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公開番号2025076665
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2023188416
出願日2023-11-02
発明の名称太陽光集熱システム
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人個人,個人,個人
主分類F24H 1/00 20220101AFI20250509BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】太陽光集熱パネルで獲得される熱量を改善する。
【解決手段】太陽光集熱システム1は、周囲空気との間で対流伝熱を行わせる非断熱部2cを有し、太陽光からの輻射熱及び周囲空気からの対流熱を熱媒Mに伝達する太陽光集熱パネル2と、熱媒Mを貯留する熱媒タンク3から太陽光集熱パネル2に熱媒Mを送り、太陽光集熱パネル2から熱媒タンク3に熱媒Mを送る熱媒循環ライン4と、熱媒循環ライン4に沿った熱媒Mの流通可否の切換、及び熱媒Mの流量の調整の少なくともいずれかを行う熱媒流通制御機構5と、制御装置9とを備える。制御装置9が、太陽光集熱パネル2への輻射入熱量Q1を測定し、太陽光集熱パネル2と周囲空気との間の対流伝熱量Q2を測定し、輻射入熱量Q1及び対流伝熱量Q2に基づいて熱媒流通制御機構5を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
熱媒を流通させるための中空部、太陽光を受光する受光部、及び周囲空気との間で対流伝熱を行わせる非断熱部を有し、前記太陽光からの輻射熱及び前記周囲空気からの対流熱を前記熱媒に伝達する太陽光集熱パネルと、
前記熱媒を貯留する熱媒タンクと、
前記熱媒タンクから前記太陽光集熱パネルに前記熱媒を送り、前記太陽光集熱パネルから前記熱媒タンクに前記熱媒を送る熱媒循環ラインと、
前記熱媒循環ラインに沿った前記熱媒の流通可否の切換、及び前記熱媒の流量の調整の少なくともいずれかを行う熱媒流通制御機構と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置が、
前記太陽光集熱パネルへの輻射入熱量を測定し、
前記太陽光集熱パネルと前記周囲空気との間の対流伝熱量を測定し、
前記輻射入熱量及び前記対流伝熱量に基づいて、前記熱媒流通制御機構を制御する、
太陽光集熱システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記対流熱が前記太陽光集熱パネルから前記周囲空気に伝達されるときに、前記対流伝熱量が負となり、
前記制御装置は、前記対流伝熱量が負であり、且つ前記輻射入熱量が前記対流伝熱量の絶対値未満である場合に、前記熱媒の前記太陽光集熱パネルへの供給を停止するように、前記熱媒流通制御機構を制御する、
請求項１に記載の太陽光集熱システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記対流伝熱量が負であり、且つ前記輻射入熱量が前記対流伝熱量の絶対値以上である場合に、前記熱媒が前記太陽光集熱パネルに供給されるように、前記熱媒流通制御機構を制御する、
請求項２に記載の太陽光集熱システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記対流伝熱量が正である場合に、前記熱媒が前記太陽光集熱パネルに供給されるように、前記熱媒流通制御機構を制御する、
請求項２に記載の太陽光集熱システム。
【請求項５】
全天日射量を測定する日射計を更に備え、
前記制御装置は、前記日射計で測定された前記全天日射量と、前記受光部の表面積とに基づいて、前記輻射入熱量を単位時間当たり熱量として測定する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光集熱システム。
【請求項６】
前記太陽光集熱パネルの前記周囲空気の温度を測定する外気温度センサと、
前記太陽光集熱パネル側の温度を測定するパネル温度センサと、を更に備え、
前記制御装置は、前記外気温度センサ及び前記パネル温度センサそれぞれで測定された前記温度の差と、前記非断熱部の外表面積と、前記非断熱部の対流熱伝達率とに基づいて、前記対流伝熱量を単位時間当たり熱量として測定する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光集熱システム。
【請求項７】
前記パネル温度センサは、前記非断熱部の表面温度を測定する表面温度センサ、前記中空部の入口近傍の温度を測定する入口温度センサ、及び前記中空部の出口近傍の温度を測定する出口温度センサの少なくとも１つによって構成される、
請求項６に記載の太陽光集熱システム。
【請求項８】
前記熱媒タンクが、第１熱媒タンクと、前記第１熱媒タンクとは別体の第２熱媒タンクとを含み、
前記熱媒循環ラインが、前記第１熱媒タンクから前記中空部に前記熱媒を送る流入ラインと、前記中空部から前記第２熱媒タンクに前記熱媒を送る流出ラインとを含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光集熱システム。
【請求項９】
前記熱媒循環ラインが、前記流出ラインから分岐して前記熱媒を前記第１熱媒タンクに戻す戻りラインを更に含み、
前記熱媒流通制御機構が、前記流出ラインを介して前記第２熱媒タンクに前記熱媒を送る状態と、前記戻りラインを介して前記第１熱媒タンクに前記熱媒を戻す状態とを切り換える方向切換機構を含む、
請求項８に記載の太陽光集熱システム。
【請求項１０】
前記熱媒タンクが、底部に設けられた出口、及び上部に設けられた入口を有した成層型であり、
前記熱媒循環ラインが、前記熱媒タンクの前記出口を前記中空部に接続する流入ラインと、前記中空部を前記熱媒タンクの前記入口に接続する流出ラインとを含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光集熱システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集熱システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、貯熱槽部から集熱部に熱媒を供給し、集熱部において太陽熱で熱媒を温め、集熱部から貯熱槽部に熱媒を戻す太陽集熱制御装置を開示している。集熱部及び貯熱槽部のような装置内部の温度条件に従って、熱媒を循環させるポンプの作動可否が切り換えられる。例えば、集熱部の温度が貯熱槽部の温度よりも所定温度以上高い場合、及び熱媒戻り配管部の温度が貯熱槽部の温度よりも所定温度以上高い場合には、ポンプが作動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭５８－１０２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の太陽光集熱システムにおいては、パネル状の集熱部において、太陽光からの輻射熱を熱媒に伝達することに重きが置かれており、集熱部で獲得される熱量に関し、改善の余地があると考えられる。
【０００５】
本発明は、太陽光集熱パネルで獲得される熱量の改善を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、熱媒を流通させるための中空部、太陽光を受光する受光部、及び周囲空気との間で対流伝熱を行わせる非断熱部を有し、前記太陽光からの輻射熱及び前記周囲空気からの対流熱を前記熱媒に伝達する太陽光集熱パネルと、前記熱媒を貯留する熱媒タンクと、前記熱媒タンクから前記太陽光集熱パネルに前記熱媒を送り、前記太陽光集熱パネルから前記熱媒タンクに前記熱媒を送る熱媒循環ラインと、前記熱媒循環ラインに沿った前記熱媒の流通可否の切換、及び前記熱媒の流量の調整の少なくともいずれかを行う熱媒流通制御機構と、制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記太陽光集熱パネルへの輻射入熱量を測定し、前記太陽光集熱パネルと前記周囲空気との間の対流伝熱量を測定し、前記輻射入熱量及び前記対流伝熱量に基づいて、前記熱媒流通制御機構を制御する、太陽光集熱システムを提供する。
【０００７】
ここで、一般に、太陽光集熱パネルには、周囲空気との間の対流伝熱を阻止すべく、断熱構造が採用されてきた。これに対し、上記構成によれば、太陽光集熱パネルが、周囲空気との間で対流伝熱を生じさせることを期待された非断熱部を積極的に有している。そのため、太陽光集熱パネルにおいて、太陽光からの輻射熱のみならず、周囲空気からの対流熱を熱媒に伝達でき、太陽光集熱パネルにおける獲得熱量が大きくなる。更に、熱媒の流通可否の切換又は熱媒の流通量の調整が、輻射入熱量及び対流伝熱量に基づいて行われる。そのため、熱媒による熱回収の最適化が図られる。
【０００８】
前記対流熱が前記太陽光集熱パネルから前記周囲空気に伝達されるときに、前記対流伝熱量が負となり、前記制御装置は、前記対流伝熱量が負であり、且つ前記輻射入熱量が前記対流伝熱量の絶対値未満である場合に、前記熱媒の前記太陽光集熱パネルへの供給を停止するように、前記熱媒流通制御機構を制御してもよい。
【０００９】
ここで、周囲空気からの対流熱を獲得すべく太陽光集熱パネルに非断熱部を設けた場合には、状況によっては、対流熱が太陽光集熱パネルから周囲空気へと逃げていくことも考えられる。これに対し、上記構成によれば、太陽光集熱パネルから周囲空気へと出ていく対流伝熱量が、太陽光集熱パネルで受ける輻射入熱量を上回る場合に、熱媒の供給が停止する。したがって、熱媒の降温を防止でき、熱媒による熱回収の最適化が図られる。
【００１０】
前記制御装置は、前記対流伝熱量が負であり、且つ前記輻射入熱量が前記対流伝熱量の絶対値以上である場合に、前記熱媒が前記太陽光集熱パネルに供給されるように、前記熱媒流通制御機構を制御してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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