JP6466667B2 - 太陽熱利用システム - Google Patents
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Description
図1は、実施形態1に係る太陽熱利用システム100の概略構成を示す図である。太陽熱利用システム100は、太陽光発電システム200の太陽電池210から得た熱を利用して加熱した湯を蓄える貯湯システムである。太陽熱利用システム100は、集熱ユニット300、温度成層型貯湯槽(以下、単に「貯湯槽」という)400等を備えている。また、太陽光発電システム200は、例えば集光型の太陽光発電システムであり、図2に示すように太陽電池210および集光ミラー220等を備える。太陽電池210は、例えば複数の発電素子(Photovoltaic(PV)素子)をモジュール化して構成されている。太陽電池210の発電素子は、光起電力効果を利用して光エネルギーを直接電力に変換する素子である。太陽光が集光ミラー220によって太陽電池210に集光されることで、高効率な太陽光発電を行うことができる。太陽光発電システム200は、例えば上述した太陽電池210、およびその太陽電池210に太陽光を集める集光ミラー220のセットを複数基備えている。また、太陽光発電システム200は、太陽位置に応じて集光ミラー220の姿勢を可変とする駆動集光型の太陽光発電システムであってもよい。また、集光ミラー220の形状は、種々の形状を採用することができる。
共に各集熱器310に熱媒を分配する熱媒分配管320を備えている。集熱器310は、太陽電池210にそれぞれ取り付けられており、熱媒を流す冷却ジャケットを内部に有している。本実施形態では、図2に示す太陽電池210の各々に対して、図3に示す集熱器310がそれぞれ取り付けられている。また、図3に示す熱媒分配管320は、例えば地面に敷設されており、太陽電池210の近傍で当該太陽電池210の高さまで立ち上げられている。熱媒分配管320として、例えば可撓性を有する合成ゴムのチューブを用いる態様が一例と挙げられる。図3に示す例では、10基の集熱器310を熱媒分配管320によって連結している。但し、集熱器310を連結する数は自由に変更することができ、また、単一の集熱器310を循環用配管110に接続してもよい。この場合、熱媒分配管320を配設せず、集熱器310を直接循環用配管110に接続するとよい。
孔を含んで構成されている。内部流路313における多数の矩形孔は互いに並列配置されており、且つ、蛇行状の平面パターンで配置されている。このように集熱器310の内部流路313を多数並列する孔構造とし、且つ、蛇行パターンとすることで太陽電池210からの受熱面積(伝熱面積)を広げることができる。これにより、太陽光の受光によって加熱された太陽電池210の排熱を、集熱ユニット300の各集熱器310においてより多く奪い、取得することができる。その結果、太陽電池210を効率的に冷却することができる。
等によって混ざり合うことを抑制するために設置されている。図1に示す例では、仕切り板450が千鳥状に配置されている。
供給管532が接続されており、第三供給管532に圧送ポンプ533が設置されている。第四熱交換器540は、給水管401に接続されている。
貯留される。
からの排熱として太陽電池210からから熱を奪う集熱器310の伝熱面積を十分確保することができる。そのため、太陽電池210から熱を奪う前後における熱媒の温度差が大きく、しかも小型の集熱器310を提供することができる。
次に、実施形態2について説明する。図11は、実施形態2に係る太陽熱利用システム100Aの概略構成を示す図である。本実施形態に係る太陽熱利用システム100Aのうち、実施形態1に係る太陽熱利用システム100と共通する構成については同じ符号を付すことで詳しい説明を省略する。太陽熱利用システム100Aの貯湯槽400Aは、実施形態1と同様に、上部から第一温度成層部410、第二温度成層部420、第三温度成層部430、第四温度成層部440が形成された温度成層型の貯湯槽である。また、貯湯槽400Aの内部には、各温度成層部410〜440間を部分的に遮断することで仕切る仕切り板450が設けられている。
110・・・循環用配管
120・・・循環ポンプ
200・・・太陽光発電装置
210・・・太陽電池
220・・・集光ミラー
300・・・集熱ユニット
310・・・集熱器
313・・・内部流路
320・・・熱媒分配管
400・・・貯湯槽
410、420、430、440・・・温度成層部
450・・・仕切り板
500・・・熱交換装置
510、520、530、540・・・熱交換器
600・・・給湯ボイラ
700・・・給湯負荷
Claims (5)
- 熱媒が循環する循環路と、
前記循環路に接続され、太陽電池から得た熱を利用して前記熱媒を加熱する集熱器と、
前記熱媒と熱交換するための水を貯留すると共に、貯留水の温度範囲が相互に異なる複数の温度成層部が内部に形成される温度成層型の貯湯槽と、
前記循環路に接続され、前記集熱器において加熱された前記熱媒と前記貯留水との間で熱交換させることで該貯留水を温める熱交換装置と、
を備え、
前記熱交換装置は、前記貯湯槽の外部に設置される熱交換器と、温度範囲が相対的に低温の温度成層部に貯留されている貯留水を前記熱交換器に移送する移送管と、前記熱交換器において前記熱媒と熱交換した後の貯留水を温度範囲が相対的に高温の温度成層部に供給する供給管と、を含み、温度範囲が相対的に高温の温度成層部に貯留されている貯留水と熱交換させた後の前記熱媒を、温度範囲が相対的に低温の温度成層部に貯留されている貯留水と熱交換させることを特徴とする太陽熱利用システム。 - 前記貯湯槽に上水を供給する給水管を備え、
前記給水管は、前記熱交換器に接続されており、
前記給水管を通じて前記熱交換器に供給された前記上水が該熱交換器において前記熱媒と熱交換した後、前記貯湯槽において温度範囲が最も低い前記温度成層部に供給される、
請求項1に記載の太陽熱利用システム。 - 前記貯湯槽は、隣接する前記温度成層部の境界を部分的に仕切る仕切り部材を有することを特徴とする
請求項1又は2に記載の太陽熱利用システム。 - 前記集熱器の内部には前記熱媒を流す内部流路が形成されており、
前記内部流路は、互いに並列配置されると共に蛇行状の平面パターンで配置された複数の孔を含んでいることを特徴とする
請求項1から3の何れか一項に記載の太陽熱利用システム。 - 前記貯湯槽に併設されるボイラと、
前記貯湯槽において、温度範囲が最も低い前記温度成層部に貯留されている貯留水を前記ボイラに供給する供給手段と、
前記ボイラで加熱した後の貯留水を、温度範囲が最も高い前記温度成層部に給湯する給湯手段と、
を備えることを特徴とする
請求項1から4の何れか一項に記載の太陽熱利用システム。
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