JP2000028176A - 太陽光発電利用空気調和機 - Google Patents

太陽光発電利用空気調和機

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JP2000028176A JP10194255A JP19425598A JP2000028176A JP 2000028176 A JP2000028176 A JP 2000028176A JP 10194255 A JP10194255 A JP 10194255A JP 19425598 A JP19425598 A JP 19425598A JP 2000028176 A JP2000028176 A JP 2000028176A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソーラーエアコンの普及を促進する上で有効
な技術を提案する。 【解決手段】 運転状態において制御回路5は電源切換
回路10を商用電源1側にし、太陽電池6とは切り離
す。運転停止状態において制御回路5は電源切換回路1
0を太陽電池6側に切り換える。太陽電池6の発電電力
を電源切換回路10を経て制御回路5および被制御部1
00に給電する。日照が不足するときは充電池24から
電力を供給する。被制御部100は例えば圧縮機であ
り、待機状態で圧縮機を加熱するので、省エネルギーに
何ら反することなく、快適暖房にとって好ましい運転開
始初期からの温風吹き出し機能を可能とする。太陽電池
6が駆動するのは空気調和機の全体ではなく、圧縮機と
いった一部の負荷にすぎず、太陽電池6に要求される容
量は20〜30Wと小さい。太陽電池6が小型・軽量で
あるため、例えば室外機200の上に容易に設置するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電を利用
する空気調和機すなわちソーラーエアコンにかかわり、
現状でなかなか進まないソーラーエアコンの普及を図る
ための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、太陽電池により発電された電力を
有効に利用するためのシステムが多く提案されている。
太陽電池はクリーンなエネルギー源として最近特に注目
を集めているが、太陽の照度による発電電力量の変動、
太陽電池への太陽光の入射角度による発電量の変動等を
踏まえた活用方法が大きな課題の一つとなっている。太
陽光発電利用空気調和機においては、その特性が太陽光
のエネルギーによって非常に大きく変動する(晴天時を
100として雨天時には約10未満)。このことがソー
ラーエアコンの普及を阻害する一つの要因となってい
る。
【0003】商用電源とともに太陽電池を駆動源とする
従来の空気調和機の一例を図11(概略構成のブロック
図)に示す。図11において、90は商用電源、91は
太陽電池、92は整流器、93はインバータを含むDC
−DCコンバータ、94は室内側制御回路、95は室内
機、96は室外側制御回路、97は室外機、98は圧縮
機、99は室外機におけるファンモータである。
【0004】日射強度が所定値以上で太陽電池91によ
る発電電力で空気調和機の全体の運転に必要な電力をま
かなえるときには、商用電源90からの電力供給は遮断
し、太陽電池91のみで運転を行う。日照が不足すると
きは、太陽電池91による発電電力と商用電源90の両
方で、もしくは商用電源単独で運転する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術に
は次のような問題点がある。太陽電池からの供給電力で
空気調和機を含めて太陽光発電システム全体の必要電力
をまかなうようにすると、非常に大きな容量の太陽電池
を必要とする。一例をあげると、約2kWの容量の太陽
電池が必要であり、その面積は約8m2 と非常に大き
く、その重量は約200kgと非常に重い。面積が大き
いので、設置場所は建物の屋根に求めざるを得ない。重
量が大きいことも重なって屋根での設置工事は非常に大
掛かりなものとなってしまう。このようなことがソーラ
ーエアコンの普及を阻害する大きな要因となっている。
【0006】本発明は上記した課題の解決を図るべく創
案したものであって、発想の転換を行い、ソーラーエア
コンの普及を促進する上で有効な技術を提案するもので
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明にかかわる請求項
1の太陽光発電利用空気調和機は、従来の方式とは全く
逆に、運転状態では商用電源から電力を受けて運転する
こととして太陽電池を接続せず、運転停止状態では太陽
電池の発電電力を一部の負荷に供給するように構成した
ものである。これによると、太陽電池の容量は空気調和
機の全体を駆動するに足る容量である必要はなく、待機
状態で駆動したい一部の負荷のみを駆動するに足る比較
的小さな容量でよいから、太陽電池は小面積で軽量なも
のを用意するだけでよい。その結果として、負担すべき
コストが軽減され、設置スペースや設置場所の制約が充
分に小さくなるため、ソーラーエアコンの普及に貢献で
きる。なお、運転停止状態とは、運転中の温度管理のた
めに一時的に室外機が停止する場合も含む広義のもので
ある。
【0008】本発明にかかわる請求項2の太陽光発電利
用空気調和機は、上記請求項1において、運転停止状態
で太陽電池の発電電力を供給する対象の負荷を室外機の
圧縮機のコイル・ヒーターまたは熱交換器に配設のヒー
ターを凍結防止用とするものである。待機状態で圧縮機
を温めておけるため、省エネルギーに何ら反することな
く、ユーザーの快適暖房にとって好ましい運転開始初期
から温風の状態での吹き出しを可能とする。また、熱交
換器の表面の凍結防止を図り、運転開始を遅らせること
のない快適暖房が可能となる。
【0009】本発明にかかわる請求項3の太陽光発電利
用空気調和機は、上記請求項1,2において、太陽電池
が発電した電力を無駄なく利用するためのものである。
負荷としては換気ファンや加湿ファンや室内空気循環用
ファンがある。余剰電力を利用するために、発電電力を
蓄積するための充電池を設ける。そして、充電池が満充
電のときには太陽電池の発電電力を換気ファンや加湿フ
ァンや室内空気循環用ファンに供給してそれを駆動す
る。満充電のときにそれ以上の充電を自動的に避けるた
め、過充電防止回路を用いなくても充電池の劣化を防止
することができる。
【0010】本発明にかかわる請求項4の太陽光発電利
用空気調和機は、上記請求項1,2において、運転状態
で太陽電池の発電電力により室外機の熱交換器に配設し
た着霜防止用ヒーターに通電するように構成してある。
暖房運転開始時に室外機に設置されている熱交換器表面
が外気温度の低下により凍結することがある。このこと
によって運転開始時であるにもかかわらず、制御によっ
て着霜検知となることが起こる。着霜検知によって、運
転開始間もないにもかかわらず、除霜運転を行う制御に
なる。一旦着霜してしまうと除霜に必要な電力は500
〜700Wと大きい。現在はプレ除霜として、運転開始
時に除霜をすることによって暖房運転時間を長くするこ
とを行っているが、その場合は運転開始時から温風が室
内空間に吹き出されるまでには時間がかかる。この請求
項4においては、着霜の可能性のあるときに僅かな太陽
電池の発電電力で着霜を抑えることにより、有償の電力
を用いずにすむとともに、除霜周期を長くし、暖房の運
転性能を改善する。なお、この着霜防止用ヒーターを、
熱交換器を運転停止時に熱交換器を加熱するための凍結
防止用ヒーターとして利用することも可能である。
【0011】本発明にかかわる請求項5の太陽光発電利
用空気調和機は、上記請求項1〜4において、充電池付
き太陽電池パネルユニットを室外機の上面または建物壁
または手摺りに取り付けるように構成したものであり、
上記のように太陽電池パネルユニットが小型・軽量であ
るため、屋根に設置する大掛かりな工事をしないです
む。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかわる太陽光発
電利用空気調和機の実施の形態を図面に基づいて詳細に
説明する。
【0013】〔実施の形態1〕実施の形態1にかかわる
太陽光発電利用空気調和機(ソーラーエアコン)は、エ
アコンが停止して待機状態にあるときに太陽電池の発電
電力によってエアコン待機電力をまかない、発電量が不
足するときは充電池によってまかなうものである。図1
は実施の形態1にかかわる太陽光発電利用空気調和機の
電気的構成を示すブロック図である。図1において、符
号の1は商用電源、2は交流電圧を整流するダイオード
ブリッジからなる整流器、3は整流電圧を直流化する平
滑コンデンサ、4は平滑コンデンサ3から入力した電圧
を運転に必要な電圧に変換するスイッチング電源、5は
制御回路、100は被制御部、6は太陽電池、7は充電
池制御回路、8は電圧制限回路、9は逆流防止ダイオー
ド、10は制御回路5および被制御部100に対する電
源として商用電源1と太陽電池6とを切り換える電源切
換回路、11は切換信号線である。
【0014】図2は図1における充電池制御回路7の回
路構成を示す。図2において、21は逆流防止ダイオー
ド、22は過充電防止回路、23はヒューズ、24は充
電池、25は過放電防止回路である。
【0015】次に、上記のように構成された実施の形態
1の太陽光発電利用空気調和機(ソーラーエアコン)の
動作を説明する。制御回路5においてエアコンを運転し
ているときは、制御回路5は切換信号線11を介して電
源切換回路10にa側へ切り換えるように指示を与え、
商用電源1から整流器2、平滑コンデンサ3、スイッチ
ング電源4を介して得られた直流電力を電源切換回路1
0を介して制御回路5に入力し、さらに制御回路5から
被制御部100へ供給する。このときの被制御部100
は室外機および室内機のすべての部分である。その間、
晴天時など日射強度が所定値以上のときは太陽電池6で
発電された電力は制御回路5に供給されることはない。
充電池制御回路7の動作を図3のフローチャートに示
す。エアコンの運転中であって電源切換回路10で遮断
されている場合には、充電池制御回路7において、太陽
電池6から入力された直流電力は逆流防止ダイオード2
1、過充電防止回路22、ヒューズ23を介して充電池
24に充電される。充電池24に対する充電が過剰にな
ったときは、過充電防止回路22がオフ動作して回路を
遮断し、太陽電池6からの充電池24に対する充電を停
止し、過充電による充電池24の劣化を防止する。充電
過剰状態が解消されたときには、過充電防止回路22が
オン動作して回路をつなぎ、太陽電池6からの充電池2
4に対する充電を再開する。日射量が不足するなどして
太陽電池6での起電力が不足した場合においては、充電
池24から太陽電池6への逆流を逆流防止ダイオード2
1によって防止する。
【0016】制御回路5においてエアコンの運転を停止
してエアコンが待機状態になったときは、制御回路5は
切換信号線11を介して電源切換回路10にb側へ切り
換えるように指示を与え、制御回路5を商用電源1側か
ら切り離すとともに、制御回路5を太陽電池6側に接続
する状態に切り換える。このエアコンの待機状態におい
て、晴天時など日射強度が所定値以上で太陽電池6で発
電しているときには、その直流電力を逆流防止ダイオー
ド21、過充電防止回路22、過放電防止回路25を経
て電圧制限回路8に入力し、電圧制限回路8において所
定の電圧範囲に制限された状態で逆流防止ダイオード
9、電源切換回路10を介して制御回路5に入力し、さ
らに制御回路5から被制御部100へ供給する。このと
きの被制御部100としては、例えば圧縮機や熱交換用
のファンモータがある。エアコンの待機状態において、
夜間や雨天時など太陽電池6で発電が行われていないか
発電量が不足する場合には、充電池24からの放電が行
われ、ヒューズ23、過放電防止回路25、電圧制限回
路8、逆流防止ダイオード9、電源切換回路10を介し
て制御回路5に入力し、さらに制御回路5から被制御部
100へ供給する。充電池24からの放電が過剰になっ
たときは、過放電防止回路25がオフ動作して回路を遮
断し、充電池24からの放電を停止する。放電過剰状態
が解消されたときには、過放電防止回路25がオン動作
して回路をつなぎ、充電池24からの放電を再開する。
なお、運転中の温度管理のために一時的に室外機200
を停止する場合があるが、この場合も待機状態と同様に
処理する。すなわち、運転停止状態とはこのような意味
で広義のものである。
【0017】以上のようにこの実施の形態1の太陽光発
電利用空気調和機(ソーラーエアコン)においては、エ
アコンが停止して待機状態にあるときに、日射強度が所
定値以上あって太陽電池6で充分に発電しているときに
は、その発電電力によってエアコン待機電力をまかなう
ものである。ただし、夜間や雨天時など太陽電池6で発
電が行われていないか発電量が不足する場合には、充電
池24によってエアコン待機電力をまかなう。エアコン
待機電力は約20〜30Wと少なく、必要な太陽電池6
の大きさは約0.3〜0.5m2 と充分に小さいもので
よく、また充分に軽量である。したがって、コストの負
担が少なくてすむとともに、設置スペース面でも設置場
所でも有利になり、小さい面積の箇所でも容易に設置す
ることができる。設置箇所が屋根に限定されないです
む。従来の大面積・大重量の太陽電池の場合には設置面
積、設置場所、配線工事等の関係から取り付けが不可能
であったマンション等の集合住宅においても、また、日
照の方向や屋根の角度・強度等の関係から取り付けがむ
ずかしかった戸建ての住宅においても、簡単に太陽電池
を取り付けることができ、ソーラーエアコンシステムを
構築できる。充分に小型・軽量の太陽電池6であるの
で、その設置工事も簡単であり、一般的なエアコンの配
管・設置工事の延長として施工できて、工事費も安くな
る。エアコン待機電力を商用電源1によってまかなうの
ではないから、省エネルギーを図ることができる。ま
た、夜間や雨天時など太陽電池6で発電が行われていな
いか発電量が不足する場合には、あらかじめ充電してお
いた充電池24の電力を利用することができ、エアコン
待機電力の供給に支障をきたすことがない。以上によ
り、ソーラーエアコンの一般家庭への普及を推し進める
上で非常に有効となる。なお、実施の形態1の技術は論
理的に矛盾しない限りにおいて他のどの実施の形態にも
適用することができる。
【0018】〔実施の形態2〕太陽光発電利用空気調和
機についての実施の形態2は太陽電池の設置にかかわる
ものである。図4は太陽電池の設置状況を説明するため
の外観図である。図4において、符号の200はソーラ
ーエアコンの室外機、300は室内機、31は室内機3
00と室外機200とをつなぐ冷媒接続配管、32は室
外機200における電装蓋、33は電装蓋32の内側で
室外機200に設けられた端子板、34は端子板33か
ら導出され冷媒接続配管31と同一経路を通って室内機
300に結線された接続電源線である。太陽電池パネル
ユニット41の裏面に扁平な充電池ユニット42が一体
的に取り付けられ、太陽光発電ユニット40を構成して
いる。充電池ユニット42は太陽電池パネルユニット4
1で発電された電力を蓄積しておくためのものである。
太陽光発電ユニット40には、図1に示す太陽電池6、
充電池制御回路7、電圧制限回路8、逆流防止ダイオー
ド9などが内蔵されている。太陽光発電ユニット40は
耐候性・耐腐蝕性のある材質で構成されている。太陽電
池パネルユニット41は接続ケーブル43を介して室外
機200の端子板33に接続され、端子板33から室外
機200の内部の圧縮機やファンモータに接続されてい
るとともに、接続電源線34を介して室内機300にも
接続されている。太陽光発電ユニット40は室外機20
0の天板上に配置され、取付板44等を介して室外機2
00に傾斜姿勢で取り付けられている。この太陽光発電
ユニット40はエアコン停止時のエアコン待機電力をま
かなうもので、太陽電池容量は約20〜30Wと小さ
く、面積も約0.3〜0.5m2 と充分に小さくまた軽
量であるので、室外機200の上部に容易に取り付ける
ことができるのである。室外機200の上方の空いた空
間を太陽光発電ユニット40の取り付けスペースとして
有効に利用している。同時に、太陽光発電ユニット40
は室外機200の天板全面を覆い、太陽光線を良好に受
光するように斜め姿勢となっており、発電を効果的に行
えるように工夫してあるとともに、室外機200が直射
日光によって異常に温度上昇するのを防止する日除けの
役割も同時に果たしている。降雨や積雪からも保護す
る。太陽電池パネルユニット41によって発電された電
力が室外機200の圧縮機やファンモータに供給され、
また、接続電源線34を介して室内機300に供給さ
れ、エアコン停止時のエアコン待機電力として利用され
る。発電電力が不足するときは、充電池ユニット42の
電力が供給される。
【0019】上記の実施の形態では太陽電池パネルユニ
ット41を室外機200に固定的に取り付けてあるが、
太陽光線が太陽電池パネルユニット41の表面に対して
垂直に入射するときにエネルギー変換効率が最大となる
ことに鑑みて、室外機200上における太陽電池パネル
ユニット41の取り付け角度を調整可能に構成してお
き、季節に応じて、あるいは地域に応じて、取り付け角
度を調整するように構成することが望ましい。また、充
電池ユニット42を太陽電池パネルユニット41の裏面
に一体にしてあるが、これに代えて、充電池ユニット4
2を分離し、別の場所に設置するようにしてもよい。そ
の他として、実施の形態1において述べたが本実施の形
態2では述べていない任意の事項について、合理的判断
のもと本実施の形態に適用し得る事項は、本実施の形態
2にも該当するものとする。また、実施の形態2の技術
は論理的に矛盾しない限りにおいて他のどの実施の形態
にも適用することができる。
【0020】〔実施の形態3〕太陽光発電利用空気調和
機についての実施の形態3も太陽電池の設置にかかわる
ものである。図5は太陽電池の設置状況を説明するため
の外観図である。実施の形態2の場合と同様に太陽電池
パネルユニット41と充電池ユニット42とを一体化し
てなる太陽光発電ユニット40を建物の壁面52に取り
付けてある。壁面52の適当な位置に壁掛けアングル5
1を取り付け、壁掛けアングル51のポール51aの上
端部に太陽光発電ユニット40の裏面の部分を取り付け
てある。太陽電池パネルユニット41はその表面が太陽
に向くように斜め姿勢で設けてある。太陽光発電ユニッ
ト40から引き出された接続ケーブル43は壁面52を
貫通させて室内機に接続されている。この場合、余分な
経路をなくすことで電力の減衰を抑え、発電電力を効率
良く利用できる。
【0021】室外機200が建物の北側にあって日陰に
なっていたり、マンション等で天井吊り型に室外機20
0を取り付けてあって日射がない場合には、実施の形態
2のように太陽光発電ユニット40を室外機200の上
に設置する方式を採用することはできない。これに対し
て本実施の形態3の場合は、日射が良好な箇所の建物壁
面を選んで太陽光発電ユニット40を取り付けてあるの
で、太陽光エネルギーを空気調和機に有効に利用するこ
とができる。前述したように、この太陽光発電ユニット
40はエアコン停止時のエアコン待機電力をまかなうも
ので、太陽電池容量は約20〜30Wと小さく、面積も
約0.3〜0.5m2 と充分に小さくまた軽量であるの
で、比較的簡単な壁掛けアングル51をもって建物壁面
52に取り付けることができるのである。
【0022】なお、実施の形態1,2において述べたが
本実施の形態3では述べていない任意の事項について、
合理的判断のもと本実施の形態に適用し得る事項は、本
実施の形態3にも該当するものとする。また、実施の形
態3の技術は論理的に矛盾しない限りにおいて他のどの
実施の形態にも適用することができる。
【0023】〔実施の形態4〕太陽光発電利用空気調和
機についての実施の形態4も太陽電池の設置にかかわる
ものである。図6は太陽電池の設置状況を説明するため
の外観図である。実施の形態2の場合と同様に太陽電池
パネルユニット41と充電池ユニット42とを一体化し
てなる太陽光発電ユニット40を建物のベランダにおけ
る手摺り54に取り付けてある。手摺り54の適当な位
置に手摺り掛けアングル53を取り付け、手摺り掛けア
ングル53のポール53aの上端部に太陽光発電ユニッ
ト40の裏面の部分を取り付けてある。太陽電池パネル
ユニット41はその表面が太陽に向くように斜め姿勢で
設けてある。太陽光発電ユニット40から引き出された
接続ケーブル43は壁面52を貫通させて室内機に接続
されている。
【0024】実施の形態3の場合と同様に、日射が良好
な箇所の手摺りに太陽光発電ユニット40を取り付けて
あるので、太陽光エネルギーを空気調和機に有効に利用
することができる。前述したように、この太陽光発電ユ
ニット40はエアコン停止時のエアコン待機電力をまか
なうもので、太陽電池容量は約20〜30Wと小さく、
面積も約0.3〜0.5m2 と充分に小さくまた軽量で
あるので、比較的簡単な手摺り掛けアングル53をもっ
て手摺り54に取り付けることができる。
【0025】なお、実施の形態1〜3において述べたが
本実施の形態4では述べていない任意の事項について、
合理的判断のもと本実施の形態に適用し得る事項は、本
実施の形態4にも該当するものとする。また、実施の形
態4の技術は論理的に矛盾しない限りにおいて他のどの
実施の形態にも適用することができる。
【0026】〔実施の形態5〕太陽光発電利用空気調和
機についての実施の形態5は過充電防止回路を省略する
ためのものである。エアコン運転中に太陽光発電電力に
よって駆動される負荷の一例として室内機における換気
ファンを取り上げる。図7は室内機300の概略を示
す。建物壁64の内面に取り付けられた室内機300
は、換気ファン62と、それを駆動するファンモータ6
1と、排気路63を備えている。建物壁64には排気路
63に通じる排気口65が形成されている。エアコン運
転中に図示しない太陽電池または太陽電池パネルユニッ
トから供給された電力によりファンモータ61を駆動
し、換気ファン62を回して、室内を換気する。その他
の構成については、原則的に実施の形態1(図1、図
2)と同様であるが、図2における充電池制御回路7で
は充電池24の劣化を防止するための過充電防止回路2
2が省略されている。
【0027】本実施の形態5の場合の充電池制御回路7
の動作を図8のフローチャートに従って説明する。エア
コンの運転中にあって電源切換回路10で遮断されてい
る場合には、充電池24における充電量がフル(full)
つまり満充電になっていないときは、太陽電池6で発電
された直流電力を逆流防止ダイオード9、ヒューズ23
(過充電防止回路22はない)を介して充電池24に充
電する。充電池24が満充電になっているとき、または
満充電になるに至ったときは、日射強度が所定値以上で
太陽電池6が発電中である場合には、太陽電池6で発電
された直流電力を逆流防止ダイオード9、過放電防止回
路25(過充電防止回路22はない)、電圧制限回路
8、逆流防止ダイオード9および図示しない電源切換回
路10以外の経路を介して室内機300の換気用ファン
モータ61に供給し、換気ファン62を駆動して室内換
気を行う。太陽電池6が発電していない条件では換気フ
ァン62その他の負荷の駆動は行わず、待機状態とな
る。なお、実施の形態1の場合と同様に、制御回路5に
おいてエアコンの運転を停止してエアコンが待機状態に
なったときは、制御回路5は切換信号線11を介して電
源切換回路10にb側へ切り換えるように指示を与え、
制御回路5を商用電源1側から切り離すとともに、制御
回路5を太陽電池6側に接続する状態に切り換える。こ
のエアコンの待機状態において、晴天時など日射強度が
所定値以上で太陽電池6で発電しているときには、その
直流電力を逆流防止ダイオード21、過放電防止回路2
5(過充電防止回路22はない)を経て電圧制限回路8
に入力し、電圧制限回路8において所定の電圧範囲に制
限された状態で逆流防止ダイオード9、電源切換回路1
0を介して制御回路5に入力し、さらに制御回路5から
被制御部100へ供給する。被制御部100としては、
圧縮機やファンモータがある。充電池の充電量が満充電
で待機電力に余裕ができたときには、換気ファンを始動
する。エアコンの待機状態において、夜間や雨天時など
太陽電池6で発電が行われていないか発電量が不足する
場合には、充電池24からの放電が行われ、ヒューズ2
3、過放電防止回路25、電圧制限回路8、逆流防止ダ
イオード9、電源切換回路10を介して制御回路5に入
力し、さらに制御回路5から被制御部100へ供給す
る。充電池24からの放電が過剰になったときは、過放
電防止回路25がオフ動作して回路を遮断し、充電池2
4からの放電を停止する。放電過剰状態が解消されたと
きには、過放電防止回路25がオン動作して回路をつな
ぎ、充電池24からの放電を再開する。
【0028】上記の動作において本実施の形態5の特徴
は、充電池24が満充電であり、かつ太陽電池6が発電
中であるときは、太陽電池6で発電された直流電力によ
り室内機300の換気ファン62を駆動することによ
り、充電池24が過充電となって劣化するのを防止する
点にある。これにより、図2における充電池制御回路7
において過充電防止回路22を省略することができる。
【0029】なお、換気ファン62を負荷の対象とする
ことに代えて、室内側に加湿空気を送る機能をもつ加湿
ファンを対象としてもよいし、室内空気を循環するため
のファンを対象としてもよいし、あるいはこれらのうち
任意のものを組み合わせたものを対象としてもよい。ま
た、実施の形態1〜4において述べたが本実施の形態5
では述べていない任意の事項について、合理的判断のも
と本実施の形態に適用し得る事項は、本実施の形態5に
も該当するものとする。また、実施の形態5の技術は論
理的に矛盾しない限りにおいて他のどの実施の形態にも
適用することができる。
【0030】〔実施の形態6〕太陽光発電利用空気調和
機についての実施の形態6はエアコン暖房運転開始時か
らの温風吹き出し機能(プレヒート機能)に関するもの
である。図9は実施の形態6にかかわる太陽光発電利用
空気調和機の電気的構成を示すブロック図である。図9
において、符号の1は商用電源、71は室内側制御回
路、72は室外側制御回路、73は室外機における圧縮
機、6は太陽電池、7は図2に示すような充電池制御回
路、8は電圧制限回路、9は逆流防止ダイオード、74
は室外側制御回路72に対する電源として商用電源1と
太陽電池6とを切り換えるための電源切換回路、75は
室外側制御回路72と電源切換回路74とをつなぐ制御
信号線である。なお、室内側制御回路71は図1におけ
る整流器2と平滑コンデンサ3とスイッチング電源4と
を含むものである。
【0031】次に、上記のように構成された実施の形態
6の太陽光発電利用空気調和機(ソーラーエアコン)の
動作を説明する。室外側制御回路72においてエアコン
を運転しているときは、室外側制御回路72は制御信号
線75を介して電源切換回路74にa側へ切り換えるよ
うに指示を与え、室内側制御回路71と室外側制御回路
72とをつなぎ、商用電源1に基づく直流電力を圧縮機
73その他の負荷に供給する。その間、晴天時など日射
強度が所定値以上のときは太陽電池6で発電された電力
は室外側制御回路72には供給されることはなく、図2
に示す充電池制御回路7において充電池24を充電す
る。次に、室外側制御回路72においてエアコンの運転
を停止してエアコンが待機状態になったときは、室外側
制御回路72は制御信号線75を介して電源切換回路7
4にb側へ切り換えるように指示を与え、室外側制御回
路72を商用電源1側から切り離すとともに、室外側制
御回路72を太陽電池6側に接続する状態に切り換え
る。このエアコンの待機状態において、晴天時など日射
強度が所定値以上で太陽電池6で発電しているときに
は、その直流電力を逆流防止ダイオード21、過充電防
止回路22、過放電防止回路25を経て電圧制限回路8
に入力し、電圧制限回路8において所定の電圧範囲に制
限された状態で逆流防止ダイオード9、電源切換回路7
4を介して室外側制御回路72に入力し、さらに室外側
制御回路72から圧縮機73へ供給する。エアコンの待
機状態において、夜間や雨天時など太陽電池6で発電が
行われていないか発電量が不足する場合には、充電池2
4からの放電が行われ、ヒューズ23、過放電防止回路
25、電圧制限回路8、逆流防止ダイオード9、電源切
換回路74を介して室外側制御回路72に入力し、さら
に室外側制御回路72から圧縮機73へ供給する。エア
コン停止時のエアコン待機状態において、太陽電池6ま
たは充電池24の電力を圧縮機73に供給することによ
り、エアコン待機時に圧縮機73の潤滑油および圧縮機
本体の温度を上昇させておく。これによって、エアコン
を暖房運転開始したときに、室内機から冷風が吹き出す
現象を解消し、運転開始初期から温風の状態での吹き出
しを可能とする。すなわち、快適暖房が可能となるので
ある。太陽光発電を利用しない一般的なエアコンにおい
ては、このような温風吹き出し機能は省エネルギー化の
観点にたつと好ましくないことから、制御機能から除外
される傾向にある。しかし、本実施の形態の場合は、温
風吹き出し機能に必要な電力を無尽蔵のエネルギーであ
る太陽光エネルギーに頼っているので、省エネルギーに
何ら反することがない。しかも、ユーザーにとっては好
ましい運転開始初期からの温風吹き出し機能を実現でき
る。エアコン待機時に圧縮機73に供給する電力は約2
0〜30Wと少なく、必要な太陽電池6の大きさは約
0.3〜0.5m2 と充分に小さいものでよく、また充
分に軽量である。したがって、コストの負担が少なくて
すむとともに、設置スペース面でも設置場所でも有利に
なり、小さい面積の箇所でも容易に設置することがで
き、ソーラーエアコンの一般家庭への普及を推し進める
上で非常に有効となる。
【0032】なお、対象の負荷として圧縮機73のコイ
ルに代えて、圧縮機に内蔵させ圧縮機の内部を温める内
蔵のヒーターでもよく、また室外機の熱交換器にヒータ
ーを設け、これを凍結防止用ヒーターとしてもよい。実
施の形態1において述べたが本実施の形態6では述べて
いない任意の事項について、合理的判断のもと本実施の
形態に適用し得る事項は、本実施の形態6にも該当する
ものとする。また、実施の形態6の技術は論理的に矛盾
しない限りにおいて他のどの実施の形態にも適用するこ
とができる。
【0033】〔実施の形態7〕太陽光発電利用空気調和
機についての実施の形態7は着霜防止に関するものであ
る。図10は実施の形態7にかかわる太陽光発電利用空
気調和機(ソーラーエアコン)の概略構成を示す。室外
機200は背面側から見た状態で図示してある。図10
において、符号の6は太陽電池、7は充電池制御回路、
8は電圧制限回路、9は逆流防止ダイオード、200は
室外機、31は室外機と室内機を結ぶ冷媒接続配管、3
2は電装蓋、34は室内機と結ぶ接続ケーブルである。
また、81は着霜判定回路、82は外気温度センサー、
83は熱交換器温度センサー、84は熱交換器、85は
熱交換器84を運転時に加熱して着霜を防止するための
着霜防止用ヒーターである。この着霜防止用ヒーター8
5は、熱交換器を運転停止時に加熱することもできる凍
結防止用ヒーターでもある。
【0034】暖房運転中において、晴天時など日射強度
が所定値以上のときは太陽電池6で発電された電力は図
2に示す充電池制御回路7における逆流防止ダイオード
21、過充電防止回路22、過放電防止回路25から電
圧制限回路8に入力し、電圧制限回路8において所定の
電圧範囲に制限された状態で逆流防止ダイオード9を介
して着霜判定回路81に入力する。夜間や雨天時など太
陽電池6で発電が行われていないか発電量が不足する場
合には、充電池24からの放電が行われ、着霜判定回路
81に給電される。着霜判定回路81は、外気温度セン
サー82からの外気温度信号と熱交換器温度センサー8
3からの熱交換器温度信号を常に監視している。着霜判
定回路81は両信号に基づいて着霜の可能性を有無を判
定し、着霜の可能性がないときにはスイッチをオフにし
たままとするが、着霜の可能性があると判定したときに
はスイッチをオンにして、太陽電池6からの電力を着霜
防止用ヒーター85に対して通電し、熱交換器84を加
熱することにより着霜を未然に防止する。熱交換器84
に対する加熱により外気温度センサー82からの外気温
度信号と熱交換器温度センサー83からの熱交換器温度
信号が変化し、着霜の可能性がなくなるに至ったと判定
したときは、スイッチをオフにして着霜防止用ヒーター
85への通電を遮断する。以上のようにして、着霜を防
止しながら暖房運転を行うので、暖房の連続運転時間を
大幅に延ばすことができる。着霜防止に必要な電力は約
20〜30Wと少なく、必要な太陽電池6の大きさは約
0.3〜0.5m2 と充分に小さいものでよく、また充
分に軽量である。したがって、コストの負担が少なくて
すむとともに、設置スペース面でも設置場所でも有利に
なり、小さい面積の箇所でも容易に設置することができ
る。
【0035】なお、実施の形態1〜6において述べたが
本実施の形態7では述べていない任意の事項について、
合理的判断のもと本実施の形態に適用し得る事項は、本
実施の形態7にも該当するものとする。また、実施の形
態7の技術は論理的に矛盾しない限りにおいて他のどの
実施の形態にも適用することができる。
【0036】なお、上記実施の形態1〜7のいずれを
も、太陽電池の発電電力を供給する負荷として、ソーラ
ーエアコンの負荷以外に床下自動換気システムに対して
その換気ファンを負荷とする状態で適用してもよい。
【0037】
【発明の効果】太陽光発電利用空気調和機についての請
求項1の発明によれば、太陽電池としては待機状態で駆
動したい一部の負荷のみを駆動するだけの小容量・小面
積・軽量のものでよく、低コストであるため、ソーラー
エアコンの普及に貢献する。
【0038】請求項2の発明によれば、省エネルギーに
何ら反することなく、快適暖房にとって好ましい運転開
始初期からの温風吹き出しを可能としたり、凍結を確実
に防止して暖房の立ち上げをスムーズにする。
【0039】請求項3の発明によれば、充電池が満充電
のときには運転状態であっても太陽電池の発電電力を換
気ファンや加湿ファンに供給することで、余剰電力を無
駄なく利用しながら、過充電防止回路を用いなくても充
電池の劣化を防止できる。
【0040】請求項4の発明によれば、僅かな太陽電池
の発電電力で着霜を抑え、除霜周期を長くして暖房の運
転性能を改善する。
【0041】請求項5の発明によれば、屋根に設置する
大掛かりな工事をしないですみ、ソーラーエアコンの普
及に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1にかかわる太陽光発電
利用空気調和機の構成を示すブロック図
【図2】 図1における充電池制御回路の具体的構成を
示す回路図
【図3】 実施の形態1の太陽光発電利用空気調和機の
動作を示すフローチャート
【図4】 実施の形態2にかかわる太陽光発電利用空気
調和機の太陽電池の設置状況を説明する外観図
【図5】 実施の形態3にかかわる太陽光発電利用空気
調和機の太陽電池の設置状況を説明する外観図
【図6】 実施の形態4にかかわる太陽光発電利用空気
調和機の太陽電池の設置状況を説明する外観図
【図7】 実施の形態5にかかわる太陽光発電利用空気
調和機の室内機の概略設置図
【図8】 実施の形態5の太陽光発電利用空気調和機の
動作を示すフローチャート
【図9】 実施の形態6にかかわる太陽光発電利用空気
調和機の構成を示すブロック図
【図10】 実施の形態7にかかわる太陽光発電利用空
気調和機の概略構成図
【図11】 従来の技術にかかわる太陽光発電利用空気
調和機の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1……商用電源、 2……整流器、 3……平滑コンデ
ンサ、 4……スイッチング電源、 5……制御回路、
6……太陽電池、 7……充電池制御回路、8……電
圧制限回路、 9……逆流防止ダイオード、 10…
…電源切換回路、 11……切換信号線、 21……逆
流防止ダイオード、 22……過充電防止回路、 23
……ヒューズ、 24……充電池、 25……過放電
防止回路、 31……冷媒接続配管、 32……電装
蓋、 33……端子板、 34……接続電源線、 40
……太陽光発電ユニット、 41……太陽電池パネルユ
ニット、 42……充電池ユニット、 43……接続ケ
ーブル、 51……壁掛けアングル、 52……建物壁
面、 53……手摺り掛けアングル、 54……手摺
り、 61……ファンモータ、 62……換気ファン、
63……排気路、64……建物壁、 65……排気
口、 71……室内側制御回路、 72……室外側制御
回路、 73……圧縮機、 74……電源切換回路、
75……制御信号線、 81……着霜判定回路、 82
……外気温度センサー、 83……熱交換器温度センサ
ー、 84……熱交換器、 85……着霜防止用ヒータ
ー、100……被制御部、 200……室外機、 30
0……室内機

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 運転状態では太陽電池を接続せず、運転
    停止時に太陽電池の発電電力を一部の負荷に供給するよ
    うに構成してある太陽光発電利用空気調和機。
  2. 【請求項2】 上記一部の負荷が室外機の圧縮機または
    熱交換器に配設したヒーターまたはコイルである請求項
    1に記載の太陽光発電利用空気調和機。
  3. 【請求項3】 太陽電池の発電電力を蓄積する充電池を
    備え、充電池が満充電のときには太陽電池の発電電力に
    より換気ファン・加湿ファン・室内空気循環用ファンも
    しくはそれぞれを組み合わせた機能を駆動するように構
    成してある請求項1または請求項2に記載の太陽光発電
    利用空気調和機。
  4. 【請求項4】 運転状態で太陽電池の発電電力により室
    外機の熱交換器に配設した着霜防止用ヒーターに通電す
    るように構成してある請求項1または請求項2に記載の
    太陽光発電利用空気調和機。
  5. 【請求項5】 充電池付き太陽電池パネルユニットを室
    外機の上面または建物壁または手摺りに取り付けるよう
    に構成してある請求項1から請求項4までのいずれかに
    記載の太陽光発電利用空気調和機。
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