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

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。