JP2000193272A

JP2000193272A - 空気調和器の発電装置

Info

Publication number: JP2000193272A
Application number: JP10371492A
Authority: JP
Inventors: Mitsufumi Wada; 充史和田
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成により室外ファンからの送風を受
けて発電し、効率よく負荷側に電力を供給して商用電源
の消費量を低減し得る空気調和器の発電装置を提供す
る。【解決手段】室内機１６と室外機１とからなり、この
室外機１側の外箱２に吸気口９と排気口１０とを開設し
て、前記吸気口９側に熱交換器１２を配置し、前記排気
口１０側へ室外ファン１４ｂを向けたファンモータ１４
ａを前記熱交換器１２の前方に配設してなる空気調和器
を構成する場合において、前記室外ファン１４ｂ側に発
電用ファン１５ｂを対向させ、この発電用ファン１５ｂ
の回転で発電する発電機１５を前記外箱２内に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風力を利用した発
電装置に係り、より詳細には、冷暖房機器の室外機等に
配設されて発電を行う空気調和器の発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】商用電源とは別のエネルギ源を利用し電
気使用量の軽減を図る装置の一例として、空気調和器等
に採用するものが各種提案されている。商用電源と自家
発電設備とを併用する装置に、商用電源設備に関する情
報と、自家発電設備に関する情報と、空気調和装置に関
する情報とを情報入手手段で入手し、情報処理手段が使
用者にとって有利となるような電力供給の処理を行う空
気調和装置が知られている（特開平１０−２５９３号公
報参照）。この空気調和装置は、商用電源設備に関する
情報として買電単価を使用する一方、自家発電設備に関
する情報として最大発電量および発電単価を使用するこ
とにより、供給される電力の単価が最も低くなるように
処理するものである。しかし、この空気調和装置は、自
家発電設備を併用運転し発電した電力を負荷に供給する
ようになっているので、発電に燃料の消費が伴ううえ、
発電電力の単価も燃料コストの変動に左右されるという
難点があった。

【０００３】また、このように燃料を消費しないものと
して、換気装置付き空調装置（特開平４−１８４０２４
号公報参照）や、太陽電池の発電電力等を有効利用する
ソーラーエアコンシステム（特開平１０−９６４０号公
報参照）が知られている。前者は、家屋の屋根裏に配置
されこの屋根裏内の空気と外気とを入れ換える換気ファ
ンと、この換気ファンに電力を供給する家屋の外壁に配
置された太陽電池とで構成されている。この換気装置付
き空調装置によれば、家屋の屋根裏内の空気温度が上昇
する日射量が多いと、太陽電池からの発電電力が大とな
るので換気ファンの回転数が上昇し、屋根裏内に導入さ
れる外気量が増えて高温の空気がたちこもることがなく
なる。このため、居住室内の天井付近の温度上昇が低く
抑えられ、居住室内の冷房効果が損なわれるのを防止す
ることができるというものである。

【０００４】また、後者は、商用電源を直流に変換した
電力と太陽電池からの直流電力とが供給されるインバー
タ回路を有する複数台のルームエアコンにより構成され
ており、DC/DC コンバータや分配制御回路等を備えてい
る。そして、太陽電池の発電電力が供給できる状態で、
ルームエアコンが運転されていない場合は、分配制御回
路によりルームエアコンの運転を自動的に行い、このル
ームエアコンの運転が自動的に行われている場合は、あ
る一定の時間毎にルームエアコンを切り換えて運転を行
うようになっている。このソーラーエアコンシステムに
よれば、太陽電池の発電電力の有効利用により利用率を
向上させ、イニシャルコスト回収の早期化を図ることが
できるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者および後
者も、太陽電池を有効利用して空気調和を行えるので、
その分だけ商用電源の使用量を低減できる利点を有して
いるが、それぞれに共通した欠点があった。すなわち、
一般に太陽電池は、未だ発電電力が小さいものであり、
大きな電力を得るにはそれに応じた数量の太陽電池を備
えなければならない。また、太陽電池の発電は、天候に
大きく影響されるものであり、必要なときに利用できな
い時間帯も生じる。前者の換気装置付き空調装置は、家
屋の外壁に太陽電池を配設するので、設置スペースに限
界があるうえ、高価な太陽電池を一般家庭に導入する場
合、商用電源の利用に比してコスト高になるという問題
が残されていた。また、後者のソーラーエアコンシステ
ムは、太陽電池の採用に伴う前述の欠点に加え、発電電
力を有効利用するためにDC/DC コンバータや分配制御回
路等を備える必要があることから、システム全体が複雑
となり、簡単には設置できないといった問題も残されて
いた。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みて創案されたも
ので、簡単な構成により室外ファンからの送風を受けて
発電し、効率よく負荷側に電力を供給して商用電源の消
費量を低減し得る空気調和器の発電装置を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のうち請求項１に記載の発明は、室内機と室
外機とからなり、この室外機側の外箱に吸気口と排気口
とを開設して、前記吸気口側に熱交換器を配置し、前記
排気口側へ室外ファンを向けたファンモータを前記熱交
換器の前方に配設してなる空気調和器において、前記室
外ファン側に発電用ファンを対向させ、この発電用ファ
ンの回転で発電する発電機を前記外箱内に設けたことを
特徴としている。また、請求項２に記載の発明は、前記
室内機側に、前記発電機の出力電圧を充電式電池と負荷
回路の何れか一方に切り換えて供給させる切換手段を設
けたことを特徴としている。また、請求項３に記載の発
明は、前記発電用ファンのファンの外形が、前記室外フ
ァンのファン外形よりも小サイズであることを特徴とし
ている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図示例を参照しながら説明する。図１は、本発明に
係る発電機を設けた室外機の概要構成を示す縦断面図、
図２は、同室外機を示す正面図である。この空気調和器
の発電装置は、一般家屋に設置されるヒートポンプ式空
気調和器に適用され、冷媒配管や屋外専用ケーブル等で
室内機１６と接続される室外機１の外箱２内に直流発電
機１５を配設して、発電電力を室内機１６の負荷回路側
に供給する構成となっている。

【０００９】室外機１の外箱２は、下部の底板３と上部
の天板４との間が前後のパネル５，６および左右のパネ
ル７，８により囲まれて全体が矩形状に形成されてい
る。そして、前部パネル５に吸気口９が開設される一
方、後部パネル６に排気口１０が開設されている。この
排気口１０および吸気口９は、外箱２の外形に合わせて
略方形状または略矩形状に形成されており、この吸気口
９と排気口１０との間が通風路１１となっている。な
お、排気口１０には、ファンガード１３が取り付けられ
ている。このファンガード１３は、全体が格子状で中央
を外方に向けて膨出させ、内側に凹状の発電機１５保持
部１３ａを形成している。

【００１０】前記通風路１１において、吸気口９側に冷
凍サイクルを構成する熱交換器１２を配置し、この熱交
換器１２の前方に室外送風ファン１４を設置する一方、
排気口１０側に直流発電機１５を設けている。室外送風
ファン１４は、ファンモータ１４ａと室外ファン１４ｂ
とからなり、ファンモータ１４ａを前記底板３と天板４
との間に立設された図示しない支持フレームに固定して
いる。これにより、室外ファン１４ｂが排気口１０側に
向けられ、ファンモータ１４ａが回転すると、吸気口９
側から吸引した外気が熱交換器１２を通過して排気口１
０側に送風される。

【００１１】直流発電機１５は、直流モータ１５ａと発
電ファン１５ｂとからなるもので、この発電ファン１５
ｂの外形が前記室外送風ファン１４の室外ファン１４ｂ
よりも小サイズとなっている。この直流発電機１５は、
直流モータ１５ａを前記ファンガード１３の発電機保持
部１３ａに固定し、発電ファン１５ｂを室外ファン１４
ｂ側に向けている。なお、直流モータ１５ａの固定に際
しては、ファンガード１３に沿って発電機保持部１３ａ
を中心に縦横へ伸びる補強板を取り付けておき、この補
強板に取り付けるのが好ましい。また、前記室外ファン
１４ｂの回転中心と発電ファン１５ｂの回転中心とが一
致しないように、図１に示す如く発電ファン１５ｂの軸
芯Ｃ２を室外ファン１４ｂの軸芯Ｃ１よりも下方に位置
させておく。

【００１２】これにより、室外送風ファン１４のファン
モータ１５ｂが回転駆動し、同図の矢印に示すように、
排気口１０へ向けて外気が送風されるとき、発電ファン
１５ｂが送風を直接に受ける。ここで、発電ファン１５
ｂが室外ファン１４ｂよりも小サイズであり、その軸芯
Ｃ２を室外ファン１４ｂの軸芯Ｃ１からずらしているの
で、風圧により発電ファン１５ｂが回転を開始する。そ
して、以後は室外ファン１４ｂの回転中心と発電ファン
１５ｂの回転中心とが一致しないために、常時、同一方
向へ連続回転する。よって、直流モータ１５ａに起電力
が生じて発電し、屋外専用ケーブルを介して室内機１６
側の電気回路に送電される。

【００１３】図３は、空気調和器の発電装置を示す電気
的ブロック線図である。この空気調和器の電気回路にお
いては、室外機１および室内機１６に設けた各端子をリ
ード線で相互に接続して、室外機１側の電源回路２４か
ら室内機１６側のファンモータ１４ａに電圧を供給する
とともに、制御部２５よりファンモータ１４ａ側へ制御
信号を送出するようになっている。また、室外機１の直
流発電機１５から室内機１６側の負荷回路へ発電電力を
供給可能な構成となっている。すなわち、直流発電機１
５の出力は、端子に接続されたリード線を介して室内機
１６側の整流回路１７に接続されている。この整流回路
１７には、電圧検出部１８、充電式電池２０およびルー
バモータ２１等の負荷が接続されており、直流発電機１
５の発電電圧を直流に変換して出力する。電圧検出部１
８は、整流回路１７の出力電圧を検出するもので、発電
電力が室内機１６側へ送電されてきたときに制御部２５
へ検出信号を送出するようになっている。また、充電式
電池２０は、発電電力を蓄電しておき、必要に応じて負
荷回路側へ供給するため室内機１６に内蔵している。こ
の充電式電池２０は、第１切換スイッチ２２を介して前
記整流回路１７側と第２切換スイッチ２３とに接続され
ている。第１切換スイッチ２２は、整流回路１７の出力
に接続された切換接点２２ａ、第２切換スイッチ２３に
接続された切換接点２２ｂ、充電式電池２０に接続され
た可動接点２２ｃからなる。そして、この可動接点２２
ｃが制御部２５からの切換信号を受けて何れか一方の切
換接点２２ａ，２２ｂに切換えられ、整流回路１７の出
力電圧を充電式電池２０または第２切換スイッチ２３を
介しルーバモータ２１に供給するようになっている。

【００１４】このルーバモータ２１は、室内機１６の送
風口に設けられるルーバを動作させるもので、室内機１
６側に設けた室外ファン１４ｂの駆動に伴ってルーバの
角度を可変し、送風方向を自在に変化させるようになっ
ている。このルーバモータ２１は、第２切換スイッチ２
３を介して電源回路２４側と第１切換スイッチ２３とに
接続されている。第２切換スイッチ２３は、電源回路２
４の出力端子に接続された切換接点２３ａ、第１切換ス
イッチ２２の切換接点２３ｂに接続された切換接点２３
ｂ、ルーバモータ２１に接続された可動接点２３ｃから
なる。そして、この可動接点２３ｃが制御部２５からの
切換信号を受けて何れか一方の切換接点２３ａ，２３ｂ
に切換えられ、電源回路２４の出力または直流発電機１
５の出力をルーバモータ２１に供給可能となっている。

【００１５】なお、電源回路２４は、商用電源に接続さ
れており、制御部２５、ルーバモータ２１、図示省略し
た回路各部の他、室外機１側のファンモータ１４ａ等に
所要の電圧を供給するようになっている。また、制御部
２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭからなるマイクロ
コンピュータであって、前記電圧検出部１８、ファンモ
ータ１４ａ、ルーバモータ２１、第１および第２切換ス
イッチ２２，２３の他、回路各部と各機能に応じて一方
向あるいは双方向性に接続されている。なお、充電式電
池２０の出力端子とも接続されており、充電式電池２０
の出力電圧を検出するようになっている。この制御部２
５は、空気調和器全体の動作を制御するとともに、直流
発電機１５の出力電圧を効果的に利用するための切換制
御を行う構成になっている。

【００１６】この空気調和器においては、ユーザーがリ
モコンの電源スイッチをオンにすると、室内機１６およ
び室外機１の各機器が起動し、冷房運転が開始される。
これに伴って、電源回路２４から室外送風ファン１４の
ファンモータ１４ａに電圧が供給され、室外ファン１４
ｂが回転する。この室外ファン１４ｂが回転すると、排
気口１０へ向けて外気が送風されるので、室外ファン１
４ｂに対向配置された発電ファン１５ｂが風圧を受け
る。これに伴い、発電ファン１５ｂが回転を開始し直流
モータ１５ａが発電するため、この発電電圧が接続ケー
ブルを介して室内機１６の整流回路１７に送電される。
この整流回路１７の出力を電圧検出部１８が検出する
と、制御部２５はルーバモータ２１を起動させるに足る
一定レベル以上の電圧があるとき、第１および第２切換
スイッチ２２，２３に切換信号を送出して、発電電圧を
ルーバモータ２１に送出する。このため、通常は電源回
路２４からの供給電圧により駆動するルーバモータ２１
が直流発電機１５の出力によって駆動し続ける。

【００１７】また、このルーバモータ２１が停止された
り、直流発電機１５の出力電圧が低いようなとき、制御
部２５は第１および第２切換スイッチ２２，２３に切換
信号を送出して、発電電圧を充電式電池２０に供給する
一方、ルーバモータ２１に電源回路２４の出力電圧を供
給する制御を行う。よって、充電式電池２０が、直流発
電機１５の発電電圧が充電される。また、ルーバモータ
２１は、電源回路２４の電圧により支障なく駆動し続け
る。そして、直流発電機１５の発電電圧が送出されなく
なったとき、制御部２５は充電式電池２０の端子電圧に
応じて第１および第２切換スイッチ２２，２３を切り換
え、ルーバモータ２１または図示しない負荷回路に電池
２０の出力電圧を供給してこれらを動作させる。このよ
うに、空気調和器がオンにされて室外送風ファン１４の
ファンモータ１４ａが起動し室外ファン１４ｂが回転す
ると、直流発電機１５が動作して発電を開始し、その発
電電圧がルーバモータ２１や負荷回路に供給されるの
で、この分だけ商用電源側の電力消費を低減させること
ができる。また、充電式電池２０にも発電電力を蓄電し
ておけるから、ルーバモータ２１および負荷回路等を連
続的に動作させることも可能になる。

【００１８】図４は、空気調和器の発電装置に係る電気
回路の一例を示す説明図である。この発電装置は、図３
に示したブロック線図と基本的な構成が略同一であり、
直流発電機１５の出力端子に１対のリード線を介して室
内機１６側の整流回路１７が接続されている。この整流
回路１７は、４個のダイオードからなり、リード線間に
おいて直流発電機１５の出力に対し順方向と逆方向とに
接続されている。そして、この整流回路１７の後段に
は、ツェナダイオード１９、前記電圧検出部１８や充電
式電池２０およびルーバモータ２１等の負荷が接続され
ている。ツェナダイオード１９は、一定レベル以上の発
電電力を充電式電池２０やルーバモータ２１等の負荷側
に供給しないため、リード線間に接続されている。ま
た、前記電圧検出部１８は、制御部２５を構成するＣＰ
Ｕに接続されている。なお、充電式電池２０の正極側端
子とルーバモータ２１との間に第１スイッチ２２ｄが、
この第１スイッチ２２ｄと電源回路２４側の３端子レギ
ュレータ２４ａとの間に第２スイッチ２３ｄがそれぞれ
接続されている。そして、これら第１および第２スイッ
チ２２ｄ，２３ｄの各可動接点には、制御部２５が接続
されており、この制御部２５からの切換信号にて切換制
御される構成になっている。

【００１９】この発電装置の電気回路も、前述のよう
に、空気調和器がオンとなり、室外送風ファン１４の室
外ファン１４ｂが回転するに伴って、直流発電機１５か
ら出力される発電電圧が整流回路１７に送電されるよう
になっている。そして、この整流回路１７の出力レベル
に応じて制御部２５が第１および第２スイッチ２２ｄ，
２３ｄを切り換え、発電電圧をルーバモータ２１または
充電式電池２０に供給する。このため、商用電源側の電
力消費を低減させることができるものである。なお、上
記実施の形態においては、直流発電機１５に直流モータ
を用いたが、従来周知の小形直流発電機等を使用しても
よい。また、室外送風ファンの送風量に応じた直流発電
機を設け、その発電電力に応じた負荷機器を動作させる
制御を行うようにしてもよいのは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に記載の発明は、室外機の室外ファン側に、発電用
ファンを対向させて発電機を設けており、室外ファンが
回転すると送風を受けて発電用ファンが回転し発電する
ようになっているので、この発電出力を他の負荷側に供
給することにより、商用電源の電力消費を低減させるこ
とができる。また、室外機の外箱内に発電機を取り付け
るだけでよいから、構成が簡単な風力発電機を提供でき
る効果がある。また、請求項２に記載の発明は、室内機
側に発電機の出力電圧を充電式電池と負荷回路の何れか
一方に切り換えて供給させる切換手段を設けたことか
ら、発電機の出力電圧を充電式電池に蓄電したり、必要
に応じて負荷回路へ供給する等により、効率的に利用で
きる利点がある。また、請求項３に記載の発明は、発電
用ファンのファンの外形が室外ファンのファン外形より
も小サイズであるため、室外ファンの送風障害を生じる
ことなく、送風を充分に受けて回転し発電させることが
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る発電機を設けた室外
機の概要構成を示す縦断面図である。

【図２】同室外機を示す正面図である。

【図３】空気調和器の発電装置を示す電気的ブロック線
図である。

【図４】同発電装置の電気回路の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１室外機２外箱９吸気口１０排気口１２熱交換器１４ａファンモータ１４ｂ室外ファン１５発電機１５ｂ発電用ファン１６室内機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内機と室外機とからなり、この室外機
側の外箱に吸気口と排気口とを開設して、前記吸気口側
に熱交換器を配置し、前記排気口側へ室外ファンを向け
たファンモータを前記熱交換器の前方に配設してなる空
気調和器において、前記室外ファン側に発電用ファンを対向させ、この発電
用ファンの回転で発電する発電機を前記外箱内に設けた
ことを特徴とする空気調和器の発電装置。
【請求項２】前記室内機側に、前記発電機の出力電圧
を充電式電池と負荷回路の何れか一方に切り換えて供給
させる切換手段を設けたことを特徴とする請求項１に記
載の空気調和器の発電装置。
【請求項３】前記発電用ファンのファンの外形が、前
記室外ファンのファン外形よりも小サイズであることを
特徴とする請求項１に記載の空気調和器の発電装置。