JP2005236126A - 太陽光発電装置及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 エアコンを既に設置して使用しているときにも、簡単に太陽光発電装置を接続可能とする。
【解決手段】 エアコン１０には、室内ユニット１２に設けているコントロール基板４６に入力コネクタ９０が設けられ、また、室外ユニット１４のコントロール基板６０には、入力コネクタ９４と制御コネクタ９８が設けられている。また、太陽光発電装置７０には、入力コネクタ９０と対となる出力コネクタ８４、入力コネクタ９４と対となる出力コネクタ８２及び、制御コネクタ９８と対となる制御コネクタ８６が設けられており、これにより、太陽光発電装置を、エアコンに簡単に後付けで接続することができる。また、太陽光発電装置の発電電力を室内ユニットへも供給するので、発電電力をより効率的に使用することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被空調室内を空調する空気調和機及び、太陽電池によって発電した電力を空気調和機等の電力負荷へ供給可能とする太陽光発電装置に関する。

室内の空気調和を図る空気調和機（以下、エアコンという）は、例えば、室内ユニットと室外ユニットの間に冷凍サイクルが形成され、冷凍サイクル中を循環される冷媒との間で熱交換を行うことにより、室内ユニットが設けられている被空調室内の空気調和を図るようになっている。

近年、太陽エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置が普及している。この太陽光発電装置では、発電した電力を商用電源へ回生することにより、商用電源として使用可能とするものに加え、例えば、エアコンに太陽光発電装置を接続し、太陽光発電装置の発電電力を空調専用に用いるソーラエアコン等のように、発電電力を特定の電力設備への供給専用とするものが普及しつつある。

このようなソーラエアコンとしては、太陽電池によって発電した電力を蓄電池に蓄積し、蓄電量が所定値以上となったときに、エアコンが待機モードとなっているときの電源として利用する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、太陽光発電装置によって発電した電力を、エアコンなどの特定の電力設備専用に用いるときには、電力設備の運転に併せて太陽光発電装置が発電電力を出力するようにしており、このために、エアコン等の電力設備と太陽光発電装置の双方を、互いに接続可能となるようにしておいて、エアコン等を設置するときに、太陽光発電装置を併せて設置する必要がある。

すなわち、エアコンと太陽光発電装置とを互いに接続可能となるように設計し、エアコンと太陽光発電装置とを同時に設置するようにしている。

一方、エアコンは、室内ユニットと室外ユニットに分けられており、太陽光発電装置によって発電した電力は、室内ユニット又は室外ユニットの何れか一方に供給され、室内ユニット又は室外ユニットの何れか一方の動作電力として用いられる。

すなわち、発電電力が大きい太陽光発電装置を用いるときには、発電電力を消費電力の大きい室外ユニットの作動に用いるが、発電電力が小さい太陽光発電装置を用いるときには、発電電力を消費電力の比較的少ない室内ユニットに用いるか、室内ユニットが待機モードのときに使用されるのが一般的となっている。

近年、先にエアコンを設置しておいて、後から太陽光発電装置を設置するなどの要求がある。すなわち、既に設置されているエアコン等へ、所謂後付けで太陽光発電装置を据え付けて、太陽光発電装置の発電電力を用いた空調を行いたいという要求が高まっている。
特開２０００−１６１７４７号公報

しかしながら、先に据え付けられて使用されているエアコン等の電力設備に、新たに太陽光発電装置を設置して接続する時には、既に設置されているエアコンを、太陽光発電装置と接続可能となるように交換しなければならず、このために、太陽光発電装置の後付けは、コスト上昇を生じさせて、実質的に困難なものとなっている。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、空気調和機などの電力設備を先に設置しておいても、後付けが可能となる太陽光発電装置及び、太陽光発電装置の後付けが可能な空気調和機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の太陽光発電装置は、太陽光によって発電するソーラパネルと、前記ソーラパネルによって発電した電力を、電力設備に使用する電圧の直流電力ないし交流電力に変換するコンバータと、を含む太陽光発電装置であって、発電電力を供給可能な電力供給機器に予め設けられる入力接続手段と対となるように設けられ、入力接続手段に接続されることにより前記ソーラパネルの発電電力を前記コンバータから電力供給機器へ出力可能とする出力接続手段と、前記電力供給機器に予め設けられている制御接続手段と対となるように設けられて、制御接続手段に接続されることにより電力供給機器から前記コンバータの作動電力と共にコンバータの電力変換／停止信号が入力可能となる被制御接続手段と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、発電電力を供給することによりその電力によって作動ないし駆動する電力供給機器から、コンバータが作動用の電力及び電力変換／停止信号を受けて作動するときに、電力供給機器に予め入力接続手段と制御接続手段を設けておくと共に、コンバータに、入力接続手段に対する出力接続手段及び、制御接続手段に対する被制御接続手段を設けておく。

これにより、電力供給機器に後付けで接続して、発電電力を供給することができる。

このような本発明では、前記コンバータが異なる電圧の電力に変換して出力可能であるときに、前記出力接続手段が、前記変換電圧のそれぞれに対して設けられているものであれば良い。

これにより、電力供給機器に、異なる電圧の電力を供給することができるので、発電電力の効率的な利用が可能となる。

また、本発明の空気調和機は、被空調室内に設けられる室内ユニットと、屋外に設けられる室外ユニットとの間で形成される冷凍サイクルによって、被空調室内を空調する空気調和機であって、太陽光によって発電した電力をコンバータによって変換して出力する太陽光発電装置のコンバータの出力接続手段に対して対となるように予め設けられて、出力接続手段と接続されることによりコンバータの出力電力が供給可能となる入力接続手段と、前記コンバータの作動用電力及び電力変換／停止信号が入力される被制御接続手段に対して対となるように予め設けられて、接続されることにより作動用電力及び電力変換／停止信号を出力可能とする制御接続手段と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、予め、太陽光発電装置から発電電力を受電するための入力接続手段と、太陽光発電装置のコンバータを作動するための制御用接続手段を設けている。

これにより、後付けで太陽光発電装置を接続することができると共に、接続した太陽光発電装置から入力される電力を用いた空調運転が可能となる。

このような太陽光発電装置と空気調和機を用いることにより、例えば、空気調和機を先に設置した状態であっても、空気調和機の交換等を行うことなく、そのまま、簡単に太陽光発電装置を接続することができる。

このような本発明の空気調和機では、前記制御接続手段が、前記室外ユニットに設けられていると共に、前記入力接続手段が少なくとも前記室外ユニットに設けられていることが好ましく、また、前記コンバータから異なる電圧の電力が出力可能であるときに、前記入力接続手段が、室内ユニットに設けられていることがより好ましい。

さらに、本発明では、前記入力接続手段と前記出力接続手段及び前記制御接続手段と前記被制御接続手段として、予め対を成すようにしているコネクタを用いることができる。これにより、簡単にかつ的確に接続することができる。

以上説明したように本発明によれば、太陽光発電装置の発電電力を受電可能とする空気調和機などの電力供給機器に、予め太陽光発電装置との間で接続可能とするための入力接続手段と制御接続手段を設けておく。これにより、後付けであっても、空気調和機等に簡単に、太陽光発電装置を接続することができるという優れた効果が得られる。

以下に，図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２には、本実施の形態に電力供給機器（電力設備）として適用した空気調和機（以下「エアコン１０」とする）の概略構成を示している。このエアコン１０は、被空調室内に設置される室内ユニット１２及び、屋外に設置される室外ユニット１４を備えている。

図２に示すように、室内ユニット１２と室外ユニット１４の間は、太管の冷媒配管１６Ａと、細管の冷媒配管１６Ｂとによって接続されている。また、室内ユニット１２には、熱交換器１８が設けられており、冷媒配管１６Ａ、１６Ｂのそれぞれが熱交換器１８に接続されている。

室外ユニット１４には、バルブ２０Ａ、２０Ｂが設けられ、冷媒配管１６Ａがバルブ２０Ａに接続し、冷媒配管１６Ｂがバルブ２０Ｂに接続している。バルブ２０Ａには、マフラ２２Ａを介して四方弁２４が接続している。

また、室外ユニット１４には、コンプレッサー２６、熱交換器２８が設けられており、コンプレッサー２６に接続しているアキュムレータ３０及びマフラー２２Ｂのそれぞれが、四方弁２４に接続していると共に、熱交換器２８の一端が四方弁２４に接続している。

さらに、熱交換器２８の他端は、キャピラリチューブ３２、ストレーナ３４、電動膨張弁３６及びモジュレータ３８を介してバルブ２０Ｂに接続している。

これにより、エアコン１０では、室内ユニット１２と室外ユニット１４の間に、冷媒を循環する冷凍サイクルが形成されている。なお、この冷凍サイクルは一例を示すものであり、空気調和機の構成を限定するものではない。

エアコン１０では、四方弁２４の切換えによって暖房モードでの運転又はドライモード（除湿モード）を含む冷房モードでの運転が可能となっている。なお、図２では、矢印で冷房モード、暖房モードでの冷媒の流れを示している。

室内ユニット１２には、クロスフローファン（図示省略）が設けられており、このクロスフローファンが作動することにより、室内ユニット１２が設けられている被空調室内の空気を吸引し、熱交換器１８を通過させた後に、被空調室内へ吹出す。このとき、熱交換器１８を通過する空気と冷凍サイクル中を循環される冷媒との間で熱交換が行われることにより、空調された空気として被空調室内へ吹出される。

なお、エアコン１０は、換気機能を含むものであってもよく、例えば、排気を行うときには、クロスフローファンによって吸引した被空調室内の空気を、熱交換器１８を通さずに室外へ排出し、新鮮な外気の吸気を行うときには、外気を吸引し、吸引した外気を、熱交換器１８に通して被空調室内に吹出されるようにすればよい。

図３には、室内ユニット１２に設けられている制御部４０と、室外ユニット１４に設けられている制御部４２の概略構成を示している。室内ユニット１２の制御部４０は、電源基板４４及びコントロール基板４６を備えている。

エアコン１０では、商用電源（例えば単相１００Ｖの交流電力）により運転可能となっており、この交流電力が電源基板４４に供給される。電源基板４４では、この交流電力からコントロール基板４６の動作電源、図示しないクロスフローファンやフラップのモータ等を駆動する電力等を生成する。

なお、本実施の形態では、エアコン１０を、一例として単相１００Ｖの交流電力で運転されるものとして説明するが、空気調和機としては、単相２００Ｖで運転されるものであっても良い。

コントロール基板４６には、マイクロコンピュータ（マイコン４８）と共に、各種の駆動回路、表示回路等が形成され、また、被空調室内の空調状態や室内ユニット１２の作動状態を検出する各種のセンサが接続されている。コントロール基板４６に設けられているマイコン４８は、リモコンスイッチ５０（図１参照）から送信される操作信号を受信し、受信した操作信号と各種のセンサの検出信号に基づいて、電源基板４４の作動制御、各種のモータ等の作動制御を行う。

また、コントロール基板４６には、シリアル通信回路などの通信回路が設けられており、マイコン４８は、この通信回路を介して、室外ユニット１４の作動を制御するようになっている。

すなわち、エアコン１０では、リモコンスイッチ５０のスイッチ操作によって運転／停止、運転モードの設定、空調温度、風向、風量の設定がなされることにより、この設定に基づいた空調運転が可能となっている。

なお、図３に示すように、エアコン１０には、換気機能を設けることができる。このときには、換気ユニット５２がコントロール基板４６に接続されるようになっており、これにより、マイコン４８が、電源基板４４などから供給される電力を、換気ユニット５２に設けられている吸気ファン５４及び排気ファン５６に供給し吸気ファン５４及び排気ファン５６の作動を制御する。

エアコン１０では、室内ユニット１２に供給される電力が、図示しないパワーリレーの接点５８を介して、室外ユニット１４へ供給されるようになっている。コントロール基板４６に設けているマイコン４８は、パワーリレーを制御して接点５８の開閉を行うことにより、室外ユニット１４の運転／停止を行う。

室外ユニット１４の制御部４２は、コントロール基板６０を備えている。このコントロール基板６０には、室外ユニット１４の作動を制御するマイクロコンピュータ（マイコン６２）が設けられている。また、コントロール基板６０には、電源回路６４及びインバータ回路６６等が形成されている。

電源回路６４は、フィルタ回路、全波整流回路及び平滑回路等（何れも図示省略）を備えており、室内ユニット１２を介して供給される交流電力から、コントロール基板６０の作動に用いる電力を生成すると共に、交流電力を所定電圧の直流電力に変換してインバータ回路６６へ供給する。

インバータ回路６６には、スイッチング素子が設けられており、このスイッチング素子の駆動によって、電源回路６４から入力される直流電力を交流電力に変換して、コンプレッサー２６（コンプレッサーモータ）へ供給する。これにより、コンプレッサー２６が駆動される。

マイコン６２は、スイッチング素子のスイッチングを制御することにより、コンプレッサー２６を所定の運転周波数で駆動するように制御している。

また、室内ユニット１２のコントロール基板４６と室外ユニット１４のコントロール基板６０は、例えばシリアル通信用の通信線によって接続されており、これにより、コントロール基板４６（マイコン４８）とコントロール基板６０（マイコン６２）との間でシリアル通信が可能となっている。

室内ユニット１２に設けられているマイコン４８は、この通信によって室外ユニット１４の作動を制御する。すなわち、マイコン６２は、マイコン４８から入力される信号に応じて、運転モードに基づいた四方弁２４（図２参照）の切換え、要求される空調能力に基づいたコンプレッサ２６の運転周波数の制御等を行うようになっている。

なお、エアコン１０の基本的構成は、任意の構成を適用することができ、運転制御の詳細な説明は省略する。

ところで、図３及び図４に示すように、エアコン１０には、太陽光発電装置７０が接続可能となっており、太陽光発電装置７０を接続することにより、ソーラエアコンとして使用可能となっている。

図３に示すように、エアコン１０の室内ユニット１２では、コントロール基板４６から一対の配線８８が引き出されており、この配線８８の先端に入力コネクタ９０が取り付けられている。コントロール基板４６では、換気ユニット５２が取り付けられているときに、この入力コネクタ９０から所定電圧の直流電力（例えばＤＣ１２Ｖ〜１４Ｖ）が入力されることにより、入力された電力を換気ユニット５２の吸気ファン５４、排気ファン５６等の駆動に用いるようにしている。

なお、エアコン１０では、入力コネクタ９０を介してコントロール基板４６に入力される電力によって換気ユニット５２を動作するように説明するが、これに限らず、図示しないフラップを作動するフラップモータ等の他の負荷の駆動に用いるものであっても良い。

室外ユニット１４では、コントロール基板６０から一対の配線９２が引き出されており、この配線９２の先端に入力コネクタ９４が設けられている。

この配線９２は、コントロール基板６０内で、インバータ回路６６の入力側に接続しており、これにより、入力コネクタ９４を介して、所定電圧の直流電力（例えばＤＣ３００Ｖ〜３３０Ｖ）が入力されることにより、この直流電力をコンプレッサー２６の駆動に使用可能となっている。

一方、室外ユニット１４では、コントロール基板６０から複数本の制御線９６が引き出されており、この制御線９６の先端に制御コネクタ９８が接続している。コントロール基板６０では、この制御コネクタ９８を介して、所定電圧の直流電力（例えばＤＣ５Ｖ）の出力が可能となっている。

また、コントロール基板６０に設けられたマイコン６２は、制御コネクタ９８を介して入力される信号に基づいて、制御コネクタ９８を介して接続される機器の動作信号（オン／オフ信号）を出力するようになっている。

例えば、マイコン６２は、制御コネクタ９８を介してコントロール基板６０に、電圧信号ＶＩＮ−Ｌと電圧信号ＶＩＮ−Ｈが入力されるときに、電圧信号ＶＩＮ−Ｌ及び電圧信号ＶＩＮ−Ｈがオンしていると、接続機器へのオン信号を出力する。また、マイコン６２は、接続機器へオン信号を出力しているときに、電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすることにより、接続機器へオフ信号を出力する。

エアコン１０に設けているコントロール基板４６のマイコン４８は、換気ユニット５２が設けられていると、空調運転が停止しているときでも換気ユニット５２が動作（吸気ファン５４又は排気ファン５６が動作）している時には、接点５８を閉じて室外ユニット１４のコントロール基板６０へ電力を供給し、マイコン６２を動作状態として、制御コネクタ９８を介して接続される機器を、マイコン６２によって制御可能となるようにしている。

一方、図３及び図４に示すように、エアコン１０に接続可能となっている太陽光発電装置７０は、太陽光を受光することにより、受光した太陽光のエネルギーに応じた直流電力を発生するソーラパネル７２を備えている。また、図３に示すように、太陽光発電装置７０は、ソーラパネル７２によって発電した電力を所定電圧の電力に変換するパワーコントローラ７４を備えている。

図４に示すように、ソーラパネル７２は、例えば屋外に設置される室外ユニット１４の上部に、図示しないブラケットを介して取り付けられる。また、これに限らず、ソーラパネル７２は、建物の屋上、屋根、ベランダ等に取り付けられるものであっても良い。このとき、ソーラパネル７２は、受光面（採光面）７２Ａに効率的に太陽光があたるように、所定の角度及び方向へ向けられて取り付けられる。

図３に示すように、ソーラパネル７２は、太陽電池モジュール７６が設けられている。この太陽電池モジュールは、それぞれが太陽光を受光することにより発電する多数の太陽電池セルによって形成されており、また、ソーラパネル７２は、多数の太陽電池モジュール７６が設けられて形成された一般的構成となっている。

パワーコントローラ７４には、図示しない筐体内にＤＣ−ＤＣコンバータ機能を備えたコンバータ基板（以下、「コンバータ７８」とする）が設けられている。コンバータ７８には、入力端子８０が設けられており、ソーラパネル７２は、コンバータ７８の入力端子８０に接続される。

これにより、太陽光発電装置７０では、太陽電池モジュール（太陽電池セル）７６によって発電された電力（直流電力）が、コンバータ７８に入力される。本実施の形態に適用したコンバータ７８は、この直流電力に対して電圧変換を行い、予め設定されている電圧の直流電力を出力する。

なお、コンバータ７８が収容されるパワーコントローラ７４の筐体は、室外ユニット１４の筐体に取り付けられるが、このとき、例えば、室外ユニット１４の図示しない冷却ファンが作動して筐体内に冷却用の外気が吸引されるときに、この外気の通路に取り付けられ、室外ユニット１４のコンプレッサー２６などと同時に冷却されるなどの任意の取り付け構造を適用することができる。

コンバータ７８には、出力コネクタ８２と、出力コネクタ８４が設けられており、２系統の電力出力が可能となっている。また、コンバータ７８には、作動用電力の入力用及び制御信号の入出力用の制御コネクタ８６が設けられている。

図５には、太陽光発電装置７０に設けているコンバータ７８の概略構成を示している。コンバータ７８は、フィルタ回路１００、スイッチング回路１０２、変圧回路１０４及び整流回路１０６を含んで形成されている。入力端子８０から入力された直流電力は、フィルタ回路１００を通過することによりノイズ成分が除去される。

スイッチング回路１０２には、例えばＦＥＴ（パワーＭＯＳＦＥＴ）を用いたスイッチング素子１０８と、このスイッチング素子１０８を駆動するスイッチング信号を発生する発振回路１１０を含んでいる。

このスイッチング回路１０２では、スイッチング素子１０８をスイッチング駆動（オン／オフ駆動）することにより、フィルタ回路１００を通過した直流電力を、オン／オフしながら変圧回路１０４へ供給する。

変圧回路１０４は、変圧器１１２を備えており、スイッチング回路１０２を通過した電力が変圧器１２２の一次側に入力される。このとき、スイッチング素子１０８がオン／オフすることにより、変圧器１１２の二次側に電圧が発生する。なお、変圧器１１２では、出力コネクタ８２、８４への出力用及び発振回路１１０への出力用の電圧を発生するようになっている。

整流回路１０６は、整流回路１０６Ａと整流回路１０６Ｂを備えている。整流回路１０６Ａは、変圧器１１２と出力コネクタ８４との間に設けられ、変圧器１１２の出力電圧を整流平滑化する。これにより、コンバータ７８では、出力コネクタ８４に、例えばＤＣ１４Ｖの電力が発生するようにしている。

また、整流回路１０６Ｂは、変圧器１１２と出力コネクタ８２との間に設けられて、変圧器１１２の出力電圧を整流平滑化し、出力コネクタ８２に例えばＤＣ３００Ｖの直流電力が発生するようにしている。

一方、コンバータ７８には、フィルタ回路１００とスイッチング回路１０２の間に、電圧判定回路１１４が設けられている。コンバータ７８では、例えばソーラパネル７２の発電電圧（コンバータ７８への入力電圧）が所定電圧ＶＨを越えると作動を開始し、入力電圧が電圧ＶＬ（ＶＨ＞ＶＬ）より低下すると作動を停止するようにしている。

電圧判定回路１１４では、ソーラパネル７２から入力される電圧が、電圧ＶＬを越えると電圧信号ＶＩＮ−Ｌを出力し、さらに、入力される電圧が、電圧ＶＨを越えると電圧信号ＶＩＮ−Ｈを出力する。なお、本実施の形態では、一例として、電圧ＶＬを１０Ｖとし、電圧ＶＨを２０Ｖに設定している。

また、コンバータ７８には、保護回路１１６が設けられている。電圧判定回路１１４から出力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌは、この保護回路１１６に入力される。また、保護回路１１６には、端子１１８が設けられており、この端子１１８に、スイッチング素子１０８の温度検出用のサーミスタ（図示省略）が接続されるようになっている。

保護回路１１６は、スイッチング素子１０８に温度上昇が生じていないときには、電圧判定回路１１４から入力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌをそのまま出力するが、スイッチング素子１０８に温度上昇が生じ、予め設定している保護温度に達すると、電圧信号ＶＩＮ−Ｌをオフするようになっている。

コンバータ７８は、制御コネクタ８６から駆動用の電力（本実施の形態では、ＤＣ５Ｖ）が入力されることにより作動を開始する。また、コンバータ７８は、制御コネクタ８６から電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを出力し、制御コネクタ８６を介して、オン信号が入力されることにより、スイッチング素子１０８のスイッチングを開始して、ソーラパネル７２の発電電力を所定電圧の電力に変換して出力する。

一方、コンバータ７８には、太陽電池最適電圧保持回路（以下、「入力電圧保持回路１２０」とする）と、出力電圧保持回路１２２が設けられている。

入力電圧保持回路１２０は、スイッチング回路１０２の入力側に接続しており、スイッチング回路１０２への入力電圧の変化に応じてトリガー信号ＴＧ１を、出力電圧保持回路１２２へ出力する。

出力電圧保持回路１２２は、変圧器１１２と整流回路１０６Ｂの間に設けられ、出力コネクタ８２の出力電圧の変化と、入力電圧保持回路１２０から入力されるトリガー信号ＴＧ１に基づいたフィードバック信号が、発振回路１１０へ入力されるようにしている。

発振回路１１０では、このフィードバック信号に基づいて、スイッチング信号のオンデューティを制御する。これにより、コンバータ７８では、ソーラパネル７２の発電電力に応じた電力を出力するようにしている。

すなわち、ソーラパネル７２の発電電力は、日射量に応じて変化するが、太陽電池（太陽電池モジュール７６）の発電特性は、発電電圧に応じて発電電流が変化する。このときに、発電電流のピークとなる電圧を入力電圧（最適動作ポイント）とすることにより、最大電力が得られる。

コンバータ７８では、スイッチング回路１０２への入力電圧の変化と、出力電圧の変化をフィードバックしてスイッチング素子１０８を駆動するようにしており、これにより、太陽電池モジュール７６の最適動作ポイント（発電電流のピーク）で、発電電力を抽出して電圧変換する最大電力追尾制御（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）が行われるようにしている。

一方、図３に示すように、コンバータ７８に設けられている制御コネクタ８６は、室外ユニット１４に設けられている制御コネクタ９８と連結可能となっている。すなわち、制御コネクタ８６と制御コネクタ９８は、一方が雄型で他方が雌型の対となっており、これにより、簡単にかつ確実に連結可能となっている。

コンバータ７８は、制御コネクタ８６、９８を連結することにより、室外ユニット１４のコントロール基板６０から作動用の電力が供給される。また、コンバータ７８は、ソーラパネル７２の発電状態及びコンバータ７８自体の状態に基づいて、電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを、室外ユニット１４のコントロール基板６０へ出力する。

コントロール基板６０に設けられているマイコン６２は、電圧信号ＶＩＮ−Ｌ及び電圧信号ＶＩＮ−Ｈが共にオンすると、オン信号をコンバータ７８へ出力し、オン信号を出力しているときに電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすることにより、オン信号からオフ信号をコンバータ７８へ出力する。

コンバータ７８は、制御コネクタ８６を介してオン信号が入力されることにより、スイッチング素子１０８の駆動を開始し、オフ信号が入力されることにより、スイッチング素子１０８の駆動を停止する。

また、コンバータ７８の出力コネクタ８２は、室外ユニット１４の入力コネクタ９４が連結可能となっており、出力コネクタ８４は、室内ユニット１２の入力コネクタ９０と連結可能となっている。すなわち、出力コネクタ８２と入力コネクタ９４及び出力コネクタ８４と入力コネクタ９０は、一方が雄型で他方が雌型の対となっており、これにより、簡単にかつ確実に連結可能となっている。

コンバータ７８は、出力コネクタ８２が入力コネクタ９４と連結されることにより、室外ユニット１４のコントロール基板６０へ発電電力を出力する。このとき、コンバータ７８は、出力コネクタ８２からインバータ回路６６でコンプレッサー２６を駆動可能とする電圧の直流電力を供給する。また、コンバータ７８は、出力コネクタ８４と入力コネクタ９０が連結されることにより、コントロール基板４６へ、吸気ファン５４、排気ファン５６等を駆動可能とする電圧の電力を供給する。

これにより、エアコン１０の室外ユニット１４では、太陽光発電装置７０によって発電した電力を用いたコンプレッサー２６の駆動が可能となり、室内ユニット１２では、発電電力を用いた換気ユニット５２の吸気ファン５４、排気ファン５６等の駆動が可能となる。

なお、出力コネクタ８２と入力コネクタ９４、出力コネクタ８４と入力コネクタ９０及び制御コネクタ８６と制御コネクタ９８のそれぞれは、簡単でかつ確実に連結可能であり、さらに、連結したときに、確実に通電可能であると共に、非連結状態では、的確な絶縁が可能であれば、電圧、電流に応じた任意の形状を適用することができる。

このように構成されているエアコン１０では、リモコンスイッチ５０のスイッチ操作によって空調運転の運転／停止を行うと共に、リモコンスイッチ５０のスイッチ操作によって設定された運転モードや設定温度等の運転条件に基づいて、被空調室内が設定された空調状態となるように空調運転を行う。

また、エアコン１０では、換気ユニット５２が設けられているときには、空調運転を行いながら、換気ユニット５２を用いた被空調室内の換気が可能となっている。また、エアコン１０では、コンプレッサー２６を停止した運転停止状態であっても、換気ユニット５２を用いることにより、室内ユニット１２が設けられている被空調室内の換気が可能となっている。

すなわち、エアコン１０では、吸気ファン５４を作動させることにより、新鮮な外気を吸引して被空調室内へ供給することができ、排気ファン５６を作動させることにより、被空調室内の空気を屋外へ排出することができる。

ところで、このエアコン１０には、室内ユニット１２のコントロール基板４６に入力コネクタ９０が設けられ、室外ユニット１４のコントロール基板６０に、入力コネクタ９４と共に制御コネクタ９８が設けられている。

入力コネクタ９０は、太陽光発電装置７０のコンバータ７８に設けている出力コネクタ８４に連結可能となっており、入力コネクタ９４及び制御コネクタ９８のそれぞれは、コンバータ７８に設けている出力コネクタ８２及び制御コネクタ８６に連結可能となっている。すなわち、エアコン１０では、所謂後付けで太陽光発電装置７０を接続することができる。

これにより、図１に示す室内ユニット１２及び室外ユニット１４によって構成されているエアコン１０から、図４に示すように、例えば、室外ユニット１４に、太陽光発電装置７０のソーラパネル７２を取り付けて、太陽光発電装置７０と接続したエアコン１０を構成することができる。

エアコン１０に太陽光発電装置７０を接続する時には、コンバータ７８の出力コネクタ８２と制御コネクタ８６を、室外ユニット１４のコントロール基板６０に設けている入力コネクタ９４と制御コネクタ９８に接続すると共に、コンバータ７８の出力コネクタ８４を、室内ユニット１２のコントロール基板４６に設けている入力コネクタ９０に接続する。

エアコン１０では、空調運転中は勿論、換気ユニット５２の運転中も室外ユニット１４へ電力を供給しており、これにより、室外ユニット１４のコントロール基板６０に設けているマイコン６２が作動状態にあり、コントロール基板６０から制御コネクタ９８を介して、太陽光発電装置７０のコンバータ７８を作動する電力（ＤＣ５Ｖ）が出力可能となっている。

太陽光発電装置７０のコンバータ７８は、制御コネクタ９８に制御コネクタ８６が連結されることにより、この電力が供給され作動する。

太陽光発電装置７０では、ソーラパネル７２で発電した電力が入力端子８０を介してコンバータ７８に入力される。コンバータ７８は、作動を開始すると、電圧判定回路１１４で、ソーラパネル７２から入力される発電電圧が電圧ＶＨを越えたか否かを検出する。電圧判定回路１１４は、ソーラパネル７２が発電を開始したときに、この入力電圧が、先ず電圧ＶＬを越えると、制御コネクタ８６から電圧信号ＶＩＮ−Ｌを出力し、さらに、入力電圧が電圧ＶＨを越えると、電圧信号ＶＩＮ−Ｈを出力する。

室外ユニット１４のマイコン６２は、コンバータ７８から入力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈがオンすると、コンバータ７８にオン信号を出力する。

コンバータ７８は、マイコン６２からオン信号が入力されると、発振回路１１０が作動を開始し、スイッチング素子１０８へスイッチング信号を出力する。コンバータ７８では、スイッチング素子１０８がスイッチング駆動されることにより、出力コネクタ８２、８４から所定電圧の電力を出力する。

これにより、エアコン１０の室内ユニット１２では、太陽光発電装置７０の発電電力によって換気ユニット５２の吸気ファン５４、排気ファン５６などの駆動が可能となる。また、室外ユニット１４では、太陽光発電装置７０の発電電力によってコンプレッサー２６の駆動が可能となる。

また、コンバータ７８では、スイッチング素子１０８のスイッチング駆動を開始すると、入力電圧保持回路１２０及び出力電圧保持回路１２２によって入力電圧及び出力電圧の変化を検出し、この変化に応じてスイッチング信号のフィードバック制御を行う。

これにより、コンバータ７８では、ソーラパネル７２の発電電力に応じた、最大電力追尾制御（ＭＰＰＴ）を行い、発電電力を最適効率で出力するようにしている。

一方、ソーラパネル７２への日射量が低下するなどして発電電力が低下すると、電圧判定回路１１４によって検出する入力電圧も低下する。これにより、入力電圧が電圧ＶＬよりも低下すると、電圧判定回路１１４は、電圧信号ＶＩＮ−Ｌをオフする。また、コンバータ７８では、図示しないサーミスタによってスイッチング素子１０８の温度上昇等を検出している。

ここで、保護回路１１６では、スイッチング素子１０８の温度上昇を検出したとき、又は、電圧判定回路１４４の電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすると、電圧信号ＶＩＮ−Ｌ信号をオフする。

マイコン６２は、オン信号を出力しているときに電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすると、オフ信号を出力する。これにより、コンバータ７８では、発振回路１１０が停止してスイッチング素子１０８のスイッチングが停止することにより、電圧変換を停止する。

これにより、エアコン１０では、太陽光発電装置７０から入力される電力に換えて、商用電源から入力される電力を用いた換気ユニット５２等の作動ないしコンプレッサー２６の駆動を行う。

このように、エアコン１０では、予め太陽光発電装置７０が接続可能となっているので、太陽光発電装置７０を後付けで接続したときにも、太陽光発電装置７０の発電電力を用いた空調運転が可能となる。

また、エアコン１０に接続される太陽光発電装置７０は、コンプレッサー２６の駆動用電力のみでなく、吸気ファン５４や排気ファン５６などを駆動可能とする電力も発生するようになっており、エアコン１０では、室外ユニット１４のみでなく、室内ユニット１２でも太陽光発電装置７０から供給される電力を使用可能となっている。

これにより、エアコン１０及び太陽光発電装置７０では、ソーラパネル７２の発電電力を効率的に利用可能となる。

特に、エアコン１０では、コンプレッサー２６を停止する空調運転の停止状態であっても、換気ユニット５２の作動が可能となっている。このときに、エアコン１０では、室外ユニット１４に商用電源の電力を供給して、マイコン６２が作動状態となるようにしているので、太陽光発電装置７０で発電した電力によって換気ユニット５２を作動させることができる。

したがって、ソーラパネル７２の発電電力を、コンプレッサー２６の駆動のみに用いるときに比べて、より効率的な利用が可能となる。

なお、以上説明した本実施の形態は、本発明を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、太陽光発電装置７０の発電電力を、室外ユニット１４のみでなく、室内ユニット１２へも供給可能としたが、空気調和機としては、室外ユニットのみで太陽光発電装置の発電電力を受けるものであっても良く、太陽光発電装置は、室外ユニット１４へのみ電力を供給するものであっても良い。

また、本実施の形態では、室内ユニット１２に換気ユニット５２を設け、太陽光発電装置７０の発電電力を、室内ユニット１２では主に換気ユニット５２で用いるように説明したが、これに限らず、フラップ等を駆動するフラップモータや、クロスフローファンを駆動するファンモータ等の駆動に充てるようにしても良い。

また、本実施の形態では、入力接続手段と出力接続手段として入力コネクタ９０、９４と出力コネクタ８２、８４を用い、制御接続手段と被制御接続手段として、制御コネクタ８６、９８を用いた、コネクタに限らず、端子台等の任意の接続手段を用いることができる。

さらに、本実施の形態では、太陽光発電装置を、空気調和機に後付けで接続可能とした例を説明したが、本発明は、これに限らず、任意の電力設備との間での太陽光発電装置の接続に適用することができる。

また、太陽光発電装置が接続される空気調和機は、本実施の形態に適用したエアコン１０に限らず、任意の構成の空気調和機に適用することができる。

さらに、本実施の形態では、太陽光発電装置７０を例に説明したが、本発明は、太陽光発電装置７０に限らず、太陽電池モジュール７６等によって発電した直流電力を所望の電圧に変換する任意の構成の太陽光発電装置に適用することができ、また、太陽光発電装置は、電力設備に限らず、発電電力を商用電源へ回生する系統連系発電装置に適用することもできる。

本実施の形態に適用したエアコンの概略構成を示す要部斜視図である。 エアコンの冷凍サイクルの一例を示す概略図である。 エアコンの制御部と太陽光発電装置の概略構成図である。 太陽光発電装置を接続したエアコンの概略構成を示す要部斜視図である。 コンバータの概略構成の一例を示す回路図である。

符号の説明

１０ エアコン（空気調和機）
１２ 室内ユニット
１４ 室外ユニット
４０、４２ 制御部
４６、６０ コントロール基板
４８、６２ マイコン
７０ 太陽光発電装置
７２ ソーラパネル
７８ コンバータ
８２、８４ 出力コネクタ（出力接続手段）
８６ 制御コネクタ（被制御接続手段）
９０、９４ 入力コネクタ（入力接続手段）
９８ 制御コネクタ（制御接続手段）
１０４ 変圧回路
１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ） 整流回路

Claims (7)

1. 太陽光によって発電するソーラパネルと、前記ソーラパネルによって発電した電力を、電力設備に使用する電圧の直流電力ないし交流電力に変換するコンバータと、を含む太陽光発電装置であって、
   発電電力を供給可能な電力供給機器に予め設けられる入力接続手段と対となるように設けられ、入力接続手段に接続されることにより前記ソーラパネルの発電電力を前記コンバータから電力供給機器へ出力可能とする出力接続手段と、
   前記電力供給機器に予め設けられている制御接続手段と対となるように設けられて、制御接続手段に接続されることにより電力供給機器から前記コンバータの作動電力と共にコンバータの電力変換／停止信号が入力可能となる被制御接続手段と、
   を含むことを特徴とする太陽光発電装置。
2. 前記入力接続手段と前記出力接続手段及び前記制御接続手段と前記被制御接続手段が、前記コンバータと前記電力供給機器との間に対で設けられているコネクタであることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 前記コンバータが異なる電圧の電力に変換して出力可能であるときに、前記出力接続手段が、前記変換電圧のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電装置。
4. 被空調室内に設けられる室内ユニットと、屋外に設けられる室外ユニットとの間で形成される冷凍サイクルによって、被空調室内を空調する空気調和機であって、
   太陽光によって発電した電力をコンバータによって変換して出力する太陽光発電装置のコンバータの出力接続手段に対して対となるように予め設けられて、出力接続手段と接続されることによりコンバータの出力電力が供給可能となる入力接続手段と、
   前記コンバータの作動用電力及び電力変換／停止信号が入力される被制御接続手段に対して対となるように予め設けられて、接続されることにより作動用電力及び電力変換／停止信号を出力可能とする制御接続手段と、
   を含むことを特徴とする空気調和機。
5. 前記制御接続手段が、前記室外ユニットに設けられていると共に、前記入力接続手段が少なくとも前記室外ユニットに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記コンバータから異なる電圧の電力が出力可能であるときに、前記入力接続手段が、室内ユニットに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。
7. 前記入力接続手段と前記出力接続手段及び前記制御接続手段と前記被制御接続手段が、前記コンバータとの間に対で設けられているコネクタであることを特徴とする請求項４から請求項６の何れか１項に記載の空気調和機。

Images