JP2007085685A

JP2007085685A - ソーラー発電を用いたｃｏ２サイクル駆動装置

Info

Publication number: JP2007085685A
Application number: JP2005277449A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Iue; 敏井植
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】更なる環境破壊問題の解決を図り、且つ、電力事情の不安定な地域においても支障無く使用でき、エネルギーを効率的に利用できるソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置を提供する。
【解決手段】コンプレッサ１０、ガスクーラ１５４、膨張弁１５６、蒸発器１５７等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池ＳＤと、貯水槽１７６を備え、太陽電池ＳＤにおいて発電された電力を電動要素１４に印加して運転する。貯水槽１７６は温水室１７７と冷水室１７８とが区画形成されている。ガスクーラ１５４により温水室１７７内の水を加熱し、蒸発器１５７により冷水室１７８内の水を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンプレッサ、放熱器、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用いて高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路を備えたソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置に関するものである。

従来より冷却貯蔵庫や空気調和機に使用される冷媒サイクルは、ロータリコンプレッサ（圧縮機）、ガスクーラ（放熱器）、減圧装置（膨張弁やキャピラリチューブ等）及び蒸発器等を順次環状に配管接続して冷媒回路が構成されている。そして、ロータリコンプレッサの回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経てガスクーラに吐出される。このガスクーラにて冷媒ガスは放熱した後、絞り手段で絞られて蒸発器に供給される。そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮するものであった。

ここで、近年では地球環境問題に対処するため、この種の冷媒サイクルにおいても、従来のフロンを用いずに自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ₂）を冷媒として用い、高圧側を超臨界圧力として運転するものが開発されて来ている（例えば、特許文献１参照）。係る二酸化炭素を冷媒として用いた場合、特にガスクーラにて高温が得られるため、給湯器などで温水を生成する場合に有利である。また、蒸発器においても必要な冷熱が得られることから冷水の生成にも充分利用できる。
特公平７−１８６０２号公報

このように、冷媒サイクルの冷媒として二酸化炭素を用い、環境問題の解決に寄与する努力をしているものの、コンプレッサを駆動するモータの電源としては依然商用電力に頼っていたため、電力消費に起因する環境破壊は免れない。また、電力事情の悪い地域や国によってはコンプレッサを駆動するための電源を確保できない場合もある。更に、係る冷媒サイクルにおいて得られる加熱作用及び冷却作用も、従来では充分効率良く利用されていないのが実情であった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、更なる環境破壊問題の解決を図り、且つ、電力事情の不安定な地域においても支障無く使用でき、エネルギーを効率的に利用できるソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置を提供するものである。

請求項１の発明のソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置は、コンプレッサ、放熱器、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池と、温水を貯留するための温水室と冷水を貯留するための冷水室とがそれぞれ少なくとも一つ以上区画形成された貯水槽とを備えており、太陽電池において発電された電力をコンプレッサ駆動用モータに印加して運転すると共に、放熱器により貯水槽の温水室内の水を加熱し、蒸発器により貯水槽の冷水室内の水を冷却することを特徴とする。

請求項２の発明のソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置は、上記において充放電可能な蓄電池を備え、太陽電池において発電された電力を蓄電池に蓄えると共に、この蓄電池からの電力をコンプレッサ駆動用モータに印加して運転可能とされていることを特徴とする。

請求項３の発明のソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置は、コンプレッサ、放熱器、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池と、充放電可能な蓄電池とを備え、太陽電池において発電された電力を蓄電池に蓄えると共に、この太陽電池において発電された電力、又は、蓄電池からの電力をコンプレッサ駆動用モータに印加して運転することを特徴とする。

請求項４の発明のソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置は、上記各発明において太陽電池において発電された電力、又は、蓄電池からの電力より周波数制御可能な疑似交流電力を生成してコンプレッサ駆動用モータを運転するインバータを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明では、コンプレッサ、放熱器、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池とを備えてこの太陽電池において発電（ソーラー発電）された電力をコンプレッサ駆動用モータに印加して運転するので、商用電力を消費すること無く、若しくは、商用電力の消費量を削減しながら、コンプレッサを運転して冷媒回路中に二酸化炭素冷媒を循環させ、ＣＯ₂サイクルにおける加熱作用と冷却作用を発揮させることができるようになる。

これにより、二酸化炭素冷媒の使用によるオゾン層破壊問題の解消と電力消費の削減による地球温暖化問題の解決の双方に寄与することができるようになる。この場合、二酸化炭素を冷媒として使用しているため冷媒回路中の圧力が極めて高くなるが、太陽電池の発電量を制限しておくことで、コンプレッサの過負荷時には自動的にモータを停止させることも可能となる。また、太陽電池を使用してコンプレッサ駆動モータの電力を確保するので、電力事情の不安定な国や地域においても運転可能となり、利便性と使用性に富んだものとなる。

特に、温水を貯留するための温水室と冷水を貯留するための冷水室とがそれぞれ少なくとも一つ以上区画形成された貯水槽を備えており、冷媒回路の放熱器により貯水槽の温水室内の水を加熱し、蒸発器により貯水槽の冷水室内の水を冷却するようにしたので、冷媒回路による加熱作用と冷却作用の双方を効率良く利用して温水の生成と冷水の生成をエコロジーに実現することができるようになる。この場合、温水室と冷水室は同一の貯水槽内に区画形成されているので、家庭用として用いられる場合に特に設置スペース上の利点がある。

また、請求項２の発明では上記に加えて充放電可能な蓄電池を備えており、太陽電池において発電された電力を蓄電池に蓄えると共に、この蓄電池からの電力をコンプレッサ駆動用モータに印加して運転可能とされているので、日中太陽電池の発電に余剰が生じる場合には蓄電池に充電しておき、夜間などの太陽電池からの電力供給が絶たれる時間帯に蓄電池から放電してコンプレッサを運転することができるようになる。これにより、より効率的で安定した運転が可能となる。

請求項３の発明でも、コンプレッサ、放熱器、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池とを備えてこの太陽電池において発電（ソーラー発電）された電力をコンプレッサ駆動用モータに印加して運転するので、商用電力を消費すること無く、若しくは、商用電力の消費量を削減しながら、コンプレッサを運転して冷媒回路中に二酸化炭素冷媒を循環させ、ＣＯ₂サイクルにおける加熱作用と冷却作用を発揮させることができるようになる。

特に、充放電可能な蓄電池を備えており、太陽電池において発電された電力を蓄電池に蓄えると共に、この太陽電池において発電された電力、又は、蓄電池からの電力をコンプレッサ駆動用モータに印加して運転するようにしているので、日中太陽電池の発電に余剰が生じる場合には蓄電池に充電しておき、夜間などの太陽電池からの電力供給が絶たれる時間帯に蓄電池から放電してコンプレッサを運転することができるようになる。これにより、極めて効率的、且つ、安定的な運転が可能となる。

請求項４の発明では、上記各発明に加えて太陽電池において発電された電力から周波数制御可能な疑似交流電力を生成してコンプレッサ駆動用モータを運転するインバータを備えているので、コンプレッサの能力制御を行い、太陽電池を使用した円滑且つ効率的な運転を実現できるようになる。

次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した一実施例のソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置の構成図、図２は図１のＣＯ₂サイクル駆動装置に使用するコンプレッサの実施例として、第１の回転圧縮要素（第１の圧縮要素）３２及び第２の回転圧縮要素（第２の圧縮要素）３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図である。

各図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ₂）を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサで、このコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納されたコンプレッサ駆動用モータとしての電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）から成る回転圧縮機構部１８にて構成されている。尚、コンプレッサ１０の電動要素１４は所謂磁極集中巻き式のＤＣモータであり、インバータ１００により運転周波数及びトルク制御が行われる。

密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。

前記電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４はステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して形成されている。

前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された上シリンダ３８、下シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられた上下偏心部４２、４４により偏心回転される上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーン５０、５２と、上シリンダ３８の上側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成されている。

一方、上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０（上側の吸込通路は図示せず）と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー６６、下部カバー６８にて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４とが設けられている。

尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内とは、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する連通路にて連通されており、連通路の上端には中間吐出管１２１が立設され、この中間吐出管１２１から第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。

そして、冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ₂）が使用され、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）など既存のオイルが使用される。

密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上部カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は後述する中間冷却回路１５０に設けられた放熱器としてのガスクーラ１５４を経てスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。

また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０と連通する。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。

次に図１において、上述したコンプレッサ１０は図１に示す例えば家庭用の給湯／給水装置の冷媒回路の一部を構成する。即ち、コンプレッサ１０の冷媒吐出管９６はガスクーラ（放熱器）１５４内を経て内部熱交換器１６０を通過する配管に接続されている。この内部熱交換器１６０はガスクーラ１５４から出た高圧側の冷媒と蒸発器１５７から出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。

内部熱交換器１６０を通過した配管は減圧装置としての膨張弁１５６に至る。そして、膨張弁１５６の出口側の配管は蒸発器１５７内を通過した後、内部熱交換器１６０を経て冷媒導入管９４に接続される。

そして、図１においてＳＤは本発明で使用する太陽電池である。この太陽電池ＳＤは単結晶シリコン、多結晶シリコン、或いは、アモルファスシリコンからモジュールが構成された半導体素子（ソーラーバッテリー）であり、入射する光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。そして、この太陽電池ＳＤで発電（ソーラー発電）された電力は、前述したインバータ１００に入力され、所定周波数の三相疑似交流電圧に変換されてコンプレッサ１０の電動要素１４に印加されることになる。

この太陽電池ＳＤからインバータ１００に至る電力ラインには更に蓄電池（二次電池）１７０が分岐して接続されている。この蓄電池１７０は、充電と放電が可能な二次電池であり、インバータ１００による電動要素１４の運転における余剰電力を電力のかたちで蓄積するものである。

他方、１７６は貯水槽である。この貯水槽１７６は所定容量の水を貯留可能なタンクであり、周囲は断熱されている。また、貯水槽１７６内部は断熱区画壁１７９により温水室１７７と冷水室１７８とに区画されている。尚、実施例では一つの温水室１７７と一つの冷水室１７８とを貯水槽１７６内に区画形成したが、多数の断熱区画壁１７９を用いて更に多くの温水室１７７と冷水室１７８を区画形成してもよい。

この温水室１７７は温水を貯留する区画であり、温水室１７７の上部に取水口１８１が形成され、下部に給水口１８２が形成されている。また、この温水室１７７には温水配管１８３が接続されている。この温水配管１８３は、温水室１７７内下部から出てガスクーラ１５４内に入り、このガスクーラ１５４から出て温水室１７７内上部に至る温水回路を構成するものであり、この温水配管１８３の途中にポンプ１８４が介設されている。このポンプ１８４は前記インバータ１００からの給電によって駆動される。

尚、実施例のガスクーラ１５４はタンク形状を呈しており、前記中間冷却回路１５０と冷媒吐出管９６からの配管は、このガスクーラ１５４内を蛇行状に通過して内部に循環される水と熱交換するよう構成されている。

一方、冷水室１７８は冷水を貯留する区画であり、冷水室１７８の下部に取水口１８６が形成され、上部に給水口１８７が形成されている。また、この冷水室１７８には冷水配管１８８が接続されている。この冷水配管１８８は、冷水室１７８内上部から出て蒸発器１５７内に入り、この蒸発器１５７から出て冷水室１７８内下部に至る冷水回路を構成するものであり、この冷水配管１８８の途中にポンプ１８９が介設されている。このポンプ１８９も前記インバータ１００からの給電によって駆動される。

尚、実施例の蒸発器１５７もタンク形状を呈しており、前記膨張弁１５６の出口側の配管は、この蒸発器１５７内を蛇行状に通過して内部に循環される水と熱交換するよう構成されている。

以上の構成で次に本発明のＣＯ₂サイクル駆動装置の動作を説明する。尚、前記太陽電池ＳＤは家屋の屋根に設置されているものとする。また、貯水槽１７６の温水室１７７と冷水室１７８には給水口１８２、１８７より所定量の水が供給され、貯留されている。

そして、日中太陽電池ＳＤに太陽光が入射すると、太陽電池ＳＤを構成するモジュールにおいて発電が行われる。この電力（ＤＣ）はインバータ１００によって所定周波数の三相疑似交流電流に変換され、ターミナル２０及び図示されない配線を介してコンプレッサ１０の電動要素１４のステータコイル２８に通電される。

また、インバータ１００により各ポンプ１８４、１８９も運転される。このポンプ１８４の運転により、貯水槽１７６の温水室１７７内下部から水が吸引され、ガスクーラ１５４に向けて吐出される。そして、ガスクーラ１５４内を通過した後、温水室１７７内上部に戻される循環が行われる。

また、ポンプ１８９の運転により、貯水槽１７６の冷水室１７８内上部から水が吸引され、蒸発器１５７に向けて吐出される。そして、蒸発器１５７内を通過した後、冷水室１７８内下部に戻される循環が行われる。

一方、電動要素１４のステータコイル２８に通電されることにより、コンプレッサ１０の電動要素１４は起動し、ロータ２４が回転し始め、回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。そして、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートからシリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧（通常運転状態で４ＭＰａ程）の冷媒ガスは、ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧（通常運転状態で８ＭＰａ程）となり下シリンダ４０の高圧室側より図示しない連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。これによって、密閉容器１２内は中間圧となる。

そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは冷媒導入管９２に入り、スリーブ１４４から出て中間冷却回路１５０に流入する。そして、この中間冷却回路１５０に流入した冷媒ガスがガスクーラ１５４内を通過する過程でガスクーラ１５４内に循環される温水室１７７からの水と熱交換し、水冷方式にて放熱する。

このように、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを中間冷却回路１５０を通過させることで、ガスクーラ１５４にて効果的に冷却することができるので、密閉容器１２内の温度上昇を抑え、第２の回転圧縮要素３４における圧縮効率も向上させることができるようになる。ガスクーラ１５４にて冷却された中間圧の冷媒ガスは上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して、図示しない吸込ポートから第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。

第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧（通常運転状態で１２ＭＰａ程）の冷媒ガスとなり、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２を経て冷媒吐出管９６より外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されており、この冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガスはガスクーラ１５４内を通過する配管に流入する。

ガスクーラ１５４を通過する配管に流入した冷媒ガスは、内部を通過する過程でガスクーラ１５４内に循環される温水室１７７からの水と熱交換し、水冷方式にて放熱する。その後、内部熱交換器１６０を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。これにより、冷媒の過冷却度が大きくなるという効果によって、蒸発器１５７における冷媒の冷却能力が向上する。

前述した如くポンプ１８４が運転され、貯水槽１７６の温水室１７７内の水はガスクーラ１５４に循環される。そして、前述したように中間冷却回路１５０及び冷媒吐出管９６からの配管内を通過する高温のガス冷媒と熱交換して加熱される。特に、二酸化炭素を冷媒として用いているので、ガスクーラ１５４内を通過する吐出冷媒ガスの温度は＋９６℃以上の高温となっている。これにより、温水室１７７内には所定高温度の温水（湯）が生成されて貯留されていく。この温水室１７７内の温水は上部の取水口１８１から取り出されて給湯や暖房等に供されることになる。

一方、内部熱交換器１６０で冷却された高圧側の冷媒ガスは膨張弁１５６に至る。尚、膨張弁１５６の入口では冷媒ガスはまだ気体の状態である。冷媒は膨張弁１５６における圧力低下により、気体／液体の二相混合体とされ、その状態で蒸発器１５７内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、蒸発器１５７内に循環される水から吸熱することにより冷却作用を発揮する。

前述した如くポンプ１８９が運転され、貯水槽１７６の冷水室１７８内の水は蒸発器１５７に循環される。そして、前述したように膨張弁１５６からの配管内を通過する過程で蒸発する冷媒と熱交換して冷却される。特に、実施例では内部熱交換器１６０において蒸発器１５７に入る冷媒が過冷却されているので、蒸発器１５７においては十分な冷却能力が得られる。これにより、冷水室１７８内には所定低温度の冷水が生成されて貯留されていく。この冷水室１７８内の冷水は下部の取水口１８６から取り出されて飲用等に供されることになる。

このように、冷媒回路のガスクーラ１５４により貯水槽１７６の温水室１７７内の水を加熱し、蒸発器１５７により冷水室１７８内の水を冷却しているので、冷媒回路の加熱作用と冷却作用の双方を効率的に利用して温水と冷水を生成することができ、極めてエコロジーな給湯と冷水供給を実現可能となる。

特にこの場合、温水を貯留するための温水室１７７と冷水を貯留するための冷水室１７８とがそれぞれ区画形成された貯水槽１７６を設けているので、それぞれ給湯用と冷水供給用のタンクを設ける場合に比して省スペースとなる。これにより、家庭用として用いられる場合には著しい設置スペース上の利点がある。

他方、蒸発器１５７から流出した冷媒は、内部熱交換器１６０を通過する。そこで前記高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受ける。蒸発器１５７で蒸発して低温となった後、蒸発器１５７から出た冷媒は完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態となる場合もあるが、内部熱交換器１６０を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで、冷媒は過熱度がとれて完全に気体となる。これにより、低圧側にアキュムレータを設けること無く、コンプレッサ１０に液冷媒が吸い込まれる、所謂液バック現象を確実に防止し、コンプレッサ１０が液圧縮にて損傷を受ける不都合を回避することができるようになる。

尚、内部熱交換器１６０で加熱された冷媒は、冷媒導入管９４からコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。

インバータ１００は前述の如く太陽電池ＳＤを構成するモジュールにおいて発電された電力（ＤＣ）を所定周波数の三相疑似交流電流に変換してコンプレッサ１０の電動要素１４を運転するものであるが、電動要素１４に流れる電流は最大の負荷において太陽電池ＳＤの最適動作点における最適動作電流よりも十分低い値に設定されている。これによって、通常の負荷状態におけるコンプレッサ１０の動作を保証する。

また、太陽電池ＳＤからの電力に余剰が生じる場合は蓄電池１７０に充電が行われる。そして、例えば夜間などに太陽電池ＳＤにおける発電が停止すると、今度は蓄電池１７０から放電されてインバータ１００に電力が印加される。インバータ１００はこの蓄電池１７０からの電力より前述同様に三相疑似交流電流を生成してコンプレッサ１０の電動要素１４に印加して駆動する（ポンプ１８４、１８９も同様）。これにより、太陽電池ＳＤにおける発電が停止する夜間においてもコンプレッサ１０やポンプ１８４、１８９を駆動し、給湯と冷水の供給を安定的に行うことができるようになる。

このように太陽電池ＳＤによって発電された電力でコンプレッサ１０を駆動することで、電力事情の不安定な国や地域においてもコンプレッサ１０を駆動して給湯並びに冷水の供給を行うことができるようになる。また、電力事情に拘わらず、商用電力と併用してコンプレッサ１０とポンプ１８４、１８９の運転を行うことで、商用電力の消費量を無くし、或いは、削減することができるようになり、この点においても地球環境問題に寄与できるようになる。

尚、上述の実施例では太陽電池ＳＤの動作特性における最適動作点よりも十分低い範囲でコンプレッサ１０の電動要素１４を運転するように設定したが、それに限らず、太陽電池ＳＤの最適動作点とコンプレッサ１０の通常負荷の動作電流を略同一としておけば、コンプレッサ１０が過負荷に陥った場合には、太陽電池ＳＤの電力では賄い切れなくなる。これによって、過負荷時には自動的に電動要素１４が運転不能に陥る構成とし、過負荷保護を実現する設計とすることも可能となる。

また、実施例ではコンプレッサ１０は内部中間圧型の多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサを用いて説明したが、本発明に使用可能なコンプレッサ１０はこれに限定されるものではない。

本発明のソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置の構成図である。図１のコンプレッサの実施例としての内部中間圧多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。

符号の説明

１０コンプレッサ
１２密閉容器
１４電動要素
１６回転軸
１８回転圧縮機構部
３２第１の回転圧縮要素
３４第２の回転圧縮要素
３８、４０シリンダ
１００インバータ
１５０中間冷却回路
１５４ガスクーラ（放熱器）
１５６膨張弁
１５７蒸発器
１６０内部熱交換器
１７０蓄電池
１７６貯水槽
１７７温水室
１７８冷水室
１８３温水配管
１８４、１８９ポンプ
１８８冷水配管
ＳＤ太陽電池

Claims

コンプレッサ、放熱器、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池と、温水を貯留するための温水室と冷水を貯留するための冷水室とがそれぞれ少なくとも一つ以上区画形成された貯水槽とを備え、
前記太陽電池において発電された電力を前記コンプレッサ駆動用モータに印加して運転すると共に、前記放熱器により前記貯水槽の温水室内の水を加熱し、前記蒸発器により前記貯水槽の冷水室内の水を冷却することを特徴とするソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置。
充放電可能な蓄電池を備え、前記太陽電池において発電された電力を前記蓄電池に蓄えると共に、該蓄電池からの電力を前記コンプレッサ駆動用モータに印加して運転可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置。
コンプレッサ、放熱器、減圧装置、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となり得る冷媒回路と、太陽電池と、充放電可能な蓄電池とを備え、
前記太陽電池において発電された電力を前記蓄電池に蓄えると共に、該太陽電池において発電された電力、又は、前記蓄電池からの電力を前記コンプレッサ駆動用モータに印加して運転することを特徴とするソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置。
前記太陽電池において発電された電力、又は、前記蓄電池からの電力より周波数制御可能な疑似交流電力を生成して前記コンプレッサ駆動用モータを運転するインバータを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のソーラー発電を用いたＣＯ₂サイクル駆動装置。