JPH10300133A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の太陽電池付空気調和機においては、必
要となる太陽電池の面積の大さいことから一般家庭への
普及を妨げる要因となっていた。 【解決手段】 小電力で駆動するファンモータ６，７を
備えた空気調和機において、前記ファンモータ６，７に
電力を供給する小面積且つ小出力電力の太陽電池パネル
３を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池の発電電
力を利用する空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】省エネルギーや環境問題への関心の高ま
りと、太陽電池の低価格化による普及拡大から、太陽電
池が接続できその太陽電池が発電した電力を利用するこ
とのでさる空気調和機が、特開平５−１１８７１号公
報，特開平５−６４３７４号公報等で提案されている。

【０００３】これらの空気調和機において、太陽電池パ
ネルの出力回路は、交流電源から入力される交流を直流
に変換する整流器と、圧縮機を駆動するためのインバー
タとの間に接続されている。

【０００４】また、太陽電池パネルの出力回路にＤＣ／
ＤＣコンバータ等の電圧調整回路が接続されている。こ
れは太陽電池の最大出力点を追尾しつつ、負荷が必要と
する電圧を出力することによって太陽電池の利用効率を
上げるためのものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
太陽電池付空気調和機においては、必要となる太陽電池
の面積の大さいことから一般家庭への普及を妨げる要因
となっていた。

【０００６】すなわち、従来の太陽電池付空気調和機で
は、太陽電池パネルの出力は圧縮機を駆動することを目
的としており、そのため、最大出力が３００Ｗ程度以
上、面積が数平方メートル以上の大面積の太陽電池パネ
ルが必要となっていた。このような太陽電池パネルの設
置には、住宅の屋根面など面積の大きな場所が必要であ
り、その設置には規模の大きな工事が必要であった。し
たがって、このような太陽電池付空気調和機を設置でき
る場所は限られており、しかも設置に多大の費用を要す
ることが問題となっていた。

【０００７】一般家庭への普及を考えた場合、太陽電池
付空気調和機は、狭い面積にも設置することがでさる小
出力の太陽電池パネルの電力を利用でき、しかも低価格
であることが求められている。

【０００８】また、従来の太陽電池付空気調和機におい
て、商用電源の電圧がわずかながら変動するため、太陽
電池の動作時最大出力電圧が商用電源の全波整流電圧以
下である場合には、商用電源電圧の上昇によって太陽電
池から出力される電流が大幅に減少し、太陽電池の電流
を有効に取り出すことができなかった。

【０００９】さらに、従来の空気調和機においては、特
にその室外機において、別途、該室外機に照射される太
陽光を遮断する日除けが必要であった。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み、太陽電池の発
電電力を有効に利用することができ、且つ狭い面積の場
所にも簡単に設置でき、しかも安価な空気調和機を提供
することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の空気調和機は、負荷を備え
た空気調和機において、前記負荷に電力を供給する小面
積の太陽電池を設けたことを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の請求項２記載の空気調和機
は、請求項１記載の空気調和機において、前記負荷が、
前記太陽電池の出力に応じた回転数で回転するファンモ
ータからなることを特徴とするものである。

【００１３】さらに、本発明の請求項３記載の空気調和
機は、請求項１記載の空気調和機において、前記負荷が
整流器を介して電源に接続され、前記整流器と負荷との
間に前記太陽電池の出力を接続し、前記太陽電池の動作
時最大出力電圧の最低電圧値が前記整流器から出力され
る電圧値近傍以上となるように前記太陽電池の直列接続
された複数の太陽電池素子の数を設定してなることを特
徴とするものである。

【００１４】加えて、本発明の請求項４記載の空気調和
機は、請求項３記載の空気調和機において、前記太陽電
池と負荷との間に電圧を一定値以下に制限する電圧制限
手段を接続したことを特徴とするものである。

【００１５】加えて、本発明の請求項５記載の空気調和
機は、請求項１記載の空気調和機において、前記太陽電
池が当該空気調和機の室外機への日射を遮断する日除け
を兼用してなることを特徴とするものである。

【００１６】上記構成によれば、本発明の請求項１記載
の空気調和機は、負荷に電力を供給する小面積の太陽電
池を設けた構成なので、安価な前記太陽電池にて発電さ
れた電力を前記負荷に供給して駆動することができると
ともに、前記太陽電池を狭い面積の設置場所にも設置す
ることが可能となる。しかも、前記太陽電池を空気調和
機自身に設置することが可能となる。

【００１７】また、本発明の請求項２記載の空気調和機
は、請求項１記載の空気調和機において、前記負荷が、
前記太陽電池の出力に応じた回転数で回転するファンモ
ータからなる構成なので、商用電源等の他の電源を使用
することなく、太陽電池の出力に応じた回転数にてファ
ンモータを回転させることができる。

【００１８】さらに、本発明の請求項３記載の空気調和
機は、請求項１記載の空気調和機において、前記負荷が
整流器を介して電源に接続され、前記整流器と負荷との
間に前記太陽電池の出力を接続し、前記太陽電池の動作
時最大出力電圧の最低電圧値が前記整流器から出力され
る電圧値近傍以上となるように前記太陽電池の直列接続
された複数の太陽電池素子の数を設定してなる構成なの
で、最大出力点追尾機能を有する電圧調整回路を用いず
とも、前記太陽電池の利用効率が大きく低下することを
防止することができる。

【００１９】加えて、本発明の請求項４記載の空気調和
機は、請求項３記載の空気調和機において、前記太陽電
池と負荷との間に電圧を一定値以下に制限する電圧制限
手段を接続した構成なので、前記電圧制限手段にて前記
太陽電池の開放電圧付近の高電圧が負荷へ印加されるこ
とを防止することができる。

【００２０】加えて、本発明の請求項５記載の空気調和
機は、請求項１記載の空気調和機において、前記太陽電
池が当該空気調和機の室外機への日射を遮断する日除け
を兼用してなる構成なので、別途、前記室外機の日除け
が不要である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る空気調和機について、図面とともに説明する。

【００２２】図１は本発明の第１実施の形態にかかる空
気調和機のブロック図である。

【００２３】図において、１は商用電源、２は整流器、
３は太陽電池パネル、４は逆流防止ダイオード、５は平
滑用コンデンサ、６は室内熱交換器に送風する熱交換用
ファンモータ、７は換気用ファンモータ、８はスイッチ
ング電源、９は制御回路、１０は電圧制限回路を示す。

【００２４】商用電源１からの交流電圧は、整流器２に
よって全波整流され、平滑用コンデンサ５で平滑され、
直流を発する。

【００２５】熱交換用ファンモータ６は、商用電源１の
全波整流電圧付近のＤＣ電圧で駆動される型式のもの
で、空気調和機が冷房，暖房あるいは除湿等の運転を行
うときに作動する。

【００２６】換気用ファンモータ７も同様に、商用電源
１の全波整流電圧付近のＤＣ電圧で駆動される型式のも
ので、空気調和機が換気，あるいは加湿等の運転を行う
ときに作動する。

【００２７】太陽電池パネル３は、平滑用コンデンサ５
からの電流の逆流を防ぐ逆流防止ダイオード４を介して
平滑用コンデンサ５に接続されている。つまり、整流器
２とファンモータ６，７との間に太陽電池パネル３の出
力を接続している。

【００２８】太陽電池パネル３は、晴天時など日射強度
が強いときに、前記ファンモータ６，７を駆動させるの
に必要かつ十分な電力を供給することができればよいこ
とから、その最大出力を本実施の形態では２５Ｗとし
た。

【００２９】太陽電池パネル３の効率は１０％程度であ
るので、この太陽電池パネル３の面積は０．２５ｍ²程
度となり、一般住宅においては、大掛かりな工事をせず
に取付けることが可能である。また、後述するように、
空気調和機の室外機に取り付けることも可能である。

【００３０】図２は本実施の形態にかかる空気調和機の
電流−電圧特性と太陽電池パネルの動作点の一例を示す
図である。横軸は平滑用コンデンサ５の両端の電圧を示
し、縦軸は整流器２，あるいは太陽電池パネル３から負
荷であるファンモータ６，７に流れる電流を示してい
る。図において、破線は商用電源のみの電流−電圧特性
を示し、実線は太陽電池パネル３のみの電流−電圧特性
を示している。

【００３１】太陽電池パネル３が発電していない場合、
整流器２からファンモータ６，７に流れる電流は例えば
Ａの位置で示される。この場合、ファンモータ６，７が
必要とする電流はすべて整流器２から供給され、平滑用
コンデンサ５の電圧は商用電源１の全波整流電圧付近で
負荷電流に応じて決まる値となる。

【００３２】晴天時など、太陽電池パネル３がファンモ
ータ６，７を駆動させるのに十分な電流を発生しうる場
合には、当該太陽電池パネル３の動作点は例えば図中Ｂ
点となり、ファンモータ６，７には太陽電池パネル３か
ら必要な電流が供給される。平滑用コンデンサ５には太
陽電池パネル３が発生する全波整流電圧以上の電圧が印
加されているため、商用電源１からは電流が流れない。

【００３３】太陽電池パネル３の発電量が低下した場合
には、太陽電池パネル３および平滑用コンデンサ５の電
圧は、商用竜源１の全波整流電圧付近で負荷電流に応じ
て決まる値となり、太陽電池パネル３の動作点は、図中
Ｃの点となる。ファンモータ６，７には太陽電池パネル
３から電流が供給されるほか、不足分の電流は整流器か
ら供給される。

【００３４】図２において、太陽電池パネル３の動作時
の最大出力電圧が商用電源１の全波整流電圧と一致して
いることが望ましい。しかしながら、太陽電池パネル３
の動作時最大出力電圧は太陽電池パネルの温度などによ
って異なる。

【００３５】一方、商用電源１の電圧もわずかながら変
動する。太陽電池パネル３の動作時最大出力電圧が商用
電源１の全波整流電圧以下である場合には、商用電源電
圧の上昇によって、太陽電池パネル３から出力される電
流は大幅に減少し、太陽電池パネル３の電流を有効に取
り出すことができない。したがって、太陽電池パネル３
の電流を有効に取り出すためには、太陽電池パネル３の
動作時最大出力電圧が商用電源１の全波整流電圧以上の
値であることが望ましく、太陽電池パネル３の動作時最
大出力電圧のとりうる最低値が、商用電源１の全波整流
電圧以上となるように太陽電池パネル３を構成する直列
接続された太陽電池素子の数を定めるとよい。

【００３６】また、太陽電池パネル３が発電しており、
かつファンモータ６，７が運転を停止している場合に
は、太陽電池パネル３の電圧は開放電圧近傍の値を取
る。太陽電池パネル３の開放電圧がファンモータ６，７
に印加可能な電圧の上限を越えた場合は、ファンモータ
６，７に内蔵される回路が破損することがある。これを
回避するため、太陽電池パネル３とファンモータ６，７
との間に電圧を一定の値以下に制限する電圧制限回路１
０を接続した。

【００３７】このように、本実施の形態にかかる空気調
和機によれば、簡単な回路構成によって、太陽電池パネ
ル３の発電量の増減に応じて、不足する電力が自動的に
商用電源１から供給され、小面積の太陽電池パネル３で
空気調和機の室内機のファンモータ６，７を駆動するの
に有効である。

【００３８】なお、本実施例では、低価格化を優先した
ため、上記のごとく簡単な回路構成としたが、太陽電池
パネル３の出力回路にＤＣ／ＤＣコンバータ等の最大出
力点追尾機能付電圧調整回路を接続し、太陽電池パネル
３の利用効率を上げることも可能である。

【００３９】図３は本実施の形態にかかる空気調和機の
太陽電池パネルが空気調和機の室外機匡体に連接して室
外機への日射を遮断する位置に配設された状態を示す斜
視図である。

【００４０】図において、１３は室外機であり、１４は
室内機である。

【００４１】本実施の形態にかかる空気調和機では、負
荷がファンモータであり、太陽電池パネル３の最大出力
は数十ワット以下で、その面積も１ｍ²以下と小さくて
よく、本実施の形態のように太陽電池パネル３を室外機
１３の日除けとして取り付けることが可能となった。そ
の結果、別途、日除けが不要であり、しかも室外機１３
を設置する以外に余分なスペースや工事が不要となり、
大幅な費用の削減が可能となった上、室外機１３の日射
を遮ることによって、冷房効率の向上を図ることができ
る。

【００４２】図４は本発明の第２実施の形態にかかる空
気調和機のブロック図である。本実施の形態について、
上述した第１実施の形態と相違する点のみ説明する。

【００４３】図において、７ａは換気用ファンモータ、
１１は電流検出器、１２は電圧検出器である。

【００４４】本実施の形態にかかる空気調和機の換気用
ファンモータ７ａは、制御回路９からの回転数指示信号
によって回転数を可変できる型式のモータを用いてな
る。

【００４５】上述した実施の形態にかかる空気調和機の
換気用ファンモータ７の回転数の制御方式としては、制
御回路９にて指示された一定の値で回転数を保持する制
御としたが、本実施の形態にかかる空気調和機の換気用
ファンモータ７ａの回転数の制御方式としては、電流検
出器１１と電圧検出器１２により、太陽電池パネル３の
電流と電圧を検出し、その積をとることにより、太陽電
池パネル３の発電電力を算出する。その発電量を越えな
い範囲で換気用ファンモータ７ａが最大の電力で回転す
るように、あらかじめこの発電量に対応して記憶された
回転数指示信号を送る。

【００４６】このような制御方式を採用することによ
り、商用電源１を使用することなく、太陽電池パネル３
への日射強度に応じて室内空気を換気することができ、
夏季の留守宅等での室内温度の上昇を抑えるのに大変有
効である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の空気調和機によれば、負荷に電力を供給する小面
積の太陽電池を設けた構成なので、安価な前記太陽電池
にて発電された電力を前記負荷に供給して駆動すること
ができるとともに、前記太陽電池を狭い面積の設置場所
にも設置することが可能となる。しかも、前記太陽電池
を空気調和機自身に設置することが可能となる。

【００４８】また、本発明の請求項２記載の空気調和機
によれば、請求項１記載の空気調和機において、前記負
荷が、前記太陽電池の出力に応じた回転数で回転するフ
ァンモータからなる構成なので、商用電源等の他の電源
を使用することなく、太陽電池の出力に応じた回転数に
てファンモータを回転させることができる。したがっ
て、商用電源等の他の電源を使用することなく、室内空
気の換気を行うことができる。

【００４９】さらに、本発明の請求項３記載の空気調和
機によれば、請求項１記載の空気調和機において、前記
負荷が整流器を介して電源に接続され、前記整流器と負
荷との間に前記太陽電池の出力を接続し、前記太陽電池
の動作時最大出力電圧の最低電圧値が前記整流器から出
力される電圧値近傍以上となるように前記太陽電池の直
列接続された複数の太陽電池素子の数を設定してなる構
成なので、最大出力点追尾機能を有する電圧調整回路を
用いずとも、前記太陽電池の利用効率が大きく低下する
ことを防止することができる。したがって、高度な制御
が必要となる最大出力点追尾機能付電圧調整手段が不要
となり、低価格化に有効である。

【００５０】加えて、本発明の請求項４記載の空気調和
機によれば、請求項３記載の空気調和機において、前記
太陽電池と負荷との間に電圧を一定値以下に制限する電
圧制限手段を接続した構成なので、前記電圧制限手段に
て前記太陽電池の開放電圧付近の高電圧が負荷へ印加さ
れることを防止することができる。したがって、負荷の
破損を防止することができる。

【００５１】加えて、本発明の請求項５記載の空気調和
機によれば、請求項１記載の空気調和機において、前記
太陽電池が当該空気調和機の室外機への日射を遮断する
日除けを兼用してなる構成なので、別途、前記室外機の
日除けが不要である。したがって、低価格化に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態にかかる空気調和機の
ブロック図である。

【図２】本発明の第１実施の形態にかかる空気調和機の
電流−電圧特性と太陽電池の動作点を説明するための図
である。

【図３】本発明の第１実施の形態にかかる空気調和機の
全体構成を示す外観斜視図である。

【図４】本発明の第２実施の形態にかかる空気調和機の
ブロック図である。

【符号の説明】

１ 商用電源 ２ 整流器 ３ 太陽電池パネル ４ 逆流防止ダイオード ５ 平滑用コンデンサ ６ 熱交換用ファンモータ ７，７ａ 換気用ファンモータ ８ スイッチング電源 ９ 制御回路 １０ 電圧制限回路 １１ 電流検出器 １２ 電圧検出器 １３ 室外機 １４ 室内機

フロントページの続き (72)発明者 島村 裕二 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 八尾 健治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷を備えた空気調和機において、 前記負荷に電力を供給する小面積の太陽電池を設けたこ
   とを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 前記負荷が、前記太陽電池の出力に応じ
   た回転数で回転するファンモータからなることを特徴と
   する請求項１記載の空気調和機。
3. 【請求項３】 前記負荷が整流器を介して電源に接続さ
   れ、前記整流器と負荷との間に前記太陽電池の出力を接
   続し、前記太陽電池の動作時最大出力電圧の最低電圧値
   が前記整流器から出力される電圧値近傍以上となるよう
   に前記太陽電池の直列接続された複数の太陽電池素子の
   数を設定してなることを特徴とする請求項１記載の空気
   調和機。
4. 【請求項４】 前記太陽電池と負荷との間に電圧を一定
   値以下に制限する電圧制限手段を接続したことを特徴と
   する請求項３記載の空気調和機。
5. 【請求項５】 前記太陽電池が当該空気調和機の室外機
   への日射を遮断する日除けを兼用してなることを特徴と
   する請求項１記載の空気調和機。