JP3595165B2

JP3595165B2 - Air conditioner using solar power

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Publication number: JP3595165B2
Application number: JP19425598A
Authority: JP
Inventors: 島村　　裕二
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2018-07-09
Also published as: JP2000028176A

Description

【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８ｍ^２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、室外機の太陽電池設置面に、一部の負荷に待機用電力をまかなう程度の大きさを有する太陽電池を取り付け、運転状態では太陽電池を接続せず、運転停止時に一部の負荷に待機用電力として太陽電池からの電力を供給するようにしたものである。
【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、室外機の太陽電池設置面が、当該室外機の天板上としたものであり、室外機の太陽電池設置面を小さくできるから、太陽電池パネルユニットを小型、軽量にでき、屋根に設置するより大掛かりな工事をしないで済む。
【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または２において、太陽電池の発電電力を蓄積する充電池を備え、運転状態では太陽電池が発電した電力を前記充電池に蓄積し、運転停止時には前記太陽電池からの電力を優先して前記待機用電力として前記一部の負荷に供給し、前記太陽電池からの電力が充分供給されないときは、前記充電池からの電力を前記待機用電力として一部の負荷に供給されるよう切替える手段を備えたものである。
【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２１、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２４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２１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０．３〜０．５ｍ^２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３００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４１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２００の天板上に配置され、取付板４４等を介して室外機２００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０．３〜０．５ｍ^２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４２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５１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２００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０．３〜０．５ｍ^２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０．３〜０．５ｍ^２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６１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２２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２５（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。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。
【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７４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２０〜３０Ｗと少なく、必要な太陽電池６の大きさは約０．３〜０．５ｍ^２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、３２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８５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８３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０．３〜０．５ｍ^２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、室外機の太陽電池設置面が、当該室外機の天板上としたものであり、室外機の太陽電池設置面を小さくできるから、太陽電池パネルユニットを小型、軽量にでき、屋根に設置するより大掛かりな工事をしないで済む。
【００３９】
請求項３の発明によれば、運転状態では太陽電池が発電した電力を充電池に蓄積し、運転停止時において、一部の負荷に供給される太陽電池の発電電力が不足するときは、太陽電池で発電された電力を蓄積する充電池から一部の負荷に電力が供給されるので、発電電力の不足時に運転停止時の待機電力として利用される。
【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、３００……室内機[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner using solar power generation, that is, a solar air conditioner, and relates to a technology for promoting a solar air conditioner that does not progress easily at present.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, many systems for effectively utilizing power generated by solar cells have been proposed. Solar cells have recently attracted particular attention as a clean energy source, but there are major challenges in how to utilize them based on fluctuations in the amount of power generated by the sun's illuminance and fluctuations in the amount of power generated by the angle of incidence of sunlight on the solar cells. It has become one of. The characteristics of the air conditioner using solar power generation vary greatly depending on the energy of sunlight (the value is less than about 10 in rainy weather with 100 in fine weather). This is one factor that hinders the spread of solar air conditioners.
[0003]
An example of a conventional air conditioner using a solar cell as a driving source together with a commercial power supply is shown in FIG. 11 (block diagram of a schematic configuration). 11, 90 is a commercial power supply, 91 is a solar cell, 92 is a rectifier, 93 is a DC-DC converter including an inverter, 94 is an indoor control circuit, 95 is an indoor unit, 96 is an outdoor control circuit, and 97 is an outdoor control circuit. , 98 is a compressor, and 99 is a fan motor in the outdoor unit.
[0004]
When the solar radiation intensity is equal to or higher than a predetermined value and the electric power generated by the solar cell 91 can supply the electric power required for the entire operation of the air conditioner, the power supply from the commercial power supply 90 is shut off and the operation is performed only with the solar cell 91. When the sunshine is insufficient, the operation is performed using both the electric power generated by the solar cell 91 and the commercial power supply 90 or the commercial power supply alone.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned prior art has the following problems. If the power supplied from the solar cell is used to cover the required power of the entire photovoltaic power generation system including the air conditioner, a very large capacity solar cell is required. As an example, a solar cell with a capacity of about 2 kW is required, and its area is about 8 m.²  It is very large and its weight is very heavy, about 200 kg. Due to the large area, the installation location must be found on the roof of the building. Due to the heavy weight, the installation work on the roof becomes very large. This is a major factor that hinders the spread of solar air conditioners.
[0006]
The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and proposes a technology effective for changing the way of thinking and promoting the spread of solar air conditioners.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The air conditioner using solar power of claim 1 according to the present invention is:Attach a solar cell large enough to supply standby power to some of the loads on the solar cell installation surface of the outdoor unit. To supply power from solar cells as powerIt was done.
[0008]
The photovoltaic power generation air conditioner of claim 2 according to the present invention,The solar cell installation surface of the outdoor unit was on the top plate of the outdoor unitSince the solar cell installation surface of the outdoor unit can be reduced, the size of the solar cell panel unit can be reduced in size and weight, and a large-scale construction is not required as compared with installation on a roof.
[0009]
The air conditioner using photovoltaic power generation according to claim 3 of the present invention is the same as the above claim 1 or 2.,Solar cellA rechargeable battery that accumulates the generated power of the battery, stores the power generated by the solar cell in the rechargeable battery in the operating state, and gives priority to the power from the solar cell as the standby power when the operation is stopped. When the power is supplied to a load and the power from the solar cell is not sufficiently supplied, a unit is provided for switching the power from the rechargeable battery to be supplied to some loads as the standby power.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a solar power generation air conditioner according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
[Embodiment 1]
The air conditioner using solar power generation (solar air conditioner) according to Embodiment 1 does not cover the standby power of the air conditioner by the power generated by the solar cell when the air conditioner is stopped and is in a standby state. It is covered by batteries. FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of the air conditioner using solar power generation according to Embodiment 1. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a commercial power supply, 2 denotes a rectifier composed of a diode bridge for rectifying an AC voltage, 3 denotes a smoothing capacitor for converting a rectified voltage into DC, and 4 denotes a voltage required for operation based on a voltage input from the smoothing capacitor 3. 5, a control circuit, 100 is a controlled unit, 6 is a solar cell, 7 is a rechargeable battery control circuit, 8 is a voltage limiting circuit, 9 is a backflow prevention diode, 10 is a control circuit 5 and a controlled unit. A power supply switching circuit for switching between the commercial power supply 1 and the solar cell 6 as a power supply for 100, and 11 is a switching signal line.
[0014]
FIG. 2 shows a circuit configuration of the rechargeable battery control circuit 7 in FIG. 2, reference numeral 21 denotes a backflow prevention diode, 22 denotes an overcharge prevention circuit, 23 denotes a fuse, 24 denotes a rechargeable battery, and 25 denotes an overdischarge prevention circuit.
[0015]
Next, the operation of the air conditioner using solar power generation (solar air conditioner) of Embodiment 1 configured as described above will be described. When the air conditioner is operating in the control circuit 5, the control circuit 5 gives an instruction to the power supply switching circuit 10 via the switching signal line 11 to switch to the “a” side, and the rectifier 2, the smoothing capacitor 3, The DC power obtained via the switching power supply 4 is input to the control circuit 5 via the power supply switching circuit 10 and further supplied from the control circuit 5 to the controlled unit 100. The controlled unit 100 at this time is all of the outdoor unit and the indoor unit. In the meantime, when the solar radiation intensity is equal to or more than a predetermined value, such as in fine weather, the power generated by the solar cell 6 is not supplied to the control circuit 5. The operation of the rechargeable battery control circuit 7 is shown in the flowchart of FIG. When the air conditioner is operating and is cut off by the power supply switching circuit 10, in the rechargeable battery control circuit 7, the DC power input from the solar cell 6 is subjected to the backflow prevention diode 21, the overcharge prevention circuit 22, and the fuse 23. Is charged to the rechargeable battery 24 via. When the rechargeable battery 24 is excessively charged, the overcharge prevention circuit 22 is turned off to shut off the circuit, stop charging the rechargeable battery 24 from the solar cell 6, and degrade the rechargeable battery 24 due to overcharge. To prevent When the overcharge state is eliminated, the overcharge prevention circuit 22 is turned on to connect the circuits, and the charging of the rechargeable battery 24 from the solar cell 6 is restarted. When the electromotive force in the solar cell 6 is insufficient due to insufficient solar radiation or the like, the backflow from the rechargeable battery 24 to the solar cell 6 is prevented by the backflow prevention diode 21.
[0016]
When the operation of the air conditioner is stopped in the control circuit 5 and the air conditioner enters a standby state, the control circuit 5 gives an instruction to the power supply switching circuit 10 via the switching signal line 11 to switch to the side b. Is disconnected from the commercial power supply 1 and the control circuit 5 is switched to a state of being connected to the solar cell 6. In the standby state of the air conditioner, when the solar cell 6 is generating power with the solar radiation intensity being equal to or higher than a predetermined value, such as in fine weather, the DC power is passed through the backflow prevention diode 21, the overcharge prevention circuit 22, and the overdischarge prevention circuit 25. Input to the control circuit 5 via the backflow prevention diode 9 and the power supply switching circuit 10 in a state where the voltage is limited to a predetermined voltage range by the voltage limiting circuit 8. Supply to At this time, examples of the controlled unit 100 include a compressor and a fan motor for heat exchange. In the standby state of the air conditioner, when power is not generated or the power generation amount is insufficient in the solar battery 6 such as at night or in rainy weather, the rechargeable battery 24 is discharged, and the fuse 23, the over-discharge prevention circuit 25, The signal is input to the control circuit 5 via the voltage limiting circuit 8, the backflow prevention diode 9, and the power supply switching circuit 10, and further supplied from the control circuit 5 to the controlled unit 100. When the discharge from the rechargeable battery 24 becomes excessive, the overdischarge prevention circuit 25 is turned off to shut off the circuit, and the discharge from the rechargeable battery 24 is stopped. When the overdischarge state is resolved, the overdischarge prevention circuit 25 is turned on to connect the circuits, and the discharge from the rechargeable battery 24 is restarted. In some cases, the outdoor unit 200 may be temporarily stopped for temperature control during operation. In this case, however, the same process as in the standby state is performed. That is, the operation stop state is in a broad sense in this sense.
[0017]
As described above, in the air conditioner using solar power generation (solar air conditioner) according to the first embodiment, when the air conditioner is stopped and is in a standby state, the solar radiation intensity is equal to or more than a predetermined value and the solar cell 6 is sufficient. When power is being generated, the generated power is used to cover the air conditioner standby power. However, when power is not generated by the solar battery 6 or the power generation amount is insufficient, such as at night or during rainy weather, the rechargeable battery 24 provides the air conditioner standby power. The air conditioner standby power is as small as about 20-30W, and the required size of the solar cell 6 is about 0.3-0.5m²  And it is small enough and light enough. Therefore, it is possible to reduce the cost burden, and it is advantageous in terms of the installation space and the installation place, and the installation can be easily performed even in a small area. The installation location is not limited to the roof. Even in the case of conventional large-area / heavy-weight solar cells, installation was impossible due to the installation area, installation location, wiring work, etc. -Even in a detached house that was difficult to install due to its strength, etc., solar cells can be easily installed and a solar air conditioning system can be constructed. Since the solar cell 6 is sufficiently small and lightweight, the installation work is simple, and can be performed as an extension of the general air conditioner piping and installation work, and the construction cost can be reduced. Since the air conditioner standby power is not provided by the commercial power supply 1, energy can be saved. In addition, when power is not generated by the solar battery 6 or the power generation amount is insufficient, such as at night or in rainy weather, the power of the rechargeable battery 24 that has been charged in advance can be used. Does not interfere with The above is very effective in promoting the spread of solar air conditioners to ordinary households. Note that the technology of the first embodiment can be applied to any of the other embodiments as long as there is no logical contradiction.
[0018]
[Embodiment 2]
Embodiment 2 of the air conditioner using photovoltaic power generation relates to installation of a solar cell. FIG. 4 is an external view for explaining the installation state of the solar cell. 4, reference numeral 200 denotes an outdoor unit of a solar air conditioner, 300 denotes an indoor unit, 31 denotes a refrigerant connection pipe connecting the indoor unit 300 and the outdoor unit 200, 32 denotes an electric cover of the outdoor unit 200, and 33 denotes an electric cover 32. A terminal plate 34 provided inside the outdoor unit 200 on the inside is a connection power supply line derived from the terminal plate 33 and connected to the indoor unit 300 through the same path as the refrigerant connection pipe 31. A flat rechargeable battery unit 42 is integrally attached to the back surface of the solar cell panel unit 41 to form a solar power generation unit 40. The rechargeable battery unit 42 is for storing the electric power generated by the solar cell panel unit 41. The solar power generation unit 40 includes the solar cell 6, the rechargeable battery control circuit 7, the voltage limiting circuit 8, the backflow prevention diode 9, and the like shown in FIG. The photovoltaic power generation unit 40 is made of a material having weather resistance and corrosion resistance. The solar cell panel unit 41 is connected to a terminal plate 33 of the outdoor unit 200 via a connection cable 43, and is connected from the terminal plate 33 to a compressor and a fan motor inside the outdoor unit 200, and a connection power supply line 34 is connected. It is also connected to the indoor unit 300 via the terminal. The photovoltaic power generation unit 40 is arranged on a top plate of the outdoor unit 200, and is attached to the outdoor unit 200 in an inclined posture via a mounting plate 44 and the like. This photovoltaic power generation unit 40 is used to supply air-conditioner standby power when the air conditioner is stopped.²  Therefore, it can be easily mounted on the upper part of the outdoor unit 200 because it is sufficiently small and lightweight. The empty space above the outdoor unit 200 is effectively used as a space for mounting the solar power generation unit 40. At the same time, the photovoltaic power generation unit 40 covers the entire top plate of the outdoor unit 200 and is in an oblique posture so as to receive sunlight well, and is devised so that power generation can be performed effectively. It also serves as a awning to prevent the 200 from being abnormally heated by direct sunlight. Protects from rain and snow. The electric power generated by the solar cell panel unit 41 is supplied to the compressor and the fan motor of the outdoor unit 200, and is also supplied to the indoor unit 300 via the connection power supply line 34, and is used as air conditioner standby power when the air conditioner is stopped. You. When the generated power is insufficient, the power of the rechargeable battery unit 42 is supplied.
[0019]
In the above-described embodiment, the solar cell panel unit 41 is fixedly attached to the outdoor unit 200, but the energy conversion efficiency is maximized when the sunlight enters the surface of the solar cell panel unit 41 perpendicularly. In view of the above, it is desirable that the mounting angle of the solar cell panel unit 41 on the outdoor unit 200 is configured to be adjustable, and the mounting angle is configured to be adjusted according to the season or the region. . Although the rechargeable battery unit 42 is integrated with the back surface of the solar cell panel unit 41, the rechargeable battery unit 42 may be separated and installed in another place instead. In addition, for items that are described in the first embodiment but are not described in the second embodiment, items that can be applied to the present embodiment based on reasonable judgment also apply to the second embodiment. It shall be. Further, the technology of the second embodiment can be applied to any other embodiments as long as there is no logical contradiction.
[0020]
[Embodiment 3]
Embodiment 3 of the air conditioner using photovoltaic power generation also relates to the installation of a solar cell. FIG. 5 is an external view for explaining the installation state of the solar cell. As in the second embodiment, a solar power generation unit 40 in which a solar cell panel unit 41 and a rechargeable battery unit 42 are integrated is attached to a wall surface 52 of a building. The wall-mounted angle 51 is mounted at an appropriate position on the wall surface 52, and the rear part of the solar power generation unit 40 is mounted on the upper end of the pole 51 a of the wall-mounted angle 51. The solar cell panel unit 41 is provided in an oblique posture so that its surface faces the sun. The connection cable 43 pulled out from the solar power generation unit 40 penetrates the wall surface 52 and is connected to the indoor unit. In this case, the elimination of the extra route suppresses the power attenuation, and the generated power can be used efficiently.
[0021]
When the outdoor unit 200 is on the north side of the building and is shaded, or when the outdoor unit 200 is mounted in a condominium or the like in a ceiling-hanging manner and there is no solar radiation, the solar power generation unit 40 as in the second embodiment is used. Cannot be adopted on the outdoor unit 200. On the other hand, in the case of the third embodiment, since the photovoltaic power generation unit 40 is attached to the building wall at a location where the solar radiation is good, the solar energy can be effectively used for the air conditioner. . As described above, the photovoltaic power generation unit 40 provides the air conditioner standby power when the air conditioner is stopped, and has a small solar cell capacity of about 20 to 30 W and an area of about 0.3 to 0.5 m.²  Is small enough and lightweight, so that it can be attached to the building wall 52 with a relatively simple wall hanging angle 51.
[0022]
It should be noted that, for items that are described in the first and second embodiments but are not described in the third embodiment, items that can be applied to the present embodiment based on reasonable judgment are also described in the third embodiment. Shall be applicable. Further, the technology of the third embodiment can be applied to any other embodiments as long as there is no logical contradiction.
[0023]
[Embodiment 4]
Embodiment 4 of the air conditioner using photovoltaic power generation also relates to the installation of solar cells. FIG. 6 is an external view for explaining the installation state of the solar cell. As in the case of the second embodiment, a solar power generation unit 40 in which a solar cell panel unit 41 and a rechargeable battery unit 42 are integrated is attached to a handrail 54 on a veranda of a building. The handrail hanging angle 53 is attached to an appropriate position of the handrail 54, and the back surface of the solar power generation unit 40 is attached to the upper end of the pole 53 a of the handrail hanging angle 53. The solar cell panel unit 41 is provided in an oblique posture so that its surface faces the sun. The connection cable 43 pulled out from the solar power generation unit 40 penetrates the wall surface 52 and is connected to the indoor unit.
[0024]
As in the case of the third embodiment, since the solar power generation unit 40 is attached to a handrail at a location where sunlight is good, solar energy can be effectively used for the air conditioner. As described above, the photovoltaic power generation unit 40 provides the air conditioner standby power when the air conditioner is stopped, and has a small solar cell capacity of about 20 to 30 W and an area of about 0.3 to 0.5 m.²  Therefore, it can be attached to the handrail 54 with a relatively simple handrail hanging angle 53.
[0025]
It should be noted that, for any items described in the first to third embodiments but not described in the fourth embodiment, items that can be applied to the present embodiment based on reasonable judgment are also described in the fourth embodiment. Shall be applicable. Further, the technology of the fourth embodiment can be applied to any other embodiments as long as there is no logical contradiction.
[0026]
[Embodiment 5]
Embodiment 5 of the air conditioner using photovoltaic power generation is to omit the overcharge prevention circuit. A ventilation fan in an indoor unit will be described as an example of a load driven by solar power during operation of an air conditioner. FIG. 7 schematically shows the indoor unit 300. The indoor unit 300 mounted on the inner surface of the building wall 64 includes a ventilation fan 62, a fan motor 61 for driving the ventilation fan 62, and an exhaust path 63. An exhaust port 65 communicating with the exhaust path 63 is formed in the building wall 64. During operation of the air conditioner, the fan motor 61 is driven by electric power supplied from a solar cell or a solar cell panel unit (not shown), and the ventilation fan 62 is turned to ventilate the room. Other configurations are basically the same as those in the first embodiment (FIGS. 1 and 2), but the rechargeable battery control circuit 7 in FIG. Has been omitted.
[0027]
The operation of the rechargeable battery control circuit 7 in the case of the fifth embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. When the air conditioner is operating and shut off by the power supply switching circuit 10, when the charge amount in the rechargeable battery 24 is not full, that is, not fully charged, the DC power generated by the solar cell 6 To the rechargeable battery 24 via the backflow prevention diode 9 and the fuse 23 (there is no overcharge prevention circuit 22). When the rechargeable battery 24 is fully charged, or when the rechargeable battery 24 is fully charged, if the solar radiation intensity is equal to or more than a predetermined value and the solar cell 6 is generating power, the direct current generated by the solar cell 6 For ventilation of the indoor unit 300 through a path other than the backflow prevention diode 9, the overdischarge prevention circuit 25 (there is no overcharge prevention circuit 22), the voltage limiting circuit 8, the backflow prevention diode 9, and the power supply switching circuit 10 (not shown). The air is supplied to the fan motor 61 and the ventilation fan 62 is driven to perform indoor ventilation. Under the condition that the solar cell 6 is not generating power, the ventilation fan 62 and other loads are not driven, and a standby state is set. As in the case of the first embodiment, when the operation of the air conditioner is stopped in the control circuit 5 and the air conditioner enters a standby state, the control circuit 5 sends a signal b to the power supply switching circuit 10 via the switching signal line 11. The control circuit 5 is disconnected from the commercial power supply 1, and the control circuit 5 is switched to a state in which the control circuit 5 is connected to the solar cell 6. In the standby state of the air conditioner, when the solar cell 6 is generating power with the solar radiation intensity being equal to or higher than a predetermined value, such as in fine weather, the DC power is supplied to the backflow prevention diode 21 and the overdischarge prevention circuit 25 (there is no overcharge prevention circuit 22). , And is input to the control circuit 5 via the backflow prevention diode 9 and the power supply switching circuit 10 in a state where the voltage is limited to a predetermined voltage range. It is supplied to the control unit 100. The controlled unit 100 includes a compressor and a fan motor. When the charge amount of the rechargeable battery is fully charged and the standby power has a margin, the ventilation fan is started. In the standby state of the air conditioner, when power is not generated or the power generation amount is insufficient in the solar battery 6 such as at night or in rainy weather, the rechargeable battery 24 is discharged, and the fuse 23, the over-discharge prevention circuit 25, The signal is input to the control circuit 5 via the voltage limiting circuit 8, the backflow prevention diode 9, and the power supply switching circuit 10, and further supplied from the control circuit 5 to the controlled unit 100. When the discharge from the rechargeable battery 24 becomes excessive, the overdischarge prevention circuit 25 is turned off to shut off the circuit, and the discharge from the rechargeable battery 24 is stopped. When the overdischarge state is resolved, the overdischarge prevention circuit 25 is turned on to connect the circuits, and the discharge from the rechargeable battery 24 is restarted.
[0028]
A feature of the fifth embodiment in the above operation is that when the rechargeable battery 24 is fully charged and the solar cell 6 is generating power, the ventilation fan of the indoor unit 300 is powered by the DC power generated by the solar cell 6. By driving the battery 62, the rechargeable battery 24 is prevented from being overcharged and deteriorated. Thereby, the overcharge prevention circuit 22 can be omitted in the rechargeable battery control circuit 7 in FIG.
[0029]
In addition, instead of using the ventilation fan 62 as a load target, a humidification fan having a function of sending humidified air to the indoor side may be targeted, or a fan for circulating indoor air may be targeted, Alternatively, a combination of any of these may be targeted. In addition, any items described in the first to fourth embodiments but not described in the fifth embodiment that can be applied to the present embodiment based on reasonable judgment are also described in the fifth embodiment. Shall be applicable. Further, the technology of the fifth embodiment can be applied to any other embodiments as long as there is no logical contradiction.
[0030]
[Embodiment 6]
Embodiment 6 of the air conditioner using photovoltaic power generation relates to a hot air blowing function (preheating function) from the start of an air conditioner heating operation. FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of a solar power generation air conditioner according to Embodiment 6. 9, reference numeral 1 denotes a commercial power supply, 71 denotes an indoor control circuit, 72 denotes an outdoor control circuit, 73 denotes a compressor in an outdoor unit, 6 denotes a solar cell, and 7 denotes a rechargeable battery control circuit as shown in FIG. , 8 is a voltage limiting circuit, 9 is a backflow prevention diode, 74 is a power supply switching circuit for switching between the commercial power supply 1 and the solar cell 6 as a power supply for the outdoor control circuit 72, 75 is an outdoor control circuit 72 and a power supply switching circuit 74 is a control signal line connected to the control signal line 74. The indoor side control circuit 71 includes the rectifier 2, the smoothing capacitor 3, and the switching power supply 4 in FIG.
[0031]
Next, the operation of the air conditioner using solar power generation (solar air conditioner) of Embodiment 6 configured as described above will be described. When the air conditioner is operating in the outdoor control circuit 72, the outdoor control circuit 72 gives an instruction to the power switching circuit 74 via the control signal line 75 to switch to the a side, and the outdoor control circuit 71 and the indoor control circuit 71 It connects to the outside control circuit 72 and supplies DC power based on the commercial power supply 1 to the compressor 73 and other loads. In the meantime, when the solar irradiance is equal to or more than a predetermined value, such as in fine weather, the power generated by the solar cell 6 is not supplied to the outdoor control circuit 72, and the rechargeable battery 24 in the rechargeable battery control circuit 7 shown in FIG. Charge. Next, when the operation of the air conditioner is stopped in the outdoor control circuit 72 and the air conditioner enters a standby state, the outdoor control circuit 72 switches the power supply switching circuit 74 to the b side via the control signal line 75. An instruction is given to disconnect the outdoor control circuit 72 from the commercial power supply 1 and switch to a state in which the outdoor control circuit 72 is connected to the solar cell 6. In the standby state of the air conditioner, when the solar cell 6 is generating power with the solar radiation intensity being equal to or higher than a predetermined value, such as in fine weather, the DC power is passed through the backflow prevention diode 21, the overcharge prevention circuit 22, and the overdischarge prevention circuit 25. Input to the outdoor circuit 72 via the backflow prevention diode 9 and the power supply switching circuit 74 in a state where the voltage is limited to a predetermined voltage range by the voltage limiting circuit 8. It is supplied to the compressor 73. In the standby state of the air conditioner, when power is not generated or the power generation amount is insufficient in the solar battery 6 such as at night or in rainy weather, the rechargeable battery 24 is discharged, and the fuse 23, the over-discharge prevention circuit 25, The voltage is input to the outdoor control circuit 72 via the voltage limiting circuit 8, the backflow prevention diode 9, and the power supply switching circuit 74, and further supplied from the outdoor control circuit 72 to the compressor 73. In the air conditioner standby state when the air conditioner is stopped, the power of the solar battery 6 or the rechargeable battery 24 is supplied to the compressor 73 to increase the lubricating oil of the compressor 73 and the temperature of the compressor body during the air conditioner standby. This eliminates the phenomenon in which cold air blows from the indoor unit when the air conditioner starts heating operation, and enables blowing in a warm air state from the beginning of operation. That is, comfortable heating becomes possible. In a general air conditioner that does not use solar power generation, such a hot air blowing function tends to be excluded from the control function because it is not preferable from the viewpoint of energy saving. However, in the case of the present embodiment, the power required for the hot air blowing function is relied on solar energy, which is inexhaustible energy, and therefore does not go against energy saving. In addition, it is possible to realize a warm air blowing function that is preferable for the user from the beginning of operation. The power supplied to the compressor 73 when the air conditioner is on standby is as small as about 20 to 30 W, and the required size of the solar cell 6 is about 0.3 to 0.5 m.²  And it is small enough and light enough. Therefore, the cost burden can be reduced, the installation space and the installation location are advantageous, and it can be easily installed even in a small area, which is very effective in promoting the spread of solar air conditioners to general households. It becomes.
[0032]
In addition, instead of the coil of the compressor 73, a built-in heater that is built into the compressor and heats the inside of the compressor may be used as the target load, or a heater is provided in a heat exchanger of the outdoor unit, and this is used as a heater for preventing freezing. It may be. With respect to any items described in the first embodiment but not described in the sixth embodiment, those that can be applied to the present embodiment based on reasonable judgment are also applicable to the sixth embodiment. I do. The technique of the sixth embodiment can be applied to any of the other embodiments as long as there is no logical contradiction.
[0033]
[Embodiment 7]
Embodiment 7 of an air conditioner using photovoltaic power generation relates to prevention of frost formation. FIG. 10 shows a schematic configuration of an air conditioner using solar power generation (solar air conditioner) according to Embodiment 7. The outdoor unit 200 is illustrated as viewed from the rear side. 10, reference numeral 6 denotes a solar cell, 7 denotes a rechargeable battery control circuit, 8 denotes a voltage limiting circuit, 9 denotes a backflow prevention diode, 200 denotes an outdoor unit, 31 denotes a refrigerant connection pipe connecting the outdoor unit and the indoor unit, and 32 denotes a refrigerant connection pipe. The electrical cover 34 is a connection cable connected to the indoor unit. Further, 81 is a frost determination circuit, 82 is an outside air temperature sensor, 83 is a heat exchanger temperature sensor, 84 is a heat exchanger, and 85 is a frost for heating the heat exchanger 84 during operation to prevent frost formation. It is a heater for prevention. This frost prevention heater 85 is also a freeze prevention heater that can heat the heat exchanger when the operation is stopped.
[0034]
During the heating operation, when the solar irradiance is equal to or more than a predetermined value, such as when the weather is fine, the power generated by the solar cell 6 uses the backflow prevention diode 21, the overcharge prevention circuit 22, and the overdischarge prevention in the rechargeable battery control circuit 7 shown in FIG. The voltage is input to the voltage limiting circuit 8 from the circuit 25, and is input to the frost determination circuit 81 via the backflow prevention diode 9 in a state where the voltage is limited to a predetermined voltage range in the voltage limiting circuit 8. When power is not generated by the solar cell 6 or the power generation amount is insufficient, such as at night or in rainy weather, the rechargeable battery 24 is discharged and supplied to the frost formation determination circuit 81. The frost formation determination circuit 81 constantly monitors the outside air temperature signal from the outside air temperature sensor 82 and the heat exchanger temperature signal from the heat exchanger temperature sensor 83. The frost formation determination circuit 81 determines the possibility of frost formation based on the two signals, and keeps the switch off when there is no possibility of frost formation, but determines that there is a possibility of frost formation. In some cases, the switch is turned on, the electric power from the solar cell 6 is supplied to the frost prevention heater 85, and the heat exchanger 84 is heated to prevent frost formation. When it is determined that the external air temperature signal from the external air temperature sensor 82 and the heat exchanger temperature signal from the heat exchanger temperature sensor 83 have changed due to the heating of the heat exchanger 84 and the possibility of frost formation has disappeared, the switch is turned off. Is turned off, and the power supply to the frost prevention heater 85 is cut off. As described above, the heating operation is performed while preventing frost formation, so that the continuous operation time of the heating can be greatly extended. The power required to prevent frost formation is as small as about 20 to 30 W, and the required size of the solar cell 6 is about 0.3 to 0.5 m.²  And it is small enough and light enough. Therefore, it is possible to reduce the cost burden, and it is advantageous in terms of the installation space and the installation place, and the installation can be easily performed even in a small area.
[0035]
It should be noted that, for any items described in the first to sixth embodiments but not described in the seventh embodiment, items that can be applied to the present embodiment based on reasonable judgment are also described in the seventh embodiment. Shall be applicable. Further, the technology of the seventh embodiment can be applied to any other embodiments as long as there is no logical contradiction.
[0036]
It should be noted that any of Embodiments 1 to 7 described above is applied to a state in which the ventilation fan is used as a load for an underfloor automatic ventilation system in addition to the load of a solar air conditioner as a load for supplying power generated by a solar cell. Is also good.
[0037]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1 of the air conditioner using photovoltaic power generation, the solar cell may have a small capacity, a small area, and a light weight that can drive only a part of the load to be driven in a standby state. The cost contributes to the spread of solar air conditioners.
[0038]
According to the invention of claim 2,Since the solar cell installation surface of the outdoor unit is on the top plate of the outdoor unit and the solar cell installation surface of the outdoor unit can be made smaller, the solar cell panel unit can be made smaller and lighter, and can be installed on the roof. There is no need for extensive construction.
[0039]
According to the invention of claim 3,In the operating state, the power generated by the solar cell is stored in the rechargeable battery, and when the operation is stopped, when the power generated by the solar cell supplied to some loads is insufficient, the power generated by the solar cell is stored. Since power is supplied from the rechargeable battery to a part of the load, the power is used as standby power when the operation is stopped when the generated power is insufficient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an air conditioner using solar power generation according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of a rechargeable battery control circuit in FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the air conditioner using solar power generation according to the first embodiment.
FIG. 4 is an external view illustrating an installation state of a solar cell of an air conditioner using solar power generation according to Embodiment 2.
FIG. 5 is an external view illustrating an installation state of a solar cell of an air conditioner using solar power generation according to Embodiment 3.
FIG. 6 is an external view illustrating an installation state of a solar cell of an air conditioner using solar power generation according to Embodiment 4.
FIG. 7 is a schematic installation diagram of an indoor unit of an air conditioner using solar power generation according to Embodiment 5.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the air conditioner using solar power generation according to the fifth embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an air conditioner using solar power generation according to Embodiment 6.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an air conditioner using photovoltaic power generation according to a seventh embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an air conditioner using photovoltaic power generation according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 ... commercial power supply 2 ... rectifier 3 ... smoothing capacitor 4 ... switching power supply 5 ... control circuit 6 ... solar cell 7 ... rechargeable battery control circuit 8 ... voltage limiting circuit 9: backflow prevention diode, 10: power supply switching circuit, 11: switching signal line, 21: backflow prevention diode, 22: overcharge prevention circuit, 23: fuse, 24: rechargeable battery, 25: Overdischarge prevention circuit, 31: refrigerant connection pipe, 32: electric cover, 33: terminal plate, 34: connection power supply line, 40: solar power generation unit, 41: solar cell panel unit, 42: Rechargeable battery unit, 43 Connection cable, 51 Wall hanging angle, 52 Building wall surface, 53 Handrail angle, 54 Handrail, 61 Fan motor, 62 replacement Fan, 63 ...... exhaust path,
64: building wall, 65: exhaust port, 71: indoor control circuit, 72: outdoor control circuit, 73: compressor, 74: power supply switching circuit, 75: control signal line, 81: ... frost formation determination circuit 82 ... outside air temperature sensor 83 ... heat exchanger temperature sensor 84 ... heat exchanger 85 ... frost prevention heater
100: controlled unit, 200: outdoor unit, 300: indoor unit

Claims

室外機の太陽電池設置面に、一部の負荷に待機用電力をまかなう程度の大きさを有する太陽電池を取り付け、運転状態では太陽電池を接続せず、運転停止時に一部の負荷に待機用電力として太陽電池からの電力を供給するようにした太陽光発電利用空気調和機。 A solar cell with a size sufficient to supply standby power to some loads is installed on the solar cell installation surface of the outdoor unit, and no solar cells are connected in the operating state. An air conditioner that uses solar power to supply power from solar cells as power .

室外機の太陽電池設置面が、当該室外機の天板上である、請求項1に記載の太陽光発電利用空気調和機。 2. The air conditioner using solar power generation according to claim 1 , wherein the solar cell installation surface of the outdoor unit is on a top plate of the outdoor unit.

太陽電池の発電電力を蓄積する充電池を備え、運転状態では太陽電池が発電した電力を前記充電池に蓄積し、運転停止時には前記太陽電池からの電力を優先して前記待機用電力として前記一部の負荷に供給し、前記太陽電池からの電力が充分供給されないときは、前記充電池からの電力を前記待機用電力として一部の負荷に供給されるよう切替える手段を備えた請求項１または２に記載の太陽光発電利用空気調和機。Includes a rechargeable battery for storing electric power generated by the solar cell, accumulates power solar cells generating power to the rechargeable battery is in the operating state, said at shutdown as the standby power in favor of power from the solar cell Means for switching the power from the rechargeable battery to be supplied to some loads as the standby power when the power from the solar cell is not sufficiently supplied. 3. The air conditioner using solar power according to 2.