JPH09243136A - ソーラエアコン - Google Patents

ソーラエアコン

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JPH09243136A
JPH09243136A JP8052835A JP5283596A JPH09243136A JP H09243136 A JPH09243136 A JP H09243136A JP 8052835 A JP8052835 A JP 8052835A JP 5283596 A JP5283596 A JP 5283596A JP H09243136 A JPH09243136 A JP H09243136A
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JP
Japan
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air conditioner
power
solar cell
converter
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Pending
Application number
JP8052835A
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English (en)
Inventor
Nobuaki Arakawa
展昭 荒川
Akinobu Okamura
哲信 岡村
Junichi Takagi
純一 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/021Inverters therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】太陽電池の発電電力を有効に利用し利用率を向
上させ、イニシャルコスト回収の早期化を図り、小形制
御回路としたルームエアコンシステム。 【解決手段】商用電源1からの交流を整流回路24で直
流に変換した電力と、太陽電池9からの直流電力とが供
給されるインバータ回路10を備えたルームエアコンと
20、太陽電池9で発電された電力をルームエアコン2
0の負荷状態に応じて制御するDC/DCコンバータ1
2と、太陽電池9の発電電力が余剰時に電力会社に売電
を行うインバータ10から成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は商用電源と太陽電池
を併用したルームエアコンシステムに関する。
【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実用化されてきてい
る。太陽電池は、クリーンなエネルギ源として、最近特
に注目を集めているが、太陽光の照度によりその能力が
変化することや、電流形の電池であるため、過負荷状態
では発電電力が低下するという問題があり、その使用方
法が大きな課題の一つとなっている。
【0003】しかし、電力需要の増加傾向などの背景か
ら、特に、消費電力量の多いルームエアコンなどの補助
電源として応用する検討が盛んになってきており、例え
ば、三洋電機では、1991年8月のソーラエアコンの
新聞発表後、製品化を行っている。この仕様は、最大出
力が500Wの太陽電池と、1台のエアコンを接続する
家庭用向けソーラエアコンである。太陽電池は500W
出力のため、エアコンの消費電力が太陽電池出力を上回
っている場合には、太陽電池と商用交流電源の併用で運
転を行う。太陽電池からの出力をエアコンにつなぐイン
ターフェイス回路は、DC/DCコンバータ回路を接続
し、太陽電池からの出力を優先的に活用する最大電力採
取方式としている。尚、この種従来例には実開昭62−
95224号公報がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、三洋電
機のソーラエアコンは、最大出力が500Wの太陽電池
と、1台のエアコンを接続する家庭用向けソーラエアコ
ンであり、ユーザがエアコンを運転しないかぎり、太陽
光の発電電力は使用されない構成である。従って、利用
率が低く、イニシャルコストの回収に多大な年数を要す
る問題があった。
【0005】また、太陽電池の発展により最近では15
00W以上のものが一般化しつつある。この時余剰電力
の問題が出てくるが、従来例では、この点については未
だ開示されていない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、商用電源から
の交流を整流回路で直流に変換した電力と、太陽電池か
らの直流電力とが供給されるインバータ回路と、前記イ
ンバータ回路より制御される圧縮機を備えたルームエア
コンにおいて、前記太陽電池で発電された電力を、前記
ルームエアコンの負荷状態に応じて制御するDC/DC
コンバータを、前記ルームエアコンと一体で備えると共
に、前記商用電源系統にインバータを設けるようにし
た。
【0007】具体的には、商用電源系統に接続されたイ
ンバータ及びDC/DCとコンバータは、動作制御手段
を有し、前記動作手段により太陽電池から最大発電電力
が得られるための最大出力動作点電圧の設定を可能とし
た。
【0008】DC/DCコンバータは、太陽電池の発電
電力をルームエアコンに供給する際に、制限値を設け、
太陽電池の発電電力が制限値以下であって、ルームエア
コン負荷が太陽電池の発電電力以上の場合に、太陽電池
の発電電力を最大にしてルームエアコンに電力を供給
し、太陽電池の発電電力が制限値以上であって、ルーム
エアコン負荷が制限値以上の場合に、制限値と同等の太
陽電池の発電電力をルームエアコンに供給し、ルームエ
アコン負荷が制限値以下で、太陽電池の発電電力がルー
ムエアコン負荷以上の場合には、ルームエアコン負荷と
同等の太陽電池の発電電力をルームエアコンに供給する
と共に、余り分をインバータを介して電力会社に売電す
るようにした。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面によ
り説明する。
【0010】図1は本発明による太陽電池を備えたルー
ムエアコンシステムの一実施例を示すブロック図であ
り、1は商用電源、9は太陽電池、12は最適有効電力
制御付きDC/DCコンバータ、16は各家庭のルーム
エアコンの室外機、20はルームエアコンの室内機、2
4はこれらルームエアコンの整流回路を示す。そして1
0は太陽電池9で発電された余剰電力を商用電源1側に
戻す時に働くインバータ。
【0011】同図において、各家庭のルームエアコンの
室外機16では、商用電源1の電力が整流回路24にて
直流に変換され、図示しないインバータに供給され、圧
縮機モータを駆動する。また、太陽電池9の発電電力は
ルームエアコンの運転状況によりDC/DCコンバータ
12に供給され、ルームエアコンの負荷に応じた太陽電
池9の発電電力を供給する。
【0012】ここで、DC/DCコンバータ12は、太
陽電池9の発電電力をルームエアコン室外機16に供給
する際に、DC/DCコンバータに出力電力制限値を設
ける。このことにより、太陽電池9の発電電力が十分大
きく、かつルームエアコンの消費電力をすべて太陽電池
9の発電電力でまかえる場合でも、ある一定の発電電力
(例えば500W)しかルームエアコンに供給できなく
なる。あえて、出力電力制限値を設けるのは、DC/D
Cコンバータ12の各々の容量が小さくでき、スイッチ
ングトランスや、チョークコイル、パワー素子等の主要
部品の小型化が図れ、汎用品が使用でき、コスト低減が
図れるためである。同様に、インバータ10の容量も、
例えば、1000Wの如く汎用品の使用が可能な容量に
設定すれば同様の効果が得られる。
【0013】次に、太陽電池9とDC/DCコンバータ
とルームエアコンにおけるシステムの基本動作を説明す
る。
【0014】太陽光の日射量が十分に大きい場合、即
ち、発電電力が十分大きい場合については、下記の2通
りの制御となる。
【0015】太陽電池発電電力とエアコン消費電力が
DC/DCコンバータの出力電力制限値以上である場
合。
【0016】(太陽電池発電電力:1500W,出力電
力制限値:500W,エアコン消費電力:1000W) 太陽電池発電電力がDC/DCコンバータの出力電力
制限値以上であり、エアコン消費電力がDC/DCコン
バータの出力電力制限値以下である場合。
【0017】(太陽電池発電電力:1500W,出力電
力制限値:500W,エアコン消費電力:300W) の場合は、DC/DCコンバータの出力電力制限によ
り、ルームエアコンに500Wの太陽電池発電電力を供
給し、不足分の500Wを商用電源1より供給し、余剰
電力の1000Wはインバータ10を介して商用電源系
統に戻してやる。の場合は、DC/DCコンバータを
制御して、エアコンの消費電力300Wだけを供給し、
余剰電力の1200Wはインバータ10を介して、前記
と同じように商用電源系統に戻してやる。
【0018】次に太陽光の日射量が小さい場合について
は、下記の2通りの制御となる。
【0019】太陽電池発電電力がDC/DCコンバー
タの出力電力制限値以下であり、エアコン消費電力がD
C/DCコンバータの出力電力制限値以上である場合。
【0020】(太陽電池発電電力:400W,出力電力
制限値:500W,エアコン消費電力:1000W) 太陽電池発電電力がDC/DCコンバータの出力電力
制限値以下であり、エアコン消費電力が太陽電池発電電
力以下である場合。
【0021】(太陽電池発電電力:400W,出力電力
制限値:500W,エアコン消費電力:300W) の場合は、DC/DCコンバータの最適有効電力制御
により、太陽電池の発電電力を最大にしてルームエアコ
ンに供給する。そして不足分の600Wは商用電源1よ
り整流回路24を介してルームエアコンに供給する。
の場合は、DC/DCコンバータを制御して、エアコン
の消費電力300Wだけを供給する。そして余剰となる
100W分は、インバータ10を介して商用電源回路に
戻してやる。
【0022】次に図2を用いてDC/DCコンバータの
動作について説明する。同図はDC/DCコンバータ1
2を簡易的に示したものであり、44は電圧検出部、4
5は1次電流検出部、46は2次電流検出部を示す。
【0023】このDC/DCコンバータは、負荷や、日
射量により常に変動している太陽電池9の電圧−電流の
関係から得られる電力を、出力電力制限値、最適有効電
力制御等、エアコン負荷に応じて電力を変化させ、出力
電圧VLをエアコンのインバータ電圧以上に昇圧させる
装置である。
【0024】DC/DCコンバータの出力電力制限値
は、2次電流検出部46によりエアコンに供給している
電流を検出し、出力電圧VLとの積で現在のDC/DC
コンバータの出力電力を求めることができる。尚、出力
電圧VLは検出せず、制御回路内であらかじめ設定して
おいてもよい。
【0025】いま、太陽電池発電電力がDC/DCコン
バータの出力電力制限値以下であり、エアコン消費電力
がDC/DCコンバータの出力電力制限値以上である場
合は、まず、1次電圧検出部44と、1次電流検出部4
5により検出した各信号を、制御回路35に入力し、そ
の情報をもとに太陽電池出力の最適点である、図3に示
す太陽電池のV−I特性図のΔIの範囲で太陽電池9の
電力を利用するように、制御回路35は駆動部36を制
御し、パワー素子(例えばMOS FET)37をIが
常にΔIの範囲内になるように駆動させる。
【0026】また、太陽電池発電電力とエアコン消費電
力がDC/DCコンバータの出力電力制限値以上である
場合は、DC/DCコンバータの出力電力制限により、
ルームエアコンに500Wの太陽電池発電電力を供給
し、不足分の500Wを商用電源1より供給する。
【0027】また、太陽電池発電電力がDC/DCコン
バータの出力電力制限値以上であり、エアコン消費電力
がDC/DCコンバータの出力電力制限値以下である場
合(太陽電池発電電力:1500W,出力電力制限値:
500W,エアコン消費電力:300W)や、太陽電池
発電電力がDC/DCコンバータの出力電力制限値以下
であり、エアコン消費電力が太陽電池発電電力以下であ
る場合(太陽電池発電電力:400W,出力電力制限
値:500W,エアコン消費電力:300W)は、駆動
部36を介して、パワー素子(例えばMOS FET)
37のオン時間を制御して、エアコンの消費電力300
Wだけを供給する。この際、出力電圧VLが上昇してエ
アコンのインバータが破壊するような電圧に達する場合
は、過電圧保護や、出力電圧VLを検出して、電圧が上
昇しないように駆動部36を介して、パワー素子(例え
ばMOS FET)37のオン時間を制御すればよい。
【0028】尚、太陽電池の発電可能電力を1500W
とし、インバータ9の容量を1000Wとし、DC/D
Cコンバータ12の制限値を500Wと決めた場合、ル
ームエアコンの運転状態によっては太陽電池の発電が無
駄となる(1500Wの時、戻せる電力は1000W。
従って500W分)ので、この時には前記ルームエアコ
ンを自動で運転させるようにしておけば、500W分は
常に有効に活用される。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、ルームエアコンに備え
られたDC/DCコンバータにより、日射量に応じた太
陽電池出力を常に得られ、エアコンを自動運転させるこ
とにより、快適性の向上が図れ太陽電池の発電電力を余
すことなく利用できるため、従来のものに対し、太陽電
池の利用率を大幅に向上させることができる。従って、
太陽電池等のイニシャルコストの回収を早くすることが
できる。さらに、DC/DCコンバータの出力に制限を
設けることにより、機器の小容量化が図れ、汎用の部品
が使用できるため、システムのコストを大幅に下げるこ
とができる。また太陽電池の発電量に余剰電力が出た場
合には、インバータを介して商用電源系統に戻してやる
か、商用電源を利用する家電品を運転することができる
ので、経済的にも更に有利なシステムとすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による太陽電池を備えたルームエアコン
システムのブロック図。
【図2】DC/DCコンバータの一具体例を示すブロッ
ク図。
【図3】DC/DCコンバータの最適電力制御の一具体
例を示す特性図。
【符号の説明】
1…商用電源、 9…太陽電池、 10…インバータ、 12…DC/DCコンバータ、 16…ルームエアコン室外機、 20…ルームエアコン室内機、 24…整流回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】商用電源からの交流を整流回路で直流に変
    換した電力と、太陽電池からの直流電力とが供給される
    インバータ回路と、前記インバータ回路により制御され
    る圧縮機を備えたルームエアコンにおいて、前記太陽電
    池で発電された電力を前記ルームエアコンの負荷状態に
    応じて制御するDC/DCコンバータを、前記ルームエ
    アコンと一対で備え、前記商用電源の系統にインバータ
    を設けたことを特徴とするソーラエアコン。
  2. 【請求項2】前記商用電源の系統に接続された前記イン
    バータ及び前記DC/DCコンバータは、動作制御手段
    を有し、前記動作手段により前記太陽電池から最大発電
    電力が得られるための、最大出力動作点電圧の設定を可
    能とした請求項1に記載のソーラエアコン。
  3. 【請求項3】前記太陽電池の発電可能電力、前記インバ
    ータの容量、前記DC/DCコンバータの制限順に、小
    さい容量に設定した請求項1に記載のソーラエアコン。
JP8052835A 1996-03-11 1996-03-11 ソーラエアコン Pending JPH09243136A (ja)

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