(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクル装置であって、
直流／直流コンバータ、インバータ、および制御回路を有する電源回路部と、
モータを有するコンプレッサと、
前記コンプレッサにより庫内温度が制御される冷凍ストッカと、
を備え、
前記制御回路は、第１制御信号、第２制御信号、および第３制御信号を生成し、
前記直流／直流コンバータは、
太陽電池の発電電圧が印加される１対の入力ノードと、
前記第１制御信号に応答して、前記直流／直流コンバータの入力インピーダンスを制御する入力インピーダンス制御回路と、
前記第２制御信号に応答して、前記発電電圧を昇圧した昇圧電圧を生成するトランスと、
前記昇圧電圧が出力される１対の出力ノードと、
を含み、
前記インバータは、前記第３制御信号に応答して、前記昇圧電圧を所定の周波数を有する交流電圧に変換し、
前記モータは、前記交流電圧により駆動され、
前記制御回路は、前記直流／直流コンバータの入力インピーダンス変更前後における前記発電電圧の電圧値に基づき、前記発電電圧を入力電圧設定値に維持するように、前記交流電圧の前記周波数を制御する、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記直流／直流コンバータの前記入力インピーダンス変更前後における前記発電電圧の値が、いずれも、前記入力電圧設定値よりも大きい場合、前記交流電圧の周波数を増加させるように前記第３制御信号を設定する、請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記直流／直流コンバータの前記入力インピーダンス変更前後における前記発電電圧の値が、いずれも、前記入力電圧設定値よりも小さい場合、前記交流電圧の周波数を減少させるように前記第３制御信号を設定する、請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記入力電圧設定値が、前記直流／直流コンバータの前記入力インピーダンス変更前後における前記発電電圧の値の間にある場合、前記交流電圧の周波数を維持する、請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記トランスは、前記１対の入力ノードの高電位側入力ノードと電気的に接続される１次側コイル、および前記１対の出力ノードの高電位側出力ノードと電気的に接続される２次側コイルを有し、
前記直流／直流コンバータは、前記第２制御信号に応答して前記１次側コイルへの電流供給を制御する第１スイッチを有し、
前記入力インピーダンス制御回路は、前記第１スイッチが非導通状態に設定される期間において、前記直流／直流コンバータの前記入力インピーダンスを低下させ、
前記制御回路は、前記第１スイッチが導通状態に設定される期間および前記第１スイッチが非導通状態に設定される期間における前記１対の入力ノード間の電圧値に基づき、前記第３制御信号を生成する、請求項２ないし請求項４いずれか１項記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置に関し、特に、太陽電池の発電電力が供給される冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無電源地域や電源供給が不安定な地域において、冷凍庫等の冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置の電源装置として、太陽電池と蓄電池が利用される。昼間、太陽電池が生成する直流電力をバッテリーに蓄電し、夜間、蓄電池の電力でコンプレッサを動作させることで、昼夜間にわたり、冷凍庫を保冷することが可能となる。しかしながら、高価な蓄電池が、そのような冷凍サイクル装置の普及の障害となっている。
【０００３】
特許文献１は、電力需要および熱需要の変動により稼働可能であり、しかも電力需要および熱需要の変動に対応できるガスタービンによる発熱と、燃料電池による発熱とを組み合わせて発電と排熱利用を可能にした熱電供給システムを開示する。
【０００４】
特許文献２は、太陽光発電装置によって得られた電力で、コンプレッサおよび冷温熱発生装置を駆動し、冷温熱発生装置で発生させた冷温熱を比熱の大きい流体を断熱容器中に配置した蓄冷温熱装置に一旦蓄える、太陽光発電高効率冷温熱供給装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３３４２７号公報
【特許文献２】特開平６−１０１９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池を電源とする冷凍サイクル装置で、昼夜間にわたり冷却能力を保持するには、高価な蓄電池が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
冷凍サイクル装置であって、直流／直流コンバータ、インバータ、および制御回路を有する電源回路部と、モータを有するコンプレッサと、コンプレッサにより庫内温度が制御される冷凍ストッカと、を備え、制御回路は、第１制御信号、第２制御信号、および第３制御信号を生成し、直流／直流コンバータは、太陽電池の発電電圧が印加される１対の入力ノードと、第１制御信号に応答して、直流／直流コンバータの入力インピーダンスを制御する入力インピーダンス制御回路と、第２制御信号に応答して、発電電圧を昇圧した昇圧電圧を生成するトランスと、昇圧電圧が出力される１対の出力ノードと、を含み、インバータは、第３制御信号に応答して、昇圧電圧を所定の周波数を有する交流電圧に変換し、モータは、交流電圧により駆動され、制御回路は、直流／直流コンバータの入力インピーダンス変更前後における発電電圧の電圧値に基づき、発電電圧を入力電圧設定値に維持するように、交流電圧の周波数を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高価な蓄電池を用いることなく、太陽電池で安定動作可能な冷凍サイクル装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
【図２】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置と接続される太陽電池の出力特性図である。
【図３】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置が備える電源装置の回路図である。
【図４】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置が備える電源装置の動作を説明する波形図および特性図である。
【図５】実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載ある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態の図面において、同一の参照符号や参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、実施の形態の説明において、同一の参照符号等を付した部分等に対しては、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成図である。
【００１２】
冷凍サイクル装置１００は、電源装置２および冷凍ストッカ３を備える。電源装置２は、太陽電池（ソーラーパネル）１の直流電力を交流電力に変換し、冷凍ストッカ３が有するコンプレッサ３１へ供給する。コンプレッサ３１は、冷凍ストッカ３内に格納される保冷剤３２を冷却、さらには冷凍することで、冷凍ストッカ３の庫内を冷却する。太陽電池１が直流電力を生成できない夜間において、冷凍された保冷剤３２は、冷凍ストッカ３の庫内の冷却状態を維持する。
【００１３】
太陽電池１は、一例として、２４Ｖ定格出力の能力を有する。
電源装置２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流／直流コンバータ）２１、インバータ２２、および制御回路２３を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、太陽電池の発電電圧Ｖｏを昇圧して、昇圧電圧Ｖｂｓｔを生成する。インバータ２２は、昇圧電圧Ｖｂｓｔを、所定の周波数を有する交流電圧Ｖａｃに変換する。制御回路２３は、後述の通り、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の昇圧動作およびインバータ２２が生成する交流電圧Ｖａｃの周波数等を制御する。
【００１４】
冷凍ストッカ３は、モータＭを有するコンプレッサ３１を備える。モータＭは、インバータ２２が出力する交流電圧Ｖａｃを受け、所定の回転速度で回転する。
【００１５】
図２は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と接続される太陽電池１の出力特性図である。
【００１６】
図２は、時刻８時から時刻１１時の１時間毎の太陽電池１の出力特性の一例を示し、横軸は発電電圧Ｖｏ（単位Ｖ）、縦軸は発電電力Ｐ（単位Ｗ）である。２４Ｖ定格の太陽電池１の場合、最大電力点電圧Ｖｍの値は、１９Ｖ前後、即ち、定格電圧２４Ｖの８０％となる。一日における発電電力Ｐおよび最大電力点電圧Ｖｍの値は、時間の経過とともに、さらに、晴天／曇天等の気象条件により、変化する。図２において、破線で示される１９Ｖ前後の発電電圧Ｖｏの範囲は、最大電力点電圧Ｖｍの変動範囲を示す。
【００１７】
図３は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００が備える電源装置２の回路図である。
【００１８】
電源装置２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、インバータ２２、および制御回路２３を備える。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、太陽電池１の発電電圧Ｖｏが印加される１対の入力ノードＮ１１／Ｎ１２を有する。入力ノードＮ１２の電位は、接地電圧ＧＮＤ１に設定される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、さらに、太陽電池１の発電電圧Ｖｏを昇圧した昇圧電圧Ｖｂｓｔを、１対の出力ノードＮ２１／Ｎ２２に出力する。出力ノードＮ２２の電位は、接地電圧ＧＮＤ２に設定される。
【００２０】
トランスＴＲは、１次側コイルＬ１および２次側コイルＬ２を有する。１次側コイルＬ１の一端には、入力ノードＮ１１に印加された太陽電池１の発電電圧Ｖｏが印加される。正確には、１次側コイルＬ１の一端には、入力ノードＮ１１の電圧からダイオードＤ１の順方向電圧分降下した電圧が印加されるが、太陽電池１の発電電圧Ｖｏが印加されるものと近似できる。
【００２１】
１次側コイルＬ１の他端および入力ノードＮ１２に、それぞれ、コレクタおよびエミッタが接続されるトランジスタＱ２は、ベースに印加される制御信号Ｓ２に応答して、１次側コイルＬ１に流れる電流量を制御する。１次側コイルＬ１の一端および入力ノードＮ１２間には、容量Ｃ１が接続される。トランジスタＱ２が導通状態に設定されると、１次側コイルＬ１には、太陽電池１の発電電圧Ｖｏで充電された容量Ｃ１から、放電電流が供給される。
【００２２】
２次側コイルＬ２の両端には、１次側コイルＬ１に流れる容量Ｃ１の放電電流の値、およびトランスＴＲの変圧比に基づき、発電電圧Ｖｏを昇圧した電圧が生成される。２次側コイルＬ２の両端に生成された電圧は、２次側コイルＬ２の一端および出力ノードＮ２１が、それぞれアノードおよびカソードと接続されるダイオードＤ２と、出力ノードＮ２１／Ｎ２２間に接続される容量Ｃ２で平滑され、昇圧電圧Ｖｂｓｔとして、出力ノードＮ２１／Ｎ２２間に出力される。
【００２３】
インバータ２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が出力する昇圧電圧Ｖｂｓｔを、３相交流電圧Ｖａｃに変換する一般的な回路である。この３相交流電圧Ｖａｃの周波数は、制御回路２３が出力する制御信号Ｓ３により設定される。コンプレッサ３１が有するモータＭは、３相交流電圧Ｖａｃで駆動され、３相交流電圧Ｖａｃの周波数およびモータＭの構成等で決定される回転数でコンプレッサ３１を駆動する。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、さらに、１対の入力ノードＮ１１／Ｎ１２間の電圧を測定電圧Ｖ１として出力する入力電圧測定回路ＶＭ１と、１対の出力ノードＮ２１／Ｎ２２間の電圧を測定電圧Ｖ２として出力する出力電圧測定回路ＶＭ２と、１対の入力ノードＮ１１／Ｎ１２間に直列に接続された抵抗Ｒ１およびトランジスタＱ１からなる入力インピーダンス制御回路ＺＩＮと、を有する。出力電圧測定回路ＶＭ２の測定電圧Ｖ２が、昇圧電圧Ｖｂｓｔの最大値（例えば、３００Ｖ）を超えた場合、制御回路２３は、制御信号Ｓ２のデューティー比を低下させ、トランジスタＱ２の導通期間を短く設定することで、昇圧電圧Ｖｂｓｔの過度な上昇を抑制する。
【００２５】
図４は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００が備える電源装置２の動作を説明する波形図および特性図である。
【００２６】
図４（ａ）は、図３のＤＣ／ＤＣコンバータ２１が有する入力インピーダンス制御回路ＺＩＮおよび入力電圧測定回路ＶＭ１の動作を説明する波形図である。上述の通り、トランスＴＲの１次側コイルＬ１の電流を制御するトランジスタＱ２のベースには、所定のデューティー比（Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２））に設定された制御信号Ｓ２が印加される。図４において、期間Ｔ１にわたり、トランジスタＱ２は導通状態に設定され、トランスＴＲの１次側コイルＬ１に、太陽電池１の出力電流と容量Ｃ１の放電電流が流れる。期間Ｔ２にわたり、トランジスタＱ２は非導通状態に設定され、１次側コイルＬ１への電流供給は停止されるとともに、太陽電池１による容量Ｃ１の充電が行われる。
【００２７】
制御回路２３（図３参照）は、期間Ｔ２に含まれる期間Ｔ３において、制御信号Ｓ１をハイレベルに設定する。この制御信号Ｓ１に応答して、入力インピーダンス制御回路ＺＩＮは、１対の入力ノードＮ１１／Ｎ１２間に、トランジスタＱ２を介して、抵抗Ｒ１を接続する。１対の入力ノードＮ１１／Ｎ１２間に抵抗Ｒ１が接続されると制御回路２３の入力インピーダンスは低下し、太陽電池１は、容量Ｃ１の充電電流に加え、抵抗Ｒ１へ電流を供給する。期間Ｔ１における太陽電池１の出力電流に対し、期間Ｔ３における太陽電池１の出力電流の値は、抵抗Ｒ１に流れる電流値ΔＩが増加した値となる。
【００２８】
入力インピーダンス制御回路ＺＩＮとして、１対の入力ノードＮ１１／Ｎ１２間に抵抗Ｒ１を接続する例が示された。入力インピーダンス制御回路ＺＩＮは、この構成に限られず、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の入力インピーダンスが制御可能な構成であればよい。例えば、抵抗Ｒ１を可変抵抗とする、複数の抵抗の組み合わせを変更する、または値の異なる複数の抵抗から１つを選択する等、適宜、その構成を変更しても良い。
【００２９】
即ち、入力インピーダンス制御回路（ＺＩＮ）は、第１制御信号（Ｓ１）に応答して、１対の入力ノード（Ｎ１１／Ｎ１２）間に、所定のインピーダンスを有する負荷素子（Ｒ１）を接続する。
【００３０】
負荷素子（Ｒ１）のインピーダンスの値は、複数の値から選択可能である。
図４（ｂ）は、期間Ｔ１および期間Ｔ３における太陽電池１の発電電力Ｐの変化を示す特性図である。横軸は、太陽電池１の発電電圧Ｖｏを示し、縦軸は、太陽電池１の発電電力Ｐを示す。
【００３１】
太陽電池１の発電電圧Ｖｏは、最大電力点電圧Ｖｍより右側に設定することが望ましい。太陽電池１の動作点が最大電力点電圧Ｖｍより左側にある場合、太陽電池１の出力電流の増加に伴い、発電電圧Ｖｏの低下に起因するシステムダウンが懸念されるからである。太陽電池１の発電能力を最大限利用するには、発電電圧Ｖｏを最大電力点電圧Ｖｍ近傍に設定することが、より望ましい。制御回路２３は、最大電力点電圧Ｖｍ近傍の値をＤＣ／ＤＣコンバータ２１の入力電圧設定値とし、太陽電池１の発電電圧Ｖｏが入力電圧設定値を維持するように、太陽電池１の出力電流を制御する。
【００３２】
期間Ｔ１における太陽電池１の発電電圧Ｖｏおよび発電電力Ｐを、それぞれ、Ｖｏ（Ｔ１）およびＰ（Ｔ１）とする。期間Ｔ３における太陽電池１の発電電圧Ｖｏおよび発電電力Ｐを、それぞれ、Ｖｏ（Ｔ３）およびＰ（Ｔ３）とする。ここで、発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）およびＶｏ（Ｔ３）は、それぞれ、期間Ｔ１および期間Ｔ３における入力電圧測定回路ＶＭ１が出力する測定電圧Ｖ１の値として求められる。最大電力点電圧Ｖｍは、図２に例示される通り、太陽電池１の定格電圧の８０％に相当する１９Ｖ前後の値となる。
【００３３】
即ち、入力電圧設定値は、１対の入力ノードＮ１１／Ｎ１２に接続されるべき太陽電池１の出力電圧定格値の８０％近傍に設定される。
【００３４】
以下に、入力インピーダンス制御回路ＺＩＮで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の入力インピーダンスを変化させた場合における、太陽電池１の発電電圧Ｖｏの変化を説明する。
【００３５】
１）太陽電池１の動作点が、発電電力Ｐのピークの右側にある場合
期間Ｔ１における発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）が最大電力点電圧Ｖｍの右側にある場合、即ち、発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）が最大電力点電圧Ｖｍより大きい場合、期間Ｔ１および期間Ｔ３における発電電圧Ｖｏは、以下のように変化する。なお、発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）の値は、期間Ｔ１、即ち、トランスＴＲが発電電圧Ｖｏの昇圧動作を行っている期間における、入力電圧測定回路ＶＭ１の測定電圧Ｖ１として得られる。
【００３６】
期間Ｔ３における発電電圧Ｖｏ（Ｔ３）の値は、発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）の値より小さくなる。この発電電圧Ｖｏの変化は、期間Ｔ３における太陽電池１の出力電流の値が、期間Ｔ１における太陽電池１の出力電流の値よりも、電流値ΔＩ増加することに起因する。
【００３７】
発電電圧Ｖｏ（Ｔ３）の値が最大電力点電圧Ｖｍ以上の場合、特に、発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）および発電電圧Ｖｏ（Ｔ３）が、最大電力点電圧Ｖｍより大きい場合、太陽電池１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１に供給する電流を増加させる余裕を有していることがわかる。この場合、制御回路２３は、制御信号Ｓ３により、インバータ２２が生成する交流電圧Ｖａｃの周波数を増加させ、太陽電池１の出力電流の値を増加させる。交流電圧Ｖａｃの周波数増加に伴い、モータＭの回転速度は増加し、コンプレッサ３１は冷凍ストッカ３をさらに冷却する。
【００３８】
期間Ｔ３における発電電圧Ｖｏ（Ｔ３）の値が、最大電力点電圧Ｖｍより小さくなる場合、即ち、最大電力点電圧Ｖｍが、発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）および発電電圧Ｖｏ（Ｔ３）の間にある場合、太陽電池１は最大電力点電圧Ｖｍ近傍で動作していることがわかる。この場合、制御回路２３は、現状のモータＭの回転速度を維持することで、太陽電池１の出力電流の値を維持し、冷凍ストッカ３の冷却状態を保つ。
【００３９】
２）太陽電池１の動作点が、発電電力Ｐのピークの左側にある場合
期間Ｔ１における発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）が最大電力点電圧Ｖｍに左側にある場合、即ち、発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）の値が最大電力点電圧Ｖｍより小さい場合、発電電圧Ｖｏ（Ｔ３）も、最大電力点電圧Ｖｍの値より小さくなる。この発電電圧Ｖｏの変化は、期間Ｔ３における太陽電池１の出力電流の値が、期間Ｔ１における太陽電池１の出力電流の値よりも、電流値ΔＩ増加することに起因する。
【００４０】
この場合、冷凍サイクル装置１００のシステムダウンを回避するために、太陽電池１がＤＣ／ＤＣコンバータ２１に供給する電流を減少させる必要がある。制御回路２３は、制御信号Ｓ３により、インバータ２２が生成する交流電圧Ｖａｃの周波数を減少させ、モータＭの回転数を最小値に設定する。次回以降の期間Ｔ１における発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）が、さらに低下した場合、制御回路２３は、モータＭの回転を停止させる。
【００４１】
曇天下における太陽電池１は、晴天下における太陽電池１と比較し、その発電電力Ｐは低下する。曇天下における発電電力Ｐの低下の影響は、上述の１）の状況において、発電電圧Ｖｏ（Ｔ３）の値が、最大電力点電圧Ｖｍより小さくなる場合や、２）の場合において、顕著となる。それらの場合、制御回路２３は、発電電圧Ｖｏ（Ｔ１）に対する発電電圧Ｖｏ（Ｔ３）の低下量を考慮し、モータＭの回転速度を、より低速に制御する。
【００４２】
図４（ａ）は、期間Ｔ２毎に期間Ｔ３を設定する例を示す。期間Ｔ３、即ち、入力インピーダンス制御回路ＺＩＮを活性化するタイミングは、図４（ａ)に示されるタイミングに限定されない。期間Ｔ２の複数回に１回、期間Ｔ３を設定しても良い。期間Ｔ３の設定頻度を変更することにより、モータＭの回転数の制御頻度を変更することが可能となる。
【００４３】
即ち、制御回路（２３）は、第１スイッチ（Ｑ２）が非導通状態に設定される期間（Ｔ３）毎における１対の入力ノード（Ｎ１１／Ｎ１２）間の電圧値（Ｖ１）、または、第１スイッチが非導通状態に設定される期間の複数回毎における１対の入力ノード間の電圧値に基づき、第３制御信号（Ｓ３）を生成する。
【００４４】
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の効果を説明する。
冷凍サイクル装置１００が備える電源装置２において、制御回路２３は、トランスＴＲが昇圧動作を行う期間Ｔ１における発電電圧Ｖｏの値、太陽電池１の出力電流を電流値ΔＩ増加させた期間Ｔ３における発電電圧Ｖｏの値、および太陽電池１の最大電力点電圧Ｖｍの値の大小関係に基づき、インバータ２２が生成する交流電圧の周波数を制御する。
【００４５】
インバータ２２が生成する交流電圧の周波数を制御することで、太陽電池１の出力電流の値が増減し、気象条件や日照条件の変化に対して、太陽電池１の発電電圧Ｖｏは、最大電力点電圧Ｖｍの近傍に維持される。これにより、冷凍サイクル装置１００は、太陽電池１の発電能力を最大限利用することが可能となる。
【００４６】
期間Ｔ１における発電電圧Ｖｏの値が太陽電池１の最大電力点電圧Ｖｍより小さい場合、制御回路２３は、インバータ２２が生成する交流電圧の周波数を減少、または零に設定する。これにより、太陽電池１の発電電圧Ｖｏ低下に起因する冷凍サイクル装置１００のシステムダウンが回避される。
【００４７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の入力インピーダンスの制御は、トランスＴＲが太陽電池１の発電電圧Ｖｏを昇圧していない期間Ｔ３において行われる。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の昇圧動作に影響を与えることなく、太陽電池１の出力電流を電流値ΔＩ増加させた場合の発電電圧Ｖｏを測定することが可能となる。
【００４８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の入力インピーダンスの値を、入力インピーダンス制御回路ＺＩＮで多段階に設定することにより、モータＭの回転数の増減幅を細かく設定可能となる。これにより、太陽電池の発電電圧Ｖｏと入力電圧設定値との誤差が少なくなり、冷凍サイクル装置１００の動作が安定する。
【００４９】
冷凍サイクル装置１００が備える冷凍ストッカ３は、保冷剤３２を有する。電源装置２は、コンプレッサ３１が有するモータＭの回転速度を調整することで、太陽電池１の発電能力を最大限に引き出し、コンプレッサ３１は、冷凍ストッカ３および保冷剤３２を安定して冷却する。一方、太陽電池１の発電能力が消失する夜間において、冷凍状態まで冷却された保冷剤３２により、冷凍ストッカ３の庫内温度は、冷却状態を維持する。
【００５０】
即ち、冷凍ストッカ（３）は、保冷剤（３２）を格納する。
昼間において、晴天から曇天へ気象条件が急変して、太陽電池１の発電能力が低下した場合であっても、晴天時に太陽電池１の電力で十分に冷却された保冷剤３２により、曇天時においても、冷凍ストッカ３の庫内温度は、十分に冷却状態を維持する。従って、高価な蓄電池を用いることなく、太陽電池１の電力で安定した冷却機能を有する冷凍サイクル装置１００が実現される。
【００５１】
＜実施の形態２＞
図５は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０１の構成図である。
【００５２】
図５において、図１と同一の符号が付されたものは同一の構成を有し、それらの重複説説明は省略される。
【００５３】
冷凍サイクル装置１０１は、図１に示される冷凍サイクル装置１００に、ＡＣアダプタ（交流／直流変換アダプタ）４と、保護ダイオードＤ５１および保護ダイオードＤ５２と、を追加したものである。ＡＣアダプタ４は補助電源であり、プラグ６を介して供給される商用交流電力を、所望の電圧値に設定される直流電圧に変換して出力する。ＡＣアダプタ４は、雨天日が続く場合、太陽電池１に代わって、電源装置２へ直流電圧を供給する。
【００５４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、図示しない電源検知手段を有する。電源検知手段は、太陽電池１の発電電圧Ｖｏが電源切替判定電圧より低下したことを検出すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１へ直流電圧を供給する電源を、太陽電池１からＡＣアダプタ４に切り替える。太陽電池１の発電電圧Ｖｏが電源切替判定電圧より大きくなると、電源検知手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１へ直流電圧を供給する電源を、ＡＣアダプタ４から太陽電池１に切り替える。
【００５５】
電源切替判定電圧は、太陽電池１の定格電圧の８０％、即ち、最大電力点電圧Ｖｍ相当の電圧より低い電圧値に設定される。実施の形態１と同様に、太陽電池１の最大電力点電圧Ｖｍを１９Ｖ前後と想定した場合、ＡＣアダプタ４の直流電圧の値は、例えば、１２Ｖに設定される。
【００５６】
即ち、冷凍サイクル装置（１０１）は、直流出力電圧を出力する交流／直流変換アダプタ（４）を、さらに備え、直流出力電圧は、１対の入力ノード（Ｎ１１／Ｎ１２）に印加される。
【００５７】
電源回路部（２）は、発電電圧（Ｖｏ）が電源切替判定電圧より低下すると、発電電圧に代えて、直流出力電圧を１対の入力ノード（Ｎ１１／Ｎ１２）に印加する。
【００５８】
電源装置２は、太陽電池１に加え、ＡＣアダプタ４からも直流電圧の供給が可能となり、ＡＣアダプタ４への交流電源が入手可能な環境下における冷凍サイクル装置１０１の動作は、より安定する。電源切替判定電圧を、最大電力点電圧Ｖｍ相当の電圧より低い電圧値に設定することにより、太陽電池１の発電電圧Ｖｏ低下に起因する冷凍サイクル装置１０１のシステムダウンを未然に防ぐことが可能となる。
【００５９】
本発明の実施の形態は、以下のように総括することができる。
（付記１）実施の形態１として
冷凍サイクル装置（１００）であって、直流／直流コンバータ（２１）、インバータ（２２）、および制御回路（２３）を有する電源回路部（２）と、モータ（Ｍ）を有するコンプレッサ（３１）と、前記コンプレッサにより庫内温度が制御される冷凍ストッカ（３）と、を備え、前記制御回路は、第１制御信号（Ｓ１）、第２制御信号（Ｓ２）、および第３制御信号（Ｓ３）を生成し、前記直流／直流コンバータは、太陽電池の発電電圧（Ｖｏ）が印加される１対の入力ノード（Ｎ１１／Ｎ１２）と、前記第１制御信号に応答して、前記直流／直流コンバータの入力インピーダンスを制御する入力インピーダンス制御回路（ＺＩＮ）と、前記第２制御信号に応答して、前記発電電圧を昇圧した昇圧電圧（Ｖｂｓｔ）を生成するトランス（ＴＲ）と、前記昇圧電圧が出力される１対の出力ノード（Ｎ２１／Ｎ２２）と、を含み、前記インバータは、前記第３制御信号に応答して、前記昇圧電圧を所定の周波数を有する交流電圧（Ｖａｃ）に変換し、前記モータは、前記交流電圧により駆動され、前記制御回路は、前記直流／直流コンバータの入力インピーダンス変更前後における前記発電電圧の電圧値（Ｖ１）に基づき、前記発電電圧を入力電圧設定値に維持するように、前記交流電圧の前記周波数を制御する、冷凍サイクル装置。
【００６０】
（付記１に対応した効果）
電源装置２は、コンプレッサ３１が有するモータＭの回転速度を調整することで、気象条件や日照条件の変化に応じて、太陽電池１の発電能力を最大限に引き出す。これにより、コンプレッサ３１は、冷凍ストッカ３および保冷剤３２を安定して冷却することが可能となる。従って、高価な蓄電池を用いることなく、太陽電池１の電力で安定した冷却機能を有する冷凍サイクル装置１００が実現される。
【００６１】
（付記２）実施の形態１として
前記制御回路（２３）は、前記直流／直流コンバータの前記入力インピーダンス変更前後における前記発電電圧（Ｖｏ）の値が、いずれも、前記入力電圧設定値よりも大きい場合、前記交流電圧の周波数を増加させるように前記第３制御信号を設定する、付記１記載の冷凍サイクル装置。
【００６２】
（付記２に対応した効果）
太陽電池１が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１に供給する電流を増加させる余裕を有している場合、制御回路２３は、制御信号Ｓ３により、インバータ２２が生成する交流電圧Ｖａｃの周波数を増加させる。交流電圧Ｖａｃの周波数増加に伴い、モータＭは回転速度を増加させ、コンプレッサ３１は冷凍ストッカ３をさらに冷却する。
【００６３】
（付記３）実施の形態１として
前記制御回路（２３）は、前記直流／直流コンバータの前記入力インピーダンス変更前後における前記発電電圧（Ｖｏ）の値が、いずれも、前記入力電圧設定値よりも小さい場合、前記交流電圧Ｖａｃの周波数を減少させるように前記第３制御信号を設定する、付記１記載の冷凍サイクル装置。
【００６４】
（付記３に対応した効果）
制御回路２３は、インバータ２２が生成する交流電圧Ｖａｃの周波数を減少、または零に設定する。これにより、太陽電池１の発電電圧低下に起因する冷凍サイクル装置１００のシステムダウンを回避することが可能となる。
【００６５】
（付記４）実施の形態１として
前記制御回路（２３）は、前記入力電圧設定値が、前記直流／直流コンバータの前記入力インピーダンス変更前後における前記発電電圧（Ｖｏ）の値の間にある場合、前記交流電圧の周波数を維持する、付記１記載の冷凍サイクル装置。
【００６６】
（付記４に対応した効果）
太陽電池１が、最大電力点電圧Ｖｍ近傍で動作している場合、制御回路２３は、現状のモータＭの回転速度を維持することで、冷凍ストッカ３の冷却状態を継続する。
【００６７】
（付記５）実施の形態１として
前記トランス（ＴＲ）は、前記１対の入力ノードの高電位側入力ノード（Ｎ１１）と電気的に接続される１次側コイル（Ｌ１）、および前記１対の出力ノードの高電位側出力ノード（Ｎ２１）と電気的に接続される２次側コイル（Ｌ２）を有し、前記直流／直流コンバータ（２１）は、前記第２制御信号に応答して前記１次側コイルへの電流供給を制御する第１スイッチ（Ｑ２）を有し、前記入力インピーダンス制御回路は、前記第１スイッチが非導通状態に設定される期間（Ｔ３）において、前記直流／直流コンバータの前記入力インピーダンスを低下させ、前記制御回路は、前記第１スイッチが導通状態に設定される期間（Ｔ１）および前記第１スイッチが非導通状態に設定される期間（Ｔ３）における前記１対の入力ノード間の電圧値（Ｖ１）に基づき、前記第３制御信号を生成する、付記２ないし付記４いずれか１項記載の冷凍サイクル装置。
【００６８】
（付記５に対応した効果）
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の昇圧動作に影響を与えることなく、太陽電池１の動作点の確認、さらには、モータＭの回転数制御が可能となる。
【００６９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１  太陽電池、２  電源装置、３  冷凍ストッカ、４  アダプタ、６  プラグ、２１  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２２  インバータ、２３  制御回路、３１  コンプレッサ、３２  保冷剤、１００，１０１  冷凍サイクル装置、Ｃ１，Ｃ２  容量、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、Ｄ５１，Ｄ５１  保護ダイオード、ＧＮＤ１，ＧＮＤ２  接地電圧、Ｌ１  １次側コイル、Ｌ２  ２次側コイル、Ｎ１１，Ｎ１２  入力ノード、Ｎ２１，Ｎ２２  出力ノード、Ｑ１，Ｑ２  トランジスタ、Ｒ１  抵抗、Ｓ１〜Ｓ３  制御信号、Ｔ１〜Ｔ３  期間、ＴＲ  トランス、Ｖ１，Ｖ２  測定電圧、Ｖａｃ  交流電圧、Ｖｂｓｔ  昇圧電圧、Ｖｍ  最大電力点電圧、ＶＭ１，ＶＭ２  入力電圧測定回路、Ｖｏ  発電電圧、ＺＩＮ  入力インピーダンス制御回路。
【要約】
【課題】太陽電池を電源とする冷凍サイクル装置で、昼夜間にわたり冷却能力を保持するには、高価な蓄電池が必要である。
【解決手段】冷凍サイクル装置（１００）は、太陽電池（１）の発電電圧（Ｖｏ）を昇圧し、所定の周波数を有する交流電圧（Ｖａｃ）を生成する電源回路部（２）と、コンプレッサ（３１）により庫内温度が制御される冷凍ストッカ（３）と、を備える。電源回路部は、太陽電池の発電電圧（Ｖｏ）を入力電圧設定値に維持するように、コンプレッサが有するモータ（Ｍ）に供給する交流電圧の周波数を制御する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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