(57)【要約】【課題】  電話ボックスや現金自動預払機などの電動サービス機器を設置してある屋外設備の内部空間を常に快適な空間とするとともに、電動サービス機器を作動でき、商用電源のない場所に単独で設置することも可能な屋外設備の提供。【解決手段】  屋外設備１の外面に太陽電池パネル２を備えた太陽光発電装置３を設け、太陽光発電装置３で発電した電気エネルギーにより電動サービス機器（現金自動預払機など）４を作動させるとともに、太陽光発電装置３で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する冷温熱発生装置６を備え、冷温熱発生装置６で発生した冷熱および温熱を利用するための装置７を備え、前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いることにより目的を達成できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動サービス機器を設置してある屋外設備において、前記屋外設備の外面に太陽電池パネルを備えた太陽光発電装置を設け、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより前記電動サービス機器を作動させるとともに、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する冷温熱発生装置を備え、前記冷温熱発生装置で発生した冷熱および温熱を利用するための装置を備え、前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする太陽光発電装置搭載屋外設備。
【請求項２】
前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーを蓄える蓄電池を備え、前記蓄電池の電気エネルギーにより前記冷温熱発生装置の冷媒回路を作動させることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置搭載屋外設備。
【請求項３】
前記屋外設備として、電話ボックスおよび／または現金自動預払機であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の太陽光発電装置搭載屋外設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調などを行うことができる太陽電池パネルを備えた太陽光発電装置搭載屋外設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電話ボックスや現金自動預払機（ＡＴＭ）（ＣＤ、キャッシュディスペンサなどの現金自動支払機を含む）の電動サービス機器を設置してある屋外設備は、夏は熱く、冬は寒いなど、外部環境によっては内部空間が影響を受けて不快になるという問題があった。
一方、太陽電池パネルを設置し、太陽光で発電した電気エネルギーにより冷媒回路の電動圧縮機を駆動して空調を行う空気調和装置（特許文献１、２参照）が提案されている。
【０００３】
また、冷凍回路には、冷媒としてフロン（Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３４ａなど）が一般的に用いられていた。しかしながら、フロンは大気中に放出されると大きな温暖化効果やオゾン層破壊などの問題を有している。このため、近年、環境に与える影響の少ない他の自然冷媒、例えば、酸素（Ｏ2 ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、ハイドロカーボン（ＨＣ）、アンモニア（ＮＨ3 ）、水（Ｈ2 Ｏ）を冷媒として用いる研究が行われている。
これら自然冷媒の内、酸素と水は、圧力が低くて冷凍回路の冷媒としては用いることが困難であり、アンモニアやハイドロカーボンは可燃性であるため、取り扱いが難しい問題がある。このため、二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒として用いた冷却装置が開発されてきている（特許文献３、４参照）。
【特許文献１】特開２００２−８９９９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２８１７６号公報
【特許文献３】特開平１０−１９４０１号公報
【特許文献４】特公平７−１８６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、太陽光で発電した電気エネルギーを利用して、外部環境によっては内部空間が影響を受けて不快になる電話ボックスや現金自動預払機や公衆／簡易トイレなどの電動サービス機器を設置してある屋外設備の内部空間を常に快適な空間とするとともに、電話機や現金自動預払機や換気扇などの電動サービス機器を作動でき、商用電源のない場所に単独で設置することも可能であるような屋外設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解消するための本発明の請求項１に記載の太陽光発電装置搭載屋外設備は、電動サービス機器を設置してある屋外設備において、前記屋外設備の外面に太陽電池パネルを備えた太陽光発電装置を設け、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより前記電動サービス機器を作動させるとともに、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する冷温熱発生装置を備え、前記冷温熱発生装置で発生した冷熱および温熱を利用するための装置を備え、前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の請求項２に記載の太陽光発電装置搭載屋外設備は、請求項１記載の太陽光発電装置搭載屋外設備において、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーを蓄える蓄電池を備え、前記蓄電池の電気エネルギーにより前記冷温熱発生装置の冷媒回路を作動させることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項３に記載の太陽光発電装置搭載屋外設備は、請求項１あるいは請求項２記載の太陽光発電装置搭載屋外設備において、前記屋外設備として、電話ボックスおよび／または現金自動預払機であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の太陽光発電装置搭載屋外設備は、電動サービス機器を設置してある屋外設備において、前記屋外設備の外面に太陽電池パネルを備えた太陽光発電装置を設け、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより前記電動サービス機器を作動させるとともに、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する冷温熱発生装置を備え、前記冷温熱発生装置で発生した冷熱および温熱を利用するための装置を備え、前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とするものであり、
太陽光で発電した電気エネルギーを利用して、外部環境によっては内部空間が影響を受けて不快になる電話ボックスや現金自動預払機や公衆／簡易トイレなどの電動サービス機器を設置してある屋外設備の内部空間を常に快適な空間にすることができるとともに、電話機や現金自動預払機や換気扇などの電動サービス機器を作動でき、商用電源のない場所に単独で設置することも可能であるという、顕著な効果を奏する。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の太陽光発電装置搭載屋外設備は、請求項１記載の太陽光発電装置搭載屋外設備において、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーを蓄える蓄電池を備え、前記蓄電池の電気エネルギーにより前記冷温熱発生装置の冷媒回路を作動させることを特徴とするものであり、夜間、雨や曇りの日にも前記冷温熱発生装置で発生した冷熱を利用するための装置を用いて冷房などを行うことができ、前記冷温熱発生装置で発生した温熱を利用するための装置を用いて暖房などを行うことができるという、さらなる顕著な効果を奏する。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の太陽光発電装置搭載屋外設備は、請求項１あるいは請求項２記載の太陽光発電装置搭載屋外設備において、前記屋外設備として、電話ボックスおよび／または現金自動預払機であることを特徴とするものであり、従来は外部環境によっては内部空間が影響を受けて不快になるものであったが、太陽光で発電した電気エネルギーを利用して、内部空間を常に快適な空間にすることができるとともに、商用電源のない場所に単独で設置して電話機や現金自動預払機や換気扇などの電動サービス機器を作動できるという、さらなる顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明を図を用いて実施の形態に基づいて詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備の１例を模式的に説明する説明図である。
図２は、図１に示した本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備の冷媒回路を有する冷温熱発生装置の１例を説明する説明図である。
図３は、図２の冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【００１２】
図１に示したように、本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備１は、その外面屋上に太陽電池パネル２を備えるとともに図示しないケーブルやパワーコンディショナなどの付属機器を装着した太陽光発電装置３を設けてあり、内部には現金自動預払機４が設置されている。
太陽電池パネル２で太陽光を受けて発電した直流電力は図示しないパワーコンデイショナーに入力されそこで交流電力に変換されるか、あるいは変換されずにそのままケーブル５を介して現金自動預払機４に送られ、必要に応じて現金自動預払機４を作動させるようになっている。
なお、本発明においては現金自動預払機（ＡＴＭ）を現金自動支払機（ＣＤ、キャッシュディスペンサ）も含む用語として使用している。
【００１３】
また、本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備１の外面屋上と太陽電池パネル２との間に太陽光発電装置３で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する冷温熱発生装置６および冷温熱発生装置６で発生した冷熱および温熱を利用して空調を行う空調装置７が配置されている。
【００１４】
本発明で用いる太陽電池パネル２、図示しないパワーコンデイショナ、現金自動預払機４などは市販品を用いることができる。
【００１５】
そして、太陽電池パネル２で太陽光を受けて発電した電気エネルギーは冷温熱発生装置６の圧縮機１０や各ファンなど、空調装置７などの各駆動源に入力されて、図示しない制御装置によりそれぞれの目的に合わせて制御して作動するようになっている。
【００１６】
図２において、二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリ圧縮機１０は冷媒回路を有する冷温熱発生装置６の一部を構成する。圧縮機１０は、例えばアルミニウム系金属からなる円筒状の密閉容器１２内の電動要素１４とこの電動要素１４の回転軸１６で駆動される下段の回転圧縮要素３２および上段の回転圧縮要素３４を備えて構成されており、密閉容器１２は底部を各摺動部へ潤滑油を送って潤滑するための潤滑油の溜めとなっている。
圧縮機１０は冷媒導入管９４から吸い込まれた冷媒ガスを１段目の下段の回転圧縮要素３２で圧縮して、密閉容器１２内に吐出し、この密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスを冷媒導入管９２から一旦中間冷却回路１５０に吐出し、中間冷却用熱交換器（インタークーラ）１５９を通過することにより、冷媒ガスはファン１５１により空冷され、２段目の上段の回転圧縮要素３４に吸い込まれて圧縮され、２段目の圧縮にて高圧となった冷媒ガスは、冷媒吐出管９６から吐出され、ファン１５１によりガスクーラ１５４で空冷される。
【００１７】
ファン１５１により送風され中間冷却用熱交換器（インタークーラ）１５９およびガスクーラ１５４に接触して熱交換して加熱された空気は温風として空調装置７の空調に制御して利用される。
二酸化炭素を冷媒として用いたので、例えば冷媒圧力は高圧側で約１０ＭＰａに達し、外部に吐出された冷媒ガスの温度は例えば約１３０℃となる。
【００１８】
このガスクーラ１５４から出た冷媒は、第１熱交換器１６０にて蒸発器１５７を出た冷媒と熱交換した後、膨張弁１５６を経て蒸発器１５７に入り、蒸発し、冷却作用を発揮する。そしてファン１５２により送風され蒸発器１５７に接触して熱交換して冷却された空気は冷風として空調装置７の空調に制御して利用される。
蒸発した冷媒は、再度内部熱交換器１６０を経て、前記高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受け、完全に気体の状態となって冷媒導入管９４から下段の回転圧縮要素３２に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００１９】
この場合の動作を図３のｐ−ｈ線図を参照して説明する。
下段の回転圧縮要素３２で圧縮されて（エンタルピーをΔｈ３得て）中間圧となり、密閉容器１２内に吐出された冷媒は（図３の（２）の状態）、冷媒導入管９２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が通過する中間冷却用熱交換器１５９に流入し、そこで空冷方式により放熱される（図３の（３）の状態）。ここで中間圧の冷媒は中間冷却用熱交換器１５９にて図３に示すようにエンタルピーをΔｈ１失う。
その後、上段の回転圧縮要素３４に吸い込まれて２段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、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いる（図３の（４）の状態）。
【００２０】
冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガスはガスクーラ１５４に流入し、そこで空冷方式により放熱された後（図３の（５’）の状態）、第１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（図３の（５）の状態）（エンタルピーをΔｈ２失う）。その後冷媒は膨張弁１５６にて減圧され、その過程でガス／液混合状態となり（図３の（６）の状態。）、次に、蒸発器１５７に流入して蒸発する（図３の（１’）の状態）。蒸発器１５７から出た冷媒は第１熱交換器１６０を通過し、そこで前記高圧側の冷媒から熱を奪って加熱される（図３の（１）の状態）（エンタルピーをΔｈ２得る）。
そして、第１熱交換器１６０で加熱された冷媒は冷媒導入管９４からロータリ圧縮機１０の下段の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００２１】
回転軸１６にはその中央に圧縮要素３２、３４や軸受などの各摺動部に潤滑油を供給する図示しない給油孔が設けられているとともに、回転軸１６の下端に前記給油孔に連通するオイルピックアップが取付けられており、その下端を潤滑油溜の潤滑油中に浸漬させてある。オイルピックアップはオイル供給能力を向上させる図示しないパドルと一体に形成されている。
回転軸１６が回転されると潤滑油溜中の潤滑油は回転軸１６の回転により生じる遠心力により回転軸１６の下端に取付けられたオイルピックアップから前記給油孔を経て軸受や圧縮要素３２、３４の各摺動部に供給され、各摺動部を潤滑した後、潤滑油溜中に戻り、循環して使用される。
一方、冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガス中に同伴された潤滑油は冷媒とともに冷媒回路を経て冷媒導入管９４から圧縮機１０の下段の回転圧縮要素３２内に吸い込まれ摺動部を潤滑する。
【００２２】
上記説明においては２段圧縮式ロータリ圧縮機について説明したが、圧縮機の形式は特に限定されず、具体的には、レシプロ式圧縮機、振動式圧縮機、マルチベーン式ロータリ圧縮機、スクロール式圧縮機などであってもよく、また圧縮段数は少なくとも１段以上であればよい。
【００２３】
また上記説明においては蒸発器を出た冷媒を第１熱交換器を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで完全に気体の状態とする例について説明したが、第１熱交換器を用いる代わりに蒸発器の出口側と圧縮機の吸込側との間の低圧側にレシーバタンクを配設してもよい。
【００２４】
以上のように太陽光で発電した電気エネルギーを利用して、外部環境によっては内部空間が影響を受けて不快になる本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備１の内部空間を常に快適な空間にすることができるとともに、現金自動預払機４や図示しない換気扇などの電動サービス機器を作動できる。
【００２５】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態の本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備は、第１の実施の形態の本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備において、現金自動預払機４の代わりに電話機を設置したものである。
太陽光で発電した電気エネルギーを利用して、外部環境によっては内部空間が影響を受けて不快になる屋外設置型電話ボックスの内部空間を常に快適な空間にすることができるとともに、電話機などの電動サービス機器を作動できる。
【００２６】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態の本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備は、第１の実施の形態の本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備において、太陽光発電装置３で発電した電気エネルギーを蓄える図示しない蓄電池を備えたものである。
前記蓄電池の電気エネルギーにより冷温熱発生装置６の冷媒回路を作動させるようにすれば、夜間、雨や曇りの日にも冷温熱発生装置６で発生した冷温熱を利用して冷暖房などを行うことができる。
【００２７】
なお、上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備は、電動サービス機器を設置してある屋外設備において、前記屋外設備の外面に太陽電池パネルを備えた太陽光発電装置を設け、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより前記電動サービス機器を作動させるとともに、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する冷温熱発生装置を備え、前記冷温熱発生装置で発生した冷熱および温熱を利用するための装置を備え、前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたものであり、
太陽光で発電した電気エネルギーを利用して、外部環境によっては内部空間が影響を受けて不快になる電話ボックスや現金自動預払機や公衆／簡易トイレなどの電動サービス機器を設置してある屋外設備の内部空間を常に快適な空間にすることができるとともに、電話機や現金自動預払機や換気扇などの電動サービス機器を作動でき、商用電源のない場所に単独で設置することも可能であるという、顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備の１例を模式的に説明する説明図である。
【図２】図１に示した本発明の太陽光発電装置搭載屋外設備の冷媒回路を有する冷温熱発生装置の１例を説明する説明図である。
【図３】図２の冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  太陽光発電装置搭載屋外設備
２  太陽電池パネル
３  太陽光発電装置
４  現金自動預払機
６  冷温熱発生装置
７  空調装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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