(57)【要約】【課題】空気調和装置に電力を供給する太陽電池の設置を容易にし、太陽電池による省エネルギー化の向上を図る空気調和装置を提供すること。【解決手段】パネルの両面で発電可能な両面受光型の太陽電池４２を直射日光Ｘ及び室外機１４における日光の反射光Ｙを受光可能に室外機１４に取り付け、空気調和装置１０の一部の要素である室内機１２の送風ファンと室外機１４の圧縮機に、太陽電池４２の発電電力を供給するようにした。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機と室内機とを備え、商用電源にて運転される空気調和装置において、
前記室外機に太陽電池を取り付け、空気調和装置の一部の要素に、前記太陽電池の発電電力を供給するようにしたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和装置において、
前記一部の要素が、前記室内機に設けられた送風ファンであることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和装置において、
前記一部の要素が、圧縮機であることを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の空気調和装置において、
前記太陽電池は、パネルの両面で発電可能な両面受光型の太陽電池であり、前記太陽電池を直射日光及び前記室外機における日光の反射光を受光可能に前記室外機に取り付けたことを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電を利用する空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、太陽電池を建築物の屋根や屋上に設置し、この太陽電池にて発電した電力を自家使用するのみならず、自家で使用しなかった余剰電力を商用電源系統へ供給可能とする太陽光発電装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の太陽光発電装置を空気調和装置に用いる場合、太陽電池にて空気調和装置全体の電力を賄って省エネルギー化を図ると、大容量の太陽電池が必要となるので太陽電池の面積が広くなってしまい、太陽電池の設置工事が大掛かりなものとなってしまう。
【０００４】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、太陽電池の設置を容易にし、また、太陽電池による省エネルギー化の向上を図る空気調和装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、室外機と室内機とを備え、商用電源にて運転される空気調和装置において、前記室外機に太陽電池を取り付け、空気調和装置の一部の要素に、前記太陽電池の発電電力を供給するようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一部の要素が、前記室内機に設けられた送風ファンであることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一部の要素が、圧縮機であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記太陽電池は、パネルの両面で発電可能な両面受光型の太陽電池であり、前記太陽電池を直射日光及び前記室外機における日光の反射光を受光可能に前記室外機に取り付けたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す冷媒回路図である。
【００１１】
図１に示す空気調和装置１０は、被空調室に設置される室内機１２と室外に設置される室外機１４によって構成されており、室内機１２と室外機１４とは、冷媒を循環させる太管の冷媒配管１６Ａと、細管の冷媒配管１６Ｂとで接続されている。
【００１２】
室内機１２には、室内熱交換器１８が設けられており、冷媒配管１６Ａ、１６Ｂのそれぞれの一端がこの室内熱交換器１８に接続されている。室内熱交換器１８には、これらの室内熱交換器１８から室内へ送風する送風ファンとしての室内ファン１９が隣接して配置されている。この室内ファン１９は、送風ファンモータとしての室内ファンモータ２１によって駆動される。室内ファン１９は、例えば、クロスフローファンである。
【００１３】
また、冷媒配管１６Ａの他端は、室外機１４のバルブ２０Ａ、マフラー２２Ａを介して四方弁２４に接続されている。この四方弁２４は、アキュムレータ２８及びマフラー２２Ｂを介して室外機１４に設けられている圧縮機２６に接続されている。さらに、室外機１４には、室外熱交換器３０が設けられている。この室外熱交換器３０は、一方が四方弁２４に接続され、他方がキャピラリチューブ３２、ストレーナ３４、モジュレータ３８を介してバルブ２０Ｂに接続されている。また、ストレーナ３４とモジュレータ３８の間には、電動膨張弁３６が設けられ、バルブ２０Ｂには、冷媒配管１６Ｂの他端が接続されている。これによって、室内機１２と室外機１４の間に冷凍サイクルを形成する冷媒の密閉された循環路が構成されている。室外熱交換器３０には、この室外熱交換器３０へ外気（空気）を送風する室外ファン３１が隣接して配置されている。この室外ファン３１は、室外ファンモータ３３によって駆動される。室外ファン３１は、例えば、軸流ファン（例えば、プロペラファン）である。
【００１４】
空気調和装置１０は、圧縮機２６と一体に設けている圧縮機モータ４０の回転駆動によって圧縮機２６が運転されると、この冷凍サイクル中を冷媒が循環される。このとき、空気調和装置１０では、運転モード（冷房モード又は暖房モード）に応じて四方弁２４が切換えられ、電動膨張弁３６の弁開度を制御することにより、冷媒の蒸発温度が調整される。なお、図１では矢印によって暖房運転時（暖房モード）と冷房運転時（冷房モード又はドライモード）の冷媒の流れを示している。また、圧縮機モータ４０は、例えばブラシレスＤＣモータであり、入力電圧の変化に応じて回転数が変化する。
【００１５】
冷房モードでは、圧縮機２６によって圧縮された冷媒が室外熱交換器３０へ供給されることにより液化され、この液化された冷媒が室内機１２の室内熱交換器１８で気化することにより、室内熱交換器１８を通過する空気を冷却する。また、暖房モードでは、圧縮機２６によって圧縮された冷媒が、室内機１２の室内熱交換器１８で凝縮されることにより放熱し、この冷媒が放熱した熱で室内熱交換器１８を通過する空気を加熱する。
【００１６】
尚、送風運転を行うときは、空気調和運転（即ち、圧縮機２６の運転）を停止して、室内ファン１９にて空気を室内に送風する。
【００１７】
この送風運転として、図示しないエアフィルタ等で除塵して室内に送風する空気清浄運転であってもよいし、図示しない外気との通風孔から外気を吸い込んで室内に送風する換気運転であってもよい。
【００１８】
本実施の形態において、図２に示すように、室外機１４の上面１５には、太陽光を吸収して電気エネルギーに変換する太陽電池４２が配置されている。この太陽電池４２は、パネル型である。
【００１９】
つまり、太陽電池４２が、室外機１４の上面１５に脚７０で支持されて取り付けられている。
【００２０】
この太陽電池４２は、室外機１４の上面１５と略同面積で、空気調和装置１０の一部の要素である圧縮機２６の圧縮機モータ４０（図１）と、室内ファン１９の室内ファンモータ２１（図１）とに電力を供給するものであり、建築物の屋根や屋上に設置される空気調和装置全体の電力を賄う大容量の太陽電池と比べて、例えば１００［Ｗ］以下の小容量（小型）のものである。
【００２１】
尚、室外機１４は、日照のあるところ（例えば、建築物の南向側）に設置しておくものとする。
【００２２】
この太陽電池４２は、パネルの両面で発電可能な両面受光型の太陽電池である。そして、太陽電池４２は、直射日光Ｘ及び室外機１４の上面１５における日光の反射光Ｙを受光可能にすべく、太陽電池４２と室外機１４の上面１５とが所定の角度及び所定の間隔となるように脚７０の長さを設定してしておく。つまり、太陽電池４２は、太陽電池４２の一面（表面）では直射日光Ｘを受光し、他面（裏面）では反射光Ｙを受光するように設置されている。これによって、室外機１４の上面１５の反射光Ｙを有効に受光することができるので、片面受光型の太陽電池を室外機１４の上面１５に配置した場合と比べて太陽電池４２による発電量が増加し、太陽電池４２による省エネルギー化の向上を図ることができる。
【００２３】
この所定の角度及び所定の間隔は、太陽電池４２による受光量（即ち、発電量）が最大となる角度及び間隔に設定されるのが好ましい。これによって、太陽電池４２の発電量がより増加するので、太陽電池４２による更なる省エネルギー化の向上を図ることができる。
【００２４】
例えば、所定の角度及び所定の間隔は、夏場の日の高い時間帯（例えば１２時から１４時ごろ）、即ち、空気調和装置１０における電力の使用量が高い時間帯において、太陽電池４２による受光量（即ち、発電量）が最大となる角度及び間隔に設定される。これによって、空気調和装置１０を使用する可能性の高い時間帯における太陽電池４２の発電量がより増加するので、太陽電池４２による更なる省エネルギー化の向上を図ることができる。
【００２５】
また、この太陽電池４２が、光の透過性のある太陽電池であるのが好ましい。これによって、太陽電池４２を透過した光が、室外機１４の上面１５にて反射して太陽電池４２で受光され、太陽電池４２の発電量がより増加するので、太陽電池４２による更なる省エネルギー化の向上を図ることができる。
【００２６】
少なくとも室外機１４の上面１５は、日光を反射しやすいような塗装色（例えば、ホワイト系）或いは鏡面にするのが好ましい。これによって、太陽電池４２での受光量がより増え、太陽電池４２の発電量がより増加するので、太陽電池４２による更なる省エネルギー化の向上を図ることができる。
【００２７】
この太陽電池４２にて発電された電力は、室外機１４における空気調和装置１０の一部の要素としての圧縮機２６（つまり圧縮機モータ４０）と、室内機１２における空気調和装置１０の一部の要素としての室内ファン１９（つまり室内ファンモータ２１）とに供給される構成となっている。
【００２８】
具体的に説明すると、図３の電気回路のブロック図に示すように、太陽電池４２が、リレー４４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４６の一端に接続されている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６の他端が、逆流防止ダイオード４８、５０のそれぞれを介してインバータ回路５２、５４のそれぞれの一端に接続される。そしてインバータ回路５２、５４のそれぞれの他端が、圧縮機モータ４０、室内ファンモータ２１のそれぞれに接続される。
【００２９】
また、商用電源５６（例えば、交流２００［Ｖ］の商用電源）が、リレー５８及び各全波整流回路６０、６２を介してインバータ回路５２、５４の一端にそれぞれ接続される。
【００３０】
この室外機１４には、全体の制御を行うとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６をＯＮ／ＯＦＦする制御、リレー４４、５８をＯＮ／ＯＦＦする制御、インバータ回路５２、５４をＯＮ／ＯＦＦする制御等を行う制御装置６４が設けられている。
【００３１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、図示しないスイッチング素子等を備えており、このスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦされることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６がＯＮ／ＯＦＦされる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４６がＯＮ状態のときは、太陽電池４２にて発電されたときの電圧を昇圧して負荷（圧縮機モータ４０や室内ファンモータ２１）に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４６がＯＦＦ状態のときは、太陽電池４２による負荷への電力の供給は行われない。この、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６をＯＮ／ＯＦＦする信号は、制御装置６４により出力される。太陽電池４２の発電による直流電圧の最大値が、例えば５０［Ｖ］程度であるとすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６にて、例えば２００［Ｖ］から３５０［Ｖ］程度に昇圧される。
【００３２】
インバータ回路５２、５４は、複数のスイッチング素子からなり、直流電圧を擬似正弦波三相交流電圧に変換して電力を負荷に供給する。このスイッチング素子にＰＷＭ信号が入力されることで、圧縮機モータ４０或いは室内ファンモータ２１の回転数が制御される。このＰＷＭ信号は、制御装置６４により出力される。
【００３３】
各種運転モードによる空気調和運転及び停止は、図２に示すリモートコントローラ１２１（以下、「リモコン」という。）から送出される操作信号（例えば赤外線を用いた信号）を室内機１２の受光部１２２によって受信し、この受信信号に応じて行うようになっている。
【００３４】
以下、図３における制御装置６４の制御動作について説明する。
【００３５】
制御装置６４は、圧縮機モータ４０を運転させるときにはインバータ回路５２にＰＷＭ信号を送信し、室内ファンモータ２１を運転させるときにはインバータ回路５４にＰＷＭ信号を送信するように制御している。
【００３６】
また、制御装置６４は、商用電源５６から電力を負荷に供給するときはリレー５８をＯＮ状態にし、太陽電池４２による発電電力を負荷に供給するときはリレー４４をＯＮ状態にするとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６をＯＮ状態にするように制御する。
【００３７】
リモコン１２１（図２）にて送風運転を示す操作信号が送信されたとき、つまり、送風運転を行うとき、制御装置６４は、リレー４４をＯＮ状態にし、リレー５８をＯＦＦ状態にする制御を行い、太陽電池４２のみで室内ファンモータ２１の電力供給を行う。このとき、圧縮機２６（つまり、圧縮機モータ４０）の運転（即ち、空気調和運転）は停止しているので、商用電源５６からの電力供給がなくても、太陽電池４２のみで室内ファンモータ２１を運転することができる。尚、この制御装置６４による送風運転時の制御は、日照があるとき、つまり、太陽電池４２にて発電される電力が、室内ファンモータ２１の電力を賄えるときの所定電力以上であるときに行われる。また、日照が少ないとき、或いは、夜間等の日照がないときは、リレー５８がＯＮ状態にされ、商用電源５６にて電力が室内ファンモータ２１に供給される。
【００３８】
また、リモコン１２１（図２）にて空気調和運転（暖房運転、冷房運転又はドライ運転）を示す操作信号が送信されたとき、つまり、圧縮機２６（つまり、圧縮機モータ４０）の運転を行うとき、商用電源５６を補助すべく、制御装置６４は、リレー４４をＯＮ状態にするとともに、リレー５８をＯＮ状態に制御する。従って、太陽電池４２により一部の要素としての圧縮機２６と室内ファン１９への電力供給が補助されるので、商用電源５６から供給される電力量が削減できる。
【００３９】
以上、本実施の形態によれば、室外機１４の上面１５と略同面積の太陽電池４２を室外機１４の上面１５に配置し、空気調和装置１０の一部の要素（圧縮機２６及び室内ファン１９）に、太陽電池４２の発電電力を供給するようにしたことたことから、小容量（小型）の太陽電池４２を室外機１４に取り付ける程度の設置工事なので、空気調和装置全体の電力を賄う大容量の太陽電池を建築物の屋根や屋上に設置して空気調和装置を運転する場合に比べて、大掛かりな設置工事を必要とせず、太陽電池４２の設置が容易となり、太陽電池４２にて商用電源５６による負荷への電力供給を補助するので、太陽電池４２による省エネルギー化が図れる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、太陽電池にて発電された電力を圧縮機２６（圧縮機モータ４０）に供給するようにしたことから、例えば夏場における冷房運転時、日照が増加すればするほど、室内の温度が上昇して圧縮機２６にて消費される電力は増加し、また、日照が増加すればするほど、太陽電池４２にて発電される電力は増加するので、太陽電池４２にて圧縮機２６の運転を効果的に補助することができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、送風運転時（即ち、圧縮機２６の運転停止時）に、太陽電池４２にて所定電力以上の発電電力であれば、商用電源５６の電力供給を遮断し、太陽電池４２にて発電された電力のみを室内ファン１９（室内ファンモータ２１）に供給するようにしたことから、送風運転において太陽電池４２の電力を有効に利用することができる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、太陽電池４２は、パネルの両面で発電可能な両面受光型の太陽電池であり、太陽電池４２を直射日光Ｘ及び室外機１４における日光の反射光Ｙを受光可能に室外機１４に取り付けたことから、反射光Ｙの分の受光量が増加し、発電量が増加するので、太陽電池４２による省エネルギー化の向上を図ることができる。
【００４３】
尚、本実施の形態では、リモコンにて送風運転に切り替えられた場合、太陽電池にて発電された電力を室内ファンの室内ファンモータに供給するようにしたが、これに限るものではなく、空気調和運転が停止しているとき、自動的に太陽電池にて発電された電力を室内ファンの室内ファンモータに供給するようにしてもよい。つまり、リモコンにて送風運転を選択していなくても、空気調和装置の運転が停止していれば、自動的に室内ファンが稼動されて送風運転が実行される。この場合、太陽電池にて発電があり、且つ、空気調和装置の空気調和運転が停止していれば、自動的に送風運転をする自動送風運転モードと、自動送風運転モードを解除する解除モードとを選択可能に構成されているのが好ましい。尚、送風運転が換気運転である場合、自動送風運転モードに設定しておけば、自動的に室内の換気が行われることから、例えば、昼間の留守中に自動的に換気を行うため、室内の異常な温度上昇を抑制することができる。そして、太陽電池にて発電された電力にて室内ファンが稼動されるので、省エネルギー化の向上に貢献している。この自動送風運転モードと、解除モードとの選択は、リモコン（選択手段）にて行えるように構成されている。
【００４４】
また、本実施の形態では、太陽電池にて室内ファンを運転するようにしたが、これに限るものではなく、太陽電池にて発電された電力を室内ファンの換わりに室内の換気を行う図示しない換気扇に供給するようにしてもよい。このとき、太陽電池にて発電があり、且つ、空気調和装置の空気調和運転が停止していれば、自動的に換気扇を運転する自動換気扇運転モードと、自動換気扇運転モードを解除する解除モードとを選択可能に構成されているのが好ましい。これによって、自動換気扇運転モードが選択されていれば、制御装置が自動的に換気扇を運転するように制御し、自動的に室内の換気が行われることから、例えば、昼間の留守中に自動的に換気を行うため、室内の異常な温度上昇を抑制することができる。そして、太陽電池にて発電された電力にて換気扇が稼動されるので、省エネルギー化の向上に貢献している。この自動換気扇運転モードと、解除モードとの選択は、リモコン（選択手段）にて行えるように構成されている。
【００４５】
また、本実施の形態では、空気調和装置の一部の要素として、室内ファン（つまり、室内ファンモータ）である場合を述べたが、これに限るものではなく、例えば、室外ファン（つまり、室外ファンモータ）であってもよい。この場合、日照が増加すればするほど、室外機内の温度が上昇するので、太陽電池にて室外ファンを運転することによって、室外機内の異常な温度上昇を抑制することができる。そして、太陽電池にて発電された電力にて室外ファンが稼動されるので、省エネルギー化の向上に貢献している。
【００４６】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和装置によれば、空気調和装置に電力供給する太陽電池の設置が容易となり、また、太陽電池による省エネルギー化の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気調和装置の一実施の形態を示す冷媒回路図である。
【図２】室外機への太陽電池の取り付け状態を示す概略図である。
【図３】太陽電池にて負荷へ電力供給する電気回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　空気調和装置
１２　室内機
１４　室外機
１９　室内ファン（送風ファン）
２６　圧縮機
４２　太陽電池
５６　商用電源
【図１】
2004053149.tif 000003
【図２】
2004053149.tif 000004
【図３】
2004053149.tif 000005