(57)【要約】【課題】  太陽光発電装置を、簡単にかつ適正に作動可能とすることにより低コスト化を可能とする。【解決手段】  太陽光発電装置のコンバータは、発電電力に応じて電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを出力するようになっており、室外ユニットのマイコンは、オフ信号を出力した状態で、電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを確認し、何れもオンとなると、コンバータへオン信号を出力する（ステップ２００〜２０６）。また、オン信号を出力しているときには、電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフになったか否かを確認し（ステップ２０８）、この信号がオフすることにより、コンバータの電力変換を停止させるオフ信号を出力する（ステップ２００）。これにより、エアコンの動作と発電電力に応じた適正にコンバータを作動させることができる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を受光して直流電力を発生するソーラパネル及び、前記ソーラパネルによって発電した電力を所定電圧の電力に変換して出力するコンバータを含む太陽光発電装置であって、
前記コンバータに、前記ソーラパネルから入力される発電電力の電圧が予め電力変換が可能に設定されている発電電力に応じた電圧に達しているか否かを判定する入力電圧判定手段を含み、
前記入力電圧判定手段の判定結果に基づいた作動信号が入力されることにより電力変換を行うことを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記入力電圧判定手段が、継続して電力変換が可能となるように設定されている電圧に達したか否かに基づいた第１の判定結果と、電力変換を停止するように設定されている電圧に達したか否かに基づいた第２の判定結果を出力することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記コンバータが所定温度以上に上昇したか否かを検出する保護手段を含むときに、前記入力電圧検出手段の検出結果に、前記保護手段の検出結果を含ませていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記コンバータに、
前記ソーラパネルから入力される電力を所定電圧の電力に変換する変換手段と、
前記変換手段に入力される入力電圧の変化を検出する入力電圧検出手段と、
前記変換手段から出力される出力電圧の変化を検出する出力電圧検出手段と、
前記入力電圧検出手段と前記出力電圧検出手段の検出結果に基づいて、前記変換手段の作動を制御する変換制御手段と、
を含むことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
前記変換手段が、スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチング回路と、
前記スイッチング素子を駆動するスイッチング信号を発生すると共に、スイッチング信号のオンデューティを前記入力電圧検出手段及び前記出力電圧検出手段の検出結果に基づいて制御する発振回路と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池によって発電した電力を所定の電圧の電力に変換して、出力する太陽光発電装置に関する。詳細には、発電電力を予め設定している機器へ供給する太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被空調室を所望の空調状態とする空気調和機（以下、「エアコン」という）では、コンプレッサーが設けられている室外ユニットと、空調用の熱交換を行う熱交換器が設けられている室内ユニットの間で、冷媒を循環する冷凍サイクルが形成されている。このエアコンでは、室外ユニットのコンプレッサーを回転駆動することにより、冷媒を循環させ、室内ユニットの熱交換器において、冷媒と被空調室へ吹出す空気の間で熱交換を行うことにより、温調した空気を室内ユニットから被空調室内へ吹出すようにしている。
【０００３】
このようなエアコンでは、室内ユニットのみならず室外ユニットにもマイクロコンピュータ（マイコン）を設け、室外ユニットのマイコンによって、室内ユニットのマイコンから要求される空調能力に基づいたインバータ制御を行い、コンプレッサーの回転数（運転周波数）を制御している。
【０００４】
これにより、エアコンでは、設定された空調条件に基づいた被空調室内の空調が可能となるようにしている。
【０００５】
近年、太陽光を用いて発電した電力を各種の電力設備に供給する太陽光発電装置が普及している。このような太陽光発電装置では、太陽光によって発電した電力を商用電源へ回生して、任意の電力設備へ供給可能とする系統連系発電装置に加え、比較的発電容量が小さく、例えばエアコンなどの特定の機器に接続し、発電電力をこの特定の機器にのみ供給する提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００６】
特許文献１、特許文献２で提案されるように、エアコンのコンプレッサーを駆動するときに、太陽光発電装置の発電電力を用いることにより、商用電源から供給される電力を、必要最小限に抑えることが可能となる。
【０００７】
また、太陽光発電装置の発電電力は、日射量によって変化する。このために、例えば、太陽光発電装置によって発電した電力をエアコンの待機電力として使用するときにも、発電電力が待機電力にも満たなくなることがある。
【０００８】
ここから、太陽電池によって発電した電力に余剰が生じたときに、余剰電力を蓄電池に蓄積し、さらに、蓄電池に蓄積した電力に不足が生じたときには、商用電源の電力を用いて蓄電池に蓄電することにより、待機電力の確保を図る提案がなされている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００９】
このような太陽光発電装置に用いられる太陽電池の出力電圧−出力電流特性は、出力電圧が所定値（所定電圧）に達するまで出力電流は一定であり、出力電圧がこの所定値より高くなると、出力電流は急激に減少する。また、太陽光発電装置の発電電力は、日射量の影響を受けて変化する。
【００１０】
ここから、太陽光発電装置では、太陽電池から発電電力に応じた最大電力を効率的に取り出すために最大電力追尾制御（ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行うようにしている。
【００１１】
このとき、太陽光発電装置では、太陽電池の発電電力を監視し、発電電力が所定以上となったときに、電力変換を開始すると共に、発電電力が所定以下まで低下することにより、電力変換を停止するようにしている。
【００１２】
このために、太陽光発電装置では、太陽電池の発電電力を、所定の電力に変換するコンバータにマイコンを設け、このマイコンで電力変換の開始／停止や、ＭＰＰＴ制御を行うようにしている。
【００１３】
ところで、太陽光発電装置をエアコンなどの特定の機器に接続し、接続した機器への電力供給専用として用いるときには、接続機器の運転／停止などに併せて太陽光発電装置が電力変換／停止を行う必要がある。これにより、太陽光発電装置の発電電力を使用しているのを意識せずに、商用電源の電力消費を抑えることが可能となる。
【００１４】
また、このような太陽光発電装置を普及させるためには、低コスト化を図る必要がある。
【００１５】
しかしながら、太陽光発電装置において、ＭＰＰＴ制御等を行って発電電力を効率的に出力するためには、発電電圧、発電電力、出力電圧、出力電流等の検出に用いる部品が必要であると共に、この検出結果に基づいて複雑なインバータ制御を行う必要があり、これらの構成が、太陽光発電装置の低コスト化の妨げとなっている。
【特許文献１】特開平６７４５２２号公報
【特許文献２】特開平８−７５２２１号公報
【特許文献３】特開２０００−２１７２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、太陽電池の発電電力と発電電力を供給する機器の動作に合わせた適正な電力変換／停止が可能となると共に、低コスト化を図ることができる太陽光発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明は、太陽光を受光して直流電力を発生するソーラパネル及び、前記ソーラパネルによって発電した電力を所定電圧の電力に変換して出力するコンバータを含む太陽光発電装置であって、前記コンバータに、前記ソーラパネルから入力される発電電力の電圧が予め電力変換が可能に設定されている発電電力に応じた電圧に達しているか否かを判定する入力電圧判定手段を含み、前記入力電圧判定手段の判定結果に基づいた作動信号が入力されることにより電力変換を行うことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、発電電力に応じた入力電圧から、電力変換が可能な発電量に達したか否かを判定する入力電力判定手段を設けている。また、コンバータは、動作信号が入力されることにより、電力変換を開始する。
【００１９】
これにより、電力を供給する機器から入力電圧判定手段の判定結果に基づいて動作信号が入力されるようにすれば、電力を供給する機器の運転状態に応じて、電力変換／停止を適正に制御することができる。
【００２０】
このような本発明では、前記入力電圧判定手段が、継続して電力変換が可能となるように設定されている電圧に達したか否かに基づいた第１の判定結果と、電力変換を停止するように設定されている電圧に達したか否かに基づいた第２の判定結果を出力することがより好ましい。
【００２１】
これにより、ソーラパネルの発電電力に応じたより適正な電力変換／停止の制御が可能となる。
【００２２】
また、本発明では、前記コンバータが所定温度以上に上昇したか否かを検出する保護手段を含むときに、前記入力電圧検出手段の検出結果に、前記保護手段の検出結果を含ませていることが好ましく、これにより、コンバータ自体の保護を併せて行うことができる。
【００２３】
また、本発明は、前記コンバータに、前記ソーラパネルから入力される電力を所定電圧の電力に変換する変換手段と、前記変換手段に入力される入力電圧の変化を検出する入力電圧検出手段と、前記変換手段から出力される出力電圧の変化を検出する出力電圧検出手段と、前記入力電圧検出手段と前記出力電圧検出手段の検出結果に基づいて、前記変換手段の作動を制御する変換制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、入力電圧検出手段によって検出する入力電圧を、予め設定した電圧に保持すると共に、出力電圧検出手段によって検出する出力電圧を、予め設定した一定電圧に保持するように、電力変換を制御する。
【００２５】
これにより、入力電流や出力電流を検出し、検出結果に基づいた複雑な制御を行うことなく、効率的な電力変換を行うことができ、装置の簡略化、低コスト化が可能となる。
【００２６】
このような本発明においては、前記変換手段が、スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチング回路と、前記スイッチング素子を駆動するスイッチング信号を発生すると共に、スイッチング信号のオンデューティを前記入力電圧検出手段及び前記出力電圧検出手段の検出結果に基づいて制御する発振回路と、を含むものであれば良い。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で電力を供給する機器から適切な制御を行うことができる。また、本発明では、マイコン等を用いた複雑な制御を行うことなく、効率的な電力変換を行うことができるため、小型化、低コスト化が可能となるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に，図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２には、実施の形態に適用した空気調和機（以下「エアコン１０」とする）の概略構成を示している。このエアコン１０は、被空調室内に設置される室内ユニット１２及び、屋外に設置される室外ユニット１４を備えている。
【００２９】
図２に示すように、室内ユニット１２と室外ユニット１４の間は、太管の冷媒配管１６Ａと、細管の冷媒配管１６Ｂとによって接続されている。また、室内ユニット１２には、熱交換器１８が設けられており、冷媒配管１６Ａ、１６Ｂのそれぞれが熱交換器１８に接続されている。
【００３０】
室外ユニット１４には、バルブ２０Ａ、２０Ｂが設けられ、冷媒配管１６Ａがバルブ２０Ａに接続し、冷媒配管１６Ｂがバルブ２０Ｂに接続している。バルブ２０Ａには、マフラ２２Ａを介して四方弁２４が接続している。
【００３１】
また、室外ユニット１４には、コンプレッサー２６、熱交換器２８が設けられており、コンプレッサー２６に接続しているアキュムレータ３０及びマフラー２２Ｂのそれぞれが、四方弁２４に接続していると共に、熱交換器２８の一端が四方弁２４に接続している。
【００３２】
さらに、熱交換器２８の他端は、キャピラリチューブ３２、ストレーナ３４、電動膨張弁３６及びモジュレータ３８を介してバルブ２０Ｂに接続している。
【００３３】
これにより、エアコン１０では、室内ユニット１２と室外ユニット１４の間に、冷媒を循環する冷凍サイクルが形成されている。なお、この冷凍サイクルは一例を示すものであり、空気調和機の構成を限定するものではない。
【００３４】
エアコン１０では、四方弁２４の切換えによって暖房モードでの運転又はドライモード（除湿モード）を含む冷房モードでの運転が可能となっている。なお、図２では、矢印で冷房モード、暖房モードでの冷媒の流れを示している。
【００３５】
室内ユニット１２には、クロスフローファン（図示省略）が設けられており、このクロスフローファンが作動することにより、室内ユニット１２が設けられている被空調室内の空気を吸引し、熱交換器１８を通過させた後に、被空調室内へ吹出す。このとき、熱交換器１８を通過する空気と冷凍サイクル中を循環される冷媒との間で熱交換が行われることにより、空調された空気として被空調室内へ吹出される。
【００３６】
エアコン１０は、換気機能を含むことができ、このときには、例えば、排気を行うときには、クロスフローファンによって吸引した被空調室内の空気を、熱交換器１８を通さずに屋外へ排出し、屋外の新鮮な外気の吸気を行うときには、外気を吸引し、吸引した外気を、熱交換器１８に通して被空調室内に吹出されるようにすればよい。
【００３７】
図３には、室内ユニット１２に設けられている制御部４０と、室外ユニット１４に設けられている制御部４２の概略構成を示している。室内ユニット１２の制御部４０は、電源基板４４及びコントロール基板４６を備えている。
【００３８】
エアコン１０では、商用電源（例えば単相１００Ｖ）の交流電力により運転可能となっており、この交流電力が電源基板４４に供給される。電源基板４４では、この交流電力からコントロール基板４６の動作電源、図示しないクロスフローファンやフラップのモータ等を駆動する電力等を生成する。
【００３９】
なお、本実施の形態では、エアコン１０を、一例として単相１００Ｖの交流電力で運転されるものとして説明するが、空気調和機としては、単相２００Ｖで運転されるものであっても良い。
【００４０】
コントロール基板４６には、マイクロコンピュータ（マイコン４８）と共に、各種の駆動回路、表示回路等が形成され、また、被空調室内の空調状態や室内ユニット１２の作動状態を検出する図示しない各種のセンサが接続されている。
【００４１】
コントロール基板４６に設けられているマイコン４８は、リモコンスイッチ５０（図１参照）からの操作信号と、各種のセンサの検出信号に基づいて、電源基板４４の作動制御、各種のモータ等の作動制御を行う。
【００４２】
また、コントロール基板４６には、シリアル通信回路などの通信回路が設けられており、マイコン４８は、この通信回路を介して、室外ユニット１４の作動を制御するようになっている。
【００４３】
すなわち、エアコン１０では、リモコンスイッチ５０のスイッチ操作によって運転／停止、運転モードの設定、空調温度、風向、風量の設定がなされることにより、この設定に基づいた空調運転が可能となっている。
【００４４】
なお、図３に示すように、エアコン１０には、換気機能を設けることができる。このときには、換気ユニット５２がコントロール基板４６に接続されるようになっており、これにより、マイコン４８が、電源基板４４などから供給される電力を、換気ユニット５２に設けられている吸気ファン５４及び排気ファン５６に供給し、吸気ファン５４及び排気ファン５６の作動を制御する。
【００４５】
エアコン１０では、室内ユニット１２に供給される電力が、図示しないパワーリレーの接点５８を介して、室外ユニット１４へ供給されるようになっている。コントロール基板４６に設けているマイコン４８は、パワーリレーを制御して接点５８の開閉を行うことにより、室外ユニット１４の運転／停止を行う。
【００４６】
室外ユニット１４の制御部４２は、コントロール基板６０を備えている。このコントロール基板６０には、室外ユニット１４の作動を制御するマイクロコンピュータ（マイコン６２）が設けられている。また、コントロール基板６０には、電源回路６４及びインバータ回路６６等が形成されている。
【００４７】
電源回路６４は、フィルタ回路、全波整流回路及び平滑回路等（何れも図示省略）を備えており、室内ユニット１２を介して供給される交流電力から、コントロール基板６０の作動に用いる電力を生成すると共に、交流電力を所定電圧の直流電力に変換してインバータ回路６６へ供給する。
【００４８】
インバータ回路６６には、スイッチング素子が設けられており、このスイッチング素子の駆動によって、電源回路６４から入力される直流電力を交流電力に変換して、コンプレッサー２６（コンプレッサーモータ）へ供給する。これにより、コンプレッサー２６が駆動される。
【００４９】
マイコン６２は、スイッチング素子のスイッチングを制御することにより、コンプレッサー２６を所定の運転周波数で駆動するように制御している。
【００５０】
また、室内ユニット１２のコントロール基板４６と室外ユニット１４のコントロール基板６０は、例えばシリアル通信用の通信線によって接続されており、これにより、コントロール基板４６（マイコン４８）とコントロール基板６０（マイコン６２）との間でシリアル通信が可能となっている。
【００５１】
室内ユニット１２に設けられているマイコン４８は、このシリアル通信によって室外ユニット１４の作動を制御する。すなわち、マイコン６２は、マイコン４８から入力される信号に応じて、運転モードに基づいた四方弁２４（図２参照）の切換え、要求される空調能力に基づいたコンプレッサ２６の運転周波数の制御等を行うようになっている。
【００５２】
このようなエアコン１０の基本的構成は、任意の構成を適用することができ、運転制御の詳細な説明は省略する。
【００５３】
また、エアコン１０では、空調運転を行うときは勿論、換気ユニット５２のみを作動するときにも、接点５８を閉じて、室外ユニット１４のコントロール基板６０へ電力を供給し、マイコン６２が作動状態となるようにしている。
【００５４】
ところで、図１及び図３に示すように、エアコン１０には、太陽光発電装置７０が接続可能となっており、太陽光発電装置７０を接続することにより、所謂ソーラエアコンとして使用可能となっている。すなわち、太陽光発電装置７０から供給される電力を用いた空調運転ないし換気運転が可能となっている。
【００５５】
図３に示すように、エアコン１０の室内ユニット１２には、コントロール基板４６に入力コネクタ９０が設けられている。コントロール基板４６では、換気ユニット５２が取り付けられているときに、この入力コネクタ９０から所定電圧（例えばＤＣ１２Ｖ〜１４Ｖ）の直流電力が入力されることにより、入力された電力を換気ユニット５２の吸気ファン５４、排気ファン５６等の駆動に用いる。
【００５６】
なお、エアコン１０では、入力コネクタ９０を介してコントロール基板４６に入力される電力によって換気ユニット５２を動作するように説明するが、これに限らず、図示しないフラップを作動するフラップモータ等の他の負荷の駆動に用いるものであっても良い。
【００５７】
室外ユニット１４には、コントロール基板６０に、入力コネクタ９４及び制御コネクタ９８が設けられている。入力コネクタ９４は、コントロール基板６０内で、インバータ回路６６の入力側に接続しており、これにより、入力コネクタ９４を介して、所定電圧（例えばＤＣ３００Ｖ〜３３０Ｖ）の直流電力がインバータ回路６６に入力される。これにより、室外ユニット１４では、この直流電力をコンプレッサー２６の駆動に使用可能となっている。
【００５８】
また、コントロール基板６０では、この制御コネクタ９８を介して、所定電圧（制御信号電圧）の直流電力（例えばＤＣ５Ｖ）の出力が可能となっている。また、コントロール基板６０に設けられたマイコン６２は、制御コネクタ９８を介して入力される信号に基づいて、制御コネクタ９８を介して接続される機器の動作信号（オン／オフ信号）を出力するようになっている。
【００５９】
すなわち、エアコン１０では、太陽光発電装置７０が接続されるときに、入力コネクタ９０、９４と共に、制御コネクタ９８が太陽光発電装置７０に連結される。
【００６０】
これにより、エアコン１０では、室外ユニット１４に設けているマイコン６２によって、太陽光発電装置７０の運転／停止の制御が可能となり、マイコン６２は、制御コネクタ９８を介してコントロール基板６０に入力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌ及び電圧信号ＶＩＮ−Ｈがオンしていると、太陽光発電装置７０へオン信号を出力する。また、マイコン６２は、太陽光発電装置７０へオン信号を出力しているときに、電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすることにより、太陽光発電装置７０へオフ信号を出力する。
【００６１】
一方、図１及び図３に示すように、太陽光発電装置７０は、太陽光を受光することにより、受光した太陽光のエネルギーに応じた直流電力を発生するソーラパネル７２を備えている。また、図３に示すように、太陽光発電装置７０は、ソーラパネル７２によって発電した電力を所定電圧の電力に変換するパワーコントローラ７４を備えている。
【００６２】
図１に示すように、ソーラパネル７２は、例えば屋外に設置される室外ユニット１４の上部に、図示しないブラケットを介して取り付けられる。また、これに限らず、ソーラパネル７２は、建物の屋上、屋根、ベランダ等に取り付けられるものであっても良い。このとき、ソーラパネル７２は、受光面（採光面）７２Ａに効率的に太陽光があたるように、所定の角度及び方向へ向けられて取り付けられる。
【００６３】
図３に示すように、ソーラパネル７２は、太陽電池モジュール７６が設けられている。この太陽電池モジュール７６は、それぞれが太陽光を受光することにより発電する多数の太陽電池セルによって形成されており、また、ソーラパネル７２は、多数の太陽電池モジュール７６が設けられて形成された一般的構成となっている。
【００６４】
パワーコントローラ７４には、図示しない筐体内にＤＣ−ＤＣコンバータ機能を備えたコンバータ基板（以下、「コンバータ７８」とする）が設けられている。コンバータ７８には、入力端子８０が設けられており、ソーラパネル７２は、コンバータ７８の入力端子８０に接続される。
【００６５】
これにより、太陽光発電装置７０では、太陽電池モジュール（太陽電池セル）７６によって発電された電力（直流電力）が、コンバータ７８に入力される。本実施の形態に適用したコンバータ７８は、この直流電力に対して電圧変換を行い、予め設定されている電圧の直流電力を出力する。
【００６６】
なお、コンバータ７８が収容されるパワーコントローラ７４の筐体は、室外ユニット１４の筐体に取り付けられるが、このとき、例えば、室外ユニット１４の図示しない冷却ファンが作動して室外ユニット１４の筐体内に冷却用の外気が吸引されるときに、この外気の通路に取り付けられ、室外ユニット１４のコンプレッサー２６などと同時に冷却されるなどの任意の取り付け構造を適用することができる。
【００６７】
コンバータ７８には、エアコン１０の室外ユニット１４に設けている入力コネクタ９４と対となる出力コネクタ８２と、室内ユニット１２に設けている入力コネクタ９０と対となる出力コネクタ８４が設けられており、２系統の電力出力が可能となっている。また、コンバータ７８には、室外ユニット１４に設けている制御コネクタ９８と対となる制御コネクタ８６が設けられている。
【００６８】
図４には、太陽光発電装置７０に設けているコンバータ７８の概略構成を示している。コンバータ７８は、フィルタ回路１００、スイッチング回路１０２、変圧回路１０４及び整流回路１０６を含んで形成されている。
【００６９】
エアコン１０では、室外ユニット１４の制御コネクタ９８を介して、コントロール基板６０から制御信号電圧を出力しており、コンバータ７８は、制御コネクタ８６が制御コネクタ８６に連結されることにより、制御コネクタ８６を介して入力される制御信号電圧によって駆動される。
【００７０】
また、エアコン１０では、空調運転時は勿論、換気ユニット５２を用いた換気運転時にも接点５８を閉じて、室外ユニット１４へ電力を供給しており、これにより、太陽光発電装置７０では、エアコン１０の空調運転時及び換気運転時に作動可能となっている。
【００７１】
一方、ソーラパネル７２の発電電力は、入力端子８０から入力され、フィルタ回路１００を通過することによりノイズ成分が除去されてスイッチング回路１０２へ入力される。
【００７２】
スイッチング回路１０２には、例えばＦＥＴ（パワーＭＯＳＦＥＴ）を用いたスイッチング素子１０８と、このスイッチング素子１０８を駆動するスイッチング信号を発生する発振回路１１０を含んでいる。
【００７３】
このスイッチング回路１０２では、スイッチング素子１０８をスイッチング駆動（オン／オフ駆動）することにより、フィルタ回路１００を通過した直流電力を、オン／オフしながら変圧回路１０４へ供給する。
【００７４】
変圧回路１０４は、変圧器１１２を備えており、スイッチング回路１０２を通過した電力が変圧器１１２の一次側に入力される。このとき、スイッチング素子１０８がオン／オフすることにより、変圧器１１２の二次側に電圧が発生する。なお、変圧器１１２では、出力コネクタ８２、８４への出力用及び発振回路１１０への出力用の電圧を発生するようになっている。
【００７５】
整流回路１０６は、整流回路１０６Ａと整流回路１０６Ｂを備えている。整流回路１０６Ａは、変圧器１１２と出力コネクタ８４との間に設けられ、変圧器１１２の出力電圧を整流平滑化する。これにより、コンバータ７８では、エアコン１０の室内ユニット１２（図３参照）へ供給する電力（例えばＤＣ１４Ｖの直流電力）を出力する。
【００７６】
また、整流回路１０６Ｂは、変圧器１１２と出力コネクタ８２との間に設けられて、変圧器１１２の出力電圧を整流平滑化する。これにより、コンバータ７８では、エアコン１０の室外ユニット１４へ供給する電力（例えばＤＣ３００Ｖの直流電力）を出力する。
【００７７】
一方、コンバータ７８には、フィルタ回路１００とスイッチング回路１０２の間に、入力電圧判定手段を形成する入力電圧判定回路１１４が設けられている。コンバータ７８では、ソーラパネル７２（図３参照）によって発電電力が入力されたときに、この発電電力に応じた電圧がスイッチング回路１０２に入力される。
【００７８】
入力電圧判定回路１１４には、スイッチング回路１０２に入力される電圧が印加される。
【００７９】
入力電圧判定回路１１４には、第１電圧判定部１１４Ａと第２電圧判定部１１４Ｂが設けられている。第１電圧判定部１１４Ａでは、予め設定された電圧ＶＬより高い電圧が入力されることによりオンする電圧信号ＶＩＮ−Ｌを出力する。また、第２電圧判定部１１４Ｂでは、予め設定された電圧ＶＨより高い電圧が入力されることによりオンする電圧信号ＶＩＮ−Ｈを出力する。
【００８０】
コンバータ７８では、ソーラパネル７２での発電が開始され、この発電電力が、電力変換を開始するのに十分な電力に達したときに、スイッチング回路１０２に入力される電圧を電圧ＶＨ（例えば、ＶＨ＝２０Ｖ）とし、電力変換を行っているときに、ソーラパネル７２が電力変換を継続するのに必要な最低電力を発生しているスイッチング回路１０２に入力される電圧を電圧ＶＬ（ＶＨ＞ＶＬ、例えばＶＬ＝１０Ｖ）としている。
【００８１】
すなわち、太陽光発電装置７０では、ソーラパネル７２の発電電力がスイッチング回路１０２に入力される電圧ＶＨに達すると、電力変換の開始が可能となり、電力変換中に、電圧ＶＬより下がると、電力変換を停止するように設定されている。
【００８２】
コンバータ７８では、入力電圧判定回路１１４（第２電圧判定部１１４Ｂ）の電圧信号ＶＩＮ−Ｈを、制御コネクタ８６から出力する。
【００８３】
また、コンバータ７８には、保護手段として保護回路１１６が設けられている。この保護回路１１６には、入力電圧判定回路１１４（第１電圧判定部１１４Ａ）から電圧信号ＶＩＮ−Ｌが入力されるようになっている。
【００８４】
コンバータ７８では、スイッチング素子１０８が駆動することにより、スイッチング素子１０８や変圧器１１２に発熱が生じる。コンバータ７８には、このときのパワーコントローラ７４内の温度を検出するサーミスタ１２４が設けられており、保護回路１１６には、このサーミスタ１２４が端子１１８に接続されている。
【００８５】
保護回路１１６は、サーミスタ１２４によって検出するスイッチング素子１０８等の温度が予め設定されている保護温度に達していないときには、入力電圧判定回路１１４から入力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌを、そのまま制御コネクタ８６へ出力する。
【００８６】
これに対して、スイッチング素子１０８等に温度上昇が生じて保護温度に達すると、制御コネクタ８６へ出力する電圧信号ＶＩＮ−Ｌをオフするようにしている。コンバータ７８では、これにより電力変換が停止されることにより、スイッチング素子１０８等に対する温度保護を図っている。
【００８７】
前記した如く、室外ユニット１４のコントロール基板６０に設けているマイコン６２には、制御コネクタ９８を介してコンバータ７８から電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈが入力されるようになっており、マイコン６２は、電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオンしている状態で電圧信号ＶＩＮ−Ｈがオンすることにより、制御コネクタ９８を介して、オン信号を出力する。
【００８８】
これにより、コンバータ７８は、ソーラパネル７２によって発電した電力の電力変換を開始する。
【００８９】
また、マイコン６２では、オン信号を出力しているときに、電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすることにより、制御コネクタ９８から出力しているオン信号をオフ信号に切換える。
【００９０】
コンバータ７８は、制御コネクタ８６を介してオフ信号が入力されることにより電力変換、すなわち、スイッチング素子１０８のスイッチング駆動を停止する。
【００９１】
一方、コンバータ７８には、入力電圧検出手段として太陽電池最適電圧保持回路（以下、「入力電圧保持回路１２０」とする）と、出力電圧検出手段として出力電圧保持回路１２２が設けられている。
【００９２】
入力電圧保持回路１２０は、スイッチング回路１０２の入力側に接続しており、スイッチング回路１０２への入力電圧が印加される。すなわち、ソーラパネル７２の発電電力に応じた電圧（出力電圧）が、入力電圧保持回路１２０に入力される。
【００９３】
この入力電圧保持回路１２０には、基準電圧発生部１２６と比較部１２８が形成されている。基準電圧発生部１２６では、基準電圧Ｖｒを比較部１２８へ出力する。また、比較部１２８には、スイッチング回路１０２に入力される電圧に応じた入力電圧Ｖinが入力されるようになっており、比較部１２８では、基準電圧Ｖｒと入力電圧Ｖinの比較結果を、トリガー信号ＴＧ１として出力する。すなわち、基準電圧Ｖｒに対する入力電圧Ｖinの大きさに応じてＬo／Ｈigh信号をトリガー信号ＴＧ１として出力する。
【００９４】
図５（Ａ）には、太陽電池（太陽電池モジュール７６）の出力電圧−出力電力特性の概略を示し、図５（Ｂ）には、太陽電池の出力電圧−出力電流特性の概略を示している。ソーラパネル７２では、太陽電池モジュール７６を形成している太陽電池（太陽電池セル）が、日射量に応じて発電する。したがって、ソーラパネル７２の出力電圧−出力電流特性は、太陽電池セルの出力電圧−出力電流特性となり、スイッチング回路１０２への入力電圧−入力電流特性となる。
【００９５】
図５（Ａ）に示すように、ソーラパネル７２では、日射量に応じて出力電力が変化し、日射量が少ないと出力電力が下がり、日射量が多いと出力電力が上昇する。この出力電力は、コンバータ７８のスイッチング回路１０２への入力電力となる。
【００９６】
また、日射量が一定の場合、図５（Ｂ）に示すように、出力電圧が所定値（電圧Ｖｐ）に上昇するまでは（出力電流一定で）出力電力が上昇するが、出力電圧が所定値（電圧Ｖｐ）より高くなると、出力電流は急激に減少する。したがって、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、ソーラパネル７２では、出力電圧が電圧Vpの時に、最大電力点Ｗpとなる。
【００９７】
ここから、ソーラパネル７２の出力電圧となるスイッチング回路１０２への入力電圧を所定値に保持することにより、ソーラパネル７２の出力電力が最も高くなり、コンバータ７８の出力電力も最も大きくなる。
【００９８】
ここで、コンバータ７８では、基準電圧Ｖｒが、ソーラパネル７２の出力電圧Ｖｐに基づいて設定されており、また、出力電圧Ｖｐがスイッチング回路１０２の入力電圧となるときに、この入力電圧に応じた入力電圧保持回路１２０の入力電圧Ｖinが、基準電圧Ｖrと等しくなるように基準電圧Ｖrを設定している。
【００９９】
これにより、コンバータ７８の入力電圧保持回路１２０では、ソーラパネル７２の出力電圧を最適動作ポイントの出力電圧Ｖｐに保持するようにトリガー信号ＴＧ１を出力できるようになっている。
【０１００】
一方、図４に示すように、出力電圧保持回路１２２は、整流回路１０６Ｂに設けられている。この出力電圧保持回路１２２は、フォトカプラ１３０を備え、整流回路１０６Ｂの出力電圧に応じてフォトカプラ１３０をオン／オフする。すなわち、出力コネクタ８２からの出力電圧Ｖoutが設定電圧（例えばＤＣ３００Ｖ）より高くなると、フォトカプラ１３０がオンし、低くなるとフォトカプラ１３０がオフする。
【０１０１】
フォトカプラ１３０のオン／オフ（Ｈigh／Ｌo）信号は、入力電圧保持回路１２０のトリガー信号ＴＧ１（Ｈigh／Ｌo信号）と共に、発振回路１１０に入力される。すなわち、発振回路１１０には、入力電圧保持回路１２０のトリガー信号ＴＧ１と、出力電圧保持回路１２２のフィードバック信号が入力される。
【０１０２】
発振回路１１０では、トリガー信号ＴＧ１を含むフィードバック信号に基づいて、スイッチング素子１０８を駆動するスイッチング信号のオンデューティを制御する。
【０１０３】
これにより、コンバータ７８では、ソーラパネル７２の発電電力を最大電力点Wpで取り出しながら電力変換を行って出力できるようになっている。すなわち、コンバータ７８では、スイッチング回路１０２への入力電圧の変化と、出力電圧の変化をフィードバックしてスイッチング素子１０８を駆動することにより、ソーラパネル７２（太陽電池モジュール７６）の最適動作ポイント（発電電流のピーク）で、発電電力を抽出して電圧変換する最大電力追尾制御（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）を行うことができるようになっている。
【０１０４】
このように構成されているエアコン１０では、リモコンスイッチ５０のスイッチ操作によって空調運転の運転／停止と共に、設定された運転モードや設定温度等の運転条件に基づいて、被空調室内が設定された空調状態となるように空調運転を行う。
【０１０５】
また、エアコン１０では、空調運転に併せた換気ユニット５２の運転と共に、換気ユニット５２の単独運転が可能となっており、この換気ユニット５２を運転することにより、被空調室内の給排気が可能となっている。
【０１０６】
ところで、このエアコン１０には、太陽光発電装置７０が接続されており、この太陽光発電装置７０の発電電力を用いたコンプレッサー２６の駆動及び、換気ユニット５２等の駆動が可能となっている。
【０１０７】
エアコン１０では、空調運転時は勿論、換気ユニット５２の単独運転時にも、室外ユニット１４へ電力を供給しており、これにより、コントロール基板６０及びコントロール基板６０に設けているマイコン６２が動作状態となっている。
【０１０８】
一方、太陽光発電装置７０のコンバータ７８には、コントロール基板６０が動作状態であることにより、コントロール基板６０から送出される制御信号電圧によって作動する。
【０１０９】
また、太陽光発電装置７０では、コンバータ７８が作動状態で、ソーラパネル７２の発電電力が入力されると、この発電電力に応じた入力電圧が、コンバータ７８の入力電圧判定回路１１４に入力される。
【０１１０】
この入力電圧判定回路１１４では、入力電圧が電圧ＶＬを越えたか否か及び、電圧ＶＨを越えたか否かを判定し、電圧ＶＬを越えると電圧信号ＶＩＮ−Ｌを出力（オン）し、電圧ＶＨを越えると電圧信号ＶＩＮ−Ｈを出力（オン）する。
【０１１１】
室外ユニット１４のコントロール基板６０に設けているマイコン６２は、コンバータ７８から入力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈに基づいて、電力変換を行うオン／オフ信号を出力し、コンバータ７８は、オン信号が入力されることにより、電力変換を開始し、オフ信号が入力されることにより電力変換を停止するようになっている。
【０１１２】
ここで、図６を参照しながら、電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈに基づいた制御の概略を説明する。このフローチャートは、エアコン１０に太陽光発電装置７０が接続されている状態で、室外ユニット１４のマイコン６２が作動中に実行される。すなわち、エアコン１０の空調運転中ないし換気運転中で、コンバータ７８に制御信号電圧を供給中に実行される。
【０１１３】
マイコン６２は、動作を開始すると、先ず、最初のステップ２００で、太陽光発電装置７０のコンバータ７８へオフ信号を出力する。これにより、コンバータ７８は、電力変換が停止中となる。
【０１１４】
この後、ステップ２０２では、コンバータ７８から入力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオンしたか否かを確認し、ステップ２０４では、電圧信号ＶＩＮ−Ｈがオンしたか否かを確認する。
【０１１５】
コンバータ７８は、作動を開始することにより、ソーラパネル７２の発電電力に応じた入力電圧を検出し、この入力電圧が電圧ＶＬを越えたか否か、電圧ＶＨを越えたか否かを確認し、発電電力が増加して、電圧ＶＨを越えると電圧信号ＶＩＮ−Ｈを出力する。このとき、既に電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオンしていることから、ステップ２０２及びステップ２０４で肯定判定されてステップ２０６へ移行する。
【０１１６】
マイコン６２は、ステップ２０６へ移行することにより、コンバータ７８へオン信号を出力する。
【０１１７】
コンバータ７８は、オン信号が入力されることにより、スイッチング素子１０８のスイッチング駆動を開始する。すなわち、コンバータ７８は、ソーラパネル７２の発電電力の電力変換を開始する。
【０１１８】
これにより、コンバータ７８から出力される電力が室外ユニット１４のコントロール基板６０に入力されて、この発電電力を用いたコンプレッサー２６の駆動が可能となる。また、室内ユニット１２では、コンバータ７８の出力電力がコントロール基板４６に入力され、この発電電力を用いた換気ユニット５２（吸気ファン５４、排気ファン５６）等の駆動が可能となる。
【０１１９】
次のステップ２０８では、電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフしたか否かを確認しており、コンバータ７８から入力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすることにより、ステップ２０８で肯定判定してステップ２００に戻り、オフ信号を出力してコンバータ７８の電力変換を停止させる。
【０１２０】
コンバータ７８では、ソーラパネル７２の発電電力が低下することにより、入力電圧判定回路１１４の入力電圧が電圧ＶＬよりも低下すると、電圧信号ＶＩＮ−Ｌをオフする。すなわち、ソータパネル７２の発電電力が電力変換を行うのに十分な電力に達しなくなると、電圧信号ＶＩＮ−Ｌをオフする。
【０１２１】
また、コンバータ７８には、保護回路１１６が設けられており、サーミスタ１２４の検出温度が保護温度まで達すると、保護回路１１６が電圧信号ＶＩＮ−Ｌをオフする。
【０１２２】
これにより、マイコン６２がオフ信号を出力することにより、ソーラパネル７２の発電電力が低下したときにコンバータ７８が電力変換を停止する。また、スイッチング素子１０８の発熱等による温度上昇が生じたときにも、コンバータ７８を停止して、スイッチング素子１０８等の熱保護が可能となっている。
【０１２３】
このように、マイコン６２とコンバータ７８の間では、コンバータ７８がソーラパネル７２の発電電力に応じて電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを出力する簡単な構成で、コンバータ７８の電力変換／停止を的確に制御することができる。また、マイコン６２では、このコンバータ７８の電力変換／停止を、簡単な処理で制御することができる。
【０１２４】
一方、コンバータ７８では、発振回路１１０から出力するスイッチング信号によってスイッチング素子１０８をスイッチング駆動することにより、電力変換を行っている。また、コンバータ７８には、入力電圧保持回路１２０と出力電圧保持回路１２２が設けられており、出力電圧保持回路１２２によって一定の出力電圧が得られるようにしている。
【０１２５】
これにより、コンバータ７８では、エアコン１０のコントロール基板４６、６２のそれぞれに所定電圧の電力を供給することができる。
【０１２６】
また、入力電圧保持回路１２０では、入力電圧Ｖinと基準電圧Vrに基づいたトリガー信号ＴＧ１を出力し、コンバータ７８では、このトリガー信号ＴＧ１に基づいて、スイッチング素子１０８を駆動するスイッチング信号のオンデューティを制御している。
【０１２７】
このとき、基準電圧Ｖｒを、ソーラパネル７２の最適動作ポイントの電圧Ｖpに基づいて設定しており、これにより、コンバータ７８では、ソーラパネル７２の最適動作ポイントで、効率的な電力変換が可能となっている。
【０１２８】
このように、太陽光発電装置７０のコンバータ７８では、入力電圧保持回路１２０と出力電圧保持回路１２２を設ける簡単な構成で、ソーラパネル７２の最適動作ポイントで電力変換を行い、一定電圧の電力を出力することができる。
【０１２９】
すなわち、コンバータ７８では、入力電流、入力電圧、出力電流、出力電圧のそれぞれを検出して、複雑な制御を行うことなく、入力電圧と出力電圧の変化に応じてスイッチング素子１０８の駆動を制御する簡単な構成で、最適な電力変換が可能となっている。
【０１３０】
このように、本実施の形態に適用したエアコン１０と太陽光発電装置７０では、エアコン１０の動作中に、太陽光発電装置７０を適正に作動させることができる。また、太陽光発電装置７０では、コンバータ７８から電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを出力する簡単な構成で、エアコン１０のマイコン６２は、この電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを用いた簡単な処理で、コンバータ７８にマイコン等を設けることなく、コンバータ７８の適正な作動が可能となるようにしている。
【０１３１】
また、コンバータ７８では、マイコン等を用いることなく、ソーラパネル７２の最適動作ポイント（最大電力点Ｗｐ）で、一定電圧の電力を出力することができる。
【０１３２】
これにより、エアコン１０に接続する太陽光発電装置７０のコンパクト化及び低コスト化が可能となる。
【０１３３】
なお、以上説明した本実施の形態は、本発明を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、コンバータ７８から電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを出力するようにしたが、電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを共通化した信号を出力するものであっても良く、これにより、マイコン６２等を用いることなく、簡単な処理でコンバータの電力変換／停止を適正に制御することができる。
【０１３４】
また、本実施の形態では、太陽光発電装置７０の発電電力を、室外ユニット１４のみでなく、室内ユニット１２へも供給可能としたが、空気調和機としては、室外ユニットのみで太陽光発電装置の発電電力を受けるものであっても良く、太陽光発電装置は、室外ユニット１４へのみ電力を供給するものであっても良い。
【０１３５】
また、本実施の形態では、室内ユニット１２に換気ユニット５２を設け、太陽光発電装置の発電電力を、室内ユニットでは主に換気ユニットで用いるように説明したが、これに限らず、フラップ等を駆動するフラップモータや、クロスフローファンを駆動するファンモータ等の駆動に充てるようにしても良い。
【０１３６】
さらに、本実施の形態では、エアコン１０に接続する太陽光発電装置７０を例に説明したが、本発明の太陽光発電装置は、エアコン１０などの空気調和機に限らず、発電電力を任意の電力機器を供給するものであっても良く、このときに、電力機器では、太陽光発電装置が出力する電圧信号に基づいた簡単な制御が可能であれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本実施の形態に適用したエアコンの概略構成図である。
【図２】エアコンの冷凍サイクルの一例を示す概略図である。
【図３】エアコンと太陽光発電装置の制御系統の概略を示すブロック図である。
【図４】コンバータの概略構成を示す回路図の一例である。
【図５】（Ａ）は太陽電池モジュールの出力電圧−出力電力特性の概略を示す線図、（Ｂ）は太陽電池モジュールの出力電圧−出力電流特性の概略を示す線図である。
【図６】コンバータから入力される信号に基づいた処理の一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０    エアコン（空気調和機）
１２    室内ユニット
１４    室外ユニット
２６    コンプレッサー
４６    コントロール基板
４８    マイコン
５２    換気ユニット
６０    コントロール基板
６２    マイコン
７０    太陽光発電装置
７２    ソーラパネル
７６    太陽電池モジュール
７８    コンバータ
１０２    スイッチング回路（変換手段）
１０８    スイッチング素子（変換手段）
１１０    発振回路（変換手段、変換制御手段）
１１４    入力電圧判定回路（入力電圧判定手段）
１１４Ａ    第１電圧判定部（入力電圧判定手段）
１１４Ｂ    第２電圧判定部（入力電圧判定手段）
１１６    保護回路（保護手段）
１２０    入力電圧保持回路（入力電圧検出手段）
１２２    出力電圧保持回路（出力電圧検出手段）
【図１】
2005236125.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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