JPH05215434A

JPH05215434A - 空調装置

Info

Publication number: JPH05215434A
Application number: JP32907591A
Authority: JP
Inventors: Hisamichi Inoue; 久道井上; Moriaki Tsukamoto; 守昭塚本; Isao Sumida; 勲隅田; Hideji Yagisawa; 秀治八木沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1991-12-12
Publication date: 1993-08-24

Abstract

(57)【要約】【目的】太陽エネルギーに応じて負荷を制御するこ
と。【構成】太陽電池３６と、日射量センサ５４と、室温
センサ６６と、室温センサ５４の出力から太陽電池３６
の出力可能な最大電力を算出する太陽電池出力演算器５
６と、室温と最大出力電力とから室温として設定可能な
設定温度を算出する設定可能温度演算回路５８と、設定
温度に従った回転数を算出する回転数演算回路６４と、
回転数に従ったパルス信号を生成し、このパルス信号に
従って出力電圧を調整する圧縮機駆動回路２６とを備
え、日射量に応じて圧縮機２８の運転を制御するように
したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空調装置に係り、特に、
太陽エネルギーを利用して室内の温度調整を行なうに好
適な空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池は太陽エネルギーを電気エネル
ギーに変換するエネルギー変換手段として用いられてお
り、この太陽電池を用いたエアコンシステムとして、例
えば、文献「第８回太陽光発電システムシンポジュウム
講演予行集」に記載されているものが知られている。従
来のシステムでは、商用電力を整流した整流出力と太陽
電池の出力とをスイッチを介して入力し、商用電源から
の電力または太陽電池からの電力を圧縮機駆動部に供給
してエアコンを運転するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術で
は、日射量の変動について充分配慮されておらず、日射
量の変動によって太陽エネルギーが低下したときには、
太陽エネルギーによってはエアコンを運転できない場合
がある。一方、太陽エネルギーが増大し余剰電力が発生
したときでも温水器に電力を供給することができず、エ
ネルギーが無駄に消費されている。

【０００４】また夏期の電力需要のピークは午後の一時
〜四時の時間帯であるのに対して、この時間帯は日射量
が低下する時間帯である。このため、日射量によらず一
定の状態でエアコンを運転したのではエアコンを継続し
て運転できなくなる。

【０００５】本発明の目的は、太陽エネルギーに応じて
負荷を制御することができる空調装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、第１の装置として、太陽エネルギーを電
気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、日射量
を検出する日射量検出手段と、日射量検出手段の検出出
力からエネルギー変換手段の出力可能な最大出力エネル
ギーを算出する最大出力エネルギー算出手段と、室温を
検出する室温検出手段と、室温検出手段の検出温度と最
大出力エネルギー算出手段の算出値とから室温として設
定可能な設定温度を算出する設定温度算出手段と、設定
温度算出手段の算出による設定温度に従って負荷に供給
可能な電気エネルギーを算出する電気エネルギー算出手
段と、電気エネルギー算出手段の算出値に従って制御目
標量を生成する制御目標量生成手段と、エネルギー変換
手段の出力エネルギーを制御目標量に応じて調整して負
荷に供給する電気エネルギー調整手段とを備えている空
調装置を構成したものである。

【０００７】第２の装置として、太陽エネルギーを電気
エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、エネルギ
ー変換手段出力の電気エネルギーを蓄積する電気エネル
ギー蓄積手段と、日射量を検出する日射量検出手段と、
日射量検出手段の検出出力からエネルギー変換手段の出
力可能な最大出力エネルギーを算出する最大出力エネル
ギー算出手段と、室温を検出する室温検出手段と、室温
検出手段の検出温度と最大出力エネルギー算出手段の算
出値とから室温として設定可能な設定温度を算出する設
定温度算出手段と、設定温度算出手段の算出による設定
温度に従って負荷に供給可能な電気エネルギーを算出す
る電気エネルギー算出手段と、電気エネルギー算出手段
の算出値に従って制御目標量を生成する制御目標量生成
手段と、電気エネルギー蓄積手段に蓄積された電気エネ
ルギーとエネルギー変換手段出力の電気エネルギーのう
ち少なくとも一方の電気エネルギーを制御目標量に応じ
て調整して負荷に供給する電気エネルギー調整手段とを
備えている空調装置を構成したものである。

【０００８】第３の装置として、太陽エネルギーを電気
エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、エネルギ
ー変換手段出力の電気エネルギーを熱エネルギーとして
蓄積する熱エネルギー蓄積手段と、エネルギー変換手段
出力の電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積手
段と、日射量を検出する日射量検出手段と、日射量検出
手段の検出出力からエネルギー変換手段の出力可能な最
大出力エネルギーを算出する最大出力エネルギー算出手
段と、室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段の
検出温度と最大出力エネルギー算出手段の算出値とから
室温として設定可能な設定温度を算出する設定温度算出
手段と、設定温度算出手段の算出による設定温度に従っ
て負荷に供給可能な電気エネルギーを算出する電気エネ
ルギー算出手段と、電気エネルギー算出手段の算出値に
従って制御目標量を生成する制御目標量生成手段と、電
気エネルギー蓄積手段に蓄積された電気エネルギーとエ
ネルギー変換手段出力の電気エネルギーのうち少なくと
も一方の電気エネルギーを制御目標量に応じて調整して
負荷に供給する電気エネルギー調整手段とを備えている
空調装置を構成したものである。

【０００９】第４の装置として、太陽エネルギーを電力
に変換するエネルギー変換手段と、日射量を検出する日
射量検出手段と、日射量検出手段の検出出力からエネル
ギー変換手段の出力可能な最大出力電力を算出する最大
出力電力算出手段と、室温を検出する室温検出手段と、
室温検出手段の検出温度と最大出力電力算出手段の算出
値とから室温として設定可能な設定温度を算出する設定
温度算出手段と、設定温度算出手段の算出による設定温
度に従って負荷に供給可能な電力を算出する電力算出手
段と、電力算出手段の算出値に従って制御目標量を生成
する制御目標量生成手段と、エネルギー変換手段の出力
電力を制御目標量に応じて調整して負荷に供給する電力
調整手段とを備えている空調装置を構成したものであ
る。

【００１０】第５の装置として、太陽エネルギーを電力
に変換するエネルギー変換手段と、エネルギー変換手段
の出力電力を蓄電する蓄電手段と、日射量を検出する日
射量検出手段と、日射量検出手段の検出出力からエネル
ギー変換手段の出力可能な最大出力電力を算出する最大
出力電力算出手段と、室温を検出する室温検出手段と、
室温検出手段の検出温度と最大出力電力算出手段の算出
値とから室温として設定可能な設定温度を算出する設定
温度算出手段と、設定温度算出手段の算出による設定温
度に従って負荷に供給可能な電力を算出する電力算出手
段と、電力算出手段の算出値に従って制御目標量を生成
する制御目標量生成手段と、蓄電手段に蓄電された電力
とエネルギー変換手段の出力電力のうち少なくとも一方
の電力を制御目標量に応じて調整して負荷に供給する電
力調整手段とを備えている空調装置を構成したものであ
る。

【００１１】第６の装置として、太陽エネルギーを電力
に変換するエネルギー変換手段と、エネルギー変換手段
の出力電力を熱エネルギーとして蓄積する熱エネルギー
蓄積手段と、エネルギー変換手段の出力電力を蓄電する
蓄電手段と、日射量を検出する日射量検出手段と、日射
量検出手段の検出出力からエネルギー変換手段の出力可
能な最大出力電力を算出する最大出力電力算出手段と、
室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段の検出温
度と最大出力電力算出手段の算出値とから室温として設
定可能な設定温度を算出する設定温度算出手段と、設定
温度算出手段の算出による設定温度に従って負荷に供給
可能な電力を算出する電力算出手段と、電力算出手段の
算出値に従って制御目標量を生成する制御目標量生成手
段と、蓄電手段に蓄電された電力とエネルギー変換手段
の出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御目標量に
応じて調整して負荷に供給する電力調整手段とを備えて
いる空調装置を構成したものである。

【００１２】第７の装置として、太陽エネルギーを電力
に変換するエネルギー変換手段と、使用時間帯が指定さ
れた交流電源からの電力とエネルギー変換手段の出力電
力を蓄電する蓄電手段と、日射量を検出する日射量検出
手段と、日射量検出手段の検出出力からエネルギー変換
手段の出力可能な最大出力電力を算出する最大出力電力
算出手段と、室温を検出する室温検出手段と、室温検出
手段の検出温度と最大出力電力算出手段の算出値とから
室温として設定可能な設定温度を算出する設定温度算出
手段と、設定温度算出手段の算出による設定温度に従っ
て負荷に供給可能な電力を算出する電力算出手段と、電
力算出手段の算出値に従って制御目標量を生成する制御
目標量生成手段と、蓄電手段に蓄電された電力とエネル
ギー変換手段の出力電力のうち少なくとも一方の電力を
制御目標量に応じて調整して負荷に供給する電力調整手
段とを備えている空調装置を構成したものである。

【００１３】第８の装置として、太陽エネルギーを電力
に変換するエネルギー変換手段と、使用時間帯が指定さ
れた交流電源からの電力とエネルギー変換手段の出力電
力を蓄電する蓄電手段と、使用時間帯が指定された交流
電源からの電力とエネルギー変換手段の出力電力を熱エ
ネルギーとして蓄積する熱エネルギー蓄積手段と、日射
量を検出する日射量検出手段と、日射量検出手段の検出
出力からエネルギー変換手段の出力可能な最大出力電力
を算出する最大出力電力算出手段と、室温を検出する室
温検出手段と、室温検出手段の検出温度と最大出力電力
算出手段の算出値とから室温として設定可能な設定温度
を算出する設定温度算出手段と、設定温度算出手段の算
出による設定温度に従って負荷に供給可能な電力を算出
する電力算出手段と、電力算出手段の算出値に従って制
御目標量を生成する制御目標量生成手段と、蓄電手段に
蓄電された電力とエネルギー変換手段の出力電力のうち
少なくとも一方の電力を制御目標量に応じて調整して負
荷に供給する電力調整手段とを備えている空調装置を構
成したものである。

【００１４】第９の装置として、太陽エネルギーを電気
エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、日射量を
検出する日射量検出手段と、日射量検出手段の検出出力
からエネルギー変換手段の出力可能な最大出力エネルギ
ーを算出する最大出力エネルギー算出手段と、室温を検
出する室温検出手段と、室温検出手段の検出温度と設定
温度との偏差を算出する温度偏差算出手段と、温度偏差
算出手段の算出値と最大出力エネルギー算出手段の算出
値とから負荷に供給可能な電気エネルギーを算出する電
気エネルギー算出手段と、電気エネルギー算出手段の算
出値に従って制御目標量を生成する制御目標量生成手段
と、エネルギー変換手段の出力エネルギーを制御目標量
に応じて調整して負荷に供給する電気エネルギー調整手
段とを備えている空調装置を構成したものである。

【００１５】第１０の装置として、太陽エネルギーを電
気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、エネル
ギー変換手段出力の電気エネルギーを蓄積する電気エネ
ルギー蓄積手段と、日射量を検出する日射量検出手段
と、日射量検出手段の検出出力からエネルギー変換手段
の出力可能な最大出力エネルギーを算出する最大出力エ
ネルギー算出手段と、室温を検出する室温検出手段と、
室温検出手段の検出温度と設定温度との偏差を算出する
温度偏差算出手段と、温度偏差算出手段の算出値と最大
出力エネルギー算出手段の算出値とから負荷に供給可能
な電気エネルギーを算出する電気エネルギー算出手段
と、電気エネルギー算出手段の算出値に従って制御目標
量を生成する制御目標量生成手段と、電気エネルギー蓄
積手段に蓄積された電気エネルギーとエネルギー変換手
段の出力エネルギーのうち少なくとも一方の電気エネル
ギーを制御目標量に応じて調整して負荷に供給する電気
エネルギー調整手段とを備えている空調装置を構成した
ものである。

【００１６】第１１の装置として、太陽エネルギーを電
気エネルギーに変換するエネルギー変換手段と、エネル
ギー変換手段出力の電気エネルギーを熱エネルギーとし
て蓄積する熱エネルギー蓄積手段と、エネルギー変換手
段出力の電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積
手段と、日射量を検出する日射量検出手段と、日射量検
出手段の検出出力からエネルギー変換手段の出力可能な
最大出力エネルギーを算出する最大出力エネルギー算出
手段と、室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段
の検出温度と設定温度との偏差を算出する温度偏差算出
手段と、温度偏差算出手段の算出値と最大出力エネルギ
ー算出手段の算出値とから負荷に供給可能な電気エネル
ギーを算出する電気エネルギー算出手段と、電気エネル
ギー算出手段の算出値に従って制御目標量を生成する制
御目標量生成手段と、電気エネルギー蓄積手段に蓄積さ
れた電気エネルギーとエネルギー変換手段の出力エネル
ギーのうち少なくとも一方の電気エネルギーを制御目標
量に応じて調整して負荷に供給する電気エネルギー調整
手段とを備えている空調装置を構成したものである。

【００１７】第１２の装置として、太陽エネルギーを電
力に変換するエネルギー変換手段と、日射量を検出する
日射量検出手段と、日射量検出手段の検出出力からエネ
ルギー変換手段の出力可能な最大出力電力を算出する最
大出力電力算出手段と、室温を検出する室温検出手段
と、室温検出手段の検出温度と設定温度との偏差を算出
する温度偏差算出手段と、温度偏差算出手段の算出値と
最大出力電力算出手段の算出値とから負荷に供給可能な
電力を算出する電力算出手段と、電力算出手段の算出値
に従って制御目標量を生成する制御目標量生成手段と、
エネルギー変換手段の出力電力を制御目標量に応じて調
整して負荷に供給する電力調整手段とを備えている空調
装置を構成したものである。

【００１８】第１３の装置として、太陽エネルギーを電
力に変換するエネルギー変換手段と、エネルギー変換手
段の出力電力を蓄電する蓄電手段と、日射量を検出する
日射量検出手段と、日射量検出手段の検出出力からエネ
ルギー変換手段の出力可能な最大出力電力を算出する最
大出力電力算出手段と、室温を検出する室温検出手段
と、室温検出手段の検出温度と設定温度との偏差を算出
する温度偏差算出手段と、温度偏差算出手段の算出値と
最大出力電力算出手段の算出値とから負荷に供給可能な
電力を算出する電力算出手段と、電力算出手段の算出値
に従って制御目標量を生成する制御目標量生成手段と、
蓄電手段に蓄電された電力とエネルギー変換手段の出力
電力のうち少なくとも一方の電力を制御目標量に応じて
調整して負荷に供給する電力調整手段とを備えている空
調装置を構成したものである。

【００１９】第１４の装置として、太陽エネルギーを電
力に変換するエネルギー変換手段と、エネルギー変換手
段の出力電力を熱エネルギーとして蓄積する熱エネルギ
ー蓄積手段と、エネルギー変換手段の出力電力を蓄電す
る蓄電手段と、日射量を検出する日射量検出手段と、日
射量検出手段の検出出力からエネルギー変換手段の出力
可能な最大出力電力を算出する最大出力電力算出手段
と、室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段の検
出温度と設定温度との偏差を算出する温度偏差算出手段
と、温度偏差算出手段の算出値と最大出力電力算出手段
の算出値とから負荷に供給可能な電力を算出する電力算
出手段と、電力算出手段の算出値に従って制御目標量を
生成する制御目標量生成手段と、蓄電手段に蓄電された
電力とエネルギー変換手段の出力電力のうち少なくとも
一方の電力を制御目標量に応じて調整して負荷に供給す
る電力調整手段とを備えている空調装置を構成したもの
である。

【００２０】第１５の装置として、太陽エネルギーを電
力に変換するエネルギー変換手段と、使用時間帯が指定
された交流電源からの電力とエネルギー変換手段の出力
電力を蓄電する蓄電手段と、日射量を検出する日射量検
出手段と、日射量検出手段の検出出力からエネルギー変
換手段の出力可能な最大出力電力を算出する最大出力電
力算出手段と、室温を検出する室温検出手段と、室温検
出手段の検出温度と設定温度との偏差を算出する温度偏
差算出手段と、温度偏差算出手段の算出値と最大出力電
力算出手段の算出値とから負荷に供給可能な電力を算出
する電力算出手段と、電力算出手段の算出値に従って制
御目標量を生成する制御目標量生成手段と、蓄電手段に
蓄電された電力とエネルギー変換手段の出力電力のうち
少なくとも一方の電力を制御目標量に応じて調整して負
荷に供給する電力調整手段とを備えている空調装置を構
成したものである。

【００２１】第１６の装置として、太陽エネルギーを電
力に変換するエネルギー変換手段と、使用時間帯が指定
された交流電源からの電力とエネルギー変換手段の出力
電力を熱エネルギーとして蓄積する熱エネルギー蓄積手
段と、使用時間帯が指定された交流電源からの電力とエ
ネルギー変換手段の出力電力を蓄電する蓄電手段と、日
射量を検出する日射量検出手段と、日射量検出手段の検
出出力からエネルギー変換手段の出力可能な最大出力電
力を算出する最大出力電力算出手段と、室温を検出する
室温検出手段と、室温検出手段の検出温度と設定温度と
の偏差を算出する温度偏差算出手段と、温度偏差算出手
段の算出値と最大出力電力算出手段の算出値とから負荷
に供給可能な電力を算出する電力算出手段と、電力算出
手段の算出値に従って制御目標量を生成する制御目標量
生成手段と、蓄電手段に蓄電された電力とエネルギー変
換手段の出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御目
標量に応じて調整して負荷に供給する電力調整手段とを
備えている空調装置を構成したものである。

【００２２】第４，第５，第６，第７，第８，第１２，
第１３，第１４，第１５のうちいずれかの装置を含む第
１７の装置として、電力調整手段の入力側に、エネルギ
ー変換手段の出力インピーダンスとエネルギー変換手段
の出力側から負荷側をみたときのインピーダンスとを整
合させるインピーダンス整合手段が挿入されている空調
装置を構成したものである。

【００２３】

【作用】前記した手段によれば、日射量検出手段によっ
て日射量が検出されると、この検出出力からエネルギー
変換手段の出力可能な最大出力エネルギーが算出され
る。そして室温と最大出力エネルギーの算出値とから室
温として設定可能な設定温度が算出される。設定温度が
算出されると、設定温度に従って負荷に供給可能な電気
エネルギーが算出され、この電気エネルギーに従って制
御目標量が生成される。そしてこの制御目標量に応じて
エネルギー変換手段の出力エネルギーが調整される。す
なわち日射量に応じて負荷に供給すべき電気エネルギー
が調整されることになる。このため日射量が多いときに
は、空調機の圧縮機は高速運転されるが、日射量が少な
いときには圧縮機は低速運転されることになる。

【００２４】また太陽エネルギーは電気エネルギーとし
て蓄積されると共に熱エネルギーとして蓄積されるた
め、太陽エネルギーを電力に変換した際、余剰電力を有
効に活用することができる。すなわちエネルギー変換手
段からの出力エネルギーが充分でないときには、電気エ
ネルギー蓄積手段に蓄積された電気エネルギーによって
圧縮機を運転することができる。

【００２５】また使用時間帯の指定された交流電源、す
なわち深夜電力を用いて電気エネルギーを蓄積したり電
気エネルギーを熱エネルギーとして蓄積すると、日射量
が低下したときには、深夜電力を利用して蓄積された電
気エネルギーを基に圧縮機を運転することができ、電力
系統のピーク負荷の緩和に寄与することができる。また
深夜電力を用いたときには通常の商用電力を用いたとき
よりも運転コストの低減を図ることができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１において、空調装置は基本構成として室外
器３０と室内器３４を備えており、室外器３０と室内器
３４とが配管３２を介して接続されている。室外器３０
ないには電動ファン２４と圧縮機２８などが設けられて
おり、圧縮機２８で圧縮された冷却ガスがヒートポンプ
方式によって室外器３０から配管３２を介して室内器３
４に導入されるようになっている。そして電動ファン２
４と圧縮機２８を駆動するために、電動ファン２４と圧
縮機２８には、交流電源からの電力または太陽エネルギ
ーに従った電力が供給されるようになっている。

【００２７】交流電源１０には絶縁トランス１２が接続
されており、絶縁トランス１２には切り換えスイッチ１
４を介して整流回路１６が接続されている。整流回路１
６の出力側には逆流防止用ダイオード１８が接続されて
おり、ダイオード１８のカソード側にはＤＣ／ＡＣ変換
器２０、ファンモータ制御部２２を介して電動ファン２
４が接続されていると共に、圧縮機駆動回路２６を介し
て圧縮機２８が接続されている。すなわち、交流電源１
０からの電力が絶縁トランス１２、切り換えスイッチ１
４を介して整流回路１６に入力されており、整流回路１
６によって整流された直流電力がダイオード１８を介し
てＤＣ／ＡＣ変換器２０と圧縮機駆動回路２６に供給さ
れている。そしてダイオード１８の出力電圧はＤＣ／Ａ
Ｃ変換器２０によって交流電圧に変換されたあとファン
モータ制御部２２に供給され、ファンモータ制御部２２
からの出力信号によって電動ファン２４の駆動が制御さ
れるようになっている。更にダイオード１８の出力電圧
が圧縮機駆動回路２６によって交流電圧に変換され、交
流電圧によって圧縮機２８の駆動が制御されるようにな
っている。

【００２８】一方、太陽エネルギーを電気エネルギーに
変換するエネルギー変換手段としての太陽電池３６には
制御器３８と出力調整用チヨッパ回路４０が接続されて
おり、このチョッパ回路４０には切り換えスイッチ４２
を介して蓄電システム４４が接続されていると共に、入
出力インピーダンス整合器４６、切り換えスイッチ４８
を介して蓄熱・蓄冷システム５０が接続されている。更
に入出力インピーダンス整合器４６は切り換えスイッチ
５２を介して圧縮機駆動回路２６の入力側に接続されて
いる。太陽電池３６は日射量に応じた電力を発生するよ
うに構成されており、太陽電池３６の出力電圧がチョッ
パ回路４０によって調整され、調整された電圧が切り換
えスイッチ４２を介して蓄電システム４４に蓄電される
と共に、入出力インピーダンス整合器４６、切り換えス
イッチ４８を介して蓄熱・蓄冷システム５０に熱エネル
ギーとして蓄積されるようになっている。更に、入出力
インピーダンス整合器４６、切り換えスイッチ５２を介
して圧縮機駆動回路２６に供給されるようになってい
る。すなわち圧縮機駆動回路２６は太陽電池３６からの
直流電力に従って圧縮機２８を駆動することができるよ
うになっている。そして太陽電池３６の出力エネルギー
に応じて圧縮機２８の駆動を制御するために、各種のセ
ンサ及び制御手段が設けられている。

【００２９】すなわち、太陽電池３６の出力エネルギー
を監視するために、日射量を検出する日射量検出手段と
しての日射量センサ５４が設けられている。この日射量
センサ５４の出力信号が太陽電池出力演算器５６に入力
されている。太陽電池出力演算器５６は日射量センサ５
４の出力信号に従って太陽電池３６の出力可能な最大出
力エネルギーを算出する最大出力エネルギー算出手段と
して構成されており、本実施例では、最大出力エネルギ
ーとして太陽電池３６の出力可能な最大出力電力を算出
するようになっている。そして太陽電池出力演算器５６
の演算結果が設定可能温度演算回路５８に入力されてい
る。設定可能温度演算回路５８は室温検出手段としての
室温センサ６６の検出信号と太陽電池出力演算器５６の
演算値に従って室温として設定可能な設定温度を算出す
る設定温度算出手段として構成されている。そしてこの
算出値が運転モード設定器６０に入力されていると共
に、切り換えスイッチ６２を介して回転数演算回路６４
に入力されている。運転モード設定器６０は設定可能温
度演算回路５８からの出力信号に基づいて切り換えスイ
ッチ１４，４２，４８，５２，６２の切り換えを制御す
るように構成されている。回転数演算回路６４は、設定
可能温度演算回路５８からの信号に従って圧縮機２８に
供給可能な電気エネルギーとしての電力を算出し、この
算出結果を圧縮機駆動回路２６へ供給するように構成さ
れており、本実施例では、圧縮機２８に供給可能な電力
に対応した回転数を算出し、この算出値を圧縮機駆動回
路２６へ供給する電気エネルギー算出手段として構成さ
れている。更に回転数演算回路６４は、室温センサ６６
からの信号と室温設定器６８からの信号に従って両者の
偏差を求め、この偏差から圧縮機２８に供給可能な電力
に対応した回転数を算出するようになっている。すなわ
ちこの回転数演算回路６４は温度偏差算出手段と電気エ
ネルギー算出手段を構成するようになっている。また圧
縮機駆動回路２６は例えばインバータで構成されてお
り、直流電力を交流電力に変換する変換器と、この変換
器の駆動を制御する制御回路を備えている。そして回転
数演算回路６４からの演算値に従って制御目標量を生成
し、この制御目標量に応じたパルス信号を電力変換器に
与えて出力電力を調整するようになっている。すなわち
圧縮機駆動回路２６は制御目標量生成手段を構成すると
共に、電気エネルギー調整手段としての電力調整手段を
構成するようになっている。

【００３０】以上の構成において、商用電力を用いて運
転する場合には、切り換えスイッチ１４をオンとし、切
り換えスイッチ５２をオフとし、交流電源１０からの電
力を絶縁トランス１２、切り換えスイッチ１４、整流回
路１６、ダイオード１８を介してＤＣ／ＡＣ変換器２０
と圧縮機駆動回路１６に入力して電動ファン２４及び圧
縮機２８を運転する。

【００３１】次に、太陽電池と商用電力を併用するとき
には、運転モード設定器６０からの指令に従って、切り
換えスイッチ２４，５２をオンとし、切り換えスイッチ
６２を室温設定器６８側に切り換える。このときは交流
電源１０の出力電圧と太陽電池３６の出力電圧が圧縮機
駆動回路２６に印加されるが、電圧の高い方の電力が圧
縮機駆動回路２６に供給され、この電力で圧縮機２８の
運転が行なわれる。この場合室温センサ６６の検出温度
と室温設定器６８によって設定された設定温度との偏差
を零に抑制するための回転数が算出され、この回転数に
従って圧縮機駆動回路２６の運転が制御されることにな
る。

【００３２】次に、日射量が多く太陽電池３６の出力電
力のみで運転が可能な状態となったときには、運転モー
ド設定器６０からの指令によって切り換えスイッチ１４
がオフになり、切り換えスイッチ６２が設定可能温度演
算回路５８側に切り換えられる。このとき日射量が日射
量センサ５４によって検出され、この検出出力に従っ
て、太陽電池３６の出力電力として出力可能な最大出力
電力が算出される。そして最大出力電力の算出値が設定
可能温度演算回路５８に入力されると、この算出値と室
温センサ６６の検出温度に従って、室温として設定可能
な設定温度が算出される。この算出値は回転数演算回路
６４に入力されると共に運転モード設定器６０に入力さ
れる。そして運転モード設定器６０において、この設定
温度として太陽電池３６の出力電力のみで圧縮機２８の
運転が可能となったことが判定されたときには、運転モ
ード設定器６０からの指令によって切り換えスイッチ１
４，６２が切り換えられ、太陽電池３６単独による運転
が開始されることになる。そして設定可能温度演算回路
５８によって算出された設定温度に関する信号が回転数
演算回路６４に入力されると、この設定温度に従って圧
縮機２８を運転可能な回転数が算出され、この算出値が
圧縮機駆動回路２６に入力される。圧縮機駆動回路２６
は回転数演算回路６４からの回転数に従ったパルス信号
を生成し、生成したパルス信号に従って電力変換器の出
力電力を調整することになる。これにより日射量に合わ
せて圧縮機２８の運転を制御することができる。このた
め日射量が少なくなったときには圧縮機２８が低速度で
運転され、日射量が多いときには圧縮機２８は高速運転
されることになる。

【００３３】また、日射量が多く、余剰電力が発生した
ときには、運転モード設定器６０からの指令に従って切
り換えスイッチ４２，４８がオンとなり、太陽電池３６
の出力電力が蓄電システム４４に蓄電される。更に太陽
電池３６の出力電力が熱エネルギーとして蓄熱・蓄冷シ
ステム５０に蓄積される。この場合蓄電システム４４の
蓄電状態が完了したあと蓄熱・蓄冷システム５０にエネ
ルギーの蓄積が行なわれるようになっており、蓄電シス
テム４４の蓄電状態は蓄電システム４４の電圧を測定す
る電圧測定器によって測定され、この測定結果が運転モ
ード設定器６０に入力されるようになっている。また蓄
電・蓄冷システム５０に蓄積された熱エネルギーを給湯
及び暖房設備に用いることによってエネルギーを活用す
ることができる。また蓄電システム４４に余剰電力が蓄
電されたあとは、太陽電池３６の出力電圧が低下したと
きに、切り換えスイッチ４２をオンとし、蓄電システム
４４に蓄電された電力を圧縮機駆動回路２６に供給すれ
ば、太陽電池３６の出力電圧が低下したときでも圧縮機
２８の運転を継続することができる。この場合、蓄電シ
ステム４４は、曇天で日射量が不安定となり圧縮機２８
の駆動電力が得られないときに、蓄電システム４４から
の電力を短時間圧縮機２８に供給することによって圧縮
機２８を立ち上げることができ、太陽電池３６の出力を
安定させる電圧安定器として用いることができる。従っ
て蓄電システム４４の容量としては例えば数十Ａｈ程度
のものを用いることができる。

【００３４】また入出力インピーダンス整合器４６は太
陽電池３６の出力インピーダンスと太陽電池３６から負
荷側を見たときのインピーダンスとを整合させるために
設けられており、太陽電池３６の負荷として誘導性の負
荷である圧縮機２８を運転する場合でも、太陽電池３６
の出力電力を効率良く負荷に供給することができる。次
に、使用時間帯の指定された交流電力として深夜電力を
用いるときの実施例を図２に従って説明する。本実施例
は、深夜電力として用いられる交流電源７０からの電力
がＡＣ／ＤＣ変換器７２、ダイオード７４，７６、スイ
ッチ７８，８０を介して蓄電システム４４と蓄熱・蓄冷
システム５０に入力するようにしたものであり、他の実
施例は図１のものと同様であるので、同一のものには同
一符号を付してそれらの説明は省略する。

【００３５】本実施例においては、交流電源７０から深
夜電力としての交流電力が直流電力に変換されたあと蓄
電システム４４に蓄積されると共に蓄熱・蓄冷システム
５０に蓄積される。そして蓄電システム４４に蓄電され
た電力を使用するに際しては、例えば、午後の一時〜四
時の時間帯で太陽電池３６の出力電力が不足したとき
に、蓄電システム４４からの電力を負荷に供給すること
により、商用電力系統のピーク負荷を下げることができ
る。このため、商用電力系統の停電を回避できると共に
発電所の総合効率を高めることができる。特に夏期など
において昼夜を問わず冷房する地域あるいは冬期におい
て昼夜を問わず暖房する地域にこのようなシステムを使
用すれば、利用価値が高くなる。なお、深夜電力を利用
する場合には、深夜電力を使用しないシステムに比べて
蓄電システム４４の容量が多くなる。これは、日射量が
不安定なときの安定化電源として用いたり、あるいは商
用電力系統のピーク負荷発生時間帯で太陽電池３６の出
力電力の不足を補うために用いたりするためである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽エネルギーから得られた電気エネルギーに応じて負
荷を制御するようにしたため、太陽エネルギーから得ら
れた電気エネルギーによっても負荷を継続して運転する
ことができる。更に余剰エネルギーを蓄積するようにし
たため太陽エネルギーを有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す全体構成図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す全体構成図である。

【符号の説明】

１０交流電源１４切り換えスイッチ１６整流回路２０ＤＣ／ＡＣ変換器２４電動ファン２６圧縮機駆動回路２８圧縮機３０室外器３４室内器３６太陽電池４４蓄電システム４６入出力インピーダンス整合器５０蓄熱・蓄冷システム５４日射量センサ５６太陽電池出力演算器５８設定可能温度演算回路６０運転モード設定器６４回転数演算回路６６室温センサ６８室温設定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者八木沢秀治茨城県日立市森山町1168番地株式会社日立製作所エネルギー研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽エネルギーを電気エネルギーに変換
するエネルギー変換手段と、日射量を検出する日射量検
出手段と、日射量検出手段の検出出力からエネルギー変
換手段の出力可能な最大出力エネルギーを算出する最大
出力エネルギー算出手段と、室温を検出する室温検出手
段と、室温検出手段の検出温度と最大出力エネルギー算
出手段の算出値とから室温として設定可能な設定温度を
算出する設定温度算出手段と、設定温度算出手段の算出
による設定温度に従って負荷に供給可能な電気エネルギ
ーを算出する電気エネルギー算出手段と、電気エネルギ
ー算出手段の算出値に従って制御目標量を生成する制御
目標量生成手段と、エネルギー変換手段の出力エネルギ
ーを制御目標量に応じて調整して負荷に供給する電気エ
ネルギー調整手段とを備えている空調装置。
【請求項２】太陽エネルギーを電気エネルギーに変換
するエネルギー変換手段と、エネルギー変換手段出力の
電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積手段と、
日射量を検出する日射量検出手段と、日射量検出手段の
検出出力からエネルギー変換手段の出力可能な最大出力
エネルギーを算出する最大出力エネルギー算出手段と、
室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段の検出温
度と最大出力エネルギー算出手段の算出値とから室温と
して設定可能な設定温度を算出する設定温度算出手段
と、設定温度算出手段の算出による設定温度に従って負
荷に供給可能な電気エネルギーを算出する電気エネルギ
ー算出手段と、電気エネルギー算出手段の算出値に従っ
て制御目標量を生成する制御目標量生成手段と、電気エ
ネルギー蓄積手段に蓄積された電気エネルギーとエネル
ギー変換手段出力の電気エネルギーのうち少なくとも一
方の電気エネルギーを制御目標量に応じて調整して負荷
に供給する電気エネルギー調整手段とを備えている空調
装置。
【請求項３】太陽エネルギーを電気エネルギーに変換
するエネルギー変換手段と、エネルギー変換手段出力の
電気エネルギーを熱エネルギーとして蓄積する熱エネル
ギー蓄積手段と、エネルギー変換手段出力の電気エネル
ギーを蓄積する電気エネルギー蓄積手段と、日射量を検
出する日射量検出手段と、日射量検出手段の検出出力か
らエネルギー変換手段の出力可能な最大出力エネルギー
を算出する最大出力エネルギー算出手段と、室温を検出
する室温検出手段と、室温検出手段の検出温度と最大出
力エネルギー算出手段の算出値とから室温として設定可
能な設定温度を算出する設定温度算出手段と、設定温度
算出手段の算出による設定温度に従って負荷に供給可能
な電気エネルギーを算出する電気エネルギー算出手段
と、電気エネルギー算出手段の算出値に従って制御目標
量を生成する制御目標量生成手段と、電気エネルギー蓄
積手段に蓄積された電気エネルギーとエネルギー変換手
段出力の電気エネルギーのうち少なくとも一方の電気エ
ネルギーを制御目標量に応じて調整して負荷に供給する
電気エネルギー調整手段とを備えている空調装置。
【請求項４】太陽エネルギーを電力に変換するエネル
ギー変換手段と、日射量を検出する日射量検出手段と、
日射量検出手段の検出出力からエネルギー変換手段の出
力可能な最大出力電力を算出する最大出力電力算出手段
と、室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段の検
出温度と最大出力電力算出手段の算出値とから室温とし
て設定可能な設定温度を算出する設定温度算出手段と、
設定温度算出手段の算出による設定温度に従って負荷に
供給可能な電力を算出する電力算出手段と、電力算出手
段の算出値に従って制御目標量を生成する制御目標量生
成手段と、エネルギー変換手段の出力電力を制御目標量
に応じて調整して負荷に供給する電力調整手段とを備え
ている空調装置。
【請求項５】太陽エネルギーを電力に変換するエネル
ギー変換手段と、エネルギー変換手段の出力電力を蓄電
する蓄電手段と、日射量を検出する日射量検出手段と、
日射量検出手段の検出出力からエネルギー変換手段の出
力可能な最大出力電力を算出する最大出力電力算出手段
と、室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段の検
出温度と最大出力電力算出手段の算出値とから室温とし
て設定可能な設定温度を算出する設定温度算出手段と、
設定温度算出手段の算出による設定温度に従って負荷に
供給可能な電力を算出する電力算出手段と、電力算出手
段の算出値に従って制御目標量を生成する制御目標量生
成手段と、蓄電手段に蓄電された電力とエネルギー変換
手段の出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御目標
量に応じて調整して負荷に供給する電力調整手段とを備
えている空調装置。
【請求項６】太陽エネルギーを電力に変換するエネル
ギー変換手段と、エネルギー変換手段の出力電力を熱エ
ネルギーとして蓄積する熱エネルギー蓄積手段と、エネ
ルギー変換手段の出力電力を蓄電する蓄電手段と、日射
量を検出する日射量検出手段と、日射量検出手段の検出
出力からエネルギー変換手段の出力可能な最大出力電力
を算出する最大出力電力算出手段と、室温を検出する室
温検出手段と、室温検出手段の検出温度と最大出力電力
算出手段の算出値とから室温として設定可能な設定温度
を算出する設定温度算出手段と、設定温度算出手段の算
出による設定温度に従って負荷に供給可能な電力を算出
する電力算出手段と、電力算出手段の算出値に従って制
御目標量を生成する制御目標量生成手段と、蓄電手段に
蓄電された電力とエネルギー変換手段の出力電力のうち
少なくとも一方の電力を制御目標量に応じて調整して負
荷に供給する電力調整手段とを備えている空調装置。
【請求項７】太陽エネルギーを電力に変換するエネル
ギー変換手段と、使用時間帯が指定された交流電源から
の電力とエネルギー変換手段の出力電力を蓄電する蓄電
手段と、日射量を検出する日射量検出手段と、日射量検
出手段の検出出力からエネルギー変換手段の出力可能な
最大出力電力を算出する最大出力電力算出手段と、室温
を検出する室温検出手段と、室温検出手段の検出温度と
最大出力電力算出手段の算出値とから室温として設定可
能な設定温度を算出する設定温度算出手段と、設定温度
算出手段の算出による設定温度に従って負荷に供給可能
な電力を算出する電力算出手段と、電力算出手段の算出
値に従って制御目標量を生成する制御目標量生成手段
と、蓄電手段に蓄電された電力とエネルギー変換手段の
出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御目標量に応
じて調整して負荷に供給する電力調整手段とを備えてい
る空調装置。
【請求項８】太陽エネルギーを電力に変換するエネル
ギー変換手段と、使用時間帯が指定された交流電源から
の電力とエネルギー変換手段の出力電力を蓄電する蓄電
手段と、使用時間帯が指定された交流電源からの電力と
エネルギー変換手段の出力電力を熱エネルギーとして蓄
積する熱エネルギー蓄積手段と、日射量を検出する日射
量検出手段と、日射量検出手段の検出出力からエネルギ
ー変換手段の出力可能な最大出力電力を算出する最大出
力電力算出手段と、室温を検出する室温検出手段と、室
温検出手段の検出温度と最大出力電力算出手段の算出値
とから室温として設定可能な設定温度を算出する設定温
度算出手段と、設定温度算出手段の算出による設定温度
に従って負荷に供給可能な電力を算出する電力算出手段
と、電力算出手段の算出値に従って制御目標量を生成す
る制御目標量生成手段と、蓄電手段に蓄電された電力と
エネルギー変換手段の出力電力のうち少なくとも一方の
電力を制御目標量に応じて調整して負荷に供給する電力
調整手段とを備えている空調装置。
【請求項９】太陽エネルギーを電気エネルギーに変換
するエネルギー変換手段と、日射量を検出する日射量検
出手段と、日射量検出手段の検出出力からエネルギー変
換手段の出力可能な最大出力エネルギーを算出する最大
出力エネルギー算出手段と、室温を検出する室温検出手
段と、室温検出手段の検出温度と設定温度との偏差を算
出する温度偏差算出手段と、温度偏差算出手段の算出値
と最大出力エネルギー算出手段の算出値とから負荷に供
給可能な電気エネルギーを算出する電気エネルギー算出
手段と、電気エネルギー算出手段の算出値に従って制御
目標量を生成する制御目標量生成手段と、エネルギー変
換手段の出力エネルギーを制御目標量に応じて調整して
負荷に供給する電気エネルギー調整手段とを備えている
空調装置。
【請求項１０】太陽エネルギーを電気エネルギーに変
換するエネルギー変換手段と、エネルギー変換手段出力
の電気エネルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積手段
と、日射量を検出する日射量検出手段と、日射量検出手
段の検出出力からエネルギー変換手段の出力可能な最大
出力エネルギーを算出する最大出力エネルギー算出手段
と、室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段の検
出温度と設定温度との偏差を算出する温度偏差算出手段
と、温度偏差算出手段の算出値と最大出力エネルギー算
出手段の算出値とから負荷に供給可能な電気エネルギー
を算出する電気エネルギー算出手段と、電気エネルギー
算出手段の算出値に従って制御目標量を生成する制御目
標量生成手段と、電気エネルギー蓄積手段に蓄積された
電気エネルギーとエネルギー変換手段の出力エネルギー
のうち少なくとも一方の電気エネルギーを制御目標量に
応じて調整して負荷に供給する電気エネルギー調整手段
とを備えている空調装置。
【請求項１１】太陽エネルギーを電気エネルギーに変
換するエネルギー変換手段と、エネルギー変換手段出力
の電気エネルギーを熱エネルギーとして蓄積する熱エネ
ルギー蓄積手段と、エネルギー変換手段出力の電気エネ
ルギーを蓄積する電気エネルギー蓄積手段と、日射量を
検出する日射量検出手段と、日射量検出手段の検出出力
からエネルギー変換手段の出力可能な最大出力エネルギ
ーを算出する最大出力エネルギー算出手段と、室温を検
出する室温検出手段と、室温検出手段の検出温度と設定
温度との偏差を算出する温度偏差算出手段と、温度偏差
算出手段の算出値と最大出力エネルギー算出手段の算出
値とから負荷に供給可能な電気エネルギーを算出する電
気エネルギー算出手段と、電気エネルギー算出手段の算
出値に従って制御目標量を生成する制御目標量生成手段
と、電気エネルギー蓄積手段に蓄積された電気エネルギ
ーとエネルギー変換手段の出力エネルギーのうち少なく
とも一方の電気エネルギーを制御目標量に応じて調整し
て負荷に供給する電気エネルギー調整手段とを備えてい
る空調装置。
【請求項１２】太陽エネルギーを電力に変換するエネ
ルギー変換手段と、日射量を検出する日射量検出手段
と、日射量検出手段の検出出力からエネルギー変換手段
の出力可能な最大出力電力を算出する最大出力電力算出
手段と、室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段
の検出温度と設定温度との偏差を算出する温度偏差算出
手段と、温度偏差算出手段の算出値と最大出力電力算出
手段の算出値とから負荷に供給可能な電力を算出する電
力算出手段と、電力算出手段の算出値に従って制御目標
量を生成する制御目標量生成手段と、エネルギー変換手
段の出力電力を制御目標量に応じて調整して負荷に供給
する電力調整手段とを備えている空調装置。
【請求項１３】太陽エネルギーを電力に変換するエネ
ルギー変換手段と、エネルギー変換手段の出力電力を蓄
電する蓄電手段と、日射量を検出する日射量検出手段
と、日射量検出手段の検出出力からエネルギー変換手段
の出力可能な最大出力電力を算出する最大出力電力算出
手段と、室温を検出する室温検出手段と、室温検出手段
の検出温度と設定温度との偏差を算出する温度偏差算出
手段と、温度偏差算出手段の算出値と最大出力電力算出
手段の算出値とから負荷に供給可能な電力を算出する電
力算出手段と、電力算出手段の算出値に従って制御目標
量を生成する制御目標量生成手段と、蓄電手段に蓄電さ
れた電力とエネルギー変換手段の出力電力のうち少なく
とも一方の電力を制御目標量に応じて調整して負荷に供
給する電力調整手段とを備えている空調装置。
【請求項１４】太陽エネルギーを電力に変換するエネ
ルギー変換手段と、エネルギー変換手段の出力電力を熱
エネルギーとして蓄積する熱エネルギー蓄積手段と、エ
ネルギー変換手段の出力電力を蓄電する蓄電手段と、日
射量を検出する日射量検出手段と、日射量検出手段の検
出出力からエネルギー変換手段の出力可能な最大出力電
力を算出する最大出力電力算出手段と、室温を検出する
室温検出手段と、室温検出手段の検出温度と設定温度と
の偏差を算出する温度偏差算出手段と、温度偏差算出手
段の算出値と最大出力電力算出手段の算出値とから負荷
に供給可能な電力を算出する電力算出手段と、電力算出
手段の算出値に従って制御目標量を生成する制御目標量
生成手段と、蓄電手段に蓄電された電力とエネルギー変
換手段の出力電力のうち少なくとも一方の電力を制御目
標量に応じて調整して負荷に供給する電力調整手段とを
備えている空調装置。
【請求項１５】太陽エネルギーを電力に変換するエネ
ルギー変換手段と、使用時間帯が指定された交流電源か
らの電力とエネルギー変換手段の出力電力を蓄電する蓄
電手段と、日射量を検出する日射量検出手段と、日射量
検出手段の検出出力からエネルギー変換手段の出力可能
な最大出力電力を算出する最大出力電力算出手段と、室
温を検出する室温検出手段と、室温検出手段の検出温度
と設定温度との偏差を算出する温度偏差算出手段と、温
度偏差算出手段の算出値と最大出力電力算出手段の算出
値とから負荷に供給可能な電力を算出する電力算出手段
と、電力算出手段の算出値に従って制御目標量を生成す
る制御目標量生成手段と、蓄電手段に蓄電された電力と
エネルギー変換手段の出力電力のうち少なくとも一方の
電力を制御目標量に応じて調整して負荷に供給する電力
調整手段とを備えている空調装置。
【請求項１６】太陽エネルギーを電力に変換するエネ
ルギー変換手段と、使用時間帯が指定された交流電源か
らの電力とエネルギー変換手段の出力電力を熱エネルギ
ーとして蓄積する熱エネルギー蓄積手段と、使用時間帯
が指定された交流電源からの電力とエネルギー変換手段
の出力電力を蓄電する蓄電手段と、日射量を検出する日
射量検出手段と、日射量検出手段の検出出力からエネル
ギー変換手段の出力可能な最大出力電力を算出する最大
出力電力算出手段と、室温を検出する室温検出手段と、
室温検出手段の検出温度と設定温度との偏差を算出する
温度偏差算出手段と、温度偏差算出手段の算出値と最大
出力電力算出手段の算出値とから負荷に供給可能な電力
を算出する電力算出手段と、電力算出手段の算出値に従
って制御目標量を生成する制御目標量生成手段と、蓄電
手段に蓄電された電力とエネルギー変換手段の出力電力
のうち少なくとも一方の電力を制御目標量に応じて調整
して負荷に供給する電力調整手段とを備えている空調装
置。
【請求項１７】電力調整手段の入力側に、エネルギー
変換手段の出力インピーダンスとエネルギー変換手段の
出力側から負荷側をみたときのインピーダンスとを整合
させるインピーダンス整合手段が挿入されている請求項
４、５、６、７、８、１２、１３、１４、１５項のうち
いずれか一項に記載の空調装置。