JPH0674522A - 空気調和機の制御方法 - Google Patents

空気調和機の制御方法

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JPH0674522A
JPH0674522A JP4284404A JP28440492A JPH0674522A JP H0674522 A JPH0674522 A JP H0674522A JP 4284404 A JP4284404 A JP 4284404A JP 28440492 A JP28440492 A JP 28440492A JP H0674522 A JPH0674522 A JP H0674522A
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solar cell
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Hisashi Tokisaki
久 時崎
Keigo Onizuka
圭吾 鬼塚
Shigeharu Sasaki
重晴 佐々木
Kenichi Koga
健一 古賀
Yoshihiro Nakamura
由浩 中村
Kazuo Ogura
一雄 小倉
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 太陽電池８，２０１〜２０３と空気調和機
（室外ユニット１，２０４〜２０６）とを直流電力母線
で接続し、夫々の室外ユニットは太陽電池８，２０１〜
２０３の発電効率が最大になるように出力電圧を制御
し、かつ空気調和機に供給される直流電力を所定値以下
に規制する。 【効果】 太陽電池の発電効率を常に高くすることがで
きると共に、太陽電池から供給される直流電力を常に所
定値以下に規制することができ、耐電流、耐熱対策を所
定値以下で設計することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池で発電された直
流電力を運転電力に用いる空気調和機に関し、この空気
調和機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に太陽電池を用いた空気調和機の従
来の技術としては実公昭６１−４１７４号公報に記載さ
れたようなものがあった。この公報に記載されたもの
は、空気調和機の運転電力に、太陽電池の出力が大きい
場合（晴れのとき）は太陽電池の出力を用い、太陽電池
の出力が小さいときは（雨、または曇りのとき）は交流
電源（商用電源）から供給される交流電力を用いるもの
であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術を
用いた空気調和機では、太陽電池の出力が所定値以下の
ときには太陽電池が使用されないものであり、太陽電池
を充分に利用していないものであった。太陽電池の出力
が小さいとき（雨や曇りのとき）は太陽電池の面積を大
きくすれば空気調和機の運転に必要な直流電力が確保で
きるが、反面晴れのときに太陽電池の面積が大きいと余
剰電力が生じる問題点があった。
【０００４】また、日射量の変化で変わる太陽電池の最
適動作点にも追従するものでなく、最適動作点を外れた
場合には太陽電池の発電効率が悪くなるものであった。
【０００５】さらに空調運転を必要としない場合、被調
和室に利用者がいない時には太陽電池が利用されず、太
陽電池の利用率が悪いものであった。
【０００６】このような問題点に対して本発明は太陽電
池の有効利用を可能とした空気調和機の制御方法を提供
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の制御方法は、夫
々が交流電源から交流電力が供給されている複数台の空
気調和機と太陽電池とを単一系統の直流電源母線で接続
し、夫々の空気調和機は交流電力を整流して得られる直
流電力に直流電源母線を介して太陽電池から供給される
直流電力を加えて空気調和機の運転電力として用いると
共に、太陽電池から供給される直流電力が所定値を越え
ないように直流電源母線から空気調和機へ流入する直流
電力を規制するものである。
【０００８】また、太陽電池は複数の太陽電池パネルに
分割され、夫々の太陽電池パネルは直流電源母線に接続
されているものである。
【０００９】また、交流電源から供給される交流電力と
太陽電池から供給される直流電力とを用いて空調運転を
行なう空気調和機において、太陽電池から空気調和機に
供給する直流電力の電圧を変えるコンバータを備え、こ
の直流電力が最大値になるようにコンバータで電圧を変
えるものである。
【００１０】また、交流電源から供給される交流電力と
太陽電池から供給される直流電力とを用いて空調運転を
行なう空気調和機において、太陽電池から供給される直
流電力の電圧が所定電圧以下になった際に、直流電力の
太陽電池から空気調和機への供給を停止するものであ
る。
【００１１】また、交流電源から供給される交流電力と
太陽電池から供給される直流電力とを用いて空調運転を
行なう空気調和機において、この空気調和機は冷媒圧縮
機を前記交流電力と前記直流電力とを用いて駆動するモ
ードと冷媒圧縮機を前記直流電力のみを用いて駆動する
モードとを有するものである。
【００１２】
【作用】このように構成された空気調和機の制御方法で
は、太陽電池で発電される直流電力を共通の電源母線を
介して複数の空気調和機に供給できるように構成されて
いるので、空気調和機の運転台数が多い時には太陽電池
の発電電力を分配して用いて、空気調和機の運転台数が
少ない時にはこの運転している空気調和機で太陽電池の
発電電力を消費するので、太陽電池の発電電力は常に利
用されるものである。
【００１３】また、太陽電池で発電された直流電力をコ
ンバータで昇圧する際にこの直流電力が最大になるよう
に電圧を調節するので太陽電池は常に最大効率が得られ
る動作点で発電を行なうことができるものである。
【００１４】また、太陽電池で発電された直流電力のみ
を用いて駆動するモードを備えるので、被調和室を空調
する前の予備空調を商用の交流電力を用いずに行なえる
ものである。
【００１５】また、太陽電池を複数の太陽電池パネルに
分割することによって、太陽電池パネルの設置の自由度
が増すものである。
【００１６】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明を用いるところの室内ユニットと室外
ユニットとから構成された空気調和機の概略図である。
この図において、１は室外ユニットであり、冷凍サイク
ルを構成する冷媒配管２，３と信号線及び電力線４を介
して室内ユニット５に接続されている。６は電源プラグ
であり、商用の交流電源から交流電力が供給される。７
は直流電力線であり、太陽電池８で発電された直流電力
を室外ユニット１へ供給するものである。
【００１７】尚、この空気調和機の運転はリモートコン
トローラ（図示せず）からのワイヤレスの制御信号を室
内ユニット５が受信して行なうものである。
【００１８】図２は図１に示した空気調和機の冷凍サイ
クルを示す図である。この図において９は冷媒圧縮機、
１０は四方切換弁、１１は室外側熱交換器、１２，１４
はストレーナ、１３は減圧装置、例えば電動膨張弁、１
５は室内側熱交換器、１６は消音器、１７はアキュムレ
ータであり、冷媒配管で環状に接続されて冷凍サイクル
を構成している。
【００１９】１８は電磁開閉弁であり、開の時に冷媒の
バイパス回路を構成する。１９，２０は送風装置であ
り、送風装置１９は室外側熱交換器１１に送風を行なう
ものでプロペラファンを用いている。送風装置２０は室
内側熱交換器１５に送風を行なうものでクロスフローフ
ァンを用いている。
【００２０】冷房運転時には、圧縮機９から吐出された
高温高圧の冷媒が実線矢印の方向に流れ、室外側熱交換
器１１が凝縮器として作用し、室内側熱交換器１５が蒸
発器として作用し、室内側熱交換器１５を用いて被調和
室の冷房運転が行なわれる。
【００２１】暖房運転時には、圧縮機９から吐出された
高温高圧の冷媒が点線矢印の方向に流れ、室内側熱交換
器１５が凝縮器として作用し、室外側熱交換器１１が蒸
発器として作用し、室内側熱交換器１５を用いて被調和
室の暖房運転が行なわれる。
【００２２】除霜運転時には、暖房運転時の冷媒の流れ
に加えて電磁弁１８が開くので、冷媒はドット付実線に
示すように流れる。すなわち、圧縮機９から吐出される
高温高圧の冷媒の一部を蒸発器として作用している室外
側熱交換器１１へ循環させて室外側熱交換器１１の温度
を上昇させて室外側熱交換器１１の除霜運転を行なう。
【００２３】図３は図１に示した室内ユニット５の電気
回路を示す要部ブロック図である。この図において２１
はマイクロプロセッサ（マイコン）（インテル社８７Ｃ
１９６ＭＣにプログラムを格納したもの）であり、内部
のＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて動作し空気
調和機の制御を行なう。この制御は信号受信部を介して
リモートコントローラ２３から送られる制御信号や室温
値を入力し、室温センサ２４の検出する室内側熱交換器
１５の吸込み空気温度、熱交温度センサ２５の検出する
室内側熱交換器１５の温度を入力して、送風装置２０の
送風量（ＤＣファンモータの回転数）、フラップモータ
２８の回転角度（室内ユニット５から吐出される調和空
気の吐出角度）を制御すると共に、被調和室が必要とし
ている冷凍能力を演算し、この冷凍能力を示す信号をシ
リアル回路２６，２７（Ｈ／Ｌの電圧で表わされる信号
を所定のボーレートで変調する回路であり、室外ユニッ
トから送信される同様の信号を復調する回路）を介して
信号線４に出力する。
【００２４】信号線４は夫々、電力専用線Ｐ、信号専用
線Ｓと電力及び信号の共通線Ｇとから成っている。尚、
シリアル回路２７は信号の一方の線を共通線Ｇに接続す
る回路である。
【００２５】３０はパワーリレーであり、その接片の開
閉はドライバ２９を介してマイコン２１の出力で制御さ
れる。接片が閉じることによって端子３１にプラグ６か
ら得られる交流電力が供給される。３３はモータ駆動回
路であり、６個のパワー用スイッチング素子を三相ブリ
ッジ状に接続したものであり、マイコン２１からの信号
によって夫々のスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦしＤＣ
ファンモータの回転を制御する。このマイコンの出力す
る信号は、ＤＣファンモータの非通電の固定子巻線に生
じる誘起電圧の変化から回転子の回転角を演算して求め
この回転角に基づいて得られる。（ＵＳＰ４４９５４５
０号参照） ３４は電源基板部であり、電流ヒューズ３５、整流回路
３６、ＤＣファンモータの駆動用電源回路３７、マイコ
ン２１などに用いる制御用電源回路から構成されてい
る。
【００２６】図４は図１に示した室外ユニット１の電気
回路を示す要部ブロック図である。図３に示した端子３
１に信号線を介して端子３９が夫々の端子番号が一致す
るように接続されている。
【００２７】４０はＤＣ／ＤＣコンバータのコントロー
ル回路であり、太陽電池８で発電された直流電力をスイ
ッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）４１と昇圧トランス４２
を用いて昇圧した後インバータ回路の直流部に出力す
る。
【００２８】４３は切換スイッチであり連動する２片を
有している。この切換スイッチ４３を操作することによ
って、太陽電池８をフィルター回路４４に接続するか又
は太陽電池８を開放するかの選択を行なうものである。
【００２９】図５はフィルター回路４４を示す電気回路
図である。この図において、４５，４６はバリスタ、４
７はアレスタ、４８はダイオードであり太陽電池８への
電力の逆流を防止する。４９〜５１，５３，５４，５６
〜５８はノイズ吸収用のコンデンサ、５２，５５はチョ
ークコイルであり、ノイズフィルターを構成している。
５９は平滑用の電解コンデンサ、６０は直流電流検出器
であり、シャント抵抗を用いることなく直流電流を検出
するもの（ホール素子を用いたもの）であり、この直流
電流を端子６５からコントロール回路４０へ出力する。
尚、６１，６２は抵抗、６３は電流検出器６０の電源用
のコンデンサ、６４はノイズ吸収用のコンデンサであ
る。
【００３０】６６は端子であり、コンデンサ５９の端子
電圧をコントロール回路４０へ出力する。
【００３１】図６は図４に示した昇圧トランス４２、ス
イッチング素子４１、ダイオードブリッジ６７、フィル
ター回路６８の具体的な電気回路図てある。６９，７０
はスイッチング素子であり、コントローラ４０からの信
号でＯＮ／ＯＦＦする。これらスイッチング素子がＯＮ
／ＯＦＦすることによって昇圧トランス４２の２次側に
誘起電力が生じる。この誘起電圧はダイオードブリッジ
６７で全波整流されてフィルター回路６８を介して直流
電力に変換される。
【００３２】７１はチョークコイル、７２〜７５，７７
はノイズ吸収用のコンデンサ、７６はノイズフィルター
である。ＣＦ，ＣＶ２はコネクタである。
【００３３】図７は図４に示すコントロール回路４０の
具体的な電気回路図である。コネクタ６５を介して供給
されるところの電流値を表わす電圧はコネクタＣＭを介
して室外ユニットの制御用のマイコンに供給される。
【００３４】８０はＶ／Ｆ（電圧／周波数）変換回路で
あり、コネクタ６６（図５に示す）から出力される電圧
を電圧に応じた周波数のパルス列に変換してトランジス
タ８１へ出力する。８２は高速動作が可能なフォトカプ
ラであり、このフォトカプラ８２の出力はトランジスタ
８３，８４で、波形成形及び電力増幅した後、コネクタ
ＣＭに与える。フォトカプラ８２を用いることによっ
て、Ｖ／Ｆ変換回路８０側とコネクタＣＭ側とが絶縁さ
れる。
【００３５】図８はＶ／Ｆ変換回路８０の具体的な電気
回路図である。８５は２個の差動増幅器を収納した集積
回路であり、発振回路を構成している。発振周波数は６
番端子と７番端子との間に与えられる電圧差によって決
まる。
【００３６】また図７において、９０は異常電圧検出回
路であり、コネクタＣＶ２に供給される電圧が２９０
［Ｖ］以上になった際に信号をフォトカプラ９１へ出力
する。フォトカプラ９１はこの信号に応じてコネクタＣ
Ｍへ信号を与える。
【００３７】図９は異常電圧検出回路９０の具体的な電
気回路図である。９２は定電圧出力回路（ＴＬ４３１Ａ
ＣＬＰ）であり、集積回路９３（集積回路８５と同じ回
路）の２番端子へ基電圧を供給する。コネクタＣＶ２か
らの電圧は抵抗９３，９４で分圧された後３番端子へ与
えられる。
【００３８】また図７において、１００はＦＥＴのドラ
イブ回路であり、フォトカプラ１０１を介して与えられ
る信号（ＯＮデューティーが変えられた一定周波数のパ
ルス波）に基づいてＦＥＴ６９，７０のＯＮ／ＯＦＦ信
号を生成する（ＯＮデューティーが変化する３２Ｋｚの
ＯＮ／ＯＦＦ信号）。
【００３９】ドライブ回路１００からの出力は抵抗１０
２，１０３を介して出力され、コネクタＣＦからＦＥＴ
６９，７０へ供給される。尚、ＦＥＴ６９，７０へ与え
られるＯＮ／ＯＦＦ信号はＯＮ／ＯＦＦがお互に逆転し
た信号である。
【００４０】図１０はドライブ回路１００の具体的な電
気回路図である。この図において、１０４は集積回路
（ＬＰＣ４９４Ｃ）であり、スイッチング電流を構成す
るＦＥＴ６９，７０を駆動するためのＯＮ／ＯＦＦ信号
（３２ＫＨｚ）を９番端子、１０番端子から出力するも
のである。１０番端子の出力は９番端子の出力を反転し
たものである。
【００４１】１３番端子からは＋５［Ｖ］の定電圧が出
力され、この電圧が抵抗１０５を介してフォトカプラ１
０１でスイッチングされることによって、コンデンサ１
０６の端子電圧はフォトカプラ１０１からの信号（ＯＮ
デューティーの変えられるパルス波形）に応じた電圧に
平滑される。この電圧は１６番端子に与えられる。この
電圧に基づいてＯＮデューティーを調節したＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号が生成される。発振周波数は５番端子と６番端子
との間に接続される抵抗１０７とコンデンサ１０８で設
定される。
【００４２】さらに２番端子はこの集積回路の動作を制
御する端子であり、この２番端子に所定以上の電圧（Ｈ
レベル電圧）が印加されている時に信号の出力動作を行
なう。従って、コネクタ１０９がアースレベル（約０
［Ｖ］）になった時には信号の出力動作が停止するもの
である。このコネクタ１０９は図４に示すスイッチ４３
が太陽電池を開放する側にある時にフィルター回路４４
のアースレベル（０［Ｖ］）に接続され、電位がアース
レベルになる。
【００４３】１１０は電力増幅用のバッファ回路（ＴＳ
Ｃ１４２７ＣＰＡ）であり、集積回路１０４の９番端
子、１０番端子から出力されたＯＮ／ＯＦＦ信号をＦＥ
Ｔ６９，７０を駆動できるレベルまで電力増幅する。
【００４４】このように構成されたコントロール回路４
０は、太陽電池８の出力電流を表わす電圧をマイコン１
１１へ転送し、太陽電池８の出力電圧を表わす周波数の
パルス波をマイコン１１１へ積分回路を介して与え、昇
圧トランス（スイッチングトランス）４２の出力を整流
した後の２次電圧（後記する倍電圧回路で平滑されてい
る）が２９０［Ｖ］以上か否かを表わす信号をマイコン
１１１（インテル社８７９７ＪＦにプログラムを格納し
たもの）へ与えると共に、マイコン１１１から供給され
るＰＷＭ制御された信号に基づいてＦＥＴをＯＮ／ＯＦ
ＦさせるさいのＯＮデューティーを変え、前記２次電圧
を調節するものである。
【００４５】また、図４において、１１２はコントロー
ル回路４０で用いる電源用のノイズフイルターである。
１１３，１１４は夫々外気温度を検出するサーミスタ、
室外側熱交換器１１の温度を検出するサーミスタであ
る。
【００４６】外気温度を検出することによってマイコン
１１１はリレーを介して接片１１５，１１６，１１７を
制御して室外側送風機１９（電動機）の送風量（回転
数）を制御する。これらの接片１１５〜１１７を制御す
ることによって送風量は強強、強、弱、停止の４段に制
御される。
【００４７】冷房運転時は外気温度が２９℃以下で弱に
なり、３１℃以上で強になる。強／弱の切換りには２℃
の温度ディファレンシャルが設定されている。圧縮機９
に供給される三相交流電力の周波数が０Ｈｚの時は停止
である。
【００４８】暖房運転時は外気温度と前記三相交流電力
の周波数とに基づき図１１に示すように制御される。熱
交温度による区域では、サーミスタ１１４の検出する熱
交換器温度が５℃以上で弱、０℃以下で停止になる。弱
／停止の切換りには５℃の温度ディファレンシャルが設
定されている。
【００４９】四方弁１０、電磁弁１８はマイコン１１１
からの信号でフォトトライアック１１８，１１９のＯＮ
／ＯＦＦを制御して行なわれる。尚、除霜運転は前記外
気温度と前記熱交換器温度とマスク時間との関係が所定
の条件を満した時に行なわれる。
【００５０】１２０はシリアル信号回路であり、室内ユ
ニットのマイコンとマイコン１１１との間で信号の送受
を行なうためのインターフェース回路である。
【００５１】図４において、コネクタ３９を介して与え
られた単相１００［Ｖ］交流電力は、ノイズフィルター
１２１，リアクタ１２２を介して全波整流する整流回路
１２３へ供給される。１２４，１２５は平滑用のコンデ
ンサであり、整流回路１２３と合わせて倍電圧整流回路
を構成している。従って、約２８０［Ｖ］の直流電力が
得られる。
【００５２】この倍電圧整流された後の直流電力はノイ
ズフィルター１２６を介し、コンデンサ１２７で平滑さ
れた後インバータ回路１２８へ供給される。インバータ
回路１２８は三相ブリッジ状に接続された６個のパワー
スイッチング素子（トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴな
ど）で構成されており、夫々のスイッチング素子がＰＷ
Ｍ理論に基づいて得られたＯＮ／ＯＦＦ信号に対応して
ＯＮ／ＯＦＦ動作し、三相疑似正弦波で成る三相交流を
圧縮機９（三相誘導電動機）に供給する。従って、圧縮
機９の能力（回転数）は三相疑似正弦波の周波数で決め
ることができる。
【００５３】マイコン１１１は室内ユニットから送信さ
れた信号に対応した周波数の三相疑似正弦波を得るため
の信号を生成するものであり、その生成方法は特に限定
されるものでないので説明は省略する。（一例としては
ＵＳＰ４６９８７４４がある。）１２９は電流ヒュー
ズ、１３０はバリスタ、１３１はＣ．Ｔ．（カレントト
ランス）であり、コネクタ３９から供給される交流電力
の電流を検出する。このＣ．Ｔ．１３１の出力は電流検
出回路１３２で直流電圧に変換した後、マイコン１１１
が入力して制御を行なう。
【００５４】マイコン１１１はＣ．Ｔ．１３１が検出し
た電流が設定値、例えば１５［Ａ］を越えないように三
相疑似正弦波の周波数を負の側へ補正する。すなわち電
流が１５［Ａ］以下になるまで周波数を下げる。これに
よってコネクタ３９から供給される交流電力が１５
［Ａ］を越えることがなくなる。
【００５５】１３３，１３４は電流ヒューズ、１３５は
電源回路であり、マイコン１１１の駆動用電源を生成す
る。
【００５６】１３６は圧縮機９の高温となる所の温度を
検出するサーミスタであり、マイコン１１１はこの温度
が設定温度、例えば１０４℃を越えないように三相疑似
正弦波の周波数を負の側へ補正する。これによって圧縮
機９の過負荷による温度上昇を防止している。
【００５７】太陽電池８側から供給される直流電力は、
倍電圧整流の際に用いるコンデンサ１２４，１２５の両
端Ｐ，Ｎ間に同極になるように接続されている。
【００５８】コントロール回路４０により太陽電池８か
らの出力された直流電力を倍電圧整流で得られる電圧よ
り高い電圧に降圧／昇圧する。倍電圧整流で得られる直
流電力の電圧は理論上（無負荷）は２８０Ｖであるが、
ノイズフィルター１２１，１２６、チョークコイル（リ
アクタ）１２２、整流回路１２３、コンデンサ１２４，
１２５の損失により負荷を接続した状態で約２５０Ｖ程
度である。従って、端子Ｐ，Ｎ間に供給される電圧の範
囲は２５０Ｖ以上が得られればよい。またインバータ回
路１２８に用いたスイッチング素子の耐圧の制限から出
力電圧の上限電圧を異常電圧検知回路で２９０Ｖに設定
している。
【００５９】このように電圧を設定することによって太
陽電池８の直流出力をインバータ回路１２８に供給でき
ると共に、太陽電池の出力が低下したときなど太陽電池
の出力が不足し電圧が低下するような時には、コネクタ
３９からの交流電力が供給されて、インバータ回路１２
８には常に必要な電力が供給されるものである。
【００６０】また、太陽電池は最も効率のよい動作点
（電流と電圧）で発電させることによって最大の電力が
得られることが一般に知られている。すなわち最大電力
が得られている時が日射量によらない効率のよい動作点
となる。
【００６１】図１２は太陽電池から最大発電電力を得る
ためのフローチャートであり、マイコン１１１が内部の
ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて行なう動作で
ある。尚、マイコン１１１のイニシャル処理及び他の処
理は省略する。また、このフローチヤートはマイコン１
１１から出力されるパルス波形のＯＮデューティ−を変
えるための動作である。
【００６２】このフローチャートにおいてステップＳ１
１で直流電流検出部６０の検出した電流とコネクタ６６
から出力される電圧の値（太陽電池の電流と電圧）を入
力する。
【００６３】次にステップＳ１２でこの電流と電圧から
直流電力Ｐ（空気調和機に太陽電池から供給される直流
電力）を算出する。この時、すでに格納されている直流
電力の値（前回算出した直流電力Ｐの値）は予めＰ０に
転送されている。従って、Ｐ０は前回算出した直流電力
の値、Ｐは今回算出した直流電力の値である。
【００６４】次いでステップＳ３へ進み異常電圧検出回
路９０からの信号があるか否かの判断（端子Ｐ，Ｎ間に
印加される電圧が２９０Ｖ以上になったか否かの判断）
を行なう。ステップＳ１３の条件を満たすときはステッ
プＳ１４へ進み、パルス信号のＯＮデューティ−比Ｄを
現在の値から４％減らし、Ｄ＝Ｄ−４％と新たに設定す
る。図１３参照 ステップＳ１５、ステップＳ１６では前回算出した直流
電力Ｐ０と今回算出した直流電力Ｐとの大小を比較す
る。Ｐ＞Ｐ０のとき（ステップＳ１５の条件を満たすと
き）はステップＳ１７へ進みパルス信号のＯＮデューテ
ィ−比Ｄを１％増加させＤ＝Ｄ＋１％とする。Ｐ＜Ｐ０
のとき（ステップＳ１６の条件を満たすとき）はステッ
プＳ１８へ進みパルス信号のＯＮデューティ−比Ｄを１
％減らしＤ＝Ｄ−１％とする。
【００６５】このように直流電力Ｐと直流電力Ｐ０とを
比較してパルス信号のＯＮデューティ−比Ｄを増減させ
ることによって電流と電圧の積で求まる直流電力が最大
に成るようなパルス信号のＯＮデューティー比Ｄが自動
的に設定される。（ステップＳ１３の条件を満たさない
とき）すなわち、常に太陽電池の発電が最大になるよう
な電流、電圧が得られるものである。
【００６６】尚、ステップＳ１４を実行すると次いでス
テップＳ１８を実行するので、ステップＳ１３の条件を
満たすときは実質的にＤ＝Ｄ−５％を実行したのと同じ
ことになる。
【００６７】ステップＳ１９では変更されたパルス信号
のＯＮデューティ−比Ｄに基づくパルス信号を端子Ｓか
ら出力する（図１３）。パルス信号の生成方法としては
ＯＮデューティ−比Ｄに対する時間とＯＦＦの時間とを
タイマーに設定し、このタイマーのカウントに基づいて
端子Ｓの出力をＯＮ（Ｈ電圧レベル）、ＯＦＦ（Ｌ電圧
レベル）に切換えてパルス信号を生成する。
【００６８】次いでマイコン１１１のプログラムを続け
て実行するものである。このように構成することによっ
てパルス信号のＯＮデューティ−比はプロクラムの１サ
イクル毎（１サイクルの時間が短い場合は所定時間例え
ば０．１〜１．０ｓｅｃ毎としても良い）に変更（制
御）されるものである。
【００６９】図１３に示すような信号（例えば２．５Ｋ
Ｈｚ程度）が図７に示すコネクタＣＭ、フォトカプラ１
０１を介してドライブ回路１００へ供給される。図１４
はこの信号に対して得られる信号Ｓ，Ｓバーであり、こ
の信号でＦＥＴ６９，７０がＯＮ／ＯＦＦする。
【００７０】尚、信号のＯＮデューティ−Ｄは０％〜９
９％の範囲で可変されＤは０％，９９％を越えないよう
に規制が行なわれている。またコネクタ６６を介して与
えられる電圧が８５Ｖ以下、又は１５０Ｖ以上の時はＯ
Ｎデューティ−ＤがＤ＝０に規制され、ドライブ回路１
００の発振を停止させて太陽電池の保護を行なう。この
保護は例えば図１２に示すフローチャートのステップＳ
１２とステップＳ１３との間にこれらの条件を判断する
ステップを挿入すれば容易に構成することができる。さ
らには太陽電池からの出力電流が所定値（例えば６．０
［Ａ］）を越えないようにＤを規制してもよい。
【００７１】図１５は図１２に示すフローチャートのＡ
から続くフローチャートであり、圧縮機９に供給される
三相の疑似正弦波の周波数Ｆを決めるフローチャートで
ある。
【００７２】Ｆ0は室内ユニットから送信された目標周
波数の値、Ｆは現在圧縮機に供給されている疑似正弦波
の周波数、ＩはＣ．Ｔ．１３１が検出した電流を示して
いる。
【００７３】このフローチャートにおいて、ステップＳ
２０で目標周波数Ｆ0、電流Ｉを入力する。次いでステ
ップＳ２１でスイッチのＯＮ／ＯＦＦ又は信号の有／無
を判断する。このスイッチは室内ユニット、室外ユニッ
トのいずれに設けても良い。スイッチを室内ユニット又
はリモコンに設けた場合は室内ユニットがスイッチのＯ
Ｎ／ＯＦＦに対応した信号を送信する。従ってマイコン
１１１は信号の有／無を判断すればよい。
【００７４】次いでステップＳ２２で電流Ｉが２．０
［Ａ］以上か否かの判断を行なう。すなわち、室外ユニ
ットに流れ込む電流（Ｃ．Ｔ．１３１の取付位置を変え
て圧縮機９に供給される電流（太陽電池から供給される
電力を除く）のみを検出するようにしても良い。）が
２．０［Ａ］以上か否かの判断を行なう。尚、この判断
に用いる２．０［Ａ］の定数はこの判断の復帰に対して
は１．０［Ａ］のディファレンシャルを設定している。
この条件を満たす時はステップＳ２５へ進む。
【００７５】従って、一度この判断（ステップＳ２２）
が満たされると、２．０［Ａ］の定数が１．０［Ａ］に
変り、電流Ｉが１．０［Ａ］より小さくなるまでこのス
テップＳ２２はＹｅｓの判断になる。この１．０［Ａ］
の値は圧縮機９に９Ｈｚ（最低運転可能周波数）の疑似
正弦波を供給するに必要な室外ユニット（マイコン１１
１やコントロール回路４０などの動作電流を含む）の消
費電流である。
【００７６】この判断（ステップＳ２２）を行なうこと
によって、室外ユニットに室内ユニット（コネクタ３
９）から供給される電流を２．０［Ａ］以下に押えて、
常に太陽電池８で発電された直流電力を１００％利用し
た運転、すなわちこの直流電力を主に用いて圧縮機９の
運転が行なわれる。
【００７７】圧縮機９の能力は、太陽電池８からの電力
とこの２．０［Ａ］の電流とを加えた電力以内で室内ユ
ニットからの目標周波数Ｆ0を満たす能力に設定され
る。
【００７８】ステップＳ２３、ステップＳ２４では現在
の周波数Ｆと目標周波数Ｆ0との大小を比較し、ステッ
プＳ２５でＦの減少又はステップＳ２８でＦの増加を行
なう。
【００７９】ステップＳ２６，Ｓ２７で周波数Ｆの下限
値（Ｆ＝９）が設定される。従って、Ｆ＝９の時はステ
ップＳ２２の判断に関係なく圧縮機９は９Ｈｚで運転さ
れる。
【００８０】ステップＳ２９は周波数Ｆ（前記のステッ
プで設定された周波数）の三相疑似正弦波を生成するス
テップである。尚、このフローチャートでは圧縮機９の
下限周波数を９Ｈｚとしているが０Ｈｚとしてもよい。
すなわち、圧縮機９を太陽電池８からの出力のみで駆動
するようにしても良い。この場合、マイコン１１１やコ
ントロール回路４０などの駆動電力をコネクタ３９から
直接取り（Ｃ．Ｔ．１３１で検出されない）、太陽電池
８で発電される電力Ｐ（図１２のフローチャート参照）
を圧縮機９が消費する電力Ｗ（Ｉ×電圧（周波数に対し
て電圧は予めＶ／Ｆが一定になるように設定されている
のでマイコン１１１の内部で演算して求めることができ
る。））越えないようにＦの値の値を補正する。（図１
６参照）図１５と同じ動作のステップは同じステップ番
号を付ける。尚、Ｖ0は太陽電池８の発電電圧である。
【００８１】図１７は３台の空気調和機と３枚の太陽電
池パネルとから本発明を構成した際のシステム図であ
る。尚、空気調和機の台数及び太陽電池パネルの枚数は
３台または３枚の限るものではない。
【００８２】２０１〜２０３は太陽電池パネルであり夫
々の直流電力の最大出力は５００Ｗである。１，２０
５，２０６は空気調和機の室外ユニットであり直流電源
母線２０７（２線）を介して太陽電池パネル２０１〜２
０３に接続されている。室外ユニット１，２０５，２０
６には夫々室内ユニット５，２０９，２１０が対に接続
され、室外ユニット１，２０５，２０６を熱源側とし室
内ユニット５，２０９，２１０を利用側として室内ユニ
ット５，２０９，２１０の設置される部屋の空調運転が
行なわれるように構成されている。
【００８３】室外ユニット１，１０５，１０６と室内ユ
ニット５，２０９，２１０とは夫々接続線４，２１２，
２１３（交流電力の供給線、信号線、共通線からなる３
線）で接続されている。室内ユニット５，２０９，２１
０から室外ユニット１，２０５，２０６へは単相交流電
力と制御信号が供給され、室外ユニット１，２０５，２
０６から室内ユニット５，２０９，２１０は制御信号が
供給される。
【００８４】２１４は単相の交流電源（商用交流電源）
であり、交流配線２１５（２線）を介して室内ユニット
５，２０９，２１０へ交流電力を供給している。室内ユ
ニット５は電流ブレーカ２１６、交流配線２１７（２
線）を介して交流電力が供給され、室内ユニット２０９
は電流ブレーカ２１８、交流配線２１９（２線）を介し
て交流電力が供給され、室内ユニット２１０は電流ブレ
ーカ２２０、交流配線２２１（２線）を介して交流電力
が供給される。
【００８５】このように構成された空気調和機は部屋の
負荷の大きさや、設定温度と室温との関係から空調能力
を調節して空調運転を行なう。
【００８６】夫々の室内ユニットと室外ユニットは前記
した空気調和機と同じ構成であるため説明は省略する。
【００８７】図１８は太陽電池２０１〜２０３からの入
力電力を所定値（５００［Ｗ］）に規制するようにした
場合のフローチャートである。このフローチャートにお
いてステップＳ１で電流検出部６０の検出した電流とコ
ネクタ６６から出力される電圧の値（太陽電池の電流と
電圧）を入力する。
【００８８】次にステップＳ２でこの電流と電圧から直
流電力Ｐ（空気調和機に太陽電池から供給される直流電
力）を算出する。この時、すでに格納されている直流電
力の値（前回算出した直流電力Ｐの値）は予めＰ０に転
送されている。従って、Ｐ０は前回算出した直流電力の
値、Ｐは今回算出した直流電力の値である。
【００８９】次いでステップＳ３へ進み異常電圧検出回
路９０からの信号があるか否かの判断（端子Ｐ，Ｎ間に
印加される電圧が２９０Ｖ以上になったか否かの判断）
を行なう。ステップＳ４では直流電力Ｐが５００Ｗより
大きいか否かの判断を行なう。ステップＳ３、ステップ
Ｓ４の条件を満たすときはステップＳ５へ進み、パルス
信号のＯＮデューティ−比Ｄを現在の値から４％減ら
し、Ｄ＝Ｄ−４％と新たに設定する。
【００９０】ステップＳ６、ステップＳ７では前回算出
した直流電力Ｐ０と今回算出した直流電力Ｐとの大小を
比較する。Ｐ＞Ｐ０のとき（ステップＳ６の条件を満た
すとき）はステップＳ８へ進みパルス信号のＯＮデュー
ティ−比Ｄを１％増加させＤ＝Ｄ＋１％とする。Ｐ＜Ｐ
０のとき（ステップＳ７の条件を満たすとき）はステッ
プＳ９へ進みパルス信号のＯＮデューティ−比Ｄを１％
減らしＤ＝Ｄ−１％とする。
【００９１】このように直流電力Ｐと直流電力Ｐ０とを
比較してパルス信号のＯＮデューティ−比Ｄを増減させ
ることによって電流と電圧の積で求まる直流電力が最大
に成るようなパルス信号のＯＮデューティ−比Ｄが自動
的に設定される。（ステップＳ３、ステップＳ４の条件
を満たさないとき）すなわち、常に太陽電池の発電が最
大になるような電流、電圧が得られるものである。
【００９２】尚、ステップＳ５を実行すると次いでステ
ップＳ９を実行するので、ステップＳ３又はステップＳ
４の条件を満たすときは実質的にＤ＝Ｄ−５％を実行し
たのと同じことになる。
【００９３】ステップＳ１０では変更されたパルス信号
のＯＮデューティ−比Ｄに基づくパルス信号を端子Ｓか
ら出力する。パルス信号の生成方法としてはＯＮデュー
ティ−比Ｄに対応する時間とＯＦＦの時間とをタイマー
に設定し、このタイマーのカウントに基づいて端子Ｓの
出力をＯＮ（Ｈ電圧レベル）、ＯＦＦ（Ｌ電圧レベル）
に切換えてパルス信号を生成する。
【００９４】次いでマイコン１１１のプログラムを続け
て実行するものである。
【００９５】またこのように構成することによって、夫
々の空気調和機は太陽電池（太陽電池パネル２０１〜２
０３）の出力を常に最大にするように動作するものであ
る。従って、雨や曇りの日などでも自動的に太陽電池の
動作点を最大出力が得られる点に調節することができる
ものである。
【００９６】夫々の空気調和機で消費される太陽電池か
らの出力を５００Ｗ（空気調和機の定常運転時の消費電
力を基に設定）規制（ステップＳ４）し、またインバー
タ回路１２８に印加される電圧を２９０Ｖ以下に規制
（ステップＳ３）することによって、インバータ回路に
太陽電池側から供給される直流電力を実質的に規制する
ものである。従ってＤＣ／ＤＣコンバータ（フィルター
４４，６８，ＦＥＴ６９，７０、昇圧トランス４２、整
流回路６７）の電力容量の設計は実質的に５００Ｗに耐
えるものであればよく、ＤＣ／ＤＣコンバータの小型
化、放熱対策が容易になり、ＤＣ／ＤＣコンバータの室
外ユニットへの収納がユニットの外観を余り大きくする
ことなく可能になるものである。
【００９７】能力可変型の圧縮機を用いた空気調和機の
消費電力は運転開始時に特に大きく、負荷変動時（ドア
や窓の開閉時）時に大きく、定常運転時（安定したと
き）には小さくなる。この内、定常運転時は全体の約８
０％程度を占めその消費電力は５００Ｗ以下となる。但
し、最大消費電力が１５００〜２０００Ｗ程度の空気調
和機、最大消費電力が大きい空気調和機では定常運転時
の消費電力も大きくなる。
【００９８】太陽電池に空気調和機を接続する場合、太
陽電池の最大発電量（晴れのとき）をこの定常運転時の
消費電力に合わせることが太陽電池の余剰発電防止とな
り太陽電池を効率よく利用することができる。尚、太陽
電池の発電量が不足のときは交流電源から電力が補われ
る。
【００９９】従って、太陽電池に複数の空気調和機を接
続する場合は、太陽電池の最大発電量を空気調和機の台
数×定常運転時の消費電力とするのが好ましい。この場
合、常に全ての空気調和機が運転していればよいが、例
えば空気調和機が１台しか運転しない場合には起動時に
太陽電池からＤＣ／ＤＣコンバータに１５００〜２００
０Ｗ（但し太陽電池の最大発電量以下）の直流電力が供
給されることになる。この為、ＤＣ／ＤＣコンバータも
１５００〜２０００Ｗに耐える設定が必要になるが、本
発明のように５００Ｗ（所定値）に規制することによっ
てこの設計が不要になるものである。
【０１００】また、このように空気調和機が１台しか運
転していないときには太陽電池から余剰電力が生じるの
で、特に運転する確率が高い空気調和機を１台選出し、
他の空気調和機が停止この空気調和機のみが運転すると
きは前記５００Ｗの所定値を１０００Ｗ程度に増加させ
るような制御を行ってもよい。この時、この選出した空
気調和機に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータは１０００
Ｗに耐えるように設計する。
【０１０１】また、夫々の空気調和機においてタイマー
を用いて前記所定の値を１０００Ｗ程度に増加させる時
間を起動から１時間程度と短時間に規制すれば、ＤＣ／
ＤＣコンバータは５００Ｗの設定のままでよい。
【０１０２】尚、他の空気調和機が運転しているか否か
の判断は夫々の空気調和機からの信号で判断する。また
は、空気調和機の台数が少ないときはＤＣ／ＤＣコンバ
ータへ供給される直流電力の電圧と電流との関係からも
判断することができる。
【０１０３】図１９はＤＣ／ＤＣコンバータの他の実施
例を示す要部電気回路図である。この図において３０１
は積分回路であり、マイコン１１１の端子から与えられ
たパルス信号をフォトカプラを介して入力した後積分
し、電圧信号でＰＷＭ発振回路３０２へ出力する。ＰＷ
Ｍ発振回路３０２は電圧信号に応じてＯＮデューティ−
比を０〜４５％に変えた３２ＫＨｚのパルス信号をＦＥ
Ｔ３０３のゲートへ出力する。ＦＥＴ３０３がＯＮ／Ｏ
ＦＦすることによってスイッチングトランス３０４の２
次側に交流電力が発生し、この交流を整流ダイオード３
０５と平滑コンデンサ３０６で整流、平滑して直流電力
を得る。この直流電力の電圧は太陽電池の発電量が小さ
いときにも２５０Ｖ以上の電圧が得られるように昇圧さ
れる。
【０１０４】
【発明の効果】本発明の空気調和機の制御方法は、夫々
が交流電源から交流電力が供給されている複数台の空気
調和機と太陽電池とを単一系統の直流電源母線で接続
し、夫々の空気調和機は交流電力を整流して得られる直
流電力に直流電源母線を介して太陽電池から供給される
直流電力を加えて空気調和機の運転電力として用いると
共に、太陽電池から供給される直流電力が所定値を越え
ないように直流電源母線から空気調和機へ流入する直流
電力を規制するので、空気調和機の運転台数の少ないと
きに単一の空気調和機に太陽電池からの直流電力が集中
することがなくなり、空気調和機の太陽電池に対する耐
電力容量を所定値以下に設計することができる。すなわ
ち、耐電流、耐熱対策が容易になり空気調和機の小型
化、低価格化が可能になり、太陽電池を電源とする空気
調和機の複数台設置の普及に貢献するものである。
【０１０５】さらに、太陽電池の出力を常に最大になる
ように制御するので、太陽電池を効率よく利用すること
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す空気調和機の概略図であ
る。
【図２】空気調和機の冷凍サイクルを示す図である。
【図３】室内ユニットの電気回路を示す要部ブロック図
である。
【図４】室外ユニットの電気回路を示す要部ブロック図
である。
【図５】フィルター回路の電気回路図である。
【図６】図４に示した昇圧トランス以下の電気回路図で
ある。
【図７】図４に示すコントロール回路の電気回路図であ
る。
【図８】Ｖ／Ｆ変換回路の電気回路図である。
【図９】異常電圧検出回路の電気回路図である。
【図１０】ドライブ回路の電気回路図である。
【図１１】室外側送風機の送風量の関係を示す説明図で
ある。
【図１２】太陽電池から最大発電電力を得るためのフロ
ーチャートである。
【図１３】マイコンからドライブ回路に与えられる信号
の波形図である。
【図１４】ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御する信号の波形
図である。
【図１５】三相の疑似正弦波の周波数を決めるフローチ
ャートである。
【図１６】圧縮機を太陽電池の出力のみで駆動する際に
用いるフローチャートである。
【図１７】３台の空気調和機と３枚の太陽電池パネルと
から本発明を構成した際のシステム図である。
【図１８】太陽電池からの入力電力を所定値に規制する
ようにした場合のフローチャートである。
【図１９】ＤＣ／ＤＣコンバータの他の実施例を示す要
部電気回路図である。
【符号の説明】
１ 室外ユニット ２，３ 冷媒配管 ４ 配線 ５ 室内ユニット ８ 太陽電池 ２０１〜２０３ 太陽電池パネル ２０４〜２０６ 室外ユニット ２０７ 直流電源母線 ２０８〜２１０ 室内ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古賀 健一 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 中村 由浩 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 小倉 一雄 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 夫々が交流電源から交流電力が供給され
    ている複数台の空気調和機と太陽電池とを単一系統の直
    流電源母線で接続し、夫々の空気調和機は交流電力を整
    流して得られる直流電力に直流電源母線を介して太陽電
    池から供給される直流電力を加えて空気調和機の運転電
    力として用いると共に、太陽電池から供給される直流電
    力が所定値を越えないように直流電源母線から空気調和
    機へ流入する直流電力を規制することを特徴とする空気
    調和機の制御方法。
  2. 【請求項２】 太陽電池は複数の太陽電池に分割され、
    夫々の太陽電池は直流電源母線に接続されていることを
    特徴とする請求項１に記載の空気調和機の制御方法。
  3. 【請求項３】 交流電源から供給される交流電力と太陽
    電池から供給される直流電力とを用いて空調運転を行な
    う空気調和機において、太陽電池から空気調和機に供給
    する直流電力の電圧を変えるコンバータを備え、この直
    流電力が最大値になるようにコンバータで電圧を変える
    ことを特徴とする空気調和機の制御方法。
  4. 【請求項４】 交流電源から供給される交流電力と太陽
    電池から供給される直流電力とを用いて空調運転を行な
    う空気調和機において、太陽電池から供給される直流電
    力の電圧が所定電圧以下になった際に、直流電力の太陽
    電池から空気調和機への供給を停止することを特徴とす
    る空気調和機の制御方法。
  5. 【請求項５】 交流電源から供給される交流電力と太陽
    電池から供給される直流電力とを用いて空調運転を行な
    う空気調和機において、この空気調和機は冷媒圧縮機を
    用いた冷凍サイクルを備えると共に、この冷媒圧縮機を
    前記交流電力と前記直流電力とを用いて駆動するモード
    と冷媒圧縮機を前記直流電力を主に用いて駆動するモー
    ドとを有することを特徴とする空気調和機の制御方法。
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