JPH0875221A

JPH0875221A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH0875221A
Application number: JP6210093A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kishi; 繁岸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】太陽電池を最大限に利用し、商用電源からの
電力の利用を最小限度とする。【構成】日照量や負荷の大きさによって太陽電池２３
からの電力だけでは圧縮機駆動回路１４の必要電力を賄
い切れない場合、電流制御回路１３は駆動回路３４を制
御し、半導体スイッチ２８のオン，オフのデューティ比
を１段階変化させることにより、圧縮機駆動回路１４の
入力電力Ｐ２と商用電源１１からの入力電力Ｐ１との差
電力ΔＰが、上記デューティ比の変化の前後で増加した
か否か判定し、これが増加する方向に半導体スイッチ２
８のオン，オフのデューティ比を同様に変化させる。こ
れにより、この電力差ΔＰが最大になるようにし、この
ときのデューティ比で半導体スイッチ２８をオン，オフ
制御する。このとき、太陽電池２３は最大の電力を発生
しており、不足分が商用電源１１から供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、商用電源と太陽電池と
を電源とする空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータ技術の向上とともに、家庭用
の空気調和機においても、圧縮機の可変速制御が可能と
なり、大幅な省電力化と快適性の向上が可能となった。
一方、製造技術の向上や利用範囲の拡大などにより太陽
電池の価格低減が可能となり、家庭用機器の電源として
の利用が可能となってきた。このようなことから、太陽
電池を空気調和機の電源として利用されるようになって
きている。

【０００３】また、圧縮機を可変制御するために用いら
れるインバータ装置は、整流平滑回路のコンデンサイン
プット型のものを使用しているため、力率が低下すると
いう問題があるが、リアクタを設けたり、半導体スイッ
チを使用して整流平滑回路の入力電流を正弦波近似制御
することにより、力率の改善も可能となっている。

【０００４】圧縮機を可変速制御可能とした空気調和機
の電源として太陽電池をも用いるようにしたものとし
て、例えば特開昭６２ー２２１０１４号公報に記載のも
のが知られている。

【０００５】これは、整流平滑回路に力率改善用のリア
クタと半導体スイッチとを設け、この半導体スイッチの
オン，オフによって整流平滑回路の入力電流を正弦波近
似制御し、この整流平滑回路に太陽電池を並列に接続し
て、整流平滑回路からの電力と太陽電池からの電力とを
圧縮機の駆動回路であるインバータ装置に供給するよう
にしたものである。

【０００６】そして、かかる構成において、インバータ
装置の入力電圧を検出して直流基準電圧とを比較し、こ
れらが一致するように上記の半導体スイッチのオン，オ
フ制御をする。ここで、この直流基準電圧は太陽電池が
最大出力を発生するときの電圧（最適動作電圧）であ
る。つまり、インバータ装置の入力電圧が常にこの太陽
電池の最適動作電圧に等しくなるように、半導体スイッ
チのオン，オフを制御して整流平滑回路の出力電圧を制
御するものである。

【０００７】そこで、インバータ装置の入力電圧が上記
直流基準電圧よりも低いときには、半導体スイッチのオ
ン，オフを制御して整流平滑回路の出力電圧を高め、イ
ンバータ装置の入力電圧がこの直流基準電圧に等しくな
るようにする。このことは、太陽電池からインバータ装
置への電力の供給が不足しており、この不足分の電力を
整流平滑回路から供給するようにしていることになる。
また、インバータ装置の入力電圧が上記直流基準電圧よ
りも高いときには、半導体スイッチのオン，オフを制御
して整流平滑回路の出力電圧を低め、インバータ装置の
入力電圧がこの直流基準電圧に等しくなるようにする。
このことは、太陽電池からインバータ装置への電力の供
給が過剰になっていることになり、この余剰分の電力を
整流平滑回路を介して商用電源に回生することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術では、インバータ装置の入力電圧が常に一定の直流基
準電圧に等しくなるように、整流平滑回路の出力電圧を
制御するものであるが、この場合、この直流基準電圧
は、太陽電池が最大電力を発生するときの太陽電池の出
力電圧、即ち、太陽電池の最適動作電圧としている。

【０００９】しかしながら、太陽電池の電圧電流特性は
太陽などの光源からの光量（以下、日照量という）に応
じて異なり、従って、太陽電池が最大電力を発生すると
きのこの太陽電池の発生電圧、即ち、上記最適動作電圧
も日照量に応じて異なる。

【００１０】その一例を図５で説明すると、日照量が
大，中，小に応じて太陽電池の電圧電流特性はＡ，Ｂ，
Ｃのように異なる。そして、特性曲線Ａのときの最大電
力発生時での電圧，電流をＶ３，Ｉ３とすると、特性曲
線Ｂのときの最大電力発生時での電圧，電流Ｖ２，Ｉ２
は夫々、Ｖ２＜Ｖ３，Ｉ２＜Ｉ３となり、特性曲線Ｃの
ときの最大電力発生時での電圧，電流Ｖ１，Ｉ１は夫
々、Ｖ１＜Ｖ２，Ｉ１＜Ｉ２となる。

【００１１】このように、太陽電池の最大電力発生時で
の出力電圧が日照量に応じて異なるから、上記従来技術
のようにインバータ装置の入力電圧を一定の直流基準電
圧に等しくなるように制御すると、例えこの直流基準電
圧を太陽電池の最適動作電圧に設定したものとしても、
日照量によっては、太陽電池の最大電力を発生するとき
の発生電圧がこの直流基準電圧とかなり異なってしまう
ため、太陽電池を最大電力を発生する状態で使用するこ
とができなくなる。

【００１２】太陽電池は、最大出力を発生している状態
で使用されるとき、最大効率で使用されることになるか
ら、太陽電池の発生電力だけではインバータ装置に対し
て電力が不足し、商用電源からこの不足分の電力を補う
場合、上記従来技術では、常に最大効率で太陽電池を使
用するというようなことはできず、太陽電池を有効に利
用することができないことになる。

【００１３】本発明の目的は、かかる問題を解消し、太
陽電池を常に有効に利用することができるようにした空
気調和機を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、太陽電池を商用電源の整流平滑回路に並
列に接続して電力を圧縮機の駆動回路に供給するように
した空気調和機において、圧縮機の駆動回路の入力電力
と整流平滑回路の入力電力との電力差が最大となるよう
に、該整流平滑回路の出力電力を制御する。

【００１５】また、本発明は、前記整流平滑回路の出力
電力を順次変化させることにより、前記最大となる電力
差を検出する。

【００１６】

【作用】圧縮機の駆動回路の入力電力と該整流平滑回路
の入力電力との差の電力は、太陽電池から供給される電
力であり、この電力差が最大となるということは、太陽
電池から最大の電力が供給されるということになる。従
って、太陽電池を最大効率点で使用することができ、太
陽電池の有効な利用が可能となる。

【００１７】また、

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。まず、図２により、本発明による空気調和機の全体
構成について説明する。ここで、１は室内機、２は室外
機、３は圧縮機、４は室内熱交換器、５は室外熱交換
器、６は切換弁、７は減圧器、８は電動機、９は室内送
風機、１０は室外送風機、１１は商用電源、１２は整流
平滑回路、１３は電流制限回路、１４は圧縮機駆動回
路、１５は室外制御回路、１６は直流電源回路、１７は
室内制御回路、１８は切換弁駆動回路、１９は室外送風
機駆動回路、２０は室内送風機駆動回路、２１−ａ，２
１−ｂは変復調回路、２２は接続線、２３は太陽電池、
２４は逆阻止回路である。

【００１９】同図において、圧縮機３と室外熱交換器５
と減圧器７と室内熱交換器４とは冷凍サイクルを形成し
ており、暖房運転時では、室外機１において、室外送風
機１０が送風することにより、圧縮機３から排出される
冷媒が室外熱交換器５で外気から吸熱し、圧縮器７で圧
縮されて室内機１での室内熱交換器４に供給される。こ
の室内熱交換器４では、室内送風機９が送風することに
より、冷媒の熱が室内に放熱される。放熱した冷媒は圧
縮機３によって室外熱交換器５に戻る。このように冷媒
が循環することにより、室内熱交換器１から室内に温風
が送り込まれ、暖房が行なわれる。冷房の場合には、切
換弁６の動作により、室内熱交換器４で冷媒の吸熱が行
なわれ、室外熱交換器５で冷媒の放熱が行なわれる。

【００２０】室外機２においては、商用電源１１から商
用交流が給電され、整流平滑回路１２で直流電圧が形成
される。また、この整流平滑回路１２に並列に、逆阻止
回路２４を介して太陽電池２３が接続されており、この
太陽電池２３からの電力と整流平滑回路１２からの電力
とが圧縮機駆動回路１４に供給されて、圧縮機３の電動
機８が駆動される。ここで、逆阻止回路２４は、整流平
滑回路１２から太陽電池２３への電流の逆流を防止する
ものである。

【００２１】また、太陽電池２３や整流平滑回路１２か
らの直流電圧は、室外制御回路１５によって制御される
切換弁駆動回路１８や室外送風機駆動回路１９の電源電
圧となるとともに、直流電源回路１６にも供給され、所
定の低電圧が形成される。この低電圧は、変復調回路２
１−ｂと接続線２２を介し、室内機１に供給される。室
内機１では、この電圧が変復調回路２１−ａを介して室
内制御回路１７や室内送風機駆動回路２０などに電源電
圧として供給される。

【００２２】ここで、接続線２２を介して、室内機１と
室外機２との間で通信を行なうことができる。即ち、室
内機１に設けられた図示しない操作部をユーザが操作す
ることにより空気調和機の起動，温度設定などの指令
が、また、温度センサなどにより室内温度などの情報が
与えられると、かかる指令や情報に基づいて室内制御回
路１７が情報信号を発生する。この情報信号は変復調回
路２１−ａに供給され、高い周波数の搬送波を変調して
送信信号が形成され、接続線２２の直流電圧に重畳され
る。これにより、この送信信号は接続線２２を介して室
外機２に送信される。室外機２では、この送信信号が変
復調回路２１−ｂで直流電圧から分離されて受信され、
情報信号に復調されて室外制御回路１５に送られる。室
外制御回路１５は、この受信した情報信号に基づいて、
圧縮機駆動回路１４や切換弁駆動回路１８，室外送風機
駆動回路１９などを制御し、室内機１からの指令に応じ
て冷凍サイクルが動作するようにする。

【００２３】また、室外制御回路１５は、室内機１から
の上記情報信号に対する応答情報や冷凍サイクルの制御
状態に応じた指令情報を出力する。かかる情報信号は変
復調回路２１−ｂに供給され、上記と同様にして、接続
線２２を介し、室内機１の室内制御回路１７に送信され
る。室内制御回路１７はこの受信した情報信号に基づい
て動作し、室内送風機駆動回路２０を制御して室内送風
機９を冷凍サイクルの動作にあわせて駆動するなどし
て、室内機１の制御を行なう。

【００２４】図１は本発明による空気調和機の一実施例
を示す構成図であって、２５は整流器、２６はリアク
タ、２７はダイオード、２８は半導体スイッチ、２９は
平滑用コンデンサ、３０ａ，３０ｂは電流検出器、３１
は電流パターン発生回路、３２は掛算回路、３３は比較
回路、３４は駆動回路、３５ａ，３５ｂは電力算出回路
であり、図２に対応する部分には同一符号を付けてい
る。

【００２５】同図において、商用電源１１からの商用交
流は整流器２５で整流され、平滑用コンデンサ２９で平
滑されて直流電圧が得られる。この整流器２５と平滑用
コンデンサ２９との間にはリアクタ２６と半導体スイッ
チ２８とダイオード２７とが設けられており、駆動回路
３４によって半導体スイッチ２８をオン，オフ制御する
ことにより、昇圧チョッパの原理を応用して入力電流を
正弦波近似している。平滑用コンデンサ２９で得られる
直流電圧は圧縮機駆動回路１４に電源電圧として印加さ
れ、また、太陽電池２３が発生する直流電圧も圧縮機駆
動回路１４に電源電圧として印加される。

【００２６】ここで、太陽電池２３の電圧電流特性が図
５の特性曲線Ａで示されるような日照量が充分大きく、
圧縮機駆動回路１４が必要とする電力を充分補う量の電
力を太陽電池２３が発生する場合には、駆動回路３４は
半導体スイッチ２８をオフ状態に保持し、圧縮機駆動回
路１４には太陽電池２３が発生する電力のみが供給され
るようにする。また、太陽電池２３の電圧電流特性が図
５の特性曲線Ｂで示されるような日照量が中程度であっ
て、太陽電池２３からの電力だけでは圧縮機駆動回路１
４が必要とする電力を賄えない場合には、太陽電池２３
を最大電力を発生する最大効率点の状態に設定し、不足
分を商用電源１１からの電力で補うようにする。このよ
うに太陽電池２３の状態を設定するのは、後述するよう
に、駆動回路３４で半導体スイッチ２８のオン，オフの
デューティ比を制御することによって実現できる。さら
に、太陽電池２３の電圧電流特性が図５の特性曲線Ｃで
示されるような日照量が非常に小さく、太陽電池２３を
最大効率点の状態に設定することができない場合には、
太陽電池２３の状態に関係なく、半導体スイッチ２８を
最大デューティ比でオン，オフ制御して商用電源１１か
ら圧縮機駆動回路１４に電力を供給するようにする。

【００２７】上記のように太陽電池２３からの電力の不
足分を商用電源１１から補う制御動作を行なうために、
圧縮機駆動回路１４の入力電力Ｐ２と商用電源１１から
の入力電力Ｐ１との差が最大となるように、半導体スイ
ッチ２８をオン，オフ制御して整流器２５の入力電流
を、従って、商用電源１１からの入力電力Ｐ１を制御す
る。ここで、太陽電池２３の発生電力をＰｓとすると、
Ｐｓ＝Ｐ２−Ｐ１であるから、この電力差（Ｐ２−Ｐ
１）を最大にすると、太陽電池２３からは発生可能な最
大の電力Ｐｓが供給されることになり、太陽電池２３を
最大効率点で使用する状態に設定できることになる。

【００２８】圧縮機駆動回路１４の入力電力Ｐ２は、圧
縮機駆動回路１４の入力電圧を検出し、電流検出器３０
ｂによって圧縮機駆動回路１４の入力電流を検出し、電
力算出回路３５ｂでこれら入力電圧，入力電流を演算処
理することにより得られる。また、商用電源１１からの
入力電力Ｐ１は、整流器２５の出力電圧を検出し、電流
検出器３０ａによって整流器２５の入力電流を検出し、
電力算出回路３５ａでこれら入力電圧，入力電流を演算
処理することにより得られる。電流制御回路１３は、求
められた電力Ｐ２，Ｐ１の電力差（Ｐ２−Ｐ１）が最大
になるように、駆動回路３４により半導体スイッチ２８
のオン，オフを制御する。

【００２９】次に、図３と図４とにより、かかる制御動
作を具体的に説明する。但し、図３はかかる制御動作で
の太陽電池２３の動作点（即ち、状態）の変化を、ま
た、図４はかかる制御動作を示すフローチャートであ
る。

【００３０】いま、ある日照量に対して、太陽電池２３
の電圧電流特性が図３に示すようになっているものとす
る。空気調和機が運転されていないときには、太陽電池
２３の負荷は０であり、このときの太陽電池２３の出力
電圧はこのときの日照量に応じた値Ｖａ、出力電流は０
であって、太陽電池２３の動作点はａである。また、半
導体スイッチ２８はオフ状態にあって、商用電源１１か
ら電力は供給されていない。

【００３１】空気調和機が運転を開始すると、太陽電池
２３から電力が供給され始め、電動機８が回転開始す
る。このとき、半導体スイッチ２８はオフ状態に保持さ
れ、商用電源１１からは電力が供給されない。電動機８
の回転とともに、圧縮機駆動回路１４の負荷が順次増加
し、図３において、太陽電池２３の負荷線の傾きが増加
していって、これが特性曲線と交わる太陽電池２３の動
作点は図３に示す特性曲線に沿ってａから矢印Ｘ方向に
変化する。これとともに、太陽電池２３の出力電圧はＶ
ａから順次低下し、出力電流が０から順次増大して発生
電力が順次増加する。太陽電池２３の負荷線は、図３の
原点を通り、負荷の大きさに応じた傾斜の直線で表わさ
れるが、太陽電池２３は図３での特性曲線と最大負荷の
ときの負荷線の交点となる動作点で状態が安定すること
になり、従って、空気調和機が運転を開始するととも
に、太陽電池２３の状態はこの最大負荷に対する動作点
に向かって図３の特性曲線上をａから矢印Ｘ方向に変化
することになる。

【００３２】ここで、図３での電圧Ｖｆを圧縮機駆動回
路１４の動作可能な電圧範囲の下限電圧とすると、太陽
電池２３の負荷線が特性曲線上動作点ａとこの電圧Ｖｆ
のときの動作点ｆとの間で交差するならば、太陽電池２
３の動作点がこれらの間となるように、太陽電池２３の
状態が安定化する。かかる状態では、太陽電池２３のみ
で圧縮機駆動回路１４が必要とする電力が賄えることに
なる。

【００３３】そこで、電流制御回路１３では、圧縮機駆
動回路１４の動作可能な電圧範囲の下限電圧Ｖｆよりも
若干高い基準電圧Ｖｇ（図３）が設定されており、空気
調和機の運転開始とともに電力算出回路３５ｂが検出す
る圧縮機駆動回路１４の入力電圧Ｖと基準電圧Ｖｇとを
比較し、Ｖ≧Ｖｇのとき、太陽電池２３のみで圧縮機駆
動回路１４が必要とする電力が賄えるとして、半導体ス
イッチ２８をそのままオフ状態に保持する。

【００３４】そこで、日照量が大きく、圧縮機駆動回路
１４が必要とする電力を太陽電池２３の発生電力で賄え
る限りでは、空気調和機の運転開始後、半導体スイッチ
２８はオフの状態のままであり、太陽電池２３として
は、その負荷に応じて、動作点ｂ，ｃ，ｄ，ｅなどの圧
縮機駆動回路１４の動作可能な電圧範囲の下限電圧Ｖｆ
よりも高い状態に保たれ、商用電源１１からの電力が絶
たれて太陽電池２３のみから圧縮機駆動回路１４に電力
が供給されることになる。これが、空気調和機が運転開
始したときの図４でのステップ４００である。

【００３５】日照量が少なく、太陽電池２３のみでは圧
縮機駆動回路１４が必要とする電力を賄えないときに
は、空気調和機の運転開始とともに太陽電池２３の動作
点が図３の特性曲線上ａから矢印Ｘ方向に変化していく
が、最大効率点ｄを越えて遂には、電圧がＶｇの動作点
ｇに達する。このときの電圧はＶｇであるから（即ち、
Ｖ＝Ｖｇであるから）、電流制御回路１３は、太陽電池
２３のみでは圧縮機駆動回路１４が必要とする電力を賄
えないと判定し（図４のステップ４００）、駆動回路３
４を制御して最小のデューティ比で半導体スイッチ２８
をオン，オフ動作させる（図４のステップ４０１）。こ
れにより、商用電源１１から圧縮機駆動回路１４に最小
の電力が供給される。

【００３６】この場合、太陽電池２３の負荷線は特性曲
線と動作点ｇよりも左側で交わることになるが、上記の
ように商用電源１１からその最小の電力が供給されるこ
とにより、この電力分太陽電池２３が負担する電力が軽
減され、その負荷線は傾斜が緩くなり、それと特性曲線
との交点が動作点ｇの方向に近づく。

【００３７】そこで、電流制御回路１３は電力算出回路
３５ｂで得られた圧縮機駆動回路１４の入力電力Ｐ２と
電力算出回路３５ａで得られた整流回路２５の入力電力
Ｐ１（即ち、商用電源１１からの電力）とを取り込み、
これらの電力差ΔＰａ＝Ｐ２−Ｐ１を求め、これを保持
する（図４のステップ４０２）。そして、電流制御回路
１３は駆動回路３４を制御して半導体スイッチ２８のオ
ン，オフのデューティ比を１段階高め（図４のステップ
４０３）、このときの電力算出回路３５ａ，３５ｂが検
出する電力Ｐ１，Ｐ２から電力差ΔＰｂ＝Ｐ２−Ｐ１を
求めて（図４のステップ４０４）保持し、電力差ΔＰｂ
を今回検出電力差、ΔＰａを前回検出電力差としてこれ
らの大小を比較する（図４のステップ４０５）。

【００３８】そして、 ΔＰｂ＞ΔＰａのときには、図４のステップ４０３で半導体スイッチ２
８のオン，オフのデューティ比を１段階高めたことによ
り、電力差（Ｐ２−Ｐ１）、従って、太陽電池２３の発
生電力が増加したことになり、太陽電池２３の図３での
動作点が矢印Ｙ方向に移動して最大効率点ｄに近づいた
ことになる。

【００３９】この場合には、図４のステップ４０２に戻
り、電流制御回路１３は再び電力算出回路３５ａ，３５
ｂの検出電力Ｐ２，Ｐ１を取り込んで前回検出電力差Δ
Ｐａを求め、次に、駆動回路３４を制御して半導体スイ
ッチ２８のオン，オフのデューティ比をさらに１段階高
めて、電力算出回路３５ａ，３５ｂが検出した電力Ｐ
１，Ｐ２から今回電力差ΔＰｂを求め（図４のステップ
４０４）、これら前回検出電力差ΔＰａと今回検出電力
差ΔＰｂとの大小を比較する（図４のステップ４０
５）。

【００４０】前回検出電力差ΔＰａ＜今回検出電力差Δ
Ｐｂであるかぎり、かかるステップ４０２〜４０５の動
作が繰り返され、太陽電池２３の動作点は特性曲線上を
矢印Ｙ方向に移動して最大効率点ｄの方に順次近づいて
くる。

【００４１】その後、前回検出電力差ΔＰａ≧今回検出
電力差ΔＰｂとなると（図４のステップ４０５）、太陽
電池２３の動作点が最大効率点ｄを越えたことになり、
電流制御回路１３は駆動回路３４を制御し、半導体スイ
ッチ２８のオン，オフのデューティ比を１段階ダウンさ
せて前回のデューティ比に設定する（図４のステップ４
０６）。これにより、太陽電池２３の動作点が最大効率
点ｄもしくはその極く近傍に設定されたことになる。か
かる状態では、太陽電池２３はそのときの日照量で最大
の電力を発生して圧縮機駆動回路１４に供給し、この最
大電力で圧縮機駆動回路１４の必要電力の一部を賄って
おり、その必要電力の残りの部分は、上記の設定された
半導体スイッチ２８のオン，オフのデューティ比によ
り、商用電源１１から供給される。即ち、太陽電池２３
はその発生可能な最大の電力を圧縮機駆動回路１４に供
給して、不足分の電力は商用電源１１から補っている。

【００４２】このようにして、自動的に太陽電池２３の
動作点が最大効率点、またはその極く近傍に設定される
と、余り頻繁に上記の制御動作を繰り返す必要がないた
め、タイマで設定される所定時間この状態を維持し（図
４のステップ４０７）、動作の安定化を図る。空気調和
機の負荷変動や太陽の位置変化は緩やかであり、タイマ
の設定は、通常、雲の移動によって太陽光が遮られ、日
照量が変化した場合を考慮して、数秒に設定する。

【００４３】かかる所定時間が経過すると、電流制御回
路１３は電力算出回路３５ａ，３５ｂで検出される電力
Ｐ２，Ｐ１を取り込み、前回検出電力差ΔＰａ＝Ｐ２−
Ｐ１を求めて保持し（図４のステップ４０８）、次い
で、駆動回路３４を制御して半導体スイッチ２８のオ
ン，オフのデューティ比を１段階ダウンさせる（図４の
ステップ４０９）。これによって半導体スイッチ２８の
オン，オフのデューティ比が０となって電力算出回路３
５ａで検出される電力Ｐ１が０にならないならば（図４
のステップ４１０）、電流制御回路１３は電力算出回路
３５ａ，３５ｂで検出される電力Ｐ２，Ｐ１を取り込
み、今回検出電力差ΔＰｂ＝Ｐ２−Ｐ１を求め（図４の
ステップ４１１）、これら検出電力差ΔＰａ，ΔＰｂの
大小関係を判定する（図４のステップ４１２）。

【００４４】ここで、ステップ４０７に入ったときと日
照状態や負荷状態が変化していなければ、例えば、図５
において、日照が中で太陽電池２３が特性曲線Ｂのと
き、太陽電池２３の負荷線がＬと設定されてステップ４
０７に入り、上記所定時間経過しても、日照が中で負荷
線Ｌが変化していないときには、ステップ４０９の前後
では、太陽電池２３の動作点は最大効率点ｄもしくはそ
の極く近傍から矢印Ｘ方向に最大効率点ｄを越えて移動
することになり、太陽電池２３からの供給電力が減少し
てΔＰａ≧ΔＰｂとなる。そこで、この場合には、電流
制御回路１３は図４のステップ４０２からの動作に移
り、上記のようにして、太陽電池２３の動作点を最大効
率点ｄまたはその極く近傍に設定する（図４のステップ
４０７）。

【００４５】また、ステップ４０７での状態が経過した
とき、日照量が減少し、あるいは負荷が上昇しているも
のとすると、例えば、図５において、日照が中で負荷線
Ｌが設定されてステップ４０７に入り、上記所定時間経
過後、日照が小となって太陽電池２３の特性曲線がＣと
なっているとき、半導体スイッチ２８のデューティ比が
固定されていて商用電源１１からの電力が一定であるか
ら、太陽電池２３の負荷線は、図５から明らかなよう
に、図３において、実質的に傾斜が増加して最大効率点
ｄよりも左側で交差しており、この交差点が太陽電池２
３の動作点となっている。

【００４６】そこで、図４の上記ステップ４０８〜４１
１の制御動作を行なうと、太陽電池２３の動作点は図３
の特性曲線上矢印Ｘ方向に移動するから、前回検出電力
差ΔＰａ＞今回検出電力差ΔＰｂとなり（図４のステッ
プ４１２）、上記のステップ４０２〜４０５の制御動作
が行なわれて、太陽電池２３の動作点が再び最大効率点
ｄもしくはその極く近傍に設定される（図４のステップ
４０６，４０７）。即ち、図５について言えば、負荷線
Ｌは特性曲線Ｃとその最大効率点もしくはその極く近傍
で交差する状態に設定される。

【００４７】また、ステップ４０７での状態が経過した
とき、日照量が増加し、あるいは負荷が減少すると、例
えば、図５において、日照が中で負荷線Ｌが図示するよ
うに設定されたステップ４０７に入り、上記所定時間
後、日照が大となって太陽電池２３の特性曲線がＡとな
っているとき、太陽電池２３の負荷線が図３での特性曲
線と最大効率点ｄより右側で交差し、この交差点がこの
ときの太陽電池２３の動作点となる。そこで、図４の上
記ステップ４０８〜４１１の制御動作が行なわれると、
太陽電池２３の動作点は図３の特性曲線上矢印Ｘ方向に
移動するから、前回検出電力差ΔＰａ＜今回検出電力差
ΔＰｂとなる（図４のステップ４１２）。このときに
は、電流制御回路１３は図４のステップ４０８の動作に
戻り、半導体スイッチ２８のオン，オフのデューティ比
が０となって電力算出回路３５ａが検出する商用電源１
１からの電力Ｐ１が０とならないかぎり、図４のステッ
プ４０８〜４１２の動作を繰り返し、前回検出電力差Δ
Ｐａ≧今回検出電力差ΔＰｂとなったときにステップ４
０２からの動作に移る。これにより、太陽電池２３は再
びその動作点が最大効率点ｄになるように状態が設定さ
れる（図４のステップ４０７）。即ち、図５について言
えば、太陽電池２３の負荷線Ｌは、特性曲線Ａ上の最大
効率点もしくはその極く近傍で交差する状態に設定され
る。

【００４８】図４のステップ４０８〜４１２の動作の繰
り返し中、半導体スイッチ２８のオン，オフのデューテ
ィ比が０となり、電力算出回路３５ａが検出する整流器
２５の入力電力Ｐ１が０になると（図４のステップ４１
０）、太陽電池２３のみで圧縮機駆動回路１４の必要と
電力が賄えることになり、図４のステップ４００に戻
り、太陽電池２３からの電力のみで空気調和機を運転す
る状態とする。

【００４９】このようにステップ４０８〜４１２の動作
の繰返し中、電力算出回路３５ａが検出する整流器２５
の入力電力Ｐ１が０になるときには、図４のステップ４
０７の状態が経過したとき、そのときの負荷に対して太
陽電池２３が圧縮機駆動回路１４が必要とする電力以上
の電力を発生することができる状態にあって、太陽電池
２３の負荷線が図３の特性曲線の動作点ａと最大効率点
ｄとの間で交差している状態にある。そして、上記のよ
うに図４のステップ４０８〜４１２の動作を繰り返すこ
とにより、この状態から太陽電池２３の動作点が矢印Ｘ
方向に移動し、図３の特性曲線の動作点ａと最大効率点
ｄとの間の動作点で半導体スイッチ２８がデューティ比
０のオン状態となり、もはや商用電源１１から電力が供
給されない状態になるのである。かかる状態では、太陽
電池２３は圧縮機駆動回路１４が必要とする電力を供給
している。

【００５０】以上のようにして、この実施例では、太陽
電池２３のみでは圧縮機駆動回路１４が必要とする電力
を賄いきれないとき、太陽電池２３が最大の電力を発生
する状態とし、不足分を商用電源１１から補うようにす
ることができ、商用電源１１からの電力を必要最小限度
とすることができる。

【００５１】なお、日照量が充分小さく、最大効率点ｄ
での電圧Ｖｄが圧縮機駆動回路１４の動作可能な下限電
圧Ｖｇよりも低い場合がある。このような場合には、半
導体スイッチ２８のオン，オフのデューティ比を最大と
し、太陽電池２３からの電力を考慮せずに、商用電源１
１から負荷に応じた電力を供給するようにする。このた
めに、図４でステップ４００の前段階にステップ４１３
〜４１６の制御動作を行なわせる。

【００５２】即ち、空気調和機の運転が開始すると、図
４でのステップ４１３と４１４によって圧縮機駆動回路
１４の入力電力Ｐ２の変化を検出し、これが増加してい
る限り、半導体スイッチ２８をオフ状態に保持してお
く。また、このとき、圧縮機駆動回路１４の入力電圧Ｖ
（これは太陽電池２３の出力電圧でもある）も監視する
（図４のステップ４１５）。そして、この入力電力Ｐ２
の増加中、この入力電圧Ｖが上記下限電圧Ｖｇ以下にな
ると（図４のステップ４１５）、日照量が充分小さく、
最大効率点ｄでの電圧Ｖｄが圧縮機駆動回路１４の動作
可能な下限電圧Ｖｇよりも低いと判定し、半導体スイッ
チ２８のオン，オフのデューティ比をＶｇ＝Ｖとなるよ
うに制御する。かかる状態を所定時間継続し、しかる
後、半導体スイッチ２８をオフ状態に保持して再度ステ
ップ４１３から動作を行なわせるようにすることによ
り、日照量が変化したかに応じて、再度半導体スイッチ
２８を最大のデューティ比で動作させるか、ステップ４
００以下の制御動作を行なわせるかを自動的に選択でき
る。

【００５３】勿論、先に説明したように上記下限電圧Ｖ
ｇが最大効率点ｄでの電圧Ｖｄよりも低い場合には、圧
縮機駆動回路１４の入力電力Ｐ２が上昇している限り圧
縮機駆動回路１４の入力電圧（従って、太陽電池２３の
出力電圧）Ｖが下限電圧Ｖｇ以下になることはない。そ
して、圧縮機駆動回路１４の入力電力Ｐ２が減少し始め
ると、ステップ４００に移って上記の制御動作が行なわ
れるのである。

【００５４】このようにして、この実施例では、日照量
や負荷の大きさに応じて、空気調和機を太陽電池２３の
みで駆動させることができるし、太陽電池２３を最大電
力発生状態として不足分を商用電源１１から補って駆動
するようにすることもできるし、また、商用電源１１で
のみ駆動するようにすることができ、太陽電池２３を有
効に利用して商用電源１１からの電力の利用を最小限と
することができる。

【００５５】なお、空気調和機においては、商用電源か
らの入力電流の波形は、力率を高くするために、正弦波
であることが望ましい。このため、この実施例では、図
１において、電流パターン発生回路３１から商用電源１
１の位相に合った正弦波を発生するようにする。そし
て、この正弦波に、掛算回路３２において、電流制御回
路１３で決定されたデューティ比を変調して基準電流パ
ターンを作成し、これを電流検出器３０ａで検出された
入力電流と比較し、これらが一致するように、駆動回路
３４が半導体スイッチ２８のオン，オフを制御する。こ
れにより、半導体スイッチ２８は、電流制御回路１３で
決定されたデューティ比でオン，オフ動作する。

【００５６】また、図１においては、商用電源１１から
の入力電力Ｐ１を整流器２５の入力電流と出力電圧から
求められるようにしているため、非常に正確にこの入力
電力Ｐ１が求められるが、この入力電力Ｐ１を整流器２
５の入力電流と圧縮機駆動回路１４の入力電圧とから求
めるようにしても、これによって得られる入力電力Ｐ１
は上記のようにして求めた入力電力Ｐ１に比べて格段に
異なるものではなく、格別不都合なものではない。しか
も、この場合には、従来空気調和機に用いられている検
出器のみを用いることができ、整流器２５の出力電圧を
検出するような検出器を別に追加するようなことは必要
がない。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽電池の電力のみでは電力が不足する場合、この太陽
電池を最大の電力を発生する状態で使用し、不足分を商
用電源から補うようにすることができ、太陽電池を最大
限に利用して商用電源からの電力の使用を最小限に納め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空気調和機の一実施例を示す構成
図である。

【図２】本発明による空気調和機の全体構成を示すブロ
ック図である。

【図３】図１における太陽電池の動作を説明するための
図である。

【図４】図１に示した実施例の動作の一具体例を示すフ
ローチャートである。

【図５】日照量に応じた太陽電池の特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

８電動機１１商用電源１３電流制御回路１４圧縮機駆動回路２３太陽電池２５整流器２６リアクタ２８半導体スイッチ２９平滑用コンデンサ３０ａ，３０ｂ電流検出器３１電流パターン発生回路３２掛算回路３３比較回路３４駆動回路３５ａ，３５ｂ電力算出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍サイクルを構成する圧縮機を駆動す
る電動機と、商用電源を受電して整流平滑する整流平滑
回路と、該整流平滑回路の出力電力を制御する第１の制
御手段と、該整流平滑回路と並列に接続される太陽電池
と、該整流平滑回路の出力電力と該太陽電池の出力電力
との少なくとも一方が供給される該圧縮機の駆動回路と
を備えた空気調和機において、該圧縮機の駆動回路の入力電力と該整流平滑回路の入力
電力との電力差が最大となるように該第１の制御手段を
制御する第２の制御手段を設けたことを特徴とする空気
調和機。
【請求項２】請求項１において、前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段を制御して
前記整流平滑回路の入力電力を順次変化させることによ
り、最大の前記電力差を検出することを特徴とする空気
調和機。
【請求項３】請求項１または２において、前記整流平滑回路の入力側にリアクタを設け、前記第１の制御手段は半導体スイッチを備え、前記整流
平滑回路の入力電流を正弦波近似制御することを特徴と
する空気調和機。
【請求項４】請求項１，２または３において、前記第２の制御手段は、前記圧縮機の駆動回路の入力電
圧と入力電流から前記圧縮機の駆動回路の入力電力を検
出し、前記整流平滑回路の出力電圧と入力電流から前記
整流平滑回路の入力電力を検出することを特徴とする空
気調和機。
【請求項５】請求項１，２または３において、前記第２の制御手段は、前記圧縮機の駆動回路の入力電
圧と入力電流から前記圧縮機の駆動回路の入力電力を検
出し、前記圧縮機の駆動回路の入力電圧と前記整流平滑
回路の入力電流とから前記整流平滑回路の入力電力を検
出することを特徴とする空気調和機。