JP4649755B2

JP4649755B2 - 太陽熱利用装置

Info

Publication number: JP4649755B2
Application number: JP2001089461A
Authority: JP
Inventors: 敏今林; 龍太近藤; 吉継西山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002286323A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、晴天日は太陽熱を、天気の悪い日は外気熱を熱源にして運転されるヒートポンプによる給湯、あるいは暖房を行う太陽熱利用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の太陽熱利用装置としては、例えば、特開昭５９−１０７１５０号公報、あるいは、実開昭６１−７７６８号公報に記載されているような太陽熱利用装置があった。図１２、図１３は、前記公報に記載された従来の太陽熱を利用した太陽熱温水器を示すものである。
【０００３】
図１２において、１はヒートポンプ回路と熱交換して温水を貯める貯湯タンク、２は冷媒戻り管、３は圧縮機、４は貯湯タンク１の下部に配置した凝縮器、５は冷媒往管２ａに設けた絞り、６は蒸発器で、集熱フィン７を有する、８は集熱熱交換器部で、閉構造とした集熱室９を有し、その太陽側をガラス板１０で封止し、集熱室９内には蒸発器６と送風機１１を配置し、ダンパー１２、１３で外気と開閉できる構成としている。
【０００４】
また、図１３において、集熱熱交換器部８は、外箱１４の太陽光受光面にガラス板１０、外箱内を表側と裏側に仕切るように配置した集熱板１５、集熱板１５の表面側の手前に開口した空気導入口１６、空気導入口１６に対し反対側の空気のリターン口１７、空気導入口１６近傍の外箱１４の裏面に開口した排気口１８、排気口１８の内側に送風機１１とヒートポンプ装置の蒸発器６を配設した構成としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示す従来の構成では、ヒートポンプの蒸発器６の全面で太陽熱を受ける構成であり、必要な集熱面積全体に蒸発器６を広げて配置する必要があるため、蒸発器６の面積が大きくなりヒートポンプの冷媒封入量が増大するばかりでなく、空気熱源のみの場合の必要風量が通常のヒートポンプの場合に比べ数倍になり、送風機１１の駆動動力が増大するといった課題を有していた。
【０００６】
また、図１３に示す従来の構成では、集熱板１５で太陽熱により空気を加熱して、その加熱昇温した空気をヒートポンプの蒸発器６に送る構成のため、蒸発器６は通常のヒートポンプの場合と同等の大きさで良いといった利点はあるが、日射量が多くなると必要以上に加熱能力が増大するといった課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、太陽熱を受け取る蒸発器を小さくし、かつ効率の良い加熱運転のできる太陽熱利用装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、太陽熱集熱器と、能力可変圧縮機を有したヒートポンプ回路と、前記太陽熱集熱器を通過した空気と熱交換する前記ヒートポンプ回路の蒸発器と、前記太陽熱集熱器の入口の空気温度を検知する集熱器入口空気温度センサーと、前記蒸発器の出口空気温度を検知する蒸発器出口空気温度センサーと、蒸発器出口空気温度を集熱器入口空気温度と略同一とするように前記能力可変圧縮機の能力設定を行う圧縮機能力可変制御手段とを備えた太陽熱利用装置としたものである。
【０００９】
これによって、ヒートポンプ回路の蒸発器で直接日射を受ける必要がないために、蒸発器を通常のヒートポンプ回路のものと同等の大きさに小さくできる。また、蒸発器出口空気温度を集熱器入口空気温度と略同一とするように圧縮機の能力、つまり回転数設定を行うことにより、集熱器で受けた太陽熱の全量がヒートポンプ回路の蒸発器で熱交換され、蒸発器への供給空気の温度が高くなることで蒸発温度が高くなり、ヒートポンプの運転効率の良い加熱運転ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、太陽熱集熱器と、能力可変圧縮機を有したヒートポンプ回路と、前記太陽熱集熱器を通過した空気と熱交換する前記ヒートポンプ回路の蒸発器と、前記太陽熱集熱器の入口空気温度を検知する集熱器入口空気温度センサーと、蒸発器の出口空気温度を検知する蒸発器出口空気温度センサーと、蒸発器出口空気温度を集熱器入口空気温度と略同一とするように前記能力可変圧縮機の能力設定を行う圧縮機能力可変制御手段とを備えたものである。
【００１１】
上記実施の形態において、ヒートポンプ回路の蒸発器で直接日射を受ける必要がないために、蒸発器を通常のヒートポンプ回路のものと同等の大きさに小さくできる。また、蒸発器出口空気温度を集熱器入口空気温度と略同一とするように圧縮機の回転数設定を行うことにより、集熱器で受けた太陽熱の全量がヒートポンプ回路の蒸発器で熱交換され、蒸発器への供給空気の温度が高くなることで蒸発温度が高くなり、ヒートポンプの運転効率の良い加熱運転ができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１の記載において、圧縮機能力可変制御手段を、圧縮機回転数設定値が最低回転数を下回る場合には、予め設定した圧縮機回転数に従って圧縮機を運転させる構成としたものである。
【００１３】
上記実施の形態において、ヒートポンプ回路で受け取るべき太陽熱集熱器からの熱量が不足することを検知して、日射量が少ないか、または全くない場合でも、必要な加熱能力、効率の良い最適な状態における圧縮機の回転数を予め設定して運転させることができるため、ヒートポンプ回路の加熱能力を確保して、かつ効率の良い加熱運転ができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１の記載において、太陽熱量検知手段を備え、圧縮機能力可変制御手段は前記太陽熱量検知手段による太陽熱量が所定値を下回る場合には、予め設定した圧縮機回転数としたものである。
【００１５】
上記実施の形態において、太陽熱量を検出して日射量が少ないか、または全くない場合でも、必要な加熱能力、効率の良い最適な状態における圧縮機の回転数を予め設定して運転させることができるため、ヒートポンプ回路の加熱能力を確保して、かつ効率の良い加熱運転ができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３の記載において、圧縮機能力可変制御手段は予め設定した圧縮機回転数を、ヒートポンプの最大加熱負荷に見合った固定の圧縮機回転数とした構成とすることにより、日射量が少ないか、または全くない場合でも、必要な加熱能力を効率の良いヒートポンプ回路で確保できる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項２または請求項３の記載において、蒸発器の入口空気温度を検知する蒸発器入口空気温度センサーを備え、圧縮機能力可変制御手段は予め設定した圧縮機回転数を、前記蒸発器入口空気温度センサーの検知する蒸発器入口空気温度を基に設定される圧縮機回転数としたものである。
【００１８】
上記実施の形態において、ヒートポンプの加熱能力と効率（ＣＯＰ）が蒸発器入口空気温度と圧縮機回転数で決まる特性を利用して、予め計測されたデーターに基づいて、蒸発器入口空気温度を基に、必要な加熱能力、効率の良い最適な状態における圧縮機の回転数を設定して運転させることができるため、日射量が少ないか、または全くない場合でも、ヒートポンプの加熱能力を確保してかつ、効率の良い加熱運転ができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項２または請求項３の記載において、蒸発器の入口空気温度Ｔ３を検知する蒸発器入口空気温度センサーと、前記蒸発器の出口空気温度Ｔ２を検知する蒸発器出口空気温度センサーとを備え、圧縮機能力可変制御手段は予め設定した圧縮機回転数を、前記蒸発器入口空気温度センサーの検知する蒸発器入口空気温度Ｔ３と前記蒸発器出口空気温度センサーの検知する蒸発器出口空気温度Ｔ２との温度差Ｔ３−Ｔ２が予め設定した所定の温度差となる圧縮機回転数としたものである。
【００２０】
上記実施の形態において、蒸発器の出入口空気温度差と風量で蒸発器の熱交換量、すなわち、ヒートポンプ回路の加熱能力が決まる特性を利用し、所定の蒸発器出入口空気温度差を必要な加熱量を得るための値に設定しておくことで、外気温度、日射量に関係なく、必要な加熱能力が得られる。また、少ない日射量でも、蒸発器入口空気温度が上昇することで所定の温度差とするために、圧縮機の回転数を落とすことになり、蒸発温度が上昇してヒートポンプの成績係数（効率）が高くなる。従って、日射量が少ないか、または全くない場合でも、ヒートポンプ回路の加熱能力を確保して、かつ効率の良い加熱運転ができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項２または請求項３の記載において、蒸発器の入口空気温度を検知する蒸発器入口空気温度センサーと、蒸発器の入口冷媒温度を検知する蒸発器入口冷媒温度センサーとを備え、圧縮機能力可変制御手段は予め設定した圧縮機回転数を、前記蒸発器入口空気温度センサーの検知する蒸発器入口空気温度Ｔ３と前記蒸発器入口冷媒温度センサーの検知する蒸発器入口冷媒温度Ｔ４との温度差Ｔ３−Ｔ４が予め設定した所定の温度差となる圧縮機回転数としたものである。
【００２２】
上記実施の形態において、蒸発器の入口空気温度と蒸発器入口冷媒温度との温度差で蒸発器の熱交換量、すなわち、ヒートポンプの加熱能力が決まる特性を利用し、前記予め設定した所定の温度差を必要な加熱量を得るための値に設定しておくことで、外気温度、日射量に関係なく、必要な加熱能力が得られる。
【００２３】
また、少ない日射量でも、蒸発器入口空気温度が上昇することで、前記所定の温度差とするために、圧縮機の回転数を落とすことになり、蒸発器温度が上昇してヒートポンプ回路の成績係数（効率）が高くなる。従って、日射量が少ないか、または全くない場合でも、ヒートポンプ回路の加熱能力を確保して、かつ効率の良い加熱運転ができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項３の記載において、太陽熱集熱器の集熱器出口空気温度Ｔ５を検知する集熱器出口空気温度センサーを設け、太陽熱量検知手段は集熱器入口空気温度Ｔ１と集熱器出口空気温度Ｔ５との集熱器出入口空気温度差を比較する集熱器出入口空気温度差比較手段を有する構成としたものである。
【００２５】
上記実施の形態において、太陽熱量と直接関連する太陽熱集熱器の温度上昇値を利用することで、確実な制御ができる。また、集熱器入口空気温度センサーと集熱器出口空気温度センサーは他の制御機能と共用できるために、部品の共用化によるコストダウンの効果がある。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項８のいずれか一項の記載において、太陽熱集熱器と前記蒸発器とを隣接して設けたもので、太陽熱集熱器から蒸発器までの通路における熱損失、通風抵抗が無くなり、熱交換効率の向上と送風機の動力低減による省エネルギー効果がある。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項９のいずれか一項の記載において、蒸発器の空気入口に、外気を吸入する開閉可能な開閉手段と、前記開閉手段の開閉を制御する開閉制御手段とを設けたものである。
【００２８】
上記実施の形態において、必要に応じて、太陽熱集熱器をバイパスし、通風抵抗を低減して送風手段の省電力化を実現する。従って、太陽熱集熱器の大面積化、あるいは太陽熱集熱器面を流れる空気流路を長くして太陽熱を多量に集熱する設計において、送風手段の小型化、省電力化を実現する。特に、日射量が少ない場合に蒸発器の通過風量を確保してヒ−トポンプ運転の効率向上を図れる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項１０のいずれか一項の記載において、送風手段により起こる空気流が、送風手段のモータ、太陽熱集熱器、蒸発器の順に通過するように、前記送風手段と太陽熱集熱器と蒸発器を設置したものである。
【００３０】
上記実施の形態において、送風手段の放熱を太陽熱集熱器から蒸発器へ送られる空気へ受熱させて蒸発器で熱交換させるので送風手段に必要な電力を冷媒の加熱に有効に利用する太陽熱利用装置とすることができる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施例において、同じ構成および同じ作用効果を奏するものについては同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００３２】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における太陽熱利用装置を示す構成図である。図１において、１９はヒートポンプ回路で、能力可変圧縮機２０、凝縮器２１、絞り２２、蒸発器２３により構成する。２４は蒸発器２３の風上側に配設した太陽熱集熱器、２５は太陽熱集熱器２４から蒸発器２３へと空気を搬送する送風手段、２６は送風手段２５を駆動するモータ、２７は貯水タンク、２８は貯水タンク２７の水を凝縮器２１と熱交換するように循環させる水回路、２９は水回路２８に配設した循環ポンプ、３０、３１は貯水タンク２７へ水を供給し、湯を搬出する供給搬出配管、３２は能力可変圧縮機２０の圧縮機回転数を可変制御するマイクロコンピュータ等で構成する圧縮機能力可変制御手段で、温度比較部３５と、第１の回転数設定部３６とを有する。３３は集熱器入口空気温度Ｔ１を検知する集熱器入口空気温度センサー、３４は蒸発器出口空気温度Ｔ２を検知する蒸発器出口空気温度センサーである。前記温度比較部３５は、集熱器入口空気温度Ｔ１と蒸発器出口空気温度Ｔ２とを比較する。前記第１の回転数設定部３６は集熱器入口空気温度Ｔ１と蒸発器出口空気温度Ｔ２とを温度比較部３５で比較し、この比較に基いて蒸発器出口空気温度Ｔ２が集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一となるように能力可変圧縮機２０の回転数を設定するもので、温度比較部３５と第１の回転数設定部３６とで圧縮機能力可変制御手段３２を構成するものである。
【００３３】
以上のように構成された太陽熱利用装置について、以下その動作と作用を説明する。まず、送風手段２５を作動させて外部から吸引した空気を、太陽熱集熱器２４、蒸発器２３の順に点線矢印のように通過させる。そして、通過の過程で太陽熱集熱器２４で昇温された空気は、蒸発器２３を通過する際に能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒に熱を与える。
【００３４】
そして、蒸発器２３で熱を受けた冷媒は、能力可変圧縮機２０で加圧昇温され、凝縮器２１において冷媒を凝縮させることによって、貯水タンク２７から循環ポンプ２９で循環された循環水を加熱して、貯水タンク２７に温水を蓄えることができる。この温水を供給搬出配管３０、３１より取り出して給湯、あるいは、暖房に使用することができる。
【００３５】
このように装置が運転している際に圧縮機能力可変制御手段３２の温度比較部３５において、集熱器入口空気温度センサー３３の検知した集熱器入口空気温度Ｔ１と蒸発器入口冷媒温度センサー３５の検知した蒸発器入口冷媒温度Ｔ２とが比較され、蒸発器入出口空気温度Ｔ２が集熱器入口空気温度Ｔ１よりも低い場合には、第１の回転数設定部３６で能力可変圧縮機２０の回転数を小さい方向へ移行させる。
【００３６】
また逆に、蒸発器出口空気温度Ｔ２が集熱器入口空気温度Ｔ１よりも高い場合には、第１の回転数設定部３６で能力可変圧縮機２０の回転数を大きい方向へ移行させる。このようにして、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一となるように能力可変圧縮機２０の回転数を制御する。
【００３７】
従って、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一にすることにより、太陽熱集熱器２４で受けた太陽熱の全熱量がヒートポンプ回路１９の蒸発器２３で熱交換されることになり、また蒸発器２３への供給空気の温度も高くなることで蒸発温度が高くなり、ヒートポンプ回路１９の効率（ＣＯＰ）を飛躍的に大きくできる。
【００３８】
以上のように本実施例の発明においては、太陽熱集熱器２４と、能力可変圧縮機２０を有したヒートポンプ回路１９と、太陽熱集熱器２４を通過した空気と熱交換するヒートポンプ回路１９の蒸発器２３と、圧縮機能力可変制御手段３２を備えた構成とすることにより、ヒートポンプの蒸発器２３で直接日射を受ける必要がないために、蒸発器２３を通常のヒートポンプ回路のものと同等の大きさに小さくできる。
【００３９】
また、圧縮機能力可変制御手段３２に温度比較部３５と第１の回転数設定部３６を設け、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数設定を行うことにより、太陽熱集熱器２４で受けた太陽熱の全熱量がヒートポンプ回路１９の蒸発器２３で熱交換されることになり、また蒸発器２３への供給空気の温度も高くなることで蒸発温度が高くなり、ヒートポンプ回路１９の効率（ＣＯＰ）を飛躍的に大きくできる。
【００４０】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２における太陽熱利用装置を示す構成図である。この実施例の発明は、曇天日または雨天日で太陽の日射量が少ない、または無い場合でもヒートポンプ回路の加熱能力を確保するため、最低回転数比較部と第２の回転数設定部とを、図１に示す実施例１の圧縮機能力可変制御手段に加えた点で図１に示す実施例１の発明と異なり、それ以外は同じ内容である。
【００４１】
図２において、圧縮機能力可変制御手段３２は、温度比較部３５、第１の回転数設定部３６に加えて、更に能力可変圧縮機２０の回転数と比較する基準値の最低回転数を記憶している最低回転数比較部３７と、予め設定した圧縮機回転数、例えばヒートポンプ回路１９の最大加熱負荷に見合った固定の圧縮機回転数を設定した第２の回転数設定部３８とを備えている。
【００４２】
以上のように構成された太陽熱利用装置において、その動作と作用は実施例１で説明したと同じように、能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒が蒸発器２３を通過する際に、太陽熱集熱器２４で昇温された空気に加熱されて蒸発温度が高くなるとともに、圧縮機能力可変制御手段３２の温度比較部３５と第１の回転数設定部３６により、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数が設定されている。
【００４３】
そして更に、第１の回転数設定部３６で設定された圧縮機回転数設定値を最低回転数比較部３７において最低回転数と比較し、前記最低回転数を下回る場合には、第２の回転数設定部３８で予め設定した圧縮機回転数に従って能力可変圧縮機２０を運転させるのである。
【００４４】
すなわち、第１の回転数設定部３６で設定された圧縮機回転数が最低回転数を下回るということは、太陽の日射量が少なくなり、太陽熱集熱器２４での集熱量が少なくなり、ヒートポンプ回路１９で受け取るべき太陽熱集熱器２４からの熱量が不足していることを示しており、ヒートポンプ回路１９の加熱能力が不足することになる。
【００４５】
従って、必要な加熱能力が確保できるように圧縮機能力可変制御手段３２により第２の回転数設定部３８で予め設定した圧縮機回転数に切り替えて能力可変圧縮機２０を運転させるものである。
【００４６】
以上のように本実施例の発明は、ヒートポンプ回路１９で受け取るべき太陽熱集熱器２４からの熱量が不足することを検知して、曇天日または雨天日で日射量が少ないか、または全くない場合でも、必要な加熱能力、効率の良い最適な状態における能力可変圧縮機２０の回転数を予め設定して運転させることができるため、ヒートポンプ回路１９の加熱能力を確保してかつ、効率の良い加熱運転ができる。
【００４７】
また、第２の回転数設定部３８で予め設定した圧縮機回転数をヒートポンプの最大加熱負荷に見合った固定の圧縮機回転数に設定しているので、曇天日または雨天日で太陽の日射量が少ないか、または全く無い場合でも、確実に必要な加熱能力を効率の良いヒートポンプ回路で確保できる。
【００４８】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３における太陽熱利用装置を示す構成図である。本実施例の発明は、曇天日または雨天日で太陽の日射量が少ない、または無い場合でもヒートポンプ回路の加熱能力を確保するため、太陽熱量検知手段を設け、かつ太陽熱量比較手段を圧縮機能力可変制御手段に加えた点で図２に示す実施例２の発明と異なり、それ以外は同じ内容である。
【００４９】
図３において、３９は例えば日射計等の太陽熱量検知手段である。圧縮機能力可変制御手段３２は、温度比較部３５、第１の回転数設定部３６、第２の回転数設定部３８に加えて、更に前記太陽熱量検知手段３９で検出された太陽熱量と比較する基準値である予め設定した所定値を記憶している太陽熱量比較手段４０を備えている。
【００５０】
以上のように構成された太陽熱利用装置において、その動作と作用は実施例１で説明したと同じように、能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒が蒸発器２３を通過する際に、太陽熱集熱器２４で昇温された空気に加熱されて蒸発温度が高くなるとともに、圧縮機能力可変制御手段３２の温度比較部３５と第１の回転数設定部３６により、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数が設定されている。
【００５１】
そして、太陽熱量検知手段３９で検知された太陽熱量を、太陽熱量比較手段４０において予め設定した所定値と比較し、検知された太陽熱量が前記所定値を下回る場合は、第２の回転数設定部３８で予め設定した圧縮機回転数に従って能力可変圧縮機２０を運転させる。すなわち、前記の太陽熱量が所定値を下回る場合には、太陽熱集熱器２４での集熱量が少なくなり、ヒートポンプ回路１９で受け取るべき太陽熱集熱器２４からの熱量が不足していることを示しており、ヒートポンプの加熱能力が不足する。
【００５２】
従って、必要な加熱能力が確保できるように圧縮機能力可変制御手段３２により、予め設定した圧縮機回転数に切り替えて能力可変圧縮機２０を運転させるものである。つまり、太陽熱量を検出して日射量が少ないか、または全くない場合でも、必要な加熱能力、効率の良い最適な状態における能力可変圧縮機２０の回転数を予め設定して運転させることができるため、ヒートポンプ回路の加熱能力を確保してかつ、効率の良い加熱運転ができる。
【００５３】
また、第２の回転数設定部３８では、予め設定した圧縮機回転数をヒートポンプの最大加熱負荷に見合った固定の圧縮機回転数に設定しているので、曇天日または雨天日で日射量が少ないか、または全くない場合でも、確実に必要な加熱能力を効率の良いヒートポンプで確保できる。
【００５４】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４における太陽熱利用装置を示す構成図で、図５は能力可変圧縮機を用いたヒートポンプの一般的な特性を説明する特性図である。本実施例の発明は、曇天日または雨天日で太陽の日射量が少ない、または無い場合でもヒートポンプ回路の加熱能力を確保するため、蒸発器入口空気温度センサーを設け、かつ圧縮機能力可変制御手段の第２の回転数設定部に回転数演算部の機能を持たせた点で図２に示す実施例２の発明と異なり、それ以外は同じ内容である。
【００５５】
図４において、４１は蒸発器２３の蒸発器入口空気温度Ｔ３を検知するための蒸発器入口空気温度センサーである。圧縮機能力可変制御手段３２は、温度比較部３５、第１の回転数設定部３６、最低回転数比較部３７に加えて、更に前記蒸発器入口空気温度センサー４１の検知する蒸発器入口空気温度Ｔ３を基に圧縮機回転数を演算するテーブル付きの回転数演算部４２を有する第２の回転数設定部３８ａを備えている。すなわち、回転数演算部４２は必要な加熱能力と効率の良い最適な状態における能力可変圧縮機２０の回転数を演算するため、前記蒸発器入口空気温度センサー４１の検知する蒸発器入口空気温度Ｔ３を基に図５に示すヒートポンプの一般特性に従い、蒸発器入口空気温度Ｔ３が低い時には能力可変圧縮機２０の回転数を大きくし、蒸発器入口空気温度Ｔ３が高い時は能力可変圧縮機２０の回転数を小さく設定するテーブルを備えている。
【００５６】
以上のように構成された太陽熱利用装置において、その動作と作用は実施例１で説明したと同じように、能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒が蒸発器２３を通過する際に、太陽熱集熱器２４で昇温された空気に加熱されて蒸発温度が高くなるとともに、圧縮機能力可変制御手段３２の温度比較部３５と第１の回転数設定部３６により、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数が設定されている。
【００５７】
そして、ヒートポンプ回路１９で受け取るべき太陽熱集熱器２４からの熱量が不足すると、第１の回転数設定部３６で設定された圧縮機回転数が最低回転数比較部３７の最低回転数を下回り、第２の回転数設定部３８ａに移行する。
【００５８】
圧縮機回転数設定が第２の回転数設定部３８ａに移行したら、第２の回転数設定部３８ａの回転数演算部４２で、予め計測されたデーターに基づいて、蒸発器入口空気温度センサー４１の検知した蒸発器入口空気温度Ｔ３を基に、圧縮機回転数を演算して能力可変圧縮機２０を運転制御する。
【００５９】
すなわち、回転数演算部４２では、次のように演算する。ヒートポンプの一般特性として、図５に示すように、蒸発器入口空気温度Ｔ３が高くなると加熱能力、効率（ＣＯＰ）ともに大きくなり、また、圧縮機２０の回転数が大きくなると、加熱能力は大きくなるが、効率は小さくなる特性を有している。例えば、必要加熱能力が一定であると設定した場合、図５に示すように、蒸発器入口空気温度Ｔ３が低い時には圧縮機２０の回転数を大きくし、蒸発器入口空気温度Ｔ３が高い時は圧縮機２０の回転数を小さく設定することにより、必要な加熱能力と効率の良い最適な状態における圧縮機２０の回転数を設定して運転させることができる。
【００６０】
以上のように、本実施例の発明においては、第２の回転数設定部３８ａの予め設定した圧縮機回転数を、蒸発器２３の蒸発器入口空気温度を検知する蒸発器入口空気温度センサー４１を備えて、前記蒸発器入口空気温度センサー４１の検知する温度を基に設定される所定の回転数で圧縮機２０を運転制御する構成としたものである。これにより、ヒートポンプ回路１９の加熱能力と効率（ＣＯＰ）が蒸発器入口空気温度と圧縮機回転数で決まる特性を利用して、予め計測されたデーターに基づいて、蒸発器入口空気温度を基に、必要な加熱能力、効率の良い最適な状態における圧縮機２０の回転数を設定して運転させることができるため、日射量が少ないか、または全くない場合でも、ヒートポンプの加熱能力を確保してかつ、効率の良い加熱運転ができる。
【００６１】
（実施例５）
図６は本発明の実施例５における太陽熱利用装置を示す構成図である。本実施例の発明は、曇天日または雨天日で太陽の日射量が少ない、または無い場合でもヒートポンプ回路の加熱能力を確保するため、蒸発器入口空気温度センサーと蒸発器出口空気温度センサーとを設け、かつ圧縮機能力可変制御手段の第２の回転数設定部を、前記両センサーの検知した温度差と記憶している所定の温度差を比較する温度差比較部と、回転数設定部とで構成した点で図２に示す実施例２の発明と異なり、それ以外は同じ内容である。
【００６２】
図６において、圧縮機能力可変制御手段３２は、温度比較部３５、第１の回転数設定部３６に加えて、更に蒸発器入口空気温度センサー４１の検知する蒸発器入口空気温度Ｔ３と蒸発器出口空気温度センサー３４の検知する蒸発器出口空気温度Ｔ２との温度差Ｔ３−Ｔ２を、予め設定し記憶している所定の温度差と比較する温度差比較部４３と、前記温度差Ｔ３−Ｔ２を所定の温度差となるように能力可変圧縮機２０の回転数を制御する回転数設定部４４とで構成した第２の回転数設定部３８ｂを備えている。
【００６３】
以上のように構成された太陽熱利用装置において、その動作と作用は実施例１で説明したと同じように、能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒が蒸発器２３を通過する際に、太陽熱集熱器２４で昇温された空気に加熱されて蒸発温度が高くなるとともに、圧縮機能力可変制御手段３２の温度比較部３５と第１の回転数設定部３６により、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数が設定されている。
【００６４】
そして、ヒートポンプ回路１９で受け取るべき太陽熱集熱器２４からの熱量が不足すると、圧縮機回転数設定が第２の回転数設定部３８ｂに移行し、第２の回転数設定部３８ｂの温度差比較部４３において、蒸発器入口空気温度センサー４１の検知する蒸発器入口空気温度Ｔ３と蒸発器出口空気温度センサー３４の検知する蒸発器出口空気温度Ｔ２との温度差Ｔ３−Ｔ２を回転数設定部４４が記憶している予め設定した所定の温度差と比較する。
【００６５】
そして、前記回転数設定部４４は温度差Ｔ３−Ｔ２が所定の温度差よりも大きい場合には、能力可変圧縮機２０の回転数を小さい方向へ移行させ、また温度差Ｔ３−Ｔ２が所定の温度差よりも小さい場合には、能力可変圧縮機２０の回転数を大きい方向へ移行させることで、前記温度差Ｔ３−Ｔ２を所定の温度差となるように能力可変圧縮機２０の回転数を制御するのである。
【００６６】
従って、ヒートポンプ回路１９の風量が一定であり、蒸発器２３の入口、出口の空気温度差Ｔ３―Ｔ２が一定であれば、蒸発器２３での熱交換量が一定であり、すなわち、ヒートポンプ回路１９の加熱能力も一定となるもので、例えば、必要加熱量に応じた蒸発器２３の入口、出口の空気温度差を所定の温度差として予め設定しておけば、温度差Ｔ３−Ｔ２を所定の温度差となるように能力可変圧縮機２０の回転数を制御することで、常に必要加熱量が得られる。
【００６７】
なお、風量が変わる場合は、その風量に応じた温度差を所定の温度差として設定すればよい。
【００６８】
以上のように本実施例の発明においては、予め設定した圧縮機回転数を、蒸発器２３の蒸発器入口空気温度を検知する蒸発器入口空気温度センサー４１と、蒸発器２３の蒸発器出口空気温度を検知する蒸発器出口空気温度センサー３４を備えて、蒸発器入口空気温度センサー４１の検知する温度Ｔ３と蒸発器出口空気温度センサー３４の検知する温度Ｔ２との温度差Ｔ３−Ｔ２が予め設定した所定の温度差となるごとく圧縮機回転数を制御する構成としたものである。
【００６９】
これにより、蒸発器２３の出入口空気温度差と風量で蒸発器の熱交換量、すなわち、ヒートポンプ回路の加熱能力が決まる特性を利用し、所定の蒸発器出入口空気温度差を必要な加熱量を得るための値に設定しておくことで、外気温度、日射量に関係なく、必要な加熱能力が得られる。
【００７０】
従って、日射量が少ないか、または全くない場合でも、ヒートポンプの加熱能力を確保してかつ、効率の良い加熱運転ができる。
【００７１】
（実施例６）
図７は本発明の実施例６における太陽熱利用装置を示す構成図である。本実施例の発明は、曇天日または雨天日で太陽の日射量が少ない、または無い場合でもヒートポンプ回路の加熱能力を確保するため、蒸発器入口空気温度と蒸発器入口冷媒温度との温度差を、記憶している所定の温度差と比較する温度差比較部と、この比較に基いて前記温度差が前記所定の温度差になるように圧縮機の回転数を設定する回転数設定部とで構成する第２の回転数設定部を、圧縮機能力可変制御手段を設けた点で図６に示す実施例５の発明と異なり、それ以外は同じ内容である。
【００７２】
図７において、圧縮機能力可変制御手段３２は、温度比較部３５、第１の回転数設定部３６に加えて、更に蒸発器入口空気温度センサー４１の検知する蒸発器入口空気温度Ｔ３と蒸発器入口冷媒温度センサー４５の検知する蒸発器入口冷媒温度Ｔ４との温度差Ｔ３−Ｔ４を、予め設定して記憶した所定の温度差と比較する温度差比較部４６と、前記温度差Ｔ３−Ｔ４を所定の温度差となるように能力可変圧縮機２０の回転数を制御する回転数設定部４７とで構成した第２の回転数設定部３８ｃを備えている。
【００７３】
以上のように構成された太陽熱利用装置において、その動作と作用は実施例１で説明したと同じように、能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒が蒸発器２３を通過する際に、太陽熱集熱器２４で昇温された空気に加熱されて蒸発温度が高くなるとともに、圧縮機能力可変制御手段３２の温度比較部３５と第１の回転数設定部３６により、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数が設定されている。
【００７４】
そして、ヒートポンプ回路１９で受け取るべき太陽熱集熱器２４からの熱量が不足すると、圧縮機回転数設定が第２の回転数設定部３８ｃに移行する。次に、第２の回転数設定部３８ｃの温度差比較部４６において、蒸発器入口空気温度センサー４１の検知した蒸発器入口空気温度Ｔ３と蒸発器入口冷媒温度センサー４５の検知した蒸発器入口冷媒温度Ｔ４との温度差Ｔ３−Ｔ４を、記憶している予め設定した所定の温度差と比較する。
【００７５】
そして、回転数設定部４７は前記温度差Ｔ３−Ｔ４が所定の温度差よりも大きい場合には、能力可変圧縮機２０の回転数を小さい方向へ移行させ、前記温度差Ｔ３−Ｔ４が所定の温度差よりも小さい場合には、能力可変圧縮機２０の回転数を大きい方向へ移行させることで、前記温度差Ｔ３−Ｔ４を所定の温度差となるように能力可変圧縮機２０の回転数を制御する。
【００７６】
従って、蒸発器２３の外側の温度（蒸発器入口空気温度Ｔ３）と蒸発器２３の内側の温度（蒸発器入口冷媒温度Ｔ４）との温度差が一定であれば、蒸発器２３での熱交換量が一定であり、すなわち、ヒートポンプ回路１９の加熱能力も一定となるもので、例えば、必要加熱量に応じた蒸発器入口空気温度Ｔ３と蒸発器入口冷媒温度Ｔ４との温度差を所定の温度差として予め設定しておけば、温度差Ｔ３−Ｔ４を所定の温度差となるように能力可変圧縮機２０の回転数を制御することで常に必要加熱量が得られる。
【００７７】
以上のように、本実施例の発明においては、予め設定した圧縮機回転数を、蒸発器２３の蒸発器入口空気温度Ｔ３を検知する蒸発器入口空気温度センサー４１と、蒸発器２３の蒸発器入口冷媒温度Ｔ４を検知する蒸発器入口冷媒温度センサー４５とを備えて、蒸発器入口空気温度センサー４１の検知した温度Ｔ３と蒸発器入口冷媒温度センサー４５の検知した温度Ｔ４との温度差Ｔ３−Ｔ４が予め設定した所定の温度差となるように能力可変圧縮機２０の回転数を回転数設定部４７で制御する構成としたものである。
【００７８】
これにより、蒸発器２３の蒸発器入口空気温度Ｔ３と蒸発器２３の蒸発器入口冷媒温度Ｔ４との温度差Ｔ３−Ｔ４で蒸発器２３の熱交換量、すなわち、ヒートポンプ回路１９の加熱能力が決まる特性を利用し、前記予め設定した所定の温度差を必要な加熱量を得るための値に設定しておくことで、外気温度、日射量に関係なく、必要な加熱能力が得られる。
【００７９】
従って、曇天日または雨天日で日射量が少ないか、または全くない場合でも、ヒートポンプの加熱能力を確保してかつ、効率の良い加熱運転ができる。
【００８０】
（実施例７）
図８は本発明の実施例７における太陽熱利用装置を示す構成図である。本実施例の発明は、集熱器出口空気温度センサーを設け、かつ図３に示す実施例３の太陽日射量を直接に検出する太陽熱量検出手段を、集熱器入口空気温度センサーの検出する温度と集熱器出口空気温度センサーの検出する温度とを比較する集熱器出入口空気温度差比較手段で兼ねた点が実施例３の発明と異なり、それ以外の内容は同じである。
【００８１】
図８において、４８は太陽熱集熱器２４の出口の空気温度Ｔ５を検知する集熱器出口空気温度センサーである。太陽熱量検知手段３９ａは、集熱器入口空気温度センサー３３の検知する集熱器入口空気温度Ｔ１と、集熱器出口空気温度センサー４８の検知する集熱器出口空気温度Ｔ５との集熱器出入口温度差を比較する集熱器出入口空気温度差比較手段４９で構成する。
【００８２】
以上のように構成された太陽熱利用装置において、その動作と作用は実施例３で説明したと同じように、能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒が蒸発器２３を通過する際に、太陽熱集熱器２４で昇温された空気に加熱されて蒸発温度が高くなるとともに、圧縮機能力可変制御手段３２の温度比較部３５と第１の回転数設定部３６により、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数が設定されている。
【００８３】
そして、太陽熱量検知手段３９ａで検知された太陽熱量を、すなわち集熱器入口空気温度センサー３３の検知した集熱器入口空気温度Ｔ１と、集熱器出口空気温度センサー４８の検知した集熱器出口空気温度Ｔ５とを集熱器出入口温度差比較手段４９で比較した集熱器出入口温度差を、太陽熱量比較手段４０において予め設定した所定値と比較し、検知された太陽熱量（集熱器出入口温度差）が前記所定値を下回る場合は、第２の回転数設定部３８で予め設定した圧縮機回転数に従って能力可変圧縮機２０を運転させる。すなわち、前記太陽熱量が所定値を下回る場合には、太陽熱集熱器２４での集熱量が少なくなり、ヒートポンプ回路１９で受け取るべき太陽熱集熱器２４からの熱量が不足していることを示しており、ヒートポンプの加熱能力が不足する。
【００８４】
従って、必要な加熱能力が確保できるように圧縮機能力可変制御手段３２により、予め設定した圧縮機回転数に切り替えて能力可変圧縮機２０を運転させるものである。
【００８５】
一般に太陽日射量を受けて集熱器出入口空気温度差が生じるもので、日射量、すなわち、太陽熱量と集熱器出入口空気温度差は相関性がある。実際は太陽熱集熱器２４に熱容量があるために、集熱器出入口空気温度差の変化は日射量変化に対してかなり遅れて変化する。この特性は、時定数が大きなヒートポンプサイクルの圧縮機回転数の急激な変化を避けるのに適している。
【００８６】
以上のように、本実施例の発明においては、太陽熱量検知手段３９ａを、太陽熱集熱器２４の入口の空気温度を検知する集熱器入口空気温度センサー３３と、太陽熱集熱器２４の出口の空気温度を検知する集熱器出口空気温度センサー４８と、集熱器出入口空気温度差を比較する集熱器出入口空気温度差比較手段４９とで構成したので、太陽熱量と直接関連する太陽熱集熱器２４の温度上昇値を利用することで、確実な制御ができる。また、集熱器入口空気温度センサー３３、集熱器出口空気温度センサー４８は他の制御機能と共用できるために、部品の共用化によるコストダウンの効果がある。
【００８７】
（実施例８）
図９は本発明の実施例８における太陽熱利用装置を示す構成図である。本実施例の発明は、蒸発器の熱交換効率等の向上を図るため、ヒートポンプ回路の蒸発器と太陽熱集熱器を隣接して配設した点が、図１〜図８に示す実施例１〜実施例７の各発明と異なり、それ以外の内容は同じである。
【００８８】
図９において、太陽熱集熱器２４とヒートポンプ回路１９の蒸発器２３は隣接して設置した構成としている。図中、５３は点線で示すガイド筒で、太陽熱集熱器２４から蒸発器２３への空気の流れを案内するものである。
【００８９】
以上のように構成された太陽熱利用装置において、その動作と作用は実施例１で説明したと同じように、能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒が蒸発器２３を通過する際に、ガイド筒５３に案内されて流れ太陽熱集熱器２４で昇温された空気に加熱され蒸発温度が高くなるとともに、圧縮機能力可変制御手段３２により、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数を制御している。
【００９０】
そして、太陽熱集熱器２４と蒸発器２３は隣接することで、太陽熱集熱器２４と蒸発器２３の間の距離が短くなり、接続部（前記距離）での熱損失、通風抵抗が無くなる。
【００９１】
以上のように本実施例の発明においては、太陽熱集熱器２４と蒸発器を隣接して設置した構成としたことにより、太陽熱集熱器２４から蒸発器２３までの間における熱損失、通風抵抗が軽減され、熱交換効率の向上と送風手段２５の動力低減による省エネルギー効果が生じる。
【００９２】
また、太陽熱集熱器２４と蒸発器２３を例えば一体に構成すると、装置の小型軽量化を図ることができるばかりでなく、空気を蒸発器２３へ導く通路が不要となるため、装置の低コスト化と施工性を向上させることができる。
【００９３】
（実施例９）
図１０は本発明の実施例９における太陽熱利用装置を示す構成図である。本実施例の発明は、ヒートポンプ回路の運転効率等を高めるため、蒸発器と太陽熱集熱器の間の通路に、日射量に応じて外気導入を制御する開閉手段を設けた点が、図１〜図９に示す実施例１〜実施例８の各発明と異なり、それ以外の内容は同じである。
【００９４】
図１０において、５０は蒸発器２３の空気入口の近傍におけるガイド筒５３に設けたバイパス吸込部、５１はバイパス吸込部５０の開閉を行う開閉手段、５２は開閉手段５１の開閉を制御する開閉制御手段で、太陽日射量が多い場合には開閉手段５１を開放から閉鎖へ切換え、太陽日射量が少ない曇天日、あるいは雨天日の場合には開閉手段５１を閉鎖から開放へ切換える制御を行うものである。
【００９５】
以上のように構成された太陽熱利用装置において、その動作と作用は実施例１で説明したと同じように、能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒が蒸発器２３を通過する際に、ガイド筒５３に案内されて流れ太陽熱集熱器２４で昇温された空気に加熱され蒸発温度が高くなるとともに、圧縮機能力可変制御手段３２により、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数を制御している。
【００９６】
そして、最初に太陽日射量が多い場合には開閉制御手段５２が開閉手段５１を開放から閉鎖へ切換えて、開閉手段５１がバイパス吸込部５０を閉鎖する。そのため、外気は唯一、太陽熱集熱器２４へ流入し、この外気の空気は外気温より大幅な高温空気に加熱されて蒸発器２３へ流れ、蒸発器２３を流れるヒ−トポンプ回路１９の冷媒を蒸発ガス化させる。
【００９７】
次に、太陽日射量が少ない曇天日、あるいは雨天日の場合には開閉制御手段５２が開閉手段５１を閉鎖から開放へ切換えて、開閉手段５１がバイパス吸込部５０を開放し、送風手段２５の吸引力によって、バイパス吸込部５０から多量の外気が蒸発器２３の入口へ吸引される。そして、太陽熱集熱器２４から流入してきた空気と合流して蒸発器２３へ流れる。
【００９８】
この場合、太陽日射量が少ないため、太陽熱集熱器２４を通過する空気の温度上昇は少なく、合流して蒸発器２３の入口へ流入する空気の温度は外気温度と殆ど同じである。そして、蒸発器２３の空気入口近傍のバイパス吸込部５０から外気を導入するため、通風抵抗が少なく、蒸発器２３の通過風量が増加してヒ−トポンプ回路１９の運転効率が高くなる。
【００９９】
従って、太陽日射量が多い場合には、高温空気をそのまま小風量で蒸発器２３に流して高効率化を図り、太陽日射量が少ない曇天日、あるいは雨天日の場合には、集熱ユニットの外郭をなすガイド筒５３のバイパス吸込部５０から大風量を蒸発器２３へ流して高効率化を図ることができる。また、太陽日射量が多い場合にバイパス吸込部５０を閉鎖するため、外気風速が大きい時にバイパス吸込部５０から自然風が集熱ユニット内へ流入することがないため、太陽熱で温めた高温空気の温度低下を防止できる。
【０１００】
以上のように本実施例の発明においては、蒸発器２３の空気入口に、外気を吸入するための開閉が可能な開閉手段５１と、開閉手段５１の開閉を制御する開閉制御手段５２を備えた構成とすることにより、必要に応じて太陽熱集熱器２４をバイパスし、通風抵抗を低減して送風手段２５の省電力化を実現する。従って、太陽熱集熱器２４の大面積化、あるいは太陽熱集熱器２４面を流れる空気流路を長くして太陽熱を多量に集熱する設計において、送風手段２５の小型化、省電力化を実現できる。特に、日射量が少ない場合に蒸発器２３の通過風量を確保してヒ−トポンプ運転の効率向上を図れる。
【０１０１】
（実施例１０）
図１１は本発明の実施例１０における太陽熱利用装置を示す構成図である。本実施例の発明は、ヒートポンプ回路の運転効率等を高めるため、送風手段による空気流を、送風手段、太陽熱集熱器、蒸発器の順に流して送風手段のモータの熱を蒸発器の加熱に活用すようにした点が、図１〜図１０に示す実施例１〜実施例９の各発明と異なり、それ以外の内容は同じである。
【０１０２】
図１１において、送風手段２５のファンにより生じる空気流が、送風手段２５のファンを駆動するモータ２６、太陽熱集熱器２４、蒸発器２３の順に空気が流れるように、前記送風手段２５、太陽熱集熱器２４、蒸発器２３を配設した構成としている。
【０１０３】
以上のように構成された太陽熱利用装置において、その動作と作用は実施例１で説明したと同じように、能力可変圧縮機２０によりヒートポンプ回路１９を循環する冷媒が蒸発器２３を通過する際に、太陽熱集熱器２４で昇温された空気に加熱され蒸発温度が高くなるとともに、圧縮機能力可変制御手段３２により、蒸発器出口空気温度Ｔ２を集熱器入口空気温度Ｔ１と略同一になるように能力可変圧縮機２０の回転数が制御される。
【０１０４】
そして、送風手段２５を駆動するモータ２６は電力を消費するため、モータ自身が発熱し高温となる。しかし、モータ２６は送風手段２５によって送風される空気に曝されているので、モータ２６が消費した電力は熱となって空気へ伝熱される。モータ２６の熱を受熱した空気は、太陽集熱器２４で加熱され一段と温度上昇し蒸発器２３で冷媒と熱交換するので、本実施例の構成により、モータ２６で消費した電力を冷媒の加熱に利用することができる。
【０１０５】
以上のように本実施例の発明においては、空気が送風手段２５、太陽熱集熱器２４、蒸発器２３の順に通過するように設置した構成とすることにより、送風手段２６の放熱を太陽熱集熱器２４から蒸発器２３へ送られる空気へ受熱させて蒸発器２３で熱交換させるので送風手段２５に必要な電力を冷媒の加熱に有効に利用して運転効率の高い装置とすることができる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように請求項１〜請求項１１に記載の発明によれば、日射量、外気温度に影響されずに必要な加熱能力を確保してかつ、効率の良い加熱運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における太陽熱利用装置を示す構成図
【図２】同実施例２における太陽熱利用装置を示す構成図
【図３】同実施例３における太陽熱利用装置示す構成図
【図４】同実施例４における太陽熱利用装置を示す構成図
【図５】ヒートポンプ回路の一般的な特性を説明する特性図
【図６】本発明の実施例５における太陽熱利用装置を示す構成図
【図７】同実施例６における太陽熱利用装置を示す構成図
【図８】同実施例７における太陽熱利用装置を示す構成図
【図９】同実施例８における太陽熱利用装置を示す構成図
【図１０】同実施例９における太陽熱利用装置を示す構成図
【図１１】同実施例１０における太陽熱利用装置を示す構成図
【図１２】従来の太陽熱利用装置を示す構成図
【図１３】従来の太陽熱利用装置を示す構成図
【符号の説明】
１９ヒートポンプ回路
２０能力可変圧縮機
２３蒸発器
２４太陽熱集熱器
２５送風手段
３２圧縮機能力可変制御手段
３３集熱器入口空気温度センサー
３４蒸発器出口空気温度センサー
３５温度比較部
３６第１の回転数設定部
３７最低回転数比較部
３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ第２の回転数設定部
３９、３９ａ太陽熱量検知手段
４０太陽熱量比較手段
４１蒸発器入口空気温度センサー
４２回転数演算部
４３、４６温度差比較部
４５蒸発器入口冷媒温度センサー
４４、４７回転数設定部
４８集熱器出口空気温度センサー
４９集熱器出入口空気温度差比較手段
５１開閉手段
５２開閉制御手段

Claims

太陽熱集熱器と、能力可変圧縮機を有したヒートポンプ回路と、前記太陽熱集熱器を通過した空気と熱交換する前記ヒートポンプ回路の蒸発器と、前記太陽熱集熱器の入口の空気温度を検知する集熱器入口空気温度センサーと、前記蒸発器の出口空気温度を検知する蒸発器出口空気温度センサーと、蒸発器出口空気温度を集熱器入口空気温度と略同一とするように前記能力可変圧縮機の能力設定を行う圧縮機能力可変制御手段とを備えたことを特徴とする太陽熱利用装置。
圧縮機能力可変制御手段は、圧縮機回転数設定値が最低回転数を下回る場合には、予め設定した圧縮機回転数に従って圧縮機を運転させることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用装置。
太陽熱量検知手段を備え、圧縮機能力可変制御手段は太陽熱量検知手段による太陽熱量が所定値を下回る場合には、予め設定した圧縮機回転数としたことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用装置。
圧縮機能力可変制御手段は予め設定した圧縮機回転数を、ヒートポンプの最大加熱負荷に見合った固定の圧縮機回転数としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の太陽熱利用装置。
蒸発器の入口空気温度を検知する蒸発器入口空気温度センサーを備え、圧縮機能力可変制御手段は予め設定した圧縮機回転数を、前記蒸発器入口空気温度センサーの検知する温度を基に設定した圧縮機回転数としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の太陽熱利用装置。
蒸発器の入口空気温度Ｔ３を検知する蒸発器入口空気温度センサーと、前記蒸発器の出口空気温度Ｔ２を検知する蒸発器出口空気温度センサーとを備え、圧縮機能力可変制御手段は予め設定した圧縮機回転数を、前記蒸発器入口空気温度センサーの検知する蒸発器入口空気温度Ｔ３と前記蒸発器出口空気温度センサーの検知する蒸発器出口空気温度Ｔ２との温度差Ｔ３−Ｔ２が予め設定した所定の温度差となる圧縮機回転数としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の太陽熱利用装置。
蒸発器の入口空気温度を検知する蒸発器入口空気温度センサーと、蒸発器の入口冷媒温度を検知する蒸発器入口冷媒温度センサーとを備え、圧縮機能力可変制御手段は予め設定した圧縮機回転数を、前記蒸発器入口空気温度センサーの検知する蒸発器入口空気温度Ｔ３と前記蒸発器入口冷媒温度センサーの検知する蒸発器入口冷媒温度Ｔ４との温度差Ｔ３−Ｔ４が予め設定した所定の温度差となる圧縮機回転数としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の太陽熱利用装置。
太陽熱集熱器の集熱器出口空気温度Ｔ５を検知する集熱器出口空気温度センサーを設け、太陽熱量検知手段は集熱器入口空気温度Ｔ１と集熱器出口空気温度Ｔ５との集熱器出入口空気温度差を比較する集熱器出入口空気温度差比較手段を有する請求項３に記載の太陽熱利用装置。
太陽熱集熱器と蒸発器とを隣接して設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の太陽熱利用装置。
蒸発器の空気入口に、外気を吸入する開閉可能な開閉手段と、前記開閉手段の開閉を制御する開閉制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の太陽熱利用装置。
送風手段により起こる空気流が、送風手段のモータ、太陽熱集熱器、蒸発器の順に通過するように、前記送風手段と前記太陽熱集熱器と前記蒸発器を設置したことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の太陽熱利用装置。