JPH01266470A

JPH01266470A - 蓄熱制御方法

Info

Publication number: JPH01266470A
Application number: JP63093712A
Authority: JP
Inventors: Koji Murozono; 宏治室園
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1989-10-24
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPH0754238B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、蓄熱を利用したヒートポンプ式空気調和機等
の蓄熱制御方法に関するものである。

従来の技術従来、冷凍サイクルに蓄熱を利用した例としてはヒート
ポンプ式空気調和機において、圧縮機吐出ガスの熱の一
部を蓄熱槽に蓄熱しておき、暖房立上り運転時や除霜運
転時にこの蓄熱した熱を利用するものがある（例えば特
開昭６２−１７８８５５号公報）。

このヒートポンプ式空気調和機においては、蓄熱槽（蓄
熱器）への蓄熱量の制御は、蓄熱槽に設けた温度センサ
を用いて行なっていた。すなわち、温度センサの設定値
を蓄熱材の液相の温度領域の所定値とし、検知温度が設
定値以上となると蓄熱完了と判断して蓄熱槽への蓄熱を
停止するという蓄熱制御である。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の蓄熱制御方法では以下のよう
な問題点があった。

すなわち、暖房立上り運転に蓄熱を利用するには運転開
始前に蓄熱槽への蓄熱が完了していなければならないの
で、暖房運転停止中においても蓄熱槽に設けた温度セン
サが所定値以下となると蓄熱運転を行なう必要がある。

ここで、蓄熱材として例えば酢酸ナトリウム３点５８°
Ｃ１融解熱６０　ｋｃａ　１７ｋｇ　、液相比熱０．７
ｋｃａｌΔ１°Ｃ１固相比熱０．４　ｋｃａｌ／ｋｇ°
Ｃ）、温度センサの設定値を６５°Ｃとし、暖房立上り
時に蓄熱材が２０°Ｃになるまで蓄熱を利用できるとす
ると、蓄熱完了時の蓄熱量は８０．１　ｋｃａｌ／ｋｇ
である。蓄熱完了後、蓄熱槽からの熱リークのため蓄熱
量は低下するので、再び蓄熱運転を行なう必要がある。

したがって、蓄熱運転開始の温度センサの設定値を６０
’Ｃとすると、蓄熱完了後、蓄熱量のわずか２．５％の
熱リークで再び蓄熱運転を行なわなけ、ればならない。

また温度センサの設定値を蓄熱材の固相領域の温度とす
ると、今度は大部分の蓄熱量が失われるまで検知不可能
となるので、やはり、液相の温度を設定値としなければ
ならない。

このため、温度センサの検知温度が６５°Ｃとなって蓄
熱運転を停止すると、冷媒の再蒸発や周囲温度との温度
差による熱リークに起因してすぐに６０°Ｃとなり、再
び蓄熱運転を開始することになって、暖房運転停止中に
もかかわらず頻繁に運転・停止を繰り返して効率の低下
を招いていた。また、使用者に対しても不快感を与えて
いた。

除霜運転時に蓄熱を利用する場合においても、同様に暖
房運転時の効率の低下を招き、弁の切換によって発生す
る冷媒音により、使用者に不快感を与えていた。

本発明は上記課題に鑑み、蓄熱槽の温度と蓄熱槽の周囲
温度を検知し、この温度を用い１蓄熱槽の蓄熱量を制御
することで、使用者に不快感を与えることなく、また効
率よく蓄熱量の制御を行なうことを目的としている。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明の蓄熱制御方法は、ま
ず内部に潜熱蓄熱材を充填した蓄熱槽に蓄熱する蓄熱手
段および前記蓄熱槽に蓄熱された熱を利用する蓄熱利用
手段を有し、前記蓄熱槽の温度および前記蓄熱槽の周囲
温度を検知する温度検知手段を備え、前記温度検知手段
により検知された温度を用いて前記蓄熱槽の蓄熱量を制
御する蓄熱量制御手段を有するものである。

また、本発明の他の蓄熱制御方法は、温度検知手段によ
り検知された蓄熱槽の温度が、潜熱蓄熱材の液相の温度
領域の所定値以上で蓄熱手段による蓄熱を停止し、温度
検知手段により検知された蓄熱槽の周囲温度若しくは蓄
熱槽の温度と蓄熱槽の周囲温度を用いて前記停止の時間
を制御し、前記蓄熱槽の蓄熱量を制御するものである。

また、本発明の他の蓄熱制御方法は、蓄熱槽と蓄熱槽周
囲との温度差と蓄熱槽から周囲への放熱量との関係を定
め、蓄熱手段による蓄熱の停止時に所定周期で温度検知
手段により前記２つの温度を測定することで、前記放熱
量を積算し、この積算値が所定値以上になると再び前記
蓄熱手段により蓄熱槽に蓄熱を行なうものである。

また、本発明の他の蓄熱制御方法は、蓄熱槽と蓄熱槽周
囲との温度差と蓄熱手段による蓄熱槽への蓄熱の停止時
間との関係を定め、蓄熱手段による蓄熱の停止時に、所
定周期で温度検知手段により前記２つの温度を測定する
ことで前記停止時間を算出し、測定開始から測定時まで
の時間が前記停止時間以上となると再び前記蓄熱手段に
より蓄熱槽に蓄熱を行なうものである。

作　　用本発明は上記手段とすることにより、使用者に不快感を
与えることなく、また効率よく蓄熱槽の蓄熱量制御を行
なえる。

また、蓄熱槽と蓄熱槽周囲との温度差と放熱量との関係
若しくは蓄熱槽と蓄熱槽周囲との温度差と停止時間との
関係を定め、その関係を用いて制御を行なうことでより
確実な蓄熱量制御が行なえる。

実施例以下、本発明をその実施例を示す添付図面の第１図〜第
５図を参考に説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクル図であり、第２図は同ヒートポン
プ式空気調和機の各運転時の弁類の動作状態を示す図で
ある。

第１図において、主冷媒回路は圧縮機１、四方弁２、室
内側熱交換器３、膨張弁４、室外側熱交換器５を環状に
連結して構成される。６は蓄熱槽で、内部に蓄熱用熱交
換器７、吸熱用熱交換器８を配設し、相変化を利用して
蓄熱する潜熱蓄熱材９を充填している。１０は圧縮機１
と四方弁２を結ぶ管路をバイパスし、管路の途中に蓄熱
用熱交換器７を有する第１バイパス回路であり、１１は
室外側熱交換器５をバイパスし、管路の途中に吸熱用熱
交換器８を有する第２バイパス回路である。

また、冷媒流路を切換えるために１２〜１７の二方弁を
設けている。さらに、二方弁１７と室外側熱交換器５の
間の管路と吸熱用熱交換器８と二方弁１６の間の管路を
結び、途中に二方弁１８を設けた第３バイパス回路１９
を配設している。２０および２１はそれぞれ蓄熱槽６の
内部および蓄熱槽６の周囲に取付けられた温度センサで
あり、温度検知回路２２でそれぞれの温度を検出し、マ
イクロコンピュータ２３に信号を送る。マイクロコンピ
ュータ２３は、演算を行なって制御リレー２４に信号を
送る。制御リレー２４は、マイクロコンピュータ２３か
らの信号を受けて圧縮機１や二方弁１２〜１８、室内外
ファン（図示せず）を制御する。

第２図において、○印は弁が開の状態、Ｘ印は閉の状態
を示す。

このヒートポンプ式空気調和機において、第２図に示す
各運転モードの説明を行なうと、まず冷房モード時には
二方弁１２．１７が開であり、圧縮機１より吐出された
冷媒は、四方弁２、室外側熱交換器５、膨張弁４、室内
側熱交換器３、四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入さ
れる。

暖房モードにおいて、蓄熱を行なわない場合は、二方弁
１２〜１８の状態は冷房モードの時と同じで四方弁２の
み暖房サイクル側へ切換える。

したがって、圧縮機１より吐出された冷媒は、四方弁２
、室内側熱交換器３、膨張弁４、室外側熱交換器５、四
方弁２の順で流れて圧縮欅１に吸入される。この時、蓄
熱槽６に蓄熱は行なわれない。

暖房モードにおいて、蓄熱を行なう場合は、二方弁１２
を閉とし、二方弁１３．１４を開とする。

したがって、圧縮機１より吐出された冷媒は第１バイパ
ス回路１０、四方弁２、室内側熱交換器３、膨張弁４、
室外側熱交換器５、四方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸
入される。この時、圧縮機１より吐出された高温、高圧
の冷媒の持つ熱の一部は、蓄熱用熱交換器７より潜熱蓄
熱材９へ与えられて蓄熱され、残りの熱が室内側熱交換
器３で暖房に用いられる。

次に、暖房運転停止中においても蓄熱槽６に所定量以上
の蓄熱量があれば、次回の暖房立上り時にこの熱を利用
することが可能である。

蓄熱を利用した立上りモードにおいては、二方弁１２，
１５．１６が囲で、′他は閉の状態である。

この時、圧縮機１より吐出された冷媒は四方弁２、室内
側熱交換器３、膨張弁４、第２バイパス回路１１、四方
弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入される。

したがって、圧縮機１より吐出された高温、高圧の冷媒
は、室内側熱交換器３で暖房に利用され、膨張弁４で減
圧されて低温、低圧となり、第２バイパス回路１１へ流
入し、吸熱用熱交換器８より蓄熱槽６に蓄えられた熱を
吸熱し、四方弁２を経て圧縮機１に吸入される。

また、暖房モード時に蓄熱槽６に所定量以上の蓄熱量が
あると、除霜時に蓄熱を利用することが可能である。

除霜モードにおいては、二方弁１２，１５゜１８が開で
、他は閉の状態である。この時、圧縮機１より吐出され
た冷媒は、四方弁２、室内側熱交換器３、膨張弁４、第
２バイパス回路１１へと流れ、吸熱用熱交換器８を通過
した後、第３バイパス回路１９、室外側熱交換器５、四
方弁２の順で流れ、圧縮機１に吸入される。したがって
、蓄熱槽６に蓄えられた熱を利用して暖房を継続しなが
ら除霜を行なう。

さらに、蓄熱を利用した立上りモードを行なうには、暖
房運転停止中にも所定量以上の蓄熱量を保つ必要がある
ので、熱り−クによって蓄熱量が減少すると、蓄熱モー
ドの運転を行なう必要がある。蓄熱モードでは、冷媒の
流れは暖房モードで蓄熱を行なう時と同じであるが、暖
房は行なわないので室内ファンは停止している。

次に、前述の暖房運転停止中の蓄熱量制御について第３
図〜第５図を参考にして説明する。

第３図は、暖房停止中の蓄熱量制御のフローチャート図
、第４図は蓄熱槽内部と周囲との温度差と放熱量との関
係を示す図、第５図は蓄熱槽内部と周囲との温度差と蓄
熱モード運転の停止時間との関係を示す図である。

第３図において、Ｔ１およびＴ２はそれぞれ温度検知回
路２２で検出された温度センサ２０および２１の取付位
置の温度であり、Ｔｃは潜熱蓄熱材９の液相領域で、蓄
熱完了温度である。また、ｑは単位時間当りの蓄熱槽６
からの放熱量（熱リーク量）、ΔτはＴ１．Ｔ２の測定
周期、Ｑは蓄熱槽６からの積算放熱量、Ｑａは許容放熱
量である。

まず、マイクロコンピュータ２３は運転状況を所定周期
で読込んで、暖房運転停止を確認すると、Ｔ１を読込ん
でＴｏ以下であれば蓄熱モード運転を行ない、蓄熱槽６
に蓄熱する。そして、Ｔ１　＞Ｔｃとなると蓄熱完了と
判断し、蓄熱モード運転を停止する。

次にＴ４．Ｔ２を読込んで、第４図に示す関係よりｑを
算出し、Ｑを計算する。Ｑ＞Ｑｃとなるまでこれを繰り
返し、Ｑ　＞　Ｑ　ｃとなると再びＴＩ＞Ｔａとなるま
で蓄熱モード運転を行ない、再び前記フローを繰り返す
。

このように、蓄熱量制御を従来のように蓄熱槽の温度の
みを検知して行なうのでなく、周囲温度も検知して放熱
量を計算して行なうことで、頻繁に運転、停止を繰り返
すことがない。したがって、使用者に不快感を与えるこ
となく効率のよい蓄熱量制御ができる。

また、第５図に示す関係を用いても蓄熱量制御は可能で
ある。すなわち−（ＴＩ　　Ｔ２）と蓄熱モード運転の
停止時間（蓄熱量が許容値以下となるまでの時間）との
関係を第５図に示すように定め、暖房運転停止時から所
定周期ごとにＴ４．Ｔ２を検知し、第５図に示す関係よ
りＴ１．Ｔ２の検知時の停止時間を算出する。そして、
暖房運転停止時から検知時までの時間が算出した停止時
間より大きいと、蓄熱量が許容値以下になったと判断し
てＴ　、＞　Ｔ　ｃとなるまで蓄熱モード運転を行ない
、再び前記フローを繰り返す。この蓄熱量制御では、暖
房運転停止中のＴ２の変化が大きいと、検知精度は第３
図に示す制御より悪くなるが、演算過程で積算を行なう
必要がなく、マイクロコンピュータの容量が小さくてよ
い。

なお、本実施例においては蓄熱槽内の温度を検知したが
、潜熱蓄熱材の温度を近似的に検知できるなら、蓄熱槽
の外表面等地の位置の温度を検知してもよい。また、蓄
熱槽周囲の温度についても、本実施例で説明したヒート
ポンプ式空気調和機で、蓄熱槽が室外ユニットの内部に
収納されている場合は外気温を検知してもよい。

また；暖房運転停止中は、蓄熱槽内の温度変化は小さい
ので、蓄熱槽の周囲温度と放熱量若しくは停止時間の関
係を求めてこれによる蓄熱量制御を行なうことも可能で
ある。また、蓄熱利用除霜を行なうために、暖房モード
時に蓄熱量制御を行なうが、この時にも本発明の蓄熱量
制御は有効である。

さらに、本実施例においては本発明をヒートポンプ式空
気調和機に適用した例について説明したが、それに限定
されるものでなく、蓄熱を利用した給湯機等、蓄熱槽内
に潜熱蓄熱材を充填して蓄熱槽への蓄熱手段および蓄熱
された熱を利用する蓄熱利用手段を有する他の装置にも
利用可能でｐ発明の効果以上のように本発明の蓄熱制御方法は、蓄熱槽の温度お
よび蓄熱槽の周囲温度を検知し、検知された温度を用い
て蓄熱量を制御することで、使用者に不快感を与えるこ
となく、また効率よく蓄熱量の制御を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクル図、第２図は同ヒートポンプ式空
気調和機の弁類の動作状態を示す説明図、第３図は同暖
房停止中の蓄熱量制御のフローチャート図、第４図は同
蓄熱槽内部と周囲との温度差と放熱量との関係を示す特
性図、第５図は同蓄熱槽内部と周囲との温度差と蓄熱モ
ード運転の停止時間との関係を示す特性図である。６・・・・・蓄熱槽、７・・・・・・蓄熱用熱交換器、
８・・・・・・吸熱用熱交換器、９・・・・・・潜熱蓄
熱材、２０，２１・・・・・温度センサ、２２・・・・
・・温度検知回路、２３・・・・・・マイクロコンピュ
ータ、２４・・・・・・制御リレー。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名Ａ１
９第３図第４図Ｔ／−７ｚ第５図ｔ　−７ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内部に潜熱蓄熱材を充填した蓄熱槽に蓄熱する蓄
熱手段および、前記蓄熱槽に蓄熱された熱を利用する蓄
熱利用手段を有し、前記蓄熱槽の温度および前記蓄熱槽
の周囲温度を検知する温度検知手段を備え、前記温度検
知手段により検知された温度を用いて前記蓄熱槽の蓄熱
量を制御する蓄熱量制御手段を有する蓄熱制御方法。
（２）温度検知手段により検知された蓄熱槽の温度が潜
熱蓄熱材の液相の温度領域の所定値以上で蓄熱手段によ
る蓄熱を停止し、温度検知手段により検知された蓄熱槽
の周囲温度若しくは蓄熱槽の温度と蓄熱槽の周囲温度を
用いて前記停止の時間を制御して前記蓄熱槽の蓄熱量を
制御する請求項１に記載の蓄熱制御方法。
（３）蓄熱槽と蓄熱槽周囲との温度差と蓄熱槽から周囲
への放熱量との関係を定め、蓄熱手段による蓄熱の停止
時に、所定周期で温度検知手段により前記２つの温度を
測定することで前記放熱量を積算し、この積算値が所定
値以上になると再び前記蓄熱手段により蓄熱槽に蓄熱を
行なう請求項１または請求項２に記載の蓄熱制御方法。
（４）蓄熱槽と蓄熱槽周囲との温度差と蓄熱手段による
蓄熱槽への蓄熱の停止時間との関係を定め、蓄熱手段に
よる蓄熱の停止時に、所定周期で温度検知手段により前
記２つの温度を測定することで前記停止時間を算出し、
測定開始から測定時までの時間が前記停止時間以上とな
ると再び前記蓄熱手段により蓄熱槽に蓄熱を行なう請求
項１または請求項２に記載の蓄熱制御方法。