JPH0213740A - 蓄熱型ヒートポンプエアコン及びその制御方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、蓄熱型ヒートポンプエアコンに関するもので
ある。

（従来の技術） 従来の蓄熱型ヒートポンプエアコンを第１５図に示す、
ａは冷凍サイクル、ｂはブライン回路であり、ブライン
回路すは、循環ポンプＣと室内熱交換器ｄを有する９１
旦し、各室内熱交換器ｄと並列に流量調整弁ｅが接続さ
れ且つブライン熱交換器ｇと循環ポンプＣとの間に蓄熱
タンクｆを備える。冷凍サイクルａは、コンプレッサｈ
、四方弁ｊ、空気熱交換器に、膨張弁ｍ、ブライン熱交
換器ｇ″′Ｃ′構成され、ブライン熱交換器ｇでブライ
ンを加熱又は冷却する。

そして、例えば、深夜電力等を利用して冷凍サイクルａ
の圧ａ機りを駆動し、かつ循環ポンプＣの作用でブライ
ンを図中矢印に示す方向に導き、流！調整弁ｅは解放す
る。ブラインはプライン熱交換器ｇで熱を吸収し、蓄熱
タンクｆで放熱する。

即ち、蓄熱タンクｆにおいて蓄熱し７、室内熱交換器ｄ
はバイパスする。朝或いは日中等に室内の暖房運転等を
なすには、流量調整弁ｅを開成すると共に、再びブライ
ンを循環して、蓄熱タンクｆで蓄えた熱を室内ユニット
の各室内熱交換器ｄで放熱する９ 通常、朝、循環ポンプＣを運転して夜間深夜電力で貯え
られた高温のブラインを室内熱交換器ｄに流し室内の暖
房を行う。この場合、ブラインの温度が高いため室内ユ
ニットの能力が大きく、室内はすぐに設定温度にまで暖
められる。その後、ブラインの温度は低下してくるが、
室内ユニットの暖房能力が負荷より小さくなり、室内温
度が設定値を維持できなくなる。このように、上記蓄熱
タンクｆの熱のみでは、所望の温度に達し、ない場合に
は、冷凍サイクルａも駆動してブライン熱交換器ｇで採
熱する。

（発明が解決しようとする課題） しかし、次のような問題点がある。

（１）冷たいブラインを一回で蓄熱完了温度まで加熱す
るため、蓄熱運転中学に熱源ユニットのし−トボンプの
凝縮温度を高く保つ必要があり、効率の悪い運転となる
と共に加熱能力が少なくなる。

（２）流量調整としての電動弁を、ブライン熱交換温度
が蓄熱完了温度になるよう開度コントロールする必要が
あり、制御が複雑となる。

（３）蓄熱タンクの温度が一旦使用して下った後、再起
動する場合は、立上り時の負荷は通常負荷より重いため
、なかなか室温が上昇して来ない。

（４）外気温が高く室内負荷が少ない時などはブライン
の水温でも充分負荷に対応できるにも係わらず、冷凍サ
イクルが起動されることがあり、無駄な電力を消費して
いた。

本発明の目的は、上記事情を考慮してなされたもので、
蓄熱運転時間が短くかつ効率のよい蓄熱運転が可能なブ
ライン回路を具備し、た蓄熱形ヒートポンプエアコン及
びその制御方法を提供する、二とＧこある。

本発明の他の目的は、立上り時、室内ユニットの暖房能
力を増大させ、立上りを早くする蓄熱形ヒートポンプエ
アコンの制御方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ブラインの蓄熱利用率を高め
消！電力の低減を図ることができる蓄熱形ヒートポンプ
エアコンの制御方法を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の蓄熱型ヒートポンプエアコンは、冷凍サイクル
によりブラインを加熱又は冷却する熱源ユニットと、こ
の加熱又は冷却されたブラインを蓄える蓄熱タンクを有
する蓄熱ユニットと、ブラインにより室内の暖房又は冷
房を行う室内ユニットとを含んでブライン回路を構成し
２、ブライン回路中に蓄熱タンクの流れ方向を上から下
或いは下から上のどちらにも切換可能な流路切換弁を設
けて構成したものである。

この蓄熱型ヒートポンプエアコンの蓄熱運転時の制御方
法としては、熱源ユニットにブライン温度センサを設け
、熱源ユニットによる蓄熱運転を行うに際し２、ブライ
ン温度が蓄熱完了温度に達する前は蓄熱タンク内の流れ
が混合流れとなり、蓄熱完了温度に達し、た後は押出し
、流れとなるように、蓄熱タンク内の流れを下から上又
は上から下に前記流路切換弁により切換えるように制御
する。

また暖房又は冷房運転の立上り時の制御方法としては、
熱源ユニットにブライン温度センサを、室内ユニットに
室内温度センサを設けると共に、これらの温度センサか
らの信号を処理して熱源ユニットの運転を制御するコン
トローラを設け、室内ユニットにブラインを供給してか
ら室温が設定値に達するまでの間にブライン温度が一定
値以下になった場合には熱源ユニットを運転させ、室温
が設定値に達し５なときに熱源ユニットを停止させるよ
うに制御する。

更に、立上り後の通常運転時の制御方法としては、熱源
ユニットにブライン温度センサを、室内ユニットに室内
温度センサを設けると共に、これらの温度センサからの
信号を処理して熱源ユニットの運転を制御するコントロ
ーラを設け、室内ユニットに供給されているブライン温
度が低下したために、室内ユニットへのブライン供給流
量を最大としたにも係わらず、室内温度が設定値より低
い状態が一定時間続いたときは、熱源ユニットを運転さ
せるように制御する。

（作用） ブライン回路は、熱源ユニット、蓄熱ユニット及び室内
ユニットを含んで構成され、ブライン回路中に設けであ
る流路切換弁を、必要に応じて切換えることにより、蓄
熱タンクの流れ方向を上から下或いは下から上のどちら
にも切換えができる。

蓄熱運転は、夜間深夜電力を利用して熱源ユニットを運
転し１、ブライン温度を上昇させ、蓄熱ユニットの蓄熱
タンクに蓄熱することで行う。蓄熱とは、ここでは加熱
だけでなく冷却する場合も含む広い概念である。その際
、ブライン温度が蓄熱完了温度に達するまでは、流路切
換弁により蓄熱タンク内の流れが混合流れになるように
切換えられる。＠房を目的とする場合は、暖められたブ
ラインが蓄熱タンク内に下から入り上から出て行くよう
にする。蓄熱タンク内は混合流れとなり、はぼ均一の温
度になる。この温度のブラインが熱源ユニットのブライ
ン熱交換器に導かれる。この場合、ブラインの流量をコ
ントロールする必要がなく、また、ブライン流量を最大
の状態で運転できるので、冷凍サイクルの凝縮温度を低
くでき、冷凍サイクルとしては効率のよい運転ができる
。

室内ユニットが運転されてから室温が設定値に達するま
での間にブライン温度が一定値以下になった場合、即ち
暖房又は冷房運転の立上り中に蓄熱量が不十分になった
場合には、熱源ユニットを運転させる。このため室温は
立上り時において急速に設定値に達する。

更に、立上り後の通常運転時における熱源ユニットの運
転は、室内ユニットに供給されているブライン温度が低
下したために、室内ユニットへのブライン供給流量を最
大とし、なにも係わらず、室内温度が設定値より低い状
態が一定時間続いたときに、運転を行なわせる。熱源ユ
ニットは、ブラインの温度が充分負荷に対応できる場合
は運転されないので１、蓄熱利用率が高まり、熱源ユニ
ットの無駄な電力消費が抑制される。

（実施例） 以下、図示の実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図に示すシステムは、大きく分けて、３つの機器で
構成されている。即ち、冷凍サイクル１により水その他
のブラインを加熱又は冷却する熱源ユニットＡと、この
加熱又は冷却されたブラインを蓄える蓄熱ユニットＢと
、このブラインにより室内の冷暖房を行う室内ユニット
Ｃとである。

これら３つの機器をブライン配管で接続しブライン回路
２を構成している。

熱源ユニットＡの冷凍サイクル１は、コンプレッサ３．
４方弁４．ブライン熱交換器５．膨張弁６．室外熱交換
器７で構成され、ブライン熱交換器２でブラインを加熱
（冷却）する。熱源ユニットＡは、室内ユニットＣ側に
おいてブライン回路２に並列に接続された電動弁（ＭＶ
＞から成るバイパス弁１３や、室内ユニットＣの室内熱
交換器９への流路中に設けた電磁弁８　（ＳＶＡ　。

５ＶＢ）も内蔵している。また、ブライン熱交換器５の
出口には、ブライン温度を検出するブライン温度センサ
（７１４１センサ）１４が取付けられている。この実施
例では、ブライン温度センサ１４をブライン熱交換器５
の出口側に設けているが、入口側に設けることもできる
。

蓄熱ユニットＢは、蓄熱タンク１０、流路切換弁１１、
ポンプ１２で構成され、夜間に蓄熱タンク１０内に熱を
貯める。２Ａはブライン回路２の蓄熱タンク１０への戻
り路、２Ｂは蓄熱タンク１０からブライン熱交換器５へ
の供給路を示す。

流路切換弁１１は、蓄熱タンクの流れ方向を上から下或
いは下から上のどちらにも切換可能な切換弁であり、具
体的には、４つの電磁弁ＳＶＩ。

ＳＶ２．ＳＶ３．ＳＶ４から成る。流路切換弁ＳＶＩ、
ＳＶ２は、ブライン回路２の戻り路２人から蓄熱タンク
１０の上部への流路中及び戻り路２Ａから蓄熱タンク１
０の下部への流路中に設けてあり、流路切換弁ＳＶ３．
ＳＶ４は、蓄熱タンク１０の上部から供給路２Ｂへの流
路中及び蓄熱タンク１０の下部から供給路２Ｂへの流路
中に設けである。尚、１６はジスターンである。

室内ユニットＣは代表的に２つの室内熱交換器９で示し
てあり、各室内熱交換器９には、室内ユニットの温度（
Ｔａ）を検出するための室内温度センサ１５が取付けら
れている。

第２図に示すように、コントローラは、室内ユニットＣ
に室内マイコン２０を、熱源ユニットＡに熱源ユニット
マイコン３０を設置して構成されており、お互いに信号
を交換し５て全体のシステムを制御している。以下、暖
房の場合を例にして説明する。

（１）蓄熱運転コントロール 夜間、蓄熱運転が開始されると、第３図に示すように、
蓄熱ユニットＢの流路切換弁１１のＳＶ２とＳＶ３が開
となり、ＳＶＩとＳＶ４が閉となる。また熱源ユニット
Ａの電磁弁８が閏となる。

そし５て、ポンプ１２が運転される。

ブラインは、第３図の矢示の如く、蓄熱タンク１０の上
部から出て、流路切換弁１１のＳＶ３、ポンプ１２を経
て、ブライン熱交換器２に供給される。ここでブライン
は熱源ユニットＡの冷凍サイクル１で加熱された後、バ
イパス弁１３（電動弁ＭＶ）及び流路切換弁１１のＳＶ
２を通り、蓄熱タンク６の底に入る。このとき、バイパ
ス弁たる電動弁ＭＶは全開とし、システムとして最大の
流量で運転される。蓄熱タンク１０内は、暖かいブライ
ンが下から入り上から出て行くため、混合流れとなり、
蓄熱タンク１０内の温度はほぼ均一になる。

この状態で、蓄熱運転を継続すると、蓄熱タンク１０内
の温度は、徐々に上昇してくる、ブライン熱交換器５の
出口に設けられたブライン温度センサ１３によりブライ
ンの熱交温度ＴＷ１が検出され、この温度が蓄熱完了温
度Ｔｈ（例えば５０℃）に達すると、その信号がコント
ローラを構成する熱源ユニットマイコン３０に送信され
る。コントローラは、その時点で、蓄熱ユニットＢの流
路切換弁１１のＳＶ２．ＳＶ３が閏、ＳＶＩ、ＳＶ４が
開の状態に切換える（第４図）。

こうなると、蓄熱タンク１０内の流れが逆転し１、第４
図の矢示の如く、蓄熱タンク１０の底からブラインが出
て行き、暖められたブラインが蓄熱タンク１０の上部に
戻る。これで運転を続けると、蓄熱タンク上部に前記蓄
熱完了温度のブラインが溜り、下部のブラインとは、混
合し、ない。

このようにして、下部のブラインが暖められてどんどん
上部に溜り、最終的に、蓄熱タンク１０全体が蓄熱完了
温度Ｔｈになると、蓄熱運転を終了させる。

上記のように、ブライン熱交換器５の温度センサ１４が
蓄熱完了温度以下のときは、蓄熱タンク１ｏ内の流れを
下から上になるようにし１、蓄熱完了温度Ｔｈに達し、
た後は蓄熱タンク１０内の流れを上から下になるよう切
換える。かかる蓄熱運転のコントロールは、従来のよう
にブライン流量をコントロールする必要がなく、また、
最大流量でシステムを運転でき、冷凍サイクルの凝縮温
度を低くできるので、冷凍サイクルとしては効率のよい
運転ができる。また、凝縮温度が低いため、能力も多く
できる。それに、流量をコントロールし。

ないため、制御が簡単になり、従来の第１５図に示し、
た流量調整弁ｅのような流量制御バルブが不必要となる
。

ここで、ブライン温度ＴＷＩが、蓄熱完了温度Ｔｈ（５
０°Ｃ）に達し、たとき、流路切換弁１１が切換わるが
、この後約１〜２分、冷凍サイクル１を停止させる。こ
れは、加熱された高温のブラインが配管及び蓄熱タンク
１０の入口近くに在り、流路切換弁１１を切換えたとき
、この高温ブラインがブライン熱交換器５に流入し、冷
凍サイクル１の保護装置が働くからである。ここで１〜
２分冷凍サイクル１を運転しないでブラインだけ空回し
すると、ブラインの温度はほぼ一様になり、その後冷凍
サイクル１がＯＮしても、保護装置が働かない。

上記制御は、蓄冷運転でも同様にして適用することがで
きる。即ち、ブライン熱交換器５の出口温度ＴＷ１が蓄
冷完了温度以上のときは、タンク内の流れを上から下へ
流し、ブライン熱交換器出口温度Ｔ１４１が蓄冷完了温
度に達すると、タンク内の流れを下から上へ流すように
流路切換弁１１を切換えればよい。

（２）暖房運転のコントロール 制御は、室外の熱源ユニットに設けられた熱源ユニット
マイコン３０により行われる。室温コントロールに関す
る温度センサ及び熱源ユニットマイコン３０の制御対象
は第２図に示すとおりである。

室内の温度Ｔａは室内ユニットＣの室温センサ１５によ
り検出され、室内マイコン２０は、室温センサ１５から
の信号を受けて、室温Ｔａを室内設定温度Ｔｓと比較し
１、その差に応じて、第５図（ａ）に示すＳｏ　、Ｓ３
　、Ｓｓ　、３７の如きシリアル信号を、熱源ユニット
マイコン３０に送っている。また、室内ユニットＣに供
給されるブラインの温度ＴＷＩは、ブライン温度センサ
１４により検出され、これが熱源ユニットマイコン３０
に送られる。熱源ユニットマイコン３０は、これらの信
号により判断して、熱源ユニット制御系３１（コンプレ
ッサ３、室外ファン［ＦＭ］　、四方弁［４ＷＶ］　）
や、流量制御バルブ系３２（電動弁ＭＶ、電磁弁ＳＶＡ
　、ＳＶＢ　）や、蓄熱流路制御系３３（流路切換弁１
１．ポンプ１２）等をコントロールしている。

第５図（Ｉ））は、シリアル信号Ｓｏ　、　３３　。

Ｓ５．３７とそれらによって制御される流量制御バルブ
系３２の電動弁ＭＶ、電磁弁８のＳＶＡ。

ＳＶＢとの関係を示したもので、熱源ユニット制御系３
１をＯＮする時期も示しである。この流量制御バルブ系
３２の電動弁ＭＶ、電磁弁Ｓｖ＾。

ＳＶＢは、後述する運転モードに関係なく、シリアル信
号Ｓｏ　、Ｓ３　、Ｓ５　、Ｓ７により開閉制御される
。また、ＯＮＬなコンプレッサは、その時点のブライン
温度より５℃上昇したときにＯＦＦする。

ａ）立上り時 通常、朝、室内ユニットをＯＮすると、ポンプが運転さ
れ、夜間、深夜電力で蓄えられた高温のブラインが室内
ユニットに流れ、室内の暖房を行う。この場合、ブライ
ンの温度が高いため、室内ユニットの能力が大きく、室
内は直ぐ設定温度にまで暖められる。その後、ブライン
の温度は低下してくるが、室内ユニットの暖房能力が負
荷より小さくなり室内温度が設定値を維持できなくなっ
たときに熱源ユニットがＯＮする。しかし、蓄熱タンク
の温度が一旦使用して下った後、再起動する場合は、立
上り時の負荷は通常負荷より重いため、なかなか室温が
上昇してこない。

第５図に暖房運転時のブラインの流れを、第７図に室内
ユニットＣの運転スイッチをＯＮし、た直後からの制御
の流れを示す。

第７図において、運転スイッチをＯＮすると、ポンプ１
２と流路切換弁ＳＶ２、ＳＶ３がＯＮ（開）して（ステ
ップ７．０１〜７．０３）　、深夜電力で蓄えられた蓄
熱タンク１０内の高温のブラインが、第５図の如く室内
ユニットＣに供給され、室内が暖房される。この時、ブ
ライン温度と室温を監視する。まず、ブライン温度セン
サ１４のチエツクを行い（ステップ７．０４）　、ブラ
イン温度７’１４１が５０°Ｃ以上の場合であれば、蓄
熱量は十分であるので、次いで室温Ｔａに関するシリア
ル信号のチエツク（シリアルチエツク）を行う（ステッ
プ７．０５）。

ブライン温度ＴＷ１が５０°Ｃ以上であるにも拘らず室
内温度センサ１５の温度Ｔａが未だ設定温度Ｔｓに達し
ない初期の段階、即ちシリアル信号が８５（Ｔｓとの差
が−０，５℃〜−１，０℃）以上に低温である間は、熱
源ユニットがＯＮ（冷凍サイクル１が作動）することな
くシステムは運転される（ステップ７．０４，７．０５
　）　。

室内ユニットＣで暖房しているうちに、ブラインの温度
ＴＷ１は低下してくる。室内温度Ｔａが設定温度Ｔｓに
達する前に、蓄熱量が不十分即ちブライン温度ＴＷ１が
５０℃より低くなったときは（ステップ７．０４＞　、
熱源ユニットＡをＯＮＬ、てブラインを加熱する（ステ
ップ７、０６　）。「熱源ユニットＯＮＪとは、コンプ
レッサ３、室外ファンＦＭ、四方弁（４ＷＶ）を含む熱
源ユニット制御系３１をＯＮＬ、ブラインを加熱するよ
うに冷凍サイクル１を暖房運転させることである９こう
すると、室内ユニットＣへの供給ブライン温度ＴＷ１が
上昇し、暖房能力が増大する。この状態でシステムを運
転すると、室温Ｔａが上昇し、やがて設定温度Ｔｓに達
する。

熱源ユニットのＯＮは、シリアル信号が８３（Ｔｓとの
差が±０〜−０．５℃）になるまで続行される（ステッ
プ７．０６〜７．０７）。室内マイコン２０は、温度セ
ンサ信号で設定温度Ｔｓに達したことを検出すると、そ
の信号（シリアル信号Ｓｏ　）を熱源ユニットマイコン
３０に送る。熱源ユニットマイコン３０が熱源ユニット
をＯＦＦさせ（ステップ７．０８）　、ここで蓄熱利用
運転の立上り制御は終了する。

この後は、後述するように、室内ユニットＣの能力が負
荷よりも小さくなって、室温Ｔａが低下したときくシリ
アル信号８７以上の低温に９０秒以上とどまったとき）
、熱源ユニットＡがＯＮする制御に変わる（ステップ７
．０９〜７．１５）。

このように立上り中、即ち室内ユニットがＯＮしてから
室温Ｔａが設定値Ｔｓに達するまでに、ブライン温度Ｔ
Ｖ１１が５０℃以下になると、熱源ユニットＡをＯＮさ
せるので、室内ユニットＣへのブライン温度Ｔｗ１が高
く保て、室温Ｔａの立上り時間が短くなる。この制御は
、室温Ｔａが設定値Ｔｓに達すると終了し、その後は室
内ユニットＣの能力が負荷以下になったときに再び熱源
ユニットＡをＯＮする。このため、不必要に熱源ユニッ
トＡを運転することなく、蓄熱タンク１０の熱を十分利
用できる。

ｂ）立上り後の通常運転時 熱源ユニットをＯＮするパターンを、室内ユニットが最
大能力を出しているにも拘らず室温が低下したときとす
ると共に、熱源ユニットＯＮ時はブラインを蓄熱タンク
内を通して流し、ある温度上昇するまでは熱源ユニット
をＯＦ　Ｆ　Ｌ、ないように制御する。

第７図及び第６図（１））を参照しながら説明する。

まず、室内ユニットＣに供給されるブラインの温度Ｔｗ
１が十分高く、例えばＴ　ｗｌ　＞　３０°Ｃであって
室内ユニットの能力が負荷に対して大きい場合について
説明する。第７図上では、深夜電力で蓄光られた蓄熱タ
ンク１０内の高温利用（利用運転モード）の場合はステ
ップ９，１０．１３〜１５が、熱源ユニットＡによる運
転（直接暖房モード）の場合にはステップ１１〜１５が
対応する。そして、第７図に示すように、室温Ｔａがシ
リアル信号が８７以上の範囲（設定値Ｔｓに対するマイ
ナス差が１．０°Ｃ以上）の低温に９０秒以上とどまっ
たときだけでなく、ブライン温度Ｔｗ１が３０°Ｃより
低下して室内ユニットの能力が負荷に対して小さくなっ
た場合にも、熱源ユニットＡがＯＮされる（ステップ７
．０９，７．１３．７．１１，７．１３　）　。

第６図（１））の第１１ｆ？Ｊから順に詳述する。室内
ユニットＣに供給されるブラインの温度ＴＷ１が十分高
く、例えばＴｖｌ＞３０℃であって、室内ユニットの能
力が負荷に対して大きい場合には（ステップ７．０９，
７．１１　）　、室温Ｔａは設定値Ｔｓより高くなる。

このとき室内マイコン２０からはシリアル信号Ｓｏが送
られて来て、マイコンは、電磁弁８（ＳＶ＾、ＳＶＢ　
）を閉じ、室内ユニットへのブラインの供給を止める（
第６図（１））の第１欄）第７図のプログラム上はステ
ップ７．１０又は７．１２からステップ７．０９又は７
．１１へ戻る。

室温が設定温度より０，５℃低くなると、室内ユニット
からのシリアル信号はＳ３となり、このとき電磁弁ＳＶ
Ａ　、ＳＶＢは「開」となり、室内ユニットにブライン
を供給する。しかし、このときバイパス弁１３のＭＶは
「開」の状態で、室内へのブライン流量は少なくなって
いる。即ち、室内ユニットＡの暖房能力は、少ない状態
である（第６図（ｂ）の第２潤）。

室温が設定温度より１°Ｃ低くなると、室内ユニットか
らのシリアル信号はＳ５となり、このときバイパス弁１
３のＭＶは「閉」となり、室内ユニットへのブライン流
量が最大となり、室内ユニットの能力も大きくなる（第
６図（ｂ）の第３ｓ）。

ブラインの温度Ｔ１４１が十分高く、室内ユニットの能
力が負荷より大きければ、室温Ｔａが高くなって、シリ
アル信号はＳ３　、Ｓｏと変わって行く、シかし１、ブ
ライン温度が低い場合は、室内ユニットの能力が負荷に
対応できず、室温Ｔａは設定温度Ｔｓよりも１．５℃以
上低くなる（第７図のステップ７゜１３）。このとき室
内マイコンからの信号はＳ７となり、このとき熱源ユニ
ットがＯＮとなる。即ち、冷凍サイクル１を運転して、
プライ７　ｆｊ、　度Ｔ　ＩＡ　１　ヲ上昇すセ６　（
第６図（１））　ノ第４ａ）。

第７図のステップ７．１４において、熱源ユニットのマ
イコンは、ブライン温度センサ１３により、このときの
ブライン温度Ｔ１４１を検出し、この温度から５℃だけ
ブラインが上昇したときに、熱源ユニットをＯＦＦする
く第７図のステップ７．１５）　。

熱源ユニットＡが運転中も、室内への暖房は続けられて
おり、暖房能力と熱源ユニット加熱能力の差で、蓄熱タ
ンク１０内のブライン温度を上昇させる（蓄熱タンク内
を通してブラインを流す）５この間、流量制御バルブ系
の方は、第６図（ｂ）に従い、熱源ユニットのＯＮ・Ｏ
ＦＦとは無関係に、シリアル信号に従って上記のように
コントロールされる。

上記実施例によれば、負荷に対応するブライン温度近辺
で熱源ユニットが０Ｎ−ＯＦＦコントロールされるため
、蓄熱利用率が高くなり、無駄な電力を消費しない。ま
た、蓄熱タンク内を通し、てブラインを流しているため
、蓄熱タンク内に熱量を溜めておくことができる。更に
熱源ユニットの頻繁なＯＮ・ＯＦＦによる電力消費を少
なくすることができる。

第８図は本発明の池の実施例を示す。

第８図において、運転信号がＯＮ　Ｌ、た後、シリアル
チエツクを行う（ステップ８．０１，８．０２　＞　。

シリアル信号Ｓ≠０の時、ポンプ１２、流路切換弁１１
　（ＳＶ２，５Ｖ３）をＯＮＬ、ブライン温度チエツク
を行う（ステップ８．０３，８．０４　）。ブライン温
度（Ｔｗｌ）が低いとき（Ｔ　Ｗｌ＜　５０℃）は、室
温を早く設定温度ＴＳまで持って行くために、熱源ユニ
ット、正確には熱源ユニット制御系３１（コンプレッサ
、四方弁、ＦＭ）をＯＮする（ステップ８．０４，８．
０６　）。従って、熱源ユニット（コンプレッサ、四方
弁、ＦＭ）は継続して運転を行う。このとき、熱源ユニ
ット内の流路切換弁１１のＳＶＢをＯＦＦ　（閉）し、
ＳＶ２．ＳＶ４をＯＮ（開）することで、蓄熱タンク１
０をバイパスさせる（ステップ８．０６）　。

室温が上昇して設定温度（シリアル信号Ｓｏ　。

Ｓ３）に達したことが検知されると、熱源ユニット（コ
ンプレッサ、四方弁、ＦＭ）をＯＦＦする（ステップ８
．０７，８．０８　）。このとき蓄熱ユニット内の流路
切換弁ＳＶ４をＯＦＦ　（閉）し、ＳＶ２゜ＳＶＢをＯ
Ｎ（開）すル（，１ｆ　ッ７８．０８）　、　即ち、ブ
ラインの流し方を蓄熱タンク１０内も通すようにする（
第５図参照）。

その後、ブラインがＴＶ１≧５０°Ｃになるまで蓄熱タ
ンクを通過（熱源ユニットＯＮ）させる運転を行い（ス
テップ８．０８〜８．１０）　、ＴＷ１≧５０℃になっ
たら熱源ユニットをＯＦＦする（ステップ８．１０．８
．１１）。

かくするうちに室温が低下し、ステップ８，０９のシリ
アルチエツクにおいて、室内からのシリアル信号が８５
以上の場合は、ステップ８．０６に戻り、流路切換弁１
１のＳＶ３をＯＦＦ　（閉）、ＳＶ２゜ＳＶ４をＯＮ（
開）とすることで、再び蓄熱タンク１０をバイパスさせ
る流し、方に戻す。

以後のステップ８．１２〜８．１８の運転は、既に第７
図のステップ７．０９〜７．１５で述べたところと同様
であり、流量制御バルブで室内ユニットへの流量をコン
トロールすることにより室温をコントロールし、一方、
ブライン温度に関しては、負荷に対応できる温度レベル
を保つように熱源ユニットをコントロールする。但し、
第８図の制御フローの場合、ブライン温度チエツクは４
０℃を中心に行っている。

ところで、上記のように、深夜電力により夜間蓄熱タン
ク１０内に蓄熱（蓄冷）し、昼間にこれを利用する蓄熱
型ヒートポンプエアコンは、冷房期と暖房期の２シーズ
ンに分けられて使用されが、従来、両シーズンを含む全
シーズン中、常時、蓄熱あるいは蓄冷が行われている。

このため、蓄熱あるいは蓄冷が必要でないシーズン（暖
房または冷房が必要でないシーズン）でも、蓄熱又は蓄
冷運転が行われ、無駄な電力が消費されている。

また、冷房シーズン内にピークカット期間が設けられて
いなかったため、深夜電力により蓄冷した熱量を夏期の
電力使用量ピーク時間帯に使用する前に使い切ってしま
うことが度々あり、電力使用量の平準化が図れていない
。

第１０図及び第１１図は、かかる無駄な電力消費を無く
すと共に電力の平準化を図る手段を例示したものである
。システムは、第１図で既に説明したように、大きく分
けて、熱源ユニットＡ。

蓄熱ユニットＢ、室内ユニットＣより構成された蓄熱型
ヒートポンプエアコンであり、夜間蓄熱タンク内のブラ
インに蓄熱（蓄冷）シ、昼間にこの熱量を利用して、室
内の暖房（冷房）を行うことを基本とし、夜間に蓄熱く
蓄冷）した熱量だけでは昼間の負荷に対応に対応できな
い場合、熱源ユニットをＯＮＬ、ブラインを加熱（冷却
）することで室内の暖房（冷房）を行う構成になってい
る。

運転モードは、蓄熱運転、蓄熱利用運転、直接暖房運転
、蓄冷運転、蓄冷利用運転、直接冷房運転、ピークカッ
ト時の直接冷房運転、全停止の８つから成る。制御パタ
ーンは、熱源ユニット内のマイコン部に設けられたタイ
マー（図示せず）に従って上記８つの運転モードで運転
するパターンと、各室内マイコンからのシリアル信号に
より運転を選定するパターンとがある。タイマーは、年
間スゲジュール及び１日のタイムスゲジュール、従って
現在何月何日の何時何分か判断できるようにしておく。

タイマーに従う運転モードの選択は第１０図に示すパタ
ーンで行う。

即ち、まず、第１１図（ａ）に示す年間スゲジュールの
チエツクを行う。年間スゲジュールには、第１１図（ａ
）に示すように「暖房期」　「冷房期」「中間期（暖房
も冷房も必要でないシリーズン）」及び冷房期中の「ピ
ークカット期間」の４つのシーズンが有る９熱源ユニツ
ト内のマイコンに設けられたタイマ一部には、それぞれ
各シーズンの始まりと終りの月日を記憶させておき、常
時、現在どのシーズンかを判別しておく、また暖房期、
冷房期、冷房期中のピークカット期には、ぞれぞれ蓄熱
、蓄冷運転を行うが、中間期には蓄熱（蓄冷）運転は行
わないようにする。

年間スゲジュールをチエツクした後に、第１１図（ｂ）
に示す１日のタイムスケジュールのチエツクを行う。１
日のタイム、スゲジュールには、第１１図（ｂ）に示す
ように深夜電力時間帯（０時〜６時）と昼間電力時間帯
（６時〜２４時）があり、また、蓄熱・蓄冷開始時刻と
ピークカット期の蓄冷利用運転開始時刻が指定されてい
る。暖房・冷房期には４時になったら、それぞれ蓄熱・
蓄冷を開始すようにし１、冷房シーズンのピークカット
期間では、蓄冷利用運転を電力ピーク時である１２時か
ら開始するようにする。

上記のように、１年間を暖房期、冷房期、ピークカット
期の４つのシーズンに分け、年間スゲジュールを判断す
るタイマーにより、常時、現在どのシーズンであるかを
判別しておき、中間期には蓄熱あるいは蓄冷運転を行わ
ないようにすると、無駄な電力の消費をなくすことがで
きる。また、タイマーで１日のタイムスケジュールを判
断し１、ピークカット期間中は１２時から蓄冷利用運転
を開始するようにすると、夜間、蓄冷し、た熱量を夏期
の電力使用ピーク時に合わせて使うことができ、電力の
平準化が図れる。

最後に、電気料金との関係、即ち、家を一種の蓄熱材と
して用いることにより、普通料金の時間帯Ｂでの負荷を
減らし、全体としてかかる電気料金を少くするこを考え
てみる。

第１２図は従来の運転パターンに於ける暖房の立上り特
性（室温と壁温の上昇）を示す。空気よりも壁や家具の
方が立上り時の熱負荷が圧倒的に大きいなめ、室温Ｔａ
よりも壁温Ｔｗの上昇は遅い。しかし、壁や家具も暖ま
らないと快適な状態は得られない。通常はコンプレッサ
のインバータや蓄熱応用等の機器の出力を大きして、電
力利用空調機の立上り能力を大きくするが、短時間に大
能力を出すようにすると機器の効率が下り、それだけ余
計に電気料金がかかって不経済となる。

そこで第１４図に示すように、時計機能及び時刻判別機
能を有する電力利用空調機において、電力が低料金の時
間帯から通常料金の時間帯への移行に関し、低料金の時
刻帯において運転開始時刻を設定できるタイマ機能、設
定温度（及び蓄熱温度）を通常より高めにシフトさせる
設定温度シフト機能を持たせる。設定温度のシフトは、
輻射センサなどにより壁温を検知して、その差に応じて
行う。そして、通常料金の時間帯に移行した際に温度シ
フトを解除する。また、かかる制御が結果として低電力
料金の電力を上手に用いた経済的な運転となるようにす
る電気料金演算予測機能を持たせ、外気温く比較的に室
温でも可）を検知して、機器の運転時刻を決定する（寒
いときは早めにＯＮする）。この電気料金演算予測機能
により、低電力料金の電力を上手に用いて、家計に優し
い空調機を構築する。

第１４図はこの立上り制御の一例である。時刻ｔを境に
ＡＩ！Ｉが低料金の時間帯、Ｂ側が背通料金の時間帯を
示す、低料金時間帯Ａにおいて、通常の設定温度Ｔｓよ
り高めの設定温度ＴＳＳにシフトして、安い電気料金で
十分に壁や家具をウオーミングアツプしておく。通常料
金の時間帯へ移行する時点（時刻ｔ）で通常の設定温度
Ｔｓに戻し、時刻ｔ１で快適状態を得る。

ｔ１時刻に快適状態がほしい旨タイマー時刻をセットし
た場合、 ΣＷＡ　ｔ　Ａ　ＲＡ＋ΣＷｓ　ｔ　ｅ　Ｒｅを最少と
する機器のＯＮ時刻（七。Ｎ）を演算して与える。

但し５、ＷＡは運転Ａ領域に於ける入力、ｔＡは運転Ａ
領域に於ける時間＝　１−１　、、、ＲＡは運転Ａ領域
に於ける電力料金、 Ｗ８は運転Ｂ領域に於ける入力（ＷＡ＝Ｗｇとしても大
゛差ない）、 ｔｓは運転Ｂ領域に於ける時間＝１＋　−１、Ｒ８は運
転Ｂ領域に於ける電力料金（ＲＩｌ”ＦＲＡ　／　３　
）である。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成されているので、下記の効果
を奏する。

（１）ブライン回路中に設けた流路切換弁により蓄熱タ
ンク内の流れを下から上又は上から下へ逆転させること
ができる。即ち、暖房のための蓄熱又は冷房のための蓄
冷いずれの場合においても、蓄熱タンク内の流れを混合
流れ又は押出し、流れに切換えることができる。

（２）蓄熱運転中は蓄熱タンク内の流れを混合流れとし
、ブライン温度が蓄熱完了温度に達すると、蓄熱タンク
内の流れを押出流れに切換える制御方法の下では、ブラ
イン流量を大きくできるために、加熱又は冷却する冷凍
サイクルの凝縮温度を従来より低くでき、蓄熱効率がよ
くなると共に、加熱又は冷却能力も大きくなり、早く蓄
熱できる。

また、ブライン流量の制御をなくシ１、制御を簡単にす
ることができる。

（３）室内ユニットにブラインを供給してから室温が設
定値に達するまでの間に、ブラインの温度が一定温度以
下になると、熱源ユニットを運転することにより、立上
り時に室内ユニットに高い温度のブラインを供給し、室
温を早く立上らせることができる。

（４）室内ユニットへのブライン供給量を最大としても
室温が設定値より低い状態が一定時間続いたときに熱源
ユニットを運転する制御の下では、外気温度との関係で
室内負荷が少なく、従ってブライン温度でも十分負荷に
対応できる場合には、熱源ユニットが運転されないので
、無駄な電力の消費を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蓄熱型し一トボンプエアコンの構
成図、第２図はその制御マイコンとセンサ及び制御対象
を示す図、第３図は本発明の制御方法におけるブライン
温度が蓄熱完了温度に達するまでのブラインの流れを示
す図、第４図は蓄熱完了後のブラインの流れを示す図、
第５図は暖房時のブラインの流れを示す図、第６図（ａ
）、　（ｂ）は室温と設定温度との差とシリアル信号の
関係を示す図、第７図は本発明の制御方法を示す流れ図
、第８図は他の具体的制御方法を示す流れ図、第９図は
ブラインが蓄熱ユニットをバイパスする状態を示す図、
第１０図は運転モード選択図、第１１図の（ａ）は年間
タイムスケジュール図、第１１図の（、ｂ）は１日のタ
イムスケジュール図、第１２図は暖房の際の室温と壁温
の立上り特性を示す図、第１３図は電力の低料金帯と普
通料金帯とを考慮した立上り制御の温度立上り特性図、
第１４図はその制御の概念図、第１５図は従来の蓄熱型
ヒートポンプエアコンの構成図である。 図中、１は冷凍サイクル、２はブライン回路、３はコン
プレツサ、４は四方弁、５はブライン熱交換器、８は電
磁弁、９は室内熱交換器、１０は蓄熱タンク、１１は流
路切換弁、１２はポンプ、１３はバイパス弁、１４はブ
ライン温度センサ、１５は室内温度センサ、２０は室内
マイコン、３０は熱源ユニットマイコン、Ａは熱源ユニ
ット、Ｂは蓄熱ユニット、Ｃは室内ユニットを示す。 代理人弁理士　　則　　近　　憲　　佑同　　　　　　
　宇　　　治　　　　　　　弘第１図 第３図 第５図 第８図 第１０図 （ｂ） 第１２図　　　　第１３図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷凍サイクルによりブラインを加熱又は冷却する熱
   源ユニットと、この加熱又は冷却されたブラインを蓄え
   る蓄熱タンクを有する蓄熱ユニットと、ブラインにより
   室内の暖房又は冷房を行う室内ユニットとを含んでブラ
   イン回路を構成し、ブライン回路中に蓄熱タンクの流れ
   方向を上から下或いは下から上のどちらにも切換可能な
   流路切換弁を設けたことを特徴とする蓄熱型ヒートポン
   プエアコン。 ２、請求項１記載の蓄熱型ヒートポンプエアコンにおい
   て、熱源ユニットにブライン温度センサを設け、熱源ユ
   ニットによる蓄熱運転を行うに際し、ブライン温度が蓄
   熱完了温度に達する前は蓄熱タンク内の流れが混合流と
   なり、蓄熱完了温度に達した後は押出し流れとなるよう
   に、蓄熱タンク内の流れを下から上又は上から下に前記
   流路切換弁を切換えることを特徴とする蓄熱型ヒートポ
   ンプエアコンの制御方法。 ３、請求項１記載の蓄熱型ヒートポンプエアコンにおい
   て、熱源ユニットにブライン温度センサを、室内ユニッ
   トに室内温度センサを設けると共に、これらの温度セン
   サからの信号を処理して熱源ユニットの運転を制御する
   コントローラを設け、室内ユニットにブラインを供給し
   てから室温が設定値に達するまでの間にブライン温度が
   一定値以下になった場合には熱源ユニットを運転させ、
   室温が設定値に達したときに熱源ユニットを停止させる
   ことを特徴とする蓄熱型ヒートポンプエアコンの制御方
   法。 ４、請求項１記載の蓄熱型ヒートポンプエアコンにおい
   て、熱源ユニットにブライン温度センサを、室内ユニッ
   トに室内温度センサを設けると共に、これらの温度セン
   サからの信号を処理して熱源ユニットの運転を制御する
   コントローラを設け、室内ユニットに供給されているブ
   ライン温度が低下したために、室内ユニットへのブライ
   ン供給流量を最大としたにも係わらず、室内温度が設定
   値より低い状態が一定時間続いたときは、熱源ユニット
   を運転させることを特徴とする蓄熱型ヒートポンプエア
   コンの制御方法。