JPH0264334A - 蓄熱装置の運転方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ヒートポンプと少なくとも温熱蓄熱材を有す
る蓄熱槽とを備えてなる蓄熱装置の運転方法に関する。

〔従来の技術〕

空調を行うに際して省エネルギ対策を講じる手段の一つ
として、電力料金が低廉な夜間に前記蓄熱槽内の蓄熱材
に熱を蓄えてその熱を利用することが行われている。か
かる手段を用いて暖房時にも冷房時にも省エネルギ対策
を講じつつ空調を行うためには通常、前記蓄熱槽内に温
熱蓄熱材及び冷熱蓄熱材の２種類を収めである。

また、前記ヒートポンプは暖房時にも冷房時にも兼用さ
れるようになっているが、その保全のために、ヒートポ
ンプと蓄熱槽との間に亘って設けられた循環経路内を流
動する熱媒の温度がヒートポンプ運転可能上限温度に達
したときにはその運転が停止されるようになっている。

ところで、上述した如きヒートポンプと蓄熱槽とを備え
てなる蓄熱装置において省エネルギ対策を講じる必要性
は、電力消費が特に著しい夏季の冷房時の方が高いため
、通常は、ヒートポンプ及び蓄熱槽の仕様を冷房時を基
準にして設定しである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した如き蓄熱装置を用いる場合、冷房時にはその状
態を基準にしてヒートポンプ及び蓄熱槽の仕様が設定さ
れているため、特に問題が生じないものの、暖房時には
次に述べるような問題が生じる。

即ち、ヒートポンプ及び蓄熱槽の仕様が冷房時を基準と
して設定されているため、蓄熱槽内では冷熱蓄熱材のス
ペースを十分に確保せざるを得す、その分だけ温熱蓄熱
材のスペースが犠牲となる結果、暖房時に蓄熱槽に温熱
を貯えるとき、ヒートポンプの能力が十分である一方で
蓄熱槽の蓄熱容量が小さ過ぎるということが起こり、ヒ
ートポンプの能力が蓄熱槽の蓄熱速度よりも大きくなっ
てしまうことがある。そして第４図（横軸に運転時間を
とり縦軸に温度をとって熱媒温度及び蓄熱材温度の経時
的温度を示すグラフ）に示す如く、ヒートポンプが運転
中であるにも拘らず、蓄熱槽内の蓄熱材の温度（図中、
実線にて示す）が中途から殆ど上昇しなくなり、前記循
環経路内を流動する熱媒の温度（図中、１点鎖線にて示
す）がヒートポンプ運転可能上限温度Ｔ、に達した時点
１．に至っても蓄熱槽での蓄熱が不十分になってしまう
という問題が生じる。

なお、蓄熱槽内に温熱蓄熱材のみが収められている蓄熱
装置においても、何らかの都合により（例えば蓄熱装置
の設計が将来の変更を見越したものとなっている場合等
）、ヒートポンプの能力と蓄熱槽の蓄熱容量とのバラン
スが上述したようにとれていない場合にはやはり同様の
問題が生じる。

本発明はかかる事情に雛みてなされたものであり、上述
の問題を解消し得る手段を提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る蓄熱装置の運転方法は、ヒートポンプと少
なくとも温熱蓄熱材を有する蓄熱槽とを備えてなる蓄熱
装置にて温熱蓄熱を行うに際し、前記ヒートポンプと前
記蓄熱槽との間に亘って設けられた循環経路内を流動す
る熱媒の温度がヒートポンプ運転可能上限温度に達した
ときにヒートポンプの運転を停止する蓄熱装置の運転方
法であって、前記熱媒の単位時間当りの温度上昇に前記
蓄熱槽内の蓄熱材の単位時間当りの温度上昇が追随しき
れなくなるのを回避すべく、前記ヒートポンプの能力を
外気条件に応じて小さくする調整を行う点に特徴を有し
ている。

〔作　用〕

かかる本発明方法によれば、前記熱媒の単位時間当りの
温度上昇に前記蓄熱槽内の蓄熱材の単位時間当りの温度
上昇が追随しきれなくなるのを回避すべく、前記ヒート
ポンプの能力を下げることとしているため、前記熱媒の
温度上昇を緩和させて前記熱媒の温度がヒートポンプ運
転上限温度に達するのを遅延させることができる。その
結果、ヒートポンプの運転をより長時間にわたって行う
ことができ、蓄熱槽での蓄熱を時間をかけて十分に行う
ことができるようになる。

〔発明の効果〕

従って、本発明方法によれば、例えばヒートポンプ及び
蓄熱槽の仕様が冷房時を基準として設定されている蓄熱
装置を用いて暖房時の温熱蓄熱を行う場合でも、該蓄熱
を長時間をかけて十分に行うことができ、該蓄熱に基づ
く省エネルギ対策を、より有効に講じることができるよ
うになる。

〔実施例〕

以下、本発明方法をその実施に使用する装置を示す図面
に基づいて説明する。

第１図において、（１）はヒートポン、ブを、（２）は
蓄熱槽を夫々示すが、前記ヒートポンプ（１）は蒸発器
（１ａ）とモータにて駆動される圧縮機（１ｂ）と凝縮
器（ＩＣ）と膨張弁（１ｄ）とからなる回路を有する一
方、前記蓄熱槽（２）　は分割された４つの槽、即ち第
１槽（２ａ）と第２槽（２ｂ）と第３槽（２Ｃ）と第４
槽（２ｄ）とを有している。そして、前記ヒートポンプ
（１）や前記蓄熱槽（２）等から、冷熱又は温熱を蓄え
るための蓄熱装置が構成されている。

前記ヒートポンプ（１）と前記蓄熱槽（２）との間には
、熱媒を通流させるための循環経路（３）が、その両者
間に亘るように設けられており、前記ヒートポンプ（１
）内の凝縮器（ＩＣ）を経た後、前記循環経路（３）を
経て蓄熱槽（２）へ供給される熱媒は、蓄熱槽（２）内
を、第１槽（２ａ）、第２槽（２ｂ）、第３槽（２Ｃ）
、第４槽（２ｄ）の順序で通流した後、前記循環経路（
３）へ戻されるようになっている。なお、該循環経路（
３）にはその中途の適宜位置に適宜数のバルブが介装さ
れており、該バルブの開閉操作により、前記熱媒と空調
負荷側の通流流体との間で熱交換を行わせるための熱交
換器（４）を前記熱媒が経由する第１経路（図中、実線
矢符にて示す）と該熱交換器（４）を前記熱媒が経由し
ない第２経路（図中、破線矢符にて示す）とに切り換え
られるようになっている。そして該循環経路（３）には
その適宜位置に温度センサ（７）が設けられており、該
温度センサ（７）によって循環経路（３）内を通流する
熱媒の温度が検出されるようになっている。

また、前記ヒートポンプ（１）内の圧縮機（１ｂ）には
、外気条件センサ（５）にて検出される外気条件に関す
る情報（具体的には外気温度に関する情報）が人力され
その情報に基づいて前記圧縮機（ｌｂ）の出力設定を行
う制御装置（６）の出力信号が人力され、前記圧縮機（
１ｂ）は該信号に基づいてその出力が制御されつつ駆動
され、もってヒートポンプ（１）　の能力が調整される
ようになっている。

また、前記蓄熱槽（２）内には、該蓄熱槽（２）にて温
熱及び冷熱のいずれも蓄熱できるように、温熱蓄熱材と
冷熱蓄熱材との２種類を収めである。具体的には、前記
蓄熱槽（２）のうちの第１槽（２ａ）内に温熱蓄熱材を
収めである一方、残余の槽（２ｔｌ）、　（２Ｃ）、　
（２ｄ）内にはいずれも冷熱蓄熱材を収めである。なお
温熱蓄熱材のスペースに比して冷熱蓄熱材のスペースを
多く確保しであるのは、前述したように蓄熱装置の仕様
が、冷房時の冷熱蓄熱を行う状態を基準にして設定され
ているためである。

かかる装置を用いて蓄熱槽（２）内の蓄熱材への蓄熱を
行う場合は、前記循環経路（３）を前記第２経路に設定
して熱媒を蓄熱槽へ供給し、温熱蓄熱時は蓄熱槽（２）
のうちの第１槽（２ａ）内の温熱蓄熱材に温熱を蓄える
一方、冷熱蓄熱時は蓄熱槽（２）のうちの第２槽（２ｂ
）、第３槽（２Ｃ）、第４槽（２ｄ）内の冷熱蓄熱材に
冷熱を蓄える。なお、空調負荷に対して空調を行う場合
は前記循環経路（３）を前記第１経路に切り換える。

ところで、冷熱蓄熱時には、ヒートポンプ（１）の能力
をフルに発揮して蓄熱を行っても問題は生じないが、温
熱蓄熱時にはヒートポンプ（１）の能力をフルに発揮し
て運転し続けると、ヒートポンプ（１）の能力が十分で
ある一方で蓄熱槽（２）の蓄熱容量が小さ過ぎるという
ことが起こり、第４図を用いて説明したような従来の問
題が生じる。

これに対し、温熱蓄熱時に上述の装置を用いて本発明方
法を実施する場合は、該装置に備えられている制御装置
（６）により、外気条件に応じて複数種に設定したヒー
トポンプ（１）の運転条件、具体例を挙げれば、第２図
（Ａ＞、　（Ｂ）、　（Ｃ）（横軸に運転時間をとり縦
軸にヒートポンプ能力をとってヒートポンプ（１）の運
転条件を示すグラフ）に示す如く、外気温度が低いとき
（例えば０℃以下のとき）には最後まで１００％の能力
にて運転し、外気温度がやや高いとき（例えば５℃前後
のとき）には中途から１００％の能力を６６％の能力に
落として運転し、外気温度が非常に高いときく例えば１
０℃前後のとき）には最初から６６％の能力で運転しつ
つ中途から更に３３％の能力に落として運転するという
複数種の条件にて運転する。

か（して本発明方法による運転を行う場合は、前記循環
経路（３）　を通流する熱媒の単位時間当りの温度上昇
に前記蓄熱槽（２）内の蓄熱材の単位時間当りの温度上
昇が追随しきれな（なるのを回避すべく、前記ヒートポ
ンプ（１）の能力を下げることとしているため、前記熱
媒の温度上昇を緩和させて前記熱媒の温度がヒートポン
プ運転上限温度に達するのを遅延させることができる。

その結果、ヒートポンプ（１）　の運転をより長時間に
わたって行うことができ、蓄熱槽（２）での蓄熱を時間
をかけて十分に行うことができるようになる。

なお、上述の実施例においては、ヒートポンプの能力を
必要に応じて３段階に調整することとしたが、該能力を
必要に応じて２段階に調整することとしてもよく、また
４段階以上に調整することも考えられる。なおヒートポ
ンプの能力を何％に落とすかについては種々の条件が考
えられるのはいうまでもない。

また、外気条件としては外気温度以外に例えば外気湿度
等の条件を追加することも考えられる。

また、前記ヒートポンプ（１）の能力の調整を、インバ
ータ制御に基づいて例えば第３図（横軸に運転時間をと
り縦軸に温度及びヒートポンプ能力をとってそれらの経
時的変化を示すグラフ）に示す如く無段階且つ連続的に
行うと、より好ましい制御が行えることとなる。

なお、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面にて
限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に使用する装置を示す模式的
説明図、第２図（Ａ）、　（Ｂ）、　（Ｃ）及び第３図
は本発明方法の実施に際して採用するヒートポンプ運転
条件を例示するグラフ、第４図は従来の運転方法による
場合の熱媒温度及び蓄熱材温度の経時的変化を示すグラ
フである。 （１）・・・・・・ヒートポンプ、（２）・・・・・・
蓄熱槽、（３）・・・・・・循環経路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ヒートポンプ（１）と少なくとも温熱蓄熱材を有す
   る蓄熱槽（２）とを備えてなる蓄熱装置にて温熱蓄熱を
   行うに際し、前記ヒートポンプ（１）と前記蓄熱槽（２
   ）との間に亘って設けられた循環経路（３）内を流動す
   る熱媒の温度がヒートポンプ運転可能上限温度に達した
   ときにヒートポンプ（１）の運転を停止する蓄熱装置の
   運転方法であって、前記熱媒の単位時間当りの温度上昇
   に前記蓄熱槽（２）内の蓄熱材の単位時間当りの温度上
   昇が追随しきれなくなるのを回避すべく、前記ヒートポ
   ンプ（１）の能力を外気条件に応じて小さくする調整を
   行う蓄熱装置の運転方法。 ２、前記ヒートポンプ（１）の能力の調整を、外気条件
   に応じて複数種に設定した条件に基づいて段階的に行う
   請求項１記載の蓄熱装置の運転方法。 ３、前記ヒートポンプ（１）の能力の調整を、インバー
   タ制御に基づいて無段階且つ連続的に行う請求項１記載
   の蓄熱装置の運転方法。