JPH06100359B2

JPH06100359B2 - 蓄熱制御方法

Info

Publication number: JPH06100359B2
Application number: JP63138778A
Authority: JP
Inventors: 宏治室園
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH01306756A

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、温度センサの設置値を蓄熱材の液相の温度領域の
所定値とし、検知温度が設置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を行
なっていた。

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
な課題があった。

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水塩（Na
CHCOO.3H₂O）を使用した場合（融点58℃、融解熱60kcal
/kg、液相比熱0.7kcal/kg°ｃ、固相比熱0.4kcal/kg°
ｃ）、温度センサの設定値を65℃とし、暖房立上り時に
蓄熱材が20℃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801kcal/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℃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。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℃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のため、すぐに
60℃となって再び蓄熱運転を開始してしまい、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、蓄熱槽に所定値以上の蓄熱量
を保持する蓄熱モード時に、蓄熱停止時間を直前の蓄熱
時間の関数として定めることで、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、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、前記蓄熱槽の温度を検知する温度検知手段を備
え、前記蓄熱手段を用いて前記蓄熱槽への蓄熱および蓄
熱停止を繰り返して所定値以上の蓄熱量を保持する蓄熱
モード時に、前記温度検知手段により検知された前記蓄
熱槽の温度が前記潜熱蓄熱材の液相の温度領域の所定値
以上となると前記蓄熱槽への蓄熱を停止し、この蓄熱停
止時間をその直前の蓄熱時間の関数として定めたもので
ある。

作用本発明は上記手段とすることにより、簡単な構成で使用
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。

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
４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は蓄熱
槽６の内部に取付けられた温度センサであり、温度検知
回路21でこの温度を検知し、マイクロコンピュータ22に
信号を送る。マイクロコンピュータ22は、演算を行なっ
て制御リレー23に信号を送る。制御リレー23は、マイク
ロコンピュータ22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、×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の順で流れて圧縮機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、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、熱リークのために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
図および第４図を参照にして説明する。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
運転時間と停止時間の関係を示す図である。

第３図において、まずマイクロコンピュータ22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タ
イマをリセットしてカウントを始める。そして、タイマ
がカウントを開始してからの時間τ_１が後述する関係式
より求めた停止時間τ_ｓ以上になるまで待機する。この
τ_ｓは、暖房運転終了後の最初の停止時には求められな
いので、初期値を設定して用いる。そして、τ_１≧τ_ｓ
となるとタイマをリセットして（カウントは行なう）蓄
熱運転を開始する。蓄熱運転時には、所定周期で温度検
知回路21で検知された温度センサ20の取付位置の温度T₁
を読込み、T₁を、潜熱蓄熱材９の液相領域に設定した蓄
熱完了温度T_sと比較してT₁≧T_sとなると蓄熱運転を停止
する。そして、蓄熱運転開始から停止までの蓄熱運転時
間τ_ｔより、τ_ｓを算出する。τ_ｔとτ_ｓの関係は第４
図に示すようになる。すなわち、蓄熱運転時間τ_ｔが長
いほど、その直前の停止時に蓄熱槽６の周囲への放熱量
が大きいことになるので、次回の停止時間τ_ｓを短くす
る必要がある。近似的には、τ_ｓ＝Ａ＋（B/τ_ｔ）であ
らわすことができる（A,Bは定数）。この関係式を用い
てτ_ｔよりτ_ｓを算出し、再びタイマをリセットしてカ
ウントを開始する。そして、τ_ｓとして前記関係式より
求めた値を用いてτ_１≧τ_ｓとなるまで蓄熱運転を停止
する。以降、このフローを繰返して所定値以上の蓄熱量
を保持する。

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、蓄熱運転停止時間τ_ｓを
その直前の蓄熱運転時間τ_ｔの関数とすることで、頻繁
に運転、停止を繰返すことがない。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。

なお、本実施例においては蓄熱運転時間τ_ｔと蓄熱運転
停止時間τ_ｓとの関係を簡易式で示したが、これに限定
されるものではなく、他の関係式を用いてもよい。

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
槽の外表面等他の位置の温度を検知してもよい。

また、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
可能である。

発明の効果以上のように本発明の蓄熱制御方法は、蓄熱槽に所定値
以上の蓄熱量を保持する蓄熱モード時に、蓄熱停止時間
をその直前の蓄熱時間の関数として定めることで、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図、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図は蓄熱運転
時間と停止時間との関係を示す図である。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……温度センサ、21……
温度検知回路、22……マイクロコンピュータ、23……制
御リレー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、前記蓄熱槽の温度を検知する温
度検知手段を備え、前記蓄熱手段を用いて前記蓄熱槽へ
の蓄熱および蓄熱停止を繰り返して所定値以上の蓄熱量
を保持する蓄熱モード時に、前記温度検知手段により検
知された前記蓄熱槽の温度が前記潜熱蓄熱材の液相の温
度領域の所定値以上となると前記蓄熱槽への蓄熱を停止
し、この蓄熱停止時間をその直前の蓄熱時間の関数とし
て定めた蓄熱制御方法。