JPS62206343A - 太陽・空気熱集熱装置 - Google Patents
太陽・空気熱集熱装置Info
- Publication number
- JPS62206343A JPS62206343A JP61051029A JP5102986A JPS62206343A JP S62206343 A JPS62206343 A JP S62206343A JP 61051029 A JP61051029 A JP 61051029A JP 5102986 A JP5102986 A JP 5102986A JP S62206343 A JPS62206343 A JP S62206343A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- water
- compressor
- capacity
- heating capacity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
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。
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〉
本発明は太陽熱および空気熱を熱源とするヒートポンプ
式の太陽・空気熱集熱装置に関するものである。
式の太陽・空気熱集熱装置に関するものである。
〈従来の技術〉
従来、現在の貯湯槽平均水温と現在時刻および目標とす
る沸き上げ温度と沸き上げ時刻から目標とする加熱能力
を演算し、水加熱器の出入口差温で判定される加熱能力
が上記目標の加熱能力値となるように圧縮機の容量制御
を行なうようにしたヒートポンプ式の集熱装置は周知で
ある。この集熱装置においては、加熱能力Ｑは下記（１
）式で計算される。
る沸き上げ温度と沸き上げ時刻から目標とする加熱能力
を演算し、水加熱器の出入口差温で判定される加熱能力
が上記目標の加熱能力値となるように圧縮機の容量制御
を行なうようにしたヒートポンプ式の集熱装置は周知で
ある。この集熱装置においては、加熱能力Ｑは下記（１
）式で計算される。
Ｑ ＝ （Ｔｃｏ−Ｔｃｉ） ｘ Ｖ ｘ ６
０ −＝（１）Ｑ；加熱能力 （ｋｃａ（／ｈ） Ｔｃｏ：水加熱器出口温度 （℃） Ｔｃｉ：水加熱器入口温度 （℃） ■＝水循環流量 （ρ／＋＋＋ｉｎ）しかし実際に
は、製品コストの関係上、水循環流量Ｖは測定せず設計
時の流量を制御器にメモリしておき、Ｔｃｏ、 Ｔｃｉ
を測定して加熱能力Ｑを算出していた。
０ −＝（１）Ｑ；加熱能力 （ｋｃａ（／ｈ） Ｔｃｏ：水加熱器出口温度 （℃） Ｔｃｉ：水加熱器入口温度 （℃） ■＝水循環流量 （ρ／＋＋＋ｉｎ）しかし実際に
は、製品コストの関係上、水循環流量Ｖは測定せず設計
時の流量を制御器にメモリしておき、Ｔｃｏ、 Ｔｃｉ
を測定して加熱能力Ｑを算出していた。
〈発明が解決しようとする問題点〉
上記集熱装置においては、水循環流量Ｖは一定という仮
定のらとに制御するが、実際には水循環系路のスケール
付着、ポンプ能力のばらつき等。
定のらとに制御するが、実際には水循環系路のスケール
付着、ポンプ能力のばらつき等。
水循環流量Ｖの変動要素が多い。
またＴｃｏ、 Ｔｃｉを測定するサーミスタはふつう第
２図に示すように使用する温度範囲ではほとんどばらつ
きがないが、その範囲を越えるとばらつきが大きくなっ
ている。一般に、上記集熱装置においてＴｃｏ、 Ｔｃ
ｉは例えば５℃〜６５℃と使用温度範囲が広いため、こ
の範囲でばらつき誤差の小さいものだけを選別すること
はできるが、集熱装置の製品コストに大きくはねかえる
。従って集熱装置の製品コストを下げるために温度レベ
ルによっては非常に測定誤差の大きいサーミスタを使う
ことになり、加熱能力Ｑの正確な測定が困難となる。
２図に示すように使用する温度範囲ではほとんどばらつ
きがないが、その範囲を越えるとばらつきが大きくなっ
ている。一般に、上記集熱装置においてＴｃｏ、 Ｔｃ
ｉは例えば５℃〜６５℃と使用温度範囲が広いため、こ
の範囲でばらつき誤差の小さいものだけを選別すること
はできるが、集熱装置の製品コストに大きくはねかえる
。従って集熱装置の製品コストを下げるために温度レベ
ルによっては非常に測定誤差の大きいサーミスタを使う
ことになり、加熱能力Ｑの正確な測定が困難となる。
上記理由により、従来の集熱装置では、目標沸き上げ時
刻に目標沸き上げ温度まで水温が上昇しない、または能
力の出しすぎにより目標沸き上げ時刻より前に沸き上が
ってしまうという問題があった。
刻に目標沸き上げ温度まで水温が上昇しない、または能
力の出しすぎにより目標沸き上げ時刻より前に沸き上が
ってしまうという問題があった。
本発明の目的は、水循環流量の設計流量からのずれ、及
びサーミスタのばらつき誤差による加熱能力算定の不正
確さを解消し、沸き上げ目標時刻に目標沸き上げ温度に
なるように誤差を小さくするようにした太陽・空気集熱
装置を提供することである。
びサーミスタのばらつき誤差による加熱能力算定の不正
確さを解消し、沸き上げ目標時刻に目標沸き上げ温度に
なるように誤差を小さくするようにした太陽・空気集熱
装置を提供することである。
〈問題点を解決するための手段〉
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機、凝縮器、
絞り装置、集熱器を順次連結してなる冷媒集熱回路と、
貯湯槽、水循環ポンプ、水加熱器を順次連結してなる水
加熱回路を具備し、かつ上記冷媒集熱回路の凝縮器と、
水加熱回路の水加熱器とを熱交換関係に保持するととも
に上記圧縮機を容量制御型とし、現在の貯湯槽内平均水
温と現在時刻、と目標とする沸き上げ温度と目標とする
沸き上げ時刻から演算される目標加熱能力がつねに実現
されるように、上記水加熱器の出入口差温と規定の水循
環流量から計算される加熱能力に、任意の一定時刻から
現在時刻までの貯湯槽平均水量の上昇をもとに変更を加
え、この変更された加熱能力を制御信号として圧縮機の
容量制御を行なわせることを特徴としている。
絞り装置、集熱器を順次連結してなる冷媒集熱回路と、
貯湯槽、水循環ポンプ、水加熱器を順次連結してなる水
加熱回路を具備し、かつ上記冷媒集熱回路の凝縮器と、
水加熱回路の水加熱器とを熱交換関係に保持するととも
に上記圧縮機を容量制御型とし、現在の貯湯槽内平均水
温と現在時刻、と目標とする沸き上げ温度と目標とする
沸き上げ時刻から演算される目標加熱能力がつねに実現
されるように、上記水加熱器の出入口差温と規定の水循
環流量から計算される加熱能力に、任意の一定時刻から
現在時刻までの貯湯槽平均水量の上昇をもとに変更を加
え、この変更された加熱能力を制御信号として圧縮機の
容量制御を行なわせることを特徴としている。
目標加熱能力は、現在の貯湯槽内水温と目標沸き上げ温
度の差と貯湯槽容量とから次の（２）式で計算すること
ができる加熱負荷と、現在時刻と目標沸き上げ時刻の差
である集熱残り時間から次の（３）式により計算する。
度の差と貯湯槽容量とから次の（２）式で計算すること
ができる加熱負荷と、現在時刻と目標沸き上げ時刻の差
である集熱残り時間から次の（３）式により計算する。
加熱負荷＝（目標沸き上げ温度−現在の貯湯槽内平均水
温）Ｘ貯湯槽容量 ・・・（２）ところが設計水循環流
量と実際の流量の誤差及びサーミスタ特性のばらつきに
よる水加熱器の出入口温度差の誤差により、制御器が検
知している加熱能力と実際の加熱能力に差があるために
貯湯槽の温度は予定通り上昇しない。従って次の（４）
式の係数Ｋを考える。ただし比熱はｌとする。
温）Ｘ貯湯槽容量 ・・・（２）ところが設計水循環流
量と実際の流量の誤差及びサーミスタ特性のばらつきに
よる水加熱器の出入口温度差の誤差により、制御器が検
知している加熱能力と実際の加熱能力に差があるために
貯湯槽の温度は予定通り上昇しない。従って次の（４）
式の係数Ｋを考える。ただし比熱はｌとする。
（最近の１時間の貯湯槽温度上昇）Ｘ貯湯槽容量（１２
）＝ＫＸ１時間前に計算した目標加熱能力（ｋｃａ１２
／ｈ）・・・ （４） すなわちＫ＜１の場合、何らかの誤差により目標加熱能
力が得られていないことを示し、Ｋ＞１の場合能力が出
すぎていることを示している。そこで次の１時間は加熱
能力を計算する際に（１）式のかわりに上記係数Ｋを用
いて次の（５）式のように現在の加熱能力を計算する。
）＝ＫＸ１時間前に計算した目標加熱能力（ｋｃａ１２
／ｈ）・・・ （４） すなわちＫ＜１の場合、何らかの誤差により目標加熱能
力が得られていないことを示し、Ｋ＞１の場合能力が出
すぎていることを示している。そこで次の１時間は加熱
能力を計算する際に（１）式のかわりに上記係数Ｋを用
いて次の（５）式のように現在の加熱能力を計算する。
Ｑ ＝ （Ｔｃｏ−Ｔｃｉ）ＸＶＸ６０ＸＫ ・ （
５）このようにすれば前の１時間の加熱データを用いて
Ｔｃｏ、 Ｔｃｉ、 Ｖ等の誤差を補正して運転するこ
とができる。
５）このようにすれば前の１時間の加熱データを用いて
Ｔｃｏ、 Ｔｃｉ、 Ｖ等の誤差を補正して運転するこ
とができる。
く作用〉
本発明においては、日射・外気温等が高くなり、上記集
熱器での集熱量が大きくなっても、圧縮機の容量を変え
なければ、凝縮器と熱交換関係にある水加熱器での加熱
能力は大きくなる。このため、目標加熱能力より大きい
能力で運転されることになるので圧縮機の回転数を落と
して圧縮機仕事量を低減し、目標の加熱能力が得られる
ようにする。
熱器での集熱量が大きくなっても、圧縮機の容量を変え
なければ、凝縮器と熱交換関係にある水加熱器での加熱
能力は大きくなる。このため、目標加熱能力より大きい
能力で運転されることになるので圧縮機の回転数を落と
して圧縮機仕事量を低減し、目標の加熱能力が得られる
ようにする。
これにより、圧縮機の消費電力が低減でき、装置の成績
係数を上げることかできる。逆に日射・外気温等が低く
なり、集熱器での集熱量が小さくなると、水加熱器での
加熱能力が小さくなるので、圧縮機の回転数を上げて圧
縮機仕事量を大きくして、目標とする加熱能力が得られ
るようにする。
係数を上げることかできる。逆に日射・外気温等が低く
なり、集熱器での集熱量が小さくなると、水加熱器での
加熱能力が小さくなるので、圧縮機の回転数を上げて圧
縮機仕事量を大きくして、目標とする加熱能力が得られ
るようにする。
これにより、加熱能力不足は解消される。
〈実施例〉
以下、本発明の一実施例を添付の図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図において、１は集熱器で、黒色塗装されたフィン
を装着したパイプから成っている。２は容量制御型の圧
縮機で、この圧縮機２は周波数変換装置１０により回転
数を変えられる。３は凝縮器、４はステッピングモータ
で駆動される膨張弁である。膨張弁４は集熱器Ｉの出入
口に固定された温度センサー（図示せず）により集熱器
ｌでの集熱が最適条件で行なわれるように冷媒の流量を
制御している。そしてこれら集熱器ｌ、圧縮機２、凝縮
器３、膨張弁４は順次配管にて閉ループに連結され、冷
媒集熱回路５を形成している。
を装着したパイプから成っている。２は容量制御型の圧
縮機で、この圧縮機２は周波数変換装置１０により回転
数を変えられる。３は凝縮器、４はステッピングモータ
で駆動される膨張弁である。膨張弁４は集熱器Ｉの出入
口に固定された温度センサー（図示せず）により集熱器
ｌでの集熱が最適条件で行なわれるように冷媒の流量を
制御している。そしてこれら集熱器ｌ、圧縮機２、凝縮
器３、膨張弁４は順次配管にて閉ループに連結され、冷
媒集熱回路５を形成している。
一方、６は貯湯槽で、この貯湯槽６内の湯温は温度セン
サｉ４により検出される。また、７は温水循環ポンプ、
８は水加熱器であり、順次閉ループに連結されて水加熱
回路９を形成している。
サｉ４により検出される。また、７は温水循環ポンプ、
８は水加熱器であり、順次閉ループに連結されて水加熱
回路９を形成している。
上記凝縮器３と水加熱器８は熱交換関係に保持されてお
り、例えば二重管の熱交換器をなしている。
り、例えば二重管の熱交換器をなしている。
上記水加熱器８の入口、出口には、この水加熱器８に流
入する水と流出する水の温度を夫々検出するす〜ミスタ
１１．１２が取り付けられている。
入する水と流出する水の温度を夫々検出するす〜ミスタ
１１．１２が取り付けられている。
これらサーミスタ１１．１２にて検出された水加熱器８
の入口、出口における水の温度信号と、温度センサ１４
にて検出された貯湯槽６内の温度信号とは、制御回路１
３に入力されている。この制御回路１３は、上記サーミ
スタ１１．１２及び温度センサ１４から入力する上記温
度信号に基づいて、圧縮機２の容量を制御する制御信号
を算出し、この制御信号を周波数変換装置１０に出力す
る。
の入口、出口における水の温度信号と、温度センサ１４
にて検出された貯湯槽６内の温度信号とは、制御回路１
３に入力されている。この制御回路１３は、上記サーミ
スタ１１．１２及び温度センサ１４から入力する上記温
度信号に基づいて、圧縮機２の容量を制御する制御信号
を算出し、この制御信号を周波数変換装置１０に出力す
る。
この周波数変換装置ｌＯは、上記制御信号により、圧縮
機２の容量を制御する。
機２の容量を制御する。
次に、上記集熱装置における集熱作用を説明する。圧縮
機２で圧縮された高温・高圧の冷媒ガスは凝縮器３に流
入し、熱交換関係にある水加熱器８を流れる水と熱交換
して凝縮液化した後、膨張弁４に至り、この膨張弁４を
通過する際に断熱膨張して減圧され低温低圧の未蒸発冷
媒となる。冷媒は次に集熱器ｌへ流入して太陽熱・空気
熱を吸熱してガス化し再び圧縮機２に入り、上記サイク
ルをくり返す。
機２で圧縮された高温・高圧の冷媒ガスは凝縮器３に流
入し、熱交換関係にある水加熱器８を流れる水と熱交換
して凝縮液化した後、膨張弁４に至り、この膨張弁４を
通過する際に断熱膨張して減圧され低温低圧の未蒸発冷
媒となる。冷媒は次に集熱器ｌへ流入して太陽熱・空気
熱を吸熱してガス化し再び圧縮機２に入り、上記サイク
ルをくり返す。
一方、貯湯槽６内の水は温水循環ポンプ７により水加熱
器８へ送られ加熱昇温されて貯湯槽６へ流入する 制御回路１３では、例えば１時間ごとに目標加熱能力を
温度センサー１４から入力する貯湯槽６内の湯温信号と
タイマ（図示せず。）からの時刻信号を用いて（３）式
により計算し、計算してから１時間はその目標値となる
ように圧縮機２の回転数を制御しながら加熱能力を変化
させる。制御回路１３は、サーミスタ１１及び■２から
入力する温度信号から、水加熱器８の入口・出口の差温
と（４）式で述べた係数に、設計水循環流量Ｖを用いて
（５）式により、現在の加熱能力をつねに算出し、圧縮
機２の容量を制御する。これにより、沸き上げ目標時刻
に目標線上げ温度になるように、圧縮機２が制御される
。
器８へ送られ加熱昇温されて貯湯槽６へ流入する 制御回路１３では、例えば１時間ごとに目標加熱能力を
温度センサー１４から入力する貯湯槽６内の湯温信号と
タイマ（図示せず。）からの時刻信号を用いて（３）式
により計算し、計算してから１時間はその目標値となる
ように圧縮機２の回転数を制御しながら加熱能力を変化
させる。制御回路１３は、サーミスタ１１及び■２から
入力する温度信号から、水加熱器８の入口・出口の差温
と（４）式で述べた係数に、設計水循環流量Ｖを用いて
（５）式により、現在の加熱能力をつねに算出し、圧縮
機２の容量を制御する。これにより、沸き上げ目標時刻
に目標線上げ温度になるように、圧縮機２が制御される
。
〈発明の効果〉
以上のように係数Ｋを用いて加熱能力に補正を加え、学
習機能を追加することにより、水循環系のスケール付着
による設計流量からの誤差、サーミスタのばらつきによ
る誤差を補正してやることにより、特に高精度のサーミ
スタを用いることなく、目標沸き上げ時刻に目標沸き上
げ温度の湯を得ることのできる制御システムを低コスト
で製作することができる。
習機能を追加することにより、水循環系のスケール付着
による設計流量からの誤差、サーミスタのばらつきによ
る誤差を補正してやることにより、特に高精度のサーミ
スタを用いることなく、目標沸き上げ時刻に目標沸き上
げ温度の湯を得ることのできる制御システムを低コスト
で製作することができる。
第１図は本発明に係る太陽・空気熱集熱装置の構造説明
図、 第２図はサーミスタの温度に対する抵抗値のばらつきの
説明図である。 １・・・集熱器、 ２・・・圧縮機、 ３・・・凝縮器
、５・・・冷媒集熱回路、 ６・・・貯湯槽、７・・・
温水循環ポンプ、 訃・・水加熱器、９・・・水加熱
回路、 １０・・・周波数変換装置、１１．１２・・
・サーミスタ、１３・・・制御回路、１４・・・温度セ
ンサ。
図、 第２図はサーミスタの温度に対する抵抗値のばらつきの
説明図である。 １・・・集熱器、 ２・・・圧縮機、 ３・・・凝縮器
、５・・・冷媒集熱回路、 ６・・・貯湯槽、７・・・
温水循環ポンプ、 訃・・水加熱器、９・・・水加熱
回路、 １０・・・周波数変換装置、１１．１２・・
・サーミスタ、１３・・・制御回路、１４・・・温度セ
ンサ。
Claims (1)
- （１）圧縮機、凝縮器、絞り装置、集熱器を順次連結し
てなる冷媒集熱回路と、貯湯槽、水循環ポンプ、水加熱
器を順次連結してなる水加熱回路を具備し、かつ上記冷
媒集熱回路の凝縮器と水加熱回路の水加熱器とを熱交換
関係に保持するとともに上記圧縮機を容量制御型とし、
現在の貯湯槽平均水温と現在時刻と、目標とする沸き上
げ温度と目標とする沸き上げ時刻から目標とする加熱能
力を演算し、水加熱器の出入口差温で判定される加熱能
力が目標値となるように圧縮機の容量制御を行なうよう
にした集熱装置において、 設計流量に対する水循環流量の誤差および水加熱器の出
入口差温を検知する温度センサの特性のばらつき等によ
って生じる加熱能力の誤差を、任意の一定時間から現時
点までの貯湯槽平均水温の上昇をもとに加熱能力に変更
を加える係数を算出し、それ以後の加熱能力に上記係数
を乗じた式に従って圧縮機容量を制御する制御装置を備
えていることを特徴とする太陽・空気熱集熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61051029A JPS62206343A (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | 太陽・空気熱集熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61051029A JPS62206343A (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | 太陽・空気熱集熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62206343A true JPS62206343A (ja) | 1987-09-10 |
Family
ID=12875381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61051029A Pending JPS62206343A (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | 太陽・空気熱集熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62206343A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010043836A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-25 | Kurita Water Ind Ltd | 太陽エネルギー収集方法及び装置 |
-
1986
- 1986-03-07 JP JP61051029A patent/JPS62206343A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010043836A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-25 | Kurita Water Ind Ltd | 太陽エネルギー収集方法及び装置 |
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