JPS6341760A - ヒ−トポンプ式蓄熱装置 - Google Patents

ヒ−トポンプ式蓄熱装置

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JPS6341760A
JPS6341760A JP61185955A JP18595586A JPS6341760A JP S6341760 A JPS6341760 A JP S6341760A JP 61185955 A JP61185955 A JP 61185955A JP 18595586 A JP18595586 A JP 18595586A JP S6341760 A JPS6341760 A JP S6341760A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
amount
heat storage
storage tank
load
Prior art date
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Pending
Application number
JP61185955A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeru Koike
長 小池
Akio Ishimoto
明生 石本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6341760A publication Critical patent/JPS6341760A/ja
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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

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、ヒートポンプ式蓄熱装置に関する。
[従来の技術] 従来、給?!機等において、特開昭80−250号公報
に記載されるようなヒートポンプ式蓄熱装置が用いられ
ている。このヒートポンプ式蓄熱装置は、圧縮機、蓄熱
槽内に設置される熱交換器、膨張手段、室外に設置され
る熱交換器によって熱サイクルを形成し、室外の熱交換
器で熱媒を蒸発させるとともに、蓄熱槽内の熱交換器で
熱媒を凝縮させ、−上記熱媒の凝縮熱で蓄熱槽内に蓄熱
するようになっている。
ここで、従来のヒートポンプ式蓄熱装置における熱サイ
クルは、上記特開昭80−250号公報に記載のように
、熱サイクルの熱媒圧力もしくは蓄熱槽内の蓄熱温度に
基づいて停止、再運転制御を施され、給湯負荷に対応す
る熱量を蓄熱槽内に蓄熱できるようにしている。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、L足熱サイクルは、電気等の動力を消費して
圧縮機を駆動する状態下で、圧縮機での熱エネルギーと
室外の熱交換器で得た熱エネルギーを蓄熱槽内に放出す
るものであり、その運転効率ηは第6図に示すように室
外気温上のレベルに大きく左右される。すなわち、室外
気温tが一定温度未満である時、熱サイクルの運転効率
ηは極めて低い。
従来のヒートポンプ式蓄熱装置にあっては、熱サイクル
の動力消費率(消費した動力に対して蓄熱された熱量の
なす比)を向上するために、その運転を室外気温の変化
に対応して制御し、かつ負荷に対応できる熱t8.を常
時、蓄熱槽内に蓄熱できるようにするという考慮が全く
なされていない。
本発明は、熱サイクルの動力消費率を向上し、かつ負荷
に対応できる熱量を常時蓄熱することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、圧縮機、蓄熱槽内に設置される熱交換器、膨
張手段、室外に設置される熱交換器によって熱サイクル
を形成し、室外の熱交換器で熱媒を薄発させるとともに
、蓄熱槽内の熱交換器で熱媒を凝縮させ、上記熱媒の凝
縮熱で蓄熱槽内に蓄熱するヒートポンプ式蓄熱?を置に
おいて、蓄熱槽内の蓄熱量を検出する蓄熱量検出器と、
負荷の経時的な変動を予め負荷パターンとして設定する
負荷パターン設定器と、室外気温を検出する外気温検出
器と、外気温検出器が検出した室外気温が予め定めた基
準温度以上である時には、蓄熱量検出器が検出する蓄熱
槽内の蓄熱量が負荷パターン設定器に設定されている将
来の各時刻の負荷に対応できる最小熱量に余裕熱量を加
えた熱量となるように熱サイクルを運転し、上記室外気
温が予め定めた基準温度未満である時には、蓄熱槽内の
蓄熱量が上記最小熱量より小となることのないように可
及的に最小の動力で熱サイクルを運転する制御器とを有
してなるようにしたものである。
[作用] 本発明によれば、圧縮機、蓄熱槽内の熱交換器、膨張手
段、室外の熱交換器によって熱サイクルを形成するとと
もに、電気等の動力を消費して圧maを駆動する状態下
で、圧114mでの熱エネルギーと室外の熱交換器で得
た熱エネルギーを蓄熱槽内に放出することとなる。
ここで、本発明の実施においては、熱サイクルの運転制
御のために制御器に定める基準温度として、熱サイクル
の運転効率を大きく低下させることのない温度が選択さ
れる。
そこで、本発明によれば、■外気温検出器が検出した室
外気温が基準温度以上である時、すなわち熱サイクルの
運転効率が比較的高い時には、蓄熱量検出器によって検
出される蓄熱槽内の蓄熱量が負荷パターン設定器に設定
されている将来の各時刻の負荷に対応できる最小熱量に
余裕熱量を加えた熱にとなるように熱サイクルを運転し
、■外気温検出器が検出した室外気温が基準温度未満で
ある時、すなわち熱サイクルの運転効率が比較的低い時
には、蓄熱槽内の蓄熱量が上記最小熱量より小とならな
いことを条件として可及的に最小の動力で熱サイクルを
運転する。
すなわち、熱サイクルの運転効率が高くエネルギーコス
トの低い室外気温の高温時には、将来の負荷に余裕を持
って対処できるような運転を行なうことになる。他方、
熱サイクルの運転効率が低くエネルギーコストの高い室
外気温の低温時には、上記外気温の高温時に余裕を持っ
て蓄熱した熱量を消費するとともに、将来の負荷に対し
て熱量不足を招かないことを条件とする最小の動力で運
転を行なうことになる。
したがって、本発明によれば、熱サイクルの動力消費率
を向旧し、かつ負荷に対応できる熱量を常時7i熱する
ことができる。
[実施例] 第1図は本発明が適用されたヒートポンプ式冷暖房蓄熱
装置の冷房除湿モードを示す模式図、第2図は同ヒート
ポンプ式冷暖房蓄熱装置の暖房モードを示す模式図、第
3図は同ヒートポンプ式冷暖房蓄熱装置の蓄熱モードを
示す模式図、第4図は本発明における負荷パターンと圧
縮機の駆動率と蓄熱量との関係を示す線図、第5図は本
発明の制御系統を示すブロック図、第6図は室外気温と
熱サイクルの運転効率との関−係を示す線図である。
第1図〜第3図に示すヒートポンプ式冷暖房蓄熱装置1
0は、冷却機11、室内機12、室外機13、蓄熱槽1
4を備えている。
冷却機11は、圧li1機15、四方切換弁16、電動
膨張弁16A、アキュームレータ17を備えている。室
内機12は、熱交換器18、送風機、  19、除湿パ
ン20を備えている。室外機13は、熱交換器21.送
風機22を備えている。蓄fS+P!14は、熱交換器
23.24を備えるとともに、ポンプ25、給鵡装ご2
6を備えている。すなわち、蓄熱装置10は、冷却a1
1の圧縮機15、膨張弁16、アキュームレータ17.
室内4、’l l 2の熱交換器18、室外機13の熱
交換器21、蓄熱槽14の熱交換器23.24によって
熱サイクルを形成する。27A〜27Fは電磁開閉弁で
ある。
蓄熱装置lOは、マイコン等からなる制御器28を備え
ている。制御器28は、膨張弁16、開閉弁27A〜2
7Fを切換制御して、各運転モードの熱媒循環回路を形
成し、圧va機15、膨張弁I6、送風機19.22を
駆動制御して熱サイクルを各運転モードにおいて運転す
る。
ココで、蓄MARI Oの各運転モードについて説明す
れば以下のとおりである。
(D冷房除湿モード(第1図) 制御器28は、切換弁16を第1図に示すように設定し
、開閉弁27A、27C〜27Fを開き、開閉弁27B
を閉じることにより、冷房除湿モードの熱媒循環回路を
形成する。これにより、圧li1機15からの高圧高温
熱媒は切換弁16により室外機13の熱交換器21を通
って室外に放熱して凝縮するとともに、蓄熱槽14の熱
交換器23を通って蓄熱槽14の水に放熱して凝縮して
後、膨張弁16Aを経て室内機12の熱交換器18で蒸
発することにより、室内空気を冷却する。なお、このモ
ードにおいては、熱交換器18の表面に接して液化する
室内空気中の水分を除湿パン20に集めることによって
室内を除湿する。
(■暖房モード(第2図) 制御器28は、切換弁16を第2図に示すように設定し
、開閉弁27A、270〜27Fを開き、開閉弁27B
を閉じることにより、暖房モードの熱媒循環回路を形成
する。これにより、圧縮機工5からの高圧高温熱媒は切
換弁16により室内機12の熱交換器18を通って室内
に放熱して凝縮して後、膨張弁16Aを経て、室外機1
3の熱交換器21を通って外気熱を吸収して諺発すると
ともに、蓄熱4614の熱交換器23を通って蓄熱槽1
4の水の熱量を吸収して蒸発し、室内空気を暖める。
(@蓄熱モード(第3図) 制御器28は、切換弁16を第3図に示すように設定し
、開閉弁27B、27C127Eを開き、開閉弁27A
、27D、27Fを閉じることにより、蓄熱モードの熱
媒循環回路を形成する。
これにより、圧11機15からの高圧高温熱媒は切換弁
16により蓄熱槽14の、熱交換器24を通って蓄熱槽
14の水に放熱して凝縮して後、膨張弁16Aを経て、
室外a13の熱交換器21を通って外気熱を吸収して蒸
発し、蓄熱槽14の水に蓄熱する。
しかして、蓄熱量5110は、上記蓄熱モードにおける
熱サイクルの運転状態を以下のようにして制御している
。
すなわち、蓄熱量R10は、蓄熱量検出器29、負荷パ
ターン設定器30、外気温検出器31、給湯量検出器3
2を備えている。7j熱量検出鼻29は、蓄熱槽14の
水に蓄熱されている蓄熱量を検出する。負荷パターン設
定器30は、蓄熱槽14の蓄熱量を消費する給湯装置2
6の負荷の、経時的な変動を予め負荷パターンとして設
定されている。外気温検出器31は、室外気温を検出す
る。給湯量検出器32は、給湯装置26の実績消費量を
検出する。蓄熱量検出器29、外気温検出器31、給湯
量検出器32の検出結果、負荷パターン設定器30の設
定結果は制御器28に伝達される。
なお、負荷パターン設定器30は、第4図にLで示すよ
うな1日の各時刻における予想負荷が設定される。第4
図の横軸Hは時刻を示し、aは朝の炊事、洗面負荷、b
は昼の炊事負荷、Cは夕方の炊事負荷、dは浴槽負荷、
eはシャワー負荷、fは浴槽の追焚負荷を示す、この負
荷パターン設定器30に設定される負荷パターンは、初
期段階では経験によって定められたパターンに基づくも
のの、初期段階の経過後には制御器28によって補正さ
れる。すなわち、制御器28は、給湯量検出器32の検
出結果、すなわち蓄熱槽14の蓄熱量の各時刻における
実績消費量に基づいて、負荷パターン設定器30に設定
されている各時刻の予想負荷を補正することができる。
ここで、制御器28は、日中におけるように外気温検出
i31が検出した室外気温が予め定めた基準温度以上で
ある時には、蓄熱量検出器29が検出する蓄熱槽14の
蓄熱量(第4図のQ)が負荷パターン設定器30に設定
されている将来の各時刻の負荷(i$4図のL)に対応
できる最小熱量に余裕熱量を加えた熱量となるように、
蓄熱装置lOの熱サイクルを第4図にKlで示すような
高い駆動率で運転する。なお、上記熱サイクルの駆動率
を高率化する方法としては、■圧縮機15の回転数を増
加して熱媒循環量を増加させ蓄熱箋力を増加させる方法
、もしくは(り室外fi13の送風機22の回転数を増
加して熱交換器21における熱媒蒸発量を増加させ外気
熱の吸収量を増加させる方法がある。
また、制御器28は、夜間におけるように上記室外気温
が予め定めた基準温度未満である時には、蓄熱槽14の
蓄熱量(第4図のQ)が上記最小熱量より小とならない
ことを条件として可及的に最小の動力、すなわち第4図
にに2で示すような低い駆動率で熱サイクルを運転する
。
ところで、この実施例においては、熱サイクルの運転制
御のために制御器28に定める上記基準温度として、第
6図に示した熱サイクルの運転効率を大きく低下させる
ことのない温度が選択される。
すなわち、熱サイクルの運転効率が高くエネルギーコス
トの低い室外気温の高温時には、将来の負荷に余裕を持
って対処できるような運転を行なうことになる。他方、
熱サイクルの運転効率が低くエネルギーコストの高い室
外気温の低温時には、上記室外気温の高温時に余裕を持
って蓄熱した熱量を消費するとともに、将来の負荷に対
して熱j&不足を招かないことを条件とする最小の動力
で運転を行なうことになる。
したがって、上記実施例によれば、熱サイクルの動力消
費率を向上し、かつ負荷に対応できる熱湯を常時蓄熱槽
14に蓄熱することができる。
[発明の効果] 以上のように、本発明は、圧縮機、蓄熱槽内に設置され
る熱交換器、膨張手段、室外に設置される熱交換器によ
って熱サイクルを形成し、室外の熱交換器で熱媒を蒸発
させるとともに、蓄熱槽内の熱交換器で熱媒を凝縮させ
、上記熱媒の凝縮熱で蓄熱槽内に蓄熱するヒートポンプ
式蓄熱装置において、蓄熱槽内の蓄熱量を検出する蓄熱
量検出器と、負荷の経時的な変動を予め負荷パターンと
して設定する負荷パターン設定器と、室外気温を検出す
る外気温検出器と、外気温検出器が検出した室外気温が
予め定めた基準温度以上である時には、蓄熱量検出器が
検出する蓄熱槽内の蓄熱量が負荷パターン設定器に設定
されている将来の各時刻の負荷に対応できる最小熱量に
余裕熱量を加えた熱湯となるように熱サイクルを運転し
、上記室外気温が予め定めた基準温度未満である時には
、蓄熱槽内の蓄熱量が上記最小熱量より小となることの
ないように可及的に最小の動力で熱サイクルを運転する
制御器とを有してなるようにしたものである。したがっ
て、熱サイクルの動力消費率を向上し、かつ負荷に対応
できる熱量を常時蓄熱することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用されたヒートポンプ式冷暖房蓄熱
装置の冷房除湿モードを示す模式図、第2図は同ヒート
ポンプ式冷暖房蓄熱装置の暖房モードを示す模式図、第
3図は同ヒートポンプ式冷暖房蓄熱装置の蓄熱モードを
示す模式図、第4図は本発明における負荷パターンと圧
縮機の駆動率と蓄熱量との関係を示す線図、第5図は本
発明の制御系統を示すブロック図、第6図は室外気温と
熱サイクルの運転効率との関係を示す線図である。 10・・・蓄熱装置、11・・・冷却機、13・・・室
外機、14・・・蓄熱槽、15・・・圧縮機、16A・
・・膨張弁、18・・・熱交換器、23.24・・・熱
交換器、26・・・給l易装置、28・・・制御器、2
9・・・蓄熱■検出鼻、30・・・負荷パターン設定器
、31・・・外気温検出器、32・・・給湯1M検出器
。 特許出願人 積水化学工業株式会社 代表者  廣 1) 馨 第4 図 ゾ □H 第6 図 り

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧縮機、蓄熱槽内に設置される熱交換器、膨張手
    段、室外に設置される熱交換器によって熱サイクルを形
    成し、室外の熱交換器で熱媒を蒸発させるとともに、蓄
    熱槽内の熱交換器で熱媒を凝縮させ、上記熱媒の凝縮熱
    で蓄熱槽内に蓄熱するヒートポンプ式蓄熱装置において
    、蓄熱槽内の蓄熱量を検出する蓄熱量検出器と、負荷の
    経時的な変動を予め負荷パターンとして設定する負荷パ
    ターン設定器と、室外気温を検出する外気温検出器と、
    外気温検出器が検出した室外気温が予め定めた基準温度
    以上である時には、蓄熱量検出器が検出する蓄熱槽内の
    蓄熱量が負荷パターン設定器に設定されている将来の各
    時刻の負荷に対応できる最小熱量に余裕熱量を加えた熱
    量となるように熱サイクルを運転し、上記室外気温が予
    め定めた基準温度未満である時には、蓄熱槽内の蓄熱量
    が上記最小熱量より小となることのないように可及的に
    最小の動力で熱サイクルを運転する制御器とを有してな
    ることを特徴とするヒートポンプ式蓄熱装置。
  2. (2)前記負荷パターン設定器には、1日の各時刻にお
    ける予想負荷が設定され、制御器は、蓄熱槽内の熱量の
    各時刻における実績消費量に基づいて、負荷パターン設
    定器に設定されている各時刻の予想負荷を補正する機能
    を有している特許請求の範囲第1項に記載のヒートポン
    プ式蓄熱装置。
JP61185955A 1986-08-07 1986-08-07 ヒ−トポンプ式蓄熱装置 Pending JPS6341760A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5338145A (en) * 1976-09-20 1978-04-07 Toshiba Corp Method of controlling operation of refrigerating machine
JPS5610639A (en) * 1979-07-04 1981-02-03 Hitachi Ltd Operating method for refrigerator
JPS5784946A (en) * 1980-11-14 1982-05-27 Matsushita Seiko Co Ltd Automatic controlling device of heat accumulator

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