JPH04175A - 空気熱源ヒートポンプの除霜制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、空気熱源ヒートポンプの除霜制御装置に係り
、除霜のための加温液媒体の、蓄熱槽における放熱によ
る熱損失を低減するのに好適な空気熱源ヒートポンプの
除霜制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の空気熱源ヒートポンプの除霜制御装置は、ヒート
ポンプ本体と、ヒートポンプの蒸発器部にブラインを循
環させる配管系と、この配管系に接続して外気から熱を
吸収する空気熱交換器と、この空気熱交換器の伝熱管に
着霜した霜を解かす温水あるいは不凍液を供給する配管
系と、温水または不凍液を蓄える蓄熱槽とを備えたもの
で、蓄熱槽内の温水あるいは不凍液を、外気の状況に関
わらず常に一定の温度に制御しようとするものであった
。

この種の装置については、例えば、電力空調研究会「ヒ
ートポンプによる冷暖房Ｊ　Ｎｏ、３２゜技術報告「密
閉ヒーティングタワーターボヒートポンプ」において論
じられている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、低湿度時などの霜の着きにくい気象条
件の場合についての配慮がされておらず、低湿度で霜が
なかなか着かないにもかかわらず、高温度の温水を蓄熱
槽内に蓄えておくため、蓄熱槽からの放熱による熱損失
が多く、省エネルギー上大きな問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、蓄熱槽内の加温液媒体（温水あるいは不凍
液）の加熱速度を変え、除霜のタイミングと蓄熱槽内の
蓄熱のタイミングを合わせることによって、放熱による
熱損失を低減し、省エネルギーを図りうる空気熱源ヒー
トポンプの除霜制御装置を提供することを、その目的と
するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る空気熱源ヒー
トポンプの除霜制御装置の構成は、少なくとも、外気か
ら熱を吸収する空気熱交換器と、この空気熱交換器に着
霜した霜を解かす加温液媒体を蓄える蓄熱槽と、前記空
気熱交換器と前記蓄熱槽とを接続する配管系と、蓄熱槽
内の加温液媒体を加熱する手段とからなる空気熱源ヒー
トポンプの除霜制御装置において、外気の湿度を検出す
る手段と、該手段が検出する湿度条件に対応して前記蓄
熱槽内の加温液媒体の加熱速度を制御する手段とを設け
たものである。

より詳しく述べれば、本発明に係る空気熱源ヒートポン
プの除霜制御装置の構成は、ヒートポンプ本体と、ヒー
トポンプ本体にブラインを循環させる配管系と、この配
管系に接続し外気から熱を吸収する空気熱交換器と、こ
の空気熱交換器に着霜した霜を解かす加温液媒体を蓄え
る蓄熱槽と、前記空気熱交換器と前記蓄熱槽とを接続す
る配管系と、蓄熱槽内の加温液媒体を加熱するヒータと
からなる空気熱源ヒートポンプの除霜制御装置において
、蓄熱槽内の加温液媒体の温度を検知する温度検出器と
、外気の湿度を検出する湿度検出器と、この湿度検出器
により検出された湿度条件に対応して、蓄熱槽内の加温
液媒体を加熱するヒータに流れる電流を変化させる制御
回路とを設け、この制御回路に、前記温度検出器が検知
した加温液温度によってＯＮ、ＯＦＦする温度スイッチ
を設けたものである。

なお、付記すると、本発明は、上記目的を達成するため
に、外気の湿度（あるいは湿球温度）、または外気湿度
（あるいは湿球温度）と空気熱交換器の伝熱管表面温度
とを検出し、これに基すいて加熱速度を制御したもので
ある。

［作用コ 空気熱交換器の伝熱管への着霜の成長速度は、外気の湿
度（あるいは湿球温度）と伝熱管の表面温度によって決
定する。

したがって、外気の湿度（あるいは湿球温度）を測定す
ることにより霜の成長速度を予測し、除霜開始までの時
間を予測できる。

そして、除霜開始の時間に蓄熱槽の温度が蓄熱完了の温
度に達するように加熱速度を制御することによって、低
湿度で、除霜に入るまでの時間が長い場合の蓄熱槽から
の放熱を著しく低減することができる。

［実施例］ 以下、本発明の各実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。

まず、空気熱源ヒートポンプについて第２図を参照して
説明する。

第２図は、一般的な空気熱源ヒートポンプの全体構成を
示す系統図である。

第２図において、１３はヒートポンプ本体であり、ヒー
トポンプ本体１３は、蒸発器１４、低段側圧縮機１５、
高段側圧縮機１６、エコノマイザ１７、凝縮器１８、お
よび冷媒配管１９により構成されている。

また、２０は、ヒートポンプ本体１３とヒーティングタ
ワー２２とをつなぐブライン配管であり。

内部には不凍液（ブライン）が流れている。２３は、ブ
ラインを循環させるブラインポンプ、２４は、除霜時に
温水を循環させる循環ポンプである。

２８は、除霜のための加温液媒体に係る温水３３を蓄え
るデフロストタンクで、蓄熱槽として機能する。

２５および２６は、デフロストタンク２８からの温水と
ヒーティングタワ−２２内部に溜っている温水とを切換
える切換弁、２７は、デフロストタンク２８の温水３３
をヒーティングタワー２２に送るデフロストポンプであ
る。

２９は、デフロストタンク２８内の温水３３を加熱する
ヒータ、３０は、そのヒータの制御装置、３１は、外気
の湿度を検出する湿度検出器である。

また、３２は、デフロストタンク２８から送られてきた
温水３３をヒーティングタワー２２内に散水する散水装
置、３４は、空気とブラインを熱交換させる伝熱管であ
り、この伝熱管３４は、外気から熱を吸収する空気熱交
換器を構成する。

次に、第２図に示す空気熱源ヒートポンプの動作につい
て説明する。

ヒーティングタワー２２は、外気から熱を奪い、奪った
熱はブラインによってヒートポンプ本体１３の蒸発器１
４に運ばれる。蒸発器１４ではブラインによって運ばれ
て来た熱によって冷媒を蒸発させる。蒸発した冷媒は、
低段側圧縮機１５．高段側圧縮機１６で圧縮され、凝縮
器１８に送られ、ここで凝縮するが、この凝縮の際に凝
縮潜熱を温水２１に伝えることによって温水２１の温度
を上昇させ負荷側へ供給する。

また、ヒーティングタワー２２によって外気から奪った
熱を蒸発器１４へ送るブライン配管２０内には、−６〜
−８℃程度の低温のブラインが流れており、この低温の
ブラインがヒーティングタワー２２内の伝熱管３４にお
いて空気と熱交換するため、空気中の水分が結露し伝熱
管表面に霜が成長する。

霜の成長は、ヒーティングタワー２２の性能を低下させ
るため、デフロストタンク２８内の温水３３をヒータ２
９で一定温度に加熱しておき、ある一定の霜がヒーティ
ングタワー２２に着霜したときにデフロストポンプ２７
を起動してデフロストタンク２８内の温水３３をヒーテ
ィングタワー２２内の散水装置３２に送り、ヒーティン
グタワー３２内の伝熱管３４に散水することによって霜
を解かす。

本発明は、外気の湿度を湿度検出器３１によって検出し
、この検出値を基にヒータ制御装置３０によってヒータ
２９の加熱速度を制御し、低湿度時の放熱による熱損失
を防止することを目的とするものであり、湿度検出器３
、ヒータ制御装置３０およびヒータ２９が本発明の核心
となるものである。

そこで、本発明の一実施例を第１図、第３図。

および第４図を参照して説明する。

第１図は１本発明の一実施例に係る空気熱源ヒートポン
プにおけるコンパレータを用いた除霜制御部の構成図、
第３図は、温度検出器の入出力特性の一例を示す線図、
第４図は、コンパレータの動作設定値の一例を示す出力
特性図である。

第１図において、１は、外気の湿度を検出する湿度検出
器（湿球温度検出器でもよい）で、第２図の３１に相当
する。２は、湿度検出器１の出力信号に応じて接点の開
閉を行うコンパレータ、３は、温水または不凍液（本例
では温水）を蓄える蓄熱槽で、第２図のデフロストタン
ク２８に相当する。４は、除霜用の加温液媒体に係る温
水、５は、コンパレータにより発停を行うヒータで、第
２図のヒータ２９に相当する。

６は電源、７は、蓄熱槽３内の温水４の温度を検出する
温度検出器、８は、温度検出器７が検出した温水４の温
度により接点の開閉を行う温度スイッチ、９は、湿度検
出器１の出力信号をコンパレータ２に送る信号線、１０
は、温度検出器７の出力信号を温度スイッチ８に伝える
信号線、１１は電源線である。

次に、動作について説明する。

湿度検出器ｌの出力特性は、第３図に示す如くリニアで
あるとする。第３図では、横軸に相対湿度、縦軸に温度
検出器の出力（センサ出力）をとって出力特性を実線で
示している。

また、コンパレータ２の各接点は、第４図に示す作動値
で回路が閉となるように設定する。

この場合の動作の例を示すと、外気の湿度が６０％ＲＨ
である場合、湿度検出器１の出力は、第３図により、１
３．５ｍＡであり、この出力によりコンパレータ２は、
Ｎｏ、、Ｎｏ、２．Ｎｏ、３．Ｎｏ、４．Ｎｏ、５の５
個の接点が閉となり、５本のヒータ５に電流が流れ、蓄
熱槽３内の温水４を加熱する。

また、雨が降って湿度が９０％ＲＨとなった場合は、湿
度検出器１の出力は第３図に示すように１８　ｍ　Ａ程
度となり、コンパレータ２はＮ００１〜８の８個の接点
が閉じ８本のヒータ５に電流が流れ温水４を加熱する。

本実施例によれば、外気の湿度の状況に応じて加熱する
ヒータ５の本数を制御でき、これによって蓄熱槽３内の
温水４の加熱速度を制御できるので、蓄熱のタイミング
と除霜のタイミングとを合わせることができる。

このように蓄熱のタイミングと除霜のタイミングとを合
わせることにより、従来のように、低湿度で着霜があま
りないときの、蓄熱槽からの放熱による熱損失を防ぐこ
とができ、年間トータルでは、放熱による熱損失を約１
０％程度低減できる。

なお、コンパレータの設定は、システムの特性や、設置
場所の特性に合わせて設定することによって、より除霜
の省エネルギーを図ることが可能である。

また、第１図において、温度検出器７および湿度スイッ
チ８は、次のように動作する。

温度検出器７は、蓄熱槽３内の温度を検出し。

この検出値が蓄熱完了温度に達したとき、温度スイッチ
８は回路量となる。これによって、温水４の過昇温を防
止できる。

第５図は、本発明の他の実施例に係る空気熱源ヒートポ
ンプにおける電力調整器を用いた除霜制御部の構成図で
ある。第５図において、第１図と同一符号のものは、先
の実施例と同等部分であるから、その説明を省略する。

第５図に示す実施例では、交流電力調整器１２を使用す
ることによって、１本のヒータ５Ａに流れる電流を変化
させることによって加熱速度の制御を行うものである。

なお、上記の各実施例では、外気の湿度を検出してヒー
タの加熱速度を制御したが、湿度のがわりに外気湿球温
度、あるいは絶対湿度を検出して同様の制御をすること
も可能である。

また、図示しないが、外気の湿度あるいは湿球温度と、
空気熱交換器伝熱管の表面温度との両方を検出し、マイ
コン等で両者のデータ信号に基いてヒータの加熱速度を
制御すれば、より精度よく除霜のタイミングと蓄熱完了
のタイミングを合わせることができ一層効果的である。

さらに、上記実施例の説明では加湿液媒体を温水として
説明したが不凍液でもよいことは言うまでもない。

また、温水あるいは不凍液などの加温液媒体を加熱する
手段として蒸気を利用して加熱する方法も考えられる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、蓄熱槽内
の加温液媒体（温水あるいは不凍液）のに加熱速度を変
え、除霜のタイミングと蓄熱槽内の蓄熱のタイミングを
合わせることによって、放熱による熱損失を低減し、省
エネルギーを図りうる空気熱源ヒートポンプの除霜制御
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る空気熱源ヒートポン
プにおけるコンパレータを用いた除霜制御部の構成図、
第２図は、一般的な空気熱源ヒートポンプの全体構成を
示す系統図、第３図は、温度検出器の入出力特性の一例
を示す線図、第４図は、コンパレータの動作設定値の一
例を示す出力特性図、第５図は、本発明の他の実施例に
係る空気熱源ヒートポンプにおける電力調整器を用いた
除霜制御部の構成図である。 １・・温度検出器、２・・・コンパレータ、３・・・蓄
熱槽、４・・・温水、５，５Ａ・・・ヒータ、７・・・
温度検出器、８，８Ａ・・・温度スイッチ、１２・・・
交流電力調整器、１３・・・ヒートポンプ本体、２０・
ブライン配管、２２・・・ヒーティングタワー、２８・
・・デフロストタンク、２９・・・ヒータ、３０・・・
制御装置、３１・・・湿度検出器、３３・・・温水、３
４・・・伝熱管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも、外気から熱を吸収する空気熱交換器と
   、この空気熱交換器に着霜した霜を解かす加温液媒体を
   蓄える蓄熱槽と、前記空気熱交換器と前記蓄熱槽とを接
   続する配管系と、蓄熱槽内の加温液媒体を加熱する手段
   とからなる空気熱源ヒートポンプの除霜制御装置におい
   て、外気の湿度を検出する手段と、 該手段が検出する湿度条件に対応して前記蓄熱槽内の加
   温液媒体の加熱速度を制御する手段とを設けた ことを特徴とする空気熱源ヒートポンプの除霜制御装置
   。 ２、ヒートポンプ本体と、ヒートポンプ本体にブライン
   を循環させる配管系と、この配管系に接続し外気から熱
   を吸収する空気熱交換器と、この空気熱交換器に着霜し
   た霜を解かす加温液媒体を蓄える蓄熱槽と、前記空気熱
   交換器と前記蓄熱槽とを接続する配管系と、蓄熱槽内の
   加温液媒体を加熱するヒータとからなる空気熱源ヒート
   ポンプの除霜制御装置において、 蓄熱槽内の加温液媒体の温度を検知する温度検出器と、 外気の湿度を検出する湿度検出器と、 この湿度検出器により検出された湿度条件に対応して、
   蓄熱槽内の加温液媒体を加熱するヒータに流れる電流を
   変化させる制御回路とを設け、 この制御回路に、前記温度検出器が検知した加温液温度
   によってＯＮ、ＯＦＦする温度スイッチを設けた ことを特徴とする空気熱源ヒートポンプの除霜制御装置
   。 ３、請求項１または２記載のいずれかにおいて、空気熱
   交換器の伝熱管表面温度を検出する手段を設け、 外気湿度と伝熱管表面温度とのデータにより、蓄熱槽内
   の加温液媒体の加熱速度を制御する手段を設けた ことを特徴とする空気熱源ヒートポンプの除霜制御装置
   。 ４、外気の湿度を検出する手段は、外気の湿度を検出す
   る湿度検出器、または湿球温度を検出する湿球温度検出
   器のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし３
   記載のいずれかの空気熱源ヒートポンプの除霜制御装置
   。