JPH06257868A - 空調用ヒートポンプ式氷蓄熱装置 - Google Patents

空調用ヒートポンプ式氷蓄熱装置

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JPH06257868A
JPH06257868A JP3915393A JP3915393A JPH06257868A JP H06257868 A JPH06257868 A JP H06257868A JP 3915393 A JP3915393 A JP 3915393A JP 3915393 A JP3915393 A JP 3915393A JP H06257868 A JPH06257868 A JP H06257868A
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JP
Japan
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refrigerant
cold storage
heat exchanger
heat
pump
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Pending
Application number
JP3915393A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Kobayashi
義典 小林
Koji Murozono
宏治 室園
Shinji Watanabe
伸二 渡辺
Kanji Haneda
完爾 羽根田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄冷運転に要する時間の短縮、並びに効率的
な運転を行うことができる空調用ヒートポンプ式氷蓄熱
装置を提供する。 【構成】 2次冷媒方式の空調用ヒートポンプ式氷蓄熱
装置において、蓄冷熱交換器11の出口に温度検知手段
16と圧力検知手段17とを設け、検知された温度およ
び圧力から過熱度演算手段16により2次冷媒の過熱度
を算出し、蓄冷運転時の過熱度が設定値を上回る場合に
は冷媒ポンプ運転用周波数制御手段15により冷媒ポン
プ6の運転周波数を上げるように判定制御手段にて制御
して、蓄冷時間を短縮し、また、過熱度が設定値より小
さい場合には圧縮機周波数制御手段6により圧縮機2の
運転周波数を上げるように判定制御手段にて制御して、
効率的な運転を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は夜間電力などで氷蓄熱を
行い、冷熱を昼間冷房用熱源として用いる空調用ヒート
ポンプ式氷蓄熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、氷蓄熱装置の運転に関して2次冷
媒を用いた方式のものでは2次冷媒としてブラインなど
を用いた顕熱による熱移動を利用したものがあるが、こ
の場合には最終的に潜熱蓄熱を行う蓄冷熱交換器での2
次冷媒温度を管理し、冷凍サイクルの最適化としてはむ
しろ1次側冷凍サイクルの最適化を重視すればよかっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
氷蓄熱装置における2次側冷凍サイクルに潜熱変化をと
もなう2次冷媒を用いようとした場合は以下のことが考
えられる。
【0004】図4のモリエル線図を用いて説明する。こ
こで、線Eは気−液平衡線である。2次側冷凍サイクル
においてA点→B点は冷媒循環ポンプ、B点→C点は蓄
冷熱交換器、そしてC点→A点は1次冷媒−2次冷媒間
熱交換器による変化過程である。1次側圧縮機および2
次側冷媒ポンプの運転状態を一定として蓄冷運転を行う
と、蓄冷槽内の水温が高いときには、2次側冷凍サイク
ルはA点→B点→C点→A点なる冷凍サイクルを形成
し、蓄冷熱交換器において2次冷媒は蒸発するのに十分
な熱を槽内の水から受けるために、その熱交換能力は大
きく、蓄冷熱交換器出口で2次冷媒はC点に示すように
過熱ガスになりうる。すなわち蓄冷熱交換器での効率が
よい状態となる。しかし、蓄冷熱交換器への着氷が進行
するにつれてA点→B点→D点→A点のような冷凍サイ
クルになってしまい、蓄冷熱交換器での熱交換効率が低
下してしまうという課題を有していた。
【0005】本発明では上記課題を解決するもので、蓄
冷時の氷蓄冷能力の低下を抑制し、効率のよい蓄冷運転
を行うことができる空調用ヒートポンプ式氷蓄熱装置を
提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の第1の手段は、蓄冷熱交換器出口における冷
媒圧力を検知する圧力検知手段と、前記蓄冷熱交換器出
口における冷媒温度を検知する温度検知手段と、前記圧
力検知手段および前記温度検知手段により検知された圧
力および温度から測定点での冷媒の過熱度を計算する過
熱度演算手段と、前記冷媒ポンプの運転周波数を制御す
るポンプ周波数制御手段と、蓄冷運転時に前記蓄冷熱交
換器出口側における過熱度があらかじめ設定された設定
値よりも大きいときには、前記ポンプ周波数制御手段に
より冷媒ポンプの運転周波数を上げるように制御する判
定制御手段とを設けたものである。
【0007】また、本発明の第2の手段は、蓄冷熱交換
器出口における冷媒圧力を検知する圧力検知手段と、前
記蓄冷熱交換器出口における冷媒温度を検知する温度検
知手段と、前記圧力検知手段および前記温度検知手段に
より検知された圧力および温度から測定点での冷媒の過
熱度を計算する過熱度演算手段と、1次側冷凍サイクル
の圧縮機の運転周波数を制御する圧縮機周波数制御手段
と、蓄冷運転時、該蓄冷熱交換器出口側における過熱度
があらかじめ設定された設定値よりも設定値よりも小さ
いときには、前記圧縮機周波数制御手段により圧縮機運
転周波数を上げることにより、設定された過熱度の値に
達するように制御する判定制御手段とを設けたものであ
る。
【0008】
【作用】上記第1の手段により、蓄冷熱交換器出口での
過熱度が設定値以上の場合は、2次側冷凍サイクル冷媒
ポンプの運転周波数が上げられるので、蓄冷槽内の水温
をいち早く低下させることができる。
【0009】また、上記第2の手段により、蓄冷熱交換
器出口での過熱度が設定値以下の場合は1次側冷凍サイ
クル圧縮機の運転周波数が上げられて、蓄冷熱交換器出
口側の2次冷媒過熱度が設定値に達するように制御され
るので、2次側冷凍サイクルでの冷媒循環量を減少させ
ることなく、蓄冷熱交換器において2次冷媒−水間で効
率的な熱交換を行うことができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例における空調用ヒート
ポンプ式氷蓄熱装置を図面に基づき説明する。
【0011】図1において、1は1次側冷凍サイクル
で、この1次側冷凍サイクル1は、蒸気圧縮機2と、凝
縮器3と、膨張装置4と、蒸発器として1次冷媒と2次
冷媒間の熱交換を行うことができる1次冷媒−2次冷媒
間熱交換器5とから構成されており、これらが冷媒配管
により接続されてなる。なお、圧縮機2は圧縮機周波数
制御手段6によりその圧縮機運転周波数が可変に制御さ
れる。
【0012】7は2次側冷凍サイクルで、この2次側冷
凍サイクル7は、凝縮器としての前記1次冷媒−2次冷
媒間熱交換器5と、冷媒を貯溜するレシーバ8と、液冷
媒を循環させかつ運転周波数が可変である冷媒ポンプ9
と、外部より注水可能な蓄冷槽10と、この蓄冷槽10
の中に配設した製氷用の蓄冷熱交換器11と、空調の端
末となる天井輻射冷房用パネルなどの空調用熱交換器1
2と、2つの電磁弁13a,13bおよび逆止弁14と
を備え、これらを冷媒配管により連接して、蓄冷および
放冷の両方が可能であるように構成されている。なお、
冷媒ポンプ9は冷媒ポンプ運転周波数制御手段15によ
りその冷媒ポンプ運転周波数が可変に制御される。
【0013】また、蓄冷熱交換器11の出口には、この
箇所の冷媒温度および圧力を検知する温度検知手段16
および圧力検知手段17が設けられているとともに、こ
れら温度検知手段16および圧力検知手段17により検
知された温度および圧力から蓄冷熱交換器11の出口で
の冷媒の過熱度を計算する過熱度演算手段18が設けら
れている。そして、過熱度演算手段18からの過熱度デ
ータは判定制御手段19に出力されるようになってお
り、判定制御手段19はあらかじめ設定された設定値と
過熱度データとを比較して、圧縮機周波数制御手段6ま
たは冷媒ポンプ運転周波数制御手段15を介して圧縮機
または冷媒ポンプの周波数を制御するようになってい
る。
【0014】上記構成の空調用ヒートポンプ式氷蓄熱装
置において、電磁弁13aを開け、かつ電磁弁13bを
閉じることにより、蓄冷運転が可能な冷凍サイクルが構
成される。
【0015】最初、外部から蓄冷槽10に注水されたと
きは水温は氷点に対して十分高いと考えられる。この状
態で1次側冷凍サイクル1を運転して、1次冷媒−2次
冷媒間熱交換器4で2次側冷凍サイクル7と熱交換を行
い、2次冷媒は凝縮してレシーバ8に液冷媒として貯溜
され、この貯溜された2次冷媒は冷媒ポンプ9により蓄
冷熱交換器11へ送り出される。
【0016】ところで、蓄冷熱交換器11においては先
述のように初期状態では2次冷媒−水間で十分な熱交間
が行われるため、蓄冷熱交換器11に送り込まれた液ま
たは2相状態の2次冷媒は蓄冷熱交換器11の出口では
過熱ガスとなる。したがって、温度検知手段16および
圧力検知手段17より過熱ガスの温度、圧力データが得
られ、過熱度演算手段18により過熱度が演算され、2
次冷媒の過熱状態が検知される。
【0017】そして、外部から蓄冷槽10に注水された
初期状態などでは、過熱度演算手段18による過熱度の
データが設定値よりも大きくなるため、判定制御手段1
9が冷媒ポンプ周波数制御手段15を介して冷媒ポンプ
9の運転周波数を上げるように制御する。この結果、図
2の(a)に示すように、2次側冷凍サイクルの冷媒循
環量が大きくなり、蓄冷槽10内の水温はいち早く低下
し、製氷が促進され、蓄冷時間を短縮できて効率的な蓄
冷を行うことができる。なお、図2の(b)は冷媒ポン
プ9の運転周波数を変化させない場合の比較例であり、
蓄冷時間が長期化している。
【0018】ところで、蓄冷運転の経過とともに、図3
に示すように、蓄冷槽10内の水温の低下と蓄冷熱交換
器11への着氷により蓄冷熱交換器11の能力が低下
し、2次冷媒に対しては蒸発能力が低下することにな
る。すなわち図3のa点からb点に示すように過熱度の
値は徐々に低下していくという挙動を示す。
【0019】しかしながら、過熱度が設定値よりも小さ
くなった時点で、判定制御手段19が圧縮機周波数制御
手段6を介して圧縮機2の圧縮機運転周波数を上げるよ
うに制御される。この結果、2次側冷凍サイクル7での
冷媒循環量を減少させることなく、1次冷媒−2次冷媒
間熱交換器5の能力が向上され、蓄冷能力の低下が防止
され、蓄冷熱交換器11において2次冷媒−水間で効率
的な熱交換を行うことができる。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、判定制御
手段を設けて、蓄冷運転時に蓄冷熱交換器出口側におけ
る過熱度があらかじめ設定された設定値よりも大きいと
きには、ポンプ周波数制御手段により冷媒ポンプの運転
周波数を上げるように構成することにより、蓄冷槽内に
水を入れられた際などでも、蓄冷槽内の水温をいち早く
低下させることができ、蓄冷運転に要する時間の短縮を
図ることができる。
【0021】また、判定制御手段を設けて、蓄冷運転時
に蓄冷熱交換器出口側における過熱度があらかじめ設定
された値よりも小さいときには、圧縮機の運転周波数を
上げるて、蓄冷熱交換器出口の過熱度を設定された値に
達するように制御することにより、効率的な蓄冷運転を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかる空調用ヒートポンプ式
氷蓄熱装置の構成を示す図
【図2】(a)は同実施例の空調用ヒートポンプ式氷蓄
熱装置における冷媒ポンプ運転周波数変更による蓄冷時
間の短縮状態などを示す図 (b)は冷媒ポンプ運転周波数が一定の場合の蓄冷時間
などの状態を示す図
【図3】本発明の実施例にかかる空調用ヒートポンプ式
氷蓄熱装置における圧縮機の運転周波数変更にともなう
蓄冷熱交換器出口における冷媒過熱度の制御状態を示す
【図4】2次側冷凍サイクルのモリエル線図上での挙動
を示す図
【符号の説明】
1 1次側冷凍サイクル 2 蒸気圧縮機 3 凝縮器 4 膨張装置 5 1次冷媒−2次冷媒間熱交換器 6 圧縮機周波数制御手段 7 2次側冷凍サイクル 8 レシーバ 9 冷媒ポンプ 10 蓄冷槽 11 蓄冷熱交換器 12 空調用熱交換器 15 冷媒ポンプ運転周波数制御手段 16 温度検知手段 17 圧力検知手段 18 過熱度演算手段 19 判定制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽根田 完爾 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、凝縮器、膨張装置、および蒸発
    器として1次冷媒と2次冷媒間の熱交換を行うことがで
    きる1次冷媒−2次冷媒間熱交換器を備え、これらを冷
    媒配管により接続して構成した1次側冷凍サイクルと、 凝縮器としての前記1次冷媒−2次冷媒間熱交換器と、
    冷媒を貯溜するレシーバと、液冷媒の循環が可能であり
    かつ運転周波数が可変である冷媒ポンプと、外部より注
    水可能な蓄冷槽と、この蓄冷槽の中に配設した製氷用蓄
    冷熱交換器と、空調の端末となる熱交換器とを冷媒配管
    により連接して、蓄冷および放冷の両方が可能であるよ
    うに構成された2次側冷凍サイクルとを備えた空調用ヒ
    ートポンプ式氷蓄熱装置において、 前記蓄冷熱交換器出口における冷媒圧力を検知する圧力
    検知手段と、前記蓄冷熱交換器出口における冷媒温度を
    検知する温度検知手段と、前記圧力検知手段および前記
    温度検知手段により検知された圧力および温度から測定
    点での冷媒の過熱度を計算する過熱度演算手段と、前記
    冷媒ポンプの運転周波数を制御するポンプ周波数制御手
    段と、蓄冷運転時に前記蓄冷熱交換器出口側における過
    熱度があらかじめ設定された設定値よりも大きいときに
    は、前記ポンプ周波数制御手段により冷媒ポンプの運転
    周波数を上げるように制御する判定制御手段とを設けた
    空調用ヒートポンプ式氷蓄熱装置。
  2. 【請求項2】 圧縮機、凝縮器、膨張装置、および蒸発
    器として1次冷媒と2次冷媒間の熱交換を行うことがで
    きる1次冷媒−2次冷媒間熱交換器を備え、これらを冷
    媒配管により接続して構成した1次側冷凍サイクルと、 凝縮器としての前記1次冷媒−2次冷媒間熱交換器と、
    冷媒を貯溜するレシーバと、液冷媒を循環させる冷媒ポ
    ンプと、外部より注水可能な蓄冷槽と、この蓄冷槽の中
    に配設した製氷用蓄冷熱交換器と、空調の端末となる熱
    交換器とを冷媒配管により連接して、蓄冷および放冷の
    両方が可能であるように構成された2次側冷凍サイクル
    とからなる空調用ヒートポンプ式氷蓄熱装置において、 前記蓄冷熱交換器出口における冷媒圧力を検知する圧力
    検知手段と、前記蓄冷熱交換器出口における冷媒温度を
    検知する温度検知手段と、前記圧力検知手段および前記
    温度検知手段により検知された圧力および温度から測定
    点での冷媒の過熱度を計算する過熱度演算手段と、1次
    側冷凍サイクルの圧縮機の運転周波数を制御する圧縮機
    周波数制御手段と、蓄冷運転時、該蓄冷熱交換器出口側
    における過熱度があらかじめ設定された設定値よりも設
    定値よりも小さいときには、前記圧縮機周波数制御手段
    により圧縮機運転周波数を上げることにより、設定され
    た過熱度の値に達するように制御する判定制御手段とを
    設けた空調用ヒートポンプ式氷蓄熱装置。
JP3915393A 1993-03-01 1993-03-01 空調用ヒートポンプ式氷蓄熱装置 Pending JPH06257868A (ja)

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