JPS5930975B2 - ヒ−トポンプの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、暖房すべき室内の温度が相対的に低いか高い
かに従い、暖房能力の強い強運転かそれの弱い弱運転か
に切換えて２ステージサーモ制御を行うヒートポンプの
制御方法に関するものである。

この種のヒートポンプの制御方法における暖房能力の強
弱切換は、冷凍サイクル中のコンプレッサの能力をフル
またはセーブに切換えるか、熱交換器を含む室内ユニッ
トに付設したヒータをオンまたはオフに切換えることに
よって一般に行われている。

第１図および第２図は、かかる２ステージサーモ制御を
行う冷凍サイクルの系統図を示すものである。

第１図および第２図は、四路切換弁２を備えていて、暖
房運転（実線矢印）および冷房運転（破線矢印）の両運
転が出来るようにした冷凍サイクルを示すものである。

暖房運転時は、冷媒がコンプレッサ１から四路切換弁２
、室内熱交換器３、膨張弁４、室外熱交換器５および四
路切換弁２を通ってコンプレッサ１に還流する方向で通
流する。

冷房運転時は、冷媒は、コンプレッサ１から四路切換弁
２、室外熱交換器５、膨張弁４、室内熱交換器３および
四路切換弁２を通ってコンプレッサ１に還流する方向で
通流する。

第１図の装置では、コンプレッサ１が能力可変に構成さ
れ、セーブ用電磁弁６を閉じたままとする（例えば、電
磁コイルを無励磁とする）ことによりフル能力を出し、
同電磁弁６を開く（例えば、電磁コイルを励磁する）こ
とによりバイパス路を形成してセーブ運転とする。

この場合、室内熱交換器３は、暖房運転時に放熱器とし
て機能し、室内送風ファン３ａを備工ている。

第２図の装置では、コンプレッサ１にバイパス路は備え
られてなく、したがってコンプレッサ１のセーブ運転は
出来ないが、室内熱交換器３にヒータ７が付加的に設け
られており、これを作動させることにより暖房能力が付
加的に向上するようにしているものである。

室外熱交換器５は、第１図のものも第２図のものも暖房
運転に際して吸熱器として機能し、室外送風ファン５ａ
を備えてぃ′る。

第１図および第２図から判るように、この明細書に言う
強運転ないし弱運転は相対的なものであって、第１図の
装置ではセーブ運転（電磁弁６開でコンプレッサ１の圧
縮途中の冷媒ガスを吸込側に戻す）が弱、セーブなしく
電磁弁６閉）が強であり、第２図の装置ではヒータ７の
オフ時が弱、ヒータ７のオン時が強である。

次に、従来の２ステージサーモ制御を、第３図を参照し
て説明する。

暖房すべき室内の温度すなわち室温Ｔが低いところから
暖房運転を行う場合、初めは強運転とし、強から弱へと
切換える温度Ｔ１２に達したら弱運転に切換えて１点鎖
線で示す特性線３１に従って暖房し、ｔ２時点で設定室
温Ｔ２２に達したらコンプレッサ１を停止させる。

室温Ｔが温度Ｔ２□から低下してＴ２□になったらコン
プレッサ１を再運転して暖房を行い、以後、コンプレッ
サ１の運転・停止を繰返して弱運転のオン・オフにより
室温Ｔが温度Ｔ２１とＴ２゜との間に収まるように制御
する。

暖房運転中に何らかの原因で上記温度Ｔ□２よりも低い
成る温度Ｔ□１以下まで室温Ｔが低下したら強運転に切
換えて、以後、上記と同様の制御を行う。

なお、以上のことから分るように、Ｔ２２〉Ｔ２１゜Ｔ
１２＞ＴｌｌツＴ２２＞Ｔ１２ｔ Ｔ２１＞Ｔｌｌの関
係にあり、Ｔ２１とＴ１゜どの間はその都度適当に設定
される。

図においては、一例としてＴ２□〉Ｔ１゜とじて示され
ている。

かかる２ステージサーモ制御は、いわゆる年間エネルギ
ー利用効率（＝年間全負荷／年間全消費電力）の向上を
図るという観点から推奨されているが、何と言っても暖
房運転当初に設定室温Ｔ２２よりもかなり低い温度Ｔ１
２で弱運転に切換えてしまうので、設定室温Ｔ２２に達
するときまでの時間ｔ２が長くなり過ぎ、暖房の効きが
悪いといら印象を与えることは免れることができな（・
。

本発明の目的は、２ステージサーモ制御を原則としなが
らも、立上がりの速いヒートポンプ制御方法を提供する
ことにある。

この目的を達成するために本発明は、弱運転から強運転
に切換えるべき温度Ｔ１□以下の点に新たな温度Ｔｏを
設定し、この温度Ｔｏ以下の温度点から始動するとき、
および温度Ｔｏよりも高い温度から温度Ｔ。

に低下したときは、強運転領域から弱運転領域に入って
からも一度設定室温Ｔ２２に達するまでは強運転をその
まま継続させることを特徴とするものである。

さらに本発明によれば、前記温度Ｔ。

以下の温度点から始動するとき、および温度Ｔｏよりも
高い温度から温度Ｔｏに低下したときのために前記設定
室温Ｔ２゜よりも幾分高い温度Ｔ３を設定し、温度Ｔ。

からの強運転を温度Ｔ３に達するまで継続し、以後、２
ステージサーモ制御に切換えるものとする。

以上のことを、第３図を参照して更に詳細に説明する。

本発明によれば、温度Ｔ０□（強運転開始上限温度）と
同等もしくはそれ以下の点に新たな温度Ｔ。

を設定する。

図示の例ではＴ。＜Ｔ１□である。そして始動時などの
ように温度Ｔ。

以下からスタートするか、何らかの原因で温度Ｔｏ以下
にまで低下したときは、強運転暖房により室温が徐々に
上昇して行き、定常運転の強・弱切換温度Ｔ１２に達し
ても弱運転とはせずに、実線で示す特性線３２のように
そのまま強運転を継続し、温度Ｔ２゜達して初めて弱運
転に切換える。

こうすることにより、設定室温Ｔ２２に到達するまでの
時間がｔ□という値に短縮され、前述の従来方式の場合
の到達時間ｔ２との差ｔ、 ２− ｔ １はかなり太き
（、暖房開始時の暖房の効きが良いということになる。

ところで、低い室温からの始動時、室温すなわち室内の
空気の温度と、室を区画形成している壁や窓、天井、床
、畳などの温度とは必ずしも一致しない。

すなわち、空気と壁材などとの間には大きな熱容量の差
があり、室内空気と壁内面などが最終的には同一温度に
なるとしても、立上がり特性は太き（異なる。

具体的には、空気温度の立上がりは速いが、壁材などの
温度の立上がりは遅い。

したがって、低室温からの始動時などに空気温度で検知
される室温が所定の設定室温に達したとしても、壁など
はそれよりもずっと低い場合が多く、そこで弱運転にお
けるオン・オフサイクルのオフ過程に移行すると、室内
空気の熱量が壁などに大量かつ急激に吸収され、結果と
して室温が急激に低下してしまうことになる。

このような場合、すなわち温度Ｔ。

以下からの暖房運転時には、第３図に破線の特性線３３
で示すように、温度Ｔ２２よりも幾らか（△Ｔだげ）高
（設定された温度Ｔ３まで持って行き、そこで初めて２
ステージサーモ制御に切換えるようにすれば、前記熱容
量差による不都合が大幅に改善され、暖房の快適性を著
しく向上させることができる。

第４図は従来からの２ステージサーモ制御装置に付加す
るための、本発明に従った制御方法を行わせるための回
路装置の一例を示すものである。

温度Ｔ２゜およびＴ３に関連して比較器ＣＰ１が設けら
れ、温度Ｔｏに関連して比較器ＣＰ２が設けられている
。

比較器ＣＰ１の基準入力端子には、常時は温度Ｔ２゜に
対応する電圧Ｖ２２が抵抗Ｒ１およびポテンショメータ
Ｒ２を介して入力され、比較入力端子には、サーミスタ
からなる室温センサＲ３および抵抗Ｒ４の接続点から室
温Ｔに対応する電圧Ｖが入力される。

比較器ＣＰ２の基準入力端子には温度Ｔｏに対応する電
圧ｖｏがポテンショメータＲ５から入力され、比較入力
端子には上記室温センサＲ３および抵抗Ｒ４の接続点か
ら室温Ｔに対応する電圧Ｖが入力される。

比較器ＣＰ １ ｔ ＣＰ ２の比較出力に基づいてリ
レードライバＤＶを介してリレーＲＹを駆動するために
２組のフリップフロップＦＦ１およびＦＦ”２が設けら
れている。

第４図の回路において、ヒートポンプ運転スイッチに連
動してヒートポンプ運転中に閉じるスイッチＳＷがオフ
になっているとき（第５図ｔ□□）は、フリップフロッ
プＦＦ２のセット入力端子に抵抗Ｒ６を介してＡ点１１
１人力が与えられ、そのＢ出力力びＯ＃となり、抵抗Ｒ
７を介してトランジスタＴＲがオンされ、抵抗Ｒ１が短
絡される。

抵抗Ｒ１の短絡により、比較器ＣＰ１の基準入力端子に
入力される電圧Ｖ２２が温度Ｔ２２から温度Ｔ３に相当
する値まで上昇される。

この状態でスイッチＳＷを閉じ（第５図、ｔ□２）、低
温状態から暖房運転を開始したものとしてみる。

暖房当初、室温’ｒ＜’ｒｏであればｖくｖ。

であり、比較器ＣＰ２はＩｌｌ”出力、一方、Ａ点は″
Ｏ１出力であり、フリップフロップＦＦ１はＮＯＲゲー
トＧ１を介してセットされ、そのセット出力Ｑによりリ
レードライバＤＶを介してリレーＲＹを励磁する。

すＬ／−ＲＹは、第１図の冷凍サイクルにおいては電磁
弁６の励磁回路を切って強運転とし、第２図の冷凍サイ
クルにおいてはヒータ７をオンとして強運転とする。

なお、電磁弁６、ヒータ７およびコンプレッサ１にはそ
れぞれ図示していない２ステージサーモ制御装置の制御
接点８，９，１０が直列に接続されている。

このセット状態は、その後Ｔ＞ＴｏすなわちＶ〉Ｖｏと
なって（第５図、＋１３）、比較器ＣＰ２がＩｔ （）
ｌ出力となり、したがってフリップフロップＦＦ１の
セット入力がｌｌＩ″となっても、そのまま保持される
。

Ｔ＞Ｔ２゜すなわちｖ＞ｖ２゜となり（第５図ｔｔ１４
）、比較器ＣＰ１の出力が０“から１″に変わると、イ
ンバータＧ２を介してフリップフロップＦＦ１のリセッ
ト入力が＋０１になり、出力Ｑがｌｌｏ″になる。

これにより、リレーＲＹが消勢され、強運転が解除され
る。

比較器ＣＰ１の１１１１出力がリセット入力として入力
されることにより、フリップフロップＦＦ２のＢ出力が
Ｉｔ Ｉ Ｉｔに変わり、トランジスタＴＲがオフとな
って、比較器ＣＰＩの基準入力すなわち設定室温はＴ２
２相当のものに切換わり、以後は、前述の２ステージサ
ーモ制御が行われる。

室温Ｔが温度Ｔ。

以下、すなわちｖ＜ｖｏになれば（第５図、ｔ２ｏ）、
当初のｔ１□の場合と同様に再び強運転に入る。

以上の制御態様は、第３図の特性線３３に従う場合のも
のである。

第３図の特性線３２に従う制御め場合は、第４図におい
てトランジスタＴＲを除去するか、またはオン動作しな
いようにすればよいことは明らかである。

この場合は、フリップフロップＦＦ２も不要になる。

以上述べたように本発明によれば、低温からの暖房運転
に際して年間エネルギー利用効率を悪くすることなく、
過渡的に２ステージサーモ制御を無効とし、強制的に強
運転とするので、室温の立上がりが速（、これに加えて
更に、当初もしくは所定温度以下に低下したときに、一
時的に設定室温を高くすることにより、変動の少ない、
暖房の効きのよい、快適な制御とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明を適用するヒートポンプの
異なる型の冷凍サイクルの系統図、第３図は本発明の制
御方法を説明するための線図、第４図は本発明の方法を
実施するための回路装置の一例を示す接続図、第５図は
第４図の回路の動作を説明するためのタイムチャート、
第６図および第７図はそれぞれ第４図の装置によって駆
動される冷凍サイクル部分の電気回路の接続図である。 １・・・・・・コンプレッサ、３・・・・・・室内熱交
換器、５・・・・・・室外熱交換器、６・・・・・・セ
ーブ運転用バイパス弁、７・・・・・・ヒーター、Ｒ１
） Ｒ２、Ｒ５・・・・・・温度設定抵抗、Ｒ３・・・
・・・室温測定用温度センサ、ＣＰｌ。 ＣＦ２・・・・・・比較器、ＦＦＩ、ＦＦ２・・・・・
・フリップフロップ、ＲＹ・・・・・・リレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 暖房すべき室内の温度が相対的に低いか高いかに従
   い、暖房能力の強い強運転かそれの弱い弱運転かに切換
   えて２ステージサーモ制御を行うヒートポンプの制御方
   法において、弱運転から強運転に切換えるべき温度Ｔ□
   □以下の点に新たな温度Ｔｏを設定し、この温度Ｔ。 以下の温度点から始動するとき、および温度Ｔｏよりも
   高い温度から温度Ｔｏに低下したときは、強運転領域か
   ら弱運転領域に入ってからも一度設定室温Ｔ２゜に達す
   るまでは強運転をそのまま継続させることを特徴とする
   ヒートポンプの制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の制御方法において、前
   記温度Ｔ。 以下の温度点から始動するとき、および温度Ｔ。 よりも高い温度から温度Ｔｏに低下したときのために前
   記設定室温Ｔ２２よりも′幾分高イ温度Ｔ３を設定し、
   温度Ｔ。 からの強運転を温度Ｔ３に達するまで継続し、以後、２
   ステージサーモ制御に切換えることを特徴とするヒート
   ポンプの制御方法。