JPS62268947A - ヒ−トポンプの制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ヒートポンプの制御装置に関するもので、
特に内燃機関駆動ヒートポンプの制御装置に関するもの
である。

〔従来技術〕

内燃機関駆動ヒートポンプは、駆動源として内！！！、
機関を用いるようにしたものであり、室内温度制御は、
室内温度（チラーの場合は冷温水温度）をその設定値と
の偏差に応じて内燃機関の回転数を操作することによっ
て行なわれる。

すなわち、室内の設定温度と検出温度との偏差に応じて
目標回転数を決定し、回転数をこの目標回転数に近づけ
るよう制御する。

ところが、従来のこの種の制御装置は、設定温度と検出
温度との偏差に応じて目標回転数を決定するだけで、外
気温度と室内温度設定値との差による室内温度偏差一機
関目標回転数数表の補正機能を有しないため、最適な室
温制御に欠ける面がある。

すなわち、例えば、暖房運転時において、外気温度が室
内温度設定値に比べてかなり低い場合とそれほど低くな
い場合とで、同じ室内温度偏差一機関目標回転数数表を
用いると、次のような問題が生ずることになる。

（イ）外気温度が室内温度設定に比べてかなり低い場合
においては、室内温度の立上がりが悪い。

（ロ）外気温度が室内温度設定に比べてそれほど低くな
い場合においては、室内温度の立上がりが早過ぎてすぐ
に目標温度に達するので制御装置の運転時間が短かく発
停回数が増える。

特に、駆動源を内燃機関とする内燃機関駆動ヒートポン
プでは、これは装置の運転管理上好ましくない。

以上の問題は、冷房運転時においても、外気温度が室温
設定値に比べてかなり高い場合、外気温度が室温設定値
に比べてそれほど高くない場合、上記同様の問題が発生
する。

〔発明の目的〕

この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは外気温度条件に関係なく最適な室温制
御を行なうことができるヒートポンプの制御装置を提供
することにある。

〔発明の構成〕

この発明は上記目的を達成するため、第１図に示すよう
に、室内温度を、その設定値との偏差に応じて駆動源の
回転数を操作することによって制御するヒートポンプに
おいて、外気温度を検出する手段ａと、外気温度と室内
温度設定値との差を演算する手段すと、その温度差に応
じて、室内温度と前記室内温度設定値との偏差によって
予め定めた目標回転数の値を→重工する手段Ｃとを有す
ることを要旨とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図にこの発明の一実施例である内燃機関駆動ヒート
ポンプ及び制御装置の概略ブロンク図が、また、第３図
にその制御フローチャートが示されている。

このヒートポンプは、第２図に示すように、ヒートポン
プ室外機１と室内熱交換機としてのヒートポンプ室内機
２とから成り、室外機１には、エンジン３と、これによ
って駆動される冷媒圧縮機４をはじめ、図示しないが、
凝縮機、膨張弁、蒸発器などの冷媒回路構成器、熱媒流
体として水を用いる場合は、熱媒流体としての温水また
は冷水を得るための熱交換器群、放熱用ファン、温冷水
を室内機２に循環させるための送水ポンプ、エンジン排
熱回収用の熱交換器などが組込まれている。

室内機２には、室内温度設定器兼合／暖切換ＳＷ等を備
えたリモートコントロールスイッチ５が接続されると共
に、室内には室内温度センサ６が配備されている。

上記エンジン３には、調速機構として電子ガバナ７が備
えられており、また、室外には外気温度を検出する外気
温度センサ８が設けられている。

なお、上記電子ガバナ７は、駆動源としてのエンジン３
がガソリンエンジンまたはガスエンジンの場合、スロッ
トルレバーをソレノイド等のアクチュエータで開度調節
する形態に構成され、また、ディーゼルエンジンの場合
には、インジェクションポンプのコントロールラックを
アクチュエータで操作する形態が取られる。

このヒートポンプは、要求熱負荷に応じてエンジン回転
数を制御するものであり、この制御がマイクロコンピュ
ータ９を用いて行なわれる。

マイクロコンピュータ９は、ＣＰＵＩＯｌＲＯＭｌｌ、
ＲＡＭ１２、Ｉ１０ポート１３を備えており、このマイ
クロコンピュータ９と前記リモコンスイッチ５、室内温
度センサ６、電子ガバナ７、外気温度センサ８がそれぞ
れＤ／Ａコンバータ１４、Ａ／Ｄコンバーク１５を介し
て接続されている。

上記リモコンスイッチ５からの室内温度設定や冷房、暖
房の切換等に関する情報、室内温度センサ６からの室内
温度に関する情報、外気温度センサ８からの外気温度に
関する情輸は、■１０ポート１３及びＡ／Ｄコンバータ
１５からバス１６を通してデータとして与えられる。

上記ＲＯＭＩＩには、第３図にその一例をフローチャー
トで示すように、室内温度を、その設定値との偏差に応
じてエンジン３の回転数を操作することによって制御す
る場合に、外気温度を検出して、外気温度と室内温度設
定値との差を演算し、その温度差に応じて、室内温度偏
差（室内温度とその設定値との偏差）−エンジン目標回
転数の数表を補正するよう制御するプログラムが予め格
納されており、上記ＣＰＵｌ０は前記リモコンスイッチ
５、室内温度センサ６、外気温度センサ８からのデータ
に基づいてこのプログラムを実行し、Ｉ１０ボート１３
並びにＤ／Ａコンバータ１４を介して室外機１、電子ガ
バナ７へ制御用の信号を送出して制御する。

次に、上記マイクロコンピュータ９を用いた室温制御動
作を第３図のフローチャートを参照して経時的に説明す
る。なお、以下に示す各ステップ符号に対応して同図中
に同一の符号を記しである。

■　室内温度センサ６で検出された室内温度Ｔｍ（”Ｃ
）は一定時間（この例では１分）ごとにサンプリングさ
れ、かつ、リモコンスイッチ５で設定された室内温度設
定値Ｔｒ（’Ｃ）も読み取られる。

■　外気温度センサ８からの信号はＡ／Ｄコンバータ１
５を通してマイクロコンピュータ９に入力されており、
上記と同様の周期で外気温度Ｔｏ（”Ｃ）についても読
み取られる。

■　冷暖房の運転モードの識別処理の後、室内温度設定
値Ｔｒとサンプリングされた室内温度Ｔｍとの偏差ｄＴ
　１　＝　Ｔｍ　−Ｔｒ（”Ｃ）が演算される。

■　また、１分に１回の周期で、上記のように外気温度
Ｔｏも入力しておき、室内温度偏差ｄＴＩを演算するの
と同様に、外気温度Ｔｏと室内温度設定値Ｔｒとの温度
差ｄＴ２＝Ｔｏ　−Ｔｒ（’Ｃ）を算出する。

冷房運転の場合は、一般に外気温度ＴＯは室内温度設定
値Ｔｒに比べて高く、また暖房運転の場合は、外気温度
ＴＯは室内温度設定値Ｔｒに比べて低くなるので、ｄＴ
２はほとんどの場合圧の値となる。

■　上記偏差ｄＴ１の機関目標回転数Ｎｔ（ｒｐＨ１）
への変換（ｄＴｌ−Ｎｔ変化）を行なう。これは予めＲ
ＯＭＩＩに記憶しであるマツプデータを用い、偏差ｄＴ
１に基づいて目標回転数Ｎｔが割り出される。

このステップでの温度偏差ｄＴ１と目標回転数Ｎｔとの
データマツプの具体例は後に示されている。

■　上記ステップ■において演算して得た温度差ｄＴ２
が一定値（この例では１５℃）以上か否かを判別する。

その判別結果がｎｏの場合は、次のステップ■を経るこ
となくステップ■へ進み、ｙｅｓのときはステップ■を
経てステップ■へ進む。

■　このステップは、次のような補正のためのステップ
である。

前述したように、ｄＴ２は、外気温度Ｔｏと室内温度設
定値Ｔｒとの温度差である。この温度差ｄＴ２が小さい
（この実施例では１５℃未満）場合、すなわち、外気温
度Ｔｏが室内設定値Ｔｒに比べて高くない冷房時と、外
気温度ＴＯが室温設定値Ｔｒに比べて低くない暖房時は
、室温偏差ｄＴ１に対する機関目標回転数Ｎｔの変化を
緩（した方が、急激な室温上昇による短時間後の停止を
防止でき、ひいては発停回数の低減につながる。一方、
温度差ｄＴ２が大きいくこの実施例では１５°Ｃ以上）
場合、すなわち、外気温度Ｔｏが室温設定値Ｔｒに比べ
て高い冷房時と、外気温度Ｔｏが室温設定値Ｔｒに比べ
て低い暖房時は、室温偏差ｄＴ１に対する機関目標回転
数Ｎｔの変化を急にした方が、室温制御の立上がりがよ
くなり、室温制御性能の向上につながる。そこで、温度
差ｄＴ２の値により室温偏差一機関目標回転数の数表を
ｆ（ｄＴｌ）−ｆ’（ｄＴｌ）のように補正して使用す
るのである。以下にその具体的数表を示す。

（重置以下余白） 表−１ 冷房時、外気温度が室温設定値に比べてそれほど高くな
い場合、暖房時、外気温度が室温設定値に比べてそれほ
ど低（ない場合、 （装置以下余白） 表−２ 冷房時、外気温度が室温設定値に比べてがなり高い場合
、暖房時、外気温度が室温設定値に比べてか−なり低い
場合、 （装置以下余白） ■　目標回転数Ｎｕが決定された後、一定時間（この例
では１０秒）経過すると、この目標回転数Ｎｔが０でな
ければヒートポンプ運転は続行され、目標回転数Ｎｔ７
’３＜Ｏであれば、ヒートポンプ停止ステップへ移る。

なお、ヒートポンプの停止はエンジン停止により行なう
。

■　ヒートポンプ運転続行が決定されると、目標回転数
Ｎｔと現在の機関設定回転数Ｎｔ（ｒｐｍ）が比較され
る。

［相］　目標回転数Ｎｔが機関設定回転数Ｎｒより大き
いとき、つまり、増速制御を行なうときには、現在の機
関設定回転数Ｎｒに所定の小回転数（この例では５０ｒ
ｐｍ）を加えた値を新しい設定回転数Ｎｒとする。また
、目標回転数Ｎｔが機関設定回転数Ｎｒより小さいとき
、つまり、減速制御を行なうときには、現在の機関設定
回転数Ｎｒから所定の小回転数（この例では５０ｒｐｍ
）を滅した値を新しい設定回転数Ｎｒと設定する。更に
、目標回転数Ｎｔが設定回転数Ｎｒにほぼ等しいときに
は、検出回転数Ｎｒをそのまま新しい設定回転数Ｎｒと
設定する。

■　このようにして設定された機関設定回転数Ｎｒを電
子ガバナ設定電圧Ｖｒ（Ｖ）に変換する。すなわち、上
記設定回転数Ｎｒが予め記憶しであるマツプデータと対
比されて電子ガバナ設定電圧Ｖｒが割り出される。

■　この電子ガバナ設定電圧Ｖｒが出力されて、この電
圧Ｖｒに応じた調速が行なわれる。

ステップ０で電子ガバナ設定電圧Ｖｒが出力されたのち
は、ステップ■に戻り、１分が経過するまで、室内温度
Ｔｍ検出ステップからステップ■のＮｔ　＝　ｆ’　　
（ｄＴｌ）変換（補正）ステップまではパスし、かつ、
１０秒が経過しない限り、Ｎｔ　〜０か否かの判別ステ
ップ以下もパスする。そして、夫々の周期ごとに前述し
た夫々の処理が実行され、これによってエンジン３の回
転数が操作される。

このように、この実施例装置は、エンジン３の回転数を
操作して室温制御を行なう場合、目標回転数の決定につ
いては、外気温度と室内温皮膜定値との差に応じて、か
つ室内温度と室内温度設定値との偏差に応じてこれを行
なうことができ、外気温度の値如何によって室内温度の
立上がりが悪くなったり、発停回数が増えたりすること
がなく、制御は外気温度条件に関係なく最適に行なわれ
る。

なお、この発明は、熱媒体がある場合は、室内温度をこ
の熱媒体（冷温水）の検出温度で代替して実施すること
もできる。

〔発明の効果〕

この発明は、室内温度を、その設定値との偏差に応じて
駆動源の回転数を操作することによって制御するヒート
ポンプにおいて、外気温度を検出する手段と、外気温度
と室内温度設定値との差を演算する手段と、その温度差
に応じて、室内温度偏差−目標回転数の数表を補正する
手段とを有するため、外気温度条件に関係なく、最適な
温度制御を行なえ、発停回数が低減できると共に、ヒー
トポンプの効率を向上させることができ、特に内燃機関
駆動ヒートポンプに適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すプロ・ツク図、第２図−
はこの発明の一実施例に係るヒートポンプの制御装置の
構成図、第３図はその制御フローチャートの一例を示す
図である。 １・・・ヒートポンプ室外機、２・・・ヒートポンプ室
内機、３・・・エンジン、４・・・圧縮機、５・・・リ
モコンスイッチ、６・・・室内温度センサ、７・・・を
子ガバナ、８・・・外気温度センサ、９・・・マイクロ
コンピュータ、１０・・・ＣＰＵ、１１・・・ＲＯＭ、
１２・・・ＲＡＭ、１３・・弓１０ポート、１４・・・
Ｄ／Ａコンバータ、１５・・・Ａ／Ｄコンノマータ、１
６・・・バス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　室内温度を、その設定値との偏差に応じて駆動源の回
   転数を操作することによって制御するヒートポンプにお
   いて、外気温度を検出する手段と、外気温度と室内温度
   設定値との差を演算する手段と、その温度差に応じて、
   室内温度と前記室内温度設定値との偏差によって予め定
   めた目標回転数の値を補正する手段とを有することを特
   徴とするヒートポンプの制御装置。