JPWO2020090112A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
空気調和装置は、熱源機から供給される第1の熱媒体を搬送する第1のポンプと、第1のポンプによって搬送された第1の熱媒体が流れる蓄熱タンクとが配管により接続された第1の熱媒体回路と、第2の熱媒体を搬送する第2のポンプと、第1の熱媒体と第2の熱媒体とを熱交換する蓄熱タンクと、第2のポンプによって搬送された第2の熱媒体と空調対象の利用側熱媒体とを熱交換する利用側熱交換器とが配管により接続された第2の熱媒体回路と、自家発電装置から供給される発電電力が余剰であることを検出する余剰電力検出部によって発電電力が余剰であることが検出されて、空調対象の対象温度を検出する利用側温度検出部によって検出された対象温度が上限温度閾値以上の場合、第1のポンプの動作を継続し、且つ第2のポンプの動作を停止する制御部と、を備える。
Description
本発明は、自家発電装置と連動する空気調和装置に関する。
従来、個人住宅又はアパート等の比較的小規模な建物において、自家発電装置と連動する空気調和装置が設置されている。自家発電装置としては、例えば太陽光発電装置といった自然エネルギーによる発電装置が挙げられる。空気調和装置は、例えば冷媒を用いたヒートポンプ室外機及び電気ヒータ等の熱源機から供給される熱を、熱媒体回路に接続された蓄熱タンクに蓄え、蓄熱タンクに蓄えられた温熱又は冷熱によって、暖房又は冷房を行う。
ここで、欧州では、水循環による床暖房、ラジエータ又はファンコイル等の空調システムが一般的に用いられている。近年、一般住宅において、太陽光発電が広く普及しており、太陽光発電によって得られる熱を一時的に蓄える蓄熱タンクが空調回路に接続されている。特許文献1には、太陽光発電装置と連動する浴室給湯装置を制御する制御装置が開示されている。特許文献1において、浴槽の使用開始時刻よりも前に、電力取得部によって取得された発電電力が需用電力よりも大きくなって、熱媒体である湯が使用者用に供され得る状態となったとき、制御装置は、熱媒体の温度が実使用時の温度よりも高くなるように、浴室給湯装置及び空調装置といった電熱機器を動作させる。これにより、ユーザが実際に入浴したときには、浴槽の温度が時間経過によって適温に下がった状態となる。即ち、特許文献1は、発電電力が余剰となった場合、空調室内設定温度又は浴室給湯設定温度等を変更して蓄熱し、省エネルギーを図ろうとするものである。
しかしながら、特許文献1に開示された制御装置は、空調室内設定温度又は浴室給湯設定温度等を変更して、熱媒体の温度を予め実使用時の温度よりも高めている。このため、入浴する時間が予定よりも早まった場合、浴槽の温度が下がっておらず、ユーザの快適性を損なうおそれがある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ユーザの快適性を損なわない空気調和装置を提供するものである。
本発明に係る空気調和装置は、熱源機から供給される第1の熱媒体を搬送する第1のポンプと、第1のポンプによって搬送された第1の熱媒体が流れる蓄熱タンクとが配管により接続された第1の熱媒体回路と、第2の熱媒体を搬送する第2のポンプと、第1の熱媒体と第2の熱媒体とを熱交換する蓄熱タンクと、第2のポンプによって搬送された第2の熱媒体と空調対象の利用側熱媒体とを熱交換する利用側熱交換器とが配管により接続された第2の熱媒体回路と、自家発電装置から供給される発電電力が余剰であることを検出する余剰電力検出部によって発電電力が余剰であることが検出されて、空調対象の対象温度を検出する利用側温度検出部によって検出された対象温度が上限温度閾値以上の場合、第1のポンプの動作を継続し、且つ第2のポンプの動作を停止する制御部と、を備える。
本発明によれば、発電電力が余剰であることが検出されて、対象温度が上限温度閾値以上の場合、第1のポンプの動作を継続して第2のポンプの動作を停止する。第1のポンプが動作するため、蓄熱タンクに熱が蓄えられ、第2のポンプが停止するため、空調対象に熱が供給されない。このように、空気調和装置は、発電電力が余剰となった場合、空調対象の設定温度を変更せずに、蓄熱タンクに熱を蓄える。従って、ユーザが空調対象を利用する時間にかかわらず、ユーザの快適性を損なわない。
実施の形態1.
以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の熱源系統を示す回路図である。図1に示すように、空気調和装置1は、熱源機5と、第1の熱媒体回路3と、第2の熱媒体回路4と、供給温度検出部10と、戻り温度検出部11と、タンク温度検出部12とを備えている。熱源機5は、例えば室外機20及び電気ヒータ26である。室外機20には、圧縮機21、流路切替装置22、室外熱交換器23、膨張部24及びカスケード熱交換器25が設けられている。ここで、空気調和装置1として、例えば温水による輻射式床暖房が挙げられる。
以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の熱源系統を示す回路図である。図1に示すように、空気調和装置1は、熱源機5と、第1の熱媒体回路3と、第2の熱媒体回路4と、供給温度検出部10と、戻り温度検出部11と、タンク温度検出部12とを備えている。熱源機5は、例えば室外機20及び電気ヒータ26である。室外機20には、圧縮機21、流路切替装置22、室外熱交換器23、膨張部24及びカスケード熱交換器25が設けられている。ここで、空気調和装置1として、例えば温水による輻射式床暖房が挙げられる。
圧縮機21、流路切替装置22、室外熱交換器23、膨張部24及びカスケード熱交換器25が配管により接続されて冷媒回路2が構成されている。圧縮機21は、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。流路切替装置22は、冷媒回路2において冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。室外熱交換器23は、例えば室外空気と冷媒との間で熱交換するものであり、暖房運転時には蒸発器として作用し、冷房運転時には凝縮器として作用する。膨張部24は、冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁であり、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。カスケード熱交換器25は、第1の熱媒体回路3に流れる第1の熱媒体と冷媒との間で熱交換するものであり、暖房運転時には凝縮器として作用し、冷房運転時には蒸発器として作用する。
電気ヒータ26は、供給される電気によって第1の熱媒体を加熱する。なお、本実施の形態1では、熱源機5として、室外機20及び電気ヒータ26を採用しているが、いずれか一方でもよいし、別の機器としてもよい。
第1の熱媒体回路3は、第1のポンプ31と、カスケード熱交換器25と、電気ヒータ26と、蓄熱タンク32とが配管により接続されたものである。第1のポンプ31は、室外機20及び電気ヒータ26から構成された熱源機5から供給される第1の熱媒体を搬送する。蓄熱タンク32は、第1のポンプ31によって搬送された第1の熱媒体が流れるものであり、第1の熱媒体の熱が蓄えられる。また、蓄熱タンク32は、第2の熱媒体回路4に流れる第2の熱媒体と第1の熱媒体との間で熱交換する。第1の熱媒体の熱は、室外機20が暖房運転を行っているときは温熱であり、室外機20が冷房運転を行っているときは冷熱である。なお、第1の熱媒体は、例えば水又はブラインである。
第2の熱媒体回路4は、第2のポンプ41と、蓄熱タンク32と、利用側熱交換器42とが配管により接続されたものである。第2のポンプ41は、蓄熱タンク32において第1の熱媒体と熱交換された第2の熱媒体を搬送する。利用側熱交換器42は、空調対象9の空間に設けられており、第2のポンプ41によって搬送された第2の熱媒体と空調対象9の利用側熱媒体とを熱交換するものである。蓄熱タンク32に温熱が蓄えられている場合、利用側熱交換器42は放熱器として作用し、蓄熱タンク32に冷熱が蓄えられている場合、利用側熱交換器42は冷却器として作用する。なお、空調対象9は、例えば建物の室内である。なお、第2の熱媒体は、例えば水又はブラインである。
供給温度検出部10は、第2の熱媒体回路4に設けられ、蓄熱タンク32から流出して利用側熱交換器42に流入する第2の熱媒体の供給温度を検出する。戻り温度検出部11は、第2の熱媒体回路4に設けられ、利用側熱交換器42から流出して蓄熱タンク32に流入する第2の熱媒体の戻り温度を検出する。タンク温度検出部12は、蓄熱タンク32の蓄熱温度を検出する。本実施の形態1では、供給温度検出部10、戻り温度検出部11及びタンク温度検出部12がサーミスタである場合について例示している。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の熱源系統と制御部50との接続構成を示すハードウエア構成図である。空気調和装置1は、リモートコントローラ6と、制御部50とを備えている。リモートコントローラ6は、例えば暖房時における空調対象9への目標供給温度及び蓄熱タンク32の目標蓄熱温度等を設定するものである。
制御部50は、空気調和装置1の動作を制御するものである。ここで、余剰電力検出部7a及び利用側温度検出部8aについて説明する。余剰電力検出部7aは、例えば太陽光発電装置といった自家発電装置13から供給される発電電力が余剰であることを検出する。ここで、発電電力が余剰とは、例えば住宅内で要求されている電力を超えた電力が、自家発電装置13によって生成されている状態をいう。利用側温度検出部8aは、空調対象9の対象温度を検出する。制御部50は、余剰電力検出部7aから送信される発電電力の情報を、第1外部装置7を介して取得し、利用側温度検出部8aから送信される対象温度の情報を、第2外部装置8を介して取得する。
ここで、第1外部装置7は、余剰電力検出部7aの検出結果に基づいて、蓄熱タンク32に蓄熱することが可能かを判断する機能を有し、制御部50に蓄熱の指令を送信する。第2外部装置8は、例えば室内温度検知サーモスタットであり、空調対象9の設定温度と空調対象9の対象温度とに基づいて、空調運転の許可又は禁止を判定し、制御部50に空調要求情報の指令を送信する。制御部50は、第2外部装置8からの空調要求情報に基づいて、制御対象となる温度検出部を選択して、第1のポンプ31及び第2のポンプ41の動作を制御する。制御対象となる温度検出部は、供給温度検出部10又はタンク温度検出部12である。
例えば、第2外部装置8は、暖房運転において、空調対象9の設定温度が20℃の場合に、空調対象9の対象温度が21℃となると、更なる温度上昇を抑制するため、空調運転を禁止する指令を制御部50に送信する。また、第2外部装置8は、再び空調対象9の対象温度が20℃となると、空調運転を許可する指令を制御部50に送信する。なお、空調運転を許可する温度範囲である上限温度閾値及び下限温度閾値は、第2外部装置8又は制御部50によって決定される。
図3は、本発明の実施の形態1に係る制御部50を示す機能ブロック図である。図3に示すように、制御部50は、データ収集手段51と、条件判定手段52と、制御指令手段53とを有している。データ収集手段51は、リモートコントローラ6における設定温度、供給温度検出部10の検出結果、戻り温度検出部11の検出結果及びタンク温度検出部12の検出結果等のデータを収集するものである。
条件判定手段52は、データ収集手段51によって収集されたデータ、第1外部装置7から取得した発電電力の情報及び第2外部装置8から取得した対象温度の情報に基づいて、空気調和装置1の動作を判定する。空気調和装置1の動作とは、例えば蓄熱タンク32への蓄熱、空調対象9への熱供給又は空調対象9への熱供給停止等である。条件判定手段52は、余剰電力検出部7aによって発電電力が余剰であるかを判定し、また、利用側温度検出部8aによって検出された対象温度が上限温度閾値以上であるかを判定する。条件判定手段52は、発電電力が余剰であり、且つ、対象温度が上限温度閾値以上の場合、蓄熱タンク32への蓄熱を実施し、空調対象9への熱供給を停止するように制御指令手段53に要求する。
また、条件判定手段52は、暖房運転時に、利用側温度検出部8aによって検出された対象温度が下限温度閾値以下であるかを判定する。条件判定手段52は、対象温度が下限温度閾値以下の場合、蓄熱タンク32への蓄熱を停止し、空調対象9への熱供給を実施するように制御指令手段53に要求する。更に、条件判定手段52は、暖房運転時に、タンク温度検出部12によって検出された蓄熱温度が蓄熱温度閾値以下であるかを判定する。条件判定手段52は、蓄熱温度が蓄熱温度閾値以下の場合、蓄熱タンク32への蓄熱を実施し、空調対象9への熱供給を実施するように制御指令手段53に要求する。
制御指令手段53は、条件判定手段52の判定結果に基づいて、室外機20及び電気ヒータ26から構成される熱源機5、第1のポンプ31及び第2のポンプ41の動作を決定し、決定した動作を実施するようそれぞれの機器に指令する。制御指令手段53は、余剰電力検出部7aによって発電電力が余剰であることが検出されて、利用側温度検出部8aによって検出された対象温度が上限温度閾値以上の場合、第1のポンプ31の動作を継続し、第2のポンプ41の動作を停止するよう指令する。また、制御指令手段53は、暖房運転時に、利用側温度検出部8aによって検出された対象温度が下限温度閾値以下の場合、第1のポンプ31の動作を停止し、第2のポンプ41の動作を開始するよう指令する。その際、制御部50は、熱源機5を停止する。更に、制御指令手段53は、暖房運転時に、タンク温度検出部12によって検出された蓄熱温度が蓄熱温度閾値以下の場合、第1のポンプ31の動作を開始し、第2のポンプ41の動作を継続するよう指令する。
(運転モード、暖房運転)
次に、空気調和装置1の運転モードのうち暖房運転について説明する。先ず、冷媒回路2について説明する。暖房運転において、圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮機21によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機21から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、凝縮器として作用するカスケード熱交換器25に流入し、カスケード熱交換器25において、第1の熱媒体回路3に流れる第1の熱媒体と熱交換されて凝縮して液化する。このとき、第1の熱媒体が暖められる。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部24に流入し、膨張部24において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室外熱交換器23に流入し、室外熱交換器23において、室外空気と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、圧縮機21に吸入される。
次に、空気調和装置1の運転モードのうち暖房運転について説明する。先ず、冷媒回路2について説明する。暖房運転において、圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮機21によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機21から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、凝縮器として作用するカスケード熱交換器25に流入し、カスケード熱交換器25において、第1の熱媒体回路3に流れる第1の熱媒体と熱交換されて凝縮して液化する。このとき、第1の熱媒体が暖められる。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部24に流入し、膨張部24において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室外熱交換器23に流入し、室外熱交換器23において、室外空気と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、圧縮機21に吸入される。
次に、第1の熱媒体回路3について説明する。第1のポンプ31によって搬送された第1の熱媒体は、カスケード熱交換器25によって冷媒回路2に流れる冷媒と熱交換されて加熱される。加熱された第1の熱媒体は、電気ヒータ26によって更に加熱されて、蓄熱タンク32に流入する。これにより、蓄熱タンク32に温熱が蓄えられる。蓄熱タンク32に流入した第1の熱媒体は、第2の熱媒体回路4に流れる第2の熱媒体と熱交換されて冷却され、第1のポンプ31に吸入される。
次に、第2の熱媒体回路4について説明する。第2のポンプ41によって搬送された第2の熱媒体は、蓄熱タンク32において第1の熱媒体と熱交換されて加熱される。加熱された第2の熱媒体は、利用側熱交換器42において利用側熱媒体と熱交換されて冷却される。このとき、利用側熱媒体は加熱され、空調対象9において暖房が実施される。冷却された第2の熱媒体は、第2のポンプ41に吸入される。
(運転モード、冷房運転)
次に、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮機21によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機21から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、凝縮器として作用する室外熱交換器23に流入し、室外熱交換器23において、室外空気と熱交換されて凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部24に流入し、膨張部24において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用するカスケード熱交換器25に流入し、カスケード熱交換器25において、第1の熱媒体回路3に流れる第1の熱媒体と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、圧縮機21に吸入される。
次に、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮機21によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機21から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、凝縮器として作用する室外熱交換器23に流入し、室外熱交換器23において、室外空気と熱交換されて凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部24に流入し、膨張部24において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用するカスケード熱交換器25に流入し、カスケード熱交換器25において、第1の熱媒体回路3に流れる第1の熱媒体と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置22を通過して、圧縮機21に吸入される。
次に、第1の熱媒体回路3について説明する。冷房運転では、加熱ヒータは停止している。第1のポンプ31によって搬送された第1の熱媒体は、カスケード熱交換器25によって冷媒回路2に流れる冷媒と熱交換されて冷却されて、蓄熱タンク32に流入する。これにより、蓄熱タンク32に冷熱が蓄えられる。蓄熱タンク32に流入した第1の熱媒体は、第2の熱媒体回路4に流れる第2の熱媒体と熱交換されて加熱され、第1のポンプ31に吸入される。
次に、第2の熱媒体回路4について説明する。第2のポンプ41によって搬送された第2の熱媒体は、蓄熱タンク32において第1の熱媒体と熱交換されて冷却される。冷却された第2の熱媒体は、利用側熱交換器42において利用側熱媒体と熱交換されて加熱される。このとき、利用側熱媒体は冷却され、空調対象9において冷房が実施される。加熱された第2の熱媒体は、第2のポンプ41に吸入される。
図4は、本発明の実施の形態1に係る制御部50の動作を示すフローチャートである。次に、制御部50の動作について説明する。図4に示すように、通常の暖房運転において、制御指令手段53は、第1のポンプ31及び第2のポンプ41を動作させている(ステップST1)。条件判定手段52は、発電電力が余剰であり、且つ対象温度が上限温度閾値以上であるかを判定する(ステップST2)。そして、発電電力が余剰であり対象温度が上限温度閾値以上であれば、制御指令手段53は、第1のポンプ31の動作を継続し、第2のポンプ41の動作を停止する(ステップST3)。
その後、条件判定手段52は、対象温度が下限温度閾値以下であるかを判定し(ステップST4)、対象温度が下限温度閾値以下であれば、制御指令手段53は、第1のポンプ31の動作を停止し、第2のポンプ41の動作を開始する(ステップST5)。そして、条件判定手段52は、蓄熱温度が蓄熱温度閾値以下であるかを判定し(ステップST6)、蓄熱温度が蓄熱温度閾値以下であれば、制御指令手段53は、第1のポンプ31の動作を開始し、第2のポンプ41の動作を継続する(ステップST7)。
図5は、本発明の実施の形態1に係る制御部50の動作を示すタイミングチャートである。図5に示すように、通常の暖房運転において、空調対象9の対象温度は約19℃であり、蓄熱タンク32の蓄熱温度は約35℃であり、空調対象9への供給温度は約40℃である。なお、対象温度は、ユーザの快適性を維持するため、19℃〜21℃の範囲を快適領域として維持するよう設定されている。即ち、上限温度閾値は21℃であり、下限温度閾値は19℃である。
12時から16時までは、自家発電装置13によって自家発電が行われて蓄熱タンク32への蓄熱が行われ、空調対象9に対し暖房運転も行われる。その際、空調対象9への暖房の継続が優先される。このため、空調対象9への目標供給温度が、利用側熱交換器42で運転可能な最大温度まで引き上げられる。例えば、目標供給温度が40℃から50℃に引き上げられる。なお、温度は、リモートコントローラ6等によって、目標蓄熱温度として設定されてもよい。蓄熱タンク32への蓄熱が進むうち、蓄熱タンク32の蓄熱温度が上昇し、これに伴い、空調対象9への供給温度も上昇し、空調対象9の対象温度も上昇する。ここで、蓄熱タンク32への蓄熱が行われても、空調対象9への熱の供給が行われるため、蓄熱温度は所定の温度まで上昇するとそれ以上は上がらない。従って、空調対象9への供給温度も、例えば60℃まで上昇すると、60℃が維持される。
16時になって、対象温度が21℃となった場合、これ以上空調対象9の対象温度が上昇すると、ユーザの快適性を損なうおそれがあるため、暖房が禁止される。具体的には、制御部50は、第2のポンプ41の動作を停止する。なお、発電電力が余剰である限り、制御部50は、第1のポンプ31の動作を継続し、蓄熱タンク32への蓄熱が継続される。ここで、空調対象9への熱の供給が行われないため、蓄熱タンク32の蓄熱温度は上昇する。本実施の形態1では、蓄熱タンク32の上限温度を60℃としており、60℃を超えると、それ以上の蓄熱は行われない。空調運転が許可されている場合は、利用側熱交換器42に温熱が供給されているが、空調運転が禁止されている場合は、蓄熱タンク32に蓄えられた熱は、冷却されない。このため、目標蓄熱温度=蓄熱タンク32の蓄熱温度となる。
21時になって、対象温度が19℃となった場合、これ以上空調対象9の対象温度が低下すると、ユーザの快適性を損なうおそれがあるため、暖房が再開される。ここで、蓄熱タンク32には十分に熱が蓄えられているため、制御部50は、熱源機5を停止しつつ第1のポンプ31の動作は行わず、第2のポンプ41の動作を開始する。これにより、蓄熱タンク32に蓄えられた熱によって、空調対象9の対象温度が上昇する。なお、第2のポンプ41が動作している間、制御部50が第2外部装置8から空調運転を禁止する指令を受信した場合、熱源機5、第1のポンプ31及び第2のポンプ41を含む機器を停止させ、第2外部装置8から空調運転を許可する指令を受信するまで待機する。
本実施の形態1によれば、発電電力が余剰であることが検出されて、対象温度が上限温度閾値以上の場合、第1のポンプ31の動作を継続して第2のポンプ41の動作を停止する。第1のポンプ31が動作するため、蓄熱タンク32に熱が蓄えられ、第2のポンプ41が停止するため、空調対象9に熱が供給されない。このように、空気調和装置1は、発電電力が余剰となった場合、空調対象9の設定温度を変更せずに、蓄熱タンク32に熱を蓄える。従って、ユーザが空調対象9を利用する時間にかかわらず、ユーザの快適性を損なわない。
また、制御部50は、利用側温度検出部8aによって検出された対象温度が下限温度閾値以下の場合、第1のポンプ31の動作を停止し、且つ第2のポンプ41の動作を開始する。第1のポンプ31が停止するため、蓄熱タンク32に熱は蓄えられず、第2のポンプ41が動作するため、蓄熱タンク32の熱が空調対象9に供給される。このように、蓄熱タンク32に蓄えられた熱のみで、空調対象9の対象温度を上昇させることができるため、省エネルギーに資する。
図6は、比較例の制御部の動作を示すタイミングチャートである。ここで、比較例の制御部の動作について説明する。比較例では、発電電力が余剰となった場合、熱媒体の温度が実使用時の温度よりも高くなるように、空調室内設定温度又は浴室給湯設定温度等を変更する。これにより、ユーザが実際に入浴したときには、浴槽の温度が時間経過によって適温に下がった状態となる。ここで、実使用時の温度を40℃とし、入浴予定時刻を21時とする。図6に示すように、12時に、発電電力が余剰となった場合、浴室給湯設定温度を40℃から60℃に変更する。これにより、浴室は60℃まで上昇する。入浴予定時刻は21時であるが、仮に、入浴する時間が予定よりも早まった場合、浴槽の温度が下がっておらず、ユーザは熱さを感じて不快である。
これに対し、本実施の形態1は、発電電力が余剰となった場合、空調対象9の設定温度を変更せずに、蓄熱タンク32に熱を蓄える。従って、ユーザが空調対象9を利用する時間にかかわらず、ユーザの快適性を損なわない。
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2に係る第2のポンプ41の間欠運転を示すグラフである。本実施の形態2は、蓄熱タンク32に蓄えられた熱のみによって空調対象9を暖房する場合に、第2のポンプ41を間欠運転する点で、実施の形態1と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
図7は、本発明の実施の形態2に係る第2のポンプ41の間欠運転を示すグラフである。本実施の形態2は、蓄熱タンク32に蓄えられた熱のみによって空調対象9を暖房する場合に、第2のポンプ41を間欠運転する点で、実施の形態1と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
図7に示すように、制御部50は、第2のポンプ41を設定された時間間隔で間欠運転する。間欠運転のON時間とOFF時間とは、リモートコントローラ6によって設定される。実施の形態1の図5の21時からの制御のように、蓄熱タンク32に十分に熱が蓄えられている場合、空調対象9への供給温度は、通常の目標供給温度よりも高い温度となる。本実施の形態2では、第2のポンプ41が間欠運転することによって、空調対象9の対象温度が急激に上昇することを抑制することができる。
実施の形態3.
実施の形態2では、第2のポンプ41の間欠運転のON時間とOFF時間とが、リモートコントローラ6によって設定される場合について説明している。本実施の形態3では、間欠運転のON時間とOFF時間とが、第2の熱媒体の温度に基づいて設定される点で、実施の形態2と相違する。
実施の形態2では、第2のポンプ41の間欠運転のON時間とOFF時間とが、リモートコントローラ6によって設定される場合について説明している。本実施の形態3では、間欠運転のON時間とOFF時間とが、第2の熱媒体の温度に基づいて設定される点で、実施の形態2と相違する。
先ず、リモートコントローラ6によって、間欠運転の計算周期時間が設定される。ここで、熱源機5を使用する通常の暖房運転の空調対象9への供給温度の目標値は、目標供給温度である。また、通常の暖房運転時の比熱を、通常時の比熱とし、通常の暖房運転時の流量を通常時の流量とする。ON時間は、空調対象9の対象温度から算出される供給熱量と、蓄熱タンク32の蓄熱温度から算出される供給熱量との比率から求められる。即ち、ON時間は、本制御時の比熱と本制御時の流量を用いて、下記式(1)から求められる。なお、式(1)では、第2の熱媒体の温度として、蓄熱タンク32の蓄熱温度が使用されている。
[数1]
ON時間=計算周期時間×[{通常時の比熱×(目標供給温度−空調対象9の対象温度)×通常時の流量}/{本制御時の比熱×(蓄熱タンク32の蓄熱温度−空調対象9の対象温度)×本制御時の流量}]・・・(1)
ON時間=計算周期時間×[{通常時の比熱×(目標供給温度−空調対象9の対象温度)×通常時の流量}/{本制御時の比熱×(蓄熱タンク32の蓄熱温度−空調対象9の対象温度)×本制御時の流量}]・・・(1)
そして、OFF時間は、下記式(2)から求められる。
[数2]
OFF時間=計算周期時間−ON時間・・・(2)
OFF時間=計算周期時間−ON時間・・・(2)
なお、通常時の比熱と本制御時の比熱とを同一とみなし、通常時の流量と本制御時の流量とを同一とみなすと、式(1)は、下記式(3)のように簡略化される。
[数3]
ON時間=計算周期時間×{(目標供給温度−空調対象9の対象温度)/(蓄熱タンク32の蓄熱温度−空調対象9の対象温度)}・・・(3)
ON時間=計算周期時間×{(目標供給温度−空調対象9の対象温度)/(蓄熱タンク32の蓄熱温度−空調対象9の対象温度)}・・・(3)
なお、本実施の形態3では、第2の熱媒体の温度として、蓄熱タンク32の蓄熱温度が用いられているが、空調対象9への供給温度が用いられてもよい。
本実施の形態3によれば、第2のポンプ41の間欠運転の時間間隔が、第2の熱媒体の温度に基づいて設定されている。第2の熱媒体の温度が高いほどON時間が短くなって、空調対象9への熱の供給が少なくなる。第2の熱媒体の温度が低いほどON時間が長くなって、空調対象9への熱の供給が多くなる。このように、第2の熱媒体の温度に基づいて、空調対象9への熱の供給量を変化させるため、空調対象9の対象温度が急激に上昇することを更に抑制することができる。
なお、時間間隔は、間欠運転毎に設定されてもよい。この場合、ON時間及びOFF時間の計算に用いられる蓄熱タンク32の蓄熱温度は、計算周期時間毎に、最新の蓄熱タンク32の蓄熱温度とする。ここで、暖房運転において、初期の蓄熱タンク32の蓄熱温度が高温の場合、第2のポンプ41のON時間がOFF時間よりも短いものとする。第2のポンプ41が運転することによって、蓄熱タンク32には、利用側熱交換器42によって熱交換されて冷却された第2の熱媒体が流入するため、徐々に蓄熱タンク32の蓄熱温度が低下する。そこで、蓄熱タンク32の蓄熱温度として、計算周期時間毎に、最新の蓄熱タンク32の蓄熱温度が用いられることによって、ON時間及びOFF時間を、蓄熱タンク32の蓄熱温度に適合した時間に見直すことができる。従って、空調対象9への熱の供給を適切に行うことができる。なお、この場合も、蓄熱タンク32の蓄熱温度は、空調対象9への供給温度としてもよい。
1 空気調和装置、2 冷媒回路、3 第1の熱媒体回路、4 第2の熱媒体回路、5熱源機、6 リモートコントローラ、7 第1外部装置、7a 余剰電力検出部、8 第2外部装置、8a 利用側温度検出部、9 空調対象、10 供給温度検出部、11 戻り温度検出部、12 タンク温度検出部、13 自家発電装置、20 室外機、21 圧縮機、22 流路切替装置、23 室外熱交換器、24 膨張部、25 カスケード熱交換器、26 電気ヒータ、31 第1のポンプ、32 蓄熱タンク、41 第2のポンプ、42 利用側熱交換器、50 制御部、51 データ収集手段、52 条件判定手段、53 制御指令手段。
Claims (7)
- 熱源機から供給される第1の熱媒体を搬送する第1のポンプと、前記第1のポンプによって搬送された前記第1の熱媒体が流れる蓄熱タンクとが配管により接続された第1の熱媒体回路と、
第2の熱媒体を搬送する第2のポンプと、前記第1の熱媒体と前記第2の熱媒体とを熱交換する前記蓄熱タンクと、前記第2のポンプによって搬送された前記第2の熱媒体と空調対象の利用側熱媒体とを熱交換する利用側熱交換器とが配管により接続された第2の熱媒体回路と、
自家発電装置から供給される発電電力が余剰であることを検出する余剰電力検出部によって前記発電電力が余剰であることが検出されて、空調対象の対象温度を検出する利用側温度検出部によって検出された対象温度が上限温度閾値以上の場合、前記第1のポンプの動作を継続し、且つ前記第2のポンプの動作を停止する制御部と、
を備える空気調和装置。 - 前記制御部は、
前記利用側温度検出部によって検出された対象温度が下限温度閾値以下の場合、前記第1のポンプの動作を停止し、且つ前記第2のポンプの動作を開始するものである
請求項1記載の空気調和装置。 - 前記制御部は、
前記第2のポンプを設定された時間間隔で間欠運転する
請求項2記載の空気調和装置。 - 前記時間間隔は、
前記第2の熱媒体の温度に基づいて設定される
請求項3記載の空気調和装置。 - 前記蓄熱タンクの蓄熱温度を検出するタンク温度検出部を更に備え、
前記時間間隔は、
前記利用側温度検出部によって検出された対象温度から算出される供給熱量と、前記タンク温度検出部によって検出された蓄熱温度から算出される供給熱量との比率から求められる
請求項4記載の空気調和装置。 - 前記利用側熱交換器に流入する前記第2の熱媒体の供給温度を検出する供給温度検出部を更に備え、
前記時間間隔は、
前記利用側温度検出部によって検出された対象温度から算出される供給熱量と、前記供給温度検出部によって検出された供給温度から算出される供給熱量との比率から求められる
請求項4記載の空気調和装置。 - 前記時間間隔は、
間欠運転毎に設定される
請求項4〜6のいずれか1項に記載の空気調和装置。
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