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JPH0670529B2 - ソーラーおよびヒートポンプ一体型水加熱装置 - Google Patents

ソーラーおよびヒートポンプ一体型水加熱装置

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Publication number
JPH0670529B2
JPH0670529B2 JP59172300A JP17230084A JPH0670529B2 JP H0670529 B2 JPH0670529 B2 JP H0670529B2 JP 59172300 A JP59172300 A JP 59172300A JP 17230084 A JP17230084 A JP 17230084A JP H0670529 B2 JPH0670529 B2 JP H0670529B2
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JP
Japan
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temperature
heat
water heating
solar
inverter
Prior art date
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Application number
JP59172300A
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Inventor
法象 芳野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPS6057155A publication Critical patent/JPS6057155A/ja
Publication of JPH0670529B2 publication Critical patent/JPH0670529B2/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F24D11/0221—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system combined with solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S20/40—Solar heat collectors combined with other heat sources, e.g. using electrical heating or heat from ambient air
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    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
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    • F25B2400/051—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the accumulator and another part of the cycle
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Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は水加熱装置に関する。特に、ソーラーおよびヒ
ートポンプ一体型水加熱装置に関し、装置の成績係数を
ディジタル計算機手段を用いた冷凍サイクルの能動制御
により大幅に向上させるようにしたことを特徴とする。
［従来技術］ 近年、ソーラー水加熱装置は無償の太陽エネルギーを使
うゆえに人気が出てきている。特に冷媒を使用したソー
ラー装置は顕熱でなく潜熱を用いているため効率に優
れ、関心が持たれている。しかし、Bottumに対する米国
特許NO.4,220,138において明らかなように、この装置は
冬季のある期間に使用可能な湯温が得られなかったり、
雨天や曇天の日々には太陽放射が得られないか、不十分
なために補助熱源が必要である。更に、同装置の熱伝達
特性は冷媒循環ポンプ手段の従来からのオンオフ制御方
法のために最適化されていない。ヒートポンプ水加熱装
置も簡素さと効率のために、最近人気が急上昇してい
る。ソーラー補助ヒートポンプ装置はその潜在的な高効
率のゆえに特に注目する必要がある。しかしながら、ワ
イスに対する米国特許No.4,226,604やチャーターズ他に
対する米国特許No.4,302,942において開示されているご
とく、これらの装置も低い外気温下で太陽が照射してい
ないときにはその能力が減少するため、補助熱源がどう
しても必要である。設置に要する費用は、太陽熱集熱器
が高価なために従来のヒートポンプに比べかなり高くつ
く一方、後者と同様に大気温度以下で働くために、その
成績係数はあまりよくない。太陽熱集熱器はカバーガラ
スがなく、太陽放射熱の他に周囲大気からも熱エネルギ
ーを集めるように設計されている。
［目的］ 本発明の目的は、冷凍サイクルの能動制御により、前述
の従来技術の欠点を解決し、ソーラー装置とヒートポン
プ装置の利点を一つのハードウエアシステムとして一体
化するように構成した水加熱装置を提供することにあ
る。
したがって、本発明の他の目的は能力可変手段を備えた
多機能水加熱装置を提供することにより、補助熱源なし
で、上記能力可変手段によって太陽照射状況に応じ、太
陽の放射熱または屋外大気熱のどちらかを選択的に使用
することにある。
本発明のさらに他の目的は、高効率水加熱装置を提供す
るために、装置の構成を冷凍サイクルの最適化によって
年間成績が最大になるように、ポンプ／圧縮機速度と圧
力制御弁開度の双方を調整できるようにすることであ
る。
［発明の構成］ 本発明に基づく、ソーラーおよびヒートポンプ一体型水
加熱装置の一形態では、太陽熱蒸発器、アキュムレー
タ、圧縮機入口熱交換器、可変速ポンプ／圧縮機、電子
駆動圧力制御弁、貯湯タンク、タンク内凝縮器および制
御器によって構成される。太陽熱蒸発器は更に蒸発器筐
体、カバーガラス、複数のプレート−フィン−チューブ
一体型集熱器、送風機および空気口開閉器より構成され
ている。制御器は更に温度センサ、圧力変換器、マイク
ロコンピュータ、圧力制御弁ドライバ、インバータ、バ
ッファアンプおよび半導体リレー、およびリミットスイ
ッチより構成されている。太陽放射が得られるときはい
つも、太陽熱蒸発器は太陽を追尾、空気口開閉器を閉と
し、太陽熱蒸発器筐体内の送風機を用いて蒸発器集熱室
に隔離された空気を循環させる。ポンプ／圧縮機の速度
は低速から中速領域に保たれる。太陽エネルギーが得ら
れないときには、太陽熱蒸発器を中立位置に保ち、空気
口開閉器を開いて、送風機によって新鮮な屋外の空気を
筐体内に取り入れ、外気の熱エネルギーを冷媒に移した
後、空気は再び屋外環境に放出する。ポンプ／圧縮機の
速度は中速から高速領域に保たれる。
［実施例］ 第１図は本発明に係る水加熱装置の一好適例を示すシス
テム図である。
本装置の冷媒としてＲ−22を使用する。太陽熱蒸発器10
は集熱室12を取り囲む太陽熱蒸発器筐体11と太陽熱蒸発
器筐体11の前面を密封するためのガラス板13を持つ。蒸
発器コイル14は集熱室12内に配設され、第１図に示すよ
うなＬ形断面を持つプレートフィン15と結合して一つの
部材を構成する。プレートフィン15のガラス板13に水平
な部分は太陽熱の受熱面として、太陽放射をガラス板13
を介して放射熱伝達方式により受け、蒸発器コイル14に
熱伝導により伝熱する。またプレートフィン15のガラス
板13に垂直な部分は主として外気からの受熱面として、
外気熱を送風機21を用いた強制対流熱伝達方式により集
熱し、蒸発器コイル14に熱伝導により伝熱する。更に断
熱特性を改善するために、ガラス板13とプレートフィン
15の間に空気16を密封して断熱することが好ましい。空
気は送風機21によって集熱室12内に吸い込まれる。集熱
室12は太陽熱蒸発器筐体11の内部で閉回路を構成し、第
１図の太陽で示すように空気口開閉器22Aおよび22Bが開
のときには新鮮な外気を送風機21によって集熱室12内に
取り込み、空気が持つ熱をプレートフィン15と蒸発器コ
イル14に与えた後、太陽熱蒸発器筐体11から外部に放出
する。また、第１図の点線で示すように空気口開閉器22
Aおよび22Bが閉のときには、集熱室12内に閉じ込められ
た空気を送風機21を用いて太陽熱蒸発器筐体11内部で循
環させる。
太陽熱蒸発器10は太陽追尾機構26を持つことが好まし
い。太陽追尾機構26は更に、支持27Aおよび27B,レール2
8,モータ箱29および曲線レール30Aおよび30Bによって構
成する。レール30Aおよび30Bは例えば屋根にしっかりと
固定する。モータ箱29はレール30Aおよび30Bに沿って移
動することができ、太陽熱蒸発器10の仰角を変える。レ
ール28は太陽熱蒸発器筐体11に堅固に固定し、モータ箱
29に対する相対位置が変えられるようになっている。一
方、支持27Aおよび27Bはモータ箱29に固定しており、太
陽熱蒸発器筐体11より突出した軸の周りに回転して太陽
熱蒸発器10の方位角を変えることができる。
太陽熱蒸発器10で加熱された冷媒は可撓パイプ31および
冷媒配管32を経由してアキュムレータ33に導かれ、液状
冷媒はアキュムレータ・コイル34内の凝縮した冷媒から
熱を受けて、ガス状冷媒になって液状冷媒から分離す
る。分離したガス状冷媒は冷媒配管35を通って圧縮機入
口熱交換器36に導かれ、さらに加熱される。冷媒は次い
でポンプ／圧縮機37に入り、ここで圧縮されずに単純に
循環させられるか、または圧縮された高圧蒸気となる。
ポンプ／圧縮機37からの冷媒蒸気は冷媒配管38を通っ
て、貯湯タンク39内の底部に配設したタンク内凝縮器40
に導かれる。この貯湯タンク39は温湯を所望の温度で貯
えるために断熱施工してある。貯湯タンク39内の温湯は
出口41を経由して、給湯栓42Aおよび42B等に導かれ、種
々の家庭内の用途のために供給される。市水は減圧・仕
切弁44を通って水入口43から補給する。
貯湯タンク39内の水に伝熱した後、タンク内凝縮器40内
の液状の冷媒は冷媒配管45を通って、圧縮機入口熱交換
器36に導かれ、周囲のガス状冷媒に放熱して、自身は過
冷却する。液状の冷媒は冷媒配管46を通ってアキュムレ
ータ・コイル34に導かれ、そこでアキュムレータ33内に
蓄積した液状の冷媒によって更に過冷却される。しかる
後に、冷媒配管47を通って圧力制御弁48に到達し、ここ
で圧力および温度の変化を伴わずに単純に通過させられ
るか、または断熱膨張を受けて低圧・低温の混相冷媒に
変化する。圧力制御弁48は冷凍サイクルの高圧側および
低圧側間の圧力差を制御する。圧力制御弁48が全開のと
きは、弁通過時の圧損は零に近づき、したがって、高低
圧間で圧力差がなくなる。このようにして得られた冷媒
は冷媒配管49と可撓パイプ50を通って太陽熱蒸発器10に
戻る。
ポンプ／圧縮機37は誘導モータ51によって所望の回転速
度で駆動される。圧力制御弁48の開度はステッピングモ
ータ52により、圧力制御弁48が所望の開度を維持するよ
うに制御される。送風機21は誘導モータ53により駆動さ
れる。空気口開閉器22Aおよび22Bは太陽熱蒸発器筐体11
上に配設され、リバーシブルモータ54によって動作す
る。太陽追尾機構26もリバーシブルモータ55および56を
使用している。リミットスイッチ57Aおよび57Bは太陽熱
蒸発器筐体11上で空気口開閉器21Aおよび21Bに相対的に
配設され、空気口開閉器57Aおよび57Bが全閉または全開
の位置にきたときに開くようにしてある。
リミットスイッチ58Aおよび58Bは、モータ箱29がリバー
シブルモータ55によって駆動されて、レール30Aおよび3
0Bのどちらかの端に達したときに開となる。同様にリミ
ットスイッチ59Aおよび59Bは、レール28がリバーシブル
モータ56によって駆動されて、レール28のどちらかの端
がモータ箱29に達するまで回転したときに開となる。
誘導モータ51ないしリバーシブルモータ56の個々の駆動
と制御は制御器100によって統制されているが、これに
ついては、後で第２図を参照して述べることにする。こ
の目的のために、圧力変換器61および62がそれぞれ、太
陽熱蒸発器コイル14およびタンク内凝縮器40内部に設置
して、対応する熱交換器内部を流れる冷媒の飽和蒸発圧
力p1および飽和凝縮圧力p2を測定する。本発明ではこれ
らの交換器はピエゾ電気形であり、これは高圧安全弁用
センサとしても使用することができる。飽和蒸気圧を圧
力変換器61および62によって測定すると、これらの飽和
蒸気圧の関数として飽和蒸発温度および凝縮温度を計算
することができる。温度センサ63および64を圧力変換器
61および62の代わりに用いてもよい。温度センサ63およ
び64は飽和蒸発温度および凝縮温度を直接に測定するた
め、蒸発器コイル14およびタンク内凝縮器40内の適当な
場所に設置する。
温度センサ65をポンプ／圧縮機37の入口に設置し、ポン
プ／圧縮機37の吸入側すなわち、冷凍サイクル低圧側出
口における温度t1を測定する。他の温度センサ66を圧力
制御弁48の入口に設置し、弁48の入口、すなわち冷凍サ
イクル高圧側出口における温度t2を測定する。このよう
に計算または測定した飽和蒸発／凝縮温度および冷凍サ
イクルの低圧および高圧側出口における温度の測定結果
に基づき、後述するように、過熱度および過冷却度を計
算することができる。
集熱室12の内部に位置する温度センサ67はチェンバ温度
t3を測定し、太陽熱蒸発器10の外部に位置するセンサ68
により外気温度t4を測定する。太陽熱蒸発器筐体11上の
空気口開閉器22Aおよび22Bの動作は、センサ67および68
によって測定した温度に基づき行われる。温度センサ69
は貯湯槽39内の水の温度t5を測定する。ヒートパイプま
たはヒートポンプモードどちらかの選択はセンサ67およ
び69によって測定した温度に基づき決められる。本実施
例においては、これらの温度センサ63ないし69にはサー
ミスタを用いることができる。
ポテンショメータ71は支持27Aに取り付けて、支持27Aの
太陽熱蒸発器筐体11に対する相対角度を測定する。ポテ
ンショメータ72はレール30Aおよび30Bに対するモータ箱
29の相対移動距離を測定する。操作盤75上のシステム・
スイッチ76によって、本加熱装置を動作させ、温度指示
器77によって貯湯タンク39内の所望の温水温度を設定す
る。本水加熱装置はスイッチ76および温度指示器77の位
置、温度センサ69とタイマ115の出力とに基づき始動さ
れる。制御器100および関連する周辺機器の構成につい
て第２図のブロック図を参照して次に詳しく述べる。第
２図より明らかなように、点線によって囲まれた制御器
100は、点線の外側に示した周辺機器と接続している。
制御器100に対する入力についてまず説明する。本例に
ついては温度センサ63および64の代わりに、圧力変換器
61および62を使用するものとする。圧力変換器61,62お
よび温度センサ65ないし69により得られた信号は制御器
100に入力されるが、その前に検出した信号は、これら
の変換器およびセンサに付属したバッファ増幅器81,82,
85ないし89によって増幅、インピーダンス変換される。
温度センサ63および64が使用される場合はバッファ増幅
器83および84が用いられる。仰角ポテンショメータ71お
よび方位角ポテンショメータ72の出力はバッファ回路91
および92をそれぞれ経由して制御器100に入力する。こ
れらの入力信号はアナログマルチプレクサ101によって
次々とサンプリングし、サンプルホールド102に供給す
る。アナログマルチプレクサ101およびサンプルホール
ド102は、制御信号を制御バス104,105および入力／出力
ポート106を通って、マイクロプロセッサ103により受け
取る。マイクロプロセッサ103として、大規模集積回路
（以下、LSIという）の形態をなす6502を使用する。こ
のマイクロプロセッサ103には、水晶制御発振器を内蔵
したクロック発生器107からクロック信号を供給する。
サンプルホールド102からの信号はＡ／Ｄ変換器108に入
力し、この信号を８ビット幅のディジタル信号に変換し
た後、入／出力ポート106に取り込む。
Ａ／Ｄ変換器108は変換の制御信号を制御バス104,105お
よび入／出力ポート106を通ってマイクロプロセッサ103
より受け取る。LSIの、例えば6520を入／出力ポート106
として使用する。入／出力ポート106から取り込まれた
データは、８ビット長のデータバス109を経由してRAM11
0に格納される。RAM110の番地は16ビット長のアドレス
バス111を経由してマイクロプロセッサ103によって指定
される。マイクロプロセッサ103の統制のもとに、ROM11
2に記憶しているプログラムが実行され、RAM110内に格
納したデータをデータバス109を通って、マイクロプロ
セッサ103に供給し、ここで必要な作業が行われる。処
理した結果はデータバス109および入／出力ポート113を
経由して、各々の出力機器に供給される。この出力動作
は、マイクロプロセッサ103より、制御バス114および入
／出力ポート113を介して制御信号を送出することによ
り実行する。本実施例においては、RAM110としてLSIの2
114を、ROM112としてLSIの2716を使用する。タイマ115
はクロック発生器107より信号を受けて、タイミング信
号を発生し、クロック信号をマイクロプロセッサ103に
送出する。マイクロプロセッサ103による情報処理の結
果に基づき、種々な出力機器は以下に述べるようにして
制御される。ポンプ／圧縮機37の回転速度とトルクはイ
ンバータ121によって可変周波数および可変増幅度の信
号を発生し、バッファ増幅器および半導体リレー93を経
由して、信号を誘導モータ51に与えて制御する。圧力制
御弁48の開度は弁ドライバ122によって適当な長さのパ
ルス列を発生し、バッファ増幅器および半導体リレー94
を経由して、信号をステッピングモータ52に与えること
により制御する。送風機用の誘導モータ53はバッファ増
幅器および半導体リレー95を介して駆動する。リバーシ
ブルモータ54の回転方向はバッファ増幅器および半導体
リレー96によって決定する。リミットスイッチ57Aおよ
び57Bはバッファ増幅器および半導体96とリバーシブル
モータ54の中間に配設する。同様に、リバーシブルモー
タ55と56の回転方向はバッファ増幅器および半導体リレ
ー97と98によって制御する。リミットスイッチ58A,Bお
よび59A,Bはそれぞれ、バッファ増幅器および半導体リ
レー97および98とリバーシブルモータ55と56の中間に配
設する。商用電源130によって電源電圧をバッファ増幅
器および半導体リレー93ないし98を介して、各々の出力
機器に供給する。
第３図は本発明の４つの動作モードを説明する表であ
る。本表によって、集熱方法と各部品の状態が各々のモ
ードに対して示されている。
太陽照射があるときはいつでも、本装置はソーラーヒー
トパイプからソーラーヒートポンプモードのどちらかの
モードで動作する。両モードとも、太陽の照射エネルギ
ーが主な熱源として用いられる。したがって、これらの
２つのモードのことをまとめて、ソーラーモードと呼
ぶ。太陽追尾機構26を作動させ、太陽熱蒸発器筐体11上
の空気口開閉器22Aおよび22Bを閉として、太陽熱蒸発器
筐体11内に閉じ込められた空気を送風機21によって循環
し、太陽熱蒸発器10の熱伝達特性を良くする。ソーラー
ヒートパイプモードのときに、場合によっては送風機21
を停止してもよい。
晴れた日の朝には、貯湯タンク39内の水の温度も太陽熱
蒸発器10の温度もともに比較的低いけれど、後者の方が
前者に比べてかなり高い。このため、ソーラーヒートパ
イプモードを選択する。本モードでは、圧力制御弁48を
全開にして、圧損を零に近づける必要がある。このと
き、蒸発器コイル14とタンク内凝縮器40内部の圧力は同
じになり、蒸発温度と凝縮温度も等しくなる。ポンプ／
圧縮機37はこの場合、低回転速度の循環「ガス」ポンプ
として使用される。回転速度は所望量の過熱度を得るよ
うに制御される。貯湯タンク39内に熱が運ばれ続ける
と、タンクの水温度は上昇してくるが、太陽熱蒸発器10
の温度も上昇する。これは、太陽がまだ上昇中であり、
ポンプ／圧縮機37の速度が下げられるためである。太陽
熱蒸発器10の温度がスーパーアンビエント温度、すなわ
ち大気温度より５℃から30℃高い温度に持ち上げること
により、冷凍サイクルの動作圧力が高くなり、蒸発およ
び凝縮温度も対応して高い値となる。
午後のある時点で、貯湯タンク39の温水温度がヒートシ
ンクとして働くには高くなり過ぎる。この時点で従来の
ソーラー温水装置は温水の温度を更に10℃高めるために
補助装置を起動する。ところが本発明は補助機器に依存
することなく、圧力制御弁48を若干閉めることにより、
ソーラーヒートポンプモードに移るだけで良い。したが
って、大気温度よりも高い太陽熱蒸発器10よりも更に貯
湯タンク39の温水温度が高くなっても、貯湯タンク39内
で冷媒が凝縮することができる。
太陽の照射がとぎれとぎれか、または全くないときに
は、装置はソーラー補助ヒートポンプか、ヒートポンプ
モードのどちらかを選択する。これらのモードでは、外
気の空気エネルギーが主な熱源として利用される。した
がってこれら２つのモードをまとめて空気モードと呼ぶ
ことにする。このとき、冷凍サイクルの蒸発温度は常に
サブアンビエント温度、すなわち外気空気温度以下であ
る。ソーラー補助ヒートポンプモードのときには、間欠
的な太陽放射と散乱放射が、第２の熱源として利用でき
る。したがって、太陽追尾機構26は普通停止して太陽蒸
発器10に中立の位置をとらせて、空気口開閉器22Aおよ
び22Bを開として、送風機21によって新鮮な外部空気を
取り入れ、熱交換の後、筐体11から放出する。
ヒートポンプは凝縮温度が低ければ低いほど、また、蒸
発温度が高ければ高いほど、効率よく動作する。タンク
内凝縮器40をタンク底部に配設することにより、凝縮温
度を貯湯タンク39内の時々刻々変化する温度状況に適合
するように低くすることができる。この構成は貯湯タン
ク39内で二重の温度成層を形成する。このとき、下の層
は入ってくる市水と混じり合い、常に上の層に比べて低
い温水温度を有する。次に蒸発温度を上げるためには、
昼間外気温度が常に高くなるので、貯湯槽を持つヒート
ポンプならば、日中のみ運転することが得策である。ま
た、連続運転は間欠サイクリングに比べて高い成績係数
をもたらすことが知られている。したがって、ON−OFF
サイクリングをせずに種々の熱負荷に対処するために
は、ソーラー補助ヒートポンプおよびヒートポンプモー
ドにおいて、ポンプ／圧縮機速度を中速から高速域に制
御する必要がある。全てのヒートポンプモードにおい
て、ポンプ／圧縮機37の速度と圧力制御弁48の開度の双
方を能動的に制御して、冷凍サイクルにおける過熱度と
過冷却度を所望の値にすることができる。本発明にとっ
て最も好ましい運転方法は、太陽光のあるなしに関係な
く、装置を昼間連続運転し、一日に消費するだけの温水
を製造するようにする。
第４図は本発明のマイクロプロセッサ103が実行する各
種のタスクを示している。これらのタスクの各々につい
て関連する図を参照しながら以下に詳述する。第５図は
ポンプ／圧縮機用の誘導モータ51およびステッピングモ
ータ52に接続する商用電源130を入切して、装置動作を
開始または停止する論理を示している。温度差Δθ１を
Δθ１＝t0−t5と定義する。ただし、t0は温度指示器77
によって設定した所望温水温度であり、t5は温度センサ
69によって測定した貯湯槽39内の温水温度である。本装
置は設定温度t0がタンク温水温度t0より十分高い場合、
例えばΔθ１＝t0−t5＞２℃の場合以外は始動しない。
更に、システム・スイッチ76とタイマ115がともに入の
状態になければ、第５図に示すように装置動作を開始す
ることはできない。装置を始動するに当たって、可変開
度の圧力制御弁48を閉にしなければならない。装置が始
動を始めると、ポンプ／圧縮機速度と弁開度を、マイク
ロプロセッサ103の指令のもとに、連係して徐々に増加
する。冷凍サイクル高圧側の圧力がある設定した値を越
えたことが圧力変換器62によって検知されると、装置は
定常動作に入り、開および閉ループ制御が行われる。
タンク温水が温められて、温度が設定値よりも例えば２
℃高くなると、論理は連係動作によって徐々にポンプ／
圧縮機速度を下げ、弁開度を閉じてゆき、最後に商用電
源130を自動的にポンプ／圧縮機の誘導モータ51から切
り離す。
太陽追尾機構26は一日約８時間太陽を追尾するように設
計されている。これは太陽熱蒸発器筐体11を中立位置の
ときに南中するように最初に設定することにより達成で
きる。太陽追尾機構26は太陽熱蒸発器筐体11を昼間、太
陽の方向に向けるようにする。これは太陽の局所方位角
と高度の大きさをマイクロプロセッサ103によって算出
して追従させる。これらの角度を得るため、太陽熱蒸発
器筐体11の仰角θcmdを局所太陽南中時における太陽高
度と一致するように仰角制御用のリバーシブルモータ55
により最初に設定する。
すなわち、 θcmd＝αsn （１） ただし、αsnは局所太陽南中時における太陽高度であ
る。この設定によって、太陽熱蒸発器筐体11の方位軸が
局所北極星を指向するようになる。この仰角は毎朝設定
し、一日中その位置に放置される。太陽熱蒸発器筐体11
の方位角φcmdは次の方程式によって計算する。
φcmd＝sin-1（sinψ cosα） （２） ただし、ψおよびαはそれぞれ、局所太陽方位角および
高度で、マイクロプロセッサ103により求める。方位角
は５−10分毎に方位角制御用のリバーシブルモータ56に
よって更新する。
次に方位角チャネルを画いた第６図を見ながら、追尾動
作について説明する。マイクロプロセッサ103は方程式
（２）で示される所望の方位角を算出する。実際の方位
角φpotは方位角ポテンショメータ72によって測定し、
マイクロプロセッサ103にフィードバック信号として送
り返す。マイクロプロセッサ103は方位角誤差Δφを次
式によって計算する。
Δφ＝φcmd−φpot （３） 方位角誤差Δφを比較器に入力し、比較器の出力が正の
ときは、リレー励磁信号が、方位角モータ56の所望回転
方向の向きに応じて、リレー96Aまたは96Bに与えられ
る。追尾機構26が負の最大角度に達すると、リミットス
イッチ59Aが開となって、商用電源130が方位角モータ56
に供給できなくする。仰角チャネルの動作も殆んど同様
である。
第３図に示したように、空気口開閉器22Aおよび22Bはソ
ーラーモードのときは閉じ、空気モードのときは開く。
これら空気口開閉器22Aおよび22Bを閉じるか開くかの判
断は、太陽熱蒸発器筐体11内のチェンバ温度t3と外気温
度t4とを比較することによってなされる。空気口開閉器
22Aおよび22Bの開閉動作を第７図を参照して説明する。
太陽放射があるときには、チェンバ温度t3が外気温度t4
に比べて上昇する。温度差Δθ２＝t3−t4があるポンプ
／圧縮機速度に対する設定値、例えばΔθ２＝−２℃を
越え、この状態がある期間続くと、マイクロプロセッサ
103は空気口開閉器22Aおよび22Bを閉にする指令をバッ
ファ増幅器および半導体リレー94を介して発信する。空
気口開閉器22Aおよび22Bが全閉になると、リミットスイ
ッチ57Aが開となり、商用電源130を空気口開閉器モータ
54から切り離す。
天気が曇りとなり、温度差Δθ２が設定値、例えばある
ポンプ／圧縮機速度に対してΔθ２＝−５℃以下になる
とする。この状態がある期間持続すると、マイクロプロ
セッサ103は空気口開閉器22Aおよび22Bを開とし、新鮮
な外気を太陽熱蒸発器筐体11の中に取り込む。空気口開
閉器22Aおよび22Bが全開となると、リミットスイッチ57
Bが開となり、商用電源130を空気口開閉器モータ54から
切り離す。ソーラーモード内において、ソーラーヒート
パイプまたはソーラーヒートポンプモードのどちらを選
択するか判断する必要がある。２つのモードの機能的な
相違は圧力制御弁48が全開であるか否かであり、したが
って、第３図に示すように、凝縮温度が蒸発温度とほぼ
等しいか否かにある。ヒートパイプまたはヒートポンプ
モードの選択は第８図に示すように、マイクロプロセッ
サ103によって決定する。これはチェンバ温度t3とタン
ク温水温度t5との温度差Δθ３＝t3−t5に基づいて決め
る。いる温度差Δθ３がある設定値、例えば決められた
ポンプ／圧縮機速度に対してｄ℃以上であり、圧力制御
弁48が半開ならば、圧力制御弁ドライバ122からステッ
ピングモータ52へバッファ増幅器および半導体リレー92
を経て信号を与えて弁48を全開することにより、ソーラ
ーヒートパイプモードに移行する。一方、温度差がある
設定値、例えば決められたポンプ／圧縮機速度に対して
ｃ℃以下であり、圧力制御弁48が全開ならば、弁48を若
干閉じることによって、ソーラーヒートポンプモードに
移行する。このモードは、通常晴れた日の午後、貯湯槽
温水温度が太陽熱蒸発器温度に比べて高くなり過ぎ、も
はやヒートシンクとして機能しなくなったときに選択す
る。このモードは冷凍サイクルの凝縮温度を貯湯槽の温
水温度より高くできるので、この沸き上げ時においても
太陽放射熱を熱源として使用することができる。従来の
ソーラー水加熱装置ではこの期間の太陽放射熱を利用す
ることはできない。
ソーラーヒートパイプモードの動作について、いま、第
９図を参照して記述する。このモードをヒートパイプモ
ードとして分類する。本モードにあっては、空気口開閉
器22Aおよび22Bを閉とし、送風機21は動作させてもさせ
なくてもよい。圧力制御弁48は全開に保っておき、圧力
制御弁ドライバ122およびステッピングモータ52に対し
て信号を与えない。第９図に示すように、能動冷凍サイ
クル制御はポンプ／圧縮機37の速度調節のみによって実
行する。速度を調整するためにインバータ121に対して
２種の入力がある。第１の信号は基本インバータ周波数
および電圧指令y1およびy3であり、これらは現在の暦
月、温度センサ67によって測定した蒸発器チェンバ温度
の指示値t3、および温度センサ69によって測定した貯湯
槽温水温度t5とチェンバ温度t3との差Δθ３＝t3−t5の
関数として与える。これらの関係は第10図に示すような
テーブルの形としてROM112に格納しておく。これはプロ
グラム制御であり、冷凍サイクルからのフィードバック
信号に依存しないので、開ループ制御と呼ぶことができ
る。２番目の指令信号は冷凍サイクルの過熱度偏差に基
づいている。過熱度の絶対値は、装置を運転中に入力熱
量および負荷熱量がともに変動するので増減する。イン
バータ周波数増分Δy1は過熱度偏差x1およびその変化率
１と次の関係を持たせるようにする。
ただし、ＡおよびＫは感度係数である。また過熱度偏差
x1は次式により定義する。
x1＝Δt1−Δ▲t* 1▼ （５） ただし、Δ▲t* 1▼は圧力変換器61によって測定した蒸
発蒸気圧力p1の関数として与えられる理想的な過熱度で
あり、Δt1は過熱度の現在値で次式により定義する。
Δt1＝t1−▲t* 1▼ （６） ただし、▲t* 1▼は蒸発蒸気圧力p1の関数として与えら
れる飽和蒸発温度であり、t1は圧縮機入口温度で温度セ
ンサ65によって測定する。１はx1の時間レート信号
で、マイクロプロセッサ103によって求める。速度増分
信号Δy1は冷凍サイクルのフィードバック信号に基づ
き、マイクロプロセッサ103を使って計算する。よっ
て、これを閉ループ制御と呼ぶ。
開ループ制御動作は、例えば５分に１回行い、閉ループ
制御動作は30秒ないし60秒に１回実行する。２つの制御
動作を結合した信号y1＋Δy1は30秒ないし60秒に１回、
マイクロプロセッサ103内で更新し、インバータ121に供
給する。インバータ121の出力周波数は誘導モータ51の
回転速度すなわちポンプ／圧縮機37の速度を調節し、冷
媒の流量を変化させる。ポンプ／圧縮機37の速度はヒー
トパイプモードにあっては、通常、低速から中速の範囲
に保つ。
以後の議論において、残りの３つの動作モードをヒート
ポンプモードの名のもとにまとめて記述する。３つのモ
ードはソーラーヒートポンプモード、ソーラー補助ヒー
トポンプモードおよびヒートポンプモードである。送風
機21はこれらのモードに対して運転する。空気口開閉器
22Aおよび22Bはソーラーヒートポンプモードに対し閉と
し、ソーラー補助ヒートポンプおよびヒートポンプモー
ドに対して開とする。ヒートポンプモードの動作を第11
図を参照して説明する。能動冷凍サイクル制御はポンプ
／圧縮機速度と圧力制御弁開度の双方を調節して行う。
ソーラーヒートパイプモードの場合と同様、インバータ
121と圧力制御弁ドライバ122に対する２種類の入力があ
る。第１の種類は基本インバータ周波数および電圧指令
信号y1およびy3と基本弁開度指令信号y2である。これら
は、現在の暦月、蒸発器のチェンバ温度t3または温度セ
ンサ68によって測定する外気温度の指示値t5およびチェ
ンバまたは外気温度t3またはt4と貯湯槽温水温度t5との
温度差Δθ４＝t3／t4−t5の関数として与える。これら
の関係は第12図に示すようなテーブルの形として、ROM1
12に格納しておく。これの指令は開ループ制御を構成す
る。他の１つの指令信号は冷凍サイクルの過熱度および
過冷却度偏差に基づいている。インバータ周波数の増分
Δy1および弁開度の増分Δy2は過熱度偏差x1およびその
レート１と過冷却度偏差x2およびそのレート２と次
の方程式により線形な関係を有する。
ただし、A,B,C,D,K,L,MおよびＮは感度係数である。過
熱度偏差x1とそのレート１の定義はすでに方程式
（５）で述べたので、ここでは過冷却度偏差x2とそのレ
ート２について記す。過冷却度偏差x2は、 x2＝Δt2−Δ▲t* 2▼ （８） ただし、Δ▲t* 2▼は理想的な過冷却度で、圧力変換器6
2によって測定した凝縮蒸気圧力p2の関数として与えら
れ、Δt2は過冷却度の現在値で次の式によって定義す
る。
Δt2＝t2−▲t* 2▼ （９） ただし、▲t* 2▼は凝縮蒸気圧力p2の関数として与えら
れる飽和凝縮温度である。また、t2は温度センサ66によ
って測定した弁入口温度である。２はマイクロプロセ
ッサ108によって演算したx2の時間レート信号である。
インバータ周波数の増分値Δy1および弁開度の増分値Δ
y2は冷凍サイクルのフィードバック信号に基づき、マイ
クロプロセッサ103によって計算する。したがって本制
御は閉ループ制御を構成する。
ヒートポンプモードにあっては、ポンプ／圧縮機速度調
節はヒートパイプモードについて述べた方法と同様にし
て行う。ここでは弁開度制御についてのみ説明する。２
つの制御動作を結合した弁駆動信号y2＋Δy2はマイクロ
プロセッサ103内で、30秒から60秒ごとに１回更新し、
弁ドライバ122に供給する。弁ドライバ122から出るパル
ス列の極性と持続時間がステッピングモータ52の回転方
向と回転角度を決める。このようにして弁開度を変え、
冷凍サイクルの高圧および低圧間の圧力差を調整する。
今までの議論では、圧力変換器61および62を使用した圧
力測定を経て、飽和蒸気温度を得ることを前提とした。
ところが圧力変換器の代わりに、温度センサ63および64
をそれぞれ、蒸発器コイル14およびタンク内凝縮器40内
に配設して、飽和蒸気温度を直接測定することができ
る。本発明のプログラミング手順を第13図の流れ図を参
照しながら以下に解説する。
まず、手順S1によって装置の動作を開始する。更に詳し
く言えば、装置は第６図に示したシステム・スイッチが
ONで、貯湯槽の温水温度t0が設定温水温度より、例えば
２℃以上低く、タイマ115がONのときに運転開始する。
手順S1の後、プログラムは手順S2に進み、ポンプ／圧縮
機37と圧力制御弁48の動作を第６図に図示するように開
始する。次に手順S3において装置を停止するかどうか決
める。上記運転開始条件の１つまたはそれ以上が満足さ
れないとき停止条件が実現する。手順S3においてこのよ
うな決定が肯定的になされるなら、プログラムは手順S4
に進み、第８図に示すような停止のシーケンスを開始
し、追尾機構26は中立位置に戻り、空気口開閉器22Aお
よび22Bを閉じる。装置は次いで手順S5で電源を断つ。
一方、手順S3において否定的な決定が行われると、プロ
グラムは手順S6に進み、太陽追尾に必要な更新を実行す
る。プログラムは次いで手順S7に進む。圧力および温度
測定に基づき、手順S7において、閉ループ制御が必要か
どうか判断する。手順S7で動作モードの変更が不必要と
判断されたなら、開ループ制御を省略して、プログラム
は手順S12に飛び越える。一方、手順S7で動作モードの
変更が必要と判断されたときは、プログラムは手順S8に
進む。手順S8では、空気口開閉器22Aおよび22Bを閉にす
るかどうかを決定して、閉のときにはプログラムは手順
S9に進み、空気口開閉器22Aおよび22Bを閉にして、ソー
ラーモードになる。他の場合はプログラムは手順S12に
進み、空気口開閉器22Aおよび22Bを開にして、空気モー
ドになる。ソーラーモードでは手順S10において能動ヒ
ートパイプモードを選択するかどうか第８図に基づいて
決める。手順S10において肯定的な決定が行われた場
合、プログラムは手順S11に進み、ヒートパイプ開ルー
プ制御動作が第９図に基づいて実施され、基本ポンプ／
圧縮機速度y1を第10図に基づいて求める。手順S10にお
いて否定的な決定が行われた場合、プログラムは手順S1
3に進み、ヒートポンプ開ループ制御が第11図に基づい
て実施され、ポンプ／圧縮機速度y1および圧力制御弁開
度y2を第12図に基づいて求める。プログラムは手順S12
の後に手順S13に移り、ヒートポンプ開ループ制御動作
を実行する。手順S11またはS13の後、プログラムは手順
S14に進み、冷凍サイクルの圧力および温度を測定し、
それらの結果をRAM110に格納する。プログラムは次いで
手順S15に移る。手順S15でヒートパイプモードが選択さ
れるとプログラムは手順S16に進む。それ以外の場合
は、プログラムは手順S17に分岐する。手順S16ではヒー
トパイプ閉ループ制御動作が第９図に基づいて実施され
る。手順S17では、ヒートポンプ閉ループ制御動作が第1
1図に基づいて実施される。手順S16またはS17の後、プ
ログラムは手順S18に入る。手順S18では閉ループ制御の
期間が過ぎたかどうか判断する。手順S18において肯定
的な判断が行われた場合は手順S19に、否定的な判断の
場合は手順S18を繰り返す。手順S19では、開ループ制御
の期間が経過したかどうか調べる。否定的な答が与えら
れたときはプログラムは手順S14に戻り、閉ールプ制御
動作を繰り返す。肯定的な答のときは手順S3に戻って装
置のプログラムを繰り返す。
以上の教えるところに従えば、明らかに本発明に対する
各種の改修や変更が可能である。したがって、本発明を
ここに特別に記述したもの以外の形態で実施すること
は、付加した特許請求の範囲内にあることを銘記するべ
きである。
［効果］ 以上説明したように、本発明のヒートポンプ式給油装置
によれば、次に列挙するような種々の効果が期待でき
る。
（１）昇温温度差に応じて、マイクロプロセッサによっ
て可変開度膨張弁の開度の自動調節しているので、成績
係数を従来の同様な装置に比べて向上できる。
（２）熱媒の流れ方向が、ヒートポンプ式冷暖房装置と
異なり、常に一方向なので、蒸発器側および凝縮器側で
の熱媒の流速をほぼ一定に保つことができるので、高温
側および低温側での伝熱勾配の大きさを制御する必要性
が少ない。したがって、圧縮機の回転数を制御すること
なく、膨張弁の開度の制御のみで所望の成績係数を達成
でき、装置の構成を簡素化できる。
（３）太陽輻射熱を付加的な熱源として活用するため、
太陽熱集熱器とヒートポンプの蒸発器を、適宜、接続変
換して使用することにより、更に大幅に成績係数を向上
できる。
（４）太陽熱集熱器とヒートポンプ給湯装置を一体化し
て組み込んだため、従来のかかる給湯装置で必要であっ
た。途中の熱交換器や循環ポンプが不要となり、簡素な
装置にすることができる。
（５）フロン系熱媒を使用しているので、熱媒の凝固点
が低く、水のように凍結して太陽熱集熱器および付属配
管を破損するようなことがない。
（６）従来の太陽熱ヒートポンプ装置の顕熱利用に対し
て、本装置は熱媒の蒸発潜熱を利用しているので、熱媒
の単位重量当たりの集熱量がはるかに大きい。したがっ
て、小型・簡素な集熱器でも、きわめて高効率の集熱が
できる。
（７）太陽熱集熱器での熱媒の集熱温度を、従来の太陽
熱ヒートポンプ装置における集熱温度に比べて、かなり
低く設定でき、太陽からの輻射熱の他に、大気条件によ
っては大気からの対流伝熱も利用でき、途中の配管等で
の熱損失も少ない。
（８）小型で、しかも従来のヒートポンプ式冷暖房装置
のコンポーネントがそのまま、あるいは小改修するのみ
で使用できるので、初期設備投資額を低減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
その他、種々の本発明に係る目的、特徴および付随する
利点は、本発明の以下に記す詳細な説明を関連する図面
と一緒にして理解することにより、更に明確になってく
るであろう。図面全部を通じて、同じ参照文字は同じま
たは対応する部品を示すものとする。 第１図は本発明のシステム図； 第２図は第１図の制御器のブロック図； 第３図は本発明の４つの動作モードとシステム機能の関
係を示した表図； 第４図は本発明に関連する主なシステム作業を図解した
ソフトウエア系図； 第５図は装置の始動と停止動作を図解したブロック図； 第６図は太陽追尾機構の動作を図解したブロック図； 第７図は空気口開閉器の動作を図解したブロック図； 第８図はソーラーヒートパイプまたはソーラーヒートポ
ンプモードのどちらかを選択する論理を示すブロック
図； 第９図はヒートパイプモードの動作を図解したブロック
図； 第10図は第９図の基本指令設定手段の詳細な関係を示し
た表図； 第11図はヒートポンプモードの動作を図解したブロック
図； 第12図は第11図の基本指令設定手段の詳細な関係を示し
た表図；および 第13図はシステム動作の流れ図である。 10…太陽熱蒸発器、11…太陽熱蒸発器筐体、 12…太陽熱蒸発器集熱室、 13…ガラス板、14…蒸発器コイル、 15…プレートフィン、16…空気、 21…送風機、22A,22B…空気口開閉器 26…太陽追尾機構、27A,27B…支持、 28…レール、29…モータ箱、 30A,30B…曲線レール、 31…可撓パイプ、32…冷媒配管、 33…アキュムレータ、 34…アキュムレータコイル、 35…冷媒配管、 36…圧縮機入口熱交換器、 37…ポンプ／圧縮機、38…冷媒配管、 39…貯湯タンク、40…タンク内凝縮器、 41…出口、42A,42B…給湯栓、 43…水入口、44…減圧・仕切弁、 45…冷媒配管、46…冷媒配管、 47…冷媒配管、48…圧力制御弁、 49…冷媒配管、50…可撓パイプ、 51…誘導モータ、52…ステッピングモータ 53…誘導モータ、54…リバーシブルモータ 55…リバーシブルモータ、 56…リバーシブルモータ、 57A,57B…リミットスイッチ、 58A,58B…リミットスイッチ、 59A,59B…リミットスイッチ、 61…圧力変換器、62…圧力変換器、 63…温度センサ、64…温度センサ、 65…温度センサ、66…温度センサ、 67…温度センサ、68…温度センサ、 69…温度センサ、 71…ポテンショメータ、72…ポテンショメータ、 75…操作盤、76…システム・スイッチ 77…温度指示器、 81…バッファ増幅器、82…バッファ増幅器、 85…バッファ増幅器、86…バッファ増幅器、 87…バッファ増幅器、88…バッファ増幅器、 89…バッファ増幅器、 91…バッファ回路、92…バッファ回路、 93…バッファ増幅器および半導体リレー、 94…バッファ増幅器および半導体リレー、 95…バッファ増幅器および半導体リレー、 96…バッファ増幅器および半導体リレー、 97…バッファ増幅器および半導体リレー、 98…バッファ増幅器および半導体リレー、 100…制御器、 101…アナログマルチプレクサ、 102…サンプルホールド、 103…マイクロプロセッサ、 104…制御バス、105…制御バス、 106…入／出力ポート、107…クロック発生器、 108…Ａ／Ｄ変換器、109…データバス、 110…RAM、 111…アドレスバス、112…ROM、 113…入／出力ポート、114…制御バス、 115…タイマ、 121…インバータ、122…弁ドライバ。

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷媒の凝縮熱を利用して温水をつくるため
    のタンク内凝縮器を持った水加熱装置にあって、集熱室
    と、太陽熱放射を受けて移送するための第１熱伝達手段
    と、周囲空気の熱を受けて移送するための第２熱伝達手
    段と、冷媒を通過させ、前記冷媒と前記第１および／ま
    たは第２熱伝達手段との間で熱交換を行うことにより、
    前記冷媒を蒸発させるための蒸発器コイルとを有し、前
    記第１および第２熱伝達手段と前記蒸発器コイルが前記
    集熱室内に一体に組み込んでなる太陽熱蒸発器と、 前記タンク内凝縮器からの液状の冷媒を、アキュムレー
    タコイルに導き、前記太陽熱蒸発器を通過してきた液状
    の冷媒に対して熱の伝達を行うためのアキュムレータ
    と、 前記タンク内凝縮器を通過し、前記アキュムレータコイ
    ルへ向かう液状の冷媒と前記アキュムレータを出たガス
    状の冷媒との間で熱交換を行う圧縮機入口熱交換器と、 前記アキュムレータと前記圧縮機入口熱交換器を通過し
    てきたガス状の冷媒に対して、単に循環だけか、または
    圧縮と循環の双方かの、どちらかを行う可変速度のポン
    プ／圧縮機と、 温水を貯留するための貯湯タンクと、 前記貯湯タンクの底部に配設され、前記ポンプ／圧縮機
    から供給されるガス状の冷媒を通過させ、前記ガス状の
    冷媒が液状の冷媒に凝縮するときに放出する凝縮熱を用
    いて前記貯湯タンクに収められている温水を温めるため
    の前記タンク内凝縮器と、 前記タンク内凝縮器を通過してきた液状の冷媒に対し、
    単に通過だけか、または断熱膨張かの、どちらかを行う
    可変開度の圧力制御弁と、 前記太陽熱蒸発器および前記タンク内凝縮器内部をそれ
    ぞれ通過する前記冷媒の飽和蒸気圧力を測定する第１お
    よび第２圧力測定手段と、 前記ポンプ／圧縮機の吸入側温度、前記圧力制御弁の入
    口側温度、集熱室温度、外気温度およびタンク温水温度
    をそれぞれ測定する第１、第２、第３、第４および第５
    温度測定手段と、 前記第１および第２圧力測定手段および前記第１、第
    ２、第３、第４および第５温度測定手段によって測定し
    た圧力および温度に基づいて、前記ポンプ／圧縮機の回
    転数と出力トルクおよび前記圧力制御弁の開度をそれぞ
    れ関連して制御する制御手段とを具備したことを特徴と
    する水加熱装置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の水加熱装置
    において、冷凍サイクル始動および停止手段を有し、該
    手段は、 弁ドライバと、 前記水加熱装置の動作制御のためのシステムスイッチ
    と、 設定温水温度と前記タンク温水温度間の第１温度差を決
    定するための手段と、 前記第１温度差の関数として前記水加熱装置の動作を始
    動したり停止したりするための第１論理手段と、 前記水加熱装置が動作状態にある時限を選択するための
    第１タイマー手段と、 前記第１論理手段、前記システムスイッチの状態および
    前記第１タイマー手段の出力の“論理積”関数として前
    記冷凍サイクルを始動または停止することを決定するた
    めの第２論理手段と、 前記冷凍サイクルを始動または停止する時間の関数とし
    て前記インバータの定められた周波数のタイムヒストリ
    を格納しておくための第１記憶手段と、 前記冷凍サイクルを始動または停止する時間の関数とし
    て前記インバータの所望電圧タイムヒストリを格納して
    おくための第２記憶手段と、 前記冷凍サイクルを始動または停止する時間の関数とし
    て前記弁ドライバの所望開度タイムヒストリを格納して
    おくための第３記憶手段とを具備したことを特徴とする
    水加熱装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載の水加熱装置
    において、 新鮮な外気を前記太陽熱蒸発器集熱室に取り入れるた
    め、または前記太陽熱蒸発器集熱室の内部に閉じ込めら
    れた空気を循環させるための複数個の空気口開閉器と、 前記空気口開閉器を開閉するための開閉器モータと、 前記開閉器が全開または全閉のときに、商用電源を断に
    するための複数個のリミットスイッチと、 インバータ指令周波数および前記集熱室温度と前記外気
    温度の間の第２温度差に基づいて前記空気口開閉器を開
    閉するための開閉器制御手段とを具備したことを特徴と
    する水加熱装置。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載の水加熱装置
    において、 太陽放射を熱源とし、凝縮温度がほぼ蒸発温度と等し
    く、前記空気口開閉器は閉じており、前記圧力制御弁は
    全開であり、前記ポンプ／圧縮機速度は比較的遅いソー
    ラーヒートパイプモードと、 太陽放射を熱源とし、凝縮温度は蒸発温度より高く、前
    記空気口開閉器は閉じており、前記圧力制御弁は半開で
    あり、前記ポンプ／圧縮機速度は低速から中速の範囲に
    あるソーラーヒートポンプモードと、 太陽放射を第１の熱源とし、周囲空気を第２の熱源とし
    て使用し、凝縮温度は蒸発温度より高く、前記空気口開
    閉器は開いており、前記圧力制御弁は半開であり、前記
    ポンプ／圧縮機速度は中／高速のソーラー補助ヒートポ
    ンプモードと、 周囲空気熱源を使用し、凝縮温度は蒸発温度より高く、
    前記空気口開閉器は開いており、前記圧力制御弁は半開
    であり、前記ポンプ／圧縮機速度は中速から高速の範囲
    にあるヒートポンプモードを具備したことを特徴とする
    水加熱装置。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第３項に記載の水加熱装置
    において、前記開閉器制御手段は更に、 前記集熱室温度と前記外気温度の間の第２の温度差を決
    定するための第３論理手段と、 前記ソーラーモードまたは前記空気モードを定められた
    時間の間可動にするための第２タイマー手段と、 前記第２温度差、インバータ指令周波数、前記開閉器の
    現在位置および前記第２タイマー手段からの出力の関数
    として前記開閉器は開か閉かを決定するための第４論理
    手段と、 前記第３論理手段の関数として開閉器モータを開または
    閉のいずれかの方向に駆動する手段とを具備したことを
    特徴とする水加熱装置。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第３項に記載の水加熱装置
    において、 前記太陽熱蒸発器を支持する太陽追尾機構を有し、該太
    陽追尾機構は、 モータ類を内包するモータ箱と、 前記太陽熱蒸発器を前記モータ箱に接続し、前記太陽熱
    蒸発器を前記太陽熱蒸発器から突出した軸まわり回転で
    きるようにした支持機構と、 前記太陽熱蒸発器を前記モータ箱に接続して前記モータ
    箱に対する位置を変えることによって、前記太陽熱蒸発
    器に所望の方位角を取らせることができるようにしたレ
    ールと、 前記レールを定められた方位角に位置づけるように駆動
    するための第１モータ手段と、 基礎と、 前記モータ箱を前記基礎に接続し、前記モータ箱の前記
    基礎に対する位置を変えることによって、前記太陽熱蒸
    発器に所望の仰角を取らせることができるようにした複
    数本の曲線レールと、 前記モータ箱を定められた仰角に位置づけるように駆動
    するための第２モータ手段と、 複数個のリミットスイッチと連系動作することによって
    前記太陽追尾機構が定められた端部に到達したときに供
    給が停止するようになっている商用電源と、 前記太陽追尾機構の動作を制御するための制御手段とを
    具備したことを特徴とする水加熱装置。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載の水加熱装置
    において、 太陽放射を熱源とし、凝縮温度がほぼ蒸発温度と等し
    く、太陽追尾は動作状態であり、前記空気口開閉器は閉
    じており、前記圧力制御弁は全開であり、前記ポンプ／
    圧縮機速度は比較的遅いソーラーヒートパイプモード
    と、 太陽放射を熱源とし、凝縮温度は蒸発温度より高く、太
    陽追尾は動作状態であり、前記空気口開閉器は閉じてお
    り、前記圧力制御弁は半開であり、前記ポンプ／圧縮機
    速度は低速から中速の範囲にあるソーラーヒートパイプ
    モードと、 太陽放射を第１の熱源とし、周囲空気を第２の熱源とし
    て使用し、凝縮温度は蒸発温度より高く、太陽追尾は非
    動作状態であり、前記空気口開閉器は開いており、前記
    圧力制御弁は半開であり、前記ポンプ／圧縮機速度は中
    ／高速のソーラー補助ヒートポンプモードと、 周囲空気熱源を使用し、凝縮温度は蒸発温度より高く、
    太陽追尾は非動作状態であり、前記空気口開閉器は開い
    ており、前記圧力制御弁は半開であり、前記ポンプ／圧
    縮機速度は中速から高速の範囲にあるヒートポンプモー
    ドを具備したことを特徴とする水加熱装置。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第６項に記載の水加熱装置
    において、前記追尾機構の動作を制御するための制御手
    段は、 時間の関数として、次式により、 θcmd＝αsn φcmd＝sin-1（sinψ cosα） ただし、αsnは局地太陽南中時の太陽高度、ψおよびα
    はそれぞれ局地太陽方位角および高度で、前記太陽熱蒸
    発器の所望仰角θcmdおよび所望方位角φcmdを計算する
    手段と、 前記太陽熱蒸発器の実際の仰角および方位角を測定する
    手段と、 前記所望仰角および方位角と前記実際の仰角および方位
    角との間の仰角および方位角誤差信号を演算し、前記仰
    角および方位角モータの駆動方向と時間を決定するため
    の第５および第６の論理手段とを具備したことを特徴と
    する水加熱装置。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第４項に記載の水加熱装置
    において、前記ソーラーヒートパイプモードはヒートパ
    イプ選択手段を有し、該手段は、 前記集熱室温度と前記タンク温度の間の第３温度差に基
    づき、前記圧力制御弁を前記ソーラーヒートパイプモー
    ドのときには全開にし、ソーラーヒートポンプモードの
    ときには半開にすることを決定するための第７論理手段
    と、 前記第７論理手段の関数として前記圧力制御弁を駆動す
    る手段とを具備したことを特徴とする水加熱装置。
  10. 【請求項１０】特許請求の範囲第９項に記載の水加熱装
    置において、ヒートパイプモード制御手段を有し、該制
    御手段は、 前記インバータ用開ループ制御手段と、 前記インバータ用閉ループ制御手段とを具備したことを
    特徴とする水加熱装置。
  11. 【請求項１１】特許請求の範囲第10項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータの前記開ループ制御手段
    は、更に定められた年月の暦月、前記第３温度差および
    前記集熱室温度の関数としてインバータ周波数および電
    圧を格納するための第４および第５の記憶手段を具備し
    たことを特徴とする水加熱装置。
  12. 【請求項１２】特許請求の範囲第10項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータの前記閉ループ制御手段
    は、次の式、 Δy1＝Ax1＋Ｋ１ ただし、Δy1はインバータ周波数の微調整量、Ａおよび
    Ｋは感度係数、x1は過熱度偏差、１はその時間変化率
    で、x1の演算式は、 x1＝Δt1−Δ▲t* 1▼ ただし、現在の過熱度Δt1は前記第１温度測定手段によ
    り測定した、ポンプ／圧縮機の入口温度t1と前記第１圧
    力測定手段によって測定した蒸発器蒸発圧力p1の関数と
    して計算した飽和蒸発温度▲t* 1▼との間の温度差とし
    て定義し、Δ▲t* 1▼は前記飽和蒸発温度▲t* 1▼の関数
    として定義した理想的な過熱度として、それぞれ算出す
    る演算手段を具備したことを特徴とする水加熱装置。
  13. 【請求項１３】特許請求の範囲第10項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータおよび前記弁の前記開ルー
    プ制御手段は５ないし10分間に１回動作し、前記インバ
    ータおよび前記弁の前記閉ループ制御手段は30ないし60
    秒に１回動作することを特徴とする水加熱装置。
  14. 【請求項１４】特許請求の範囲第13項に記載の水加熱装
    置において、動作モード変更が必要でないときは、前記
    開ループ制御手段を動作させないようにしたことを特徴
    とする水加熱装置。
  15. 【請求項１５】特許請求の範囲第４項に記載の水加熱装
    置において、ヒートポンプモード制御手段を有し、該制
    御手段は、 前記インバータおよび前記弁に対する開ループ制御手段
    と、 前記インバータおよび前記弁に対する閉ループ制御手段
    とを具備したことを特徴とする水加熱装置。
  16. 【請求項１６】特許請求の範囲第15項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータおよび前記弁の前記開ルー
    プ制御手段は、 前記第３温度差または前記外気温度と前記タンク温水温
    度の間の第４温度差を決める手段と、 あらかじめ定められた一年の暦月、前記第４温度差およ
    び前記集熱室または外気温度の関数として、所望インバ
    ータ周波数、電圧および所望弁開度のそれぞれを格納す
    るための第６、第７および第８記憶手段とを具備したこ
    とを特徴とする水加熱装置。
  17. 【請求項１７】特許請求の範囲第15項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータおよび前記弁の前記閉ルー
    プ制御手段は、次の演算式、 Δy1＝Ax1＋Ｋ１＋Bx2＋Ｌ２ Δy2＝Cx1＋Ｍ１＋Dx2＋Ｎ２ ただし、Δy1およびΔy2はそれぞれインバータ周波数お
    よび弁開度であり、A,B,C,D,K,L,MおよびＮは感度係数
    として、また、x1およびx2は次式に示す過熱度および過
    冷却度偏差で、 x1＝Δt1−Δ▲t* 1▼ x2＝Δt2−Δ▲t* 2▼ ただし、現在の過冷却度Δt2は前記第２圧力測定手段に
    より測定した凝縮器蒸気圧力p2の関数として演算した飽
    和凝縮温度▲t* 2▼と前記第２温度測定手段により測定
    した圧力制御弁入口温度t2との間の温度差として定義
    し、Δ▲t* 2▼は前記飽和凝縮温度▲t* 2▼の関数として
    定義される理想的な過冷却度であり、１および２は
    前記マイクロプロセッサにより演算する過熱度偏差x1お
    よび過冷却度偏差x2のそれぞれの時間変化率として、そ
    れぞれ算出する演算手段を具備したことを特徴とする水
    加熱装置。
  18. 【請求項１８】特許請求の範囲第15項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータおよび前記弁の前記開ルー
    プ制御手段は５ないし10分間に１回動作し、前記インバ
    ータおよび前記弁の前記閉ループ制御手段は30ないし60
    秒に１回動作することを特徴とする水加熱装置。
  19. 【請求項１９】特許請求の範囲第18項に記載の水加熱装
    置において、動作モード変更が必要でないときは、前記
    開ループ制御手段を動作させないようにしたことを特徴
    とする水加熱装置。
  20. 【請求項２０】冷媒の凝縮熱を利用して温水をつくるた
    めのタンク内凝縮器を持った水加熱装置にあって、集熱
    室と、太陽熱放射を受けて移送するための第１熱伝達手
    段と、周囲空気の熱を受けて移送するための第２熱伝達
    手段と、冷媒を通過させ、前記冷媒と前記第１および／
    または第２熱伝達手段との間で熱交換を行うことによ
    り、前記冷媒を蒸発させるための蒸発器コイルとを有
    し、前記第１および第２熱伝達手段と前記蒸発器コイル
    が前記集熱室内に一体に組み込んでなる太陽熱蒸発器
    と、 前記タンク内凝縮器からの液状の冷媒を、アキュムレー
    タコイルに導き、前記太陽熱蒸発器を通過してきた液状
    の冷媒に対して熱の伝達を行うためのアキュムレータ
    と、 前記タンク内凝縮器を通過し、前記アキュムレータコイ
    ルへ向かう液状の冷媒と前記アキュムレータを出たガス
    状の冷媒との間で熱交換を行う圧縮機入口熱交換器と、 前記アキュムレータと前記圧縮機入口熱交換器を通過し
    てきたガス状の冷媒に対して、単に循環だけか、または
    圧縮と循環の双方かの、どちらかを行う可変速度のポン
    プ／圧縮機と、 温水を貯留するための貯湯タンクと、 前記貯湯タンクの底部に配設され、前記ポンプ／圧縮機
    から供給されるガス状の冷媒を通過させ、前記ガス状の
    冷媒が液状の冷媒に凝縮するときに放出する凝縮熱を用
    いて前記貯湯タンクに収められている温水を温めるため
    の前記タンク内凝縮器と、 前記タンク内凝縮器を通過してきた液状の冷媒に対し、
    単に通過だけか、または断熱膨張かの、どちらかを行う
    可変開度の圧力制御弁と、 前記太陽熱蒸発器および前記タンク内凝縮器内部をそれ
    ぞれ通過する前記冷媒の飽和蒸気圧力を測定する第１お
    よび第２圧力測定手段と、 前記ポンプ／圧縮機の吸入側温度、前記圧力制御弁の入
    口側温度、前記集熱室温度、前記外気温度および前記タ
    ンク温水温度、蒸発温度、および凝縮温度をそれぞれ測
    定する第１、第２、第３、第４、第５、第６および第７
    温度測定手段と、 前記第１、第２、第３、第４、第５、第６および第７温
    度測定手段によって測定した温度に基づいて、前記ポン
    プ／圧縮機の回転数と出力トルクおよび前記圧力制御弁
    の開度をそれぞれ関連して制御する制御手段とを具備し
    たことを特徴とする水加熱装置。
  21. 【請求項２１】特許請求の範囲第20項に記載の水加熱装
    置において、冷凍サイクル始動および停止手段を有し、
    該手段は、 弁ドライバと、 前記水加熱装置の動作制御のためのシステムスイッチ
    と、 設定温水温度と前記タンク温水温度間の第１温度差を決
    定するための手段と、 前記第１温度差の関数として前記水加熱装置の動作を始
    動したり停止したりするための第１論理手段と、 前記水加熱装置が動作状態にある時限を選択するための
    第１タイマー手段と、 前記第１論理手段、前記システムスイッチの状態および
    前記第１タイマー手段の出力の“論理積”関数として前
    記冷凍サイクルを始動または停止することを決定するた
    めの第２論理手段と、 前記冷凍サイクルを始動または停止する時間の関数とし
    て前記インバータの定められた周波数のタイムヒストリ
    を格納しておくための第１記憶手段と、 前記冷凍サイクルを始動または停止する時間の関数とし
    て前記インバータの所望電圧タイムヒストリを格納して
    おくための第２記憶手段と、 前記冷凍サイクルを始動または停止する時間の関数とし
    て前記弁ドライバの所望開度タイムヒストリを格納して
    おくための第３記憶手段とを具備したことを特徴とする
    水加熱装置。
  22. 【請求項２２】特許請求の範囲第21項に記載の水加熱装
    置において、 新鮮な外気を前記太陽熱蒸発器集熱室に取り入れるた
    め、または前記太陽熱蒸発器集熱室の内部に閉じ込めら
    れた空気を循環させるための複数個の空気口開閉器と、 前記空気口開閉器を開閉するための開閉器モータと、 前記開閉器が全開または全閉のときに、商用電源を断に
    するための複数個のリミットスイッチと、 インバータ指令周波数および前記集熱室温度と前記外気
    温度の間の第２温度差に基づいて前記空気口開閉器を開
    閉するための開閉器制御手段とを具備したことを特徴と
    する水加熱装置。
  23. 【請求項２３】特許請求の範囲第22項に記載の水加熱装
    置において、 太陽放射を熱源とし、凝縮温度がほぼ蒸発温度と等し
    く、前記空気口開閉器は閉じており、前記圧力制御弁は
    全開であり、前記ポンプ／圧縮機速度は比較的遅いソー
    ラーヒートパイプモードと、 太陽放射を熱源とし、凝縮温度は蒸発温度より高く、前
    記空気口開閉器は閉じており、前記圧力制御弁は半開で
    あり、前記ポンプ／圧縮機速度は低速から中速の範囲に
    あるソーラーヒートポンプモードと、 太陽放射を第１の熱源とし、周囲空気を第２の熱源とし
    て使用し、凝縮温度は蒸発温度より高く、前記空気口開
    閉器は開いており、前記圧力制御弁は半開であり、前記
    ポンプ／圧縮機速度は中／高速のソーラー補助ヒートポ
    ンプモードと、 周囲空気熱源を使用し、凝縮温度は蒸発温度より高く、
    前記空気口開閉器は開いており、前記圧力制御弁は半開
    であり、前記ポンプ／圧縮機速度は中速から高速の範囲
    にあるヒートポンプモードを具備したことを特徴とする
    水加熱装置。
  24. 【請求項２４】特許請求の範囲第22項に記載の水加熱装
    置において、前記開閉器制御手段は更に、 前記集熱室温度と前記外気温度の間の第２の温度差を決
    定するための第３論理手段と、 前記ソーラーモードまたは前記空気モードを定められた
    時間の間可動にするための第２タイマー手段と、 前記第２温度差、インバータ指令周波数、前記開閉器の
    現在位置および前記第２タイマー手段からの出力の関数
    として前記開閉器は開か閉かを決定するための第４論理
    手段と、 前記第３論理手段のの関数として開閉器モータを開また
    は閉のいずれかの方向に駆動する手段とを具備したこと
    を特徴とする水加熱装置。
  25. 【請求項２５】特許請求の範囲第22項に記載の水加熱装
    置において、 前記太陽熱蒸発器を支持する太陽追尾機構を有し、該太
    陽追尾機構は、 モータ類を内包するモータ箱と、 前記太陽熱蒸発器を前記モータ箱に接続し、前記太陽熱
    蒸発器を前記太陽熱蒸発器から突出した軸まわり回転で
    きるようにした支持機構と、 前記太陽熱蒸発器を前記モータ箱に接続して前記モータ
    箱に対する位置を変えることによって、前記太陽熱蒸発
    器に所望の方位角を取らせることができるようにしたレ
    ールと、 前記レールを定められた方位角に位置づけるように駆動
    するための第１モータ手段と、 基礎と、 前記モータ箱を前記基礎に接続し、前記モータ箱の前記
    基礎に対する位置を変えることによって、前記太陽熱蒸
    発器に所望の仰角を取らせることができるようにした複
    数本の曲線レールと、 前記モータ箱を定められた仰角に位置づけるように駆動
    するための第２モータ手段と、 複数個のリミットスイッチと連系動作することによって
    前記太陽追尾機構が定められた端部に到達したときに供
    給が停止するようになっている商用電源と、 前記太陽追尾機構の動作を制御するための制御手段とを
    具備したことを特徴とする水加熱装置。
  26. 【請求項２６】特許請求の範囲第25項に記載の水加熱装
    置において、 太陽放射を熱源とし、凝縮温度がほぼ蒸発温度と等し
    く、太陽追尾は動作状態であり、前記空気口開閉器は閉
    じており、前記圧力制御弁は全開であり、前記ポンプ／
    圧縮機速度は比較的遅いソーラーヒートパイプモード
    と、 太陽放射を熱源とし、凝縮温度は蒸発温度より高く、太
    陽追尾は動作状態であり、前記空気口開閉器は閉じてお
    り、前記圧力制御弁は半開であり、前記ポンプ／圧縮機
    速度は低速から中速の範囲にあるソーラーヒートポンプ
    モードと、 太陽放射を第１の熱源とし、周囲空気を第２の熱源とし
    て使用し、凝縮温度は蒸発温度より高く、太陽追尾は非
    動作状態であり、前記空気口開閉器は開いており、前記
    圧力制御弁は半開であり、前記ポンプ／圧縮機速度は中
    ／高速のソーラー補助ヒートポンプモードと、 周囲空気熱源を使用し、凝縮温度は蒸発温度より高く、
    太陽追尾は非動作状態であり、前記空気口開閉器は開い
    ており、前記圧力制御弁は半開であり、前記ポンプ／圧
    縮機速度は中速から高速の範囲にあるヒートポンプモー
    ドを具備したことを特徴とする水加熱装置。
  27. 【請求項２７】特許請求の範囲第25項に記載の水加熱装
    置において、前記追尾機構の動作を制御するための制御
    手段は、 時間の関数として、次式により、 θcmd＝αsn φcmd＝sin-1（sinψ cosα） ただし、αsnは局地太陽南中時の太陽高度、ψおよびα
    はそれぞれ局地太陽方位角および高度で、前記太陽熱蒸
    発器の所望仰角θcmdおよび所望方位角φcmdを計算する
    手段と、 前記太陽熱蒸発器の実際の仰角および方位角を測定する
    手段と、 前記所望仰角および方位角と前記実際の仰角および方位
    角との間の仰角および方位角誤差信号を演算し、前記仰
    角および方位角モータの駆動方向と時間を決定するため
    の第５および第６の論理手段とを具備したことを特徴と
    する水加熱装置。
  28. 【請求項２８】特許請求の範囲第23項に記載の水加熱装
    置において、前記ソーラーヒートパイプモードはヒート
    パイプ選択手段を有し、該手段は、 前記集熱室温度と前記タンク温度の間の第３温度差に基
    づき、前記圧力制御弁を前記ソーラーヒートパイプモー
    ドのときには全開にし、ソーラーヒートポンプモードの
    ときには半開にすることを決定するための第７論理手段
    と、 前記第７論理手段の関数として前記圧力制御弁を駆動す
    る手段とを具備したことを特徴とする水加熱装置。
  29. 【請求項２９】特許請求の範囲第28項に記載の水加熱装
    置において、ヒートパイプモード制御手段を有し、該制
    御手段は、 前記インバータ用開ループ制御手段と、 前記インバータ用閉ループ制御手段とを具備したことを
    特徴とする水加熱装置。
  30. 【請求項３０】特許請求の範囲第29項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータの前記開ループ制御手段
    は、更に定められた年月の暦月、前記第３温度差および
    前記集熱室温度の関数としてインバータ周波数および電
    圧を格納するための第４および第５の記憶手段を具備し
    たことを特徴とする水加熱装置。
  31. 【請求項３１】特許請求の範囲第29項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータの前記閉ループ制御手段
    は、次の式、 Δy1＝Ax1＋Ｋ１ ただし、Δy1はインバータ周波数の微調整量、Ａおよび
    Ｋは感度係数、x1は過熱度偏差、１はその時間変化率
    で、x1の演算式は、 x1＝Δt1−Δ▲t* 1▼ ただし、現在の過熱度Δt1は前記第１温度測定手段によ
    り測定した、ポンプ／圧縮機の入口温度t1と前記第６温
    度測定手段によって測定した飽和蒸発温度▲t* 1▼との
    間の温度差として定義し、Δ▲t* 1▼は前記飽和蒸発温
    度▲t* 1▼の関数として定義した理想的な過熱度とし
    て、それぞれ算出する演算手段を具備したことを特徴と
    する水加熱装置。
  32. 【請求項３２】特許請求の範囲第29項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータおよび前記弁の前記開ルー
    プ制御手段は５ないし10分間に１回動作し、前記インバ
    ータおよび前記弁の前記閉ループ制御手段は30ないし60
    秒に１回動作することを特徴とする水加熱装置。
  33. 【請求項３３】特許請求の範囲第32項に記載の水加熱装
    置において、動作モード変更が必要でないときは、前記
    開ループ制御手段を動作させないようにしたことを特徴
    とする水加熱装置。
  34. 【請求項３４】特許請求の範囲第23項に記載の水加熱装
    置において、ヒートポンプモード制御手段を有し、該制
    御手段は、 前記インバータおよび前記弁に対する開ループ制御手段
    と、 前記インバータおよび前記弁に対する閉ループ制御手段
    とを具備したことを特徴とする水加熱装置。
  35. 【請求項３５】特許請求の範囲第34項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータおよび前記弁の前記開ルー
    プ制御手段は、 前記第３温度差または前記外気温度と前記タンク温水温
    度の間の第４温度差を決める手段と、 あらかじめ定められた一年の暦月、前記第４温度差およ
    び前記集熱室または外気温度の関数として、所望インバ
    ータ周波数、電圧および所望弁開度のそれぞれを格納す
    るための第６、第７および第８記憶手段とを具備したこ
    とを特徴とする水加熱装置。
  36. 【請求項３６】特許請求の範囲第34項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータおよび前記弁の前記閉ルー
    プ制御手段は、次の演算式、 Δy1＝Ax1＋Ｋ１＋Bx2＋Ｌ２ Δy2＝Cx1＋Ｍ１＋Dx2＋Ｎ２ ただし、Δy1およびΔy2はそれぞれインバータ周波数お
    よび弁開度であり、A,B,C,D,K,L,MおよびＮは感度係数
    として、また、x1およびx2は次式に示す過熱度および過
    冷却度偏差で、 x1＝Δt1−Δ▲t* 1▼ x2＝Δt2−Δ▲t* 2▼ ただし、現在の過冷却度Δt2は前記第７温度測定手段に
    より測定した飽和凝縮温度▲t* 2▼と前記第２温度測定
    手段により測定した圧力制御弁入口温度t2との間の温度
    差として定義し、Δ▲t* 2▼は前記飽和凝縮温度▲t* 2▼
    の関数として定義される理想的な過冷却度であり、１
    および２は前記マイクロプロセッサにより演算する過
    熱度偏差x1および過冷却度偏差x2のそれぞれの時間変化
    率として、それぞれ算出する演算手段を具備したことを
    特徴とする水加熱装置。
  37. 【請求項３７】特許請求の範囲第34項に記載の水加熱装
    置において、前記インバータおよび前記弁の前記開ルー
    プ制御手段は５ないし10分間に１回動作し、前記インバ
    ータおよび前記弁の前記閉ループ制御手段は30ないし60
    秒に１回動作することを特徴とする水加熱装置。
  38. 【請求項３８】特許請求の範囲第37項に記載の水加熱装
    置において、動作モード変更が必要でないときは、前記
    開ループ制御手段を動作させないようにしたことを特徴
    とする水加熱装置。
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