JPS5899665A - ヒ−トポンプ式給湯装置 - 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】 本発明はヒートポンプ式給湯装置に関し、％に能動制御
によりその成績係数を向上させるようにし丸亀のである
。

ヒートポンプ式給湯装置は、その独得な熱輸送機能のゆ
えに、従来一番安価とされてきた灯油燃焼式給湯装置と
比べても省エネルギ性に勝る装置として注目されている
。この装置は、従来例えば第１図に示すように、大気よ
り熱を汲み出して、ヒートポンプにより昇温して貯湯槽
に温水を貯えるものである。すなわち、第１図において
、蒸発＠／により吸熱して、液化熱媒を気化させ、圧縮
機コにより気化熱媒を圧縮して昇圧昇温し、凝縮器３に
よって放熱して熱媒を液化した後、膨張弁参で断熱膨張
させて降圧降温する。一方、熱交換器ｊｙｃよって、凝
縮器３より熱源を受は取って温水を暖め、循環ポンプ乙
によって、貯湯槽７に温水を循環させるようにしている
。しかし、この装置では大気温度と貯湯槽７の温水温度
との差が一般に一定せず、圧縮機コの回転数と膨張弁参
の開度がともに固定の従来のヒートポンプでは、変動す
る全ての昇温湿度差にわたって、その成績係数を最大に
近づけることは醋しかつえ。

一方、最近、第２図に示すような太陽熱給湯装置が昔及
しつつある。第２図において、太陽熱集熱器ｌ／によっ
て温水をつくり、循環ポンプ７２　Ｋよって温水器／Ｊ
　Ｋ循環させる。温水器１３の温水をポンプ／４により
、貯湯槽／７に汲み出し、補助熱源Ｉｔによ抄更に加熱
して、適温の温水をつくる。この装置は熱源を太陽の輻
射熱に依存しているので、省エネルギ性は優れているが
、これによって得られる温水の容量に限度がある。まえ
、曇天や雨天の日には太陽熱が得られず、冬期には太陽
集熱器／／から大気への放熱による熱損失が多くなり、
結１４％灯油、ガス、電気ヒータ等を用いた補助熱源／
ｌがなければシステムが威や立たず、初期設備投資−が
増大してしまい、太陽熱によって得られる省エネルギ性
を減殺してしまう。また、第１図及び第２図の装置を通
じて、循環ポンプの動力や余分な熱交換器、配管等での
エネルギ損失本見逃すことができない。

本発明の目的は、このような従来の欠点を除去し、ヒー
トポンプの冷凍ナイクルを能動制御することに１抄、成
績係数を向上させるようにしたヒートポンプ式給湯装置
を提供することにある。すなわち、本発明ではヒートポ
ンプの膨張弁の開度を昇温湿度差に応じて電子制御する
ことにより、全てのその温度差にわたって成績係数を最
大に近づけながら昇温することができる。更に太陽輻射
熱が得られるときには、これをヒートポンプの付加的な
熱源として利用し、この熱源の大きさに応じて、ヒート
ポンプによる昇温量を調節して利用できるので、他の補
助熱源を用いることなく、ヒートポンプ単体のときに比
べて、更に大幅に成績係数を向上させることができる。

また、太陽熱集熱器をヒートポンプの室外側熱交換器と
して直結して組み込んでいるため、余分な熱交換器や循
環ポンプが不必要となり、装置の効率の向上を図ること
ができ、初期設備投資を低減できる。

以下、本発明の好ましい実施例につき、第３図を用いて
給湯装置の構成を詳細に説明する。

ここでは、給湯装置の熱媒としてフロンを使用する。太
陽熱集熱器Ｘと室外側熱交換器３２とを並列に接続する
。回転式圧縮機３ダにより低圧熱媒蒸気を高圧蒸気に圧
縮し、可変開度膨張弁あにより熱媒の高低圧力差を制御
する。貯湯槽Ｘを断熱しておき、決められ九温度で温水
を貯蔵する。こＯ貯湯槽ＭＩＩＣは貯湯槽熱交換器付を
配設し、貯湯槽熱交換器付によ〉上述した熱媒と貯湯槽
Ｉ内の温水との間の熱の授受を行う。貯湯槽Ｉ中の温水
は圧縮機ξによや所定の圧力に加圧し％温水出ロボート
停より給湯蛇口％ム、６Ｂ−・・Ｋ導き、温水を用途に
応じて供給する。冷水は市水入口ボートｑから電磁開閉
弁評を介して補充するようＫする。

受濠器舅を可変開腹膨張弁あのすぐ下流側に配設して、
貯湯槽熱交換器付からの液化熱媒を液化していない気化
熱媒から分離し、使用しない余分の液化熱媒を貯える。

を九、受液器ｊＪＫより、太陽熱集熱器Ｘと室外側熱交
換器ｎとの切９換え時に熱媒液が吸収、再配分され、あ
るいは余分な熱媒液が貯えられる。

電磁阿閉弁ｊ６及びｓｒを操作して太陽熱集熱器Ｘ又は
室外側熱交換器ｎを選択する。また、逆止弁４を及び７
０により太陽熱集熱器Ｘと室外側熱交換ＳＵとを切り換
えるときに不使用の熱交換器から熱媒を汲み上げる。操
作盤７乙上には、本給湯装置の運転を入切するための操
作盤スイッチ７ｔや貯湯槽舅中の温水の温度を所望の値
に設定するための温水温度指示器７９等を配設する。

太陽熱集熱器圧カドランスジューサ１０．室外側熱交換
器圧カドランスジューサｌコ及び貯湯槽熱交換器圧カド
ランスジューサ１＋により、それぞれの熱交換器中を移
動する熱媒の飽和蒸気圧力を測定し、貯湯槽圧カドラン
スジューサｉｓにより、貯゛湯槽Ｘの加圧圧力を測定す
る。本例では、これら各トランスジューサを圧電式とし
、過圧防止用のセンナとしても用いる。圧カドランスジ
ューサｔｏ又はｔ−１及び圧カドランスジューサ１ｒダ
によって、それぞれの飽和蒸気圧が分かれば、飽和蒸発
温度及び飽和凝縮温度もそれぞれの飽和蒸気圧力の関数
として求めら・れる。回転式圧縮機入口温度センサｒｔ
Ｋより、回転式圧縮機評の吸入側、すなわち低圧側の出
口温度を、また、可変開度膨張弁入口温度センサｒｒに
より、可変Ｎ度膨張弁３６の入口側、すなわち、高圧側
の出口温度を測定し、これら各温度と前述した飽和蒸発
温度及び飽和凝縮温度に基づいて、後述するように熱媒
の過熱度及び過冷却度を計算する。集熱板温度センサラ
Ｏにより後述する相当外気温度を計測するとともに、室
外側熱交換器３２に付設する大気温度センサ９コにより
大気温度を測定して、双方の測定結果により太陽熱集熱
器〃の使用の可否を決定する。一方、貯湯槽温度センサ
９＃［よシ貯湯槽３を内の温水の温度を測定する。本例
で社、これら温度センサをサーミスタ型とする。温水水
位センサ９６により貯湯槽Ｘ内の温水の水位を測定し、
ある所定のレベル以下のときには、電磁開閉弁ｊｌを開
にして冷水を補充する。また、ステッピングモータｉｏ
ｏ　Ｋ　ヨり　可変量ＩＩＩ張弁ふの開腹を連続的に変
化させ、Ｉ！導モータ１０コ及び誘導モータ／ａ＆にょ
シ、それぞれ、回転式圧縮機３亭及び圧縮機ｐを駆動す
る。更に、ｉｉｏは制御装置であり、操作盤７ぶ上の温
水温度指示器７９の状態や、各種圧カドランジューサ、
温度竜ンサ郷の情報に基づき、各弁の切抄換え、可変開
度膨張弁あの開腹の決定及び制御等を実行する。

次に、制御装置１１０と関連機器の詳細な構成について
、第参図のブロック図をもとに以下Ｋｌｌ！明する。

同図から分かるように、点線内の制御−装置１１０を、
点線外の外部の関連機器と図示のように接続する。まず
、入力について言えば、圧カドランスジューサ１０で得
られる信号は、圧カドランスジューサ１０に設は九シグ
ナルコンディショナによって電圧調整、インピーダンス
変換されて制御装置／１０に入力される。他の圧カドラ
ンスジューサ。

温度センナからの信号も同様にして制御装置／１０に入
力される。これらの信号はアナログマルチプレクサｌコ
Ｏにより次々にサンプリングされ、サンプルホールド／
Ｊ／に与えられる。アナログマルチプレクサ／２０及び
サンプルホールド／２／　Ｆ！マイクロプロセッサｌコ
ｔから制御バス／参り及び入出カポ−）　／２１１ｋを
介してサンプリングの制御信号を受ける。マイクロプロ
セッサ／ＪＡとして、大規模集積回路（以下ＬＳＩとい
うンにより構成されたｔｓｏｘを使用する。サンプルホ
ールド／２／からの信号をム／Ｄ変換器１２λに入力し
てｔピットのディジタ左信号に変換した後、入出カポ−
）／コ参ムに入力する。ム／Ｄ変換ｌｉＦ／コ一はマイ
クロプロセッサノコぶから制御パスｌ＃＃及び入出力ボ
ートｌコ参ムを介して、変換の制御信号を受ける。入出
カポ−Ｆ／、２１１Ａ　ＫはＬＳＩの４ｓコ０を使用す
る。入出力ポートｌコダムにと９込まれ九データを、ｌ
ビットのデータバスｌ参〇を経てＲＡＭ　Ｉｉｔ内に収
納する。マイクロプロセッサ１２６の制御の下に、ｌ≦
ビットのアｔレスバス／ＶＪＫよりＲＡＭ　／コｌのア
ドレスを指定して、そのアドレスに対応し九データを、
ＲＯＭ１ｉｏに書き込まれたプログラムに従って、デー
タバス＃０をｇ由して、マイクロプロセッサ１２４にと
９込んで必要々演算処理をする。データバス／＃０を経
てその演算結果を入出力ボートノコ参Ｂから各種機器に
出力する。この出力動作はマイクロプロセッサｌコ≦か
ら制御バス／ｆ４（及び入出力ボートｌ−参Ｂを介して
制御信号を送ることＫより行う。

なお、ＲＡＭ／コｌにはＬＳＩの２／／参、　ＲＯＭ　
／３０　Ｋは同じくコア／ｌを使用する。　　″ 演算結果に基づく各種機器の制御は次のようにして実施
する。すなわち、回転式圧縮機３参の回転の大切は、誘
導電動機１０コへの商用電源をリレー１７コを介して入
切することにより行い、可変開腹膨張弁あの開腹の制御
は、パルス発生器／７０によりパルスを発生させてステ
ッピングモータ１００を駆動することにより行う。壕だ
圧縮様々の回転の大切は、誘導電動機ｉｏｔへの商用電
源をリレー／７４を介して入切することにより行い、電
磁開閉弁ｓｉｔの大切は、貯湯槽水位センサタロの値に
基づき、リレーｉｓａを入切することにより行う。同様
に、電磁開閉弁ｊ６及びｓｒの大切は、対応するリレー
／ｊ６及びｉｓｒを入切することにより行う。

本発明の好ましい実施例における給湯装置の動作は、（
１）装置の起動、（２）使用熱交換器の選択及び接続変
換、（３）装置の開ループ制御、（４）装置の閉ループ
制御、及び（５）貯湯槽の加圧・水位制御のｊつの段階
に大別される。以後、これらの１つずつについて第３図
及び第参図を参照して順を追って詳述する。

第Ｓ図は５本発明実施例における貯湯槽Ｉの温水温度、
加圧圧力及び温水水位の制御の一例を示すもので、横軸
は実ｓの温水温度と設定温水温度との差、実際の加圧圧
力と設定加圧圧力との差及び実際の水位と設定水位との
差をそれぞれ示す。

温度制御について説明すれば、給湯装置が停止してお抄
、礎際の温度が設定温度よりも高く、温度が徐★に下が
っている矢印ａの場合には、例えば温度差ノθが［−ｊ
”ｃＪのム点で装置が駆動され、温度差Δ−がｒ、＋ｓ
°Ｃ」のＢ点で装置が停止する。

同様に１温水温度が非常に低く温度差Δ０が［−ｊ”ｃ
Ｊ以下のときに本給湯装置を駆動した矢印すの場合には
、温度差Δ＃がｒ　＋　３　’ＣｊＯＢ点で装置が停止
される。

本給湯装置の起動時においては、電磁開閉弁！≦。

ｓｒをすべて閉にして、回転式圧縮機評を回転させる。

これＫより、太陽熱集熱器ｙ及び室外側熱交換器ｎに残
存していた熱媒が逆止弁４１　、７０　、回転式圧縮機
ｙ及び貯湯槽熱交換器俊を経て受液器ｙに流出する。こ
のとき、電磁開閉弁ｊ≦及びｓｒは閉になっているので
、可変開腹膨張弁３≦を通って熱媒は流れない。従って
、受液器ｙ内はだんだん高圧になり、受液器ｙ内の気体
熱媒の液化が促進される。ここで、高圧側の貯湯槽圧カ
ドランスジューサｌ＃の圧力がある設定された圧力以上
になったとき、太陽熱集熱器３θ又は室外側熱交換器３
２のどちらを使用するかに従い、対応する電磁開閉弁を
開にして定常運転に入る。なお、かかる操作は第１図の
制御装置ｉｉｏ内のマイクロプロセッサ１２４　％ＩＣ
よね自動的に行うものとする。

次に、使用熱交換器の選択及び接続変換について説明す
る。

太陽熱集熱器３θあるいは室外側熱交換器３２のいずれ
を選択するかＦｉ成績係数の向上にとって重要な要因で
ある。そこで、太陽熱集熱器３θにと９つけられた集熱
板温度センサ９０及び室外側熱交換器３２にと９つけら
れた大気温度センサｑコのそれぞれの指示値の大小関係
を、制御装置ｉｉｏ内のマイクロプロセッサ７．２６に
より比較して、いずれか一方の熱交換器を選択する。

太陽熱集熱器ｍは、太陽輻射がある場合、輻射熱の丸め
にその集熱板の温度が上ｂ％大気温度センサ９コが指示
する大気温度より集熱板温度センナ９０が指示する相当
外気温度が高くなる。このように、室外側熱交換器３２
使用時に相当外気温度と大気温度との温度差が設定され
た値以上であり、かかる温度差がある一定期間以上続い
たとき、又は太陽熱集熱器３０使用時に上記条件の逆の
場合には、マイクロプロセッサｌコぶの制御の下に、太
陽熱集熱Ｓ−Ｕと室外側熱交換器ｎとの間で接続変換を
行う。ここで、熱交換器の接続変換のときに１不使用側
の熱交換器中に熱媒液が残存していると、冷凍サイクル
中の熱媒Ｏ量が不足する郷、不具合が生ずるので、接続
交換の際は太陽熱集熱器Ｘと室外側熱交換器３２の双方
から熱媒をいったん汲み出して受液１６１に回収した後
に１熱交換器の切り換えを行うことが望ましい。そこで
、先に起動時について述べたと同様々手順により、まず
、電磁開閉弁Ｓ６及びＳｌをすべて閉にして、回転式圧
縮機ｙを回転させる。これＫより、逆止弁１１及び７０
を通って熱交換器中の熱媒が流出し、前述したように受
液器ｙに貯留される。貯湯槽熱交換器ｖ内が高圧になる
に従い、受液器ｙ中の気体熱媒が液化してくる。このよ
うにして、貯湯槽圧カドランスジューす１４１の圧力が
ある値以上になつ九とき、所望の熱交換器の電磁開閉弁
を開にして定常運転に入る。

次に、給湯装置の開ループｌ制御について説明を行う。

本発明者が先に出願し九特願昭６６−１０ｔｌｔｊ号の
明細書から容易に分かるように、貯湯槽ｙの温水の温度
と相当外気温度又は大気温度が分かれば、可変ｌｉ度膨
張弁あの開度が近似的に求められ、またそのとき、飽和
凝縮温度と飽和蒸発温度、し九がって、本給湯装置の高
・低飽和蒸気圧力本決まる。そこで、実根実験及びシミ
ュレーション実験の結果に基づき、上述した関係を、第
６図に一例を示しえよすなグラフの形、または２次式尋
の簡単な近似式として制御装置／１０内のＲＯＭ　／３
０に貯えておく。すなわち、第６図のグラフをＲＯＭ　
／３０に格納しておくことにより、貯湯槽温度と大気温
度又は相当外気温度の差に応じて、可変開度膨張弁漏の
開度ｙを近似的に決めることができる。これは、実験結
果のみに基づい九プログラム制御であ抄、現在時点のシ
ステム状態量のフィードバックを伴わない丸め、關ルー
プ制御である。これは本装置の起動時や、使用熱交換器
の接続変換時に必ａｎ制御であ染、後述するマイナーサ
イクルに対して、メジャーサイクルと呼ぶ。

開ループ制御の手順を第７図に示したフローチャートに
基づいて説明する。

まず、手順Ｓ／において、本冷凍すイクル管停止するか
否かを判断する。すなわち、第３図示の操作盤スイッチ
７１が［入」であり、しか゛も、貯湯槽温度センサ９Ｉ
Ｌの指示する温水温度と温水温度指示器７９が指示する
設定温度との差Δθに基づいて、第５図のオン状態のと
きに手順Ｓｌに進む。手順Ｓ／　において肯定判断され
れｄ１手順ｓ９に進み、リレー／７２を「切」にして回
転式圧縮機評を停止する。手順Ｓ、２において、相当外
気温度及び大気温度を、集熱板温度上ンサデＯ及び大気
温度センサ９２により測定し双方の温度を比較する。ｉ
九、貯湯槽Ｉの温水の温度を貯湯槽温度センサブ参によ
鰺測定する。次に、手順ＳＪＫ進み、センサブＯと９２
とにより測定した温度の差及びセンサｔ＃の指示する温
度と設定温度との温度差Δｅに基づいて、給湯装置の起
動や使用熱交換器の接続変換に伴う開ループ制御が必要
か否かを判断する。肯定判断ならば、手順Ｓ＃に進み、
給湯装置や熱交換器の接続変換環に伴う一連の動作を行
う。必要でなければ手順Ｓｔ　Ｋ進み、開ループ制御に
進む。手順８３において肯定判断されて手順Ｓ参に進ん
だ後、手順Ｓｊ　Ｋ進み、貯湯槽３１の温水の温度と相
当外気温度又は大気温度との差に基づいて、ＲＯＭ　ｉ
ｉ。

のテーブルルックアップを用いて、可変開度膨張弁３６
の開度ｙｔ−読み出して計算する。次いで、手順８４に
おいては、可変開度膨張弁３６の開ｔｙについての信号
を、パルス発生器／７０への入力信号として適切な形態
の信号に変換して、入出力ボートｌコｇ−Ｂを介してパ
ルス発生器！７０へ出力する。手順Ｓ７においては、パ
ルス発生器／７０の出力をスチッピングモータ１００Ｋ
供給して可変開度膨張弁謁の開度を制御する。その後、
手順ｓｒを介して閉ループ制御へ進む。

次に、過熱度及び過冷却度を最適化する九めに１可変開
腹膨張弁あの開腹の閉ループ制御をどのように行うかに
ついて、第を図のフローチャートを参照して説明する。

まず手順Ｓ／／において、第７図示の手順Ｓ／と同様に
して本冷凍サイクルを停止するか否かを判断する。否定
判断ならば手順Ｓ／Ｊに進み、肯定判断であれｄ手順８
２／に進み、リレー１７コを「切」Ｋして回転式圧縮機
３ヂを停止する。次に、手順Ｓ　／２においては、飽和
蒸発圧力ｐ１及び飽和凝縮圧力ｐ２をそれぞれ圧カドラ
ンスジューサ１０又はｌコ、及び圧カドランスジューサ
を参によシ測定し、制御装置／１０内のＲＡＭ　／コｌ
に一時記憶する。まえ、あらかじめ飽和蒸発圧力ｐ、及
び飽和凝縮圧力ｐ２の関数として飽和蒸発温度ｔｌｏ及
び飽和凝縮温度ｔ２０を次の（１）式のような関数形と
して求めておく。

これをＲＯＭ　／ＪＯにテーブルルックアップとして圧
力ｐ、及びｐ２に対応する飽和蒸発温度ｔ１．及び飽和
凝縮温度ｔ２゜の組として記憶しておく。しかして、測
定してＲＡＭ　１２１に格納した任意の圧力ｐ。

及びｐ、を用いて、ＲＯＭ　／ＪＯのテーブルルックア
ップの関数を内挿または外挿することにより飽和蒸発温
度ｔ、。及び飽和凝縮温度ｔ２０を計算する。

次いで、手順Ｓ１３に劾いて、可変速回転式圧縮機評の
入口での温度ｔ、及び可変開度膨張弁あの入口での温＠
１．をそれぞれ圧縮機入口温度センサｌ≦及び可変開度
膨張弁入口温度センサｉｔにより測定し、ＲＡＭ／コｒ
Ｋ一時記憶する。いま、現時点での過熱度をΔｔ１．過
冷却度をΔｔ２とすると、上記のデータを用いてこれら
を次のように定義する。

ま九、ＲＯＭ／３０に記憶されている理想的な過熱度を
Δｔ、。、過冷却度を４ｔ２．とすると、現時点の過熱
度、過冷却度の理想値からのずれＸ、及びＸ。

をマイクロプロセッサ／Ｊ≦により１次のように求める
（手順Ｓ／ダ）。

ここで取シ扱っている冷凍サイクルの理想サイクルから
のずれは小さい。したがって、可変開腹ｊｌ張弁３乙の
開度の微調整量Δｙと、上記の過熱度偏差ｘ１および過
冷却度偏差ｘ２とは次の関数関係により定義できるもの
とする。

Δｙ＝ｆ（ｘ、、ｘ、）　　　　　　　　（４）九だし
、（４）式の関数関係は実根実験及びシミュレーション
実験の結果に基づき求めるものとし、この関数関係をＲ
ＯＭ　／３ＯＫ記憶しておく。したがって、手順８１３
により、温度偏差Ｘ、　、　Ｘ２を用いて（４）式によ
り可変開度膨張弁の開度修正量Δｙを１イクロプロセツ
サ１２４により計算する。

手順ｓｉｔにおいては、手順Ｓ／３で求めたΔｙを、パ
ルス発生器／７０への入力信号として適切な形態の信号
に変換して、入出カポ−）　／２参Ｂを介してパルス発
生器／７０へ出力する。次に手順５ｎｔｌｃ進み、パル
ス発生器／７０の出力によりステッピングモータｉｏｏ
を駆動して可変開度膨張弁３６のａｍを微調整する。こ
れらの計算と制御け０．ｊ　−７分に１回行うものとし
、これをマイナーサイクルと呼ぶ。手順ＳＩＸでは、閉
ループ制御の周期が経過し九か否かを判断し、肯定判断
ならば手順Ｓ／９に進み、否定判断なら手順Ｓ／９を繰
り返す。手順Ｓ／９では、手順ＳＫＩと同様にして開ル
ープ制御の周期が経過したか否かを判断し、否定判断な
らば手順８１／に戻る。肯定判断ならば手順ＳＪに進ん
で開ループ制御を行う。なお、外１部状況の変化に適応
するため、開ループ制御を行うメジャーサイクルは１０
分に１同根度行うものとする。

最後に貯湯槽ｙの加圧・水位制御について説明する。温
度制御と同様に、貯湯槽重の加圧圧力及び温水水位も第
３図のようにヒステリシス制御される。すなわち、加圧
圧力の制御は、トランスジューサｔＨｃよ委測定し九温
水の加圧圧力から、あらかじめ設定し九加圧圧力を減算
してΔｐを求め、上述の線図に従ってリレー／７４を呑
切して誘導電動機１０４を入切して圧縮機Ｎの回転を制
御する。

まえ、温水の水位の制御は、水位センサブ≦により測定
し九温水の水位から、あらかじめ設定し九水位を減算し
てΔｈを求め、第Ｓ図の線図に従って、リレーｌｊ参を
入切して電磁開閉弁！＃の開閉を制御する。

以上説明したように１本発明のヒートポンプ式給湯装置
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）　　昇温湿度差圧路じて、マイクロプロセッサに
よって可変開腹膨張弁の開度を自動調節しているので、
成績係数を従来の同様な装置ＫＷ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９、常に一方向なので、蒸発器側及び凝縮−側
での熱媒の流速をはソ一定に保っことができるので、高
温側及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。し九がって、圧縮機の回転数を制御すること
なく、ｌｌ優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丸
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９、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て、熱媒の凝
固点が低く、水のように凍結して太陽熱集熱器及び付属
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り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−を低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第７図は従来のヒートポンプ式給湯装置の一例を示すブ
ロック線図、第２図は従来の太陽熱給湯装置の一例を示
すブロック線図、第３図は本発明ヒートポンプ式給湯装
置の構成例を示すブロック線図、第参図はその制御部の
一例を示すブロック線図、第５図は本発明実施例のヒス
テリシス制御を説明する線図、第を図は貯湯槽温水温度
と相当外気温度又は大気温との差Δｔと膨張弁開度ｙと
の関係を示す線図、第７図及び第５図は本発明実施例の
制御手順の一例を示′すそれぞれフローチャートである
。 〃・・・太陽熱集熱器、　　３２・・・室外側熱交換器
、３ヂ・・・回転式圧縮機、３６・・・可変開度膨張弁
、舅・・・貯湯槽、　　　　　　榎・・・貯湯槽熱交換
器、ｐ・・・圧縮機、　　　　　　仰・・・出口ポート
、％ム、ＮＢ−・・蛇口、　　　　何・・・入口ポート
、ｙ・・・受液器ｓ　　　　　　３４　、　ｓｒ・・・
電磁開閉弁、４１　、７０・・・逆止弁、７６・・・操
作盤、７１・・・操作盤スイッチ、　７９・・・温水温
度指示器、ｔｏ、ｒλ、　ｔａ　、　ｒｓ・・・圧カド
ランスジューサ、Ｉｔ　、　Ｉｔ　、　９０　、９λ、
９ダ・・・温度センサ、９ｔ・・・水位センサ、／ＤＯ
・・・ステッピングモータ、１０２　、１０６・・・電
動機、Ｉｌｏ・・・制御装置、ｌコＯ・・・マルチプレ
クサ、／Ｊ／・・・サンプルホール）°、／２２・・・
ム／Ｄ変換器、／評ム、ｌ評Ｂ・・・入出力ボート、／
２４・・・マイクロプロセッサ、 ｌｉｔ・・・ランダムアクセスメモリ、／３０・・・リ
ードオンリメモリ、 ｌ＃Ｏ・・・データバス、　　　ｌ参コ・・・アドレス
バス、ｌ参参・・・制御バス、 ／！ＩＰ　、　／！＆　、　／Ｉｔ　、　／７２　、　
／７４−・・リレー、／７０・・・パルス発生器。 特許出願人　　株式会社　システム１ホームズ第５図 貯湯槽３１Ｌ７に本位　−級定羞水水イ立　　　　Δｈ
絆罎槽５１Ｌ水Ｅｌ友　−相ｌ外負渫崖（又１７九員多
崖）乙を第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １３　９発器、凝縮器、圧縮機及び膨張弁を備えて冷凍
   ナイクルを構成すると一トポンプ式給湯装置において、
   室外の大気叉は輻射対象と熱媒との間で熱交換を行い、
   互いに並列に接続されて選択的にいずれか一方が使用さ
   れる室外側熱交換器及び太陽熱集熱器と、該室外側熱交
   換器又は太陽熱集熱器と選択的Ｋｍ続される圧縮機及び
   膨張弁と、蒸発器としての前記室外側熱交換器又は前記
   太陽熱集熱器に対応する凝縮器としてＯ貯湯槽熱交換器
   と、該貯湯槽熱交ｌ１ｌｌＩが配設され、幽該貯貴槽熱
   交換Ｓ七の間で熱交換を行う温水が貯留される貯湯槽と
   、蒙貯湯槽に貯えられ九温水を所定−所に供給する温水
   供給手段と、少なくと亀大気温度、熱媒温寂及び熱媒圧
   力を測定し得る計測手段と、該計測手段により測定した
   測定データにより前記冷凍賃イクルの成績係数が最大又
   は最大に近づくように前記膨張弁ｏＷｌＡｙ＆を制御す
   る制御手段とを具備したこ七を特徴とするヒートポンプ
   式給湯装置。 ２、特許請求の範囲第１項記戦のヒートボング式給湯装
   置において、前記制御手段は、各穏演算會実行し、各１
   機器のシーケンス制御を行うマイクロプロセッサ、 前記計測手段によりｌｌ定し九濁定データをすンプリン
   グして所望のアナログ信号を取〉出すアナログマルチプ
   レクサ、 前記サンプリングし九アナログ信号の濶定値を一時記憶
   するサンプルホールド、 前記サンプルホールドしたアナログ信号をディジタル信
   号に変換するム／Ｄ変換器、前記ディジタル信号を前記
   マイクロプロセッサに供給し、当該マイクロプロセッサ
   で処理した信号を各種機器に出力する入出力ポート１ 各１プログラム及びテーブルルックアップデータ郷を記
   憶するリードオンリメモリ、演算連中のデータと前記測
   定データとに関するディジタル信号等を一時記憶するラ
   ンダムアクセスメモリ、及び 前記膨張弁の開度を制御する開度制御信号を前記測定デ
   ータ等に基づいて得る開腹制御信号発生手段を具備し九
   ことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 ５）　特許請求の範囲第１項叉は第２項に記載のヒート
   ポンプ式給湯装置において、前記太陽熱集熱器によ抄所
   定の太陽輻射熱が得られるときは、前記室外側熱交換器
   に代えて前記太陽熱集熱器を蒸発器として用いるように
   したことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。