JPH0131101B2 - - Google Patents
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- JPH0131101B2 JPH0131101B2 JP56162915A JP16291581A JPH0131101B2 JP H0131101 B2 JPH0131101 B2 JP H0131101B2 JP 56162915 A JP56162915 A JP 56162915A JP 16291581 A JP16291581 A JP 16291581A JP H0131101 B2 JPH0131101 B2 JP H0131101B2
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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-
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- G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
この発明は効率を改善して且つ運転経費を少な
くして、利用者による室温の要求に応じる様にヒ
ートポンプ装置が使用するエネルギを管理して節
約する様に、ヒートポンプ装置の運転を自動的に
制御する装置に関する。更に具体的に云えば、こ
の発明は、利用者による室温の要求を手動で書込
む為の、利用者によつて操作される操作盤を形成
するマイクロプロセツサをベースとした第1の電
子回路と、この操作盤に接続されていて、手動で
制御される従来のヒートポンプに較べて運転経費
を少なくして、効率よく利用者の要求に合う様に
ヒートポンプを運転するヒートポンプ装置の制御
器を形成する、マイクロプロセツサをベースとし
た第2の電子回路とを用いる。 ヒートポンプ装置は従来周知であり、典型的に
は、加熱様式では、加熱容量として2つ又は更に
多くの状態又はレベルを持つている。普通、第1
の状態はヒートポンプの圧縮機及び関連した冷媒
回路だけを運転し、屋外空気又は他の熱貯蔵源か
らの熱エネルギを、加熱しようとする屋内の密閉
された空間へ伝達する。単一速度ヒートポンプで
は、加熱容量を一層高い状態又はレベルに変える
には、電気抵抗条片加熱器の様な補助熱源を1つ
又は更に多く使う。多段速度圧縮機を持つヒート
ポンプでは、圧縮機の速度を変え、これによつて
屋外空間から屋内の密閉された空間への伝熱率を
変えることにより、加熱容量の付加的な状態又は
レベルを持たせることが出来る。この様な場合に
於て、加熱容量の一層高い状態は低い状態よりも
効率が要い。第1の状態、即ち圧縮機だけが運転
される状態が最も効率が良い。冷却様式で運転す
る時、動作容量の可変の状態を発生するには、圧
縮機を2段又は更に多くの動作速度で運転するし
かない。こうすることによつて屋内の密閉された
空間から屋外の空間への熱交換率を変える。 一般的にこの様な従来のヒートポンプの運転の
制御は、加熱容量の各レベルに対して別個の温度
感知装置集成体及び切換え装置を含む電気機械的
な形式のサーモスタツトによつている。こういう
温度感知装置集成体は機械的に相互接続されてい
るのが普通であり、熱容量の一層大きい段階へと
第2段等を付勢する為には、室温が第1段の動作
点より下がること又はアンダーシユートが起らな
ければならない。例えば建物に人が居ない禁止の
間、設定点、即ち所望の室温設定値を下げ、その
後人が居る期間の間は、設定点を高めることによ
つて、装置の効率を高めようとして、こういう従
来のサーモスタツトを手動で操作すると、ヒート
ポンプがこの様に温度を下げた状態から回復する
間、効率の悪い動作様式になる。その理由は、こ
の形式のサーモスタツトは室温を高める為にヒー
トポンプ段をその最大容量まで直ちに増加し、こ
うして室温が設定点の温度に達するまで、効率が
一番悪い動作様式で絶えず動作するからである。 加熱及び冷却用の圧縮機の動作容量を可変にし
た改良されたヒートポンプが開発されている。然
し、この様な従来の可変容量装置の意図する利点
も、あらゆる状況の下で所望の結果を達成する為
に、ポンプを圧縮機の高い動作容量又は低い動作
容量のいずれで運転すべきかを決定するのが利用
者にとつては極めて困難であるから大部分実現さ
れないでいる。更に、従来の形式のサーモスタツ
トは複雑であつて、かなりの温度低下が起る。更
に、高い容量又は低い容量の加熱又は冷却作用が
所定の期間にわたつて必要になることがあるが、
加熱及び冷却速度に影響を及ぼす種々の変数に短
期的な変化が任意の時に起ることがあり、それに
応答してヒートポンプの加熱又は冷却容量を一時
的に変化することが、その効率を改善し、然も実
用的な妥当な時間内に利用者の条件を充たすこと
が出来る。加熱及び冷却効率に影響する種々の変
数としては、所望の室温と実際の室温の差(温度
誤差)だけでなく、二、三挙げるだけでも、屋内
温度及び屋外温度の時間的な変化率がある。従つ
て、この様な従来の自動的でない可変容量ヒート
ポンプの利用者に、これら全ての変数を絶えず測
定して、その時々に、ヒートポンプを常に最も効
率のよい容量で運転する為に当然要求される比較
的複雑な計算に従事することを期待することは出
来ない。 この発明は、ヒートポンプ装置の運転状態、従
つてそのエネルギ使用量を、ヒートポンプ装置に
よつて制御される室温の変化率の関数として自動
的に制御する様な、多重状態ヒートポンプ装置を
制御する方法並びにその為のエネルギ管理装置を
提供する。 この発明は実際の室温と所望の温度設定値の間
の温度差に従つてヒートポンプ装置のエネルギ使
用量を制御して、妥当な時間内に所望の温度に達
する様にしながら、エネルギの過度の使用を避け
る様にした、多重状態ヒートポンプに対する制御
方法並びにエネルギ管理制御装置を提供する。 更にこの発明は、利用者が知覚する、ヒートポ
ンプ装置によつて作り出された快適さを高める様
な形で、屋外温度の予定の関数として、利用者が
挿入した室温設定値と異なることのある目標温度
まで、或る運転状態で制御される様なヒートポン
プ装置を提供する。 即ち、この発明の1面では、密閉された空間の
温度を所望の温度レベルにする為に多重状態ヒー
トポンプ装置が運転されている間、エネルギ使用
量を最小限に抑える様に、多重状態ヒートポンプ
装置を制御する方法を提供する。この方法は、所
望の温度を表わす目標温度の値を設定し、密閉さ
れた空間の実際の温度を感知し、実際の温度及び
目標温度の間の差に応答してヒートポンプ装置の
運転を開始する工程を含む。この発明のこの面に
よる方法は、更に、ヒートポンプ装置の運転状態
をエネルギ使用量が一層大きいレベルへ増加させ
るのを禁止する予め選ばれた期間が切れた時に、
実際の温度の時間的な変化率を測定し、実際の温
度の時間的な変化率が予定の期間内に目標温度に
実質的に到達するのに必要とされる値より小さい
時にだけ、予め選ばれた期間が切れた時に、ヒー
トポンプ装置を次に高い運転状態へ増加させる段
階を含む。 この発明の方法の別の1面として、実際の温度
と目標温度の間に差が感知された時、密閉された
空間の実際の温度を目標温度に向つて変え始める
のに必要な、最もエネルギ効率のよい運転状態で
ヒートポンプの運転を開始し、その後、一定期間
の間、運転状態のそれ以上の増加を禁止し、その
間、実際の温度の時間的な変化率を測定する。即
ち、この発明の方法のこの面では、実際の温度の
変化率が、禁止期間が切れた時に存在する、実際
の温度と目標温度の間の差の大きさに対して有効
な予定の判断基準の値に合わない時にだけ、禁止
期間が切れた時に状態変更の増加を開始する。予
定の判断基準の値は、ヒートポンプ装置の運転を
初めて開始してから一時間という様な予め選ばれ
た期間内に目標温度に到達するのに必要な実際の
温度の変化率を表わす。 この発明の別の面として、いずれもエネルギ使
用量の異なるレベルを表わす複数個の運転状態を
持つヒートポンプ装置に対するエネルギ使用量管
理装置を提供する。エネルギ使用量管理装置は、
密閉された空間の実際の温度を感知する手段と、
密閉された空間の所望の温度設定値を定める利用
者によつて操作される手段とを有する。更にこの
発明の管理装置は、運転状態の変更が行われる様
な、実際の温度と所望の温度の間の温度差の複数
個の値で構成された運転状態変更判断基準表を構
成する手段を含む。状態間の変更を生ずる様な温
度差の幅は、状態内の変更を生ずる様な温度差の
幅より実質的に大きく、例えば2倍であることが
好ましい。「状態間の変更」とは、直前の状態変
化の方向と同じ向きに隣合つた運転状態の一方か
ら他方へ変わる時の変化である。「状態内の変更」
とは、直前の状態変化の方向と反対向きに隣合つ
た運転状態の一方から他方へ変わる時の変化であ
る。この発明のエネルギ使用量管理装置は、感知
された実際の温度を所望の温度設定値と比較して
その間の差を決定する手段と、この温度差を状態
変更判断基準表と比較して、特定の運転状態の変
更を行うかどうかを表わす制御作用を取出す手段
とを有する。更に装置が、所望の制御作用に応答
して、ヒートポンプ装置の運転状態を、実際の温
度を予め選ばれた期間内に所望の温度設定値まで
持つて来るのに必要な特定の状態に変更する手段
を含む。 この発明の更に別の面として、エネルギ使用量
管理装置には、密閉された空間の外部の温度を感
知して、利用者が知覚する、ヒートポンプによつ
て提供された快適さを改善する様に、外部の温度
と利用者によつて挿入された温度設定値の間の差
の予定の関数として、利用者によつて挿入された
所望の温度設定値を上向きに調節する手段を設け
る。 第1図には、この発明の好ましい1実施例とし
て、2段速度圧縮機10、2段速度屋外フアン1
2(第1図にF2とも記す)、屋外熱交換器コイル
14及び流体切換え弁16を普通の部品として持
つヒートポンプ装置が示されている。弁16は、
装置の動作を加熱様式及び冷却様式(霜取り動作
を含む)の間で切換える為に、一連の配管18
a,18b,18c、屋外コイル14及び屋内熱
交換器コイル20を通る流体冷媒の流れの向きを
逆転する手段になる。一連の矢印22は、装置が
加熱様式で動作している時の配管18a,18
b,18cを通る冷媒の流れの向きを示すものと
解されたい。冷媒は、装置が霜取り動作の遂行を
含めて、冷却様式で動作している時、矢印22と
は反対向きに配管18a,18b,18cを流れ
る。冷媒は常に弁16から配管24を介して圧縮
機10の低圧入口側へ流れ、且つ装置が加熱様式
又は冷却様式のいずれで動作しているかに関係な
く、配管26を矢印28で示す向きに、圧縮機1
0の高圧出力ポートから弁16へ流れる。 装置が加熱様式で動作している時、普通の流体
膨張弁30が冷媒をその中で急速に膨張させて、
冷媒を屋外コイル14の低温側の端に入る直前
に、閉流体回路内で最低温度まで冷却する。普通
の一方逆止弁32が加熱様式の動作中は常に冷媒
が弁30に側路される様に、冷媒がその中を流れ
るのを禁止するが、装置が霜取り動作をしている
か或いはその他の冷却様式の動作をしている時に
は、冷媒が自由に通過出来る様にする。第2の一
方逆止弁34が、装置が加熱様式で動作する時
は、屋内コイル20から配管18cに冷媒が自由
に流れる様にするが、霜取り動作及び冷却様式の
動作中、配管18cからの冷媒を普通の流体制限
器又は毛細管36を介してコイル20に通す。 点線38は、装置によつて空気調和をしようと
する建物又は囲まれた構造を表わし、この中に装
置の流体導通回路の全ての屋内部品が配置されて
いる。第1図の装置の他の部品としては、2段速
度屋内フアン40(第1図にF1とも記す)及び
1対の抵抗加熱素子又は条片加熱器42,44が
ある。圧縮機10、フアン12,40及び条片加
熱器42,44は、例えば商業的に利用し得る普
通の単相240ボルト電源の様な普通の電圧源46
から給電される。 この発明の考えとして、第1図にはプログラム
形電子装置制御器48も示されている。この制御
器は、とりわけ、以下説明する様に、装置の種々
の加熱及び冷却状態を制御して、利用者の要求並
びに快適さの条件と見合つて、ヒートポンプ動作
のエネルギ効率を改善する様になつている。装置
の操作盤50が種々の入力キー、表示レジスタ及
び関連した論理回路を持つていて、制御データを
手作業で装置に入力することが出力る様にする。
制御器48と操作盤50の間に接続された適当な
ケーブル又は配線52により、操作盤を制御器4
8の近くに、又は装置に制御データを入力するの
に便利と考えられる任意の離れた場所に配置する
ことが出来る様にしている。 指令があると、制御器48が弁16のソレノイ
ド・コイル54に適当な作動電圧を印加してその
状態を切換え、配管18a,18b,18c及び
熱交換器コイル14,20を通る冷媒の流れを逆
転して、装置を加熱様式から冷却様式に切換え
る。同様に、制御器48が霜取りリレー56、屋
外フアン速度リレー58、高速圧縮機リレー6
0、低速圧縮機リレー62及び屋内フアン速度リ
レー64を含む一連のリレーに対し、適当な作動
電圧を印加する。制御器48によつて制御される
他のリレーとしては、コイル68及び連動した3
組の接点70a,70b,70cで構成された屋
内フアン電源オン・リレー66、コイル74及び
連動した2組の接点76a,76bで構成された
第1の条片加熱器電源オン・リレー72、及びコ
イル80と連動した2組の接点82a,82bで
構成された第2の条片加熱器電源オン・リレー7
8がある。屋内フアン電源オン・リレー66が付
勢されない限り、いずれの条片加熱器42,44
も付勢することが出来ず、リレー64が脱勢され
ているか付勢されているかに応じて、フアン40
が低速又は高速で動作する様になつていることに
注意されたい。一組の常閉接点86が、リレー6
6が付勢され且つリレー64が脱勢されている
時、フアン40の低速コイルを付勢して低速フア
ン動作が出来る様にする。逆に、一組の常開接点
88は、両方のリレー64,66が付勢された
時、閉じてフアン40の高速コイルを付勢し、高
速フアン動作が出来る様にする。リレー58が同
様に屋外フアン12の動作速度を制御する。即
ち、リレー56,58が脱勢されている時は低速
動作、リレー56が脱勢され且つリレー58が付
勢されている時は高速動作を行わせる。フアン・
リレー66が付勢された時、制御器48がリレー
72だけを付勢するか或いはリレー72,78の
両方を付勢するかに応じて、条片加熱器42,4
4の一方又は両方を付勢することが出来る。 次に第2図の線図について特に説明すると、
こゝには第1図の装置の種々の運転状態及びそれ
がとり得る状態の変化が図式的に示されている。
この発明の現在好ましいと考えられる実施例で
は、1乃至4の番号を付けた円で表わす4つの加
熱状態、5乃至7の番号を付けた円で表わす3つ
の霜取り動作状態、及び9並びに10の番号を付け
た円で表わす2つの圧縮機付勢冷却状態がある。
状態0及び8は夫々加熱及び冷却のオフ状態であ
り、この時、第1図の両方の圧縮機速度リレー6
0,62が脱勢されていると云う点で、圧縮機1
0は不作動になる。第1図の装置がオフ状態0又
は8のいずれかにある時、屋内フアン40は不作
動でも或いは低速で動作していてもよく、この時
リレー64は脱勢され、リレー66は脱勢されて
いても付勢されていてもよい。表は、第2図の
装置の各々の運転状態に対する第1図の装置の種
種の部品の状態を示す。表の種々の場所に現わ
れる「オン」と云う言葉は、表の一番左側でその
行に記された部品が付勢されることを意味する。
表の空白位置は、対応する部品が脱勢されている
ことを示す。
くして、利用者による室温の要求に応じる様にヒ
ートポンプ装置が使用するエネルギを管理して節
約する様に、ヒートポンプ装置の運転を自動的に
制御する装置に関する。更に具体的に云えば、こ
の発明は、利用者による室温の要求を手動で書込
む為の、利用者によつて操作される操作盤を形成
するマイクロプロセツサをベースとした第1の電
子回路と、この操作盤に接続されていて、手動で
制御される従来のヒートポンプに較べて運転経費
を少なくして、効率よく利用者の要求に合う様に
ヒートポンプを運転するヒートポンプ装置の制御
器を形成する、マイクロプロセツサをベースとし
た第2の電子回路とを用いる。 ヒートポンプ装置は従来周知であり、典型的に
は、加熱様式では、加熱容量として2つ又は更に
多くの状態又はレベルを持つている。普通、第1
の状態はヒートポンプの圧縮機及び関連した冷媒
回路だけを運転し、屋外空気又は他の熱貯蔵源か
らの熱エネルギを、加熱しようとする屋内の密閉
された空間へ伝達する。単一速度ヒートポンプで
は、加熱容量を一層高い状態又はレベルに変える
には、電気抵抗条片加熱器の様な補助熱源を1つ
又は更に多く使う。多段速度圧縮機を持つヒート
ポンプでは、圧縮機の速度を変え、これによつて
屋外空間から屋内の密閉された空間への伝熱率を
変えることにより、加熱容量の付加的な状態又は
レベルを持たせることが出来る。この様な場合に
於て、加熱容量の一層高い状態は低い状態よりも
効率が要い。第1の状態、即ち圧縮機だけが運転
される状態が最も効率が良い。冷却様式で運転す
る時、動作容量の可変の状態を発生するには、圧
縮機を2段又は更に多くの動作速度で運転するし
かない。こうすることによつて屋内の密閉された
空間から屋外の空間への熱交換率を変える。 一般的にこの様な従来のヒートポンプの運転の
制御は、加熱容量の各レベルに対して別個の温度
感知装置集成体及び切換え装置を含む電気機械的
な形式のサーモスタツトによつている。こういう
温度感知装置集成体は機械的に相互接続されてい
るのが普通であり、熱容量の一層大きい段階へと
第2段等を付勢する為には、室温が第1段の動作
点より下がること又はアンダーシユートが起らな
ければならない。例えば建物に人が居ない禁止の
間、設定点、即ち所望の室温設定値を下げ、その
後人が居る期間の間は、設定点を高めることによ
つて、装置の効率を高めようとして、こういう従
来のサーモスタツトを手動で操作すると、ヒート
ポンプがこの様に温度を下げた状態から回復する
間、効率の悪い動作様式になる。その理由は、こ
の形式のサーモスタツトは室温を高める為にヒー
トポンプ段をその最大容量まで直ちに増加し、こ
うして室温が設定点の温度に達するまで、効率が
一番悪い動作様式で絶えず動作するからである。 加熱及び冷却用の圧縮機の動作容量を可変にし
た改良されたヒートポンプが開発されている。然
し、この様な従来の可変容量装置の意図する利点
も、あらゆる状況の下で所望の結果を達成する為
に、ポンプを圧縮機の高い動作容量又は低い動作
容量のいずれで運転すべきかを決定するのが利用
者にとつては極めて困難であるから大部分実現さ
れないでいる。更に、従来の形式のサーモスタツ
トは複雑であつて、かなりの温度低下が起る。更
に、高い容量又は低い容量の加熱又は冷却作用が
所定の期間にわたつて必要になることがあるが、
加熱及び冷却速度に影響を及ぼす種々の変数に短
期的な変化が任意の時に起ることがあり、それに
応答してヒートポンプの加熱又は冷却容量を一時
的に変化することが、その効率を改善し、然も実
用的な妥当な時間内に利用者の条件を充たすこと
が出来る。加熱及び冷却効率に影響する種々の変
数としては、所望の室温と実際の室温の差(温度
誤差)だけでなく、二、三挙げるだけでも、屋内
温度及び屋外温度の時間的な変化率がある。従つ
て、この様な従来の自動的でない可変容量ヒート
ポンプの利用者に、これら全ての変数を絶えず測
定して、その時々に、ヒートポンプを常に最も効
率のよい容量で運転する為に当然要求される比較
的複雑な計算に従事することを期待することは出
来ない。 この発明は、ヒートポンプ装置の運転状態、従
つてそのエネルギ使用量を、ヒートポンプ装置に
よつて制御される室温の変化率の関数として自動
的に制御する様な、多重状態ヒートポンプ装置を
制御する方法並びにその為のエネルギ管理装置を
提供する。 この発明は実際の室温と所望の温度設定値の間
の温度差に従つてヒートポンプ装置のエネルギ使
用量を制御して、妥当な時間内に所望の温度に達
する様にしながら、エネルギの過度の使用を避け
る様にした、多重状態ヒートポンプに対する制御
方法並びにエネルギ管理制御装置を提供する。 更にこの発明は、利用者が知覚する、ヒートポ
ンプ装置によつて作り出された快適さを高める様
な形で、屋外温度の予定の関数として、利用者が
挿入した室温設定値と異なることのある目標温度
まで、或る運転状態で制御される様なヒートポン
プ装置を提供する。 即ち、この発明の1面では、密閉された空間の
温度を所望の温度レベルにする為に多重状態ヒー
トポンプ装置が運転されている間、エネルギ使用
量を最小限に抑える様に、多重状態ヒートポンプ
装置を制御する方法を提供する。この方法は、所
望の温度を表わす目標温度の値を設定し、密閉さ
れた空間の実際の温度を感知し、実際の温度及び
目標温度の間の差に応答してヒートポンプ装置の
運転を開始する工程を含む。この発明のこの面に
よる方法は、更に、ヒートポンプ装置の運転状態
をエネルギ使用量が一層大きいレベルへ増加させ
るのを禁止する予め選ばれた期間が切れた時に、
実際の温度の時間的な変化率を測定し、実際の温
度の時間的な変化率が予定の期間内に目標温度に
実質的に到達するのに必要とされる値より小さい
時にだけ、予め選ばれた期間が切れた時に、ヒー
トポンプ装置を次に高い運転状態へ増加させる段
階を含む。 この発明の方法の別の1面として、実際の温度
と目標温度の間に差が感知された時、密閉された
空間の実際の温度を目標温度に向つて変え始める
のに必要な、最もエネルギ効率のよい運転状態で
ヒートポンプの運転を開始し、その後、一定期間
の間、運転状態のそれ以上の増加を禁止し、その
間、実際の温度の時間的な変化率を測定する。即
ち、この発明の方法のこの面では、実際の温度の
変化率が、禁止期間が切れた時に存在する、実際
の温度と目標温度の間の差の大きさに対して有効
な予定の判断基準の値に合わない時にだけ、禁止
期間が切れた時に状態変更の増加を開始する。予
定の判断基準の値は、ヒートポンプ装置の運転を
初めて開始してから一時間という様な予め選ばれ
た期間内に目標温度に到達するのに必要な実際の
温度の変化率を表わす。 この発明の別の面として、いずれもエネルギ使
用量の異なるレベルを表わす複数個の運転状態を
持つヒートポンプ装置に対するエネルギ使用量管
理装置を提供する。エネルギ使用量管理装置は、
密閉された空間の実際の温度を感知する手段と、
密閉された空間の所望の温度設定値を定める利用
者によつて操作される手段とを有する。更にこの
発明の管理装置は、運転状態の変更が行われる様
な、実際の温度と所望の温度の間の温度差の複数
個の値で構成された運転状態変更判断基準表を構
成する手段を含む。状態間の変更を生ずる様な温
度差の幅は、状態内の変更を生ずる様な温度差の
幅より実質的に大きく、例えば2倍であることが
好ましい。「状態間の変更」とは、直前の状態変
化の方向と同じ向きに隣合つた運転状態の一方か
ら他方へ変わる時の変化である。「状態内の変更」
とは、直前の状態変化の方向と反対向きに隣合つ
た運転状態の一方から他方へ変わる時の変化であ
る。この発明のエネルギ使用量管理装置は、感知
された実際の温度を所望の温度設定値と比較して
その間の差を決定する手段と、この温度差を状態
変更判断基準表と比較して、特定の運転状態の変
更を行うかどうかを表わす制御作用を取出す手段
とを有する。更に装置が、所望の制御作用に応答
して、ヒートポンプ装置の運転状態を、実際の温
度を予め選ばれた期間内に所望の温度設定値まで
持つて来るのに必要な特定の状態に変更する手段
を含む。 この発明の更に別の面として、エネルギ使用量
管理装置には、密閉された空間の外部の温度を感
知して、利用者が知覚する、ヒートポンプによつ
て提供された快適さを改善する様に、外部の温度
と利用者によつて挿入された温度設定値の間の差
の予定の関数として、利用者によつて挿入された
所望の温度設定値を上向きに調節する手段を設け
る。 第1図には、この発明の好ましい1実施例とし
て、2段速度圧縮機10、2段速度屋外フアン1
2(第1図にF2とも記す)、屋外熱交換器コイル
14及び流体切換え弁16を普通の部品として持
つヒートポンプ装置が示されている。弁16は、
装置の動作を加熱様式及び冷却様式(霜取り動作
を含む)の間で切換える為に、一連の配管18
a,18b,18c、屋外コイル14及び屋内熱
交換器コイル20を通る流体冷媒の流れの向きを
逆転する手段になる。一連の矢印22は、装置が
加熱様式で動作している時の配管18a,18
b,18cを通る冷媒の流れの向きを示すものと
解されたい。冷媒は、装置が霜取り動作の遂行を
含めて、冷却様式で動作している時、矢印22と
は反対向きに配管18a,18b,18cを流れ
る。冷媒は常に弁16から配管24を介して圧縮
機10の低圧入口側へ流れ、且つ装置が加熱様式
又は冷却様式のいずれで動作しているかに関係な
く、配管26を矢印28で示す向きに、圧縮機1
0の高圧出力ポートから弁16へ流れる。 装置が加熱様式で動作している時、普通の流体
膨張弁30が冷媒をその中で急速に膨張させて、
冷媒を屋外コイル14の低温側の端に入る直前
に、閉流体回路内で最低温度まで冷却する。普通
の一方逆止弁32が加熱様式の動作中は常に冷媒
が弁30に側路される様に、冷媒がその中を流れ
るのを禁止するが、装置が霜取り動作をしている
か或いはその他の冷却様式の動作をしている時に
は、冷媒が自由に通過出来る様にする。第2の一
方逆止弁34が、装置が加熱様式で動作する時
は、屋内コイル20から配管18cに冷媒が自由
に流れる様にするが、霜取り動作及び冷却様式の
動作中、配管18cからの冷媒を普通の流体制限
器又は毛細管36を介してコイル20に通す。 点線38は、装置によつて空気調和をしようと
する建物又は囲まれた構造を表わし、この中に装
置の流体導通回路の全ての屋内部品が配置されて
いる。第1図の装置の他の部品としては、2段速
度屋内フアン40(第1図にF1とも記す)及び
1対の抵抗加熱素子又は条片加熱器42,44が
ある。圧縮機10、フアン12,40及び条片加
熱器42,44は、例えば商業的に利用し得る普
通の単相240ボルト電源の様な普通の電圧源46
から給電される。 この発明の考えとして、第1図にはプログラム
形電子装置制御器48も示されている。この制御
器は、とりわけ、以下説明する様に、装置の種々
の加熱及び冷却状態を制御して、利用者の要求並
びに快適さの条件と見合つて、ヒートポンプ動作
のエネルギ効率を改善する様になつている。装置
の操作盤50が種々の入力キー、表示レジスタ及
び関連した論理回路を持つていて、制御データを
手作業で装置に入力することが出力る様にする。
制御器48と操作盤50の間に接続された適当な
ケーブル又は配線52により、操作盤を制御器4
8の近くに、又は装置に制御データを入力するの
に便利と考えられる任意の離れた場所に配置する
ことが出来る様にしている。 指令があると、制御器48が弁16のソレノイ
ド・コイル54に適当な作動電圧を印加してその
状態を切換え、配管18a,18b,18c及び
熱交換器コイル14,20を通る冷媒の流れを逆
転して、装置を加熱様式から冷却様式に切換え
る。同様に、制御器48が霜取りリレー56、屋
外フアン速度リレー58、高速圧縮機リレー6
0、低速圧縮機リレー62及び屋内フアン速度リ
レー64を含む一連のリレーに対し、適当な作動
電圧を印加する。制御器48によつて制御される
他のリレーとしては、コイル68及び連動した3
組の接点70a,70b,70cで構成された屋
内フアン電源オン・リレー66、コイル74及び
連動した2組の接点76a,76bで構成された
第1の条片加熱器電源オン・リレー72、及びコ
イル80と連動した2組の接点82a,82bで
構成された第2の条片加熱器電源オン・リレー7
8がある。屋内フアン電源オン・リレー66が付
勢されない限り、いずれの条片加熱器42,44
も付勢することが出来ず、リレー64が脱勢され
ているか付勢されているかに応じて、フアン40
が低速又は高速で動作する様になつていることに
注意されたい。一組の常閉接点86が、リレー6
6が付勢され且つリレー64が脱勢されている
時、フアン40の低速コイルを付勢して低速フア
ン動作が出来る様にする。逆に、一組の常開接点
88は、両方のリレー64,66が付勢された
時、閉じてフアン40の高速コイルを付勢し、高
速フアン動作が出来る様にする。リレー58が同
様に屋外フアン12の動作速度を制御する。即
ち、リレー56,58が脱勢されている時は低速
動作、リレー56が脱勢され且つリレー58が付
勢されている時は高速動作を行わせる。フアン・
リレー66が付勢された時、制御器48がリレー
72だけを付勢するか或いはリレー72,78の
両方を付勢するかに応じて、条片加熱器42,4
4の一方又は両方を付勢することが出来る。 次に第2図の線図について特に説明すると、
こゝには第1図の装置の種々の運転状態及びそれ
がとり得る状態の変化が図式的に示されている。
この発明の現在好ましいと考えられる実施例で
は、1乃至4の番号を付けた円で表わす4つの加
熱状態、5乃至7の番号を付けた円で表わす3つ
の霜取り動作状態、及び9並びに10の番号を付け
た円で表わす2つの圧縮機付勢冷却状態がある。
状態0及び8は夫々加熱及び冷却のオフ状態であ
り、この時、第1図の両方の圧縮機速度リレー6
0,62が脱勢されていると云う点で、圧縮機1
0は不作動になる。第1図の装置がオフ状態0又
は8のいずれかにある時、屋内フアン40は不作
動でも或いは低速で動作していてもよく、この時
リレー64は脱勢され、リレー66は脱勢されて
いても付勢されていてもよい。表は、第2図の
装置の各々の運転状態に対する第1図の装置の種
種の部品の状態を示す。表の種々の場所に現わ
れる「オン」と云う言葉は、表の一番左側でその
行に記された部品が付勢されることを意味する。
表の空白位置は、対応する部品が脱勢されている
ことを示す。
【表】
最低容量の加熱状態である状態1は、圧縮機1
0が低速で運転される時に起り、容量が次に高い
加熱状態である状態2は、圧縮機10が高速で運
転される時に起る。状態1及び2の両方では、条
片加熱器42,44は不作動である。状態3は、
第1の条片加熱器42が付勢されると共に高速圧
縮機動作がある時に起り、装置の容量が最大の加
熱状態である状態4は、高速圧縮機動作と共に両
方の条片加熱器42,44が付勢される時に起
る。加熱状態1乃至4の全てに於て、霜取りリレ
ー56及び弁16は脱勢されている。第2図で、
加熱状態の増加は状態1から状態2へ、次いで状
態3へと云うように逐次的に起らなければなら
ず、中間の状態を飛越し又は側路することは許さ
れないことに注意されたい。他方、加熱状態は中
間の加熱状態を側路せずに逐次的に下降させるこ
とが出来るが、利用者が手動で新しい設定点を入
力するか、或いは装置が所定の1つの加熱状態に
ある時点で自動的な設定点の変更が行われた時の
ように、建物38内の所要の温度レベルが充たさ
れた場合には、加熱状態1乃至4の内の任意の1
つから直接的に加熱オフの状態0へ戻すことも可
能である。 各々の加熱状態0乃至4の内の一層高い方の状
態は、装置の動作でエネルギ使用量の一層高いレ
ベルに相当し、従つてそれに対応して動作効率が
一層低い。この為、状態を変更するための規則
は、好ましい運転状態が利用者の要求を満足する
最低の運転状態である様になつている。利用者に
よる室温の要求は、利用者が希望する室温を表わ
す設定点温度の設定により、操作盤50を介して
制御回路に挿入され又は入力される。この設定点
温度は、直接的に使うにしても、或いは後で説明
する様に屋外温度の関数として修正するにして
も、目標温度を表わす。装置の制御器48でこの
目標温度は感知された実際の室温と比較され、ヒ
ートポンプ装置の運転状態を定める。第1図の装
置に対する例として挙げた下記の規則は、加熱状
態即ち状態0乃至4の変更に適用される。これら
の規則中に示されているΔ検査判断基準は後で第
4図の説明の時に更に詳しく説明する。
0が低速で運転される時に起り、容量が次に高い
加熱状態である状態2は、圧縮機10が高速で運
転される時に起る。状態1及び2の両方では、条
片加熱器42,44は不作動である。状態3は、
第1の条片加熱器42が付勢されると共に高速圧
縮機動作がある時に起り、装置の容量が最大の加
熱状態である状態4は、高速圧縮機動作と共に両
方の条片加熱器42,44が付勢される時に起
る。加熱状態1乃至4の全てに於て、霜取りリレ
ー56及び弁16は脱勢されている。第2図で、
加熱状態の増加は状態1から状態2へ、次いで状
態3へと云うように逐次的に起らなければなら
ず、中間の状態を飛越し又は側路することは許さ
れないことに注意されたい。他方、加熱状態は中
間の加熱状態を側路せずに逐次的に下降させるこ
とが出来るが、利用者が手動で新しい設定点を入
力するか、或いは装置が所定の1つの加熱状態に
ある時点で自動的な設定点の変更が行われた時の
ように、建物38内の所要の温度レベルが充たさ
れた場合には、加熱状態1乃至4の内の任意の1
つから直接的に加熱オフの状態0へ戻すことも可
能である。 各々の加熱状態0乃至4の内の一層高い方の状
態は、装置の動作でエネルギ使用量の一層高いレ
ベルに相当し、従つてそれに対応して動作効率が
一層低い。この為、状態を変更するための規則
は、好ましい運転状態が利用者の要求を満足する
最低の運転状態である様になつている。利用者に
よる室温の要求は、利用者が希望する室温を表わ
す設定点温度の設定により、操作盤50を介して
制御回路に挿入され又は入力される。この設定点
温度は、直接的に使うにしても、或いは後で説明
する様に屋外温度の関数として修正するにして
も、目標温度を表わす。装置の制御器48でこの
目標温度は感知された実際の室温と比較され、ヒ
ートポンプ装置の運転状態を定める。第1図の装
置に対する例として挙げた下記の規則は、加熱状
態即ち状態0乃至4の変更に適用される。これら
の規則中に示されているΔ検査判断基準は後で第
4図の説明の時に更に詳しく説明する。
【表】
る。
【表】
た。
上に述べた様な状態変更が、ターンオンの前に
オフ状態0に5分間の最小時間を定め、状態の増
加又は下降の前に圧縮機オンの状態1及び2の
各々に10分間の最小時間を定め、状態を増加させ
る前に抵抗加熱の状態3に10分間の最小時間を定
め、且つ状態を下降させる前に抵抗加熱の状態3
及び4に5分間の最小時間を定めていることが認
められよう。この様な又は同様な最小期間を定め
るのは、始動の前に圧縮機の圧力を均等にするこ
とを保証する為、並びに或る加熱状態にある時間
がリレーのチヤタリングを除くのに十分である様
に保証する為、並びに装置の効率を改善する為で
ある。一旦始動したら、圧縮機は10分間と云う様
な少なくとも最小期間の間は動作を続けるべきで
あり、こうしてその始動損失を最小限にする。 霜取りを必要とする状態が発生した時、装置は
4つの加熱状態の内の任意の1つから直接的に霜
取り状態5へ切換えることが出来る。 装置が所定の加熱状態から状態5に入ることに
より、常に霜取りが開始されることに注意された
い。状態5は、圧縮機10が霜取り中高速で運転
される様な、多重圧縮機速度ヒートポンプ装置の
一時的な状態として設けられている。装置は、圧
縮機10が低速で運転されていた状態1から状態
5に入るかも知れないので、状態6での実際の霜
取り動作が開始される前に、圧縮機10が全速に
来る様に保証する為、一時的な状態5によつて数
秒の遅延時間が設けられる。この例では、装置が
状態5に約6秒間とゞまつてから状態6に移るこ
とが好ましい。この時、弁16及び霜取りリレー
56を付勢して、配管18a,18b,18cに
於ける冷媒の流れを逆転すると共に、屋外フアン
12の運転を停止する。装置が状態5に入ると、
第1の条片加熱器42が付勢され、若干正味の正
の熱量を建物38に加えて、こうしない場合に霜
取り中に起る建物を冷却する作用を打ち消す。建
物38の熱損失が過大であるか、或いは装置が長
期間霜取り状態にとゞまらなければならないか、
或いはその他の何等かの理由によつて装置が最低
霜取り状態にある間、建物の温度が低下する場
合、制御器48が装置を次に高い霜取り状態であ
る状態7に移す。この時第2の条片加熱器44を
付勢する。霜取り動作が完了すると、装置は状態
6又は7から、前に霜取り状態5に移つた時にあ
つた加熱状態に戻る。最初に装置があつた特定の
加熱状態に復帰した後、建物38内の所要の温度
レベルが充たされた場合等、装置は加熱オフ状態
即ち状態0に戻ることが出来る。利用者が霜取り
動作の進行中に、装置を加熱様式にする必要がな
くなつた場合、装置は直接的に加熱オフ状態0に
移る。 操作盤50を加熱様式から冷却様式に切換える
と、制御器48が装置を任意の加熱状態1乃至4
又は霜取り状態5乃至7から加熱オフ状態0へ切
換え、その後冷却オフ状態8に切換える。この
後、装置は最低容量の冷却状態である状態9に入
ることが出来る。前述の表に記す様に、屋内フ
アン40及び圧縮機10は冷却状態9では低速で
運転され(リレー64が脱勢され、リレー62が
付勢される)、装置がこれより容量の大きい冷却
状態10に入ると、高速運転(リレー60,64が
付勢される)に切換わる。 冷却状態8乃至10の内の一層高い方の状態は、
冷却動作中のエネルギ使用量の一層多いレベルに
相当し、従つて効率が一層低くなる。状態を変更
する例示的な規則は加熱状態の変更の規則と同様
であつて、第1図の装置については次の様に定め
ることが出来る。
上に述べた様な状態変更が、ターンオンの前に
オフ状態0に5分間の最小時間を定め、状態の増
加又は下降の前に圧縮機オンの状態1及び2の
各々に10分間の最小時間を定め、状態を増加させ
る前に抵抗加熱の状態3に10分間の最小時間を定
め、且つ状態を下降させる前に抵抗加熱の状態3
及び4に5分間の最小時間を定めていることが認
められよう。この様な又は同様な最小期間を定め
るのは、始動の前に圧縮機の圧力を均等にするこ
とを保証する為、並びに或る加熱状態にある時間
がリレーのチヤタリングを除くのに十分である様
に保証する為、並びに装置の効率を改善する為で
ある。一旦始動したら、圧縮機は10分間と云う様
な少なくとも最小期間の間は動作を続けるべきで
あり、こうしてその始動損失を最小限にする。 霜取りを必要とする状態が発生した時、装置は
4つの加熱状態の内の任意の1つから直接的に霜
取り状態5へ切換えることが出来る。 装置が所定の加熱状態から状態5に入ることに
より、常に霜取りが開始されることに注意された
い。状態5は、圧縮機10が霜取り中高速で運転
される様な、多重圧縮機速度ヒートポンプ装置の
一時的な状態として設けられている。装置は、圧
縮機10が低速で運転されていた状態1から状態
5に入るかも知れないので、状態6での実際の霜
取り動作が開始される前に、圧縮機10が全速に
来る様に保証する為、一時的な状態5によつて数
秒の遅延時間が設けられる。この例では、装置が
状態5に約6秒間とゞまつてから状態6に移るこ
とが好ましい。この時、弁16及び霜取りリレー
56を付勢して、配管18a,18b,18cに
於ける冷媒の流れを逆転すると共に、屋外フアン
12の運転を停止する。装置が状態5に入ると、
第1の条片加熱器42が付勢され、若干正味の正
の熱量を建物38に加えて、こうしない場合に霜
取り中に起る建物を冷却する作用を打ち消す。建
物38の熱損失が過大であるか、或いは装置が長
期間霜取り状態にとゞまらなければならないか、
或いはその他の何等かの理由によつて装置が最低
霜取り状態にある間、建物の温度が低下する場
合、制御器48が装置を次に高い霜取り状態であ
る状態7に移す。この時第2の条片加熱器44を
付勢する。霜取り動作が完了すると、装置は状態
6又は7から、前に霜取り状態5に移つた時にあ
つた加熱状態に戻る。最初に装置があつた特定の
加熱状態に復帰した後、建物38内の所要の温度
レベルが充たされた場合等、装置は加熱オフ状態
即ち状態0に戻ることが出来る。利用者が霜取り
動作の進行中に、装置を加熱様式にする必要がな
くなつた場合、装置は直接的に加熱オフ状態0に
移る。 操作盤50を加熱様式から冷却様式に切換える
と、制御器48が装置を任意の加熱状態1乃至4
又は霜取り状態5乃至7から加熱オフ状態0へ切
換え、その後冷却オフ状態8に切換える。この
後、装置は最低容量の冷却状態である状態9に入
ることが出来る。前述の表に記す様に、屋内フ
アン40及び圧縮機10は冷却状態9では低速で
運転され(リレー64が脱勢され、リレー62が
付勢される)、装置がこれより容量の大きい冷却
状態10に入ると、高速運転(リレー60,64が
付勢される)に切換わる。 冷却状態8乃至10の内の一層高い方の状態は、
冷却動作中のエネルギ使用量の一層多いレベルに
相当し、従つて効率が一層低くなる。状態を変更
する例示的な規則は加熱状態の変更の規則と同様
であつて、第1図の装置については次の様に定め
ることが出来る。
【表】
制御器48は、例えば55〓乃至95〓(13℃乃至
35℃)の様な選ばれた温度範囲内の任意の所望の
値に囲み38内の屋内温度を調整する様に、ヒー
トポンプを制御することが出来る。利用者がこの
制御範囲内に入る所望の屋内温度を選択し、所望
の温度(以下「設定点温度」と呼ぶ)を操作盤5
0に入力する。操作盤50が設定点温度を制御器
48に知らせ、制御器は屋外温度(第1図のT8)
に応じて設定点温度に小さな温度変分又は修正分
を加えて目標温度とし、装置は囲み38にこの目
標温度が読み取れる様にする。この発明の実際に
構成された実施例では、修正分は、屋外温度の値
に応じて、表に示す様に、0.25℃の変分で変わ
る。
35℃)の様な選ばれた温度範囲内の任意の所望の
値に囲み38内の屋内温度を調整する様に、ヒー
トポンプを制御することが出来る。利用者がこの
制御範囲内に入る所望の屋内温度を選択し、所望
の温度(以下「設定点温度」と呼ぶ)を操作盤5
0に入力する。操作盤50が設定点温度を制御器
48に知らせ、制御器は屋外温度(第1図のT8)
に応じて設定点温度に小さな温度変分又は修正分
を加えて目標温度とし、装置は囲み38にこの目
標温度が読み取れる様にする。この発明の実際に
構成された実施例では、修正分は、屋外温度の値
に応じて、表に示す様に、0.25℃の変分で変わ
る。
【表】
この為、設定点温度修正分は、加熱及び冷却の
両方の動作様式で利用者によつて設定され且つ操
作盤50に入力された設定点温度より僅かに高く
なる様に、装置が充たそうとする目標温度を設定
する。表に示す様に、加熱動作様式では、設定
点温度に加えられる修正分は、屋外温度が相次い
で低い方の温度の極限に下がるにつれて、増加す
る。こういう低温の屋外温度では、密閉された空
間の熱損失率はこれより穏やかな温度の時よりも
実質的に大きいことが理解されよう。より高い方
の状態にするのに必要な温度の低下と組合せて目
標温度を増加する目的は、屋外温度が低温である
時、修正分を使わない場合より、設定点に一層近
い室温で、ヒートポンプ装置を一層高い加熱状態
に入らせるか又はそれにとゞまる様にすることで
ある。正味の効果として、極めて低温の屋外状態
の下で、修正分を用いない場合に得られるより
も、室温は一層設定点温度に近く保たれる。他
方、装置が冷却様式で動作している時、修正分
は、屋外温度が上昇するにつれて、目標温度を段
階的に、設定点温度に対して予定量だけ増加させ
る。この様に階段状に増加する様に修正する正味
の効果として、設定点温度を制御用に直接的に使
つた場合よりも、一層高い室温では、装置を一層
低い冷却状態に入らせ又はとゞまらせ、こうして
屋外温度が高い期間の間、装置の動作効率を改善
する。目標温度をこの様に自動的に調節すること
は、夜間の様に屋外温度が比較的低い期間の間、
屋内空気の湿気を除く助けとしてヒートポンプ装
置を周期的に運転し、こうして室内の涼しさの感
じを強めることを保証するという利点もある。 この発明の重要な特徴として、特定の規則に従
つて且つ所定の或る状態が発生した時、制御装置
を或る加熱状態から別の状態へ並びに或る冷却状
態から別の状態へ変更するのを制御する様になつ
ている。こういう状態間の変更について云うと、
制御器48が、ヒートポンプ装置の運転状態の変
更が起る様な、実際の室温と所望の温度(設定点
又は修正した目標温度)との間の温度差の複数個
の値で構成された予めプログラムされた運転状態
変更判断基準表を持つている。例えば前に述べた
規則を用い、状態間の変更が生ずる様な温度差の
幅は、状態内の変更が起る様な温度差の幅よりも
実質的に大きく、例えば2倍にすることが好まし
い。前に述べた規則で云うと、好ましい状態間の
変更が起る様な温度差の幅は0.5℃であり、状態
内の場合の幅は0.25℃である。この明細書で云う
「状態間の変更」と云う言葉は、初めて最低の運
転状態に入る時、又は加熱様式或いは冷却様式の
いずれであつても、直前の状態変更と同じ向き、
即ち高い方又は低い方の状態へ、運転状態の間で
変わる時に起る変更を云う。これに対して、「状
態内の変更」とは、直前の状態変更と反対向きに
隣合つた運転状態の間で変わる時、即ち、事実
上、所定の状態を相次いでオン及びオフに転ずる
時に起る変更を云う。この時、制御器48は感知
装置T7からの感知された実際の温度、又は多数
の感知装置T7a−T7bを使う時は、感知された平
均温度に応答して、設定点又は目標温度からの温
度差を決定し、これを判断基準表と比較して、ヒ
ートポンプをその状態にすべき運転状態を定め、
適切な場合、こうして指示された運転状態に達す
るのに必要な状態変更の向きを定める。 この発明の別の面では、所望の設定点又は目標
温度からの測定された温度差に基づいて適切な運
転状態を決定する他に、制御器48は、予め選ば
れた妥当な期間内に所望の温度状態を達成するの
に必要なものより以上のエネルギ使用量を要する
運転状態にヒートポンプ装置が不必要に入らない
様に保証する為に、状態変更のタイミングを制御
する様にも作用する。例えば、加熱様式にある
時、装置が1回の状態間の変更を行なつて一層低
い加熱状態、即ち状態1−3の内の所定の1つに
入つた後、排除又は禁止期間を設けて、この期間
の間は加熱状態の増加が起り得ない様にすること
が望ましいことが判つた。云い換えれば、一旦装
置が例えば加熱状態1に入つたら、選ばれた期間
の間、状態2への加熱容量の増加を禁止する。同
様に、一旦装置が状態1から状態2に移り又は状
態2から状態3に移つた時、禁止期間が切れるま
で、それ以上の状態の増加、即ち状態間の変更は
許さない。今の例では、10分間という状態増加禁
止時間を用いるが、選ばれる期間は大体設計上の
問題である。この様な状態増加禁止時間の目的
は、装置が所定の加熱状態に十分長い間とどまつ
て、この期間の初め及び終りに室温の測定を行
い、加熱容量を追加することを必要とせずに、予
め選ばれた妥当な期間(例えば60分間)内に室温
が目標温度に達するかどうか、或いはこの予め選
ばれた期間内に目標温度に達する為にこの予め選
ばれた期間が経過した時に状態の増加が必要であ
るかどうかを最初に決定する、かなりの信頼性を
持つ手段となり得る様にすることである。室温を
目標温度まで持つて来る為の予め選ばれた期間は
純粋に設計上の選択事項であるが、加熱を必要と
する所定の季節で装置の運転が行なわれる時の、
予想される多くの周知の変わり得る運転条件を考
慮に入れて、妥当な持続時間(例えば45乃至60分
間)にすべきである。この為、勿論、妥当な期間
内に目標温度に到達することが出来且つその後も
維持することが出来る様な、加熱様式の最低状態
で装置を運転することを要求することにより、平
均月間運転経費でみた装置のエネルギ効率を大い
に改善することが出来る。従つて、制御器48
は、装置が低い方の加熱状態1乃至3の内の任意
の所定の1つにあり、且つ室温が装置の現在の状
態で満足される温度範囲より低い様な10分間毎
に、「Δ検査」と云う言葉で呼ぶ解析を行う様に
なつている。更に、装置が加熱状態1乃至3の内
の任意の1つに切換わつた時、最初の10分間の状
態増加禁止期間が経過するまで、それ以上の状態
の増加を許さず、制御器48によつて最初のΔ検
査を行つて、加熱状態のそれ以上の増加の必要性
を判断することが出来る様にする。所定の加熱状
態で最初の10分間の期間が経過した後状態の増加
が許されないと、室温が装置の現在の状態で満足
される範囲内に来るまで、別の10分間の期間を開
始する。 表及びは、加熱及び冷却様式で状態の変更
を許すべき時を決定する為に、制御器48にある
マイクロコンピユータの適当なプログラムによつ
て適用されるΔ検査規則を示す。
両方の動作様式で利用者によつて設定され且つ操
作盤50に入力された設定点温度より僅かに高く
なる様に、装置が充たそうとする目標温度を設定
する。表に示す様に、加熱動作様式では、設定
点温度に加えられる修正分は、屋外温度が相次い
で低い方の温度の極限に下がるにつれて、増加す
る。こういう低温の屋外温度では、密閉された空
間の熱損失率はこれより穏やかな温度の時よりも
実質的に大きいことが理解されよう。より高い方
の状態にするのに必要な温度の低下と組合せて目
標温度を増加する目的は、屋外温度が低温である
時、修正分を使わない場合より、設定点に一層近
い室温で、ヒートポンプ装置を一層高い加熱状態
に入らせるか又はそれにとゞまる様にすることで
ある。正味の効果として、極めて低温の屋外状態
の下で、修正分を用いない場合に得られるより
も、室温は一層設定点温度に近く保たれる。他
方、装置が冷却様式で動作している時、修正分
は、屋外温度が上昇するにつれて、目標温度を段
階的に、設定点温度に対して予定量だけ増加させ
る。この様に階段状に増加する様に修正する正味
の効果として、設定点温度を制御用に直接的に使
つた場合よりも、一層高い室温では、装置を一層
低い冷却状態に入らせ又はとゞまらせ、こうして
屋外温度が高い期間の間、装置の動作効率を改善
する。目標温度をこの様に自動的に調節すること
は、夜間の様に屋外温度が比較的低い期間の間、
屋内空気の湿気を除く助けとしてヒートポンプ装
置を周期的に運転し、こうして室内の涼しさの感
じを強めることを保証するという利点もある。 この発明の重要な特徴として、特定の規則に従
つて且つ所定の或る状態が発生した時、制御装置
を或る加熱状態から別の状態へ並びに或る冷却状
態から別の状態へ変更するのを制御する様になつ
ている。こういう状態間の変更について云うと、
制御器48が、ヒートポンプ装置の運転状態の変
更が起る様な、実際の室温と所望の温度(設定点
又は修正した目標温度)との間の温度差の複数個
の値で構成された予めプログラムされた運転状態
変更判断基準表を持つている。例えば前に述べた
規則を用い、状態間の変更が生ずる様な温度差の
幅は、状態内の変更が起る様な温度差の幅よりも
実質的に大きく、例えば2倍にすることが好まし
い。前に述べた規則で云うと、好ましい状態間の
変更が起る様な温度差の幅は0.5℃であり、状態
内の場合の幅は0.25℃である。この明細書で云う
「状態間の変更」と云う言葉は、初めて最低の運
転状態に入る時、又は加熱様式或いは冷却様式の
いずれであつても、直前の状態変更と同じ向き、
即ち高い方又は低い方の状態へ、運転状態の間で
変わる時に起る変更を云う。これに対して、「状
態内の変更」とは、直前の状態変更と反対向きに
隣合つた運転状態の間で変わる時、即ち、事実
上、所定の状態を相次いでオン及びオフに転ずる
時に起る変更を云う。この時、制御器48は感知
装置T7からの感知された実際の温度、又は多数
の感知装置T7a−T7bを使う時は、感知された平
均温度に応答して、設定点又は目標温度からの温
度差を決定し、これを判断基準表と比較して、ヒ
ートポンプをその状態にすべき運転状態を定め、
適切な場合、こうして指示された運転状態に達す
るのに必要な状態変更の向きを定める。 この発明の別の面では、所望の設定点又は目標
温度からの測定された温度差に基づいて適切な運
転状態を決定する他に、制御器48は、予め選ば
れた妥当な期間内に所望の温度状態を達成するの
に必要なものより以上のエネルギ使用量を要する
運転状態にヒートポンプ装置が不必要に入らない
様に保証する為に、状態変更のタイミングを制御
する様にも作用する。例えば、加熱様式にある
時、装置が1回の状態間の変更を行なつて一層低
い加熱状態、即ち状態1−3の内の所定の1つに
入つた後、排除又は禁止期間を設けて、この期間
の間は加熱状態の増加が起り得ない様にすること
が望ましいことが判つた。云い換えれば、一旦装
置が例えば加熱状態1に入つたら、選ばれた期間
の間、状態2への加熱容量の増加を禁止する。同
様に、一旦装置が状態1から状態2に移り又は状
態2から状態3に移つた時、禁止期間が切れるま
で、それ以上の状態の増加、即ち状態間の変更は
許さない。今の例では、10分間という状態増加禁
止時間を用いるが、選ばれる期間は大体設計上の
問題である。この様な状態増加禁止時間の目的
は、装置が所定の加熱状態に十分長い間とどまつ
て、この期間の初め及び終りに室温の測定を行
い、加熱容量を追加することを必要とせずに、予
め選ばれた妥当な期間(例えば60分間)内に室温
が目標温度に達するかどうか、或いはこの予め選
ばれた期間内に目標温度に達する為にこの予め選
ばれた期間が経過した時に状態の増加が必要であ
るかどうかを最初に決定する、かなりの信頼性を
持つ手段となり得る様にすることである。室温を
目標温度まで持つて来る為の予め選ばれた期間は
純粋に設計上の選択事項であるが、加熱を必要と
する所定の季節で装置の運転が行なわれる時の、
予想される多くの周知の変わり得る運転条件を考
慮に入れて、妥当な持続時間(例えば45乃至60分
間)にすべきである。この為、勿論、妥当な期間
内に目標温度に到達することが出来且つその後も
維持することが出来る様な、加熱様式の最低状態
で装置を運転することを要求することにより、平
均月間運転経費でみた装置のエネルギ効率を大い
に改善することが出来る。従つて、制御器48
は、装置が低い方の加熱状態1乃至3の内の任意
の所定の1つにあり、且つ室温が装置の現在の状
態で満足される温度範囲より低い様な10分間毎
に、「Δ検査」と云う言葉で呼ぶ解析を行う様に
なつている。更に、装置が加熱状態1乃至3の内
の任意の1つに切換わつた時、最初の10分間の状
態増加禁止期間が経過するまで、それ以上の状態
の増加を許さず、制御器48によつて最初のΔ検
査を行つて、加熱状態のそれ以上の増加の必要性
を判断することが出来る様にする。所定の加熱状
態で最初の10分間の期間が経過した後状態の増加
が許されないと、室温が装置の現在の状態で満足
される範囲内に来るまで、別の10分間の期間を開
始する。 表及びは、加熱及び冷却様式で状態の変更
を許すべき時を決定する為に、制御器48にある
マイクロコンピユータの適当なプログラムによつ
て適用されるΔ検査規則を示す。
【表】
【表】
第3図には目標温度からの温度差“A”に基づ
くヒートポンプ装置の種々の加熱状態の変更の1
例がグラフで示されている。縦軸94は任意の所
望の目標温度からの差を℃で示し、目標温度は水
平の破線96で示してある。曲線98は室温に影
響する環境の変化並びにその結果起る種々の状態
変化の作用によつて、時間の関数として起る、目
標温度線96に対する室温の変化を示している。
曲線98は、状態の変更に関するこの発明の考え
を例示する為に仮説的に構成したものであつて、
必ずしも図示の圧縮した期間内の実際の温度変動
の自然に起る様子を表わすものではない。この例
で、環境の条件によつて室温が点108で目標温
度より下がつたと仮定すると、第1図の装置が状
態1に入り、圧縮機を低速でオンにする。室温が
0.25℃の状態内の動作の幅だけ目標温度より高い
点9に上昇すると、装置は、室温が点110で目
標温度より下がるまで、状態1をオフに転じ、点
110で再び状態1に入る。室温が引続いて0.5
℃の状態間の温度差の幅だけ下がり、即ち、実際
の室温が目標温度より0.5℃低い点112にまで
下がる様な環境状態であると仮定すると、この時
装置が状態2に入り、圧縮機を高速運転に変えて
装置の熱交換、即ち加熱作用を促進する。室温が
0.25℃の状態内の温度差の幅だけ上昇して点11
3に来ると、この後室温が点114に下がるま
で、装置は状態1に復帰し、点114で再び状態
2に入る。同様に、室温が連続的に下がると、点
116で状態3への状態間の変更が起り、点12
0で状態4への変更が起り、必要に応じて1つ又
は2つの補助抵抗加熱器を加える。点117,1
19でも状態内の変更が起る。 第4図は冷却状態の変更の具体的な1例を示し
ており、曲線124が、或る期間にわたる冷却状
態の種々の変更によつて生じた、破線126で表
わす任意の所望の目標温度レベルの上下の室温の
時間的に変わる変化を表わしている。室温のレベ
ルが目標温度のレベル126より上昇する時、冷
却状態8から9への最初の状態間の変更が起り、
これに対して、室温が目標温度より0.5℃高いレ
ベルまで上昇すると、状態9から状態10への冷却
状態の別の状態間の変更が起る。冷却状態の状態
内の変更は状態10から状態9及び状態9から状態
8への下降が示されており、これらは室温が逆転
して目標温度より0.25℃高い所まで下がるとき、
および目標温度より0.25℃だけ低い点まで下がる
時に起る。 第5図には装置の運転経過が示されている。こ
れは、目標温度を第1のレベル128から、第1
のレベル128より6℃高い第2のレベルへ急激
に上昇した後の60分間の期間の間に、装置が室温
T7a、T7bの平均値を上昇させる時のΔ検査判断
基準の作用を例示している。この様な急激な変化
は、典型的には、設定点温度が利用者の挿入によ
つて変更された場合、又は予め設定された禁止期
間が終了したことによつて起る。縦の線132で
示す時刻0に、レベル128からレベル130へ
の目標温度の上昇が起ると仮定する。更に、例え
ば時刻0に、室温が第1の目標温度レベル128
より0.25℃高く、この為、時刻0に目標温度を変
える直前に、装置はオフ加熱状態0にあり、即ち
室温が第1の目標温度を満足していると仮定す
る。時刻0に新しい目標温度レベル130に切換
えると、室温は突然に新しい目標温度レベル13
0より大体5.75℃低いことになり、この時装置は
直ちに加熱状態1に切換わる。装置が加熱状態1
に入つてから最初の10分間の期間の間、曲線13
4で示す室温が比較的ゆつくりと上昇すると仮定
する。最初の10分間の期間の終りに、曲線134
は点136で新しい目標温度130より−5.25℃
低い所まで上昇することを示している。然し、第
5図の一番右側並びに表で、室温(曲線13
4)が目標温度130より−5℃乃至−6℃低い
時(これが第5図の最初の10分間の期間の場合で
ある)、Δ検査判断基準により、室温曲線134
の上昇ΔAは、最初の10分間の点136で状態変
更が起らない様にする為には、少なくとも1.25℃
でなければならないことが判る。第5図の例で
は、この点で0.5℃の温度上昇ΔAしか起つていな
いから、次の10分間の期間の間の温度上昇を促進
する為に、状態1から状態2への加熱状態の増加
が起る。この為、Δ検査判断基準の作用により、
もとの温度上昇率を続ければ、レベル128から
レベル130への目標温度の変更の後、所望の60
分の期間内に新しい目標温度130に到達せず、
この為、ヒートポンプ装置の加熱状態を増加させ
ることによつて温度上昇率を加速する必要がある
と判断される。 2番目の10分間の期間の間、装置が今度は状態
2で運転されることにより、曲線134は、状態
2の一層大きな加熱容量によつて室温が2番目の
10分間の期間の間に一層速い速度で上昇するの
で、勾配が著しく正の向きに増加することを示し
ている。20分経つた点138で、装置は状態2に
於ける最初の10分間の運転期間を終り、この時、
制御器48でΔ検査判断基準を適用することによ
り、所望の60分の期間内に目標温度レベル130
まで室温を上げる為に、加熱状態を更に増加させ
ることが必要かどうかが決定される。20分経つた
点138で、2番目の10分間の期間の間に室温が
1.0℃より僅かに少ない分だけ上昇したことに注
意されたい。20分経つた点138に於ける室温が
目標温度130より4乃至5℃低いから、グラフ
の右側に示した適用されるΔ検査判断基準から、
時刻0から大体60分で目標温度130に到達しな
ければならないとすれば、少なくとも1℃/10分
間の室温の上昇が必要であることが判る。従つ
て、この20分経つた点138ではこの最低条件が
充たされていないから、状態2から状態3へ更に
状態の増加が許される。20分経つた点で状態2か
ら状態3へ増加した結果、曲線134の勾配は更
に上昇し、この為、点140で終る3番目の10分
間の期間の間、室温は1.0℃より多く上昇する。
30分経つた点140に於ける室温は目標温度13
0よりも3℃より僅か多い分だけ低い(目標より
3乃至4℃低い)。この温度差で適用されるΔ検
査判断基準から、直前の期間には0.75℃の温度上
昇しか要求されていないことが判る。この為、装
置がこの最低の温度上昇率の条件を充たしたの
で、所望の60分の期間内に目標温度130に到達
するには、引続いて同じ室温上昇率で十分である
ことは明らかであり、この為これ以上の状態の増
加は行われない。更に、実際の温度が目標温度よ
りまだ3℃以上低ので、前述の第3図のグラフに
示す様な状態変更の判断基準に従つて、状態の下
降は要求せず、従つて装置は30分経つた点140
に達した後、状態3にとゞまる。同様に、時刻0
から30分乃至40分の4番目の期間の間、温度は適
用されるΔ検査判断基準を満足するのに十分な割
合で上昇し、その為状態の増加を必要としない。
また、温度は目標温度より依然としてかなり下で
あるから、状態の下降も防止される。従つて、装
置は、点144に達するまで、状態3にとゞま
り、この時温度は目標温度130より0.75℃低
い。この点で、第3図のグラフに示した前述の規
則により、制御器48が状態3から状態2へ状態
を下向きに切換える。状態の下降は、状態変更規
則の判断基準で述べた様に、或る状態にある最小
時間が充たされる限り、任意の時に行うことが出
来る。この作用により、室温が新しい目標130
に近づくにつれて、装置の加熱速度が低下し、室
温が目標レベル130をオーバシユートする様な
装置の傾向が減少する。この時室温は現在の状態
の制御範囲内にあるので、Δ検査判断基準はこれ
以上使わない。約56分経つた点146で、室温が
目標130の0.25℃以内まで上昇するので、制御
器48が装置の加熱容量を更に下向きに切換え
て、状態2から状態1(第3図)にする。この後、
状態1での加熱が、室温が目標レベル130より
0.25℃高い所まで上昇するまで続けられ、達した
点148で、装置は加熱オフ状態0に入る。第5
図の例で、目標温度の変更132から大体60分
で、曲線134が目標温度レベル130に達した
ことに注意されたい。 次に第6図について、この発明に従つてヒート
ポンプのエネルギ管理の特徴を全体的に制御する
為のプログラムのフローチヤートを説明する。最
初、制御器48が操作盤50と連絡して、操作盤
から手動操作で入力されたデータ、即ち運転様式
並びに設定点温度の情報をブロツク150で受取
る。次に、ブロツク152で、この論理動作を前
に実行して以来、設定点温度が変更されたかどう
かについて質問する。イエスであれば、制御器4
8がクロツク回路で10分間の減数計数期間を記入
し、ブロツク154で室温の読みT7a,T7bの平
均を記憶装置に貯蔵する。これによつてΔ検査が
開始される。いずれの場合も、次に制御器48
は、ブロツク158で、操作盤50がフアン連続
様式になつているかどうかを質問する。つまり利
用者が屋内フアン40(第1図)を連続的に運転
しようとしているかどうかである。イエスであれ
ば、制御器48がブロツク160でリレー66を
付勢し、ノーであれば、この工程を側路する。い
ずれにせよ、次に制御器48がブロツク162
で、操作盤50からの様式命令が、この過程を前
に実行した時に存在した命令と同じであるかどう
かを質問する。ノーであれば、制御器48はブロ
ツク164でオフにブランチし、そこで後で説明
する第10図の論理動作を実行するが、イエスで
あれば、ブロツク166で、操作盤50が「フア
ンのみ」様式になつているかどうかを質問する。
イエスであれば、ブロツク168でリレー66を
付勢して屋内フアン40をオンに転じ、その後制
御器48は164で再びオフにブランチするが、
ノーであれば、ブロツク170で、操作盤50が
オフ様式になつているかどうかを質問する。イエ
スであれば、制御器48がブロツク164でオフ
過程にブランチするが、ノーであれば、ブロツク
172で、切換え禁止時間が切れたかどうかを質
問する。切換え禁止時間は、例えば6秒という様
な選ばれた最小期間であつて、その間、負荷状態
の変更を許さない。この様な禁止は、操作盤50
で選ばれた相異なる様式の間を急速に切換えたこ
とによつて、状態の間での高速のサイクル動作を
除去する為に望ましい。この様な場合として考え
られるのは、子供が操作盤50の種々のキーを
次々に押すことにより、いたずらによつて設定点
を何回も不規則に変更しようとする様な場合であ
る。予め選ばれた切換え禁止時間が切れていなけ
れば、制御器48は、ブロツク150からこの過
程を再び循環するのに備えて、ブロツク174で
「待ち」にブランチする。これに対して、ブロツ
ク172の質問に対する判定がイエスであれば、
制御器48は次にブロツク176で進み、操作盤
50が加熱様式にあるかどうかを質問する。イエ
スであれば、制御器48は第6図のブロツク17
8で、第7図の加熱プログラムの実行にブランチ
するが、ノーであれば、制御器48はブロツク1
80で、操作盤50が冷却様式であるかどうか質
問する。イエスであれば、制御器48は第6図の
ブロツク182で第8図の冷却プログラムへブラ
ンチするが、ノーであれば、制御器48はブロツ
ク184で待機にブランチする。 以上制御器48の主プログラムの順序を説明し
たので、次に第7図の加熱プログラムを説明す
る。制御器48が第6図の主プログラムで、ブロ
ツク178で「加熱」にブランチし、こうして今
述べた様に、第7図の過程に入つたと仮定する。
最初、ブロツク186で、操作盤50に入力され
た設定点温度Tsを決定し、表に従つて屋外温
度に関係した修正分をそれに加えて目標温度を求
め、それから平均屋内温度T7a,T7bを差し引く
ことにより、温度差“A”を計算する。前に説明
した様に、こうして得られた量“A”は、装置に
よつて是正すべき目標温度と平均屋内温度との間
の誤差である。次に、制御器48はブロツク18
8で、制御器48が冷却状態8−10にあるかどう
か質問する。イエスであれば、ブロツク164で
オフにブランチし、ノーであれば、質問ブロツク
190にブランチし、そこで制御器48が、装置
が状態5(第2図に示す様に最低の霜取り状態6
に向う途中で、4つの加熱状態の内の任意の1つ
から入る一時的な状態)にあるかどうかを判定す
る。イエスであれば、切換え禁止を利用した状態
5に於ける所要の6秒の遅延時間の後、制御器4
8がブロツク192で霜取り状態6に装置を切換
え、第6図の主プログラムに再び入る用意とし
て、ブロツク174で「待ち」にブランチする。
状態5になければ、制御器48はブロツク194
で、装置が霜取り状態6又は7のいずれかにある
かどうかを質問する。イエスであれば、制御器4
8はブロツク196で霜取り脱出サブルーチンに
ブランチし、この後ブロツク198で霜取り動作
が完了したかどうか質問する。ノーであれば、制
御器48がブロツク174で「待ち」にブランチ
し、第6図の主プログラムに再び入るが、イエス
であれば、制御器48がブロツク200にブラン
チし、そこで霜取り状態5に入る直前の装置の加
熱状態を回復すると共に、10分間の禁止時間又は
排除時間を記入し、装置が霜取り後に安定化し得
る様に、Δ検査ルーチンに入る。この後、ブロツ
ク202で、Δ検査作用の為の新しい10分間の期
間を記入し、この10分間の期間の初めに於ける平
均の室温T7a,T7bを記憶装置に貯蔵し、制御器
48はブロツク174で「待ち」にブランチす
る。 こゝで質問ブロツク194に戻つて、装置が霜
取り状態6又は7のいずれにもなければ、制御器
48はブロツク204に進んで、装置が加熱オフ状
態0にあるかどうかを質問し、イエスであれば、
質問ブロツク206にブランチし、そこで状態増
加禁止時間が切れたかどうかを質問する。この状
態増加の禁止は、内部圧力が均等になる様にする
為の少なくとも5分間の間、圧縮機がオフであつ
たことを保証するものである。ノーであれば、制
御器がブロツク174で「待ち」にブランチし、
イエスであれば、ブロツク208で、温度差
“A”が正であるかどうか、すなわち平均の室温
T7a,T7bが目標温度より低いかどうかの判定を
する。ノーであれば、室温は目標温度を充たして
おり、待ちブロツク174にブランチするが、イ
エスであれば、装置を最初の加熱状態1に切換
え、新しい10分間の状態増加禁止時間を記入し、
1分間の切換え禁止を記入して、少なくともこの
最小期間の間、圧縮機を低速加熱動作様式に保
つ。これら全てがブロツク210で行われる。そ
の効果は、低速に於ける少なくとも1分間の動作
が起るまで、装置が霜取り状態に入つたり、高速
に切換わるのを防止することである。この後、制
御器48がブロツク202にブランチして、前に
説明した動作を行う。 こゝで質問ブロツク204に戻つて、装置が状
態0にないことを制御器48が判定すると、制御
器はブロツク212で「霜取りに入る」サブルー
チンにブランチし、そこで屋外コイル14の霜取
り動作が必要かどうかを判定する為に或る試験を
行う。霜取り動作が必要であれば、制御器48が
ブロツク214でブロツク216にブランチし、
そこで次の動作を行う。霜取り状態5に入る直前
に装置が運転されていた加熱状態(前の状態)を
記憶装置に貯蔵し、この状態に対する表の条件
に従つて装置を状態5に切換え、霜取り動作に
とゞまる10分間の最大時間を記入し、減数計数を
開始し、前に説明した様に装置を状態5に固定す
る6秒間の切換え禁止を記入し、霜取り禁止時間
を計算して記入し、霜取り動作を制御し、それら
全てが済んだ後、制御器48が待ちブロツク17
4に行く。 質問ブロツク214に戻つて、その時霜取りが
必要でなければ、制御器48はBと記した円の所
で質問ブロツク218にブランチして、状態変更
禁止時間が切れたかどうかを判定する。この時間
は、圧縮機オン状態に入つた時は10分間、抵抗加
熱状態又はオフ状態に入つた時は5分間である。
ノーであれば、装置はブロツク174で待ち、こ
れに対してイエスであれば、制御器48はブロツ
ク220で、A+0.25℃の値が負であるかどう
か、即ち差又は誤差温度(目標温度と室温の間の
差)が0.25℃より大きな負の量であるかどうかを
質問する。答えがイエスであれば、これは室温が
目標温度より0.25℃以上高く、十分以上に目標温
度を充たしていることを意味する。この時、制御
器48は加熱オフ状態0に入り、5分間の状態変
更禁止時間を記入し、この間、状態1に再び入る
ことは許されない。これら全てがブロツク222
で行われる。この後待ちブロツク174に行く。
これに対して、ブロツク220の判定結果によ
り、室温が目標温度より0.25℃より多くは高くな
い場合、制御器48が質問ブロツク224にブラ
ンチして、誤差“A”が、装置の現在の状態レベ
ル(1乃至4)に、フローチヤートに“K”と記
した0.5℃を乗じた値より大きいかどうかを決定
する。この質問は、加熱状態の増加又は下降のい
ずれを行うべきかを決定する準備として行われ
る。イエスであれば、ブロツク226で、表の
列4に記した第1図の部品の状態によつて示され
る様に、装置が現在加熱状態4にあるかどうか質
問する。イエスであれば、今述べている例では状
態4よりも高い状態への増加は不可能であるか
ら、制御器は待ちブロツク174にブランチす
る。ノーであれば、制御器48はブロツク228
で第9図のΔ検査サブルーチンにブランチする。 質問ブロツク224に戻つて、A−Kの値が正
でなく、A−Kが0より大きくないと、制御器4
8は質問ブロツク230にブランチし、A−Kが
0.75℃より小さいかどうかを決定する。ノーであ
れば、制御器48は待ちブロツク174にブラン
チし、イエスであれば制御器48が、表の規則
に従つて、装置の加熱状態を下降させ、新しい10
分間の状態増加禁止時間を記入し、この10分間の
期間の初めに存在する室温を記憶装置に貯蔵す
る。これら全てはブロツク232で行われ、その
後待ちブロツク174に来る。 これで第7図のフローチヤートに従つて制御器
48が実行する加熱過程を説明したので、次に第
8図の制御器の冷却過程を説明する。最初に第6
図の主プログラムが実行中であり、室温ブロツク
180でブランチが生じ、操作盤50が冷却様式
にあることが判つたと仮定する。この時、制御器
48が第6図主プログラムから両方の図面のブロ
ツク182で、第8図の冷却プログラムにブラン
チする。次に第8図の冷却プログラムについて説
明すると、使われる設定点温度修正分が、加熱様
式の動作に使われるものではなく、冷却用の表
に示すものであることを別にすると、ブロツク1
86で第7図の加熱プログラムで行われたのと同
様に、ブロツク187で温度誤差“A”が計算さ
れる。 次に制御器がブロツク234で、装置が状態1
乃至7の内のいずれか1つ、即ち、加熱状態又は
霜取り状態のいずれかにあるかどうか質問する。
イエスであれば、制御器48がブロツク164で
第10図のオフ・プログラムにブランチするが、
ノーであれば、ブロツク236で、状態変更禁止
時間が切れ、こうして状態の増加が許されるかど
うかを質問する。ノーであれば、制御器48が第
6図の主プログラムに再び入る基準として、待ち
ブロツク174にブランチするが、イエスであれ
ば、ブロツク238で、装置が表の条件に従つ
て、加熱オフ又は冷却状態にあるかどうか質問す
る。イエスであれば、ブロツク240で、室温が
目標温度より高いかどうか質問する。ノーであれ
ば、制御器48がブロツク174にブランチす
る。これは、この時目標温度が実質的に充たされ
ているとみなされるからである。これに対してイ
エスであれば、冷却動作が必要であり、この時制
御器は質問ブロツク242にブランチして、装置
が現在冷却オフ状態8にあるかどうかを具体的に
決定する。既にブロツク238で、装置が2つの
オフ状態0又は8の内の一方にあることが決定さ
れていることに注意されたい。質問ブロツク24
2の答えがノーであれば、制御器48が装置を状
態8にし、6秒間の切換え禁止時間を記入して切
換え弁16に切換わる時間を与える。これらのこ
とがプロツク244で行われる。その後、制御器
が第6図の主プログラムに再び入る準備として、
ブロツク174で待ちに入る。質問ブロツク24
2の答えがイエスであれば、制御器48は装置を
冷却状態9に切換え、10分間の状態変更禁止時間
を記入する。これらはブロツク246で行う。そ
の後、Δ検査機能の為の10分間の減数計数時間を
記入し、この10分間の減数計数期間の初めに存在
した平均室温T7を貯蔵する。これはブロツク2
48で行う。この後、第6図の主プログラムに再
び入る前に、ブロツク174で待ちに入る。 質問ブロツク238に戻つて、装置がオフ状態
0又は8のいずれにもなければ、制御器48はC
と記した円でブランチして、ブロツク250で、
温度誤差A−0.25℃が正、すなわち室温T7が目標
温度より0.25℃以上低いかどうか質問する。イエ
スであれば、この時室温が実質的に充たされてい
るから、制御器48はブロツク252で、装置を
冷却オフ状態8にに切換えると共に5分間の状態
増加禁止時間を記入し、待ちブロツク174で第
6図の主プログラムに再び入る準備をする。ノー
であつて、目標温度が充たされていなければ、制
御器はブロツク250からブランチして、ブロツ
ク254で室温が目標温度よりも0.5℃以上高い
かどうか質問する。イエスであれば、制御器48
がブロツク256にブランチして、装置が既に最
高の冷却状態である状態10にあるかどうかを質問
する。イエスであれば、この例の装置では、状態
10よりも冷却容量を増加することは出来ないか
ら、待ちブロツク174で第6図の主プログラム
にブランチする必要がある。ノーであれば、制御
器48が質問ブロツク256から、第8図及び第
9図のブロツク228で、第9図のΔ検査ルーチ
ンへブランチし、これ以上の冷却状態の上昇を行
うべきかどうかを決定する。 質問ブロツク254に戻つて、答えがノーであ
つて、目標温度が十分充たされていて、状態10の
冷却容量を必要としない場合、制御器48は質問
ブロツク258にブランチして、目標温度から室
温を差し引き且つ0.25℃を加えた値が正の量であ
るかどうかを判定する。ノーであつて、目標温度
がまだ充たされていないことを意味すれば、制御
装置は状態10にとゞまらなければならない。この
時制御器48は待ちブロツク174にブランチす
る。ブロツク258の答えがイエスであれば、制
御器48はブロツク260で装置を冷却状態9に
切換え、前に説明した様にブロツク248に進
む。 第7図及び第8図の加熱プログラム及び冷却プ
ログラムを説明したので、次に第9図についてこ
の例の装置のΔ検査機能を説明する。 最初に、第7図又は第8図の加熱プログラム又
は冷却プログラムのいずれかから、228と記し
た円で第9図のΔ検査サブルーチンに入つたと仮
定する。最初、制御器48はブロツク262で、
最後に霜取り動作から出て来て以来、10分間のΔ
検査禁止時間が切れたかどうかを質問する。ノー
であれば、制御器48が線264に沿つてブラン
チし、プログラムの他の部分を側路してブロツク
266に達し、そこで新しい10分間のΔ検査減数
計数時間を記入し、その時の平均室温T7a,T7b
を記憶装置に貯蔵して、次にΔ検査サブルーチン
に入つた時に使う。この後制御器48が待ちブロ
ツク174に戻る。ブロツク262の質問の答え
がイエスであれば、制御器48はブロツク268
へ進んで、最後のΔ検査以来、10分間の期間が切
れたかどうかを質問する。ノーであれば、制御器
48は待ちブロツク174へ出て行くが、イエス
であれば、制御器48はブロツク270で今切れ
た10分間の期間の初め及び終りの室温の差(貯蔵
されている室温と現在の室温の差)ΔAを計算す
る。この後、ブロツク272で、操作盤50が冷
却様式にあるかどうか質問し、イエスであれば、
今計算した室温の差の符号を変え、温度誤差
“A”をそれに加える。これら全てはブロツク2
74で行う。ブロツク272の質問の答えがノー
であれば、ブロツク274の作用は側路する。然
し、いずれの場合も、制御器48は次にブロツク
276で、前に説明した第5図に示す規則に従つ
て、現在の温度誤差“A”に必要な室温の最小の
差ΔA′を決定する。この目的には普通のデイジタ
ル・テーブル・ルツプアツプ方式を使うことが出
来る。次に制御器48がブロツク278で、第5
図の右側に示す表に従つて、現在の温度誤差に対
する最近の10分間にわたる所要の最低室温変化が
最近の10分間にわたる実際の室温の変化によつて
充たされていないかどうか、即ち、現在の温度誤
差“A”に対する所要の最低温度変化が同じ期間
にわたる実際の室温の変化より大きいかどうかを
質問する。イエスであれば、制御器48がブロツ
ク280へブランチし、そこで状態を次に高いレ
ベルに増加させ、その後ブロツク282で、装置
が状態2又は10にあるかどうか質問する。ブロツ
ク282の質問の答えがノーであれば、ブロツク
284で5分間の状態変更禁止時間が記憶装置に
記入されるが、イエスであれば、ブロツク286
で10分間の状態変更禁止時間が記憶装置に記入さ
れる。いずれにせよ、この後、制御器48はブロ
ツク266に進み、前に説明した様に進行する。
質問ブロツク278に戻つて、答えがノーであ
り、最近の10分間にわたる実際の室温の変化が現
在の温度誤差に対する所要の最低温度変化と少な
くとも等しい場合、状態の上昇は必要ではなく、
この時、制御器48はブロツク280−286を
側路してブロツク266へ進み、前に説明した様
にΔ検査サブルーチンから出て行く。 次に第10図について、制御器48のオフ・プ
ログラムを説明する。最初に、夫々第6図、第7
図又は第8図の主プログラム、加熱プログラム又
は冷却プログラムから、制御器48がオフ・ブロ
ツク164にブランチしたと仮定する。ブロツク
288で、装置がオフ状態0又は8のいずれかに
あるかどうかを質問する。ノーであれば、制御器
48がブロツク290で5分間の状態変更禁止時
間を記入する。イエスであれば、ブロツク290
を側路する。いずれにせよ、制御器48は次に装
置を状態0に切換え、16秒の切換え禁止時間を記
憶装置に記入し、この間、切換え弁16を変える
ことが出来ない様にし、20分間の霜取り禁止時間
を記憶装置に記入し、この時間を減数計数する
間、霜取り状態5に入ることを許さない。これら
全てはブロツク292で行われる。この後、制御
器48は、第6図の主プログラムに再び入る準備
として、オフ・プログラムを出て待ちブロツク1
74に行く。 前に説明した様に、制御器48に対して、動作
様式、設定点温度及びその他の情報を連絡する為
にプログラムし得る操作盤50を実際に構成する
のに適した電子回路が第11a図及び第11b図
に示されている。前に説明した様に、第6図乃至
第10図の規則並びに論理に従つてプログラム可
能な第1図の制御器48を実際に構成する為の適
当な電子回路が第12a図及び第12b図に示さ
れている。第11a図に示す操作盤50の処理回
路が第12a図に示す制御器48の処理回路に整
合線A,B,Cによつて接続される。これらの線
の群が、第1図の操作盤50と制御器48の間の
ケーブル又は接続具52を構成する。第11a図
の他の整合線D乃至Mが第11b図の対応する符
号の整合線に接続される。第12a図で、整合線
N−Uが第12b図の対応する符号の整合線に接
続される。 次に第11a図及び第11b図について具体的
に説明すると、装置の操作盤50が第1及び第2
のマイクロプロセツサ回路354,352を含む
ことが示されている。これらは、これから説明す
る様に、利用者によつて挿入されたデータ並びに
制御器48から受取つたデータを処理する様にプ
ログラム可能である。マイクロプロセツサ354
は、とりわけ、出力端子35−37に一連の2進
信号を発生する様にプログラムされており、これ
らの信号が3本から8本への変換回路356によ
つて変換され、出力端子1−6に逐次的な一連の
6個のストローブ信号を発生する。これらのスト
ロープ信号が保護結合抵抗302を介して電流増
幅トランジスタ360のベース入力に結合され
る。トランジスタ360のコレクタ出力が適当な
手段を介して普通のLED表示マトリクス(図に
示してない)の列駆動接続部に接続される。プロ
グラム・サイクル中の適当な時刻に、マイクロプ
ロセツサ354の出力端子8−15から駆動トラ
ンジスタ348の入力にLED行駆動信号が加え
られ、そこで、電流増幅されて、LED表示マト
リクスに適当に接続される。LED表示マトリク
スによつて発生される特定の表示(例えば温度、
時間等)は、マイクロプロセツサ354で発生さ
れた命令に従つて、表示マトリクスの選ばれた光
放出ダイオードに印加される駆動電流の一致如何
による。 3本から8本への変換回路356の出力端子1
−6に出るストローブ信号が、普通の薄膜形スイ
ツチ配列(図に示してない)の列接続部にも公知
の形で接続される。この配列内のどのスイツチが
利用者によつて閉じられたかに応じて、適当な条
件づけ信号がマイクロプロセツサ354の入力端
子30−33に送り返され、こうしてマイクロプ
ロセツサ354に利用者によつて挿入された制御
データを供給する。 利用者によつて挿入されたデータが、操作盤5
0内でのプログラム動作の間、連続的に又は予め
選んだ使い方をされる様に、マイクロプロセツサ
354内に貯蔵される。更に、このデータはマイ
クロプロセツサ354,352の端子3−6及び
16−19を接続する線の内の1本又は更に多く
に転送して、マイクロプロセツサ352の入力端
子26に制御器48から入るデータ及び命令と相
互作用させることが出来る。実際に構成されたこ
の発明の実施例では、2つのマイクロプロセツサ
354,352を主に用いて、適切な処理記憶容
量を持せることにしたが、1個のプロセツサあた
り一層大きな記憶容量を持つ他の形式のプロセツ
サを操作盤50に用いてもよいことは云うまでも
ない。 非持久性のデータ、例えば利用者によつて挿入
されたデータ或いはその他の変更し得るデータ
が、別個のCMOSランダム・アクセス記憶装置
350に貯蔵されることが示されている。この記
憶装置は交代的な電源にダイオード376,37
4を介して接続される。この装置を取付けた家屋
が一時的に停電になること等によつて、ダイオー
ド376からの普通の直流5ボルトの電源が切れ
た場合、適当な蓄電池からダイオード374を介
して予備の電力が供給され、記憶装置350に貯
蔵された非持久型データを保持する。ヒートポン
プ装置が誤つて正しくない動作をしない様に、特
殊なダータ検査符号信号を記憶装置350に貯蔵
して、電源が回復した後の貯蔵データの有効性又
は無効性の表示として使うことが出来る。 前に述べた様に、操作盤50は通常はその空間
の動気調和をしようとする構造内に設けられてい
るが、制御器48は操作盤50から離れた便利な
保管場所に配置されるのが普通である。従つて、
操作盤50と制御器48の間でデータの連絡が出
来る様にすることが必要である。操作盤50から
制御器48への連絡をする場合は、マイクロプロ
セツサ352の出力端子27から増幅トランジス
タ362及びケーブル52の線Bを介して制御器
48の入力抵抗418(第12a図)に通ずる出
力回路によつて行われる。逆に、制御器48から
のデータ信号がケーブル52の線Cに入り、増幅
トランジスタ364を介してマイクロプロセツサ
352のデータ入力端子26に印加される。操作
盤50及び制御器48で行われるプログラムの過
程のタイミング並びに同期の正確な制御が、両方
のマイクロプロセツサの入力端子38にケーブル
52の線Aを介して印加される60Hzの割込み信号
によつて行われる。 次に第12a図及び第12b図に示す装置の制
御器48について説明すると、サーミスタT2−
T5,T7a,T7b及びT8によつて感知された温度デ
ータが次の様にしてマイクロプロセツサ450に
読み込まれる。マイクロプロセツサ450の出力
端子34−37に出るタイミング制御信号が、集
積回路454内にあるバツフア増幅器を介してマ
ルチプレクサ456の入力端子10,11,1
3,14に結合され、そこで端子4−9,22及
び23と適当に多重化されて、サーミスタを順次
マルチプレクサ456の出力端子1と接続する。
マルチプレクサの端子1に各々のサーミスタの出
力が順次現われると、それが発振回路462の入
力端子7に接続された抵抗394,396の接続
点に結合される。抵抗404,394が各々のサ
ーミスタに回路接続されていて、そのまゝにして
おけば著しい非直線性を持つ各々のサーミスタの
抵抗値対温度特性を直線化する傾向を持つ。選ば
れたサーミスタ及び抵抗406,404,39
4,396の抵抗回路がコンデンサ486と共に
発振器462の発振周波数を制御して、発振器の
出力端子3に、問題のサーミスタによつて感知さ
れた温度を表わす周波数を持つ反復的な信号を発
生する様に作用する。この反復的な信号が除数16
のフリツプフロツプ464に印加されて、温度信
号の周波数をマイクロプロセツサ450で使うの
に適した周波数範囲に下げる。こうして、発振器
462は比較的高い周波数で動作させることが出
来、コンデンサ486の数値をかなり小さく出来
る様にする。 次に温度信号が集積回路454に入つているバ
ツフア増幅器を介してマイクロプロセツサ450
の入力端子16に印加され、そこで信号周波数の
周期を監視し、対応する温度の値に変換する。こ
ういうことをする為、マイクロプロセツサ450
が予めプログラムされたサブルーチンを実行し
て、フリツプフロツプ464の出力に現われる矩
形波の各半サイクルの前縁及び後縁の間の、予め
設定した時間増分の数を計数する。この数をマイ
クロプロセツサ450で、別のサブルーチンによ
り、読出専用記憶装置(ROM)にある「温度」
表と比較して、問題のサーミスタが感知した温度
を決定する。この数値表をマイクロプロセツサ4
50のROMに適当にプログラムすることによ
り、サーミスタを一層直線化することが出来る。 前に述べた60Hzの割込み信号がマイクロプロセ
ツサ450の入力端子38に印加され、第6図の
フローチヤートについて説明した主プログラムの
動作を開始する為に使われる。ヒートポンプの機
能的な部品の実際の電気的な制御が、24ボルトの
リレー・コイル520−527に夫々接続された
マイクロプロセツサ450の出力端子8−15に
よつて行われる。これらのリレー・コイルは制御
器48内に入つていて、夫々の接点520a−5
27aが普通の様に交流24ボルトの電源530を
介して、第1図について説明した電力制御用の機
能的なリレーに接続されている。便宜的に、制御
器48にある「高速圧縮機」リレー527の接点
は圧縮機電源リレー・コイル61及びフアン電源
リレー57に共通に接続されているが、これが両
方共ヒートポンプ装置の運転中同時に作動される
からである。 下記の表は、第11a図及び第11b図の操
作盤50のマイクロプロセツサ回路の市場で入手
し得る部品を記載したものであり、下記の表は
第12a図及び第12b図の制御器48のマイク
ロプロセツサ回路の市場で入手し得る部品を列記
したものである。
くヒートポンプ装置の種々の加熱状態の変更の1
例がグラフで示されている。縦軸94は任意の所
望の目標温度からの差を℃で示し、目標温度は水
平の破線96で示してある。曲線98は室温に影
響する環境の変化並びにその結果起る種々の状態
変化の作用によつて、時間の関数として起る、目
標温度線96に対する室温の変化を示している。
曲線98は、状態の変更に関するこの発明の考え
を例示する為に仮説的に構成したものであつて、
必ずしも図示の圧縮した期間内の実際の温度変動
の自然に起る様子を表わすものではない。この例
で、環境の条件によつて室温が点108で目標温
度より下がつたと仮定すると、第1図の装置が状
態1に入り、圧縮機を低速でオンにする。室温が
0.25℃の状態内の動作の幅だけ目標温度より高い
点9に上昇すると、装置は、室温が点110で目
標温度より下がるまで、状態1をオフに転じ、点
110で再び状態1に入る。室温が引続いて0.5
℃の状態間の温度差の幅だけ下がり、即ち、実際
の室温が目標温度より0.5℃低い点112にまで
下がる様な環境状態であると仮定すると、この時
装置が状態2に入り、圧縮機を高速運転に変えて
装置の熱交換、即ち加熱作用を促進する。室温が
0.25℃の状態内の温度差の幅だけ上昇して点11
3に来ると、この後室温が点114に下がるま
で、装置は状態1に復帰し、点114で再び状態
2に入る。同様に、室温が連続的に下がると、点
116で状態3への状態間の変更が起り、点12
0で状態4への変更が起り、必要に応じて1つ又
は2つの補助抵抗加熱器を加える。点117,1
19でも状態内の変更が起る。 第4図は冷却状態の変更の具体的な1例を示し
ており、曲線124が、或る期間にわたる冷却状
態の種々の変更によつて生じた、破線126で表
わす任意の所望の目標温度レベルの上下の室温の
時間的に変わる変化を表わしている。室温のレベ
ルが目標温度のレベル126より上昇する時、冷
却状態8から9への最初の状態間の変更が起り、
これに対して、室温が目標温度より0.5℃高いレ
ベルまで上昇すると、状態9から状態10への冷却
状態の別の状態間の変更が起る。冷却状態の状態
内の変更は状態10から状態9及び状態9から状態
8への下降が示されており、これらは室温が逆転
して目標温度より0.25℃高い所まで下がるとき、
および目標温度より0.25℃だけ低い点まで下がる
時に起る。 第5図には装置の運転経過が示されている。こ
れは、目標温度を第1のレベル128から、第1
のレベル128より6℃高い第2のレベルへ急激
に上昇した後の60分間の期間の間に、装置が室温
T7a、T7bの平均値を上昇させる時のΔ検査判断
基準の作用を例示している。この様な急激な変化
は、典型的には、設定点温度が利用者の挿入によ
つて変更された場合、又は予め設定された禁止期
間が終了したことによつて起る。縦の線132で
示す時刻0に、レベル128からレベル130へ
の目標温度の上昇が起ると仮定する。更に、例え
ば時刻0に、室温が第1の目標温度レベル128
より0.25℃高く、この為、時刻0に目標温度を変
える直前に、装置はオフ加熱状態0にあり、即ち
室温が第1の目標温度を満足していると仮定す
る。時刻0に新しい目標温度レベル130に切換
えると、室温は突然に新しい目標温度レベル13
0より大体5.75℃低いことになり、この時装置は
直ちに加熱状態1に切換わる。装置が加熱状態1
に入つてから最初の10分間の期間の間、曲線13
4で示す室温が比較的ゆつくりと上昇すると仮定
する。最初の10分間の期間の終りに、曲線134
は点136で新しい目標温度130より−5.25℃
低い所まで上昇することを示している。然し、第
5図の一番右側並びに表で、室温(曲線13
4)が目標温度130より−5℃乃至−6℃低い
時(これが第5図の最初の10分間の期間の場合で
ある)、Δ検査判断基準により、室温曲線134
の上昇ΔAは、最初の10分間の点136で状態変
更が起らない様にする為には、少なくとも1.25℃
でなければならないことが判る。第5図の例で
は、この点で0.5℃の温度上昇ΔAしか起つていな
いから、次の10分間の期間の間の温度上昇を促進
する為に、状態1から状態2への加熱状態の増加
が起る。この為、Δ検査判断基準の作用により、
もとの温度上昇率を続ければ、レベル128から
レベル130への目標温度の変更の後、所望の60
分の期間内に新しい目標温度130に到達せず、
この為、ヒートポンプ装置の加熱状態を増加させ
ることによつて温度上昇率を加速する必要がある
と判断される。 2番目の10分間の期間の間、装置が今度は状態
2で運転されることにより、曲線134は、状態
2の一層大きな加熱容量によつて室温が2番目の
10分間の期間の間に一層速い速度で上昇するの
で、勾配が著しく正の向きに増加することを示し
ている。20分経つた点138で、装置は状態2に
於ける最初の10分間の運転期間を終り、この時、
制御器48でΔ検査判断基準を適用することによ
り、所望の60分の期間内に目標温度レベル130
まで室温を上げる為に、加熱状態を更に増加させ
ることが必要かどうかが決定される。20分経つた
点138で、2番目の10分間の期間の間に室温が
1.0℃より僅かに少ない分だけ上昇したことに注
意されたい。20分経つた点138に於ける室温が
目標温度130より4乃至5℃低いから、グラフ
の右側に示した適用されるΔ検査判断基準から、
時刻0から大体60分で目標温度130に到達しな
ければならないとすれば、少なくとも1℃/10分
間の室温の上昇が必要であることが判る。従つ
て、この20分経つた点138ではこの最低条件が
充たされていないから、状態2から状態3へ更に
状態の増加が許される。20分経つた点で状態2か
ら状態3へ増加した結果、曲線134の勾配は更
に上昇し、この為、点140で終る3番目の10分
間の期間の間、室温は1.0℃より多く上昇する。
30分経つた点140に於ける室温は目標温度13
0よりも3℃より僅か多い分だけ低い(目標より
3乃至4℃低い)。この温度差で適用されるΔ検
査判断基準から、直前の期間には0.75℃の温度上
昇しか要求されていないことが判る。この為、装
置がこの最低の温度上昇率の条件を充たしたの
で、所望の60分の期間内に目標温度130に到達
するには、引続いて同じ室温上昇率で十分である
ことは明らかであり、この為これ以上の状態の増
加は行われない。更に、実際の温度が目標温度よ
りまだ3℃以上低ので、前述の第3図のグラフに
示す様な状態変更の判断基準に従つて、状態の下
降は要求せず、従つて装置は30分経つた点140
に達した後、状態3にとゞまる。同様に、時刻0
から30分乃至40分の4番目の期間の間、温度は適
用されるΔ検査判断基準を満足するのに十分な割
合で上昇し、その為状態の増加を必要としない。
また、温度は目標温度より依然としてかなり下で
あるから、状態の下降も防止される。従つて、装
置は、点144に達するまで、状態3にとゞま
り、この時温度は目標温度130より0.75℃低
い。この点で、第3図のグラフに示した前述の規
則により、制御器48が状態3から状態2へ状態
を下向きに切換える。状態の下降は、状態変更規
則の判断基準で述べた様に、或る状態にある最小
時間が充たされる限り、任意の時に行うことが出
来る。この作用により、室温が新しい目標130
に近づくにつれて、装置の加熱速度が低下し、室
温が目標レベル130をオーバシユートする様な
装置の傾向が減少する。この時室温は現在の状態
の制御範囲内にあるので、Δ検査判断基準はこれ
以上使わない。約56分経つた点146で、室温が
目標130の0.25℃以内まで上昇するので、制御
器48が装置の加熱容量を更に下向きに切換え
て、状態2から状態1(第3図)にする。この後、
状態1での加熱が、室温が目標レベル130より
0.25℃高い所まで上昇するまで続けられ、達した
点148で、装置は加熱オフ状態0に入る。第5
図の例で、目標温度の変更132から大体60分
で、曲線134が目標温度レベル130に達した
ことに注意されたい。 次に第6図について、この発明に従つてヒート
ポンプのエネルギ管理の特徴を全体的に制御する
為のプログラムのフローチヤートを説明する。最
初、制御器48が操作盤50と連絡して、操作盤
から手動操作で入力されたデータ、即ち運転様式
並びに設定点温度の情報をブロツク150で受取
る。次に、ブロツク152で、この論理動作を前
に実行して以来、設定点温度が変更されたかどう
かについて質問する。イエスであれば、制御器4
8がクロツク回路で10分間の減数計数期間を記入
し、ブロツク154で室温の読みT7a,T7bの平
均を記憶装置に貯蔵する。これによつてΔ検査が
開始される。いずれの場合も、次に制御器48
は、ブロツク158で、操作盤50がフアン連続
様式になつているかどうかを質問する。つまり利
用者が屋内フアン40(第1図)を連続的に運転
しようとしているかどうかである。イエスであれ
ば、制御器48がブロツク160でリレー66を
付勢し、ノーであれば、この工程を側路する。い
ずれにせよ、次に制御器48がブロツク162
で、操作盤50からの様式命令が、この過程を前
に実行した時に存在した命令と同じであるかどう
かを質問する。ノーであれば、制御器48はブロ
ツク164でオフにブランチし、そこで後で説明
する第10図の論理動作を実行するが、イエスで
あれば、ブロツク166で、操作盤50が「フア
ンのみ」様式になつているかどうかを質問する。
イエスであれば、ブロツク168でリレー66を
付勢して屋内フアン40をオンに転じ、その後制
御器48は164で再びオフにブランチするが、
ノーであれば、ブロツク170で、操作盤50が
オフ様式になつているかどうかを質問する。イエ
スであれば、制御器48がブロツク164でオフ
過程にブランチするが、ノーであれば、ブロツク
172で、切換え禁止時間が切れたかどうかを質
問する。切換え禁止時間は、例えば6秒という様
な選ばれた最小期間であつて、その間、負荷状態
の変更を許さない。この様な禁止は、操作盤50
で選ばれた相異なる様式の間を急速に切換えたこ
とによつて、状態の間での高速のサイクル動作を
除去する為に望ましい。この様な場合として考え
られるのは、子供が操作盤50の種々のキーを
次々に押すことにより、いたずらによつて設定点
を何回も不規則に変更しようとする様な場合であ
る。予め選ばれた切換え禁止時間が切れていなけ
れば、制御器48は、ブロツク150からこの過
程を再び循環するのに備えて、ブロツク174で
「待ち」にブランチする。これに対して、ブロツ
ク172の質問に対する判定がイエスであれば、
制御器48は次にブロツク176で進み、操作盤
50が加熱様式にあるかどうかを質問する。イエ
スであれば、制御器48は第6図のブロツク17
8で、第7図の加熱プログラムの実行にブランチ
するが、ノーであれば、制御器48はブロツク1
80で、操作盤50が冷却様式であるかどうか質
問する。イエスであれば、制御器48は第6図の
ブロツク182で第8図の冷却プログラムへブラ
ンチするが、ノーであれば、制御器48はブロツ
ク184で待機にブランチする。 以上制御器48の主プログラムの順序を説明し
たので、次に第7図の加熱プログラムを説明す
る。制御器48が第6図の主プログラムで、ブロ
ツク178で「加熱」にブランチし、こうして今
述べた様に、第7図の過程に入つたと仮定する。
最初、ブロツク186で、操作盤50に入力され
た設定点温度Tsを決定し、表に従つて屋外温
度に関係した修正分をそれに加えて目標温度を求
め、それから平均屋内温度T7a,T7bを差し引く
ことにより、温度差“A”を計算する。前に説明
した様に、こうして得られた量“A”は、装置に
よつて是正すべき目標温度と平均屋内温度との間
の誤差である。次に、制御器48はブロツク18
8で、制御器48が冷却状態8−10にあるかどう
か質問する。イエスであれば、ブロツク164で
オフにブランチし、ノーであれば、質問ブロツク
190にブランチし、そこで制御器48が、装置
が状態5(第2図に示す様に最低の霜取り状態6
に向う途中で、4つの加熱状態の内の任意の1つ
から入る一時的な状態)にあるかどうかを判定す
る。イエスであれば、切換え禁止を利用した状態
5に於ける所要の6秒の遅延時間の後、制御器4
8がブロツク192で霜取り状態6に装置を切換
え、第6図の主プログラムに再び入る用意とし
て、ブロツク174で「待ち」にブランチする。
状態5になければ、制御器48はブロツク194
で、装置が霜取り状態6又は7のいずれかにある
かどうかを質問する。イエスであれば、制御器4
8はブロツク196で霜取り脱出サブルーチンに
ブランチし、この後ブロツク198で霜取り動作
が完了したかどうか質問する。ノーであれば、制
御器48がブロツク174で「待ち」にブランチ
し、第6図の主プログラムに再び入るが、イエス
であれば、制御器48がブロツク200にブラン
チし、そこで霜取り状態5に入る直前の装置の加
熱状態を回復すると共に、10分間の禁止時間又は
排除時間を記入し、装置が霜取り後に安定化し得
る様に、Δ検査ルーチンに入る。この後、ブロツ
ク202で、Δ検査作用の為の新しい10分間の期
間を記入し、この10分間の期間の初めに於ける平
均の室温T7a,T7bを記憶装置に貯蔵し、制御器
48はブロツク174で「待ち」にブランチす
る。 こゝで質問ブロツク194に戻つて、装置が霜
取り状態6又は7のいずれにもなければ、制御器
48はブロツク204に進んで、装置が加熱オフ状
態0にあるかどうかを質問し、イエスであれば、
質問ブロツク206にブランチし、そこで状態増
加禁止時間が切れたかどうかを質問する。この状
態増加の禁止は、内部圧力が均等になる様にする
為の少なくとも5分間の間、圧縮機がオフであつ
たことを保証するものである。ノーであれば、制
御器がブロツク174で「待ち」にブランチし、
イエスであれば、ブロツク208で、温度差
“A”が正であるかどうか、すなわち平均の室温
T7a,T7bが目標温度より低いかどうかの判定を
する。ノーであれば、室温は目標温度を充たして
おり、待ちブロツク174にブランチするが、イ
エスであれば、装置を最初の加熱状態1に切換
え、新しい10分間の状態増加禁止時間を記入し、
1分間の切換え禁止を記入して、少なくともこの
最小期間の間、圧縮機を低速加熱動作様式に保
つ。これら全てがブロツク210で行われる。そ
の効果は、低速に於ける少なくとも1分間の動作
が起るまで、装置が霜取り状態に入つたり、高速
に切換わるのを防止することである。この後、制
御器48がブロツク202にブランチして、前に
説明した動作を行う。 こゝで質問ブロツク204に戻つて、装置が状
態0にないことを制御器48が判定すると、制御
器はブロツク212で「霜取りに入る」サブルー
チンにブランチし、そこで屋外コイル14の霜取
り動作が必要かどうかを判定する為に或る試験を
行う。霜取り動作が必要であれば、制御器48が
ブロツク214でブロツク216にブランチし、
そこで次の動作を行う。霜取り状態5に入る直前
に装置が運転されていた加熱状態(前の状態)を
記憶装置に貯蔵し、この状態に対する表の条件
に従つて装置を状態5に切換え、霜取り動作に
とゞまる10分間の最大時間を記入し、減数計数を
開始し、前に説明した様に装置を状態5に固定す
る6秒間の切換え禁止を記入し、霜取り禁止時間
を計算して記入し、霜取り動作を制御し、それら
全てが済んだ後、制御器48が待ちブロツク17
4に行く。 質問ブロツク214に戻つて、その時霜取りが
必要でなければ、制御器48はBと記した円の所
で質問ブロツク218にブランチして、状態変更
禁止時間が切れたかどうかを判定する。この時間
は、圧縮機オン状態に入つた時は10分間、抵抗加
熱状態又はオフ状態に入つた時は5分間である。
ノーであれば、装置はブロツク174で待ち、こ
れに対してイエスであれば、制御器48はブロツ
ク220で、A+0.25℃の値が負であるかどう
か、即ち差又は誤差温度(目標温度と室温の間の
差)が0.25℃より大きな負の量であるかどうかを
質問する。答えがイエスであれば、これは室温が
目標温度より0.25℃以上高く、十分以上に目標温
度を充たしていることを意味する。この時、制御
器48は加熱オフ状態0に入り、5分間の状態変
更禁止時間を記入し、この間、状態1に再び入る
ことは許されない。これら全てがブロツク222
で行われる。この後待ちブロツク174に行く。
これに対して、ブロツク220の判定結果によ
り、室温が目標温度より0.25℃より多くは高くな
い場合、制御器48が質問ブロツク224にブラ
ンチして、誤差“A”が、装置の現在の状態レベ
ル(1乃至4)に、フローチヤートに“K”と記
した0.5℃を乗じた値より大きいかどうかを決定
する。この質問は、加熱状態の増加又は下降のい
ずれを行うべきかを決定する準備として行われ
る。イエスであれば、ブロツク226で、表の
列4に記した第1図の部品の状態によつて示され
る様に、装置が現在加熱状態4にあるかどうか質
問する。イエスであれば、今述べている例では状
態4よりも高い状態への増加は不可能であるか
ら、制御器は待ちブロツク174にブランチす
る。ノーであれば、制御器48はブロツク228
で第9図のΔ検査サブルーチンにブランチする。 質問ブロツク224に戻つて、A−Kの値が正
でなく、A−Kが0より大きくないと、制御器4
8は質問ブロツク230にブランチし、A−Kが
0.75℃より小さいかどうかを決定する。ノーであ
れば、制御器48は待ちブロツク174にブラン
チし、イエスであれば制御器48が、表の規則
に従つて、装置の加熱状態を下降させ、新しい10
分間の状態増加禁止時間を記入し、この10分間の
期間の初めに存在する室温を記憶装置に貯蔵す
る。これら全てはブロツク232で行われ、その
後待ちブロツク174に来る。 これで第7図のフローチヤートに従つて制御器
48が実行する加熱過程を説明したので、次に第
8図の制御器の冷却過程を説明する。最初に第6
図の主プログラムが実行中であり、室温ブロツク
180でブランチが生じ、操作盤50が冷却様式
にあることが判つたと仮定する。この時、制御器
48が第6図主プログラムから両方の図面のブロ
ツク182で、第8図の冷却プログラムにブラン
チする。次に第8図の冷却プログラムについて説
明すると、使われる設定点温度修正分が、加熱様
式の動作に使われるものではなく、冷却用の表
に示すものであることを別にすると、ブロツク1
86で第7図の加熱プログラムで行われたのと同
様に、ブロツク187で温度誤差“A”が計算さ
れる。 次に制御器がブロツク234で、装置が状態1
乃至7の内のいずれか1つ、即ち、加熱状態又は
霜取り状態のいずれかにあるかどうか質問する。
イエスであれば、制御器48がブロツク164で
第10図のオフ・プログラムにブランチするが、
ノーであれば、ブロツク236で、状態変更禁止
時間が切れ、こうして状態の増加が許されるかど
うかを質問する。ノーであれば、制御器48が第
6図の主プログラムに再び入る基準として、待ち
ブロツク174にブランチするが、イエスであれ
ば、ブロツク238で、装置が表の条件に従つ
て、加熱オフ又は冷却状態にあるかどうか質問す
る。イエスであれば、ブロツク240で、室温が
目標温度より高いかどうか質問する。ノーであれ
ば、制御器48がブロツク174にブランチす
る。これは、この時目標温度が実質的に充たされ
ているとみなされるからである。これに対してイ
エスであれば、冷却動作が必要であり、この時制
御器は質問ブロツク242にブランチして、装置
が現在冷却オフ状態8にあるかどうかを具体的に
決定する。既にブロツク238で、装置が2つの
オフ状態0又は8の内の一方にあることが決定さ
れていることに注意されたい。質問ブロツク24
2の答えがノーであれば、制御器48が装置を状
態8にし、6秒間の切換え禁止時間を記入して切
換え弁16に切換わる時間を与える。これらのこ
とがプロツク244で行われる。その後、制御器
が第6図の主プログラムに再び入る準備として、
ブロツク174で待ちに入る。質問ブロツク24
2の答えがイエスであれば、制御器48は装置を
冷却状態9に切換え、10分間の状態変更禁止時間
を記入する。これらはブロツク246で行う。そ
の後、Δ検査機能の為の10分間の減数計数時間を
記入し、この10分間の減数計数期間の初めに存在
した平均室温T7を貯蔵する。これはブロツク2
48で行う。この後、第6図の主プログラムに再
び入る前に、ブロツク174で待ちに入る。 質問ブロツク238に戻つて、装置がオフ状態
0又は8のいずれにもなければ、制御器48はC
と記した円でブランチして、ブロツク250で、
温度誤差A−0.25℃が正、すなわち室温T7が目標
温度より0.25℃以上低いかどうか質問する。イエ
スであれば、この時室温が実質的に充たされてい
るから、制御器48はブロツク252で、装置を
冷却オフ状態8にに切換えると共に5分間の状態
増加禁止時間を記入し、待ちブロツク174で第
6図の主プログラムに再び入る準備をする。ノー
であつて、目標温度が充たされていなければ、制
御器はブロツク250からブランチして、ブロツ
ク254で室温が目標温度よりも0.5℃以上高い
かどうか質問する。イエスであれば、制御器48
がブロツク256にブランチして、装置が既に最
高の冷却状態である状態10にあるかどうかを質問
する。イエスであれば、この例の装置では、状態
10よりも冷却容量を増加することは出来ないか
ら、待ちブロツク174で第6図の主プログラム
にブランチする必要がある。ノーであれば、制御
器48が質問ブロツク256から、第8図及び第
9図のブロツク228で、第9図のΔ検査ルーチ
ンへブランチし、これ以上の冷却状態の上昇を行
うべきかどうかを決定する。 質問ブロツク254に戻つて、答えがノーであ
つて、目標温度が十分充たされていて、状態10の
冷却容量を必要としない場合、制御器48は質問
ブロツク258にブランチして、目標温度から室
温を差し引き且つ0.25℃を加えた値が正の量であ
るかどうかを判定する。ノーであつて、目標温度
がまだ充たされていないことを意味すれば、制御
装置は状態10にとゞまらなければならない。この
時制御器48は待ちブロツク174にブランチす
る。ブロツク258の答えがイエスであれば、制
御器48はブロツク260で装置を冷却状態9に
切換え、前に説明した様にブロツク248に進
む。 第7図及び第8図の加熱プログラム及び冷却プ
ログラムを説明したので、次に第9図についてこ
の例の装置のΔ検査機能を説明する。 最初に、第7図又は第8図の加熱プログラム又
は冷却プログラムのいずれかから、228と記し
た円で第9図のΔ検査サブルーチンに入つたと仮
定する。最初、制御器48はブロツク262で、
最後に霜取り動作から出て来て以来、10分間のΔ
検査禁止時間が切れたかどうかを質問する。ノー
であれば、制御器48が線264に沿つてブラン
チし、プログラムの他の部分を側路してブロツク
266に達し、そこで新しい10分間のΔ検査減数
計数時間を記入し、その時の平均室温T7a,T7b
を記憶装置に貯蔵して、次にΔ検査サブルーチン
に入つた時に使う。この後制御器48が待ちブロ
ツク174に戻る。ブロツク262の質問の答え
がイエスであれば、制御器48はブロツク268
へ進んで、最後のΔ検査以来、10分間の期間が切
れたかどうかを質問する。ノーであれば、制御器
48は待ちブロツク174へ出て行くが、イエス
であれば、制御器48はブロツク270で今切れ
た10分間の期間の初め及び終りの室温の差(貯蔵
されている室温と現在の室温の差)ΔAを計算す
る。この後、ブロツク272で、操作盤50が冷
却様式にあるかどうか質問し、イエスであれば、
今計算した室温の差の符号を変え、温度誤差
“A”をそれに加える。これら全てはブロツク2
74で行う。ブロツク272の質問の答えがノー
であれば、ブロツク274の作用は側路する。然
し、いずれの場合も、制御器48は次にブロツク
276で、前に説明した第5図に示す規則に従つ
て、現在の温度誤差“A”に必要な室温の最小の
差ΔA′を決定する。この目的には普通のデイジタ
ル・テーブル・ルツプアツプ方式を使うことが出
来る。次に制御器48がブロツク278で、第5
図の右側に示す表に従つて、現在の温度誤差に対
する最近の10分間にわたる所要の最低室温変化が
最近の10分間にわたる実際の室温の変化によつて
充たされていないかどうか、即ち、現在の温度誤
差“A”に対する所要の最低温度変化が同じ期間
にわたる実際の室温の変化より大きいかどうかを
質問する。イエスであれば、制御器48がブロツ
ク280へブランチし、そこで状態を次に高いレ
ベルに増加させ、その後ブロツク282で、装置
が状態2又は10にあるかどうか質問する。ブロツ
ク282の質問の答えがノーであれば、ブロツク
284で5分間の状態変更禁止時間が記憶装置に
記入されるが、イエスであれば、ブロツク286
で10分間の状態変更禁止時間が記憶装置に記入さ
れる。いずれにせよ、この後、制御器48はブロ
ツク266に進み、前に説明した様に進行する。
質問ブロツク278に戻つて、答えがノーであ
り、最近の10分間にわたる実際の室温の変化が現
在の温度誤差に対する所要の最低温度変化と少な
くとも等しい場合、状態の上昇は必要ではなく、
この時、制御器48はブロツク280−286を
側路してブロツク266へ進み、前に説明した様
にΔ検査サブルーチンから出て行く。 次に第10図について、制御器48のオフ・プ
ログラムを説明する。最初に、夫々第6図、第7
図又は第8図の主プログラム、加熱プログラム又
は冷却プログラムから、制御器48がオフ・ブロ
ツク164にブランチしたと仮定する。ブロツク
288で、装置がオフ状態0又は8のいずれかに
あるかどうかを質問する。ノーであれば、制御器
48がブロツク290で5分間の状態変更禁止時
間を記入する。イエスであれば、ブロツク290
を側路する。いずれにせよ、制御器48は次に装
置を状態0に切換え、16秒の切換え禁止時間を記
憶装置に記入し、この間、切換え弁16を変える
ことが出来ない様にし、20分間の霜取り禁止時間
を記憶装置に記入し、この時間を減数計数する
間、霜取り状態5に入ることを許さない。これら
全てはブロツク292で行われる。この後、制御
器48は、第6図の主プログラムに再び入る準備
として、オフ・プログラムを出て待ちブロツク1
74に行く。 前に説明した様に、制御器48に対して、動作
様式、設定点温度及びその他の情報を連絡する為
にプログラムし得る操作盤50を実際に構成する
のに適した電子回路が第11a図及び第11b図
に示されている。前に説明した様に、第6図乃至
第10図の規則並びに論理に従つてプログラム可
能な第1図の制御器48を実際に構成する為の適
当な電子回路が第12a図及び第12b図に示さ
れている。第11a図に示す操作盤50の処理回
路が第12a図に示す制御器48の処理回路に整
合線A,B,Cによつて接続される。これらの線
の群が、第1図の操作盤50と制御器48の間の
ケーブル又は接続具52を構成する。第11a図
の他の整合線D乃至Mが第11b図の対応する符
号の整合線に接続される。第12a図で、整合線
N−Uが第12b図の対応する符号の整合線に接
続される。 次に第11a図及び第11b図について具体的
に説明すると、装置の操作盤50が第1及び第2
のマイクロプロセツサ回路354,352を含む
ことが示されている。これらは、これから説明す
る様に、利用者によつて挿入されたデータ並びに
制御器48から受取つたデータを処理する様にプ
ログラム可能である。マイクロプロセツサ354
は、とりわけ、出力端子35−37に一連の2進
信号を発生する様にプログラムされており、これ
らの信号が3本から8本への変換回路356によ
つて変換され、出力端子1−6に逐次的な一連の
6個のストローブ信号を発生する。これらのスト
ロープ信号が保護結合抵抗302を介して電流増
幅トランジスタ360のベース入力に結合され
る。トランジスタ360のコレクタ出力が適当な
手段を介して普通のLED表示マトリクス(図に
示してない)の列駆動接続部に接続される。プロ
グラム・サイクル中の適当な時刻に、マイクロプ
ロセツサ354の出力端子8−15から駆動トラ
ンジスタ348の入力にLED行駆動信号が加え
られ、そこで、電流増幅されて、LED表示マト
リクスに適当に接続される。LED表示マトリク
スによつて発生される特定の表示(例えば温度、
時間等)は、マイクロプロセツサ354で発生さ
れた命令に従つて、表示マトリクスの選ばれた光
放出ダイオードに印加される駆動電流の一致如何
による。 3本から8本への変換回路356の出力端子1
−6に出るストローブ信号が、普通の薄膜形スイ
ツチ配列(図に示してない)の列接続部にも公知
の形で接続される。この配列内のどのスイツチが
利用者によつて閉じられたかに応じて、適当な条
件づけ信号がマイクロプロセツサ354の入力端
子30−33に送り返され、こうしてマイクロプ
ロセツサ354に利用者によつて挿入された制御
データを供給する。 利用者によつて挿入されたデータが、操作盤5
0内でのプログラム動作の間、連続的に又は予め
選んだ使い方をされる様に、マイクロプロセツサ
354内に貯蔵される。更に、このデータはマイ
クロプロセツサ354,352の端子3−6及び
16−19を接続する線の内の1本又は更に多く
に転送して、マイクロプロセツサ352の入力端
子26に制御器48から入るデータ及び命令と相
互作用させることが出来る。実際に構成されたこ
の発明の実施例では、2つのマイクロプロセツサ
354,352を主に用いて、適切な処理記憶容
量を持せることにしたが、1個のプロセツサあた
り一層大きな記憶容量を持つ他の形式のプロセツ
サを操作盤50に用いてもよいことは云うまでも
ない。 非持久性のデータ、例えば利用者によつて挿入
されたデータ或いはその他の変更し得るデータ
が、別個のCMOSランダム・アクセス記憶装置
350に貯蔵されることが示されている。この記
憶装置は交代的な電源にダイオード376,37
4を介して接続される。この装置を取付けた家屋
が一時的に停電になること等によつて、ダイオー
ド376からの普通の直流5ボルトの電源が切れ
た場合、適当な蓄電池からダイオード374を介
して予備の電力が供給され、記憶装置350に貯
蔵された非持久型データを保持する。ヒートポン
プ装置が誤つて正しくない動作をしない様に、特
殊なダータ検査符号信号を記憶装置350に貯蔵
して、電源が回復した後の貯蔵データの有効性又
は無効性の表示として使うことが出来る。 前に述べた様に、操作盤50は通常はその空間
の動気調和をしようとする構造内に設けられてい
るが、制御器48は操作盤50から離れた便利な
保管場所に配置されるのが普通である。従つて、
操作盤50と制御器48の間でデータの連絡が出
来る様にすることが必要である。操作盤50から
制御器48への連絡をする場合は、マイクロプロ
セツサ352の出力端子27から増幅トランジス
タ362及びケーブル52の線Bを介して制御器
48の入力抵抗418(第12a図)に通ずる出
力回路によつて行われる。逆に、制御器48から
のデータ信号がケーブル52の線Cに入り、増幅
トランジスタ364を介してマイクロプロセツサ
352のデータ入力端子26に印加される。操作
盤50及び制御器48で行われるプログラムの過
程のタイミング並びに同期の正確な制御が、両方
のマイクロプロセツサの入力端子38にケーブル
52の線Aを介して印加される60Hzの割込み信号
によつて行われる。 次に第12a図及び第12b図に示す装置の制
御器48について説明すると、サーミスタT2−
T5,T7a,T7b及びT8によつて感知された温度デ
ータが次の様にしてマイクロプロセツサ450に
読み込まれる。マイクロプロセツサ450の出力
端子34−37に出るタイミング制御信号が、集
積回路454内にあるバツフア増幅器を介してマ
ルチプレクサ456の入力端子10,11,1
3,14に結合され、そこで端子4−9,22及
び23と適当に多重化されて、サーミスタを順次
マルチプレクサ456の出力端子1と接続する。
マルチプレクサの端子1に各々のサーミスタの出
力が順次現われると、それが発振回路462の入
力端子7に接続された抵抗394,396の接続
点に結合される。抵抗404,394が各々のサ
ーミスタに回路接続されていて、そのまゝにして
おけば著しい非直線性を持つ各々のサーミスタの
抵抗値対温度特性を直線化する傾向を持つ。選ば
れたサーミスタ及び抵抗406,404,39
4,396の抵抗回路がコンデンサ486と共に
発振器462の発振周波数を制御して、発振器の
出力端子3に、問題のサーミスタによつて感知さ
れた温度を表わす周波数を持つ反復的な信号を発
生する様に作用する。この反復的な信号が除数16
のフリツプフロツプ464に印加されて、温度信
号の周波数をマイクロプロセツサ450で使うの
に適した周波数範囲に下げる。こうして、発振器
462は比較的高い周波数で動作させることが出
来、コンデンサ486の数値をかなり小さく出来
る様にする。 次に温度信号が集積回路454に入つているバ
ツフア増幅器を介してマイクロプロセツサ450
の入力端子16に印加され、そこで信号周波数の
周期を監視し、対応する温度の値に変換する。こ
ういうことをする為、マイクロプロセツサ450
が予めプログラムされたサブルーチンを実行し
て、フリツプフロツプ464の出力に現われる矩
形波の各半サイクルの前縁及び後縁の間の、予め
設定した時間増分の数を計数する。この数をマイ
クロプロセツサ450で、別のサブルーチンによ
り、読出専用記憶装置(ROM)にある「温度」
表と比較して、問題のサーミスタが感知した温度
を決定する。この数値表をマイクロプロセツサ4
50のROMに適当にプログラムすることによ
り、サーミスタを一層直線化することが出来る。 前に述べた60Hzの割込み信号がマイクロプロセ
ツサ450の入力端子38に印加され、第6図の
フローチヤートについて説明した主プログラムの
動作を開始する為に使われる。ヒートポンプの機
能的な部品の実際の電気的な制御が、24ボルトの
リレー・コイル520−527に夫々接続された
マイクロプロセツサ450の出力端子8−15に
よつて行われる。これらのリレー・コイルは制御
器48内に入つていて、夫々の接点520a−5
27aが普通の様に交流24ボルトの電源530を
介して、第1図について説明した電力制御用の機
能的なリレーに接続されている。便宜的に、制御
器48にある「高速圧縮機」リレー527の接点
は圧縮機電源リレー・コイル61及びフアン電源
リレー57に共通に接続されているが、これが両
方共ヒートポンプ装置の運転中同時に作動される
からである。 下記の表は、第11a図及び第11b図の操
作盤50のマイクロプロセツサ回路の市場で入手
し得る部品を記載したものであり、下記の表は
第12a図及び第12b図の制御器48のマイク
ロプロセツサ回路の市場で入手し得る部品を列記
したものである。
【表】
【表】
【表】
【表】
特許法の定めに従つて、現在この発明の好まし
い実施例と考えられるものを説明したが、当業者
であれば、この発明の範囲内で種々の変更が可能
であることが理解されよう。従つて、この様な全
ての変更は、この発明の範囲内に含まれることを
承知されたい。
い実施例と考えられるものを説明したが、当業者
であれば、この発明の範囲内で種々の変更が可能
であることが理解されよう。従つて、この様な全
ての変更は、この発明の範囲内に含まれることを
承知されたい。
第1図はヒートポンプ装置の自動エネルギ管理
制御手段の略図であつて、この発明の好ましい1
実施例を示す。第2図はこの発明の特徴に従つ
て、種々の状態の間の許容し得る変化が起ること
を示す、第1図の装置の相異なる種々のエネルギ
状態を示す線図、第3図は、加熱様式に於ける第
1図の装置の運転により、この発明に従つて、温
度差Aと明細書で呼ぶ実際の部屋又は密閉された
空間の温度と目標温度の間の温度差の変化を示す
グラフであり、温度差Aに対する種々の加熱状態
の変更の影響を例示している。第4図は冷却様式
に於ける第1図の装置の運転によつてこの発明に
従つて起る温度差Aの変化を示すグラフであり、
温度差Aに対する種々の冷却状態の変更の影響を
例示している。第5図は第1図の装置のエネルギ
管理手段によつて状態変更の禁止作用(Δ検査機
能とも呼び、この発明の別の特徴を表わす)を実
施することによつて生ずる、或る期間にわたる温
度差Aの減少を表わすグラフ、第6図は第1図の
装置がエネルギ管理手段の主制御プログラムのフ
ローチヤート、第7図及び第8図は第1図の装置
のエネルギ管理手段の加熱様式プログラム及び冷
却様式プログラムのフローチヤート、第9図は第
5図のグラフの右側に表として示した規則に従つ
て、第1図の装置のエネルギ管理手段によつて行
われるΔ検査機能を実施する為のフローチヤー
ト、第10図は第7図及び第8図の加熱様式又は
冷却様式から出て来た後の第1図の装置のオフ処
理を示すフローチヤート、第11a図及び第11
b図は併せて第1図の装置のエネルギ管理手段の
操作盤部分を実現する電子式マイクロプロセツサ
を示す回路図、第12a図及び第12b図は併せ
て第1図の装置のエネルギ管理手段の制御器部分
を実現する電子式マイクロプロセツサを示す回路
図である。 主な符号の説明、10:圧縮機、12:屋外フ
アン、14:屋外熱交換器コイル、16:切換え
弁、20:屋内熱交換器コイル、40:屋内フア
ン、42,44:加熱器、48:制御器、50:
操作盤。
制御手段の略図であつて、この発明の好ましい1
実施例を示す。第2図はこの発明の特徴に従つ
て、種々の状態の間の許容し得る変化が起ること
を示す、第1図の装置の相異なる種々のエネルギ
状態を示す線図、第3図は、加熱様式に於ける第
1図の装置の運転により、この発明に従つて、温
度差Aと明細書で呼ぶ実際の部屋又は密閉された
空間の温度と目標温度の間の温度差の変化を示す
グラフであり、温度差Aに対する種々の加熱状態
の変更の影響を例示している。第4図は冷却様式
に於ける第1図の装置の運転によつてこの発明に
従つて起る温度差Aの変化を示すグラフであり、
温度差Aに対する種々の冷却状態の変更の影響を
例示している。第5図は第1図の装置のエネルギ
管理手段によつて状態変更の禁止作用(Δ検査機
能とも呼び、この発明の別の特徴を表わす)を実
施することによつて生ずる、或る期間にわたる温
度差Aの減少を表わすグラフ、第6図は第1図の
装置がエネルギ管理手段の主制御プログラムのフ
ローチヤート、第7図及び第8図は第1図の装置
のエネルギ管理手段の加熱様式プログラム及び冷
却様式プログラムのフローチヤート、第9図は第
5図のグラフの右側に表として示した規則に従つ
て、第1図の装置のエネルギ管理手段によつて行
われるΔ検査機能を実施する為のフローチヤー
ト、第10図は第7図及び第8図の加熱様式又は
冷却様式から出て来た後の第1図の装置のオフ処
理を示すフローチヤート、第11a図及び第11
b図は併せて第1図の装置のエネルギ管理手段の
操作盤部分を実現する電子式マイクロプロセツサ
を示す回路図、第12a図及び第12b図は併せ
て第1図の装置のエネルギ管理手段の制御器部分
を実現する電子式マイクロプロセツサを示す回路
図である。 主な符号の説明、10:圧縮機、12:屋外フ
アン、14:屋外熱交換器コイル、16:切換え
弁、20:屋内熱交換器コイル、40:屋内フア
ン、42,44:加熱器、48:制御器、50:
操作盤。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 閉じた空間の所望の温度状態を達成するのに
見合つた最低エネルギ使用運転状態に多重状態ヒ
ートポンプ装置を保つ様に制御する方法に於て、
閉じた空間に対する所望の温度を表わす目標温度
を設定し、閉じた空間の実際の温度を感知して、
それを目標温度と比較し、実際の温度を目標温度
に向つて変える為にヒートポンプ装置を最低エネ
ルギ使用運転状態で運転を開始し、ヒートポンプ
装置の運転を開始してから予定の期間の間、運転
状態を増加することを禁止し、この運転状態の変
更を禁止する期間の間、実際の温度の変化率を測
定し、前記禁止期間が切れた時に存在する実際の
温度と目標温度の間の差の大きさに対して有効な
予定の判断基準の値に、実際の温度の変化率が合
わない時にだけ、前記禁止期間が切れた時に運転
状態を増加する変更を開始し、前記判断基準の値
は、予め選ばれた期間内に目標温度に到達するの
に必要な実際の温度の変化率を表わすことからな
る方法。 2 閉じた空間の所望の温度状態を達成するのに
見合つた最低エネルギ使用運転状態に多重状態ヒ
ートポンプ装置を保つ様に制御する方法に於て、
閉じた空間の所望の温度を表わす目標温度を設定
し、閉じた空間の実際の温度を感知して、それを
目標温度と比較し、ヒートポンプ装置の運転状態
の変更が生じる様な、実際の温度及び目標温度の
間の温度差の複数個の値で構成された運転状態変
更判断基準表を作り、或る状態から次に隣接した
運転状態への相次ぐ変化が起る状態間の変更を生
じる様な温度差の幅は、所定の運転状態のいずれ
かの方向の相次ぐターンオン及びターンオフが起
る状態内の変更を生ずる様な温度差の幅より大き
く、実際の温度及び目標温度の間の予定の差に応
答してヒートポンプ装置を最低エネルギ使用運転
状態に作動して、実際の温度を目標温度に向つて
変え、その後状態変更判断基準表に従つてヒート
ポンプ装置の運転を制御して、予定の期間内に目
標温度に達するのに必要な最低エネルギ使用運転
状態へヒートポンプ装置を周期的に変える工程か
ら成る方法。 3 特許請求の範囲2に記載した方法に於て、状
態間の変更を生じる温度差の幅が状態内の変更を
生じる温度差の幅の大体2倍である方法。 4 特許請求の範囲2に記載した方法に於て、状
態間の変更を生じる温度差の幅が約0.5℃であり、
状態内の変更を生じる温度差の幅が約0.25℃であ
る方法。 5 特許請求の範囲2に記載した方法に於て、運
転状態を増加させた後、予定の期間の間それ以上
の増加を禁止し、この禁止期間中の実際の温度の
変化率を決定し、実際の温度の変化率が予定の時
間内に実際の温度が目標温度に到達する様にする
のに不十分である場合にだけ、この禁止期間の終
りに状態の増加を開始する方法。 6 特許請求の範囲5に記載した方法に於て、予
定の期間が約1時間である方法。 7 いずれもエネルギ使用量の異なるレベルを表
わす複数個の運転状態を持つヒートポンプ装置に
対するエネルギ使用量管理装置に於て、ヒートポ
ンプ装置によつてその温度状態を制御しようとす
る閉じた空間の実際の温度を感知する手段と、閉
じた空間に対する所望の温度設定値を定める利用
者によつて操作される入力手段と、ヒートポンプ
装置の運転状態の変更が生じる様な、閉じた空間
の実際の温度と所望の温度の間の温度差の複数個
の値で構成された運転状態変更判断基準表を構成
する手段とを有し、直前の状態変更と同じ方向に
隣合つた運転状態の間で起る状態間の変更を生ず
る様な温度差の幅は、直前の状態変更と反対向き
に隣合つた運転状態の間で変わる時の状態内の変
更を生ずる様な温度差の幅より実質的に大きく、
更に、感知された実際の温度を所望の温度設定値
と比較してその間の温度差を決定する手段と、前
記温度差を状態変化判断基準表と比較して特定の
運転状態の変更を行うかどうかを表わす制御作用
を取出す手段と、前記制御作用に応答して、予定
の期間内に実際の温度を所望の温度設定値まで持
つて来るのに必要な特定の状態へヒートポンプ装
置の運転状態を変更する手段とを有するエネルギ
使用量管理装置。 8 特許請求の範囲7に記載したエネルギ使用量
管理装置に於て、状態間の変更を生ずる様な温度
差の幅が状態内の変更を生ずる様な温度差の幅の
約2倍であるエネルギ使用量管理装置。 9 特許請求の範囲8に記載したエネルギ使用量
管理装置に於て、状態間の変更を生ずる様な温度
差の幅が約0.5℃であり、状態内の変更を生ずる
様な温度差の幅が約0.25℃であるエネルギ使用量
管理装置。 10 特許請求の範囲7に記載したエネルギ使用
量管理装置に於て、閉じた空間の外部の温度を感
知する手段と、利用者に挿入された所望の温度設
定値及び外部の温度の間の差の予定の関数とし
て、利用者によつて挿入された所望の温度を上向
きに調節することによつて目標温度設定値を発生
する手段と、状態変更判断基準表に対して比較す
る温度差を決定する際に、利用者によつて挿入さ
れた温度設定値の代りに目標温度を用いる手段と
を有するエネルギ使用量管理装置。 11 特許請求の範囲7に記載したエネルギ使用
量管理装置に於て、ヒートポンプ装置の運転状態
の予定の変更の後の一定期間の間、状態の変更を
禁止する手段と、この状態の変更を禁止する期間
の間、実際の温度の変化率を決定する手段と、こ
の状態の変更を禁止する期間の終りに、実際の温
度の変化率が予定の期間内に所望の温度設定値に
実質的に到達するのに必要な値より小さい時にだ
け、エネルギ使用量が一層高い状態への状態の変
更を可能にする様に作用する手段とを有するエネ
ルギ使用量管理装置。 12 特許請求の範囲11に記載したエネルギ使
用量管理装置に於て、前記状態の変更を禁止する
手段が状態の変更の増加の後、一定期間を再開す
る様に作用して、各々の状態の変更を禁止する期
間に対して、1回の状態の変更の増加しか許され
ない様に、それ以上の状態の変更を禁止するエネ
ルギ使用量管理装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/196,425 US4338791A (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Microcomputer control for heat pump system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5798738A JPS5798738A (en) | 1982-06-19 |
JPH0131101B2 true JPH0131101B2 (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=22725369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56162915A Granted JPS5798738A (en) | 1980-10-14 | 1981-10-14 | Method of and apparatus for controlling heat pump apparatus |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4338791A (ja) |
JP (1) | JPS5798738A (ja) |
DE (1) | DE3140396A1 (ja) |
FR (1) | FR2492069B1 (ja) |
IT (1) | IT1139541B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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