JPH10501330A - マイクロプロセッサ制御を備えた多機能自給式ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ヒートポンプシステム（１０）、詳しくは、マイクロプロセッサベース制御システム（１６２）と、過熱防止器（１０７）と、専用冷媒−飲料水熱交換器（２３）と、冷媒−空気熱交換器（２０）と、外部熱源−冷媒熱交換器（２２）とを内蔵した自給式ヒートポンプシステムであって、飲料水の過熱と、空調と、除湿とを同時または交互に行うことが可能なヒートポンプシステムに関する。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロプロセッサ制御を備えた多機能自給式 ヒートポンプシステム 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、ヒートポンプシステム、詳しくは、マイクロプロセッサベース制御 システムと、過熱防止器と、専用冷媒−飲料水熱交換器と、冷媒−空気熱交換器 と、外部熱源−冷媒熱交換器とを内蔵した自給式ヒートポンプシステムであって 、飲料水の加熱と、空調と、除湿とを同時または交互に行うことが可能なヒート ポンプシステムに関する。２．先行技術の説明 従来のヒートポンプは、熱を第２温度貯蔵器から第１温度貯蔵器へ（即ち、調 節対象環境を加熱するため）、又は、第１温度貯蔵器から第２温度貯蔵器へ（即 ち、調節対象環境を冷却するため）伝達する工程を有し、この工程中において機 械的エネルギを消費するものである。一般に冷媒として知られている、前記ヒー トポンプ内で作用する熱伝達媒体は、熱エネルギの吸収と放出とを通じて第１温 度貯蔵器と第２温度貯蔵器との間で伝達する 働きを有し、前記熱の吸収と放出には、しばしば、前記熱伝達媒体の相変化（例 えば、蒸気相から液相への変化およびその蒸気相への復帰）が伴う。 この熱伝達を達成するために、前記伝達媒体は、以下のサイクルを受ける、即 ち、 その蒸気相での圧縮、 高圧液相への凝縮に伴う熱放出、 低圧蒸気／液相混合物への膨張、そして 蒸発と熱の吸収および蒸気への相変化。 従来のヒートポンプユニットは、冷却サイクルと加熱サイクルにおいて同じコ ンポーネントを使用することが良いとされている。 前記ヒートポンプ用の温度貯蔵器には、例えば、空気、水、土、太陽エネルギ 又は廃熱などの種々の外部熱源が含まれる。この温度貯蔵器の外部熱源の選択は 、一般的な気候、地形、およびそのヒートポンプから期待される性能および特性 によって決まる。例えば、空気は豊富であり入手も容易であるが、ヒートポンプ の熱−出力能力および効率は、熱必要量が増加し、室外温度が低下する につれて低下する。 飲料水加熱 飲料水加熱の能力を増加するために、従来のヒートポンプは、一般的に、追加 の熱交換媒体−飲料水熱交換器を備えている。この追加の熱交換器は、通常、コ ンプレッサと貯蔵バルブとの間に追加されている。熱伝達媒体−飲料水熱交換器 がこの位置に備えられることにより、常に最高温度の熱伝達媒体が飲料水を加熱 するため提供される。 従来のヒートポンプシステムの欠点 従来のヒートポンプシステムにおいては、ヒートポンプが空調対象空間の加熱 または冷却のために加熱または冷却サイクルで作動しているときのみ飲料水加熱 を行うことが可能である、という欠点があった。ところが、大概の気候において は、１年の内、加熱と冷却とはそれぞれ半分の時間しか行われない。従って、空 調対象空間を有する家庭、オフィス、その他類似の建物などの加熱および冷却要 件が満たされているとき、ヒートポンプは運転されず、従って、従来のヒートポ ンプによっては高温の飲料水を作ることはできない。 従来の飲料水加熱能力を備えたヒートポンプシステムのもう１つの欠点は、ヒ ートポンプシステムが飲料水の高温加熱と空調対象空間の加熱との両方を同時に 行わなければならない時に、空調対象空間の加熱のために利用可能な熱の量が減 少してしまうという点にある。前記圧縮工程の後において熱伝達媒体の高温蒸気 相から利用可能な熱の大半は、飲料水高温加熱システムに吸収されてしまう。従 って、適切な飲料水高温加熱能力と空調対象空間加熱とを提供するためには、コ ンプレッサユニットを大型にしなければならず、その結果、ヒートポンプユニッ トが非能率的になってしまう。 従来技術の更に別の欠点は、ピーク使用時の期間中において、長時間のシャワ ー等の用途のために高温水貯蔵タンク中に十分な量の高温水を提供するためには 、飲料高温水を少なくとも１３０°Ｆにまで加熱しなければならないことにある 。１３０°Ｆにまで水を加熱するということは、熱伝達媒体の蒸気相の温度を通 常の温度よりもはるかに高い温度にまで加熱しなければならないということであ る。熱伝達蒸気相の温度を高める最も一般的な方法は、コンプレッサの排出圧を どんどん高めるという方法（”ヘッド圧”としても知られている）である。 長時間にわたって、専用飲料水加熱システムのコンプレッサの圧力と温度とを過 度に作動させることによって、このコンプレッサの寿命は大幅に短縮されてしま う。 従来技術、即ち、”多機能式自給式ヒートポンプシステム”と称する１９８９ 年８月１５日発行の米国特許第４，８５６，５７８号に記載されている多機能式 ヒートポンプ（以後、”’５７８ヒートポンプシステム”という）は、空間加熱 、空間冷却、および家庭用水加熱（即ち、飲料用高温水加熱）が可能であり、こ れらがすべて１つの装置に納められている。この’５７８ヒートポンプシステム は、ヒートポンプシステムが、空調対象空間の加熱または冷却という別の運転を 行っているか否かに拘らず、高温飲料水を提供する。 この従来式’５７８ヒートポンプシステムの１つの欠点は、それぞれの運転モ ード（加熱、冷却および飲料水加熱）が、互いに独立しており、一度に１つのモ ードでしか運転できないことにある。それぞれの運転モードは、異なった装置の 作動が必要であり、従って、２つ以上の運転モードが同時に要求されたときにお いて（即ち、水の加熱と空調対象空間の加熱との両方を行おうとすると き）、どの運転モードがどの運転モードに優先するかという優先づけが必要であ る。’５７８ヒートポンプシステムの更に別の欠点は、各コントロール装置を一 定の運転シーケンスでスイッチングさせるために電気−機械式リレーを使用して いることにある。 以上に記載した従来技術のいずれにおいても、２つ以上の運転モードで同時に 運転可能なヒートポンプは開示されていない。 発明の要旨 本発明の課題は、下記の能力を有する多機能式ヒートホンプシステム用の単純 な熱伝達媒体回路を提供することにある。即ち、 （１）空調対象空間の加熱または冷却、または （２）空間の冷却または空間の加熱なしで、飲料水の加熱のみの運転、または （３）空間の冷却と飲料水の加熱との同時運転、または （４）空間の加熱と飲料水の加熱との同時運転。 本発明の別の課題は、前記ヒートポンプシステムの修理サービスのための手段 を提供することにある。 本発明の更に別の課題は、前記ヒートポンプシステムに関連する運転データを 記録するための手段を提供することにある。 本発明の更に別の課題は、ヒートポンプシステムのエネルギ消費を減少させる ための手段を提供することにある。 本発明の更に別の課題は、前記ヒートポンプシステムに関連するすべての機能 およびデータを遠隔表示端末に表示するための手段を提供することにある。 本発明の前記課題および利点は、空調対象空間を加熱または冷却するためのヒ ートポンプユニットであって、更に、同時に飲料水を加熱する能力を備えたヒー トポンプユニットを提供することによって達成される。 一般に、本発明は、下記を有するヒートポンプシステムに関する。 （１）専用加熱モード又はサイクル、 （２）専用冷却モード又はサイクル、 （３）専用水加熱モード又はサイクル（水の加熱専用）、 （４）過熱防止器を備えた部分水加熱モード又はサイクル、そして （５）前記諸モード又はサイクルのそれぞれに対する同時デマンドを優先づけ するためのマイクロプロセッサ。 更に詳しくは、本発明のヒートポンプシステムは、サービスポートと、入力ポ ートと排出口とを備えたコンプレッサを有している。このコンプレッサの前記排 出口には、冷媒凝縮装置（過熱防止器）が接続され、更に、前記過熱防止器の排 出口には三方バルブが接続されている。可逆バルブが、前記三方バルブと、前記 コンプレッサの排出口とに接続されている。前記可逆バルブの出力側には冷媒− 空気熱交換器が接続され、更に、外部熱源−冷媒熱交換器が、前記可逆バルブに 接続され、冷媒−飲料水熱交換器が前記三方バルブに接続されている。前記ヒー トポンプユニットは、更に、前記外部熱源熱交換器と前記冷媒−空気熱交換器と の間に配設された冷媒−制御装置と、この冷媒−制御装置と前記冷媒−飲料水熱 交換器との間に配設された第１双方流バルブと、前記冷媒− 制御装置と前記冷媒−空気熱交換器との間に配設された第２双方流バルブとを有 している。前記冷媒−飲料水熱交換器は、前記ヒートポンプの加熱または冷却運 転の如何に拘らず高温水を供給する。 本発明の前記ヒートポンプシステムは、更に、前記各モード又はサイクルに対 するデマンドを制御して最高の熱効率を達成するための入力センサ装置を使用し たマイクロプロセッサ制御装置を有している。 本発明のその他の特徴および課題および利点は、図面、フローチャート、およ び略図を参照して以下の詳細説明から理解されるであろう。 図面の簡単な説明 図１は本発明のヒートポンプの図、 図２は高温水貯蔵タンクを備えた本発明のヒートポンプの図、 図３は高温水貯蔵タンクとプール水加熱器とを備えた本発明のヒートポンプの 図、 図４は熱貯蔵タンクを備えた本発明のヒートポンプの図、 図５は電気抵抗加熱部材を備えた熱貯蔵タンク、 図６は前記ヒートポンプの外部に設けられた外部熱源−冷媒熱交換器を備えた 本発明のヒートポンプの図、そして、 図７は熱貯蔵タンクとグランドループとを備えた本発明のヒートポンプの図で ある。 好適実施形態の説明 本発明は、一般に、ここに参考文献として提示する米国特許第４，８５６，５ ７８号によって教示される従来の冷媒回路技術に関する。更に、以下の記載にお いて、簡略化のために、熱伝達媒体の代わりに”冷媒”という用語を使用してい るが、これらの用語は特に明記のない限り同義である。 更に、図面において、同様の参照符号は同様の部材を示し、図１〜４と図６〜 ７とは前記ヒートポンプユニット１０を示す。コンポーネントの一般的説明 本発明のヒートポンプユニット１０は、コンプレッサ１４と、冷媒−空気熱交 換器２０と、外部熱源−冷媒熱 交換器２２と、冷媒−飲料水熱交換器２３と、過熱防止器１０７と、高圧領域か ら低圧領域への冷媒の急速な膨張によって暖かい液体冷媒を低温の液体へと変換 する冷媒制御装置２４（計量バルブ又は膨張バルブとしても知られている）と、 ブロワ３０との協動で、冷媒を飲料水過熱サイクル位置から加熱および冷却サイ クル位置へと循環させるためのバルブ手段と、電気抵抗加熱部材３２と、サーモ スタット制御装置１６０と、マイクロプロセッサ１６２とを有している。前記バ ルブ手段は、前記冷媒を循環させるために、可逆バルブ１６と、三方バルブ１８ と、第１双方流バルブ２６と、第２双方流バルブ２８とを有する。これらのそれ ぞれのコンポーネントが、従来式のヒートポンプユニットにおいて一般的に使用 されているタイプのヒートポンプ部を構成している。一好適実施形態において、 前記第１双方流バルブ２６及び第２双方流バルブ２８は、ソレノイド双方流バル ブである。 本ユニットの上記全体構成により、前記コンプレッサの大きさを、従来のヒー トポンプユニットと比較して、発生される加熱、冷却、および飲料水の熱量を減 らすことなく、大幅に縮小することができる。更に、本発明のヒートポンプユニ ットは、前記サーモスタット制御装置 １６０が、前記加熱サイクル又は冷却サイクルのいずれかを要求しているか否か に拘らず、高温の飲料水を供給することができる。 図１に示すように、前記ヒートポンプユニット１０はコンプレッサ１４を有し ていて、これは、排出ポート３４と、サービスポート３６と、入力ポート３８と を備える。前記排出ポート３４は、過熱防止器１０７に接続され、ここから、第 １入力ポート４０を介して、管１２を通って三方バルブ１８に接続されている。 この三方バルブ１８は、３つの出力ポート４２，４３及び４４を有している。 前記三方バルブ１８の出力ポート４２は、管７０を介し、第２入力ポート４６ を通して可逆バルブ１６と接続されている。三方バルブ１８の出力ポート４３は 、管９０を介し、前記コンプレッサ１４の前記サービスポート３６に接続されて いる。三方バルブ１８の出力ポート４４は、管８８を介して、前記冷媒−飲料水 熱交換器２３のポート８６に接続されている。 前記可逆バルブ１６は、更に、３つのオリフィス４８，４９，５０を有してい る。オリフィス４８は、管７２を 介して、前記冷媒−空気熱交換器２０の冷媒−空気コイル５４に接続されている 。オリフィス４９は、管６８を介して、前記コンプレッサ１４の入力ポート３８ に接続されている。オリフィス５０は、管６６を介して、前記外部熱源−冷媒熱 交換器２２のポート６４に接続されている。 前記冷媒−空気熱交換器２０の前記冷媒−空気コイル５４は、管７４を介して 、第１双方流バルブ２６に接続され、このバルブは、管７６を介して、Ｔ字管継 手５２の第１端部に接続されている。 前記外部熱源−冷媒熱交換器２２は、更に、Ｔ字管継手５２の第２端部に接続 され、管７８を介して冷媒−制御装置２４に接続され、更に、管８０を介してポ ート８２に接続されている。 前記冷媒−飲料水熱交換器２３は、ポート８４と管１００とを介して第２双方 流バルブ２８に接続され、この第２双方流バルブ２８は、管１０２を介して、Ｔ 字管継手５２の第３端部に接続されている。 前記ヒートポンプの諸コンポーネントの相互接続から、加熱サイクル、冷却サ イクル、専用飲料水加熱サイクル、及び部分飲料水加熱サイクルからなる４つの 別々の回路を、マイクロプロセッサ１６２とサーモスタット制御装置１６０とに よって作動制御することができる。 具体的には、本発明の前記サーモスタット制御装置１６０と、マイクロプロセ ッサ１６２とは、空調対象空間の温度または高温水の温度のいずれか、及び／ま たは、最も効率的な運転モードを選択するためのタイマークロックに応答するこ とができる。調節空間加熱サイクル運転 空調対象空間を加熱するための加熱サイクルにおいて、前記サーモスタット制 御装置１６０が熱を要求すると、すぐに前記コンプレッサ１４が始動される。こ のコンプレッサが始動すると、このコンプレッサと前記外部熱源−冷媒熱交換器 ２２とを接続している前記管６６及び６８中の冷媒の吸引圧の低下によって、低 温の冷媒が外部熱源熱交換器２２に流入し、以下のようにしてより高温の外部熱 源から熱を吸収する。図１〜４と図７に示すように、前記外部熱源−冷媒熱交換 器２２は、２重管 （ｔｕｂｅ−ｉｎ−ｔｕｂｅ）熱交換器であって、熱伝達媒体は、外側管の流れ 方向と逆の方向で内側管を流れ、内側管内の熱伝達媒体が外部熱源に対して熱交 換関係にある。尚、ここで使用している”外部熱源”とは、本発明のヒートポン プにおいて利用される熱エネルギを提供する外部熱源のことをいう。本発明にお いては様々な熱エネルギの外部熱源を使用することが可能であり、具体的には、 井戸水、空気、湖水、池水、川水、地下水、閉じられたグランドループ（ｇｒｏ ｕｎｄ ｌｏｏｐ）内を循環する水、太陽エネルギ等がある。図７は、外部熱源 としての、熱貯蔵タンク５８とグラウンドループ１０８とを組み合わせ使用例を 示している。 図７に示すように、熱貯蔵タンク５８とグラウンドループ１０８とは、１つの 外部熱源として組み合わせられている。典型的にはエチレングリコール等の不凍 液である熱伝達媒体が、前記冷媒−液体熱交換器２２から、管１１０を介して、 Ｔ字管継手１１２に循環される。このＴ字管継手から、前記熱伝達媒体は、管１ １４を通って前記熱貯蔵タンク５８へ流入するか、もしくは、管１１６を通って 前記グラウンドループ１０８へ流入することができる。前記熱貯蔵タンク５８か ら、熱伝達媒体は、循 環ポンプ１２０によって、管１１８を介して取り出される。この熱伝達媒体は、 循環ポンプ１２０から、管１２２を介して第３三方バルブ１２４に流れる。この バルブ１２４には、更に、管１２６が接続され、この管が更にグラウンドループ １０８と、更に、前記外部熱源−冷媒熱交換器２２に接続された管１２８とに接 続されている。前記三方バルブ１２４は、開放時において、熱伝達媒体が前記貯 蔵タンク５８の管１２２から流出し、前記グラウンドループ１０８からの媒体と 混流することを許容し、この混合流は、管１２８を介して熱交換器２２に到る。 前記三方バルブ１２４は、閉鎖時において、グラウンドループ１０８からの媒体 と貯蔵タンク５８からの媒体との混合を防止し、その結果、貯蔵タンク５８から の熱伝達媒体のみが熱交換器２２へと流れる。尚、前記外部熱源−冷媒熱交換器 ２２において使用される媒体の温度は、グラウンドループ１０８と貯蔵タンク５ ８とからのそれぞれの熱伝達媒体を混合することによって調節可能である。 前記外部熱源からの熱伝達媒体は、前記内側管中に直接に流入してもよいし、 あるいは、この外部熱源からの熱を、内側管中を流れる媒体に伝達するように構 成して もよい。例えば、従来式の空気対空気間ヒートポンプによって、空気からの熱エ ネルギを冷媒媒体に伝達する。図６に示すように、前記外部熱源−冷媒熱交換器 ２２は、前記ヒートポンプユニット１０の外部に配置され、これによって、周囲 空気からの熱エネルギが、前記冷媒に直接に伝達される。 前記加熱モードにおいて、前記外部熱源−冷媒熱交換器２２の外側間中の冷媒 は、低圧および低温下にあるので、この冷媒は、前記外部熱源と熱関係にあるよ り高温の熱伝達媒体からの熱を吸収し、冷媒は蒸気状態へ相変換される。 気化された冷媒は、継手６４を通じて前記外部熱源−冷媒熱交換器２２から出 て、つぎに、管６６、オリフィス５０を介して可逆バルブ１６へと導かれる。こ の可逆バルブ１６から、冷媒は、オリフィス４９から管６８を介して導かれ、前 記入力ポート３８を介してコンプレッサ１４に流入し、ここで、圧縮、昇温され る。前記冷媒−蒸気は、つぎに、排出ポート３４を通じてコンプレッサ１４を出 て、過熱防止器１０７へ流れ、ここから管１２を通って、入力ポート４０から三 方バルブ１８に流入す る。つぎに、冷媒蒸気は、出力ポート４２を介して三方バルブ１８から出て、こ こで管７０を通って入力ポート４６から可逆バルブ１６に流入する。冷媒はこの 可逆バルブ１６からオリフィス４８を介して流出して、管７２を通って前記冷媒 −空気熱交換器２０の冷媒−空気コイル５４に入り、ここで、冷媒は高圧下で蒸 気から液体へと凝縮される。 調節対象空間からの冷気は、図１において矢印で示されるように、ブロワ３０ によって冷媒−空気熱交換器２０に吹き付けられることによって加熱される。僅 かに昇温した高圧の液体冷媒は、冷媒−空気コイル５４を出て、つぎに、管７４ を介して、開放された第１双方流バルブ２６を通過される。 僅かに低温化された高圧液体として、冷媒は、つぎに、開放された双方流バル ブ２６から管７６を通じてＴ字管継手５２へと流れる。このＴ字管継手５２から 、冷媒は、管７８を介して冷媒−制御装置２４を通過される。尚、ヒートポンプ ユニット１０が加熱サイクル又は冷却サイクルで運転しているときには、双方流 バルブ２８は閉じられている。従って、冷媒は、Ｔ字管継手５２から、冷 媒−飲料水熱交換器２３ではなくて、冷媒制御装置２４に流れなければならない 。 前記冷媒制御装置２４によって、前記液体冷媒の圧力と温度とが低下して、液 体／蒸気冷媒混合物が形成される。この液体／蒸気冷媒混合物は、冷媒制御装置 ２４を出て、継手８２と管８０とを介して外部熱源−冷媒熱交換器２２に戻り、 加熱サイクルを再開する。空調対象空間において所望の温度が達成されると、サ ーモスタット制御装置１６０からコンプレッサ１４に停止信号が送られる。空調対象空間冷却サイクル運転 冷却サイクルにおいては、サーモスタット制御装置１６０は、空調対象空間に おける温度上昇に応答し、コンプレッサ１４を始動させる。コンプレッサの運転 中には、冷媒−空気熱交換器２０の冷媒−空気コイル５４内の低温低圧の液体冷 媒が、ブロワ３０によって冷媒−空気熱交換器２０を通過された空気から熱を吸 収する。冷媒は、低圧液体から、蒸気へと変換される。この気化された冷媒は、 つぎに、管７２とオリフィス４８から可逆バルブ１６へと導かれる。気化冷媒は 、オリフィス又は ポート４９を通じて可逆バルブ１６から出て、管６８を通過し、入力ポート３８ からコンプレッサ１４に入る。冷媒は圧縮され、コンプレッサ１４内の熱を吸収 し、つぎに、コンプレッサ１４の排出ポート３４を通じて排出され、過熱防止器 １０７を通って、管１２と第１入力ポート４０を介して三方バルブ１８へと流れ る。冷媒は、出力ポート４２、管７０及び第２入力ポート４６を介して、再び可 逆バルブ１６を通過し、更に、オリフィス５０、管６６及び継手６４を通って、 外部熱源−冷媒熱交換器２２へと流れる。高温の気化された冷媒は、外部熱源− 冷媒熱交換器２２の外部熱源と熱関係にある熱伝達媒体のより低い温度によって 冷却されて、暖かい高圧液体へと凝縮される。 つぎに、この中温の高圧の液体冷媒は、継手８２を介して外部熱源−冷媒熱交 換器２２を出て、冷媒制御装置２４に到る。この冷媒制御装置２４内において、 中温高圧液体冷媒は、急速に膨張され、低温低圧液体冷媒に変換される。つぎに 、前記低温低圧液体冷媒は、冷媒制御装置２４から管７８を介してＴ字管継手５ ２へと流れる。冷媒は、つぎに、管７６を介して、第１双方流バルブ２６に導か れ、その後、管７４を介して、冷媒空気熱交換器 ２０の冷媒−空気コイル５４に導かれ、ここで、空調対象空間からの中温の空気 が再び冷媒空気熱交換器２０に吹き付けられる。中温空気からの熱は、低温低圧 冷媒によって吸収されて、空調対象空間を冷却する。同時に、前記冷媒は、熱を 吸収し、その吸収された熱によって気化され、その後、上述した方法によって可 逆バルブ１６からコンプレッサ１４に戻され、冷却サイクルを再開する。 この冷却サイクルにおいて、外部熱源−冷媒熱交換器２２と冷媒−空気熱交換 器２０内における冷媒の流れ方向は、可逆バルブ１６が冷媒をオリフィス４８に ではなくオリフィス５０を通して導く加熱サイクルの冷媒の流れ方向とは逆転し ている。 加熱および冷却サイクルにおけるコンプレッサ１４の始動時において、前記第 ２双方流バルブ２８は閉じられ、コンプレッサの入力ポート３８のところに形成 される吸引力によって、冷媒−飲料水熱交換器２３と管８８から冷媒が完全に排 出されて排出ポート４３を出て、管９０を通じて導かれ、加熱サイクル又は冷却 サイクルのいずれかに利用される。従って、冷媒−飲料水熱交換器２３ と管８８とによっては冷媒が貯蔵されることがなく、これによって、加熱または 冷却サイクルのいずれかにおける運転時においてヒートポンプユニットに確実に 適切な供給が行われるのである。飲料水加熱サイクル運転 ：過熱防止器と専用冷媒飲料水熱交換器との組合せ： 本発明は、飲料水（あるいは、その他の液体）を加熱するために、専用の冷媒 −飲料水熱交換器２３と、過熱防止器１０７として構成された部分冷媒−飲料水 熱交換器との両方を利用する。飲料水の加熱が望まれる、あるいは要求されると き、前記マイクロプロセッサ１６２は、ヒートポンプユニット１０に対するデマ ンドと、これらのデマンドを満たすヒートポンプユニット１０の能力とに応じて 、前記専用冷媒−飲料水凝縮器または前記過熱防止器のいずれか１つ、又は、こ れらの両方を利用する。 例えば、もしもヒートポンプユニット１０が、空調対象空間の加熱または冷却 中であって、ヒートポンプユニット１０によって加熱されるべき水の温度が所定 値以下に低下している場合には、ヒートポンプユニット１０のマイクロプロセッ サ１６２は、コンプレッサ１４を作動 させ、圧縮高温冷媒蒸気をポート３４を介して過熱防止器１０７に供給し、これ が、コンプレッサ１４を出るときに、冷媒蒸気からの熱の全部ではなくその一部 を吸収して、飲料水を所望温度にまで加熱する。本発明の１つの利点は、前記過 熱防止器１０７が、他の熱交換器と直列接続されているので、この過熱防止器は 、実際に高温ガスを液体に凝縮することなく、単に、その冷媒高温ガスの温度を 低下させる（あるいは、その熱の一部を除去する）だけでよく、従って、水の加 熱のために高温ガスの温度を上昇させる必要がなく、これによってコンプレッサ １４の排出圧を通常の運転条件内に維持することが出来ることにある。 以下の数字は、例示することのみを目的とするものであって、これらが本発明 のヒートポンプシステムの正確な運転温度と理解されてはならない。具体的な温 度は、システムの圧力や冷媒の特性を含む複数のパラメータによって変わる。 従って、例えば、典型的な冷媒がコンプレッサ１４から出るときのその蒸気相 の温度が、しばしば、気体排出温度と呼称され、これは通常約１６０°Ｆである 。冷媒 の蒸気相は、通常、約１１０°Ｆで液相に凝縮する。従って、冷媒が蒸気から液 体に凝縮されるまでの加熱目的のために、ヒートポンプユニット１０は、１６０ °Ｆと１１０°Ｆの差、即ち、約５０°Ｆを利用することができる。過熱防止器 １０７は、冷媒がコンプレッサ１４から出るときの冷媒の蒸気相から利用可能な この５０°Ｆの熱の一部のみを取り出し、この部分を水の加熱のために使用する 。例えば、過熱防止器１０７が、前記気体排出温度を１６０°Ｆから１４０°Ｆ にまで低下させるため、水を加熱する目的で十分な熱を利用するとき、その結果 、冷媒は、１１０°Ｆにまで温度降下するまでその蒸気相状態を維持し、１４０ °Ｆの蒸気相温度を、前記１１０°Ｆの温度が達成されるまで、追加の加熱と冷 却とに利用することが可能であり、その後、冷媒は、蒸気相から液相へ変換され る。この構成の利点は、飲料水の加熱を同時に行いながら、空間の加熱または冷 却運転を継続することが出来ることにある。 更に、もしも水温が相当な水加熱能力を必要とされる所定のレベルにまで低下 したことをマイクロプロセッサ１６２が検出すると、このマイクロプロセッサ１ ６２は、即座に、過熱防止器１０７と専用冷媒−水熱交換器２３ との両方を作動させる。すると、過熱防止器１０７は、再び、前記冷媒がコンプ レッサ１４を出るときのその蒸気相からの熱の一部を取り出す（これによって、 上記例においては、冷媒の蒸気相の温度が１６０°Ｆから１４０°Ｆにまで低下 する）。この冷媒の１４０°Ｆの蒸気相は、マイクロプロセッサ１６２によって 、再び、加熱または冷却運転のいずれかから、専用冷媒−飲料水熱交換器２３へ と向けられる。従って、最大量の熱を飲料水の加熱に利用することができる。過熱防止器のみの使用 より詳しくは、過熱防止器のみが必要な高温水加熱サイクルにおいては、コン プレッサ１４は、冷媒を高温蒸気に凝縮し、この高温蒸気が、つぎに、排出ポー ト３４を介して過熱防止器１０７へと排出される。一好適実施形態において、前 記過熱防止器１０７は、２重壁構造の２重管熱交換器であって、内側管内の水の 流れ方向と逆の方向に、冷媒が外側管内を流れる。冷水は、管９４から継手１４ ２を介して過熱防止器１０７に供給され、その後、管１４０を通って内側管に供 給される。加熱後、高温になった水は、過熱防止器１０７から貯蔵場所に移され るか、もしくは、管１４１を介して使用される、こ こで、これはＴ字管継手１４３を介して管９２に接続されている。図２に示され ているように、前記高温水は、循環ポンプ９５と、管９２及び９４とのそれぞれ によって、高温水貯蔵タンク６２へ、又は、このタンクから導かれる。 管１２を通じて過熱防止器１０７から出る残りの高温気化冷媒は、上述したよ うに、空調対象空間の暖房または冷房に利用されるか、もしくは、次に記載する ように、冷媒−飲料水熱交換器２３へと流すことが可能である。過熱防止器と専用冷媒−飲料水熱交換器との組合せの使用： 例えば、高温水の使用のピーク時におけるように、水の加熱のために過熱防止 器１０７と冷媒−飲料水熱交換器２３との両方が必要とされるときには、コンプ レッサ１４は、冷媒を高温蒸気に圧縮し、これが次に排出ポート３４を介して過 熱防止器１０７に排出される。この高温気化冷媒中の熱の一部が、過熱防止器１ ０７内で交換されて、管１４０から過熱防止器へと流入する比較的低温の水を、 比較的高温の水に変換し、この水が管１４１を介して過熱防止器１０７から出て 、例えば、高温水貯 蔵タンクや、あるいはプールヒータ、あるいは上述したその他へと要求に応じて 送られる。 管１２を通じて過熱防止器１０７から出る残りの高温気化冷媒は、入力ポート ４０を介して三方バルブ１８へと流れ、ここで、冷媒は、ポート４４、管８８及 び継手８６を介して冷媒−飲料水熱交換器２３に導かれる。一好適実施形態にお いて、前記飲料水熱交換器２３は、２重壁構造の２重管熱交換器であって、管９ ５を介して供給され管９２を介して戻される内側管内の水の流れ方向と逆の方向 に冷媒が外側管を流れる。冷媒−飲料水熱交換器２３内において、前記高温気化 冷媒は、その残りの熱をその蒸気相から水へと伝達する。つぎに、冷媒は、冷媒 −飲料水熱交換器２３を出るときに、中温の高圧液体へと凝縮する。 前記高温水は、管９２を介してヒートポンプユニット１０から、上述した様々 な家庭用途に供給される。例えば、図２に示されているように、高温水を、循環 ポンプ９５によって高温水貯蔵タンク６２に導くことができる。尚、高温水を、 任意の数の外部熱交換器に導いて、追加加熱能力を提供することも可能である。 図３に示すよう に、高温水は、第２三方バルブ９６を介して管９２を通じて高温水貯蔵タンク６ ２と水−水熱交換器９８に導かれる。従来構造の前記熱交換器９８によって、プ ールやスパ（湯治場）等の追加の第２用途のための加熱水を提供することができ る。 凝縮された中温高圧液体冷媒は、冷媒−飲料水熱交換器２３から、継手８４、 管１００、第２双流バルブ２８、管１０２、Ｔ字管継手５２及び管７８を介して 、冷媒−制御装置２４へと流れる。この冷媒−制御装置２４は、前記冷媒の膨張 を許可し、中温高圧液体冷媒を、低温低圧液体に変換する。冷媒制御装置２４か ら出たこの低温低圧液体冷媒は、次に、管８０と継手８２とを通って、外部熱源 −冷媒熱交換器２２へと流れ、ここで、熱が中温の外部熱源から吸収され、その 結果、液体低圧冷媒が気化される。この冷媒蒸気は、継手６４、管６６及びオリ フィス５０を介して可逆バルブ１６に流入し、次に、オリフィス４９、管６８、 及び入力ポート３８を通じてコンプレッサ１４に戻され、前記サイクルが繰り返 される。 加熱サイクルにおけるコンプレッサの始動中において、 コンプレッサ１４の入力ポート３８は、冷媒を、第１双方流バルブ２６と、冷媒 −空気熱交換器２０の冷媒−空気コイル５４を通って、可逆バルブ１６との間に 設けられ配管７４，７２及び７０からコンプレッサへと排出し、これが高温水加 熱サイクルに利用される。第１及び第２双方流バルブ２６及び２８が互いに独立 して開放および閉鎖されることによって、前記温度調節装置が、ヒートポンプの 加熱または冷却サイクルでの運転を要求しないときに、冷媒が、冷媒−空気熱交 換器２０の冷媒−空気コイル５４から排出されることが可能となり、これによっ て、飲料水加熱サイクルにおいて確実に適切な冷媒の供給が行われる。独立コイル／オフ ピーク運転： 一好適実施形態において、前記冷媒−空気熱交換器は、２つの独立したコイル 、即ち、冷媒−空気コイル５４と、液体−空気コイル５６とを有している。これ らの独立したコイルを対で使用することにより、図４に示すような様々モードの オフピーク運転が可能となる。尚、ここでオフピーク運転とは、低デマンドによ って利用率が低い時間帯のことをいう。 図４は、オフピーク高温水貯蔵モードで運転中のヒートポンプユニットを示し ている。このオフピーク高温水貯蔵モードは、供給ライン１０４と戻りライン１ ０６を介して、前記冷媒−空気熱交換器２０の液体−空気コイル５６に接続され た熱液体貯蔵タンク５８を含む。図５に示すように、前記熱貯蔵タンク内に、そ の内部に収納された液体を加熱するために、複数の電気抵抗加熱部材６０を配設 することが可能である。一好適実施形態において、前記液体は、周囲温度が氷点 以下になった時においても凍結しない不凍混合物からなる。この液体は、オフピ ーク時間帯において、電気抵抗加熱部材６０によって加熱される。前記サーモス タット制御装置によって要求されたとき、液体は、供給ライン１０４を介して冷 媒−空気熱交換器２０の液体−空気コイル５６に循環され、空調対象空間からの 空気が、この液体−空気コイルに吹き付けられ、その結果、ヒートポンプユニッ トのコンプレッサを運転させる必要なく、空調対象空間へ熱を伝達することがで きる。この冷却された液体は、戻りライン１０６を通じて、貯蔵タンク５８に戻 される。 ヒートポンプユニットに追加されたオフピーク冷熱貯蔵機能も図４に示されて いる。このオフピーク冷熱貯蔵 機能は、前述したオフピーク時間帯と同様に、冷却サイクルにおいて、ファンを 使用することなくヒートポンプを運転することによって提供される。冷却サイク ルにおいて、熱交換器２０の冷媒−空気コイル５４内の低温液体冷媒が、液体− 空気回路５６内の液体を冷却する。この低温液体は、その後、必要とされる時ま で、前記熱貯蔵タンク５８内で保存される。この低温液体は、前記サーモスタッ ト制御装置によってサイクルが要求された時に、供給ライン１０４を介して前記 タンク５８から、冷媒−空気熱交換器２０の液体−空気回路５６へと循環され、 ここで、空調対象空間からの中温空気が、冷媒−空気熱交換器２０を介して吹き 付けられ空調対象空間を冷却する。この暖かくなった液体は、その後、戻りライ ン１０６を介してタンク５８に戻される。 前記ヒートポンプのオフピーク冷却サイクルとオフピーク加熱サイクルのいず れかを使用する結果、低い利用率を使用しているヒートポンプによって作り出さ れる加熱または冷却液体を貯蔵する能力により、消費者にとって大きな節約とな る。 上述したヒートポンプシステムには、いくつかの利点 がある。先ず第１に、過熱防止器１０７と適当なサイクルを選択するためのマイ クロプロセッサ１６２とによって、飲料水を、低コンプレッサヘッド圧での従来 技術よりも低い圧力でより高い温度にまで加熱することが可能である。第２に、 ヘッド圧が低い結果、コンプレッサの寿命が長くなる。第３に、本発明のマイク ロプロセッサは、そのときにヒートポンプシステムに課せられたデマンドに基づ いて、コンプレッサ１４を出る冷媒の蒸気相中の熱を最も効率的に利用するよう な最も効率的なモード又は複数モードの組合せを選択できる。マイクロプロセッサ コントローラ： 次に、図１〜４、６及び７に示し、前に簡単に説明したマイクロプロセッサ１ ６２をより詳しく説明する。 複数のパラメータを検出するセンサ入力のネットワークに基づき、本発明のヒ ートポンプユニット１０のマイクロプロセッサ１６２は、前記システムに課せら れたデマンド間および前記システムの種々の運転モード間において最も効率的な バランスを達成するように構成されたプログラムによって、循環ポンプ、空気移 動ファン、可逆バルブ（単数または複数）、高温気体排出バルブ（単 数または複数）、熱伝達媒体ソレノイド、そしてシングル又はマルチスピード／ 段コンプレッサ等をＯＮ／ＯＦＦする。前記センサ入力によって検出されるパラ メータとしては、上述した複数の熱交換器（ここでは過熱防止器１０７を含む） と、上述した水貯蔵タンク及び管から出入りする際の冷媒の蒸気相および液相に おける温度、前記外部熱源とこれらに関連する上述した様々な管の温度、そして 遠隔サーモスタットからの信号などが含まれる。 一好適実施形態において、マイクロプロセッサ１６２は、２４ボルトのＡ／Ｃ 電流の電源供給によって作動する、シングルボードマイクロプロセッサベースの コントローラである。入力には、システムの故障または冷媒の損失を検出する低 圧センサ、システムの故障または冷媒の過剰を検出する高圧センサ、そして、室 内空調要件を検出するためのサーモスタット制御装置１６０からの少なくとも４ つの入力が含まれる。一好適実施形態において、これらの入力はすべてデジタル 化され光学的に分離されている。光学的分離は、外部入力配線からの電気ノイズ 又は静電気が伝達されて、前記ソリッドステートマイクロプロセッサコントロー ラを損傷することを防止できるので好ましい。 一好適実施形態において、マイクロプロセッサ１６２は、デジタル変換された アナログ信号として少なくとも７つの温度入力を受ける。これらの温度入力は、 ソリッドステート温度センサによって発生される信号によって提供される。これ らの７つの温度入力としては、例えば、次のものが含まれる。（１）ループポン プ＃２の情報および制御用としての、ヒートポンプに入る熱源水の温度、（２） 情報および凍結防止用としてのヒートポンプから出る熱源水の温度、（３）情報 および速度段（staging）制御用としてのヒートポンプに入る空気の温度、（４ ）情報および修理用としてのヒートポンプを出る空気の温度、（５）水の加熱機 能の情報および制御用としてのヒートポンプに入る家庭用高温水、（６）情報お よび修理用としてのヒートポンプを出る家庭用高温水、（７）過熱計算用の吸入 温度（冷媒）、（８）コンプレッサの温度超過保護のための排出温度（冷媒）お よび（９）サブクーリング計算のための液体ライン温度（冷媒）。 マイクロプロセッサ１６２は、更に、ブロワ３０、可逆バルブ１６及び１８、 電気ヒータ３２、コンプレッサ１４、双方流バルブ２６及び２８、三方バルブ９ ６及び１２４を作動させるための複数のリレー出力を有する。 マイクロプロセッサ１６２は、更に、様々なシステムパラメータを表示するた めの出力インジケータを有する。一好適実施形態において、これらの出力はＬＥ Ｄ光である。これらの出力インジケータには、次のものが含まれる。（１）高冷 媒圧によってロックアウトが発生した時を示す高圧ロックアウトインジケータ、 （２）低冷媒圧によってロックアウトが発生した時を示す低ロックアウトインジ ケータ、（３）ヒートポンプが水過熱モードにあることを示す高温水インジケー タ、（４）低排出水温度によってロックアウトが発生したことを示す凍結インジ ケータ、そして（５）高排出気体温度ロックアウトインジケータ。 マイクロプロセッサ１６２は、更に、その蓄積され格納されたデータを、工場 テスト及び初期設定、およびフィールドテスト及び修理に利用するため、メイン テナンステスト端末に伝送するための通信リンクを有している。 前記マイクロプロセッサ１６２に関連されたソフトウェアは、次の４つの機能 を行う。即ち、（１）始動および通常運転中におけるヒートポンプユニット１０ の制御、（２）校正と修理のためのシステムパラメータの出力の 測定、（３）異常運転を制御するための緊急事態検出およびオーバライド（切り 離し）、そして（４）温度センサデータの処理、蓄積、および提示。 例えば、通常の始動時中において、マイクロプロセッサ１６２は、短いセルフ テストを行い、前記ソフトウェアの変数を初期化する。つぎに、すべての出力を ＯＦＦにする。”コンプレッサ遅延”をプリセット値に設定して、誤始動を防止 するため（冷媒圧の均一化によつて）一次的に電源が失われた場合に、コンプレ ッサ１４が急激に再始動しないようにする。 正常な運転が開始された後、マイクロプロセッサ１６２は、プログラムされた 間隔（通常は、毎秒約１回）で処理入力を調べ、システムの制御アルゴリズムを 実行し、これらの処理入力をアップデートする。前記制御アルゴリズムの一部と して、マイクロプロセッサ１６２は、更に、診断モードにおいて表示されている 平均およびピーク読み取り値のアップデートも行う。マイクロプロセッサ１６２ は、コンプレッサ１４からの高温気体排出温度や、単数または複数の熱交換器に おける流入水温などのそのセンサネットワークから得たシステム運転パラメー タに対するヒートポンプユニット１０に課せられたデマンドに基づき、どの熱交 換器１０７，２３，２２，２０，９８又は５８等を使用するかを決定することに よって、より高い効率を提供する。 例えば、前記マイクロプロセッサソフトウェアプログラムは、高温水を供給す るためにどの熱交換器を使用するか、即ち、（１）前記専用冷媒−水熱交換器２ ３と過熱防止器１０７との両方を使用するか、もしくは、（２）過熱防止器１０ ７のみを使用するか、を決定することによって、ヒートポンプユニット１０が確 実に最高レベルの効率で運転するようにするための手段を提供する。水の加熱が 要求されたとき、前記ソフトウェアプログラムは、空間加熱または空間冷却が同 時に要求されているか否かを判定する。もしも空調と水加熱とが同時に要求され ている場合には、ソフトウェアプログラムは、２つの運転モード、即ち、（１） 水加熱のみ、又（２）過熱防止器１０７を使用した空調と水加熱、の間の選択を 行う。この選択は、前記高温水貯蔵タンク６２、その他類似の装置の中の水温に よって行われる。もしも貯蔵タンク６２内の水温が例えば、１００°Ｆにまで低 下していたら、マイクロプロセッサ１６２は、高温水貯蔵タンク６２の 急速な回復のために前記専用水加熱モードを選択する。そして、その回復温度が 、例えば、プログラムされた１２０°Ｆの設定点に到達すると、ソフトウェアプ ログラムは、交互運転モード（水加熱と空調）を選択し、空調を供給し続けなが ら、過熱防止器１０７中の高温冷媒過熱気体を使用して、高温水温度をその最高 限度（例えば、１３０°Ｆ）にまで高める。ソフトウェアプログラムは、用途と 運転パラメータに応じて、これらの設定点を上下に調節することを可能にする。 前記ソフトウェアプログラムは、プログラムされた間隔、または、コンプレッ サ１４が始動される毎に、高温水循環ポンプ９５を作動させることによって、高 温水貯蔵タンク６２内の水温を連続的にサンプリングすることができる。前記高 温水循環ポンプ９５は、水を、貯蔵タンク６２から、専用冷媒−水熱交換器２３ と過熱防止器１０７とを通って移動させ、両方の冷媒−水熱交換器に供給するヒ ートポンプの高温水配管に取り付けられたサーミスタによって、この水温を測定 することを可能にする。 上述した多機能ヒートポンプシステムのルーチン運転 に関連するソフトウェア以外にも、又、その複数入力および出力のトラフィック マネージメント（輸送管理）を備えて、前記ソフトウェアは以下の新規な特徴を 有している。 ・ 低電圧保護／シャットダウン、 ・ 故障を防止し、吸引から排出までの圧力を均一化させるためのシャッダウ ン時におけるバルブシフトの逆転、 ・ 遅延を伴った有意入力の収集を経た全入力における４時間移動平均温度の 格納、 ・ 遅延を伴った入力収集を経た全入力における最高／最低温度の格納、 ・ 有効計算のための、強制待ちを含む、冷媒サブクーリング／過熱計算、 ・ 工場調節可能短サイクル防止コンプレッサ時間遅延、 ・ すべてのモードにおいて独立した蓄積運転時間格納、 ・ フィールド調節可能設定点を含む、入力流体温度に基づく第２熱源ポンプ 制御、 ・ センサ故障または不在警告、 ・ サーモスタット入力組合せエラー検出、 ・ 調節可能高温水設定点および限界付き差、 ・ 多段ファン速度制御。 システムの構成と校正とは端末（図示せず）がマイクロプロセッサ１６２の通 信ポートに取り付けられたときに行われ、これによって、システムは、診断情報 を表示可能となる。前記端末は、ヒートポンプユニット１０と連動させてもよい し、あるいは、もしもそれがヒートポンプユニット１０と通信接続されているな らば遠隔の端末であってもよく、更に、デュアル端末システムのためのそれらの 両方であってもよい。このような診断情報は、サービスマンにとって特に有用で ある。前記マイクロプロセッサ１６２は、その端末に、すべての温度および圧力 入力、すべての入力およびすべての出力の値を表示することができる。これは、 選択された時間間隔におけるすべての温度入力の平均およびピーク読み取り値を 表示することができる。更に、ロックアウト時間遅延の表示を、バイパスして、 サービスマンが、上述したように診断または修理のためにコンプレッサ１４を定 期的に点検することが可能であり、更に、必要または所望の時に、前記平均およ びピーク値をリセットすることができる。 マイクロプロセッサ１６２は、センサネットワーク入力によって、それ自身の 作動と、ヒートポンプユニット１０の運転を常時モニターして、これらの両方が 、プログラムされた安全運転のパラメータの範囲内で確実に運転することができ る。万一、マイクロプロセッサ１６２への複数のセンサ入力の内の１つが故障を 示した場合、あるいは、マイクロプロセッサ１６２自身の故障が示された場合、 マイクロプロセッサ１６２から出力信号が発生されて、ヒートポンプユニット１ ０をＯＦＦにするか、もしくは、その故障を避けるため、運転モードを変える。 例えば、故障が検出された場合（異常に高い圧力、異常に低い圧力、またはアウ トレットの凍結）、コンプレッサ１４は、前記”コンプレッサ遅延”プリセット 値によって規定される最小時間の間ＯＦＦにされ、リセットされるまでその状態 に維持される。その故障の正確な原因を、ヒートポンプユニット１０に接続され た前記端末、または、前記遠隔端末、あるいはこれらの両方に表示することがで きる。 更に、前記マイクロプロセッサ１６２の高度な構造によって、より高い効率と より短い停止時間を提供するため、種々の運転モード（即ち、空間加熱、空間冷 却、水 加熱、あるいはこれらの運転モードの組合せ）の選択または選択解除する能力と いう、従来技術にないユニークな特徴を提供する。例えば、マイクロプロセッサ １６２は、エラー運転モードを示すようにプログラムすることができ、従って、 その他のエラーでない運転モードでの運転を許容しながら、ヒートポンプユニッ ト１０がその問題を示しているエラー運転モードで運転されることを防止する。 換言すれば、多機能式ヒートポンプユニット１０は、もしも１つの特定のモード での安全ロックアウトを起動させるような１つのモードの故障またはフィールド 条件が存在する場合には、このヒートポンプユニット１０全体が運転不能にされ るという意味において、すべてのモードにおいて独立的に運転可能である。前記 システムはその故障またはフィールド条件が他のモードに対して支障が無い場合 には、その他のモードで運転することは自由である。 前記ソフトウェアプログラムの更に別のユニークで新規な能力は、コンプレッ サの段階を選択できる能力、即ち、２速コンプレッサの高速または低速運転間の 選択、あるいは、多速度段コンプレッサの場合には、どの１つ又は複数のコンプ レッサを空間加熱、空間冷却または水 加熱に使用するか、の選択ができる能力である。 ヒートポンプユニット１０のマイクロプロセッサ１６２は、携帯用遠隔端末装 置またはコンピュータを有するサービスマンが後で取り出して利用するために、 運転情報を記憶しておく可能性を提供する。これによって、その所有者によって 故障していると報告されたシステムについて、サービスマンがその問題点を発見 することが出来ないときに生じる当事者の不満を事実上なくすことができる。マ イクロプロセッサ１６２は、各運転モードにおける安全のためのトリップ履歴ま たは安全のためのロックアウトの経歴、各運転モードにおけるコンプレッサの運 転時間、各運転モードにおける運転中でのすべての温度センサ温度の平均、各運 転モードにおける運転中でのすべての温度センサ温度の高／低温度範囲、など、 を非限定的に含む情報を記憶し、提供する能力を有する。 前記ヒートポンプユニット１０のマイクロプロセッサ１６２は、サービスマン が、遠隔端末を通じて、正確で信頼性の高いシステム運転パラメータを入手し、 モニターする可能性を提供する。マイクロプロセッサを有さない従来のヒートポ ンプユニットの場合、サービスマンは、 自分の器具を、そのヒートポンプの様々な部分に物理的に接触させなければなら ず、これによって、そのサービスマンがヒートポンプユニットと物理的に接触す る必要があり、人間またはその器具によるエラーを招く可能性があった。サービ スマンが遠隔センサを備えた精密なデジタル温度測定装置を持っていたととして も、このような装置は、通常、１つ、２つ、又は３つのステーションのものであ り、サービスマンは、本発明のマイクロプロセッサ１６２とそのセンサ入力ネッ トワークによってカバーされるすべてのポイントの同時読み取りを行うことは不 可能であった。 ヒートポンプシステムの故障を適切に診断するために必要な最も重要な情報の １つは、コンプレッサ１４への吸入における冷媒気体加熱の程度と、冷媒制御装 置２４の入口、通常は熱膨張バルブ、における冷媒液体のサブクーリングの程度 である。この情報を知ることによってのみ、サービスマンは、診断が正確であり 、かつ／またはヒートポンプがユニット中において正しい量の冷媒気体で適切に 運転しているということを確信することが可能である。過熱およびサブクーリン グの判定には、前記コンプレッサ吸入および排出圧の測定と、その特定の冷 媒用の飽和温度−圧力表を参照することが必要である。通常、ヒートポンプの製 造業者は、サービス要員に対して、その装置の推奨過熱およびサブクーリング値 を提供する。サービス要員が、システムの過熱およびサブクーリングの測定を行 うことは非常に稀である。 本発明のヒートポンプユニット１０のマイクロプロセッサ１６２は、上述した 遠隔端末装置と使用された場合、吸入および排出圧を入力するとすぐ、その遠隔 端末装置を介して、ヒートポンプユニット１０から離れたサービスマンに対して 、冷媒気体の過熱および液体サブクーリング値を提供する。本発明は、サービス マンが、冷凍配管上で温度測定し、冷媒表を参照し、過熱およびサブクーリング の程度を判定するための計算を行う必要をなくした。 ヒートポンプユニット１０のマイクロプロセッサ１６２は、運転コストの節約 という点で従来のヒートポンプに対する利点を提供する。運転コストを低減する ために利用される１つの方法は、ブロワ３０のファンモータ速度を制御すること によるものである。常時、室内サーモスタット入力を認識することにより、マイ クロプロセッサ １６２は、ファンモータ速度を、空間加熱または空調（冷房）のためのデマンド の程度に応じて調節する。ブロワ３０のブロワモータは、室内のサーモスタット によって最大のデマンドが要求されるまでは、その最高速度で運転されず、これ によって、全体としてのファンモータのエネルギ消費が減少される。使用者は、 又、加熱と冷却において、独立的に、ファンモータ速度をマニュアルで選択する オプションを有する。通常、これは、マイクロプロセッサ１６２の一部として含 まれる一組のディプスイッチによって行われる。これらのディプスイッチは、又 、飲料水循環９５ポンプ サンプリングオプションと、不凍流体によるクローズ ドループ凍結防止とをマニュアル選択するためにも使用可能である。 全体の運転コストを減少させるもう１つの方法は、クローズドループ（アース 接続）システムにおいて、熱源ループ循環ポンプのステージング制御による方法 である。用途のための２機以上のポンプが必要な場合、マイクロプロセッサ１６ ２は、その熱源流体の温度に応じて、運転をステージングする。この特徴は、ヒ ートポンプが空間冷却モードと水加熱モードとの間で運転されているときに非常 に有利である。例えば、空間冷却に対するデマ ンドが比較的高い場合、その熱源流体温度は、７５〜１００°Ｆの範囲となる。 これは、水加熱モードのための流体温度に対する通常の要求（４０〜６０°Ｆ） を遥かに越えている。従って、このケースにおいては、ヒートポンプが水加熱モ ードにあるときには、非常に少量の流体流しか必要とされない。このステージン グプロセスは、通常、温度検出スイッチング装置（サーモスタット）及びリレー の配設の困難性とコストとによって、従来技術においては実行不能であった。 更に、図７に示された地熱源ヒートポンプ構成に、ヒートポンプから地面への 熱の伝達（除去または吸収）のために毎分当りより多くのガロン数（ｇｐｍ）の 伝達流体（水または不凍溶液）が必要な場合に応じて、ＯＮ／ＯＦＦ可能な単数 または複数の循環ポンプを備えることができる。 最後に、マイクロプロセッサ１６２は、電気ノイズに関連するトラブルを避け るために光接続された入力を有する。 以上、本発明の好適実施形態を記載したが、付随の請 求項の範囲内において、これ以外の実施構成も可能であると理解される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 再循環冷媒と、コンプレッサと、冷媒−空気熱交換器と、接続されて前記 冷媒を再循環し、低温レザーバから高温レザーバへと熱を伝達する外部熱源−冷 媒熱交換器とを備えたタイプであり、空調対象空間を加熱および冷却するととも に、飲料水を加熱するための改良式ヒートポンプユニットであって、改良部が以 下を備えている、 飲料水を通して移送および加熱するための流入および流出管を介して、飲料 水のレザーバに接続されるように構成された過熱防止器と、 飲料水を通して移送および加熱するための流入および流出管を介して、飲料 水のレザーバに接続されるように構成された冷媒−飲料水熱交換器と、 下記（ａ）〜（ｄ）をなすバルブ手段と、 （ａ）専用飲料水加熱サイクルの位置にあるときには、冷媒を前記コンプレ ッサから前記冷媒−飲料水熱交換器と前記過熱防止器との少なくとも１つに循環 して通過する飲料水を加熱し、その後、前記冷媒を前記外部熱源−冷媒熱交換器 に循環して前記コンプレッサに戻す、 （ｂ）飲料水加熱と空調との組合せサイクルの位置にあるときには、冷媒を 前記コンプレッサから前記過熱防止器に循環して、通過する飲料水を加熱し、そ の後、前記冷媒を、空間加熱サイクルの場合には、前記冷媒−空気熱交換器から 前記外部熱源−冷媒熱交換器に循環して前記コンプレッサに戻し、空間冷却サイ クルの場合には、前記外部熱源−冷媒熱交換器から前記冷媒−空気熱交換器に循 環して前記コンプレッサに戻す、 （ｃ）専用空間冷却サイクルの位置にあるときには、冷媒を前記コンプレッ サから前記外部熱源−冷媒熱交換器へ、そしてその後、前記冷媒−空気熱交換器 へ循環して前記コンプレッサに戻す、 （ｄ）専用空間加熱サイクルの位置にあるときには、冷媒を前記コンプレッ サから前記冷媒−空気熱交換器へ、そしてその後、前記外部熱源−冷媒熱交換器 へ循環して前記コンプレッサに戻すようになっている、 前記ヒートポンプユニットの各種運転パラメータを検出するためのセンサネ ットワークと、そして 下記構成のマイクロプロセッサとを備える、 即ち、前記飲料水レザーバの温度を検出するための手段と、前記センサネッ トワークからの入力を処理し 格納するための手段とを有し、前記マイクロプロセッサは、飲料水加熱、空間冷 却または加熱に対する同時または非同時デマンドを優先順位づけして、前記バル ブ手段を作動させて、前記飲料水レザーバの温度と、前記空調対象空間の温度と 、前記運転パラメータとに基づき、前記専用飲料水加熱サイクル、前記飲料水加 熱および空調組合せサイクル、前記専用空間加熱サイクル、及び前記専用空間冷 却サイクルの間の選択を行う。 ２． 請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記バルブ手段は、三 方バルブと、可逆バルブと、第１双方流バルブと第２双方流バルブとを有し、前 記三方バルブが、前記コンプレッサに接続された前記過熱防止器に接続され、前 記可逆バルブが、前記三方バルブと、前記過熱防止器を介して前記コンプレッサ とに接続され、前記第１双方流バルブが、前記外部熱源−冷媒熱交換器と、前記 冷媒−空気熱交換器との間に配設され、前記第２双方流バルブが、前記外部熱源 −冷媒熱交換器と前記冷媒−飲料水熱交換器との間に配設されることにより、前 記飲料水加熱および空調組合せサイクルと、前記専用空間加熱サイクルと前記専 用空間冷却サイクルとが形成されている。 ３． 請求項２の改良式ヒートポンプユニットであって、更に、冷媒−制御装置 を有し、この冷媒制御装置は、前記外部熱源−冷媒熱交換器と前記第１及び第２ 双方流バルブとの間に配設され、前記冷媒−制御装置は、前記冷媒を、この冷媒 が前記装置を通過するときに冷却する。 ４． 請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、更に、循環ポンプと、 前記飲料水レザーバのための高温水貯蔵タンクとを有し、この貯蔵タンクは、流 入および流出管を介して前記冷媒−飲料水熱交換器と前記過熱防止器とに接続さ れ、前記循環ポンプによってその中を循環される飲料水を通過させる。 ５． 請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、更に、第２三方バルブ と、高温水貯蔵タンクと、循環ポンプと、水−水熱交換器とを有し、前記循環ポ ンプは、飲料水を、前記第２三方バルブを介して、前記高温水貯蔵タンクと前記 水−水熱交換器とに強制供給し、前記水−水熱交換器は第２の用途のために水を 加熱する。 ６． 請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記冷媒−空気熱交換 器は、冷媒−空気コイルと液体−空気コイルとを有し、前記冷媒−空気コイルは 、前記 空調対象空間からこの冷媒−空気コイルへと吹き付けられる空気を加熱および冷 却するとともに、前記液体空気コイルを加熱および冷却する。 ７． 請求項６の改良式ヒートポンプユニットであって、更に、液体と、前記液 体−空気コイル内で加熱および冷却された液体を貯蔵するための熱液体貯蔵タン クとを有し、この貯蔵タンクは、戻りおよび供給ラインを介して前記液体−空気 コイルに接続されてその内部に加熱および冷却された液体を貯蔵する。 ８． 請求項７の改良式ヒートポンプユニットであって、更に、電気抵抗加熱部 材を有し、これらの加熱部材は、前記貯蔵タンク内に設けられて、この貯蔵タン ク内の前記液体を加熱する。 ９． 請求項７の改良式ヒートポンプユニットであって、前記液体は不凍溶液で ある。 １０．請求項９の改良式ヒートポンプユニットであって、前記不凍溶液はエチレ ングリコールである。 １１．請求項７の改良式ヒートポンプユニットであって、更に、循環ポンプを有 し、この循環ポンプは、前記供給ライン内に設けられて液体を前記貯蔵タンクか ら前記液体−空気コイルへと循環する。 １２．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記外部熱源−冷媒熱 交換器の前記外部熱源は空気である。 １３．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記外部熱源−冷媒熱 交換器の前記外部熱源は液体熱源であり、前記熱交換器は、前記液体熱源と前記 冷媒との間で熱を伝達する。 １４．請求項１３の改良式ヒートポンプユニットであって、前記液体熱源は水で ある。 １５．請求項１３の改良式ヒートポンプユニットであって、前記液体熱源は不凍 溶液である。 １６．請求項１５の改良式ヒートポンプユニットであって、前記不凍溶液はエチ レングリコールである。 １７．請求項１３の改良式ヒートポンプユニットであって、更に、熱液体貯蔵タ ンクと、グラウンドループと、第３三方バルブと、循環ポンプとを有し、前記液 体熱源は、前記第３三方バルブを介して前記循環ポンプによって、前記外部熱源 −冷媒熱交換器と、前記グラウンドループと前記熱貯蔵タンクとの間で循環され る。 １８．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記ヒートポンプユニ ットの前記検出運転パラメータと前記検出温度とは、低圧センサと、高圧センサ と、 前記ヒートポンプユニットに入る熱源水の温度を測定するセンサと、前記ヒート ポンプユニットを出る熱源水の温度を測定するセンサと、前記ヒートポンプユニ ットに入る空気の温度を測定するセンサと、前記ヒートポンプユニットを出る空 気の温度を測定するセンサと、前記ヒートポンプユニットを出る熱源水の温度を 測定するセンサと、前記ヒートポンプユニットに入る飲料水の温度を測定するセ ンサと、前記ヒートポンプユニットを出る飲料水の温度を測定するセンサと、冷 媒吸入温度センサと、冷媒液体ライン温度センサと、前記コンプレッサの吸入口 における冷媒気体の過熱程度を測定するセンサとを有する。 １９．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記マイクロプロセッ サは、前記ヒートポンプユニットの複数のコンポーネントを運転するためのリレ ー出力を有する。 ２０．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記コンポーネントは 、ブロワと、可逆バルブと、単数または複数の三方バルブと、コンプレッサと、 第１双方流バルブと、第２双方流バルブと、補助電気加熱リレーと、単数または 複数の循環ポンプとを有する。 ２１．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記マイクロプロセッ サは、更に、システムパラメータを表示するための出力インジケータを有する。 ２２．請求項２１の改良式ヒートポンプユニットであって、更に、高圧ロックア ウトインジケータと、低圧ロックアウトインジケータと、飲料水加熱インジケー タと、凍結ロックアウトインジケータと、高排出気体温度ロックアウトインジケ ータと、マイクロプロセッサ故障インジケータと、誤入力低電圧インジケータと 、温度エラー又は温度不在センサインジケータとを有する。 ２３．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記マイクロプロセッ サは、更に、前記センサネットワークから受け取った前記処理格納入力を伝達す るための単数または複数のデータ通信リンクを有する。 ２４．請求項２３の改良式ヒートポンプユニットであって、前記データ通信リン クは、前記処理格納入力をビデオ表示端末に伝達する。 ２５．請求項２４の改良式ヒートポンプユニットであって、前記ビデオ表示端末 は、前記ヒートポンプユニットに取り付けられている。 ２６．請求項２４の改良式ヒートポンプユニットであって、前記ビデオ表示端末 は、前記ヒートポンプユニットから離間している。 ２７．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記マイクロプロセッ サは、更に、始動運転中において前記ヒートポンプユニットを制御するための手 段を有している。 ２８．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記マイクロプロセッ サは、更に、校正と修理のために前記運転パラメータを測定するための手段を有 する。 ２９．請求項１の改良式ヒートポンプユニットであって、前記マイクロプロセッ サは、更に、前記ヒートポンプユニットの異常または危険な状態を検出しオーバ ーライドするための手段を有する。