JPS61502906A - 住居の暖房、冷房及びエネルギ管理システム - 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】 住居の暖房、冷房及びエネルギ管理システム発明の詳細な説明 この発明は、住居用暖房、通気及び空気調和（ＨＶＡＣ）の分野、更に特定して 云えば、家屋用のエネルギ使用の管理と一体化した家庭用ＨＶＡＣシステムに関 する。

エネルギ・コストの上昇は、一時的な又は循環的な現象ではなく、継続的なもの である。その時々の変動はあっても、更新することの出来ないエネルギ源が急速 に枯渇しつ−あることは事実である。より安いエネルギ源が消滅するにつれて、 より高価な源がそれにとって代り、消費者並びにエネルギ供給業者、即ち、用益 会社にとってのコストが上昇し続ける。従って、エネルギの大量使用に対して利 用者に「報奨」を与える様なこれまで普通であった様な種類の料金制を使うこと はもはや論理的ではない。例えば電気エネルギの場合、エネルギ使用料に大きな 変動がある場合、供給側の用益会社は、ピーク時のキロワット・エネルギ（ＫＷ Ｅ）需要を賄う為に十分な発電能力を建設しなければならないか、或いは別の用 益会社からエネルギを購入しなければならない。需要のピークは近くにある用益 会社の回路網で同時に起こる場合が多いから、必ずしも購入することが出来ない し、それ示出来たとしても、常に一層割高になる。

エネルギ使用量の平均レベルが増加するにつれて・そのピークは一般的に更に大 きく増加し、この為、用益会社は、発電所の為に大きな資本投下をしなければな らない立場におかれる。こういうことを避けることが非常に望ましいから、需要 の山と谷を平滑する、特る必要があることになる。勿論、回路網の中の各々の加 熱及び冷却装置の効率を最大にすることも非常に重要である。

住居用の電気エネルギの使用量が、多くの区域に於けるピーク需要の主な寄与因 子である。１つの住居だけを考えれば、ＫＷＥ重要曲線に大した影響はないかも 知れないが、住居の利用者が統計的に非常に意味のある成るパターンに従うこと 、並びに任意の所定の区域内のパターンがその区域に於けるＫＷＥ需要に大きな 影響を持つことはよく判っている。この知識を活かす為、多くの領域の用益会社 は、ピーク需要時間をおいて相隔たるサンプル期間中の成る住居の最大エネルギ 使用量に基づく料金制を開始した。普通の方法は、例えば０９：００及び２１： ００時のピーク使用時間中の毎時及び毎半時（例えば１０：００及び１０　：　 ３０）の間の半時間期間内の使用量を監視することである。これは正しい方向の 措置であるが、大抵の世帯主にとっては、その住居内で自動的に作動される装置 によって何時電力が使われているが、またはどれだけ使われているかを知る実際 的な方法がないから、この様な料金制を有効に活用することは困難である。

従って、この発明の目的は、非常に効率のよい住居用ＨＶＡＣシステムを提供す ることである。

別の目的は、住居で使われる合計電気エネルギを監視し、ピーク需要時間中の最 大ＫＷＥ使用量を最小限に抑えることが出来る様に、暖房及び冷房装置の動作を 制御する制御装置を含む住居用ヒートポンプＨＶＡＣシステムを提供することで ある。

別の目的は、快適さ及びエネルギ使用量の判断基準を充たす様に加熱及び冷却の 機能を制御するソフトウェアをもつＨＶＡＣヒートポンプ・システムに対する計 算機料？１１装置を提供することである。

上記並びにその他の目的がこの発明に従って達成される様子を詳細に理解される 様に、特に有利な実施例を添付図面について説明する。この図面はこの明細書の 一部分を成すものである。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明のシステムの一部分をブロック図で示した回路図である。

第２図は第１図のシステムで使うことが出来る世帯主用のコンソール（ＨＯＣ） の制御パネルの正面図である。

第３図は第１図のシステムに使うことの出来る制御装置の回路図である。

第４図はシステムのオフセント機能を説明するのに役立つ時間線図である。

第５図はこの発明のシステムの電力監視回路の回路図である。

実　施　例 簡単に云うと、この発明は、成る構造内の空間の温度を変える空間調和装置を制 御する方法を提供する。

この構造には、電気使用量のオンピーク及びオフピーク期間の間に電気エネルギ が供給される。調和装置は、熱貯蔵質量、該貯蔵質量及び周囲大気の間で選択的 に熱を伝達する手段、貯蔵質量及び空間の間で選択的に熱を伝達する手段、及び 構造に供給される電気エネルギを監視する手段を持っている。この方法は、空間 に保とうとする設定点温度を定め、貯蔵質量を用いて空間の調和作用が得られる 様に貯蔵質量をその範囲内に保つべき温度範囲を設定し、貯蔵質量及び周囲大気 の間で熱を伝達することにより、使用量のオフビーク期間の間に貯蔵質量を条件 づけ、空間の温度を調べ、空間調和時間がオンピーク期間又はオフビーク期間の 何れであるかに関係なく、空間の温度が設定点から選ばれた量だけ異なる時、貯 蔵質量と空間の間で熱を伝達することにより、空間の調和作用を行う工程を含む 。

別の１面では、この発明は、熱交換器の場所からの空気を建物の各区域に分配す る分配ダクト装置、及び貯水槽と熱交換器の場所にある水／空気熱交換器で構成 された戻り空気ダクト装置を持つ形式の建物の内部の温度を変える装置を提供す る。

ポンプが槽からの水を熱交換器に循環させ、ファンが戻り空気ダクト装置からの 戻り空気を交換器を横切って分配ダクトへ通過させる。ヒートポンプ装置が槽内 の水温を修正する。制御装置がファン及びヒートポンプの動作を制御する。制御 装置が空間に対する温度設定点を定める。戻り空気の温度が、建物の種々の区域 から熱交換器に入る時に感知される。制御装置がファンの付勢を制御し、給水ポ ンプを選択的に付勢して、熱交換器に水を循環させ、この間空気が熱交換器を通 うて、戻り空気の感知された温度が設定点から悪い方向に予定量だけ異なる時、 空間の調和作用を行う。

システムが第１図に示されており、逆転弁は内部空間を冷却する位置にある、こ のモードを最初に説明する。このシステムは、空気−水一空気システムと云うこ とが出来るが、全体を１０で示す外気コイルを持ち、屋外空気をコイルの中に通 すファン１１を持っている。

コイル１０はＨＶＡＣの分野の幾つかの会社によって製造されている様な形式の 普通の冷却剤−空気熱交換器である。この発明のシステムでは、これがこの部品 が通常占める位置に物理的に並びに熱力学的に配置されている。

このシステムによって熱及び冷却すべき構造が鎖線１２で示されており、これは 住居の境界を図式的に示すものとみなすことが出来る。コイル１０の１端が導管 １３に接続され、これが構造の中に入り、発生器モジュール１４と呼ぶモジュー ルに入る。このモジュール内にある全ての構成部品は、従来のやり方とは対照的 に、この発明のシステムでは１つのハウジング内に物理的に配置されている。導 管１３がサーモスタット膨張弁１６に接続される。この膨張弁に続いて、直列の 順序に、フィルタ・ドライヤ装置１７、受器１８及び冷却剤−水熱交換器ＨＸ− １の冷却剤側の１端が接続されている。交換器ＨＸ−１の冷却剤側の他端が導管 １９を介して全体を２０で示す２位置４方向の普通の逆転弁に接続されている。

弁２０はソレノイド作動弁であることが好ましく、その制御は後で説明する。

弁２０が冷却モードで占める位置が示されている。

この時、導管１９が弁を介して導管２１に接続され、導管２１が蓄圧器２２に通 じ、蓄圧器の反対側から普通の圧縮機の吸込み側に通じている。

圧縮機２４が、熱力学的な観点から普通とみなすことの出来る冷却剤系内の位置 にある。然し、圧縮機が調和作用を受ける空間１２自体の中にある容器１４の中 に配置されている点で、その物理的な場所は普通ではない。圧縮機が普通のクラ ンクケース加熱器２６を備えている。圧縮機２４の圧力側が導管２７を介して冷 却剤−水熱交換器ＨＸ−２の冷却剤側に接続され、その反対側が導管２９を介し て逆転弁に接続されている。この場合も、冷却モードでは、導管２９が屋外空気 コイルの反対側に通ずる導管３０に結合される。

略図で示した弁２０の接続から容易に判る様に、加熱モードでは、導管２９が導 管１９に接続され、導管２１が導管３０に接続される。

交換器ＨＸ−１の水側に接続された給水回路が、ポンプＰ１、屋外コイル３２、 及び加熱／冷却水貯蔵容器Ｓ１を直列に含んでいる。屋外コイル３２がファン又 は送風機３４を備えていて、これによって戻り空気を吸込み、適当な水−空気間 の熱交換を行う為に、交換器３２のコイルの上に通す。

交換器ＨＸ−２の水側がポンプＰ２を持ち、これが交換器ＨＸ−２の水側か水を 吸込み、家庭用の温水貯蔵容器Ｓ２の最低部分に水を送出す様に接続されている 。交換器ＨＸ−２の給水コイルの反対側が地下水源と、容器Ｓ２の底に通ずる導 管３６とに接続されている。容器Ｓ２の上端に温水出口３７があり、これが調節 弁３８を介して温水供給導管３９に接続されている。

導管３６も調節弁に接続されていて、所望の温度を持つ温水出力を供給する為に 、弁が温水及び地下水の適当な混合物を供給することが出来る様にしている。

容器Ｓ１及びＳ２は第１図に図式的に示した抵抗加熱素子４０．４２が夫々設け られていて、適当な場合には、このシステムに追加のエネルギを供給して、一方 又は両方の容器にある水を加熱することが出来る様にしている。素子４０は図示 の様に２つの素子を並列にしたものであることが好ましい。

交換器ＨＸ−２が圧縮機２４の出力側又は圧力側の場所にあり、この為、高温の 冷却剤が常に供給される様になっていて、加熱又は冷却モードの何れかで、又は 希望によっては、このシステムを加熱又は冷却の何れの為にも使っていない時、 容器Ｓ２内にある水を加熱する容量が得られる。各々の容器ＳＬ、Ｓ２は４５０ リツトルの家庭用温水槽であることが好ましく、容器Ｓ１には２つの４．５ＫＷ の加熱素子を設け、容器Ｓ２には１個の４．５ＫＷの素子を設ける。

このシステムでは、従来のシステムと異なり、構成部品の相互の配置の為、並び にこれから説明する制御機能の為、システムは交換器ＨＸ−２の規模を交換器Ｈ Ｘ−１と同等になる様に増大することが出来る。これによって、異常な効率の低 下を招かずに、冷却剤がＨＸ−２で全面的に凝縮することが出来る。この特徴に より、このシステムは、蒸発器のエネルギ源として、屋外の周囲空気又は容器Ｓ ｌ内に貯蔵されている水を使って、−年中約４９℃乃至約５５℃の最低温度の家 庭用温水を容器Ｓ、２内に発生することが出来る。従って、構造１２内の空間が 加熱又は冷却を必要としない時でも、温水を供給することが可能であり、この温 水は、１よりも大きな瞬時動作効率でもってシステムから供給することが出来る 。

前に述べた様に、容器Ｓ１が、冷却モードでは冷水の貯蔵槽として作用し、加熱 モードでは温水の貯蔵槽として作用する。この容器内の水は、ヒートポンプ装置 だけによって冷却が出来るが、ヒートポンプ又は普通の抵抗加熱方法によって、 加熱することが出来る。

後で説明するが、抵抗素子は、オフピーク需要時間の間、必要な時にシステムに よって一杯の強さで使われ、オンピーク時間の間は、一層低い割合で最低空間状 態を保つのに要求される時にだけ使われる。

他方、容器Ｓ２及びそれに関連した回路は、システムの内、家庭用の持ち運びの 出来る水を収容する部分であり、この水はヒートポンプにより又は抵抗加熱素子 によって加熱することが出来るが、どんな手段によっても機械的に冷却すること は出来ない。

ファン・コイル３２及びそれに関連したファン３４が、制御される空間に熱を送 出し又はそれから熱を抽出する唯一の交換器として示されている。然し、こ−で 説明するシステムでは、追加のファン・コイルを何れもそれ自身のファンを設け て、コイル３２と並列に接続することが出来る。従来のシステムでは複数個のフ ァン・コイルを用いて１家族の住居を区域に分けるには、各区域に対して１つず つ、複数個の冷却回路を必要としていたので、これはこの発明のシステムの特別 の利点である。

システムが複数個のセンサーを持っており、これらが制御装置に種々のアナログ 入力を供給する。こういうセンサーとその大体の場所は、第１図の略図で種々の 位置のそばに丸で囲んだ大文字で示されている。

センサーＡは熱交換器ＨＸ−１の水入力側の端に近い液体冷却剤の温度を表す信 号を発生する。この温度を記号ＴＨＸＩで示す。この温度は、加熱モードでは、 出て行く液体の温度を表し、冷却モードでは蒸発温度を表す。

センサーＢが、屋外コイル液体マニホルドに於ける液体冷却剤の温度を測定する ことにより、屋外液体温度（ＴＬＩＱ）を表すアナログ入力を供給する。これは 、加熱モードでは、蒸発温度、冷却モードでは出て行く液体の温度を表す。

センサーＣが、圧縮機吐出温度（ＴＤＩＳ）を表し、圧縮機を運転している時間 中、圧縮機から吐出される高圧冷却剤ガスの温度を測定する。

センサーＤが、熱交換器ＨＸ−１に入る水の温度を測定することにより、貯水温 度（ＴＳＴＯ）の測定値を供給する。これは貯水槽Ｓ１の頂部にある貯水の温度 を表す。センサーＦは家庭周温水温信号（ＴＤＨＷ）を発生する。このセンサー はＨＸ−２の水側に入る水温を測定する。

センサーＧが交換器１０の入口側の温度を感知することにより、周囲空気の温度 （ＴＡＭＢ）を測定する。

センサーＨが戻り空気温度（ＴＲＥＴＡ）を測定することにより、制御される空 間の温度を測定する。この温度は、ファンの動作中の空間内の平均空気温度を表 し、その時サーモスタット機能の為に使うことが出来る。センサーＨが交換器３ ４の入口に配置されている為、センサーＨによって測定される温度は、ファン３ ４が運転されている時、並びに成る期間運転されていた時にだけ、有効な利用出 来る温度とみなすことが出来る。他の時、センサーＨの温度は大幅に変わること があり、無視される。センサーＨをこの場所に配置することによって、重要な利 点が得られる。これは、戻り空気が構造１２の種々の部分からセンサーに供給さ れて、混合され、こうして１つのサーモスタットの場所をどの様に注意深く選ん だにしても、１つのサーモスタットで得られるよりも、構造全体を更によく表す 温度にセンサーＨが露出される為である。別の利点は、このシステムに対する制 御装置は、美観、便宜又はその他の因子を考えて決定される家屋の任意の領域に 配置されることであり、もはや温度感知素子に適した場所に制限されないことで ある。

この発明のシステムは、第１図に示すもの＼の他に、空間１２に対する電源に結 合された電流及び電圧センサーからの入力を用いる。これに関連して測定される 電流及び電圧が、空気調和装置自体の電流及び電圧だけでな（、住居全体に供給 される全体的な電流及び電圧の量であることを承知されたい。これらの量を測定 し、こういう装置の動作に関連してそれらを適当に用いることにより、最も効率 のよいエネルギ管理状態に到達することが出来る。システムに対する他の入力は 後で説明する。

圧縮機、ポンプ及びファンの動作が制御器によって制御される。この制御器は物 理的には、住居１２内にあるものとして示した世帯主用コンソール（ＩＯＣ）４ ４に関連して動作する製品制御器４５内に物理的に取入れることが出来る。制御 器４５がモジュール１４内に収容されていて、適当な配線により、前に述べたシ ステムのセンサー及び作動すべき部品に接続されるが、第１図では、図面を見易 くする為にこの配線を省略しである。

コンソール４４はいろいろな形をとることが出来る、が、家屋の所有者が、モー ド、時間及び住居内に保つべき温度を調節することが出来る様にする成るコント ロール素子を含んでいるのが有利であり、システム内の状態を知らせる為の表示 をする。これが、システム制御器と住居の住人の間の連絡様式となる。

制御器及びそのプログラミングを詳しく説明する前に、システムの動作の成る基 本的な考えを説明する。

１番目の考えは、第１図に示す様に配置された貯水槽装置を用いて達成し得る「 はずみ車」効果である。

家庭用温水（ＤＨＷ）貯水槽Ｓ２及び貯水槽ｓ１が圧縮機の「負荷」側にあり、 これは普通とは違う配置であることが認められよう。通常、（システムの形式に 応じて）ＨＸ−１又は交換器３２の様な熱交換器だけが、圧縮機の負荷側にあり 、何等かの貯蔵手段を設ける場合は、それは源／シンク側にある。貯水槽Ｓ１を ８２と共に負荷側に設けることにより、システムのモードが加熱又冷却の何れで あっても、圧縮機が水槽Ｓ２内の水を加熱することが出来ると共に、必要に応じ て、水槽Ｓ１内の水を加熱又は冷却することが出来る。

２番目の考えははずみ車効果に関係するが、住居に供給される電力の監視にも関 係する。前に述べた様に、電気エネルギを供給する用益会社のピーク需要時間で ある様な成る時間帯があり、成る用益会社は発電設備を建設するか、このピーク に基づく代りのエネルギ源を計画しなければならない。現在、多くの用益会社の 料金は、オンビーク時には高く、オフビーク時には安（なっており、この様な料 金制が、近い将来には市街地の全ての区域で発効することはごく明白である。料 金制は、各々の住居で消費される電力を設定された期間、例えば０．５時間の期 間にわたって反復的に測定し、最大ＫＷＨ測定値ををその住居に対して請求する 料金を設定する根拠として使う。即ち、使用量及び需要の両方が関係している。

勿論、住居の住人にとっては、オンピーク期間内の成る時間に、調理、読書、冷 凍、掃除及びその他の仕事を行う為に、種々の電気器具を使うことが必要である 。他の器具による電力使用量が最小である時間、又はオフピーク時間の間だけ、 又はその両方の間だけ、加熱／冷却負荷を加えることが出来る様にすれば、経済 的に非常に望ましい。こうすれば、世帯主によって電気料金が切下げられるだけ でなく、余分の発電設備を建設する必要性が低下する為に、用益会社にとっても 有利である。

通常、こういう様な構成は、世帯主の生活スタイルを著しく変えなければ不可能 である。然し、この発明のシステムを用いると、住居全体のエネルギ使用量を監 視し、家屋の他の負荷が最低である時間に加熱／冷却袋Ｗ（特に圧縮機及び／又 は抵抗加熱器）を作動することが可能になる。こういうことが可能であるのは、 水槽Ｓ１及びＳ２にエネルギを加え又はそれから取出すことが、住居の瞬時的な 空間調和の必要並びにファン３４の動作に略無関係に行うことが出来る為でもあ る。この為、極めて寒い状態の為に、抵抗素子４０゜４２を使わなければならな い時でも、エネルギ使用の分配の観点からみて、最も有利な時間にこれらの素子 を作動することが出来る。

コンソール４４は「オンピーク」表示灯及び可聴信号をも備えており、これによ って、可能な時、大電流機器をピーク時間に使うことを避けることにより、住人 は節約を図ることが出来る。

上に述べたことは問題を幾分簡単にしたものであるが、その根拠並びにシステム の構成は以下の説明から明らかになろう。

好ましい実施例のコンソール４４が第２図に示されていて、下記の制御素子及び 表示装置を持っている。

＋ａｌ　加熱モード、冷却モード及びオフを選択し且つ表示する様に可動のモー ド・スイッチ４８、山）「オフ」モードの間、「ファン専用」動作を選択して表 示するスイッチ４０、 （Ｑ）　夜及び昼のオフセント（即ち、オン又はオフ）を選択して表示するスイ ッチ５０，５１、（ｄｌ　家屋の所有者が住居の内部を加熱又は冷却しようとす る所望の温度を選択することが出来る様にするポテンショメータに接続されたダ イヤル５３、 ｆｅ）　家屋の所有者／住人が加熱又は冷却モードの何れかで、選ばれた期間の 間、所望の制御温度を変えたいオフセット即ち度数を選択することが出来る様に するポテンショメータに接続されたダイヤル５５、 （ｆｌ　システムが夜間及び日中にオフセントに入る（即ち設定され又は遮断さ れる）時刻を選択して表示するダイヤル５７．５８　（やはりポテンショメータ に接続されている）、 Ｉｆｎ　システムのオフセットが終る時間を選択するポテンショメータつきのダ イヤル６０，６１、（ｈｌ　新しい動作状態がシステムによって受理されたこと を利用者に知らせる「確認」灯６３、（１）　システムが動作していること、そ れが手入れを要すること、電気エネルギのオンピーク料金期間内で動作している ことを夫々表示すると共に、機器の警報を発し、システムがオフセット・モード にあることを知らせ、並びに後で説明する快適警報を発する灯６４乃至６９、 （Ｊ）　日光／標準時間スイッチ７０、（′ｋ）　最も経済的な動作方法（ＨＩ ）又は最大快適モード（ＬＯ）の何れかを選択することが出来るピーク節約スイ ッチ７２、 （１）　オージオ・オン／オフ・スイッチ７３、＋ｍ）　オージオ・ボリューム ・コントロール７４、ｔｎ）　オフセット状態を変える為に使うことが出来る「 変更」スイッチ７６、及び ｆｏｌ　温水節約選択ダイヤル７８．。

種々のコントロール素子を組合せたり或いは別の配置にすることが出来るが、基 本的な機能はこのま＼にすべきである。

第３図は構成素子の間のデータの流れを非常に簡単にブロック図で示している。

家屋所有者用のコンソール４４は、第２図について説明した表示パネルだけでな （、成る程度のデータ処理能力をも持っているが、これが両方向直列リンク８０ により製品制御器４５と相互接続される。製品制御器４５は、発生器１４の中に あることが好ましいが、その外側にあってもよい。

製品制御器がＨＶＡＣの構成部品を作動する出力信号を供給する。第３図では、 これらの部品がブロック８２としてまとめて示されている。製品制御器４５に対 する入力は、家屋所有者用のコンソール４４からリンク８８を介して受取る入力 と、ブロック８４としてまとめて示す１１個のセンサーからの入力とを含む。手 入れ並びに成る較正機能を遂行する為、制御器にモニタ装置８６も結合すること が出来る。

世帯主コンソールは、種々のスイッチ及びダイヤルの位置を調べて、この情報を リンク８０を介して製品制御器に連絡するソフトウェアを含んでいると共に、製 品制御器からのメソセージを受取ると共に、製品制御器に伝達するメツセージを 作る為に必要なソフトウェアをも含んでいる。後で説明するが、製品制御器のソ フトウェアは、約４秒の長さであって、その間に種々の工程が行われるエポック を基本として作用する。

各々のエポックの間、製品制御器（ＰＣＯＮ）のソフトウェアによってパネル更 新メツセージが作られて、ＨＯＣに伝達され、そこでそのメツセージを使って・ 表示灯及び可聴警報器の状態を更新する。ＰＣＯＮからメツセージを受取ったこ とに応答して、ＨＯＣがメツセージを作って、それをＰＣＯＮに送り返す。これ は、加えられた任意の新しいダイヤルの設定又はスイッチの設定に関する情報を 含む。このメツセージを次に、それを受取ったエポックの後のエポックで、ＰＣ ＯＮで使う、ＩＯＣからＰＣＯＮへのメツセージは、７つのスイッチ（オージオ ・スイッチ７３以外の全部）の状態を含んでおり、この為に８ビツトを用いる。

モード・スイッチ４８及びファン・スイッチ４９が合せて３ビツトを使う。これ は、モード・スイッチが３位に専用であるからである。他の全てのスイッチは１ ビツトを使う。

ＨＯＣのソフトウェアの符号が固定メモリに貯蔵されていて、同じプログラムを 反復的に繰返す。ソフトウェアが、所有者によって設定されたダイヤル及びス、 インチを読取り、これらの値を前に述べたメツセージでＰＣＯＮに書込む機能を 果たす。ソフトウェアは、ダイヤル又はスイッチの位置が変更された時、確認灯 ６３を点灯することにより、家屋所有者に直ちに帰還をも行う。変更スイッチ５ ６を押した時、予定の期間の間オフセット灯６８を点滅することにより、帰還が 行われる。ソフトウェアは安全状態を監視し、ＰＣＯＮからＬＥＤ及びオージオ ・コントロールの値を受取る。ＰＣＯＮから受取った値に基づいて種々の灯６４ 乃至６９が制御され、ソフトウェアはＰ　ＣＯＮと協力して、成る較正手順をも 行うが、較正手順が進行しているかどうかに関係なく、ソフトウェアはその機能 を果たす。このことから、ＨＯＣのソフトウェアが家屋所有者とのインターフェ イスとして作用し、ＰＣＯＮに情報を供給すると共に、実質的にＰ　ＣＯＮと家 屋所有者の間のバッファであることが理解されよう。

エポックの考えに戻って説明すると、ＰＣＯＮが２つのクロックを持っている。

その１つは、エポック関連（ＥＲ）クロックと呼び、システム・クロック発振器 から毎秒１２個の割合でカウントを受取り、種々の事象の統制をとるのに必要な 基本的な計数作用を行う。

エポック関連クロックが、１７６０秒の間低であり、４／６０秒の間高である矩 形波を発生する。各々の矩形波の立上りを計数し、この様な４８個の矩形波を用 いて、１つのエポックを定める。この為１つのエポックは４秒間続く。システム は「開始関連Ｊ　（ＳＲ）クロックをも持っており、これは各々のエポックの初 めに更新されるが、常に４の倍数のカウントを持っている。開始関連クロックは リセットされることがない。

エポック関連クロックの最初の１２カウントは、その間に情報をＨＯＣから受取 り、且つその間に情報処理の大部分が製品応用ソフトウェア（ＰＳＡ）によって 行われる期間を定める。システム内の連絡がＰＡＳ処理に続く。残りの期間はシ ステム内の連絡並びにその他の機能の為にも使われる。

ＨＯＣ４４の変更ボタンの作用を説明する為には、オフセントの考えを導入する ことが必要である。第４図に時間目盛が示されており、−日の１２深夜、１２真 昼及び１２深夜が示されている。時間線の上に２つのオフセット期間が示されて おり、オフセット１は早朝から正午の直後までヌあり、オフセットには午後遅く から深夜の直前までｙ゛ある。これらの期間をこれより長く又は短くしてはいけ ない理由はなく、それらが重なってはいけない理由もない。然し、例として、図 示の構成が適している。これらの期間は、期間１オフセツト及び期間２オフセン ト・ダイヤル５７．５８゜６０．６１の初め及び終り時刻を設定し、次にスイッ チ５０，５１をオン位置にすることによって設定される。これらの期間の間、オ フセットが効力を発し、オフセットの大きさはダイヤル５５の設定によって決定 される。これが、冷却又は加熱モードで、ダイヤル５３の位置によって選択され た基本的な制御温度よりも高い又は低い度数を示す。システムが１つのオフセッ ト期間で動作している時、オフセット灯６８が点灯する。

何等かの理由で、もはやオフセットを作用させないことを家屋所有者が決定した 場合、又はオフセットが作用していないで家屋所有者が作用すべきであると決定 すると、変更ボタンを押す。システムは、最初に出合ったオフセットの初めだけ を確認するというプロトコルに従う。第４図の時刻Ａに変更ボタンを押したと仮 定すると、その効果として、オフセット１の立上りを位置Ａに移し、システムを オフセット状態にし、オフセット１の設定された終りまで、システムをオフセン ト状態にする。この時点で、システムはオフセント状態を脱し、オフセット期間 ２の初めまで、オフセットでない状態にとソ゛まる。然し、次の２４時間の期間 に、時刻Ａを記憶していない。オフセット１は、ダイヤル５７の設定によって定 められた時刻に始まる。

変更ボタンを時刻Ｂに押すと、システムはオフセット状Ｌｉｌを脱し、オフセッ ト期間２の初めまでオフセットでない状態にとソ゛まる。何れの場合も、変更ボ タンを押すと、オフセット灯が選ばれた秒数の間点滅して、変更が行われたこと を知らせる。

前に述べた様に、ＨＯＣソフトウェアは安全状態をも監視する。前に述べた様に 、Ｐ　ＣＯＮがエポック毎にメツセージをＨＯＣに伝達する様にプログラムされ ている。例えば１２秒の予定の期間内にＰＣＯＮからメツセージを受取らないと 、動作灯６４が消え、手入れ灯６５が点灯し、何かが正しく働いておらず、シス テムは注意を要することを家屋所有者に知らせる。他の全ての灯が消える。

オージオ・スイッチ及びポリニーム・コントロールが存在することから判る様に 、設計の限界を越えたというメソセージがＰＣＯＮからあることに応答して、世 帯主コンソールによってオージオ信号が発生され、不必要な費用を避ける為に、 システムの動作様式を変更する機会を家屋所有者に与える。

ソフトウェアの構成と実施方法を概括的に説明するが、細部を実現する為に使わ れるプログラムの特定の工程は、経験を積んだプログラマによく知られた任意の 適当な言語でこの概括的な説明から導き出すことが出来るものと考えられる。制 御器に選ばれたプログラミング方法はモジュール形であり、ソフトウェア割込み 方式を用いる。ソフトウェアのモジュール動作は逐次的に行わない。その代りに 、普通は平行形であって、一般的に互いに独立している。

「初期設定検査」モジュールでは、ソフトウェアの動作に対する基本的な時間機 能が設定され、検査される。前に述べた様に、ソフトウェアがエポックと呼ぶ期 間を用い、これがセグメントを持っていて、その間に成る事象が起り得るし、或 いは起る様にされることが出来る。動作が開始エポックから始まる。これは４秒 の持続時間であり、初期設定期間は約１３４エポツクを含んでいる。これらは、 装置を初めて付勢した時に、条件付き飛越しステートメントの一方のブランチを とるが、これに対して後続のエポックでは、他方のブランチをとる点で、他の全 てのエポックと異なっている。

この最初のエポックの間、種々の値に対する初期状態が設定され、初期の読みを める。その後、普通のエポックの長さ前に述べた様に４秒であり、その内の約１ 秒がソフトウェアの種々の部分の処理に使われ、所望の動作を同定するワードが 形成される。このワードは別個のソフトウェア・モジュールで特定の優先順位で 作用を受ける。残りの３秒は連絡の為に使われる。

これに関連して云うと、「連絡」は、ＨＯＣ４４へ並びにそれからの値を転送す ること、システムの構成部品を作動又は不作動にすることを含む。各々の初期設 定エポックの最初の１秒の間、システムがソフトウェアの各モジュールを循環的 に通り、特定の動作に対する要請を示すフラグを探す。

このシステムでは、絶対値ではなく、正規化した値を使う。ｒＡ／Ｄ変換カウン トの正規化」と呼ぶモジュールでは、全てのセンサーの測定値が、電圧から周波 数への変換器を使って、ディジタル形式に変換され、この変換から出て来た元の カウントを４７６０秒の読取期間の間に受取る。次にこのカウントを正規化する 。例えば０乃至４，０００カウントがＯ乃至５ボルトに等しいという基準に基づ いて倍率を定める。変換過程により、システムは雑音に対して高度の免疫性を持 つ様になり、これは電気的に非常に雑音の多い環境である住居内で大いに問題と なることである。

このシステムの重要な一部分は、住居又はこのシステムを取付けるとその他の空 間に送出される電流と電圧、即ち電力を監視することである。前に述べた様に、 電力の監視を利用して、ＨＶＡＣシステムの構成部品を付勢するのに経済的に最 も効率的である時を決定すると共に、快適さ判断基準を考慮に入れて、最も効率 のよい時にこういう構成部品を作動する。電力の監視は、システムの成る構成部 品が、「開始」指令が出された後に付勢された時を判断する為、並びに例えば付 勢後にファン・モータに流れる電流を検査することによって適正な動作を評価す る検査の為にも使われる。

更に、ＨＯＣ４４の機器灯６７を付勢して、空間に予め選ばれたレベルのＫＷＥ 使用量を越えて動作していること、並びに使用しているエネルギのコストは、例 えば皿洗い機の動作を遅らせることにより、その時に機器をオフに転すること又 は使わないことによって、減少することが出来ることを家屋所有者に知らせる。

電流を監視する為、トロイダル形変流器を、第５図に図式的に示す様に、住居に 給電する電力線路の各々の岐路に結合する。即ち、線路Ｌ１には変流器８８が結 合され、同様な変流器８９が線路Ｌ２に結合されている。適当な変流器は約２０ ０：５の電流比を持っている。変流器８８．８９の出力が夫々電流から電圧への 変換器９０．９１に接続される。これらの変換器は互いに同一であり、各々のの 変換器が入力抵抗群をＲＮを持っていて、製造業者の仕様に従って入力インピー ダンスを持ち、変流器の出力電流を設計の特性と合う状態に保つ。ＲＮの両端の 電圧が増幅器９２の入力に接続される。この増幅器は約１２．５の利得を持ち、 その出力が限流直列抵抗９４を介して整流器９６に接続される。整流された電圧 をコンデンサ９８に貯蔵する。

このコンデンサはダイオードの出力とアースの間に接続されていて、それと並列 に分流抵抗９９が接続されている。

回路９０．９１の電圧出力が多重化回路（ＭＵＸ）１００を介してアナログ・デ ィジタル変換器１０１の人力に接続される。この変換器は電圧から周波数への変 換器である、測定電圧の振幅に比例するパルス数を出力とする。コンデンサ及び 分流抵抗回路９８．９９の数値は、電圧の値が、ＭＵＸ及びＡＤＣＩＯｏ、１０ １によって読取られ且つ変換される位に長くなる様に選ばれるが、電流入力が突 然に減少した場合、コンデンサ９８の値が変化する様に選ばれる。

第５図は幾分似た性格の電圧感知方式を図式的に示している。全体を１０３，１ ０４で示す逓降変圧器が線路電圧■オ、■２に比例する電圧を、抵抗１０６゜１ ０７．１０８，１０９を含む分圧器に結合する。各対の抵抗１０６，１０７及び １０８，１０９の値は、１メグオ一ム程度又はそれ以上に選ばれている。抵抗１ ０６．１０７の間の接続点に現れる電圧が調製回路１１１に接続される。回路１ １０，１１１も同一であり、限流抵抗１１３．整流ダイード１１４、及びコンデ ンサ１１６並びに分流抵抗１１７を含む並列回路を含んでいる。この場合も、各 々のコンデンサ抵抗回路が変換の為にＭＵＸ　１００を介してＡＤＣＩＯＩに結 合される電圧を貯蔵する。即ち、ＡＤＣＩ　Ｏ１が■１に比例する電圧Ｅ１を受 取り、別の時間スロットに、電圧■２に比例する電圧Ｅ２を回路１１１から受取 る。

普通の動作では、アースに対して測定された枝路Ｌ＋及び■５□の電圧は略等し い筈であり、ＰＣＯＮのソフトウェアがこれを評価して、変換器１０１から逐次 的に受取った読みが有効な値である可能性があるかどうかを判定する。そうであ れば、ルックアップ・テーブルの補正係数を設定することにより、これらの値を 較正することが出来、その為、回路のどの値も実際に物理的に調節する必要はな い。

電圧の読みＥ、及びＥ２の較正が、Ｖ　、　＝　１３８ボルトＲＭＳである時、 ＥＩ＝５ボルト、Ｖ　ｌ＝　Ｏである時、Ｅ、＝０となる関係を設定することに よって行われる。

任意の■、に於けるＥＩの値をこの後火の式から計算することが出来る。

こ＼ではＭは１に近い補正係数である。ソフトウェアが較正の間この操作を行い 、その結果をオペレータが測定した値と比較する。差があれば、後で使う為に、 新しいＭを作成して貯蔵する。

家庭用温水及び貯水槽抵抗加熱素子４２．４０の既知の抵抗値を用いて、電流セ ンサーを較正する。この較正は初期設定期間の間に行われ、家庭内で他の機器が 使われる惧れかない時、例えば日曜日の朝の０３：００に行うことが出来る。こ の手順は、ＨＶＡＣ装置の全てをオフに転じ、ＤＨＷ素子５２を付勢し、各々の 枝路の電流を記録する。こうして測定された電流を「オフ」値として同定する。

次に貯水槽Ｓ１内の抵抗素子４０をオンに転じ、各々の枝路の差別的なアンペア 数を絶対値の「オン」・アンペア数と共に記録する。抵抗素子を再びオフに転じ 、２つの枝路の間の電流の差を新しい「オフ」・アンペア数と共に記録する。各 々の枝路の「オンとオフ」及び「オフとオン」の差が相手から０．２アンペア以 内であれば、この手順の間に読取った電流は、加熱素子４０をオン又はオフに転 じた動作によって生じたものであると考えられ、従って較正過程を進めることが 出来る。差が更に大きければ、それ以上較正手順を行わない。

小さい差が得られ＼ば、加熱素子に流れた筈の実際のアンペア数は、素子の両端 の電圧降下と既知の抵抗値が判っていれば、計算することが出来る。この電圧は 、Ｌｌ及びＬ２の電圧を加算し、この値を既知の抵抗値で除すことにより、「実 際のアンペア数」が計算される。４．５キロワツトの素子を２個、並列にした場 合、この抵抗値は約６．４オームである。次に、「実際のアンペア数」を各々の 枝路に対する平均の「オンとオフ」及び「オフとオン」の差で除すことにより、 ２つの調節係数を発生することが出来る。これらの係数は、この後の各々エポッ クで電力センサーの値を変換するルーチンで使われる。

システムの全ワット数は、各々の枝路に対して計算したワット数を加算すること によって決定することが出来る。最終的なワット数が、全ての負荷が抵抗性であ ると仮定している為に、実際にはＶＡの値であることに注意されたい。この計算 を行うアルゴリズムは次の通りである。

Ｌ　Ｉ　ＷＡＴＴＡＧＥ＝　Ｌ　Ｉ　ＶＯＬＴＡＧＥ　ｘ　Ｌ　Ｉ　ＡＭＰＥＲ ＡＧＥＬ　２　ＷＡＴＴＡＧＥ＝　Ｌ　２　ＶＯＬＴＡＧＥ　ｘ　Ｌ　２　ＡＭ ＰＥＲＡＧＥこ＼でＳＹＳ　ＫＶＡ　ｌＮ５Ｔはシステムの瞬時ボルト・アンペ アであり、これは大抵の住居にとって、ワット数の数字として使うことが出来る 位にＫＷＥに十分近い数字である。

システムのソフトウェアの全体的な構成が第６図に示されており、この図でブロ ック１２３及び１２４は、変数に対する初期値を設定し、大カー出力形式を設定 する最初のエポックの間に作用するソフトウェアのブートスランプで構成される 。ブロック１２５は、割込み処理インターフェイス（ＣＩＰＩＦ）１２６、前に 述べたエポック関連クロックを更新すると共に開始関連クロックを含むクロック 割込みプロセッサ、及びアナログ・ディジタル変換手順（ＰＡＤ）１２８を含む 割込み手順に対する接続を持つ。ソフトウェアはシステム・クロック更新手順１ ２９、主製品応用ソフトウェア１３０及び連絡ＰＣＯＭＳ　１３１をも含む。初 期設定を検査し、カウントを正規化し、電力を計算する前に述べたルーチンは、 実際には製品応用ソフトウェアの一部分である。次にこのソフトウェアの他の部 分を説明する。

温度測定値を変換して、利用出来る値をめる為の手順が必要である。温度センサ ー自体はサーミスタと呼ばれる負性抵抗特性装置である。この為、実際の測定値 は抵抗値であり、この抵抗値が最初は電圧から周波数への変換器によってカウン トに変換される。

理想的なサーミスタに対する製造業者のデータから、ＲＯＭルックアップ・テー ブルを作る。温度の値及びそれに対応する抵抗値をこのテーブルに貯蔵する。実 際の測定を行った時、抵抗値を電圧として読取り、それをカウントに変換する。

特定の実際のサーミスタに対する任意の所定の温度に於ける抵抗値は、必ずしも 理論的な理想的なサーミスタに対するものと同じではないから、カウントに適用 される較正の際、各々のサーミスタに対する補正係数を発生し、抵抗値Ｒを計算 する。次にこの値を使って、テーブルからＴの値をルックアップによってめる。

センサー回路自体はごく普通であり、５ボルトの様な直流電流Ｖ。とアースの間 に接続された一定値のバイアス抵抗ＲＢ　Ｉ　Ａｓ及びサーミスタＲ（Ｔ）の直 列回路で構成される。これらの２つの抵抗素子の間の接続点から信号Ｖｉｎ（Ｔ ）を取出す。バイアス抵抗ＲＢＩＡＳは、サーミスタの無拘束状態を防止する為 の限流作用をすると共に、分圧器を形成し、これによって接続点の電圧Ｖｉｎ（ Ｔ）が特定された範囲内で温度の妥当な線形関数になる様にする。カウント数に 換算するアルゴリズムは次の通りである。

Ｖ　ｉ　ｎ　（Ｔ）＝　Ｖｏ　＊（Ｒ（Ｔ）／（Ｒ（Ｔ）＋　ＲＢ　Ｉ　Ａ　５ ））ＣＯＵＮＴＳ　（Ｔ）＝Ｖ　ｉ　ｎ　（Ｔ）＊ＶＣＯＫこ覧でＶＣＯＫは、 電圧から周波数への変換器に対する大きさからカウントへの換算係数であり、今 の場合は４００である。即ち、 Ｃ０ＵＮＴＳ　（Ｔ）＝４０（１＊Ｖ。＊　（Ｒ（Ｔ）／（Ｒ（Ｔ）＋　ＲＢ　 Ｉ　Ａ　５）） 一般的に云うと、実際のサーミスタの特性は理想的なサーミスタの特性とはＢＥ ＴＡと呼ぶ係数だけ異なっており・この為、実際特性勾配を理想的なもの力・ら 、２５℃の様な既知の温度の周りに角度回転することが必要になる。即ち、２５ ℃でＢＥＴＡ＝Ｏであり・他のあらゆる温度では正又は負になり得る。即ち、２ ５℃の点の周りの回転は、任意の所定のサーミスタに対して時計廻りになること も反時計廻りになることもある。更に、特性の勾配は横方向にずれることがあり ・理想からの一定の差が係数ＢＥＴＡに加えられる。

勿論、調節自在の抵抗をＲＢ　’Ｉ　Ａ　Ｓとして設けることが可能であるが、 これは、取付は場所に精密級の較正装置が利用出来ることを必要とすると共に、 適切な品質を持つ調節自在の素子のコストが高いということを含めて多数の欠点 がある。このシステムでは、戻り空気センサーＨ以外は、温度の絶対値ではな（ 、一般的に温度差が使われる。何れの場合も較正が必要であり、２つのセンサー が同じ温度に応答する場合、システムはこの事実を反映する情報を受取る。上に Ｃ０ＵＮＴＳ　（Ｔ）について示した式を書き直してＲ（Ｔ）又はＲＢ　Ｉ　Ａ Ｓについて解（，０℃で行うことにより、較正は高価な装置を使わずに行うこと が出来る。較正するサーミスタは、単にそれを氷水槽に浸漬することにより、こ の温度に容易に持って来ることが出来る。

サーミスタの電圧を読取ってカウントに換算する。例として、［完全なＪＲＢＩ ＡＳが７３２０オームの値を持ち、０℃の「完全」なサーミスタが、換算して１ ６３３カウントになる電圧を発生すると仮定する。更に、較正されるサーミスタ Ｙが０℃で換算して１５９４になる電圧を発生すると仮定する。この時、ソフト ウェアはサーミスタＹが完全であるが、バイアス抵抗が不良であるとみなす。こ の時、ＲＢＩＡＳをめて式を解く。

ＲＢ　Ｔ　Ａ　Ｓ　＝　Ｒ（Ｔ）　＊　Ｖｏ　’に４００−ＣＯＵＮＴＳ）／Ｃ ０ＵＮＴＳ＝　３２６５０　＊（５＊　４００−１５９４）／１５９４＝　８３ １６オーム ＲＢＩＡＳのこの値を、メモリの成る場所に正しい値として割当て、その後、こ の特定のサーミスタについて受取ったカウント将来の工学単位変換に後で使う。

ＲＢＩＡＳの値（ＲＢＩＡＳ抵抗の実際の値）は実際には７３２０オームであっ てよいが、上に計算した値を使い、こうしてサーミスタの誤差を補償する。

この換算の１例として２つのサーミスタＣ及びＹが完全す７３２０オームのＲＢ 　Ｉ　Ａｓ抵抗を持ち、サーミスタＹが前に較正を行ったサーミスタであると仮 定する。

更に、両方のサーミスタが一１０℃にあると仮定する。

この温度では、それら全部が完全なＲＢｒＡＳ抵抗を持っていれば、完全なサー ミスタ及びサーミスタＸ及びＹに対し、次の状態が存在する。

サーミスタ　カウント　Ｎ　（Ｄ　ｔｆｆ；　ＦＫ　４１完全　１７６５　５５ ３３０オーム ｘ　１７８８　６１７４０オーム Ｙ　１７３７　４８３５０オーム 上に述べた値の較正していない換算により、サーミスタＸでは、−１２℃の読み になり、サーミスタＹでは＝７．７℃になる。これらの読みが実際に極端な偏差 の例を表していて、製造業者にとって普通受理することの出来る反対向きの限界 にある。この偏差は、両方が一１０℃の時は受入れることが出来ない。換算は次 の様に行われる。

サーミスタＹが正しく　、７３２０オームに等しいバイアス抵抗を持っていると ソフトウェアがみなすと、前の式を用いてＲ（Ｔ）を計算し、６１７４０と云う 上に掲げ元答えに達する。次にＲＯＭにあるＲ　（Ｔ）の値を補間して、−１２ ，１℃のサーミスタ温度に到達する。

ソフトウェアが同じ式を使ってサーミスタＹの抵抗値を計算する。使うカウント はＹに対して記録されているものであり、ＲＢＩＡＳの値は８３１６オームであ り、較正値がメモリに割当てられる。この結果得られる答えは５４．９２４オー ムであり、ソフトウェアが再び補間を行って、これが−９，８４℃の温度に対応 することを決定する。この時の差は０．１６℃であり、これは受入れ得る範囲内 である。サーミスタＸに対し、次に同様な較正を行うべきである。

結果がバッファ・メモリに貯蔵され、他のルーチンで使われる。勿論、この手順 は各々の温度センサーに対して反復的に行われる。得られた温度の値が有効又は 利用し得るものであるかどうかは、他の因子に関係する。

次に家屋温度維持ルーチンが続く。前に述べた様に、この発明では、戻り空気の 場所で温度測定が行われる（これは普通の装置でサーモスタット内の温度センサ ーによって行われる測定に大体相当する）。これは、位置Ｈ（第１図）にある変 換器３２の近くでその上流側の場所であり、全ての戻り空気ダクトからの空気が 一緒になる所である。この為、この点で測定した温度は、制御している住居の種 々の部分から流れる空気の混合物の温度である。然し、何等かの目的の為に、位 ？ｔ　Ｈにあるセンサーによって温度を測定する前に、家屋のファン３４が運転 されていることが絶対条件である。ファン３４が成る時間の間運転されていない 場合、センサーは、床又は熱交換器自体に対するその他の場所の温度を単に測定 していることがある。この温度は人工的に高かったり或いは人工的に低いことが あるが、普通は無意味である。この為、ルーチンの初めに、ファンが運転されて いるかどうかを検査する。運転されていなければ、それ以上の工程を進めない。

ファンを動作させる３分間の期間の後、戻り空気温度ＴＲＥＴＡは有効な値とみ なされ、ルーチンの他の部分に進むことが出来る。ＴＲＥＴＡの長期平均（ＬＴ Ａ）を計算し、それまでの１５個のエポックに対するＬＴＡＯ値の勾配を計算す る。ルーチンが設定点温度に基づいて勾配を検査し、空気温度が悪くなっている 場合、正のフラグをセットし、空気温度がよくなっている場合、負のフラグをセ ットする。

「貯水槽温度意地」ルーチンの目的は、加熱又は冷却モードの選択に応じて、高 温又は低温の所望のレベルに貯水槽Ｓ１の温度を保つことである。第１図から判 る様に、１２０ガロンの貯水槽では、温度の維持が重要である。即ち、ポンプが 最後に運転停止したばかりの時に記録された位置りに於ける温度（ＴＳＴＯ）は 貯水槽Ｓｌの温度とみなされ、ポンプＰ１が運転されているか、或いはＰｌが２ 時間以上オフになるまで運転されていたかどうかに関係なく、有効とみなる。こ の為、他のルーチンによってＰｌが例えば２時間の間運転されない場合、このル ーチンがＰｌを付勢し、センサーＤから新しい温度測定値（ＴＳＴＯ）を受取り 、前の値の代りとして、この測定値を記録する。その後、フラグがセットされ、 温度が有効範囲内にある又はないことを知らせる。

貯水槽Ｓ２の温度（ＴＤＨＷ）の維持は、位置Ｆで測定されるこの貯水槽の温度 が、ポンプＰ２が運転されていた時にだけ有効であることが判っているから、若 干問題が異なる。貯水槽２の水温の変動には、地下水の温度、全く予測し難い形 で温水を利用すること、並びにポンプが運転されていない時でも水がポンプＰ２ を通って流れることが出来ることを含めた幾つかの因子が関係している。この為 、ポンプＰ２が運転されている時、水がセンサーＦ　（ＴＤＨＷ）を通越して変 換器ＨＸ−２の水側を通り、ポンプを通り、水槽の底に達し、配管３６からＨＸ −２に戻る。この為、予定の手段、即ち２分間ポンプが運転された後、測定して いる温度が水槽Ｓ２の底に於ける温度の有効な測定値であることを知らせるフラ グがセットされている。

成る計算の為に地下水の温度を知ることが必要であり、この温度は次の様に定め られる。普通、地下水の温度は大幅に又は突然に変化しないのが普通であるが、 実際に変化はする。信頬性があるとみなることが直接的な測定をするのが困難で ある為、「下向き探索」方式が開発された。温度の「ダミー」値を選択して、メ モリの第１の位置に貯蔵する。この値は地下水温（ＧＷＴ）の予想値より高く選 ぶ。何れかのエポックに、センサーＦで測定された温度の値が貯蔵されているダ ミー位置より小さいことが判ると、この測定値でダミー値を置き換える。この為 、ダミー値が実際のＧＷＴより高い所から始まると仮定すると、ダミー値は漸近 的に真のＧＷＴに近づく。

各々のオンビークからオフピークへの切換ねりの時、最後のく最低の）ダミー値 を最善のＧＷＴとしてメモリの第２の位置に貯蔵し、第１の位置にあるダミー値 を一層高いレベル、例えば２７℃にリセットする。更に、センサーＦによって測 定された温度が貯蔵されているＧＷＴの値より低いことが判った場合、ダミー値 と共に、貯蔵されているＧ　Ｖ／　Ｔの代りに測定値を用いる。Ｆで測定された 値が貯蔵されているＧＷＴに２７゜を加えた値より小さい場合、「地下水の流れ 」フラグをセントする。こうしてプログラムは、実際のＧＷＴが増加している季 節の成る期間にわたって、貯蔵されるＧＷＴの値を増加することが出来る様にす る。　住居で使われているエネルギ（ＫＶＡ）の値をめる為、入って来る電力線 路で電圧及び電流の値Ｖｌ、Ｖ２゜１１、Ｉ２を測定する。次に、電圧及び電流 を乗じ、これらの値を加算し、１０００で除して合計ＫＶＡの数字をめることに より、ＫＶＡＯ値が計算される。次に、現在、運転されているＨＶＡＣ装置の構 成部品で使われている平均ＫＶＡに対する値を合計ＫＶＡから減算することによ り、「機器ＫＶＡＪと呼ぶ値をめる。

世帯主コンソールに於ける調節により、節約を最大限に達成する為に越えてはな らないＫＶＡの値が定められる。機器ＫＶＡ値がＨＯＣ４４から読取った値を越 える場合、フラグをセットする。

温度センサーの較正は、単に液体温度が周囲状態を正しく反映しているとみなす ことが出来る様な時及び状態の下に、圧縮機の液体温度に対して周囲温度を正規 化する過程である。これは、圧縮機が最近付勢されていない、即ち成る分数の間 付勢されていない夜間に周囲温度の貯蔵されている値は、位置Ｂで測定された僅 に等しくなる様に変更する。この時、新しいバイアス抵抗の値（ＲＢＩＡＳ）を 計算し、持久型メモリに貯蔵されている前のＲＢ　ＪＡＳの値と比較される。

これはセンサーＢの状態に対する検査として利用することが出来る。値が互いに 非常に違う場合、不良温度センサーが表示され、サーブス・フラグがセットされ る。

貯水槽タンクＳ１の温度を較正する為に同様な過程が実施される。圧縮機又はポ ンプＰ１が、成る分数の間オンでなかった場合、Ｓ１温度は位置り及びＡの温度 であるとみなすことができ、従って貯水槽温度ＴＳＴｏを変換器温度ＴＨ−１に 対して正規化することが出来る。

圧縮機及びポンプＰ２が成る分数の間オンでない場合、並びに地下水が最近流れ ていない場合、Ｆで測定Ｘ−１に入る給水管の温度に対して正規化する時も、こ の過程に従う。

同様に、圧縮機及びポンプＰ１が付勢されていなければ、圧縮機の吐出温度を熱 交換器ＨＸ−１の温度に対して正規化することが出来る。

前に述べた様に、製品制御器のソフトウェアが、各々のエポックの初めにＨＯＣ ４４にメツセージを送る。

このメツセージに応答して、ＨＯＣ４４が、スイッチの設定等に関するデータを 含めて、メツセージを製品制御器に書込む。このメソセージは、モード選択スイ ッチ４８及びファン・スイッチ４９の位置を示す３ビツトを持っている。これら のビットの４つの形式が、加熱モード、冷却モード、ファンなしのオフ・モード 及び一定フアンを伴うオフ・モードを要請ものとして認識される。更に、メツセ ージが前のエポックからのモード変更を示していることが認識されると、診断の 為に変更時刻が記録される。

オフセットは、選ばれた設定点温度からの制御点の偏差と定義することが出来る 。通常、これは一時的な偏差と考えられ、それを使って、ＨＶＡＣ装置に一層少 ない需要を加える１日の内の期間を定めることが出来る。１例として、ダイヤル ５３で２１℃の設定点を定めた加熱モードでは、家屋所有者は、８：００ａ、ｍ 、から始まり　４：３０ｐ、ｍ、に終るオフセット期間を設定することが出来、 この間５℃のオフセットが発効する様にし、空間に人が居ない期間中の実効設定 点を１６℃にする。

住人が眠っている２２　：　００から０６：００時まで、同じオフセントを使う ことが出来る。

こういうことを実施する為、全般的な方式は、昨日、今日及び明日をカバーする ３日期間をカバーする時間分類の「オフセント事象」の表を作ることである。オ フセント事象は、オフセット期間の初め又は終わりと定義する。事象時間が深夜 からの秒数として、ＨＯＣ４４からＰＣＯＮＳに送出され、ＰＣＯＮＳ開始関連 クロックと同様に、システムが始動してからの秒数として、表に貯蔵される。家 屋所有者がダイヤル５７゜５Ｂ、６０．６１を使って、オフセットの為に大幅に 可変の時間の組合せを定めることが出来る。この取扱いの難点を避ける為、この ルーチンでは次の規則に従う。

任意の時点で、１つのオフセットだけが支配するとみなす。この支配するオフセ ットは、最も最近にオフセットでない状態からオフセット状態に切換ったオフセ ットである。これは第４図について説明した。この支配するオフセットは、重な り合う２つのオフセントの内、変更ボタンを押すことによって影響を受ける一方 である。

ダイヤル４７及び６０又は５８及び６１の設定によって決定された、同じオフセ ットに対する始め及び終り時刻が１５分未満しか離れていない時、システムは永 続的なオフセット内にあるとみなす。従って、最も短いオフセント期間が１５分 間である。最も長い有限のオフセット期間は２３時間４５分である。

１つのオフセットの開始時刻が別のオフセントの開始及び終りの間にある時、オ フセット期間が重なっているとみなされる。１つのオフセントに対する開始時刻 が別のオフセットの終り時刻より３０分未満しか遅れていない時、２つの時刻は 等しいとみなし、従って２つのオフセットが重なる。この場合早い方のオフセッ トの終り時刻が遅い方のオフセットの開始時刻゛こ設定されている。

変更ボタン７６を押すと、押した時から、支配するオフセントへ次に切換ねる時 まで、又はこのオフセットから脱出するまで、処理に影響する。支配するオフセ ットを変更することが、この様な切換えに相当する。

この符号の出力は、システムのオフセット状態にあるかどうかを示すフラグであ り、あれば、オフセットが終ると予想される時刻である。この情報が他のルーチ ンで、システムを次の非オフセント期間に対して用意する為に使われる。

オフセット状態から回復する為に、ＩＯＣ入力と実際に起った変化とによって決 定される、実効的な居住空間の設定点を計算することが最初に必要である。変更 ボタン７６を押していないと仮定すると、ダイヤル５５によって設定されたオフ セットの度数が、時点で表した次に到達するオフセット期間である。次に、居住 空間回復事前時間及び貯蔵容器３１回復事前時間を計算することが必要である。

回復事前時間の考えは、一番最近の戻り空気の測定値によって定められた現在の 居住空間の温度と次の非オフセット期間の温度の間の温度差を評価し、屋外温度 並びに貯水槽Ｓ１の現在の水温の関数として、空間の予定の特性に基づく勾配を 設定し、居住空間を現在の温度から所望の温度まで持って来るのにどの位時間が か＼るかを定めることを含む。これが回復事前時間である。

次に実際の時間をこのオフセント時間から事前時間を差し引いた値と比較するこ と、云い換えれば、正しい時刻に次の必要とする温度に達する為に、調和作用を 開始しなければならない期間を設定することが必要である。即ち、オフセット時 間から事前時間を差し引いた値が実際の時間に等しければ、空間の調和作用の為 に何かをすべきであることを示すフラグがセットされる。貯水槽Ｓ１内の水が、 所望の空間の調和作用を行う為には、所望の温度範囲内に入っていなければなら ないことは容易に明らかである。

ＨＯＣのメツセージから判断して、設定点の変更又はモード・スイッチ４８の位 置に変更があった場合にフラグをセットする変更検出ルーチンを使う。これらの フラグのセント状態は、設定点の変更は新しい有効な設定点、オフセント時間及 び事前時間の計算を必要とするから、とりわけオフセットからの回復動作にとっ て重要である。モード変更フラグが設定されることは、遮断実施ルーチン及びＳ １貯水温度の維持を含む幾つかのルーチンにとって重要である。

変更期間は、空間の条件を充たし、予定の時間が経過した時に終ったものとみな す。

居住空間熱パラメータ・ルーチンを使って、差数（デルタ）を発生ずるが、これ は、何時及びどの様に居住空間の調和作用を行うかを決定する為に他のルーチン によって使うことが出来る。

ダイヤル５３によって決定された通りの設定点温度を１（○Ｃ４４から受取る。

システムには既知のヒステリシス係数が一定値帯として組込まれており、これは 設定点を中心として＋１５℃である。設定点とヒステリシス定数を代数加算する ことにより、満足点が絶対値で計算される。この満足点を既知の有効な空間温度 から差し退く。その結果得られるデルタの数字が、このルーチンの出力としてバ ッファに貯蔵され、劣化と呼ばれる。

１例を挙げると、設定点が冷却モードで２２℃であり、満足点が２２°−０，１ ５°＝２１．８５℃である。ＴＲＥＴＡが２３゛であれば、デルタは＋１．１５ °である、それが劣化であり、他のルーチンによって、空間が調和作用を必要と するものとして認識される。この劣化は正であることも負であることもある。劣 化に限界を加えることが出来る。

この発明のシステムは、空間が、ファン３４の何回かの始動に対して「超満足」 とみなすことが出来る様な状態にある時、貯水装置の劣化を許す。前に述べた様 に、普通の意味のサーモスタットがないから、ファン３４を時々運転し、戻り空 気の測定を行う。システムが熱を要求していて、ダイヤル５３の設定点がオフセ ットなしの２１℃であり、何回かの相次ぐ戻り空気の測定値が各々の測定で２４ ℃の温度を示す場合、システムからの追加の熱入力が全く不要であり、恐らく成 る時間はその様になっていることは明らかである。こういう状態では二予備貯蔵 劣化限界を、ファンの毎回の始動に余分の熱が要求される場合に使われる値とは かなり異なる温度に設定することが可能である。更に、居住空間自体の中に、計 算することの出来る熱の余裕がある。将来、どの位の余裕が必要になるかを考慮 に入れて、貯蔵容器に許容し得る最大の劣化の時にどの位の熱の余裕を利用し得 るかを決定することが出来る。

この情報に基づいて、貯蔵装置の満足値を計算することが出来、次に貯水槽がこ の満足値からどの位劣化したかを計算することが出来る。普通、満足値は冷却用 では例えば９°Ｃ１加熱用では３４℃の温度である。家屋所有者が季節の変り目 にシステムにあまり注意を払わず、屋外温度が例えば２１℃の中位のレベルに達 する春の後期に、モード・スイッチを加熱位置にとｙ′めでおいたと仮定すると 、増加した許容し得る劣化は、システムを不要に用いて、貯水槽Ｓ１の温度を高 いレベルに保つことを防止する。これはモード・スイッチの加熱から冷却への変 更の可能性を予想し、貯水槽を加熱し、その後比較的短い期間内に貯水槽を冷却 しなければならないという必要を防止する。

前に説明した様に、ＨＯＣ４４が、第２図には示してなく、家屋所有者によって 作動されるダイヤルと関連していないポテンショメータを含んでいて、これによ って、機器需要レベル又は使用レベルを設定することが出来る。ルーチンが使用 された家庭用エネルギの短期及び長期平均をとり、ＨＯＣ４４に設定された機器 ＫＷＢ限界を読取り、短賜平均をこの限界と比較し、短期平均が５回の相次ぐエ ポックで、この限界より大きい場合、フラグをセットする。最大の快適さの為の ものと、「通常」又は最大の節約の為との２つの限界を定めることが可能であり 、家屋所有者はスイッチ７２を切換えることによってこれらを選択することが出 来ることに注意されたい。選ばれた１つの値と比較されるのは、短期平均ＲＷＥ 使用量である。このルーチンの終りにフラグをセットすると、その結果、「機器 」灯６７を点灯する命令を含む次のメツセージがＨＯＣ４４に送られる。

時間がオンピークであるかオフピークであるかに基づいて、異なる限界を選択す ることにより、圧縮機の許容し得る運転時間限界が計算される。圧縮機は常に例 えば１０分の最低運転時間を待ち、これはオン及びオフを循環的に続けることに よって圧縮機に損傷が起るのを防止する為に設定されている。最大値は、加算期 間を使うことにより、オフピーク期間の間に設定される。オンピークの間、需要 を最小にすること、快適さを最大にすること、又は貯蔵の余裕に基づく限界の最 大値によって、限界が設定される。これらの選択がスイッチ７２の位置の影響を 受ける。

“１２Ｒ“と呼ぶ抵抗素子を動作させてはならない状態を設定する為にルーチン を用いる。システムが冷却モードにある時、ファン３４が脱勢されているか或い は１０分未満しか付勢されていない場合、又は空間の温度が満足状態に向かって 変化しつ＼あり、システムが遮蔽にない場合、貯水槽Ｓ１内の抵抗素子４０を付 勢してはならないことを示す為に、フラグがセットされる。

家庭用温水貯水槽Ｓ２に対する満足状態とみなされる温度設定点を定める為、地 下水温及びＨＯＣ４４のダイヤル７８の設定の関数として、基本設定が決定され る。大抵の温水の利用は、貯水槽からの幾らかの温水と地下水とを混合すること によって行われる。地下水温が低ければ低い程、所望の混合水温に達する為には 、貯水槽からの温水をより多く使わなければならない。この為、地下水温が高け れば、家庭用温水はそれ程高いレベルに加熱する必要はなく、エネルギを節約す ることが出来る。ＤＨＷ設定点温度範囲は約４３℃及び６６℃の間であることが 好ましい。

居住を暖房又は冷房する為に圧縮機を運転しない様な屋外温度である、この為家 庭用温水源を加熱しない時、抵抗素子４２を用いてＤＨＷを加熱する別個のルー チンを使うことが出来る。

ファン３４をオフのま＼にしておいてよい時間の長さを決定する為に成る状態が 使われる。前に述べた様に、制御している空間に対する有効な温度の読みをシス テムが得る為には、ファン３４が運転されていなければならない。この為、ファ ンを時々運転し、空間の状態の「様子をみる」ことが必要である。然し、外部温 度が２１℃であり、設定点温度２１℃であり、その他の異常な状態がなければ、 空間が暖房も冷房も入る必要がないことは明らかであり、温度が幾らであるかを みるだけの為に、数分間毎にファンをオンにすることはエネルギのむだである。

この為、このルーチンの１つの目的は、住居を調べて、空間の満足状態が大きけ れば大きい程、一層長い間隔をおいてファンを運転すると共に、他の状態に応答 してファンの動作を制御することである。

即ち、初期設定の間、ファンはオフにと！゛まり、システムが干渉なしに種々の 初期設定及び安定化過程を進めることが出来る様にする。更に、モード・スイッ チ４８の位置の変更があってから、居住空間の最初の調和作用（それが必要であ った場合〕の後の５分間、ファンはオフにとゾまる。

ファン３４の現在の付勢中、設定点温度からの居住空間の温度の著しい劣化があ った場合、並びに前の付勢中に著しい劣化があった場合、ファンオフ期間は１０ 分に設定される。このルーチン全体を通じて、３分が最短オフ時間として使われ る。然し、現在の付勢で、空間の温度が今回は若干の劣化から著しい劣化への変 化を生じたが、空間が前回は超調和作用を受けたことが判ると、オフ時間は１０ 分に設定される。今回の劣化が著しいが、前回はごく僅かであった場合、１０分 が設定される。２回の相次ぐ付勢で僅かな劣化が起ると、３乃至３０分の期間が 設定される。相次ぐ２回の付勢で空間の超調和作用が起ると、３０乃至１２０分 の期間が設定される。こういう期間内の時間の選択は、実質的に最後のファン・ オフ時間及び起った劣化の程度の路線形量数である。システムをオフに転じなけ れば、ファンが少なくとも１２０分毎に動作することが理解されよう。これは、 １日の内の天候の急変並びに外部温度に起る変化に対処する為に必要であると考 えられるが、最低限の空気循環を行う為にも必要であると考えられる。

密接な関係を持つルーチンが、居住空間の温度を検査する方式を含む。第１図を 見れば、空間の調和作用をしてもしなくても、即ち、ポンプＰ１を付勢してもし なくても、ファン３４を動作させることが出来ることが認められよう。この検査 は、モード・スイッチ４８の位置が加熱から冷却に又は冷却から加熱に変化し、 且つ居住空間の温度が劣化したが、貯蔵装置の温度が著しく劣化していない場合 、調和作用と共に行われる。

この−組の状態は、システムが例えば加熱モードでかなりの時間の間運転されて いて、貯水槽Ｓｌ内の温度が比較的高くて、システムが空間を暖房することが出 来、その後スイッチを冷却モードに切換えた場合、特に重要である。勿論、貯水 槽Ｓ１は、冷却モードで空間の調和作用が出来る様にするのに適切な低い温度に はなり得ない。この為、こういう状態の検査は、調和作用と共には行わない。

モードの変更がオフから加熱又は冷却に対するものであり、貯蔵装置に著しい劣 化がない場合、検査が調和作用と共に行われる。同様に、設定点の変更があり、 最後に記録された温度（ＴＲＥＴＡ）に基づいて、居住空間が劣化すると予想さ れる場合、この検査が調和作用と共に行われる。最後に、ファンが３０分又はそ れ以上、但し１２０分未満の間オフであった場合、この検査が調和作用と共に行 われる。

成る状態から別の状態へのモードの変更があり、貯蔵装置に著しい劣化がない場 合、又はモードの変更がオフから調和作用の位置への変更であり、貯蔵装置が劣 化した場合、この検査が調和作用なしに行われる。

設定点の変更があったが、最後に記録されたＴＲＥＴＡに基づいて、居住空間の 劣化が予想されない場合、この検査が調和作用なしに行われる。最後に、分３４ が３０分の最短計算時間又はそれ以上、但し１２０分未満の間オフであった場合 、調和作用を使わない。必要な時以外、調和作用を使うべきでないことは、エネ ルギ節約の為に当然である。

別のルーチンが、空間の調和作用をするかしないかの基本的な状況を判定する。

モード・スイッチ４８がオフ位置にある場合、空間の調和作用はせず、居住空間 の温度が判っていないが、或いは判っているが、設定点から劣化していない場合 、調和作用は行わない。

こういう何れの負の状態も存在しないで、貯蔵槽Ｓ１の温゛度が著しく劣化して いない場合、居住空間の温度を満足するまで、ポンプＰ１及びファン３４を運転 する。前に述べた様に、「満足」とは、設定点温度±０゜１５°Ｃである。この 為、加熱モードでは、２１℃の設定点に対する満足状態は２１．１５℃であり、 冷却モードでは、同じ設定点に対する満足状態は２０．８５℃である。スイッチ ４９が「オン」位置にあることに応答して、ファンだけを運転するルーチンを使 う。システムが普通の工゛ポフクで動作していて、ＨＯＣ４４から制御器に対す るメツセージが、ファンのみの成分を含む場合、ファンが運転される。然し、外 気温度が０℃より低（ミシステムが貯水槽Ｓ１を条件づけようとする場合、ファ ンを停止する。他のモジュールと同じく、ファン運転の条件が充たされた場合、 このルーチンによって正のフラグがセントされる。

このルーチンは、圧縮機を用いて貯水槽Ｓ１を条件づける状況を取扱う。基本条 件は、貯水槽が劣化した場合、貯蔵モードを居住空間モードと同じにすることで ある。水槽の水温が貯水槽の設定点から２．５゛以上劣化するまで、貯蔵モード はセットされない、即ち貯水槽は調和作用を必要とするとみなされない。

居住空間の冷房の為に、貯水槽を条件づける時、熱交換器に凍結状態を招くこと に注意する必要がある。

即ち、システムが冷却モードにあって圧縮機が運転されている場合、外部温度が １８℃より低い場合、圧縮機が１０分未満しかオンではない場合は、この１０分 期間を完了することが許されるが、そうでなければ、圧縮機を停止する。システ ムが冷却モードにある時、外気温度が２０℃より低ければ、圧縮機を始動しない 。

更に、時間がピーク期間中である場合、圧縮機は前に説明した圧縮機需要パラメ ータ・ルーチンによって決定された限界までしか運転されないが、許容運転時間 がこの加算期間中の累積オン時間より長い限り１、オンに保つ。更に、既にこの 加算期間中に発生した運転時間（それがある場合）に追加される。加算期間中の 残りの時間が、運転限界より短いか又はそれに等しい場合にだけ、圧縮機を始動 する。加算期間は、積分形需要率構成で起る様なピーク需要の判定に使われるの と同じ０．５時間期間である。

許容運転時間は、ＨＶＡＣの構成部品以外に、家庭内でオン及びオフに転ぜられ る電気負荷の関数として、絶えず計算し直される。圧縮機の始動回数を最小限に 抑えることが望ましく、加算期間の始め及び終りが圧縮機の付勢にまたがる様に することも望ましい。これらの点をまとめて考慮することにより、オンピークの 間、計算された許容運転時間が、この加算期間中のそれまでの累算運転時間とこ の加算期間中の残り時間との和より大きい場合に、圧縮機を再び付勢することを 許す状態が得られる。

この場合も、圧縮機は、一旦それを始動したら、最低１０分は運転を許し、或い はシステムの調和作用の必要によって課せられるその他の条件に関係なく、最低 １０分は運転しない状態にと＼゛まるごとが許される。

外気コイルに霜が存在することを判定する判断基準を設定すると共に、霜が存在 した時間の長さを記録することが必要である。霜状態が存在する相次ぐエポック の数を計数し、そのカウントを将来参考にする為に維持する。コイル１０内の液 体温度が０℃より低い時、並びに外気温度が液体温度よりずっと高い時に、霜が 存在すると仮定する。このモジュールでは、「ずっと高い」とは、４℃の外気温 度の時は６．５　”　、６．５℃の外気温度では３゛を意味する。差に対して描 いた差（ＯＡ−ＴＬ　Ｉ　Ｑ）屋外周囲温度のグラフは放物線曲線である。然し 、これは上に述べた２点を通る１次関数によって近似することが出来る。

霜が存在することが検出された後、それを除くことが必要である。除霜は、霜検 査ルーチンにより、霜が５分間存在したことが判定され、加算期間が開始したば かりである場合に開始される。圧縮機を運転してない時、除霜は開始しない。除 霜の為、圧縮機は逆転弁２０を冷却位置に運転し、液体温度が１．０℃より高（ なった時、又は除霜動作が１０分間続けられた後、又は圧縮機がシステム内の他 の何等かのアルゴリズムによってオフに転ぜられた時に、終了する。除霜位置で の１０分間の運転が完了した場合、又は液体温度が１０℃に達した場合、除霜完 了が記録される。その後、逆転弁２０を加熱位置にして、コイルから熱を回収し 、液体温度が周囲温度より低くなるまで、又は圧縮機を他の何等かのアルゴリズ ムによってオフに転するまで、外部ファン１１を脱勢する。ＴＬＩＱが、圧縮機 を運転した状態で屋外温度より低くなると、ファン１１を再びオンに転する。

冬期に、システムをオフ・モードにし、住居に成る長さの時間の間、人が住まず 、外部温度が下がった場合、貯水槽Ｓ１が凍結することが理論的に考えられる。

１２０ガロンの水を入れた水槽が割れることによって起る損傷の為に、こういう ことは防止しなければならない。この為のアルゴリズムは、システムがオフ・モ ードにあり、外気温度が０℃より低い場合、０１：００時に８１の温度を検査す る。Ｓｌの温度が１０℃より低い場合、フラグをセットして、Ｓｌを２１℃まで 加熱する為に圧縮機を運転する。圧ｗＪ機が何等かの理由で働かない場合、同じ 目的の為に抵抗加熱素子を用いる。

他の種々のアルゴリズムを有意に働かせる為には、貯蔵温度情報が最初から利用 出来ることが必要である。

システムを初めて始動した時、又は成る期間運転停止した後に再び始動した時、 この貯蔵温度を決定することが必要である。その為、このアルゴリズムは・初期 設定エポックの間、アンペア較正を行っていない期間に、５分間の間Ｐ１を運転 することを含む。その目的は、この較正過程の間に起るオン・オフのサイクル動 作との干渉を避ける為である。ポンプを５分運転した後、センサーＤによって温 度を確実に読取ることが出来る。モード・−スイッチが加熱又は冷却にある場合 、ポンプＰ１が２時間運転されていないと、その後、貯蔵温度の値は無効となる 。その点で、ポンプＰ１を付勢して、有効な温度をめる。

次に述べる判断基準は貯蔵抵抗加熱（１２Ｒ）の付勢を制御するのに使われる判 断基準である。システムがオフであるか冷却モードである場合、圧縮機を１００ χ゛の時間運転することが許されない場合、又は圧縮機がオンである時間が１時 間未満である場合、付勢フラグを防止する。運転されると、抵抗加熱素子が少な くとも１分間付勢され、一旦脱勢されると、少なくとも１分間オフに保たれる。

このルーチンで参照する素子は貯水槽Ｓｌ内の素子４ｏであることに注意された い。

貯水容器Ｓ１について上に述べた理由により、家庭用温水温度、即ち貯水槽ｓ２ 内の水の温度を知ることが必要である。この目的の為、ポンプＰ２を運転し、水 をＰ２．３２、配管３６及び交換器Ｈ３−２の水側に循環させる。オンビーク期 間の間、ＤＨＷ温度をめる卆にポンプＰ２を始動しないが、システムがオフビー クを過ぎたばかりであるか、或いは抵抗加熱素子４２がオンであって、最後の１ ５分間の間、温度を検査していない場合、又は地下水が流れている場合、又は週 日の朝、即ち温水の使用量が大きくなることが予想される期間である場合、始動 する。このルーチンでは、これはオフビークからオンビークへの切換えから平均 ３時間前に選ばれる。

信鯨性のあるＤＨＷ温度測定値が得られたら、直ぐにポンプＰ２をオフに転する 。

家屋所有者の需要を充たす為、家庭用温水の温度を高めることが絶対的に必要で ある時にだけ、家庭用温水加熱素子４２を付勢するが、高いレベル°の電流を流 し、システムの運転コストを高めるから、出来る限りそれを使うことは避ける。

この為、家庭用温水温が判っていて、有効な設定点、即ち、家庭の需要を満足す る為に必要であると判断されている温度より低い時、Ｉ２Ｒ装置を始動する為に フラグをセットする。然し、この素子は、初期設定期間の間、又はオンビーク時 間の間はオンに転じないし、オンビーク期間が始まる前に残っている時間内に家 庭用温水温を所望のレベルまで高める為に圧縮機及び抵抗加熱素子の両方が必要 と思われる場合を除いて、圧縮機が運転されている時も、オンに転じない。温度 が判っていて、有効な設定点に等しいか又はそれより高い時、素子をオフに転す る。

Ｄ　ＨＷ温度を決定するルーチンに固有の１５分の遅延がある為、設定点温度を 通過する時には温度が判っていないことがあることを承知されたい。

家庭用温水を加熱する為の圧縮機の運転は、実質的に抵抗加熱器とは無関係であ る。ポンプＰ２を運転して、圧縮機からＨＸ−２を介して超過熱を抽出するが、 ポンプは圧縮機を運転している時だけ付勢する。抵抗素子に較べて、圧縮機を用 いる方が、家庭用温水を加熱する点で相対的に経済的であるから、抵抗素子に使 われる上限よりも一層高いレベルにＤＨＷ温度が来るまで、圧縮機の運転を許す ことが望ましい機械的な観点からすると、システムの内の最もきすつき易い部分 の１つは、常に圧縮機である。従って、圧縮機が正しく運転されていることを高 める為に、圧縮機を検査すること、並びに破局的な故障が起る前に、性能の劣化 を検出することが望ましい。圧縮機が正しく運転されていれば、圧縮機が始動し てから約３６秒で、圧縮機の吐出温度はかなり、即ち、約８°上昇する筈であり 、圧縮機が停止してから約３６秒でがなり下がる筈である。更に、圧縮機の運転 中、温度は下がらない筈である。このルーチンは、最後の１５個のエポックの間 の圧縮機吐出温度の記録をっけ、最近の読みをそれより９エポツク前の読みと比 較して、これらのエポックの間に変化が起ったかどうか、起っていれば・こうい う温度変化が正しい向きであることを確かめる。この所望のパターンに従わない 場合、圧縮機安全フラグをセットし、これによって圧縮機を不作動にする。更に 、このフラグにより、ｌ０Ｃ４４の手入れ灯６５が点灯する。

外気ファンが運転されていることを確がめることも必要である。位置りに於ける 液体の温度を検査すると共に、位置Ｇに於ける外気温度も検査する。冷却の間： 液体温度が外気温度よりずっと高ければ、ファン１１が正しく運転されていない ことは明白である。ファン゛１１が相次ぐ２回のエポックで動作しない場合、屋 外空気安全フラグをセットする。これによって最終的にＨＯＣ４４で手入れ灯６ ５が点灯する。

液体温度及び周囲空気温度を検査して、その値を比較することにより、逆転弁２ ０の正しい動作を監視することが出来る。弁の動作を検査する判断基準は、次の 通りである。冷却モードの間、周囲温度が比較的長い期間、例えば８分間の間、 液体温度より高い場合、逆転弁が正しく動作していないと考えることが出来、逆 転弁安全フラグをセントする。同様に、加熱モードの間、液体温度が約８分間、 周囲温度より高ければ、逆転弁安全フラグをセントする。

除霜の間、このルーチンを不作動にする。「除霜進行中」フラグを除霜ルーチン によってセットし、この為に認識する。

別個のルーチンが電圧を連続的に監視し、１分間の間高い電圧を検出するか、１ 分間の間低い電圧を検出した場合、システムを不作動にする。電圧が１０分間、 許容し得る範囲内に来るまで、システムを再び作動しない。

成る状態では、交換器ＨＳ　−１が凍結し、その為にシステムの適正な動作が実 質的に妨げられることがある。この為、センサーＤの温度を測定する。冷却モー ドで、センサーＤの温度が３０秒の間、例えば−４℃より低いと、ＨＸ　−１凍 結フラグをセットする。加熱モードでは、除霜の間、Ｓ１温度が１つのエポック の間１０℃より低いと、ＨＸ−１凍結フラグをセラ・トする。

圧縮機の吐出温度を監視して、高温ぎる温度が存在することを検出する。高い温 度が検出された時、センサーＣの温度が例えば８２℃に下がるまで、関連した装 置と共に圧縮機を不作動にし、そうなった時、圧縮機を再び付勢する。２４時間 期間の間、この様な毎回の不作動の記録をつけ、システムはこの期間中、圧縮機 が７回不作動にされてもよいとする。然し、温度が８回目に高くなりすぎると、 安全性危険をセットし、圧１１機を再び付勢することは出来ない。

「縮尺」ルーチンがディジクル符号のワードを発生する。これは実質的に、前に 説明したルーチンによってセットされ又はセットされないフラグから得られる種 々の要請及び状態の要約である。このワードを発生する時、ルーチンがスクリー ンとして作用し、互いに両立しないと考えられる付能及び不作動要請又はフラグ を分類して除き、システムによって満足することが出来る様な、そして状況にと って適切な曖昧でない関係を設定する。

このルーチンの最初の工程は、要請されている「安全性」があるかどうかを探し 、安全性が要請されている装置に対して、他のどの装置が依存性を持つかを決定 することである。この目的の為、持久型メモリに依存性の表を貯蔵する。この表 は、その安全性をセットすることが出来る様な各々の装置に対し、どういう装置 が依存性を持つかを単に明らかにするものである。

例えば、ポンプＰ１に対して依存性を持つ装置は、圧縮機、屋外空気ファン及び 逆転弁である。これは、このどの装置も、Ｐｌを運転することが出来ない場合は 、運転を許してはならないからである。その安全性がセットされている装置に対 して依存性を持つあらゆる装置で、安全性がセットされる。

この結果、安全性がセットされている装置に対する付能の要請を充たしてはなら ないことになる。この様な要請は不作動の要請に変換される。その後、装置の要 請をスクリーニングにかけ、その装置に対して安全性がなく、不作動の要請がな く、それに対する付能の要請がある場合、装置の付勢が要請されていると結論す る。これは、必要な条件である他に優先順位であることに注意されたい。

このルーチンが、その状態を要請するフラグが存在する場合、灯をも要請する。

前に述べた安全性及び不の要請に関連して、成る装置に対する安全性とは、シス テムの運転を停止して再び付勢しなければ、その装置を再び始動することは出来 ないことを意味することに注意されたい。不作動とは、単に脱勢する要請である 。

上に述べたスクリーニングに基づいて行われた措置の順序では、そうする要請を 受取った場合、圧縮機が最初に脱勢され、その後他の「装置オフ」の要請を受付 ける。その後、装置が特定された順序で付勢され、その後に要請された灯を付勢 し、適当であれば、弁２０を切換える。「オン」の要請を加え合せて、ディジタ ル出力ワードを修正する。最後に、装置をオン又はオフに転じた時刻を開始関連 クロックで記録する。

以上の説明から、システムの動作は明らかになったと考えられるが、次に全体的 な方式をまとめて述べる。

システムを初めて付勢した時、最初に必要とする値が、初期設定ルーチンについ て説明した様に、貯蔵され且つ計算される。家屋所有者が、ＨＯＣ４４のコント ロール素子を用いて、設定点温度、オフセット時間及び温度を選択する。メソセ ージを形成して、ＰＣＯＮ４５からＨＯＣ４４に送られた時、コンソールが設定 点に関する情報及び他のコントロール素子の位置をまとめた情報を含むメツセー ジで応答する。

その間、全ての温度測定が連続的に行われ、住居に供給される電圧及び電流を測 定する。前に述べた状態によって決定された時々に、居住空間の温度を調和作用 と共に又はなしに検査する。貯水槽Ｓ１の温度を検査して、オフピーク時間の間 に条件づけ、圧縮機及び抵抗素子の利用を最小限にして、オンピーク時間の間、 空間に熱を供給し又は空間から熱を受取る用意が出来る様にする。

大抵のルーチンが平行して行われる為、事象の全体的な進み具合を論理的に説明 することは出来ない。然し、大抵のルーチンが測定と計算の結果である値を発生 して更新するか、又はフラグを更新すること、並びにこれらの値及びフラグが検 出され、使用され又は場合によっては他のルーチンの作用を受けて、最終的な目 的としてディジタル・ワードを発生し、このワードが予定の順序で、システムの 全てのモータ及びその他の構成部品の動作又は非動作を開始、停止又は継続する ことを指示することが理解されよう。更に、これらの動作が、システム内で設定 された４秒エポックによって定められる実時間の枠組みで行われる。

システムは、効率のよい形で所望の快適さレベルを保つ様に空間を暖房又は冷房 するだけでなく、需要制限作用をも行う様な形で、空間の調和作用を行うものと みなすことが出来る。これは、用益会社の領域内にある適切な数の住居がそれら の個別の電力需要を選ばれたレベルに制限すれば、用益会社の発電所のピーク容 量を減少すること、又は少なくとも制限することが出来るから、用益会社にとっ て特に重要である。この目安が負荷係数と呼ばれ、これは平均負荷をピーク負荷 で除したものとして定義される。その各々は選ばれた期間、例えば時間、月又は 年に対するものである。

例えば、１年の負荷係数を計算するには、その１年の間に発生されたキロワット 数を積算し、即ち、その年の合計キロワット時をめ、それを１時間の様な期間に わたって発生されるピーク・キロワットで除し、年間の時間数である８７６０を 乗することが必要である。これが種・々の目的の為に用益会社で普通に用いられ る係数である。

普通のＨＶＡＣヒートポンプ装置に対する、負荷係数は、０．２０乃至０．３０ 程度である場合が非常に多い。これは、冬期のピークに基づいて計算したシステ ムのピーク需要が平均負荷に較べて非常に高いことを示す。更に、ピークは天候 に応じて変わる傾向を持つと共に、住宅のフルーグに対して一緒に発生する傾向 がある。

この為、この様な地域のサービスをする用益会社は、こういうピークに対処する 発電所の容量を持っていなげればならないが、又は他の措置を講じなければなら に実質的に移る。更に、個々のシステムの需要が他の多数システムの需要と同期 する惧れが一層少なくなる。

これは、貯水槽Ｓ１の主な条件づけを、オフピーク時間の間の任意の時に行うこ とが出来るからである。この為、この様な住居に対する負荷係数がかなり上昇す る。負係数が１．０に近づくのが理想である。この発明の実際のシステムでは、 負荷係数は約０．７０及び０．８０の間にすることが出来るが、これは従来のシ ステムに較べて非常に著しい改善である。

用益会社が定める料金制は、成る場所と別の場所で大幅に可変にすることが出来 るし、成る区域内でその時々に変えることが出来る。例えば、地方の用益会社は 、その料金制の為のピーク期間を０１００時から２１：００時と定めることが出 来、その後それを０７：００−１１：００時及び１０　：　００−２１　：　０ ０時の２つのピーク期間に変更することが出来る。これはこの発明のシステムに とっては何の問題もない。この発明のシステムは、オフピーク期間が何時であっ ても、それを有利に用いることが出来るからである。こういう期間の始め及び終 りが、用益会社によって取付けられる計器に線路を介して送られる信号によって 同定される。

制御器は専用のハードウェアを用いて構成することが出来るが、８０８８マイク ロプロセツサを用いて実施するのが最も容品である。

有利な１実施例を選んでこの発明を例示したが、当業者であれば、請求の範囲に よって定めたこの発明の範囲内を逸脱せずに、種々の変更を加えることが出来る ことが理解されよう。

ＦＩＧ、　３゜ ＦＩＧ、　４゜ 手続主甫正書（方式） 昭和６１年９月２７日

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱交換器の場所からの空気を建物の各区域に分配する分配ダクト装置、及 び建物の各区域からの空気を熱交換器の場所に伝達する戻り空気ダクト装置を持 つ形式の建物の内部空間の温度を変更するシステムに於て、 貯水槽と、 前記熱交換器の場所にある水と空気の間の熱交換器と、 前記貯水槽からの水を前記熱交換器に循環させるポンプを含む手段と、 前記戻り空気ダクト装置からの戻り空気を前記熱交換器を介して分配空気ダクト 装置へ通過させるファン手段と、 前記貯水槽内の水温を変更するヒートポンプ装置と、前記ファン手段及び前記ヒ ートポンプ装置の動作を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、前記空間に 対する所望の温度を表す温度設定点を設定する手段、建物の種々の区域から前記 熱交換器に入る戻り空気の温度を感知する手段、前記ファン手段を付勢する手段 、及び前記戻り空気の感知された温度が前記設定点から劣化する方向に予定量だ け異なる時、前記熱交換器に空気を通して前記空間の調和作用を行いながら、前 記給水ポンプを選択的に付勢して前記貯水槽からの水を前記熱交換器に循環させ る手段を含んでいるシステム。
2. （２）請求の範囲（１）に記載したシステムに於て、前記制御手段が、該システ ムが電力量の高い期間及び低い期間の間に動作している時に別々の表示を発生す るクロック手段を含んでいるシステム。
3. （３）請求の範囲（２）に記載したシステムに於て、前記ヒートポンプ装置が屋 外熱交換器、逆転弁、圧縮機及び前記貯水槽に結合された熱交換器手段を含んで いて、前記貯水槽内の水を選択的に加熱又は冷却し、前記制御手段が、貯水槽の 水温を感知する手段、及び前記貯水槽の水が悪化する方向に予定の温度偏差を持 ち且つ前記システムが電力量の低い期間の間に運転されている時に、前記圧縮機 を作動する手段を含んでいるシステム。
4. （４）請求の範囲（２）に記載したシステムに於て、前記制御手段が、建物に供 給される電力を監視する手段と、供給される電力が選ばれたレベルを越えた時に 警報器を作動する手段とを含んでいるシステム。
5. （５）請求の範囲（３）に記載したシステムに於て、前記制御手段が、前記ファ ン手段が最初に付勢される度毎に前記感知する手段によって行われた戻り空気の 温度測定値を貯蔵する手段と、相次ぐ２回のファンの付勢時の前記戻り空気の温 度測定値と設定点の間の差に応答して、前記ファン手段を付勢する手段が前記フ ァン手段を脱勢したまゝにすることが出来る期間を選択する手段とを有するシス テム。
6. （６）請求の範囲（５）に記載したシステムに於て、前記戻り空気の温度と設定 点の間の差に応答する手段が、戻り空気の温度が相次ぐ２回の測定で設定点に対 してかなり劣化する場合は第１の持続時間、相次ぐ２回の測定に於ける劣化が僅 かである場合は一層長い第２の持続時間、そしてこの測定から、相次ぐ２回の測 定で前記空間の過剰調和作用が判った場合は第２の持続時間よりも長い第３の持 続時間を持つ期間を選択するシステム。
7. （７）請求の範囲（１）に記載したシステムに於て、前記制御手段が、前記ファ ン手段が最初に付勢される度毎に、前記感知する手段によって行われた戻り空気 の温度の測定値を貯蔵する手段と、相次ぐ２回のファンの付勢時の前記戻り空気 の温度測定値及び設定点の間の差に応答して、前記ファン手段を付勢する手段が 前記ファン手段を脱勢したまゝにすることが出来る様にする期間を選択する手段 とを含むシステム。
8. （８）請求の範囲（１）に記載したシステムに於て、前記ヒートポンプ装置が前 記貯水槽の水温を前記空間の調和作用を行うことが出来る様なレベルまで変更す る様に作用し得る圧縮機を含んでいるシステム。
9. （９）請求の範囲（８）に記載したシステムに於て、前記構造には、オンピーク 料金期間及びオフピーク料金期間を持つ料金制に従って電気エネルギが供給され 、前記制御手段が、ピーク料金制並びに建物の住人の快適さの要求の関数として 決定された限られた時間の間、前記オンピークの期間の間、前記圧縮機を作動す る手段を含んでいるシステム。
10. （１０）熱貯蔵質量、該貯蔵質量及び周囲の大気の間でエネルギ熱を伝達する手 段、前記貯蔵質量及び空間の間で選択的に熱を伝達する手段、及び構造に供給さ れる電気エネルギを監視する手段を持つ空間調和システムを制御して、電気使用 量のオンピーク及びオフピーク期間の間、電気エネルギが供給される構造内の空 間の温度を変更する方法に於いて、 前記空間に保とうとする設定点温度を設定し、前記熱貯蔵質量を用いて空間の調 和作用を行うことが出来る様に、前記熱貯蔵質量を保つべき温度範囲を設定し、 前記質量の温度が設定された範囲を越えて劣化する時には、何時でも前記熱質量 及び周囲大気の間で熱を伝達することにより、使用量のオフピーク期間の間、前 記熱貯蔵質量を条件づけてその温度を設定された範囲に復元すると共に、使用量 のオンピーク期間の間は、限られた時間の間条件づけて、住居の負荷係数を１に 近づけ、 前記空間の温度を決定し、 前記空間の調和作用の時間がオンピーク期間又はオフピーク期間の何れかに関係 なく、前記空間の温度が設定点から選ばれた量だけ異なる時、前記熱貯蔵質量及 び空間の間で熱を伝達することによって、空間の調和作用を行う工程を含む方法 。
11. （１１）請求の範囲（１０）に記載した方法に於て、前記空間の温度が選ばれた 時刻にこの温度を検査することによって決定される方法。
12. （１２）請求の範囲（１０）に記載した方法に於て、前記空間の温度が設定点か ら選ばれた差の帯域内にある場合、脱勢期間の後にファンを再び作動して、設定 点と比較する為の空間の温度の新しい測定値を求めることを含む方法。
13. （１３）請求の範囲（１２）に記載した方法に於て、更に、住居に供給される電 圧及び電流を測定し、住居に供給される瞬時電力を計算し、所望の使用量に対す る最大電力レベルを選択し、計算された電力使用量が選択されたレベルを越える 時に警報器を作動する工程を含む方法。