JPS6237303B2 - - Google Patents

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JPS6237303B2
JPS6237303B2 JP54105596A JP10559679A JPS6237303B2 JP S6237303 B2 JPS6237303 B2 JP S6237303B2 JP 54105596 A JP54105596 A JP 54105596A JP 10559679 A JP10559679 A JP 10559679A JP S6237303 B2 JPS6237303 B2 JP S6237303B2
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solar
heat
coil
indoor
heat exchange
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JP54105596A
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JPS5535896A (en
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Esu Dorukaa Aran
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Original Assignee
Carrier Corp
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Publication date
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Publication of JPS6237303B2 publication Critical patent/JPS6237303B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0257Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps air heating system
    • F24D11/0264Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps air heating system combined with solar energy
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1919Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller
    • G05D23/1924Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller using thermal energy, the availability of which is aleatory
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/002Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
    • F25B27/005Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in compression type systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02B10/20Solar thermal
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    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の室内の暖冷房を行なう空調システムに
関するもの、特に本発明は室内の暖冷房に用いら
れるソーラ補助熱ポンプ装置およびおよびその制
御方法に関するものである。
本発明によるソーラ補助熱ポンプシステムおよ
び該システムの制御方法は熱ポンプとソーラ暖房
システムの組合わせ動作を行なわせるように開発
された。オフピーク冷房のような付加的機能が
(低減した電力料時間内で流体を冷却するために
熱ポンプを利用し、高電力料の時間で冷房を行な
う)開示されている。
ここに含まれないこのシステムに適合すること
もできる他の機能はソーラシステムから湯暖房ま
たは予備暖房を含んでいる。
三重―X(tri―X Coil)コイルと称する多回
路コイルは、2つの完成回路―1つは冷却剤用の
ものであり、他は貯蔵タンクからの水用のもので
あるが−を有する板びれ型熱交換機を含んでい
る。空気はそれらの流体源のどちらとも熱交換連
絡状態になつているコイルを介して流される。こ
の三重―Xコイルは必ずしも板ひれ型熱交換機で
ある必要はなく単に3つの流体、すなわち冷却
剤、水、空気間で熱の移転が可能な熱交換機であ
ればよい。
本発明の目的は、ソーラ補助熱ポンプ装置とそ
の制御方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、湯水タンク、熱ポンプ、
または電気抵抗加熱装置により加熱を行なうソー
ラ補助熱ポンプ装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、室内の冷房あるいは
暖房を行なうことができる熱ポンプおよびソーラ
システムの組合わせたソーラ補助熱ポンプ装置お
よびその制御方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、室内の暖房および冷房用
のエネルギー効率システムを提供することにあ
る。
本発明の他の目的は、室内の暖房または霜取り
のための加熱を与えるソーラシステムのタンクか
ら得られる湯がある場合に電気的抵抗加熱装置が
作動しないようにするために電気回路中で作動す
るリレーおよび接点を有する制御装置を有するソ
ーラ補助熱ポンプ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、熱ポンプおよびソーラ補
助暖房システムの組合わせ装置の動作を制御する
安全で、経済的、信頼性がありかつ容易に製作で
きるソーラ補助熱ポンプ装置を提供することにあ
る。
他の目的は添付の特許請求の範囲の記載から明
らかになろう。
上記の目的は、本発明の良好な実施例によれ
ば、屋内を冷房および暖房するソーラ補助熱ポン
プシステム(装置)用の制御回路を設けることに
よつて達成されるが、上記システムは、ソーラ収
集器、貯水タンク、屋内コイルを備えた熱ポンプ
屋外コイルおよびコンプレツサ、それに貯水タン
ク内で流体と連絡している屋内ソーラコイル、電
気抵抗ヒータ、熱ポンプおよびサーモスタツトの
動作を反転する反転バルブを備えている。
ソーラ収集器および貯水タンクとの間の熱交換
流体を循環するポンプが設けられている。タンク
内の水を屋内ソーラコイルに循環する第2のポン
プも設けられている。屋内熱ポンプコイルが屋内
ソーラコイルと熱移転関係において設置されてい
る接続となつている熱ポンプは、ソーラシステム
と熱ポンプシステム間の熱エネルギーの移転を行
なつている。
種々の温度感知装置および電気回路が更に設け
られ、屋内を暖房するにソーラシステム内に蓄積
された十分の熱があるか否か、およびこれらの要
素の組合わせが用いられなければならないかを確
認している。
付加的温度感知装置が用いられ、霜取りサイク
ルは装置が冷却サイクルで作動するにつれて熱ポ
ンプに対して必要であるかどうかを確かめ、かつ
ソーラシステムからの加熱した流体が用いられて
そのために熱ポンプに対して加熱を行なうかどう
か確認している。凍結防止装置が設けられ、第2
のポンプが作動され、特定の状況のもとで屋内ソ
ーラコイル上で氷が形成しないようにしている。
また、温度差検出装置が用いられ、貯水タンク内
に貯えられた水に対して熱を与えるためにソーラ
収集器内で十分熱があるかどうかを確認してい
る。前述の制御装置は多数のリレー接点を備えて
おり、変化する天候情況のもとで室内を調節する
ための種々の要素の適正な動作を個々に選択して
いる。
次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。本発明のソーラ補助熱ポンプシステム中に設
けられた制御回路はソーラシステムか、熱ポンプ
か電気的抵抗加熱器かあるいはその組合わせのい
ずれかからの暖房を行なつている。ここで用いる
電気的抵抗加熱器は、ガスおよびオイル点火炉を
含むすべての型式の補足的加熱を含むものであ
る。冷却は熱ポンプか、熱ポンプによつて先に冷
却されていたソーラシステムからの水のいずれか
ら与えられる。霜取り動作は、熱ポンプを通る冷
却剤(冷媒)が通常の態様で保存されかつ熱が室
内へ与えられるか、あるいは電気的抵抗加熱器あ
るいは貯水タンクかから霜取り用の熱ポンプの屋
内コイルへ与えられる。他の付加的な機能がシス
テム内に組入れられ、室内の水予備加熱または室
内の加熱用のソーラシステムの他の使用のような
ここでの本発明の範囲を変えずに行なえる。ここ
に記載の良好な実施例は、他の型式の熱ポンプお
よびソーラシステムの組合わせに用いられ、かつ
ここに記載した特定のシステムに範囲において、
限定されるものではない。更に、種々の屋内屋外
装置の操作および場所、サーモスタツトそれにコ
ンプレツサが本発明の精神と範囲に実質的に影響
を与えずに変更することができる。
第2図は、全体的な制御回路の配線図である。
第3〜8図は、第2図の拡大図であり、それぞれ
そのセクシヨンを示している。第3〜8図の相互
接続配線はそれぞれの図のA―Mで参照されてい
る。
第1図を参照して、ソーラと熱ポンプの組合わ
せ空調システムが示されている。ソーラ収集器3
6は適正なる光の条件下で一般にグリコールまた
は水を含む流体を加熱するように作用する。この
流体は次いで収集器ポンプ38によつてタンク3
2を介して循環され、熱交換器30へ至り、また
ソーラ収集器36へ戻される。制御装置34はこ
の動作を制御している。熱交換器30は貯水タン
ク26と流体連絡しており熱交換器28はその間
で水を循環するように作動する。したがつてソー
ラ収集器からの熱した流体は熱交換器30へ与え
られ、そこで貯水タンク26に貯えられた水に対
する熱を放出する。したがつて、ソーラ収集器か
らの熱は貯水タンク中の水へ移転する。
このシステムは前述したように、グリコールま
たは他の流体の利用を与えるものであるが、この
流体はソーラ収集装置で凍結をうけない。したが
つて熱交換器30と収集ポンプ38はタンク32
の外に必要であり、独立したグリコールシステム
が貯水タンクと熱交換関係で維持される。収集器
およびタンク中の熱交換流体として水が用いられ
た場合には、タンクと収集器との間で水を循環さ
せるのに単一ポンプで十分である。更に、適当な
バルブ化を利用して、あるいは単一ポンプが用い
られタンクから屋内ソーラコイルへ、および収集
器とタンク間で水を循環させるようにしてもよ
い。
屋内ソーラコイルを含む三重―Xコイルの1
6、熱ポンプコンプレツサ12および屋外コイル
10を備えた熱ポンプ装置(システム)が示され
ている。熱ポンプ装置(図示せず)のコンプレツ
サ反転バルブ(図示せず)は熱ポンプコンプレツ
サ部12内にある。屋外コイルと屋外フアンは屋
外コイル10内に設けられている。冷却剤システ
ムの屋内コイルは三重―Xコイル16の一部であ
る。熱ポンプを介して加熱動作中に、屋内コイル
は冷凍システムのコンデンサとして作用するが、
そこを通過する空気に熱を供給する技術は周知の
ものであり、屋外コイルは蒸化器として作用し、
それと連結している屋外空気から熱を取り除く。
冷房中は、動作は反転バルブで反転され、屋外コ
イルが熱を大気中へ放出し、屋内コイルはそれと
連結している屋内空気から熱を吸収するようにし
ている。
三重―Xポンプ24はタンク26と三重―Xコ
イル16の屋内ソーラコイル部間で水を循環する
のに用いられる。したがつて、タンク中の暖い水
または冷い水は屋内と連絡している三重―Xコイ
ルへ与えられてもよく、室内空気はそれを介して
循環されている。
三重―Xコイル16の外に屋内装置14の一部
として、屋内装置を介して室内からの空気を循環
させるように取付けられている屋内フアン18が
ある。制御装置20はサーモスタツト21へ接続
されているがこの20は、ソーラと熱ポンプシス
テムの組合わせの動作の同期をとつている。電気
ヒータ22は更に屋内部14を通る屋内空気と連
絡して示されているが、それらは熱エネルギーを
その空気へ移転するのに利用することもできる。
図示のソーラ熱ポンプシステムの組合わせは、
いくつかの動作モードで利用できる。ソーラ収集
システムから十分な熱が得られる場合には、貯水
タンクは所定の温度レベルに達し、室内の暖房は
貯水タンクからの湯によつて屋内ソーラコイルを
介してのみ与えられる。室内の需要をまかなうよ
うに貯水タンクに十分な熱がないが同時にタンク
中の水の温度が室内の暖房負荷の一部に合致する
のに十分高い場合には、三重―Xポンプ24が作
動し屋内ソーラコイルに対するその熱した水を供
給しており、かつ同時に、熱ポンプシステムが暖
房モードで作動され、屋内熱ポンプコイルへ熱を
与えている。これら2つの組合わせによつて室内
に対する暖房を与えるのに十分となる。
貯水タンク中の水温が室内の暖房を与えるのに
不十分である場合には、熱ポンプシステムはその
暖房を与えるためにのみ作動する。熱ポンプが需
要を満すことができない場合には、電気的抵抗ヒ
ータのような補足加熱装置が付加的に付勢され、
必要な暖房を与える。
冷房動作モードにおいては、熱ポンプ動作が、
反転し熱ポンプシステムの屋内コイルで屋内空気
から熱が奪われる。冷房はまた貯水タンクから屋
内ソーラコイルへの冷却水の循環により行なわ
れ、熱が貯水タンクから冷却水によつて吸収され
るようになつている。このタンク中のこの水は三
重―Xコイル16で水からの熱を吸収する冷却
(冷房)モードで作動されている熱ポンプシステ
ムによつてオフピーク時間中に予備冷却される。
更に、ある大気条件で、熱ポンプは屋外熱交換
器の霜または氷を形成するが、その理由は、それ
が高温ガス冷却剤をコイル16へ与えるように働
くためである。この場合に、熱交換器の霜取りを
行なうことが必要で、冷却剤と、それと連絡する
周囲の空気との間の効率的な熱移転を行なうよう
にする。霜取り中、熱ポンプ動作は加熱から冷却
へ切替えられ、熱が屋内コイルから屋外コイルへ
移転し、そこで氷を解かすのに用いられる。霜取
り中に、熱は空気を冷却するように作用している
室内中の空気から吸収されるが、室内が暖房を必
要としている場合であつても同様である。したが
つて、タンクからの利用可能な湯は屋内ソーラコ
イルへ循環され、屋内熱ポンプコイル用の熱源を
与えるため、および屋内空気を暖房するようにし
ている。
更に、電気抵抗ヒータを用いて屋内の空気を暖
房し、暖たかな空気で冷たくないものが室内へ戻
されるようにしている。霜取りが終つたあとで、
熱ボンプは加熱動作に戻り、電気抵抗ヒータまた
はソーラ屋内コイル動作は典型的に遮断される。
前述したシステムに適合できるソーラ湯加熱を利
用する室内水予備加熱のような付加的な機能は簡
単のために含まれていない。
第2図乃至第8図を参照して、そこには制御シ
ステムの配線図が示されているが、制御システム
の種々の素子および接続がなされている。点線は
サーモスタツト、オフピーク冷却付属物、コンプ
レツサ部、屋外コイル部、ソーラ制御部、屋内制
御部が大略示されている。線間電圧は屋内コイル
装置L1とL2へ与えられている。その間にはリレ
ー接点S1―1,S2―1,S3―1が接続されてお
り、各リレーは電気ヒータへ接続されている。す
なわち、電気ヒータEH-1、電気ヒータEH-2、電
気ヒータEH-3であり、各リレーが付加的な電気
抵抗ヒータをオンするようになつている。
また、L1とL2の間には常開フアンリレー接点
FR―1および屋内フアンモータが接続されてい
る。トランス40も示されているが、線間電圧、
通常これは230Vであるが、それを制御回路のた
めに24Vに低下させるためのものである。この
24Vはサーモスタツトと配線図に示された他点へ
直接与えられる。サーモスタツトで、フアンスイ
ツチ100は屋内フアンリレーIFRを付勢するよ
うに設けられてもよく、前記IFRは接点FR―1
を閉じ、屋内フアンモータを付勢する。
また、選択スイツチ102も示されており、こ
れはシステムの動作の種々の形式をプリセツトす
るものである。サーモスタツトは暖房と冷房の2
つのステツプ(段階)がある。暖房動作モードに
おいては温度感知スイツチH-1は暖房の必要が感
知されると閉じる。H-1は選択スイツチを介して
常閉接点R1-2を含む配線のYシリーズへ接続さ
れ、かつ常開接点R1-1へ接続されている。暖房の
第2ステツプが検出されると、H-2サーマル感知
装置が閉じる。このH2装置はW2線へ接続されて
おり、この線W2は常閉接点R2-3へ接続されてお
り、この接点R2-3はS1リレーに接続されている。
このH-2装置はまた常開接点S1-2へも接続されて
おり、該接点はリレーS2と、リレーS3へ接続され
た常開接点S2-2へ接続されている。上記H-2装置
は緊急暖房線W2へ接続されており、この線W2
常開霜取りリレー接点DER−1へ接続されてい
る。
サーマル感知装置C0が閉じられると、線Oが
付勢される。線Oは冷房動作モードで熱ポンプを
作動する反転バルブへ接続されている。更に冷房
が必要となると、温度感知装置C1がその需要を
感知し、線Yを付勢する。線Yは常開接点R1-1
常閉接点R1-2へ接続されている。更に、線Yは常
開霜取りサーモスタツトDFTへ接続されてい
る。
トランス40からの電力は線Rを介してフアン
スイツチ102へ与えられる。またシステムスイ
ツチ102は2つのスライドバーを有し、該バー
の働きによつて種々の線を接続するようになつて
おり、装置がオン位置に置かれている場合には、
該スライドバーが上方に1つの位置だけ動かさ
れ、該システムスイツチの右側スライドバーが線
Rに接続されている端子と係合する。したがつ
て、電力が線RからH-1とH-2へ与えられると共
にC0とC1へも与えられる。この位置で、加熱の
要求が感知されるとH-1が閉じられ線Yを付勢す
る。次に第2段の加熱が要求されると、H2が閉
じ線W2を付勢し、これによつて加熱を行なう。
冷却モードにおいては、高めの温度が感知され
ると、サーモスタツトC0が閉じ線Oを付勢し、
これによつて反転バルブを付勢し、加熱へとモー
ドを切換える。そして更に温度が上がると、サー
モスタツトC1が閉じ線Yを付勢し、これによつ
て冷凍機のコンプレツサを係合させる。
システムスイツチ102のオン・オフ位置が図
示のオフ位置にあるスイツチを示し(線Rに接続
されていない)そして該スイツチが1つの位置だ
け上方に動かされると線Rに接続され、オン位置
になる。
装置の屋内部では、線Oは常閉接点R9-1へ接続
され、このR9-1はリレーR1へ接続されている。
線Rは常閉接点R8-1へ接続され、このR8-1は常閉
接点R7-1へ接続されている。このR7-1は常開接点
R1-4へ接続され、このR1-4はオフピーク冷却付属
物のアクアスタツトA3へ接続されている。
屋内部では配線Yは常閉接点R1-2へ接続され、
このR1-2はリレーR2へ接続されたアクアスタツ
トA1へ接続されている。常閉接点R1-2アクアス
タツトA2へ接続されており、このA2はリレーR4
とリレーR3へ接続された常閉接点R2-1へ接続さ
れている。常開接点R1-1はオフピーク冷却付属物
のアクアスタツトA5と常閉接点R7-2へ接続され
ている。R7-2接点はリレーR8と常開接点R8-2
接続されており、R8-2は凍結防止器FRの1端と
常開接点R9-2へ接続されている。常閉位置にある
凍結防止器は線Rへ接続された常開接点R10-2
と、常開接点R9-2と、常閉接点R1-3へ接続された
常開接点R3-1へ接続され、このR3-1は常閉接点
R2-1リレーR3へ接続されている。凍結の危険性
がある場合にのみ接触する凍結防止器の端子は
R4リレーとA2アクアスタツトへ接続されてい
る。
屋内部のうちのものを続けると、線Rは常開接
点DFRを介して常閉接点R2-3、常開接点S1-2、常
開接点S2-2へ接続されたW2線へ接続されてい
る。線Rはまた反転バルブソレノイドへ接続され
た常開接点DFR−2へ接続されている。
低圧スイツチへ接続された線は、また常開霜取
りサーモスタツトDFTを介して霜取りサーモス
タツトリレーDFTRとR9リレーへ接続されてい
る。屋外コイルはその中に取付けられた霜取りス
イツチがあり、屋外コイルの温度を感知してい
る。更に、屋外コイルは屋外フアンモータOFM
へ接続された屋外フアンリレー接点OFR−1が
あり、屋外フアンリレーが閉じられると、屋外フ
アンモータが作動されるようにしている。線間電
圧はL1とL2を介して屋外コイルへ与えられる。
オフピーク冷却付属物は屋内部へいろいろ接続
されている。クロツクが屋内部の線Rと連続動作
のための共通点へ接続されている。アクアスタツ
トA3は常開リレー接点R1-4とアクアスタツトA4
へ接続されており、このA4はクロツク接点Clock
―1と共へ戻り接続されたリレーR10へ接続され
ている。更にオフピーク冷却付属物内では、アク
アスタツトA5が常閉リレー接点R7-2と常開リレ
ー接点R1-1およびリレーR7間に接続されてい
る。
コンプレツサ部内で線間電圧はL1とL2を介し
てクランク室ヒータCHおよび常開コンプレツサ
リレー接点CR−1を介してコンプレツサモータ
COMPへ与えられる。更に、霜取りタイマーDT
が常開コンプレツサリレー接点CR−1とコンプ
レツサモータへ接続され、コンプレツサモータは
常開霜取りタイマー接点DT−1、常開霜取りリ
レー接点DFR−3、常閉霜取りリレー接点DFR
−4および屋外フアンリレーOFRへ接続されて
いる。霜取りタイマー接点DT−1は常閉霜取り
タイマー接点DT―2へ接続されているがこのDT
−2は霜取りリレーDFRへ接続されている常開
位置で霜取りリレー接点DFTR―1へ接続されて
いる。常開霜取りリレー接点DFR−3は常閉霜
取りリレー接点DFR4、常開霜取りタイマー接
点DT―1および常閉霜取りタイマー接点DT―2
へ接続されている。
線間電圧がL1とL2を介して装置のソーラ部へ
与えられる。その中で、常閉位置にあるリレー接
点R1-5は共通およびリレーR6へ接続されている
温度偏差制御装置TDへ接続されている。更に、
常開接点R7-3,R2-2,R4-1およびR10-1はすべ
て、三重―XポンプモータTXRへ並列に接続さ
れ、これらのセツトの接点のいずれかが閉じられ
ると、三重―Xポンプが作動される。またその中
には、常開リレー接点R6-1が含まれており、この
R6-1は熱交換ポンプモータHXPおよび収集器ポ
ンプモータCPの両方へ接続されており、リレー
R6が付勢されると、熱交換ポンプおよび収集器
ポンプの双方が作動されるようになつている。サ
ーモスタツトが冷却モードに置かれると、サーマ
ル感知装置C0が閉じられたとき、線Oが付勢さ
れる。そうすると、電流が常閉接点R9-1からリレ
ーR1へ与えられる。また、電流が常開霜取りリ
レー接点DFR―2と反転バルブのソレノイド
RVSへ与えられ、反転バルブが冷却モード動作
に付勢される。屋内温度が更に高くなると、冷却
サーモスタツトスイツチC1が閉じ、線Yが付勢
される。リレーR1が付勢されているので、常閉
接点R1-2が開き、接点R1-1が閉じる。
リレーR7が付勢されておらず貯水タンクの流
体が温度感知装置A5で感知された温度レベル
が、代表的には15.5℃以下でないことを示してい
るとすると、常閉接点R7-2は閉じられたままとな
り、リレーR8が付勢される。リレーR8が一度、
付勢されると、常開接点R8-2は閉じられ、凍結防
止器FRを介して電流が流れる。線Yは次いで低
圧スイツチLPSを介してコンプレツサリレーCR
を付勢し、コンプレツサリレー接点CR−1が閉
じられ、コンプレツサモータが付勢される。した
がつて、装置は冷却モード動作で熱ポンプを作動
する。屋内フアンは、フアンスイツチおよび屋内
フアンリレーIFRを介して作動され、このIFRは
フアンモータへ接続された常開フアンリレー接点
FR―1を閉じるように作動する。
オフピーク冷房が利用され、冷水が貯水タンク
内に蓄えられると、通常約15.5℃で閉じられる温
度感知装置A5が常開接点R1-1を介してリレーR7
を付勢するように働く。接点R1-1が、第1ステツ
プ冷却が感知されていると閉じられるのでR7
付勢される。R7リレーが付勢されると、常閉接
点R7-2が開き、リレーR8が付勢されないように
している。R7リレーが付勢されると、常開接点
R7-3が閉じられ、三重―Xポンプを付勢して、貯
水タンクからの冷水が室内を冷房するための屋内
ソーラコイルへ循環されるようにしている。
暖房動作モードにおいては、温度感知装置H1
内で室内の空気の温度が降下すると線Yが閉じら
れる。線Oが付勢されていないので、リレーR1
は付勢されず、したがつて常開リレー接点R1-1
開らいたままとなり、常閉リレー接点R1-2は閉じ
たままとなる。温度感知装置A1がタンク中の流
体の温度が所定レベル例えば48.8℃を超えている
のを感知すると、リレーR2が常閉接点R1-2を介
して付勢される。リレーR2が一度付勢される
と、常閉リレー接点R2-3は開となり、電気抵抗加
熱動作を防止し、常開接点R2-2が閉じられ、三重
―Xポンプ動作を開始する。流体貯蔵媒体の温度
が温度感知装置A1の所定レベル以下になると常
閉接点R2-1が閉じたままとなり、リレーR3が付
勢される。
リレーR3が一度付勢されると、電流が常閉接
点R2-1から常閉接点R1-3を介し、常開接点R3-1
今閉じた接点を介してコンプレツサリレーへ流
れ、コンプレツサを暖房動作モードにしている。
線Oが付勢されていないので、反転バルブのソレ
ノイドは熱ポンプに対するモード動作のために暖
房位置にある。同時に、流体貯蔵タンクの温度レ
ベルが温度感知装置A2によつて判定されるよう
に、第2の所定レベル、すなわち、32.2℃以上で
ある場合には、R4が付勢される。リレーR4が付
勢されると、常開接点R4-1が閉じられ、三重―X
ポンプが作動される。
上記湯貯蔵と熱ポンプ加熱の組合わせが所望の
温度レベルで室内を維持することができる場合に
は、空調領域の温度は、温度感知装置H2が閉じ
られるまで降下しつづける。温度感知装置H2
閉じられると、線W2が付勢され、電気抵抗加熱
が逐次行なわれ、室内の負荷に適合させる。R2-3
接点が常閉位置にあつたものが付勢されているリ
レーR2によつて開かれ、湯が第1の所定温度レ
ベル以上の温度で得られることを示した場合に
は、電気抵抗ヒータは付勢されない。湯が得られ
ない場合には、R2-3接点は閉じられたままとな
り、シーケンスリレーR1は閉じられる。一度シ
ーケンスリレーS1が閉じられると、S1-1接点は閉
じられ、電気ヒータEHを付勢する。所定時間
後、暖房が温度感知装置H-2によりまだ要求され
る場合には、シーケンスリレーS1が常開接点S1-2
をオンにし、S1-2はシーケンスリレーS2を付勢す
る。このときに、S2-1接点は閉じ、電気ヒータ
EH2を付勢する。H-2感知装置が開いたままで
あると、シーケンスリレーS2が閉じ、S2-2接点が
閉じ、シーケンスリレーS3が付勢される。シーケ
ンスリレーS3は次いで接点S3-1を閉じ、電気抵抗
ヒータEH3がオンし暖房需要を満す。
オフピーク冷却に対しては、パワーは線Rを介
してトランスT1からクロツク装置T1へ与えら
れ、このクロツク装置は共通に接続され、クロツ
ク装置が連続して付勢されるようにしている。パ
ワーはまた常閉接点R8-1を介して与えられるが、
R8-1はリレーR8が付勢され現在冷房が必要とさ
れていることを示す場合には、開くが、それはま
た常閉接点R7-1を介して行なわれ、R7-1は冷房の
必要性が感知された場合には開かれ、タンク中の
流体の温度は所定レベル、すなわち15.5℃以下で
あり、冷房の要求が感知されたときのみに閉じる
常開接点R1-4を介して行なう。
冷房の要求が感知されると、パワーが温度感知
装置A3へ与えられ、このA3は安全装置として働
き、貯水タンクの水の温度が1.6℃以下に下ると
オフピーク冷房動作を遮断する。貯水タンクの温
度が1.6℃以下であると、何らの別の冷房も行な
われない。1.6℃以上の場合で種々の接点および
アクエスタツトA3が閉じられると、電流が温度
感知装置A4へ与えられる。温度感知装置A4は、
54.4℃のような所定の温度で開くようにプリセツ
トされており、貯水タンクの流体が加熱される際
にシステムはオフピークモードでは作動しない。
クロツク接点Clock―1は温度感知装置A4および
リレーR10へ接続されており、リレーR10が適当な
オフピーク時間区間で付勢されるが、その場合は
温度感知装置A3とA4が閉じられている場合であ
る。リレーR10は付勢されると接点R10-1を閉じ、
このR10-1は三重―Xポンプを作動し凍結防止器
FPへパワーを与える接点R10-2を閉じる。温度感
知装置A5が流体貯蔵タンク流体の冷却体の存在
を(15.5℃以下)感知すると、温度感知装置A5
介してリレーR7を付勢することによつて、室内
への冷房を与えることができる。
凍結防止器FPが設けられており、これは流体
貯蔵タンクからの流体が屋内ソーラコイルでは凍
結しないようにしている。屋内ソーラコイルの温
度が1.6℃のような所定レベル以下に達すると、
凍結防止器はリレーR4を付勢し、このR4は三重
―Xポンプを作動し、屋内ソーラコイルを介して
水を循環させ、装置が冷房動作モードにある場合
に終了される。
霜取り動作に対しては、霜取りタイマーはコン
プレツサ部に設けられており、周期的にDT−1
霜取りタイマー接点が閉じられ、DT−2霜取り
タイマー接点が僅かの間閉じられて、霜取りサー
モスタツトリレー接点が付勢されている霜取りサ
ーモスタツトリレーによつて閉じられると、霜取
りリレーが付勢される。霜取りリレーが付勢され
ると、DFR−3常開接点が閉じられ、DFR常閉
接点が開き、屋外フアンリレーは作動されない。
一度、屋外フアンリレーが脱勢されると、屋外フ
アンモータは霜取り中は作動できない。霜取りサ
ーモスタツトDFTが屋外コイルに隣接して設け
られており、コンプレツサが作動されている際
に、線Yは霜取りサーモスタツトへパワーを送
る。霜取りサーモスタツトが閉じると、霜取りサ
ーモスタツトリレーDFTRとR9が付勢される。
霜取りタイマーは、霜取りサーモスタツトリレ
ーが付勢されている場合に霜取りタイマー接点
DT―1,DT―2双方が閉じられる期間中に霜取
りリレーを付勢するように作用する。所定の時間
後に、霜取りタイマーDTは常開接点DT―2を開
いて、閉コンプレツサリレー接点CR―1から今
閉じられた接点DFR―3を介し、常閉接点DT―
2を介し、今閉じられた接点DFTR―1を介して
霜取りリレーへの形成された回路が遮断される。
霜取りの間にDFR―1とDFR―2接点が閉じら
れる。DFR―2接点が閉じられることによつて
反転バルブソレノイドRVSを付勢するように作
用して、装置が冷房動作モードで作動し、屋内熱
交換機から屋外熱交換機へと熱の供給を行なう。
DFR―1接点が閉じられると電気抵抗ヒータを
付勢するように働き、熱を冷房すべき室内へ与え
る。勿論、電気抵抗ヒータは、湯タンクで十分な
熱が得られる場合にリレーR2が付勢されるよう
には付勢されない。
システムが加熱モードにあるので、温水タンク
内に利用可能な十分な熱がある場合には、リレー
R2が付勢されたままとなり、したがつて接点
R2-2が閉じられたままになり、三重Xポンプを付
勢して温水が室内ソーラコイルへ与えられる。
熱交換ポンプと、ソーラ収集器および流体貯蔵
タンク間の熱の移転を行なうように働く収集器ポ
ンプは、リレーR6が付勢され常開リレー接点
R6-1を閉じる際に、付勢される。温度差制御装置
TDは常閉リレー接点R1-5を介して接続されてい
るので、ソーラ収集器中の流体と流体貯蔵タンク
の流体の温度との間の温度差が所定レベルを超え
る場合に付勢される。代表的な動作に対する差は
−6.6℃であろう。温度差装置の前の常閉接点
R1-5を設けることによつて、熱交換機と収集ポン
プは、装置が冷却動作モードにある場合には作動
されない。
したがつて収集器からの高温が、オフピーク冷
却中に発生された貯蔵タンク中の冷水と混合され
うる。
本発明による上記の回路および装置は特定しか
つ詳細に述べられた。上記制御回路を変更して熱
ポンプおよびソーラシステムを制御するように設
計された制御システムの種々の特質に合致させ、
室内に暖房および冷房を与えることも本発明の範
囲内である。種々の変更や改善も本発明の精神と
範囲内で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はソーラおよび熱ポンプ組合わせ空調シ
ステムのブロツク図であり、第2図はソーラおよ
び熱ポンプ組合わせ空調システム用の制御回路の
配線図であり、第3図は、第2図の配線図の屋内
部の配線図であり、第4図は第2図の配線図のサ
ーモスタツト部の配線図であり、第5図は第2図
の配線図のオフピーク冷却付属物の配線図、第6
図は第2図の配線図の屋外部の配線図、第7図は
第2図の配線図のコンプレツサ部の配線図、第8
図は第2図の配線図のソーラ部分の配線図であ
る。 10…屋外コイルアツセンブリ、12…熱ポン
プコンプレツサ部、14…屋内装置、16…三重
―Xコイル、21…サーモスタツト、18…屋内
フアン、20…制御装置、22…電気ヒータ、2
6…貯水タンク、32…貯水槽、30…熱交換
機、34…制御装置、38…収集器ポンプ、36
…ソーラ収集器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 室内の暖冷房用ソーラ補助熱ポンプ装置であ
    つて、太陽エネルギーで熱交換水を加熱するソー
    ラ収集装置36と;熱交換水を貯水する貯水槽と
    して働く貯水タンク26と;前記熱交換水との間
    で熱の移転を行なう屋内ソーラコイルを含む三重
    ―Xコイル16と;前記三重―Xコイル16との
    熱交換連絡を行なう屋外コイル10、コンプレツ
    サ12、および前記屋外コイルを介して前記冷媒
    の流れ方向を反転する手段とを有する冷媒循環用
    可逆型熱ポンプ装置と;前記ソーラ収集装置、貯
    水タンクおよび屋内ソーラコイル間で熱交換水を
    循環させる手段24と;サーモスタツト21を有
    すると共にソーラシステムの前記熱ポンプ装置の
    動作を制御する制御装置20とを備え、前記熱ポ
    ンプ装置は更に(イ)サーモスタツトから室内への要
    求された熱を、熱交換水を屋内ソーラコイルへ循
    環することによつて供給するか、または暖房動作
    モードで熱ポンプを付勢して屋内ポンプコイルか
    その組合わせに対して前記冷媒を供給することに
    よつて付勢する加熱手段R2,R3,R4と;(ロ)補足
    加熱手段EH―1,EH―2,EH―3)と;(ハ)サ
    ーモスタツトからの要求にもとづいて室内から熱
    を除くように付勢する冷却手段R8と;(ニ)冷房動
    作モードで熱ポンプを作動させることによつて屋
    外熱ポンプコイルへ熱を与える霜取り手段DFR
    と、(ホ)適当な温度条件で屋内熱ポンプコイルへ熱
    を供給するのに用いられている前記屋内ソーラコ
    イルを介して熱交換水を循環させる手段を作動し
    その中で熱交換水が凍結しないように防止する凍
    結防止装置FPと;(ヘ)ソーラ収集装置中の熱交換
    水の温度が貯水タンク中の熱交換水の温度よりも
    大であるときに前記ソーラ収集装置と貯水タンク
    との間で熱交換水を循環させる手段を作動させる
    温度差装置TDと;(ト)オフピーク冷却手段R10
    A3,A4,A5とを備えていることを特徴とする上
    記ソーラ補助熱ポンプ装置。 2 特許請求の範囲第1項記載のソーラ補助熱ポ
    ンプ装置において、前記制御装置は貯水タンク中
    の熱交換水の温度が第1の所定レベルを超えた際
    屋内ソーラコイルと貯水タンクとの間の熱交換水
    を循環させる手段TXPを作動させる第1の温度
    感知装置A1と、前記貯水タンク中の熱交換水の
    温度が第2の所定レベルを超えた際に屋内ソーラ
    コイルと貯水タンクとの間の熱交換水を循環させ
    る手段を作動させる第2の温度感知装置A2と、
    前記貯水タンク中の熱交換水の温度が前記第1の
    所定レベル以下になつた際、熱ポンプを作動させ
    る第1のリレー手段R3と、前記貯水タンク中の
    熱交換水の温度が前記第1の所定レベル以下とな
    りかつ屋内ソーラコイルが屋内熱ポンプコイルと
    共に室内に十分な熱を与えていない場合には前記
    補足加熱手段EH―1,EH―2,EH―3を付勢
    する手段H―2とを備えていることを特徴とする
    上記ソーラ補助熱ポンプ装置。 3 特許請求の範囲第1項に記載のソーラ補助熱
    ポンプ装置において、前記霜取り手段は屋外熱ポ
    ンプコイルと連絡している霜取りサーモスタツト
    DFTと;該サーモスタツトに接続された霜取り
    リレーDFTRと;霜取りが必要であるかどうかを
    確認する周期的に試験するための霜取りタイマー
    DTと;霜取りタイマー接点と霜取りサーモスタ
    ツトリレー接点とに接続され暖房動作モードへ反
    転させる手段RVSを切替え、貯水タンクの熱交
    換流体温度が第1の所定温度レベル以下である場
    合に補足加熱手段を付勢する霜取りリレーDFR
    と;貯水タンク中の流体が適正な温度レベルにあ
    る際に熱交換流体を循環させ熱交換流体を屋内ソ
    ーラコイルへ供給するようにする手段を付勢する
    第2のリレー手段R4とを備えていることを特徴
    とする上記ソーラ補助熱ポンプ装置。 4 特許請求の範囲第1項記載のソーラ補助熱ポ
    ンプ装置の前記制御装置には、更に前記屋内ソー
    ラコイル16中の熱交換流体を熱ポンプシステム
    により冷却し貯水槽26中の冷却された熱交換流
    体を貯蔵し屋内ソーラコイルを介して冷却された
    熱交換流体を循環させることによつて以後の時間
    で冷却を行なうオフピーク冷却手段R10,A3
    A4,A5を備えていることを特徴とする上記ソー
    ラ補助熱ポンプ装置。 5 室内の暖冷房用ソーラ補助熱ポンプ装置であ
    つて、太陽エネルギーで熱交換水を加熱するソー
    ラ収集装置36と;熱交換水を貯水する貯水槽と
    して働く貯水タンク26と;前記熱交換水との間
    で熱の移転を行なう屋内ソーラコイルを含む三重
    ―Xコイル16と;前記三重―Xコイルとの熱交
    換連絡を行なう屋外コイル10、コンプレツサ1
    2、および前記屋外コイルを介して前記冷媒の流
    れ方向を反転する手段とを有する冷媒循環用可逆
    型熱ポンプ装置と;前記ソーラ収集装置、貯水タ
    ンクおよび屋内ソーラコイル間で熱交換水を循環
    させる手段24と;サーモスタツト21を有する
    と共にソーラシステムの前記熱ポンプ装置の動作
    を制御する制御装置20とを備え、前記熱ポンプ
    装置は更に(イ)サーモスタツトから室内への要求さ
    れた熱を、熱交換水を屋内ソーラコイルへ循環す
    ることによつて供給するか、または暖房動作モー
    ドで熱ポンプを付勢して屋内ポンプコイルかその
    組合わせに対して前記冷媒を供給することによつ
    て付勢する加熱手段R2,R3,R4と;(ロ)補足加熱
    手段EH―1,EH―2,EH―3と;(ハ)サーモス
    タツトからの要求にもとづいて室内から熱を除く
    ように付勢する冷却手段R8と;(ニ)冷房動作モー
    ドで熱ポンプを作動させることによつて屋外熱ポ
    ンプコイルへ熱を与える霜取り手段DFRと、(ホ)
    適当な温度条件で屋内熱ポンプコイルへ熱を供給
    するのに用いられている前記屋内ソーラコイルを
    介して熱交換水を循環させる手段を作動しその中
    で熱交換水が凍結しないように防止する凍結防止
    装置FPと;(ヘ)ソーラ収集装置中の熱交換水の温
    度が貯水タンク中の熱交換水の温度よりも大であ
    るときに前記ソーラ収集装置と貯水タンクとの間
    で熱交換水を循環させる手段を作動させる温度差
    装置TDと;(ト)オフピーク冷却手段R10,A3
    A4,A5とを備えている前記ソーラ補助熱ポンプ
    装置の動作を制御する方法であつて、室内と貯水
    タンク間の熱エネルギーを移転するために貯水タ
    ンクと屋内ソーラ熱交換器間の熱交換水をポンピ
    ングする段階と;所定の温度差が感知された際、
    ソーラ収集器からタンクへ熱を移転するように前
    記収集器と貯水タンク間で熱交換水を循環する段
    階と;サーモスタツトの要求にしたがつて屋内ソ
    ーラ熱交換動作、屋内熱ポンプ熱交換動作、ある
    いはその組合わせを選択する段階と;適当なサー
    モスタツト要求にしたがつて室内から熱を除去す
    るように冷却手段を付勢する段階と;冷房動作モ
    ードにおいて熱ポンプを作動させることによつて
    屋外熱交換器を霜取りする段階と、貯水タンク中
    の熱交換水の温度レベルにもとづいて屋内ソーラ
    熱交換器から屋内熱ポンプ熱交換器へ熱が与えら
    れており;前記流体の温度レベルがその凍結温度
    に近づく際屋内ソーラ熱交換器中の熱交換水の温
    度を感知して前記ポンピング段階を開始させる段
    階と、からなることを特徴とする上記ソーラ補助
    熱ポンプ装置の制御方法。
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