KR100944590B1 - Heat pump hot water supply device - Google Patents
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Abstract
히트 펌프 급탕 장치에서 탕 끊김이 없고, 급탕의 사용 패턴에 관계없이 에너지 효율을 향상시킨다. 히트 펌프 급탕 장치(100)는, 히트 펌프 냉매 회로(90)와, 히트 펌프 냉매 회로에서 가열된 물을 저탕하는 저탕 탱크(21)를 구비한다. 히트 펌프 냉매 회로에서 발생한 탕과 저탕 탱크에 저장한 탕은, 급탕 단말(19, 36a)에 공급 가능하다. 히트 펌프 냉매 회로를 운전하여, 발생한 탕을 급탕 단말에 공급할 때에, 급탕 단말로의 공급 정지가, 히트 펌프 냉매 회로를 운전 개시하고 나서 소정 시간 내이면, 히트 펌프 냉매 회로의 운전을 계속한다. 그리고, 히트 펌프 냉매 회로에서 가열된 물을 저탕 탱크에 저탕한다.There is no hot water break in the heat pump hot water supply device, and energy efficiency is improved regardless of the usage pattern of the hot water supply. The heat pump hot water supply device 100 includes a heat pump refrigerant circuit 90 and a water storage tank 21 for storing water heated by the heat pump refrigerant circuit. The hot water generated in the heat pump refrigerant circuit and the hot water stored in the hot water storage tank can be supplied to the hot water supply terminals 19 and 36a. When the heat pump refrigerant circuit is operated and the generated hot water is supplied to the hot water supply terminal, if the supply stop to the hot water supply terminal is within a predetermined time since the operation of the heat pump refrigerant circuit starts, the operation of the heat pump refrigerant circuit is continued. Then, the water heated in the heat pump refrigerant circuit is stored in the storage tank.
히트 펌프, 급탕 장치, 냉매 회로, 급탕 단말, 저탕 탱크 Heat pump, hot water supply device, refrigerant circuit, hot water supply terminal, water storage tank
Description
본 발명은, 히트 펌프식 급탕 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump type hot water supply device.
히트 펌프 급탕 장치는, 저탕식 히트 펌프 급탕 장치와 순간식 히트 펌프 급탕 장치로 대별된다. 종래의 저탕식 히트 펌프 급탕 장치의 예가 특허문헌 1에 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 히트 펌프 급탕 장치의 가열 능력은, 4.5 내지 6㎾ 정도이고, 심야 시간대에 저렴한 야간 전력을 이용하여, 65 내지 90℃의 고온탕으로 끓어 오른다. 그리고 끓어 오른 고온의 탕을, 용량 300 내지 480L의 저탕 탱크에 저장하고 있다. 낮의 급탕시에는, 저탕 탱크에 저장한 고온탕에 물을 혼합하여 사용한다.The heat pump hot water supply device is roughly divided into a low temperature type heat pump hot water supply device and an instantaneous heat pump hot water supply device. Patent Document 1 describes an example of a conventional low temperature type heat pump hot water supply device. The heat capacity of the heat pump hot water supply apparatus described in this publication is about 4.5 to 6 kW, and boils in a hot water of 65 to 90 ° C. using inexpensive night power at night time. The hot water boiled is stored in a storage tank having a capacity of 300 to 480 liters. At the time of hot water supply, water is mixed and used for the hot water stored in the storage tank.
종래의 순간식 히트 펌프 급탕 장치의 예가, 특허문헌 2에 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 히트 펌프 급탕 장치에서는, 급수관으로부터 도입된 물을 수 열교환기에서 승온하고, 그대로 사용 단말에 급탕하여, 대형의 저탕 탱크를 필요로 하지 않고 있다. 그리고, 히트 펌프 회로의 운전 개시 직후의 압력 조건이 안정될 때까지는, 물을 따뜻하게 하기에 충분한 응축열을 발생시킬 수 없기 때문에, 상승의 단시간만 소형의 급탕 탱크에 저장한 탕에 수 열교환기로부터의 물을 혼합하여 급탕하고 있다.
종래의 순간식 히트 펌프 급탕 장치의 다른 예가, 특허문헌 3에 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 히트 펌프 급탕 장치는, 응답성과 안정성을 양립한 급탕을 가능하게 하기 위해서, 히트 펌프 사이클의 방열기의 냉매 유로와 열교환하는 수류로를 구비한 열교환기에서의 소정 가열량을 설정하는 부하 설정 수단과, 이 부하 설정 수단의 설정값에 따라 열교환기의 가열량을 제어하는 가열 제어 수단을 가진다.Another example of the conventional instantaneous heat pump hot water supply device is described in
[특허문헌 1] 일본 특개 2005-147608호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-147608
[특허문헌 2] 일본 특개 2003-279133호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-279133
[특허문헌 3] 일본 특개 2003-240344호 공보[Patent Document 3] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-240344
상기 특허문헌 1에 기재된 저탕식 히트 펌프 급탕 장치에서는, 미리 가열하여 저탕한 고온탕을 사용하기 때문에, 동일 탕량을 소비하는 것이라면, 급탕 패턴에 따라 에너지 효율이 변화하는 일은 없다. 이는, 에너지 효율과 급탕 패턴이 독립의 관계에 있기 때문이다. 그 결과, 화장실과 같은 짧게 끊기는 급탕 패턴이라도, 목욕물 채움과 같은 연속 급탕이 긴 급탕 패턴이라도, 급탕의 에너지 효율은 동일해진다. 저탕 탱크에 저장한 고온탕을 다 사용하는 경우에는, 급탕 개시부터 급탕 정지까지의 시간에 관계없이, 에너지 효율을 거의 일정하게 한 사용법이 가능하다. 그러나, 저탕 탱크의 탕을 다 사용하면, 급탕 장치의 가열 능력이 작기 때 문에, 바로는 끓어 오르게 할 수 없고, 탕 끊김이 발생한다.In the low-temperature type heat pump hot water supply apparatus described in Patent Document 1, since the hot water is heated and preheated and used, the energy efficiency does not change depending on the hot water pattern if the same amount of hot water is consumed. This is because energy efficiency and the hot water supply pattern are independent. As a result, the energy efficiency of hot water supply becomes the same even if it is a short hot water supply pattern like a toilet, or even a continuous hot water pattern like bath water filling is long. When the hot water bath stored in the water storage tank is used up, the usage which made energy efficiency nearly constant is possible irrespective of the time from a hot water supply start to a hot water stop. However, when the bath of a low boiling water tank is used up, since the heating capacity of a hot water supply apparatus is small, it cannot boil immediately and a water break occurs.
한편, 특허문헌 2에 기재된 순간식 히트 펌프 장치에서는, 예를 들면, 저탕식의 약 5배의 가열 능력도 가능하다. 그 결과, 탕을 사용하고 싶은 때에 필요한 만큼만 끓일 수 있음과 함께, 대형의 저탕 탱크가 불필요해지고, 소형 에너지 절약화가 가능하다. 또한, 히트 펌프에 의해 가열하는 물의 온도가 설정 온도에 도달하면, 급탕 탱크로부터의 출탕을 정지하여, 히트 펌프만으로부터 급탕하기 때문에, 연속 급탕이 가능하고, 탕 끊김의 염려가 없다.On the other hand, in the instantaneous heat pump apparatus described in
그러나, 이 특허문헌 2에 기재된 순간식 히트 펌프 급탕 장치에서는, 히트 펌프의 상승시에, 압축기로 가압하여 가열된 냉매 가스의 열이, 압축기나 수냉매 열교환기를 따뜻하게 하는 데에도 소비된다. 그 결과, 본래 필요한 급탕수로의 가열량이 감소한다. 히트 펌프의 소비 전력에 대한 수가열 능력의 비율인 COP, 소위 에너지 효율이 저하한다. 이는, 히트 펌프의 상승 상태에서 운전을 정지하는, 짧게 끊기는 급탕 패턴에서 현저해진다.However, in the instantaneous heat pump hot water supply device described in
특허문헌 3에 기재된 순간 탕비형의 히트 펌프 급탕 장치에서도, 급탕 개시 직후는, 압축기로 압축되어 고온으로 된 냉매의 열이, 압축기나 수냉매 열교환기에도 전열하고, 압축기나 수냉매 열교환기를 가온하는 데 소비된다. 그 결과, 급탕 개시 직후의 히트 펌프 급탕 장치의 COP가 저하하고, 사용자가 원하는 고온의 탕을 원하는 양만큼 급탕하는 것이 어려워진다.Even in the instantaneous boiling water type heat pump hot water supply apparatus described in
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 히트 펌프 급탕 장치에서, 탕 끊김을 방지함과 함께, 탕의 사용 패턴에 관계없 이 에너지 효율을 높게 하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to prevent hot water breakage in a heat pump hot water supply device, and to increase energy efficiency regardless of the use pattern of hot water.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 특징은, 물을 가열하는 히트 펌프 냉매 회로와, 이 히트 펌프 냉매 회로가 가열한 물을 저탕하는 저탕 탱크를 구비하고, 히트 펌프 냉매 회로에서 발생한 탕과 저탕 탱크에 저장한 탕을 급탕 단말에 공급 가능한 히트 펌프 급탕 장치에 있어서, 히트 펌프 냉매 회로를 운전하고 나서 소정 시간 경과할 때까지는 이 히트 펌프 냉매 회로의 운전을 정지시키지 않도록 제어하는 제어 장치를 설치한 것에 있다.A feature of the present invention, which achieves the above object, includes a heat pump refrigerant circuit for heating water, and a boiling water tank for storing water heated by the heat pump refrigerant circuit. A heat pump hot water supply device capable of supplying a stored hot water to a hot water supply terminal, wherein a control device is provided so as not to stop the operation of the heat pump refrigerant circuit until a predetermined time elapses after the heat pump refrigerant circuit is operated. .
그리고 이 특징에 있어서, 제어 장치는, 히트 펌프 냉매 회로를 운전하여 물을 가열하고, 탕으로서 급탕 단말에 공급을 계속하고 있는 때로서, 이 히트 펌프 냉매 회로를 운전 개시하고 나서 소정 시간 경과하기 전에 급탕 단말로의 공급이 정지되면, 이 히트 펌프 냉매 회로의 운전을 정지하지 않고 히트 펌프 냉매 회로에서 가열된 물을 저탕 탱크에 저탕하도록 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 제어 장치는, 저탕 탱크로의 저탕으로 절환되고 나서 소정 시간 경과한 때 또는 저탕 탱크의 탕의 액위가 소정 위치에 도달하면, 히트 펌프 냉매 회로를 정지하도록 하여도 된다. 또한, 상기 소정 시간을, 1분 내지 5분으로 하는 것이 좋다.In this aspect, the control device operates the heat pump refrigerant circuit to heat water, and supplies water to the hot water supply terminal as a hot water, before the predetermined time has elapsed since the operation of the heat pump refrigerant circuit started operation. When the supply to the hot water supply terminal is stopped, it is preferable to control the water heated in the heat pump refrigerant circuit to be heated in the water storage tank without stopping the operation of the heat pump refrigerant circuit. In addition, the control device may stop the heat pump refrigerant circuit when a predetermined time has elapsed since switching to a low temperature water storage tank or when a liquid level of the water temperature of the hot water tank reaches a predetermined position. Moreover, it is good to make the said predetermined time into 1 minute-5 minutes.
또한, 저탕 탱크는 복수의 탕의 유출입구를 가지고, 이 유출입구는 저탕 탱크의 상부 및 중간부에 형성되어 있고, 제어 장치는, 히트 펌프 냉매 회로에서 가열된 물의 온도에 따라 유출입구를 절환하는 것이어도 된다. 또한, 히트 펌프 냉매 회로는 냉매와 물이 열교환하는 수냉매 열교환기를 가지고, 수냉매 열교환기에 서 가열된 탕수와 저탕 탱크의 상부의 탕수를 혼합하는 탕수 혼합 밸브와, 수냉매 열교환기와 탕수 혼합 밸브와 저탕 탱크의 중간부를 접속하는 절환 밸브를 설치하고, 이 절환 밸브는, 수냉매 열교환기를 탕수 혼합 밸브에만 연통시키는 절환 위치와, 수냉매 열교환기를 저탕 탱크의 중간부에만 연통시키는 절환 위치와, 저탕 탱크의 중간부를 탕수 혼합 밸브에만 연통시키는 절환 위치를 가지는 것이 바람직하다.In addition, the water storage tank has outlets of a plurality of water baths, and the outlet water outlets are formed in upper and middle portions of the water storage tank, and the control device switches the outlet water outlets according to the temperature of the water heated in the heat pump refrigerant circuit. It may be. In addition, the heat pump refrigerant circuit has a water refrigerant heat exchanger in which the refrigerant and water exchange heat, a hot water mixing valve for mixing the hot water heated in the water refrigerant heat exchanger with the hot water at the top of the water storage tank, a water refrigerant heat exchanger and a hot water mixing valve, The switching valve which connects the intermediate part of a water storage tank is provided, This switching valve has a switching position which connects a water refrigerant heat exchanger only to a hot water mixing valve, a switching position which communicates a water refrigerant heat exchanger only to the middle part of a water storage tank, and a storage tank It is preferable to have a switching position which communicates the intermediate part of only with a hot water mixing valve.
또한, 저탕 탱크의 상부 및 중간부에 탕의 유출입구를 형성하고, 제어 장치는, 이 저탕 탱크의 탕만을 급탕할 때에는, 저탕 탱크의 상부와 중간부에 형성한 유출입구를 이용하여 저탕 탱크의 탕을 공급하는 것이 좋다. 제어 장치는, 급탕 단말로부터 탕의 사용 요구가 있으면 저탕 탱크로부터 탕을 공급하고, 미리 정한 시간 경과한 때에 사용 요구가 계속되고 있으면 히트 펌프 냉매 회로를 기동하는 것이 바람직하다. 이 미리 정한 시간을, 10초 내지 1분으로 하는 것이 좋다.In addition, when the hot water inlet of the hot water tank is formed in the upper part and the middle part of a water storage tank, and a control device hot-waters only the hot water of this water storage tank, the control apparatus uses the outflow inlet formed in the upper part and middle part of a water storage tank of a water storage tank. It is good to feed the bath. It is preferable that the control device supplies the hot water from the hot water tank when there is a use request of the hot water from the hot water supply terminal, and starts the heat pump refrigerant circuit if the use request continues after a predetermined time elapses. This predetermined time is preferably set to 10 seconds to 1 minute.
본 발명에 의하면, 히트 펌프 급탕 장치가 구비하는 압축기의 단시간 운전을 회피하였기 때문에, 히트 펌프 급탕 장치의 탕 끊김을 방지할 수 있음과 함께, 탕의 사용 패턴에 관계없이 히트 펌프 공급 장치의 에너지 효율이 높아진다.According to the present invention, since the short-term operation of the compressor included in the heat pump hot water supply device is avoided, the hot water of the heat pump hot water supply device can be prevented, and the energy efficiency of the heat pump supply device is independent of the usage pattern of the hot water. Is higher.
이하, 본 발명에 관한 히트 펌프 급탕 장치의 일 실시예를, 도면에 기초하여 설명한다. 도1 및 도2에, 히트 펌프 급탕 장치(100)의 계통도를 도시한다. 히트 펌프 급탕 장치(100)는, 히트 펌프 냉매 회로(90) 및 급수 회로(91), 급탕 회 로(92), 목욕물 채움 회로(93), 목욕물 다시 끓임 가열 회로(94), 목욕물 다시 끓임 흡열 회로(95), 탱크 재가열 회로(96)로 대별된다. 히트 펌프 냉매 회로(90)의 냉매는 이산화탄소이고, 히트 펌프 냉매 회로(90)로부터는 고온의 탕이 공급 가능하다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Example of the heat pump hot water supply apparatus which concerns on this invention is described based on drawing. 1 and 2 show a system diagram of the heat pump hot
다음에 각 회로마다 그 구성을, 이하에 설명한다. 히트 펌프 냉매 회로(90)는, 냉매를 압축하여 고온의 냉매로 하는 압축기(1), 이 압축기(1)로 압축되어 고온으로 된 냉매와 급탕을 위해서 공급된 물(급수)이 열교환하는 수냉매 열교환기(2), 이 수냉매 열교환기(2)를 나온 냉매를 감압하는 팽창 밸브(3), 이 팽창 밸브(3)를 나온 저온 저압의 냉매를 증발시키는 증발기(4)를 냉매 배관으로 접속하여 구성되어 있다.Next, the configuration is described below for each circuit. The heat pump refrigerant circuit 90 is a compressor (1) compressing a refrigerant to form a high temperature refrigerant, and a water refrigerant in which water (water supply) supplied by the compressor (1) compressed for high temperature and supplied for hot water heat exchanges. A heat exchanger (2), an expansion valve (3) for depressurizing the refrigerant exiting the water refrigerant heat exchanger (2), and an evaporator (4) for evaporating the low temperature low pressure refrigerant exiting the expansion valve (3) are connected by a refrigerant pipe. It is composed.
압축기(1)는, 인버터 제어에 의해 용량 제어가 가능하게 되어 있고, 저속(예를 들면 1000rpm)부터 고속(예를 들면 6000rpm)까지 회전 속도를 가변할 수 있다. 증발기(4)는 공기 냉매 열교환기이고, 실외 팬(5)에 의해 실외의 대량의 공기와 감압된 냉매를 열교환시킨다.The compressor 1 is capable of capacitive control by inverter control, and can vary the rotational speed from a low speed (for example, 1000 rpm) to a high speed (for example, 6000 rpm). The
수냉매 열교환기(2)는, 냉매측 전열관(2a)과 수측 전열관(2b)을 가지고 있고, 냉매측 전열관(2a)의 냉매의 흐름과 수측 전열관(2b)의 물의 흐름은 대향류로 되어 있다. 그리고, 고온 고압의 냉매와 저온의 물이 열교환한다. 즉, 수냉매 열교환기(2)의 입구에서 저온이었던 물이 수측 전열관(2b)을 통과할 때에 서서히 가열되고, 수냉매 열교환기(2)의 출구에서, 후술하는 제어 장치(120)에 의해 설정된 소정의 온도로 승온된다.The water refrigerant heat exchanger (2) has a refrigerant side heat exchanger tube (2a) and a water side heat transfer tube (2b), and the flow of the refrigerant in the refrigerant side heat transfer tube (2a) and the water flow in the water side heat transfer tube (2b) are opposed to each other. . And the high temperature high pressure refrigerant | coolant and low temperature water heat-exchange. That is, when the low temperature water passes through the water-
급수 회로(91)는, 외부로부터 상수를 받아들이기 위한 급수 금구(11), 받아들인 상수를 적정한 수압으로 조정하는 감압 밸브(12), 급수량을 측정하는 급수 유량 센서(13), 급수가 얼마만큼 수냉매 열교환기(2)에 흐르고 있는지를 측정하는 수냉매 열교환기 유량 센서(15), 수냉매 열교환기(2)측으로부터 급수 금구(11)측으로 물이 역류하는 것을 방지하기 위한 역지 밸브(14)를 가진다. 급수 금구(11)로부터 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)까지가 수배관으로 접속되어 있다.The
급탕 회로(92)는, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)으로부터 히트 펌프 급탕 장치(100)의 외부의 급탕 배관에 접속되는 급탕 금구(19)까지의 수관로와, 각 부재를 포함한다. 수냉매 열교환기(2)로부터 급탕 금구(19)의 사이에는, 수측 전열관(2b)에서 가열된 탕수를 저장하는 저탕 탱크(21)와, 수측 전열관(2b)에서 가열된 탕수와 저탕 탱크(21)에 모인 탕수를 혼합하는 데 이용하는 제1 탕수 혼합 밸브(16)와, 제1 탕수 혼합 밸브(16)를 통과한 탕수에 급수 회로(91)로부터 급수된 물을 혼합하는 데 이용하는 제2 급탕 혼합 밸브(17)와, 제2 급탕 혼합 밸브(17)를 통과한 탕수의 유량을 조정하는 유량 조정 밸브(18)가 배치되어 있다.The hot water supply circuit 92 has a water pipe path from the water side
또한, 절환 밸브(40)는, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)과 제1 탕수 혼합 밸브(16)의 사이에 설치되고, 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)와도 접속 가능하다. 또한, 저탕 탱크(21)의 상부(21a)는, 제1 탕수 혼합 밸브(16)와 접속되고, 저탕 탱크(21)의 하부(21c)는, 급수 회로(91)와 접속되어 있다.In addition, the switching
절환 밸브(40)는, 삼방 밸브이다. 절환 밸브(40)는, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)과 제1 탕수 혼합 밸브(16)만을 연통시키는, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)과 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)만을 연통시키는, 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)와 제1 탕수 혼합 밸브(16)만을 연통시키는, 것을 절환한다.The switching
절환 밸브(40)를 절환하여, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)과 제1 탕수 혼합 밸브(16)만을 연통시키는 경우에 대하여 설명한다. 제1 탕수 혼합 밸브(16)에서, 수측 전열관(2b)에서 가열된 탕수와 저탕 탱크(21)의 상부(21a)에 모인 탕수가 혼합된다. 이에 의해, 급탕 회로가 형성된다.The case where the switching
저탕 탱크(21)에는, 탱크 재가열 회로(96)의 수냉매 열교환기(2)가 미리 가열한 탕이 저장된다. 제어 장치(120)의 명령에 의해, 저탕 탱크(21)에 저장된 약 60 내지 90℃의 고온의 탕을, 수냉매 열교환기(2)로부터 공급된 탕수와 혼합하는 데, 제1 탕수 혼합 밸브(16)를 이용한다. 구체적으로는, 수냉매 열교환기(2)에서 가열된 탕수가 미리 설정된 온도로 승온될 때까지, 제1 탕수 혼합 밸브(16)로부터, 제어 장치(120)에서 설정된 소정의 온도의 탕수가 공급된다.The
또한, 사용자가 원하는 온도나 출탕량(급탕 부하)이, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 가열 능력을 초과하고 있을 때에는, 수냉매 열교환기(2)로부터 공급되는 원하는 온도에 도달하지 않은 탕수에 저탕 탱크(21)에 저장한 고온의 탕을 항상 혼합한다. 그리고, 제어 장치(120)에서 결정된 소정의 온도의 탕수를, 사용자에게 공급한다.In addition, when the user's desired temperature or hot water supply amount (hot water load) exceeds the heating capacity of the heat pump refrigerant circuit 90, the water is immersed in the hot water which does not reach the desired temperature supplied from the water
절환 밸브(40)를 절환하고, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)을 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)에만 연통시키면, 탱크 재가열 회로(96)가 형성된다. 탱크 재가열 회로(96)에 대해서는, 후술한다. 절환 밸브(40)를 절환하고, 저탕 탱 크(21)의 중간부(21b)를 제1 탕수 혼합 밸브(16)에만 연통시키면, 급탕 회로(92)가 형성된다. 이 때, 제1 탕수 혼합 밸브(16)에서는, 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)에 모인 중온의 탕수와 저탕 탱크(21)의 상부(21a)에 모인 고온의 탕수가 혼합된다.When the switching
제2 급탕 혼합 밸브(17)의 한쪽의 유입구는, 수관로(17b)에 접속되어 있다. 수관로(17b)는, 급수 회로(91)로부터 분기하여 형성되어 있다. 제2 급탕 혼합 밸브(17)에서는, 제어 장치(120)의 명령에 의해, 제1 탕수 혼합 밸브(16)에서 혼합된 탕수와 급수 회로(91)로부터 공급되는 물이 혼합된다. 제어 장치(120)는, 설정한 급탕 온도(약 35 내지 60℃ 정도)의 탕을, 급탕 금구(19)로부터 출탕하기 위해서, 제1 탕수 혼합 밸브(16)와 제2 급탕 혼합 밸브(17)의 개폐를 제어한다.One inlet port of the second hot water mixing valve 17 is connected to the
목욕물 채움 회로(93)는, 급탕 회로(92)의 유량 조정 밸브(18)와 급탕 금구(19)를 접속하는 관로(19a)로부터 분기하고 있다. 목욕물 채움 회로(93)는, 분기부(19a)로부터 욕조(36)에 탕수를 공급하기 위한 입출탕 금구(35)까지를 포함한다. 목욕물 채움 회로(93)의 배관 중에는, 주탕 전자 밸브(31) 및 플로 스위치(32), 목욕물 순환 펌프(33), 수위 센서(34)가, 순차 배치되어 있다.The bath water filling circuit 93 branches off from the
주탕 전자 밸브(31)는, 분기부(19a)로부터 욕조(36)측에 탕을 안내하는 데 이용된다. 플로 스위치(32)는, 목욕물 채움 회로(93) 중의 탕의 흐름을 검출한다. 목욕물 순환 펌프(33)는, 다시 끓일 때에 욕조(36)의 탕수를, 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)에 급수하는 데 이용된다. 수위 센서(34)는, 욕조(36)에 주탕된 탕수의 수위를 검출한다. 입출탕 금구(35)와 욕조(36)에 부착한 목욕물 순환 어댑터(36a)를, 수관로(36b)로 접속한다.The pouring
목욕물 다시 끓임 가열 회로(94)는, 욕조(36)의 탕수를 재가열하기 위한 회로이고, 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)를 가지고 있다. 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)의 2차 냉매측 전열관(29a)의 출구측에 기내 순환 펌프(23)가 접속되어 있다. 기내 순환 펌프(23)는, 수관로(29c) 내의 물을 가열하여 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)에 공급한다. 수측 전열관(2b)에서는, 물을 가열한다. 가열되어 온도 상승한 물(고온수)은, 급탕 회로(92)로부터 분기한 배관(27b) 중에 설치한 다시 끓임 전자 밸브(27)와 역지 밸브(28)를 연통한다. 여기서, 목욕물 다시 끓임 가열 회로(94)가 동작 중에는, 다시 끓임 전자 밸브(27)는 열림 상태로 되어 있다.The bath water
역지 밸브(28)를 거친 고온수는, 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)의 2차 냉매측 전열관(29a)에 유입한다. 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)에서는, 2차 냉매측 전열관(29a) 내의 고온수의 흐름과 욕조수측 전열관(29b) 내의 탕수의 흐름이, 대향류를 형성하고 있다. 욕조수측 전열관(29b) 내의 탕수와 열교환한 고온수는, 온도 저하하여 저온수로 되고, 기내 순환 펌프(23)에 유입한다. 그 후, 저온수는, 급수 회로(91)의 역지 밸브(14)의 하류측에 접속된 수관로(14b)로부터 수냉매 열교환기(2)에 되돌려진다. 이후, 목욕물 다시 끓임 운전을 계속하고 있는 동안 중, 이 목욕물 다시 끓임 가열 회로(94)를 물이 순환한다.The hot water passing through the
목욕물 다시 끓임 흡열 회로(95)는, 욕조(36) 내의 탕수를 가온하는 회로이고, 욕조(36)에 설치한 목욕물 순환 어댑터(36a)로부터, 욕조수를 입출탕 금구(35)를 통하여 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)에 안내한다. 욕조(36)로부터 꺼내진 욕조수는, 수위 센서(34)를 거쳐, 목욕물 순환 펌프(33)에 안내된다. 목욕물 순환 펌프(33)는, 욕조수를 가압하여 플로 스위치(32)를 통하여 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)에 공급한다. 이 때, 목욕물 채움 회로(93)에 설치한 주탕 전자 밸브(31)를 닫힘 상태로 하여, 욕조수를 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)에 안내한다. 욕조수는, 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)의 욕조수측 전열관(29b)을 유통할 때에 가열되고, 입출탕 금구(35)를 통하여 목욕물 순환 어댑터(36a)에 되돌려진다.Bath water re-boiling endothermic circuit 95 is a circuit for heating the hot water in the
탱크 재가열 회로(96)는, 수냉매 열교환기(2)에서 가열한 탕을 저탕 탱크(21)에 안내하는 회로이다. 절환 밸브(40)를 절환하여, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)을 제1 탕수 혼합 밸브(16)에만 연통시키는 경우에 대하여 설명한다. 이 때, 탱크 재가열 회로(96)에는, 저탕 탱크(21)와 이 저탕 탱크에 송탕하기 위한 기내 순환 펌프(23)와, 절환 밸브(40)와, 제1 탕수 혼합 밸브(16)가 포함된다. 탱크 재가열 회로(96)를 동작시킬 때에는, 목욕물 다시 끓임 가열 회로(94)가 가지는 다시 끓임 전자 밸브(27)를 닫힘으로 한다.The tank reheating circuit 96 is a circuit for guiding the hot water heated by the water
제1 탕수 혼합 밸브(16)에서, 수냉매 열교환기(2)측과 저탕 탱크(21)측을 연통시킨다. 제2 탕수 혼합 밸브(17)에서는, 제1 탕수 혼합 밸브(16)와 급수측을 차단한다. 이 상태에서, 기내 순환 펌프(23)를 운전하여, 저탕 탱크(21) 내의 물을 저탕 탱크(21)의 하부로부터 수냉매 열교환기(2)에 공급한다. 수냉매 열교환기(2)에서, 저탕 탱크(21) 내의 물을 약 60 내지 90℃의 고온수로 가열한다. 가열된 고온수는, 제1 탕수 혼합 밸브(16)를 거쳐, 저탕 탱크(21)의 상부에 되돌려진다.In the first hot
또한, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 상승시킬 때 등은, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 가열 능력이 충분하지 않다. 그래서, 수냉매 열교환기(2)가 소정의 온도 에서 물을 가열할 때까지, 목욕물 다시 끓임 가열 회로(94)를 이용하여, 예열 운전한다. 구체적으로는, 다시 끓임 전자 밸브(27)를 열림으로 하고, 제1 탕수 혼합 밸브(16)의 수냉매 열교환기(2)측과 저탕 탱크(21)를 차단한다. 제2 탕수 혼합 밸브(17)의 제1 탕수 혼합 밸브(16)와 급수측도 차단한다. 이 상태에서, 기내 순환 펌프(23)를 운전하고, 수냉매 열교환기(2)와 목욕물 다시 끓임 열교환기(29)의 사이를 물이 순환하도록 한다.Moreover, when raising the heat pump refrigerant circuit 90, etc., the heating capability of the heat pump refrigerant circuit 90 is not enough. Thus, the preheating operation is performed by using the bath water
절환 밸브(40)를 절환하여, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)을 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)에만 연통시키는 경우를, 이하에 설명한다. 이 경우의 탱크 재가열 회로(96)는, 저탕 탱크(21)와 이 저탕 탱크에 송탕하기 위한 기내 순환 펌프(23)와, 절환 밸브(40)를 포함한다. 탱크 재가열 회로(96)를 동작시킬 때에는, 목욕물 다시 끓임 가열 회로(94)가 가지는 다시 끓임 전자 밸브(27)를 닫힘으로 한다.A case where the switching
제1 탕수 혼합 밸브(16)는, 저탕 탱크(21)측과 제2 탕수 혼합 밸브(17)측을 차단한다. 이 상태에서, 기내 순환 펌프(23)를 운전하여, 저탕 탱크(21) 내의 물을, 저탕 탱크(21)의 하부(21c)로부터 수냉매 열교환기(2)에 공급한다. 수냉매 열교환기(2)에서, 저탕 탱크(21) 내의 물을 60℃보다 낮은, 예를 들면, 약 40℃의 중온수로 가열한다. 중온수는, 절환 밸브(40)를 거쳐, 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)에 되돌려진다.The first hot
또한, 중온수를 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)에 저장하는 것은, 다음과 같은 경우이다. 히트 펌프 냉매 회로(90)를 운전하여 급탕하였을 때에, 소정 시간보다 짧은 시간으로 급탕 회로(92)의 급탕 금구(19)로부터의 급탕이 정지하면, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 정지하지 않고, 수냉매 열교환기(2)에서 가열된 탕수의 송탕처를 급탕 금구(19)로부터 저탕 탱크(21)로 변경한다. 그리고, 저탕 탱크(21)에 가열된 탕수를 저탕하고, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 운전 시간을 연장한다. 이에 의해, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 상승 상태에서 운전을 정지하도록 하는, 에너지 효율이 낮은 상태에서의 사용 시간을 단축한다.In addition, storing hot water in the
예를 들면, 급탕 금구(19)로부터 42℃의 탕수가 급탕되어 있을 때에, 이 온도 상태(중온수)에서 저탕 탱크(21)에 저탕하면, 저탕 탱크(21)의 저탕 위치를 중간부(21b)로 한다. 저탕 탱크(21)의 잔탕량이 적다고 판단하면, 급탕 금구(19)로부터 급탕하고 있던 온도보다 높은 온도, 예를 들면, 60 내지 90℃의 고온수로 수냉매 열교환기(2)에서 가열한다. 그리고, 저탕 탱크(21)의 상부(21a)에 저탕한다. 이와 같이, 저탕 탱크(21)의 잔탕량에 맞춰, 공급되는 물의 수냉매 열교환기(2)에서의 가열 온도를 설정하고, 설정된 가열 온도에 따라 저탕 탱크(21)의 저탕구를 선정하고, 저탕하는 것이 바람직하다.For example, when hot water at 42 ° C. is hot water from the hot
상기 각 회로를 동작시킬 때의, 제어 장치(120)를 이용한 절환 동작에 대하여, 이하에 설명한다. 제어 장치(120)는, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 운전/정지시킨다. 또한, 압축기(1)의 회전 속도나 팽창 밸브(3)의 개도를 제어한다. 또한, 급탕 회로(92)의 탕수 혼합 밸브(16, 17), 유량 조정 밸브(18) 등의 수 관계 기기에도 제어 신호(CS)를 출력하여 제어한다. 또한, 본 실시예에 나타내는 히트 펌프 급탕 장치(100)는, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 압축기(1)의 토출측에, 압축기 토출 압력 센서(51)를 가지고 있다. 또한 히트 펌프 급탕 장치(100)는, 다수의 온도 센서를 가지고 있고, 이들은 제어 장치(120)에, 도시를 생략하였으나, 접속되어 있다.The switching operation using the
히트 펌프 냉매 회로(90)에서는, 압축기(1)의 토출측에 압축기 토출 온도 센서(50)가, 증발기(4)의 냉매 입구측에는 증발기 냉매 입구 온도 센서(52)가, 냉매 출구측에는 증발기 냉매 출구 온도 센서(53)가, 증발기(4)의 근방에는 외기 온도 센서(54)가, 각각 설치되어 있다. 급수 회로(91)에서는, 급수 금구(11)의 근방에 급수 온도 센서(60)가, 급수 라인 중으로서 수냉매 열교환기(2)의 수 입구측보다 상류에, 수냉매 열교환기 수 입구 온도 센서(61)가 각각 설치되어 있다.In the heat pump refrigerant circuit 90, the compressor
급탕 회로(92)에서는, 수냉매 열교환기(2)의 수 출구측보다 하류에 수냉매 열교환기 수 출구 온도 센서(62)가, 제1 탕수 혼합 밸브(16)와 제2 탕수 혼합 밸브(17)의 사이의 급탕 라인에 혼합 온도 센서(63)가, 제2 탕수 혼합 밸브(17)의 하류의 급탕 라인에 급탕 온도 센서(64)가, 각각 설치되어 있다. 저탕 탱크(21)에서는, 높이 방향으로 위치를 바꾸어, 복수의 탱크 온도 센서(65a 내지 65c)가 설치되어 있다.In the hot water supply circuit 92, the water refrigerant heat exchanger water
이와 같이 각종 센서를 배치한 히트 펌프 급탕 장치(100)에서는, 집 안에 배치한 도시하지 않은 리모컨을 이용하여, 사용자가 원하는 급탕 온도(Tws)를 설정한다. 제어 장치(120)는, 설정된 원하는 급탕 온도(Tws)에 기초하여, 원하는 온도의 탕이 급탕 설비로부터 급탕되도록 상기 각 밸브 등을 제어한다. 즉, 제어 장치(120)는, 제2 탕수 혼합 밸브(17)의 하류에 설치한 급탕 온도 센서(64)의 목표 온도를, 설정 급탕 온도보다 α0만큼 높은 온도(Tws+α0)로 설정한다. 제1 탕수 혼합 밸브(16)와 제2 탕수 혼합 밸브(17)의 사이에 설치한 혼합 온도 센서(63)의 목표 온도를, 이 온도보다 α1만큼 더 높은 온도(Tws+α0+α1)로 설정한다. 수냉매 열교환기 수 출구 온도 센서(62)의 목표 온도는, α2만큼 더 높은 온도(Tws+α0+α1+α2)로 설정된다.Thus, in the heat-pump hot
본 실시예에서는, 수관로에서의 방열을 고려하여, 급탕 회로(92)의 상류로 되면 될수록, 수냉매 열교환기(2)에 가까우면 가까울수록, 목표 온도를 높게 설정하고 있다. 외란 등에 의해, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)의 출구 온도나, 제1 탕수 혼합 밸브(16)로부터 유출한 탕수의 혼합 온도가 다소 변동하여도, 원하는 급탕 온도보다 약간 높게 온도 설정하고, 그 설정 온도로 되도록 제2 탕수 혼합 밸브(17)에 유입하는 탕에 혼합하는 물의 양을 제어하였기 때문에, 원하는 온도로 조정할 수 있다. 그 결과, 온도 변동이 적은 급탕을 실현할 수 있다.In the present embodiment, in consideration of the heat radiation in the water pipe passage, the target temperature is set higher as it becomes upstream of the hot water supply circuit 92 and the closer to the water
탱크 재가열 회로(96)를 동작시키는 운전 중에, 절환 밸브(40)를 절환하여, 저탕 탱크(21)의 상부(21a)로부터 저탕하는 경우에는, 수냉매 열교환기 수 출구 온도 센서(62)의 목표 온도를, 계절이나 탕의 사용량 등의 조건에 따라, 고온수의 온도인 60 내지 90℃의 범위에서 변화시킨다. 절환 밸브(40)를 절환하여, 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)로부터 저탕하는 경우에는, 수냉매 열교환기 수 출구 온도 센서(62)의 목표 온도를, 예를 들면, 약 40℃의 중온수로 설정한다.The target of the water refrigerant heat exchanger water
중온수로 온도 설정하는 것은, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 운전하여 급탕할 때이며, 소정 시간보다 짧은 시간으로 급탕 회로(92)의 급탕 금구(19)로부터의 급 탕이 종료한 경우이다. 이 경우, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 정지시키지 않고, 수냉매 열교환기(2)에서 가열된 탕수의 송탕처를, 급탕 금구(19)로부터 저탕 탱크(21)로 변경한다. 수냉매 열교환기 수 출구 온도 센서(62)의 목표 온도를 대폭으로 변경하지 않고, 급탕 금구(19)로부터 급탕되는 중온의 급탕수와 동일 정도의 온도로 설정된다. 중온수인 채로 저탕하기 때문에, 중온(예를 들면 40℃)으로부터 고온(예를 들면 60℃)으로 승온시키기 위한, 가열에 필요한 에너지를 절약할 수 있다.Setting the temperature to the warm hot water is when the hot water is supplied by driving the heat pump refrigerant circuit 90, and the hot water supply from the hot
히트 펌프 냉매 회로(90)를 동작시킬 때에는, 압축기(1)를 회전 속도 제어한다. 수냉매 열교환기(2)를 포함하는 냉매 순환계의 열 용량이 크기 때문에, 압축기(1)의 회전 속도를 변화시켜도, 수냉매 열교환기(2)의 수 출구 온도는 바로는 변화하지 않는다. 즉, 수 출구 온도의 응답 속도는 느리다. 그래서, 수냉매 열교환기(2)의 수 출구 온도와 관계하는 특성으로서, 응답 속도가 빠른 압축기(1)의 토출 압력을, 제어 목표에 이용한다. 저탕식 히트 펌프 급탕 장치에서는, 원하는 온도의 탕을 순간에 공급할 수 있지만, 순간식 히트 펌프 급탕 장치(100)에서는 히트 펌프 냉매 회로(90)의 상승 특성에, 공급 타이밍이 좌우된다.When operating the heat pump refrigerant circuit 90, the compressor 1 controls the rotation speed. Since the heat capacity of the refrigerant circulation system including the water
이하에, 순간식 히트 펌프 급탕 장치(100)의 상승 특성을 개선하는 방법을 설명한다. 압축기(1)의 토출 압력은, 수냉매 열교환기(2)의 수 출구 온도가 높으면 높을수록, 높다. 목표 토출 압력(Pd0)은, 수냉매 열교환기(2)의 수 출구 온도 목표값(Twh)(=Tws+α0+α1+α2)의 함수이고, (식 1)로 표시된다.Hereinafter, a method of improving the rising characteristic of the instantaneous heat pump hot
목표 토출 압력(Pd0)과 실제의 토출 압력(Pd)의 편차(ΔEpd(=Pd0-Pd))가 0으로 되도록, 압축기(1)의 회전 속도를 제어한다. 이 때, 예를 들면, 압축기(1)의 회전 속도를, 편차(ΔEpd) 및 (편차(ΔEpd)-전회 편차(ΔEpd))의 함수로서, 증감한다.The rotational speed of the compressor 1 is controlled so that the deviation (ΔEpd (= Pd0-Pd)) between the target discharge pressure Pd0 and the actual discharge pressure Pd becomes zero. At this time, for example, the rotational speed of the compressor 1 is increased or decreased as a function of the deviation? Epd and the deviation? Epd-the previous deviation? Epd.
히트 펌프 냉매 회로(90)를 흐르는 물의 유량이 변화하여, 실제의 토출 압력(Pd)이 목표 토출 압력(Pd0)에 도달해 있더라도, 수냉매 열교환기(2)의 수 출구 온도가 목표값으로부터 벗어나 있는 것도 예상된다. 수냉매 열교환기(2)의 수 출구 온도가 목표값에 가까워지도록, 목표 토출 압력(Pd0)을 수시 보정한다.Even if the flow rate of the water flowing through the heat pump refrigerant circuit 90 changes and the actual discharge pressure Pd reaches the target discharge pressure Pd0, the water outlet temperature of the water
즉, 원하는 유량은 사용자측의 수도 꼭지 등의 개도로 결정되고, 리모컨으로부터 원하는 급탕 온도(Tws)가 설정되기 때문에, 이들 설정 온도 및 사용 유량에 기초하여, 수냉매 열교환기(2)의 수 출구 온도 목표값(Twh)으로 되도록, 제어 장치(120)가 압축기(1)의 회전 속도를 제어한다. 또한, 팽창 밸브(3)의 개도를, 과열도 제어한다. 구체적으로는, 증발기(4)의 냉매 출구 온도와 냉매 입구 온도의 온도차인 과열도가 소정 값으로 되도록, 팽창 밸브(3)의 개도를 제어한다.That is, since the desired flow rate is determined by the opening degree of the faucet etc. on the user side, and the desired hot water supply temperature Tws is set from the remote controller, the water outlet temperature of the water
이하, 급탕 개시부터 정지까지의 일련의 운전 중에서의 히트 펌프 급탕 장치(100)의 동작에 대하여 설명한다. 급탕 금구(19)나 주탕 전자 밸브(31), 욕조 금구(37) 등에 접속된 급탕 단말에서의 탕의 사용 시간이 수십 초 정도로 짧은 경우에는, 압축기(1)를 기동하지 않는다. 그 대신에, 급탕 단말로, 저탕 탱크(21)로부터 탕을 공급한다.Hereinafter, the operation of the heat pump hot
도3에, 급탕 단말을 개폐하였을 때에, 히트 펌프 냉매 회로(90)가 어떻게 운전/정지되는지를, 타이밍 차트로 나타낸다. 도3의 (a)는, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 운전 개시로부터, 예를 들면, 180초 이상 경과한 후에 급탕 단말이 닫힌 경우이고, 도3의 (b)는, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 운전 개시부터, 예를 들면, 180초 경과하기 전에, 급탕 단말이 닫힌 경우이다. 압축기(1)의 빈번한 운전/정지로 인한 성능 저하를 방지하기 위해서, 급탕 단말이 열려도 소정 시간만큼은, 압축기(1)를 운전하지 않는다. 압축기(1)가 기동하여 히트 펌프 냉매 회로(90)가 기동하면, 모든 경우에, 급탕 단말이 닫히고 나서 소정 시간, 예를 들면, 180초 경과할 때까지, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 계속해서 운전한다.3 shows how the heat pump refrigerant circuit 90 operates / stops when the hot water supply terminal is opened and closed in a timing chart. 3A illustrates a case where the hot water supply terminal is closed after 180 seconds or more elapse from the start of operation of the heat pump refrigerant circuit 90, and FIG. 3B illustrates a heat pump refrigerant circuit ( From the start of the operation of 90), for example, before 180 seconds have elapsed, the hot water supply terminal is closed. In order to prevent performance deterioration due to frequent operation / stop of the compressor 1, the compressor 1 is not operated for a predetermined time even when the hot water supply terminal is opened. When the compressor 1 starts up and the heat pump refrigerant circuit 90 starts up, in all cases, the heat pump refrigerant circuit 90 continues until a predetermined time e.g. 180 seconds has elapsed since the hot water supply terminal was closed. Drive by
더 상세한 내용을, 이하에 설명한다. 급탕 금구(19)에 접속된 도시하지 않은 수도 꼭지가 개전되면, 수도압에 의해 급수 금구(11)로부터 유입한 상수가, 감압 밸브(12) 및 급수 유량 센서(13), 역지 밸브(14), 수냉매 열교환기 유량 센서(15), 수냉매 열교환기(2), 절환 밸브(40), 제1 탕수 혼합 밸브(16), 제2 탕수 혼합 밸브(17), 유량 조정 밸브(18), 급탕 금구(19)를 순차 거쳐, 수도 꼭지로부터 유출된다. 또한, 수냉매 열교환기(2)와 제1 탕수 혼합 밸브(16)가 연통하도록, 절환 밸브(40)를 절환한다. 이 때, 상기 급탕 라인에 설치한 급수 유량 센서(13)가 수류를 검출하고 나서, 예를 들면 30초간만큼은 히트 펌프 냉매 회로(90)의 압축기(1)를 기동하지 않는다. 급수 유량 센서(13)의 검출 시간의 길이를, 제어 장치(120)가 구비하는 도시하지 않은 타이머로 계측한다. 타이머는, 급수 유량 센서(13)에 설치되어 있어도 된다.More details will be described below. When the water tap which is not shown connected to the hot
급탕 단말에 저탕 탱크(21)로부터 탕을 공급하기 위해서는, 혼합 온도 센서(63)의 목표 온도와 저탕 탱크(21)의 중간부 탱크 온도 센서(65b)의 온도의 관계에 따라, 2가지의 공급 방법이 있다. 도4에, 도1에 도시한 것과 마찬가지의 히트 펌프 급탕 장치의 계통도를 나타낸다. 이 도4에서는, 저탕 탱크(21)의 상부(21a)에 저장한 고온의 탕수와, 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)에 저장한 중온의 탕수를 혼합하여 급탕하는 경우에 형성되는 수류로를, 굵은 실선으로 나타내고 있다. 혼합 온도 센서(63)의 목표 온도가, 저탕 탱크(21)의 중간부 탱크 온도 센서(65b)의 온도보다 높은 경우이다.In order to supply hot water from the
즉, 급탕 단말로 급탕하는 혼합 온도 센서(63)의 목표 온도는, 저탕 탱크(21)의 상부(21a)의 60 내지 90℃의 고온수보다 낮다. 그 때문에, 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)의 탕수 온도가, 혼합 온도 센서(63)의 목표 온도보다 낮으면, 저탕 탱크(21)의 상부(21a)의 탕수와 중간부(21b)의 탕수를 적절하게 혼합하면, 혼합 온도 센서(63)의 목표 온도의 탕수를 생성할 수 있다. 이 때, 절환 밸브(40)는, 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)와 제1 탕수 혼합 밸브(16)를 연통하도록, 절환되어 있다.That is, the target temperature of the mixing
저탕 탱크(21)에 저탕되는 중온수의 근원은, 2종류 있다. 하나는, 고온으로 저탕 탱크(21)에 저탕된 후, 방열에 의해 온도가 저하한 탕수이다. 또 하나는, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 운전하여 급탕하고 있을 때에, 단시간만 급탕 회로(92)의 급탕 금구(19)로부터 급탕하여 급탕이 종료한 경우이다. 이 후자의 경우에는, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 정지시키지 않고, 수냉매 열교환기(2)에서 가열된 탕수의 보낼 곳을, 급탕 금구(19)로부터 저탕 탱크(21)로 변경하고 있다.There are two types of sources of warm hot water stored in the
이들 중온수는, 그 상태에서는, 급탕수로서의 온도가 낮아, 급탕수로서 사용할 수 없다. 그러나, 고온수와 혼합하면, 유효하게 사용할 수 있다. 즉, 히트 펌프 냉매 회로(90)에서 생성한 후에 어떠한 이유로 온도가 낮은 중온으로 된 물의 열량을, 유효하게 다 사용할 수 있다. 그와 함께, 저탕 탱크(21) 내의 중온수량을 저감하였기 때문에, 탱크 재가열시에, 수냉매 열교환기(2)의 수 입구 온도를 저하시킬 수 있고, 탱크 재가열에서의 COP가 향상한다. 이 이유는, 재가열 온도가 동일하면, 수냉매 열교환기(2)의 입수 온도가 낮을수록, COP가 높아지기 때문이다.In this state, these intermediate temperature waters are low as hot water supply water, and cannot be used as hot water supply water. However, when mixed with hot water, it can be effectively used. In other words, after the heat pump refrigerant circuit 90 generates, the heat amount of the water having a low temperature for a certain reason can be effectively used up. In addition, since the amount of mesophilic water in the boiling
혼합 온도 센서(63)의 온도가 목표 온도(Tws+α0+α1)로 되도록, 제어 장치(120)가, 제1 탕수 혼합 밸브(16)의 개도를 제어한다. 그리고, 제1 탕수 혼합 밸브(16)에서, 저탕 탱크(21)의 상부(21a)의 고온탕과 중간부(21b)의 중온수를 혼합한다. 또한, 급탕 온도 센서(64)의 온도가 목표 온도(Tws+α0)로 되도록, 하류의 제2 탕수 혼합 밸브(17)에서 혼합시키는 수량을, 제어 장치(120)가 제어한다. 제2 탕수 혼합 밸브(17)에서 탕수의 혼합량이 조정되어, 수도 꼭지에는 적온의 탕이 공급된다.The
도5에, 도1과 마찬가지의 히트 펌프 급탕 장치(100)의 계통도를 도시한다. 이 도5에서는, 제어 장치(120) 및 각 센서와 제어 장치(120)의 접속 관계를 생략하고 있는데, 이들에 대해서는, 도1의 실시예와 마찬가지이다. 저탕 탱크(21)의 상부(21a)에 저장한 고온의 탕수와, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)을 통과한 급수를 혼합하여 급탕하는 수경로를, 굵은 실선으로 나타내고 있다. 본 도면은, 혼합 온도 센서(63)의 목표 온도가 저탕 탱크(21)의 중간부 탱크 온도 센서(65b)의 온도 이하인 경우에 상당한다. 절환 밸브(40)는, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)과 제1 탕수 혼합 밸브(16)가 연통하도록, 절환되어 있다.FIG. 5 shows a system diagram of a heat pump hot
혼합 온도 센서(63)의 온도가, 목표 온도(Tws+α0+α1)로 되도록, 제어 장치(120)가, 제1 탕수 혼합 밸브(16)의 개도를 제어한다. 그리고, 제1 탕수 혼합 밸브(16)에서 저탕 탱크(21)의 상부(21a)의 고온탕과 수냉매 열교환기(2)로부터 유출한 가열되지 않은 물을 혼합한다. 또한, 급탕 온도 센서(64)의 온도가 목표 온도(Tws+α0)로 되도록, 하류의 제2 탕수 혼합 밸브(17)에서 혼합시키는 수량을, 제어 장치(120)가 제어한다. 제2 탕수 혼합 밸브(17)에서 탕수의 혼합량이 조정되어, 수도 꼭지에는 적온의 탕이 공급된다.The
본 실시예에서는, 수도 꼭지 등의 급탕 단말의 사용이 30초 이내이면, 압축기(1)를 기동하지 않는다. 탱크 재가열 회로(96)를 이용한 저탕 운전으로 만든 저탕 탱크(21) 내의 탕만을 사용한다. 따라서, 수류가 검출되면, 압축기(1)를 기동하는 종래의 방법에 비하여, 압축기(1)의 사용 시간이 짧아진다. 그와 함께, 빈번한 압축기(1)의 기동/정지를 방지할 수 있다. 또한, 급탕 요구가 없을 때에, 히트 펌프 냉매 회로(90)와 기내 순환 펌프(23)를 운전하고, 발생한 탕을 저탕 탱크(21)에 저장한다. 이 때, 저탕 탱크(21)의 물은, 기내 순환 펌프(23) 및 수냉매 열교환기(2), 제1 탕수 혼합 밸브(16)의 순으로, 수경로를 순환한다.In the present embodiment, if the use of the hot water supply terminal such as the tap is within 30 seconds, the compressor 1 is not started. Only the water in the
또한 본 실시예에서는, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 운전 개시 조건으로서, 급탕 개시로부터의 소정 시간을 이용하고 있다. 그러나, 예를 들면 급탕량이 많아 서, 저탕 탱크(21)의 잔탕량이 소정량 이하, 또는, 온도 센서의 온도가 소정 값 이하로 되면, 급탕 개시부터 소정 시간 경과하고 있지 않아도, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 운전 개시를 앞당기도록 하여도 된다.In this embodiment, a predetermined time from the start of hot water supply is used as an operation start condition of the heat pump refrigerant circuit 90. However, for example, when the amount of hot water supply is large and the amount of residual water in the
급탕 단말로부터 30초 이상 계속해서 탕을 사용할 때에는, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 작동시킨다. 즉, 급수 유량 센서(13)가 수류를 검출하고 나서 30초 경과하면, 압축기(1)를 기동한다. 이 때의 수경로는, 도5에 도시한 경로와 동일하다. 절환 밸브(40)를 절환하여, 수냉매 열교환기(2)의 수측 전열관(2b)을 제1 탕수 혼합 밸브(16)에 연통시킨다.When the hot water is continuously used for 30 seconds or more from the hot water supply terminal, the heat pump refrigerant circuit 90 is operated. That is, after 30 seconds have passed since the water supply
히트 펌프 냉매 회로(90)가 상승할 때까지는, 히트 펌프 냉매 회로(90)로부터 공급되는 탕수는, 제어 장치(120)가 설정한 소정의 목표 온도에 도달해 있지 않다. 그래서, 수냉매 열교환기(2)에서 가열된 탕수와, 저탕 탱크(21)에 저장한, 예를 들면, 약 60℃의 탕을 혼합한다. 혼합 온도 센서(63)가 검출하는 온도가, 소정의 목표 온도로 되도록, 제1 탕수 혼합 밸브(16)의 개도를 조정한다.The hot water supplied from the heat pump refrigerant circuit 90 does not reach the predetermined target temperature set by the
압축기(1)를 기동하면, 시간이 경과함에 따라서, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 가열 능력이 서서히 증가한다. 그 결과, 제1 탕수 혼합 밸브(16)에서는, 수냉매 열교환기(2)측의 유량이 서서히 증가하고, 저탕 탱크(21)측의 유량이 서서히 감소한다. 사용자가 원하는 온도와 출탕량이, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 가열 능력 이하이면, 수냉매 열교환기(2)측의 온도가 소정의 온도에 도달하면, 저탕 탱크(21)측으로부터의 탕의 공급을 멈추고, 히트 펌프 냉매 회로(90)측으로부터만 연속 급탕한다.When the compressor 1 is started, the heating capacity of the heat pump refrigerant circuit 90 gradually increases as time passes. As a result, in the 1st hot
한편, 사용자가 원하는 온도와 출탕량이, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 가열 능력을 초과하고 있을 때에는, 수냉매 열교환기(2)로부터 소정의 온도에 도달하지 않은 탕수가 공급된다. 이 소정 온도에 도달하지 않은 탕수에, 저탕 탱크(21)에 저장한 고온의 탕을 혼합하여, 사용자가 원하는 온도와 출탕량의 탕이, 급탕 단말로부터 공급된다. 저탕 탱크(21)에 저장된 고온탕이 없어지면, 급탕 온도를 그대로 하여, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 가열 능력으로 공급 가능한 유량까지, 유량 조정 밸브(18)가 유량을 짠다. 이 상태에서, 히트 펌프 냉매 회로(90)로부터 급탕 단말에 연속 급탕한다.On the other hand, when the temperature and tapping quantity desired by the user exceed the heating capability of the heat pump refrigerant circuit 90, the hot water which does not reach the predetermined temperature is supplied from the water
급탕 단말이 닫힌 것을 급수 유량 센서(13)가 검출한 경우, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 운전 개시로부터의 경과 시간에서, 도3에 나타내는 바와 같이 히트 펌프 급탕 장치(100)의 동작이 상이하다. 히트 펌프 냉매 회로(90)의 운전 개시로부터 180초 이상 경과하고 있는 경우, 저탕 탱크(21)의 온도 센서(65a 내지 65c)가 검출한 탕온이 설정값 이상이면, 도시하지 않은 제어 장치(120)가 잔탕량이 많다고 판단하여, 압축기(1)를 정지한다.When the water supply
저탕 탱크(21)의 온도 센서(65a 내지 65c)가 검출한 탕온이 설정값에 못 미칠 때에는, 잔탕량이 적다고 판단하여, 재가열 회로(96)를 이용하여 재가열 운전한다. 이 때의 저탕 운전에서의 수경로를, 도6에 굵은 선으로 나타낸다. 약 60 내지 90℃의 고온수를, 저탕 탱크(21)의 상부(21a)로부터 저탕한다. 이 도6에서도, 제어 장치 및 제어 장치와 각 센서의 접속 관계를 생략하고 있는데, 이들에 대해서는, 도1에 나타낸 실시예와 마찬가지이다.When the hot water detected by the
히트 펌프 냉매 회로(90)의 운전 개시로부터 180초 경과하지 않은 경우, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 정지하지 않고, 수냉매 열교환기(2)에서 가열된 탕수의 보낼 곳을 급탕 단말로부터 저탕 탱크(21)로 변경한다. 저탕 탱크(21)에 저탕함으로써, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 운전 시간을 연장할 수 있다. 이 때, 저탕 탱크(21)의 온도 센서(65a 내지 65c)가 검출한 탕온이, 설정값에 못 미칠 때에는, 잔탕량이 적다고 판단한다. 그리고, 도6에 도시한 예와 마찬가지로, 약 60 내지 90℃의 고온수를, 저탕 탱크(21)의 상부(21a)로부터 저탕한다. 저탕 탱크(21)에 탕이 소정 높이까지 저장되면, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 정지한다.When 180 seconds have not elapsed since the start of the operation of the heat pump refrigerant circuit 90, the hot water tank for supplying hot water heated by the water
상기 이외의 경우에는, 도7에 굵은 선으로 나타내는 수경로를 형성한다. 이 경우, 중온수를 저탕 탱크(21)의 중간부(21b)로부터, 저탕한다. 수냉매 열교환기 수 출구 온도 센서(62)의 목표 온도를, 대폭으로는 변경하지 않는다. 급탕 단말로의 중온(예를 들면 42℃)의 급탕수와 동일 정도의 온도를 설정한다. 즉, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 출탕 온도에 따라, 저탕 탱크(21)의 적절한 위치에 저탕한다. 저탕 탱크(21)로의 저탕으로 절환되고 나서 소정 시간 경과한 때, 또는 저탕 탱크(21)에 탕이 소정 높이까지 저장되었을 때, 히트 펌프 냉매 회로(90)를 정지한다.In other cases, a water path shown in Fig. 7 by a thick line is formed. In this case, middle temperature water is stored from the
본 실시예에 의하면, 히트 펌프 급탕기를 상승 상태에서만 운전하여 정지한다고 하는, 에너지 효율이 낮은 운전 및 단시간 운전을 회피할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 급탕 단말이 열린 것을 급수 유량 센서(13)가 검출하고 나서 30초 경과 후에, 압축기(1)를 기동시키고 있는데, 사용자마다 압축기의 기동 시간을 변 경하여도 된다. 또한, 사용 시간대로, 이 시간을 변경하여도 된다. 또한, 학습 제어를 이용하여, 사용자의 급탕 패턴을 학습하고, 급탕 시간이 짧은 경우와 긴 경우를 통계하여, 압축기의 기동 시간을 결정하여도 된다.According to the present embodiment, it is possible to avoid the low energy efficiency operation and the short time operation that the heat pump water heater is operated by stopping only in an elevated state. In the present embodiment, the compressor 1 is started 30 seconds after the water
본 실시예에서는, 1개의 저탕 탱크(21)를 가지는 경우에 대하여 설명하였으나, 직렬로 복수개의 저탕 탱크를 접속한 경우라도, 마찬가지의 수순을 밟음으로써, 마찬가지의 효과가 얻어진다. 이 경우, 복수의 저탕 탱크를 직렬로 접속하는 배관부에, 절환 밸브(40)를 설치하는 것이 좋다.In the present embodiment, the case of having one
또한, 도1에 도시한 히트 펌프 급탕 장치(100)는, 목욕물 자동 채움 기능도 가지고 있다. 사용자가, 도시하지 않은 리모컨을 이용하여 목욕물 온도를, 예를 들면 42℃로 설정하고, 도시하지 않은 목욕물 자동 채움 버튼을 ON으로 하면, 목욕물 채움 회로(93)의 주탕 전자 밸브(31)가 열린다. 이 때, 수도압에 의해 급수 금구(11)로부터 유입한 물이, 감압 밸브(12) 및 급수 유량 센서(13), 역지 밸브(14), 수냉매 열교환기 유량 센서(15), 수냉매 열교환기(2), 제1 탕수 혼합 밸브(16), 제2 탕수 혼합 밸브(17), 유량 조정 밸브(18), 주탕 전자 밸브(31), 플로 스위치(32), 목욕물 순환 펌프(33), 수위 센서(34), 입출탕 금구(35), 목욕물 순환 어댑터(36a)를 거쳐, 가온되어 욕조(36)로 공급된다.In addition, the heat pump hot
목욕물 자동 채움에서는, 상수의 급수를 급수 유량 센서(13)가 검출한다. 그러나, 목욕물 자동 채움 버튼이 ON으로 되어 있기 때문에, 급탕 시간이 길면, 제어 장치(120)는 자동적으로 판단한다. 그래서 제어 장치(120)는, 급수 유량 센서(13)가 수량을 검출하고 나서 30초 경과하기 전에, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 압축기(1)를 기동한다.In automatic bath water filling, the water supply
여기서, 제어 장치(120)는 급수 유량 센서(13)의 유량이 소정 값으로 되도록, 유량 조정 밸브(18)의 개도를 제어한다. 히트 펌프 냉매 회로(90)가 상승할 때까지의 탕수의 온도는, 제어 장치(120)에 설정된 소정의 목표 온도보다 낮다. 그래서, 수냉매 열교환기(2)에서 가열된 탕수와, 저탕 탱크(21)에 저장한 약 60℃의 탕을 제1 탕수 혼합 밸브(16)에서 혼합한다. 그리고, 혼합 온도 센서(63)가 검출하는 온도가 목표 온도로 되도록, 제어 장치(120)가 제1 탕수 혼합 밸브(16)에서의 혼합량을 제어한다. 또한, 저탕 탱크(21)의 탕을 재가열 혹은 저탕하는 것은, 상기 급탕 단말로부터의 급탕 후와 마찬가지이다. 또한 제어 장치(120)는, 히트 펌프 냉매 회로(90)의 기동시에, 급탕 단말로부터의 급탕과 마찬가지로, 각 밸브를 절환 제어한다.Here, the
욕조(36)의 탕이 소정의 수위로 된 것을 수위 센서(34)가 검출하면, 제어 장치(120)는 주탕 전자 밸브(31)를 OFF로 한다. 리모컨은 목욕물 채움이 완료한 것을, 멜로디 등으로 알린다. 이 때, 저탕 탱크(21)에 부착한 온도 센서(65a)의 탕온이 설정값 미만이면, 잔탕량이 적다고 제어 장치(120)는 판단한다. 그리고, 재가열 회로(96)를 이용하여, 재가열 운전한다. 온도 센서(65a)의 탕온이 설정값 이상이면, 잔탕량이 많다고 제어 장치(120)가 판단하고, 압축기(1)를 정지시킨다.When the
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 급탕을 개시하고 나서 소정 시간 경과한 후에 압축기를 기동하기 때문에, 단시간만의 급탕에서의 히트 펌프 냉매 회로의 기동을 회피할 수 있고, 에너지 효율이 낮은 상승 운전의 운전 시간을 저감 할 수 있다. 또한, 히트 펌프 냉매 회로를 이용하여 급탕 단말에 급탕할 때에, 소정 시간보다 짧은 시간으로 급탕 단말로의 급탕이 종료하면, 히트 펌프 냉매 회로를 정지시키지 않고, 저탕 탱크로의 저탕 운전으로 이행함으로써, 히트 펌프 냉매 회로의 단시간 운전을 회피할 수 있다. 따라서, 히트 펌프 급탕 장치의 에너지 효율이 향상한다.As described above, according to the present embodiment, since the compressor is started after a predetermined time has passed since the start of the hot water supply, the start of the heat pump refrigerant circuit in the hot water supply for a short time can be avoided, and the energy efficiency is low. Operation time of driving can be reduced. In addition, when the hot water supply to the hot water supply terminal is completed in a time shorter than a predetermined time when hot water is supplied to the hot water supply terminal using the heat pump refrigerant circuit, the operation is carried out to the water storage operation to the water storage tank without stopping the heat pump refrigerant circuit. Short time operation of the heat pump refrigerant circuit can be avoided. Therefore, the energy efficiency of a heat pump hot water supply apparatus improves.
또한, 상기 실시예에서는, 급탕 단말을 열림으로 하고 나서 30초 후에, 히트 펌프 냉매 회로를 운전하고 있는데, 이 시간은 10초 내지 1분 정도의 범위이면, 압축기의 빈번한 기동/정지를 회피할 수 있다. 또한, 히트 펌프 냉매 회로의 운전 후, 3분 이상 계속해서 운전시키고 있는데, 이 시간도 1분 내지 5분 정도이면 된다.In the above embodiment, the heat pump refrigerant circuit is operated 30 seconds after the hot water supply terminal is opened. If the time is in the range of 10 seconds to 1 minute, frequent starting / stopping of the compressor can be avoided. have. In addition, although the operation is continued for 3 minutes or more after the operation of the heat pump refrigerant circuit, this time may be about 1 to 5 minutes.
도1은 본 발명에 관한 히트 펌프 급탕 장치의 일 실시예의 회로도.1 is a circuit diagram of an embodiment of a heat pump hot water supply apparatus according to the present invention;
도2는 도1에 도시한 히트 펌프 급탕 장치의 각부의 회로도.FIG. 2 is a circuit diagram of each part of the heat pump hot water supply device shown in FIG.
도3은 급탕 단말의 개폐와 히트 펌프 냉매 회로의 운전 정지의 관계를 설명하는 도면.3 is a diagram illustrating a relationship between opening and closing of a hot water supply terminal and stopping operation of a heat pump refrigerant circuit.
도4는 도1에 도시한 히트 펌프 급탕 장치의 급탕 운전을 설명하는 도면.4 is a view for explaining hot water supply operation of the heat pump hot water supply device shown in FIG. 1;
도5는 도1에 도시한 히트 펌프 급탕 장치의 급탕 운전을 설명하는 도면.FIG. 5 is a view for explaining hot water supply operation of the heat pump hot water supply device shown in FIG. 1; FIG.
도6은 도1에 도시한 히트 펌프 급탕 장치의 저탕 운전을 설명하는 도면.FIG. 6 is a view for explaining water storage operation of the heat pump hot water supply device shown in FIG. 1; FIG.
도7은 도1에 도시한 히트 펌프 급탕 장치의 저탕 운전을 설명하는 도면.FIG. 7 is a view for explaining water storage operation of the heat pump hot water supply device shown in FIG. 1. FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 압축기1: compressor
2 : 수냉매 열교환기2: water refrigerant heat exchanger
3 : 팽창 밸브3: expansion valve
4 : 증발기4: evaporator
13 : 급수 유량 센서13: feed water flow sensor
15 : 수냉매 열교환기 유량 센서15: water refrigerant heat exchanger flow sensor
16 : 제1 탕수 혼합 밸브16: first hot water mixing valve
17 : 제2 탕수 혼합 밸브17: second hot water mixing valve
18 : 유량 조정 밸브18: flow control valve
21 : 저탕 탱크21: water storage tank
31 : 주탕 전자 밸브31: pouring solenoid valve
36 : 욕조36: Bathtub
40 : 절환 밸브40: switching valve
50 : 토출 온도 센서50: discharge temperature sensor
51 : 토출 압력 센서51: discharge pressure sensor
52 : 증발기 냉매 입구 온도 센서52: evaporator refrigerant inlet temperature sensor
53 : 증발기 냉매 출구 온도 센서53: Evaporator Refrigerant Outlet Temperature Sensor
61 : 수냉매 열교환기 수 입구 온도 센서61: water refrigerant heat exchanger water inlet temperature sensor
62 : 수냉매 열교환기 수 출구 온도 센서62: water refrigerant heat exchanger water outlet temperature sensor
63 : 혼합 온도 센서63: Mixed Temperature Sensor
64 : 급탕 온도 센서64: hot water temperature sensor
90 : 히트 펌프 냉매 회로90: heat pump refrigerant circuit
100 : 히트 펌프 급탕 장치100: heat pump hot water supply device
120 : 제어 장치120: control unit
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