KR101343438B1 - 하이브리드식 급탕 장치 - Google Patents

Abstract

하이브리드식 급탕 장치의 제어 장치(100)는 난방 기기(5)에 대하여 공급하는 열량을 처리하기 위한 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부를 판정하여 해당 운전을 제어하는 것과 함께, 방열용 열교환기(4)에서의 열교환에 의한 가열 운전을 제어한다. 제어 장치(100)는 난방 기기(5)에서의 방열 요구가 있을 때에 1차측 열교환기 출구 온도 서미스터(32)에 의하여 검출되는 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 기초하여 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부를 판정한다. 그 때문에, 히트 펌프 장치의 성적 계수 판정의 정밀도 향상 및 히트 펌프 장치의 운전 상태 및 정지 상태의 빈도 저감을 꾀할 수 있는 하이브리드식 급탕 장치를 제공할 수 있다.

Description

하이브리드식 급탕 장치{HYBRID HOT-WATER SUPPLY APPARATUS}

본 개시는 탱크 내에 저장된 축열용 유체에 의하여 방열 장치에 공급하는 열매체를 가열하는 것과 함께, 보조 열원 장치에 의하여 해당 열매체를 재가열 가능하게 하는 하이브리드식 급탕 장치에 관한 것이다.

종래 기술로서, 특허 문헌 1(일본국 특개2009―275957호 공보)에 기재된 하이브리드식 급탕기가 알려져 있다. 해당 하이브리드식 급탕기는 히트 펌프 유닛을 운전했을 때의 제 1 런닝 코스트와 보조 열원 장치를 운전했을 때의 제 2 런닝 코스트를 비교하고, 비교 결과로부터 히트 펌프 유닛의 운전의 허락 여부를 결정한다. 그리고 제 1 런닝 코스트가 제 2 런닝 코스트 이하인 경우에는, 탱크 내의 열량이 소정량 이하로 되었을 때에 히트 펌프 유닛을 운전하여 탱크 내에 온수를 비등시키고, 제 1 런닝 코스트가 제 2 런닝 코스트보다 큰 경우에는, 탱크 내의 열량이 소정량 이하로 되었을 때로서, 히트 펌프 유닛의 운전을 금지한다. 해당 제 1 런닝 코스트는 히트 펌프 유닛이 소비하는 에너지의 코스트와 히트 펌프 유닛의 운전 효율인 성적 계수(COP)로부터 산출된다. 해당 제 2 런닝 코스트는 보조 열원 장치가 소비하는 에너지의 코스트와 보조 열원 장치의 운전 효율인 가스 연소 효율로부터 산출된다.

일본국 특개2009―275957호 공보

상기 특허 문헌 1의 급탕기에서는 외기 온도, 비등 온도 지시값 및 비등시키기 전의 탱크 하부의 수온으로부터 히트 펌프 유닛의 성적 계수(COP)를 추정 산출한다. 이와 같이, 탱크 하부의 수온의 검출값을 사용하여 COP를 산출하고, 히트 펌프 장치의 운전 허락 여부를 판정하는 기술에서는 하기의 (1) 및 (2)에 기재하는 문제가 일어날 수 있다.

(1) 마루 난방 운전이나 급탕용 열교환기에서의 열교환에 의하여 탱크 내의 하부에 중온수가 되돌아오면, 탱크 내에 중온수가 많이 채워지고, 히트 펌프 유닛이 운전되면 COP가 좋지 않은 상태에서의 운전으로 된다. 이 상태에서 급탕 출탕 등에 의하여 탱크 내의 하부에 냉수가 들어감으로써 탱크 내 하부의 수온이 일시적으로 저하한다. 이 일시적인 수온 저하에 의하여 히트 펌프 유닛을 운전하는 것이 효율상 유리하다고 판정되어 운전이 허가되지만, 탱크 내의 하부에 급탕용 열교환기에서의 열교환에 의한 중온수가 조기에 되돌아오기 때문에 결국, COP가 좋지 않은 상태에서 히트 펌프 유닛이 운전되게 되어 버린다.

(2) 상기 (1)과 같은 상황에서는 쓸 데 없이 히트 펌프 장치는 운전 상태 및 정지 상태를 반복하게 된다(이것을 이하에 “히트 펌프 장치의 발진 정지”라고도 한다).

그래서 본 개시는 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 히트 펌프 장치의 성적 계수 판정의 정밀도 향상 및 히트 펌프 장치의 운전 상태 및 정지 상태의 빈도 저감을 꾀할 수 있는 하이브리드식 급탕 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 이하의 기술적 수단을 채용한다.

본 개시의 제 1 양태에 따르면, 하이브리드식 급탕 장치는 급탕용 및 방열 장치에서의 방열용으로 사용되는 축열용 유체를 저장하는 탱크와, 탱크 내의 축열용 유체를 가열하는 히트 펌프 장치와, 방열 장치에 공급되는 열매체와 탱크 내의 축열용 유체를 열교환하여 열매체를 가열하는 방열용 열교환기와, 축열용 유체를 탱크 및 방열용 열교환기의 사이에서 순환시키는 1차측 펌프와, 방열용 열교환기에서 열매체와 열교환한 후로서, 탱크 내에 유입하기 전의 축열용 유체의 1차측 출구 온도를 검출하는 1차측 출구 온도 검출 수단과, 방열용 열교환기를 유출한 후, 방열 장치에 유입하기 전의 열매체를 가열하는 보조 열원 장치와, 방열 장치에 공급하는 열량을 처리하기 위한 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정하여 해당 운전을 제어하는 것과 함께, 방열용 열교환기에서 열매체를 열교환하는 운전을 제어하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는 방열 장치에서의 방열 요구가 있을 때에 1차측 출구 온도 검출 수단에 의하여 검출되는 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 기초하여 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정한다.

히트 펌프 장치의 운전 필요 여부의 판정을 탱크 하부의 온도를 이용하여 실시한 경우에는, 방열용 열교환기에서의 열교환에 의하여 탱크 하부에 중온의 유체가 되돌아오면, 탱크 하부에 중온의 유체가 채워지고, 히트 펌프 장치가 운전되면 성적 계수(COP)가 좋지 않은 상태에서의 운전으로 된다. 이 상태에서 급탕 출탕 등에 의하여 탱크 하부에 저온의 유체가 공급됨으로써 탱크 하부의 온도가 일시적으로 저하한다. 이 일시적인 온도 저하에 의하여 히트 펌프 장치를 운전하는 것이 효율상 유리하다고 판정되어 운전이 허가되지만, 탱크 하부에 방열용 열교환기에서의 열교환에 의한 중온이 조기에 되돌아오기 때문에 결국, 성적 계수가 좋지 않은 상태에서 히트 펌프 장치가 운전되게 되어 버린다.

그래서 본 개시의 제 1 양태에 따르면, 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부의 판정을 탱크 하부의 온도는 아니고, 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 기초하여 실시하기 때문에 탱크 하부로의 저온 유체의 공급에 의한 일시적인 온도 저하를 검출하여 히트 펌프 장치의 운전을 허가하는 판정을 실시해 버린다는 상황을 회피할 수 있다. 이 때문에, 성적 계수가 좋지 않은 상태에서의 히트 펌프 장치의 운전을 억제할 수 있다. 따라서, 히트 펌프 장치의 성적 계수 판정의 정밀도 향상 및 히트 펌프 장치의 발진 정지의 저감을 꾀할 수 있는 하이브리드식 급탕 장치를 제공할 수 있다.

본 개시의 제 2 양태에 따르면, 하이브리드식 급탕 장치는 방열 장치에서 방열하고나서 방열용 열교환기에서 열교환되기 전의 열매체의 2차측 입구 온도를 검출하는 2차측 입구 온도 검출 수단을 더 구비한다. 이 경우, 제어 장치는 방열 장치에서의 방열 요구가 있을 때에 미리 정한 소정 기간 이상 계속하여 히트 펌프 장치의 운전을 금지하는 판정을 실시한 경우에는, 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 대신해서 2차측 입구 온도 검출 수단에 의하여 검출되는 열매체의 2차측 입구 온도에 기초하여 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정한다.

히트 펌프 장치의 운전을 금지하는 판정이 계속하여 이루어짐으로써 장시간 1차측 펌프가 운전하지 않고, 보조 열원 장치에 의한 열량 공급에 의하여 방열이 실시되고 있는 경우에 있어서는, 히트 펌프 장치를 가동하는 편이 효율상 유리하다고 판정할 수 있는 경우이어도 히트 펌프 장치의 운전을 금지하는 판정이 이루어지는 일이 있다. 그래서 본 발명에 따르면, 방열 장치에서의 방열 요구가 있을 때에 히트 펌프 장치의 운전을 금지하는 판정이 소정 기간 이상 계속된 경우에는, 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 대용하여 열매체의 2차측 입구 온도를 채용하고, 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정한다. 이에 따라, 1차측 펌프의 장시간의 정지 상태에 있어서 보조 열원 장치에 의한 열량 공급이 실시되고 있던 상황을 검출하는 것이 가능해지기 때문에 히트 펌프 장치를 운전하는 것이 유리한 상황을 추출 가능하게 된다. 따라서, 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부 판정의 정밀도 향상을 꾀할 수 있는 것이다.

본 개시의 제 3 양태에 따르면, 하이브리드식 급탕 장치는 방열 장치에서 방열하고나서 방열용 열교환기에서 열교환되기 전의 열매체의 2차측 입구 온도를 검출하는 2차측 입구 온도 검출 수단을 더 구비한다. 이 경우, 제어 장치는 2차측 입구 온도 검출 수단에 의하여 검출되는 열매체의 2차측 입구 온도가 전회값보다도 미리 정한 온도 이상 저하해 있을 때에는 히트 펌프 장치를 미리 정한 시간 운전한다.

그 때문에, 2차측 입구 온도가 전회값보다도 미리 정한 온도 이상 저하해 있는 것을 검출하면, 미리 정한 시간, 일시적으로 히트 펌프 장치를 운전한다. 이 제어에 의해 히트 펌프 장치의 운전 금지의 판정이 소정 기간 이상 계속되고 있는 것을 검출하기 전에 난방 설정 온도를 내리는 행위가 있었던 경우, 이 상황 변화를 빠르고 정확히 추출할 수 있다. 따라서, 히트 펌프 장치를 가동하는 편이 좋은 상태를 검출할 수 있어서, 조기에 히트 펌프 장치를 운전하는 상태로 갖고 갈 수 있다.

본 개시의 제 4 양태에 따르면, 제어 장치는 방열 장치에서의 방열 요구가 있을 때에 축열용 유체의 1차측 출구 온도 및 외기 온도에 기초하여 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정한다. 그 때문에, 히트 펌프 장치의 성적 계수 판정의 더한층의 정밀도 향상을 꾀할 수 있다.

본 개시의 제 5 양태에 따르면, 제어 장치는 1차측 펌프가 운전하고 있는 동안에 있어서 1차측 출구 온도 검출 수단에 의하여 검출된 1차측 출구 온도에 있어서의 복수의 피크값의 평균값을 산출하고, 해당 평균값에 기초하여 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정한다.

1차측 펌프의 운전 및 정지가 반복되는 경우에는, 축열용 유체의 1차측 출구 온도가 크게 변동하기 때문에 검출한 1차측 출구 온도를 그대로 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부 판정에 사용하면, 정확한 필요 여부 판정을 실시할 수 없다. 그래서 본 발명에 따르면, 1차측 펌프가 운전하고 있을 때에 검출한 1차측 출구 온도에 대하여, 변동하는 값 중에서 복수의 피크를 나타내는 값을 추출하여 그 평균값을 산출하고, 이 평균값을 판정 처리에 이용한다. 이에 따라, 검출된 온도 중, 열교환에 의한 열의 수수가 반영되어 있지 않은 온도를 배제할 수 있기 때문에 판정 정밀도의 향상을 꾀할 수 있다.

도 1은 제 1 실시 형태에 관련되는 하이브리드식 급탕 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 제 1 실시 형태의 하이브리드식 급탕 장치의 제어에 관련되는 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 제 1 실시 형태의 하이브리드식 급탕 장치에 있어서의 난방 요구 시의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 1차측 펌프의 가동과 1차측 출구 온도의 변동의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 난방 시의 저부하 조건에 있어서의 하이브리드식 급탕 장치의 작동을 설명하는 타임챠트의 일례이다.
도 6은 난방 시의 고부하 조건에 있어서의 하이브리드식 급탕 장치의 작동을 설명하는 타임챠트의 일례이다.
도 7은 제 2 실시 형태의 하이브리드식 급탕 장치에 있어서의 난방 요구 시의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.

이하에, 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 복수의 형태를 설명한다. 각 형태에 있어서 선행하는 형태에서 설명한 사항에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여서 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 각 형태에 있어서 구성의 일부 만을 설명하고 있는 경우에는, 구성의 다른 부분에 대해서는 선행하여 설명한 다른 형태를 적용할 수 있다. 각 실시 형태에서 구체적으로 조합이 가능한 것을 명시하고 있는 부분끼리의 조합뿐만 아니라, 특별히 조합에 지장이 발생하지 않으면, 명시하고 있지 않아도 실시 형태끼리를 부분적으로 조합하는 것도 가능하다.

(제 1 실시 형태)

본 발명을 적용한 제 1 실시 형태를 이하에 설명한다. 도 1은 제 1 실시 형태에 관련되는 하이브리드식 급탕 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 2는 하이브리드식 급탕 장치의 제어에 관련되는 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 하이브리드식 급탕 장치는 열량을 공급할 수 있는 가열 장치로서 히트 펌프 유닛(1)과 보조 열원 장치(6)를 조합한 급탕 장치이다. 하이브리드식 급탕 장치는 예를 들면, 일반 가정용으로서 사용되는 것이고, 탱크 내에 저장된 축열용 유체로서의 온수를 부엌, 세면대, 욕실 등으로의 급탕 단말(예를 들면, 세면대 마개, 수도꼭지, 목욕탕 등)에 공급하는 것과 함께, 탱크(3) 내의 온수와 난방 기기(5)의 열매체를 방열용 열교환기(4)에 의하여 열교환하는 기능을 갖고 있다. 또, 소정의 조건을 충족할 때에는 보조 열원 장치(6)에 의해 열매체나 급탕 단말에 공급하는 온수를 더욱 가열하여 온도 조절할 수 있다.

하이브리드식 급탕 장치는 급탕용 및 난방 기기(5)에서의 방열용으로 사용되는 물을 저장하는 탱크(3)와, 탱크 내의 물을 가열하는 히트 펌프 유닛(1)과, 난방 기기(5)에 공급되는 열매체와 탱크(3) 내의 물을 열교환하여 열매체를 가열하는 방열용 열교환기(4)와, 방열용 열교환기(4)를 유출한 후, 난방 기기(5)에 유입하기 전의 열매체를 가열하는 보조 열원 장치(6)와, 각 부의 작동을 제어하는 제 1 제어 장치(100)를 적어도 구비하고 있다. 탱크 유닛(2)은 탱크(3), 축열용 순환 회로(10), 방열용 열교환기(4), 1차측 순환 회로(40), 2차측 순환 회로(50)의 일부, 각종 배관 및 각종 밸브를 포함하고 있다. 탱크 유닛(2)과 히트 펌프 유닛(1)은 설치 현장에 있어서 일체화 또는 이간하여 설치되어 있다. 히트 펌프 유닛(1)을 수용하는 외장 케이스에는 외기 온도를 검출하는 외기 온도 서미스터(35)가 설치되어 있다. 외기 온도 서미스터(35)에 의해 검출되는 온도 신호는 제 1 제어 장치(100)의 입력 회로에 입력되게 되어 있다.

제 1 제어 장치(100)는 히트 펌프 유닛(1)의 가열 능력을 제어하는 것과 함께, 방열용 열교환기(4)에서의 열교환에 의한 가열 운전을 제어하고, 예를 들면, 탱크 유닛 제어 장치에 의하여 구성할 수 있다. 히트 펌프 유닛(1)의 가열 능력은 예를 들면, 2단계 이상의 레벨로 설정되어 있다. 제 1 제어 장치(100)는 외기 온도, 급탕 단말로의 출탕량, 출탕 온도, 방열용 열교환기(4)에서 열매체에 공급하기 위해 필요한 열량 등에 따라서 가열 능력의 레벨을 증가 또는 저감하여 히트 펌프 유닛(1)의 능력 제어를 실시한다.

히트 펌프 유닛(1)은 히트 펌프 장치이고, 적어도 압축기, 축열용의 물ㆍ냉매 열교환기, 팽창 밸브, 증발기 및 어큐뮬레이터 등의 냉동 사이클 기능 부품이 환상으로 접속되어 구성되어 있다. 히트 펌프 유닛(1)은 예를 들면, 냉매로서 임계 온도가 낮은 이산화탄소를 사용함으로써 고압측의 냉매 압력이 냉매의 임계압 이상으로 되는 초임계 히트 펌프 사이클을 구성한다.

히트 펌프 사이클을 초임계 히트 펌프로 구성한 경우, 일반적인 히트 펌프 사이클보다도 고온, 예를 들면, 85℃∼90℃ 정도의 온수를 탱크(3) 내에 저장할 수 있다. 히트 펌프 사이클은 예를 들면, 요금 설정이 저가인 심야 시간대의 심야 전력을 이용하여 탱크(3) 내의 온수를 비등시키는 비등 운전을 실시한다. 이 비등 운전은 과거의 사용 열량의 실적에 기초한 열량이 탱크(3) 내에 저탕될 수 있도록 실시된다.

축열용 순환 회로(10)에는 도시하고 있지 않지만, 히트 펌프 유닛(1) 내의 물ㆍ냉매 열교환기에 공급되는 물의 온도를 검출하는 입수 온도 서미스터와, 물―냉매 열교환기 출구에서의 비등 온도를 검출하는 비등 온도 서미스터와, 전동 펌프가 설치되어 있다. 그리고 각 서미스터의 검출 온도 신호는 제 1 제어 장치(100)에 출력되어 비등 운전의 제어에 이용된다.

탱크(3)는 급탕용 및 방열용의 온수를 저장하는 세로로 긴 형상의 용기이고, 내식성이 우수한 금속제, 예를 들면, 스테인레스제로 이루어지고, 그 외주부에 단열재가 설치되며, 고온수를 장시간에 걸쳐서 보온할 수 있다. 축열용 순환 회로(10)의 전동 펌프가 작동함으로써 탱크(3) 내의 온수가 순환한다. 이에 따라, 물ㆍ냉매 열교환기에서 가열된 탱크(3) 내의 온수는 축열용 순환 회로(10)를 지나서 탱크(3) 내의 상부에 보내어지기 때문에 탱크(3) 내의 상부측으로부터 하부측을 향하여 복수의 온도층을 형성하도록 차례 차례 축열되어 간다.

탱크(3)의 외벽면에는 저탕량, 저탕 온도를 검출하기 위한 수온 센서인 복수개의 탱크 수온 서미스터(30)가 설치되어 있으며, 본 실시 형태에서는 세로 방향으로 대략 등간격으로 최상부로부터 차례로 TH1, TH2, TH3, TH4, TH5라는 5개의 서미스터가 설치되어 있다. 이들 5개의 서미스터의 검출 온도 신호는 각각 제 1 제어 장치(100)의 입력 회로에 입력되게 되어 있으며, 각 수위 레벨에서의 축열용 유체의 온도나 탕량을 검출 가능하다. 예를 들면, 어떤 탱크 수온 서미스터(30)의 검출 온도가 저탕 열량으로서 사용할 수 있는 소정 온도를 넘고 있던 경우에는, 탱크(3) 내의 최상부로부터 그 탱크 수온 서미스터(30)의 위치까지는 급탕에 사용할 수 있는 온수가 저장되어 있게 된다. 또, 복수개의 탱크 수온 서미스터(30) 중, 최상부에 위치하는 TH1의 검출값에 의하여 급탕용 배관(11)으로 꺼내는 출탕 온도를 검출할 수 있다.

방열용 열교환기(4)는 서로의 내부를 흐르는 유체끼리가 열교환하도록 설치된 1차측 통로(4a) 및 2차측 통로(4b)를 구비하고 있다. 1차측 통로(4a)는 탱크(3) 내부에 연통하고, 탱크(3) 내의 온수가 흐르는 유로이다. 1차측 통로(4a) 및 2차측 통로(4b)는 각 통로를 흐르는 유체 간에서 열교환이 실시되는 형태이면 좋다. 예를 들면, 한쪽의 통로가 내측관 내에 형성되고, 다른쪽의 통로가 내측관의 외측을 덮는 외측관 내에 형성되는 이중관 구조로 구성해도 좋다. 또, 방열용 열교환기(4)는 .1차측 통로(4a) 및 2차측 통로(4b)의 각각을 흐르는 유체의 흐름 방향이 대향하는 대향식 열교환기인 것이 바람직하다.

탱크(3)는 방열용 열교환기(4)의 1차측 통로(4a)와의 사이에서 순환 유로인 1차측 순환 회로(40)를 형성하도록 1차측 통로(4a)에 접속되어 있다. 이 1차측 순환 회로(40)는 탱크(3)의 최하부에 설치된 도출구에 접속되어 있다. 또한, 1차측 순환 회로(40)는 탱크(3)의 최하부에 설치된 도입구에 접속되어 있으며, 이 도입구와 1차측 통로(4a)를 연결하는 유로에, 축열용 유체를 1차측 순환 회로(40)에 강제적으로 순환시키는 1차측 펌프(41)를 구비하고 있다. 1차측 순환 회로(40)에는 축열용 유체가 방열용 열교환기(4)를 유출한 후, 탱크(3) 내의 하부에 유입하기 전의 축열용 유체 출구 온도를 검출하는 1차측 열교환기 출구 온도 서미스터(32)가 설치되어 있다. 1차측 열교환기 출구 온도 서미스터(32)에 의해 검출되는 온도 신호는 제 1 제어 장치(100)의 입력 회로에 입력되게 되어 있다.

방열 수단의 일례인 난방 기기(5)는 방열용 열교환기(4)의 2차측 통로(4b)와의 사이에서 순환 유로인 2차측 순환 회로(50)를 형성하도록 2차측 통로(4b)에 접속되어 있다. 2차측 순환 회로(50)에는 난방 기기(5)와 2차측 통로(4b)를 연결하는 유로에, 열매체를 2차측 순환 회로(50)에 강제적으로 순환시키는 2차측 펌프(51)가 설치되어 있다. 2차측 순환 회로(50)에는 열매체가 난방 기기(5)를 유출 후, 방열용 열교환기(4)에 유입하기 전의 열매체 입구 온도를 검출하는 2차측 열교환기 입구 온도 서미스터(34)가 설치되어 있다. 2차측 열교환기 입구 온도 서미스터(34)에 의해 검출되는 온도 신호는 제 1 제어 장치(100)의 입력 회로에 입력되게 되어 있다.

또한, 열매체는 예를 들면, 주성분이 물이고, 방부제, 동결 방지제, LLC 등을 포함하고 있어도 좋다. 또, 열매체는 고비열을 갖는 축열 재료를 마이크로 캡슐 등의 방법에 의해 밀봉하고, 이것을 물에 분산시켜서 혼합해도 좋고, 슬러리상으로 하여 혼합시켜도 좋다.

2차측 순환 회로(50)에는 방열용 열교환기(4)의 출구와 난방 기기(5)를 연결하는 유로에, 방열용 열교환기(4)에서 가열된 후의 열매체를 재가열하는 보조 열원 장치(6)의 가열부(62)가 설치되어 있다. 보조 열원 장치(6)는 통과하는 열매체를 가열 가능한 기기이면 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, 가스, 등유 등의 연료에 의한 연소염을 이용하여 내부를 통과하는 급탕용 물을 가열하는 소형 급탕기, 전기식 히터 등을 채용할 수 있다.

급수용 배관(7)의 상류는 수도 배관에 접속되어 있으며, 시에서 운용하는 수도(수도수)가 탱크(3)의 최하부의 도입구 및 급탕용 배관(11)에 도입되게 되어 있다. 급수용 배관(7)의 탱크(3)에 이르는 도중에는 탱크(3) 내에 도입하는 급수량을 조정 가능한 유량 조정 밸브(8)가 설치되어 있다. 제 1 제어 장치(100)는 유량 조정 밸브(8)의 개도를 조절하는 것으로 탱크(3) 내에 도입하는 급수량을 조절하여 탱크(3) 내의 상부로부터 급탕용 배관(11)으로 출탕하는 유량을 조정할 수 있다.

급수용 배관(7)의 급탕용 배관(11)에 이르는 도중에는 탱크(3) 내의 상부로부터 출탕과 혼합하는 급수량을 조정 가능한 유량 조정 밸브(9)가 설치되어 있다. 제 1 제어 장치(100)는 유량 조정 밸브(9)의 개도를 조절하는 것으로 급탕용 배관(11) 내에 도입하는 급수량을 조절하여 탱크(3) 내의 상부로부터의 고온수와 물의 유량 비율을 조절하고, 급탕용 물의 온도 조절을 실시할 수 있다. 급수용 배관(7)에는 급수 온도 서미스터(31)가 설치되어 있다. 급수 온도 서미스터(31)는 시에서 운용하는 수도수의 온도를 검출하고, 검출된 온도 신호는 제 1 제어 장치(100)의 입력 회로에 입력되게 되어 있다.

급탕용 배관(11)은 탱크(3)의 상부와 부엌, 세면대, 욕실 등으로의 급탕 단말을 접속하는 배관이다. 급탕용 배관(11)의 도중으로서, 급수용 배관(7)과의 접속부보다도 하류측에는 급탕용 배관(11)의 통로를 개폐하는 전자 밸브(12)가 설치되어 있다. 전자 밸브(12)의 상류측과 하류측은 보조 가열 유로(13)에 의하여 전자 밸브(12)를 바이패스하도록 접속되어 있다. 이 보조 가열 유로(13)의 도중에는 보조 열원 장치(6)에 포함되는 가열부(61)에 의하여 가열되는 유로부가 설치되어 있다. 제 1 제어 장치(100)는 전자 밸브(12)를 열림 상태로 제어함으로써 탱크(3) 내의 상부의 고온수를 급탕용 배관(11) 만을 통하여 급탕 단말에 출탕할 수 있다. 또, 제 1 제어 장치(100)는 전자 밸브(12)를 닫힘 상태로 제어하여, 가열부(61)에서 보조 가열하도록 제어함으로써 탱크(3) 내의 상부의 고온수를 전자 밸브(12)를 바이패스하여 보조 가열 유로(13)에 흘리고, 가열부(61)에서 가열하여 열량을 추가한 후, 급탕 단말에 출탕할 수 있다.

급탕용 배관(11)의 하류측에는 급탕 온도를 검출하는 급탕 온도 서미스터(33)와 유량 카운터(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 급탕 온도 서미스터(33) 및 유량 카운터에 의하여 검출된 급탕 온도 신호 및 유량 신호는 제 1 제어 장치(100)의 입력 회로에 입력되게 되어 있다.

유량 조정 밸브(8), 유량 조정 밸브(9) 및 전자 밸브(12)는 급탕 단말측에 출탕하는 탕온을 조절하는 온도 조절 밸브의 기능을 완수하고, 제 1 제어 장치(100) 또는 제 2 제어 장치(200)가 탱크(3) 내 상부의 고온수와 급수의 유량비 및 보조 열원 장치(6)에 의한 재가열 실시의 유무를 제어함으로써 급탕 단말로의 출탕 온도를 설정 온도로 조절하도록 제어된다. 제 1 제어 장치(100) 또는 제 2 제어 장치(200)는 리모트 콘트롤러(110) 등에 의해 설정되는 설정 온도와, 급수 온도 서미스터(31), 탱크 수온 서미스터(30) 및 급탕 온도 서미스터(33)에 의하여 검출되는 온도 정보에 기초하여 유량 조정 밸브(8, 9), 전자 밸브(12), 보조 열원 장치(6)의 작동을 제어한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 제어 장치(100)는 리모트 콘트롤러(110) 상의 각종 스위치로부터의 신호, 각종 서미스터(30∼35)로부터의 통신 신호가 입력되는 입력 회로와, 입력 회로로부터의 신호를 이용하여 각종 연산을 실행하는 마이크로 컴퓨터와, 마이크로 컴퓨터에 의한 연산에 기초하여 히트 펌프 유닛(1), 보조 열원 장치(6), 펌프(41, 51), 유량 조정 밸브(8, 9), 전자 밸브(12) 등의 작동을 제어하는 통신 신호를 출력하는 출력 회로를 구비하고 있다. 마이크로 컴퓨터는 기억 수단으로서 ROM 또는 RAM을 내장하고, 미리 설정된 제어 프로그램이나 갱신 가능한 제어 프로그램을 갖고 있다.

제 2 제어 장치(200)는 제 1 제어 장치(100)와 동일한 구성인데, 주로, 보조 열원 장치(6)의 작동을 제어하는 기능을 갖고 있다. 제 2 제어 장치(200)는 사용자의 원격 조작에 의해 난방 기기(5)의 운전 지령이 입력되면, 소정의 조건을 충족하는 경우에는, 보조 열원 장치(6)의 가열부(61, 62)의 작동을 제어하는 통신 신호를 출력한다. 제 1 제어 장치(100)와 제 2 제어 장치(200)는 통신함으로써 서로의 관리, 제어하는 기기의 정보를 공유할 수 있다.

또, 제 1 제어 장치(100)와 제 2 제어 장치(200)는 통합된 단일한 제어 장치에 의하여 구성해도 좋다. 따라서, 통합한 제어 장치에 의하여 보조 열원 장치(6)의 가열부(61, 62)의 작동을 제어할 수 있다. 또, 리모트 콘트롤러(110)에는 자동 운전 스위치, 급탕 설정 온도 스위치 등의 급탕에 관련되는 조작부가 설치되어 있는데, 난방 기기(5)를 운전하는 난방 스위치가 설치되어 있어도 좋다.

다음으로, 난방 기기(5)의 운전 요구가 있었던 경우의 하이브리드식 급탕 장치의 작동에 대하여 도 3을 참조해서 설명한다. 도 3은 하이브리드식 급탕 장치에 있어서의 난방 요구 시의 처리 순서를 설명하기 위한 흐름도이다. 1차측 펌프(41)는 난방 기기(5)에 있어서의 난방 요구 시로서, 탱크(3) 내의 저탕량이 미리 정한 소정량을 넘고 있을 때에 운전한다. 예를 들면, 탱크(3) 상부의 수온이 높을 때에 1차측 펌프(41)가 운전하여 고온수를 방열용 열교환기(4)에 공급해서 열교환에 의해 열매체를 가열하게 된다.

본 흐름도에서는 탱크(3) 하부의 수온은 아니고, 방열용 열교환기(4)에서 열교환하여 1차측 통로(4a)를 유출한 후의 1차측 열교환기 출구 온도 서미스터(32)가 검출하는 1차측 출구 온도를 이용하여 해당 1차측 출구 온도의 평균값과 수시 산출하는 판정값을 비교함으로써 히트 펌프 유닛(1)의 운전을 실시하는지의 여부의 판정을 실시한다. 이 판정에 따르면, 탱크(3) 내 하부의 수온을 판정 처리에 사용하는 경우에 비하여 급탕 시의 출탕에 동반하는 급수 작용에 의해서 탱크(3) 내의 온도가 변동하는 영향을 억제할 수 있는 판정을 실시할 수 있게 된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 제어 장치(100)는 난방 기기(5)의 운전 요구의 지령을 받으면, 우선, 단계 10에서 판정값이 1차측 출구 온도의 평균값보다도 큰지의 여부를 판정한다. 1차측 출구 온도의 평균값은 미리 정한 기간에 검출한 1차측 출구 온도를 기억하고, 검출한 1차측 출구 온도의 피크값 중에서 소정수의 상위 수점(數点)의 평균을 구한 값이다.

예를 들면, 1차측 출구 온도의 평균값은 도 4에 나타내는 바와 같이, 1차측 펌프(41)의 가동과 1차측 출구 온도의 변동의 관계를 나타내는 그래프에 있어서 휜 원으로 나타낸 상위 5점을 추출하고, 이들의 평균값을 산출함으로써 구할 수 있다. 1차측 출구 온도는 1차측 펌프(41)의 정지 중에는 도 4에 도시한 바와 같이, 급격히 온도 저하하는데, 1차측 펌프(41)가 가동하고 있는 동안에 방열용 열교환기(4)에서의 열교환에 의해 온도 상승하고, 1차측 펌프(41)의 운전 및 정지의 반복(이하, “펌프의 발진 정지”라고도 한다)에 의해 변동할 수 있다. 이 때의 변동폭은 긴 시간폭에서는 비교적 크고, 1차측 출구 온도는 펌프 가동 중에는 몇 개의 피크값을 나타내게 된다. 피크값 중, 상위 수점의 평균값을 단계 10에서의 판정 조건에 채용함으로써 펌프의 발진 정지에 의한 영향을 작게 하여 단계 10에서의 판정 정밀도를 확보할 수 있다.

이와 같이 하여 1차측 출구 온도의 평균값을 구함으로써 예를 들면, 1차측 펌프(41)의 기동 직후 또는 정지 시에 방열용 열교환기(4)에서 열교환되어 있지 않을 때의 온도가 판정값에 반영되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 열량 수수에 의한 실효적인 수온을 적확히 추출할 수 있다. 따라서, 판정 정밀도의 향상을 꾀할 수 있는 것이다.

단계 10에서 채용하는 판정값은 단계 10에서 판정할 때마다 새로이 산출되는 값이고, 운전 효율을 고려하여 COP가 소정값 이상으로 될 때에 히트 펌프 유닛(1)을 운전할 수 있도록 산출된다. 예를 들면, 판정값은 미리 기억하고 있는 특성식을 이용하여 산출되고, 외기 온도 서미스터(35)가 검출하는 외기 온도에 따라서 변동하는 값이다. 즉, 단계 10에서의 판정에 있어서, 판정값은 수시 산출되어 변화하는 값인데, 1차측 출구 온도는 소정 시간의 평균값이기 때문에 일정 기간은 변화하지 않아서, 잠시동안(예를 들면 1일) 같은 값이 채용되는 일이 있다.

단계 10에서 1차측 출구 온도의 평균값이 판정값 이상이라고 판정("아니오"판정)하면, 제 1 제어 장치(100)는 단계 20에서 1차측 출구 온도의 평균값을 메모리 등에 기억한다. 기억된 1차측 출구 온도의 평균값은 다음 회의 단계 10에서의 판정에 사용된다. 반대로, 단계 10에서 "예"라고 판정하면, 1차측 출구 온도의 평균값은 기억되지 않고, 다음 회의 단계 10에서의 판정 처리에서는 갱신된 1차측 출구 온도의 평균값을 사용하게 된다.

다음으로, 단계 30에서는 단계 10에서의 "아니오"판정의 상태가 1주일 이상 계속되고 있는지의 여부를 판정한다. 단계 30에서 아직 1주일 계속되고 있지 않다고 판정하면, 단계 50에서 히트 펌프 유닛(1)의 정지 지시의 처리를 실행하고, 단계 70으로 진행한다. 단계 30에서 1주일 이상 계속되고 있다고 판정하면, 단계 35에서, 이후의 단계 10에서의 판정에 있어서 판정값과 비교하는 파라미터를 2차측 열교환기 입구 온도 서미스터(34)가 검출하는 2차측 입구 온도로 설정하는 처리를 실행하고, 단계 10으로 진행한다. 이에 따라, 다음의 단계 10에서는 판정값이 2차측 입구 온도의 평균값보다도 큰지의 여부를 판정하게 된다.

이와 같이, 소정 기간 이상(단계 30에 나타내는 예에서는 1주일 이상) 히트 펌프 유닛(1)의 정지 처리가 계속된 경우에는, 1차측 펌프(41)가 장시간 정지한 상태로 보조 열원 장치(6)에 의한 열량 공급이 실시되고 있는 일이 있다. 이 경우, 본래는 보조 열원 장치(6)에 의한 열량 공급보다도 히트 펌프 유닛(1)에 의한 열량 공급을 실시하는 편이 에너지 효율상 유리한 일이 있다. 단계 30 및 단계 35의 처리에 의해, 이와 같은 상황을 검출하는 것이 가능해지기 때문에 히트 펌프 유닛(1)을 운전하는 것이 유리한 상황을 추출할 수 있는 것이다.

단계 10에서 1차측 출구 온도의 평균값보다도 판정값쪽이 크다고 판정("예"판정)하면, 다음으로 단계 40에서 탱크(3)에 저장되어 있는 저탕량이 미리 정한 소정량(소정의 열량) 이하인지의 여부를 판정한다. 여기에서의 판정 처리는 난방에 필요한 탕량을 확보하기 위해 필요한 탕량(상기의 소정량)이 탱크(3)에 저장되어 있는지의 여부를 판정하고, 해당 필요한 탕량을 밑돌고 있는 경우에는, 제 1 제어 장치(100)는 단계 60에서 히트 펌프 유닛(1)의 운전을 지시하여 가열 운전을 실행한다. 또, 단계 40은 예를 들면, 탱크(3) 내부에 있어서의 소정의 높이 위치의 수온이 소정 온도 이하이면, 저탕량이 소정량 이하라고 판정하도록 해도 좋다. 즉, 탱크(3) 상부에 모여 있는 수온에 의하여 탱크(3)의 저탕량이 히트펌프 유닛(1)에 의한 열량 공급을 필요로 하는 상태인지의 여부를 판정할 수 있다.

단계 40에서 탱크(3)의 저탕량이 소정량을 넘고 있다고 판정하면, 난방에 필요한 탕량이 확보 가능해 있기 때문에 단계 50으로 진행하여 히트 펌프 유닛(1)의 정지 지시의 처리를 실행한다. 단계 60 또는 단계 50의 처리 실행 후에는 단계 70에서 난방 기기(5)의 운전 정지 요구가 있는지의 여부가 판정되고, 운전 정지 요구가 있다고 판정하면, 본 흐름도를 종료하고, 운전 정지 요구가 없는 경우에는, 단계 10으로 되돌아가서 상기의 판정 처리를 실행한다.

도 5는 난방 시의 저부하 조건에 있어서의 하이브리드식 급탕 장치의 작동을 설명하는 타임챠트의 일례이다. 도 6은 난방 시의 고부하 조건에 있어서의 하이브리드식 급탕 장치의 작동을 설명하는 타임챠트의 일례이다. 저부하 조건이란, 난방에 필요한 열량이 계속하여 크지 않아서, 히트 펌프 유닛(1) 단독으로도 난방의 필요 열량을 처리할 수 있는 상태가 간헐적으로 존재하는 조건이다. 고부하 조건이란, 난방에 필요한 열량이 계속하여 커서, 히트 펌프 유닛(1) 단독으로는 난방의 필요 열량을 처리할 수 없는 상태가 계속되는 조건이며, 이 때, 보조 열원 장치(6)가 열매체를 가열하게 된다.

수시 갱신되는 판정값과 1차측 출구 온도 평균값의 대소 관계가 도 5 및 도 6에 도시하는 관계에 있는 경우, 판정값쪽이 커서 단계 10에서 "예"라고 판정되고, 또한, 탱크(3) 내부의 저탕량이 소정량보다도 작아서 단계 40에서 "예"라고 판정되면, 히트 펌프 유닛(1)이 가동된다. 이 때, 도 5의 저부하 조건에서는 보조 열원 장치(6)에 의한 가열은 정지하고, 도 6의 고부하 조건에서는 보조 열원 장치(6)에 의한 가열은 계속하여 실시된다. 반대로, 판정값쪽이 커서 단계 10에서 "예"라고 판정되어도 탱크(3) 내부의 저탕량이 소정량 이상이고, 단계 40에서 "아니오"라고 판정되면, 히트 펌프 유닛(1)은 정지하고, 보조 열원 장치(6)에 의한 가열이 실시된다. 이 때, 도 5의 저부하 조건에서는 보조 열원 장치(6)에 의한 가열은 정지하고, 도 6의 고부하 조건에서는 보조 열원 장치(6)에 의한 가열은 계속하여 실시되고 있다.

또한, 도 5 및 도 6에 도시하는 타임챠트는 일례이고, 보조 열원 장치(6)는 난방 기기(5)에서 난방에 필요한 열량이 충분해 있으면 가동하지 않고, 필요 열량이 충분해 있지 않으면 가동하여 열매체에 열량 공급을 실시한다. 또, 보조 열원 장치(6)는 난방이 OFF이어도 출탕 시에 탱크(3) 내의 저탕량이 부족한 경우에는, 가동하여 가열한 물을 급탕 단말에 공급한다.

이하에 제 1 실시 형태의 하이브리드식 급탕 장치가 초래하는 작용 효과에 대하여 설명한다. 하이브리드식 급탕 장치에 따르면, 제 1 제어 장치(100)는 난방 기기(5)에 대하여 공급하는 열량을 처리하기 위한 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부를 판정하여 해당 운전을 제어하는 것과 함께, 방열용 열교환기(4)에서의 열교환에 의하여 열매체를 가열하는 운전을 제어한다. 제 1 제어 장치(100)는 난방 기기(5)에서의 방열 요구가 있을 때에 1차측 열교환기 출구 온도 서미스터(32)에 의하여 검출되는 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 기초하여 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부를 판정한다(단계 10).

히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부의 판정을 탱크(3) 하부의 온도를 이용하여 실시한 경우에는, 방열용 열교환기(4)에서의 열교환에 의하여 탱크(3) 하부에 중온수가 되돌아오면, 탱크(3) 하부에 중온수가 채워지고, 히트 펌프 유닛(1)이 운전되면, COP가 좋지 않은 상태에서의 운전으로 된다. 이 상태에서 급탕 출탕 등에 의하여 탱크(3) 하부에 저온의 급수가 공급됨으로써 탱크(3) 하부의 온도가 일시적으로 저하하게 된다. 이 일시적인 온도 저하에 의하여 히트 펌프 유닛(1)을 운전하는 것이 효율상 유리하다고 판정되어 운전이 허가되는 일이 있는데, 방열용 열교환기(4)에서의 열교환에 의한 중온수가 탱크(3) 하부로 조기에 되돌아오기 때문에 결국, 성적 계수가 좋지 않은 상태에서 히트 펌프 유닛(1)이 운전되게 되어 버린다.

그래서 이 제어에 따르면, 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부의 판정을 탱크(3) 하부의 온도는 아니고, 축열용 유체의 1차 출구 온도에 기초하여 실시하기 때문에 탱크(3) 하부로의 저온 유체의 공급에 의한 일시적인 온도 저하를 검출하여 히트 펌프 유닛(1)의 운전 허가 판정을 실시해 버린다는 상황을 회피할 수 있다. 이 때문에, 성적 계수가 좋지 않은 상태에서의 히트 펌프 유닛(1)의 운전을 억제할 수 있다. 따라서, 히트 펌프 유닛(1)의 성적 계수 판정의 정밀도 향상 및 히트 펌프 유닛(1)의 발진 정지의 저감을 꾀할 수 있는 하이브리드식 급탕 장치를 제공할 수 있다. 또한, 히트 펌프 유닛(1)의 발진 정지의 저감에 의하여 히트 펌프 유닛(1)의 효율 저하를 억제할 수 있고, 나아가서는 내구성 저하를 억제할 수도 있다.

또, 제 1 제어 장치(100)는 난방 기기(5)에서의 방열 요구가 있을 때에 미리 정한 소정 기간 이상 계속하여 히트 펌프 유닛(1)의 운전을 금지하는 판정을 실시한 경우에는, 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 대신해서 2차측 열교환기 입구 온도 서미스터(34)에 의하여 검출되는 열매체의 2차측 입구 온도에 기초하여 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부를 판정한다.

히트 펌프 유닛(1)의 운전을 금지하는 판정이 계속하여 이루어짐으로써 장시간 1차측 펌프(41)가 운전하지 않고, 보조 열원 장치(6)에 의한 열량 공급에 의하여 방열이 실시되고 있는 경우에 있어서는, 히트 펌프 유닛(1)을 가동하는 편이 효율상 유리하다고 판정할 수 있는 경우이어도 히트 펌프 유닛(1)의 운전을 금지하는 판정이 이루어지는 일이 있다. 그래서 본 제어에 따르면, 상기와 같이, 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 대용하여 열매체의 2차측 입구 온도를 채용하고, 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부를 판정한다. 이에 따라, 1차측 펌프(41)의 장시간의 정지 상태에 있어서 보조 열원 장치(6)에 의한 열량 공급이 실시되고 있던 상황을 검출하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 히트 펌프 유닛(1)을 운전하는 것이 유리한 상황을 추출할 수 있다. 따라서, 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부 판정의 정밀도 향상을 제공할 수 있다.

제 1 제어 장치(100)는 단계 10에 있어서, 난방 기기(5)에서의 방열 요구가 있을 때에 축열용 유체의 1차측 출구 온도 및 외기 온도에 기초하여 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부를 판정한다. 이 판정 처리에 따르면, 상기의 판정값을 구할 때에 외기 온도를 이용함으로써 히트 펌프 유닛(1)의 성적 계수 판정에 대하여 더한층의 정밀도 향상을 제공할 수 있다.

제 1 제어 장치(100)는 1차측 펌프(41)가 운전하고 있는 동안에 있어서 1차측 열교환기 출구 온도 서미스터(32)에 의하여 검출된 1차측 출구 온도에 있어서의 복수의 피크값의 평균값을 산출하고, 해당 평균값에 기초하여 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부를 판정한다(단계 10). 예를 들면, 1차측 펌프(41)의 운전 및 정지가 반복되는 경우(펌프의 발진 정지가 일어나는 경우)에는, 1차측 출구 온도가 크게 변동하기 때문에 검출한 1차측 출구 온도를 그대로 히트 펌프 유닛(1)의 운전 필요 여부 판정에 사용하면, 정확한 필요 여부 판정을 실시할 수 없게 된다. 그래서 1차측 펌프(41)가 운전하고 있을 때에 검출한 1차측 출구 온도에 대하여, 변동하는 값 중에서 복수의 피크를 나타내는 값을 추출하여 그 평균값을 산출하고, 이 평균값을 판정 처리에 이용한다. 이에 따라, 검출된 온도 중, 방열용 열교환기(4)에서의 열교환에 의한 열의 수수가 반영되어 있지 않은 온도를 배제한 판정 처리를 실시할 수 있기 때문에 판정 정밀도의 향상을 꾀할 수 있다.

(제 2 실시 형태)

제 2 실시 형태에서는 제 1 실시 형태에서 설명한 난방 요구 시의 처리 순서에 대한 다른 형태에 대하여 도 7을 참조해서 설명한다. 도 7은 제 2 실시 형태의 하이브리드식 급탕 장치에 있어서의 난방 요구 시의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 본 실시 형태에서 특별히 설명하지 않는 구성, 제어 등은 제 1 실시 형태와 동일하고, 그 작용 효과도 동일하다.

이하, 본 실시 형태의 처리 순서에 대하여, 제 1 실시 형태의 처리 순서와 다른 점에 대해서 설명한다. 단계 10에서 1차측 출구 온도의 평균값이 판정값 이상이라고 판정("아니오"판정)하면, 제 1 제어 장치(100)는 단계 20에서 1차측 출구 온도의 평균값을 메모리 등에 기억하고, 단계 25에서 2차측 출구 온도의 전회의 검출값을 메모리 등에 기억한다. 그리고 단계 30A에서는 2차측 열교환기 입구 온도 서미스터(34)가 검출하는 2차측 입구 온도가 단계 25에서 전회 기억한 값보다도 5℃ 이상 저하하고 있는지의 여부를 판정한다. 단계 30A에서 5℃ 이상 저하해 있지 않다고 판정("아니오"판정)하면, 히트 펌프 유닛(1)에 의한 탱크(3) 내로의 열량 공급은 필요없기 때문에 단계 50에서 히트 펌프 유닛(1)의 정지 지시의 처리를 실행하고, 단계 70으로 진행한다.

단계 30A에서 5℃ 이상 저하해 있다고 판정("예"판정)하면, 다시 단계 30A1에서 탱크(3)에 저장되어 있는 저탕량이 미리 정한 소정량(소정의 열량) 이하인지의 여부를 판정한다. 여기에서의 판정 처리는 단계 40과 동일한 판정 처리이다. 단계 30A1에서 저탕량이 소정량(소정의 열량) 이하인 경우에는, 제 1 제어 장치(100)는 단계 30A2에서 히트 펌프 유닛(1)의 운전을 지시하고, 히트 펌프 유닛(1)의 운전을 1일 계속하여 단계 10으로 되돌아간다.

이와 같이, 단계 30A에서 2차측 입구 온도의 저하 정도의 크기를 판정함으로써 사용자가 난방 설정 온도를 내리는 상황이 있었던 경우를 검출할 수 있다. 난방 설정 온도가 내려가면, 2차측 입구 온도 및 2차측 출구 온도가 저하하기 때문에 단계 30A에서 "예"판정이 이루어질 가능성이 높아지는 것이다.

본 실시 형태에 따르면, 제 1 제어 장치(100)는 2차측 열교환기 입구 온도 서미스터(34)에 의하여 검출되는 열매체의 2차측 입구 온도가 전회의 기억값보다도 미리 정한 온도(예를 들면, 5℃) 이상 저하해 있는 경우에는, 히트 펌프 유닛(1)을 미리 정한 시간(예를 들면, 1일) 운전한다(단계 30A2).

단계 30A의 판정 처리에 의하여 이와 같은 상황을 검출하면, 일시적으로 히트 펌프 유닛(1)을 가동한다(예를 들면, 1일). 바꾸어 말하면, 단계 10의 판정에서 "아니오"상태가 1주일 계속되기 전에(예를 들면, 2, 3일 계속), 난방 설정 온도를 내리는 행위가 있었던 경우, 이 상황 변화를 빠르고 정확히 추출할 수 있다. 이 경우에는, 히트 펌프 유닛(1)의 운전을 일시적으로 허가하여, 제 1 실시 형태의 제어보다도 에너지 효율상 히트 펌프 유닛(1)을 가동하는 편이 좋은 상태로 조기에 할 수 있는 것이다. 따라서, 히트 펌프 유닛(1)의 효율면을 고려한 제어를 제공할 수 있다.

(다른 실시 형태)

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시 형태에 전혀 제한되는 일 없이, 본 발명의 주요 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하다.

상기의 제 1 실시 형태에서는 도 3의 단계 10의 판정 처리에 있어서, 1차측 출구 온도의 평균값을 사용하고 있는데, 대용으로서, 열매체가 난방 기기(5)를 유출 후, 방열용 열교환기(4)에 유입하기 전의 열매체 온도, 즉, 2차측 입구 온도를 사용해도 좋다. 즉, 단계 10에서는 수시 갱신되는 판정값과 2차측 입구 온도의 평균값을 비교하여 판정을 실시한다. 2차측 입구 온도는 탱크(3) 내로 직접 되돌아오는 유체의 온도가 아니기 때문에 1차측 출구 온도를 사용하는 경우보다도 단계 10에서의 판정 정밀도는 저하하는 것이 생각되는데, 탱크(3) 내 하부의 수온을 사용하여 판정하는 경우에 대하여, 제 1 실시 형태와 같이 1차측 출구 온도를 사용하는 경우와 마찬가지로, COP의 판정 정밀도의 향상 및 히트 펌프의 발진 정지의 저감을 꾀할 수 있다. 따라서, 하이브리드식 급탕 장치의 효율 향상 및 런닝 코스트의 저감을 제공할 수 있는 것이다.

또, 상기의 실시 형태에 있어서 하이브리드식 급탕 장치는 심야 시간대의 심야 전력을 이용한 비등 운전에 있어서, 과거의 사용 열량의 실적에 기초한 운전을 실시하는 경우, 제 1 제어 장치(100)에 기억되는 소정 시간(예를 들면, 1주일)의 운전 실적은 장치의 공장 출하 시에 있어서 소정의 운전 정보(모델 운전 정보)를 미리 기억해 두고, 이 초기값을 급탕 장치의 사용 실적이 추가될 때마다 갱신해 감으로써 사용자의 사용 실태에 적합하게 해 가는 것이어도 좋다.

또, 히트 펌프 유닛(1)의 히트 펌프 사이클을 흐르는 작동 냉매는 이산화탄소에 한정되는 것은 아니고, 프론 등의 다른 냉매이어도 좋다.

Claims (5)

1. 급탕용 및 방열 장치(5)에서의 방열용으로 사용되는 축열용 유체를 저장하는 탱크(3)와,
   상기 탱크 내의 축열용 유체를 가열하는 히트 펌프 장치(1)와,
   상기 방열 장치에 공급되는 열매체와 상기 탱크 내의 축열용 유체를 열교환하여 상기 열매체를 가열하는 방열용 열교환기(4)와,
   상기 축열용 유체를 상기 탱크 및 상기 방열용 열교환기의 사이에서 순환시키는 1차측 펌프(41)와,
   상기 방열용 열교환기에서 상기 열매체와 열교환한 후로서, 상기 탱크 내에 유입하기 전의 상기 축열용 유체의 1차측 출구 온도를 검출하는 1차측 출구 온도 검출 수단(32)과,
   상기 방열용 열교환기를 유출한 후, 상기 방열 장치에 유입하기 전의 열매체를 가열하는 보조 열원 장치(6)와,
   상기 방열 장치에 대하여 공급하는 열량을 공급하기 위한 상기 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정하여 해당 운전을 제어하는 것과 함께, 상기 방열용 열교환기에서 상기 열매체를 열교환하는 운전을 제어하는 제어 장치(100)를 구비하고,
   상기 제어 장치는 상기 방열 장치에서의 방열 요구가 있을 때에 상기 1차측 출구 온도 검출 수단(32)에 의하여 검출되는 상기 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 기초하여 상기 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는
   하이브리드식 급탕 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열 장치에서 방열하고나서 상기 방열용 열교환기에서 열교환되기 전의 상기 열매체의 2차측 입구 온도를 검출하는 2차측 입구 온도 검출 수단(34)을 더 구비하고,
   상기 제어 장치(100)는 상기 방열 장치에서의 방열 요구가 있을 때에 미리 정한 소정 기간 이상 계속하여 상기 히트 펌프 장치의 운전을 금지하는 판정을 실시한 경우에는, 상기 축열용 유체의 1차측 출구 온도에 대신해서 상기 2차측 입구 온도 검출 수단에 의하여 검출되는 상기 열매체의 2차측 입구 온도에 기초하여 상기 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는
   하이브리드식 급탕 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열 장치에서 방열하고나서 상기 방열용 열교환기에서 열교환되기 전의 상기 열매체의 2차측 입구 온도를 검출하는 2차측 입구 온도 검출 수단(34)을 더 구비하고,
   상기 제어 장치(100)는 상기 2차측 입구 온도 검출 수단에 의하여 검출되는 상기 열매체의 2차측 입구 온도가 전회값보다도 미리 정한 온도 이상 저하해 있는 경우에는, 상기 히트 펌프 장치를 미리 정한 시간 운전하는 것을 특징으로 하는
   하이브리드식 급탕 장치.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어 장치는 상기 방열 장치에서의 방열 요구가 있을 때에 상기 축열용 유체의 1차측 출구 온도 및 외기 온도에 기초하여 상기 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는
   하이브리드식 급탕 장치.
   
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어 장치는 상기 1차측 펌프(41)가 운전하고 있는 동안에 있어서 상기 1차측 출구 온도 검출 수단(32)에 의하여 검출된 상기 1차측 출구 온도에 있어서의 복수의 피크값의 평균값을 산출하고, 해당 평균값에 기초하여 상기 히트 펌프 장치의 운전 필요 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는
   하이브리드식 급탕 장치.

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