KR101393121B1 - 저탕식 급탕장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 히트펌프 유닛의 대기 전력의 저감을 도모하면서 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 적절한 타이밍에 실행할 수 있는 저탕식 급탕장치를 제공한다.
(해결수단) 전원공급 제어회로(123)는 저탕 유닛으로부터 탱크 외기온도 데이터를 수신하였을 때에, 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도가 제 1 동결판정온도 이하일 때에는, 전원전환회로(124)에 의해서 히트펌프 제어회로(125)에 전원이 공급되는 상태로 한다. 히트펌프 제어회로(125)는 히트펌프 외기온도센서(67)의 검출온도가 제 2 동결판정온도 이하일 때에 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 실행한다.

Description

저탕식 급탕장치 {STORAGE TYPE HOT WATER SUPPLY DEVICE}

본 발명은 저탕탱크 내의 탕수를 히트펌프에 의해서 가열하는 저탕식 급탕장치에 관한 것이다.

종래에는, 히트펌프에 의해서 저탕탱크 내의 탕수를 가열하여 끓이는 저탕식 급탕장치에 있어서, 저탕탱크를 가지는 저탕 유닛이 필요에 따라서 히트펌프를 가지는 히트펌프 유닛의 제어회로로의 전원의 공급과 차단을 제어함으로써, 히트펌프 유닛의 대기 전력(待機電力)을 저감한 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에 기재된 저탕식 급탕장치에 있어서, 저탕 유닛은 저탕탱크 내의 탕수가 소진된 것(이하, "탕수소진"이라고도 한다)을 검지하였을 때에 히트펌프 유닛의 제어회로에 전원을 공급하여, 히트펌프를 작동시켜서 저탕탱크 내의 탕수를 가열하고 있다.

또한, 저탕 유닛은, 저탕 유닛에 설치된 외기온도센서의 검출온도가 저온(4℃ 이하)으로 되었을 때에 히트펌프 유닛의 제어회로에 전원을 공급하여 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 실행하고 있다.

또, 특허문헌 1에는 저탕 유닛에 외기온도센서가 설치되어 있지 않은 경우의 실시형태로서, 일정 시간(2시간)이 경과할 때마다 히트펌프 유닛의 제어회로에 전원을 공급하고, 히트펌프 유닛에 설치된 외기온도센서의 검출온도가 저온으로 되어 있을 때에 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 실행하는 구성도 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2004-198044호 공보

저탕 유닛과 히트펌프 유닛을 구비한 저탕식 급탕장치에 있어서, 저탕 유닛이 옥내에 설치되고 히트펌프 유닛이 옥외에 설치되는 경우나, 저탕 유닛이 바람이 스며들기 어려운 장소에 설치되고 히트펌프 유닛이 바람이 스며들기 쉬운 장소에 설치되는 경우 등, 저탕 유닛과 히트펌프 유닛의 설치상황이 다른 경우가 있다.

이와 같이 저탕 유닛과 히트펌프 유닛의 설치상황이 다른 경우에, 상기한 특허문헌 1의 저탕식 급탕장치와 같이, 저탕 유닛에 설치된 외기온도센서의 검출온도에 의거하여 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 실행하면, 저탕 유닛과 히트펌프 유닛의 주위 온도의 상위(相違)에 의해서 동결방지운전을 실행하는 타이밍이 부적절하게 될 우려가 있다.

또, 특허문헌 1에 기재된 저탕식 급탕장치와 같이, 일정 시간마다 히트펌프 유닛에 전원을 공급하여, 히트펌프 유닛에 설치된 외기온도센서의 검출온도에 의거하여 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 실행할 때에는, 외기온도가 급격하게 저하되었을 때에 동결방지운전의 실행 타이밍이 늦어질 우려가 있다.

본 발명은 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것으로서, 히트펌프 유닛의 대기 전력의 저감을 도모하면서 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 적절한 타이밍에 실행할 수 있는 저탕식 급탕장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해서 이루어진 것으로서, 저탕탱크를 가지는 저탕 유닛과, 상기 저탕탱크 내의 탕수를 히트펌프에 의해서 가열하는 히트펌프 유닛을 가지는 저탕식 급탕장치에 관한 것이다.

그리고, 본 발명의 저탕식 급탕장치는,

저탕탱크를 가지는 저탕 유닛과, 상기 저탕탱크 내의 탕수를 히트펌프에 의해서 가열하는 히트펌프 유닛을 가지는 저탕식 급탕장치로서,

상기 저탕 유닛은,

상기 히트펌프 유닛과의 사이에서 통신을 하기 위한 탱크 통신회로와,

상기 저탕 유닛의 주위 온도를 검출하는 탱크 외기온도센서와,

상기 탱크 외기온도센서의 검출온도를 나타내는 탱크 외기온도 데이터를 상기 히트펌프 유닛으로 송신하는 탱크 외기온도 송신부를 구비하고,

상기 히트펌프 유닛은,

상기 저탕 유닛과의 사이에서 통신을 하기 위한 히트펌프 통신회로와,

상기 히트펌프 유닛의 주위 온도를 검출하는 히트펌프 외기온도센서와,

상기 히트펌프 외기온도센서와 접속되며, 상기 히트펌프의 작동을 제어하는 히트펌프 제어회로와,

상기 히트펌프 제어회로로의 전원의 공급과 차단을 전환하는 전원전환회로와,

상기 저탕 유닛으로부터 상기 탱크 외기온도 데이터를 수신하였을 때에 상기 탱크 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도가 소정의 동결판정온도 이하인지 아닌지를 판단하고, 상기 온도가 상기 동결판정온도 이하일 때에는 상기 전원전환회로에 의해서 상기 히트펌프 제어회로에 전원이 공급되는 상태로 하여, 상기 히트펌프 제어회로에 상기 히트펌프 외기온도센서의 검출온도에 의거하여 상기 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 실행시키고,

상기 동결방지운전이 실행되지 않는 대기상태일 때에는 상기 전원전환회로에 의해서 상기 히트펌프 제어회로로의 전원공급이 차단된 상태로 하는 전원공급 제어회로를 구비한 것을 특징으로 한다(제 1 발명).

제 1 발명에 의하면, 상기 히트펌프 유닛에 의한 상기 동결방지운전이 실행되지 않는 대기상태일 때에는 상기 전원공급 제어회로에 의해서 상기 히트펌프 제어회로로의 전원공급이 차단된다. 따라서, 대기상태일 때에는 상기 히트펌프 유닛의 소비 전력이 주로 상기 히트펌프 통신회로와 상기 전원공급 제어회로의 소비 전력으로 억제되므로, 상기 히트펌프 유닛의 대기 전력이 저감된다.

그리고, 상기 전원공급 제어회로는, 상기 저탕 유닛으로부터 상기 탱크 외기온도 데이터를 수신하였을 때에, 상기 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도가 상기 동결판정온도 이하인지 아닌지를 판단하고, 상기 온도가 상기 동결판정온도 이하일 때에는, 상기 히트펌프 제어회로에 상기 히트펌프 외기온도센서의 검출온도에 의거하여 상기 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 실행시킨다. 따라서, 상기 히트펌프 유닛의 동결방지운전을, 상기 히트펌프 유닛에 구비된 상기 히트펌프 외기온도센서의 검출온도를 이용하여 적절한 타이밍으로 실행할 수 있다.

또, 제 1 발명에 있어서,

상기 저탕 유닛은 상기 탱크 외기온도센서로서 설치개소가 다른 복수의 온도센서를 구비하고,

상기 탱크 외기온도 송신부는 상기 복수의 온도센서의 검출온도 중에서 가장 낮은 검출온도를 나타내는 데이터를 상기 탱크 외기온도 데이터로서 상기 히트펌프 유닛으로 송신하는 것을 특징으로 한다(제 2 발명).

제 2 발명에 의하면, 상기 저탕 유닛의 설치상황에 따라서 발생할 수 있는 상기 탱크 외기온도센서의 검출온도와 실제의 외기온도와의 괴리(乖離)를 억제할 수 있다.

또, 제 1 발명에 있어서,

상기 저탕탱크 내의 탕수가 공급되는 출탕관의 도중에 설치되어 상기 출탕관을 유통하는 탕수를 가열하는 보조 열원기와;

상기 보조 열원기의 주위 온도를 검출하는 보조 열원 외기온도센서와;

상기 저탕 유닛과의 사이에서 통신을 하기 위한 보조 열원 통신회로와;

상기 보조 열원 외기온도센서의 검출온도를 나타내는 보조 열원 외기온도 데이터를 상기 저탕 유닛으로 송신하는 보조 열원 외기온도 송신부;를 가지는 보조 열원 유닛을 구비하고,

상기 탱크 통신회로는 상기 보조 열원 유닛과의 사이에서 통신을 하고,

상기 탱크 외기온도 송신부는 상기 보조 열원 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도와 상기 탱크 외기온도센서의 검출온도 중 낮은 쪽의 온도를 나타내는 데이터를 상기 탱크 외기온도 데이터로서 상기 히트펌프 유닛으로 송신하는 것을 특징으로 한다(제 3 발명).

제 3 발명에 의하면, 상기 저탕 유닛의 설치상황에 따라서 상기 탱크 외기온도센서보다도 상기 보조 열원 외기온도센서가 비교적 정확하게 외기온도를 검출할 수 있는 경우에는 상기 보조 열원 외기온도센서의 검출온도를 채용하여 상기 외기온도 데이터를 송신할 수 있다.

또, 제 3 발명에 있어서,

상기 저탕 유닛은 상기 탱크 외기온도센서로서 복수의 온도센서를 구비하고,

상기 탱크 외기온도 송신부는 상기 보조 열원 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도와 상기 복수의 온도센서의 검출온도 중에서 가장 낮은 온도를 나타내는 데이터를 상기 탱크 외기온도 데이터로서 상기 히트펌프 유닛으로 송신하는 것을 특징으로 한다(제 4 발명).

제 4 발명에 의하면, 상기 복수의 탱크 외기온도센서와 상기 보조 열원 외기온도센서의 검출온도를 비교함으로써, 실제의 외기온도에 가장 가깝다고 상정되는 검출온도를 채용하여 상기 탱크 외기온도 데이터를 송신할 수 있다.

도 1은 저탕식 급탕장치의 구성도
도 2는 저탕 유닛 및 보조 열원 유닛의 정면도ㆍ우측면도ㆍ배면도
도 3은 저탕식 급탕장치의 제어 블럭도

본 발명의 실시형태에 대해서 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 저탕식 급탕장치(1)는 저탕 유닛(10)과; 히트펌프 유닛(50)과; 보조 열원 유닛(80)과; 저탕식 급탕장치(1)를 원격 조작하기 위한 리모컨(140);을 구비하여 구성되어 있다.

저탕 유닛(10)은 저탕탱크(11), 급수관(12), 출탕관(13) 등을 구비하고 있다. 저탕탱크(11)는 그 내부에 탕수를 보온되게 저장하며, 높이방향으로 대략 동일한 간격으로 배치된 탱크 온도센서(14∼17)와, 저탕탱크(11)의 상부에 배치되어 저탕탱크(11)에서 출탕관(13)으로 공급되는 탕수의 온도를 검출하는 탱크 출탕온도센서(26)를 가지고 있다. 저탕탱크(11)의 바닥부에는 작업자의 수동조작에 의해서 개방되는 배수밸브(18)가 설치되어 있다.

급수관(12)은 그 일단이 급수구(30)를 통해서 도시하지 않은 수도에 접속되고 타단이 저탕탱크(11)의 하부에 접속되어 저탕탱크(11) 내의 하부로 물(수돗물)을 공급한다. 급수관(12)에는 저탕탱크(11)의 내압이 과대하게 되는 것을 방지하기 위한 감압밸브(19)와, 급수관(12)에서 저탕탱크(11) 측으로만 통수(通水)가 가능하게 하여 저탕탱크(11)에서 급수관(12) 측으로의 탕수의 유출을 저지하는 제 1 탕수측 역지밸브(20)가 설치되어 있다.

급수관(12)에서 분기된 급수 바이패스관(34)은 급탕 혼합밸브(21)를 통해서 접속개소(X)에서 출탕관(13)과 연통되어 있으며, 급탕 혼합밸브(21)에 의해서 저탕탱크(11)에서 출탕관(13)으로 공급되는 탕수와 급수 바이패스관(34)에서 출탕관(13)으로 공급되는 물의 혼합비가 변경된다.

급수 바이패스관(34)에는, 급수 바이패스관(34)으로 공급되는 물의 온도를 검출하는 급수 온도센서(22)와, 급수 바이패스관(34)을 유통하는 물의 유량을 검출하는 급수측 유량센서(23)와, 급수 바이패스관(34)에서 출탕관(13) 측으로만 통수가 가능하게 하여 출탕관(13)에서 급수 바이패스관(34) 측으로의 탕수의 유출을 저지하는 급수측 역지밸브(24)가 설치되어 있다.

출탕관(13)은 그 일단이 급탕구(31)에 접속되고 타단이 저탕탱크(11)의 상부에 접속되어 있다. 저탕탱크(11)의 상부에 저장된 탕수는 출탕관(13)에서 급탕구(31)를 통해서 도시하지 않은 급탕전(부엌, 세면실, 욕실의 수도꼭지나 샤워 등)으로 공급된다. 출탕관(13)에는 저탕탱크(11)에서 출탕관(13) 측으로만 통수가 가능하게 하여 출탕관(13)에서 저탕탱크(11) 측으로의 탕수의 유입을 저지하는 제 2 탕수측 역지밸브(25)와, 저탕탱크(11)에서 출탕관(13)으로 공급되는 탕수의 유량을 검출하는 탕수측 유량센서(27)가 설치되어 있다.

보조 열원 유닛(80)은 출탕관(13)의 급수 바이패스관(34)과의 접속개소(X)보다도 하류측의 도중에 설치되고, 저탕 유닛(10)에는 보조 열원 유닛(80)을 바이패스하여 보조 열원 유닛(80)의 하류측과 상류측의 출탕관(13)을 연통하는 출탕 바이패스관(33)과, 출탕 바이패스관(33)을 개폐하는 출탕 바이패스밸브(29)가 설치되어 있다.

출탕관(13)의 출탕 바이패스관(33)과의 분기개소(Y)와 급탕 혼합밸브(21)의 사이에는 급탕 혼합밸브(21)를 통해서 출탕관(13)에 공급되는 탕수의 온도를 검출하는 혼합온도센서(28)가 설치되고, 출탕관(13)의 출탕 바이패스관(33)과의 합류개소(Z)와 급탕구(31)의 사이에는 급탕구(31)에서 출탕되는 탕수의 온도를 검출하는 급탕온도센서(32)가 설치되어 있다. 또, 저탕 유닛(10)의 주위 온도(외기온도)를 검출하기 위한 제 1 탱크 외기온도센서(35) 및 제 2 탱크 외기온도센서(36)가 설치되어 있다.

또한, 저탕 유닛(10)은 저탕 유닛(10)의 전체적인 작동을 제어하는 저탕 컨트롤러(100)를 구비하고 있다. 저탕 컨트롤러(100)는 도시하지 않은 CPU, 메모리, 각종 인터페이스회로 등을 구비한 전자회로 유닛이며, 메모리에 저장된 저탕 유닛(10)의 제어용 프로그램을 CPU에서 실행함으로써 저탕 유닛(10)의 작동을 제어하며, 후술하는 비등 지시 송신부(102) 및 탱크 외기온도 송신부(103)로서 기능한다.

저탕 유닛(10)에 구비된 각 센서의 검출신호는 저탕 컨트롤러(100)에 입력된다. 또, 저탕 컨트롤러(100)에서 출력되는 제어신호에 의해서 급탕 혼합밸브(21)와 출탕 바이패스밸브(29)의 작동이 제어된다.

이어서, 히트펌프 유닛(50)은 저탕탱크(11) 내의 탕수를 탱크 순환로(41)를 통해서 순환시켜서 가열하는 것이며, 옥외에 설치되어 있다. 히트펌프 유닛(50)은 히트펌프 순환로(52)에 의해서 접속된 증발기(53), 압축기(54), 히트펌프 열교환기(55)(응축기) 및 팽창밸브(56)로 구성된 히트펌프(51)를 가지고 있다.

증발기(53)는 팬(60)의 회전에 의해서 공급되는 공기(외기)와 히트펌프 순환로(52) 내를 유통하는 열매체{하이드로플루오로카본(HFC) 등의 대체 프레온, 이산화탄소 등}의 사이에서 열교환을 실시한다. 압축기(54)는 증발기(53)에서 토출된 열매체를 압축하여 고압·고온으로 하고, 히트펌프 열교환기(55)로 송출한다. 팽창밸브(56)는 압축기(54)에 의해서 가압된 열매체의 압력을 개방한다.

성에제거밸브(61)는 팽창밸브(56)를 바이패스하여 설치되어 있으며, 압축기(54)에서 송출되는 열매체에 의해서 증발기(53)에서의 성에를 제거한다. 히트펌프 순환로(52)의 팽창밸브(56)의 상류측 및 하류측, 압축기(54)의 상류측 및 하류측에는 히트펌프 순환로(52) 내를 유통하는 열매체의 온도를 검출하는 열매체 온도센서(62, 63, 64, 65)가 각각 설치되어 있다. 또, 증발기(53)에는 증발기(53)에 흡입되는 공기의 온도를 검출하는 히트펌프 외기온도센서(67)가 설치되어 있다.

히트펌프 열교환기(55)는 탱크 순환로(41)와 접속되며, 압축기(54)에 의해서 고압·고온으로 된 열매체와 탱크 순환로(41) 내를 유통하는 탕수와의 열교환에 의해서 탱크 순환로(41) 내를 유통하는 탕수를 가열한다. 탱크 순환로(41)에는 저탕탱크(11) 내의 탕수를 탱크 순환로(41)를 통해서 순환시키기 위한 탱크 순환펌프(66)가 설치되어 있다.

저탕탱크(11) 내의 하부에 저장된 탕수는 탱크 순환펌프(66)에 의해서 탱크 순환로(41)로 유도되며, 히트펌프 열교환기(55)에서 후술하는 비등온도까지 가열되어 저탕탱크(11)의 상부로 되돌려진다. 이것에 의해서, 비등온도의 탕수가 저탕탱크(11)의 상부에서부터 순차적으로 적층되게 저장된다.

또한, 탱크 순환로(41)의 히트펌프 열교환기(55)의 상류측 및 하류측에는 탱크 순환로(41) 내를 유통하는 탕수의 온도를 검출하는 탕수온도센서(68,69)가 설치되어 있다. 또, 히트펌프 열교환기(55)에는 그 내부의 분위기 온도를 검출하는 분위기 온도센서(57)가 설치되어 있다.

또한, 히트펌프 유닛(50)은 히트펌프 유닛(50)의 전체적인 작동을 제어하는 히트펌프 컨트롤러(120)를 구비하고 있다. 히트펌프 컨트롤러(120)는 도시하지 않은 CPU, 메모리, 각종 인터페이스회로 등을 구비한 전자회로 유닛이며, 메모리에 저장된 히트펌프 유닛(50)의 제어용 프로그램을 CPU에서 실행함으로써 히트펌프 유닛(50)의 작동을 제어한다.

히트펌프 유닛(50)에 구비된 각 센서의 검출신호는 히트펌프 컨트롤러(120)에 입력된다. 또, 히트펌프 컨트롤러(120)에서 출력되는 제어신호에 의해서 압축기(54), 탱크 순환펌프(66) 및 팬(60)의 작동이 제어된다.

이어서, 보조 열원 유닛(80)은 출탕관(13)을 유통하는 탕수를 가열하는 것이며, 부기체(缶器體)(87) 내에 수용된 급탕 버너(81) 및 급탕 버너(81)에 의해서 가열되는 급탕 열교환기(82) 등을 구비하고 있다. 급탕 버너(81)에는 도시하지 않은 가스 공급관으로부터 연료 가스가 공급됨과 아울러, 도시하지 않은 연소 팬에 의해서 연소용 공기가 공급된다.

급탕 열교환기(82)는 출탕관(13)의 도중에 접속되어 있으며, 급탕 버너(81)의 연소열에 의해서 내부를 유통하는 탕수를 가열한다. 출탕관(13)에는 상류측에서부터 순차적으로 수량 서보밸브(93)와 수량센서(88)가 설치되어 있다. 급탕 열교환기(82)의 상류측과 하류측은 열원 바이패스관(89)에 의해서 연통되어 있으며, 열원 바이패스관(89)에는 열원 바이패스관(89)의 개방도를 조절하기 위한 열원 바이패스밸브(90)가 설치되어 있다. 또, 급탕 열교환기(82)에는 동결방지용의 전기 히터(94)가 설치되어 있다.

출탕관(13)의 급탕 열교환기(82)의 출구 부근에는 열교환기 출탕온도센서(91)가 설치되어 있고, 출탕관(13)의 열원 바이패스관(89)과의 접속개소의 하류측에는 열원 출탕온도센서(92)가 설치되어 있다. 또, 보조 열원 유닛(80)의 주위 온도(외기온도)를 검출하기 위한 보조 열원 외기온도센서(95)가 설치되어 있다.

또한, 보조 열원 유닛(80)은 보조 열원 유닛(80)의 전체적인 작동을 제어하는 보조 열원 컨트롤러(130)을 구비하고 있다. 보조 열원 컨트롤러(130)는 도시하지 않은 CPU, 메모리, 각종 인터페이스회로 등을 구비한 전자회로 유닛이며, 메모리에 저장된 보조 열원 유닛(80)의 제어용 프로그램을 실행함으로써 보조 열원 유닛(80)의 작동을 제어하며, 후술하는 동결방지 제어부(132) 및 보조 열원 외기온도 송신부(133)로서 기능한다.

보조 열원 컨트롤러(130)는 통신 케이블(152)에 의해서 리모컨(140)과 접속되어 있다. 리모컨(140)은 저탕식 급탕장치(1)의 운전상황이나 운전조건의 설정 등을 표시하기 위한 표시기(141)와, 각종 스위치가 설치된 스위치부(142)를 구비하고 있다. 저탕식 급탕장치(1)의 사용자는 리모컨(140)의 스위치부(142)를 조작함으로써 급탕구(31)에서의 급탕온도(목표급탕온도) 등을 설정한다.

저탕 컨트롤러(100)와 히트펌프 컨트롤러(120)는 통신 케이블(151)에 의해서 접속되어 서로 통신을 한다. 또, 저탕 컨트롤러(100)와 보조 열원 컨트롤러(130)는 통신케이블(150)에 의해서 접속되어 서로 통신을 한다.

이어서, 저탕 유닛(10)과 보조 열원 유닛(80)은 별체로 설치되는 경우와 일체화하여 설치되는 경우가 있으며, 본 실시형태에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 일체화하여 설치되어 있다. 도 2(a)의 정면도 및 도 2(b)의 우측면도에 나타낸 바와 같이, 보조 열원 유닛(80)과 저탕 유닛(10)은 케이싱(200) 내에 전후로 하여 연결되어 있다.

보조 열원 유닛(80)은 도시하지 않은 지지대에 놓여져 있고, 케이싱(200)의 전면은 전면 하부 커버(201)에 의해서 폐색되어 있다. 또, 케이싱(200)의 측면은 우측 상부 커버(210) 및 우측 하부 커버(211)와 좌측 상부 커버(212) 및 좌측 하부 커버(213)에 의해서 폐색되어 있다. 또, 도 2(c)의 배면도에 나타낸 바와 같이, 케이싱(200)의 배면은 배면 상부 커버(220) 및 배면 하부 커버(221)에 의해서 폐색되어 있다.

여기서, 보조 열원 유닛(80)의 보조 열원 외기온도센서(95)는 보조 열원 유닛(80)의 바닥부에 설치되어 있고, 보조 열원 외기온도센서(95)의 사방은 전면 하부 커버(201), 우측 하부 커버(211), 좌측 하부 커버(213) 및 배면 하부 커버(221)에 의해서 둘러싸여 있다. 한편, 제 1 탱크 외기온도센서(35)는 우측 하부 커버(211)의 외측에 설치되어 있고, 제 2 탱크 외기온도센서(36)는 케이싱(200)의 저면의 외측에 설치되어 있다.

따라서, 보조 열원 외기온도센서(95)에 대해서는, 케이싱(200) 내의 열기의 체류 등의 영향에 의해서 외기온도의 검출 정밀도가 저하되는 경우가 있다. 이것에 대해서, 제 1 탱크 외기온도센서(35)와 제 2 탱크 외기온도센서(36)가 케이싱(200)의 외측에 설치되어 있기 때문에, 외기온도를 비교적 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

이어서, 도 3을 참조하여 저탕 유닛(10)과 히트펌프 유닛(50)과 보조 열원 유닛(80)의 협동 동작에 대해서 설명한다.

저탕 컨트롤러(100)는 탱크 통신회로(101)를 통해서 히트펌프 컨트롤러(120) 및 보조 열원 컨트롤러(130)와의 사이에서 통신을 한다. 저탕 컨트롤러(100)는 급탕구(31)에 접속된 급탕전(도시생략)이 개방되어 급수관(12)으로 최저 작동 유량(예를 들면, 2.4리터/min) 이상의 물이 공급되고 있는 것을 탕수측 유량센서(27)의 검출유량과 급수측 유량센서(23)의 검출유량의 합계 유량(총 검출유량)에 의해서 검출하였을 때에, 급탕구(31)에서 목표급탕온도의 탕수를 출탕하는 급탕운전을 실행한다.

또, 저탕 컨트롤러(100)는 저탕탱크(11)의 탕수소진의 유무를 감시한다. 그리고, 저탕탱크(11)의 탕수소진이 발생하지 않은 때{탱크 온도센서(17)의 검출온도가 탕수소진 판정온도 이상일 때}는, 수량 서보밸브(93)를 폐쇄함과 동시에 출탕 바이패스밸브(29)를 개방한다.

그리고, 저탕 컨트롤러(100)는 탱크 출탕온도센서(26)의 검출온도(Th){저탕탱크(11)에서 출탕관(13)으로 공급되는 탕수의 온도}와 탕수측 유량센서(27)의 검출유량(Fh){저탕탱크(11)에서 출탕관(13)으로 공급되는 탕수의 유량}과 급수 온도센서(22)의 검출온도(Tw){급수 바이패스관(34)에서 출탕관(13)으로 공급되는 물의 온도}와 급수측 유량센서(23)의 검출유량(Fw){급수 바이패스관(34)에서 출탕관(13)으로 공급되는 물의 유량}에 의거하여 출탕관(13)과 급수 바이패스관(34)의 접속개소(X)에서 출탕관(13)으로 목표급탕온도의 탕수가 공급되도록, 급탕 혼합밸브(21)에 의해서, 저탕탱크(11)에서 출탕관(13)으로 공급되는 탕수와 급수 바이패스관(34)에서 출탕관(13)으로 공급되는 물의 혼합비를 설정하는 "혼합온도조정제어"를 실행한다.

한편, 저탕탱크(11)의 탕수소진이 발생하였을 때에는, 저탕 컨트롤러(100)는 출탕 바이패스밸브(29)를 폐쇄함과 동시에 수량 서보밸브(93)를 개방하여, 급탕 혼합밸브(21)를 급수 바이패스관(34)으로부터의 물이 출탕관(13)으로 공급되는 설정상태로 한다.

그리고, 저탕 컨트롤러(100)는 보조 열원 유닛(80)의 작동을 허가하여, 열원 출탕온도센서(92)의 검출온도가 목표급탕온도가 되도록, 급수 온도센서(22)의 검출온도(Tw){급수 바이패스관(34)에서 출탕관(13)으로 공급되는 물의 온도}와 급수측 유량센서(23)의 검출유량(Fw){급수 바이패스관(34)에서 출탕관(13)으로 공급되는 물의 유량}에 의거하여 급탕 버너(81)의 연소량과 열원 바이패스밸브(90)의 개방도와 수량 서보밸브(93)의 개방도를 조절하는 "가열온도조절제어"를 실행한다.

저탕 컨트롤러(100)는 저탕탱크(11)의 탕수소진을 검지하였을 때에, 비등 지시 송신부(102)에 의해서, 히트펌프 컨트롤러(120)에 대해서 저탕탱크(11) 내의 탕수를 소정의 비등온도까지 가열하는 비등운전의 실행을 지시하는 비등 지시 데이터를 송신한다.

또한, 저탕 컨트롤러(100)는 탕수소진의 검지를 (1) 보조 열원 유닛(80)의 급탕 버너(81)가 연소된 것, (2) 저탕탱크(11)의 탱크 온도센서(14∼17)의 검출온도가 목표급탕온도보다도 낮게 된 것, (3) 탱크 출탕온도센서(26)에 의한 저탕탱크(11)에서 출탕관(13)으로 공급되는 탕수의 검출온도가 목표급탕온도보다도 낮게 된 것, 등을 판단함에 의해서 실시한다.

저탕 컨트롤러(100)는 비등 지시 데이터에 의해서 비등온도를 목표급탕온도보다도 높은 온도(예를 들면, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃로 구분된다)로 지시한다. 예를 들면, 리모컨(140)에 의해서 목표급탕온도가 40℃로 설정되어 있을 때에는, 저탕 컨트롤러(100)는 비등온도를 45℃로 설정한다.

또, 저탕 컨트롤러(100)의 탱크 외기온도 송신부(103)는, 제 1 탱크 외기온도센서(35)의 검출온도(To2)와 제 2 탱크 외기온도센서(36)의 검출온도(To3)와 보조 열원 컨트롤러(130)로부터 수신한 보조 열원 외기온도 데이터에서 인식한 보조 열원 외기온도센서(95)의 검출온도(To4) 중에서 가장 낮은 온도(Toj1)를 나타내는 데이터를 제 1 탱크 외기온도 데이터(본 발명의 탱크 외기온도 데이터에 상당한다)로서 히트펌프 컨트롤러(120)에 송신한다.

또한, 보조 열원 외기온도센서(95)의 검출온도(To4)를 이용하지 않고, 제 1 탱크 외기온도센서(35)의 검출온도(To2)와 제 2 외기온도센서(36)의 검출온도(To3) 중 낮은 쪽의 온도를 나타내는 데이터를 제 1 탱크 외기온도 데이터로서 히트펌프 컨트롤러(120)에 송신하도록 하여도 좋다.

또, 탱크 외기온도 송신부(103)는 제 1 탱크 외기온도센서(35)의 검출온도(To2)와 제 2 탱크 외기온도센서(36)의 검출온도(To3) 중 낮은 쪽의 검출온도(Toj2)를 나타내는 데이터를 제 2 탱크 외기온도 데이터로서 보조 열원 컨트롤러(130)에 송신한다.

이어서, 히트펌프 컨트롤러(120)는 저탕식 급탕장치(1)의 운전 중에 전원(122)으로부터 항시 전력이 공급되어 작동하는 히트펌프 통신회로(121) 및 전원공급 제어회로(123)와, 전원공급 제어회로(123)로부터의 제어신호에 의해서 도통상태와 차단상태가 전환되는 전원전환회로(124)와, 전원전환회로(124)를 통해서 전력이 공급되는 히트펌프 제어회로(125)를 구비하고 있다.

히트펌프 컨트롤러(120)는 히트펌프 통신회로(121)를 통해서 저탕 컨트롤러(100)와의 사이에서 통신을 한다. 전원공급 제어회로(123)는 저탕 컨트롤러(100)로부터 비등 지시 데이터를 수신하였을 때에 전원전환회로(124)를 차단상태에서 도통상태로 전환하여 히트펌프 제어회로(125)를 작동 상태로 하고, 비등운전의 실행을 지시한다.

이 비등운전의 실행의 지시에 따라서, 히트펌프 제어회로(125)는 히트펌프(51)와 탱크 순환펌프(66)를 기동하여 저탕탱크(11) 내의 탕수를 비등온도까지 가열하는 비등운전을 실행한다. 전원공급 제어회로(123)는 비등운전이 완료되었을 때에 전원전환회로(124)를 도통상태에서 차단상태로 전환하여 히트펌프 제어회로(125)로의 전력 공급을 정지한다.

또, 전원공급 제어회로(123)는 저탕 컨트롤러(100)로부터 제 1 탱크 외기온도 데이터를 수신하였을 때에, 제 1 탱크 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도(Toj1)가 제 1 동결판정온도(예를 들면 6℃, 본 발명의 동결판정온도에 상당한다)보다도 낮은지 아닌지를 판단한다. 그리고, 온도(Toj1)가 제 1 동결판정온도보다도 낮을 때에는, 전원공급 제어회로(123)는 전원전환회로(124)를 차단상태에서 도통상태로 전환하여 히트펌프 제어회로(125)를 작동시키고, 히트펌프 유닛(50)의 동결방지운전의 준비를 지시하는 동결방지준비 지시신호를 송신한다.

동결방지준비 지시신호를 수신한 히트펌프 제어회로(125)는, 히트펌프 외기온도센서(67)의 검출온도(To1)가 제 2 동결판정온도(예를 들면 6℃)보다도 낮은지 아닌지를 판단한다.

그리고, 검출온도(To1)가 제 2 동결판정온도보다도 낮을 때에는, 히트펌프 제어회로(125)는 히트펌프 유닛(50)의 동결방지운전을 실행한다. 구체적으로는, 히트펌프 제어회로(125)는 우선 탱크 순환펌프(66)를 작동시킨다. 그리고, 탱크 순환펌프(66)의 작동개시로부터 30분이 경과하여도 탱크 순환로(41) 내의 물의 온도{탕수 온도센서(68,69)에 의해서 검출된다}가 8℃ 미만, 또한 히트펌프 외기온도센서(67)의 검출온도(To1)가 제 2 동결판정온도 미만일 때에는 히트펌프(51)를 더 작동시킨다.

한편, 검출온도(To1)가 제 2 동결판정온도 이상일 때에는, 히트펌프 제어회로(125)는 히트펌프 동결방지운전이 불필요하다고 판단한다.

또한, 탱크 순환펌프(66)의 작동을 히트펌프 제어회로(125)와는 별개로 설치한 탱크 순환펌프 제어회로에 의해서 제어하는 구성으로 하고, 저탕 컨트롤러(100)로부터 제 1 탱크 외기온도 데이터를 수신하였을 때에, 탱크 순환펌프 제어회로가 제 1 탱크 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도(Toj1)가 제 1 동결판정온도보다도 낮은지 아닌지를 판단하고, 온도(Toj1)가 제 1 동결판정온도보다도 낮을 때에 탱크 순환펌프(66)를 작동시키도록 하여도 좋다.

전원공급 제어회로(123)는 히트펌프 제어회로(125)에 의한 히트펌프 동결방지운전이 완료되었을 때, 및 히트펌프 동결방지운전이 불필요하다고 판단되었을 때에, 전원전환회로(124)를 차단상태로 하여 히트펌프 제어회로(125)로의 전력 공급을 정지한다.

이와 같이, 전원공급 제어회로(123)는 비등운전과 히트펌프 동결방지운전의 필요/불필요의 판단 및 히트펌프 동결방지운전을 실행하는 경우에 한정하여, 전원전환회로(124)를 도통상태로 하여 히트펌프 제어회로(125) 및 히트펌프 외기온도센서(67)에 전력을 공급한다. 따라서, 히트펌프 컨트롤러(120)의 대기 전력을 저감할 수 있다.

또, 히트펌프 제어회로(125)는 히트펌프 유닛(50)에 설치된 히트펌프 외기온도센서(67)의 검출온도(To1)를 이용함으로써, 히트펌프 유닛(50)으로부터 떨어진 장소(옥내 등)에 설치되는 경우가 있는 저탕 유닛(10)의 제 1 탱크 외기온도센서(35) 및 제 2 탱크 외기온도센서(36)의 검출온도(To2,To3) 또는 보조 열원 유닛(80)의 보조 열원 외기온도센서(95)의 검출온도(To4)를 이용하는 경우보다도, 히트펌프 유닛(50)의 동결방지운전의 필요/불필요를 정밀도 좋게 판단할 수 있다.

따라서, 히트펌프 유닛(50)의 동결방지운전의 개시 타이밍이 늦어지는 것 및 불필요한 히트펌프 유닛(50)의 동결방지운전의 실행에 의해서 쓸데없이 전력이 소비되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제 1 탱크 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도(Toj1)와 히트펌프 외기온도센서(67)의 검출온도(To1) 중 낮은 쪽의 온도가 제 2 동결판정온도보다도 낮을 때에, 히트펌프 유닛(50)의 동결방지운전을 실행하도록 하여도 좋다.

이어서, 보조 열원 컨트롤러(130)는 보조 열원 통신회로(131)에 의해서 저탕 컨트롤러(100)와의 사이에서 통신을 한다. 보조 열원 컨트롤러(130)는 저탕 컨트롤러(100)에 의해서 작동이 허가되었을 때에, 열원 출탕온도센서(92)의 검출온도가 목표급탕온도가 되도록 급탕 버너(81)의 연소량과 열원 바이패스밸브(90)의 개방도를 조절한다.

또, 보조 열원 외기온도 송신부(133)는 보조 열원 외기온도센서(95)의 검출온도(To4)를 나타내는 보조 열원 외기온도 데이터를 저탕 컨트롤러(100)에 항시{저탕 컨트롤러(100)의 제어주기마다} 송신한다.

동결방지 제어부(132)는, 저탕 컨트롤러(100)로부터 수신한 제 2 탱크 외기온도 데이터에서 인식한 온도(Toj2)와 보조 열원 외기온도센서(95)의 검출온도(To4) 중 낮은 쪽의 온도가 제 3 동결판정온도보다도 낮게 되어 있는지 아닌지를 판단한다. 그리고, 그 낮은 쪽의 온도가 제 3 동결판정온도보다도 낮게 되어 있을 때에는, 전기 히터(94)에 통전하여 급탕 열교환기(82)를 가열하는 동결방지운전을 실행한다.

여기서, 도 2(a)∼도 2(c)를 참조하여 설명한 바와 같이, 보조 열원 유닛(80)의 보조 열원 외기온도센서(95)는 그 주위가 전면 하부 커버(201), 우측 하부 커버(211), 좌측 하부 커버(213) 및 배면 하부 커버(221)에 의해서 둘러싸여 있기 때문에, 보조 열원 외기온도센서(95)의 주위에 열기가 가득찬 경우가 있으며, 이 경우에는 보조 열원 유닛(80)의 주위의 외기온도를 정밀도 좋게 검출할 수 없다.

이것에 대해서, 저탕 유닛(10)의 제 1 탱크 외기온도센서(35)는 우측 하부 커버(211)의 외측에 설치되고, 또 제 2 탱크 외기온도센서(36)는 케이싱(200)의 저면의 외측에 설치되어 있다. 따라서, 열기가 가득찬 것 등에 의한 영향을 받기 어려우므로, 보조 열원 유닛(80)의 주위의 외기온도를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

여기서, 동결방지 제어부(132)는, 저탕 컨트롤러(100)로부터 수신한 제 2 탱크 외기온도 데이터에서 인식한 온도(Toj2)와 보조 열원 외기온도센서(95)의 검출온도(To4) 중 낮은 쪽의 온도에 의거하여 보조 열원 유닛(80)의 제 3 동결판정온도보다도 낮게 되어 있는지 아닌지를 판단한다.

이것에 의해서 보조 열원 유닛(80)의 동결방지운전의 개시 타이밍이 늦는 것 및 불필요한 보조 열원 유닛(80)의 동결방지운전의 실행에 의해서 쓸데없이 전력이 소비되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 보조 열원 유닛(80)을 구비한 저탕식 급탕장치(1)를 나타내었으나, 보조 열원 유닛(80)을 구비하지 않는 저탕식 급탕장치에 대해서도 본 발명의 적용이 가능하다.

또, 본 실시형태에서는 보조 열원 유닛으로서 가스를 연료로 하는 보조 열원 유닛(80)을 나타내었으나, 석유 등의 다른 연료를 이용하는 열원 유닛이나 전기 히터 등의 다른 종류의 보조 열원 유닛을 이용하여도 좋다.

또, 본 실시형태에서는 설치개소가 다른 2개의 탱크 외기온도센서{제 1 탱크 외기온도센서(35), 제 2 탱크 외기온도센서(36)}를 구비한 예를 나타내었으나, 3개 이상의 탱크 외기온도센서를 구비하고, 가장 낮은 검출온도를 나타내는 탱크 외기온도 데이터를 히트펌프 컨트롤러(120)에 송신하도록 하여도 좋다. 또, 1개의 탱크 외기온도센서를 구비하고, 이 탱크 외기온도센서의 검출온도를 나타내는 탱크 외기온도 데이터를 히트펌프 컨트롤러(120)에 송신하도록 하여도 좋다.

1 - 저탕식 급탕장치 10 - 저탕 유닛
11 - 저탕탱크 12 - 급수관
13 - 출탕관 21 - 급탕 혼합밸브
26 - 탱크 출탕온도센서 28 - 혼합온도센서
29 - 출탕 바이패스밸브 33 - 출탕 바이패스관
34 - 급수 바이패스관 50 - 히트펌프 유닛
80 - 보조 열원 유닛 100 - 저탕 컨트롤러
101 - 탱크 통신회로 102 - 비등 지시 송신부
103 - 탱크 외기온도 송신부 120 - 히트펌프 컨트롤러
121 - 히트펌프 통신회로 123 - 전원공급 제어회로
124 - 전원전환회로 125 - 히트펌프 제어회로
130 - 보조 열원 컨트롤러 131 - 보조 열원 통신회로
132 - 동결방지 제어부 133 - 보조 열원 외기온도 송신부

Claims (4)

1. 저탕탱크를 가지는 저탕 유닛과, 상기 저탕탱크 내의 탕수를 히트펌프에 의해서 가열하는 히트펌프 유닛을 가지는 저탕식 급탕장치로서,
   상기 저탕 유닛은,
   상기 히트펌프 유닛과의 사이에서 통신을 하기 위한 탱크 통신회로와,
   상기 저탕 유닛의 주위 온도를 검출하는 탱크 외기온도센서와,
   상기 탱크 외기온도센서의 검출온도를 나타내는 탱크 외기온도 데이터를 상기 히트펌프 유닛으로 송신하는 탱크 외기온도 송신부를 구비하고,
   상기 히트펌프 유닛은,
   상기 저탕 유닛과의 사이에서 통신을 하기 위한 히트펌프 통신회로와,
   상기 히트펌프 유닛의 주위 온도를 검출하는 히트펌프 외기온도센서와,
   상기 히트펌프 외기온도센서와 접속되며, 상기 히트펌프의 작동을 제어하는 히트펌프 제어회로와,
   상기 히트펌프 제어회로로의 전원의 공급과 차단을 전환하는 전원전환회로와,
   상기 저탕 유닛으로부터 상기 탱크 외기온도 데이터를 수신하였을 때에 상기 탱크 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도가 소정의 동결판정온도 이하인지 아닌지를 판단하고, 상기 온도가 상기 동결판정온도 이하일 때에는 상기 전원전환회로에 의해서 상기 히트펌프 제어회로에 전원이 공급되는 상태로 하여, 상기 히트펌프 제어회로에 상기 히트펌프 외기온도센서의 검출온도에 의거하여 상기 히트펌프 유닛의 동결방지운전을 실행시키고,
   상기 동결방지운전이 실행되지 않는 대기상태일 때에는 상기 전원전환회로에 의해서 상기 히트펌프 제어회로로의 전원공급이 차단된 상태로 하는 전원공급 제어회로를 구비한 것을 특징으로 하는 저탕식 급탕장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 저탕 유닛은 상기 탱크 외기온도센서로서 설치개소가 다른 복수의 온도센서를 구비하고,
   상기 탱크 외기온도 송신부는 상기 복수의 온도센서의 검출온도 중에서 가장 낮은 검출온도를 나타내는 데이터를 상기 탱크 외기온도 데이터로서 상기 히트펌프 유닛으로 송신하는 것을 특징으로 하는 저탕식 급탕장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 저탕탱크 내의 탕수가 공급되는 출탕관의 도중에 설치되어 상기 출탕관을 유통하는 탕수를 가열하는 보조 열원기와;
   상기 보조 열원기의 주위 온도를 검출하는 보조 열원 외기온도센서와;
   상기 저탕 유닛과의 사이에서 통신을 하기 위한 보조 열원 통신회로와;
   상기 보조 열원 외기온도센서의 검출온도를 나타내는 보조 열원 외기온도 데이터를 상기 저탕 유닛으로 송신하는 보조 열원 외기온도 송신부;를 가지는 보조 열원 유닛을 구비하고,
   상기 탱크 통신회로는 상기 보조 열원 유닛과의 사이에서 통신을 하고,
   상기 탱크 외기온도 송신부는 상기 보조 열원 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도와 상기 탱크 외기온도센서의 검출온도 중 낮은 쪽의 온도를 나타내는 데이터를 상기 탱크 외기온도 데이터로서 상기 히트펌프 유닛으로 송신하는 것을 특징으로 하는 저탕식 급탕장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 저탕 유닛은 상기 탱크 외기온도센서로서 복수의 온도센서를 구비하고,
   상기 탱크 외기온도 송신부는 상기 보조 열원 외기온도 데이터에 의해서 나타내는 온도와 상기 복수의 온도센서의 검출온도 중에서 가장 낮은 온도를 나타내는 데이터를 상기 탱크 외기온도 데이터로서 상기 히트펌프 유닛으로 송신하는 것을 특징으로 하는 저탕식 급탕장치.

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