KR101436245B1

KR101436245B1 - 급탕기

Info

Publication number: KR101436245B1
Application number: KR1020130030424A
Authority: KR
Inventors: 히사노부 도코로
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-08-29
Also published as: JP5923369B2; JP2013213608A; KR20130111986A

Abstract

(과제) 연소 팬에 기인하는 소음의 발생을 억제하면서 안정된 급탕 온도에서 뜨거운 물을 공급할 수 있는 기술을 제공한다.
(해결수단) 본 명세서는 급탕기를 개시한다. 그 급탕기는 통상 모드와 정음 모드 중 어느 하나를 선택 가능하다. 그 급탕기는 연소장치와 혼합기를 구비하고 있다. 그 연소장치는 버너군과, 버너군에 연소용 공기를 보내는 연소 팬을 구비하고 있으며, 온수를 가열한다. 그 혼합기는 수도로부터의 저온수와 저탕 탱크로부터의 고온수를 혼합하여 온도 조절하고, 온도 조절된 온수를 연소장치로 공급한다. 그 급탕기에서는 정음 모드가 선택된 경우에 연소 팬의 회전수가 소정 상한값을 초과하지 않도록 연소장치에서의 가열량의 범위를 제한하고, 제한된 가열량의 범위와 급탕 설정온도와 급탕 수량에 기초하여 혼합기로부터 연소장치로 보내는 온수의 온도를 조정한다.

Description

급탕기{HOT WATER SUPPLIER}

본 발명은 급탕기에 관한 것이다.

버너군(郡)과, 버너군에 연소용 공기를 보내는 연소 팬을 구비하고 있으며, 온수를 가열하는 연소장치를 구비하는 급탕기가 알려져 있다. 이러한 종류의 급탕기에서는 연소 팬의 회전에 기인하여 소음이 발생한다. 일본국 특개2005-114323호 공보에는 연소 팬의 회전수가 소정 상한값을 초과하지 않도록 연소장치에서의 가열량의 범위를 제한함으로써 연소 팬의 회전에 기인하는 소음의 발생을 억제하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개2005-114323호 공보

연소장치에서의 가열량의 범위를 제한하면 연소장치에서 필요로 되는 가열량을 실현할 수 없어, 급탕 설정온도에서 뜨거운 물을 공급할 수 없는 사태가 발생할 우려가 있다. 일본국 특개2005-114323호 공보의 기술에서는 연소장치에서 필요로 되는 가열량이, 사용하는 버너의 개수가 적은 저연소 제어에서의 가열량의 상한값과 사용하는 버너의 개수가 많은 고연소 제어에서의 가열량의 하한값 사이에 위치하는 경우에 저연소 제어와 고연소 제어를 주기적으로 전환하여 실행함으로써 급탕 설정온도에서 뜨거운 물을 공급한다. 그러나 저연소 제어와 고연소 제어를 주기적으로 전환하면 급탕온도가 주기적으로 변동되게 되어, 안정된 급탕온도에서 뜨거운 물을 공급할 수 없게 된다.

본 명세서는 상기 과제를 해결하는 기술을 제공한다. 본 명세서는 연소 팬에 기인하는 소음의 발생을 억제하면서 안정된 급탕온도에서 뜨거운 물을 공급할 수 있는 기술을 제공한다.

본 명세서는 급탕기를 개시한다. 그 급탕기는 통상 모드와 정음(靜音) 모드 중 어느 하나를 선택 가능하다. 그 급탕기는 연소장치와 혼합기를 구비하고 있다. 그 연소장치는 버너군과, 버너군에 연소용 공기를 보내는 연소 팬을 구비하고 있으며, 온수를 가열한다. 그 혼합기는 수도로부터의 저온수와 저탕(貯湯) 탱크로부터의 고온수를 혼합하여 온도 조절하고, 온도 조절된 온수를 연소장치에 공급한다. 그 급탕기에서는 정음 모드가 선택된 경우에 연소 팬의 회전수가 소정 상한값을 초과하지 않도록 연소장치에서의 가열량의 범위를 제한하고, 제한된 가열량의 범위와 급탕 설정온도와 급탕 수량에 기초하여 혼합기로부터 연소장치로 보내는 온수의 온도를 조정한다.

상기 급탕기에서는 연소 팬에 기인하는 소음을 억제하고 싶은 경우에 정음 모드에서의 동작을 선택할 수 있다. 정음 모드에서는 연소 팬의 회전수가 소정 상한값을 초과하지 않도록 연소장치에서의 가열량의 범위를 제한함으로써 연소 팬에 기인하는 소음이 억제된다. 상기 급탕기에서는 정음 모드가 선택되고, 연소장치에서의 가열량의 범위가 제한됨과 더불어, 제한된 가열량의 범위와 급탕 설정온도와 급탕 수량에 기초하여 혼합기로부터 연소장치로 보내는 온수의 온도를 조정한다. 이에 의해, 연소장치가 제한된 가열량의 범위 내에서 동작하는 경우에도 급탕 설정온도에서 뜨거운 물을 공급할 수 있다. 상기 급탕기에서는 연소장치에서 사용하는 버너의 개수를 주기적으로 전환할 필요가 없으므로 급탕온도를 안정시킬 수 있다. 상기 급탕기에 의하면, 연소 팬에 기인하는 소음의 발생을 억제하면서 안정된 급탕온도에서 뜨거운 물을 공급할 수 있다.

상기 급탕기에서는 연소장치가 버너군 중 점화하는 버너의 개수를 전환 가능한 것이 바람직하다.

상기 급탕기에 의하면, 정음 모드에서 소수의 버너를 사용하는 경우의 가열량의 상한값과 다수의 버너를 사용하는 경우의 가열량의 하한값 사이에 갭이 존재하는 경우에도 안정된 급탕온도에서 뜨거운 물을 공급할 수 있다.

도 1은 실시예의 급탕 시스템(10)의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 통상 모드에서의 연소장치(60)의 가열량과 버너군(61) 및 연소 팬(66)의 동작의 관계를 도시하는 도면이다.
도 3은 정음 모드에서의 연소장치(60)의 가열량과 버너군(61) 및 연소 팬(66)의 동작의 관계를 도시하는 도면이다.

(실시예)

본 발명의 열기기를 급탕 시스템으로서 구현화한 실시예를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 급탕 시스템(10)은 저탕 유닛(20), 히트 펌프(HP) 열원 유닛(40), 가스 열원 유닛(50), 및 컨트롤러(11)를 구비하고 있다.

HP 열원 유닛(40)에서는 압축기(41)의 토출측, 사방밸브(42), 제 1 열교환기(43)의 냉매유로(43a), 팽창밸브(44), 제 2 열교환기(45), 사방밸브(42), 및 압축기(41)의 흡입측이 냉매배관(46)에 의해 순서대로 접속되어 있으며, HP 냉매가 이 순서대로 순환한다. HP 냉매는 예를 들어 R744(CO2 냉매)이어도 되고, R410A(HFC 냉매)이어도 된다. 제 1 열교환기(43)는 냉매유로(43a)와 순환수 유로(43b)를 구비하고 있다. 제 2 열교환기(45) 근방에는 팬(45a)이 설치되어 있다. 제 2 열교환기(45)는 팬(45a)에 의해 보내지는 외기와 HP 냉매 사이에서 열교환을 행한다. 냉매배관(46)에는 압축기(41)의 토출측과 사방밸브(42) 사이와, 팽창밸브(44)와 제 2 열교환기(45) 사이에 제상(除霜) 경로(47)가 접속되어 있다. 제상경로(47)에는 제상밸브(47a)가 마련되어 있다.

제 1 열교환기(43)의 순환수 유로(43b)의 입구측에는 순환왕로 접속경로(48)가 접속되어 있으며, 출구측에는 순환복로 접속경로(49)가 접속되어 있다. 순환왕로 접속경로(48)에는 입구측 서미스터(48a)가 마련되어 있으며, 순환복로 접속경로(49)에는 출구측 서미스터(49a)가 마련되어 있다. 입구측 서미스터(48a)는 제 1 열교환기(43)의 순환수 유로(43b)에 유입되는 순환수의 온도를 검출하고, 출구측 서미스터(49a)는 제 1 열교환기(43)의 순환수 유로(43b)로부터 유출되는 순환수의 온도를 검출한다. 또한 실제로는 각 서미스터(48a, 49a)는 수온에 따른 검출신호를 출력하고, 이 신호가 컨트롤러(11)에 입력됨으로써 수온이 검출된다. 이하에서도 서미스터나 센서가 검출한다는 표현은 실제로는 이들의 검출신호가 컨트롤러(11)에 입력됨으로써 온도나 물의 유량을 검출하는 것을 의미한다.

저탕 유닛(20)은 저탕 탱크(21)와 혼합기(24)를 구비하고 있다. 저탕 탱크(21)의 바닥부에는 저탕 탱크(21)에 수도수를 공급하는 급수경로(22)가 접속되어 있다. 급수경로(22)의 수도수 입구(22a) 근방에는 감압밸브(23)가 마련되어 있다. 감압밸브(23)는 저탕 탱크(21)와 혼합기(24)에의 급수 압력을 조정한다. 급수경로(22)의 감압밸브(23)보다 하류측에는 혼합기(24)의 혼합 급수경로(26)가 접속되어 있다. 혼합 급수경로(26)에는 급수 제어밸브(26a), 급수 유량센서(26b), 및 급수 서미스터(26c)가 마련되어 있다. 급수 제어밸브(26a)는 혼합 급수경로(26)를 흐르는 수도수의 유량을 조정한다. 급수 유량센서(26b)와 급수 서미스터(26c)는 혼합 급수경로(26)를 흐르는 수도수의 유량 및 온도를 검출한다. 저탕 탱크(21) 내의 온수가 감소되거나, 급수 제어밸브(26a)가 열리면 감압밸브(23)의 하류측 압력이 저하된다. 감압밸브(23)는 하류측 압력이 저하되면 열리고, 그 압력을 소정의 압력 조절값으로 유지하려고 한다. 그렇기 때문에 저탕 탱크(21) 내의 온수가 감소되거나, 혼합기(24)의 급수 제어밸브(26a)가 열리면 이들에 수도수가 공급된다.

급수경로(22)에서 혼합 급수경로(26)의 접속부보다 하류측에는 배수경로(31)가 접속되어 있다. 배수경로(31)의 도중에는 배수밸브(32)가 마련되어 있다. 배수밸브(32)는 수동으로 개폐할 수 있다. 배수밸브(32)를 열면 저탕 탱크(21) 내의 물이 배수경로(31)를 통해서 외부로 배출된다.

저탕 탱크(21)의 바닥부에는 순환왕로(33)의 일단이 접속되어 있으며, 저탕 탱크(21)의 상부에는 순환복로(34)의 일단이 접속되어 있다. 순환왕로(33)의 타단은 HP 열원 유닛(40)의 순환왕로 접속경로(48)에 접속되어 있으며, 순환복로(34)의 타단은 순환복로 접속경로(49)에 접속되어 있다. 순환왕로(33)에는 왕로 서미스터(36)와 순환 펌프(37)가 마련되어 있다. 왕로 서미스터(36)는 저탕 탱크(21)로부터 순환왕로(33)로 유출된 물의 온도를 검출한다. 순환 펌프(37)가 구동되면 저탕 탱크(21)의 하부로부터 순환왕로(33)로 물이 빨려 나가고, 이 물이 제 1 열교환기(43)의 순환수 유로(43b)를 흘러서 순환복로(34)를 통해서 저탕 탱크(21)의 상부로 되돌려진다. 이렇게 하여, 저탕 탱크(21)와 HP 열원 유닛(40) 사이의 순환경로가 구성되어 있다.

순환복로(34)의 도중에는 압력 개방경로(38)가 접속되어 있으며, 압력 개방경로(38)에는 릴리프 밸브(38a)가 마련되어 있다. 릴리프 밸브(38a)의 개밸브 압력은 감압밸브(23)의 압력 조절값보다 약간 크게 설정되어 있다. 감압밸브(23)의 압력 조절이 불가능하게 된 경우에는 릴리프 밸브(38a)가 열려서, 저탕 탱크(21) 내의 압력이 내압 가능한 압력을 초과하는 것을 방지한다. 저탕 탱크(21)에서는 그 상단으로부터 소정량(예를 들어 30리터)의 부분에 상부 서미스터(39)가 설치되어 있다. 상부 서미스터(39)는 저탕 탱크(21) 상부의 수온을 검출한다.

저탕 탱크(21)의 상부에는 혼합기(24)의 온수경로(25)가 접속되어 있다. 온수경로(25)에는 온수 제어밸브(25a), 온수 유량센서(25b), 및 온수 서미스터(25c)가 마련되어 있다. 온수 제어밸브(25a)는 저탕 탱크(21)로부터 온수경로(25)로 흐르는 물의 유량을 조정한다. 온수 유량센서(25b)는 저탕 탱크(21)로부터 온수경로(25)로 흐르는 물의 유량을 검출한다. 온수 서미스터(25c)는 온수경로(25)를 흐르는 물의 온도를 검출한다. 온도 경로(25)와 혼합 급수경로(26)는 합류되어 제 1 혼합경로(27)에 접속되어 있다. 제 1 혼합경로(27)에는 제 1 혼합경로(27)를 흐르는 혼합수의 온도를 검출하는 혼합 서미스터(27a)가 마련되어 있다.

저탕 유닛(20)은 제 1 급탕 경로(29)를 구비하고 있다. 제 1 급탕 경로(29)에는 급탕 서미스터(29a)가 마련되어 있다. 제 1 급탕경로(29)의 선단에는 급탕전(80)이 접속되어 있다. 급탕전(80)은 욕실, 화장실, 부엌 등에 배치되어 있다(도 1에서는 이들 복수의 급탕전(80)을 하나로 대표하고 있다). 제 1 혼합경로(27)의 도중과 제 1 급탕경로(29)의 도중은 급탕 바이패스 경로(28)에 의해 접속되어 있다. 급탕 바이패스 경로(28)에는 바이패스 제어밸브(28a)가 마련되어 있다. 바이패스 제어밸브(28a)를 연 상태에서는 제 1 혼합경로(27)를 흐른 혼합수가 급탕 바이패스 경로(28)로 흐르고, 바이패스 제어밸브(28a)를 닫은 상태에서는 제 1 혼합경로(27)를 흐른 혼합수가 후술하는 가스 열원 유닛(50)의 제 2 혼합경로(52)로 흐른다.

가스 열원 유닛(50)은 가스의 연소에 의해 물을 가열하는 연소장치(60)를 구비하고 있다. 연소장치(60)에는 제 2 혼합경로(52)를 통해서 저탕 유닛(20)의 제 1 혼합경로(27)로부터의 혼합수가 유입된다. 제 2 혼합경로(52)에는 입수(入水) 서미스터(52a), 급탕 수량센서(52b), 및 수량 서보(52c)가 마련되어 있다. 입수 서미스터(52a)와 급탕 수량센서(52b)는 각각 제 2 혼합경로(52)를 흐르는 물의 온도 및 유량을 검출한다. 수량 서보(52c)는 제 2 혼합경로(52)를 흐르는 물의 유량을 조정한다. 연소장치(60)에서 가열된 물은 제 2 급탕경로(55)를 통해서 저탕 유닛(20)의 제 1 급탕경로(29)에 흘러 들어간다. 제 2 급탕경로(55)에는 급탕 열교환기(53)의 출구 근방에 부기체(缶器體) 서미스터(56)가 마련되어 있으며, 그 하류측에 출탕 서미스터(57)가 마련되어 있다. 제 2 혼합경로(52)에서의 수량 서보(52c)의 하류측과, 제 2 급탕경로(55)의 부기체 서미스터(56)와 출탕 서미스터(57) 사이에는 열원기 바이패스 경로(58)가 접속되어 있다. 제 2 혼합경로(52)와 열원기 바이패스 경로(58)의 접속부에는 열원기 바이패스 제어밸브(59)가 마련되어 있다. 열원기 바이패스 제어밸브(59)의 개도를 조정함으로써 제 2 혼합경로(52)를 흐르는 물의 일부가 열원기 바이패스 경로(58)에 흐르고, 그 물의 유량이 조정된다.

연소장치(60)는 제 1 버너군(61a), 제 2 버너군(61b) 및 제 3 버너군(61c)을 구비하고 있다. 본 실시예에서는 제 1 버너군(61a)은 3개의 버너로 구성되어 있으며, 제 2 버너군(61b)는 5개의 버너로 구성되어 있으며, 제 3 버너군(61c)은 8개의 버너로 구성되어 있다. 이하에서는 제 1 버너군(61a), 제 2 버너군(61b) 및 제 3 버너군(61c)을 통칭하여 버너군(61)이라고 칭하기도 한다. 버너군(61)에는 가스 공급경로(62)를 통해서 도시 가스나 LP 가스 등의 연료 가스가 공급된다. 가스 공급경로(62)에는 가스 공급경로(62)를 개폐하는 원(元) 전자밸브(62a)와, 가스 공급경로(62)를 흐르는 연료 가스의 유량을 조정하는 비례 밸브(62b)가 마련되어 있다. 가스 공급경로(62)는 비례 밸브(62b)보다 하류측이며, 제 1 가스 분기경로(63a), 제 2 가스 분기경로(63b) 및 제 3 가스 분기경로(63c)로 분기되어 있다. 제 1 가스 분기경로(63a)는 제 1 버너군(61a)의 각 버너에 연료 가스를 공급한다. 제 1 가스 분기경로(63a)에는 제 1 가스 분기경로(63a)를 개폐하는 제 1 전환밸브(64a)가 마련되어 있다. 제 2 가스 분기경로(63b)는 제 2 버너군(61b)의 각 버너에 연료 가스를 공급한다. 제 2 가스 분기경로(63b)에는 제 2 가스 분기경로(63b)를 개폐하는 제 2 전환밸브(64b)가 마련되어 있다. 제 3 가스 분기경로(63c)는 제 3 버너군(61c)의 각 버너에 연료 가스를 공급한다. 제 3 가스 분기경로(63c)에는 제 3 가스 분기경로(63c)를 개폐하는 제 3 전환밸브(64c)가 마련되어 있다.

또한 연소장치(60)는 버너군(61)에 점화하기 위한 이그나이터(65a)와, 버너군(61)의 착화를 검지하는 프레임 로드(65b)와, 버너군(61)에 연소용 공기를 송풍하는 연소 팬(66)을 구비하고 있다.

또한 연소장치(60)는 버너군(61)으로부터의 연소 가스와 내부를 흐르는 물 사이에서 현열 교환하는 제 1 열교환기(67a)와, 제 1 열교환기(67a)를 통과한 연소 가스와 내부를 흐르는 물 사이에서 전열 교환하는 제 2 열교환기(67b)를 구비하고 있다. 제 2 열교환기(67b)은 잠열 회수형 열교환기라고 칭할 수도 있다. 제 2 혼합경로(52)로부터 연소장치(60)에 유입되는 물은 우선 제 2 열교환기(67b)를 흐르는 동안에 가열되고, 그 후 제 1 열교환기(67a)를 흐를 때에 더 가열되어 제 2 급탕경로(55)로 유출된다.

컨트롤러(11)는 CPU, ROM, RAM 등을 구비하고 있다. ROM에는 각종 운전 프로그램이 저장되어 있다. RAM에는 컨트롤러(11)에 입력되는 각종 신호나, CPU가 처리를 실행하는 과정에서 생성되는 다양한 데이터가 일시적으로 기억된다. 상세하게는, RAM에는 상기한 각종 서미스터(25c, 26c, 27a, 29a, 36, 48a, 49a, 52a, 56, 57) 및 수량센서(25b, 26b, 52b)의 검출신호가 입력되고, 이들 정보가 일시적으로 기억된다. 컨트롤러(11)에서는 CPU가 ROM이나 RAM에 기억되는 정보에 기초하여 저탕 유닛(20) 및 가스 열원 유닛(50)의 각 제어밸브나 HP 열원 유닛(40)의 각종 기기 등에 대해서 구동신호를 출력한다. 또한 리모콘(13)에는 급탕 시스템(10)을 조작하기 위한 스위치(16), 급탕 시스템(10)의 동작상태를 표시하는 액정표시기(17) 등이 마련되어 있으며, 리모콘(13)에서 설정된 정보가 컨트롤러(11)에 입력된다. 리모콘(13)에서는 통상 모드와 정음 모드를 선택 가능하다. 통상 모드가 선택된 경우 급탕 시스템(10)은 통상 모드에서 동작한다. 정음 모드가 선택된 경우 급탕 시스템(10)은 정음 모드에서 동작한다.

(통상 모드에서의 동작)

급탕 시스템(10)에서는 이하와 같이 축열 및 급탕을 행한다.

(1) HP 열원 유닛(40)에 의해 저탕 탱크(21)의 물을 가열하여 고온의 온수로 하고, 이 온수를 저탕 탱크(21)에 저장하고 ;

(2) 혼합기(24)에서 저탕 탱크(21)의 저수와 수도수를 혼합하여 급탕 설정온도의 혼합수가 되도록 조정하고 ;

(3) 혼합기(24)에서 급탕 설정온도로 조정된 혼합수를 급탕 바이패스 경로(28)를 통해서 급탕전(80)으로부터 공급하는 제 1 급탕운전과, 혼합기(24)에서 급탕 설정온도보다 낮은 온도로 조정된 혼합수를 가스 열원 유닛(50)에서 가열하여 급탕전(80)으로부터 공급하는 제 2 급탕운전 중 어느 하나를 행한다.

우선 HP 열원 유닛(40)을 가동함으로써 저탕 탱크(21)에 고온의 물이 저장된다. HP 열원 유닛(40)에서는 압축기(41)에서 압축된 HP 냉매가 제 1 열교환기(43)의 냉매유로(43a)를 흐를 때에 순환수 유로(43b)를 흐르는 순환수를 가열한다. 냉매유로(43a)로부터 유출된 HP 냉매는 팽창밸브(44)에서 팽창되어 냉각되고, 제 2 열교환기(45)를 흐를 때에 외기로부터 열을 흡수하여 온도 상승된다. 온도 상승된 HP 냉매가 압축기(41)로 유입되어 다시 압축됨으로써 더 온도 상승된다. 또한 HP 열원 유닛(40)에서는 파선 화살표로 나타내는 바와 같이 제 2 열교환기(45)의 제상을 위해서, 일시적으로 제상밸브(47a)가 열려서 압축기(41)로부터 토출된 고온의 HP 냉매가 제상경로(47)를 통해서 제 2 열교환기(45)를 흐르도록 한다.

저탕 유닛(20)에서는 순환 펌프(37)가 작동되고, 저탕 탱크(21) 내의 물이 저탕 탱크(21)의 바닥부로부터 순환 왕로(往路)(33)로 빨려 나간다. 순환 왕로(33)로 빨려 나간 물은 HP 열원 유닛(40)의 제 1 열교환기(43)의 순환수 유로(43b)를 통과할 때에 가열되어 온도 상승된다. 온도 상승된 온수는 순환 복로(復路)(34)를 흘러서 저탕 탱크(21)의 상부로 되돌려진다. 이 순환이 행해짐으로써 저탕 탱크(21)에서는 냉수층의 상부에 고온층이 적층된 온도성층이 형성된다. 저탕 탱크(21)에 고온의 온수가 계속적으로 되돌려지면 고온층의 두께(깊이)는 점차 커지고, 최대한으로 열이 축적된 상태에서는 저탕 탱크(21) 전체에 고온의 온수가 저장된 상태가 된다. 저탕 탱크(21)에 최대한으로 열이 축적되어 있지 않아도, 온도성층이 형성됨으로써 저탕 탱크(21)의 상부에 접속되어 있는 온수경로(25)에는 고온의 온수가 내보내진다.

제 1 급탕운전 및 제 2 급탕운전은 이하와 같이 행해진다. 저탕 탱크(21)의 상부 서미스터(39)의 검출 수온이 리모콘(13)에서 설정되어 있는 급탕 설정온도보다 높은 제 1 기준온도(예를 들어 급탕 설정온도+5℃) 이상인 경우에는 제 1 급탕운전이 행해진다. 제 1 급탕운전에서는 컨트롤러(11)가 바이패스 제어밸브(28a)를 열림 상태로 하고, 수량 서보(52c)를 모두 닫힘(전폐) 상태로 한다. 컨트롤러(11)는 혼합 서미스터(27a)에서 검출되는 수온이 급탕 설정온도가 되도록 온수 제어밸브(25a)의 개도와 급수 제어밸브(26a)의 개도를 조정한다. 급탕 설정온도로 조정된 혼합수는 제 1 혼합경로(27)를 흐른 후에 급탕 바이패스 경로(28) 및 제 1 급탕경로(29)를 통해서 급탕전(80)으로부터 공급된다.

한편 상부 서미스터(39)의 검출 수온이 제 1 기준온도 미만인 경우에는 제 2 급탕운전이 행해진다. 제 2 급탕운전에서는 컨트롤러(11)가 바이패스 제어밸브(28a)를 모두 닫힘 상태로 하고, 수량 서보(52c)를 소정 개도로 설정한다. 컨트롤러(11)는 혼합 서미스터(27a)에서 검출되는 수온이 급탕 설정온도보다 낮은 제 2 기준온도(예를 들어 급탕 설정온도-5℃)가 되도록 온수 제어밸브(25a)의 개도와 급수 제어밸브(26a)의 개도를 조정한다. 제 2 기준온도로 조정된 혼합수는 제 1 혼합경로(27)를 흐르고, 가스 열원 유닛(50)의 제 2 혼합경로(52)를 흘러서 연소장치(60)에 유입되고, 버너군(61)에 의해 가열된다.

도 2는 연소장치(60)에서 필요한 가열량과 버너군(61) 및 연소 팬(66)의 동작의 관계를 도시하고 있다. 본 실시예의 연소장치(60)는 소화력 연소(102), 중화력 연소(104) 및 대화력 연소(106) 중 어느 하나로 동작 가능하다. 소화력 연소(102)에서는 버너군(61) 중 제 1 버너군(61a)을 점화하고, 제 2 버너군(61b) 및 제 3 버너군(61c)을 소화한다. 중화력 연소(104)에서는 버너군(61) 중 제 1 버너군(61a) 및 제 2 버너군(61b)을 점화하고, 제 3 버너군(61c)을 소화한다. 대화력 연소(106)에서는 버너군(61)의 제 1 버너군(61a), 제 2 버너군(61b) 및 제 3 버너군(61c)을 모두 점화한다. 본 실시예의 연소장치(60)에서는 필요로 되는 가열량에 따라서 소화력 연소(102), 중화력 연소(104) 및 대화력 연소(106) 사이에서 동작을 전환한다. 연소장치(60)에서 필요로 되는 가열량은 급탕 설정온도와, 혼합기(24)가 온도 조절하는 제 2 기준온도와, 급탕 수량센서(52b)에서 검출되는 급탕 수량에 기초하여 산출할 수 있다. 연소장치(60)를 소화력 연소(102)의 범위의 가열량으로 동작시키는 경우에는 제 1 전환밸브(64a)를 열고, 제 2 전환밸브(64b) 및 제 3 전환밸브(64c)를 닫고, 비례밸브(62b)에서 연소 가스의 공급량을 조정함으로서 가열량을 조정한다. 마찬가지로, 연소장치(60)를 중화력 연소(104)의 범위의 가열량으로 동작시키는 경우에는 제 1 전환밸브(64a) 및 제 2 전환밸브(64b)를 열고, 제 3 전환밸브(64c)를 닫고, 비례밸브(62b)에서 연소 가스의 공급량을 조정함으로써 가열량을 조정한다. 연소장치(60)를 대화력 연소(106)의 범위의 가열량으로 동작시키는 경우에는 제 1 전환밸브(64a), 제 2 전환밸브(64b) 및 제 3 전환밸브(64c)를 열고, 비례밸브(62b)에서 연소 가스의 공급량을 조정함으로써 가열량을 조정한다. 이때 버너군(61)의 개개의 버너에 공급되는 연료 가스의 양에 따라서 연소 팬(66)의 회전수가 조정된다. 소화력 연소(102)의 범위와 중화력 연소(104)의 범위가 중복되는 범위(108)에 대해서는 연소장치(60)를 소화력 연소(102)로 동작시켜도 되고, 중화력 연소(104)로 동작시켜도 된다. 또한 소화력 연소(102)와 중화력 연소(104)에서는 점화하는 버너의 개수가 다르기 때문에, 비례밸브(62b)에서의 연료 가스의 공급량을 동일하게 해도 개개의 버너에의 연료 가스의 공급량이 다르고, 연소 팬(66)의 회전수는 달라지게 된다. 마찬가지로, 중화력 연소(104)의 범위와 대화력 연소(106)의 범위가 중복되는 범위(110)에 대해서는 연소장치(60)를 중화력 연소(104)로 동작시켜도 되고, 대화력 연소(106)로 동작시켜도 된다. 중화력 연소(104)와 대화력 연소(106)에서는 점화하는 버너의 개수가 다르기 때문에, 비례밸브(62b)에서의 연료 가스의 공급량을 동일하게 해도 개개의 버너에의 연료 가스의 공급량이 다르고, 연소 팬(66)의 회전수는 다르다.

또한 가스 열원 유닛(50)에서는 부기체 서미스터(56)에서 검출되는 수온이 60℃ 이상이 되도록 열원기 바이패스 제어밸브(59)의 개도가 조정된다. 이에 의해, 배관에 결로수가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 제 2 혼합경로(52)를 흐르는 혼합수의 일부가 열원기 바이패스 경로(58)를 통해서 제 2 급탕경로(55)에 유입되고, 연소장치(60)로부터의 60℃ 이상의 물과 열원기 바이패스 경로(58)로부터의 제 2 기준온도의 물이 혼합되어, 급탕 설정온도의 물이 제 1 급탕경로(29)로 보내진다. 이와 같이 하여, 급탕 설정온도로 온도 조절된 물이 제 1 급탕경로(29)를 통해서 급탕전(80)으로부터 공급된다. 이에 의해, 제 1 급탕운전 중에 저탕 탱크(21)에 저장해둔 온수를 모두 소비한 경우에도 급탕 설정온도로 온도 조절된 온수를 계속해서 공급할 수 있다.

(정음 모드에서의 동작)

상기한 제 2 급탕운전에서는 연소 팬(66)의 회전에 기인하여 소음이 발생한다. 연소 팬(66)의 회전수가 커질수록 연소 팬(66)에 기인하는 소음도 커진다. 그러므로 본 실시예의 급탕 시스템(10)은 정음 모드가 선택되면 제 2 급탕운전에서 이하와 같이 동작한다.

도 3은 정음 모드에서의 연소장치(60)에서 필요한 가열량과 버너군(61) 및 연소 팬(66)의 동작의 관계를 도시하고 있다. 정음 모드에서는 연소 팬(66)의 회전수에 상한값을 마련하고, 소화력 연소(112), 중화력 연소(114) 및 대화력 연소(116) 각각에 대해서 연소 팬(66)의 회전수가 상한값을 초과하는 범위(112a, 114a, 116a)(도 3에서 파선으로 도시한다.)에서의 동작을 금지한다. 이에 의해, 연소 팬(66)으로부터의 소음의 발생을 억제할 수 있다.

상기와 같이 연소 팬(66)의 회전수에 상한값을 마련하면, 소화력 연소(112)의 최대 가열량과 중화력 연소(114)의 최소 가열량 사이의 범위(118), 중화력 연소(114)의 최대 가열량과 대화력 연소(116)의 최소 가열량 사이의 범위(120), 및 대화력 연소(116)의 최대 가열량보다 큰 가열량의 범위(122)에 대해서는 연소장치(60)에서 필요로 되는 가열량을 실현할 수 없는 사태가 발생한다. 그러므로 본 실시예의 급탕 시스템(10)에서는 급탕 설정온도와, 혼합기(24)가 온도 조절하는 제 2 기준온도와, 급탕 수량센서(52b)에서 검출되는 급탕 수량에 기초하여 산출되는 필요한 가열량이 상기와 같은 범위(118, 120, 122)에 해당하는 경우에 혼합기(24)로부터 연소장치(60)로 공급하는 혼합수의 온도를 변경하고, 연소장치(60)에서 필요로 되는 가열량을 변경한다.

예를 들어 연소장치(60)에서 필요로 되는 가열량이 소화력 연소(112)와 중화력 연소(114) 사이의 범위(118)에 해당하는 경우, 혼합 서미스터(27a)에서 검출되는 수온이 제 2 기준온도보다 높은 온도(예를 들어 제 2 기준온도+3℃)가 되도록 온수 제어밸브(25a)의 개도와 급수 제어밸브(26a)의 개도를 조정한다. 이에 의해, 연소장치(60)에서 필요로 되는 가열량이 감소되고, 필요한 가열량을 소화력 연소(112)로 실현할 수 있게 된다. 혹은 연소장치(60)에서 필요로 되는 가열량이 소화력 연소(112)와 중화력 연소(114) 사이의 범위(118)에 해당하는 경우, 혼합 서미스터(27a)에서 검출되는 수온이 제 2 기준온도보다 낮은 온도(예를 들어 제 2 기준온도-3℃)가 되도록 온수 제어밸브(25a)의 개도와 급수 제어밸브(26a)의 개도를 조정해도 된다. 이 경우, 연소장치(60)에서 필요로 되는 가열량이 증가되어, 필요한 가열량을 중화력 연소(114)로 실현할 수 있게 된다. 연소장치(60)에서 필요로 되는 가열량이 중화력 연소(114)와 대화력 연소(116) 사이의 범위(120)나, 대화력 연소(116)보다 큰 가열량의 범위(122)에 해당하는 경우에 대해서도, 마찬가지로 혼합기(24)로부터 공급되는 혼합수의 온도를 조정함으로써 필요한 가열량을 중화력 연소(114)나 대화력 연소(116)의 범위로 변경할 수 있다.

상기 실시예에서는, 저탕 탱크(21)에 저장하는 열 매체로서, 급탕에서 공급하는 수도수(상수)를 사용하는 구성에 대해서 설명했다. 이와 달리, 예를 들어 저탕 탱크(21)에 저장하는 열 매체로서 부동액을 사용하고, 급탕에서 공급하는 수도수(상수)와 저탕 탱크(21)에 저장된 부동액 사이에서 열교환하는 열교환기를 마련함으로써 저탕 탱크(21)의 축열을 급탕에 이용하는 구성으로 해도 된다.

이상으로 본 발명의 구체예를 상세하게 설명했으나, 이들은 예시에 지나지 않고, 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재한 기술에는 이상으로 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 또한 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술요소는 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원 시의 청구항에 기재한 조합에 한정되는 것이 아니다. 또한 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수의 목적을 동시에 달성하는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

10 : 급탕 시스템 11 : 컨트롤러
13 : 리모콘 20 : 저탕 유닛
21 : 저탕 탱크 22 : 급수경로
22a : 수도수 입구 23 : 감압밸브
24 : 혼합기 25 : 온수경로
25a : 온수 제어밸브 25b : 온수 유량센서
25c : 온수 서미스터 26 : 혼합 급수경로
26a : 급수 제어밸브 26b : 급수 유량센서
26c : 급수 서미스터 27 : 제 1 혼합경로
27a : 혼합 서미스터 28 : 급탕 바이패스 경로
28a : 바이패스 제어밸브 29 : 제 1 급탕경로
29a : 급탕 서미스터 31 : 배수경로
32 : 배수밸브 33 : 순환 왕로
34 : 순환 복로 36 : 왕로 서미스터
37 : 순환 펌프 38 : 압력 개방경로
38a : 릴리프 밸브 39 : 상부 서미스터
40 : 히트 펌프 열원 유닛 41 : 압축기
42 : 사방밸브 43 : 제 1 열교환기
43a : 냉매유로 43b : 순환수 유로
44 : 팽창밸브 45 : 제 2 열교환기
45a : 팬 46 : 냉매배관
47 : 제상(除霜)경로 47a : 제상밸브
48 : 순환 왕로 접속경로 48a : 입구측 서미스터
49 : 순환 복로 접속경로 49a : 출구측 서미스터
50 : 가스 열원 유닛 52 : 제 2 혼합경로
52a : 입수 서미스터 52b : 급탕 수량센서
52c : 수량 서보 55 : 제 2 급탕경로
56 : 부기체 서미스터 57 : 출탕 서미스터
58 : 열원기 바이패스 경로 59 : 열원기 바이패스 제어밸브
60 : 연소장치 61 : 버너군(郡)
61a : 제 1 버너군 61b : 제 2 버너군
61c : 제 3 버너군 62 : 가스 공급경로
62a : 메인 전자밸브 62b : 비례밸브
63a : 제 1 가스 분기경로 63b : 제 2 가스 분기경로
63c : 제 3 가스 분기경로 64a : 제 1 전환밸브
64b : 제 2 전환밸브 64c : 제 3 전환밸브
65a : 이그나이터 65b : 프레임 로드
66 : 연소 팬 67a : 제 1 열교환기
67b : 제 2 열교환기 80 : 급탕전

Claims

통상 모드와 정음(靜音) 모드 중 어느 하나를 선택 가능한 급탕기로서,
버너군과, 버너군에 연소용 공기를 보내는 연소 팬을 구비하고 있으며, 온수를 가열하는 연소장치와,
수도로부터의 저온수와 저탕 탱크로부터의 고온수를 혼합하여 온도 조절하고, 온도 조절된 온수를 연소장치로 공급하는 혼합기를 구비하고 있으며,
정음 모드가 선택된 경우에 연소 팬의 회전수가 소정 상한값을 초과하지 않도록 비례밸브에서 연소 가스의 공급량을 조정함으로써 가열량의 범위를 제한하고,
급탕 시스템에서는 급탕 설정온도와, 혼합기가 온도 조절하는 제 2 기준온도와, 급탕 수량센서에서 검출되는 급탕 수량에 기초하여 산출되는 필요한 가열량이 소화력 연소의 최대 가열량과 중화력 연소의 최소 가열량 사이의 범위, 중화력 연소의 최대 가열량과 대화력 연소의 최소 가열량 사이의 범위, 및 대화력 연소의 최대 가열량보다 큰 가열량의 범위에 해당하는 경우에 혼합기로부터 연소장치로 공급하는 혼합수의 온도를 변경하고, 연소장치에서 필요로 되는 가열량을 변경하는 것을 특징으로 하는 급탕기.
청구항 1에 있어서, 연소장치가 버너군 중 점화하는 버너의 개수를 전환 가능한 것을 특징으로 하는 급탕기.