KR101467088B1

KR101467088B1 - 저탕식 급탕장치

Info

Publication number: KR101467088B1
Application number: KR1020130040521A
Authority: KR
Inventors: 이쿠로 아다치
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-12-01
Also published as: JP2013224751A; JP5882119B2; KR20130118244A

Abstract

(과제) 단속적으로 탕수가 사용될 때에, 급탕 온도가 큰 폭으로 저하하는 것을 억제하면서 고온의 탕수의 출탕을 방지할 수 있는 저탕식 급탕장치를 제공한다.
(해결수단) 온도조절 제어부(122)는 혼합 온도조절 제어를 실행하고 있는 상태로부터, 급수관으로의 급수가 정지한 지수 상태로 이행했을 때에, 급탕 혼합밸브(21)에 의한 혼합비의 설정을 이러한 이행시의 설정 상태로 유지하고, 지수 상태의 사이에 저탕탱크(11) 내의 탕수의 온도가 소정온도 이상 상승했을 때에는 혼합비의 유지를 해제하여, 급탕 혼합밸브(21)에 의한 혼합비를 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)으로의 탕수의 공급 유량을 감소시켜 급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)으로의 물의 공급 유량을 증가시키도록 변경한다.

Description

저탕식 급탕장치{STORAGE TYPE HOT WATER SUPPLY DEVICE}

본 발명은 저탕탱크로부터 공급되는 탕수와 급수관으로부터 공급되는 물을 혼합하여 적당한 온도의 탕수를 출탕하는 저탕식 급탕장치에 관한 것이다.

종래부터, 저탕식 급탕장치에 있어서는 급수관 및 출탕관에 접속되어 급수관으로부터 공급되는 물을 가열하여 저장하고, 급수관으로부터 공급되는 물에 따라서 저탕탱크 내의 탕수를 출탕관에 공급하는 저탕탱크와, 급수관으로부터 분기하여 출탕관에 물을 혼입시키는 급수 바이패스관이 구비되어 있다. 그리고, 저탕탱크로부터 출탕관에 공급되는 탕수와 급수 바이패스관으로부터 출탕관에 공급되는 물과의 혼합비를 혼합밸브에 의해 변경하여, 출탕관으로부터 적당한 온도의 탕수를 출탕하는 혼합 온도조절 제어를 실시하도록 하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에 기재된 저탕식 급탕장치에 있어서는 저탕탱크 내의 탕수(湯水)를 히트펌프에 의해 가열하여 끓이고 있다. 그리고, 저탕탱크 내의 탕수를 끓이고 있을 때에는 온도의 상승에 의해 저탕탱크 내의 압력이 상승하기 때문에, 저탕탱크로부터 혼합밸브에 공급되는 탕측의 압력이 급수 바이패스관으로부터 혼합밸브에 공급되는 수측의 압력보다 높아진다.

그래서, 특허문헌 1에 기재된 저탕식 급탕장치에서는 저탕탱크 내의 탕수의 비등 개시부터 소정시간이 경과하고 있을 때에, 급탕이 개시되었을 때에는 저탕탱크 내의 압력이 상승하고 있다고 판단하여, 피드포워드 제어에 의해 혼합밸브의 탕측의 개방각도를 감소시키고 있다(예를 들면, 통상의 급탕시의 50% 내지 40%로 감소시킨다).

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2010-101527호

상술한 특허문헌 1에 기재된 저탕식 급탕장치에 의하면, 저탕탱크 내의 압력 상승의 영향에 의해 급탕 개시시에 고온의 탕수가 출탕되는 것을 방지하도록 하고 있다. 그러나, 저탕탱크 내의 압력 상승을 상정하여, 피드포워드 제어에 의해 혼합밸브의 개방각도를 제어했을 경우, 피드포워드 제어의 오차에 의해 급탕 온도가 설정온도보다 큰 폭으로 저하해 버리는 일이 있다.

그리고, 예를 들면, 사용자가 욕실에서 샤워를 함에 있어서, 일시적으로 샤워를 멈추고 있는 사이에 저탕탱크 내의 탕수의 끓임이 개시되었을 때에, 이와 같이 급탕 온도가 큰 폭으로 저하하면 사용자에게 불쾌감을 주게 되는 결함이 있다.

본 발명은 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것으로서, 단속적으로 탕수가 사용될 때, 급탕 온도가 큰 폭으로 저하하는 것을 억제하면서, 고온의 탕수의 출탕을 방지할 수 있는 저탕식 급탕장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 저탕식 급탕장치는

저탕탱크와,

상기 저탕탱크에 접속되어 상기 저탕탱크에 물을 공급하는 급수관과,

상기 저탕탱크 내의 탕수를 가열하는 탱크가열부와,

상기 저탕탱크에 접속되어 상기 저탕탱크로부터 탕수가 공급되는 출탕관과,

상기 급수관으로부터 분기하여 상기 출탕관에 접속되어 상기 출탕관에 물을 공급하는 급수 바이패스관과,

상기 저탕탱크로부터 상기 출탕관에 공급되는 탕수와, 상기 급수 바이패스관으로부터 상기 출탕관에 공급되는 물과의 혼합비를 변경하는 혼합비 변경부와,

상기 출탕관과 상기 급수 바이패스관과의 접속 개소의 하류측의 상기 출탕관에 공급되는 탕수의 온도를 검출하는 혼합 온도센서와,

상기 급수관에 물이 공급되고 있을 때에, 상기 혼합 온도센서의 검출 온도가 소정의 목표 급탕 온도가 되도록 상기 혼합비 변경부에 의해 상기 혼합비를 변경하는 혼합 온도조절 제어를 실행하는 온도조절 제어부와,

상기 저탕탱크에서 탕수가 소진되었을 때에, 상기 탱크가열부를 작동시켜 상기 저탕탱크 내의 탕수를 상기 목표 급탕 온도보다 높게 설정된 비등온도까지 가열하는 비등운전을 실행하는 탱크가열 제어부를 구비한 저탕식 급탕장치로서,

상기 온도조절 제어부는 상기 혼합 온도조절 제어를 실행하고 있는 상태로부터 상기 급수관으로의 급수가 정지한 지수(止水) 상태로 이행했을 때에, 상기 혼합비 변경부에 의한 상기 혼합비의 설정을 상기 이행 직전의 상기 혼합 온도조절 제어에 의한 상기 혼합비로 유지하고, 지수 상태일 때에, 상기 비등운전의 실행에 의해 상기 저탕탱크 내의 탕수의 온도가 소정온도 이상 상승했을 때에는 상기 유지를 해제하고, 상기 혼합비 변경부에 의한 상기 혼합비의 설정을 상기 저탕탱크로부터 상기 출탕관으로의 탕수의 공급 유량을 감소시켜 상기 급수관으로부터 상기 출탕관으로의 물의 공급 유량을 증가시키도록 저온 설정위치로 변경하는 것을 특징으로 한다(제 1 발명).

또, 제 1 발명에 있어서,

상기 출탕관과 상기 급수 바이패스관과의 접속 개소의 하류측의 상기 출탕관의 도중에 설치되어 상기 출탕관을 유통하는 탕수를 가열하는 보조 열원기와,

상기 보조 열원기를 우회하여 상기 출탕관을 연통하는 출탕 바이패스관과,

상기 출탕 바이패스관을 개폐하는 출탕 바이패스밸브를 구비하고,

상기 온도조절 제어부는 상기 혼합 온도조절 제어를 실행할 때에는 상기 출탕 바이패스밸브를 개방하고 상기 저탕탱크에 탕수가 소진되었을 때에는 상기 출탕 바이패스밸브를 폐쇄하여, 상기 보조 열원기로부터 상기 출탕관에 공급되는 탕수의 온도가 상기 목표 급탕 온도가 되도록 상기 보조 열원기의 가열량을 제어하는 가열 온도조절 제어를 실행하는 것을 특징으로 한다(제 2 발명).

제 1 발명에 의하면, 상기 혼합 온도조절 제어에 의해 상기 목표 급탕 온도에서의 급탕을 하고 있는 상태로부터 상기 급수관으로의 급수가 정지한 지수 상태로 이행했을 때에, 상기 온도조절 제어부에 의해, 상기 혼합비 변경부에 의한 상기 혼합비의 설정이 이행 직전의 상기 혼합 온도조절 제어에 의해 설정된 혼합비로 유지된다. 여기에서, 상기 혼합 온도조절 제어가 실행되고 있을 때에는 상기 온도조절 제어부에 의해 상기 혼합 온도센서의 검출 온도가 상기 목표 급탕 온도가 되도록 상기 혼합비가 설정되어 있다.

이 때문에, 상기 급수관으로의 급수가 정지하기 직전의 상기 혼합 온도조절 제어에 의해 설정된 혼합비를 유지하는 것에 의해, 다음에 상기 급수관으로의 급수가 재개되어, 상기 온도조절 제어부에 의한 상기 혼합 온도조절 제어가 실행되었을 때에, 유지된 상기 혼합비에 의해 상기 목표 급탕 온도의 탕수가 공급되는 것을 기대할 수 있다. 따라서, 사용자가 단속적으로 탕수를 사용했을 때에, 상기 목표 급탕 온도보다 큰 폭으로 낮은 온도의 탕수가 공급되어 사용자에 불쾌감을 주는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기 온도조절 제어부는 상기 급수관으로의 급수가 정지하기 직전의 상기 혼합 온도조절 제어에 의해 설정된 혼합비를 유지하고 있는 사이에, 상기 비등운전의 실행에 의해 상기 저탕탱크 내의 탕수의 온도가 상기 소정온도 이상 상승했을 때에는 상기 유지를 해제하고 상기 혼합비의 설정을 상기 저탕탱크로부터 상기 출탕관으로의 탕수의 공급 유량을 감소시켜 상기 급수 바이패스로부터 상기 출탕관으로의 물의 공급 유량을 증가시키도록 변경한다. 이에 의해, 지수 상태에 있어서의 상기 저탕탱크 내의 탕수의 온도의 상승에 의해 상기 출탕관으로부터 고온의 탕수가 출탕되는 것을 방지할 수 있다.

제 2 발명에 의하면, 상기 저탕탱크에 탕수가 소진된 상태에 있어서도, 상기 보조 열원기를 작동시켜 상기 가열온도조절 제어를 실행하여 상기 목표 급탕 온도에서의 급탕을 계속할 수 있다. 이 때, 상기 저탕탱크의 용량은 상수가 소진되는 것을 전제로 해서 작게 할 수 있다. 그리고, 이와 같이 상기 저탕탱크의 탕수가 소진되는 것을 전제로 한 저탕식 급탕장치에 있어서는 지수 상태일 때에 탕수가 소진되어 비등운전이 실행될 가능성이 높아진다. 이 때, 상기 온도조절 제어부에 의해, 상기 저탕탱크 내의 탕수의 온도가 소정온도 이상 상승했을 때에, 상기 급수 정지시의 상기 혼합비의 유지를 해제하고 상기 혼합비를 상기 저탕탱크로부터 상기 출탕관에 공급되는 탕수의 유량을 감소시켜, 상기 급수 바이패스관으로부터 상기 출탕관에 공급되는 물의 유량을 증가시키도록 변경하는 것에 의해 고온의 탕수의 출탕을 방지하는 것이 특히 유효하다.

도 1은 저탕식 급탕장치의 구성도이다.
도 2는 온도조절 제어부의 제 1의 작동 플로차트이다.
도 3은 온도조절 제어부의 제 2의 작동 플로차트이다.

본 발명의 실시 형태에 대해, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 실시 형태의 저탕식 급탕장치(1)는 저탕유닛(10), 히트펌프 유닛(50, 본 발명의 탱크가열부에 상당한다), 가스열원 유닛(80, 본 발명의 보조 열원기에 상당한다), 및 저탕식 급탕장치(1)의 전체적인 작동을 제어하는 컨트롤러(120)를 구비하여 구성되어 있다.

또한, 도 1에서는 저탕식 급탕장치(1)의 컨트롤러로서 하나의 컨트롤러(120)를 나타냈지만, 저탕유닛(10)의 컨트롤러와, 히트펌프 유닛(50)의 컨트롤러와, 가스열원 유닛(80)의 컨트롤러를 개별적으로 구비하고, 각 컨트롤러 사이의 통신에 의해 저탕식 급탕장치(1)의 전체적인 작동을 제어하는 구성으로 할 수도 있다.

저탕유닛(10)은 저탕탱크(11), 급수관(12), 출탕관(13) 등을 구비하고 있다. 저탕탱크(11)는 내부에 탕수를 보온하여 저장하고, 높이 방향으로 대략 등간격으로 배치된 탱크 온도센서(14~17)와 저탕탱크(11)의 상부에 배치되어 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)에 공급되는 탕수의 온도를 검출하는 탱크출탕 온도센서(26)가 설치되어 있다. 저탕탱크(11)의 저부에는 작업자의 수동조작에 의해 개방되는 배수밸브(18)가 설치되어 있다.

급수관(12)은 일단이 급수구(30)를 통하여 도시하지 않은 수도에 접속되고, 타단이 저탕탱크(11)의 하부에 접속되어 저탕탱크(11) 내의 하부에 물을 공급한다. 급수관(12)에는 저탕탱크(11)의 내압이 과대하게 되는 것을 방지하기 위한 감압 밸브(19)와, 급수관(12)으로부터 저탕탱크(11)로의 방향만의 통수(通水)를 가능하게 하여 저탕탱크(11)로부터 급수관(12)측으로의 탕수의 유출을 저지하는 제 1탕측 역지밸브(20)가 설치되어 있다.

급수관(12)으로부터 분기된 급수 바이패스관(34)은 급탕 혼합밸브(21, 본 발명의 혼합비 변경부에 상당한다)를 통하여 접속 개소(X)에서 출탕관(13)에 연통하고 있어, 급탕 혼합밸브(21)에 의해, 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)에 공급되는 탕수와 급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)에 공급되는 물과의 혼합비가 변경된다.

또한, 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)과 급수 바이패스관(34)의 접속 개소(X)에 공급되는 탕수의 유량을 변경하는 탕측 개방도 가변밸브와, 급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)과 급수 바이패스관(34)의 접속 개소(X)에 공급되는 물의 유량을 변경하는 수측 개방도 가변밸브를 마련하고, 이러한 개방도 가변밸브에 의해, 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)에 공급되는 탕수와 급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)에 공급되는 물과의 혼합비를 변경하는 구성을 본 발명의 혼합비 변경부로서 구비해도 된다.

급수 바이패스관(34)에는 급수 바이패스관(34)에 공급되는 물의 온도를 검출하는 급수 온도센서(22)와, 급수 바이패스관(34)을 유통하는 물의 유량을 검출하는 수측 유량센서(23)와, 급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)으로의 방향만의 통수를 가능하게 하여 출탕관(13)으로부터 급수 바이패스관(34)측으로의 탕수의 유출을 저지하는 수측 역지밸브(24)가 설치되어 있다.

출탕관(13)은 일단이 급탕구(31)에 접속되고, 타단이 저탕탱크(11)의 상부에 접속되어 있다. 저탕탱크(11)의 상부에 저장된 탕수는 출탕관(13)으로부터 급탕구(31)를 통하여 도시하지 않은 급탕전(부엌, 화장실, 욕실의 수도전이나 샤워기 등)에 공급된다. 출탕관(13)에는 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)으로의 방향만의 통수를 가능하게 하여 출탕관(13)으로부터 저탕탱크(11)측으로의 탕수의 유입을 저지하는 제 2탕측 역지밸브(25)와, 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)에 공급되는 탕수의 유량을 검출하는 탕측 유량센서(27)가 설치되어 있다.

가스열원 유닛(80)은 출탕관(13)의 급수 바이패스관(34)과의 접속 개소(X)보다 하류측의 도중에 설치되고, 저탕유닛(10)에는 가스열원 유닛(80)을 우회하여 가스열원 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)와의 사이에는 급탕 혼합밸브(21)를 통하여 출탕관(13)에 공급되는 탕수의 온도를 검출하는 혼합 온도센서(28)가 설치되고, 출탕관(13)의 출탕 바이패스관(33)과의 합류개소(Z)와 급탕구(31)와의 사이에는 급탕구(31)로부터 출탕되는 탕수의 온도를 검출하는 급탕 온도센서(32)가 설치되어 있다.

저탕유닛(10)에 구비된 각 센서의 검출 신호는 컨트롤러(120)에 입력된다. 또, 컨트롤러(120)로부터 출력되는 제어신호에 의해 급탕 혼합밸브(21)와 출탕 바이패스밸브(29)의 작동이 제어된다.

다음에, 히트펌프 유닛(50)은 저탕탱크(11) 내의 탕수를 탱크 순환로(41)를 통하여 순환시켜 가열하는 것으로서 옥외에 설치되어 있다. 히트펌프 유닛(50)은 히트펌프 순환로(52)에 의해 접속된 증발기(53), 압축기(54), 히트펌프 열교환기(55, 응축기), 및 팽창밸브(56)에 의해 구성된 히트펌프(51)를 가지고 있다.

증발기(53)는 팬(60)의 회전에 의해 공급되는 공기(외기)와 히트펌프 순환로(52) 내를 유통하는 열매체{하이드로 플루오로 카본(HFC) 등의 대체 플론, 이산화탄소 등}와의 사이에서 열교환을 실시한다. 압축기(54)는 증발기(53)로부터 토출된 열매체를 압축하여 고압·고온으로 해서, 히트펌프 열교환기(55)에 송출한다. 팽창밸브(56)는 압축기(54)에서 가압된 열매체의 압력을 개방한다.

제상(除霜)밸브(61)는 팽창밸브(56)를 우회하여 설치되어 있어 압축기(54)로부터 송출되는 열매체에 의해 증발기(53)를 제상한다. 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 주위 온도센서(67)가 설치되어 있다.

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

저탕탱크(11) 내의 하부에 저장된 탕수는 탱크 순환 펌프(66)에 의해 탱크 순환로(41)에 도입되어, 히트펌프 열교환기(55)에서 후술하는 비등온도까지 가열되어 저탕탱크(11)의 상부에 복귀된다. 이에 의해, 비등온도의 탕수가 저탕탱크(11)의 상부로부터 순차 적층되어 저장된다.

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

히트펌프 유닛(50)에 구비된 각 센서의 검출 신호는 컨트롤러(120)에 입력된다. 또, 컨트롤러(120)로부터 출력되는 제어신호에 의해 압축기(54), 탱크 순환 펌프(66) 및 팬(60)의 작동이 제어된다.

다음에, 가스열원 유닛(80)은 출탕관(13)을 유통하는 탕수를 가열하는 것으로서 통체(87) 내에 수용된 급탕버너(81) 및 급탕버너(81)에 의해 가열되는 급탕 열교환기(82) 등을 구비하고 있다. 급탕버너(81)에는 도시하지 않은 가스 공급관으로부터 연료 가스가 공급됨과 동시에, 도시하지 않은 연소 팬에 의해 연소용 공기가 공급된다. 컨트롤러(120)는 급탕버너(81)에 공급하는 연료 가스와 연소용 공기의 유량을 조절하여 급탕버너(81)의 연소량을 제어한다.

급탕 열교환기(82)는 출탕관(13)의 도중에 접속되어 있어 급탕버너(81)의 연소열에 의해 내부를 유통하는 탕수를 가열한다. 출탕관(13)에는 상류측으로부터 순서대로 수량 서보 밸브(93)와 수량센서(88)가 설치되어 있다. 급탕 열교환기(82)의 상류측과 하류측은 열원 바이패스관(89)에 의해 연통되어 있고, 열원 바이패스관(89)에는 열원 바이패스관(89)의 개방각도를 조절하기 위한 열원 바이패스밸브(90)가 설치되어 있다. 출탕관(13)의 급탕 열교환기(82)의 출구 부근에는 열교출탕 온도센서(91)가 설치되고, 출탕관(13)의 열원 바이패스관(89)과의 접속 개소의 하류측에는 열원 출탕 온도센서(92)가 설치되어 있다.

이 구성에 의해, 후술하는 바와 같이 저탕탱크(11) 내에 탕수가 없을 때(탕수의 소진상태)에, 급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)에 공급되는 물이 급탕 열교환기(82)에 의해 가열되어 탕수가 되면서, 열원 바이패스관(89)으로부터의 물과 혼합되어 목표 급탕 온도의 탕수가 급탕구(31)로부터 공급되도록 되어 있다.

컨트롤러(120)는 도시하지 않은 CPU, 메모리 등에 의해 구성된 전자 회로 유닛으로서, 메모리에 기록된 저탕식 급탕장치(1)의 제어용 프로그램을 CPU로 실행하는 것에 의해 탱크가열 제어부(121)와 온도조절 제어부(122)로서 기능한다.

컨트롤러(120)는 통신케이블(130)에 의해 리모콘(140)과 접속되어 있다. 리모콘(140)은 저탕식 급탕장치의 운전 상황이나 운전 조건의 설정 등을 표시하기 위한 표시기(141)와, 각종 스위치가 설치된 스위치부(142)를 구비하고 있다. 저탕식 급탕장치(1)의 사용자는 리모콘(140)의 스위치부(142)를 조작함으로써, 급탕구(31)로부터의 급탕 온도(목표 급탕온도)의 설정 등을 실시한다.

탱크가열 제어부(121)는 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 65℃로 구분하여, 저탕탱크(11) 내의 탕수의 비등온도를 목표 급탕 온도보다 높은 온도로 설정한다. 예를 들면, 리모콘(140)에 의해 목표 급탕 온도가 40℃로 설정되어 있을 때에는 컨트롤러(120)는 비등온도를 45℃로 설정한다. 또, 65℃는 저탕탱크(11) 내의 탕수를 고온으로 가열하여 레지오넬라균 등의 멸균 처리를 실시할 때의 비등온도이다.

탱크가열 제어부(121)는 저탕탱크(11)의 상부의 탱크 온도센서(17)의 검출 온도가 40℃(비등온도 -5℃)보다 낮아졌을 때에, 저탕탱크(11)에 탕수가 소진되었다고 판단한다.

그리고, 탱크가열 제어부(121)은 저탕탱크(11)에 탕절이 발생했을 때에, 히트펌프 유닛(50)을 작동시켜 저탕탱크(11)의 하부의 물을 히트펌프 열교환기(55)로 비등온도까지 가열하여 저탕탱크(11)의 상부에 복귀시킴으로써, 저탕탱크(11)의 상부로부터 비등온도의 탕수를 적층시키는 비등운전을 실행한다.

탱크가열 제어부(121)는 비등운전의 실행 중에, 탱크 온도센서(14~17)의 검출 온도에 의해 저탕탱크(11) 내의 비등온도의 탕수의 적층 상황을 검지하여 저탕탱크(11) 내에 비등온도의 탕수가 채워졌을 때에, 비등운전을 종료한다.

온도조절 제어부(122)는 급탕구(31)를 통하여 접속된 급탕전(도시하지 않음)이 개방되어 급수관(12)에 최저 작동 유량(예를 들면, 2.4 리터/min) 이상의 물이 공급되고 있는 것을 탕측 유량센서(27)의 검출유량과 수측 유량센서(23)의 검출유량과의 합계유량(총 검출유량)에 의해 검출하고 있을 때, 급탕구(31)로부터 목표 급탕 온도의 탕수를 출탕하는 급탕 운전을 실행한다.

온도조절 제어부(122)는 저탕탱크(11)에 탕수 소진이 발생하지 않을 때(탱크 온도센서(17)의 검출 온도가 탕수 소진 판정온도 이상일 때)에는 수량 서보 밸브(93)를 폐쇄함과 동시에 출탕 바이패스밸브(29)를 개방한다.

그리고, 온도조절 제어부(122)는 탱크출탕 온도센서(26)의 검출 온도 Th(저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)에 공급되는 탕수의 온도)와, 탕측 유량센서(27)의 검출유량 Fh(저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)에 공급되는 탕수의 유량)와, 급수 온도센서(22)의 검출 온도 Tw{급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)에 공급되는 물의 온도}와, 수측 유량센서(23)의 검출유량 Fw{급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)에 공급되는 물의 유량}에 근거하여, 출탕관(13)과 급수 바이패스관(34)과의 접속 개소(X)로부터 출탕관(13)에 목표 급탕 온도의 탕수가 공급되도록 급탕 혼합밸브(21)에 의해, 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)에 공급되는 탕수와 급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)에 공급되는 물과의 혼합비를 설정하는 「혼합 온도조절 제어」를 실행한다.

또, 저탕탱크(11)에 탕수 소진이 발생했을 때에는 온도조절 제어부(122)는 출탕 바이패스밸브(29)를 폐쇄하고 수량 서보 밸브(93)을 개방함과 동시에, 급탕 혼합밸브(21)를 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)으로의 탕수의 공급을 정지하여 급수 바이패스관(34)으로부터의 물만이 출탕관(13)에 공급되는 설정 상태로 한다.

그리고, 온도조절 제어부(122)는 가스열원 유닛(80)을 작동시켜 열원 출탕 온도센서(92)의 검출 온도가 목표 급탕 온도가 되도록 급수 온도센서(22)의 검출 온도 Tw(급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)에 공급되는 물의 온도)와, 수량센서(88)의 검출유량 Fw{급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)에 공급되는 물의 유량}에 근거하여, 급탕버너(81)의 연소량과 열원 바이패스밸브(90)의 개방각도와 수량 서보 밸브(93)의 개방각도를 조절하는 「가열온도조절 제어」를 실행한다.

다음에, 도 2~도 3에 나타낸 플로차트에 따라, 온도조절 제어부(122)에 의한 「혼합 온도조절 제어」 및 「가열온도조절 제어」의 실행 순서에 대해 설명한다.

저탕식 급탕장치(1)에 전원이 투입되어 컨트롤러(120)이 작동을 개시하여, 사용자에 의한 리모콘(140)의 스위치부(142)의 조작에 의해 저탕식 급탕장치(1)가 운전 모드가 되면 온도조절 제어부(122)는 도 2 내지 도 3의 플로차트에 의한 처리를 개시한다.

온도조절 제어부(122)는 도 2의 STEP 1에서 가스열원 유닛(80)의 운전을 금지하고, STEP 2에서 출탕 바이패스밸브(29)를 개방하고, STEP 3에서 급탕 혼합밸브(21)에 의한 혼합비의 설정을 탕측을 전부 폐쇄로 하고 수측을 전부 개방(수측 100%)으로 한 설정으로 한다.

이어지는 STEP 4에서, 수측 유량센서(23)의 검출유량{급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)에 공급되는 물의 유량} Fw와 탕측 유량센서(27)의 검출유량{저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)에 공급되는 탕수의 유량} Fh와의 합계유량(총 검출유량)이 최저 동작유량(예를 들면, 2.4 리터//min) 이상으로 되었을 때에, STEP 5로 진행한다.

STEP 5에서, 온도조절 제어부(122)는 탱크 온도센서(17)의 검출 온도{저탕탱크(11) 내의 탕수의 온도}가 목표 급탕 온도 이상인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 탱크 온도센서(17)의 검출 온도가 목표 급탕 온도 이상일 때{저탕탱크(11)에 탕수 소진이 발생하지 않을 때}에는 STEP 6으로 진행하고, 탱크 온도센서(17)의 검출 온도가 목표 급탕 온도보다 낮을 때{저탕탱크(11)에 탕수가 소진되었을 때}에는 STEP 20으로 분기한다.

STEP 6 내지 STEP 10은 혼합 온도조절 제어를 실행할 때의 처리이다. STEP 6에서, 온도조절 제어부(122)는 가스열원 유닛(80)의 운전을 금지한다. 이어지는 STEP 7에서, 온도조절 제어부(122)는 출탕 바이패스밸브(29)를 개방하고, STEP 8에서 혼합 온도조절 제어를 실행한다. 혼합 온도조절 제어에 의해, 혼합 온도센서(28)의 검출 온도 Tm가 목표 급탕 온도가 되도록 급탕 혼합밸브(21)에 의한 혼합비가 조절되어, 목표 급탕 온도의 탕수가 급탕구(31)로부터 공급된다.

다음의 STEP 9에서, 온도조절 제어부(122)는 탱크출탕 온도센서(26)의 검출 온도{저탕탱크(11)의 출구 부근의 탕수의 온도} Th가 목표 급탕 온도 이상인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 탱크출탕 온도센서(26)의 검출 온도 Th가 목표 급탕 온도 이상일 때에는 STEP 10으로 진행하고, 탱크출탕 온도센서(26)의 검출 온도 Th가 목표 급탕 온도보다 낮을 때에는 STEP 20으로 분기한다.

STEP 10에서, 온도조절 제어부(122)는 총 검출유량{수측 유량센서(23)의 검출유량 Fw와 탕측 유량센서(27)의 검출유량 Fh와의 합계유량}이 최저 동작유량 이상인지 아닌지를 판단한다.

그리고, 총 검출유량이 최저 동작유량 이상일 때는 STEP 6에 복귀하고, 온도조절 제어부(122)는 혼합 온도조절 제어를 속행한다. 한편, 총 검출유량이 최저 동작유량보다 적을 때에는 도 3의 STEP 11로 진행한다.

다음에, STEP 20 내지 STEP 23은 가열온도조절 제어를 실행할 때의 처리이다. STEP 20에서, 온도조절 제어부(122)는 가스열원 유닛(80)의 운전을 허가한다. 이어지는 STEP 21에서, 온도조절 제어부(122)는 출탕 바이패스밸브(29)를 폐쇄하고, STEP 22에서 가열온도조절 제어를 실행한다. 가열온도조절 제어에 의해, 열원 출탕 온도센서(92)의 검출 온도가 목표 급탕 온도가 되도록 급탕버너(81)의 연소량과 열원 바이패스밸브(90)의 개방각도와 수량 서보 밸브(93)의 개방각도가 조절되어 목표 급탕 온도의 탕수가 급탕구(31)로부터 공급된다.

다음의 STEP 23에서, 온도조절 제어부(122)는 총 검출유량(수측 유량센서(23)의 검출유량 Fw와 탕측 유량센서(27)의 검출유량 Fh와의 합계유량)이 최저 동작유량 이상인지 아닌지를 판단한다.

그리고, 총 검출유량이 최저 동작유량 이상일 때에는 STEP 20으로 복귀하고, 온도조절 제어부(122)는 가열온도조절 제어를 실행한다. 한편, 총 검출유량이 최저 동작유량보다 적을 때에는 도 3의 STEP 11로 진행한다.

도 3의 STEP 11 내지 STEP 14 및 STEP 30은 급수관(12)으로의 급수가 정지하고 있을 때(지수 상태)의 급탕 혼합밸브(21)에 의한 혼합비의 설정 처리이다. 온도조절 제어부(122)는 STEP 11에서 가스열원 유닛(80)의 운전을 금지하고, STEP 12로 출탕 바이패스밸브(29)를 개방한다.

이어지는 STEP 13에서, 온도조절 제어부(122)는 지수 상태일 때, 탱크출탕 온도센서(26)의 검출 온도 Th{저탕탱크(11) 내의 탕수의 온도}가, 50℃ 미만으로부터 50℃ 이상으로 상승했는지 아닌지를 판단한다. 또한, 이 50℃ 미만으로부터 50℃ 이상의 온도 상승폭이 본 발명의 소정온도에 상당한다.

탱크출탕 온도센서(26)의 검출 온도 Th가 50℃ 미만으로부터 50℃ 이상으로 상승하고 있지 않을 때는 STEP 30으로 분기하여, 온도조절 제어부(122)는 급탕 혼합밸브(21)의 설정위치를, 도 2의 STEP 10 또는 STEP 23에서, 총 검출유량이 최저 동작유량보다 적게 된 시점의 직전에, 혼합 온도조절 제어 또는 가열 온도조절 제어에 의해 설정된 혼합비의 위치로 유지하고 STEP 15로 진행한다.

이와 같이 온도조절 제어부(122)는 급탕 혼합밸브(21)에 의한 혼합비의 설정을 지수 상태가 된 시점의 직전에 혼합 온도조절 제어 또는 가열 온도조절 제어에 의해 설정된 혼합비의 위치로 유지한다. 그리고, 이에 의해, 혼합 온도조절 제어의 실행 중에 지수 상태가 되어, 그 후, 급수관(12)으로의 급수가 재개되어 혼합 온도조절 제어를 실시할 때에, 전회의 혼합 온도조절 제어시에 목표 급탕 온도의 탕수를 얻을 수 있었던 급탕 혼합밸브(21)의 설정을 그대로 이용하여 목표 급탕 온도 부근의 탕수를 얻을 수 있다. 이 때문에, 사용자가 단속적으로 탕수를 사용했을 때에, 급탕구(31)로부터의 급탕 온도가 목표 급탕 온도보다 큰 폭으로 저하하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 지수 상태일 때에, 탱크출탕 온도센서(26)의 검출 온도 Th가 50℃ 미만으로부터 50℃ 이상으로 상승했을 때에는 STEP 14로 진행한다. 그리고, 온도조절 제어부(122)는 급탕 혼합밸브(21)에 의한 혼합비의 설정위치를 저온 설정위치로 하여 STEP 15로 진행한다.

여기에서, 저온 설정위치는 혼합 온도조절 제어의 실행 중에 지수 상태로 되었을 때에는 지수 상태가 된 시점의 직전에 혼합 온도조절 제어에 의해 설정된 혼합비보다도, 저탕탱크(11)로부터 출탕관(13)으로의 탕수의 공급 유량이 감소하여, 급수 바이패스관(34)으로부터 출탕관(13)으로의 물의 공급 유량이 증가하는 혼합비가 되는 위치로 설정된다.

이와 같이 급탕 혼합밸브(21)에 의한 혼합비의 설정위치를 저온 설정위치로 함으로써, 급수관(12)으로의 급수가 재개되어 혼합 온도조절 제어를 개시했을 때에, 목표 급탕 온도보다 높은 온도의 탕수가 급탕 혼합밸브(21)로부터 출탕관(13)에 출탕되는 것을 방지할 수 있다.

또, 가열온도조절 제어의 실행 중에 지수 상태가 되었을 때에는 급탕 혼합밸브(21)는 기본적으로는 수측 100%의 혼합비의 위치에 있다. 이 때문에, 온도조절 제어부(122)는 이 수측 100%의 혼합비의 위치를 저온 설정위치로 하고 급탕 혼합밸브(21)의 설정은 변경하지 않는다.

STEP 15에서, 온도조절 제어부(122)는 수측 유량센서(23)의 검출유량 Fw와 탕측 유량센서(27)의 검출유량 Fh와의 합계유량(총 검출유량)이 최저 동작유량(예를 들면, 2.4 리터/min) 이상인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 총 검출유량이 최저 동작유량 이상일 때에는 도 2의 STEP 5로 진행하고 총 검출유량이 최저 동작유량보다 적을 때에는 STEP 6으로 복귀한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 본 발명의 보조 열원기로서, 가스를 연료로 하는 가스열원 유닛(80)을 구비한 저탕식 급탕장치(1)를 나타냈지만, 석유 등의 다른 연료를 이용하는 열원 유닛이나 전기히터 등의 다른 종류의 보조 열원기를 이용해도 된다. 또, 보조 열원기를 구비하지 않은 저탕식 급탕장치에 대해서도 본 발명의 적용이 가능하다.

또, 본 실시 형태에서는 도 3의 STEP 13에서, 지수 중에 저탕탱크(11) 내의 탕수의 온도가 50℃ 미만으로부터 50℃ 이상으로 상승했을 때에, STEP 14로 진행하여 급탕 혼합밸브(21)의 설정을 저온도 설정위치로 했으나, 온도 상승의 판단은 이에 한정되지 않고, 저탕탱크(11) 내의 탕수의 온도가 어느 정도 상승했을 때에, 급탕 혼합밸브(21)를 저온도 설정위치로 함으로써 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

1 : 저탕식 급탕장치 10 : 저탕유닛
11 : 저탕탱크 12 : 급수관
13 : 출탕관 21 : 급탕 혼합밸브
26 : 탱크출탕 온도센서 28 : 혼합 온도센서
29 : 출탕 바이패스밸브 33 : 출탕 바이패스관
34 : 급수 바이패스관 50 : 히트펌프 유닛
80 : 가스 열원기 유닛 120 : 컨트롤러
121 : 탱크가열 제어부 122 : 온도조절 제어부

Claims

저탕탱크와,
상기 저탕탱크에 접속되어 상기 저탕탱크에 물을 공급하는 급수관과,
상기 저탕탱크 내의 탕수를 가열하는 탱크가열부와,
상기 저탕탱크에 접속되어 상기 저탕탱크로부터 탕수가 공급되는 출탕관과,
상기 급수관으로부터 분기하여 상기 출탕관에 접속되어 상기 출탕관에 물을 공급하는 급수 바이패스관과,
상기 저탕탱크로부터 상기 출탕관에 공급되는 탕수와 상기 급수 바이패스관으로부터 상기 출탕관에 공급되는 물과의 혼합비를 변경하는 혼합비 변경부와,
상기 출탕관과 상기 급수 바이패스관과의 접속 개소의 하류측의 상기 출탕관에 공급되는 탕수의 온도를 검출하는 혼합 온도센서와,
상기 급수관에 물이 공급되고 있을 때에, 상기 혼합 온도센서의 검출 온도가 소정의 목표 급탕 온도가 되도록 상기 혼합비 변경부에 의해 상기 혼합비를 변경하는 혼합 온도조절 제어를 실행하는 온도조절 제어부와,
상기 저탕탱크에 탕수의 소진이 발생했을 때에, 상기 탱크가열부를 작동시켜 상기 저탕탱크 내의 탕수를 상기 목표 급탕 온도보다 높게 설정된 비등온도까지 가열하는 비등운전을 실행하는 탱크가열 제어부를 구비한 저탕식 급탕장치로서,
상기 온도조절 제어부는 상기 혼합 온도조절 제어를 실행하고 있는 상태로부터 상기 급수관으로의 급수가 정지한 지수 상태로 이행했을 때에, 상기 혼합비 변경부에 의한 상기 혼합비의 설정을 상기 이행 직전의 상기 혼합 온도조절 제어에 의한 상기 혼합비로 유지하고, 지수 상태일 때에, 상기 비등운전의 실행에 의해 상기 저탕탱크 내의 탕수의 온도가 소정온도 이상 상승했을 때에는 상기 유지를 해제하고, 상기 혼합비 변경부에 의한 상기 혼합비의 설정을 상기 저탕탱크로부터 상기 출탕관으로의 탕수의 공급 유량을 감소시켜 상기 급수관으로부터 상기 출탕관으로의 물의 공급 유량을 증가시키도록 저온 설정위치로 변경하는 것을 특징으로 하는 저탕식 급탕장치.
청구항 1에 있어서,
상기 출탕관과 상기 급수 바이패스관과의 접속 개소의 하류측의 상기 출탕관의 도중에 설치되어 상기 출탕관을 유통하는 탕수를 가열하는 보조 열원기와,
상기 보조 열원기를 우회하여 상기 출탕관을 연통하는 출탕 바이패스관과,
상기 출탕 바이패스관을 개폐하는 출탕 바이패스밸브를 구비하고,
상기 온도조절 제어부는 상기 혼합 온도조절 제어를 실행할 때에는 상기 출탕 바이패스밸브를 개방하고, 상기 저탕탱크에 탕수의 소진이 발생했을 때에는 상기 출탕 바이패스밸브를 폐쇄하여 상기 보조 열원기로부터 상기 출탕관에 공급되는 탕수의 온도가 상기 목표 급탕 온도가 되도록 상기 보조 열원기의 가열량을 제어하는 가열 온도조절 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 저탕식 급탕장치.