KR101467095B1

KR101467095B1 - 급탕시스템

Info

Publication number: KR101467095B1
Application number: KR1020130044301A
Authority: KR
Inventors: 이쿠로 아다치; 아카네 이리야
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2014-12-01
Also published as: KR20130118834A; JP6032931B2; JP2013224783A

Abstract

(과제) 출탕관에 있어서의 압손을 감소시킬 수 있음과 아울러, 급탕온도의 변동을 억제하여 목표급탕온도의 탕수를 안정되게 얻을 수 있는 급탕시스템을 제공한다.
(해결수단) 출탕관(17)과 급수관(18)의 접속부에 설치된 탕수혼합밸브(28)와, 탕수혼합밸브(28)를 제어함으로써 출탕관(17)의 탕수와 급수관(18)의 물의 혼합비를 목표급탕온도에 기초하여 조절하는 혼합온도조절 제어수단(40)과, 탕수소진 검출수단(35)에 의해 탕수소진이 검출되었을 때, 혼합온도조절 제어수단(40)에 의해 제어되는 탕수혼합밸브(28)의 출탕관(17)측의 개방도를 완전개방 이외의 소정 개방도로 변경하는 개방도 변경수단(41)을 구비한다. 개방도 변경수단(41)은, 연소급탕기(3)의 추가 가열 동작이 출탕관(17)측의 개방도 변경에 수반하는 탕수의 온도변화에 대하여 추종 가능하게 되는 속도로 서서히 탕수혼합밸브(28)의 출탕관(17)측의 개방도를 변경한다.

Description

급탕시스템{HOT WATER SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 저탕탱크의 하류측에 순간 가열식 급탕기를 직렬로 접속한 급탕시스템에 관한 것이다.

예를 들면, 특허문헌 1에 게재되어 있는 바와 같이 외부에 설치한 가열수단에 의해 생성한 탕수를 저장하는 저탕탱크의 하류측에 순간 가열식 가스급탕기를 직렬로 접속한 급탕시스템이 알려져 있다.

이 급탕시스템은, 저탕탱크로부터 충분한 온도의 탕수를 공급할 수 있는 경우에는, 저탕탱크로부터 도출한 탕수에 저온의 물을 혼합시키는 혼합온도조절 제어를 실시하여 소망하는 급탕온도의 탕수를 생성하여 급탕한다. 혼합온도조절 제어는, 저탕탱크로부터 탕수를 도출하는 출탕관에 급수관을 접속하고, 출탕관에 설치한 탕수량 가변밸브와 급수관에 설치한 수량 가변밸브의 각각의 개방도를 조절하여 탕수와 물의 혼합비를 변경함으로써 실시되고 있다.

또한, 저탕탱크의 탕수의 온도가 저하되어 있는(소위 탕수소진이 발생한) 경우에는, 저탕탱크의 탕수를 가스급탕기에 의해 추가 가열함으로써 소망하는 급탕온도의 탕수를 생성하여 급탕한다.

그런데, 저탕탱크의 하류측에 급탕기를 직렬로 접속한 경우, 탕수의 유통 경로가 길기 때문에 급탕시의 탕수의 압력 손실(이하, 압손이라고 함)이 커서 급탕 유량을 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다.

따라서, 저탕탱크에 탕수소진이 발생하지 않은 때에는, 혼합온도조절 제어를 실시한 탕수를 급탕기를 우회하도록 설치된 바이패스 유로를 통하여 급탕 출구에 보냄으로써, 급탕기의 유통 경로에서의 압손을 회피하고 있다. 한편, 저탕탱크에 탕수소진이 발생한 때에는, 바이패스 유로를 닫아 저탕탱크의 탕수를 급탕기에 보내는데, 이때 혼합온도조절 제어를 위한 탕수량 가변밸브와 수량 가변밸브를 모두 최대 개방도 부근까지 개방시켜 급탕 유량을 확보하고 있다.

그러나, 탕수량 가변밸브와 수량 가변밸브를 모두 최대 개방도 부근까지 개방시키면, 비교적 다량의 물이 저탕탱크로부터의 탕수에 혼합되어 급탕기로 향하기 때문에, 급탕기에 의한 추가 가열이 불충분해져서 급탕기로부터 얻어지는 탕수의 온도(급탕온도)가 변동하는 문제점이 있다.

또한, 탕수량 가변밸브와 수량 가변밸브를 모두 최대 개방도 부근까지 개방시킨 상태는, 혼합온도조절 제어가 정지한 상태가 되기 때문에, 저탕탱크의 탕수소진상태가 해소되었을 때에 바로 혼합온도조절 제어를 실시할 수 없고, 이에 의해서도 급탕온도가 변동할 우려가 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2010-210182호 공보

상기한 점을 감안하여, 본 발명은, 출탕관에 있어서의 압손을 감소시킬 수 있음과 아울러, 급탕온도의 변동을 억제하여 목표급탕온도의 탕수를 안정되게 얻을 수 있는 급탕시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 저탕탱크와, 저탕탱크에 저장하는 탕수를 가열 생성하는 가열수단과, 저탕탱크의 탕수를 도출하는 출탕관과, 저탕탱크 및 출탕관에 접속된 급수관과, 목표급탕온도를 설정하는 급탕온도 설정수단과, 저탕탱크의 탕수소진을 검출하는 탕수소진 검출수단과, 출탕관과 급탕관의 접속부보다 하류측의 출탕관의 도중에 설치되고, 탕수소진 검출수단에 의해 탕수소진이 검출되었을 때, 상기 목표급탕온도가 되도록 출탕관의 탕수를 버너에 의해 추가 가열하는 연소급탕기와, 탕수소진 검출수단에 의해 탕수소진이 검출되지 않을 때 연소급탕기에 의한 추가 가열을 금지하는 추가 가열 금지수단을 구비하는 급탕시스템에 있어서, 출탕관과 급수관의 접속부에 설치되어 출탕관측과 급수관측의 각각을 개폐하고, 출탕관측과 급수관측에서 한쪽의 개방동작에 수반하여 다른 쪽이 폐쇄동작하도록 구성된 탕수혼합밸브와, 상기 탕수혼합밸브를 제어함으로써 출탕관의 탕수와 급수관의 물의 혼합비를 상기 목표급탕온도에 기초하여 조절하는 혼합온도조절 제어수단과, 탕수소진 검출수단에 의해 탕수소진이 검출되었을 때, 혼합온도조절 제어수단에 의해 제어되는 탕수혼합밸브의 출탕관측의 개방도를 완전개방 이외의 소정 개방도로 변경하는 개방도 변경수단을 구비하고, 개방도 변경수단은, 연소급탕기에 있어서의 상기 목표급탕온도의 탕수를 얻기 위한 추가 가열동작이 출탕관측의 개방도 변경에 수반하는 탕수의 온도 변화에 대하여 추종 가능하게 되는 속도로 서서히 탕수혼합밸브의 출탕관측의 개방도를 변경하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 탕수혼합밸브 및 상기 개방도 변경수단을 설치함으로써 출탕관의 압손을 감소시킬 수 있다.

즉, 본 발명자의 지견에 의하면, 출탕관측과 급수관측에서 한쪽의 개방동작에 수반하여 다른 쪽이 폐쇄동작하도록 구성된 탕수혼합밸브는, 출탕관측과 급수관측 중 한쪽이 완전개방으로 되면 압손이 가장 커진다. 따라서, 상기 개방도 변경수단은, 혼합온도조절 제어수단에 의해 제어되고 있는 탕수혼합밸브의 출탕관측의 개방도를 완전개방 이외의 소정 개방도로 변경한다. 이에 의해, 탕수혼합밸브에 있어서의 압손이 가장 커지는 상태를 회피할 수 있어 출탕관의 압손을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 개방도 변경수단에 의해 변경하는 소정 개방도를 탕수혼합밸브에 있어서의 가장 압손이 작은 개방도로 설정해 둘 수 있고, 이에 의해 압손을 비약적으로 감소시키는 것이 가능해진다.

또한, 상기 개방도 변경수단에 의해 탕수혼합밸브의 출탕관측의 개방도가 변경되면, 출탕관의 탕수와 급수관의 물의 혼합비의 변화에 수반하여 연소급탕기로 향하는 탕수의 온도가 변화한다. 이때, 상기 개방도 변경수단은 탕수혼합밸브의 개방도를 상기 속도로 서서히 변경하기 때문에, 연소급탕기로 향하는 탕수의 온도를 완만하게 변화시킬 수 있다. 그리고, 이때에 탕수혼합밸브의 개방도를 변경시키는 속도는, 연소급탕기에 있어서의 상기 목표급탕온도의 탕수를 얻기 위한 추가 가열동작이 출탕관측의 개방도 변경에 수반하는 탕수의 온도변화에 대하여 추종 가능하게 되는 속도이다.

즉, 연소급탕기는 버너의 배기열에 의해 열교환기를 가열함으로써 열교환기를 통과하는 물의 온도를 상승시킨다. 이때, 연소급탕기는, 열교환기에 도입되는 물로부터 목표급탕온도의 탕수를 생성하기 위한 온도조절제어가 행해진다. 그러나, 가열 동작중에 열교환기에 도입되는 물의 온도가 급격하게 저하하면, 온도조절제어의 타이밍이 맞지 않아 가열이 불충분한 탕수가 생성되어 열교환기로부터 송출되는 경우가 있다. 따라서, 상기 개방도 변경수단은 탕수혼합밸브의 개방도를 상기 속도로 서서히 변경시킨다. 이에 의해, 출탕관측의 개방도 변경에 수반하는 탕수의 온도가 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있고, 연소급탕기에 의한 추가 가열 동작을 이 온도변화에 충분히 추종시킬 수 있다. 따라서, 급탕온도의 변동이 억제되어 목표급탕온도의 탕수를 안정되게 얻을 수 있다.

또한, 상기 개방도 변경수단은, 혼합온도조절 제어수단에 의해 제어되고 있는 탕수혼합밸브의 출탕관측의 개방도를 변경하기 때문에, 이 개방도의 변경을 해제하는 것만으로, 바로 혼합온도조절 제어수단에 의한 탕수혼합밸브의 제어로 복귀시킬 수 있다. 이에 의하면, 상기 탕수소진 검출수단에 의해 저탕탱크의 탕수소진이 검출되어 상기 개방도 변경수단이 작동한 후, 저탕탱크의 탕수소진이 해소한 시점에서 통상의 혼합온도조절 제어를 행할 수 있다. 따라서, 탕수소진이 해소되었을 때에는 바로 통상의 혼합온도조절 제어로 이행하여 급탕온도의 변동을 방지할 수 있고, 충분한 온도가 된 저탕탱크의 탕수에 의해 목표급탕온도의 탕수를 안정되게 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 탕수소진 검출수단은, 상기 저탕탱크의 탕수의 온도를 검출하는 저탕온도센서와, 상기 저탕온도센서의 검출온도에 기초하여 저탕탱크의 탕수소진상태를 판정하는 탕수소진 판정수단을 구비하고, 탕수소진 판정수단은, 미리 설정된 제 1 탕수소진 판정온도와 제 1 탕수소진 판정온도보다 낮은 제 2 탕수소진 판정온도를 이용하여, 저탕온도센서의 검출온도가 제 1 탕수소진 판정온도 이하이며 제 2 탕수소진 판정온도보다 높을 때 제 1 탕수소진상태라고 판정하고, 저탕온도센서의 검출온도가 제 2 탕수소진 판정온도 이하일 때 제 2 탕수소진상태라고 판정하고, 상기 개방도 변경수단은, 탕수소진 판정수단이 제 1 탕수소진상태라고 판정하였을 때, 출탕관측의 개방도를 미리 설정된 제 1 소정 개방도로 변경하고, 탕수소진 판정수단이 제 2 탕수소진상태라고 판정하였을 때, 출탕관측의 개방도를 제 1 소정 개방도보다도 작은 미리 설정된 제 2 소정 개방도로 변경하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 상기 탕수소진 검출수단에 의해, 저탕탱크의 탕수의 온도가 완전히 내려가지 않은 제 1 탕수소진상태와, 저탕탱크의 탕수의 온도가 완전히 내려간 제 2 탕수소진상태를 검출할 수 있다. 그리고, 상기 개방도 변경수단은, 제 1 탕수소진상태시에 출탕관측의 개방도를 제 1 소정 개방도로 변경하고, 제 2 탕수소진상태시에 출탕관측의 개방도를 제 2 소정 개방도로 변경한다. 이와 같이, 저탕탱크의 탕수소진상태의 정도에 따라 출탕관측의 개방도가 변경되기 때문에 급탕시스템의 사용성이 향상된다.

즉, 구체적으로 설명하면, 예를 들면 저탕탱크의 탕수의 온도가 완전히 내려가지 않은 상태(제 1 탕수소진상태)일 때에는, 저탕탱크의 탕수를 낭비없이 사용하여 연소급탕기의 연료 소비를 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 제 1 소정 개방도를 출탕관측이 비교적 크게 개방되는 개방도로 한다. 이에 의해, 탕수혼합밸브에 있어서의 압손이 가장 커지는 상태를 회피하면서 출탕관의 탕수에 대한 급수관의 물의 혼합량을 억제할 수 있으므로 저탕탱크의 탕수를 낭비없이 사용할 수 있다. 또한, 저탕탱크의 탕수의 온도가 완전히 내려간 상태(제 2 탕수소진상태)일 때에는, 출탕관의 탕수에 대한 급수관의 물의 혼합량이 연소급탕기의 연료 소비에 거의 영향을 미치지 않는다. 따라서, 제 2 소정 개방도를 탕수혼합밸브에 있어서의 가장 압손이 작은 개방도로 설정해 둠으로써, 압손을 비약적으로 감소시키는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 급탕시스템의 구성도
도 2는 본 발명의 급탕시스템에 있어서의 탱크 컨트롤러의 일부의 기능적 구성을 나타내는 설명도
도 3은 본 발명의 급탕시스템에 있어서의 탱크 컨트롤러의 주요 작동을 나타내는 플로차트

본 발명의 일실시형태에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 급탕시스템은 히트펌프유닛(1)이 접속된 탱크유닛(2)에 순간 가열식 연소급탕기(3)를 직렬로 더 접속함으로써 구성되어 있다.

히트펌프유닛(1)은 압축기(4), 수(水)열교환기(응축기)(5), 팽창밸브(감압기)(6) 및 공기열교환기(증발기)(7)를 냉매순환로(8)에 의해 접속하여 이루어지는 히트펌프(9)(가열수단)를 구비하고 있다. 수열교환기(5)는, 후술하는 저탕탱크(10)의 상부 및 하부에 접속된 탱크순환로(11)에 접속되고, 냉매순환로(8)의 냉매(예를 들면 R410A 등의 HFC계 냉매)와 탱크순환로(11)의 탕수를 열교환시킴으로써, 탱크순환로(11)의 탕수를 가열한다.

탱크순환로(11)에는 저탕탱크(10)에 저장된 탕수(湯水)를 탱크순환로(11)에 순환시키기 위한 순환펌프(12)와, 수열교환기(5)로부터 저탕탱크(10)로 향하는 탕수의 온도를 검출하는 서미스터(13)와, 저탕탱크(10)로부터 수열교환기(5)로 향하는 탕수의 온도를 검출하는 서미스터(14)가 설치되어 있다.

또한, 히트펌프유닛(1)은 마이크로컴퓨터 등에 의해 구성된 히트펌프 컨트롤러(15)를 구비하고, 히트펌프 컨트롤러(15)로부터 출력되는 제어신호에 의해 히트펌프 및 순환펌프(12)의 작동이 제어된다.

히트펌프 컨트롤러(15)는, 후술하는 탱크 컨트롤러(16)와 통신 가능하게 접속되며, 탱크 컨트롤러(16)로부터 가열지시신호를 수신하였을 때에 탱크순환로(11)에 설치되어 있는 서미스터(13, 14)의 검출온도에 기초하여 순환펌프(12)와 히트펌프를 작동시켜 저탕탱크(10)의 탕수를 가열하여 설정온도로 비등시킨다.

탱크유닛(2)은, 탕수가 충전된 저탕탱크(10)와, 마이크로컴퓨터 등에 의해 구성된 탱크 컨트롤러(16)를 구비하고 있다. 저탕탱크(10)의 상부에는 출탕관(17)이 접속되어 있다. 출탕관(17)은 그 시단(始端)이 저탕탱크(10)에 접속되고, 종단이 도시하지 않은 수도꼭지 등의 출탕전에 접속된다.

저탕탱크(10)의 하부에는 급수관(18)이 접속되어 있다. 급수관(18)은 시단이 수도에 접속되고, 하류측이 2개로 분기하여 한쪽 종단이 저탕탱크(10)에 접속됨과 아울러 다른 쪽 종단이 출탕관(17)의 도중에 접속되어 있다.

출탕관(17)은, 급수관(18)과의 접속부(후술하는 탕수혼합밸브(28)가 설치되어 있음)의 하류에서 탱크유닛(2)의 외부로 연장되어 연소급탕기(3)의 후술하는 급탕기 회로(19)를 거친 후, 다시 탱크유닛(2)의 내부로 연장되는데, 그 도중에는 연소급탕기(3)의 급탕기 회로(19)의 입구측과 출구측에서 연통시키는 출탕 바이패스관(20)이 접속되어 있다.

출탕 바이패스관(20)에는 바이패스밸브(21)가 설치되어 있으며, 바이패스밸브(21)가 폐쇄되어 있을 때, 저탕탱크(10)로부터의 탕수는 연소급탕기(3)의 급탕기 회로(19)를 흐르고, 바이패스밸브(21)가 개방되어 있을 때, 저탕탱크(10)로부터의 탕수는 출탕 바이패스관(20)을 흘러 출탕관(17)의 종단에 설치된 수도꼭지나 샤워 등의 출탕전으로 향한다.

탱크유닛(2)에 있어서의 출탕관(17)과 급수관(18)의 접속부의 상류측에는 출탕량센서(22)가 설치되어 있다. 급수관(18)에는 그 통수(通水) 유량을 검출하는 수량센서(23), 탱크측 체크밸브(24), 출탕관측 체크밸브(25), 및 감압밸브(26)가 설치되어 있다. 출탕관(17)과의 접속부를 향하여 연장하는 급수관(18)에는 입수 서미스터(27)가 설치되어 있다.

또한, 탱크유닛(2)에 있어서의 출탕관(17)과 급수관(18)의 접속부에는 탕수혼합밸브(28)가 설치되어 있다. 탕수혼합밸브(28)는, 출탕관(17)측의 개방도와 급수관(18)측의 개방도를 가변으로 하는 것으로, 출탕관(17)측과 급수관(18)측에서 한쪽의 개방동작에 수반하여 다른 쪽이 폐쇄동작하도록 구성되어 있다. 그리고, 탕수혼합밸브(28)가 작동함으로써, 저탕탱크(10)로부터의 탕수와 급수관(18)으로부터의 물이 출탕관(17)측의 개방도와 급수관(18)측의 개방도에 부응한 비율로 혼합된다.

탕수혼합밸브(28)와 출탕 바이패스관(20)의 상류단의 사이의 출탕관(17)에는 혼합 서미스터(29)가 설치되어 있고, 출탕 바이패스관(20)의 하류단의 출탕관(17)에는 수도꼭지 등의 출탕전으로 향하는 탕수의 온도를 검출하는 급탕출구 서미스터(30)가 설치되어 있다.

저탕탱크(10)의 상부 위치에는 저탕탱크(10)에 저장된 탕수의 온도를 검출하는 저탕 서미스터(31)가 설치되어 있다. 또한, 저탕탱크(10)의 저탕 서미스터(31)보다도 소정 거리 떨어진 하방 위치에는 중간 서미스터(32)가 설치되어 있다. 저탕 서미스터(31) 및 중간 서미스터(32)는 본 발명의 저탕온도센서에 상당하는 것이다.

탱크 컨트롤러(16)는 저탕 서미스터(31), 중간 서미스터(32), 출탕량센서(22), 입수 서미스터 (27), 혼합 서미스터(29), 급탕출구 서미스터(30), 및 탱크순환로(11)의 서미스터(14)에 의해 검출된 온도와, 수량센서(23)에 의해 검출된 급수관(18)의 통수 유량에 기초하여 탕수혼합밸브(28) 및 바이패스밸브(21)의 작동을 제어한다.

또한, 탱크 컨트롤러(16)에는, 사용자의 조작에 따라 소망하는 급탕온도(수도꼭지나 샤워 등의 출탕전으로부터 공급되는 탕수의 온도)를 설정하기 위한 온도 스위치 등의 복수의 조작 스위치(도시생략)를 구비한 리모컨(33)(급탕온도 설정수단)이 접속되어 있다.

여기서, 저탕탱크(10) 내부에 충전된 탕수의 상태를 설명하면, 출탕관(17)은 저탕탱크(10)의 상부에 접속되고, 급수관(18)은 저탕탱크(10)의 하부에 접속되어 있기 때문에, 저탕탱크(10)의 탕수가 급탕 사용되면, 출탕관(17)으로부터 탕수가 도출되어 저탕탱크(10)의 탕수가 감소한 만큼, 저탕탱크(10)의 하부의 급수관(18)으로부터 물이 공급된다. 이에 따라, 저탕탱크(10)내에서는 상부에 고온의 탕수층이 형성되고, 하부에 저온의 수(水)층이 형성된다. 또한, 탕수층과 수층은 상하에 서로 접하고 있기 때문에, 탕수층과 수층의 접촉부분에는 탕수층보다도 온도가 낮고 수층보다도 온도가 높은 중간층이 형성된다. 중간층의 온도는 탕수층에 접하는 부분으로부터 수층에 접하는 부분에 걸쳐 점차 온도가 낮아지고 있다.

저탕탱크(10)의 탕수층이 감소하면, 출탕관(17)이 접속된 저탕탱크(10)의 출구 근방의 온도가 낮아진다. 그리고, 저탕탱크(10)로부터 소정 온도의 탕수를 얻을 수 없게 되었을 때, 일반적으로 탕수소진이라고 말해지는 상태가 된다.

탕수소진상태는 저탕 서미스터(31)의 검출온도에 의해 판단할 수 있다. 또한, 중간 서미스터(32)의 검출온도에 의해 저탕탱크(10)내의 탕수층의 잔량을 예측할 수 있다. 즉, 저탕 서미스터(31)의 검출온도에 의해 탕수층이 확인되어도, 중간 서미스터(32)의 검출온도에 의해 중간층 혹은 수층이 확인되면, 저탕탱크(10)의 탕수소진이 가까워지고 있음을 판단할 수 있고, 중간 서미스터(32)의 검출온도에 의해 탕수층이 확인되면, 저탕탱크(10)에는 충분한 탕수가 저장되어 있는 것을 판단할 수 있다.

탱크 컨트롤러(16)는, 기능적 구성의 일부로서 도 2에 나타내는 바와 같이 바이패스밸브 제어부(34), 탕수소진 검출부(35), 탕수혼합밸브 제어부(36), 및 급탕기 운전지시부(37)(추가 가열 금지수단)를 구비하고 있다. 또한, 탕수소진 검출부(35), 저탕 서미스터(31), 및 중간 서미스터(32)는 본 발명의 탕수소진 검출수단을 구성하는 것이다.

바이패스밸브 제어부(34)는 바이패스밸브(21)의 개폐를 제어한다. 탕수소진 검출부(35)는, 저탕 서미스터(31) 및 중간 서미스터(32)의 검출온도를 채취하는 저탕온도 채취부(38)와, 저탕온도 채취부(38)가 채취한 저탕 서미스터(31) 및 중간 서미스터(32)의 검출온도에 기초하여 저탕탱크(10)의 탕수소진상태를 판정하는 탕수소진 판정부(39)(탕수소진 판정수단)를 구비하고 있다.

탕수소진 판정부(39)는, 저탕탱크(10)의 탕수소진에 대하여, 제 1 탕수소진상태와 제 2 탕수소진상태의 2개의 상이한 상태가 판정 가능하게 되어 있다. 탕수소진 판정부(39)는, 제 1 탕수소진 판정온도와 제 1 탕수소진 판정온도보다 낮은 제 2 탕수소진 판정온도를 이용하여 제 1 탕수소진상태와 제 2 탕수소진상태를 판정한다. 즉, 탕수소진 판정부(39)는, 리모컨(33)에 의해 설정된 급탕설정온도(목표급탕온도)를 제 1 탕수소진 판정온도로서 기억하고, 연소급탕기(3)의 최소 능력으로의 가열량과 급탕 총수량에 기초한 가열 온도를 급탕설정온도에서 뺀 온도를 제 2 탕수소진 판정온도로서 기억한다. 그리고, 탕수소진 판정부(39)는, 저탕온도 채취부(38)가 채취한 저탕 서미스터(31)의 검출온도가 제 1 탕수소진 판정온도 이하일 때, 제 1 탕수소진상태라고 판정한다. 또한, 탕수소진 판정부(39)는, 저탕온도 채취부(38)가 채취한 저탕 서미스터(31)의 검출온도가 제 2 탕수소진 판정온도 이하일 때, 제 2 탕수소진상태라고 판정한다. 제 2 탕수소진상태는, 저탕탱크(10)내가 상기한 수층으로 되어 있는 것이 상정되는 점에서 완전 탕수소진상태이다. 한편, 제 1 탕수소진상태는, 저탕탱크(10)내에 상기한 중간층이 남아 있는 것이 상정되기 때문에, 저탕탱크(10)로부터 도출한 탕수를 이용하여 연소급탕기(3)의 최소 능력으로 급탕설정온도의 탕수를 얻을 수 있는 상태이다.

탕수혼합밸브 제어부(36)는 탕수혼합밸브(28)를 제어하는 것으로, 혼합온도조절 제어부(40)(혼합온도조절 제어수단)와 개방도 변경부(41)(개방도 변경수단)를 구비하고 있다.

혼합온도조절 제어부(40)는, 급탕설정온도에 기초하여 탕수혼합밸브(28)에 의한 출탕관(17)의 탕수와 급수관(18)의 물의 혼합비를 조절하는 혼합온도조절 제어를 실행한다. 혼합온도조절 제어부(40)는, 탕수소진 검출부(35)에 의한 탕수소진상태의 검출의 유무에 관계없이 혼합온도조절 제어를 실행한다. 또한, 탕수소진 검출부(35)에 의해 탕수소진이 검출되지 않을 때에는, 급탕설정온도의 탕수가 얻어지도록 출탕관(17)의 탕수와 급수관(18)의 물을 혼합시키는 제어를 실행하고(제 1 혼합온도조절 제어), 탕수소진 검출부(35)에 의해 탕수소진이 검출되었을 때에는, 급탕설정온도에서 연소급탕기(3)의 최소 능력으로의 가열량과 급탕 총수량에 기초한 가열 온도를 뺀 온도를 목표온도로 하여 출탕관(17)의 탕수와 급수관(18)의 물을 혼합시키는 제어를 실행한다(제 2 혼합온도조절 제어).

개방도 변경부(41)는, 혼합온도조절 제어가 실행되고 있는 탕수혼합밸브(28)에 대하여 출탕관(17)측의 개방도(이하, 탕측 개방도라고 함)를 제 1 소정 개방도 또는 제 2 소정 개방도로 변경한다.

제 1 소정 개방도는, 저탕탱크(10)로부터 도출되는 탕수를 가급적 많이 급탕기 회로(19)에 보내는 것이 가능하게 되는 탕측 개방도이다. 본 발명자의 지견에 의하면, 탕수혼합밸브(28)는 탕측 개방도가 완전개방일 때에 가장 압손이 커진다. 따라서, 저탕탱크(10)로부터 도출되는 탕수를 가급적 많이 이용하고 또한 압손을 경감하기 위해서, 제 1 소정 개방도는 완전개방 이외의 개방도이다. 한편, 제 2 소정 개방도는, 바이패스밸브(21)를 닫은 경우의 출탕관(17)의 전체 길이에 있어서 가장 압손이 적어지는 탕측 개방도로서, 제 1 소정 개방도보다도 탕측 개방도가 작다. 제 2 소정 개방도는, 탕수혼합밸브(28) 및 출탕관(17)의 구성에 의해 적당히 설정되는 것인데, 본 실시형태에서는 탕측 개방도와 급수관(18)측의 개방도(이하, 수측(水側) 개방도라고 함)의 비율이 약 1:1이 되도록 설정되어 있다.

또한, 개방도 변경부(41)는, 연소급탕기(3)에 있어서의 목표급탕온도의 탕수를 얻기 위한 추가 가열 동작이 탕측의 개방도 변경에 수반하는 탕수의 온도변화에 대하여 추종 가능하게 되는 속도로 탕수혼합밸브(28)를 작동시킨다. 즉, 개방도 변경부(41)는 탕수혼합밸브(28)의 탕측 개방도를 변경할 때, 탕수혼합밸브(28)의 작동 속도를 매우 천천히 행하도록 제어한다.

급탕기 운전지시부(37)는, 탕수소진 검출부(35)에 있어서의 탕수소진의 검출 결과에 따라 연소급탕기(3)에 대하여 추가 가열을 금지하는 신호, 또는 추가 가열을 허가하는 신호를 발신한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 연소급탕기(3)는 순간 가열식으로서 주지의 구성의 것을 채택할 수 있다. 즉, 연소급탕기(3)는, 출탕관(17)에 접속된 급탕기 회로(19)(출탕관(17)의 일부를 구성함)와 마이크로컴퓨터 등에 의해 구성된 급탕기 컨트롤러(42)를 구비하고 있다. 급탕기 컨트롤러(42)는 탱크 컨트롤러(16)와 통신 가능하게 접속되어 있다.

급탕기 회로(19)에는 열교환기(43)와 열교환기(43)를 가열하는 버너(44)와 열교환기(43)를 바이패스하는 급탕 바이패스관(45)이 설치되어 있고, 급탕기 회로(19)의 하류측에는 급탕기 회로(19)로부터 분기하여 욕조(도시생략)로 연장되는 탕수 공급관(46)이 접속되어 있다.

또한, 급탕기 회로(19)에는, 열교환기(43)에 대한 탕수의 유량과 급탕 바이패스관(45)에 대한 탕수의 유량의 분배비를 변경하는 바이패스서보(47)와, 연소급탕기(3)에 공급되는 탕수의 유량을 조절하는 스로틀 밸브인 수량서보(48)가 설치되어 있다.

또한, 급탕기 회로(19)에는, 열교환기(43) 및 급탕 바이패스관(45)에 공급되는 탕수의 유량을 검출하는 급탕기 유량센서(49)와, 급탕 바이패스관(45)의 하류측에 흐르는 탕수의 온도를 검출하는 급탕기 서미스터(50)가 설치되어 있다.

또한, 탕수 공급관(46)에는, 탕수 공급관(46)의 통수 유량을 검출하는 탕수 공급유량센서(51)와, 탕수 공급관(46)을 개폐하는 탕수 공급밸브(52)가 설치되어 있다.

그리고, 급탕기 컨트롤러(42)에는, 급탕기 서미스터(50)에 의한 온도 검출신호와, 급탕기 유량센서(49)에 의한 통수 유량의 검출신호와, 탕수 공급유량센서(51)에 의한 통수 유량의 검출신호가 입력된다. 또한, 급탕기 컨트롤러(42)로부터 출력되는 제어신호에 의해 바이패스서보(47), 수량서보(48), 버너(44), 및 탕수 공급밸브(52)의 각 작동이 제어된다.

급탕기 컨트롤러(42)는, 탱크 컨트롤러(16)로부터 추가 가열 허가를 지시하는 신호를 수신하였을 때에 가열 허가상태가 된다. 그리고, 급탕기 유량센서(49)에 의해 소정의 하한 유량 이상의 통수가 검출되었을 때, 급탕기 서미스터(50)의 검출온도가 목표급탕온도가 되도록, 버너(44)의 연소량을 제어하는 가열온도조절 제어를 실행한다. 또한, 탱크 컨트롤러(16)로부터 추가 가열 금지를 지시하는 신호를 수신하였을 때에 가열 금지상태가 되어 가열온도조절 제어의 실행이 금지된다.

여기서, 탱크 컨트롤러(16)에 의한 본 발명의 요지에 관한 작동에 대하여 도 3의 플로차트를 참조하여 설명한다.

도 3의 스텝 1에서 탱크유닛(2)의 전원이 ON되면, 탱크 컨트롤러(16)는 스텝 2에서 연소급탕기(3)의 추가 가열을 금지하고, 스텝 3에서 바이패스밸브(21)를 개방하고, 스텝 4에서 혼합온도조절 제어를 정지시킨 상태로 한다.

다음의 스텝 5에서, 탱크 컨트롤러(16)는, 수량센서(23) 및 출탕량센서(22)에 의해 하한 유량 이상의 통수가 검출되는 통수상태가 되기를 기다린다. 그리고, 통수상태가 되었을 때에 스텝 5에서 스텝 6으로 진행된다.

스텝 6에서, 탱크 컨트롤러(16)는 중간 서미스터(32)의 검출온도가 급탕설정온도 이상인지의 여부를 판단한다. 중간 서미스터(32)의 검출온도가 급탕설정온도 이상일 때는, 저탕탱크(10)에 충분한 양의 탕수가 저장되어 있는(탕수소진으로 되어 있지 않은) 것을 판단할 수 있다. 이 경우에는 스텝 7로 진행한다. 한편, 중간 서미스터(32)의 검출온도가 급탕설정온도보다 낮을 때에는, 저탕탱크(10)가 단시간에 탕수소진상태로 되는 것이 상정된다. 이 경우에는 탕수소진으로 간주하여 스텝 12로 진행한다.

탕수소진으로 되어 있지 않음으로써 스텝 7로 진행하면, 탱크 컨트롤러(16)는 스텝 7에서 연소급탕기(3)의 추가 가열을 금지하고, 스텝 8에서 바이패스밸브(21)를 개방한다. 그리고, 탱크 컨트롤러(16)는 스텝 9에서 탕수혼합밸브(28)의 개방도를 조정하여 출탕관(17)의 종단(수도꼭지 등의 출탕전)으로부터의 탕수의 온도가 급탕설정온도(목표급탕온도)가 되도록 혼합온도조절 제어를 실행한다. 스텝 9에서 실행하는 혼합온도조절 제어는 상기한 제 1 혼합온도조절 제어이다.

그리고, 스텝 10에서, 탱크 컨트롤러(16)는 저탕 서미스터(31)의 검출온도가 급탕설정온도 이상인지의 여부를 판단한다. 저탕 서미스터(31)의 검출온도가 급탕설정온도 이상일 때에는, 저탕탱크(10)가 탕수소진상태로 되어 있지 않다. 이 경우에는 스텝 11로 진행한다. 한편, 저탕 서미스터(31)의 검출온도가 급탕설정온도보다 낮을 때에는, 저탕탱크(10)가 탕수소진상태로 되어 있다. 이 경우에는 스텝 12로 진행한다.

스텝 11에서는, 탱크 컨트롤러(16)는 수량센서(23) 및 출탕량센서(22)의 검출 수량이 하한 유량 미만(바람직하게는 하한 유량보다도 낮은 값으로 설정된 수량)이 되는 지수(止水)상태로 되었는지의 여부를 판단하고, 지수상태로 된 경우에는 스텝 5로 되돌아가고, 지수상태로 되어 있지 않는 경우에는 스텝 10으로 되돌아간다. 즉, 저탕탱크(10)가 탕수소진으로 되거나 혹은 지수상태로 될 때까지 제 1 혼합온도조절 제어에 의한 급탕이 계속된다.

이때의 급탕은 저탕탱크(10)의 탕수만으로 조달되고 있다. 따라서, 바이패스밸브(21)를 개방하여 출탕 바이패스관(20)을 통하여 비교적 짧은 경로로 급탕이 행해진다. 이에 의해, 연소급탕기(3)의 급탕기 회로(19)에 탕수를 통과시켰을 때와 같이 큰 압손이 발생하지 않고 충분한 수압을 유지한 급탕을 행할 수 있다. 또한, 이때 저탕탱크(10)의 탕수의 대부분은 출탕 바이패스관(20)을 거쳐 급탕되지만, 저탕탱크(10)의 탕수의 일부(극소량)가 연소급탕기(3)의 급탕기 회로(19)로 보내지고 있다. 이에 의해, 급탕기 회로(19)의 내부에 비교적 저온의 물이 체류하고 있어도, 저탕탱크(10)의 탕수로 치환되어 급탕기 회로(19)를 통하여 급탕되는 경우에, 수도꼭지 등의 출탕전을 개방한 초기에 차가운 물이 나오는 사태를 방지할 수 있다.

다음에 스텝 12 이후의 흐름을 설명한다. 스텝 6 또는 스텝 10을 거쳐 스텝 12로 진행하면, 탱크 컨트롤러(16)는 연소급탕기(3)의 추가 가열을 허가하고, 스텝 13에서 바이패스밸브(21)를 폐쇄한다. 그리고, 탱크 컨트롤러(16)는 스텝 14에서 탕수혼합밸브(28)의 개방도를 조정하여, 출탕관(17)의 종단(수도꼭지 등의 출탕전)으로부터의 탕수의 온도가, 급탕설정온도에서 연소급탕기(3)의 최소 능력으로의 가열량과 급탕 총수량에 기초한 가열 온도를 뺀 온도를 목표온도로 하여 출탕관(17)의 탕수와 급수관(18)의 물을 혼합시키는 혼합온도조절 제어를 실행한다. 스텝 14에서 실행하는 혼합온도조절 제어는 상기한 제 2 혼합온도조절 제어이다.

계속해서, 스텝 15에서, 탱크 컨트롤러(16)는 저탕 서미스터(31)의 검출온도가 급탕설정온도에서 연소급탕기(3)의 최소 능력으로의 가열량과 급탕 총수량에 기초한 가열 온도를 뺀 온도(제 2 탕수소진 판정온도)보다 낮은지의 여부를 판단한다. 저탕 서미스터(31)의 검출온도가 제 2 탕수소진 판정온도 이상이면 저탕탱크(10)는 제 1 탕수소진상태이고, 저탕 서미스터(31)의 검출온도가 제 2 탕수소진 판정온도보다 낮으면 저탕탱크(10)는 제 2 탕수소진상태이다.

스텝 15에서, 저탕탱크(10)가 제 1 탕수소진상태라고 판정된 경우에는 스텝 16-1로 진행한다. 스텝 16-1로 진행하면, 탱크 컨트롤러(16)는 제 2 혼합온도조절 제어를 실행하면서 탕수혼합밸브(28)의 탕측 개방도를 제 1 소정 개방도로 강제적으로 변경한다. 즉, 스텝 16-1로 진행한 경우에는, 탕수혼합밸브(28)가 압손을 경감하면서 저탕탱크(10)로부터 도출되는 탕수를 가급적 많이 급탕기 회로(19)로 보내는 것이 가능하게 되는 탕측 개방도가 된다. 이때, 탱크 컨트롤러(16)는 탕수혼합밸브(28)의 탕측 개방도 변경시에 연소급탕기(3)에 의한 상기한 연소온도조절 제어(추가 가열 동작)가 추종 가능한 속도로 매우 천천히 탕측 개방도를 변경시킨다. 이에 의해, 연소급탕기(3)의 급탕기 회로(19)를 통과하는 탕수의 온도 변화가 작아진다. 따라서, 연소급탕기(3)에 의한 연소온도조절 제어가 확실하게 행해져서 급탕온도의 변동이 억제되어 급탕설정온도의 탕수를 안정되게 얻을 수 있다.

한편, 스텝 15에서, 저탕탱크(10)가 제 2 탕수소진상태라고 판정된 경우에는 스텝 16-2로 진행한다. 스텝 16-2로 진행하면, 탱크 컨트롤러(16)는 제 2 혼합온도조절 제어를 실행하면서 탕수혼합밸브(28)의 탕측 개방도를 제 2 소정 개방도로 강제적으로 변경한다. 즉, 스텝 16-2로 진행한 경우에는, 탕수혼합밸브(28)가 출탕관(17)에 있어서의 가장 압손이 작은 탕측 개방도가 된다. 이때에도 탱크 컨트롤러(16)는 탕수혼합밸브(28)의 탕측 개방도 변경시에 연소급탕기(3)에 의한 상기한 연소온도조절 제어(추가 가열 동작)가 추종 가능한 속도로 매우 천천히 탕측 개방도를 변경시킴으로써, 급탕설정온도의 탕수를 안정되게 얻을 수 있다.

그리고, 스텝 17에서는, 탱크 컨트롤러(16)는 수량센서(23) 및 출탕량센서(22)의 검출 수량이 하한 유량 미만(바람직하게는 하한 유량보다도 낮은 값으로 설정된 수량)이 되는 지수상태로 되었는지의 여부를 판단하고, 지수상태로 된 경우에는 스텝 5로 되돌아가고, 지수상태로 되어 있지 않은 경우에는 스텝 15로 되돌아간다.

또한, 탱크 컨트롤러(16)에 있어서는 스텝 15와 스텝 16-1을 설정하지 않고, 스텝 14에서 스텝 16-2로 진행하도록 하여도 된다. 이 경우에는 저탕탱크(10)에 상기한 중간층의 탕수가 남아 있어도 탕수혼합밸브(28)에서 많은 물이 혼합되어 연소급탕기(3)로 향하는 탕수의 온도가 낮아질 가능성이 높지만, 탱크 컨트롤러(16)는 중간 서미스터(32) 또는 저탕 서미스터(31)의 검출온도가 급탕설정온도보다 낮은 경우에(제 1 탕수소진상태) 탕수혼합밸브(28)의 탕측 개방도를 제 2 소정 개방도로 강제적으로 변경하기 때문에 제어가 단순해지는 이점이 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 저탕탱크(10)가 탕수소진으로 되어 바이패스밸브(21)가 닫히고, 급탕기 회로(19)를 통하여 급탕설정온도의 탕수를 얻는 경우이더라도, 압손을 저감하여 안정된 급탕을 행할 수 있다.

3 - 연소급탕기 9 - 히트펌프(가열수단)
10 - 저탕탱크 17 - 출탕관
18 - 급수관 28 - 탕수혼합밸브
31 - 저탕 서미스터(저탕온도센서) 32 - 중간 서미스터(저탕온도센서)
33 - 리모컨(급탕온도 설정수단)
35 - 탕수소진 검출부(탕수소진 검출수단)
37 - 급탕기 운전지시부(추가 가열 금지수단)
39 - 탕수소진 판정부(탕수소진 판정수단)
40 - 혼합온도조절 제어부(혼합온도조절 제어수단)
41 - 개방도 변경부(개방도 변경수단)

Claims

저탕탱크와, 저탕탱크에 저장하는 탕수를 가열 생성하는 가열수단과, 저탕탱크의 탕수를 도출하는 출탕관과, 저탕탱크 및 출탕관에 접속된 급수관과, 목표급탕온도를 설정하는 급탕온도 설정수단과, 저탕탱크의 탕수소진을 검출하는 탕수소진 검출수단과, 출탕관과 급탕관의 접속부보다 하류측의 출탕관의 도중에 설치되고, 탕수소진 검출수단에 의해 탕수소진이 검출되었을 때, 상기 목표급탕온도가 되도록 출탕관의 탕수를 버너에 의해 추가 가열하는 연소급탕기와, 탕수소진 검출수단에 의해 탕수소진이 검출되지 않을 때 연소급탕기에 의한 추가 가열을 금지하는 추가 가열 금지수단을 구비하는 급탕시스템에 있어서,
출탕관과 급수관의 접속부에 설치되어 출탕관측과 급수관측의 각각을 개폐하고, 출탕관측과 급수관측에서 한쪽의 개방동작에 수반하여 다른 쪽이 폐쇄동작하도록 구성된 탕수혼합밸브와, 상기 탕수혼합밸브를 제어함으로써 출탕관의 탕수와 급수관의 물의 혼합비를 상기 목표급탕온도에 기초하여 조절하는 혼합온도조절 제어수단과, 탕수소진 검출수단에 의해 탕수소진이 검출되었을 때, 혼합온도조절 제어수단에 의해 제어되는 탕수혼합밸브의 출탕관측의 개방도를 완전개방 이외의 소정 개방도로 변경하는 개방도 변경수단을 구비하고,
개방도 변경수단은, 연소급탕기에 있어서의 상기 목표급탕온도의 탕수를 얻기 위한 추가 가열동작이 출탕관측의 개방도 변경에 수반하는 탕수의 온도 변화에 대하여 추종 가능하게 되는 속도로 서서히 탕수혼합밸브의 출탕관측의 개방도를 변경하는 것을 특징으로 하는 급탕시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 탕수소진 검출수단은, 상기 저탕탱크의 탕수의 온도를 검출하는 저탕온도센서와, 상기 저탕온도센서의 검출온도에 기초하여 저탕탱크의 탕수소진상태를 판정하는 탕수소진 판정수단을 구비하고,
탕수소진 판정수단은, 미리 설정된 제 1 탕수소진 판정온도와 제 1 탕수소진 판정온도보다 낮은 제 2 탕수소진 판정온도를 이용하여, 저탕온도센서의 검출온도가 제 1 탕수소진 판정온도 이하이며 제 2 탕수소진 판정온도보다 높을 때 제 1 탕수소진상태라고 판정하고, 저탕온도센서의 검출온도가 제 2 탕수소진 판정온도 이하일 때 제 2 탕수소진상태라고 판정하고,
상기 개방도 변경수단은, 탕수소진 판정수단이 제 1 탕수소진상태라고 판정하였을 때, 출탕관측의 개방도를 미리 설정된 제 1 소정 개방도로 변경하고, 탕수소진 판정수단이 제 2 탕수소진상태라고 판정하였을 때, 출탕관측의 개방도를 제 1 소정 개방도보다도 작은 미리 설정된 제 2 소정 개방도로 변경하는 것을 특징으로 하는 급탕시스템.