KR101475720B1

KR101475720B1 - 난방장치

Info

Publication number: KR101475720B1
Application number: KR1020130002315A
Authority: KR
Inventors: 쓰토무 소부에; 다쓰키 와타라이; 가쓰야 오시마; 야스히라 하야시; 아키라 스즈키
Original assignee: 린나이가부시기가이샤; 린나이코리아 주식회사
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2014-12-23
Also published as: KR20130082107A; JP5793431B2; JP2013142490A

Abstract

(과제)
본 발명은, 축열식의 난방장치에 있어서, 난방단말로 보내지는 열매의 온도변동을 억제한다.
(해결수단)
본 발명에 관한 난방장치는, 열매를 저장하는 탱크와, 열매를 가열하는 열원기와, 탱크로부터 열원기로 열매를 보내는 축열용 왕로와, 열원기로부터 탱크로 열매를 되돌리는 축열용 귀로와, 열매를 방열시켜서 난방을 하는 난방단말과, 탱크로부터 난방단말로 열매를 보내는 난방용 왕로와, 난방단말로부터 탱크로 열매를 되돌리는 난방용 귀로를 구비하고 있다. 이 난방장치에서는, 상기한 열원기로서, 이산화탄소를 냉매로 하는 히트펌프와 연료전지 중의 어느 하나를 채용할 수 있다. 이 경우에 축열용 귀로가 탱크에 접속되는 종단부분과, 난방용 왕로가 탱크에 접속되는 시단부분이 공통의 관로에 의하여 구성되어 있는 것이 바람직하다.

Description

난방장치{HEATING DEVICE}

본 발명은 난방장치(暖房裝置)에 관한 것이다. 특히 가열된 열매(熱媒)를 저장하는 탱크(tank)를 구비하는 축열식(蓄熱式)의 난방장치에 관한 것이다.

특허문헌1에 축열식의 난방장치가 개시되어 있다. 이 난방장치는, 열매를 저장하는 탱크(tank)와, 열매를 가열하는 열원기(熱源機)와, 열매를 방열시켜서 난방을 하는 난방단말(暖房端末)을 구비하고 있다. 탱크와 열원기의 사이에 열매를 순환시키는 축열용의 순환경로에 의하여 접속되어 있고, 탱크와 난방단말 사이는 열매를 순환시키는 난방용의 순환경로에 의하여 접속되어 있다. 축열용의 순환경로와 난방용의 순환경로는 서로 독립하여 설치되어 있다.

일본국 공개특허 특개2010-175163호 공보

축열식의 난방장치에서는, 열원기에 의하여 가열된 열매가 일단 탱크에 저장된 후에 난방단말로 보내진다. 이 때문에 열원기의 운전상태에 관계없이 난방단말로 보내지는 열매의 온도는 비교적 안정하다. 그러나 탱크 내의 축열량(蓄熱量)이 감소하여 가면, 탱크로부터 난방단말로 보내지는 열매의 온도는 열원기로부터 탱크로 되돌려진 열매의 영향을 받기 쉽게 된다. 이 경우에 열원기의 출력(즉 열매의 가열량)을 미세하게 조정할 수 있으면, 난방단말로 보내지는 열매의 온도변동도 억제할 수 있다. 그러나 열원기가 히트펌프(heat pump) 특히 이산화탄소를 냉매로 하는 히트펌프이거나 연료전지이거나 하면, 그 출력을 미세하게 조정하는 것이 어렵다. 이 경우에 난방단말로 보내지는 열매의 온도변동이 피할 수 없게 된다.

상기의 문제를 고려하여 본 발명은, 축열식의 난방장치에 있어서, 이산화탄소를 냉매로 하는 히트펌프 또는 연료전지를 채용하였을 경우에도 난방단말로 보내지는 열매의 온도변동을 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 난방장치는, 열매(熱媒)를 저장하는 탱크(tank)와, 열매를 가열하는 열원기(熱源機)와, 탱크로부터 열원기로 열매를 보내는 축열용 왕로(蓄熱用往路)와, 열원기로부터 탱크로 열매를 되돌리는 축열용 귀로(蓄熱用歸路)와, 열매를 방열(放熱)시켜서 난방을 하는 난방단말(暖房端末)과, 탱크로부터 난방단말로 열매를 보내는 난방용 왕로(暖房用往路)와, 난방단말로부터 탱크로 열매를 되돌리는 난방용 귀로(暖房用歸路)를 구비하고 있다. 이 난방장치에서는, 열원기로서, 이산화탄소를 냉매로 하는 히트펌프(heat pump)와 연료전지(燃料電池)를 채용할 수 있다. 이 경우에 축열용 귀로가 탱크에 접속되는 종단부분(終端部分)과, 난방용 왕로가 탱크에 접속되는 시단부분(始端部分)을 공통의 관로(管路)에 의하여 구성하는 것이 바람직하다.

종래의 난방장치에서는, 열원기에 의하여 가열되어 탱크로 되돌려지는 열매가 난방단말로 보내지는 열매의 온도에 영향을 끼치지 않도록 축열용의 순환경로와 난방용의 순환경로를 서로 독립하여 설치하고 있었다. 그러나 본 발명자들의 연구에 의하면, 축열용 귀로가 탱크에 접속되는 종단부분과 난방용 왕로가 탱크에 접속되는 시단부분을 공통의 관로로 구성하고, 열원기로부터의 열매를 난방용 왕로로 직접 합류시키는 것이 난방단말로 보내지는 열매의 온도변동을 억제할 수 있는 것이 밝혀졌다. 그 이유는 다음과 같이 생각된다.

열매를 저장하는 탱크 내에서는 상하방향으로 온도성층(溫度成層)이 형성되어 있어, 난방단말로 열매를 보내는 난방용 왕로는 보통의 경우에 있어서 탱크의 상부에 접속되어 있다. 탱크 내의 축열량이 충분하면, 탱크의 상부에 있어서의 열매의 온도구배(溫度勾配)(상하방향의 온도차이)는 비교적으로 작다. 이 때문에 탱크 내의 열매가 움직인다고 하더라고 난방용 왕로에 유입되는 열매의 온도는 거의 변동되지 않는다. 그러나 탱크 내의 축열량이 감소하여 가면, 탱크의 상부에 있어서도 열매의 온도구배는 커지게 된다. 이 때에 열원기에 의한 가열운전이 이루어져서 탱크로 되돌려진 열매의 유입에 의하여 탱크 내의 열매가 움직이면, 난방용 왕로에 유입되는 열매의 온도는 주기적으로 변동하게 된다. 즉 난방단말로 보내지는 열매의 온도변동은, 온도구배를 구비하는 탱크 내의 열매가 움직임으로써 발생하는 것으로서, 밀폐된 탱크 내에서는 축열용의 순환경로와 난방용의 순환경로를 독립하여 형성하였다고 하더라도 열매에 발생하는 진동을 피하는 것은 실질적으로 불가능하다.

이에 대하여 본원 발명의 난방장치에서는, 열원기에 의하여 가열된 열매를 난방용 왕로에 직접 합류시킨다. 이 때문에 탱크로부터 난방용 왕로로 유입되는 열매의 온도가 상기한 현상에 기인하여 변동하는 경우이더라도, 열원기에 의하여 가열된 열매가 합류함으로써 난방단말로 보내지는 열매의 온도가 안정적이 된다.

본 발명에 관한 난방장치는, 난방용 왕로 상에 설치되어 난방단말로 보내지는 열매를 가열하는 보조열원기(補助熱源機)를 더 구비할 수 있다. 이 구성에 의하면, 난방단말에 보내지는 열매의 온도가 지나치게 낮을 때에는, 보조열원기를 운전함으로써 난방단말에 보내지는 열매의 온도를 높일 수 있다. 탱크의 축열이나 열원기의 능력만에 의하여 열량이 부족되는 경우에도 부족분을 보조열원기에 의하여 보충함으로써 요구된 난방을 할 수 있다.

도1은, 실시예의 급탕난방 시스템의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도2는, 히트펌프유닛을 운전하면서 난방을 할 때의 열매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도3은, 히트펌프유닛을 운전하지 않고 급탕난방유닛(보조열원기)만을 사용하여 난방을 할 때의 열매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도4는, 융설전력의 공급이 정지되어 있는 사이에 동결방지운전을 할 때의 열매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도5는, 실시예의 난방장치에 있어서 각 곳의 열매의 온도를 측정한 결과를 나타내는 그래프로서, 그래프(A)는 축열귀로 써미스터(46)의 측정온도를 나타내고, 그래프(B)는 탱크출구 써미스터(48)의 측정온도를 나타내고, 그래프(C)는 난방귀로 써미스터(62)의 측정온도를 나타내고, 그래프(D)는 축열왕로 써미스터(44)의 측정온도를 나타낸다(도6도 같음).
도6은 종래의 난방장치에 있어서, 각 곳의 열매의 온도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 1실시형태에서는, 난방용의 열매(熱媒)로 물 또는 부동액(不凍液)을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 1실시형태에서는, 보조열원기(補助熱源機)로 가연성 가스 등의 연료를 연소하는 연소장치를 채용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 1실시형태에서는, 축열용 왕로(蓄熱用往路) 또는 축열용 귀로(蓄熱用歸路)에 열매의 동결을 방지하기 위한 동결방지펌프(凍結防止pump)를 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우에 동결방지펌프에 첵크밸브(check valve)를 병렬로 설치하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 히트펌프(heat pump) 등의 열원기의 운전 시에는, 열매가 첵크밸브를 통하여 순환하고 동결방지펌프가 바이패스(bypass) 되기 때문에, 동결방지펌프에 의하여 열매의 순환이 방해되는 것을 피할 수 있다. 한편 동결방지펌프의 운전 시에는 동결방지펌프의 입구측과 출구측이 첵크밸브에 의하여 차단되기 때문에, 단락(短絡)되지 않고 탱크와 열원기의 사이에서 열매를 확실하게 순환시킬 수 있다.

본 발명의 1실시형태에서는, 열매가 순환하는 회로를 밀폐회로로 한 후에, 열매의 열팽창을 흡수하기 위하여 팽창탱크(膨脹tank)를 설치할 수 있다. 이 경우에 팽창탱크는, 탱크의 용량에 따른 제1팽창탱크와, 설치현장의 배관용량에 따라 제2팽창탱크를 각각 설치하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 난방장치의 설치 시에는 설치현장의 배관용량만을 고려하여 필요한 팽창탱크의 용량을 계산하면 충분하다. 또한 난방장치의 이설(移設)이나 배관의 변경을 한 경우에는 제2팽창탱크만을 변경하면 좋고 제1팽창탱크는 그대로 사용할 수 있다.

(실시예)

본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도1은 실시예의 급탕난방 시스템(給湯暖房 system)(10)을 나타내고 있다. 도1에 나타나 있는 바와 같이 급탕난방 시스템(10)은, 히트펌프유닛(heat pump unit)(20)과, 탱크유닛(tank unit)(28)과, 급탕난방유닛(給湯暖房unit)(80)과, 난방단말(暖房端末)(90)을 구비하고 있다.

본 실시예의 급탕난방 시스템(10)은, 예를 들면 일본의 홋카이도 지방과 같이 융설용 전력(간단하게 융설전력(融雪電力)이라고도 한다)을 이용할 수 있는 지역에서의 사용을 전제로 한다. 주지된 바와 같이 융설용 전력은 난방을 하기 위하여 사용할 수 있지만, 급탕을 위하여 사용하는 것은 금지되어 있다. 이 때문에 본 실시예의 급탕난방 시스템(10)에서는, 난방에만 제공되는 히트펌프유닛(20) 및 탱크유닛(28)에 대해서는 융설용 전력을 이용하고, 급탕에도 제공되는 급탕난방 시스템(10)에 대해서는 일반 전등용 전력(간단하게 일반전등전력이라고도 한다)을 이용하도록 구성되어 있다.

히트펌프유닛(20)은, 대기 중으로부터 채열(採熱)하여 탱크유닛(28)으로부터 보내지는 열매를 가열하는 히트펌프이다. 히트펌프유닛(20)은, 도면에 나타내는 것은 생략하지만 압축기(壓縮機), 방열기(放熱器), 팽창밸브(膨脹valve), 증발기(蒸發器)와, 이들을 순서대로 접속하는 냉매순환경로(冷媒循環經路)를 구비하고 있다. 이 이외에 증발기로 송풍(送風)하는 팬이나 이것을 구동하는 모터 등도 설치되어 있다. 냉매순환경로 내에는 냉매인 이산화탄소가 충전(充塡)되어 있다. 히트펌프유닛(20)의 상세한 것에 대해서는, 공지의 것과 같으므로 여기에서는 그 설명을 생략한다. 또한 히트펌프유닛(20)에는, 히트펌프유닛(20)과 탱크유닛(28)의 사이에서 열매를 순환시키는 순환펌프(循環pump)(22)가 설치되어 있다.

탱크유닛(28)은 열매를 저장하는 탱크(30)를 구비하고 있다. 본 실시예의 열매는 부동액이다. 본 실시예의 탱크(30)는 일례이지만 30리터의 용량을 구비하고 있다. 탱크(30)에는, 높이방향을 따라 복수의 탱크 써미스터(tank thermistor)(42)가 설치되어 있다. 복수의 탱크 써미스터(42)는 탱크유닛(28)의 컨트롤러(controller)(54)에 접속되어 있다. 컨트롤러(54)는, 복수의 탱크 써미스터(42)에 의하여 검출된 온도로부터 탱크(30)에 저장된 열량을 파악할 수 있다.

탱크(30)는 축열용 왕로(34)와 축열용 귀로(32)를 통하여 히트펌프유닛(20)에 접속되어 있다. 축열용 왕로(34)는, 탱크(30)로부터 히트펌프유닛(20)으로 열매를 보내는 관로(管路)로서, 탱크(30)의 바닥부에 접속되어 있다. 축열용 귀로(32)는, 히트펌프유닛(20)으로부터 탱크(30)로 열매를 되돌리는 관로로서, 탱크(30)의 정상부에 접속되어 있다. 축열용 왕로(34)와 축열용 귀로(32)는, 히트펌프유닛(20)과 탱크(30)의 사이에서 열매를 순환시키는 순환경로를 구성하고 있다. 당해 순환경로에는 상기한 순환펌프(22)가 설치되어 있다. 본 실시예의 순환펌프(22)는 히트펌프유닛(20)에 내장되어 있지만, 순환펌프(22)의 위치는 특별하게 한정되지 않는다.

축열용 왕로(34)에는, 수동밸브(24)와, 축열왕로 써미스터(44)가 설치되어 있다. 마찬가지로 축열용 귀로(32)에도 수동밸브(24)와 축열귀로 써미스터(46)가 설치되어 있다. 축열왕로 써미스터(44)와 축열귀로 써미스터(46)는 탱크유닛(28)의 컨트롤러(54)에 접속되어 있다. 컨트롤러(54)는, 축열왕로 써미스터(44)에 의한 검출온도로부터 히트펌프유닛(20)에 의한 가열 전의 열매의 온도를 파악할 수 있고, 축열귀로 써미스터(46)에 의한 검출온도로부터 히트펌프유닛(20)에 의한 가열 후의 열매의 온도를 파악할 수 있다.

난방단말(90)은 탱크(30)로부터의 열매를 방열시켜서 난방을 한다. 난방단말(90)은 예를 들면 패널 히터(panel heater), 패널 라디에이터(panel radiator), 바닥난방, 팬 컨벡터(fan convector), 온수식 룸 에어컨이다. 난방단말(90)은 난방용 왕로(暖房用往路)(56)와 난방용 귀로(暖房用歸路)(60)를 통하여 탱크(30)에 접속되어 있다. 난방용 왕로(56)는, 탱크(30)로부터 난방단말(90)로 열매를 보내는 관로로서, 탱크(30)의 정상부에 접속되어 있다. 난방용 귀로(60)는, 난방단말(90)로부터 탱크(30)로 열매를 되돌리는 관로로서, 탱크(30)의 바닥부에 접속되어 있다. 난방용 왕로(56)와 난방용 귀로(60)는, 탱크(30)와 난방단말(90)의 사이에서 열매를 순환시키는 순환경로를 구성하고 있다. 여기에서 탱크(30)의 정상부에 접속되는 난방용 왕로(56)의 시단부분(始端部分)(45)은, 탱크(30)의 정상부에 접속되는 축열용 귀로(32)의 종단부분(終端部分)(45)이기도 하며, 양자는 공통의 관로로 구성되어 있다. 이 구성에 의한 작용효과에 대해서는 후단에서 상세하게 설명한다.

난방용 왕로(56)에는, 탱크출구 써미스터(tank出口 thermistor)(48)와, 난방왕로 써미스터(暖房往路 thermistor)(58)가 설치되어 있다. 난방용 귀로(60)에는 난방귀로 써미스터(暖房歸路 thermistor)(62)가 설치되어 있다. 탱크출구 써미스터(48)와 난방왕로 써미스터(58)와 난방귀로 써미스터(62)는 탱크유닛(28)의 컨트롤러(54)에 접속되어 있다. 컨트롤러(54)는, 탱크출구 써미스터(48)에 의한 검출온도로부터 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)로 유출되는 열매의 온도를 파악하고, 난방왕로 써미스터(58)에 의한 검출온도로부터 난방용 왕로(56)에 의하여 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도를 파악하고, 난방귀로 써미스터(62)에 의한 검출온도로부터 난방단말(90)에 의한 방열 후의 열매의 온도를 파악할 수 있다. 또한 난방용 귀로(60)에는, 수동밸브(52)를 구비하는 배수관(排水管)(50)이 접속되어 있다.

난방용 왕로(56)는 급탕난방유닛(80)을 경유하여 난방단말(90)에 접속되어 있다. 급탕난방유닛(80)은 연소식의 열원기로서, 가연성 가스를 연소시키는 2개의 버너(burner)(84, 86)를 구비한다. 일방(一方)의 버너(84)는 급탕용의 것으로서, 급탕관로(給湯管路)(82)를 흐르는 상수(上水)를 가열한다. 타방(他方)의 버너(86)는 난방용의 것으로서, 필요에 따라 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매를 가열한다. 이에 따라 본 실시예의 급탕난방 시스템(10)은, 탱크(30)의 축열량(蓄熱量)이 부족되는 경우나 히트펌프유닛(20)의 운전이 불능한 경우에도 필요한 난방을 할 수 있다. 또한 급탕난방유닛(80)은 컨트롤러(88)를 구비하고 있다. 또한 급탕난방유닛(80)에는, 난방단말(90)과 탱크유닛(28)의 사이에서 열매를 순환시키는 순환펌프(87)가 설치되어 있다. 또 순환펌프(87)를 설치하는 위치는, 급탕난방유닛(80)에 한정되지 않으며 특별하게 한정되지 않는다.

난방용 왕로(56)와 난방용 귀로(60)의 사이는 바이패스 경로(bypass 經路)(64)를 통하여 접속되어 있다. 이에 따라 난방용 귀로(60)를 흐르는 열매의 일부 또는 전부를 탱크(30)를 경유하지 않고 난방용 왕로(56)로 보낼 수 있도록 구성되어 있다. 또한 난방용 귀로(60)와 바이패스 경로(64)의 분기위치(分岐位置)에는 유량조정밸브(流量調整valve)(66)가 설치되어 있어, 바이패스 경로(64)를 흐르는 열매의 유량을 조정할 수 있도록 되어 있다. 유량조정밸브(66)는 컨트롤러(54)에 접속되어 있어, 그 동작은 컨트롤러(54)에 의하여 제어된다. 이 구성에 의하면, 난방용 왕로(56)를 통하여 난방단말(90)에 보내지는 열매의 온도가 지나치게 높을 때에는, 난방용 귀로(60)를 흐르는 방열 후의 열매를, 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매에 합류시킴으로써 난방단말(90)에 보내지는 열매의 온도를 저하시킬 수 있다.

도2는, 히트펌프유닛(20)을 운전하면서 난방을 할 때의 열매의 흐름을 나타내고 있다. 도2에 나타나 있는 바와 같이 난방단말(90)에는, 탱크(30)의 상부로부터 난방용 왕로(56)를 통하여 고온의 열매가 보내진다. 난방단말(90)에 보내진 고온의 열매는, 난방단말(90)에서 방열한 후에 난방용 귀로(60)를 통하여 탱크(30)의 하부로 되돌려진다. 한편 히트펌프유닛(20)에는, 탱크(30)의 하부로부터 축열용 왕로(34)를 통하여 저온의 열매가 보내진다. 히트펌프유닛(20)으로 보내진 저온의 열매는, 히트펌프유닛(20)에서 가열된 후에 축열용 귀로(32)를 통하여 탱크(30)의 상부로 되돌려진다. 이 때에 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도가 지나치게 낮을 때에는, 급탕난방유닛(80)의 버너(86)에 의한 보조가열을 할 수 있다. 반대로 당해 열매의 온도가 지나치게 높을 때에는, 바이패스 경로(64)를 개통시켜서 난방용 귀로(60)로부터 난방용 왕로(56)로 저온의 열매를 보낼 수 있다.

여기에서 상기한 바와 같이 탱크(30)의 정상부에 접속되는 축열용 귀로(32)의 종단부분(45)과, 탱크(30)의 정상부에 접속되는 난방용 왕로(56)의 시단부분(45)은 공통의 관로로 구성되어 있다. 이 때문에 히트펌프유닛(20)으로부터 보내지는 가열 후의 열매의 일부 또는 전부는 탱크(30)로 들어가지 않고 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매에 직접 합류한다. 이 구성에 의하면, 도5에 나타나 있는 바와 같이 각각의 관로를 흐르는 열매의 온도가 안정된다.

상기에 대하여 도6은 비교예로서, 종래의 제품과 같이 축열용 귀로(32)와 난방용 왕로(56)에 공통부분을 설치하지 않고 양자를 서로 독립시켜서 설치한 제품의 측정결과를 나타낸다. 도5와 도6을 비교하여 분명하게 나타나 있는 바와 같이 본 실시예에서는, 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매의 온도가 특히 안정되어 있다(그래프(B) 참조). 탱크(30)의 열매를 가열하는 열원기가 이산화탄소를 냉매로 하는 히트펌프유닛(20)이면, 그 출력(열매의 가열량)을 미세하게 조정하는 것이 어렵다. 이 때문에 탱크(30)의 축열량이 저하되었을 때에는, 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도가 불안정하게 되기 쉽다. 당해 열매의 온도변화를 피하기 위하여 종래의 제품에서는, 축열용 귀로(32)와 난방용 왕로(56)를 서로 독립시켜서, 축열용 귀로(32)로부터 일단 탱크(30)를 경유하여 난방용 왕로(56)로 열매를 보내고 있었다. 그러나 본 실시예의 시스템에서는, 축열용 귀로(32)와 난방용 왕로(56)의 일부를 의도적으로 공통화 하여, 축열용 귀로(32)로부터 난방용 왕로(56)로 열매를 직접적으로 합류시킴으로써 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도변동을 억제하는 것에 성공하였다. 이 기술은, 출력조정이 어려운 다른 열원기, 예를 들면 연료전지를 이용하는 시스템에도 적합하게 채용할 수 있다.

도3은, 히트펌프유닛(20)을 운전하지 않고 급탕난방유닛(80)만을 사용하여 난방을 할 때의 열매의 흐름을 나타낸다. 도3에 나타나 있는 바와 같이 본 실시예의 급탕난방 시스템(10)은, 히트펌프유닛(20)이나 탱크(30)의 축열을 이용하지 않고 급탕난방유닛(80)만에 의하여 난방을 할 수도 있다. 이 경우에 난방용 왕로(56)와 난방용 귀로(60)는 바이패스 경로(64)에 의하여 접속되어, 열매는 탱크(30)를 경유하지 않고 순환한다. 이에 따라 순환펌프(87)에 걸리는 부하를 작게 할 수 있다.

도1에 나타나 있는 바와 같이 난방용 왕로(56)에는, 2개의 팽창탱크(70, 72)와 압력 릴리프 밸브(pressure relief valve)(74)가 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 열매를 순환시키는 회로가 밀폐회로로 되어 있기 때문에, 열매의 열팽창을 흡수하기 위하여 2개의 팽창탱크(70, 72)가 준비되어 있다. 또 2개의 팽창탱크(70, 72)를 접속하는 위치는, 난방용 왕로(56)에 한정되지 않고 예를 들면 난방용 귀로(60)나 다른 경로에 접속하여도 좋다.

제1팽창탱크(70)는 탱크유닛(28)과 일체로 설치되어 있다. 제1팽창탱크(70)는 탱크(30)에 대응하는 사이즈를 구비하고 있다. 한편 제2팽창탱크(72)는 설치현장의 배관용량에 따른 사이즈를 구비하고 있다. 이와 같이 탱크(30)의 용량이라고 하는 불변부분과, 설치장소 등에 따라 변경되는 배관용량 등의 변화부분으로 나누어서 2개의 팽창탱크(70, 72)가 설치되어 있다. 이 구성에 의하면, 급탕난방 시스템(10)을 설치할 때에는 설치현장의 배관용량만을 고려하여 필요한 제2팽창탱크(72)의 용량만을 계산하면 충분하다. 또한 급탕난방 시스템(10)의 이설(移設)이나 배관의 변경을 한 경우에도 제2팽창탱크(72)만을 변경하면 좋아, 제1팽창탱크(70)는 그대로 사용할 수 있다.

축열용 왕로(34)에는 동결방지펌프(38)와 첵크밸브(40)가 설치되어 있다. 동결방지펌프(38)와 첵크밸브(40)는 서로 병렬로 접속되어 있다. 동결방지펌프(38)는, 히트펌프유닛(20)의 정지 시에 열매를 순환시키기 위한 펌프이며, 이것에 의하여 열매의 동결을 방지한다. 주지된 바와 같이 융설전력(融雪電力)의 이용자는, 전력수요가 피크를 맞이하는 소정의 시간대에 있어서 융설전력의 사용을 중지하는 통전차단시간(通電遮斷時間)을 정하여야만 한다. 히트펌프유닛(20)은, 융설전력을 이용하기 때문에 통전차단시간의 사이에 운전을 할 수 없다. 그 사이에 옥외(屋外)에 배치된 히트펌프유닛(20)에서는 열매가 동결될 우려가 있다. 여기에서 통전차단시간의 사이에는 동결방지펌프(38)를 운전함으로써 열매의 동결을 방지한다. 동결방지펌프(38)는 전력선(電力線)(89)에 의하여 급탕난방유닛(80)의 컨트롤러(88)에 접속되어 있다. 이에 따라 일반전등전력의 공급을 받아, 융설전력의 통전차단시간에도 작동할 수 있다.

동결방지펌프(38)는, 동결을 방지할 수 있을 정도로 열매를 순환시키면 좋아 비교적 소형의 펌프를 채용할 수 있다. 다만 소형의 동결방지펌프(38)를 열매의 순환경로에 설치하면, 히트펌프유닛(20)의 운전 시에 있어서 동결방지펌프(38)가 큰 저항이 되어버린다. 여기에서 본 실시예에서는, 동결방지펌프(38)에 대하여 첵크밸브(40)를 병렬로 설치하고 있다.

상기한 구성에 의하면, 히트펌프유닛(20)의 운전 시에는 도2에 나타나 있는 바와 같이 열매가 첵크밸브(40)를 통하여 순환하여 동결방지펌프(38)가 바이패스 되기 때문에, 열매가 동결방지펌프(38)에 의한 저항을 받지 않는다. 한편 동결방지펌프(38)의 운전 시에는, 도4에 나타나 있는 바와 같이 동결방지펌프(38)의 입구측과 출구측이 첵크밸브(40)에 의하여 차단되기 때문에, 폐회로(36)에 있어서 단락되지 않아 탱크(30)와 히트펌프유닛(20)의 사이에서 열매를 확실하게 순환시킬 수 있다. 또 첵크밸브(40)를 대신하여, 동결방지펌프(38)의 운전 시에 밸브를 폐쇄하고 히트펌프유닛(20)의 운전 시에 밸브를 개방하는 것과 같은 전자밸브(電磁valve)를 설치할 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 지나지 않으며 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재된 기술에는, 이상에서 예시한 구체적인 예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.

본 명세서 또는 도면에 설명한 기술요소는 단독으로 혹은 각종 조합에 의하여 기술적 유용성을 발휘하는 것으로서, 출원 시 청구항에 기재된 조합에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수의 목적을 동시에 달성할 수 있는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체에 의하여 기술적 유용성을 가지는 것이다.

10 : 급탕난방 시스템
20 : 히트펌프유닛
28 : 탱크유닛
30 : 탱크
32 : 축열용 귀로
34 : 축열용 왕로
38 : 동결방지펌프
40 : 첵크밸브
45 : 축열용 귀로의 종단부분과 난방용 왕로의 시단부분을 겸하는 공통의 관로
56 : 난방용 왕로
60 : 난방용 귀로
64 : 바이패스 경로
66 : 유량조정밸브
80 : 급탕난방유닛
86 : 버너
90 : 난방단말

Claims

열매(熱媒)를 저장하는 탱크(tank)와,
열매를 가열하는 열원기(熱源機)와,
탱크로부터 열원기로 열매를 보내는 축열용 왕로(蓄熱用往路)와,
열원기로부터 탱크로 열매를 되돌리는 축열용 귀로(蓄熱用歸路)와,
열매를 방열(放熱)시켜서 난방을 하는 난방단말(暖房端末)과,
탱크로부터 난방단말로 열매를 보내는 난방용 왕로(暖房用往路)와,
난방단말로부터 탱크로 열매를 되돌리는 난방용 귀로(暖房用歸路)를
구비하고,
열원기는 이산화탄소를 냉매로 하는 히트펌프(heat pump)와 연료전지(燃料電池) 중의 어느 하나이며,
축열용 귀로가 탱크에 접속되는 종단부분(終端部分)과, 난방용 왕로가 탱크에 접속되는 시단부분(始端部分)이 공통의 관로(管路)에 의하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 난방장치(暖房裝置).
제1항에 있어서,
난방용 왕로 상에 설치되어 난방단말로 보내지는 열매를 가열하는 보조열원기(補助熱源機)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 난방장치.