KR101689967B1

KR101689967B1 - 히트펌프장치

Info

Publication number: KR101689967B1
Application number: KR1020150124710A
Authority: KR
Inventors: 세이시 이마이; 노부유키 아카기
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2016-12-26
Also published as: KR20160028396A; JP2016053444A

Abstract

(과제) 비등운전을 중단해서 제상운전을 실행하고, 제상운전의 종료 후에 비등운전을 재개하는 경우라도, 탱크 상부의 물을 고온으로 유지하는 것이 가능한 기술을 제공한다.
(해결 수단) 본 명세서가 개시하는 히트펌프장치는 압축기와, 응축기와, 감압기구와, 증발기와, 피가열유체를 저류하는 탱크와, 탱크와 응축기의 사이에서 피가열유체를 순환시키는 순환수단을 구비하고 있다. 그 히트펌프장치는 탱크와 응축기의 사이에서 피가열유체를 순환시킴과 아울러, 증발기로 외기에서 냉매로 흡열하고, 응축기로 냉매에서 피가열유체로 방열하여 피가열유체를 목표비등온도까지 가열하는 비등운전과, 증발기에 서리가 부착된 경우에, 증발기로 냉매에서 서리로 방열하여 증발기에 부착된 서리를 융해시키는 제상운전을 실행하는 것이 가능하다. 그 히트펌프장치에서는 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는 경우에, 통상의 경우에 비하여 비등운전에 있어서의 목표비등온도를 높게 설정한다.

Description

히트펌프장치{HEAT PUMP DEVICE}

본 명세서에서 개시하는 기술은 히트펌프장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에는 냉매를 가압하는 압축기와, 냉매와 피가열유체의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 응축기와, 냉매를 감압하는 감압기구와, 냉매와 외기(外氣)의 열교환에 의해서 냉매를 증발시키는 증발기와, 피가열유체를 저류(貯留)하는 탱크와, 탱크와 응축기의 사이에서 피가열유체를 순환시키는 순환펌프를 구비하는 히트펌프장치가 개시되어 있다. 이 히트펌프장치는 탱크와 응축기의 사이에서 피가열유체를 순환시킴과 아울러, 증발기로 외기에서 냉매로 흡열하고, 응축기로 냉매에서 피가열유체로 방열하여 피가열유체를 목표비등온도까지 가열하는 비등운전과, 증발기에 서리가 부착된 경우에, 증발기로 냉매에서 서리로 방열하여 증발기에 부착된 서리를 융해시키는 제상(除霜)운전을 실행하는 것이 가능하다.

특허문헌 1: 일본국 특개2013-185808호 공보

특허문헌 l의 기술에서는 비등운전을 실행하고 있는 동안에 증발기에 서리가 부착되면, 비등운전을 중단하고 제상운전을 실행한다. 이 경우, 제상운전을 실행하고 있는 동안은, 순환펌프를 정지시키고 있으므로. 탱크와 응축기의 사이에서 피가열유체가 순환하는 순환경로 내에 피가열유체가 체류한다. 이 체류하고 있는 피가열유체는 제상운전을 실행하고 있는 동안에 자연 방열에 의해서 온도가 저하된다. 그리고 제상운전을 종료하고 비등운전을 재개하면, 순환경로 내에 체류하고 있었던 저온의 피가열유체가 탱크로 유입되어 제상운전을 실행하기 전의 비등운전에 의해 서 탱크에 저류되어 있었던 고온인 피가열유체의 온도가 저하된다. 비등운전을 중단해서 제상운전을 실행하고, 제상운전의 종료 후에 비등운전을 재개하는 경우라도, 탱크에 저류된 피가열유체를 고온으로 유지하는 것이 가능한 기술이 기대되고 있다.

본 명세서에서는 상기의 과제를 해결하는 기술을 제공한다. 본 명세서에서는 비등운전을 중단해서 제상운전을 실행하고, 제상운전의 종료 후에 비등운전을 재개하는 경우라도, 탱크에 저류된 피가열유체를 고온으로 유지하는 것이 가능한 기술을 제공한다.

본 명세서가 개시하는 히트펌프장치는 냉매를 가압하는 압축기와, 냉매와 피가열유체의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 응축기와, 냉매를 감압하는 감압기구와, 냉매와 외기의 열교환에 의해서 냉매를 증발시키는 증발기와, 피가열유체를 저류하는 탱크와, 탱크와 응축기의 사이에서 피가열유체를 순환시키는 순환수단을 구비하고 있다. 그 히트펌프장치는 탱크와 응축기의 사이에서 피가열유체를 순환시킴과 아울러, 증발기로 외기에서 냉매로 흡열하고, 응축기로 냉매에서 피가열유체로 방열하여 피가열유체를 목표비등온도까지 가열하는 비등운전과, 증발기에 서리가 부착된 경우에, 증발기로 냉매에서 서리로 방열하여 증발기에 부착된 서리를 융해시키는 제상운전을 실행하는 것이 가능하다. 그 히트펌프장치에서는 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는 경우에, 통상의 경우에 비하여 비등운전에 있어서의 목표비등온도를 높게 설정한다.

상기의 히트펌프장치에서는 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는 경우에, 비등운전에 있어서의 목표비등온도를 통상보다 높게 설정한다. 이로 인해, 제상운전을 실행하기 전의 비등운전에 있어서, 통상보다도 높은 온도까지 가열된 피가열유체를 탱크에 저류할 수 있다. 이로 인해, 그 후에 증발기에 서리가 부착되어 제상운전을 실행하고, 제상운전의 종료 후에 비등운전을 재개할 때에, 저온의 피가열유체가 탱크에 유입되더라도, 탱크에 저류된 피가열유체를 고온으로 유지할 수 있다.

상기의 히트펌프장치는 외기온도를 검출하는 외기온도센서를 더 구비하고 있으며, 외기온도센서로 검출되는 온도에 의거하여 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는지 없는지를 판단하도록 구성할 수 있다.

통상은, 외기온도가 낮아지면 그만큼 증발기에 서리가 부착되기 쉬워진다. 그래서, 상기의 히트펌프장치에서는 외기온도센서로 검출되는 외기온도에 의거하여 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는지 없는지를 판단한다. 상기의 히트펌프장치에 따르면, 간소한 구성에 의해서 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는지 없는지를 정확하게 판단할 수 있다.

상기의 히트펌프장치는 증발기를 흐르는 냉매의 온도를 검출하는 냉매온도센서를 더 구비하고 있으며, 냉매온도센서로 검출되는 온도에 의거하여 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는지 없는지를 판단하도록 구성할 수 있다.

통상은, 증발기를 흐르는 냉매의 온도가 낮아지면 그만큼 증발기에 서리가 부착되기 쉬워진다. 그래서. 상기의 히트펌프장치에서는 냉매온도센서로 검출되는 냉매온도에 의거하여 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는지 없는지를 판단한다. 상기의 히트펌프장치에 따르면, 간소한 구성에 의해서 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는지 없는지를 정확하게 판단할 수 있다.

도 1은 실시예의 급탕장치(10)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 2는 실시예의 급탕장치(10)에 있어서 컨트롤러(70)가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도.

(실시예)

도 1에 나타내는 본 실시예의 급탕장치(10)는 수도꼭지[카란(karan), 도시하지 않음]나 욕조라고 하는 급탕 개소에 온수를 공급하는 장치이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 급탕장치(10)는 온수를 저류하는 저탕탱크(18)와, 저탕탱크(18)의 온수를 순환 가열하는 히트펌프(30)와, 보조 열원인 가스열원기(12)를 구비하고 있다. 또한, 급탕장치(10)는 저탕탱크(18)에 저류된 온수의 열을 난방에도 이용하는 급탕난방장치라도 좋다.

저탕탱크(18)에는 급수관(16)과 출탕관(14)이 접속되어 있다. 도시 생략하지만, 저탕탱크(18)에는 복수의 온도센서가 높이 방향을 따라서 배치되어 있음과 아울러, 다른 온도센서가 저탕탱크(18)의 정상부(頂上部)로부터 수직으로 삽입되어 있다. 저탕탱크(18)에 배치되어 있는 각 온도센서는, 후술의 히트펌프(30)의 컨트롤러(70)에 접속되어 있다. 컨트롤러(70)는 각 온도센서의 검출결과에 의거하여 저탕탱크(18) 내의 온수온도 및 온수량(즉 열량)을 파악할 수 있다. 급수관(16)은 저탕탱크(18)에 상수를 공급하는 관로이다. 급수관(16)은 저탕탱크(18)의 바닥부에 접속되어 있다. 도시 생략하지만, 급수관(16)에는 각종의 센서나 밸브 등이 설치되어 있다. 출탕관(14)은 저탕탱크(18)에서 급탕 개소로 온수를 보내는 관로이다. 출탕관(14)은 저탕탱크(18)의 상부에 접속되어 있다. 도시 생략하지만, 출탕관(14)에도 각종의 센서나 밸브 등이 설치되어 있다.

가스열원기(12)는 출탕관(14)의 경로 위에 설치되어 있다. 가스열원기(12)는 저탕탱크(18)로부터의 온수의 온도가 필요하게 되는 온도를 하회할 때에, 연료가스를 연소함으로써 당해 온수를 가열할 수 있다. 그에 따라, 급탕장치(10)는 대량 또는 고온의 급탕 요구가 있고, 저탕탱크(18)의 온수량 및 온수온도로는 불충분한 경우에, 가스열원기(12)를 가동시킴으로써, 부족한 열량을 보충할 수 있다. 혹은, 외기 온도가 매우 낮을 때 등, 히트펌프(30)의 능력이 현저하게 저하될 경우라도, 가스열원기(12)를 가동시킴으로써, 필요하게 되는 급탕을 실행할 수 있다.

히트펌프(30)는 대기로부터 흡열하여 물을 가열하는 히트 펌프이다. 히트펌프(30)는 가열왕로(加熱往路, 22)와 가열복로(加熱復路, 20)를 통해서 저탕탱크 (18)에 접속되어 있다. 가열왕로(22)는 저탕탱크(18) 내의 물을 히트펌프(30)에 보내는 관로이다. 가열복로(20)는 히트펌프(30)에서 가열된 물을 저탕탱크(18)로 되돌리는 관로이다. 가열왕로(22)와 가열복로(20)는 일련으로 접속되어 있으며, 저탕탱크(18)와 히트펌프(30)의 사이에서 물을 순환시키는 순환경로를 구성하고 있다. 가열왕로(22)에는 순환펌프(60)가 설치되어 있다. 순환펌프(60)는 후술하는 히트펌프(30)의 컨트롤러(70)에 의해서 제어된다. 도시 생략하지만, 가열왕로(22) 및 가열복로(20)에는 각종의 센서나 밸브 등이 설치되어 있다.

히트펌프(30)는 증발기(32)와, 압축기(34)와, 응축기(36)와, 팽창밸브(38)를 구비하고 있다. 증발기(32)와 압축기(34)와 응축기(36)와 팽창밸브(38)의 사이는 냉매경로(42, 44, 46, 48)에 의해서 차례로 접속되어 있으며, 냉매를 순환시키는 순환경로가 구성되어 있다. 또, 히트펌프(30)는 각 부의 동작을 제어하는 컨트롤러 (70)를 구비하고 있다.

증발기(32)는 외기에서 냉매로 흡열하는 열교환기이다. 증발기(32)에는 실외 팬(54)에 의해서 송풍이 실행된다. 실외 팬(54)은 팬 모터(56)에 의해서 구동된다. 증발기(32)에서는 팽창밸브(38)를 통과한 미스트(mist) 상태의 냉매가 외기로부터 열을 흡수하여 증발한다. 일례이지만, 본 실시예에서는, 냉매로서 이산화탄소를 채용하고 있다. 단, 냉매의 종류에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 팬 모터(56)는 컨트롤러(70)에 전기적으로 접속되어 있으며, 그 동작, 즉, 실외 팬(54)의 동작이 컨트롤러(70)에 의해서 제어된다. 또, 증발기(32)에는 증발기(32)를 흐르는 냉매의 온도를 측정하는 냉매온도센서(57)가 구비되어 있다. 또한, 증발기(32)의 근방에는 외기온도를 측정하는 외기온도센서(58)도 구비되어 있다. 냉매온도센서(57) 및 외기온도센서(58)도 컨트롤러(70)에 전기적으로 접속되어 있다.

압축기(34)는 증발기(32)의 출구측에 접속되어 있으며, 증발기(32)로부터의 냉매를 압축한다. 증발기(32)에서 기화된 냉매는 압축됨으로써, 고온 고압의 상태로 된다. 압축기(34)의 구조, 방식에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 압축기 (34)는 컨트롤러(70)에 전기적으로 접속되어 있으며, 압축기(34)의 동작은 컨트롤러(70)에 의해서 제어된다.

응축기(36)는 압축기(34)의 출구측에 접속되어 있다. 응축기(36)는 냉매와 물의 사이에서 열교환을 실행하는 열교환기이다. 응축기(36)에는 가열왕로(22)를 통해서 저탕탱크(18)의 물이 보내진다. 응축기(36)에서는 압축기(34)로부터의 냉매가 응축되면서 방열하고, 그 방열에 의해서 저탕탱크(18)로부터의 물이 가열된다. 가열 후의 물은 가열복로(20)를 통해서 저탕탱크(18)로 되돌려진다. 그에 따라, 저탕탱크(18)에 고온의 물이 저류된다.

팽창밸브(38)는 응축기(36)의 출구측에 접속되어 있다. 본 실시예의 팽창밸브(38)는 일례이지만, 그 개방도를 전기적으로 조정하는 것이 가능한 전자팽창밸브이다. 팽창밸브(38)는 컨트롤러(70)에 전기적으로 접속되어 있으며, 팽창밸브(38)의 동작은 컨트롤러(70)에 의해서 제어된다. 응축기(36)로부터의 냉매는 팽창밸브 (38)를 통과함으로써 감압되어 팽창한다(미스트 상태로 된다).　팽창밸브(38)의 출구측은 증발기(32)의 입구측에 접속되어 있으며, 저온 저압으로 된(미스트 상태의) 냉매가 증발기(32)로 보내진다. 증발기(32)에서는 상술한 바와 같이, 외기로부터의 흡열에 의해서 냉매가 기화된다. 이상의 냉동 사이클에 의해, 히트펌프(30)는 외기의 열을 이용하여 저탕탱크(18) 내의 물을 가열할 수 있다.

히트펌프(30)에서는 상기한 냉동 사이클의 결과, 증발기(32)에 서리가 부착되는 일이 있다. 증발기(32)로의 착상(着霜)은 히트펌프(30)의 열효율을 유의(有意)로 저하시킨다. 그것으로부터, 본 실시예의 히트펌프(30)에서는 제상경로(50)와 제상밸브(52)가 부가되어 있다.

제상경로(50)는 응축기(36)의 출구측을, 팽창밸브(38)를 바이패스하여 증발기(32)의 입구측에 접속하는 냉매의 경로이다. 제상경로(50)의 상류단은 응축기 (36)와 팽창밸브(38)를 접속하는 냉매경로의 구간(46)에 접속되어 있으며, 제상경로(50)의 하류단은 팽창밸브(38)와 증발기(32)를 접속하는 냉매경로의 구간(48)에 접속되어 있다. 제상밸브(52)는 제상경로(50) 위에 설치되어 있으며, 제상경로(50)를 개통/폐쇄하기 위한 개폐 밸브이다. 제상밸브(52)는 그 개폐를 전기적으로 제어하는 것이 가능한 전자제어밸브이다. 제상밸브(52)는 컨트롤러(70)에 전기적으로 접속되어 있으며, 제상밸브(52)의 동작은 컨트롤러(70)에 의해서 제어된다.

컨트롤러(70)는 압축기(34), 팬 모터(56), 팽창밸브(38), 제상밸브(52), 순환펌프(60)를 제어함으로써, 저탕탱크(18)에 온수를 저류하기 위한 비등운전이나, 증발기(32)에 부착된 서리를 제거하기 위한 제상운전을 실행한다.

비등운전의 개시가 지시되면, 컨트롤러(70)는 도 2에 나타내는 처리를 실행한다.

스텝 S2에서는 컨트롤러(70)는 비등운전에 있어서의 목표비등온도를 급탕설정온도에 제 l 소정온도 폭(ΔT1, 예를 들면 5℃)을 가산한 온도로 설정한다.

스텝 S4에서는 컨트롤러(70)는 비등운전을 개시한다. 구체적으로는, 컨트롤러(70)는 팽창밸브(38)를 개방하고, 제상밸브(52)를 폐쇄한 상태에서 압축기(34), 팬 모터(56) 및 순환펌프(60)를 작동시킨다. 이에 따라, 압축기(34), 응축기(36), 팽창밸브(38), 증발기(32)의 차례로 냉매가 순환된다. 상기한 바와 같이, 압축기(34)로부터 유출되어 응축기(36)로 유입되는 냉매는 고온 고압의 기체상태이다. 또, 순환펌프(60)가 작동됨으로써, 저탕탱크(18) 내의 물이 가열왕로(22)를 통해서 응축기(36) 내로 보내진다. 응축기(36)에서는 압축기(34)로부터의 냉매가 응축되면서 방열하고, 그 방열에 의해서 저탕탱크(18)로부터의 물이 가열된다. 가열 후의 물은 가열복로(20)를 통해서 저탕탱크(18)의 상부로 되돌려진다. 그에 따라, 저탕탱크(18)에 온수가 저류된다. 저탕탱크(18)의 상부에는 고온인 물의 층이 형성되고, 하부에는 저온인 물의 층이 형성된다. 컨트롤러(70)는 응축기(36)에서 저탕탱크(18)로 되돌려지는 물의 온도가 목표비등온도로 되도록 압축기(34), 팽창밸브 (38), 팬 모터(56), 순환펌프(60)의 동작을 제어한다. 응축기(36)에서 저탕탱크 (18)로 되돌려지는 물의 온도는, 예를 들면 가열복로(20)에 설치된 온도센서에 의해서 계측해도 좋고, 저탕탱크(18)에 높이 방향을 따라서 배치된 복수의 온도센서 중 최상부의 것에 의해서 계측해도 좋으며, 저탕탱크(18)의 정상부로부터 수직으로 삽입되어 있는 온도센서에 의해서 계측해도 좋다.

스텝 S6에서는 컨트롤러(70)는 외기온도센서(58)로부터 취득되는 외기온도가 기준외기온도(예를 들면 3℃)를 하회하는지 아닌지를 판단한다. 외기온도가 기준외기온도를 하회할 경우(스텝 S6에서 YES인 경우), 컨트롤러(70)는 증발기(32)에 서리가 부착될 우려가 있다고 판단하고, 처리는 스텝 S12로 진행한다. 외기온도가 기준외기온도 이상인 경우(스텝 S6에서 NO인 경우), 처리는 스텝 S8로 진행한다.

스텝 S8에서는 컨트롤러(70)는 스텝 S4에서 비등운전을 개시하고 나서의 경과시간이 기준시간(예를 들면 5분)에 도달할 때까지 대기한다. 비등운전을 개시하고 나서의 경과시간이 기준시간에 도달하면(스텝 S8에서 YES로 되면), 처리는 스텝 S10에서 진행한다.

스텝 S10에서는 컨트롤러(70)는 냉매온도센서(57)로부터 취득되는 냉매온도가 기준냉매온도(예를 들면 O.5℃)를 하회하는지 아닌지를 판단한다. 냉매온도가 기준냉매온도를 하회할 경우(스텝 S10에서 YES인 경우), 컨트롤러(70)는 증발기 (32)에 서리가 부착될 우려가 있다고 판단하고. 처리는 스텝 S12로 진행한다. 냉매온도가 기준냉매온도 이상인 경우(스텝 S10에서 NO인 경우), 처리는 스텝 S14로 진행한다.

스텝 S12에서는 컨트롤러(70)는 비등운전에 있어서의 목표비등온도를 급탕설정온도에 제 2 소정 온도 폭(ΔT2, 예를 들면 10℃)을 가산한 온도로 설정한다. 제 2 소정 온도 폭(ΔT2)은 제 1 소정 온도 폭(ΔT1)보다도 큰 온도 폭이다. 따라서, 스텝 S12에서 설정되는 목표비등온도는 스텝 S2에서 설정되는 목표비등온도보다도 높은 온도이다. 스텝 S12의 처리를 실행하는 것은 스텝 S6 또는 스텝 S10에서 컨트롤러(70)가 증발기(32)에 서리가 부착될 우려가 있다고 판단한 경우이다. 이 경우, 그 후에 증발기(32)에 서리가 부착되어 비등운전을 중단하고 제상운전이 실행되면, 비등운전을 재개했을 때에 저온의 물이 저탕탱크(18)의 상부로 유입되어 저탕탱크 (18) 상부의 수온이 저하될 우려가 있다. 이로 인해, 본 실시예에서는 컨트롤러(70)가 증발기(32)에 서리가 부착될 우려가 있다고 판단한 경우에는, 통상의 경우에 비하여 목표비등온도를 높게 설정하여 비등운전을 실행한다. 이에 따라, 저탕탱크(18)의 상부에는 통상의 경우에 비하여 더욱 고온의 물이 저류되기 때문에, 그 후에 비등운전을 중단하고 제상운전이 실행되어 비등운전을 재개했을 때에 저온의 물이 저탕탱크(18)의 상부로 유입되더라도, 저탕탱크(18) 상부의 수온을 높게 유지할 수 있다.

스텝 S14에서는 컨트롤러(70)는 증발기(32)에 착상(着霜)하고 있는지 아닌지를 판단한다. 증발기(32)로의 착상의 유무의 판단은 여러 가지의 관점으로부터 실행할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(70)는 냉매온도센서(57)로부터 취득되는 냉매온도가 착상판정온도(예를 들면 -5℃)를 하회할 경우에, 증발기(32)에 착상하고 있다고 판단한다. 증발기(32)에 착상하고 있다고 판단될 경우(스텝 S14에서 YES인 경우), 처리는 스텝 S16으로 진행한다. 증발기(32)에 착상하고 있지 않다고 판단될 경우(스텝 S14에서 NO인 경우), 처리는 스텝 S22로 진행한다.

스텝 S16에서는 컨트롤러(70)는 비등운전을 중단하고, 제상운전을 개시한다. 구체적으로는, 컨트롤러(70)는 압축기(34)를 작동시킨 상태에서 제상밸브(52)를 개방함과 아울러, 팽창밸브(38)를 폐쇄하고, 팬 모터(56) 및 순환펌프(60)를 정지시킨다. 이에 따라, 압축기(34), 응축기(36), 제상경로(50), 증발기(32)의 차례로 냉매가 순환된다. 제상운전에서는 냉매는 팽창밸브(38)를 경유하지 않는다. 압축기 (34)로부터 유출되는 고온의 냉매는 응축기(36) 및 제상경로(50)를 차례로 경유하여 증발기(32)로 유입된다. 이에 따라, 증발기(32)의 온도를 상승시켜서 증발기 (32)에 부착된 서리를 융해시킨다. 제상운전을 계속하는 것에 의해, 증발기(32)에 부착된 서리가 제거된다.

스텝 S18에서는 컨트롤러(70)는 스텝 S16에서 제상운전을 개시하고 나서의 경과시간이 소정의 제상시간(예를 들면 15분)에 도달할 때까지 대기한다. 제상운전을 개시하고 나서의 경과시간이 제상시간에 도달하면(스텝 S18에서 YES로 되면), 처리는 스텝 S20으로 진행한다.

스텝 S20에서는 컨트롤러(70)는 제상운전을 종료함과 아울러, 중단하고 있었던 비등운전을 재개한다. 구체적으로는, 컨트롤러(70)는 압축기(34)를 작동시킨 상태에서 팽창밸브(38)를 개방함과 아울러, 제상밸브(52)를 폐쇄하고, 팬 모터(56) 및 순환펌프(60)를 작동시킨다. 이에 따라, 압축기(34), 응축기(36), 팽창밸브 (38), 증발기(32)의 차례로 냉매가 재차 순환되고, 저탕탱크(18) 내에 온수가 저류된다.

스텝 S16 및 스텝 S18에서 제상운전을 실행하고 있는 동안은 순환펌프(60)가 정지하고 있기 때문에, 가열왕로(22), 응축기(36) 및 가열복로(20)의 내부에는 물이 체류한다. 이 체류하고 있는 물은 제상운전을 실행하고 있는 동안의 자연 방열에 의해, 온도가 저하된다. 이로 인해, 스텝 S20에서 제상운전을 종료하고 비등운전을 재개하면, 가열왕로(22), 응축기(36) 및 가열복로(20)의 내부에 체류하고 있었던 저온의 물이 저탕탱크(18)의 상부로 흘러들어가 저탕탱크(18) 상부의 수온이 저하된다. 그러나 본 실시예에서는 스텝 S12에 있어서, 증발기(32)에 서리가 부착될 우려가 있다고 판단될 경우에, 통상의 경우에 비하여 비등운전의 목표비등온도를 높게 설정하고 있다. 이로 인해, 제상운전을 실행하기 전의 비등운전에 있어서, 통상보다 높은 온도의 물이 저탕탱크(18)의 상부에 저류되어 있다. 따라서, 제상운전을 종료하고 비등운전을 재개할 때에, 저탕탱크(18)의 상부로 저온의 물이 유입되더라도, 저탕탱크(18) 상부의 수온을 고온으로 유지할 수 있다.

스텝 S22에서는 컨트롤러(70)는 비등운전을 종료할지 아닐지를 판단한다. 구체적으로는, 컨트롤러(70)는 저탕탱크(18)에 설치된 복수의 온도센서의 검출온도에 의거하여 저탕탱크(18)가 원하는 온도의 온수로 채워지는 상태(이른바 만축상태)로 된 경우에, 비등운전을 종료한다. 비등운전을 계속할 경우(스텝 S22에서 NO인 경우), 처리는 스텝 S6으로 되돌아간다. 비등운전을 종료할 경우(스텝 S22에서 YES인 경우), 컨트롤러(70)는 도 2의 처리를 종료한다.

또한, 상기의 실시예에서는 제상경로(50)의 상류단이 응축기(36)와 팽창밸브 (38)를 접속하는 냉매경로의 구간(46)에 접속되어 있는 구성에 대해서 설명했지만, 제상경로(50)의 상류단을 압축기(34)와 응축기(36)를 접속하는 냉매경로의 구간 (44)에 접속하는 구성으로 해도 좋다.

상기의 실시예에서는 제상운전시에 제상밸브(52)를 개방하고 팽창밸브(38)를 폐쇄하는 구성에 대해서 설명했지만, 제상운전시에 팽창밸브(38)를 폐쇄하는 일없이, 제상밸브(52)와 팽창밸브(38)의 양쪽을 개방하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 냉매경로 내의 극히 일부의 냉매는 팽창밸브(38)로 감압되지만, 대부분의 냉매는 압력 손실이 낮은 제상경로(50)를 통과한다. 이것에 의해서, 고온의 냉매를 증발기(32)에 유입시켜서 증발기(32)에 부착된 서리를 융해시킬 수 있다.

상기의 실시예에서는 급탕장치(10)가 제상경로(50)와 제상밸브(52)를 구비하고 있으며, 제상운전에 있어서 제상밸브(52)를 개방하는 것에 의해 증발기(32)에 고온의 냉매를 유입시키고 있다. 이것과는 달리, 급탕장치(10)에 제상경로(50)와 제상밸브(52) 대신에, 냉매가 순환되는 방향을 전환하는 사방밸브를 설치하여 제상운전에 있어서 냉매를 압축기(34), 증발기(32), 팽창밸브(38), 응축기(36)의 차례로 순환시켜도 좋다. 이와 같은 구성으로 한 경우라도, 제상운전에 있어서, 증발기 (32)에 고온의 냉매를 유입시킬 수 있어 증발기(32)로 냉매에서 서리로 방열하여 증발기(32)에 부착된 서리를 융해시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예의 급탕장치(10, 히트펌프장치에 상당함)는 냉매를 가압하는 압축기(34)와, 냉매와 물(피가열유체에 상당함)의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 응축기(36)와, 냉매를 감압하는 팽창밸브(38, 감압기구에 상당함)와, 냉매와 외기의 열교환에 의해서 냉매를 증발시키는 증발기(32)와, 물을 저류하는 저탕탱크(18, 탱크에 상당함)와, 저탕탱크(18)와 응축기(36)의 사이에서 물을 순환시키는 순환펌프(60)를 구비하고 있다. 급탕장치(10)는 저탕탱크(18)와 응축기 (36)의 사이에서 물을 순환시킴과 아울러, 증발기(32)로 외기에서 냉매로 흡열하고, 응축기(36)로 냉매에서 물로 방열하여 물을 목표비등온도까지 가열하는 비등운전과, 증발기(32)에 서리가 부착된 경우에, 증발기(32)로 냉매에서 서리로 방열하여 증발기(32)에 부착된 서리를 융해시키는 제상운전을 실행하는 것이 가능하다. 급탕장치(10)에서는 증발기(32)에 서리가 부착될 우려가 있는 경우에, 통상의 경우에 비하여 비등운전에 있어서의 목표비등온도를 높게 설정한다.

본 실시예의 급탕장치(10)는 외기온도를 검출하는 외기온도센서(58)를 더 구비하고 있으며, 외기온도센서(58)로 검출되는 온도에 의거하여 증발기(32)에 서리가 부착될 우려가 있는지 없는지를 판단한다.

본 실시예의 급탕장치(10)는 증발기(32)를 흐르는 냉매의 온도를 검출하는 냉매온도센서(57)를 더 구비하고 있으며, 냉매온도센서(57)로 검출되는 온도에 의거하여 증발기(32)에 서리가 부착될 우려가 있는지 없는지를 판단한다.

이상, 실시예에 대해서 상세하게 설명했지만, 이것들은 예시에 지나지 않고, 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재된 기술에는 이상으로 예시한 구체예를 여러 가지로 변형, 변경한 것이 포함된다.

본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는 단독으로 혹은 각종의 조합에 의해서 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원시의 청구항 기재의 조합에 한정되는 것은 아니다. 또, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수 목적을 동시에 달성하는 것이며, 그 중의 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 가지는 것이다.

10: 급탕장치 12: 가스열원기
14: 출탕관 16: 급수관
18: 저탕탱크 20: 가열복로
22: 가열왕로 30: 히트펌프
32: 증발기 34: 압축기
36: 응축기 38: 팽창밸브
42, 44, 46, 48: 냉매경로 50: 제상경로
52: 제상밸브 54: 실외 팬
56, 팬 모터 57: 냉매온도센서
58: 외기온도센서 60: 순환펌프
70: 컨트롤러

Claims

냉매를 가압하는 압축기와, 냉매와 피가열유체의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 응축기와, 냉매를 감압하는 감압기구와, 냉매와 외기의 열교환에 의해서 냉매를 증발시키는 증발기와, 피가열유체를 저류하는 탱크와, 탱크와 응축기의 사이에서 피가열유체를 순환시키는 순환펌프와, 증발기를 흐르는 냉매의 온도를 검출하는 냉매온도센서를 구비하고 있으며,
탱크와 응축기의 사이에서 피가열유체를 순환시킴과 아울러, 증발기로 외기에서 냉매로 흡열하고, 응축기로 냉매에서 피가열유체로 방열하여 피가열유체를 목표비등온도까지 가열하는 비등운전과,
냉매온도센서로 검출되는 냉매온도가 착상판정온도를 하회할 경우에 증발기에 서리가 부착되었다고 판단하며, 증발기에 서리가 부착된 경우에, 증발기로 냉매에서 서리로 방열하여 증발기에 부착된 서리를 융해시키는 제상운전을 실행하는 것이 가능하며,
냉매온도센서로 검출되는 냉매온도가 착상판정온도보다도 높은 기준냉매온도를 하회하는지 아닌지를 판단하여, 냉매온도가 기준냉매온도를 하회할 경우에 증발기에 서리가 부착될 우려가 있다고 판단하며, 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는 경우에, 통상의 경우에 비하여 비등운전에 있어서의 목표비등온도를 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 히트펌프장치.
청구항 1에 있어서,
외기온도를 검출하는 외기온도센서를 더 구비하고 있으며,
외기온도센서로 검출되는 온도에 의거하여 증발기에 서리가 부착될 우려가 있는지 없는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 히트펌프장치.
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