KR20030023531A - 히트 펌프식 급탕 장치 - Google Patents

Abstract

외기를 열원으로 하는 히트 펌프식 급탕 장치에 있어서, 저외기 온도 영역에서 고저 압력차가 너무 커지는 것을 방지하고, 압축기의 내구성을 향상시키는 것을 과제로 한다.

저외기 온도 영역에 있어서, 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어한다. 또, 이 경우 압축기 능력을 거의 일정하게 하도록 상기 인버터식 단단 압축기의 회전수를 제어해도 좋다.

Description

히트 펌프식 급탕 장치 {Heat Pump Type Hot Water Supply Apparatus}

본 발명은 압축기 토출 가스에 의해 급탕수를 가열하는 히트 펌프식 급탕 장치에 관한 것이다.

히트 펌프식 급탕 장치는, 압축기, 압축기의 토출 가스를 냉각하는 고압측 열교환기, 전동 팽창 밸브 등의 팽창 밸브, 외기와 열교환하는 증발기 등을 차례로 접속한 냉동 사이클 장치에 의해, 증발기에 있어서 외기로부터 열을 끌어 올리고, 이 끌어 올린 열을 고압측 열교환기에서 급탕 용수로 방출하여, 급탕 용수를 가열하도록 한 것이다.

또, 일반적으로 급탕 수요에 대해서는, 외기 온도가 낮아질 수록 고온의 급탕이 다량으로 요구되고, 외기 온도가 높아질 수록 저온의 급탕도 괜찮고 수요량도 저하하는 경향이 있다. 이에 반하여, 종래의 일반적인 히트 펌프식 급탕 장치는, 냉동 사이클의 특성에 기인하여 외기 온도가 낮아지면 고압측 열교환기에서 얻어지는 급탕 용수의 온도가 낮아진다. 또, 급탕 용수 가열 능력도 저하한다는 특성을 가지고 있다. 따라서, 급탕 수요의 특성과 히트 펌프식 급탕 장치의 능력 특성은 서로 상반된다는 문제가 있었다.

그래서, 이와 같은 문제를 해소하기 위해, 저외기 온도 영역에 있어서 충분히 고온의 온수를 얻도록 하기 위해 이산화탄소를 냉매로서 사용한 초임계 냉동 사이클을 형성하고, 또 저외기 온도 영역에 있어서 압축기 능력을 크게 하고, 고외기 온도 영역에 있어서 압축기 능력을 작게 할 수 있도록 하기 위해 인버터 구동식 압축기를 사용하고, 외기 온도의 저하에 대응하여 이 인버터 구동 압축기의 회전수를 증대시켜 가열 능력을 증대시키는 동시에 고압측 압력을 상승시키도록 전동 팽창 밸브의 개방도를 작게 하고 있다. 따라서, 저외기 온도 영역에 있어서는 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 상승시키는 동시에 저압측 압력을 저하시키고 있었다.

이 때문에 저외기 온도 영역에 있어서는, 특히 0 ℃ 이하의 저외기 온도 영역에 있어서는 고저 압력차가 커지고, 압축기의 내구성이 손상된다는 문제가 발생하고 있었다. 구체적으로는, 토출 밸브의 파손, 로터리 압축기의 경우에 있어서의 실린더 내의 고압실과 저압실을 구획하는 베인 밸브의 파손 등의 우려가 있었다.

본 발명은, 이와 같은 종래의 기술에 존재하는 문제점에 착안해서 이루어진 것이다. 그 목적으로 하는 바는, 저외기 온도 영역에 있어서 고저 압력차가 너무 커지는 것을 방지한 히트 펌프식 급탕 장치를 제공하는 데에 있다.

도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 회로도.

도2는 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 저외기 온도 영역에 있어서의 압력 제어 선도.

도3은 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 저외기 온도 영역에 있어서의 전동 팽창 밸브의 제어 선도.

도4는 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 저외기 온도 영역에 있어서의 압축기 회전수의 제어 선도.

도5는 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 저외기 온도 영역에 있어서의 압축기 능력의 제어 선도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 초임계 냉동 사이클 장치

2 : 급탕 유니트

3 : 제어 장치

11 : (인버터 구동식) 2단 압축기

11a : 저단측 압축기

11b : 고단측 압축기

11c : 전동기

12 : 고압측 열교환기

12a : 냉매용 열교환 튜브

12b : 수용 열교환 튜브

13 : 전동 팽창 밸브

14 : 증발기

21 : 저탕 탱크

△P1b : 고압측 압력과 중간 압력의 차

△P2b : 중간 압력과 저압측 압력의 차

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 제1의 발명은 인버터 구동식 단단압축기, 이 인버터 구동식 단단 압축기로부터의 토출 가스를 급탕 용수로 냉각하는 고압측 열교환기, 전동 팽창 밸브, 외기와 열교환하는 증발기를 차례로 접속한 냉동 사이클 장치와, 상기 고압측 열교환기에서 가열한 급탕 용수를 저장 가능하게 한 저탕 탱크와, 저외기 온도 영역에 있어서 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하는 제어 장치를 구비한 것이다.

이와 같이 구성하면, 압축기의 고저 압력차가 작아지며, 토출 밸브나 베인 밸브의 파손의 우려가 없어지며, 압축기의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또, 압축기 하우징에 필요한 강도를 작게 할 수 있고, 비용 경감을 도모할 수도 있다.

또, 제2의 발명은 저단측 압축기 및 고단측 압축기를 갖는 인버터 구동식 2단 압축기, 이 인버터 구동식 2단 압축기로부터의 토출 가스를 급탕 용수로 냉각하는 고압측 열교환기, 전동 팽창 밸브, 외기와 열교환하는 증발기를 차례로 접속한 냉동 사이클 장치와, 상기 고압측 열교환기에서 가열한 급탕 용수를 저장 가능하게 한 저탕 탱크와, 저외기 온도 영역에 있어서 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하는 제어 장치를 구비한 것이다.

이와 같이 구성하면, 각 단 압축기의 고저 압력차가 현저히 작아지며, 토출 밸브나 베인 밸브의 파손의 우려가 확실히 없어지며, 압축기의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또, 압축기 하우징에 필요한 강도를 더 한층 작게 할 수 있고, 비용 경감을 도모할 수도 있다.

제3의 발명은, 인버터 구동식 단단 압축기, 이 인버터 구동식 단단 압축기로부터의 토출 가스를 급탕 용수로 냉각하는 고압측 열교환기, 전동 팽창 밸브, 외기와 열교환하는 증발기를 차례로 접속한 냉동 사이클 장치와, 상기 고압측 열교환기에서 가열한 급탕 용수를 저장 가능하게 한 저탕 탱크와, 저외기 온도 영역에 있어서 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하는 동시에, 압축기 능력을 거의 일정하게 하도록 상기 인버터식 단단 압축기의 회전수를 제어하는 제어 장치를 구비한 것이다.

이와 같이 구성하면, 급탕수 가열 능력의 저하를 억제하면서 상기 제1 발명과 마찬가지로 압축기의 내구성을 향상시키고, 압축기 하우징에 필요한 강도를 작게 할 수 있고, 비용 경감을 도모할 수 있다.

또, 제4의 발명은 저단측 압축기 및 고단측 압축기를 갖는 인버터 구동식 2단 압축기, 이 인버터 구동식 2단 압축기로부터의 토출 가스를 급탕 용수로 냉각하는 고압측 열교환기, 전동 팽창 밸브, 외기와 열교환하는 증발기를 차례로 접속한 냉동 사이클 장치와, 상기 고압측 열교환기에서 가열한 급탕 용수를 저장 가능하게 한 저탕 탱크와, 저외기 온도 영역에 있어서 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하는 동시에 압축기 능력을 거의 일정하게 하도록 상기 인버터 구동식 2단 압축기의 회전수를 제어하는 제어 장치를 구비한 것이다.

이와 같이 구성하면, 급탕용 가열 능력의 저하를 억제하면서 상기 제2 발명과 마찬가지로 압축기의 내구성을 향상시키고, 압축기 하우징에 필요한 강도를 작게 할 수 있고, 비용 경감을 도모할 수 있다.

또, 제5의 발명은 상기 제1 내지 제4 중 어느 한 발명에서, 상기 저외기 온도 영역을 0 ℃ 이하로 한 것이다.

이와 같이 구성하면 종래 특히 고저 압력차가 문제로 되고 있던 외기 온도 영역에서 유효한 제어를 행할 수 있다.

또, 제6의 발명은 상기 제2 또는 제4의 발명에 있어서, 상기 2단 압축기는 상기 저단측 압축기의 토출 가스를 도입한 밀폐 케이싱 내에, 상기 저단측 압축기, 고단측 압축기 및 구동용 전동기를 내장한 것이다.

이와 같이 구성하면, 압축기 하우징 내에 중간 압력이 작용하게 되고, 압축기의 실린더 내외 및 압축기 하우징의 내외의 압력차가 반감되고, 각 부에 작용하는 힘이 작아진다. 따라서, 더 한층 압축기의 내구성이 향상되고, 하우징의 강도도 더 한층 작은 것으로 할 수 있다.

또, 제7의 발명은 상기 제1 내지 제6의 발명에 관해, 상기 냉동 사이클의 장치는 냉매로서 이산화탄소를 충전하여 초임계 냉동 사이클에서 운전하도록 형성한 것이다.

이와 같이 구성하면, 저온 외기 온도 영역에서 냉동 사이클의 토출 가스 온도가 높아져 있으므로 상기와 같은 제어를 행해도 사용자가 필요로 하는 정도의 고온의 급탕수를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 회로도이며, 도2는 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 저외기 온도 영역에 있어서의 압력 제어 선도이며, 도3은 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 저외기 온도 영역에 있어서의 전동 팽창 밸브의 제어 선도이며, 도4는 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 저외기 온도 영역에 있어서의 압축기 회전수의 제어 선도이며, 도5는 본 발명의 실시 형태에 관한 급탕 장치의 저외기 온도 영역에 있어서의 압축기 능력의 제어 선도이다. 또, 도1에서 실선 화살표는 냉매의 흐름을 도시하고, 점선 화살표는 온도의 흐름을 도시한다.

도1에 도시한 바와 같이, 실시 형태 1에 관한 급탕 장치는 초임계 냉동 사이클 장치(1), 급탕 유니트(2) 및 제어 장치(3)를 구비한 것이다. 또, 이 실시 형태에서는, 제어 장치(3)는 초임계 냉동 사이클 장치(1) 내에 설치되어 있다. 또, 초임계 냉동 사이클 장치(1)와 급탕 유니트(2)는 연락수용 배관(5, 6)에 의해 접속되어 있다.

초임계 냉동 사이클 장치(1)는, 2단 압축기(11), 고압측 열교환기(12), 전동 팽창 밸브(13), 증발기(14), 어큐뮬레이터(15)를 차례로 접속한 폐회로(냉매 회로)를 구비하고 있다. 이 폐회로의 내부에는 초임계 냉동 사이클에서 운전되는 대체냉매로서 이산화탄소(CO₂)가 충전되어 있다. 냉동·공조용의 대표적인 자연 냉매로서는 하이드로카본(HC: 프로판이나 이소부탄 등), 암모니아, 공기 그리고 CO₂등을 들 수 있다. 그렇지만, 냉매 특성으로서 하이드로카본과 암모니아는 에너지 효율이 좋은 반면 가연성이나 독성의 문제가 있고, 공기는 초저온 영역 이외에서 에너지 효율이 처진다는 문제가 있다. 이에 반하여 이산화탄소는 가연성이나 독성이 없고 안전하다.

2단 압축기는 초임계 냉동 사이클 장치용으로 개발된 것으로, 밀폐 케이싱 내에 저단측 압축기(11a), 고단측 압축기(11b), 이들 압축기(11a 및 11b)를 구동하는 공용 전동기(11c)를 내장한 것이며, 저단측 압축기(11a)의 토출측과 고단측 압축기(11b)의 흡입측을 배관(11d)에 의해 연결하고 있다. 또, 밀폐 케이싱 내 공간은 중간 압력 가스, 다시 말하면 저단측 압축기의 토출 가스에 의해 채워져 있다. 또, 이와 같이 밀폐 케이싱 내를 중간 압력으로 한 이유는, 각 압축기의 각 부에 작용하는 힘 및 밀폐 케이싱의 내외 사이의 압력차를 적절한 범위 내로 유지하고, 큰 힘이 작용하는 것을 회피한 것이며, 이에 의해 고신뢰성, 저진동, 저소음, 고효율 압축기로 할 수 있다.

또, 이 2단 압축기(11)의 전동기는 인버터 구동식으로 되어 있고, 후술하는 제어 장치(3)에 의해 운전 주파수가 제어되고, 회전수가 제어되고 있다. 또, 고단측 압축기(11b)의 토출 배관에는 고단측 압축기(11b)에서 토출되는 토출 가스 온도를 검출하기 위한 토출 가스 온도 검출기(31)가 설치되어 있다.

고압측 열교환기(12)는 고단측 압축기(11b)에서 토출된 고압 냉매를 도입하는 냉매용 열교환 튜브(12a)와, 급탕 유니트(2) 내에 배치되어 있는 저탕 탱크(21)에서 송수되는 급탕수를 도입하는 수용 열교환 튜브(12b)로 이루어지며, 양자가 열교환 관계로 형성된 것이다. 따라서, 고단측 압축기(11b)로부터 토출된 고온 고압의 냉매 가스는 저탕 탱크(21)로부터 송수되는 급탕수에 의해 냉각되고, 이 급탕수는 고온 고압 냉매가 발생하는 열에 의해 가열된다.

전동 팽창 밸브(13)는 고압측 열교환기(12)에서 냉각된 고압 가스 냉매를 감압하는 것으로 펄스 모터에 의해 구동된다. 또, 후술하는 제어 장치(3)에 의해 개방도 제어되고 있다.

증발기(14)는 전동 팽창 밸브(13)에 의해 감압된 저압의 기액 혼합 냉매를 열원 매체로서의 외기와 열교환시키고, 이 냉매를 기화시키는 것이다. 또, 이 증발기(14)에는 외기 온도를 검출하기 위한 외기 온도 검출기(32)가 부착 설치되어 있다.

급탕 유니트(2)는 저탕 탱크(21), 온수 순환 펌프(22), 급탕 배관(23), 급수 배관(24)을 구비하여 구성되어 있다.

그리고, 저탕 탱크(21)의 상부 및 하부를 상기 수용 열교환 튜브(12b)에 대해 연결 수용 배관(5, 6)을 포함하는 온수 순환 회로(P)에 의해 접속되어 있다. 또, 저탕 탱크(21)에서는 중력의 차에 의해 상부가 될수록 온수 온도가 높아진다. 이 때문에, 저탕 탱크(21) 하부의 온도가 낮은 물을 수용 열교환 튜브(12b)로 송수하고, 수용 열교환 튜브(12b)에서 가열된 온도가 높은 물을 저탕 탱크(21)의 상부로 유도하도록 온수 순환 회로(P)가 형성되는 동시에, 이 온수 순환 회로(P) 안에 온수 순환 펌프(22)가 부착되어 있다. 또, 저탕 탱크(21) 내 상부의 온수 온도, 즉 가열 완료 온도는 저탕 탱크(21) 상부에 설치된 가열 완료 온도 검출기(33)에 의해 측정되고 있다.

급탕 배관(23)은 온수 수도꼭지, 욕조 등에 온수를 공급하기 위한 것이며, 저탕 탱크(21) 안의 높은 온도의 온수를 공급할 수 있도록 저탕 탱크(21)의 상부에 접속되어 있다. 또, 이 급탕 회로에는 개폐 밸브(25)가 부착되어 있다.

급수 배관(24)은 저탕 탱크(21) 내에 항상 수도물을 공급 가능하게 하는 것이며, 역지 밸브(26), 감압 밸브(27)를 거쳐 저탕 탱크(21)의 저부에 접속되어 있다.

제어 장치(3)는 0 ℃ ∼ -10 ℃의 저외기 온도 영역에서 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 전동 팽창 밸브(13)의 개방도를 제어하는 동시에, 압축기 능력을 거의 일정하게 하도록 인버터 구동식 2단 압축기(11)의 회전수를 제어하는 것이다.

또, 외기 온도 -10 ℃ 이하에서는 운전하는 기회도 적어지기 때문에 운전 허용 범위외로 하고 있다. 또, 0 ℃ 이상에서는 외기 온도의 상승에 따라 저압측 압력이 상승하므로, 이에 따라 고압측 압력이 너무 상승하지 않도록 외기 온도의 상승에 따라 전동 팽창 밸브(13)의 개방도를 크게 하는 동시에, 2단 압축기(11)의 회전수를 저하시키고 있다.

구체적으로는 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력, 저단측 토출 압력에 상당하는 중간 압력 및 저압측 압력은 도2에 있어서의 점선과 같이 저하하도록 제어된다. 또, 도2에 있어서의 실선은 종래의 히트 펌프식 급탕 장치의 경우를 도시하고 있다. 또, 종래의 것에서는 도2에 있어서의 실선과 같이 전동 팽창 밸브(13)의 개방도 및 2단 압축기(11)의 회전수를 제어함으로써, 고압측 압력을 외기 온도의 저하에 대응하여 상승시키도록 제어하고 있었다.

또, 이와 같은 압력을 얻기 위해 전동 팽창 밸브(13)의 개방도는 도3의 점선으로 도시하도록, 그 도면의 실선으로 도시된 종래의 경우보다 완만하게 교축 제어되고 있다. 또, 인버터 구동식 2단 압축기(11)의 회전수는 도4의 점선으로 도시한 바와 같이 그 도면의 실선으로 도시한 종래의 것보다 완만하게 증대하도록 제어되고 있다. 일반적으로, 외기 온도가 저하하면 흡입 압력이 저하하여 압축기 능력이 저하하지만, 이 실시 형태의 경우에는 도4의 점선으로 도시한 바와 같이, 저압측 압력의 저하에 의한 압축기 능력의 감소분을 보충하여 거의 일정하게 하도록 회전수의 증대가 행해진다. 이에 반하여, 종래의 것에서는 도5의 실선으로 도시한 바와 같이 외기 온도의 저하에 대응하여 압축기 능력을 증대하도록 제어하는 것이며, 도4의 실선과 같이 외기 온도의 저하에 대응하여 본 실시 형태의 경우 보다도 크게 압축기의 회전수를 증가시키고 있었다.

이상에서와 같이 제어되는 결과, 고압측 압력과 중간 압력의 차는 종래의 경우에는 도2의 △P1a로 도시된 바와 같이 외기 온도가 저하함에 따라 증대하고 있었지만, 본 실시 형태의 경우에는 도2의 △P1b로 도시된 바와 같이 외기 온도의 저하에 대하여 거의 변화하지 않는다. 또, 중간 압력과 저압측 압력의 차는 종래의 경우인 △P2a든 이 실시 형태의 경우인 △P2b든, 외기 온도의 변화에 대해 거의 변화하고 있지 않다. 이것은 중간 압력 및 저압측 압력이 종래 및 그 실시 형태 어느 경우도 외기 온도의 저하에 의해 저하되고 있기 때문이다.

이와 같이, 종래에는 외기 온도의 저하에 대해 고압측 압력과 중간 압력의 차 및 고압측 압력과 저압측 압력의 차가 외기 온도의 저하에 대응하여 커져 있었기 때문에 압축기의 각 부에 작용하는 힘이 커지고, 압축기의 내구성이 저하하고, 압축기의 압축 효율이 저하되는 원인이 되고 있었다.

이에 반해, 본 실시 형태에 의하면 이들의 압력차가 외기 온도의 저하에 대해 대부분 변화하지 않으므로, 압축기의 내구성이 향상되고, 또 압축기의 압축 효율의 저하도 회피할 수 있다.

또 본 발명의 사상은, 상기한 바와 같은 초임계 냉동 사이클 장치 응용 급탕 장치에 한정되지 않고, 통상의 냉동 사이클 장치 응용 급탕 장치에 적용할 수 있음을 물론이다. 다만, 초임계 냉동 사이클 장치 응용 급탕 장치에서는 통상의 냉동 사이클 장치 응용 급탕 장치의 경우에 비해, 고압측 압력이 극히 커지며, 고압측 압력과 저압측 압력의 차 및 고압측 압력과 중간 압력의 차가 커지기 때문에, 이 압력차에 기인하는 압축기 내구성의 문제가 발생하기 쉽다. 따라서, 본 발명은 종래의 통상적인 냉동 사이클 장치 응용 급탕 장치에 적용한 경우보다도 본 실시 형태와 같은 초임계 냉동 사이클 장치 응용 급탕 장치에 적용한 경우 쪽이 보다 현저한 효과를 발휘할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서는 압축기는 2단 압축기로 되어 있지만, 이 압축기를 단단 압축기로 한 경우에도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다. 다만, 단단 압축기로 하는 것 보다도 2단 압축기로 하는 쪽이 각 단의 고저 압력차가 작아지기 때문에, 더 한층 압축기의 내구성 향상 및 압축 효과의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이 구성되어 있으므로, 다음과 같은 효과를 발휘한다.

본 발명의 제1 및 제3의 발명에 따르면, 압축기를 단단 압축기로 하고, 저외기 온도 영역에서 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하는 제어 장치를 구비하고 있으므로, 압축기의 고저 압력 차가 작아지며, 토출 밸브나 베인 밸브의 파손의 우려가 없어지며, 압축기의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또, 압축기 하우징에 필요한 강도를 작게 할 수 있고, 비용 경감을 도모할 수 있다.

또, 본 발명의 제2 및 제4의 발명에 따르면, 압축기를 저단측 압축기 및 고단측 압축을 갖는 인버터 구동식 2단 압축기로 하고, 저외기 온도 영역에서 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하기 때문에, 압축기로서 단단 압축기를 이용한 상기 제1 및 제3의 발명의 경우에 비해 각 단 압축기의 고저 압력차가 현저하게 작아지며, 토출 밸브나 베인 밸브의 파손의 우려가 확실하게 없어지며, 압축기의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또 압축기 하우징에 필요한 강도를 더 한층 작게 할 수 있고, 비용 경감을 도모할 수도 있다.

또, 본 발명의 제3 및 제4의 발명에 따르면, 외기 온도의 저하에 대응하여 압축기 능력을 거의 일정하게 하도록 상기 인버터 구동식 2단 압축기의 회전수를 제어하는 것이므로, 외기 온도의 저하의 경우에, 급탕수 가열 능력의 저하를 억제하면서, 압축기의 고저 압력차의 증대를 방지하고, 압축기의 내구성을 향상시킬 수 있고, 또 압축기 하우징에 필요한 강도를 작게 할 수 있고, 주위를 끌어서 비용 경감을 도모할 수 있다.

또, 본 발명의 제5의 발명에 따르면, 제1 내지 제4의 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 저외기 온도 영역을 0 ℃ 이하로 한 것이므로, 종래 특히 고저 압력차가 문제로 되어왔던 외기 온도 영역에서 유효한 제어를 행할 수 있다.

또, 본 발명의 제6 발명에 따르면, 상기 제1 내지 제4의 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 2단 압축기는, 상기 저단측 압축기의 토출 가스를 도입한 밀폐 케이싱 내에, 상기 저단측 압축기, 고단측 압축기 및 구동용 전동기를 내장한 것이므로, 압축기 하우징 내에 중간 압력이 작용하게 되고, 압축기의 실린더 내외 및 압축기 하우징의 내외 압력차가 반감되고, 각 부에 작용하는 힘이 작아진다. 따라서, 더 한층 압축기의 내구성이 향상되고, 하우징의 강도도 더 한층 작은 것으로 할 수 있다.

또, 본 발명의 제7의 발명에 따르면, 상기 제1 내지 제6의 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 냉동 사이클 장치는 냉매로서 이산화탄소를 충전하여 초임계 냉동 사이클에서 운전하도록 형성된 것이므로 저온 외기 온도 영역에서 상기한 바와 같은 제어를 행해도 고온의 급탕수를 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. 인버터 구동식 단단 압축기, 이 인버터 구동식 단단 압축기로부터의 토출 가스를 급탕 용수로 냉각하는 고압측 열교환기, 전동 팽창 밸브, 외기와 열교환하는 증발기를 차례로 접속한 냉동 사이클 장치와, 상기 고압측 열교환기에서 가열한 급탕 용수를 저장 가능하게 한 저탕 탱크와, 저외기 온도 영역에 있어서 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕 장치.
2. 저단측 압축기 및 고단측 압축기를 갖는 인버터 구동식 2단 압축기, 이 인버터 구동식 2단 압축기로부터의 토출 가스를 급탕 용수로 냉각하는 고압측 열교환기, 전동 팽창 밸브, 외기와 열교환하는 증발기를 차례로 접속한 냉동 사이클 장치와, 상기 고압측 열교환기에서 가열한 급탕 용수를 저장 가능하게 한 저탕 탱크와, 저외기 온도 영역에 있어서, 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕 장치.
3. 인버터 구동식 단단 압축기, 이 인버터 구동식 단단 압축기로부터의 토출 가스를 급탕 용수로 냉각하는 고압측 열교환기, 전동 팽창 밸브, 외기와 열교환하는 증발기를 차례로 접속한 냉동 사이클 장치와, 상기 고압측 열교환기에서 가열한 급탕 용수를 저장 가능하게 한 저탕 탱크와, 저외기 온도 영역에 있어서 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하는 동시에, 압축기 능력을 거의 일정하게 하도록 상기 인버터식 단단 압축기의 회전수를 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕 장치.
4. 저단측 압축기 및 고단측 압축기를 갖는 인버터 구동식 2단 압축기, 이 인버터 구동식 2단 압축기로부터의 토출 가스를 급탕 용수로 냉각하는 고압측 가열 교환기, 전동 팽창 밸브, 외기와 열교환하는 증발기를 차례로 접속한 냉동 사이클 장치와, 상기 고압측 열교환기에서 가열한 급탕 용수를 저장 가능하게 한 저탕 탱크와, 저외기 온도 영역에 있어서, 외기 온도의 저하에 대응하여 고압측 압력을 저하시키도록 상기 전동 팽창 밸브의 개방도를 제어하는 동시에, 압축기 능력을 거의 일정하게 하도록 상기 인버터 구동식 2단 압축기의 회전수를 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저외기 온도 영역은 0 ℃ 이하인 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕 장치.
6. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 저단측 압축기의 토출 가스를 도입한 밀폐 케이싱 내에, 상기 저단측 압축기, 고단측 압축기 및 구동용 전동기를 내장한 것을특징으로 하는 히트 펌프식 급탕 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉동 사이클 장치는 냉매로서 이산화탄소를 충전하여 초임계 냉동 사이클에서 운전하도록 형성된 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕 장치.