KR20130082061A - 난방장치 - Google Patents

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KR20130082061A
KR20130082061A KR1020120130649A KR20120130649A KR20130082061A KR 20130082061 A KR20130082061 A KR 20130082061A KR 1020120130649 A KR1020120130649 A KR 1020120130649A KR 20120130649 A KR20120130649 A KR 20120130649A KR 20130082061 A KR20130082061 A KR 20130082061A
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스토무 소부에
다쓰키 와타라이
가쓰야 오시마
야스히라 하야시
아키라 스즈키
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린나이가부시기가이샤
가부시키가이샤 덴소
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Abstract

(과제)
본 발명은, 대기로부터 흡열하는 히트펌프를 열원으로서 이용하는 난방장치에 있어서, 히트펌프의 운전 정지나 가열능력의 절환의 횟수를 억제하는 것이 가능한 기술을 제공한다.
(해결수단)
본 명세서가 개시하는 난방장치는, 대기로부터 흡열하여 열매를 가열하는 히트펌프와, 열매를 저장하는 탱크와, 히트펌프와 탱크의 사이에서 열매를 순환시키는 축열순환로와, 열매로부터 방열하여 난방을 하는 난방단말과, 난방단말과 탱크의 사이에서 열매를 순환시키는 방열순환로와, 탱크에 저장되는 열매의 온도를 검출하는 탱크 써미스터를 구비하고 있다. 이 난방장치에서는, 히트펌프의 가열능력이 단계적으로 절환될 수 있다. 이 난방장치에서는, 히트펌프를 구동하면서 난방단말에 의하여 난방을 할 때에 탱크 써미스터가 검출하는 온도에 의거하여 히트펌프의 가열능력을 절환한다.

Description

난방장치{HEATING DEVICE}
본 발명은 난방장치(暖房裝置)에 관한 것이다. 특히 대기로부터 흡열(吸熱)하는 히트펌프(heat pump)를 열원(熱源)으로서 이용하는 난방장치에 관한 것이다.
특허문헌1에 대기로부터 흡열하는 히트펌프를 열원으로서 이용하는 난방장치가 개시되어 있다. 이 난방장치는, 열매(熱媒)를 저장하는 탱크(tank)와, 열매를 가열하는 히트펌프와, 열매를 방열(放熱)시켜서 난방을 하는 난방단말(暖房端末)를 구비하고 있다. 탱크와 히트펌프의 사이는 열매를 순환시키는 축열용(蓄熱用)의 순환경로에 의하여 접속되어 있고, 탱크와 난방단말의 사이는 열매를 순환시키는 난방용의 순환경로에 의하여 접속되어 있다.
일본국 공개특허 특개2003-240341호 공보
히트펌프를 구동하면서 난방단말에 있어서의 난방을 하는 경우에 탱크에서의 방열로스(放熱loss)를 방지하는 관점으로부터는, 난방단말에서의 방열량과 히트펌프에서의 가열량을 균형을 이루게 하는 것이 바람직하다. 냉매로서 이산화탄소를 사용하는 히트펌프에서는, 가열능력을 연속적으로 변화시킬 수 없어 가열능력은 단계적으로 절환된다. 그러나 난방단말에 있어서의 방열량은 난방의 상황에 따라 연속적으로 변동된다. 이 때문에 난방단말에 있어서의 방열량에 따라 히트펌프를 제어하려고 하면, 히트펌프의 운전 정지나 가열능력의 절환을 빈번하게 할 필요가 발생한다. 히트펌프의 운전 정지나 가열능력의 절환을 빈번하게 하면, 히트펌프를 구성하는 부품의 열화(劣化)를 빠르게 하여 버린다.
본 명세서는 상기의 과제를 해결하는 기술을 제공한다. 본 명세서에서는, 대기로부터 흡열하는 히트펌프를 열원으로서 이용하는 난방장치에 있어서, 히트펌프의 운전 정지나 가열능력의 절환의 횟수를 억제하는 것이 가능한 기술을 제공한다.
본 명세서가 개시하는 난방장치는, 대기로부터 흡열(吸熱)하여 열매(熱媒)를 가열하는 히트펌프(heat pump)와, 열매를 저장하는 탱크(tank)와, 히트펌프와 탱크의 사이에서 열매를 순환시키는 축열순환로(蓄熱循環路)와, 열매로부터 방열(放熱)하여 난방을 하는 난방단말(暖房端末)과, 난방단말과 탱크의 사이에서 열매를 순환시키는 방열순환로(放熱循環路)와, 탱크에 저장된 열매의 온도를 검출하는 탱크 써미스터(tank thermistor)를 구비하고 있다. 이 난방장치에서는, 히트펌프의 가열능력이 단계적으로 절환 가능하다. 이 난방장치에서는, 히트펌프를 구동하면서 난방단말에 의하여 난방을 할 때에, 탱크 써미스터가 검출하는 온도에 의거하여 히트펌프의 가열능력을 절환한다.
상기의 난방장치에서는, 히트펌프를 구동하면서 난방단말에 의하여 난방을 할 때에, 탱크 써미스터의 검출온도에 의거하여 히트펌프의 가열능력을 절환한다. 상기한 바와 같이 난방단말과 히트펌프의 사이에 탱크가 삽입되는 난방장치에서는, 탱크가 난방단말에 있어서의 방열량의 변동을 완충하는 역할을 하기 때문에, 난방단말에 있어서의 방열량의 변동에 대하여 히트펌프의 가열능력을 바로 추종시켜서 절환할 필요가 없다. 이 때문에 탱크 써미스터의 검출온도에 의거하여 탱크의 축열상태에 따라 히트펌프의 가열능력을 절환하는 구성으로 함으로써 히트펌프의 운전 정지나 가열능력의 절환을 빈번하게 하지 않아, 난방단말에 있어서의 방열량과 히트펌프에 있어서의 가열량을 장기적으로 균형을 맞출 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써 히트펌프의 운전 정지나 가열능력의 절환의 횟수를 억제할 수 있다.
상기의 난방장치에서는, 탱크 써미스터가 검출하는 온도로부터 탱크의 축열량(蓄熱量)을 산출하고, 히트펌프를 구동하면서 난방단말에 의하여 난방을 할 때에, 탱크의 축열량에 따라 히트펌프의 가열능력을 절환하는 것이 바람직하다.
상기의 난방장치에 의하면, 탱크의 축열량이 감소되어 온수 부족 상태가 되는 경우에는 히트펌프의 가열능력을 증강시키고, 탱크의 축열량이 증가되어 축열 최대 상태가 되는 경우에는 히트펌프의 가열능력을 감소시킴으로써 탱크가 온수 부족 상태나 축열 최대 상태가 되는 것을 억제할 수 있다. 난방단말에 있어서의 방열량의 변동을 완충하는 역할을 항상 탱크가 담당하게 할 수 있다.
도1은, 제1실시예의 급탕난방 시스템(10)(제2실시예의 급탕난방 시스템(100))의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도2는, 히트펌프유닛(20)을 운전하면서 난방을 할 때의 열매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도3은, 난방단말(90)이 요구하는 열매의 온도에 대하여 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)에 보내지는 열매의 온도가 높은 경우의 열매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도4는, 난방단말(90)이 요구하는 열매의 온도에 대하여 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)에 보내지는 열매의 온도가 낮은 경우의 열매의 흐름을 나타내는 도면이다.
본 발명의 1실시형태에서는, 난방용의 열매(熱媒)에 물 또는 부동액(不凍液)을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 1실시형태에서는, 히트펌프(heat pump)에서 사용하는 냉매에 이산화탄소를 사용하는 것이 바람직하다.
(실시예)
(제1실시예)
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.
히트펌프유닛(20)은, 대기로부터 흡열(吸熱)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 증발기에 송풍(送風)하는 팬이나 그것을 구동하는 모터 등도 설치되어 있다. 냉매순환경로 내에는 냉매인 이산화탄소가 충전(充塡)되어 있다. 히트펌프유닛(20)의 상세에 대해서는, 공지의 것과 같으므로 여기에서는 설명을 생략한다. 히트펌프유닛(20)은 가열능력을 단계적으로 절환할 수 있다. 본 실시예에서는, 히트펌프유닛(20)은 가열능력을 약한 순서로 「소」, 「중」 및 「대」의 3단계로 절환할 수 있다. 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 부동액(不凍液)이다. 본 실시예의 탱크(30)는, 일례이지만 30리터의 용량을 구비하고 있다. 탱크(30)에는, 상부탱크 써미스터(上部tank thermistor)(42a), 중부탱크 써미스터(中部tank thermistor)(42b), 하부탱크 써미스터(下部tank thermistor)(42c)가 설치되어 있다. 상부탱크 써미스터(42a)는 탱크(30)의 상부(예를 들면 탱크(30)의 정상부로부터 10리터의 위치)에 설치되어 있고, 중부탱크 써미스터(42b)는 탱크(30)의 중간부(예를 들면 탱크(30)의 정상부로부터 15리터의 위치)에 설치되어 있고, 하부탱크 써미스터(42c)는 탱크(30)의 하부(예를 들면 탱크(30)의 정상부로부터 20리터의 위치)에 설치되어 있다. 상부탱크 써미스터(42a), 중부탱크 써미스터(42b), 하부탱크 써미스터(42c)는 탱크유닛(28)의 컨트롤러(controller)(54)에 접속되어 있다. 또 탱크(30) 내의 열매의 온도를 검출하는 써미스터는, 상기한 3개에 한정되는 것이 아니라 2개 설치되어 있어도 좋고 4개 이상 설치되고 있어도 좋다.
탱크(30)는, 축열용 왕로(蓄熱用 往路)(34)와 축열용 귀로(蓄熱用 歸路)(32)를 통하여 히트펌프유닛(20)에 접속되어 있다. 축열용 왕로(34)는, 탱크(30)로부터 히트펌프유닛(20)으로 열매를 보내는 관로이며, 탱크(30)의 바닥부에 접속되어 있다. 축열용 귀로(32)는, 히트펌프유닛(20)으로부터 탱크(30)로 열매를 되돌리는 관로이며, 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 파악하고, 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(56)와 난방용 귀로(60)를 통하여 탱크(30)에 접속되어 있다. 난방용 왕로(56)는, 탱크(30)로부터 난방단말(90)로 열매를 보내는 관로이며, 탱크(30)의 정상부에 접속되어 있다. 난방용 귀로(60)는, 난방단말(90)로부터 탱크(30)로 열매를 되돌리는 관로이며, 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.
난방용 귀로(60)에는, 수동밸브(52)를 구비하는 배수관(排水管)(50)이 접속되어 있다. 또한 난방용 귀로(60)에는, 팽창탱크(膨脹tank)(70)가 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 열매를 순환시키는 회로가 밀폐회로로 되어 있기 때문에, 열매의 열팽창을 흡수하기 위하여 팽창탱크(70)가 준비되어 있다. 또 팽창탱크(70)를 접속하는 위치는, 난방용 귀로(60)에 한정되지 않고 예를 들면 난방용 왕로(56)나 다른 경로에 접속하여도 좋다.
난방용 왕로(56)는, 급탕난방유닛(80)를 경유하여 난방단말(90)에 접속되어 있다. 급탕난방유닛(80)은, 연소식의 열원기(熱源機)이며, 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. 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. 이 구성에 의하면, 난방용 왕로(56)를 통하여 난방단말(90)에 보내지는 열매의 온도가 지나치게 낮을 때에는, 버너(86)에 의하여 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매를 가열함으로써 난방단말(90)에 보내지는 열매의 온도를 상승시킬 수 있다.
난방용 왕로(56)와 난방용 귀로(60)의 사이는, 바이패스 경로(byapss 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 혼합밸브(66)가 설치되어 있어, 난방용 귀로(60)로부터 바이패스 경로(64)를 통하여 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 유량과, 난방용 귀로(60)로부터 탱크(30)를 통하여 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 유량 비율을 조정할 수 있도록 되어 있다. 혼합밸브(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.
난방용 왕로(56)에는, 제1난방왕로 써미스터(48), 제2난방왕로 써미스터(58)가 설치되어 있다. 제1난방왕로 써미스터(48)는, 바이패스 경로(64)가 난방용 왕로(56)에 합류하는 합류점보다 상류측에 설치되어 있어, 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)에 보내지는 열매의 온도를 검출한다. 제2난방왕로 써미스터(58)는, 바이패스 경로(64)가 난방용 왕로(56)에 합류하는 합류점보다 하류측에 설치되어 있어, 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)에 보내지는 열매와 바이패스 경로(64)로부터 난방용 왕로(56)에 보내지는 열매가 혼합된 후의 온도를 검출한다. 난방용 귀로(60)에는, 난방귀로 써미스터(62)가 설치되어 있다. 난방귀로 써미스터(62)는 난방용 귀로를 흐르는 열매의 온도를 검출한다. 제1난방왕로 써미스터(48), 제2난방왕로 써미스터(58) 및 난방귀로 써미스터(62)는 탱크유닛(28)의 컨트롤러(54)에 접속되어 있다. 컨트롤러(54)는, 제1난방왕로 써미스터(48), 제2난방왕로 써미스터(58) 및 난방귀로 써미스터(62)의 검출온도에 의거하여 혼합밸브(66)의 동작을 제어함으로써 난방단말(90)에 보내지는 열매의 온도를 원하는 온도로 조정할 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)에 보내진 저온의 열매는, 히트펌프유닛(20)에서 가열된 후에 축열용 귀로(32)를 통하여 탱크(30)의 상부로 되돌려진다.
도3은, 난방단말(90)이 요구하는 열매의 온도에 대하여 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 온도가 높은 경우의 열매의 흐름을 나타내고 있다. 이 경우에는, 혼합밸브(66)를 제어하여 난방용 귀로(60)로부터 바이패스 경로(64)를 통하여 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 유량을 증가시켜서, 난방용 귀로(60)로부터 탱크(30)를 통하여 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 유량을 감소시킨다. 이에 따라 난방용 왕로(56)로부터 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도를, 난방단말(90)이 요구하는 열매의 온도로 조정할 수 있다. 난방단말(90)이 요구하는 열매의 온도가 저하되었을 경우이더라도 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 변화시키지 않고 난방단말(90)에 있어서의 요구의 변화에 신속하게 대응할 수 있다.
도4는, 난방단말(90)이 요구하는 열매의 온도에 대하여 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 온도가 낮은 경우의 열매의 흐름을 나타내고 있다. 이 경우에는, 버너(86)에 의하여 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매를 가열한다. 버너(86)에 있어서의 가열량을 조정함으로써 난방용 왕로(56)로부터 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도를, 난방단말(90)이 요구하는 열매의 온도로 신속하게 조정할 수 있다. 난방단말(90)이 요구하는 열매의 온도가 상승하였을 경우이더라도 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 변화시키지 않고 난방단말(90)에 있어서의 요구의 변화에 신속하게 대응할 수 있다.
본 실시예의 급탕난방 시스템(10)에서는, 히트펌프유닛(20)을 운전하면서 난방을 하고 있는 사이에, 탱크(30)의 축열량에 의거하여 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 절환한다. 본 실시예에서는, 탱크(30)의 축열량을 이하에 의하여 산출한다.
탱크(30)의 축열량 = ((상부탱크 써미스터(42a), 중부탱크 써미스터(42b), 하부탱크 써미스터(42c) 및 축열귀로 써미스터(46)의 평균검출온도) - 축열왕로 써미스터(44)의 검출온도) X 탱크(30)의 용량
또 탱크(30)의 축열량은, 축열귀로 써미스터(46)의 검출온도를 사용하지 않고 이하에 의하여 산출하더라도 좋다.
탱크(30)의 축열량 = ((상부탱크 써미스터(42a), 중부탱크 써미스터(42b) 및 하부탱크 써미스터(42c)의 평균검출온도) - 축열왕로 써미스터(44)의 검출온도) X 탱크(30)의 용량
본 실시예의 급탕난방 시스템(10)에서는, 탱크(30)의 축열량에 의거하여 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 아래와 같이 절환한다.
히트펌프유닛(20)의 가열능력이 「소」 또는 「중」일 때에 탱크(30)의 축열량이 제1소정값(예를 들면 150kcal) 이하가 되면, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「대」로 절환한다. 그 후에 히트펌프유닛(20)의 가열능력이 「대」일 때에 탱크(30)의 축열량이 제2소정값(예를 들면 225kcal)을 넘으면, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「중」으로 절환한다.
또한 히트펌프유닛(20)의 가열능력이 「중」 또는 「대」일 때에 탱크(30)의 축열량이 제3소정값(예를 들면 450kcal)을 넘으면, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「소」로 절환한다. 그 후에 히트펌프유닛(20)의 가열능력이 「소」일 때에 탱크(30)의 축열량이 제4소정값(예를 들면 300kcal) 이하가 되면, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「중」으로 절환한다.
이상과 같이 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 절환함으로써 본 실시예의 급탕난방 시스템(10)은 아래와 같이 동작한다. 히트펌프유닛(20)을 운전하면서 난방단말(90)에서의 난방을 하는 경우에, 보통은 히트펌프유닛(20)의 가열능력은 「중」으로 설정되어 있다. 난방단말(90)에 있어서의 방열량에 비하여 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량이 작은 경우에는, 시간이 경과함에 따라 탱크(30)의 축열량이 감소하여 간다. 따라서 탱크(30)의 축열량이 제1소정값 이하가 되었을 때에 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「대」로 절환함으로써 탱크(30)에 공급되는 열량을 증대시켜서, 탱크(30)가 온수 부족 상태가 되는 것이 억제되고 있다. 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「대」로 절환함으로써 난방단말(90)에 있어서의 방열량에 비하여 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량이 커지게 되면, 시간이 경과함에 따라 탱크(30)의 축열량이 증가하여 간다. 그리고 탱크(30)의 축열량이 제2소정값을 넘으면, 히트펌프유닛(20)의 가열능력은 「중」으로 되돌려진다.
상기와는 달리 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「중」으로 하여 난방단말(90)에서의 난방을 하고 있을 때에, 난방단말(90)에 있어서의 방열량에 비하여 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량이 큰 경우에는, 시간이 경과함에 따라 탱크(30)의 축열량이 증대되어 간다. 따라서 탱크(30)의 축열량이 제3소정값을 넘었을 때에 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「소」로 절환함으로써 탱크(30)에 공급되는 열량을 감소시켜서, 탱크(30)가 축열 최대 상태가 되는 것이 억제되고 있다. 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「소」로 절환함으로써 난방단말(90)에 있어서의 방열량에 비하여 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량이 작아지면, 시간이 경과함에 따라 탱크(30)의 축열량이 감소되어 간다. 그리고 탱크(30)의 축열량이 제4소정값 이하가 되면, 히트펌프유닛(20)의 가열능력은 「중」으로 되돌려진다.
이상과 같이 본 실시예에서는, 난방단말(90)과 히트펌프유닛(20)의 사이에 탱크(30)를 삽입시켜서, 탱크(30)의 축열량에 따라 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 절환하고 있다. 탱크(30)가 난방단말(90)에 있어서의 방열량의 변동을 완충하는 역할을 하고 있기 때문에, 난방단말(90)에 있어서의 방열량의 변동에 대하여 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 바로 추종시켜서 절환할 필요가 없다. 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 단계적으로밖에 절환할 수 없는 경우이더라도 난방단말(90)에 있어서의 방열량과 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량을 장기적으로 균형을 맞출 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써 히트펌프유닛(20)이 불필요하게 운전 정지되거나 가열능력의 절환을 반복하는 사태를 방지할 수 있다.
(제2실시예)
본 실시예의 급탕난방 시스템(100)은, 도1에 나타내는 제1실시예의 급탕난방 시스템(10)과 동일한 구성을 구비하고 있지만, 히트펌프유닛(20)의 가열능력의 절환방법이 제1실시예의 급탕난방 시스템(10)과는 다르다. 본 실시예의 급탕난방 시스템(100)에서는, 상부탱크 써미스터(42a), 중부탱크 써미스터(42b) 및 하부탱크 써미스터(42c)의 검출온도에 따라 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 아래와 같이 절환한다.
히트펌프유닛(20)의 가열능력이 「소」 또는 「중」일 때에 상부탱크 써미스터(42a)의 검출온도가 제1소정값(예를 들면 70도) 이하가 되었을 경우 혹은 중부탱크 써미스터(42b)의 검출온도가 제2소정값(예를 들면 30도) 이하가 되었을 경우에, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「대」로 절환한다. 그 후에 히트펌프유닛(20)의 가열능력이 「대」일 때에 상부탱크 써미스터(42a)의 검출온도가 제3소정값(예를 들면 75도)을 넘고 또한 중부탱크 써미스터(42b)의 검출온도가 제4소정값(예를 들면 40도)을 넘으면, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「중」으로 절환한다.
또한 히트펌프유닛(20)의 가열능력이 「중」 또는 「대」일 때에 중부탱크 써미스터(42b)의 검출온도가 제5소정값(예를 들면 75도)을 넘고 또한 하부탱크 써미스터(42c)의 검출온도가 제6소정값(예를 들면 40도)을 넘었을 경우에, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「소」로 절환한다. 그 후에 히트펌프유닛(20)의 가열능력이 「소」일 때에 중부탱크 써미스터(42b)의 검출온도가 제7소정값(예를 들면 70도) 이하가 되었을 경우 혹은 하부탱크 써미스터(42c)의 검출온도가 제8소정값(예를 들면 30도) 이하가 된 경우에, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「중」으로 절환한다.
이상과 같이 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 절환함으로써 급탕난방 시스템(10)은 아래와 같이 동작한다. 난방단말(90)에 있어서의 방열량에 비하여 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량이 작은 경우에는, 시간이 경과함에 따라 탱크(30)의 축열량이 감소되어 간다. 따라서 상부탱크 써미스터(42a)의 검출온도가 제1소정값 이하가 되었을 경우 혹은 중부탱크 써미스터(42b)의 검출온도가 제2소정값 이하가 된 경우에, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「대」로 절환함으로써 탱크(30)가 온수 부족 상태가 되는 것이 억제되고 있다. 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「대」로 절환함으로써 난방단말(90)에 있어서의 방열량에 비하여 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량이 커지게 되면, 시간이 경과함에 따라 탱크(30)의 축열량이 증가하여 간다. 그리고 상부탱크 써미스터(42a)의 검출온도가 제3소정값을 넘고 또한 중부탱크 써미스터(42b)의 검출온도가 제4소정값을 넘으면, 히트펌프유닛(20)의 가열능력은 「중」으로 약하게 할 수 있다.
상기와는 달리 난방단말(90)에 있어서의 방열량에 비하여 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량이 큰 경우에는, 시간이 경과함에 따라 탱크(30)의 축열량이 증대되어 간다. 따라서 중부탱크 써미스터(42b)의 검출온도가 제5소정값을 넘고 또한 하부탱크 써미스터(42c)의 검출온도가 제6소정값을 넘은 경우에, 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「소」로 절환함으로써 탱크(30)가 축열 최대 상태가 되는 것이 억제되고 있다. 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 「소」로 절환함으로써 난방단말(90)에 있어서의 방열량에 비하여 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량이 작아지면, 시간이 경과함에 따라 탱크(30)의 축열량이 감소되어 간다. 그리고 중부탱크 써미스터(42b)의 검출온도가 제7소정값 이하가 되거나 혹은 하부탱크 써미스터(42c)의 검출온도가 제8소정값 이하가 되면, 히트펌프유닛(20)의 가열능력은 「중」으로 강화될 수 있다.
이상과 같이 본 실시예에서는, 난방단말(90)과 히트펌프유닛(20)의 사이에 탱크(30)를 삽입시켜서, 탱크(30)에 설치된 상부탱크 써미스터(42a), 중부탱크 써미스터(42b), 하부탱크 써미스터(42c)의 검출온도에 따라 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 절환하고 있다. 탱크(30)가 난방단말(90)에 있어서의 방열량의 변동을 완충하는 역할을 하기 때문에, 난방단말(90)에 있어서의 방열량의 변동에 대하여 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 바로 추종시켜서 절환할 필요가 없다. 히트펌프유닛(20)의 가열능력을 단계적으로밖에 절환할 수 없는 경우이더라도 난방단말(90)에 있어서의 방열량과 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량을 장기적으로 균형을 맞출 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써 히트펌프유닛(20)이 불필요하게 운전 정지되거나 가열능력의 절환을 반복하는 사태를 방지할 수 있다.
이상, 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 청구항 기재의 조합에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수의 목적을 동시에 달성할 수 있는 것으로서, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체에 의하여 기술적 유용성을 가지는 것이다.
10 : 급탕난방 시스템
20 : 히트펌프유닛
22 : 순환펌프
24 : 수동밸브
28 : 탱크유닛
30 : 탱크
32 : 축열용 귀로
34 : 축열용 왕로
42a : 상부탱크 써미스터
42b : 중부탱크 써미스터
42c : 하부탱크 써미스터
44 : 축열왕로 써미스터
46 : 축열귀로 써미스터
48 : 제1난방왕로 써미스터
50 : 배수관
52 : 수동밸브
54 : 컨트롤러
56 : 난방용 왕로
58 : 제2난방왕로 써미스터
60 : 난방용 귀로
62 : 난방귀로 써미스터
64 : 바이패스 경로
66 : 혼합밸브
70 : 팽창탱크
80 : 급탕난방유닛
82 : 급탕관로
84 : 버너
86 : 버너
87 : 순환펌프
88 : 컨트롤러
90 : 난방단말
100 : 급탕난방 시스템

Claims (2)

  1. 대기로부터 흡열(吸熱)하여 열매(熱媒)를 가열하는 히트펌프(heat pump)와,
    열매를 저장하는 탱크(tank)와,
    히트펌프와 탱크의 사이에서 열매를 순환시키는 축열순환로(蓄熱循環路)와,
    열매로부터 방열(放熱)하여 난방을 하는 난방단말(暖房端末)과,
    난방단말과 탱크의 사이에서 열매를 순환시키는 방열순환로(放熱循環路)와,
    탱크에 저장된 열매의 온도를 검출하는 탱크 써미스터(tank thermistor)를
    구비하고 있고,
    히트펌프의 가열능력이 단계적으로 절환 가능하고,
    히트펌프를 구동하면서 난방단말에 의하여 난방을 할 때에, 탱크 써미스터가 검출하는 온도에 의거하여 히트펌프의 가열능력을 절환하는 것을 특징으로 하는 난방장치.
  2. 제1항에 있어서,
    탱크 써미스터가 검출하는 온도로부터 탱크의 축열량(蓄熱量)을 산출하고,
    히트펌프를 구동하면서 난방단말에 의하여 난방을 할 때에, 탱크의 축열량에 따라 히트펌프의 가열능력을 절환하는 것을 특징으로 하는 난방장치.
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