KR20130130660A

KR20130130660A - 저탕식 급탕 시스템

Info

Publication number: KR20130130660A
Application number: KR1020130057910A
Authority: KR
Inventors: 히사노부 도코로
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2013-12-02
Also published as: JP2013242115A; JP6017837B2; KR101471291B1

Abstract

(과제) 히트펌프와 보조열원기를 모두 작동시켜 급탕을 행하는 경우에 히트펌프의 효율을 높일 수 있는 저탕식 급탕 시스템을 제공한다.
(해결수단) 급탕기(87)의 작동을 수반하는 제 2 급탕운전이 실행되고 있을 때에, 히트펌프유닛(50)에 의해 저탕탱크(11) 내의 물을 제 1 비등온도까지 가열하는 제 1 저탕제어부(121)에 의한 제 1 비등운전의 실행을 금지하여, 히트펌프유닛(50)에 의해 저탕탱크의 하부의 물을 제 1 비등온도보다도 낮은 제 2 비등온도까지 가열하여 저탕탱크(11)의 상부에 되돌리는 제 2 비등운전을 실행하는 제 2 저탕제어부(122)를 구비한다.

Description

저탕식 급탕 시스템{STORAGE TYPE HOT WATER SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 저탕탱크 내의 탕수를 히트펌프에 의해 가열하는 저탕장치와 보조열원기를 구비한 저탕식 급탕 시스템에 관한 것이다.

종래부터 저탕탱크 내의 탕수를 히트펌프에 의해 가열하는 저탕장치의 저탕탱크의 하류측에 순간가열식 급탕기(보조열원기)를 접속하고, 급탕시에 저탕탱크 내의 탕온이 저하되었을 때에 순간가열식 급탕기를 작동시켜 저탕탱크로부터의 목욕물의 온도를 상승시키는 저탕식 급탕 시스템이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에 기재된 저탕식 급탕 시스템에 있어서는, 저탕탱크 내의 물을 70∼90℃ 정도의 고온으로 가열하여 저탕하고 있다. 그리고, 저탕탱크 내의 탕량(湯量)이 소정량 이하가 되었을 때(이른바 목욕물 소진 상태)에, 급탕용 동일 열량을 얻기 위해서 필요한 급탕기의 일차 에너지량과 히트펌프의 일차 에너지량을 비교하고, 급탕기를 작동시킬 때의 일차 에너지량보다도 히트펌프를 작동시킬 때의 일차 에너지량 쪽이 많아지는 경우에는 히트펌프의 운전을 금지하도록 하고 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2009-275958호 공보

상기 특허문헌 1에 기재된 저탕식 급탕 시스템에 있어서는, 저탕탱크가 목욕물 소진 상태가 되었을 때에 히트펌프 또는 보조열원기를 단독으로 작동시켜 급탕을 행하고 있다. 그 때문에, 히트펌프와 보조열원기를 모두 작동시켜 급탕을 행하는 경우의 히트펌프의 효율에 대한 검토는 이루어져 있지 않다.

본 발명은 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 히트펌프와 보조열원기를 모두 작동시켜 급탕을 행하는 경우에 히트펌프의 효율을 높일 수 있는 저탕식 급탕 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 것으로, 하부에 급수관이 접속됨과 아울러 상부에 급탕관이 접속되고, 상기 급수관으로부터 공급되는 물이 저장되는 저탕탱크와, 상기 저탕탱크의 하부와 상부를 접속한 탱크 순환로와, 상기 저탕탱크의 하부에 저장된 탕수를 상기 탱크 순환로를 통하여 상기 저탕탱크의 상부로 순환시키는 탱크 순환펌프와, 상기 탱크 순환펌프의 작동에 의해 상기 탱크 순환로 내를 유통하는 탕수를 가열하는 히트펌프를 갖는 히트펌프유닛과, 상기 급탕관의 도중에 설치되어 상기 급탕관 내를 유통하는 탕수를 가열하는 보조열원기를 구비한 저탕식 급탕 시스템에 관한 것이다.

그리고, 상기 급수관 또는 상기 급탕관 내의 유수를 검출하는 유수센서와, 상기 저탕탱크의 목욕물 소진을 검지하였을 때에, 상기 히트펌프유닛에 의해, 상기 저탕탱크의 하부의 탕수를 제 1 저탕온도 이상의 제 1 비등온도까지 가열하여 상기 저탕탱크의 상부에 되돌리는 제 1 비등운전을 실행하는 제 1 저탕제어부와, 상기 유수센서에 의해 유수가 검출되었을 때에, 상기 보조열원기에 의한 가열을 행하지 않고 상기 급탕관으로부터 소정의 목표 급탕온도의 목욕물을 출탕하는 제 1 급탕운전, 또는 상기 보조열원기에 의한 가열을 행하여 상기 급탕관으로부터 상기 목표 급탕온도의 목욕물을 출탕하는 제 2 급탕운전을 실행하는 급탕제어부와, 상기 제 2 급탕운전이 실행되고 있을 때에, 상기 제 1 저탕제어부에 의한 상기 제 1 비등운전의 실행을 금지하여, 상기 히트펌프유닛에 의해, 상기 저탕탱크의 하부의 탕수를 상기 제 1 비등온도보다도 낮은 제 2 비등온도까지 가열하여 상기 저탕탱크의 상부에 되돌리는 제 2 비등운전을 실행하는 제 2 저탕제어부를 구비한 것을 특징으로 한다(제 1 발명).

제 1 발명에 있어서, 상기 급탕제어부에 의해 상기 제 2 급탕운전이 실행되고 있을 때에는, 상기 저탕탱크로부터 상기 급탕관에 공급되는 탕수의 온도가 상기 목표 급탕온도보다도 낮기 때문에, 상기 보조열원기가 작동하고 있는 상황이 되어 있다. 그리고, 이 경우에 상기 제 1 저탕제어부에 의해 상기 제 1 비등운전이 실행되고 있으면, 상기 히트펌프로 상기 저탕탱크 내의 탕수를 끓이면서 상기 보조열원기를 작동시키는 상태가 되는데, 상기 히트펌프의 효율은 비등온도가 높을수록 낮아진다.

그래서, 상기 제 2 급탕운전이 실행되고 있을 때에는, 상기 제 2 저탕제어부에 의해, 상기 제 1 저탕제어부에 의한 상기 제 1 비등운전의 실행을 금지하여 상기 제 2 비등운전을 실행한다. 이에 의해, 상기 히트펌프에 의한 비등온도를 상기 제 1 비등온도보다도 낮은 상기 제 2 비등온도로 하여 상기 히트펌프의 1차 에너지 효율을 높인 상태에서 상기 제 2 급탕운전을 실행할 수 있다.

또한, 제 1 발명에 있어서, 상기 제 2 저탕제어부는 상기 제 2 비등운전을 개시하였을 때에, 그 후의 상기 제 2 급탕운전의 실행의 유무에 관계없이, 상기 저탕탱크 내의 상기 제 1 비등온도보다도 소정 온도 낮은 제 2 저탕온도 이상의 탕수의 양이 소정의 저탕 확보량 이상이 될 때까지는 상기 제 1 저탕제어부에 의한 상기 제 1 비등운전의 실행을 금지하여 상기 제 2 비등운전을 계속하는 것을 특징으로 한다(제 2 발명).

제 2 발명에 의하면, 상기 제 2 급탕운전이 단속적으로 실행된 경우에, 상기 제 1 비등운전과 상기 제 2 비등운전이 빈번하게 전환되어 상기 히트펌프의 1차 에너지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제 1 발명에 있어서, 상기 급탕관은 상기 보조열원기가 설치된 개소의 하류측에서 욕조에 접속되고, 소정의 목욕물 공급 온도를 상기 목표 급탕온도로 하여, 상기 급탕제어부에 의해 상기 제 1 급탕운전 또는 상기 제 2 급탕운전을 실행시킴으로써, 상기 욕조에 상기 목욕물 공급 온도의 목욕물을 소정의 목욕물 공급량만큼 공급하는 목욕물 공급 운전을 실행하는 목욕물 공급 제어부와, 상기 목욕물 공급 운전의 개시를 지시하는 목욕물 공급 지시부를 구비하고, 상기 제 2 저탕제어부는, 상기 목욕물 공급 지시부에 의해 상기 목욕물 공급 운전의 개시가 지시되었을 때에, 상기 저탕탱크 내의 탕수의 축열량이 상기 목욕물 공급 운전의 실행에 필요한 열량 이상인지 아닌지를 판단하고, 상기 저탕탱크 내의 탕수의 축열량이 상기 목욕물 공급 운전의 실행에 필요한 열량보다도 적을 때에는, 상기 제 1 저탕제어부에 의한 상기 제 1 비등운전의 실행을 금지하여 상기 제 2 비등운전을 개시하는 것을 특징으로 한다(제 3 발명).

제 3 발명에 의하면, 상기 제 2 저탕제어부는, 상기 목욕물 공급 지시부의 지시에 따라 상기 목욕물 공급 운전의 개시가 지시되었을 때에, 상기 저탕탱크 내의 탕수의 축열량이 상기 목욕물 공급 운전의 실행에 필요한 열량보다도 적은지 아닌지를 판단한다. 그리고, 상기 저탕탱크 내의 탕수의 축열량이 상기 목욕물 공급 운전의 실행에 필요한 열량보다도 적을 때에는, 상기 제 2 저탕제어부는 상기 제 1 저탕제어부에 의한 상기 제 1 비등운전의 실행을 금지하여 상기 제 2 비등운전을 개시한다.

이와 같이 상기 저탕탱크 내에 저장되어 있는 탕수의 열량만으로는 상기 목욕물 공급 운전을 실행하는 것이 불가능한 때에, 상기 목욕물 공급 운전의 개시시부터 상기 제 2 비등운전을 개시함으로써, 상기 히트펌프를 보다 유효하게 작동시켜 1차 에너지 효율을 높이면서 상기 목욕물 공급 운전을 실행할 수 있다.

도 1은 저탕식 급탕 시스템의 구성도
도 2는 컨트롤러의 작동 플로차트
도 3은 히트펌프의 효율과 저탕탱크 내의 물의 비등온도의 관계의 설명도

본 발명의 실시형태에 대하여 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다. 도 1을 참조하여 본 실시형태의 저탕식 급탕 시스템은 저탕유닛(10), 히트펌프유닛(50), 가스열원유닛(80), 및 저탕식 급탕 시스템의 전체적인 작동을 제어하는 컨트롤러(120)를 구비하여 구성되어 있다.

또한, 도 1에서는 저탕식 급탕 시스템의 컨트롤러로서 하나의 컨트롤러(120)를 나타냈지만, 저탕유닛(10)의 컨트롤러와 히트펌프유닛(50)의 컨트롤러와 가스열원유닛(80)의 컨트롤러를 개별적으로 구비하고, 각 컨트롤러 간의 통신에 의해 저탕식 급탕 시스템의 전체적인 작동을 제어하는 구성으로 하여도 된다.

저탕유닛(10)은 저탕탱크(11), 급수관(12), 급탕관(13) 등을 구비하고 있다. 저탕탱크(11)는 내부에 탕수를 보온하여 저장하고, 높이 방향에 대략 등간격으로 탱크온도센서(14∼17)가 설치되어 있다. 저탕탱크(11)의 저부에는 작업자의 수동 조작에 의해 개변되는 배수밸브(18)가 설치되어 있다.

급수관(12)은 일단이 급수구(30)를 통하여 도시하지 않은 수도에 접속되고, 타단이 저탕탱크(11)의 하부에 접속되어 저탕탱크(11) 내의 하부에 물을 공급한다. 급수관(12)에는 저탕탱크(11)의 내압이 과대해지는 것을 방지하기 위한 감압밸브(19)와 저탕탱크(11)로부터 급수관(12)으로의 탕수의 유출을 저지하기 위한 역지밸브(20)가 설치되어 있다.

급수관(12)은 탱크혼합밸브(21)를 통하여 급탕관(13)에 연통되어 있고, 탱크혼합밸브(21)에 의해, 저탕탱크(11)로부터 급탕관(13)에 공급되는 목욕물과 급수관(12)로부터 급탕관에 공급되는 물의 혼합비가 변경된다. 급수관(12)에는 급수관(12)에 공급되는 물의 온도를 검출하는 급수온도센서(22)와, 급수관(12)을 유통하는 물의 유량을 검출하는 수류량센서(23)와, 급탕관(13)으로부터 급수관(12)으로의 탕수의 유출을 저지하기 위한 역지밸브(24)가 설치되어 있다.

급탕관(13)은 일단이 급탕구(31)에 접속되고, 타단이 저탕탱크(11)의 상부에 접속되어 있다. 저탕탱크(11)의 상부에 저장된 탕수는 급탕구(31)를 통하여 도시하지 않은 급탕전(부엌, 세면소, 욕실의 수도꼭지나 샤워 등)에 공급된다. 급탕관(13)에는 급탕관(13)으로부터 저탕탱크(11)로의 탕수의 유입을 저지하는 역지밸브(25)와, 급탕관(13) 내의 탕수의 온도를 검출하는 목욕물 온도센서(26)와, 급탕관(13)을 유통하는 탕수의 유량을 검출하는 목욕물 유량센서(27)가 설치되어 있다.

급탕관(13)은 급수관(12)의 분기관과의 접속부보다도 하류측에서 가스열원유닛(80)과 접속되는 바이패스관(33)(바이패스 왕관(往管)(33a), 바이패스 복관(復管)(33b))에 분기한다. 급탕관(13)의 바이패스 왕관(33a)과의 접속부와 탱크혼합밸브(21)의 사이에는 목욕물 온도센서(28)가 설치되고, 급탕관(13)의 바이패스 복관(33b)과의 접속부와 급탕구(31)의 사이에 혼합탕 온도센서(32)가 설치되어 있다.

또한, 급탕관(13)의 바이패스 왕관(33a)과의 접속부와 바이패스 복관(33b)과의 접속부의 사이에, 바이패스 왕관(33a)에 공급되는 탕수의 유량을 조정하기 위한 바이패스 제어밸브(29)가 설치되어 있다.

저탕유닛(10)에 구비된 각 센서의 검출신호는 컨트롤러(120)에 입력된다. 또한, 컨트롤러(120)로부터 출력되는 제어신호에 의해 탱크혼합밸브(21)와 바이패스 제어밸브(29)의 작동이 제어된다.

다음에, 히트펌프유닛(50)은 저탕탱크(11) 내의 탕수를 탱크순환로(41)를 통하여 순환시켜 가열하는 것으로, 옥외에 설치되어 있다. 히트펌프유닛(50)은 히트펌프 순환로(52)에 의해 접속된 증발기(53), 압축기(54), 히트펌프 열교환기(55)(응축기), 및 팽창밸브(56)에 의해 구성된 히트펌프(51)를 갖고 있다.

증발기(53)는 팬(60)의 회전에 의해 공급되는 공기(외기)와 히트펌프 순환로(52) 내를 유통하는 열매체(하이드로플루오로카본(HFC) 등의 대체 플론, 이산화탄소 등)와의 사이에 열교환을 행한다. 압축기(54)는 증발기(53)로부터 토출된 열매체를 압축해서 고압·고온으로 하여 히트펌프 열교환기(55)에 송출한다. 팽창밸브(56)는 압축기(54)로 가압된 열매체의 압력을 개방한다.

제상(除霜)밸브(61)는 팽창밸브(56)를 바이패스하여 설치되어 있고, 압축기(54)로부터 송출되는 열매체에 의해 증발기(53)를 제상한다. 히트펌프 순환로(52)의 팽창밸브(56)의 상류측 및 하류측, 압축기(54)의 상류측 및 하류측에는 히트펌프 순환로(52) 내를 유통하는 열매체의 온도를 검출하는 열매체 온도센서(62, 63, 64, 65)가 각각 설치되어 있다. 또한, 증발기(53)에는 증발기(53)에 흡입되는 공기의 온도를 검출하는 주위온도센서(67)가 설치되어 있다.

히트펌프 열교환기(55)는 탱크순환로(41)와 접속되고, 압축기(54)에 의해 고압·고온이 된 열매체와 탱크순환로(41) 내를 유통하는 탕수의 열교환에 의해, 탱크순환로(41) 내를 유통하는 탕수를 가열한다. 탱크순환로(41)에는 저탕탱크(11) 내의 탕수를 탱크순환로(41)를 통하여 순환시키기 위한 탱크순환펌프(66)가 설치되어 있다.

저탕탱크(11) 내의 하부에 저장된 탕수는 탱크순환펌프(66)에 의해 탱크순환로(41)에 유도되고, 히트펌프 열교환기(55)로 목표 비등온도까지 가열되어 저탕탱크(11)의 상부에 되돌려진다. 이에 의해, 목표 비등온도의 탕수가 저탕탱크(11)의 상부부터 순차 적층하여 저장된다.

또한, 탱크순환로(41)의 히트펌프 열교환기(55)의 상류측 및 하류측에는 탱크순환로(41) 내를 유통하는 탕수의 온도를 검출하는 목욕물 온도센서(68, 69)가 설치되어 있다. 또한, 히트펌프 열교환기(55)에는 그 내부의 분위기 온도를 검출하는 분위기 온도센서(57)가 설치되어 있다.

히트펌프유닛(50)에 구비된 각 센서의 검출신호는 컨트롤러(120)에 입력된다. 또한, 컨트롤러(120)로부터 출력되는 제어신호에 의해 압축기(54), 탱크순환펌프(66), 및 팬(60)의 작동이 제어된다.

다음에, 가스열원유닛(80)은 바이패스관(33)에 공급되는 탕수와 욕조(101)에 접속된 욕조물 순환로(102) 내를 유통하는 온수를 가열하는 것으로, 급탕 버너(81), 급탕 열교환기(82), 추가가열 버너(83), 추가가열 열교환기(84), 급수관(85), 급탕관(86) 등을 구비하고 있다. 또한, 급수관(85) 및 급탕관(86)과 급탕 열교환기(82)의 통수로는 저탕탱크(11)에 접속된 본 발명의 급탕관을 구성한다.

급탕 버너(81) 및 추가가열 버너(83)에는 도시하지 않은 가스공급관으로부터 연료가스가 공급됨과 아울러, 도시하지 않은 연소팬에 의해 연소용 공기가 공급된다. 컨트롤러(120)는 급탕 버너(81) 및 추가가열 버너(83)에 공급하는 연료가스와 연소용 공기의 유량을 조절하여 급탕 버너(81) 및 추가가열 버너(83)의 연소량을 제어한다.

급탕 열교환기(82)는 급수관(85) 및 급탕관(86)에 연통되어 있고, 급탕 버너(81)의 연소열에 의해 급수관(85)으로부터 공급되는 물을 가열하여 급탕관(86)에 출탕한다. 급수관(85)은 일단이 저탕유닛(10)의 바이패스 왕관(33a)에 접속되고, 바이패스 왕관(33a)을 통하여 탕수가 공급된다. 급탕관(86)은 일단이 저탕유닛(10)의 바이패스 복관(33b)에 접속되고 있고, 바이패스 복관(33b)을 통하여 급탕구(31)로부터 목욕물을 공급한다.

급수관(85)에는 상류측부터 차례로 지수밸브(93)와 수량센서(88)(본 발명의 유수센서에 상당함)가 설치되어 있다. 급수관(85)과 급탕관(86)은 바이패스관(89)에 의해 연통되어 있고, 바이패스관(89)에는 바이패스관(89)의 개도를 조절하기 위한 수량조절밸브(90)가 설치되어 있다. 급탕관(86)의 급탕 열교환기(82)의 하류측, 및 바이패스관(89)과의 접속부분의 하류측에는 급탕관(86) 내를 유통하는 목욕물의 온도를 검출하는 급탕온도센서(91, 92)가 각각 설치되어 있다.

이 구성에 의해, 저탕탱크(11) 내에 목욕물이 없을 때(목욕물 소진 상태)에, 바이패스 왕관(33a)을 통하여 급수관(85)에 공급되는 물이 급탕 열교환기(82)에 의해 가열되어 목욕물이 되고, 바이패스관(89)으로부터의 물과 혼합되어 급탕관(86) 및 바이패스 복관(33b)을 통하여 급탕구(31)로부터 공급되도록 이루어져 있다.

또한, 급수관(85) 및 급탕관(86)에 접속된 급탕 열교환기(82)와 급탕 열교환기(82)를 가열하는 급탕 버너(81)를 구비하여, 급수관(85)으로부터 급탕 열교환기(82)를 통하여 급탕관(86)에 유통하는 탕수를 가열하는 구성이 본 발명의 보조열원기에 상당하고, 도 1에서는 급탕기(87)로서 도시하고 있다. 급탕기(87)는 급수관(85) 및 급탕관(86)과 급탕 열교환기(82)의 통수로를 포함하는 본 발명의 급탕로의 도중에 설치되어 있다.

또한, 급탕관(86)은 목욕물 공급관(100)에 의해 욕조(101)에 접속된 욕조물 순환로(102)에 연통되어 있다. 목욕물 공급관(100)에는 목욕물 공급관(100)을 개폐하는 목욕물 공급 밸브(103)와, 목욕물 공급관(100)을 유통하는 목욕물의 유량을 검출하는 목욕물 공급 유량센서(104)가 설치되어 있다.

컨트롤러(120)는 목욕물 공급 밸브(103)를 개변함으로써, 급탕관(86)으로부터 목욕물 공급관(100) 및 욕조물 순환로(102)를 통하여 욕조(101)에 목욕물을 공급하고, 목욕물 공급 유량센서(104)의 검출 유량에 의해 욕조(101)에의 급탕량을 적산하여 욕조(101)에 목표 목욕물 공급량의 목욕물을 공급하는 「목욕물 공급 운전」을 실행한다.

욕조물 순환로(102)는 욕조(101)와 추가가열 열교환기(84)를 접속한 욕조물 왕관(102a) 및 욕조물 복관(102b)을 포함한다. 욕조물 복관(102b)에는 욕조(101) 내의 탕수를 욕조물 순환로(102)를 통하여 순환시키는 욕조물 순환펌프(105)와, 욕조물 순환로(102) 내의 수류를 검출하는 수류 스위치(108)와, 욕조물 복관(102b) 내를 유통하는 탕수의 온도를 검출하는 욕조물 복로(復路) 온도센서(107)가 설치되어 있다. 또한, 욕조물 왕관(102a)에는 욕조물 왕관(102a) 내를 유통하는 탕수의 온도를 검출하는 욕조물 왕로(往路) 온도센서(106)가 설치되어 있다.

컨트롤러(120)는 욕조물 순환펌프(105)를 작동시켜 욕조(101) 내의 탕수를 욕조물 순환로(102)를 통하여 순환시킨 상태에서 추가가열 버너(83)를 연소시킴으로써 욕조(101) 내의 탕수를 가열하는 「추가가열 운전」을 실행한다.

가스열원유닛(80)에 구비된 각 센서 및 수류 스위치(108)의 검출신호는 컨트롤러(120)에 입력된다. 또한, 컨트롤러(120)로부터 출력되는 제어신호에 의해 급탕 버너(81), 추가가열 버너(83), 수량조절밸브(90), 지수밸브(93), 목욕물 공급 밸브(103), 및 욕조물 순환펌프(105)의 작동이 제어된다.

컨트롤러(120)는 도시하지 않은 CPU, 메모리 등에 의해 구성된 전자회로유닛으로, 메모리에 저장된 저탕식 급탕 시스템의 제어용 프로그램을 CPU로 실행함으로써, 제 1 저탕제어부(121), 제 2 저탕제어부(122), 급탕제어부(123), 목욕물 공급 제어부(124), 및 추가가열 제어부(125)로서 기능한다.

컨트롤러(120)는 통신 케이블(130)에 의해 리모콘(140)과 접속되어 있다. 리모콘(140)은 저탕식 급탕 시스템의 운전상황이나 운전조건의 설정 등을 표시하기 위한 표시기(141)와 각종 스위치가 설치된 스위치부(142)를 구비하고 있다.

저탕식 급탕 시스템의 사용자는 리모콘(140)을 조작함으로써 저탕탱크(11) 내의 탕수의 비등온도(본 발명의 제 1 비등온도에 상당함)의 설정, 급탕구(31)로부터의 급탕온도(목표 급탕온도)의 설정, 욕조(101)로의 급탕온도(목표 목욕물 공급 온도)의 설정, 「목욕물 공급 운전」의 실행 지시, 「추가가열 운전」의 실행 지시 등을 행할 수 있다. 또한, 스위치부(142)에 설치되어 「목욕물 공급 운전」의 실행을 지시하기 위한 목욕물 공급 스위치가 본 발명의 목욕물 공급 지시부에 상당한다.

제 1 저탕제어부(121)는 탱크온도센서(14 내지 17)의 검출온도에 의해 저탕탱크(11)의 목욕물 소진을 검지하고, 목욕물 소진이 발생하였을 때에 히트펌프유닛(50)을 작동시켜 저탕탱크(11) 내의 탕수를 목표 비등온도까지 가열한다. 예를 들면, 리모콘(140)에 의해 목표 비등온도가 45℃에 설정되어 있을 때에는 저탕탱크(11)의 상부의 탱크온도센서(17)의 검출온도가 40℃(목표 비등온도－5℃, 본 발명의 제 1 저탕온도에 상당함) 이하가 되었을 때에 제 1 저탕제어부(121)는 저탕탱크(11)의 목욕물 소진이 발생하였다고 판단한다.

또한, 저탕탱크(11)의 목욕물 소진의 검지를 (1) 가스열원유닛(80)의 급탕기(87)가 작동한 것, (2) 저탕탱크(11)의 탱크온도센서(14 내지 17)의 검출온도가 목표 급탕온도보다도 낮아진 것, (3) 목욕물 온도센서(26)에 의한 저탕탱크(11)로부터의 탕수의 검출온도가 설정온도보다도 낮아진 것 등을 판단함으로써 행하여도 된다.

또한, 저탕탱크(11)의 상부로부터 탱크온도센서(17)의 설치 위치까지의 탕수의 양이 본 발명의 하한 저탕량(貯湯量)에 상당한다. 또한, 저탕탱크(11)의 상부의 탱크온도센서(17)의 검출온도가 40℃(제 1 저탕온도) 이하가 되었을 때에는 저탕탱크(11) 내의 제1 저탕온도 이하의 탕수의 잔량이 하한 저탕량 이하가 되어 있다.

그리고, 제 1 저탕제어부(121)는 저탕탱크(11)의 목욕물 소진이 발생하였을 때에 히트펌프유닛(50)을 작동시켜 저탕탱크(11)의 하부의 물을 히트펌프 열교환기(55)로 45℃까지 가열하고, 저탕탱크(11)의 상부에 되돌림으로써, 저탕탱크(11)의 상부부터 목표 비등온도(제 1 비등온도)의 탕수를 적층시키는 「제 1 비등운전」을 실행한다.

제 1 저탕제어부(121)는 「제 1 비등운전」의 실행중에 탱크온도센서(14 내지 17)의 검출 온도에 의해 저탕탱크(11) 내의 목표 비등온도의 목욕물의 적층 상황을 검지하고, 저탕탱크(11) 내에 목표 비등온도의 탕수가 채워졌을 때에 「제 1 비등운전」을 종료한다.

제 2 저탕제어부(122)는 후술하는 경우에 제 1 저탕제어부(121)에 의한 「제 1 비등운전」의 실행을 금지하고, 히트펌프유닛(50)을 작동시켜 저탕탱크(11)의 하부의 물을 히트펌프 열교환기(55)로 목표 비등온도보다도 낮은 온도(본 발명의 제 2 비등온도에 상당함)까지 가열하여 저탕탱크(11)의 상부에 되돌리는 「제 2 비등운전」을 실행한다.

급탕제어부(123)는 급탕구(31)를 통하여 접속된 급탕전(도시생략)이 개전되어 급수관(85) 내에 소정의 최저 유량 이상의 탕수가 흐르고 있는 것이 수량센서(88)에 의해 검출되었을 때(급수관(85) 내의 유수가 검출되었을 때)에 급탕구(31)로부터 목표 급탕온도(리모콘(140)에 의해 설정된 급탕온도)의 목욕물을 공급하는 「급탕운전」을 실행한다.

급탕제어부(123)는 저탕탱크(11)에 저장된 탕수의 온도가 목표 급탕온도 이상일 때에는, 탱크혼합밸브(21)의 작동 등에 의해 급탕기(87)를 작동시키지 않고 목표 급탕온도의 목욕물을 급탕구(31)로부터 출탕하는 제 1 급탕운전을 실행한다. 또한, 저탕탱크(11)에 저장된 탕수의 온도가 목표 급탕온도보다도 낮을 때에는 급탕기(87)를 작동시켜 목표 급탕온도의 목욕물을 급탕구(31)로부터 출탕하는 제 2 급탕운전을 실행한다.

추가가열 제어부(125)는 리모콘(140)의 스위치부(142)에 설치된 추가가열 스위치가 조작되었을 때에, 전술한 「추가가열 운전」을 실행하여 욕조(101) 내의 탕수를 가열한다.

목욕물 공급 제어부(124)는 리모콘(140)의 스위치부(142)에 설치된 목욕물 공급 스위치가 조작되었을 때에, 전술한 「목욕물 공급 운전」을 행하여 욕조(101)에 목표 목욕물 공급 온도의 목욕물을 목표 목욕물 공급량만큼 공급한다. 「목욕물 공급 운전」에 있어서 급탕제어부(123)는 목표 목욕물 공급 온도를 목표 급탕온도로서 설정하여 「급탕운전」을 행한다.

다음에, 도 2에 나타낸 플로차트에 따라 컨트롤러(120)에 의한 「목욕물 공급 운전」 및 「제 2 급탕운전」 실행시의 「제 1 비등운전」과 「제 2 비등운전」의 실행 처리에 대하여 설명한다.

컨트롤러(120)는 STEP1에서 리모콘(140)의 스위치부(142)에 설치된 목욕물 공급 스위치가 조작되었는지 아닌지를 판단한다. 그리고, 목욕물 공급 스위치가 조작되었을 때에는 STEP2에 진행되고, 목욕물 공급 스위치가 조작되지 않았을 때에는 STEP10에 분기한다. 여기서, 목욕물 공급 스위치가 조작되었을 때에는 목욕물 공급 제어부(124)에 의해 「목욕물 공급 운전」이 개시된다.

STEP2∼STEP6은 제 2 저탕제어부(122)에 의한 처리이다. 제 2 저탕제어부(122)는 STEP2에서 저탕탱크(11)에 저장된 탕수의 축열량이 목표 목욕물 공급 온도에 의한 목욕물 공급에 필요한 열량보다도 적은지 아닌지를 판단한다.

그리고, 저탕탱크(11)에 저장된 탕수의 축열량이 목표 목욕물 공급 온도에 의한 목욕물 공급에 필요한 열량 이상이며, 저탕탱크(11)에 저장된 탕수만으로 목표 목욕물 공급 온도에 의한 목욕물 공급 운전이 가능한 때에는 STEP10에 분기한다.

한편, 저탕탱크(11)에 저장된 탕수의 축열량이 목표 목욕물 공급 온도에 의한 목욕물 공급 운전에 필요한 열량보다도 적고, 저탕탱크(11)에 저장된 탕수만으로 목표 목욕물 공급 온도에 의한 목욕물 공급이 불가능한 경우에는 STEP3에 진행된다. 이 경우에는 「목욕물 공급 운전」의 실행중에 저탕탱크(11)의 목욕물 소진이 발생하기 때문에, 급탕기(87)를 작동시키는 「제 2 급탕운전」이 실행되게 된다.

그리고, 이와 같이 「제 2 급탕운전」이 실행된다고 상정될 때에는 「목욕물 공급 운전」이 개시된 시점부터 히트펌프유닛(50)을 작동시킴으로써, 급탕기(87)보다도 효율이 높은 히트펌프(51)를 적극적으로 활용하여 급탕기(87)에서의 에너지의 소비량을 저감할 수 있다.

여기서, 도 3은 세로축을 히트펌프(51)의 효율(%)로 설정하고, 가로축을 히트펌프(51)에 의한 비등온도(℃)로 설정하여 급수온도(Tw)가 5℃인 경우(도면 중 c1)와 25℃인 경우(도면 중 c2)의 히트펌프(51)의 효율과 비등온도의 대응 관계를 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 히트펌프(51)의 주위 온도(=외기 온도)(Tout)가 5℃인 경우를 나타낸 것이다.

도 3으로부터 히트펌프(51)에 의한 비등온도가 낮을수록 히트펌프(51)의 효율이 높아지는 것을 알 수 있다. 그래서, 제 2 저탕제어부(122)는 STEP3에서 제 1 저탕제어부(121)에 의한 「제 1 비등운전」의 실행을 금지하고, STEP4에서 「제 2 비등운전」을 실행한다.

「제 2 비등운전」에 있어서 제 2 저탕제어부(122)는 비등온도를 목표 비등온도(45℃)보다도 낮은 제 2 비등온도가 되도록 하여 히트펌프유닛(50)에 의해 저탕탱크(11) 내의 탕수를 가열한다. 이에 의해, 히트펌프(51)를 효율이 높은 상태로 작동시키면서 「목욕물 공급 운전」을 실행할 수 있다.

예를 들면, 히트펌프(51)의 가열 능력이 5.5kW, 급수관(12)으로부터 저탕탱크(11)에 공급되는 물의 온도가 5℃, 탱크순환펌프(66)의 최대 유량이 4리터/min일 때, 제 2 저탕제어부(122)는 히트펌프(51)와 탱크순환펌프(66)를 최대 능력으로 작동시킨다. 이 경우, 히트펌프(51)에 의한 비등온도(히트펌프 열교환기(55)로부터의 출탕 온도)는 24.7℃(＜45℃)가 되어 히트펌프(51)의 효율이 약 700%가 된다.

계속되는 STEP5에서 제 2 저탕제어부(122)는 목욕물 공급 제어부(124)에 의한 「목욕물 공급 운전」이 종료되었는지 아닌지를 판단한다. 그리고, 「목욕물 공급 운전」이 종료되지 않았을 때에는 STEP4에 되돌아와서 「제 2 비등운전」을 계속한다. 또한, 「목욕물 공급 운전」이 종료되었을 때에는 STEP6에 진행되고, 제 2 저탕제어부(122)는 「제 2 비등운전」을 종료한다. 다음의 STEP7에서 제 2 저탕제어부(122)는 「제 1 비등운전」의 금지를 해제하여 STEP1에 되돌아온다.

또한, STEP10에서 제 2 저탕제어부(122)는 「제 2 급탕운전」이 실행중인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 「제 2 급탕운전」이 실행중일 때(수량센서(88)에 의해 하한 유량 이상의 수류가 검출되고, 또한 급탕기(87)가 작동중일 때)에는 STEP11에 진행되고, 「제 2 급탕운전」이 실행중이 아닐 때에는 STEP20에 분기한다.

STEP11에서, 제 2 저탕제어부(122)는 저탕탱크(11)의 탱크온도센서(16)의 검출온도가, 제 1 비등온도－5℃(본 발명의 제 2 저탕온도에 상당함) 이상인지를 판단한다. 또한, 저탕탱크(11)의 상부로부터 탱크온도센서(16)에 따른 수위까지의 탕수의 저탕량은 본 발명의 저탕 확보량에 상당한다.

그리고, 탱크온도센서(16)의 검출온도가 제 2 비등온도－5℃보다도 낮고, 저탕탱크(11) 내에 저장된 탕수의 축열량이 적을 때(제 2 저탕온도 이상의 탕수의 양이 저탕 확보량보다도 적을 때)에는 STEP12에 진행된다.

STEP12에서, 제 2 저탕제어부(122)는 「제 1 비등운전」을 금지하고, 계속되는 STEP13에서 「제 2 비등운전」을 실행하여 STEP1에 되돌아온다. 이와 같이 「제 2 급탕운전」의 실행중이며 급탕기(87)가 작동하고 있을 때, 비등온도를 목표 비등온도보다도 낮은 제 2 비등온도로 한 「제 2 비등운전」을 실행함으로써 히트펌프(51)의 효율을 높일 수 있다.

한편, STEP11에서, 탱크온도센서(16)의 검출온도가 제 2 비등온도－5℃ 이상이며, 저탕탱크(11) 내에 어느 정도의 축열량의 탕수가 저장되어 있을 때(저탕탱크(11) 내의 제 2 저탕온도 이상의 탕수의 양이 저탕 확보량 이상일 때)에는 STEP20에 분기한다. STEP20에서 제 2 저탕제어부(122)는 「제 2 비등운전」을 종료하고, 계속되는 STEP21에서 「제 1 비등운전」의 금지를 해제한다.

이 경우, 탱크온도센서(16)의 검출온도가 제 2 비등온도 이상이며, 저탕탱크(11) 내에 어느 정도의 축열량의 탕수가 저장되어 있을 때에는 「제 2 급탕운전」의 실행중이더라도 「제 2 비등운전」은 실행되지 않는다.

그 때문에, 저탕탱크(11)가 목욕물이 소진하고 있는 상태에서 사용자가 단속적으로 목욕물을 사용하였을 때에, 급탕중에는 「제 2 비등운전」이 실행되고, 급탕 정지중에는 「제 1 비등운전」이 실행되어 히트펌프(51)에 의한 비등온도가 제 2 비등온도와 제 1 비등온도에 빈번히 전환되어 히트펌프(51)의 효율이 저하되는 것을 회피할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 「목욕물 공급 운전」을 행하는 기능을 구비한 저탕식 급탕 시스템을 나타냈으나, 「목욕물 공급 운전」을 행하는 기능을 구비하고 있지 않은 저탕식 급탕 시스템에서도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 도 2의 STEP11에서 저탕탱크(11) 내의 탕수의 잔량을 판단함으로써, 「제 1 비등운전」과「제 2 비등운전」이 빈번히 전환되는 것을 회피하는 처리를 행하였으나, 이 처리를 행하지 않는 경우이더라도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

이 경우, STEP10에서 제 2 급탕운전이 실행되고 있을 때에는 저탕탱크(11)가 목욕물 소진 상태이며, 히트펌프(51)에 의한 가열만으로는 저탕탱크(11) 내의 탕수를 목표 급탕온도까지 가열할 수 없는 상황이 되어 있다. 그래서, STEP11의 판단을 하지 않고, STEP12에서 제 1 비등운전을 금지하여 STEP13에서 제 2 비등운전을 실행함으로써, 히트펌프(51)에 의한 1차 에너지 효율을 높인 상태에서 제 2 급탕운전을 실행할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 본 발명의 보조열원기로서 가스를 연료로 하는 급탕기(87)를 나타냈으나, 석유 등의 다른 연료를 이용하는 급탕기나 전기히터 등의 다른 종류의 보조열원기를 이용하여도 된다.

10 - 저탕유닛 11 - 저탕탱크
12 - 급수관 13 - 급탕관
22 - 급수온도센서 67 - 주위온도센서
50 - 히트펌프유닛 51 - 히트펌프
80 - 가스열원기유닛 87 - 급탕기
100 - 목욕물 공급관 120 - 컨트롤러
121 - 제 1 저탕제어부 122 - 제 2 저탕제어부
123 - 급탕제어부 124 - 목욕물 공급 제어부
125 - 추가가열 제어부

Claims

하부에 급수관이 접속됨과 아울러 상부에 급탕관이 접속되고, 상기 급수관으로부터 공급되는 물이 저장되는 저탕탱크와,
상기 저탕탱크의 하부와 상부를 접속한 탱크 순환로와, 상기 저탕탱크의 하부에 저장된 탕수를 상기 탱크 순환로를 통하여 상기 저탕탱크의 상부로 순환시키는 탱크 순환펌프와, 상기 탱크 순환펌프의 작동에 의해 상기 탱크 순환로 내를 유통하는 탕수를 가열하는 히트펌프를 갖는 히트펌프유닛과,
상기 급탕관의 도중에 설치되어 상기 급탕관 내를 유통하는 탕수를 가열하는 보조열원기를 구비한 저탕식 급탕 시스템에 있어서,
상기 급수관 또는 상기 급탕관 내의 유수를 검출하는 유수센서와,
상기 저탕탱크의 목욕물 소진을 검지하였을 때에, 상기 히트펌프유닛에 의해, 상기 저탕탱크의 하부의 탕수를 제 1 저탕온도 이상의 제 1 비등온도까지 가열하여 상기 저탕탱크의 상부에 되돌리는 제 1 비등운전을 실행하는 제 1 저탕제어부와,
상기 유수센서에 의해 유수가 검출되었을 때에, 상기 보조열원기에 의한 가열을 행하지 않고 상기 급탕관으로부터 소정의 목표 급탕온도의 목욕물을 출탕하는 제 1 급탕운전, 또는 상기 보조열원기에 의한 가열을 행하여 상기 급탕관으로부터 상기 목표 급탕온도의 목욕물을 출탕하는 제 2 급탕운전을 실행하는 급탕제어부와,
상기 제 2 급탕운전이 실행되고 있을 때에, 상기 제 1 저탕제어부에 의한 상기 제 1 비등운전의 실행을 금지하여, 상기 히트펌프유닛에 의해, 상기 저탕탱크의 하부의 탕수를 상기 제 1 비등온도보다도 낮은 제 2 비등온도까지 가열하여 상기 저탕탱크의 상부에 되돌리는 제 2 비등운전을 실행하는 제 2 저탕제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 저탕식 급탕 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제 2 저탕제어부는 상기 제 2 비등운전을 개시하였을 때에, 상기 저탕탱크 내의 상기 제 1 비등온도보다도 소정 온도 낮은 제 2 저탕온도 이상의 탕수의 양이 소정의 저탕 확보량 이상이 될 때까지는, 그 후의 상기 제 2 급탕운전의 실행의 유무에 관계없이, 상기 제 1 저탕제어부에 의한 상기 제 1 비등운전의 실행을 금지하여 상기 제 2 비등운전을 계속하는 것을 특징으로 하는 저탕식 급탕 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 급탕관은 상기 보조열원기가 설치된 개소의 하류측에서 욕조에 접속되고,
소정의 목욕물 공급 온도를 상기 목표 급탕온도로 하여, 상기 급탕제어부에 의해 상기 제 1 급탕운전 또는 상기 제 2 급탕운전을 실행시킴으로써, 상기 욕조에 상기 목욕물 공급 온도의 목욕물을 소정의 목욕물 공급량만큼 공급하는 목욕물 공급 운전을 실행하는 목욕물 공급 제어부와,
상기 목욕물 공급 운전의 개시를 지시하는 목욕물 공급 지시부를 구비하고,
상기 제 2 저탕제어부는, 상기 목욕물 공급 지시부에 의해 상기 목욕물 공급 운전의 개시가 지시되었을 때에, 상기 저탕탱크 내의 탕수의 축열량이 상기 목욕물 공급 운전의 실행에 필요한 열량 이상인지 아닌지를 판단하고, 상기 저탕탱크 내의 탕수의 축열량이 상기 목욕물 공급 운전의 실행에 필요한 열량보다도 적을 때에는, 상기 제 1 저탕제어부에 의한 상기 제 1 비등운전의 실행을 금지하여 상기 제 2 비등운전을 개시하는 것을 특징으로 하는 저탕식 급탕 시스템.