KR20160042384A

KR20160042384A - 히트펌프시스템

Info

Publication number: KR20160042384A
Application number: KR1020150139893A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 소부에; 세이시 이마이
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2016-04-19
Also published as: JP6427380B2; JP2016080194A; KR101752974B1

Abstract

(과제) 압축기의 능력을 난방과 축열로 적절하게 할당할 수 있는 히트펌프시스템을 제공한다.
(해결수단) 급탕난방시스템(2)은 축열난방 동시운전을 실행할 경우에 있어서, 실내온도가 난방설정온도 이상인 경우에, 난방 단말(56)을 열매가 통과하는 제 1 축열난방 동시운전과는 다른 제 2 축열난방 동시운전을 실행한다. 제 2 축열난방 동시운전에서는, 난방 단말(56)을 열매가 통과하지 않기 때문에, 난방 단말(56)에 의한 난방은 실행되지 않는다.

Description

히트펌프시스템{HEAT PUMP SYSTEM}

본 발명은 히트펌프시스템에 관한 것이다.

특허문헌 1에는 냉매를 가압하는 압축기, 열매와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 열매 열교환기, 냉매를 감압시키는 감압기구, 및 냉매를 증발시키는 증발기를 구비하는 히트펌프와, 열매의 열을 이용하여 실내를 난방하는 난방 단말과, 열을 축적하는 축열조와, 축열조 내에 축적된 열을 이용하여 온수를 온수이용개소에 공급하는 공급수단을 구비하는 히트펌프시스템이 개시되어 있다. 이 히트펌프시스템은, 열매를 열매 열교환기와 난방 단말의 사이에서 순환시키는 난방과, 열매를 열매 열교환기와 축열조의 사이에서 순환시키는 축열을 동시에 실행하는 축열난방 동시운전을 실행하는 것이 가능하다.

특허문헌 1: 일본국 특개2010-196950호 공보

특허문헌 1의 히트펌프시스템에서는 압축기의 능력에 따라서 난방능력 및 축열능력이 결정된다. 특허문헌 1의 히트펌프시스템에서는 축열난방 동시운전을 실행하고 있는 동안은 압축기의 능력에 의해서 난방능력과 축열능력의 양방을 조달하지 않으면 안 된다. 그러나 특허문헌 1의 히트펌프시스템에서는 축열난방 동시운전을 실행할 때에, 압축기의 능력을 난방과 축열로 적절하게 할당하는 것은 고려되어 있지 않다.

본 명세서에서는 압축기의 능력을 난방과 축열로 적절하게 할당할 수 있는 히트펌프시스템을 개시한다.

본 명세서가 개시하는 하나의 히트펌프시스템은 냉매를 가압하는 압축기, 열매와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 열매 열교환기, 냉매를 감압시키는 감압기구, 및 냉매를 증발시키는 증발기를 구비하는 히트펌프와, 열매의 열을 이용하여 실내를 난방하는 난방 단말과, 열을 축적하는 축열조와, 축열조 내에 축적된 열을 이용하여 온수를 온수이용개소에 공급하는 공급수단과, 실내의 온도를 검출하는 검출수단을 구비하고 있다. 그 히트펌프시스템은 열매를 열매 열교환기와 난방 단말의 사이에서 순환시키는 제 1 난방과, 열매를 열매 열교환기와 축열조의 사이에서 순환시키는 축열을 동시에 실행하는 축열난방 동시운전을 실행하는 것이 가능하고, 축열난방 동시운전의 실행중이며 검출수단에 의해서 검출되는 온도가 특정온도 이상인 제 1 경우에는, 축열난방 동시운전의 실행중이며 검출수단에 의해서 검출되는 온도가 특정온도보다 낮은 제 2 경우에 비하여 난방능력을 저하시킨다.

축열난방 동시운전을 실행할 경우(즉, 실내를 난방함과 아울러, 축열조 내의 축열량을 증가시킬 경우)에 있어서, 실내의 온도가 특정온도 이상인 제 1 경우에는, 실내의 온도가 특정온도보다 낮은 제 2 경우에 비하여 요구되는 난방능력이 낮다. 상기의 구성에 따르면, 제 1 경우에 제 2 경우에 비하여 난방능력을 저하시킨다. 그로 인해, 제 1 경우에 제 2 경우에 비하여 압축기의 능력을 난방에 적게 할당하여 축열에 의해 많이 할당할 수 있다. 따라서, 상기의 히트펌프시스템에 따르면, 상황에 따라서 압축기의 능력을 난방과 축열로 적절하게 할당할 수 있다.

히트펌프시스템은 제 1 경우에 제 2 경우에 비하여 난방 단말로의 열매유량을 감소시키고, 축열조로의 열매유량을 증가시킴으로써, 제 1 난방의 난방능력을 저하시키는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 공급되는 열매유량을 조절함으로써, 압축기의 능력을 난방과 축열로 적절하게 할당할 수 있다.

히트펌프가 실내공기와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 것에 의해, 냉매의 열에 의해서 실내를 난방하는 실내공기 열교환기를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 히트펌프시스템은 축열난방 동시운전을 실행할 경우에는, 또한, 냉매를 압축기, 실내공기 열교환기, 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키는 제 2 난방이 가능하고, 제 1 경우에, 제 2 경우에 비하여 실내공기 열교환기로의 냉매 유량을 감소시키고, 열매 열교환기로의 냉매 유량을 증가시킴으로써, 제 2 난방의 난방능력을 저하시키는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 히트펌프시스템이 난방 단말과 실내공기 열교환기의 양방을 이용하여 실내를 난방할 수 있는 구성을 가지는 경우에 있어서도, 제 2 난방의 난방능력을 조절함으로써, 압축기의 능력을 난방과 축열로 적절하게 할당할 수 있다.

본 명세서가 개시하는 또 하나의 히트펌프시스템은 냉매를 가압하는 압축기, 열매와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 열매 열교환기, 실내공기와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 것에 의해 냉매의 열에 의해서 실내를 난방하는 실내공기 열교환기, 냉매를 감압시키는 감압기구, 및 냉매를 증발시키는 증발기를 구비하는 히트펌프와, 열매의 열을 이용하여 실내를 난방하는 난방 단말과, 열을 축적하는 축열조와, 축열조 내에 축적된 열을 이용하여 온수를 온수이용개소에 공급하는 공급수단을 구비하고 있다. 그 히트펌프시스템은 실내를 난방함과 아울러 축열조 내의 열량을 증가시키는 축열을 동시에 실행하는 축열난방 동시운전을 실행하는 것이 가능하고, 축열난방 동시운전을 실행할 경우에는, 냉매를 압축기, 열매 열교환기 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키며, 또한, 열매를 열매 열교환기와 난방 단말의 사이에서 순환시키는 제 1 난방과, 냉매를 압축기, 실내공기 열교환기, 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키는 제 2 난방과, 열매를 열매 열교환기와 축열조의 사이에서 순환시키는 축열을 동시에 실행하는 것으로서, (i) 난방 단말에 의한 제 1 난방의 난방효율이 실내공기 열교환기에 의한 제 2 난방의 난방효율보다도 나쁜 경우에 있어서는, 난방 단말로의 열매유량을 축열조로의 열매유량보다도 적게 하여 제 1 난방의 난방능력을 저하시키고, (ii) 실내공기 열교환기에 의한 상기 제 2 난방의 난방효율이 난방 단말에 의한 상기 제 1 난방의 난방효율보다도 나쁜 경우에 있어서는, 실내공기 열교환기로의 냉매 유량을 열매 열교환기로의 냉매 유량보다도 적게 하여 제 2 난방의 난방능력을 저하시킨다.

상기의 구성에 따르면, 난방 단말과 실내공기 열교환기의 양방을 이용하여 실내를 난방하는 축열난방 동시운전을 실행할 경우에, 난방 단말에 의한 제 1 난방과, 실내공기 열교환기에 의한 제 2 난방 중, 난방효율이 나쁜 것의 난방능력을 억제시켜서 압축기의 능력을 축열에 의해 많이 할당할 수 있다. 또한, 난방효율이 좋은 것의 난방능력은 억제하지 않기 때문에, 실내의 이용자의 난방요구를 만족시킬 수 있다.

본 명세서가 개시하는 또 하나의 히트펌프시스템은 냉매를 가압하는 압축기, 열매와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 열매 열교환기, 실내공기와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 것에 의해 냉매의 열에 의해서 실내를 난방하는 실내공기 열교환기, 냉매를 감압시키는 감압기구, 및 냉매를 증발시키는 증발기를 구비하는 히트펌프와, 열매의 열을 이용하여 실내를 난방하는 난방 단말과, 열을 축적하는 축열조와, 축열조 내에 축적된 열을 이용하여 온수를 온수이용개소에 공급하는 공급수단을 구비하고 있다. 그 히트펌프시스템은 실내를 난방함과 아울러 축열조 내의 열량을 증가시키는 축열을 동시에 실행하는 축열난방 동시운전을 실행하는 것이 가능하고, 축열난방 동시운전을 실행할 경우에는, 냉매를 압축기, 열매 열교환기, 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키며, 또한, 열매를 열매 열교환기와 난방 단말의 사이에서 순환시키는 제 1 난방과, 냉매를 압축기, 실내공기 열교환기, 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키는 제 2 난방과, 열매를 열매 열교환기와 축열조의 사이에서 순환시키는 축열을 동시에 실행하는 것으로서, (a) 난방 단말이, 실내에 있어서, 실내공기 열교환기보다도 높은 위치에 설치되어 있는 경우에 있어서는, 난방 단말로의 열매유량을 축열조로의 열매유량보다도 적게 하여 제 1 난방의 난방능력을 저하시키고, (b) 실내공기 열교환기가, 실내에 있어서, 난방 단말보다도 높은 위치에 설치되어 있는 경우에 있어서는, 실내공기 열교환기로의 냉매 유량을 열매 열교환기로의 냉매 유량보다도 적게 하여 제 2 난방의 난방능력을 저하시킨다.

상기의 구성에 따르면, 난방 단말과 실내공기 열교환기의 양방을 이용하여 실내를 난방하는 축열난방 동시운전을 실행할 경우에, 실내공기 열교환기와 난방 단말 중, 실내에 있어서 더욱 높은 위치에 설치되어 있는 것에 의한 난방의 능력을 억제시켜서 압축기의 능력을 축열에 의해 많이 할당할 수 있다. 또한, 통상, 실내를 난방할 경우, 실내에 있어서 낮은 위치에 설치되어 있는 단말기를 이용하여 난방하는 것이, 높은 위치에 설치되어 있는 단말기를 이용하여 난방하는 경우에 비하여 실내의 이용자가 쾌적하게 느낄 가능성이 높다. 상기의 히트펌프시스템에서는 실내의 낮은 위치에 설치되어 있는 것의 난방능력은 억제하지 않기 때문에, 실내의 이용자의 난방요구를 만족시킬 수 있다.

도 1은 급탕난방시스템(2)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 2는 급탕난방시스템(2)에 있어서의 축열 단독운전의 상태를 모식적으로 나타내는 도면.
도 3은 급탕난방시스템(2)에 있어서의 난방 단독운전의 상태를 모식적으로 나타내는 도면.
도 4는 급탕난방시스템(2)에 있어서의 제 1 축열난방 동시운전의 상태를 모식적으로 나타내는 도면.
도 5는 급탕난방시스템(2)에 있어서의 제 2 축열난방 동시운전의 상태를 모식적으로 나타내는 도면.
도 6은 급탕난방시스템(2)에 있어서의 제 3 축열난방 동시운전의 상태를 모식적으로 나타내는 도면.
도 7은 제 1 실시예에서 제어장치(8)가 실행하는 축열난방 제어처리를 나타내는 흐름도.
도 8은 제 2, 제 3 실시예에서 제어장치(8)가 실행하는 축열난방 제어처리를 나타내는 흐름도.

(제 1 실시예)

(시스템 구성; 도 1)

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 급탕난방시스템(2)은 히트펌프 공조장치(4)와, 급탕바닥난방장치(6)와, 제어장치(8)를 구비하고 있다.

히트펌프 공조장치(4)는 냉매(예를 들면, R32나 R410이라고 하는 HFC냉매나, R744라고 하는 C0₂냉매 등)를 이용하여 실외공기로부터의 흡열 및 실내공기로의 방열을 실행한다. 히트펌프 공조장치(4)는 압축기(12)와, 유량조정밸브(14)와, 열매 열교환기(16)와, 제 1 팽창밸브(18)와, 실외공기 열교환기(20)와, 제 1 팬(22)과, 실내공기 열교환기(26)와, 제 2 팬(28)과, 제 2 팽창밸브(30)와, 냉매순환로(32)를 구비하고 있다.

압축기(12)는 기상(氣相)상태의 냉매를 압축하여 송출한다. 유량조정밸브 (14)는 3개의 포트 a, b 및 c를 구비하고 있으며, 압축기(12)에서 포트 a로 공급된 기상상태의 냉매를 포트 b와 포트 c로 공급하는 것이 가능하다. 유량조정밸브(14)는 개방도를 조정함으로써, 포트 a에서 포트 c로 흐르는 냉매[즉 열매 열교환기 (16)로 공급되는 냉매]의 유량과 포트 a에서 포트 b로 흐르는 냉매[즉 실내공기 열교환기(26)로 공급되는 냉매]의 유량의 비율을 조정할 수 있다. 열매 열교환기(16)는 후술의 열매순환로(50) 내를 통과하는 열매와 냉매순환로(32) 내를 통과하는 냉매의 사이에서 열교환을 한다. 제 1 팽창밸브(18)는 액상(液相)상태의 냉매를 단열 팽창시켜서 감압한다. 실외공기 열교환기(20)는 제 1 팬(22)에 의해서 송풍되는 실외공기와 냉매의 사이에서 열교환을 한다. 실외공기 열교환기(20) 및 제 1 팬(22)은 실외에 배치되어 있다. 제 1 팬(22)의 근방에는 외기온도를 검출하는 외기온도 서미스터(40)가 구비되어 있다.

실내공기 열교환기(26)는 제 2 팬(28)에 의해서 송풍되는 실내공기와 냉매의 사이에서 열교환을 한다. 실내공기 열교환기(26) 및 제 2 팬(28)은 실내이며, 후술의 난방 단말(56, 즉 바닥난방용의 단말)보다도 실내의 높은 위치에 배치되어 있다. 제 2 팬(28)의 근방에는 실내의 온도를 검출하는 실내온도 서미스터(42)가 구비되어 있다. 제 2 팽창밸브(30)는 액상상태의 냉매를 단열 팽창시켜서 감압한다.

냉매순환로(32)는 냉매를 압축기(12)와, 유량조정밸브(14)와, 열매 열교환기 (16)와, 제 1 팽창밸브(18)와, 실외공기 열교환기(20)와, 실내공기 열교환기(26)와, 제 2 팽창밸브(30)의 사이에서 순환시킨다.

급탕바닥난방장치(6)는 열매(예를 들면, 물, 부동액 등)의 열을 이용하여 실내공기로의 방열(이른바 바닥난방)을 실행함과 아울러, 열매의 열을 이용하여 탱크 (62) 내의 물을 가열하고, 탱크(62)에 저류된 온수를 온수이용개소에 공급한다. 급탕바닥난방장치(6)는 열매 열교환기(16)와, 열매순환로(50)와, 유량조정밸브(52)와, 펌프(54)와, 난방 단말(56)과, 탱크(62)와, 탱크 서미스터(63)와, 온수공급관 (66)과, 물 도입관(68)을 구비하고 있다.

열매순환로(50)는 열매를 열매 열교환기(16)와 난방 단말(56)과 탱크(62)의 사이에서 순환시킨다. 유량조정밸브(52)는 3개의 포트 d, e 및 f를 구비하고 있으며, 열매 열교환기(16)에서 포트 d로 공급된 고온의 열매를 포트 e와 포트 f로 공급하는 것이 가능하다. 유량조정밸브(52)는 개방도를 조정함으로써, 포트 d에서 포트 e로 흐르는 열매[즉 탱크(62)에 공급되는 열매]의 유량과 포트 d에서 포트 f로 흐르는 열매[즉 난방 단말(56)에 공급되는 열매]의 유량의 비율을 조정할 수 있다. 펌프(54)는 열매순환로(50) 내의 열매를 순환시킨다. 난방 단말(56)은 열매의 열을 실내로 방열한다. 난방 단말(56)은 실내의 바닥에 배치되어 있는 바닥난방 단말이다. 즉, 난방 단말(56)은 실내에 있어서, 상기의 실내공기 열교환기(26)보다도 낮은 위치에 설치되어 있다. 난방 단말(56)은 열매순환로(50) 중 열매 열교환기(16)보다도 하류측에 구비되어 있다. 그로 인해, 난방 단말(56)에는 열매 열교환기(16)에서 가열된 후의 열매가 공급된다. 열매 열교환기(16)는 열매순환로(50) 중 난방 단말(56) 및 탱크(62)보다도 하류측의 부분에 구비되어 있다. 열매 열교환기(16)에는 난방 단말(56)과 탱크(62)의 일방 또는 쌍방에서 방열한 후의 저온의 열매가 공급된다.

탱크(62)는 온수공급관(66)을 통하여 온수이용개소에서 이용되는 물을 저류한다. 탱크(62)는 밀폐형이며, 단열재에 의해 외측이 덮여 있다. 탱크(62) 내에는 열매순환로(50)가 통해져 있다. 탱크(62) 내를 통과하는 열매순환로(50) 내의 열매와 탱크(62) 내의 물의 사이에서 열교환이 실행됨으로써, 탱크(62) 내의 물이 가열된다. 온수공급관(66)은 상류단이 탱크(62)의 상부에 접속되어 있다. 온수공급관 (66)의 하류단측은 온수이용개소에 배치되어 있다. 온수공급관(66)은 사용자의 조작[예를 들면 카란(karan, 수도꼭지)을 개방하는 조작]에 따라서, 탱크(62) 내의 온수를 온수이용개소에 공급한다. 물 도입관(68)의 상류단은 도시하지 않는 상수도에 접속되어 있으며, 하류단은 탱크(62)의 하부에 접속되어 있다. 온수공급관(66)으로부터 탱크(62) 내의 온수가 온수이용개소에 공급되면, 물 도입관(68)은 온수이용개소에 공급된 온수의 양과 같은 양의 물을 상수도로부터 탱크(62) 내로 도입한다. 그로 인해, 탱크(62) 내에는 상시 만수까지 물이 저류된다. 탱크 서미스터(63)는 탱크(62) 내의 물의 온도를 검출한다.

제어장치(8)는 CPU, ROM, RAM 등을 구비하고 있다. ROM에는 각종의 운전프로그램이 격납되어 있다. RAM에는 제어장치(8)에 입력되는 각종 신호나, CPU가 처리를 실행하는 과정에서 생성되는 여러 가지의 데이터가 일시적으로 기억된다. 제어장치(8)에서는 CPU가 ROM이나 RAM에 기억된 정보에 의거하여 히트펌프 공조장치(4) 및 급탕바닥난방장치(6)의 각 구성요소의 동작을 제어한다. 또, 제어장치(8)에는 도시하지 않는 리모컨이 접속되어 있다. 리모컨에는 사용자가 급탕난방시스템(2)을 조작하기 위한 스위치, 사용자에게 급탕난방시스템(2)의 동작상태를 표시하는 액정표시 등이 설치되어 있다.

[급탕난방시스템(2)의 동작]

이어서, 급탕난방시스템(2)의 동작에 대해서 설명한다. 급탕난방시스템(2)은 급탕운전, 축열 단독운전, 난방 단독운전 및 축열난방 동시운전(즉, 제 1 축열난방 동시운전, 제 2 축열난방 동시운전, 제 3 축열난방 동시운전)을 실행하는 것이 가능하다.

(급탕운전)

사용자에 의해서 부엌이나 욕실의 카란이 개방된 경우나, 욕조로의 탕수공급을 실행할 경우에, 급탕난방시스템(2)은 급탕운전을 개시한다. 욕조로의 탕수공급은, 예를 들면 사용자가 리모컨의 탕수공급개시 스위치를 누르는 것으로 개시하는 일도 있으며, 사용자가 리모컨에 설정한 탕수공급 완료시각에 의거하는 탕수공급 개시시각이 도래하는 것으로 개시하는 일도 있다. 급탕운전은 후술하는 축열 단독운전, 난방 단독운전, 축열난방 동시운전과 병행하여 실행하는 것도 가능하다. 급탕운전에서는, 급탕난방시스템(2)은 탱크(62) 내의 온수를 온수공급관(66)을 통하여 온수이용개소에 공급한다.

(축열 단독운전; 도 2)

사용자로부터 난방이 지시되어 있지 않고, 또한, 탱크(62)로의 축열요구가 발생한 경우에, 급탕난방시스템(2)은 축열 단독운전을 실행한다. 축열요구는, 예를 들면 급탕운전을 실행한 결과, 탱크(62) 내의 축열량이 적어진 경우에 발생한다. 구체적으로 말하면, 축열요구는 탱크 서미스터(63)가 검출하는 온도가 소정의 축열개시온도보다 낮아진 경우에 발생한다. 축열 단독운전에서는 탱크(62) 내의 물을 소정의 축열종료온도까지 비등하여 탱크(62)에 축열한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 축열 단독운전에서는, 제어장치(8)는 유량조정밸브(14)를 포트 a에 공급된 냉매의 전체 유량이 포트 c에 공급되고, 포트 b에 공급되지 않도록 조정한다(즉, 포트 a와 포트 c가 연통하고, 포트 a와 포트 b가 연통하지 않는다). 또, 제어장치(8)는 제 1 팬(22)을 구동함과 아울러, 압축기(12)를 구동한다. 또한, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)를 포트 d에 공급된 열매의 전체 유량이 포트 e[즉, 탱크(62)측]에 공급되고, 포트 f[즉, 난방 단말(56)측]에는 열매가 공급되지 않도록 조정한다(즉, 포트 d와 포트 e가 연통하고, 포트 d와 포트 f가 연통하지 않는다). 또한, 제어장치(8)는 펌프(54)를 구동한다.

압축기(12)에서 가압되어 고온 고압으로 된 기상상태의 냉매는 유량조정밸브 (14, 포트 c)를 통하여 열매 열교환기(16)로 보내진다. 고온 고압의 기상상태의 냉매는 열매 열교환기(16)에서의 열매순환로(50) 내의 열매와의 열교환에 의해서 냉각되어 응축하여 액상상태로 된다. 열매 열교환기(16)에서 액상상태로 된 냉매는 제 1 팽창밸브(18)로 보내진다. 제 1 팽창밸브(18)에서 감압되어 저온 저압으로 된 액상상태의 냉매는 실외공기 열교환기(20)로 보내진다. 저온 저압의 액상상태의 냉매는 실외공기 열교환기(20)에서의 실외공기와의 열교환에 의해서 가열되어 증발하여 기상상태로 된다. 기상상태로 된 냉매는 압축기(12)로 되돌려진다.

또, 펌프(54)가 구동됨으로써, 열매순환로(50) 내에서 열매가 순환한다. 열매 열교환기(16)에서의 고온 고압의 냉매와의 열교환에 의해서 가열된 고온의 열매는 유량조정밸브(52, 포트 e)를 통하여 탱크(62)로 보내진다. 고온의 열매는 탱크 (62) 내를 통과하는 동안에, 탱크(62) 내의 물과 열교환을 실행함으로써 냉각된다. 이 결과, 탱크(62) 내의 물이 열매의 열에 의해서 가열된다. 탱크(62)를 통과한 후의 저온의 열매는 열매 열교환기(16)에 공급되어 냉매와의 열교환에 의해서 재차 가열된다.

급탕난방시스템(2)은 상기와 같은 사이클로 냉매 및 열매를 순환시킴으로써, 탱크(62) 내의 온수를 가열할 수 있다. 제어장치(8)는 상기의 축열 단독운전을 개시한 후, 탱크 서미스터(63)가 검출하는 온도가 소정의 축열종료온도에 도달하면, 축열 단독운전을 종료한다.

(난방 단독운전; 도 3)

사용자로부터 난방이 지시되어 있고, 탱크(62)로의 축열요구가 발생하고 있지 않은 경우에, 급탕난방시스템(2)은 난방 단독운전을 실행한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 난방 단독운전에서는, 제어장치(8)는 유량조정밸브(14)를 포트 a에 공급된 냉매의 일부가 포트 b에 공급되고, 다른 일부가 포트 c에 공급되도록 개방도를 조정한다(즉, 포트 a와 포트 b, 포트 a와 포트 c가 각각 연통한다). 이때, 제어장치(8)는 포트 b에 공급되는 냉매의 유량과 포트 c에 공급되는 냉매의 유량이 거의 같아지도록, 유량조정밸브(14)의 개방도를 조정한다(즉 b=c). 또, 제어장치(8)는 제 1 팬(22) 및 제 2 팬(28)을 구동함과 아울러, 압축기(12)를 구동한다. 또한, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)를 포트 d에 공급된 열매의 전체 유량이 포트 f [즉, 난방 단말(56)측]에 공급되고, 포트 e[즉, 탱크(62)측]에는 열매가 공급되지 않도록 조정한다(즉, 포트 d와 포트 f가 연통하고, 포트 d와 포트 e가 연통하지 않는다). 또한, 제어장치(8)는 펌프(54)를 구동한다.

압축기(12)에서 가압되어 고온 고압으로 된 기상상태의 냉매의 일부는 유량조정밸브(14, 포트 b)를 통하여 실내공기 열교환기(26)로 보내진다. 고온 고압의 기상상태의 냉매는 실내공기 열교환기(26)에서의 실내공기와의 열교환에 의해서 냉각되어 응축하여 액상상태로 된다. 실내공기 열교환기(26)에서 액상상태로 된 냉매는 제 2 팽창밸브(30)로 보내진다. 제 2 팽창밸브(30)에서 감압되어 저온 저압으로 된 액상상태의 냉매는 제 1 팽창밸브(18)로부터 보내지는 저온 저압의 액상상태의 냉매와 합류하여 실외공기 열교환기(20)로 보내진다. 저온 저압의 액상상태의 냉매는 실외공기 열교환기(20)에서의 실외공기와의 열교환에 의해서 가열되어 증발하여 기상상태로 된다. 기상상태로 된 냉매는 압축기(12)로 되돌려진다.

한편, 압축기(12)에서 가압되어 고온 고압으로 된 기상상태의 냉매의 다른 일부는 유량조정밸브(14, 포트 c)를 통하여 열매 열교환기(16)로 보내진다. 고온 고압의 기상상태의 냉매는 열매 열교환기(16)에서의 열매와의 열교환에 의해서 냉각되어 응축하여 액상상태로 된다. 열매 열교환기(16)에서 액상상태로 된 냉매는 제 1 팽창밸브(18)로 보내진다. 제 1 팽창밸브(18)에서 감압 되어 저온 저압으로 된 액상상태의 냉매는 제 2 팽창밸브(30)로부터 보내진 저온 저압의 액상상태의 냉매와 합류하여 실외공기 열교환기(20)로 보내진다. 그 후의 냉매의 흐름은 상기한 바와 같기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

또, 펌프(54)가 구동됨으로써, 열매순환로(50) 내에서 열매가 순환한다. 열매 열교환기(16)에서의 고온 고압의 냉매와의 열교환에 의해서 가열된 고온의 열매는 유량조정밸브(52, 포트 f)를 통하여 난방 단말(56)로 보내진다. 고온의 열매는 난방 단말(56)에서 실내로 열을 방열함으로써 냉각된다. 난방 단말(56)을 통과한 후의 저온의 열매는 펌프(54)를 통하여 열매 열교환기(16)에 공급되어 냉매와의 열교환에 의해서 재차 가열된다.

난방 단독운전에서는, 급탕난방시스템(2)은 상기와 같은 사이클로 냉매 및 열매를 순환시킴으로써, 실내공기 열교환기(26) 및 난방 단말(56)의 양방에서 실내를 난방할 수 있다.

(축열난방 동시운전)

사용자로부터 난방이 지시되어 있고, 또한, 탱크(62)로의 축열요구가 발생 한 경우에, 급탕난방시스템(2)은 축열난방 동시운전을 실행한다. 본 실시예에서는, 급탕난방시스템(2)은 실내온도가 난방설정온도(Ts) 이상인지 아닌지에 따라서, 다른 내용의 축열난방 동시운전을 실행할 수 있다. 이하, 3가지의 축열난방 동시운전 (제 1 축열난방 동시운전, 제 2 축열난방 동시운전, 제 3 축열난방 동시운전)의 내용에 대해서 설명한다.

(제 1 축열난방 동시운전; 도 4)

본 실시예에서는, 제 1 축열난방 동시운전은 급탕난방시스템(2)이 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우에 있어서, 실내온도 서미스터(42)가 검출하는 실내온도가 난방설정온도(Ts)보다 낮은 경우에 실행되는 운전이다. 실내온도가 난방설정온도(Ts)보다 낮은 경우에는, 실내온도가 난방설정온도(Ts) 이상인 경우에 비하여 요구되는 난방능력이 높다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 축열난방 동시운전에서는, 제어장치(8)는 유량조정밸브(14)를 포트 a에 공급된 냉매의 일부가 포트 b에 공급되고, 다른 일부가 포트 c에 공급되도록 개방도를 조정한다(즉, 포트 a와 포트 b, 포트 a와 포트 c가 각각 연통한다). 이때, 제어장치(8)는 포트 b에 공급되는 냉매의 유량과 포트 c에 공급되는 냉매의 유량이 거의 같아지도록 유량조정밸브(14)의 개방도를 조정한다. 또, 제어장치(8)는 제 1 팬(22) 및 제 2 팬(28)을 구동함과 아울러, 압축기(12)를 구동한다. 또한, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)를 포트 d에 공급된 열매의 일부가 포트 e에 공급되고, 다른 일부가 포트 f에 공급되도록 개방도를 조정한다(즉, 포트 d와 포트 e, 포트 d와 포트 f가 각각 연통한다). 이때, 제어장치(8)는 포트 e에 공급되는 열매의 유량과 포트 f에 공급되는 열매의 유량이 거의 같아지도록 유량조정밸브(52)의 개방도를 조정한다. 또한, 제어장치(8)는 펌프(54)를 구동한다.

압축기(12)가 구동되는 것에 의한 냉매의 움직임은, 상기의 난방 단독운전(도 3 참조)의 경우와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

제 1 축열난방 동시운전에서는 펌프(54)가 구동됨으로써 열매순환로(50) 내에서 열매가 순환한다. 열매 열교환기(16)에서의 고온 고압의 냉매와의 열교환에 의해서 가열된 고온의 열매의 일부는 유량조정밸브(52, 포트 f)를 통하여 난방 단말(56)로 보내진다. 고온의 열매는 난방 단말(56)에서 실내로 열을 방열함으로써 냉각된다. 난방 단말(56)을 통과한 후의 저온의 열매는 펌프(54)를 통하여 열매 열교환기(16)에 공급되어 냉매와의 열교환에 의해서 재차 가열된다. 또, 열매 열교환기(16)에서의 고온 고압의 냉매와의 열교환에 의해서 가열된 고온의 열매의 다른 일부는 유량조정밸브(포트 e)를 통하여 탱크(62)로 보내진다. 고온의 열매는 탱크 (62) 내를 통과하는 동안에 탱크(62) 내의 물과 열교환을 실행함으로써 냉각된다. 이 결과, 탱크(62) 내의 물이 열매의 열에 의해서 가열된다. 탱크(62)를 통과한 후의 저온의 열매는 열매 열교환기(16)에 공급되어 냉매와의 열교환에 의해서 재차 가열된다.

제 1 축열난방 동시운전에서는, 급탕난방시스템(2)은 상기와 같은 사이클로 냉매 및 열매를 순환시킴으로써, 실내공기 열교환기(26) 및 난방 단말(56)의 양방에서 실내를 난방할 수 있음과 아울러, 탱크(62) 내에 온수를 저류할 수 있다. 제어장치(8)는 제 1 축열난방 동시운전을 개시한 후, 탱크 서미스터(63)가 검출하는 온도가 소정의 축열종료온도에 도달하면, 제 1 축열난방 동시운전을 종료한다. 이 시점에서, 계속해서 난방운전지시가 실행되어 있는 경우(사용자에 의해서 난방의 종료가 지시되어 있지 않은 경우)에는, 제어장치(8)는 제 1 축열난방 동시운전의 종료 후, 계속해서 상기의 난방 단독운전을 실행한다.

(제 2 축열난방 동시운전; 도 5)

본 실시예에서는, 제 2 축열난방 동시운전은 급탕난방시스템(2)이 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우에 있어서, 실내온도 서미스터(42)가 검출하는 실내온도가 난방설정온도(Ts) 이상인 경우에 실행되는 운전이다. 실내온도가 난방설정온도(Ts) 이상인 경우에는, 실내온도가 난방설정온도(Ts) 보다 낮은 경우에 비하여 요구되는 난방능력이 낮다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 2 축열난방 동시운전에서는, 제어장치(8)는 유량조정밸브(14)를 포트 a에 공급된 냉매의 일부가 포트 b에 공급되고, 다른 일부가 포트 c에 공급되도록 개방도를 조정한다(즉, 포트 a와 포트 b, 포트 a와 포트 c가 각각 연통한다). 제 2 축열난방 동시운전에서도, 제어장치 (8)는 포트 b에 공급되는 냉매의 유량과 포트 c에 공급되는 냉매의 유량이 거의 같아지도록, 유량조정밸브(14)의 개방도를 조정한다. 또, 제어장치(8)는 제 1 팬(22) 및 제 2 팬(28)을 구동함과 아울러, 압축기(12)를 구동한다. 또한, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)를 포트 d에 공급된 열매의 전체 유량이 포트 e[즉, 탱크(62)측]에 공급되고, 포트 f[즉, 난방 단말(56)측]에는 열매가 공급되지 않도록 조정한다(즉, 포트 d와 포트 e가 연통하고, 포트 d와 포트 f가 연통하지 않는다). 또한, 제어장치(8)는 펌프(54)를 구동한다.

압축기(12)가 구동하는 것에 의한 냉매의 움직임은, 상기의 난방 단독운전(도 3 참조) 및 상기의 제 1 축열난방 동시운전(도 4 참조)의 경우와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또, 펌프(54)가 구동되는 것에 의한 열매의 움직임은, 상기의 축열 단독운전(도 2 참조)의 경우와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

제 2 축열난방 동시운전에서는, 급탕난방시스템(2)은 상기와 같은 사이클로 냉매 및 열매를 순환시킴으로써, 실내공기 열교환기(26)에서 실내공기로 방열함으로써 실내를 난방할 수 있음과 아울러, 탱크(62) 내에 온수를 저류할 수 있다. 제 2 축열난방 동시운전에서는 난방 단말(56)을 열매가 통과하지 않기 때문에, 난방 단말(56)에 의한 난방은 실행되지 않는다. 그로 인해, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력(즉, 단위시간당의 실내로의 방열량)은 낮아진다. 그러나 열매 열교환기(16)에 있어서의 냉매와의 열교환으로 가열된 고온의 열매의 전체량이 탱크(62)를 통과하게 되기 때문에, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 축열능력[즉, 단위시간당의 탱크(62) 내의 물로의 방열량]은 높아진다. 상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 제 2 축열난방 동시운전을 해야 할 경우에는, 제 1 축열난방 동시운전을 해야 할 경우에 비하여 필요한 난방능력이 낮다. 이 점, 제 2 축열난방 동시운전에서는 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력을 낮게 하고, 축열능력을 높게 할 수 있다. 상황에 따라서 압축기(12)의 능력을 적절하게 축열과 난방으로 할당할 수 있다.

또한, 제어장치(8)는 제 2 축열난방 동시운전을 개시한 후, 탱크 서미스터 (63)가 검출하는 온도가 소정의 축열종료온도에 도달하면, 제 2 축열난방 동시운전을 종료한다. 이 시점에서, 계속해서 난방운전지시가 실행되어 있는 경우에는, 제어장치(8)는 제 2 축열난방 동시운전의 종료 후, 계속해서 상기의 난방 단독운전을 실행한다.

(제 3 축열난방 동시운전; 도 6)

제 3 축열난방 동시운전은 후술하는 본 실시예의 변형예로, 급탕난방시스템 (2)이 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우에 있어서, 실내온도 서미스터(42)가 검출하는 실내온도가 난방설정온도(Ts) 이상인 경우에 실행되는 운전이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 3 축열난방 동시운전에서는 유량조정밸브(14)를 포트 a에 공급된 냉매의 전체 유량이 포트 c에 공급되고, 포트 b에는 냉매가 공급되지 않도록 조정한다(즉, 포트 a와 포트 c가 연통하고, 포트 a와 포트 b가 연통하지 않는다). 또, 제어장치(8)는 제 1 팬(22)을 구동함과 아울러, 압축기(12)를 구동한다[ 제 2 팬(28)은 구동하지 않는다]. 또한, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)를 포트 d에 공급된 열매의 일부가 포트 e에 공급되고, 다른 일부가 포트 f에 공급되도록 개방도를 조정한다(즉, 포트 d와 포트 e, 포트 d와 포트 f가 각각 연통한다). 이때, 제어장치(8)는 포트 e에 공급되는 열매의 유량과 포트 f에 공급되는 열매의 유량이 거의 같아지도록, 유량조정밸브(52)의 개방도를 조정한다. 또한, 제어장치(8)는 펌프(54)를 구동한다.

압축기(12)가 구동되는 것에 의한 냉매의 움직임은, 상기의 축열 단독운전(도 2 참조)의 경우와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또, 펌프 (54)가 구동되는 것에 의한 열매의 움직임은, 상기의 제 1 축열난방 동시운전(도 3 참조)의 경우와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

제 3 축열난방 동시운전에서는, 급탕난방시스템(2)은 상기와 같은 사이클로 냉매 및 열매를 순환시킴으로써, 난방 단말(56)로 실내를 난방할 수 있음과 아울러, 탱크(62) 내에 온수를 저류할 수 있다. 제 3 축열난방 동시운전에서는 실내공기 열교환기(26)에 냉매가 공급되지 않기 때문에, 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방은 실행되지 않는다. 그로 인해, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력은 낮아진다. 그러나 압축기(12)에서 가압되어 고온 고압으로 된 기상상태의 냉매의 전체량이 열매 열교환기(16)를 통과하게 되기 때문에, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 열매 열교환기(16)에 있어서, 열매에 가해지는 열량이 증가한다. 그 결과, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 축열능력이 높아진다. 상기한 바와 같이, 제 3 축열난방 동시운전을 해야 할 경우에는, 제 1 축열난방 동시운전을 해야 할 경우에 비하여 필요한 난방능력이 낮다. 이 점, 제 3 축열난방 동시운전에서는, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력을 낮게 하고, 축열능력을 높게 할 수 있다. 압축기(12)의 능력을 적절하게 축열과 난방으로 할당할 수 있다.

(제 1 실시예에 있어서의 축열난방 제어처리; 도 7)

사용자에 의해서 난방이 지시되었을 때에, 도 3∼도 6을 이용하여 설명한 난방 단독운전 및 각 축열난방 동시운전 중의 어느 하나가 실행될지는, 제어장치(8)가 실행하는 축열난방 제어처리(도 7 참조)에 의해서 결정할 수 있다. 이하, 본 실시예에 있어서, 제어장치(8)가 실행하는 축열난방 제어처리의 내용에 대해서 설명한다.

사용자에 의해서 난방이 지시되면, 제어장치(8)는 도 7의 축열난방 제어처리를 개시한다. 축열난방 제어처리가 개시되면, S10에서는, 제어장치(8)는 탱크 서미스터(63)가 검출하는 탱크(62) 내의 물의 온도(이하에서는 「탱크온도」라고 부르는 경우가 있다)가 소정의 축열개시온도보다 낮은지 아닌지를 판단한다.

S10의 시점에서 탱크온도가 축열개시온도보다 낮은 경우, 제어장치(8)는 S10에서 YES라고 판단하고, S12로 진행한다. S10에서 YES인 경우는, 탱크(62)로의 축열요구가 발생하고 있는 경우이다. 한편, 탱크온도가 축열개시온도 이상인 경우, 제어장치(8)는 S10에서 NO라고 판단하고, S11로 진행한다. S10에서 NO인 경우는, 탱크(62)로의 축열요구가 발생하고 있지 않은 경우이다. 이 경우, S11에서는, 제어장치(8)는 난방 단독운전(도 3 참조)을 실행한다. S11의 시점에서 이미 난방 단독운전이 실행되고 경우에는, 난방 단독운전을 계속한다. 그 후, 제어장치(8)는 S10으로 되돌아간다.

S12에서는, 제어장치(8)는 실내온도 서미스터(42)가 검출하는 실내온도가 난방설정온도(Ts) 이상인지 아닌지를 판단한다. 실내온도가 난방설정온도(Ts) 이상인 경우, 제어장치(8)는 S12에서 YES라고 판단하고, S14로 진행한다. 본 실시예에 있어서, S12에서 YES인 경우란, 실내온도가 사용자에 의해서 요구되고 있는 난방설정온도(Ts)에 도달하고 있어 높은 난방능력이 필요하게 되지 않은 경우이다. 이 경우, S14에서는, 제어장치(8)는 제 2 축열난방 동시운전(도 5 참조)을 실행한다. S14의 시점에서 이미 제 2 축열난방 동시운전이 실행되고 있는 경우에는, 제 2 축열난방 동시운전을 계속한다. 그 후, 제어장치(8)는 S20으로 진행한다.

한편, S12의 시점에서 실내온도가 난방설정온도(Ts)보다 낮은 경우, 제어장치(8)는 S12에서 NO라고 판단하고, S16으로 진행한다. 본 실시예에 있어서, S10에서 NO인 경우란, 실내온도가 사용자에 의해서 요구되고 있는 난방설정온도(Ts)에 도달하고 있지 않아 높은 난방능력이 필요하게 되는 경우이다. 이 경우, S16에서는, 제어장치(8)는 제 1 축열난방 동시운전(도 4 참조)을 실행한다. S16의 시점에서 이미 제 1 축열난방 동시운전이 실행되고 있는 경우에는, 제 1 축열난방 동시운전을 계속한다. 그 후, 제어장치(8)는 S20으로 진행한다.

S20에서는, 제어장치(8)는 탱크온도가 소정의 축열종료온도 이상인지 아닌지를 판단한다. S20의 시점에서 탱크온도가 축열종료온도 이상인 경우, 제어장치(8)는 S20에서 YES라고 판단하고, S10으로 되돌아간다. S20에서 YES인 경우란, 탱크 (62) 내의 물의 비등이 완료되어 있는 경우이다. 한편, S20의 시점에서 탱크온도가 축열종료온도보다 낮은 경우, 제어장치(8)는 S20에서 NO라고 판단하고, S12로 되돌아간다. S20에서 NO인 경우란, 제 2 축열난방 동시운전(S14) 또는 제 1 축열난방 동시운전(S16)의 어느 하나가 이미 실행되고 있지만, 탱크(62) 내의 물의 비등이 완료되어 있지 않은 경우이다.

제어장치(8)는 사용자로부터 난방의 정지가 지시될 때까지, 상기의 축열난방 처리(S10∼S20)를 반복 실행한다. 사용자로부터 난방의 정지가 지시되면, 제어장치 (8)는 축열난방처리를 종료한다.

이상, 본 실시예의 급탕난방시스템(2)의 구성 및 운전내용에 대해서 설명했다. 상기한 바와 같이, 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우(도 7의 S10에서 YES)에 있어서, 실내온도가 난방설정온도(Ts) 이상인 경우(S12에서 YES)는, 실내온도가 난방설정온도(Ts)보다 낮은 경우(S12에서 NO)에 비하여 필요한 난방능력이 낮다. 이 점, 본 실시예의 급탕난방시스템(2)은 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우(도 7의 S10에서 YES)에 있어서, 실내온도가 난방설정온도 이상인 경우(S12에서 YES)에, 제 2 축열난방 동시운전(도 5 참조)을 실행한다. 제 2 축열난방 동시운전에서는, 난방 단말(56)을 열매가 통과하지 않기 때문에, 난방 단말(56)에 의한 난방은 실행되지 않는다. 그로 인해, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력(즉, 단위시간당의 실내로의 방열량)은 낮아진다. 단, 열매 열교환기 (16)에 있어서의 냉매와의 열교환으로 가열된 고온의 열매의 전체량이 탱크(62)를 통과하게 되기 때문에, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 축열능력[즉, 단위시간당의 탱크(62) 내의 물로의 방열량]은 높아진다. 그로 인해, 본 실시예의 급탕난방시스템(2)은 제 2 축열난방 동시운전을 실행하는 것에 의해, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력을 낮게 하고, 축열능력을 높게 할 수 있다. 상황에 따라서, 압축기(12)의 능력을 적절하게 축열과 난방으로 할당할 수 있다.

본 실시예와 청구항의 기재의 대응관계를 설명하여 둔다. 급탕난방시스템(2)이 「히트펌프시스템」의 일례이다. 히트펌프 공조장치(4)가 「히트펌프」의 일례이다. 제 1 팽창밸브(18) 및 제 2 팽창밸브(30)가 「감압기구」의 일례이다. 실외공기 열교환기(20)가 「증발기」의 일례이다. 난방 단말(56)이 「난방 단말」의 일례이다. 도 7의 S12에서 YES인 경우가 「제 1 경우」의 일례이며, S12에서 NO인 경우가 「제 2 경우」의 일례이다. 난방설정온도(Ts)가 「특정온도」의 일례이다. 난방 단말(56)에 의한 난방이 「제 1 난방」의 일례이며, 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방이 「제 2 난방」의 일례이다.

(제 1 실시예의 변형예 1)

상기한 바와 같이, 제 1 실시예에서는, 제어장치(8)는 도 7의 S14에 있어서, 제 2 축열난방 동시운전을 실행한다. 본 변형예에서는 S14에서 제 2 축열난방 동시운전을 실행할 때에, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)의 개방도를 포트 d에 공급되는 열매의 일부가 포트 e[탱크(62)측]에 공급되고, 다른 일부가 포트 f[난방 단말 (56)측]에 공급되도록 조정한다. 이때, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)의 개방도를, 포트 e[탱크(62)측]에 공급되는 열매의 유량이 포트 f[난방 단말(56)측]에 공급되는 열매의 유량보다도 커지도록 조정한다(즉, e>f). 이 경우, 난방 단말(56)에도, 열매가 일부 공급된다. 단, S14의 제 2 축열난방 동시운전에서 난방 단말(56)에 공급되는 열매의 유량은, S16의 제 1 축열난방 동시운전에서 난방 단말(56)에 공급되는 열매의 유량보다도 작다. 그로 인해, 이 경우도, S16의 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력은 낮아진다. 단, 열매 열교환기(16)에 있어서의 냉매와의 열교환으로 가열된 고온의 열매의 대부분이 탱크(62)를 통과하게 되기 때문에, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 축열능력은 높아진다. 따라서, 이 변형예 1에 의한 경우도, 제 1 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

(제 1 실시예의 변형예 2)

제어장치(8)는 도 7의 S14에 있어서, 제 3 축열난방 동시운전(도 6 참조)을 실행해도 좋다. 상기한 바와 같이, 제 3 축열난방 동시운전에서는 실내공기 열교환기(26)에 냉매가 공급되지 않기 때문에, 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방은 실행되지 않는다. 그로 인해, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력은 낮아진다. 그러나 이 경우도, 압축기(12)에서 가압되어 고온 고압으로 된 기상상태의 냉매의 전체량이 열매 열교환기(16)를 통과하게 되기 때문에, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 열매순환로(50)를 통과하는 열매의 가열량이 증가한다. 그 결과, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 축열능력이 높아진다. 즉, 제 3 축열난방 동시운전에서도, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력을 낮게 하고, 축열능력을 높게 할 수 있다. 제 1 실시예와 마찬가지로, 압축기(12)의 능력을 적절하게 축열과 난방으로 할당할 수 있다.

(제 1 실시예의 변형예 3)

상기한 바와 같이, 상기 변형예 2에서는, 제어장치(8)는 도 7의 S14에 있어서, 제 3 축열난방 동시운전을 실행한다. 본 변형예에서는, S14에서 제 3 축열난방 동시운전을 실행할 때에, 제어장치(8)는 유량조정밸브(14)의 개방도를 포트 a에 공급된 냉매의 일부가 포트 c[열매 열교환기(16)측]에 공급되고, 다른 일부가 포트 b [실내공기 열교환기(26)측]에 공급되도록 조정한다. 이때, 제어장치(8)는 유량조정밸브(14)의 개방도를, 포트 c[열매 열교환기(16)측]에 공급되는 냉매의 유량이 포트 b[실내공기 열교환기(26)측]에 공급되는 냉매의 유량보다도 커지도록 조정한다(즉, c>b). 이 경우, 실내공기 열교환기(26)에도 압축기(12)에서 가압된 고온 고압의 냉매가 일부 공급된다. 단, S14의 제 3 축열난방 동시운전에서 실내공기 열교환기(26)에 공급되는 냉매의 유량은, S16의 제 1 축열난방 동시운전에서 실내공기 열교환기(26)에 공급되는 냉매의 유량보다도 작다. 그로 인해, 이 경우도, S16의 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 시스템 전체의 난방능력은 낮아진다. 단, 압축기 (12)에서 가압되어 고온 고압으로 된 냉매의 대부분이 열매 열교환기(16)를 통과하게 되기 때문에, 제 1 축열난방 동시운전에 비하여 축열능력은 높아진다. 따라서, 이 변형예 3에 의한 경우도, 상기 변형예 2와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

(제 2 실시예)

제 1 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다. 본 실시예의 급탕난방시스템 (2)의 구성은 제 1 실시예의 급탕난방시스템(2)과 공통된다(도 1 참조). 단, 본 실시예에서는 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방(즉 공기난방)보다도 난방 단말(56)에 의한 난방(즉 바닥난방)이 난방효율이 나쁘다(즉, 단위시간당의 실내로의 방열량이 적다). 이와 같은 전제가 존재하는 상황에서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우(도 8의 S30에서 YES)에, 난방효율이 비교적 나쁜 난방 단말(56)에 의한 난방을 실행하지 않는 축열난방 동시운전(즉, 제 2 축열난방 동시운전)을 실행한다.

(제 2 실시예에 있어서의 축열난방 제어처리; 도 8)

사용자에 의해서 난방이 지시되면, 제어장치(8)는 도 8의 축열난방 제어처리를 개시한다. 축열난방 제어처리가 개시되면, S30에서는, 제어장치(8)는 탱크온도가 소정의 축열개시온도보다 낮은지 아닌지를 판단한다. S30의 판단은 도 7의 S10과 마찬가지의 판단이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

S30에서 YES인 경우, S32로 진행하고, 제어장치(8)는 제 2 축열난방 운전(도 5 참조)을 실행한다. S32를 끝내면, S36으로 진행한다. S36에서는, 제어장치(8)는 탱크온도가 소정의 축열종료온도 이상인지 아닌지를 판단한다. S36의 판단은 도 7의 S20과 마찬가지의 판단이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. S36에서 YES인 경우, S30으로 되돌아간다. S36에서 NO인 경우, S32로 되돌아가 제 2 축열난방 동시운전을 계속한다.

한편, S30에서 NO인 경우, S34로 진행하고, 제어장치(8)는 난방 단독운전(도 3 참조)을 실행한다. S34를 끝내면, S30으로 되돌아간다.

본 실시예의 급탕난방시스템(2)은 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우(도 8의 S30에서 YES)에, 난방효율이 비교적 나쁜 난방 단말(56)을 실행하지 않는 제 2 축열난방 동시운전을 실행한다(S32). 그로 인해, 본 실시예에서도, 축열난방 동시운전을 실행할 경우에, 압축기(12)의 능력을 난방에 의해 적게 할당하여 축열에 의해 많이 할당할 수 있다. 또, 난방효율이 비교적 좋은 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방의 난방능력은 억제시키지 않기 때문에, 실내의 이용자의 난방요구를 만족시킬 수 있다. 즉, 본 실시예의 급탕난방시스템(2)은 상황에 따라서 압축기(12)의 능력을 난방과 축열로 적절하게 할당할 수 있다.

(제 2 실시예의 변형예 1)

상기한 바와 같이, 제 2 실시예에서는, 제어장치(8)는 도 8의 S32에 있어서, 제 2 축열난방 동시운전을 실행한다. 본 변형예에서는 S32에서 제 2 축열난방 동시운전을 실행할 때에, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)의 개방도를 포트 d에 공급되는 열매의 일부가 포트 e[탱크(62)측]에 공급되고, 다른 일부가 포트 f[난방 단말 (56)측]에 공급되도록 조정한다. 이때, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)의 개방도를 포트 e[탱크(62)측]에 공급되는 열매의 유량이 포트 f[난방 단말(56)측]에 공급되는 열매의 유량보다도 커지도록 조정한다(즉, e> f). 이 경우도, 난방 단독운전을 실행하는 경우에 비하면, 난방 단말(56)의 난방능력을 감소시킬 수 있다. 또, 열매 열교환기(16)에 있어서의 냉매와의 열교환으로 가열된 고온의 열매의 대부분이 탱크(62)를 통과하게 되기 때문에, 압축기(12)의 능력의 대부분을 축열에 할당할 수 있다. 따라서, 이 변형예 l에 의한 경우도, 제 2 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

(제 2 실시예의 변형예 2)

상기의 제 2 실시예의 경우와는 반대로, 난방 단말(56)에 의한 난방(즉 바닥난방)보다도 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방(즉 공기난방)이 난방효율이 나쁘다고 하는 전제가 존재하는 상황에서는, 제어장치(8)는 도 8의 S32에 있어서, 제 3 축열난방 동시운전(도 6 참조)을 실행해도 좋다. 이 경우, 난방효율이 나쁜 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방은 실행되지 않는다. 그로 인해, 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우에, 압축기(12)의 능력을 난방에 의해 적게 할당하여 축열에 의해 많이 할당할 수 있다. 또, 난방효율이 비교적 좋은 난방 단말(56)에 의한 난방의 난방능력은 억제시키지 않기 때문에, 실내의 이용자의 난방요구를 만족시킬 수 있다. 이 변형예 2에 의한 경우도, 제 2 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

(제 2 실시예의 변형예 3)

상기한 바와 같이, 상기 변형예 2에서는, 도 8의 S32에 있어서, 난방효율이 나쁜 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방을 실행하지 않는 제 3 축열난방 동시운전을 실행한다. 본 변형예에서는, S32에서 제 3 축열난방 동시운전을 실행할 때에, 제어장치(8)는 유량조정밸브(14)의 개방도를 포트 a에 공급된 냉매의 일부가 포트 c[열매 열교환기(16)측]에 공급되고, 다른 일부가 포트 b[실내공기 열교환기(26)측]에 공급되도록 조정한다. 이때, 제어장치(8)는 유량조정밸브(14)의 개방도를 포트 c[열매 열교환기(16)측]에 공급되는 냉매의 유량이, 포트 b[실내공기 열교환기 (26)측]에 공급되는 냉매의 유량보다도 커지도록 조정한다(즉, c>b). 이 경우도, 난방 단독운전을 실행하는 경우에 비하면, 실내공기 열교환기(26)의 난방능력을 감소시킬 수 있다. 또, 압축기(12)에서 가압되어 고온 고압으로 된 냉매의 대부분이 열매 열교환기(16)를 통과하게 되기 때문에, 축열능력은 높아진다. 따라서, 이 변형예 3에 의한 경우도, 상기 변형예 2와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

(제 3 실시예)

제 2 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다. 본 실시예의 급탕난방시스템 (2)의 구성도, 제 1 및 제 2 실시예의 급탕난방시스템(2)과 공통된다(도 1 참조). 상기한 바와 같이, 본 실시예의 급탕난방시스템(2)에서는, 실내에 있어서, 실내공기 열교환기(26)가 난방 단말(56, 이른바 바닥난방용의 단말기)보다도 높은 위치에 설치되어 있다. 본 실시예에서는 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우(도 8의 S30에서 YES)에, 더욱 높은 위치에 설치되어 있는 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방을 실행하지 않는 축열난방 동시운전(즉, 제 3 축열난방 동시운전)을 실행한다.

(제 3 실시예에 있어서의 축열난방 제어처리; 도 8)

본 실시예에 있어서 제어장치(8)가 실행하는 축열난방 제어처리는 제 2 실시예의 축열난방 제어처리(도 8 참조)와 기본적으로 공통된다. 단, 본 실시예에서는, S32에 있어서, 제어장치(8)는 더욱 높은 위치에 설치되어 있는 실내공기 열교환기 (26)에 의한 난방을 실행하지 않는 제 3 축열난방 동시운전을 실행하는 점이 제 2 실시예와는 다르다.

본 실시예의 급탕난방시스템(2)은 축열난방 동시운전을 실행해야 할 경우(도 8의 S30에서 YES)에 더욱 높은 위치에 설치되어 있는 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방을 실행하지 않는 제 3 축열난방 동시운전을 실행한다(S32). 그로 인해, 본 실시예에서도, 축열난방 동시운전을 실행할 경우에, 난방 단독운전을 실행하는 경우에 비하여 압축기(12)의 능력을, 난방에 의해 적게 할당하여 축열에 의해 많이 할당할 수 있다. 또, 통상, 실내를 난방할 경우, 실내에 있어서 낮은 위치에 설치되어 있는 단말[즉 난방 단말(56)]을 이용하여 난방하는 것이, 높은 위치에 설치되어 있는 단말[즉 실내공기 열교환기(26)]을 이용하여 난방하는 경우에 비하여 실내의 이용자가 쾌적하게 느낀다. 제 3 축열난방 동시운전에서는, 더욱 낮은 위치에 설치되어 있는 난방 단말(56)에 의한 난방의 능력은 억제하지 않기 때문에, 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방의 능력을 억제시킨 경우라도, 실내의 이용자의 난방요구를 만족시킬 수 있다. 즉, 본 실시예의 급탕난방시스템(2)은 상황에 따라서 압축기(12)의 능력을 난방과 축열로 적절하게 할당할 수 있다.

(제 3 실시예의 변형예 1)

상기한 바와 같이, 제 3 실시예에서는, 도 8의 S32에 있어서, 더욱 높은 위치에 설치되어 있는 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방운전을 실행하지 않는 제 3 축열난방 동시운전을 실행한다. 본 변형예에서는 S32에서 제 3 축열난방 동시운전을 실행할 때에, 제어장치(8)는 유량조정밸브(14)의 개방도를 포트 a에 공급된 냉매의 일부가 포트 c[열매 열교환기(16)측]에 공급되고, 다른 일부가 포트 b[실내공기 열교환기(26)측]에 공급되도록 조정한다. 이때, 제어장치(8)는 유량조정밸브 (14)의 개방도를 포트 c[열매 열교환기(16)측]에 공급되는 냉매의 유량이, 포트 b [실내공기 열교환기(26)측]에 공급되는 냉매의 유량보다도 커지도록 조정한다(즉, c>b). 이 경우도, 난방 단독운전을 실행하는 경우에 비하면, 실내공기 열교환기 (26)의 난방능력을 감소시킬 수 있다. 또, 축열능력은 높아진다. 따라서, 이 변형예 3에 의한 경우도, 제 2 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

(제 3 실시예의 변형예 2)

상기의 제 3 실시예의 경우와는 반대로, 난방 단말(56)이, 실내에 있어서, 실내공기 열교환기(26)보다도 높은 위치에 설치되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 제어장치(8)는 도 8의 S32에 있어서, 제 2 축열난방 동시운전(도 5 참조)을 실행해도 좋다. 이 경우, 더욱 높은 위치에 설치되어 있는 난방 단말(56)에 의한 난방은 실행되지 않는다. 그로 인해, 축열난방 동시운전을 실행할 경우에, 난방 단독운전을 실행하는 경우에 비하여 압축기(12)의 능력을, 난방에 의해 적게 할당하여 축열에 의해 많이 할당할 수 있다. 또, 더욱 낮은 위치에 설치되어 있는 실내공기 열교환기(26)에 의한 난방의 난방능력은 억제시키지 않기 때문에, 실내의 이용자의 난방요구를 만족시킬 수 있다. 즉, 이 변형예 2에 의한 경우도, 제 3 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

(제 3 실시예의 변형예 3)

상기한 바와 같이, 상기 변형예 2에서는, 도 8의 S32에 있어서, 더욱 높은 위치에 설치되어 있는 난방 단말(56)에 의한 난방을 실행하지 않는 제 2 축열난방 동시운전을 실행한다. 본 변형예에서는 S32에서 제 2 축열난방 동시운전을 실행할 때에, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)의 개방도를 포트 d에 공급되는 열매의 일부가 포트 e[탱크(62)측]에 공급되고, 다른 일부가 포트 f[난방 단말(56)측]에 공급되도록 조정한다. 이때, 제어장치(8)는 유량조정밸브(52)의 개방도를 포트 e[탱크 (62)측]에 공급되는 열매의 유량이, 포트 f[난방 단말(56)측]에 공급되는 열매의 유량보다도 커지도록 조정한다(즉, e> f). 이 경우도, 난방 단독운전을 실행하는 경우에 비하면, 난방 단말(56)의 난방능력을 감소시킬 수 있다. 또, 열매 열교환기 (16)에 있어서의 냉매와의 열교환으로 가열된 고온의 열매의 대부분이 탱크(62)를 통과하게 되기 때문에, 압축기(12)의 능력의 대부분을 축열에 할당할 수 있다. 따라서, 이 변형예 3에 의한 경우도, 제 2 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

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

(변형예)

히트펌프 공조장치(4)는 실내공기 열교환기(26)를 구비하고 있지 않아도 좋다. 그 경우, 제 1 실시예에 있어서, 도 7의 S14에서는, 제어장치(8)는 제 2 축열난방 동시운전을 실행하도록 해도 좋다.

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

2：급탕난방시스템
4：히트펌프 공조장치
6：급탕바닥난방장치
8：제어장치
12：압축기
14：유량조정밸브
16：열매 열교환기
18：제 1 팽창밸브
20：실외공기 열교환기
22：제 1 팬
26：실내공기 열교환기
28：제 2 팬
30：제 2 팽창밸브
32：냉매순환로
40：외기온도 서미스터
42：실내온도 서미스터
50：열매순환로
52：유량조정밸브
54：펌프
56：난방 단말
62：탱크
63：탱크 서미스터
66：온수공급관
68：물 도입관

Claims

냉매를 가압하는 압축기, 열매와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 열매 열교환기, 냉매를 감압시키는 감압기구, 및 냉매를 증발시키는 증발기를 구비하는 히트펌프와,
열매의 열을 이용하여 실내를 난방하는 난방 단말과,
열을 축적하는 축열조와,
축열조 내에 축적된 열을 이용하여 온수를 온수이용개소에 공급하는 공급수단과,
실내의 온도를 검출하는 검출수단을 구비하고 있으며,
열매를 열매 열교환기와 난방 단말의 사이에서 순환시키는 제 1 난방과, 열매를 열매 열교환기와 축열조의 사이에서 순환시키는 축열을 동시에 실행하는 축열난방 동시운전을 실행하는 것이 가능하고,
축열난방 동시운전의 실행중이며 검출수단에 의해서 검출되는 온도가 특정온도 이상인 제 1 경우에는, 축열난방 동시운전의 실행중이며 검출수단에 의해서 검출되는 온도가 특정온도보다 낮은 제 2 경우에 비하여 난방능력을 저하시키는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
청구항 1에 있어서,
제 1 경우에, 제 2 경우에 비하여 난방 단말로의 열매유량을 감소시키고, 축열조로의 열매유량을 증가시킴으로써, 상기 제 1 난방의 난방능력을 저하시키는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
청구항 1에 있어서,
히트펌프가 실내공기와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 것에 의해, 냉매의 열에 의해서 실내를 난방하는 실내공기 열교환기를 구비하고 있으며,
축열난방 동시운전을 실행할 경우에는, 또한, 냉매를 압축기, 실내공기 열교환기, 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키는 제 2 난방이 가능하고,
제 1 경우에, 제 2 경우에 비하여 실내공기 열교환기로의 냉매 유량을 감소시키고, 열매 열교환기로의 냉매 유량을 증가시킴으로써, 상기 제 2 난방의 난방능력을 저하시키는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
냉매를 가압하는 압축기, 열매와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 열매 열교환기, 실내공기와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 것에 의해 냉매의 열에 의해서 실내를 난방하는 실내공기 열교환기, 냉매를 감압시키는 감압기구, 및 냉매를 증발시키는 증발기를 구비하는 히트펌프와,
열매의 열을 이용하여 실내를 난방하는 난방 단말과,
열을 축적하는 축열조와,
축열조 내에 축적된 열을 이용하여 온수를 온수이용개소에 공급하는 공급수단을 구비하고 있으며,
실내를 난방함과 아울러 축열조 내의 열량을 증가시키는 축열을 동시에 실행하는 축열난방 동시운전을 실행하는 것이 가능하고,
축열난방 동시운전을 실행할 경우에는, 냉매를 압축기, 열매 열교환기, 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키며, 또한, 열매를 열매 열교환기와 난방 단말의 사이에서 순환시키는 제 1 난방과, 냉매를 압축기, 실내공기 열교환기, 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키는 제 2 난방과, 열매를 열매 열교환기와 축열조의 사이에서 순환시키는 축열을 동시에 실행하는 것으로서,
(i) 난방 단말에 의한 상기 제 1 난방의 난방효율이 실내공기 열교환기에 의한 상기 제 2 난방의 난방효율보다도 나쁜 경우에 있어서는, 난방 단말로의 열매유량을 축열조로의 열매유량보다도 적게 하여 상기 제 1 난방의 난방능력을 저하시키고,
(ii) 실내공기 열교환기에 의한 상기 제 2 난방의 난방효율이 난방 단말에 의한 상기 제 1 난방의 난방효율보다도 나쁜 경우에 있어서는, 실내공기 열교환기로의 냉매 유량을 열매 열교환기로의 냉매 유량보다도 적게 하여 상기 제 2 난방의 난방능력을 저하시키는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
냉매를 가압하는 압축기, 열매와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 열매 열교환기, 실내공기와의 열교환에 의해서 냉매를 응축시키는 것에 의해 냉매의 열에 의해서 실내를 난방하는 실내공기 열교환기, 냉매를 감압시키는 감압기구, 및 냉매를 증발시키는 증발기를 구비하는 히트펌프와,
열매의 열을 이용하여 실내를 난방하는 난방 단말과,
열을 축적하는 축열조와,
축열조 내에 축적된 열을 이용하여 온수를 온수이용개소에 공급하는 공급수단을 구비하고 있으며,
실내를 난방함과 아울러 축열조 내의 열량을 증가시키는 축열을 동시에 실행하는 축열난방 동시운전을 실행하는 것이 가능하고,
축열난방 동시운전을 실행할 경우에는, 냉매를 압축기, 열매 열교환기, 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키며, 또한, 열매를 열매 열교환기와 난방 단말의 사이에서 순환시키는 제 1 난방과, 냉매를 압축기, 실내공기 열교환기, 감압기구, 증발기의 순서로 순환시키는 제 2 난방과, 열매를 열매 열교환기와 축열조의 사이에서 순환시키는 축열을 동시에 실행하는 것으로서,
(a) 난방 단말이, 실내에 있어서, 실내공기 열교환기보다도 높은 위치에 설치되어 있는 경우에 있어서는, 난방 단말로의 열매유량을 축열조로의 열매유량보다도 적게 하여 상기 제 1 난방의 난방능력을 저하시키고,
(b) 실내공기 열교환기가, 실내에 있어서, 난방 단말보다도 높은 위치에 설치되어 있는 경우에 있어서는, 실내공기 열교환기로의 냉매 유량을 열매 열교환기로의 냉매 유량보다도 적게 하여 상기 제 2 난방의 난방능력을 저하시키는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.