KR20230047325A - 급탕 시스템 - Google Patents

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KR20230047325A
KR20230047325A KR1020227041007A KR20227041007A KR20230047325A KR 20230047325 A KR20230047325 A KR 20230047325A KR 1020227041007 A KR1020227041007 A KR 1020227041007A KR 20227041007 A KR20227041007 A KR 20227041007A KR 20230047325 A KR20230047325 A KR 20230047325A
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유야 미츠
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미우라고교 가부시키카이샤
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Abstract

급탕 시스템(1)이며, 압축기(11), 제 1 방열용 열교환기(12A), 제 2 방열용 열교환기(12B), 팽창 밸브(13) 및 흡열용 열교환기(14)가 냉매 순환 라인(L9)에 의해 환형상으로 접속된 증기 압축식의 히트 펌프 회로(10)와, 저탕 탱크(60)와, 저탕 탱크(60) 내의 수위(Lw)를 검지하는 수위 센서(62)와, 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)를 제 1 방열용 열교환기(12A)에 순환시키는 물순환 라인(L1)과, 보급수(W2)를 제 2 방열용 열교환기(12B)에 유통시키면서 저탕 탱크(60)로 송급하는 보급수 라인(L2)과, 보급수 라인(L2)에 설치된 보급수 밸브(25)를 구비하고, 제어 수단(100)은 수위 센서(62)의 검지 수위가 높아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 감소시키는 한편, 수위 센서(62)의 검지 수위가 낮아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 증대시킨다.

Description

급탕 시스템
본원은 2020년 8월 3일에 일본에 출원된 특허출원 2020-131896호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은 급탕 시스템에 관한 것이다.
히트 펌프식 온수 공급기의 에너지 효율은 주지와 같이 COP(성적 계수)로 나타내어진다. 이 COP를 높이기 위해서 냉동 사이클에 대하여 여러 가지 개량이 이루어져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1, 2에는 히트 펌프 회로의 응축기의 후단에 과냉각기를 설치하고, 응축기에 저탕 탱크 내의 저류수를 순환시켜서 가열하는 한편, 과냉각기에 저탕 탱크로의 보급수를 유통시켜서 예비 가열하도록 구성된 급탕 시스템이 기재되어 있다.
일본 특허공고 평 2-27582호 공보 일본 실용신안공개 평 3-3665호 공보
특허문헌 2에 기재된 급탕 시스템은 급수용 회로(7)의 도중에 설치된 급수 제어 밸브(6)와, 급수용 회로(7)의 말단에 설치된 볼 탭(10)을 구비한다(제 1 도). 급수 제어 밸브(6)는 보급수의 유량을 가변할 수 있는 유량 제어 밸브로 되어 있으며, 저탕 탱크(1)에 설치한 온도 센서(3)의 검지 온도가 설정 온도의 범위에 들어가도록 급수 제어 밸브(6)의 밸브 개도가 보정된다.
이 급탕 시스템에서는 저탕 탱크(1)에 설치한 수위 센서(8)의 검지 수위가 최저 수위 미만이면 히트 펌프(2)를 정지한 상태로 급수 제어 밸브(6)가 개방된다. 수위 센서(8)의 검지 수위가 최저 수위 이상이 되면 히트 펌프(2)를 운전해서 순환 가열을 개시하게 되지만, 최초에는 온도 센서(3)의 검지 온도가 낮으므로 이 검지 온도를 높이기 위해 보급수의 유량을 절감해서 비교적 고온으로 예열된 보급수를 공급하게 된다. 수위 상승과 순환 가열의 진행에 따라 온도 센서(3)의 검지 온도가 높아져 가면 서서히 보급수의 유량을 늘려서 비교적 저온으로 예열된 보급수를 공급하게 된다. 그리고 저탕 탱크(1)가 만수가 되면 볼 탭(10)에 의해 지수된다.
이렇게 동작하는 급탕 시스템에서는 저탕 탱크의 수위가 높아질수록 급수 제어 밸브(6)의 밸브 개도를 증대시켜 가게 되므로 온수 수요량이 적을 경우에는 즉시 만수가 되어버린다. 보급수가 일단 지수되어버리면 수위 센서(8)의 검지 수위가 최저 수위 미만이 될 때까지는 과냉각기에서 액냉매의 과냉각이 이루어지지 않기 때문에 COP의 향상이라는 메리트를 향수할 수 없는 장면도 발생하고 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 히트 펌프 회로에 저류수 가열용 열교환기 및 보급수 가열용 열교환기를 설치한 구성에 있어서 온수 수요량이 적을 경우에도 COP를 높일 수 있는 급탕 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 압축기, 제 1 방열용 열교환기, 제 2 방열용 열교환기, 팽창 밸브 및 흡열용 열교환기가 냉매 순환 라인에 의해 환형상으로 접속되고, 상기 압축기의 구동에 의해 상기 제 1 방열용 열교환기 및/또는 상기 제 2 방열용 열교환기에서 온열을 인출하는 증기 압축식의 히트 펌프 회로와, 보급수를 저류하는 저탕 탱크와, 상기 저탕 탱크 내의 수위를 검지하는 수위 센서와, 상기 저탕 탱크 내의 저류수를 상기 제 1 방열용 열교환기에 순환시키는 물순환 라인과, 상기 물순환 라인에 설치된 물순환 펌프와, 보급수를 상기 제 2 방열용 열교환기에 유통시키면서 상기 저탕 탱크로 송급하는 보급수 라인과, 상기 보급수 라인에 설치된 보급수 밸브와, 상기 물순환 펌프 및 상기 보급수 밸브를 제어하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 수위 센서의 검지 수위가 높아질수록 상기 보급수 밸브의 밸브 개도를 감소시키는 한편, 상기 수위 센서의 검지 수위가 낮아질수록 상기 보급수 밸브의 밸브 개도를 증대시키는 급탕 시스템에 관한 것이다.
또한, 급수 시스템은 상기 제 1 방열용 열교환기로부터 유출하는 순환수의 온도를 검지하는 제 1 온도 센서를 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 제 1 온도 센서의 검지 온도가 목표 출탕 온도가 되도록 상기 물순환 펌프의 구동 주파수를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 급수 시스템은 상기 제 2 방열용 열교환기로부터 유출하는 보급수의 온도를 검지하는 제 2 온도 센서를 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 제 2 온도 센서의 검지 온도가 상기 목표 출탕 온도를 초과하지 않는 범위에서 상기 보급수 밸브의 밸브 개도를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 히트 펌프 회로에 저류수 가열용 열교환기 및 보급수 가열용 열교환기를 설치한 구성에 있어서 온수 수요량이 적을 경우에도 COP를 높이는 것이 가능한 급탕 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 급탕 시스템의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시형태의 보급수 밸브 제어부의 제어 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 제 1 변형예에 있어서의 보급수 밸브 제어부의 제어 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제 2 변형예에 있어서의 보급수 밸브 제어부의 제어 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제 3 변형예에 있어서의 보급수 밸브 제어부의 제어 내용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 급탕 시스템(1)의 바람직한 일실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서의 「라인」이란 유로, 경로, 관로 등의 유체의 유통이 가능한 라인의 총칭이다.
도 1은 본 실시형태에 의한 급탕 시스템(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 급탕 시스템(1)은 히트 펌프 회로(10)와, 저탕 탱크(60)와, 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)를 순환수(W1)로서 순환시키는 물순환 라인(L1)과, 보급수(W2)를 저탕 탱크(60)로 송급하는 보급수 라인(L2)과, 제어부(100)를 구비한다.
이 급탕 시스템(1)은 히트 펌프 회로(10)에서 가온한 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)를 급탕수(W4)로서 온수 수요 개소 또는 온열 수요 개소에 공급하는 시스템이다.
히트 펌프 회로(10)는 압축기(11), 제 1 방열용 열교환기(12A), 제 2 방열용 열교환기(12B), 팽창 밸브(13) 및 흡열용 열교환기(14)가 냉매 순환 라인(L9)에 의해 환형상으로 접속되고, 압축기(11)의 구동에 의해 흡열용 열교환기(14)에서 흡열되면서 제 1 방열용 열교환기(12A) 및/또는 제 2 방열용 열교환기(12B)에서 온열을 인출하는 증기 압축식의 히트 펌프 회로이다. 이 냉매 순환 라인(L9)에는 냉매(R)가 흐른다.
압축기(11)는 구동원으로서의 전기 모터(15)를 갖고 있으며, 프론가스 등의 가스형상의 냉매(R)(가스 냉매(R))를 압축해서 고온 고압의 냉매(R)로 한다. 제 1 방열용 열교환기(12A)는 물순환 라인(L1)을 통해서 보내져 오는 순환수(W1)로 방열하고, 압축기(11)로부터의 냉매(R)를 응축 액화한다. 제 2 방열용 열교환기(12B)는 보급수 라인(L2)을 통해서 보내져 오는 보급수(W2)로 방열하고, 제 1 방열용 열교환기(12A)를 통과한 냉매(R)(액냉매(R))를 과냉각한다. 팽창 밸브(13)는 제 2 방열용 열교환기(12B)로부터 보내진 냉매(R)를 통과시킴으로써 냉매(R)의 압력과 온도를 저하시킨다. 흡열용 열교환기(14)는 열원 유체로부터 흡열되고, 팽창 밸브(13)로부터 보내지는 냉매(R)를 증발시킨다. 이 열원 유체로서는 열원 공기나 열원수 등 각종 유체를 사용할 수 있다.
저류수 가열용의 제 1 방열용 열교환기(12A)는 순환수(W1)와 냉매(R)를 간접 열교환시키고, 냉매(R)의 잠열(潛熱) 및 현열(顯熱)의 방열을 행한다. 제 1 방열용 열교환기(12A)는 순환수(W1)를 사용해서 냉매(R)의 응축 액화를 행함과 아울러, 냉매(R)를 사용해서 순환수(W1)를 가온한다.
보급수 가열용의 제 2 방열용 열교환기(12B)는 보급수(W2)와 냉매(R)를 간접 열교환시켜 냉매(R)의 현열의 방열을 행한다. 제 2 방열용 열교환기(12B)는 보급수(W2)를 사용해서 냉매(R)의 과냉각을 행함과 아울러, 냉매(R)를 사용해서 보급수(W2)를 가온한다.
이렇게 냉매(R)의 응축용과 과냉각용으로 열교환기를 나눔으로써 열교환기의 설계가 용이해지고, 비용 삭감을 도모할 수 있다. 또한, 범용의 열교환기의 이용도 가능해진다.
또한, 운전 조건 등에 의해 제 1 방열용 열교환기(12A)에서 가스 냉매(R)의 응축 액화가 부분적인 상변화에 머물렀을 경우에는 제 2 방열용 열교환기(12B)에 있어서 나머지의 가스 냉매(R)의 응축 액화가 행해진다.
팽창 밸브(13)는 비례 제어식의 니들 밸브로서 구성되고, 구동용 스테핑 모터의 회전수 제어에 의해 니들 밸브의 스트로크를 변하게 하여 밸브 개도를 조절함으로써 냉매 순환 라인(L9)을 흐르는 냉매(R)의 유량을 조정할 수 있다.
이상과 같이 히트 펌프 회로(10)는 흡열용 열교환기(14)에 있어서 냉매(R)가 외부에서 열을 빼앗아서 기화되는 한편, 제 1 방열용 열교환기(12A) 및 제 2 방열용 열교환기(12B)에 있어서 냉매(R)가 외부로 방열해서 응축 액화하고, 과냉각된다. 이러한 원리를 이용해서 히트 펌프 회로(10)는 흡열용 열교환기(14)에서 열원 유체로부터 열을 받아들이고, 제 1 방열용 열교환기(12A)에서 순환수(W1)를 가온하고, 제 2 방열용 열교환기(12B)에서 보급수(W2)를 가온한다.
저탕 탱크(60)는 히트 펌프 회로(10)에서 가온된 순환수(W1) 및 보급수(W2)를 저류수(W3)로서 저류하는 탱크이다. 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)는 급탕수(W4)로서 급탕수 라인(L4)을 통해서 온수 수요 개소 또는 온열 수요 개소에 공급된다.
저탕 탱크(60)는 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)의 온도를 검지하는 저탕 온도 센서(61)를 구비한다. 저탕 온도 센서(61)는 급탕수(W4)로서 온수 수요 개소 또는 온열 수요 개소에 공급되게 되는 저류수(W3)의 온도를 모니터링한다.
저탕 탱크(60)는 저탕 탱크(60) 내의 수위를 검지하는 수위 센서(62)를 구비한다. 본 실시형태에 있어서는 수위 센서(62)는 복수의 전극봉을 구비하는 전극식 수위 검출기에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는 길이가 상이한 5개의 전극봉(621, 622, 623, 624, 625)이 그 하단부의 높이 위치를 서로 상이하게 하여 꽂아 넣어져서 유지되어 있다. 본 실시형태에 있어서는 전극봉(621, 622, 623, 624, 625)이 순서대로 하단부의 높이 위치를 낮게 하고, 저탕 탱크(60)에 삽입되어 있다. 각 전극봉(621, 622, 623, 624, 625)은 그 하단부가 물에 잠기는지의 여부에 의해 하단부에 있어서의 수위의 유무를 검출한다.
물순환 라인(L1)은 그 상류측이 저탕 탱크(60)에 접속되어 있으며, 또한 하류측도 저탕 탱크(60)에 접속되어 있다. 물순환 라인(L1)은 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)를 순환수(W1)로서 순환시키는 순환로를 형성한다. 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)는 물순환 라인(L1)을 통해 제 1 방열용 열교환기(12A)를 통과하여 가온되고, 저탕 탱크(60) 내에 되돌아간다. 물순환 라인(L1)에는 상류측으로부터 물순환 펌프(21), 제 1 방열용 열교환기(12A), 제 1 온도 센서(22)가 순차 배치되어 있다.
물순환 펌프(21)는 인버터에 의해 회전수를 제어 가능하게 된다. 물순환 펌프(21)의 회전수를 변경함으로써 물순환 라인(L1)을 순환하는 순환수(W1)의 유량을 조정할 수 있다.
제 1 온도 센서(22)는 제 1 방열용 열교환기(12A)의 하류측에 배치되어 있으며, 제 1 방열용 열교환기(12A)로부터 유출하는 순환수(W1)의 온도를 검지한다.
보급수 라인(L2)은 그 상류측이 보급수 탱크(도시하지 않음) 등의 보급수원에 접속되고, 그 하류측이 저탕 탱크(60)에 접속되어 있다. 보급수 라인(L2)은 보급수(W2)를 제 2 방열용 열교환기(12B)에 유통시키면서 저탕 탱크(60)로 송급하는 라인이다. 보급수 라인(L2)에는 상류측으로부터 보급수 밸브(25), 제 2 방열용 열교환기(12B), 제 2 온도 센서(26)가 순차 배치되어 있다.
보급수 밸브(25)는 밸브 개도가 조정 가능하게 구성되어 있다. 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 조정함으로써 보급수 라인(L2)을 흐르는 보급수(W2)의 유량을 조정할 수 있다.
제 2 온도 센서(26)는 제 2 방열용 열교환기(12B)의 하류측에 배치되어 있으며, 제 2 방열용 열교환기(12B)로부터 유출하는 보급수(W2)의 온도를 검지한다.
보급수 라인(L2)은 보급수 바이패스 라인(L12)을 구비한다. 보급수 바이패스 라인(L12)은 제 2 방열용 열교환기(12B)에 대하여 보급수(W2)를 바이패스시키는 라인이다. 보급수 바이패스 라인(L12)에는 보급수 분배 밸브(32)가 배치되어 있다.
보급수 분배 밸브(32)는 제 2 방열용 열교환기(12B)에 송급하는 보급수(W2) 및 보급수 바이패스 라인(L12)에 송급하는 보급수(W2)의 분배량을 조정한다. 보급수 분배 밸브(32)는 자동 또는 수동 입력에 의해 밸브 개도가 조정되어도 좋다. 예를 들면, 저탕 탱크(60)의 저류수(W3)의 수위가 급격하게 저하된 것이 검지되었을 때에 자동 또는 수동 입력에 의해 보급수 분배 밸브(32)가 개방되어도 좋다. 이것에 의해 제 2 방열용 열교환기(12B)에 의해 가온되어 있지 않은 보급수(W2)가 저탕 탱크(60) 내에 급속히 보급되고, 저탕 탱크(60)가 갈수 상태가 되는 것을 방지한다.
물순환 라인(L1) 및 보급수 라인(L2)을 통과함으로써 가온된 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)는 급탕수(W4)로서, 급탕수 라인(L4)을 통해서 온수 수요 개소 또는 온열 수요 개소에 공급된다.
온수 수요 개소란 급탕수(W4)를 유체 이용함으로써 저류수(W3)를 소비하는 공장 내의 각종 생산 설비 등을 말한다. 온수 수요 개소의 예로서는 식품·음료·약품용의 용기 세정 설비(린서), 병조림·통조림·봉지 제품의 가열 살균 설비(저온 살균기) 등을 들 수 있다.
한편, 온열 수요 개소란 급탕수(W4)의 열 에너지만을 이용하고, 저류수(W3)를 소비하지 않는 생산 설비 등을 말한다. 열 에너지의 이용은 여러 가지의 열교환기를 통해 행해지고, 열 에너지의 인출에 의해 온도 강하된 급탕수(W4)는 도시하지 않은 반탕수 라인을 통해서 저탕 탱크(60)에 반송된다. 온열 수요 개소의 예로서는 금속 가공품의 도장 설비에 있어서의 탈지조나 화성조, 공조 설비에 있어서의 에어 핸들링 유닛 등을 들 수 있다.
이러한 온수 수요 개소나 온열 수요 개소에서는 항상 60℃~80℃ 정도의 고온역의 급탕수(W4)의 공급이 요구되는 경우가 있다. 본 실시형태의 급탕 시스템(1)에 의하면 이러한 항상 소정의 온도 범위 내의 온도의 온수의 공급이 요구되는 용도에 있어서, 특히 적합하게 온수를 효율 좋게 가온하고, 또한 그 온도를 유지하면서 공급할 수 있다.
이어서, 본 실시형태의 급탕 시스템(1)의 제어부(100)(제어 수단(100))에 대해서 설명한다. 제어부(100)는 CPU 및 메모리를 포함하는 마이크로 프로세서에 의해 구성된다. 제어부(100)는 기능 블록으로서 순환수 유량 제어부로서의 물순환 펌프 제어부(110)와, 보급수 유량 제어부로서의 보급수 밸브 제어부(120)를 구비한다.
여기에서 도 1에 있어서의 파선은 본 실시형태에 있어서의 주요한 전기적인 접속의 경로를 나타내고 있다. 또한, 이들의 전기적인 접속은 실제로는 제어부(100)를 경유하지만, 그 점은 생략하고 있다.
물순환 펌프 제어부(110)는 제 1 온도 센서(22)의 검지 온도를 취득하고, 이 검지 온도에 따라 순환수 유량 조정 수단을 구성하는 물순환 펌프(21)의 구동 주파수를 제어한다. 구체적으로는 물순환 펌프 제어부(110)는 제 1 온도 센서(22)의 검지 온도가 목표 출탕 온도가 되도록 물순환 펌프(21)의 구동 주파수를 제어하고, 순환수(W1)의 유량을 조정한다. 보다 구체적인 제어로서는, 예를 들면 제 1 온도 센서(22)에 의해 리얼 타임으로 검지되는 출탕 온도를 피드백값으로 하고, 이 출탕 온도를 목표 출탕 온도에 결속시키도록 물순환 펌프의 구동 주파수를 조정하는 피드백 제어를 채용하는 것이 바람직하다. 피드백 제어는 비례 제어(P 제어) 외, 이것에 적분 제어(I 제어) 및/또는 미분 제어(D 제어)를 조합한 조작량의 연산 알고리즘을 채용할 수 있다.
이것에 의해 저탕 탱크(60)로부터 제 1 방열용 열교환기(12A)에 송급된 순환수(W1)는 제 1 방열용 열교환기(12A)에서 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)까지 가열된 후, 저탕 탱크(60)에 일정 온도로 환류된다. 따라서, 흡열용 열교환기(14)에 공급하는 열원 유체(예를 들면, 열원 공기)의 온도에 계절 변동이 있을 경우나, 제 2 방열용 열교환기(12B)에서 가열 후의 보급수(W2)의 온도에 변동이 있을 경우에도 저탕 탱크(60)에 소요 온도(예를 들면, 온수 수요 개소 또는 온열 수요 개소에서 요구되는 온수 공급 온도)의 온수를 고속으로 모을 수 있다.
보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)가 검지한 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)의 수위 정보를 취득하고, 이 수위 정보에 따라 보급수 유량 조정 수단을 구성하는 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 조정하는 제어를 행한다. 구체적으로는 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)의 검지 수위가 높아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 감소시켜서 보급수 유량을 감소시키는 한편, 수위 센서(62)의 검지 수위가 낮아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 증대시켜서 보급수 유량을 증대시키는 제어를 행한다.
이하, 본 실시형태에 있어서의 보급수 밸브 제어부(120)에 의한 제어의 상세를 도 1에 추가하여 도 2도 참조하면서 설명한다. 본 실시형태에 있어서는 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)의 검지 수위에 의거하여 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 단계적으로 제어한다. 즉, 보급수 밸브 제어부(120)는 단계 제어를 행한다.
수위 센서(62)는 상술한 바와 같이 길이가 상이한 5개의 전극봉(621, 622, 623, 624, 625)을 갖는다. 여기에서 제 1 전극봉(621)이 검출하는 수위를 수위 L1, 제 2 전극봉(622)이 검출하는 수위를 수위 L2, 제 3 전극봉(623)이 검출하는 수위를 수위 L3, 제 4 전극봉(624)이 검출하는 수위를 수위 L4, 제 5 전극봉(625)이 검출하는 수위를 수위 L5라고 한다. 그리고 이들 전극봉이 검출하는 수위는 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 제어하기 위한 복수 단계의 수위 역치가 된다.
도 2는 본 실시형태의 보급수 밸브 제어부(120)의 제어 내용으로서의 단계 제어를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 저탕 탱크(60) 내의 실제의 수위(Lw)가, 예를 들면 수위 L1~수위 L2의 범위 내에 위치하고 있는 상황으로부터 변동할 경우에 대해서 구체적으로 설명한다.
저탕 탱크(60)에 저류되어 있는 저류수(W3)는 급탕수 라인(L4)을 통해서 도시하지 않은 온수 수요 개소 또는 온열 수요 개소에 공급된다. 그리고 저탕 탱크(60)로부터 수요 개소에 공급되는 급탕수(W4)의 양이 저탕 탱크(60)에 공급되는 보급수(W2)의 양을 상회하면 저탕 탱크(60) 내의 수위(Lw)는 하강해 간다. 그리고 어느 타이밍에 있어서 제 1 전극봉(621)의 하단부가 수면으로부터 노출되면 수위 센서(62)는 수위(Lw)가 수위 L1을 하회한 것을 검출한다(Lw<L1).
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L1을 하회한 것을 검출하면 저탕 탱크(60)가 갈수 직전의 상태가 되었다고 판단하고, 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 100%(전체 개방)로 한다. 이것에 의해 보급수(W2)가 저탕 탱크(60)에 공급되어 수위(Lw)는 회복해 간다.
그리고 수면이 다시 제 1 전극봉(621)과 접촉하고, 제 1 전극봉(621)의 선단이 수면 중에 잠기면 수위 센서(62)는 수위(Lw)가 수위 L1 이상이 된 것, 즉 수위(Lw)가 수위 L1 이상 L2 미만의 범위 내에 속한 것을 검출한다(L1≤Lw<L2).
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L1 이상이 된 것을 검출하면 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 80%로 한다.
이어서, 수면이 제 2 전극봉(622)과 접촉하고, 제 2 전극봉(622)의 선단이 수면 중에 잠기면 수위 센서(62)는 수위(Lw)가 수위 L2 이상이 된 것, 즉 수위(Lw)가 수위 L2 이상 L3 미만의 범위 내에 속한 것을 검출한다(L2≤Lw<L3).
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L2 이상이 된 것을 검출하면 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 60%로 한다.
이어서, 수위(Lw)가 더 상승하고, 제 3 전극봉(623)의 선단이 수면 중에 잠기면 수위 센서(62)는 수위(Lw)가 수위 L3을 상회한 것, 즉 수위(Lw)가 수위 L3 이상 L4 미만의 범위 내에 속한 것을 검출한다(L3≤Lw<L4).
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L3 이상이 된 것을 검출하면 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 40%로 한다.
이어서, 수위(Lw)가 더 상승하고, 제 4 전극봉(624)의 선단이 수면 중에 잠기면 수위 센서(62)는 수위(Lw)가 수위 L4를 상회한 것, 즉 수위(Lw)가 수위 L4 이상 L5 미만의 범위 내에 속한 것을 검출한다.
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L4 이상이 된 것을 검출하면 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 20%로 한다.
이어서, 수위(Lw)가 더 상승하고, 제 5 전극봉(625)의 선단이 수면 중에 잠기면 수위 센서(62)는 수위(Lw)가 수위 L5를 상회한 것을 검출한다(L5≤Lw).
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L5 이상이 된 것을 검출하면 저류량이 충분한 양이 되었다고 판단하고, 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 0%(전체 폐쇄)로 한다.
이어서, 이 상태로부터 수위(Lw)가 하강해 가는 경우에 대해서 설명한다.
수위(Lw)가 하강하고, 제 4 전극봉(624)의 하단부가 수면으로부터 노출되면 수위 센서(62)는 수위(Lw)가 수위 L4를 하회한 것, 즉 수위(Lw)가 수위 L3 이상 L4 미만의 범위 내에 속한 것을 검출한다(L3≤Lw<L4).
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L4를 하회한 것을 검출하면 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 40%로 한다.
여기에서 수위(Lw)가 수위 L4를 하회한 후, 만약 수위(Lw)가 상승하고, 제 5 전극봉(625)의 선단이 수면 중에 잠기면, 즉 수위(Lw)가 수위 L4를 상회한 것을 검출하면 상술과 마찬가지로 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 20%로 한다.
한편, 수위(Lw)가 수위 L4를 하회한 후, 수위(Lw)가 더 하강하고, 제 3 전극봉(623)의 하단부가 수면으로부터 노출되면 수위 센서(62)는 수위(Lw)가 수위 L3을 하회한 것, 즉 수위(Lw)가 수위 L2 이상 L3 미만의 범위 내에 속한 것을 검출한다(L2≤Lw<L3).
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L3을 하회한 것을 검출하면 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 60%로 한다.
이 상태로부터 수위(Lw)가 더 하강하고, 제 2 전극봉(622)의 하단부가 수면으로부터 노출되면 수위 센서(62)는 수위(Lw)가 수위 L2를 하회한 것, 즉 수위(Lw)가 수위 L1 이상 L2 미만의 범위 내에 속한 것을 검출한다.
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L2를 하회한 것을 검출하면 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 80%로 한다.
이 상태로부터 수위(Lw)가 더 하강하고, 제 1 전극봉(621)의 하단부가 수면으로부터 노출되었을 경우, 즉 수위(Lw)가 수위 L1을 하회한 것을 검출했을 경우에는 보급수 밸브 제어부(120)는 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 100%(전체 개방)로 한다.
이렇게 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)의 검지 수위가 높아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 감소시키는 한편, 수위 센서(62)의 검지 수위가 낮아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 증대시키는 제어를 행한다. 이것에 의해 온수 수요량이 제로가 되지 않는 한 보급수 밸브(25)가 폐쇄될 일은 없고, 제 2 방열용 열교환기(12B)에 보급수가 계속해서 흐른다.
따라서, 온수 수요량이 적은 경우에도 액냉매(R)의 과냉각을 계속하여 COP를 높일 수 있다.
또한, 보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L4 이상 L5 미만의 범위 내의 수위대(L4≤Lw<L5)에 있을 때에 있어서 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 수위 상승시와 수위 하강시에 어긋나게 하고 있다. 구체적으로는 수위(Lw)가 이 수위대에 있을 경우에 있어서는 수위 상승시의 보급수 밸브(25)의 밸브 개도가 20%인 한편, 수위 하강시의 보급수 밸브(25)의 밸브 개도는 0%로 되어 있다. 즉, 만수 수위 L5에 도달해서 보급수 밸브(25)의 밸브 개도가 0%(전체 폐쇄)가 된 후에는 수위(Lw)가 수위 L4 미만이 되고나서 보급수 밸브(25)의 개방 밸브를 개시한다.
이렇게 만수 수위 L5에 도달해서 보급수 밸브(25)의 밸브 개도가 0%(전체 폐쇄)가 된 후에는 만수 수위 L5보다 조금 낮은 수위, 예를 들면 밸브 개도가 40%가 되는 수위 조건(수위 L4)으로부터 보급수 밸브(25)의 개방 밸브를 스타트하고, 급수를 스타트해도 좋다. 이것에 의해 수위(Lw)가 수위 L5 부근에서 변동할 경우에 있어서 보급수 밸브(25)의 개폐가 단주기로 행해져버리는 상황을 방지할 수 있다. 이러한 제어에 의해 보급수 밸브(25)의 고장 리스크를 저감할 수 있다.
또한, 상술한 수위대에 있어서의 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 수위 상승시와 수위 하강시에 어긋나게 하는 것에 추가하여 상태 확인 시간을 설정해도 좋다. 즉, 수위(Lw)가 수위 L5를 하회하고 있는 상태가 제 1 소정 시간 계속되었다고 판정되었을 경우에 보급수 밸브(25)의 개방 밸브하는 제어를 실행하는 구성으로 해도 좋다.
이렇게 상태 확인 시간을 설정함으로써 수위 L4~수위 L5의 수위대에 있어서의 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 수위 상승시와 수위 하강시에 동일하게 해도 보급수 밸브(25)의 개폐가 단주기로 행해져버리는 상황을 방지할 수 있다.
또한, 수위 상승시나, 다른 수위에 있어서도 상태 확인 시간을 설정해도 좋다. 예를 들면, 수위 하강시에 있어서 수위(Lw)가 소정의 수위(예를 들면, 수위 L5, 수위 L4, 수위 L3, 수위 L2, 또는 수위 L1)를 하회하고 있는 상태가 소정 시간 계속되었다고 판정되었을 경우에 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 증대시키는 제어를 실행하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 수위 상승시에 있어서 수위(Lw)가 소정의 수위(수위 L1, 수위 L2, 수위 L3, 수위 L4, 또는 수위 L5)를 상회하고 있는 상태가 소정 시간 계속되었다고 판정되었을 경우에 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 감소시키는 제어를 실행하는 구성으로 해도 좋다. 이것에 의해 보급수 밸브(25)의 밸브 개도가 단주기로 변경되어버리는 상황을 방지할 수 있다.
또한, 수위 하강시, 수위 상승시 중 어느 상황인지에 대해서서는 새롭게 검출된 수위 또는 검출되지 않게 된 수위와, 그 전에 검출된 수위 또는 검출되지 않게 된 수위에 의거하여 판별할 수 있다.
이러한 제어에 의해 수위(Lw)의 하강 계속 또는 상승 계속의 상태 확인 시간에 의거하여 보급수 밸브(25)의 밸브 개도의 제어를 행할 수 있다.
그리고 상태 확인 시간의 설정값은 조정 가능하게 되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 수위 역치를 하회했을 때에 저탕 탱크(60)의 단면적에 의한 수위의 하강 속도의 상위함을 고려하여 수위의 하강 계속의 확인에 필요한 수위 폭에 대응하는 지연 시간으로서의 제 1 소정 시간을 설정해도 좋다.
상태 확인 시간의 설정값은 수동 또는 자동으로 조정 가능하며, 0보다 큰 값을 설정할 수 있다. 또한, 상태 확인 시간의 계측은 제어부(100)의 내부 타이머 등을 사용해서 실시한다.
또한, 수위 센서(62)는 전극식 수위 검출기에 한정되지 않고, 각종 수위 검출기를 채용하는 것이 가능하다. 예를 들면 플로트식의 수위 검출기를 복수 설치하고, 각 수위 역치를 검출할 수 있게 해도 좋다. 또한, 전극식 수위 검출기와 플로트식의 수위 검출기를 조합해서 사용해도 좋다. 또한, 연속적인 수위를 측정 가능한 압력식 수위 센서나 정전 용량식 수위 센서 등의 수위 검출부를 사용하고, 복수의 수위 역치를 검출해도 좋다. 또한, 검출하는 수위 역치의 수는 5개에 한정되지 않는다.
제어부(100)의 기억부로서의 메모리는 저탕 탱크(60) 내의 수위와 보급수 밸브(25)의 밸브 개도의 관계를 나타내는 정보 등 제어에 필요한 여러 가지의 정보를 기억한다.
<제 1 변형예>
계속해서 제 1 변형예에 대해서 설명한다. 제 1 변형예에 있어서는 보급수 밸브 제어부(120)의 제어 내용이 제 1 실시형태와 상이하다. 제 1 변형예에 있어서는 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)의 검지 수위에 추가하여 제 2 방열용 열교환기(12B)로부터 유출하는 보급수(W2)의 온도를 검지하는 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도에 의거하여 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 제어한다.
상술한 바와 같이 물순환 펌프 제어부(110)는 제 1 온도 센서(22)의 검지 온도가 목표 출탕 온도가 되도록 물순환 펌프(21)의 구동 주파수를 제어하고 있다. 이것에 의해 저탕 탱크(60)로부터 제 1 방열용 열교환기(12A)에 송급된 순환수(W1)는 제 1 방열용 열교환기(12A)에서 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)까지 가열된 후 저탕 탱크(60)에 일정 온도로 환류된다.
그리고 본 변형예에 있어서는 보급수 밸브 제어부(120)는 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 이 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과하지 않는 범위가 되도록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 제어한다.
도 3은 제 1 변형예에 있어서의 보급수 밸브 제어부(120)의 제어 내용을 설명하기 위한 도면이다.
예를 들면, 수위 상승시에 있어서 저탕 탱크(60) 내의 수위(Lw)가 수위 L4 이상 L5 미만의 범위 내의 수위대(L4≤Lw<L5)에 있을 때 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 통상의 설정대로 20%로 해버리면 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 제 1 방열용 열교환기(12A)의 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과해버리는 상황에 있다고 한다. 이때 저탕 탱크(60) 내의 수위(Lw)가 수위 L4 이상 L5 미만의 범위 내의 수위대(L4≤Lw<L5)는 목표 출탕 온도 초과존이 된다.
이 경우, 보급수 밸브 제어부(120)는 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 이 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과하지 않는 범위가 되도록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 제어한다. 구체적으로는 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)의 검지 수위에 의거하여 통상이면 보급수 밸브(25)의 밸브 개도가 20%가 되도록 제어하는 결과, 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과하지 않는 범위가 되도록 보급수 밸브(25)를 20%를 초과하는 밸브 개도로 제어하고 있다. 도 3의 예에서는 목표 출탕 온도 초과존에 있을 때 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 30%로 제어하고 있다.
통상, 저탕 탱크(60) 내의 수위의 상승에 따라서 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 감소시켜 가면 제 2 방열용 열교환기(12B)에서는 보다 고온의 온수가 생성된다. 본 변형예에 있어서는 보급수 유량을 감소시킬 때 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 제 1 방열용 열교환기(12A)의 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과하지 않도록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도가 제어된다. 이것에 의해 액냉매(R)의 과냉각을 계속하면서 저탕 탱크(60)에 소요 온도(예를 들면, 온수 수요 개소 또는 온열 수요 개소에서 요구되는 온수 공급 온도)를 초과하지 않는 온수를 고속으로 보급할 수 있다.
<제 2 변형예>
계속해서 제 2 변형예에 대해서 설명한다. 제 2 변형예에 있어서는 보급수 밸브 제어부(120)의 제어 내용이 제 1 실시형태와 상이하다. 제 2 변형예에 있어서는 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)의 검지 수위에 의거하여 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 연속적으로 제어한다. 즉, 보급수 밸브 제어부(120)는 연속 제어(비례 제어)를 행한다. 이 경우에 있어서는 수위 센서(62)로서, 연속적인 수위를 측정 가능한 압력식 수위 센서나 정전 용량식 수위 센서 등의 수위 검출기를 사용하는 것이 바람직하다.
도 4는 제 2 변형예에 있어서의 보급수 밸브 제어부(120)의 제어 내용으로서의 연속 제어를 설명하기 위한 도면이다.
보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L1을 하회한 것을 검출하면(Lw<L1), 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 100%(전체 개방)로 한다. 또한, 보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L5 이상이 된 것을 검출하면(L5≤Lw), 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 0%(전체 폐쇄)로 한다. 이들 점은 단계 제어의 경우와 동일하다.
그리고 보급수 밸브 제어부(120)는 수위(Lw)가 수위 L1~수위 L5의 범위 내에 있을 경우에 있어서는 수위 센서(62)에 의해 검출된 수위에 따라 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 비례적으로 제어한다.
도 4에는 수위 L1과 보급수 밸브(25)의 밸브 개도 100%의 교점을 a점이라고 하고, 수위 L5와 보급수 밸브의 밸브 개도 0%의 교점을 b점이라고 했을 경우에 있어서의 a점과 b점을 연결하는 직선(m)이 나타내어져 있다. 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)에 의해 검출된 수위와, 수위와 보급수 밸브(25)의 밸브 개도의 관계를 나타내는 상술한 직선(m)에 의거하여 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 비례적으로 제어한다.
예를 들면, 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)에 의해 검출된 수위가 수위 L2, 수위 L3, 수위 L4일 때에는 직선(m)에 따라 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 각각 25%, 50%, 75%로 제어한다.
또한, 만수 수위 L5에 도달해서 보급수 밸브(25)의 밸브 개도가 0%(전체 폐쇄)가 된 후에는 만수 수위 L5보다 조금 낮은 수위, 예를 들면 밸브 개도가 25%가 되는 수위 조건(수위 L4)으로부터 보급수 밸브(25)의 개방 밸브를 스타트하고, 급수를 스타트해도 좋다. 이것에 의해 수위(Lw)가 수위 L5 부근에서 변동할 경우에 있어서 보급수 밸브(25)의 개폐가 단주기로 행해져버리는 상황을 방지할 수 있다.
또한, 이것에 추가하여 상태 확인 시간을 설정해도 좋다. 즉, 수위(Lw)가 수위 L5를 하회하고 있는 상태가 제 1 소정 시간 계속되었다고 판정되었을 경우에 보급수 밸브(25)의 개방 밸브하는 제어를 실행하는 구성으로 해도 좋다.
이렇게 제 2 변형예에 있어서도 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)의 검지 수위가 높아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 감소시키는 한편, 수위 센서(62)의 검지 수위가 낮아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 증대시키는 제어를 행한다. 이것에 의해 온수 수요량이 제로가 되지 않는 한 보급수 밸브(25)가 폐쇄될 일은 없고, 제 2 방열용 열교환기(12B)에 보급수가 계속해서 흐른다. 따라서, 온수 수요량이 적을 경우에도 액냉매(R)의 과냉각을 계속하고, COP를 높일 수 있다.
<제 3 변형예>
계속해서 제 3 변형예에 대해서 설명한다. 제 3 변형예에 있어서는 보급수 밸브 제어부(120)의 제어 내용이 제 1 실시형태와 상이하다. 제 3 변형예에 있어서는 제 2 변형예와 마찬가지로 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)의 검지 수위에 의거하여 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 연속적으로 제어한다. 즉, 보급수 밸브 제어부(120)는 연속 제어(비례 제어)를 행한다. 그리고 보급수 밸브 제어부(120)는 연속 제어를 기본으로 하고, 제 1 변형예와 마찬가지로 수위 센서(62)의 검지 수위에 추가하여 제 2 방열용 열교환기(12B)로부터 유출하는 보급수(W2)의 온도를 검지하는 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도에 의거하여 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 제어한다.
상술한 바와 같이 물순환 펌프 제어부(110)는 제 1 온도 센서(22)의 검지 온도가 목표 출탕 온도가 되도록 물순환 펌프(21)의 구동 주파수를 제어하고 있다. 이것에 의해 저탕 탱크(60)로부터 제 1 방열용 열교환기(12A)에 송급된 순환수(W1)는 제 1 방열용 열교환기(12A)로 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)까지 가열된 후 저탕 탱크(60)에 일정 온도로 환류된다.
그리고 본 변형예에 있어서는 보급수 밸브 제어부(120)는 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과하지 않는 범위가 되도록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 제어한다.
도 5는 제 3 변형예에 있어서의 보급수 밸브 제어부(120)의 제어 내용을 설명하기 위한 도면이다.
예를 들면, 수위 상승시에 있어서 저탕 탱크(60) 내의 수위(Lw)가 수위 L4보다 조금 낮은 수위~수위 L5의 범위 내의 수위대에 있을 때 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 통상의 설정대로의 비례 제어로 해버리면 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 제 1 방열용 열교환기(12A)의 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과해버리는 상황에 있다고 한다. 이때 저탕 탱크(60) 내의 수위(Lw)가 수위 L4보다 조금 낮은 수위~수위 L5의 범위 내의 수위대는 목표 출탕 온도 초과존이 된다.
이 경우, 보급수 밸브 제어부(120)는 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 이 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과하지 않는 범위가 되도록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 제어한다. 구체적으로는 보급수 밸브 제어부(120)는 수위 센서(62)의 검지 수위에 의거하여 통상이면 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 비례적으로 제어하는 결과, 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과하지 않는 범위가 되도록 보급수 밸브(25)를 25%를 초과하는 밸브 개도에서 제어하고 있다. 도 5의 예에서는 목표 출탕 온도 초과존에 있을 때 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 30%로 제어하고 있다.
이것에 의해 연속 제어를 기본으로 하는 제어의 경우에도 제 1 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
이상 설명한 제 1 실시형태의 급탕 시스템(1)에 의하면 이하의 (1)~(3)에 나타내어지는 바와 같은 효과를 나타낸다.
(1) 본 실시형태의 급탕 시스템(1)은 압축기(11), 제 1 방열용 열교환기(12A), 제 2 방열용 열교환기(12B), 팽창 밸브(13) 및 흡열용 열교환기(14)가 냉매 순환 라인(L9)에 의해 환형상으로 접속되고, 압축기(11)의 구동에 의해 제 1 방열용 열교환기(12A) 및/또는 제 2 방열용 열교환기(12B)에서 온열을 인출하는 증기 압축식의 히트 펌프 회로(10)와, 보급수(W2)를 저류하는 저탕 탱크(60)와, 저탕 탱크(60) 내의 수위(Lw)를 검지하는 수위 센서(62)와, 저탕 탱크(60) 내의 저류수(W3)를 제 1 방열용 열교환기(12A)에 순환시키는 물순환 라인(L1)과, 물순환 라인(L1)에 설치된 물순환 펌프(21)와, 보급수(W2)를 제 2 방열용 열교환기(12B)에 유통시키면서 저탕 탱크(60)로 송급하는 보급수 라인(L2)과, 보급수 라인(L2)에 설치된 보급수 밸브(25)와, 물순환 펌프(21) 및 보급수 밸브(25)를 제어하는 제어 수단(100)을 구비하고, 제어 수단(100)은 수위 센서(62)의 검지 수위가 높아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 감소시키는 한편, 수위 센서(62)의 검지 수위가 낮아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 증대시킨다.
이렇게 수위 센서(62)의 검지 수위가 높아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 감소시키는 한편, 수위 센서(62)의 검지 수위가 낮아질수록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 증대시키는 것 같이 구성하고 있으므로 온수 수요량의 증감에 응답해서 보급수 유량이 증감된다. 즉, 온수 수요량이 제로가 되지 않는 한 보급수 밸브(25)가 폐쇄될 일은 없고, 제 2 방열용 열교환기(12B)에 보급수(W2)가 계속해서 흐른다. 이것에 의해 온수 수요량이 적을 경우에도 액냉매(R)의 과냉각을 계속하여 COP를 높일 수 있다.
(2) 본 실시형태의 급탕 시스템(1)은 제 1 방열용 열교환기(12A)로부터 유출하는 순환수(W1)의 온도를 검지하는 제 1 온도 센서(22)를 구비하고, 제어 수단(100)은 제 1 온도 센서(22)의 검지 온도가 목표 출탕 온도가 되도록 물순환 펌프(21)의 구동 주파수를 제어한다.
이것에 의해 저탕 탱크(60)로부터 제 1 방열용 열교환기(12A)에 송급된 순환수(W1)는 제 1 방열용 열교환기(12A)에서 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)까지 가열된 후, 저탕 탱크(60)에 일정 온도로 환류된다. 따라서, 흡열용 열교환기(14)에 공급하는 열원 유체(예를 들면, 열원 공기)의 온도에 계절 변동이 있을 경우나, 제 2 방열용 열교환기(12B)에서 가열 후의 보급수(W2)의 온도에 변동이 있을 경우에도 저탕 탱크(60)에 소요 온도(예를 들면, 온수 수요 개소 또는 온열 수요 개소에서 요구되는 온수 공급 온도)의 온수를 고속으로 모을 수 있다.
(3) 본 실시형태의 급탕 시스템(1)은 제 2 방열용 열교환기(12B)로부터 유출하는 보급수(W2)의 온도를 검지하는 제 2 온도 센서(26)를 구비하고, 제어 수단(100)은 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 목표 출탕 온도를 초과하지 않는 범위에서 보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 제어한다.
보급수 밸브(25)의 밸브 개도를 감소시켜 가면 제 2 방열용 열교환기(12B)에서는 보다 고온의 온수가 생성된다. 보급수 유량을 감소시킬 때 제 2 온도 센서(26)의 검지 온도가 제 1 방열용 열교환기(12A)의 목표 출탕 온도(예를 들면, 70℃)를 초과하지 않도록 보급수 밸브(25)의 밸브 개도가 제어된다. 이것에 의해 액냉매(R)의 과냉각을 계속하면서 저탕 탱크(60)에 소요 온도(예를 들면, 온수 수요 개소 또는 온열 수요 개소에서 요구되는 온수 공급 온도)를 초과하지 않는 온수를 고속으로 보급할 수 있다.
이상, 본 발명의 급탕 시스템의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태에 제한되는 것은 아니고, 적당히 변경이 가능하다.
1: 급탕 시스템 10: 히트 펌프 회로
11: 압축기 12A: 제 1 방열용 열교환기(응축기)
12B: 제 2 방열용 열교환기(과냉각기)
13: 팽창 밸브 14: 흡열용 열교환기(증발기)
21: 물순환 펌프 22: 제 1 온도 센서
25: 보급수 밸브 26: 제 2 온도 센서
32: 보급수 분배 밸브 60: 저탕 탱크
61: 저탕 온도 센서 62: 수위 센서
100: 제어부(제어 수단) 110: 물순환 펌프 제어부
120: 보급수 밸브 제어부 L1: 물순환 라인
L2: 보급수 라인 L4: 급탕수 라인
L9: 냉매 순환 라인 L12: 보급수 바이패스 라인
W1: 순환수 W2: 보급수
W3: 저류수 W4: 급탕수
R: 냉매(가스 냉매, 액냉매)

Claims (3)

  1. 압축기, 제 1 방열용 열교환기, 제 2 방열용 열교환기, 팽창 밸브 및 흡열용 열교환기가 냉매 순환 라인에 의해 환형상으로 접속되고, 상기 압축기의 구동에 의해 상기 제 1 방열용 열교환기 및/또는 상기 제 2 방열용 열교환기에서 온열을 인출하는 증기 압축식의 히트 펌프 회로와,
    보급수를 저류하는 저탕 탱크와,
    상기 저탕 탱크 내의 수위를 검지하는 수위 센서와,
    상기 저탕 탱크 내의 저류수를 상기 제 1 방열용 열교환기에 순환시키는 물순환 라인과,
    상기 물순환 라인에 설치된 물순환 펌프와,
    보급수를 상기 제 2 방열용 열교환기에 유통시키면서 상기 저탕 탱크로 송급하는 보급수 라인과,
    상기 보급수 라인에 설치된 보급수 밸브와,
    상기 물순환 펌프 및 상기 보급수 밸브를 제어하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은 상기 수위 센서의 검지 수위가 높아질수록 상기 보급수 밸브의 밸브 개도를 감소시키는 한편, 상기 수위 센서의 검지 수위가 낮아질수록 상기 보급수 밸브의 밸브 개도를 증대시키는 급탕 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방열용 열교환기로부터 유출하는 순환수의 온도를 검지하는 제 1 온도 센서를 구비하고,
    상기 제어 수단은 상기 제 1 온도 센서의 검지 온도가 목표 출탕 온도가 되도록 상기 물순환 펌프의 구동 주파수를 제어하는 급탕 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 방열용 열교환기로부터 유출하는 보급수의 온도를 검지하는 제 2 온도 센서를 구비하고,
    상기 제어 수단은 상기 제 2 온도 센서의 검지 온도가 상기 목표 출탕 온도를 초과하지 않는 범위에서 상기 보급수 밸브의 밸브 개도를 제어하는 급탕 시스템.
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