KR100348605B1 - 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 실내 배관온도가 적정온도에 도달할 때까지 실내팬을 동작시키지 않게 되어 압축기 및 사방변등에 상당한 압력이 가해지게 되어 부품의 손상을 초래하게 되고, 이를 방지하기 위하여 압력스위치를 장착하여 일정 압력이상이 걸리게 되면 전원을 차단하여 압축기의 운전을 정지시키지만 사용자가 난방과부하조건에 가까운 온도조건에서 난방운전을 할 경우 빈번하게 그 압력스위치가 작동되어 사용자의 클레임의 발생 원인이 됨과 아울러 과도한 압력 상승으로 압축기 및 사방변등의 부품의 손상되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 입력전원을 직류전원으로 변환하는 교류/직류변환부와; 초기 운전시 실외온도를 감지하는 실외온도센서와; 초기 운전시 상기 실외온도센서의 감지값에 따라 초기 목표 운전주파수를 결정하여 그 운전주파수에 따른 펄스폭변조신호를 출력하고, 실내배관온도가 설정 온도(34℃)가 되면 초기 운전을 종료한후, 실내외 부하상태에 따른 펄스폭 변조신호를 출력하는 제어부와; 상기 펄스폭변조신호에 의해, 교류/직류변환부의 직류전원을 스위칭하여 3상으로 가변하는 인버터부와; 상기 인버터부의 출력신호에 따라 구동되는 압축기와; 상기 압축기의 구동압력이 설정 압력 이상이면 입력전원을 차단하는 압력스위치를 포함하여 구성함으로써 난방 과부하 조건(실외온도:21℃,실내온도:27℃)에서의 난방 운전시에도 적정 토출 압력으로 운전하여 부품의 손상을 방지하고 고객의 클레임에 적절하게 대응할 수 있는 효과가 있다.

Description

인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치 및 방법{HEATING OVERLOAD DRIVING CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR INVERTER HEAT PUMP}

본 발명은 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 난방 과부하 조건에서의 난방운전시에 적정 토출압력에서 안정적인 운전을 수행할 수 있도록 한 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

도1은 종래 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 입력전원(AC)을 직류전원으로 변환하는 교류/직류변환부(10)와; 실내 부하에 따른 운전주파수의 변화에 따른 적절한 펄스폭변조신호를 출력하는 제어부(13)와; 상기 교류/직류변환부(10)로부터 직류전원을 입력받아 이를 상기 펄스폭변조신호에 의해 스위칭하여 3상으로 가변하여 출력하는 인버터부(11)와; 상기 인버터부(11)의 출력신호에 따라 구동되는 압축기(12)와; 상기 압축기(12)의 구동압력이 설정 압력 이상이면 입력전원(AC)을 차단하는 압력스위치 (SW)로 구성되며, 이와같은 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 교류/직류변환부(10)는 입력전원(AC)을 입력받아 이를 변환하여 직류전압으로 변환하고, 제어부(13)는 초기 목표운전주파수에 따른 펄스폭변조신호를 인버터부(11)에 인가하며, 그러면 인버터부(11)는 상기 교류/직류변환부(10)의 직류전압을 입력받아 이를 상기 제어부(13)의 펄스폭변조신호에 의해 스위칭하여 3상으로 가변된 교류전압을 압축기(12)에 인가하며, 이에 의해 상기 압축기(12)는 구동되어 소정 압력을 토출한다.

이때, 압력스위치(SW)는 상기 압축기(12)의 토출압력이 설정 압력이상이 되면 전원을 차단하도록 스위칭된다.

여기서, 상기 히트펌프가 난방운전을 시작하면 실외팬이 운전되고 압축기 (12)가 제어부(13)의 펄스폭변조신호에 의해 초기 목표 운전주파수를 향하여 상승하면서 운전된다.

이때, 실내팬은 찬바람의 토출을 막기 위하여 초기 운전후 실내배관온도가 적정온도에 도달된후 운전되어 따뜻한 바람을 토출시키는데, 즉 실내배관온도가 적정온도에 도달할 때까지 실내팬을 동작시키지 않기 때문에 압축기(12)는 상당한 압력이 가해지게 되어 그 압축기(12) 자체 및 사방변등의 부품을 손상시키게 된다.

따라서, 압력스위치(SW)를 일정 압력 이상이 되면 스위칭시켜 전원을 차단함으로써 압축기(12)의 운전을 정지시킨다.

상기에서 초기운전은 압축기(12)가 기동하여 초기 목표 운전주파수에 이르고 찬바람의 토출을 방지하기 위하여 실내배관온도가 34℃이상이 되어 실내팬을 운전시킬때 까지의 운전구간을 말한다.

여기서, 도2에서 보는 바와같이 초기 목표 운전주파수로 운전할 때 압축기 (12)의 토출압력은 외기 온도에 비례하여 증가하는데, 만일 사용자가 난방 과부하 조건(실외온도:21℃,실내온도:27℃)에 가까운 온도조건에서 난방운전을 수행할 때 빈번하게 압력스위치(SW)가 작동되어 히트펌프의 기동이 중단되게 된다.

즉, 상술한 바와같이 종래에는 실내 배관온도가 적정온도에 도달할 때까지 실내팬을 동작시키지 않게 되어 압축기 및 사방변등에 상당한 압력이 가해지게 되어 부품의 손상을 초래하게 되고, 이를 방지하기 위하여 압력스위치를 장착하여 일정 압력이상이 걸리게 되면 전원을 차단하여 압축기의 운전을 정지시키지만 사용자가 난방과부하조건에 가까운 온도조건에서 난방운전을 할 경우 빈번하게 그 압력스위치가 작동되어 사용자의 클레임의 발생 원인이 됨과 아울러 과도한 압력상승으로 압축기 및 사방변등의 부품의 손상되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 난방과부하조건 근방에서 난방운전시 적정 토출압력에서 압축기가 안정적으로 동작할 수 있도록 한 인버터 히트펌프의 난방과부한 운전 제어장치및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 도1에 있어서, 토출압력과 초기 목표 운전주파수에 따른 관계를 보인도.

도3은 본 발명 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도4는 본 발명 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어방법에 대한 동작 흐름도.

도5는 본 발명이 적용되는 인버터 히트펌프의 개략도.

도6은 도3에 있어서, 토출압력과 초기 목표 운전주파수에 따른 관계를 보인도.

도7은 도3에 있어서, 각각의 실외온도에 따른 초기 목표운전주파수를 보인도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:교류/직류변환부 11:인버터부

12:압축기 13:제어부

14:실외온도센서

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력전원을 직류전원으로 변환하는 교류/직류변환부와; 초기 운전시 실외온도를 감지하는 실외온도센서와; 초기 운전시 상기 실외온도센서의 감지값에 따라 초기 목표 운전주파수를 결정하여 그 운전주파수에 따른 펄스폭변조신호를 출력하고, 실내배관온도가 설정 온도(34℃)가 되면 초기 운전을 종료한후, 실내외 부하상태에 따른 펄스폭 변조신호를 출력하는 제어부와; 상기 펄스폭변조신호에 의해, 교류/직류변환부의 직류전원을 스위칭하여 3상으로 가변하는 인버터부와; 상기 인버터부의 출력신호에 따라 구동되는 압축기와; 상기 압축기의 구동압력이 설정 압력 이상이면 입력전원을 차단하는 압력스위치를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 난방 운전 시작키가 입력되면 초기 운전시 실외팬을 운전시킨후 실외온도센서를 통해 실외온도를 감지하여 그 실외온도가 소정온도 이상인지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 실외온도가 소정 온도이면 그 실외온도에 해당되는 초기 목표 운전주파수로 압축기를 운전시킨후 실내배관온도가 설정 온도에 도달하였는지를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 판단결과 실내배관온도가 설정 온도에 도달하면 실내팬을 동작시켜 초기 운전을 종료한 다음 실내외 부하상태에 따라 정상운전을 수행하는 제3 단계로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 인버터 히트펌프의 난방 과부한 운전 제어장치및 방법에 대한 작용및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 입력전원(AC)을 직류전원으로 변환하는 교류/직류변환부(10)와; 초기 운전시 실외온도를 감지하는 실외온도센서(14)와; 초기 운전시 상기 실외온도센서(14)의 감지값에 따라 초기 목표 운전주파수를 결정하여 그 운전주파수에 따른 펄스폭 변조신호를 출력하고, 실내배관온도가 설정온도가 되면 초기운전을 종료하고 실내외 부하상태에 따른 펄스폭 변조신호를 출력하는 제어부(13)와; 상기 교류/직류변환부(10)로부터 직류전원을 입력받아 이를 상기 펄스폭 변조신호에 의해 스위칭하여 3상으로 가변하여 출력하는 인버터부(11)와; 상기 인버터부(11)의 출력신호에 따라 구동되는 압축기(12)와; 상기 압축기(12)의 구동압력이 설정 압력 이상이면 입력전원(AC)을 차단하는 압력스위치(SW)를 구비한다.

도4는 본 발명 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어방법에 대한 동작흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 난방 운전 시작키가 입력되면 초기 운전시 실외팬을 운전시킨후 실외온도센서(14)를 통해 실외온도를 감지하여 그 실외온도가 소정온도 이상인지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 실외온도가 소정 온도이면 그 실외온도에 해당되는 초기 목표 운전주파수로 압축기(12)를 운전시킨후 실내배관온도가 설정 온도에 도달하였는지를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 판단결과 실내배관온도가 설정 온도에 도달하면 실내팬을 동작시켜 초기 운전을 종료한 다음 실내외 부하상태에 따라 정상 운전을 수행하는 제3 단계로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 일반적인 동작은 종래와 동일하다. 즉, 교류/직류변환부(10)는 입력전원(AC)을 입력받아 이를 변환하여 직류전압으로 변환하고, 제어부(13)는 초기 목표운전주파수에 따른 펄스폭 변조신호를 인버터부(11)에 인가하며, 그러면 인버터부 (11)는 상기 교류/직류변환부(10)의 직류전압을 입력받아 이를 상기 제어부(13)의 펄스폭 변조신호에 의해 스위칭하여 3상으로 가변된 교류전압을 압축기(12)에 인가한다.

이에 따라, 상기 압축기(12)는 구동되어 소정 압력을 토출하는데, 만약 상기 압축기(12)의 토출압력이 설정 압력이상이 되면 전원이 차단되도록 압력스위치(SW)가 스위칭된다.

이때, 본 발명은 제어부(13)가 실외온도센서(14)를 통해 감지되는 실외온도값에 따라 적합한 초기 목표운전수를 결정하여 그 주파수 만큼만 압축기(12)를 구동시키면서 초기운전을 종료하도록 제어한다.

즉, 도6에서 보는 바와같이 실외온도에 따른 토출압력을 압력스위치(SW)가 작동하는 압력 이하로 제어함으로써 난방 과부하 조건에서의 난방운전시, 초기운전을 과도한 압력 상승없이 수행할 수 있게 된다.

다시 말하면, 난방 운전키가 입력되어 운전이 시작되면, 초기 운전을 수행하게 되고, 그 초기 운전이 종료되면 제어부(13)는 실내외 부하 상태에 따라 주파수를 가변하도록 하는 펄스폭 변조신호를 출력한다.

그러면, 인버터부(11)가 교류/직류변환부(10)의 직류전압을 입력받아 이를 상기 제어부(13)의 펄스폭 변조신호에 의해 스위칭하여 3상으로 가변된 교류전압을 압축기(12)에 인가하여 정상운전을 수행하게 된다.

상술한 바와같이, 상기 제어부(13)는 초기 운전시 실외팬이 구동된후 실외온도센서(14)를 통해 감지되는 실외온도에 따라 초기 목표 운전주파수를, 도7과 같이 결정하여 그에 따라 압축기(12)의 구동을 제어하게 되는데, 즉 실외온도가 20℃ ~ 7℃까지 1℃씩 순차적으로 감소시킨 값이면, 초기 목표 운전주파수는 상기 20℃~7℃에 일대일 대응되도록 1Hz씩 증가되는 35Hz~48Hz 사이의 값이 된다.

이후, 실내배관온도가 34℃가 되면 실내팬을 구동시킨후 초기 운전을 종료한 다음, 실내외 부하 상태에 따라 주파수를 가변하면서 정상 운전상태로 들어가게 된다.

여기서, 도5는 본 발명이 적용되는 인버터 히트펌프의 실시예에 대한 개략도이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 난방 과부하 조건(실외온도:21℃,실내온도:27℃)에서의 난방 운전시에도 적정 토출 압력으로 운전하여 부품의 손상을 방지하고 고객의 클레임에 적절하게 대응할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 입력전원을 직류전원으로 변환하는 교류/직류변환부와; 초기 운전시 실외온도를 감지하는 실외온도센서와; 초기 운전시 상기 실외온도센서의 감지값에 따라 초기 목표 운전주파수를 결정하여 그 운전주파수에 따른 펄스폭변조신호를 출력하고, 실내배관온도가 설정 온도(34℃)가 되면 초기 운전을 종료한후, 실내외 부하상태에 따른 펄스폭 변조신호를 출력하는 제어부와; 상기 펄스폭변조신호에 의해, 교류/직류변환부의 직류전원을 스위칭하여 3상으로 가변하는 인버터부와; 상기 인버터부의 출력신호에 따라 구동되는 압축기와; 상기 압축기의 구동압력이 설정 압력 이상이면 입력전원을 차단하는 압력스위치를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어장치.
2. 난방 운전 시작키가 입력되면 초기 운전시 실외팬을 운전시킨후 실외온도센서를 통해 실외온도를 감지하여 그 실외온도가 소정 온도인지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 실외온도가 소정 온도이면 그 실외온도에 해당되는 초기 목표 운전주파수로 압축기를 운전시킨후 실내배관온도가 설정 온도(34℃)에 도달하였는지를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 판단결과 실내배관온도가 설정 온도에 도달하면 실내팬을 동작시켜 초기 운전을 종료한 다음, 실내외 부하상태에 따라 정상운전을 수행하는 제3 단계로 수행함을 특징으로 하는 인버터 히트펌프의 난방 과부한 운전 제어방법.
3. 제2 항에 있어서, 소정 온도는 20℃ ~ 7℃까지 1℃씩 순차적으로 감소시킨 값이고, 초기 목표 운전주파수는 상기 20℃~7℃에 일대일 대응되도록 1Hz씩 증가되는 35Hz~48Hz 사이의 값인 것을 특징으로 하는 인버터 히트펌프의 난방 과부하 운전 제어방법.