KR101177229B1 - 열펌프의 냉매 제어 시스템 - Google Patents

열펌프의 냉매 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열펌프의 냉매 제어 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 실내에 화재 발생 등의 비상 상황 시, 실내에 설치된 실내기의 냉매를 냉매 배관을 통해 실외기로 이동시킴으로써, 실내기의 배관 파열로 인한 냉매의 유출을 방지하여 추가적인 손상 내지 피해를 예방할 수 있는 열펌프의 냉매 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 열펌프의 냉매 제어 시스템은, 실내기와 실외기 사이의 냉매 배관에 냉매를 유동시켜서 냉방 또는 난방을 수행하는 열펌프에 적용되는 냉매 제어 시스템으로서, 상기 실내기에 설치되어, 상기 실내기로 유입되는 실내 공기의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 상기 온도 센서에서 감지한 온도값을 모니터링하여 실내 공기의 온도가 미리 설정된 실내 온도의 임계값 이상인지 여부를 판단하여, 임계값 이상이면, 상기 실외기를 강제 운전시켜서 상기 실내기의 배관 내부의 냉매를 냉매 배관을 통해 실외기로 이동시키는 제어기를 포함한다.

Description

열펌프의 냉매 제어 시스템 {REFRIGERANT CONTROL SYSTEM FOR HEAT PUMP}
본 발명은 열펌프의 냉매 제어 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 실내에 화재 발생 등의 비상 상황 시, 실내에 설치된 실내기의 냉매를 냉매 배관을 통해 실외기로 이동시킴으로써, 실내기의 배관 파열로 인한 냉매의 유출을 방지하여 추가적인 손상 내지 피해를 예방할 수 있는 열펌프의 냉매 제어 시스템에 관한 것이다.
GHP(Gas engine Heat Pump)는 LNG와 LPG를 열원으로 가스 엔진의 동력으로 구동되는 압축기에 의해 냉매를 실내기와 실외기 사이의 냉매배관으로 흐르게 하여 액화와 기화를 반복시켜 여름에는 냉방장치로, 겨울에는 난방장치로 이용하는 가스 냉난방 멀티공조 시스템이다.
실내기는 실내에 설비되며, 팬을 가동하여 실내 공기를 흡입하고 열교환기를 통해 공기의 온도 조절을 수행한다. 상기 열교환기에는 흡인된 공기와의 열교환을 위해 냉매가 유동한다. 냉매는 액화와 기화를 반복하는 상변화를 거치면서 실내기와 실외기 사이를 순환한다. 냉매는 보통 암모니아, 프레온(디클로로이플루오로메탄), 메틸클로라이드 등이 사용되며, 초저온을 얻기 위해서 액체 헬륨, 액체 수소등이 사용되기도 한다.
실내기가 설비된 실내의 화재 발생 등의 비상 상황 시, 실내기의 배관이 파열되면, 그 안의 냉매가 외부로 유출되어, 추가적인 피해가 발생할 수 있다. 냉매 자체가 인체에 유해하며, 고압의 냉매가 유출되므로써 폭발 등의 추가적인 손상이 발생할 수 있기 때문이다. 그러나, 상기 화재 발생 등의 비상 상황 시에 냉매를 실내기로부터 효과적으로 제거하기 위한 수단이 없는 실정이다. 따라서, 냉매의 유출로 인한 추가 피해를 예방하기 위한 수단의 개발이 요구된다.
본 발명의 목적은 실내에 화재 발생 등의 비상 상황 시, 실내에 설치된 실내기의 냉매를 냉매 배관을 통해 실외기로 신속하게 이동시킬 수 있는 열펌프의 냉매 제어 시스템에 관한 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 열펌프의 냉매 제어 시스템은, 실내기와 실외기 사이의 냉매 배관에 냉매를 유동시켜서 냉방 또는 난방을 수행하는 열펌프에 적용되는 냉매 제어 시스템으로서, 상기 실내기에 설치되어, 상기 실내기로 유입되는 실내 공기의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 상기 온도 센서에서 감지한 온도값을 모니터링하여 실내 공기의 온도가 미리 설정된 실내 온도의 임계값 이상인지 여부를 판단하여, 임계값 이상이면, 상기 실외기를 강제 운전시켜서 상기 실내기의 배관 내부의 냉매를 냉매 배관을 통해 실외기로 이동시키는 제어기를 포함한다.
상기 열펌프의 냉매 제어 시스템은, 상기 냉매 배관 내에서 유동하는 냉매의 온도를 감지하는 냉매 온도 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 냉매 온도 센서에서 감지한 냉매의 온도가 미리 설정된 냉매 온도의 임계값 이상인지 여부를 판단하여, 임계값 이상이면, 상기 실외기를 강제 운전시킬 수 있다.
상기 냉매 배관에는 전자 밸브가 설치되며, 상기 실외기의 강제 운전 시, 상기 전자 밸브는 상기 제어기의 제어 신호에 따라 상기 실내기 방향으로 유동하는 냉매량을 최소화 또는 차단하도록 작동할 수 있다.
상기 열펌프의 냉매 제어 시스템은, 상기 실외기에 설치되며, 상기 실외기의 온도가 미리 설정된 실외기 온도의 임계값 이상이면, 파손되어 상기 실외기 내부의 냉매를 외부로 배출시키는 냉매 배출 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 열펌프의 냉매 제어 시스템은, 실내의 화재 발생 여부를 판단하여, 경보 신호를 발생시키며, 상기 제어기가 상기 실외기를 강제 운전시키도록 상기 경보 신호를 상기 제어기로 전달하는 화재 경보기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 열펌프의 냉매 제어 시스템은 실내에 화재 발생 등의 비상 상황 시, 실내기의 냉매를 냉매 배관을 통해 실외기 측으로 신속하게 이동시킬 수 있으므로, 실내기의 배관 파열로 냉매가 실내에 유출되는 것을 방지하여 추가적인 손상 내지 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열펌프의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 실내기의 구성을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 3은 본 발명에 따른 열펌프의 냉매 제어 시스템의 작동 과정을 도시한 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 열펌프의 냉매 제어 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 열펌프의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 실내기의 구성을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 1 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 열펌프의 냉매 제어 시스템은, 실외기(100)와 실내기(200) 사이의 냉매 배관(300)에 냉매를 유동시켜서 냉방 또는 난방을 수행하는 열펌프에 적용되는 냉매 제어 시스템으로서, 온도 센서(206, 216, 226) 및 제어기(미도시)를 포함한다. 실내기(200)의 작동은 사용자가 리모콘(500)을 사용하여 조절할 수 있다.
온도 센서(206, 216, 226)는 실내기(200)에 설치되어, 실내기(200)로 유입되는 실내 공기의 온도를 감지한다. 온도 센서(206, 216, 226)는 열교환기(204, 214a, 214b, 224) 또는 팬(202, 212, 222)의 전방에 배치되며, 도 2a는 덕트 타입, 도 2b는 카세트 타입, 도 2c는 스탠드 타입의 실내기 구조를 나타낸다. 실내기(200)의 팬(202, 212, 222)이 구동하면, 실내의 공기가 흡입되어 열교환기(204, 214a, 214b, 224)에서 열교환이 일어나며, 열교환이 이루어진 공기가 실내로 다시 공급된다. 온도 센서(206, 216, 226)에서 감지된 실내 온도 값은 제어기로 전달된다.
제어기는 온도 센서(206, 216, 226)에서 감지한 온도값을 모니터링하여 실내 공기의 온도가 미리 설정된 실내 온도의 임계값 이상인지 여부를 판단하여, 임계값 이상이면, 상기 실외기(100)를 강제 운전시켜서 상기 실내기(200)의 배관 내부의 냉매를 냉매 배관(300)을 통해 실외기(100)로 이동시킨다. 예를 들어, 상기 미리 설정되는 실내 온도의 임계값은 40℃로 설정될 수 있으며, 온도 센서(206, 216, 226)에서 상기 값 이상인 실내 온도 값이 감지되는 경우, 화재 발생으로 간주하여 제어기를 통한 제어가 이루어질 수 있다. 상기 미리 설정되는 실내 온도의 임계값은 제어기를 통해 변경될 수 있으며, 열펌프가 설치되는 장소 내지 환경 등의 요소를 고려하여 다양한 값으로 설정될 수 있다.
상기 제어기는 실외기(100), 실내기(200)의 내부에 구비되거나, 또는 열펌프의 외부에 설치될 수 있으며, 통신선(제어배선)(400)에 연결되어, 통신선(400)을 통해 제어 명령을 전달할 수 있다.
상기 실외기(100)의 강제 운전(펌프다운 운전)은 실외기 팽창변을 폐쇄한 상태에서 압축기와 실외 열교환기 팬을 구동하여 기상 냉매를 액상으로 응축하여 실내기(200) 내부의 냉매를 냉매 배관(300)을 통해 실외기(100)로 이동시키는 운전을 의미한다.
본 발명의 열펌프의 냉매 제어 시스템은, 냉매 배관(300) 내에서 유동하는 냉매의 온도를 감지하는 냉매 온도 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전술한 온도 센서(206, 216, 226)의 고장에 대비하거나, 온도 감지의 정확도를 개선하기 위해 냉매 온도 센서가 부가된다.
냉매 온도 센서에서 감지된 온도 값도 온도 센서(206, 216, 226)에서 감지된 온도 값과 마찬가지로 제어기로 전달된다. 제어기는 냉매 온도 센서에서 감지한 냉매의 온도 값이 미리 설정된 냉매 온도의 임계값 이상인지 여부를 판단하여, 임계값 이상이면, 상기 실외기(100)를 강제 운전시킬 수 있다. 상기 제어기의 임계값 이상인지 여부 판단과 실외기(100)를 강제 운전시키는 과정은 상기 온도 센서(206, 216, 226)에서 감지한 온도 값이 제어기에 입력된 후 수행되는 과정과 동일하다.
또한, 냉매 배관(300)에는 전자 밸브(미도시)가 설치될 수 있으며, 실외기(100)의 강제 운전 시, 상기 전자 밸브는 상기 제어기의 제어 신호에 따라 실내기(200) 방향으로 유동하는 냉매량을 최소화 또는 차단하도록 작동할 수 있다.
한편, 본 발명의 열펌프의 냉매 제어 시스템은, 실외기(100)에 설치되며, 실외기(100)의 온도가 미리 설정된 실외기 온도의 임계값 이상이면, 파손되어 실외기(100) 내부의 냉매를 외부로 배출시키는 냉매 배출 밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다. 실내에서 발생한 화재가 더 진행하여, 실내기(200) 뿐만 아니라 실외기(100)에까지 영향을 미치는 경우, 실외기(100) 측으로 이동시킨 냉매를 외부로 배출시킬 필요가 있다. 따라서, 냉매를 실외기(100) 외부로 배출하기 위한 안전 장치로 냉매 배출 밸브를 설치하고, 일정한 임계값 이상이면, 냉매 배출 밸브가 자동적으로 파손되어, 실외기(100) 내의 냉매를 외부로 배출하도록 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 열펌프의 냉매 제어 시스템은, 실내의 화재 발생 여부를 판단하여, 경보 신호를 발생시키며, 상기 제어기가 실외기(100)를 강제 운전시키도록 상기 경보 신호를 상기 제어기로 전달하는 화재 경보기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 경보 신호를 전달받은 제어기는 실외기(100)를 강제 운전시켜서, 실내기(200)의 냉매를 실외기(100) 측으로 이동시킨다. 한편, 화재 경보기는 실내기(200)에 설치된 온도 센서(206, 216, 226)에서 감지된 온도 값을 전달받아 화재 경보 신호를 발생하도록 구성될 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 열펌프의 냉매 제어 시스템의 작동 과정을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 실내기(200) 가동 중에 온도 센서(206, 216, 226)에서 실내기(200)로 유입되는 실내 공기의 온도를 감지한다(S10). 실내기(200)에서 감지된 온도 값은 제어기로 전달되며, 제어기에서 실내 온도 값이 미리 설정된 실내 온도의 임계값 이상인지 여부를 판단한다(S20).
이어서, 실내 온도 값이 임계값에 도달하지 않았으면, 실내기(200)를 정상 작동 상태로 가동하면서 지속적으로 실내 온도를 감지하며, 실내 온도 값이 임계값 이상이면 화재 경보를 발생시킨다(S30). 여기서, 화재 경보는 본 발명의 냉매 제어 시스템에 화재 경보기가 부가되어 있는 경우에 해당하는 것으로, 화재 경보기 없이 냉매 제어 시스템을 구성하는 경우, 화재 경보 발생 없이 다음 단계(S40)로 진행할 수 있다.
다음으로, 제어기는 실내 온도 값이 임계값 이상인 경우, 실외기(100)를 강제 운전시켜서 실내기(200)의 배관 내부의 냉매를 냉매 배관(300)을 통해 실외기(100)로 이동시킨다(S40). 한편, 화재가 더 진행하여, 실외기(100)의 파손에 이른 경우, 실외기(100)에 부가된 냉매 배출 밸브가 파손되어 실외기(100) 내부의 냉매를 외부로 배출시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 실외기
200: 실내기
202, 212, 222: 팬
204, 214a, 214b, 224: 열교환기
206, 216, 226: 온도 센서
300: 냉매 배관
400: 통신선
500: 리모콘

Claims (5)

  1. 실내기와 실외기 사이의 냉매 배관에 냉매를 유동시켜서 냉방 또는 난방을 수행하는 열펌프의 냉매 제어 시스템으로서,
    상기 실내기에 설치되어, 상기 실내기로 유입되는 실내 공기의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서에서 감지한 온도값을 모니터링하여 실내 공기의 온도가 미리 설정된 실내 온도의 임계값 이상인지 여부를 판단하여, 임계값 이상이면, 상기 실외기를 강제 운전시켜서 상기 실내기의 배관 내부의 냉매를 냉매 배관을 통해 실외기로 이동시키는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열펌프의 냉매 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 배관 내에서 유동하는 냉매의 온도를 감지하는 냉매 온도 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 냉매 온도 센서에서 감지한 냉매의 온도가 미리 설정된 냉매 온도의 임계값 이상인지 여부를 판단하여, 임계값 이상이면, 상기 실외기를 강제 운전시키는 것을 특징으로 하는 열펌프의 냉매 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 배관에는 전자 밸브가 설치되며, 상기 실외기의 강제 운전 시, 상기 전자 밸브는 상기 제어기의 제어 신호에 따라 상기 실내기 방향으로 유동하는 냉매량을 최소화 또는 차단하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 열펌프의 냉매 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 실외기에 설치되며, 상기 실외기의 온도가 미리 설정된 실외기 온도의 임계값 이상이면, 파손되어 상기 실외기 내부의 냉매를 외부로 배출시키는 냉매 배출 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열펌프의 냉매 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 실내의 화재 발생 여부를 판단하여, 경보 신호를 발생시키며, 상기 제어기가 상기 실외기를 강제 운전시키도록 상기 경보 신호를 상기 제어기로 전달하는 화재 경보기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열펌프의 냉매 제어 시스템.
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