KR101232013B1 - 히트펌프 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프 및 그 제어방법에 관한 것으로, 실외기 장치 기계실에 실외 공기 조건과 연동하여 작동하는 보조 송풍기와 보조 열교환기를 설치함과 더불어 실외기 코일 전면까지 가온된 공기를 이송시켜주는 송풍라인관과 가온된 공기를 실외기 코일 전면에 토출, 확산시켜주는 공기분배덕트부를 설치하여, 착상이 발생할 수 있는 실외 공기 조건 및 저온 조건에서 가온된 공기를 실외기 코일 전면에 토출, 확산시킴으로서 실외기 코일에 발생할 수 있는 서리 형성을 근본적으로 차단시킬 수 있음은 물론 한랭 기후 조건에서도 획기적으로 실외기 코일의 증발 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

히트펌프 및 그 제어방법{heat pump and controlling method therefore}

본 발명은 히트펌프 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 실외기 장치 기계실에 실외 공기 조건과 연동하여 작동하는 보조 송풍기와 보조 열교환기를 설치함과 더불어 실외기 코일 전면까지 가온된 공기를 이송시켜주는 송풍라인관과 가온된 공기를 실외기 코일 전면에 토출, 확산시켜주는 공기분배덕트부를 설치하여, 착상이 발생할 수 있는 실외 공기 조건 및 저온 조건에서 가온된 공기를 실외기 코일 전면에 토출, 확산시킴으로서 실외기 코일에 발생할 수 있는 서리 형성을 근본적으로 방지 할 수 있음은 물론 한랭 기후 조건에서도 획기적으로 실외기 코일의 증발 능력을 향상시킬 수 있는 히트펌프 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 히트펌프 사이클은 압축기, 실외기(이는 냉방일 경우 응축기, 난방일 경우 증발기로 사용됨), 팽창밸브, 실내기를 기본구성으로 한다. 상기와 같은 히트펌프가 채용된 냉난방 시스템은 압축기, 실외기, 팽창밸브 및 실내기가 냉매순환 도관으로 연결되는 한편, 상기 도관 일측에 4방밸브를 설치하여 압축기로부터 공급된 냉매의 흐름을 선택적으로 절환함으로써 냉방 시에는 실내기를 증발기로, 난방 시에는 응축기를 작동시킴으로써 상술한 냉난방이 이루어진다.

상기와 같은 종래 일반 히트펌프의 난방운전방법을 도 1을 참고로 살펴보면, 압축기(201)에서 토출된 고온, 고압의 기체 냉매는 사방밸브(202)를 거쳐 실내기(205)로 유입된다. 고온, 고압의 기체 냉매는 실내기(205)에서 액체 냉매로 상변화하면서 실내기(205)로 유입된 공기에 열을 전달하여, 실내 공간을 난방하게 된다. 응축된 냉매는 팽창밸브(204)를 통과하면서 저온, 저압의 냉매로 바뀌어 실외기(203)로 유입되고 실외기(203)에서 외부의 공기로부터 열을 전달받아 증발된 후 어큐뮬레이터(206)를 거쳐 압축기(201)로 유입되는 순화단계을 반복하며 난방 기능을 수행한다. 외부 공기가 실외기(203) 표면에 착상이 일어나기 적당한 온도와 습도조건이 되면 실외기(203) 표면에 서리가 형성되어 히트펌프 성능이 급격히 저하되기 때문에 특별한 제상 방법이 구비되어 있지 않은 일반 히트펌프의 경우 냉방운전으로 전환하여 실외기(203) 표면에 형성된 서리를 제거한 후에야 다시 난방 운전이 가능하게 된다. 따라서 연속 난방 운전이 불가능하며 제상운전 기간 동안 COP는 "0"이 된다.

여기서, 상기와 같은 종래 히트펌프를 본 출원인에 의해 등록된 히트펌프(한국특허등록공보 제10-0965057호, "히트펌프")의 난방 운전 방법을 통해 좀 더 상세히 설명하면, 냉매를 압축하는 압축기(301)와; 상기 압축기(301)에 의해 압축된 고온, 고압의 냉매를 히트펌프(302)의 운전 모드에 따라 응축시키거나 증발시키는 역할을 수행하는 실외기 주코일(303)과; 상기 실외기 주코일(303)에 평행하게 독립적으로 설치되어 증발 또는 응축기능을 수행하는 실외기 보조코일(304)과; 상기 실외기 주코일(303)과 실외기 보조코일(304)로 실외 공기를 공급해주는 실외기 송풍팬(305)과; 상기 히트펌프(302)의 일측에 설치되어 실내 공기와 냉매의 열 교환을 수행하는 실내기 코일(306)과; 상기 압축기(201)를 통과해 나온 냉매를 실외기 주코일(303) 또는 실내기 코일(306) 방향으로 흘려보내 난방 회로 또는 냉방 회로로 전환시키는 사방밸브(307)와; 상기 히트 펌프(302)의 난방 또는 냉방 운전에 따라 냉매를 감온, 감압하는 팽창밸브(308,309)와; 상기 팽창밸브(308,309)에 병렬로 설치되어 냉매의 흐름을 한 방향으로 제어하는 체크밸브(310,311)와; 상기 압축기(301)로 유입되는 액냉매를 분리하는 어큐뮬레이터(312)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기와 같은 종래 히트펌프의 난방동작의 일례를 살펴보면, 먼저, 압축기(301)에서 나온 고온, 고압의 기체 냉매는 사방밸브(307)를 거쳐 실내기 코일(306)로 보내진다. 이때, 상기 실내기 코일(306)의 주변에 설치된 실내기 송풍기(미도시)의 회전을 통해 흡입된 실내 공기는 실내기 코일(306)의 냉매와 열교환되며, 이 단계에서 실내기 코일(306)은 응축기로 작동한다. 그리고, 상기 실내기 코일(306)에서 응축된 냉매는 체크밸브(311)와 팽창밸브(308)를 따라 흐른 후 일부 냉매는 삼방밸브(80)를 거쳐 실외기 보조코일(304)로, 나머지 냉매는 실외기 주코일(303)로 보내진다. 이 때, 상기 실외기 주코일(303)과 실외기 보조코일(304)은 모두 증발기로 작동하여 증발능력을 향상시킨다. 상기 실외기 주코일(303)과 실외기 보조코일(304)에서 증발된 기체 냉매는 사방밸브(307)와 어큐뮬레이터(312)를 거쳐 다시 압축기(301)로 유입된다. 물론, 상기 히트펌프는 냉방운전 시 상기 난방운전 사이클과는 반대로 동작하게 된다.

여기서, 상기와 같은 종래 히트펌프는 착상이 발생하지 않는 난방 조건에서는 실외기 주코일(303)과 실외기 보조코일(304)을 모두 증발기로 작동시켜 증발 능력을 극대화함으로서 히트펌프(302)의 성능을 향상시켰다. 뿐만 아니라, 상기와 같은 종래 히트펌프는 도 3에 도시된 바와 같이 다습하고 외기 온도가 -2~2℃ 범위의 경우 히트펌프 난방 운전 시 실외기 주코일(303)에 형성되는 착상을 억제, 지연시키기 위하여 실외기 보조코일(304)을 응축기로 작동시키면 실외기 보조코일(304)을 거치면서 따뜻해진 공기가 실외기 주코일(303)을 통과함으로 실외기 주코일(303)에 형성되는 착상을 지연, 억제할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 히트펌프는 압축기(301)에서 토출되어 실외기 보조코일(304)로 유입되는 고온, 고압의 냉매 유량이 적을 경우, 실외기 보조코일(304)을 통과하는 공기를 충분히 가열하지 못해 완벽한 제상 효과를 얻을 수 없는 반면, 반대로 실외기 보조코일(304)로 유입되는 냉매 유량이 많을 경우, 착상의 발생을 장시간 억제, 지연시킬 수 있으나 난방을 위해 실내기(306)로 흘러가는 냉매량이 부족하게 되어 난방 능력이 충분하지 못한 문제점을 가지고 있다. 이렇듯 서로 상충되는 현상을 해결하기 위해서 상기와 같은 종래 히트펌프는 히트펌프 사용자가 원하는 수준의 난방능력(COP)과 착상 지연 시간을 동시에 만족시킬 수 있는 최적의 냉매량을 산출하여 실외기 보조코일(304)과 실내기(306)로 냉매 유량을 정확하게 분배할 수 있는 제어 방법 및 장치가 요구되는데 연구용이 아닌 실용화 제품에서 이를 구현하기가 대단히 어렵다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 히트펌프 착상조건 운전 시 보조 송풍기를 통해 유입된 실외 공기를 보조 열교환기와 열교환시켜 온도를 가온시킨 후 공기분배덕트와 공기분배튜브를 거쳐 실외기 코일 전방에 설치된 공기토출구로 분사시킴으로서, 실외기 코일로 유입되는 실외 공기의 평균온도를 상승시켜 실외기 코일에 발생할 수 있는 서리의 형성을 근본적으로 방지함과 동시에 연속적으로 난방을 할 수 있는 히트펌프 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 실외 공기 온도가 매우 높은 혹서 혹은 혹한 기후 조건에서 히트펌프를 냉방 혹은 난방으로 운전 시 보조 송풍기를 통해 유입된 실외 공기를 보조 열교환기와 열교환시켜 온도를 가온 또는 감온시킨 후 공기분배덕트와 공기분배튜브를 거쳐 실외기 코일 전방에 설치된 공기토출구로 분사시킴으로서 실외기 코일로 유입되는 실외 공기의 평균온도를 하강 혹은 상승시켜 실외기 코일의 응축 혹은 증발능력을 증가시켜 전체적인 히트펌프의 성능을 향상시킴은 물론 그와 동시에 연속적으로 냉, 난방을 수행하는 히트펌프 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 히트펌프의 몸체 일측에 설치되어 냉매를 압축하는 압축기와;

상기 압축기에 의해 고압으로 압축된 냉매를 착상이나 혹한 조건이 아닌 경우 그대로 순환시키는 반면, 착상이나 혹한조건일 경우 냉매와 공기의 열교환을 수행하는 보조 열교환기와;

상기 보조 열교환기의 후단에 위치하여 히트 펌프의 냉방 운전 시 증발기의 역할을 수행하고, 난방 운전 시에는 응축기의 역할을 수행하는 실내기 코일과;

난방과 냉방 운전 시 냉매를 감온, 감압하는 팽창밸브와;

상기 팽창밸브를 통과한 냉매를 히트 펌프 냉방 운전 시 응축시키고, 난방 운전 시에는 증발시키는 역할을 수행하는 실외기 코일과;

상기 실외기 코일의 전방 양측면에 일정이격을 두고 설치되어 보조 열교환기의 공기전열부에 연결된 송풍라인관을 통해 열교환된 공기를 제공하는 공기분배덕트부와;

상기 보조 열교환기의 공기전열부로 송풍관을 통해 외부공기를 흡입시켜주는 보조 송풍기와;

상기 실외기 코일 주변에 설치되어 실외기 코일의 주변온도를 측정하여 출력시키는 온도센서와;

상기 온도센서로부터 측정된 실외기 코일의 주변온도를 분석한 후 그 분석결과에 따라 설정된 운전모드로 히트펌프를 운전시키는 콘트롤러를 포함하여 구성되는 히트펌프를 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징은 히트펌프에 구비된 온도센서를 통해 실외기 코일 주변의 온도를 검출하여 히트펌프의 운전조건을 산출하는 운전조건판단단계와;

상기 운전조건판단단계 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 난방운전조건이 착상이나 혹한조건이 아닐 경우 보조 송풍기를 가동시키지 않음으로서 보조 열교환기에서 냉매와 공기 간에 열교환이 일어나지 않도록 하여 모든 난방 능력이 실내기 코일에서 발생할 수 있도록 난방운전을 실행하는 난방운전단계와;

상기 운전조건판단단계 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 난방운전조건이 착상 및 저온조건일 경우 보조 송풍기를 가동시켜 송풍관을 따라 흡입된 공기가 보조 열교환기를 통과하게 하여 고온의 냉매와 열교환을 통해 가온된 공기를 송풍라인관을 따라 공기분배덕트부에서 실외기 송풍팬에 의해 흡입된 실외공기와 합쳐지도록 하여 실외기 코일로 유입되는 외부공기의 평균온도를 상승시켜 실외기 코일주변으로 확산되게 하므로 실외기 코일의 착상형성을 방지함과 더불어 냉매의 증발도 증가시키도록 운전을 실행하는 착상제거 및 증발능력 향상운전단계와;

상기 운전조건판단단계 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 냉방 운전조건이 혹서조건이 아닐 경우 보조 송풍기를 가동시키지 않음으로서 보조 열교환기에서 냉매와 공기 간에 열교환이 일어나지 않도록 하여 모든 냉방 능력이 실내기 코일에서 발생할 수 있도록 냉방운전을 실행하는 냉방운전단계와;

상기 운전조건판단단계 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 냉방운전조건이 혹서 하에서 냉방중일 경우 보조 송풍기를 가동시켜 송풍관을 따라 흡입된 공기가 보조 열교환기를 통과하게 하므로 실내기 코일을 거친 차가운 기체 냉매와 열교환을 이루어 저온의 공기가 된 후 그 저온의 공기를 송풍라인관을 따라 공기분배덕트부에서 실외기 송풍팬에 의해 흡입된 실외공기와 합쳐지게 하므로 실외기 코일과 접촉되는 외부 공기의 평균온도를 하강시켜 실외기 코일을 따라 흐르는 냉매의 응축능력을 향상시키는 혹서냉방 운전단계을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 본 발명은 난방 운전 시 실외 공기가 실외기 코일에 서리가 형성되기 쉬운 조건인 경우 보조 송풍기를 통해 유입된 실외 공기를 보조 열교환기와 열교환시켜 온도를 가온시킨 후 공기분배덕트와 공기분배튜브를 거쳐 실외기 코일 전방에 설치된 공기토출구로 분사시킴으로서, 실외기 코일로 유입되는 실외 공기의 평균온도를 상승시켜 실외기 코일에 발생할 수 있는 서리의 형성을 근본적으로 방지함과 동시에 연속적인 난방이 가능한 장점이 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 의하면, 기존의 착상 지연 방법이나 제상 방법 등을 적용하기 위해서는 복잡한 냉매 회로, 제어 장치, 다수의 밸브 등이 요구되지만, 본 발명의 경우 장치 구성이 간단하고, 제어방법이 매우 단순함으로 생산비용의 절감 및 신뢰성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

더 나아가, 상기와 같은 본 발명은 냉방 운전 시 실외 공기 온도가 높아져 실외기 코일의 응축효과가 감소하는 경우 보조 송풍기, 보조 열교환기, 공기분배덕트, 공기분배관, 공기토출구 등으로 구성된 실외공기 감온 장치를 사용하여 실외기로 유입되는 공기온도를 낮춤으로서 응축효과 상승을 통한 히트펌프 성능 향상을 기대할 수 있는 장점을 가지고 있다.

그에 더하여, 상기와 같은 본 발명에 의하면, 난방 운전 시 실외 공기 온도가 낮아져 실외기 코일의 증발효과가 감소하는 경우 보조 송풍기, 보조 열교환기, 공기분배덕트, 공기분배관, 공기토출구 등으로 구성된 실외공기 가온 장치를 사용하여 실외기로 유입되는 공기온도를 높임으로서 증발효과 상승을 통한 히트펌프 성능 향상을 기대할 수 있다.

도 1은 일반적인 히트펌프의 난방 운전 방법을 설명한 개략도.
도 2는 종래 기술에 의한 히트펌프의 난방 운전 방법을 설명하는 설명도.
도 3은 종래 기술에 의한 히트펌프에서 착상이 발생하는 외기 조건의 경우 히트펌프를 제상 및 난방 운전이 동시에 가능하도록 작동하는 방법을 설명한 개략도.
도 4는 본 발명에 의한 히트펌프를 난방으로 운전하는 경우에 대한 개략도.
도 5는 본 발명에 의한 히트펌프를 착상조건 및 저온조건에서 운전하는 경우를 설명한 개략도.
도 6은 본 발명에 의한 히트펌프의 실외기로 유입되는 외부공기 가온 방법을 설명한 상세도.
도 7은 본 발명에 의한 히트펌프의 냉방 운전 방법을 설명하는 설명도.
도 8은 본 발명에 의한 히트펌프를 혹서조건에서 냉방으로 운전하는 경우에 대한 개략도.
도 9는 본 발명의 플로우차트.

이하, 본 발명을 첨부된 예시 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명의 히트펌프는 도 4에 도시된 바와 같이 히트펌프(1)의 일측에 설치되어 냉매를 압축하는 압축기(2)와;

상기 압축기(2)에 의해 고압으로 압축된 냉매를 착상이나 혹한 조건이 아닌 경우 그대로 순환시키는 반면, 착상이나 혹한/혹서 조건일 경우 냉매와 공기의 열교환이 이루어지는 공기전열부(3)가 설치되는 보조 열교환기(4)와;

상기 보조 열교환기(4)의 후단에 위치하여 히트 펌프의 냉방 운전 시 증발기의 역할을 수행하고, 난방 운전 시에는 응축기의 역할을 수행하는 실내기 코일(5)과;

상기 압축기(1)의 동작에 의해 순환하는 냉매를 히트 펌프 냉방 운전 시 응축시키고, 난방 운전 시에는 증발시키는 역할을 수행하는 실외기 코일(6)과;

상기 실외기 코일(6)의 전방 양측면에 일정이격을 두고 설치되어 보조 열교환기(4)의 공기전열부(3)에 연결된 송풍라인관(10)을 통해 열교환된 공기를 제공하는 공기분배덕트부(7)와;

상기 보조열교환기(4)의 공기전열부(3)로 송풍관(8)을 통해 외부공기를 흡입시켜주는 보조 송풍기(9)와;

상기 실외기 코일(6)의 주변에 설치되어 실외기 코일(6)의 주변온도를 측정하여 출력시키는 온도센서(11)와;

상기 온도센서(11)로부터 측정된 실외기 코일의 주변온도를 분석한 후 그 분석결과에 따라 착상제거운전모드 혹은 증발능력향상모드로 히트펌프(1)를 운전시키고 히트펌프(1)의 기능을 전반적으로 제어하는 콘트롤러(12)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 실외기 코일(6)로 실외 공기를 흡입하기 위한 실외기 송풍팬(13)이 설치된다.

또한, 상기 압축기(2)와 보조 열교환기(4)의 냉매순환경로상에는 상기 압축기(2)를 통과해 나온 냉매를 실내기 코일(5) 방향으로 흘려보내 히트 펌프(1)의 냉매 이송라인(14)의 전체를 난방 회로 또는 냉방 회로로 전환시키는 사방밸브(15)와, 상기 히트 펌프(1)의 냉방 및 난방 운전 시 냉매를 감온, 감압하는 팽창밸브(16,17)와, 상기 팽창밸브(16,17)에 병렬로 설치되어 냉매의 흐름을 한 방향으로 제어하는 체크밸브(18,19)와, 상기 압축기(2)로 액체 냉매가 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(20)가 설치된다.

그리고, 상기 공기분배덕트부(7)는 도 6에 도시된 바와 같이 실외기 코일(6) 양측면에 설치되어 송풍라인관(10)을 통해 전달된 가온 공기를 상하방향(수직방향)으로 분배하는 역할을 하는 공기분배덕트부재(21)와 상기 공기분배덕트부재(21) 사이에 수평하게 다수 개 설치되어 가온 공기를 상기 실외기 코일(6) 좌우방향(수평방향)으로 분배하는 역할을 하는 공기 분배 튜브(22)와 상기 공기분배튜브(22)에 다수 개 설치되어 공기를 상기 실외기 코일(6)의 전면방향으로 토출시키는 공기토출구(23)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 공기토출구(23)는 실외기 코일(6)의 전면에 격자구조를 갖도록 설치되어 보조 송풍기(9)로부터 송풍된 고온 혹은 저온의 공기를 상기 실외기 코일(6)에 골고루 분사하게 된다.

또한, 상기 히트펌프(1)에는 사용자의 제어신호를 콘트롤러(12)로 입력시키는 키패널부(24)와, 상기 콘트롤러(12)의 기능제어신호에 따라 히트펌프(1)의 기능동작상태를 외부로 표시하는 표시패널부(25)가 설치된다.

그리고, 상기 콘트롤러(12)의 운전모드에는 냉방 운전모드, 난방 운전모드, 착상제거, 증발능력 향상운전모드 그리고 혹서냉방 운전모드를 포함한다.

다음에는 상기와 같이 구성된 본 발명의 제어방법을 설명한다.

본 발명의 방법은 도 9에 도시된 바와 같이 초기상태(S1)에서 히트펌프에 설치된 온도센서를 통해 실외기 코일 주변의 온도를 검출하여 히트펌프의 운전조건을 산출하는 운전조건판단단계(S2)과;

상기 운전조건판단단계(S2) 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 운전조건이 착상이나 혹한조건이 아닐 경우 보조 송풍기를 가동시키지 않음으로서 보조 열교환기에서 냉매와 공기 간에 열교환이 일어나지 않도록 하여 모든 난방 능력이 실내기 코일에서 발생할 수 있도록 난방운전을 실행하는 난방운전단계(S3)과;

상기 운전조건판단단계(S2) 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 운전조건이 착상 및 저온조건일 경우 보조 송풍기를 가동시켜 송풍관을 따라 흡입된 공기가 보조 열교환기를 통과하게 하여 고온의 냉매와 열교환을 통해 가온된 공기를 송풍라인관을 따라 공기분배덕트부에서 실외기 송풍팬에 의해 흡입된 실외공기와 합쳐지도록 하여 실외기 코일로 유입되는 외부공기의 평균온도를 상승시켜 실외기 코일주변으로 확산되게 하므로 실외기 코일의 착상형성을 방지함과 더불어 냉매의 증발도 증가시키도록 운전을 실행하는 착상제거 및 증발능력 향상운전단계(S4)과;

상기 운전조건판단단계 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 운전조건이 현재 히트펌프의 운전조건이 착상이나 혹서조건이 아닐 경우 보조 송풍기를 가동시키지 않음으로서 보조 열교환기에서 냉매와 공기 간에 열교환이 일어나지 않도록 하여 모든 냉방 능력이 실내기 코일에서 발생할 수 있도록 냉방운전을 실행하는 냉방운전단계(S5)과;

상기 운전조건판단단계(S2) 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 운전조건이 혹서 하에서 냉방중일 경우 보조 송풍기를 가동시켜 송풍관을 따라 흡입된 공기가 보조 열교환기를 통과하게 하므로 실내기 코일을 거친 차가운 기체 냉매와 열교환을 이루어 저온의 공기가 된 후 그 저온의 공기를 송풍라인관을 따라 공기분배덕트부에서 실외기 송풍팬에 의해 흡입된 실외공기와 합쳐지게 하므로 실외기 코일과 접촉되는 외부 공기의 평균온도를 하강시켜 실외기 코일을 따라 흐르는 냉매의 응축능력을 향상시키는 혹서냉방 운전단계(S6)을 포함하여 구성된다.

다시 말해서, 본 발명에 의한 히트펌프의 제어방법은 먼저 사용자가 본 발명에 의한 히트펌프(1)의 키패널부(24)를 조작하여 동작전원을 인가한 후 예컨대, 자동모드를 포함한 기타의 운전조건을 설정해주면 히트펌프(1)의 콘트롤러(12)가 이를 인식하여 그 설정된 운전모드로 히트펌프(1)를 동작시킨다. 예컨대, 상기 단계에서 자동모드가 설정되었을 경우 상기 히트펌프(1)의 콘트롤러(12)는 압축기(2)를 포함한 내부의 각 장치(3-25)들을 제어하면서 온도센서(11)를 구동하여 현재 실외기 코일(6)의 주변의 온도를 검출하여 분석하게 된다.

이 단계에서 상기 콘트롤러(12)는 현재의 운전조건이 일반 난방운전조건일 경우 이를 표시패널부(25)를 통해 표시함과 더불어 난방운전을 실행하게 된다.

즉, 상기 난방운전단계은 도 4에 도시된 바와 같이 압축기(2)에서 나온 고온 고압의 기체 냉매가 사방밸브(15)와 보조 열교환기(4)를 거쳐 실내기 코일(5)로 보내진다. 이때, 상기 콘트롤러(12)는 현재 실외기 코일(6)의 주변 상태가 착상이나 혹한 조건이 아니기 때문에 보조 송풍기(9)를 가동시키지 않아 상기 보조 열교환기(4)에서 냉매와 공기의 열교환은 일어나지 않게 된다. 따라서, 상기 실내기 코일(5)의 냉매는 실내 공기에 응축열을 전달하여 난방을 수행한 후 액체 냉매로 응축된다. 그리고, 상기와 같이 실내기 코일(5)에 의해 응축된 냉매는 난방 팽창밸브(17)와 체크밸브(18)를 거친 후 실외기 코일(6)에서 증발하여 기체 냉매가 된 후 사방밸브(15)와 어큐뮬레이터(20)를 거쳐 다시 압축기(2)로 흡입되면서 난방운전을 완성하게 된다.

한편, 상기 콘트롤러(12)는 현재의 운전조건이 착상제거 및 증발능력 향상운전조건일 경우 이를 표시패널부(25)를 통해 표시함과 더불어 착상제거 및 증발능력 향상운전을 실행하게 된다.

즉, 상기 착상제거 및 증발능력 향상운전단계은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 실외기 코일(6)로 유입되는 실외 공기가 착상이 발생되기 쉬운 조건이거나 매우 온도가 낮아 증발이 원활하게 일어날 수 없는 기후 조건을 말하는데, 이때, 상기 콘트롤러(12)는 실외기 코일(6)의 주변에 설치된 온도센서(11)를 통해 이를 감지하여 보조 송풍기(9)를 작동시킨다. 그러면, 상기 보조 송풍기(9)에 의해 흡입된 공기는 송풍관(8)을 따라 보조 열교환기(4)의 공기전열부(3)를 통과하게 된다. 이때, 상기 공기전열부(3)를 통과하는 공기는 보조 열교환기(4)의 통과 시 압축기(2)로부터 나온 고온의 냉매로부터 열을 전달받아 매우 고온의 공기로 가온된 후 송풍라인관(10)을 따라 실외기 코일(6)의 전방 양측면에 설치된 공기분배덕트부(7)의 공기분배덕트부재(21)로 보내진다. 그러면, 상기 공기분배덕트부재(21)내에서 유동하는 고온의 공기는 상하 방향으로 분배되어 다수의 공기분배튜브(22)로 각기 보내진다. 그리고, 상기와 같이 다수의 공기분배튜브(22)로 각기 보내진 고온의 공기는 공기분배튜브(22)에 수평방향으로 각기 부착된 공기토출구(23)들에 의해 좌우방향으로 분배되어 토출되면서 실외기 팬(13)에 의해 흡입되는 실외 공기와 합쳐지게 된다.

따라서 상기와 같이 공기토출구(23)에 의해 토출되는 고온의 공기가 외부공기와 합쳐짐에 따라 실외기 코일(6)과 접촉하게 되는 외부 공기의 평균온도는 상승하게 되므로 그에 따라 실외기 코일(6)의 서리 형성을 방지하게 되고, 그에 더하여 그 증가된 가온의 공기에 의해 실외기 코일(6)을 따라 흐르는 냉매의 증발능력도 향상되므로 전체적으로 히트펌프(1)의 성능도 향상된다.

반면에, 상기 콘트롤러(12)는 현재의 운전조건이 냉방운전조건일 경우 이를 표시패널부(25)를 통해 표시함과 더불어 착상제거 및 증발능력 향상운전을 실행하게 된다.

즉, 상기 냉방운전단계은 도 7에 도시된 바와 같이 압축기(2)에서 나온 고온 고압의 기체 냉매가 사방밸브(15)를 거쳐 실외기 코일(6)로 보내진다. 그러면, 상기 실외기 코일(6)로 유입된 냉매는 실외기 팬(13)에 의해 흡입된 실외 공기에 응축열을 전달하면서 액체 냉매로 응축된다. 그리고 상기와 같이 응축열을 전달한 응축 냉매는 냉방 팽창밸브(16)와 체크밸브(19)를 거친 후 실내기 코일(5)로 유입되어 증발하면서 실내공기로부터 증발열을 흡수하게 되므로 실내 공간을 냉방하게 된다. 또한, 상기와 같은 단계을 통해 실내기 코일(5)에서 증발된 기체 냉매는 다시 보조 열교환기(4)를 거치게 되는데, 이때 혹서 조건이 아니므로 보조 송풍기(9)가 가동되지 않은 상태에서 통과하게 되어 상기 보조 열교환기(4)에서는 냉매와 공기의 열교환이 일어나지 않는다. 한편, 상기 보조 열교환기(4)를 통과한 냉매는 사방밸브(15)와 어큐뮬레이터(20)를 거쳐 다시 압축기(2)로 흡입되면서 냉방사이클을 완료한다.

또한, 상기 콘트롤러(12)는 현재의 운전조건이 혹서냉방운전조건일 경우 이를 표시패널부(25)를 통해 표시함과 더불어 응축능력 향상운전을 실행하게 된다.

즉, 상기 혹서냉방 운전단계에서는 도 8에 도시된 바와 같이 압축기(2)에서 나온 고온 고압의 기체 냉매가 사방밸브(15), 실외기 코일(6), 냉방 팽창밸브(16)와 체크밸브(19)를 거친 후 실내기 코일(5)에서 증발하면서 실내공기로부터 증발열을 흡수하여 실내 공간을 냉방하는 일반적인 냉방사이클을 실행하는 단계에서 실외기로 유입되는 실외 공기의 온도가 매우 높아 응축이 원활하게 일어날 수 없는 기후 조건인 경우에 실행되게 된다.

이때, 상기 콘트롤러(12)는 실외기의 주변에 설치된 온도센서(11)가 이를 감지할 경우 보조 송풍기(9)를 작동시키는데, 이때, 상기 보조 송풍기(9)에 의해 흡입된 공기는 송풍관(8)을 따라 보조 열교환기(4)의 공기전열부로(3)를 통과하게 된다.

이때, 상기 공기전열부(3)를 통과하는 공기는 보조 열교환기(4)의 통과 시 실내기 코일(5)을 거친 차가운 기체 냉매에 열을 빼앗겨 저온의 공기가 된 후 송풍라인관(10)을 따라 실외기 코일(6)의 전방 양측면에 설치된 공기분배덕트부(7)의 공기분배덕트부재(21)로 보내진다.

그러면, 상기 공기분배덕트부재(21)내에서 유동하는 저온의 공기는 상하 방향으로 분배된 후 다수의 공기분배튜브(22)로 각기 보내진다. 그리고, 상기와 같이 다수의 공기분배튜브(22)로 각기 보내진 저온의 공기는 공기분배튜브(22)에 수평방향으로 각기 부착된 공기토출구(23)들에 의해 좌우방향으로 분배되어 토출되면서 실외기 팬(13)에 의해 흡입된 실외 공기와 합쳐지게 된다.

따라서 상기와 같이 공기토출구(23)에 의해 토출되는 저온의 공기가 외부공기와 합쳐짐에 따라 실외기 코일(6)과 접촉하게 되는 외부 공기의 평균온도는 하강하게 되므로 실외기 코일(6)을 따라 흐르는 냉매의 응축능력이 향상되어 전체적으로 히트펌프(1)의 성능도 향상된다.

그러므로, 상기와 같은 본 발명에 의하면, 실외 공기 조건에 따라 보조 송풍기를 작동시켜 실외기 코일의 흡입 공기 온도를 조절함으로서 히트펌프의 성능을 향상시킬 수 있으며, 특히 겨울철 난방 운전 시 착상이 발생할 수 실외 공기 조건 하에서 완벽하게 실외기 코일에 착상을 방지함과 동시에 실내 공간을 난방 할 수 있는 것을 기본적인 기술적 사상으로 한다.

비록 이상에서 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 이용하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명의 원리는 상기 실시 예에 기재된 범위에 의해 한정되지 않으며 당업자는 특허청구범위에 의해 정해지는 기술적 범위 내에서 다양한 수정과 변형을 가할 수 있을 것이며 이러한 수정한 변형 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 히트펌프 2 : 압축기
3 : 공기전열부 4 : 보조열교환기
5 : 실내기 코일 6 : 실외기 코일
7 : 공기분배덕트부 8 : 송풍관
9 : 보조 송풍기 10: 송풍라인관
11: 온도센서 12: 콘트롤러
13: 실외기 송풍팬 14: 냉매이송라인
15: 사방밸브 16: 팽창밸브
17: 팽창밸브 18: 체크밸브
19: 체크밸브 20: 어큐뮬레이터
21: 공기분배덕트부재 22: 공기분배튜브
23: 공기토출구 24: 키패널부
25: 표시패널부

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 히트펌프에 구비된 온도센서를 통해 실외기 코일 주변의 온도를 검출하여 히트펌프의 운전조건을 산출하는 운전조건판단단계;
   상기 운전조건판단단계 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 운전조건이 착상이나 혹한조건이 아닐 경우 보조 송풍기를 가동시키지 않음으로서 보조 열교환기에서 냉매와 공기 간에 열교환이 일어나지 않도록 하여 모든 난방 능력이 실내기 코일에서 발생할 수 있도록 난방운전을 실행하는 난방운전단계;
   상기 운전조건판단단계 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 운전조건이 착상 및 저온조건일 경우 보조 송풍기를 가동시켜 송풍관을 따라 흡입된 공기가 보조 열교환기를 통과하게 하여 고온의 냉매와 열교환을 통해 가온된 공기를 송풍라인관을 따라 공기분배덕트부에서 실외기 송풍팬에 의해 흡입된 실외공기와 합쳐지도록 하여 실외기 코일로 유입되는 외부공기의 평균온도를 상승시켜 실외기 코일주변으로 확산되게 하므로 실외기 코일의 착상형성을 방지함과 더불어 냉매의 증발도 증가시키도록 운전을 실행하는 착상제거 및 증발능력 향상운전단계;
   상기 운전조건판단단계 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 운전조건이 착상이나 혹서조건이 아닐 경우 보조 송풍기를 가동시키지 않음으로서 보조 열교환기에서 냉매와 공기 간에 열교환이 일어나지 않도록 하여 모든 냉방 능력이 실내기 코일에서 발생할 수 있도록 냉방운전을 실행하는 냉방운전단계; 및
   상기 운전조건판단단계 중에 확인한 결과 현재 히트펌프의 운전조건이 혹서 하에서 냉방중일 경우 보조 송풍기를 가동시켜 송풍관을 따라 흡입된 공기가 보조 열교환기를 통과하게 하므로 실내기 코일을 거친 차가운 기체 냉매와 열교환을 이루어 저온의 공기가 된 후 그 저온의 공기를 송풍라인관을 따라 공기분배덕트부에서 실외기 송풍팬에 의해 흡입된 실외공기와 합쳐지게 하므로 실외기 코일과 접촉되는 외부 공기의 평균온도를 하강시켜 실외기 코일을 따라 흐르는 냉매의 응축능력을 향상시키는 혹서냉방 운전단계;
   를 포함하여 구성되는 히트펌프의 제어방법.

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