KR102191560B1 - 히트펌프 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

히트펌프 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템은, 압축기, 응축기, 증발기 및 어큐뮬레이터를 포함하는 냉매 순환 사이클; 및 전열 유체가 상기 압축기에서 발생한 열을 전달하여 상기 압축기로 흡입되는 냉매를 가열시키는 열 회수 사이클을 포함할 수 있다.
열 회수 사이클은, 전열 유체를 순환시키는 펌프; 전열 유체가 통과하며 압축기와 열접촉되는 쿨링 자켓; 및 쿨링 자켓에서 가열된 전열 유체가 통과하며 어큐뮬레이터와 열접촉되는 열교환기를 포함할 수 있다.

Description

히트펌프 시스템 및 그 제어 방법{HEAT PUMP SYSTEM AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 히트펌프 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세히게는 착상 지연이 가능한 히트펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
히트펌프 시스템은 압축기, 응축기, 증발기를 포함하는 냉동 사이클이다. 압축기에서 압축된 냉매는 응축기를 거쳐서 중온 고압의 액 냉매가 된다. 상기 액체 냉매가 증발기로 유동되면 냉매가 팽창되면서 기화 현상이 발생할 수 있다.
히트펌프 시스템이 난방기로 사용될 경우, 응축기는 실내에 배치될 수 있고 증발기는 실외에 배치될 수 있다. 응축기에서 냉매가 응축되므로 응축기 주변의 공기 온도가 승상하게 된다. 그리고, 실내 팬이 회전하면 온도가 상승된 응축기의 주변 공기는 실내로 토출된다.
또한, 실외에 배치된 증발기는 외기와 열교환하며 냉매를 증발시킬 수 있다. 이 경우, 외기의 온도가 너무 낮거나 습도가 높은 경우 상기 증발기의 표면에 얼음이 착상되는 현상이 발생될 수 있다. 상기 착상된 얼음은 상기 증발기의 열교환 성능을 저하시키고, 나아가 히트펌프 시스템의 성능을 하락시킬 수 있다.
선행 발명(US 6,467,284 Bl)에는 히터에 의해 어큐뮬레이터를 가열함으로써 착상을 지연시키는 히트 펌프가 개시된다. 그러나, 상기 선행 발명에 따른 히트 펌프는, 히터 사용으로 인한 소비전력 증가로 인해 난방 성능이 하락하고, 히터 사용으로 인한 안전 문제가 발생할 가능성이 높은 문제점이 있다.
US 6,467,284 Bl(2002.10.22 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 증발기의 착상을 지연시키는 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 증발기의 착상을 지연시키기 위해 소모되는 에너지의 소모를 최소화하는 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템은, 압축기의 열에 의해 가열된 전열 유체가 순환하여 압축기로 흡입되는 냉매를 가열시키는 열 회수 사이클을 포함할 수 있다. 이로써, 압축기의 폐열을 활용하여 냉매의 증발 온도를 상승시킴으로써 증발기의 착상 발생을 지연시킬 수 있고, 압축기의 성능이 향상되며, 히트 펌프 시스템의 에너지 소모를 최소화할 수 있다.
좀 더 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템은, 압축기, 응축기, 증발기 및 어큐뮬레이터를 포함하는 냉매 순환 사이클; 및 전열 유체가 상기 압축기에서 발생한 열을 전달하여 상기 압축기로 흡입되는 냉매를 가열시키는 열 회수 사이클을 포함할 수 있다. 상기 열 회수 사이클은, 상기 전열 유체를 순환시키는 펌프; 상기 전열 유체가 통과하며 상기 압축기와 열접촉되는 쿨링 자켓; 및 상기 쿨링 자켓에서 가열된 전열 유체가 통과하며 상기 어큐뮬레이터와 열접촉되는 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 상기 어큐뮬레이터의 외둘레를 다수회 둘러싸는 금속 튜브일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템은, 압축기, 응축기, 증발기 및 어큐뮬레이터를 포함하는 냉매 순환 사이클; 및 전열 유체가 상기 압축기에서 발생한 열을 전달하여 상기 압축기로 흡입되는 냉매를 가열시키는 열 회수 사이클을 포함할 수 있다. 상기 열 회수 사이클은, 상기 전열 유체를 순환시키는 펌프; 상기 전열 유체가 통과하며 상기 압축기와 열접촉되는 쿨링 자켓; 및 상기 쿨링 자켓에서 가열된 전열 유체가 통과하며, 상기 증발기와 상기 어큐뮬레이터 사이의 냉매를 상기 전열 유체와 열교환시키는 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 이중관 열교환기일 수 있다.
상기 냉매 순환 사이클은, 상기 압축기를 상기 응축기와 연통시키고 상기 증발기를 상기 어큐뮬레이터와 연통시키는 사방변을 더 포함할 수 있다. 상기 열교환기는, 냉매의 유동 방향에 대해 상기 사방변 이후에 설치될 수 있다.
상기 증발기의 온도를 감지하는 온도센서; 및 상기 온도센서에서 측정된 온도가 설정온도보다 낮고, 설정 시간동안 상기 온도센서에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량보다 크면, 상기 펌프를 온 시키는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 온도센서에서 측정된 온도가 설정온도 이상이거나, 설정 시간동안 상기 온도센서에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량 이하이면 상기 펌프를 오프 시킬 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 압축기가 온 된 이후 기설정된 안정화 시간이 경과한 이후에 상기 온도센서의 온도에 따라 상기 펌프를 온 시킬 수 있다.
상기 열 회수 사이클을 순환하는 상기 전열 유체는 물일 수 있다.
상기 열 회수 사이클은, 상기 펌프와 상기 쿨링 자켓을 연결하는 제1순환 유로; 상기 쿨링 자켓과 상기 열교환기를 연결하는 제2순환 유로; 및 상기 열교환기와 상기 펌프를 연결하는 제3순환 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어 방법은, 증발기의 착상 여부를 판단하는 착상 판단 단계와, 열 회수 사이클을 따라 전열 유체를 순환시키는 열 회수 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 착상이 발생한 경우에만 펌프를 작동시킴으로써 히트펌프 시스템의 에너지 소모를 최소화할 수 있다.
좀 더 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어 방법은, 압축기가 온 되고 설정 시간이 경과하면 증발기의 착상 여부를 판단하는 착상 판단 단계; 및 상기 착상 판단 단계에서 착상이 발생했다고 판단되면, 압축기에서 발생한 열에 의해 가열되어 어큐뮬레이터 또는 흡입 유로와 열교환하도록 전열 유체를 순환시키는 펌프를 온 시키는 열 회수 단계를 포함할 수 있다. 상기 착상 판단 단계는, 증발기에 구비된 온도센서의 측정 온도가 설정온도보다 낮은지 여부를 판단하는 과정; 및 설정 시간동안 상기 온도센서에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량보다 큰 지 여부를 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 압축기의 폐열을 활용하여 냉매의 증발 온도를 상승시킴으로써 증발기의 착상 발생을 지연시킬 수 있고, 압축기의 성능이 향상되며, 히트 펌프 시스템의 에너지 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 착상이 발생한 경우에만 펌프를 작동시킴으로써 히트펌프 시스템의 에너지 소모를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어 순서가 도시된 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프 시스템은, 냉매 순환 사이클(1) 및 열 회수 사이클(2)을 포함할 수 있다.
냉매 순환 사이클(1)은 압축기(10), 응축기(30), 팽창기구(40), 증발기(50) 및 어큐뮬레이터(60)를 포함할 수 있다. 냉매 순환 사이클(1)은 사방변(20)을 더 포함할 수 있다.
압축기(10)는 냉매를 압축시킬 수 있다. 압축기(10)는 흡입 유로(17)를 통해 흡입된 냉매를 압축시켜 토출 유로(11)로 토출시킬 수 있다.
응축기(30)는 실내 열교환기일 수 있다. 압축기(10)에서 압축된 냉매는 응축기(30)로 안내될 수 있고, 응축기(30)는 주변의 공기를 냉매와 열교환시켜 냉매를 응축시킬 수 있다. 따라서 응축기(30) 주변의 공기는 가열될 수 있다.
팽창기구(40)는 개도 조절이 가능한 전자팽창밸브(EEV: Electronic Expansion Valve)임이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 응축기(30)에서 응축된 냉매는 팽창기구(40)로 안내될 수 있고, 팽창기구(40)는 냉매를 팽창시킬 수 있다.
증발기(50)는 실외 열교환기일 수 있다. 팽창기구(40)를 통과하며 팽창된 냉매는 증발기(50)로 안내될 수 있고, 증발기(50)는 외기를 냉매와 열교환시켜 냉매를 증발시킬 수 있다.
증발기(50)에는 온도센서(51)가 구비될 수 있다. 온도센서(51)는 증발기(50)의 온도를 감지할 수 있다.
온도 센서(51)는 증발기(50)의 표면에 장착될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며 온도센서(51)는 증발기(50)에 연결된 증발기 입구유로(14) 또는 증발기 출구유로(15)에 구비되는 것도 가능하다.
어큐뮬레이터(60)는 액냉매와 기상냉매를 분리하여 액냉매가 압축기(10)로 흡입되는 것을 방지할 수 있다. 증발기(50)에서 증발된 냉매는 어큐뮬레이터(60)로 모일 수 있다. 어큐뮬레이터(60)로 유입된 냉매 중 액 냉매는 하측으로 가라앉고 기상 냉매는 압축기(10)의 흡입력에 의해 압축기(10)로 흡입될 수 있다.
사방변(4-way valve)(20)은 압축기(10)를 응축기(30)와 연통시키고 증발기(50)를 어큐뮬레이터(60)와 연통시킬 수 있다.
좀 더 상세히, 사방변(20)에는 압축기(10)에 연결된 토출유로(11)와, 응축기(30)에 연결된 응축기 입구유로(12)와, 증발기(50)에 연결된 증발기 출구유로(15)와, 어큐뮬레이터(60)에 연결된 어큐뮬레이터 입구유로(16)가 연결될 수 있다. 사방변(20)은 토출유로(11)와 응축기 입구유로(12)를 연통시킬 수 있고 증발기 출구유로(15)와 어큐뮬레이터 입구유로(16)를 연통시킬 수 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며 냉매 순환 사이클(1)이 사방변(20)을 포함하지 않는 것도 가능하다. 이 경우, 토출유로(11)와 응축기 입구유로(12)는 서로 이어진 단일 유로를 형성할 수 있다. 또한, 증발기 출구유로(15)와 어큐뮬레이터 입구유로(16)는 서로 이어진 단일 유로를 형성할 수 있다.
이하, 냉매 순환 사이클(1)의 작용에 대해 설명한다.
압축기(10)에서 압축된 냉매는 토출 유로(11)로 토출될 수 있고, 사방변(20) 및 응축기 입구유로(12)를 순차적으로 통과하여 응축기(30)로 유입될 수 있다. 상기 냉매는 응축기(30)를 통과하며 응축되고, 응축기(30) 주변의 공기는 가열될 수 있다.
응축기(30)에서 응축된 냉매는 응축기 출구유로(13)를 통해 팽창기구(40)로 안내될 수 있고, 팽창기구(40)를 통과하며 팽창될 수 있다.
팽창기구(40)에서 팽창된 냉매는 증발기 입구유로(14)를 통해 증발기(50)로 안내될 수 있다. 상기 냉매는 증발기(50)를 통과하며 증발될 수 있고, 증발기 출구유로(15), 사방변(20) 및 어큐뮬레이터 입구유로(16)를 순차적으로 통과하여 어큐뮬레이터(60)로 유입될 수 있다.
어큐뮬레이터(60)로 유입된 냉매 중 기상 냉매는 흡입 유로(17)를 통해 압축기(10)로 흡입될 수 있다. 이로써 상기 냉매는 앞서 설명한 과정을 반복하며 냉매 순환 사이클(1)을 순환할 수 있다.
한편, 열 회수 사이클(2)은 전열 유체가 압축기(10)에서 발생한 열을 전달하여 압축기(10)로 흡입되는 냉매를 가열시킬 수 있다.
열 회수 사이클(2)은 전열 유체를 순환시키는 펌프(70)와, 압축기(10)와 열접촉된 쿨링 자켓(80)과, 어큐뮬레이터(90)와 열접촉된 열교환기(90)를 포함할 수 있다.
도 1에는 전열 유체가 펌프(70), 쿨링 자켓(80), 열교환기(90), 펌프(70) 순으로 순환함이 도시되어 있으며 이하에서는 이를 기준으로 설명한다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 전열 유체가 펌프(70), 열교환기(90), 쿨링 자켓(80), 펌프(70) 순으로 순환하는 것도 가능하다.
펌프(70)는 전열 유체를 펌핑시켜 열 회수 사이클(2)을 따라 순환시킬 수 있다. 상기 전열 유체는 열 회수 사이클(2)을 따라 순환하며 열을 전달하는 유체일 수 있다. 상기 전열 유체는 물임이 바람직하다.
쿨링 자켓(80)은 압축기(10)와 열접촉될 수 있다. 쿨링 자켓(80)은 압축기(10)를 감싸도록 배치될 수 있다. 쿨링 자켓(80)의 내부에는 전열 유체가 통과할 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
쿨링 자켓(80)은 압축기(10)가 가동하는 과정에서 발생하는 열을 전열 유체와 열교환시킬 수 있다. 상기 전열 유체가 물인 경우, 쿨링 자켓(80)은 워터 자켓으로 명명될 수 있다.
열교환기(90)는 어큐뮬레이터(60)와 열접촉될 수 있다. 열교환기(90)는 어큐뮬레이터(60)의 외둘레를 다수회 둘러싸는 금속 튜브임이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
열교환기(90)는 쿨링 자켓(80)에서 가열된 전열 유체를 어큐뮬레이터(60)와 열교환시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 쿨링 자켓(80)에서 압축기(10)의 열에 의해 가열된 전열 유체는 열교환기(90)로 유입될 수 있고, 어큐뮬레이터(60)와 열교환하여 어큐뮬레이터(60)를 가열할 수 있다. 따라서 어큐뮬레이터(60)에서 압축기(10)로 흡입되는 냉매의 온도가 상승할 수 있다.
열 회수 사이클(2)은, 펌프(70)와 쿨링 자켓(80)를 연결하는 제1순환 유로(21)와, 쿨링 자켓(80)과 열교환기(90)를 연결하는 제2순환 유로(22)와, 열교환기(90)과 펌프(70)를 연결하는 제3순환 유로(23)를 더 포함할 수 있다.
제1순환 유로(21)는 펌프(70)의 토출측과 쿨링 자켓(80)의 입구를 연결할 수 있다. 제2순환 유로(22)는 쿨링 자켓(80)의 출구와 열교환기(90)의 입구를 연결할 수 있다. 제3순환 유로(23)는 열교환기(90)의 출구와 펌프(70)의 흡입측을 연결할 수 있다.
이하, 열 회수 사이클(2)의 작용에 대해 설명한다.
펌프(70)에 의해 펌핑된 전열 유체는 제1순환유로(21)를 통해 쿨링 자켓(80)으로 유입될 수 있고, 압축기(10)의 열에 의해 가열될 수 있다. 이로써 전열 유체에 의해 압축기(10)의 방열이 원활하게 이뤄져 압축기(10)의 성능이 향상될 수 있다.
쿨링 자켓(80)에서 가열된 전열 유체는 제2순환유로(22)를 통해 열교환기(90)로 유입될 수 있고, 어큐뮬레이터(90)를 가열시킬 수 있다. 어큐뮬레이터(90)가 가열되면 압축기(10)로 흡입되는 냉매의 온도가 상승한다. 따라서, 냉매 순환 사이클(1)을 순환하는 냉매의 증발 온도가 상승하므로, 증발기(50)에서 발생하는 착상이 지연될 수 있다.
열교환기(90)에서 어큐뮬레이터(60)와 열교환된 전열 유체는 제3순환 유로(23)를 통해 다시 펌프(70)으로 흡입될 수 있다. 전열 유체는 앞서 설명한 과정을 반복하며 열 회수 사이클(2)을 따라 순환할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도이다.
본 실시예에 따른 히트펌프 시스템은 열 회수 사이클(2)의 열교환기(90`) 및 그와 연결된 구성을 제외하고는 앞서 설명한 실시예와 동일하므로 중복되는 내용은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 실시예에 따른 열 회수 사이클(2`)의 열교환기(90`)는 증발기(50)와 어큐뮬레이터(60) 사이의 냉매를 전열 유체와 열교환시킬 수 있다. 열교환기(90`)는 냉매의 유동 방향에 대해 사방변(20) 이후에 설치될 수 있다.
좀 더 상세히, 열교환기(90`)는 어큐뮬레이터 입구유로(16)를 통과하는 냉매와 제2순환유로(22`)를 통과하는 전열 유체를 서로 열교환시킬 수 있다.
제2순환유로(22`)는 쿨링 자켓(80)과 열교환기(90`)를 연결할 수 있다. 제3순환 유로(23`)은 열교환기(90`)와 펌프(70)를 연결할 수 있다.
쿨링 자켓(80)에서 압축기(10)의 열에 의해 가열된 전열 유체는 열교환기(90)로 유입될 수 있고, 어큐뮬레이터 입구유로(16)와 열교환하여 어큐뮬레이터 입구유로(16)를 통과하는 냉매를 가열할 수 있다. 따라서 어큐뮬레이터(60)로 유입되는 냉매의 온도가 상승할 수 있다.
열교환기(90`)는 이중관 열교환기임이 바람직하다. 이 경우, 열교환기에 형성된 한 쌍의 내관 중 어느 하나는 어큐뮬레이터 입구유로(16)에 포함될 수 있고, 다른 하나는 제2순환유로(22`)와 제3순환유로(23`)를 연통시킬 수 있다.
이하, 열 회수 사이클(2`)의 작용에 대해 설명한다.
펌프(70)에 의해 펌핑된 전열 유체는 제1순환유로(21)를 통해 쿨링 자켓(80)으로 유입될 수 있고, 압축기(10)의 열에 의해 가열될 수 있다.
쿨링 자켓(80)에서 가열된 전열 유체는 제2순환유로(22`)를 통해 열교환기(90`)로 유입될 수 있고, 어큐뮬레이터 입구유로(16)를 가열시킬 수 있다. 어큐뮬레이터 입구유로(16)가 가열되면 어큐뮬레이터(60)로 유입되는 냉매의 온도가 상승한다. 따라서, 냉매 순환 사이클(1)을 순환하는 냉매의 증발 온도가 상승하므로, 증발기(50)에서 발생하는 착상이 지연될 수 있다.
열교환기(90`)에서 어큐뮬레이터 입구유로(16)와 열교환된 전열 유체는 제3순환 유로(23`)를 통해 다시 펌프(70)으로 흡입될 수 있다. 전열 유체는 앞서 설명한 과정을 반복하며 열 회수 사이클(2`)을 따라 순환할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템은 컨트롤러(110) 및 저장부(120)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(110)는 온도센서(51)에서 감지된 온도 데이터를 전달받을 수 있다. 컨트롤러(110)는 저장부(120)에 데이터를 저장하거나 저장부(120)에 저장되어 있던 데이터를 불러올 수 있다.
컨트롤러(110)는 펌프(70), 압축기(10), 사방변(20) 및 팽창기구(40)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(110)가 제어할 수 있는 구성은 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 추가되거나, 제거되거나, 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어 순서가 도시된 순서도이다.
이하에서는 도 1에 도시된 실시예를 기준으로 설명한다. 이로써 당업자는 도 2에 도시된 실시예에 대해서도 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어 방법은, 증발기(50)의 착상 여부를 판단하는 착상 판단 단계(S3)(S4)와, 열 회수 사이클(2)을 따라 전열 유체를 순환시키는 열 회수 단계(S5)를 포함할 수 있다.
상기 착상 판단 단계(S3)(S4)는, 증발기(50)에 구비된 온도센서(51)의 측정 온도가 설정온도보다 낮은지 여부를 판단하는 과정(S3); 및 설정 시간동안 온도센서(51)에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량보다 큰지 여부를 판단하는 과정(S4)을 포함할 수 있다.
이하, 좀 더 상세히 설명한다.
컨트롤러(110)는 사용자의 명령이 입력되면 압축기(10)를 온 시킬 수 있다(S1). 또한, 컨트롤러(110)는 사방변(20)을 제어하여 압축기(10)를 실내에 배치된 응축기(30)와 연통시키고 어큐뮬레이터(60)를 실외에 배치된 증발기(50)와 연통시킬 수 있다.
압축기(10)가 온 되면 냉매는 냉매 순환 사이클(1)을 따라 순환할 수 있다. 응축기(50) 주면의 실내 공기는 가열되고, 증발기(30) 주변의 외기는 차가워질 수 있다.
컨트롤러(110)는 압축기(10)가 온 된 이후 기설정된 안정화 시간이 경과하였는지를 판단할 수 있다(S2). 이는 압축기(10)가 온 된 이후 일정 시간이 경과하여야 냉매의 순환 및 히트 펌프의 작동이 안정화되기 때문이다.
압축기(10)가 온 된 이후 상기 안정화 시간이 경과하면, 컨트롤러(110)는 증발기(50)의 착상 여부를 판단할 수 있다. 컨트롤러(110)는 압축기(10)가 온 된 이후 상기 안정화 시간이 경과한 이후에 온도센서(51)의 온도에 따라 펌프(70)를 온 시킬 수 있다.
컨트롤러(110)는 온도센서(51)에서 측정된 온도가 기설정된 설정온도보다 낮고, 설정 시간동안 온도센서(51)에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량보다 크면, 열 회수 사이클(2)의 펌프(70)를 온 시킬 수 있다(S3)(S4)(S5).
온도센서(51)에서 측정된 온도가 기설정된 설정온도보다 낮은지 여부를 판단하는 것은 증발기(50)의 온도가 일정 온도보다 낮은 경우에 증발기(50)에 착상이 발생하기 때문이다.
또한, 설정 시간동안 온도센서(51)에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량보다 큰지 여부를 판단하는 것은 증발기(50)에 착상이 발생하면 증발기(50)의 열교환 효율이 떨어지게 되고 외기와의 온도차를 벌리기 위해 증발기(50)의 온도가 하강하기 때문이다. 즉, 증발기(50)의 온도가 빠르게 하강한다는 것은 증발기(50)에 착상이 발생하였다는 지표로 작용할 수 있다.
컨트롤러(110)는 온도 센서(51)에서 측정된 온도 데이터를 저장부(120)에 저장할 수 있고, 온도 센서(51)에서 실시간 온도를 저장부(120)에 저장된 온도 데이터와 비교함으로써 설정 시간동안의 온도 변화량을 산출할 수 있다.
일례로, 상기 설정 온도는 섭씨 0도 일 수 있고, 상기 설정 시간은 1분일 수 있고, 상기 설정 변화량은 섭씨 0.1도일 수 있다. 이 경우, 온도 센서(51)에서 측정된 온도가 영하이고, 1분 동안 온도 변화량이 0.1도보다 크면 컨트롤러(110)는 펌프(70)를 온 시킬 수 있다.
컨트롤러(110)는 온도센서(51)에서 측정된 온도가 기설정된 설정온도 이상이거나, 설정 시간동안 온도센서(51)에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량 이하이면 펌프(70)를 오프 유지하거나, 펌프(70)를 오프시킬 수 있다(S6).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 냉매 순환 사이클 10: 압축기
11: 토출 유로 12: 응축기 입구유로
13: 응축기 출구유로 14: 증발기 입구유로
15: 증발기 출구유로 16: 어큐뮬레이터 입구유로
17: 흡입 유로 2: 열 회수 사이클
20: 사방변 21: 제1순환 유로
22: 제2순환 유로 23: 제3순환 유로
30: 응축기 40: 팽창기구
50: 증발기 60: 어큐뮬레이터
70: 펌프 80: 쿨링 자켓
90: 열교환기 110: 컨트롤러
120: 저장부

Claims (11)

  1. 압축기, 응축기, 증발기 및 어큐뮬레이터를 포함하는 냉매 순환 사이클; 및
    전열 유체가 상기 압축기에서 발생한 열을 전달하여 상기 압축기로 흡입되는 냉매를 가열시키는 열 회수 사이클을 포함하고,
    상기 열 회수 사이클은,
    상기 전열 유체를 순환시키는 펌프;
    상기 전열 유체가 통과하며 상기 압축기와 열접촉되는 쿨링 자켓; 및
    상기 쿨링 자켓에서 가열된 전열 유체가 통과하며 상기 어큐뮬레이터와 열접촉되는 열교환기를 포함하고,
    상기 증발기의 온도를 감지하는 온도센서; 및
    상기 온도센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 펌프를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 온도센서에서 측정된 온도가 설정온도보다 낮고, 설정 시간동안 상기 온도센서에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량보다 크면, 상기 펌프를 온 시키고,
    상기 온도센서에서 측정된 온도가 설정온도 이상이거나, 설정 시간동안 상기 온도센서에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량 이하이면, 상기 펌프를 오프 시키는 히트 펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 어큐뮬레이터의 외둘레를 다수회 둘러싸는 금속 튜브인 히트펌프 시스템.
  3. 압축기, 응축기, 증발기 및 어큐뮬레이터를 포함하는 냉매 순환 사이클; 및
    전열 유체가 상기 압축기에서 발생한 열을 전달하여 상기 압축기로 흡입되는 냉매를 가열시키는 열 회수 사이클을 포함하고,
    상기 열 회수 사이클은,
    상기 전열 유체를 순환시키는 펌프;
    상기 전열 유체가 통과하며 상기 압축기와 열접촉되는 쿨링 자켓; 및
    상기 쿨링 자켓에서 가열된 전열 유체가 통과하며, 상기 증발기와 상기 어큐뮬레이터 사이의 냉매를 상기 전열 유체와 열교환시키는 열교환기를 포함하고,
    상기 증발기의 온도를 감지하는 온도센서; 및
    상기 온도센서에 측정된 온도에서 기초하여 상기 펌프를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 온도센서에서 측정된 온도가 설정온도보다 낮고, 설정 시간동안 상기 온도센서에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량보다 크면, 상기 펌프를 온 시키고,
    상기 온도센서에서 측정된 온도가 설정온도 이상이거나, 설정 시간동안 상기 온도센서에 측정된 온도의 변화량이 설정 변화량 이하이면, 상기 펌프를 오프 시키는 히트 펌프 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열교환기는 이중관 열교환기인 히트펌프 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉매 순환 사이클은,
    상기 압축기를 상기 응축기와 연통시키고 상기 증발기를 상기 어큐뮬레이터와 연통시키는 사방변을 더 포함하고,
    상기 열교환기는, 냉매의 유동 방향에 대해 상기 사방변 이후에 설치된 히트펌프 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 압축기가 온 된 이후 기설정된 안정화 시간이 경과한 이후에 상기 온도센서의 온도에 따라 상기 펌프를 온 시키는 히트 펌프 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 열 회수 사이클을 순환하는 상기 전열 유체는 물인 히트 펌프 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 열 회수 사이클은,
    상기 펌프와 상기 쿨링 자켓을 연결하는 제1순환 유로;
    상기 쿨링 자켓과 상기 열교환기를 연결하는 제2순환 유로; 및
    상기 열교환기와 상기 펌프를 연결하는 제3순환 유로를 더 포함하는 히트 펌프 시스템.
  11. 삭제
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