KR102240147B1 - 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지를 절약하기 위한 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치에 있어서, 냉매를 고온 고압의 기체 상태로 압축시키며, 요구되는 부하에 따라 냉매의 유량을 제어하도록 마련된 압축기; 상기 압축기로부터 냉난방 환경에 따라 응축기 혹은 증발기로 냉매의 순환방향을 변경할 수 있는 유로변환부; 상기 유로변환부로부터 제공된 냉매의 잠열을 방출함과 동시에 고압의 액체 냉매로 응축시키도록 마련된 상기 응축기; 상기 응축기로부터 제공된 고압의 액체 냉매를 분무하도록 마련된 밸브부; 및 상기 밸브부로부터 분무된 냉매에 의해 공기의 열을 흡수함과 동시에 찬 공기를 발생시키도록 마련된 상기 증발기를 포함하며, 상기 응축기 및 상기 증발기는 상기 압축기에 의해 제어된 냉매의 유량에 대응하여 부하가 제어되도록 마련되고, 상기 응축기 및 상기 증발기에는, 상기 부하에 대응되도록 상기 응축기 및 상기 증발기의 사용 면적을 조절하도록 마련된 슬릿모듈이 각각 마련된 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치를 제공한다.

Description

부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치 및 이의 제어방법{LOAD FLUCTUATION TYPE COMPACT HEAT PUMP AIR CONDITIONING UNIT AND ITS CONTROL METHOD}

본 발명은 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지를 절약하기 위한 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

압축기는 기체를 압축시켜 압력을 높이는 장치로서, 압축기 본체와 어큐뮬레이터로 구성된다.

여기서, 어큐뮬레이터는 압축기 본체 내부로 액적 유입을 방지하도록 마련된다.

그러나, 종래의 어큐뮬레이터는 압축기 본체 내부로의 액적 유입을 막아주는 시간에 한계가 있었다.

구체적으로, 장시간 어큐뮬레이터를 사용할 경우, 과냉으로 인해 고장이 발생할 수 있다. 따라서, 장시간 압축기 본체로의 액적 유입을 방지하기 위해서는 어큐뮬레이터의 부피가 커져야만 하는 문제가 있었다.

또한, 종래에는 압축기 과부하 상황에서, 토출구측이 과열되어 온도 한계치에 달해 압축기의 동작이 중단되거나 고장이 발생하기도 했다.

그리고, 일반 에어컨은 압축기, 응축기, 밸브, 증발기로 구성되어 있으며, 적절한 사이즈로 1개씩 구비를 하고 있다. 그러나, 이러한 구성은 냉방 부하가 일정할 경우에는 변동이 없으나, 냉방 부하가 적어지거나, 많아질 경우에 부하에 대한 대응이 어려운 단점이 있었다.

이 부분을 해결하고자 기존에는 밸브를 다양한 종류로 설치하거나, 압축기를 2종으로 설치하는 방식을 취하기도 했다.

그러나, 종래에는 열교환기인 응축기나 증발기의 팬의 위치에서 대해서는 연구가 되지 않았다.

그 이유는, 압축기에 비해 팬이 압도적으로 적은 에너지를 사용했기 때문이다.

하지만 에어컨이 소형화 되면 되어 압축기 용량 500W 이하급인 초소형 냉난방 시스템의 경우, 팬의 에너지 소모량이 전체 에너지 소모량에서 상당 부분을 차지한다.

따라서, 압축기의 고장을 방지하고, 부하 가변에 따라 팬의 에너지 소모량을 감소시킬 수 있는 냉난방시스템이 필요하다.

한국등록특허 제10-1964962호

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 에너지를 절약하기 위한 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치에 있어서, 냉매를 고온 고압의 기체 상태로 압축시키며, 요구되는 부하에 따라 냉매의 유량을 제어하도록 마련된 압축기; 상기 압축기로부터 냉난방 환경에 따라 응축기 혹은 증발기로 냉매의 순환방향을 변경할 수 있는 유로변환부; 상기 유로변환부로부터 제공된 냉매의 잠열을 방출함과 동시에 고압의 액체 냉매로 응축시키도록 마련된 상기 응축기; 상기 응축기로부터 제공된 고압의 액체 냉매를 분무하도록 마련된 밸브부; 및 상기 밸브부로부터 분무된 냉매에 의해 공기의 열을 흡수함과 동시에 찬 공기를 발생시키도록 마련된 상기 증발기를 포함하며, 상기 응축기 및 상기 증발기는 상기 압축기에 의해 제어된 냉매의 유량에 대응하여 부하가 제어되도록 마련되고, 상기 응축기 및 상기 증발기에는, 상기 부하에 대응되도록 상기 응축기 및 상기 증발기의 사용 면적을 조절하도록 마련된 슬릿모듈이 각각 마련된 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 압축기의 용량은 500W 이내인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 압축기는, 상기 냉매의 유량을 제어하도록 마련된 인버터를 포함하며, 상기 응축기 및 상기 증발기는 상기 인버터에 의해 제어된 냉매 유량에 대응하여 부하가 제어되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 응축기는, 상기 유로변환부로부터 제공된 냉매의 잠열을 방출함과 동시에 고압의 액체 냉매로 응축시키도록 마련된 응축모듈; 상기 응축모듈의 일측에 마련되는 응축팬모듈; 및 상기 응축팬모듈과 상기 응축모듈 사이에 마련되는 상기 슬릿모듈인 응축슬릿모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 응축슬릿모듈은, 상기 응축모듈과 상기 응축팬모듈 사이의 유로 면적을 조절하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 응축팬모듈은 상기 응측모듈의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련되고, 상기 응축슬릿모듈은 상기 응축팬모듈의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 증발기는, 상기 밸브부로부터 분무된 냉매에 의해 공기의 열을 흡수함과 동시에 찬 공기를 발생시키도록 마련된 증발모듈; 상기 증발모듈의 일측에 마련되는 증발팬모듈; 및 상기 증발팬모듈과 상기 증발모듈 사이에 마련되는 상기 슬릿모듈인 증발슬릿모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 증발슬릿모듈은, 상기 증발모듈과 상기 증발팬모듈 사이의 유로 면적을 조절하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 증발팬모듈은 상기 증발모듈의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련되고, 상기 증발슬릿모듈은 상기 증발팬모듈의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 제어방법에 있어서, a) 냉난방 용량을 설정하는 단계; b) 설정된 상기 냉난방 용량에 따라 유로변환부를 설정하여 냉매 순환 방향을 결정하는 단계; c) 설정된 상기 냉난방 용량에 따라 상기 응축기의 응축모듈 및 상기 증발기의 증발모듈의 부하를 제어하는 단계; d) 제어된 상기 부하에 따라 상기 응축기의 응축팬모듈 및 상기 증발기의 증발팬모듈의 회전 속도를 제어하는 단계; 및 e) 제어된 상기 회전 속도에 따라 상기 응축모듈과 상기 응축팬모듈 사이의 유로 면적 및 상기 상기 증발모듈과 상기 증발팬모듈 사이의 유로 면적을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 제어방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계에서, 상기 응축팬모듈은 상기 응측부의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련되고, 상기 증발팬모듈은 상기 증발기의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계에서, 상기 응축슬릿모듈은 상기 응축팬모듈의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련되고, 상기 증발슬릿모듈은 상기 증발팬모듈의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 압축기의 과냉 및 과열을 방지하여 안정적인 운전이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 초소형 냉난방기의 에너지를 절약하여 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 과냉 및 과열 방지 장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 과냉 및 과열 방지 장치의 작동방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 응축기를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 증발기를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 제어방법의 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 과냉 및 과열 방지 장치의 예시도이다.

도 1에 도시된 것처럼, 압축기의 과냉 및 과열 방지 장치의 압축기(110)는, 하우징(111), 어큐뮬레이터(114) 및 열교환유닛(117)을 포함한다.

상기 하우징(111)은 냉매를 고온 고압의 기체 상태로 압축시키도록 마련되며, 본체(112) 및 토출구(113)를 포함한다.

상기 본체(112)는 냉매를 고온 고압의 기체 상태로 압축시키도록 마련될 수 있다.

상기 토출구(113)는 상기 본체(112)의 상측에 마련되어 기체 상태로 압축된 상기 냉매를 토출시키도록 마련될 수 있다.

상기 어큐뮬레이터(114)는 상기 하우징(111)의 일측에 연결되어 상기 하우징(111)에 액체 상태의 냉매가 유입되는 것을 방지하도록 마련될 수 있다.

상기 어큐뮬레이터(114)는 몸체(115) 및 유입구(116)를 포함한다.

상기 몸체(115)는 상기 하우징(111)의 일측에 연결되어 상기 하우징(111)에 액체 상태의 냉매가 유입되는 것을 방지하도록 마련될 수 있다.

상기 유입구(116)는 상기 몸체(115)의 상측에 마련되어 상기 몸체(115)를 향해 냉매를 유입시키도록 마련될 수 있다.

상기 열교환유닛(117)은 상기 어큐뮬레이터(114) 및 상기 하우징(111)과 연결되어 열교환을 수행하도록 마련될 수 있다.

구체적으로, 상기 열교환유닛(117)은 제1 파이프(118) 및 제2 파이프(119)를 포함할 수 있다.

상기 제1 파이프(118)는 상기 어큐뮬레이터(114)의 상기 몸체(115)에 결합될 수 있다.

상기 제2 파이프(119)는 상기 제1 파이프(118)로부터 연장 형성되어 상기 하우징(111)의 사익 본체(112)에 결합될 수 있다.

이처럼 마련된 상기 제1 파이프(118) 및 상기 제2 파이프(119)에 의해 상기 하우징(111)과 상기 어큐뮬레이터(114) 사이에 열교환이 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 열교환유닛(117)은, 상기 제1 파이프(118)에 의해 상기 어큐뮬레이터(114)의 냉각열을 흡수하고, 상기 제1 파이프(118)에 의해 흡수된 상기 냉각열은 상기 제2 파이프(119)에 의해 상기 하우징(111)에 방출하도록 마련될 수 있다.

특히, 상기 제2 파이프(119)는 상기 하우징(111)의 토출구(113)측에 결합되어 상기 토출구(113)측이 과열되어 고장이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 열교환유닛(117)의 상기 제1 파이프(118)는 상기 어큐뮬레이터(114)에서 상기 하우징(111)측으로 이송될 수 없는 저온 저압의 액체 상태의 냉매를 상기 제2 파이프(119)로 이송시키도록 마련될 수 있다.

이처럼 마련될 경우, 상기 제2 파이프(119)로 이송된 저온 저압의 액체 상태의 냉매는 상기 제2 파이프(119)에서 냉각열을 방출하고 기체가 될 수 있다. 그리고, 이처럼 기체가 된 상기 냉매는 상기 제2 파이프(119)에서 상기 토출구(113)를 통해 토출될 수 있다.

이하, 하기 도면을 더 참조하여 압축기의 과냉 및 과열 방지 장치의 작동방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 과냉 및 과열 방지 장치의 작동방법의 순서도이다.

도 2를 참조하면, 압축기의 과냉 및 과열 방지 장치의 작동방법은 먼저, 상기 어큐뮬레이터에 냉매가 유입되는 단계(S110)를 수행할 수 있다.

압축기의 과냉 및 과열 방지 장치의 작동방법은 먼저, 상기 어큐뮬레이터에 냉매가 유입되는 단계(S110)에서, 상기 어큐뮬레이터(114)의 상기 유입구(116)를 통해 상기 냉매가 상기 몸체(115)로 유입될 수 있다.

그리고, 상기 몸체(115)는 기체 상태의 냉매를 상기 하우징(111)으로 이송시키고, 액체 상태의 냉매를 차단하도록 마련될 수 있다.

압축기의 과냉 및 과열 방지 장치의 작동방법은 먼저, 상기 어큐뮬레이터에 냉매가 유입되는 단계(S110) 이후에는, 유입된 상기 냉매의 냉각열이 상기 제1 파이프에 의해 흡수되는 단계(S120)가 수행될 수 있다.

유입된 상기 냉매의 냉각열이 상기 제1 파이프에 의해 흡수되는 단계(S120)에서는, 상기 몸체(115)로 유입된 냉매의 냉각열을 상기 제1 파이프(118)가 흡수하도록 할 수 있다.

즉, 상기 제1 파이프(118)의 내부를 흐르는 유체는 상기 냉매의 냉각열에 의해 온도가 하강될 수 있다.

유입된 상기 냉매의 냉각열이 상기 제1 파이프에 의해 흡수되는 단계(S120) 이후에는, 흡수된 상기 냉각열이 상기 제2 파이프로 이송되는 단계(S130)가 수행될 수 있다.

흡수된 상기 냉각열이 상기 제2 파이프로 이송되는 단계(130)에서, 상기 제1 파이프(118)의 냉각된 유체가 상기 제2 파이프(119)로 이송될 수 있다.

흡수된 상기 냉각열이 상기 제2 파이프로 이송되는 단계(S130) 이후에는, 이송된 상기 냉각열이 상기 제2 파이프에 의해 상기 하우징에 방출되는 단계(S140)가 수행될 수 있다.

이송된 상기 냉각열이 상기 제2 파이프에 의해 상기 하우징에 방출되는 단계(S140)에서, 상기 제2 파이프(119)는 상기 하우징(111)의 토출구(113)측에 상기 냉각열을 방출하도록 마련될 수 있다.

상기 제2 파이프(119) 내 유체가 냉각열을 방출함에 따라, 이송된 상기 냉각열이 상기 제2 파이프에 의해 상기 하우징에 방출되는 단계(S140)에서는 상기 하우징(111)의 토출구(113)측이 과열되는 것을 방지할 수 있다.

이송된 상기 냉각열이 상기 제2 파이프에 의해 상기 하우징에 방출되는 단계(S140)에서, 상기 제2 파이프(119)의 내부 유체는 상기 하우징(111)에 냉각열을 방출하면서 승온되며, 승온된 상기 유체는 상기 제1 파이프(118)로 이송되어 순환되도록 마련될 수 있다.

그리고, 상기 제2 파이프(119)에서 승온되어 순환된 상기 유체는 상기 제1 파이프(118)에서 상기 냉각열을 흡수하면서 상기 어큐뮬레이터의 과냉을 방지하도록 마련될 수 있다.

한편, 유입된 상기 냉매의 냉각열이 상기 제1 파이프에 의해 흡수되는 단계(S120)에서, 상기 열교환유닛(117)의 상기 제1 파이프(118)는 상기 어큐뮬레이터(114)에서 상기 하우징(111)측으로 저온 저압의 액체 상태의 냉매를 상기 제2 파이프(119)로 이송시키도록 마련될 수 있다.

이처럼 마련될 경우, 이송된 상기 냉각열이 상기 제2 파이프에 의해 상기 하우징에 방출되는 단계(S140)에서, 상기 제2 파이프(119)로 이송된 저온 저압의 액체 상태의 냉매는 상기 제2 파이프(119)에서 냉각열을 방출하고 기체가 될 수 있다. 그리고, 이처럼 기체가 된 상기 냉매는 상기 제2 파이프(119)에서 상기 토출구(113)를 통해 토출될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 예시도이다.

도 3을 참조하면, 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치(100)는 압축기(110), 유로변환부(미도시), 응축기(120), 밸브부(130) 및 증발기(140)를 포함한다.

상기 압축기(110)는 전술한 바와 같이, 냉매를 고온 고압의 기체 상태로 압축시키도록 마련될 수 있다.

그리고, 상기 압축기(110)는, 요구되는 부하에 따라 상기 냉매의 유량을 제어하도록 마련된 인버터를 포함하며, 상기 응축기(120)의 응축모듈(121) 및 상기 증발기(140)의 증발모듈(141)은 상기 인버터에 의해 제어된 냉매 유량에 대응하여 부하가 제어되도록 마련될 수 있다.

한편, 본 발명에서 초소형 히트펌프 냉난방 장치란 상기 압축기의 용량이 500W 이하인 것을 지칭할 수 있다.

상기, 유로변환부는 상기 압축기(110)의 일측 또는 상기 압축기(110)에 마련될 수 있으며, 상기 압축기(110)에 의해 순환되는 냉매의 순환 방향을 결정하도록 마련될 수 있다.

즉, 냉방을 원할 때 상기 유로변환부는 상기 압축기(110)로부터 상기 응축기(120)를 향해 냉매가 순환하도록 마련되고, 난방을 원할 때 상기 유로변환부는 상기 압축기(110)로부터 상기 증발기(140)를 향해 냉매가 순환하도록 할 수 있다.

상기 유로변환부는 사방변 혹은 4-way 밸브로 마련될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 주로 냉방을 기준으로 설명을 하고 있으나, 난방은 냉매의 순환 방향이 냉방의 역방향인 것이 자명하기 때문에 이의 구체적인 설명을 생략하여도 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 응축기를 나타낸 예시도이다.

도 4를 더 참조하면, 상기 응축기(120)는 상기 압축기(110)로부터 제공된 냉매의 잠열을 방출함과 동시에 고압의 액체 냉매로 응축시키도록 마련될 수 있으며, 응축모듈(121), 응축팬모듈(122) 및 응축슬릿모듈(123)을 포함한다.

상기 응축모듈(121)은 상기 압축기(110)로부터 제공된 냉매의 잠열을 방출함과 동시에 고압의 액체 냉매로 응축시키도록 마련될 수 있다.

상기 응축모듈(121)은 상기 냉매 유량에 대응하여 부하가 조절될 수 있다.

상기 응축팬모듈(122)은 상기 응축모듈(121)의 일측에 마련되며 팬 날개 모양으로 형성될 수 있다.

상기 응축팬모듈(122)은 상기 응축모듈(121)의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련될 수 있다.

상기 응축슬릿모듈(123)은 상기 응축팬모듈(122)과 상기 응축모듈(121) 사이에 마련될 수 있다.

상기 응축슬릿모듈(123)은 상기 응축모듈(121)과 상기 응축팬모듈(122) 사이의 유로 면적을 조절하도록 마련될 수 있다.

일 예로, 상기 응축슬릿모듈(123)은 일단이 유로의 일측에 고정되어 회전축을 형성하고, 타단이 일방향 및 타방향으로 회전하도록 마련될 수 있다.

또는 상기 응축슬릿모듈(123)은 상기 유로의 횡방향을 따라 슬라이딩되어 상기 유로의 면적을 조절하도록 마련될 수도 있다.

특히, 상기 응축슬릿모듈(123)은 상기 응축팬모듈(122)의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련될 수 있다.

이처럼 상기 응축모듈(121)의 부하가 작아짐에 따라 상기 응축팬모듈(122)의 회전속도가 느려졌을 때, 상기 응축슬릿모듈(123)은 유로 면적을 좁힘으로써, 상기 유로 내 유속을 증가시킬 수 있다. 이처럼 유로의 유속이 증가하게 되면 상기 응축팬모듈(122)의 회전속도가 느려졌을 때에도 일정 유속의 유체가 부하가 작아져 일부만 사용되는 응축모듈(121)의 성능이 유지되도록 할 수 있다.

즉, 상기 응축팬모듈(122)에 대해 적은 에너지를 사용하여도 성능이 유지되어 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 밸브부(130)는 상기 응축기(120)로부터 제공된 고압의 액체 냉매를 상기 증발기(140)를 향해 분무하도록 마련될 수 있다.

상기 증발기(140)는 상기 밸브부(130)로부터 분무된 냉매에 의해 공기의 열을 흡수함과 동시에 찬 공기를 발생시키도록 마련될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 증발기를 나타낸 예시도이다.

도 5를 더 참조하면, 상기 증발기(140)는 증발모듈(141), 증발팬모듈(142), 증발슬릿모듈(143)을 포함한다.

상기 증발모듈(141)은 상기 밸브부(130)로부터 분무된 냉매에 의해 공기의 열을 흡수함과 동시에 찬 공기를 발생시키도록 마련될 수 있다.

상기 증발모듈(141)은 부하가 조절될 수 있다.

상기 증발팬모듈(142)은 상기 증발모듈(141)의 일측에 마련되며 팬 날개 모양으로 형성될 수 있다.

상기 증발팬모듈(142)은 상기 증발모듈(141)의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련될 수 있다.

상기 증발슬릿모듈(143)은 상기 증발팬모듈(142)과 상기 증발모듈(141) 사이에 마련될 수 있다.

상기 증발슬릿모듈(143)은 상기 증발모듈(141)과 상기 증발팬모듈(142) 사이의 유로 면적을 조절하도록 마련될 수 있다.

일 예로, 상기 증발슬릿모듈(143)은 일단이 유로의 일측에 고정되어 회전축을 형성하고, 타단이 일방향 및 타방향으로 회전하도록 마련될 수 있다.

또는 상기 증발슬릿모듈(143)은 상기 유로의 횡방향을 따라 슬라이딩되어 상기 유로의 면적을 조절하도록 마련될 수도 있다.

특히, 상기 증발슬릿모듈(143)은 상기 증발팬모듈(142)의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련될 수 있다.

이처럼 상기 증발모듈(141)의 부하가 작아짐에 따라 상기 증발팬모듈(142)의 회전속도가 느려졌을 때, 상기 증발슬릿모듈(143)은 유로 면적을 좁힘으로써, 상기 유로 내 유속을 증가시킬 수 있다. 이처럼 유로의 유속이 증가하게 되면 상기 증발팬모듈(142)의 회전속도가 느려졌을 때에도 일정 유속의 유체가 부하가 작아져 일부만 사용되는 증발모듈(141)의 성능이 유지되도록 할 수 있다.

즉, 상기 증발팬모듈(142)에 대해 적은 에너지를 사용하여도 성능이 유지되어 효율을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 제어방법의 순서도이다.

도 6을 참조하면, 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 제어방법은, 먼저, 냉난방 용량을 설정하는 단계(S210)를 수행할 수 있다.

냉난방 용량을 설정하는 단계(S210)는 냉난방 용량을 결정하고 이에 따라 상기 압축기(110), 상기 응축기(120) 및 증발기(140)의 부하가 이에 따라 결정될 수 있다.

냉난방 용량을 설정하는 단계(S210) 이후에는, 설정된 냉난방 용량에 따라 유로변환부를 설정하여 냉매 순환 방향을 결정하는 단계(S220)가 수행될 수 있다.

설정된 냉난방 용량에 따라 유로변환부를 설정하여 냉매 순환 방향을 결정하는 단계(S220)에서는 유로변환부에 의해 냉매가 압축기(110)에서 응축기(120)를 향해 순환되거나, 압축기(110)에서 증발기(140)를 향해 순환되도록 할 수 있다.

설정된 냉난방 용량에 따라 유로변환부를 설정하여 냉매 순환 방향을 결정하는 단계(S220) 이후에는, 설정된 상기 냉난방 용량에 따라 상기 응축기의 응축모듈 및 상기 증발기의 증발모듈의 부하를 제어하는 단계(S230)가 수행될 수 있다.

설정된 상기 냉난방 용량에 따라 상기 응축기의 응축모듈 및 상기 증발기의 증발모듈의 부하를 제어하는 단계(S230)에서는, 요구되는 부하에 따라 상기 압축기(110)에 의해 제어된 냉매의 유량에 대응하여 상기 응축모듈(121) 및 상기 증발모듈(141)의 부하가 제어될 수 있다.

일 예로, 상기 압축기(110)의 부하가 작아져 상기 냉매 유량이 작아지면, 상기 응축모듈(121) 및 상기 증발모듈(141)의 부하도 작아질 수 있다.

설정된 상기 냉난방 용량에 따라 상기 응축기의 응축모듈 및 상기 증발기의 증발모듈의 부하를 제어하는 단계(S230) 이후에는, 제어된 상기 부하에 따라 상기 응축기의 응축팬모듈 및 상기 증발기의 증발팬모듈의 회전 속도를 제어하는 단계(S240)가 수행될 수 있다.

제어된 상기 부하에 따라 상기 응축기의 응축팬모듈 및 상기 증발기의 증발팬모듈의 회전 속도를 제어하는 단계(S240)에서, 상기 응축팬모듈(122)은 상기 응축모듈(121)의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련될 수 있고, 상기 증발팬모듈(142)은 상기 증발기(141)의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련될 수 있다.

제어된 상기 부하에 따라 상기 응축기의 응축팬모듈 및 상기 증발기의 증발팬모듈의 회전 속도를 제어하는 단계(S240) 이후에는, 제어된 상기 회전 속도에 따라 상기 응축모듈과 상기 응축팬모듈 사이의 유로 면적 및 상기 상기 증발모듈과 상기 증발팬모듈 사이의 유로 면적을 제어하는 단계(S250)가 수행될 수 있다.

제어된 상기 회전 속도에 따라 상기 응축모듈과 상기 응축팬모듈 사이의 유로 면적 및 상기 상기 증발모듈과 상기 증발팬모듈 사이의 유로 면적을 제어하는 단계(S250)에서, 상기 응축슬릿모듈(123)은 상기 응축팬모듈(122)의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련되고, 상기 증발슬릿모듈(143)은 상기 증발팬모듈(142)의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련될 수 있다.

이처럼 마련된 본 발명은 초소형 냉난방기에서 부하에 따라 팬모듈이 소비하는 에너지를 절감하면서도 냉난방의 효율을 향상시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치
110: 압축기
111: 하우징
112: 본체
113: 토출구
114: 어큐뮬레이터
115: 몸체
116: 유입구
117: 열교환유닛
118: 제1 파이프
119: 제2 파이프
120: 응축기
121: 응축모듈
122: 응축팬모듈
123: 응축슬릿모듈
130: 밸브부
140: 증발기
141: 증발모듈
142: 증발팬모듈
143: 증발슬릿모듈

Claims (12)

1. 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치에 있어서,
   냉매를 고온 고압의 기체 상태로 압축시키며, 요구되는 부하에 따라 냉매의 유량을 제어하도록 마련된 압축기;
   상기 압축기로부터 냉난방 환경에 따라 응축기 혹은 증발기로 냉매의 순환방향을 변경할 수 있는 유로변환부;
   상기 유로변환부로부터 제공된 냉매의 잠열을 방출함과 동시에 고압의 액체 냉매로 응축시키도록 마련된 응축모듈, 상기 응축모듈의 일측에 마련되는 응축팬모듈 및 상기 응축팬모듈과 상기 응축모듈 사이에 마련되는 슬릿모듈인 응축슬릿모듈을 갖는 상기 응축기;
   상기 응축기로부터 제공된 고압의 액체 냉매를 분무하도록 마련된 밸브부; 및
   상기 밸브부로부터 분무된 냉매에 의해 공기의 열을 흡수함과 동시에 찬 공기를 발생시키도록 마련된 상기 증발기를 포함하며,
   상기 응축기 및 상기 증발기는 상기 압축기에 의해 제어된 냉매의 유량에 대응하여 부하가 제어되도록 마련되고,
   상기 응축기 및 상기 증발기에는, 상기 부하에 대응되도록 상기 응축기 및 상기 증발기의 사용 면적을 조절하도록 마련된 슬릿모듈이 각각 마련되며,
   상기 응축팬모듈은 상기 응측모듈의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련되고,
   상기 응축슬릿모듈은 상기 응축팬모듈의 회전 속도에 비례하여 유로 면적을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 압축기의 용량은 500W 이내인 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 압축기는,
   상기 냉매의 유량을 제어하도록 마련된 인버터를 포함하며, 상기 응축기 및 상기 증발기는 상기 인버터에 의해 제어된 냉매 유량에 대응하여 부하가 제어되도록 마련된 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 응축슬릿모듈은,
   상기 응축모듈과 상기 응축팬모듈 사이의 유로 면적을 조절하도록 마련된 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치.
   
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발기는,
   상기 밸브부로부터 분무된 냉매에 의해 공기의 열을 흡수함과 동시에 찬 공기를 발생시키도록 마련된 증발모듈;
   상기 증발모듈의 일측에 마련되는 증발팬모듈; 및
   상기 증발팬모듈과 상기 증발모듈 사이에 마련되는 상기 슬릿모듈인 증발슬릿모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 증발슬릿모듈은,
   상기 증발모듈과 상기 증발팬모듈 사이의 유로 면적을 조절하도록 마련된 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 증발팬모듈은 상기 증발모듈의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련되고,
   상기 증발슬릿모듈은 상기 증발팬모듈의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치.
   
10. 제 1 항에 따른 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 제어방법에 있어서,
    a) 냉난방 용량을 설정하는 단계;
    b) 설정된 상기 냉난방 용량에 따라 유로변환부를 설정하여 냉매 순환 방향을 결정하는 단계;
    c) 설정된 상기 냉난방 용량에 따라 상기 응축기의 응축모듈 및 상기 증발기의 증발모듈의 부하를 제어하는 단계;
    d) 제어된 상기 부하에 따라 상기 응축기의 응축팬모듈 및 상기 증발기의 증발팬모듈의 회전 속도를 제어하는 단계; 및
    e) 제어된 상기 회전 속도에 따라 상기 응축모듈과 상기 응축팬모듈 사이의 유로 면적 및 상기 상기 증발모듈과 상기 증발팬모듈 사이의 유로 면적을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 제어방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 응축팬모듈은 상기 응축기의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련되고,
    상기 증발팬모듈은 상기 증발기의 부하와 비례하여 회전 속도가 제어되도록 마련된 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 제어방법.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서,
    상기 응축슬릿모듈은 상기 응축팬모듈의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련되고,
    증발슬릿모듈은 상기 증발팬모듈의 회전 속도에 비례하여 상기 유로 면적을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 부하 가변형 초소형 히트펌프 냉난방 장치의 제어방법.

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