KR20000005900A - 가열공급공기온도를향상시키기위한열펌프작동장치및방법 - Google Patents

Abstract

가열 모드에서 작동하는 열펌프용 장치 및 방법은, 제1 실시예에서는 증발기 주위 온도에 따라 응축기 공기 유동율 및 응축기 배출 공기 온도를 제어하고, 제2 실시예에서는 냉각 송풍 상태를 경감하기 위해 증발기 공기 온도와 선택적으로 응축기 공기 유동율 또는 응축기 배출 공기 온도를 제어한다. 이러한 장치 및 방법은 냉각 송풍 상태를 정지시키거나 적어도 경감시키도록 온도가 냉각 송풍 상태를 지시하는 임계값 이하일 때, 증발기에 인접하게 위치한 센서로써 증발기 주위 온도를 감지함으로써 작동하고 보다 느린 공기 유동과 보다 높은 공기 온도를 동시에 달성하기 위해 회로 수단에 의해 변경된 응축기 공기 유동을 결정함으로써 작동한다. 이러한 장치 및 방법은 소정의 응축기 공기 유동을 달성하거나 모터 형식에 따른 소정의 송풍기 속도를 달성하기 위해 송풍기에 선택적으로 명령을 내려서, 목표로 하는 응축기 공기 유동 및 설정된 응축기 배출 공기 온도가 달성된다.

Description

가열 공급 공기 온도를 향상시키기 위한 열펌프 작동 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF OPERATING A HEAT PUMP TO IMPROVE HEATING SUPPLY AIR TEMPERATURE}

본 발명은 일반적으로 열펌프 시스템에 관한 것으로, 특히 소정의 감지된 증발기 주위 공기 온도에서 가열 모드 응축기 공기 유동 온도와 동시에 감소하는 가열 모드 응축기 공기 유동 온도를 올리기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

열펌프는 가열 및 냉각 모두에 쓰이는 냉각 시스템이다. 열펌프 시스템은 압축기에 의한 냉매의 압축이 냉매의 온도를 상승시키는 순환 루프의 상대적으로 고온 측으로부터 냉매가 팽창하여 온도가 내려가는 루프의 상대적으로 저온 측으로 열 에너지를 이동시키기 위해 냉매를 이용한다. 실외 공기를 열 에너지원으로 사용하기 위해 냉매, 실내 및 실외 공기 사이의 온도 차이로 인해, 열 에너지는 순환 루프의 한 쪽에서 냉매에 추가되고 다른 쪽에서 냉매로부터 추출된다.

실내 교환기는 가열을 위한 냉매 순환 루프의 고온 측과 냉각을 위한 냉매 순환 루프의 저온 측에 있도록 적절한 밸브와 제어 배치가 냉매를 실내 및 실외 열 교환기를 통과하도록 선택적으로 배향시킨다는 점에서 열펌프는 양 방향성이다. 순환 팬(fan)은 실내 공기를 실내 열 교환기를 지나 실내 공간으로 연결된 덕트를 통해 이동시킨다. 귀환 덕트는 실내 공간으로부터 공기를 추출하여 상기 공기를 실내 교환기로 다시 이동시킨다. 마찬가지로 팬은 주위 공기를 실외 열 교환기로 통과시키고, 열을 개방 공기로 방출하거나 상기 대기에서 사용 가능한 열을 추출한다.

이러한 형태의 열펌프 시스템은 열 에너지 전달을 유지하기 위해 각각의 열교환기에서 냉매와 공기 사이에 충분한 온도 차가 있을 때에만 작동할 수 있다. 가열 모드 증발기 주위 공기(또는 실외 공기) 온도가 감소함에 따라, 응축기에 들어가는 냉매 온도는 결과적으로 감소하게 되고, 응축기에 의해 가열되고 이로부터 배출되는 공기 온도는 결과적으로 감소하게 된다. 10℃(50℉) 정도의 고온의 실외 공기 온도에서, 응축기 배출 공기 온도는 이미 36.7℃(98℉) 이하로 감소되어 있으며, 실외 공기 온도가 감소할 수록 더욱 감소할 것이다. 36.7℃(98℉) 배출 공기 유동 환기에 노출된 사람은 배출 공기 온도가 하강할 때 더욱 불편한 느낌을 경험할 것이다. 이러한 불편한 느낌의 현상은 흔히 "냉각 송풍"(cold blow)이라고 한다. 냉각 송풍 상태 동안 배출되는 공기 유동율이 빠를수록, 냉각 송풍의 불편한 느낌은 커진다.

열펌프 시스템을 냉각 모드 장치로 우선적으로 사용하기 위해 설계하고, 결과적으로 가열 모드 작동이 아닌 냉각 모드 작동 특성을 위한 열펌프 시스템 특성을 최적화하는 것이 통상적이다. 특히 종래 기술의 열펌프 시스템의 실내 열 교환기 팬 속도는 냉각 모드 증발기 팬들로서 그 성능이 최적화되고, 냉각 모드 증발기 팬 속도의 가열 성능은 통상적으로 시스템 설계 경제성 및 용량 성능에 기초로 하여 가열 모드에서 수용될 수 있는 것으로 고려된다.

냉각 모드 증발기 팬으로 사용하기 위한 가열 모드 응축기 팬 속도의 최적화는 가열 모드 작동에서 필요한 것보다 더 큰 공기 유동을 발생시키는 고정된 속도를 갖는 일반적인 팬으로 귀착된다. 종래 기술의 열펌프 시스템 제어는 가열 요구에 따라 전체 시스템(압축기 및 팬들)의 온/오프(on/off)를 주기적으로수행하여(cycling) 소정의 수준으로 밀폐 공간 내의 온도를 유지하는 온도 조절기(thermostat)를 이용함으로써 달성되었다. 특히, 상대적으로 저온의 실외 온도에서 작동하는 동안에, 상기 팬 속도는 선택적으로 냉각 송풍의 효과를 악화시키거나 냉각 송풍 상황을 만드는 낮은 응축기 팬 속도 작동으로 얻어지는 것보다 높은 속도의 밀폐 공간 공기 순환 및 공기 냉각기로 얻을 수 있다. 공간을 가열하기 위해 열펌프로 공급되는 가열 용량은 충분하나, 상대적으로 낮은 온도와 통풍을 느끼는 공기 속도로 전달된다. 실외 온도가 떨어지고(시스템이 열균형점 위에 있기 때문에) 용량 요구를 충족시키기 위해 보충 열이 요구되지 않으므로 문제는 심각해진다. 열펌프 시스템 용량이 감소하고, 일정한 기류와 함께 공급 공기 온도가 대응하여 낮아져서 전달된 공기의 냉각 송풍 영향을 증가시킨다.

실내 열 교환기 덕트의 공기 드래그(drag) 특성의 범위로 소정의 공기 유동을 제공하도록 열펌프 시스템의 실내 열 교환기 팬 속도를 설계하는 것은 통상적이며, 그 결과 덕트 공기 드래그의 최대 설계치보다 덕트 공기 드래그에서 공급된 공기 흐름은 적어도 소정의 열 교환에 필요한 것보다 일반적으로 크게 한다.

따라서, 실외 공기 온도가 냉각 송풍 상태를 유발하고 응축기 배출 공기 온도를 상승시키고 및/또는 응축기 출구 공기 유동율을 낮게 하려는 오랜동안 느껴온 필요성이 있다.

냉각 송풍 상황을 경감시키기 위한 통상적인 수단은 열펌프 시스템의 출구 공기 경로에 배열된 전기적 저항 열을 발생시키는 보충 가열기를 포함하는 것이다. 출구 공기 온도를 증가시키기 위한 종래의 수단은 미국 특허 제4,141,408호에 개시되어 있다. 상기 특허는 코일을 떠나는 공기의 온도를 측정하기 위해 실내 코일 상에 위치한 센서를 이용하고자 하는 것이다. 가열 요소는 센서에 의해 감지된 온도에 따라 껴졌다/꺼졌다 한다. 열펌프에 보충 가열기를 포함하는 것은 열펌프에 불필요한 비용과 복잡성을 추가한다. 더욱이, 냉각 송풍 상태 동안의 보충 열 소실 기간 동안에 보충 가열기는 열펌프의 작동 비용에 에너지 비용 및 에너지 소비를 증가시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 신뢰성 있는 압축기 작동을 유지하면서 열펌프로부터 달성될 수 있는 최적의 쾌적 성능을 제공하도록 실내 공기 이동력을 제어하는 시스템을 제공함으로써 상기의 종래 기술의 문제점을 극복하려는 것이다.

간단히 기술한 바와 같이, 본 발명의 목적은 제1 실시예에서는 증발기 주위 온도에 따라 그리고 제2 실시예에서는 증발기 공기 온도와 선택적으로 응축기 공기 유동율 또는 응축기 배출 공기 온도 중의 하나에 따라 응축기 공기 유동율와 응축기 배출 공기 온도를 제어하고 가열 모드에서 작동하는 열펌프에 의해 달성된다. 이러한 장치 및 방법은 온도가 냉각 송풍 상태를 지시하는 임계값 이하일 때, 증발기에 인접하게 위치한 센서로써 증발기 주위 온도를 감지함으로써, 보다 느린 공기 유동과 보다 높은 공기 온도를 달성하기 위한 변경된 응축기 공기 유동율을 회로 수단에 의해 결정함으로써, 냉각 송풍 상태를 정지시킨다. 이러한 장치 및 방법은 소정의 응축기 공기 유동을 달성하거나 모터 형식에 따른 소정의 송풍기 속도를 달성하기 위해 송풍기에 선택적으로 명령을 내려서, 목표하는 응축기 공기 유동 및설정된 응축기 배출 공기 온도가 달성된다.

본 발명의 장치에 관한 실시예에 있어서, 실내 공기 교환기, 응축기를 갖고 가열 모드에서 작동하는 열펌프는 응축기를 거쳐 공급 공기를 이동하기 위한 수단(일반적으로 적어도 1개의 송풍기)과, 실외 공기 온도(좀 더 광범위하게 증발기 주위 온도)를 결정하기 위한 센서 수단과 실외 공기 온도에 따라 응축기를 거치는 공급 공기 유동율(시간당 공기 체적)을 조절하기 위한 수단을 갖는 온도 조절기를 포함하여, 그 결과 무 냉각 송풍 상태가 보장된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 방법은, 증발기 주위 온도를 감지하는 감지 단계, 무 냉각 송풍 공급 공기 온도와 일치하거나 냉각 송풍 상태를 경감하기 위한 감소한 공급 공기 유동율인 소정의 증발기 주위 온도 송풍기 공급 공기 유동 특성을 결정하는 결정 단계, 결정된 송풍기 공급 공기 유동 특성을 송풍기로 전달하기 위한 전달 단계를 포함한다. 용어 "송풍기 공급 공기 유동율 특성"은 가변 속도 송풍기의 송풍기 모터 또는 목표 유동율에 따라 그 속도를 조절하는 송풍기 모터를 제어하는 데에 이용되는 특성이고, 이러한 특성에는 모터 형태에 따른 모터 속도 명령 또는 설정된 공급 공기 유동율이 포함된다.

본 발명의 상기 목적 또는 다른 목적과 특징 및 장점은 동일한 참조 도면 부호가 같은 요소를 가리키는 첨부 도면과 관련된 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

도1은 소정의 냉매 및 가열 모드 응축기 공급 유동율에서 포화 방출 온도에 대한 포화 흡입 온도를 도시한 열펌프 압축기 작동 곡선.

도2는 실외 공기 온도 센서와, 실외 공기 온도에 대한 함수로 공기를 조절하기 위해 응축기 공기 이동력(mover)을 신호화하는 전자식 온도 조절기를 포함하는 본 발명의 양호한 실시예에 의한 열펌프의 개략도.

도3은 응축기 공기 유동율에 대한 함수로 실외 공기 대 응축기 공급 온도를 도시한 열펌프 가열 모드 작동 곡선.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

215: 열펌프

225: 실외 공기 교환기

205: 실외 공기 온도 센서

210: 온도 조절기

220: 송풍기 모터 시스템

본 발명의 목적을 보다 잘 이해하기 위해, 첨부 도면과 관련되어 읽어야 할본 발명의 후속의 상세한 설명을 참조한다.

효율적인 응축기 열교환을 달성하기 위해 필요한 것보다 높은 송풍기 속도를 초래하고, 냉각 모드 요구 조건에 따른 그리고 전형적으로 직면하는 것보다 높은 공기 덕트 드래그에 따른 속도로 작동하도록 크기가 결정되는 열펌프식 실내 열 교환기의 송풍기 속도를 설계하는 것은 통상적인 것이다. 게다가, 냉각 송풍 상태 및 다른 상태들 모두에서의 전형적인 열펌프 가열 모드 작동은 냉매 온도 및 압력 제한 조건을 초과하지 않고서도 응축기 열 교환기를 가로지르는 보다 느린 공기 유동이 생길 수도 있는 보다 고온의 냉매 온도를 쉽게 조절한다.

좀 더 낮은 공기 유동이 안전 작동 제한 조건을 갖는 헤드룸 내에서 충분히 효율적이고 일반적으로 사용 가능함에도 불구하고, 종래 기술의 열펌프 시스템은 냉각 송풍 실외 공기 온도로 크기가 결정되는 실내 열 교환기 송풍기 속도를 갖지 않으며, 냉각 송풍 상태동안 보다 낮은 응축기 공기 유동을 유발하지 않는다. 종래 기술의 실내 열교환기 송풍기 속도는 응축기에서 효율적인 열교환을 함과 동시에 가열되는 밀폐 공간에 열을 공급하면서 냉각 송풍 문제를 효과적으로 해결하는 보다 간편하고, 느리고, 따뜻한 공기 유동을 제공하기 위해 냉각 송풍 상태 동안에 낮아질 수 있다.

본 발명은 실외 공기 온도를 감시하고, 냉각 송풍을 유발하기에 충분히 낮은 온도일 때 보다 고온의 온도에서 덜 통풍이 되는 공기 유동을 제공하기 위해 가열 모드 응축기 공기 유동 속도를 감소시키고, 냉각 송풍 조건을 종료시키기에 충분히 높은 온도를 포함하는, 방법 및 장치를 포함한다.

도1을 참조하면, 방출 온도가 압축기의 고압 측에서 포화된 냉매의 온도라 하고 흡입 온도가 압축기의 저압 측에서의 포화된 냉매의 온도라 할 때, 전형적인 열펌프 압축기 작동 곡선은 Y축 상의 허용 가능한 압축기 포화 방출 온도에 대한 X축 상의 허용 가능한 압축기 포화 흡입 온도의 엔벨로프(envelope, 102)를 도시하고 있다. 상기 엔벨로프(102)는 전형적인 냉매 및 압축기에서 압축기에서의 가스 상태의 냉매를 적당히 유지하고 안전 작동 한계 하에서 압축기를 작동시키기 위해 필요한 포화 흡입 온도 및 방출 온도의 한계를 도시한다.

전형적인 종래 기술의 응축기 송풍기 속도인 425CFM/ton의 공기 유동율(104)이 되는 속도에서 가열 모드에서 작동하는 전형적인 열펌프 시스템을 위한 방출 온도와 흡입 온도에 대한 종래 기술의 열펌프 냉매 곡선이 엔벨로프(102) 내에 도시되어 있다. 증가된 가열 모드 응축기 팬 속도가 한계 내에서 응축기를 빠져 나오는 감소된 냉매 온도가 되어, 결국 감소된 냉매 흡입 온도 및 방출 온도로 이르는 것은 당업계에 주지된 바이다. 더 낮은 팬 속도에서, 냉매 흡입 온도에 대한 방출 온도의 그래프는 소정의 실외 온도에 대한 보다 높은 방출 온도 및 흡입 온도를 가지며, 냉매 흡입 온도에 대한 방출 온도의 그래프는 각각의 방출 온도에 대해 보다 높은 흡입 온도를 갖는다.

통상적인 응축기 송풍기 속도는 냉각 모드 증발기 공기 유동율의 요구 조건들에 의해 결정되고 송풍기 속도는 높은 드래그의 실내 덕트 구성을 위해 결정되기 때문에, 통상적인 열펌프 시스템 가열 모드 응축기 송풍기 속도는 허용될 수 없을 만큼 뜨거운 냉매 온도가 되게 하는 임계 속도보다 쾌적하게 높은 속도에서 일반적으로 크기가 결정된다. 따라서, 통상적인 열펌프 가열 모드 응축기 송풍기 속도는 냉매 온도 및 압력 제한을 초과하지 않고서도 감소될 수 있다.

-5.6℃(22℉) 내지 3.3℃(38℉) 흡입 온도 범위의 283CFM/ton인 보다 낮은 응축기 팬 속도(106)에서의 동일한 전형적인 열펌프 시스템에 대한 열펌프 냉매 곡선과, -19.4℃(-3℉) 내지 -5℃(23℉) 흡입 온도 범위의 212CFM/ton인 더욱 낮은 팬 속도(108)에서 동일한 전형적인 열펌프 시스템에 대한 열펌프 냉매 곡선이 도시되어 있다. 이들 낮은 유동율의 그래프가 포화 방출 온도축을 따라 각각 곡선(106)과 곡선(108)으로 상향하며, 전형적인 종래 기술의 열펌프는 압축기 안전 작동 한계 내에서 그리고 엔벨로프 내에서와 종래 기술의 곡선(104) 위에서 포화 방출 온도로 열펌프를 작동시키면서 가열 모드 응축기 팬 속도를 낮추도록 하는 헤드룸을 갖는다.

도2를 참조하면, 본 발명의 열펌프 시스템(200)은 (가열 모드에서는 증발기인)열펌프(215)의 실외 공기 교환기(225)에서 주위 공기 온도를 감지하도록 위치된 실외 공기 온도 센서(205, 또는 보다 넓게는 주위 온도 센서)를 갖는다. 실외 공기 온도 센서(205)는 감지된 실외 온도를 온도 조절기(210)로 전송하며, 상기 온도 조절기는 양호하게는 프로그램 가능한 컴퓨터(도시되지 않음)와, 컴퓨터 기억 장치(도시되지 않음)와, 그 메모리 장치에 저장되는 프로그램을 구비하고 프로그램 가능한 컴퓨터에 의해 실행되는 계산장치를 포함하며, 또한 상기 온도 조절기는 저장된 프로그램의 수행에 의해 소정의 배출 공기 유동에 작용하기 위해 실내 공기 교환기 송풍기 모터에 명령을 내린다.

실외 공기 온도 센서(205)는 감지된 온도를 프로그램 가능한 컴퓨터의 입력 요구 조건들과 직접적으로 호환성이 있는 디지탈 전기 신호로 바람직하게 전환하나, 본 발명의 열펌프 시스템은 온도 센서(205)의 전기 출력 신호를 프로그램 가능한 컴퓨터와 호환 가능한 신호로 전환하기 위한 종래의 장치를 포함할 수 있다.

이 프로그램은 양호하게는, 1) 감지된 실외 공기 온도를 읽고, 2) 적어도 1개의 온도 임계점에 대하여 감지된 공기 온도를 평가하고, 3) 감지된 공기 온도가 적합하게 되는 온도 범위를 온도 임계점(들)에 따라 결정하고, 4) 이전 단계에서 결정된 온도 범위에 기초하여 결정된 응축기 공기 유동 또는 결정된 응축기 송풍기 속도를 선택적으로 결정하고, 5) 이전 단계로부터 얻어진 결정된 응축기 공기 유동 또는 송풍기 속도를 나타내는 출력 명령 신호를 준비하는 프로그램 단계를 순서대로 포함하는 응용 프로그램을 포함한다.

본 발명의 실시예는 계산 장치보다는, 실외 공기 온도 신호를 감지하고 감지된 실외 공기 온도 및 온도 임계점에 기초하여 결정한 응축기 공기 유동 또는 송풍기 속도를 나타내는 출력 명령 신호를 준비하는 종래의 회로를 포함한다. 이와 같이 계산이 불필요한 장치 고안에는 디지탈 비교기와 같은 회로 비교기 수단이 구비될 수 있으며, 이 비교기 수단은 감지된 공기 온도 신호와 디지탈화된 임계점의 디지탈 감소량과 같은 임계점 값과 비교되는 감지된 실외 공기 온도 신호를 입력으로 받아들인다. 상기 비교기 수단은 명령된 출력 신호의 디지탈값으로 특정 명령을 갖는 각각의 기억 주소의 내용을 판독하기 위해 각각의 비소멸(non-volatile) 기억 주소에 대한 특정 주소 라인에 의해 소정의 특정 출력 명령과 출력을 관련시킨다.

양호한 실시예의 설명과 응용 프로그램 논리를 설명하기 위한 관점으로 도3을 참조하면, 열펌프 가열 모드 응축기 배출 공기 온도는 코넥티커트주 파밍톤 소재의 캐리어 코포레이션으로부터 입수가능한 캐리어 모델 38YRA024300/FK4CNF001000AFAA 열펌프에 관하여 실외 공기 온도에 대해 도시된다. 곡선(302)는 -17.8℃(0℉)내지 15.5℃(60℉)의 실외 온도 범위에 걸쳐 425CFM/ton의 응축기 출구 공기 유동율을 대한 그래프이다. 425CFM/ton의 유동율은 종래 기술의 열펌프 시스템을 나타낸다. 곡선(302)을 따라, 약 10℃(50℉)의 실외 온도에서, 응축기 배출 공기 온도(또는 공급 공기 온도)는 냉각 송풍 임계점인 36.7℃(98℉)이며, 10℃(50℉) 이하인 모든 실외 온도에서는 냉각 송풍 상황이 존재하게 된다. -1.1℃(30℉)인 실외 공기 온도에서, 응축기 공기 온도는 32.2℃(90℉) 보다 낮은 실외 공기 온도로 진행되며, 상기 압축기 공기 온도는 실외 공기 온도가 감소함에 따라 계속 하강하게 된다.

곡선(304)는 4.4℃(40℉) 내지 15.5℃(60℉)의 실외 공기 온도 범위에 걸쳐 283CFM/ton의 응축기 공급 공기 유동율을 대한 그래프이고, 곡선(306)은 -12.2℃(10℉) 내지 4.4℃(40℉)의 실외 공기 온도 범위에 걸쳐 212CFM/ton의 응축기 공급 공기 유동율을 대한 그래프이다. 종래 기술의 곡선(302)의 공기 유동율에 대비되는 바와 같이 곡선(304)에 의해 도시된 감소된 공기 유동율에 대해서는, 각각의 실외 공기 온도에 대략 -6.7℃(28℉)의 응축기 공기 출구 온도 증가가 있으며, 곡선(306)에 의해 도시된 더욱 감소된 공기 유동율에 대해서는 대략 -2.2℃(28℉)의 응축기 공기 출구 온도 증가가 있다. 4.4℃(40℉) 이상의 실외 공기 온도범위에서는 283CFM/ton의 응축기 출구 공기 유동율에 대한 냉각 송풍은 존재하지 않으며, -12.2℃(10℉) 내지 4.4℃(40℉)의 실외 공기 온도 범위에서는 212CFM/ton의 응축기 출구 공기 유동율에 대한 냉각 송풍은 존재하지 않는다.

다시, 도2를 참조하면, 캐리어 모델 38YRA024300/FK4CNF001000AFAA에 대한 양호한 온도 임계점(들)은 -11.1℃(12℉) 내지 4.4℃(40℉)이다. 4.4℃(40℉) 이상에서 감소된 공기 유동은 냉각 송풍 상태를 방지하기 위해 수행되며, 결정된 응축기 공기 유동율은 도3의 곡선(304)에 도시된 283CFM/ton의 공기 유동율이며, 이는 적어도 약 37.8℃(100℉)[도3의 곡선(304) 참조]의 적당한 공기 유동 온도가 되며, 283CFM/ton의 공기 유동율을 나타내는 출력 명령 신호는 프로그램된 컴퓨터에 의해 준비된다. 4.4℃(40℉) 내지 -11.1℃(12℉)에서, 결정된 응축기 공기 유동율은 도3의 곡선(306)에 도시된 212CFM/ton의 공기 유동율이며, 이는 적어도 약 37.8℃(100℉)[도3의 곡선 (306)참조]의 적당한 공기 유동 온도가 되며, 212CFM/ton의 공기 유동율을 나타내는 출력 명령 신호는 프로그램된 컴퓨터에 의해 준비된다. 약 -11.1℃(12℉)의 실외 공기 온도 이하에서, 결정된 응축기 공기 유동율은 212CFM/ton보다 큰 공기 유동이다. 공기 유동 온도가 냉각 송풍 온도로 접근기 때문에 적어도 -11.1℃(12℉)에서 보충의 전기적인 열을 사용하는 것은 바람직하고 실외 온도는 열펌프 설비의 열 균형점으로 또는 그 아래로 접근하게 된다.

온도 조절기(210)은 명령된 응축기 공기 유동율을 나타내고 적절히 그리고 통상적으로 신호 처리된 공급 공기 온도의 적당한 조절을 위한 실내 공기 교환기 송풍기 모터 시스템(220)으로 전달한다. 송풍기 모터 시스템과 이에 관련된 가변속도 모터는 모터를 통과하는 전류에 따라 가변 속도 송풍기 모터의 속도를 제어함으로써 정압(static pressure)과 상관없이 소정의 공기 유동율을 유지하는 미국 특허 제4,978,896호와 미국 특허 제5,492,273호에 개시된 종류의 것이다. 미국 특허 제4,978,896호와 제5,492,272호의 관련 내용은 본 명세서에서 참고 자료로 개시되어 있다. 따라서, 명령된 공급 공기 유동율은 본원에서 개시된 바와 같이 본 발명의 온도 조절기에 의해 결정된 유동율에 따라 송풍기 모터에 의해 유지된다.

대안으로, 본 발명의 온도 조절기는 공급 공기 유동율을 조절하기 위해 송풍기 모터에 송풍기 모터 디지탈 속도 명령을 출력할 수도 있다. 상기 명령 출력에는 전압, 펄스폭 변조 모터에 대한 듀티 사이클(duty cycle), 주파수(frequency), 탭(tapped) 모터 입력에 대한 제어 스위치 명령, 또는 특정 송풍기 모터의 속도 조절 수단과 일치하고 상기 모터의 입력 특성과 부합되는 수준 또는 형태로 통상 변환되는 임의의 출력이 포함될 수도 있으며, 명령 모터 속도는 분석 함수 또는 표를 사용한 조사 수단에 따라 정적인 공기 유동율 목표치와 관련된다.

더욱이, 본 발명의 열펌프는 응축기 덕트 출구에서 공기 유동율 또는 온도를 각각 감지하기 위해 위치한 공급(응축기) 공기 센서(230), 즉 선택적으로는 공급 공기 유동율 센서 또는 공급 공기 온도 센서를 포함할 수 있다. 응축기 공기 센서(230)의 신호는 감지된 공급 공기 특성과 목표 공기 유동에 기초하여 모터 속도의 종래의 폐루프 결정을 위해 온도 조절기로 들어가는 입력이 된다.

본 발명에서는 소정의 응축기 공기 유동을 달성하거나 모터 형식에 따른 소정의 송풍기 속도를 달성하기 위해 송풍기에 선택적으로 명령을 내려서, 목표하는 응축기 공기 유동 및 설정된 응축기 배출 공기 온도를 달성하여 종래 기술에서 냉각 송풍 상황에서 느낀 불편한 느낌을 제거할 수 있다.

Claims (11)

1. 실내 공기 교환기를 갖는 형태의 열펌프에 사용되는, 열펌프가 가열 모드에서 작동할 때 공급 공기 온도를 제어하기 위한 장치에 있어서,

   상기 장치가, 상기 실내 공기 교환기를 거쳐 공급 공기를 이동시키기 위한 공기 유동 수단과,

   실외 공기 온도를 결정하기 위한 센서 수단 및, 상기 실외 공기 온도에 따라 실내 공기 교환기를 통과하는 상기 공급 공기 유동율을 조절하기 위한 조절 수단을 갖는 온도 조절기를 포함함으로써,

   무 냉각 송풍 상태가 보장되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 실외 공기 온도는 적어도 하나의 온도 범위를 포함하고, 상기 조절 수단은 각각의 상기 온도 범위에 대해 특정 공기 유동율을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 조절 수단은 프로그램 가능한 컴퓨터와 상기 조절 작업을 수행하도록 상기 프로그램 가능한 컴퓨터가 실행하는 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 공기 유동 수단은 송풍기를 포함하고, 상기 조절 수단은 상기 실외 공기 온도로부터 상기 송풍기의 속도를 결정하고, 상기 송풍기의 상기 속도를 나타내는 값을 갖는 출력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 센서 수단은 공급 공기 온도 및 공급 공기율 중 하나로 구성되는 공급 공기 유동 특성을 추가로 결정하기 위한 것이고, 상기 공급 공기 유동 수단은 송풍기를 포함하고 상기 조절 수단은 상기 공급 유동 특성에 따라 상기 유동율을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 가열 모드로 가열 모드 응축기 가변 속도 송풍기와 증발기 주위 온도 센서를 갖는 형태의 열펌프를 작동하기 위한 방법에 있어서,

   증발기 주위 온도를 감지하기 위한 감지 단계와,

   무 냉각 송풍 응축기 배출 공기 온도와 냉각 송풍 상태를 경감시키기 위한 감소된 공급 공기 유동율 중 적어도 하나와 일치하는 송풍기 공급 공기 유동 특성을 소정의 증발기 주위 온도에서 결정하는 결정 단계와,

   상기 결정된 송풍기 공급 공기 유동 특성을 상기 송풍기로 전달하기 위한 전달 단계를 포함함으로써,

   상기 냉각 송풍 상태는 정지되거나 경감되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 결정된 송풍기 공급 공기 유동 특성은 공급 공기 유동율과 송풍기 속도 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 결정 단계는 적어도 1개의 온도 임계치를 결정하는 단계와 상기 각각의 온도 임계치 위와 아래에서 작동하는 송풍기 공급 공기 유동 특성을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 열펌프는 프로그램 가능한 컴퓨터와 상기 컴퓨터에 반응하는 프로그램을 더 포함하고, 상기 결정 단계는 상기 송풍기 공급 공기 유동 특성을 결정하기 위해 상기 프로그램을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제6항에 있어서,

    상기 송풍기 공급 공기 유동 특성은 송풍기 속도이고,

    상기 열펌프는 상기 가열 모드 응축기 출력 공기 온도를 감지하기 위한 공급 공기 온도 센서를 더 포함하며,

    상기 방법은 상기 공급 공기 온도를 감지하는 공기 온도 감지 단계를 더 포함하며,

    상기 결정 단계는 공급 공기 온도와 증발기 주위 온도에 기초하여 송풍기 속도를 결정하기 위해 상기 프로그램을 수행하는 단계를 포함하는

    것을 특징으로 하는 방법.
11. 제6항에 있어서,

    상기 송풍기 공급 공기 유동 특성이 송풍기 속도이고,

    상기 열펌프는 상기 가열 모드 응축기 출력 공기 유동율을 감지하기 위한 공급 공기 유동 속도 센서를 더 포함하며,

    상기 방법은 상기 공급 공기 유동율을 감지하는 공기 유동 속도 감지 단계를 더 포함하고,

    상기 결정 단계는 공급 공기 유동율 및 증발기 주위 온도에 기초하여 송풍기 속도를 결정하기 위해 상기 프로그램을 수행하는 단계를 포함하는

    것을 특징으로 하는 방법.