KR20030092179A - 히트펌프의 과부하 방지장치 및 그 방법 - Google Patents

히트펌프의 과부하 방지장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 히트펌프의 과부하 방지장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 히트펌프의 동작을 제어하는 제어부로부터 발생되는 전류에 따라 동작하는 다수개의 압축기의 과부하시 압축기로 공급되는 전류를 상기 제어부로 귀환시키는 전류귀환부와, 상기 전류귀환부에 의해 귀환된 전류와 상기 제어부로부터 발생되는 전류의 전압차를 감지하는 비교부를 포함하여 구성하고, 상기 비교부에서 상기 제어부에서 발생한 전류와 상기 전류귀환부에 의해 귀환된 전류의 전압차를 감지하여 전압차가 발생하지 않을 경우 상기 다수개의 압축기중 과부하 상태가 발생한 압축기가 있는 것으로 판단하고 상기 다수개의 압축기를 동시에 정지시킨후 과부하상태가 해소된 후 상기 다수개의 압축기를 동시에 재동작시킴으로써, 과부하 상태가 발생한 압축기에서 반복적으로 과부하가 발생하는 것을 방지할뿐만 아니라 이로 인한 압축기의 파손을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

히트펌프의 과부하 방지장치 및 그 방법 { Over load protecting device for heat pump and method for the same }
본 발명은 히트펌프의 과부하 방지장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히다수개의 압축기가 사용되는 히트펌프에서 과부하가 발생한 압축기의 반복적인 과부하 발생을 억제함으로써 압축기의 파손을 방지하는 히트펌프의 과부하 방지장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프는 저온저압의 기체상태인 냉매를 고온고압의 기체상태의 냉매로 변화시키는 압축기와, 상기 압축기에서 변화된 고온고압의 기체상태인 냉매를 중온고압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 응축기와, 상기 응축기에서 변화된 중온고압의 액체상태인 냉매를 저온저압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 팽창장치와, 저온저압의 액체상태 냉매를 기체상태의 냉매로 변화시키는 증발기 및 냉난방 모드에 따라 냉매의 유로를 바꾸어주는 4방밸브를 포함하여 구성된다.
상기 히트펌프에서 실내 열교환기와 실외 열교환기는 냉난방 모드에 따라 그 역할이 달라지는데, 난방 모드에서는 실내 열교환기가 응축기 역할을 수행하고 실외 열교환기가 증발기 역할을 수행하는데 비하여 냉방 모드에서는 실내 열교환기가 증발기 역할을 수행하고 실외 열교환기가 응축기 역할을 수행하는 것이다.
또한, 최근에는 서로 다른 용량을 가지는 다수개의 압축기를 사용함으로써 냉방 부하 또는 난방 부하에 따라 용량을 가변시킬 수 있도록 하여 냉방 및 난방 효율을 최적화할 수 있도록 하고 있다.
도 1 은 2개의 압축기를 채용한 히트펌프의 냉방사이클이 도시된 구성도로써, 냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축하는 서로 다른 용량를 가지는 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)와, 상기 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)에의 압축된 냉매의 역류을 방지하는 체크밸브(11a, 12a)와, 상기 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)를 통과한 냉매의 유로를 절환시켜 열교환기의 역할이 바뀌도록 하는 4방밸브(13)와, 냉매를 실외 공기와 열교환시켜 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 실외 열교환기(14)와, 상기 실외 열교환기(14)를 통과한 냉매를 저온저압의 액체냉매로 감압시키는 팽창밸브(15)와, 상기 팽창밸브(15)를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내 열교환기(16)와, 상기 실내 열교환기(16)를 통과한 냉매(Two-Phase)로부터 액체냉매를 분리하고 기체냉매만 상기 제 1 및 제 2 압축기(11, 12)로 공급하는 어큐뮬레이터(17)를 포함하여 구성된다.
종래의 기술에 따른 히트펌프의 과부하 방지장치는 도 2 에 도시된 바와 같이, 히트펌프의 동작을 제어하는 제어부(20)와, 상기 제어부(20)로부터 공급되는 전류에 의해 동작하는 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)와, 상기 제어부(20)와 상기 제 1 및 제 2 압축기(31, 32) 사이에 각각 연결되어 상기 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)의 과부하시 상기 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)로 공급되는 전류가 차단되도록 하는 전류 차단부(41, 42)를 포함하여 구성되며, 상기 전류 차단부(41, 42)는 상기 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)가 비정상적인 동작상태인 경우 상승하는 온도에 따라 오프되는 장치이다.
또한, 상기 제어부(20)와 상기 제 1 및 제 2 압축기(31, 32) 사이에는 각각 상기 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)의 동작에 요구되는 정전용량을 확보하기 위한 캐패시터(31a, 32a)가 연결된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 기술에 따른 히트펌프의 과부하 방지장치는 상기 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)중 제 1 압축기(31)가 과부하인 경우 상기 제 1 압축기(31)에 연결된 전류차단부(41)가 오프되어 상기 제어부(20)로부터의 전류 공급을 차단시켜 과부하를 해소시킨 후 상기 전류차단부(41)가 복귀되면 상기 제어부(20)로부터 전류가 공급되어 상기 제 1 압축기(31)가 재동작하는 것이다.
또한, 상기 제 2 압축기(32)가 과부하인 경우에도 상기 제 1 압축기(31)와 마찬가지로 상기 제 2 압축기(32)에 연결된 전류차단부(42)가 오프되어 과부하 해소후 상기 제 2 압축기(32)가 재동작하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 따른 히트펌프의 과부하 방지장치는 전류차단부가 오프되어 동작이 정지된 압축기의 경우 반복적으로 과부하가 발생하여 동작이 정지된 압축기외의 압축기로 즉, 운전중인 압축기로 액냉매가 유입될 수 있어 압축기가 파손될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 다수개의 압축기중 과부하 상태인 압축기가 발생하는 경우 상기 다수개의 압축기를 동시에 정지시킨후 과부하 상태가 해소되면 상기 다수개의 압축기를 동시에 동작시킴으로써, 과부하 상태가 해소되었음에도 불구하고 과부하 상태였던 압축기에서 반복적으로 과부하가 발생하는 것을 방지하여 압축기의 파손을 방지할 수 있는 히트펌프의 과부하 방지 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
도 1 은 2개의 압축기를 채용한 히트펌프의 냉방사이클이 도시된 구성도,
도 2 는 종래의 기술에 따른 히트펌프의 과부하 방지장치가 도시된 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 히트펌프의 과부하 방지장치가 도시된 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 히트펌프의 과부하 방지 방법이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
51 : 제 1 압축기 51a : 제 1 캐패시터
52 : 제 2 압축기 52a : 제 2 캐패시터
61, 62 : 전류귀환부 70 : 제어부
71 : 비교부
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트펌프의 과부하 방지장치의 특징에 따르면, 히트펌프의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 제어부로부터 공급되는 전류에 의해 온/오프되는 다수개의 압축기와, 상기 제어부와 압축기 사이에 연결되어 상기 압축기의 과부하시 상기 제어부로부터 압축기로 공급되는 전류가 상기 제어부로 귀환되도록 하는 전류귀환부와, 상기 제어부내에 설치되어 상기 제어부로부터 공급되는 전류와 상기 제어부로 귀환되는 전류의 전압차에 따라 상기 압축기의 과부하 여부를 판단하는 비교부를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 히트펌프의 과부하 방지 방법은 히트펌프의 동작을 제어하는 제어부로부터 공급되는 전류에 따라 동작하는 다수개의 압축기중 과부하 상태인 압축기로 공급되는 전류가 상기 제어부로 귀환되는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 귀환된 전류와 상기 제어부로부터 공급되는 전류의 전압차를 감지하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 전압차가 발생하지 않으면 상기 다수개의 압축기를 동시에 정지시키는 제 3 단계와, 상기 제 3 단계에서 상기 다수개의 압축기 정지후 상기 다수개의 압축기를 설정시간간격으로 동작시켜 상기 제 2 단계에서 감지되는 전압차가 설정전압차인 경우 상기 다수개의 압축기를 재동작시키는 제 4 단계로 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 히트펌프의 과부하 방지장치는 도 3 에 도시된 바와 같이,히트펌프의 동작을 제어하는 제어부(70)와, 상기 제어부(70)로부터 공급되는 전류에 따라 동작하는 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)와, 상기 제어부(70)와 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52) 사이에 연결되어 상기 전류가 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)로 공급되도록 하는 동시에 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)의 과부하시 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)로 공급되는 전류가 상기 제어부(70)로 귀환되도록 하는 전류귀환부(61, 62)와, 상기 제어부(70)내에 설치되어 상기 제어부(70)로부터 발생되는 전류와 상기 전류귀환부(61, 62)에 의해 귀환된 전류의 전압차를 감지하는 비교부(71)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 전류귀환부(61, 62)는 OLP(Over Load Protector)라 칭하여지며, 상기 제어부(70)로부터 전류가 공급되는 제 1 연결단자(61b, 62b)와, 상기 제 1 연결단자(61b, 62b)를 통해 공급된 전류가 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)에 공급되도록 하는 제 2 연결단자(61c, 62c)와, 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)의 과부하시 오프되는 센서부(61a, 62a)와, 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)의 과부하시 상기 센서부(61a, 62a)가 오프되어 상기 제 2 연결단자(61c, 62c)로 공급되는 전류가 상기 제어부(70)로 귀환되도록 하는 제 3 연결단자(61d, 62d)로 구성되고, 상기 센서부(61a, 62a)는 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)의 과부하시 상승하는 온도에 따라 오프되는 장치로 이루어진다.
또한, 상기 제어부(70)는 상기 제어부(70)로부터 발생되는 전류와 상기 전류귀환부(61, 62)의 제 3 연결단자(61d, 62d)를 통해 귀환되는 전류의 전압차를 감지할 수 있는 비교부(71)를 더 포함하는데, 상기 비교부(71)는 상기 제 1연결단자(61b, 62b) 통해 발생되는 전류와 상기 제 3 연결단자(61d, 62d)를 통해 귀환되는 전류의 전압차를 감지하게 되고, 상기 제 1 연결단자(61b, 62b)와 제 3 연결단자(61d, 62d) 사이에서 설정된 전압차가 발생하는 경우에는 상기 제 1 연결단자(61b, 62b)를 통해 공급되는 전류가 상기 제 2 연결단자(61c, 62c)를 통해 정상적으로 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)에 공급된 것으로 판단하게 되고, 상기 제 1 연결단자(61b, 62b)와 상기 제 3 연결단자(61d, 62d) 사이에서 전압차가 발생하지 않는 경우 상기 제 1 압축기(51) 또는 제 2 압축기(52)에 과부하가 발생하여 상기 제 1 연결단자(61b, 62b)를 통해 공급되는 전류가 상기 제 3 연결단자(61d, 62d)로 귀환된 것을 판단하게 되는 것이다.
한편, 상기 제어부(70)와 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52) 사이에는 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)의 동작에 요구되는 정전용량을 확보할 수 있는 제 1 및 제 2 캐패시터(51a, 52a)가 각각 연결된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 히트펌프의 과부하 방지 방법은 도 4 에 도시된 바와 같이, 먼저 제 1 단계에서 상기 제어부(70)로부터 전류가 발생되면 상기 전류는 상기 전류귀환부(61, 62)를 통해 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)에 공급되고, 이로 인해 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)가 동작된다.(S1 및 S2 참조)
제 2 단계는 제 1 단계의 제어부(70)로부터 발생하는 전류와 상기 전류귀환부(61, 62)에 의해 귀환되는 전류의 전압차를 상기 비교부(71)에서 감지하게 된다.(S3 참조)
제 3 단계는 상기 제 2 단계의 비교부(71)에서 감지된 전압차가 설정전압차 이하 즉, 전압차가 발생하지 않는 경우 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)로 공급되는 전류가 상기 제어부(70)로부터 발생하지 않게 되어 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)는 동시에 정지하게 된다.(S4 및 S5 참조)
즉, 상기 제 1 압축기(51)의 과부하시 상기 제 1 압축기(51)에 연결된 전류 귀환부(61)의 센서부(61a)가 오프되고, 제 1 연결단자(61b)로 공급되는 전류가 제 3 연결단자(61d)를 통해 상기 비교부(71)로 귀환되고, 상기 제 2 압축기(52)의 과부하시 상기 제 2 압축기(52)에 연결된 전류귀환부(62)의 센서부(62a)가 오프되고, 이로 인해 제 1 연결단자(62b)로 공급된 전류가 제 3 연결단자(62d)를 통해 비교부(71)로 귀환되어 상기 제어부(70)로부터 발생되는 전류와 상기 전류귀환부(61, 62)에 의해 귀환된 전류의 전압차가 발생하지 않게 되면 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)를 동시에 정지시키는 것이다.
제 4 단계는 상기 제 3 단계의 제 1 및 제 2 압축기(51, 52) 정지후 상기 제어부(70)에서는 설정시간간격으로 전류를 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)에 공급한다.(S6 참조)
제 5 단계는 상기 제 4 단계에 전류를 공급하는 동시에 상기 비교부(71)에서 상기 제어부(70)부터 발생되는 전류와 상기 전류귀환부(61, 62)에 의해 상기 제어부(70)로 귀환된 전류의 전압차를 지속적으로 감지한다.(S7 참조)
제 6 단계는 상기 제 6 단계에서 감지되는 전압차가 설정전압차인 경우 상기 제 1 압축기(51) 또는 제 2 압축기(52)의 과부하가 해소된 것을 판단하여 상기 제1 및 제 2 압축기(51, 52)로 전류가 정상적으로 공급되어 상기 제 1 및 제 2 압축기(51, 52)가 정상동작하게 된다.(S8 및 S9 참조)
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 히트펌프의 과부하 방지장치 및 그 방법은 히트펌프의 동작을 제어하는 제어부로부터 발생되는 전류에 따라 동작하는 다수개의 압축기의 과부하시 압축기로 공급되는 전류를 상기 제어부로 귀환시키는 전류귀환부와, 상기 전류귀환부에 의해 귀환된 전류와 상기 제어부로부터 발생되는 전류의 전압차를 감지하는 비교부를 포함하여 구성하고, 상기 비교부에서 상기 제어부에서 발생한 전류와 상기 전류귀환부에 의해 귀환된 전류의 전압차를 감지하여 전압차가 발생하지 않을 경우 상기 다수개의 압축기중 과부하 상태가 발생한 압축기가 있는 것으로 판단하고 상기 다수개의 압축기를 동시에 정지시킨후 과부하상태가 해소된 후 상기 다수개의 압축기를 동시에 재동작시킴으로써, 과부하 상태가 발생한 압축기에서 반복적으로 과부하가 발생하는 것을 방지할뿐만 아니라 이로 인한 압축기의 파손을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 히트펌프의 동작을 제어하는 제어부와; 상기 제어부로부터 공급되는 전류에 의해 온/오프되는 다수개의 압축기와; 상기 제어부와 압축기 사이에 연결되어 상기 압축기의 과부하시 상기 제어부로부터 압축기로 공급되는 전류가 상기 제어부로 귀환되도록 하는 전류귀환부와; 상기 제어부내에 설치되어 상기 제어부로부터 공급되는 전류와 상기 전류귀환부에 의해 귀환되는 전류의 전압차에 따라 상기 압축기의 과부하 여부를 판단하는 비교부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 과부하 방지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류귀환부는 상기 제어부로부터 전류가 공급되는 제 1 연결단자와; 상기 제 1 연결단자로 공급된 전류가 상기 압축기로 공급되는 제 2 연결단자와; 상기 제 1 및 제 2 연결단자 사이에 연결되어 상기 압축기의 과부하 여부에 따라 온/오프되는 센서부와; 상기 센서부와 연결되어 상기 압축기의 과부하시 상기 제 1 연결단자로 공급되는 전류가 상기 제어부로 귀환되도록 하는 제 3 연결단자로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 과부하 방지장치.
  3. 히트펌프의 동작을 제어하는 제어부로부터 공급되는 전류에 따라 동작하는 다수개의 압축기중 과부하 상태인 압축기로 공급되는 전류가 상기 제어부로 귀환되는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 귀환된 전류와 상기 제어부로부터 공급되는 전류의 전압차를 감지하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계에서 전압차가 발생하지 않으면 상기 다수개의 압축기를 동시에 정지시키는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 상기 다수개의 압축기 정지후 상기 다수개의 압축기를 설정시간간격으로 동작시켜 상기 제 2 단계에서 감지되는 전압차가 설정전압차인 경우 상기 다수개의 압축기를 재동작시키는 제 4 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 과부하 방지 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 4 단계는 상기 제어부로부터 상기 다수개의 압축기로 설정시간간격을 가지며 전류가 공급되는 제 1 과정과; 상기 제 1 과정의 전류 공급후 상기 제어부로부터 공급되는 전류와 상기 압축기에서 귀환된 전류의 전압차를 상기 설정시간간격에 따라 감지하는 제 2 과정과; 상기 제 2 과정의 전압차가 상기 설정전압차인 경우 상기 다수개의 압축기로 전류가 정상적으로 공급되는 제 3 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 과부하 방지 방법.
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