KR20100042104A - 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이상 발생시에 치명도에 따라 고장군을 분류하고, 운전 신호 수신시에 분류된 고장군에 대해 다른 비상운전을 실시하여 가동율을 높일 수 있도록 한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법에 관한 것이다.

히트펌프 냉매 사이클과, 냉매와 물이 열교환하는 수열교환 사이클과, 온수공급을 위한 급탕부와, 실내 난방을 위한 난방부를 포함하여 구성되는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법에 있어서, 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에 포함되는 구성 요소의 이상 상태를 체크하는 이상상태체크단계와, 이상상태 감지시에 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 동작 치명도에 따라 다수 고장군으로 분류하는 고장군분류단계와, 분류된 고장군을 컨트롤 패널에 송출 및 표시하는 고장군표시단계와, 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 정지하는 시스템정지단계와, 사용자의 운전 입력을 대기하는 입력대기단계와, 사용자의 운전 입력 여부에 따라 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 정지 또는 비상운전하는 동작결정단계로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 빈번한 운전 정지가 방지되어 사용편의성 및 제품 만족도가 향상되는 이점이 있다.

히트펌프, 온수, 시스템, 비상운전

Description

히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법{A Method of working cope with trouble for Hot water circulation system associated with heat pump}

본 발명은 이상 발생시에 치명도에 따라 고장군을 분류하고, 운전 신호 수신시에 분류된 고장군에 따라 서로 다른 비상운전을 실시하여 무조건적인 운전 정지가 방지되도록 함으로써 빈번한 운전 정지를 방지하여 사용편의성이 향상되도록 한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에 관한 것이다.

히트펌프와 연동하는 온수 공급 및 난방 장치는, 히트펌프 사이클과 온수 순환 사이클이 결합된 장치로서, 히트펌프 냉매 회로를 구성하는 압축기로부터 토출되는 냉매와 물이 열교환하도록 하여 온수 공급 및 바닥 난방이 이루어지도록 하는 장치이다.

그리고, 히트펌프 사이클과 온수 순환 사이클에는 다수 구성부품의 작동 상태를 감지하기 위한 센서가 구비되어 있다.

예컨대, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 토출 압력 또는 냉매의 온도를 측정하기 위한 압축기토출압력센서 및 압축기토출온도센서와, 온수 순환 사이클 상에 서 온수의 온도를 측정하기 위한 수온측정센서 등이 있다.

그러나, 종래의 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에서는, 상기한 센서가 파손되어 이상 상태가 감지될 때 무조건 적으로 시스템이 정지하도록 구성된다.

즉, 시스템의 동작에 치명적인 영향을 미치지 않는 센서의 파손이 발생되더라도 시스템의 동작을 정지하도록 구성하였다.

따라서, 사용자로 하여금 감성불만을 야기하여 사용편의성이 저하되며, 제품 만족도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 이상 발생시에 치명도에 따라 고장군을 분류하고, 운전 신호 수신시에 분류된 고장군에 따라 서로 다른 비상운전을 실시하여 무조건적인 운전 정지가 방지되도록 한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 히트펌프 냉매 사이클과, 냉매와 물이 열교환하는 수열교환 사이클과, 온수공급을 위한 급탕부와, 실내 난방을 위한 난방부를 포함하여 구성되는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법에 있어서, 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에 포함되는 구성 요소의 이상 상태를 체크하는 이상상태체크단계와, 이상상태 감지시에 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 동작 치명도에 따라 다수 고장군으로 분류하는 고장군분류단계와, 분류된 고장군을 컨트롤 패널에 송출 및 표시하는 고장군표시단계와, 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 정지하는 시스템정지단계와, 사용자의 운전 입력을 대기하는 입력대기단계와, 사용자의 운전 입력 여부에 따라 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 정지 또는 비상운전하는 동작결정단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 고장군은, 히트펌프 냉매 사이클에 치명적인 위험이 가해지지 않는 경고장군과, 히트펌프 냉매 사이클에 치명적인 위험이 가해질 수 있는 중고장군과, 컨트롤패널 통신에러, 실외기 통신에러, 플로우스위치에러, 3개 이상의 센서 복합 에러 및 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)에러를 포함하는 치명적고장군과, 상기 급탕부의 수온을 측정하는 급탕온도센서의 에러, 수열교환 사이클의 일측에서 보조히터에 의해 재가열된 물 온도를 측정하는 히터출수온도센서의 에러 및 축열조의 수온을 측정하는 축열조온도센서의 에러를 포함하는 기타고장군으로 분류되는 것을 특징으로 한다.

상기 고장군분류단계에서 치명적고장군으로 분류되면, 상기 입력대기단계에서 사용자의 운전 입력 신호가 감지되더라도 히트펌프 연동 온수 순환 시스템은 정지상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기 고장군분류단계에서 경고장군 또는 중고장군으로 분류되면, 상기 입력대기단계에서 사용자의 운전 입력 신호가 감지시에 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템은 경고장비상운전 또는 중고장비상운전을 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기 경고장비상운전은 히트펌프 냉매 사이클과 수열교환 사이클을 가동하여 난방운전하는 것을 특징으로 한다.

상기 중고장비상운전은 히트펌프 냉매 사이클은 정지하고 수열교환 사이클만 가동하여 난방운전하는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템정지단계와 입력대기단계 사이에는, 기타고장군, 경고장군, 중고장군에 해당하는 에러가 설정회수 이상 반복시에 경고장군, 중고장군, 치명적고장군으로 고장군을 보정하는 고장군보정단계가 구비됨을 특징으로 한다.

상기 고장군보정단계에서, 기타고장군, 경고장군, 중고장군에 해당하는 에러가 보정되기 위한 설정회수는 각각 5회, 5회, 3회인 것을 특징으로 한다.

상기 복합에러는, 실내 공기 온도를 측정하는 실내온도센서와, 수냉매열교환기에서 토출된 물온도를 측정하는 출수온도센서 및 상기 히터출수온도센서에 동시에 이상이 발생한 경우와, 상기 수냉매열교환기로 유입되는 물의 온도를 측정하는 입수온도센서와, 상기 출수온도센서 및 히터출수온도센서에 동시에 이상이 발생한 경우가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 경고장비상운전 또는 중고장비상운전 중에는, 물의 유동을 강제하는 워터펌프가 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기 경고장비상운전 또는 중고장비상운전 중에, 사용자는 컨트롤 패널을 통해서 실내온도, 수냉매열교환기의 입/출수온도 및 급탕온도를 확인 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 입력대기단계에서, 히트펌프 연동 온수 순환 시스템은 냉방운전이 제한되는 것을 특징으로 한다.

상기 고장군표시단계는 각각의 고장군에 대하여 컨트롤 패널의 디스플레이부에 서로 다르게 표시하는 것을 특징으로 한다.

상기 경고장군에는, 상기 수냉매열교환기로 유입 또는 토출되는 냉매의 온도를 측정하는 제1냉매온도센서 및 제2냉매온도센서, 상기 수냉매열교환기에서 토출되는 물의 온도를 측정하기 위한 출수온도센서 및 보조히터에 의해 데워진 물의 온도를 측정하는 히터출수온도센서의 이상 상태가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 경고장군에 속하는 이상 상태는 5회 이상 반복감지될 때 중고장군으로 전환되는 것을 특징으로 한다.

상기 중고장군에는, 압축기의 냉매 토출압력을 측정하는 압축기토출압력센서와, 실외열교환기의 온도를 측정하는 열교환기온도센서와, 압축기의 냉매 토출온도를 측정하는 압축기토출온도센서의 이상 상태가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 기타고장군에 해당하는 이상 발생시에는, 이상이 발생된 구성이 포함된 사이클을 제외하여 서로 다른 기타고장비상운전이 실시됨을 특징으로 한다.

상기 기타고장비상운전시에는 냉방 또는 난방 모드 운전이 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법에서는, 이상 발생시에 치명도에 따라 고장군을 분류하고, 운전 신호 수신시에 분류된 고장군에 따라 서로 다른 비상운전을 실시하여 무조건적인 운전 정지가 방지되도록 구성하였다.

따라서, 운전 정지 시간을 최대한 지연시켜 사용자의 감성불만이 해소되는 이점이 있다.

또한, 경미한 고장 발생시 고장의 심각성을 표시하고 설정시간 동안 시스템을 동작시킴으로써 사용편의성이 향상되는 이점이 있다.

뿐만 아니라, 상기한 이유로 제품 만족도가 향상되는 이점이 있다.

이하에서는 본 발명의 사상이 구현되는 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예가 채용된 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예가 채용된 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 구성하는 실내기의 구성을 보여주는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템(1)에는, 히트펌프 냉매 사이클이 포함되는 실외기(2)와, 상기 히트펌프 냉매 사이클을 따라 상변화되는 냉매와 열교환하여 물이 가열되도록 하는 수열교환 사이클을 포함하는 실내기(3)와, 상기 실내기(3)의 어느 부분에서 열교환 가능하게 연결되어 온수를 공급하는 급탕부(hot water supply part)(4)와, 상기 실내기(3)로부터 연장되는 수배관(water pipe)으로 구성되는 난방부(5)가 포함된다.

상세히, 상기 히트펌프 냉매 사이클은, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(21)와, 상기 압축기(21)로부터 토출되는 냉매의 흐름 방향을 조절하는 사방 밸브(four-way valve)(22)와, 상기 사방 밸브(22)를 통과한 고온 고압의 냉매가 상기 실내기(3)의 수배관을 따라 흐르는 물과 열교환하는 수냉매 열교환기(water-refrigerant heat exchanger)(31)와, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과한 냉매가 저온 저압으로 팽창되도록 하는 팽창부(expansion part)(24) 및 상기 팽창부(24)를 통과한 냉매가 실외 공기와 열교환하도록 하는 실외 열교환기(23)로 이루어진다.

그리고, 상기 부품들은 냉매 배관(25)에 의하여 연결되어 폐회로를 구성한다. 그리고, 상기 실외기(2)에는, 상기 압축기(21), 사방 밸브(22), 팽창부(24) 및 실외 열교환기(23)가 포함된다. 그리고, 상기 실외기(2)가 냉방 모드로 운전되는 경우에는 상기 실외 열교환기(23)가 증발기의 기능을 수행하고, 난방 모드로 운전 되는 경우에는 응축기의 기능을 수행하게 된다.

상기 실외기(2)에는 내부 구성품의 동작 상태를 감지하기 위한 다수 센서가 구비된다. 즉, 상기 실외기(2)의 냉매 출구측에는 압축기(21)로부터 토출되는 냉매온도를 측정하는 압축기토출온도센서(212)와, 압축기(21)로부터 토출되는 냉매 온도를 측정하는 압축기토출온도센서(214)가 구비된다.

그리고, 상기 실외 열교환기(23) 일측에는 공기와 열교환된 냉매의 온도를 측정하기 위한 열교환기온도센서(232)

또한, 상기 실내기(3)에는 수냉매 열교환기(31)의 입구측 냉매 배관과 출구측 냉매 배관의 온도를 측정하는 제1냉매온도센서(TH1), 제2냉매온도센서(TH2)가 장착될 수 있으며, 수냉매 열교환기(31)의 입구측 물 배관과 출구측 물 배관의 온도를 측정하는 출수온도센서(TH3), 입수온도센서(TH4)가 구비된다.

상기한 센서 외에 다수 센서가 더 구비되어 있으나, 실내기의 상세 구성 설명시 추가하여 설명하기로 한다.

이하에서는, 제상 운전의 경우를 제외하고 난방 모드로 운전되는 것으로 한정하여 설명하도록 한다.

한편, 상기 실내기(3)에는, 상기 수냉매 열교환기(31)와, 상기 수냉매 열교환기(31)의 출구측에 연장되는 수배관에 장착되어, 물의 흐름을 감지하는 플로우 스위치(flow switch)(32)와, 상기 플로우 스위치(32)로부터 물이 흐르는 방향으로 이격된 어느 지점에서 분지되는 팽창 탱크(expansion tank)(33)와, 상기 수냉매 열교환기(31)의 출구측으로부터 연장되는 수배관의 단부가 삽입되며, 내부에 보조 히 터(344)가 제공되는 히터조립체(34)와, 상기 히터조립체(34)의 출구측 수배관의 어느 지점에 제공되는 워터 펌프(water pump)(36)가 포함된다.

상세히, 상기 수냉매 열교환기(31)는 상기 히트펌프 냉매 사이클을 따라 흐르는 냉매와 상기 수배관을 따라 흐르는 물이 열교환하는 부분으로서, 판형 열교환기가 적용 가능하다. 상기 수냉매 열교환기(31)에서는, 상기 압축기(21)를 통과한 고온 고압의 기체 냉매로부터 상기 수배관을 따라 흐르는 물로 열(QH)이 전달된다. 상기 수냉매 열교환기(31)로 유입되는 물은 급탕 과정 또는 난방 과정을 통하여 미지근하게 식은 상태이다. 그리고, 상기 수냉매 열교환기(31)의 입구측 수배관과 출구측 수배관에는 출수온도센서(TH3)와 입수온도센서(TH4)가 각각 장착된다.

또한, 상기 팽창 탱크(33)는, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과하면서 가열된 물의 부피가 적정 수준 이상으로 팽창될 때 이를 흡수하는 완충 기능을 수행한다. 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 다이아프램이 들어 있어 수배관 내부의 물의 부피 변화에 대응하여 움직이게 된다. 그리고, 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 질소 가스가 충전되어 있다.

또한, 상기 히터조립체(34)는 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과한 물이 보조 히터(344)에 의해 가열되도록 하는 구성이며, 외관을 형성하는 히터보관통(347)과 상기 히터보관통(347) 내부에 일부가 내장되어 발열하는 보조 히터(344)를 포함하여 구성된다.

상기 히터조립체(34)는 제상 운전 과정 또는 수냉매 열교환기(31)를 통한 흡입 열량이 요구되는 열량에 미치지 못하는 경우 상기 보조 히터(344)는 선택적으로 동작하게 된다.

상기 히터보관통(347)은 수냉매 열교환기(31)로부터 토출된 물을 내부로 경유시켜 상기 보조 히터(344)로 재가열되도록 하는 구성으로, 상기 히터 보관통(347)의 내부는 외부와 차폐된 상태가 된다.

그리고, 상기 히터보관통(347)의 내부는 삼방 밸브(71) 및 수냉매 열교환기(31)와 연통되도록 구성된다.

따라서, 상기 수냉매 열교환기(31)로부터 토출된 물은 히터 보관통(347) 내부로 유입된 후 상기 삼방 밸브(71)로 유동 가능하다.

그리고, 상기 히터조립체(34)의 상측에는 에어 벤트(air vent)(343)가 형성되어, 상기 히터조립체(34) 내에 존재하는 과열 상태의 공기가 배출되도록 한다. 그리고, 상기 히터조립체(34)의 어느 일측에는 압력 게이지(341)와 릴리프 밸브(342)가 제공되어, 상기 히터조립체(34) 내부의 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다.

예를 들어, 상기 압력 게이지(341)를 통해서 표시되는 상기 히터보관통(347) 내부 수압이 과도하게 높을 때에는, 상기 릴리프 밸브(342)가 개방되도록 하여 히터보관통(347) 내 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 히터보관통(347)의 일측에도 물의 온도를 측정하는 히터출수온도센서(도 1의 도면부호 TH5)가 장착될 수 있다.

상기 히터보관통(347)의 상면에는 도 2와 같이 보조 히터(344)에 공급되는 전원을 선택적으로 차단하기 위한 과열방지수단(348)이 구비된다.

즉, 상기 과열방지수단(348)은 보조 히터(344)가 과열된 경우 전원 공급을 차단하여 미연에 보조 히터(344)의 파손이 방지되도록 하는 구성이다. 이를 위해 상기 과열방지수단(348)은 보조 히터(344)의 전류값이 설정된 전류값 이상일 때 전원 공급을 차단하도록 구성된다.

그리고, 상기 과열방지수단(348)은 보조 히터(344)의 온도가 안전 온도 이상일 때 보조 히터(344)에 공급되는 전원을 차단하도록 구성할 수도 있으며, 이러한 보조 히터(344)의 동작은 히터출수온도센서(TH5)에서 측정된 온도와 연동 가능하며, 상기 히터 보관통(347) 내부에 별도의 온도센서를 구비하여 보조 히터(344)의 동작이 제어되도록 구성할 수도 있을 것이다.

또한, 상기 과열방지수단(348)은 온도 변화에 따라 휘어지는 정도가 가변되는 바이메탈의 적용도 가능하다.

즉, 바이메탈(bimetal)은 열팽창계수가 서로 다른 두 종류의 얇은 금속판을 포개어 붙여 한 장으로 만든 막대 형태의 부품으로서, 열을 가했을 때 상대적으로 열팽창계수가 작은 금속판 쪽으로 휘는 성질을 이용하여 스위치 접점의 오프(OFF)가 가능하다.

물론 바이메탈은 일정 온도 이하로 냉각되었을 때에는 휘어진 반대방향으로 복귀되어 스위치 접점을 온(ON) 시켜 상기 보조 히터(344)에 전원이 공급되도록 유도할 수도 있다.

상기 히터조립체(34)는 보조 히터(344)와 히터 보관통(347)이 서로 분리 가능하도록 결합된다. 즉, 상기 보조 히터(344)는 소모성 부품이므로 장기간 사용시 발열 성능이 저하되거나 수명이 다 했을 경우 교체가 필요하다.

따라서, 상기 보조 히터(344)는 히터 보관통(347)으로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성된다.

이를 위해 상기 보조 히터(344)와 히터 보관통(347)은 서로 나사 결합되도록 구성 가능하다.

한편, 상기 보조 히터(344)는 히터 보관통(347)으로 유입된 물의 양과 수온에 따라 발열량이 가변되도록 구성된다.

즉 상기 보조 히터(344)는 다수 개의 발열체(미도시)로 이루어지고 상기 다수 발열체는 각각 동일한 발열량을 가지며 선택적으로 발열하도록 구성된다.

따라서, 상기 히터 보관통(347) 내부로 유입된 물의 양이 적은 경우 상기 발열체 중 어느 하나에만 전원이 인가되어 발열하게 되며, 점차적으로 물의 유입량이 증가하거나 수온이 낮아지는 경우에는 발열체의 작동 개수를 늘릴 수 있도록 구성된다.

상기 워터 펌프(36)는, 상기 히터 보관통(347)의 출구측에서 연장되는 수배관을 통해서 토출되는 물을 펌핑하여, 급탕부(4)와 난방부(5)로 공급되도록 한다.

상기 워터 펌프(36)의 토출측에는 도 1과 같이 펌프토출압감지센서(362)가 구비된다. 상기 펌프토출압감지센서(362)는 워터 펌프(36)에서 펌핑되어 토출된 물의 압력을 감지하는 역할을 수행하는 구성이다.

또한, 상기 실내기(3)의 내부 일측에는 각종 전장 부품이 저장되는 컨트롤 박스(38)가 장착되고, 상기 실내기(3)의 전면에는 컨트롤 패널(37)이 제공된다. 상 세히, 상기 컨트롤 패널(37)에는 LCD 패널과 같은 디스플레이부(370)와, 각종 입력 버튼이 구비될 수 있다.

상기 디스플레이부(370)의 구성을 첨부된 도 3을 참조하여 살펴보면, 상기 디스플레이부(370)는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템(1)의 운전 상태 또는 실내기(3)를 통과하는 물의 온도 등과 같은 운전 정보와 기타 메뉴 등을 확인할 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 디스플레이부(370)의 좌측 하부에는 고장군표시부(372)가 구비된다. 상기 고장군표시부(372)는 상기한 다수 센서가 파손 등의 이유로 이상 상태를 나타낼 때 이를 사용자가 확인할 수 있도록 하는 구성이다.

즉, 상기 고장군표시부(372)는 이상 상태를 보이는 센서가 히트펌프 연동 온수 순환 시스템(1)에 미치는 치명도에 따라 분류된 고장군에 따라 서로 다르게 표시되도록 구성된다.

상기 고장군에 대하여 상세히 살펴보면, 상기 고장군은 시스템에 대한 치명도에 따라 기타고장군, 경고장군, 중고장군 및 치명적고장군으로 분류된다.

즉, 상기 기타고장군에는 상기 급탕온도센서(TH6), 보조히터(344) 및 아래에서 설명하게 될 축열조온도센서(TH7)에 이상 발생된 경우가 해당된다.

상기 경고장군에는 실외기 사이클(cycle)에 치명적인 위험이 가해지지 않는 고장으로 입수온도센서(TH4), 출수온도센서(TH3), 히터출수온도센서(TH5)가 해당된다.

상기 중고장군에는 실외기 사이클(cycle)에 치명적인 위험이 될 수 있는 고 장으로 압축기토출압력센서(212), 압축기토출온도센서(214) 및 열교환기온도센서(232)가 해당된다.

상기 치명적고장군에는 컨트롤패널 통신에러, 실외기 통신에러, 플로우스위치에러, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)에러 및 3개 이상의 센서가 동시에 이상 상태를 나타내는 복합에러가 포함된다.

상기 복합에러에는 실내 공간에 별도로 구비된 리모트컨트롤러나 컨트롤패널(37) 일측에 설치된 실내온도센서(미도시)와, 출수온도센서(TH3) 및 히터출수온도센서(TH5)에 동시에 이상이 발생한 경우와, 상기 입수온도센서(TH4)와, 상기 출수온도센서(TH3) 및 히터출수온도센서(TH5)에 동시에 이상이 발생한 경우가 포함된다.

따라서, 상기와 같이 분류된 고장군에 따라 상기 고장군표시부(372)는 서로 다르게 표시하여 사용자에게 시스템의 고장 치명도를 알려주게 된다.

예컨대, 상기 기타고장군 및 경고장군은 고장군표시부(372)에서 정삼각형 내부에 한 개의 느낌표가 도안된 표식을 통해 사용자에게 표시된다.

그리고, 중고장군은 고장군표시부(372)에서 정삼각형 내부에 두 개의 느낌표사 도안된 표식을 점등하여 사용자에게 표시할 수도 있다.

또한, 치명적고장군은 정삼각형 내부에 한 개의 느낌표가 도안된 표식과, 두 개의 느낌표가 도안된 표식을 동시에 점등하여 상기 경고장군과 중고장군에 대하여 상이하게 표시할 수 있다.

뿐만 아니라 상기 고장군표시부(372)를 통한 사용자의 육안 알림 외에도 부 저(buzzer) 등의 소리를 이용하여 사용자로 하여금 인지할 수 있도록 구성할 수도 있음은 물론이다.

한편, 상기 급탕부(4)는, 사용자가 세면 또는 설거지 등과 같은 작업에 필요한 물을 데워서 공급하는 부분이다.

상세히, 상기 워터 펌프(36)로부터 물의 흐름 방향으로 이격된 어느 지점에는 물의 흐름을 제어하는 삼방 밸브(three-way valve)(71)가 제공된다. 상기 삼방 밸브(71)는, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑된 물이 상기 급탕부(4) 또는 상기 난방부(5)로 흐르도록 하는 방향 전환 밸브이다.

따라서, 상기 삼방 밸브(71)의 출구측에는 급탕부(4)로 연장되는 급탕 배관(48)과, 상기 난방부(5)로 연장되는 난방 배관(53)이 각각 연결된다. 그리고, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑되는 물은 상기 삼방 밸브(71)의 제어에 따라 상기 급탕 배관(48) 또는 난방 배관(53) 중 어느 한 쪽으로 선택적으로 흐르게 된다.

상기 급탕부(4)에는, 외부로부터 공급되는 물을 저장하고, 저장된 물이 데워지도록 하는 급탕 탱크(41)와, 상기 급탕 탱크(41)의 내부에 제공되는 급탕 히터(42)가 포함된다. 그리고, 설치 형태에 따라 상기 급탕 탱크(41)에 열을 공급하는 보조 열원이 더 추가될 수 있다.

그리고, 제시 가능한 보조 열원으로서는 태양열을 이용한 축열조(43)가 가능하다. 그리고, 상기 급탕부(4)의 일측면에는 냉수가 유입되기 위한 입수부(411)와, 가열된 물이 토출되는 출수부(412)가 구비된다.

상세히, 상기 삼방 밸브(71)로부터 연장되는 급탕 배관의 일부는 상기 급탕 탱크(41)로 인입되어, 상기 급탕 탱크(41) 내부에 저장된 물을 가열한다. 즉, 상기 급탕 배관(48) 내부를 따라 흐르는 고온의 물로부터 상기 급탕 탱크(41)에 저장된 물로 열이 전달된다.

그리고, 특정한 경우에는 상기 급탕 히터(42)와 상기 보조 열원이 동작하여 추가적인 열을 더 공급할 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 목욕을 하기 위하여 온수를 많이 필요로 하는 경우와 같이, 단시간에 물이 데워져야 하는 경우에 동작할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 출수부(412)에는 샤워기(45)와 같은 온수 토출 장치 또는 가습기(46)와 같은 가전 장치가 연결될 수도 있을 것이다. 그리고, 상기 보조 열원으로서 태양열을 이용한 축열조(43)가 사용되는 경우, 상기 축열조(43)로부터 연장되는 축열 배관(47)이 상기 급탕 탱크(41) 내부로 삽입될 수도 있을 것이다.

그리고, 상기 축열 배관(47) 상에는 축열 배관 폐회로 내부의 유속을 제어하는 보조 펌프(44)가 장착되고, 상기 축열 배관(47) 내부의 물의 흐름 방향을 제어하기 위한 방향 절환 밸브(VA)가 장착될 수 있다. 그리고, 상기 축열 배관(47)의 어느 일측에도 물의 온도를 측정하는 축열조온도센서(TH7)가 장착될 수 있다.

상기에서 제시된 태양열을 이용한 축열조(43)와 같은 보조 열원 구조는 제시된 실시예에 제한되지 아니하고, 다양한 형태를 가지고 다른 위치에 장착 가능함을 밝혀 둔다.

한편, 상기 난방부(5)에는, 상기 난방 배관(53)의 일부가 실내 바닥에 매설되어 형성되는 바닥 난방부(51)와, 상기 난방 배관(53)의 어느 지점으로부터 분지 되어 상기 바닥 난방부(51)와 병렬 연결되는 공기 난방부(52)가 포함된다.

상세히, 상기 바닥 난방부(51)는 도시된 바와 같이 실내 바닥에 미앤더 라인(meander line) 형태로 매설될 수 있다. 그리고, 상기 공기 난방부(52)는 팬 코일 유닛(Fan Coil Unit) 또는 라디에이터(Radiator)등이 될 수 있다.

그리고, 상기 공기 난방부(52)에는 상기 난방 배관(53)으로부터 분지되는 공기 난방 배관(54) 일부가 열교환 수단으로 제공된다. 그리고, 상기 공기 난방 배관(54)이 분지되는 지점에는 삼방 밸브와 같은 유로 전환 밸브(55,56)가 설치되어, 상기 난방 배관(53)을 따라 흐르는 냉매가 상기 바닥 난방부(51)와 공기 난방부(52)로 나뉘어 흐르거나 어느 한 쪽으로만 흐르도록 할 수 있다.

또한, 상기 삼방 밸브(71)로부터 연장되는 상기 급탕 배관(48)의 단부는 상기 공기 난방 배관(54)의 출구단으로부터 물의 흐름 방향으로 이격되는 지점에서 합지된다. 따라서, 급탕 모드에서는 상기 급탕 배관(48)을 따라 흐르는 냉매는 상기 난방 배관(53)으로 다시 합쳐진 후에 상기 수냉매 열교환기(31)로 유입된다.

여기서, 상기 급탕 배관(48)이 상기 난방 배관(53)과 합쳐지는 지점과 같이, 역류 차단을 필요로 하는 지점에는 역지 밸브(V)가 설치되어, 물의 역류가 방지되도록 할 수 있다. 같은 맥락으로, 상기 유로 전환 밸브(56)가 설치되는 방법 외에, 상기 공기 난방 배관(54)의 출구단과 상기 바닥 난방부(51)의 출구단에 역지 밸브가 각각 설치되는 것도 가능할 것이다.

이하에서는 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에서 일어나는 물의 흐름에 대하여 운전 모드 별로 나누어 설명하도록 한다.

먼저 급탕 모드가 선택되는 경우에는, 상기 삼방 밸브(71)에 의하여 물의 흐름이 상기 급탕 배관(48)으로 흐르도록 제어된다. 따라서, 수냉매 열교환기(31), 히터 조립체(34), 워터 펌프(36), 삼방 밸브(71) 및 급탕 배관(48)을 연결하는 폐회로를 따라서 물이 순환하게 된다. 이러한 순환 과정에서 상기 급탕 탱크(41)의 입수부(411)로 유입되는 냉수가 가열된 다음 상기 출수부(412)를 통하여 외부로 토출되어 사용자에게 공급된다.

또한, 난방 모드에서는, 상기 삼방 밸브(71)에 의하여 물의 흐름이 상기 난방 배관(53)으로 흐르도록 제어된다. 따라서, 수냉매 열교환기(31), 히터 조립체(34), 워터 펌프(36), 삼방 밸브(71) 및 난방 배관(53)을 연결하는 폐회로를 따라서 물이 순환하게 된다. 그리고, 상기 난방 배관(53)을 따라 흐르는 물은 상기 공기 난방부(52) 또는 바닥 난방부(51)로 흐르게 된다.

이하 상기와 같이 구성되는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 난방 운전 중에 고장이 발생하였을 때 대응 운전 방법에 대하여 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법을 나타낸 흐름도이다.

도면과 같이, 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법은, 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에 포함된 다수 구성 요소의 이상 상태를 체크하는 이상상태체크단계(S100)와, 이상상태가 감지되었을 때 때 히트펌프 연동 온수 순환 시스템(1)의 동작 치명도에 따라 다수 고장군으로 분류하는 고장군분류 단계(S200)와, 분류된 고장군을 컨트롤패널(37)에 송출 및 표시하는 고장군표시단계(S300)와, 상기 시스템(1)을 정지하는 시스템정지단계(S400)와, 사용자의 운전 입력을 대기하는 입력대기단계(S500)와, 사용자의 운전 입력 여부에 따라 상기 시스템(1)을 정지 또는 비상운전하는 동작결정단계(S600)로 이루어진다.

상기한 각각의 단계는 컨트롤 패널(37)에 구비된 인쇄회로기판(미도시)에서 제어되며, 상기 이상상태체크단계(S100)는 시스템(1)에 전원이 인가되는 중에는 항상 실시된다.

상기 고장군분류단계(S200)는 이상 상태를 야기한 구성 요소가 시스템(1)에 미치는 치명도에 따라서 전술한 바와 같은 고장군으로 분류되도록 하는 단계이다.

따라서, 상기 이상상태체크단계(S100)에서 이상상태가 감지되면, 이러한 이상 상태는 상기 고장군분류단계(S200)에서 기타고장, 경고장, 중고장 및 치명적고장으로 분류된다.

상기 고장군분류단계(S200)에서 고장군이 분류되면 상기 컨트롤 패널(1)은 분류된 고장군에 따라 고장군표시부(372)에 표시하여 사용자가 인지할 수 있도록 한다.

이후 상기 컨트롤 패널(37)은 시스템(1)의 난방 운전을 정지시키게 된다. 즉, 상기 시스템(1) 동작 중에 이상 상태가 발생되면, 어떠한 고장군에 속하더라도 시스템은 난방 운전을 정지시키게 된다(시스템정지단계:S300).

이때 상기 고장군분류단계(S200)에서 치명적고장군으로 분류된 경우 시스템(1)이 정지하게 되면, 상기 컨트롤 패널(1)은 사용자가 어떠한 조작을 하더라도 시스템의 운전이 불가하도록 제한하게 되며, 고장군표시부(372)에는 느낌표 1개가 그려진 삼각형과 느낌표 2개가 그려진 삼각형 모두 점등된다.

반면, 상기 고장군분류단계(S200)에서 기타고장, 경고장 및 중고장으로 분류된 경우에는 시스템(1)이 정지하더라도 사용자의 요구에 따라 선택적으로 비상운전하도록 제어된다.

따라서, 상기 시스템정지단계(S300) 이후에는 이상 발생에 따라 정지된 시스템(1)이 사용자에 의해 비상운전으로 작동하도록 입력되었는지 여부를 대기하는 입력대기단계(S500)가 구비된다.

이때 사용자에 의한 비상운전 입력이 없는 경우에는 상기 컨트롤 패널(37)은 시스템을 정지한 상태로 유지하게 되며, 사용자가 비상운전 하도록 입력하는 경우에는 각각의 고장군에 따라 서로 다른 비상운전을 실시하게 된다.

즉, 상기 기타고장군에 해당하는 경우 기타고장비상운전을 실시하게 되고, 경고장군에 해당하는 경우 경고장비상운전을 실시하게 되며, 중고장에 해당하는 경우 중고장비상운전을 실시하게 된다.

각각의 고장군에 대한 비상운전 방법을 세부적으로 살펴보면, 먼저 상기 기타고장비상운전시에는 냉방 또는 난방 모드 운전이 가능하며, 이상이 발생된 구성요소가 포함된 사이클을 제외하여 서로 다른 기타고장비상운전이 실시된다.

즉, 상기 기타고장군에는 급탕온도센서(TH6)의 에러, 히터출수온도센서(TH5)의 에러 및 축열조온도센서(TH7) 에러가 포함된다.

따라서, 상기 급탕온도센서(TH6)에 에러가 발생된 경우에는, 급탕탱크(41)가 없는 모델로 판단하여 바닥 냉/난방을 수행하게 된다.

그리고, 상기 축열조온도센서(TH7)에 에러가 발생한 경우에는, 축열조(43)가 없는 모델로 판단하여 바닥 냉/난방을 수행하게 된다.

또한, 상기 히터출수온도센서(TH5)에 에러가 발생한 경우에는, 실내기(2) 내부에 보조히터(344)가 구비되지 않은 모델로 판단하여 바닥 냉/난방을 수행하게 된다.

한편, 경고장비상운전시에는 히트펌프 냉매 사이클과 수열교환 사이클을 가동하여 난방 운전만 가능하다. 이때 상기 워터 펌프(36)는 난방 효율을 높이기 위해 동작된다.

그리고, 중고장비상운전시에는 히트펌프 냉매 사이클은 치명적인 파손이 야기될 수 있으므로 정지하고, 수열교환 사이클만 가동하여 난방운전하게 된다. 물론 상기 중고장비상운전시에도 워터 펌프(36)는 난방 효율을 높이기 위해 동작된다.

또한, 상기 경고장비상운전과 중고장비상운전시에는 컨트롤 패널을 통한 사용자의 조작이 일부 제한된다.

즉, 상기 컨트롤 패널(37)은 고장군표시부(372)를 통해 어떠한 고장군에 속하는 에러가 발생되었는지 나타내며, 사용자는 디스플레이부(370)를 통해서 실내온도, 수냉매열교환기(31)의 입/출수온도 및 급탕온도 확인만 가능하다.

한편, 상기 시스템정지단계(S400)와 입력대기단계(S500) 사이에는, 기타고장군, 경고장군, 중고장군에 해당하는 에러가 설정회수 이상 반복시에 경고장군, 중고장군, 치명적고장군으로 고장군을 보정하는 고장군보정단계(S450)가 구비된다.

상기 고장군보정단계(S450)는 어느 고장군에 속하는 에러가 지속적으로 발생시에는 시스템(1)에 치명적인 고장을 유발할 수 있게 되므로 이를 방지하기 위함이다.

이를 위해 기타고장군, 경고장군, 중고장군에 해당하는 에러가 보정되기 위한 설정회수는 각각 5회, 5회, 3회로 설정하였다.

예컨대, 상기 경고장군에 속하는 입수온도센서(TH4)에 이상 발생횟수가 5회 이상이 되면, 사용자에 의해 경고장비상운전으로 운전하다가도 중고장군으로 분류되어 운전정지상태가 된다.

이때 사용자는 입력대기단계(S500)를 다시 거쳐 경고장비상운전을 할지 여부를 선택함으로써 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 이상 상태를 인지할 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시예가 채용된 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 보여주는 도면.

도 2 는 본 발명의 실시예가 채용된 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 구성하는 실내기의 구성을 보여주는 사시도.

도 3 은 본 발명의 실시예가 채용된 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 구성하는 실내기에서 일 구성인 디스플레이부를 나타낸 확대도.

도 4 는 본 발명에 의한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 비상운전방법을 나타낸 흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 히트펌프 연동 온수 순환 시스템 2. 실외기

3. 실내기 4. 급탕부

5. 난방부 212. 압축기토출압력센서

214. 압축기토출온도센서 362. 펌프토출압감지센서

S100. 이상상태감지단계 S200. 고장군분류단계

S300. 동작판단단계 S400. 동작결정단계

Claims (18)

1. 히트펌프 냉매 사이클과, 냉매와 물이 열교환하는 수열교환 사이클과, 온수공급을 위한 급탕부와, 실내 난방을 위한 난방부를 포함하여 구성되는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법에 있어서,

   상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에 포함되는 구성 요소의 이상 상태를 체크하는 이상상태체크단계와,

   이상상태 감지시에 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 동작 치명도에 따라 다수 고장군으로 분류하는 고장군분류단계와,

   분류된 고장군을 컨트롤 패널에 송출 및 표시하는 고장군표시단계와,

   상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 정지하는 시스템정지단계와,

   사용자의 운전 입력을 대기하는 입력대기단계와,

   사용자의 운전 입력 여부에 따라 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 정지 또는 비상운전하는 동작결정단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고장군은,

   히트펌프 냉매 사이클에 치명적인 위험이 가해지지 않는 경고장군과,

   히트펌프 냉매 사이클에 치명적인 위험이 가해질 수 있는 중고장군과,

   컨트롤패널 통신에러, 실외기 통신에러, 플로우스위치에러, 3개 이상의 센서 복합에러 및 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)에러를 포함하는 치명적고장군과,

   상기 급탕부의 수온을 측정하는 급탕온도센서의 에러, 수열교환 사이클의 일측에서 물을 가열하는 보조히터의 에러 및 축열조의 수온을 측정하는 축열조온도센서의 에러를 포함하는 기타고장군으로 분류되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 고장군분류단계에서 치명적고장군으로 분류되면,

   상기 입력대기단계에서 사용자의 운전 입력 신호가 감지되더라도 히트펌프 연동 온수 순환 시스템은 정지상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 고장군분류단계에서 경고장군 또는 중고장군으로 분류되면,

   상기 입력대기단계에서 사용자의 운전 입력 신호가 감지시에 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템은 경고장비상운전 또는 중고장비상운전을 실시하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 경고장비상운전은 히트펌프 냉매 사이클과 수열교환 사이클을 가동하여 난방운전하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시 스템의 고장 대응 운전 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 중고장비상운전은 히트펌프 냉매 사이클은 정지하고 수열교환 사이클만 가동하여 난방운전하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 시스템정지단계와 입력대기단계 사이에는,

   기타고장군, 경고장군, 중고장군에 해당하는 에러가 설정회수 이상 반복시에 경고장군, 중고장군, 치명적고장군으로 고장군을 보정하는 고장군보정단계가 구비됨을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 고장군보정단계에서,

   기타고장군, 경고장군, 중고장군에 해당하는 에러가 보정되기 위한 설정회수는 각각 5회, 5회, 3회인 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
9. 제 2 항에 있어서, 상기 복합에러는,

   실내 공기 온도를 측정하는 실내온도센서와, 수냉매열교환기에서 토출된 물온도를 측정하는 출수온도센서 및 상기 히터출수온도센서에 동시에 이상이 발생한 경우와,

   상기 수냉매열교환기로 유입되는 물의 온도를 측정하는 입수온도센서와, 상기 출수온도센서 및 히터출수온도센서에 동시에 이상이 발생한 경우가 포함되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
10. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 경고장비상운전 또는 중고장비상운전 중에는, 물의 유동을 강제하는 워터펌프가 동작하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
11. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 경고장비상운전 또는 중고장비상운전 중에, 사용자는 컨트롤 패널을 통해서 실내온도, 수냉매열교환기의 입/출수온도 및 급탕온도를 확인 가능한 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 입력대기단계에서, 히트펌프 연동 온수 순환 시스템은 냉방운전이 제한되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 고장군표시단계는 각각의 고장군에 대하여 컨트롤 패널의 디스플레이부에 서로 다르게 표시하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
14. 제 2 항에 있어서, 상기 경고장군에는,

    상기 수냉매열교환기로 유입 또는 토출되는 냉매의 온도를 측정하는 제1냉매온도센서 및 제2냉매온도센서, 상기 수냉매열교환기에서 토출되는 물의 온도를 측정하기 위한 출수온도센서 및 보조히터에 의해 데워진 물의 온도를 측정하는 히터출수온도센서의 이상 상태가 포함되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 경고장군에 속하는 이상 상태는 5회 이상 반복감지될 때 중고장군으로 전환되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
16. 제 2 항에 있어서, 상기 중고장군에는,

    압축기의 냉매 토출압력을 측정하는 압축기토출압력센서와, 실외열교환기의 온도를 측정하는 열교환기온도센서와, 압축기의 냉매 토출온도를 측정하는 압축기토출온도센서의 이상 상태가 포함되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
17. 제 2 항에 있어서, 상기 기타고장군에 해당하는 이상 발생시에는,

    이상이 발생된 구성에 따라 기타고장비상운전이 실시됨을 특징으로 하는 히 트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 기타고장비상운전시에는 냉방 또는 난방 모드 운전이 가능한 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 고장 대응 운전 방법.

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