KR20170023868A - 열 펌프 온수기의 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열 펌프 온수기를 가동하는 열 펌프 시스템을 제어함으로써 물 탱크 내의 물을 가열하는 열 펌프 온수기의 제어 방법에 있어서, 기기 턴온 명령을 수신하는 단계; 환경온도 및 물 탱크 내의 물의 현재온도를 검출하는 단계; 환경온도 및 열 펌프 온수기의 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 기기 턴온 온도차에 따라 기기 턴온 임계값을 획득하는 단계; 및 현재온도가 기기 턴온 임계값보다 작은지 여부를 판단하되, 작지 않을 경우 현재 상태를 유지하고, 작을 경우 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 물 탱크 내의 물을 가열하는 단계; 를 포함하는 방법과 관련된다. 한편, 본 발명은 열 펌프 온수기의 제어 시스템과도 관련된다.

Description

열 펌프 온수기의 제어 방법 및 시스템{HEAT PUMP HOT WATER MACHINE CONTROL METHOD AND SYSTEM}
본 발명은 가정용 전기제품 기술분야에 관한 것으로, 특히 열 펌프 온수기의 제어 방법 및 시스템, 그리고 열 펌프 온수기에 관한 것이다.
종래의 열 펌프 온수기 기기 턴온 제어 방안은, 주로 기기 턴온 온도차에 대한 설정을 통해 이루어지며, 실제 수온이 설정온도와 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값보다 낮을 경우, 열 펌프는 턴온되고, 그렇지 않을 경우 현재 상태를 유지한다. 현재까지, 기기 턴온 온도차는 고정값을 가지도록 마련되는데, 고정 기기 턴온 온도차를 사용하면 기기 턴온 조건이 매우 간단하여 온도에 따라 직관적으로 기기 턴온 시간을 결정할 수 있게 된다. 그러나, 환경온도가 높을 경우 가열 능력은 강한데, 만약 기기 턴온 온도차가 낮으면 호스트 기기의 턴온-턴오프(Turn ON-Turn OFF)가 빈번하게 진행되고, 운전 부하가 지나치게 크므로, 열 펌프 시스템의 신뢰성에 영향을 미칠 뿐만아니라 대량의 에너지 자원 낭비를 초래하게 된다. 환경온도가 낮을 경우에는, 가열 능력이 약한데, 고정 기기 턴온 온도차를 사용한다면 기기 턴온 시간의 지연이 발생하여 온수 사용 수요를 만족할 수 없어 쾌적성 저하로 이어진다. 설정온도가 높은 경우, 고정된 기기 턴온 온도차는 열 펌프 시스템이 항상 고부하 조건하에서 운전하도록 결정하므로, 열 펌프 시스템의 신뢰성에 대해 엄중한 영향을 미치게 된다.
본 발명은 적어도 일정한 정도로 관련 기술 중의 한가지 기술적 과제를 해결하고자 한다. 이를 위해, 본 발명의 제1측면은 스마트적으로 열 펌프 온수기의 기기 턴온을 제어할 수 있는 열 펌프 온수기의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제2측면은 열 펌프 온수기의 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1측면의 실시예에 따른 열 펌프 온수기의 제어 방법은, 기기 턴온 명령을 수신하는 단계; 환경온도 및 상기열 펌프 온수기의 물 탱크 내의 물의 현재온도를 검출하는 단계; 상기 환경온도 및 상기 열 펌프 온수기의 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 상기 기기 턴온 온도차에 따라 기기 턴온 임계값을 획득하는 단계; 및 상기 현재온도가 상기 기기 턴온 임계값보다 작은지 여부를 판단하되, 작지 않을 경우 현재 상태를 유지하고, 작을 경우 상기 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 상기 물 탱크 내의 물을 가열하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 열 펌프 온수기의 제어 방법은, 환경온도 및 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 기기 턴온 온도차에 따라 스마트적으로 기기 턴온 임계값을 결정함으로써, 사용자가 물을 이용하는 쾌적성을 개선하여 사용자 체험을 향상한 것은 물론, 열 펌프 시스템의 신뢰성도 확보하게 되었다.
일부 예시에 있어서, 상기 환경온도에 대응되는 보정온도 및 상기 설정온도에 대응되는 보정온도에 따라 상기 기기 턴온 온도차를 획득한다.
일부 예시에 있어서, 상기 환경온도에 대응되는 보정온도 및 상기 설정온도에 대응되는 보정온도에 따라 상기 기기 턴온 온도차를 획득하되, 상기 환경온도가 높을수록 상기 환경온도에 대응되는 보정온도가 높고, 상기 설정온도가 높을수록 상기 설정온도에 대응되는 보정온도가 높다.
일부 예시에 있어서, 상기 기기 턴온 임계값은 상기 설정온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값이다.
일부 예시에 있어서, 상기 기기 턴온 임계값은 기기 턴오프 온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값이고, 상기 기기 턴오프 온도는 상기 열 펌프 시스템에 의해 물이 가열되어 도달할 수 있는 극한온도이다.
일부 예시에 있어서, 상기 기기 턴온 임계값은, 상기 설정온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값; 및 기기 턴오프 온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값; 중의 작은 값이고, 상기 기기 턴오프 온도는 상기 열 펌프 시스템에 의해 물이 가열되어 도달할 수 있는 극한온도이다.
본 발명의 제2측면 실시예에 따른 열 펌프 온수기를 가동하는 열 펌프 시스템을 제어함으로써 가열이 진행되는 열 펌프 온수기의 제어 시스템은, 열 펌프 시스템 및 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 수신 모듈, 온도센싱 모듈 및 프로세서를 포함한다. 수신 모듈은 기기 턴온 명령을 수신한다. 온도센싱 모듈은 상기 열 펌프 온수기의 물 탱크 내의 물의 현재온도 및 환경온도를 검출한다. 프로세서는 상기 환경온도 및 상기 열 펌프 온수기의 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 상기 기기 턴온 온도차에 따라 기기 턴온 임계값을 획득한다. 상기 프로세서는 또한 상기 현재온도가 상기 기기 턴온 임계값보다 작은지 여부를 판단하되, 작지 않을 경우 현재 상태를 유지하고, 작을 경우 상기 열 펌프 시스템을 턴온 되도록 제어하여 상기 물 탱크 내의 물을 가열한다.
본 발명의 실시예에 따른 열 펌프 온수기의 제어 시스템에 있어서, 프로세서는 온도센싱 모듈에 의해 획득된 환경온도 및 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 기기 턴온 온도차에 따라 스마트적으로 기기 턴온 임계값을 결정함으로써, 사용자가 물을 이용하는 쾌적성을 개선하여 사용자 체험을 향상한 것은 물론, 열 펌프 시스템의 신뢰성도 확보하게 되었다.
일부 예시에 있어서, 상기 프로세서는, 또한 상기 환경온도에 대응되는 보정온도 및 상기 설정온도에 대응되는 보정온도에 따라 상기 기기 턴온 온도차를 획득한다.
일부 예시에 있어서, 상기 프로세서는, 또한 상기 환경온도에 대응되는 보정온도 및 상기 설정온도에 대응되는 보정온도에 따라 상기 기기 턴온 온도차를 획득하되, 상기 환경온도가 높을수록 상기 환경온도에 대응되는 보정온도가 높고, 상기 설정온도가 높을수록 상기 설정온도에 대응되는 보정온도가 높다.
일부 예시에 있어서, 상기 기기 턴온 임계값은 상기 설정온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값이다.
일부 예시에 있어서, 상기 기기 턴온 임계값은 기기 턴오프 온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값이고, 상기 기기 턴오프 온도는 상기 열 펌프 시스템에 의해 물이 가열되어 도달할 수 있는 극한온도이다.
일부 예시에 있어서, 상기 기기 턴온 임계값은, 상기 설정온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값; 및 기기 턴오프 온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값; 중의 작은 값이고, 상기 기기 턴오프 온도는 상기 열 펌프 시스템에 의해 물이 가열되어 도달할 수 있는 극한온도이다.
본 발명의 부가 측면 및 이점은 후술될 기재에서 부분적으로 개시될 것이고, 일부분은 후술될 기재에 의해 분명해지거나 본 발명에 기반한 실천을 통해 이해될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템은, 프로세서는 온도센싱 모듈에 의해 획득된 환경온도 및 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 기기 턴온 온도차에 따라 스마트적으로 기기 턴온 임계값을 결정함으로써, 사용자가 물을 이용하는 쾌적성을 개선하여 사용자 체험을 향상한 것은 물론, 열 펌프 시스템의 신뢰성도 확보할 수 있다.
도1은 본 발명 일 실시예에 따른 열 펌프 온수기의 제어 방법의 흐름도이다.
도2는 본 발명 일 실시예에 따른 환경온도와 보정온도의 관계 모식도이다.
도3은 본 발명 일 실시예에 따른 설정온도와 보정온도의 관계 모식도이다.
도4는 본 발명 일 실시예에 따른 열 펌프 온수기의 제어 시스템의 구조 블록도이다.
본 발명에 대한 기재에 있어서, 유의할 점은 용어 "중심", "종방향", "횡방향", "길이", "폭", "두께", "상", "하", "전", "후", "좌", "우", "수직", "수평", "헤드", "바닥", "내부", "외부", "시계방향", "반시계방향", "축방향", "반경방향", "원주방향" 등이 지시하는 방위 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방위 또는 위치 관계에 기반한 것으로, 본 발명의 설명이 용이하고도 간결하도록 하기 위한 것이지, 지시된 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가져야만 하며 특정된 방위에 따라 구성 및 동작해야 한다는 것을 명시 또는 암시하고자 하는 의도는 없다. 따라서, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것으로 이해하면 안될 것이다.
이밖에, 용어 "제1", "제2"는 단순한 기재의 목적으로 이용될 뿐, 상대적 중요성을 명시 또는 암시하거나, 지시된 구성요소의 수량을 내포적으로 표현하고자 하는 의도는 없다. 따라서, "제1", "제2" 등 용어가 한정된 구성요소는 적어도 하나의 당해 구성요소를 명시적 또는 내포적으로 포함할 수 있다. 본 발명의 기재 중, 명확한 구체적 한정이 별도로 존재하지 않는 한, "복수'의 함의는 적어도 두개이며, 예를 들어 2개, 3개 등일 수 있다.
본 발명에 있어서, 별도의 명확한 규정 및 한정이 존재하지 않는 한, "장착", "상호 연결", "연결", "고정" 등 용어는 광범위하게 해석되어야 한다. 예를 들어 고정 연결일 수도 있고, 착탈 가능한 연결 또는 일체적 연결일 수도 있다. 기계적 연결일 수도 있고, 전기적 연결일 수도 있으, 직접적 연결일 수도 있고, 중간 매질을 경유한 간접적 상호 연결일 수도 있다. 두개의 소자 내부의 연통 또는 두개의 소자의 상호작용 관계일 수도 있는데, 오직 별도의 명확한 규정이 있는 경우에만 제한적일 수 있다. 해당 분야의 당업자 수준에서는 구체적인 상황에 따라 상기 용어가 본 발명 중에서 가지는 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 있어서, 명확한 규정 및 한정이 별도로 존재하지 않는 한, 제1 구성요소가 제2 구성요소 "상" 또는 "하"에 위치한다는 것은, 제1 구성요소와 제2 구성요소가 직접적으로 접촉되거나, 제1 구성요소와 제2 구성요소가 중간 매질을 통해 간접적으로 접촉되었다는 것을 의미할 수 있다. 또한, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "상부", "상방" 또는 "상면"에 위치한다는 것은, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 직교 상방 또는 경사진 상방에 위치한 경우 또는 단순히 제1 구성요소의 수평 높이가 제2 구성요소보다 높은 경우를 포함할 수 있다. 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "하부", "하방" 또는 "하면"에 위치한다는 것은, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 직교 하방 또는 경사진 하방에 위치한 경우 또는 단순히 제1 구성요소의 수평 높이가 제2 구성요소보다 낮은 경우를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세하게 기술하고자 한다. 상기 실시예의 예시는 도면에 도시되었는데, 시종일관하게 동일하거나 유사한 도면부호는 동일하거나 유사한 소자 또는 동일하거나 유사한 기능을 구비한 소자를 가리킨다. 아래 첨부도면을 참조하여 기술된 실시예는 예시적인 것으로, 본 발명을 해석하기 위한 것이지, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것으로 이해하여서는 안된다.
도1을 참조하면, 본 발명의 제1측면 실시예에 따른 열 펌프 온수기의 제어 방법은, 열 펌프 온수기를 가동하는 열 펌프 시스템을 제어함으로써 물 탱크 내의 물을 가열하는 열 펌프 온수기의 제어 방법으로서, 기기 턴온 명령을 수신하는 단계; 환경온도 및 물 탱크 내의 물의 현재온도를 검출하는 단계; 환경온도 및 열 펌프 온수기의 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 기기 턴온 온도차에 따라 기기 턴온 임계값을 획득하는 단계; 현재온도가 기기 턴온 임계값보다 작은지 여부를 판단하되, 작지 않을 경우 현재 상태를 유지하고, 작을 경우 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 물 탱크 내의 물을 가열하는 단계; 를 포함한다. 구체적인 구현 과정은 하기와 같다.
단계(S1)에서, 기기 턴온 명령을 수신한다.
단계(S2)에서, 환경온도 및 물 탱크 내의 물의 현재온도를 검출한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 온도센싱 모듈을 이용하여 환경온도 및 열 펌프 온수기의 물 탱크 내의 물의 현재온도를 검출한다.
단계(S3)에서, 환경온도 및 열 펌프 온수기의 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 기기 턴온 온도차에 따라 기기 턴온 임계값을 획득한다.
단계(S4)에서, 현재온도가 기기 턴온 임계값보다 작은지 여부를 판단하되, 작지 않을 경우 현재 상태를 유지하고, 작을 경우 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 물 탱크 내의 물을 가열한다.
본 발명의 일 예시에 있어서, 환경온도(T4) 및 열 펌프 온수기의 설정온도(Ts)에 따라 기기 턴온 온도차(ΔT)를 획득한다. 기기 턴온 온도차(ΔT)는 하기 공식에 의해 결정된다.
Figure pct00001
예를 들어, T4 및 Ts 에 따라 ΔT 를 계산하는 과정은 하기와 같다.
Figure pct00002
에 따라 계산되는 환경온도(T4)에 대응되는 보정온도는 하기와 같다.
Figure pct00003
10ln(Ts/45)에 기반하여 계산되는 설정온도(Ts)에 대응되는 보정온도는 하기와 같다.
Figure pct00004
이하, ΔT의 계산과정을 예를 들어 설명한다.
예1: 환경온도(T4)는 14℃이고, 설정온도(Ts)는 42℃인 경우, 대응되는 기기 턴온 온도차(ΔT)는 하기와 같다.
상기 표에 따르면, 환경온도(T4)가 14℃일 경우, T4에 대응되는 값은 4이고, 설정온도(Ts)가 42℃일 경우, Ts에 대응되는 값은 -1인데, 그러면 ΔT의 값은 곧 ΔT＝4+(-1)＝4-1＝3이다. 즉, 환경온도(T4)가 14℃이고 설정온도(Ts)가 42℃인 경우, 기기 턴온 온도차(ΔT)는 ΔT＝3℃이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기기 턴온 임계값(T)은 설정온도(Ts)와 기기 턴온 온도차(ΔT) 사이의 차의 값, 즉, T = Ts -ΔT = 39℃이다. 검출된 물 탱크 내의 물의 현재온도(T1)가 T1<39℃일 경우, 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 가열을 진행한다. 그리고, 현재 보편적으로 사용되고 있는 고정 온도차는 5℃ 또는 6℃이므로, ΔT＝3℃인 경우, 일찍 가동시킬수 있어서 사용자가 물을 사용하는 적시성 및 쾌적성을 확보할 수 있다.
예2: 환경온도(T4)가 14℃이고, 설정온도(Ts)는 60℃인 경우, 대응되는 기기 턴온 온도차(ΔT)는 하기와 같다.
상기 표에 따르면, 환경온도(T4)가 14℃일 경우, T4에 대응되는 값은 4℃이다. 설정온도(Ts)가 60℃일 경우, Ts에 대응되는 값은 3℃이다. 그러면, ΔT의 값은 곧 ΔT＝4+3＝7℃이다. 즉, 환경온도(T4)가 14℃일 경우, 설정온도(Ts)는 60℃이고, 기기 턴온 온도차(ΔT)는 ΔT＝7℃이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기기 턴온 임계값(T)은 설정온도(Ts)와 기기 턴온 온도차(ΔT) 사이의 차의 값, 즉, T＝Ts-ΔT＝53℃이다. 검출된 물 탱크 내의 물의 현재온도(T1)가 T1<53℃일 경우, 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 물 탱크 내의 물을 가열한다. 한편, 현재 보편적으로 적용되고 있는 고정 온도차는 5℃ 또는 6℃이므로, ΔT＝7℃에 의해 지연 턴온을 실현할 수 있어, 열 펌프 시스템이 고부하 조건하에서 운전하는 것이 감소되고, 신뢰성이 확보된다.
본 발명의 기타 일 예시에 있어서, 환경온도(T4)에 대응되는 보정온도(ΔT4) 및 설정온도(Ts)에 대응되는 보정온도(ΔTs)에 따라 기기 턴온 온도차(ΔT)를 획득한다. 기기 턴온 온도차(ΔT)는 하기 공식에 의해 결정된다. ΔT＝f(ΔT4,ΔTs)＝ΔT4+ΔTs.
일반적으로, 환경온도(T4)가 높을수록 냉매가 외계로부터 흡수하는 에너지도 많은데, 열 펌프 시스템을 빈번하게 턴온-턴오프(Turn ON-Turn OFF)하는 것을 방지하기 위해 환경온도(T4)에 근거하여 대응되는 보정온도(ΔT4)를 설정한다. 그리고, 사용자의 체온은 일반적으로 37℃이므로, 사용자가 물을 사용하는 쾌적율을 확보하기 위하여 설정온도(Ts)에 대해 보정온도(ΔTs)를 설정한다. 예를 들어, 설정온도(Ts)가 40℃보다 높을 경우, 보정온도(ΔTs)를 설정함으로써 열 펌프 온수기 내의 물의 온도가 사용자 체온과 근접한 수준을 유지하도록 한다. ΔT4 및 ΔTs는 일반적으로 구체적인 상황, 예컨데 물 탱크의 용적 등에 근거하여 설정된다.
예를 들어, ΔT4는 도2와 같은 조회를 통해 결정된다. 도2에서, 소정 온도구간 내에서 환경온도(T4)에 대응되는 보정온도(ΔT4)는 소정값을 가진다. 예를 들어, 7＜T4＜18인 경우, ΔT4＝5℃이다. 전반적으로 환경온도(T4)가 상승함에 따라 보정온도(ΔT4)는 증가하는 추세를 보인다. 설정온도(Ts)의 경우, ΔTs는 도3에 근거하여 결정된다. 마찬가지로, 소정 온도구간 내에서, 설정온도(Ts)에 대응되는 보정온도(ΔTs)는 소정값을 가진다. 예를 들어, 55＜Ts＜60일 경우, ΔTs＝2℃이다. 전반적으로, 설정온도(Ts)가 높을수록 보정온도(ΔTs)가 증가하는 추세를 보인다. 이하, ΔT의 계산과정을 예를 들어 설명한다.
예1: 환경온도(T4)가 14℃이고 설정온도(Ts)가 42℃일 경우, 대응되는 기기 턴온 온도차(ΔT)는 하기와 같다. 도2 및 도3에 따르면, 환경온도(T4)가 14℃일 경우, T4에 대응되는 보정온도(ΔT4) 값은 5℃이다. 설정온도(Ts)가 42℃일 경우, Ts에 대응되는 보정온도(ΔTs)의 값은 -1℃이다. 그러면, ΔT의 값은 곧 ΔT＝5+(-1)＝5-1＝4℃이다. 즉, 환경온도(T4)가 14℃이고 설정온도(Ts)가 42℃일 경우, 기기 턴온 온도차(ΔT)는 ΔT＝4℃이다.
본 발명의 일 예시에 있어서, 기기 턴온 임계값(T)은 설정온도(Ts)와 기기 턴온 온도차(ΔT) 사이의 차의 값, 즉, T＝Ts-ΔT＝38℃이다. 검출된 물 탱크 내의 물의 현재온도(T1)가 T1<38℃인 경우, 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 물 탱크 내의 물을 가열한다. 한편, 현재 보편적으로 사용되고 있는 고정 온도차는 5℃ 또는 6℃이므로, ΔT＝4℃인 경우, 일찍 가동시킬수 있으며, 사용자가 물을 사용하는 적시성 및 쾌적성을 확보할 수 있다.
예2: 환경온도(T4)가 14℃이고 설정온도가 각각 60℃인 경우, 대응되는 기기 턴온 온도차는 하기와 같다.
도2 및 도3에 따르면, 환경온도(T4)가 14℃일 경우, T4에 대응되는 보정온도 값은 5℃이고, 설정온도(Ts)가 42℃일 경우, Ts에 대응되는 보정온도 값은 3℃이다. 그러면, ΔT의 값은 곧 ΔT＝5+3＝8℃이다. 즉, 환경온도(T4)가 14℃이고 설정온도(Ts)가 60℃일 경우, 기기 턴온 온도차(ΔT)는 ΔT＝8℃이다.
본 발명의 일 예시에 있어서, 기기 턴온 임계값(T)은 설정온도(Ts)와 기기 턴온 온도차(ΔT) 사이의 차의 값, 즉, T＝Ts-ΔT＝52℃이다. 검출된 열 펌프 온수기 내의 물의 현재온도(T1)가 T1<52℃일 경우, 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 물 탱크 내의 물을 가열한다. 그리고, 현재 보편적으로 적용되고 있는 고정 온도차는 5℃ 또는 6℃이므로, ΔT＝8℃인 경우 지연 턴온을 실현할 수 있어, 열 펌프 시스템이 고부하 조건하에서 운전하는 것이 감소되고, 신뢰성이 확보된다.
본 발명의 기타 일 예시에 있어서, 기기 턴온 온도차(ΔT)는 하기 계산공식에 의해 결정된다.
Figure pct00005
여기서, a는 환경온도(T4)에 대응되는 가중치이고, b는 설정온도(Ts)에 대응되는 가중치이며, c_ΔT4는 환경온도(T4)에 대응되는 보정온도인데, 환경온도(T4)가 높을수록 대응되는 보정온도(c_ΔT4)는 높다. c_ΔTs는 설정온도(Ts)에 대응되는 보정온도로서, 설정온도(Ts)가 높을수록 대응되는 보정온도(c_ΔTs)는 높다. []는 정수(integer)화 연산자이다.
예를 들어, 본 발명의 일 예시에 있어서, a는 4로 설정되고, b는 4로 설정되며, c_ΔT4 및 c_ΔTs 파라미터값은 하기 표에 기재된 바와 같다. c_ΔT4의 값 획득 규칙은 하기와 같다. T41＜T4＜T42인 경우, c_ΔT4의 획득값은 T41에 대응되는 보정온도 값이고, T41 및 T42 각각은 표에 기재된 두개의 인접된 환경온도 값이며, T4는 현재의 환경온도 값이다. 예를 들어, 현재의 환경온도 T4＝8℃로서, T41＝6℃와 T42＝10℃ 사이에 위치할 경우, c_ΔT4＝0.9℃이다. 즉, T41에 대응되는 보정온도(c_ΔT4)이다. 마찬가지로, c_ΔTs의 값 획득 규칙은 하기와 같다. Ts1＜Ts＜Ts2일 경우, c_ΔTs의 획득값은 Ts1에 대응되는 보정온도 값이고, Ts1 및 Ts2 각각은 표에 기재된 두개의 인접한 설정온도 값이다. 예를 들어, 현재의 설정온도 Ts＝43℃로서 Ts1＝42℃와 Ts2＝44℃ 사이일 경우, c_ΔTs＝-0.2℃, 즉 Ts1에 대응되는 보정온도c_ΔTs이다.
Figure pct00006
Figure pct00007
이하, ΔT의 계산과정을 예를 들어 설명한다.
예1: 환경온도(T4)가 14℃이고 설정온도(Ts)가 42℃인 경우, 대응되는 기기 턴온 온도차(ΔT)의 계산은 하기와 같이 진행한다. 상기 표에 따르면, 환경온도(T4)가 14℃일 경우, T4에 대응되는 c_ΔT4 값은 1.1℃이고, 설정온도(Ts)가 42℃일 경우, Ts에 대응되는 c_ΔTs 값은 -0.2℃이다. 그러면, ΔT의 값은 곧 ΔT＝[4×1.1 + 4×(-0.2)]＝[3.6]＝3℃이다. 즉, 환경온도(T4)가 14℃이고 설정온도(Ts)가 42℃일 경우, 기기 턴온 온도차(ΔT)는 ΔT＝3℃이다.
본 발명의 일 예시에 있어서, 기기 턴온 임계값(T)은 설정온도(Ts)와 기기 턴온 온도차(ΔT) 사이의 차의 값, 즉, T＝Ts-ΔT＝39℃이다. 검출된 열 펌프 온수기 내의 물의 현재온도(T1)가 T1<39℃일 경우, 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 물 탱크 내의 물을 가열한다. 한편, 현재 보편적으로 사용되고 있는 고정 온도차는 5℃ 또는 6℃이므로, ΔT＝3℃인 경우, 조기 턴온을 실현할 수 있어 사용자가 물을 사용하는 적시성 및 쾌적성을 확보할 수 있다.
예2: 환경온도(T4)가 14℃이고 설정온도(Ts)가 60℃인 경우, 대응되는 기기 턴온 온도차(ΔT)의 계산은 하기와 같이 진행된다. 상기 표에 따르면, 환경온도(T4)가 14℃인 경우, T4에 대응되는 c_ΔT4 값은 1.1℃이고, 설정온도(Ts)가 60℃인 경우, Ts에 대응되는 c_ΔTs 값은 0.7℃이다. 그러면, ΔT의 값은 하기와 같다. ΔT＝[4×1.1 + 4×0.7]＝[7.2]＝7℃. 즉, 환경온도(T4)가 14℃이고 설정온도(Ts)가 60℃일 경우, 기기 턴온 온도차(ΔT)는 ΔT＝7℃이다.
본 발명의 일 예시에 있어서, 기기 턴온 임계값(T)은 설정온도(Ts)와 기기 턴온 온도차(ΔT) 사이의 차의 값, 즉, T＝Ts-ΔT＝53℃이다. 검출된 열 펌프 온수기 내의 물의 현재온도(T1)가 T1<53℃일 경우, 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 물 탱크 내의 물을 가열한다. 한편, 현재 보편적으로 적용되고 있는 고정 온도차는 5℃ 또는 6℃이므로, ΔT＝7℃에 의해 지연 턴온을 실현할 수 있어, 열 펌프 시스템이 고부하 조건하에서 운전하는 것이 감소되고, 신뢰성이 확보된다.
본 발명의 기타 일 실시예에 있어서, 기기 턴온 임계값(T)은 기기 턴오프 온도(Toff)와 기기 턴온 온도차(ΔT) 사이의 차의 값이고, 기기 턴오프 온도(Toff)는 열 펌프 시스템에 의해 물이 가열되어 도달할 수 있는 극한온도이다. 즉, T＝Toff-ΔT이다. 이에 의해, 열 펌프 시스템의 부하가 저감되며, 열 펌프 시스템의 신뢰성을 확보하게 되었다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 기기 턴온 임계값(T)은, 설정온도(Ts)와 기기 턴온 온도차(ΔT) 사이의 차의 값; 및 기기 턴오프 온도(Toff)와 기기 턴온 온도차(ΔT) 사이의 차의 값; 중의 작은 값이다. 즉, T＝min(Ts-ΔT,Toff-ΔT)이다. 마찬가지로, 상술한 방식에 의해 열 펌프 시스템의 부하가 저감되며, 열 펌프 시스템의 신뢰성이 확보되었다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 방법에 의하면, 환경온도 및 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 기기 턴온 온도차에 따라 스마트적으로 기기 턴온 임계값을 결정함으로써, 사용자가 물을 사용하는 쾌적성을 개선하여 사용자 체험을 향상하였을 뿐만아니라, 열 펌프 시스템의 신뢰성도 확보하였다.
본 발명의 제2측면 실시예에 따른 제어 시스템(100)은 도4에 도시된 바와 같이, 열 펌프 시스템(10) 및 컨트롤러(20)를 포함한다. 컨트롤러(20)는 수신 모듈(22), 온도센싱 모듈(24) 및 프로세서(26)를 포함한다.
수신 모듈(22)은 기기 턴온 명령을 수신한다. 온도센싱 모듈(24)은 제1 온도센서(242) 및 제2 온도센서(244)를 포함한다. 제1 온도센서(242)는 열 펌프 온수기의 물 탱크 내의 물의 현재온도를 검출한다. 제2 온도센서(244)는 환경온도를 검출한다. 프로세서(26)는 환경온도 및 열 펌프 온수기의 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 기기 턴온 온도차에 따라 기기 턴온 임계값을 획득한다. 프로세서(26)는 또한 현재온도가 기기 턴온 임계값보다 작은지 여부를 판단하되, 작지 않을 경우 현재 상태를 유지하고, 작을 경우 열 펌프 시스템(10)을 가동되도록 제어하여 물 탱크 내의 물을 가열한다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템에 있어서, 프로세서는 온도센싱 모듈에 의해 획득된 환경온도 및 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 기기 턴온 온도차에 따라 스마트적으로 기기 턴온 임계값을 결정함으로써, 사용자가 물을 이용하는 쾌적성을 개선하여 사용자 체험을 향상한 것은 물론, 열 펌프 시스템의 신뢰성도 확보하게 되었다.
부연 설명해야 할 점은, 본 발명의 실시예에 따른 열 펌프 온수기를 위한 제어 시스템의 구체적 구현방식은 제어 방법 부분에 기술된 구체적 구현방식과 유사하므로, 방법 부분의 기재내용을 참조할 수 있는 바, 과잉내용을 감소하기 위해 여기서 불필요한 중복 설명은 생략한다.
본 명세서의 기재에 있어서, 참고용어 "일 실시예", "일부 실시예", "예시", "구체적 예시" 또는 "일부 예시" 등 기재는 당해 실시예 또는 예시를 결부하여 기술된 구체적 구성요소, 구조, 재질 또는 특점이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서 중에서, 상기 용어의 개략성 표현은 동일한 실시예 또는 예시를 필연적인 상대로 하지 않는다. 또한, 기술된 구체적 구성요소, 구조, 재질이나 특점은 임의의 하나 또는 복수의 실시예 혹은 예시에서 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 이밖에, 상호 모순되지 않는 경우에, 해당 분야의 당업자는 본 명세서에 기재된 상이한 실시예 또는 예시 그 자체, 그리고 상이한 실시예 또는 예시의 구성요소를 결합 및 조합할 수 있다.
비록 상술한 바와 같이 이미 본 발명의 실시예를 도시 및 설명하였지만, 상기 실시예들은 예시적인 것으로 본 발명에 대한 한정이 아니며, 본 발명이 소속된 기술분야의 일반 지식을 장악한 당업자라면 본 발명의 범위내에서 상기 실시예에 대한 변경, 수정, 대체 또는 변형을 가할 수 있을 것이라는 점을 이해할 것이다.

Claims (12)

  1. 열 펌프 온수기를 가동하는 열 펌프 시스템을 제어함으로써 물 탱크 내의 물을 가열하는 열 펌프 온수기의 제어 방법에 있어서,
    기기 턴온 명령을 수신하는 단계(S1);
    환경온도 및 상기 물 탱크 내의 물의 현재온도를 검출하는 단계(S2);
    상기 환경온도 및 상기 열 펌프 온수기의 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 상기 기기 턴온 온도차에 따라 기기 턴온 임계값을 획득하는 단계(S3); 및
    상기 현재온도가 상기 기기 턴온 임계값보다 작은지 여부를 판단하되, 작지 않을 경우 현재 상태를 유지하고, 작을 경우 상기 열 펌프 시스템을 가동되도록 제어하여 상기 물 탱크 내의 물을 가열하는 단계(S4);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 펌프 온수기의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환경온도에 대응되는 보정온도 및 상기 설정온도에 대응되는 보정온도에 따라 상기 기기 턴온 온도차를 획득하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환경온도에 대응되는 보정온도 및 상기 설정온도에 대응되는 보정온도에 따라 상기 기기 턴온 온도차를 획득하되,
    상기 환경온도가 높을수록 상기 환경온도에 대응되는 보정온도가 높고,
    상기 설정온도가 높을수록 상기 설정온도에 대응되는 보정온도가 높은 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기기 턴온 임계값은 상기 설정온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기기 턴온 임계값은 기기 턴오프 온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값이고,
    상기 기기 턴오프 온도는 상기 열 펌프 시스템에 의해 물이 가열되어 도달할 수 있는 극한 온도인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기기 턴온 임계값은,
    상기 설정온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값; 및
    기기 턴오프 온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값; 중의 작은 값이고,
    상기 기기 턴오프 온도는 상기 열 펌프 시스템에 의해 물이 가열되어 도달할 수 있는 극한 온도인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 열 펌프 온수기의 제어 시스템에 있어서,
    열 펌프 시스템; 및
    컨트롤러; 를 포함하되,
    상기 컨트롤러는,
    기기 턴온 명령을 수신하기 위한 수신 모듈;
    상기 열 펌프 온수기 내의 물의 현재온도 및 환경온도를 검출하기 위한 온도센싱 모듈; 및
    상기 환경온도 및 상기 열 펌프 온수기의 설정온도에 따라 기기 턴온 온도차를 획득하고, 상기 기기 턴온 온도차에 따라 기기 턴온 임계값을 획득하는 프로세서; 를 포함하며,
    상기 프로세서는 추가로 상기 현재온도가 상기 기기 턴온 임계값보다 작은지 여부를 판단하되, 작지 않을 경우 현재 상태를 유지하고, 작을 경우 상기 열 펌프 시스템을 가동 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열 펌프 온수기의 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 환경온도에 대응되는 보정온도 및 상기 설정온도에 대응되는 보정온도에 따라 상기 기기 턴온 온도차를 획득하는 것을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 열 펌프 온수기의 제어 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 환경온도에 대응되는 보정온도 및 상기 설정온도에 대응되는 보정온도에 따라 상기 기기 턴온 온도차를 획득하는 것을 더 수행하고,
    상기 환경온도가 높을수록 상기 환경온도에 대응되는 보정온도가 높고,
    상기 설정온도가 높을수록 상기 설정온도에 대응되는 보정온도가 높은 것을 특징으로 하는 열 펌프 온수기의 제어 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기기 턴온 임계값은 상기 설정온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값인 것을 특징으로 하는 열 펌프 온수기의 제어 시스템.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기기 턴온 임계값은 기기 턴오프 온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값이고, 상기 기기 턴오프 온도는 상기 열 펌프 시스템에 의해 물이 가열되어 도달할 수 있는 극한 온도인 것을 특징으로 하는 열 펌프 온수기의 제어 시스템.
  12. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기기 턴온 임계값은,
    상기 설정온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값; 및
    기기 턴오프 온도와 상기 기기 턴온 온도차 사이의 차의 값; 중의 작은 값이고,
    상기 기기 턴오프 온도는 상기 열 펌프 시스템에 의해 물이 가열되어 도달할 수 있는 극한 온도인 것을 특징으로 하는 열 펌프 온수기의 제어 시스템.
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