KR100214750B1 - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 확립된 1개용 팬의 풍량 제어수단을 이용하여 2개의 팬이 배치된 경우의 팬 풍량 제어수단을 구비한 공기조화기에 관한 것으로서, 단일 송풍기 회전수 저장수단(1)에 기존의 1대의 송풍기용의 회전수를 결정하는 데이터를 저장하여, 제 1 온도 검출수단(Tc)으로 실내 열교환기의 온도를 검출하고 제 2 온도 검출수단(Ta)으로 실내기의 흡입 온도를 검출하며, 실온 설정수단(Tsc)으로 실온을 설정하고 복수 송풍기 회전수 결정수단(1)으로 상기 제 1, 제 2 온도 검출수단과 실온 설정수단의 각각의 검출·설정온도와, 상기 단일 송풍기 회전수 저장수단에 저장된 데이터에 근거하여 복수대 송풍기 각각의 회전수를 결정하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기조화기에 관한, 특히 2개의 실내용 송풍기를 구비한 공기조화기에 관한 것이다.

현재의 실내용 공기조화기의 주된 타입은 도 5a에 도시된 바와 같이, 실내(101) 벽의 위쪽에 설치하는 벽걸이 타입의 공기조화기(102)이고 1개의 실내팬 (103)을 구비하고 있다.

또한, 도 5b에 도시된 바와같이, 바닥부착 타입의 공기조화기(104)로 2개의 실내 팬(105a.105b)을 상하에 탑재한 타입도 공기조화기의 변형된 한 형태로서 자리잡고 있다.

도 6은 상기 상하에 2개의 팬을 구비한 공기조화기의 실내 팬의 제어계 블럭도로서, 실내 팬의 경로를 상하의 팬에 각 각 대응하도록 2개 독립하여 탑재되어 있다.

즉 도 6에서, Tsc는 사용자가 원하는 값으로 설정하는 실내의 설정온도 Ta 는 공기조화기에서의 실내 공기의 흡입온도(실온), Tc는 실내 열 교환기의 배관온도이다. 110은 상기 각 온도(Tsc,Ta,Tc)에 기초하여 상하 팬의 회전수를 결정하는 상하 팬 제어경로 출력부, 111은 상하 팬의 회전수가 격납된 상하 팬 회전수 테이블, 112a는 상부 팬의 회전수를 출력하는 상부 팬 회전수 출력부, 120b는 아래쪽 팬 회전수 출력부, 113은 실내팬(105a,105b) 등으로 이루어지는 에어컨 환경계이다.

또한, 도 7은 상하 팬 제어경로 출력부(110)의 팬 회전수의 결정방법이고, 예를들어, 상부 팬 제어경로 출력부(110a)에서의 냉방의 경우는, 실온(Ta)과 설정온도(Tsc)의 차이가 3℃이상이면, 위쪽 팬 회전수 테이블(111a)에서 강풍(H)이 선택된다.

또한, 도 8은 상하 팬 회전수 테이블(111)로, 예를들어 강풍(F2)에 대응한 팬의 회전수가 격납되어 있다.

그리고, 예를들어 상부 팬 제어경로 출력부(110a)에서 결정된 팬 회전수에 기초하여 상부 팬 회전수 출력부(112a)를 통해 에어컨 환경계(113)를 이루는 위쪽 팬 (105a)을 강풍으로 회전시킨다. 이 강풍에 의해 실온(Ta)과 설정온도(Tsc)의 차가 단시간에 감소된다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기의 강풍 등의 바람의 배출방법에 의해서는, 실온이나 팬의 기복이 발생하여 쾌적성을 현저히 손상시킬 우려가 있다.

그러나, 상기의 쾌적성을 실현하기 위해서는, 상하 양 쪽의 팬(105a,105b)의 회전수 비(풍량비)의 제어나 상부팬을 주로 회전시키는 상 메인 배출이나 아래쪽 팬을 주로 회전시키는 하 메인 배출이나 아래쪽 팬 또는 위쪽 팬을 단독으로 회전시키는 하 단독 배출 등을 고려하여, 독립된 2개의 팬의 제어 데이터에 모순이 생기지 않도록, 제어용 마이크로컴퓨터의 소프트웨어를 결정하는 것은 상당한 노동력을 요한다.

그래서, 공기조화기 뿐만 아니라 대량 생산되는 제품에 있어서의 마이크로컴퓨터 소프트웨어의 개발에서는, 유사기종의 제어수단은 매우 동일화 되고 같은 제어 알고리즘으로 구성되는 프로그램 체계가 바람직하다. 예를들어, 상기의 공기조화기의 시동기(actuator)(예를들어, 팬)가 증가하는 경우에는, 당연한 일이지만, 그에 대응하는 제어수단이 증가하여 제어수단이 복잡해져서 마이크로컴퓨터의 메모리 용량이 증가하는 문제점이 발생한다.

한편, 상술한 바와 같이, 도 5a에 도시된 벽걸이 타입의 공기조화기(102)에서는 1개의 팬을 사용하고 있고 이 1개의 팬의 풍량제어에 대해서는 제어용 소프트웨어가 확립되어 있다.

그래서, 본 발명의 목적은, 종래의 확립된 1개용 팬의 풍량제어수단을 이용하여 2개의 팬이 배치된 경우의 팬의 풍량제어수단을 구비한 공기조화기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태예의 실내 팬 제어계의 블럭도;

도 2는 동 실시형태예에서의 단일 팬 제어경로 결정부(1)의 격납 데이터의 한 예(난방시)로서, (a)는 팬의 회전수를 능력측에서 제어하는 [(Tsc-Ta)-팬 회전수]의 함수를 도시한 도면, (b)는 쾌적성을 고려한 [Tc-팬 회전수]의 함수를 도시한 도면;

도 3은 동 실싱형태예에서의 단일 팬 회전수 테이블(2)에 격납된 데이터;

도 4는 각종 운전모드에 따라서 회전수 분할비를 정한 경우를 도시한 도면으로서, (a)는 난방운전시, (b)는 냉방운전시;

도 5는 종래의 공기조화기의 실내기의 개념도로서, (a)는 1대의 송풍기를 구비한 벽걸이식의 실내기, (b)는 상하 2대의 송풍기를 구비한 바닥 부착식의 실내기;

도 6은 종래의 상하 2대의 송풍기를 구비한 공기조화기의 블럭도;

도 7은 동 종래의 공기조화기에 구비된 상하 팬 제어경로 출력부의 격납 데이터의 예를 도시한 도면;

도 8은 동 종래의 공기조화기에 구비된 풍량의 구분을 도시한 도면; 및

도 9는 동 종래의 공기조화기의 풍량이나 실온의 기록을 도시한 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명

Ta : 제2 온도 검출수단 Tc : 제1 온도 검출수단

Tsc : 실온 설정수단

1 : 단일팬 제어경로 결정부(복수 송풍기 회전수 결정수단)

2 : 단일팬 회전수 테이블(단일 송풍기 회전수 격납수단)

3 : 보정 계수 출력부(풍량비 κ) 4 : 복수 팬 회전수 출력부

5 : 상하 회전수 분할수단(분할비 α) 6 : 위쪽 팬 회전수 출력부

7 : 아래쪽 팬 회전수 출력부 8 : 에어컨 환경계

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 실내 열교환기 및 복수대의 송풍기를 가진 실내기와, 상기 실내 열교환기의 온도를 검출하는 제1 온도 검출수단과, 상기 실내개의 흡입 온도를 검출하는 제2 온도 검출수단과, 실온을 설정하는 실온 설정수단과, 상기 제1 온도 검출수단 및 제2 온도 검출수단과 상기 실온 설정수단과의 출력을 받아 상기 복수대의 송풍기 중 1대의 회전수를 결정하는 단일 송풍기 회전수 결정수단과, 상기 단일 송풍기 회전수 결정수단으로부터 결정된 단일 송풍기 회전수에 복수대의 송풍기 풍량 특성을 정합시키는 보정계수를 곱해 얻어지는 모든 송풍기의 회전수를 분할비계수(α)에 의해 복수대의 송풍기로 분배하는 복수 송풍기 회전수 결정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공기 조화기를 제공한다.

또한, 청구항 4에 기재된 발명은 상기 복수대의 송풍기가 상하에 배치된 2대인 경우, 단일 송풍기의 회전수(rpm_MONO)와, 2대의 송풍기의 회전수의 합(rpm_MULTI)과, 위쪽 송풍기의 회전수(rpm_upper)와 아래쪽 송풍기의 회전수(rpm_lower)의 사이에는 다음식이 성립하는 것을 특징으로 한다.

rpm_MULTI= κ·rpm_MONO

rpm_upper= α·rpm_MULTI(0≤α≤1)

rpm_lower= (1-α)·rpm_MULTI

청구항 4에 기재된 발명의 의하면, 복수대의 송풍기가 상하에 2대 배치된 경우에, 단일 송풍기의 회전수(rpm_MONO)와, 2대의 송풍기 회전수의 합(rpm_MULTI)과, 위쪽의 송풍기의 회전수(rpm_upper)와, 아래쪽 송풍기의 회전수(rpm_lower)의 사이에는 일정한 관계를 갖게 한다.

또한, 청구항 5에 기재된 발명은, 상기 분할비 계수(α)를 운전모드에 의해 변경하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 분할비 계수(α)는, 예를들어, 발 부근이 즉시 따뜻해지길 원하는 경우에는 아래쪽 팬의 단독 배출 방식으로 하여 기동시에 α=0, 안정시에도 α=0 으로 한다. 이와같이 하면, 아래쪽 팬만 회전하여(즉, 위쪽 팬은 정지) 발 부근으로 더운 바람이 배출된다.

또한, 청구항 6에 기재된 발명은, 상기 분할비 계수(α)를 공기 조절 기동시와 안정시로 변경하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 분할비 계수(α)를 공조 기동시와 안정시로 변경하도록 하면, 예를들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 기동시에는 발 부근을 우선 난방하고, 발 부근이 따뜻해진 다음 안정시에는 에너지 절약 운전+통풍없는 운전을 할 수 있다. 통풍없는 운전은 난방운전시의 온풍 또는 열풍이 직접 인체에 닿는 것을 피하도록 운전하는 것을 말한다.

또한, 청구항 7에 기재된 발명은, 난방운전 기동시에, 상기 분할비 계수(α)를 α≤0.5로 한 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 난방운전시의 기동시에 분할비 계수(α)를 α≤0.5로 하면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 발 부근이 우선적으로 난방될 수 있고 사용자는 난방효과를 실감할 수 있다.

또한, 청구항 8에 기재된 발명은, 냉방 운전시에 상기 분할비 계수(α)를 0.5≤α로 한 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 냉방 운전시에 상기 분할비 계수(α)를 0.5≤α로 하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상하 팬의 풍량은 거의 같은 양이 되므로 사용자는 냉방효과를 실감할 수 있다.

이하, 본 발명을 도시한 실시 형태예에 따라 설명하도록 하겠다. 또한, 이미 설명한 부분에는 동일한 부호를 붙여 중복 기재는 피한다.

(1) 제1 실시형태예

본 실시형태예는 기존의 단일(1대) 실내 팬을 가지는 공기조화기의 프로그램을 많이 유용하여 2대의 실내 팬의 제어수단을 실현할 때의 생산성을 향상시킨 실내 팬 제어연산 방식을 제공한다.

도 1은 본 실시형태예의 실내 팬 제어계의 블럭도이다. 도 1에서 1은 단일 실내팬을 탑재한 기존 공기조화기의 팬 제어 경로 결정부, 2는 단일 팬의 회전수를 결정하는 기존의 팬 회전수 규칙표(테이블), 3은 단일팬의 풍량 특성과 2대의 팬 풍량 특성을 정합시키는 보정계수(풍량비:κ, 다음에 설명한다)를 출력하는 보정계수 출력부, 4는 2대의 팬의 회전수[rpm(multi)]의 합계 회전수를 결정하는 복수 팬 회전수 출력부, 5는 상하 팬의 회전수의 분할비를 결정하기 위한 상하 팬 회전수 분할비[(α) 다음에 설명한다]를 출력하여, 그 분할비(α)를 기초로 상하의 팬 회전수를 결정하는 상하 회전수 분할수단, 6 및 7은 상하 회전수 분할수단(5)으로 결정된 상하 팬 회전수를 공기조화기에 출력하는 회전수 출력부, 8은 공기조화기(에어컨)과 실내 공기 환경계를 보이고 있다.

도 2는 상기 단일팬 제어경로 결정부(1)의 입력 데이터의 한 예(난방시)이고, 도 3은 상기 단일팬 회전수 테이블(2)에 격납된 데이터이다.

다음에, 도 1 내지 도 3에 기초하고, 상기 단일팬 회전수 테이블(2)에 기초하여 상하 2대의 팬의 회전수를 도출하는 과정을 설명한다.

우선, 도 2에 도시된 기존의 단일 실내 팬용 경로를 설명한다.

도 2a는 팬의 회전수를 실온제어의 과도/안정의 판정으로 제어하는 [(Tsc-Ta)-팬 회전수]의 함수이고, 도 2b는 충분히 열 교환되어 있지 않은 찬바람이 실내에 불어 들어오지 않도록 쾌적성을 고려한 [Tc-팬 회전수]의 함수(냉풍 배출 방지 제어)이고, 상기 도 2b의 냉풍 배출 방지제어가 우선하여 동작한다.

그리고, 상술한 각 온도신호(Tsc,Ta,Tc)에 기초하여, 도 3에 도시한 단일 팬의 실내팬 회전수 테이블(2)의 탭이 참조되고, 우선 단일 실내팬 회전수(rpm (mono))가 결정된다. 예를들어, 난방시에 [설정온도(Tsc)-실온(Ta)]의 차이가 L 영역이면, 탭 W7(회전수 910㎐)이 선택되고, 마찬가지로 M+ 영역이면, 탭 WD(회전수 1500㎐)가 선택된다.

다음에, 단일팬의 경우와 2대의 팬의 경우의 [풍량-회전수 특성]을 정합시키기 위해서, 도 1에 도시된 복수팬 회전수 출력부(4)에서는 이하 설명되는 연산이 실시된다.

rpm(multi) = κ·rpm(mono)

여기서 「multi」는 팬이 2대인 경우를 말하고 「mono」는 팬이 1대인 경우를 말한다.

또한, 2대의 팬을 가지는 공기조화기의 제1 팬(위쪽 팬)의 회전수를 rpm (upper)으로 하고 제2 팬(아래쪽 팬)의 회전수를 rpm(lower)로 하면 다음식이 성립한다.

rpm(multi) = rpm(upper) + rpm(lower)

여기서, 상기 풍량비:κ는 단일 팬과 2대의 팬의 동일 풍량(q)시에서의 [풍량-회전수 특성]으로서,

κ = {rpm(multi)/q} / {rpm(mono)/q}

= { (rpm(upper) + rpm(lower))/q/} / {rpm(mono)/q}

로 계산되는 계수이다.

그리고, 상기 수학식 1에서 계산된 회전수(rpm(multi))를 분할비(α)를 사용하여 상하 회전수 분할수단(4)으로 아래 수학식 4 및 수학식 5의 연산이 실시되고, 상하 각 각의 팬 회전수가 결정되어 각 팬 회전수 출력부(6,7)에서 팬이 구동된다.

rpm(upper) = α·rpm(multi)

rpm(lower) = (1-α)·rpm(multi)

단, 0≤α≤1 이다.

이 분할비(α)를 변경함으로서 아래의 배출 방식을 선택할 수 있다.

상하 동일 풍량 배출방식 (α=0.5)

상 메인 배출방식 (0.5α1)

하 메인 배출방식 (0α0.5)

상 단독 배출방식 (α=1)

하 단독 배출방식 (α=0)

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태예에 의하면, 단일 팬을 가지는 공기조화기의 팬 경로를 유용할 수 있어, 분할비(α)를 임의로 변경함으로서 여러가지 배출방식을 실현하는 팬 제어수단을 용이하고 낮은 비용으로 실현할 수 있다.

또한, 배출방식을 임의로 변경할 수 있으므로, 쾌적성을 향상시키는 공기조화기를 실현할 수 있다.

(2) 제2 실시형태예

본 실시형태예는 상기 제1 실시형태예에서 설명한 분할비(α)를, 냉방·난방 등의 운전모드나 실내 온도상태로 변경하는 경우이다.

쾌적성을 고려하면, 난방운전은 아래쪽에서부터 온풍을 배출하여 바닥의 면이나 발 부근 온도를 향상시키는 것이 중요하고 난방운전에서도 통풍없음이나 에너지 절약성을 중시한 운전 패턴으로는 거주 영역에 직접 바람이 닿지 않고 풍량을 중가하는 방식이 가장 적합하다.

또한, 이 배출방식은 실내온도가 설정온도와의 차가 큰 기동시나, 실내온도와 설정온도가 접근 또는 설정온도에 도달하여 충분히 따뜻해져 있는 안정시 등에 따라 변경되도록 해도 좋다.

이들보다, 난방운전의 대표적인 배출방식과 그 효과에 관해서는 도 4a에 도시한 바와 같이 정리할 수 있다.

예를들어, 발 부근을 즉시 난방하고 싶은 경우에는, 아래족 팬 만을 단독배출로 하고, 기동시에는 α=0, 안정시에도 α=0으로 한다. 별도의 예로서는 발 부근의 난방 후에 에너지 절약운전 + 통풍없음 운전을 원하는 경우에는, 기동시에는 0α0.5, 안정시에는 0.5α1로 한다.

또한, 자동온도조절장치 오프(off)시(압축기 정지)에는 α=1, 즉 위쪽 팬의 단독배출방식으로 하면, 아래에서부터 찬 바람(=실온의 바람)이 불지 않도록 할 수 가 있어서, 쾌적성을 향상시킬 수 있다. 또, 자동온도조절장치 온(on)시(=압축기 기동)으로 하면, α값이 원래의 값으로 되돌아가도록 해 놓는다.

한편, 냉방운전시에는, 기동시에는 빠르게 냉방하여 실온을 내리고 안정시에는 지나치게 춥지 않은 공기조절방식이나, 공기조절부하가 클 때에는 시종 강력 냉방을 하는 운전방식 등을 실현할 수 있다.

냉방운전의 대표적인 배출방식과 그 효과가 도 4b에 도시되어 있다. 이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태예에 의하면, 냉방·난방 등의 운전모드나, 기동시나 안정시 등의 공기조절 부하상태에 따라, 분할비(α)를 임의로 변경함으로서 여러가지 배출방식을 실현하는 팬 제어수단을 용이하게 실현할 수 있음과 동시에, 이들에 의해 난방으로서는 발 부근을 즉시 따뜻하게 하고, 실온 균일화, 통풍없음, 에너지 절약화, 냉방시에는 급속냉방, 서서히 냉방, 절약 에너지 냉방 등, 공기조절상태에 적합한 배출방식을 선택할 수 있으므로 쾌적성이 향상된 공기조화기를 실현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 각 청구항에 기재된 발명에 의하면, 기존의 1대의 송풍기용 제어 알고리즘을 사용하여 복수대 송풍기의 회전수를 구할 수 있고, 또한 풍량비와 회전수 분할비를 적절하게 정하고 운전 모드에 대응한 최적의 송풍을 할 수 있다.

Claims (8)

1. (삭제)
2. (삭제)
3. (정정)실내 열교환기 및 복수대의 송풍기를 가진 실내기;

   상기 실내 열교환기의 온도를 검출하는 제1 온도 검출수단;

   상기 실내기의 흡입 온도를 검출하는 제2 온도 검출수단;

   실온을 설정하는 실온 설정수단;

   상기 제1 온도 검출수단 및 제2 온도 검출수단과 상기 실온 설정수단의 출력을 받아 상기 복수대의 송풍기 중 1대의 회전수를 결정하는 단일 송풍기 회전수 결정수단; 및

   상기 단일 송풍기 회전수 결정수단으로부터 결정된 단일 송풍기 회전수에 복수대의 송풍기 풍량 특성을 정합시키는 보정계수를 곱해 얻어지는 모든 송풍기의 회전수를 분할비계수(α)에 의해 복수대의 송풍기에 분배하는 복수 송풍기 회전수 결정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. (정정)제 3 항에 있어서,

   상기 복수대의 송풍기가 상하에 배치된 2대인 경우에,

   단일 송풍기의 회전수(rpm_MONO)와, 2대의 송풍기의 회전수의 합(rpm_MULTI)과, 위쪽 송풍기의 회전수(rpm_upper)와, 아래쪽 송풍기의 회전수(rpm_lower)의 사이에는 다음식이 성립하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.

   rpm_MULTI= κ·rpm_MONO

   rpm_upper= α·rpm_MULTI(0≤α≤1)

   rpm_lower= (1-α)·rpm_MULTI
5. (정정)제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 분할비 계수(α)를 운전 모드에 의해 변경되도록 한 것을 특징으로 하는 공기조화기
6. (정정)제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 분할비 계수(α)를 공조 기동시와 안정시로 변경하도록 한 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. (정정)제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   난방운전의 기동시에, 상기 분할비 계수(α)를 α≤0.5로 한 것을 특징으로 하는 공기조화기.
8. (정정)제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   냉방 운전시에, 상기 분할비 계수(α)를 0.5≤α로 한 것을 특징으로 하는 공기조화기.

Images