KR100309432B1 - 공기조화기의냉난방구동제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 방법에 관한 것으로서, 사용자에 의해 소정 온도(Ts)가 설정되면, 초기 실내 온도(Tr(0))를 검출하고 설정 온도(Ts)와 초기 실내 온도(Tr(0))를 비교하는 제 1 단계와, 제 1 단계의 비교 결과, 설정 온도(Ts)가 초기 실내 온도(Tr(0))보다 크면 난방기만을 구동시키지만 설정 온도(Ts)가 초기 실내 온도(Tr(0))보다 작으면 냉방기만을 구동시키는 제 2 단계와, 제 2 단계에서 냉방기 또는 난방기의 구동에 의해 냉난방되는 실내 온도(Tr(t))를 검출하고, 실내 온도(Tr(t))가 설정 온도(Ts)에 도달하는 지를 판단하는 제 3 단계와, 제 3 단계의 판단 결과, 실내 온도(Tr(t))가 설정 온도(Ts)에 도달하면, 냉방기 및 난방기를 기설정된 구동비에 의해 동시에 구동하여 실내 온도(Tr(t))를 설정 온도(Ts)로 유지하는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 방법을 제공하므로써, 보다 정확히 온도를 제어하고 시스템 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

공기 조화기의 냉난방 구동 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING DRIVING HEATER AND COOLER OF AIR CONDITIONING SYSTEM}
본 발명은 공기 조화기의 냉난방 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉난방 분리형 공기 조화기에 별도로 구비된 냉방기 및 난방기의 구동 단계를 개별적으로 또는 동시 제어하여 사용자가 설정한 온도를 유지할 수 있도록 구성한 공기 조화기의 냉난방 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 조화기란 건물의 실내 또는 차량의 실내 온도를 사용자가 소망하는 소정 온도로 유지시키기 위한 것으로서, 여기에는 송풍기의 구동에 의해 외부의 더운 공기를 강제로 순환시키면서 응축기(Condenser)와 증발기(Evaporator)의 작용에 의해 외부의 더운 공기를 일정한 온도로 냉각시켜 차가운 공기로 공급하는 냉방기와, 히터의 구동에 의해 차가운 공기를 더운 공기로 공급하는 난방기가 있다.
한편, 냉난방 분리형 공기 조화기란 하나의 토출구를 통해 냉기 또는 온기를 토출하되 각각 개별 동작하는 냉방기 와 난방기를 구비한 공기 조화기로서, 냉각 사이클에서 냉매의 흐름에 따라 냉방기 또는 난방기로만 동작하는 히트 펌프(Heat Pump)와는 구별된다.
그러나, 종래의 냉난방 분리형 공기 조화기에서는 냉방기와 난방기를 별도로 구동할 수 있음에도 불구하고, 히트 펌프에서와 같이 냉기만을 토출하는 냉방 모드(Cooling Mode)나 온기만을 토출하는 난방 모드(Heating Mode)의 두가지 모드로만 구동하였다.
이하, 종래의 냉난방 분리형 공기 조화기에서의 냉방 모드와 난방 모드에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 장치를 도시한 블록 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 냉방기 및 난방기 구동 제어에 의한 시간-온도 변화를 도시한 그래프이다.
먼저, 키 입력부(100)로부터 온도 조절 키 신호가 인가되면, 시스템 제어부(200)는 온도 조절 키 신호에 의해 설정된 온도(Ts)를 판단하고, 그 설정 온도(Ts)에 대응하는 유효 범위 Tm∼Tn를 저장부(400)로부터 검색함과 동시에 실내 온도 감지부(300)를 통해 제공되는 감지 신호로부터 실내 온도(Tr)를 판단한다.
이후, 시스템 제어부(200)는 설정 온도(Ts)가 실내 온도(Tr)보다 큰 가를 판단하고, 그 판단 결과에 대응하여 공기 조화기를 냉방 모드 또는 난방 모드로 구동 제어한다.
먼저, 종래 기술에 따른 난방기 구동 제어에 의한 시간-온도 변화 그래프를 도시한 도 2a를 참조하여, 난방 모드에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 시스템 제어부(200)는, 설정 온도(Ts)가 실내 온도(Tr)보다 크면 난방기(600)를 구동하도록 난방기 구동부(500)를 구동 제어하는 한편, 실내 온도 감지부(300)로부터 감지되는 실내 온도(Tr)가 저장부(400)로부터 검색한 최대 유효 온도 Tm에 도달하는 지를 판단한다(S 1).
S 1에서의 판단 결과, 실내 온도(Tr)가 최대 유효 온도 Tm에 도달하면 시스템 제어부(200)는 난방기(600)의 구동을 정지시키도록 난방기 구동부(500)를 제어하는 한편, 실내 온도 감지부(300)로부터 감지되는 실내 온도(Tr)가 저장부(400)로부터 검색한 최저 유효 온도 Tn에 도달하는 지를 판단한다(S 2).
S 2에서의 판단 결과, 실내 온도(Tr)가 최저 유효 온도 Tn에 도달하면 상술한 S 1 단계를 수행한다(S 3)
이후, 공기 조화기의 전원이 오프(Off)될 때까지 상술한 동작을 반복하여 설정 온도(Ts)를 유지한다.
한편, 종래 기술에 따른 냉방기 구동 제어에 의한 시간-온도 변화 그래프를 도시한 도 2b를 참조하여, 냉방 모드에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 시스템 제어부(200)는, 설정 온도(Ts)가 실내 온도(Tr)보다 작으면 냉방기(800)를 구동하도록 냉방기 구동부(700)를 구동 제어하는 한편, 실내 온도 감지부(300)로부터 감지되는 실내 온도(Tr)가 저장부(400)로부터 검색한 최저 유효 온도 Tn에 도달하는 지를 판단한다(S 1).
S 1에서의 판단 결과, 실내 온도(Tr)가 최저 유효 온도 Tn에 도달하면 시스템 제어부(200)는 냉방기(800)의 구동을 정지시키도록 냉방기 구동부(700)를 제어하는 한편, 실내 온도 감지부(300)로부터 감지되는 실내 온도(Tr)가 저장부(400)로부터 검색한 최대 유효 온도 Tm에 도달하는 지를 판단한다(S 2).
S 2에서의 판단 결과, 실내 온도(Tr)가 최대 유효 온도 Tm에 도달하면 상술한 S 1 단계를 수행한다(S 3)
이후, 공기 조화기의 전원이 오프(Off)될 때까지 상술한 동작을 반복하여 설정 온도(Ts)를 유지한다.
그러나, 도 2a 및 도 2b에 도시된 그래프에서 보는 바와 같이, 종래 기술에따른 공기 조화기의 구동 제어, 즉, 냉방 모드 및 난방 모드에 의해서는, 사용자가 소망하는 설정 온도로 실내 온도(Tr)가 유지되는 것이 아니라, 설정 온도(Ts)를 포함하는 유효 범위 Tm∼Tn를 유지하는 바, 정확한 온도 제어가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
또한, 난방기(600) 및 냉방기(800)를 자주 온/오프하므로써, 공조기의 수명을 저하시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 공기 조화기를 냉방 모드 또는 난방 모드로 구동하여 사용자가 소망하는 설정 온도까지 냉방 또는 난방시킨 후, 냉방 모드 및 난방 모드가 혼합된 믹싱 모드(Mixing Mode)에 의해 설정 온도를 유지하도록 구성한 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 냉방기 및 난방기를 구비한 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 방법에 있어서, 사용자에 의해 소정 온도(Ts)가 설정되면, 초기 실내 온도(Tr(0))를 검출하고 설정 온도(Ts)와 초기 실내 온도(Tr(0))를 비교하는 제 1 단계와, 제 1 단계의 비교 결과, 설정 온도(Ts)가 초기 실내 온도(Tr(0))보다 크면 난방기만을 구동시키지만 설정 온도(Ts)가 초기 실내 온도(Tr(0))보다 작으면 냉방기만을 구동시키는 제 2 단계와, 제 2 단계에서 냉방기 또는 난방기의 구동에 의해 냉난방되는 실내 온도(Tr(t))를 검출하고, 실내 온도(Tr(t))가 설정 온도(Ts)에 도달하는 지를 판단하는 제 3 단계와, 제 3 단계의판단 결과, 실내 온도(Tr(t))가 설정 온도(Ts)에 도달하면, 냉방기 및 난방기를 기설정된 구동비(Driving Ratio)에 의해 동시에 구동하여 실내 온도(Tr(t))를 설정 온도(Ts)로 유지하는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 방법을 제공한다.
도 1은 일반적인 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 장치를 도시한 블록 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 냉방기 및 난방기 구동 제어 방법에 의한 시간-온도 변화를 도시한 그래프,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉난방 구동 제어 방법을 도시한 상세 흐름도,
도 4는 본 발명에 따른 공기 조화기의 냉난방 구동 제어에 의한 시간-온도 변화를 도시한 그래프.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 키 입력부 200 : 시스템 제어부
300 : 실내 온도 감지부 400 : 저장부
500 : 난방기 구동부 600 : 난방기
700 : 냉방기 구동부 800 : 냉방기
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 첨부된 도 1, 3 및 도 4를 참조한 하기의 설명에 의해 더욱 명확하게 될 것이다. 이때, 도 1은 일반적인 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 장치를 도시한 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉난방 구동 제어 방법을 도시한 상세 흐름도이며, 도 4는 본 발명에 따른 냉방기 및 난방기 구동 제어 방법에 의한 시간-온도 변화를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 1, 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 조화기의 냉난방 제어 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 본 발명에 따른 공기 조화기의 냉난방 제어 방법을 수행하기 위해서, 일반적인 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 장치는 다음과 같은 기능을 더 수행하도록 구성되어져야 할 것이다.
먼저, 냉방기 구동부(500) 및 난방기 구동부(700)는, 각기 냉방기(600) 및 난방기(800)의 냉난방의 강약을 서로 달리하는 다수의 단계로 구동할 수 있도록 구성되어야 할 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 냉방기 구동부(500) 및 난방기 구동부(700)가 각각 5개의 구동 단계를 갖는 경우를 예로 들어 설명하기로 하며, 비용 절감을 위해서 그 구동 단계를 줄이거나 보다 정확한 온도 제어를 위해 그 구동 단계를 늘리는 경우에도 본 발명은 용이하게 실시될 수 있을 것이다.
또한, 저장부(400)는 설정 온도에 대응하는 난방기와 냉방기의 구동비가 기설정되어 있어야 할 것이다. 이때, 설정 온도에 대응하는 난방기와 냉방기의 구동비는 다수의 실험에 의한 최적 구동비로 기설정되는 것이 보다 바람직할 것이다
그리고, 시스템 제어부(200)는 키 입력부(100)로부터 제공되는 설정 온도(Ts)에 대한 정보와 실내 온도 감지부(300)로부터 제공되는 초기 실내 온도(Tr(0) 및 냉난방기(600,800)에 의한 변경된 실내 온도(Tr(t>0))의 정보를 비교 판단하고, 그 비교 판단 결과에 대응하여 난방기(600) 및 냉방기(800)의 구동 레벨을 제어할 수 있어야 할 것이다.
이하, 상술한 기능을 더 수행하는 공기 조화기의 구동 제어 장치에 의해서, 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 공기 조화기의 구동 제어 방법이 수행되는 과정에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 공기 조화기 시스템에 전원이 인가되는 상태에서, 사용자가 키 입력부(100)에 구비된 온도 조절 키를 소망하는 소정 온도로 조작하면, 키 입력부(100)는 사용자에 의해 설정된 온도(Ts)에 대응하는 키 신호를 발생하고, 그 발생된 키 신호를 시스템 제어부(200)에 인가한다.(S 10)
S 10 단계가 진행되는 동안 실내 온도 감지부(300)는 건물 또는 차량의 초기 실내 온도(Tr(0))를 감지하고, 그 감지된 실내 온도에 대응하는 감지 신호를 시스템 제어부(200)에 제공한다.(S 20)
S 10 단계 및 S 20 단계에서 키 입력부(100) 및 실내 온도 감지부(300)로부터 설정 온도(Ts)와 초기 실내 온도(Tr(0))에 대한 신호를 제공받은 시스템 제어부(200)는, 제공받은 두 신호에 의거하여 설정 온도(Ts)와 초기 실내 온도(Tr(0)를 비교한다.(S 30)
S 30 단계의 비교 결과, 설정 온도(Ts)가 초기 실내 온도(Tr(0))보다 크면 시스템 제어부(200)는 난방기(600)를 구동시키기 위한 구동 제어 신호를 난방기 구동부(500)에 제공하고, 난방기 구동부(500)는 시스템 제어부(200)의 구동 제어 신호에 의거하여 난방기(600)를 구동시킨다.
이와 반대로 S 30 단계의 비교 결과, 설정 온도(Ts)가 초기 실내 온도(Tr(0))보다 작으면 시스템 제어부(200)는 냉방기(800)를 구동시키기 위한 구동 제어 신호를 냉방기 구동부(700)에 제공하고, 냉방기 구동부(700)는 시스템 제어부(200)의 구동 제어 신호에 의거하여 냉방기(800)를 구동시킨다. 이때, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 초기 실내 온도(Tr(0))를 사용자가 설정한 설정 온도(Ts)로 보다 빠르게 조절하기 위해서, 난방기(600) 또는 냉방기(800)를 다수 단계의 구동 레벨중 최고의 구동 레벨로 구동시키는 것이 바람직할 것이다.(S 40)
이후, S 40 단계가 수행됨에 따라 초기 실내 온도(Tr(0))는 점점 설정 온도(Ts)에 가까워 질 것이다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이 S 40 단계에서 난방기(600)를 구동하면 낮은 초기 실내 온도(Tr(0))는 점점 증가하여 설정 온도(Ts)에 가까워질 것이다. 이와 반대로, 도 4b에 도시된 바와 같이 냉방기(800)를 구동하면높은 초기 실내 온도(Tr(0))는 점점 감소하여 설정 온도(Ts)에 가까워질 것이다. 이때, 실내 온도 감지부(300)는 난방기(600) 또는 냉방기(800)의 구동에 의해 순차적으로 변화되는 실내 온도(Tr(t), t>0)를 기설정된 시간 단위로 감지하고, 그 감지된 실내 온도(Tr(t))에 대응하는 감지 신호를 시스템 제어부(200)에 제공할 것이다.(S 50)
또한, 시스템 제어부(200)는 S 50 단계에서 실내 온도 감지부(300)로부터 제공되는 감지 신호를 참조하여, 실내 온도(Tr(t))가 S 10 단계에서 설정된 설정 온도(Ts)에 도달하는 지를 판단한다.(S 60)
S 60 단계의 판단 결과, 실내 온도(Tr(t))가 S 10 단계에서 설정된 설정 온도(Ts)에 도달하면, 시스템 제어부(200)는 저장부(400)에 저장된 구동비(Driving Ratio)를 검색하고, 그 검색된 구동비에 의거하여 난방기(600) 및 냉방기(800)를 동시에 구동하는 혼합 모드로 제어한다. 이때, 구동비란 사용자에 의해 기설정된 설정 온도(Ts)를 유지하기에 적합한 난방기(600)의 구동 레벨과 냉방기(800)의 구동레벨 비율을 말한다.
시스템 제어부(200)의 혼합 모드 제어에 의하여, 난방기 구동부(500) 및 냉방기 구동부(700)는 각각의 구동비에 의거한 소정 레벨로 난방기(600) 및 냉방기(800)를 구동시킨다. 이에 따라, 실내 온도(Tr(t))는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 사용자가 설정한 설정 온도(Ts)를 유지할 것이다.(S 70)
본 발명의 바람직한 실시예에서는, S 70 단계가 진행되는 시간이 길어질 때, 건물 또는 차량의 실내 온도(Tr(t))가 공기 조화기의 구동 외적인 조건(예를 들어,건물 또는 차량 외부의 온도)에 의해 변동되는 것을 방지하기 위해 다음과 같은 제어 루틴을 추가할 수 있다.
즉, 시스템 제어부(200)는 혼합 모드로 난방기 구동부(500) 및 냉방기 구동부(700)를 동시에 구동시키는 동안 또는 후에, 기설정된 소정 시간 단위로 설정 온도(Ts)와 실내 온도(Tr(t))를 비교하고, 그 비교 결과에 의거하여 난방기 및 냉방기의 구동비를 조절하여 이를 토대로 난방기 구동부(500) 및 냉방기 구동부(700)를 동시에 구동하여 실내 온도(Tr(t))를 설정 온도(Ts)로 유지할 수도 있다. 즉, 시간이 흐름에 따라 실내 온도(Tr(t))가 설정 온도(Ts)보다 높아지면 난방기(600)의 구동 레벨을 한 단계 감소시키거나, 냉방기(800)의 구동 레벨을 한 단계 증가시킨다. 이와 반대로, 시간이 흐름에 따라 실내 온도(Tr(t))가 설정 온도(Ts)보다 낮아지면 난방기(600)의 구동 레벨을 한 단계 증가시키거나, 냉방기(800)의 구동 레벨을 한 단계 감소시킬 수도 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 냉방기 또는 난방기의 구동을 통해 초기 실내 온도를 설정 온도로 증감(또는 가감)시킨후, 설정 온도에 적합한 각각의 구동 레벨로 난방기와 냉방기를 동시에 구동하므로써, 보다 빠르고 정확하게 실내 온도를 설정온도로 유지시킬 수 있고, 또한, 난방기 및 냉방기의 잦은 구동 스위칭에 의한 공기 조화기의 수명 단축을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 냉방기 및 난방기를 구비한 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 방법에 있어서,
    사용자에 의해 소정 온도(Ts)가 설정되면, 초기 실내 온도(Tr(0))를 검출하고, 상기 설정 온도(Ts)와 상기 초기 실내 온도(Tr(0))를 비교하는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계의 비교 결과, 상기 설정 온도(Ts)가 상기 초기 실내 온도(Tr(0))보다 크면 상기 난방기만을 구동시키고, 상기 설정 온도(Ts)가 상기 초기 실내 온도(Tr(0))보다 작으면 상기 냉방기만을 구동시키는 제 2 단계;
    상기 제 2 단계에서 냉방기 또는 난방기의 구동에 의해 냉난방되는 실내 온도(Tr(t))를 검출하고, 상기 실내 온도(Tr(t))가 상기 설정 온도(Ts)에 도달하는 지를 판단하는 제 3 단계;
    상기 제 3 단계의 판단 결과, 상기 실내 온도(Tr(t))가 상기 설정 온도(Ts)에 도달하면, 상기 냉방기 및 난방기를 기설정된 구동비(Driving Ratio)에 의해 동시에 구동하여 실내 온도(Tr(t))를 설정 온도(Ts)로 유지하는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 4 단계 동안 또는 이후에, 실내 온도(Tr(t))를 검출하고, 상기 실내 온도(Tr(t))와 설정 온도(Ts)를 비교하는 제 5 단계; 및
    상기 제 5 단계의 비교 결과에 의거하여 상기 제 4 단계의 냉방기 및 난방기의 구동비를 수정하고 이를 토대로 냉방기와 난방기를 동시에 구동하여 실내온도(Tr(t))를 설정 온도(Ts)로 유지하는 제 6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 냉난방 구동 제어 방법.
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