KR100334931B1 - 공조기용실내기의취출각제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공조기용 실내기의 취출각 제어방법에 관한 것으로서, 특히 사용자에게 거주역내의 균일한 실내온도 분포의 제공과 빠른 설정 온도 도달에 의한 쾌적감을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 자동스윙기능을 채용한 공조기에 있어서, 베인의 회전각을 "3단 이상"의 영역으로 분할하고, 각 영역별로 베인의 회전속도를 다르게 구동하며, 이를 반복하는 것이다.

또한, 베인의 회전각을 공조기 시스템이 냉방(난방)모드인 경우, 하부(상부) 회전각이 상부(하부) 회전각 보다 크게 분할하고, 초기각으로부터 저속(고속)으로 상부 회전각을 왕복한 후, 다시 초기각으로부터 고속(저속)으로 최대각을 왕복하며 이를 반복하는 것이다.

Description

공조기용 실내기의 취출각 제어방법{Controlling method of discharging angle in indoor unit for Air-conditioner}

본 발명은 공조기용 실내기에 관한 것으로서, 특히 룸에어콘으로부터 실내로 취출되는 공기의 풍향을 조절하는 베인을 효과적으로 제어하여 균일한 실내온도 분포를 사용자에게 제공하기 위한 실내기의 취출각 제어방법에 관한 것이다.

종래 공조기용 실내기는 도 1 에 도시된 바와 같이, 회전에 의해 외부공기를 실내기 내부로 강제 흡입하는 크로스 플로우 팬(이하 횡류팬)(1)과, 상기 횡류팬(1)의 회전에 따라 흡입된 외부공기를 그 내부를 유동하는 냉매와 열교환시키기 위해 공기 흡입부의 최전방에 위치하는 열교환기(2)와, 상기 열교환기(2)를 통과하면서 열교환된 공기를 실내로 원활히 취출하도록 공기의 흐름을 안내하는 리어가이드(3) 및 스테빌라이저(4)로 구성된다.

이때, 공기 취출부측에는 취출 공기의 방향을 잡아주는 다수의 베인(5)이 위치하게 되는데, 도 2 와 같이 자동스윙기능을 채용한 공조기의 경우에는 상기 다수의 베인(5)이 일정시간 간격 및 일정각도로 회전 가능하도록 베인(5)과 베인(5)을 서로 연결하는 베인링크(6)와, 상기 다수의 베인(5)을 회전시키기 위해 하나 또는 다수의 베인(5)에 연결되는 스텝핑모터(7)가 구비된다.

이와 같이 구성된 상태에서 횡류팬(1)에 전원이 인가되어 회전하게 되면 흡입력이 발생되어 실내의 더운 공기가 실내기 내부로 강제 유입된다.

상기 실내기 내부로 유입된 실내의 더운 공기는 횡류팬(1)의 계속된 회전에 의해 공기 흡입부 최전방에 위치한 열교환기(2)를 지나면서 그 내부를 흐르는 차가운 냉매와 열교환한 후 온도가 강하된 상태로 리어가이드(3) 및 스테빌라이저(4)의 안내를 받아 실내기로부터 취출되어 냉방을 수행하게 된다.

이때, 베인(5)은 공기 취출부에 위치하여 공기의 취출방향을 잡아주는 역할을 수행하는 데, 자동스윙기능을 채용한 공조기의 경우 도 3 과 같이 다수의 베인(5)은 사용자의 조작에 따라 일정시간 간격(통상 14∼15초 주기) 및 일정각도로 상하유동하면서 취출 공기의 방향을 일정시간 간격 및 일정각도로 상하 조절하게 된다.

이와 같은 경우는 냉방의 경우이며, 난방의 경우에는 실내의 공기가 열교환기(2)를 통과하면서 열교환기(2) 내를 흐르는 고온의 냉매와 열교환하여 온도가 올라간 상태로 실내로 취출되어 난방을 수행하면 된다.

그러나 냉방운전시에는 원거리 냉방을 위해 수평취출이 일반적으로 요구되기 때문에 취출 공기의 방향을 조절하는 베인(5)을 일정한 위치에 고정시켜 운전하게 된다.

즉, 베인(5)은 사용자의 별다른 키 입력이 없으면 메이커가 정한 그 위치로 스텝핑모터(7)에 의해 구동되어 고정된 위치에서 계속 운전하게 되며, 이에 따라 실내의 기류가 형성된다.

이와 같은 수평취출에 의해 냉방기류는 거주역(에어콘 전방 약 1.5m∼3.0m)에서 착석 중인 사용자의 머리부분이나 가슴부분 등으로 고정 취출되어 부분적으로 장시간 과냉되고, 기류가 닿지 않는 부분은 더워지는 등 부분적인 기류감 또는 온도감에 의해 불쾌감을 느끼게 된다.

또한, 기류의 풍향이 일정하게 형성된다는 것은 일정한 루트(Route)에 의해 실내의 거주역 구석구석으로 기류감 또는 온냉감이 퍼져 나간다는 것을 의미하므로 균일하게 쾌적영역에 이르게 하는 데에 시간적, 능력적 무리가 수반되는 것이다.

한편, 공조기를 상하 자동스윙모드로 전환하게 되면 기류의 방향을 바꾸어 주는 효과가 있는 반면에 베인(5)이 일정한 시간 간격으로 일정한 회전속도로서 상하 유동하게 되므로 원거리 냉방 효과의 반감과 동시에 난류 형성의 한계가 발생된다.

이에 따라, 원거리 냉방 효과와 함께 취출공기의 난류형성에 의한 빠른 쾌적 환경 조성의 문제를 해결하기 위하여 도 4 와 같이(1997년 특허출원 제 65647 호 참조) 자동스윙기능을 갖는 공조기에 있어서, 베인(5)의 회전각을 고속부(저속부) 및 저속부(고속부)로 분할하고, 상기 베인(5)의 회전속도를 분할된 영역별로 달리하여 운전하도록 한 것이다.

그러나, 이러한 구조의 공조기는 베인의 회전속도에 따라 단순히 저속부 또는 고속부로만 구분하였지 각 부분에 대한 구체적인 데이터가 없어 인체공학적인 근거를 토대로 하여 이를 구체적으로 공조기에 적용하는 데에는 미비점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 고안된 것으로서, 사용자에게 거주역내의 균일한 실내온도 분포의 제공과 빠른 설정 온도 도달에 의한 쾌적감을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 자동스윙기능을 채용한 공조기에 있어서, 베인의 회전각을 "3단 이상"의 영역으로 분할하고, 각 영역별로 베인의 회전속도를 다르게 구동하며, 이를 반복하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 기술적 수단은 베인의 회전각을 공조기 시스템이 냉방(난방)모드인 경우, 하부(상부) 회전각이 상부(하부) 회전각 보다 크게 분할하고, 초기각으로부터 저속(고속)으로 상부 회전각을 왕복한 후, 다시 초기각으로부터 고속(저속)으로 최대각을 왕복하며 이를 반복하는 것이다.

도 1 은 종래 공조기용 실내기의 구성도.

도 2 는 종래 공조기용 실내기의 베인과 스텝핑모터의 결합 구조도.

도 3 은 종래 실내기의 자동스윙시 작동 상태도.

도 4 는 종래 실내기(1997년 특허출원 제 65647 호)의 작동상태도.

도 5 는 본 발명에 의한 실내기의 작동 상태도.

도 6 은 실내기의 냉방운전시 기류형성에 의한 실내온도 분포를 나타낸 것으로서,

(가)는 종래 일반 냉방시.

(나)는 종래 자동 스윙시.

(다)는 본 발명의 경우.

도 7 은 본 발명 다른 실시예를 나타낸 제 1 예시도.

도 8 은 본 발명 다른 실시예를 나타낸 제 2 예시도.

도 9 는 본 발명 다른 실시예를 나타낸 제 3 예시도.

도 10 은 본 발명 다른 실시예를 나타낸 제 4 예시도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 횡류팬 2 : 열교환기

3 : 리어가이드 4 : 스테빌라이저

5 : 베인 6 : 베인링크

7 : 스텝핑모터

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 공조기용 실내기의 구성은 종래와 동일하므로 구성 설명은 생략하며, 그 운전제어방법을 중심으로 설명하기로 한다.

도 5 는 본 발명에 의한 공조기용 실내기의 작동 상태도로서, 이에 도시한 바와 같이 공조기의 시스템이 구동되는 동안 베인(5)의 회전각이 3단이상의 영역으로 분할되고, 상기 베인(5)의 회전속도가 분할된 각 영역별로 초기각으로부터 최대각 방향으로 갈수록 점차적으로 증가하며, 다시 최대각으로부터 초기각 방향으로 복귀할 때는 베인(5)의 회전속도가 점차적으로 감소하는 과정을 반복 수행하게 된다.

이는 공조기의 시스템이 냉방모드일 경우이며, 난방모드일 경우에는 상기에 설명한 바와 반대로 구동시키면 된다.

즉, 베인(5)의 회전속도를 분할된 각 영역별로 초기각으로부터 최대각 방향으로 갈수록 점차적으로 감소시키며, 다시 최대각으로부터 초기각 방향으로 점차적으로 증가시키는 과정을 반복하는 것이다.

이와 같이 구동시키게 되면 상기 베인(5)의 회전이 느린 저속부(상부) 즉, 층류부에서는 취출풍의 기류가 비교적 층류를 형성하여 수평취출이 가능하게 되며, 이에 따라 거주역에서 기류의 영향없이 비교적 먼 리빙지역까지 도달하게 되고, 빠른 고속부(하부) 즉, 난류부에서 취출되는 취출풍은 빠른 베인(5)의 회전에 의해 난류를 형성하게 된다.

한편, 수평취출된 공기는 밀도차이에 의해 바닥으로 가라앉게 되어 결국 상하 온도 차이와 거주역온도 차이를 줄일 수 있는 균일 냉방이 가능하게 되며, 아울러 냉방도달시간도 줄어들게 되어 궁극적으로 comp off에 의한 절전효과를 달성시킬 수 있는 것이다.

이는 시스템이 냉방모드일 경우이며, 난방모드일 경우는 상기에 설명한 바와 반대로 매칭하여 생각하면 될 것이다.

도 6 은 일반냉방시 및 자동스윙기능 적용시의 종래 공조기와 본 발명에 의한 공조기의 사용시 실내온도분포를 나타낸 것으로서, 종래 일반냉방시 및 자동스윙기능 적용시 보다 거주영역에서 저온영역(22℃이하 온도 영역)이 월등히 감소함을 알 수 있다.

이러한 효과를 구체적으로 아래의 표 1에 나타내었다.

구 분	일반냉방	오토스윙	본 발명
상하 온도차(℃)	4.0	1.7	1.0
좌우 온도차(℃)	8.2	6.2	3.9
냉방도달시간(min)	12	12	10

이와 같이, 상하 온도차는 일반냉방이 4.0℃, 자동스윙의 경우 1.7℃인데 비하여 본 발명에 의한 경우는 1.0℃로 균일하며, 좌우 온도차는 일반냉방이 8.2℃, 자동스윙이 6.2℃인데 비하여 본 발명에 의한 경우는 3.9℃로 대폭 향상됨을 알 수 있다.

또한, 냉방도달시간이 일반냉방과 자동스윙의 경우 12분이고, 본 발명에 의한 경우는 10분이 소요되어 약 16.7%의 개선효과가 있으며, 빠른 냉방도달을 통해 절전효과도 더불어 가져옴을 알 수 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 효과를 나타낼 수 있는 다른 실시예를 설명하기로 한다.

도 7 은 베인(5)의 회전각 범위가 3등분 이상으로 되어 있고, 취출부의 하부각도가 상부각도에 비해 점차적으로 증가하며, 베인(5)이 상부에서 하부방향으로 이동시 베인(5)의 회전속도는 점차적으로 증가하고, 하부에서 상부로 이동시에는 점차적으로 감소하고, 이를 반복하여 구동하는 경우로서, 이때의 a각도와 회전속도는 소음과 성능을 고려하여 설계한다.

도 8 은 베인(5)의 회전각 범위가 3등분 이상으로 되어 있고, 상기 베인(5)의 회전각 크기가 각 영역별로 변화하며, 베인(5)이 상부에서 하부방향으로 이동시 베인(5)의 회전속도는 점차적으로 증가하고, 하부에서 상부로 이동시에는 점차적으로 감소하며 이를 반복하여 구동하는 경우로서, 이때의 a각도와 회전속도도 소음과 성능을 고려하여 설계해야만 한다.

도 9 는 취출부의 상부 회전각 범위에 비해 하부 회전각의 범위가 크며, 베인(5)이 최상부에서 하부방향으로 a각도 이동시 베인(5)의 회전속도를 1배속이라하면 그 위치에서 최상부로 복귀할 때는 2배속으로 하며, 다시 최상부에서 최하부까지 이동시 회전속도를 1배속으로 하고, 최하부에서 최상부까지 이동시 회전속도를 4배속으로 하여 구동하며 이를 반복하는 경우로서, 이때의 a각도와 회전속도 역시 소음과 성능을 고려하여 설계해야 한다.

도 10 은 취출부의 상부 회전각 범위에 비해 하부 회전각의 범위가 크며, 베인(5)이 최상부에서 하부방향으로 a각도 이동시 베인(5)의 회전속도를 1배속이라하면 그 위치에서 최상부로 복귀할 때는 2배속으로 하며, 베인(5)이 최상부위치에 도달하였을 때 일정시간 동안 멈추었다가 다시 최상부에서 최하부까지 이동시 회전속도를 1배속으로 하고, 최하부에서 최상부까지 이동시 회전속도를 4배속으로 하여구동하며 이를 반복하는 경우로서, 이때의 a각도와 회전속도 역시 소음과 성능을 고려하여 설계해야 한다.

도 11 은 베인(5)의 회전각이 2등분 이상으로 분할되어 있는 구조로서, 베인(5)이 분할되는 구역이 존재하고, 이 구역중 한 구역을 베인(5)이 2회이상 반복운전한 후 다른 구역으로 이동하여 일정횟수 반복운전하게 되며, 이를 반복 수행하게 된다.

이때, 분할된 부분 중 상부부분에서의 베인(5)의 왕복횟수를 하부부분에서 보다 많게 구동한다.

상기에 설명한 바와 같은 각 실시예 역시 시스템이 냉방모드일 경우를 설명한 경우로서, 시스템이 난방모드일 경우는 반대로 매칭하여 생각하면 될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 룸에어콘에 의해 형성되는 실내환경을 보다 균일한 온도환경을 유지하기 위해 상,하 베인의 속도 구분 영역을 만들고 이에 따른 상하베인의 회전속도를 다양화함으로써 취출기류의 실내공기와의 빠른 교반효과를 나타나게 한 것이다.

따라서 빠른 시간내에 사용자에게 빠른 온냉감과 쾌적감을 줄 필요성이 있는 냉방기, 난방기, 가습기 등에 적용이 가능하게 되는 것이다.

Claims (10)

1. 취출구에 설치된 다수의 베인이 속도 가변장치에 의해 왕복운동하면서 취출 공기의 방향을 조절하는 공기조화기의 실내기에 있어서,

   시스템이 구동되는 동안 기입력된 데이터에 따라 상기 베인의 회전각이 적어도 3단의 영역으로 분할되어 베인의 회전속도가 분할된 각 영역별로 베인의 초기각으로부터 최대각 방향으로 갈수록 점차적으로 증가되고, 다시 최대각으로부터 초기각 방향으로 복귀할 때는 베인의 회전속도가 점차적으로 감소되는 과정을 반복 수행하며, 상기 베인의 회전각이 등간격으로 분할되는 것을 특징으로 하는 공조기용 실내기의 취출각 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베인의 회전각은 각 영역별로 그 크기가 다르게 분할되는 것을 특징으로 하는 공조기용 실내기의 취출각 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 베인의 회전각은 각 영역별로 그 크기가 베인의 초기각으로부터 최대각 방향으로 갈수록 점차적으로 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 공조기용 실내기의 취출각 제어방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 베인은 분할된 각 영역을 단계별로 일정 횟수 왕복운전하며, 이를 반복하는 것을 특징으로 하는 공조기용 실내기의 취출각 제어방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 베인의 왕복횟수는 초기각으로부터 최대각 방향으로 갈수록 점차적으로 감소 또는 증가하는 것을 특징으로 하는 공조기용 실내기의 취출각 제어방법.
6. 속도 가변장치에 의해 왕복운동하면서 취출 공기의 방향을 조절하도록 취출구에 형성되어 있는 베인의 회전각이 회전속도에 따라 상, 하부 2개의 영역으로 분할된 공기조화기의 실내기에 있어서,

   시스템이 구동되는 동안 상기 베인의 회전각은 공조기 시스템이 냉방(난방)모드인 경우, 하부(상부) 회전각이 상부(하부) 회전각 보다 크게 분할되고, 초기각으로부터 저속(고속)으로 상부 회전각을 왕복한 후, 다시 초기각으로부터 고속(저속)으로 최대각을 왕복하며 이를 반복하는 것을 특징으로 하는 공조기용 실내기의취출각 제어방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 베인의 회전속도는 초기각으로부터 상부 회전각에 해당되는 각도를 a속도로 회전한다면 다시 초기각으로 복귀할 때는 2a의 속도로 회전하고,

   이후 초기각으로부터 최대각까지 a속도로 회전한 다음, 초기각으로 복귀할 때는 4a의 속도로 회전하며 이를 반복하는 것을 특징으로 하는 공조기용 실내기의 취출각 제어방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 베인은 상부 회전각을 왕복한 다음 일정시간 경과 후 다시 초기각으로부터 최대각을 왕복운동하며 이를 반복하는 것을 특징으로 하는 공조기용 실내기의 취출각 제어방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 베인은 상부 회전각을 일정 또는 가변속되어 일정횟수 왕복운전한 후 다른 분할 회전각으로 이동하여 다시 일정횟수 왕복운전되며 이를 반복하는 것을특징으로 하는 공조기용 실내기의 취출각 제어방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    냉방(난방)모드시 상기 베인의 왕복횟수는 하부회전각(상부회전각)에서 보다 상부회전각(하부회전각)에서 더 많은 것을 특징으로 하는 공조기용 실내기의 취출각 제어방법.