KR100459204B1 - 에어컨디셔너 냉각시스템의 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨디셔너 냉각시스템의 운전제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내 공간에 토출되는 냉기의 온도를 가변시킴으로써 인체의 일부분이 국부적으로 냉각됨에 따라 발생되는 불쾌감을 해소하도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 밸브수단(21) 및 바이패스관용 모세관(22)이 설치되는 바이패스관(20)을 더 포함하여 이루어진 에어컨디셔너 냉각시스템에 있어서, 상기 에어컨디셔너가 가동된 시점부터 적산된 운전시간이 소정 시간(

Description

에어컨디셔너 냉각시스템의 운전제어방법{control method of air conditioner cooling system}

본 발명은 에어컨디셔너 냉각시스템의 운전제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내 공간에 토출되는 냉기의 온도를 가변적으로 제어함에 따라 사용자가 불쾌감을 느끼는 것을 방지하도록 한 것이다.

일반적인 에어컨디셔너는 압축기, 응축기, 모세관 및 증발기를 포함하여 이루어진다.

상기 압축기는 냉매를 고온 고압의 기체상태로 상변화시켜 응축기로 압송시키고, 상기 응축기는 기체상태의 냉매를 액체상태로 상변화시켜 팽창장치로 유동시킨다. 상기 응축기 근처에는 팬이 설치되어 외기를 열전도핀에 접촉시킴으로써 냉매를 소정 온도로 냉각시킨다.

상기 팽창장치에 도달된 냉매는 팽창되면서 저온 저압의 기체냉매로 전환되며, 이러한 냉매는 증발기로 보내진다. 상기 증발기 근처에도 팬이 설치되어 저온 냉매는 외기로부터 열을 흡수하여 외기를 냉각시킨다.

이러한 냉각사이클을 통해 생성된 냉기는 실내로 토출되어 실내 공간을 일정한 온도로 낮출 수 있게 된다.

상기 냉각시스템은 일정한 온도의 냉기를 계속해서 실내로 토출시키며, 이러한 냉기에 의해 사용자의 체온은 시간이 지남에 따라 점차 내려가면서 쾌적감을 느낀다.

그러나, 인체가 일정한 시간동안 냉기에 노출되면 체온이 점점 떨어지게 되며, 평균적으로 인체의 체온이 약 32∼34℃ 정도일 때에는 쾌적감을 느끼지만 그 이하로 떨어지게 되면 불쾌감을 느끼게 된다.

이러한 불쾌감은 설정온도와 주변온도 및 사람에 따라 다르게 나타나는데, 대략적으로 에어컨디셔너의 설정온도를 낮게 설정한 경우에는 불쾌감을 느끼는 시간이 빨리 도래하는데 비해, 설정온도를 높게 설정하는 경우에는 불쾌감을 느끼는 시간이 상대적으로 늦게 도래하는 경향이 있다.

따라서, 에어컨디셔너의 설정온도와 불쾌감을 느끼는 경우는 상술한 조건들에 의해 무수히 많은 경우의 수를 갖기 때문에, 이하에서는 아래와 같은 조건하에서 에어컨디셔너가 운전되는 경우에 인체에 나타나는 생리적인 작용에 관해 설명하기로 한다.

실외의 온도가 약 33℃이며 에어컨디셔너의 설정온도가 약 27℃로 설정된 조건 하에서 변화되는 사용자의 피부온도 및 이에 따른 생리적인 느낌을 설명하기로 한다.

도 1은 실내 공간으로 일정한 온도를 갖는 냉기를 토출할 경우 시간에 따른인체의 평균적인 온도변화를 나타낸 그래프이고, 도 2는 피부온도의 변화에 따라 사용자가 느끼는 평균적인 체감 온열감의 변화를 나타낸 그래프이며, 도 3은 인체의 평균적인 체감 온열감이 변화됨에 따라 사용자가 느끼는 평균적인 쾌적감의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 1을 참조하면, 사용자가 실외에서 활동을 하던 중에 실내로 들어와 에어컨디셔너를 가동시키면 약 40분간은 인체의 피부온도가 약 32∼34℃로 유지된다. 이어, 에어컨디셔너를 가동시킨 후 약 40분이 경과하게 되면 피부온도는 32℃이하로 점점 떨어지는 것을 알 수 있다.

이에 따라, 사용자는 도 2와 같이 에어컨디셔너 가동시부터 약 40분까지는 시원하다는 느낌을 느끼며, 그 후에는 냉기의 노출로 인하여 춥다는 느낌을 갖게 됨을 알 수 있다.

결국, 사용자는 도 3과 같이 에어컨디셔너 가동시부터 약 40분까지는 쾌적함을 느끼는 반면, 그 후에는 불쾌감을 느끼게 되며, 시간이 지남에 따라 불쾌감이 점점 심해지는 것을 알 수 있다.

이상에서와 같이, 일정한 온도를 갖는 냉기에 노출된 사용자는 소정 시간이 경과되면서부터는 불쾌감을 갖기 때문에 이에 대한 대책이 요구된다.

상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 실내로 토출되는 냉기의 온도를 가변적으로 조절함으로써 사용자가 냉기에 장기간에 걸쳐 노출되더라도 불쾌감을 느끼지 않도록 하는 에어컨디셔너 냉각시스템의 운전제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 실내 공간으로 일정한 온도를 갖는 냉기를 토출할 경우 시간에 따른 인체의 평균적인 온도변화를 나타낸 그래프.

도 2는 피부온도의 변화에 따라 사용자가 느끼는 평균적인 체감 온열감의 변화를 나타낸 그래프.

도 3은 인체의 평균적인 체감 온열감이 변화됨에 따라 사용자가 느끼는 평균적인 쾌적감의 변화를 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명 에어컨디셔너 냉각시스템의 구성을 나타낸 구성도.

도 5는 도 4의 냉각시스템의 운전제어방법을 나타낸 블럭도.

도 6은 본 발명 에어컨디셔너 냉각시스템의 다른 구성을 나타낸 구성도.

도 7은 도 6의 냉각시스템의 운전제어방법을 나타낸 블럭도.

도 8은 도 5 및 도 7과 같은 운전제어방법을 적용할 경우 시간에 따른 인체의 평균적인 피부온도 변화를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 정속 압축기 2 : 응축기

3 : 증발기 11a,11b : 냉매관

12 : 제1모세관 13 : 제2모세관

20 : 바이패스관 21 : 솔레노이드 밸브

22 : 바이패스관용 모세관 31 : 인버터 압축기

32 : 응축기 33 : 가변 팽창변

34 : 증발기

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 토출되는 냉기의 온도를 주기적으로 혹은 비주기적으로 가변시킴에 따라 사용자가 냉기에 장시간 동안 노출되더라도 불쾌감을 느끼지 않도록 한 에어컨디셔너 냉각시스템의 운전제어방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 에어컨디셔너 냉각시스템의 일예에 관해 참조도면 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명 에어컨디셔너 냉각시스템의 구성을 나타낸 구성도로서 이를 참조하면, 상기 에어컨디셔너 냉각시스템은 정속 압축기(1), 응축기(2), 모세관, 증발기(3) 및 바이패스관(20)을 포함하여 이루어진다.

상기 바이패스관(20)은 정속 압축기(1)와 응축기(2) 사이에 위치하는 냉매관 부분(11a)에 일단부가 고정되며, 응축기(2)와 증발기(3) 사이에 위치하는 냉매관 부분(11b)에 타단부가 고정된다. 이러한 바이패스관(20)에는 밸브수단(21) 및 바이패스관용 모세관(22)이 설치되는데, 상기 밸브수단(21)으로는 솔레노이드 밸브를 제시한다.

또한, 상기 응축기(2)와 증발기(3) 사이의 냉매관 부분(11b)에는 바이패스관(20)의 타단부 양측에 제1모세관(12) 및 제2모세관(13)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 에어컨디셔너 냉각시스템의 운전방법에 관해 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 도 4의 냉각시스템의 운전제어방법을 나타낸 블럭도로서 이를 참조하면, 상기 에어컨디셔너가 정상운전으로 가동됨에 따라 제어부에서는 이러한 운전시간을 적산한다.

상기 에어컨디셔너가 정상 운전된 시점부터 적산된 운전시간이 소정 시간()에 도달되면, 제어부에서 운전시간을 리셋(reset)한 다음에 재적산하고, 상기 밸브수단(21)을 소정 시간동안(,) 개방 및 폐쇄하는 운전을 교대로 반복함에 따라 밸브수단(21)이 개방될 때에 정속 압축기(1)에서 토출된 냉매가 바이패스관(20)을 통해 바로 제2모세관(13) 및 증발기(3)로 유입되도록 한다.

즉, 상기 밸브수단(21)을 개방하고 바이패스관용 모세관(22)을 작동시킨 운전시간이에 도달되면, 상기 밸브수단(21)을 폐쇄하고 바이패스관용 모세관(22)의 작동을 정지한다. 이어, 제어부에 적산된 운전시간이=에 도달되면, 다시 제어부의 운전시간을 리셋한 다음 운전시간을 재적산하고, 상기 밸브수단(21)를 개방시키고 바이패스관용 모세관(22)을 작동시키도록 한다. 이와 같은 운전제어방법이 주기적으로 혹은 비주기적으로 반복되도록 한 것이다.

이때, 제어부에는,및=에 관한 시간을 토출 온도 및 실외 온도에 따라 각각 다르게 설정할 수 있으며, 상기및를 동일하게 설정하여 밸브수단(21)의 개폐운전이 주기적으로 되게 하거나 상기및를 다르게 설정하여 밸브수단(21)의 개폐운전이 비주기적으로 되게 할 수 있다.

이러한 냉각운전에 따라, 상기 압축기를 통과한 냉매의 일부분은 냉매관을 통해 응축기(2)에 유입되며, 이 냉매는 제1모세관(12) 및 제2모세관(13)을 거치면서 팽창된 후에 증발기(3)에 유입되는 이른바 정상 냉매사이클을 이룬다.

이와 동시에, 상기 정속 압축기(1)를 통과한 나머지 냉매는 바이패스관(20)에 설치된 바이패스관용 모세관(22)을 통과하면서 온도가 약간 하강하게 되며, 이러한 냉매는 제2모세관(13)을 거쳐 증발기(3)에 유입되는 이른바 바이패스 냉매사이클을 이룬다.

이때, 정상 냉매사이클로 유동되는 냉매양은 바이패스 냉매사이클을 유동하는 냉매양보다 많도록 조절됨은 당연하다.

이러한 운전방법에 의해 상기 밸브수단(21)을 개방한 때에는 밸브수단(21)을 닫았을 때보다 토출되는 냉기의 온도가 상대적으로 높은 상태로 실내 공간에 토출되도록 한다.

즉, 정상 냉매사이클로 유동되는 냉매와 바이패스 냉매사이클로 유동되는 냉매가 혼합되고, 상기 혼합된 냉매는 정상 냉매사이클을 거친 냉매의 온도보다 상대적으로 고온이 되어 증발기(3)에 공급되게 된다. 따라서, 증발기(3)와 열교환된 냉기는 상대적으로 고온으로 되어 실내 공간에 토출된다.

이러한 일예를 들면, 실외 온도가 33℃이며 에어컨디셔너의 설정온도를 약 27℃로 설정함과 아울러 제어부에=30∼50분,=10∼30분,=+10∼30분으로 미리 설정할 경우, 상기 밸브수단(21)은 에어컨디셔너의 가동시점에서=30∼50분이 될 때에 개방되며, 그 후에는 밸브수단(21)이 개방된 시점부터=10∼30분,=+10∼30분 마다 교대로 개폐되도록 한다.

물론, 에어컨디셔너를 30∼50분 가동한 후에 밸브수단(21)을 교대로 개폐하는 과정에서, 상기 밸브수단(21)의 개방시간을 상대적으로 짧게 하고 폐쇄시간을 상대적으로 길게 설정할 수 있으며 그 반대로 설정할 수 있음도 이해 가능하다.

이때, 밸브수단(21)을 폐쇄할 때에는 냉기의 토출온도가 12∼17℃로 유지되도록 하는 한편, 상기 밸브수단(21)을 개방할 때에는 냉기의 토출온도가 18∼23℃로 유지되도록 한다.

이러한 냉각시스템의 운전제어방법에 있어서, 실외 온도와 에어컨디셔너의 설정온도에 따라 밸브수단(21)을 개폐하는 시간을 다르게 설정할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에서 용이하게 도출될 수 있다. 또한, 실외 온도와 에어컨디셔너의 설정온도에 따라 밸브수단(21)을 폐쇄할 때와 개방할 때의 냉기 토출온도 역시 다르게 설정할 수 있음도 이해 가능하다.

이상에서와 같이, 실내 공간으로 토출되는 냉기의 온도를 주기적으로 혹은 비주기적으로 설정함으로써 사용자가 냉기에 장기간에 걸쳐 노출되더라도 불쾌감을 느끼지 않도록 하였다.

또한, 에어컨디셔너의 냉각운전 중에 토출되는 냉기의 온도를 변화시킴으로써 사용자의 피부를 간헐적으로 데워주어 인체의 쾌적감을 증대시키도록 하였다.

본 발명 에어컨디셔너 냉각시스템의 다른 구조에 관해 참조도면 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명 에어컨디셔너 냉각시스템의 다른 구성을 나타낸 구성도로서 이를 참조하면, 상기 에어컨디셔너의 냉각시스템은 운전주파수를 변경시킴에 따라 압축되는 냉매양을 조절하는 인버터 압축기(31)와, 상기 인버터 압축기(31)에서 토출된 냉매를 응축하는 응축기(32)와, 상기 응축기(32)에서 토출된 냉매를 팽창시키는 가변 팽창변(33)과, 상기 가변 팽창변(33)을 거친 냉매가 유입됨에 따라 외기를 열접촉시켜 냉각되도록 하는 증발기(34)를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 구성을 갖는 냉각시스템의 운전제어방법에 관해 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 7은 도 6의 냉각시스템의 운전제어방법을 나타낸 블럭도이다.

상기 인버터 압축기(31)가 정상 주파수로 가동될 때부터 적산된 운전시간이 소정 시간()에 도달되면, 상기 제어부에서 운전시간을 리셋(reset)한 다음에 재적산하고, 상기 인버터 압축기(31)의 운전주파수를 소정 주파수로 낮추었다가 다시 정상 운전주파수로 회복시키는 운전을 교대로 반복함에 따라 가변 팽창변(33) 및 증발기(34)에 유입되는 냉매의 양을 조절하도록 한다.

즉, 에어컨디셔너 가동 후 인버터 압축기(31)의 정상운전시간이에 도달되면, 상기 인버터 압축기(31)는 정상 주파수보다 낮은 운전주파수로 운전되고 상기 가변 팽창변(33)을 유동 냉매량에 대응되도록 조절한다. 이어, 제어부에 적산된 운전시간이에 도달되면, 상기 인버터 압축기(31)의 운전주파수를 정상 주파수로 회복시키고 가변 팽창변(33)의 개도를 유동 냉매량에 대응되도록 조절한다. 그리고, 상기 정상주파수로 운전된 시간이=에 도달되면, 제어부에서 인버터 압축기(31)의 운전시간을 리셋한 다음에 재적산 하고 상기 인버터 압축기(31)의 운전주파수를 다시 낮춘다. 이와 같은 운전방법을 주기적 혹은 비주기적으로 반복하도록 한 것이다.

이때, 제어부에는,및에 관한 시간을 냉기의 토출 온도 및 실외 온도에 따라 각각 다르게 설정할 수 있으며, 상기및를 동일하게 설정하여 인버터 압축기(31)의 운전주파수가 주기적으로 변경되게 하거나 상기및를 각각 다르게 설정하여 운전주파수가 비주기적으로 변경되게 할 수 있다.

이러한 운전제어방법의 일예를 들면, 실외 온도가 33℃이며 소비자가 에어컨디셔너의 설정온도를 약 27℃로 설정함과 아울러 제어부에=30∼50분,=10∼30분,=+10∼30분으로 미리 설정한 경우에, 상기 인버터 압축기(31)는 에어컨디셔너의 가동시점부터 적산된 운전시간이=30∼50분에 도달되면 인버터 압축기(31)의 운전주파수를 정상 운전주파수보다 낮게 공급하고, 그 후에는 인버터 압축기(31)의 적산된 운전시간이=10∼30분,=+10∼30분 마다 교대로 운전주파수를 높이거나 낮추는 운전을 수행한다.

물론, 상기 인버터 압축기(31)의 운전주파수를 변경시키는 운전 중에, 상기 제어부에는 인버터 압축기(31)가 낮은 주파수로 운전되는 시간을 상대적으로 짧게 하고 정상 주파수로 운전되는 시간을 상대적으로 길게 설정할 수 있으며 혹은 그 반대로 설정할 수 있음도 이해 가능하다.

이때, 인버터 압축기(31)가 정상주파수로 운전되는 경우 냉기의 토출온도가 12∼17℃로 유지되도록 하는 한편, 인버터 압축기(31)가 낮은 주파수로 운전되는경우에는 냉기의 토출온도가 18∼23℃로 유지되도록 한다.

이러한 냉각시스템의 운전제어방법에 있어서, 실외 온도와 에어컨디셔너의 설정온도에 따라 인버터 압축기(31)의 운전주파수를 변경하는 시간이 달라질 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에서 용이하게 도출될 수 있다. 또한, 실외 온도와 에어컨디셔너의 설정온도에 따라 운전주파수를 변경할 때의 냉기 토출온도를 다르게 설정할 수 있음도 이해 가능하다.

도 8은 도 5 및 도 7과 같은 운전제어방법을 적용할 경우 시간에 따른 인체의 평균적인 피부온도 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5와 도 7과 같은 냉각시스템의 운전제어방법을 적용함에 따라, 냉방 운전 중에 사용자의 피부온도가 도 8과 같이 32∼34℃ 사이를 유지할 수 있도록 함으로써 사용자가 쾌적한 기분을 느낄 수 있도록 하였다.

또한, 에어컨디셔너의 냉방운전 중에도 토출되는 냉기의 온도를 주기적 또는 비주기적으로 변화시킴으로써 간헐적으로 인체의 피부를 데워주어 쾌적감을 증대시키도록 하였다.

이상에서와 같이, 본 발명은 인체의 바이오리듬에 맞게 토출 냉기의 온도를 주기적 또는 비주기적으로 변화시킴에 따라 사용자의 쾌적감을 증대시킬 수 있도록 하였다.

Claims (7)

1. 정속 압축기, 응축기, 모세관 및 증발기가 설치되며, 정속 압축기와 응축기 사이의 냉매관 부분에 일단부가 연결됨과 아울러 응축기와 증발기 사이의 냉매관 부분에 타단부가 고정되며, 밸브수단 및 바이패스관용 모세관이 설치되는 바이패스관을 더 포함하여 이루어진 에어컨디셔너 냉각시스템에 있어서,

   상기 에어컨디셔너가 가동된 시점부터 적산된 운전시간이 소정 시간()에 도달되면, 상기 밸브수단을 소정 시간() 동안 개방시켰다가 다시 소정 시간() 폐쇄하는 운전을 교대로 반복함에 따라 상기 밸브수단이 개방될 때에는 정속 압축기에서 토출된 냉매의 일부분이 바이패스관을 거쳐 증발기로 유입되도록 함으로써, 상기 밸브수단이 개방될 때에는 에어컨디셔너의 설정 온도보다 상대적으로 높은 온도의 냉기가 실내 공간으로 토출되도록 함을 특징으로 하는 에어컨디셔너 냉각시스템의 운전제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   실외 온도가 33℃이고, 에어컨디셔너의 설정온도를 약 27℃로 설정할 경우,

   상기 밸브수단은 에어컨디셔너의 가동시점으로부터 30∼50 분이 경과될 때에 개방되며, 그 후에는 밸브수단이 개방된 시점부터 10∼30분이 경과될 때마다 교대로 개폐됨을 특징으로 하는 에어컨디셔너 냉각시스템의 운전제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 밸브수단을 폐쇄할 때에는 냉기의 토출온도가 12∼17℃로 유지되도록 하는 한편, 상기 밸브수단을 개방할 때에는 냉기의 토출온도가 18∼23℃로 유지되도록 함을 특징으로 하는 에어컨디셔너 시스템의 운전제어방법.
4. 운전주파수를 변경시킴에 따라 압축되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 인버터 압축기와, 상기 인버터 압축기에서 토출된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 토출된 냉매가 유입되는 가변 팽창변과, 상기 가변 팽창변을 거친 냉매가 유입됨에 따라 외기를 열접촉시켜 냉각되도록 하는 증발기를 포함하여 이루어진 에어컨디셔너 냉각시스템에 있어서,

   실외온도가 33℃이고, 에어컨디셔너의 설정온도를 약 27℃로 설정할 경우,

   상기 에어컨디셔너가 정상주파수로 운전된 후 30∼50분이 경과된 후에, 상기 인버터 압축기의 운전주파수를 10∼30분 동안 낮춤과 동시에 상기 가변 팽창변의 개도를 증발기에 유입되는 유동냉매량에 대응되도록 감소시키는 운전과, 그 후에 상기 인버터 압축기의 운전주파수를 다시 정상주파수로 10∼30분 동안 회복시킴과 동시에 상기 가변 팽창변의 개도를 증발기에 유입되는 유동냉매량에 대응되도록 증가시키는 운전을 교대로 반복시킴으로써, 상기 인버터 압축기가 정상운전주파수보다 낮은 주파수로 운전될 때에는 정상 운전주파수로 운전될 때보다 상대적으로 높은 온도의 냉기가 실내공간으로 토출되도록 함을 특징으로 하는 에어컨디셔너 냉각시스템의 제어방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 인버터 압축기의 운전주파수를 낮출 때에는 냉기의 토출온도가 12∼17℃로 유지되도록 하는 한편, 상기 인버터 압축기의 운전주파수를 정상 주파수로 회복시킬 때에는 냉기의 토출온도가 18∼23℃로 유지되도록 함을 특징으로 하는 에어컨디셔너 시스템의 운전제어방법.