KR100551965B1 - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 본 발명은 실내온도와 실내습도를 자동으로 적정하게 유지시켜 사용자가 쾌적감을 느낄 수 있도록 함과 함께 실내온도와 실내습도에 따른 방 안의 불쾌지수를 사용자에게 알려주어 사용자가 방안의 쾌적도와 신선도를 직접 확인할 수 있다.

이를 위해 본 발명은 실내온도를 검출하는 실내온도검출부, 실내습도를 검출하는 실내습도검출부, 압축기를 구동시키는 압축기구동부, 필요한 경우, 상기 실내온도와 실내습도를 인식하고, 인식된 실내온도와 실내습도가 미리 설정된 쾌적온도와 쾌적습도 범위 내에 있도록 상기 압축기구동부를 구동하여 냉방운전 또는 제습운전을 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

공기조화기 및 그 제어방법 {Air conditioner and its control method}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어블록도이다.

도 2a 내지 2b는 도 1의 공기조화기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

도 3은 온도습도 선도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 제어부 20 : 키입력부

21 : 실내온도검출부 22 : 실내습도검출부

30 : 압축기구동부 31 : 표시부

32 : 토출구개폐구동부 33 : 흡입구개폐구동부

34 : 풍향조절부 35 : 실내팬구동부

36 : 저장부

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방 안의 공기를 쾌적하게 유지시킬 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

종래의 공기조화기는 냉방운전시, 실내온도센서를 통해 실내온도를 검출하고, 실내온도가 설정온도에 도달하도록 압축기(30a)를 온/오프시켜 실내를 냉방시킨다.

방 안의 사용자가 쾌적감을 느끼기 위해서는 실내온도를 적정하게 유지시키는 뿐만 아니라, 실내습도를 너무 높지도 낮지도 않게 유지시켜야 한다.

통상, 이렇듯 실내온도와 실내습도가 적정한 쾌적온도와 쾌적습도 영역에 도달하지 못하면 방 안의 사용자는 불쾌감을 느끼게 되는데 이를 불쾌지수라고 하며, 사용자는 불쾌지수가 높을수록 불쾌감을 느끼게 되고, 불쾌지수가 낮을수록 쾌적감을 느끼게 된다.

하지만, 종래의 공기조화기는 실내습도를 검출할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않아, 실내습도의 높고 낮음에 관계없이 실내온도센서를 통해 검출된 실내온도만을 근거로 하여 냉방운전을 수행하기 때문에 실내온도가 적정하게 유지되더라도 실내습도가 너무 높거나 낮은 경우에는 방안의 불쾌지수가 높아져 사용자가 불쾌감을 느끼게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실내온도와 습도조건이 쾌적하지 않으면, 실내온도와 실내습도를 자동으로 적정하게 유지시켜 방 안의 불쾌지수를 낮춤으로서 사용자에게 쾌적감을 제공할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 실내온도와 실내습도에 따른 실내의 불쾌지수 를 사용자에게 알려줄 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는 냉방운전과 제습운전을 수행하는 공기조화기에 있어서, 실내온도를 검출하는 실내온도검출부, 실내습도를 검출하는 실내습도검출부, 압축기를 구동시키는 압축기구동부, 필요한 경우, 상기 실내온도와 실내습도를 인식하고, 인식된 실내온도와 실내습도가 미리 설정된 쾌적온도와 쾌적습도 범위 내에 있도록 상기 압축기구동부를 구동하여 냉방운전 또는 제습운전을 수행하는 제어부를 포함한다.

상기 공기조화기는 쾌적모드를 입력받기 위한 키입력부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 키입력부를 통해 쾌적모드가 입력되면, 상기 실내온도와 실내습도를 인식하는 것을 특징으로 한다.

상기 공기조화기는 상기 실내온도검출부(21)와 습도검출부를 통해 검출된 온도와 습도에 기초하여 불쾌지수를 산출하는 불쾌지수산출부와, 상기 산출된 불쾌지수를 표시하는 표시부(31)를 더 포함하고, 상기 제어부(10)는 상기 불쾌지수산출부로부터 산출된 불쾌지수를 상기 표시부(31)에 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 온도들의 차 또는 습도들의 차에 기초하여 압축기의 온/오프시간을 설정하고, 설정된 압축기의 온/오프시간에 기초하여 상기 압축기구동부를 통해 상기 압축기를 구동시켜 냉방운전 또는 제습운전을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 실내온도가 미리 설정된 쾌적온도 범위보다 낮거나 높으면, 냉방운전을 수행하고, 상기 실내습도가 미리 설정된 쾌적습도 범위보다 낮거나 높으면, 제습운전을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 실내온도가 미리 설정된 쾌적온도범위보다 낮으면 낮을수록 상기 압축기의 오프시간을 온시간에 비하여 길게 설정하여 냉방운전하고, 상기 실내온도가 미리 설정된 쾌적온도범위보다 높으면 높을수록 상기 압축기의 온시간을 오프시간에 비하여 길게 설정하여 냉방운전하고, 상기 실내습도가 미리 설정된 쾌적습도범위보다 낮으면 낮을수록 상기 압축기의 오프시간을 온시간에 비하여 길게 설정하여 제습운전을 수행하고, 상기 실내습도가 미리 설정된 쾌적습도범위보다 높으면 높을수록 상기압축기의 온 시간을 오프시간에 비하여 길게 설정하여 제습운전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 쾌적모드가 선택되었는지를 판단하는 단계, 상기 쾌적모드가 선택되었으면, 압축기를 구동시켜 냉방 운전하는 단계, 상기 냉방운전 후 실내온도와 실내습도를 검출하는 단계, 상기 검출된 실내온도와 실내습도가 미리 설정된 쾌적온도와 쾌적습도범위에 도달하도록 상기 압축기의 온/오프시간을 설정하여 냉방운전 또는 제습운전하는 단계를 포함하다.

상기 실내온도와 미리 설정된 쾌적온도범위사이의 차와, 상기 실내습도와 미리 설정된 쾌적습도범위사이의 차에 기초하여 상기 압축기의 온/오프시간을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 실내온도와 실내습 도를 검출하는 단계, 상기 검출된 실내온도와 실내습도에 따라 불쾌지수를 산출하는 단계, 산출된 불쾌지수를 근거로 하여 상기 불쾌지수가 미리 설정된 쾌적범위 내에 도달하도록 냉방운전 또는 제습운전을 수행하는 단계를 포함한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는 전반적인 제어를 수행하는 제어부(10)의 입력측에는 키입력부(20), 실내온도검출부(21), 실내습도검출부(22) 등이 전기적으로 접속되어 있고, 출력측에는 압축기구동부(30), 표시부(31) 등이 전기적으로 접속되어 있고, 입출력측에는 저장부(36)가 전기적으로 접속되어 있다.

키입력부(20)는 공기조화기의 운전모드(자동, 냉방, 제습, 쾌적 등)와 다수의 기능키를 구비함은 물론, 공기조화기의 운전시작신호 및 운전정지신호를 입력하도록 운전/정지키를 구비하고 있다.

그리고, 제어부(10)는 키입력부(20)에 의해 입력된 운전선택신호에 따라 공기조화기의 전체동작을 제어하는 마이크로컴퓨터로서, 이 제어부(10)는 실내온도와 실내습도에 따라 냉방운전 또는 제습운전을 제어하여 실내온도와 실내습도를 자동으로 조절한다.

실내온도검출부(21)는 흡입구를 통해 흡입되는 실내공기의 온도(Tr)를 감지하여 제어부(10)에 출력한다.

실내습도검출부(22)는 흡입구를 통해 흡입되는 실내공기의 습도(Hr)를 감지 하여 제어부(10)에 출력한다.

압축기구동부(30)는 쾌적모드시 미리 설정된 쾌적온도(Ts)와 실내온도검출부(21)에 의해 검출된 실내온도(Tr)의 차와, 미리 설정된 쾌적습도(Hs)와 실내습도검출부(22)에 의해 검출된 실내습도(Hr)에 따라 제어부(10)로부터 출력되는 제어신호를 받아서 압축기(30a)를 온/오프 구동 제어한다.

표시부(31)는 사용자가 키입력부(20)를 통해 쾌적모드 선택시, 쾌적운전을 표시함은 물론 방 안의 불쾌지수를 표시패널(31a)에 표시시킨다.

저장부(36)는 사용자가 쾌적함을 느낄 때의 방 안의 온도와 습도인 쾌적온도와 쾌적습도의 범위가 미리 저장되어 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는 냉방운전 또는 제습운전시, 작동하는 토출구개폐구동부(32), 흡입구개폐구동부(33), 풍향조절부(34), 실내팬구동부(35)를 구비하고, 이 들은 제어부(10)의 출력측에 전기적으로 접속된다.

토출구개폐구동부(32)는 키입력부(20)에 의한 운전시작신호 및 운전정지신호의 입력시 제어부(10)로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 토출구를 개폐하는 토출구도어를 상하로 이동시키도록 토출구모터(M1)(32a)를 구동 제어한다.

흡입구개폐구동부(33)는 키입력부(20)에 의한 운전시작신호 및 운전정지신호의 입력시 제어부(10)로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 흡입구를 개폐하는 흡입그릴을 이동시키도록 흡입구모터(M2)(33a)를 구동 제어한다.

풍향조절부(34)는 토출구를 통해 토출되는 공기가 방안 전체에 골고루 확산 되도록 토출공기의 방향을 상하 및 좌우 조절하는 풍향모터(34a)를 구동 제어한다.

실내팬구동부(35)는 키입력부(20)에 의해 사용자가 설정한 풍량에 따라 제어부(10)로부터 출력되는 제어신호를 받아서 실내열교환기에서 열교환된 공기를 실내로 송풍하도록 실내팬모터의 회전수를 제어하여 실내팬(35a)을 구동 제어한다.

따라서, 사용자가 키입력부(20)를 조작하여 쾌적모드를 선택하면, 먼저, 제어부(10)는 흡입구개폐구동부(33)를 통해 흡입구를 개방시키고, 토출구개폐구동부(32)를 통해 토출구를 개방시킨다. 그리고, 제어부(10)는 압축기를 구동시킨 후 실내온도검출부(21)와 실내습도검출부(22)를 통해 검출된 실내온도와 실내습도에 따라 방 안의 불쾌지수를 후술되는 식을 이용하여 산출하고, 산출된 불쾌지수를 사용자에게 표시하여 방 안의 불쾌지수를 직접 확인할 수 있도록 한다.

또한, 제어부(10)는 산출된 불쾌지수가 미리 설정된 쾌적범위 내에 있으면, 현재의 실내온도와 실내습도를 유지하도록 압축기구동부(30)를 통해 압축기(30a)의 온/오프 시간을 조절한다.

하지만, 산출된 불쾌지수가 미리 설정된 쾌적범위 내에 있지 않으면, 실내온도와 실내습도가 미리 설정된 쾌적온도와 쾌적습도에 도달하도록 압축기구동부(30)를 통해 압축기(30a)의 온/오프 시간을 조절하여 냉방운전 또는 제습운전의 강약을 조절한다. 이때, 통상 제습운전은 냉방운전에 비하여 압축기를 단속적으로 제어하므로, 냉방운전에서의 압축기의 운전율보다 제습운전에서의 압축기의 운전율이 상당히 낮다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기를 제어 하는 방법을 설명한다.

도 2는 도 1의 공기조화기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다. 도 2를 살펴보면, 먼저, 단계 100에서 사용자가 쾌적함을 느낄 때의 쾌적온도와 쾌적습도 범위를 저장부(36)에 미리 저장시킨다.

사용자가 키입력부(20)를 통해 운전모드를 선택하면, 단계 101에서 제어부(10)는 사용자가 쾌적모드를 선택했는지를 판단한다.

단계 101에서 사용자가 방 안의 불쾌지수를 최적(일예로, 68이하)으로 유지시키는 쾌적모드를 선택했으면, 단계 102에서 제어부(10)는 압축기(30a)를 미리 설정된 온/오프시간으로 구동시켜 냉방운전을 수행한다.

그리고, 단계 103과 단계 104에서 제어부(10)는 실내온도검출부(21)를 통해 실내온도를 검출하고, 실내습도검출부(22)를 통해 실내습도를 검출하여 인식한다.

실내온도와 실내습도가 인식되면, 단계 105에서 제어부(10)는 불쾌지수를 산출한다. 불쾌지수(Di)는 다음의 식(1)에 의하여 산출된다.

Di = 9/5Tr - 0.55(1-Hr)(9/5Tr - 26) +32 ----[식1]

이때, Tr[℃]는 건구온도이고, Hr[g/kg]는 상대습도이며, 건구온도는 실내온도검출부(21)를 통해 검출되는 온도이고, 상대습도는 실내습도검출부(22)를 통해 검출되는 습도이다. 통상, 불쾌지수가 68% 이하인 경우에는 사용자가 쾌적하다고 느끼고, 68%보다 높은 경우에는 높을수록 불쾌감을 느끼게 된다.

단계 105에서 불쾌지수를 산출한 후 단계 106에서 제어부(10)는 산출된 불쾌지수를 표시부(31)에 표시시켜 사용자가 직접 불쾌지수를 확인할 수 있도록 한다.

그리고, 단계 107에서 제어부(10)는 산출된 불쾌지수가 미리 설정된 쾌적범위인지를 판단하여, 쾌적범위인 경우에는 단계 108에서 현재의 실내온도와 실내습도를 유지시키도록 압축기(30a)의 현재의 온/오프시간을 유지시킨 후 단계 103으로 리턴하여 단계 103 이하의 동작을 반복한다. 도 3의 C영역과 같이, 실내온도와 상대습도가 빗금친 영역에 속할 때가 이러한 경우에 해당한다.

단계 107에서의 판단결과, 산출된 불쾌지수가 미리 설정된 쾌적범위를 벗어난 경우에는 단계 109에서 제어부(10)는 저장부(36)에 저장된 불쾌지수가 최적일 때의 온도와 습도를 나타내는 미리 설정된 쾌적온도(Ts)와 단계 103에서 검출된 실내온도(Tr)를 비교하고, 미리 설정된 쾌적습도(Hs)와 단계104에서 검출된 쾌적습도(Hr)를 비교한다.

그리고, 단계 110에서 제어부(10)는 현재의 실내온도가 미리 설정된 쾌적온도범위보다 낮은 영역인 도 3의 A영역에 포함되는지를 판단한다.

단계 110에서의 판단결과 현재의 실내온도가 A영역에 포함되면, 단계 111에서 제어부(10)는 실내온도를 미리 설정된 쾌적온도 범위로 높이기 위해 현재의 실내온도와 미리 설정된 쾌적온도 범위사이의 온도차를 근거로 하여 온도차가 클수록 압축기(30a)의 현재 온/오프시간에서 오프시간을 온 시간에 비하여 길게 설정하여 압축기(30a)를 구동시키는 약한 냉방운전을 수행한다.

또한, 단계 110에서의 판단결과 A영역에 포함되지 않으면, 단계 112에서 제어부(10)는 현재의 실내온도는 미리 설정된 쾌적온도 범위에 포함되나, 현재의 실내습도가 미리 설정된 쾌적습도범위보다 높은 영역인 도 3의 B영역에 포함되는지를 판단한다.

단계 112에서의 판단결과 B영역에 포함되면, 단계 113에서 제어부(10)는 현재의 실내습도를 미리 설정된 쾌적습도 범위로 낮추기 위해 제습운전을 수행하되, 현재의 실내습도와 미리 설정된 쾌적습도범위사이의 습도차를 근거로 하여 습도차가 클수록 압축기(30a)의 현재 온/오프시간에서 온 시간을 오프시간에 비하여 길게 설정하고, 설정된 압축기(30a)의 온/오프시간에 기초하여 압축기(30a)를 구동시키는 강한 제습운전을 수행한다.

또한, 단계 112에서의 판단결과 B영역에 포함되지 않으면, 단계 114에서 제어부(10)는 현재의 실내온도는 미리 설정된 쾌적온도범위에 포함되나, 현재의 실내습도가 미리 설정된 쾌적습도범위보다 낮은 영역인 도 3의 D영역에 포함되는지를 판단한다.

단계 114에서의 판단결과 D영역에 포함되면, 단계 115에서 제어부(10)는 현재의 실내습도를 미리 설정된 쾌적습도 범위로 높이기 위해 제습운전을 수행하되, 현재의 실내습도와 미리 설정된 쾌적습도 범위사이의 습도차를 근거로 하여 습도차가 클수록 압축기(30a)의 현재 온/오프시간에서 오프시간을 온 시간에 비하여 길게 설정하고, 설정된 압축기(30a)의 온/오프시간에 기초하여 압축기(30a)를 구동시키는 약한 제습운전을 수행한다.

또한, 단계 114에서의 판단결과 D영역에 포함되지 않으면, 단계 116에서 제어부(10)는 현재의 실내온도가 미리 설정된 쾌적온도 범위보다 높은 영역인 도 3의 E영역에 포함되는지를 판단한다.

단계 116에서의 판단결과 현재의 실내온도가 E영역에 포함되면, 단계 117에서 제어부(10)는 실내온도를 미리 설정된 쾌적온도 범위로 낮추기 위해 현재의 실내온도와 미리 설정된 쾌적온도 범위사이의 온도차를 근거로 하여 온도차가 클수록 압축기(30a)의 현재 온/오프시간에서 온 시간을 오프시간에 비하여 길게 설정하여 압축기(30a)를 구동시키는 강한 냉방운전을 수행한다.

단계 117을 수행한 후 제어부(10)는 단계 103으로 복귀하여 단계 103이하의 동작을 반복 수행한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 실내온도와 실내습도를 최적의 온도와 습도로 유지시킬 수 있어 사용자에게 쾌적함을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 실내온도와 실내습도에 따른 현재의 불쾌지수를 사용자가 직접 확인할 수 있도록 하여 방안의 쾌적도와 신선도를 느낄 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 냉방운전과 제습운전을 수행하는 공기조화기에 있어서,

   실내온도를 검출하는 실내온도검출부,

   실내습도를 검출하는 실내습도검출부,

   압축기를 구동시키는 압축기구동부,

   필요한 경우, 상기 실내온도와 실내습도를 인식하고, 인식된 실내온도와 실내습도가 미리 설정된 쾌적온도와 쾌적습도 범위 내에 있도록 상기 압축기구동부를 구동하여 냉방운전 또는 제습운전을 수행하는 제어부를 포함하는 공기조화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 공기조화기는 쾌적모드를 입력받기 위한 키입력부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 키입력부를 통해 쾌적모드가 입력되면, 상기 실내온도와 실내습도를 인식하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제1항에 있어서, 상기 공기조화기는 상기 실내온도검출부(21)와 습도검출부를 통해 검출된 온도와 습도에 기초하여 불쾌지수를 산출하는 불쾌지수산출부와, 상기 산출된 불쾌지수를 표시하는 표시부(31)를 더 포함하고, 상기 제어부(10)는 상기 불쾌지수산출부로부터 산출된 불쾌지수를 상기 표시부(31)에 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 실내온도와 미리 설정된 쾌적온도사이의 온도차 또는 실내습도와 미리 설정된 쾌적습도사이의 습도차에 기초하여 압축기의 온/오프시간을 설정하고, 설정된 압축기의 온/오프시간에 기초하여 상기 압축기구동부를 통해 상기 압축기를 구동시켜 냉방운전 또는 제습운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 실내온도가 미리 설정된 쾌적온도 범위보다 낮거나 높으면, 냉방운전을 수행하고, 상기 실내습도가 미리 설정된 쾌적습도 범위보다 낮거나 높으면, 제습운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는 상기 실내온도가 미리 설정된 쾌적온도범위보다 낮으면 낮을수록 상기 압축기의 오프시간을 온시간에 비하여 길게 설정하여 냉방운전하고, 상기 실내온도가 미리 설정된 쾌적온도범위보다 높으면 높을수록 상기 압축기의 온시간을 오프시간에 비하여 길게 설정하여 냉방운전하고, 상기 실내습도가 미리 설정된 쾌적습도범위보다 낮으면 낮을수록 상기 압축기의 오프시간을 온시간에 비하여 길게 설정하여 제습운전을 수행하고, 상기 실내습도가 미리 설정된 쾌적습도범위보다 높으면 높을수록 상기압축기의 온 시간을 오프시간에 비하여 길게 설정하여 제습운전하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 쾌적모드를 선택되었는지를 판단하는 단계,

   상기 쾌적모드가 선택되었으면, 압축기를 구동시켜 냉방 운전하는 단계,

   상기 냉방운전 후 실내온도와 실내습도를 검출하는 단계,

   상기 검출된 실내온도와 실내습도가 미리 설정된 쾌적온도와 쾌적습도범위에 도달하도록 상기 압축기의 온/오프시간을 설정하여 냉방운전 또는 제습운전하는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 실내온도와 미리 설정된 쾌적온도범위사이의 차와, 상기 실내습도와 미리 설정된 쾌적습도범위사이의 차에 기초하여 상기 압축기의 온/오프시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
9. 실내온도와 실내습도를 검출하는 단계,

   상기 검출된 실내온도와 실내습도에 따라 불쾌지수를 산출하는 단계,

   산출된 불쾌지수를 근거로 하여 상기 불쾌지수가 미리 설정된 쾌적범위 내에 도달하도록 냉방운전 또는 제습운전을 수행하는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.

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