KR100698577B1 - Room temperature control apparatus for independently controlling the temperature of the upper portion and the lower portion of a room - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내 공간의 상측 부분 및 하측 부분의 온도를 독립적으로 제어할 수 있는 실내 온도 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하며,An object of the present invention is to provide an indoor temperature control device that can independently control the temperature of the upper portion and the lower portion of the inner space,
이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외부에서 유입되는 작동 유체를 이용하여 실내 공간의 온도를 제어하는 실내 온도 제어장치에 있어서, 상기 실내 온도 제어장치는, 실내 공간의 상측 및 하측에 각각 배치되며, 상기 작동 유체를 이용하여 상기 실내 공간의 상측 부분 및 하측 부분과 각각 열교환하는 상측 열교환부 및 하측 열교환부와, 상기 실내 공간의 상측 부분 및 하측 부분의 온도를 감지하여, 상기 상측 열교환부 및 하측 열교환부로 유입되는 작동 유체를 독립적으로 제어하는 제어장치를 구비하는 실내 온도 제어장치를 제공한다.In order to achieve this object, the present invention is a room temperature control device for controlling the temperature of the indoor space by using the working fluid introduced from the outside, the room temperature control device is disposed on the upper and lower sides of the indoor space, respectively And an upper heat exchanger and a lower heat exchanger configured to exchange heat with the upper and lower parts of the indoor space using the working fluid, respectively, and sense the temperature of the upper and lower parts of the indoor space. It provides a room temperature control device having a control device for independently controlling the working fluid flowing into the heat exchange unit.
Description
도 1은 바닥 난방을 하는 경우, 높이에 따른 온도 분포의 일 예를 개략적으로 나타낸 온도 분포도이다.1 is a temperature distribution diagram schematically showing an example of a temperature distribution according to height when floor heating is performed.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 온도 제어장치의 전기적 신호의 전달을 나타내는 블록 다이어그램이다.Figure 2 is a block diagram showing the transmission of the electrical signal of the room temperature control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 실내 온도 제어장치의 개략도이다.3 is a schematic diagram of the room temperature control device of FIG. 2.
도 4는 도 3에서 작동 유체의 흐름 및 전기적 신호의 흐름을 나타내는 개략도이다.4 is a schematic diagram showing the flow of the working fluid and the flow of electrical signals in FIG.
도 5는 도 2의 실내 온도 제어장치에서 실내 공간의 상측 부분 및 하측 부분의 온도를 제어하는 단계를 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a step of controlling temperatures of an upper portion and a lower portion of an indoor space in the indoor temperature controller of FIG. 2.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
90 : 실내 공간90: indoor space
100 : 실내 온도 제어장치 110 : 제1온도감지부100: room temperature control unit 110: first temperature detection unit
120 : 제2온도감지부 130 : 제어장치120: second temperature detection unit 130: control device
131 : 상측용 밸브 132 : 하측용 밸브131: upper valve 132: lower valve
135 : 제어부 160 : 상측 열교환부135: control unit 160: upper heat exchanger
170 : 하측 열교환부 173 : 제1배관170: lower heat exchanger 173: first piping
174 : 제2배관 178 : 제3배관174: second piping 178: third piping
179 : 제4배관 190 : 흡수식 냉동장치179: fourth piping 190: absorption refrigeration unit
본 발명은 실내 온도 제어장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 실내 공간의 상측 부분 및 하측 부분의 온도를 독립적으로 제어할 수 있는 실내 온도 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an indoor temperature control device, and more particularly, to an indoor temperature control device capable of independently controlling the temperature of an upper portion and a lower portion of an indoor space.
도 1을 참조하면, 온돌 난방 등의 바닥 난방을 하는 경우, 높이에 따른 온도 분포의 일 예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에서 제1온도곡선(C1)은 바닥 난방 시의 높이에 따른 온도 분포이고, 제2온도곡선(C2)은 실내 공간에 위치한 사람의 열적 조건(쾌적감)을 고려한 이상적인 온도 분포이다. 제1온도곡선(C1)과 제2온도곡선(C2)은 사람의 무릅 정도의 높이인 제1지점(P)에서 교차하여, 제1지점(P)보다 높은 위치에서는 제1온도곡선(C1)의 온도가 제2온도곡선(C2)의 온도보다 높고, 제1지점보다 낮은 위치에서는 제1온도곡선(C1)의 온도가 제2온도곡선(C2)의 온도보다 낮다. 따라서, 실내에서 거주하는 재실자는 무릅 아래 부분은 한기를 느끼게 되고, 머리 부분은 더위를 느끼게 되므로, 실질적인 쾌적감이 떨어진다.Referring to FIG. 1, when floor heating such as underfloor heating is performed, an example of a temperature distribution according to height is schematically illustrated. In FIG. 1, the first temperature curve C1 is a temperature distribution according to the height during floor heating, and the second temperature curve C2 is an ideal temperature distribution in consideration of thermal conditions (comfort) of a person located in an indoor space. The first temperature curve C1 and the second temperature curve C2 intersect at the first point P, which is the height of the human knee, and at the position higher than the first point P, the first temperature curve C1. The temperature of the first temperature curve C1 is lower than the temperature of the second temperature curve C2 at a position where the temperature of the temperature is higher than the temperature of the second temperature curve C2 and lower than the first point. Therefore, the occupant living in the room feels chilly in the lower part of the knee, and heat is felt in the head part, and thus the actual comfort falls.
따라서, 바닥 난방의 장점을 유지하면서도, 실내의 온도 분포가 이상적인 온도 분포를 유지할 수 있도록 실내 공간의 온도를 제어할 수 있는 제어장치가 요구된다. 특히, 학생을 둔 가정의 경우, 학생의 학업 성취도 향상을 위하여, 쾌적한 온도 조건을 유지하여야 하는 바, 상기의 실내 온도 제어장치가 더욱 요구된다.Therefore, while maintaining the advantages of floor heating, a control device that can control the temperature of the indoor space is required to maintain the ideal temperature distribution of the indoor temperature distribution. In particular, in the case of families with students, in order to improve the student's academic achievement, it is required to maintain a comfortable temperature conditions, the above room temperature control device is further required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 실내 공간의 상측 부분 및 하측 부분의 온도를 독립적으로 제어할 수 있는 실내 온도 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an indoor temperature control device capable of independently controlling the temperatures of the upper and lower portions of an indoor space.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외부에서 유입되는 작동 유체를 이용하여 실내 공간의 온도를 제어하는 실내 온도 제어장치에 있어서, 상기 실내 온도 제어장치는, 실내 공간의 상측 및 하측에 각각 배치되며, 상기 작동 유체를 이용하여 상기 실내 공간의 상측 부분 및 하측 부분과 각각 열교환하는 상측 열교환부 및 하측 열교환부와, 상기 실내 공간의 상측 부분 및 하측 부분의 온도를 감지하여, 상기 상측 열교환부 및 하측 열교환부로 유입되는 작동 유체를 독립적으로 제어하는 제어장치를 구비하는 실내 온도 제어장치를 제공한다.In order to achieve the above object and other objects, the present invention is a room temperature control device for controlling the temperature of the indoor space using the working fluid flowing from the outside, the indoor temperature control device, the upper side of the indoor space And an upper side heat exchanger and a lower side heat exchanger, respectively disposed at the lower side and heat-exchanging with the upper portion and the lower portion of the indoor space using the working fluid, and sensing the temperature of the upper portion and the lower portion of the indoor space. It provides an indoor temperature control device having a control device for independently controlling the working fluid flowing into the upper heat exchanger and the lower heat exchanger.
본 발명에 있어서, 상기 제어장치는 상기 실내 공간의 상측 부분 및 하측 부분의 온도를 감지하는 상측 온도 감지부 및 하측 온도 감지부와, 상측 온도 감지부 및 하측 온도 감지부로부터 전달받은 온도와 기 설정된 온도를 비교하여 소정의 전 기적 신호를 출력하는 제어부와, 상기 전기적 신호에 따라 상측 열교환부 및 하측 열교환부로 유입되는 작동 유체의 온도 또는 유량 또는 온도와 유량을 동시에 각각 제어하는 상측 밸브 및 하측 밸브를 구비하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 상측 밸브 및 하측 밸브는 각각 외부로부터 독립적으로 유입된 고온의 작동 유체와 저온의 작동 유체를 혼합하여 온도를 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 상측 밸브 및 하측 밸브에 공급되는 고온의 작동 유체와 저온의 작동 유체는 흡수식 냉동장치를 이용하여 공급되는 것이 바람직하다.In the present invention, the control device is an upper temperature sensing unit and a lower temperature sensing unit for sensing the temperature of the upper portion and the lower portion of the indoor space, the temperature received from the upper temperature detector and the lower temperature detector and the preset temperature A controller for comparing a temperature and outputting a predetermined electric signal, and an upper valve and a lower valve for simultaneously controlling the temperature or flow rate of the working fluid flowing into the upper heat exchange part and the lower heat exchange part or the temperature and the flow rate respectively according to the electrical signal. It is preferable to provide. At this time, it is preferable that the upper valve and the lower valve control the temperature by mixing the high temperature working fluid and the low temperature working fluid independently introduced from the outside, respectively. In addition, the high temperature working fluid and the low temperature working fluid supplied to the upper valve and the lower valve are preferably supplied using an absorption refrigeration apparatus.
본 발명에 있어서, 상기 상측 열교환부는 상기 실내 공간의 천장 부분에 배치되며, 상기 하측 열교환부는 상기 실내 공간의 바닥 부분에 배치되는 것이 바람직하다.In the present invention, the upper heat exchanger is disposed on the ceiling portion of the indoor space, the lower heat exchanger is preferably disposed on the bottom portion of the indoor space.
이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 온도 제어장치(100)가 도시되어 있다. 도 2는 실내 온도 제어장치(100)의 전기적 신호의 전달을 나타내는 블록 다이어그램이고, 도 3은 실내 온도 제어장치(100)의 개략도이다.2 and 3, an indoor
본 발명의 일 실시예에 따른 실내 온도 제어장치(100)는 크게 상측 열교환부(160), 하측 열교환부(170), 제어장치(130)를 구비한다.Room
상측 열교환부(160)는 제1배관(173)으로부터 유입된 작동 유체를 이용하여 실내 공간의 상측 부분(91)의 공기와 열교환함으로써, 실내 공간의 상측 부분(91)의 온도를 제어한다. 이러한 상측 열교환부(160)는 천장(90a) 위쪽에 배치되거나, 천장 벽에 매립되어 배치된다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 상측 열교환부(160)는 제1배관(173)으로부터 연장되며, 소정의 외경을 가지는 배관(160a)을 구비하며, 열전달 면적을 증가시키기 위하여 배관(160a) 상에 배치되며 소정의 형상을 가지는 핀들을 더 구비할 수 있다. 다만, 일반적인 실내의 난방을 위해서는 배관 자체를 이용하는 것이 비용에 있어서 바람직하다. 또한, 상측 열교환부(160)는 다양한 소재를 이용하여 형성될 수 있으나, 바람직하게는 동관 또는 플라스틱 호스를 이용하여 형성된다.As shown in FIG. 2, the
제1배관(173)을 통하여 상측 열교환부(160)로 유입된 작동 유체는 열교환을 한 후에 제2배관(174)을 통하여 외부로 유출된다.The working fluid introduced into the
또한, 하측 열교환부(170)가 실내 하측 공간(92)의 온도 제어를 위하여 배치된다. 하측 열교환부(170)에서는, 제3배관(178)으로부터 유입된 작동 유체가 실내 하측 공간(92)의 공기와 열교환됨으로써, 실내 하측 공간(92)의 온도를 제어하게 된다. 본 실시예에서, 하측 열교환부(170)는 바닥(90b) 밑에 매립되며, 소정의 외경을 가지는 배관(170a)을 구비한다. 하측 열교환부(170)도 상측 열교환부(160)와 유사하게, 열교환 면적을 증가시키기 위하여 소정의 형상을 가지는 핀들을 더 구비할 수 있다. 제3배관(178)을 통하여 하측 열교환부(170)로 유입된 작동 유체는 열교환을 한 후에 제4배관(179)을 통하여 외부로 유출된다.In addition, the
상측 열교환부(160) 및 하측 열교환부(170)로 공급되는 작동 유체의 유량 및/또는 온도를 독립적으로 제어하는 제어장치(130)는, 크게 제어부(135), 상측용 밸브(131), 하측용 밸브(132), 제1온도감지부(110) 및 제2온도감지부(120)를 구비한다.The
제어부(130)는 실내 상측 공간(91)에 배치된 제1온도감지부(110)로부터 입력받은 온도와 기 설정된 온도를 비교하여, 상측용 밸브(131)를 이용하여 상측 열교환부(160)로 공급되는 작동 유체의 유량 및/또는 온도를 제어한다. 이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.The
먼저, 제1온도감지부(110)는 상측 공간(91)의 측면에 배치되는데, 바람직하게는 공간을 사용하는 사람의 머리 위치에 상응하는 벽면에 배치된다. 제1온도감지부(110)는 열전대 등을 이용하여 실내의 온도를 측정하는 구성부로서, 다양한 형식의 온도계가 이용될 수 있다. 제어부(135)는 제1온도감지부(110)로부터 출력되는 온도의 전기적 신호를 기 설정값과 비교하는 마이크로 프로세서(135)와 설정 자료들을 저장하는 메모리부(136)를 구비한다. 또한, 사용자에 의하여 설정값들을 변경할 수 있는 사용자 입력부(137)를 더 구비할 수 있다. First, the first
상기 제어부는 실내 상측 공간(91)의 온도와 기 설정 온도를 비교한 후, 상측용 밸브(131)에 소정의 전기적 신호를 출력한다. 상측용 밸브(131)의 입구측은 흡수식 냉동장치(190)로부터 각각 독립 유입되는 고온의 작동유체 배관(171)과 저온의 작동유체 배관(172)에 연결되어 있으며, 상측용 밸브의 출구측은 상부 열교환부(160)로 연결되는 제1배관(173)에 연결되어 있는데, 상기 제어부(135)에서 출력된 전기적 신호에 의하여 제1밸브(173)의 개도가 조절되어, 제1배관(173)으로 흐르는 작동 유체의 온도 및/또는 유량을 제어한다. 이러한 작동 유체의 온도 및/또는 유량 제어는 고온의 작동유체와 저온의 작동유체를 독립적인 밸브를 이용하여 할 수 있으나, 실내 공간의 효율적인 이용을 도모하고, 비용을 절감하기 위하여 1개의 밸브를 이용하여 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예의 경우, 저온의 작동유체만을 상부 열교환부(160)로 보낼 수 있으므로, 난방뿐만 아니라 냉방도 가능하다.The controller compares the temperature of the indoor upper space 91 with the preset temperature and outputs a predetermined electrical signal to the
만일, 흡수식 냉동장치로부터 유입되는 고온의 작동유체와 저온의 작동유체의 압력이 충분하지 못할 경우, 제1배관 상에 별도의 가압 펌프를 더 설치할 수도 있다. 또한, 작동유체로는 다양한 유체가 이용될 수 있으나, 물이 이용되는 것이 바람직하다.If the pressure of the high temperature working fluid and the low temperature working fluid flowing from the absorption refrigeration apparatus is not sufficient, a separate pressure pump may be further installed on the first pipe. In addition, various fluids may be used as the working fluid, but water is preferably used.
또한, 제어부(135)는 실내 공간의 하측 부분(92)에 배치된 제2온도감지부(120)로부터 입력받은 온도와 기 설정된 온도를 비교하여, 하측용 밸브(132)를 이용하여 하측 열교환부(170)로 공급되는 작동 유체의 유량 및/또는 온도를 제어한다. 즉, 제2온도감지부(120)는 하측 공간(92)의 측면에 배치되는데, 바람직하게는 공간을 사용하는 사람의 발 위치에 상응하는 벽면에 배치된다. 본 실시예에서, 제어부(135)는 제1온도감지부(110) 및 제2온도감지부(120)로부터 각각 온도를 입력받아, 상측용 밸브(131) 및 하측용 밸브(132)를 각각 제어한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 상측 공간(91)의 온도를 제어하는 제어부와 하측 공간(92)의 온도를 제어하는 제어부를 독립적으로 구비할 수 있다. 하지만, 제어부의 개수가 증가할 경우, 독립적인 제어성이 증가하는 장점이 있지만, 전체적인 비용이 증가하는 단점을 가진다.In addition, the
상측용 밸브(131)와 유사하게, 하측용 밸브(132)의 입구측은 흡수식 냉동장치(190)로부터 각각 독립적으로 유입되는 고온의 작동유체 배관(176)와 저온의 작 동유체 배관(177)에 연결되며, 출구측은 하측 열교환부(170)로 연결되는 제3배관(178)에 연결되어 있다. 하측용 밸브(170)는 고온의 작동유체와 저온의 작동유체의 상대적인 비율을 조절하여 온도를 조절하거나, 혼합된 작동 유체의 유량을 제어하거나, 온도와 유량을 동시에 제어한다. 또한, 본 실시예의 경우, 저온의 작동유체만을 하부 열교환부(170)로 보낼 수 있으므로, 난방뿐만 아니라 냉방도 가능하다.Similar to the
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 온도 제어장치(100)로 유입되는 고온의 작동유체와 저온의 작동유체는 흡수식 냉동장치(190)에 의하여 공급된다. 일반적으로 흡수식 냉동장치의 경우, 대형 건물과 같이 대규모의 공조설비에 이용되나, 본 실시예에서는 가정용 소형 흡수식 냉동장치가 이용될 수 있다. 이러한 가정용 흡수식 냉동장치(190)는 열원으로서 가스 보일러를 이용하는 것이 바람직하다. 단효용식 또는 2단 효용식 흡수식 냉동장치가 이용될 수 있으며, 상기 가정용 흡수식 냉동장치에 의하여 약 11℃의 저온수와, 35℃의 고온수가 제조되어 공급될 수 있다. 가정용 흡수식 냉동장치의 경우, 실외기가 있는 패키지 에어컨에 비하여 소음이 작으며, 열원으로서 가스를 이용하므로 에너지 효율이 우수하다. 또한, 저온수와 고온수를 계절에 관계없이 둘 다 제조할 수 있는 장점을 가진다.As described above, the high temperature working fluid and the low temperature working fluid flowing into the room
도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 온도 제어장치(100)에서 제어 방법을 살펴보도록 하자. 여기에서 도 4는 작동유체의 흐름 및 제어 신호의 흐름을 나타내며, 도 5는 제어 방법의 흐름도이다.4 and 5, let's look at the control method in the room
먼저, 실내 온도 제어 장치(100)가 작동되면(S10단계), 제1온도감지부(110) 및 제2온도감지부(120)는 각각 상측 공간(91) 및 하측 공간(92)의 공기 온도를 측정한다(S21단계, S22단계). 그리고, 상측 공간 공기 온도와 기 설정된 상측 공간 공기 온도를 비교하고(S31단계), 하측 공간 공기 온도와 기 설정된 하측 공간 공기 온도를 비교한다(S32단계). 만일, 상측 공간 공기 온도가 기 설정값과 다를 경우, 상측용 밸브의 온도 및/또는 유량을 제어하여 상측 공간 공기 온도를 기 설정값과 일치하도록 변화시킨다(S41단계). 예를 들면, 상측 공간(91)의 온도가 기 설정값보다 낮은 경우에, 상측 열교환부(160)로 유입되는 작동유체의 온도 또는 유량을 증가시키거나, 또는 온도와 유량 모두를 증가시킨다. 또한, 하측 공간 공기 온도가 기 설정값과 다를 경우, 하측용 밸브의 온도 및/또는 유량을 제어하여 상측 공간 공기 온도를 기 설정값과 일치하도록 변화시킨다(S42단계).First, when the indoor
그 후에, 실내 온도 제어장치의 정지 여부를 판단한다(S50단계). 비록 도 5에 도시되지 않지만, 실내 온도 제어장치의 작동 중에 사용자는 사용자 입력부(138)를 이용하여 상측 공간 온도 설정값과 하측 공간 온도 설정값을 언제든지 변경할 수 있다.Thereafter, it is determined whether the indoor temperature control device is stopped (step S50). Although not shown in FIG. 5, the user may change the upper space temperature setting value and the lower space temperature setting value at any time by using the
본 발명에 따른 실내 온도 제어장치는 실내 공간의 상측 부분과 하측 부분을 독립적으로 제어할 수 있기 때문에, 실내 공간의 높이에 따른 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 재실자의 쾌적감을 최대화하도록 온도 제어가 가능하다. 특히, 재실자의 발 부분은 따뜻하게 유지하고, 머리 부분은 차게 유지하는 두한족열의 온도 분포를 만들 수 있다.Since the indoor temperature control apparatus according to the present invention can independently control the upper portion and the lower portion of the indoor space, it is possible to control the temperature according to the height of the indoor space. Therefore, temperature control is possible to maximize the comfort of the occupants. In particular, it is possible to create a temperature distribution of Duhan fever that keeps the foot of the occupant warm and the head cold.
특히, 실내 온도 제어장치로 유입되는 고온의 작동유체와 저온의 작동유체를 소형 가정용 흡수식 냉동장치를 이용하여 제조하는 것이 가능하므로, 전체적인 에너지 효율이 증가된다.In particular, since it is possible to manufacture a high temperature working fluid and a low temperature working fluid flowing into the room temperature control device using a small household absorption refrigeration apparatus, the overall energy efficiency is increased.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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JPH102596A (en) | 1996-06-14 | 1998-01-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Air conditioner |
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- 2005-03-23 KR KR1020050024079A patent/KR100698577B1/en not_active IP Right Cessation
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
08035704 |
Also Published As
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---|---|
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