KR102168704B1 - 천장형 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 제어방법은, 천장면에 위치되는 패널, 상기 패널의 네 개의 변 중 마주보는 두변에 형성된 토출구에 위치하는 제 1 베인군 및 상기 패널의 네 개의 변 중 나머지 두변에 형성된 토출구에 위치하는 제 2 베인군을 포함하며, 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군은, 상부 토출베인 및 상기 상부 토출베인과 연동되어 하방에서 회동하는 하부 토출베인을 포함하는 천장형 공기조화기에 있어서, 상기 제 1 베인군은 상기 천장면에 가까운 방향으로 공기를 가이드하여 수평기류를 형성하며, 상기 제 2 베인군은 바닥면에 가까운 방향으로 공기를 가이드하여 수직기류를 형성하는 제 1 혼합운전 단계; 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군을 연속적으로 회동시키는 스윙운전 또는 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군이 동일한 각도로 위치하는 고정운전 수행 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 베인군은 상기 수직기류를 형성하며, 상기 제 2 베인군은 상기 수평기류를 형성하는 제 2 혼합운전 단계를 포함한다.

Description

천장형 공기조화기 및 그 제어방법 {A ceiling type air conditioner and controlling method thereof}
본 발명의 천장형 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
공기 조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.
상기 소정공간은 상기 공기 조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다.
공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.
공기 조화기는 설치위치에 따라, 직립형, 벽걸이 형 또는 천장형 타입으로 구분될 수 있다. 상기 직립형 공기 조화기는 실내공간에 세워지도록 설치되는 타입의 공기 조화기이며, 상기 벽걸이 형 공기 조화기는 벽면에 부착되도록 설치되는 타입의 공기 조화기로서 이해된다.
그리고, 상기 천장형 타입의 공기 조화기는 천장에 설치되는 타입의 공기 조화기로서 이해된다. 일례로, 상기 천장형 타입의 공기 조화기에는, 천장의 내부에 매립되는 케이싱 및 상기 케이싱의 하측에 결합되며 흡입구 및 토출구를 형성하는 패널이 포함된다.
이와 관련된 선행문헌정보는 아래와 같다.
1. 공개번호 (공개일) : 특2003-0008242 (2003년 01월 25일)
2. 발명의 명칭 : 천정형 에어컨의 베인 제어방법
상기 선행문헌에서는 복수 개의 스테핑 모터를 이용하여 마주보는 베인의 개폐 동작을 엇갈리게 구동시킴으로써 취출기류의 속도를 강화시키는 내용이 개시된다.
그러나, 상기 선행문헌은 아래와 같은 문제점이 있다.
첫째, 베인에 의해 토출되는 기류가 실내온도를 목표한 설정온도에 도달시키기 위한 시간이 상대적으로 긴 문제가 있다.
둘째, 토출되는 공기에 대한 베인의 가이드 길이가 상대적으로 작으므로 토출공기의 도달 거리가 상대적으로 작아지는 문제가 있다. 이러한 문제는 특히 상대적으로 따뜻한 공기가 상승하는 기류를 형성하게 되는 난방운전에서 사용자의 활동 영역의 온도 상승을 지연시키고, 사용자 쾌적감을 제공하기에 부족함을 야기한다.
셋째, 상기 선행문헌은 냉방운전 및 난방운전에서 동일한 제어 방식으로 공기조화기를 제어하는 문제가 있다. 상세히, 난방운전이 수행되는 경우 냉방운전과 동일한 제어가 수행된다면, 상대적으로 차가운 실내 공기에 의해 천장에서 상대적으로 따뜻한 공기가 토출되어도 온도 차에 따른 공기의 유동에 따라 따뜻한 공기가 재실자(사용자) 보다 높은 지점으로 유동하여 쾌적감이 떨어지며, 실내온도의 상승시간이 늘어나는 문제가 있다.
넷째, 드래프트(Draft)에 따른 사용자의 불쾌감을 해소할 수 없는 문제가 있다. 상기 드래프트는 환기(통풍)가 발생되는 실내에서 실내 바닥이 적정 온도를 유지할지라도 실내 열 환경 변화, 즉, 수직 또는 수평의 온도 차에 의하여 국부적인 대류가 야기되는 현상을 의미한다.
즉, 상기 드래프트에 의하여 사용자 위치의 온도 및 기류속도가 달라져 사용자는 국부적인 불만족을 느낄 수 있다. 결국, 사용자가 느끼는 실제 쾌적감과 종래 공기조화기가 판단한 사용자의 쾌적감 사이에 괴리가 발생하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 사용자의 쾌적감을 빠르게 만족시킬 수 있는 천정형 공기조화기의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로, 냉방 또는 난방운전에서 목표한 설정온도 도달 시간을 향상시킬 수 있는 천장형 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 냉방 또는 난방이 수행되는 실내 환경을 반영하여 설정온도에 실내온도를 빠르게 도달시키기 위하여, 냉방운전 또는 난방운전에 따라 제어를 수행하는 천장형 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 난방운전에서 토출 기류의 하강 거리를 향상시킬 수 있는 천장형 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 사용자가 만족하는 쾌적감을 지속적으로 유지시킬 수 있는 천장형 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기류불쾌감지수를 이용하여 상술한 드래프트에 의한 사용자의 불쾌감을 해결할 수 있는 천장형 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 제어방법은, 천장면에 위치되는 패널, 상기 패널의 네개의 변 중 마주보는 두변에 형성된 토출구에 위치하는 제 1 베인군 및 상기 패널의 네개의 변 중 나머지 두변에 형성된 토출구에 위치하는 제 2 베인군을 포함하며, 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군은, 상부 토출베인 및 상기 상부 토출베인과 연동되어 하방에서 회동하는 하부 토출베인을 포함하는 천장형 공기조화기에 있어서, 상기 제 1 베인군은 상기 천장면에 가까운 방향으로 공기를 가이드하여 수평기류를 형성하며, 상기 제 2 베인군은 바닥면에 가까운 방향으로 공기를 가이드하여 수직기류를 형성하는 제 1 혼합운전 단계; 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군을 연속적으로 회동시키는 스윙운전 또는 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군이 동일한 각도로 위치하는 고정운전 수행 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 베인군은 상기 수직기류를 형성하며, 상기 제 2 베인군은 상기 수평기류를 형성하는 제 2 혼합운전 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군을 연속적으로 회동시키는 스윙운전 또는 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군이 동일한 각도로 위치하는 고정운전 수행 여부를 결정하는 단계는, 냉방운전 또는 난방운전 수행 여부를 판단하는 단계를 포함하며, 냉방운전이 수행되는 경우, 상기 스윙운전을 수행하도록 결정되며, 난방운전이 수행되는 경우, 상기 고정운전을 수행하도록 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군은, 상기 상부 토출베인의 제 1 회동각(a) 및 상기 하부 토출베인의 제 2 회동각(b)으로 정의되는 다수의 각도군 중 어느 하나의 각도군으로 각각 회동할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 회동각(a)은, 상기 천장면 또는 바닥면에 평행한 가상의 수평기준선(h)과 상기 상부 토출베인이 이루는 각도로 정의되며, 상기 제 2 회동각(b)은, 상기 수평기준선(h)과 상기 하부 토출베인이 이루는 각도로 정의되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 각도군은, 상기 제 1 회동각(a)이 60°이상 71.1°미만이며, 상기 제 2 회동각(b)이 20°이상 45.6°미만인 제 1 각도군; 상기 제 1 회동각(a)이 71.1°이상 72.3°미만이며, 상기 제 2 회동각(b)이 45.6°이상 53°미만인 제 2 각도군; 상기 제 1 회동각(a)이 72.3°이상 72.7°미만이며, 상기 제 2 회동각(b)이 53°이상 58°미만인 제 3 각도군; 및 상기 제 1 회동각(a)이 72.7°이상 74°미만이며, 상기 제 2 회동각(b)이 58°이상 71°미만인 제 4 각도군을 포함한다.
또한, 상기 제 1 혼합운전 단계는, 냉방운전이 수행되는 경우, 상기 제 1 베인군이 상기 제 1 각도군으로 위치되며, 상기 제 2 베인군이 상기 제 3 각도군으로 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 혼합운전 단계는, 난방운전이 수행되는 경우, 상기 제 1 베인군이 상기 제 1 각도군으로 위치되며, 상기 제 2 베인군이 상기 제 4 각도군으로 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 혼합운전 단계는, 냉방운전이 수행되는 경우, 상기 제 1 베인군이 상기 제 3 각도군으로 위치되며, 상기 제 2 베인군이 상기 제 1 각도군으로 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 혼합운전 단계는, 난방운전이 수행되는 경우, 상기 제 1 베인군이 상기 제 4 각도군으로 위치되며, 상기 제 2 베인군이 상기 제 1 각도군으로 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스윙운전은 상기 제 1 각도군과 상기 제 3 각도군 사이를 연속적으로 회동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정운전은 상기 제 2 각도군으로 위치되어 공기를 가이드하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 제어방법은 실내 공간의 드래프트 현상에 의한 기류불쾌감 지수를 산출하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 공기조화기는 송풍을 제공하는 송풍팬을 더 포함하며, 상기 산출된 기류불쾌감 지수가 기준 값 보다 높은 경우, 상기 송풍팬의 회전 속도를 낮추는 것을 특징으로 한다.
또 다른 측면에서, 본 발 명의 실시예에 따른 천장형 공기조화긴, 천장면에 위치되는 패널; 상기 패널의 네개의 변 중 마주보는 두변에 대응형성된 토출구에 위치되는 제 1 베인군; 상기 패널의 네개의 변 중 마주보는 나머지 두변에 대응형성된 토출구에 위치되는 제 2 베인군; 및 상기 제 1 베인군과 상기 제 2 베인군의 회동 위치를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군은, 상부 토출베인; 및 상기 상부 토출베인의 하방에 위치하며, 상기 상부 토출베인과 연동되어 회동하는 하부 토출베인을 포함하며, 상기 제어부는, 상기 상부 토출베인의 제 1 회동각(a) 및 상기 하부 토출베인의 제 2 회동각(b)으로 정의되는 다수의 각도군 중 어느 하나의 각도군으로 상기 회동 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패널의 내측에 위치하며, 토출모터가 결합되는 모터연결부; 상기 토출모터와 연결되어 회전하는 회동링크; 및 상기 회동링크의 일 단부에 결합되는 종속링크를 더 포함하며, 상기 종속링크는 상기 상부 토출베인에 결합되어 상기 상부 토출베인의 회동을 가이드하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회동링크는 상기 토출모터가 연결되는 회동중심을 기준으로 두 방향으로 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회동링크의 타 단부는 상기 하부 토출베인과 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터연결부는, 상기 회동링크의 회전을 제한하도록 상기 토출구를 향하여 돌출 형성되는 정지돌기를 포함한다.
본 발명을 따르면, 실내 공간에 다이나믹기류를 생성하여 냉방 또는 난방운전시 목표한 설정온도에 실내온도가 도달하는 시간을 보다 단축할 수 있는 장점이 있다. 이에 의하면, 사용자의 제품 만족도가 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 다이나믹 기류를 빠르게 형성하기 위해 상하 듀얼(dual)로 제공되는 토출베인 각각의 연장면이 수평면에 대한 최적의 각도를 제공함으로써 실내온도를 설정온도로 최소한의 시간에 도달시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명을 따르면, 냉방 또는 난방운전에 따라 구분된 다이나믹기류 운전을 수행함으로써, 냉방 또는 난방에 따라 서로 다른 실내 환경이 반영되어 사용자의 쾌적감을 빠르게 만족시킬 수 있다. 즉, 냉방운전 또는 난방운전에 따라 최적의 성능을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명을 따르면, 기존의 베인 구조와 달리 듀얼(dual)로 구비되는 토출베인 구조가 적용되므로 토출베인을 통해 토출되는 공기에 대한 가이드 면적이 늘어나 토출기류를 상대적으로 먼 거리까지 가이드할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 듀얼(dual)로 구비되는 토출베인에 의해 난방운전에서 하강하는 토출기류가 상대적으로 먼 거리까지 도달 가능하므로, 따뜻한 공기가 상승하게 되는 난방운전 환경에서 사용자가 활동하는 영역의 쾌적감을 빠르게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 각도로 위치하는 상부 토출베인 및 하부 토출베인에 의하여 각각 토출되는 공기는 실내 하부와 벽면의 경계 지역에서 와류를 발생시켜 공기의 혼합을 빠르게 진행시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명을 따르면, 드래프트에 의한 사용자의 불쾌감을 판단하여 적정 수준의 쾌적감이 유지되도록 제어함으로써 사용자는 장시간 쾌적감을 유지할 수 있으며 기류의 사각지대를 해소할 수 있는 장점이 있다.
본 발명을 따르면, 사용자 위치의 수평 또는 수직 온도차를 최소화하여 드래프트 발생을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 구성을 보여주는 저면도
도 2는 도 1의 I-I’를 따라 절개한 단면도
도 3은 도 2의 ‘A’ 부분 확대도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 구성을 보여주는 블록도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 제어방법을 보여주는 플로우차트
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 다이나믹 기류 생성을 위한 제어방법을 상세하게 보여주는 플로우차트
도 7은 도 5의 냉방운전이 수행되는 경우 토출되는 기류를 보여주는 실험 그래프
도 8은 도 5의 난방운전이 수행되는 경우 토출되는 기류를 보여주는 실험 그래프
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 냉방운전에서 일반적인 오토스윙과 다이나믹 기류모드의 비교 실험 결과
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 난방운전에서 일반적인 오토스윙과 다이나믹 기류모드의 비교 실험 결과
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 구성을 보여주는 저면도이고, 도 2는 도 1의 I-I’를 따라 절개한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기(10, 이하 공기조화기라 칭함)에는, 케이싱(50) 및 패널(20)이 포함된다.
상기 케이싱(50)은 천장의 내부공간에 매립되며, 상기 패널(20)은 대략 천장의 높이에 위치되어 외부에 노출될 수 있다. 상기 케이싱(50)의 내부에는, 다수의 부품이 설치될 수 있다.
상기 다수의 부품에는, 상기 케이싱(50)의 내부로 흡입된 공기와 열교환되는 열교환기(70)가 포함된다. 상기 열교환기(70)는, 상기 케이싱(50)의 내면을 따라 다수 회 절곡되도록 배치되며, 송풍팬(60)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 다수의 부품에는, 실내 공기의 흡입 및 토출을 위하여 구동하는 송풍팬(60) 및 상기 송풍팬(60)을 향하여 흡입되는 공기를 안내하는 에어가이드(68)가 더 포함된다. 상기 송풍팬(60)에는 팬 모터(65)의 모터 축(66)이 결합되며, 상기 팬 모터(65)의 구동에 의하여 상기 송풍팬(60)은 회전할 수 있다. 상기 에어가이드(68)는 상기 송풍팬(60)의 흡입측에 배치되며 흡입구(34)를 통하여 흡입된 공기를 상기 송풍팬(60)측으로 안내한다. 일례로, 상기 송풍팬(60)에는, 원심팬이 포함될 수 있다.
상기 패널(20)은 상기 케이싱(50)의 하단에 장착되며, 하방에서 바라볼 때 대략 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 패널(20)은 상기 케이싱(50)의 하단보다 더 외측으로 돌출되도록 형성되어 둘레부가 상기 천장의 하면(천장면)과 접하도록 구성될 수 있다.
상기 패널(20)에는, 패널 본체(21) 및 상기 케이싱(50)의 내부공간을 경유한 공기가 토출되는 토출구(22)가 포함된다.
상기 토출구(22)는 상기 패널 본체(21)의 적어도 일부분이 천공하여 형성되며, 상기 패널 본체(21)의 4개의 변과 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
즉, 상기 토출구(22)는 상기 패널(20)의 네 변에 대응되어 각각의 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 여기서, 길이방향은 상기 패널(20)의 네 변 중 어느 일 변에 대응되도록 형성된 토출구(22)가 상기 어느 일 변과 평행하게 연장되는 방향으로 이해할 수 있으며, 상기 길이방향에 수직한 방향은 폭 방향으로 이해할 수 있다.
상기 공기조화기(10)에는 상기 토출구(22)를 개폐하는 토출베인(80) 및 상기 토출베인(80)을 회동시키기 위한 토출모터(90)가 더 포함된다.
상기 토출베인(80)은 상기 패널(20)에 장착될 수 있다. 또한, 상기 토출베인(80)은 상기 토출구(22)의 개구 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 토출베인(80)은 상기 패널(20)의 네 변에 대응되도록 형성된 토출구(22)를 개폐할 수 있다.
또한, 상기 토출베인(80)에는 상기 케이싱(50)의 내부공간을 경유한 공기의 토출 방향을 가이드하는 가이드부(81a,83a,81b,83b)가 듀얼(Dual)로 구비된다. 그리고 상기 듀얼(dual)의 가이드부는 상하 방향 또는 내외 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 상기 토출베인(80)은 공기조화기(10)가 설치된 실내 공간으로 토출되는 공기의 방향을 두 각도에 따른 방향으로 가이드할 수 있다.
이에 의하면, 토출되는 공기(이하, 토출공기)를 가이드하는 면적 및 길이가 상대적으로 늘어나므로 보다 먼 거리까지 상기 토출공기를 도달시킬 수 있는 장점이 있다. 특히, 난방을 수행해야 하는 설치환경에서 사용자의 활동 영역에 해당하는 실내 하부 공간의 온도를 빠르게 상승시킬 수 있는 효과가 있다.
여기서, 상기 듀얼(Dual)의 가이드부 중 상부에 배치된 가이드부를 상부 토출베인(81a,83a)으로 정의하며, 하부에 배치된 가이드부를 하부 토출베인(81b,83b)이라 정의한다.
즉, 상기 토출베인(80)에는, 토출공기를 설정된 각도로 가이드하는 상부 토출베인(81a,83a) 및 하부 토출베인(81b,83b)이 포함된다.
상기 상부 토출베인(81a,83a)은 상기 하부 토출베인(81b,83b)보다 상류측 또는 내측에 배치된다. 따라서, 상기 상부 토출베인(81a,83a)은 내부베인으로도 이름할 수 있다.
또한, 상기 하부 토출베인(81b,83b)은 상기 상부 토출베인(81a,83a)보다 하류측 또는 외측에 배치된다. 따라서, 상기 하부 토출베인(81b,83b)는 외부 베인으로도 이름할 수 있다.
상기 상부 토출베인(81a,83a) 및 하부 토출베인(81b,83b)은 각각 다른 각도로 토출공기를 가이드할 수 있다. 즉, 상기 상부 토출베인(81a,83a)의 가이드에 따라 토출된 공기의 방향과 상기 하부 토출베인(81b,83b)의 가이드에 따라 토출된 공기의 방향은 상이할 수 있다.
일례로, 상기 상부 토출베인(81a,83a)으로부터 토출된 공기는 상기 하부 토출베인(81b,83b)으로부터 토출된 공기보다 실내 공간의 상측으로 토출될 수 있다.
또한, 상기 하부 토출베인(81b,83b)은 상기 상부 토출베인(81a,83a)보다 공기를 가이드하는 면의 면적이 크도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 하부 토출베인(81b,83b)은, 상기 상부 토출베인(81a,83a)의 폭보다 큰 폭을 가지도록 연장될 수 있다.
달리 표현하면, 상기 하부 토출베인(81b,83b)은 상기 상부 토출베인(81a,83a)보다 공기의 토출 방향을 따라 연장되는 길이가 더 길도록 형성될 수 있다.
따라서, 상기 하부 토출베인(81b,83b)으로부터 토출된 공기는, 상기 상부 토출베인(81a,83a)으로부터 토출된 공기보다 더 먼 위치까지 도달할 수 있다. 이에 의하면, 특히 난방운전에서 상기 하부 토출베인(81b,83b)에 의해 가이드된 토출공기가 상대적으로 긴 거리를 유동하여 바닥면까지 따뜻한 공기를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이에 더하여, 차가운 공기가 주로 분포하는 바닥면에 상대적으로 큰 유량으로 따뜻한 공기를 제공할 수 있으므로, 상승 기류가 형성됨에도 불구하고 사용자가 주로 활동하는 영역인 바닥면에서부터 키 높이까지 실내공간의 부분 온도를 빠르게 상승시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 상부 토출베인(81a,83a) 및 하부 토출베인(81b,83b)에 의해 각각 토출된 공기는, 풍속, 밀도, 온도 차이에 의하여 와류를 형성시켜 실내 공기의 혼합을 빠르게 촉진시킬 수 있다. 이에 따라, 난방운전에서 실내온도도 빠르게 상승할 수 있다.
또한, 상기 상부 토출베인(81a,83a) 및 하부 토출베인(81b,83b)은, 공기의 토출 방향을 향하여 곡면을 형성하도록 연장될 수 있다.
상기 토출베인(80)에는 상기 패널(20)의 네 변을 따라 형성된 토출구(22)를 개폐할 수 있는, 제 1 토출베인(81), 제 2 토출베인(82), 제 3 토출베인(83) 및 제 4 토출베인(84)이 포함된다.
그리고 상기 제 1 내지 제 4 토출베인(80)은, 상술한 상부 토출베인(81a,83a) 및 하부 토출베인(81b,83b)을 각각 포함한다. 즉, 상기 제 1 내지 제 4 토출베인(80)은, 상기 듀얼(Dual)의 가이드부를 각각 구비할 수 있다.
상세히, 도 2를 참조하면, 상기 제 1 토출베인(81)은 상부 토출베인(81a) 및 하부 토출베인(81b)을 포함한다. 그리고, 상기 제 3 토출베인(83)은 상부 토출베인(83a) 및 하부 토출베인(83b)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않으나, 상기 제 2 토출베인(82)와 상기 제 4 토출베인(84)도 마찬가지로 각각 상부 토출베인 및 하부 토출베인을 포함한다.
상기 제 1 토출베인(81) 및 상기 제 3 토출베인(83)은 서로 마주보는 방향에 위치된다. 그리고, 상기 제 2 토출베인(82) 및 상기 제 4 토출베인(84)은 서로 마주보는 방향에 위치된다.
즉, 상기 제 1 토출베인(81) 및 제 3 토출베인(83)은, 상기 제 2 토출베인(82) 및 상기 제 4 토출베인(84)과 수직하게 위치된다.
도 1을 기준으로, 상기 제 1 토출베인(81)은 상기 제 3 토출베인(83)과 수평 방향으로 이격 배치되며, 상기 제 2 토출베인(82)은 상기 제 4 토출베인(83)과 수직 방향으로 이격 배치된다. 즉, 상기 제 1 토출베인(81) 및 제 3 토출베인(82)은 상기 수직 방향에 형성된 토출구(22)를 개폐하도록 구비되며, 상기 제 2 토출베인(82) 및 제 4 토출베인(84)은 상기 수평 방향에 형성된 토출구(22)를 개폐하도록 구비된다.
상기 제 1 토출베인(81) 및 상기 제 3 토출베인(83)은 동일한 각도로 회동한다. 그리고 상기 제 2 토출베인(82) 및 상기 제 4 토출베인(84)은 동일한 각도로 회동한다.
여기서, 상기 제 1 토출베인(81) 및 상기 제 3 토출베인(83)은, 제 1 베인군으로 정의하며, 상기 제 2 토출베인(82) 및 상기 제 4 토출베인(84)은 제 2 베인군으로 정의한다.
즉, 상기 제 1 베인군은 서로 마주보는 두 개의 변에 위치한 토출구(22)를 개폐하는 제 1 토출베인(81) 및 제 3 토출베인(83)을 포함하며, 상기 제 2 베인군은 상기 제 1 베인군에 수직하게 위치되어 서로 마주보는 나머지 두 개의 변에 위치한 토출구(22)를 개폐하는 제 2 토출베인(82) 및 제 4 토출베인을 포함한다.
도 2를 참조하면, 수평면을 형성하는 지면 또는 상기 패널(20)이 장착되는 천장면과 평행하며, 상기 제 1 토출베인(81)의 회동 중심과 상기 제 3 토출베인(83)의 회동 중심을 지나는 가상의 수평선을 수평기준선(h)이라 정의한다.
일례로, 상기 수평기준선(h)은 상하 방향으로 평행 이동함으로써, 상기 상부 토출베인 또는 하부 토출베인의 회동 각도를 판단할 수 있을 것이다.
또한, 상기 토출베인(80)의 폭 방향, 즉, 상기 토출베인(80)의 종단면을 따라 그어지는 가상의 직선을 연장선(L1,S1)이라 정의한다.
상기 연장선은, 상기 상부 토출베인(81a,83a)의 종단면을 따라 그어지는 가상의 직선인 상부 연장선(S1) 및 상기 하부 토출베인(81b,83b)의 종단면을 따라 그어지는 가상의 직선인 하부 연장선(L1)을 포함한다.
따라서, 상기 수평기준선(h)과 상기 상부 연장선(S1)이 이루는 각도(a)는 상기 상부 토출베인(81a,83a)의 회동 각도로 이해할 수 있으며, 상기 수평기준선(h)과 상기 하부 연장선(L1)이 이루는 각도(b)는 상기 하부 토출베인(81b,83b)의 회동 각도로 이해할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 제 1 베인군을 구성하는 상기 제 1 토출베인(81)과 상기 제 3 토출베인(83)에서, 상기 수평기준선(h)과 상기 상부 토출베인(81a,83a)의 연장선(S1)이 이루는 각도(a)는 동일하다. 마찬가지로 상기 제 1 베인군에서 상기 수평기준선(h)과 상기 하부 토출베인(81b,83b)의 연장선(L1)이 이루는 각도(b)는 동일하다.
여기서, 상기 수평기준선(h)과 상기 상부 토출베인(81a,83a)의 연장선(S1)이 이루는 각도는 제 1 회동각(a)이라 이름하며, 상기 수평기준선(h)과 상기 하부 토출베인(81b,83b)의 연장선(L1)이 이루는 각도는 제 2 회동각(b)이라 이름한다.
상기 상부 토출베인(81a,83a)의 회동 범위는, 상기 하부 토출베인(81b,83b)의 회동 범위 보다 작을 수 있다. 즉, 상기 제 1 회동각(a)의 범위는 상기 제 2 회동각(b)의 범위 보다 작을 수 있다. 일례로, 상기 제 1 회동각(a)의 범위는 60°~ 74°로 설정될 수 있으며, 상기 제 2 회동각(b)의 범위는 20°~ 71°로 설정될 수 있다.
다만, 상기 상부 토출베인(81a,83a)과 상기 하부 토출베인(81b,83b)이 후술할 링크(link) 장치 구조로서 하나의 토출모터(90) 회전에 연동되어 회동하기 때문에, 상기 제 2 회동각(b)은 상기 제 1 회동각(a) 보다 작은 각도를 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1 회동각(a)은 상기 제 2 회동각(b) 보다 항상 큰 회동 각도를 가질 수 있다. 일례로, 상기 제 1 회동각(a)이 30°일 때, 상기 제 2 회동각(b)은 67°로 결정될 수 있다.
한편, 상기 제 2 베인군(82,84)은 상기 제 1 베인군(81,83)에 수직하도록 배치될 뿐 그 구성은 동일하다.
즉, 상술한 제 1 베인군(81,83)의 수평기준선(h) 및 각각의 연장선(Sl,L1)에 대한 설명은, 방향만 수직하게 배치된 제 2 베인군(82,84)에도 원용할 수 있다. 따라서, 제 1 베인군(81,83)에서와 마찬가지로, 상기 제 2 베인군(82,84)의 상부 토출베인의 회동 각도는 제 1 회동각(a)으로 정의할 수 있으며, 상기 제 2 베인군(82,84)의 하부 토출베인의 회동 각도는 제 2 회동각(b)으로 정의할 수 있다.
다만, 상기 제 1 베인군(81,83)의 회동 각은 상기 제 2 베인군(82,84)의 회동 각과 다르게 설정될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
상기 토출모터(90)는 상기 토출베인(80)에 연결되어 동력을 제공할 수 있다. 그리고 상기 토출모터(90)는 상기 토출베인(80)을 회동시킬 수 있으며, 상기 토출베인(80)의 회동에 의하여 상기 토출구(22)는 개폐된다. 일례로, 상기 토출모터(90)는 다수 개로 구비되어 각각의 토출베인(81,82,83,84)과 연결될 수 있다.
또한, 상기 토출모터(90)는 스텝 모터를 포함할 수 있다.
상기 패널(20)의 중앙부에는 흡입 그릴(30)이 장착된다. 상기 흡입 그릴(30)은 상기 공기조화기(10)의 하부 외관을 형성하며, 대략 4각형 프레임의 형상을 가질 수 있다. 상기 흡입 그릴(30)에는, 격자형을 이루며 흡입구(34)를 가지는 그릴 본체(32)가 포함된다. 그리고, 상기 그릴 본체(32)의 상측에는, 상기 흡입구(34)를 통하여 흡입되는 공기를 필터링 하는 필터부재(36)가 설치된다. 일례로, 상기 필터부재(36)는 대략 4각 프레임의 형상을 가질 수 있다.
상기 토출구(22)는 상기 흡입 그릴(30)의 외측 4방향에 배치될 수 있다. 상세히, 상기 토출구(22)는 상기 흡입구(34)의 외측에 배치되며, 상하좌우 방향으로 모두 4개가 구비될 수 있다. 상기 흡입구(34) 및 토출구(22)의 배치에 의하여, 실내공간의 공기는 상기 패널(20)의 중앙부를 통하여 상기 케이싱(50)의 내부로 흡입되어 조화되고, 상기 조화된 공기는 상기 토출구(22)를 통하여 상기 패널(20)의 외측 4방향으로 토출될 수 있다.
상기 패널 본체(21)의 네 모서리에는 커버 장착부(27)가 형성된다. 상기 커버 장착부(27)는, 상기 패널 본체(21)의 적어도 일부분이 천공되어 형성될 수 있다. 상기 커버 장착부(27)는 상기 패널(20)의 배면에 장착되는 다수의 부품들의 서비스 또는 상기 공기조화기(10)의 동작 확인을 위한 것으로 커버부재(40)에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다.
상기 공기조화기(10)에서의 공기 유동에 대하여 간단하게 설명한다. 상기 팬모터(65)가 구동하여 상기 송풍팬(60)에 회전력이 발생하면, 실내공간의 공기는 상기 흡입구(34)를 통하여 흡입되며 상기 필터부재(36)에서 필터링 된다. 상기 흡입된 공기는 상기 에어 가이드(68)의 내부공간을 통하여 상기 송풍팬(60)으로 유동하며, 상기 송풍팬(60)을 거치면서 유동방향이 변화된다.
상기 흡입구(34)를 통하여 흡입된 공기는 상측으로 유동하여 상기 송풍팬(60)으로 유입되며, 상기 송풍팬(60)을 거치면서 외측으로 유동한다. 상기 송풍팬(60)을 통과한 공기는 상기 열교환기(70)를 통과하면서 열교환 되며, 상기 열교환 된 공기는 하방으로 유동하여 상기 토출구(22)를 통하여 배출될 수 있다.
즉, 공기는 패널(20)의 중앙부에 위치한 흡입 그릴(30)을 통하여 흡입되며, 상기 케이싱(50)의 내부에서 상기 흡입 그릴(30)의 외측 방향으로 유동하며, 상기 토출구(34)를 통하여 배출될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 상부 토출베인(81a,83a) 및 하부 토출베인(81b,83b)은, 다수의 링크(link)에 의해 서로 연동되어 회동할 수 있도록 연결된다. 이에 의하면, 상기 상부 토출베인(81a,83a) 및 하부 토출베인(81b,83b)은 하나의 토출모터(90)에 의해 회동할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는, 상기 상부 토출베인(81a,83a) 및 하부 토출베인(81b,83b)의 연결 및 회동 구조를 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 ‘A’ 부분 확대도이다. 도 3에서는 상기 제 1 토출베인(81)을 기준으로 상부 토출베인(81a) 및 하부 토출베인(81b)의 연결 상태 및 회전 동작을 보여준다. 그러나, 상기 제 1 토출베인(81) 내지 제 4 토출베인(84)은 배치 또는 형성 위치가 다를 뿐 그 구성은 동일하므로, 상기 제 2 토출베인(82), 제 3 토출베인(83) 및 제 4 토출베인(84)의 상부 토출베인과 하부 토출베인에 대한 설명은, 이하 제 1 토출베인(81)의 상부 토출베인(81a) 및 하부 토출베인(81b)에 대한 설명을 원용하도록 한다.
도 3을 참조하면, 상기 공기조화기(10)에는, 상기 토출모터(90)가 결합되는 모터연결부(91), 상기 모터연결부(91)에 결합된 토출모터(90)와 연결되어 회전할 수 있는 회동링크(92) 및 상기 회동링크(92)의 일 단부에 결합되어 상부 토출베인(81a)의 회동을 가이드하는 종속링크(93)가 더 포함된다.
상기 모터연결부(91)는 상기 패널(20)의 내측에 구비될 수 있다. 일례로, 상기 모터연결부(91)는 상기 토출구(22)가 형성되는 패널본체(21)의 내측면에 위치할 수 있다.
상기 모터연결부(91)에는 상기 토출모터(90)가 일 측에서 결합될 수 있다. 그리고 상기 토출모터(90)의 회전 축은 상기 모터연결부(91)를 관통하여 상기 토출구(22) 방향으로 연장될 수 있다.
상기 토출모터(90)의 회전 축은 상기 회동링크(92)의 회동중심(92a)에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 토출모터(90)의 회전과 함께 상기 회동링크(92)는 상기 회동중심(92a)을 기준으로 회전할 수 있다.
상기 모터연결부(91)에는 상기 회동링크(92)의 회전을 제한하는 정지돌기(91c)가 포함된다. 상기 정지돌기(91c)는 상기 모터연결부(91)의 둘레 중 일부를 따라 상기 토출구(22) 방향으로 돌출되도록 형성할 수 있다.
그리고 상기 정지돌기(91c)는 상기 하부 토출베인(81b)이 상기 토출구(22)를 폐쇄하는 위치에 도달한 때 상기 회동링크(92)가 회전을 제한함으로써, 더 이상 상기 하부 토출베인(81b)이 회전하지 않도록 할 수 있다.
즉, 상기 회동링크(92)는 상기 토출모터(90)의 회전 축이 회동중심(92a)에 결합되도록 구비된다. 따라서, 상기 회동링크(92)는 상기 토출모터(90)의 회전에 의해 상기 회동중심(92a)을 기준으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
상기 회동링크(92)의 일 단부에는 상기 종속링크(93)와 결합을 이루는 제 1 회동축(92b)이 형성되며, 상기 회동링크(92)의 타 단부에는 상기 하부 토출베인(81b)와 결합을 이루는 제 2 회동축(92c)이 형성된다.
상기 제 2 회동축(92c)은 상기 토출모터(90)의 회전에 따라 회전하게 되며(화살표 참고), 이에 의하여 상기 하부 토출베인(81b)은 힘을 전달받아 상기 토출구(22)를 개폐할 수 있도록 상하 방향으로 회동하게 된다.
상기 제 2 회동축(92c)은 상기 하부 토출베인(81b)의 일측 단부에 결합된다. 이때, 상기 제 2 회동축(92c)이 결합되는 위치는, 상기 하부 토출베인(81b)이 토출공기를 최초로 맞닿아 가이드하는 상류측 단부가 될 것이다.
또한, 상기 하부 토출베인(81b)는 제 2 고정축(96)에 의해 상기 패널(20)에 연결될 수 있다. 상기 제 2 고정축(96)은 상기 패널(20)의 일 측에서 상기 토출구(22)를 향하여 연장되도록 형성할 수 있다.
그리고 상기 제 2 고정축(96)으로부터 회동 가능하도록 결합된 가이드 링크(94)는 상기 하부 토출베인(81b)의 중심부와 연결되어 상기 하부 토출베인(81b)의 상하 방향 회동을 가이드할 수 있다.
즉, 상기 가이드 링크(94)는 상기 제 2 회동축(92c)보다 공기 토출 방향의 하류 측에 상기 하부 토출베인(81b)과 결합될 수 있다.
이에 의하면, 상기 회동링크(92)의 회전에 따라 상기 하부 토출베인(81b)은 상기 토출구(22)를 개폐하는 회동을 수행할 수 있다. 이때, 상기 회동링크(92)의 회전 정도, 즉, 토출모터(90)의 회전 각에 따라 상기 하부 토출베인(81b)의 제 2 회동각(b)이 결정될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제 1 회동축(92b)은 상기 토출모터(90)의 회전에 따라 회전하게 되며(화살표 참고), 이에 의하여 상기 제 1 회동축(92b)에 결합된 종속링크(93)도 회전되면서 상기 상부 토출베인(81a)의 회동을 가이드할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 회동축(92b)이 반 시계방향으로 회전하면, 상기 종속링크(93)는 상기 제 1 회동축(92b)의 회전에 따라 이동되면서 상기 상부 토출베인(81a)을 상방으로 회동되거나 하방으로 회동되도록 힘을 전달할 수 있다.
상기 종속링크(93)의 일측에는 상기 제 1 회동축(92b)이 결합되는 홀이 형성되며, 타측에는 상기 상부 토출베인(81b)에 결합되기 위한 돌출부가 형성된다.
상기 상부 토출베인(81a)은 제 1 고정축(95)에 의하여 상기 패널(20)에 고정되도록 결합되며, 상기 제 1 고정축(95)은 상기 상부 토출베인(81a)의 회동 중심이 된다. 따라서, 상기 상부 토출베인(81a)은 상기 종속링크(93)로부터 전달되는 힘에 의해 상기 제 1 고정축(95)을 중심으로 상하 방향으로 회동할 수 있다.
즉, 상기 회동링크(92)의 회전에 따라 상기 상부 토출베인(81a)은 회동할 수 있다. 이때, 상기 회동링크(92)의 회전 정도, 즉, 토출모터(90)의 회전 각에 따라 상기 상부 토출베인(81b)의 제 1 회동각(a)이 결정될 수 있다.
상기 토출구(22) 내측 방향으로 위치한 상기 상부 토출베인(81a)의 폭은 상기 하부 토출베인(81b)의 폭 보다 작게 형성되므로, 상기 상부 토출베인(81a)은 토출공기에 대한 유동 저항 작용을 최소화하고 회동 각을 확보할 필요가 있다. 따라서, 상기 상부 토출베인(81a)은 상기 회동링크(92)에 직접 결합되지 않고, 상기 종속링크(93)를 통하여 상기 회동링크(92)와 연결된다.
마찬가지 이유로, 상기 회동중심(92a)으로부터 상기 제 1 회동축(92b)까지의 거리(r1)는, 상기 회동중심(91c)으로부터 상기 제 2 회동축(92c)까지의 거리(r2) 보다 작도록 상기 회동링크(92)를 형성할 수 있다.
즉, 상기 회동링크(92)는 회동중심(92c)으로부터 상기 종속링크(93)로 연장되는 길이보다, 상기 하부 토출베인(81b,83b)으로 연장되는 길이가 더 길도록 형성할 수 있다.
일례로, 상기 회동링크(92)는 상기 회동중심(92a)으로부터 소정의 각도를 형성하도록 두 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 회동링크(92)는 ‘ㄱ’자 형상 또는 ‘ㄴ’자 형상의 프레임으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 회동중심(91c)은 상기 회동링크(92)의 절곡 부분의 중점에 위치할 수 있다.
상기 회동중심(91c)으로부터 종속링크(83)의 제 1 회동축(92b)까지의 거리(r1) 및 상기 회동중심(91c)으로부터 제 2 회동축(92c)까지의 거리(r2)는, 각각의 회동 반경으로 이해할 수 있다. 따라서, 상기 회동링크(92)의 회전에 의하여, 상기 제 1 회동각(a)은 상기 제 2 회동각(b)보다 작은 범위로 회동할 수 있다.
즉, 상기 토출모터(90)가 소정의 각도만큼 회전하면, 상기 제 1 회동각(a)보다 상기 제 2 회동각(b)이 더 크게 변경될 수 있다. 일례로, 상기 토출모터(90)가 10°회동한 경우, 상기 제 1 회동각(a)은 4.7°회동하며, 상기 제 2 회동각(b)은 20.5°회동할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 상기 공기조화기(10)에는, 상기 팬 모터(65), 상기 토출모터(90)를 제어하는 제어부(100)가 더 포함된다.
상기 제어부(100)는 풍량 또는 풍속을 제어하기 위하여 상기 팬 모터(65)를 제어할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(100)는 상기 팬 모터(65)에 연결된 상기 송풍팬(60)의 회전을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(100)는 상기 토출모터(90)의 회전을 제어할 수 있다. 일례로, 상기 제어부(100)는 상기 토출모터(90)의 회전 각도, 회전 방향을 제어함으로써 상술한 토출베인(80), 즉, 상부 토출베인 및 하부 토출베인의 회동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(100)는, 상기 패널(20)의 네 변에 대응된 토출구(22) 마다 구비되는 토출베인(80)과 각각 연결된 토출모터(90)를 제어함으로써, 상기 제 1 베인군(81,83)의 제 1 회동각(a) 및 제 2 회동각(b)과, 상기 제 2 베인군(82,84)의 제 1 회동각(a) 및 제 2 회동각(b)을 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 베인군(81,83)과 상기 제 2 베인군(82,84)의 회동 각도를 각각 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 토출베인(80) 중 어느 하나의 토출베인을 구성하는 상부 토출베인 및 하부 토출베인은, 하나의 토출모터(90)의 회전에 의해 상호 연동되어 회동할 수 있다.
따라서, 상기 토출모터(90)의 회전 각도에 연동되어, 상기 제 1 회동각(a) 및 상기 제 2 회동각(b)의 범위가 결정할 수 있다
이하 표 1에서는, 토출모터(90, 스텝모터 기준)의 회동 각도 범위에 따라 결정되는 제 1 회동각(a) 및 제 2 회동각(b)의 범위를 제 1 각도군(P1), 제 2 각도군(P2), 제 3 각도군(P3) 및 제 4 각도군(P4)으로 정의한다.
즉, 상기 제 1 내지 제 4 각도군은, 상부 토출베인의 제 1 회동각(a)과 하부 토출베인의 제 2 회동각(b)의 범위로 정의될 수 있다.
제 1 각도군(P1) 제 2 각도군(P2) 제 3 각도군(P3) 제 4 각도군(P4)
토출모터(90)의 회전 각도 84°~103.5° 103.5°~105.7° 105.7°~107° 107°~111°
제 1 회동각(a) 60°~71.1° 71.1°~72.3° 72.3°~72.7° 72.7°~74°
제 2 회동각(b) 20°~45.6° 45.6°~53° 53°~58° 58°~71°
표 1을 참조하면, 상기 제 1 각도군(P1)은, 제 1 회동각(a)이 60°이상 71.1°미만으로 설정되며, 제 2 회동각(b)이 20°이상 45.6°미만으로 설정되도록 정의된다. 일례로, 후술할 최적의 다이나믹 기류를 생성하기 위해, 상기 제 1 각도군(P1)에서 제 1 회동각(a)은 67°로 설정되며, 제 2 회동각(b)은 30°로 설정될 수 있다.
상기 제 2 각도군(P2)은, 제 1 회동각(a)이 71.1°이상 72.3°미만으로 설정되며, 제 2 회동각(b)이 45.6°이상 53°미만으로 설정되도록 정의된다. 일례로, 후술할 최적의 다이나믹 기류를 생성하기 위해, 상기 제 2 각도군(P2)에서 제 1 회동각(a)은 71.7°로 설정되며, 제 2 회동각(b)은 50.5°로 설정될 수 있다.
상기 제 3 각도군(P3)은, 제 1 회동각(a)이 72.3°이상 72.7°미만으로 설정되며, 제 2 회동각(b)이 53°이상 58°미만으로 설정되도록 정의된다. 일례로, 후술할 최적의 다이나믹 기류를 생성하기 위해, 상기 제 3 각도군(P3)에서 제 1 회동각(a)은 72.2°로 설정되며, 제 2 회동각(b)은 55.5°로 설정될 수 있다.
상기 제 4 각도군(P4)은, 제 1 회동각(a)이 72.7°이상 74°미만으로 설정되며, 제 2 회동각(b)이 58°이상 71° 미만으로 설정되도록 정의된다. 일례로, 후술할 최적의 다이나믹 기류를 생성하기 위해, 상기 제 4 각도군(P4)에서 제 1 회동각(a)은 72.8°로 설정되며, 제 2 회동각(b)은 60.5°로 설정될 수 있다.
상기 제어부(100)는, 상기 제 1 베인군(81,83)과 상기 제 2 베인군(82,84)의 회동 각도를 상기 제 1 내지 제 4 각도군(P1,P2,P3,P4) 중 어느 하나의 각도군에 해당되도록 제어할 수 있다.
일례로, 상기 제어부(100)는. 상기 제 1 베인군(81,83)의 제 1 회동각(a) 및 제 2 회동각(b)을 제 1 각도군(P1)으로 제어하며, 상기 제 2 베인군(82,84)의 제 1 회동각(a) 및 제 2 회동각(b)을 제 3 각도군(P3)으로 제어할 수 있다.
이 경우, 제 1 베인군(81,83)의 제 1 회동각(a)은 67°, 제 2 회동각(b)은 30°로 설정되어, 각각의 상부 토출베인(81a,83a)과 하부 토출베인(81b,83b)은 상기 설정된 제 1 회동각 및 설정된 제 2 회동각으로 회동되어 위치할 수 있다.
한편, 상기 공기조화기(10)에는, 거리, 실내 공간의 온도, 재실자 존재여부를 감지할 수 있는 감지부(110)가 더 포함된다.
상기 감지부(110)는 상기 패널(20)의 전면에 설치되는 거리 감지 센서 및 실내 온도를 감지하는 온도 감지 센서를 포함할 수 있다.
상기 온도 감지센서는 실내 온도를 감지하여 상기 제어부(100)에 전송할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(100)는 감지 결과를 기초로 사용자가 설정 또는 목표한 설정 온도 도달 여부를 판정할 수 있다.
상기 공기조화기(10)에는 데이터가 저장되는 메모리부(150)가 더 포함된다.
상기 메모리부(150)는 공기조화기의 운전을 위해 미리 설정된 정보가 저장될 수 있다. 그리고 상기 제어부(100)는 상기 메모리부(150)와 송수신 할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(100)는 상기 메모리부(150)에 에 저장된 데이터를 읽거나 쓸 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는 냉방운전 또는 난방운전을 제공하려는 실내 환경에 따라 다이나믹 기류모드로 운전할 수 있다.(S100)
상기 다이나믹 기류모드는 상기 공기조화기(10)가 설치된 공간의 실내온도를 사용자가 설정한 설정온도로 빠르게 도달시키기 위한 운전모드로 이해할 수 있다.
사용자는 리모컨, 터치 패널 등의 조작수단을 이용하여 여름철 실내온도를 빠르게 하강시키기 위해 냉방운전 중 다이나믹 기류운전을 선택할 수 있다. 이때, 상기 제어부(100)는 상기 조작수단으로부터 신호를 전송받아 상기 다이나믹 기류모드(S100)를 수행하도록 제어할 수 있다.
상기 다이나믹 기류모드(S100)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는, 상기 다이나믹 기류모드(S100)에 의해 상기 실내온도가 사용자(재실자)가 설정한(또는 목표한) 설정온도에 도달한 경우, 상기 사용자의 쾌적감을 만족 또는 유지시키기 위한 운전을 수행할 수 있다.
상세히, 상기 공기조화기(10)는 상기 다이나믹 기류모드(S100)에 의해 실내온도가 설정온도에 도달하면, 기류불쾌감지수(D)를 산출하여 기준 값 보다 작도록 제어할 수 있다. 여기서, 상기 기류불쾌감지수(D)의 기준 값은 20으로 설정될 수 있다.(S200)
상기 기류불쾌감지수(D)는, 앞서 설명한 수직 또는 수평의 온도 차에 의하여 발생되는 국부적인 대류로서 사용자에게 불쾌감을 주는 드래프트 현상의 정도를 나타내는 지수이다.
상기 기류불쾌감지수(D)는, 실내 온도(Ta, 단위 ℃), 평균 기류속도(v, 단위 m/s), 난류강도(Tu, 단위 %)를 변수로 산출될 수 있다. 그리고 상기 난류강도(Tu)는 구간 표쥰편차(interval standard deviation)를 평균 기류속도(v)로 나눈 값이다.
이하의 수학식 1는 기류불쾌감지수(D) 산출 식이다.
Figure 112018047756361-pat00001
그리고 상기 기류불쾌감지수(D)가 20 보다 큰 경우, 사용자는 드래프트 현상에 의한 불쾌함을 야기하는 것으로 정의된다.
상기 기류불쾌감지수(D)가 20 보다 큰 경우, 상기 제어부(100)는 상기 기류불쾌감지수(D)가 20 이하의 값을 갖도록 풍량을 변경할 수 있다. 즉, 상기 제어부(100)는 상기 팬 모터(65)를 제어하여 풍량을 변경할 수 있다.
풍량(단위 CMM)은 토출 단면적(m^2)과 유속(m/min)의 곱과 동일하므로 상기 제어부(100)가 풍량을 변경하면, 평균 기류속도(v)가 변경되어 기류불쾌감지수(D)를 낮출 수 있다. 일례로, 상기 제어부(100)는 풍량을 현재의 풍량보다 낮게 제어함으로써 상기 평균 기류속도(v)를 낮출 수 있다.
이에 의하면, 국부적인 대류를 야기하여 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있는 드래프트 현상을 최소화하거나 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 다이나믹 기류 생성을 위한 제어방법을 상세하게 보여주는 플로우차트이다. 상세히, 도 6은 도 4에서 다이나믹 기류모드에 대한 상세한 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 6를 참조하면, 상기 다이나믹 기류모드(S100)에서 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는 냉방운전 여부를 판단할 수 있다.(S110)
앞서 서술한 바와 같이, 상기 공기조화기(10)가 설치된 실내 환경은 냉방운전과 난방운전이 수행되는 경우 별로 서로 다른 환경 조건을 가질 수 있다. 일례로, 난방운전이 수행되는 경우, 상대적으로 차가운 실내 공기에 의해 따뜻한 공기가 상승하는 유동을 형성하게 된다. 따라서, 실질적으로 보온 및 쾌적감을 제공할 수 있는 사용자 활동 영역에서는 온도 상승 시간이 증가하는 문제가 있다.
따라서, 상기 제어부(100)는, 다이나믹 기류모드(S100)에 진입하면 먼저 상기 공기조화기(10)가 냉방운전 또는 난방운전을 수행하는지 여부를 판단(S110)할 수 있다. 그리고 상기 제어부(100)는 냉방 또는 난방운전에 따라 실내 환경조건이 반영된 최적의 다이나믹 기류를 생성하도록 구성을 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는 냉방운전 또는 난방운전에 따라 실내 환경에 적합한 최적의 다이나믹 기류를 생성할 수 있다. 이에 의하면, 사용자가 설정한 설정온도에 실내온도가 빠르게 도달하는 장점이 있다.
상기 공기조화기(10)가 냉방운전을 수행하는 경우, 상기 공기조화기(10)는 제 1 혼합운전이 수행될 수 있다.(S120)
상세히, 상기 제 1 혼합운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 베인군(81,83)을 상술한 제 1 각도군(P1)으로 제어하며, 상기 제 2 베인군(82,84)을 상술한 제 3 각도군(P3)으로 제어한다.
한편, 냉방운전이 수행되는 실내 환경에서 차가운 공기가 하강기류를 형성하기 때문에, 상기 제 1 혼합운전에서 상기 제 2 베인군(82,84)이 제 4 각도군(P4)으로 제어되는 경우보다 제 3 각도군(P3)으로 제어되는 것이 실내 온도를 더욱 빠르게 하강시킬 수 있다.
상기 제 1 혼합운전에서, 상기 제 1 베인군(81,83)에서 토출되는 공기에 의해 생성되는 기류는 상대적으로 천정면에 가까운 실내 공간의 상측으로 유동하게 되고, 상기 제 2 베인군(82,84)에서 토출되는 공기에 의해 생성되는 기류는 상대적으로 바닥면에 가까운 실내 공간의 하측으로 유동하게 된다.
이때, 상기 제 1 베인군(81,83)에서 토출되는 공기에 의해 생성되는 기류는 수평기류라 이름하고, 상기 제 2 베인군(82,84)에서 토출되는 공기에 의해 생성되는 기류는 수직기류라 이름한다.
정리하면, 제 1 혼합운전에서, 상기 제 1 베인군(81,83)을 통해 실내 공간의 양측 방향으로 가이드되는 수평기류는 천장면에 가까운 실내 상부 공간을 따라 유동하게 되며, 상기 제 2 베인군(82,84)을 통해 실내 공간의 양측 방향에 수직한 전후 방향으로 가이드되는 수직기류는 바닥면에 가까운 실내 하부 공간을 따라 유동하게 된다.
그리고, 상기 수평기류 및 수직기류는 실내 구조(벽면 등)에 의하여 서로 혼합이 이루어진다. 일례로, 실내 양측 벽을 타고 내려오는 수평기류와, 바닥면의 중심부에서 반경 방향으로 퍼져가는 수직기류가 혼합되면서 실내온도는 하강할 수 있다. (도 7 참고)
이후, 상기 공기조화기(10)는 상기 제 1 혼합운전을 미리 설정된 제 1 설정시간 동안 수행할 수 있다.(S125)
상세히, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 혼합운전의 수행시간이 제 1 설정시간을 경과하는지 판단할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 설정시간은 5분으로 설정할 수 있다.
상기 제 1 설정시간이 경과하면, 상기 공기조화기(10)는 스윙운전을 수행할 수 있다.(S130)
상세히, 상기 스윙운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 베인군(81,83)을 상기 제 1 각도군(P1)과 상기 제 3 각도군(P3)을 왕복하도록 회동시킬 수 있다. 그리고 상기 제어부(100)는 상기 제 2 베인군(82,84)을 상기 제 3 각도군(P3)과 상기 제 1 각도군(P1)을 왕복하도록 회동시킬 수 있다.
즉, 상기 스윙운전에서, 상기 제 1 베인군(81,83) 및 제 2 베인군(82,84)은 제 1 혼합운전에서 설정된 제 1 각도군(P1)과 제 3 각도군(P3) 사이를 왕복하면서 위치할 수 있도록 연속적으로 회동될 수 있다.
한편, 상기 제 1 혼합운전을 통해, 수평기류 또는 수직기류가 도달하지 않거나 상기 수평기류 또는 수직기류의 도달 시점이 상대적으로 늦는 실내 지연공간 온도는, 상대적으로 느리게 하강할 것이다.
상기 스윙운전에 의하면, 상기 수직기류와 상기 수평기류의 혼합 범위가 넓어지므로, 상기 실내 지연공간의 온도를 보다 빠르게 하강시킬 수 있다.
이후, 상기 공기조화기(10)는 상기 스윙운전을 미리 설정된 제 2 설정시간 동안 수행할 수 있다.
상세히, 상기 제어부(100)는 상기 스윙운전의 수행시간이 미리 설정된 제 2 설정시간을 경과하는지 판단할 수 있다.(S135) 일례로, 상기 제 2 설정시간은 5분으로 설정할 수 있다.
한편, 상기 제 1 혼합운전에서 상기 제 1 베인군(81,83)은 양측 방향으로 공기를 가이드하고 상기 제 2 베인군(82,84)은 상하 방향으로 공기를 가이드하므로 상기 양측 방향에 수직한 실내 공간의 전후 방향에는 스윙운전에도 불구하고 사각지대가 형성될 수 있다.
그리고 상기 사각지대의 온도는 다른 실내공간의 부분 보다 온도가 상대적으로 느리게 하강할 수 있다.
즉, 상기 제 1 혼합운전 및 상기 스윙운전이 커버하지 못하는 사각지대의 온도를 빠르게 설정온도로 도달시키기 위해, 상기 제 2 설정시간이 경과하면, 상기 공기조화기(10)는 제 2 혼합운전을 수행할 수 있다.(S140)
상세히, 상기 제 2 혼합운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 베인군(81,83)을 상기 제 3 각도군(P3)으로 제어하며, 상기 제 2 베인군(82,84)을 상기 제 1 각도군(P1)으로 제어한다.
상기 제 2 혼합운전에서, 상기 제 1 베인군(81,83)은 제 3 각도군(P3)으로 위치되어 토출구(22)를 통해 토출되는 공기를 바닥면을 향하는 하방으로 가이드함으로써 상기 수직기류를 형성할 수 있다. 그리고 상기 제 2 베인군(82,84)은 제 1 각도군(P1)으로 위치되어 토출구(22)를 통해 토출되는 공기를 천장면과 가까도록 상기 전후 방향으로 가이드함으로써 수평기류를 형성할 수 있다.
상기 제 2 혼합운전(S140)에 의하면, 상기 제 1 베인군(81,83) 및 제 2 베인군(82,84)은 상기 제 1 혼합운전에서의 회동 각을 서로 맞바꾸어 운전하므로 상기 사각지대를 해소시킬 수 있다. 즉, 상기 제 2 혼합운전을 통해 상기 제 1 혼합운전 및 스윙운전으로 커버하지 못한 상기 사각지대의 실내 온도를 빠르게 하강시킬 수 있다.
상기 공기조화기(10)는 상기 제 2 혼합운전을 미리 설정된 제 3 설정시간 동안 수행할 수 있다. (S145)
상세히, 상기 제어부(100)는 상기 제 2 혼합운전의 수행시간이 제 3 설정시간을 경과하는기 판단할 수 있다. 일례로, 상기 제 3 설정시간은 5분으로 설정할 수 있다.
상기 제 2 혼합운전에 의하면, 상기 제 1 베인군(81,83)으로부터 토출된 공기는 실내 공간의 바닥면을 향하여 하강하는 수직기류를 형성(도 7 참고)하며, 상기 제 2 베인군(82,84)으로부터 토출된 공기는 천장면을 따라 실내 공간의 전후 방향에 위치한 벽을 향하여 수평기류를 형성(도 7 참고)할 수 있다. 상기 전후 방향은 제 1 혼합운전의 측벽 방향에 수직한 방향으로 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 상기 제 2 혼합운전에서는, 실내 전후방 벽을 타고 내려오는 수평기류와 실내 바닥면의 중심부에서 측방으로 퍼져가는 수직기류가 혼합되면서 제 1 혼합운전 및 스윙운전에서의 사각지대를 해소시킬 수 있다. 이에 의하면, 공기조화기(10)에서 제공되는 기류 간의 혼합이 빠르게 진행되어 실내온도를 빠르게 하강시킬 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 제 1 혼합운전(S120) 및 상기 제 2 혼합운전(S140)은, 제 1 베인군(81,83)과 제 2 베인군(82,84)이 서로 다른 회동각으로 위치되어 각각 수평기류 또는 수직기류를 발생시키는 운전으로 이해할 수 있다.
상기 제 3 설정시간이 경과하면, 상기 공기조화기(10)는 회귀운전이 수행할 수 있다.(S150)
상세히, 상기 회귀운전에서 상기 제어부(100)는 역순으로 상기 스윙운전과 상기 제 1 혼합운전을 수행하도록 제어할 수 있다.
일례로, 상기 제 3 설정시간이 경과하면, 상기 제어부(100)는 상기 스윙운전이 제 2 설정시간 동안 수행되도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 베인군(81,83) 및 제 2 베인군(82,84)은 제 1 각도군(P1)과 제 3 각도군(P3) 사이를 연속하여 회동할 수 있다.
이후, 상기 제 2 설정시간이 경과하면, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 혼합운전이 수행되도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 베인군(81,83)은 제 1 각도군(P1)으로, 상기 제 2 베인군(82,84)은 제 3 각도군(P3)으로 위치되어 토출구(22)를 통해 토출되는 공기를 상기 제 1 설정시간 동안 가이드할 수 있다.
상기 회귀운전에 의하면, 상기 제 2 혼합운전 진행 중 외기 또는 통풍의 영향으로 온도가 상승하는 부분을 재차 하강시킬 수 있다. 따라서, 실내 전체 온도를 빠르게 하강시킬 수 있는 장점이 있다.
이후, 상기 제 1 설정시간이 경과하면, 상기 다이나믹 기류모드는 종료될 수 있다.
즉, 상기 공기조화기(10)는 제 1 혼합운전, 스윙운전, 제 2 혼합운전, 스윙운전 및 제 1 혼합운전의 순서로 운전됨으로써 다이나믹 기류를 생성할 수 있다.
이에 의하면, 공기조화기(10)가 설치된 실내 공간의 온도를 사각지대 없이 하강시킬 수 있고, 공기조화기(10)로부터 토출되는 공기의 기류가 빠르게 혼합될 수 있으므로 설정온도 도달시간을 최소화하는 장점이 있다.
한편, 상기 냉방운전 여부 판단단계(S110)에서 난방운전으로 판단되는 경우, 상기 공기조화기(10)는 제 1 혼합운전(S120)을 수행할 수 있다.
상세히, 상기 제 1 혼합운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 베인군(81,83)을 상술한 제 1 각도군(P1)으로 제어하며, 상기 제 2 베인군(82,84)을 상술한 제 4 각도군(P4)으로 제어한다.
한편, 난방운전이 수행되는 실내 환경에서 따뜻한 공기가 상승기류를 형성하기 때문에, 상기 제 1 혼합운전에서 상기 제 2 베인군(82,84)이 제 3 각도군(P3)보다 공기를 더욱 하향으로 가이드하는 제 4 각도군(P4)이 실내 온도를 더욱 빠르게 상승시킬 수 있다.
앞서 상술한 냉방운전으로 판단된 경우와 마찬가지로 상기 제 1 혼합운전에서, 상기 제 1 베인군(81,83)에 의해 가이드되는 공기는 수평기류를 형성하며, 상기 제 2 베인군(82,84)에 의해 가이드되는 공기는 수직기류를 형성한다.
상기 수평기류 및 수직기류는 실내 구조(벽면 등)에 의하여 서로 혼합이 이루어진다. 일례로, 실내 양측 벽을 타고 내려오는 수평기류와, 바닥면의 중심부에서 반경 방향으로 퍼져가는 수직기류가 혼합되면서 실내온도는 상승할 수 있다. (도 8 참고)
이후, 상기 공기조화기(10)는 앞서 상술한 냉방운전으로 판단된 경우와 마찬가지로 상기 제 1 혼합운전을 미리 설정된 제 1 설정시간 동안 수행할 수 있다.(S125)
상기 제 1 설정시간이 경과하면, 상기 공기조화기(10)는 고정운전을 수행할 수 있다.(S130)
상세히, 상기 고정운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 베인군(81,83) 및 상기 제 2 베인군(82,84)을 상기 제 2 각도군(P2)으로 위치되도록 제어할 수 있다. 즉, 상기 고정운전(S160)에서, 제 1 베인군(81,83) 및 제 2 베인군(82,84)이 동일한 회동각(P2)을 가지도록 위치되어 공기를 가이드 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실내 공간에 난방이 필요한 경우는 냉방이 필요한 경우와 환경 조건을 달리한다. 상세히, 난방이 필요한 실내 환경에서 상술한 스윙운전을 수행하면, 상대적으로 따뜻한 공기는 상승하게 되어 사용자가 위치하는 공간의 온도는 상대적으로 낮아지며, 설정온도에 도달하는 시간이 증가되는 문제가 있다.
따라서, 실내 공간에 난방이 필요한 경우에는, 상기 제 1 혼합운전이후 제 2 각도군(P2)으로 모든 토출베인(80)이 위치하는 고정운전을 수행할 수 있다.
즉, 상기 공기조화기(10)는 냉방운전 또는 난방운전 여부를 판단하여 상기 스윙운전 또는 고정운전을 수행할 수 있다.
달리 표현하면, 상기 제 1 혼합운전 이후 상기 공기조화기(10)는, 스윙운전 또는 고정운전을 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 그리고 상기 공기조화기(10)는 냉방운전인 경우 스윙운전을 수행하며, 난방운전인 경우 고정운전을 수행한다.
상기 고정운전에서, 상기 제 1 베인군(81,83) 및 제 2 베인군(82,84)은, 제 2 각도군(P2)으로 회동하여 토출구(22)를 통해 토출되는 공기를 하방으로 가이드할 수 있다.
상기 고정운전에 의하면, 실내 바닥면 방향으로 따뜻한 공기가 연속적으로 제공되므로, 사용자가 위치한 실내 공간 하부에 집중적인 온도 상승을 기대할 수 있다. 즉, 사용자 활동 영역의 온도를 빠르게 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 고정운전에 의하면, 바닥면과 천정면의 수직 온도 분포를 상대적으로 균일하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
상기 공기조화기(10)는 상기 고정운전을 설정된 제 2 설정시간 동안 수행할 수 있다.(S135)
한편, 상기 고정운전에서 상기 제 1 베인군 및 제 2 베인군의 회동 각을 제 2 각도군(P2)이 아닌 제 3 각도군(P3)으로 설정한다면, 상기 수직기류의 성분을 증대시킬 수 있을 것이나, 상대적으로 부족해지는 수평기류의 성분에 의해 기류의 혼합 효율이 떨어진다. 결국, 고정운전을 제 3 각도군(P3)으로 수행할 경우, 실내 공간의 수직 온도차(상하 방향)가 상기 제 2 각도군(P2)의 경우보다 1°이상 커지게 되어 드래프트 현상을 유발하게 되고, 바닥면 부근 온도분포율이 상대적으로 더 떨어져 사용자에게 쾌적감을 빠르게 제공하기 어려운 단점이 있다. 따라서, 상기 고정운전에서 상기 토출베인(80)의 회동 각은 제 2 각도군(P2)으로 설정되는 것이 바람직할 것이다.
상기 제 1 혼합운전 및 상기 고정운전에 의해 다른 실내공간 보다 온도가 상대적으로 느리게 상승하는 사각지대가 형성될 수 있다.
즉, 상기 제 1 혼합운전 및 상기 고정운전이 커버하지 못하는 사각지대의 온도를 빠르게 설정온도로 도달시키기 위해, 상기 제 2 설정시간이 경과하면, 상기 공기조화기(10)는 제 2 혼합운전을 수행할 수 있다.(S140)
상세히, 상기 제 2 혼합운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 베인군(81,83)을 상기 제 4 각도군(P4)으로 제어하며, 상기 제 2 베인군(82,84)을 상기 제 1 각도군(P1)으로 제어한다.
상기 제 2 혼합운전에서, 상기 제 1 베인군(81,83)은 제 4 각도군(P4)으로 위치되어 토출구(22)를 통해 토출되는 공기를 바닥면을 향하는 하방으로 가이드함으로써 상기 수직기류를 형성할 수 있다. 그리고 상기 제 2 베인군(82,84)은 제 1 각도군(P1)으로 위치되어 토출구(22)를 통해 토출되는 공기를 천장면과 가까도록 상기 전후 방향으로 가이드함으로써 수평기류를 형성할 수 있다.
상기 제 2 혼합운전(S140)에 의하면, 상기 제 1 베인군(81,83) 및 제 2 베인군(82,84)은 상기 제 1 혼합운전에서의 회동 각을 서로 맞바꾸어 공기를 가이드하므로 상기 사각지대를 해소시킬 수 있다. 즉, 상기 제 2 혼합운전을 통해 상기 제 1 혼합운전 및 스윙운전으로 커버하지 못한 상기 사각지대의 실내 온도를 빠르게 상승시킬 수 있다.
상기 공기조화기(10)는 상기 제 2 혼합운전을 미리 설정된 제 3 설정시간 동안 수행할 수 있다. (S145)
상기 제 2 혼합운전에 의하면, 상기 제 1 베인군(81,83)으로부터 토출된 공기는 실내 공간의 바닥면을 향하여 하강하는 수직기류를 형성(도 8 참고)하며, 상기 제 2 베인군(82,84)으로부터 토출된 공기는 천장면을 따라 실내 공간의 전후 방향에 위치한 벽을 향하여 수평기류를 형성(도 8 참고)할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 혼합운전에서는, 실내 전후방 벽을 타고 내려오는 수평기류와 실내 바닥면의 중심부에서 측방으로 퍼져가는 수직기류가 혼합되면서 제 1 혼합운전 및 스윙운전에서의 사각지대를 해소시킬 수 있다. 이에 의하면, 공기조화기(10)에서 제공되는 기류 간의 혼합이 빠르게 진행되어 실내온도를 빠르게 상승시킬 수 있다.
이후, 상기 공기조화기(10)는 역순으로 상기 고정운전 및 상기 제 1 혼합운전을 수행하는 회귀운전을 수행할 수 있다.(S150)
상기 회귀운전이 수행되는 경우, 상기 제어부(100)는 제 2 설정시간 동안 상기 고정운전을 수행하고, 이후 제 1 설정시간 동안 상기 제 1 혼합운전을 수행할 수 있다.
도 7은 도 5의 냉방운전이 수행되는 경우 토출되는 기류를 보여주는 실험 그래프이며, 도 8은 도 5의 난방운전이 수행되는 경우 토출되는 기류를 보여주는 실험 그래프이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 냉방운전에서 일반적인 오토스윙과 다이나믹 기류모드의 비교 실험 결과이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 난방운전에서 일반적인 오토스윙과 다이나믹 기류모드의 비교 실험 결과이다.
도 7 및 도 9를 참조하면, 냉방운전 중 제 1 설정시간 동안 수행되는 제 1 혼합운전에서는, 제 1 베인군(81,83)으로부터 토출된 공기가 천장면을 따라 실내 공간의 양측 방향에 위치한 벽을 향하는 수평기류를 형성하며, 제 2 베인군(82,84)으로부터 토출된 공기는 실내 공간의 바닥면 중심부를 향하여 하강하는 수직기류를 형성하는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 제 1 혼합운전에서는, 실내 양 측벽을 타고 내려오는 수평기류와 실내 바닥면의 중심부로 하강하여 반경 방향으로 퍼지는 수직기류가 혼합될 수 있다.
제 1 혼합운전 이후 제 2 설정시간 동안 수행되는 스윙운전에서는, 상기 제 1 혼합운전을 통해 바닥면으로 향하는 수직기류와 양측 방향으로 향하는 수평기류의 혼합 범위가 넓어지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 공기조화기(10)가 설치된 천장면으로부터 바닥면을 향해 그어지는 수직선을 중심 축이라 정의하면, 혼합 범위가 상기 중심 축으로부터 원주 방향으로 확장되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 초기 시간대에 실내 공간의 중심부로 기류가 집중될 수 있어 실내 온도를 빠르게 하강시킬 수 있다.
스윙운전 이후 제 3 설정시간 동안 수행되는 제 2 혼합운전에서는, 상기 제 1 베인군(81,83)과 상기 제 2 베인군(82,84)은 서로 수직하게 위치한 토출베인이기 때문에, 제 2 혼합운전의 수평기류 및 수직기류는 제 1 혼합운전의 수평기류 및 수직기류와 수직한 방향에서 형성되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 상기 제 1 베인군(81,83)으로부터 토출된 공기는 실내 공간의 바닥면을 향하여 하강하는 수직기류를 형성하며, 상기 제 2 베인군(82,84)으로부터 토출된 공기는 천장면을 따라 실내 공간의 전후 방향에 위치한 벽을 향하여 수평기류를 형성하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 제 2 혼합운전에 의하여 상기 사각지대가 해소되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 수평(0.1m 또는 1,1m) 온도 분포를 보면 상기 듀얼의 토출베인이 종래 방식으로 최저각에서 최고각으로 오토스윙하는 경우 보다 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹 기류모드가 온도 분포율이 높아질 수 있음을 확인할 수 있다.
결국, 상기 공기조화기(10)는, 제 1 혼합운전, 스윙운전 및 제 2 혼합운전에 의하여 실내공간에서 상기 수평기류 및 상기 수직기류의 혼합이 더욱 용이하게 하고, 혼합범위도 더욱 넓어지게 함으로써 실내온도를 빠르게 하강시킬 수 있다. 즉, 상기 공기조화기(10)는 실내온도를 목표한 설정온도로 빠르게 도달시킬 수 있다.
도 9을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)의 다이나믹 기류에 의한 실내공간의 냉방 효과를 확인할 수 있다. 실험 조건은 외부온도 35℃, 실내 초기 내부온도 33℃, 팬 회전속도가 600(RPM)일 때, 상기 공기조화기(10)의 설정온도 26℃로 설정한 경우 이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는 실내온도를 1℃ 하강시키는데 10분 31초가 소요되며, 상기 설정온도에 도달하는데 19분 02초가 소요된다. 반면에, 종래 방식의 오토스윙이 적용되면, 실내온도를 1℃ 하강시키는데 10분 45초가 소요되며, 상기 설정온도에 도달하는데 22분 40초가 소요되어 본 발명의 실시예 보다 느린 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)의 다이나믹 기류모드에 의하면, 실내온도가 설정온도에 도달하는 시간이 빨라져 사용자에게 빠르게 쾌적감을 제공할 수 있다.
한편, 도 8 및 도 10를 참조하면, 상대적으로 낮은 실내온도 조건에서 수행되는 난방운전에서는, 냉방운전과 다른 기류 온도 분포를 확인할 수 있다.
특히, 도 10을 참조하면 고정운전이 수행되는 경우, 토출베인(80)의 가이드에 따라 하방으로 토출되는 따뜻한 공기가 연속되면서, 실내공간의 하측 중심부로부터 실내온도가 상대적으로 빠르게 상승할 수 있음을 확인할 수 있다.
보다 상세히, 외부온도 7℃, 실내 초기 내부온도 12℃, 팬 회전속도가 670(RPM)일 때, 공기조화기의 설정온도 26℃로 설정한 실험조건에서, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)는 실내온도를 1℃ 상승시키는데 06분 38초가 소요되며, 상기 설정온도에 도달하는데 25분 29초가 소요된다.
반면에, 종래방식인 오토스윙을 적용한 경우 실내온도를 1℃ 상승시키는데 06분 46초가 소요되며, 상기 설정온도에 도달하는데 28분 08초가 소요된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(10)의 다이나믹 기류모드에 의하면, 실내온도가 설정온도에 도달하는 시간이 빨라져 사용자에게 빠르게 쾌적감을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹 기류모드에 따르면, 실내 공간의 수직 온도분포 및 수평 온도 분포(0.1m 또는 1.1m)가 종래 방식인 오토스윙이 적용된 경우보다 보다 더욱 높은 온도 분포를 가지는 것을 확인할 수 있으며, 같은 지점에서의 온도도 더욱 높아지는 것을 확인할 수 있다.
특히, 바닥면에서부터 천장면까지의 온도 차는 상기 오토스윙에서 2.3이며, 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹 기류에서는 0.7로 최소화되는 것을 확인할 수 있다. 이에 의하면, 상술한 드래프트(Draft) 발생을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
10: 천장형 공기조화기 20: 패널
30: 흡입그릴 80: 토출베인

Claims (18)

  1. 천장면에 위치되는 패널, 상기 패널의 네 개의 변 중 마주보는 두 변에 형성된 토출구에 위치하는 제 1 베인군 및 상기 패널의 네 개의 변 중 나머지 두 변에 형성된 토출구에 위치하는 제 2 베인군을 포함하며,
    상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군은, 상부 토출베인 및 상기 상부 토출베인과 연동되어 하방에서 회동하는 하부 토출베인을 포함하는 천장형 공기조화기에 있어서,
    상기 제 1 베인군은 상기 천장면에 가까운 방향으로 공기를 가이드하여 수평기류를 형성하며, 상기 제 2 베인군은 바닥면에 가까운 방향으로 공기를 가이드하여 수직기류를 형성하는 제 1 혼합운전 단계;
    상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군을 연속적으로 회동시키는 스윙운전 또는 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군이 동일한 각도로 위치하는 고정운전 수행 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 베인군은 상기 수직기류를 형성하며, 상기 제 2 베인군은 상기 수평기류를 형성하는 제 2 혼합운전 단계를 포함하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군을 연속적으로 회동시키는 스윙운전 또는 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군이 동일한 각도로 위치하는 고정운전 수행 여부를 결정하는 단계는,
    냉방운전 또는 난방운전 수행 여부를 판단하는 단계를 포함하며,
    냉방운전이 수행되는 경우, 상기 스윙운전을 수행하도록 결정되며,
    난방운전이 수행되는 경우, 상기 고정운전을 수행하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군은,
    상기 상부 토출베인의 제 1 회동각(a) 및 상기 하부 토출베인의 제 2 회동각(b)으로 정의되는 다수의 각도군 중 어느 하나의 각도군으로 각각 회동할 수 있는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 회동각(a)은, 상기 천장면 또는 바닥면에 평행한 가상의 수평기준선(h)과 상기 상부 토출베인이 이루는 각도로 정의되며,
    상기 제 2 회동각(b)은, 상기 수평기준선(h)과 상기 하부 토출베인이 이루는 각도로 정의되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수의 각도군은,
    상기 제 1 회동각(a)이 60°이상 71.1°미만이며, 상기 제 2 회동각(b)이 20°이상 45.6°미만인 제 1 각도군;
    상기 제 1 회동각(a)이 71.1°이상 72.3°미만이며, 상기 제 2 회동각(b)이 45.6°이상 53°미만인 제 2 각도군;
    상기 제 1 회동각(a)이 72.3°이상 72.7°미만이며, 상기 제 2 회동각(b)이 53°이상 58°미만인 제 3 각도군; 및
    상기 제 1 회동각(a)이 72.7°이상 74°미만이며, 상기 제 2 회동각(b)이 58°이상 71°미만인 제 4 각도군을 포함하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합운전 단계는,
    냉방운전이 수행되는 경우, 상기 제 1 베인군이 상기 제 1 각도군으로 위치되며, 상기 제 2 베인군이 상기 제 3 각도군으로 위치되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합운전 단계는,
    난방운전이 수행되는 경우, 상기 제 1 베인군이 상기 제 1 각도군으로 위치되며, 상기 제 2 베인군이 상기 제 4 각도군으로 위치되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 혼합운전 단계는,
    냉방운전이 수행되는 경우, 상기 제 1 베인군이 상기 제 3 각도군으로 위치되며, 상기 제 2 베인군이 상기 제 1 각도군으로 위치되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 혼합운전 단계는,
    난방운전이 수행되는 경우, 상기 제 1 베인군이 상기 제 4 각도군으로 위치되며, 상기 제 2 베인군이 상기 제 1 각도군으로 위치되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 스윙운전은,
    상기 상부 토출베인 및 상기 하부 토출베인이, 상기 제 1 각도군과 상기 제 3 각도군 사이를 연속적으로 회동하는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정운전은,
    상기 상부 토출베인 및 상기 하부 토출베인이, 상기 제 2 각도군으로 위치되어 공기를 가이드하는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    실내 공간의 드래프트 현상에 의한 기류불쾌감 지수를 산출하는 단계를 더 포함하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공기조화기는 송풍을 제공하는 송풍팬을 더 포함하며,
    상기 산출된 기류불쾌감 지수가 기준 값 보다 높은 경우, 상기 송풍팬의 회전 속도를 낮추는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기의 제어방법.
  14. 천장면에 위치되는 패널;
    상기 패널의 네개의 변 중 마주보는 두변에 대응형성된 토출구에 위치되는 제 1 베인군;
    상기 패널의 네개의 변 중 마주보는 나머지 두변에 대응형성된 토출구에 위치되는 제 2 베인군; 및
    상기 제 1 베인군과 상기 제 2 베인군의 회동 위치를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군은,
    상부 토출베인; 및
    상기 상부 토출베인의 하방에 위치하며, 상기 상부 토출베인과 연동되어 회동하는 하부 토출베인을 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 상부 토출베인의 제 1 회동각(a) 및 상기 하부 토출베인의 제 2 회동각(b)으로 정의되는 다수의 각도군 중 어느 하나의 각도군으로 상기 회동 위치를 결정하며,
    상기 결정된 회동 위치에서, 상기 제 1 베인군 및 상기 제 2 베인군 중 어느 하나의 베인군은 상기 천장면에 가까운 방향으로 공기를 가이드하여 수평기류를 형성하고, 나머지 하나의 베인군은 바닥면에 가까운 방향으로 공기를 가이드하여 수직기류를 형성하는 천장형 공기조화기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 패널의 내측에 위치하며, 토출모터가 결합되는 모터연결부;
    상기 토출모터와 연결되어 회전하는 회동링크; 및
    상기 회동링크의 일 단부에 결합되는 종속링크를 더 포함하며,
    상기 종속링크는 상기 상부 토출베인에 결합되어 상기 상부 토출베인의 회동을 가이드하는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 회동링크는 상기 토출모터가 연결되는 회동중심을 기준으로 두 방향으로 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 회동링크의 타 단부는 상기 하부 토출베인과 결합되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 모터연결부는, 상기 회동링크의 회전을 제한하도록 상기 토출구를 향하여 돌출 형성되는 정지돌기를 포함하는 천장형 공기조화기.
KR1020180055505A 2018-05-15 2018-05-15 천장형 공기조화기 및 그 제어방법 KR102168704B1 (ko)

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