KR102346657B1 - 공기 조화 시스템, 공기 조화 시스템의 실내기 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

공기 조화 시스템의 실내기가 개시된다. 본 개시의 실내기는 송풍팬, 송풍팬에 의해 유입되는 냉기를 배출하는 복수의 마이크로 홀, 온도를 측정하기 위한 온도 센서 및 송풍팬의 속도를 제어하기 위한 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 제1 모드에서는 온도 센서에서 센싱된 온도에 따라 송풍팬의 속도를 제어하고, 제2 모드에서는 센싱된 온도와 타겟 높이의 온도 차이를 보상하기 위한 온도 보정 계수를 적용하여 센싱된 온도를 보정하여, 보정된 온도에 따라 송풍팬의 속도를 제어한다.

Description

공기 조화 시스템, 공기 조화 시스템의 실내기 및 이의 제어 방법 { AIR CONDITIONING SYSTEM, INDOOR UNIT OF AIR CONDITIONING SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME }

본 개시는 공기 조화 시스템, 공기 조화 시스템의 실내기 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부력에 의한 기류 제어로 인한 온도 성층화를 극대화하여 에너지를 절약할 수 있는 공기 조화 시스템, 공기 조화 시스템의 실내기 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

공기조화기(air conditioner)는 주택, 사무실, 상점 및 농작물을 재배하는 하우스 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여, 사람이 거주하기에 쾌적한 실내 환경 또는 작물이 생장하기에 적합한 실내 환경을 유지할 수 있도록 한 장치이다.

특히, 쾌적한 수면을 위한 조건 중 실내 온도는 주요 인자 중 하나이다. 대부분의 수면 알고리즘은 실내 온도를 제어하여 사용자의 수면 단계에 적합한 실내 온도를 유지시킬 수 있도록 구성되어 있다.

기존 에어컨에 적용된 수면 알고리즘은 통계 분석을 통해 대부분의 사람에 적용 가능한 온도 제어 알고리즘을 지닌다. 구체적으로, 초기 빠른 수면에 도달할 수 있게 온도를 하강하여 유지하는 입면모드, 깊은 수면 유도를 위한 쾌면정온모드, 기상촉진 유도를 위한 기상 모드를 지닌다. 종래 기술은 일반적인 에어컨(mixing system)을 사용하여 공간 전체를 균일하게 냉방하는 기류 제어를 통해 상기 수면 알고리즘을 구현하였다.

그러나, 열대야가 길게 이어지는 여름철에는 에어컨 사용에 따른 소비자의 전기료 부담이 크다. 종래 기술은 온도 알고리즘상 정온냉방운전 대비 에너지 저감효과를 지니지만, 수면시 사용자가 머물지 않은 공간(높이 1m 이상 영역)까지 냉방을 함으로써 필요하지 않은 에너지 소모를 한다. 구체적으로, 이는 실내를 균일하게 냉각시켜 온도를 바닥에서 높이 2m까지 온도편차 3℃ 이내로 구현하며, 수면 시 사용자가 없는 영역까지 냉방을 함으로써 추가적인 에너지 소모가 있다는 문제점이 있었다.

본 개시는 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, 본 개시의 목적은 부력에 의한 기류 제어로 인한 온도 성층화를 극대화하여 에너지를 절약할 수 있는 공기 조화 시스템, 공기 조화 시스템의 실내기 및 이의 제어 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 실내기는, 송풍팬, 상기 송풍팬에 의해 유입되는 냉기를 배출하는 복수의 마이크로 홀, 온도를 측정하기 위한 온도 센서 및 상기 송풍팬의 속도를 제어하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 제1 모드에서는 상기 온도 센서에서 센싱된 온도에 따라 상기 송풍팬의 속도를 제어하고, 제2 모드에서는 온도 보정 계수를 적용하여 상기 센싱된 온도를 보정하고, 상기 보정된 온도에 따라 상기 송풍팬의 속도를 제어하며, 상기 온도 보정 계수는, 상기 센싱된 온도와 타겟 높이의 온도 간의 온도 차이를 보상하기 위하여 설정된 계수이다.

이 경우, 상기 온도 보정 계수는, -4 ℃ 내지 0 ℃ 사이의 값일 수 있다.

한편, 통신부를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제2 모드에서는 상기 제1 모드에서 배출되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기를 배출하기 위해 상기 압축기에 대한 동작 명령을 상기 통신부를 통해 상기 실외기에 전송할 수 있다.

한편, 선택적으로 개폐되며, 개방시 상기 송풍팬에 의해 유입되는 냉기를 그대로 외부로 배출하는 개폐부를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 무풍 모드에서는 상기 개폐부를 폐쇄하여 상기 송풍팬에 의해 유입된 냉기를 상기 복수의 마이크로 홀을 통해 기설정된 유속 이하로 배출하고, 유풍 모드에서는 상기 개폐부를 개방하여 상기 송풍팬에 의해 유입된 냉기를 그대로 외부로 배출하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 프로세서는, 상기 제2 모드에서 상기 보정된 온도 및 설정 온도 간의 차이에 기초하여 상기 송풍팬의 속도를 조정할 수 있다.

이 경우, 상기 프로세서는, 상기 제2 모드로 동작하면, 기설정된 주기마다 상기 설정 온도를 변경할 수 있다.

한편, 실외기에 포함된 압축기에 대한 동작 정보를 수신하는 통신부;를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 동작 정보에 기초하여 상기 압축기가 동작하는 것으로 판단되면, 상기 송풍팬의 속도를 증가시킬 수 있다.

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 실내기의 제어 방법은, 온도를 센싱하는 단계, 상기 공기 조화 시스템의 동작 모드가 제1 모드이면 상기 센싱된 온도에 따라 송풍팬의 속도를 결정하고, 상기 동작 모드가 제2 모드이면 온도 보정 계수를 적용하여 상기 센싱된 온도를 보정하고 상기 보정된 온도에 따라 상기 송풍팬의 속도를 결정하는 단계 및 상기 결정된 속도로 상기 송풍팬을 구동시켜 냉기를 배출하는 단계를 포함하며, 상기 온도 보정 계수는, 상기 센싱된 온도와 타겟 높이의 온도 간의 온도 차이를 보상하기 위하여 설정된 계수이다.

이 경우, 상기 온도 보정 계수는, -4 ℃ 내지 0 ℃ 사이의 값일 수 있다.

한편, 상기 제2 모드에서는 상기 제1 모드에서 배출되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기를 배출하도록 압축기를 제어하기 위한 동작 명령을, 상기 압축기를 포함하는 실외기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 냉기를 배출하는 단계는, 무풍 모드에서는, 상기 실내기의 냉기 배출구에 설치된 개폐부를 폐쇄하여, 상기 송풍팬에 의해 유입된 냉기를 상기 개폐부에 형성된 복수의 마이크로 홀을 통해 배출하는 단계 및 유풍 모드에서는 상기 개폐부를 개방하여 상기 송풍팬에 의해 유입된 냉기를 상기 냉기 배출구를 통해 그대로 배출하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상기 송풍팬의 속도를 결정하는 단계는, 상기 제2 모드에서 상기 보정된 온도 및 설정 온도의 차이에 기초하여 상기 송풍팬의 속도를 조정할 수 있다.

이 경우, 상기 제2 모드로 동작하면, 상기 설정 온도는, 기설정된 주기마다 가변될 수 있다.

한편, 실외기에 포함된 압축기에 대한 동작 정보를 수신하는 단계;를 더 포함하고, 상기 송풍팬의 속도를 결정하는 단계는, 상기 동작 정보에 기초하여 상기 압축기가 동작하는 것으로 판단되면, 상기 송풍팬의 속도를 증가시킬 수 있다.

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템은, 실외기 및 상기 실외기로부터 전달된 냉매를 이용하여 냉기를 생성하고, 생성된 냉기를 송풍팬을 이용하여 배출하는 실내기를 포함하고, 상기 실내기는, 제1 모드에서는 센싱된 온도에 따라 상기 송풍팬의 속도를 제어하고, 제2 모드에서는 온도 보정 계수를 적용하여 상기 센싱된 온도를 보정하여, 상기 보정된 온도에 따라 상기 송풍팬의 속도를 제어하며, 상기 온도 보정 계수는, 상기 센싱된 온도와 타겟 높이의 온도 차이를 보상하기 위한 계수이다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 실내기의 간단한 구성을 도시한 블럭도,
도 3은 도 2의 실내기의 구체적인 구성을 도시한 블럭도,
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 다른 공기 조화 시스템의 온도 분포를 도시한 도면,
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 공조 공간을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 5의 공조 공간의 높이에 따른 온도 변화를 설명하기 위한 그래프,
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템에 적용되는 수면 알고리즘을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7의 수면 알고리즘의 입면모드를 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 7의 수면 알고리즘의 쾌면정온모드를 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 실내기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 개시의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

본 개시의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 발명된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시의 실시 예에서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 공기 조화 시스템(1000)은 실내기(100) 및 실외기(200)를 포함한다.

　실내기(100)는 실외기(200)와 연결된다. 구체적으로, 실내기(100)는 실외기(200)와 냉매를 교류할 수 있다. 이때, 실내기(100)는 실외기(200)와 냉매 교류를 위한 배관을 통하여 연결될 수 있다. 한편, 도시된 예에서는 하나의 실내기가 실외기와 연결되는 것으로 도시 및 설명하였지만, 실제 구현시에는 복수의 실내기가 실외기에 연결될 수 있으며, 이 경우, 각 실내기와 실외기는 병렬적으로 배관 연결되거나, 하나의 배관이 모든 실내기 및 실외기를 순환하는 형태로도 연결될 수 있다.

그리고, 실내기(100)는 실외기(200)와 공기 조화 동작을 수행하기 위한 정보를 송수신할 수 있다. 실내기(100)는 실내에 배치되어 실내의 공기를 조화하기 위한 동작을 수행한다. 구체적으로, 실내기(100)는 실내 공기의 온도를 낮추는 냉방, 실내 공기의 온도를 높이는 난방, 실내에 기류를 형성하는 송풍 및 실내 습도를 낮추는 제습 중 적어도 하나의 공기조화를 수행할 수 있다.

그리고, 실내기(100)는 복수의 동작 모드 중 하나로 선택적으로 동작할 수 있다. 구체적으로, 실내기(100)는, 동작 시간 대에 따라 일반 모드 및 취침 모드 중 하나로 동작할 수 있다. 또한, 동작 모드는, 송풍팬을 이용하여 직접 배출하는지 여부에 따라 유풍 모드 또는 무풍 모드로 구분될 수 있다.

일반 모드는 실내기(100)에 기저장된 복수의 모드 선택 없이, 실내기(100)의 전원을 켠 상태에서 사용자의 설정 온도, 풍향, 풍속의 입력에 의해 동작하는 모드를 의미한다.

취침 모드는 사용자가 취침하는 시간 동안 실내기(100)가 기설정된 알고리즘에 의해 동작하게 하는 모드를 의미한다. 설명의 편의를 위해서, 본 명세서에서는 일반 모드는 제1 모드, 취침 모드는 제2 모드로 명명하여 설명한다. 동작 모드는 사용자 선택에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 취침 전 모드 변경을 통해 취침 모드로 변경하거나, 기 설정된 취침 시작 시간이 되면 실내기(100)가 자동으로 취침 모드로 변경을 할 수 있다.

한편, 실내기(100)는 공기의 부력을 이용한 공조 방식을 이용할 수 있다. 구체적으로, 실내기(100)는 구비된 개폐부(미도시)를 폐쇄하면, 기류를 순환하여 온도를 제어하는 대신, 찬 공기를 저속으로 배출하여 공조 공간의 최하층에 깔리도록 하고, 배출된 공기보다 높은 온도의 공기는 부력에 의해 찬 공기의 위에 배치되도록 하여 발생되는 온도의 성층화를 이용하여 실내 공간의 온도를 제어할 수 있다. 이를 무풍 모드라 지칭할 수 있다. 한편, 실내기(100)에 구비된 개폐부(미도시)를 개방하면, 공기의 대류를 이용한 공조 방식을 이용할 수 있다. 이를 유풍 모드라 지칭할 수 있다.

한편, 실내기(100)의 모드는 양립가능한 하나 이상의 모드가 선택될 수 있으며, 예를 들어, 일반 모드에서 유풍 모드 또는 무풍 모드를 선택할 수 있고, 취침 모드에서도 유풍 모드 또는 무풍 모드를 선택할 수 있다. 즉, 일반-유풍 모드, 일반-무풍 모드, 취침-유풍 모드, 취침-무풍 모드 등으로 동작 모드가 구분될 수도 있다.

그리고, 실내기(100)는 취침 모드로 동작하면, 측정된 실내 온도에 온도 보정 계수를 더하여 공조 공간의 높이를 조절할 수 있다. 여기서, 온도 보정 계수란 실내기(100)에서 센싱된 온도와 타겟 높이의 온도 차이를 보상하기 위한 것이다. 여기서 타겟 높이란 사용자가 취침하는 위치의 높이를 의미하는 것으로, 사용자의 취침 유형에 따라 다른 값으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 온도 보정 계수는 사용자가 침대를 사용하는 경우와 침대를 사용하지 않는 경우에 따라 다른 값으로 결정될 수 있다. 또한, 침대를 사용하는 경우라 하더라도 침대의 높이에 따라 다른 값으로 결정될 수도 있다. 여기서, 타겟 높이는 사용자의 입력에 의해 결정될 수 있다.

다시 말해, 온도 보정 계수는 실내기(100)에 구비된 온도 센서의 높이와 사용자의 취침 높이에서의 온도 차이를 보상하기 위한 것이다. 일 예로, 온도 보정 계수는 -4℃ 내지 0℃ 사이의 값일 수 있다. 온도 보정 계수가 -1℃인 경우를 가정하면, 실내기(100)는 측정된 실내 온도에 -1℃를 더하여 실내 온도인 것으로 판단할 수 있다. 이로 인해, 실내기(100)가 취침 모드로 동작할 때에는, 온도의 성층화가 구현된 공조 공간의 높이를 낮춰 에너지 절약을 도모할 수 있다. 상술한 온도 보정 계수는 온도를 가감산 방식으로 보정하기 위한 계수의 예이지만, 온도 보정 계수는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 실내기(100)는 온도 보정 계수를 단계적으로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 취침 모드 진입 직후에는 온도의 성층화가 충분히 형성되지 않았으므로, 온도 보정 계수를 작게 설정하고, 단계적으로 온도 보정 계수를 커지도록 하여 취침 모드 진입 이후 오랜 시간이 흘러 온도의 성층화가 충분히 형성되므로 온도 보정 계수를 크게 설정되도록할 수 있다. 이와 같이 온도 보정 계수를 단계적으로 변화시킴에 따라 설정 온도에 더 빠르게 도달하고, 온도의 성층화가 오랫동안 유지되게 하므로, 소비되는 전력을 절약할 수 있다.

그리고, 실내기(100)는 실외기(200)에 포함된 압축기(compressor)의 동작 명령에 대한 정보를 실외기(200)로 전송하거나, 압축기에 대한 동작 정보를 실외기로부터 수신할 수 있다. 동작 정보란, 압축기의 동작 상태를 알리기 위한 정보를 의미한다. 실내기(100)는 동작 정보에 기초하여 압축기가 동작하는지 여부를 판단할 수 있다.

구체적으로, 실내기(100)는 취침 모드로 동작하면, 일반 모드로 동작할 때 제공되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기를 제공하기 위해 압축기에 대한 동작 명령을 실외기(200)로 전송할 수 있다. 이때, 실내기(100)는 일반 모드로 동작할 때 측정된 실내 온도 및 설정 온도의 차와 취침 모드일 때 보정 온도 및 설정 온도의 차가 동일한 경우, 취침 모드일 때는, 일반 모드일 때 제공되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기가 제공되도록 압축기에 대한 동작 명령을 실외기(200)로 전송할 수 있다. 이는 취침 모드일 때 더 낮은 온도의 냉기를 배출함으로써, 집중 공조 공간의 높이를 낮추고 온도의 성층화를 장시간 유지하기 위함이다.

그리고, 실내기(100)는 실외기(200)의 압축기가 동작하면, 공기를 더 빠른 유속으로 배출하고, 실외기(200)의 압축기가 동작하지 않으면, 공기를 느린 유속으로 배출하여 온도의 성층화가 오래 유지되도록 할 수 있다.

그리고, 실내기(100)는 측정된 실내 온도와 설정 온도의 차이에 따라, 하강시켜야하는 온도의 폭이 크면, 배출되는 공기의 유속을 증가시키고, 하강시켜야하는 온도의 폭이 작으면, 배출되는 공기의 유속을 감소시킬 수 있다. 여기서, 하강시켜야 하는 온도의 폭은 보정된 온도와 설정 온도의 차를 의미할 수 있다. 예를 들어, 보정된 온도에서 설정 온도를 뺀 값이 기설정된 값보다 크면, 실내기(100)는 하강시켜야하는 온도의 폭이 큰 것으로 판단하고, 배출되는 공기의 유속을 증가시킬 수 있다. 한편, 보정된 온도에서 설정 온도를 뺀 값이 기설정된 값보다 작으면, 실내기(100)는 하강시켜야하는 온도의 폭이 작은 것으로 판단하고, 배출되는 공기의 유속을 감소시킬 수 있다. 여기서, 설정 온도는 기저장된 수면 알고리즘에 따라 설정된 온도일 수 있다. 이때, 수면 알고리즘은 기설정된 주기에 따라 설정 온도가 가변할 수 있다. 이는 급격한 온도의 하강으로 인해 실내 온도가 설정 온도보다 낮아져 실외기(200)의 압축기가 꺼지는 것을 방지하기 위한 것으로, 꺼진 압축기를 다시 켜는 과정에서 발생되는 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다.

실외기(200)는 외부 공기와 열을 교환한다. 구체적으로, 실외기(200)는 실내기(100)로부터 냉매를 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 냉방 사이클을 통해 외부 공기와 열을 교환하거나, 냉매가 빼앗긴 열을 외부에서 흡수하는 난방 사이클을 통해 외부 공기와 열을 교환할 수 있다.

한편, 도 1에서는 실내기(100)가 스탠드형인 것으로 도시 및 설명하였으나, 실제 구현시에는, 실내기(100)는 벽걸이형, 천장형 카세트, 덕트형 및 바닥상치형일 수 있다.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 실내기의 간단한 구성을 도시한 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 실내기(100)는 온도 센서(110), 마이크로 홀(130), 송풍팬(120) 및 프로세서(140)를 포함한다.

온도 센서(110)는 실내의 온도를 감지한다. 구체적으로, 온도 센서(180)는 온도 센서를 이용하여 실내기(100)가 배치된 공간의 온도를 감지할 수 있다. 한편, 온도 센서(110)는 센싱된 온도를 이용하여 실내기(100)가 배치된 실내 공간의 온도를 측정하는 바, 본 명세서에서는 '실내 온도 센서(110)'라고 지칭될 수도 있다.

송풍팬(120)은 실내기(100)에서 생성된 냉기를 복수의 마이크로 홀(130)로 제공할 수 있다.

마이크로 홀(130)은 송풍팬(120)에 의해 유입되는 냉기를 실내 공간에 기설정된 유속 이하로 배출하는 구성일 수 있다. 여기서, 유입된다는 것은 실내기(100)에서 생성된 냉기를 송풍팬(120)을 거쳐 마이크로홀(130)로 전달된다는 의미일 수 있다. 구체적으로, 마이크로 홀(130)은 직경이 약 1mm 이하일 수 있다. 그리고, 실내기(100)에 구비된 마이크로 홀(130)은 복수 개일 수 있으며, 약 10만 개 내지 15 만개 사이일 수 있다. 바람직하게는, 마이크로 홀(130)은 13만 5000개일 수 있다. 한편, 마이크로 홀(130)을 통해 흘러나온 냉기의 유속은 0.25m/s 이하, 바람직하게는 0.15m/s일 수 있으며, 이때 배출되는 냉기는 사용자가 '바람'이라고 느끼기 어려우므로, '무풍' 또는 '미세풍'이라고 지칭될 수 있다.

한편, 마이크로 홀(130)은 개폐부(이하 도 3에 도시)에 배치된다. 따라서, 개폐부가 폐쇄된 경우에는 송풍팬(120)에 의해 유입된 냉기가 개폐부에 배치된 마이크로 홀(130)을 통해 배출된다. 반면, 개폐부가 개방된 경우에는, 송풍팬(120)에 의해 유입된 냉기는, 마이크로 홀을 통하지 않고 그대로 배출될 수 있다.

프로세서(140)는 실내기(100) 내의 각 구성을 제어한다. 구체적으로, 프로세서(140)는 실내기(100)의 동작 모드에 따라 각 구성을 제어할 수 있다.

프로세서(140)는 송풍팬(120)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(140)는 실내기(100)가 일반 모드로 동작하면, 실내 온도 센서(110)에 의해 센싱된 실내 온도에 기초하여, 송풍팬(120)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(140)는 센싱된 실내 온도가 설정 온도에 도달하거나, 설정 온도보다 낮으면 송풍팬(120)의 회전 속도를 줄이고, 센싱된 실내 온도가 설정 온도보다 높으면, 온도 차이에 따라 송풍팬(120)의 회전 속도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 센싱된 실내 온도와 설정 온도의 차가 클수록 송풍팬(120)의 회전 속도는 빨라질 수 있다.

여기서, 일반 모드는 실내기(100)에 기저장된 복수의 모드 선택 없이, 실내기(100)의 전원을 켠 상태에서 사용자의 설정 온도, 풍향, 풍속의 입력에 의해 동작하는 모드로, 기류의 대류를 이용하는 유풍 모드에도 일반 모드가 구비되며, 기류의 정체에 따른 온도의 성층화를 이용하는 무풍 모드에도 일반 모드가 구비될 수 있다.

여기서, 설정 온도는 사용자가 입력한 희망 온도일 수 있고, 기저장된 복수의 모드에 각각 포함된 알고리즘에 기초한 것일 수 있다. 구체적으로, 실내기(100)가 취침 모드로 동작하면, 설정 온도는 기설정된 주기에 따라 가변될 수 있다. 그리고, 실내기(100)가 취침 모드로 동작할 때, 가변되는 설정 온도는 기저장된 수면 알고리즘에 기초한 것일 수 있다. 수면 알고리즘에 기초하여 가변되는 설정 온도는 이하 도 7 내지 도 9를 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

한편, 프로세서(140)는 실내기(100)가 취침 모드로 동작하면, 실내 온도 센서(110)에 의해 센싱된 실내 온도에 온도 보정 계수를 반영하여 센싱된 온도를 보정하고, 보정된 온도에 기초하여 송풍팬(120)의 회전 속도를 제어할 수 있다.

구체적으로, 실내기(100)가 취침 모드로 동작하면, 일반적으로 사용자가 바닥면부터 침대 높이 사이에 위치하므로, 침대 높이 이상의 공간은 온도를 제어가 불필요하다. 따라서, 프로세서(140)는 실내기(100)가 취침 모드로 동작하면, 실내 온도 센서(110)에 의해 센싱된 온도가 일반 모드의 온도와 동일하더라도, 온도 보정 계수를 반영하여 보정 온도를 계산하고, 계산된 보정 온도와 설정 온도를 비교하여, 송풍팬(120)의 회전 속도를 줄일 수 있다. 예를 들어, 온도 보정 계수가 -1℃, 설정 온도가 26℃이고, 실내 온도 센서(110)에 의해 센싱된 온도 26.5℃라면, 일반 모드에서는 온도를 낮추기 위해 실외기(200)를 동작하게 하여 냉기의 온도를 낮추고 송풍팬(120)이 빠르게 회전하도록 제어하지만, 취침 모드에서는 센싱된 온도를 보정하여 타겟 높이의 온도가 25.5℃인 것으로 보고, 실외기(200)의 동작을 멈추고 성층화된 온도를 오래 유지하도록 송풍팬(120)이 느리게 회전하도록 제어할 수 있다. 이때, 온도 보정 계수는 -4℃ 내지 0℃ 사이의 값일 수 있으며, 실내 공간의 면적, 열을 발산하는 부하의 개수 및 크기 등에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 실내기(100)의 형태, 즉 실내 온도 센서(110)가 배치되는 높이에 따라 온도 보정 계수가 달라질 수 있다. 예를 들어, 실내기(100)가 스탠드형이면, 온도 보정 계수는 -1℃ 내지 0℃ 사이의 값이고, 실내기(100)가 벽걸이형이면, 온도 보정 계수는 -2℃ 내지 0℃ 사이의 값이고, 실내기(100)가 천장형이면, 온도 보정 계수는 -4℃ 내지 0℃ 사이의 값일 수 있다.

한편, 온도 보정 계수는 이에 한정되지 않고, 비율 또는 양수일 수 있다. 예를 들어, 온도 보정 계수가 비율이면, 프로세서(140)는 센싱된 실내 온도와 온도 보정 계수를 곱하여 보정 온도를 구할 수 있고, 온도 보정 계수가 양수이면, 프로세서(140)는 센싱된 실내 온도에서 온도 보정 계수를 빼 보정 온도를 구할 수도 있다.

이와 같이, 센싱된 실내 온도에 온도 보정 계수를 반영하여 실내 온도를 판단함으로써, 실내기(100)가 취침 모드로 운전하면, 집중 공조 공간의 높이를 낮춰 불필요한 에너지 소모를 감축할 수 있다.

도 3은 도 2의 실내기의 구체적인 구성을 도시한 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 실내기(100)는 실내 온도 센서(110), 송풍팬(120), 마이크로 홀(130), 개폐부(150), 통신부(160), 입력부(170), 저장부(180), 실내 열 교환기(190), 팽창 밸브(195) 및 프로세서(140)를 포함한다.

실내 온도 센서(110), 송풍팬(120) 및 마이크로 홀(130)의 동작에 대해서는 도 2와 관련하여 앞서 설명하였는 바, 중복 설명은 생략한다.

개폐부(150)는 선택적으로 개폐되는 구성이다. 개폐부(150)는 냉기가 배출되는 통로의 끝단에 구비된 냉기 배출구에 설치될 수 있다. 개폐부(150)는 냉기 배출구를 막는 커버(미도시) 및 커버를 구동시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 마이크로 홀은 커버에 분산되어 배치될 수 있다. 본 개시에서 개폐부(150)가 개방되었다는 의미는 냉기 배출구를 막고 있던 커버가 열렸다는 의미이고, 개폐부(150)가 폐쇄되었다는 의미는 커버가 닫혀 냉기 배출구를 막았다는 것을 의미한다. 유풍 모드에서는 개폐부(150)가 개방되어 송풍팬(120)에서 제공되는 냉기를 그대로 외부로 배출할 수 있다. 한편, 무풍 모드에서는 개폐부(150)가 폐쇄되어 송풍팬(120)으로부터 제공된 냉기는 복수의 마이크로 홀(130)을 통해 기설정된 유속 이하로 배출될 수 있다. 이때, 기설정된 유속은 0.25m/s이하, 바람직하게는 0.15m/s이하일 수 있다.

여기서, 유풍 모드는 실내기(100)의 개폐부(150)가 개방된 상태로, 송풍팬(120)으로부터 제공된 냉기가 기설정된 유속 이상의 유속으로 바로 외부로 배출되어, 사용자가 실내기(100)로부터 배출되는 냉기가 '바람'인 것으로 느껴지는 모드를 지칭할 수 있다. 그리고, 무풍 모드는 실내기(100)의 개폐부(150)가 폐쇄된 상태로, 송풍팬(120)으로부터 제공된 냉기가 마이크로 홀(130)을 통해 배출됨으로써 사용자가 실내기로부터 배출되는 냉기를 '바람'으로 인지하지 못하는 모드를 지칭하는 것일 수 있다.

통신부(160)는 실외기에 포함된 압축기에 대한 동작 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 통신부(160)는 실내 온도 센서(110)에 의해 센싱된 실내 온도 및 설정 온도에 기초하여 압축기에 대한 동작 명령을 실외기에 전송할 수 있다. 한편, 실내기(100)가 취침 모드인 경우에는 센싱된 실내 온도에 온도 보정 계수를 반영하여 계산된 보정 온도 및 설정 온도에 기초하여 압축기에 대한 동작 명령을 실외기에 전송할 수도 있다. 이하 설명의 편의를 위하여, 센싱된 실내 온도 및 온도 보정 계수를 반영하여 계산된 보정 온도 모두 실내 온도로 통칭하여 설명하기로 한다.

한편, 통신부(160)는 압축기에 대한 동작 명령과 함께 실내 온도 및 설정 온도에 대한 정보를 실외기에 전송할 수 있고, 실내 온도 및 설정 온도만을 실외기에 전송하여, 전송된 실내 온도 및 설정 온도에 기초하여 실외기가 압축기를 제어하게끔 구현될 수도 있다.

구체적으로, 통신부(160)는 실내기(100)가 취침 모드로 동작하면, 일반 모드로 동작할 때 제공되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기를 제공하기 위해 압축기에 대한 동작 명령을 실외기로 전송할 수 있다. 이때, 통신부(160)는 실내기(100)가 일반 모드로 동작할 때 센싱된 실내 온도 및 설정 온도의 차와 취침 모드일 때 보정 온도 및 설정 온도의 차가 동일한 경우, 취침 모드일 때는, 일반 모드일 때 제공되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기가 제공되도록 압축기에 대한 동작 명령을 실외기로 전송할 수 있다. 이는 취침 모드일 때 더 낮은 온도의 냉기를 배출함으로써, 집중 공조 공간의 높이를 낮추고 온도의 성층화를 장시간 유지하기 위함이다.

이때, 통신부(160)는 실내기(100)를 실외기(미도시)와 케이블을 이용하여 연결하는 포트 뿐만 아니라, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network) 및 인터넷망을 통해 제어 단말 장치와 통신을 수행하는 형태, USB(Universal Serial Bus) 포트 또는 무선 포트를 통하여 통신을 수행하는 형태도 가능하다. 또한, 통신부(160)는 근거리 무선 통신(NFC) 종류인 와이파이, 블루투스, 지그비, 적외선(IrDA), UHF 및 VHF와 같은 RF 및 초광대역 통신(UWB) 등의 규격에 따른 통신을 수행할 수 있다.

입력부(170)는 실내기(100)에서 지원하는 각종 기능을 사용자가 설정 또는 선택할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다. 구체적으로, 입력부(170)는 냉방운전, 난방운전, 송풍운전, 제습운전, 자동운전 및 취침운전 중 어느 하나로 실내기가 동작하도록 하는 버튼을 포함할 수 있다. 또한, 입력부(170)는 설정된 운전모드에 대응하는 설정 온도 또는 배출되는 바람의 세기를 입력하기 위한 상하 버튼을 포함할 수 있다.

그리고, 입력부(170)는 실내기(100)에서 제공되는 각종 정보를 표시할 수 있다. 구체적으로, 입력부(170)는 실내기(100)에 설정된 운전모드, 설정 온도 및 풍량을 표시할 수 있고, 현재 감지된 실내 온도 또는 현재 수행 중인 공기조화가 끝나는 예약시간 또는 공기조화가 시작될 예약시간 등을 표시할 수 있다. 입력부(170)는 터치스크린 등과 같은 입출력이 동시에 가능한 장치로 구현될 수 있고, 누름 입력을 할 수 있는 버튼키 또는 버튼키와 함께 공기조화기의 상태가 표시되는 디스플레이 장치를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

저장부(180)는 공기조화기의 기능을 수행하기 위한 각종 프로그램을 저장한다. 구체적으로, 저장부(180)는 복수의 모드에 따른 온도 제어 알고리즘을 저장할 수 있다. 여기서, 온도 제어 알고리즘은 각 모드 별로 기설정된 주기에 따른 설정 온도의 변화, 풍속의 세기, 풍속의 방향 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 취침 모드에 포함된 수면 알고리즘은 8시간 주기로 구성될 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 입면모드, 쾌면정온모드 및 기상 모드로 구분되어 설정 온도가 시간에 따라 가변될 수 있다. 이때, 사용자가 입력부(170)를 통해 희망 온도를 입력하면, 입력된 희망 온도에 따라 가변되는 설정 온도가 달라질 수는 있으나, 온도 변화의 패턴은 동일할 수 있다.

실내 열 교환기(190)는 실내기(100)에 유입된 공기와 실외기에서 제공된 냉매와의 열을 교환한다. 구체적으로, 실내 열 교환기(190)는 냉방시에 증발기의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 실내 열 교환기(190)는 저압저온의 안개 상태인 냉매가 기체로 증발하는 상전이에 필요한 잠열을 실내기(100)에 유입된 공기로부터 흡수하도록 할 수 있다. 반대로, 실내 열 교환기(190)는 난방시에 응축기의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 냉방과 반대로 냉매의 흐름이 역전되면 실내 열 교환기(190)를 통과하는 냉매의 열이 실내기(100)에 유입된 공기로 방출될 수 있다.

팽창밸브(195)는 냉매의 압력을 조절한다. 구체적으로, 팽창밸브(190)는 냉방시에 실외 열 교환기를 통과한 고압저온의 냉매를 팽창시켜 압력을 낮출 수 있다. 또한, 실내 열 교환기(190)로 유입되는 냉매량을 조절할 수도 있다. 반대로, 팽창밸브(190)는 난방시에 실내 열 교환기(190)를 통과한 냉매를 실외 열 교환기로 전달하기 전에 저압고온의 냉매를 팽창시켜 압력을 낮출 수 있다. 또한, 실외 열 교환기로 유입되는 냉매량을 조절할 수 있다.

프로세서(140)는 저장부(180)에 저장된 프로그램 등을 독출할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(140)는 공기조화기의 기능을 수행하기 위하여, 판독 가능한 일련의 명령이 포함된 프로그램들을 독출하여 공기조화를 수행할 수 있다.

프로세서(140)는 실내 열 교환기(190)에 냉매의 압력 및/또는 온도를 감지하여 정상적인 공기조화가 이루어지고 있는지 감지할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(140)는 실내 열 교환기(190) 배관의 파손 또는 성에가 있는지 여부 및 공기 중의 수증기가 응결된 물이 적절히 제거되고 있는지 감지할 수 있다.

프로세서(140)는 송풍팬(120)의 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(140)는 실내 온도 센서(110)에 의해 센싱된 실내 온도 및 설정 온도에 따라 송풍팬(120)이 회전하는 속도를 제어할 수 있다. 한편, 실내기(100)가 취침 모드인 경우, 프로세서(140)는 실내 온도 센서(110)에 의해 센싱된 실내 온도에 온도 보정 계수를 반영하여 계산된 보정 온도 및 설정 온도에 따라 송풍팬(120)이 회전하는 속도를 제어할 수 있다.

구체적으로, 프로세서(140)는 실내 온도 및 설정 온도의 차이에 따라 송풍팬(120)이 회전하는 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 실내 온도와 설정 온도의 차이가 크면 송풍팬(120)의 회전 속도를 빠르게 하여 설정 온도에 빨리 도달하도록 제어하고, 실내 온도와 설정 온도의 차이가 작거나, 실내 온도가 설정 온도에 도달하면, 실내 온도가 너무 떨어져 실외기의 압축기가 꺼지는 일이 없도록 송풍팬(120)의 회전 속도를 느리게할 수 있다. 한편, 프로세서(140)는 500RPM 내지 900RPM 사이에서 송풍팬(120)의 회전 속도를 제어할 수 있다.

한편, 프로세서(140)는 통신부(160)를 통해 실내기(100)가 취침 모드로 동작하면, 일반 모드로 동작할 때 제공되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기를 제공하기 위해 압축기에 대한 동작 명령을 실외기로 전송할 수 있다. 이때, 프로세서(140)는 실내기(100)가 일반 모드로 동작할 때 센싱된 실내 온도 및 설정 온도의 차와 취침 모드일 때 보정 온도 및 설정 온도의 차가 동일한 경우, 취침 모드일 때는, 일반 모드일 때 제공되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기가 제공되도록 압축기에 대한 동작 명령을 실외기로 전송할 수 있다. 이는 취침 모드일 때 더 낮은 온도의 냉기를 배출함으로써, 집중 공조 공간의 높이를 낮추고 온도의 성층화를 장시간 유지하기 위함이다.

한편, 프로세서(140)는 실외기에 포함된 압축기의 동작 여부에 따라 송풍팬(120)의 회전 속도를 결정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(140)는 통신부(160)를 통해 수신된 압축기에 대한 동작 정보에 기초하여 송풍팬(120)의 회전 속도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 실외기의 압축기가 동작하면, 실내기(100)는 실외기에서 압축된 냉매를 전달받고, 압축된 냉매에 의해 생성된 냉기를 실내의 공조 공간에 신속하게 전달하기 위해 송풍팬(120)의 회전 속도를 빠르게 구동할 수 있다. 반면, 실외기의 압축기의 동작이 정지되면, 실내기(100)는 공조 공간에 생성된 온도의 성층화를 장시간 유지시키기 위해 송풍팬(120)을 끄거나, 회전 속도를 느리게 구동하여 대류가 일어나지 않도록 할 수 있다. 이때, 실내 온도가 기설정된 온도보다 낮아지면 압축기의 동작이 정지될 수 있다. 여기서, 기설정된 온도는 설정 온도보다 기설정된 값만큼 낮은 온도를 지칭할 수 있다. 이에 대해서는 도 8 및 도 9를 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

한편, 프로세서(140)는 팽창 밸브(195)에서 통과하는 냉매량을 제어할 수 있다. 구체적으로, 팽창 밸브(195)가 전동팽창밸브로 구현되면 프로세서(140)는 팽창 밸브(195)의 냉매량 조절을 통해 실내 열 교환기(190)에서의 열 교환 정도를 제어할 수 있다.

프로세서(140)는 실내 온도 센서(110)의 활성화 제어 및 실내 온도 센서(110)에서 센싱된 실내 온도를 수신하여 실내 공간의 온도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(140)는 냉난방시 피드백 정보로서 실내 온도를 알기 위하여 실내 온도 센서(110)를 활성화하고, 실내 온도 센서(110)에서 센싱된 실내 온도를 수신할 수 있다. 그리고, 프로세서(140)는 실내 온도를 알 필요가 없는 송풍 운전시에는 실내 온도 센서(110)를 불활성화할 수 있다.

이와 같이, 실내 온도 및 설정 온도의 차이에 따라 송풍팬(120)의 회전 속도를 제어함으로써, 공조 공간의 온도를 짧은 시간 내에 낮추고, 공조 공간의 온도가 설정 온도에 근접한 경우, 송풍팬(120)의 속도를 낮춰 공조 공간에 생성된 온도의 성층화를 오랫동안 유지시키고, 실외기의 압축기가 꺼지지 않게 함으로써 압축기의 재가동시 소모되는 에너지를 저감하는 효과를 기대할 수 있다.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 다른 공기 조화 시스템의 온도 분포를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템은 실내 공간의 바닥부터 천장까지 온도의 성층화가 구현됨을 확인할 수 있다. 이와 같은 온도의 성층화는 무풍 모드인 실내기(100)가 찬 공기를 저속으로 배출함으로써, 배출된 찬 공기가 공간의 최하층에 깔리고, 배출된 찬 공기보다 온도가 높은 공기를 위로 서서히 밀어내면서 생성되는 것이다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 공기 조화 시스템은 공조 공간 내에서의 높이가 증가할수록 온도가 상승하는 바, 실내기(100)가 취침 운전 모드로 구동하는 경우에는, 이하 도 5에 도시된 바와 같이, 공간 내 낮은 높이에 대해서만 설정 온도에 맞게 온도 제어를 수행하면 불필요하게 소모되는 에너지를 절약하는 효과를 기대할 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 공조 공간을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 실내기(100)가 일반적인 구동을 하는 경우에는, 실내기(100)는 실내 공간의 바닥면(h=0m)을 기준으로, 사용자들이 생활하는 공간인 h=0m와 h=약 2.0m 사이의 공간을 집중 공조 공간으로 설정할 수 있다. 여기서, 집중 공조 공간이라함은 설정 온도를 기준으로 최고 온도 및 최저 온도의 온도 편차가 약 3℃ 내로 유지되는 공간을 의미하는 것일 수 있다.

한편, 실내기(100)가 취침 모드로 구동하는 경우에는, 사용자들은 대부분 바닥면 또는 침대(10)의 높이에만 위치할 것이므로, 실내기(100)는 h=0m와 h=약 1.1m 사이의 공간을 집중 공조 공간으로 설정할 수 있다.

구체적으로, 실내기(100)는 실내 온도 센서(미도시)에 의해 센싱된 실내 온도에 온도 보정 계수를 더하여 실내 온도를 판단함으로써, 집중 공조 공간의 높이를 조절할 수 있다. 이때, 온도 보정 계수는 -1℃ 및 0℃ 사이의 값일 수 있다. 한편, 실내기(100)가 천장에 근접한 벽걸이형인 경우, 실내 온도 센서와 바닥면의 거리가 더 증가하므로, 온도 보정 계수는 -1℃ 이하일 수 있다. 또한, 공조 공간의 면적이 넓거나, 가구 및 전열기 등과 같이 냉기의 확산을 막고 열을 발산하는 부하의 개수 및 크기가 큰 경우 온도 보정 계수는 -1℃ 이하일 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템은 찬 공기를 저속으로 배출하여 온도의 성층화를 생성하므로, 만약 설정 온도가 26℃인 경우, 집중 공조 공간이 h=0m와 h=약 1.1m 사이일 때 실내 온도 센서에서 센싱되는 온도는, h=0m와 h=약 2.0m 사이일 때 동일한 위치의 실내 온도 센서에서 센싱되는 온도보다 높을 것이다.

따라서, 실내기(100)는 센싱된 실내 온도에 온도 보정 계수를 더하여 실내 온도를 판단함으로써, 집중 공조 공간의 높이를 낮춰 불필요한 에너지 소모를 감축할 수 있다.

한편, 도 5에서는 일반적인 침대의 높이에 따라 집중 공조 공간을 h=0m와 h=약 1.1m 사이로 설정하였으나, 실제 구현시에는 사용자의 수면 높이에 따라 온도 보정 계수를 조절하여, 집중 공조 공간의 높이를 1.1m 미만 또는 1.1m 초과로 설정할 수 있다.

도 6은 도 5의 공조 공간의 높이에 따른 온도 변화를 설명하기 위한 그래프이다. 구체적으로, 도 6은 설정 온도를 26℃로 설정한 경우 실내 공간의 높이에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 한편, 도 6에서의 '열대야 냉방'은 취침 모드 구동되는 경우를 의미하는 것이다.

도 6을 참조하면, 우선, 일반 냉방 및 열대야 냉방 모두 공기 조화 시스템에 의해 생성된 온도의 성층화에 의해, 높이가 증가할수록 온도가 순차적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 일반 냉방의 경우, 바닥면(0m)부터 약 2m 사이의 공간에서 온도 편차가 약 3℃ 이내로 유지되도록 온도가 제어되고 있으나, 열대야 냉방의 경우, 바닥면부터 약 1m 사이의 공간에서 온도 편차가 약 3℃ 이내로 유지되도록 온도가 제어되고 있음을 확인할 수 있다.

이로 인해 동일한 높이에서 온도를 센싱하면, 열대야 냉방의 경우가 일반 냉방보다 온도가 높게 센싱될 수 있다. 그럼에도, 사용자가 취침 중인 높이(약 1m 이하)에서는 설정 온도가 충분히 구현됨을 확인할 수 있다. 이에 따라 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템은, 집중 공조 공간의 높이가 낮은 열대야 냉방의 경우, 도 7에 도시된 바와 같은 수면 알고리즘의 설정 온도에 따른 온도 제어를 위해, 실내기의 실내 온도 센서에 의해 센싱된 온도에 온도 보정 계수를 더한 값을 실내 온도인 것으로 판단할 수 있다.

따라서, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 사용자가 취침 중인 높이 이상의 공간에 대해서는 온도를 제어하지 않는 바, 불필요한 에너지 소모를 저감할 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 취침 모드에 적용되는 수면 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 수면 알고리즘은 입면모드(710), 쾌면정온모드(720) 및 기상모드(730)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 본 개시의 실내기는 사용자로부터 취침 모드로 구동할 것을 입력받으면 본 개시에 따른 취침 운전을 수행하도록 실외기의 압축기 등의 작동을 제어할 수 있다. 실내기는 본 개시의 일 예로서, 사용자로부터 희망온도(Ti)와 취침 모드를 입력받으면 희망온도(Ti)보다 낮은 최저온도(Tb)로 운전되는 입면모드(710), 최저온도(Tb)로부터 희망온도(Ti)보다 높은 숙면온도(Tc)로 상승하며 숙면온도(Tc)와 희망온도(Ti) 사이에서 운전되는 쾌면정온모드(720) 운전 및 숙면온도(Tc)보다 높은 기상온도로 운전되는 기상모드(730)로 운전되도록 제어할 수 있다.

예를 들면, 취침 모드가 입력되면 취침 운전 시간이 설정될 수 있다. 본 개시의 일 예로서, 취침운전 시간은 8시간으로 설정될 수 있다. 실내기는 취침 모드가 진행되면, 설정 온도를 최저온도(Tb)로 설정하고, 1시간 동안 입면모드(710)로 운전되도록 제어할 수 있다. 그리고, 실내기는 입면모드(710) 운전 시간이 경과하면, 최저온도(Tb) 보다 4℃ 높은 숙면온도(Tc)로 상승하도록 운전하며, 숙면온도(Tc)에 도달하면 이후 기상모드(730)에 도달 전까지 숙면온도(Tc)와 희망온도(Ti) 사이에서 쾌면정온모드(720)로 운전되도록 제어할 수 있다. 실내기는 취침운전 시간이 1시간 남아있으면, 숙면온도(Tc)보다 0.5℃ 높은 기상온도로 1시간 동안 기상모드(730)로 운전되도록 제어할 수 있다.

여기서, 실내기는 사용자로부터 입력된 희망온도(Ti)를 기준으로 입면모드(710)로 운전 시 설정 온도가 희망온도(Ti) 보다 2℃ 낮은 최저온도(Tb)로 운전되도록 제어할 수 있다.

한편, 본 개시에는 도시되어 있지 않지만, 입력되는 희망온도가 21℃ 보다 낮은 경우에는, 실내기는 최저온도(Tb)를 항상 21℃로 설정할 수 있다.

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 실내기는 소모되는 에너지 저감을 위하여 일반 모드의 집중 공조 공간보다 낮은 높이의 집중 공조 공간 내에서 수면 알고리즘을 적용할 수 있다. 집중 공조 공간의 높이를 낮추는 방법에 대해서는 도 6 및 도 7에서 이미 설명하였는 바, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 8은 도 7의 수면 알고리즘의 입면모드를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 8은 취침 모드의 주기를 8시간으로 설정하고, 희망온도(Ti)를 26℃로 설정한 경우, 시간에 따른 설정 온도의 변화를 나타낸 것이다.

도 8을 참조하면, 사용자로부터 희망온도(Ti)와 취침 모드를 입력받으면, 실내기는 희망온도(Ti)보다 낮은 최저온도(Tb)로 운전되는 입면모드(710)로 구동될 수 있다. 구체적으로, 실내기는 취침 모드가 진행되면, 설정 온도를 최저온도(Tb)로 설정하고, 1시간 동안 입면모드(710)로 운전되도록 제어할 수 있다.

이때, 실내기는 실내 온도를 최저온도(Tb)로 급속하게 냉각하여야 하므로, 송풍팬을 빠른 속도로 회전시켜 생성된 냉기를 짧은 시간 내에 집중 공조 공간에 배출할 수 있다.

한편, 실내 온도가 압축기 정지 온도(Ta)보다 낮으면, 실외기의 압축기의 구동이 정지될 수 있다. 이 경우, 압축기를 재가동하는데 불필요한 에너지가 소모될 수 있다. 따라서, 실내기는 실내 온도가 급감하여 압축기 정지 온도(Ta)보다 떨어지지 않도록, 실내 온도가 설정 온도인 최저온도(Tb)에 근접하면, 냉기를 전달하는 송풍팬의 회전 속도를 감소시킬 수 있다.

이와 같이, 실내 온도 및 설정 온도의 차이에 따라 송풍팬의 회전 속도를 제어함으로써, 공조 공간의 온도를 짧은 시간 내에 낮추고, 공조 공간의 온도가 설정 온도에 근접한 경우, 송풍팬의 속도를 낮춰 공조 공간에 생성된 온도의 성층화를 오랫동안 유지시키고, 실외기의 압축기가 꺼지지 않게 함으로써 압축기의 재가동시 소모되는 에너지를 저감하는 효과를 기대할 수 있다.

도 9는 도 7의 수면 알고리즘의 쾌면정온모드를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 9는 쾌면정온모드 중 설정 온도가 물결모양으로 반복되는 구간의 일부를 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 실내기는 입면모드가 지나면 실내기는 최저온도(24℃)보다 4℃ 높은 숙면온도(28℃)로 상승하도록 구동되며, 숙면온도에 도달하면 이후 기상모드에 도달 전까지 숙면온도와 희망온도(26℃) 사이를 반복하는 쾌면정온모드로 구동될 수 있다.

한편, 쾌면정온모드에서는 설정 온도가 숙면온도에서 1℃ 씩 2회 감소하여 희망온도로 변하므로, 실내기는 도 8에서 도시된 최저온도 도달을 위한 송풍팬의 속도보다는 낮은 속도로 송풍팬을 회전시킬 수 있다.

이는, 실내 온도가 각 설정 온도에 따른 압축기 정지 온도(Ta₁, Ta₂, Ta₃)보다 낮으면, 실외기의 압축기의 구동이 정지됨에 따라 압축기를 재가동하는데 불필요한 에너지가 소모되는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 실내기는 실내 온도가 급감하여 압축기 정지 온도(Ta₁, Ta₂, Ta₃)보다 떨어지지 않도록, 낮은 속도로 송풍팬의 회전시키고, 실내 온도가 각 설정 온도에 근접하면, 냉기를 전달하는 송풍팬의 회전 속도를 더욱 감소시킬 수 있다.

이와 같이, 실내 온도 및 설정 온도의 차이에 따라 송풍팬의 회전 속도를 제어함으로써, 집중 공조 공간의 온도가 설정 온도에 근접한 경우, 송풍팬의 속도를 낮춰 공조 공간에 생성된 온도의 성층화를 오랫동안 유지시키고, 실외기의 압축기가 꺼지지 않게 함으로써 압축기의 재가동시 소모되는 에너지를 저감하는 효과를 기대할 수 있다.

도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 실내기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

우선, 실내기는 실내 온도를 측정할 수 있다(S1010). 구체적으로, 실내기는 구비된 실내 온도 센서에서 센싱된 온도를 이용하여 실내 공간의 온도를 측정할 수 있다.

그 다음, 실내기는 송풍팬의 속도를 제어할 수 있다(S1020). 구체적으로, 실내기는 실내 온도 및 설정 온도에 기초하여 송풍팬의 속도를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는, 실내기는 실내 온도 및 설정 온도의 온도 차에 기초하여, 측정된 실내 온도 및 설정 온도의 온도 차가 크면 송풍팬이 빠르게 회전하도록 제어하고, 측정된 실내 온도가 설정 온도에 근접하거나, 설정 온도에 도달하면, 송풍팬이 느리게 회전하도록 제어할 수 있다.

여기서, 실내기가 일반 모드이면, 실내기는 측정된 실내 온도 및 설정 온도에 기초하여 송풍팬의 회전 속도를 제어하고, 실내기가 취침 모드이면, 실내기는 측정된 실내 온도에 온도 보정 계수를 반영하여 계산된 보정 온도 및 설정 온도에 기초하여 송풍팬의 회전 속도를 제어할 수 있다.

한편, 실내기는 실외기에 포함된 압축기의 동작 여부에 따라 송풍팬의 속도를 결정할 수 있다. 구체적으로, 실내기는 압축기가 동작하면, 송풍팬이 빠르게 회전하도록 제어하고, 압축기가 정지하면, 송풍팬이 느리게 회전하도록 제어할 수 있다.

그 다음, 실내기는 송풍팬을 통해 냉기를 복수의 마이크로 홀로 제공할 수 있다(S1030). 구체적으로, 실내기는 개폐부가 폐쇄된 무풍 모드에서는, 송풍팬에 의해 유입된 냉기를 복수의 마이크로 홀로 제공하여, 복수의 마이크로 홀을 통해 기설정된 유속 미만의 속도로 배출되도록 할 수 있다. 한편, 개폐부가 개방된 유풍 모드에서는 생성된 냉기를 송풍팬을 통해 기설정된 유속 이상의 속도로 개방된 개폐부를 통해 직접 외부로 배출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 개시에 따르면 사용자가 취침 중인 높이 이상의 공간에 대해서는 온도를 제어하지 않는 바, 불필요한 에너지 소모를 저감할 수 있고, 실내 온도 및 설정 온도의 차이에 따라 송풍팬의 회전 속도를 제어함으로써, 집중 공조 공간의 온도가 설정 온도에 근접한 경우, 송풍팬의 속도를 낮춰 공조 공간에 생성된 온도의 성층화를 오랫동안 유지시키고, 실외기의 압축기가 꺼지지 않게 함으로써 압축기의 재가동시 소모되는 에너지를 저감하는 효과를 기대할 수 있다.

한편, 이상에서 설명된 다양한 실시 예들은 소프트웨어(software), 하드웨어(hardware) 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터(computer) 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록 매체 내에서 구현될 수 있다. 하드웨어적인 구현에 의하면, 본 개시에서 설명되는 실시 예들은 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛(unit) 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시 예들이 프로세서(120) 자체로 구현될 수 있다. 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시 예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다.

한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이 장치의 제어방법은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory readable medium) 에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 판독 가능 매체는 다양한 장치에 탑재되어 사용될 수 있다.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 방법을 수행하기 위한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1000 : 공기 조화 시스템 100 : 실내기
200 : 실외기

Claims (15)

1. 공기 조화 시스템의 실내기에 있어서,
   송풍팬;
   상기 송풍팬에 의해 유입되는 냉기를 배출하는 복수의 마이크로 홀;
   온도를 측정하기 위한 온도 센서; 및
   상기 송풍팬의 속도를 제어하기 위한 프로세서;를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   제1 모드에서 상기 온도 센서에서 센싱된 온도에 기초하여 상기 실내기가 위치한 공간의 바닥으로부터 제1 높이를 갖는 제1 공조 공간의 온도가 기설정된 온도 범위 내에 속하도록 상기 송풍팬의 속도를 제어하고,
   제2 모드에서 온도 보정 계수를 적용하여 상기 센싱된 온도를 보정하고, 상기 보정된 온도에 기초하여 상기 실내기가 위치한 공간의 바닥으로부터 상기 제1 높이 보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 공조 공간의 온도가 상기 기설정된 온도 범위 내에 속하도록 상기 송풍팬의 속도를 제어하며,
   상기 온도 보정 계수는, 상기 센싱된 온도와 상기 제2 높이 보다 낮은 타겟 높이의 온도 간의 온도 차이를 보상하기 위하여 설정된 계수인, 공기 조화 시스템의 실내기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도 보정 계수는,
   -4 ℃ 내지 0 ℃ 사이의 값인 공기 조화 시스템의 실내기.
3. 제1항에 있어서,
   통신부;를 더 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 제2 모드에서는 상기 제1 모드에서 배출되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기를 배출하기 위해 압축기에 대한 동작 명령을 상기 통신부를 통해 실외기에 전송하는 공기 조화 시스템의 실내기.
4. 제1항에 있어서,
   선택적으로 개폐되며, 개방시 상기 송풍팬에 의해 유입되는 냉기를 그대로 외부로 배출하는 개폐부;를 더 포함하고,
   상기 프로세서는,
   무풍 모드에서는 상기 개폐부를 폐쇄하여 상기 송풍팬에 의해 유입된 냉기를 상기 복수의 마이크로 홀을 통해 기설정된 유속 이하로 배출하고, 유풍 모드에서는 상기 개폐부를 개방하여 상기 송풍팬에 의해 유입된 냉기를 그대로 외부로 배출하도록 제어하는 공기 조화 시스템의 실내기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 제2 모드에서 상기 보정된 온도 및 설정 온도 간의 차이에 기초하여 상기 송풍팬의 속도를 조정하는 공기 조화 시스템의 실내기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 제2 모드로 동작하면, 기설정된 주기마다 상기 설정 온도를 변경하는 공기 조화 시스템의 실내기.
7. 제1항에 있어서,
   실외기에 포함된 압축기에 대한 동작 정보를 수신하는 통신부;를 더 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 동작 정보에 기초하여 상기 압축기가 동작하는 것으로 판단되면, 상기 송풍팬의 속도를 증가시키는 공기 조화 시스템의 실내기.
8. 공기 조화 시스템의 실내기의 제어 방법에 있어서,
   온도를 센싱하는 단계;
   상기 공기 조화 시스템의 동작 모드가 제1 모드이면 상기 센싱된 온도에 기초하여 상기 실내기가 위치한 공간의 바닥으로부터 제1 높이를 갖는 제1 공조 공간의 온도가 기설정된 온도 범위 내에 속하도록 송풍팬의 속도를 결정하고, 상기 동작 모드가 제2 모드이면 온도 보정 계수를 적용하여 상기 센싱된 온도를 보정하고, 상기 보정된 온도에 기초하여 상기 실내기가 위치한 공간의 바닥으로부터 상기 제1 높이 보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 공조 공간의 온도가 상기 기설정된 온도 범위 내에 속하도록 상기 송풍팬의 속도를 결정하는 단계; 및
   상기 결정된 속도로 상기 송풍팬을 구동시켜 냉기를 배출하는 단계;를 포함하며,
   상기 온도 보정 계수는, 상기 센싱된 온도와 상기 제2 높이 보다 낮은 타겟 높이의 온도 간의 온도 차이를 보상하기 위하여 설정된 계수인, 공기 조화 시스템의 실내기의 제어 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 온도 보정 계수는,
   -4 ℃ 내지 0 ℃ 사이의 값인 공기 조화 시스템의 실내기의 제어 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 모드에서는 상기 제1 모드에서 배출되는 냉기보다 더 낮은 온도의 냉기를 배출하도록 압축기를 제어하기 위한 동작 명령을, 상기 압축기를 포함하는 실외기로 전송하는 단계;를 더 포함하는 공기 조화 시스템의 실내기의 제어 방법.
11. 제8항에 있어서,
    상기 냉기를 배출하는 단계는,
    무풍 모드에서는, 상기 실내기의 냉기 배출구에 설치된 개폐부를 폐쇄하여, 상기 송풍팬에 의해 유입된 냉기를 상기 개폐부에 형성된 복수의 마이크로 홀을 통해 배출하는 단계; 및
    유풍 모드에서는 상기 개폐부를 개방하여 상기 송풍팬에 의해 유입된 냉기를 상기 냉기 배출구를 통해 그대로 배출하는 단계;를 포함하는 공기 조화 시스템의 실내기의 제어 방법.
12. 제8항에 있어서,
    상기 송풍팬의 속도를 결정하는 단계는,
    상기 제2 모드에서 상기 보정된 온도 및 설정 온도의 차이에 기초하여 상기 송풍팬의 속도를 조정하는 공기 조화 시스템의 실내기의 제어 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 모드로 동작하면, 상기 설정 온도는, 기설정된 주기마다 가변되는 공기 조화 시스템의 실내기의 제어 방법.
14. 제8항에 있어서,
    실외기에 포함된 압축기에 대한 동작 정보를 수신하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 송풍팬의 속도를 결정하는 단계는,
    상기 동작 정보에 기초하여 상기 압축기가 동작하는 것으로 판단되면, 상기 송풍팬의 속도를 증가시키는 공기 조화 시스템의 실내기의 제어 방법.
15. 공기 조화 시스템에 있어서,
    실외기; 및
    상기 실외기로부터 전달된 냉매를 이용하여 냉기를 생성하고, 생성된 냉기를 송풍팬을 이용하여 배출하는 실내기;를 포함하고,
    상기 실내기는,
    제1 모드에서 센싱된 온도에 기초하여 상기 실내기가 위치한 공간의 바닥으로부터 제1 높이를 갖는 제1 공조 공간의 온도가 기설정된 온도 범위 내에 속하도록 상기 송풍팬의 속도를 제어하고,
    제2 모드에서 온도 보정 계수를 적용하여 상기 센싱된 온도를 보정하여, 상기 보정된 온도에 기초하여 상기 실내기가 위치한 공간의 바닥으로부터 상기 제1 높이 보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 공조 공간의 온도가 상기 기설정된 온도 범위 내에 속하도록 상기 송풍팬의 속도를 제어하며,
    상기 온도 보정 계수는, 상기 센싱된 온도와 상기 제2 높이 보다 낮은 타겟 높이의 온도 차이를 보상하기 위한 계수인, 공기 조화 시스템.

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