KR20000073794A - 공기조화기의 자동운전 제어방법 - Google Patents

Abstract

공기조화기의 자동운전 제어방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 압축기를 주기적으로 온/오프시켜 실내온도를 소정레벨의 변화폭을 갖는 범위내에서 상승/하강하도록 가변 제어하고, 상기 실내온도의 변화폭의 상승/하강에 따라 송풍팬의 회전수를 가변시켜 실내 토출 풍량이 가변되도록 제어한다. 따라서, 실내온도를 소정레벨의 변화폭을 갖는 범위내에서 자동으로 제어하면서 그 온도의 변화폭이 상승/하강되도록 가변 제어함과 아울러, 상기 온도 변화폭의 상승/하강에 따라 실내공기의 풍량을 가변시키므로, 실내공기가 쾌적하게 되어 냉방병이 발생되는 것을 방지하고, 또한 상기와 같이 실내공기를 쾌적하게 유지하면서도 공기조화기가 장시간동안 일정한 온도로 연속 운전되지 않으므로 전력소모를 최대한 감소시킬 수 있다.

Description

공기조화기의 자동운전 제어방법{auto-controlling method of air-conditioner}

본 발명은 공기조화기의 자동운전 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쾌적한 실내공기를 만들기 위하여 실내온도와 실내풍량을 자동으로 제어하는 공기조화기의 자동운전 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내공기를 쾌적한 상태로 유지하게 하는 장치로서, 흔히 냉방장치(冷房裝置) 또는 에어컨(airconditioner)등으로 불리워진다. 이와 같은 공기조화기는 일정한 공간 내에서 인간이 활동하기에 알맞은 온도, 습도 및 기류분포 등을 조절하고, 동시에 공기 속의 먼지 등을 제거하는 기능을 갖는다. 한편 쾌적한 실내온도는 인간의 감각에 의한 것으로 그 기준이 각 개인마다 서로 상이하나, 통상 여름철에는 외기와 실내의 기온차가 5~6℃ 정도로 실내온도 25~29℃, 습도 60~70% 정도가 바람직하고, 겨울철에는 실내온도 18~21℃, 습도 55~70% 정도가 바람직하다고 알려져 있다. 이와 같은 공기조화기의 원리는 통상의 냉동기, 냉장고처럼 액체가 증발할 때 주위에서 열을 빼앗는 열교환 작용의 냉동사이클을 이용하는 것으로, 통상 이 냉동사이클의 냉매로는 저온에서도 증발하기 쉬운 액체가 사용된다.

도 1에는 상기와 같은 공기조화기의 기본구조를 나타낸 블록도가 도시되어 있다. 여기서, 도면부호 10은 실내기, 11은 실내열교환기, 12는 송풍팬, 20은 실외기, 21은 압축기, 22는 실외열교환기, 23은 냉각팬, 24는 모세관, 30은 콘트롤러, 31은 실내온도센서, 32는 자동운전키, 33은 온도설정키, 34는 풍량설정키이다.

도시된 바와 같이, 사용자는 자동운전키(32), 온도설정키(33), 풍량설정키(34)를 이용하여 소망하는 명령을 선택하고, 실내온도센서(31)는 현재의 실내온도를 검출한다. 콘트롤러(30)는 상기 자동운전키(32), 온도설정키(33), 풍량설정키(34)로부터 입력된 사용자의 선택명령과 실내온도센서(31)로부터 검출된 실내온도를 각각 입력받고, 이 입력에 따라 압축기(21), 송풍팬(12) 및 냉각팬(23) 등의 구동상태를 제어한다.

여기서, 상기 콘트롤러(30)에 의하여 압축기(21)가 동작되면, 이 압축기(21)에서는 상온의 냉매를 고온, 고압으로 압축한다. 또 이렇게 압축된 냉매는 실외열교환기(22)로 유입되고 냉각팬(23)으로부터 송풍되는 실외공기와 열교환되어 냉매가 가지고 있는 열을 외부로 방출한다. 이와 같이 실외열교환기(22)를 거쳐 열교환된 저온, 고압의 액냉매는 모세관(24)을 거치면서 감압되어 저온, 저압의 상태로 실내열교환기(11)에 유입된다. 이 실내열교환기(11)에서의 냉매는 송풍팬(12)으로부터 송풍되는 실내공기와 열교환되고 실내공기가 가지고 있는 열을 흡수하여 상온으로 변환된다. 따라서 실내에는 냉매에 열을 빼앗긴 차가운 바람이 송풍되므로 실내가 냉방되는 것이다.

여기서, 사용자가 자동운전키(32) 및 온도설정키(33)를 통해 소정의 목표온도를 설정하여 자동운전을 시킬 경우, 콘트롤러(30)는 압축기(21)를 적절히 온/오프시켜 실내온도가 상기 목표온도의 범위내에서 조절되도록 제어한다.

이하, 상기와 같이 구성된 종래 공기조화기의 자동운전 제어방법을 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 종래 공기조화기의 자동운전 제어방법을 나타낸 순서도로서 도시된 바와 같이, 자동운전키(32)가 선택된 상태에서 사용자로부터 온도설정키(33)를 통하여 콘트롤러(30)에 목표온도가 설정되면, 콘트롤러(30)는 이 목표온도의 기준제어범위에 따라 압축기(21)를 온/오프시키게 되는데, 여기서 목표온도의 기준제어범위는 압축기(21)를 온시키는 상한온도(Thigh)와, 압축기(21)를 오프시키는 하한온도(Tlow)로서, 통상은 콘트롤러(30)에 미리 소정의 기준제어범위가 설정되어 있다. 여기서는 예로서 목표온도를 24℃로 설정할 경우, 콘트롤러(30)에 설정된 기준제어범위를 ±1℃라고 가정하면, 이에 따른 상한온도(Thigh)와 하한온도(Tlow)는 각각 25℃ 및 23℃로 설정된다(S101~S102).

따라서, 콘트롤러(30)는 압축기(21) 및 송풍팬(12)을 온시켜 실내를 냉방시킨다(S103~S104). 이때, 냉각팬(23)은 압축기(22)와 함께 연동된다. 또한 콘트롤러(30)는 실내온도센서(31)를 통하여 실내온도를 검출하고, 실내온도가 하한온도(Tlow) 이하인가를 판단하여 하한온도(Tlow) 이하가 될때까지 계속 상기와 같은 냉방운전 상태를 유지한다(S105~S106).

이후 실내온도가 하한온도(Tlow) 이하로 내려갈 경우 콘트롤러(30)는 압축기(21) 및 송풍팬(12)을 오프시키는 한편, 실내온도가 상한온도(Thigh) 이상이 될때까지 계속 상기와 같은 운전일시정지 상태를 유지한다(S107~S110).

이후 실내온도가 상한온도(Thigh) 이상으로 올라가면, 다시 S103단계로부터 압축기(21) 및 송풍팬(12)을 온시켜 실내를 냉방시킨다. 따라서, 이와 같은 기준제어범위 내에서 냉방운전 또는 운전일시정지를 반복 수행함으로써, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 실내온도를 소정의 목표온도의 기준제어범위 내에서 유지할 수 있도록 자동 운전되는 것이다.

한편, 이와 같은 자동운전 제어중에 송풍팬(12)의 풍량은 통상 895~1035rpm을 유지하게 되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 실내온도의 변화와 무관하게 사용자에 의하여 설정된 풍량을 계속 유지하게 된다. 즉, 사용자가 초기에 "강", "중" 또는 "약" 상태로 풍량을 설정하면, 이렇게 설정된 송풍팬(12)의 회전수에 따라서 달리 가변되지 않고 계속 고정된 풍량을 발생시킨다.

그러나, 이와 같은 종래 공기조화기의 자동운전 제어방법은, 실내를 사용자가 설정한 목표온도에 맞추어 계속적으로 냉방시키 위해 공기조화기가 장시간동안 일정한 온도로 연속 운전하게 되므로 그 전력소모가 증가하게 되고, 아울러 이와 같은 냉방운전중 실내온도변화와 무관하게 고정된 풍량에 따른 냉풍을 실내로 계속 토출하게 되어 냉방병을 발생시킬 수 있는 문제점 등이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 실내온도를 소정레벨의 변화폭을 갖는 범위내에서 자동으로 제어하면서 그 온도의 변화폭이 상승/하강되도록 가변 제어함과 아울러, 상기 온도 변화폭의 상승/하강에 따라 실내공기의 풍량을 가변시키는 공기조화기의 자동운전 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 기본구조를 나타낸 블록도,

도 2는 종래 공기조화기의 자동운전 제어방법을 나타낸 순서도,

도 3은 종래의 자동운전 제어방법에 의한 시간에 따른 실내온도를 나타낸 도면,

도 4는 도 3의 상세도,

도 5는 종래의 풍량제어상태를 나타낸 도면,

도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도,

도 7은 본 발명의 자동운전 제어방법에 의한 시간에 따른 실내온도와 풍량제어상태를 나타낸 도면,

도 8은 도 7의 상세도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 실내열교환기 12 : 송풍팬

21 : 압축기 22 : 실외열교환기

31 : 실내온도센서 30 : 콘트롤러

32 : 자동운전키 33 : 온도 설정키

34 : 풍량 설정키

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법의 특징은, 압축기를 주기적으로 온/오프시켜 실내온도를 소정레벨의 변화폭을 갖는 범위내에서 상승/하강하도록 가변 제어하고, 상기 실내온도의 변화폭의 상승/하강에 따라 송풍팬의 회전수를 가변시켜 실내 토출 풍량이 가변되도록 제어한다.

또한, 상기 실내온도의 변화폭은 시간의 진행에 따라 대략 사인파 형상으로 상승/하강되도록 제어한다.

또한, 상기 송풍팬의 실내 토출 풍량은 상기 실내온도의 변화폭과 같은 위상으로 시간의 진행에 따라 대략 사인파 형상으로 상승/하강되도록 제어한다.

본 발명의 다른 특징은, 목표온도와 이에 따른 기준제어범위를 설정하는 온도설정단계, 냉방운전 또는 운전일시정지를 반복 수행하여 실내온도를 상기 기준제어범위 내에서 유지되도록 하는 자동운전단계, 상기 자동운전단계를 수행하면서 상기 기준제어범위의 하한온도가 상기 목표온도에 도달할 때 까지 단계적으로 상기 기준제어범위 및 실내풍량 증가시키는 기준제어범위 및 실내풍량 증가단계, 및 상기 기준제어범위의 하한온도가 증가하여 상기 목표온도에 도달하였을 경우, 상기 기준제어범위의 상한온도가 상기 목표온도에 도달할 때 까지 상기 기준제어범위 및 실내풍량을 단계적으로 감소시키면서 자동운전단계를 수행하는 기준제어범위 및 실내풍량 감소단계를 포함하며, 상기 기준제어범위의 상한온도가 감소하여 상기 목표온도에 도달하였을 경우 상기 기준제어범위 및 실내풍량 증가단계로부터 반복 수행하도록 제어한다.

따라서, 실내온도를 소정레벨의 변화폭을 갖는 범위내에서 자동으로 제어하면서 그 온도의 변화폭이 상승/하강되도록 가변 제어함과 아울러, 상기 온도 변화폭의 상승/하강에 따라 실내공기의 풍량을 가변시키므로, 실내공기가 쾌적하게 되어 냉방병이 발생되는 것을 방지하고, 또한 상기와 같이 실내공기를 쾌적하게 유지하면서도 공기조화기가 장시간동안 일정한 온도로 연속 운전되지 않으므로 전력소모를 최대한 감소시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 종래와 동일한 구성요소는 동일부호를 적용하여 설명한다.

도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도이고, 도 7은 본 발명의 자동운전 제어방법에 의한 시간에 따른 실내온도와 풍량제어상태를 나타낸 도면이며, 도 8은 도 7의 상세도이다.

도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 목표온도와 이에 따른 기준제어범위를 설정하는 온도설정단계(S201~S202), 냉방운전 또는 운전일시정지를 반복 수행하여 실내온도를 상기 목표온도의 기준제어범위 내에서 유지되도록 하는 자동운전단계(S203~S210), 상기 자동운전단계를 수행하면서 기준제어범위의 하한온도가 목표온도에 도달할 때 까지 단계적으로 상기 기준제어범위 및 실내풍량 증가시키는 기준제어범위 및 실내풍량 증가단계(S211~S214), 상기 기준제어범위의 하한온도가 증가하여 목표온도에 도달하였을 경우, 상기 기준제어범위의 상한온도가 목표온도에 도달할 때 까지 상기 기준제어범위 및 실내풍량을 단계적으로 감소시키면서 자동운전단계(S218~S225)를 수행하는 기준제어범위 및 실내풍량 감소단계(S215~S226)를 포함하며, 상기 기준제어범위의 상한온도가 감소하여 목표온도에 도달하였을 경우 상기 기준제어범위 및 실내풍량 증가단계(B)로부터 반복 수행하도록 제어한다.

이와 같은 본 발명의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

먼저 목표온도와 이에 따른 기준제어범위를 설정하는 온도설정단계(S201~S202)로서, 자동운전키(32)가 선택된 상태에서 사용자로부터 온도설정키(33)를 통하여 콘트롤러(30)에 목표온도가 설정되면, 콘트롤러(30)는 이 목표온도의 기준제어범위에 따라 압축기(21)를 온/오프시키게 되는데, 여기서 목표온도의 기준제어범위는 압축기(21)를 온시키는 상한온도(Thigh)와, 압축기(21)를 오프시키는 하한온도(Tlow)로서, 통상은 콘트롤러(30)에 미리 소정의 기준제어범위가 설정되어 있다. 여기서는 예로서 목표온도를 24℃로 설정할 경우, 콘트롤러(30)에 설정된 기준제어범위를 ±1℃라고 가정하면, 이에 따른 상한온도(Thigh)와 하한온도(Tlow)는 각각 25℃ 및 23℃로 설정된다(S201~S202).

이후, 냉방운전 또는 운전일시정지를 반복 수행하여 실내온도를 상기 목표온도(24℃)의 기준제어범위 내에서 유지되도록 하는 자동운전단계(S203~S210)를 수행하는데, 여기서 콘트롤러(30)는 압축기(21) 및 송풍팬(12)을 온시켜 실내를 냉방시킨다(S203~S204). 이때, 냉각팬(23)은 압축기(22)와 함께 연동된다. 또한 콘트롤러(30)는 실내온도센서(31)를 통하여 실내온도를 검출하고, 실내온도가 하한온도(Tlow) 이하인가를 판단하여 하한온도(Tlow) 이하가 될때까지 계속 상기와 같은 냉방운전 상태를 유지한다(S205~S206). 이후 실내온도가 하한온도(Tlow) 이하로 내려갈 경우 콘트롤러(30)는 압축기(21) 및 송풍팬(12)을 오프시키는 한편, 실내온도가 상한온도(Thigh) 이상이 될때까지 계속 상기와 같은 운전일시정지 상태를 유지한다(S207~S210).

이후, 상기 자동운전단계(S203~S210)를 수행하면서 기준제어범위의 하한온도(Tlow)가 목표온도(24℃)에 도달할 때 까지 단계적으로 상기 기준제어범위 및 실내풍량 증가시키는 기준제어범위 및 실내풍량 증가단계(S211~S214)를 수행한다. 즉, 상기 기준제어범위의 상한온도(Thigh), 하한온도(Tlow) 및 송풍팬(12)의 회전수(Trpm)에 각각 소정값( ΔT)이 더하여짐으로 각각의 값들이 자동운전단계(S203~S210)를 한번 수행할 때마다 단계별로 증가된다(도 8참조).

이와 같은 과정을 통하여 상기 기준제어범위의 하한온도(Tlow)가 증가하여 목표온도(24℃)에 도달하였을 경우, 이번에는 상기 기준제어범위의 상한온도(Thigh)가 목표온도(24℃)에 도달할 때 까지 상기 기준제어범위 및 실내풍량을 단계적으로 감소시키면서 자동운전단계(S218~S225)를 수행하는 기준제어범위 및 실내풍량 감소단계(S215~S226)를 수행한다. 여기서, 상기 자동운전단계(S218~S225)는 위에서 상세히 설명한 자동운전단계(S203~S210)와 그 작용이 동일하며, 상기 기준제어범위의 상한온도(Thigh), 하한온도(Tlow) 및 송풍팬(12)의 회전수(Trpm)에 각각 소정값( ΔT)이 마이너스됨으로 각각의 값들이 자동운전단계(S218~S225)를 한번 수행할 때마다 단계별로 감소된다. 또한, 상기 기준제어범위의 상한온도(Thigh)가 감소하여 목표온도(24℃)에 도달하였을 경우에는 상기 기준제어범위 및 실내풍량 증가단계(B)로부터 반복 수행하도록 제어한다.

이러한 제어 과정을 반복함으로써, 전체적으로 도 7에 도시된 바와 같이 실내온도의 변화폭이 전체적으로 사이파 형상으로 상승/하강되도록 가변 제어되고 아울러, 실내의 풍량도 그 변화폭에 따라 가변 제어된다. 이때 실내의 풍량을 도시된 바와 같이 사인파 형상으로 연속적으로 제어하거나, 또는 "강","중","약"의 3단계로 제어할 수도 있다.

따라서, 이와 같이 실내온도를 소정레벨의 변화폭을 갖는 범위내에서 자동으로 제어하면서 그 온도의 변화폭이 상승/하강되도록 가변 제어하고, 상기 온도 변화폭의 상승/하강에 따라 실내공기의 풍량을 가변시키므로, 실내공기가 쾌적하게 되어 냉방병이 발생되는 것을 방지하고, 또한 상기와 같이 실내공기를 쾌적하게 유지하면서도 공기조화기가 장시간동안 일정한 온도로 연속 운전되지 않으므로 전력소모를 최대한 감소시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법에 의하면, 실내온도를 소정레벨의 변화폭을 갖는 범위내에서 자동으로 제어하면서 그 온도의 변화폭이 상승/하강되도록 가변 제어함과 아울러, 상기 온도 변화폭의 상승/하강에 따라 실내공기의 풍량을 가변시키므로, 실내공기가 쾌적하게 되어 냉방병이 발생되는 것을 방지하고, 또한 상기와 같이 실내공기를 쾌적하게 유지하면서도 공기조화기가 장시간동안 일정한 온도로 연속 운전되지 않으므로 전력소모를 최대한 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims (4)

1. 압축기를 주기적으로 온/오프시켜 실내온도를 소정레벨의 변화폭을 갖는 범위내에서 상승/하강하도록 가변 제어하고, 상기 실내온도의 변화폭의 상승/하강에 따라 송풍팬의 회전수를 가변시켜 실내 토출 풍량이 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 자동운전 제어방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 실내온도의 변화폭은

   시간의 진행에 따라 대략 사인파 형상으로 상승/하강되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 자동운전 제어방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 송풍팬의 실내 토출 풍량은

   상기 실내온도의 변화폭과 같은 위상으로 시간의 진행에 따라 대략 사인파 형상으로 상승/하강되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 자동운전 제어방법.
4. 목표온도와 이에 따른 기준제어범위를 설정하는 온도설정단계;

   냉방운전 또는 운전일시정지를 반복 수행하여 실내온도를 상기 기준제어범위 내에서 유지되도록 하는 자동운전단계;

   상기 자동운전단계를 수행하면서 상기 기준제어범위의 하한온도가 상기 목표온도에 도달할 때 까지 단계적으로 상기 기준제어범위 및 실내풍량 증가시키는 기준제어범위 및 실내풍량 증가단계; 및

   상기 기준제어범위의 하한온도가 증가하여 상기 목표온도에 도달하였을 경우, 상기 기준제어범위의 상한온도가 상기 목표온도에 도달할 때 까지 상기 기준제어범위 및 실내풍량을 단계적으로 감소시키면서 자동운전단계를 수행하는 기준제어범위 및 실내풍량 감소단계를 포함하며,

   상기 기준제어범위의 상한온도가 감소하여 상기 목표온도에 도달하였을 경우 상기 기준제어범위 및 실내풍량 증가단계로부터 반복 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 자동운전 제어방법.