KR20030000422A - 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법은 냉/난방이 가능한 공기조화기에 전원을 인가하여 공조운전이 수행되기 전 또는 사용자 설정 운전 중 사용자의 선택에 의해 자동운전모드로 전환되는 자동운전 선택단계와; 상기 자동운전선택으로 인해 자동운전모드가 시작되는 동시에 상기 공기조화기 설치되어 있는 실내온도를 감지하고 그 감지온도가 기준온도의 일정치 이상일 경우 냉방운전모드, 기준온도의 일정치 이하일 경우에는 난방운전모드로 자동설정되어 공기조화기의 운전이 수행되는 자동운전 수행단계와; 상기 자동운전 수행단계에서 설정된 냉방운전모드 또는 난방운전모드로 운전 중에 실내온도를 감지하여 해당 설정온도 이하 또는 이상으로 변동되면 현재 구동중인 운전모드를 절환하는 운전모드 절환단계로 이루어져 공기조화기가 운전 중 실내온도를 감지하고 그 감지결과에 대응하여 자동적으로 냉방 또는 난방으로 공기조화기의 운전을 절환함으로써 제품 경쟁력 및 사용자 편리성이 증대된다.
Description
본 발명은 냉/난방 겸용의 공기조화기에 있어서 자동절환방법에 관한 것으로서, 특히 냉/난방 가능한 공기조화기가 운전 중 실내온도를 감지하고 그 감지결과에 대응하여 자동적으로 냉방 또는 난방으로 공기조화기의 운전을 절환하는 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 난방기, 냉방기, 공기정화기 등으로 실내를 냉난방 시키거나 공기를 정화할 목적으로 설치되어 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 설치된다.
도 1은 일반적인 냉방사이클장치의 구성을 도시한 것으로, 저온저압의 기체상태이 냉매를 고온고압의 기체상태 냉매로 변화시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 변화된 고온고압의 기체상태 냉매를 액체상태의 냉매로 변화시키면서 내부로 열을 방출하는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 변화된 고온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 변화시키는 팽창기구(3)와, 상기 팽창기구(3)에서 변화된 저온저압의 액체상태 냉매를 기체상태로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기(4)로 구성된다. 그리고 상기 각 구성요소들은 냉매관에 의해 연결되어 있다.
상기 냉동사이클장치는 냉장고나 공기조화기 등에 적용되며, 상기 증발기(4)에서 외부의 열을 흡수하는 것과 상기 응축기(2)에서 외부에 열을 방출하는 것을 이용하여 식품을 신선하게 보관하거나 실내를 냉/난방 시켜 실내환경을 쾌적하게 유지한다.
도 2는 상기 냉동사이클장치를 적용하여 냉방과 난방을 동시에 할 수 있는 히트 펌프식 공기조화기의 냉동사이클장치를 도시한 것으로, 상기 히트 펌프식 공기조화기는 인가되는 전류에 의해 작동하여 냉매를 압축하는 압축기(11)에 사방밸브(12)가 연결되고, 상기 사방밸브(12)의 일측에 실외 열교환기(13)가 연결되며,상기 실외 열교환기(13)에 팽창기구(14)가 연결되고, 상기 팽창기구(14)에 이어 실내 열교환기(15)가 연결되며, 상기 실내 열교환기(15)는 상기 사방밸브(12)의 다른 일측에 연결되고 상기 사방밸브(12)의 또다른 일측은 상기 압축기(11)와 연결되어 구성된다.
또한, 상기 실외 열교환기(13)의 측부에는 실외팬 모터가 연결되어 실외팬(13a)이 설치되고, 상기 실내 열교환기(15)의 측부에는 실내팬 모터가 연결되어 실내팬(15a)이 설치되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래 히트 펌프식 공기조화기는 상기 사방밸브(12)의 방향을 변환시켜 실내를 냉/난방 시키게 되는데, 난방 운전시는 상기 압축기(11)의 작동에 의해 냉매가 압축기(11)-사방밸브(12)-실내 열교환기(15)-팽창기구(14)-사방밸브(12)-압축기(11)의 순서로 진행되어 상기 실내 열교환기(15)가 응축기의 역할을 하면서 상기 실내 열교환기(15)에서 열교환되는 더운 공기를 실내로 토출시켜 실내를 난방상태로 유지하게 된다.
그리고, 냉방 운전시에는 상기 사방밸브(12)의 방향을 변환시켜 냉매가 상기 난방 운전시의 역방향으로 흐르도록 하여 상기 실내 열교환기(15)가 증발기의 역할을 수행하면서 상기 실내 열교환기(15)에서 열교환되는 차가운 공기를 실내로 토출시켜 실내를 냉방상태로 유지하게 된다.
그러나, 종래 공기조화기의 냉/난방은 공기조화기에 전원을 인가하고 구동설정 시 당시의 실내온도만을 기준으로 사용자가 직접 냉방 또는 난방을 선택해야 하고, 운전중에 냉/난방 모드를 전환할 경우에도 사용자가 직접 공기조화기를 오프시킨 후 온시켜 설정을 전환하여야 함으로 사용자의 불편함이 증대된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 냉/난방 가능한 공기조화기가 운전 중 실내온도를 감지하고 그 감지결과에 대응하여 자동적으로 냉방 또는 난방으로 공기조화기의 운전을 절환함으로써 사용 편리성을 향상할 수 있는 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 냉동사이클장치의 구성을 도시한 구성도,
도 2는 일반적인 히트 펌프식 공기조화기의 구성을 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 냉/난방 자동절환방법을 적용하는 천장형 공기조화기를 도시한 단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명에 의한 공기조화기의 냉/난방 자동절환제어를 도시한 그래프
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법의 특징에 따르면, 냉/난방이 가능한 공기조화기에 전원을 인가하여 공조운전이 수행되기 전 또는 사용자 설정 운전 중 사용자의 선택에 의해 자동운전모드로 전환되는 자동운전 선택단계와; 상기 자동운전선택으로 인해 자동운전모드가 시작되는 동시에 상기 공기조화기 설치되어 있는 실내온도를 감지하고 그 감지온도가 기준온도의 일정치 이상일 경우 냉방운전모드, 기준온도의 일정치 이하일 경우에는 난방운전모드로 자동설정되어 공기조화기의 운전이 수행되는 자동운전 수행단계와; 상기 자동운전 수행단계에서 설정된 냉방운전모드 또는 난방운전모드로 운전 중에 실내온도를 감지하여 해당 설정온도 이하 또는 이상으로 변동되면 현재 구동중인운전모드를 절환하는 운전모드 절환단계로 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 냉/난방 자동절환방법이 적용될 수 있는 천장형 공기조화기의 내부 구성을 도시한 일 실시예로서, 천정형 공기조화기의 실내기(2)는 크게 천정(1)에 삽입 설치되고 실내 열교환기와 실내 팬(16) 및 모터(16a)가 내장되며 저면이 개구된 본체(10)와, 상기 본체(10)의 저면에 결합되어 실내측으로 노출되고 중앙에 실내 공기를 흡입할 수 있도록 흡입그릴(22)이 형성되며 상기 흡입그릴(22) 외측 네 방향으로 열교환된 공기를 토출할 수 있도록 토출구(24)가 형성된 프론트 패널(20)로 구성되고, 실외기(미도시)는 흡입구 및 토출구가 형성된 케이스(미도시) 내에 상기 실외측 열교환기와 압축기와 사방밸브와 팽창 기구와 실외팬 및 모터가 설치되며 상기 실외기와 실내기의 사이에는 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기를 통하는 냉매를 수송하는 냉매배관(미도시)이 배치된다.
상기 실내 열교환기는 상기 실내팬(16) 및 모터(16a)의 둘레 네 방향을 둘러싸는 사각형 모양으로 배치되고, 상기 실내 팬(16)과 흡입그릴(22) 사이에는 상기 실내팬(16)의 회전에 의해 실내 측에서 본체(10) 내부로 흡입된 공기를 안내하는 벨마우스(18)가 배치되며, 상기 실내 열교환기의 하측에는 실내 열교환기의 냉매와 공기의 열교환 과정중에 실내 열교환기의 표면에 발생한 응축수를 받는 드레인 팬(19)이 배치된다.
상기 프론트 패널(20)의 토출구(24)에는 상기 실내 열교환기를 통하면서 냉방 또는 난방된 공기를 안내하며 토출되는 공기의 상하풍향을 조절하는 풍향조절 베인(30)이 회전 가능하게 설치된다.
도 4a는 본 발명에 의한 공기조화기의 냉방에서 난방으로의 자동절환방법을 도시한 것이고, 도 4b는 난방에서 냉방으로의 자동절환방법을 도시한 흐름도로서, 제 1 단계는 냉/난방이 가능한 공기조화기에 전원이 인가되어 사용자 설정에 의한 냉방운전이 수행되는 중에 상기 사용자가 공기조화기의 본체에 장착되거나 연결된 자동운전용 키버튼을 누르거나 무선 리모트 컨트롤러에 장착된 자동운전용 키버튼을 누름으로써 자동운전모드를 선택하고, 사용자가 임으로 기준온도를 설정하거나 자동으로 설정된 기준온도를 지정한다.(S11 참조)
이때, 상기 자동운전모드는 공기조화기가 설치된 실내온도를 감지하고 그 감지온도 환경에 대응하여 공기조화기의 냉방 또는 난방운전모드가 자동 선택적으로 절환되어야 함으로 그의 선택기준이 되는 기준온도가 지정되어야 하고, 상기 기준온도는 16℃ 내지 30℃의 범위에서 변경 가능하다. 상기 기준온도는 상기 냉방운전모드 및 난방운전모드의 전환기준이 되는 냉방설정온도 및 난방설정온도의 기준이 되는 동시에 사용자가 유지하기를 원하는 희망온도이다.
제 2 단계는 사용자가 상기 제 1 단계에서 선택한 자동운전모드로 상기 공기조화기가 전환되는 동시에 공기조화기가 설치되어 있는 실내온도를 감지하고, 제 3 단계에서는 상기 제 2 단계에서 감지된 실내온도가 상기 제 1 단계의 난방설정온도 이하인지 판단하여 상기 판단결과가 부정이면 제 4 단계에서는 상기 자동운전모드전환 전에 수행중이던 냉방운전을 계속 수행한다.(S12 및 S13, S14 참조)
이때, 상기 난방설정온도는 상기 기준온도의 - 2℃로서, 사용자 설정온도인 기준온도보다 -2℃ 이하로 낮아지면 난방운전모드로 절환하게 된다.
상기 제 3 단계의 판단결과가 긍정이면 제 5 단계에서는 상기 공기조화기 내에서 냉매를 압축하는 동시에 순환시키는 동작을 수행하는 압축기의 구동을 정지하고, 제 6 단계는 상기 압축기가 정지된 상태로 3분이 지연되었는지를 판단한다.(S15 및 S16 참조)
여기서, 냉방운전에서 난방운전으로의 운전모드 절환은 상기 압축기가 정지된 상태로 3분 지연 후에 판정되는 것으로, 이는 열교환기의 구동으로 인해 발생된 열의 온도영향을 배제하기 위해서이다.
상기 제 6 단계의 판단결과가 부정이면 압축기의 정지상태가 3분이 경과할 때까지 계속적으로 압축기의 정지상태 시간을 카운팅하고, 상기 제 6 단계의 판단결과가 긍정이면 제 7 단계에서는 상기 제 3 단계와 동일하게 실내온도가 상기 난방설정온도 이하인지를 판단하여 상기 제 7 단계의 판단결과가 부정이면 제 8 단계에서 냉방운전을 계속 수행한다.(S17 및 S18 참조)
상기 제 7 단계의 판단결과가 긍정이면 제 9 단계는 냉방운전 중 상기 압축기 정지상태에서 상기 실내온도가 난방설정온도에 도달한 것임으로 냉장에서 난방운전모드로 자동으로 절환된다.(S19 참조)
반면에, 난방운전 중인 공기조화기를 냉방으로 자동절환하는 방법에서 제 1 단계는 냉/난방이 가능한 공기조화기에 전원이 인가되어 사용자 설정에 의한 난방운전이 수행되는 중에 상기 사용자가 공기조화기의 본체에 장착되거나 연결된 자동운전용 키버튼을 누르거나 무선 리모트 컨트롤러에 장착된 자동운전용 키버튼을 누름으로써 자동운전모드를 선택하고, 사용자가 임으로 기준온도를 설정하거나 자동으로 설정된 기준온도를 지정한다.(S21 참조)
이때, 상기 기준온도는 상기 냉방운전모드 및 난방운전모드의 전환기준이 되는 냉방설정온도 및 난방설정온도의 기준이 되는 동시에 사용자가 유지하기를 원하는 희망온도이다.
제 2 단계는 사용자가 상기 제 1 단계에서 선택한 자동운전모드로 상기 공기조화기가 전환되는 동시에 공기조화기가 설치되어 있는 실내온도를 감지하고, 제 3 단계에서는 상기 제 2 단계에서 감지된 실내온도가 상기 제 1 단계의 냉방설정온도 이상인지 판단하여 상기 판단결과가 부정이면 제 4 단계에서는 상기 자동운전모드 전환 전에 수행중이던 난방운전을 계속 수행한다.(S22 및 S23, S24 참조)
이때, 상기 냉방설정온도는 상기 기준온도의 + 2℃로서, 사용자 설정온도인 기준온도보다 +2℃ 이하로 낮아지면 냉방운전모드로 절환하게 된다.
상기 제 3 단계의 판단결과가 긍정이면 제 5 단계에서는 상기 공기조화기 내에서 냉매를 압축하는 동시에 순환시키는 동작을 수행하는 압축기의 구동을 정지하고, 제 6 단계는 상기 압축기가 정지된 상태로 3분이 지연되었는지를 판단한다.(S25 및 S26 참조)
여기서, 난방운전에서 냉방운전으로의 운전모드 절환은 상기 압축기가 정지된 상태로 3분 지연 후에 판정되는 것으로, 이는 열교환기의 구동으로 인해 발생된열의 온도영향을 배제하기 위해서이다.
상기 제 6 단계의 판단결과가 부정이면 압축기의 정지상태가 3분이 경과할 때까지 계속적으로 압축기의 정지상태 시간을 카운팅하고, 상기 제 6 단계의 판단결과가 긍정이면 제 7 단계에서는 상기 제 3 단계와 동일하게 실내온도가 상기 냉방설정온도 이상인지를 판단하여 상기 제 7 단계의 판단결과가 부정이면 제 8 단계에서 난방운전을 계속 수행한다.(S17 및 S18 참조)
상기 제 7 단계의 판단결과가 긍정이면 제 9 단계는 난방방운전 중 상기 압축기 정지상태에서 상기 실내온도가 난방설정온도에 도달한 것임으로 냉장에서 난방운전모드로 자동으로 절환된다.(S19 참조)
상기 도 3a과 도 3b에 도시된 냉/난방 자동절환이 연속적으로 발생될 경우에 상기 냉방설정온도는 상기 난방설정온도의 + 4℃가 되는 것이다.
예를 들어, 공기조화기가 냉방운전모드로 27℃의 기준온도가 설정된 상태에서 실내온도가 하강하여 25℃이하로 되면, 상기 냉방운전모드는 난방운전모드로 절환되고 이때, 상기 난방설정온도는 25℃로 변경되어 상기 공기조화기의 난방운전이 수행된다.
또한, 난방운전모드로 25℃의 난방설정온도가 변경 설정된 상태에서 실내온도가 상승하여 29℃ 이상이 되면, 상기 난방운전모드는 냉방운전모드로 절환되고 이때, 기준온도는 27℃가 변동없이 유지되며 실내온도 상승으로 인해 29℃ 이상이면 상기 냉방운전모드로 절환된다.
도 5는 본 발명에 의한 공기조화기의 냉/난방 자동절환 제어를 도시한 그래프로서, 냉방운전 사이클에 있어서 공기조화기의 압축기 및 실내팬이 구동함으로써 실내온도가 하강하여 기준온도의 -0.5℃에 도달하면 상기 압축기가 구동을 정지하고 상기 실내팬은 약풍으로 구동되어 실내온도가 상승한다. 이때, 상기 실내온도가 상기 기준온도의 +0.5℃에 도달하면 실내온도를 낮추기 위해 다시 상기 압축기를 구동하고 실내팬도 설정된 풍량으로 구동하고, 실내온도가 상기 기준온도의 -0.5℃로 하강하게 되면 상기 압축기가 정지하는 동시에 상기 실내팬은 약풍으로 구동된다. 상기 실내온도가 계속적으로 하강하여 상기 기준온도의 -1℃에 도달하면 상기 실내팬을 정지하여 상기 압축기 및 실내팬이 정지된 상태로 3분 경과후의 온도가 상기 기준온도의 -2℃에 도달되면 상기 공기조화기는 난방운전모드로 절환된다.
난방운전 사이클에 있어서, 상기 공기조화기가 냉방운전모드에서 난방운전모드로 절환되면 정지했던 상기 압축기 및 실내팬을 구동함으로써 실내온도가 상승한다. 이때, 상기 실내온도가 기준온도의 +1℃에 도달되면 상기 압축기의 구동을 정지하는 동시에 실내팬은 핫 스타트(H/start)에 돌입함으로써 상기 실내온도는 다시 상기 기준온도의 -2℃에 도달한다. 상기 실내온도가 다시 난방운전모드로 구동되어야 할 온도에 도달함으로써 상기 압축기와 실내팬은 구동을 시작하여 실내온도가 상기 기준온도의 +1℃에 도달되면 다시 상기 압축기의 구동을 정지하는 동시에 실내팬은 핫 스타트(H/start) 상태에 돌입한다.
상기 압축기 정지 및 실내팬 핫 스타트 상태가 3분이상 지속된 상태에서 상기 실내온도가 계속 상승하여 상기 기준온도의 +2℃에 도달하게 되면 상기 공기조화기는 다시 냉방운전모드로 절환된다.
이와 같이, 본 발명에 의한 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법은 실내온도를 감지하고 그 감지결과에 대응하여 자동적으로 냉방 또는 난방으로 공기조화기의 운전을 절환함으로써 직접 이동하지 않고도 효율적인 공조를 수행함으로써 사용자 편리성이 증대된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법은 냉/난방 가능한 공기조화기가 운전 중 실내온도를 감지하고 그 감지결과에 대응하여 자동적으로 냉방 또는 난방으로 공기조화기의 운전을 절환함으로써 사용 편리성 및 제품 경쟁력이 증대되는 효과가 있다.
또한, 본 발명 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법은 감지된 실내온도에 대응하여 자동적으로 공기조화기가 냉방운전모드 또는 난방운전모드를 절환함으로써 자동운전이 가능하여 무인시스템 구성이 가능할 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 냉/난방이 가능한 공기조화기에 전원을 인가하여 공조운전이 수행되기 전 또는 사용자 설정 운전 중 사용자의 선택에 의해 자동운전모드로 전환되는 자동운전 선택단계와;상기 자동운전선택으로 인해 자동운전모드가 시작되는 동시에 상기 공기조화기 설치되어 있는 실내온도를 감지하고 그 감지온도가 기준온도의 일정치 이상일 경우 냉방운전모드, 기준온도의 일정치 이하일 경우에는 난방운전모드로 자동설정되어 공기조화기의 운전이 수행되는 자동운전 수행단계와;상기 자동운전 수행단계에서 설정된 냉방운전모드 또는 난방운전모드로 운전 중에 실내온도를 감지하여 해당 설정온도 이하 또는 이상으로 변동되면 현재 구동중인 운전모드를 절환하는 운전모드 절환단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 자동운전모드는 실내온도를 감지하여 그 감지결과에 대응하여 자동적으로 냉방운전모드 및 난방운전모드를 절환하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 자동운전 선택단계는 사용자가 공기조화기에 장착된 자동운전용 키버튼을 누르거나 무선 리모트컨트롤러에 장착된 자동운전용 키버튼을 누름으로써 설정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 기준온도는 16℃ 내지 30℃에서 사용자 임의로 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 자동운전 절환단계는 상기 공기조화기 내의 압축기가 정지된 상태로 3분 지연 완료 후에 판정된 실내온도 감지결과를 상기 냉방설정온도 및 난방설정온도와 비교하여 결정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법.
- 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 난방설정온도는 상기 기준온도의 -2℃인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법.
- 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 냉방설정온도는 상기 기준온도의 +2℃인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉/난방 자동절환방법.
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