KR20100052204A - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

공기조화기 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 공기조화기는 인체의 복사 온도를 통하여 풍량을 가변시키도록, 본 발명은 인체의 복사 온도를 측정하는 센서 모듈, 공조 공기가 설정 풍량으로 토출되도록 실내 팬을 동작시키는 팬 구동 수단 및 압축기의 운전 상태가 설정 조건을 만족하면, 상기 복사 온도 및 설정 온도 범위를 기초로, 상기 설정 풍량이 가변되도록 상기 팬 구동 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는 공기조화기를 제공한다.
풍량, 실내 팬, 복사 온도, 서모파일?DP n="2" type="HARD"/>

Description

공기조화기 및 그 제어방법{Air-conditioner and the control method}
본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체의 복사 온도를 통하여 풍량을 가변시키는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방 상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방 상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정 상태로 조절한다. 이렇게 공기조화기와 같은 생활의 편의 제품이 점차적으로 확대, 사용되면서 소비자들은 높은 에너지 사용 효율과, 성능 향상 및 사용에 편리한 제품을 요구하게 되었다.
이러한, 공기조화기는 실내기와 실외기가 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합 된 일체형 공기조화기와, 벽에 장착되도록 구성된 벽걸이형 공기조화기 및 액자형 공기조화기와, 거실에 세울 수 있도록 구성된 슬림형 공기조화기와, 하나의 실내기를 구동시킬 수 있는 용량으로 구성되어 가정집과 같이 좁은 장소에서 이용되도록 구성된 싱글형 공기조화기와, 회사 또는 음 식점에서 사용할 수 있도록 매우 큰 용량으로 구성된 중대형 공기조화기와, 다수개의 실내기를 충분히 구동시킬 수 있는 용량으로 구성된 멀티형 공기조화기 등으로 구분되어 있다.
본 발명의 목적은, 인체의 복사 온도를 통하여 풍량을 가변시키는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 공기조화기는, 인체의 복사 온도를 측정하는 센서 모듈, 공조 공기가 설정 풍량으로 토출되도록 실내 팬을 동작시키는 팬 구동 수단 및 압축기의 운전 상태가 설정 조건을 만족하면, 상기 복사 온도 및 설정 온도 범위를 기초로, 상기 설정 풍량이 가변되도록 상기 팬 구동 수단을 제어하는 제어 수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 공기조화기 제어방법은, 운전시, 공조 공기가 설정 풍량으로 토출되도록 실내 팬을 동작하는 단계, 인체의 복사 온도를 센서 모듈로 측정하는 단계, 압축기의 운전 상태가 설정 조건을 만족하는지 판단하는 단계 및 상기 판단 결과, 상기 설정 조건을 만족하면 상기 복사 온도 범위에 대응하는 설정 온도에 따라 상기 설정 풍량을 가변시키거나, 또는 상기 설정 조건을 만족하지 않으면 상기 설정 풍량을 기준 풍량으로 유지시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어방법은 실내에 거주하는 거주자(인체)의 복사 온도를 통하여 공조 공기의 풍량을 가변시켜 토출시킴으로써, 거주자가 몸에 열이 많거나 낮은 경우에 공조 공기의 풍량을 가변시켜 토출하여 거주자가 느끼 는 체감 온도를 통하여 쾌적감이 유지할 수 있으며, 복사 온도에 따라 풍량이 가변되어 전력 효율이 높아짐으로써, 제품의 상품성, 효율성 및 기능성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어방법에 대한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공기조화기를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 공기조화기의 구성을 간략하게 나타내는 간략도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기는 스탠드형 공기조화기, 벽결이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 등의 어느 경우에도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 스탠드형 공기조화기를 예로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 공기조화기는 실내기(20)와, 실외기(30)를 포함하고, 실내기(20)와 실외기(30)는 냉매배관을 통해 연결된다.
여기서, 실내기(20)에는 인체의 복사 열에 대한 복사 온도를 측정하는 센서 모듈(44)을 포함한다.
여기서, 센서 모듈(40)은 적어도 하나의 서모파일을 통하여, 실내 공간에 거주하는 인체를 감지하여, 상기 복사 온도를 출력한다.
실내기(20)는 실내공기와 냉매를 열 교환시키는 실내 열교환기(21)와, 실내 열교환기(21)의 효율을 향상시킴과 동시에 실내 공기를 순환시키는 실내송풍기(미도시)를 포함한다.
실외기(30)는 실외공기와 냉매를 열 교환시키는 실외 열교환기(31)와, 냉매를 압축시키는 정속 압축기(32) 및 인버터 압축기(34)와, 정속 압축기(32) 및 인버터 압축기(34)에서 토출 된 냉매를 실외 열교환기(31) 또는 실내 열교환기(21)에 연결되게 하는 사방밸브(36)와, 정속 압축기(32) 및 인버터 압축기(34)에 기체 상태의 냉매를 공급하는 어큐뮬레이터(38)와, 인버터 압축기(34)와 사방밸브(36) 사이에 배치되어 유동되는 냉매 중 오일을 분리시키는 오일분리장치를 포함한다.
사방밸브(36)는 상기 공기조화기는 냉방 및 난방 운전을 위한 냉/난방 사이클로 구동시키기 위해 냉매의 유동 흐름을 전환시켜 정속 압축기(32) 및 인버터 압축기(34)에서 토출 된 냉매를 실외 열교환기(31) 또는 실내 열교환기(21)에 공급한다.
어큐뮬레이터(38)는 사방밸브(36)에서 토출 된 냉매를 공급받아 정속 압축기(32) 및 인버터 압축기(34)에 기체상태의 냉매만을 공급한다.
정속 압축기(32)는 일정한 양의 냉매를 압축하여 토출시키는 것이고, 인버터 압축기(34)는 소정의 범위 내에서 냉매의 압축량을 조절하여 토출시키는 것이 가능하다.
특히, 정속 압축기(32) 및 인버터 압축기(34)는 상기 공기조화기의 컨트롤러에 의해 둘 중 어느 하나 또는 모두 구동되는 것이 가능하고, 정속 압축기(32) 및 인버터 압축기(34) 중 어느 하나만 구동될 경우 다른 하나의 압축기로 냉매가 유입되는 것을 방지하기 위해 정속 압축기(32) 및 인버터 압축기(34)의 토출 측 냉매배관에는 각각 체크밸브(미도시)가 설치된다.
그리고, 어큐뮬레이터(38)와, 정속 압축기(32) 및 인버터 압축기(34)는 연결관(32a, 34a)을 통해 연결된다.
상기 오일분리장치는 체크밸브(33)와 인버터 압축기(34) 사이에 설치되는 오일분리기(33)와, 오일분리기(33)와 인버터 압축기(34)의 사이에 설치되어 오일분리기(33)에서 분리된 오일을 바이패스시키는 모세관(35) 및 솔레노이드밸브(37)를 포함한다.
여기서, 모세관(35)은 오일분리기(33) 측에 설치되고, 솔레노이드밸브(37)는 인버터 압축기(34)의 입력 측에 설치된다.
솔레노이드밸브(37)는 상기 공기조화기의 컨트롤러에 의해 제어되어 소정 주기로 개폐됨으로써 오일분리기(33)에서 분리된 오일이 인버터 압축기(34)의 입력 측으로 유입되게 한다.
또한, 정속 압축기(32)의 용량은 인버터 압축기(34) 용량보다 크며, 인버터 압축기(34)는 냉방 및 난방 운전 시, 실내 부하 용량에 기초하여 초기 운전한다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공기조화기를 나타내는 기능블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 공기조화기는 센서 모듈(40), 실내기(20)을 제어하는 실내기 구동 수단(50) 및 실외기(30)를 제어하는 실외기 구동 수단(60)을 포함한다.
센서 모듈(40)은 실내기(20) 본체에서 상기 인체의 복사 열을 감지하기 용이한 부분에 설치되며, 복수 영역에서 발산되는 상기 복사 열을 감지하여 상기 복사 온도를 출력한다.
센서 모듈(40)는 상기 복수 영역 내에서 열원으로부터 발산하는 복사 열을 감지하여 상기 복사 온도 신호를 출력하는 복수 개의 서모파일(thermopile, 45) 및 복수 개의 서모파일(45)에서 감지한 상기 복사 온도 신호를 증폭 및 필터링을 통하여 노이즈(잡음)를 제거한 상기 복사 온도를 출력하는 회로부(46)를 포함한다.
본 발명에서 복수 개의 서모파일(45)은 4개인 것으로 설명하며, 그 이상의 개수로 형성될 수 있으나, 2개 내지 4개인 것이 바람직하다.
복수 개의 서모파일(45)은 상기 본체와 지면과 이루는 각도가 서로 상이하도록 층을 이루고 형성된다.
즉, 복수 개의 서모파일(45)은 제1 각도로 기울어진 제1 서모파일(45a), 제2 각도로 기울어진 제2 서모파일(45b), 제3 각도로 기울어진 제3 서모파일(45c) 및 제4 각도로 기울어진 제4 서모파일(45d)을 포함한다.
여기서, 제1, 2, 3, 4 서모파일(45a, 45b, 45c, 45d)은 상기 제1, 2, 3, 4 각도가 상기 본체와 지면 사이에 이루는 각도가 각각 상이하며, 층을 이루도록 형성된다.
즉, 제1, 2, 3, 4 서모파일(45a, 45b, 45c, 45d)는 최하단에서 최상단까지 제1 서모파일(45a)부터 제4 서모파일(45d)까지 순차적으로 층을 이루게 된다.
따라서, 상기 제1, 2, 3, 4 각도는 상기 제1 각도가 가장 작게 되고 상기 제4 각도가 가장 큰 것을 알 수 있다.
회로부(46)는 제1, 2, 3, 4 서모파일(45a, 45b, 45c, 45d)로부터 감지된 복 사 온도 신호를 증폭하는 증폭부(46a), 상기 복사 온도 신호를 샘플링 및 필터링하여 상기 노이즈가 제거된 상기 복사 온도를 출력하는 필터링부(46b)를 포함한다.
실외기 구동 수단(60)은 정속 또는 인버터 압축기(32, 34) 중 적어도 하나의 압축기(이하, '압축기(32)'라 함)를 운전시키는 압축기 구동부(62) 및 압축기(32)의 운전 상태를 실내기 구동 수단(50)으로 전송하는 실외기 제어 수단(64)을 포함한다.
그리고, 실내기 구동 수단(50)은 실내기(20) 운전 시, 운전 명령 및 운전 정보를 입력하는 입력 수단(52), 공조 공기가 설정 풍량으로 토출되도록 실내 송풍기(미도시)에 포함되는 실내 팬(39)을 동작시키는 팬 구동 수단(54), 상기 운전 명령, 상기 운전 정보 및 상기 설정 풍량을 표시하는 표시 수단(56) 및 상기 복사 온도와 설정 온도 범위를 비교하여 상기 설정 풍량의 가변 여부를 판단하고, 표시 수단(56) 및 팬 구동 수단(54)를 제어하는 제어 수단(58)을 포함한다.
여기서, 제어 수단(58)은 실외기 제어 수단(64)으로부터 압축기(32)의 운전 상태를 전달받고, 압축기(32)의 운전 상태가 설정 조건을 만족하는지 판단한다.
이때, 제어 수단(58)은 압축기(32)가 상기 설정 조건을 만족하면, 압축기(32)가 운전 온 상태로 판단하여 상기 복사 온도가 상기 설정 온도 범위을 만족하는지 확인한다.
여기서, 상기 설정 온도 범위는 상기 설정 풍량을 유지시키는 제1 설정 온도 범위 및 상기 설정 풍량을 가변시키는 제2, 3, 4 설정 온도 범위를 포함한다.
즉, 제어 수단(58)은 상기 복사 온도가 상기 제1 설정 온도 범위를 만족하면 팬 구동 수단(54)으로 실내 팬(39)를 현재의 상기 설정 풍량으로 유지시키도록 제어한다.
그리고, 제어 수단(58)은 상기 복사 온도가 상기 제2, 3, 4 설정 온도 범위 중 어느 하나의 설정 온도 범위를 만족하는지 판단하여 상기 설정 풍량이 가변되도록 팬 구동 수단(54)을 제어한다.
여기서, 상기 제1 설정 온도 범위는 36도 이상 37도 미만이며, 상기 복사 온도가 상기 제1 설정 온도 범위 내에 속하면 실내 팬(39)의 현재 상기 설정 풍량을 유지시킨다.
상기 제2 설정 온도 범위는 35도 이상 36도 미만이며, 상기 복사 온도가 상기 제2 설정 온도 범위 내에 속하면 실내 팬(39)의 상기 설정 풍량을 제1 풍량으로 가변되도로 팬 구동 수단(54)을 제어한다. 즉, 제어 수단(58)은 인체의 평균 온도에 해당되는 상기 제1 설정 온도 범위보다 낮은 상기 제2 설정 온도 범위에 상기 복사 온도가 속하면, 인체가 추운 정도를 느낄수 있으므로 상기 제1 풍량으로 가변하도록 제어한다.
또한, 상기 제3 설정 온도 범위는 37도 이상 38도 미만이며, 상기 복사 온도가 상기 제3 설정 온도 범위 내에 속하면 실내 팬(39)의 상기 설정 풍량을 제2 풍량으로 가변되도로 팬 구동 수단(54)을 제어한다. 즉, 제어 수단(58)은 인체의 평균 온도에 해당되는 상기 제1 설정 온도 범위보다 높은 상기 제3 설정 온도 범위에 상기 복사 온도가 속하면, 인체가 더운 정도를 느낄수 있으므로 상기 제2 풍량으로 가변하도록 제어한다.
또한, 상기 제4 설정 온도 범위는 38도 이상 40도 미만이며, 상기 복사 온도가 상기 제4 설정 온도 범위 내에 속하면 실내 팬(39)의 상기 설정 풍량을 제3 풍량으로 가변되도로 팬 구동 수단(54)을 제어한다. 즉, 제어 수단(58)은 인체의 평균 온도에 해당되는 상기 제1 설정 온도 범위보다 매우 높은 상기 제4 설정 온도 범위에 상기 복사 온도가 속하면, 인체가 매우 덥게 느낄수 있는 정도이므로 상기 제3 풍량으로 가변하도록 제어한다.
여기서, 상기 제1 풍량은 약풍, 상기 제2 풍량은 중풍 및 상기 제3 풍량은 강풍이다. 그리고, 제1, 2, 3, 4 설정 온도 범위는 사용자, 즉 거주자에 의해 설정될 수 있다.
따라서, 제어 수단(58)은 상기 복사 온도에 따라 상기 제1, 2, 3, 4 설정 온도 범위에 각각 설정된 풍량으로 상기 공조 공기가 토출되도록 팬 구동 수단(54)를 제어하여 실내 팬(39)을 동작시킨다.
또한, 제어 수단(58)은 압축기(32)가 상기 설정 조건을 만족하지 않으면, 압축기(32)가 운전 오프 상태로 판단하여 팬 구동 수단(54)으로 실내 팬(39)을 제어하여 상기 설정 풍량을 기준 풍량으로 유지하도록 한다.
즉, 상기 기준 풍량은 상기 제1, 2, 3 풍량 중 어느 하나의 풍량이며, 사용자에 의해 설정 가능하다.
본 발명의 공기조화기는 인체의 복사 온도에 따라 설정 풍량을 가변시킴으로써, 인체(거주자)의 건강 상태 및 현재 상태에 맞추어 공조 공기를 토출할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 공기조화기는 운전시, 공조 공기가 설정 풍량으로 토출되도록 실내 팬이 동작한다(S100).
즉, 제어 수단(58)은 입력 수단(52)으로부터 운전 명령이 입력되면, 실외기 제어 수단(64)로 운전 명령을 전송하고, 팬 구동 수단(54)으로 실내 팬(39)을 설정 풍량으로 동작하도록 제어한다.
운전 중, 센서 모듈이 인체의 복사 온도를 측정한다(S102).
즉, 제어 수단(58)은 소정 시간 운전 중, 센서 모듈(40)로 인체의 복사 온도를 측정하도록 제어한다.
이때, 센서 모듈(40)은 적어도 하나의 서모파일로 상기 복사 온도를 측정하여, 제어 수단(58)으로 전달한다.
압축기의 운전 상태가 설정 조건을 만족하는지 판단하고(S104), 상기 판단 결과, 상기 설정 조건을 만족하지 않으면 상기 설정 풍량을 기준 풍량으로 유지시킨다(S106).
즉, 제어 수단(58)은 실외기 제어 수단(64)으로부터 압축기(32)의 운전 상태를 전송받고, 압축기(32)의 운전 상태가 설정 조건을 만족하는지 판단한다.
이때, 제어 수단(58)은 압축기(32)의 운전 상태가 상기 설정 조건을 만족하지 않으면, 압축기(32)가 운전 오프 상태인 것이므로 실내 팬(39)으로부터 토출되는 상기 공조 공기의 상기 설정 풍량을 기준 풍량으로 유지되도록 팬 구동 수 단(54)을 제어한다.
(S104) 단계 이후, 상기 판단 결과 상기 상기 설정 조건을 만족하면 상기 복사 온도에 대응하는 설정 온도 범위에 따라 상기 설정 풍량이 가변시킨다(S108)
즉, 제어 수단(58)은 압축기(32)가 운전 온 상태이면, 상기 복사 온도와 설정 온도 범위를 비교하여 상기 설정 풍량의 가변 여부를 결정한다.
여기서, 상기 설정 온도 범위는 상기 설정 풍량을 유지시키는 제1 설정 온도 범위 및 상기 설정 풍량을 가변시키는 제2, 3, 4 설정 온도 범위를 포함한다.
따라서, 제어 수단(58)은 상기 복사 온도와 상기 제1, 2, 3, 4 설정 온도 범위를 비교하여, 상기 복사 온도가 만족하는 설정 온도 범위에 따라 상기 설정 풍량을 유지 또는 제1, 2, 3 풍량 중 하나로 가변되도록 팬 구동 수단(54)을 제어한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공기조화기를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 도 1에 나타낸 공기조화기의 구성을 간략하게 나타내는 간략도이다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공기조화기를 나타내는 기능블록도이다.
도 4 는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (11)

  1. 인체의 복사 온도를 측정하는 센서 모듈;
    공조 공기가 설정 풍량으로 토출되도록 실내 팬을 동작시키는 팬 구동 수단; 및
    압축기의 운전 상태가 설정 조건을 만족하면, 상기 복사 온도 및 설정 온도 범위를 기초로, 상기 설정 풍량이 가변되도록 상기 팬 구동 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내 팬의 회전 속도 및 상기 풍량을 표시하는 표시 수단을 더 포함하는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 모듈은,
    상기 복사 온도를 측정하는 적어도 하나의 서모파일을 포함하는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 수단은,
    상기 압축기의 운전 상태가 상기 설정 조건을 만족하지 않으면 상기 설정 풍량을 기준 풍량으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 설정 조건은,
    상기 압축기가 운전 온 상태인지를 판단하는 조건인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 설정 온도 범위는,
    상기 설정 풍량을 유지시키는 제1 설정 온도 범위; 및
    상기 설정 풍량을 가변시키는 제2, 3, 4 설정 온도 범위를 포함하는 공기조화기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어 수단은,
    상기 복사 온도가 상기 제2 설정 온도 범위를 만족하면 상기 설정 풍량을 제1 풍량으로 가변시키거나, 또는 상기 복사 온도가 상기 제3 설정 온도 범위를 만족하면 상기 설정 풍량을 제2 풍량으로 가변시키거나, 또는 상기 복사 온도가 상기 제4 설정 온도 범위를 만족하면 상기 설정 풍량을 제3 풍량으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  8. 운전시, 공조 공기가 설정 풍량으로 토출되도록 실내 팬을 동작하는 단계;
    인체의 복사 온도를 센서 모듈로 측정하는 단계;
    압축기의 운전 상태가 설정 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과, 상기 설정 조건을 만족하면 상기 복사 온도에 대응하는 설 정 온도 범위에 따라 상기 설정 풍량을 가변시키거나, 또는 상기 설정 조건을 만족하지 않으면 상기 설정 풍량을 기준 풍량으로 유지시키는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 센서 모듈은,
    상기 복사 온도를 측정하는 적어도 하나의 서모파일을 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 설정 온도 범위는,
    상기 설정 풍량을 유지시키는 제1 설정 온도 범위; 및
    상기 설정 풍량을 가변시키는 제2, 3, 4 설정 온도 범위를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 가변 단계는,
    상기 복사 온도가 상기 제2 설정 온도 범위를 만족하면 상기 설정 풍량을 제1 풍량으로 가변시키거나, 또는 상기 복사 온도가 상기 제3 설정 온도 범위를 만족하면 상기 설정 풍량을 제2 풍량으로 가변시키거나, 또는 상기 복사 온도가 상기 제4 설정 온도 범위를 만족하면 상기 설정 풍량을 제3 풍량으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
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WO2021233171A1 (zh) * 2020-08-31 2021-11-25 青岛海尔空调电子有限公司 嵌入式空调器及其出风控制方法、计算机可读存储介质

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