KR20100069400A - 공기조화기 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법은, 사용자로부터 설정 온도를 입력받는 단계, 실내기 운전 중에 실내 온도를 측정하는 단계, 상기 설정 온도와 실내 온도를 비교하여, 온도차가 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는지 확인하는 단계 및 상기 확인 결과 상기 설정값을 초과하는 경우 실내 송풍량 또는 압축기의 구동 주파수를 가변하도록 제어하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 현재 운전 중인 냉방 또는 난방 모드의 구동 속도에 따라 제어 상태를 조정함으로서, 실제로 실내 온도가 설정 온도에 가까워지는 시간을 단축하여 사용자의 만족도를 향상시키고 보다 쾌적한 실내 환경을 제공할 수 있다.

공기조화기, 온도, 압축기, 주파수

Description

공기조화기 및 그 제어 방법{Air conditioner and control method thereof}

본 발명은 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 설정 온도와 실내 온도를 비교하여 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는 경우 실내 송풍량 또는 압축기 구동 주파수를 증가시키도록 하는 공기조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내의 공기를 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 예를 들어, 여름에는 실내를 시원한 냉방 상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방 상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정 상태로 조절한다.

즉, 공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.

이때, 공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으 로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로서 동작된다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방 모드로 운전된다.

그런데, 상기와 같은 공기조화기는 실제로 실내 온도가 설정 온도에 가까워지는 시간 즉, 현재 운전 중인 냉방 또는 난방 모드의 구동 속도에 관계없이 일정하게 운전함으로써 실내의 온도 변화가 적어 원하는 온도에 도달하는데 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 설정 온도와 실내 온도를 비교하여 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는 경우 실내 송풍량 또는 압축기 구동 주파수를 증가시키도록 함으로써 실제로 실내 온도가 설정 온도에 가까워지는 시간을 단축하여 사용자의 만족도를 향상시키고 보다 쾌적한 실내 환경을 제공할 수 있는 공기조화기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법은, 사용자로부터 설정 온도를 입력받는 단계, 실내기 운전 중에 실내 온도를 측정하는 단계, 상기 설정 온도와 실내 온도를 비교하여, 온도차가 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는지 확인하는 단계 및 상기 확인 결과 상기 설정값을 초과하는 경우 실내 송풍량 또는 압축기의 구동 주파수를 가변하도록 제어하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 방법은, 실내기 취출 온도를 측정하는 단계, 실내기 운전 중에 실내 온도를 측정하는 단계, 상기 취출 온도와 실내 온도를 비교하여, 온도차가 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는지 확인하는 단계 및 상기 확인 결과 상기 설정값을 초과하는 경우 실내 송풍량 또는 압축기의 구동 주파수를 가변하도록 제어하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 공기조화기는, 실내기 및 상기 실내기와 냉매 배관으로 연결되는 실외기를 포함하되, 사용자로부터 설정 온도를 입력받는 인터페이스 부, 운전 중에 실내 온도를 측정하는 실내 온도 센서 및 상기 설정 온도와 상기 실내 온도를 비교하여, 온도차가 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는 경우, 실내 송풍량 또는 압축기의 구동 주파수를 가변하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 공기조화기는, 실내기 및 상기 실내기와 냉매 배관으로 연결되는 실외기를 포함하되, 실내기 취출 온도를 측정하는 취출 온도 센서, 운전 중에 실내 온도를 측정하는 실내 온도 센서 및 상기 취출 온도와 상기 실내 온도를 비교하여, 온도차가 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는 경우, 실내 송풍량 또는 압축기의 구동 주파수를 가변하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어 방법은, 설정 온도와 실내 온도를 비교하여 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는 경우 실내 송풍량 또는 압축기 구동 주파수를 증가시키도록 함으로써 실제로 실내 온도가 설정 온도에 가까워지는 시간을 단축하여 사용자의 만족도를 향상시키고 보다 쾌적한 실내 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 공기조화기는 실내로 냉온의 공기를 토출하는 실내기, 실내기와 연결되는 실외기 등의 유닛을 하나 이상 포함한다. 특히, 실외기에는 복수의 실내기가 연결되어, 실외기는 연결된 복수의 실내기로 냉매를 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 공기조화기는 본체가 스텐드형 공기조화기나 벽걸이형 공기조화기나 천장형 공기조화기 등의 어느 경우에도 적용 가능하며, 복수의 실외기 및 실외기를 포함하는 유닛이 원격제어기에 연결되는 시스템 공기조화기에도 적용 가능하다.

여기서, 공기조화기는 실내기 및 실외기 유닛을 포함하고, 공기청정유닛, 환기유닛, 가습유닛, 제습유닛, 히터와 같은 유닛을 더 포함할 수 있으며, 이러한 유닛은 원격제어기와 연결되어 통합제어 될 수 있다. 이하 실내기 및 실외기가 구비되는 것을 예로 하여 설명하나 상기와 같은 유닛이 연결되는 경우에도 적용될 수 있다.

실내기는 하나의 실내에 적어도 하나 구비될 수 있으며, 하나 이상의 실외기는 다수의 실내기 중 적어도 어느 하나의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변된다. 여기서, 실외기의 수는 실내기 수에 따른 냉난방 용량 및 구비되는 압축기의 용량에 따라 가변될 수 있다.

이러한, 실외기와 실내기는 냉매 배관을 통해 연결되어, 실외기와 실내기 간의 냉매의 흐름에 따라 냉방 또는 난방 운전을 수행하고, 소정의 통신방식에 따라 상호 데이터를 송수신한다.

예를 들어, 실외기는 실외 공기와 냉매가 열교환되는 실외 열교환기와, 실외 공기를 실외 열교환기로 송풍시키는 실외 송풍기와, 기체 냉매만을 추출하는 어큐뮬레이터와, 어큐뮬레이터에서 추출된 기체 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매 흐름 을 절환하는 사방밸브와, 난방 운전시 과냉도와 과열도에 따라 제어되는 실외용 전자팽창밸브를 포함한다.

실외 열교환기는 공기 조화기의 냉방 운전시 기상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 기상 냉매가 실외 공기에 의해 응축되게 하는 응축기로 작용되고, 공기 조화기의 난방 운전시 액상 냉매가 흡입되고 흡입된 액상 냉매가 실외 공기에 의해 증발되게 하는 증발기로 작용된다.

실외 송풍기는 실외기 제어장치에 의해 제어되어 동력을 발생시키는 실외 전동기와, 실외 전동기와 연결되어 실외 전동기의 동력에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실외 팬으로 이루어진다.

메인 실외기는 내부에 2대의 압축기를 포함할 수 있으며, 하나는 인버터 압축기이고, 나머지 하나는 정속 압축기일 수 있다. 한편, 서브 실외기도 2대의 압축기를 포함할 수 있으며, 2대의 압축기는 모두 정속 압축기일 수 있으나 이는 일예일뿐 이에 한정되지 않는다.

복수의 실외기는 메인 실외기와, 보조 실외기가 구비되어, 다수의 실내기 중 적어도 어느 하나의 요구에 의해 구동된다. 이때, 동작되는 실내기의 수에 대응하여, 메인 실외기가 동작되고, 요구되는 냉/난방 용량이 가변됨에 따라 메인 실외기의 수용 용량을 넘어서는 경우 보조 실외기가 동작되게 된다. 즉, 요구되는 냉/난방 용량에 대응하여 실외기의 작동 대수 및 실외기에 구비된 압축기의 동작이 가변된다.

실내기는, 각 실내기가 설치된 룸의 실내 공기와 냉매가 열교환되는 실내 열 교환기와, 각 실내기가 설치된 룸의 실내 공기를 실내 열교환기로 송풍시키는 실내 송풍기와, 냉방 운전시 과냉도와 과열도에 따라 제어되는 실내 유량 조절부인 실내용 전자팽창밸브를 포함할 수 있다.

실내 열교환기는 공기 조화기의 냉방 운전시 액상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 액상 냉매가 냉방 운전을 요청한 실내기가 설치된 실내 공기에 의해 증발되면서 실내 공기가 냉각되게 하는 증발기로 작용되고, 공기 조화기의 난방 운전시 기상 냉매가 흡입되고 흡입된 기상 냉매가 난방 운전을 요청한 실내기가 설치된 실내 공기에 의해 응축되면서 실내 공기 온도가 상승되게 하는 응축기로 작용된다.

실내 송풍기는 실내기 제어 장치에 의해 제어되어 동력을 발생시키는 실내 전동기와, 실내 전동기와 연결되어 실내 전동기에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실내 팬으로 이루어진다.

또한, 공기조화기는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 구성을 나타내는 기능 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기는 실내기 내에 제어부(100), 타이머(102), 인터페이스부(104), 실내 온도 센서(106), 풍량 조절부(108) 및 취출 온도 센서(110)를 포함하며, 실외기 내에 제어부(112), 구동 제어부(114) 및 인버터 압축기(116)를 포함한다.

인터페이스부(104)는 사용자로부터 설정 온도를 입력받기 위해 하나 이상의 키를 구비하는 리모콘과 무선 통신을 수행한다.

실내 온도 센서(106)는 실내기 운전 중에 실내 온도를 측정하며, 실내기가 위치한 영역에서 실내의 공기 온도를 정확히 측정 가능한 실내기 뒤편에 설치될 수 있으며, 실내 온도를 실시간 또는 설정된 시간 간격으로 측정하여 실내기 제어부(100)로 전달한다.

취출 온도 센서(110)는 실내기 토출구에 설치되며, 실내로 토출되는 공기의 취출 온도를 측정하여 실시간 또는 설정된 시간 간격으로 실내기 제어부(100)로 전달한다.

실내기 제어부(100)는 상기 인터페이스부(104)를 통해 사용자로부터 입력받은 설정 온도와 상기 실내 온도 센서(106)를 통해 측정된 실내 온도를 비교한다.

실내기 제어부(100)는 상기 비교 결과 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정 시간을 초과하는지 타이머(102)를 통해 확인한다. 이때, 기 설정 범위는 예를 들어, 상기 설정 온도와 실내 온도가 일치하는 것이다.

상기 확인 결과, 상기 소요 시간이 기 설정 시간(예를 들어, 30분)을 초과하는 경우, 실내기 제어부(100)는 실외기 제어부(112)로 압축기 구동 주파수 증가를 명령한다.

이에 따라, 실외기 제어부(112)는 구동 제어부(114)를 통해 인버터 압축기(116)의 구동 주파수를 증가시키도록 한다.

또한, 실내기 제어부(100)는 상기 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정 시간을 초과하는 경우 풍량 조절부(108)를 통해 실내 송풍량을 증가시 키도록 한다.

한편, 실내기 제어부(100)는 상기 취출 온도 센서(110)를 통해 측정된 취출 온도와 상기 실내 온도 센서(106)를 통해 측정된 실내 온도를 비교한다.

상기 비교 결과, 기 설정 범위를 만족하지 않으면, 실내기 제어부(100)는 실외기 제어부(112)로 압축기 구동 주파수 증가를 명령한다. 이때, 기 설정 범위는 상기 취출 온도와 실내 온도의 차이가 기준값 이상인 경우이다.

이에 따라, 실외기 제어부(112)는 구동 제어부(114)를 통해 인버터 압축기(116)의 구동 주파수를 증가시키도록 한다.

또한, 실내기 제어부(100)는 상기 취출 온도와 실내 온도를 비교하여 기 설정 범위를 만족하지 않으면, 풍량 조절부(108)를 통해 실내 송풍량을 증가시키도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 공기조화기는 하나 이상의 압축기를 구비할 수 있으며, 실내기 구동에 따른 부하량에 따라 제1 내지 제4 압축기의 동작이 제어될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 공기조화기는 부하량 및 인버터 압축기인 제1 압축기의 구동 주파수에 따라 제2 내지 제4 압축기 중 어느 하나의 압축기가 추가 구동되도록 한다.

예를 들어, 구동 주파수는 인버터 압축기인 제1 압축기의 용량 및 정속 압축기인 제2 내지 제4 압축기의 용량에 따라 가변될 수 있으며, 임의로 변경 설정가능하다.

본 발명에 따른 공기조화기는 제1 압축기가 구동되는 경우 최소 구동 주파수 까지 구동 주파수가 증가되도록 한 후, 부하량에 따라 구동 주파수가 증가되도록 한다. 이때, 제1 압축기의 구동 주파수가 특정 구동 주파수에 도달되는 경우, 정지되어 있는 다른 압축기 중 어느 하나의 압축기, 예를 들어 제2 압축기가 동작되도록 한다. 제2 압축기가 구동되면 제1 압축기는 최소 구동 주파수로 동작될 수 있다. 이때, 제2 압축기가 동작됨으로서 제1 압축기에 할당되는 운전 용량이 저하되므로 구동 주파수가 감소되며, 제3 및 제4 압축기는 운전 정지 상태가 유지된다.

여기서, 부하량이 지속적으로 증가되는 경우 공기조화기는 제1 압축기의 구동 주파수를 증가시키고, 구동 주파수가 특정 구동 주파수 도달시 마다 동작 정지된 압축기 중 어느 하나가 동작되도록 하고 제1 압축기의 구동 주파수를 최소 구동 주파수로 감소시킬 수 있다.

예를 들어, 제2 압축기 구동 후, 부하량이 증가되면 제1 압축기의 구동 주파수가 특정 구동 주파수 도달시, 공기조화기는 제3 압축기를 구동시킨다. 이때, 제1 내지 제3 압축기가 동작되고, 제4 압축기는 동작 정지된 상태가 된다. 상기와 같이 부하량 증가에 따라 제1 압축기의 구동 주파수가 증가되어 특정 구동 주파수에 도달되면 제4 압축기가 구동되어 모든 압축기가 동작된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기는 사용자로부터 설정 온도를 입력받은 상태에서, 실내 온도 센서를 통해 실내 온도를 측정한다(S102).

이때, 사용자는 하나 이상의 키를 구비하는 리모콘을 통해 설정 온도를 입력 받을 수 있다. 또한, 실내 온도 센서는 실내기 운전 중에 실내 온도를 측정하며, 실내기가 위치한 영역에서 실내의 공기 온도를 정확히 측정 가능한 실내기 뒤편에 설치될 수 있다.

그 후, 공기조화기는 상기 설정 온도와 실내 온도가 동일한지 확인하여(S104), 동일한 경우 운전을 정지시킨다(S120).

반면, 상기 설정 온도와 실내 온도가 동일하지 않은 경우, 운전을 계속하도록 하고(S106), 기준 시간 경과 여부를 확인한다(S108).

상기 확인 결과, 기준 시간이 경과한 경우, 공기조화기는 상기 설정 온도와 실내 온도의 온도차가 기준값에 도달했는지 여부를 판단하여(S110), 기준값에 도달한 경우 운전을 정지시킨다(S120).

반면, 기준값에 도달하지 않은 경우, 공기조화기는 송풍 단계를 한 단계 증가시켜, 실내 송풍량을 증가시킨다(S112).

또한, 공기조화기는 기준 시간 경과 여부를 확인하여(S114), 기준 시간이 경과한 경우, 상기 설정 온도와 실내 온도의 온도차가 기준값에 도달했는지 여부를 판단한다(S116).

상기 판단 결과, 기준값에 도달한 경우, 공기조화기는 운전을 정지시키고(S120), 기준값에 도달하지 않은 경우, 공기조화기는 압축기 구동 주파수를 증가시킴(S118)으로서, 실제로 실내 온도가 설정 온도에 가까워지는 시간을 단축하여 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법을 나타낸 순 서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기는 실내 온도 센서를 통해 실내 온도를 측정하고, 취출 온도 센서를 통해 취출 온도를 측정한다(S202).

그 후, 공기조화기는 상기 취출 온도와 실내 온도가 동일한지 확인하여(S204), 동일한 경우 운전을 정지시킨다(S220).

반면, 상기 설정 온도와 실내 온도가 동일하지 않은 경우, 운전을 계속하도록 하고(S206), 기준 시간 경과 여부를 확인한다(S208).

상기 확인 결과, 기준 시간이 경과한 경우, 공기조화기는 상기 취출 온도와 실내 온도의 온도차가 기준값에 도달했는지 여부를 판단하여(S210), 기준값에 도달한 경우 운전을 정지시킨다(S220).

반면, 기준값에 도달하지 않은 경우, 공기조화기는 송풍 단계를 한 단계 증가시켜, 실내 송풍량을 증가시킨다(S212).

또한, 공기조화기는 기준 시간 경과 여부를 확인하여(S214), 기준 시간이 경과한 경우, 상기 취출 온도와 실내 온도의 온도차가 기준값에 도달했는지 여부를 판단한다(S216).

상기 판단 결과, 기준값에 도달한 경우, 공기조화기는 운전을 정지시키고(S220), 기준값에 도달하지 않은 경우, 공기조화기는 압축기 구동 주파수를 증가시킴(S218)으로서, 실제로 실내 온도가 설정 온도에 가까워지는 시간을 단축하여 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속 하는 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 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 구성을 나타내는 기능 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 실내기 제어부 104: 인터페이스부

106: 실내 온도 센서 110: 취출 온도 센서

112: 실외기 제어부 116: 인버터 압축기

Claims (4)

1. 사용자로부터 설정 온도를 입력받는 단계;

   실내기 운전 중에 실내 온도를 측정하는 단계;

   상기 설정 온도와 실내 온도를 비교하여, 온도차가 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는지 확인하는 단계; 및

   상기 확인 결과 상기 설정값을 초과하는 경우 실내 송풍량 또는 압축기의 구동 주파수를 가변하도록 제어하는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어 방법.
2. 실내기 취출 온도를 측정하는 단계;

   실내기 운전 중에 실내 온도를 측정하는 단계;

   상기 취출 온도와 실내 온도를 비교하여, 온도차가 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는지 확인하는 단계; 및

   상기 확인 결과 상기 설정값을 초과하는 경우 실내 송풍량 또는 압축기의 구동 주파수를 가변하도록 제어하는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어 방법.
3. 실내기 및 상기 실내기와 냉매 배관으로 연결되는 실외기를 포함하는 공기조화기에 있어서,

   사용자로부터 설정 온도를 입력받는 인터페이스부;

   운전 중에 실내 온도를 측정하는 실내 온도 센서; 및

   상기 설정 온도와 상기 실내 온도를 비교하여, 온도차가 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는 경우, 실내 송풍량 또는 압축기의 구동 주파수를 가변하도록 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기.
4. 실내기 및 상기 실내기와 냉매 배관으로 연결되는 실외기를 포함하는 공기조화기에 있어서,

   실내기 취출 온도를 측정하는 취출 온도 센서;

   운전 중에 실내 온도를 측정하는 실내 온도 센서; 및

   상기 취출 온도와 상기 실내 온도를 비교하여, 온도차가 기 설정 범위를 만족하기 위한 소요 시간이 기 설정값을 초과하는 경우, 실내 송풍량 또는 압축기의 구동 주파수를 가변하도록 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기.

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