KR20140112681A - 공기 조화기의 제어방법 - Google Patents

공기 조화기의 제어방법 Download PDF

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KR20140112681A
KR20140112681A KR1020130027036A KR20130027036A KR20140112681A KR 20140112681 A KR20140112681 A KR 20140112681A KR 1020130027036 A KR1020130027036 A KR 1020130027036A KR 20130027036 A KR20130027036 A KR 20130027036A KR 20140112681 A KR20140112681 A KR 20140112681A
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권상영
이상헌
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 공기 조화기의 제어방법에 관한 것이다. 일 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법은, 일 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법은, 공기 조화기가 온되어 운전되는 단계; 상기 공기 조화기의 운전 중, 스마트 운전 제어 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계; 상기 스마트 운전 제어 조건이 만족된 경우, 현재의 압축기의 효율 보다 높은 압축기의 목표 효율로 동작할 수 있는 운전단계가 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 운전단계가 존재하는 경우, 상기 운전단계에 대응하는 목표 압력으로 상기 공기 조화기가 동작하도록, 현재의 목표 압력을 변경하는 단계를 포함한다.

Description

공기 조화기의 제어방법{Method of controlling an air conditioner}
본 발명은 공기 조화기의 제어방법에 관한 것이다.
공기 조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.
상세히, 공기 조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클을 포함하며, 이에 따라 실내공간의 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다.
한국공개특허 제2012-0128888호(공개일 2012.11.28.)에는 목표고압 또는 저압이 설정되고, 설정된 목표고압 또는 저압을 만족하도록 작동하는 공기 조화기가 개시된다.
상기와 같이, 설정된 목표고압 또는 저압으로 공기 조화기가 작동하는 경우, 상기 공기 조화기의 설치 위치나 실내/외 환경에 따라서 운전 효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 공기 조화기의 운전 효율이 최적 상태가 유지되도록 하는 공기 조화기의 제어방법을 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법은, 공기 조화기가 온되어 운전되는 단계; 상기 공기 조화기의 운전 중, 스마트 운전 제어 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계; 상기 스마트 운전 제어 조건이 만족된 경우, 현재의 압축기의 효율 보다 높은 압축기의 목표 효율로 동작할 수 있는 운전단계가 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 운전단계가 존재하는 경우, 상기 운전단계에 대응하는 목표 압력으로 상기 공기 조화기가 동작하도록, 현재의 목표 압력을 변경하는 단계를 포함한다.
상기 스마트 운전 제어 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계는, 실내 온도가 기준온도에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계와, 실내 온도가 기준온도에 도달한 시간이 기준 시간에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실내 온도가 기준온도에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계에서는, 공기 조화기의 냉방 운전 시 실내 온도가 제1기준 온도 보다 낮은지 여부를 판단하고, 공기 조화기의 난방 운전 시 실내 온도가 제2기준 온도 보다 높은지 여부를 판단할 수 있다.
상기 운전단계는 현재의 목표 고압이 현재의 목표 고압보다 낮고, 목표 저압이 현재의 목표 저압 보다 높게 설정된 운전단계일 수 있다.
목표 압력의 변경 후의 압축기의 실제 효율과 목표 압력의 변경 전의 압축기의 실제 효율을 비교하는 단계; 및 상기 변경 후의 압축기의 효율 보다 변경 전의 압축기의 효율이 낮은 경우, 목표 압력이 이전 상태로 복귀하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 압축기의 실제 효율은 제어부가 계산한 값이고, 상기 목표 효율은 메모리부에 기 저장된 값일 수 있다.
상기 공기 조화기가 작동하는 중에는 상기 공기 조화기의 에너지 효율이 표시부에서 표시될 수 있다.
제안되는 발명에 의하면, 스마트 운전 제어 조건 만족 시, 압축기의 실제 효율과 목표 효율을 지속적으로 비교하여 압축기를 운전 제어하므로, 공기 조화기가 설치되는 환경 등에 맞추어 상기 공기 조화기의 에너지 효율이 최적 상태가 유지될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 사이클도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 블럭도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명하는 흐름도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결' 되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결' 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결' 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함' 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 사이클도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기(10)는, 실내기(100)와, 실외기(200)와, 순환 배관(300)을 포함할 수 있다.
상기 실내기(100)는, 실내 열교환기(150)와, 실내팬(160)과, 실내 팽창밸브(140)를 포함할 수 있다. 또한, 실내기(100)는, 실내 온도를 측정하기 위한 온도 센서(130)를 더 포함할 수 있다.
상기 실외기(200)는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(220)와, 상기 압축기(220)에서 토출된 냉매의 유동 방향을 조절하는 사방밸브(230)와, 실외 열교환기(240)와, 실외팬(250)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 순환 배관(300)은 상기 실내기(100)와 실외기(200)를 연결한다.
상기 공기 조화기(10)는, 상기 온도 센서(130)에서 감지된 온도에 기초하여 적어도 상기 압축기(220) 등을 제어할 수 있는 제어부(400)와, 공기 조화기의 작동에 필요한 정보가 저장되는 메모리부(410)와, 공기 조화기의 작동과 관련한 정보를 표시하는 표시부(420)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(400)는 실내기 제어부이거나 실외기 제어부일 수 있다. 또는 상기 제어부(400)는 실내기 및 실외기를 공통으로 제어하는 제어부일 수 있다. 상기 제어부(400)는 실내기 또는 실외기에 구비되거나 실내기 및 실외기와 별도의 물품으로 제공될 수 있다.
상기 표시부(420)는 실외기에 구비되거나 실내기에 구비되거나, 별도의 물품인 제어부에 구현될 수 있다.
상기 표시부(420)에는 상기 공기 조화기의 운전 상태가 표시될 수 있다. 일 예로 상기 표시부(420)에는 온도, 습도, 풍향, 풍량 등의 공조 상태 뿐만 아니라, 공기 조화기의 에너지 효율이 표시될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 표시부에서 표시되는 에너지 효율은, EER(Energy efficiency ration) 또는 COP(coefficient of performance)일 수 있다.
상기 제어부(400)는, 공기 조화기의 운전 중에 에너지 효율을 계산하고, 계산된 에너지 효율이 상기 표시부(420)에 표시되도록 한다. 구체적으로, 공기 조화기의 소비전력의 대부분은 압축기가 차지하므로, 상기 제어부(400)는 상기 압축기(220)의 소비전력을 기초로 에너지 효율을 계산할 수 있다. 또한, 상기 제어부(400)는 상기 압축기(220)의 고압 및 저압 또는 압축비와 냉매 유량을 기초로 능력을 계산할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(400)는, 최종적으로 상기 능력과 압축기의 소비전력을 이용하여 에너지 효율을 계산할 수 있다.
본 발명에서 에너지 효율을 계산하기 위한 방법 또는 에너지 효율의 계산에 필요한 인자에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
상기 메모리부(410)에는 목표 고압(일 예로 응축 압력) 및 저압(일 예로 증발압력), 압축기의 주파수와, 이에 기초한 압축기(220)의 효율 정보가 저장될 수 있다. 그리고, 상기 메모리부(410)에는 도시되지 않은 입력부를 통하여 입력되는 목표 실내 온도에 대응하는 목표 고압 및 저압이 저장될 수 있다.
이 때, 상기 메모리부(410)에는 다수의 운전단계로 목표 고압과 목표 저압이 저장되어 있다. 예를 들어 제1운전단계는 목표 고압이 A이고, 목표 저압이 B으로 설정되어 있으며, 제2운전단계는 목표 고압이 A 보다 낮은 C이고, 목표 저압은 B보다 높은 D로 설정되어 있다. 그리고, 상기 다수의 운전단계에 대응하는 압축기(220)의 효율 정보가 상기 메모리부(410)에 저장된다.
그리고, 상기 제어부(400)는, 상기 압축기(220)가 동작할 때 상기 압축기(220)의 실제 효율을 계산할 수 있다. 일 예로, 증발온도 및 증발압력과 응축온도 및 응축압력은 도시되지 않은 센서에 의해서 감지될 수 있으므로, 상기 제어부(400)는 상기 센서에서 감지된 정보와 압축기(220)의 주파수에 기초하여 상기 압축기(220)의 실제 효율을 계산할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 공기 조화기가 온되어 공기 조화기가 냉방 또는 난방으로 작동된다(S1). 사용자는 목표 실내 온도를 설정할 수 있고, 상기 공기 조화기는 설정된 목표 실내 온도에 대응하는 목표 고압 및 저압을 만족하도록 작동한다. 설정된 목표 실내 온도에 대응하는 목표 고압 및 저압은 상기 메모리부(410)에 저장된 다수의 운전단계 중 어느 한 운전단계에 속한다.
본 실시 예에서 상기 제어부(400)는 상기 공기 조화기의 작동 중에 상기 공기 조화기의 운전 효율이 최적인 상태로 동작하도록 제어한다. 본 실시 예에서 공기 조화기의 운전 효율이 최적인 상태로 동작하도록 제어하는 것을 스마트 운전 제어라 이름할 수 있다. 상기 스마트 운전 제어는 스마트 운전 제어 시작 조건을 만족한 경우에 수행될 수 있다.
상기 스마트 운전 제어 시작 조건의 만족 여부는, 실내 온도에 의해서 결정될 수 있다.
먼저, 상기 제어부(400)는, 상기 공기 조화기가 냉방 운전될 때, 상기 온도 센서(130)에서 감지되는 온도가 제1기준 온도 이하이거나, 상기 공기 조화기가 난방 운전될 때, 상기 온도 센서(130)에서 감지되는 온도가 제2기준 온도 이상인지 여부를 판단한다. 일 예로 상기 제1기준 온도는 22도이고, 제2기준 온도는 25일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 각 기준 온도는 가변될 수 있다.
상기 제어부(400)는 일차적으로 실내 온도 조건이 만족되었는지 여부를 판단한다(S2). 단계 S2에서 판단 결과, 실내 온도 조건이 만족된 경우에는 상기 제어부(400)는 시간 조건이 만족되었는지 여부를 판단한다(S3). 일 예로 상기 제어부(400)는 실내 온도 조건이 만족된 경우에 실내 온도 조건 만족 시간이 기준 시간에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 일 예로 상기 기준 시간은 10분일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 가변될 수 있다.
상기 제어부(400)는, 단계 S2 및 S3를 만족한 것으로 판단하면, 즉 스마트 운전 제어 시작 조건을 만족한 것으로 판단하면, 현재의 압축기의 효율을 계산한다. 그리고, 상기 제어부(400)는, 현재의 압축기의 효율과, 상기 메모리부(410)에 저장된 다수의 운전단계 별 목표 고압 및 저압에 대응하는 압축기의 목표 효율을 비교하는 단계를 수행한다(S4).
보다 구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 메모리부(410)에 저장된 다수 단계 별 압축기의 목표 효율 중에서, 현재의 목표 고압 및 저압에 속하는 운전단계의 다음 운전단계에 대응하는 압축기의 목표 효율(이하 "기준 효율")이 현재의 압축기의 효율 보다 큰지 여부를 판단한다. 상기 다음 운전단계에서의 목표 고압은 현재의 운전단계의 목표 고압 보다 낮고, 상기 다음 운전단계에서의 목표 저압은 현재의 운전단계에의 목표 저압 보다 높다. 본 실시 예에서 현재의 운전단계에 따라서 비교 대상이 되는 기준 효율(운전단계)은 달라질 수 있다. 예를 들어, 현재 운전단계가 N단계 인 경우, 다음 운전단계인 N+1 단계의 목표 효율이 기준 효율로 선택되고, 현재 운전단계 N+1단계인 경우에는 다음 운전단계인 N+2단계의 목표 효율이 기준 효율로 선택된다.
단계 S4에서 판단 결과, 상기 기준 효율이 현재의 압축기의 효율 보다 큰 것으로 판단되면, 상기 제어부(410)는 목표 고압 및 저압을 조절한다(S5). 즉, 상기 제어부(410)는 상기 다음 운전단계의 목표 고압 및 저압을 만족하도록 상기 압축기(220)의 운전을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(400)는, 현재의 공기 조화기의 에너지 효율을 계산하고, 계산된 에너지 효율이 상기 표시부(420)에 표시되도록 할 수 있다(S6). 다만, 상기 표시부(420)에는 현재 상태의 에너지 효율이 지속적으로 표시될 수 있고, 단계 S5가 수행되면, 에너지 효율이 변경될 수 있으므로, 이 때에는 변경된 에너지 효율이 상기 표시부(420)에 표시될 수 있다.
그 다음, 목표 고압 및 저압이 조절된 후에는, 상기 제어부(400)는 현재의 압축기의 효율을 재차 계산한다. 그리고, 재차 계산된 압축기의 효율(이하 "변경 후 압축기 효율"이라 함)과 목표 고압 및 저압의 변경 전의 압축기 효율(이하 "변경 전 압축기 효율"이라 함)을 비교한다(S7).
단계 S7에서 판단 결과, 현재의 압축기의 효율이 변경 전 압축기의 효율 보다 낮은 경우에는 상기 제어부(400)는 목표 고압 및 저압이 이전 상태로 복귀되도록 조절한다(S8).
상기 압축기의 실제 효율은 공기 조화기가 설치된 위치나 환경에 따라서 달라질 수 있다. 단계 S4에서 압축기 효율 보다 목표 효율이 높은 것으로 판단되어 압축기의 운전을 변경하여도 압축기의 실제 효율이 상기 목표 효율에 도달하지 못하는 경우 뿐만 아니라, 변경 전 압축기의 효율 보다 낮은 경우도 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서는 상기 제어부(400)는 압축기의 효율이 증가되는 방향으로 상기 압축기(220)의 작동을 제어하되, 변경 후 압축기(220)의 효율이 변경 전 압축기의 효율 보다도 낮은 경우에는 상기 압축기(220)의 동작 상태가 이전 상태로 복귀하도록 제어한다.
한편, 단계 S7에서 판단 결과, 변경 후 압축기의 효율이 변경 전 압축기 효율 보다 높은 경우에는 상기 제어부(400)는 현재의 목표 고압 및 저압이 유지되도록 한다.
위의 실시 예에서 실내 온도 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 이유는, 냉방 또는 난방 시 사용자가 설정한 목표 실내 온도와 실제의 실내 온도의 편차가 줄어들도록 하기 위함이다.
보다 구체적으로, 본 발명에서 스마트 운전 제어가 수행되면, 목표 고압 및 저압이 가변되므로, 이에 대응하여 실내 온도가 가변될 수 있다. 일반적으로 스마트 운전 제어가 수행되면, 냉방인 경우에는 실내 온도가 현재의 실내 온도 보다 높아지고, 난방인 경우에는 실내 온도가 현재의 실내 온도 보다 낮아지게 된다.
만약, 실내 온도 조건을 판단하지 않는 경우에는, 공기 조화기가 작동하여도 냉방 시 실제 실내 온도가 설정 온도 보다 높게 유지될 뿐만 아니라 온도 편차가 크고, 난방 시 실제 실내 온도가 설정 온도 보다 낮게 유지될 뿐만 아니라 온도 편차가 크므로, 사용자는 공기 조화기의 작동에 문제가 있는 것으로 판단할 수 있다.
그러나, 본 발명에 의하면, 냉방 시 실내 온도가 일정 온도 이하이거나 난방 시 실내 온도가 일정 온도 이상인 경우에 스마트 운전 제어가 수행되므로, 스마트 운전이 수행되어 온도가 변화되더라도 실제 쾌적감이 줄어드는 것이 최소화될 수 있다.
제안되는 발명에 의하면, 스마트 운전 제어 시, 압축기의 실제 효율과 목표 효율을 지속적으로 비교하여 압축기를 운전 제어하므로, 공기 조화기가 설치되는 환경 등에 맞추어 상기 공기 조화기의 에너지 효율이 최적 상태가 유지될 수 있는 장점이 있다.
220: 압축기 400: 제어부
410: 메모리부 420: 표시부

Claims (7)

  1. 공기 조화기가 온되어 운전되는 단계;
    상기 공기 조화기의 운전 중, 스마트 운전 제어 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 스마트 운전 제어 조건이 만족된 경우, 현재의 압축기의 효율 보다 높은 압축기의 목표 효율로 동작할 수 있는 운전단계가 존재하는지 판단하는 단계; 및
    상기 운전단계가 존재하는 경우, 상기 운전단계에 대응하는 목표 압력으로 상기 공기 조화기가 동작하도록, 현재의 목표 압력을 변경하는 단계를 포함하는 공기 조화기의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 운전 제어 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계는, 실내 온도가 기준온도에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계와,
    실내 온도가 기준온도에 도달한 시간이 기준 시간에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 공기 조화기의 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실내 온도가 기준온도에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계에서는, 공기 조화기의 냉방 운전 시 실내 온도가 제1기준 온도 보다 낮은지 여부를 판단하고,
    공기 조화기의 난방 운전 시 실내 온도가 제2기준 온도 보다 높은지 여부를 판단하는 공기 조화기의 제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전단계는 현재의 목표 고압이 현재의 목표 고압보다 낮고, 목표 저압이 현재의 목표 저압 보다 높게 설정된 운전단계인 공기 조화기의 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    목표 압력의 변경 후의 압축기의 실제 효율과 목표 압력의 변경 전의 압축기의 실제 효율을 비교하는 단계; 및
    상기 변경 후의 압축기의 효율 보다 변경 전의 압축기의 효율이 낮은 경우, 목표 압력이 이전 상태로 복귀하는 단계를 더 포함하는 공기 조화기의 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기의 실제 효율은 제어부가 계산한 값이고, 상기 목표 효율은 메모리부에 기 저장된 값인 공기 조화기의 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 조화기가 작동하는 중에는 상기 공기 조화기의 에너지 효율이 표시부에서 표시되는 공기 조화기의 제어방법.
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WO2019194371A1 (ko) * 2018-04-04 2019-10-10 엘지전자 주식회사 공기조화시스템의 제어방법
WO2021040427A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Air conditioner and control method thereof

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