KR20160048469A - 환기장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 환기장치의 제어방법은 케이스; 상기 케이스 내부에 형성되고, 실내공기 또는 실외공기가 유동되는 공유유로; 상기 공유유로에 배치되고, 흡입 측 및 토출 측으로 상기 공유유로를 구획시키는 열교환기; 상기 흡입 측 및 토출 측에 각각 배치된 온도센서; 상기 흡입 측 및 토출 측에 각각 배치된 습도센서; 상기 열교환기를 증발기 또는 응축기로 작동시키는 공기조화유닛;을 포함하고, 상기 온도센서 및 습도센서를 통해 상기 흡입 측 및 토출 측의 수분량을 계산하고, 상기 흡입 측 및 토출 측에 형성된 수분량 차를 이용하여 상기 공기조화유닛의 증발기 및 응축기의 역할을 전환시키는 스위칭이 결정된다.
본 발명에 따른 환기장치의 제어방법은 제 1, 2 실외열교환기에 실제 흡착된 수분량 또는 증발된 수분량을 계산하여 능동적으로 스위칭을 실시할 수 있고, 이를 통해 소비전력을 절감시키는 효과가 있다.

Description

환기장치의 제어방법{method for controlling ventilation apparatus}

본 발명은 환기장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 환기장치는 실내의 오염된 공기를 배출하고, 실외의 신선하고 깨끗한 공기를 흡입하여 실내로 공급하는 장치를 말한다.

환기기능이 없는 공기조화장치는 실내 공기를 순환시키면서 실내공기를 냉각 또는 가열한다.

여기서 외부공기의 유입이 없는 공기조화장치는 필터 등을 통해 실내공기를 여과하지만, 실내공기만으로 공기조화를 실시하는 경우, 실내 공기의 질이 서서히 저하된다.

그래서 최근에는 실외공기를 흡입하고, 실내공기를 배출할 수 있는 환기장치가 설치되고, 냉난방이 가능한 공기조화기와 환기장치를 결합하여 설치하는 사례도 증가하고 있다.

한편, 종래 기술에 따른 환기장치를 통해 공기 중의 제습을 실시할 수 있다. 그런데 종래 기술에 따른 환기장치는 주변 상황에 관계 없이 일정 시간을 기준으로 냉매의 유로를 절환시키는 방법으로 제습을 실시하기 때문에, 설치 환경에 따라 제습 효율이 낮게 형성되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 10-2010-0128812

본 발명은 설치 환경 또는 주변 상항에 따라 공기 중의 제습 또는 가습을 효과적으로 실시할 수 있는 환기장치의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 공기 중의 제습량 또는 가습량을 계산하여 증발기 및 응축기의 스위칭 시점을 최적화할 수 있는 환기장치의 제어방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 실외공기유로 및 실내공기유로가 간결하게 형성된 환기장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 제한된 공간에서 유동되는 공기와의 접촉면적을 증가시킬 수 있는 환기장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 일측면에 따른 환기장치의 제어방법은 케이스; 상기 케이스 내부에 형성되고, 실내공기 또는 실외공기가 유동되는 공유유로; 상기 공유유로에 배치되고, 흡입 측 및 토출 측으로 상기 공유유로를 구획시키는 열교환기; 상기 흡입 측 및 토출 측에 각각 배치된 온도센서; 상기 흡입 측 및 토출 측에 각각 배치된 습도센서; 상기 열교환기를 증발기 또는 응축기로 작동시키는 공기조화유닛;을 포함하고, 상기 온도센서 및 습도센서를 통해 상기 흡입 측 및 토출 측의 수분량을 계산하고, 상기 흡입 측 및 토출 측에 형성된 수분량 차를 이용하여 상기 공기조화유닛의 증발기 및 응축기의 역할을 전환시키는 스위칭이 결정된다.

본 발명의 다른 측면에 따른 환기장치의 제어방법은 케이스; 상기 케이스 내부에 형성되고, 실내공기 또는 실외공기가 유동되는 공유유로; 상기 공유유로에 배치되고, 흡입 측 및 토출 측으로 상기 공유유로를 구획시키는 열교환기; 상기 흡입 측에 배치된 제 1 온도센서 및 제 1 습도센서; 상기 토출 측에 배치된 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서; 상기 열교환기를 증발기 또는 응축기로 작동시키는 공기조화유닛;을 포함하고, 상기 1 온도센서 및 제 1 습도센서를 통해 흡입 측의 온도 및 습도를 감지하고, 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서를 통해 토출 측 온도 및 습도를 감지하는 단계(S10); 상기 제 1 온도센서 및 제 1 습도센서를 이용하여 흡입 측 수분량(W1)을 계산하고, 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서를 이용하여 토출 측 수분량(W2)를 계산하는 단계(S20); 상기 흡입 측 수분량(W1) 및 토출 측 수분량(W2)의 차를 계산하여 제습량(W)을 계산하는 단계(S30); 단위 시간에서의 상기 제습량(W)의 증감을 계산하여 단위시간 당 제습량(dW)를 계산하는 단계(S40); 상기 단위시간 당 제습량(dW)과 저장된 전환제습량(A)을 비교하는 단계(S50); 상기 S50 단계에서 단위시간당 제습량(dW)이 전환제습량(A)보다 작은 경우, 상기 공기조화유닛의 열교환기 기능을 전환시키는 스위칭을 실시하는 단계(S70);를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 환기장치의 제어방법은 케이스; 상기 케이스 내부에 형성되고, 실내공기 또는 실외공기가 유동되는 공유유로; 상기 공유유로에 배치되고, 흡입 측 및 토출 측으로 상기 공유유로를 구획시키는 열교환기; 상기 흡입 측에 배치된 제 1 온도센서 및 제 1 습도센서; 상기 토출 측에 배치된 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서; 상기 열교환기를 증발기 또는 응축기로 작동시키는 공기조화유닛;을 포함하고, 상기 1 온도센서 및 제 1 습도센서를 통해 흡입 측의 온도 및 습도를 감지하고, 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서를 통해 토출 측 온도 및 습도를 감지하는 단계(S10); 상기 제 1 온도센서 및 제 1 습도센서를 이용하여 흡입 측 수분량(W1)을 계산하고, 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서를 이용하여 토출 측 수분량(W2)를 계산하는 단계(S20); 상기 흡입 측 수분량(W1) 및 토출 측 수분량(W2)의 차를 계산하여 가습량(V)을 계산하는 단계(S30); 단위 시간에서의 상기 가습량(V)의 증감을 계산하여 단위시간 당 가습량(dV)를 계산하는 단계(S40); 상기 단위시간 당 가습량(dV)과 저장된 전환제습량(A)을 비교하는 단계(S50); 상기 S50 단계에서 단위시간당 제습량(dV)이 전환제습량(A)보다 작은 경우, 상기 공기조화유닛의 열교환기 기능을 전환시키는 스위칭을 실시하는 단계(S70);를 포함한다.

본 발명에 따른 환기장치의 제어방법은 제 1, 2 실외열교환기에 실제 흡착된 수분량 또는 증발된 수분량을 계산하여 능동적으로 스위칭을 실시할 수 있고, 이를 통해 소비전력을 절감시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 환기장치의 제어방법은 설치환경(고온다습한 지역, 고온건조한 지역, 저온다습한 지역, 저온건조한 지역 등등)을 설계에 반영하는 대신 능동적으로 스위칭 시점을 결정하기 때문에, 설계의 자유도가 높고, 소비전력 또한, 최소화시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 환기장치는 공기를 1층 및 2층으로 구분시켜 수평으로 유동시키기 때문에 공기 저항을 최소화시키는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 환기장치는 수평으로 유동되는 공기가 열교환기의 전체 면적과 고르게 열교환되고, 이를 통해 공기와 열교환기의 열교환효율을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치가 도시된 사시도
도 2는 도 1의 평면도
도 3은 도 1에 도시된 환기장치의 유로구조를 설명하기 위해 1층 및 2층으로 분리한 예시도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치를 환기모드로 작동시킨 예시1도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치는 환기모드로 작동시킨 예시2도
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치를 순환모드로 작동시킨 예시1도
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치는 순환모드로 작동시킨 예시2도
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치의 제어방법이 도시된 순서도
도 9는 종래 및 본 실시예에서 스위칭에 따른 제습량의 변화를 나타낸 그래프
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환기장치의 제어방법이 도시된 순서도
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 환기장치의 제어방법이 도시된 순서도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 환기장치의 유로구조를 설명하기 위해 1층 및 2층으로 분리한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치를 환기모드로 작동시킨 예시1도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치는 환기모드로 작동시킨 예시2도 이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치를 순환모드로 작동시킨 예시1도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치는 순환모드로 작동시킨 예시2도이다.

도면을 참고하면, 본 실시예에 따른 환기장치는 케이스(10)와, 상기 케이스(10)에 설치되고, 공기를 실외 측으로 토출시키는 실외토출팬(20)과, 상기 케이스(10)에 설치되고, 공기를 실내 측으로 토출시키는 실내토출팬(30)과, 상기 케이스(10)에 설치되고, 유동되는 공기에 대해 공기조화를 실시하는 공기조화유닛(40)을 포함한다.

상기 케이스(10)는 실내공기 또는 실외공기가 유동되는 제 1 공유유로(11), 실내공기 또는 실외공기가 유동되고, 상기 제 1 공유유로(11)에 적층되어 배치된 제 2 공유유로(12), 상기 제 1 공유유로(11) 및 제 2 공유유로(12)와 연결되고, 실내공기가 흡입되는 실내흡입챔버(52), 상기 제 1 공유유로(11) 및 제 2 공유유로(12)와 연결되고, 실내로 공기가 토출되는 실내토출챔버(54), 상기 제 1 공유유로(11) 및 제 2 공유유로(12)와 연결되고, 실외공기가 흡입되는 실외흡입챔버(56), 상기 제 1 공유유로(11) 및 제 2 공유유로(12)와 연결되고, 실외로 공기가 토출되는 실외토출챔버(58)를 포함한다.

여기서 상기 실내흡입챔버(52), 실내토출챔버(54), 실외흡입챔버(56) 및 실외토출챔버(58)에는 상기 제 1 공유유로(11) 또는 제 2 공유유로(12)와의 공기유동을 제어하는 실내흡입댐퍼(62), 실내토출댐퍼(64), 실외흡입댐퍼(66) 및 실외토출댐퍼(68)가 각각 배치된다.

상기 공기조화유닛(40)은 압축기(45), 제 1 열교환기(41), 제 2 열교환기(42), 팽창밸브(미도시) 및 유로절환밸브(미도시)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 공기조화유닛(40)은 냉방 사이클 및 난방사이클로 구동될 수 있는 히트펌프이다. 그래서 상기 유로절환밸브의 유로전환에 따라 상기 제 1 열교환기(41)가 응축기로 작동되는 경우 제 2 열교환기(42)는 증발기로 작동되고, 제 1 열교환기(41)가 증발기로 작동되는 경우, 제 2 열교환기(42)는 응축기로 작동된다.

상기 공기조화유닛(40)의 작동 메커니즘은 당업자에게 일반적인 기술인 바 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예에서 상기 제 1 열교환기(41)는 제 1 공유유로(11)에 배치되고, 제 2 열교환기(42)는 제 2 공유유로(12)에 분리되어 배치된다.

상기 제 1, 2 열교환기(41)(42)는 상기 제 1, 2 공유유로(11)(12)를 가로질러 배치되고, 이를 통해 상기 제 1, 2 공유유로(11)(12)를 흡입 측 및 토출 측으로 구획한다.

상기 흡입 측은 실내흡입챔버(52) 및 실외흡입챔버(56)와 연결된 유로이고, 상기 토출 측은 실내토출챔버(54) 및 실외토출챔버(58)와 연결된 유로이다.

그리고 제 1 공유유로(11) 또는 제 2 공유유로(12)의 상기 흡입 측에서 토출 측으로 유동되는 공기는 제 1 열교환기(41) 또는 제 2 열교환기(42)을 통과하면서 열교환된다.

상기 상기 제 1, 2 열교환기(41)(42)와 공기가 열교환될 때, 유동되는 공기는 고저차를 유지하면서 수평으로 이동되고, 상기 제 1, 2 열교환기(41)(42)의 전면적과 고르게 열교환된다.

그리고 상기 제 1, 2 열교환기(41)(42)의 표면에는 공기 중의 수분을 흡수할 수 있는 데시칸트 코팅이 실시된다.

상기 데시칸트 코팅은 공기 중의 수분을 흡수하고, 열을 가할 경우 흡수된 수분을 공기 중으로 방출 시킬 수 있는 재질이며, 당업자가 일반적으로 사용하는소재이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서 상기 제 1, 2 열교환기(41)(42)는 사이클에 따라 교대로 응축기 또는 증발기로 사용된다. 여기서 증발기로 사용될 때 수분을 흡수하고, 응축기로 사용될 때 흡수한 수분을 공기 중으로 방출시킨다.

상기 압축기(45)는 상기 케이스(10)에 형성된 별도의 기계실(15)에 배치된다.

상기 실내흡입댐퍼(62), 실내토출댐퍼(64), 실외흡입댐퍼(66) 및 실외토출댐퍼(68)는 모두 같은 구조이고, 상기 제 1 공유유로(11) 또는 제 2 공유유로(12)를 선택적으로 개폐한다.

여기서 상기 실내흡입댐퍼(62), 실내토출댐퍼(64), 실외흡입댐퍼(66) 및 실외토출댐퍼(68)는 다양한 구조로 제작될 수 있고, 본 실시예에서는 셔터 방식을 통해 유로를 개폐할도록 구성된다.

예를 들어 상기 실내흡입댐퍼(62)는 제 1, 2 공유유로(11)(12) 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 개폐할 수 있고, 제어신호에 의해 개방되는 경우, 실내 공기가 상기 실내흡입챔버(52)를 통해 제 1 공유유로(11) 또는 제 2 공유유로(12) 중 적어도 어느 한 쪽으로 유동될 수 있다.

본 실시예에서는 제 1 공유유로(11)와 연결된 댐퍼들을 제 1 실내흡입댐퍼(62-1), 제 1 실내토출댐퍼(64-1), 제 1 실외흡입댐퍼(66-1) 및 제 1 실외토출댐퍼(68-1)로 정의하고, 제 2 공유유로(12)와 연결된 댐퍼들을 제 2 실내흡입댐퍼(62-2), 제 2 실내토출댐퍼(64-2), 제 2 실외흡입댐퍼(66-2) 및 제 2 실외토출댐퍼(68-2)로 정의한다.

또한, 상기 케이스(10)에서 제 1 공유유로(11)가 위치된 곳을 1층이라고 정의하고, 제 2 공유유로(12)가 위치된 것을 2층이라고 정의한다.

한편, 상기 실내흡입챔버(52), 실내토출챔버(54), 실외흡입챔버(66) 및 실외토출챔버(68)는 1층 및 2층으로 구획되어 형성되어도 무방하나 본 실시예에서는 상기 제 1층 및 2층을 공유하도록 형성된다.

그리고 상기 실외토출팬(20)은 본 실시예에서 실외토출챔버(58)에 배치되고, 상기 실내토출팬(30)은 실내토출챔버(54)에 배치된다.

한편, 상기 제 1 공유유로(11)의 흡입 측 및 토출 측에는 가습 또는 제습되는 수분량을 검출하기 위해 제 1, 2 온도센서(71)(72), 및 제 1, 2 습도센서(73)(74)가 설치된다.

상기 제 1 온도센서(71) 및 제 1 습도센서(73)는 흡입 측에 설치되고, 제 2 온도센서(72) 및 제 2 습도센서(74)는 토출 측에 설치된다.

또한, 상기 제 2 공유유로(12)에도 제 1, 2 온도센서(81)(82) 및 제 2 습도센서(83)(84)가 설치된다.

그리고 상기 제 1 온도센서(81) 및 제 1 습도센서(83)는 흡입 측에 설치되고, 제 2 온도센서(82) 및 제 2 습도센서(84)는 토출 측에 설치된다.

본 실시예에서 상기 온도센서 및 습도센서는 공유유로에 설치되었으나 본 실시예와 달리 상기 실내흡입챔버(52), 실내토출챔버(54), 실외흡입챔버(56) 및 실외토출챔버(58)에 설치되어도 무방하다.

이하 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치의 작동과정을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

환기모드

환기모드에서는 실내공기 중 일부를 실외로 토출시키고, 실외에서 신선한 공기를 흡입하여 실내에 공급한다.

여기서 본 실시예에 따른 환기장치는 1층 및 2층의 유로가 교대로 개폐되면서, 실외공기를 실내에 공급하고 실내 공기를 실외로 토출시킨다.

예를 들어, 1층을 통해 실외공기가 실내로 급기되고, 2층을 통해 실내공기가 실외로 토출되는 경우를 설명하면 다음과 같다.(도 4 참조)

먼저, 실외공기를 실내로 급기시키기 위해, 1층에 배치된 제 1 실외흡입댐퍼(66-1) 및 제 1 실내토출댐퍼(64-1)는 개방되고, 1층에 배치된 나머지 댐퍼는 폐쇄된다.

또한, 실내공기를 실외로 토출시키기 위해, 2층에 배치된 제 2 실내흡입댐퍼(62-2) 및 제 2 실외토출댐퍼(68-2)는 개방되고, 2층에 배치된 나머지 댐퍼는 폐쇄된다.

이때, 상기 실외토출팬(20) 및 실내토출팬(30)이 각각 구동되어 상기 2층 및 1층의 공기를 유동시킨다.

그래서 상기와 같이 설정된 경우, 상기 외부공기는 상기 1층을 통해 실내로 공급되고, 실내 공기는 2층을 통해 실외로 토출된다.

여기서 상기 1, 2층에 배치된 제 1, 2 열교환기(41)(42)는 응축기 또는 증발기 상태에서 증발기 또는 응축기 상태로 교대될 수 있고, 이러한 경우, 1, 2층이 유로 방향을 반대로 전환시킨다.

상기 제 1, 2 열교환기(41)(42)의 기능이 교대되는 경우, 1층을 통해서는 실내공기가 토출되고, 2층을 통해서는 실외공기가 급기된다. (도 5 참조)

그래서 1층을 통해 실내공기를 토출시키기 위해, 제 1 실내흡입댐퍼(62-1) 및 제 1 실외토출댐퍼(68-1)가 개방되고, 나머지 댐퍼는 폐쇄된다.

또한, 2층을 통해 실외공기를 급기시키기 위해, 제 2 실외흡입댐퍼(66-2) 및 제 2 실내토출댐퍼(64-2)가 개방되고, 나머지 댐퍼는 폐쇄된다.

도 4 또는 도 5와 같이 각 댐퍼들을 조절하여 유로를 구성하는 경우, 실외에서 실내로 유동되는 공기 및 실내에서 실외로 유동되는 공기는 서로 다른 층을 통해 수평이동되고, 제 1 열교환기(41) 또는 제 2 열교환기(42)의 전체 면적과 고르게 접촉되면서 열교환이 실시될 수 있다.

특히 본 실시예와 같이, 공기가 수평하게 배치된 제 1 공유유로(11) 또는 제 2 공유유로(12)를 통해 유동되면서 열교환되는 경우, 유동되는 공기의 저항을 최소화시킬 수 있고, 공기의 유속을 일정하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 제 1 공유유로(11) 또는 제 2 공유유로(12)는 직선으로 형성되기 때문에, 유동되는 공기에서 난류가 형성되는 것을 최소화시킬 수 있다.

예를 들어 공기가 고저차를 형성하면서 공기가 유동되는 경우, 상측에서 하측으로 유동되는 공기는 하측에서 상측으로 유동되는 공기에 비해 유속이 더 빠르게 형성되고, 이로 인해 실내로 흡입되는 공기 및 토출되는 공기에 유량차가 발생된다. 그러나 본 실시예와 같이, 실내로 흡입되는 공기 및 토출되는 공기가 같은 층으로 유동되면, 흡입 측과 토출 측의 유량차를 최소화시킬 뿐만 아니라 유동 중에 발생되는 저항도 최소화시키는 효과가 있다.

순환모드

순환모드에서는 실내공기를 흡입하여 실내로 토출하도록 댐퍼들이 조작된다.

먼저, 1층에서 실내공기를 순환시키고, 2층에서 실외공기를 순환시키는 경우를 도 6을 참조하여 설명한다.

1층에서 실내공기를 순환시키는 경우, 제 1 실내흡입댐퍼(62-1) 및 제 1 실외토출댐퍼(64-1)가 개방되고, 나머지 댐퍼는 폐쇄된다.

2층에서 실외공기를 순환시키는 경우, 제 2 실외흡입댐퍼(66-1) 및 제 2 실외토출댐퍼(68-2)가 개방되고, 나머지는 폐쇄된다.

여기서 상기 실외토출팬(20)은 2층의 공기를 외부로 토출시키고, 상기 실내토출팬(30)은 실내의 공기를 순환시킨다.

그리고 상기 실외토출팬(20)은 외부 온도 등과 같은 작동조건에 따라 작동이 정지되거나 간헐적으로 작동될 수 있다.

다음으로, 1층에서 실외공기를 순환시키는 경우, 제 1 실외흡입댐퍼(66-1) 및 제 1 실외토출댐퍼(68-1)가 개방되고, 나머지는 폐쇄된다.

2층에서 실내공기를 순환시키는 경우, 제 2 실내흡입댐퍼(62-1) 및 제 2 실내토출댐퍼(64-2)가 개방되고, 나머지는 폐쇄된다.

제습 및 가습

본 실시예에 따른 환기장치는 제 1 열교환기(41) 및 제 2 열교환기(42)에 수분을 흡수할 수 있는 데시칸트 코팅이 실시되기 때문에, 상술한 환기모드 또는 순환모드로 구동될 때, 사용자의 선택에 따라 실내를 제습하거나 가습할 수 있다.

사용자가 제습을 선택하는 경우, 환기장치의 제어부(미도시)는 실내로 토출되는 공기의 유로상에 배치된 열교환기를 증발기로 작동시키고, 상기 증발기와 실내로 공급되는 공기를 열교환시켜 공기 중의 수분을 제거할 수 있다.

예를 들어 환기모드일 경우에는, 실외에서 급기되어 실내로 토출되는 공기에 대하여 제습을 실시하고, 순환모드일 경우에는 실내에서 급기되어 실내로 토출되는 공기에 대해 제습을 실시한다.

또한 사용자가 가습을 선택하는 경우, 상기 제어부는 실내로 토출되는 공기의 유로상에 배치된 열교환기를 응축기로 작동시키고, 상기 응축기와 실내로 공급되는 공기를 열교환시켜 공기 중으로 수분을 방출시킨다.

여기서 상기 제 1, 2 열교환기(41)(42)는 교대로 증발기 또는 응축기로 작동되면서, 공기 중의 수분을 흡수하거나 공기 중으로 수분을 방출하고, 상기 제어부는 유동되는 공기 중의 온도, 습도를 감지하여, 상기 제 1, 2 열교환기(41)(42)에 어느 정도의 수분이 축적되는지를 계산한다.

그래서 본 실시예에 따른 환기장치는 제습 또는 가습이 실시되는 경우, 상기 공기조화유닛(40)의 사방밸브를 절환시켜, 제 1 열교환기(41) 또는 제 2 열교환기(42) 중 어느 것을 응축기로 사용하지 증발기로 사용할지를 결정한다.

스위칭 시점의 결정

본 실시예에 따른 환기장치는 제습 또는 가습모드를 통해 제거되는 공기 중의 수분량을 감지할 수 있고, 이를 통해 보다 최적화된 스위칭 시점 능동적으로 판단할 수 있다.

제습 모드 및 가습 모드에서 수분량을 감지하는 방법이 동일하기 때문에, 제1 열교환기(41)가 증발기로 작동되고, 제 2 열교환기(42)가 응축기로 작동되는 제습모드를 예로 들어 설명한다.

환기장치가 순환모드에서 제습으로 동작되면, 실내흡입챔버(52)에서 흡입된 공기가 실내토출챔버(54)로 토출되고, 이 공기는 제 1 공유유로(11)에 설치된 제 1 열교환기(41, 증발기 상태)를 거쳐 유동된다.

상기 제 1 열교환기(41)에 형성된 데시칸트 코팅은 공기 및 제 1 열교환기(41)의 열교환과정에서 통과되는 공기 중의 수분을 흡수한다.

본 실시예에서는 상기 제 1 공유유로(11)에 배치된 제 1, 2 온도센서(71)(72) 및 습도센서(73)(74)를 이용하여 흡입 측에서 토출 측으로 이동된 공기 중의 수분량을 계산하고, 이를 통해 상기 제 1 열교환기(41)에 흡착된 수분량을 계산한다.

즉, 제 1 공유유로(11)의 흡입 측의 수분량에서 토출 측의 수분량을 차감하여 상기 제 1 열교환기(41)에 흡착된 수분량을 계산한다.

여기서 제 1 온도센서(71) 및 제 1 습도센서(73)를 통해 제 1 공유유로(11)의 흡입 측 수분량을 계산할 수 있고, 제 2 온도센서(72) 및 제 2 습도센서(74)를 통해 제 1 공유유로(11)의 토출 측 수분량을 계산할 수 있다.

상기 습도센서는 상대 습도 또는 절대 습도 중 어느 것을 검출하여도 무방하고, 상기 온도센서에서의 검출값과 연계하여 공기 중의 수분량을 계산할 수 있다. 상기 수분량을 계산하는 과정은 당업자에게 일반적인 기술이기 때문에 상세한 설명을 생략하고, 계산된 수분량을 이용하는 제어방법에 대해 자세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기장치의 제어방법이 도시된 순서도이다.

본 실시예에서는 제 1 공유유로(11)에 설치된 제 1 열교환기(41)가 증발기로 작동되고, 제 2 공유유로(12)에 설치된 제 2 열교환기(42)가 응축기로 작동되는 것을 예로 들어 설명한다.

여기서 사방밸브를 통해 냉매의 유로를 절환시키는 스위칭이 실시되면, 제 1 열교환기(41)가 응축기로 작동되고, 제 2 열교환기(42)가 증발기로 사용되며, 증발기로 사용되는 제 2 공유유로(12)를 통해 제습된 공기가 실내에 공급되게 유로도 함께 전환된다.

본 실시예에 따른 환기장치의 제어방법은 제 1 온도센서(71) 및 제 1 습도센서(73)와, 제 2 온도센서(72) 및 제 2 습도센서(74)를 감지하는 단계(S10)와, 상기 제 1 온도센서(71) 및 제 1 습도센서(73)의 감지데이터를 이용하여 흡입 측 수분량(W1)을 계산하고, 제 2 온도센서(72) 및 제 2 습도센서(74)의 감지데이터를 이용하여 토출 측 수분량(W2)를 계산하는 단계(S20)와, 상기 흡입 측 수분량(W1) 및 토출 측 수분량(W2)의 차를 계산하여 제습량(W)을 계산하는 단계(S30)와, 단위 시간 당 상기 제습량(W)의 증감을 계산하여 단위시간 당 제습량(dW)를 계산하는 단계(S40)와, 상기 단위시간 당 제습량(dW)과 저장된 전환제습량(A)을 비교하는 단계(S50)와, 상기 S50 단계에서 단위시간당 제습량(dW)이 전환제습량(A)보다 작은 경우, 사방밸브를 통해 냉매의 유로를 전환시켜 제 1, 2 열교환기(41)(42)의 기능을 교대시키는 스위칭을 실시하는 단계(S70)를 포함한다.

상기 S10 단계에서는 증발기로 사용되는 제 1 공유유로(11) 상에 배치된 센서들을 통해 데이터를 감지한다.

상기 S20 단계에서는 상기 S10 단계에서 감지된 데이터를 통해 상기 제 1 공유유로(11)의 흡입 측 수분량(W1) 및 토출 측 수분량(W2)을 계산한다.

제 2 공유유로(12)의 흡입 측 또는 토출 측 수분량을 계산할 경우, 상기 제 1 온도센서(81) 및 제 1 습도센서(83)의 감지데이터를 이용하여 흡입 측 수분량(W1)을 계산하고, 제 2 온도센서(82) 및 제 2 습도센서(84)의 감지데이터를 이용하여 토출 측 수분량(W2)를 계산한다. 이하 1층과 2층의 구조가 동일하기 때문에 이하 2층에 대한 설명을 생략한다.

상기 S30 단계에서는 상기 흡입 측 수분량(W1)에서 토출 측 수분량(W2)를 차감하여 제 1 열교환기(41)에 흡착된 제습량(W)을 계산한다.

본 실시예와 달리 가습을 실시하는 경우, 응축기로 작동되는 실외열교환기의 토출 측의 수분량이 더 많기 때문에, 토출 측 수분량(W2)에서 흡입 측 수분량(W1)을 빼서 가습량(V)을 계산한다.

상기 S40 단계에서는 단위시간당 제습량(dW)를 계산한다.

여기서 상기 환기장치는 소정 시간을 주기로 상기 S30 단계의 수분량(W1)(W2)을 반복적으로 저장하고, 이를 통해 시간 변화에 따른 제습량을 추적한다.

이를 통해 상기 환기장치는 단위시간 당 제습량(dW) 또는 단위 시간당 가습량(dV)를 계산할 수 있다. 상기 단위 시간은 1분 단위로 설정되고, 본 실시예와 달리 다양한 시간으로 설정될 수 있다.

다음으로, S50 단계에서는 상기 단위시간당 제습량(dW)을 설정값인 전환제습량(A)과 비교한다.

그래서 단위시간당 제습량(dW)이 전환제습량(A)보다 큰 경우, 효율적인 제습이 이루어지고 있다고 판단하여 상기 S10 단계로 리턴시킨다.

반면에, 단위시간당 제습량(dW)이 전환제습량(A)보다 작은 경우, 효과적인 제습이 이루어지지 않는 다고 판단하여 응축기 및 증발기의 역할을 전환시키는 스위칭(S70)을 실시한다.

상기 전환제습량(A)은 수분량(kg)으로 저장될 수도 있고, 도 9에 도시된 것 처럼 기울기 값으로 저장될 수도 있다.

상기 스위칭은 사방밸브의 유로를 절환시켜, 냉매의 사이클을 전환시킴으로서, 제 1, 2 열교환기(41)(42)의 기능을 응축기에서 증발기로 또는 증발기에서 응축기로 전환시키는 과정이다.

여기서 상기 스위칭(S70)을 실시하기 전에, 스위칭이 실시되어도 무방한지를 판단하는 스위칭 판단단계(S60)가 더 배치되고, 상기 스위칭 판단단계(S60)에서는 여러가지 변수를 고려하여 스위칭의 전환을 최종 확정하게 된다.

본 실시예에서 상기 스위칭 판단단계(S60)의 변수는 최소 스위칭 시간(t)이고, 상기 최소 스위칭 시간(t)을 통해 스위칭이 짧은 시간을 주기로 반복적으로 실시되는 것을 방지한다.

예를 들어, 난방사이클에서 냉방사이클로 또는 냉방사이클에서 난방사이클로 스위칭이 발생된 후, 전 시스템에 걸쳐 냉매가 안정화되기 위해서는 최소한의 시간이 필요하다.

여기서 상기 냉매의 안정화를 위한 상기 최소 시간은 냉매량 또는 냉매 배관의 길이, 압축기의 용량 또는 설치 환경에 따라 각기 다르게 설정되지만, 상기 최소 스위칭 시간(t)을 설정함으로써, 환기장치에 반복적인 스위칭이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 스위칭 판단단계(S60)가 S50 단계 이후에 배치되었으나 본 실시예와 달리 상기 S50 이전에 배치되어도 무방하다. 즉, S10 단계 내지 S50 단계 사이에 배치되어도 무방하다.

예를 들어 제습 또는 가습이 시작된 후 최소 스위칭 시간(t)이 경과되었는지를 먼저 판단한 후, 이를 만족하면, S10 단계 내지 S50 단계를 수행하고, 그렇지 않은 경우, 최소 스위칭 시간(t)이 경과될 때까지 대기하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 최소 스위칭 시간(t)은 특정 상황에서 압축기 보호를 위한 최소시간과 중첩되어 설정되어도 무방하다.

도 9는 종래 및 본 실시예에서 스위칭에 따른 제습량의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 9a를 참조하면, 종래에는 일정 시간을 기준으로 스위칭이 실시되고, 그래프에서는 전체 흡착량 중 상당 부분이 구동 초기 4분 이내에 흡수되었고, 나머지 시간에는 흡착량이 미미함을 알 수 있다.

도 9b를 참조하면, 본 실시예에서는 소정 시간을 주기로 단위시간당 제습량(dW)을 계산하고, 이를 전환제습량(A, 그래프의 기울기)과 비교하며, 단위시간당 제습량(dW)이 전환제습량(A) 보다 작은 경우 스위칭이 실시된다.

상기와 같이 스위칭이 실시되는 경우, 상기 제 1 열교환기 또는 제 2 열교환기를 통한 1회의 최대 제습량은 감소하지만, 추가적인 수분을 흡착하기 위해 소모되던 소비전력을 감소시키는 효과가 있다.

본 실시예에 따른 환기장치의 제어방법은 제 1, 2 실외열교환기(41)(42)에 실제 흡착된 수분량 또는 증발된 수분량을 계산하여 능동적으로 스위칭을 실시할 수 있고, 이를 통해 소비전력을 절감시키는 효과가 있다.

더불어 본 실시예에 따른 환기장치의 제어방법은 설치환경(고온다습한 지역, 고온건조한 지역, 저온다습한 지역, 저온건조한 지역 등등)을 고려하지 않아도 능동적으로 스위칭 시점을 결정되어 소비전력을 최소화시키는 효과가 있다.

일반적으로 환기장치를 지속적으로 사용하면, 제 1, 2 열교환기(41)(42)의 표면에 먼지와 같은 이물질이 부착되어 열교환 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 제습 또는 가습되는 수분의 양에도 변화가 발생된다.

본 실시예에 따른 환기장치는 이러한 설치환경, 효율 저하에 따른 것을 고려하여 설계하는 대신, 이를 능동적으로 판단하여 스위칭 시점을 조절할 수 있는 이점이 있다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환기장치의 제어방법이 도시된 순서도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 환기장치의 제어방법은 제 1 실시예와 달리 S50 단계 이후에 스위칭 판단단계(S65)의 변수로 시간이 아닌 소비전력이 설정된다.

난방사이클에서 냉방사이클로 또는 냉방사이클에서 난방사이클로 스위칭를 발생시키는 경우, 냉매는 유로의 방향이 전환되면서 과열도 차가 해소된 후 다시 확장되어야만 하고, 상기 스위칭 발생으로 인한 최소전력이 요구된다.

여기서 제 1, 2 열교환기(41)(42)에 발생되는 스위칭은 소비 전력 대비 제습량 또는 가습량을 증가시키기 위함이고, 상기 최소전력과 비교할 때 상기 스위칭에 따른 소비 전력의 이득이 없는 경우, 스위칭은 연기되어야 한다.

스위칭에 따른 최소전력은 환기장치가 설치될 때 결정되는 상수 값이고, 상기 환기장치에 그 값이 저장된다.

그래서 제습 또는 가습을 위해 구동된 소비전력이 상기 최소전력에 비해 작은 경우, 스위칭을 연기하고, 소정 시간 후에 소비전력 및 최소전력를 다시 비교하여 스위칭을 결정할 수 있다.

여기서 상기 제습 또는 가습에 따른 소비전력은 상기 환기장치의 제어부에서 계산되고, 실외토출팬(20), 실내토출팬(30), 압축기(45)와 같이 전체 소비전력 중 큰 비중을 차지하는 장치의 소비전력만으로 단순화하여 최소전력과 비교할 수도 있다.

더불어 상기 소비전력은 제습 또는 가습에 따른 작동시간으로 치환되어도 무방하다. 다만, 상기 S60 단계에 기재된 냉매의 안정화에 따른 시간과 본 실시예의 최소전력에 의한 시간은 별도로 구별되어야 한다.

이하 나머지 구성은 상기 제 1 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 환기장치의 제어방법이 도시된 순서도이다.

본 실시예에 따른 환기장치의 제어방법은 제 1 실시예와 달리 가습에 대한 제어방법이다.

그래서 제 1 실시예와 달리 가습량(V)을 계산하는 단계(S35), 단위시간당 가습량(dV)를 계산하는 단계(S45) 및 단위시간당 가습량(dV)과 전환가습량(B)를 비교하는 단계(S55)가 배치된다.

여기서 상기 S35, S45, S55단계는 상기 S30, S35, S50 단계와 제어과정이 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

이하 나머지 구성은 상기 1 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10 : 케이스 11 : 제 1 공유유로
12 : 제 2 공유유로 15 : 기계실
20 : 실외토출팬 30 : 실내토출팬
40 : 공기조화유닛 52 : 실내흡입챔버
54 : 실내토출챔버 56 : 실외흡입챔버
58 : 실외토출챔버 62 : 실내흡입댐퍼
64 : 실내토출댐퍼 66 : 실외흡입댐퍼
68 : 실외토출댐퍼

Claims (11)

1. 케이스;
   상기 케이스 내부에 형성되고, 실내공기 또는 실외공기가 유동되는 공유유로; 상기 공유유로에 배치되고, 흡입 측 및 토출 측으로 상기 공유유로를 구획시키는 열교환기; 상기 흡입 측 및 토출 측에 각각 배치된 온도센서; 상기 흡입 측 및 토출 측에 각각 배치된 습도센서; 상기 열교환기를 증발기 또는 응축기로 작동시키는 공기조화유닛;을 포함하고,
   상기 온도센서 및 습도센서를 통해 상기 흡입 측 및 토출 측의 수분량을 계산하고, 상기 흡입 측 및 토출 측에 형성된 수분량 차를 이용하여 상기 공기조화유닛의 증발기 및 응축기의 역할을 전환시키는 스위칭이 결정되는 환기장치의 제어방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡입 측의 수분량 및 상기 토출 측의 수분량을 계산하여 상기 열교환기 전후의 제습량을 계산하는 환기장치의 제어방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   단위 시간 당 상기 제습량의 변화를 기준으로 스위칭이 실시되는 환기장치의 제어방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡입 측의 수분량 및 상기 토출 측의 수분량을 계산하여 상기 열교환기 전후의 가습량을 계산하는 환기장치의 제어방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   단위 시간 당 상기 가습량의 변화를 기준으로 스위칭이 실시되는 환기장치의 제어방법.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 케이스는 1층 및 2층으로 구분되는 것으로서,
   상기 공유유로는
   상기 1층에 형성된 제 1 공유유로; 및 상기 2층에 형성된 제 2 공유유로;를 포함하고,
   상기 열교환기는
   상기 제 1 공유유로를 흡입 측 및 토출 측으로 구획시키는 제 1 열교환기; 및 상기 제 2 공유유로를 흡입 측 및 토출 측으로 구획시키는 제 2 열교환기;를 포함하고,
   상기 제 1 공유유로 또는 제 2 공유유로에 형성된 상기 흡입 측 및 토출 측의 수분량 차를 이용하여 스위칭이 결정되는 환기장치의 제어방법.
   
7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스위칭이 결정된 후, 최소 스위칭 시간(t)이 경과되었는지는 판단하는 단계가 더 배치된 환기장치의 제어방법.
   
8. 케이스;
   상기 케이스 내부에 형성되고, 실내공기 또는 실외공기가 유동되는 공유유로; 상기 공유유로에 배치되고, 흡입 측 및 토출 측으로 상기 공유유로를 구획시키는 열교환기; 상기 흡입 측에 배치된 제 1 온도센서 및 제 1 습도센서; 상기 토출 측에 배치된 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서; 상기 열교환기를 증발기 또는 응축기로 작동시키는 공기조화유닛;을 포함하고,
   상기 1 온도센서 및 제 1 습도센서를 통해 흡입 측의 온도 및 습도를 감지하고, 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서를 통해 토출 측 온도 및 습도를 감지하는 단계(S10);
   상기 제 1 온도센서 및 제 1 습도센서를 이용하여 흡입 측 수분량(W1)을 계산하고, 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서를 이용하여 토출 측 수분량(W2)를 계산하는 단계(S20);
   상기 흡입 측 수분량(W1) 및 토출 측 수분량(W2)의 차를 계산하여 제습량(W)을 계산하는 단계(S30);
   단위 시간에서의 상기 제습량(W)의 증감을 계산하여 단위시간 당 제습량(dW)를 계산하는 단계(S40);
   상기 단위시간 당 제습량(dW)과 저장된 전환제습량(A)을 비교하는 단계(S50);
   상기 S50 단계에서 단위시간당 제습량(dW)이 전환제습량(A)보다 작은 경우, 상기 공기조화유닛의 열교환기 기능을 전환시키는 스위칭을 실시하는 단계(S70);를 포함하는 환기장치의 제어방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 S50 단계와 중첩되어 스위칭을 판단하는 스위칭 판단단계(S60)가 상기 S10 단계 내지 S70 단계 사이에 적어도 한번 배치된 환기장치의 제어방법.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스위칭 판단단계(S60)는 최소 스위칭 시간(t)이 경과되었는지를 판단하는 단계(S60)를 포함하는 환기장치의 제어방법.
    
11. 케이스;
    상기 케이스 내부에 형성되고, 실내공기 또는 실외공기가 유동되는 공유유로; 상기 공유유로에 배치되고, 흡입 측 및 토출 측으로 상기 공유유로를 구획시키는 열교환기; 상기 흡입 측에 배치된 제 1 온도센서 및 제 1 습도센서; 상기 토출 측에 배치된 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서; 상기 열교환기를 증발기 또는 응축기로 작동시키는 공기조화유닛;을 포함하고,
    상기 1 온도센서 및 제 1 습도센서를 통해 흡입 측의 온도 및 습도를 감지하고, 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서를 통해 토출 측 온도 및 습도를 감지하는 단계(S10);
    상기 제 1 온도센서 및 제 1 습도센서를 이용하여 흡입 측 수분량(W1)을 계산하고, 제 2 온도센서 및 제 2 습도센서를 이용하여 토출 측 수분량(W2)를 계산하는 단계(S20);
    상기 흡입 측 수분량(W1) 및 토출 측 수분량(W2)의 차를 계산하여 가습량(V)을 계산하는 단계(S30);
    단위 시간에서의 상기 가습량(V)의 증감을 계산하여 단위시간 당 가습량(dV)를 계산하는 단계(S40);
    상기 단위시간 당 가습량(dV)과 저장된 전환제습량(A)을 비교하는 단계(S50);
    상기 S50 단계에서 단위시간당 제습량(dV)이 전환제습량(A)보다 작은 경우, 상기 공기조화유닛의 열교환기 기능을 전환시키는 스위칭을 실시하는 단계(S70);를 포함하는 환기장치의 제어방법.
    

Images