KR20170019254A - 공기조화기 및 그 동작방법 - Google Patents

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KR20170019254A
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outdoor
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김승엽
김대희
이동수
이장우
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 동작방법에 관한 것으로, 소음센서를 구비하고, 소음센서로부터 측정되는 주변소음을 기준으로 공기조화기의 운전을 제어하기 위한 목표소음을 설정하여, 압축기 및 실외기팬의 운전설정을 변경함으로써 공기조화기의 소음이 환경소음 규제값을 넘지 않도록 제어하여, 저소음운전을 수행하는데 있어서 공기조화기의 주변소음을 감지하여 주변소음의 정도에 따라 공기조화기의 운전을 제어함으로써 보다 효율적인 저소음 운전을 수행할 수 있고, 소음 발생으로 인한 사용자의 불편함을 해소하여 보다 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.

Description

공기조화기 및 그 동작방법 {Air-conditioner and the method for the same}
본 발명은 공기조화기 및 그 동작방법에 관한 것으로, 특히 주변 소음에 따라 동작을 제어하는 공기조화기 및 그 동작방법에 관한 것이다.
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.
이러한 공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로써 동작된다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라, 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방모드로 운전된다.
공기조화기는 실외기 및 실내기가 냉매배관으로 연결되어, 실외기의 압축기로부터 압축된 냉매가 냉매배관을 통해 실내기의 열교환기로 공급되고, 실내기의 열교환기에서 열교환된 냉매는 다시 냉매배관을 통해 실외기의 압축기로 유입된다. 그에 따라 실내기는 냉매를 이용한 열교환을 통해 냉온의 공기를 실내로 토출한다.
공기조화기는 실외기의 운전 시, 압축기는 물론 실외기팬의 동작으로 인하여 많은 소음이 발생하게 된다. 특히 야간에 동작하는 경우 특히 소음문제가 발생하게 된다.
종래에는 온도가 가장 높은 시간을 기준으로 소정시간 후에 야간 저소음 운전을 수행하였다. 이는 실외기팬의 회전속도를 감소시킴으로써 소음을 감소시키는 것이다. 그러나, 단순히 실외기팬의 속도만을 조절함으로 소음 저감의 효가가 낮고 피크온도를 기준으로 단순 설정함에 따라 주변 환경에 관계없이 동작하게 되고 냉방운전에만 적용할 수 있고 난방운전에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
그에 따라 운전모드에 관계없이 주변환경을 고려하여 저소음운전을 수행하는 방안이 모색되어야 한다.
본 발명의 목적은 공기조화기 및 그 동작방법에 있어서, 시간 또는 운전모드게 관계없이 소음을 감소시켜 운전하고, 특히 주변환경에 따라 운전을 제어하여 효과적으로 저소음 운전을 수행하는 공기조화기 및 그 동작방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기, 실외열교환기에서 열교환된 공기가 외부로 토출되도록 하는 실외기팬, 소음을 측정하는 소음센서, 상기 소음센서로부터 측정되는 소음데이터가 저장되는 데이터부 및 상기 소음센서로부터 측정되는 소음에 대응하여 상기 압축기 및 상기 실외기팬의 운전설정을 변경하여 저소음운전을 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 소음센서로부터 측정되는 주변소음을 기준으로 목표소음을 설정하여, 상기 압축기 및 상기 실외기팬의 운전설정을 변경하고, 공기조화기의 소음이 환경소음 규제값을 넘지 않도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 공기조화기의 동작방법은, 저소음 모드가 설정되면, 소음센서가 소음을 측정하는 단계, 주변소음을 판단하고, 상기 주변소음에 따라 목표소음을 설정하는 단계, 상기 목표소음에 대응하여 압축기 또는 실외기팬의 운전을 설정하고, 운전을 시작하는 단계, 운전 중, 소음을 측정하는 단계, 측정소음에 따라 저소음 상태인지 여부를 판단하는 단계, 실외기 운전에 따른 소음이 상기 저소음 상태인 경우, 실내기의 취출온도가 설정값을 만족하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 실외기 운전에 따른 소음이 저소음 상태가 아니거나 또는 상기 실내기의 취출온도가 상기 설정값을 만족하지 않는 경우 운전설정을 변경하는 단계를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 동작방법은, 저소음운전을 수행하는데 있어서 공기조화기의 압축기 또는 실외기팬의 회전속도를 제어함으로써 공기조화기로부터 발생되는 소음을 감소시키며, 공기조화기의 주변소음을 감지하여 주변소음의 정도에 따라 공기조화기의 운전을 제어함으로써 보다 효율적인 저소음 운전을 수행할 수 있고, 소음 발생으로 인한 사용자의 불편함을 해소하여 보다 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성이 간략하게 도시된 도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기 및 실내기의 구성 및 설치 거리에 대한 예가 도시된 도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 공기조화기가 설치된 주변 환경에 대한 예가 도시된 도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 공기조화기의 소음측정 그래프가 도시된 도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어구성이 도시된 도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 공기조화기의 운전모드에 따른 압축기 운전주파수, 팬의 회전속도 및 소음의 변화가 도시된 그래프이다.
도 7 은 본 발명에 따른 공기조화기의 이상소음의 예가 도시된 도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 공기조화기의 저소음 운전방법이 도시된 흐름도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 공기조화기의 주변소음에 따른 동작방법이 도시된 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성이 간략하게 도시된 도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기 및 실내기의 구성 및 설치 거리에 대한 예가 도시된 도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 공기조화기는 실내기(21)(22)와, 실외기(10)를 포함한다.
또한, 공기조화기는 실내기(21)(22)와 유선 또는 무선방식으로 통신하며, 입력된 데이터를 실내기로 전송하고, 공기조화기의 동작상태를 표시하는 리모컨(미도시), 실내기 및 실외기(10)에 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어하는 원격제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
공기조화기는 설치형태에 따라 천장형, 스탠드형, 벽걸이형 등으로 구분될 수 있고, 실내기 및 실외기의 수는 도면에 한정되지 않음을 명시한다. 또한, 공기조화기는 실외기 및 실내기뿐 아니라, 환기유닛, 공기청정유닛, 가습유닛, 제습유닛, 히터와 같은 유닛을 더 포함하여 구성할 수 있으나 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
공기조화기는 실내기(21)(22)와 실외기(10)가, 냉매배관(L1)으로 연결된다. 실외기(10)로부터 토출된 냉매는 냉매배관(L1)을 통해 실내기(21)(22)로 공급되고, 다시 실내기로부터 실외기(10)로 유입된다.
실내기(21)(22)와 실외기(10)는 소정의 통신방식에 따라 상호 통신한다. 이때 공기조화기는 복수의 유닛이 통신선으로 연결될 수 있고, 또는 전력선을 이용하여 통신할 수 있으며, 냉배배관을 통한 통신 또한 가능한다.
실내기(21)(22)는 실외기(10)로부터 공급되는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(미도시), 냉매의 열교환시키는 실내열교환기(미도시), 실내공기가 실내열교환기로 유입되도록 하고, 열교환된 공기가 실내로 노출되도록 하는 실내기팬(미도시), 다수의 센서(미도시), 실내기의 동작을 제어하는 제어수단(미도시)을 포함한다.
또한, 실내기(20)는 열교환된 공기를 토출하는 토출구(미도시)를 포함하고, 토출구에는 토출구를 여닫고, 토출되는 공기의 방향을 제어하는 풍향조절수단(미도시)이 구비된다. 실내기는 실내기팬의 회전속도를 제어함으로써 흡입되는 공기 및 토출되는 공기를 제어하며, 풍량을 조절한다. 또한, 실내기는 경우에 따라 실내 공간에 존재하는 인체를 감지하는 인체감지수단을 더 포함할 수 있다. 실내기(21)(22)는 실내기의 운전상태 및 설정정보가 표시되는 출력부 및 설정 데이터 입력을 위한 입력부를 더 포함할 수 있다.
실외기(10)는 연결된 실내기(21)(22)의 요구 또는 원격제어기(미도시)의 제어명령에 대응하여, 냉방모드 또는 난방모드로 동작되며, 연결된 실내기로 냉매를 공급한다.
실외기(10)는 냉매를 압축하여 고압의 기체 냉매를 토출하는 적어도 하나의 압축기(미도시), 냉매로부터 기체 냉매와 액체냉매를 분리하여 기화되지 않은 액체냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(미도시), 압축기에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하는 오일분리기(미도시), 외기와의 열교환에 의하여 냉매를 응축하거나 증발되도록 하는 실외열교환기(미도시), 실외 열교환기의 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여 실외 열교환기로 공기를 유입하고 열교환된 공기를 외부로 토출하는 실외기팬(미도시), 실외기의 운전모드에 따라 냉매의 유로를 변경하는 사방밸브(미도시), 압력을 측정하는 적어도 하나의 압력센서(미도시), 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서(미도시), 실외기의 동작을 제어하고 다른 유닛과의 통신을 수행하는 제어구성을 포함한다. 실외기(10)는 그 외 다수의 센서, 밸브, 과냉각 장치 등을 더 포함하나, 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
이때, 실외기(10)는 내부에 소음센서(12)를 포함한다.
실외기(10)는 소음센서(12)로부터 측정되는 소음정보를 바탕으로 주변 소음의 정도를 판단하고 그에 대응하여 운전을 제어한다. 이때 실외기(10)는 실외기가 동작하지 않는 경우, 즉 대기 상태인 경우 소음센서(12)를 통해 측정되는 소음과, 실외기 운전 중에 측정되는 소음을 이용하여, 실외기 자체적으로 발생하는 소음을 고려하여 주변 소음을 판단하고 그에 따라 저소음 운전을 수행한다.
이때 공기조화기에서 발생하는 소음의 주요 요인에는 실외기(10)의 압축기나 실외기팬이 있고, 실외기(10)와 실내공간의 거리(D)에 따라 실내에서 체감하는 소음의 정도에 차이가 발생한다. 따라서 설치된 거리에 따라 가감되는 소음의 체감크기를 고려하여 실외기(10)가 운전을 제어한다.
도 3 은 본 발명에 따른 공기조화기가 설치된 주변 환경에 대한 예가 도시된 도이다. 도 3은 공기조화기가 설치되는 건물(1)을 중심으로 주변소음을 측정하는데 있어서, 소음으로 인식될 수 있는 주변의 환경에 대한 예가 도시된 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 공기조화기가 설치되는 건물(1) 주변에 공장(2), 공사장(4), 도로(3), 학교(5)가 위치하는 경우 각각 주변 소음이 발생할 수 있다.
학교(5)의 경우 낮시간, 특히 점심시간이나 등하교 시간에 소음이 발생할 수 있고, 공장(2)은 공장이 가동되는 시간, 공사장(4)은 공사가 진행되는 동안에 소음이 발생하며, 도로(3)의 경우 24시간 발생할 수 있으나 특히 차량의 이동이 많은 출퇴근 시간에 많은 소음이 발생할 수 있다.
실외기(10)는 실외기 자체 소음 뿐 아니라 이러한 주변의 환경에 의한 주변소음을 소음센서(12)를 통해 측정하게 된다. 이때, 건물(1)로부터 공장(2), 공사장(4), 도로(3), 학교(5) 까지의 거리에 따라 건물(1) 내에서 체감하는 소음의 정도에 차이가 발생하게 된다.
이와 같이 주변소음이 큰 환경이라면, 공기조화기가 저소음 운전을 수행한다고 해도, 주변에서 요구되는 소음의 정도에 차이가 있다.
즉 주택가에서 요구되는 저소음운전과 이와 같이 주변 소음이 큰 환경에서 요구되는 저소음 운전의 소음의 정도에는 차이가 있으므로, 공기조화기는 주변소음에 대응하여 운전을 제어한다.
도 4 는 본 발명에 따른 공기조화기의 소음측정 그래프가 도시된 도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 공기조화기는 실외기의 소음 발생 정도를 주변 소음에 따라 연동하여 운전을 제어한다.
이때, 도 4는 시간에 따라 변화하는, 실외기 소음(S1), 일반적인 실외기 제어시의 소음(S2), 주변소음(S3), 주변소음을 고려한 목표소음(S4), 환경소음 규제값(S5)이 도시된 그래프이다.
실외기 운전 시, 실외기 소음(S1)은 60 db 내지 73 db 범위 내에서 발생한다. 앞서 설명한 바와 같이 실외기(10)는 옥외에 소정 거리(D) 떨어져 설치됨에 따라, 실질적인 실외기 제어시의 소음(S2)은 실제 실외기의 소음(S1)보다 낮아진다. 즉 설치되는 거리(D)를 고려한 값이다.
예를 들어, 실외기(10)가 10m 떨어진 위치에 설치되는 경우 체감 소음은 20db 감소한다(20*log10[r=10m]). 또한, 야간에는 추가로 더 감소하게 되므로 야간에는 실제 실외기 소음(S1)을 기준으로 20db + a 만큼 감소한다.
그러나, 야간을 제외한 주간 및 저녁 시간에는 도시된 바와 같이 실외기 제어시의 소음(S2)은 환경소음 규제값(S5)보다 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 그에 따라 사용자는 소음이 과다하다고 느낄 수 있고, 사용자는 불쾌감을 느끼게 된다.
따라서 공기조화기는 주간 및 저녁시간에 환경소음 규제값(S5)을 만족하는 수준으로 저소음 운전을 수행할 필요성이 있다.
이때, 공기조화기는 저소음은 운전을 주행하는데 있어서 주변 소음을 고려하여 운전할 필요가 있다. 앞서 설명한 바와 같이 주변소음이 큰 환경에서는 상대적으로 요구되는 소음의 수준이 낮으므로, 즉 시끄러운 환경에서는 실외기의 소음에 대하여 사용자가 상대적으로 덜 불쾌하게 느낄 수 있으므로, 이를 고려하여 공기조화기의 운전을 제어할 수 있다.
실외기(10)는 소음센서(12)를 이용하여, 주변소음을 실시간으로 측정하고, 주변소음의 레벨과 실외기의 설치 거리(D)를 고려하여 운전을 제어한다. 이때 측정되는 주변소음(S3)에 소정값을 가산하여 주변소음을 고려한 목표소음(S4)을 설정하고 목표소음을 기준으로 실외기(10)가 운전하는 경우, 환경소음 규제값(S5) 이하로 운전이 가능하다. 이때 주변소음의 정도에 다라 가산되는 값을 변경할 수 있다.
그에 따라 실외기(10)는 측정되는 주변소음을 고려한 목표소음(S4)을 목표값으로 저소음 운전을 수행한다.
이때, 실외기(10)는 한개의 대용량 압축기를 운전하는 경우와 두대의 저용량 압축기를 운전하는 경우 동일 용량, 동일 성능으로 운전하면서, 더 낮은 소음이 발생하게 된다. 그에 따라 실외기(10)는 목표용량을 만족하면서 복수의 압축기를 제어하여 상태적으로 더 낮은 소음으로 동작함에 따라 저소음 운전이 가능하다.
도 5 는 본 발명에 따른 공기조화기의 제어구성이 도시된 도이다.
실외기(10)는 입력부(140), 출력부(150), 소음센서(120), 데이터부(130), 압축기구동부(160), 팬구동부(170), 밸브제어부(180), 압축기(161), 실외기팬(171), 벨브(181), 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.
실외기(10)는 동작 제어를 위한 제어수단으로써 소음센서 이외에도 압력센서, 온도센서 등의 복수의 센서, 통신부 등의 구성을 더 포함하나, 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
입력부(140)는 소정의 버튼 또는 스위치와 같은 입력수단을 포함한다. 입력부(140)는 전원입력, 운전시작명령, 시운전명령, 주소설정명령 등의 데이터를 제어부(110)로 인가한다.
출력부(150)는 실외기의 동작상태를 출력한다. 이때, 출력부(150)는 소정의 표시부, 스피커, 부저, 램프 등을 포함하여, 실외기가 운전중인지 여부를 출력하며, 이상발생 시 소정의 경고음을 출력하고 운전상태를 램프의 색상 또는 점멸제어를 통해 출력할 수 있다.
소음센서(120)는 실외기(10)의 내부 또는 외부에 설치되어 소음을 측정하여 제어부(110)로 입력한다. 소음센서(120)는 제어부(110)의 제어명령에 따라 동작하여 소음을 측정하며 실외기(10)가 운전 정지된 상태에서의 소음과, 실외기(10) 운전 중의 소음을 모드 측정하여 제어부(110)로 입력한다. 이때 제어부(110)는 소음센서(120)로부터 입력되는 소음데이터는 데이터부(130)에 각각 저장하며, 시간에 따라 누적하여 저장한다.
소음센서(120)는 실외기(10)의 전원이 켜진 상태에서는 실시간으로 소음을 측정하여 제어부(110)로 입력한다.
이때 소음센서(120)는 소음감지부(121)와 신호처리부(122)로 구성된다. 소음감지부(121)는 주변의 소리를 수집하여 신호처리부(122)로 입력하고, 신호처리부(122)는 이를 데이터로 변환하여 제어부(110)로 입력한다.
압축기는 유입되는 냉매를 고온고압으로 압축하여 토출한다. 이렇게 압축된 냉매는 순환되어 실외열교환기와 실내연교환기를 다시 압축기로 되도록 온다. 이때 실내기(21)(22)의 실내열교환기는 냉방운전 시 증발기로써 동작하고, 난방운전 시 응축기로써 동작한다. 실외열교환기는 실내기의 실내열교환기가 응축기로 동작하는 경우 증발기로 동작하고, 실내열교환기가 증발기로 동작하는 경우 응축기로 동작한다.
이때 압축기(161)는 복수로, 제 1 및 제 2 압축기가 구비될 수 있다.
압축기 구동부(160)는 스위칭 동작을 통해 압축기에 구비되는 모터로 동작전원을 공급하여 동작을 제어함으로써 압축기가 동작하도록 한다. 압축기 구동부(160)는 인버터(미도시)를 포함하여 압축기가 소정의 운전주파수로 동작하도록 한다.
실외기팬(171)은 실외열교환기에 구비되어 실외열교환기에서의 열교환된 공기가 외부로 배출되도록 한다. 실외기팬(11)은 팬구동부(170)에의해 회전동작하며, 압축기 및 실외열교환기의 용량에 따라 복수로 구비될 수 있다.
밸브 제어부(180)는 제어부(110)의 제어명령에 따라 사방밸브 또는 팽창밸브가 개방 또는 폐쇄되도록 하여 냉매의 유로를 변경한다.
데이터부(130)에는 실외기 동작 및 각 구성의 제어를 위한 제어 데이터, 실외기 운전 중 감지되는 데이터 및 입출력되는 데이터가 저장된다.
또한, 데이터부(130)에는 소음센서(120)로부터 측정되는 측정소음 데이터(133), 소음센서(120)에 의해 측정되는 주변소음 데이터(132), 그리고 소음의 정도를 판단하기 위한 기준소음 데이터(130)가 저장된다.
이때 데이터부(130)에 저장되는 소음데이터는 일정 시간 누적하여 저장되며 제어부(110)의 제어명령에 따라 초기화 될 수 있다.
제어부(110)는 실내기(21)(22) 또는 원격제어기 로부터 입력되는 요청에 대응하여 운전을 설정하여 난방 또는 냉방운전을 수행하며, 복수의 센서로부터 입력되는 데이터에 대응하여 운전상태를 판단하고 그 동작증 제어한다.
제어부(110)는 실외기(10) 전원이 온(ON)상태인 경우 소음센서(120)로부터 소음데이터를 입력받아 데이터부(130)에 측정소음 데이터(133)로써 저장한다. 이때 제어부(110)는 시간모듈(미도시)를 바탕으로, 시간에 따라 소음데이터를 구분하여 저장할 수 있다.
제어부(110)는 소음센서(120)로부터 입력되는 소음데이터에 대응하여 저소음 운전을 수행한다. 앞서 설명한 바와 같이, 주간에 공기조화기의 소음이 환경소음 규제값을 초과하지 않도록 주변소음을 고려하여 동작을 제어한다. 또한, 제어부(110)는 소음센서(120)로부터 입력되는 소음데이터로부터 이상소음을 검출하여 에러를 판단할 수 있다.
이때, 제어부(110)는 실외기가 운전 중인 경우와 운전정지된 경우에 대하여 각각 구분하여 소음센서(120)로부터 입력되는 소음의 차를 바탕으로 실외기의 소음과 주변소음을 구분하여 주변소음데이터(132)로 저장한다.
예를 들어 실외기 운전 정지상태에서의 소음이 40db이고, 운전중 측정되는 소음이 70db인 경우, 주변소음은 40db이고 그 차이값인 30db는 실외기의 운전에 의한 소음이 된다. 실외기의 운전설정이 변경되지 않고 유지된다면 실외기의 소음은 일정하게 유지되므로 측정되는 소음으로부터 실외기 소음을 제외하면 주변소음이 된다. 또한, 제어부(110)는 실외기의 운전설정에 따라 변화하는 실외기의 소음을 별도로 저장할 수 있고 이를 바탕으로 운전설정에 따른 실내기의 소음을 측정된 소음에서 제외하여 주변소음의 변화를 판단할 수 있다.
이때 제어부(110)는 압추기가 운전하지 않는 상태에서 소음센서(120)로부터 지속적으로 주변소음을 측정하여 주변소음데이터를 누적하여 저장할 수 있다. 경우에 따라 제어부(110)는 별도로 일정시간 이상 주변소음을 측정하여 누적 저장할 수 있고, 압축기가 장시간 연속하여 운전하는 경우 소정 시간 간격으로 압축기의 운전을 정지시켜 주변소음을 측정하도록 한다.
제어부(110)는 누적하여 저장되는 소음데이터를 바탕으로 시간의 변화에 따른 소음의 변화 패턴을 추출하여 저장할 수 있다. 제어부(110) 일정시간 간격으로 소음 패턴을 분석하여 소음 히스토리를 생성하고 그에 따라 운전을 제어한다. 특히 주변소음에 대한 소음패턴을 분석할 수 있다.
예를들어 새벽, 아침, 점심, 저녁, 밤 등 시간에 따른 소음의 패턴을 분석하는 것으로, 주변에 학교(5)가 있는 경우 등하교시간, 점심시간에 소음이 발생하는 패턴을 추출할 수 있다. 또는 계절에 따라 봄부터 가을까지 공사장(4)에서 주간에 소음이 발생하고, 겨울에는 소음이 발생하지 않는 경우 이를 패턴으로 추출할 수 있다.
제어부(110)는 소음데이터를 누적하여 저장함으로써, 주변소음에 따른 운전제어는 물론, 이러한 소음의 패턴을 추출하여 소음 히스토리를 생성함으로써 운전에 적용할 수 있다. 제어부(110)는 주변소음을 바탕으로 목표소음을 설정함으로써 저소음 운전을 수행한다.
또한, 제어부(110)는 부하에 따라 하나의 압축기가 높은 운전주파수로 운전하기 보다는 복수의 압축기가 낮은 운전주파수로 동작하도록 압축기 구동부(160)를 제어하여 소음이 감소하도록 제어한다.
도 6 은 본 발명에 따른 공기조화기의 운전모드에 따른 압축기 운전주파수, 팬의 회전속도 및 소음의 변화가 도시된 그래프이다.
이때 제 1 그래프(S11)는 소음센서(120)에서 측정되는 소음이고, 제 2 그래프(S12)는 후면소음으로, 실내에서 체감하는 소음이다. 제 3 그래프(S13)은 팬의 회전속도이다. 소음레벨은 등가소음레벨로 dBA가 사용된다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 실외기(10)가 일반모드로 운전하는 경우 대용량 압축기 1대만 운전하고(S21) 나머지 한대는 운전 정지상태(S31)로, 압축기는 약 65Hz로 운전하고, 실외기팬은 약 1000 rpm으로 동작하게 된다.
그에 따라 소음센서(120)의 측정소음(S11)은 88.5dBA이고, 설치 거리를 고려한 후면소음(S12)은 73.9 dBA가 된다.
실외기(10)가 저소음운전을 수행하는 경우, 저소음 정도에 따라 각각 소음1모드, 소음2모드, 소음3 모드로 운전될 수 있다.
실외기(10)가 소음1모드로 저소음운전을 수행하는 경우, 복수의 압축기, 제 1 및 제 2 압축기가 각각 35Hz, 30Hz로 운전하고(S22)(S32), 실외기팬은 900rpm으로 동작하게 된다.
이때 소음센서(120)의 측정소음(S11)은 81.8dBA이고, 후면소음(S12)은 70.7 dBA가 된다. 따라서 실외기(10)가 소음1모드로 운전하는 경우 일반모드에 비해 3.2db의 소음이 감소된다.
또한, 실외기(10)가 저소음 운전 중 소음2모드로 운전하는 경우, 제 1 및 제 2 압축기가 각각 35Hz, 30Hz로 운전하고(S23)(S33), 실외기팬은 속도를 감소하여 약 800rpm으로 동작한다.
이때 소음센서(120)의 측정소음(S11)은 77.3dBA이고, 후면소음(S12)은 67.6dBA이다. 따라서 실외기(10)가 소음2모드로 운전하는 경우 일반모드에 비해 6.3db의 소음이 감소된다.
그리고, 실외기(10)가 저소음 운전 중 소음3모드로 운전하는 경우, 제 1 및 제 2 압축기가 각각 35Hz, 30Hz로 운전하고(S23)(S33), 실외기팬은 속도를 감소하여 약 700rpm으로 동작한다.
이때 소음센서(120)의 측정소음(S11)은 74.3dBA이고, 후면소음(S12)은 64.4dBA이다. 따라서 실외기(10)가 소음3모드로 운전하는 경우 일반모드에 비해 9.5db의 소음이 감소된다.
이는 압축기의 운전주파수는 유지하고 실외기팬의 회전속도를 제어한 경우로, 압축기 운전주파수를 제어하는 경우 그에 따라 소음이 더 감소할 수 있다.
따라서 실외기(10)는 복수의 압축기를 구동하여 저소음 운전을 수행함으로써 일반모드과 비교하여 비슷한 성능에 더 낮은 소음으로 운전이 가능해 진다. 또한, 실외기(10)의 소비전력 또한 감소하게 된다.
이때, 압축기의 운전주파수 및 실외기팬의 제어에 있어서, 실내기의 취출온도가 목표값을 만족하는 범위내에서 제어하는 것이 바람직 하다. 즉 제어부(110)는 저소음운전 시, 성능이 크게 저하되지 않는 범위내에서 압축기의 운전주파수와 실외기팬의 회전속도를 제어한다. 이때 성능 판단의 기준으로써 실내기의 취출온도가 사용될 수 있다. 냉방운전 중에 저소음운전 시, 실내온도가 목표온도에 비해 높은 경우, 보다 성능이 증가하도록 제어부(110)는 압축기의 운전주파수를 증가시킬 수 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 공기조화기의 이상소음의 예가 도시된 도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 실외기(10)는 소음센서(120)로부터 입력되는 측정소음으로부터 이상소음을 감지할 수 있다.
소음센서(120)에 의해 측정되는 소음은 실외기의 운전 상태, 주변의 소음에 의해 변화하지만, 도 7의 제 1 지점(P1)과 같이 과도하게 높은 값의 소음이 측정되는 경우 제어부(110)는 이를 이상소음으로 판단할 수 있다.
그에 따라 제어부(110)는 실외기(10)의 운전상태를 확인하고, 문제의 원인을 분석할 수 있으며, 그에 따라 이상발생에 따른 에러를 출력할 수 있다.
이와같은 소음은 실외기(10) 내의 압축기(161), 실외기팬(171), 밸브(전자팽창밸브, EEV)(181) 등에서 주로 발생하므로 제어부(110)는 압축기, 팬, 밸브에 대한 운전조건을 변경하여 이상을 판단할 수 있다.
예를들어 도시된 바와 같이 이상소음이 발생한 이후에, 밸브(181)를 제어하여 이상소음이 사라지는 경우, 제어부(110)는 밸브에서 발생한 이상소음으로, 냉매유량의 변동에 따른 소음으로 판단할 수 있다.
도 8 은 본 발명에 따른 공기조화기의 저소음 운전방법이 도시된 흐름도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 운전설정에 따라 제어부(110)는 실외기(10)의 운전모드로 저소음모드를 설정한다(S310).
소음센서(120)는 소음을 측정하여 제어부(110)로 입력한다. 소음센서(120)는 실외기(10)의 전원이 온(ON)상태인 경우 지속적으로 동작하여 소음을 측정한다. 제어부(110)는 소음센서(120)로부터 입력되는 소음데이터를 데이터부(130)에 저장한다(S330).
제어부(110)는 측정되는 소음에 따라 소음레벨을 설정하고(S340), 소음레벨에 따른 운전을 설정한다(S350).
이때 제어부(110)는 측정되는 소음에 따라 주변소음을 고려하여 소음레벨을 판단하여 환경소음 규제값 미만으로 소음이 발생하도록 운전을 설정한다. 예들 들어, 앞서 설명한 바와 같이 9db정도의 소음감소가 필요한 경우 소음2모드로 운전하도록 하고, 3db정도의 소음감소가 필요한 경우에는 소음1모드로 운전하도록 한다.
또한 제어부(110)는 주변소음을 기준으로 주변소음에 10db, 20db, 30db를 가산한 값을 목표소음으로 하여, 목표소음을 만족하도록 운전을 제어할 수 있다. 이때 제어부(100)는 주변소음의 정도에 따라 실외기팬의 회전속도와 압축기의 운전주파수를 변경하여 운전을 설정한다.
예를 들어 주변소음이 40db인경우, 저소음모드 3으로 운전하는 경우 실외기팬의 속도는 500rpm, 압축기의 운전주파수는 40Hz으로 설정하여 운전하고, 동일한 저소음모드에서 주변소음이 70db인 경우에는 실외기팬의 속도를 800rpm, 압축기의 운전주파수는 70hz로 설정할 수 있다. 물론 제 1 및 제 2 압축기가 각각 35Hz, 35Hz로 운전할 수 있다.
제어부(110)는 운전 설정에 따라 압축기 구동부(160), 팬구동부(170), 밸브제어부(180)로 각각 제어명령을 인가한다.
그에 따라 압축기 구동부(160)는 압축기의 운전주파수를 설정하여 압축기(161)가 동작하도록 하고(S360), 팬구동부(170)는 실외기팬(171)이 회전동작하도록 하며, 밸브제어부(180)는 사방밸브 또는 전자팽창밸브의 개도를 조절한다.
소음센서(120)는 지속적으로 소음을 측정하고(S370), 제어부(110)는 실외기 운전 중에 측정된 소음에 대하여 환경소음 규제값 미만의 저소음 상태인지 여부를 판단한다(S380).
제어부(110)는 실외기 운전 중 저소음 상태인 경우에는 실내기의 토출온도가 설정값을 만족하는지 여부를 판단한다(S390).
만약, 저소음 상태가 아니거나, 또는 저소음 상태이나 실내기의 토출온도가 설정값을 만족하지 못하는 경우, 제어부(110)는 운전설정을 변경한다(S400).
제어부(110)는 저소음 상태가 아닌 경우에는 압축기(161)를 제어하거나 실외기팬(171)의 회전속도를 제어하여 소음센서(120)로부터 측정되는 소음이 더 낮아지도록 한다.
또한, 저소음 상태이나 실내기의 토출온도가 낮아서, 설정값을 만족하지 못하는 경우, 제어부(110)는 저소음상태를 유지하되, 압축기의 운전주파수를 증가시키거나 또는 실외기팬의 회전속도를 증가시켜 실내기의 토출온도가 설정값을 만족하도록 한다. 이때, 제어부(110)는 압축기의 운전주파수를 기준으로 2Hz 단위로 증가시키거나 감소시켜 운전설정을 변경하되 최대 10Hz 범위내에서 조절한다.
변경된 설정에 따라 압축기 및 실외기팬이 동작하도록 하고 그에 따라 소음 측정 및 저소음여부와 실내기 토출온도 만족 여부를 판단하는 것은 반복한다(S360 내지 S400).
제어부(110)는 측정소음에 대응하여 저소음 상태이면서, 실내기의 토출온도가 소정값 이상으로, 설정값을 만족하는 경우에는 현재 운전설정을 유지한다(S410).
이때 제어부(110)는 운전을 유지하되, 새로 측정되는 소음이 변화하여 위와 같은 조건을 만족하지 못하는 경우 운전설정을 변경함으로써 저소음과 실내기 토출온도를 모두 만족하도록 제어한다.
도 9 는 본 발명에 따른 공기조화기의 주변소음에 따른 동작방법이 도시된 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(110)는 압축기(161)의 정지 여부(S460)에 따라 소음센서(120)를 통해 소음을 측정한다(S510). 소음센서(120)는 실외기(10)에 전원 온(ON)상태에서 지속적으로 소음을 측정한다. 다만 주변소음을 판단하기 위한 실외기 자체 소음을 측정하기 위해 제어부(110)는 압축기가 정지하는 동안의 소음을 측정하도록 한다. 이때 압축기 정지 시, 실외기팬 또한 정지한다.
압축기가 정지한 경우, 소음센서(120)는 소음을 측정하고(S470), 제어부(110)는 소음센서로부터 입력되는 측정소음에 대하여 주변소음데이터(122)로 데이터부(130)에 저장한다.
제어부(110)는 주변소음데이터를 바탕으로 주변소음에 대한 레벨을 산출하고(S490), 소음레벨에 따라 운전 설정을 변경한다(S500). 앞서 설명한 바와 같이, 주변소음이 일정값 이상이면, 저소음에 대한 요구도 낮아 지므로, 주변소음의 레벨을 고려하여 운전을 술정한다.
제어부(110)는 주변소음 데이터를 누적하여 저장하고, 누적된 데이터를 바탕으로 주변소음에 대한 패턴을 분석하여 주변소음의 변화에 대한 히스토리를 산출할 수 있다. 제어부(110)는 주변소음의 패턴에 따라 운전설정을 변경하여 저소음 운전을 수행한다.
경우에 따라 제어부(110)는 압축기가 설정시간 이상 동작하는 경우, 실외기 소음 또는 주변소음 확인을 위해 일시적으로 압축기 운전을 정시시킬 수 있다.
한편, 압축기가 동작중인 경우에도 소음센서(120)는 소음을 측정한다(S510). 이때, 제어부(110)는 소음센서로부터 입력되는 소음데이터는 측정소음데이터(133)로써 데이터부(130)에 저장한다(S520).
제어부(110)는 측정소음의 레벨을 산출하고(S530), 주변소음과 실외기 자체 소음, 그리고 설치된 거리를 고려하여, 실외기 운전 중 발생하는 소음이 환경소음 규제값을 넘지 않도록 운전설정을 변경한다(S540).
예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이 실외기 설치 거리가 일정 거리에 따라 체간되는 소음의 정도가 상이하고, 주변 소음의 클 수록 저소음에 대한 요구가 낮으므로, 이를 고려하여 실외기에서 측정되는 소음으로부터 거리에 따라 20db를 감소하고, 또한 주변소음으로 인한 감소치 5db를 고려하여 실외기의 측정소음에서 25db를 감소한 값을 기준으로 운전을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 앞서 측정된 주변소음을 바탕으로 목표소음을 설정하여 주변소음의 정도에 따라 주변소음에 10db, 20db, 30db 를 가산한 값을 기준으로 실외기의 소음이 발생하도록 운전을 제어할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 측정소음에서 이상소음이 감지되는 경우(S550), 경고를 출력하고(S560), 운전설정을 변경하여 이상의 소음의 발생원인을 분석하여 소음문제가 해소되도록 하거나, 또는 이상소음이 반복되는 경우 제어부(110)는 점검의 위한 경고를 출력할 수 있다.
이상소음 없이 실외기가 운전되는 경우 제어부(110)는 측정소음의 레벨에 따라 지속적으로 운전설정을 변경하여 제어함으로써 실외기의 소음이 환경소음 규제값을 넘지 않도록 저소음 운전을 유지한다.
따라서 본 발명은 지속적으로 소음을 측정하여 소음의 정도에 따라 운전을 제어하고, 특히 주변소음을 고려하여 상대적인 소음값을 바탕으로 운전을 제어함으로써 공기조화기의 소음이 규제값을 넘지 않도록 저소음 운전을 수행할 수 있다. 또한, 주변소음에 대한 데이터를 분석하여 소음의 변화를 고려한 다이나믹한 운전제어가 가능하다.
본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 실시예에 따라서는 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
10: 실외기 21, 22: 실내기
110: 제어부
12,120: 소음센서 130: 데이터부
161: 압축기 171: 실외기팬

Claims (19)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    실외열교환기에서 열교환된 공기가 외부로 토출되도록 하는 실외기팬;
    소음을 측정하는 소음센서;
    상기 소음센서로부터 측정되는 소음데이터가 저장되는 데이터부; 및
    상기 소음센서로부터 측정되는 소음에 대응하여 상기 압축기 및 상기 실외기팬의 운전설정을 변경하여 저소음운전을 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 소음센서로부터 측정되는 주변소음을 기준으로 목표소음을 설정하여, 상기 압축기 및 상기 실외기팬의 운전설정을 변경하고, 공기조화기의 소음이 환경소음 규제값을 넘지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 소음센서로부터 입력되는 측정소음에서 실외기의 설치거리에 따른 소음 저감치를 감산한 값이 상기 환경소음 규제값을 넘지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실외기의 설치거리 및 설정된 저소음 레벨에 따라 상기 주변소음에 소정값의 가산한 값을 상기 목표소음으로 설정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 저소음모드에 따라 상기 주변소음에 5db, 10db, 20db, 30db 중 어느 하나의 값을 가산하여 상기 목표소음으로 설정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 환경소음 규제값 이하의 저소음 상태가 아니거나, 또는 상기 저소음 상태에서 실내기의 취출온도가 목표값을 만족하지 않는 경우, 상기 압축기 및 상기 실외기팬의 운전설정을 변경하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 소음센서는 상기 실외기의 전원이 온(ON)상태인 경우 지속적으로 소음을 측정하여 입력하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압축기 정지 시, 상기 소음센서로부터 측정되는 소음을 주변소음으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 주변소음을 주변소음 데이터로써 상기 데이터부에 누적하여 저장하고,
    상기 주변소음데이터를 분석하여 주변소음에 대한 소음패턴을 추출하여 저소음 운전 시, 주변소음으로 적용하여 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압축기가 일정시간 이상 연속하여 동작한 경우, 상기 압축기의 운전을 정지시킨 후, 상기 소음센서를 통해 주변소음을 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 소음센서로부터 입력되는 측정소음으로부터 이상소음을 감지하고, 이상소음 발생 시, 상기 압축기, 상기 실외기팬, 밸브의 운전설정을 변경하여 이상소음의 발생원인을 분석하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 이상소음 발생시 에러를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 일반모드에서 하나의 압축기가 높은 운전주파수로 동작하는 경우, 저소음 운전시 복수의 압축기가 낮은 운전주파수로 동작하도록 변경하여 상기 측정소음이 감소하도록 하는 공기조화기.
  13. 저소음 모드가 설정되면, 소음센서가 소음을 측정하는 단계;
    주변소음을 판단하고, 상기 주변소음에 따라 목표소음을 설정하는 단계;
    상기 목표소음에 대응하여 압축기 또는 실외기팬의 운전을 설정하고, 운전을 시작하는 단계;
    운전 중, 소음을 측정하는 단계;
    측정소음에 따라 저소음 상태인지 여부를 판단하는 단계;
    실외기 운전에 따른 소음이 상기 저소음 상태인 경우, 실내기의 취출온도가 설정값을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 실외기 운전에 따른 소음이 저소음 상태가 아니거나 또는 상기 실내기의 취출온도가 상기 설정값을 만족하지 않는 경우 운전설정을 변경하는 단계;를 포함하는 공기조화기의 동작방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 실외기 운전에 따른 소음이 환경소음 규제값 미만인 경우 상기 저소음 상태로 판단하고,
    상기 실외기 운전에 따른 소음은 상기 측정소음으로부터 거리에 따른 저감비를 적용한 값인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 동작방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 압축기가 운전 정지된 상태에서 상기 소음센서를 통해 측정되는 소음을 상기 주변소음으로 판단하고, 주변소음 데이터로 저장하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 동작방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 압축기가 소정시간 이상 연속 동작하는 경우,
    상기 압축기를 일시 정지 하고 상기 소음센서를 통해 상기 주변소음을 측정하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 동작방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 저소음 모드에 따라, 상기 주변소음에 5db, 10db, 20db, 30db 중 어느 하나를 가산한 값을 상기 목표소음으로 설정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 동작방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정소음의 크기가 일정값 이상이 되는 경우 이상소음으로 판단하여 에러를 출력하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 동작방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 압축기, 상기 실외기팬, 상기 밸브 중 어느 하나에 대한 설정을 변경하여 상기 이상소음을 원인을 분석하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 동작방법.
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