KR20200080733A - 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환기모드 가동시 실외공기의 조건에 의해 실내공기가 영향을 받는 것을 최소화하여 실내환경을 쾌적하게 조성할 수 있는 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 공기조화기의 제어방법은, a) 실외공기 조건에 관한 정보가 수신되는 단계; b) 상기 수신된 실외공기 조건을 기준으로, 제습부에서 실외공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 환기모드로 가동하거나, 상기 제습부에서 실외공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 환기모드로 가동하는 단계를 포함한다.

Description

공기조화기 및 공기조화기의 제어방법{AIR CONDITIONER AND CONTROL METHOD}
본 발명은 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내환경을 쾌적하게 함과 아울러 에너지를 절감할 수 있는 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법에 관한 것이다.
공기조화기는 사용자의 요구에 따라 실내 온도와 습도를 조절하거나 실내공기를 환기시키거나 정화시켜 실내를 쾌적하게 유지하는 장치이다.
이러한 공기조화기에는 실외 또는 실내 환경조건을 감지하고, 상기 감지된 값이 기준값을 벗어났을 때 공기조화기를 가동시켜 실내 공기의 환기, 가습, 제습, 냉난방, 공기청정 등의 제어가 수행된다.
종래의 공기조화기로는 대한민국 등록특허 제10-0708554호가 공개되어 있다. 상기 종래의 공기조화기는 환기 기능, 공기 청정 기능, 실내 습도 조절 기능을 갖고 있다.
상기 공기조화기를 이용하여 실내 환기를 하는 경우 실내 공기의 상태는 실외 공기 상태에 영향을 받게 된다. 즉, 실외 공기의 습도가 높은 경우, 환기모드로 가동하게 되면, 환기 후 실내 공기의 습도가 높아지게 되므로, 환기 후에 실내의 쾌적성이 떨어지게 된다.
또한, 환기모드 가동 후 실내 공기의 습도를 쾌적한 상태로 만들기 위해 제습모드로 가동하게 되면, 실내 습도가 쾌적한 상태가 될 때까지 시간이 소요되므로, 사용자에게 불편함을 초래할 수 있다.
따라서 종래의 공기조화기는 각각의 기능들이 개별적으로 동작하도록 되어 있어, 환기를 하는 경우에는 실외환경 조건에 영향을 받게 되므로, 효율적인 공기조화가 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 환기모드 가동시 실외공기의 조건에 의해 실내공기가 영향을 받는 것을 최소화하여 실내환경을 쾌적하게 조성할 수 있는 공기조화기 및 공기조화기의 제어방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 실내공기의 오염물을 신속히 제거함과 동시에 공기조화기 가동시 발생하는 에너지 사용량을 줄일 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하고자 함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기조화기의 제어방법은, a) 실외공기 조건에 관한 정보가 수신되는 단계; b) 상기 수신된 실외공기 조건을 기준으로, 제습부에서 실외공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 환기모드로 가동하거나, 상기 제습부에서 실외공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 환기모드로 가동하는 단계를 포함한다.
상기 실외공기 조건은, 실외공기의 습도로 이루어지거나, 실외공기의 습도와 온도로 이루어질 수 있다.
상기 실외공기의 습도가 제1실외설정습도보다 높은 경우 상기 제습 환기모드로 가동하고, 상기 실외공기의 습도가 상기 제1실외설정습도보다 낮은 경우 상기 일반 환기모드로 가동할 수 있다.
상기 공기조화기의 제어방법은, c) 상기 b)단계의 가동이 설정조건 동안 이루어진 후 실내공기를 여과하여 다시 실내로 공급하는 공기청정모드로 가동되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 b)단계와 c)단계는 교번으로 가동될 수 있다.
상기 c)단계의 공기청정모드는, 상기 제습부에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드가 먼저 가동된 후, 설정조건이 충족되면 상기 제습부에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드가 가동되는 것으로 이루어질 수 있다.
상기 c)단계의 제습 청정모드 가동 후 일반 청정모드가 가동되기 위한 설정조건은, 상기 제습 청정모드가 가동된 후 설정된 시간이 경과하거나, 상기 실내공기의 습도가 설정습도에 도달한 경우로 이루어질 수 있다.
상기 실외공기의 습도인 제1실외설정습도를 기준으로 상기 제습 환기모드와 일반 환기모드를 가동하고; 상기 제1실외설정습도보다 높은 제2실외설정습도가 설정되고; 상기 c)단계의 공기청정모드는, 상기 실외공기의 습도가 상기 제2실외설정습도보다 높은 경우 상기 제습부에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드, 상기 실외공기의 습도가 상기 제1실외설정습도와 제2실외설정습도 사이인 경우 상기 제습부에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드로 이루어질 수 있다.
상기 c)단계의 공기청정모드는, 실내공기의 습도가 제1실내설정습도보다 높은 경우 상기 제습부에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드와, 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도보다 낮은 경우 상기 제습부에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드로 이루어질 수 있다.
제어부에는, 상기 제1실내설정습도를 하한값으로 하고 상기 제1실내설정습도보다 높은 제2실내설정습도를 상한값으로 하는 제어영역이 설정되고; 상기 제어부는 상기 c)단계에서 상기 실내공기의 습도가 상기 제어영역 범위 내에서 유지되도록 제어할 수 있다.
상기 제어부에는, 일정 구간의 절대습도에 의해 정의되어 쾌적함을 느끼게 되는 쾌적영역이 설정되고, 상기 제어영역의 상한값과 하한값은 상기 쾌적영역의 상한값과 하한값보다 각각 낮은 값으로 설정될 수 있다.
상기 제어부는 상기 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도보다 높은 경우, 상기 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도에 도달한 적이 있는지 여부를 판단하여 상기 제1실내설정습도에 도달한 적이 없는 경우 상기 제습 청정모드로 가동할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도보다 높은 경우, 상기 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도에 도달한 적이 있는지 여부를 판단하고; 상기 제1실내설정습도에 도달한 적이 있는 경우, 상기 실내공기의 습도가 상기 제2실내설정습도보다 높은지 판단하고; 상기 실내공기의 습도가 상기 제2실내설정습도보다 높은 경우에는 상기 제습 청정모드로 가동하고, 상기 제2실내설정습도 이하인 경우에는 상기 일반 청정모드로 가동할 수 있다.
상기 제습 청정모드 가동이 설정조건 동안 이루어진 후(S18), 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도 이하인지 판단하고; 상기 판단 결과 상기 실내공기의 습도가 제1실내설정습도 이하이면 이를 제습 청정모드 제한정보로서 제어부에 기억한 후 상기 a)단계로 진행하고, 그렇지 않으면 상기 제습 청정모드 제한정보의 기억단계를 거치지 않고 상기 a)단계로 진행할 수 있다.
상기 b)단계의 가동이 이루어지는 설정조건은, 설정시간으로 이루어지거나, 실내공기의 오염물 농도가 설정농도 이하인 것으로 이루어질 수 있다.
상기 실외공기의 습도와 실내공기의 습도는 절대습도로 이루어질 수 있다.
상기 실외공기의 온도와 상대습도로부터 상기 실외공기의 절대습도를 산출하고, 상기 실내공기의 온도와 상대습도로부터 상기 실내공기의 절대습도를 산출할 수 있다.
상기 a)단계에서 실내공기와 실외공기의 교환이 이루어지는 환기모드로 설정된 시간동안 가동한 후 실외공기의 습도에 관한 정보가 수신될 수 있다.
본 발명의 공기조화기는, 실내로 공급되는 공기를 제습하기 위한 제습부; 실외공기 조건에 관한 정보를 수신하여 저장하는 실외공기정보 저장부; 상기 실외공기 조건을 기준으로, 상기 제습부에서 실외공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 환기모드로 가동하거나, 상기 제습부에서 실외공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 환기모드로 가동하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 실외공기정보 저장부에는, 상기 실외공기 조건에 대한 복수의 영역이 저장되어 있고; 상기 제어부는 상기 수신된 실외공기 조건이 상기 복수의 영역 중 어느 하나에 해당하는 경우 그 영역에 대응하도록 상기 제습 환기모드와 일반 환기모드 중 어느 하나를 선택하여 가동할 수 있다.
상기 실외공기 조건은, 실외공기의 습도로 이루어지거나, 실외공기의 온도와 습도로 이루어질 수 있다.
실내공기 조건에 관한 정보를 저장하는 실내공기정보 저장부를 더 포함하고; 상기 제어부는, 상기 실외공기 정보와 실내공기 정보를 비교하여 상기 제습 환기모드와 일반 환기모드 중 어느 하나를 선택하여 가동할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제습 환기모드 또는 일반 환기모드로 설정조건 동안 가동한 후, 필터부에서 여과된 실내공기를 다시 실내로 공급하는 공기청정모드로 제어할 수 있다.
상기 공기청정모드는, 상기 제습부에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드와, 상기 제습부에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 실외공기의 조건을 반영하여 최적화된 공기조화모드로 가동함으로써 실내환경을 쾌적한 상태로 유지할 수 있다.
또한, 환기모드 가동시 실외공기를 제습한 후 실내로 유입되도록 함으로써 실외공기 조건에 영향을 받지 않아 실내환경을 쾌적한 상태로 유지할 수 있다.
또한, 제습 환기모드와 일반 환기모드, 제습 청정모드와 일반 청정모드를 실외공기의 조건에 따라 교번으로 운전함으로써 에너지 사용량을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 공기조화기의 유로 구조를 보여주는 도면
도 2는 본 발명에 의한 공기조화기의 제어구성을 보여주는 도면
도 3은 실외공기의 온도 및 습도에 따른 영역을 표시한 도면
도 4는 습공기선도에서 쾌적영역과 제어영역을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에 의한 공기조화기의 제어방법을 나타낸 흐름도
이하 본 발명에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 공기조화기의 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 공기조화기(100)는, 환기모드, 공기청정모드, 제습모드 중 적어도 하나 이상의 모드로 가동될 수 있도록 제어부(160)가 구비된다. 이 경우 냉방모드, 난방모드, 가습모드가 더 포함되도록 구성할 수도 있다.
상기 환기모드는 실외공기를 실내로 유입하고, 실내공기를 실외로 배출함으로써 실내공기를 환기시키는 모드로서, 제습부에서 실외공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 환기모드와 제습부에서 실외공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 환기모드로 이루어진다.
상기 공기청정모드는 실내공기를 필터에서 여과한 후 다시 실내로 공급하는 모드로서, 제습부에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드와, 제습부에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드로 이루어질 수 있다.
상기 제어부(160)는 실외공기 조건을 기준으로 제습 환기모드와 일반 환기모드 중 어느 하나로 가동되도록 제어한다. 이 경우 상기 제어부(160)는 제습 환기모드 가동이 설정된 조건동안 이루어진 후 일반 환기모드가 가동되어, 제습 환기모드와 일반 환기모드가 적어도 1회씩 가동되도록 제어할 수 있다. 상기 실외공기 조건은 실외공기의 온도, 습도로 이루어질 수 있다.
상기 제어부(160)는 상기 실내공기의 조건을 기준으로 제습 청정모드와 일반 청정모드 중 어느 하나로 가동되도록 제어할 수 있다. 이 경우 상기 제어부(160)는 제습 청정모드 가동이 설정된 조건동안 이루어진 후 일반 청정모드가 가동되어, 제습 청정모드와 일반 청정모드가 적어도 1회씩 가동되도록 제어할 수 있다. 상기 실내공기의 조건은 실내공기의 온도, 습도로 이루어질 수 있다.
환기모드시 제습 환기모드만으로 가동하고, 공기청정모드시 제습 청정모드로만 가동되도록 하면, 제습을 하는데 필요한 에너지 소모량이 증가하게 된다. 따라서 실외공기의 조건 또는 실내공기의 조건을 고려하여, 제습 환기모드와 일반 환기모드가 적어도 1회씩 가동되도록 하고, 제습 청정모드와 일반 환기모드가 적어도 1회씩 가동되도록 하면, 에너지 소모량을 줄일 수 있다.
또한, 상기 제어부(160)는 상기 환기모드와 공기청정모드가 설정조건에 따라 교번으로 가동되도록 제어할 수 있다.
상기 공기조화기(100)는, 일측단과 타측단이 실내와 각각 연통하는 제1공기유로(121), 일측단과 타측단이 실외와 각각 연통하는 제2공기유로(122), 상기 제1공기유로(121) 상에 설치된 필터(123), 상기 제2공기유로(122) 상에 설치된 필터(125), 상기 제1공기유로(121)와 제2공기유로(122)의 교차점에 구비되어 공기의 유동방향을 전환시키기 위한 유로전환부(126), 상기 제1공기유로(121) 상에 구비된 제1송풍기(110a), 상기 제2공기유로(122) 상에 구비된 제2송풍기(110b), 상기 제1공기유로(121)를 유동하여 실내로 급기되는 공기를 제습하기 위한 제습부(124,130)를 포함할 수 있다.
상기 제1공기유로(121)는 실내공기가 유입되는 입구부(121a)와 실내로 공기를 배출하는 출구부(121b)를 포함한다. 상기 제2공기유로(122)는 실외공기가 유입되는 입구부(122a)와 실외로 공기를 배출하는 출구부(122b)를 포함한다. 상기 제1공기유로(121) 상에는 제1공기유로(121)를 유동하는 공기를 냉각하기 위한 냉각부(124)가 구비될 수 있고, 상기 제2공기유로(122)상에는 제2공기유로(122)를 유동하는 공기를 가열하기 위한 가열부(127)가 구비될 수 있다.
상기 제습부(124,130)는, 상기 냉각부(124), 제1공기유로(121)를 유동하는 공기에서 수분을 흡수하고 상기 흡수된 수분을 제2공기유로(122)에서 방출하는 제습로터(130)로 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 냉각부(124)는 냉동싸이클 또는 히트펌프의 증발기로 이루어질 수 있다.
상기 제습로터(130)는, 상기 제1공기유로(121) 상에 구비된 제1영역(131)과, 상기 제2공기유로(122) 상에 구비된 제2영역(132)과, 회전에 의해 상기 제1영역(131)과 제2영역(132)을 교대로 통과하는 흡착재로 이루어진다. 상기 흡착재는 제1영역(131)에서 수분을 흡수하여 제습하고, 가열부(127)에 의해 가열된 공기에 의해 제2영역(132)에서 수분을 방출함으로써 재생된다.
상기 제1공기유로(121)의 출구부(121b) 측에 구비된 제1송풍기(110a)는 공기청정모드시 실내공기를 흡입하여 다시 실내로 배출하며, 환기모드시시 실외공기를 흡입하여 실내로 배출하기 위한 것이다. 상기 제2공기유로(122)의 출구부(122b) 측에 구비된 제2송풍기(110b)는 환기모드시 실내공기를 흡입하여 실외로 배출하기 위한 것이다.
상기 공기조화기(100)에는 실외공기의 온도를 감지하기 위한 실외온도센서(141), 실외공기의 습도를 감지하기 위한 실외습도센서(142), 실내공기의 온도를 감지하기 위한 실내온도센서(143), 실내공기의 습도를 감지하기 위한 실내습도센서(144)가 더 구비될 수 있다.
상기 공기조화기(100)에는, 상기 실외온도센서(141)와 실외습도센서(142)에서 각각 감지된 실외공기의 온도와 습도 정보를 저장하기 위한 실외공기정보 저장부(151), 상기 실내온도센서(143)와 실내습도센서(144)에서 각각 감지된 실내공기의 온도와 습도 정보를 저정하기 위한 실내공기정보 저장부(152)가 더 구비될 수 있다.
상기 복수의 센서(141,142,143,144)는 공기조화기(100)에 구비될 수도 있고, 공기조화기(100)와 별도로 구비될 수도 있다. 또한, 상기 실외온도센서(141)와 실외습도센서(142)가 구비되지 않고, 외부에 구비된 별도의 서버(미도시)에 저장되어 있는 실외공기의 온도와 습도에 대한 정보를 유무선 통신망을 통해 수신하는 것으로 구성할 수도 있다.
도 3을 참조하여 실외공기 조건에 따른 가동모드 선택에 대해 설명한다.
상기 실외공기정보 저장부(151)에는, 실외공기 조건에 대한 복수의 영역(#1 내지 #8)이 저장될 수 있다.
이 경우 상기 실외공기 조건은 실외공기의 습도로 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 실외공기의 습도를 기준으로 복수의 영역으로 구분할 수 있다.
또한, 상기 실외공기 조건은 실외공기의 습도와 온도로 이루어질 수도 있다. 이 경우 상기 실외공기의 습도와 온도를 기준으로 복수의 영역으로 구분할 수 있다.
상기 복수의 영역(#1 내지 #8)은 아래 표에 나타난 바와 같이 실외공기의 온도와 습도에 따라 8개의 영역으로 나눌 수 있다.
실외공기 조건 가동모드
Case #1 고온/고습
제습 환기모드 ↔ 제습 청정모드
Case #3 중온/고습
Case #6 저온/고습
Case #2 고온/중습
제습 환기모드 ↔ 일반 청정모드
Case #4 중온/중습
Case #7 저온/중습
Case #5 중온/저습 일반 환기모드 ↔ 제습 청정모드
일반 환기모드 ↔ 일반 청정모드
Case #8 저온/저습
상기 공기조화기(100)를 환기모드로 가동할 경우, 실외공기의 조건에 영향을 받게 된다. 실외공기의 습도가 높을수록 환기모드 가동에 의해 실내공기는 실외공기의 습도 영향을 받아 쾌적한 영역을 벗어날 수 있다. 또한, 실외공기의 온도가 낮을수록 실내로 공급되는 공기의 온도가 낮아 실내공기의 온도가 하락하게 된다.
따라서 제어부(160)는 실외공기의 온도와 습도를 기준으로, 제습 환기모드와 일반 환기모드 중 어느 하나를 선택하여 가동하도록 구성할 수 있다.
일례로, 상기와 같이 복수의 영역(#1 내지 #8)으로 이루어진 경우, 실외공기의 습도가 높은 고습 또는 실외공기의 습도가 중간 범위인 중습인 경우에는 제습 환기모드로 가동할 수 있다. 또한, 실외공기의 습도가 낮은 저습인 경우에는 일반 환기모드로 가동할 수 있다.
상기와 같은 조건에 따라 환기모드를 가동하는 경우, 상기 실외공기의 습도가 제1실외설정습도보다 높은 경우(#1,#2,#3,#4,#6,#7) 상기 제습 환기모드로 가동하고, 상기 실외공기의 습도가 상기 제1실외설정습도보다 낮은 경우(#5,#8) 상기 일반 환기모드로 가동할 수 있다. 여기서 제1실외설정습도는 중습과 저습의 경계가 되는 실외공기의 습도(AH1)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 환기모드는 상기 제습 환기모드와 일반 환기모드가 적어도 1회씩 가동되는 것으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 환기모드는 상기 제습 환기모드가 설정조건으로 먼저 가동된 후, 상기 일반 환기모드가 설정조건으로 나중에 가동되는 것으로 구성할 수 있다. 상기 설정조건은 설정시간으로 구성할 수도 있고, 실내공기의 습도가 설정습도에 도달한 경우 설정조건을 충족한 것으로 구성할 수도 있다.
한편, 상기 환기모드의 가동이 설정조건 동안 이루어진 후, 제1공기유로(121)의 입구부(121a)를 통해 유입된 실내공기를 필터(123)에서 여과한 후 다시 출구부(121b)를 통해 실내로 공급하는 공기청정모드가 가동되도록 제어할 수 있다. 이 경우 설정조건은 가동이 이루어지는 설정시간으로 구성할 수 있다.
또한, 환기모드와 공기청정모드가 교번으로 가동되도록 제어할 수 있다. 즉, 환기모드 → 공기청정모드 → 환기모드 → 공기청정모드의 순서로 반복하여 가동되도록 구성할 수 있다.
이 경우 상기 공기청정모드는, 제습 청정모드와 일반 청정모드 중 어느 하나가 선택되어 가동되는 것으로 이루어질 수 있다.
상기 실외공기의 습도에서 고습과 중습을 구분하기 위해 제2실외설정습도(AH2)가 설정될 수 있다. 상기 제2실외설정습도(AH2)는 상기 제1실외설정습도(AH1)보다 높은 습도이다. 이 경우 상기 실외공기의 습도가 상기 제2실외설정습도(AH2)보다 높은 고습인 경우(#1, #3, #6) 상기 제습 청정모드로 가동하고, 상기 실외공기의 습도가 상기 제1실외설정습도(AH1)와 제2실외설정습도(AH2) 사이인 경우(#2, #4, #7) 상기 일반 청정모드로 가동될 수 있다.
따라서 실외공기의 습도가 고습인 경우 제습 환기모드와 제습 청정모드가 교번으로 가동되도록 하고, 실외공기의 습도가 중습인 경우 제습 환기모드와 일반 청정모드가 교번으로 가동되도록 할 수 있다.
또한, 실외공기의 습도가 저습인 경우(#5, #8) 일반 환기모드와 제습 청정모드가 교번으로 가동되거나, 일반 환기모드와 일반 청정모드가 교번으로 가동되도록 구성할 수 있다. 이 경우 실외공기의 온도가 중온인 경우(#5) 제습 청정모드가 가동되도록 하고, 저온인 경우(#8) 일반 청정모드가 가동되도록 할 수 있다.
또한, 상기 공기청정모드는 상기 제습부(124,130)에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드가 먼저 가동된 후, 설정조건이 충족되면 상기 제습부(124,130)에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드가 가동되는 것으로 구성할 수 있다. 이 경우 상기 설정조건은 설정시간으로 구성할 수도 있고, 실내공기의 습도가 설정습도에 도달한 경우 설정조건을 충족한 것으로 구성할 수도 있다.
상기 제습 환기모드시와 제습 청정모드시에는 제습부를 각각 가동해야 하는데, 제습부를 가동시키기 위해서는 에너지가 필요하다. 따라서 상기 제습 환기모드 또는 제습 청정모드를 설정시간이 경과하거나 설정습도에 도달할 때까지 가동시킨 후 일반 환기모드 또는 일반 청정모드를 가동시키게 되면, 제습 환기모드 또는 제습 청정모드의 가동을 위한 히트펌프의 압축기 가동을 최소화하여 에너지 소모량을 절감할 수 있다.
도 4를 참조하여 본 발명에 의한 제어방법을 구현하기 위한 제어영역에 대해 설명한다. 도 4는 습공기선도로서 쾌적영역보다 절대습도의 범위가 낮은 제어영역을 나타내고 있다.
상기 쾌적영역(A)은 사용자가 실내에서 쾌적함을 느낄 수 있는 환경을 정의한 것으로서, 일정 구간(H1-H2)의 절대습도에 의해 정의될 수 있다. 또한, 일정 구간의 절대습도에 더하여 일정 구간(T1-T2)의 온도에 의해 정의될 수 있다. 도 4에서는 절대습도와 온도에 의해 정의된 실시예가 나타나 있다.
상기 제어영역(B)은 공기조화기(100)의 제어 목표가 되는 영역으로서, 상기 쾌적영역(A)과 마찬가지로 일정 구간(H3-H4)의 절대습도에 의해 정의되거나, 일정 구간(H3-H4)의 절대습도에 더하여 일정 구간(T3-T4)의 온도에 의해 정의될 수 있다. 도 4에서는 절대습도와 온도에 의해 정의된 실시예가 나타나 있다.
이 경우 상기 제어영역(B)의 상한값(H4)과 하한값(H3)은 상기 쾌적영역(A)의 상한값(H2)과 하한값(H1)보다 각각 낮은 값으로 설정될 수 있다.
실내의 습도를 낮추기 위해 제습모드로 가동되면, 실내공기의 습도는 점점 내려가게 된다. 이 경우 실내공기의 습도가 내려가는 과정을 살펴보면, 단위 시간별로 증가와 감소가 반복되면서, 전체적인 추세가 내려가는 것으로 나타난다. 따라서 제습모드 제어의 목표가 되는 영역을 상기 쾌적영역(A)으로 설정하게 되면, 실내공기의 습도가 증가와 감소가 반복되는 과정에서 실내공기의 습도의 상한값이 상기 쾌적영역(A)을 벗어날 수 있다. 상기와 같이 실제 제어를 상기 쾌적영역(A)보다 습도 구간이 낮은 제어영역(B) 범위 내에서 실내공기의 습도가 유지되도록 하면, 일시적으로라도 실내공기의 습도가 쾌적영역(A)을 벗어나는 것이 방지되어 쾌적한 실내 환경을 계속 유지할 수 있다.
도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 공기조화기의 제어방법에 대해 설명한다.
단계 S10에서 공기조화기(100)를 설정된 시간동안 환기모드로 가동한다. 실외공기의 조건을 판단하기 위한 센서(141,142)는 공기조화기(100) 내부에 위치하게 되므로, 실제 실외공기의 조건을 보다 정확하게 판단하기 위해서 환기모드로 설정시간(예를 들어, 2분)동안 가동함으로써 공기 순환에 의해 실외공기의 조건을 정확하게 판단할 수 있다. 상기 단계 S10은 생략 가능하다. 특히 실외공기의 조건을 외부 서버로부터 수신하는 경우에는 단계 S10을 거치지 않고 곧바로 단계 S11로 진행할 수 있다.
단계 S11에서 실외공기 조건에 대한 정보가 실외공기정보 저장부(151)에 수신된다. 상기 실외공기 조건은 실외온도센서(141)와 실외습도센서(142)에서 감지된 실외공기의 온도와 실외공기의 습도로 이루어질 수 있다. 또한, 외부 서버로부터 통신망을 통해 수신되는 것으로 구성할 수도 있다.
이 경우 실내공기 조건에 대한 정보가 실내공기정보 저장부(152)에 수신될 수 있다. 상기 실내공기 조건은 실내온도센서(143)와 실내습도센서(144)에서 감지된 실내공기의 온도와 습도로 이루어질 수 있다.
상기와 같이 실외공기정보 저장부(151)에 수신되어 저장된 실외공기의 온도와 습도(상대습도)로부터 제어부(160)는 절대습도를 산출한다. 또한, 실내공기정보 저장부(152)에 수신되어 저장된 실내공기의 온도와 습도(상대습도)로부터 제어부(160)는 절대습도를 산출한다. 상기 절대습도는 습공기선도로부터 산출할 수 있다.
단계 S12에서 실외공기의 습도(절대습도)가 제1실외설정습도보다 높은지 여부를 판단한다. 상기 제1실외설정습도는 도 4에서 제어영역(B)의 상한값인 H4로 구성할 수 있다. 상기 제어영역(B)의 상한값은 후술하는 제2실내설정습도로 정의할 수 있다.
판단결과 실외공기의 습도가 제1실외설정습도보다 높으면 단계 S14로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S13으로 진행한다.
단계 S13에서 공기조화기(100)를 일반 환기모드로 가동한다. 즉, 실외공기의 습도가 제1실외설정습도보다 높지 않으므로, 실외공기를 실내로 유입시키더라도 실내 습도의 변화는 크지 않으므로, 실외공기를 제습하지 않고 그대로 실내로 유입시킨다. 상기 일반 환기모드의 가동이 이루어지면 단계 S15로 진행한다.
단계 S14에서 공기조화기(100)를 제습 환기모드로 가동한다. 즉, 실외공기의 습도가 제1실외설정습도보다 높으므로, 실외공기를 실내로 유입시키면 실내의 습도가 상승하게 되므로, 실외공기를 제습부(124,130)에서 제습한 후 실내로 유입시킨다. 상기 제습 환기모드의 가동이 이루어지면 단계S15로 진행한다.
단계 S15에서 상기 제습 환기모드 또는 일반 환기모드의 가동시간이 설정시간을 경과하였는지 여부를 판단한다. 이 경우 설정시간은 예를 들어 30분으로 설정할 수 있다. 상기 설정시간이 경과한 경우에는 단계 S16으로 진행한다.
상기 제습 환기모드 또는 일반 환기모드를 설정시간을 기준으로 가동할 수도 있지만, 실내공기의 오염물 농도가 설정농도 이하가 될 때까지 가동할 수도 있다. 이 경우 실내공기의 오염물은 이산화탄소가 될 수 있고, 환기모드 가동에 의해 실내의 이산화탄소 농도가 설정농도 이하가 되면 환기모드의 가동이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이 환기모드 가동이 완료되면, 공기청정모드가 가동된다.
상기 공기청정모드는, 제1실내설정습도를 하한값으로 하고 상기 제1실내설정습도보다 높은 제2실내설정습도를 상한값으로 하는 제어영역(B)이 제어부(160)에 설정된 상태에서, 실내공기의 습도가 상기 제어영역 범위 내에서 유지되도록 제어하는 단계들로 구성되어 있다.
단계 S16에서 실내공기의 습도가 제1실내설정습도보다 높은지 여부를 판단한다. 단계 S16은 실내에 대한 제습이 필요한지 여부를 판단하기 위한 단계이다. 실내공기의 습도가 제1실내설정습도보다 높으면 제습이 필요하다고 판단할 수 있고, 그렇지 않으면 제습이 필요하지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우 제1실내설정습도는 도 4의 제어영역(B)의 하한값인 H3로 이루어질 수 있다. 판단결과 실내공기의 습도가 제1실내설정습도보다 높으면 단계 S17로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S24로 진행한다.
단계 S17에서 제습 청정모드에 대한 제한이 온(On)되어 있는지 여부를 판단한다. 여기서 제습 청정모드에 대한 제한이 온(On)되어 있는지 여부를 판단한다는 것은 실내공기의 습도가 제어영역(B)의 하한값(H3)인 제1실내설정습도에 도달한 적이 있는지 여부를 판단하는 것을 의미할 수 있다.
따라서 제습 청정모드에 대한 제한이 온(On)되어 있다는 것은 실내공기의 습도가 제1실내설정습도에 도달한 적이 있어서 제습 청정모드로 가동할 필요가 없으므로 제습 청정모드로 가동되는 것이 제한되어 있다고 할 수 있다. 또한, 제습 청정모드에 대한 제한이 오프(Off)되어 있다는 것은 실내습도가 제1실내설정습도에 도달한 적이 없어서 제습 청정모드로 가동할 필요가 있으므로 제습 청정모드로 가동되는 것이 제한되지 않는 상태라고 할 수 있다. 판단결과 제습 청정모드에 대한 제한이 온(On)되어 있는 경우에는 단계 S22로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S18로 진행한다.
단계 S18에서 공기조화기(100)를 제습 청정모드로 가동한다. 실내공기의 습도가 제1실내설정습도에 도달한 적이 없으므로 추가로 제습을 행함으로써 실내 습도가 제1실내설정습도에 도달하도록 가동하게 된다. 제습 청정모드로 가동이 이루어지면 단계 S19로 진행한다.
단계 S19에서 제습 청정모드의 가동시간이 설정시간을 경과하였는지 여부를 판단한다. 이 경우 설정시간은 예를 들어 30분으로 설정할 수 있다. 상기 설정시간이 경과한 경우에는 단계 S20으로 진행한다.
단계 S20에서 실내공기의 습도가 제1실내설정습도 이하인지 여부를 판단한다. 판단결과 실내공기의 습도가 제1실내설정습도 이하이면 이를 제습 청정모드 제한 정보로 하여 단계 S21로 진행하고, 그렇지 않으면 제습 청정모드 제한 정보를 기억하는 과정을 거치지 않고 공기청정모드를 종료하고 단계 S12로 진행하여 환기모드가 가동된다.
단계 S21에서 제습 청정모드에 대한 제한을 온(On)시킨다. 즉, 실내공기의 습도가 제1실내설정습도에 도달한 적이 있어 이를 제습 청정모드 제한 정보로 제어부(160)에 기억시키는 과정이다. 이와 같이 제습 청정모드에 대한 제한을 온(On)시킨 다음, 공기청정모드를 종료하고 단계 S12로 진행하여 환기모드가 진행된다.
만약 단계 S17에서의 판단결과, 제습 청정모드에 대한 제한이 온(On)되어 있는 경우에는 단계 S22로 진행한다.
단계 S22에서 실내공기의 습도가 제2실내설정습도 이하인지 여부를 판단한다. 여기서 제2실내설정습도는 제어영역(B)의 상한값인 H4로 이루어질 수 있다.
만약 실내공기의 습도가 제2실내설정습도 이하인 경우에는 단계 S17에서 실내공기의 습도가 제1실내설정습도에 도달한 적이 있음을 확인하였으므로, 실내공기에 대한 추가적인 제습은 필요하지 않다고 판단할 수 있다. 만약 실내공기의 습도가 제2실내설정습도 이하가 아닌 경우에는 실내공기의 습도가 제어영역(B)의 상한값을 넘어선 경우이므로, 제습이 필요하다고 판단할 수 있다.
판단결과 실내공기의 습도가 제2실내설정습도 이하이면 단계 S24로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S23으로 진행한다.
단계 S23에서 제습 청정모드에 대한 제한을 오프(Off)시킨다. 이 단계는 실내공기의 습도가 제어영역(B)의 상한값을 넘었으므로 실내공기에 대한 제습이 필요하므로 제습 청정모드를 가동하기 위한 단계이다. 제습 청정모드에 대한 제한을 오프(Off)시킨 후, 단계 S18의 제습 청정모드로 가동하게 된다.
단계 S22에서 실내공기의 습도가 제2실내설정습도 이하라고 판단하여 단계 S24로 진행한다.
단계 S24에서 공기조화기(100)를 일반 청정모드로 가동한다. 일반 청정모드로 가동이 이루어지면 단계 S25로 진행한다.
단계 S25에서 일반 청정모드의 가동시간이 설정시간을 경과하였는지 여부를 판단한다. 이 경우 설정시간은 예를 들어 30분으로 설정할 수 있다. 상기 설정시간이 경과한 경우에는 공기청정모드를 종료하고 단계 S12로 진행하여 환기모드를 가동한다.
상기와 같은 과정을 통해 환기모드와 공기청정모드를 교번으로 가동시키고, 환기모드 가동시 실외공기의 온도/습도 조건을 고려하여 제습 환기모드로 가동하게 되면, 실내공기의 습도를 쾌적한 상태로 유지할 수 있다. 또한, 공기청정모드 가동시 실내공기의 습도 조건을 고려하여 제습 청정모드로 가동하게 되면 실내공기의 상태를 제어영역 내에서 유지될 수 있도록 할 수 있어, 실내공기를 쾌적한 상태로 유지할 수 있다.
또한, 제습 환기모드와 일반 환기모드를 적어도 1회씩 가동하거나, 교번으로 가동함으로써 제습부의 계속적인 가동에 따른 에너지 손실을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 공기조화기 110a : 제1송풍기
110b : 제2송풍기 121 : 제1공기유로
122 : 제2공기유로 123 : 필터
124 : 냉각부 125 : 필터
126 : 유로전환부 130 : 제습로터
141 : 실외온도센서 142 : 실외습도센서
143 : 실내온도센서 144 : 실내습도센서
151 : 실외공기정보 저장부 152 : 실내공기정보 저장부
160 : 제어부

Claims (24)

  1. a) 실외공기 조건에 관한 정보가 수신되는 단계;
    b) 상기 수신된 실외공기 조건을 기준으로, 제습부에서 실외공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 환기모드로 가동하거나, 상기 제습부에서 실외공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 환기모드로 가동하는 단계;
    를 포함하는 공기조화기의 제어방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실외공기 조건은, 실외공기의 습도로 이루어지거나, 실외공기의 습도와 온도로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실외공기의 습도가 제1실외설정습도보다 높은 경우 상기 제습 환기모드로 가동하고, 상기 실외공기의 습도가 상기 제1실외설정습도보다 낮은 경우 상기 일반 환기모드로 가동하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  4. 제1항에 있어서,
    c) 상기 b)단계의 가동이 설정조건 동안 이루어진 후 실내공기를 여과하여 다시 실내로 공급하는 공기청정모드로 가동되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  5. 제4항에 있어서,
    상기 b)단계와 c)단계는 교번으로 가동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  6. 제4항에 있어서,
    상기 c)단계의 공기청정모드는, 상기 제습부에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드가 먼저 가동된 후, 설정조건이 충족되면 상기 제습부에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드가 가동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  7. 제6항에 있어서,
    상기 c)단계의 제습 청정모드 가동 후 일반 청정모드가 가동되기 위한 설정조건은, 상기 제습 청정모드가 가동된 후 설정된 시간이 경과하거나, 상기 실내공기의 습도가 설정습도에 도달한 경우인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  8. 제4항에 있어서,
    상기 실외공기의 습도인 제1실외설정습도를 기준으로 상기 제습 환기모드와 일반 환기모드를 가동하고;
    상기 제1실외설정습도보다 높은 제2실외설정습도가 설정되고;
    상기 c)단계의 공기청정모드는, 상기 실외공기의 습도가 상기 제2실외설정습도보다 높은 경우 상기 제습부에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드, 상기 실외공기의 습도가 상기 제1실외설정습도와 제2실외설정습도 사이인 경우 상기 제습부에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  9. 제4항에 있어서,
    상기 c)단계의 공기청정모드는, 실내공기의 습도가 제1실내설정습도보다 높은 경우 상기 제습부에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드와, 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도보다 낮은 경우 상기 제습부에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  10. 제9항에 있어서,
    제어부에는, 상기 제1실내설정습도를 하한값으로 하고 상기 제1실내설정습도보다 높은 제2실내설정습도를 상한값으로 하는 제어영역이 설정되고;
    상기 제어부는 상기 c)단계에서 상기 실내공기의 습도가 상기 제어영역 범위 내에서 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부에는, 일정 구간의 절대습도에 의해 정의되어 쾌적함을 느끼게 되는 쾌적영역이 설정되고, 상기 제어영역의 상한값과 하한값은 상기 쾌적영역의 상한값과 하한값보다 각각 낮은 값으로 설정된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도보다 높은 경우, 상기 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도에 도달한 적이 있는지 여부를 판단하여 상기 제1실내설정습도에 도달한 적이 없는 경우 상기 제습 청정모드로 가동하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도보다 높은 경우, 상기 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도에 도달한 적이 있는지 여부를 판단하고;
    상기 제1실내설정습도에 도달한 적이 있는 경우, 상기 실내공기의 습도가 상기 제2실내설정습도보다 높은지 판단하고;
    상기 실내공기의 습도가 상기 제2실내설정습도보다 높은 경우에는 상기 제습 청정모드로 가동하고, 상기 제2실내설정습도 이하인 경우에는 상기 일반 청정모드로 가동하는 것;
    을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제습 청정모드 가동이 설정조건 동안 이루어진 후(S18), 실내공기의 습도가 상기 제1실내설정습도 이하인지 판단하고;
    상기 판단 결과 상기 실내공기의 습도가 제1실내설정습도 이하이면 이를 제습 청정모드 제한정보로서 제어부에 기억한 후 상기 a)단계로 진행하고, 그렇지 않으면 상기 제습 청정모드 제한정보의 기억단계를 거치지 않고 상기 a)단계로 진행하는 것;
    을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  15. 제4항에 있어서,
    상기 b)단계의 가동이 이루어지는 설정조건은, 설정시간으로 이루어지거나, 실내공기의 오염물 농도가 설정농도 이하인 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  16. 제6항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 실외공기의 습도와 실내공기의 습도는 절대습도로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  17. 제16항에 있어서,
    상기 실외공기의 온도와 상대습도로부터 상기 실외공기의 절대습도를 산출하고, 상기 실내공기의 온도와 상대습도로부터 상기 실내공기의 절대습도를 산출하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  18. 제1항에 있어서,
    상기 a)단계에서 실내공기와 실외공기의 교환이 이루어지는 환기모드로 설정된 시간동안 가동한 후 실외공기의 습도에 관한 정보가 수신되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  19. 실내로 공급되는 공기를 제습하기 위한 제습부;
    실외공기 조건에 관한 정보를 수신하여 저장하는 실외공기정보 저장부;
    상기 실외공기 조건을 기준으로, 상기 제습부에서 실외공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 환기모드로 가동하거나, 상기 제습부에서 실외공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 환기모드로 가동하도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 공기조화기
  20. 제19항에 있어서,
    상기 실외공기정보 저장부에는, 상기 실외공기 조건에 대한 복수의 영역이 저장되어 있고;
    상기 제어부는 상기 수신된 실외공기 조건이 상기 복수의 영역 중 어느 하나에 해당하는 경우 그 영역에 대응하도록 상기 제습 환기모드와 일반 환기모드 중 어느 하나를 선택하여 가동하는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  21. 제20항에 있어서,
    상기 실외공기 조건은, 실외공기의 습도로 이루어지거나, 실외공기의 온도와 습도로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기
  22. 제19항에 있어서,
    실내공기 조건에 관한 정보를 저장하는 실내공기정보 저장부를 더 포함하고;
    상기 제어부는, 상기 실외공기 정보와 실내공기 정보를 비교하여 상기 제습 환기모드와 일반 환기모드 중 어느 하나를 선택하여 가동하는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제습 환기모드 또는 일반 환기모드로 설정조건 동안 가동한 후, 필터부에서 여과된 실내공기를 다시 실내로 공급하는 공기청정모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  24. 제23항에 있어서,
    상기 공기청정모드는, 상기 제습부에서 실내공기를 제습한 후 실내로 공급하는 제습 청정모드와, 상기 제습부에서 실내공기를 제습하지 않고 실내로 공급하는 일반 청정모드로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기
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