KR20210085137A - 공기조화기 및 그의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
실내의 쾌적환 환경 조성을 위한 공기조화기가 개시된다. 공기조화기는 실내와 소통되어 공기가 순환될 수 있는 순환유로와, 일단이 실외와, 타단이 상기 순환유로와 각각 소통되어 공기가 흐를 수 있는 배기유로와, 상기 순환유로에 마련되고, 상기 실내의 공기를 흡입하는 팬과, 상기 순환유로에 마련되고, 상기 흡입된 공기로부터 CO2를 여과하는 CO2여과부와, 상기 CO2여과부 전단의 상기 순환유로에 마련되고, 상기 흡입된 공기를 가열하여 상기 CO2여과부에 여과된 CO2가 상기 흡입된 공기에 포함되도록 하는 히터와, 상기 순환유로와 상기 배기유로의 연결부분에 마련되고, 상기 CO2가 여과된 공기를 상기 순환유로를 통해 실내로 공급하는 CO2여과모드와 상기 CO2가 포함된 공기를 상기 배기유로를 통해 실외로 배출하는 CO2배기모드 간 전환 동작하는 유로전환부를 포함한다.
Description
본 발명은 실내의 이산화탄소를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있는 공기조화기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
실내 공기 중 휘발성유기화합물과 냄새를 포함하여 O2, CO2 등 전체 공기 조성물의 농도를 외부와 동일하게 유지할 수 있는 가장 효율적인 방법은 환기이다. 하지만, 최근 외부 공기 오염에 따른 공기질 저하는 환기가 가능한 가정환경에서도 이를 어렵게 만들고 있고 건물의 냉난방 에너지 효율화로 오히려 환기측면에서는 더 어려운 환경으로 변화하고 있다. 이를 극복하기 위해 별도의 전열교환기를 활용한 환기 장치 등이 적용되고 있으나 에너지 소모가 높고 공조기기와의 연결을 위한 라인의 관경이 커져야 한다.
공기조화기는 냉매의 압축과 팽창에 따른 열교환을 이용하여 실내의 온도와 습도를 제어하는 것이 주요 기능이었으나, 최근 소비자 환경의 변화에 따라 미세먼지를 제거할 수 있는 집진기능과 실내 휘발성유기화합물 등 냄새분자를 제거할 수 있는 탈취기능을 포함하여 실내 공기질의 영향인자들을 대부분 제어할 수 있도록 발전하였다. 하지만, 실내 공기질의 주요 인자 측면에서 제어가 어려운 가장 큰 부분은 인체 또는 애완동물의 호흡에 따른 CO2 농도의 변화이다.
종래의 실내 CO2 농도를 낮추기 위한 장치들은 로터(Rotor)를 이용한 CO2 흡착 및 재생 장치와 전열소자를 이용한 CO2제거장치가 있다.
로터를 이용한 CO2제거장치는 고체상의 흡착 물질을 이용하여 CO2를 제거하고 낮은 CO2 상태의 공기를 실내로 유입하게 된다. 이때, 로터는 회전하면서 재생부에서 히터에 의해 재생되는데, CO2를 제거 운전과 병행하여 이루어진다.
전열소자를 이용한 CO2제거장치는 실내의 공기를 외부로 배출하고 실외의 깨끗한 공기를 실내로 유입하는 기술을 적용한다. 이때, 실내공기와 실외공기가 전열소자에서 교차하면서 열교환을 하게 되고 이를 통해 에너지 손실을 억제하게 된다.
본 발명의 목적은, 실내 공기의 이산화탄소를 효율적으로 제거하여 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있는 공기조화기 및 그의 제어방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 공기조화기가 제공된다. 공기조화기는, 실내와 소통되어 공기가 순환될 수 있는 순환유로와, 일단이 실외와, 타단이 상기 순환유로와 각각 소통되어 공기가 흐를 수 있는 배기유로와, 상기 순환유로에 마련되고, 상기 실내의 공기를 흡입하는 팬과, 상기 순환유로에 마련되고, 상기 흡입된 공기로부터 CO2를 여과하는 CO2여과부와, 상기 CO2여과부 전단의 상기 순환유로에 마련되고, 상기 흡입된 공기를 가열하여 상기 CO2여과부에 여과된 CO2가 상기 흡입된 공기에 포함되도록 하는 히터와, 상기 순환유로와 상기 배기유로의 연결부분에 마련되고, 상기 CO2가 여과된 공기를 상기 순환유로를 통해 실내로 공급하는 CO2여과모드와 상기 CO2가 포함된 공기를 상기 배기유로를 통해 실외로 배출하는 CO2배기모드 간 전환 동작하는 유로전환부를 포함한다.
상기 배기유로의 단위 시간당 배기량이 상기 순환유로를 통해 실내로 공급하는 단위 시간당 공급량보다 작을 수 있다.
상기 배기유로의 단면적이 상기 유로전환부 이후의 순환유로의 단면적보다 작을 수 있다.
상기 배기유로 또는 상기 유로전환부 후단의 순환유로 중 적어도 하나는 단면적이 좁아지는 형상의 리듀서(reducer)를 포함할 수 있다.
상기 배기유로는 적어도 부분적으로 유연재질로 구성될 수 있다.
상기 CO2배기모드에 동작하는 상기 팬의 단위 시간당 회전수가 상기 CO2여과모드에 동작하는 상기 팬의 단위 시간당 회전수보다 작을 수 있다.
상기 배기유로의 단위 시간당 배기량이 상기 순환유로를 통해 실내로 공급하는 단위 시간당 공급량의 1/2 이하일 수 있다.
상기 배기유로의 배기량은 5~40CHM일 수 있다.
상기 배기유로의 배기량은 20CHM일 수 있다.
상기 히터는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터를 포함할 수 있다.
상기 실내에 마련되어 실내 공기의 CO2농도를 검출하는 CO2센서를 더 포함할 수 있다.
상기 CO2센서에 의해 감지된 CO2농도에 따라 상기 유로전환부와 상기 히터를 제어하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 CO2농도가 제1임계값 이하이면 상기 히터를 동작시키고, 상기 유로전환부를 CO2배기모드로 동작시킬 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 CO2농도가 제2임계값 이상이면 상기 히터를 정지시키고, 상기 유로전환부를 CO2여과모드로 동작시킬 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 유로전환부의 CO2여과모드와 CO2배기모드를 일정 시간 간격으로 반복하여 동작시킬 수 있다.
상기 간격은 5~60분 이내일 수 있다.
상기 유로전환부의 CO2배기모드는 30분 이내일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법이 제공된다. 공기조화기의 제어방법은, 실내의 공기를 흡입하는 단계와, 상기 흡입된 공기로부터 CO2를 여과하여 상기 실내로 공급하는 단계와, 상기 흡입 공기를 가열하는 단계와, 상기 가열된 공기로 상기 여과 CO2가 포함되도록 하여 실외로 배출하는 단계와, 상기 CO2가 여과된 공기를 실내로 공급하는 CO2여과모드와 상기 재생된 CO2가 포함된 공기를 실외로 배출하는 CO2배기모드 사이에서 선택적으로 동작하는 유로전환부를 제어하는 단계를 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 공기조화기는 실내기에 장착된 이산화탄소 제거부를 통해 실내 공기 중 인체영향도가 가장 높고 축적 속도가 빠른 이산화탄소를 먼저 흡착재로 제거하여 실내로 공급하는 CO2여과모드와 흡착재 재생으로 탈락된 고농도의 이산화탄소를 배출하는 CO2배기모드를 실내의 CO2농도에 따라 간헐적으로 동작시킬 수 있는 구조로 이루어져, 에너지 효율이 좋다.
또한, 본 발명의 공기조화기는 실외기와 실내기의 연결라인에 CO2배기관 하나만을 추가함으로 배관구조가 간단하고 배관설치가 편리하다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기조화기를 도시한다.
도 2는 배관어셈블리의 단면도이다.
도 3의 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기조화기의 CO2여과부 구조를 나타내는 블록도이다.
도 5는 유로전환부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 CO2여과모드 상태의 유로전환부의 단면도이다.
도 7은 CO22배기모드 상태의 유로전환부의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순환유로와 배기유로의 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 10평의 실내공간에서 CO2여과부의 작동 및 미작동 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 15평의 실내공간에서 CO2여과부의 작동 및 미작동 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 CO2여과 시간을 10분 동안 작동시키고 CO2배기 시간을 30분동안 작동시킨 경우의 CO2농도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 CO2여과 시간을 20분 동안 작동시키고 CO2배기 시간을 30분동안 작동시킨 경우의 CO2농도를 나타낸 그래프이다.
도 15는 CO2여과 시간을 30분 동안 작동시키고 CO2배기 시간을 30분동안 작동시킨 경우의 CO2농도를 나타낸 그래프이다.
도 16은 CO2여과 시간을 40분 동안 작동시키고 CO2배기 시간을 30분동안 작동시킨 경우의 CO2농도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 배관어셈블리의 단면도이다.
도 3의 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기조화기의 CO2여과부 구조를 나타내는 블록도이다.
도 5는 유로전환부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 CO2여과모드 상태의 유로전환부의 단면도이다.
도 7은 CO22배기모드 상태의 유로전환부의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순환유로와 배기유로의 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 10평의 실내공간에서 CO2여과부의 작동 및 미작동 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 15평의 실내공간에서 CO2여과부의 작동 및 미작동 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 CO2여과 시간을 10분 동안 작동시키고 CO2배기 시간을 30분동안 작동시킨 경우의 CO2농도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 CO2여과 시간을 20분 동안 작동시키고 CO2배기 시간을 30분동안 작동시킨 경우의 CO2농도를 나타낸 그래프이다.
도 15는 CO2여과 시간을 30분 동안 작동시키고 CO2배기 시간을 30분동안 작동시킨 경우의 CO2농도를 나타낸 그래프이다.
도 16은 CO2여과 시간을 40분 동안 작동시키고 CO2배기 시간을 30분동안 작동시킨 경우의 CO2농도를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 지칭하며, 도면에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 이하의 실시예에 설명된 구성 또는 작용으로만 한정되지는 않는다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에서 '상부', '하부', '좌측', '우측', '내측', '외측', '내면', '외면', '전방', '후방' 등의 용어는 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이에 의해 각 구성요소의 형상이나 위치가 제한되는 것은 아니다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 공기조화기(1)는 실내의 공기를 쾌적하게 유지하는 장치로서, 가정용 에어컨, 산업용 에어컨, 시스템에어컨, 공기청정기, 공기세척기, 가정용 난방장치, 산업용 난방장치, 환기장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기조화기(1)를 도시한다. 공기조화기(1)는 실내기(10), 실외기(20), 및 실내기(10)와 실외기(20) 사이에서의 냉매가스, 그리고 실내기(10)에서 CO2포함 공기를 전달하는 배관어셈블리(30)를 포함한다.
실내기(10)는 스탠드형 실내기, 벽걸이형 실내기 및 천장형 실내기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면 1에서는, 스탠드형 실내기(10)를 예로 들어 설명한다.
실내기(10)는 실외기(20)로부터 압축된 냉매가스를 팽창 및 증발시켜 실내 공기로부터 열을 흡수한 후, 열을 흡수한 냉매가스를 실외기(30)로 보낸다.
실내기(10)는 실내공기를 흡입하여 CO2를 여과한 후 다시 실내로 토출한다. 또한, 실내기(10)는 실내의 CO2농도에 따라, 또는 기설정된 조건에 따라 여과된 CO2에 열풍을 가하여 재생 또는 탈락시켜 실외로 배기한다.
실외기(20)는 압축 및 응축시킨 냉매가스를 실내기(10)로 전달한다.
도 2는 배관어셈블리(30)의 단면도이다. 배관어셈블리(30)는 실내기(10)와 실외기(20) 사이에서 냉매가스를 주고받는 냉매관(32,34), 및 실내기(10)에서 여과된 CO2를 배출하는 CO2배기관(36)을 포함한다. 냉매관(32,34) 및 CO2배기관(36)은 단열재(31)로 일체로 감싸진다. 냉매관(32,34) 및 배기관(36)은 각각 개별적으로 제작될 수도 있고 동일한 재료로 일체로 사출로 제작될 수도 있다. 물론, 냉매관(32,34)은 동관으로 각각 제작되고, CO2배기관(36)은 플라스틱으로 사출 제작될 수도 있다.
도 3의 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(1)의 블록도이다.
실내기(10)는, 제1통신부(11), 제1메모리(12), 제1프로세서(13), 입력부(14), 팽창밸브(15), 제1송풍팬(16), 증발기(17), CO2센서(18), CO2여과부(19)를 구비할 수 있다.
제1통신부(11)는 적어도 하나의 통신모듈을 포함할 수 있으며, 실외기(20)와 연결된 통신 라인을 통해 데이터, 제어명령 등을 교환하거나, 상호 통신함으로써 실내기(10)에 입력되는 운전설정에 따라 실외기(20)를 동작시킬 수 있다.
또한, 제1통신부(11)는 유선통신모듈뿐만 아니라, 와이파이(Wi-fi), 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), 지그비(zigbee)등의 무선통신모듈을 포함할 수 있다.
제1메모리(12)는 제1프로세서(13)의 처리 또는 제어를 위한 제어프로그램 등을 저장할 수 있다. 제1메모리(12)는, 실외기(20)를 제어하는데 따른 기준데이터와, 제1통신부(11)를 통해 송수신되는 데이터가 저장될 수 있다.
제1프로세서(13)는 실외기(20)로부터 수신되는 데이터에 대응하여 실내기(10)의 각 구성요소들을 전반적으로 동작을 제어하고, 제1통신부(11)를 통한 데이터 송수신을 제어할 수 있다.
제1프로세서(13)는 전원공급부(15)를 통해 실외기(20)에 공급되는 전원을 제어할 수 있다.
제1프로세서(13)는 CO2센서(18)가 감지한 실내의 CO2농도에 따라, 또는 기정의된 조건에 따라 CO2여과부(19)의 동작을 제어할 수 있다. 제1프로세서(13)는 CO2여과부(19)를 CO2여과모드와 CO2배기모드를 제어할 수 있다.
제1프로세서(13)는 제어프로그램이 설치된 비휘발성의 메모리로부터 제어프로그램의 적어도 일부를 휘발성의 메모리로 로드하고, 로드된 제어프로그램을 실행하는 적어도 하나의 범용 프로세서를 포함하며, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), AP(application processor), 또는 마이크로프로세서(microprocessor)로 구현될 수 있다.
제1프로세서(13)는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다. 제1프로세서(13)는 복수 개 마련될 수 있다. 제1프로세서(13)는 예를 들어, 메인 프로세서(main processor) 및 슬립 모드(sleep mode, 예를 들어, 대기 전원만 공급되는 모드)에서 동작하는 서브 프로세서(sub processor)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서, 롬 및 램은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결된다.
제1프로세서(13)는 공기조화기(1)에 내장되는 PCB 상에 실장되는 메인 SoC(Main SoC)에 포함되는 형태로서 구현 가능하다.
제어프로그램은, BIOS, 디바이스드라이버, 운영체계, 펌웨어, 플랫폼 및 응용프로그램(어플리케이션) 중 적어도 하나의 형태로 구현되는 프로그램(들)을 포함할 수 있다. 응용프로그램은, 공기조화기(1)의 제조 시에 미리 설치 또는 저장되거나, 혹은 추후 사용 시에 외부로부터 응용프로그램의 데이터를 수신하여 수신된 데이터에 기초하여 설치될 수 있다. 응용 프로그램의 데이터는, 예컨대, 어플리케이션 마켓과 같은 외부 서버로부터 공기조화기(1)로 다운로드될 수도 있다. 이와 같은 외부 서버는, 컴퓨터프로그램제품의 일례이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
입력부(14)는 실내기(10)에 부착되는 복수의 버튼 또는 터치 스크린을 구비할 수 있다. 입력부(14)는 복수의 버튼 또는 터치 스크린을 통해, 실내기(10)의 전원을 온 시켜, 동작시키는 것이 가능하다. 입력부(14)는 CO2여과부(19)의 동작 조건, 예를 들면 실내의 CO2농도, CO2여과모드와 CO2배기모드 동작 시간 또는 간격, 실내에 거주하는 CO2배출원의 수 등을 사용자로부터 입력 받을 수 있다.
입력부(14)는 전원 입력뿐만 아니라, CO2제거명령, 운전 명령, 시운전 명령, 테스트 운전, 주소 설정, 통신 오류가 발생한 경우 실외기(20)의 운전 주파수 설정, 통신 오류가 발생한 경우 실내기(10)의 운전 모드 설정 등에 대한 명령을 입력 받을 수도 있다.
팽창밸브(15)는 실외기(20)의 압축기(24)에서 전달한 압축 냉매가스를 팽창시켜 증발기(17)로 전달한다.
제1송풍팬(16)은 모터와 팬으로 구성될 수 있다. 제1송풍팬(16)은 실내 공기를 흡입하여 증발기(17)에 접촉하도록 하고, 증발기(17)에 의해 열을 빼앗긴 공기를 실내로 순환시킬 수 있다.
증발기(17)는 팽창 냉매가스가 통과하는 가는 모세관 형태로서 제1송풍팬(16)에 의해 흡입된 실내 공기로부터 열을 흡수할 수 있다.
CO2센서(18)는 실내의 CO2농도를 실시간을 감지하여 제1프로세서(13)에 제공할 수 있다. 제1프로세서(13)는 실내의 CO2농도가 제1임계값을 이상이면 실내의 CO2를 제거하도록 CO2여과부(19)를 CO2여과모드로 동작시키고, 제2임계값 이하이면 여과 CO2를 실외로 배기하도록 CO2여과부(19)를 CO2배기모드로 동작시킨다.
실내기(10)는 실내의 공에 포함된 산소 센서, 인체감지센서를 더 포함할 수 있다.
CO2여과부(19)는 실내의 공기를 흡입하여 CO2를 흡착 제거한 후에 실내로 다시 순환시킬 수 있다. CO2여과부(19)는 흡착된 CO2를 재생 또는 탈락시켜 배관어셈블리(30)의 배기관(36)을 통해 실외로 배출할 수 있다. CO2여과부(19)에 대한 구성 및 동작 설명은 별도로 상세히 설명한다.
실외기(20)는, 제2통신부(21), 제2메모리(22), 제2프로세서(23), 압축기(24), 압축기 구동부(25), 제2송풍팬(26), 및 응축기(27)를 구비할 수 있다.
제1통신부(21)는 적어도 하나의 통신모듈을 포함할 수 있으며, 실내기(10)와 연결된 통신 라인을 통해 데이터를 교환하거나, 상호 통신함으로써 운전 상태 정보를 교환할 수 있다.
제2통신부(21)는 유선통신모듈뿐만 아니라, 와이파이(Wi-fi), 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), 지그비(zigbee)등의 무선통신모듈을 포함할 수 있다.
제2메모리(22)는 제2프로세서(23)의 처리 또는 제어를 위한 제어프로그램 등을 저장할 수 있다.
제2메모리(22)는 압축기구동부(25) 및 제2송풍팬(26)을 제어하는데 따른 기준데이터와, 제2통신부(21)를 통해 송수신 되는 데이터가 저장될 수 있다.
제2프로세서(23)는 실외기(20) 내의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제2프로세서(23)는 실내기(10)로부터 수신되는 데이터에 대응하여 실외기(20)의 동작을 제어하고, 제2통신부(21)를 통한 데이터 송수신을 제어할 수 있다.
제2프로세서(23)는, 실내기(10)로부터, 전원을 받아 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제2프로세서(23)는, 실내기(10)로부터 수신되는 운전 설정에 따라 압축기구동부(25) 및 제2송풍팬(26)을 제어하는 제어신호를 각각 생성할 수 있다.
압축기(24)는 냉매가스를 압축시켜 응축기(27)에 제공한다.
압축기구동부(25)는 압축기(24)의 구동을 위한 회로를 구비하여, 압축기(24)를 구동할 수 있다. 이 경우, 압축기구동부(25)는 압축기(24)가 특정 운전 주파수로 동작하도록 압축기(24)의 모터로 동작 전원을 공급할 수 있다. 그에 따라 압축기(24)는 유입되는 저온 저압의 냉매가스를 압축하여 고온 고압의 상태로 만든다.
압축기구동부(25)는, 제2프로세서(23)의 제어 명령에 따라 압축기(24)를 소정 주파수로 구동할 수 있고, 실내기(10)와의 통신 오류가 발생한 경우, 사전 설정된 주파수로 압축기(24)를 구동할 수 있다.
제2송풍팬(26)은 실외 공기를 흡입하고 응축기(27)에서 열교환된 실외의 공기를 실외로 배출할 수 있다. 제2송풍팬(26)은 모터와 팬으로 구성될 수 있다.
응축기(27)는 압축기(24)에서 압축된 냉매가스를 응축할 수 있다.
도 3에서, 공기조화기(1)는 CO2여과부(19)를 냉난방 기능 부품과 함께 구현되는 것으로 한정되지 않으며, CO2여과부(19)만으로 이루어지거나 또는 다른 기능 부품, 예를 들면 공기정화 기능 부품과 함께 구현될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기조화기(1)의 CO2여과부(19) 구조를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, CO2여과부(19)는 순환유로(191), 배기유로(192), 팬(193), CO2여과필터(194), 및 히터(195)를 포함할 수 있다.
순환유로(191)는 실내에서 유입된 공기가 흘러 다시 실내로 공급되도록 소통되며, CO2가 여과된 공기가 실내로 공급될 수 있다.
배기유로(192)는 일단이 실외와, 타단이 순환유로(191)와 각각 소통되며 CO2가 포함된 공기가 배출될 수 있다.
팬(193)은 순환유로(191)에 마련되며, CO2여과모드에서 실내로부터 공기를 흡입하고 CO2가 여과된 공기를 실내로 다시 공급할 수 있다. 또한, 팬(193)은 CO2배기모드에서 실내로부터 공기를 흡입하고 CO2여과필터(194)에서 재생된 또는 탈락(이하, 어느 하나만으로 표현할 수 있음)된 CO2를 포함하는 공기를 실외로 배출할 수 있다.
CO2여과필터(194)는 순환유로(191)에 마련되며, CO2여과모드에서 실내로부터 흡입된 공기로부터 CO2를 여과하고, CO2배기모드에서 여과된 CO2가 열에 의해 재생 또는 탈락될 수 있다.
CO2여과필터(194)는 활성탄, 실리카, 제올라이트, MOF(Metal-organic framework) 등의 단독 또는 혼합으로 이루어진, 주름진 타입(corrugated type) 또는 미립자 타입(granule type)의 소재로 제작될 수 있다. CO2 여과 성능을 향상시키기 위하여 CO2여과필터(194)에 아민(amine) 계열 또는 금속계열의 물질을 추가 첨가하여 사용할 수 있다.
히터(195)는 순환유로(191)에 마련되며, 실내로부터 흡입된 공기를 가열하여 CO2여과필터(194)에 제공할 수 있다. 히터(195)에 의해 가열된 고온의 공기는 CO2여과필터(194)에 의해 여과되어 존재하는 CO2를 재생 또는 탈락시킬 수 있다. 히터(195)는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터로 구현될 수 있다.
유로전환부(196)는 순환유로(191)와 배기유로(192)의 연결부분에 마련되고, CO2가 여과된 공기를 순환유로(191)를 통해 실내로 공급하는 CO2여과모드와 재생된 CO2가 포함된 공기를 배기유로(192)를 통해 실외로 배출하는 CO2배기모드 간 전환 동작을 수행할 수 있다.
제1프로세서(13)는 팬(193), 히터(195) 및 유로전환부(196)를 CO2여과모드 또는 CO2배기모드로 제어할 수 있다. CO2여과모드에서, 팬(193)은 온 상태, 히터(195)는 오프 상태이고, 유로전환부(196)는 순환유로(191)를 개방하고 배기유로(192)를 차단할 수 있다. CO2배기모드에서, 팬(193)은 온 상태, 히터(195)는 온 상태이고, 유로전환부(196)는 순환유로(191)를 차단하고 배기유로(192)를 개방할 수 있다.
도 5는 유로전환부(196)를 나타내는 단면도이고, 도 6은 CO2여과모드 상태의 유로전환부(196)의 단면도이고, 도 7은 CO2배기모드 상태의 유로전환부(196)의 단면도이다. 도 5에 나타낸 유로전환(196)의 구조는 설명을 위한 하나의 예로서, 다양한 구조로 구현될 수 있다.
도 5를 참조하면, 유로전환부(196)는 'T'자형상으로 CO2여과필터(194) 측으로부터 공기가 유입되는 유입부(1961), 순환유로(191)를 통해 실내 측으로 공기가 배출되는 제1배출부(1962), 배기유로(192)를 통해 실외 측으로 공기가 배출되는 제2배출부(1963), 및 제1배출부(1962)와 제2배출부(1963)를 선택적으로 차단하는 셔터(1964)를 포함할 수 있다.
셔터(1964)는 제1프로세서(13)의 제어 하에 동작하는 셔터구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 셔터구동부는 전자석 또는 모터를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, CO2여과모드에서 제1프로세서(13)는 셔터(1964)를 시계방향으로 회전시켜 제1배출부(1962)를 개방하고 제2배출부(1963)를 차단할 수 있다.
도 7을 참조하면, CO2배기모드에서 제1프로세서(13)는 셔터(1964)를 반시계방향으로 회전시켜 제1배출부(1962)를 차단하고 제2배출부(1963)를 개방할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순환유로(191)와 배기유로(192)의 구조를 나타내는 도면이다.
순환유로(191)는 유로전환부(196)에 연결된 제1리듀서(1911)와 제1리듀서(1911)에 결합된 순환관(1912)를 포함할 수 있다. 제1리듀서(1911)는 실내로 공급되는 공기 유량을 조절하도록 단면적이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
배기유로(192)는 유로전환부(196)에 연결된 제2리듀서(1921)와 제2리듀서(1921)에 결합된 CO2배기관(36)를 포함할 수 있다. 제2리듀서(1921)는 실외로 배출하는 공기 유량을 조절하도록 단면적이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
CO2배기관(36)은 실외 측으로 배설하기 용이하도록 유연 재질로 이러질 수 있다. CO2배기관(36)은 도 2에 나타낸 바와 같이 냉매가스가 통과하는 냉매관(32,34)과 함께 묶여서 설치되거나, 냉난방 시에 발생하는 물을 배출하는 배수관에 연결될 수 있다.
배기유로(192)의 단위 시간당 배기량은 순환유로(191)를 통해 실내로 공급하는 단위 시간당 공급량보다 작게, 바람직하게는 1/2 이하가 되도록 할 수 있다. 이는 냉난방으로 관리되는 실내 공기의 온도가 지나치게 실외로 배출되어 에너지효율이 낮아지는 것을 방지하기 위한 것이다.
배기유로(192)의 단면적(A1)은 유로전환부(196) 후단의 순환유로(191)의 단면적(A2)보다 작게 할 수 있다.
배기유로(192)의 배기량은 5~40CHM, 바람직하게는 20CHM 일 있다.
제1프로세서(13)는 CO2배기모드에 동작하는 팬(193)의 단위 시간당 회전수를 CO2여과모드에 동작하는 팬(193)의 단위 시간당 회전수보다 작게 제어함으로써, 배기유로(192)의 단위 시간당 배기량을 순환유로(191)를 통해 실내로 공급하는 단위 시간당 공급량보다 작게 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(1)의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
단계 S11에서, CO2센서(18)는 실내 공기의 CO2농도를 제1프로세서(13)로 보낸다.
단계 S12에서, 제1프로세서(13)는 실내 공기의 CO2농도가 제1임계값, 예를 들면 1500ppm 이상 인지를 판단한다.
단계 S13에서, 제1프로세서(13)는 CO2농도가 제1임계값 이상이면 유로전환부(196)를 CO2여과모드로, 즉 배기유로(192)를 차단하고 순환유로(191)를 개방한다.
단계 S14에서, 제1프로세서(13)는 CO2농도가 제1임계값 이상이면 팬(193)을 동작시킨다.
단계 S15에서, 제1프로세서(13)는 실내 공기의 CO2농도가 제2임계값, 예를 들면 800ppm 이하 인지를 판단한다.
단계 S16에서, 제1프로세서(13)는 CO2농도가 제2임계값 이하이면 유로전환부(196)를 CO2배기모드로, 즉 배기유로(192)를 개방하고 순환유로(191)를 차단한다.
단계 S17에서, 제1프로세서(13)는 CO2농도가 제2임계값 이하이면 히터(195)를 동작시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(1)는 실내의 CO2농도에 따라 CO2여과부(19)를 CO2여과모드와 CO2배기모드 중 어느 하나로 제어할 수 있다. 물론, CO2배기모드의 전환은 기본적으로 CO2여과모드 동작 이후의 CO2농도를 기준으로 이루어질 수 있다. 즉, 공기조화기(1)가 CO2여과모드로 동작하지 않은 경우, 프로세서(1)는 실내의 CO2농도가 제2임계값에 도달하더라도 CO2여과부(19)를 CO2배기모드로 동작시키지 않을 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기(1)의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
단계 S21에서, 제1프로세서(13)는 사용자로부터 CO2여과모드의 가동 시간을 입력 받는다. 예를 들면, 사용자는 고정적으로 1일 8회, 3시간마다 30분 동안 CO2여과부(19)를 CO2여과모드로 동작하도록 설정할 수 있다.
단계 S22에서, 제1프로세서(13)는 설정된 시간이 되면, 유로전환부(196)를 CO2여과모드로, 즉 배기유로(192)를 차단하고 순환유로(191)를 개방한다.
단계 S23에서, 제1프로세서(13)는 설정된 시간이 되면, 팬(193)을 동작시킨다.
단계 S24에서, 제1프로세서(13)는 CO2여과모드의 동작시간, 예를 들면 30분이 경과하였는지를 판단한다.
단계 S24에서, 제1프로세서(13)는 CO2여과모드의 동작시간 경과되었으면, 유로전환부(196)를 CO2배기모드로, 즉 배기유로(192)를 개방하고 순환유로(191)를 차단한다.
단계 S25에서, 제1프로세서(13)는 CO2여과모드의 동작시간 경과되었으면, 히터(195)를 동작시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(1)는 사용자의 설정시간 및 간격에 따라 CO2여과부(19)를 CO2여과모드와 CO2배기모드 중 어느 하나로 제어할 수 있다. 물론, 공기조화기(1)는 사용자의 수동 조작에 따라, CO2여과모드와 CO2배기모드로 동작할 수 있다.
일 실시예로서, 제1프로세서(13)는 사람이나 애완동물을 감지할 수 있는 인체감지센서에 의해 감지된 정보를 기초로 CO2여과부(19)를 제어할 수도 있다. 예를 들면, 실내에 사람이나 애완동물이 일정 시간 동안 체류하는 경우, 제1프로세서(13)는 CO2여과부(19)를 동작시킬 수 있다.
일 실시예로서, 제1프로세서(13)는 CO2여과필터(194)를 지속적으로 사용함에 따른 CO2 여과 성능 저하를 감지하여 CO2배기모드를 동작시킬 수도 있다.
도 11은 10평의 실내공간에서 CO2여과부(19)의 작동 및 미작동 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11을 참조하면, ACH(Air Changes per Hour)가 0.1회인 경우, 미작동 시 3500ppm 평형 CO2농도가 작동 시 1100ppm으로 낮아짐을 알 수 있다. 또한, ACH가 0.3회인 경우, 미작동 시 1500ppm 평형 CO2농도가 작동 시 900ppm으로 낮아짐을 알 수 있다.
도 12는 15평의 실내공간에서 CO2여과부(19)의 작동 및 미작동 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12를 참조하면, ACH(Air Changes per Hour)가 0.1회인 경우, 미작동 시 2500ppm 평형 CO2농도가 작동 시 900ppm으로 낮아짐을 알 수 있다. 또한, ACH가 0.3회인 경우, 미작동 시 1100ppm 평형 CO2농도가 작동 시 800ppm으로 낮아짐을 알 수 있다.
도 13 내지 16은 각각 CO2여과 시간을 10분, 20분, 30분, 40분 동안 작동시키고 CO2배기 시간을 30분동안 작동시킨 경우의 CO2농도를 나타낸 그래프이다.
도 13을 참조하면, CO2농도는 1000ppm에서 제거시간(10분)과 재생시간(30분)을 합한 40분마다 조금씩 낮아져 약 800pp까지 낮아짐을 알 수 있다. 또한, CO2농도는 제거시간(10분) 동안 낮아지다가 재생시간(30분) 동안 일정하게 유지함을 알 수 있다.
도 14를 참조하면, CO2농도는 제거시간(20분) 중 10분 동안 낮아지다가 나머지 10분 동안 다시 상승함을 알 수 있다.
도 15를 참조하면, CO2농도는 제거시간(30분) 중 10분 동안 낮아지다가 나머지 20분 동안 다시 서서히 상승함을 알 수 있다.
도 16을 참조하면, CO2농도는 제거시간(60분) 중 10분 동안 낮아지다가 나머지 50분 동안 다시 서서히 상승함을 알 수 있다.
이상과 같이, 제거시간을 10분으로 하는 것이 CO2농도를 지속적으로 낮출 수 있다.
아래의 표 1은 제거시간과 CO2배기량에 따른 실내 CO2농도를 나타낸 것이다. CO2여과 시의 공급 풍량은 80CMH로 고정하고, 제거시간은 10분, 20분, 30분, 60분, CO2배기 시의 배기 풍량은 10CMH, 20CMH, 40CMH, 80CMH로 하였다.
| 제거 운전시간 | 재생 배기 풍량(CMH) | 실내 CO2농도(8시간 후) |
| 10분 | 10 | 914 |
| 20 | 818 | |
| 40 | 704 | |
| 80 | 600 | |
| 20분 | 10 | 991 |
| 20 | 892 | |
| 40 | 766 | |
| 80 | 640 | |
| 30분 | 10 | 1032 |
| 20 | 948 | |
| 40 | 832 | |
| 80 | 708 | |
| 60분 | 10 | 1178 |
| 20 | 1111 | |
| 40 | 1009 | |
| 80 | 882 |
표 1에 나타나 있는 바와 같이, 실내 CO2농도는 제거 운전시간을 10분 동안 수행하는 것이 20분, 30분, 60분 보다 낮다. 또한, 실내 CO2농도는 재생 배기 풍량(CMH)이 클수록 낮아지나 이는 실외로 실내의 공기를 배출하는 환기효과로 보이므로, 에너지 관리 효율 상 20CMH가 바람직하다.
1: 공기조화기
10: 실내기
11: 제1통신부 12: 제1메모리
13: 제1프로세서 14: 입력부
15: 팽창밸브 16: 제1송풍팬
17: 증발기 18: CO2센서
19: CO2여과부 191: 순환유로
192: 배기유로 193: 팬
194: CO2필터 195: 히터
196: 유로전환부 20: 실외기
21: 제2통신부 22: 제2메모리
23: 제2프로세서 24: 압축기
25: 압축기 구동부 26: 제2송풍팬
27: 응축기 30: 배관어셈블리
32,34: 냉매관 36: CO2배기관
11: 제1통신부 12: 제1메모리
13: 제1프로세서 14: 입력부
15: 팽창밸브 16: 제1송풍팬
17: 증발기 18: CO2센서
19: CO2여과부 191: 순환유로
192: 배기유로 193: 팬
194: CO2필터 195: 히터
196: 유로전환부 20: 실외기
21: 제2통신부 22: 제2메모리
23: 제2프로세서 24: 압축기
25: 압축기 구동부 26: 제2송풍팬
27: 응축기 30: 배관어셈블리
32,34: 냉매관 36: CO2배기관
Claims (18)
- 공기조화기에 있어서,
실내와 소통되어 공기가 순환될 수 있는 순환유로와;
일단이 실외와, 타단이 상기 순환유로와 각각 소통되어 공기가 흐를 수 있는 배기유로와;
상기 순환유로에 마련되고, 상기 실내의 공기를 흡입하는 팬과;
상기 순환유로에 마련되고, 상기 흡입된 공기로부터 CO2를 여과하는 CO2여과부와;
상기 CO2여과부 전단의 상기 순환유로에 마련되고, 상기 흡입된 공기를 가열하여 상기 CO2여과부에 여과된 CO2가 상기 흡입된 공기에 포함되도록 하는 히터와;
상기 순환유로와 상기 배기유로의 연결부분에 마련되고, 상기 CO2가 여과된 공기를 상기 순환유로를 통해 실내로 공급하는 CO2여과모드와 상기 CO2가 포함된 공기를 상기 배기유로를 통해 실외로 배출하는 CO2배기모드 간 전환 동작하는 유로전환부를 포함하는 공기조화기. - 제1항에 있어서,
상기 배기유로의 단위 시간당 배기량이 상기 순환유로를 통해 실내로 공급하는 단위 시간당 공급량보다 작은 공기조화기. - 제2항에 있어서,
상기 배기유로의 단면적이 상기 유로전환부 이후의 순환유로의 단면적보다 작은 공기조화기. - 제3항에 있어서,
상기 배기유로 또는 상기 유로전환부 후단의 순환유로 중 적어도 하나는 단면적이 좁아지는 형상의 리듀서(reducer)를 포함하는 공기조화기. - 제2항에 있어서,
상기 배기유로는 적어도 부분적으로 유연재질로 구성되는 공기조화기. - 제2항에 있어서,
상기 CO2배기모드에 동작하는 상기 팬의 단위 시간당 회전수가 상기 CO2여과모드에 동작하는 상기 팬의 단위 시간당 회전수보다 작은 공기조화기. - 제2항에 있어서,
상기 배기유로의 단위 시간당 배기량이 상기 순환유로를 통해 실내로 공급하는 단위 시간당 공급량의 1/2 이하인 공기조화기. - 제7항에 있어서,
상기 배기유로의 배기량은 5~40CHM인 공기조화기. - 제9항에 있어서,
상기 배기유로의 배기량은 20CHM인 공기조화기. - 제1항에 있어서,
상기 히터는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터를 포함하는 공기조화기. - 제1항에 있어서,
상기 실내에 마련되어 실내 공기의 CO2농도를 검출하는 CO2센서를 더 포함하는 공기조화기. - 제11항에 있어서,
상기 CO2센서에 의해 감지된 CO2농도에 따라 상기 유로전환부와 상기 히터를 제어하는 프로세서를 더 포함하는 공기조화기. - 제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 CO2농도가 제1임계값 이하이면 상기 히터를 동작시키고, 상기 유로전환부를 CO2배기모드로 동작시키는 공기조화기. - 제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 CO2농도가 제2임계값 이상이면 상기 히터를 정지시키고, 상기 유로전환부를 CO2여과모드로 동작시키는 공기조화기. - 제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 유로전환부의 CO2여과모드와 CO2배기모드를 일정 시간 간격으로 반복하여 동작시키는 공기조화기. - 제15항에 있어서,
상기 간격은 5~60분 이내인 공기조화기. - 제15항에 있어서,
상기 유로전환부의 CO2배기모드는 30분 이내인 공기조화기. - 공기조화기의 제어방법에 있어서,
실내의 공기를 흡입하는 단계와;
상기 흡입된 공기로부터 CO2를 여과하여 상기 실내로 공급하는 단계와;
상기 흡입 공기를 가열하는 단계와;
상기 가열된 공기로 상기 여과 CO2가 포함되도록 하여 실외로 배출하는 단계와;
상기 CO2가 여과된 공기를 실내로 공급하는 CO2여과모드와 상기 재생된 CO2가 포함된 공기를 실외로 배출하는 CO2배기모드 사이에서 선택적으로 동작하는 유로전환부를 제어하는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190177871A KR20210085137A (ko) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 공기조화기 및 그의 제어방법 |
| PCT/KR2020/019218 WO2021137557A1 (ko) | 2019-12-30 | 2020-12-28 | 공기조화기 및 그의 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190177871A KR20210085137A (ko) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 공기조화기 및 그의 제어방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210085137A true KR20210085137A (ko) | 2021-07-08 |
Family
ID=76686642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190177871A KR20210085137A (ko) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 공기조화기 및 그의 제어방법 |
Country Status (2)
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| WO (1) | WO2021137557A1 (ko) |
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| JP2007024372A (ja) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Ricoh Elemex Corp | 喫煙ボックス |
| JP5502019B2 (ja) * | 2011-04-25 | 2014-05-28 | 三菱電機株式会社 | 空気処理装置 |
| US10792608B2 (en) * | 2015-08-24 | 2020-10-06 | Enverid Systems, Inc. | Scrubber for HVAC system |
| KR101860891B1 (ko) * | 2016-07-12 | 2018-05-24 | (주)화이컴 | 벽체관통형 선택적 청정공기 공급장치 |
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2019
- 2019-12-30 KR KR1020190177871A patent/KR20210085137A/ko not_active Application Discontinuation
-
2020
- 2020-12-28 WO PCT/KR2020/019218 patent/WO2021137557A1/ko active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021137557A1 (ko) | 2021-07-08 |
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