KR100358100B1 - 공기조화기의 자동운전 제어방법 - Google Patents

공기조화기의 자동운전 제어방법 Download PDF

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Abstract

실내온도를 빠른 속도로 목표온도에 도달시키는 쾌속성의 기능을 가지면서도 적절한 냉방온도를 유지시킬 수 있는 쾌적성의 기능을 동시에 만족시킬 수 있는 공기조화기의 자동운전 제어방법을 개시한다. 이 제어방법은 실내온도와 목표온도를 비교하여 실내온도가 목표온도보다 높은 경우에 제 1 풍량으로 송풍팬을 가동한다. 제 1 풍량에서 제 2 풍량에 도달할 때 까지 풍량을 단계적으로 높여가면서 각 풍량에서 송풍팬을 가동하고, 실내온도가 목표온도에 도달할 때 까지 제 2 풍량으로 송풍팬을 가동한다. 각 풍량에서의 가동 중에 실내온도가 목표온도보다 높지 않은 경우에, 자연풍 운전으로 전환한다. 제 1 풍량은 냉매 안정화시간이 가장 짧은 최소의 풍량으로, 제 2 풍량은 최대의 풍량으로 설정된다. 초기에 최소 풍량으로 송풍팬을 가동하게 되므로, 냉매 온도 안정화시간이 가장 짧으며, 냉매의 온도도 가장 낮으므로, 신속한 냉방효과를 얻을 수 있다. 풍량을 단계적으로 높여가면서 송풍팬을 가동하므로 냉매가 불안정해 지는 것을 방지할 수 있다. 그 후, 최대의 풍량으로 실내온도가 상기 목표온도에 도달할 때 까지 송풍팬을 계속 가동하게 되므로, 신속하게 원하는 목표온도로 냉방되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

공기조화기의 자동운전 제어방법 {auto-controlling method of an air-conditioner}
본 발명은 공기조화기의 운전 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내온도 및 실내풍량을 자동으로 제어하는 공기조화기의 자동운전 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 실내공기를 쾌적한 상태로 유지하게 하는 장치로서, 흔히 냉방장치(冷房裝置) 또는 에어컨(airconditioner)등으로 불리워진다. 이와 같은 공기조화기는 일정한 공간 내에서 인간이 활동하기에 알맞은 온도, 습도 및 기류분포 등을 조절하고, 동시에 공기 속의 먼지 등을 제거하는 기능을 갖는다. 한편 쾌적한 실내온도는 인간의 감각에 의한 것으로 그 기준이 각 개인마다 서로 상이하나, 통상 여름철에는 외기와 실내의 기온차가 5~6℃ 정도로 실내온도 25~29℃, 습도 60~70% 정도가 바람직하고, 겨울철에는 실내온도 18~21℃, 습도 55~70% 정도가 바람직하다고 알려져 있다.
도 1에는 상기와 같은 공기조화기의 기본구조를 나타낸 블록도가 도시되어 있다. 여기서, 도면부호 10은 실내기, 11은 실내열교환기, 12는 송풍팬, 20은 실외기, 21은 압축기, 22는 실외열교환기, 23은 냉각팬, 24는 모세관, 30은 제어부, 32는 운전모드 설정부, 34는 온도 설정부, 36은 실내온도 감지부이다.
제어부(30)는 압축기(21), 송풍팬(12) 및 냉각팬(23) 등의 구동상태를 제어한다. 즉, 상기 제어부(30)에 의하여 압축기(21)가 동작되면, 이 압축기(21)에서는 상온의 냉매를 고온, 고압으로 압축한다. 또 이렇게 압축된 냉매는 실외열교환기(22)로 유입되고 냉각팬(23)으로부터 송풍되는 실외공기와 열교환되어 냉매가 가지고 있는 열을 외부로 방출한다. 이와 같이 실외열교환기(22)를 거쳐 열교환된 저온, 고압의 액냉매는 모세관(24)을 거치면서 감압되어 저온, 저압의 상태로 실내열교환기(11)에 유입된다. 이 실내열교환기(11)에서의 냉매는 송풍팬(12)으로부터 송풍되는 실내공기와 열교환되고 실내공기가 가지고 있는 열을 흡수하여 상온으로 변환된다. 따라서 실내에는 냉매에 열을 빼앗긴 차가운 바람이 송풍되므로 실내가 냉방되는 것이다.
이러한 종래의 공기조화기는 자동 또는 수동으로 풍량 및 온도를 제어하면서 냉방운전을 실행한다. 자동운전모드에서는 통상적으로 목표온도(Ts)가 24℃로 자동으로 설정되고 풍량은 자연풍으로 제어된다. 목표온도(Ts)는 통상적으로 자동으로 설정되나, 변경을 원하는 경우에는, 온도설정부(34)를 통하여 자동 설정 온도에서 ±2℃ 정도의 범위 내에서 가변할 수 있다
자연풍제어에 관하여 간단히 설명하겠다. 제어부(30)는 목표온도(Ts)와 실내온도(Tr) 간의 온도차(△T = Tr - Ts )를 결정하고, △T의 크기에 따라 송풍팬(12)의 회전속도를 강풍 및 미풍의 사이에서 자동으로 가변하도록 제어한다. 상기 △T가 클수록 송풍팬(12)의 회전속도를 크게 동작시킴으로써 풍량을 강하게 하고, △T가 작을수록 송풍팬(12)의 회전속도를 작게 동작시킴으로써 풍량을 약하게 한다. 여기서, 상기 송풍팬(12)의 회전속도는 최대값 강풍과 최소값 미풍 사이에서 온도차(△T)에 비례하여 가변하게 결정될 수 있다. 예를 들면 △T가 2℃ 이상인 경우 (실내온도가 목표온도보다 2℃ 이상 높은 경우)에는 최대값 강풍 으로 동작하도록 하고, △T가 0℃ 또는 그 이하인 경우(실내온도가 목표온도와 같거나 그 이하인 경우)에는 최소값 미풍으로 동작하도록 하고, △T가 0℃와 2℃의 사이값인경우에는 강풍과 미풍 사이에서 △T에 비례하여 가변하면서 동작하도록 할 수 있다. 자동운전모드에서 송풍팬(12)의 회전속도는 강풍 및 미풍의 사이에서 자동으로 가변하게 결정될 수 있다. 강풍 값 및 미풍 값 등의 구체적인 수치는 공기조화기의 기종 및 냉방능력 등에 따라 다소 차이가 있을 수 있다. 예를 들면, 9평형 에어컨의 경우 송풍팬(12)의 회전속도는 보통 강풍이 약 1000rpm 정도이고 미풍이 약 860rpm 정도로 결정되고, 강풍 및 미풍의 사이값인 약풍은 약 930rpm 정도의 값으로 결정된다.
상기한 바와 같은 종래의 공기조화기의 자동운전 제어방법에 따르면, 목표온도(Ts)와 실내온도(Tr) 간의 온도차(△T)에 따라 송풍팬의 회전속도를 자동으로 가변 제어하는 자연풍운전으로 구동됨으로써 적절한 냉방온도를 유지시킬 수 있어 쾌적성의 기능을 만족시키기는 한다. 그러나, 현재온도(Tr)와 목표온도(Ts) 사이의 온도차(△T)에 의하여 풍량을 제어하게 되므로, 현재온도가 목표온도에 접근할수록 풍량은 강풍에서 미풍으로 점차 줄어들게 된다. 따라서, 현재온도가 목표온도에 접근할수록 냉방속도가 떨어져 쾌속성의 기능을 만족시키지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 실내온도를 빠른 속도로 목표온도에 도달시키는 쾌속성의 기능을 가지면서도 적절한 냉방온도를 유지시킬 수 있는 쾌적성의 기능을 동시에 만족시킬 수 있는 공기조화기의 자동운전 제어방법을 제공함에 있다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 기본구조를 나타낸 블록도;
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법을 나타낸 순서도;
도 3은 공기조화기에서 풍량에 따른 냉방속도를 나타낸 그래프; 및
도 4는 공기조화기에서 시간에 따른 냉매 온도의 안정화경향을 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 실내열교환기 12 : 송풍팬
21 : 압축기 22 : 실외열교환기
30 : 제어부 32 : 운전모드 설정부
34 : 온도 설정부 36 : 실내온도 감지부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법은,
(a) 실내온도와 목표온도를 비교하여 상기 실내온도가 목표온도보다 높은 경우에 제 1 풍량에서 제 2 풍량에 도달할 때 까지 풍량을 단계적으로 높여가면서 각 풍량에서 적절한 시간 동안 송풍팬을 가동하는 단계;
(b) 실내온도가 상기 목표온도에 도달할 때 까지 제 2 풍량으로 송풍팬을 가동하는 단계; 및
(c) 상기 (a) 및 (b) 단계에서 실내온도가 목표온도보다 높지 않은 경우에, 자연풍 운전으로 전환하는 단계를 포함한다.
상기의 제 1 풍량은 냉매 안정화시간이 가장 짧은 최소의 풍량으로, 제 2 풍량은 최대의 풍량으로 설정된다.
상기 (a) 단계에서, 상기 각 풍량에서 가동되는 소정의 시간은, 해당 풍량에 의한 냉매의 안정화 시간에 대해 이전 가동 풍량에 의한 냉매의 안정화 시간을 뺀 값으로 설정되며, 단, 제 1 풍량에서 가동되는 소정의 시간은 제 1 풍량에 의한 냉매의 안정화 시간으로 설정된다.
이러한 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법에 따르면, 목표온도가 설정되면, 먼저 냉매 안정화 시간이 짧은 제 1 풍량, 즉 최소의 풍량으로 송풍팬을 가동한 후 상기 제 1 풍량에서 제 2 풍량에 도달할 때 까지 풍량을 단계적으로 높여가면서 각 풍량에서 적절한 시간 동안 송풍팬을 가동하고, 실내온도가 상기목표온도에 도달할 때 까지 상기 제 2 풍량, 즉 최대의 풍량으로 송풍팬을 계속 가동하게 된다.
따라서, 공기조화기의 초기 가동시, 제 1 풍량, 즉 냉매 안정화시간이 가장 짧을 뿐만 아니라 냉매의 온도도 가장 낮은 최소의 풍량으로 송풍팬을 가동하게 되므로, 가동 초기에 냉매의 온도가 신속하게 안정될 뿐만 아니라 토출되는 냉기의 온도가 가장 낮아 신속한 냉방효과를 얻을 수 있다. 또한, 제 1 풍량에서 제 2 풍량에 도달할 때 까지 풍량을 단계적으로 높여가면서 송풍팬을 가동하므로 냉매가 불안정해지는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 제 2 풍량, 즉 최대의 풍량으로 실내온도가 상기 목표온도에 도달할 때 까지 송풍팬을 계속 가동하게 되므로, 신속하게 원하는 목표온도로 냉방되는 효과를 얻을 수 있어 쾌속성의 기능을 만족시킨다.
또한, 신속하게 원하는 목표온도에 도달한 후 자연풍 운전을 수행하게 되므로 쾌적성의 기능도 동시에 만족시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 종래와 동일한 구성요소는 동일부호를 적용하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이고, 도 3은 공기조화기에서 풍량에 따른 냉방속도를 나타낸 그래프이고, 도 4는 공기조화기에서 시간에 따른 냉매 온도의 안정화경향을 나타낸 그래프이다.
먼저, (a) 실내온도와 목표온도를 비교하여 상기 실내온도가 목표온도보다높은 경우에 제 1 풍량에서 제 2 풍량에 도달할 때 까지 풍량을 단계적으로 높여가면서 각 풍량에서 적절한 시간 동안 송풍팬을 가동하는 단계를 수행한다.
즉, 단계 211에서, 실내온도 감지부(36)에서 현재의 실내온도(Tr)를 검출한다.
단계 213에서, 제어부(30)는 상기 목표온도(Ts)와 실내온도(Tr) 간의 온도차, 즉 △T를 결정하고 ( △T = Tr - Ts ), △T가 0보다 큰지 아닌지를 비교한다. 즉, 상기 실내온도(Tr)가 목표온도(Ts) 보다 높은지 아닌지를 비교한다. 통상적으로, 목표온도(Ts)는 이미 설정되어 있던 온도, 즉 24℃로 자동으로 적용된다. 사용자가 목표온도(Ts)의 변경을 원하는 경우 기 설정된 목표온도(Ts)에서 ±2℃ 정도의 범위 내에서 온도설정부(34)를 통하여 변경할 수도 있다.
단계 215에서, 상기 실내온도(Tr)가 목표온도(Ts)보다 높은 경우에 제 1 풍량으로 제 1 소정의 시간 동안 송풍팬(12)을 가동한다. 여기서, 제 1 풍량은 본 발명의 공기조화기에서 가동되는 최소의 풍량이 선택되는 것이 가장 바람직하다. 즉, 미풍으로 가동된다. 제 1 소정의 시간은 미풍으로 가동되는 경우 냉방속도가 가장 빠른 시간, 즉 미풍의 냉매 온도 안정화 시간(T1) 또는 그 시간 범위 내에서 선택되는 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 공기조화기의 가동초기 상태에서는 일정시간이 경과하기 전 까지는 풍량이 약할수록 냉방속도가 빠르고, 일정시간이 경과한 후에야 풍량이 강할수록 냉방속도가 빠르게 된다는 것을 알 수 있다. 이 것은, 가동 초기상태에는, 풍량이 약할수록 냉매 온도가 더욱 빨리 안정화되기 때문에, 풍량이 약할수록 토출되는 냉기의 온도가 더욱 낮아지기 때문인 것으로 해석된다.
도 3에서 냉방속도를 비교해보면 최종적으로는 강풍인 경우가 약풍, 미풍인 경우에 비하여 냉방에 걸리는 시간이 짧으나, 초기에는 미풍인 경우가 약풍, 강풍인 경우에 비하여 냉방속도가 빠르다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 4에서 미풍, 약풍, 강풍의 경우 각각 냉매 온도의 안정화시간은 각각 T1, T3, T2로서 미풍인 경우가 약풍, 강풍인 경우에 비하여 냉매 온도의 안정화시간이 짧다는 것을 알 수 있다.
단계 217에서, 실내온도(Tr)가 목표온도(Ts)보다 높지 않은 경우에는 초기운전 단계로부터 자연풍 운전 단계로 전환된다.
자연풍 운전 단계(S104), 즉 제어부(30)가 △T의 크기에 따라 송풍팬(12)의 회전속도를 가변하도록 제어하는 운전 단계로 전환하게 된다. 즉, 상기 △T가 클수록 송풍팬(12)의 회전속도를 크게 동작시킴으로써 풍량을 강하게 하고, △T가 작을수록 송풍팬(12)의 회전속도를 작게 동작시킴으로써 풍량을 약하게 하여 일정한 냉방온도를 유지하도록 하는 운전이다.
단계 219에서, 상기 제 1 소정의 시간, 즉 미풍의 냉매 온도 안정화 시간(T1)이 경과했는 지 검사하고, 제 1 소정의 시간이 경과하지 않은 경우에는 단계 (S211)로 돌아가고, 경과한 경우에는 다음 단계를 수행한다.
즉, 단계 221에서, 상기 제 1 소정의 시간 경과 후, 즉 미풍의 냉매 온도 안정화 시간(T1)이 경과한 후, 실내온도 감지부(36)는 현재의 실내온도(Tr)를 다시 검출한다.
단계 223에서, 제어부(30)는 상기 입력된 목표온도(Ts)와 측정된 실내온도(Tr) 간의 온도차, 즉 △T를 결정하고 (△T = Tr - Ts), △T가 0보다 큰지 아닌지, 즉 상기 실내온도(Tr)가 목표온도(Ts) 보다 높은지 아닌지를 비교한다.
단계 225에서, 상기 실내온도(Tr)가 목표온도(Ts)보다 높은 경우에 미풍 보다 한 단계 높은 풍량의 약풍으로 송풍팬(12)이 가동된다. 냉방속도를 가장 신속하게 하기 위하여, 약풍의 가동시간은 약풍의 냉매 온도 안정화 시간(T3) - 미풍의 냉매 온도 안정화 시간(T1)인 것이 바람직하며, 또한 그 시간 범위 내에서 선택되는 것도 무방하다. .
단계 227에서, 실내온도(Tr)가 목표온도(Ts)보다 높지 않은 경우에는 초기운전 단계로부터 자연풍 운전 단계로 전환된다.
단계 229에서, 약풍의 가동시간, 즉 약풍의 냉매 온도 안정화 시간(T3) - 미풍의 냉매 온도 안정화 시간(T1)이 경과했는 지 검사하고, 이 시간이 경과하지 않은 경우에는 단계 (S221)로 돌아가고, 경과한 경우에는 다음 단계를 수행한다.
다음, (d) 실내온도(Tr)가 상기 목표온도(Ts)에 도달할 때 까지 제 2 풍량으로 송풍팬을 가동하는 단계를 수행한다.
즉, 단계 231에서, 약풍에 의한 소정 시간 경과 후, 즉 약풍의 냉매 온도 안정화 시간(T3) - 미풍의 냉매 온도 안정화 시간(T1) 경과 후, 실내온도 감지부(36)에 의하여 현재의 실내온도(Tr)를 다시 검출한다.
단계 233에서, 제어부(30)는 상기 입력된 목표온도(Ts)와 측정된 실내온도(Tr) 간의 온도차, 즉 △T를 결정하고 (△T = Tr - Ts), 상기 실내온도(Tr)가 목표온도(Ts) 보다 높은지 아닌지를 비교한다.
단계 235에서, 상기 실내온도(Tr)가 목표온도(Ts)보다 높은 경우에 약풍 보다 한 단계 높은 풍량의 강풍으로 송풍팬(12)이 가동된다. 강풍은 최고의 풍량이므로, 냉방속도를 가장 신속하게 하기 위하여, 실내온도(Tr)가 상기 목표온도(Ts)에 도달할 때 까지 강풍으로 송풍팬(12)을 계속하여 가동한다.
단계 237에서, 실내온도(Tr)가 목표온도(Ts)보다 높지 않은 경우에는 초기운전 단계로부터 자연풍 운전 단계(S217)로 전환된다.
이리하여, 빠른 속도로 원하는 목표온도로 도달할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법에 따르면, 이러한 본 발명에 따른 공기조화기의 자동운전 제어방법에 따르면, 목표온도가 설정되면, 먼저 냉매 안정화 시간이 짧은 제 1 풍량, 즉 최소의 풍량으로 송풍팬을 가동한 후 상기 제 1 풍량에서 제 2 풍량에 도달할 때 까지 풍량을 단계적으로 높여가면서 각 풍량에서 적절한 시간 동안 송풍팬을 가동하고, 실내온도가 상기 목표온도에 도달할 때 까지 상기 제 2 풍량, 즉 최대의 풍량으로 송풍팬을 계속 가동하게 된다.
따라서, 공기조화기의 초기 가동시, 제 1 풍량, 즉 냉매 안정화시간이 가장 짧을 뿐만 아니라 냉매의 온도도 가장 낮은 최소의 풍량으로 송풍팬을 가동하게 되므로, 가동 초기에 냉매의 온도가 신속하게 안정될 뿐만 아니라 토출되는 냉기의 온도가 가장 낮아 신속한 냉방효과를 얻을 수 있다. 또한, 제 1 풍량에서 제 2 풍량에 도달할 때 까지 풍량을 단계적으로 높여가면서 송풍팬을 가동하므로 냉매가 불안정해지는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 제 2 풍량, 즉 최대의 풍량으로 실내온도가 상기 목표온도에 도달할 때 까지 송풍팬을 계속 가동하게 되므로, 신속하게 원하는 목표온도로 냉방되는 효과를 얻을 수 있어 쾌속성의 기능을 만족시킨다.
또한, 신속하게 원하는 목표온도에 도달한 후 자연풍 운전을 수행하게 되므로 쾌적성의 기능도 동시에 만족시킬 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims (5)

  1. (a) 실내온도와 목표온도를 비교하여 상기 실내온도가 목표온도보다 높은 경우에 제 1 풍량에서 제 2 풍량에 도달할 때 까지 풍량을 단계적으로 높여가면서 송풍팬을 가동하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 풍량이 제 2 풍량에 도달하면 상기 실내온도와 상기 목표온도를 비교하고, 비교결과 상기 실내온도가 높으면 제 2 풍량으로 송풍팬을 가동하는 단계; 및
    (c) 상기 (a) 및 (b) 단계에서 실내온도가 목표온도보다 높지 않은 경우에, 자연풍으로 전환하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 자동운전 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기의 제 1 풍량은 냉매의 온도가 안정화되는데 걸리는 시간이 가장 짧게 소요되는 풍량으로 설정됨을 특징으로 하는 공기조화기의 자동운전 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기의 제 2 풍량은 최대의 풍량으로 설정됨을 특징으로 하는 공기조화기의 자동운전 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서, 상기 송풍팬이 상기 제 1 풍량으로 가동되는 시간 및 제 2 풍량으로 가동되는 시간은, 해당 풍량으로 가동하여 냉매의 온도가 안정되는 시간에서 이전 가동 풍량으로 가동하여 냉매의 온도가 안정되는 시간을 뺀 시간값으로 설정되며, 단 상기 송풍팬이 제 1 풍량으로 가동되는 시간은 제 1 풍량으로 가동하여 냉매의 온도가 안정되는 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 자동운전 제어방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 풍량에서 제 2 풍량에 도달할 때 까지 단계적으로 증가하는 풍량은 미풍, 약풍, 강풍의 3단계로 구별됨을 특징으로 하는 공기조화기의 자동운전 제어방법.
KR1019990062896A 1999-12-27 1999-12-27 공기조화기의 자동운전 제어방법 KR100358100B1 (ko)

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