KR20080038904A - 덕트형 공기조화기 및 그 풍량조절방법 - Google Patents

덕트형 공기조화기 및 그 풍량조절방법 Download PDF

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김문섭
강현욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 덕트형 공기조화기 및 그 풍량조절방법에 관한 것으로, 덕트형 공기조화기의 토출풍량이 표준풍량인지 판단하고, 상기 토출풍량이 표준풍량이 아니면 상기 덕트형 공기조화기에 장착된 송풍장치의 운전을 자동으로 변경하여 상기 토출풍량이 표준풍량이 되도록 조절한다.

Description

덕트형 공기조화기 및 그 풍량조절방법{A duct type air conditioner and method to control blowing quantity thereof}
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 덕트형 공기조화기를 도시한 도면이다.
도2는 도1에 도시한 덕트형 공기조화기의 제어구성을 보인 블록도이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 덕트형 공기조화기의 풍량조절방법에서 사용되는 송풍팬의 분당회전수 대비 토출풍량 데이터를 예시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 덕트형 공기조화기의 풍량조절방법을 도시한 흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
10:케이스 13:송풍팬
20:토출덕트 21:연결덕트
22:분기덕트 23:댐퍼모터
24:댐퍼 25:풍속계
30:흡입덕트 40:마이컴
41:데이터 저장부
본 발명은 덕트형 공기조화기 및 그 풍량조절방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설치환경에 관계없이 최적의 풍량이 토출되도록 조절하는 덕트형 공기조화기 및 그 풍량조절방법에 관한 것이다.
일반적으로, 덕트형 공기조화기의 설계시에는 기외정압이 문제되는데, 기외 정압은 덕트 내부의 압력저항을 나타내며, 덕트형 공기조화기의 풍량에 영향을 미치는 주요 변수이다. 따라서 덕트형 공기조화기에서 적정풍량을 얻기 위해서는 덕트의 기외정압을 고려하여 적절한 송풍장치를 설치해야 한다.
이를 위해 덕트형 공기조화기의 설계시에는 흡입덕트와 토출덕트의 길이 및 형상 등에 의해 손실되는 압력을 미리 계산하여 적정 풍량을 낼 수 있는 송풍장치를 선택하거나, 미리 선택된 송풍장치에 맞도록 흡입덕트와 토출덕트를 설계한다.
그러나, 이처럼 덕트의 기외정압과 송풍장치의 능력을 고려하여 덕트형 공기조화기를 설계하더라도 시공시 설치조건이 설계시와 달라지면 설치된 덕트의 기외정압도 달라져 덕트형 공기조화기의 토출풍량이 너무 과다하거나 약해지는 문제점이 있었다. 이를 보완하기 위해 대한민국 공개특허공보 10-2004-63608호(덕트형 공기조화기의 실내기)가 제시되었는데, 63608발명은 기계적인 구성의 정압조정부를 이용하여 토출풍량을 조절하였다.
즉, 63608발명은 케이스의 내부에 설치되고 공기와 냉매사이의 열교환이 이 루어지는 열교환기와, 케이스 내부에 설치되어 열교환기에서 열교환을 마친 공기를 실내로 토출하는 송풍 팬과, 케이스의 외측으로 돌출되어 토출되는 공기의 흐름을 안내하는 토출 가이드와, 토출 가이드가 삽입되도록 케이스에 설치되어 토출되는 공기의 토출면적을 조정하여 기외정압을 조정하는 정압조정부를 가지고 토출풍량을 조절하였다.
그러나, 전술한 덕트형 공기조화기 또한, 덕트형 공기조화기의 설치자가 수동으로 정압조정부를 조작하여 기외정압을 조정하므로 수동조작에 따른 조정의 한계가 있을 밖에 없었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 설치조건이 달라지더라도 최적의 풍량이 토출되도록 자동조절하는 덕트형 공기조화기를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 덕트형 공기조화기의 토출풍량이 표준풍량인지 판단하고, 상기 토출풍량이 표준풍량이 아니면 상기 덕트형 공기조화기에 장착된 송풍장치의 운전을 자동으로 변경하여 상기 토출풍량이 표준풍량이 되도록 조절한다.
또한 상기 운전은 상기 송풍장치인 송풍팬의 분당회전수(RPM)을 다르게 하여 변경한다.
또한 상기 운전은 상기 송풍팬의 분당회전수(RPM) 대비 토출풍량 데이터를 참고하여 변경된다.
또한 상기 토출풍량은 실내공간으로 토출되는 공기의 토출풍속과 토출구의 면적을 이용하여 연산한다.
또한 복수의 분기덕트에서 토출되는 공기의 토출풍속이 각 분기덕트의 표준풍속인지 확인하고, 상기 토출풍속이 표준풍속이 아닌 분기덕트가 있으면 해당 분기덕트의 개도를 자동으로 변경하여 해당 분기덕트의 토출풍속이 표준풍속이 되도록 조절한다.
또한 상기 분기덕트의 개도는 상기 분기덕트에 설치된 댐퍼의 개도를 다르게 하여 변경한다.
또한 덕트형 공기조화기의 토출풍량이 표준풍량인지 판단하고, 상기 토출풍량이 표준풍량이 아니면 상기 덕트형 공기조화기에 장착된 송풍장치의 운전을 자동으로 변경하여 상기 토출풍량이 표준풍량이 되도록 조절하고, 상기 송풍장치를 지난 공기를 실내로 안내하는 복수의 분기덕트에서 측정된 공기의 토출풍속이 각 분기덕트의 표준풍속인지 확인하고, 상기 토출풍속이 표준풍속이 아닌 분기덕트가 있으면 해당 분기덕트의 개도를 자동으로 변경하여 해당 분기덕트의 토출풍속이 표준풍속이 되도록 조절한다.
공기의 강제유동을 위한 송풍팬이 장착된 케이스와, 상기 케이스에 연결되어 토출공기를 안내하는 토출 덕트와, 상기 토출덕트의 토출풍량이 표준풍량이 되도록 상기 송풍팬의 운전을 조절하는 마이컴을 포함한다.
또한 상기 마이컴은 상기 송풍팬의 분당회전수(RPM)를 변화시켜 상기 송풍팬 의 운전을 조절한다.
또한 상기 토출덕트는 복수의 분기덕트로 나눠지며, 상기 복수의 분기덕트에는 분기덕트에서 토출되는 공기의 풍속을 측정하는 풍속계가 설치된다.
또한 상기 마이컴은 상기 풍속계에서 측정되는 각 분기덕트의 토출풍속과 각 분기덕트의 면적을 곱한 값을 모두 더하여 상기 토출풍량을 산출한다.
또한 상기 마이컴은 상기 송풍팬의 분당회전수(RPM) 조절을 위해 상기 송풍팬의 분당회전수(RPM) 대비 토출풍량 데이터를 미리 저장하고 있다.
또한 상기 분기덕트에는 댐퍼가 설치되며, 상기 마이컴은 각 분기덕트에서 측정된 토출풍속이 각 분기덕트의 표준풍속이 되도록 각 분기덕트의 댐퍼 개도를 조절한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 도1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 덕트형 공기조화기는 케이스(10)와, 실내공기를 케이스 내부로 흡입하기 위한 흡입덕트(30)와, 케이스 내부에서 열교환된 공기를 실내공간으로 토출하기 위한 토출덕트(20)를 구비한다.
케이스 내부에는 실내공기와 냉매 사이의 열교환이 일어나는 열교환기(11)와, 케이스 내외부로 공기를 유동시키기 위한 송풍팬(13)과, 송풍팬(13)을 회전시키는 송풍팬 모터(12)와, 덕트형 공기조화기를 제어하는 마이컴(40)이 마련된다.
토출덕트(20)는 열교환된 공기를 실내공간에 나눠 공급하기 위한 복수의 분기덕트(22)와, 케이스(10) 및 복수의 분기덕트(22)를 연결하는 연결덕트(21)로 이 루어진다. 각 분기덕트(22)의 출구에는 토출되는 공기를 사방으로 안내하는 디퓨저(26)와, 각 분기덕트(22)에서 토출되는 공기의 풍속을 측정하는 풍속계(25)가 설치된다. 또한, 각 분기덕트(22)에는 분기덕트(22)의 개도를 조절하는 댐퍼(24)가 설치되며, 댐퍼(24)는 댐퍼모터(23)에 의해 구동된다.
도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 도1에 도시한 장치외에 송풍팬 모터(12)를 구동하는 팬모터 구동부(42)와, 각 댐퍼모터(23)를 구동하는 댐퍼모터 구동부(43)를 더 포함한다.
분기덕트(22)의 각 풍속계(25)는 마이컴(40)과 연결되어 풍속계(25)에서 측정된 각 분기덕트(22)의 풍속은 마이컴(40)에 전달되며, 각 댐퍼모터(23) 또한 마이컴(40)에 연결되어 마이컴(40)에 의해 제어된다. 또한, 송풍팬 모터(12) 및 각 댐퍼모터(23)의 동작상황은 피드백되어 마이컴(40)에 전달되므로 마이컴(40)은 송풍팬(13)의 분당 회전수(RPM) 및 각 댐퍼모터(23)에 결합된 댐퍼(24)의 개도를 파악할 수 있으며, 필요에 따라 분당회전수 검지수단(미도시) 및 댐퍼개도 검지수단(미도시)을 별도로 마련하여 송풍팬(13)의 분당회전수 및 각 댐퍼(24)의 개도를 파악할 수도 있다.
한편, 마이컴(40)은 제품(즉, 덕트형 공기조화기)의 표준정압/표준풍량과, 도3에 예시한 바와 같은 송풍팬(13)의 분당회전수 대비 토출풍량의 데이터와, 각 분기덕트(22)의 표준풍속 및 단면적을 저장하는 데이터 저장부(41)를 가진다.
도3에 예시한 데이터는 기외정압을 순차적으로 변화시키면서 송풍팬(13)의 분당회전수와 토출풍량을 측정하여 도출하였다. 이 때 도3의 X축은 토출풍량, Y축 은 기외정압, 좌측에서 우측으로 상승하는 곡선은 시스템 저항곡선, 4개의 사선에 가까운 곡선은 송풍팬(13)의 분당 회전수를 다르게 하였을 때의 기외정압에 따른 토출풍량의 변화곡선이다. 도3을 이용한 토출풍량 조절은 도4와 관련하여 상세하게 설명한다.
각 분기덕트(22)의 표준풍속은 각 분기덕트(22)에서 모두 같은 값으로 설정될 수도 있고, 각 분기덕트(22) 마다 다른 값(예를 들어 사무실은 낮은 값으로, 복도는 높은 값으로 설정함)으로 설정할 수도 있다. 후자의 경우 도면에서 명시하지는 않았으나 마이컴(40)에 각 분기덕트(22)의 표준풍속을 입력하기 위한 입력부(미도시)를 별도로 두는 것이 바람직하다.
도4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 덕트형 공기조화기의 풍량조절방법을 설명한다. 덕트형 공기조화기의 시공 후 테스트 운전시에 시공자의 수동명령 또는 마이컴(40)의 자동명령 등으로 송풍팬(13)이 구동되면 케이스(10)를 거친 실내공기가 연결덕트(21) 및 각 분기덕트(22)를 거쳐 실내공간으로 토출된다(50).
각 분기덕트(22)의 풍속계(25)는 각 분기덕트(22)의 풍속을 측정하여 마이컴(40)으로 전달하고(52), 마이컴(40)은 각 분기덕트(22)의 풍속과 각 분기덕트(22)의 단면적을 곱한 후에 이들을 모두 더하여 토출풍량을 산출한다(54).
다음으로 마이컴(40)은 산출된 토출풍량이 표준풍량과 같은지 판단한다(56). 만약 토출풍량이 표준풍량이 아니라면 마이컴(40)은 데이터 저장부(41)에 저장된 송풍팬(13)의 분당 회전수 대비 토출풍량 데이터를 참고하여 송풍팬(13)의 분당 회전수를 조절하고(58) 52단계로 리턴한다.
이하에서 송풍팬의 분당 회전수를 조절하는 방법을 도3를 참조하여 설명한다. 예를 들어 도3과 같은 특성을 가지도록 설계된 덕트형 공기조화기의 제품(즉, 덕트형 공기조화기) 표준정압/표준풍량이 4mmAq/17.5CMM(=mㅃ/min)(도3의 A점)이지만, 시공 후 실제 측정된 현장의 기외정압/토출풍량이 0mmAq/20.5CMM(도3의 B점)이라면 덕트형 공기조화기의 토출풍량은 과다풍량이다. 이 경우 토출풍량을 줄여야 하는데, 송풍팬(13)의 분당회전수를 20스텝(단, 송풍팬 모터가 스텝모터일 때)에서 16스텝으로 낮추면 토출풍량이 17.5CMM(도3의 C점)가 되는 것을 도3에서 알 수 있으므로, 마이컴(40)은 송풍팬(13)의 분당회전수를 16스텝으로 변경한다. 그러면 덕트형 공기조화기의 토출풍량은 기외정압의 변화없이 표준풍량인 17.5CMM로 바뀌게 되어 토출풍량이 적절해진다.
한편, 56단계에서 토출풍량이 표준풍량과 같다면 마이컴(40)은 각 분기덕트(22)의 토출풍속이 표준풍속과 같은지 판단한다(60). 만약 각 분기덕트(22)의 토출풍속이 표준풍속과 같다면 덕트형 공기조화기의 토출풍량과 각 분기덕트(22)의 토출풍량이 모두 적정 풍량인 것으로 보아 사이클을 종료한다.
그러나, 각 분기덕트(22)의 토출풍속이 표준풍속이 아니라면 마이컴(40)은 해당 분기덕트(22)의 댐퍼모터(23)를 구동하여 댐퍼 개도를 변경한다(62). 댐퍼 개도의 변경시 해당 분기덕트의 풍속이 과하면 댐퍼(24)를 닫아 분기덕트(22)의 개도를 줄여주고, 해당 분기덕트(22)의 풍속이 부족하면 댐퍼(24)를 열어 분기덕트(22)의 개도를 늘려준다. 이처럼 각 분기덕트(22)의 토출풍속을 조절하면 각 분기덕트(22)의 풍량 또한 각 분기덕트(22)에 맞게 조절되어 각 분기덕트(22)의 풍량 밸 런스도 조절된다.
본 실시예에서는 덕트형 공기조화기의 토출풍량 조절 후 각 분기덕트(22)의 풍량밸런스 조절시 각 분기덕트(22)의 토출풍량을 연산하여 이용하지 않고 토출풍속을 그대로 이용하지만, 각 분기덕트(22)의 토출풍량을 연산하여 각 분기덕트(22)의 토출풍량이 각 분기덕트(22)의 표준풍량인지(즉, 각 분기덕트의 풍량 밸런스가 적절한지)를 확인할 수도 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 시공조건에 관계없이 덕트형 공기조화기의 토출풍량을 적절하게 조절하여 덕트형 공기조화기의 소음이 커지거나 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 분기덕트의 풍량 밸런스도 조절하여 각 분기덕트에서 최적의 풍량이 토출되도록 해준다.
또한, 본 발명은 자동으로 덕트형 공기조화기의 토출풍량 및 풍량 밸런스를 조절하여 보다 정확하게 토출풍량 및 풍량 밸런스가 조절되도록 한다.

Claims (13)

  1. 덕트형 공기조화기의 토출풍량이 표준풍량인지 판단하고,
    상기 토출풍량이 표준풍량이 아니면 상기 덕트형 공기조화기에 장착된 송풍장치의 운전을 자동으로 변경하여 상기 토출풍량이 표준풍량이 되도록 조절하는 덕트형 공기조화기의 풍량조절방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운전은 상기 송풍장치인 송풍팬의 분당회전수(RPM)을 다르게 하여 변경하는 덕트형 공기조화기의 풍량조절방법
  3. 제2항에 있어서,
    상기 운전은 상기 송풍팬의 분당회전수(RPM) 대비 토출풍량 데이터를 참고하여 변경되는 덕트형 공기조화기의 풍량조절방법
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토출풍량은 실내공간으로 토출되는 공기의 토출풍속과 토출구의 면적을 이용하여 연산하는 덕트형 실내 공기조화기의 풍량조절방법
  5. 복수의 분기덕트에서 토출되는 공기의 토출풍속이 각 분기덕트의 표준풍속인 지 확인하고,
    상기 토출풍속이 표준풍속이 아닌 분기덕트가 있으면 해당 분기덕트의 개도를 자동으로 변경하여 해당 분기덕트의 토출풍속이 표준풍속이 되도록 조절하는 덕트형 공기조화기의 풍량조절방법
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분기덕트의 개도는 상기 분기덕트에 설치된 댐퍼의 개도를 다르게 하여 변경하는 덕트형 공기조화기의 풍량조절방법
  7. 덕트형 공기조화기의 토출풍량이 표준풍량인지 판단하고,
    상기 토출풍량이 표준풍량이 아니면 상기 덕트형 공기조화기에 장착된 송풍장치의 운전을 자동으로 변경하여 상기 토출풍량이 표준풍량이 되도록 조절하고,
    상기 송풍장치를 지난 공기를 실내로 안내하는 복수의 분기덕트에서 측정된 공기의 토출풍속이 각 분기덕트의 표준풍속인지 확인하고,
    상기 토출풍속이 표준풍속이 아닌 분기덕트가 있으면 해당 분기덕트의 개도를 자동으로 변경하여 해당 분기덕트의 토출풍속이 표준풍속이 되도록 조절하는 덕트형 공기조화기의 풍량조절방법
  8. 공기의 강제유동을 위한 송풍팬이 장착된 케이스와,
    상기 케이스에 연결되어 토출공기를 안내하는 토출 덕트와,
    상기 토출덕트의 토출풍량이 표준풍량이 되도록 상기 송풍팬의 운전을 조절하는 마이컴을 포함하는 덕트형 공기조화기
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마이컴은 상기 송풍팬의 분당회전수(RPM)를 변화시켜 상기 송풍팬의 운전을 조절하는 덕트형 공기조화기
  10. 제8항에 있어서,
    상기 토출덕트는 복수의 분기덕트로 나눠지며, 상기 복수의 분기덕트에는 분기덕트에서 토출되는 공기의 풍속을 측정하는 풍속계가 설치되는 덕트형 공기조화기
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마이컴은 상기 풍속계에서 측정되는 각 분기덕트의 토출풍속과 각 분기덕트의 면적을 곱한 값을 모두 더하여 상기 토출풍량을 산출하는 덕트형 공기조화기
  12. 제10항에 있어서,
    상기 마이컴은 상기 송풍팬의 분당회전수(RPM) 조절을 위해 상기 송풍팬의 분당회전수(RPM) 대비 토출풍량 데이터를 미리 저장하고 있는 덕트형 공기조화기
  13. 제10항에 있어서,
    상기 분기덕트에는 댐퍼가 설치되며, 상기 마이컴은 각 분기덕트에서 측정된 토출풍속이 각 분기덕트의 표준풍속이 되도록 각 분기덕트의 댐퍼 개도를 조절하는 덕트형 공기조화기
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