KR20180069599A - 공기조화기의 토출온도 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 토출온도 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 공기조화기의 토출온도 제어 장치는, 냉매가 상부로 유입되어 하부로 토출되는 냉매패스를 포함하여 형성된 실내 열교환기; 실내 열교환기의 상부측 및 하부측에 배치되는 복수 개의 토출팬; 및 복수 개의 토출팬의 회전수를 제어하여 실내 열교환기에서 형성된 공기가 복수 개의 토출팬에 대응되는 복수 개의 토출구로 토출되도록 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기의 토출온도 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING THE DISCHARGE TEMPERATURE OF AN AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기조화기의 토출온도 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기조화기의 상부측 토출온도와 하부측 토출온도를 다르게 제어할 수 있는 공기조화기의 토출온도 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨은 실내온도를 낮추거나 쾌적한 상태로 유지하는 것으로, 여름에 주로 이용하기 때문에 냉방장치라고도 부르며, 공기조화기라고 부르기도 한다.

원리는 냉동기·냉장고처럼 액체가 증발할 때 주위에서 열을 빼앗는 증발열을 이용한 것으로, 냉매로는 저온에서도 증발하기 쉬운 액체가 사용되는데, 보통 프레온 가스가 사용된다.

또한, 에어컨은 일반적으로 냉각사이클을 이용하는데, 압축기(COMPRESSOR)에서 압축된 냉매를 응축기(CONDENSER)에서 액화시킨 뒤, 팽창밸브(EXPANSION VALVE)를 통해 기화시킬 때, 증발기(EVAPORATOR)에서 흡수되는 기화열로 실내를 냉각시키게 된다. 이때, 응축기 및 증발기에서 열교환이 이루어지므로, 일반적으로 응축기를 실외 열교환기, 증발기를 실내 열교환기라고 부르기도 한다.

또한, 에어컨은 크게 실내기와 실외기로 나누어지고, 이 실내기와 실외기가 한 몸체에 설치되어 구성된 것을 일체형 에어컨이라 하며, 각각 별도로 설치된 것을 분리형 에어컨이라 한다.

이때, 일반적으로 분리형 에어컨은 실외기의 압축기에서 압축된 냉매를 응축기에서 액화시킨 뒤 팽창밸브를 통해 실내기의 증발기에서 다시 기화시켜 흡수되는 기화열에 의해 실내를 냉각시키게 된다.

여기서, 팽창밸브는 온도식 팽창밸브, 전자팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV) 등 여러 가지가 사용되고 있으나, 이 중 전자팽창밸브는 신속한 유량제어가 가능하고 효율적인 냉동시스템의 제어가 가능하여 최근 가장 많이 사용되고 있다.

또한, 전자팽창밸브는 실외 열교환기에서의 고온 고압의 액냉매를 교축작용에 의해 저온저압의 액체-기체 2상 상태로 팽창시켜 실내 열교환기로 보내며, 동시에 실내 열교환기의 열부하에 대응하여 실내 열교환기 출구 냉매의 과열도가 일정하게 되도록 냉매의 공급량을 조절하는 작용을 한다.

한편, 일반적으로 에어컨은 하나의 토출구를 통해 사용자가 선택한 온도에 맞춰 온도제어를 하고 있다. 그러나 사용자의 위치에 따라 사용자가 직접 느끼는 에어컨의 온도는 차이가 있다.

다시 말해, 에어컨 가까이 앉아 있는 사람은 멀리 있는 사람보다 차가움을 더 느끼게 되어 과도하게 추위를 느낄 수 있는 문제가 발생할 수 있다.

즉, 사용자가 직접 느끼는 실제 바람온도에 대한 쾌적감을 고려하지 못하여 에어컨이 위치하는 일정한 공간의 균일한 온도 제어를 할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0098615호(공개일 : 2006.09.19.공개)인 "다분할된 냉매유로를 갖는 냉난방 공조장치"가 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 창안된 것으로, 공기조화기의 상부측 토출온도와 하부측 토출온도를 다르게 제어하여 위치에 따라 사용자가 느끼는 온도가 달라지도록 하는 공기조화기의 토출온도 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기의 토출온도 제어 장치는, 냉매가 상부로 유입되어 하부로 토출되는 냉매패스를 포함하여 형성된 실내 열교환기; 상기 실내 열교환기의 상부측 및 하부측에 배치되는 복수 개의 토출팬; 및 상기 복수 개의 토출팬의 회전수를 제어하여 상기 실내 열교환기에서 형성된 공기가 상기 복수 개의 토출팬에 대응되는 복수 개의 토출구로 토출되도록 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 냉매패스는, 상기 실내 열교환기의 상부에 위치한 유입관으로 냉매가 유입되고, 횡으로 평행하게 배치된 냉매배관을 순환하여 상기 실내 열교환기의 하부에 위치한 토출관으로 냉매가 배출되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부는, 압축기의 운전 주파수 및 전자팽창밸브의 개도량 중 적어도 하나 이상을 제어하여 상기 실내 열교환기에 유입되는 냉매를 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부는, 상기 압축기의 운전 주파수를 높여 상기 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 감소시키고, 상기 압축기의 운전 주파수를 낮춰 상기 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부는, 상기 전자팽창밸브의 개도량을 증가시켜 상기 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 감소시키고, 상기 전자팽창밸브의 개도량을 감소시켜 상기 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부는, 상기 실내 열교환기의 상부측에 배치되는 토출팬 및 상기 실내 열교환기의 하부측에 배치되는 토출팬의 회전수를 각각 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 토출온도 제어 장치는, 공기조화기의 상부측 토출온도와 하부측 토출온도를 다르게 제어하여 위치에 따라 사용자가 느끼는 온도가 달라지도록 함으로써, 공기조화기가 위치하는 일정한 공간의 전체적인 온도를 균일하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 직접 느끼는 실제 바람온도에 대해 쾌적함을 느낄 수 있도록 하여 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 토출온도 제어 장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 토출온도 제어 장치를 나타낸 블록구성도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 토출온도 제어 장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 토출온도 제어 장치의 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 토출온도 제어 장치를 나타낸 블록구성도로서, 이를 참조하여 공기조화기의 토출온도 제어 장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 토출온도 제어 장치는, 전자팽창밸브(100), 압축기(200), 토출팬(400) 및 실내 열교환기(500)를 포함한다.

한편, 본 실시예에서 공기조화기는 압축기(200)와 상기 압축기(200)에 연결되는 응축기(미도시)를 포함하는 실외기와, 상기 실외기에 연결되는 실내기를 포함한다.

또한, 실외기에는 압축기(200)에서 압축된 냉매를 응축기에 강제로 송풍하도록 하는 실외팬(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 실외기와 실내기 사이에는 전자팽창밸브(100)가 설치되어 응축기로부터 흘러들어오는 냉매를 팽창시켜 실내기로 흘려보낸다. 본 실시예에서는, 전자팽창밸브를 예를 들어 설명하였으나, 온도식 팽창밸브 등을 사용할 수도 있으며, 이에 한정하지 않는다.

전자팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV, 100)는 실외기에 위치하는 실외 열교환기에서의 고온 고압의 액냉매를 교축작용에 의해 저온저압의 액체-기체 2상 상태로 팽창시켜 실내 열교환기(500)로 보내며, 동시에 실내 열교환기(500)의 열부하에 대응하여 실내 열교환기(500) 출구 냉매의 과열도가 일정하게 되도록 냉매의 공급량을 조절하는 작용을 할 수 있다. 이러한 전자팽창밸브(100)는 몸체와 코일부를 포함하여 이루어진다.

전자팽창밸브(100)는 도 2에 도시되는 제어부(300)의 제어에 의해 개도가 조절된다. 즉, 제어부(300)의 제어에 따라 개도량이 증가하거나 감소할 수 있다.

압축기(200)는 냉매사이클에 있어, 냉매를 고압의 기체 상태로 압축하여 응축기로 토출시킨다. 압축기(200)는 도 2에 도시되는 제어부(300)의 제어에 의해 RPM이 가변될 수 있으며, 이에 따라 운전 주파수(Hz)도 가변될 수 있다.

토출팬(400)은 실내 열교환기(500)의 상부측 및 하부측에 배치되며, 복수 개 구비될 수 있다. 다만 본 실시예에서, 토출팬(400)은 실내 열교환기(500)의 상부측에 한 개, 하부측에 한 개가 설치될 수 있다.

이때, 상부측 및 하부측에 위치하는 토출팬(400)에 각각 대응되도록 공기조화기의 토출구를 설치할 수 있다. 즉, 상부측에 위치하는 토출팬(400)에서 토출되는 바람이 토출되는 상부측 토출구 및 하부측에 위치하는 토출팬(400)에서 토출되는 바람이 토출되는 하부측 토출구를 포함할 수 있다.

또한, 토출팬(400)은 제어부(300)의 제어에 의해 회전수가 조절된다. 따라서, 토출팬(400)은 제어부(300)의 제어에 따라 실내 열교환기(500)에서 형성된 공기가 상부측 및 하부측에 위치하는 토출구로 토출될 수 있도록 한다.

실내 열교환기(500)는 냉매가 상부로 유입되어 하부로 토출되는 냉매패스를 포함하여 형성된다. 또한, 실내 열교환기(500)는 핀-튜브 방식의 열교환기일 수 있고, 본 실시예에서는 냉방 모드에 대해서만 설명하고 있으나, 냉매의 증발과 응축을 수행할 수 있도록 하여 냉방 모드뿐만 아니라 난방 모드가 가능하도록 할 수도 있다.

이때, 상기 냉매패스는, 실내 열교환기(500)의 상부에 위치한 유입관으로 냉매가 유입되고, 횡으로 평행하게 배치된 냉매배관을 순환하여 실내 열교환기(500)의 하부에 위치한 토출관으로 냉매가 배출되도록 형성된 것을 말한다.

즉, 종래에는 냉매패스가 상하로 순환하도록 형성되어 상부측 및 하부측에 위치한 토출구에서 동일한 토출온도로 바람이 토출되었으나, 본 실시예에서는 냉매패스가 상부측에서부터 좌우로 순환하여 하부측으로 토출되도록 형성되어 하부측으로 갈수록 냉매의 온도가 상승하여 토출온도가 상부측에 비해 높아지도록 할 수 있다.

다음으로는, 도 2에 도시된 바를 참조하여 공기조화기의 토출온도 제어 장치의 제어부(300)에 대하여 설명하도록 한다.

제어부(300)는 복수 개의 토출팬(400)의 회전수를 제어하여 실내 열교환기(500)에서 형성된 공기가 복수 개의 토출팬(400)에 대응되는 복수 개의 토출구로 토출되도록 한다.

이때, 제어부(300)는 실내 열교환기(500)의 상부측에 배치되는 토출팬(400) 및 상기 실내 열교환기(500)의 하부측에 배치되는 토출팬(400)의 회전수를 각각 제어할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 실내 열교환기(500)의 상부측에 배치되는 토출팬(400)의 회전수를 실내 열교환기(500)의 하부측에 배치되는 토출팬(400)의 회전수보다 높게하여, 하부측에 배치되는 토출팬(400) 대비 먼 곳 까지 바람이 토출되도록 할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서 냉매패스가 실내 열교환기(500)의 상부에 위치한 유입관으로 냉매가 유입되고, 횡으로 평행하게 배치된 냉매배관을 순환하여 실내 열교환기(500)의 하부에 위치한 토출관으로 냉매가 배출되도록 형성되어, 상부측에 배치되는 토출팬(400)에서 토출되는 바람이 하부측에 배치되는 토출팬(400)에서 토출되는 바람에 비해 토출온도가 낮으므로, 제어부(300)가 공기조화기에서 먼 곳에는 더 낮은 토출온도의 바람을 보내주고 공기조화기에서 상대적으로 가까운 곳에는 상대적으로 높은 토출온도의 바람을 보내주어, 공기조화기가 위치한 일정한 공간의 온도를 균일하게 제어할 수 있도록 할 수 있다.

다만, 상부측에 배치되는 토출팬(400)에 대응되는 토출구의 토출온도와 하부측에 배치되는 토출팬(400)에 대응되는 토출구의 토출온도 간의 차이를 조절하기 위해서, 제어부(300)는 압축기(200)의 운전 주파수 및 전자팽창밸브(100)의 개도량 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 압축기(200)의 운전 주파수 및 전자팽창밸브(100)의 개도량 중 적어도 하나 이상을 제어하여 실내 열교환기(500)에 유입되는 냉매를 조절함으로써, 상하 토출온도를 동일하게 하거나, 다르게 할 수 있다.

예컨대, 제어부(300)가 압축기(200)의 운전 주파수 및 전자팽창밸브(100)의 개도량 중 적어도 하나 이상을 제어하여 실내 열교환기(500)의 성능을 100%로 이용하도록 하여 실내 열교환기(500)의 냉매 유입구부터 토출구까지의 온도가 동일하도록 하여 상하 동일한 토출온도가 되도록 할 수 있다. 그러나 본 실시예에서는 제어부(300)가 압축기(200)의 운전 주파수를 낮추고 전자팽창밸브(100)의 개도를 변경하여 실내 열교환기(500)의 성능을 75%만 사용하도록 하여 실내 열교환기(500)의 면적을 기준으로 절반은 낮은 토출온도, 나머지 절반은 상기 낮은 토출온도 대비 높은 토출온도가 되도록 할 수 있다.

보다 자세하게는, 제어부(300)는 압축기(200)의 운전 주파수를 높여 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 감소시킬 수 있다. 또한, 제어부(300)는 압축기(200)의 운전 주파수를 낮춰 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 증가시킬 수 있다.

즉, 제어부(300)가 압축기(200)의 운전 주파수를 높여 실내 열교환기(500)의 냉매배관에 흐르는 냉매의 양이 많아지거나 속도가 빨라지면 냉매가 순환하여 실내공기와 열교환함에 있어, 정체되는 시간 없이 빠르게 냉매가 흘러 상하 토출온도의 편차가 감소하거나 동일하게 된다.

반면, 제어부(300)가 압축기(200)의 운전 주파수를 낮춰 실내 열교환기(500)의 냉매배관에 흐르는 냉매의 양이 줄어들거나 속도가 느려지면 냉매가 순환하여 실내공기와 열교환함에 있어, 정체되어 열교환하는 시간이 길어져 상하 토출온도의 편차가 증가하게 된다.

또한, 제어부(300)는 전자팽창밸브(100)의 개도량을 증가시켜 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 감소시킬 수 있다. 또한, 제어부(300)는 전자팽창밸브(100)의 개도량을 감소시켜 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 증가시킬 수 있다.

즉, 제어부(300)가 전자팽창밸브(100)의 개도량을 증가시켜 실내 열교환기(500)의 냉매배관에 흐르는 냉매의 양이 많아지거나 속도가 빨라지면 냉매가 순환하여 실내공기와 열교환함에 있어, 정체되는 시간 없이 빠르게 냉매가 흘러 상하 토출온도의 편차가 감소하거나 동일하게 된다.

반면, 제어부(300)가 전자팽창밸브(100)의 개도량을 감소시켜 실내 열교환기(500)의 냉매배관에 흐르는 냉매의 양이 줄어들거나 속도가 느려지면 냉매가 순환하여 실내공기와 열교환함에 있어, 정체되어 열교환하는 시간이 길어져 상하 토출온도의 편차가 증가하게 된다.

또한, 상기에서는 제어부(300)가 압축기(200)의 운전 주파수 및 전자팽창밸브(100)의 개도량 각각을 제어하여 상하 토출구의 토출온도 차이를 조절하는 것으로 설명하고 있으나, 제어부(300)가 압축기(200)의 운전 주파수 및 전자팽창밸브(100)의 개도량을 동시에 제어하여 상하 토출구의 토출온도 차이를 조절할 수도 있으며, 이에 한정하지는 않는다.

따라서, 제어부(300)가 압축기(200)의 운전 주파수 및 전자팽창밸브(100)의 개도량 중 적어도 하나 이상을 제어하여 상하 토출온도의 편차를 조절하고, 상부측의 토출팬(400) 및 하부측의 토출팬(400)의 회전수를 제어하여, 상부측의 토출팬(400)에 대응되는 토출구로 낮은 토출온도의 바람을 멀리 있는 사람을 위해 일정 거리 이상으로 멀리 토출시키고, 하부측의 토출팬(400)에 대응되는 토출구로 상기 상부측 토출구 대비 높은 토출온도의 바람을 가까이 있는 사람을 위해 일정 거리 이내로 가까이 토출시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 토출온도 제어 장치는, 공기조화기의 상부측 토출온도와 하부측 토출온도를 다르게 제어하여 위치에 따라 사용자가 느끼는 온도가 달라지도록 함으로써, 공기조화기가 위치하는 일정한 공간의 전체적인 온도를 균일하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 직접 느끼는 실제 바람온도에 대해 쾌적함을 느낄 수 있도록 하여 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 전자팽창밸브(EEV)
200 : 압축기
300 : 제어부
400 : 토출팬
500 : 실내 열교환기

Claims (6)

1. 냉매가 상부로 유입되어 하부로 토출되는 냉매패스를 포함하여 형성된 실내 열교환기;
   상기 실내 열교환기의 상부측 및 하부측에 배치되는 복수 개의 토출팬; 및
   상기 복수 개의 토출팬의 회전수를 제어하여 상기 실내 열교환기에서 형성된 공기가 상기 복수 개의 토출팬에 대응되는 복수 개의 토출구로 토출되도록 하는 제어부;를 포함하는 공기조화기의 토출온도 제어 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 냉매패스는,
   상기 실내 열교환기의 상부에 위치한 유입관으로 냉매가 유입되고, 횡으로 평행하게 배치된 냉매배관을 순환하여 상기 실내 열교환기의 하부에 위치한 토출관으로 냉매가 배출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 토출온도 제어 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   압축기의 운전 주파수 및 전자팽창밸브의 개도량 중 적어도 하나 이상을 제어하여 상기 실내 열교환기에 유입되는 냉매를 조절하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 토출온도 제어 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 압축기의 운전 주파수를 높여 상기 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 감소시키고, 상기 압축기의 운전 주파수를 낮춰 상기 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 증가시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 토출온도 제어 장치.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 전자팽창밸브의 개도량을 증가시켜 상기 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 감소시키고, 상기 전자팽창밸브의 개도량을 감소시켜 상기 복수 개의 토출구 간의 토출온도 차이를 증가시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 토출온도 제어 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 실내 열교환기의 상부측에 배치되는 토출팬 및 상기 실내 열교환기의 하부측에 배치되는 토출팬의 회전수를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 토출온도 제어 장치.
   
   
   
   
   
   

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