WO2021137557A1 - 공기조화기 및 그의 제어방법 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an air conditioner capable of creating a comfortable indoor environment by controlling carbon dioxide in the room and a method for controlling the same.
- Ventilation is the most efficient way to keep the concentration of the total air composition such as O 2 and CO 2 in the indoor air, including volatile organic compounds and odors, the same as outside.
- the recent decrease in air quality due to external air pollution has made it difficult even in a home environment where ventilation is possible.
- a ventilation device using a separate total heat exchanger is applied, but the energy consumption is high and the diameter of the line for connection with the air conditioning equipment must be increased.
- the main function of the air conditioner is to control the temperature and humidity of the room by using heat exchange according to the compression and expansion of the refrigerant, but the dust collection function to remove fine dust and odors such as indoor volatile organic compounds according to the recent changes in the consumer environment It has been developed to control most of the factors affecting indoor air quality, including the deodorization function that can remove molecules. However, the biggest part that is difficult to control in terms of major factors of indoor air quality is the change in CO 2 concentration according to the breathing of the human body or pets.
- Conventional devices for lowering the indoor CO 2 concentration include a CO 2 adsorption and regeneration device using a rotor and a CO 2 removal device using an electric heating element.
- CO 2 removal using a rotor device is the removal of CO 2 by the adsorbent material of the solid phase and the inlet of the low CO 2 conditions the air to the room.
- the rotor is regenerated by the heater in the regeneration unit while rotating, and is performed in parallel with the CO 2 removal operation.
- the CO 2 removal device using an electric heating element applies a technology that exhausts indoor air to the outside and introduces clean outdoor air into the room. At this time, the indoor air and the outdoor air exchange heat while crossing each other at the heating element, thereby suppressing energy loss.
- the air conditioner is provided in the circulation passage, and includes a circulation passage through which air can be circulated by communicating with the room, an exhaust passage having one end communicating with the outdoors and the other end communicating with the circulation passage to allow air to flow, and the circulation passage comprising: A fan for sucking the air of a, provided in the circulation passage, a CO 2 filtration unit for filtering CO 2 from the sucked air, and a CO 2 filtration unit provided in the circulation passage in front of the intake air, A heater for heating the CO 2 filtered by the CO 2 filtration unit so that the filtered CO 2 is included in the inhaled air, and a connection part between the circulation passage and the exhaust passage, and the CO 2 filtered air is passed through the circulation passage. and a flow path switching unit switching between a CO 2 filtration mode for supplying indoors through the CO 2 filtration mode and a CO 2 exhaust mode for discharging the air containing the CO 2 to the outdoors through the exhaust flow path.
- the amount of exhaust per unit time of the exhaust passage may be smaller than the amount of supply per unit time supplied to the room through the circulation passage.
- a cross-sectional area of the exhaust passage may be smaller than a cross-sectional area of the circulation passage after the passage switching unit.
- At least one of the exhaust flow path or the circulation flow path at the rear end of the flow path switching unit may include a reducer having a narrow cross-sectional area.
- the exhaust passage may be at least partially made of a flexible material.
- the number of revolutions per unit time of the fan operating in the CO 2 exhaust mode may be smaller than the number of revolutions per unit time of the fan operating in the CO 2 filtration mode.
- the amount of exhaust per unit time of the exhaust passage may be less than or equal to 1/2 of the amount of supply per unit time supplied to the room through the circulation passage.
- the exhaust amount of the exhaust passage may be 5 to 40 CHM.
- the exhaust amount of the exhaust passage may be 20 CHM.
- the heater may include a positive temperature coefficient (PTC) heater.
- PTC positive temperature coefficient
- a processor for controlling the flow path switching unit and the heater according to the CO 2 concentration sensed by the CO 2 sensor may be further included.
- the processor may operate the heater when the CO 2 concentration is less than or equal to a first threshold value, and may operate the flow path switching unit in a CO 2 exhaust mode.
- the processor may stop the heater if the CO 2 concentration is equal to or greater than the second threshold, and operate the flow path switching unit in a CO 2 filtration mode.
- the processor may repeatedly operate the CO 2 filtration mode and the CO 2 exhaust mode of the flow path conversion unit at predetermined time intervals.
- the interval may be within 5 to 60 minutes.
- the CO 2 exhaust mode of the flow path conversion unit may be within 30 minutes.
- a method for controlling an air conditioner according to an embodiment of the present invention includes the steps of sucking air in the room, filtering CO 2 from the sucked air and supplying it to the room, heating the intake air, and using the heated air.
- the method comprising the inclusion is filtered CO 2 discharged to the outside, between the CO 2 filtering mode and CO 2 exhaust mode in which the discharging containing the CO 2 regeneration air of the room in which the CO 2 supply filtered air to the room and controlling a flow path switching unit selectively operated in the .
- the air conditioner has a CO 2 filtration mode in which carbon dioxide, which has the highest degree of impact on the human body and has a fast accumulation rate, is first removed with an adsorbent and supplied to the room through the carbon dioxide removal unit mounted on the indoor unit; It has a structure that can intermittently operate the CO 2 exhaust mode, which discharges the high concentration of carbon dioxide dropped by the regeneration of the adsorbent , depending on the indoor CO 2 concentration, so it is energy efficient.
- the air conditioner of the present invention has a simple piping structure and convenient piping installation by adding only one CO 2 exhaust pipe to the connection line between the outdoor unit and the indoor unit.
- FIG. 1 shows an air conditioner according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the piping assembly.
- FIG. 3 is a block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a block diagram showing the structure of the CO 2 filter unit of the air conditioner according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a flow path switching unit.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the flow path switching unit in the CO 2 filtration mode state.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of a flow path switching unit in a CO 2 exhaust mode state.
- FIG. 8 is a view showing the structure of a circulation passage and an exhaust passage according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a flowchart illustrating a method for controlling an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a flowchart illustrating a control method of an air conditioner according to another embodiment of the present invention.
- 11 is a graph showing the results of the operation and non-operation of the CO 2 filter unit in an indoor space of 10 pyeong.
- 13 is a graph showing the CO 2 concentration when the CO 2 filtration time is operated for 10 minutes and the CO 2 exhaust time is operated for 30 minutes.
- 15 is a graph showing the CO 2 concentration when the CO 2 filtration time is operated for 30 minutes and the CO 2 exhaust time is operated for 30 minutes.
- 16 is a graph showing the CO 2 concentration when the CO 2 filtration time is operated for 40 minutes and the CO 2 exhaust time is operated for 30 minutes.
- expressions such as “has,” “may have,” “includes,” or “may include” refer to the presence of a corresponding characteristic (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.
- expressions such as “A or B,” “at least one of A or/and B,” or “one or more of A or/and B” may include all possible combinations of the items listed together.
- “A or B,” “at least one of A and B,” or “at least one of A or B” means (1) includes at least one A, (2) includes at least one B; Or (3) it may refer to all cases including both at least one A and at least one B.
- terms such as 'upper', 'lower', 'left', 'right', 'inner', 'outer', 'inside', 'outer', 'front', 'rear' is defined based on the drawings, and the shape or position of each component is not limited thereby.
- the expression “configured to (or configured to)” depends on the context, for example, “suitable for,” “having the capacity to ,” “designed to,” “adapted to,” “made to,” or “capable of.”
- the term “configured (or configured to)” may not necessarily mean only “specifically designed to” in hardware. Instead, in some circumstances, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” with other devices or parts.
- the air conditioner 1 is a device for maintaining indoor air pleasantly, and includes a home air conditioner, an industrial air conditioner, a system air conditioner, an air purifier, an air cleaner, a home heating device, an industrial heating device, It may include at least one of the ventilation devices.
- the air conditioner 1 shows an air conditioner 1 according to a first embodiment of the present invention.
- the air conditioner 1 includes an indoor unit 10 , an outdoor unit 20 , a refrigerant gas between the indoor unit 10 and the outdoor unit 20 , and a piping assembly 30 for transferring air containing CO 2 from the indoor unit 10 . ) is included.
- the indoor unit 10 may be any of a stand-type indoor unit, a wall-mounted indoor unit, and a ceiling-type indoor unit.
- the stand-type indoor unit 10 will be described as an example.
- the indoor unit 10 expands and evaporates the refrigerant gas compressed from the outdoor unit 20 to absorb heat from the indoor air, and then sends the refrigerant gas that has absorbed the heat to the outdoor unit 30 .
- the indoor unit 10 sucks in indoor air , filters CO 2 , and then discharges it back into the room.
- the indoor unit 10 is regenerated or eliminated by applying hot air to the filtered CO 2 according to the concentration of CO 2 in the room or according to a preset condition, and then exhausted to the outside.
- the outdoor unit 20 delivers the compressed and condensed refrigerant gas to the indoor unit 10 .
- the piping assembly 30 includes refrigerant pipes 32 and 34 for exchanging refrigerant gas between the indoor unit 10 and the outdoor unit 20 , and a CO 2 exhaust pipe 36 for discharging CO 2 filtered from the indoor unit 10 .
- the refrigerant pipes 32 and 34 and the CO 2 exhaust pipe 36 are integrally wrapped with a heat insulating material 31 .
- the refrigerant pipes 32 and 34 and the exhaust pipe 36 may be individually manufactured, respectively, or may be integrally manufactured by injection of the same material.
- the refrigerant pipes 32 and 34 are made of copper, respectively, and the CO 2 exhaust pipe 36 may be injection-manufactured from plastic.
- FIG. 3 is a block diagram of the air conditioner 1 according to the embodiment of the present invention.
- the indoor unit 10 includes a first communication unit 11 , a first memory 12 , a first processor 13 , an input unit 14 , an expansion valve 15 , a first blowing fan 16 , and an evaporator 17 .
- CO 2 sensor 18 CO 2 filtration unit 19 may be provided.
- the first communication unit 11 may include at least one communication module, and is used for operation setting input to the indoor unit 10 by exchanging data, control commands, etc. or communicating with each other through a communication line connected to the outdoor unit 20 . Accordingly, the outdoor unit 20 may be operated.
- the first communication unit 11 may include a wireless communication module such as Wi-fi, Bluetooth, Beacon, Zigbee, as well as a wired communication module.
- a wireless communication module such as Wi-fi, Bluetooth, Beacon, Zigbee, as well as a wired communication module.
- the first memory 12 may store a control program for processing or controlling the first processor 13 .
- the first memory 12 may store reference data for controlling the outdoor unit 20 and data transmitted/received through the first communication unit 11 .
- the first processor 13 may control overall operation of each component of the indoor unit 10 in response to data received from the outdoor unit 20 , and may control data transmission/reception through the first communication unit 11 .
- the first processor 13 may control the power supplied to the outdoor unit 20 through the power supply unit 15 .
- the first processor 13 may control the operation of the CO 2 filtration unit 19 according to the CO 2 concentration in the room sensed by the CO 2 sensor 18 or according to a predefined condition.
- the first processor 13 may control the CO 2 filtration unit 19 to control the CO 2 filtration mode and the CO 2 exhaust mode.
- the first processor 13 includes at least one general-purpose processor that loads at least a part of the control program from the non-volatile memory in which the control program is installed into the volatile memory and executes the loaded control program, for example, a CPU ( It may be implemented as a central processing unit), an application processor (AP), or a microprocessor.
- a CPU It may be implemented as a central processing unit), an application processor (AP), or a microprocessor.
- the first processor 13 may include a single core, a dual core, a triple core, a quad core, and multiple cores thereof. A plurality of first processors 13 may be provided.
- the first processor 13 may include, for example, a main processor and a sub-processor operating in a sleep mode (eg, a mode in which only standby power is supplied).
- the processor, ROM and RAM are interconnected through an internal bus.
- the first processor 13 may be implemented in a form included in a main SoC mounted on a PCB embedded in the air conditioner 1 .
- the control program may include program(s) implemented in the form of at least one of a BIOS, a device driver, an operating system, firmware, a platform, and an application program (application).
- the application program may be installed or stored in advance when the air conditioner 1 is manufactured, or may be installed based on the received data by receiving data of the application program from the outside at the time of later use.
- Data of the application program may be downloaded to the air conditioner 1 from an external server such as an application market.
- an external server is an example of a computer program product, but is not limited thereto.
- the input unit 14 may include a plurality of buttons or a touch screen attached to the indoor unit 10 .
- the input unit 14 may turn on and operate the indoor unit 10 through a plurality of buttons or a touch screen.
- the input unit 14 receives the operating conditions of the CO 2 filtration unit 19, for example, the indoor CO 2 concentration, the time or interval between the CO 2 filtration mode and the CO 2 exhaust mode, and the number of CO 2 emission sources residing in the room. You can get input from the user.
- the input unit 14 sets the operating frequency of the outdoor unit 20 when a CO 2 removal command, operation command, trial run command, test operation, address setting, communication error occurs, and the indoor unit 10 when a communication error occurs. It is also possible to receive a command for setting the operation mode of the .
- the expansion valve 15 expands the compressed refrigerant gas delivered from the compressor 24 of the outdoor unit 20 and delivers it to the evaporator 17 .
- the first blowing fan 16 may include a motor and a fan.
- the first blower fan 16 may suck indoor air to contact the evaporator 17 , and circulate the air deprived of heat by the evaporator 17 into the room.
- the evaporator 17 is in the form of a thin capillary tube through which the expanded refrigerant gas passes, and may absorb heat from the indoor air sucked by the first blowing fan 16 .
- the CO 2 sensor 18 may sense the indoor CO 2 concentration in real time and provide it to the first processor 13 .
- the first processor 13 operates the CO 2 filtration unit 19 in the CO 2 filtration mode to remove indoor CO 2 when the indoor CO 2 concentration is greater than or equal to the first threshold, and filters when the indoor CO 2 concentration is less than or equal to the second threshold. to discharge the CO 2 to the outside to operate the CO 2 filter unit 19 to the CO 2 exhaust mode.
- the indoor unit 10 may further include an oxygen sensor and a human body detection sensor included in an indoor ball.
- the CO 2 filtration unit 19 sucks the air in the room, removes the CO 2 by adsorption, and then circulates it back to the room.
- the CO 2 filtration unit 19 may regenerate or drop the adsorbed CO 2 and discharge it to the outside through the exhaust pipe 36 of the pipe assembly 30 .
- the configuration and operation description for the CO 2 filtration unit 19 will be described in detail separately.
- the outdoor unit 20 includes a second communication unit 21 , a second memory 22 , a second processor 23 , a compressor 24 , a compressor driving unit 25 , a second blowing fan 26 , and a condenser 27 . ) can be provided.
- the first communication unit 21 may include at least one communication module, and may exchange data through a communication line connected to the indoor unit 10 or may exchange driving state information by mutual communication.
- the second communication unit 21 may include a wireless communication module such as Wi-fi, Bluetooth, Beacon, and Zigbee as well as a wired communication module.
- a wireless communication module such as Wi-fi, Bluetooth, Beacon, and Zigbee as well as a wired communication module.
- the second memory 22 may store a control program for processing or control of the second processor 23 .
- the second memory 22 may store reference data for controlling the compressor driving unit 25 and the second blowing fan 26 , and data transmitted/received through the second communication unit 21 .
- the second processor 23 may control the overall operation of each unit in the outdoor unit 20 .
- the second processor 23 may control the operation of the outdoor unit 20 in response to data received from the indoor unit 10 , and may control data transmission/reception through the second communication unit 21 .
- the second processor 23 may receive power from the indoor unit 10 and control the overall operation of each unit.
- the second processor 23 may generate control signals for controlling the compressor driving unit 25 and the second blowing fan 26 according to the operation settings received from the indoor unit 10 , respectively.
- the compressor 24 compresses the refrigerant gas and provides it to the condenser 27 .
- the compressor driving unit 25 may include a circuit for driving the compressor 24 to drive the compressor 24 .
- the compressor driving unit 25 may supply operating power to the motor of the compressor 24 so that the compressor 24 operates at a specific operating frequency. Accordingly, the compressor 24 compresses the incoming low-temperature and low-pressure refrigerant gas into a high-temperature and high-pressure state.
- the compressor driving unit 25 may drive the compressor 24 at a predetermined frequency according to the control command of the second processor 23 , and when a communication error with the indoor unit 10 occurs, the compressor 24 may be operated at a preset frequency. can drive
- the second blowing fan 26 may suck in outdoor air and discharge the outdoor air heat-exchanged in the condenser 27 to the outdoors.
- the second blowing fan 26 may include a motor and a fan.
- the condenser 27 may condense the refrigerant gas compressed in the compressor 24 .
- the air conditioner 1 is not limited to being implemented with the CO 2 filtering unit 19 together with the cooling/heating functional parts, and is made of only the CO 2 filtering unit 19 or other functional parts, for example, air. It can also be implemented with a purification function component.
- FIG 4 is a block diagram showing the structure of the CO 2 filtration unit 19 of the air conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention.
- the CO 2 filtering unit 19 may include a circulation passage 191 , an exhaust passage 192 , a fan 193 , a CO 2 filtering filter 194 , and a heater 195 .
- the circulation passage 191 communicates so that the air introduced from the room flows and is supplied back to the room, and air filtered with CO 2 may be supplied to the room.
- One end of the exhaust passage 192 communicates with the outdoors and the other end communicates with the circulation passage 191 , and air containing CO 2 may be discharged.
- the fan 193 is provided in the circulation passage 191 , in the CO 2 filtration mode, sucks air from the room and supplies the CO 2 filtered air back to the room.
- the fan 193 sucks air from the room in the CO 2 exhaust mode, and exhausts the air containing CO 2 regenerated or eliminated (hereinafter, can be expressed as either one) in the CO 2 filtration filter 194 to the outside. can do.
- CO 2 trapping filter 194 is provided in the circulation passage (191), CO 2 in the filtering operation from the air sucked from the room is the CO 2 filter in filtering the CO 2, and CO 2 exhaust mode to be reproduced or eliminated by heat can
- CO 2 filtration filter 194 may be made of activated carbon, silica, zeolite, MOF (metal-organic framework), etc. alone or mixed, corrugated type or particulate type (granule type) material.
- an amine-based or metal-based material may be additionally added to the CO 2 filtration filter 194 and used.
- the heater 195 is provided in the circulation passage 191 , and heats the air sucked from the room to provide it to the CO 2 filtration filter 194 .
- the high-temperature air heated by the heater 195 is filtered by the CO 2 filtration filter 194 to regenerate or drop the existing CO 2 .
- the heater 195 may be implemented as a positive temperature coefficient (PTC) heater.
- the flow path switching section 196 is provided at the connection portion of the circulation passage 191 and exhaust passage 192, and, CO 2 is filtered via a circulation conduit 191, air regeneration and CO 2 filtering mode to be supplied to the interior A switching operation between the CO 2 exhaust modes for discharging air containing CO 2 to the outside through the exhaust passage 192 may be performed.
- the first processor 13 may control the fan 193 , the heater 195 , and the flow path switching unit 196 in a CO 2 filtration mode or a CO 2 exhaust mode.
- the CO 2 filtration mode the fan 193 is in an on state
- the heater 195 is in an off state
- the flow path switching unit 196 may open the circulation flow path 191 and block the exhaust flow path 192 .
- the CO 2 exhaust mode the fan 193 is in an on state and the heater 195 is in an on state
- the flow path switching unit 196 may block the circulation flow path 191 and open the exhaust flow path 192 .
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing the flow path switching unit 196
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the flow path switching unit 196 in the CO 2 filtration mode state
- FIG. 7 is a cross-sectional view of the flow path switching unit 196 in the CO 2 exhaust mode state. to be.
- the structure of the flow path switch 196 shown in FIG. 5 is an example for description, and may be implemented in various structures.
- the flow path switching unit 196 has a 'T' shape, and air is discharged from the CO 2 filtration filter 194 side to the indoor side through the inflow unit 1961 and the circulation path 191 .
- the shutter 1964 may include a shutter driver (not shown) operating under the control of the first processor 13 .
- the shutter driver may include an electromagnet or a motor.
- the first processor 13 may rotate the shutter 1964 clockwise to open the first discharge unit 1962 and block the second discharge unit 1963 .
- the first processor 13 rotates the shutter 1964 counterclockwise to block the first discharge unit 1962 and open the second discharge unit 1963 . have.
- FIG 8 is a view showing the structure of a circulation passage 191 and an exhaust passage 192 according to another embodiment of the present invention.
- the circulation flow path 191 may include a first reducer 1911 connected to the flow path switching unit 196 and a circulation pipe 1912 coupled to the first reducer 1911 .
- the first reducer 1911 may have a shape in which the cross-sectional area is narrowed to control the flow rate of air supplied to the room.
- the exhaust flow path 192 may include a second reducer 1921 connected to the flow path switching unit 196 and a CO 2 exhaust pipe 36 coupled to the second reducer 1921 .
- the second reducer 1921 may have a shape in which the cross-sectional area is narrowed to control the flow rate of air discharged to the outdoors.
- the CO 2 exhaust pipe 36 may be made of a flexible material to facilitate excretion to the outdoor side.
- the CO 2 exhaust pipe 36 may be bundled and installed together with the refrigerant pipes 32 and 34 through which the refrigerant gas passes, as shown in FIG. 2 , or may be connected to a drain pipe for discharging water generated during heating and cooling.
- the exhaust amount per unit time of the exhaust flow path 192 may be smaller than the supply amount per unit time supplied to the room through the circulation flow path 191 , preferably 1/2 or less. This is to prevent the energy efficiency from being lowered because the temperature of the indoor air managed by heating and cooling is excessively discharged to the outdoors.
- the cross-sectional area A1 of the exhaust passage 192 may be smaller than the cross-sectional area A2 of the circulation passage 191 at the rear end of the passage switching unit 196 .
- the exhaust amount of the exhaust passage 192 may be 5 to 40 CHM, preferably 20 CHM.
- the first processor 13 controls the number of revolutions per unit time of the fan 193 operating in the CO 2 exhaust mode to be smaller than the number of revolutions per unit time of the fan 193 operating in the CO 2 filtration mode, thereby reducing the exhaust flow path 192 .
- the amount of exhaust per unit time of may be smaller than the amount of supply per unit time supplied to the room through the circulation passage 191 .
- FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of the air conditioner 1 according to an embodiment of the present invention.
- step S11 the CO 2 sensor 18 sends the CO 2 concentration of the room air to the first processor 13 .
- step S12 the first processor 13 determines whether the CO 2 concentration of the indoor air is equal to or greater than a first threshold, for example, 1500 ppm.
- step S13 the first processor 13 sets the flow path switching unit 196 to the CO 2 filtration mode, that is, blocks the exhaust flow path 192 , and opens the circulation flow path 191 when the CO 2 concentration is equal to or greater than the first threshold value. do.
- step S14 the first processor 13 operates the fan 193 when the CO 2 concentration is equal to or greater than the first threshold.
- step S15 the first processor 13 determines whether the CO 2 concentration of the indoor air is less than or equal to a second threshold, for example, 800 ppm.
- step S16 the first processor 13 sets the flow path switching unit 196 to the CO 2 exhaust mode, that is, opens the exhaust flow path 192 and blocks the circulation flow path 191 when the CO 2 concentration is less than or equal to the second threshold value. do.
- step S17 the first processor 13 operates the heater 195 when the CO 2 concentration is equal to or less than the second threshold value.
- the air conditioner 1 may control the CO 2 filtration unit 19 in one of a CO 2 filtration mode and a CO 2 exhaust mode according to the indoor CO 2 concentration.
- the conversion of CO 2 emission mode may be made based on the CO 2 concentration of CO 2 after filtering mode operation. That is, when the air conditioner 1 does not operate in the CO 2 filtration mode, the processor 1 sets the CO 2 filtration unit 19 to the CO 2 exhaust mode even when the indoor CO 2 concentration reaches the second threshold. may not work.
- FIG. 10 is a flowchart illustrating a control method of the air conditioner 1 according to another embodiment of the present invention.
- step S21 the first processor 13 receives the input of the operation time of the CO 2 filtration mode from the user.
- the user can set the CO 2 filtration unit 19 to operate in the CO 2 filtration mode for 30 minutes fixedly 8 times a day, every 3 hours.
- step S22 when the set time comes, the first processor 13 sets the flow path switching unit 196 to the CO 2 filtration mode, that is, blocks the exhaust flow path 192 and opens the circulation flow path 191 .
- step S23 the first processor 13 operates the fan 193 when the set time comes.
- step S24 the first processor 13 determines whether the operating time of the CO 2 filtration mode, for example, 30 minutes has elapsed.
- step S24 when the operation time of the CO 2 filtration mode has elapsed, the first processor 13 sets the flow path switching unit 196 to the CO 2 exhaust mode, that is, opens the exhaust flow path 192 and blocks the circulation flow path 191 . do.
- step S25 the first processor 13 operates the heater 195 when the operation time of the CO 2 filtration mode has elapsed.
- the air conditioner 1 may control the CO 2 filtering unit 19 in either a CO 2 filtration mode and a CO 2 exhaust mode according to a user's set time and interval.
- the air conditioner 1 may operate in a CO 2 filtration mode and a CO 2 exhaust mode according to a user's manual operation.
- the first processor 13 may control the CO 2 filter unit 19 based on information sensed by a human body detection sensor capable of detecting a person or a pet. For example, when a person or a pet stays in the room for a predetermined time, the first processor 13 may operate the CO 2 filtering unit 19 .
- the first processor 13 may be to detect CO 2 trapping filter 194, the continuous CO 2 filtering performance with using a CO 2 exhaust operation mode.
- 11 is a graph showing the results of operation and non-operation of the CO 2 filtration unit 19 in an indoor space of 10 pyeong.
- 13 to 16 is a graph showing the CO 2 concentration of the case where work for 10 minutes and the CO 2 and the filtration time, respectively, 20 minutes, 30 minutes, 40 minutes and run for 30 minutes exhaust CO 2 hours.
- the CO 2 concentration is gradually lowered from 1000 ppm to about 800 pp every 40 minutes including the removal time (10 minutes) and the regeneration time (30 minutes).
- the CO 2 concentration is lowered during the removal time (10 minutes) and maintained constant during the regeneration time (30 minutes).
- the CO 2 concentration is lowered for 10 minutes during the removal time (60 minutes) and then gradually increased again for the remaining 50 minutes.
- the removal time of 10 minutes can continuously lower the CO 2 concentration.
- Table 1 below shows the indoor CO 2 concentration according to the removal time and the amount of CO 2 exhaust.
- the supply air volume at the time of CO 2 filtration was fixed at 80CMH, the removal time was 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 60 minutes, and the exhaust air volume at the time of CO 2 exhaust was 10CMH, 20CMH, 40CMH, and 80CMH.
- CSH Regenerative exhaust air volume
- the indoor CO 2 concentration is lower than 20 minutes, 30 minutes, and 60 minutes when the removal operation time is performed for 10 minutes.
- the indoor CO 2 concentration decreases as the regenerated exhaust air volume (CMH) increases, but since this is seen as a ventilation effect of discharging indoor air to the outdoors, 20 CMH is preferable for energy management efficiency.
- CMH regenerated exhaust air volume
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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.
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.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
Claims (15)
- 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.
- 제7항에 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.
- 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.
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2019
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