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1. (WO2019004578) AIR CONDITIONER AND CONTROL METHOD THEREOF
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

7  

과제 해결 수단

8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22  

발명의 효과

23   24   25  

도면의 간단한 설명

26   27   28   29   30  

발명의 실시를 위한 형태

31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125   126   127   128   129   130   131   132   133   134   135   136   137   138  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

도면

1   2   3   4   5  

명세서

발명의 명칭 : 공기 조화기 및 그 제어방법

기술분야

[1]
공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

배경기술

[2]
공기 조화기는 실내의 냉방 또는 난방을 위해 사용되는 장치를 의미한다.  공기 조화기는 액체상태의 냉매가 기화할 때 주위의 열을 흡수하는 특성을 이용하여 냉방을 하고, 반대로 기체상태의 냉매가 액화할 때 열을 방출하는 특성을 이용하여 난방을 하는 것이다.
[3]
이러한 공기 조화기는 하나의 실외기에 하나의 실내기가 연결되는 것이 일반적이지만, 최근에는 실외기 한 대에 다양한 형태와 용량을 갖는 실내기가 여러 대 연결된 시스템 공기조화기도 이용되고 있는 추세이다.
[4]
현재, 공기 조화기는 제습 시, 실내설정온도와 실내흡입온도의 온도차 및 실내온도와 실외온도에 의한 역치값 계산을 통해 고정된 형태의 일정한 압축기 주파수로 제어하고 있다.
[5]
이러한 공기 조화기의 습도 제어는 간접적인 제어로, 현열만 제거할 뿐 잠열(습도)이 제거되지 않아, 요청된 설정온도에 도달하였으나, 상대적인 습도가 높아 사용자로 하여금 불쾌감이 느껴질 수 있다.
[6]
또한, 잠열이 제거되지 않은 상태에서 압축기의 최소운전 진입 시, 실내 열 교환기 잔류 응축수가 실내 팬에 의해 증발되어, 가습 효과가 발생할 수 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[7]
개시된 실시예는 실내 온도 및 습도를 직접적으로 제어하여 사용자가 쾌적함을 느낄 수 있는 최적의 온도 및 습도를 제공하기 위한 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

과제 해결 수단

[8]
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 측면에 따른 공기 조화기는, 압축기; 실내 열 교환기 온도를 감지하기 위한 실내 열 교환기 온도센서; 실내 습도를 감지하기 위한 실내 습도 센서; 및 상기 실내 습도 센서에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점온도를 산출하고, 산출된 상기 노점온도 및 상기 실내 열 교환기 온도를 기초로 상기 압축기의 주파수를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
[9]
또한, 상기 제어부는, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 기초로 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다.
[10]
또한, 상기 제어부는, 상기 압축기의 주파수 변화량을 이전 압축기 주파수에 반영하여 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 상기 현재 압축기 주파수를 기초로 상기 압축기의 주파수를 제어할 수 있다.
[11]
또한, 상기 제어부는, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다.
[12]
또한, 상기 압축기 퍼지 테이블은, 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 낮아지거나 상기 노점온도 이하가 되면 상기 압축기 주파수를 감소시키고, 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 높아지거나 상기 노점온도를 초과하면 상기 압축기 주파수를 증가시키는 방향으로 구성될 수 있다.
[13]
또한, 상기 제어부는, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 상기 현재 압축기 주파수와 실외 온도를 이용하여 실외팬의 회전 속도를 제어할 수 있다.
[14]
또한, 상기 제어부는, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 상기 현재 압축기 주파수와 실내 온도 및 실외 온도를 이용하여 전자 팽창 밸브를 제어할 수 있다.
[15]
또한, 상기 제어부는, 상기 실내 열 교환기 온도가 상기 노점온도 보다 낮은 상태를 유지하도록 제어할 수 있다.
[16]
일 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법은, 냉방 또는 제습 운전이 구동되면, 실내 습도 센서에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점 온도를 산출하고, 상기 산출된 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출하고, 상기 산출된 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 이용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출하고, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 상기 현재 압축기 주파수를 이용하여 압축기를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
[17]
또한, 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것은, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것일 수 있다.
[18]
또한, 상기 압축기 퍼지 테이블은, 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 낮아지거나 상기 노점온도 이하가 되면 상기 압축기 주파수를 감소시키고, 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 높아지거나 상기 노점온도를 초과하면 상기 압축기 주파수를 증가시키는 방향으로 구성될 수 있다.
[19]
다른 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법은, 냉방 또는 제습 운전이 구동되면, 실내 습도 센서에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점 온도를 산출하고, 산출된 상기 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출하고, 상기 산출된 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 이용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출하고, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 상기 현재 압축기 주파수와 실외 온도를 이용하여 실외팬의 회전 속도를 제어할 수 있다.
[20]
또한, 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것은, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것일 수 있다.
[21]
또 다른 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법은, 냉방 또는 제습 운전이 구동되면, 실내 습도 센서에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점 온도를 산출하고, 산출된 상기 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출하고, 상기 산출된 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 이용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출하고, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 상기 현재 압축기 주파수와 실내 온도 및 실외 온도를 이용하여 전자 팽창 밸브를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
[22]
또한, 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것은, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것일 수 있다.

발명의 효과

[23]
전술한 과제 해결 수단에 의하면, 공기 조화기에서 습도를 직접 제어하여 현열과 잠열을 동시에 제거하기 때문에, 최적의 온도 및 습도를 유지할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
[24]
또한, 개시된 발명은 실내 열 교환기 온도를 항상 노점온도 보다 낮게 유지하여 제습효과를 극대화 시킬 수 있고, 압축기 최소운전 시 발생하는 가습 현상을 미연에 방지할 수 있다.
[25]
또한, 개시된 발명은 압축기 주파수의 점진적인 제어가 가능하기 때문에, 종래의 제습과 비교하여 주파수 제어 진동을 줄여 목표 주파수값을 추종하는데 용이할 수 있다.

도면의 간단한 설명

[26]
도 1은 공기 조화기의 구성을 나타내는 도면이다.
[27]
도 2는 공기 조화기의 제어 블록도를 상세하게 나타내는 도면이다.
[28]
도 3은 공기 조화기에 의한 냉방 또는 제습 운전방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
[29]
도 4는 도 3의 냉방 또는 제습 운전 시 실외팬의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
[30]
도 5는 도 3의 냉방 또는 제습 운전 시 전자 팽창 밸브의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

발명의 실시를 위한 형태

[31]
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
[32]
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
[33]
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[34]
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
[35]
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
[36]
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
[37]
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
[38]
도 1은 공기 조화기의 구성을 나타내는 도면이다.
[39]
도 1을 참조하면, 공기 조화기(1)는 실외기(10) 및 실내기(20)를 포함할 수 있다. 도시하지 않았지만, 실외기(10)와 실내기(20)는 서로 간에 전원 및 통신 신호를 송수신할 수 있도록 통신부를 구비할 수 있다.
[40]
통신부는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[41]
근거리 통신 모듈은 블루투스 모듈, 적외선 통신 모듈, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 모듈, WLAN(Wireless Local Access Network) 통신 모듈, NFC 통신 모듈, 지그비(Zigbee) 통신 모듈 등 근거리에서 무선 통신망을 이용하여 신호를 송수신하는 다양한 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.
[42]
유선 통신 모듈은 지역 통신(Local Area Network; LAN) 모듈, 광역 통신(Wide Area Network; WAN) 모듈 또는 부가가치 통신(Value Added Network; VAN) 모듈 등 다양한 유선 통신 모듈뿐만 아니라, USB(Universal Serial Bus), HDMI(High Definition Multimedia Interface), DVI(Digital Visual Interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 다양한 케이블 통신 모듈을 포함할 수 있다.
[43]
무선 통신 모듈은 와이파이(Wifi) 모듈, 와이브로(Wireless broadband) 모듈 외에도, GSM(global System for Mobile Communication), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), UMTS(universal mobile telecommunications system), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등 다양한 무선 통신 방식을 지원하는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
[44]
먼저, 실외기(10)는 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기(11), 압축기(11)에서 압축된 고온고압 기체냉매의 흐름방향을 조절하는 사방밸브(12), 압축기(11)에서 압축된 고온고압 기체냉매를 전달받아 실외공기와 열 교환하는 실외 열 교환기(13), 실외 열 교환기(13)에서 열 교환이 이루어지도록 실외 팬모터(15)에 의해 실외공기를 강제 송풍시키는 실외팬(14), 냉매 유량을 조절하면서 열 교환된 냉매를 감압 팽창시키는 전자 팽창 밸브(17)를 포함할 수 있다. 이때, 전자 팽창 밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)(17)는 그 개도에 따라 냉매의 과열도 및 과냉도를 조절할 수 있다.
[45]
또한, 압축기(11)의 흡입측에는 압축기(11)에 유입되는 냉매를 완전 기체상태의 가스로 변환시키는 어큐뮬레이터(16)를 설치할 수 있다.
[46]
또한, 실외기(10)는 실외 공기 온도를 감지하기 위한 실외 온도 센서(18)를 포함할 수 있다. 이때, 실외 온도 센서(18)는 실외 공기의 온도를 감지할 수 있는 곳 또는 운용자에 의해서 실외 온도 측정이 요구되는 곳이라면 어느 위치에든 설치될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
[47]
또한, 실내기(20)는 냉매를 전달받아 실내공기와 열 교환하는 실내 열 교환기(21), 실내 열 교환기(21)에서 열 교환이 이루어지도록 실내 팬모터(23)에 의해 실내 공기를 강제 송풍시키는 실내팬(22)을 포함할 수 있다.
[48]
또한, 실내 열 교환기(21)에 연결된 배관 중에서 냉방운전 시 냉매가 흡입되는 입구측 배관에는 냉매를 팽창시키는 전자 팽창 밸브(24), 실내 열 교환기(21)의 입구측 배관온도를 감지하는 실내 열 교환기 온도센서(26)가 설치될 수 있다.
[49]
또한, 실내기(20)는 실내 습도를 감지하기 위한 실내 습도 센서(27)를 더 포함할 수 있다. 실내 습도 센서(27)는 실내기(20)로 유입되는 공기 중 상대 습도를 검출하며, 이에 한정되지 않고, 운용자의 필요에 따라 변경 가능하다. 이때, 실내 습도 센서(27)는 실내 습도를 감지할 수 있는 곳 또는 운용자에 의해서 실내 습도 측정이 요구되는 곳이라면 어느 위치에든 설치될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
[50]
또한, 실내기(20)는 실내 온도를 감지하기 위한 실내 온도 센서(28)를 더 포함할 수 있다. 이때, 실내 온도 센서(28)는 실내 공기의 온도를 감지할 수 있는 곳 또는 운용자에 의해서 실내 공기의 온도 측정이 요구되는 곳이라면 어느 위치에든 설치될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
[51]
[52]
도 2는 공기 조화기의 제어 블록도를 상세하게 나타내는 도면이다.
[53]
도 2를 참조하면, 공기 조화기(100)는 입력부(111), 디스플레이부(112), 실내 열 교환기 온도센서(113), 실내 온도 센서(114), 실내 습도 센서(115) 및 실내팬(116)으로 구성된 실내기(110)를 포함할 수 있다.
[54]
또한, 공기 조화기(100)는 실외 온도 센서(131), 실외팬(132), 압축기(133), 전자팽창밸브(134), 저장부(135) 및 제어부(136)로 구성된 실외기(130)를 포함할 수 있다.
[55]
이때, 실내기(120)와 실외기(130)는 서로 간에 전원 및 통신 신호를 송수신할 수 있도록 통신부를 구비할 수 있다.
[56]
입력부(111)는 사용자가 운전 명령을 발생시키거나 공기 조화기(100)의 동작 제어를 위한 설정 값 등을 입력하도록 하기 위한 구성이다.
[57]
입력부(111)는 사용자의 입력을 위해 각종 버튼이나 스위치, 키보드 등과 같은 하드웨어적인 장치를 포함할 수 있다.
[58]
또한, 입력부(111)는 유저 입력을 위해 터치 패드(touch pad) 등과 같은 GUI(Graphical User interface), 즉 소프트웨어인 장치를 포함할 수도 있다. 터치 패드는 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel: TSP)로 구현되어 디스플레이부(112)와 상호 레이어 구조를 이룰 수 있다.
[59]
터치 패드와 상호 레이어 구조를 이루는 터치 스크린 패널(TSP)로 구성되는 경우, 디스플레이부(112)는 입력부(111)로도 사용될 수 있다.
[60]
디스플레이부(112)는 공기 조화기(100)의 동작과 관련된 정보를 시각적으로 표시하기 위한 구성으로서, 예를 들어, 설정 온도, 현재 온도, 현재 습도, 냉방 모드, 예약 시간 등을 표시할 수 있다.
[61]
디스플레이부(112)는 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 디지털 광원 처리(Digital Light Processing: DLP) 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Penal), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 전기 발광(Electro Luminescence: EL) 패널, 전기영동 디스플레이(Electrophoretic Display: EPD) 패널, 전기변색 디스플레이(Electrochromic Display: ECD) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등으로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
[62]
실내 열 교환기 온도센서(113)는 실내 열 교환기 온도를 감지하기 위한 구성일 수 있다. 도 1에서 도시하는 바와 같이, 실내 열 교환기 온도센서(26)는 실내 열 교환기(21)의 입구측 배관온도를 감지하기 위한 위치에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 운용자의 필요에 따라 실내 열 교환기(21)의 입구측이 아닌 다른 위치에 설치되어 실내 열 교환기(21)의 온도를 측정하는 것 역시 가능하다 할 것이다.
[63]
실내 온도 센서(114)는 실내 온도를 감지하기 위한 구성일 수 있다. 실내 온도 센서(114)는 공기 조화기(100)가 설치되어 있는 실내 공기의 온도를 감지할 수 있는 위치면 어디든지 설치될 수 있다.
[64]
실내 습도 센서(115)는 실내 습도를 감지하기 위한 구성일 수 있다. 실내 습도 센서(115)는 공기 조화기(100)가 설치되어 있는 실내의 습도를 감지할 수 있는 위치면 어디든지 설치될 수 있다.
[65]
실내팬(116)은 실내 열 교환기(도 1의 21)에서 열 교환이 이루어지도록 실내 팬모터(도 1의 23)에 의해 실내 공기를 강제 송풍시키는 구성일 수 있다.
[66]
실내팬(116)은 제어부(136)로부터 전달되는 제어 신호에 따라 실내팬(116)의 회전 속도가 변경될 수 있다.
[67]
실외 온도 센서(131)는 실외 온도를 감지하기 위한 구성일 수 있다. 실외 온도 센서(131)는 실외 공기의 온도를 감지할 수 있는 위치면 어디든지 설치될 수 있다.
[68]
실외팬(132)은 실외 열 교환기(도 1의 13)에서 열 교환이 이루어지도록 실외 팬모터(도 1의 15)에 의해 실외공기를 강제 송풍시키는 구성일 수 있다.
[69]
실외팬(132)은 제어부(136)로부터 전달되는 제어 신호에 따라 실외팬(132)의 회전 속도가 변경될 수 있다.
[70]
압축기(133)는 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축하는 구성일 수 있다.
[71]
저장부(135)는 공기 조화기(100)의 동작과 관련된 각종 설정 및 제어 정보 등을 저장하는 구성일 수 있다. 예를 들어, 저장부(135)는 사용자의 의해서 입력되거나 또는 초기 설정된 실내 설정 온도, 퍼지 테이블 정보 등을 저장할 수 있다.
[72]
저장부(135)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash Memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 저장부는 제어부와 관련하여 전술한 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
[73]
제어부(136)는 실내 습도 센서(115)에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점온도를 산출하고, 산출된 상기 노점온도 및 상기 실내 열 교환기 온도를 기초로 상기 압축기(133)의 주파수를 제어할 수 있다.
[74]
구체적으로, 제어부(136)는 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 기초로 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다.
[75]
제어부(136)는 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 압축기(133)의 주파수 변화량을 산출할 수 있다.
[76]
상기 압축기 퍼지 테이블은 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 낮아지거나 상기 노점온도 이하가 되면 상기 압축기 주파수를 감소시키고, 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 높아지거나 상기 노점온도를 초과하면 상기 압축기 주파수를 증가시키는 방향으로 구성될 수 있다.
[77]
개시된 발명은 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여, 압축기의 주파수를 순차적으로 제어하기 때문에, 현재온도와 설정온도만을 기초로 압축기 주파수를 제어하여 주파수 대역이 변할 때 급작스럽게 계단식으로 변하도록 제어하는 종래에 비해 주파수 제어진동(Hunting)이 줄어, 목표 주파수값을 추종하는데 용이할 수 있다.
[78]
또한, 기존 주파수 대역 제어는 고정된 주파수 대역 단위로 제어가 이루어지기 때문에 각 주파수 대역 별로 전력을 100% 소비하지만, 개시된 발명은 종래에 비해 주파수 제어 시 보다 세분화된 주파수 제어를 수행하기 때문에 불 필요한 전력을 소비하지 않아 공기 조화기의 냉방 또는 제습 운전 시 절전 효과를 기대할 수 있다.
[79]
제어부(136)는 압축기(133)의 주파수 변화량을 이전 압축기 주파수에 반영하여 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 상기 현재 압축기 주파수를 기초로 상기 압축기(133)의 주파수를 제어할 수 있다.
[80]
한편, 제어부(136)는 압축기 이전 주파수 및 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 현재 압축기 주파수와 실외 온도를 이용하여 실외팬의 회전 속도를 제어할 수 있다.
[81]
실외팬의 회전 속도를 제어하는데 요구되는 요소는 현재 압축기 주파수와 실외 온도로 상술한 방법으로 계산되는 현재 압축기 주파수와 실외 온도를 이용하여 실외팬의 회전 속도를 제어할 수 있는 것이다.
[82]
또한, 제어부(136)는 압축기 이전 주파수 및 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 현재 압축기 주파수와 실내 온도를 이용하여 실내팬의 회전 속도 역시 제어할 수 있다.
[83]
제어부(136)는 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 상기 현재 압축기 주파수와 실내 온도 및 실외 온도를 이용하여 전자 팽창 밸브(134)를 제어함에 따라, 냉매 유량을 조절할 수 있다.
[84]
전자 팽창 밸브(134)를 제어하는데 요구되는 요소는 현재 압축기 주파수, 실외 온도 및 실내 온도로 상술한 방법으로 계산되는 현재 압축기 주파수와 실외 온도 및 실내 온도를 이용하여 전자 팽창 밸브(134)의 개도를 조절하여 냉매유량을 조절할 수 있는 것이다.
[85]
한편, 제어부(136)는 실내 열 교환기 온도가 노점온도 보다 낮은 상태를 유지하도록 제어할 수 있다. 제어부(136)는 실내 열 교환기 온도가 노점온도 보다 낮은 상태를 유지하여 항상 제습 운전이 이루어질 수 있도록 제어하기 때문에, 공기 조화기(100)가 구비된 공간 내 적정 습도를 유지할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
[86]
제어부(136)는 공기 조화기(100) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
[87]
도 2에 도시된 공기 조화기(100)의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.
[88]
한편, 공기 조화기(100)에서 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다.
[89]
[90]
도 3은 공기 조화기에 의한 냉방 또는 제습 운전방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
[91]
도 3을 참조하면, 공기 조화기(100)는 냉방 또는 제습 운전이 구동되면, 실내 습도 센서(115)에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점 온도를 산출할 수 있다(210, 220). 이때, 실내 설정 온도는 입력부(111)를 통해 사용자에 의해서 입력되거나, 또는 공기 조화기(100) 내 미리 설정될 수 있다.
[92]
공기 조화기(100)는 수학식 1을 통해 노점 온도를 산출할 수 있다.
[93]
[수학식 1]
[94]
Z[n] = F(x) + F(y)
[95]
이때, Z는 노점온도, x는 실내 설정 온도, y는 습도를 의미할 수 있다.
[96]
다음, 공기 조화기(100)는 상기 산출된 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출할 수 있다(230).
[97]
공기 조화기(100)는 수학식 2를 통해 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차를 산출하고, 수학식 3을 통해 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출할 수 있다.
[98]
[수학식 2]
[99]
E[n] = TE[n] - Z[n]
[100]
[수학식 3]
[101]
△E[n] = TE[n] - TE[n-1]
[102]
이때, TE는 실내 열 교환기 온도, Z는 노점온도, E[n]은 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차, △E[n]는 실내 열 교환기 온도의 변화량을 의미할 수 있다.
[103]
다음, 공기 조화기(100)는 산출된 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 이용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다(240).
[104]
구체적으로, 공기 조화기(100)는 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다.
[105]
이때, 압축기 퍼지 테이블은 실내 열 교환기 온도가 점차 낮아지거나 노점온도 이하가 되면 압축기 주파수를 감소시키고, 실내 열 교환기 온도가 점차 높아지거나 노점온도를 초과하면 압축기 주파수를 증가시키는 방향으로 구성될 수 있다.
[106]
단계 240에서, 공기 조화기(100)는 수학식 4를 통해 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다.
[107]
[수학식 4]
[108]
△Cf = Fuzzy Table[E, △E]
[109]
이때, △Cf는 압축기의 주파수 변화량, E는 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차, △E는 실내 열 교환기 온도의 변화량을 의미할 수 있다.
[110]
다음, 공기 조화기(100)는 압축기 이전 주파수 및 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출할 수 있다(250).
[111]
공기 조화기(100)는 수학식 5를 통해 현재 압축기 주파수를 산출할 수 있다.
[112]
[수학식 5]
[113]
Cf[n] = Cf[n-1] + △Cf
[114]
이때, Cf[n]는 현재 압축기 주파수, Cf[n-1]는 압축기 이전 주파수, △Cf 는 압축기의 주파수 변환량을 의미할 수 있다.
[115]
다음, 공기 조화기(100)는 현재 압축기 주파수를 이용하여 압축기를 제어할 수 있다(260).
[116]
상술한 바와 같이, 개시된 발명은 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여, 압축기의 주파수를 점차적으로 증가 또는 감소로 세분화 제어하기 때문에, 현재온도와 설정온도만을 기초로 압축기 주파수를 제어하여 주파수 대역이 변할 때 급작스럽게 계단식으로 변하도록 제어하는 종래에 비해 주파수 제어진동(Hunting)이 줄어, 목표 주파수값을 추종하는데 용이할 수 있다.
[117]
[118]
도 4는 도 3의 냉방 또는 제습 운전 시 실외팬의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
[119]
도 4를 참조하면, 공기 조화기(100)는 냉방 또는 제습 운전이 구동되면, 실내 습도 센서(115)에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점 온도를 산출할 수 있다(310, 320). 이때, 실내 설정 온도는 입력부(111)를 통해 사용자에 의해서 입력되거나, 또는 공기 조화기(100) 내 미리 설정될 수 있다.
[120]
다음, 공기 조화기(100)는 상기 산출된 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출할 수 있다(330).
[121]
다음, 공기 조화기(100)는 산출된 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 이용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다(340).
[122]
구체적으로, 공기 조화기(100)는 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다.
[123]
이때, 압축기 퍼지 테이블은 실내 열 교환기 온도가 점차 낮아지거나 노점온도 이하가 되면 압축기 주파수를 감소시키고, 실내 열 교환기 온도가 점차 높아지거나 노점온도를 초과하면 압축기 주파수를 증가시키는 방향으로 구성될 수 있다.
[124]
다음, 공기 조화기(100)는 압축기 이전 주파수 및 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출할 수 있다(350).
[125]
다음, 공기 조화기(100)는 현재 압축기 주파수와 실외 온도를 이용하여 실외팬(도 1의 14)의 회전 속도 제어값을 산출하고, 산출된 실외팬(14)의 회전 속도 제어값을 이용하여 실외팬(14)을 제어할 수 있다(360, 370).
[126]
[127]
도 5는 도 3의 냉방 또는 제습 운전 시 전자 팽창 밸브의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
[128]
도 5를 참조하면, 공기 조화기(100)는 냉방 또는 제습 운전이 구동되면, 실내 습도 센서(115)에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점 온도를 산출할 수 있다(410, 420). 이때, 실내 설정 온도는 입력부(111)를 통해 사용자에 의해서 입력되거나, 또는 공기 조화기(100) 내 미리 설정될 수 있다.
[129]
다음, 공기 조화기(100)는 상기 산출된 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출할 수 있다(430).
[130]
다음, 공기 조화기(100)는 산출된 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 이용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다(440).
[131]
구체적으로, 공기 조화기(100)는 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출할 수 있다.
[132]
이때, 압축기 퍼지 테이블은 실내 열 교환기 온도가 점차 낮아지거나 노점온도 이하가 되면 압축기 주파수를 감소시키고, 실내 열 교환기 온도가 점차 높아지거나 노점온도를 초과하면 압축기 주파수를 증가시키는 방향으로 구성될 수 있다.
[133]
다음, 공기 조화기(100)는 압축기 이전 주파수 및 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출할 수 있다(450).
[134]
다음, 공기 조화기(100)는 현재 압축기 주파수와 실내 온도 및 실외 온도를 이용하여 전자 팽창 밸브(도 1의 17)의 제어값을 산출하고, 산출된 전자 팽창 밸브의 제어값을 이용하여 전자 팽창 밸브를 제어할 수 있다(460, 470).
[135]
[136]
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
[137]
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
[138]
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

청구범위

[청구항 1]
압축기; 실내 열 교환기 온도를 감지하기 위한 실내 열 교환기 온도센서; 실내 습도를 감지하기 위한 실내 습도 센서; 및 상기 실내 습도 센서에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점온도를 산출하고, 산출된 상기 노점온도 및 상기 실내 열 교환기 온도를 기초로 상기 압축기의 주파수를 제어하는 제어부; 를 포함하는 공기 조화기.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 기초로 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 공기 조화기.
[청구항 3]
제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 압축기의 주파수 변화량을 이전 압축기 주파수에 반영하여 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 상기 현재 압축기 주파수를 기초로 상기 압축기의 주파수를 제어하는 공기 조화기.
[청구항 4]
제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 공기 조화기.
[청구항 5]
제4항에 있어서, 상기 압축기 퍼지 테이블은, 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 낮아지거나 상기 노점온도 이하가 되면 상기 압축기 주파수를 감소시키고, 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 높아지거나 상기 노점온도를 초과하면 상기 압축기 주파수를 증가시키는 방향으로 구성된 공기 조화기.
[청구항 6]
제2항에 있어서, 상기 제어부는, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 상기 현재 압축기 주파수와 실외 온도를 이용하여 실외팬의 회전 속도를 제어하는 공기 조화기.
[청구항 7]
제2항에 있어서, 상기 제어부는, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 산출된 상기 현재 압축기 주파수와 실내 온도 및 실외 온도를 이용하여 전자 팽창 밸브를 제어하는 공기 조화기.
[청구항 8]
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 실내 열 교환기 온도가 상기 노점온도 보다 낮은 상태를 유지하도록 제어하는 공기 조화기.
[청구항 9]
냉방 또는 제습 운전이 구동되면, 실내 습도 센서에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점 온도를 산출하고, 상기 산출된 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출하고, 상기 산출된 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 이용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출하고, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 상기 현재 압축기 주파수를 이용하여 압축기를 제어하는 것을 포함하는 공기 조화기의 제어방법.
[청구항 10]
제9항에 있어서, 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것은, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것인 공기 조화기의 제어방법.
[청구항 11]
제10항에 있어서, 상기 압축기 퍼지 테이블은, 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 낮아지거나 상기 노점온도 이하가 되면 상기 압축기 주파수를 감소시키고, 상기 실내 열 교환기 온도가 점차 높아지거나 상기 노점온도를 초과하면 상기 압축기 주파수를 증가시키는 방향으로 구성된 공기조화기의 제어방법.
[청구항 12]
냉방 또는 제습 운전이 구동되면, 실내 습도 센서에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점 온도를 산출하고, 산출된 상기 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출하고, 상기 산출된 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 이용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출하고, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 상기 현재 압축기 주파수와 실외 온도를 이용하여 실외팬의 회전 속도를 제어하는 것을 포함하는 공기 조화기의 제어방법.
[청구항 13]
제12항에 있어서, 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것은, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것인 공기 조화기의 제어방법.
[청구항 14]
냉방 또는 제습 운전이 구동되면, 실내 습도 센서에 의해서 검출된 습도값과 실내 설정 온도를 이용하여 노점 온도를 산출하고, 산출된 상기 노점온도와 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 산출하고, 상기 산출된 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 이용하여 압축기의 주파수 변화량을 산출하고, 압축기 이전 주파수 및 상기 압축기의 주파수 변화량을 기초로 현재 압축기 주파수를 산출하고, 상기 현재 압축기 주파수와 실내 온도 및 실외 온도를 이용하여 전자 팽창 밸브를 제어하는 것을 포함하는 공기 조화기의 제어방법.
[청구항 15]
제14항에 있어서, 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것은, 상기 노점온도와 상기 실내 열 교환기 온도 간의 온도 차 및 상기 실내 열 교환기 온도의 변화량을 압축기 퍼지(Fuzzy) 테이블에 적용하여 상기 압축기의 주파수 변화량을 산출하는 것인 공기 조화기의 제어방법.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]