KR100700456B1

KR100700456B1 - 팬 모터 제어장치

Info

Publication number: KR100700456B1
Application number: KR1020050064411A
Authority: KR
Inventors: 이광주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2007-03-28
Also published as: KR20070009274A

Abstract

속도 조절을 위한 저속 탭과 고속 탭을 구비하는 팬 모터를 제어하기 위한 팬 모터 제어장치를 개시한다.

개시된 발명은 전원, 상기 팬 모터의 속도를 조절하기 위해 상기 전원의 위상각을 제어하기 위한 위상 제어부, 상기 위상 제어부를 통하여 상기 팬 모터의 저속 탭에 상기 전원을 인가하거나 상기 팬 모터의 고속 탭에 상기 전원을 인가하기 위한 선택부, 및 상기 팬 모터를 구비한 장치의 운전 조건에 따라 복수 운전 구간 중 어느 하나의 운전 구간을 설정하고, 설정한 운전 구간에서 상기 팬 모터를 제어하는 주 제어부를 포함한다. 본 발명은 팬 모터에 대하여 인가 전압의 위상을 제어하는 방식과 모터의 탭을 바꾸는 방식을 선택적으로 적용할 수 있어서 속도 조절 선택의 폭이 넓어지고, 아울러 실내 공조 부하에 적응적으로 팬 모터를 구동할 수 있어서 최적의 운전 성능을 발휘할 수 있다.

Description

팬 모터 제어장치{Apparatus For Controlling Fan Motor}

도 1은 본 발명에 따른 팬 모터 제어장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 운전구간별 팬 모터의 속도 범위를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 팬 모터의 제어 시 온도 변화를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 팬 모터 제어장치의 동작을 나타내는 순서도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

210 : 실외 제어기

240 : 팬 모터

본 발명은 열교환기에 공기를 불어 넣는 송풍 팬을 구동하기 위한 팬 모터의 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인가 전압의 위상을 제어하는 방식과 모터의 탭을 바꾸는 방식을 선택적으로 적용하여 속도 조절 선택의 폭을 넓게 하고 최적의 운전 성능을 발휘할 수 있는 팬 모터의 제어장치에 관한 것이다.

공기 조화 장치는 냉매와 공기 사이의 열교환을 위한 열교환기와 공기를 열교환기에 불어 넣기 위한 송풍 팬과 그 송풍 팬을 구동하는 팬 모터를 구비한다. 공 기 조화 장치를 운전하는 경우 실내 공조 부하에 따라 운전 조건이 변화하므로 이에 상응하여 팬 모터의 속도를 바꾸어 줌으로써 적절한 운전 능력을 발휘할 수 있도록 하고 있다.

실외기와 하나 이상의 실내기를 포함하는 공기 조화 장치에 사용하는 팬 모터는 보통 단상 교류 모터를 채택하고 있다.

이러한 단상 교류 모터는 모터에 인가하는 전압을 위상 제어하여 공급 전력량(power)을 조절함으로써 모터 속도를 조절하는 위상 제어 방식을 적용한다. 또는 속도 스텝에 대응하는 탭들을 모터에 마련하고 그 탭을 바꾸어서 원하는 속도 스텝을 선택하여 모터 속도를 조절하는 속도 탭 조절 방식을 적용하였다.

그런데 위상 제어 방식은 공급 전력량을 조절하여 속도를 미세하게 조절할 수 있으나 제어가 복잡하고 과 부하 운전에 적합하지 않다. 또한 속도 탭 조절 방식은 공기 조화 장치에 보편적으로 적용하고 있는 것으로 속도 제어가 간단하고 과 부하 운전에 적용할 수 있으나, 속도 스텝을 세분하기 위해 탭의 개수가 늘어나면 비용 부담이 커짐은 물론 미세 조절에 적합하지 않다.

기존에는 팬 모터의 제어 시 위상 제어 방식과 속도 탭 조절 방식 중 어느 하나만을 적용하였기 때문에, 이를 채용하는 공기 조화 장치에서 최적의 운전 효율을 발휘하지 못하는 요인이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 팬 모터의 제어를 위하여 위상 제어 방식과 속도 탭 조절 방식을 선택적으로 적용함으 로써 이를 채용하는 장치에서 최적의 운전 효율을 발휘할 수 있도록 한 팬 모터 제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 속도 조절을 위한 저속 탭과 고속 탭을 구비하는 팬 모터를 제어하기 위한 팬 모터 제어장치에 있어서, 전원; 상기 팬 모터의 속도를 조절하기 위해 상기 전원의 위상각을 제어하기 위한 위상 제어부; 상기 위상 제어부를 통하여 상기 팬 모터의 저속 탭에 상기 전원을 인가하거나 상기 팬 모터의 고속 탭에 상기 전원을 인가하기 위한 선택부; 및 상기 팬 모터를 구비한 장치의 운전 조건에 따라 복수 운전 구간 중 어느 하나의 운전 구간을 설정하고, 설정한 운전 구간에서 상기 팬 모터를 제어하는 주 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 주 제어부는 상기 위상 제어부를 이용하여 상기 팬 모터를 제어하는 제1운전구간과 상기 전원을 인가받는 상기 팬 모터의 탭을 바꾸어 상기 팬 모터를 제어하는 제2운전 구간에서 어느 하나를 선택적으로 설정한다.

상기 주 제어부는 상기 제1운전 구간에서 상기 팬 모터의 최대 능력의 0~80%에 대응하여 상기 팬 모터의 속도를 제어하고, 상기 제2운전구간에서 상기 팬 모터의 최대 능력의 81~100%에 대응하여 상기 팬 모터의 속도를 제어한다.

상기 전원은 단상 교류 전원이다.

상기 팬 모터가 실외기 또는 실내기의 열교환기에 공기를 불어 넣기 위한 송풍 팬을 구동하는 경우, 상기 주 제어부는 실내 공조 부하 또는 사용자의 운전 명 령에 따라 운전 구간을 설정한다.

상기 선택부는 상기 위상 제어부를 매개로 상기 팬 모터의 저속 탭에 연결된 제1접점과, 상기 팬 모터의 고속 탭에 연결된 제2접점, 그리고 중성 접점을 구비하며, 상기 주 제어부의 제어에 따라 어느 하나의 접점에 접속한다.

상기 위상 제어부는 트라이악과 상기 트라이악의 게이트에 스위칭 신호를 인가하여 상기 전원을 공급 또는 차단하는 위상 제어기를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 팬 모터 제어장치는, 도 1과 같이 하나의 실외기(200)에 다수의 실내기(100-1)(100-2)(100-N)을 연결한 공기 조화 장치를 대상으로 설명하지만, 이에 국한되는 것은 아니고 송풍 팬을 구동하기 위해 팬 모터를 채용하는 장치에 그대로 적용하거나 주요 구성을 변형하지 않는 범위에서 적용할 수 있다.

실외기(200)는 실외 제어기(210)를 포함한다. 실외 제어기(210)는 각 실내기에 마련되어 실내기 전기 부품을 제어하는 실내 제어기(101-1)(101-2)(101-N)와 상호 통신하고, 각 실내기로부터 요구되는 실내 공조 부하를 연산한다.

실외기(200)는 미도시한 실외 열교환기 및 송풍 팬을 포함하고, 송풍 팬을 구동하는 팬 모터(240) 이외에 단상 교류 전원(220), 노이즈 필터(230), 선택부(250), 위상제어부(260)를 더 포함한다.

팬 모터(240)는 속도 조절을 위한 제1탭(Tb) 및 제2탭(Ta)을 구비하며, 제1주 권선의 제1권선 저항(Ra), 제2주 권선의 제3권선 저항(Rc), 제1주 권선 저항에 병렬 연결된 보조 권선의 제2권선 저항(Rb) 및 콘덴서(C)를 포함한다. 제2탭(Ta)은 제1주 권선의 제1권선 저항(Ra)과 제2주 권선의 제3권선 저항(Rc)의 분기점에 연결한다. 제1탭(Tb)은 제2주 권선의 제3권선 저항(Rc)에 연결한다. 여기서 제1탭(Tb)에 전원을 공급받는 경우 저속으로 구동하며, 제2탭(Ta)에 공급받는 경우 고속으로 구동하며, 이러한 속도의 차이는 전원 인가에 따른 권선 저항의 차이에 기인한다.

노이즈 필터(230)를 거치면서 단상 교류 전원(220)에 포함된 전원 노이즈가 제거되고, 이후 선택부(250)를 통해 팬 모터(240)에 제공된다.

선택부(250)는 실외 제어기(210)의 제어에 따라 위상 제어부(260)를 매개로 제1탭(Tb)에 연결된 제1접점(L), 제2탭(Ta)에 연결된 제2접점(H), 그리고 중성 접점(N) 중 어느 하나에 접속한다. 위상 제어부(260)는 위상제어기(261) 및 제1접점(Tb)에 연결되는 트라이악(262)을 포함한다. 위상제어기(261)는 실외 제어기(210)의 제어에 따라 트라이악(262)의 게이트에 스위칭 신호를 인가하여 트라이악(262)의 동작을 제어한다. 트라이악(262)은 스위칭 신호에 따라 턴 온/오프하여 단상 교류 전원을 제1탭(Tb)에 공급 또는 차단한다.

실외 제어기(210)는 입력부(211)를 통해 사용자의 운전 명령을 입력받고, 운전 명령에 따라 선택부(250)를 제어하거나 또는 실내 공조 부하에 따라 선택부(250)를 제어한다. 이때, 실외 제어기(210)는, 도 2와 같이 모터의 기동 방식에 따라 운전구간을 구분하는데, 설정 속도(Pt) 이하에서 팬 모터의 속도를 조절할 필요가 있는 경우 제1운전구간으로 설정하여 선택부(250)의 제1접점(L)에 접속하고, 설정 속도(Pt)를 초과하여 팬 모터의 속도를 조절할 필요가 있는 경우 제2운전구간으 로 설정하여 선택부(250)의 제2접점(H)에 접속하고, 팬 모터를 정지할 경우 선택부(250)의 중성 접점(N)에 접속하도록 한다.

제1운전구간은 위상제어부(260)를 통하여 트라이악의 턴 온되는 시점에 의해 결정되는 위상각을 제어하여 팬 모터를 기동하고 그 모터 속도를 조절하는 것으로, 요구하는 팬 모터의 속도가 상대적으로 낮은 범위에서 변화하는 운전 조건에 적합하며, 이러한 운전 조건은 평상시 운전 부하에 따라 미세 조절하는 경우가 그러한 예이다. 제2운전구간은 위상제어부(260)를 거치지 않고 선택부(250)의 제2접점(Ta)를 통해 팬 모터(240)의 제2탭(Ta)에 직접 인가하여 모터 기동하는 것으로, 요구하는 팬 모터의 속도가 상대적으로 높은 범위에서 변화하는 운전 조건에 적합하다. 이러한 운전 조건은 사용자가 의도적으로 과부하 운전 명령을 입력하는 경우 또는 실내 공조 부하가 급격히 상승하여 운전 능력을 급히 증대시킬 필요가 있는 경우에 해당한다. 제1운전구간은 팬 모터의 최고 운전 능력에 대하여 0~80%로 하고, 제2운전구간은 팬 모터의 최고 능력에 대하여 81~100%로 하는 것이 바람직하다.

실외 제어기(210)는 사용자에 의한 운전 명령 또는 실내 공조 부하를 고려하여 제1운전구간 또는 제2운전구간을 설정하고 설정된 운전구간에서 팬 모터를 제어한다. 이에 따라 운전되는 실내기의 실내 온도는 온도 신호(S1)와 같이 제1온도범위(t1) 내에서 변화하거나 온도 신호(S2)와 같이 제1온도범위(t1)보다 큰 제2온도범위(t2) 내에서 변화한다.

공기 조화 장치의 운전 도중에 운전 조건이 변화하는 경우, 그에 따라 실외 제어기(210)는 운전 조건에 따라 제1운전구간에서 제2운전구간으로 전환하거나 제2 운전구간에서 제1운전구간으로 전환하여 적응적으로 운전한다.

상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 팬 모터 제어장치의 동작을 첨부 도면에 따라 설명한다.

공기 조화 장치에 전원이 공급되는 경우(301), 실외 제어기(210)는 입력부(211)를 통해 운전 시작 명령을 포함한 운전 조건의 설정 명령을 입력받는다. 공기 조화 운전을 시작하기 위하여 실외 제어기(210)는 각 실내기의 실내 제어기(101-1)(101-2)(101-N)와 통신하여 요구하는 실내 공조 부하를 연산한다(303).

이후 실외 제어기(210)는 실내 공조 부하에 따라 제1운전구간 또는 제2운전구간을 설정하며, 이때 실내 공조 부하가 정상 운전 조건에 해당하면 제1운전구간을 설정하고 실내 공조 부하가 과부하 조건에 해당하면 제2운전구간으로 설정한다. 물론 사용자에 의해 운전 명령에 따라 제1운전구간 또는 제2운전구간 중에서 설정할 수 있다(305).

설정한 운전 구간이 제1운전 구간인지를 판단하고(307), 제1운전구간을 설정한 경우 실외제어기(210)는 선택부(250)의 제1접점(L)에 접속한다(309). 이에 따라 단상 교류 전원(220)은 노이즈 필터(230)을 거친 다음 제1접점(L)에 연결한 트라이악(262)의 동작에 따라 팬 모터(240)의 제1탭(Tb)에 인가된다. 이때, 실외제어기(210)는 실내 공조 부하를 고려하여 팬 모터의 속도를 미세 조절하기 위한 제어 명령을 위상제어기(261)에 인가하고, 이에 따라 위상제어기(261)는 제어 명령에 따라 트라이악의 게이트에 스위칭 신호를 인가하여 팬 모터에 인가하는 전압의 위상각을 제어함으로써 공급 전력량을 제어한다. 이에 따라 팬 모터의 속도가 조절된다 (311).

동작 307의 판단 결과, 제1운전구간을 설정하지 않은 경우 제2운전구간을 설정하였는지를 판단하고(308), 그 판단 결과 제2운전구간을 설정한 경우 실외제어기(210)는 선택부(250)의 제2접점(H)에 접속한다(309). 이에 따라 단상 교류 전원(220)은 노이즈 필터(230)을 거친 다음 제2접점(H)에 연결한 제2탭(Ta)에 인가되고, 이때 팬 모터의 속도는 설정 속도(Pt) 초과하는 과 부하 운전을 수행한다(312).

동작 311 또는 동작 312를 수행하는 도중 실외제어기(210)는 팬 모터 운전이 필요한지를 판단하고(313), 그 판단 결과 팬 모터의 운전이 필요하면 동작 305로 진행하여 상술한 동작 305 내지 312 까지를 반복한다. 이와 같이 공기 조화 장치를 운전하는 도중 운전 조건이 변하는 경우 그러한 변화에 따라 실외제어기(210)는 선택부(25))를 제어하여 제1운전구간에서 제2운전구간으로 전환하여 팬 모터를 제어하거나 또는 제2운전구간에서 제1운전구간으로 전환하여 팬 모터를 제어한다.

동작 313의 판단 결과 팬 모터 운전이 필요하지 않으면 실외제어기(210)는 팬 모터를 정지하기 위해 선택부(250)의 중성 접점(N)에 연결한다. 이에 따라 팬 모터는 정지한다(315).

이상과 같이 본 발명은 팬 모터에 대하여 인가 전압의 위상을 제어하는 방식과 모터의 탭을 바꾸는 방식을 선택적으로 적용할 수 있어서 속도 조절 선택의 폭이 넓어지고, 아울러 실내 공조 부하에 적응적으로 팬 모터를 구동할 수 있어서 최적의 운전 성능을 발휘할 수 있다.

Claims

속도 조절을 위한 저속 탭과 고속 탭을 구비하는 팬 모터를 제어하기 위한 팬 모터 제어장치에 있어서,

전원;

상기 팬 모터의 속도를 조절하기 위해 상기 전원의 위상각을 제어하기 위한 위상 제어부;

상기 위상 제어부를 통하여 상기 팬 모터의 저속 탭에 상기 전원을 인가하거나 상기 팬 모터의 고속 탭에 상기 전원을 인가하기 위한 선택부; 및

상기 팬 모터를 구비한 장치의 운전 조건에 따라 복수 운전 구간 중 어느 하나의 운전 구간을 설정하고, 설정한 운전 구간에서 상기 팬 모터를 제어하는 주 제어부를 포함하고,

상기 주 제어부는 상기 위상 제어부를 이용하여 상기 팬 모터를 제어하는 제1운전구간과 상기 전원을 인가받는 상기 팬 모터의 탭을 바꾸어 상기 팬 모터를 제어하는 제2운전 구간에서 어느 하나를 선택적으로 설정하며,

상기 주 제어부는 상기 제1운전 구간에서 상기 팬 모터의 최대 능력의 0~80%에 대응하여 상기 팬 모터의 속도를 제어하고, 상기 제2운전구간에서 상기 팬 모터의 최대 능력의 81~100%에 대응하여 상기 팬 모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 팬 모터의 제어장치.
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제1항에 있어서, 상기 전원은 단상 교류 전원인 것을 특징으로 하는 팬 모터 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 팬 모터가 실외기 또는 실내기의 열교환기에 공기를 불어 넣기 위한 송풍 팬을 구동하는 경우, 상기 주 제어부는 실내 공조 부하 또는 사용자의 운전 명령에 따라 운전 구간을 설정하는 것을 특징으로 하는 팬 모터 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 선택부는 상기 위상 제어부를 매개로 상기 팬 모터의 저속 탭에 연결된 제1접점과, 상기 팬 모터의 고속 탭에 연결된 제2접점, 그리고 중성 접점을 구비하며, 상기 주 제어부의 제어에 따라 어느 하나의 접점에 접속하는 것을 특징으로 하는 팬 모터 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 위상 제어부는 트라이악과 상기 트라이악의 게이트에 스위칭 신호를 인가하여 상기 전원을 공급 또는 차단하는 위상 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 모터 제어 장치.
실외기와 실내기와 속도 조절을 위한 저속 탭과 고속 탭을 갖춘 팬 모터를 구비하는 공기조화기에 있어서,

전원;

상기 팬 모터의 속도를 조절하기 위해 상기 전원의 위상각을 제어하기 위한 위상 제어부;

상기 위상 제어부를 통하여 상기 팬 모터의 저속 탭에 상기 전원을 인가하거나 상기 팬 모터의 고속 탭에 상기 전원을 인가하기 위한 선택부; 및

상기 팬 모터를 구비한 장치의 운전 조건에 따라 복수 운전 구간 중 어느 하나의 운전 구간을 설정하고, 설정한 운전 구간에서 상기 팬 모터를 제어하는 실외 제어기를 포함하고,

상기 실외 제어기는 상기 위상 제어부를 이용하여 상기 팬 모터를 제어하는 제1운전구간과 상기 전원을 인가받는 상기 팬 모터의 탭을 바꾸어 상기 팬 모터를 제어하는 제2운전 구간에서 어느 하나를 선택적으로 설정하며,

상기 실외 제어기는 상기 제1운전 구간에서 상기 팬 모터의 최대 능력의 0~80%에 대응하여 상기 팬 모터의 속도를 제어하고, 상기 제2운전구간에서 상기 팬 모터의 최대 능력의 81~100%에 대응하여 상기 팬 모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제8항에 있어서, 상기 팬 모터가 실외기 또는 실내기의 열교환기에 공기를 불어 넣기 위한 송풍 팬을 구동하는 경우, 상기 실외 제어기는 실내 공조 부하 또는 사용자의 운전 명령에 따라 운전 구간을 설정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.