KR100990824B1

KR100990824B1 - 공기조화기기, 신호 전송 방법 및 공기조화기기의 신호전송 방법

Info

Publication number: KR100990824B1
Application number: KR1020087007542A
Authority: KR
Inventors: 토시야스 히구마; 노리유키 쿠시로; 요시아키 코이즈미
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2010-10-29
Also published as: EP2239521B1; EP2239521A1; ES2386147T3; US20100317287A1; US20080032621A1; WO2005085720A1; CN101266071B; KR101011295B1; US7921665B2; ATE530861T1; EP2239520B1; EP1724534A4; EP2239520A1; CN101266071A; KR20100023959A; KR101002453B1; KR20080040041A; US8807444B2; KR20100023958A; KR20100128331A

Abstract

(과제)

종래의 전송 방식을, 빌딩이나 주택에 이미 설치된 공기조화기기에 대해 적용하려고 하면, 통신 매체가 되는 냉매 배관과, 실내 유닛과, 실외 유닛 사이를 절연할 필요가 있고, 냉매 배관의 양단 부근의 강관을 전기적 절연 장치로 교환하여야 했다.

(해결 수단)

냉매 배관(3, 4)의 일단에 접속된 실내 유닛(2)과, 냉매 배관(3, 4)의 타단에 접속된 실외 유닛(1)을 갖는 공기조화기기로서, 냉매 배관(3, 4)의 양단부에 각각 마련되고, 냉매 배관(3, 4)에 교류 제어 신호를 결합함과 함께, 교류 전기 신호에 대해 소정의 임피던스를 이루는 신호 결합부(7)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의해, 본 발명은, 종래와 같은 전기적 절연 장치가 불필요하게 되고, 간단한 장치 구성으로 실내 유닛(2)과 실외 유닛(1) 사이의 신호 전송을 행할 수 있다는 우수한 효과가 발휘된다.

공기조화기기

Description

공기조화기기, 신호 전송 방법 및 공기조화기기의 신호 전송 방법{AIR CONDITIONER, SIGNAL TRANSMISSION METHOD, AND SIGNAL TRANSMISION METHOD FOR AIR CONDITIONER}

본 발명은, 실내외로 분리되어 기기가 배치되고, 서로 제어 신호를 수수하면서 기능을 이루는 공기조화기기, 신호 전송 방법 및 공기조화기기의 신호 전송 방법에 관한 것이다.

종래의 공기조화기기는, 실내 유닛과 실외 유닛으로 분할한 공기조화기기의 가스측 냉매 배관과 액측(液側) 냉매 배관의 각각의 실내 유닛측, 실외 유닛측에 전기적 절연 장치를 마련하고, 실내 유닛의 제어 기판과 가스측 냉매 배관 및 액측 냉매 배관을 접속하고, 또한 실외 유닛의 제어 기판과 가스측 냉매 배관 및 액측 냉매 배관을 접속하고, 가스측 및 액측의 냉매 배관을 실내 유닛과 실외 유닛의 제어 신호의 통신 매체로서 사용하도록 구성되어 있다.(특허문헌1 참조)

특허문헌1 : 일본 특개평6-2880(청구항 1, 도 1, 도 2)

그러나, 종래의 공기조화기기는, 통신 매체가 되는 냉매 배관과, 실내 유닛과, 실외 유닛 사이를 절연할 필요가 있어, 장치 구성이 대규모이고 복잡하게 되어, 문제였다.

특히, 이미 설치된 공기조화기기에 대해, 종래의 공기조화기기의 전송 방식을 적용하려고 하여도, 절연 작업이 매우 곤란하고 번잡하였기 때문에 현실적으로 거의 적용할 수 없었다.

또한, 종래의 전송 방법을, 빌딩이나 주택에 이미 설치된 공기조화기기에 대해 적용하려고 하면, 통신 매체가 되는 냉매 배관과, 실내 유닛과, 실외 유닛의 사이를 절연할 필요가 있어, 냉매 배관의 양단 부근의 강관을 전기적 절연 장치로 교환하여야 했다.

또한, 빌딩 공조(空調) 시스템과 같이 냉매 배관이 길어지면, 배관 지지부 등으로부터 전기적 노이즈가 혼입될 우려가 있기 때문에, 양단 이외의 부분에 관해서는, 전기적 절연 처리를 시행하여야 하였다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 매우 간단한 구성으로서 실내외의 기기 사이에서의 신호 전송을 행하는 공기조화기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 곤란하고 번잡한 작업을 수반하지 않고, 이미 설치된 배관을 간단하게 통신 매체로서 이용할 수 있는 신호 전송 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 공기조화기기는, 냉매 배관의 일단에 접속된 실내 유닛과, 냉매 배관의 타단에 접속된 실외 유닛을 갖는 공기조화기기로서, 냉매 배관의 양단부에 각각 마련되고, 냉매 배관에 교류 제어 신호를 결합함과 함께, 교류 전기 신호에 대해 소정의 임피던스를 이루는 신호 결합부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 공기조화기기는, 냉매 배관의 양단부에 각각 신호 결합부가 마련되어 있기 때문에, 교류 전기 신호에 대해 소정의 임피던스를 이루는 전송로를 냉매 배관에 형성할 수 있다. 그 결과, 종래 기술과 같은 전기적 절연 장치가 불필요하게 되고, 간단한 장치 구성으로 실내 유닛과 실외 유닛 사이의 신호 전송을 행할 수 있다는 우수한 효과가 발휘된다.

또한, 이미 설치된 냉매 배관에, 예를 들면, 고리형상(環狀) 코어와 접속 단자로 이루어지는 신호 결합부를 부착하는 것만으로, 통신 매체로서 이용할 수 있게 된다. 그 결과, 냉매 배관의 양단 부근의 강관(鋼管)을 전기적 절연 장치로 교환하는 작업 없이, 이미 설치된 냉매 배관을 통신 매개로서 이용할 수 있다는 우수한 효과가 발휘된다.

실시의 형태 1

도 1은, 본 실시의 형태에 관한 공기조화기기의 구성을 도시한 블록도이다.

동 도면에 있어서, 실외 유닛(1)과 실내 유닛(2)은, 외벽(10)을 사이에 두 고, 가스측 냉매 배관(3)과 액측 냉매 배관(4)을 통하여 접속되어 있다.

실내 유닛(2)은, 실내 유닛 냉매 회로(8)와 실내 유닛 제어 회로(9)와 신호 결합 회로(신호 결합부)(7)로 구성되어 있다. 또한, 실내 유닛 제어 회로(9)는, 교류 신호를 매개로 하고 제어 신호를 교환하고 있고, 실내 유닛 제어 회로(9)로부터 출력된 교류 제어 신호는, 신호 결합 회로(7)를 경유하여 가스측 냉매 배관(3) 내지 액측 냉매 배관(4) 또는 양쪽의 배관을 매체로 하여, 실외 유닛에 전송된다.

실외 유닛(1)은, 실외 유닛 냉매 회로(5)와 실외 유닛 제어 회로(6)와 신호 결합 회로(신호 결합부)(7)로 구성되어 있다. 또한, 실외 유닛 제어 회로(6)는, 실내 유닛 제어 회로(9)와 마찬가지로, 교류 신호를 매개로 하여 제어 신호를 교환하고 있고, 실외 유닛 제어 회로(6)로부터 출력된 교류 제어 신호는, 신호 결합 회로(7)를 경유하여 가스측 냉매 배관(3) 내지 액측 냉매 배관(4) 또는 양쪽의 배관에 결합되어, 실내 유닛(2)에 전송된다,

도 2의 A는, 본 실시의 형태에 관한 신호 결합 회로(7)의 원리를 도시한 블록도이다. 여기서는 실외 유닛(1)을 예로 하여 설명한다. 실외 유닛 냉매 회로(5)는, 금속 재료로 구성되어 있고, 액측 배관(3)과 가스측 배관(4)은, 전기적으로는 실외 유닛 냉매 회로(5)를 통하여 단락되어 있다. 도 2의 B에 도시한 바와 같이, 자성(磁性) 재료로 구성된 고리형상(環狀)의 코어(11)의 중심부에, 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)을 각각 삽착(揷着)함에 의해, 권수(卷數) 1의 인덕턴스가 구성된다. 예를 들면, 내반경 R1, 외반경 R2, 높이 h이고 투자율 μ의 트로이달 코어(toroidal core)의 경우, 자기(自己) 인덕턴스(L)는,

L=(μh/2π)ln(R2/R1)이고, 주파수 f의 교류 신호에 대해서는,

Z=j2πfL의 임피던스를 갖는다. 따라서 실외 유닛 제어 회로(6)가 송신하는 교류 제어 신호에 대해서는, 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)을 관통시킨 코어(11)의 작용에 의해, 실외 유닛 냉매 회로(5)측에는, 2*Z의 임피던스로 종단(終端)된 전송로가 형성된다.

도 3은, 신호 결합 회로(7)의 한 구체예인 결합 클램프(12)를 도시한 도면이다. 결합 클램프(12)는, 고리형상의 코어(11)가 중심축선을 따라 2분할된 부분 코어 편(片)(11a)과, 실외기 제어 회로(6)로부터의 교류 제어 신호를 결합하는 접속 단자(13)를 구비하고 있다. 또한, 접속 단자(13)는, 부분 코어편(11a)의 길이 방향 편단면(片端面)의 배관 삽착 부분에 마련된 금속성의 접촉부(13a)와, 실외 유닛 제어 회로(6)의 교류 제어 신호를 접속하기 위한 접속부(13b)를 구비하고 있다,

결합 클램프(12)는, 개폐 가능하게 구성되어 있고, 도 4에 도시한 바와 같이, 부분 코어편(11a)을 조합시킨 상태로 닫을 수 있다. 이때, 액측 배관(3) 또는 가스측 배관(4)의 금속부를 부분 코어편(11a)의 중심부에 끼워넣음에 의해, 도 2의 A에서 설명한 인덕턴스가 형성된다. 그리고, 결합 클램프(12)의 접속부(13b)는, 각 배관에의 교류 제어 신호의 주입부가 된다.

도 5는, 실외 유닛(1)의 배관 접속부를 도시한 도면으로서, 도 3에 도시한 결합 클램프(12)를 이용하여, 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)에 교류 제어 신호를 결합하는 구체예를 도시하고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 실외 유닛(1)에는, 액측 베관(3)과 가스측 배관(4)을, 종래 기술에서 설명한 공조기기와 마찬가지로 접속하고, 실외 유닛 제어 회로(6)로부터의 제어 신호 케이블(16)에 전기적으로 접속된 결합 클램프(12)를, 위로부터 덮어씌워서 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)의 금속부에 부착시킴에 의해, 도 1에 도시한 신호 결합 회로(7)가 형성된다.

실외 유닛 냉매 회로(5)에 접속된 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)은, 발포 우레탄 등의 절연 재료로 이루어지는 단열재로 덮여, 실내 유닛(2)에 부설(敷設)된다. 또한, 마찬가지로, 도 1에 도시한 바와 같이, 실내 유닛(2)의 실내 유닛 냉매 회로(8)의 배관 접속부에도, 실외 유닛(1)과 마찬가지 방법으로, 결합 클램프(12)를, 위로부터 덮어씌워서 각 배관에 부착함에 의해, 신호 결합 회로(7)가 형성된다.

이와 같이, 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)에 결합 클램프(12)를 부착함에 의해, 교류적으로 소정의 임피던스로 양단이 종단된, 서로 절연된 병행 선로(線路)가 형성되게 된다. 이 선로를 통하여 실외 유닛 제어 회로(6) 및 실내 유닛 제어 회로(9)는, 서로 제어 신호를 송수신하고, 실외 유닛(1)과 실내 유닛(2)은, 쌍을 이루고 공조 운전을 실행한다.

이상과 같이, 본 방식에 의하면, 공조기의 냉매 배관 공사는, 종래 기술의 방법을 조금도 변경할 필요가 없고, 결합 클램프(12)를 부착하는 것만으로 용이하게 냉매 배관을 전송로로서 사용하는 것이 가능해지고, 공사성이 좋고, 제어 배선 공사를 없앤 공조기기를 실현할 수 있다.

실시의 형태 2

다음에, 실시의 형태 2에 관한 공기조화기기를 설명한다. 도 6의 A 및 B는, 실시의 형태 2에 관한 신호 결합 회로(7)의 원리를 도시한 블록도이다. 또한, 실시의 형태 1과 동일 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.

도 6의 A에서는, 실외 유닛(1)을 예로 하여 설명한다. 실외 유닛 냉매 회로(5)는, 금속 재료로 구성되어 있고, 실외 유닛(1)의 접지선 접속 단자와 전기적으로 접속되어 있다. 따라서 액측 배관(3)과 가스측 배관(4)은, 전기적으로 실외 유닛 냉매 회로(5)를 통하여 접지 접속 단자에 접속되어 있다. 또한, 일반적으로 실외 유닛(1)은, 접지 배선 공사가 시행되어 있다. 이대로의 상태에서 액측 배관(3) 또는 가스측 배관(4)에 직접 신호를 결합하여도, 접지 임피던스가 낮은 경우, 결합 손실이 커서, 배관으로의 신호 전반(傳搬)은 기대할 수 없다.

도 6의 B에 도시한 바와 같이, 자성 재료로 구성된 고리형상의 코어(11)의 중심부에, 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)을 각각 삽착함에 의해, 권수 1의 인덕턴스가 구성된다. 예를 들면, 내반경 R1, 외반경 R2, 높이 h이고 투자율 μ의 트로이달 코어의 경우, 자기 인덕턴스(L)는,

L=L=(μh/2π)ln(R2/R1)이고, 주파수 f의 교류 신호에 대해서는,

Z=j2πfL의 임피던스를 갖는다. 따라서 실외 유닛 제어 회로(6)가 송신하는 교류 제어 신호에 대해서는, 액측 배관(3) 또는 가스측 배관(4)을 관통시킨 코어(11)의 작용에 의해, 실외 유닛 냉매 회로(5)측에는, Z의 임피던스로 접지된 전송로가 형성된다.

도 7은, 실외 유닛(1)의 배관 접속부를 도시한 도면으로서, 도 3에 도시한 결합 클램프(12)를 이용하여, 액측 배관(3) 또는 가스측 배관(4)에 교류 제어 신호를 결합하는 구체예를 도시하고 있다. 설명 간이화를 위해, 가스측 배관(4)에 신호를 결합하는 것으로 하고 설명을 한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 실외 유닛(1)에는, 액측 배관(3)과 가스측 배관(4)을, 종래 기술에서 설명한 공조기기와 마찬가지로 접속하고, 실외기 제어 회로(6)로부터의 제어 신호 동축 케이블(17)의 중심 도체에 전기적으로 접속된 결합 클램프(12)를, 위로부터 덮어씌우고 가스측 배관(4)의 금속부에 부착한다. 또한, 제어 신호 동축 케이블(17)의 외도체(外導體)는, 가스측 배관(4)의 단열재 표면에 도전 재료로 소정의 폭만큼 덮은 여파부(勵波部)(18)에 접속함에 의해, 도 1에 도시한 신호 결합 회로(7)가 형성된다.

마찬가지로, 도 1에 도시한 바와 같이, 실내 유닛(2)의 냉매 회로(8)의 배관 접속부에도, 실외 유닛(1)과 같은 방법으로, 결합 클램프(12)를 위로부터 덮어씌워 가스측 배관(4)에 부착함과 함께, 제어 신호 동축 케이블(17)의 외도체를 여파부(18)에 접속함에 의해, 신호 결합 회로(7)가 형성된다.

이와 같은 양태에 있어서, 실외 유닛 제어 회로(6)로부터 교류 제어 신호가 송신되면, 가스측 배관(4)의 표면과 여파부(18)의 사이에서 전자계가 발생하고, 이 전자계가, 가스측 배관(4)의 표층을 전반한다. 결합 클램프(12)의 자기 인덕턴스에 의해, 접지에 대해서는 소정의 임피던스를 갖고 있기 때문에, 여진(勵振) 전류가 접지에 전부 흡수되는 일이 없고, 주입 손실도 낮게 억제된다.

가스측 배관(4)의 표층을 전반한 전자계는, 실내 유닛(2)측의 신호 결합 회로(7)에 도달하고, 여파부(18)와 결합 클램프(12)에 접속된 제어 신호 동축 케이 블(17)에 전기 신호를 발생시킨다. 이 전기 신호를 실내 유닛 제어 회로(9)가 수신하고, 통신이 행하여진다. 실내 유닛(2)으로부터 실외 유닛(1)으로의 통신에 관해서도, 송수신의 동작을 반대로 하여, 마찬가지로 실시된다.

이상과 같이, 본 방식에 의하면, 공조기의 냉매 배관 공사는, 종래 기술의 방법을 조금도 변경할 필요가 없고, 결합 클램프(12)를 부착함과 함께, 배관 표면에 여파부(18)를 부착하는 것만으로 용이하게 냉매 배관을 전송로로서 사용하는 것이 가능해지고, 공사성이 좋고, 제어 배선 공사를 없앤 공조기기를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 교류 제어 신호를 가스측 배관(4)에 결합하는 경우에 관해 설명하였지만, 액측 배관(3), 또는 양 배관에 신호를 결합하여도, 같은 효과를 얻을 수 있다.

도 8은, 실외 유닛(1)의 배관 접속부를 도시한 도면으로서, 도 3에 도시한 결합 클램프(12)를 이용하여, 액측 배관(3) 또는 가스측 배관(4)에 교류 제어 신호를 결합하는 제 2의 구체예를 도시하고 있다. 설명 간이화를 위해, 가스측 배관(4)에 신호를 결합하는 것으로 하고 설명을 한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 실외 유닛(1)에는, 액측 배관(3)과 가스측 배관(4)을, 종래 기술에서 설명한 공조기기와 마찬가지로 접속하고, 실외기 제어 회로(6)로부터의 제어 신호 동축 케이블(17)의 중심 도체에 전기적으로 접속된 결합 클램프(12)를, 위로부터 덮어씌우고 가스측 배관(4)의 금속부에 부착한다. 또한, 제어 신호 동축 케이블(17)의 외도체를 실외 유닛 냉매 회로(5)에 접속함에 의해, 신호 결합 회로(7)가 형성된다.

마찬가지로, 실내 유닛(2)의 냉매 회로(8)의 배관 접속부에도, 실외 유닛(1)과 같은 방법으로, 결합 클램프(12)를 위로부터 덮어씌워 가스측 배관(4)에 부착함과 함께, 제어 신호 동축 케이블(17)의 외도체를 실내 유닛 냉매 회로(8)에 접속함에 의해, 신호 결합 회로(7)가 형성된다.

실내 유닛(2)은, 일반적으로, 천장의 건물 구조재(19)(철골 등)에, 금속제 앵커 등으로 늘어뜨려 설치된다. 또한, 실외 유닛(1)에서는, 건물 구조재(19)를 통하여 접지되어 있거나, 또는 접지 배선과 구조재가 정전결합(靜電結合) 등으로 결합되어 있다. 따라서 도 9에 도시한 바와 같이, 건물 구조체(19)를 공통선으로 하여, 결합 클램프(12)의 임피던스로 종단된 가스측 배관(4)을 전선으로서 이용하는 전송 선로가 형성된다.

이와 같은 양태에 있어서, 가스측 배관(4)과 결합 클램프(12)와 건물 구조체(19)로 전기 신호의 루프가 형성되기 때문에, 실외 유닛 제어 회로(6)로부터 교류 제어 신호가 송신되면, 이 교류 제어 신호는, 가스측 배관(4)을 통하여 실내 유닛(2)에 전송된다. 이 교류 제어 신호를 실내 유닛 제어 회로(9)가 수신하고, 통신이 행하여진다. 실내 유닛(2)으로부터 실외 유닛(1)으로의 통신에 관해서는, 송수신의 동작을 반대로 하여, 마찬가지로 실시된다.

이상과 같이, 본 방식에 의하면, 공조기의 냉매 배관 공사는, 종래 기술의 방법을 조금도 변경할 필요가 없고, 결합 클램프(12)를 부착하는 것만으로, 용이하게 냉매 배관을 전송로로서 사용하는 것이 가능하게 되고, 공사성이 좋고, 제어 배선 공사를 없앤 공조기기를 실현할 수 있다.

실시의 형태 3

다음에, 실시의 형태 3에 관한 공기조화기기를 설명한다. 도 10은, 실시의 형태 3에 관한 신호 결합 회로(7)의 원리를 도시한 블록도이다. 또한, 실시의 형태 1과 동일 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.

도 10에서는, 실외 유닛(1)을 예로 하여 설명한다. 실외 유닛 냉매 회로(5)는, 금속 재료로 구성되어 있고, 액측 배관(3)과 가스측 배관(4)은, 전기적으로는 실외 유닛 냉매 회로(5)를 통하여 단락되어 있다. 실외 유닛 냉매 회로(5)를 단락 종단(냉매 배관 취출부)하고, 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)을 병행 선로로 하면, 단락 종단으로부터의 거리(I)에 있어서의 임피던스는, 도 11, 12에 도시한 식 및 그래프와 같이, 원리적으로는 거리(I)에 의해 0 내지 ∞의 범위에서 변화한다. 예를 들면, 거리(I)를 사용하는 교류 제어 신호의 파장(λ)의 λ/4로 선택하면, 무한대가 되고, 가스측 배관(4)과 액측 배관(3)은 절연된 배선으로 볼 수 있다. 여기서, 1GHz의 주파수를 이용한 경우, 파장은 30㎝이기 때문에, 단락 종단으로부터의 거리(I)를 7.5㎝로 하면 좋다.

도 13은, 실외 유닛(1)의 배관 접속부를 도시한 도면으로서, 도 10의 도면을 구체화한 예를 도시하고 있다. 교류 제어 신호의 주파수에 따라, 거리(I)를 파장의 1/4로 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)에 결합함에 의해, 양 배관을 전송선으로서 사용할 수 있다.

이 선로를 통하여, 실외 유닛 제어 회로(6) 및 실내 유닛 제어 회로(9)는, 서로 제어 신호를 송수신하고, 실외 유닛(1)과 실내 유닛(2)은, 쌍을 이루어 공조 운전을 실행한다.

이상과 같이, 본 방식에 의하면, 공조기의 냉매 배관 공사는, 종래 기술의 방법을 조금도 변경할 필요가 없고, 실외 유닛 냉매 회로(5)로부터 교류 제어 신호 파장의 1/4의 거리로 신호를 결합하는 것만으로, 용이하게 냉매 배관을 전송로로서 사용하는 것이 가능하게 되고, 공사성이 좋고, 제어 배선 공사를 없앤 공조기기를 실현할 수 있다.

또한, 여기서는 단일한 주파수를 상정하고 있지만, 제어 신호의 주파수 대역이 소정의 대역을 갖는 것이라도, 통신 방식에 의해서는 주파수에 의한 전송로 특성을 흡수 가능한 것도 있고, 급전점(給電点)의 거리는 사용하는 주파수 대역에서, 약 1/4파장으로 하여도 좋다.

또한, 실외 유닛(1)과 실내 유닛(2)이 각각 1대인 경우에 관해 설명하였지만, 빌딩 공조 시스템(빌딩 멀티 에어콘)과 같이, 1대의 실외 유닛(1)에 복수대의 실내 유닛(2)이 접속되는 구성이라도 좋고, 그 반대라도 좋다. 이 경우, 냉매 배관을 이용하여, 네트워크 시스템을 구축하는 것이 가능해진다.

또한, 실시의 형태 1 내지 3에서는, 공기조화기기의 냉매 배관을 사용한 신호 전송 방법에 관해 설명하여 왔지만, 이와 같은 신호 전송 방법은 냉매 배관으로 한정되는 것이 아니다, 교류 전기 신호를 전송시킬 수 있는 통전 재질로 만들어진 배관이라면 무엇이라도 좋다. 예를 들면 수도관, 가스관, 팬코일 유닛 등을 이용한 급탕 시스템의 급탕관, FF식 난방기의 배관 등을 이용하여도 좋다. 빌딩이나 주택에 이미 설치된 이와 같은 배관을 이용함에 의해 용이하게 네트워크 시스템을 구축할 수 있다.

실시의 형태 4

도 4는 본 실시의 형태에 관한 공기조화기기의 구성을 도시한 블록도이다.

도면에서 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23)은, 외벽(21)을 사이에 두고, 가스측 냉매 배관(24)과 액측 냉매 배관(25)을 통하여 접속되어 있다.

실내 유닛(22)은, 실내 유닛 냉매 회로(27)와 실내 유닛 제어 회로(28)와 신호 분배 회로(29)와 옥내 안테나(30)로 구성되어 있다. 또한 실내 유닛 제어 회로(28)는, 전파를 매개로 하여 제어 신호를 교환하고 있고, 실내 유닛 제어 회로(28)로부터 출력된 제어 신호(전기 신호)는, 신호 분배 회로(29)를 경유하여 액측 냉매 배관(25)과 실내 안테나(30)를 통하여, 각각 실내/실외에 전송된다.

실외 유닛(23)은, 실외 유닛 냉매 회로(31)와 실외 유닛 제어 회로(32)와 결합기(33)로 구성되어 있다, 또한 실외 유닛 제어 회로(32)는, 실내 유닛 제어 회로(28)와 마찬가지로 전파를 매개로 하여 제어 신호를 교환하고 있고, 실외 유닛 제어 회로(32)로부터 출력된 제어 신호(전기 신호)는, 결합기(33)를 경유하여 액측 냉매 배관(25)에 결합되어, 실내로 전송된다. 또한 리모트 컨트롤(26)도, 실내 유닛(22)이나 실외 유닛(23)과 마찬가지로 전파를 매개로 하여 조작 신호를 교환하고 있고, 실내 유닛(22)에 대해, 여러가지의 조작/설정 등을 행한다.

다음에 도 15는, 본 실시의 형태에 관한 실내 유닛(22) 내의 신호 분배 회로(29)의 상세를 도시한 블록도이다.

도면에서 분배기(34)는, 실내 유닛 제어 회로(28)로부터 출력되는 제어 신호(전기 신호)를 실내 안테나(30)와 결합기(35)에 소정의 비율로 분배하는 기능, 및 실내 안테나(30), 결합기(35)로부터의 제어 신호(전기 신호)를 소정의 비율로 혼합하고, 실내 유닛 제어 회로(28)에 전달하는 기능을 갖고 있다.

이하, 도 14 및 도 15를 참조하면서 동작에 관해 설명한다.

리모트 컨트롤(26)이 운전조작되면, 운전지령이 전파 신호(조작 신호)로서 실내 유닛(22)에 전송된다. 이 전파 신호는, 실내 유닛(22)의 실내 안테나(30)에 의해 수신되고, 신호 분배기(29) 내의 분배기(34)를 경유하여 실내 유닛 제어 회로(28)에 전기 신호로서 전달된다. 실내 유닛 제어 회로(28)는 수신한 전기 신호를 해독하고, 운전지령인 것을 판단하면, 곧바로 실내 유닛 냉매 회로(27)에 운전의 지시를 준다.

이와 병행하여 실내 유닛 제어 회로(28)는, 실외 유닛(23) 앞으로 한 운전지령의 전기 신호를 생성하고, 신호 분배 회로(29)에 출력한다. 신호 분배 회로(29)의 분배기(34)는 이 전기 신호를 실내 안테나(30)와 결합기(35)에 적당한 비율, 예를 들면 동등하게 분배한다, 그리고 결합기(35)에 분배된 전기 신호는, 결합기(35)를 통하여 액측 냉매 배관(25)에 결합된다.

여기서 전기 신호를 액측 냉매 배관(25)에 결합시키는 결합 방법에 관해 설 명한다.

결합 방법은, 정전결합 방법과 유도결합 방법으로 대별할 수 있다. 도 16 및 도 17은, 각각 정전결합 방법, 유도결합 방법을 채용한 경우에 있어서의 결합기(35)의 구성을 도시한 것이다.

도 16에 도시한 바와 같이 정전결합 방법에서는, 전기 신호가 결합 콘덴서(36)를 경유하여 액측 냉매 배관(25)에 직접 결합되고, 이 결합에 의해 발생한 전파 신호가 액측 냉매 배관(25)의 표층을 전반한다. 또한, 도 17에 도시한 바와 같이 유도결합 방법에서는, 유도 코일(37)에 고주파 전기 신호가 흐르면, 근접하는 액측 냉매 배관(25)에 유도 전류가, 도면의 화살표와 같이 흐르고, 신호가 결합된다. 그리고, 이 결합에 의해 발생한 전파 신호가 액측 냉매 배관(25)의 표층을 전반한다.

여기서 냉매 배관의 소재는 일반적으로 구리이고, 직경은 12.7㎜ 정도이다.

또한 전파 신호의 주파수를 마이크로 주파수대(예를 들면 2부터 3GHz의 사이)로부터 선택하도록 한다. 이와 같은 설정에 의해 전파 신호는 구리 표면에서 깊이 1㎛ 정도의 표층을 전파하게 된다. 이 때의(마이크로 주파수대에 있어서의) 냉매 배관의 전기 저항은, 다음 식(1)에 의해 주어진다.

R=P×L/s 식(1)

여기서 R : 전기 저항(Ω)

P : 저항율(Ωm)

L : 길이(m)

S : 면적(㎡)

따라서 이 식에, P로서 구리의 저항율 17nΩm, L로서 냉매 배관 길이 100m을 대입하여, 전기 저항을 구하면, 약 35Ω가 된다. 수신측의 임피던스를 50Ω로 하면, 냉매 배관 100m에 있어서의 감쇠는 약 4.6dB가 된다.

한편, 전파 신호가 자유 공간을 전파하는 경우는, 거리 100m에서 약 80dB 감쇠한다. 따라서 양자를 비교하면, 전자는 현격하게 작고, 극히 낮은 손실로 전파 신호를 전송할 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이 본 실시의 형태의 전송 방법에서는, 전파 신호로서 마이크로 주파수대의 전파를 이용하고, 표층 효과에 의해 전송시키도록 하였기 때문에, 매우 낮은 손실로 전송할 수 있다. 이 결과, 액측 냉매 배관(25)과 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23)의 사이가 절연되어 있지 않아도, 실내 유닛(22)이나 실외 유닛(23)에 의한 손실분도 작기 때문에, 충분한 레벨의 전파 신호를 실내 유닛(22)으로부터 실외 유닛(23)으로 송신할 수 있다.

즉, 종래의 전송 방법에서는, 표층 효과를 이용하지 않기 때문에 실내 유닛(22)이나 실외 유닛(23)에 의한 손실이 크고, 냉매 배관의 양단 부근의 배관을, 전기적 절연 장치로 교환할 필요가 있었음에 대해, 본 실시의 형태의 전송 방법에서는, 이와 같은 작업은 불필요하다.

그리고, 이와 같이 하여 실외 유닛(23)에 도달한 전파 신호는, 액측 냉매 배관(25)에 접속된 결합기(33)를 경유하여 실외 유닛 제어 회로(32)에 전기 신호로서 입력된다.

여기서 결합기(33)는, 실내 유닛(22)의 결합기(35)와 마찬가지로 도 16 또는 도 17중 어느 하나에 도시한 결합 방법으로 구성되어 있다.

실외 유닛 제어 회로(32)에 입력된 전기 신호는, 실외 유닛 제어 회로(32)에 의해 해독되고, 운전지령인 것이 판단되면, 실외 유닛 냉매 회로(31)에 운전의 지시를 준다.

이와 같이 하여, 리모트 컨트롤(26)로부터의 운전조작은 실내 유닛(22)과 액측 냉매 배관(25)을 경유하여 실외 유닛(23)에 전달되고, 공기조화기기로서의 운전 동작을 완결시킬 수 있다.

또한, 여기서는 실내 유닛(22)으로부터 실외 유닛(23)에 냉매 배관을 통하여 전파 신호가 전송된 경우에 관해 설명하여 왔지만, 반대의 경우, 즉 실외 유닛(23)으로부터 실내 유닛(22)에 전파 신호가 냉매 배관을 통하여 전송되는 경우도 마찬가지이다. 예를 들면, 실외 유닛(23)에 트러블이 발생하면, 실외 유닛 제어 회로부(32)는 정지 지령의 전기 신호를 작성하고, 이것을 전파 신호로 변환하여 냉매 배관에 송신한다. 전파 신호는 냉매 배관을 통하여 실내 유닛(22)까지 전달하고, 여기서 전기 신호로 변환된다. 이 전기 신호를 수신한 실내 유닛 제어 회로부(28)는, 곧바로 실내 유닛(22)의 동작을 정지함과 함께, 실내 유닛(22)의 표시부(도시 생략)에 대해, 「동작 정지」 등의 메시지를 표시시키도록 지시한다.

이상과 같이, 본 실시의 형태에서는, 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23)의 어느 한쪽의 유닛으로부터 냉매 배관에 전기 신호를 결합하고, 이 결합에 의해 발생한 전파 신호를 냉매 배관의 표층을 따라 다른쪽의 유닛에 전송시키도록 구성하였기 때문에, 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23) 사이의 제어 신호의 송수신을 외벽 등의 영향을 받지 않고, 또한 전용의 신호 배선을 필요로 하지 않고 실현하는 것이 가능하게 되었다. 이 결과, 이미 설치된 공기조화기기에 대한 공사는, 간단한 부착 작업만으로 되고, 냉매 배관의 양단 부근의 강관을, 전기적 절연 장치로 교환한다는 곤란하고 번잡한 작업은 불필요하게 된다.

또한, 실내에 있는 다른 기기(본 실시의 형태에서는 리모트 컨트롤을 예로 들어서 설명)와의 제어 신호의 송수신에 관해서는, 실내/실외 유닛(22, 23)의 제어 신호와 동일한 전파 신호로 통신을 할 수 있도록 구성하면, 리모트 컨트롤을 위해 전용으로 송수신 회로를 마련하는 등의 비용을 삭감할 수 있고, 실내 유닛을 염가로 구성할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 전기 신호를 액측 냉매 배관(25)에 결합하는 경우에 관해 설명하였지만, 가스측 냉매 배관(24), 또는 액측 냉매 배관(25) 및 가스측 냉매 배관(24)의 양쪽에 전기 신호를 결합하여도, 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 실외 유닛(23)과 실내 유닛(22)이 각각 1대인 경우에 관해 설명하였지만, 빌딩 공조 시스템(빌딩 멀티 에어콘)과 같이 1대의 실외 유닛(23)에 복수대의 실내 유닛(22)이 접속되는 구성이라도 좋고, 그 반대라도 좋다. 이 경우, 냉매 배관을 이용하여 네트워크 시스템을 구축하는 것이 가능해진다.

또한, 분배기(34)의 분배 비율은 결합기(35)와 실내 안테나에 등분하는 것으로 하였지만, 냉매 배관 전송의 감쇠가 공간 전송보다 낮은 것을 고려하고, 그 분배 비율을 변화시키도록 하여도 좋다.

또한, 상기 실시의 형태에서는, 냉매 배관을 사용한 신호의 수수를, 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23) 사이의 제어 신호의 교환으로 한정하여 설명하여 왔지만, 예를 들면, 인터넷 등 외부의 네트워크 회선을 실외 유닛(23)에 접속하여도 좋다. 이 경우, 네트워크 회선에 접속된 외부 제어 기기로부터 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23)이라는 쌍만 또는 한쪽을 원격 조작하는 것이 가능해진다. 실외 유닛(23)으로부터 실내 유닛(22)에의 원격 조작 신호의 송신은, 상술한 바와 같이, 전파 신호로서 냉매 배관(24, 25)의 표층을 전송시켜서 행한다. 이와 같은 구성으로 함에 의해, 실내에 새로운 네트워크 회선을 인입하는 공사가 불필요하게 되고, 염가의 공기조화기의 네트워크 시스템을 구축할 수 있다.

또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 원격 조작하는 대상은, 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23)으로 한정되는 일 없이, 실내 유닛(22)과 무선 또는 유선으로 접속된 정보/가전기기(40)를, 네트워크 회선에 접속된 외부 제어 기기(41)로부터 원격 조작할 수 있도록 하여도 좋다(본 예는 무선에 의해 실내 안테나(30)를 통하여 신호를 송수신한다). 정보/가전기기(40)로서는, 예를 들면, 밥솥, 세탁기, 비디오 장치, 퍼스널 컴퓨터 등이면 좋고, 외부 제어 기기(41)로서는, 예를 들면, 휴대전화나 휴대 단말 등이면 좋다. 이와 같은 구성으로 함에 의해, 실내에 네트워크 환경이 구축되지 않은 경우라도, 실내 유닛(22)을 통하여, 외부로부터 가전기기(40)의 조작이 가능해지고, 염가의 정보/가전기기의 네트워크 시스템을 구축할 수 있다.

또한, 상기 실시의 형태에서는, 공기조화기기의 냉매 배관을 사용한 신호 전송 방법에 관해 설명하여 왔지만, 이와 같은 신호 전송 방법은 냉매 배관으로 한정 되는 것이 아니다. 전파 신호를, 표층에 따라 전송시킬 수 있는 통전 재질로 만들어진 배관이라면 무엇이라도 좋다. 예를 들면 수도관, 가스관, 팬코일 유닛 등을 이용한 급탕 시스템의 급탕관, FF식 난방기의 배관 등을 이용하여도 좋다. 빌딩이나 주택에 이미 설치된 이와 같은 배관을 이용함에 의해 용이하게 네트워크 시스템을 구축할 수 있다.

실시의 형태 5

실시의 형태 4에서는, 냉매 배관의 표층이 전달되어 실내 유닛(22)까지 도달하고 전파 신호를 신호 분배 회로(29)에 의해 취출하는 경우에 관해 설명하여 왔지만, 본 실시의 형태에서는, 신호 분배 회로(29)를 사용하지 않고 취출하는 경우에 관해 설명한다.

도 19는 본 실시의 형태에 관한 공기조화기기의 구성을 도시한 블록도이다. 도 14와 동일 또는 상당 부분에는 같은 부호가 붙어 있다. 도 14의 구성과 다른 점은, 실내 유닛(22)에서 신호 분배 회로(29)가 제외되어 있는 것, 및 가스측 냉매 배관(24)이 신호 전송로로서 사용되고 있는 것이다.

일반적으로 가스측 냉매 배관(24)이나 액측 냉매 배관(25) 등의 냉매 배관은, 구리를 소재로 하고 있기 때문에, 무선에서 이용한 안테나와 같은 원리에 의해, 그 일부에 고주파 전류를 흐르게 배관 전체로부터 전파가 방사된다. 또한 역으로 전파를 받으면 냉매 배관의 표층에는 고주파 전류가 여기(勵起)되고, 배관 전체에 전송된다.

본 실시의 형태는, 이와 같이 냉매 배관이 안테나로서 기능하는 것에 착안한 것이다.

이하, 도면을 기초로 동작을 설명한다.

실외 유닛 제어 회로(32)로부터 출력된 제어 전기 신호는, 결합기(33)를 통하여, 실내까지 부설되어 있는 가스측 냉매 배관(24)에 결합된다. 이 결합에 의해 가스측 냉매 배관(24) 주변에 전자계가 발생하고, 가스측 냉매 배관(24) 자신이 안테나 소자로서 기능하여, 전파 신호가 방사된다. 이 전파 신호는, 실내 유닛(22)의 실내 안테나(30)에 의해 수신되고, 전기 신호로 변환되고, 실내 유닛 제어 회로(28)에 입력된다.

한편, 옥내에서는, 실내 유닛(22)의 실내 안테나(30)로부터 방사된 전파 신호의 전자계에 의해, 가스측 냉매 배관(24)에 고주파 전류가 여기된다. 이 고주파 전류는, 표층이 전달되어 실외 유닛(23)까지 도달되고, 실외 유닛(23) 내의 결합기(33)에 의해 전기 신호로서 취출되고, 실외 유닛 제어 회로(32)에 입력된다.

이와 같이 하여 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23)의 사이에서 쌍방향 통신이 실현된다.

또한, 리모트 컨트롤(26)이나 센서(38)도 전파 송수신부(도시 생략)를 내장하고 있고, 실내 유닛(22)이나 실외 유닛(23)과 마찬가지로, 전파를 통하여 조작 신호나 센서 신호 등의 데이터를 상호 교환한다.

여기서 실내 안테나(30)의 구체적인 구성으로서 휩 안테나를 이용한 예를 도 20에 도시한다. 도면에서 휩 안테나로부터 방사된 전파가 가스측 냉매 배관(24)과 교착하면 배관 동관부(銅管部)의 표면에는 고주파 전류가 여기된다. 또한 역으로 배관으로부터 방사된 전파는 휩 안테나의 표면에 고주파 전류를 여기한다.

다음에 본 실시의 형태에 관한 공기조화기기를 이용한 시스템 구성의 한 예를 도 21에 도시한다.

도면에서 제 1의 실내 유닛(42) 및 제 2의 실내 유닛(43)은, 가스측 냉매 배관(24) 또는 액측 냉매 배관(25)을 통하여, 실외 유닛(23)과 접속되어 있다. 또한 제 1의 리모트 컨트롤(61)은 제 1의 실내 유닛(42)과 제 2의 실내 유닛(43)으로부터 각각 a, b(a<b)의 거리에 위치하고, 제 2의 리모트 컨트롤(62)은 제 1의 실내 유닛(42)과 제 2의 실내 유닛(43)으로부터 각각 c, d(c>d)의 거리에 위치하고 있다.

또한 제 1의 실내 유닛(42)과 제 2의 실내 유닛(43)은, 제 1의 리모트 컨트롤(61) 및 제 2의 리모트 컨트롤(62)로부터 통신 품질, 예를 들면 신호의 강도를 나타내는 RSSI(Receive Signal Strength Indicator 「수신 신호 강도 인디케이터」 약칭)에 관한 데이터를 취득하고, 이 데이터를 상호 교환한다.

이하, 도 19 및 도 21을 참조하면서 시스템에서의 일련의 동작에 관해 설명한다.

최초에 각 기기에 대한 어드레스 번호의 부여에 관해 설명한다.

실외 유닛(23)의 실외 유닛 제어 회로(32)에는, 예를 들면 플로어 번호 등에 의거한 ID 번호가 설정된다. 그리고 실외 유닛 제어 회로(32)는, 실내 유닛(22)이나 리모트 컨트롤(26) 등의 존재를 확인하기 위한 디스커버리 커맨드를 작성하고, 자신의 ID 번호를 붙여서 발행한다. 발행된 커맨드 전기 신호는, 결합기(33)에 의 해 가스측 냉매 배관(24)에 결합되고, 커맨드 전파 신호로서 방사된다.

이 커맨드 전파 신호는, 실내 유닛(22)의 실내 안테나(30)에서 수신되고, 전기 신호로 변환된 후, 실내 유닛 제어 회로(28)에 입력된다. 실내 유닛 제어 회로(28)는, 입력된 신호로부터 디스커버리 커맨드를 인식하면, 실내 유닛(22)을 특정하는 코드, 예를 들면 실내 유닛 제어 회로(28)의 통신부의 물리 어드레스와 기기의 종별 「실내 유닛」을 포함한 응답을 작성한다. 그리고 이 응답 전기 신호는 실내 안테나(30)를 통하여 응답 전파 신호로서 방사된다.

한편, 옥내 배관을 경유하여 방사된 커맨드 전파 신호를 수신한 리모트 컨트롤(26)도, 실내 유닛(22)과 마찬가지로, 자신을 특정하는 코드를 포함한 응답을 작성하고, 이것을 응답 전파 신호로서 방사한다.

이와 같이 하여 실내 유닛(22)이나 리모트 컨트롤(26)로부터 방사된 응답 전파 신호는, 각각 가스측 냉매 배관(24)을 통하여 실외 유닛(23) 내의 결합기(33)에 의해 전기 신호로 변환되고, 실외 유닛 제어 회로(32)에 입력된다.

그리고 실외 유닛 제어 회로(32)는, 수신한 응답 내용에 의거하여 대답을 작성한다.

도면의 케이스에서는, 실외 유닛(23)은 2대의 실내 유닛(42, 43)과 2대의 리모트 컨트롤(61, 62)의 각각에 대해, 초신에게 설정된 ID 번호에 관련시킨 어드레스 번호를 결정하고, 어드레스 관리 테이블에 기록함과 함께, 이 어드레스 번호를, 각각의 응답에 포함된 코드에 붙이고, 디스커버리 커맨드의 발행과 같은 순서로 반송한다.

또한 이 반송의 순서는, 코드와 어드레스 번호를 대응시킨 표(表)를 하나의 커맨드로서 동보(同報) 등에 의해 송신하도록 하여도 좋다.

이 어드레스 번호를 받은 실내 유닛, 리모트 컨트롤은 부여된 어드레스 번호를 기억하고, 이후 이 어드레스 번호에 의거하여 통신을 행한다.

또한, 실외 유닛(23)의 어드레스 번호에 관해서는, 최초에 설정한 ID 번호 그 자체를 사용하여도 좋고, 실내 유닛(22)이나 리모트 컨트롤(26) 등에 어드레스 번호를 배포한 때에 이용한 번호를 사용하도록 하여도 좋다.

이상의 순서에 의해 실내 유닛(22)이나 리모트 컨트롤(26) 등의 냉매 배관을 통하여 통신할 수 있는 기기에 대한 어드레스 번호의 부여가 완료된다.

다음에 기기끼리, 즉 실외 유닛(23)과 실내 유닛(22), 실내 유닛(22)과 리모트 컨트롤(26)의 관련시킴에 관해 설명한다.

우선 실외 유닛(23)과 실내 유닛(22)의 관련시킴에 관해 설명한다.

실외 유닛(23)의 실외 유닛 제어 회로(32)는, 어드레스 번호를 부여한 실내 유닛(22)에 대해, 시험 운전지령을 개별적으로, 1대씩 송신한다. 그리고 실내 유닛 운전에 의해, 실외 유닛(23)의 제어 상태가 변화하는 것, 예를 들면 냉매의 유량의 변화 등을 검출하고, 자신의 냉매 회로에 접속되어 있는 실내 유닛인지의 여부 확인을 행한다.

확인된 실내 유닛에 관해서는, 식별 코드의 부여를 행하고, 디스커버리 커맨드의 발행과 같은 순서로 송신한다.

한편, 자신의 냉매 회로에의 접속을 확인할 수 없는 경우에는, 리모트 컨트 롤(26)의 표시기 등을 이용하여 전술한 코드와 함께 알람 표시 등을 행하고, 설정의 확인을 촉구하거나 한다.

또한 최종적으로 확인할 수 없는 경우에는, 해당 실내 유닛(22)에 어드레스 번호의 파기를 통지함과 함께, 실외 유닛(23)의 관리 테이블로부터 제외하는 처리를 행한다.

이와 같은 처리에 의해 실외 유닛(23)과 실내 유닛(22)의 관련시킴을 확실한 것으로 할 수 있다.

계속해서 실내 유닛(22)과 리모트 컨트롤(26)의 관련시킴에 관해 설명한다.

실외 유닛(23)의 실외 유닛 제어부(32)는, 제 1의 실내 유닛(42)과 제 2의 실내 유닛(43)에 대해, 제 1의 리모트 컨트롤(61) 및 제 2의 리모트 컨트롤(62)과 통신하도록 지시한다,

제 1의 실내 유닛(42)은 제 1의 리모트 컨트롤(61)과 통신을 행하고, 그 때의 통신 품질 정보, 예를 들면 RSSI 신호를 기억한다. 마찬가지로 제 2의 리모트 컨트롤(62)과 통신을 행하고 RSSI 신호를 기억한다. 이때 수신한 제 1의 리모트 컨트롤(61), 제 2의 리모트 컨트롤(62)에 의한 RSSI 신호 레벨은, 제 1의 실내 유닛(42)으로부터 각각의 리모트 컨트롤까지의 거리에 의존한다.

즉 전자 이론에 의하면 자유 공간에 있어서의 전파 신호의 감쇠량은 거리의 2승(乘)에 비례하여 증가하고, 다음 식에 의해 주어진다.

Γ=(4π7Td/λ)²식(2)

단 Γ : 감쇠량

d : 거리(m)

λ : 파장(m)

여기서 제 1의 실내 유닛(42)이 수신한 제 1의 리모트 컨트롤(61), 제 2의 리모트 컨트롤(62)에 의한 RSSI 신호 레벨을 각각 Sa, Sb로 하고, 제 2의 실내 유닛(43)이 수신한 제 1의 리모트 컨트롤(61), 제 2의 리모트 컨트롤(62)에 의한 RSSI 신호 레벨을 각각 Sc, Sd로 하면, 도 21의 케이스에서는 리모트 컨트롤로부터 실내 유닛까지의 거리에 관해, a<b, c>d의 관계가 성립하고 있기 때문에, 식(2)로부터 Sa>Sb, Sd>Sc의 관계가 성립하는 것을 알 수 있다.

각각의 실내 유닛(22)은, 이 RSSI 신호 레벨의 대소 관계에 관한 정보를, 실외 유닛(23)에 대해 송신한다. 실외 유닛(23)은, 해당 정보를 기초로, 제 1의 실내 유닛(42)에는 제 1의 리모트 컨트롤(61)을, 또한 제 2의 실내 유닛(43)에는 제 2의 리모트 컨트롤(62)을 관련시키는 것을 정하고, 관리 테이블에 기억한다. 이와 병행하여 관련지어진 실외 유닛과 리모트 컨트롤에 대해, 식별 코드를 발행하고, 디스커버리 커맨드와 같은 순서로 각각의 실내 유닛과 리모트 컨트롤에 송신한다.

이와 같이 하여 실내 유닛(22)과, 이 실내 유닛의 근처에 배치된 리모트 컨트롤(26)과의 관련시킴을 확실한 것으로 할 수 있다.

또한 실내에 배치된 같은 전파 신호에 의한 통신 수단을 갖는 센서(38)도, 마찬가지로 하여, 실내 유닛(22)과 관련지어지고, 관리 테이블에 기억된다. 그리고 실외 유닛(23)은, 관련지어진 실외 유닛과 센서에 대해, 식별 코드를 발행하고, 디 스커버리 커맨드와 같은 순서로 각각의 실내 유닛과 센서에 송신한다.

이 결과, 실내 유닛(22)은 공조 범위 내에 배치된 센서(38)의 정보를 자유롭게 활용할 수 있다.

이와 같이 하여 기기끼리가 관련지어진 후, 제 1의 리모트 컨트롤(61)에 의해 운전조작이 이루어지면, 운전지령이 전파 신호로서 방사된다. 이 지령 전파 신호는, 제 1의 실내 유닛(42)의 실내 안테나(30)에 의해 수신되고, 실내 유닛 제어 회로(28)에 지령 전기 신호로서 전달된다.

실내 유닛 제어 회로(28)는, 수신한 신호를 해독하고, 운전지령인 것을 판단하면, 곧바로 실내 유닛 냉매 회로(27)에 운전의 지시를 준다. 이와 병행하여 실내 유닛 제어 회로(28)는, 실외 유닛(23)을 수신처로 하는 운전지령의 전기 신호를 생성하고, 실내 안테나(30)로부터 지령 전파 신호로서 방사한다.

이 지령 전파 신호는 가스측 냉매 배관(24) 및 결합기(33)를 통하여 전기 신호가 되고, 실외 유닛(23)의 실외 유닛 제어 회로(32)에 수신된다. 그리고 수신한 전기 신호를 해독하고, 운전지령인 것을 해독하면 곧바로 실외 유닛 냉매 회로(31)에 운전의 지시를 준다.

이와 같이 하여 리모트 컨트롤(26)의 조작에 의해 실내 유닛(22), 실외 유닛(23)을 원활히 운전하는 것이 가능하게 된다.

또한 여기서는, 실내 안테나(30)를 이용하여 운전지령의 전파 신호를 송수신하도록 하였지만, 도 22에 도시한 바와 같이 실내 안테나(30)를 이용하지 않고, 액측 냉매 배관(25) 또는 가스측 냉매 배관(24) 등의 냉매 배관을 안테나 소자로서 이용하여도 좋다.

이 경우, 결합기(33)를 이용하여 냉매 배관에 전기 신호를 결합하고, 이 결합에 의해 냉매 배관으로부터 전파 신호를 공간에 방사시킴과 함께, 비래(飛來)하여 온 전파 신호에 의해 냉매 배관에 여기된 전파 신호를 추출하여 전기 신호로 변환하도록 한다.

또한, 실내 유닛(22)으로부터 실외 유닛(23)에 냉매 배관을 통하여 지령 전파 신호가 전송된 경우에 관해 설명하여 왔지만, 반대의 경우, 즉 실외 유닛(23)으로부터 실내 유닛(22)에 지령 전파 신호가 냉매 배관을 통하여 전송된 경우도 마찬가지이다. 예를 들면, 실외 유닛(23)에 트러블이 발생하면, 실외 유닛 제어 회로(32)는 정지 지령의 전기 신호를 작성한다. 이 지령 전기 신호는, 결합기를 통하여 액측 냉매 배관(25) 또는 가스측 냉매 배관(24)에 결합되고, 지령 전파 신호로서 방사된다. 이 지령 전파 신호는 실내 유닛(22)까지 전달되어 실내 안테나(30)에 의해 수신되고, 지령 전기 신호로 변환된다. 실내 유닛 제어 회로(28)는, 이 지령 전기 신호를 해독하고, 정지 지령인 것을 판단하면, 곧바로 실내 유닛(22)의 동작을 정지함과 함께, 실내 유닛(22)의 표시부(도시 생략)에 대해, 「동작 정지」 등의 메시지를 표시시키도록 지시한다. 또한 같은 식별 코드를 갖는 리모트 컨트롤에도 같은 정지 지령을 송신하고, 같은 메시지를 표시시켜도 좋다.

이와 같이 하여 반대로부터의 지령이라도 원활히 전하여지고, 트러블의 발생에 대해, 신속한 대응이 가능하게 된다.

여기서 전기 신호를 가스측 냉매 배관(24)에 결합시키는 결합 방법의 구체적 구성에 관해 설명한다.

실시의 형태 4에서 설명한 바와 같이 결합 방법은, 정전결합 방법과 유도결합 방법으로 대별된다. 정전결합 방법의 경우, 도 16에서 설명한 바와 같이 전기 신호가 결합 콘덴서(36)를 경유하여 가스측 냉매 배관(24)에 직접 결합된다. 도 23은 이것을 실현하기 위한 구체적인 구성예로서, 신호 케이블의 심선은 가스측 냉매 배관에 결합 콘덴서(36)를 통하여 접속되고, 신호 케이블의 어스선은 배관 단열재의 외측에 부착한 금속 테이프 등에 접속된다.

또한 유도결합 방법의 경우, 도 17에서 설명한 바와 같이 유도 코일(37)에 고주파 전기 신호를 흐르게 하고, 근접하는 가스측 냉매 배관(24)에는 고주파의 유도 전류가 도면중의 화살표와 같이 흘러, 신호가 결합된다.

도 24는 이것을 실현하기 위한 구체적인 구성예로서, 유도 코일(37)은 트로이달 코어에 코일을 감은 형태를 하고 있고, 신호 케이블의 심선과 어스선은 각각 코일의 일단과 다른 단에 접속되어 있다. 그리고 냉매 배관은 트로이달 코어의 중공부를 통과하여 유도 코일(37)과 근접하는 구성으로 되어 있다.

또한, 실제의 냉매 배관의 주위는, 예를 들면 비유전율(ε)>1의 발포 폴리에틸렌 등의 단열재로 둘러싸여 있는 경우가 대부분이다. 이 단열재에 의한 영향에 관해 설명한다.

결합기(33)를 통하여, 단열재로 덮여 있는 냉매 배관에, 고주파의 전파 신호가 결합되고, 여진된 경우를 고려한다.

전자 이론에 의하면 냉매 배관 주변의 전자파(표면파)의 위상 속도는 냉매 배관의 저항과 주위의 유전체에 의해 광속은 보다 늦어진다. 이 결과, 표면파의 진폭은 냉매 배관으로부터 떨어짐에 따라 지수함수적으로 진폭이 감쇠한다. 그리고 감쇠의 정도는 냉매 배관의 도전율과 유전체의 비유전율로 결정된다.

예를 들면, 옴샤(ohmsha, Ltd.)에 의해 발행된 "대학과정 마이크로파 공학"의 P90, 제 127도에는, 비유전율(ε)=3의 유전체 재료의 경우, 3GHz의 주파수에 있어서의 전파 신호의 에너지의 90%는, 도체로부터 반경 15㎝의 범위 내에 수속된다는 시산(試算) 결과가 나타나 있다. 이 시산 결과로부터 분명한 바와 같이 단열재로 둘러싸인 냉매 배관에서는, 그 밖을 향하여 방사되는 전파 에너지는 아주 작고, 거의가 냉매 배관 주변에 집중한다. 따라서 이와 같은 단열재로 둘러싸인 냉매 배관을 이용함에 의해, 전송 손실이 작은, 멀리 까지 전송 가능한 배관 전송을 실현하는 것이 가능하게 된다.

이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23)으로부터 냉매 배관에 전기 신호를 결합하고, 이 결합에 의해 발생한 전파 신호를 냉매 배관 표층에 따라 전송시킴과 함께, 냉매 배관을 안테나 소자로서 이용하여, 여기서부터 방사된 전파를 이용하여 실내외로 통신할 수 있도록 구성하였다.

이 결과, 실시의 형태 4에서도 설명한 바와 같이, 전파를 이용하지 않는 종래의 전송 방법에 비하면, 실내 유닛(22)이나 실외 유닛(23)에 의한 전송 손실을 저감시킬 수 있는 외에, 냉매 배관의 양단 부근의 강관을, 전기적 절연 장치로 교환하는 곤란하고 번잡한 작업도 불필요하게 되고, 이미 설치된 냉매 배관을 간단한 공사로 우수한 신호 전송로로서 활용할 수 있게 된다.

또한 본 실시의 형태에서는, 전기 신호를 가스측 냉매 배관(24)에 결합하는 경우에 관해 설명하였지만, 액측 냉매 배관(25), 또는 액측 냉매 배관(25)과 가스측 냉매 배관(24)의 양쪽에 전기 신호를 결합하여도, 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 실시의 형태에서는, 1대의 실외 유닛(23)과 2대의 실내 유닛(22)으로 이루어지는 시스템에 관해 설명하였지만, 빌딩 공조 시스템(빌딩 멀티 에어콘)과 같이 1대의 실외 유닛(23)에 복수대의 실내 유닛(22)이 접속된 구성이라도 좋고, 또한 그 역으로 복수대의 실외 유닛(23)에 1대의 실내 유닛(22)이 접속되는 구성이라도 좋고, 나아가서는 복수대의 실외 유닛(23)에 복수대의 실내 유닛(22)이 접속되는 구성이라도 좋다. 같은 순서에 의해 냉매 배관을 통하여 네트워크 시스템을 구축하는 것은 가능하다.

또한 본 실시의 형태에서는, 냉매 배관을 사용한 신호의 수수를, 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23) 사이의 제어 신호의 교환으로 한정하여 설명하여 왔지만, 예를 들면, 인터넷 등 외부의 네트워크 회선을 실외 유닛(23)에 접속하여도 좋다. 이 경우, 실시의 형태 4에서도 설명한 바와 같이, 네트워크 회선에 접속된 외부 제어 기기로부터 실내 유닛(22)과 실외 유닛(23)의 쌍방, 또는 한쪽을 원격 조작하는 것이 가능하게 된다. 실외 유닛(23)으로부터 실내 유닛(22)으로의 원격 조작 신호의 송신은, 전파 신호로서 냉매 배관의 표층을 전송시켜서 행한다.

이와 같은 구성으로 함에 의해, 실내에 새로운 네트워크 회선을 인입하는 공사가 불필요하게 되고, 염가의 공기조화기의 네트워크 시스템을 구축할 수 있다.

또한 본 실시의 형태에서는, 공기조화기기의 냉매 배관을 사용한 신호 전송 방법에 관해 설명하여 왔지만, 이와 같은 신호 전송 방법은 냉매 배관으로 한정되는 것이 아니다. 실시의 형태 4에서도 설명한 바와 같이, 전파 신호를, 표층에 따라 전송시킬 수 있는 통전 재질로 만들어진 배관이라면 어떠한 것이라도 좋다. 예를 들면 수도관, 가스관, 팬코일 유닛 등을 이용한 급탕 시스템의 급탕관, FF식 난방기 등의 금속성 배관 등을 이용하여도 좋다. 빌딩이나 주택에 이미 설치된 이와 같은 배관을 이용함에 의해 용이하게 네트워크 시스템을 구축할 수 있다.

도 1은 실시의 형태 1에 관한 공기조화기기의 구성을 도시한 블록도.

도 2의 A는 실시의 형태 1에 관한 신호 결합 회로의 원리를 도시한 블록도. B는 코어의 구조를 도시한 단면도.

도 3은 실시의 형태 1에 관한 결합 클램프의 구조를 도시한 도면.

도 4는 실시의 형태 1에 관한 결합 클램프를 닫은 상태를 도시한 도면.

도 5는 실시의 형태 1에 관한 신호 결합부의 구체예를 도시한 도면.

도 6의 A는 실시의 형태 2에 관한 신호 결합 회로의 원리를 도시한 블록도, B는 코어의 구조를 도시한 단면도.

도 7은 실시의 형태 2에 관한 신호 결합 회로의 구체예를 도시한 도면.

도 8은 실시의 형태 2에 관한 신호 결합 회로의 다른 구체예를 도시한 도면.

도 9는 도 8의 신호 결합 회로를 이용한 전송 경로를 설명하기 위한 시스템 구성도.

도 10은 실시의 형태 3에 관한 신호 결합 회로의 원리를 도시한 블록도.

도 11은 액측 배관(3) 및 가스측 배관(4)의 단부를 도시한 도면.

도 12는 단락 종단으로부터의 거리(I)에 있어서의 임피던스를 도시한 그래프.

도 13은 실시의 형태 3에 관한 신호 결합 회로의 구체예를 도시한 도면.

도 14는 실시의 형태 4에 관한 공기조화기기의 구성을 도시한 블록도.

도 15는 실시의 형태 4에 관한 실내 유닛 내의 신호 분배 회로의 상세를 도 시한 블록도.

도 16은 실시의 형태 4에 관한 결합기의 정전결합 방법을 도시한 설명도.

도 17은 실시의 형태 4에 관한 결합기의 유도결합 방법을 도시한 설명도.

도 18은 실시의 형태 4에 관한 공기조화기기를 이용한 가전기기 네트워크 시스템을 도시한 블록도.

도 19는 실시의 형태 5에 관한 공기조화기기의 구성을 도시한 블록도.

도 20은 실시의 형태 5에 관한 실내 유닛의 안테나와 냉매 배관의 결합의 구체적인 예를 도시한 도면.

도 21은 실시의 형태 5에 관한 공기조화기기를 이용한 시스템 구성의 한 예를 도시한 블록도.

도 22는 실시의 형태 5에 관한 공기조화기기의 다른 구성을 도시한 블록도.

도 23은 실시의 형태 5에 관한 결합기의 정전결합 방법의 구체적인 구성예를 도시한 도면.

도 24는 실시의 형태 5에 관한 결합기의 유도결합 방법의 구체적인 구성예를 도시한 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실외 유닛 2 : 실내 유닛

3 : 액측 배관 4 : 가스측 배관

5 : 실외 유닛 냉매 회로 6 : 실외 유닛 제어 회로

7 : 신호 결합 회로(신호 결합부) 8 : 실내 유닛 냉매 회로

9 : 실내 유닛 제어 회로 10 : 외벽

11 : 코어 11a : 부분 코어편

12 : 결합 클램프 13 : 접속 단자

13a : 접촉부 13b : 접속부

15 : 단열재 16 : 제어 신호 케이블

17 : 제어 신호 동축 케이블 18 : 여파부

19 : 건물 구조체 21 : 외벽

22 : 실내 유닛 23 : 실외 유닛

24 : 가스측 냉매 배관 25 : 액측 냉매 배관

26 : 리모트 컨트롤 27 : 실내 유닛 냉매 회로

28 : 실내 유닛 제어 회로 29 : 신호 분배 회로

30 : 실내 안테나 31 : 실외 유닛 냉매 회로

32 : 실외 유닛 제어 회로 33 : 결합기

34 : 분배기 35 : 결합기

36 : 결합 콘덴서 37 : 유도 코일

38 : 센서 40 : 정보/가전기기

41 : 외부 제어 기기 42 : 제 1의 실내 유닛

43 : 제 2의 실내 유닛 61 : 제 1의 리모트 컨트롤

62 : 제 2의 리모트 컨트롤

Claims

냉매 배관의 일단에 접속된 실내 유닛과, 상기 냉매 배관의 타단에 접속된 실외 유닛을 갖는 공기조화기기에 있어서,

상기 냉매 배관의 양단부에 각각 마련되고, 상기 냉매 배관에 교류 제어 신호를 결합함과 함께, 교류 전기 신호에 대해 소정의 임피던스를 이루는 신호 결합부를 구비하며,

상기 신호 결합부는, 상기 실내 유닛 또는 실외 유닛의 냉매 배관 취출부로부터 교류 제어 신호의 파장(λ)의 λ/4의 거리에서 상기 냉매 배관의 금속부에 결합되는 것을 특징으로 하는 공기조화기기.
삭제
냉매 배관에 교류 제어신호를 결합함과 함께, 상기 교류 제어신호에 대하여 소정의 임피던스를 이루는 신호 결합부가, 양단부에 각각 마련된 상기 냉매 배관의 일단에 접속된 실내 유닛과, 상기 냉매 배관이 타단에 접속된 실외 유닛의 사이에서 교류 제어신호를 전송시키는 공기조화기기의 신호 전송방법에 있어서,

상기 실내 유닛 또는 상기 실외 유닛의 냉매 배관 취출부로부터 교류 제어 신호의 파장(λ)의 λ/4의 거리에 있어서의 상기 냉매 배관의 금속부에 교류 제어 신호를 결합하는 것을 특징으로 하는 공기조화기기의 신호 전송 방법.
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