KR101604761B1

KR101604761B1 - 공기 조화기 및 그의 제어 방법

Info

Publication number: KR101604761B1
Application number: KR1020090084147A
Authority: KR
Inventors: 임남식; 김형섭; 유옥선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2016-03-18
Also published as: KR20110026306A

Abstract

공기 조화기 및 그의 제어 방법이 개시된다. 본 발명은 대기운전 상태에서 실외기의 다른 구동 전압은 차단하고, 실외기 제어기의 구동 전압만을 공급함으로써 대기운전 시의 소비 전력을 최소화할 수 있고, 대기운전 상태에서 실외기 제어기의 구동 전압만을 일정하게 유지하는 피드백회로를 구성함으로써 대기운전 상태에서의 실외기 소비 전력을 절감할 수 있다.

공기 조화기, 대기 전력, 전원 차단, 제너 다이오드

Description

공기 조화기 및 그의 제어 방법{AIR CONDITIONER AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 공기 조화기 및 그의 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 대기운전을 수행하고, 대기운전 시에 소비전력을 절약할 수 있는 공기 조화기 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화기는 고온고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 이송된 고온고압의 냉매가스를 주변의 공기와 열교환하여 저온 고압의 액체 냉매상태로 변화시키는 응축기와, 상기 응축기에서 액체 상태로 변화되어 이송된 냉매를 저온 저압의 액체 및 기체 상태로 감압하는 팽창밸브 또는 모세관에서 이송된 저온 저압의 냉매를 통과시키면서 증발되어 주변의 열을 빼앗아 외부온도를 낮은 온도로 유지하는 증발기와, 상기 증발기에서 냉각된 공기를 실내로 토출시키는 송풍용팬과, 상기 증발기에서 기화된 냉매가스로부터 액체 상태의 냉매를 여과하여 다시 압축기로 유입되도록 하는 어큐뮬레이터(Accumulator)를 포함하여 구성된다.

공기 조화기는 실내기, 실외기, 제어장치, 및 연결관 등 구성의 종류와 개수에 따라 구분되는데, 하나의 실내기와 실외기로 구성된 RAC(Room Air Conditioner), 하나의 실외기와 하나 또는 둘 이상의 실내기로 구성되는 PAC(Package Air Conditioner), 하나의 실외기와 하나 이상의 실내기와 덕트(duct)로 구성된 유니터리 공기 조화기(Unitary Air Conditioner), 하나 이상의 실외기와 하나 이상의 실내기와 중앙 제어 장치로 구성된 멀티 공기 조화기(Multi Air Conditioner) 등이 그것이다.

일반적으로 압축기, 응축기가 실외기 내에 구성되고 증발기, 송풍팬, 및 제어부는 실내기 내에 구비된다. 공기 조화기의 제어는 일반적으로 실내기를 통해 이루어지고, 실외기는 연결된 실내기의 상태정보를 모니터링하여 연결된 실내기로 냉매가 분배 및 순환되도록 제어한다. 이러한 공기 조화기는 냉매를 순환하여 공기조화를 수행하는 특성상 사용 전력량이 타가전기기에 비해 상당하고 따라서 이로 인한 관리비용이 상당하다.

한편, 최근 지구 온난화 대책의 일환으로서 각종 가전기기에 대한 에너지 절약에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 에너지 절약과 관련하여 공기 조화기를 비롯한 각종 가전기기는 대기 중의 소비전력을 절약하는 절전기술의 개발이 요구되고 있다. 일반적으로 공기 조화기는 대기운전과 일반운전으로 구분할 수 있는데, 사용자 등의 명령에 따라 공기 조화를 수행하는 일반운전뿐만 아니라 대기운전 상태에서도 사용자 등의 명령 등을 수신할 수 있도록 항상 전력이 공급된 상태를 유지하여야 한다. 상기 대기운전 상태에서의 소비전력을 간략히 대기전력이라 한다. 상기 대기전력을 완전히 없애기 위해서는 사용자 등이 전원플러그를 콘센트로부터 완전히 분리하여야 하는 불편함이 있다.

특히, 큰 용량의 공기 조화기를 사용하거나 복수의 실내기를 사용하는 실외기 전원인가 방식의 공기 조화기는 실내기에 입력되는 사용자 등의 명령에 따라 실외기로의 전원이 차단되면, 실내기에 입력되는 사용자 등의 명령에 따라 실외기에 다시 전원을 공급하여 일반운전 상태로 복귀하는 데에 어려움이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 실외기 전원 인가 방식의 공기 조화기에 있어서, 실외기의 전원이 차단된 대기운전 상태에서 실내기에 입력되는 사용자 등의 명령을 수신하기 위해서는 일반운전 상태에서와 같은 전력을 소비하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 회로 구성을 통해 대기운전을 수행할 수 있고, 대기 전력을 효율적으로 절감할 수 있도록 한 공기 조화기 및 그의 제어 방법을 제공함에 일 목적이 있다.

본 발명은 대기운전 상태에서 실외기의 다른 구동 전압은 차단하고, 실외기 제어 유닛의 구동 전압만을 공급하고, 실외기 제어 유닛의 구동 전압만을 일정하게 유지하는 피드백회로를 구비하여 실외기 소비 전력을 최소화할 수 있는 공기 조화기 및 그의 제어 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기 조화기는, 외부 전원의 입력전압을 하나 이상의 실외기 구동전압으로 변환하여 출력하는 실외기 전원 유닛과, 제어 신호를 출력하여 상기 실외기 구동전압을 차단하거나, 공급하도록 하는 실외기 제어 유닛을 포함하고, 운전명령에 따라 일반운전 또는 대기운전을 수행하는 실외기와, 상기 운전명령을 입력받아 상기 실외기에 전송하고, 공기 조화를 수행하는 하나 이상의 실내기를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 공기 조화기에 있어서, 상기 실외기 전원 유닛은, 상기 외부 전원의 입력전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 유닛과, 상기 직류 전압을 평활화하는 평활 유닛과, 스위칭 신호에 따라 상기 평활화된 직류 전압을 상기 하나 이상 의 실외기 구동전압으로 변환하는 변압 유닛과, 상기 스위칭 신호를 출력하여 상기 변압유닛을 구동하는 구동 유닛을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 실외기 전원 유닛은, 상기 변압유닛과 연결되고, 상기 실외기를 구동하는 제1 전압을 출력하는 제1 전압 출력 유닛과, 상기 제1 전압과 병렬로 연결되고, 상기 실외기를 구동하는 제2 전압을 출력하는 제2 전압 출력 유닛과, 상기 제2 전압을 변환하여 상기 실외기 제어 유닛을 구동하는 제3 전압을 출력하는 제3 전압 출력 유닛을 더 포함하여 구성된다. 상기 구동 유닛은, 상기 변압 유닛의 입력단과 출력단을 절연하는 포토 커플러와, 스위칭 시의 제1 기준 전압을 설정하는 기준 전압 설정 유닛과, 상기 기준 전압 설정 유닛과 병렬로 연결되고, 상기 제1 기준 전압보다 작은 제2 기준 전압을 설정하는 제2 기준 전압 설정 유닛과, 상기 실외기 제어 유닛의 제어 신호에 따라 상기 제1 기준 전압 또는 제2 기준 전압 중 하나의 기준 전압을 선택하는 제1 스위칭 유닛을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 실외기는, 상기 제1 출력 유닛과 연결되고, 상기 제1 전압의 출력을 차단하거나, 공급하는 제2 스위칭 유닛과, 상기 제2 출력 유닛과 연결되고, 상기 제2 전압의 출력을 차단하거나, 공급하는 제3 스위칭 유닛을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 공기 조화기에 있어서, 상기 실내기는, 상기 외부 전원의 입력전압을 상기 실내기의 구동전압으로 변환하여 출력하는 실내기 전원 유닛과, 상기 운전명령에 따라 실내기를 운전하는 실내기 제어 유닛과, 상기 실외기에 상기 운전명령을 전송하는 실내기 통신 유닛과, 상기 외부 전원의 입력전압을 상기 실내기 통신 유닛의 구동전압으로 변환하여 출력하는 실내기 통신 전원 유닛을 포함하 여 구성된다. 또한, 상기 실내기는, 사용자로부터 상기 운전명령을 입력받는 입력 유닛을 더 포함하여 구성된다. 또한, 상기 실내기는, 원격 제어기로부터 상기 운전명령을 수신하는 원격 제어 수신 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법은, 실외기가 외부 전원으로부터 전원을 인가받는 제1 단계와, 실내기가 외부 전원으로부터 전원을 인가받는 제2 단계와, 실내기가 운전명령을 입력받는 제3 단계와, 실내기가 상기 운전명령을 실외기에 전송하는 제4 단계와, 실외기가 상기 운전명령에 따라 대기운전 또는 일반운전을 수행하는 제5 단계를 포함하여 구성된다.

상기 실외기가 상기 운전명령에 따라 대기운전 또는 일반운전을 수행하는 제5 단계는, 실외기가 상기 운전명령을 수신하는 과정과, 상기 운전명령이 일반 운전 명령이거나, 또는 설정 변경 명령이면, 하나 이상의 실외기 구동전압을 출력하는 과정과, 상기 실외기 구동전압을 근거로 실외기를 운전하는 과정을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제5 단계는, 상기 운전명령이 운전 정지 명령이거나, 또는 전원 차단 명령이면, 실외기 제어 유닛이 제어 신호를 출력하는 과정과, 상기 제어 신호에 따라 상기 실외기 구동전압의 기준 전압을 강압하는 과정과, 상기 실외기 구동전압의 출력을 차단하는 과정을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 공기 조화기 및 그의 제어 방법은, 실외기 내에 전원을 차단할 수 있는 스위칭 유닛을 구비하여 상기 실외기의 구동 전압을 공급하거나 차단하 도록 함으로써 대기운전을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 공기 조화기 및 그의 제어 방법은, 실내기에 입력되는 사용자 등의 명령에 따라 실외기로부터의 출력 전원을 공급하거나 차단하도록 함으로써 실외기가 용이하게 대기운전 상태로 진입하거나 일반운전 상태로 복귀할 수 있다.

본 발명에 따른 공기 조화기 및 그의 제어 방법은, 대기운전 상태에서 실외기의 다른 구동 전압은 차단하고, 실외기 제어 유닛의 구동 전압만을 공급함으로써 대기운전 시의 소비 전력을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 공기 조화기 및 그의 제어 방법은, 대기운전 상태에서 실외기 제어 유닛의 구동 전압만을 일정하게 유지하는 피드백회로를 구성함으로써 대기운전 상태에서의 실외기 소비 전력을 절감할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기 조화기 및 그의 제어 방법을 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기 조화기는, 외부 전원(300)의 입력전압을 하나 이상의 실외기 구동전압으로 변환하여 출력하는 실외기 전원 유닛(110)과, 제어 신호를 출력하여 상기 실외기 구동전압을 차단하거나, 공급하도록 하는 실외기 제어 유닛(120)을 포함하고, 운전명령에 따라 일반운전 또는 대기운전을 수행하는 실외기(100)와, 상기 운전명령을 입력받아 상기 실외기에 전송하고, 공기 조화를 수행하는 하나 이상의 실내기(200)를 포함하여 구성된다.

상기 실외기 전원 유닛(110)은 상용 교류 전원을 입력받아 상기 실외기(100)를 구성하는 회로, 유닛 등을 구동하는 직류 전압을 출력한다. 상기 실외기 전원 유닛(110)으로는 일반적으로 스위치 모드 파워 서플라이(Switched-Mode Power Supply; SMPS)를 사용한다. 상기 스위치 모드 파워 서플라이는 외부 전원(300)의 교류 전압을 정류 및 평활화하여 직류 전압으로 변환하고, 이 직류 전압을 고주파 변압기를 이용하여 실외기에 필요한 구동전압들을 생성한다.

상기 실외기 전원 유닛(110)은, 도 3을 참조하면, 상기 외부 전원(300)의 입력전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 유닛(111)과, 상기 직류 전압을 평활화하는 평활 유닛(112)과, 스위칭 신호에 따라 상기 평활화된 직류 전압을 상기 하나 이상의 실외기 구동전압으로 변환하는 변압 유닛(113)과, 상기 스위칭 신호를 출력하여 상기 변압유닛을 구동하는 구동 유닛(114)을 포함하여 구성된다.

상기 실외기 전원 유닛(110)은, 상기 변압유닛(113)과 연결되고, 상기 실외기를 구동하는 제1 전압을 출력하는 제1 전압 출력 유닛(115)과, 상기 제1 전압과 병렬로 연결되고, 상기 실외기를 구동하는 제2 전압을 출력하는 제2 전압 출력 유닛(116)과, 상기 제2 전압을 변환하여 상기 실외기 제어 유닛을 구동하는 제3 전압을 출력하는 제3 전압 출력 유닛(117)을 더 포함하여 구성된다. 일반적으로 공기 조화기는 5V, 12V, 15V 등의 직류 전압을 사용하는데, 이하에서 상기 제1 전압은 15V, 상기 제2 전압은 12V, 상기 제3 전압은 5V이고, 각 제1 전압 출력 유닛(115), 제2 전압 출력 유닛(116), 제3 전압 출력 유닛(117)은 해당 전압을 출력하는 레귤레이터 및 이와 동일, 유사한 기능을 구비한 전압 공급 유닛이다.

도 3을 참조하면, 상기 구동 유닛(114)은, 상기 스위칭 신호를 출력하여 상기 변압유닛(113)을 구동하는 변압 구동 유닛(114a)과, 상기 구동 전압을 일정하게 유지하기 위한 피드백회로(118)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 피드백회로(118)는, 도 4를 참조하면, 상기 변압 유닛의 입력단과 출력단을 절연하는 포토 커플러(118a)와, 스위칭 시의 제1 기준 전압을 설정하는 기준 전압 설정 유닛(118b)과, 상기 기준 전압 설정 유닛과 병렬로 연결되고, 상기 제1 기준 전압보다 작은 제2 기준 전압을 설정하는 제2 기준 전압 설정 유닛(118c)과, 상기 실외기 제어 유닛의 제어 신호에 따라 상기 제1 기준 전압 또는 제2 기준 전압 중 하나의 기준 전압을 선택하는 제1 스위칭 유닛(118d)을 포함하여 구성된다. 예를 들어, 상기 기준 전압 설정 유닛(118b)으로 상기 제2 전압을 일정하게 유지하기 위해 11V 전압용 제너 다이오드를 사용할 수 있고, 상기 제2 기준 전압 설정 유닛(118c)으로 상기 제3 전압을 일정하게 유지하기 위해 5~6V 전압용 제너 다이오드를 사용할 수 있다. 대기운전 상태에서 상기 11V 전압용 제너 다이오드가 아닌 5~6V 전압용 제너 다이오들 사용하여 기준 전압을 낮추어 줌으로써 대기운전 시의 소비전력을 절감한다.

또한, 상기 실외기는, 상기 제1 전압 출력 유닛(115)과 연결되고, 상기 제1 전압의 출력을 차단하거나, 공급하는 제2 스위칭 유닛(121)과, 상기 제2 전압 출력 유닛(116)과 연결되고, 상기 제2 전압의 출력을 차단하거나, 공급하는 제3 스위칭 유닛(122)을 포함하여 구성된다. 상기 제1, 제2, 제3 스위칭 유닛으로는 릴레이(Relay), 트라이악(TRIAC) 등의 기계적 또는 전자적 스위칭 소자를 사용할 수 있 다. 특히 트라이악은 2개의 실리콘 제어 정류기(SCR)가 병렬로 접속된 것과 동일한 기능을 수행하는 양방향 사이리스터로서, 전자적 소자이므로, 이를 이용하면 소비전력을 더 절감할 수 있다.

상기 실내기(200)는, 상기 외부 전원의 입력전압을 상기 실내기의 구동전압으로 변환하여 출력하는 실내기 전원 유닛(210)과, 상기 운전명령에 따라 실내기를 운전하는 실내기 제어 유닛(220)을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 실내기(200)는, 사용자로부터 상기 운전명령을 입력받는 입력 유닛(250)을 더 포함하여 구성된다. 상기 공기 조화기가 유무선 통신 방식을 통해 상기 운전명령을 출력하는 원격 제어기(400)를 더 포함하는 경우, 상기 실내기는 상기 원격 제어기로부터 상기 운전명령을 수신하는 원격 제어 수신 유닛(260)을 더 포함할 수 있다.

상기 실내기 전원 유닛(210)은 상용 교류 전원을 입력받아 상기 실내기(200)를 구성하는 회로, 유닛 등을 구동하는 직류 전압을 출력한다. 일반적으로 상기 실내기 전원 유닛(210)으로는 상기 실외기 전원 유닛(110)과 같이 스위치 모드 파워 서플라이(Switched-Mode Power Supply; SMPS)를 사용한다. 물론 SMPS 이외에 다른 종류의 AC-DC 변환 장치를 사용할 수 있다. 상기 스위치 모드 파워 서플라이는 외부 전원(300)의 교류 전압을 정류 및 평활화하여 직류 전압으로 변환하고, 이 직류 전압을 고주파 변압기를 이용하여 실내기에 필요한 구동전압들을 생성한다.

초기 구동시에 상기 실외기 전원 유닛(110)이 상기 외부 전원(300)과 연결되고, 상기 실내기 전원 유닛(210)도 상기 외부 전원(300)과 연결되어 상용 교류 전원을 인가받는다. 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 실내기 내의 상기 입력 유 닛(250)이나 원격 제어 수신 유닛(260)을 통해 실내기(200)에 입력된 사용자 등의 운전명령을 근거로 일반운전 또는 대기운전을 수행한다. 상기 운전명령이 냉방, 난방, 송풍 등의 일반 운전 명령이나, 온도 조절, 방향 조절 등의 설정 변경 명령이면, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 운전명령을 근거로 실외기를 운전하고, 실내기(200)에 냉매를 공급한다. 이때, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 제1 스위칭 유닛(118d)을 기준 전압 설정 유닛(118b)을 통해 상기 포토 커플러(118a)와 연결되도록 스위칭한다. 또한, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 제2 스위칭 유닛(121)을 턴온하고, 상기 제3 스위칭 유닛(122)을 턴온하여 상기 제1 전압과 상기 제2 전압이 출력되도록 한다. 또한, 상기 제3 전압 출력 유닛(117)은 상기 제2 전압을 제3 전압으로 변환하여 출력한다.

상기 운전명령이 운전 정지 명령이나 전원 차단 명령이면, 상기 실내기는 상기 입력된 운전명령에 따라 자체적으로 대기운전 상태로 진입하고, 상기 실내기 소비전력을 최소화하도록 한다. 상기 운전명령이 운전 정지 명령이나 전원 차단 명령이면, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 제1 스위칭 유닛(118d)을 제2 기준 전압 설정 유닛(118c)을 통하여 상기 포토 커플러(118a)와 연결되도록 스위칭한다. 대기운전 상태에서 상기 실외기 전원 유닛(110)으로부터 다른 구동 전압의 공급은 차단되나, 상기 실외기 제어 유닛(120)을 구동하는 제3 전압은 공급된다. 이에 따라 대기운전 상태에서 실외기의 소비 전력은 감소된다. 대기운전 상태에서, 일반 운전 명령이나, 설정 변경 명령 등의 대기 운전 해제 명령을 수신하면, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 제2, 제3 스위칭 유닛(121, 122)을 턴온하여 다시 제1 전압 및 제2 전압을 출력하고, 상기 제1 스위칭 유닛(118d)을 스위칭하여 상기 포토 커플러(118a)와 상기 기준 전압 설정 유닛(118b)이 연결되도록 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 공기 조화기는, 본 발명에 따른 공기 조화기는, 외부 전원(300)의 입력전압을 하나 이상의 실외기 구동전압으로 변환하여 출력하는 실외기 전원 유닛(110)과, 제어 신호를 출력하여 상기 실외기 구동전압을 차단하거나, 공급하도록 하는 실외기 제어 유닛(120)과, 상기 운전명령을 수신하여 상기 실외기 제어 유닛(120)에 전달하는 실외기 통신 유닛(130)과, 상기 외부 전원(300)의 입력전압을 상기 실외기 통신 유닛(130)의 구동전압으로 변환하여 출력하는 실외기 통신 전원 유닛(140)을 포함하고, 운전명령에 따라 일반운전 또는 대기운전을 수행하는 실외기(100)와, 상기 운전명령을 입력받아 상기 실외기에 전송하고, 공기 조화를 수행하는 하나 이상의 실내기(200)를 포함하여 구성된다. 상기 설명한 내용은 그에 갈음하고, 이하 생략한다.

상기 실외기 통신 유닛(130)은 일반적으로 RS-232, RS-422, RS-485 등의 직렬 통신 방식, 인터넷, 인트라넷 등의 유선 통신 방식이나, RF(Radio Frequency), 적외선통신(Infrared; IR), 블루투스(Bluetooth), 무선 LAN 방식 등의 무선 통신 방식을 사용하여 상기 실내기(200)와 정보를 상호 교환한다.

상기 실외기 통신 전원 유닛(140)은, 도 5를 참조하면, 상기 외부 전원과 연결되고, 상기 외부 전원(300)의 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하는 변환 유닛(141)과, 상기 변환 유닛(141)과 연결되고, 상기 직류 전압을 평활화하는 평활 유닛(143)과, 상기 평활 유닛과 연결되고, 상기 평활화된 직류 전압을 강압하 여 상기 실외기 통신 유닛의 구동 전압으로 변환하는 비절연 강압형 컨버터(145)를 포함하여 구성된다.

상기 비절연 강압형 컨버터(145)는, 예를 들어 벅 컨버터(BUCK Converter)와 같이, 고주파 변압기를 사용하는 스위치 모드 파워 서플라이(SMPS)와 달리 입력과 출력이 비절연되어 있으므로, 회로 구성을 간단히 할 수 있다.

상기 비절연 강압형 컨버터(145)는, 상기 평활화된 직류 전압을 공급하거나 차단하여 펄스 전압을 공급하는 스위칭부(S1)와, 상기 펄스 전압을 평활화하여 상기 실외기 통신 유닛의 구동 전압을 출력하는 필터부(L2, R2)와, 상기 필터부와 회로를 형성하는 환류다이오드(D1)를 포함하여 구성된다. 상기 비절연 강압형 컨버터(145)는, 일정 주기에 따라 상기 스위칭부(S1)를 개폐하는 구동부(미도시)를 더 포함하여 구성된다.

상기 실외기 통신 전원 유닛(140)은 상기 외부 전원(300)으로부터 상용 교류 전원을 인가받고, 상기 외부 전원의 교류 전압을 직류 전압으로 정류 및 필터링한다. 상기 정류 및 필터링된 직류 전압은 311V 정도의 고압이므로, 상기 실외기 통신 전원 유닛(140)은 상기 비절연 강압형 컨버터(145)를 통해 상기 실외기 통신 유닛(130)이 구동전압으로 사용하기 위해 강압한다. 즉, 상기 비절연 강압형 컨버터(145)는 일정 주기에 따라 상기 구동부로부터 출력되는 스위칭 신호를 근거로 입력된 직류 전압을 펄스 전압의 형태로 만들고, 상기 펄스 전압을 필터부를 통해 평활화하여 상기 실외기 통신 유닛(130)의 구동전압을 생성한다. 일반적으로 상기 실외기 통신 유닛(130)의 구동전압으로는 직류 72V를 사용한다. 상기 환류다이오 드(D1)는 상기 스위칭부(S1)가 턴오프될 때 상기 필터부와 폐회로를 형성하여 상기 구동전압을 일정하게 되도록 한다.

상기 실내기(200)는, 상기 외부 전원의 입력전압을 상기 실내기의 구동전압으로 변환하여 출력하는 실내기 전원 유닛(210)과, 상기 운전명령에 따라 실내기를 운전하는 실내기 제어 유닛(220)과, 상기 실외기에 상기 운전명령을 전송하는 실내기 통신 유닛(230)과, 상기 외부 전원의 입력전압을 상기 실내기 통신 유닛의 구동전압으로 변환하여 출력하는 실내기 통신 전원 유닛(240)을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 실내기(200)는, 사용자로부터 상기 운전명령을 입력받는 입력 유닛(250)을 더 포함하여 구성된다. 상기 공기 조화기가 유무선 통신 방식을 통해 상기 운전명령을 출력하는 원격 제어기(400)를 더 포함하는 경우, 상기 실내기는 상기 원격 제어기로부터 상기 운전명령을 수신하는 원격 제어 수신 유닛(260)을 더 포함할 수 있다.

상기 실내기 전원 유닛(210)은 상용 교류 전원을 입력받아 상기 실내기(200)를 구성하는 회로, 유닛 등을 구동하는 직류 전압을 출력한다. 일반적으로 상기 실내기 전원 유닛(210)으로는 상기 실외기 전원 유닛(110)과 같이 스위치 모드 파워 서플라이(Switched-Mode Power Supply; SMPS)를 사용한다. 물론 SMPS 이외에 다른 종류의 AC-DC 변환 장치를 사용할 수 있다. 상기 스위치 모드 파워 서플라이는 외부 전원(300)의 교류 전압을 정류 및 평활화하여 직류 전압으로 변환하고, 이 직류 전압을 고주파 변압기를 이용하여 실내기에 필요한 구동전압들을 생성한다. 일반적으로 공기 조화기는 5V, 12V, 15V 등의 직류 전압을 사용한다.

상기 실내기 통신 유닛(230)은 상기 실외기 통신 유닛(130)과 마찬가지로 RS-232, RS-422, RS-485 등의 직렬 통신 방식, 인터넷, 인트라넷 등의 유선 통신 방식이나, RF(Radio Frequency), 적외선통신(Infrared; IR), 블루투스(Bluetooth), 무선 LAN 방식 등의 무선 통신 방식을 사용하여 상기 실외기(100)와 정보를 상호 교환한다.

상기 실내기 통신 전원 유닛(240)은, 상용 교류 전원을 입력받아 상기 실내기 통신 유닛(230)을 구동하는 직류 전압을 출력한다. 일반적으로 상기 실내기 통신 전원 유닛(240)은 상기 실외기 통신 전원 유닛(140)와 마찬가지로 벅 컨버터(BUCK Converter)와 같은 비절연 강압형 컨버터를 포함한 회로로 구성될 수 있다. 상기 실내기 통신 전원 유닛(240)은 필요에 따라 스위치 모드 파워 서플라이(Switched-Mode Power Supply; SMPS) 등의 AC-DC 변환 장치를 사용할 수 있다.

초기 구동시에 상기 실외기 전원 유닛(110)과 상기 실외기 통신 전원 유닛(140)이 상기 외부 전원(300)과 연결된다. 또한, 상기 실내기 전원 유닛(210)과 상기 실내기 통신 전원 유닛(240)도 상기 외부 전원(300)과 연결되어 상용 교류 전원을 인가받는다. 상기 실외기 통신 유닛(130)은 상기 실내기 통신 유닛(230)과 연결되어 상기 입력 유닛(250)이나 원격 제어 수신 유닛(260)을 통해 실내기(200)에 입력된 사용자 등의 운전명령을 수신한다. 상기 실외기 통신 유닛(130)이 수신한 운전명령을 상기 실외기 제어 유닛(120)에 전달하면, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 운전명령을 근거로 일반운전 또는 대기운전을 수행한다. 상기 운전명령이 냉방, 난방, 송풍 등의 일반 운전 명령이나, 온도 조절, 방향 조절 등의 설정 변경 명령이면, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 운전명령을 근거로 실외기를 운전하고, 실내기(200)에 냉매를 공급한다. 상기 운전명령이 냉방, 난방, 송풍 등의 일반 운전 명령이나, 온도 조절, 방향 조절 등의 설정 변경 명령이면, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 운전명령을 근거로 실외기를 운전하고, 실내기(200)에 냉매를 공급한다. 이때, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 제1 스위칭 유닛(118d)을 기준 전압 설정 유닛(118b)을 통해 상기 포토 커플러(118a)와 연결되도록 스위칭한다. 또한, 상기 실외기 제어 유닛(120)은 상기 제2 스위칭 유닛(121)을 턴온하고, 상기 제3 스위칭 유닛(122)을 턴온하여 상기 제1 전압과 상기 제2 전압이 출력되도록 한다. 또한, 상기 제3 전압 출력 유닛(117)은 상기 제2 전압을 제3 전압으로 변환하여 출력한다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법은, 실외기가 외부 전원으로부터 전원을 인가받는 제1 단계(S100)와, 실내기가 외부 전원으로부터 전원을 인가받는 제2 단계(S110)와, 실내기가 운전명령을 입력받는 제3 단계와, 실내기가 상기 운전명령을 실외기에 전송하는 제4 단계와, 실외기가 상기 운전명령에 따라 대기운전 또는 일반운전을 수행하는 제5 단계(S120 이하)를 포함하여 구성된다. 이하, 장치의 구성은 도 1 내지 도 5를 참조한다.

도 6을 참조하면, 상기 실외기가 상기 운전명령에 따라 대기운전 또는 일반운전을 수행하는 제5 단계는, 실외기가 상기 운전명령을 수신하는 과정(미도시)과, 상기 운전명령이 일반 운전 명령이거나, 또는 설정 변경 명령이면(S120), 하나 이상의 실외기 구동전압을 출력하는 과정과, 상기 실외기 구동전압을 근거로 실외기를 운전하는 과정(S121)을 포함하여 구성된다.

도 7을 참조하면, 상기 실외기가 상기 운전명령에 따라 대기운전 또는 일반운전을 수행하는 제5 단계는, 상기 운전명령이 운전 정지 명령이거나, 또는 전원 차단 명령이면(S151), 실외기 제어 유닛이 제어 신호를 출력하는 과정(S152)과, 상기 제어 신호에 따라 상기 실외기 구동전압의 기준 전압을 강압하는 과정(S161)과, 상기 실외기 구동전압의 출력을 차단하는 과정(S162, S163)을 포함하여 구성된다.

초기 구동시에 실외기와 실내기가 외부 전원과 연결되어 상용 교류 전원을 인가받는다. 상기 실외기는 상기 실내기 내의 상기 입력 유닛이나 원격 제어 수신 유닛을 통해 실내기에 입력된 사용자 등의 운전명령을 근거로 일반운전 또는 대기운전을 수행한다. 상기 운전명령이 냉방, 난방, 송풍 등의 일반 운전 명령이나, 온도 조절, 방향 조절 등의 설정 변경 명령이면, 상기 실외기 제어 유닛은 상기 운전명령을 근거로 실외기를 운전하고, 실내기에 냉매를 공급한다. 이때, 상기 실외기 제어 유닛은 상기 제1 스위칭 유닛을 기준 전압 설정 유닛을 통해 상기 포토 커플러와 연결되도록 스위칭한다. 또한, 상기 실외기 제어 유닛은 상기 제2 스위칭 유닛을 턴온하고, 상기 제3 스위칭 유닛을 턴온하여 상기 제1 전압과 상기 제2 전압이 출력되도록 한다. 또한, 상기 제3 전압 출력 유닛은 상기 제2 전압을 제3 전압으로 변환하여 출력한다.

상기 운전명령이 운전 정지 명령이나 전원 차단 명령이면, 상기 실내기는 상기 입력된 운전명령에 따라 자체적으로 대기운전 상태로 진입하고, 상기 실내기 소비전력을 최소화하도록 한다. 상기 운전명령이 운전 정지 명령이나 전원 차단 명령이면, 상기 실외기 제어 유닛은 상기 제1 스위칭 유닛을 제2 기준 전압 설정 유닛을 통하여 상기 포토 커플러와 연결되도록 스위칭한다. 대기운전 상태에서 상기 실외기 전원 유닛으로부터 다른 구동 전압의 공급은 차단되나, 상기 실외기 제어 유닛을 구동하는 제3 전압은 공급된다. 이에 따라 대기운전 상태에서 실외기의 소비 전력은 감소된다. 대기운전 상태에서, 일반 운전 명령이나, 설정 변경 명령 등의 대기 운전 해제 명령을 수신하면, 상기 실외기 제어 유닛은 상기 제2, 제3 스위칭 유닛을 턴온하여 다시 제1 전압 및 제2 전압을 출력하고, 상기 제1 스위칭 유닛을 스위칭하여 상기 포토 커플러와 상기 기준 전압 설정 유닛이 연결되도록 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 조화기 및 그의 제어 방법은, 실외기 내에 전원을 차단할 수 있는 스위칭 유닛을 구비하여 상기 실외기에 전력을 공급하거나 차단하도록 함으로써 대기운전을 수행할 수 있고, 실내기에 입력되는 사용자 등의 명령에 따라 실외기로의 전력을 공급하거나 차단하도록 함으로써 실외기가 용이하게 대기운전 상태로 진입하거나 일반운전 상태로 복귀할 수 있다. 본 발명에 따른 공기 조화기 및 그의 제어 방법은, 대기운전 상태에서 실외기의 다른 구동 전압은 차단하고, 실외기 제어 유닛의 구동 전압만을 공급함으로써 대기운전 시의 소비 전력을 최소화할 수 있고, 대기운전 상태에서 실외기 제어 유닛의 구동 전압만을 일정하게 유지하는 피드백회로를 구성함으로써 대기운전 상태에서의 실외기 소비 전력을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 공기 조화기의 구성을 개략적으로 보인 블록도;

도 2는 본 발명의 다른 예에 따른 공기 조화기의 구성을 개략적으로 보인 블록도;

도 3은 본 발명에 따른 공기 조화기에서 실외기 전원 유닛의 세부 구성을 개략적으로 보인 블록도;

도 4는 본 발명에 따른 공기 조화기에서 실외기 전원 유닛의 동작을 설명하기 위한 블록도;

도 5는 본 발명에 따른 공기 조화기에서 실외기 통신 전원 유닛의 세부 구성을 개략적으로 보인 블록도;

도 6은 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도;

도 7은 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법에서 대기운전 시의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims

외부 전원의 입력전압을 하나 이상의 실외기 구동전압으로 변환하여 출력하는 실외기 전원 유닛과,

제어 신호를 출력하여 상기 실외기 구동전압을 차단하거나, 공급하도록 하는 실외기 제어 유닛,을 포함하고,

운전명령에 따라 일반운전 또는 대기운전을 수행하는 실외기; 및

상기 운전명령을 입력받아 상기 실외기에 전송하고, 공기 조화를 수행하는 하나 이상의 실내기;를 포함하고,

상기 실외기 전원 유닛은,

상기 외부 전원의 입력전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 유닛;

상기 직류 전압을 평활화하는 평활 유닛;

스위칭 신호에 따라 상기 평활화된 직류 전압을 상기 하나 이상의 실외기 구동전압으로 변환하는 변압 유닛;

상기 스위칭 신호를 출력하여 상기 변압유닛을 구동하는 구동 유닛;

상기 변압유닛과 연결되고, 상기 실외기를 구동하는 제1 전압을 출력하는 제1 전압 출력 유닛;

상기 제1 전압과 병렬로 연결되고, 상기 실외기를 구동하는 제2 전압을 출력하는 제2 전압 출력 유닛; 및

상기 제2 전압을 변환하여 상기 실외기 제어 유닛을 구동하는 제3 전압을 출력하는 제3 전압 출력 유닛;을 포함하는 공기 조화기.
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제1 항에 있어서, 상기 구동 유닛은,

상기 변압 유닛의 입력단과 출력단을 절연하는 포토 커플러;

스위칭 시의 제1 기준 전압을 설정하는 기준 전압 설정 유닛;

상기 기준 전압 설정 유닛과 병렬로 연결되고, 상기 제1 기준 전압보다 작은 제2 기준 전압을 설정하는 제2 기준 전압 설정 유닛;

상기 실외기 제어 유닛의 제어 신호에 따라 상기 제1 기준 전압 또는 제2 기준 전압 중 하나의 기준 전압을 선택하는 제1 스위칭 유닛;을 포함하는 공기 조화기.
제1 항에 있어서, 상기 실외기는,

상기 제1 전압 출력 유닛과 연결되고, 상기 제1 전압의 출력을 차단하거나, 공급하는 제2 스위칭 유닛; 및

상기 제2 전압 출력 유닛과 연결되고, 상기 제2 전압의 출력을 차단하거나, 공급하는 제3 스위칭 유닛;을 포함하는 공기 조화기.
제1 항에 있어서, 상기 실외기는,

상기 운전명령을 수신하여 상기 실외기 제어 유닛에 전달하는 실외기 통신 유닛; 및

상기 외부 전원의 입력전압을 상기 실외기 통신 유닛의 구동전압으로 변환하여 출력하는 실외기 통신 전원 유닛;을 더 포함하는 공기 조화기.
제1 항에 있어서, 상기 실내기는,

상기 외부 전원의 입력전압을 상기 실내기의 구동전압으로 변환하여 출력하는 실내기 전원 유닛;

상기 운전명령에 따라 실내기를 운전하는 실내기 제어 유닛;

상기 실외기에 상기 운전명령을 전송하는 실내기 통신 유닛; 및

상기 외부 전원의 입력전압을 상기 실내기 통신 유닛의 구동전압으로 변환하여 출력하는 실내기 통신 전원 유닛;을 포함하는 공기 조화기.
제7 항에 있어서, 상기 실내기는,

사용자로부터 상기 운전명령을 입력받는 입력 유닛;을 더 포함하는 공기 조화기.
제7 항에 있어서, 상기 실내기는,

원격 제어기로부터 상기 운전명령을 수신하는 원격 제어 수신 유닛;을 더 포함하는 공기 조화기.
실외기가 외부 전원으로부터 전원을 인가받는 제1 단계;

실내기가 외부 전원으로부터 전원을 인가받는 제2 단계;

실내기가 운전명령을 입력받는 제3 단계;

실내기가 상기 운전명령을 실외기에 전송하는 제4 단계; 및

실외기가 상기 운전명령에 따라 대기운전 또는 일반운전을 수행하는 제5 단계;를 포함하고,

상기 제5 단계는,

실외기가 상기 운전명령을 수신하는 과정;

상기 운전명령이 일반 운전 명령이거나, 또는 설정 변경 명령이면, 하나 이상의 실외기 구동전압을 출력하는 과정;

상기 실외기 구동전압을 근거로 실외기를 운전하는 과정;

상기 운전명령이 운전 정지 명령이거나, 또는 전원 차단 명령이면, 실외기 제어 유닛이 제어 신호를 출력하는 과정;

상기 제어 신호에 따라 상기 실외기 구동전압의 기준 전압을 강압하는 과정; 및

상기 실외기 구동전압의 출력을 차단하는 과정을 포함하는 공기 조화기의 제어 방법.
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