KR102137020B1

KR102137020B1 - 공기조화기의 배관 통신 장치

Info

Publication number: KR102137020B1
Application number: KR1020130136464A
Authority: KR
Inventors: 이권형; 김준태; 안치선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2020-07-23
Also published as: WO2015068946A1; EP3069085A4; EP3069085A1; US10381813B2; US20160273796A1; KR20150054252A

Abstract

본 발명에 의한 공기조화기의 배관 통신 장치는, 코어조립체에 신호선을 감아 발생되는 유도 기전력으로 통신 신호를 송 수신하도록 함으로써 신호단자를 냉매배관에 접촉시킬 필요가 없어 코어조립체와 신호선을 용이하게 결합할 수 있고, 코어조립체의 배관삽입홈 내경이 액배관의 외경보다 크게 형성할 수 있어 한 개의 코어조립체를 다양한 규격의 액배관에 범용적으로 적용할 수 있다. 또, 신호선이 코어조립체에 감아 결합됨에 따라 옥외에 설치되더라도 빗물이나 이물질이 신호선과 코어조립체 사이로 침투하지 못하게 되고 이로 인해 배관 통신 장치가 고장나거나 통신 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또, 코어조립체에 신호선 장착구멍을 형성하여 신호선을 신호선 장착구멍에 삽입하여 고정함으로써 액배관이 진동을 하더라도 코어조립체가 유동하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

공기조화기의 배관 통신 장치{SIGNAL TRANSMISSION DEVICE FOR AIR CONDITIONNER}

본 발명은 실내기와 실외기 사이의 배관을 이용하여 신호를 전달하는 공기조화기의 배관 통신 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내기와 실외기로 구분되고, 실내기와 실외기 사이는 전기신호를 전달할 수 있도록 전기적으로 연결되어 있다. 하지만, 한 대의 실외기에 복수 개의 실내기들이 병렬 연결되거나 또는 건물의 벽체 내부에 냉매배관이 설치되고 그 냉매배관에 다수 개의 실내기들이 병렬로 연결되는 경우에는 각각의 실내기들을 그보다 적은 개수의 실외기와 전기적으로 연결하기가 곤란한 경우가 많다.

이에, 최근에는 복수 개의 실내기들과 그보다 적은 실외기 사이를 연결하는 냉매배관을 통신 매체로 이용하여 전기신호를 송 수신하도록 하는 배관 통신 기술이 소개되고 있다. 예를 들어, 배관 통신 장치는 가스측 냉매배관(이하, 가스배관)과 액측(液側) 냉매배관(이하, 액배관)의 양단이 실내기와 실외기에 각각 절연시켜 연결하고, 실내기의 제어기판과 실외기의 제어기판에 연결되는 신호선들을 가스배관과 액배관에 연결시킨다. 이로써 가스배관과 액배관을 실내기들과 실외기 사이의 제어 신호를 위한 통신 매체로 사용할 수 있게 된다.

여기서, 냉매배관에는 통신 성능을 배가시키기 위한 코어조립체가 설치되어 있다. 코어조립체는 통상 반원형 단면으로 형성되는 한 쌍의 코어들이 코어홀더에 수용되어 냉매배관을 감싸도록 결합되고, 코어홀더에는 냉매배관과 각 제어기판 사이를 전기적으로 연결하기 위한 신호단자가 결합되어 있다. 신호단자는 냉매배관에 접촉되도록 하여 코어홀더에 고정 결합되거나 또는 착탈 가능하게 결합되어 있다.

도 1은 종래 코어조립체의 일례를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 코어조립체가 배관에 결합된 상태의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이 종래의 코어조립체(1)는, 중앙에 배관삽입홈(2a)을 가지는 반원형 단면 형상의 코어(2)가 역시 배관삽입홈(3a)을 가지는 반원형 단면 형상의 코어홀더(3)에 삽입되어 결합되고, 코어홀더(3)의 내주면 양단에는 신호단자(4)가 밀착되어 결합되며, 코어홀더(3)의 외주면 일단에는 각 제어기판(미도시)에 신호선(5a)으로 연결된 커넥터(5)를 접속시키기 위한 단자핀(3b)이 돌출 형성되어 있다.

상기와 같은 종래의 코어조립체(1)에서는 코어홀더(3)의 내주면과 가스배관) 또는 액배관(이하에서는, 가스배관과 액배관을 냉매배관으로 통칭하고 도면부호는 액배관을 대표예로 함)(6)의 외주면 사이에 신호단자(4)가 밀착된 상태가 되도록 코어홀더(3)가 냉매배관(6)에 감싸져 결합되어 있다.

코어홀더(3)에는 단자핀(3b)이 구비되어 그 단자핀(3b)의 내측단이 신호단자(4)에 접속된 상태가 되고, 단자핀(3b)의 외측단은 그 단자핀(3b)에 삽입되어 접속되는 커넥터(5)에 전기적으로 연결되어 있다. 이로써, 코어조립체(1)에 결합되는 신호단자(4)와 제어기판에서 연장되는 신호선(5a) 사이가 전기적으로 연결되어 제어기판 사이의 전기신호가 냉매배관을 통해 전달되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 코어조립체에서는, 신호단자(4)가 냉매배관(6)에 접촉된 상태를 유지하여야 전기신호가 원활하게 전달될 수 있는 것이나, 코어조립체(1)의 조립오차 또는 배관의 노후화나 진동에 의해 신호단자(4)가 냉매배관(6)에서 완전히 이격되거나 또는 간헐적으로 이격되면서 신호 전달이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

또, 공기조화기의 실외기는 옥외에 설치되는 경우가 많아 신호선(5a)과 신호단자(4)를 단자핀(3b)과 커넥터(5) 등으로 연결하는 경우에는 빗물이나 이물질이 단자핀(3b)과 커넥터(5) 사이로 침투하여 고장이 발생하거나 통신 성능이 저하될 수 있었다.

본 발명의 목적은, 냉매배관에 신호단자가 직접 접촉되지 않더라도 높은 통신 성능을 유지할 수 있는 배관 통신 장치 및 이를 구비한 공기조화기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 옥외에 설치되더라도 빗물이나 이물질에 의해 고장이 발생되거나 통신 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있는 배관 통신 장치 및 이를 구비한 공기조화기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실외기와 실내기 사이를 연결하는 냉매배관; 상기 냉매배관을 감싸 결합되도록 양단이 개구되고 배관삽입홈이 형성되며 자성체로 된 코어를 가지는 코어조립체; 및 상기 냉매배관을 통해 송 수신되는 전기신호를 상기 실외기와 실내기를 제어하는 제어부에 전달하는 신호선;을 포함하고, 상기 신호선은 상기 냉매배관과 코어조립체 사이를 통과하여 상기 제어부에 전기적으로 연결되는 공기조화기의 배관 통신 장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 신호선은 상기 코어조립체를 일측 개구단에서 타측 개구단 방향으로 감아 설치될 수 있다.

그리고, 상기 배관삽입홈의 내경은 상기 냉매배관의 외경보다 크게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 코어조립체는 상기 코어가 절연재로 된 코어홀더로 감싸져 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 코어홀더에는 상기 신호선이 삽입되도록 신호선 장착구멍이 길이방향으로 관통하여 형성될 수 있다.

그리고, 상기 신호선 장착구멍은 상기 코어를 사이에 두고 외측과 내측에 각각 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 공기조화기의 배관 통신 장치는, 코어조립체에 신호선을 감아 발생되는 유도 기전력으로 통신 신호를 송 수신하도록 함으로써 신호단자를 냉매배관에 접촉시킬 필요가 없어 코어조립체와 신호선을 용이하게 결합할 수 있다. 뿐만 아니라, 코어조립체의 배관삽입홈 내경이 액배관의 외경보다 크게 형성할 수 있어 한 개의 코어조립체를 다양한 규격의 액배관에 범용적으로 적용할 수 있다.

또, 신호선이 코어조립체에 감아 결합됨에 따라 옥외에 설치되더라도 빗물이나 이물질이 신호선과 코어조립체 사이로 침투하지 못하게 되고 이로 인해 배관 통신 장치가 고장나거나 통신 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또, 코어조립체에 신호선 장착구멍을 형성하여 신호선을 신호선 장착구멍에 삽입하여 고정함으로써 액배관이 진동을 하더라도 코어조립체가 유동하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래 코어조립체의 일례를 보인 사시도,
도 2는 도 1의 코어조립체가 배관에 결합된 상태의 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 배관 통신 장치를 갖는 공기조화기의 일실시예를 보인 계통도,
도 4는 도 3에 따른 공기조화기의 실외기에 구비된 신호전달부에서 코어조립체의 일례를 보인 사시도,
도 5는 도 4에 따른 코어조립체가 배관에 결합된 상태를 보인 정면도,
도 6은 도 5에서 "I-I"선 단면도,
도 7은 도 4에 따른 코어홀더에 대한 다른 실시예를 보인 사시도,
도 8은 도 7에 따른 코어홀더를 액배관에 장착한 상태에서 "II-II'선을 단면하여 보인 단면도.

이하, 본 발명에 의한 공기조화기의 배관 통신 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 배관 통신 장치를 갖는 공기조화기의 일실시예를 보인 계통도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 공기조화기는 실외기(10)와 실내기(20)로 이루어지고, 실외기(10)와 실내기(20)는 건물의 외벽을 사이에 두고 배치되어 가스배관(30)과 액배관(40)을 통해 서로 연결될 수 있다.

실외기(10)는 케이스의 내부에 실외기측 열교환부(11)와, 실외기측 제어부(12)와, 실외기측 신호전달부(13)가 설치될 수 있다. 실내기(20)는 케이스의 내부에 실내기측 열교환부(21)와, 실내기측 제어부(22)와, 실내기측 신호전달부(23)가 설치될 수 있다.

여기서, 실외기측 제어부(12)와 실내기측 제어부(22)는 교류 신호를 매개로 서로 제어 신호를 교환하게 될 수 있다. 예를 들어, 실외기측 제어부(12)로부터 출력된 교류 제어 신호가 실외기측 신호전달부(13)를 경유하여 가스배관(30)이나 액배관(40) 또는 양쪽 배관(30)(40)을 통해 실내기측 제어부(22)로 전송되거나, 반대로 실내기측 제어부(22)로부터 출력된 교류 제어 신호가 실내기측 신호전달부(23)를 경유하여 가스배관(30)이나 액배관(40) 또는 양쪽 배관(30)(40)을 통해 실외기측 제어부(12)로 전송될 수 있다.

도 4는 도 3에 따른 공기조화기의 실외기에 구비된 신호전달부에서 코어조립체의 일례를 보인 사시도이고, 도 5는 도 4에 따른 코어조립체가 배관에 결합된 상태를 보인 정면도이며, 도 6은 도 5에서 "I-I"선 단면도이다. 이하에서는 액배관에 설치되는 실외기측 신호전달부를 대표예로 살펴본다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 신호전달부(13)는 액배관(40)을 감싸도록 결합되는 코어조립체(100)와, 코어조립체(100)에 감겨지고 그 양단이 실외기측 제어부(12)에 연결되는 신호선(200)으로 이루어질 수 있다.

코어조립체(100)는 자성(磁性)을 갖는 재질로 이루어져 액배관(40)을 감싸는 코어(110)와, 코어(110)를 수용하여 그 코어(110)가 액배관(40)을 감싼 상태를 유지하는 동시에 신호선(200)이 액배관(40)과 코어(110) 사이에 위치하도록 하는 코어홀더(120)로 이루어질 수 있다.

코어(110)는 권수(卷數) 1의 인덕턴스를 이루도록 자성(磁性)을 가지는 재료를 이용하여 두 개 한 쌍의 반원 단면 형상의 부분코어(111)(112)들로 형성될 수 있다. 하지만 코어(110)의 형상은 반원 단면 외에 1/4원형 단면 형상 등 다양하게 형성될 수 있다.

그리고 코어(110)는 트로이달 코어로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 내반경 R1, 외반경 R2, 높이 h, 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 실외기측 제어부(12)가 송신하는 교류 제어 신호에 대해서는 액배관(40)을 관통시킨 코어의 작용에 의해 실외기측 열교환부(11)측에는 2*Z의 임피던스로 종단(終端)된 전송선로가 형성된다. 따라서, 실외기(10)와 실내기(20) 사이에 설치된 액배관(40)에 교류신호를 흐르게 하면, 배관 자체의 전송선로 임피던스(Z₀)에 의해 교류신호는 거리에 따라 감쇠 특성을 나타나게 된다. 그리고, 전송선로의 임피던스(Zo)는 거리에 따라 비례하게 되고, 액배관(40)의 거리를 감지하기 위해 사용하는 교류신호는 전송선로 임피던스(Z₀)와 신호전달부(13)에 의해 신호 세기가 줄어든다. 즉, 신호전달부(13)의 임피던스 값과 송 수신단의 교류제어 신호 세기를 알면 역으로 거리정보를 알 수 있게 된다. 이를 통해, 액배관을 거리 감지신호의 전송 통로로 이용할 수 있고 이를 통해 냉매량 계산에 사용되는 실내기와 실외기 사이의 배관 거리를 자동으로 산출할 수 있다.

코어홀더(120)는 코어(110)와 마찬가지로 반원형 단면 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 코어홀더(120)는 길이방향의 중심축선을 따라 2분할 되어 그 안에 코어(110)를 수용하여 원통모양으로 조립되는 복수 개의 부분홀더(121)(122)들로 이루어질 수 있다. 그리고 양쪽 부분홀더(121)(122)들의 폭방향 일측은 양쪽 부분홀더(121)(122)들이 서로 회전 가능하게 결합되도록 힌지 결합되는 반면, 다른 쪽은 양쪽 부분홀더(121)(122)들이 착탈 가능하게 결합될 수 있도록 복수 개씩의 착탈홈(121b)과 착탈돌기(122b)가 형성될 수 있다. 하지만, 코어는 코어홀더에 일체로 성형될 수도 있다.

여기서, 코어(110)는 물론 코어홀더(120)의 중앙에는 액배관(40)을 감싸 결합될 수 있도록 배관삽입홈((111a)(112a)이 형성될 수 있다. 배관삽입홈(111a)(112a)의 내경(D2)은 다양한 규격의 배관에 범용적으로 사용될 수 있도록 액배관(40)의 외경(D1)보다 크게 형성될 수 있다. 이 경우, 코어조립체(100)가 액배관(40)에서 겉도는 것을 방지할 수 있도록 코어조립체(100)의 내주면(즉, 배관삽입홈)에는 액배관(40)의 외주면과의 사이에 코어조립체(100)를 액배관(40)에 지지하기 위한 탄성부재(미도시)가 설치될 수 있다. 탄성부재는 그 탄성부재의 중심과 코어조립체의 중심이 일치하도록 코어조립체의 내주면을 따라 일정 간격을 두고 설치될 수도 있고, 탄성부재의 중심과 코어조립체의 중심이 편심되도록 코어조립체의 내주면 일측에 편심지게 설치될 수도 있다.

한편, 코어홀더(120)에는 액배관(40)과 신호선(200)을 전기적으로 연결하기 위한 신호단자가 별도로 구비되지 않고 신호선 자체가 감겨질 수 있다. 예를 들어, 신호선(200)은 코어홀더(120)의 일측 개구단(120a)에서 배관삽입홈(121a)(122a)의 내주면으로 삽입되었다가 타측 개구단(120b)을 통해 외부로 인출되어 양단이 실외기측 제어부(12)에 전기적으로 연결될 수 있다.

신호선(200)은 코어홀더(120)의 일측 개구단(120a)에서 배관삽입홈(121a)(122a)을 거쳐 타측 개구단(120b)을 통과하여 실외기측 제어부(12)에 연결될 수도 있지만, 신호선(200)이 안정적으로 위치를 유지하도록 하기 위해서 뿐만 아니라 유도기전력을 높이기 위해서는 코어홀더(120)의 외주면에서 내주면을 적어도 1회 이상 감는 형상으로 양단이 배관삽입홈((111a)(112a)(121a)(122a))에서 교차한 후 실외기측 제어부(12)에 연결되는 것이 바람직할 수도 있다.

도면중 미설명 부호인 120c는 힌지부이다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 배관 통신 장치 및 이를 구비한 공기조화기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 코어홀더(120)의 힌지부(120c)를 중심으로 하여 부분홀더(121)(122)를 양쪽으로 벌린 상태에서 한쪽 부분코어(112)의 배관삽입홈(112a)과 부분홀더(122)의 배관삽입홈(122a)을 액배관(40)에 맞춰 삽입한다.

그리고, 다른 쪽 부분코어(111)와 부분홀더(121)의 배관삽입홈(111a)(121a)에 신호선(200)을 길이방향으로 감은 후 그 부분코어(111)와 부분홀더(121)를 다른 쪽 부분코어(111)와 부분홀더(122) 방향으로 돌려 한 쪽 부분홀더(121)의 착탈홈(121b)에 다른 쪽 부분홀더(122)의 착탈돌기(122b)를 맞춰 끼워 결합한다.

상기와 같이 코어조립체(100)에 결합된 신호선(200)을 통해서 인가되는 실외기측 제어부(12)의 전기신호는 자성체인 코어(110)의 유도기전력(렌쯔의 법칙)을 이용하여 액배관(40)에 통신 주파수를 송신하고, 실내기측 제어부(22)로부터 액배관(40)에 인가되어 있는 통신신호를 신호선(200)에 유도하여 실외기측 제어부(12)에 수신할 수 있다.

이렇게 하여, 신호선이 액배관에 직접 접촉되지 않는 비접촉식으로 코어조립체에 결합됨에 따라 코어조립체와 신호선을 용이하게 결합할 수 있다. 뿐만 아니라, 코어조립체의 배관삽입홈 내경이 액배관의 외경보다 크게 형성할 수 있어 한 개의 코어조립체를 다양한 규격의 액배관에 범용적으로 적용할 수 있다.

또, 신호선이 코어조립체에 감아 결합됨에 따라 실외기와 같이 옥외에 설치되더라도 빗물이나 이물질이 신호선과 코어조립체 사이로 침투하지 못하게 되고 이로 인해 배관 통신 장치가 고장나거나 통신 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 배관 통신 장치에서 신호선을 감는 코어홀더에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다. 도 7은 도 4에 따른 코어홀더에 대한 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 8은 도 7에 따른 코어홀더를 액배관에 장착한 상태에서 "II-II'선을 단면하여 보인 단면도이다.

즉, 전술한 실시예에서는 신호선이 코어홀더의 배관삽입홈을 통과하여 감기는 것이었으나, 본 실시예는 코어홀더에 신호선 장착구멍이 길이방향으로 관통 형성되어 신호선을 견고하면서도 안정적으로 감아 결합하는 것이다.

예를 들어, 도 7 및 도 8에서와 같이, 본 실시예의 코어홀더(120)는 코어(110)를 사이에 두고 외측과 내측에 적어도 한 개 이상의 신호선 장착구멍(120d)이 길이방향으로 관통 형성되고, 신호선 장착구멍(120d)에는 신호선(200)이 삽입되어 견고하게 고정될 수 있다.

신호선 장착구멍(120d)은 도 8에서와 같이 원호형상으로 형성되어 복수 회가 감기도록 할 수도 있지만, 경우에 따라서는 원주방향을 따라 복수 개가 형성되어 각각의 구멍마다에 한 줄씩의 신호선이 삽입되어 결합될 수도 있다.

상기와 같은 코어조립체의 구성과 그에 따른 효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예의 경우에는 신호선이 신호선 장착구멍에 삽입되어 견고하게 감김에 따라 냉매배관이 진동을 하더라도 코어조립체가 유동하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 신호선 장착구멍을 대신하여 코어홀더의 외주면과 내주면에 두께방향으로 소정의 깊이를 갖는 신호선 장착홈이 형성될 수도 있다. 이 경우에도 신호선 장착홈에 신호선을 삽입하여 신호선을 안정적이면서도 견고하게 고정할 수 있다.

13 : 신호전달부 40 : 액배관
100 : 코어조립체 110 : 코어
111,112 : 부분코어 111a,112a : 배관삽입홈
120 : 코어홀더 121,122 : 부분홀더
121a,122a : 배관삽입홈 120d : 신호선 장착구멍
200 : 신호선

Claims

실외기와 실내기 사이를 연결하는 냉매배관;
자성체로 된 코어를 가지며, 상기 코어의 내부에는 양단이 개구된 배관삽입홈이 형성되고, 상기 코어의 내주면이 상기 냉매배관의 외주면을 마주보도록 상기 코어가 상기 냉매배관을 감싸 결합되는 코어조립체;
상기 냉매배관을 통해 송 수신되는 전기신호를 상기 실외기와 실내기를 제어하는 제어부에 전달하는 신호선; 및
상기 신호선이 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함하고,
상기 신호선은 상기 배관삽입홈의 일측 개구단에서 타측 개구단 방향으로 통과하여 상기 코어조립체의 내주면과 외주면을 상기 냉매배관의 길이방향으로 적어도 1회 이상 연이어 감는 공기조화기의 배관 통신 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 배관삽입홈의 내경은 상기 냉매배관의 외경보다 크게 형성되는 공기조화기의 배관 통신 장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 코어조립체는 상기 코어가 절연재로 된 코어홀더로 감싸지며, 상기 신호선은 상기 코어의 내주면과 상기 코어홀더의 외주면을 감싸는 공기조화기의 배관 통신 장치.
실외기와 실내기 사이를 연결하는 냉매배관;
자성체로 된 코어 및 상기 코어를 감싸는 코어홀더를 가지며, 상기 코어의 내부에는 양단이 개구된 배관삽입홈이 형성되고, 상기 코어의 내주면이 상기 냉매배관의 외주면을 마주보도록 상기 코어가 상기 냉매배관을 감싸 결합되는 코어조립체;
상기 냉매배관을 통해 송 수신되는 전기신호를 상기 실외기와 실내기를 제어하는 제어부에 전달하는 신호선; 및
상기 신호선이 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함하고,
상기 코어홀더에는 상기 신호선이 삽입되도록 신호선 장착구멍이 길이방향으로 관통하여 형성되고,
상기 신호선은 상기 코어의 내주면과 상기 신호선 장착구멍을 통과하여 상기 냉매배관의 길이방향으로 적어도 1회 이상 연이어 감겨지는 공기조화기의 배관 통신 장치.
제4항에 있어서,
상기 배관삽입홈의 내경은 상기 냉매배관의 외경보다 크게 형성되는 공기조화기의 배관 통신 장치.