KR102411200B1 - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 실외기 및 실내기를 포함하는 복수의 유닛으로 구성되는 공기조화기에 있어서, 상기 복수의 유닛은, 입출력을 제어하고 설정에 따라 동작하도록 제어하는 제어부 및 상기 복수의 유닛 간에 무선통신방식으로 데이터를 송수신하는 통신부를 포함하고, 상기 통신부는, 상기 복수의 안테나와 각각 연결되는 복수의 안테나연결부 및 상기 복수의 안테나연결부를 통해 상기 복수의 안테나로 소정 주파수대역의 신호를 인가하고, 상기 복수의 안테나로부터 수신되는 신호를 처리하는 송수신부를 포함하여 상기 통신부는 복수의 안테나를 포함하여 다중입출력을 통해 데이터를 송수신하도록 구성되어, 복수의 유닛이 무선으로 직접 통신할 수 있고, 건물 내의 장애물 및 설치 거리를 고려하여 사용되는 신호의 주파수를 특정하고 복수의 안테나를 이용하여 다중입출력을 수행함으로써 통신 커버리지를 확보함으로써 안정적으로 통신이 가능하여 공기조화기의 관리 및 운영에 따른 효율성 및 안정성이 향상되는 효과가 있다.

Description

공기조화기{Air-conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 복수의 공기조화기 유닛이 무선으로 데이터를 송수신하는 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.

공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 실외기 및 실내기가 냉매배관으로 연결되어, 실외기의 압축기로부터 압축된 냉매가 냉매배관을 통해 실내기의 열교환기로 공급되고, 실내기의 열교환기에서 열교환된 냉매는 다시 냉매배관을 통해 실외기의 압축기로 유입된다. 그에 따라 실내기는 냉매를 이용한 열교환을 통해 냉온의 공기를 실내로 토출한다.

공기조화기는 건물단위 또는 소그룹 단위로 상호 연결되어 데이터를 송수신하며 송수신되는 데이터를 통해 각 유닛의 상태를 모니터링하고 제어한다.

공기조화기는 각 유닛이 통신선으로 연결되어 유선통신 방식을 사용한다. 통신선을 연결하는 구조에 따라, 일반적으로 실내기는 실외기로 데이터를 전송하고, 실외기가 실내기의 데이터를 수신하여 제어기로 실내기의 데이터를 전송하도록 구성된다.

이러한 통신구조에서는 실내기가 제어기가 직접 통신하지 못하고 실외기를 통해야 하고, 실외기는 복수의 실내기의 데이터를 처리하게 되므로, 단계적으로 통신해야하므로 지연이 발생하고 그에 따라 발생되는 데이터에 빠르게 대응할 수 없다는 문제점이 있다.

일본 특허출원 2006-3368834 에는 실내기에 무선 통신기기를 구비하여 실내에서 이용되는 통신단말의 무선 통신용 중계기로써 이용하는 것이 개시되어 있다.

무선 통신용 안테나를 실내기에 설치하는 것으로, 천장형 실내기로부터 바닥면을 향해 돌출되도록 안테나가 설치된다.

그러나, 일본 특허출원은 추가설치되는 안테나로써, 별도로 설치되어야 하는 문제점이 있고, 또한, 외부로 돌출되어 있다는 문제점이 있다.

또한, 공기조화기에서 유닛과 유닛이 무선으로 통신하는 경우, 하나의 층에서는 원활한 통신이 가능하나, 5층 이상의 건물에서는 신호 전달에 한계가 있어 통신이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 특히 실외기가 건물의 지하에 설치되거나 옥상에 설치되는 것이 일반적인 설치 환경에서, 실외기와 실내기간의 거리로 인하여 무선으로 통신하는데에는 어려움이 있으며, 건물 내의 벽이나 가수 등의 장애물로 인하여 신호가 감쇄되는 등, 신호의 품질이 저하되고 그에 따라 통신의 안정성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 공기조화기에 있어서, 공기조화기를 구성하는 복수의 유닛이 무선으로 데이터를 송수신하여 동작을 모니터링하고 제어하는 공기조화기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 공기조화기는, 실외기 및 실내기를 포함하는 복수의 유닛으로 구성되는 공기조화기에 있어서, 상기 복수의 유닛은, 입출력을 제어하고 설정에 따라 동작하도록 제어하는 제어부 및 상기 복수의 유닛 간에 무선통신방식으로 데이터를 송수신하는 통신부를 포함하고, 상기 통신부는 복수의 안테나를 포함하여 다중입출력을 통해 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.

상기 통신부는 제 1 내지 제 4 안테나를 포함하고, 상기 복수의 안테나는 상기 유닛의 케이스 내에 설치되는 것을 특징으로 한다. 상기 복수의 안테나는 상기 유닛의 케이스의 4개의 모서리에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 유닛 중, 제 1 유닛은, 상기 복수의 안테나를 이용하여 제 2 내지 제 5 유닛과 각각 통신하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 유닛 중 제 1 유닛은, 상기 복수의 안테나를 이용하여 동일한 데이터를 제 2 유닛으로 각각 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 유닛 중 제 1 유닛은, 상기 복수의 안테나를 이용하여 복수의 데이터를 제 2 유닛으로 각각 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 통신부는 안테나의 길이, 거리에 따른 신호손실, 투과 층수에 따른 층간 손실에 대응하여 설정된 주파수를 이용하여 무선으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.

상기 통신부는 상기 복수의 유닛의 설치위치 및 설치국가에 대응하여 400Mhz 및 900Mhz 중 어느 하나의 주파수 대역의 신호를 이용하여 통신하는 것을 특징으로 한다.

상기 통신부는, 상기 복수의 안테나와 각각 연결되는 복수의 안테나연결부 및 상기 복수의 안테나연결부를 통해 상기 복수의 안테나로 소정 주파수대역의 신호를 인가하고, 상기 복수의 안테나로부터 수신되는 신호를 처리하는 송수신부를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기는, 공기조화기의 복수의 유닛이 무선통신방식으로 데이터를 송수신하도록 구성됨에 따라, 설치환경에 관계없이 실내기와 실내기, 실내기와 실외기간에 무선으로 직접 통신할 뿐 아니라, 실내기와 제어기가 실외기를 통하지 않고 직접 통신할 수 있게 된다.

본 발명은 별도의 통신선을 설치하지 않아, 설치가 용이하고 설치 및 운용에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 안테나가 내부에 설치되어 유닛의 외관에 미적인 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 건물 내의 장애물 및 설치 거리를 고려하여 사용되는 신호의 주파수를 특정하고 복수의 안테나를 이용하여 다중입출력을 수행함으로써 통신 커버리지를 확보함으로써 안정적으로 통신이 가능하여 공기조화기의 관리 및 운용에 있어서 효율이 증대되고 안정성이 향상되는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 유닛의 제어 구성이 개략적으로 도시된 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 무선통신을 위한 통신모듈의 구성이 개략적으로 도시된 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 유닛에 설치되는 안테나가 도시된 예시도이다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 유닛 및 안테나 설치위치가 도시된 도이다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 유닛 간의 통신을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공기조화기는 실외기(10), 실내기(20)를 포함한다. 또한, 공기조화기는 실외기 및 실내기를 제어하는 제어기(미도시)를 더 포함할 수 있고, 실내기 및 실외기 이외에도, 환기장치, 공기청정장치, 가습장치, 히터, 규모에 따라 칠러, 공조유닛, 냉각탑 등의 유닛을 더 포함할 수 있다. 공기조화기는 각 유닛이 상호 연결되어 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있으며, 또한, 건물 내, 이동장치, 보안장치, 경보장치 등과 연결되어 동작할 수 있다.

실외기(10)는 각각 실내기(20)에 냉매배관으로 연결되어, 실내기로 냉매를 공급한다. 또한, 실외기(10)는 무선통신 방식으로 복수의 실내기와 주기적으로 통신하여 상호 데이터를 송수신하고, 실내기로부터 변경되는 운전설정에 따라 동작을 변경한다.

실내기(20)는 실외기(10)로부터 공급되는 냉매를 팽창시키는 전자팽창밸브(미도시), 냉매의 열교환시키는 실내열교환기(미도시), 실내공기가 실내열교환기로 유입되도록 하고, 열교환된 공기가 실내로 노출되도록 하는 실내기팬(미도시), 다수의 센서(미도시), 실내기의 동작을 제어하는 제어수단(미도시)을 포함한다.

또한, 실내기(20)는 열교환된 공기를 토출하는 토출구(미도시)를 포함하고, 토출구에는 토출구를 여닫고, 토출되는 공기의 방향을 제어하는 풍향조절수단(미도시)이 구비된다. 실내기는 실내기팬의 회전속도를 제어함으로써 흡입되는 공기 및 토출되는 공기를 제어하며, 풍량을 조절한다. 실내기(20)는 실내기의 운전상태 및 설정정보가 표시되는 출력부 및 설정 데이터 입력을 위한 입력부를 더 포함할 수 있다. 이때 실내기(20)는 공기조화기 운전에 대한 설정정보를 연결되는 리모컨(미도시)으로 전송하여 리모컨을 통해 출력하고, 데이터를 입력받을 수 있다.

실외기(10)는 무선통신을 통해 실내기(20)로부터 수신되는 데이터 또는 제어기의 제어명령에 대응하여, 냉방모드 또는 난방모드로 동작하며, 연결된 실내기로 냉매를 공급한다.

복수의 실외기가 연결되는 경우, 각 실외기는 복수의 실내기에 연결될 수 있고, 또한, 분배기를 통해 복수의 실내기로 냉매를 공급할 수 있다.

실외기(10)는 냉매를 압축하여 고압의 기체 냉매를 토출하는 적어도 하나의 압축기, 냉매로부터 기체 냉매와 액체냉매를 분리하여 기화되지 않은 액체냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터, 압축기에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하는 오일회수기, 외기와의 열교환에 의하여 냉매를 응축하거나 증발되도록 하는 실외열교환기, 실외열교환기의 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여 실외 열교환기로 공기를 유입하고 열교환된 공기를 외부로 토출하는 실외기팬, 실외기의 운전모드에 따라 냉매의 유로를 변경하는 사방밸브, 압력을 측정하는 적어도 하나의 압력센서, 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서, 실외기의 동작을 제어하고 다른 유닛과의 통신을 수행하는 제어구성을 포함한다. 실외기(10)는 그 외 다수의 센서, 밸브, 과냉각기 등을 더 포함하나, 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

또한, 공기조화기는 인터넷 등의 네트워크 연결을 통해, 다른 공기조화기와 데이터를 송수신할 수 있다. 공기조화기는 외부의 서비스센터(미도시), 관리서버(미도시), 데이터베이스(미도시) 등에 접속할 수 있고, 네트워크를 통해 접속되는 외부의 단말(미도시)과 통신할 수 있다. 단말(미도시)은 공기조화기에 접속하여 제 2의 제어기로써 공기조화기의 동작을 모니터링하고, 제어할 수 있다.

공기조화기는 복수의 실내기(20), 실외기(10)가 상호 무선통신방식으로 데이터를 송수신한다. 설치 환경에 따라 공기조화기는 유선통신과 무선통신을 모두 사용하여 통신할 수 있다.

실외기(10)는 제 1 내지 제 3 실내기(21 내지 23)와 냉매배관(P)으로 연결되고, 무선통신방식으로 상호 통신한다. 복수의 실내기 또한 상호 무선통신방식으로 데이터를 송수신한다.

실외기와 실내기는 냉매배관(P)으로 연결됨에 따라, 무선통신으로 데이터를 송수신하여 실외기 및 실내기가 상호 동작하면, 실외기로부터 실내기로 냉매가 공급된다.

실외기(10)는 복수의 실내기(20)와 주기적으로 통신하여 상호 데이터를 송수신하고, 실내기로부터 변경되는 운전설정에 따라 동작을 변경한다. 제어기가 구비되는 경우 제어기 또한 실내기 및 실외기와 무선통신방식으로 통신할 수 있다.

복수의 실외기가 구비되는 경우, 실외기간의 연결방식에 따라 복수의 실내기가 복수의 실외기에 배관으로 연결될 수 있고, 또는 하나의 실외기에 복수의 실내기가 배관으로 각각 연결되고, 복수의 실외기는 상호 무선으로 통신할 수도 있다. 복수의 실외기가 구비되는 경우, 냉매의 유동을 고려하여, 실외기와 냉매배관으로 연결되는 실내기가 하나의 그룹으로 설정되어, 동일한 채널을 통해 상호 통신할 수 있고, 실내기의 설치위치를 기반으로 그룹이 설정될 수 있다. 도면은 일예일 뿐, 실외기 및 실내기의 수 또는 실내기의 형태에 한정되지 않음을 명시한다.

앞서 설명한 바와 같이, 냉매의 유동을 고려하여 실외기와 실내기간에 그룹을 설정하는 것을 설명하였으나, 공기조화기는 실외기와 실내기간의 통신채널 이외에도, 제어기, 실외기, 실내기를 포함하는 통신채널이 별도로 설정될 수 있다.

실내기(20)는 구비되는 입력부를 통해 입력되는 데이터, 리모컨으로부터 입력되는 데이터, 또는 제어기로부터 수신되는 데이터에 대응하여, 운전을 설정하고 실외기로 데이터를 전송한다. 실외기(10)는 수신되는 실내기의 데이터와, 복수의 실내기의 동작 상태에 따른 부하를 산출하여 압축기를 제어한다.

실외기(10)와 실내기(20)는 소정시간 간격으로 상호 통신하고, 동작상태에 대한 정보를 출력한다. 또한, 제어기가 구비되는 경우에는 제어기로 데이터를 전송하여 고장 또는 이상 발생 시 주기에 관계없이 제어기로 고장 또는 이상에 대한 데이터를 전송할 수 있다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 유닛의 제어 구성이 개략적으로 도시된 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 공기조화기의 유닛은, 구동부(140), 감지부(170), 통신부(120), 출력부(160), 입력부(150), 데이터부(130), 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다. 이는 각 유닛에 공통으로 포함되는 구성으로, 제품의 특성에 따라 별도의 구성이 추가될 수 있다.

예를 들어 실외기(10)는 압축기, 실외기팬, 복수의 밸브를 포함한다. 실외기의 구동부는 압축기 구동부, 실외기팬구동부, 밸브제어부로 구분될 수 있다. 실내기(20)는 풍향조절수단으로 루버 또는 베인이 구비되고, 실내기팬, 복수의 밸브를 포함함에 따라 실내기팬구동부, 밸브제어부, 풍향제어부 등이 각각 구비될 수 있다. 또한, 유닛의 종류에 따라 감지부에 포함되는 센서의 종류 및 그 수, 설치 위치는 상이하게 구성된다.

데이터부(130)에는, 유닛의 동작을 제어하기 위한 제어데이터, 다른 유닛과 통신하기 위한 주소 또는 그룹설정에 대한 통신데이터, 외부로부터 송수신되는 데이터, 동작 중 발생하거나 또는 감지되는 동작데이터가 저장된다. 데이터부(130)는 유닛의 기능별 실행프로그램, 동작 제어를 위한 데이터, 송수신되는 데이터가 저장된다.

데이터부(130)는 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다.

입력부(150)는 버튼, 스위치, 터치입력수단과 같은 입력수단을 적어도 하나를 포함한다. 입력부(150)는 입력수단의 조작에 대응하여 사용자 명령 또는 소정의 데이터가 입력되면, 입력되는 데이터에 제어부(110)로 인가한다. 예를들어 실외기에는 전원키, 시운전키, 주소설정키가 구비될 수 있고, 실내기에는 전원키, 메뉴입력키, 운전설정키, 온도조절키, 풍량키, 잠금키 등이 구비될 수 있다.

출력부(160)는 점등 또는 점멸제어되는 램프, 스피커 및 디스플레이부 중 적어도 하나를 포함하여 유닛의 동작상태를 출력한다. 램프는 점등 여부, 점등색상, 점멸 여부에 따라 유닛이 동작중인지 여부를 출력하고, 스피커는 소정의 경고음, 효과음, 음성안내를 출력하여 동작상태를 출력한다. 디스플레이부는 유닛의 제어를 위한 메뉴화면을 출력하고, 유닛의 운전설정 또는 동작상태를, 문자, 숫자, 이미지 중 적어도 하나의 조합으로 구성된 안내 메시지 또는 경고를 출력할 수 있다.

감지부(170)는 복수의 센서를 포함한다. 감지부(170)는 압력센서, 온도센서, 가스센서, 습도센서, 유량센서가 포함될 수 있다. 예를 들어 온도센서는 복수로 구비되어, 실내온도, 실외온도, 실내열교환기온도, 실외열교환기온도, 배관온도를 감지하여 제어부(110)로 입력한다. 압력센서는 냉매배관의 입출입구에 각각 설치되어, 유입되는 냉매의 압력과 토출되는 냉매의 압력을 각각 측정하여 제어부(110)로 입력한다. 압력센서는 냉매배관뿐 아니라, 수관에도 설치될 수 있다.

구동부(140)는 제어부(110)의 제어명령에 따라 제어대상으로 동작전원을 공급하고 그 구동을 제어한다. 앞서 설명한 바와 같이, 실외기의 경우, 구동부(140)는 압축기, 실외기팬, 및 밸브를 각각 제어하는 압축기구동부, 실외기팬구동부, 밸브제어부가 각각 별도로 구비될 수 있다. 구동부(140)는 압축기, 실외기팬, 밸브 등에 각각에 구비되는 모터로 동작전원을 인가하여 모터가 동작함에 따라 지정된 동작을 수행하도록 한다.

통신부(120)는 적어도 하나의 무선통신모듈을 포함하여, 제어부(110)의 제어명령에 따라 다른 유닛과 통신한다. 통신부(120)는 제어기, 실외기, 실내기 간에 지정된 무선통신방식으로 데이터를 송수신하고, 수신되는 데이터를 제어부로 인가한다.

통신부(120)는 복수의 통신모듈을 포함하여 실외기 및 다른 실내기와의 통신, 리모컨과의 통신, 제어기와의 통신 시 각각 동일하거나 또는 상이한 통신모듈을 통해 통신할 수 있다. 통신부(120)는 통신하고자하는 대상에 대응하여 선택적으로 통신방식을 변경함으로써 대상에 따라, 각각 상이한 통신방식으로 통신할 수 있다.

통신부(120)는 실내기와의 통신, 제어기와의 통신에 있어서 상이한 채널을 사용하는 경우, 각각 통신하고자 하는 대상에 따라 채널을 설정하여 데이터를 송수신할 수 있다.

통신부(120)는 건물 내 벽체 및 층간 장애물에 의한 무선 신호의 감쇠 영향을 고려하여 투과 및 회절 특성이 우수한 서브기가(Sub-GHz) 대역의 주파수를 이용하여 통신한다. 통신부(120)는 특정 소출력 무선국용으로 활용가능한 비면허 대역인 400MHz대역과 900MHz 대역 중 어느 하나의 대역을 사용하여 통신한다. 통신부(120)는 지역 또는 나라에 따라 상이한 규정에 대응하여, 선택적으로 400MHZ대역, 900MHZ대역의 주파수를 사용할 수 있다.

또한, 통신부(120)는 근거리 통신방식인 지그비, 블루투스, NFC 등의 통신모듈을 더 포함할 수 있다.

제어부(110)는 입력부(150) 및 출력부(160)를 통해 입출력되는 데이터를 제어하고, 데이터부(130)에 저장되는 데이터를 관리하며, 통신부(120)를 통한 데이터의 송수신을 제어한다.

제어부(110)는 다른 유닛으로부터의 요청 또는 설정된 운전설정에 따라 동작하도록 제어명령을 생성하여 구동부(140)로 인가한다. 그에 따라 구동부(140)는 연결되는 구성, 예를 들어 압축기, 실외기팬, 밸브, 실내기팬, 풍향조절수단 등이 각각 동작하도록 한다.

또한, 제어부(110)는 유닛이 동작중인 상태에서, 감지부(170)의 복수의 센서로부터 입력되는 데이터에 대응하여 동작상태를 판단하고, 이상을 판단하여 에러를 출력한다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 무선통신을 위한 통신모듈의 구성이 개략적으로 도시된 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 통신부(120)는, 통신제어부(121), 레귤레이터(123a, 123b), 송수신부(125), 안테나연결부(129a 내지 129d), 포트(124a, 124b), 메인커넥터, 표시부(126), 신호변환부(128)를 포함한다.

또한, 통신부는 복수의 안테나(180)를 포함한다.

메인커넥터(122)는 유닛과 통신부(120)를 연결한다. 메인커넥터(122)는 유닛에 구비되는 송수신포트에 결합되는 연결단자일 수 있다. 메인커넥터(122)는 통신부(120)가 동작하여 신호를 송수신하는데 필요한 전압 및 통신신호를 입출력한다.

메인커넥터(122)는 유닛으로부터 인가되는 신호를 통신제어부(121)로 인가하고, 통신제어부(121)의 신호를 유닛의 제어부(110)로 전달한다.

신호변환부(128)는 메인커넥터로부터 입력되는 신호의 전압을 변환하여 통신제어부로 인가한다. 신호변환부는 신호를 3.3V로 변환하여 통신제어부로 입력한다.

레귤레이터는 실내기에서 인가되는 동작전원의 전압을 변환한다.

제 1 레귤레이터(123b)는 메인커넥터(122)를 통해 유닛으로부터 인가되는 동작전원의 전압을 12V에서 5V로 변환하고, 제 2 레귤레이터(123a)는 인가되는 5V를 3.3V로 변환한다.

제 1 레귤레이터(123b)는 메인커넥터(122)에 연결되고, 제 2 레귤레이터(123a)와 연결되어, 12V의 동작전원의 전압이 제 1 레귤레이터에 의해 5V로 변환되면, 제 2 레귤레이터로 입력한다.

제 2 레귤레이터(123a)는 제 1 레귤레이터(123b)로부터 입력되는 5V의 전압을 3.3V로 변환하여 통신제어부(121)로 공급한다. 또한, 제 2 레귤레이터(123a)는 메인커넥터(122)와 연결되어, 메인커넥터(122)로부터 입력되는 5V의 전압을 3.3V로 변환하여 통신제어부(121)로 공급한다.

실내기는 12V의 동작전원을 통신부(120)로 인가하고, 실외기는 5V의 동작전원을 통신부(120)로 인가한다. 실내기로부터 입력되는 동작전원은 메인커넥터(122)를 통해 입력되어 제 1 및 제 2 레귤레이터를 통해 12V에서 3.3V로 단계적으로 변환되어, 통신제어부로 공급된다. 실외기로부터 입력되는 동작전원은 5V로, 메인커넥터를 통해 입력되어 제 2 레귤레이터에 의해 5V에서 3.3V로 변환되어 통신제어부로 공급된다. 그에 따라 공급되는 동작전원에 의해 통신부가 동작한다. 공기조화기에 포함되는 복수의 유닛중 12V 또는 5V 이외의 전압으로 신호를 인가하는 유닛이 존재하는 경우, 해당 동작전원의 전압을 변환할 레귤레이터가 더 추가될 수 있다.

표시부(126)는 통신부(120)의 동작상태, 네트워크 연결상태, 데이터의 송수신상태를 출력한다.

제 2 포트(124a)는 통신부에 탑재되는 프로그램의 디버깅을 위한 연결단자이고, 제 1 포트(124b)는 프로그램의 업데이트 또는 통신부에 저장된 데이터를 외부로 전송하는데 사용되는 연결단자이다.

통신제어부(121)는 통신설정에 따라 송수신부(125), 레귤레이터, 신호변환부 및 표시부의 동작을 제어하여, 메인커넥터를 통해 인가된 유닛의 데이터가 설정된 출력으로, 지정된 주파수 대역의 신호로 송출되도록 한다. 또한, 수신되는 데이터를 처리하여 유닛으로 인가한다. 또한, 통신제어부(121)는 사용되는 통신방식에 따라 데이터가 지정된 형태로 변환되도록 제어한다.

통신제어부(121)는 연결되는 네트워크의 통신상태를 확인하고, 통신 가능 여부를 판단하여 표시부(126)를 통해 출력하고, 통신에 이상이 있는 경우, 그에 따른 경고가 표시부를 통해 출력되도록 한다. 또한, 통신제어부(121)는 통신 이상에 대하여 메인커넥터(122)를 통해 유닛으로 전송한다.

제 1 내지 제 4 안테나 연결부(129a 내지 129d)는 유닛에 각각 설치되는 제 1 내지 제 4 안테나(181 내지 184)와 연결되어 송수신부(125)로부터 인가되는 신호를 인가하고, 또한 안타나를 통해 수신되는 신호가 송수신부(125)로 인가되도록 한다. 안테나 연결부(129)는 연결되는 안테나의 수에 대응하여 구비된다.

안테나(180)는 서브기가 대역의, 400MHz대역 또는 900MHz 대역 중 사용되는 주파수 대역에 따라 선택적으로 사용된다. 사용되는 주파수대역에 따라 안테나는 그 형태가 변경될 수 있다. 안테나(180)는 송수신부(125)로부터 출력되는 신호를 공기 중으로 송출하고, 공기 중의 지정된 주파수 대역의 신호를 수신하여 송수신부(125)로 인가한다.

송수신부(125)는 통신제어부(121)의 제어명령에 따라 송출하고자 하는 신호의 출력을 제어한다. 송수신부(125)는 출력임피던스, 즉 안테나(180)의 임피던스가 설정값을 갖도록 제어함으로써 신호의 출력을 조절한다. 송수신부(125)는 안테나(180)를 통해 송출 및 수신할 신호의 주파수대역에 맞춰 임피던스를 조절한다.

송수신부(125)는 MIMO(Multiple Input Multiple Output)을 지원하는 통신모듈이다. 송수신부는 연결되는 복수의 안테나를 통해 다중의 입출력이 가능하다. 송수신부는 복수의 안테나를 통해 데이터를 여러 경로로 전송하고 수신단에서 각각의 경로로 수신된 신호를 검출한다.

MIMO는 공간다중화, 공간 다이버시티, 빔포밍이 가능한 안테나 시스템으로, 공간다중화는 다수의 송신안테나를 통해 여러개의 정보를 전송하여 전송속도를 향상시키는 기술이고, 공간 다이어비시튼 다수의 송신 안테나로 동일한 정보를 여러번 전송하여 오류를 제어하는 기술이며, 빔포밍은 원하는 방향으로 전파를 송출하여 간섭을 감소시키는 기술이다.

송수신부는 MIMO를 통해, 복수의 안테나를 이용하여 신호를 전송하고 수신함에 따라 건물 등에 분산되어 설치되는 복수의 유닛 간에 상호 통신하도록 한다.

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 유닛에 설치되는 안테나가 도시된 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 안테나(180)는 유닛의 내부에 설치된다(인테나). 안테나(180)는 유닛의 내부에 설치됨에 따라 외부로 돌출되는 익스터널 안테나가 비하여 안테나 게인이 낮아지고 그로 인해 통신 커버리지가 감소하게 된다.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 통신부는 MIMO기술을 적용하여 복수의 안테나를 통해 신호를 송수신하여 통신커버리지를 향상시킨다.

도 4의 (a) 및 (b)와 같이, 안테나는 유닛의 내부에 설치되기 용이하게 구성된다.

공기조화기의 유닛은, 실내기와 실외기 등의 설치위치가 지정되어 있는 것이 아니고 건물의 형태나 구조, 사용 목적 등에 따라 설치위치가 상이하다. 그에 따라 통신하고자 하는 대상의 위치가 다양하게 변경되므로, 안테나(180)는 방사 및 수신 패턴이 특정 방향으로 설정되어 있는 지향성 안테나보다는 전방향의 안테나가 사용되는 것이 바람직하다.

안테나(180)는 전송 주파수에 따라 그 길이가 설정되고, 길이는 설치환경을 고려하여 설정할 필요가 있다. 예를 들어 천장형 실내기의 경우 안테나의 길이가 너무 긴 경우, 천장의 내부 공간의 크기에 따라 설치 가능 여부가 좌우될 수 있다.

안테나는 전송 주파수가 작을수록 안테나 길이가 길어지므로, 사용 가능한 주파수 대역 중, 안테나의 길이를 고려하여 주파수가 설정되어야 한다.

안테나 길이는 전송 주파수의 λ/2 또는 λ/4이다. 예를 들어, 전송 주파수가 447MHz인 경우, 파장이 0.67m이므로, λ/2를 연산하면, 안테나의 길이는 34cm, λ/4의 경우 17cm가 된다. 900MHz대역의 경우, 안테나 길이는 λ/2의 경우 약 16.6cm가 될 수 있다.

안테나는, 유닛으로부터 외부로 돌출되지 않음에 따라 안테나의 파손을 방지할 수 있고, 유닛의 외관에 대한 미적효과가 향상될 수 있다.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 유닛 및 안테나 설치위치가 도시된 도이다.

공기조화기는 복수의 유닛이 상호 무선통신방식으로 데이터를 송수신한다. 복수의 유닛은 단일 층에 설치되는 것이 아니라 복수의 층에 각각 설치되어 데이터를 송수신하게 되므로, 층간 벽, 가구 등의 장애물이 존재하므로, 건물 내의 장애물을 통과하면서 일정거리 이상 신호가 도달할 수 있는 주파수대역을 사용할 필요가 있다.

도 5의 (a)와 같이 안테나(180)는 유닛에 복수개, 제 1 내지 제 4 안테나(181 내지 184)가 각각 상이한 위치에 설치된다. 이때 안테나의 갯수는 일 예로, 그 수는 변경될 수 있다.

예를 들어, 천장형 실내기는 실내기의 흡입구 및 토출구가 형성되는 외부 케이스의 각 모서리에 각각 제 1 내지 제 4 안테나(181 내지 184)가 설치될 수 있다.

또한, 안테나(180, 181 내지 184)는 도 5의 (b)와 같이, 실내기의 외부케이스의 네변에 각각 설치될 수 있다. 각 안테나는 외부 케이스의 4개의 변에 각각, 케이스의 어느 하나의 변과 평행하도록 어느 일측에 설치될 수 있다.

도 5의 (c)와 같이, 안테나는 실내기 케이스에 설치됨에 따라, 실내기의 외부케이스의 모서리 안쪽면을 그라운드로 사용할 수 있다.

안테나는 앞서 설명한 바와 같이, 사용되는 주파수대역에 따라 그 길이가 상이해지므로, 사용되는 주파수 대역에 따라 설치위치를 상이하게 설정할 수 있다.

서브 기가 대역 중, ISM대역(100MHz, 200MHz, 400MHz, 900MHz)의 경우 건물내 투과 특성이 우수하여 층간 통신이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 주파수 대역의 사용은, 국가별로 사용에 규제가 있으므로, 이를 고려하여 선정되는 것이 바람직하다. 대한민국에서, 소출력 무선기기 중 데이터 전송을 위한 주파수 대역으로는 170MHz, 200MHz, 300MHz와 400MHz 대역 채널이 할당되어 있다.

한편, 전송 주파수의 대역에 따라 안테나(180)의 길이가 결정되므로, 100MHz, 200MHz 대역의 경우 안테나가 길어지므로 설치에 제약이 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 공기조화기는 층간 통신 및 안테나 길이를 고려하여, 앞서 개시된 주파수 대역 중, 400MHz 또는 900MHz의 주파수 대역을 사용하여 통신한다.

대한민국의 전파법 규정에 따르면, 400MHz 또는 900MHz의 주파수 대역에 대하여, 데이터 전송용 특정 소출력무선국용 무선설비를 위해, 424.7MHz 내지 424.95MHz 의 21개 채널, 447.8625MHz 내지 447.9875MHz 11개 채널, 그리고, RFID/USN 등의 무선설비를 위한 917 내지 923.5MHz 32개 채널이 존재하므로, 이러한 채널을 사용하여 통신할 수 있다.

국가별 비면허 주파수 대역을 살펴보면, 북미, 남미지역은, 902 내지 928MHz(FCC Part 15.247)이고, 유럽은 433MHz, 915MHz, 863 내지 868MHz(ETSIEN300220), 일본 920 내지 928MHz(ARIB STD-T108), 중국 920MHz, 한국 424 내지 447MHz, 917 내지 923.5MHz(KC), 인도는 865 내지 867MHz(G.S.R 564(E))이고, 호주 433, 915MHZ, 남아프리카 433MHz, 전세계 공통으로 2.4GHz와, 5.725GHz 이 사용 가능하다. 또한, 북미 및 남미지역은, 902 내지 928MHz이고, 유럽은 863 내지 868MHz, 일본 920 내지 928MHz, 한국 917 내지 923.5MHz, 인도는 865 내지 867MHz 전세계 공통으로 2.4GHz와, 5.725GHz 을 이용하는 경우 전송속도 50kbps 이상으로 통신이 가능하다.

도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 유닛 간의 통신을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

공기조화기는 다중의 입출력이 가능한 안테나 시스템인 MIMO를 통해 복수의 유닛 간에 상호 데이터를 송수신한다. 각 유닛은, MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 적용하여 복수의 안테나를 통해 다중의 입출력을 수행한다.

예를 들어, 제 1 실내기(21)는 제 1 내지 제 4 안테나(181 내지 184)를 통해 복수의 기기와 각각 통신할 수 있다. 제 1 실내기의 통신부는 각 안테나를 통해 상이한 데이터를 각각 전송할 수 있다. 통신부는 4개의 송신안테나에 동일시간에 동일 주파수를 사용하여 독립적인 신호를 전송한다. 이렇게 송신된 신호들은 무선채널상에서 공간적으로 다른 페이딩(수신되는 전파가 지나온 매질의 변화에 따라 그 수신전파의 강도가 급격하게 변동되는 현상)을 겪게 되어 각 안테나로 수신되는 신호간에는 비상관성을 갖게 된다. 송신안테나마다 다른 신호를 송신함으로써, 안테나의 수만큼 더 많은 데이터를 송신할 수 있다.

또한 통신부는 동일한 하나의 데이터를 4개의 안테나를 통해 전송할 수도 있다. 통신부는 데이터의 전송상태, 전송한 데이터의 크기 등에 따라 각 안테나를 통해 전송할 데이터를 결정한다.

제 1 실내기(21)는 제 1 내지 4 안테나(181 내지 184)를 통해 제어기, 실외기(10), 제 2 실내기(22), 제 3 실내기(23)와 통신할 수 있다. 실외기(10), 제 2 실내기(22), 제 3 실내기(23)는 각각 4개의 안테나를 포함할 수 있다.

또한, 제 1 실내기(21)는 제 1 내지 제 4 안테나(181 내지 184)를 통해 제 1 및 제 2 안테나를 통해 실외기(10)와 통신하면서, 제 3 안테나를 통해 제 2 실내기(22)와 통신하고, 또한, 제 4 안테나를 통해 제 3 실내기(23)와 통신할 수 있다.

통신중에 데이터에 오류가 발생하는 경우, 제 1 실내기(21)는 제 1 내지 제 4 안테나(181 내지 184)를 통해 동일한 데이터를 전송함으로써, 오류 발생을 감소시킬 수 있다. 동일한 데이터가 4개 발송되므로 오류가 없는 데이터를 실외기가 수신할 수 있게 된다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 4개의 안테나가 각각 상이한 위치에 설치됨에 따라 특정 신호에 대하여 수신이 잘되는 안테나를 통해 데이터를 수신할 수도 있게 된다.

따라서 본 발명은 공기조화기의 복수의 유닛이 무선통신방식으로 데이터를 송수신하도록 구성됨에 따라, 설치환경에 관계없이 실내기와 실내기, 실내기와 실외기간에 무선으로 직접 통신할 뿐 아니라, 다른 유닛을 통해서 데이터를 전달하지 않고 직접 통신할 수 있다. 또한, 본 발명은 복수의 안테나를 통해 다중입출력을 수행함에 따라 넓은 커버리지로 많은양의 데이터를 안정적으로 전송할 수 있다.

본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 실시예에 따라서는 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

10: 실외기 20, 21 내지 23: 실내기
110: 제어부 120: 통신부
130: 데이터부 140: 구동부
150: 입력부 160: 출력부
170: 감지부
180, 181 내지 184: 안테나
121: 통신제어부 125: 송수신부
129a 내지 129d: 안테나 연결부

Claims (13)

1. 실외기 및 실내기를 포함하는 복수의 유닛으로 구성되는 공기조화기에 있어서,
   상기 복수의 유닛 각각은,
   입출력을 제어하고 설정에 따라 동작하도록 제어하는 제어부; 및
   상기 복수의 유닛 간에 무선통신방식으로 데이터를 송수신하는 통신부;를 포함하고,
   상기 통신부는 복수의 안테나를 포함하여 다중 입출력을 통해 데이터를 송수신하고,
   상기 복수의 유닛 중 제1 유닛은,
   상기 복수의 안테나 중 제1 안테나를 통해, 상기 복수의 유닛 중 제2 유닛과 제1 통신 방식을 사용하여 통신하고,
   상기 복수의 안테나 중 제2 안테나를 통해, 상기 복수의 유닛 중 제3 유닛과 제2 통신 방식을 사용하여 통신하고,
   상기 제1 통신 방식은, 상기 제2 유닛에 대응하는 제1 주파수 대역의 채널을 사용하는 무선 통신 방식이고,
   상기 제2 통신 방식은, 상기 제3 유닛에 대응하는 제2 주파수 대역의 채널을 사용하는 무선 통신 방식인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 통신부는 상기 제 1 안테나 및 상기 제2 안테나를 포함하는, 4 개의 안테나를 포함하는 공기조화기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 안테나는 상기 유닛의 케이스 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 안테나는 상기 유닛의 케이스의 4개의 모서리에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 유닛 중, 상기 제 1 유닛은, 상기 복수의 안테나를 이용하여, 상기 제 2 유닛 및 상기 제3 유닛을 포함하는 4개의 유닛과 각각 통신하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 통신부는 안테나의 길이, 거리에 따른 신호손실, 투과 층수에 따른 층간 손실에 대응하여 설정된 주파수를 이용하여 무선으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 통신부는 소출력 무선기기의 데이터 전송을 위한 주파수 대역 또는 비면허 주파수 대역 중 어느 하나의 주파수 대역으로 통신하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 복수의 유닛의 설치위치 및 설치국가에 대응하여 400Mhz 및 900Mhz 중 어느 하나의 주파수 대역의 신호를 이용하여 통신하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 복수의 안테나와 각각 연결되는 복수의 안테나연결부; 및
    상기 복수의 안테나연결부를 통해 상기 복수의 안테나로 소정 주파수대역의 신호를 인가하고, 상기 복수의 안테나로부터 수신되는 신호를 처리하는 송수신부를 포함하는 공기조화기.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 송수신부는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술을 바탕으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 유닛과 연결되는 메인커넥터;
    상기 유닛의 종류에 따라 상이한 크기로 공급되는 동작전원을 변환하는 레귤레이터; 및
    상기 유닛과의 데이터 입출력을 제어하고 상기 송수신부를 제어하는 통신제어부;를 더 포함하는 공기조화기.

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