KR20000020755A - 공기조화기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기와 그 구동방법에 관한 것으로, 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전원부와, 직류전원의 레벨을 검지하는 전압감지부와, 전압감지부에서 검지된 직류전원의 레벨의 변동여부에 따라 제어신호를 발생하는 마이콤과, 제어신호를 인가받아 교류전원의 위상각을 변환시키는 전압제어부와, 전압제어부에서 위상각이 변환된 교류전원에 의해 회전속도가 조절되는 팬모터 그리고, 전압제어부에서 위상각이 변환된 교류전원에 의해 구동되는 압축기를 포함하여 구성된 것이 특징으로 공기조화기의 사용지역에서 사용되는 교류전원의 레벨에 따라 팬모터와 압축기를 교체하지 않고 공기조화기를 사용할 수 있는 장점이 있다.

Description

공기조화기의 제어방법

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 공기조화기의 구동을 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 냉매가 실내열교환기와 압축기, 실외열교환기 그리고, 모세관의 순서로 순환되는 냉방 사이클과 실내열교환기와 모세관, 실외열교환기 그리고, 압축기의 순서로 순환되는 난방 사이클의 동작모드를 가지고 있다. 그래서, 사용자의 선택에 따라 실시되는 냉방 및 난방 사이클에 의해 실내의 더운 공기를 차가운 공기로 변환시키고, 반대로 차가운 공기를 덥게 변환시켜 적절한 온도의 환경을 유지한다. 또한, 공기조화기의 냉방 사이클 또는 난방 사이클로 운전하는 특정 모드에서 실내의 공기를 환기시키는 실내팬에 의해서 실내를 좀더 쾌적하게 유지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 공기조화기의 운전모드 제어방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 공기조화기는 공기조화기의 각종 동작을 원격 제어하기 위한 리모컨(10)과, 실내기 제어부(20)와 실외기 제어부(30)로 크게 나뉠 수 있다.

실내기 제어부(20)는 리모컨(10)에서 출력된 적외선 신호를 전기신호로 변환하는 리모컨 신호수신부(21)와, 실내온도를 감지하는 실내온도 감지부(22)와, 리모컨 신호수신부(21)에서 출력된 신호에 해당하는 제어신호를 출력하여 공기조화기를 동작시키는 실내기 마이컴(23)과, 실내기 마이컴(23)의 제어신호에 따라 구동하는 실내 팬모터(24)로 구성된다.

실외기 제어부(30)는 실내기 마이컴(23)의 제어신호에 따라 제어신호를 출력하는 실외기 마이컴(31)과, 실외온도를 감지하는 실외온도 감지부(32)와, 실외기 마이컴(31)의 제어신호에 따라 구동하는 실외 팬모터(33)와, 실외기 마이컴(31)의 제어신호에 따라 개/폐하는 사방변(34)과, 실외기 마이컴(31)의 제어신호에 따라 구동하는 압축기(35)로 구성된다.

이와 같이 구성된 공기조화기는 사용자가 리모컨(10)을 통해 냉방모드로 제어명령을 실내기 본체에 입력하고, 리모컨수신부(21)는 이를 수신하여 사용자가 제어키를 통해 입력하는 제어명령에 따라 공기조화기를 동작시킨다.

이와 같이 구성된 공기조화기의 동작을 첨부된 도 2를 참조로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 공기조화기의 제어부는 인공지능운전모드로 설정하고(S1), 실외온도를 감지한다(S2).

그래서, 실외온도와 소정의 기준온도(t℃)를 비교하여, 그 실외온도가 기준온도(t℃) 이상인지 여부를 판단하고(S3), 상기 판단 결과에 따라 기준온도 이상이면 냉방모드로 설정하고(S4), 기준온도 이하이면 난방모드로 설정한다(S5).

상술한 과정에서 공기조화기의 운전모드를 냉방모드 또는, 난방모드로 설정한 후에 그 설정된 모드에 해당하는 운전을 수행한다(S6).

이와 같이 종래의 공기조화기는 실외기에 실외온도 감지부를 부착하여 인공지능 운전시 기설정된 운전모드로 운전하다가 실외온도가 변화하여 소정온도(t℃) 이상이면 냉방운전을 수행하고, 소정온도(t℃) 이하이면 난방운전을 수행하도록 동작한다.

그런데, 종래의 공기조화기는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래의 공기조화기는 입력되는 전원전압의 레벨이 변동하면, 압축기의 모터에 인가되는 전압을 보상한다. 그런데, 220 볼트 지역에서 구동되던 공기조화기가 220 볼트보다 낮은 지역에서 구동되면, 압축기의 모터에 인가되는 전압은 보상되지만, 실내외 팬의 모터에 인가되는 전압은 보상되지 않는다.

즉, 팬의 회전속도는 떨어지는데 압축기는 정상속도를 유지하므로, 압축기의 구동주파수와 실내외 팬의 구동주파수가 서로 조화를 이루지 못하여 공기조화기의 소비전력이 많아지고, 전원장치가 과열되는 결과를 초래한다. 이러한 결과로 인해 공기조화기의 사용 지역에 따라 다양한 종류의 팬 모터를 개발해야 하므로, 개발 손실이 많아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기조화기의 실내외 팬에 인가되는 구동전압을 보상함으로써, 압축기와 팬의 구동주파수가 서로 조화를 이루게 하여 구동소음과 전력의 소비를 줄이는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기를 개략적으로 나타낸 블록도

도 2는 종래 기술에 따른 공기조화기의 운전모드 제어방법을 나타낸 흐름도.

도 3은 본 발명의 공기조화기의 개략적인 구조를 도시한 블록도.

도 4는 본 발명의 공기조화기 구동방법을 도시한 흐름도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 전원부 200 : 전압감지부

300' : 제 1 전압제어부 300'' : 제 2 전압제어부

400' : 실내기 마이콤 400'' : 실외기 마이콤

500' : 실내팬 500'' : 실외팬

600 : 압축기

본 발명은 전원부에서 공급되는 입력전압의 주파수를 감지하여 그 주파수의 변동에 따라 모터의 구동전압의 위상각을 변동시킴으로써, 공기조화기의 팬모터의 회전속도를 일정하게 유지시키는 것이 특징이다.

본 발명의 공기조화기는 도 3에 도시된 것과 같이 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전원부(100)와, 직류전원의 레벨을 검지하는 전압감지부(200)와, 그 레벨의 변동여부에 따라 제어신호를 발생하는 마이콤(400', 400'')과, 제어신호에 따라 교류전원의 위상각을 변환시키는 전압제어부(300', 300'')와, 그 위상각이 변환된 교류전원에 의해 회전속도가 조절되는 팬모터(500', 500''), 그리고 압축기(600)를 포함하여 구성되어 있다.

전원부(100)는 정류부(110)가 설치되어 있어 교류전원을 직류전원으로 변환시킨다. 정류부(110)는 교류전원을 전파정류하여 소정의 레벨의 직류전압으로 변환시킨다. 이 때, 전원부(100)에 인가되는 교류전원은 상용전원으로서 180 볼트, 220 볼트 혹은 그 이상의 레벨을 가질 수 있다.

전압감지부(200)는 전원부(100)에서 출력된 직류전원의 레벨을 검지하여 상기 교류전원의 레벨을 검지한다. 직류전원의 레벨은 교류전원의 실효치와 동일하므로, 전압감지부(200)에서 검출된 직류전원의 레벨이 변하면, 교류전원의 레벨이 변한 것을 의미한다.

전압감지부(200)는 도 4에 도시된 것과 같이 전원부의 출력단에 연결된 제 1 저항(R1)과, 제 1 저항에 직렬로 연결된 제 2 저항(R2)과, 제 1 저항에 직렬로 연결되고 제 2 저항에 병렬로 연결된 커패시터(C5)를 포함하여 구성되어 있다. 제 1 저항과 제 2 저항은 전원부에서 출력된 직류전압을 인가받고, 특히 제 2 저항은 제 1 저항에 인가되는 전압의 레벨을 강하시킴으로써 제 1 저항에 과전압이 인가되는 것을 방지한다. 또, 커패시터(C5)는 제 1 저항(R1)에 직렬로 연결되고 제 2 저항(R2)에 병렬로 연결되어, 제 1 저항(R1)에 인가된 전파정류전압을 평활하여 검출한다.

마이콤(400', 400'')은 전압감지부(200)에서 검지된 직류전원의 레벨이 변하면, 소정의 제어신호를 발생시킨다. 즉, 마이콤(400', 400'')은 전원부에서 변환된 직류전압을 전압감지부에 의해 인가받는다. 그리고, 그 직류전압의 레벨이 변하면, 마이콤(400', 400'')은 소정의 제어신호를 출력하여 공기조화기의 실내기와 실외기를 제어한다.

마이콤은 실내기 마이콤(400')과 실외기 마이콤(400'')으로 구성되어 있는데, 실내기 마이콤(400')은 전압감지부(200)에 의해 인가된 직류전압의 레벨이 변하면 실내기 제어신호를 출력한다. 그리고, 실외기 마이콤(400'')은 전압감지부(200)에 의해 인가된 직류전압의 레벨 변동에 따른 데이터를 소정의 전송수단에 의해 전송받아 실외기 제어신호를 출력한다.

전압제어부(300', 300'')는 마이콤의 제어신호를 인가받아 교류전원의 위상각을 변환시킨다. 전압제어부(300', 300'')는 교류전원의 위상각의 폭을 조절하는 제 1 전압제어부(300')와, 제 1 전압제어부와 반대로 교류전원의 위상각의 폭을 조절하는 제 2 전압제어부(300'')로 구성되어 있다. 제 1, 제 2 전압제어부(300', 300'')는 마이콤에서 발생된 제어신호, 즉 실내기 제어신호와 실외기 제어신호에 의해 공기조화기에 인가되는 교류전원의 위상각의 폭을 가변시킨다. 이 때, 제 1 전압제어부(300')가 교류전원의 위상각의 폭을 넓게 변화시키면, 제 2 전압제어부(300'')는 교류전원의 위상각의 폭을 좁게 변화시킨다.

팬모터(500', 500'')는 전압제어부에서 위상각이 변환된 교류전원을 인가받아 회전한다. 이 때, 교류전원의 위상각에 따라 팬모터(500', 500'')의 속도가 조절된다. 물론, 팬모터는 실내팬모터(500')와 실외팬모터(500'')가 별도로 구성되어 있고, 실내팬모터와 실외팬모터는 서로 반대로 속도가 조절된다. 즉, 위상각이 변환된 교류전원에 의해 실내팬모터(500')의 회전속도가 빨라지면, 실외팬모터(500'')의 회전속도는 느려지는 것이다. 또, 압축기(600)는 전압제어부에서 위상각이 변환된 교류전원에 의해 구동된다.

이하, 본 발명에 의한 공기조화기의 구동원리에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 공기조화기의 동작원리는 도 4에 도시된 흐름도에 나타낸 것과 같이 교류전원의 레벨을 판별하는 단계(S200)와, 그 교류전원의 위상각을 조절하는 단계(S300)와, 위상각이 조절된 교류전원에 의해 팬모터를 구동하는 단계(S400), 그리고 압축기를 구동하는 단계(S500)를 포함하여 구성되어 있다.

먼저, 본 발명은 팬모터에 공급되는 교류전압의 레벨을 판별한다(S100). 그래서, 공기조화기의 제조회사에 의해 기 설정된 기준전압과 비교하여 그 차이를 검출한다(S200). 예를 들어, 제조회사가 공기조화기의 기준전압을 220 볼트로 설정하여 기타 주변회로가 220 볼트의 교류전압에 적합하도록 구성되었을 때에 외부에서 인가된 전원이 220 볼트보다 낮은 전압이라면, 기타 주변회로가 정상적으로 동작하지 않을 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 먼저, 제조회사에 의해 설정된 기준전압과 외부에서 인가되는 입력전압의 레벨 차이를 검출하는 것이다.

그리고, 본 발명은 기준전압과 입력전압의 차이에 따라 입력전압의 위상각을 조절한다(S300). 입력전압의 위상각의 폭이 넓어지면 전압이 낮아지고, 위상각의 폭이 좁아지면 전압이 높아진다. 따라서, 기준전압보다 입력전압이 높으면 입력전압의 위상각의 폭을 넓혀 주변회로에 인가되는 교류전원의 전압을 낮추고(S310), 기준전압보다 입력전압이 낮으면 입력전압의 위상각의 폭을 좁혀 주변회로에 인가되는 교류전원의 전압을 높인다(S320).

공기조화기에 입력되는 입력전압의 위상각의 폭이 조절되면, 본 발명은 위상각이 조절된 입력전압에 의해 팬모터와 압축기를 구동한다(S400, S500). 이 때, 본 발명에 의한 공기조화기의 제어방법은 실내팬모터와 실외팬모터의 회전속도를 반대로 조절한다(S400). 즉, 본 발명에 의한 공기조화기의 제어방법은 위상각이 조절된 입력전압에 의해 회전하는 실내팬모터의 회전속도가 기준전압에 의해 회전하는 실내팬모터의 회전속도보다 빨라졌다면(S410), 위상각이 조절된 입력전압에 의해 회전하는 실외팬모터의 회전속도를 기준전압에 의해 회전하는 실외팬모터의 회전속도보다 느리게 회전도록 조절하는 것이다(S420).

본 발명은 외부에서 입력되는 교류전압의 변동에 관계없이 동일한 팬모터와 압축기를 사용할 수 있으므로, 공기조화기의 사용지역에 따라 팬모터와 압축기를 교체할 필요가 없다. 따라서, 상용전원이 다른 지역에서도 팬모터와 압축기의 교체없이 공기조화기를 사용할 수 있으므로, 일반사용자의 경제적인 부담을 덜어주고, 제조사의 사후서비스에 대한 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전원부;

   상기 직류전원의 레벨을 검지하는 전압감지부;

   상기 전압감지부에서 검지된 직류전원의 레벨의 변동여부에 따라 제어신호를 발생하는 마이콤;

   상기 제어신호를 인가받아 상기 교류전원의 위상각을 변환시키는 전압제어부;

   상기 전압제어부에서 위상각이 변환된 교류전원에 의해 회전속도가 조절되는 팬모터; 그리고,

   상기 전압제어부에서 위상각이 변환된 교류전원에 의해 구동되는 압축기를 포함하여 구성된 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전압감지부는

   상기 전원부의 출력단에 연결되어 상기 직류전압을 인가받는 제 1 저항;

   상기 제 1 저항에 직렬로 연결되어 상기 제 1 저항의 직류전압의 레벨을 강하시키는 제 2 저항; 그리고,

   상기 제 1 저항에 직렬로 연결되고 제 2 저항에 병렬로 연결되어 상기 직류전압을 검출하는 커패시터로 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마이콤은

   상기 전원부에서 변환된 직류전압을 상기 전압감지부에 의해 인가받아 상기 직류전압의 레벨의 변동여부에 따라 실내기 제어신호를 출력하는 실내기 마이콤; 그리고,

   상기 실내기 마이콤으로부터 전원부에서 변환된 직류전압의 레벨의 변동여부에 따른 데이터를 소정의 전송수단에 의해 전송받아 실외기 제어신호를 출력하는 실외기 마이콤으로 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전압제어부는

   상기 마이콤에서 발생된 제어신호에 의해 상기 교류전원의 위상각의 폭을 조절하는 제 1 전압제어부; 그리고,

   상기 마이콤에서 발생된 제어신호에 의해 상기 교류전원의 위상각의 폭을 상기 제 1 전압제어부에 비해 반대로 조절하는 제 2 전압제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 팬모터는

   상기 위상각이 변환된 교류전원에 의해 회전속도가 가변되는 실내팬모터; 그리고,

   상기 위상각이 변환된 교류전원에 의해 상기 회전속도가 상기 실내팬모터에 비해 반대로 가변되는 실외팬모터로 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 팬모터에 공급되는 교류전압의 레벨을 판별하는 단계;

   상기 교류전압의 레벨에 따라 상기 교류전압의 위상각을 조절하는 단계;

   상기 위상각이 조절된 교류전압에 의해 상기 팬모터를 구동하는 단계; 그리고,

   상기 위상각이 조절된 교류전압에 의해 압축기를 구동하는 단계를 포함하여 이루어진 공기조화기의 구동방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 교류전압의 레벨을 판별하는 단계는

   상기 교류전압의 레벨과 상용전원인 소정의 기준전압의 레벨을 비교하는 단계인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 구동방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 교류전압의 위상각을 조절하는 단계는

   상기 교류전압의 레벨이 소정의 기준전압보다 높으면 상기 교류전압의 위상각의 폭을 넓히는 단계; 그리고,

   상기 교류전압의 레벨이 소정의 기준전압보다 낮으면 상기 교류전압의 위상각의 폭을 좁히는 단계인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 구동방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 팬모터를 구동하는 단계는

   상기 위상각이 조절된 교류전압으로 실내팬모터의 회전속도를 가변하는 단계; 그리고,

   상기 실내팬모터의 회전속도에 비해 반비례하도록 실외팬모터의 회전속도를 가변하는 단계인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 구동방법.