KR20070067313A - 공기조화기의 압축기 제어부 - Google Patents

공기조화기의 압축기 제어부 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기조화기의 압축기 제어부에 관한 것으로, 교류 전원부(200)와, 교류 전원부(200)에 인가된 교류 전압을 정류시키는 정류 회로(210)와, 정류 회로(210)의 출력을 입력하여 전압과 전류의 위상을 능동적으로 일치시켜 역률을 개선하기 위한 능동 필터(220)와, 능동 필터(220)의 출력을 입력하여 인버터 압축기(240)의 구동에 필요한 DC 전압을 발생시키기 위한 DC 전압발생 부(230)로 구성된 컨버터 부(300); 및 상기 컨버터 부(300)의 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 DC 전압을 소정 크기로 분배하는 전압 분배기(232)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 압축기 구동을 위한 제어부를 압축기와 실외 팬이 공용할 수 있으므로, 압축기 구동 전원과 실외 팬 구동 전원을 별도로 구성하던 종래에 비해 비용(cost)을 절감할 수 있다.
공기조화기, 압축기, 실외 팬, 압축기 제어부, 전압 분배기

Description

공기조화기의 압축기 제어부{Compressor driver of an air conditioner}
도 1은 일반적인 공기조화기의 내부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 압축기와 실외 팬을 구동시키기 위한 제어부를 도시한 블록도로서, (a)는 압축기 제어부를, 그리고 (b)는 실외 팬 제어부를 도시한다.
도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 제어부를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 압축기 구동 전원과 실외 팬 구동 전원을 공용으로 사용하는 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 제어부를 도시한 구성도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
200 : 교류 전원부 210 : 정류 회로
220 : 능동 필터 230 : DC 전압발생 부
232 : 전압 분배기 240 : 제 1 인버터 부
242 : 압축기 구동부 250 : 제 2 인버터 부
252 : 실외 팬 구동부 300 : 컨버터 부
본 발명은 공기조화기의 제어부에 관한 것으로, 특히 압축기 구동 전원과 실외 팬 구동 전원을 공용으로 사용할 수 있는 공기조화기의 압축기 제어부에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 하절기에는 증발→ 압축→ 응축→ 팽창 순으로 순환하는 냉방 싸이클로 동작하고, 동절기에는 사방변을 절환하여 상기 냉방 싸이클과 역순환되는 히트 펌프(heat pump)의 난방 싸이클로 동작하여 실내의 온도를 사용자가 원하는 수준으로 유지시키는 냉/ 난방 시스템을 일컫는 것으로, 통상의 냉/ 난방 기능과 함께 실내의 오염된 공기를 흡입하여 필터링한 후 청정공기로 만들어 실내로 재투입하는 공기 정화 기능과, 다습한 공기를 흡입하여 건습 공기로 만들어 실내로 재투입하는 제습 기능 등을 겸비하고 있다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 내부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
실내 열교환기(12)는 공기조화기의 실내기(10) 전면에 형성되어 있는 실내 흡입구(14)의 후방에 설치된다. 상기 실내 열교환기(12)의 내부엔 냉매가 흐르는 도관(20)이 설치되어 있는데, 상기 도관(20)을 흐르는 냉매와 상기 실내 흡입구(14)를 통해 흡입된 실내 공기가 열교환하는 과정을 통해 공조 공간(1)의 온도를 조절한다. 즉, 공기조화기가 냉방 운전 중 일때는 상기 실내 열교환기(12)에 흐르는 저온의 냉매와 실내 공기가 열교환하여 공조 공간(1)의 온도를 낮추고, 난방 운전 중 일때는 상기 실내 열교환기(12)에 흐르는 고온의 냉매와 실내 공기가 열교환하여 공조 공간(1)의 온도를 높인다.
실내기(10)는 도관(20)을 통해 실외기(30)와 연결되어 있다. 실외기(30)는 공조 공간(1) 외부에 별도로 설치되며, 그 내부에는 냉매의 흐름 싸이클을 조절하는 사방변(32), 냉매를 압축시켜 고온고압의 냉매로 변환시키기 위한 압축기(34), 냉방 운전시에는 냉매를 응축시키고 난방 운전시에는 냉매를 증발시키는 실외 열교환기(36), 냉매를 팽창시켜 저온저압의 냉매로 변환시키기 위한 팽창 장치(38) 등이 설치되어 있다.
도 1에 있어서, 도면부호 "16"은 실내 팬을, "35"는 실외 흡입구를, "37"은 실외 팬을 의미한다.
이어, 공기조화기의 냉, 난방 운전 시 냉매의 싸이클을 설명한다.
먼저, 공기조화기가 냉방으로 운전되는 경우를 설명하면, 압축기(34)에서 토출된 고온고압의 냉매는 사방변(32)의 작용으로 실외 열교환기(36)로 유입된다. 실외 열교환기(36)로 유입된 고온고압의 냉매는 실외기(30)로 흡입된 실외 공기와의 열교환에 의해 액상의 냉매로 응축된 후, 팽창 장치(38)를 통과하면서 저온저압의 냉매로 변환된다. 이어, 상기 저온저압의 냉매는 다시 실내 열교환기(12)로 유입되고, 실내기(10)로 흡입된 실내 공기와 열교환하면서 실내 공기의 온도를 저하시킨 후 압축기(34)로 유입된다. 따라서, 냉방 운전의 경우, 냉매는 압축기(34) → 실외 열교환기(36) → 팽창 장치(38) → 실내 열교환기(12) → 압축기(34)를 반복하여 흐르면서 공조 공간(1)의 온도를 설정 온도로 낮춘다.
다음으로, 공기조화기가 난방으로 운전되는 경우를 설명하면, 압축기(34)에서 토출된 고온 고압의 냉매는 사방변(32)의 작용으로 실내 열교환기(12)로 유입된다. 실내 열교환기(12)로 유입된 고온고압의 냉매는 실내기(10)로 흡입된 실내 공 기와 열교환하면서 실내 공기의 온도를 상승시킨다. 이어, 실내 열교환기(12)를 통과한 냉매는 팽창 장치(38)를 거치면서 저온 저압의 기체로 변환되고, 계속해서 실외 열교환기(36)을 거친 후 압축기(34)로 유입된다. 따라서, 난방 운전의 경우, 냉매는 압축기(34) → 실내 열교환기(12) → 팽창 장치(38) → 실외 열교환기(36) → 압축기(34)를 반복하여 흐르면서 공조 공간(1)의 온도를 설정 온도로 높인다.
이때, 상기 도 1에 있어서, 압축기(34)와 실외 팬(37)을 구동시키기 위해 종래에는 각각 별도의 전원을 사용하였다. 이하, 도면을 참조하여, 이에 대해 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 압축기와 실외 팬을 구동시키기 위한 제어부를 도시한 블록도로서, (a)는 압축기 제어부를, 그리고 (b)는 실외 팬 제어부를 도시한다.
압축기(도 1의 34) 구동을 위한 제어부는, 교류 전원부에서 인가된 교류 전압 (AC 전압)을 직류 전압(DC 전압)으로 변환시키는 제 1 컨버터 부(104)와, 상기 제 1 컨버터 부(104)에 의해 변환된 직류(DC) 전압을 다시 압축기 구동부(100)를 구동시키기에 적합한 교류 전압(AC 전압)으로 변환시키는 제 1 인버터 부(102)와, 상기 제 1 인버터 부(102)에서 출력된 교류 전압을 사용하여 최종적으로 압축기(도 1의 34)를 구동시키는 압축기 구동부(100)로 구성되고, 실외팬(도 1의 37) 구동을 위한 제어부는, 교류 전원부에서 인가된 교류 전압(AC 전압)을 직류 전압(DC 전압)으로 변환시키는 제 2 컨버터 부(114)와, 상기 제 2 컨버터 부(114)에 의해 변환된 직류(DC) 전압을 다시 압축기 구동부(110)를 구동시키기에 적합한 교류 전압(AC 전압)으로 변환시키는 제 2 인버터 부(112)와, 상기 제 2 인버터 부(112)에서 출력된 교류 전압을 사용하여 최종적으로 실외 팬(도 1의 37)을 구동시키는 실외 팬 구동부(110)로 구성된다.
도시한 바를 참조하면, 종래에는, 압축기(도 1의 34)와 실외 팬(도 1의 37)을 구동시키기 위한 제어부를 공기조화기 내에 각각 별도로 구비하였다. 즉, 3상 380V를 전파 정류하여 DC 540V를 압축기(도 1의 34) 구동 전원으로 사용하는 제어부와, 3상 380V를 N상을 기준으로 반파 정류하여 DC 310V를 실외 팬(도 1의 37) 구동 전원으로 사용하는 제어부가 별도로 구비되었다.
그러나, 압축기와 실외 팬의 구동 원리는 압축기(도 1의 34)와 실외 팬(도 1의 37)에서 최종적으로 사용되는 전압의 크기가 서로 다르다는 것을 제외하면 거의 동일하다. 즉, 종래에는, 단지 서로 다른 구동 전압을 얻기 위한 목적으로 각기 별도의 제어부를 구성하였는데, 이러한 구성에 의하면, 압축기 구동을 위한 제어부와 실외 팬 구동을 위한 제어부가 각기 별도로 마련되어야 하므로, 이를 위한 비용(cost)이 발생한다는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 압축기 구동 전원과 실외 팬의 구동 전원을 공용으로 사용하는 공기조화기의 압축기 제어부를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 제어부는, 교류 전원부(200)와, 교류 전원부(200)에 인가된 교류 전압을 정류시키는 정류 회로(210)와, 정류 회로(210)의 출력을 입력하여 전압과 전류의 위상을 능동적으로 일치시켜 역률을 개선하기 위한 능동 필터(220)와, 능동 필터(220)의 출력을 입력하여 인버터 압축기(240)의 구동에 필요한 DC 전압을 발생시키기 위한 DC 전압발생 부(230)로 구성된 컨버터 부(300); 및 상기 컨버터 부(300)의 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 DC 전압을 소정 크기로 분배하는 전압 분배기(232)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 전압을 교류 전압으로 전환하기 위한 제 1 인버터 부(240)와, 상기 제 1 인버터 부(240)와 연결되어 압축기를 구동시키는 압축기 구동부(242)와, 상기 전압 분배기(232)에서 발생한 전압을 교류 전압으로 전환하기 위한 제 2 인버터 부(250), 및 상기 제 2 인버터 부(250)와 연결되어 실외 팬을 구동시키는 실외 팬 구동부(252)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 의하면, 압축기 구동을 위한 제어부와 실외 팬 구동을 위한 제어부를 별도로 구성하던 종래에 비해 비용(cost)을 절감할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 제어부에 대해 더욱 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 제어부를 개략적으로 도시한 블록도이다.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 압축기 제어부는, R,S,T 3상 380V의 교류 전압이 인가되는 교류 전원부(200)와, 상기 교류 전원부(200)에 인가된 교류 전압을 정류시키는 정류 회로(210)와, 정류 회로(210)의 출력을 입력하여 전압과 전류의 위상을 능동적으로 일치시켜 역률을 개선하기 위한 능동 필터(220)와, 능동 필터(220)의 출력을 입력하여 압축기 구동부(242)의 구동에 필요한 DC 전압을 발생시키기 위한 DC 전압발생 부(230)로 구성된 컨버터 부(300)와, 상기 컨버터 부(300)의 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 DC 전압을 소정 크기로 분배하는 전압 분배기(232)와, 상기 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 직류(DC) 전압을 압축기 구동부(242)에 적합한 교류(AC) 전압으로 전환하기 위한 제 1 인버터 부(240)와, 상기 제 1 인버터 부(240)와 연결되어 압축기를 구동시키는 압축기 구동부(242)와, 상기 전압 분배기(232)에서 발생한 직류(DC) 전압을 실외 팬 구동부(252)에 적합한 교류(AC) 전압으로 전환하기 위한 제 2 인버터 부(250)와, 상기 제 2 인버터 부(250)와 연결되어 실외 팬을 구동시키는 실외 팬 구동부(252)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
본 발명에서는 DC 전압발생 부(230)에서 발생하는 DC 전압을 전압 분배기(232)를 이용하여 분배한다. 따라서, DC 전압발생 부(230)에서 발생하는 전압은 제 1 인버터 부(240)를 거친 후 압축기 구동부(242)로 전송되고, 전압 분배기(232)에서 발생하는 전압은 제 2 인버터 부(250)를 거친 후 실외 팬 구동부(252)로 전송될 수 있다. 이는, 압축기 구동부(242)와 실외 팬 구동부(252)가 하나의 교류 전원부(200)를 사용하여 작동되는 것을 가능하게 한다.
도 4는 압축기와 실외 팬 구동 전원을 공용으로 사용하는 본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 제어부를 도시한 구성도이다.
본 발명에 의한 압축기 제어부는, 압축기 구동부(242)와 인버터 팬, 즉 실외 팬 구동부(252)가 공용한다. 즉, 종래와 같이 압축기 구동부(도 2의 100)와 실외 팬 구동부(도 2의 110)가 별도로 마련되지 않고, 압축기 구동부(242)로 공급되는 구동 전원을 실외 팬 구동부(252)와 함께 사용하도록 되어 있다.
본 발명에 의한 압축기의 제어부는 R,S,T 3상 380V의 교류 전압이 인가되는 교류 전원부(200), 교류 전원부(200)에 인가된 교류 전압을 정류 회로를 이용하여 일차 정류시키는 정류 회로(210), 정류 회로(210)의 출력을 입력하고, 전압과 전류의 위상을 능동적으로 일치시켜 역률을 개선하기 위한 능동 필터(220), 능동 필터(220)의 출력을 입력하여 인버터 압축기(240)의 구동에 필요한 DC 전압을 발생시키기 위한 DC 전압발생 부(230)로 구성된 컨버터 부(300)와, 상기 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 DC 전압의 일부를 실외 팬 구동부(252)로 공급하기 위한 전압 분배기(232)를 구비한다.
이때, 압축기 구동부(242)는 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 고압의 DC 전압을 공급받을 수 있도록 상기 DC 전압발생 부(230)와 연결되어 있고, 실외 팬 구동부(252)는 DC 전압발생 부(230)에서 분배한 전압을 공급받도록 상기 전압 분배기(232)와 연결되어 있다.
따라서, 교류 전원부(200)에 인가된 R상, S상, T상의 3상 380V의 교류 전압은 브릿지 다이오드로 구성되어 진 정류 회로(210)에 의해 전파 정류된 후, 리액터(222)와 역전류방지용 다이오드(224)로 구성된 능동 필터(220)를 거치며 그 역률이 개선되고, 이어, 커패시터와 저항으로 구성된 DC 전압발생 부(230)을 거치면서 압축기 구동부(242)에 필요한 DC 540V 고전압으로 변경된다. 이후, DC 전압발생 부(230)에서 출력된 고압의 DC 전압은 다수의 IGBT 스위치로 구성된 제 1 인버 터 부(240)를 거친 후 압축기 구동부(242)로 공급된다.
이때, DC 전압발생 부(230)에서 발생하는 고압의 DC 전압은 직렬로 연결된 커패시터들에 의해 분배될 수 있는데, 본 발명에서는 직렬로 연결된 두 개의 커패시터를 사용하여 상기 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 고압의 DC 전압을 각각 1/2로 나눈다. 따라서, 상기 두 개의 커패시터들 중 하나로 구성된 전압 분배기(232)에는 DC 전압발생 부(230)에서 발생하는 DC 540V 전압의 1/2인 270V가 분배되는데, 실외 팬 구동부(252)는 제 2 인버터 부(250)를 통해 상기 전압 분배기(232)와 연결되어 있으므로, 상기 압축기 구동부(242)로 540V의 구동 전압이 공급되는 동안, 상기 전압 분배기(232)에서 분배된 270V의 구동 전압이 공급된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 압축기 구동부(242)로 공급되는 구동 전압의 일부를 전압 분배기(232)를 사용하여 분배한 후, 이를 실외 팬 구동부(252)로 공급할 수 있도록 압축기 제어부에 전압 분배기(232)를 마련함으로써 실외 팬 구동을 위한 제어부를 별도로 마련하지 않아도 된다.
본 발명에 의한 공기조화기의 압축기 제어부에 의하면, DC 전압발생 부에 DC 전압발생 부에서 발생하는 전압을 분배하는 전압 분배기를 형성한 후, 이 전압 분배기에서 발생한 전압을 실외 팬 구동에 사용할 수 있도록 함으로써, 실외 팬 구동을 위한 제어부를 별도로 마련하지 않고도 압축기 구동부와 실외 팬 구동부로 동시에 구동 전원을 공급할 수 있다.
따라서, 실외 팬 구동을 위한 별도의 제어부를 마련하지 않아도 되므로 비용 (cost)면에서 절감할 수 있다.

Claims (2)

  1. 교류 전원부(200)와, 교류 전원부(200)에 인가된 교류 전압을 정류시키는 정류 회로(210)와, 정류 회로(210)의 출력을 입력하여 전압과 전류의 위상을 능동적으로 일치시켜 역률을 개선하기 위한 능동 필터(220)와, 능동 필터(220)의 출력을 입력하여 인버터 압축기(240)의 구동에 필요한 DC 전압을 발생시키기 위한 DC 전압발생 부(230)로 구성된 컨버터 부(300); 및
    상기 컨버터 부(300)의 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 DC 전압을 소정 크기로 분배하는 전압 분배기(232)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 제어부.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC 전압발생 부(230)에서 발생한 전압을 교류 전압으로 전환하기 위한 제 1 인버터 부(240);
    상기 제 1 인버터 부(240)와 연결되어 압축기를 구동시키는 압축기 구동부(242);
    상기 전압 분배기(232)에서 발생한 전압을 교류 전압으로 전환하기 위한 제 2 인버터 부(250); 및
    상기 제 2 인버터 부(250)와 연결되어 실외 팬을 구동시키는 실외 팬 구동부(252)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 압축기 제어부.
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KR101395891B1 (ko) * 2007-11-20 2014-05-15 엘지전자 주식회사 공기조화기의 전동기 제어장치
CN112682983A (zh) * 2019-10-18 2021-04-20 大金工业株式会社 抗电磁干扰的热交换器组件及空调装置的热源单元

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