KR20080064018A - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 공기를 실내로 공기가 토출되도록 하는 송풍팬을 회전시키는 송풍모터와, 상기 송풍모터로 구동펄스를 인가하는 모터구동부와, 입력된 제어명령에 따라 동작 제어를 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 송풍팬이 회전되는 운전구간을 적어도 하나의 구간으로 구분하여 각 구간마다 구동펄스의 듀티비(duty rate) 또는 듀티비 변화율이 가변되도록 상기 모터 구동부로 펄스폭제어(PWM)를 위한 출력전압을 출력함으로써 모터의 효율적 구동이 가능해지고, 구동 안정성이 증대된다. .

공기조화기, 원격제어기, PWM, BLDC

Description

공기조화기 {Air conditioner}

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 공기 흡입구 및 공기 토출구가 개방된 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 공기 흡입구 및 공기 토출구가 개방된 정면도,

도 3은 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 종단면도,

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 전면부를 전방으로 열고 내측 하부를 개방였을 때의 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 개략 분해 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성 블록도,

도 7은 본 발명에 따른 모터 구동부의 구성 블록도,

도 8은 본 발명에 따른 공기조화기의 동작방법이 도시된 순서도,

도 9는 본 발명에 따른 출력전압과 듀티와의 관계가 도시된 그래프,

도 10은 본 발명에 따른 운전구간에 따른 듀티변경 속도가 도시된 그래프이다.

본 발명은 실내 공기조화기에 관한 것으로서, 송풍모터를 BLDC 모터로 적용하고 펄스의 듀티비 제어를 통해 상기 모터를 회전 제어하는 공기조화기에 관한 것이다.

이하, 종래 발명에 의한 공기조화기의 문제점을 살펴보면 다음과 같다.

공기조화기는 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 압축기, 응축기, 팽창기구, 증발기로 이루어지는 냉방 사이클을 이용하여 실내를 냉방시키거나 공기를 정화시키는 것으로, 크게 분리형과 일체형으로 구분된다.

상기 분리형은 실내기에 냉각/방열 장치를 설치하고 실외기에 방열/냉각 및 압축 장치를 설치하여 서로 분리된 실내기와 실외기를 냉매 배관으로 연결시킨 것이고, 일체형은 냉각 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 직접 설치한 것이다.

또한, 최근 공기조화기는 실내 냉방뿐 아니라, 냉방 사이클을 전환하여 실내 난방이 가능하도록 하여 사계절 내내 이용할 수 있으며, 적어도 하나의 필터가 구비되어 공기청정기로도 이용할 수 있다.

이와 같이 냉기, 온기, 그리고 정화된 공기 등은 송풍팬이 회전됨에 따라 실내로 토출되며, 상기 실내 송풍팬을 통한 풍량 제어는 연결된 모터 회전수 제어에 의해 이루어진다.

특히, 공기조화기의 송풍모터는 실내기에 구비되며, 풍량과 직접 관계되는바 소음이 적어야 하며 속도 제어가 용이해야 하는바, 업계에서는 최적의 모터 및 모터 제어방법을 개발중이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 실내기에 구비되는 송풍모터를 BLDC모터로 적용하고, 상기 BLDC의 모터를 송풍팬 제어신호 및 모터의 회전여부에 따라 적어도 하나의 구간으로 구분하여 PWM 듀티제어를 수행하는 공기조화기를 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 공기조화기는 공기를 실내로 공기가 토출되도록 하는 송풍팬을 회전시키는 송풍모터와, 상기 송풍모터로 구동펄스를 인가하는 모터구동부와, 입력된 제어명령에 따라 동작 제어를 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 송풍팬이 회전되는 운전구간을 적어도 하나의 구간으로 구분하여 각 구간마다 구동펄스의 듀티비(duty rate) 또는 듀티비 변화율이 가변되도록 상기 모터 구동부로 펄스폭제어(PWM)를 위한 출력전압을 출력한다.

상기 송풍모터는 BLDC(BrushLess DC)모터인 것을 예시한다.

상기 모터 구동부는 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부와, 상기 제어 부가 출력한 운전주파수 및 듀티비에 따라 상기 정류부에서 정류된 직류전압을 PWM 전압으로 변조하는 PWM 변조부와, 상기 PWM 변조부에서 변조된 PWM전압을 3상 전압으로 변환하여 상기 송풍모터로 공급하는 인버터부를 포함하여 구성된다.

상기 송풍팬이 회전되는 운전구간은 상기 듀티비가 상승되는 상승 1 구간 및 상승 2 구간과; 상기 듀티비가 하강되는 하강 1구간 및 하강 2구간을 포함하며, 상기 상승/하강 1구간에서의 제 1 듀티비 변화율은 상기 상승/하강 2구간에서의 제 2 듀티비 변화율보다 크다.

상기 제 1 듀티비 변화율은 상기 제 2 듀티비 변화율의 두배이다.

상기 송풍팬이 회전되는 운전구간은 송풍모터의 현재 회전 RPM이 상기 제어

부에 의해 설정된 목표 RPM에 도달된 경우에는 상기 듀티비가 유지되는 정상운전구간을 더 포함하고, 상기 정상운전구간에서 현재 회전 RPM이 상기 목표 RPM보다 작아지는 경우에는 상기 제 2 듀티비 변화율보다 크고 상기 제 1 듀티비 변화율보다 작은 제 3 듀티비 변화율로 듀티비가 상승한다.

특히, 상기 듀티비는 상기 출력전압레벨과 선형관계를 가지며, 상기 모터 구동부는 상기 제어부의 출력전압이 소정의 오차범위 이내인 경우에는 상기 듀티비를 동일하게 적용하여 구동펄스를 생성하므로 원치않는 요인으로 인해 모터의 속도가 급작스럽게 변화되지 않는다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 공기 흡입구 및 공기 토출구 가 개방된 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 공기 흡입구 및 공기 토출구가 개방된 정면도이다.

본 실시예에 따른 공기조화기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(1)에 공기가 흡입되어 통과한 후 토출되도록 공기 흡입구(3)(4)와 공기 토출구(5)(6)(7)가 형성된다.

본체(1)는 공기 흡입구(3)(4)와 공기 토출구(5)(6)(7)가 형성된 공조부(10)와, 공조부(10)의 전면 일부 혹은 전부를 여닫도록 공조부(10)에 전방으로 회동 가능하게 연결된 전면 패널(20)을 포함한다.

여기서, 공조부(10)는 공기조화기의 외관을 형성하고 내부에 공조를 위한 열교환기 등이 설치되는 일종의 케이싱으로서, 베이스(30)와, 캐비닛(40)과, 상부 패널(50)과, 하부 패널(70)(80)을 포함하여 구성된다.

베이스(30)는 전면 패널(20)을 공조부(10)의 전면부에 나란하게 배치시켜 닫았을 때 전면 패널(20)의 하단과 실내의 바닥면(S) 사이에 틈이 크지 않도록 전면 패널(20)의 하부로 단턱부(32)가 돌출 형성된다.

상부 패널(50)은 좌측부에 좌측 공기 토출구(5)가 형성되고, 우측부에 우측 공기 토출구(6)가 형성되며, 전면 상부와 상면부 중 적어도 하나에 상측 공기 토출구(7)가 형성된다.

이하, 상부 패널(50)은 상면부에 상측 공기 토출구(7)가 형성된 것으로 한정하여 설명한다.

상부 패널(50)에는 좌측 공기 토출구(5)를 개폐함과 아울러 좌측 공기 토출 구(5)를 통해 토출되는 공기의 풍향을 조절하는 좌측 토출구 베인(51)이 회동 가능하게 배치됨과 아울러 좌측 공기 토출구 베인7(51)을 회전시키는 좌측 공기 토출구 베인모터가 설치된다.

상부 패널(50)에는 우측 공기 토출구(6)를 개폐함과 아울러 우측 공기 토출구(6)을 통해 토출되는 공기의 풍향을 조절하는 우측 토출구 베인(52)이 회동 가능하게 배치됨과 아울러 우측 공기 토출구 베인(52)을 회전시키는 우측 공기 토출구 베인모터가 설치된다.

상부 패널(50)에는 상측 공기 토출구(7)를 개폐함과 아울러 상측 공기 토출구(7)를 통해 토출되는 공기의 풍향을 조절하는 상측 토출구 베인(53)이 회동 가능하게 배치됨과 아울러 상측 공기 토출구 베인(53)을 회전시키는 상측 공기 토출구 베인모터가 설치된다.

하부 패널(70)(80)은 상부 패널(50)의 좌측부과 베이스(30)의 사이에 배치되고 좌측 공기 흡입구(3)가 형성된 좌측 하부 패널(70)과, 상부 패널(50)의 우측부와 베이스(30)의 사이에 배치되고 우측 공기 흡입구(4)가 형성된 우측 하부 패널(80)로 이루어진다.

좌측 하부 패널(70)에는 좌측 공기 흡입구(3)를 개폐하는 좌측 공기 흡입구 베인(71)이 회동 가능하게 배치됨과 아울러 좌측 공기 흡입구 베인(71)을 회전시키는 좌측 공기 흡입구 베인모터가 설치되고, 좌측 공기 흡입구(3)로 흡입되는 공기를 정화하는 좌측 필터(72)가 장착된다.

우측 하부 패널(80)에는 우측 공기 흡입구(4)를 개폐하는 우측 공기 흡입구 베인(81)이 회동 가능하게 배치됨과 아울러 좌측 공기 흡입구 베인(81)을 회전시키는 좌측 공기 흡입구 베인모터가 설치되고, 우측 공기 흡입구(4)로 흡입되는 공기를 정화하는 우측 필터(82)가 장착된다.

도 1 및 도 2에 도시된 참조 부호 27은 공기조화기의 운전 정보 등의 각종 정보를 표시하는 표시부로서, 전면 패널(20)의 여러 위치 중 일측에 선택적으로 고정 장착되는 것도 가능하고, 전면 패널(20)에 위치 이동 가능하게 배치되는 것도 가능하다.

도 3은 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 전면부를 전방으로 열고 내측 하부를 개방였을 때의 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 개략 분해 사시도이다.

전면 패널(20)은 공조부(10)의 전면 일부 혹은 전부를 여닫도록 설치된 일종의 도어로서, 베이스(30)의 전방 상부에서부터 상부 패널(50)의 전면부 상단까지를 개폐하는 높이로 이루어지고, 도 3에 도시된 바와 같이, 전방에 배치되는 글래스(21)와, 글래스(21)의 후방에 배치되는 글래스 패널(22)과, 글래스(21)와 글래스 패널(22)을 조립하는 커버(23)를 포함한다.

커버(23)는 글래스(21)와 글래스 패널(22)의 모서리부를 둘러싸고 글래스 패널(22)에 후크나 체결볼트 등의 체결수단으로 체결된다.

커버(23)는 단면이 대략 ‘ ㄷ’자 형상으로 형성되어 글래스(21)와 글래스 패널(22)의 좌,우,상,하 네 모서리부에 각각 씌워지는 좌,우,상,하측의 네 개의 커버로 이루어지고, 글래스(21)와 글래스 패널(22)의 모서리부를 따라 전체적으로 대 략 ‘ㅁ’자 형상으로 배치된다.

전면 패널(20)은 글래스(21)의 배면에 소정 색상이나 문양을 갖는 불투명부(24)가 인쇄 등의 방법으로 형성되는 것도 가능하고 불투명 시트가 글래스(21)의 배면에 별도로 부착되는 것도 가능하며, 이하 불투명부(24)로 한정하여 설명한다.

전면 패널(20)은 좌,우 중 일측을 중심으로 전방으로 돌출되게 회전되도록 그 상부와 하부 각각이 공조부(10)의 전방부측에 힌지 연결된다.

전면 패널(20)은 도 4에 도시된 바와 같이, 좌,우 중 일측의 대략 중앙부가 공조부(10) 특히, 상부 패널(50)에 연결 기구로 연결되되, 연결기구는 전면 패널(50)이 급격하게 여닫히지 않고 부드럽게 동작되는 구조로 이루어진다.

연결 기구는 전면 패널(20)과 상부 패널(50) 중 일측에 슬라이드 가능하게 연결되고 전면 패널(20)과 상부 패널(50) 중 타측에 힌지 연결되는 슬라이드부재(25)로 이루어지고, 전면 패널(20)과 상부 패널(50) 중 일측에는 슬라이드 부재(25)가 회전 가능하게 힌지 연결되는 힌지 연결부(54)가 형성되며, 전면 패널(20)과 상부 패널(50) 중 타측에는 슬라이드 부재(25)가 안내되는 슬라이드 안내부(26)가 형성된다.

전면 패널(20)은 그 회전시 슬라이드부재(25)가 힌지 연결부(54)를 중심으로 회전되면서 슬라이드 안내부(26)를 따라 슬라이드되고, 슬라이드부재(25)에는 슬라이드시 마찰력이 작용되며, 전면 패널(20)은 슬라이드 부재(25)의 마찰력에 의해 그 급격한 여닫힘이 제한된다.

즉, 전면 패널(20)은 좌,우 중 일측의 상부,중앙부,하부가 공조부(10)에 각 각 연결되어 지지된다.

전면 패널(20)에는 도 1 및 2에 도시된 표시부(27)가 위치 이동 가능하게 배치될 경우, 표시부(27)에 직접 연결되어 표시부(27)를 위치 이동시키는 표시부 무빙 기구(28)가 구비된다.

표시부 무빙 기구(28)는 수동 방식의 무빙 기구가 표시부(27)를 위치 이동시키는 것도 적용 가능하고, 모터와 기어 등이 포함된 자동 방식의 무빙 기구가 표시부(27)를 자동으로 위치 이동시키는 것도 적용 가능함은 물론이다.

한편, 전면 패널(20)에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 공기조화기를 원격 조작하는 원격 제어기(R)가 수납되는 원격 제어기 박스(29)가 설치된다.

원격 제어기 박스(29)는 전면 패널(20)을 닫았을 때 본체(1)의 외부로 노출되지 않도록 전면 패널(20)의 배면측에 구비된다.

원격 제어기 박스(29)는 표시부(27)와 표시부 무빙 기구(28)와 전면 패널(20)과 함께 전면 패널 어셈블리를 구성한다.

여기서, 원격 제어기 박스(29)는 원격 제어기(R)의 삽입/인출 방향이 상하 방향으로 수직할 경우, 즉 전면 패널(20)의 상하 길이 방향과 나란할 경우 원격 제어기(R)의 삽입/인출 동작시 원격 제어기(R)가 전면 패널(20)의 배면과 접촉될 수 있어 원격 제어기(R) 외관이 손상되기 쉽고 그 삽입/인출 동작이 용이하지 않는 반면에, 원격 제어기(R)의 삽입/인출 방향이 상하 방향으로 경사지게 이루어질 경우, 즉 전면 패널(20)의 상하 길이 방향과 나란하지 않을 경우 원격 제어기(R)의 손상이 최소화됨과 아울러 그 삽입/인출 동작이 용이하게 되는 바, 원격 제어기(R)를 전면 패널(20)의 배면 하부를 향해 하향 경사 방향으로 삽입하고 전면 패널(20)의 후방 상부를 향해 상향 경사 방향으로 인출하는 구조로 이루어진다.

한편, 베이스(30)에는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전면 패널(20)의 좌,우 중 일측 하단이 회전 가능하게 연결되는 하부 힌지 브래킷(34)이 체결볼트 등의 체결부재에 의해 설치된다.

베이스(30)에는 하부 힌지 브래킷(34)의 일부 특히, 베이스(30)에 체결되는 부분을 덮는 하부 브래킷 커버(35)가 설치된다.

베이스(30)에는 후술하는 청소 기구(90)의 더스트 박스(95)가 전후 방향으로 슬라이드 착탈되는 박스 착탈부(36)가 형성된다.

캐비닛(40)은 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스(30)의 후방부 상측에 상하로 길게 배치되고, 전면과 상면과 하면이 개방되며, 좌,우 측면부(41)(42)가 배면부(43)와 경사지게 형성된다.

캐비닛(40)의 상측에는 상면 패널(44)이 배치된다.

상부 패널(50)은 도 5에 도시된 바와 같이, 하면 및 배면이 개방되고, 좌,우 측면부(55)(56)가 전면부(57)와 경사지게 형성되며, 상면부(58)가 전면부(57)와 직교하게 형성된다.

상부 패널(50)에는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전면 패널(20)의 좌,우 중 일측 하단이 회전 가능하게 연결되는 상부 힌지 브래킷(59)이 볼트 등의 체결부재에 의해 설치된다.

상부 패널(50)에는 상부 힌지 브래킷(58)의 일부를 덮는 상부 브래킷 커 버(60)가 구비된다.

좌측 하부 패널(70)과 우측 하부 패널(80)에는 좌측 필터(72)와 우측 필터(82)가 각각 고정 장착되는 필터 프레임(73)이 설치된다.

한편, 공조부(10)에는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 좌,우 필터(72)(82)를 자동으로 청소하는 청소 유닛(90)이 설치된다.

청소 유닛(90)은 도 4에 도시된 바와 같이, 좌,우 필터(72)(82)를 따라 이동되도록 좌측 하부 패널(70)과 우측 하부 패널(80)측에 각각 이동 가능하게 배치되어 좌,우 필터(72)(82)의 먼지를 수집하는 필터 키트(91)와, 상기 필터 키트(91)와 더스트 호스(92)를 통해 연결되어 상기 좌,우측 흡입 필터(92)의 먼지 등 필터 이물질이 흡입되게 하는 키트 송풍기(93)와, 상기 흡입된 필터 이물질과 공기를 분리하는 사이클론(94)과, 상기 사이클론(94)에서 분리된 필터 이물질을 집진하는 더스트 박스(95)와, 상기 필터 청소 유닛을 제어하는 키트 컨트롤 박스(96)를 포함하여 구성된다.

또한, 공조부(10)에는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 냉매를 이용하여 공기를 가열/냉각시키는 열교환기(100)와, 공조부(10)의 외부 공기를 공조부(10)의 내부로 흡입하여 열교환기(100)를 통하도록 한 후 다시 공조부(10)의 외부로 송풍시키는 송풍기(110)가 설치된다.

열교환기(100)는 캐비닛(40)의 상부와 상부 패널(50)의 사이에 경사지게 위치되도록 캐비닛(50)과 송풍기(110) 중 적어도 하나에 장착된다.

송풍기(110)는 열교환기(100)의 하측에 위치되도록 캐비닛(40)에 장착된다.

송풍기(110)는 캐비닛(40)의 하부에 장착된 송풍모터(111)와, 송풍모터(111)의 연결된 송풍팬(112)과, 전면부에 개구부(113)가 형성되고 상면부에 토출부(114)가 형성되며 캐비닛(40)에 장착된 팬 하우징(115)과, 팬 하우징(115)의 전면에 배치된 오리피스(116)를 포함한다.

팬 하우징(115)의 상부에는 열교환기(100)에서 낙하된 응축수를 받고 열교환기(100)가 올려져 지지되는 드레인 팬(117)이 형성된다.

오리피스(116)는 중앙에 팬 하우징(115)으로 공기가 흡입되게 하는 공기 흡입부(116A)가 형성된다.

한편, 공조부(10)에는 베이스(30)와 상부 패널(50)과 좌,우 하부 패널(70)(80) 사이에 개구부(160)가 형성되는 바, 개구부(160)를 통해 후술하는 정화 유닛(191)(192)(193)를 출입시켜 정화 유닛(191)(192)(193)의 청소나 교체를 할 수 있고, 아울러 공조부(10)의 내측 하부에 설치된 키트 송풍기(93)나 키트 컨트롤 박스(96) 등의 각종 구성품의 서비스를 한다.

공조부(10)에는 개구부(160)를 막아 전면 패널(20)을 전방으로 열었을 때 미관이 향상되도록 함과 아울러 안전성을 높이도록 개구부(160)를 막는 내측 커버(162)가 구비된다.

내측 커버(162)는 체결볼트 등의 체결수단으로 상부 패널(50)의 하부 등에 조립되는 것이 바람직하다.

내측 커버(162)에는 전면 패널(20)을 닫았을 때 원격 제어기 박스(29)의 일부가 삽입되도록 원격 제어기 박스(29)를 회피하는 박스 회피홈부(164)가 후방으로 움푹 패이게 형성된다.

한편, 공조부(10)의 내부에는 공기조화기를 제어하는 각종 전장부품을 제어하는 제어부(170)가 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 구비된다.

제어부(170)는 키트 컨트롤 박스(96)나 송풍모터(111)나 표시부(27) 등과 전선 등의 케이블로 연결되고, 전면 패널(20)을 전방으로 열고 내측 커버(160)를 공조부(10)에서 분리하였을 때 개구부(160)를 통해 외부로 노출되는 위치 예를 들면 송풍기(110)의 전방 상부에 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 본체(1) 특히, 공조부(10)의 내부에는 송풍팬(112)의 회전시 오리피스(116)로 흡인되는 공기를 정화하는 정화 기구(180)가 설치된다.

정화 기구(180)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 정화 유닛(191)(192)(193)과, 적어도 하나의 정화 유닛(191)(192)(193)이 착탈되는 정화 유닛 홀더(194)를 포함하여 구성된다.

정화 유닛(191)(192)(193)은 서로 다른 종류의 정화물이 공기를 단계적으로 정화하도록 배치되는 것이 바람직하고, 그 종류에 한정되지 않으나, 공기중의 큰 이물질을 거르는 프리 필터와, 미세 먼지를 거르는 고성능 필터인 헤파 필터와, 탈취나 항균 성능이 우수한 나노 필터와, 선택적으로 장착하는 황사 필터나 탈취 필터 등의 옵션 필터와, 부직포와 조밀도가 다른 복수개의 폴리 우레탄 등이 조합된 하이브리드 필터와, 먼지를 이온화하여 포집하는 플라즈마 집진필터 중의 적어도 하나로 이루어진다.

이하, 정화 유닛(191)(192)(193)은 선택적으로 장착하는 황사 필터나 탈취 필터 등의 옵션 필터(191)와, 미세 먼지를 거르는 고성능 필터인 헤파 필터(192)와, 공기 중의 먼지를 이온화하여 포집하는 전기 집진필터(193)가 전후 순서대로 배치되는 것으로 한정하여 설명한다.

정화 유닛(191)(192)(193) 중에서 전기 집진필터(193)는 도 3에 도시된 바와 같이, 하면부에 외부에서 인가되는 고전압 전원을 공급받는 전원 인가 단자(193′)가 구비된다.

정화 유닛 홀더(194)는 전면과 좌,우측면과 상면과 하면을 통해 공기가 흡입되고 배면을 통해 후방으로 배출되는 구조로 이루어진다.

정화 유닛 홀더(194)는 정화 유닛(191)(192)(193)의 삽입/인출 방향이 상하 방향으로 수직할 경우 정화 유닛(191)(192)(193)의 삽입/인출 동작시 송풍기(110)의 전면이나 드레인 팬(117)과 접촉될 수 있어 정화 유닛(191)(192)(193)가 손상되기 쉬울 뿐 아니라 그 삽입/인출 동작이 용이하지 않고, 정화 유닛(191)(192)(193)의 삽입/인출 방향이 전후 방향으로 수평할 경우 정화 유닛(191)(192)(193)의 삽입/인출 동작을 위해 허리를 굽혀야 하는 불편함이 있는 반면에, 정화 유닛(191)(192)(193)의 삽입/인출 방향이 상하 방향으로 경사지게 이루어질 경우, 정화 유닛(191)(192)(193)의 손상이 방지됨과 아울러 그 삽입/인출 동작이 용이하게 되는 바, 정화 유닛(191)(192)(193)를 경사진 방향으로 삽입/인출하는 구조로 이루어진다.

정화 유닛 홀더(194)는 고정체(200)와, 상기 고정체(200)에 회전 가능하게 연결되고 정화 유닛(191)(192)(193)이 착탈되는 회동체(300)로 이루어지고, 회동 체(300)의 하부가 고정체(200)의 하부에 힌지 연결된다.

고정체(200)는 본체(1) 특히, 공조부(10)의 내부에 설치되는 바, 공조부(10)의 개구부(160)와 송풍기(110)의 공기 흡입부(116A)의 사이에 위치되도록 설치된다.

즉, 고정체(200)는 송풍기(110)의 공기 흡입부(116A) 전방에 위치되도록 송풍기(110)의 전면부에 설치된다.

회동체(300)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 전기 집진필터(193)의 집진필터 단자(193′)와 접촉되어 고전압 전원을 공급하는 전원공급 단자(343)가 설치된다.

전원 공급 단자(343)는 회동체(300)의 하부에 후크 등에 의해 착탈되는 단자 홀더(344)에 올려져 설치된다.

이때, 상기 실내기에 구비된 송풍모터(111)는 DC브러쉬모터, BLDC(BrushLess DC)모터, PMSM(Permanent Magnet Syncronous Motor), 동기모터(Syncronous Motor), 유도전동기(Induction Motor), 릴럭턴스 모터(Reluctance Motor), 스테핑모터(Stepping Motor), 초음파 모터(Ultrasonic Motor), 리니어 모터(Linear Motor) 등이 다양하게 이용될 수 있으나, 본 실시예에서는 BLDC모터가 이용되는 것으로 한정한다.

상기 BLDC모터란 일반적으로 회전자에 계자, 고정자에는 전기자 권선을 설치하고, 센서(홀센서, Photo Diode)를 이용하여 권선의 전류방향을 결정하는 모터로서, 일반적으로 전류의 방향전환은 3상 또는 4상 인버터(Inverter)을 이용하고 있다.

또한, BLDC모터는 저속 고속에서 토크가 비교적 높고 고속회전도 가능하며, 반도체 소자로 코일 전류를 구동하기 때문에 수명이 매우 길고 소음과 잡음을 거의 발생시키지 않으며, 구동부에서 직접 속도조절을 할 수 있으므로 공기조화기의 송풍모터(111) 또는 압축기 모터로 매우 적합하다.

이러한 BLDC 모터가 적용된 본 발명의 송풍모터(111)를 구동하기 위한 구성은 도 6및 도 7에 도시된 바와 같다.

먼저, 실내기 외관에는 적어도 하나의 버튼을 포함하는 입력부(12)가 구비된다. 물론, 상기 입력부는 터치스크린 방식의 표시부(27)에 통합 구성될 수 있다.

이와 같이 실내기 본체를 통해 제어명령이 입력될 수도 있고, 통신부(171)를 통해 원격제어기로부터 제어명령이 입력될 수 있다.

이때, 상기 통신부(171)는 적외선 통신을 기반하는 것을 예시하나, 이외에도 블루투스, 무선랜 등의 주파수 대역을 이용하는 무선 통신모뎀이 적용될 수 있다.

한편, 표시부(27)는 액정 표시부인 것으로 예시하며, 실내기 본체의 외관에 형성되거나, 실내기로 제어신호를 전송하는 원격제어기에 구비된 액정 표시부일 수 있다.

이러한 액정 표시부는 두장의 유리판 사이에 액정이 채워져 형성되는 패널과, 상기 패널의 후방에 위치되어 빛을 방출시키는 백라이트로 구성된다. 즉, 상기 패널을 구성하는 각각의 셀에 전극을 연결하여 전압을 공급함으로써 상기 액정의 분자구조를 변화시키고, 상기 백라이트로부터 들어오는 광량을 조절함으로써 디스플레이한다.

이때, 상기 액정 표시부(27)는 편광을 이용하여 백라이트의 빛을 통과 또는 차단시킴으로써 포지티브 방식(positive type)과 네거티브 방식(negative type)으로 구분할 수 있는바, 전극으로 전압을 공급함으로써 백라이트의 빛을 차단하는 포지티브 방식에서는 배경이 밝고 글씨나 숫자가 검게 표시되며, 백라이트의 빛을 통과시키는 네거티브 방식에서는 배경이 어둡고 글씨나 숫자가 밝게 표시된다.

상기 제어부(170)는 이러한 표시부(27)를 통해 메뉴, 실내온도, 희망온도는 물론, 현재 운전 진행상태를 표시함으로써 사용자가 진행상태를 파악하기 용이하도록 하며, 조작 편의성을 제공한다.

또한, 제어부(170)는 적어도 하나의 센서로 구성된 센서부(172)와 연결된다. 상기 센서부는 실내 온도를 감지하는 센서, 실내 공기오염도를 감지하는 센서, 상기 송풍모터(111)의 회전위치/회전속도를 감지하는 센서 등이 포함된다.

상기 제어부(170)는 실내온도와 희망온도 차이에 따라 압축기 및 송풍팬을 구동 제어하여 냉/난방을 수행하며, 실내 오염도를 감지하여 상기 정화 유닛(191,192,193) 및 송풍팬을 구동 제어한다.

이와 같이 실내로 공기를 토출하기 위하여 회전되는 송풍팬은 송풍모터와 연결되며, 상기 제어부에 의해 상기 송풍모터의 구동신호를 발령하는 구성을 모터구동부(173)라 한다.

도 7을 참조하여 모터 구동부(173)를 살펴보면, 정류부(174)는 상용전원인 교류전압을 직류전압으로 변환하며, 이는 전파정류기에 의해 구성될 수 있다.

PWM 발생부(175)는 정류부(174)에서 변환된 직류전압이 송풍모터에 인가되는 3상전압에 맞는 전압크기가 되도록 PWM신호를 발생시킨다. 이때, PWM 신호의 폭은 상기 제어부(1709)에서 인가된 운전주파수에 의해 결정된다.

인버터부(176)는 송풍모터(111)에 구동전압을 인가하는 스위치소자로서, 인버터부는 PWM 신호를 인가받아 직류전압을 3상 전압으로 변환하고, 모터(111)의 각 권선에 3상전압을 공급하여 자계를 형성함으로써 모터를 회전시킨다.

이와 같이 모터가 회전됨에 따라 모터의 권선에는 역기전력이 발생되는바, 이 역기전력을 상기 센서부(172)를 구성하는 하나의 센서인 홀센서가 회전자의 위치를 감지하여 모터의 회전속도를 측정할 수 있다.

아울러, 상기 모터의 회전속도가 클수록 상기 송풍모터의 진동이 커지므로, 이를 검출하는 진동검출부(177)가 더 구비될 수 있다. 상기 진동검출부는 모터 케이스나 실내기 내면에 부착될 것이다.

이러한 모터 구동부(173)에 의한 송풍팬 모터의 제어방법을 도 8을 참조하여 설명한다.

풍량이 변경되는 소정의 제어명령이 입력되면, 상기 제어부(170)는 송풍모터가 적정수준의 회전속도로 회전할 수 있는 목표 RPM을 설정하고, 해당 RPM을 낼 수 있는 모터 운전주파수를 설정하여 PWM제어를 통해 송풍모터를 구동시킨다.(S1,S2,S3)

상기 센서부(172)로부터 획득한 현재 모터의 RPM이 상기 목표 RPM보다 작은 경우에는 송풍 모터를 가속시키고, 상기 목표 RPM에 도달하면 송풍 모터의 구동이 유지된다. 이때, 상기 제어부는 목표치 도달확인 비트를 생성하며, 상기 비트가 셋 팅되어야 구동이 유지된다.(S4,S5)

더욱 상세하게 본 발명의 BLDC 송풍모터의 PWM 제어에 관해 도 9 및 도 10을 참조하여 살펴본다.

본 발명의 제어부(170)는 PWM 발생부(175)로 펄스폭제어를 수행하는 전압(Vs)를 출력하여 듀티비(DUTY RATE, 주기에 대한 하이펄스 인가시간) 및 듀티비변화율을 제어하는바, 구동펄스의 듀티와 Vs전압은 도 9에 도시된 바와 같이 선형성을 가진다.

도 9의 그래프에서 도시된 바와 같이, 가로축은 출력전압Vs이고, 세로축은 듀티비이다. 또한, 상기 듀티비가 클수록 모터로 인가되는 전류가 많으므로 결국 세로축은 모터의 속도와도 비례한다.

출력전압 Vs가 약 2V(오차범위는 1.6~2.3V인 것으로 예시함)일 때 상기 펄스의 듀티비는 20%가 된다. 또한, 상기 단자전압 Vs가 약 5.5V(오차범위는 4.7~6.3V인 것으로 예시함)일 때, 상기 펄스의 듀티는 100%가 된다.

이러한 선형관계를 근거로 상기 제어부(170)는 Vs의 전압크기를 조절하여 구동펄스의 듀티비 제어를 수행하며, 이때 회로 설계에 따른 Vs의 오차를 고려하여 상기 출력전압이 소정의 오차범위 이내인 경우에는 동일한 듀티비를 적용하여 모터를 구동시킨다.

이때, 상기 소정의 오차범위는 20%이내인 것으로 한다. 즉, 출력전압이 1.6V나 2V나 2.3V일때나 듀티비는 20%로 동일하게 적용하여 펄스를 생성하므로 모터의 회전 진동이나 기타 이유로 인해 출력전압이 다소 변화되더라도 모터를 회전시키는 구동펄스를 변경하지 않음으로써 모터 속도가 원치않게 변경되지 않도록 한다.

도 10은 본 발명의 송풍팬이 회전되는 운전구간이 적어도 하나의 구간으로 구분되어 펄스폭 제어가 수행되는 것에 관한 그래프이며, 구간에 따라 듀티비 변화율(듀티비 변경속도)을 상이하게 적용한다.

상기 송풍팬이 회전되는 운전구간은 상기 듀티비가 상승되는 상승 1 구간 및 상승 2 구간과, 상기 듀티비가 하강되는 하강 1구간 및 하강 2구간을 포함하며, 상기 1 구간과 2 구간 사이에는 모터의 현재 속도가 목표 RPM에 도달된 정상운전구간을 포함한다.

이때, 상기 상승/하강 1구간에서의 제 1 듀티비 변화율은 상기 상승/하강 2구간에서의 제 2 듀티비 변화율보다 크고, 상기 제 1 듀티비 변화율은 상기 제 2 듀티비 변화율의 두배인 것으로 예시한다.

송풍팬의 제어풍량 변경에 따라 BLDC 모터의 RPM이 변경되면, 상승 1구간에서는 PWM 듀티비 변화율을 상승 2구간보다 높여 모터의 구동시점을 앞당긴다.

상기 상승 1구간동안 공급되는 구동펄스의 듀티비는 1초마다 0.8%씩 증가하고, 상승 2구간은 1초마다 0.4%씩 증가하며, 상기 변화율에 근거하여 상승 1구간 및 상승 2 구간에서 모터의 회전속도가 증가하여 목표 RPM에 도달하게 된다.

송풍모터의 현재 회전 RPM이 상기 제어부에 의해 설정된 목표 RPM에 도달되면, 정상운전구간으로 진입하여 현재의 듀티비를 유지함으로써 모터 회전수를 유지시킨다.

특히, 정상운전구간에서는 현재 모터의 RPM이 목표 RPM의 오차범위 이내(설 정된 목표 RPM으로부터 10을 가감한 값으로 예시함)인 경우에는 듀티비를 가변시키지 않고, 상기 오차범위를 초과하는 경우에만 듀비티를 증감시킨다. 이로써 모터의 진동으로 인한 RPM 변화 또는 센서부의 측정 오차에 따라 듀티가 민감하게 가변 제어됨에 따른 모터속도의 불필요한 변화를 방지할 수 있어 안정적인 구동이 가능해진다.

즉, 정상운전구간동안 상기 듀티비는 유지되거나, 모터회전 RPM이 목표 RPM의 오차범위를 벗어나는 경우 1초당 0.5%씩 증감한다.

이때, 송풍팬이 정지되는 소정의 제어명령이 입력되면 하강2 구간으로 진입되어 송풍모터의 회전수가 낮아지며, 상기 PWM듀티비가 20% 미만이 되면 모터 구동을 정지함으로써 모터회전이 정지되는 하강 1구간이 된다.

상기 하강 2구간동안은 다시 1초마다 0.4%씩 듀티비가 작아지며, 상기 하강 1구간은 1초마다 0.8씩 작아진다. 물론, 펄스의 듀티비, 구간의 경계값 등은 설계자에 의해 변경 가능하며 예시한 바에 의해 한정되지 않는다.

이와 같이 본 발명의 공기조화기에 관해 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 공기조화기는 실내기에 구비되는 송풍모터 를 BLDC모터로 적용하여 소음을 개선시키고, 상기 BLDC의 모터를 송풍팬 제어신호 및 모터의 회전여부에 따라 적어도 하나의 구간으로 구분하여 PWM 듀티비 제어를 수행한다.

또한, 펄스폭 제어를 위한 출력전압(Vs)의 오차, 목표 RPM과의 오차를 고려하여 펄스의 듀티비를 제어하므로, 모터 속도가 불필요하게 변경되지 않아 소음이 적어지고, 안정적인 구동이 가능해진다는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 공기를 실내로 공기가 토출되도록 하는 송풍팬을 회전시키는 송풍모터와, 상기 송풍모터로 구동펄스를 인가하는 모터구동부와, 입력된 제어명령에 따라 동작 제어를 수행하는 제어부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 송풍팬이 회전되는 운전구간을 적어도 하나의 구간으로 구분하여 각 구간마다 구동펄스의 듀티비(duty rate) 또는 듀티비 변화율이 가변되도록 상기 모터 구동부로 펄스폭제어(PWM)를 위한 출력전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 청구항 1에서,

   상기 송풍모터는 BLDC(BrushLess DC)모터인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 청구항 1에서,

   상기 모터 구동부는,

   교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부와,

   상기 제어부가 출력한 운전주파수 및 듀티비에 따라 상기 정류부에서 정류된 직류전압을 PWM 전압으로 변조하는 PWM 변조부와,

   상기 PWM 변조부에서 변조된 PWM전압을 3상 전압으로 변환하여 상기 송풍모터로 공급하는 인버터부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 청구항 1에서,

   상기 송풍팬이 회전되는 운전구간은 상기 듀티비가 상승되는 상승 1 구간 및 상승 2 구간과; 상기 듀티비가 하강되는 하강 1구간 및 하강 2구간을 포함하며,

   상기 상승/하강 1구간에서의 제 1 듀티비 변화율은 상기 상승/하강 2구간에서의 제 2 듀티비 변화율보다 큰 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 청구항 4에서,

   상기 제 1 듀티비 변화율은 상기 제 2 듀티비 변화율의 두배인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 청구항 4에서,

   상기 송풍팬이 회전되는 운전구간은 송풍모터의 현재 회전 RPM이 상기 제어부에 의해 설정된 목표 RPM에 도달된 경우에는 상기 듀티비가 유지되는 정상운전구간을 더 포함하고,

   상기 정상운전구간에서 현재 회전 RPM이 상기 목표 RPM보다 작아지는 경우에는 상기 제 2 듀티비 변화율보다 크고 상기 제 1 듀티비 변화율보다 작은 제 3 듀티비 변화율로 듀티비가 상승하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 청구항 1에서,

   상기 듀티비는 상기 출력전압레벨과 선형관계를 가지며,

   상기 모터 구동부는 상기 제어부의 출력전압이 소정의 오차범위 이내인 경우에는 상기 듀티비를 동일하게 적용하여 구동펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.

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