KR20100036783A - 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 실외기 팬 또는 실내기 팬을 동작시키기 위한 모터를 제어함에 있어, 모터의 부분 락(lock)에 의해 모터가 손상되는 것을 방지하기위한 안전보호 로직을 구축하여 안정적인 모터 구동이 가능하고 그에 따른 공기조화기의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
공기조화기, 모터, 전동기, 팬, rpm

Description

공기조화기 및 그 제어방법{Air conditioner and controling method thereof}
본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 실외기 팬 또는 실내기 팬의 안정적인 구동을 위해 팬을 동작시키는 모터를 제어하고 보호하는 공기조화기 및 그 제어방법에 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, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로서 동작된다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라, 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방모드로 운전된다.
이러한 공기조화기는 실외기에 실외기 팬이 구비되어 냉매의 열교환이 수행되고 하고, 또한 실내기에 실내기 팬이 구비되어, 열교환된 냉온의 공기가 실내로 토출되게 된다. 이러한 실외기 팬 또는 실내기 팬은 모터에 연결되어 회전함으로써 열교환기의 열교환 효율이 증가되도록 하고 실내로의 풍량 및 풍속이 조절되도록 한다.
그러나, 실외기 팬 또는 실내기 팬에 연결되는 모터의 경우 그 동작의 이상을 검출하여 동작을 제어하는 기본적인 안전장치가 구비되기는 하나, 부분적인 팬락(lock)이 발생하는 경우 그에 대비하여 모터를 보호하는 보호회로가 구비되지 않아 모터의 손상을 초래하기 쉽다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 실외기 팬 또는 실내기 팬을 구동함에 있어서 부분적인 팬락이 발생하는 경우에도 모터를 보호하는 보호수단을 마련하여, 부분적인 팬락이 발생하더라도 이를 감지하여 모터의 동작을 제어할수 있도록 함으로써, 모터의 손상을 방지하는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 공기조화기는 팬 상기 팬을 회전동작시키는 팬모터. 상기 팬모터의 회전속도를 측정하는 속도측정부 및 상기 속도측정부로부터 입력되는 상기 팬모터의 회전속도에 대응하여 상기 팬모터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 속도측정부로부터 입력되는 상기 팬모터의 회전속도가 제1 기준값 미만인 경우, 및 상기 회전속도와 목표회전속도의 차이값이 제 2 기준값 이상인 상태가 소정시간 유지되는 경우 중 적어도 하나의 경우, 상기 팬모터가 동작정지되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법은 설정된 운전모드에 따라 팬모터를 구동하여 팬을 회전동작시키고 상기 모터의 회전속도를 측정하는 단계, 상기 회전속도가 제 1 기준값 미만인 경우, 상기 팬모터의 동작을 정지시키는 단계 및 상기 회전속도가 제 1 기준값 이상인 경우, 상기 회전속도와 목표 회전속도와의 차이값에 대응하여 상기 팬모터의 동작을 정지시키는 단계를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 제어방법은 실외기 팬 또는 실내기 팬을 동작시키는 모터에 완전한 팬락이 발생하는 경우 뿐 아니라, 부분적인 팬락이 발생하더라도 이를 감지하여 모터가 정지되도록 함으로써, 모터를 보호하는 효과가 있다. 그에 따라 모터의 손상을 방지하고 안정적인 모터 구동이 가능하게 되므로써, 공기조화기에 대한 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.
도 1을 참조하면, 공기조화기는, 냉방 또는 난방 운전을 위해, 건물의 실내에 설치되는 적어도 하나의 실내기(I)와, 실내기(I)와 냉매 배관(P)을 통해 연결되는 적어도 하나의 실외기를 포함한다.
경우에 따라, 공기조화기는 원격제어기를 더 포함하여, 실외기 및 실내기에 연결되어 제어하고 모니터링하는 원격제어기를 더 포함할 수 있다.
여기서, 공기조화기는 실내기(I) 및 실외기(O) 등의 유닛을 포함할 뿐 아니라, 공기청정유닛, 환기유닛, 가습유닛, 제습유닛, 히터와 같은 유닛을 더 포함할 수 있으며, 이러한 유닛은 공기조화기의 소정 유닛에 연결되어 통합제어 될 수 있다. 이하 실내기(I) 및 실외기(O)가 구비되는 것을 예로 하여 설명하나 상기와 같은 유닛이 연결되는 경우에도 적용될 수 있다. 이때, 실외기 및 실내기의 수는 도면에 한정되지 않는다.
실외기(O)는 실내기의 수에 따라, 즉 부하에 따라 그 수가 결정되는데, 복수의 실외기가 연결되는 경우, 메인 실외기와 서브 실외기를 포함한다. 실외기(O)는 실내기(I) 중 적어도 어느 하나의 요구에 의해 구동되고, 실내기(I)에서 요구되는 냉/난방 용량이 증가할수록 실외기(O)의 작동 개수 및 실외기(O)에 설치된 압축기의 작동 개수가 증가된다.
여기서, 공기조화기는 하나의 실내에 적어도 하나의 실내기(I)가 구비되며, 하나의 실내에 다수의 실내기가 구비되는 경우에는 하나의 실내에 설치되는 다수의 실내기는 원격제어기를 통해 그룹제어 또는 개별제어 될 수 있다.
실내기(I)는 입력되는 데이터에 따라 소정의 운전모드로 동작되며, 입력되는 데이터에 대응하여 실외기로 냉/난방 운전에 대하여 냉매의 공급을 요구하게 된다. 그에 따라 실내기는 실외기로부터 공급되는 냉매를 이용하여 냉방운전되거나 난방운전되어 실내로 냉온의 공기를 토출한다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 실외기 및 실내기의 내부 구성이 도시된 도이다.
도 2를 참조하면, 실외기(O)는 외 공기와 냉매가 열교환되는 실외 열교환기(4)와, 실외 공기를 실외 열교환기(4)로 송풍시키는 실외 송풍기(5)와, 기체 냉매만을 추출하는 어큐뮬레이터(3)와, 어큐뮬레이터(3)에서 추출된 기체 냉매를 압축하는 압축기(2)와, 냉매 흐름을 절환하는 사방밸브(10)와, 난방 운전시 과냉도와 과열도에 따라 제어되는 실외용 전자 팽창밸브(6)를 포함한다.
실외 열교환기(4)는 공기 조화기의 냉방 운전시 기상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 기상 냉매가 실외 공기에 의해 응축되게 하는 응축기로 작용되고, 공기 조화기의 난방 운전시 액상 냉매가 흡입되고 흡입된 액상 냉매가 실외 공기에 의해 증발되게 하는 증발기로 작용된다.
실외 송풍기(5)는 실외기 제어장치(미도시)에 의해 제어되어 동력을 발생시키는 실외 전동기(5b)와, 실외 전동기(5b)와 연결되어 실외 전동기(5b)의 동력에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실외 팬(5a)으로 이루어진다.
메인 실외기(O1)는 내부에 2대의 압축기를 포함할 수 있으며, 하나는 인버터 압축기이고, 나머지 하나는 정속 압축기일 수 있다. 한편, 서브 실외기도 2대의 압축기를 포함할 수 있으며, 2대의 압축기는 모두 정속 압축기일 수 있으나 이는 일예일뿐 이에 한정되지 않는다.
복수의 실외기(O1 내지 O3)는 메인 실외기(O1)와, 보조 실외기(O2, O3)가 구비되어, 다수의 실내기(I) 중 적어도 어느 하나의 요구에 의해 구동된다. 이때, 동 작되는 실내기(I)의 수에 대응하여, 메인 실외기(O1)가 동작되고, 요구되는 냉/난방 용량이 가변됨에 따라 메인 실외기(O1)의 수용용량을 넘어서는 경우 보조 실외기(O2, O3)가 동작되게 된다. 즉, 요구되는 냉/난방 용량에 대응하여 실외기(O)의 작동 대수 및 실외기에 구비된 압축기의 동작이 가변된다.
실내기(I)는, 각 실내기(I)가 설치된 룸의 실내 공기와 냉매가 열교환되는 실내 열교환기(8)와, 각 실내기(I)가 설치된 룸의 실내 공기를 실내 열교환기(8)로 송풍시키는 실내 송풍기(9)와, 냉방 운전시 과냉도와 과열도에 따라 제어되는 실내 유량 조절부인 실내용 전자 팽창밸브(미도시)를 포함할 수 있다.
실내 열교환기(8)는 공기 조화기의 냉방 운전시 액상 냉매가 흡입되고 상기 흡입된 액상 냉매가 냉방 운전을 요청한 실내기(I)가 설치된 실내 공기에 의해 증발되면서 실내 공기가 냉각되게 하는 증발기로 작용되고, 공기 조화기의 난방 운전시 기상 냉매가 흡입되고 흡입된 기상 냉매가 난방 운전을 요청한 실내기(I)가 설치된 실내 공기에 의해 응축되면서 실내 공기 온도가 상승되게 하는 응축기로 작용된다.
실내 송풍기(9)는 실내기 제어장치(미도시)에 의해 제어되어 동력을 발생시키는 실내 전동기(9b)와, 실내 전동기(9b)와 연결되어 실내 전동기(9b)에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실내 팬(9a)으로 이루어진다.
또한, 공기조화기는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 블록도이 다.
도 3을 참조하면, 도 2의 실내기는 전원이 공급되는 전원부(미도시), 실내기 팬(140), 팬모터(130), 모터구동부(120), 속도측정부(160), 실내 열교환기(150), 실내기 동작 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.
또한, 실내기는 운전설정 및 데이터가 입력되는 입력부, 실내기의 운전상태 정보가 표시되는 출력부를 더 포함하고, 그 외 팽창밸브 등의 구동수단을 더 포함하나 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
팬모터(130)는 실내기 팬에 연결되어 회전 구동시킨다. 모터구동부(120)는 제어부(110)의 제어명령에 대응하여 팬모터(130)의 동작을 제어하고, 팬모터(130)로 동작전원을 인가한다. 이때, 모터구동부(120)는 인버터 등을 포함할 수 있다. 속도측정부(160)는 팬모터(130)의 회전속도를 측정하여 제어부(110)로 인가한다. 속도측정부(160)는 홀센서 등이 사용될 수 있다.
제어부(110)는 공기조화기가 소정 운전모드로 동작됨에 따라, 열교환기(150) 를 구동하고, 모터구동부(120)를 제어하여 팬모터(130)가 동작되도록 함으로써 실내 팬(140)이 회전되도록 한다. 실내 팬이 동작됨에 따라 열교환기에서 열교환된 냉온의 공기는 실내로 토출된다.
이때, 제어부(110)는 팬모터(130)가 구동되는 시간에 따라, 속도측정부(160)로부터 입력되는 회전속도에 대응하여 팬모터 제어명령을 모터구동부(120)로 인가한다. 여기서 제어부(110)는 팬모터 기동 후, 소정 시간 즉 초기 기동시간 동안에는 측정되는 회전속도에 관계없이 팬모터가 동작되도록 하고, 초기 기동시간 경과 후에는 속도측정부(160)에 의해 측정되는 팬모터의 회전속도에 대응하여 그 동작을 제어한다. 이때, 초기 기동시간은 약 1분으로 설정되는 것이 바람직하다.
제어부(110)는 초기 기동시간 경과 후, 팬모터(130)의 회전속도가 제 1 기준값 미만인 경우, 팬모터 락(lock)인 것으로 판단하고 실내기가 동작정지 되도록 한다. 또한, 제어부(110)는 팬모터(130)의 회전속도와 목표 회전속도와의 오차가 제 2 기준값 이상인 경우, 오차가 제 2 기준값 이상 유지되는 시간을 카운트하여 소정시간 이상 회전속도의 오차가 유지되는 경우 락(lock)으로 판단하여 동작정지 되도록 한다.
이때, 제 1 기준값 및 제 2 기준값은 팬모터가 목표회전속도로 동작되지 않고 그 미만으로 동작될 때, 팬모터가 손상되는 시점을 기준으로 하되, 팬모터가 손상되기 이전에 팬모터가 동작정지되도록 제어해야하므로, 팬모터가 손상되기 이전의 최소값으로 설정되는 것이 바람직하다. 또한 목표회전속도와 회전속도의 오차가 제 2 기준값이상 유지되는 경우, 팬모터 손상이 발생되기 이전에 이를 판단하여 팬모터를 제어해야 하므로 카운트 되는 시간은 짧게 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 기준값은 약 100 내지 250 rpm 인 것을 예로하고, 제 2 기준값은 목표회전속도와의 오차가 150-200인 것을 예로 한다. 목표회전속도를 840 rpm으로 설정하고 팬모터를 구동하였을 때, 팬모터의 회전속도가 250 rpm 미만인 경우 15분 내지 20분 경과 시 팬모터가 손상된다. 그에 따라 제 1 기준값은 100 내지 250 rpm 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다.
즉, 제어부(110)는 속도측정부(160)를 통해 측정되는 팬모터(10)의 회전속도 가 100 내지 250 rpm 미만인 경우, 팬모터가 동작 정지도록 모터구동부(120)를 제어하고, 측정되는 회전속도와 목표 회전속도와의 오차가 약 150 이상인 경우, 시간을 카운트하여 약 30초 이상 유지되는 경우, 팬모터가 동작정지되도록 한다.
제어부(110)는 실내기가 동작정지되도록 하고, 출력부를 통해 에러를 표시하고 소정의 경고음을 출력한다.
이러한 팬모터 제어는 실내기뿐 아니라, 실외기에도 적용 가능하며, 그 외 팬을 구동하는 기기에 적용될 수 있다.
실외기의 경우, 실외기 제어부는 전술한 바와 같이, 실외기 팬의 팬모터의 회전속도에 대응하여, 팬 락을 판단하고 그에 따라 팬 모터의 구동을 제어한다. 또한, 실외기 제어부는 목표회전속도와 측정된 회전속도의 오차가 제 2 기준값 이상인 경우에는 그 지속지간에 따라 팬 락을 판단하여 팬 모터의 구동을 제어한다.
그에 따라 실외기 및 실내기의 팬 구동시, 부분적인 팬 락(lock)이 발생하더라도 모터를 보호할 수 있고, 이상 발생에 대처할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 모터 제어방법이 도시된 순서도이다. 이하, 모터 제어방법은 실내기인 것을 예로 하여 설명하나, 실외기에 적용될 수 있음을 명시한다.
도 4를 참조하면, 실내기가 소정의 운전모드로 동작되면, 실외기로부터 냉매가 공급되고, 실내기의 열교환기 및 팬모터가 구동되어 실내로 냉온의 공기가 토출 된다.
제어부(110)는 팬모터 구동을 위한 제어신호를 모터구동부(120)로 인가하고, 모터구동부(120)는 입력된 제어신호에 대응하여 모터로 전원을 공급하고 그 동작을 제어한다(S310).
제어부(110)는 팬모터가 구동된 이후, 모터의 초기 구동에 필요한 소정 시간이 경과하면(S320), 속도측정부(160)로부터 팬모터(130)의 회전속도를 입력받는다. 이때, 속도측정부(160)는 팬모터(130)에 연결되어, 팬모터의 회전속도를 측정한다(S330). 이때, 속도측정부는 홀센서 등이 사용될 수 있다.
제어부(110)는 측정된 회전속도를 제 1 기준값과 비교하고(S340), 회전속도가 제 1 기준값 미만인 경우, 팬 락(lock)인 것으로 판단하여 팬모터(130)가 동작정지되도록 한다. 이때, 제어부(110)는 에러가 발생되었음을 출력부를 통해 표시하고, 소정의 경고음이 출력되도록 한다.
한편, 측정된 회전속도가 제 1 기준값 이상인 경우, 제어부(110)는 목표 회전속도와 측정된 회전속도를 비교하여 차이값를 연산하여, 제 2 기준값과 비교한다(S350). 이때, 제어부(110)는 연산된 차이값이 제 2 기준값 이상인 경우, 시간을 카운트 하여 차이값이 제 2 기준값 이상인 상태가 제 2 시간 유지되면, 팬 락(lock)으로 판단하여 팬모터가 동작 정지되도록 한다.
이때, 제어부(110)는 상기와 같이 팬모터의 회전속도가 제1 기준값 미만이거나, 목표회전속도와의 차이가 제 2 기준값 이상인 경우 팬모터를 정지 시킴과 동시에 상기와 같이 에러를 표시하고 실내기가 동작 정지되도록 한다.
한편, 측정된 회전속도가 제 1 기준값 이상이고, 목표 회전속도와 측정된 회전속도의 차이가 제 2 기준값 미만인 경우에는 정상 동작되는 것으로 판단하고 동작은 유지한다(S360).
그에 따라, 공기조화기는 팬에 이물질이 삽입되는 등 부분적인 팬 락이 발생되는 경우 모터를 보호할 수 있게 되므로 모터가 손상되는 것을 방지하고 공기조화기가 보다 안정적으로 동작될 수 있도록 한다.
이상과 같이 본 발명에 의한 공기조화기 및 그 제어방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도,
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 실외기 및 실내기의 내부 구성이 도시된 도,
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 블록도,
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 모터제어방법이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110: 제어부 120: 모터구동부
130: 팬모터 140: 팬
160: 속도측정부
I: 실내기 O: 실외기

Claims (12)

  1. 설정된 운전모드에 따라 팬모터를 구동하여 팬을 회전동작시키고 상기 모터의 회전속도를 측정하는 단계;
    상기 회전속도가 제 1 기준값 미만인 경우, 상기 팬모터의 동작을 정지시키는 단계; 및
    상기 회전속도가 제 1 기준값 이상인 경우, 상기 회전속도와 목표 회전속도와의 차이값에 대응하여 상기 팬모터의 동작을 정지시키는 단계를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전속도와 상기 목표 회전속도의 차이값이 제 2 기준값 이상인 경우, 그 시간을 카운트하여, 상기 목표회전속도와 상기 회전속도의 차이값이 상기 제2 기준값 이상인 상태가 소정시간 이상 유지되면 상기 팬모터의 동작을 정지시키는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 목표회전속도와 상기 회전속도의 차이값이, 상기 소정시간 내에 상기 제2 기준값 미만으로 감소하면 상기 팬모터의 동작을 유지하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전속도가 제 1 기준값 이상이고, 상기 회전속도와 상기 목표회전속도의 차이값이 상기 제 2 기준값 미만인 경우, 상기 팬모터의 동작을 유지하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전속도가 제 1 기준값 미만이고, 상기 회전속도와 목표 회전속도와의 차이값이 상기 제 2 기준값 이상인 상태가 상기 소정시간 이상 유지되는 경우, 상기 팬의 회전이 방해되는 것으로 판단하여 상기 팬모터의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 팬모터가 동작정지되면, 상기 팬모터가 구비된 실내기 또는 실외기의 동작을 정지시키는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 팬모터 구동 후, 초기 기동시간이 경과한 후, 상기 회전속도에 대응하여 상기 팬모터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 팬모터가 동작정지되면, 에러를 표시하고, 소정의 경고음을 출력하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 제어방법.
  9. 팬; 상기 팬을 회전 동작시키는 팬모터;
    상기 팬모터의 회전속도를 측정하는 속도측정부; 및
    상기 속도측정부로부터 입력되는 상기 팬모터의 회전속도에 대응하여 상기 팬모터를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 속도측정부로부터 입력되는 상기 팬모터의 회전속도가 제1 기준값 미만인 경우, 및 상기 회전속도와 목표회전속도의 차이값이 제 2 기준값 이상인 상태가 소정시간 유지되는 경우 중 적어도 하나의 경우, 상기 팬모터가 동작정지되도록 제어하는 공기조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 팬모터 정지시 에러를 표시하고, 소정의 경고음을 출력하는 출력부를 더 포함하는 공기조화기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 제 1 기준값을 100 내지 250 RPM 중 어느 하나의 값으로 설정된 상기 제 1 기준값과 상기 회전속도를 비교하고, 150 내지 200 중 어느 하나의 값으로 설정된 상기 제 2 기준값과 상기 차이값을 비교하여 상기 팬모터의 이상을 판단하는 공기조화기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 팬모터 및 상기 팬은 실내기 및 실외기 중 적어도 어느 하나에 구비되는 공기조화기.
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