KR20100078528A - 공조시스템에서 소음저감 장치 - Google Patents

Abstract

공조시스템에 구현된 환기용 팬(fan)을 구동시키는 모터 소음을 측정하여 그에 대응하게 환기용 팬을 제어하여 소음을 줄일 수 있도록 한 공조시스템에서 소음저감 장치가 개시된다.

개시된 공조시스템에서 소음저감 장치는, 환기 팬을 구동시키는 환기용 모터의 주변에 장착되어, 상기 환기용 모터로부터 발생하는 소음을 측정하는 소음 측정부와; 상기 소음 측정부에서 측정한 환기용 모터의 소음 측정값에 따라 상기 환기용 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 발생하는 컨트롤러와; 상기 컨트롤러에서 발생하는 제어신호에 따라 환기 팬의 구동 속도를 가변시켜 상기 환기 팬을 구동시키는 환기 팬 구동부를 구비한다.

공조시스템, 환기용 모터, 소음저감, 비례제어, 마이크로폰

Description

공조시스템에서 소음저감 장치{Sound reduction structure in air conditioner}

본 발명은 공조시스템의 소음저감에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공조시스템에 구현된 환기용 팬(fan)을 구동시키는 모터 소음을 측정하여 그에 대응하게 환기용 팬을 제어하여 소음을 줄일 수 있도록 한 공조시스템에서 소음저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 폐쇄된 공간의 공기는 생명체의 호흡에 의해 점차 이산화탄소의 함량이 증가하는 동시에 오염되어 생명체의 호흡에 지장을 주기 때문에 외부의 신선한 공기와 교체하여 주어야 한다.

근래에는 냉난방이 일반화됨에 따른 에너지 절약 및 소음 등의 문제로 실내공간이 더욱 폐쇄화되고 있으며, 또한 새 집의 경우에는 실내에서 발생하는 각종 유해물질이 아토피나 알레르기와 같은 피부질환 및 호흡기 질환의 원인이 되기 때문에 실내공기의 환기문제가 중요한 과제로 대두하고 있다.

이러한 실내 공기의 환기를 위해 제안된 것이 종래 공조시스템이며, 그 형태나 구성 및 기능 역시 현재 다양하게 발전하고 있는 추세이다.

종래의 공조시스템을 살펴 보면, 신선한 외부공기의 지속적은 유입을 차단한 채, 창호 등을 통하여 유입된 오염 공기를 정화하여 단순히 실내에서만 반복하여 순환시키는 공기청정기가 있으며, 하나의 송풍기만을 사용하여 실내의 공기를 외부로 강제 배출시키는 환기장치도 있다.

그러나 주지한 바와 같은 다양한 종래의 공조시스템은, 모두 팬(특히, BLDC(Brushless motor) FAN)을 이용하여 실내공기를 흡입하거나 외부로 배출하기 때문에, 지속적인 동작이나 공간이 협소한 실내에서는 환기용 전동기로부터 발생하는 소음이 상대적으로 크게 들리게 된다.

따라서 공조시스템에서 환기용 전동기로부터 발생하는 소음을 줄이는 것은 매우 중요하나, 종래의 공조시스템에는 이와 같이 환기용 전동기로부터 발생하는 소음을 줄이는 기능이 미비하다는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 공조시스템에서 발생하는 단점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공조시스템에 구현된 환기용 팬(fan)을 구동시키는 모터 소음을 측정하여 그에 대응하게 환기용 팬을 제어하여 소음을 줄일 수 있도록 한 공조시스템에서 소음저감 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 공조시스템에 구현된 환기용 팬(fan)을 구동시키는 모터 소음을 측정하고, 그 측정한 모터 소음을 피드백(Feed Back) 하여 환기용 팬을 비례제어 함으로써 환기용 진동기로부터 발생하는 소음을 줄일 수 있도록 한 공조시스템에서 소음저감 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 "공조시스템에서 소음저감 장치"는,

환기 팬을 구동시키는 환기용 모터의 주변에 장착되어, 상기 환기용 모터로부터 발생하는 소음을 측정하는 소음 측정부와;

상기 소음 측정부에서 측정한 환기용 모터의 소음 측정값에 따라 상기 환기용 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 발생하는 컨트롤러와;

상기 컨트롤러에서 발생하는 제어신호에 따라 환기 팬의 구동 속도를 가변시켜 상기 환기 팬을 구동시키는 환기 팬 구동부를 포함한다.

상기에서, 소음 측정부는,

상기 환기용 모터에서 발생하는 음압에 따라 진동막이 변위하면 그에 대응하게 정전용량이 변화하여 소음을 측정하는 직류 바이어스 방식의 정전형 마이크로폰을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨트롤러는,

상기 소음 측정부에서 측정한 환기용 모터의 아날로그 소음 측정값을 디지털 소음 데이터로 변환하고, 메모리에 미리 저장된 소음 레벨과 상기 소음 데이터를 비교하여 그 대소 여부에 따라 상기 환기용 모터를 제어하기 위한 제어 데이터를 산출하고, 그 산출한 비례제어 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 상기 환기용 모 터 제어신호로 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨트롤러는,

상기 제어 데이터 산출시 상기 측정한 소음 데이터에 비례적으로 환기용 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 공조시스템에 구현된 환기용 팬(fan)을 구동시키는 모터 소음을 측정하여 그에 대응하게 환기용 팬을 제어함으로써, 전체적인 공조시스템에서 발생하는 소음을 현저하게 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 공조시스템의 운전이 시작됨과 동시에 실시간으로 전체적인 소음을 최소화할 수 있어, 쾌적한 공조시스템을 제공함은 물론 환기용 모터의 소음에 의해 발생할 수 있는 사용자의 불쾌감도 최소화할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 "공조시스템에서 소음저감 장치"의 구성을 보인 블록도로서, 운전 조작부(101), 소음 측정부(103), 전원부(105), 컨트롤러(107), 표시부(109), 환기 팬(110), 환기 팬 구동부(111), 메모리(113), 공기 정화부(115), 풍 향 조절부(117) 및 풍량 조절부(119)로 구성된다.

운전 조작부(101)는 공조시스템의 동작을 제어하기 위한 다수의 조작 버튼이 구비되고, 사용자의 조작 버튼 조작에 대응하는 기능신호를 발생하여 상기 컨트롤러(107)에 제공하는 기능을 수행하며, 전원부(105)는 공급되는 상용 교류 전원을 소정의 직류 전원으로 만들어 공조시스템의 각 부분에 구동용 전원을 공급해주는 기능을 수행한다.

소음 측정부(103)는 환기 팬(110)을 구동시키는 환기용 모터의 주변에 장착되어, 상기 환기용 모터로부터 발생하는 소음을 측정하는 기능을 수행하는 것으로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 환기용 모터에서 발생하는 음압에 따라 진동막(103a)이 변위하면 그에 대응하게 정전용량이 변화하여 소음을 측정하는 직류 바이어스 방식의 정전형 마이크로폰을 이용하는 것이 바람직하다.

컨트롤러(107)는 상기 소음 측정부(103)에서 측정한 환기용 모터의 소음 측정값에 따라 상기 환기용 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 발생하며, 공조시스템의 전체 동작을 제어하는 기능을 수행하는 것으로서, 상기 소음 측정부(103)에서 측정한 환기용 모터의 아날로그 소음 측정값을 디지털 소음 데이터로 변환하고, 메모리(113)에 미리 저장된 소음 레벨과 상기 소음 데이터를 비교하여 그 대소 여부에 따라 상기 환기용 모터를 제어하기 위한 제어 데이터를 산출하고, 그 산출한 비례제어 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 상기 환기용 모터 제어신호로 출력하게 된다.

표시부(109)는 공조시스템의 운전 상태, 운전중 발생하는 에러 상황, 소음 측정 상황 등의 정보를 시각적으로 표시해주는 것으로서, 액정표시기(LCD)를 이용하는 것이 바람직하다.

환기 팬 구동부(111)는 상기 컨트롤러(107)의 제어에 따라 상기 환기 팬(110)의 동작과 정지를 제어하며, 동작시 회전 속도를 제어하는 기능을 수행하는 것으로서, 바람직하게는 환기 팬 구동용 모터(환기용 모터)를 포함한다.

메모리(113)는 공조시스템의 제어를 위한 제어 프로그램이 내장되며, 환기용 모터에서 발생한 소음의 레벨을 판단하기 위한 소음 레벨 데이터가 저장되며, 환기용 모터를 비례 제어하기 위한 제어 데이터가 저장되는 것으로서, EEPROM과 같은 일반적인 디지털 저장장치로 구현하는 것이 바람직하다.

공기 정화부(115)는 환기 팬을 통해 유입된 공기를 이미 알려진 정화 방식을 이용하여 오염 물질을 제거하는 기능을 수행하게 되며, 풍향 조절부(117) 및 풍량 조절부(119)는 풍향 및 풍량을 조절하는 기능을 수행하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공조시스템에서 소음저감 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 운전 조작부(101)를 통해 공조시스템의 운전 명령을 입력하면, 컨트롤러(107)에서 이를 인지하고, 표시부(109)를 통해 운전 상태를 표시함과 아울러 환기 팬 구동부(111)를 동작시켜 환기 동작을 수행하게 된다. 이때 공기 정화부(115)는 흡기 공기에 포함된 이물질을 제거하는 정화 동작을 수행하게 되고, 정화가 이루어진 공기는 배기 장치를 통해 토출된다. 그리고 풍향 조절부(117)와 풍량 조절부(119)는 사용자의 풍향/풍량 선택에 대응하게 풍향 및 풍량을 조절하게 된다.

주지한 바와 같은 공조시스템에서 공조 동작을 기존 공조시스템에서의 공조 동작과 동일하게 이루어진다.

한편, 본 발명은 상기와 같이 공조시스템이 운전 중일 경우 환기용 모터로부터 발생하는 소음을 줄이기 위한 것으로서, 이를 위해 공조시스템의 운전이 시작되면 소음 측정부(103)는 환기용 모터(보통, 환기 팬 구동부에 위치함)에서 발생하는 소음을 측정하여 피드백(Feed Back) 개념으로 상기 컨트롤러(107)에 제공한다.

여기서 소음 측정부(103)는 전기 음향 변환장치중 도 2와 같은 직류 바이어스 방식의 정전형 마이크로폰을 이용하여 환기용 모터로부터 발생하는 소음을 측정하게 된다.

일반적으로 전기 음향 변환장치는 여러 가지가 있는 데, 그 중에서 마이크로폰에 응용되고 있는 것은 동전형, 정전형, 압전형, 접촉저항형(탄소형) 중 한가지이다. 현재 음향 계측용으로 사용되고 있는 마이크로폰은 대부분이 직류 바이어스 방식의 정전형이며, 일부에서 초저주파음 또는 초고음압을 계측하는 데 세라믹 소자를 사용한 압전형이 사용되고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 환기용 모터로부터 발생하는 소음은 음압으로서 가동 전극(진동막)(103a)에 인가되고, 상기 진동막(103a)과 대단히 좁은 간격으로 대항하게 설치된 고정전극(배극)(103b)으로 평행판 콘덴서를 구성하고, 음압에 따라 진동막(103a)이 변위하면 그에 대응하게 정전 용량이 변하게 되며, 이러한 정전 용량 변화를 검출하기 위해서 양쪽 전극 사이에 직류 바이어스 전압(EB)을 인가하 게 된다.

마이크로폰으로 검출된 소음 측정값은 아날로그 신호로 컨트롤러(107)에 제공되며, 내부의 아날로그/디지털 변환기 또는 아날로그/디지털 포트를 통해 디지털 소음 데이터로 변환이 된다. 컨트롤러(107)는 변환한 디지털 소음 데이터를 메모리(113)에 저장된 기준 소음 레벨과 비교하여 그 차이를 산출하게 된다. 이후 산출한 차이를 분석하여 그 차이에 비례적으로 환기 팬 구동부(111)에 구비된 환기용 모터의 구동 속도를 제어하여 전체적인 소음을 줄이게 된다.

예컨대, 측정한 소음 데이터가 상기 기준 소음 레벨보다 작으면 소음이 아주 작은 상태로 판단하고 현재의 환기용 모터 구동 상태를 그대로 유지하고, 이와는 달리 측정한 소음 데이터가 상기 기준 소음 레벨보다 크면 그 차이를 산출한다. 이후 산출한 차이만큼 환기용 모터의 속도를 비례적으로 낮추기 위한 비례 제어 데이터를 메모리(113)로부터 추출하여 환기 팬 구동부(111) 내의 환기용 모터의 속도를 조절하게 된다. 여기서 비례 제어 데이터는 미리 실험을 통해 소음 데이터와 기준 소음 레벨 간의 차이에 따라 환기용 모터의 속도를 제어하기 위한 비례 제어 데이터를 추출하여 메모리에 테이블 형태로 저장해 놓음으로써, 환기용 모터의 소음만 측정되면 실시간으로 비례 제어 데이터의 인출과 이를 이용한 환기용 모터의 구동 제어를 아주 편리하게 구현할 수 있다.

즉, 환기용 모터로부터 발생하는 소음이 크면 클수록 상대적으로 환기 팬을 구동하는 환기용 모터의 속도를 비례적으로 낮추게 되며, 이로써 환기용 모터로부터 발생하는 소음을 줄일 수 있게 된다.

이러한 방법은 공조시스템의 운전이 시작됨과 동시에 실시간으로 이루어지게 되고, 이로써 공조시스템이 운전되는 동안 전체적인 소음을 최소화할 수 있어, 쾌적한 공조시스템을 제공함은 물론 환기용 모터의 소음에 의해 발생할 수 있는 사용자의 불쾌감도 최소화할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 공조시스템에서 소음저감 장치의 구성을 보인 블록도.

도 2는 도 1에 적용된 마이크로폰의 일 예도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101… 운전 조작부

103… 소음 측정부

107… 컨트롤러

109… 표시부

110… 환기 팬

111… 환기 팬 구동부

Claims (4)

1. 공조시스템에서 소음을 줄이기 위한 장치에 있어서,

   환기 팬을 구동시키는 환기용 모터의 주변에 장착되어, 상기 환기용 모터로부터 발생하는 소음을 측정하는 소음 측정부와;

   상기 소음 측정부에서 측정한 환기용 모터의 소음 측정값에 따라 상기 환기용 모터를 제어하기 위한 제어 신호를 발생하는 컨트롤러와;

   상기 컨트롤러에서 발생하는 제어신호에 따라 환기 팬의 구동 속도를 가변시켜 상기 환기 팬을 구동시키는 환기 팬 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조시스템에서 소음저감 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 소음 측정부는,

   상기 환기용 모터에서 발생하는 음압에 따라 진동막이 변위하면 그에 대응하게 정전용량이 변화하여 소음을 측정하는 직류 바이어스 방식의 정전형 마이크로폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 공조시스템에서 소음저감 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,

   상기 소음 측정부에서 측정한 환기용 모터의 아날로그 소음 측정값을 디지털 소음 데이터로 변환하고, 메모리에 미리 저장된 소음 레벨과 상기 소음 데이터를 비교하여 그 대소 여부에 따라 상기 환기용 모터를 제어하기 위한 제어 데이터를 산출하고, 그 산출한 비례제어 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 상기 환기용 모터 제어신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 공조시스템에서 소음저감 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 컨트롤러는,

   상기 제어 데이터 산출시 상기 측정한 소음 데이터에 비례적으로 환기용 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 공조시스템에서 소음저감 장치.

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