KR20110101006A - 환기 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환기 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 입력되는 상용 교류 전압(Vac)값 및 모터로 입력되는 직류 전류(Idc)을 측정하는 서브 PCB가 별도로 제공되고, 상기 감지된 교류 전압(Vac)으로부터 직류 전압(Vdc) 값을 추정하고, 추정된 직류 전압(Vdc) 값과 상기 감지된 직류 전류(Idc) 값을 이용하여 현재의 팬 RPM에서 입력 전력을 산출한다. 그리고, 산출된 입력 전력과 기준 전력을 비교 판단하여, 팬이 정풍량으로 제어되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

환기 장치 및 그 제어 방법{Ventilating system and controlling method thereof}
본 발명은 환기 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 환기 장치는 외부의 신선한 공기가 실내로 유입되도록 하고, 실내의 탁한 공기가 외부로 배출되도록 하는 공기 조화기의 일종이다.
상세히, 상기 환기 장치에는, 유입되는 실외 공기와 배기되는 실내 공기가 서로 섞이지 않고 열교환만 수행하도록 하는 열교환 소자(heat exchanging element)가 설치된다. 그리고, 실외 공기를 흡입하는 흡기팬과 실내 공기를 배기하는 배기팬이 설치된다.
최근에는, 건물이 고층화됨에 따라 실내 환기 시스템의 필요성이 더욱 부각되고 있다. 뿐만 아니라, 고층으로 갈수록 외부 공기의 압력 변화가 심하기 때문에, 외부 공기의 흡입 및 실내 공기의 배출이 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 발생한다. 즉, 고층으로 갈수록 건물 외부의 기압 변동이 심하기 때문에 실외 공기 유입 또는 실내 공기 배출이 어려워질 수 있다.
예를 들어, 겨울철 고층 건물의 고층부의 경우 건물 외부의 공기 밀도가 건물 내부의 공기 밀도보다 높다. 따라서, 건물 외부의 차가운 공기가 건물 하층으로부터 건물 내부로 유입되려는 경향이 커진다. 반면, 건물 내부에서는 공기 밀도가 낮기 때문에 공기가 상승하게 된다. 즉, 건물 외부의 공기가 건물의 하층을 통하여 건물 내부로 유입되고, 건물 내부의 공기는 상승하여 외부로 배출되려는 경향을 가지는 연돌 효과(stack effect)가 발생한다. 따라서, 고층에서는 실외 공기의 흡입이 어려워지는 반면 실내 공기의 배출이 쉬워진다. 즉, 흡기팬의 부하가 커지는 반면 배기팬의 부하는 작아지게 된다. 여름철 고층 건물의 고층부에서는 겨울철의 경우와 반대 현상이 일어나게 된다. 즉, 흡기팬의 부하는 감소하고 배기팬의 부하는 증가하게 된다.
이러한 이유로 인하여, 환기 시스템의 풍량 제어(air volume control)가 어려워지는 문제가 발생한다. 종래의 경우, 환기 시스템의 풍량 제어를 위하여, 팬 모터의 상 전류(phase current)를 직접 측정하고, 측정된 팬의 회전수(RPM), 입력 전류 및 팬모터의 토크를 변수로 하는 함수를 이용하여 풍량을 제어하였다.
기존의 풍량 제어 방식에 의하면, 외기 정압(constant pressure)을 판단하기 위해서는, 외기 정압이라는 부하의 변동에 따라 반응하는 모터의 상 전류를 이용하였다. 즉, 상 전류의 변화량에 따라 팬모터의 회전수를 가변하여 풍량을 일정하게 제어하였다. 그러나, 이러한 종래의 방법에 의할 경우 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 환기 장치의 팬 어셈블리에, 모터 드라이버(motor driver)가 모터 내부에 내장되는 빌트인 모터 드라이버(built-in type motor driver)가 사용되는 3상 BLDC 팬 모터 어셈블리를 사용하는 경우, 인버터로부터 팬 모터로 공급되는 상전류를 직접 측정하기가 매우 어렵다.
둘째, 3상 교류 전원을 사용하는 빌트인 모터 드라이버의 경우 직류 전압(Vdc)의 측정이 실질적으로 불가능하며, 측정을 위해서는 별도의 복잡한 회로가 추가되어야만 한다.
본 발명은 상기와 같은 단점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 특정 시점에서의 외기 정압을 판단하기 위하여 인버터로부터 모터로 공급되는 상전류를 직접 감지하지 않고, 전력 제어를 통하여 정풍량을 구현할 수 있는 환기 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 인버터로부터 모터로 공급되는 직류 전압(Vdc)을 직접 측정하지 않고 추정하는 방법을 사용함으로써, 관련 회로를 단순화하고, 직류 전압 측정을 위한 구성이 구비되지 않은 종래의 일반적인 3상 BLDC 모터가 장착된 환기 시스템도 정풍량 제어가 가능하도록 하는 환기 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치는, 실외 공기를 흡입하여 실내로 토출하는 흡기팬과, 실내 공기를 흡입하여 실외로 배출하는 배기팬 및 흡입되는 실외 공기와 배기되는 실내 공기가 열교환하는 전열 교환기를 포함하는 환기 장치에 있어서, 적어도 상용 교류 전압(Vac)을 직류 전압(Vdc)으로 정류하는 AC/DC 컨버터 및 상기 AC/DC 컨버터에 의하여 정류된 상기 직류 전압(Vdc)을 평활하는 평활부를 포함하는 메인 PCB; 상기 평활부로부터 입력되는 상기 직류 전압(Vdc)을 3상 교류 전압으로 변환하여 팬모터로 공급하는 인버터를 포함하는 모터 드라이버; 상기 AC/DC 컨버터의 입력단과 상기 평활부의 입력단에 각각 연결되어 상기 상용 교류 전압(Vac) 및 상기 모터 드라이버의 입력단 직류 전류(Idc)를 각각 감지하는 서브 PCB를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치의 제어 방법은, 현재의 팬 RPM 상태에서, 상기 서브 PCB에서 감지된 상용 교류 전압(Vac)으로부터 입력단 직류 전압(Vdc)이 추정되는 단계; 상기 서브 PCB에서 감지된 입력단 직류 전류(Idc)과 상기 추정된 직류 전압(Vdc)으로부터 현재의 팬 RPM에 따른 입력 전력(P) 값이 산출되는 단계; 및 상기 산출된 입력 전력(P) 값과, 현재의 팬 RPM에 대응하는 정풍량 제어를 위한 기준 전력(Pref) 값을 비교 판단하는 단계를 포함하고, 상기 산출된 입력 전력(P)값과 상기 기준 전력(Pref) 값의 비교 판단 결과에 따라, 상기 팬의 RPM을 증가 또는 감소하여, 정풍량이 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치 및 그 제어 방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 특정 시점에서의 외기 정압을 판단하기 위해 환기 장치 또는 팬 어셈블리의 외부에 부차적인 장치를 구비할 필요가 없는 장점이 있다.
둘째, 모터로 공급되는 상전류를 직접 센싱하지 않고도 전력 제어를 통해 정풍량을 구현할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 모터로 공급되는 직류 전압(Vdc)을 추정하는 방식을 사용함으로써, 관련 회로를 단순화하여 생산 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
넷째, 모터로 공급되는 상전류 및 직류 전압을 직접 측정하기 위한 장치가 구비된 정풍량 전용 모터가 아닌 일반적인 3상 BLDC 모터가 장착된 환기 장치도 전력 제어를 통한 정풍량 제어가 가능하므로, 호환성이 뛰어난 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정풍량 제어 구성이 구비된 환기 장치를 보여주는 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정풍량 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 시스템도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 시스템에서 입력단 전류(Idc)와 직류 전압(Vdc) 간의 관계를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정풍량 제어 방법을 보여주는 플로차트.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 수행되는 정풍량 제어 방법을 보여주는 그래프.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치 및 그 제어 방법에 대하여 도면을 통하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정풍량 제어 구성이 구비된 환기 장치를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치(10)는, 외형을 이루는 케이스(11)와, 상기 케이스(11) 내부에 장착되어 유입되는 실외 공기와 배출되는 실내 공기의 열교환을 수행하는 전열 교환 소자(12) 및 상기 케이스(11) 내부 일측 가장자리에 장착되어 실내 공기 및 실외 공기를 각각 흡입하여 토출하는 팬 어셈블리를 포함한다. 상세히, 상기 팬 어셈블리는, 실외 공기를 실내로 흡입하는 흡기팬(14)과, 실내 공기를 실외로 배출하는 배기팬(15)을 포함한다.
상세히, 상기 케이스(11)의 일측면에는 실외 공기 흡입 덕트(111)와 실내 공기 배출 덕트(114)가 구비된다. 그리고, 상기 케이스의 타측면에는 실외 공기 토출 덕트(112)와 실내 공기 흡입 덕트(113)가 구비된다. 그리고, 상기 한 쌍의 팬 어셈블리는 기능과 구성에 있어서 동일하며, 다만 토출구의 위치가 다르게 설정될 수 있다. 그리고, 상기 실외 공기 흡입 덕트(111)를 통하여 흡입되는 실외 공기는 상기 전열 교환 소자(112)를 통과한 뒤 상기 실외 공기 토출 덕트(112)를 통하여 실내로 토출된다. 그리고, 상기 실내 공기 흡입 덕트(113)를 통하여 흡입되는 실내 공기는 상기 전열 교환 소자(112)를 통과한 뒤 상기 실내 공기 배출 덕트(114)를 통하여 실외로 토출된다. 상기 전열 교환 소자(12)를 통과하는 실내 공기 및 실외 공기는 서로 섞어지 않은 상태로 열교환만 수행한다. 상기 전열 교환 소자(12)의 구성은 당해 기술 분야에서 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 케이스(1) 내부에는 격벽(13)이 설치되어, 흡입되는 실내 공기와 실외 공기가 케이스(11) 내부에서 혼합되지 않도록 한다. 즉, 실내 공기 유로와 실외 공기 유로가 구획되도록 한다.
한편, 상기 팬 어셈블리는 속도 가변 가능한 3상 BLDC 모터일 수 있으며, 본 발명에 따른 제어 방법은 상기 팬 어셈블리의 모터를 제어하는데 적용된다.
이하에서는, 팬 모터의 전력 제어를 통한 상기 환기 장치(10)의 정풍량 제어 시스템 및 제어 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 하겠다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정풍량 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 시스템도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 다른 정풍량 제어 시스템(100)은, 외부에서 입력되는 상용 3상 교류 전압(Vac)을 직류 전압으로 정류하는 AC/DC 컨버터(110)와, 상기 AC/DC 컨버터(110)를 통하여 정류된 직류 전압의 리플 성분을 제거하는 평활부(120)와, 상기 평활부(120)를 거치면서 리플 성분이 제거된 직류 전압을 3상 교류 전원으로 변환하여 모터(M)로 공급하는 인버터(130)와, 상기 인버터(130)의 스위칭 제어를 위하여 펄스폭 변조 신호(PWM)를 출력하는 인버터 제어부(140)와, 상기 3상 교류 전원의 한 상과 중성선을 통해 얻은 단상 교류 전원을 단상 정류부(160)를 통해 얻은 직류 링크 전압(Vdc1)으로 입력받아 제어측 전원을 발생하는 SMPS(Switched Mode Power Supply)(150)를 포함한다.
상세히, 기구적으로 볼 때, 상기 AC/DC 컨버터(110)와, 상기 평활부(120)와, 상기 정류부(160) 및 SMPS(150)는 메인 PCB(A)에 속하고, 상기 인버터(130) 및 상기 인버터 제어부(140)는 모터 드라이버(B)에 속한다. 그리고, 상기 메인 PCB(A)는 상기 모터의 외측, 즉 환기 장치 내부의 어느 일측에 장착된다. 그리고, 상기 모터 드라이버(B)가 모터(M) 내부에 장착될 때 빌트인 모터 드라이버라고 칭한다. 상술한 바와 같이, 상기 모터 드라이버(B)가 모터(M) 내부에 장착되는 경우, 상기 인버터(130)로부터 상기 모터(M)로 공급되는 상전류(iu,iv,iw)를 감지하는 회로가 없다면 상기 상전류(iu,iv,iw)를 감지하는 것이 매우 어렵다.
또한, 3상 교류 전원을 사용하는 경우에는 안전상의 문제로 인하여 상기 평활부(120)의 "-" 측과 상기 SMPS(150)의 출력측인 제어 전원의 접지(ground)를 common 시킬 수가 없으며, 이로 인해 저항 분배에 의한 DC 전압 감지가 불가능하다. 따라서, DC 전압을 감지하지 않고 전력 제어를 구현할 경우, 평활부의 커패시터 용량이나 모터 인가 전류 및 교류 전원 등의 이유로 팬모터 제어의 안정성 및 정풍량 제어 능력이 떨어지는 단점이 발생할 수 있다. 이러한 이유로 본 발명에서는 DC 전압을 직접 감지하지 않고 이를 추정하는 기법을 통하여 전력 제어를 가능하게 한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 상기 모터 드라이버(B)로 입력되는 직류 전류 전류(Idc)(이하에서는 입력단 직류 전류라 칭함)와, 상기 메인 PCB(A), 상세히는 상기 AC/DC 컨버터(110)로 입력되는 상용 교류 전압(Vac)(입력단 교류 전압이라 칭함)을 측정하는 서브 PCB(C)가 별도로 제공되는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 정풍량 제어를 위한 모터 제어 시스템은 메인 PCB(A)와, 모터 드라이버(B) 및 서브 PCB(C)로 이루어진다고 할 수 있다. 상기 서브 PCB(C)에서는 현재 시점에서 상기 입력단 직류 전류(Idc)와 입력단 교류 전압(Vac)을 측정하여, 주제어부(미도시)로 보내고, 주제어부에서는 이를 바탕으로 하여 모터로 공급되는 전력값(P)을 산출하게 된다. 그리고, 산출된 현재 시점에서의 전력값(P)과 현재 시점에서의 팬 RPM에 따른 기준 전력값을 비교하여, 외기 정압 상태를 판단한다. 그리고, 현재 시점에서의 전력값(P)과 기준 전력값(Pref)의 차이에 따라 팬의 목표 RPM이 결정된다. 이에 대한 상세한 내용은 후술한다.
상세히, 감지된 상기 입력단 교류 전압(Vac)값을 기반으로 모터 입력단 직류 전압(Vdc)(평활부에서의 평균 직류 전압)을 추정하고, 상기 추정된 직류 전압(Vdc)과 상기 입력단 직류 전류(Idc)를 이용하여 상기 현재 시점에서의 전력값(P)이 구해진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 시스템에서 입력단 전류(Idc)와 직류 전압(Vdc) 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 팬의 부하가 증가하여 모터로 공급되는 직류 전류(Idc)가 증가함에 따라 전압 강하(Vdr) 현상에 의하여 입력단 직류 전압(Vdc)은 감소하게 된다. 다음과 같은 관계식이 성립한다.
<식 1>
Vdc=√2×rms(Vac)-Vdr(강하 전압값)
또한, 입력단 직류 전류값(Idc)에 따른 전압 강하(Vdr) 값은 실험을 통하여 산출될 수 있으며, 전압 강하(Vdr) 값을 구하기 위한 함수는 상기 입력단 직류 전류(Idc)를 변수로 하는 함수, 즉 Vdr=f(Idc)의 함수로 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 전압 강하(Vdr) 값과 입력단 직류 전류(Idc)는 실질적으로 비례 관계에 있다고 할 수 있다. 즉, 입력단 직류 전류(Idc)가 증가함에 따라 전압 강하도 증가하게 된다는 것이다.
한편, 상기 서브 PCB(C)로부터 입력단 직류 전류(Idc) 및 입력단 교류 전압(Vac)이 감지되고, 감지된 입력단 교류 전압(Vac)으로부터 상기의 식 1을 통하여 입력단 직류 전압(Vdc)이 구해진다. 이와 같은 방법을 통하여 산출된 직류 전류(Idc)와 직류 전압(Vdc)을 이용하여 특정 시점에서의 팬 RPM에 따른 전력값(P)이 산출될 수 있다.
또한, 정풍량(constant air volume)을 유지하기 위하여 팬 RPM에 다른 기준 전력(Pref)값에 대한 함수값이 look-up 테이블로 메모리에 저장된다. 따라서, 환기 장치(1)의 제어부에서는 상기 기준 전력값(Pref)과 현재의 모터 입력 전압값(P)을 비교하여, 팬의 RPM을 조절하게 된다. 즉, 정풍량이 유지되도록 팬의 설정 RPM을 조절하게 된다. 즉, 팬으로 공급되는 모터 입력 전력값을 측정하여, 모터 입력 전력값(P)으로 정풍량을 제어할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정풍량 제어 방법을 보여주는 플로차트이다.
도 4를 참조하면, 본 발명은 모터 입력 전력값을 측정하고, 측정된 모터 입력 전력값으로 팬의 정풍량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상세히, 환기 장치(1) 작동 명령이 입력되면 팬(급기팬과 배기팬)이 구동한다(S11). 그리고, 상기 서브 PCB(C)에서 입력단 직류 전류(Idc)와 입력단 교류 전압(Vac)을 감지한다(S12). 그리고, 제어부에서 상기 식 1을 이용하여 입력단 직류 전압(Vdc)를 산출한다(S13). 그리고, 상기 감지된 입력단 직류 전류(Idc)와 산출된 직류 전압(Vdc)을 이용하여 현재 팬 RPM에서의 모터 입력 전력(P)을 산출한다(S14).
한편, 현재 RPM에서의 모터 입력 전력(P)과 정풍량 제어를 위한 기준 전력(Pref)을 비교하여(S15), 그 대소를 판단한다.
상세히, 현재 모터 입력 전력(P)이, 상기 look-up 테이블에 저장된, RPM에 따른 기준 전력(Pref)보다 크다고 판단되면 그 차이값(P-Pref)이 설정값(E)보다 작은지 여부를 판단한다(S16). 그리고, 상기 차이값이 설정값(E)보다 작다고 판단되면 정풍량이 유지된다고 판단하여 현재 팬 RPM을 유지한다(S17). 반면, 상기 차이값이 설정값(E) 이상이라고 판단되면 현재 RPM에서 설정값(R)을 뺀 값에 해당하는 RPM을 목표 RPM으로 수정한다. 즉, 수정된 목표 RPM으로 팬이 회전하도록 한다(S22).
한편, 현재 모터 입력 전력(P)이 기준 전력(Pref) 이하라고 판단되면, 그 차이값(Pref-P)이 설정값(E)보다 작은지 여부를 판단한다(S20). 그리고, 상기 차이값(Pref-P)이 설정값(E)보다 작다고 판단되면 현재 RPM으로 유지되도록 하는 반면, 설정값(E) 이상이라고 판단되면, 현재 RPM에서 설정값(R)을 더한 값에 해당하는 RPM을 목표 RPM으로 수정한다(S21). 즉, 수정된 목표 RPM으로 팬이 회전하도록 한다
여기서, 목표 RPM을 현재 RPM보다 설정값(R)만큼 증가하도록 수정하는(S21) 경우에 대한 예를 들면, 겨울철 고층 건물의 고층부에 설치된 환기 장치(1)의 급기팬(15)을 기준으로, 현재 RPM에서 입력 전력(P)이 정풍량을 위한 기준 전력(Pref)보다 작고, 그 차이값(Pref-P)이 설정값(E)보다 작다는 것은, 모터로 공급되는 직류 전류(Idc)가 증가하고 그에 따라 입력 전압(Vdc)이 감소한다는 것을 의미한다. 그리고, 모터로 공급되는 직류 전류(Idc)가 증가한다는 것은 팬에 부하가 걸린다는 것을 의미하며, 이는 설정 풍량보다 적은 양의 실외 공기가 실내로 유입되고 있다는 것을 예측할 수 있다. 즉, 과소 풍량 상태라는 것이다. 이러한 경우에는 팬의 RPM을 높여주어 설정 풍량이 유입되도록 할 필요가 있다는 것을 의미한다. 따라서, 제어부에서는 팬의 현재 RPM에 설정값(R)을 더한 만큼의 목표 RPM으로 수정할 필요가 있다.
여기서, 급기팬(15)의 부하가 커짐에 따라 입력 전력(P)값이 감소하는 이유는, 다음과 같다. 상세히, 입력단 직류 전류(Idc)가 증가함에 따라 입력단 직류 전압(Vdc)가 감소하며, 상기 입력단 직류 전압(Vdc)값의 감소폭이 입력단 직류 전류(Idc)의 증가폭보다 훨씬 크다. 따라서, 입력 전력값(Idc×Vdc)은 결과적으로 감소하게 된다.
한편, 동일한 상황(겨울철 고층 건물의 고층부)에서 환기 장치(1)의 배기팬(15)을 기준으로 설명하면, 실내 공기가 실외로 빠져나가려는 경향이 더 크므로, 배기팬(15)에는 부하가 걸리지 않게 된다. 오히려 배기팬(15)으로 공급되는 직류 전류(Idc)가 감소하게 된다. 그러면, 입력 직류 전압(Vdc)이 증가하게 되고, 결국 현재 RPM에서의 입력 전력(P)이 기준 전력(Pref)보다 크게 된다. 즉, 과다 풍량 상태라는 것이다. 이 경우, 팬의 RPM을 낮춰 주어 설정 풍량이 배기되도록 한다(S22).
한편, 현재의 RPM에서 입력 전력(P)과 기준 전력(Pref)의 비교를 통한 팬의 PRM 조정이 이루어지면, 조정된 RPM으로 설정 시간 동안 팬이 회전하도록 제어한다. 그리고, 설정 시간이 경과되었는지 여부를 판단(S18)하고, 환기 장치(1)의 전원이 오프되었는지 여부(S19)에 따라 상기 단계(S12 이하)가 반복 수행되거나, 제어 과정이 종료하게 된다. 상기에서 설명된 바와 같이, 여름철 고층 건물의 고층부에서는 겨울철의 경우와 반대로 제어가 수행된다.
도 5는 상기의 제어 방법에 따라 수행되는 정풍량 제어 방법을 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 본 그래프는 정풍량 제어를 위한 팬의 RPM과 그에 따른 입력 전력(P)의 관계를 보여준다.
상세히, 팬의 RPM과 전력값이 정풍량 기준 전력 곡선(L) 상에 있는 경우에는, 현재 환기 장치(1)는 정풍량을 유지하고 있다는 것을 의미한다.
반면, 현재 RPM에서 입력 전력(P)이 기준 전력보다 높은 상태(I)에 있는 경우에는 과다 풍량이 발생하고 있는 것으로 판단하여 팬의 RPM을 낮춰주고, 기준 전력보다 낮은 상태(II)에 있는 경우에는 과소 풍량이 발생하고 있는 것으로 판단하여 팬의 RPM을 높여준다. 이와 같은 제어 과정을 통하여, 팬 모터로 공급되는 상전류와 직류 전압을 직접 측정하지 않더라도, 입력단 직류 전류(Idc)와 교류 전압(Vac)을 이용한 추정된 직류 전압(Vdc)값으로 입력 전력값을 측정함으로써, 정풍량 제어가 가능한 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 실외 공기를 흡입하여 실내로 토출하는 흡기팬과, 실내 공기를 흡입하여 실외로 배출하는 배기팬 및 흡입되는 실외 공기와 배기되는 실내 공기가 열교환하는 전열 교환기를 포함하는 환기 장치에 있어서,
    적어도 상용 교류 전압(Vac)을 직류 전압(Vdc)으로 정류하는 AC/DC 컨버터 및 상기 AC/DC 컨버터에 의하여 정류된 상기 직류 전압(Vdc)을 평활하는 평활부를 포함하는 메인 PCB;
    상기 평활부로부터 입력되는 상기 직류 전압(Vdc)을 3상 교류 전압으로 변환하여 팬모터로 공급하는 인버터를 포함하는 모터 드라이버;
    상기 AC/DC 컨버터의 입력단과 상기 평활부의 입력단에 각각 연결되어 상기 상용 교류 전압(Vac) 및 상기 모터 드라이버의 입력단 직류 전류(Idc)를 각각 감지하는 서브 PCB를 포함하는 환기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 드라이버는 상기 팬모터 내부에 내장되는 빌트인 타입 모터 드라이버를 포함하는 환기 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브 PCB는 상기 팬모터의 외부에 별도로 장착되는 것을 특징으로 하는 환기 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 직류 전압(Vdc)은 상기 서브 PCB에서 감지된 교류 전압(Vac) 값으로부터 추정되어 산출되고,
    상기 산출된 직류 전압(Vdc)과 상기 감지된 입력단 직류 전류(Idc) 값으로부터 현재 팬의 RPM에 따른 입력 전력(P) 값이 산출되는 것을 특징으로 하는 환기 장치.
  5. 환기 장치의 제어 방법에 있어서,
    현재의 팬 RPM 상태에서, 상기 서브 PCB에서 감지된 상용 교류 전압(Vac)으로부터 입력단 직류 전압(Vdc)이 추정되는 단계;
    상기 서브 PCB에서 감지된 입력단 직류 전류(Idc)과 상기 추정된 직류 전압(Vdc)으로부터 현재의 팬 RPM에 따른 입력 전력(P) 값이 산출되는 단계; 및
    상기 산출된 입력 전력(P) 값과, 현재의 팬 RPM에 대응하는 정풍량 제어를 위한 기준 전력(Pref) 값을 비교 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 산출된 입력 전력(P)값과 상기 기준 전력(Pref) 값의 비교 판단 결과에 따라, 상기 팬의 RPM을 증가 또는 감소하여, 정풍량이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 직류 전압(Vdc)의 추정값은 식,
    Vdc=√2×rms(Vac)-Vdr(강하 전압값),
    (상기 Vdr은 실험을 통하여 얻어진, 상기 직류 전류(Idc)를 변수로 하는 함수값)
    에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력 전력(P) 값은 상기 직류 전압(Vdc) 값에 상기 직류 전류(Idc) 값을 곱하여 얻어지는 값인 것을 특징으로 하는 환기 장치의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준 전력(Pref) 값은, 실험을 통하여 얻어진, 모터의 현재 RPM을 변수로 하는 함수값인 것을 특징으로 하는 환기 장치의 제어 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    현재의 팬 RPM에서 상기 입력 전력(P) 값이, 현재의 팬 RPM에 대응하는 기준 전력(Pref) 값보다 크고, 그 차이값(P-Pref)이 설정값(E) 이상이면,
    현재 팬의 RPM에 설정값(R)을 뺀 값에 대응하는 RPM으로 팬이 설정 시간 동안 회전하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 제어 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    현재의 팬 RPM에서 상기 입력 전력(P) 값이, 현재의 팬 RPM에 대응하는 기준 전력(Pref) 값보다 작고, 그 차이값(Pref-P)이 설정값(E) 이상이면,
    현재 팬의 RPM에 설정값(R)을 더한 값에 대응하는 RPM으로 팬이 설정 시간 동안 회전하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 제어 방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    현재의 팬 RPM에서 상기 입력 전력(P) 값이, 현재의 팬 RPM에 대응하는 기준 전력(Pref) 값과 다르고, 그 차이의 절대값(|P-Pref|)이 설정값(E)보다 작으면,
    팬의 회전 속도가 현재의 팬 RPM으로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 제어 방법.
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