KR20120067965A - 공기 청정기 및 공기 청정기의 팬 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 팬을 적용한 공기 청정기 및 상기 공기 청정기의 팬모터를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 청정기의 팬 제어 방법은, 공기 청정기의 동작 강도를 확인하는 동작모드 확인단계; 상기 동작강도에 대응하는 제1동작속도로 제1팬모터를 동작시켜, 상기 제1팬모터와 연결된 팬을 회전시키는 제1팬모터 구동단계; 및 상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 제2동작속도로 제2팬모터를 동작시켜, 상기 제2팬모터와 연결된 팬을 회전시키는 제2팬모터 구동단계를 포함할 수 있다.

Description

공기 청정기 및 공기 청정기의 팬 제어 방법 {Fan control method for air purifier and air purifier using the same}
본 발명은 다수의 팬을 적용한 공기 청정기 및 공기 청정기의 팬모터를 제어하는 방법에 관한 것이다.
우리가 살고 있는 지구의 대기층은 산업체 또는 가정에서 배출되는 각종 오염물질에 의해 그 오염문제가 심각하여 이를 해결하고자 하는 노력이 전세계적으로 크게 대두되고 있다.
이러한 노력의 일환으로 사용되는 공기 청정기는 실내의 공기에 포함된 각종 먼지 및 세균을 제거하면서 담배냄새 및 땀 냄새 등과 같은 냄새를 탈취하여 실내공기를 정화하는 장치이다.
이러한 공기 청정기는 통상적으로 실내공기를 흡입하여 강제로 송풍시키는 송풍장치와, 이 송풍장치의 구동에 의해 순환하는 공기중의 먼지나 세균을 걸러주거나 냄새를 탈취시키는 필터부재로 구성된다.
상기 송풍장치는 모터와, 이 모터의 회전으로 실내의 공기를 공기 청정기 내부로 흡입 및 배출시키는 팬으로 구성되고, 상기 필터부재는 송풍장치의 구동으로 공기가 공기 청정기 내부로 통과할 때 공기에 포함된 먼지나 세균 등을 집진(集塵)등을 통하여 걸러주거나 탈취하는 다수의 필터부재로 구성된다.
상기 팬은 임펠러(Impeller)팬 타입으로 이루어지거나 또는 시로코(Sirocco)팬 타입으로 이루어진다.
근래에는 필터부재에 음이온을 발생시키는 필터를 제공하여 실내공기의 오염 때문에 감소된 음이온을 발생시켜 쾌적한 실내환경을 제공하도록 된 공기 청정기가 많이 사용되고 있다.
그러나 이와 같은 종래의 공기 청정기는 송풍장치가 하나의 모터에 하나의 팬이 연결되거나, 또는 하나의 모터에 두 개의 팬이 연결된 구조이므로 공기정화능력이 떨어진다. 또한 송풍장치를 구성하는 팬이 임펠러 타입으로 이루어질 경우 공기 청정기를 사용할 때 소음 및 진동이 심하게 발생되는 단점이 있다.
본 발명은 다수 팬을 적용한 공기 청정기 및 상기 공기 청정기의 팬 제어 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 공기 청정기의 팬 제어 방법은, 공기 청정기의 동작 강도를 확인하는 동작모드 확인단계; 상기 동작강도에 대응하는 제1동작속도로 제1팬모터를 동작시켜, 상기 제1팬모터와 연결된 팬을 회전시키는 제1팬모터 구동단계; 및 상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 제2동작속도로 제2팬모터를 동작시켜, 상기 제2팬모터와 연결된 팬을 회전시키는 제2팬모터 구동단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 기 설정된 값은, 상기 팬모터의 부하량, 상기 팬의 크기 및 상기 공기 청정기의 구조 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정될 수 있다.
여기서 상기 제2팬모터 구동단계는, 상기 제1팬모터가 동작하기 시작한 때로부터 기 설정된 시간이 도과한 이후에 상기 제2팬모터를 동작할 수 있다.
여기서, 상기 제2동작속도가 상기 제1동작속도보다 빠르면, 상기 제2팬모터 구동단계를 먼저 수행하고, 기 설정된 시간이 경과한 이후에 상기 제1팬모터 구동단계를 수행할 수 있다.
여기서 상기 기 설정된 시간은, 상기 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동 전압 및 부하량 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 공기 청정기의 팬 제어 방법은, 공기 청정기의 동작 강도를 확인하는 동작모드 확인단계; 상기 동작강도에 대응하는 제1동작속도 및 상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 제2동작속도를 상기 공기청정기에 복수개 구비되는 팬모터의 동작속도로 각각 설정하는 동작속도 설정단계; 및 상기 설정된 동작속도에 따라 상기 팬모터를 동작하여, 상기 팬모터에 연결된 팬을 회전시키는 구동단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 기 설정된 값은, 상기 팬모터의 부하량, 상기 팬의 크기 및 상기 공기 청정기의 구조 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정될 수 있다.
여기서 상기 구동단계는, 상기 제1동작속도로 회전하는 제1팬모터를 동작하는 제1팬모터 동작 과정; 및 기 설정된 시간 도과 후, 상기 제2동작속도로 회전하는 제2팬모터를 동작하는 제2팬모터 동작 과정을 포함할 수 있다.
여기서 상기 기 설정된 시간은, 상기 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동 전압 및 부하량 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정될 수 있다.
여기서 상기 구동단계는, 상기 제2동작속도가 상기 제1동작속도보다 빠르면, 상기 제2동작속도로 회전하는 제2팬모터를 동작하는 제2팬모터 동작과정; 및 기 설정된 시간 도과 후, 상기 제1동작속도로 회전하는 제1팬모터를 동작하는 제1팬모터 동작과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 공기 청정기의 팬 제어 방법은, 복수의 팬모터 중에서 동작을 중지할 팬모터를 확인하는 종료확인단계; 상기 중지할 팬모터 중 어느 하나를 중지시키는 제1모터중지단계; 및 상기 중지할 팬모터의 수가 2이상이면, 상기 제1모터가 동작을 중지한 때로부터 기 설정된 시간이 도과한 이후에, 상기 중지할 팬모터 중 다른 하나를 중지시키는 제2모터 중지 단계을 포함할 수 있다.
여기서 상기 제2모터중지단계는, 상기 중지할 팬모터가 모두 동작 중지할 때까지 반복하여 수행할 수 있다.
여기서 상기 기 설정된 시간은, 상기 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동 전압 및 부하량 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 공기청정기는, 제어신호에 따라 설정되는 동작속도로 동작하는 복수개의 팬모터; 상기 팬모터에 연결되어 회전하는 것으로서, 상기 회전에 의하여 공기의 흐름을 형성하는 복수개의 팬; 및 상기 복수개의 팬모터에 대한 동작속도를 설정하고, 그에 따라 상응하는 제어신호를 상기 팬모터로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 공기청정기의 동작강도를 입력받아, 상기 입력된 동작강도에 대응하는 제1동작속도 및 상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 제2동작속도를 상기 복수개의 팬모터의 동작속도로 각각 설정할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 제1동작속도로 설정된 팬모터를 먼저 동작시키고, 기 설정된 시간이 도과하면 상기 제2동작속도로 설정된 팬모터를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 공기청정기 및 상기 공기청정기의 팬 제어 방법에 의하면, 다수의 팬모터를 사용하여 공기 청정기의 성능을 향상하면서도 다수의 팬모터의 공진, 공명 등에 의한 소음을 제거할 수 있다.
또한, 상기 다수의 팬모터의 온(On), 오프(Off) 동작시에 발생할 수 있는, 팬모터의 인덕턴스 특성에 따른 회로 오동작, 부품 소손 및 파괴 등을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 팬 제어 방법이 적용된 공기 청정기의 일 예를 도시한 도면이다.
도2는 다수의 팬모터가 적용된 공기 청정기가 벽면에 설치된 경우의 측면도이다.
도3은 하나의 팬모터를 사용하는 공기 청정기 및 다수의 팬모터를 사용하는 공기 청정기의 소음 스펙트럼을 분석한 그래프이다.
도4는 하나의 팬모터를 사용하는 공기 청정기 및 2개의 팬모터를 가지는 공기 청정기를 최대 동작 모드에서 동일 동작 속도로 가동한 경우 및 상이한 동작 속도로 가동한 경우의 소음 스펙트럼이다.
도5a 및 도5b는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 청정기의 팬 제어 방법의 제어 흐름을 나타내는 순서도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 공기 청정기의 팬 제어 방법의 제어 흐름을 나타내는 순서도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 청정기의 팬모터 중지시의 제어 흐름을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도1은 본 발명의 팬 제어 방법이 적용되는 공기 청정기의 일 예를 도시한 도면이다.
도1(a)를 참조하면, 본 발명의 팬 제어 방법이 적용되는 공기 청정기는 상기 공기 청정기의 양 측면으로 공기를 토출할 수 있으며, 벽걸이형으로 설치될 수 있다.
또한, 도1(b)를 참조하면, 본 발명의 팬 제어 방법이 적용되는 공기 청정기는 다수의 팬 및 팬모터를 구비할 수 있다.
그런데, 상기와 같이 다수의 팬 및 팬모터를 구비한 공기 청정기의 경우 다수의 팬모터를 동일 속도 또는 근사 속도로 동작시킬 경우 단일 모터만을 사용할 때 발생하지 않던 소음이 발생할 수 있다. 이때, 상기 소음은 사용자에게 상당히 거슬리는 주파수 대역의 소음일 수 있다.
도 2는 다수의 팬모터가 적용된 공기 청정기가 벽면에 설치된 경우의 측면도이다.
도 2를 참조하면, 다수의 팬모터가 적용된 공기 청정기(10)가 벅면에 설치될 경우 공기 청정기(10)와 벽면 사이에 공진영역(12, 빗금친 영역)이 생성될 수 있다.
상기 공진영역(12)은, 지지부(11)를 이용하여 상기 공기 청정기(10)를 상기 벽면으로부터 이격시킴으로 생성되거나, 상기 공기청정기(10) 설치시 벽면에 완전히 밀착시키는 것이 현실적으로 불가능하여 생성될 수 있다. 여기서 상기 공기 청정기(10)를 상기 벽면으로부터 이격시키는 것은, 상기 공기 토출구(13)에서 토출되는 공기가 벽면에 의하여 방해받지 않도록 하기 위한 것일 수 있다.
상기와 같은 이유 등에 의해서 벽면과 공기 청정기(10) 사이에 공진영역(12)이 생성되면, 상기 팬모터에 의해서 발생하는 소음이 상기 공진영역(12) 내에서 공명될 수 있다. 상기 다수의 팬모터에서 발생하는 소음이 상기 공간(12) 내에서 공명 및 공진이 되면 그 소음의 크기는 일반적인 팬모터의 동작에 의하여 발생하는 소음보다 더 커져서 상기 공기청정기의 사용자에게 불편을 줄 수 있다.
특히, 팬모터의 동작속도가 낮은 경우에는 발생하는 소음의 크기가 작아서 큰 문제가 되지 않을 수도 있으나, 상기 팬모터의 동작속도가 높을 경우 상기 공간(12)에서의 공진이 정도가 급격히 증가할 것이므로, 소음과 관련하여 문제가 발생할 수 있다.
또한, 도 1(b)를 참조하면, 제품의 안정성을 위해서 다수의 팬들은 동일한 성능을 가지는 것을 사용할 수 있다. 이러한 경우 상기 팬모터를 동일한 속도로 동작시키면 공기 청정기 하우징 내부 공간에서 팬모터에 의해서 발생하는 소음이 공진 및 공명을 일으킬 가능성이 더 높아질 수 있다.
도 3은 하나의 팬모터를 사용하는 공기 청정기 및 다수의 팬모터를 사용하는 공기 청정기의 소음 스펙트럼을 분석한 그래프이다.
구체적으로, 상기 도 3(a)는 상기 공기청정기를 최소 동작 모드 즉, 정음 모드로 동작시킨 경우의 소음 스펙트럼을 비교한 것으로서, S1이 하나의 팬모터를 사용하는 공기 청정기의 소음 스펙트럼이고, S2가 다수의 팬모터를 사용하는 공기 청정기의 소음 스펙트럼이다.
상기 도 3(a)를 참조하면, 전반적으로 S1이 S2보다 높은 데시벨을 가지는 것을 볼 수 있다. 이는 다수의 팬모터를 사용하는 경우, 하나의 팬모터에 걸리는 부하량이 적기 때문에 보다 정숙한 동작이 가능한 것이다.
다만, 상기 S2는 3k Hz 주파수 대역에서 다른 주파수 대역보다 높은 소음이 발생함을 확인할 수 있다. 이는 상기 다수의 모터를 사용하는 경우, 사람의 가청음역대인 3k Hz 주파수 대역에서 소음이 보다 많이 발생함을 의미한다. 다만, 상기 공기 청정기가 정음 모드로 동작하는 경우에는 소음의 세기가 작아서 큰 문제가 되지는 않을 수 있다.
도 3(b)는 상기 공기청정기를 최대 동작 모드로 동작시킨 경우의 소음 스펙트럼을 비교한 도면이다. 여기서, S3가 하나의 팬모터를 사용하는 공기 청정기의 소음 스펙트럼이고, S4가 다수의 팬모터를 사용하는 공기청정기의 소음 스펙트럼이다.
상기 도 3(b)를 참조하면, 다수의 팬모터를 사용할 경우에는 3k Hz 주파수 대역에서 다른 주파수 대역보다 높은 소음이 발생하며, 그 소음의 강도가 다른 주파수 대역의 소음에 비해서 월등히 높음을 확인할 수 있다. 이러한, 소음 스펙트럼을 가지는 경우 가청 주파수 대역의 소음이 두드러지게 강하게 발생하므로, 사용자에게 상당히 거슬리는 소음이 될 수 있다. 전 주파수 대역에서 고른 수준의 소음이 발생하면 도리어 소음의 정도를 낮게 인식(화이트 노이즈와 같은 경우)할 수 있다. 따라서, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 특정 주파수 대역에서 높은 소음이 발생하게 되면 사용자에게 감성적으로 상당한 불편을 줄 수 있다.
상기와 같은 소음의 발생 원인은 다수의 팬모터의 동작 속도가 동일 또는 근사하여 팬모터에서 발생하는 소음이 공명, 공진을 일으키기 때문이므로, 이러한 발생 원인을 제거하면 상기의 소음 문제를 해결할 수 있다.
이에 공기청정기에 있어서 다수의 팬모터의 동작 속도를 달리하는 제어 방법을 제안한다. 다만, 상기 다수의 팬모터 간의 동작 속도 차이는 공기 청정기의 공기 정화기능 등에 영향을 주지 않는 범위내에서 정해지는 것이 바람직하다.
표 1은 다수의 팬모터를 동일한 속도로 제어하는 경우 상기 공기청정기의 동작 모드별 팬모터의 동작 속도의 일 예이며, 표 2는 다수의 팬모터를 본 발명의 팬 제어 방법을 적용하여 제어할 경우의 동작 모드별 팬모터의 동작 속도의 일 예이다.
동작 모드 제1 팬모터
동작 속도(RPM)		 제2 팬모터
동작 속도(RPM)
정음 모드 370 370
1단 모드 475 475
2단 모드 580 580
3단 모드 950 950
자동 3단 모드 790 790
동작 모드 제1 팬모터
동작 속도(RPM)		 제2 팬모터
동작 속도(RPM)
정음 모드 370 420
1단 모드 475 525
2단 모드 580 630
3단 모드 950 1000
자동 3단 모드 790 840
표 1을 참조하면, 동작 모드별로 팬모터의 동작 속도가 대응되어 있으며, 최고 동작 모드에서는 정음 모드에 비해서 월등히 높은 속도로 팬모터를 가동하기 때문에 상당한 소음이 발생할 수 있다.
도 4(a)는 하나의 팬모터를 사용하는 공기 청정기 및 2개의 팬모터를 가지는 공기 청정기를 표 1의 3단 모드에 기재된 동작 속도로 가동한 경우의 소음 스펙트럼이다. 여기서, S5가 하나의 팬모터를 사용하는 공기 청정기의 소음 스펙트럼이고, S6가 2개의 팬모터를 사용하는 공기 청정기의 소음 스펙트럼이다.
도 4(a)를 참조하면, 가청 주파수 대역인 3k Hz 주파수 대역에서 2개의 팬모터를 사용한 경우 단일 팬모터를 사용한 경우보다 높은 소음이 발생함을 확인할 수 있다.
표 2를 참조하면, 각 동작 모드에 대해서 제1 팬모터 및 제2 팬모터의 동작 속도가 50 RPM 차이가 나도록 제어함을 확인할 수 있다. 다만, 제1 팬모터 및 제2 팬모터의 동작 속도 차이는 반드시 50 RPM일 필요는 없으며, 팬모터의 부하량, 팬의 크기 및 공기 청정기의 구조 중 하나 이상을 고려하여 결정할 수 있다. 또한, 제1 팬모터 및 제2 팬모터의 동작 속도 차이가 과도하게 클 경우에는 공기 청정기가 팬모터 동작 불균형에 의해서 요동이 발생하여 소음이 발생할 수 있으므로, 주의할 필요가 있다.
도 4(b)는 하나의 팬모터를 사용하는 공기 청정기 및 2개의 팬모터를 가지는 공기 청정기를 표 2의 3단 모드에 기재된 동작 속도로 가동한 경우의 소음 스펙트럼이다. 여기서, S7이 하나의 팬모터를 사용하는 공기 청정기의 소음 스펙트럼이고, S8이 2개의 팬모터를 사용하는 공기 청정기의 소음 스펙트럼이다.
도 4(b)를 참조하면, 가청 주파수 대역인 3k Hz 주파수 대역에서 2개의 팬모터를 사용한 경우 발생하던 소음이 거의 소멸함을 확인할 수 있다. 즉, 소음의 공명, 공진 현상이 사라짐을 확인할 수 있다.
다만, 팬모터들 간의 차동 제어에 있어서, 팬모터의 최대 동작 속도를 넘지 않도록 제어하는 것도 중요할 것이다.
도 5a 및 5b는 공기 청정기의 팬 제어 방법의 제어 흐름의 예들에 대한 순서도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 공기 청정기의 팬 제어 방법은 동작 모드 확인 단계(S10), 제1 팬모터 구동 단계(S20) 및 제2 팬모터 구동 단계(S30)을 포함하여 수행될 수 있다.
본 발명의 공기 청정기의 팬 제어 방법은 다수의 팬 및 상기 다수의 팬에 연결되어 상기 팬을 구동하는 다수의 팬모터를 가지는 공기 청정기에 적용될 수 있다.
동작 모드 확인 단계(S10)에서는 공기 청정기의 동작 강도를 확인할 수 있다. 상기 동작 강도는 자동으로 설정되거나, 사용자에 의해 입력된 정보일 수 있다.
제1 팬모터 구동 단계(S20)에서는 동작 강도에 대응되는 동작 속도로 팬 중 하나와 연결된 팬모터를 동작시킬 수 있다. 상기 다수의 팬모터 중에서 어느 하나 즉, 제1팬모터를 선택하여 상기 동작강도에 대응하는 제1동작속도로 상기 제1팬모터를 동작시킬 수 있다. 상기 제1팬모터가 동작하면 상기 제1팬모터에 연결된 팬 또한 회전할 수 있다.
제2팬모터 구동 단계(S30)에서는 제1 팬모터 구동 단계(S20)에서 구동한 팬을 제외한 팬 중 하나와 연결된 팬모터를 상기 동작 강도에 대응되는 동작 속도에서 기설정된 값만큼 변경된 동작 속도로 동작시킬 수 있다. 즉, 상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 제2동작속도로 제2팬모터를 동작시켜 상기 제2팬모터와 연결된 팬을 회전시킬 수 있다. 상기 기 설정된 값은 팬모터의 부하량, 팬의 크기 및 공기 청정기의 구조 중 하나 이상을 고려하여 결정될 수 있다.
여기서 상기 제2팬모터는, 상기 다수의 팬모터 중에서 상기 제1팬모터가 아닌 나머지 팬모터 전체를 지칭하는 것일 수 있으며, 상기 제2팬모터는 각각 상기 제1동작속도와 기 설정된 값만큼 변경된 제2동작속도를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 공기청정기에 대하여 a, b, c의 3개의 팬모터가 있다고 가정하면, 그 중 상기 a를 제1팬모터로 할 수 있으며, 상기 a를 제1동작속도인 100rpm으로 동작시킬 수 있다. 여기서 상기 b, c는 제2팬모터라고 할 수 있으며, 상기 b는 상기 제1동작속도와 기 설정된 값인 50rpm 변경된 150rpm의 제2동작속도로 동작할 수 있으며, 상기 c는 상기 제1동작속도와 기 설정된 값인 100rpm 변경된 200rpm의 제2동작속도로 동작할 수 있다.
따라서, 제1 팬모터 구동 단계(S20) 및 제2 팬모터 구동 단계(S30)는 구동되는 팬모터의 속도를 달리하여 상기 팬모터의 동작에 의한 소음을 줄일 수 있다.
여기서, 상기 제2 팬모터 구동 단계(S30)는, 상기 제1팬모터가 동작하기 시작한 때로부터 기 설정된 시간이 도과한 이후에 상기 제2팬모터를 동작할 수 있다. 즉, 도5b에 도시된 바와 같이 제1 팬모터 구동단계(S20) 이후에, 기 설정된 시간이 초과하는지 여부를 확인하고(S31), 상기 기 설정된 시간이 도과하면 상기 제2 팬 모터 구동 단계(S30)를 수행할 수 있다.
이는 다수의 팬모터를 사용하는 경우, 동일 타이밍에 다수의 팬모터를 온/오프하면, 상기 팬모터의 인덕턴스 특성에 의하여 회로 오동작, 부품 소손 및 파괴 등이 발생할 수 있기 때문이 이를 방지하기 위함이다.
구체적으로, 상기 다수의 팬모터를 사용하면, 단일 팬모터를 사용할 때보다 상기 팬모터 내부에 존재하는 인덕터에서 발생하는 역기전력의 크기가 커질 수 있다. 특히, 팬모터 등의 동작 온/오프시 발생하는 역기전력은 공기 청정기의 동작을 위한 정격 전압에 비하여 매우 높은 전압이므로, 상기 다수의 팬모터가 동시에 온/오프하면 상기 회로의 오동작 및 부품 소손 등의 확률이 매우 높아질 수 있다.
예를 들어, 팬모터는 12펄스/1회전이 되도록 홀센서 피드백 제어를 수행하며, 이를 위하여 팬모터에 입력 전압을 0~6.5V 사이에서 조정할 수 있다. 그런데, 동작 초기에 전원 투입과 동시에 모터 전원을 온 또는 오프하거나, 상기 모터의 동작속도를 변경하면, 다수의 팬모터의 인덕터 성분이 큰 역기전력을 발생시킬 수 있다. 특히, 상기와 같은 이유에 의하여 발생하는 제품의 불량은 고장 재현이나 분석이 쉽지 않아 고장 원인 도출이 힘든 문제가 있다.
따라서, 상기 다수의 팬모터를 동작시킬 경우, 하나의 팬모터를 동작시킨 후 기 설정된 시간이 경과한 이후에 다른 하나의 팬모터를 순차적으로 동작시키도록 하여 상기의 문제점을 해결할 수 있다.
여기서 상기 기 설정된 시간은, 상기 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동 전압 및 부하량 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정할 수 있다. 즉, 상기 기 설정된 시간은, 하나의 팬모터에 의하여 발생하는 인덕터 영향이 다른 팬모터의 기동에 영향을 주지 않는 시간을 의미할 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 설정된 동작속도가 빠른 팬모터부터 먼저 동작하도록 하여, 상기 팬모터의 동작 정상화에 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 상기 인덕터의 영향은 팬모터의 동작 초기에 강하게 나타나므로, 일단 동작을 시킨 이후에 팬모터의 동작속도를 서서히 높이면 인덕터 영향이 적게 나타날 수 있기 때문이다. 이 경우, 다수의 팬모터 간의 간섭을 최소화하면서 상기 공기 청정기를 동작시킬 수 있다.
따라서, 상기 제1동작속도와 제2동작속도를 비교하여, 빠른 동작속도로 동작하는 팬모터를 먼저 동작시킬 수 있으며, 기 설정된 시간이 도과한 이후에 나머지 팬모터를 동작시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 공기 청정기의 팬 제어 방법은 동작 모드 확인 단계(S40), 동작속도 설정단계(S50) 및 구동단계(S60)를 포함하여 수행될 수 있다.
본 발명의 공기 청정기의 팬 제어 방법은 다수의 팬 및 상기 다수의 팬에 연결되어 상기 팬을 구동하는 다수의 팬모터를 가지는 공기 청정기에 적용될 수 있다.
동작 모드 확인 단계(S40)에서는 공기 청정기의 동작 강도를 확인할 수 있다. 상기 동작 강도는 자동으로 설정되거나, 사용자에 의해 입력된 정보일 수 있다.
동작 속도 설정 단계(S50)에서는 상기 동작 강도에 대응되는 제1 동작 속도 및 상기 제1 동작 속도에서 기설정된 값만큼 변경한 제2 동작 속도를 산출할 수 있다. 상기 산출된 제1동작속도 및 제2동작속도는 상기 팬모터의 동작속도로 각각 설정될 수 있다.
여기서 상기 제1동작속도는 상기 동작 강도에 의하여 설정되는 것일 수 있으며, 상기 제2동작속도는 상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 값일 수 있다. 상기 제2동작속도는 상기 각각의 팬모터들에 대하여 서로 다른 속도로 설정될 수 있으며, 상기 제2동작속도는 상기 제1동작속도와 각각 기 설정된 값만큼 차이가 나는 것일 수 있다. 여기서 상기 기설정된 값은, 팬모터의 부하량, 팬의 크기 및 공기 청정기의 구조 중 하나 이상을 고려하여 결정될 수 있다.
예를들면, 상기 팬모터가 a, b, c의 3개가 구비된 경우에 있어서, 상기 팬모터 a에 대하여는 상기 제1동작속도를 설정할 수 있으며, 상기 팬모터b에 대하여는 상기 제1동작속도에 기 설정된 값 50rpm을 더하여 제2동작속도로 설정할 수 있다. 그리고 팬모터c에 대하여는 상기 제1동작속도에 기 설정된 값 100rpm을 더하여 제2동작속도로 설정할 수 있다. 상기 공기청정기에 팬모터가 상기 3개 이상인 경우에도 동일한 방법으로 각각의 팬모터에 대하여 상기 제2동작속도를 설정할 수 있다.
구동 단계(S60)에서는 팬모터 중 일부는 상기 제1 동작 속도로 구동하고, 상기 팬모터 중 다른 일부는 상기 제2 동작 속도로 구동할 수 있다. 즉, 상기 설정된 동작속도에 따라 상기 팬모터를 동작하여, 상기 팬모터에 연결된 팬을 회전시킬 수 있다. 즉, 제1 동작 속도 및 제2 동작 속도를 달리하고 각 동작 속도로 구동되는 팬모터를 분류하여 소음을 줄일 수 있다.
여기서 상기 구동 단계(S60)는 앞서 살핀, 다수의 팬모터가 동시에 온/오프하는 것에 의하여 발생할 수 있는 회로의 오동작, 부품소손 및 파괴를 방지하기 위하여 상기 팬모터가 순차적으로 동작을 시작하도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 구동단계(S60)는 먼저 상기 제1동작속도로 회전하는 제1팬모터를 동작시키는 제1팬모터 동작과정을 수행할 수 있다. 이후 상기 제1팬모터가 동작을 시작한 때로부터 기 설정된 시간이 도과하면 제2회전속도로 회전하는 제2팬모터를 동작하는 제2팬모터 동작 과정을 수행할 수 있다.
즉, 상기 제1팬모터를 동작시키고, 기 설정된 시간의 간격을 둔 이후에 상기 제2팬모터를 동작하기 시작하는 것이다. 상기 기 설정된 시간 간격은 상기 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동전압 및 부하량 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정하는 것으로서, 상기 기 설정된 시간 간격이 도과하면, 하나의 팬모터에 의하여 발생하는 인덕터 영향이 다른 팬모터의 기동에 영향을 주지 않을 수 있다.
다만, 앞서 살핀바와 같이, 상기 설정된 동작속도가 빠른 팬모터부터 동작하도록 하여, 상기 팬모터의 동작 정상화에 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 상기 제1동작속도와 제2동작속도를 비교하여, 빠른 동작속도로 동작하는 팬모터를 먼저 동작시키고, 상기 기 설정된 시간이 경과한 이후에 나머지 팬모터를 동작시킬 수 있다.
앞서 살핀 바와 같이, 상기 다수의 팬모터의 온/오프시 발생할 수 있는 역기전력은 상기 공기청정기의 팬모터를 구동하기 시작할 때 뿐만아니라, 상기 팬모터의 동작을 중단할때에도 발생할 수 있다. 따라서, 상기 팬모터의 동작을 중단할 때에도 상기 팬모터의 동작을 제어할 필요가 있다.
도7은 본 발명의 공기 청정기의 팬 제어 방법의 일 예로서 팬 동작 중지시 제어 흐름을 나타내는 순서도이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 공기 청정기의 팬 제어 방법은, 종료확인단계(S70), 제1팬모터 중지단계(S80) 및 제2팬모터 중지단계(S90, S91)을 포함할 수 있다.
종료확인단계(S70)는, 팬모터 중 동작을 중지할 팬모터를 확인할 수 있다. 팬모터 모두를 동작 중지시킬 수도 있고, 일부만을 동작 중지시킬 수도 있기 때문이다.
제1모터 중지단계(S80)는, 동작을 중지할 팬모터 중 하나의 동작을 중지시킬 수 있다.
제2모터 중지단계(S90, S91)는, 중지할 팬모터의 수가 2이상이면, 제1모터 중지 과정의 시작 후 기 설정된 시간이 도과하면(S91), 중지할 팬모터 중 다른 하나를 중지(S90)시킬 수 있다. 특히, 제2모터 중지단계(S90, S91)는 중지할 팬모터가 모두 중지될 때까지 반복하여, 상기 공기 청정기를 사용자가 원하는 동작 강도 또는 자동으로 설정된 동작 강도로 동작하게 할 수 있다.
즉, 다수의 팬모터를 중지해야 할 경우, 팬모터를 순차적으로 중지시켜 팬모터 동작 중지에 의하여 발생하는 팬모터간의 간섭을 최소화할 수 있다.
아울러, 상기 기 설정된 시간은 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동 전압 및 부하량 중 하나 이상을 고려하여 결정할 수 있다. 즉, 상기 기 설정된 시간은 하나의 팬모터의 동작 중지에 의하여 발생하는 인덕터 영향이 다른 팬모터의 동작 중지에 영향을 주지 않는 시간을 의미할 수 있다.
또한, 바람직하게는 동작 중지될 팬모터 중 동작 속도가 높은 팬모터부터 중지를 시켜서 동작 중지될 팬모터의 전부의 중지에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다. 이는 인덕터의 영향은 중지 초기에 강하게 나타나므로, 일단 중지를 시작한 후에는 인덕터 영향을 적게 나타날 수 있기 때문이다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 의한 공기청정기는 팬모터, 팬 및 제어부를 포함할 수 있다.
팬모터는, 제어신호에 따라 설정되는 동작속도로 동작하는 것으로서 복수개 구비될 수 있으며, 팬은 상기 팬모터에 연결되어 회전하는 것으로서, 상기 회전에 의하여 공기의 흐름을 형성할 수 있다. 상기 팬 또한 복수개 구비될 수 있다. 상기 팬과 팬모터에 의하여 형성된 공기의 흐름에 의하여, 상기 공기 청정기 내부로 외부의 공기가 유입될 수 있으며, 상기 공기 청정기 내부에서 정화된 공기가 상기 공기 청정기 외부로 토출될 수 있다.
여기서, 상기 공기청정기는 벽걸이형으로서, 상기 복수의 팬모터 및 팬이 회전하면서 발생하는 소음이 상기 공기청정기와 벽 사이의 공간에서 공진되어 더 큰 소음이 발생할 수 있다.
상기 제어부는 상기 공진에 의한 소음 증가를 방지하기 위하여, 상기 공진이일어나지 않을 조건으로 상기 복수개의 팬모터의 동작속도를 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는 사용자가 입력한 공기청정기의 동작강도 또는 기 설정된 공기청정기의 동작강도를 입력받을 수 있으며, 상기 동작강도에 대응하는 제1동작속도를 설정할 수 있다. 또한, 상기 제1동작속도를 바탕으로, 상기 제1동작속도로 동작하는 팬모터와 상기 공진이 일어나지 않을 동작속도 즉, 상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 제2동작속도를 설정할 수 있다.
이후, 상기 제어부는 상기 복수의 팬모터에 제어신호를 전송하여, 상기 팬모터가 상기 설정된 제1동작속도 및 제2동작속도에 따라 동작하도록 할 수 있다.
추가적으로, 상기 제어부는 상기 복수개의 팬모터를 순차적으로 동작을 시작하거나 순차적으로 동작을 중지하도록 하여, 상기 팬모터의 온/오프시 발생할 수 있는 회로 오동작, 부품 소손 및 파괴 등을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 팬모터를 사용하면, 단일 팬모터를 사용할 때보다상기 팬모터 내부에 존재하는 인덕터에서 발생하는 역기전력의 크기가 커질 수 있다. 특히, 팬모터 등의 동작 온/오프시 발생하는 역기전력은 공기 청정기의 동작을 위한 정격 전압에 비하여 매우 높은 전압이므로, 상기 다수의 팬모터가 동시에 온/오프하면 상기 회로의 오동작 및 부품 소손 등의 확률이 매우 높아질 수 있다.
따라서 상기 제어부는, 상기 역기전력의 발생을 최소화하기 위해서 상기 팬모터의 온/오프를 동시에 수행하지 않고, 개별 팬모터를 순차적으로 온/오프하도록 할 수 있다. 즉, 상기 복수의 팬모터 중 어느 하나를 먼저 동작시키고, 기 설정된 시간간격이 도과하면 상기 복수의 팬모터 중 다른 하나를 동작시키는 방식으로 상기 팬모터를 동작시킬 수 있다.
상기 역기전력은 상기 팬모터의 동작시 뿐만아니라, 상기 팬모터를 중지시킬 때에도 발생할 수 있으므로, 상기 복수의 팬모터는 순차적으로 그 동작을 중지시켜야 한다. 즉, 상기 복수의 팬모터 중 어느 하나를 먼저 동작을 중지시킨 후, 기 설정된 시간이 도과한 이후에 다른 팬모터의 동작을 중지시킬 수 있다.
여기서 상기 기 설정된 시간 간격은 상기 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동전압 및 부하량 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정하는 것으로서, 상기 기 설정된 시간 간격이 도과하면, 하나의 팬모터에 의하여 발생하는 인덕터 영향이 다른 팬모터의 동작 및 중지에 영향을 주지 않을 수 있다.
또한, 바람직하게는 설정된 동작속도가 빠른 팬모터부터 동작하도록 하는 것이, 상기 팬모터의 동작 정상화에 걸리는 시간을 단축할 수 있으므로, 동작속도가 빠른 것부터 순차적으로 동작시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10: 공기청정기 11: 지지부
12: 공진영역 13: 공기 토출구
S10: 동작모드확인단계 S20: 제1팬모터 구동단계
S30: 제2팬모터 구동단계 S40: 동작모드 확인단계
S50: 동작속도 설정단계 S60: 구동단계
S70: 종료확인단계 S80: 제1팬모터 중지단계
S90: 제2팬모터 중지단계

Claims (16)

  1. 공기 청정기의 동작 강도를 확인하는 동작모드 확인단계;
    상기 동작강도에 대응하는 제1동작속도로 제1팬모터를 동작시켜, 상기 제1팬모터와 연결된 팬을 회전시키는 제1팬모터 구동단계; 및
    상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 제2동작속도로 제2팬모터를 동작시켜, 상기 제2팬모터와 연결된 팬을 회전시키는 제2팬모터 구동단계를 포함하는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 값은 상기 팬모터의 부하량, 상기 팬의 크기 및 상기 공기 청정기의 구조 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정되는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2팬모터 구동단계는
    상기 제1팬모터가 동작하기 시작한 때로부터 기 설정된 시간이 도과한 이후에 상기 제2팬모터를 동작하는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2동작속도가 상기 제1동작속도보다 빠르면,
    상기 제2팬모터 구동단계를 먼저 수행하고, 기 설정된 시간이 경과한 이후에 상기 제1팬모터 구동단계를 수행하는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 기 설정된 시간은 상기 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동 전압 및 부하량 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정되는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  6. 공기 청정기의 동작 강도를 확인하는 동작모드 확인단계;
    상기 동작강도에 대응하는 제1동작속도 및 상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 제2동작속도를 상기 공기청정기에 복수개 구비되는 팬모터의 동작속도로 각각 설정하는 동작속도 설정단계; 및
    상기 설정된 동작속도에 따라 상기 팬모터를 동작하여, 상기 팬모터에 연결된 팬을 회전시키는 구동단계를 포함하는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기 설정된 값은 상기 팬모터의 부하량, 상기 팬의 크기 및 상기 공기 청정기의 구조 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정되는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 구동단계는,
    상기 제1동작속도로 회전하는 제1팬모터를 동작하는 제1팬모터 동작 과정; 및
    기 설정된 시간 도과 후, 상기 제2동작속도로 회전하는 제2팬모터를 동작하는 제2팬모터 동작 과정을 포함하는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 기 설정된 시간은 상기 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동 전압 및 부하량 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정되는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 구동단계는
    상기 제2동작속도가 상기 제1동작속도보다 빠르면,
    상기 제2동작속도로 회전하는 제2팬모터를 동작하는 제2팬모터 동작과정; 및
    기 설정된 시간 도과 후, 상기 제1동작속도로 회전하는 제1팬모터를 동작하는 제1팬모터 동작과정을 포함하는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  11. 복수의 팬모터 중에서 동작을 중지할 팬모터를 확인하는 종료확인단계;
    상기 중지할 팬모터 중 어느 하나를 중지시키는 제1모터중지단계; 및
    상기 중지할 팬모터의 수가 2이상이면, 상기 제1모터가 동작을 중지한 때로부터 기 설정된 시간이 도과한 이후에, 상기 중지할 팬모터 중 다른 하나를 중지시키는 제2모터 중지 단계을 포함하는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2모터중지단계는
    상기 중지할 팬모터가 모두 동작 중지할 때까지 반복하여 수행되는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 기 설정된 시간은 상기 팬모터의 인덕턴스 특성, 구동 전압 및 부하량 중 적어도 하나 이상을 고려하여 결정되는 공기 청정기의 팬 제어 방법.
  14. 제어신호에 따라 설정되는 동작속도로 동작하는 복수개의 팬모터;
    상기 팬모터에 연결되어 회전하는 것으로서, 상기 회전에 의하여 공기의 흐름을 형성하는 복수개의 팬; 및
    상기 복수개의 팬모터에 대한 동작속도를 각각 설정하고, 상기 동작속도에 상응하는 제어신호를 상기 팬모터로 전송하는 제어부를 포함하는 공기 청정기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 공기청정기의 동작강도를 입력받아, 상기 입력된 동작강도에 대응하는 제1동작속도 및 상기 제1동작속도를 기 설정된 값만큼 변경한 제2동작속도를 상기 복수개의 팬모터의 동작속도로 각각 설정하는 공기 청정기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 제1동작속도로 설정된 팬모터를 먼저 동작시키고, 기 설정된 시간이 도과하면 상기 제2동작속도로 설정된 팬모터를 동작시키는 공기 청정기.
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