KR20190096725A

KR20190096725A - 압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기

Info

Publication number: KR20190096725A
Application number: KR1020180016512A
Authority: KR
Inventors: 윤건수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-20

Abstract

본 발명은, 압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력하는 제1 컨버터와, dc단 양단에 접속되어, 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 양단에 접속되며, 압축기에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 이상인 경우, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 방전시키는 방전부와, dc단 양단의 전압을 기초로, 제1 컨버터에 인가되는 입력 교류 전원을 공급 또는 차단하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 압축기 구동 장치 내의 구성을 보다 효과적으로 보호할 수 있다.

Description

압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기{Power converting apparatus and air conditioner including the same}

본 발명은, 압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고압으로부터 압축기를 보호하고, 압축기의 고압 감지시, 메인 전원을 차단함으로써, 압축기 구동 장치 내의 구성을 보다 효과적으로 보호할 수 있는 압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 감지하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로써 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다.

이러한 공기조화기는 실외기 및 실내기가 냉매배관으로 연결되어, 실외기의 압축기로부터 압축된 냉매가 냉매배관을 통해 실내기의 열교환기로 공급되고, 실내기의 열교환기에서 열 교환된 냉매는 다시 냉매배관을 통해 실외기의 압축기로 유입된다. 그에 따라 실내기는 냉매를 이용한 열교환을 통해 냉온의 공기를 실내로 토출한다.

한편, 압축기 구동 장치는, 압축기 구동 장치 내의 모터를 제어하여, 압축기 내의 냉매의 압력을 조절하기 위한 장치이다.

이러한 압축기 구동 장치에 있어서, 압축기의 압력이 상승하는 경우가 있다. 예를 들어, 공기조화기의 과부하, 외부 환경(예를 들어, 폭염) 등의 요인으로, 냉매의 열교환 양이 감소되어 냉매의 온도가 표준시 보다 상승하는 경우, 냉매의 압력이 상승할 수 있다.

압축기의 압력이 정상 압력을 초과하는 경우, 팽창 기구를 제어하여, 그 압력을 조절하거나, 압축기 구동 장치 내의 모터의 구동을 정지시키는 방안에 대한 다양한 연구가 진행되어 왔으나, 종래 압축기 구동 장치는, 메인 릴레이와 고압 압력 스위치가 직접 연결되어, 압축기의 고압 감지시, 고압 압력 스위치가 동작하고, 이에 따라 메인 릴레이가 차단되는 것이 주를 이루었다.

그러나 이러한 방법은, 메인 릴레이를 통해, 압축기를 강제로 정지시키므로, 압축기의 소손 가능성이 존재하고, 고압 압력 스위치의 에러를 감지하기 위한 에러 감지 회로를 더 포함하여야 한다는 문제점이 있다.

또한, 압력 스위치가 릴레이 구동 전원에 직렬 연결되어, 전원이 불안정해 질 수 있다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고압으로부터 압축기를 보호할 수 있는 압축기 구동 장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 압축기 구동 장치 또는 공기조화기 내의 구성을 보다 효과적으로 보호할 수 있는 압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 압축기 전원을 신속하게 차단할 수 있는 압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력하는 제1 컨버터와, dc단 양단에 접속되어, 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 양단에 접속되며, 압축기에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 이상인 경우, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 방전시키는 방전부와, dc단 양단의 전압을 기초로, 제1 컨버터에 인가되는 입력 교류 전원을 공급 또는 차단하는 제어부를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력하는 제1 컨버터와, dc단 양단에 접속되어, 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 양단에 접속되며, 압축기에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 이상인 경우, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 방전시키는 방전부와, dc단 양단의 전압을 기초로, 제1 컨버터에 인가되는 입력 교류 전원을 공급 또는 차단하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 압축기 구동 장치는, 방전부를 통해 압축기의 구동을 정지시키므로, 압축기의 강제 정지로 인한, 압축기의 소손 가능성을 제거할 수 있다.

또한, 압축기 구동 장치는, 방전부를 통해 압축기의 구동을 정지시키므로, 압축기의 폭발로 인한 화재 및 기타 사고를 방지하고, 압축기를 보호할 수 있다.

또한, 압축기 구동 장치 내의 방전부는, dc단 커패시터 전단에 배치되므로, 압축기 전원 차단이 신속하게 수행될 수 있다.

또한, 압축기 구동 장치 내의 압력 스위치는, 메인 릴레이부와 병렬로 연결되고, 그 일단이 전압 강압부에 연결되며, 타단이 제어부에 연결되므로, 압력 스위치가 메인 릴레이부와 직렬 접속되는 경우보다, 메인 릴레이부에 릴레이 구동 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.

또한, 압축기 구동 장치는, 출력 전압 감지부와 같은 종래 구성을 통해, dc단 양단 전압을 감지하고, dc단 양단 전압을 기초로, 메인 전원을 공급 또는 차단하므로, 별도의 에러 감지 회로나 모듈의 추가가 필요 없다.

또한, 압축기 구동 장치는, 별도의 에러 감지 회로나 모듈의 추가를 필요로 하지 않으므로, 제조 비용이 감소된다.

또한, 압축기 구동 장치는, 압력 스위치 동작에 따라 메인 전원을 차단하므로, PED 규정을 만족시킬 수 있다.

또한, 압축기 구동 장치는, 압력 스위치의 턴 오프 동작을 기초로, 메인 릴레이를 턴 오프시켜, 메인 전원을 완벽하게 차단하므로, 압축기 구동 장치의 오작동을 방지할 수 있다.

또한, 압축기 구동 장치는, 압력 스위치의 동작에 따라, 메인 전원을 자동으로 차단하므로, 메인 전원을 별도로 차단하는 수고로움을 제거하여 사용자 편의성이 증대되는 효과가 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기는, 방전부를 통해 압축기의 구동을 정지시키므로, 압축기의 강제 정지로 인한, 압축기의 소손 가능성을 제거할 수 있다.

또한, 공기조화기는, 출력 전압 감지부와 같은 종래 구성을 통해, dc단 양단 전압을 감지하고, dc단 양단 전압을 기초로, 메인 전원을 공급 또는 차단하므로, 별도의 에러 감지 회로나 모듈의 추가가 필요 없다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 2는, 도 1의 압축기 구동 장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는, 도 3a 내지 도 3b의 설명에 참조되는 도면이다.
도 5은, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 7은, 도6의 실외기와 실내기의 개략도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치의 내부 블록도의 일예이고, 도 2는, 도 1의 압축기 구동 장치의 내부 회로도의 일예이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치(200)는, 전원부(210), 메인 릴레이부(220), 제1 컨버터(231), 제2 컨버터(232), 방전부(240), 인버터(250), 모터(102b), 압축기(102), 전압 강압부(270), 제어부(310) 및 메모리(290)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치(200)는, 압력 스위치(Sp)입력 전류 검출부(미도시), 리액터(L), dc단 커패시터(C1), 전압 강압용 커패시터(C2), dc단 전압 검출부(280), 출력전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 압축기 모터(102b)를 구동하기 위한 것으로서, 이하에서 압축기 모터(102b), 삼상 동기 모터(102b) 및 모터(102b)는 혼용되어 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른, 압축기 구동 장치(200)는, 압축기(102)의 고압 이상시, 온, 오프되는 압력 스위치(Sp)를 포함하고, 압력 스위치(Sp)의 동작에 따라, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전원을 방전시켜, 압축기(102)의 구동을 정지시킬 수 있다.

또한, 압축기 구동 장치(200)는, 압력 스위치(Sp)의 동작에 따라 가변되는 dc단 양단 전압을 기초로, 메인 전원을 차단할 수 있다.

한편, 압축기(102)의 고압 이상이란, 압축기(102)의 압축된 냉매의 압력이 정상적인 압력 범위를 벗어나, 고압측의 임계 값 보다도 높은 고압 상태로 되는 현상을 말하며, 이러한 압축기의 고압 이상으로 인해, 압축기(102) 고압 폭발의 위험이 존재한다.

종래 압축기 구동 장치는, 이러한 압축기 고압 이상으로 인한 문제를 해결하고자, 메인 릴레이에 압력 스위치를 직렬 연결하고, 압력 스위치의 동작에 따라, 압축기로 공급되는 메인 전원을 공급 또는 차단하였다.

즉, 종래 압축기 구동 장치는, 메인 릴레이 코일과 압력 스위치를 직렬 연결하고, 압축기의 고압 이상 감지시, 압력 스위치가 온, 오프됨에 따라, 메인 릴레이 코일을 자화 또는 소자 시켰다. 또한, 메인 릴레이 코일이 자화 또는 소자됨에 따라, 메인 릴레이 컨택트가 오프되어, 압축기로 공급되는 전원을 차단하였다.

그러나 상기와 같은 종래 압축기 구동 장치는, 메인 릴레이와 압력 스위치가 직렬 연결되어, 압축기의 고압 감지시, 고압 압력 스위치가 강제로 턴 오프되므로, 압축기의 소손 가능성이 존재하였다.

또는, 종래 압축기 구동 장치는, 전원단에 병렬로 압력 스위치 동작 회로를 배치하고, 포토 커플러를 이용한 압력 스위치 에러 감지 회로부를 더 구비하여, 압축기로 공급되는 전원을 차단하였다.

이 경우, 압력 스위치 동작 회로가 전원단에 병렬로 배치되므로, 압축기 구동 전원을 차단할 수 있을 뿐, 메인 전원을 차단할 수 없어, 유럽의 압축 용기 규정(Pressure Equipment Directive: PED)을 만족하지 못한다는 문제점이 있다.

본 발명은, 고압으로부터 압축기(102)를 보호하고, 압축기(102)의 고압 감지시, 메인 전원을 차단함으로써, 압축기 구동 장치(200) 내의 구성을 보다 효과적으로 보호할 수 있는 방안을 제시한다.

이하에서는, 도 1 및 도 2의 압축기 구동 장치(200) 내의 각 구성 유닛들의 동작에 대해 설명한다.

전원부(210)는, 입력 교류 전원(405)을 입력 받을 수 있다. 전원부(210)는, 입력 교류 전원을 입력 받는 적어도 어느 하나의 입력 단자를 포함할 수 있다. 도 2에서는, 단상 입력 교류 전원(405)에 대응하여, 입력 단자가 2개인 것을 도시하나, 입력 교류 전원의 종류에 따라, 입력 단자의 구조가 달라질 수 있다.

리액터(미도시)는, 입력 교류 전원(405)과 제1 컨버터(231) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행할 수 있다. 또한, 리액터(미도시)는 컨버터 등의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.

입력 전류 검출부(미도시)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(미도시)로, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(310)에 입력될 수 있다.

한편, 이하에서 제어부(310)는, 메인 릴레이부(220) 및 방전부(240) 뿐만 아니라, 인버터(250)를 제어할 수도 있다. 따라서, 이하에서 제어부(310)와 인버터 제어부는 혼용하여 사용될 수 있다. 제어부(310)는, 입력 전류를 기초로, 인버터(250)를 제어할 수 있다.

본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 복수의 컨버터(231, 232)를 포함할 수 있다.

제1 컨버터(231)는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력할 수 있다. 제2 컨버터(232)는, 제1 컨버터(231)와 병렬 연결되어, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 전압 강압용 커패시터(C2)에 출력할 수 있다.

도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(231, 232)의 내부 구조도 달라질 수 있다.

한편, 컨버터(231, 232)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.

예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.

한편, 컨버터(231, 232)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. 이러한 경우의 컨버터(231, 232)는 정류부(rectifier)라 명명할 수도 있다.

컨버터(231, 232)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.

전압 강압용 커패시터(C2)는, 제2 컨버터(232)의 출력단에 접속되어, 제2 컨버터(232)로부터 출력되는 변환된 직류 전원을 평활할 수 있다. 전압 강압용 커패시터(C2) 단에서 평활된 직류 전압은 전압 강압부(270)에 인가될 수 있다.

전압 강압부(270)는, 평활된 직류 전압을 인가 받아, 압축기 구동 장치(200) 및/또는 공기조화기(100)를 구성하는 회로, 유닛 등을 구동하기 위한 직류 전압을 출력할 수 있다.

보다 상세하게는, 전압 강압부(270)는, 전압 강압용 커패시터(C2) 양단에 접속하여, 레벨 변화된 직류 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 레벨 변화된 직류 전압은 5V, 15V 등일 수 있다.

전압 강압부(270)는, 메인 릴레이부(220)와 연결되어, 제1 메인 릴레이(220a) 및 제2 메인 릴레이(220b)의 구동을 위한 제1 직류 전압(V1)을 공급할 수 있다.

또한, 메인 릴레이부(220)와 방전부(240)는 병렬 연결되므로, 전압 강압부(270)는, 제1 직류 전압(V1)을 방전부(240)에 공급할 수도 있다. 예를 들어, 제1 직류 전압(V1)은, 15V일 수 있다.

전압 강압부(270)는, 제어부(310)에 연결되어, 제어부(310) 구동을 위한 제2 직류 전압(V2)을 공급할 수 있다. 제2 직류 전압(V2)은 제1 직류 전압(V1) 보다 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 직류 전압(V2)은 5V일 수 있다.

전압 강압부(270)는, 인버터(250)의 각 스위칭 소자를 구동하기 위한 구동 전압을 공급할 수 있다.

전압 강압부(480)는, 고주파 변압기를 사용하는 스위치 모드 파워 서플라이(Switched-Mode Power Supply; SMPS) 또는 비절연 강압형의 벅 컨버터(Buck converter) 등의 AC-DC 변환 장치를 포함할 수 있다.

한편, 입력 교류 전원(405)과 제1 컨버터(231) 사이에는, 메인 릴레이부(220)가 배치될 수 있다. 메인 릴레이부(220)는, 제1 컨버터(231)에 인가되는 입력 교류 전원(405)을 공급 또는 차단할 수 있다.

보다 상세하게는, 메인 릴레이부(220)는, 제1 컨버터(231) 전단에 연결되어, 제1 컨버터(231)에 돌입 전류(inrush current)가 인가되는 것을 방지하는 제1 메인 릴레이(220a)와, 제1 메인 릴레이(220a)와 병렬로 연결되어, 제1 컨버터에 인가되는 입력 교류 전원(405)을 공급 또는 차단하는 제2 메인 릴레이(220b)를 구비할 수 있다.

제1 메인 릴레이(220a)는, 일단이 전압 강압부(270)에 연결되고, 타단이, 제어부(310)에 연결되어, 제어부(310)의 제어에 의해 자화 또는 소자되는, 제1 메인 릴레이 코일(L1)과, 제1 메인 릴레이 코일(L1)에 의해 개폐되는 제1 메인 릴레이 컨택트(S1)를 구비할 수 있다.

제2 메인 릴레이(220b)는, 제1 메인 릴레이 코일(L1)에 병렬 접속되어, 제어부(310)의 제어에 의해 자화 또는 소자되는 제2 메인 릴레이 코일(L2)과, 제2 메인 릴레이 코일(L2)에 의해 개폐되는 제2 메인 릴레이 컨택트(S2)를 구비할 수 있다.

한편, 제1 메인 릴레이(220a)는, 제1 컨버터(231)에 순간적으로 과도한 전류가 인가되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해, 제1 메인 릴레이 컨택트(S1)에는, 정특성 서미스터(Positive Temperature Coefficient thermistor: PTC) 부특성 서미스터(Negative Temperature Coefficient thermistor: NTC), 저항 소자 등이 직렬 접속될 수 있다.

예를 들어, 제어부(310)는, 초기 상용 전원 입력시, 제1 메인 릴레이(220a)를 턴 온시키고, 소정 시간 후, 제2 메인 릴레이(220b)를 턴 온시켜, 제1 컨버터(231)에 돌입 전류가 인입되는 것을 방지할 수 있다.

제1 메인 릴레이(220a) 및 제2 메인 릴레이(220b)는, 압축기(102)의 고압 이상시, 제어부(310) 제어에 의해, 턴 오프될 수 있다.

한편, dc 단 커패시터(C1)는, dc 양단에 접속되며, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장할 수 있다. 도면에서는, dc 단 커패시터(C1)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.

한편, 도면에서는, dc 단 커패시터(C1)가 컨버터(231, 232)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다. 예를 들어, 태양 전지로부터의 직류 전원이 dc 단 커패시터(C1)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.

한편, dc 단 커패시터(C1) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.

dc 단 전압 검출부(280)는 dc 단 커패시터(C1)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(280)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(310)에 입력될 수 있다.

인버터(250)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(102b)에 출력할 수 있다.

구체적으로, 인버터(250)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결될 수 있다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결 될 수 있다.

제어부(310)는, 인버터(250)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어 신호를 인버터(250)에 출력할 수 있다. 인버터 스위칭 제어신호는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(102b)에 흐르는 삼상 전류인 출력 전류 및 dc단 커패시터 양단인 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여, 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 삼상의 출력 전류는, 출력전류 검출부(미도시)로부터 검출될 수 있으며, dc 단 전압(Vdc)은 dc 단 전압 검출부(280)로부터 검출될 수 있다.

출력전류 검출부(미도시)는, 인버터(250)와 모터(102b) 사이에 흐르는 출력전류를 검출할 수 있다. 즉, 모터(102b)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 출력전류 검출부(미도시)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.

출력전류 검출부(미도시)는 인버터(250)와 모터(102b) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.

한편, 출력되는 인버터 스위칭 제어 신호는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(250) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(250) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.

한편, 모터(102b)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.

이러한 모터(102b)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interidcr Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.

압축기(102)는, 냉매를 공급받아 압축할 수 있다. 압축기(102)는, 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 압축기(102)는, 압축기 모터(102b)에 의해 구동될 수 있다.

한편, 압축기 구동 장치(200)의 과부하, 외부 환경(예를 들어, 폭염 등) 등의 요인으로 냉매의 열교환 양이 감소되어, 냉매의 압력이 정상적인 압력 범위를 벗어나, 고압측의 임계 값 보다도 높은 고압 상태로 되는, 고압 이상 상태가 될 수 있다.

본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 압축기의 고압 이상시, 압축기(102)의 구동을 정지시킬 수 있다. 이를 위해, 압축기 구동 장치(200)는, 압력 스위치(Sp)와 방전부(240)를 포함할 수 있다.

압력 스위치(Sp)는, 방전부(240)와 제어부(310) 사이에 접속되며, 압축기(102)에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 이상인 경우, 턴 오프될 수 있다. 따라서, 압력 스위치(Sp)를 고압 압력 스위치라고 명명할 수도 있다.

예를 들어, 본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 냉매의 압력을 감지하는 압력 센서(미도시)를 더 구비할 수 있다. 압력 센서(미도시)는, 고압 이상을 감지한 경우, 고압 신호(Hp)를 압력 스위치(Sp)에 전송할 수 있다. 압력 스위치(Sp)는, NC(Normal Close) 스위치로서, 고압 신호(Hp)를 인가 받은 경우, 턴 오프될 수 있다.

이때, 압력 센서(미도시)는, 냉매 배관에 설치되어, 유동하는 냉매의 압력을 감지할 수 있다. 이를 위해, 압력 센서(미도시)는, 냉매 배관에 용접되거나, 분리 가능하게 나사 결합될 수 있다.

또는, 압력 센서(미도시)는, 압축기(102)의 토출부 사이에 설치되어, 압축기(102) 냉매의 고압을 감지하는 고압 압력 센서(미도시)와 압축기의 흡입되는 냉매의 저압을 감지하는 저압 압력 센서(미도시)를 포함할 수 있고, 압력 센서(미도시)는 토출 압력과 흡입 압력의 편차에 이상이 있는 경우, 이상 감지 신호(Hp)를 압력 스위치(Sp)에 전송할 수 있다.

한편, 본 발명의 압력 스위치(Sp)는, 메인 릴레이부(220)와 병렬 연결될 수 있다. 이때, 제1 전압(V1)이 메인 릴레이부(220)에 공급될 수 있다.

본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 압력 스위치(Sp)를 메인 릴레이부(220)와 병렬로 구성함으로써, 메인 릴레이부(220)에 릴레이 구동 전압을 보다 안정적으로 공급할 수 있다.

즉, 메인 릴레이부(220)와 압력 스위치(Sp)를 직렬로 구성하여, 릴레이 구동 전압을 메인 릴레이부(220)에 공급하는 경우, 압력 스위치(Sp)의 오류, 오작동 등으로 인하여, 메인 릴레이부(220)의 릴레이 구동 전압이 차단될 수 있다. 반면, 도 2에서와 같이, 압력 스위치(Sp)와 메인 릴레이부(220)를 병렬로 배치하는 경우, 메인 릴레이부(220)가 제1 전압(V1)을 안정적으로 공급 받을 수 있어, 압력 스위치(Sp)의 오류로 인한 메인 전원 차단을 방지할 수 있게 된다.

방전부(240)는, dc단 양단에 접속되어, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전원을 방전시킬 수 있다.

방전부(240)는, 압력 스위치(Sp)의 동작에 대응하여, 온, 오프되는 방전 릴레이(241)와, 방전 릴레이(241)가 턴 온 되는 경우, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전원을 방전시키는 방전 저항(Rd)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 방전 릴레이(241)는, 압력 스위치(Sp)에 직렬 접속되어, 압력 스위치(Sp)의 온, 오프 동작에 따라 자화 또는 소자되는 방전 릴레이 코일(Lc)과, 릴레이 코일(Lc)에 의해 개폐되는 방전 릴레이 컨택트(Sc)를 구비할 수 있다. 방전 저항(Rd)은, 릴레이 컨택트(Sc)에 직렬 접속될 수 있다.

방전 릴레이(241)는, b접점 릴레이일 수 있다. 즉, 방전 릴레이 코일(Lc)에 전원이 인가되지 않는 경우, 방전 릴레이 컨택트(Sc)는 턴 온 상태이고, 방전 릴레이 코일(Lc)에 전원이 인가되는 경우, 릴레이 컨택트(Sc)는, 턴 오프 상태일 수 있다.

한편, 방전 릴레이(241)가 b접점 릴레이이고, 압력 스위치(Sp)가 NC(Normal Close) 스위치인 경우, 방전 릴레이(241)와 압력 스위치(Sp)는, 서로 상보적으로 동작할 수 있다.

예를 들어, 압축기(102) 압력이 정상인 경우, 압력 스위치(Sp)는, 턴 온될 수 있고, 압력 스위치(Sp)가 턴 온 됨에 따라, 방전 릴레이 코일(Lc)에 전원이 인가되어, 방전 릴레이 컨택트(Sc)는 턴 오프 될 수 있다. 반대로, 압축기(102) 압력이 비정상인 경우, 압력 스위치(Sp)는, 턴 오프될 수 있고, 압력 스위치(Sp)가 턴 오프 됨에 따라, 방전 릴레이 코일(Lc)에 전원이 인가되지 않아, 방전 릴레이 컨택트(Sc)는 턴 온 될 수 있다.

한편, 방전 릴레이(241)가 턴 온 되는 경우, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전원이 방전 저항(Rd)에 의해 방전될 수 있다.

상술한 바와 같이, 방전 릴레이(241)는, 압력 스위치(Sp)의 동작에 따라 온, 오프되며, 방전 저항(Rd)은, 방전 릴레이(241)의 온, 오프 동작에 따라, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전압을 방전 시킨다. 결국, 방전부(240)는, 압축기(102)에 서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 이상이 경우, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전원을 방전시킬 수 있다.

한편, dc단 양단 전압이 방전되는 경우, 인버터(205) 및 모터(102b)가 정지되고, 압축기(102)가 오프(off)된다. 따라서, 본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 방전부(240)를 통해, 압축기(102)의 구동을 정지시켜, 압축기(102)의 폭발로 인한 화재 및 기타 사고를 방지하고, 압축기(102)를 보호할 수 있다.

한편, 제어부(310)는, dc단 양단의 전압을 기초로, 제1 컨버터(231)에 인가되는 입력 교류 전원을 공급 또는 차단할 수 있다. 이에 대해서는, 도 3 이하에서 보다 상세하게 살펴본다.

메모리(290)는, 기준 전압 레벨에 관한 정보를 저장할 수 있다. 기준 전압 레벨은, 제어부(310)에 의해 메인 전원 차단 연산에 이용될 수 있다. 예를 들어, 제어부(310)는, dc단 양단 전압이 기설정된 전압 레벨 이하인 경우, 메인 릴레이부(220)를 제어하여, 제1 컨버터(231)에 인가되는 입력 교류 전원을 차단할 수 있다.

기준 전압 레벨은, 압축기(102)의 용량, 인버터(250) 및 모터(102b)의 정격 전류, 스위칭 소자들의 내압 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.

메모리(290)는, 압력에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(290)는, 냉매의 정상적인 압력 범위, 저압측의 임계 값, 고압측의 임계 값 등에 대한 정보를 저장할 수 있다.

한편, 이하에서 고압 이상 상태는, 냉매의 압력이 정상적인 압력 범위를 벗어나 고압측 임계 값 이상일 때를 의미하며, 고압측 임계 값의 크기는, 압축기(102)의 설계, 용량 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치(200)는, 표시부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 표시부(미도시)는, 고압 이상 상태를 소정의 표시 수단에 표시할 수 있다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 회로도이다.

보다 상세하게는, 도 3a는, 압축기(102)가 소정 압력 이하일때, dc단 커패시터(C1)에 직류 전원이 저장(또는 충전)되는 것을 설명하기 위한 회로도이고, 도 3b는, 압축기(102)가 소정 압력 이상일 때, dc단 양단 전압이 방전되는 것을 설명하기 위한 회로도이다.

도면을 참조하여, 설명하면, 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치(200)는, 압축기(102)내의 냉매의 압력을 감지할 수 있다. 이를 위해, 압축기 구동 장치(200)는, 압축기(102)내의 냉매의 압력을 감지하는 압력 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

압력 센서(미도시)는, 냉매 배관에 설치되어, 유동하는 냉매의 압력을 감지할 수 있다. 또는 압력 센서(미도시)는, 압축실에 설치되어, 압축된 냉매의 압력을 감지할 수도 있다.

압력 센서(미도시)는, 감지된 냉매의 압력을 기초로, 압력 신호를 압력 스위치(Sp)에 출력할 수 있다.

압력 센서(미도시)는 압축기(102)에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 미만인 경우(정상 압력 상태), 정상 압력 신호(도 3a의 Hp1)를 압력 스위치(Sp)에 출력할 수 있다.

또는, 압력 센서(미도시)는 압축기(102)에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 이상인 경우(고압 이상 상태), 고압 이상 신호(도 3b의 Hp2)를 압력 스위치(Sp)에 출력할 수 있다.

한편, 압력 스위치(Sp)는, NC(Normal Close) 스위치일 수 있다. 즉, 압력 스위치(Sp)는, 턴 온(또는 close) 상태를 유지하다가 고압 이상 신호(Hp2)를 수신 받은 경우, 턴 오프(또는 open) 상태로 가변될 수 있다.

또한, 방전 릴레이(241)는, NO(Normal Open) 릴레이일 수 있다. 즉, 방전 릴레이(241)는, 압력 스위치(Sp)가 턴 오프될 때, 턴 온(또는 close)되고, 압력 스위치(Sp)가 턴 온될 때, 턴 오프(또는 open)될 수 있다.

결과적으로, 방전 릴레이(241)와 압력 스위치(Sp)는, 서로 상보적으로 동작할 수 있다.

도 3a에서, 압력 스위치(Sp)는, 압축기(102)에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 미만인 경우(정상 압력 상태), 턴 온 상태를 유지할 수 있다. 압력 스위치(Sp)가 턴 온 상태이므로, 제1 전압(V1)이 방전 릴레이 코일(Lc)에 인가될 수 있다.

방전 릴레이 코일(Lc)은, 제1 전압(V1)에 의해 자화되어, 방전 릴레이 컨택트(Sc)를 턴 오프 시킬 수 있다. 방전 릴레이 컨택트(Sc)가 턴 오프되므로, 방전 저항(Rd)은, dc단 양단 전압을 방전 시킬 수 없다. 또한, 방전부(240)가 dc단 양단 전압을 방전시키지 않으므로, dc단 양단 전압은 변하지 않는다.

dc단 전압 검출부(280)는, dc단 양단 전압을 검출하여, 제어부(310)에 전송할 수 있다. 제어부(310)는, dc단 양단 전압의 변화가 없으므로 메인 릴레이부(220)를 차단하지 않고, 메인 전원을 제1 컨버터(231)에 계속 공급할 수 있다.

구체적으로, 메인 릴레이부(220)는, 제1 메인 릴레이(220a) 및 제2 메인 릴레이(220b)를 포함할 수 있다.

제1 메인 릴레이(220a)는, 제1 컨버터(231)에 순간적으로 과도한 초기 전류가 인가되는 것을 방지할 수 있다.

이를 위해, 제1 메인 릴레이(220a) 내의 제1 메인 릴레이 컨택트(S1)에는, 정특성 서미스터(Positive Temperature Coefficient thermistor: PTC) 부특성 서미스터(Negative Temperature Coefficient thermistor: NTC), 저항 소자 등이 직렬 접속될 수 있다.

제어부(310)는, 초기 입력 교류 전원이 전원부(210)에 인가되는 경우, 제1 메인 릴레이(220a)를 온 시키고, 제2 메인 릴레이(220b)를 오프시킬 수 있다. 이에 따라, 초기 입력 교류 전원이 제1 전류 패쓰(path 1)를 통해, 제1 컨버터(231)에 인가될 수 있다.

제어부(310)는, 소정 시간 경과 후, 제1 메인 릴레이(220a)를 턴 오프 시키고, 제2 메인 릴레이(220b)를 턴 온 시킬 수 있다. 따라서, 상기 소정 시간 경과후, 입력 교류 전원이 제2 전류 패쓰(path 2)를 통해, 제1 컨버터(231)에 인가될 수 있다.

한편, 제1 컨버터(231)는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력할 수 있다. 변환된 직류 전원은 제3 전류 패쓰(path 3)를 통해, dc단 커패시터(C1)에 저장될 수 있다.

인버터(250)는, 제어부(310)의 제어에 의해, dc단 커패시터(C1)로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 압축기 모터(102b)를 구동할 수 있다. 또한, 압축기(102)는, 압축기 모터(102b)에 의해 구동될 수 있다.

도 3b에서, 압력 스위치(Sp)는, 압축기(102)에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 이상인 경우(고압 이상 상태), 턴 오프될 수 있다. 압력 스위치(Sp)가 턴 오프 상태이므로, 제1 전압(V1)이 방전 릴레이 코일(Lc)에 인가될 수 없다.

방전 릴레이 코일(Lc)에 제1 전압(V1)이 인가되지 않으므로, 방전 릴레이 코일(Lc)은 소자되어, 방전 릴레이 컨택트(Sc)를 턴 온 시킬 수 있다.

방전 릴레이(241)가 턴 온 되므로, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전원은, 제4 전류 패쓰(path 4)를 통해 방전 저항(Rd)에 인가될 수 있다. 방전 저항(Rd)은, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전원을 방전시킬 수 있다.

dc단 전압 검출부(280)는, dc단 양단 전압(Vdc)을 검출하여 제어부(310)에 전송할 수 있다(S410). 이때, dc단 양단 전압(Vdc)은, 방전 저항(Rd)에 의해 점차 감소될 수 있다.

제어부(310)는, dc단 양단 전압이 기설정된 전압 레벨 이하인 경우, 메인 릴레이부(220)를 제어하여, 제1 컨버터(231)에 인가되는 입력 교류 전원(405)을 차단할 수 있다.

구체적으로, 제어부(310)는, dc단 전압 검출부(280)으로부터 dc단 양단 전압을 입력 받아, 기설정된 전압 레벨과 비교할 수 있다.

제어부(310)는, dc단 양단 전압이 기설정된 전압 레벨 이하인 경우, 릴레이 차단 신호(Pbs)를 메인 릴레이부(220)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 릴레이 차단 신호(Pbs)는, 메인 릴레이부(220)에 공급되는 제1 전압(V1)을 차단하는 신호일 수 있다. 다른 예로, 압축기 구동 장치(200)는, 제어부(310)와 메인 릴레이부(220) 사이에 설명의 편의를 위해 도시하지 않은 스위칭 소자를 더 포함하고, 스위칭 소자는 제어부(310)로부터 인가되는 릴레이 차단 신호(Pbs)를 기초로 턴 오프될 수 있다.

메인 릴레이부(220)에 릴레이 구동 전압인 제1 전압(V1)이 인가되지 않으므로, 제1 메인 릴레이 코일(L1) 및/또는 제2 메인 릴레이 코일(L2)은, 소자될 수 있다. 제1 메인 릴레이 컨택트(S1) 및/또는 제2 메인 릴레이 컨택트(S2)는, 소자된 메인 릴레이 코일(L1, L2)에 의해 턴 오프될 수 있다. 결국, 압축기 구동 장치(200)는 압축기(102)의 고압 이상시, 메인 전원을 차단하게 된다.

한편, 인버터(250)는 메인 전원이 차단되고, dc단 양단 전압(Vdc)이 점차 감소되므로, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 압축기 구동 모터(102b)에 출력할 수 없다. 따라서 압축기 구동 모터(102b)가 정지되고, 압축기(102)가 구동 정지된다.

한편, 종래의 압축기 구동 장치는 메인 릴레이와 압력 스위치가 직렬 연결되어, 압축기의 고압 이상시, 고압 압력 스위치가 턴 오프되고, 이에 따라 메인 릴레이가 차단됨으로써, 압축기의 구동을 정지하였다.

이러한 종래의 압축기 구동 장치는 메인 릴레이를 통해 압축기를 강제로 정지시키므로 압축기의 소손 가능성이 존재한다. 반면, 본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 압축기(102)를 방전부(240)를 통해 정지시키므로, 압축기(102)의 강제 정지로 인한 압축기(102)의 소손 가능성을 제거할 수 있다.

또한, 방전부(240)는 dc단 커패시터(C1) 전단에 배치되므로, 압축기(102)의 구동을 신속하게 정지시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 출력 전압 검출부(280)와 같은 종래 구성을 통해, dc단 양단 전압을 감지하고, dc단 양단 전압을 기초로, 메인 전원을 공급 또는 차단하므로, 별도의 에러 감지 회로나 모듈의 추가가 필요 없다.

한편, 제어부(310)는, 압력 스위치(Sp)를 통해, 제어부(310)로 인가되는 제1 전압(V1)을 기초로, 압축기(102)의 압력 정보를 연산할 수 있다.

구체적으로, 도 3a에서, 압축기(102)의 압력이 정상 압력 상태인 경우, 압력 스위치(Sp)가 턴 온되므로, 제1 전압(V1)이 방전 릴레이 코일(Lc)을 거쳐 제어부(310)에 인가될 수 있다. 이때, 제어부(310)에 인가되는 전압은, 제1 전압(V1)에서 전압 강하된 전압일 수 있고, 이를 하이(high) 레벨 신호라고 할 수 있다.

도 3b에서, 압축기(102)의 압력이 고압 이상 상태인 경우, 압력 스위치(Sp)가 턴 오프되므로, 제1 전압(V1)이 방전 릴레이 코일(Lc)을 거쳐 제어부(310)에 인가될 수 없다. 따라서, 제어부(310)에 인가되는 전압은, 0V일 수 있고, 이를 로우(low) 레벨 신호라고 할 수 있다.

결국, 제어부(310)는, 압력 스위치(Sp)와 연결된 포트를 통해 하이 레벨 신호를 수신 받은 경우, 압축기(102)의 압력이 정상 상태라고 연산할 수 있다. 또는, 제어부(310)는 압력 스위치(Sp)와 연결된 포트를 통해 로우 레벨 신호를 수신 받은 경우, 압축기(102)의 압력이 고압 이상 상태라고 연산할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 방전부(240)를 통한 압축기(102)의 구동 정지 전에 압축기(102)의 압력 상태를 미리 파악할 수 있게 된다.

도 4는, 도 3a 내지 도 3b의 설명에 참조되는 도면이다.

보다 상세하게는, 도 4는, 방전부(240)의 동작에 따른, dc단 양단 전압의 변화를 도시하는 도면이다.

도면을 참조하여 설명하면, 압력 스위치(Sp)는, 압축기(102)에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 미만인 경우, 턴 온 상태를 유지할 수 있다. 또한, 방전 릴레이(241)는, 압력 스위치(Sp)와 상보적으로 동작하므로, 턴 오프될 수 있다.

방전부(240)는, 방전 릴레이(241)가 턴 오프되므로, dc단 양단 전압(Vdc)을 방전 시킬 수 없다. 따라서, dc단 전압 검출부(280)에서 검출된 전압은 압력 스위치(Sp)가 동작하는 제1 시점(t1)까지 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 압축기(102)가 정상 압력인 경우, dc단 전압 검출부(280)에서 검출된 전압은 Va일 수 있다.

한편, 압축기(102)에서 감지된 냉매의 압력이, 소정 압력 이상이 되는 제1 시점에서, 압력 스위치(Sp)는, 턴 오프될 수 있다. 또한, 방전 릴레이(241)는, 압력 스위치(Sp)와 상보적으로 동작하므로, 턴 온될 수 있다.

방전부(240)는, 방전 릴레이(241)가 턴 온 되므로, dc단 양단 전압(Vdc)을 방전 시킬 수 있다. 따라서, dc단 전압 검출부(280)에서 검출된 전압은, 시간에 따라 점차 감소될 수 있다. 이때, 그 기울기는, 방전 저항 및 dc단 커패시터(C1)의 소자 값에 의해 결정될 수 있다.

예를 들어, dc단 전압 검출부(280)에서 검출된 전압은, 방전부(240)가 동작하는 제1 시점(t1)부터 점차 감소하여, 제3 시점(t3)에서 0이 될 수 있다.

한편, 인버터(250)는 dc단 양단 전압이 점차 감소되므로, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 압축기 구동 모터(102b)에 출력할 수 없다. 따라서, 압축기 구동 모터(102b)가 정지되고, 압축기(102)가 구동 정지될 수 있다.

예를 들어, 압축기(102)는, dc단 양단 전압이 0이되는 제3 시점에 정지할 수 있다. 또는 압축기(102)는, 제1 시점(t1) 내지 제3 시점(t3) 내의 임의의 시점에서 정지할 수도 있다.

한편, 제어부(310)는, dc단 양단 전압을 기초로, 제1 컨버터(231)에 인가되는 입력 교류 전원을 공급 또는 차단할 수 있다.

구체적으로, 제어부(310)는, dc단 양단 전압이, 기설정된 전압 레벨(Vref)이하가 되는 제2 시점(t2)에서, 메인 릴레이부(220)를 제어하여 제1 컨버터(231)에 인가되는 입력 교류 전원을 차단할 수 있다.

도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축기 구동 장치(200)는 압축기(102)내의 냉매의 압력을 감지할 수 있다(S310).

압축기 구동 장치(200)는, 압축기(102)에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 미만인 경우, 압력 스위치(Sp)를 턴 온 상태로 유지하고, 방전부(240)를 동작시키지 않을 수 있다. 방전부(240)가 동작하지 않으므로, 압축기(102)는 인버터(250) 및 제어부(310)에 의해 구동될 수 있다.

또한, 압축기 구동 장치(200)는, 메인 릴레이부(220)를 턴 온 시켜, 제1 컨버터(231)에 입력 교류 전원을 공급할 수 있다. 입력 교류 전원은 직류 전원으로 변환되어 dc단 커패시터(C1)에 저장될 수 있다. 압축기 구동 장치(200)는, 압축기(102)의 압력을 계속 감지할 수 있다.

압축기 구동 장치(200)는, 압축기(102)에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 이상인 경우(S320), 압력 스위치(Sp)를 턴 오프 시킬 수 있다(S330). 한편, 압력 스위치(Sp)는, 소정의 압력을 인가 받는 경우, 턴 오프되는 기계식 스위치로 형성되는 것도 가능하다.

압축기 구동 장치(200)는, 압력 스위치(Sp)가 턴 오프되는 경우, 방전부(240)를 동작시킬 수 있다.

방전부(240)는, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전압을 방전시킬 수 있다(S340). dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전압은, 방전 저항(Rd)에 의해 점차 감소될 수 있다.

dc단 양단 전압이 점차 감소되므로, 인버터(250)는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 압축기 구동 모터(102b)에 출력할 수 없고, 압축기(102)는 구동 정지될 수 있다.

압축기 구동 장치(200)는, dc단 전압 검출부(280)를 통해 dc단 양단 전압을 감지할 수 있다(S350). dc단 전압 검출부(280)는, dc단 양단 전압 값을 제어부(310)에 전송할 수 있다. dc단 양단 전압 값은 실시간 또는 연속적으로 제어부(310)에 전송될 수 있다.

압축기 구동 장치(200)는, dc단 양단 전압이 기설정된 전압 레벨을 초과하는 경우, dc단 전압 검출부(280)를 통해 dc단 양단 전압을 계속 감지할 수 있다.

압축기 구동 장치(200)는, dc단 양단 전압이 기설정된 전압 레벨 이하인 경우(S360), 메인 릴레이부(220)를 턴 오프 시켜, 입력 교류 전원을 차단할 수 있다(S370).

도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.

본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 실내기(21), 실내기(21)에 연결되는 실외기(31)를 포함할 수 있다.

공기조화기의 실내기(21)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(21)를 예시한다.

한편, 공기조화기(100)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.

실외기(31)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

실외기(31)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작 시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(21)로 냉매를 공급한다. 실외기(31)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(21)의 요구(demand)에 의해 구동될 수 있다. 이때, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변되는 것도 가능하다.

이때, 실외기(31)는, 연결된 실내기(21)로 압축된 냉매를 공급한다.

실내기(21)는, 실외기(31)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(21)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.

이때, 실외기(31) 및 실내기(21)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하며, 실외기 및 실내기는 원격제어기(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 원격제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다.

리모컨(미도시)은 실내기(21)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다.

도 7은, 도 6의 실외기와 실내기의 개략도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(21)와 실외기(31)로 구분된다.

실외기(31)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102b)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다.

실내기(21)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.

실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.

또한, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.

한편, 본 발명의 압축기 구동 장치(200)는, 냉매의 압력을 감지하는 압력 센서(미도시)를 더 구비할 수 있고, 압력 센서(미도시)는, 냉매 배관에 용접되거나, 분리 가능하게 나사 결합될 수 있다.

또는 압력 센서(미도시)는, 압축기(102)의 토출부 사이에 설치될 수 있다. 이때, 압력 센서(미도시)는, 압축기(102) 냉매의 고압을 감지하는 고압 압력 센서(미도시)와 압축기의 흡입되는 냉매의 저압을 감지하는 저압 압력 센서(미도시)를 포함할 수 있다.

도 6의 실외기(31) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(102b)를 구동하는, 도 2와 같은, 압축기 구동 장치(200)에 의해 구동될 수 있다.

공기조화기(100)가 도 2의 압축기 구동 장치(200)에 의해 구동되는 경우, 공기조화기(100)는, 방전부(240)를 통해 압축기(102)의 구동을 정지시키므로, 압축기(102)의 강제 정지로 인한, 압축기(102)의 소손 가능성을 제거할 수 있다.

또한, 공기조화기(100)는, 출력 전압 검출부(280)와 같은 종래 구성을 통해, dc단 양단 전압을 감지하고, dc단 양단 전압을 기초로, 메인 전원을 공급 또는 차단하므로, 별도의 에러 감지 회로나 모듈의 추가 없이 고압으로부터 압축기(102)를 보호할 수 있다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

21: 실내기
31: 실외기
100: 공기조화기
102: 압축기
200: 압축기 구동 장치
220: 메인 릴레이부
231: 제1 컨버터
232: 제2 컨버터
240: 방전부
250: 인버터
280: dc단 전압 검출부
310: 제어부

Claims

입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력하는 제1 컨버터;
상기 dc단 양단에 접속되어, 상기 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터;
상기 dc단 양단에 접속되며, 압축기에서 감지된 냉매의 압력이 소정 압력 이상인 경우, 상기 dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 방전시키는 방전부; 및
상기 dc단 양단의 전압을 기초로, 상기 제1 컨버터에 인가되는 상기 입력 교류 전원을, 공급 또는 차단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 방전부와 상기 제어부 사이에 접속되며, 상기 압력이 상기 소정 압력 이상인 경우, 턴 오프되는 압력 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제2항에 있어서,
상기 방전부는,
상기 압력 스위치에 직렬 접속되어, 상기 압력 스위치의 온, 오프 동작에 따라 자화 또는 소자되는 방전 릴레이 코일과, 상기 릴레이 코일에 의해 개폐되는 방전 릴레이 컨택트를 구비하는 방전 릴레이와, 상기 릴레이 컨택트에 직렬 접속되어, 상기 dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 방전시키는 방전 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제3항에 있어서,
상기 방전 릴레이는,
상기 압력 스위치가 턴 오프될 때, 턴 온되고, 상기 압력 스위치가 턴 온될 때, 턴 오프되는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 dc단 양단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입축기 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 입력 교류 전원과 상기 제1 컨버터 사이에 배치되어, 상기 제1 컨버터에 인가되는 상기 입력 교류 전원을, 공급 또는 차단하는 메인 릴레이부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 dc단 양단의 전압이, 기설정된 전압 레벨 이하인 경우, 상기 메인 릴레이부를 제어하여, 상기 제1 컨버터에 인가되는 상기 입력 교류 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제6항에 있어서,
상기 메인 릴레이부는,
상기 제1 컨버터의 전단에 연결되어, 상기 제1 컨버터에 돌입 전류가 인가되는 것을 방지하는 제1 메인 릴레이와, 상기 제1 메인 릴레이와 병렬로 연결되어 상기 제1 컨버터에 인가되는 상기 입력 교류 전원을 공급 또는 차단하는 제2 메인 릴레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 컨버터와 병렬 연결되어, 상기 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력하는 제2 컨버터;
상기 제2 컨버터의 출력단에 접속하는 전압 강압용 커패시터; 및
상기 전압 강압용 커패시터 양단에 접속하며, 레벨 변화된 직류 전압을 출력하는 전압 강압부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제8항에 있어서,
상기 전압 강압부는,
상기 메인 릴레이부와 연결되어, 상기 제1 메인 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이의 구동을 위한 제1 직류 전압을 공급하고, 상기 제어부와 연결되어, 제2 직류 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제9항에 있어서,
상기 전압 강압부는,
상기 방전부와 연결되어, 상기 방전부의 구동을 위한 상기 제1 직류 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제1항에 있어서,
복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 dc단 커패시터로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 압축기 모터를 구동하는 인버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 압축기 구동 장치를 구비하는 공기조화기.