KR20200029298A - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 외부로부터 유입되는 노이즈를 차단하기 위한 코어를 구비하되, 압축기 또는 팬의 동작을 제어하기 위한 인버터에 연결되어 회로 내부적으로 발생하는 노이즈를 제거하는 노이즈 제어부를 포함하여, 인버터의 고속 스위칭에 의해 회로 내부적으로 발생하는 고주파 노이즈를 제거하여 안전성이 향상되고, 내부의 노이즈에 의한 각 부의 영향을 최소화하여 압축기 또는 팬을 효과적으로 제어하고, 노이즈에 의한 오동작 또는 제품의 손상을 방지할 수 있다.

Description

공기조화기{Air-conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 내부에서 발생하는 노이즈를 제거하는 공기조화기에 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, 실외기 및 실내기가 냉매배관으로 연결되어, 실외기의 압축기로부터 압축된 냉매가 냉매배관을 통해 실내기의 열교환기로 공급되고, 실내기의 열교환기에서 열교환된 냉매는 다시 냉매배관을 통해 실외기의 압축기로 유입된다. 그에 따라 실내기는 냉매를 이용한 열교환을 통해 냉온의 공기를 실내로 토출한다.

공기조화기는 복수의 스위치를 온, 오프제어하여 압축기가 동작하도록 제어하는 인버터를 포함한다. 또한, 복수의 스위치를 온오프 제어하기 위한 신호를 인가하는 구성을 포함한다.

이러한 공기조화기는 복수의 스위치가 신호에 따라 스위칭 됨에 따라, 스위칭 동작에 따른 전자파 노이즈(EMI Noise)가 발생하는 문제점이 있다.

대한민국 특허 10-2012-0144852는 IGBT의 턴 오프시 IGBT가 손상되는 것을 방지할 수 있는 인버터 구동 장치에 관한 것으로, 인버터 구동 장치는 게이트 구동부, 게이트 구동부의 온/오프를 제어하는 로직 회로부, 및 로직 회로부와 스위칭 소자 사이에 연결되어 스위칭 소자의 게이트 전압을 감지하는 전압 감지 회로를 포함한다. 그러나 이러한 구성에서, 스위칭으로 인한 EMI 노이즈가 발생하는 문제점이 있다.

대한민국 특허 10-2012-7034192 인버터 및 인버터를 제어하는 전기 기기의 작동 방법에 관한 것으로, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 노이즈가 발생하는 문제점이 있다. 그러나 두 참증은 인버터 작동을 위한 스위칭 제어에 특징이 있는 것으로, 스위칭으로 인하여 발생하는 노이즈에 대해서는 대응안을 제시하지 못하고 있다.

또한, 공기조화기는 인버터뿐 아니라, 송풍력을 발생시키는 팬을 구동하기 위한 회로 등 다수의 전자회로로 구성됨에 따라 노이즈 발생 가능성이 크고, 전자파 노이즈는 전자회로의 이상을 초래하는 문제점이 있다.

노이즈로 인하여 압축기 또는 팬이 정상적으로 제어되지 않는 경우가 발생할 수 있고 그에 따라 공기조화기가 오동작하거나, 또는 이상현상으로 인하여 손상되는 문제점이 있다.

그에 따라 노이즈가 발생할 수 있는 원인이 되는 요소들을 제거하거나 다른 구성으로 대체하여 회로 내의 노이즈 발생을 방지할 필요성이 있다.

본 발명의 목적은 공기조화기에 있어서, 압축기 또는 팬 구동 시 회로 내부에서 노이즈가 발생하지 않도록 하여 회로를 보호하는 공기조화기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 공기조화기는, 실외기 및 실내기를 포함하는 공기조화기에 있어서, 전원을 공급하는 전원부, 상기 전원부에 연결되어 외부에 의한 노이즈를 차단하는 제 1 및 제 2 코어, 압축기 또는 팬을 구동시키는 인버터, 상기 인버터에 스위칭제어신호를 인가하는 사이클제어부, 상기 전원부로부터 상기 인버터로 공급되는 전원의 노이즈를 제어하는 노이즈필터, 상기 노이즈필터와 상기 인버터 사이에 연결되어 상기 인버터의 고속 스위칭에 의해 발생하는 고주파 노이즈를 제거하는 노이즈 제어부를 포함한다.

상기 제 1 코어는, 상기 전원부가 연결되는 전원연결부의 접지로부터 발생하는 노이즈를 차단하고, 상기 제 2 코어는 상기 전원부와 상기 노이즈 필터 사이에 설치되어 외부 전원으로부터 유입되는 노이즈를 차단하는 것을 특징으로 하는 포함한다.

상기 노이즈 제어부는, 고주파 특성의 커패시터 및 서지(Surge)전압으로부터 상기 커패시터를 보호하는 저항을 포함한다.

또한, 본 발명은 실외기 및 실내기를 포함하는 공기조화기에 있어서, 압축기, 팬, 압축기 또는 팬이 동작하도록 하는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는, 복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치의 고속 스위칭을 통해 상기 압축기의 모터 구동을 위한 동작전원을 생성하여 인가하여 인버터, 압축기의 운전주파수에 따라 상기 인버터의 상기 복수의 스위치로 스위칭제어신호를 인가하여 상기 복수의 스위치를 제어하는 사이클 제어부 및 상기 인버터에 연결되어 상기 인버터의 고속 스위칭에 의해 발생하는 노이즈를 제거하는 노이즈 제어부를 포함한다.

상기 노이즈 제어부는, 고주파 특성의 적어도 하나의 커패시터 및 서지(Surge)전압으로부터 상기 커패시터를 보호하는 저항을 포함한다.

상기 노이즈 제어부는, 노이즈가 발생하는 주파수 대역 별로 대응하는 복수의 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기는, 본 발명은 압축기 또는 팬 구동 시 발생하는 노이즈를 제어할 수 있다.

본 발명은 노이즈의 발생을 차단할 수 있다.

본 발명은 발생하는 노이즈를 흡수하여 노이즈에 의한 오동작 또는 제품의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명은 적은 수의 노이즈 방지회로를 구비함에 따라 양산의 용이함이 증가하고, 저비용으로 높은 효율의 노이즈 제어가 가능하다.

본 발명은 커패시터와 저항을 연결하여 노이즈로부터 회로를 보호할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 3 은 일반적인 공기조화기의 제어회로의 일부가 간략하게 도시된 도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제어회로의 일부가 간략하게 도시된 도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 스위칭회로가 간략하게 도시된 도이다.
도 6 은 도 5의 스위칭 회로의 노이즈 흐름을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈 제어부에 의한 공기조화기의 노이즈 변화를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기의 노이즈를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 노이즈를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 주파수와 커패시터의 용량과의 관계가 도시된 도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명은 공기조화기에 포함되는 제어부 및 그 외 각 부의 구성이, 하나 또는 그 이상의 프로세서(Micro Processor)로 구현될 수 있고, 하드웨어 장치로 구현될 수 있음을 명시한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 공기조화기는 실내기(20), 실외기(10), 그리고 제어기(50)를 포함한다.

또한, 공기조화기는 실내기(20)와 유선 또는 무선방식으로 통신하며, 입력된 데이터를 실내기로 전송하고, 공기조화기의 동작상태를 표시하는 리모컨(미도시)을 더 포함할 수 있다.

공기조화기는 실내기(20)가 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 천장형 공기조화기를 예로 설명한다.

실외기(10)(11, 12)는 복수로 구비되어, 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(10)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(20)로 냉매를 공급한다.

이때, 실외기(10)는 복수의 실외기가 각각 소정 실내기와 개별 연결되어 연결된 실내기로 각각 냉매를 공급할 수 있고, 또한, 복수의 실외기가 상호 연결되어 복수의 실내기로 냉매를 공급할 수 있다.

실내기(20)(21 내지 26)는 실외기(10) 중 어느 하나에 연결되어, 실외기(10)로부터 냉매를 공급받아 냉온의 공기를 토출한다.

실내기(20)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.

이때, 실외기(10) 및 실내기(20)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하고, 또한, 무선통신방식으로 상호 통신할 수 있다.

제어기(50)는 실내기(20) 및 실외기(10)의 데이터를 수신하여 그 동작상태를 모니터링하여 표시하고, 입력되는 데이터에 대응하여 실내기 및 실외기의 동작을 제어한다. 또한, 제어기(50)는 외부의 네트워크, 예를 들어 인터넷에 연결되어 외부의 서버와 통신할 수 있다.

제어기(50)는 복수의 실내기에 대한 스케줄을 설정하고, 실내기의 동작에 대한 잠금설정, 또는 일괄제어가 가능하며, 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기가 포함되는 그룹을 생성하여 그룹단위로 동작을 제어할 수 있다.

또한, 공기조화기는 실외기 및 실내기 외에도, 환기장치(미도시), 공기청정장치(미도시), 가습장치(미도시) 및 히터(미도시) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 보안장치, 조명장치 등과 연동하여 동작할 수 있다. 또한, 공기조화기는 인터넷으로 연결되어 원격지에서 제어하는 제 2의 제어기(미도시), 공기조화기의 데이터를 처리하고 관리하는 서버(미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 공기조화기의 실외기는 센서부(140), 전원부(130), 압축기구동부(161), 팬구동부(162), 밸브제어부(163), 입출력부(190), 메모리(120), 통신부(150), 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.

제어부(110)를 포함한 각 부는, 하나 또는 복수의 마이크로 프로세서(Micro Processor)로 구성될 수 있다. 또한, 제어부뿐 아니라, 센서부, 전원부, 압축기구동부, 팬구동부, 밸브제어부, 입출력부, 메모리, 통신부의 각 부는, 각각 적어도 하나의 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.

압축기구동부(161), 팬구동부(162), 밸브제어부(163)는 하나의 구동부로 구성될 수 있고, 설명한 바와 같이 각각 독립적으로 구성될 수 있다.

실내기 또한, 센서부, 전원부, 팬구동부, 밸브제어부, 입출력부, 메모리, 통신부, 제어부를 포함할 수 있다.

전원부(130)는 실외기 본체로 동작전원을 공급한다. 전원부(130)는 연결되는 상용전원을 정류 및 평활하여, 각 부에서 요구되는 전압을 생성하여 공급한다. 전원부(130)는 돌입전류를 방지하고, 정전압을 생성한다. 또한, 전원부(130)는 동작전원을 실내기(미도시)로 공급할 수 있다.

입출력부(190)는 버튼, 스위치, 터치입력수단 중 적어도 하나를 포함하여, 사용자 명령 또는 소정의 데이터를 입력하는 입력수단(미도시)과, LCD, LED, OLED 등의 표시수단(미도시)으로 구성되고, 터치패드가 레이어드된 터치스크린을 포함할 수 있다. 표시수단은 운전설정 또는 동작정보를, 문자, 이미지, 특수문자, 기호, 이모티콘, 아이콘 중 적어도 하나의 조합으로 표시한다.

또한, 입출력부(190)는 음성안내, 소정의 경고음, 효과음을 출력하는 버저 또는 스피커를 포함하는 오디오출력부(미도시)와, 소정의 소리를 입력받는 마이크를 포함한 오디오입력부(미도시)를 포함할 수 있다.

메모리(120)에는 동작을 제어하기 위한 제어데이터, 동작모드에 대한 데이터, 센서부(140)로부터 감지되는 데이터, 통신부(150)를 통해 송수신되는 데이터, 입출력부(190)에 의한 입력데이터, 출력데이터, 동작의 이상 여부를 판단하기 위한 데이터가 저장된다. 메모리(120)는 마이크로 프로세서(micro processor)에 의해 읽힐 수 있는 데이터를 저장하는 것으로, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다.

통신부(150)는, 적어도 하나의 통신모듈을 포함하여 유선 또는 무선통신 방식으로 데이터를 송수신한다.

통신부(150)는 다른 기기, 예를 들어 실내기, 다른 실외기, 또는 제어기와 데이터를 송수신한다. 또한, 통신부(150)는 소정의 네트워크에 연결되어 외부의 서버 또는 단말과 통신할 수 있다. 통신부(150)는 지그비, 블루투스, 적외선 등의 근거리 무선통신뿐 아니라, 와이파이, 와이브로 등의 통신모듈을 포함하여 데이터를 송수신한다.

센서부(140)는 복수의 센서를 포함하여 측정되는 데이터는 제어부(110)로 입력한다. 센서부(140)는 온도센서(미도시), 압력센서(미도시), 습도센서(미도시), 전류센서(미도시), 전압센서(미도시)를 포함한다.

온도센서는 냉매배관에 설치되어 냉매배관의 온도를 측정하고, 열교환기에 설치되어 실외온도, 열교환기 온도를 각각 감지한다.

압력센서는 냉매배관에 설치되어 냉매배관을 유동하는 냉매의 압력을 감지한다. 압력센서는 압축기(171)의 냉매 유입부와 토출부에 각각 설치되고, 열교환기에도 설치된다.

압축기구동부(161)는 제어부(110)의 제어명령에 따라 압축기(171)가 동작하도록 한다. 이때 압축기구동부(160)는 압축기(171)가 특정 운전주파수로 동작하도록 압축기의 모터로 동작전원을 공급한다. 그에 따라 압축기(171)는 저온저압의 냉매가 유입되면, 이를 압축하여 고온고압의 냉매로 토출한다.

팬구동부(162)는 제어부(110)의 제어명령에 대응하여 팬(172)에 구비되는 모터의 구동을 제어함으로써, 팬의 회전동작하도록 한다. 팬구동부(162)는 팬(172)으로 동작전원을 공급하여 팬(172)의 설정된 회전속도로 회전동작하도록 제어한다. 팬(172)은 실외열교환기에 구비되는 것으로, 압축기(171)로부터 공급되는 냉매가 열교환기로 유입되어 실외 공기와 열교환되도록 실외공기를 흡입하여 공급하고 열교환된 공기를 실외로 토출한다. 이때 팬(172)은 회전속도를 조절할 수 있는 인버터팬이 사용될 수 있다. 팬(172)은 모터와 팬으로 구성되며, 팬구동부(162)의 제어에 의해 모터가 동작함에 따라 팬이 회전하게 된다.

밸브제어부(163)는 제어부(110)의 제어명령에 대응하여 실외기(10)에 구비되는 복수의 밸브(173)에 대한 개폐를 제어하고 또는 개도율을 조절하며, 냉매의 유로를 변경할 수 있다. 이때 밸브제어부(163)는 복수의 밸브(173)에 각각 구비될 수 있다.

제어부(110)는 실내기(20) 또는 제어기(50)로부터 수신되는 데이터에 대응하여 압축기(171)가 동작하도록 압축기구동부(161)로 제어명령을 인가하고, 팬(172)을 제어하는 제어명령을 팬구동부(162)로 인가한다. 또한, 제어부(110)는 밸브제어부(163)로 제어명령을 인가하여 복수개의 각 밸브(173)의 개폐를 제어하도록 하여 운전양식에 따라 냉매의 유로 및 유량을 변경한다.

제어부(110)는 센서부(140)의 복수의 센서로부터 입력되는 데이터에 대응하여 압축기(171), 냉매, 팬(172)의 상태를 판단하고, 그에 대응하여 제어명령을 생성하여 각 구동부로 인가한다.

제어부(110)는 통신부(150)를 통해, 소정 시간 간격으로 실내기(20)와 통신하여 각 실내기의 데이터를 수신하고, 또한, 실외기의 데이터를 실내기(20)로 전송한다.

또한, 제어부(110)는 센서부(140)에 의해 감지되는 데이터와, 메모리(120)에 저장된 데이터를 바탕으로, 각 부의 동작상태가 정상인지 여부를 판단하고, 에러를 생성한다. 제어부(110)는 발생된 에러에 대한 에러코드를 출력할 수 있다.

제어부(110)는 에러로 판단되는 경우, 운전이 가능한지 여부를 판단한다.

제어부(110)는 운전이 가능한 경우, 일부 성능을 제한한, 제한운전을 수행하고, 에러발생에 따른 횟수를 카운트한다. 제어부(110)는 발생되는 에러의 종류, 또는 에러가 발생되는 시간 간격에 대응하여 카운트되는 횟수를 초기화하여 계속 운전되도록 할 수 있다.

제어부(110)는 제한운전중에 발생된 에러에 대하여, 그 횟수를 카운트하고, 설정 시간 내에 설정횟수 이상으로 에러가 발생하는 경우에는 제한운전을 중지하고 모든 동작을 종료할 수 있다.

제어부(110)는 제한운전 시, 제한운전에 대한 안내를 입출력부의 표시수단을 통해 출력하거나, 또는 통신부를 통해 실내기로 데이터를 전송하여, 실내기를 통해 제한운전상태가 표시되도록 한다.

또한, 제어부(110)는 에러로 인하여 운전이 불가능한 경우, 또는 제한운전을 중지하는 경우에 그에 대한 에러를 출력한다. 제어부(110)는 통신부를 통해 실내기로 에러데이터를 전송하여 실내기를 통해 에러 및 동작 종료에 대한 알림이 출력되도록 한다.

실내기는 실외기로부터 수신되는 데이터에 따라, 동작상태, 알림 또는 에러메시지를 출력한다.

또한, 제어부(110)는 운전중, 즉 정상운전 또는 제한운전 중에 발생되는 데이터가 메모리에 저장되도록 한다. 또한, 제어부는 별도로 구비되는 저장장치에 데이터가 저장되도록 할 수 있다. 제어부(110)는 발생되는 모든 데이터가 저장장치에 누적하여 저장되도록 하며, 공기조화기의 전원이 종료되더라도 저장장치의 데이터는 유지되도록 한다. 제어부(110)는 저장장치에 기 저장된 데이터를 분석하여 공기조화기의 에러를 분석할 수 있도록 한다.

저장장치는, 메모리(120)의 저장영역을 분할한 그 일부분일 수 있고, 메모리와는 별도로 구비되는 것으로 공기조화기로부터 탈착 가능하게 설치되는 메모리일 수 있다. 예를 들어 저장장치는 SD메모리카드, CF메모리카드, USB메모리, SSD(Solid State Drive) 와 같은 플래시 메모리일 수 있고, 다른 형태의 저장장치 또한, 적용 가능하다.

한편, 제어부(240)는 기능에 따라 메인제어부, 비젼모듈제어부(미도시), 전원공급제어부(미도시), 조명제어부(미도시), 디스플레이모듈제어부(미도시), 가습모듈제어부(미도시) 및 청소모듈제어부(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

각 제어부는 하나의 마이크로 프로세서로 구성될 수 있고, 각 모듈에 각각 설치될 수 있다. 예를 들어 하나의 마이크로 프로세서를 통해 비젼모듈 , 청소모듈, 가습모듈을 제어할 수 있다. 또한, 각 모듈에 마이크로 프로세서가 설치되어, 비젼모듈에 비젼모듈제어부가 구비되고, 가습모듈에 가습모듈제어부가 구비되어 그 동작을 제어할 수 있다. 메인제어부는 각 제어부로 제어명령을 인가하고, 각 제어부로부터 데이터를 수신하여 처리한다. 메인제어부와 각 제어부는 버스(BUS)형식으로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다.

도 3 은 일반적인 공기조화기의 제어회로의 일부가 간략하게 도시된 도이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제어회로의 일부가 간략하게 도시된 도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 공기조화기, 특히 실외기는 전원부(252), 전원연결부(251, 253), 노이즈필터(202), 사이클제어부(203), 인버터(201), 압축기(171), 팬(172)이 포함된다.

전원연결부(251)는 실외기 본체가 동작하도록 각 부로 전원이 공급되도록 전원부(252)과 연결된다. 또한, 전원연결부(251)는 실내기(20)로 전원을 공급한다.

도면은 실외기를 통해 실내기로 전원이 공급되는 것이 개시되어 있으나, 경우에 따라, 외부의 전원이 실내기로 공급된 후, 전원연결부를 통해 실내기로부터 실외기로 공급될 수도 있다.

전원부(252)는 외부로부터 공급되는 전원을 정류 및 평활한다. 필요에 따라 전원부에는 과전압보호회로가 포함될 수 있다.

노이즈필터(202)는 전원부(252)로 부터 공급되는 동작전원에 포함된 노이즈를 제거한다. 노이즈필터는 특정 크기의 이상의 전원을 필터링 함으로써, 써지전압을 차단할 수 있다.

압축기 구동부(161)는 인버터(201)와 사이클제어부(203)를 포함한다. 팬구동부(162), 또한 팬(172)이 인버터 방식인 경우, 팬을 제어하기 위한 인버터와 사이클제어부가 구비될 수 있다.

인버터(201)는 복수의 스위치를 포함하여 스위칭제어신호에 따라 동작한다. 인버터는 복수의 스위치가 제어신호에 따라 스위칭 동작함에 따라 압축기(171), 즉 압축기에 구비되는 모터로 모터제어를 위한 동작전원을 공급한다. 또한, 인버터는 팬에 구비되는 모터에 전원을 공급할 수 있다. 인버터(201)에 의해 공급되는 전원에 따라 압축기의 운전주파수가 제어된다.

사이클제어부(203)는 인버터(201)로 스위칭제어신호를 인가한다. 사이클제어부(203)는 제어부의 제어명령에 따라 소정 듀티의 PWM제어를 위한 스위칭제어신호를 생성하여 인가하고, 그에 따라 압축기의 운전주파수를 제어한다.

인버터는 복수의 스위치를 포함하고, 복수의 스위치가 고속으로 온오프되는 것을 반복함에 따라, 노이즈가 발생할 수 있다. 노이즈필터가 구비되더라도 인버터는 노이즈필터의 뒷단에 연결됨에 따라, 별도의 노이즈가 발생할 수 있다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 전원연결부의 접지선에 설치되는 제 1 코어(101), 노이즈필터와 전원연결부의 사이에 설치되는 제 3 코어(103), 노이즈필터와 인버터 사이에 설치되는 제 5 코어(105), 인버터와 압축기 사이에 설치되는 제 7코어(107), 사이클제어부와 인버터 사이의 제 4 코어 및 제 6 코어(104, 106), 실내기로 연결되는 제 2 전원연결부에 설치되는 제 2 코어(102), 등에, 노이즈에 대응하기 위한 복수의 코어(101 내지 107)가 설치된다.

복수의 코어는 임피던스값에 따라, 회로 내부적으로 발생하는 노이즈를 제거하는 것으로, 노이즈가 전원단으로 빠져나가 다른 부품에의 영향을 미치지 않도록 한다. 코어는, 연결위치에 따라 상이한 크기로 구비될 수 있다. 그러나 이러한 코어는 앞서 설명한 바와 같이, 비용부담은 물론, 회로의 외부에 연결됨에 따라 제품 제조시 제품조립이 용이하지 않아 생산성에 영향을 준다.

그에 따라 본 발명은 인버터에 인접하여 노이즈 제어부를 포함하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 코어(102) 및 제 4 내지 제 7 코어(103 내지 107)는 제거할 수 있다.

이때, 전원부(252)와 연결되는 제 1 전원연결부(251)에 인접한 코어, 즉 제 1 코어(101) 및 제 3 코어(103)는 유지한다. 제 3 코어(103)는 외부로부터 유입되는 노이즈를 제거하고, 제 1 코어(101)는 접지로부터 발생할 수 있는 노이즈를 제거한다.

노이즈 제어부는 다음 도 5에 도시된 바와 같이 구성된다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 스위칭회로가 간략하게 도시된 도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 노이즈 제어부(220)는, DC링크(230)와 인버터(201)의 사이에 연결되어, 스위칭 제어로 인하여 발생하는 노이즈를 제거한다.

노이즈 제어부(220)는 제 1 커패시터(C1)와 제 1 저항(R1)을 포함한다. 제 1 커패시터(C1)와 제 1 저항(R1)은 직렬연결된다. 노이즈 제어부는 DC링크와 병렬연결된다.

또한, 노이즈 제어부(220)는 주파수 대역에 따라, 복수의 커패시터를 포함할 수 있다. 노이즈 제어부는 노이즈가 발생하는 주파수 대역에 대응하는 커패시터를 구비함으로써 주파수 대역 별로 발생하는 노이즈를 제거할 수 있다.

특정 주파수 대역에서 노이즈가 발생하는 경우 해당 주파수에 대한 커패시터의 임피던스 특성에 따라 커패시터의 용량을 설정한다.

DC링크(230)의 제 2 커패시터는 저주파 특성이 좋으므로, 노이즈 제어부는 이를 보완하기 위하여 고주파특성이 좋은 제 1 커패시터를 포함한다. 제 1 커패시터는 인덕턴스가 적어 고주파 특성이 좋고, 그에 따라 고주파 성분의 노이즈를 제거할 수 있다.

제 1 커패시터는 제 1 커패시터보다 저용량의 커패시터가 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 커패시터는 용량이 작아서 써지에 의해 손상될 수 있으므로, 제 1 저항은 제 1 커패시터를 보호하기 위하여 일정크기 이상의 저항이 사용될 수 있다.

예를 들어 본 발명은 30MHz 내지 40MHz의 주파수대역에서 발생하는 노이즈에 대응하기 위한 것으로, 해당 주파수 대역에서 임피던스가 낮은 커패시터를 제1 커패시터로 사용하는 것이 바람직하다.

그에 따라 제 1 커패시터는 0.5nF 내지 2nF 범위 내에서 사용될 수 있고, 제 2 커패시터는 약 16uF내지 23uF가 사용될 수 있다. 특히 제 1 커패시터는 1nF, 제 2 커패시터는 20uF가 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 제 1 저항은 약 8-12옴, 특히 10 옴이 사용될 수 있다. 이때, 각 커패시터의 용량 및 저항의 크기는 일 예일 뿐, 주변 소자의 구성이나 용량, 제거할 노이즈의 주파수 특성에 따라 변경될 수 있다.

노이즈 제어부(220)는 인버터(201)의 스위칭부(210) 등의 고속 스위칭에 의해 발생하는 노이즈가 인버터에 연결되는 압축기의 모터 또는 팬의 모터(M), 사이클제어부, 노이즈필터 등으로 전원단을 따라 흐르지 않도록 한다. 노이즈가 발생하는 경우, 노이즈 제어부의 제 1 커패시터의 임피던스가 낮은 특성에 의해 노이즈가 노이즈 제어부로 회귀됨에 따라 노이즈를 제어할 수 있다.

노이즈 제어부(220)에 의해 고주파 노이즈가 제거됨에 따라, 앞서 설명한 바와 같이, 인버터, 압축기 등의 전원단에 연결되는 코어, 제 2 코어(102) 및 제 4 내지 제7 코어(104 내지 107)를 제거하더라도 노이즈를 제거할 수 있게 된다.

도 6 은 도 5의 스위칭 회로의 노이즈 흐름을 설명하는데 참조되는 도이다.

인버터(201)의 스위칭 제어시, 스위칭제어신호를 생성하는 사이클제어부(203), 인버터(201), 인버터의 전이 압축기로 인가되는 과정에서 고주파 노이즈가 발생할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 인버터(201)의 스위칭 제어시, 스위칭제어신호를 생성하는 사이클제어부(203), 인버터(201), 인버터의 전이 압축기로 인가되는 과정에서 고주파 노이즈가 발생할 수 있다.

스위치(211)가 복수개 연결된, 스위칭부(210)의 고속 스위칭 동작으로 인하여 고주파 노이즈가 발생하는 경우, 발생한 노이즈는 임피던스가 낮은 제 1 커패시터(C1)로 회귀될 수 있다. 복수의 스위치 중 어느 하나로부터 발생하는 노이즈를 연결된 압축기가 아니라, 노이즈제어부로 흐르게 된다.

노이즈가 제 1 커패시터에 의해 전원단을 통해 다른 소자로 흐르지 않고, 제 1 커패시터의 임피던스 특성에 의해 바이패스됨에 따라, 노이즈를 제거가 가능해 진다.

앞서 설명한 도 3에 도시된 제 1 내지 제 7코어가 설치된 경우 발생하는 노이즈와, 도 4에 도시된 제 1, 3코어와 노이즈제어부가 구비되는 경우 발생하는 노이즈를 비교하면 다음과 같다.

도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈 제어부에 의한 공기조화기의 노이즈 변화를 설명하는데 참조되는 도이다. 도 7의 (a)는 도 3에 도시된 회로에 따른 노이즈값이고, 도 7의 (b)는 도 4에 도시된 회로에 따른 노이즈의 변화이다. 공기조화기의 방사전력(RP, Radiation Power), 즉 방사 노이즈의 세기를 나타낸 것이다.

이하, 준첨두치(Quasipeak)(S1)(S11)(S21)(S31)는 한 주파수에서 시간적인 변화량을 측정하는 것으로 동적 시간의 다양한 특성들을 수치적으로 표현한 것이다. 준첨두치 지속적으로 발생하는 노이즈를 나타낸다. 전자파(EMI)관점에서는 제품에서 단발성으로 나오는 피크(Peak)값 보다는 지속적으로 주기를 가지며 빈번히 나오는 전자파가 제품에 더 영향을 준다고 볼 수 있으므로, 피크치가 아닌 준첨두치로 노이즈의 정도를 판단하기로 한다.

표준평균값(CISPR Average)(S2)(S12)(S22)(S32)는 IEC(INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION)에서 규정한 표준(CISPR)값의 평균이다.

국제규격에 따르며, 준첨두치(Quasipeak)는 그 값이 준첨두치의 국제규격(CE Q.LIN)(S3)(S13)(S23)(S33)보다 아래에 있어야 규정을 만족하고, 표준평균값(CISPR Average)은 그 값이 표준평균에 대한 국제규격(CE A.LIN)(S4)(S14)(S24)(S34)보다 아래 있어야 규정을 만족한다.

그러나 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 코어가 구비되는 경우 초기 높은 수치를 나타내고, 시간이 경과함에 따라 수치가 감소하기는 하나, 초기 구간(302)에서 준첨두치(S1)와 표준평균값(S2)이 국제규격에 따른 수치(S3, S4)보다 높은 값을 나타내고 있어, 국제규격을 만족하지 못하는 문제가 있다.

특히 주파수가 30 내지 40mHz 에서 노이즈가 증가하는 문제가 있다.

이때 준첨두치는 61.28dBpW, 표준평균값은 42.89dBpW로(301)로, 국제규격과는 큰 차이가 측정되었다.

한편, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 제 1,3 코어(101, 103)와 노이즈제어부가 구비되는 경우에는, 초기에는 높은 수치를 나타내기는 하나 점차 감소하는 것을 알 수 있다.

초기 구간(304)에서 일시적으로 국제규격보다 높은값을 나타내기는 하나, 도 7의 (a)보다는 낮은 수치를 나타내고 있어, 노이즈의 감소 정도를 확인할 수 있다.

이때 준첨두치는 51.23dBpW, 표준평균값은 43.53dBpW(303)이다. 도 7의 (a)와 비교할 때, 준첨두치가 약 10dBpW 감소하였다.

따라서, 도 7의 (a)와 비교할 때, 코어를 일부만 사용하고, 즉 외부전원에 의한 노이즈를 제거하기 위한 제 1 및 제 3 코어를 설치하고, 노이즈 제어부를 포함에 따라, 적은 수의 코어를 사용하면서 고속 스위칭에 의한 노이즈를 용이하게 제거할 수 있다.

이는 실외기와 실내기의 수치를 합산한 것으로, 실외기와 실내기에서의 개별 노이즈 변화는 다음과 같다.

도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기의 노이즈를 설명하는데 참조되는 도이다. 공기조화기 중 실외기의 방사전력(RP, Radiation Power), 즉 방사 노이즈의 세기를 나타낸 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 실외기의 노이즈는, 초기 구간에서 일부 높게 나타나고 시간의 경과에 따라 감소한다.

초기 구간(306)에서도, 노이즈의 준첨두치(S21)는 CE Q.LIN(S23)보다 낮은 값을 나타내고, 시간의 경과에 따라 점차 감소한다.

또한, 초기 구간(306)에서, 노이즈의 표준평균값(CISPR Average)(22) 또한, CE A.LIN(S24)보다 낮은 값을 나타내고, 시간의 경과에 따라 점차 감소한다.

이때 준첨두치는 34.09dBpW, 표준평균값은 21.31dBpW(305)이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 노이즈를 설명하는데 참조되는 도이다. 공기조화기 중 실내기의 방사전력(RP, Radiation Power), 즉 방사 노이즈의 세기를 나타낸 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 실내기의 노이즈는, 초기 구간에서 일부 높게 나타나고 시간의 경과에 따라 감소한다.

초기 구간(308)에서도, 노이즈의 준첨두치(S31)는 CE Q.LIN(S33)보다 낮은 값을 나타내고, 시간의 경과에 따라 점차 감소한다.

또한, 초기 구간(308)에서, 노이즈의 표준평균값(CISPR Average)(S32) 또한, CE A.LIN(S34)보다 낮은 값을 나타내고, 시간의 경과에 따라 점차 감소한다.

이때 준첨두치는 37.74dBpW, 표준평균값은 28.22dBpW(307)이다.

앞서 설명한 도 7의 (b)에서 공기조화기의 노이즈 수치가 초기구간에서 일부 규격을 초과하는 것으로 보이나, 이는 실외기와 실내기의 노이즈 수치를 단순 합산한 것으로 도 8 및 도 9와 같이 실외기와 실내기 각각의 노이즈는 국제규격을 만족한다.

도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 주파수와 커패시터의 용량과의 관계가 도시된 도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 커패시터는 주파수에 따라 임피던스가 변화한다.

0.01 내지 100 MHz의 주파수 대역에 대하여, 용량에 따른 복수의 커패시터의 임피던스특성를 비교하면, 주파수 대역에 따라 노이즈 제어부의 커패시터 용량을 설정할 수 있다.

커패시터는 주파수가 증가함에 따라 임피스던스가 감소하나, 일정 주파수대역을 초과하면 다시 임피던스가 증가하는 특성이 있다. 복수의 커패시터는 가장 낮은 임피던스 특성을 갖는 주파수 대역이 각각 상이하게 나타난다.

1nF 커패시터(P1)는 가장 높은 임피던스는 나타내지만 30MHz 내지 40MHz 에서 가장 낮은 임피던스를 갖는다. 4.7nF 커패시터(P2)는 20 MHz 대역에서 가장 낮은 임피던스를 나타내고, 3.3uF 커패시터(P3)는 0.7 MHz에서 가장 낮은 임피던스가 측정되었다.

그에 따라, 주파수 대역에 따라 특정 커패시터를 노이즈 제어부에 포함함으로써, 스위칭제어시 발생하는 회로 내부의 노이즈를 제거할 수 있다.

앞서 설명한 도 7 내지 9는 주파수, 30mHz에서 40mHz 발생하는 노이즈를 제거하기 위해서, 노이즈 제어부는 0.8 내지 1.2 nF의 제 1 커패시터(C1)를 사용한다.

주파수가 40MHz인 경우 1nF 용량의 커패시터가 가장 낮은 임피던스를 나타내므로 제 1 커패시터(C1)는 1nF를 사용하는 것이 바람직하다.

다른 주파수 대역의 경우, 도시된 바와 같이, 커패시터를 실측하여 공진점을 찾아 노이즈 제어부의 커패시터 용량을 설정할 수 있다.

또한, 복수의 대역에서 노이즈가 발생하는 경우, 노이즈 제어부는 크기가 상이한 복수의 커패시터를 포함할 수 있다. 복수의 커패시터는 각각의 주파수 대역에 대응하는 용량으로, 복수의 커패시터는 상호 병렬로 연결할 수 있다.

따라서 본 발명은 전원과 연결되는 측에 코어를 일부 설치하고, 노이즈 제어부를 포함하여, 발생하는 노이즈에 대응하여 노이즈 제어부를 구성함으로써, 회로 내부적으로 발생하는 노이즈를 용이하게 제거할 수 있다.

본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 실시예에 따라서는 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

10: 실외기 20: 실내기
50: 제어기
110: 제어부 120: 메모리
130: 전원부 140: 센서부
161: 압축기구동부 162: 팬구동부
171: 압축기
220: 노이즈 제어부

Claims (15)

1. 실외기 및 실내기를 포함하는 공기조화기에 있어서,
   전원을 공급하는 전원부;
   상기 전원부에 연결되어 외부에 의한 노이즈를 차단하는 제 1 코어 및 제 2 코어;
   압축기 또는 팬을 구동시키는 인버터;
   상기 인버터에 스위칭제어신호를 인가하는 사이클제어부;
   상기 전원부로부터 상기 인버터로 공급되는 전원의 노이즈를 제어하는 노이즈필터; 및
   상기 노이즈필터와 상기 인버터 사이에 연결되어 상기 인버터의 고속 스위칭에 의해 발생하는 고주파 노이즈를 제거하는 노이즈 제어부;를 포함하는 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 코어는, 상기 전원부가 연결되는 전원연결부의 접지로부터 발생하는 노이즈를 차단하고,
   상기 제 2 코어는 상기 전원부와 상기 노이즈필터 사이에 설치되어 외부 전원으로부터 유입되는 노이즈를 차단하는 것을 특징으로 하는 포함하는 공기조화기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 노이즈 제어부는,
   고주파 특성의 커패시터; 및
   서지(Surge)전압으로부터 상기 커패시터를 보호하는 저항을 포함하는 공기조화기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 노이즈 제어부는 DC링크단에 병렬연결되고,
   상기 커패시터와 상기 저항은 직렬연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 커패시터는, 저주파 특성이 좋은 상기 DC링크단에 구비되는 제 2 커패시터와 반대의 특성을 갖는 커패시터인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 노이즈 제어부는, 상기 인버터의 고속 스위칭 중에 발생하는 노이즈가, 상기 커패시터의 임피던스 값에 의해, 상기 압축기 또는 팬, 상기 사이클제어부로 인가되지 않고 상기 커패시터로 회귀하도록 낮은 임피던스 값을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 커패시터는 0.8 내지 1.2 nF인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 커패시터는 DC링크의 커패시터보다 작은 용량인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
9. 제 3 항에 있어서,
   상기 커패시터는 30 내지 40 MHz의 주파수 대역에서 임피던스가 최소가 되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
10. 제 3 항에 있어서,
    상기 저항은 8 내지 15 옴인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
11. 제 3 항에 있어서,
    상기 노이즈 제어부는, 노이즈가 발생하는 주파수 대역에 대응하여, 노이즈가 발생하는 주파수 대역 별로 대응하는 복수의 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 커패시터는 상호 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
13. 실외기 및 실내기를 포함하는 공기조화기에 있어서,
    압축기 또는 팬;
    상기 압축기 또는 팬이 동작하도록 하는 구동부;를 포함하고,
    상기 구동부는,
    복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치의 고속 스위칭을 통해 상기 압축기의 모터 구동을 위한 동작전원을 생성하여 인가하여 인버터;
    압축기의 운전주파수에 따라 상기 인버터의 상기 복수의 스위치로 스위칭제어신호를 인가하여 상기 복수의 스위치를 제어하는 사이클 제어부; 및
    상기 인버터에 연결되어 상기 인버터의 고속 스위칭에 의해 발생하는 노이즈를 제거하는 노이즈 제어부를 포함하는 공기조화기.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 노이즈 제어부는,
    고주파 특성의 적어도 하나의 커패시터; 및
    서지(Surge)전압으로부터 상기 커패시터를 보호하는 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 노이즈 제어부는,
    노이즈가 발생하는 주파수 대역 별로 대응하는 복수의 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
    

Images