KR20200046849A - 공기조화기 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 그 동작방법에 관한 것으로, 정류부 및 컨버터의 동작에 의해 발생하는 증가하는 온도를, 감지되는 전류와 전압으로부터 산출하여 압축기 또는 팬의 동작을 제어함으로써, 별도의 온도감지수단 없이 지속적으로 변화하는 온도를 산출할 수 있고, 모터에 동작전원을 공급하는 회로의 온도를 보다 정확하게 추정하여 발열로 인한 제품의 손상을 방지할 수 있으며, 회로의 발열을 제한하고, 그에 따른 제품의 안정성이 향상되는 효과가 있다.

Description

공기조화기 및 그 동작방법{Air conditioner and method }

본 발명은 공기조화기 및 그 동작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전류 또는 전압의 변화를 감지하여 제품의 손상을 방지하는 공기조화기 및 그 동작방법에 관한 것이다.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다.

공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 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.

이러한 압축기 또는 팬은 모터의 구동에 의해 동작하게 된다. 압축기 또는 v팬을 구동하고 그 동작을 제어하기 위하여, 공기조화기는, 입력되는 교류전원을 변환하여, 필요한 동작전원을 생성하여 모터로 인가함으로써, 압축기 또는 팬이 동작하도록 하는 모터 구동장치를 포함한다.

그러나 이러한 모터 구동장치는 스위칭 소자를 포함하는 것은 물론, 높은 부하의 소자가 포함됨에 따라, 전력 변환 과정에서 열이 발생하는 문제점이 있다. 고온으로 발열하는 경우, 소자 손상의 원인이 될 수 있다.

그에 따라, 모터 구동장치는 발생된 열을 외부로 방출하기 위한 수단이 구비된다. 예를 들어 모터 구동장치에는 발생된 열을 해소하기 위한 방열판이 구비될 수 있다.

그러나 발생되는 열이 어느 정도인지를 확인하기 위해서는 별도의 부품이 필요하고, 정확한 측정에는 한계가 있으므로, 제품을 보호하기 위한 방안이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허, 10-2015-0104777은, 회로 상의 임계온도 측정장치 및 전장품 제어시스템에 관한 것이다. 회로 내에서, 온도를 추정하여 임계온도 이상 열이 발생하는지 판단하고 동작을 제어하는 것이다.

그러나 종래발명은 회로의 임계온도에 따른 전압값을 미리 설정하여 획득된 전압이 임계값 이상이면 동작을 제어하는 것으로, 온도변화에 따라 전압이 가변되는 점을 고려하고 있지 않으므로, 실제 적용하더라도 안정성에 문제가 발생할 수 있다.

그에 따라, 정확한 온도 추정을 통해 제품을 보호할 수 있는 방안이 필요하다.

본 발명의 목적은 공기조화기 및 그 동작방법에 있어서, 전류 또는 전압을 감지하여 발열하는 소자에 의한 회로의 온도변화를 추정하고, 그에 따라 제품의 동작을 제어하는 공기조화기 및 그 동작방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 공기조화기는 입력 교류 전원을 정류하는 정류부; 상기 정류부와, DC링크단 사이에 배치되며, 상기 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 컨버터; 입력 전류 및 컨버터전류를 감지하는 전류감지부; 상기 컨버터의 전압을 감지하는 전압감지부; 및 상기 전류감지부로부터 입력되는 전류와 상기 전압감지부로부터 입력되는 전압에 대응하여 상기 정류부 및 상기 컨버터에 의해 상승하는 온도를 산출하고, 상기 온도에 따라 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 정류부 및 상기 컨버터에 설치되는 방열판의 온도를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 동작 중, 일정시간 간격 또는 연속적으로 상기 온도를 산출하여 동작을 유지하거나, 동작을 제한하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공기조화기의 동작방법은, 운전 중, 입력전류와 컨버터의 전류를 감지하는 단계; 상기 컨버터의 전압을 감지하는 단계; 감지되는 상기 전류와 상기 전압으로부터, 정류부 및 상기 컨버터에 의해 상승하는 온도를 산출하는 단계; 상기 온도가 설정온도 미만인 경우 운전을 유지하는 단계; 상기 온도가 상기 설정온도 이상인 경우 운전을 제한하는 단계를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기 및 그 동작방법은, 전류 및 전압의 변화로부터 모터에 동작전원을 공급하는 회로의 온도를 추정할 수 있다.

본 발명은 추정되는 온도를 통해 동작을 제어함으로써 발열로 인한 제품의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명은 전류 및 전압의 변화를 통해 연속적으로 온도가 변화하는 것을 추정할 수 있으므로, 보다 정확한 온도 추정이 가능하다.

본 발명은 정확하고 계속적인 온도추정을 통해 발열을 제한하고, 그에 따른 제품의 안정성이 향상되는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 2 는 도 1의 실외기의 개략적인 구성이 도시된 회로도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 온도변화를 통한 동작 제어를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 4 는 온도변화에 따른 다이오드의 전압 및 전류의 변화가 도시된 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 온도 변화에 따른 동작방법이 도시된 순서도이다.

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 일실시예에 따른 공기조화기의 실외기와 실내기의 개략도이다.

본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실내기(31), 실내기(31)에 연결되는 실외기(21)를 포함할 수 있다.

공기조화기의 실내기(31)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(31)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(21)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31)로 냉매를 공급한다. 실외기(21)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(31)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(21)는, 연결된 실내기(310)로 압축된 냉매를 공급한다.

실내기(31)는, 실외기(21)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다.

이때, 실외기(21) 및 실내기(31)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(31)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다.

실외기(21)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 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(111)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다.

실내기(31)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.

실외기(21) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치에 의해 구동될 수 있다. 또한, 실내팬 또는 실외팬 또한, 모터 구동장치에 의해 구동될 수 있다.

도 2 는 도 1의 실외기의 개략적인 구성이 도시된 회로도이다.

도 2 를 참조하면, 실외기는, 모터의 구동을 위한 모터 구동장치를 포함할 수 있다. 모터 구동장치는 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터에 변환된 전력을 공급한다. 이에 따라, 모터 구동장치는, 전력변환장치라고도 할 수 있다.

이러한 모터 구동장치는 실외기의 압축기 또는 실외팬의 모터에 구비될 수 있고, 또한, 실내기의 실내팬의 모터에도 구비될 수 있다.

모터 구동장치는, 모터에 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(미도시)와, 인버터를 제어하는 인버터 제어부(미도시)와, 인버터에 직류 전원을 공급하는 컨버터(230), 컨버터(230)를 제어하는 컨버터 제어부(미도시), 컨버터(230)와 인버터 사이의 DC링크단(240)을 포함할 수 있다. DC링크단에서 출력되는 직류전압은 인버터로 인가된다.

실외기(21)는, 모터 구동장치로 입력되는 전류 또는 전압, 모터 구동장치 내부의 전류 또는 전압을 감지하는 전류감지부(130)와, 전압감지부(120)를 포함한다. 또한, 실외기는, 감지되는 전류 및 전압에 대응하여, 모터 구동장치, 특히 정류부와 컨버터의 발열로 인한 회로의 온도를 추정하고 실외기의 동작을 제어하는 제어부(110)를 포함한다. 경우에 따라 인버터 제어부와 컨버터 제어부는 제어부에 포함될 수 있다.

정류부(220)는, 전원부(210)의 교류전원을 입력받아 정류하여 정류된 전원을 출력한다. 정류부(220)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자(D1, D3) 및 하암 다이오드 소자(D2, D4)가 각각 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상, 하암 다이오드 소자(D1 내지 D4)가 서로 병렬로 연결되는 것을 예시한다. 즉, 브릿지 형태로 서로 접속될 수 있다.

컨버터(230)는, 전원부(210)의 입력 교류 전원(211)을 직류 전원으로 변환한다. 경우에 따라 컨버터(230)는, 정류부(220)를 포함할 수 있다. 컨버터(230)는 부스트 컨버터로 구성될 수 있다. 한편, DC링크단(240)의 커패시터(C1)는 수 uF의 저용량 커패시터가 사용될 수 있다.

컨버터(230)는, 정류부(220)와 인버터 사이에, 서로 직렬 접속되는 리액터(인덕터, 233)와 컨버터다이오드(D11)(235), 리액터(233)와 컨버터다이오드(D11)(235) 사이에 접속되는 스위칭 소자(231)를 구비한다. 스위칭 소자(231)는 저항(232)과 직렬연결된다. 저항(232)은 스위칭 소자(231)에 인가되는 과전류로부터 스위칭 소자를 보호한다.

컨버터다이오드(D11)(235)는 FRD(Fast Recovery Diode)로, 역회복시간이 짧고, 내압이 높아 고주파 정류에 사용된다.

컨버터(230)는 스위칭 소자(231)의 온에 의해, 리액터(233)에 에너지가 저장되다가, 스위칭 소자(231)의 오프에 의해, 리액터(233)에 저장된 에너지가 컨버터다이오드(D11)(235)를 거쳐, 출력될 수 있다.

특히, 부스트 컨버터는 일정 전압이 승압된, 즉 오프셋 된, 전압이 출력될 수 있다.

컨버터 제어부는, 컨버터(230) 내부의 스위칭 소자(231)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(231)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다. 컨버터 제어부는, 입력 전압과, 입력전류를 수신하여, 컨버터 스위칭 제어신호를 생성할 수 있다.

전류감지부(130)는, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력전류(Is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)일 수 있다. 입력전류는 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부에 인가될 수 있다.

전류감지부(130)는 입력전류감지부(131)와 컨버터전류감지부(132)를 포함한다.

입력전류감지부(131)는 입력 교류 전원(211)으로부터의 입력전류(Is)를 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(220) 전단에, 위치할 수 있다.

컨버터전류감지부(132)는 컨버터(230)의 컨버터다이오드(D11)로 입력되는 컨버터전류(If)를 감지한다. 컨버터전류감지부(132)는 리액터(233)와 컨버터다이오드(D11) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 일단은 리액터 및 스위칭 소자(231)에 연결되고, 타단은 컨버터 다이오드(D11)의 애노드에 연결될 수 있다.

전압감지부(120)는 컨버터 내의, 컨버터다이오드(D11)(235)의 양단에 연결되어, 컨버터다이오드(D11)에 인가되는 전압(Vf)을 감지한다. 전압감지부(120)는, 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 전압은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)일 수 있다. 또한, 전압감지부(120)에 의해, 전압의 제로 크로싱 지점도 검출할 수 있게 된다.

또한, DC링크단(240)의 커패시터(C1)의 양단 전압을 검출할 수 있다.

인버터는, DC링크단(240)에 연결되어, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터에 출력할 수 있다.

구체적으로, 인버터는, 복수의 스위칭 소자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(미도시) 및 하암 스위칭 소자(미도시)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다. 그리고 각 스위칭 소자에는 다이오드(미도시)가 연결될 수 있다.

인버터 제어부는, 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터에 출력할 수 있다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터에 흐르는 출력 전류(i_o) 및 DC링크단의 커패시터 양단의 전압(Vdc)에 기초하여, 생성되어 출력될 수 있다.

인버터 제어부는, 축변환부(미도시), 속도 연산부(미도시), 전류 지령 생성부(미도시), 전압 지령 생성부(미도시), 축변환부(미도시), 및 스위칭 제어신호 출력부(미도시)를 포함할 수 있다. 이하 인버터 제어부에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

제어부(110)는 데이터의 입출력을 제어하고, 입력 또는 감지되는 데이터에 대응하여 실외기의 동작을 제어한다. 제어부(110)는 데이터를 바탕으로 동작 이상 여부를 판단할 수 있고, 그에 따른 경고를 출력할 수 있다.

또한, 제어부(110)는 감지되는 전류 및 전압을 바탕으로 컨버터를 제어할 수 있다.

제어부(110)는 압축기 또는 팬 동작 중, 정류부 및 컨버터로부터 발생되는 열을 해소하기 위해 설치되는 방열판의 온도를 추정하여 압축기 또는 팬의 동작을 제어할 수 있다.

도면에서 방열판에 설치되는 소자는 정류부(220)의 브리지다이오드, 스위칭소자, 그리고 컨버터다이오드(D11) 일 수 있다.

제어부(110)는 컨버터다이오드의 소자 특성을 바탕으로 전압강하분을 통해 온도를 추정함으로써, 압축기 또는 팬의 동작을 제한한다. 경우에 따라 제어부(110)는 산출되는 온도를 바탕으로 실외기가 동작을 정지하도록 할 수 있다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 온도변화를 통한 동작 제어를 설명하는데 참조되는 도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(110)는 전압감지부(120)를 통해 입력 교류 전원(211)의 입력전류(Is)와, 컨버터(230) 내부의 컨버터전류(If)를 감지하고, 전압감지부(120)를 통해 컨버터다이오드(D11)(235)에 인가되는 전압(Vf)을 감지하여 컨버터로부터 발생되는 열에 의한 방열판의 온도를 추정하고, 그에 따라 동작을 제어한다.

제어부(110)는 입력전류와 컨버터전류를 비교하고, 컨버터다이오드에 인가되는 전압(Vf)로부터 전압강하를 산출하고, 전압강하에 따라 온도를 산출할 수 있다.

제어부(110)는 온도에 따라 다이오드의 특성이 가변됨에 따라 전압강하를 이용하여 역으로 온도를 추정할 수 있다. 다이오드는 애노드에서 캐소드로 전류가 흐르는 경우, 다이오드 소자 특성에 따라 순방향 전압 강하분이 발생하게 된다. 제어부(110)는 검출된 전류와 전압을 통해 전압강하분을 산출하고, 이를 통해 컨버터다이오드의 특성에 따라 온도를 추정할 수 있다.

다이오드는, 온도에 따라, 순방향 전압 강하의 크기가 달라질 수 있다. 따라서, 제어부(110)는 전류와 전압을 측정한 후, 전압강하분을 산출하여, 전압강하로부터 역으로 온도를 추정하게 된다.

제어부(110)는 추정된 온도가 설정온도 이상이면, 압축기가 동작을 정지하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 온도에 다라 압축기의 주파수는 상승 또는 저하시킬 수 있고, 정지 후 재구동하도록 할 수 있다. 필요에 따라 제어부(110)는 실외기의 동작을 정지할 수도 있다.

제어부(110)는 압축기 정지 시, 그에 따른 에러신호를 구비되는 출력부를 통해 출력할 수 있다. 에러신호는 경고음 또는 경고메시지로 출력될 수 있다.

또한, 제어부(110)는 실내기로 에러신호를 전송하여 실내기에 구비되는 디스플레이를 통해 회로의 온도상승으로 인한 압축기 동작정지에 대한 안내가 출력되도록 할 수 있다.

도 4 는 온도변화에 따른 다이오드의 전압 및 전류의 변화가 도시된 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 온도에 따른 다이오드에 인가되는 전압과 전류의 관계가 상이하게 나타난다.

이때, T1은 -25도, T2는 25도, T3은 75도, T4는 125도, T5는 175도이며, 각각의 온도에서 다이오드에 인가되는 전류와 전압이 도시된 도이다. 다이오드의 종류 및 용량에 따라 전류와 전압의 변화 정도가 상이하게 나타날 수 있다. 설치되는 다이오드의 특성에 맞춰 전압강하분을 통해 온도를 추정할 수 있다. 상온 25도를 기준으로 한다.

예를 들어, 다이오드를 통해, 동일하게 순방향의 컨버터전류(If)가 20A 흐른다고 가정할 때, 온도가 25인 경우(T2)와 -25도인 경우, 전류 20A에 전압은 약 1.35V가 다이오드에 인가된다.

한편, 다이오드에 동일하게 순방향의 컨버터전류(If)가 20A 흐른다고 가정할 때, 75도, 125도 175도 각각에 대하여(T3 내지 T5), 약 1.4V, 1.49V, 1.61V의 전압강하가 발생한다.

즉 상온 또는 그 이상의 온도에서, 일정 전류 이상인 경우(약 7A), 다이오드의 온도가 상승할수록 동일한 전류에 인가되는 전압의 크기가 상승함을 알 수 있다. 다만, 온도가 영하로 감소하거나 전류가 일정 전류 미만인 경우에는 역전현상이 발생하게 된다. 전류가 약 1A 인 경우에는 온도가 상승할수록 전압이 감소함을 알 수 있다.

즉, 다이오드의 특성을 바탕으로, 다이오드에 인가되는 전류와 전압을 감지하면, 온도를 확인할 수 있다.

다이오드의 순방향의 컨버터전류 If는, If=Is(e^{Vf / nVt}-1)로 산출할 수 있다.

이때 If는 순방향의 컨버터전류, Is는 입력전류(역포화전류), Vf는 순방향 전압강하, n은 상수, Vt는 열전압이다. n은 1 또는 2 일 수 있다.

열전압 Vt는, Vt=kT/q 로 산출할 수 있다.

이때 k는 볼츠만 상수(1.38x10^-23)[j/K] 이고, T는 절대온도, q는 전하량(1.6x10^{- 9} 이다. 또한, 상온(약 27도)에서의 열전압 Vt는 0.026V이다.

따라서, 순방향 전류, 순방향 전압 강하분을 알면 온도를 계산할 수 있다.

즉, 방열판의 온도는, T=Vf x q/( ln(If/Is - 1)nk) 로 산출할 수 있다.

즉 온도 T는 순방향 전압에 전하량을 곱하고, 순방향전류를 입력전류로 나눈 값에서 1을 뺀값의 자연로그에 상수n와 볼츠만상수를 곱한 값으로 나누어 산출할 수 있다.

제어부(110)는 이를 바탕으로, 온도를 추정할 수 있다. 온도는 지속적으로 변화할 수 있으므로, 제어부(110)는 전류와 전압의 변화를 통해 온도를 지속적으로 추정할 수 있다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 온도 변화에 따른 동작방법이 도시된 순서도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 공기조화기가 설정에 따라 운전을 시작한다(S310). 실외기는 압축기와 실외팬이 구동하고, 냉매가 실내기로 공급되며, 실내기는 냉매가 열교환기에서 열교환되는 과정에서 실내팬을 통해 열교환된 냉온의 공기를 실내로 토출한다.

전류감지부(130)는 각각 입력전류(Is)와 컨버터전류(If)를 감지한다(S320).

전압감지부(120)는 컨버터(230)에 구비되는 컨버터다이오드(D11)에 인가되는 전압(Vf)(제 1 전압)을 감지한다(S330).

제어부(110)는 전류감지부(130)로부터 수신되는 입력전류 및 컨버터전류와, 전압감지부에 의해 감지되는 전압(Vf)로부터 방열판의 온도를 연산한다(S340).

방열판의 온도는 앞서 설명한 바와 같이, 다이오드가 일정 전류를 기준으로 온도에 따라 전압강하가 상이하게 나타나는 현상을 이용하여 역으로 산출할 수 있다. 제어부(110)는 순방향 전압에 전하량을 곱하고, 순방향전류를 입력전류로 나눈 값에서 1을 뺀값의 자연로그에 상수n와 볼츠만상수를 곱한 값으로 나누어 온도 T를 산출할 수 있다.

제어부(110)는 산출된 온도가 설정온도 이상인지 여부를 판단한다(S350).

필요에 따라 제어부(110)는 복수의 설정온도를 지정하고, 이를 각각 비교할 수 있다.

제어부(110)는 설정온도 미만인 경우, 운전 제한 없이 현재 동작이 유지되도록 한다. 제어부(110)는 지속적으로 감지되는 전류와 전압에 따라 온도를 산출하여 설정온도와 비교한다.

제어부(110)는 운전을 유지하면서 지속적으로 전류와 전압을 바탕으로 온도를 산출하여 설정온도와 비교한다(S320 내지 S350).

제어부(110)는 산출된 온도가 설정온도 이상인 경우, 압축기 또는 팬의 동작을 제한한다(S360).

예를 들어 제어부(110)는 산출된 온도가 설정온도 이상이면 압축기 또는 팬이 동작을 정지하도록 할 수 있다. 또한, 복수의 설정온도를 지정하여 비교하는 경우, 설정온도에 따라, 압축기의 운전주파수를 증가 또는 감소하고, 설정온도 이상이면 동작이 정지하도록 온도에 따라 단계적으로 상이한 동작이 수행되도록 설정할 수 있다.

또한, 제어부(110)는 실외기가 동작을 정지하도록 할 수 있다. 실외기가 동작을 정지하는 경우, 실내기 또한 동작을 정지하거나, 또는 송풍모드로 전환될 수 있다.

제어부(110)는 경고를 출력한다(S370). 경고는 경고음 또는 경고메시지로 출력부를 통해 출력될 수 있다. 경우에 따라 제어부(110)는 실내기로 경고신호를 전송할 수 있다. 그에 따라 실내기는 경고신호에 대응하는 경고메시지, 경고음, 경고램프 등을 출력할 수 있다.

그에 따라, 본 발명은 컨버터에 구비되는 다이오드의 온도에 따른 전압강하 특성을 이용하여 감지되는 전류와 전압으로부터 방열판의 온도를 산출하고, 지속적으로 추정하여 압축기 및 팬의 동작을 제어할 수 있다.

전압강하는 온도에 따라 차이가 있으므로, 단순히 하나의 전압값으로 비교하는 것이 아니라, 전압으로부터 온도를 추정함으로써 보다 정확한 온도 산출이 가능하고, 그에 따라 제품의 손상을 방지할 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.

21: 실외기 31: 실내기
102: 압축기 102b: 압축기 모터
105: 실외기팬 108: 실내기팬
110: 제어부 120: 전압감지부
130, 131,132: 전류감지부
210: 전원 220: 정류부
230: 컨버터

Claims (14)

1. 입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
   상기 정류부와, DC링크단 사이에 배치되며, 상기 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 컨버터;
   입력 전류 및 컨버터전류를 감지하는 전류감지부;
   상기 컨버터의 전압을 감지하는 전압감지부; 및
   상기 전류감지부로부터 입력되는 전류와 상기 전압감지부로부터 입력되는 전압에 대응하여 상기 정류부 및 상기 컨버터에 의해 상승하는 온도를 산출하고, 상기 온도에 따라 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 정류부 및 상기 컨버터에 설치되는 방열판의 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 동작 중, 일정시간 간격 또는 연속적으로 상기 온도를 산출하여 동작을 유지하거나, 동작을 제한하도록 하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 온도를 설정온도와 비교하여 동작 정지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는 복수개의 설정온도를 지정하고, 압축기 또는 팬의 동작이 상기 온도에 따라 단계적으로 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제 1 항에 있어서,
   복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 DC링크단의 양단 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터;를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 온도에 대응하여 상기 인버터에 연결되는 압축기 또는 팬의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 전류감지부는 상기 전원의 입력전류를 감지하고,
   상기 컨버터에 구비되는 컨버터 다이오드로 인가되는 컨버터전류를 감지하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 전압감지부는 상기 컨버터에 구비되는 컨버터 다이오드의 양단에 인가되는 전압을 감지하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨버터는 상기 정류부와 상기 DC링크단 사이에, 서로 직렬 접속되는 리액터와 컨버터 다이오드, 상기 리액터와 상기 컨버터 다이오드 사이에 접속되는 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자에 직렬연결되는 저항으로 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 컨버터에 구비되는 컨버터 다이오드의 온도에 따라 상이하게 나타나는 전압강하 특성을 이용하여,
    입력전류와, 상기 컨버터 다이오드의 전류 및 전압으로부터 방열판의 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
11. 운전 중, 입력전류와 컨버터의 전류를 감지하는 단계;
    상기 컨버터의 전압을 감지하는 단계;
    감지되는 상기 전류와 상기 전압으로부터, 정류부 및 상기 컨버터에 의해 상승하는 온도를 산출하는 단계;
    상기 온도가 설정온도 미만인 경우 운전을 유지하는 단계;
    상기 온도가 상기 설정온도 이상인 경우 운전을 제한하는 단계를 포함하는 공기조화기의 동작방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 온도가 상기 설정온도 이상인 경우 압축기 또는 팬의 동작을 정지하는 단계;
    실외기가 동작을 정지하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 동작방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 온도는 상기 정류부 및 상기 컨버터에 설치되는 방열판의 온도인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 동작방법.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 설정온도를 복수개 지정하고,
    상기 온도를 복수개의 설정온도와 비교하여, 압축기 또는 팬의 동작을 온도에 따라 상이하게 제어하는 단계를 더 포함하는 공기조화기의 동작방법.

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