KR20210011982A - 공기조화기(air conditioner) - Google Patents

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Abstract

실외 유닛은, 컨버터, 콘덴서, 돌입전류 방지용 소자 , 발광소자, 스위치, 개폐기, 실외 컨트롤러를 포함한다. 실외 컨트롤러는, 상기 콘덴서의 전압에 의해 동작하며, 동작 개시로부터 소정의 시간이 지난 후에 상기 개폐기를 닫고, 그 개폐기를 해당 실외 유닛의 운전이 불필요해졌을 때에 연다. 실내 유닛은, 실내 컨트롤러를 포함한다. 실내 컨트롤러는, 상기 실외 유닛의 운전이 필요해졌을 때에, 상기 신호라인에 연속적으로 신호를 송출한다.

Description

공기조화기(AIR CONDITIONER)
본 발명의 실시형태는, 실외 유닛 및 실내 유닛을 갖추고, 이들 실외 유닛 및 실내 유닛을 데이터 전송용인 신호라인으로 상호 접속한 공기조화기에 관한 것이다.
공기조화기의 실외 유닛은, 교류전원의 전압을 직류로 변환하는 컨버터, 이 컨버터의 출력단에 접속된 콘덴서, 이 콘덴서의 전압을 부하구동용 교류전압으로 변환하는 인버터 등을 갖춘다.
이러한 실외 유닛에서는, 교류전원이 투입되었을 때에 커다란 돌입전류가 컨버터 및 콘덴서에 흐르는 오류를 막기 위해, 교류전원과 컨버터와의 사이의 전원라인에 돌입전류 방지용 소자, 예를 들면, 정특성 서미스터가 삽입된다. 또한, 정특성 서미스터에 전류가 흐른 채로는 정특성 서미스터의 온도 상승 및 그에 따른 저항치 증대가 계속되어, 불필요한 전력소모가 발생하거나, 컨버터로 들어가는 입력 전류가 감소하여 인버터를 구동할 수 없게 되기 때문에, 정특성 서미스터와 병렬로 상개형 개폐기가 접속되어, 전원 투입으로부터 소정의 시간이 경과되었을 때, 그 개폐기가 닫힌다.
일본 특허번호 제3019844호 공보
전원 투입 후 실외 유닛의 운전이 불필요한 상태가 되어도 닫힌 상태의 개폐기를 통하여 실외 유닛의 내부기기에 대한 통전이 계속되어 운전을 정지한 상태임에도 전력을 소비하게 된다. 이 운전 정지시의 전력, 이른바, 대기전력은 에너지 절약이라는 측면에서 개선해야 할 과제이다.
본 발명의 실시형태의 목적은 대기전력을 저감할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.
청구항1의 공기조화기는, 실외 유닛 및 실내 유닛을 갖추고, 이들 실외 유닛 및 실내 유닛을 신호라인으로 상호 접속하고 있다. 실외 유닛은, 교류전원의 전압을 직류전압으로 변환하는 컨버터와；이 컨버터의 출력단에 접속된 콘덴서와；상기 교류전원과 상기 컨버터와의 사이의 전원라인에 삽입된 돌입전류 방지용 소자와；상기 신호라인을 통과하는 신호에 따라 발광하는 발광소자와；상기 전원라인에 삽입되어 상기 돌입전류 방지용 소자와 직렬회로를 형성하고, 상기 발광소자의 발광에 반응하여 동작하는 스위치와；상기 돌입전류 방지용 소자와 상기 스위치와의 직렬회로에 병렬 접속된 상개형의 개폐기와；상기 콘덴서의 전압에 의해 동작하며, 동작 개시로부터 소정의 시간이 지난 후에 상기 개폐기를 닫고, 그 개폐기를 해당 실외 유닛의 운전이 불필요해졌을 때에 여는 실외 컨트롤러；를 포함한다. 실내 유닛은, 상기 실외 유닛의 운전이 필요해졌을 때에, 상기 신호라인에 연속적으로 신호를 송출하는 실내 컨트롤러；를 포함한다.
도1은 제1실시형태의 구성을 도시한 블록 다이아그램이다.
도2는 각 실시형태의 실내 컨트롤러의 제어를 도시한 흐름도이다.
도3은 제1실시형태에서의 실외 유닛의 각부분의 동작을 도시한 타임 차트이다.
도4는 각 실시형태의 실외 컨트롤러의 제어를 도시한 흐름도이다.
도5는 제2실시형태의 주요 부분의 구성을 도시한 블록 다이아그램이다.
［1］제1실시형태에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.　
도1에 도시한 바와 같이, 공기조화기는 실외에 설치되는 실외 유닛(2)과 실내에 설치되는 실내 유닛(60)으로 구성된다.
교류전원(1)에 실외 유닛(2)의 외부접속단자(3)의 전원단자(3a，3b)가 접속되고, 그 전원단자(3a，3b)에 전원케이블(C1，C2)을 통하여 실내 유닛(60)의 외부접속단자(61)의 전원단자(61a，61b)가 접속되어 있다. 그리고, 외부접속단자(3)의 통신단자(3c)와 외부접속단자(61)의 통신단자(61c)가 데이터 전송용인 시리얼신호 라인(신호라인)(C3)을 통하여 상호 접속되어 있다. 또한, 실내 유닛(60)의 외부접속단자(61)의 전원단자(61a，61b)는 실외 유닛(2)의 외부접속단자(3)의 전원단자(3a，3b)를 경유하지 않고, 직접 실외 유닛(2)가 접속되어 있는 교류전원(1)에 접속되어도 무방하다. 단, 이 경우, 통신단자(3c，61c)의 상호간에 접속되는 시리얼신호 라인(C3)과 전원단자(61a，61b)에서 교류전원(1)에 이르는 교류전원라인이 교차하는 상태로 배선 되므로, 오배선하지 않도록 주의할 필요가 있다.
［실외 유닛(2)의 구성］
외부접속단자(3)의 전원단자(3a，3b)에서 전원라인(L1，L2)가 도출되어, 그 전원라인(L1，L2)에 노이즈 필터(4)를 거쳐 컨버터(제1컨버터)(6)이 접속되어 있다. 컨버터(6)은, 예를 들면, 다이오드 브릿지의 정류 회로이며, 교류전원(1)의 전압(Vc)을 직류전압으로 변환한다. 이 컨버터(6)의 출력단에 평활 콘덴서(제1콘덴서)(7)이 접속되고, 그 평활 콘덴서(7)의 양단간에 인버터(8，31) 및 직류전원(제1직류전원)인 DC/DC컨버터(33)가 접속되어 있다.
인버터(8)은 평활 콘덴서(7)의 전압(Vdc)을 부하구동용인 소정의 주파수의 3상 교류전압으로 변환한다. 이 인버터(8)의 출력단에 압축기(20)의 구동모터(압축기모터)(20M)가 접속되어 있다. 압축기(20)는 흡입구로부터 가스 냉매를 빨아들여서 압축하고, 압축한 가스 냉매를 토출구를 통하여 토출한다. 이 압축기(20)의 토출구에 사방 전환 밸브(21)를 사이에 두고 실외 열교환기(22)의 일단이 배관 접속되어 있다. 그리고, 실외 열교환기(22)의 타단에 감압기인 팽창밸브(23)를 사이에 두고 실내 유닛(60)의 실내 열교환기(24)의 일단이 배관 접속되고, 그 실내 열교환기(24)의 타단이 상기 사방 전환 밸브(21)를 사이에 두고 압축기(20)의 흡입구에 배관 접속되어 있다. 이들 배관 접속에 의해, 히트 펌프식 냉동 사이클이 구성되어 있다. 즉, 냉방시에는, 실선 화살표로 나타내듯이, 압축기(20)의 토출 냉매가 사방 전환 밸브(21)을 통과하여 실외 열교환기(22)로 흘러가, 그 실외 열교환기(22)를 거친 냉매가 팽창밸브(23)을 통과하여 실내 열교환기(24)로 흘러가, 그 실내 열교환기(24)를 거친 냉매가 사방 전환 밸브(21)을 통과하여 압축기(20)로 빨려 들어간다. 실외 열교환기(22)가 응축기로서 기능하여, 실내 열교환기(24)가 증발기로서 기능한다. 난방시에는, 사방 전환 밸브(21)의 유로가 바뀌어, 파선 화살표로 나타내듯이, 압축기(20)의 토출 냉매가 사방 전환 밸브(21)을 통과하여 실내 열교환기(24)로 흘러가, 그 실내 열교환기(24)를 거친 냉매가 팽창밸브(23)을 통과하여 실외 열교환기(22)로 흘러 들어가, 그 실외 열교환기(22)를 거친 냉매가 사방 전환 밸브(21)을 통과하여 압축기(20)로 빨려 들어간다. 실내 열교환기(24)가 응축기로서 기능하여, 실외 열교환기(22)가 증발기로서 기능한다.
인버터(31)은, 평활 콘덴서(7)의 전압(Vdc)를 부하구동용인 소정의 주파수의 3상 교류전압으로 변환한다. 이 인버터(31)의 출력단에, 상기 실외 열교환기(22)로 외기를 보내는 실외 팬의 구동모터(팬 모터)(32M)이 접속되어 있다. DC/DC컨버터(직류전원)(33)는, 직류280V 정도의 평활 콘덴서(7)의 전압(Vdc)을 실외 유닛(2)의 운전에 필요한 제어부품을 위한 5V나 12V의 낮은 직류전압으로 변환하여 출력한다. 이 DC/DC컨버터(33)은, 외부에서 오는 신호입력에 반응하는 것이 아닌, 입력전압이 소정치(Vdcs)를 넘은 시점에서 스스로 발진을 시작하여 소정의 직류전압을 출력하는 자려식 DC/DC 컨버터 회로이다. 자려식 DC/DC 컨버터 회로를 대신하여, 간단한 시리즈 컨버터를 사용할 수도 있다.
DC/DC컨버터(33)의 출력단에, 실외 컨트롤러(40) 및 센서 회로(44)가 접속되며, 이와 함께 릴레이(41)가 NPN형 트랜지스터(42)의 콜렉터/에미터간 및 저항기(43)을 통하여 접속되고, 그 NPN형 트랜지스터(42)의 베이스가 실외 컨트롤러(40)에 접속되어 있다. 실외 컨트롤러(40)가 NPN형 트랜지스터(42)를 켜면 DC/DC컨버터(33)의 출력전압으로 인하여 릴레이(41)가 작동된다. 센서 회로(44)는, 온도센서, 압력센서, 전압센서, 전류센서 등의 각종센서 및 제로크로스 검지 회로 등을 포함하며, 이들 각종센서 및 제로크로스 검지 회로의 검지 결과를 실외 컨트롤러(40)에 알린다. 제로크로스 검지 회로는 전원전압(Vc)의 제로크로스 점을 검지한다.
전원 라인(L1)에 있어서, 노이즈 필터(4)와 컨버터(6)와의 사이에 돌입전류 방지용 소자, 예를 들면, 자기발열형 저항소자인 정특성 서미스터(PTC서미스터라고도 한다)(5)가 삽입되며, 그 정특성 서미스터(5)와 컨버터(6)와의 사이에 절연 스위치 회로(10)이 접속되어 있다. 또한, 돌입전류 방지용 소자로서, 정특성 서미스터(5) 대신에 일정치의 전류밖에 흘려 보내지 않는 정전류 소자를 이용하는 것도 가능하다.
절연 스위치 회로(10)는, 외부접속단자(3)의 통신단자(3c)로부터 도출된 시리얼 신호 라인(L3)에 삽입된 발광소자, 예를 들면, 포토다이오드(13a)와, 전원 라인(L1) 상에서 정특성 서미스터(5)와 컨버터(6)와의 사이의 위치에 삽입되어 그 정특성 서미스터(5)와 직렬회로를 형성하는 스위치, 예를 들면, 쌍방향 사이리스터(트라이액)(11)과, 이 쌍방향 사이리스터(11)의 양단에 각각 저항기(12，14)를 사이에 두고 병렬 접속되어 포토다이오드(13a)의 발광에 따라 켜지는 쌍방향 포토사이리스터(포토트라이액)(13b)를 포함하며, 포토사이리스터(13b)와 저항기(14)와의 상호간에 발생하는 전압을 통하여 쌍방향 사이리스터(11)에 대해 트리거로서 동작한다. 포토다이오드(13a)와 쌍방향 포토사이리스터(13b)가 포토커플러(13)을 구성하고 있다. 후술할 시리얼신호(D1，D2)가 시리얼 신호 라인(L3)에 흐르면 포토다이오드(13a)가 발광하고, 그 발광에 반응하여 쌍방향 포토사이리스터(13b)가 켜지고, 이 쌍방향 포토사이리스터(13b)가 켜진 것에 반응하여 쌍방향 사이리스터(11)가 켜진다. 쌍방향 포토사이리스터(13b)가 켜짐에 따라 통전로가 형성되며 이에 더하여, 쌍방향 사이리스터(11)가 켜짐에 따른 통전로도 형성되기 때문에, 전원 라인(L1)에 충분한 전류용량이 확보된다. 즉, 대전압 정격을 가지지 않는 일반적인 포토 사이리스터 소자인 쌍방향 포토사이리스터(13b)만으로는 전원 라인(L1)에 충분한 전류용량을 확보할 수 없기 때문에, 쌍방향 포토사이리스터(13b)에 대하여 쌍방향 사이리스터(11)를 병렬 접속하고 그 쌍방향 포토사이리스터(13b)의 출력을 통하여 쌍방향 사이리스터(11)에 대해 트리거로서 동작하는 2단 스위치회로를 절연 스위치 회로(10)에 구성하였다. 하지만, 대전압 정격의 포토 사이리스터 소자를 쌍방향 포토사이리스터(13b)로서 사용할 수 있다면, 2단째에 있는 쌍방향 사이리스터(11)를 생략할 수도 있다.
전원 라인(L1)상에서, 정특성 서미스터(5) 및 사이리스터(11)의 직렬회로에 바이패스라인(9)이 병렬 접속되고, 그 바이패스라인(9)에 상개형의 개폐기, 예를 들면, 상개형의 릴레이 접점(41a)이 삽입되어 있다. 릴레이 접점(41a)는 릴레이(41)의 상개 접점이다.
통신단자(3c)로부터 도출된 시리얼 신호 라인(L3)과 전원라인(L1，L2)와의 사이에, 상기 포토다이오드(13a)를 사이에 두고 시리얼 통신 회로(제1시리얼 통신 회로)(50)가 접속되어 있다. 시리얼 통신 회로(50)는, 시리얼 신호 라인(L3)에서 전원 라인(L1)에 이르는 통전로(50x), 이 통전로(50x)에 삽입된 송신부(51), 시리얼 신호 라인(L3)로부터 전원라인(L2)에 이르는 통전로(50y), 이 통전로(50y)에 삽입된 수신부(52)를 가진다. 송신부(51)은 실외 컨트롤러(40)에 접속된 포토다이오드(51a)와 통전로(50x)에 삽입된 포토사이리스터(51b)로 구성된 포토커플러(포토사이리스터커플러)이며, 교류전원(1)의 부측 반파 전압에 동기 되는 시리얼신호(제1시리얼신호)D1를 실외 컨트롤러(40)에서 보낸 지령에 반응하여 생성하며, 생성한 시리얼신호(D1)를 시리얼 신호 라인(L3) 및 시리얼신호 라인(C3)을 통하여 실내 유닛(60)에 송신한다. 수신부(52)는 통전로(50y)에 삽입된 포토다이오드(52a)와 실외 컨트롤러(40)에 접속된 포토트랜지스터(52b)로 구성된 포토커플러(포토 트랜지스터 커플러)이며, 교류전원(1)의 정측 반파 전압에 동기 되어 실내 유닛(60)에서 송신되는 후술할 시리얼신호(제2시리얼신호)D2를 시리얼신호 라인(C3) 및 시리얼 신호 라인(L3)을 통하여 수신한다.
실외 컨트롤러(40)는 마이크로컴퓨터 및 그 주변회로로 구성되며, 평활 콘덴서(7)의 전압에 기반한 DC/DC컨버터(33)의 출력전압에 따라 동작하며, 다음의 제1제어?E제2제어?E제3제어를 실행한다.
제1제어에서는, 실외 컨트롤러(40)가 DC/DC컨버터(33)의 출력전압에 의한 동작의 개시로부터 소정의 시간이 지난 후, NPN형 트랜지스터(42)를 켜서 릴레이(41)를 작동시키고, 이를 통하여 릴레이 접점(41a)을 닫는다.
제2제어에서는, 실외 컨트롤러(40)가 DC/DC컨버터(33)의 출력전압에 의한 동작의 시작에 따라, 실내 유닛(60)과의 제어용 시리얼통신(데이터 송수신)을 시리얼 통신 회로(50)를 통하여 실행하고, 이 시리얼통신의 내용 및 센서 회로(44)에 있어서의 각종센서의 검지 결과 등에 기반하여, 사방 전환 밸브(21)의 유로 및 인버터(8，31)의 스위칭 등을 제어한다.
제3제어에서는, 실외 컨트롤러(40)가 상기 제어용 시리얼통신에 의해 실내 유닛(60)으로 운전정지 지시를 받는 등, 해당 실외 유닛(2)의 운전이 불필요해졌을 때에, NPN형 트랜지스터(42)를 끄고 릴레이(41)를 멈추며, 이를 통하여 릴레이 접점(41a)을 연다. 이 결과, 콘덴서(7)의 출력 직류 전압(Vdc)가 저하되어 가고, 최종적으로 DC/DC컨버터(33)의 동작이 정지되어 실외 컨트롤러(40) 자체가 정지된다.
실외 유닛(2)에서 전력을 소비하는 각종 전기 부품은 컨버터(6)에 의하여 하류 측에 마련되어 있기 때문에, 릴레이(41)를 없앰으로써 실외 유닛(2)의 소비전력이 “0“이 되어, 공기조화기의 대기전력이 저감할 수 있다.
［실내 유닛(60)의 구성］
외부접속단자(61)의 전원단자(61a，61b)에서 전원 라인(L4，L5)가 도출되어, 그 전원 라인(L4，L5)에 노이즈 필터(62)를 사이에 두고 컨버터(제2컨버터)(63)이 접속되어 있다. 컨버터(63)은, 예를 들면, 다이오드 브릿지의 정류 회로이며, 교류전원(1)의 전압(Vc)를 직류전압으로 변환한다. 이 컨버터(63)의 출력단에 평활 콘덴서(제2콘덴서)(64)가 접속되고, 그 평활 콘덴서(64)에 인버터(65)가 접속되어 있다. 인버터(65)는 평활 콘덴서(64)의 전압을 실내 팬의 구동모터(팬 모터)(66)를 구동하기 위한 소정의 주파수의 교류전압으로 변환한다. 또한, 실내 유닛(60)에는 대전력을 소비하는 전기 부품이 없기 때문에, 평활 콘덴서(64)로서 용량이 작은 것이 사용된다. 평활 콘덴서(64)의 용량이 작기 때문에, 정특성 서미스터(5) 등 돌입전류 방지용 구성은 실내 유닛(60)에 설치되어 있지 않다.
평활 콘덴서(64)에, 직류전원(제2직류전원)인 DC/DC컨버터(67)이 접속되어 있다. DC/DC컨버터(67)은, 평활 콘덴서(64)의 전압을 해당 실내 유닛(60)의 운전에 필요한 직류전압으로 변환하여 출력한다. 이 DC/DC컨버터(67)의 출력단에, 실내 컨트롤러(70), 센서/루버 회로(71), 및 수광부(72)가 접속된다. 또한, 인버터(65)가 실내 컨트롤러(70)에 접속되고, 실외 컨트롤러(70)가 인버터(65)의 출력주파수를 지시함으로써 실내 팬의 회전수를 가변한다. 센서/루버 회로(71)은, 온도센서, 인체 감지 센서, 전류센서 등의 각종센서, 제로크로스 검지 회로, 및 풍향조절용 루버 모터 등을 포함하며, 각종센서 및 제로크로스 검지 회로의 검지 결과를 실내 컨트롤러(70)에 알리면서 이와 함께, 실내 컨트롤러(70)에서 보내 온 지령에 반응하여 루버 모터를 구동한다. 수광부(72)는 리모트 컨트롤 방식의 조작기에서 송출되는 조작용 적외선 광신호를 받아, 그 수광신호를 실내 컨트롤러(70)에 공급한다.
외부접속단자(61)의 통신단자(61c)에서 시리얼 신호 라인(L6)이 도출되어, 그 시리얼 신호 라인(L6)과 전원 라인(L4，L5)과의 사이에 시리얼 통신 회로(제2시리얼 통신 회로)(80)이 접속되어 있다. 시리얼 통신 회로(80)는, 전원라인(L4)에서 시리얼 신호 라인(L6)에 이르는 통전로(80x), 이 통전로(80x)에 삽입된 송신부(81), 전원 라인(L5)에서 시리얼 신호 라인(L6)에 이르는 통전로(80y), 이 통전로(80y)에 삽입된 수신부(82)를 가진다. 송신부(81)은, 실내 컨트롤러(70)에 접속된 포토다이오드(81a)와 통전로(80x)에 삽입된 포토사이리스터(81b)로 구성된 포토커플러(포토 사이리스터 커플러)이며, 교류전원(1)의 정측 반파 전압에 동기 되는 시리얼신호(제2시리얼신호)(D2)를 실내 컨트롤러(70)에서 보내 온 지령에 반응하여 생성하고, 생성한 시리얼신호(D2)를 시리얼 신호 라인(L6) 및 시리얼신호 라인(C3)을 통하여 실외 유닛(2)으로 송신한다. 수신부(82)는, 통전로(80y)에 삽입된 포토다이오드(82a)와 실내 컨트롤러(70)에 접속된 포토트랜지스터(82b)로 구성된 포토커플러(포토 트랜지스터 커플러)이며, 교류전원(1)의 부측 반파 전압에 동기 되어 실외 유닛(2)에서 송신되는 시리얼신호(D1)를 시리얼신호 라인(C3) 및 시리얼 신호 라인(L6)을 통하여 수신한다.
실내 컨트롤러(70)는, 실외 컨트롤러(40)과 마찬가지로 프로그래밍 된 마이크로컴퓨터 및 그 주변회로로 구성되며, 평활 콘덴서(64)의 전압에 기반한 DC/DC컨버터(67)의 출력전압에 의해 동작하며, 다음의 제11제어?E제12제어?E제13제어를 실행한다.
제11제어에서는, 실내 컨트롤러(70)가 리모트 컨트롤 방식의 조작기에서 송출되는 운전 시작 지시인 적외선광을 수광부(72)가 받는 등, 실외 유닛(2)의 운전이 필요해졌을 때에, 시리얼신호(D2)를 시리얼 통신 회로(80)로부터 연속적으로 송출시킨다.
제12제어에서는, 실내 컨트롤러(70)가 상기 연속적인 시리얼신호(D2)가 송출 된 후에, 실외 유닛(2)과의 제어용 시리얼통신(데이터 송수신)을 시리얼 통신 회로(80)을 사이에 두고 실행하고, 이 시리얼통신의 내용, 수광부(72)의 수광 상태, 및 센서/루버 회로(71)에 있어서의 각종 센서의 검지 결과 등에 기반하여, 팬 모터(65)의 동작(인버터(65)의 동작) 및 센서/루버 회로(71)에서의 루버 모터의 동작 등을 제어한다.
제13제어에서는, 실내 컨트롤러(70)가 리모트 컨트롤 방식의 조작기에서 송출되는 운전 정지 지시인 적외선 광신호를 수광부(72)가 받는 등, 해당 공기조화기의 운전이 불필요해졌을 때에, 운전정지를 지시하는 의미의 시리얼신호(D2)를 시리얼 통신 회로(80)로부터 송출시킨다.
［실내 컨트롤러(70)의 제어］
실내 컨트롤러(70)의 제어를 도2의 흐름도 및 도3의 타임 차트를 참조하면서 설명한다. 이하, 흐름도에 나오는 각 스텝S1，S2??에 대해서는, 단순히 S1，S2??로 약칭한다.
교류전원(1)이 투입되면, 전원전압(Vc)이 전원단자(61a，61b), 필터(62), 및 전원 라인(L4，L5)을 사이에 두고 컨버터(63)에 인가되어, 그 컨버터(63)의 출력전압이 평활 콘덴서(64)에 인가된다. 평활 콘덴서(64)의 전압이 상승하여 소정치 이상이 되면, DC/DC컨버터(67)이 동작을 시작(켜짐)하고, 그 DC/DC컨버터(67)의 출력전압에 의하여 실내 컨트롤러(70)가 동작을 시작(켜짐)한다.
동작을 시작한 실내 컨트롤러(70)는, 실외 유닛(2)의 운전이 필요한지 여부를 판정한다 (S1). 리모트 컨트롤 방식의 조작기에서 송출되는 운전 시작 지시인 적외선 광신호를 수광부(72)가 받지 않은 경우, 실내 컨트롤러(70)는, 실외 유닛(2)의 운전이 필요하지는 않다는 판단 하에(S1의 NO), 상기 S1로 돌아가서 감시를 계속한다.
운전 시작 지시인 적외선 광신호를 수광부(72)가 받은 경우, 실내 컨트롤러(70)는, 실외 유닛(2)의 운전이 필요하다는 판단 하에(S1의 YES), 도3에 도시한 바와 같이, 전원전압(Vc)의 정측 반파 전압에 동기 되는 시리얼신호(D2)를 시리얼 통신 회로(80)로부터 연속적으로 송출시키고(S2), 이 송출 개시로부터 일정 시간(tx)의 경과를 감시한다(S3). 일정 시간(tx)이 경과하지 않은 사이(S3의 NO), 실내 컨트롤러(70)는, 상기 S2로 돌아가 시리얼신호(D2)의 연속적인 송출을 계속한다(S2). 여기서, 개개의 시리얼신호(D2)는, “H"신호, 즉, 시리얼신호 라인(C3) 상에 전류가 흐르는 신호를 의미한다.
일정 시간(tx)가 경과했을 때(S3의 YES), 실내 컨트롤러(70)는, 시리얼신호(D2)의 연속적인 송출을 종료하고, 실외 유닛(2)와의 제어용 시리얼통신(데이터 송수신)을 시리얼 통신 회로(80)를 사이에 두고 실행한다(S4). 이 실행에 따라, 실내 컨트롤러(70)는, 리모트 컨트롤 방식의 조작기에서 송출되는 운전 정지 지시인 적외선광을 수광부(72)가 받았는지 여부를 감시한다(S5). 운전 정지 지시인 적외선 광신호를 수광부(72)가 받지 않은 경우(S5의 NO), 실내 컨트롤러(70)는, 상기 S4로 돌아가서 제어용 시리얼통신을 계속한다(S4). 운전 정지 지시인 적외선 광신호를 수광부(72)가 받은 경우(S5의 YES), 실내 컨트롤러(70)는, 운전 정지라는 뜻의 시리얼통신을 통해 실외 유닛(2)에 지시한다 (S6). 이후, 실내 컨트롤러(70)는, 시리얼통신의 송신을 종료하고, 상기 S1로 돌아가서 실외 유닛(2)의 운전이 필요한지 여부를 감시한다(S1).
［실외 컨트롤러(40)의 제어］
실외 컨트롤러(40)의 제어를 도3의 타임 차트 및 도4의 흐름도를 참조하면서 설명한다.
교류전원(1)이 투입되면, 전원전압(Vc)이 전원단자(3a，3b) 및 필터(4)를 거쳐 전원라인(L1，L2)에 인가된다. 이 시점에서는 릴레이 접점(41a)이 열려 있으며, 게다가 절연 스위치 회로(10)의 쌍방향 사이리스터(11) 및 쌍방향 포토사이리스터(13b)가 모두 꺼져 있으므로, 전원라인(L1，L2)의 전원전압(Vc)이 컨버터(6)에 인가되는 일은 없다. 실내 유닛(60)에서 실외 유닛(2)의 운전이 필요하다고 판단될 때까지는, 시리얼통신 라인에는 어떤 신호도 흐르지 않는다. 실내 유닛(60)에서 실외 유닛(2)의 운전이 필요하다고 판단되면 (도3 중의 t0시점), 실내 유닛(60)의 시리얼 통신 회로(80)로부터 시리얼신호(D2)가 연속적으로 송출되며, 그 각 시리얼신호(D2)를 시리얼 통신 회로(50)의 수신부(52)가 수신하고, 그 수신신호가 실외 컨트롤러(40)에 공급된다. 단, 이 시점에서 실외 컨트롤러(40)는 DC/DC컨버터(33)로부터 동작용 전압을 받지 않았기 때문에 동작이 꺼진 상태에 있다.
도3에 도시된 타임 차트에서, 실내 유닛(60)에서 송출되는 각 시리얼신호(D2)의 전압이 점선으로 표시된 소정치 이상이 되는 기간에, 포토커플러(13)의 포토다이오드(13a)가 발광한다. 포토다이오드(13a)가 발광하면, 쌍방향 포토사이리스터(13b)가 켜지게 되고, 그 켜지는 것에 반응하여 쌍방향 사이리스터(11)가 트리거에 반응하여 켜지게 된다. 켜진 쌍방향 사이리스터(11)은, 전원전압(Vc)의 정측 반파 전압이 0 수준으로 하강 하는 시점에 꺼지게 된다.
전원라인(L1，L2)간의 전원전압(Vc)은, 쌍방향 사이리스터(11)가 켜져 있는 기간 중에, 정특성 서미스터(5)를 통하여 컨버터(6)에 가해진다. 즉, 쌍방향 사이리스터(11)가 켜지는 것에 반응하여 올라가고, 쌍방향 사이리스터(11)가 꺼지는 것에 반응하여 내려오는 파형의 전압(Vt)이 컨버터(6)에 가해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 전원전압(Vc)의 정측 반파 전압에 동기 되는 시리얼신호(D2)를 실내 유닛(60)에서 실내 유닛(2)으로 연속적으로 송출시키고, 그 각 시리얼신호(D2)에 따라 쌍방향 포토사이리스터(13b)를 켜고, 그 쌍방향 포토사이리스터(13b)가 켜짐으로 인하여 쌍방향 사이리스터(11)에 대해 트리거로서 동작하는 구성이므로, 쌍방향 포토사이리스터(13b) 및 쌍방향 사이리스터(11)은 함께 전원전압(Vc)의 정 레벨 기간 중에만 켜고 부 레벨 기간 중에는 켜지 않는다. 쌍방향 포토사이리스터(13b) 및 쌍방향 사이리스터(11)가 전원전압(Vc)의 정 레벨 기간 중에만 켜진다는 점을 고려하면, 한쪽 방향으로만 전류가 흐르는 사이리스터 및 포토사이리스터를, 쌍방향 포토사이리스터(13b) 및 쌍방향 사이리스터(11)로 바꾸어서 사용해도 좋다.
교류전원(1)의 투입 시, 전원전압(Vc)이 그대로인 레벨에서 컨버터(6)에 가해지면, 교류전원(1)에서 컨버터(6) 및 평활 콘덴서(7)를 향하여 커다란 돌입전류가 흐르고 만다. 하지만, 교류전원(1)의 투입 시, 교류전원(1)과 컨버터(6)와의 사이의 전원 라인(L1)에 정특성 서미스터(5)가 개재하므로, 전원전압(Vc)보다 낮은 레벨의 전압(Vt)이 컨버터(6)에 가해진다. 따라서, 교류전원(1)에서 컨버터(6) 및 평활 콘덴서(7)을 향하여 커다란 돌입전류가 흐르지 않는다.
컨버터(6)에 가해지는 전압(Vt)는, 컨버터(6)에서 정류되어 평활 콘덴서(7)에 인가된다. 이로 인하여, 평활 콘덴서(7)의 전압(Vdc)이 서서히 상승하여 간다.
평활 콘덴서(7)의 전압(Vdc)이 소정치(Vdcs) 이상으로 상승하면, DC/DC컨버터(33)가 동작을 시작(켜짐)하여 소정의 직류전압을 출력한다. 이 DC/DC컨버터(33)의 출력전압이, 실외 컨트롤러(40) 및 센서 회로(44)에 인가된다. 이로 인하여, 실외 컨트롤러(40) 및 센서 회로(44)가 동작을 시작(켜짐)한다.
또한, 전원전압(Vc)의 정측 반파 전압에 동기 되는 시리얼신호(D2)에 따라서 쌍방향 포토사이리스터(13b)를 켜고, 그 쌍방향 포토사이리스터(13b)가 켜짐으로 인하여 쌍방향 사이리스터(11)에 대해 트리거로서 동작하는 구성이므로, 전원전압(Vc)의 거의 반주기에 상당하는 가능한 긴 기간에 걸쳐 쌍방향 사이리스터(11)를 켤 수 있다. 쌍방향 사이리스터(11)가 켜져 있는 기간을 가능한 길게 할 수 있기 때문에, 평활 콘덴서(7)의 전압(Vdc)를 빨리 높일 수가 있으며, 나아가서는 DC/DC컨버터(33) 및 실외 컨트롤러(40)의 동작의 시작을 앞당길 수 있다.
동작을 시작한 실외 컨트롤러(40)는, 동작 개시로부터 일정 시간(t1)에 있어서, 상기 연속된 시리얼신호(D2)의 수신신호를 시리얼 통신 회로(50)의 수신부(52)로부터 받았는지 여부를 확인한다(S11). 연속된 시리얼신호(D2)의 수신신호를 받지 않은 경우(S11의 NO), 실외 컨트롤러(40)는, 상기 S11로 돌아가서 수신신호의 확인을 반복한다.
연속된 시리얼신호(D2)의 수신신호를 받은 경우(S11의 YES), 실외 컨트롤러(40)는, 이 시점에서는 이미 돌입전류의 걱정이 없다는 판단 하에, NPN형 트랜지스터(42)를 켜서 릴레이(41)를 작동(켜짐)하고(S12), 이를 통하여 릴레이 접점(41a)을 닫는다. 릴레이 접점(41a)이 닫히면 바이패스라인(9)이 전기적으로 연결되어, 전원라인(L1，L2)의 전원전압(Vc)이 그대로인 레벨에서 컨버터(6)에 인가된다.
정특성 서미스터(5)에 전류가 흐른 채로는 정특성 서미스터(5)의 온도 상승 및 그에 따른 저항치 증대가 계속되어, 불필요한 전력소모가 발생하거나, 컨버터(6)로 들어가는 입력 전류가 감소하여 인버터(8，31)을 구동할 수 없게 되기 때문에, 바이패스라인(9)의 전기적 연결을 통하여, 전원전압(Vc)를 컨버터(6)에 직접적으로 공급하도록 하고 있다.
또한, 릴레이(41)가 작동되면 절연스위치(10)의 양단간의 전압은 동전위가 되기 때문에, 도3에 나타내는 대로, 이후의 시리얼신호(D2)의 발생으로 인하여 포토다이오드(13a)가 발광하여도, 쌍방향 포토사이리스터(13b)는 꺼진 채로 있으며, 쌍방향 사이리스터(11)도 켜지지 않는다.
한 편, 릴레이(41)의 작동 후에, 도3 중의 t2시점에서, 실외 컨트롤러(40)는, 실내 유닛(60)과의 제어용 시리얼통신(데이터 송수신)을 시리얼 통신 회로(50)를 통하여 실행하고(S13), 이 시리얼통신의 내용 및 센서 회로(44)에 있어서의 각종센서의 검지 결과 등에 기반하여, 사방 전환 밸브(21)의 유로 및 인버터(8，31)의 스위칭 등을 제어한다.
제어용 시리얼통신에 의해 실내 유닛(60)으로부터 운전정지 지시를 받은 경우(S14의 YES), 실외 컨트롤러(40)는, 해당 실외 유닛(2)의 운전이 불필요해 졌다는 판단 하에, NPN형 트랜지스터(42)를 끄고 릴레이(41)를 멈추(꺼짐)어(S15), 이를 통하여 릴레이 접점(41a)을 연다. 릴레이 접점(41a)이 열리면 바이패스라인(9)이 차단 된다.
바이패스라인(9)이 차단되면, 교류전원(1)과 컨버터(6)와의 간의 전원 라인(L1)에 정특성 서미스터(5) 및 절연 스위치 회로(10)의 저항기(12), 쌍방향 포토사이리스터(13b), 저항기(14)의 직렬회로가 투입 된다. 이 시점에서는 실내 유닛(60)과의 시리얼통신이 종료되어 있어 시리얼신호(D2)를 수신하지 않으므로, 절연 스위치 회로(10)의 쌍방향 사이리스터(11) 및 쌍방향 포토사이리스터(13b)가 꺼진 상태를 유지하여, 전원라인(L1，L2)의 전원전압(Vc)이 컨버터(6)에 인가되는 일은 없다. 이후, 실외 컨트롤러(40)와 각종센서회로에 있어서의 전력소비에 따라, 평활 콘덴서(7)의 전압(Vdc)이 서서히 저하되고, 수십 초 후에는 소정치(Vdcs)이하로 저하되어, DC/DC컨버터(33)가 동작을 정지하고, 실외 컨트롤러(40)에 전원이 공급되지 않게 되며, 실외 컨트롤러(40)도 동작을 종료한다.
이와 같이, 실외 유닛(2)의 운전이 불필요한 대기상태에서는, 설령 교류전원(1)이 투입되고 있어도, 교류전원(1)에서 실외 유닛(2)의 내부기기기를 향한 통전이 금지된다. 따라서, 실외 유닛(2)에서 대기전력이 발생하는 일이 없어지며, 해당 공기조화기의 에너지 절감 효과가 향상된다.
［2］제2실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.　
도5에 도시한 바와 같이, 전원 라인(L1)에 있어서의 정특성 서미스터(5)와 컨버터(6)와의 사이의 위치에, 제1실시형태의 절연 스위치 회로(10)를 대신하여, 저항기(91)를 사이에 두고, 절연 스위치 회로(80)가 접속되어 있다.
절연 스위치 회로(80)는, 전원 라인(L1)에 있어서의 저항기(91)과 컨버터(6)와의 사이의 위치에 삽입되어 정특성 서미스터(5) 및 저항기(91)와 함께 직렬회로를 형성하는 스위치, 예를 들면, 한 쌍의 MOSFET(81，82)의 직렬회로와, 외부접속단자(3)의 통신단자(3c)로부터 도출된 시리얼 신호 라인(L3)에 삽입된 발광소자, 예를 들면, 포토다이오드(83)을 포함한다. MOSFET(81，82)는, 기생다이오드(81a，81b)를 각각 가지고, 포토다이오드(83)의 발광에 반응하여 동작한다. 즉, 시리얼신호(D1，D2)가 시리얼 신호 라인(L3)로 흘러갔을 때에 포토다이오드(83)이 발광하며, 그 포토다이오드(83)가 발광 중인 기간 중에는 MOSFET(81，82)가 켜진다. MOSFET(81，82)가 켜져 있을 때, 전원전압(Vc)의 정측 반파 전압이 MOSFET(81)의 본체 및 MOSFET(82)의 기생다이오드(82a)를 통과하여 컨버터(6)에 인가되며, 전원전압(Vc)의 부측 반파 전압이 MOSFET(82)의 본체 및 MOSFET(81)의 기생다이오드(81a)를 통과하여 컨버터(6)에 인가된다.
다른 구성, 제어, 및 효과는 제1실시형태와 동일하다. 따라서, 그 구성, 제어, 및 효과의 설명은 생략한다.
［3］제1 및 제2실시형태의 변형례
상기 각 실시형태에서는, 시리얼신호(D1)가 교류전원(1)의 부측 반파 전압에 동기 되며, 시리얼신호(D2)가 교류전원(1)의 정측 반파 전압에 동기 되는 구성이었으나, 시리얼신호(D1)가 교류전원(1)의 정측 반파 전압에 동기 되고, 시리얼신호(D2)가 교류전원(1)의 부측 반파 전압에 동기 되는 구성이어도 무방하다. 요컨데, 시리얼신호(D1)를 정측 또는, 부측 반파 전압에 동기시키며, 시리얼신호(D2)에 대해서는 시리얼신호(D1)가 동기 되는 측의 반파전압과는 다른 측의 반파전압에 동기 시키면 된다. 추가적으로는, 실내 컨트롤러(70) 및 실외 컨트롤러(40)의 쌍방에 정부 쌍방향으로 시리얼신호를 송수신 할 수 있는 회로를 구성하고, 실내 컨트롤러(70) 및 실외 컨트롤러(40) 간에 시분할로 신호를 송수신하도록 하여도 무방하다.
상기 각 실시형태에서는, 바이패스라인(9)에 삽입하는 개폐기로서 릴레이 접점(41a)을 사용했으나, 같은 기능을 가지는 것이 있다면 반도체 스위치소자 등 다른 개폐기를 이용하여도 무방하다.
상기 각 실시형태에서는, 컨버터(6，63)로서 다이오드 브릿지의 정류 회로를 이용한 경우를 예로 들어 설명했으나, 고조파저감용 컨버터와 승압형 컨버터를 사용해도 무방하다.
그 밖에, 상기 각 실시형태 및 변형은, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 이 신규한 실시형태 및 변형례는, 그 밖의 여러가지 형태로 실시될 수 있으며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위내에서, 각종 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 이들 실시형태나 변형은, 발명의 범위는 요지에 포함되며, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
1…교류전원, 2…실외 유닛, 3…외부접속단자, 3a，3b…전원단자, 3c…통신단자, L1，L2…전원라인, L3……시리얼신호 라인(신호라인), C1，C2…전원케이블, C3…시리얼신호 라인, 5…정특성 서미스터(돌입전류 방지용 소자 ), 6…컨버터, 7…평활 콘덴서, 8…인버터, 9…바이패스라인, 10…절연 스위치 회로, 11…트라이액, 13…포토커플러, 13a…포토다이오드, 13b…포토트라이액, 20M…압축기모터, 31…인버터, 32M…팬 모터, 33…DC/DC컨버터(직류전원), 40…실외 컨트롤러, 41…릴레이, 41a…릴레이 접점(개폐기), 50…시리얼 통신 회로(제1시리얼 통신 회로), 51…송신부, 52…수신부, 60…실내 유닛, 61…외부접속단자, 61a，61b…전원단자, 61c…통신단자, 65…인버터, 67…DC/DC컨버터(직류전원), 70…실내 컨트롤러, 80…시리얼 통신 회로(제2시리얼 통신 회로), 81…송신부, 82…수신부

Claims (7)

  1. 실외 유닛 및 실내 유닛을 갖추고, 이들 실외 유닛 및 실내 유닛을 신호라인으로 상호접속한 공기조화기로서,
    상기 실외 유닛은,
    교류전원의 전압을 직류전압으로 변환하는 컨버터와,
    상기 컨버터의 출력단에 접속된 콘덴서와,
    상기 교류전원과 상기 컨버터와의 사이의 전원라인에 삽입된 돌입전류 방지용 소자와,
    상기 신호라인을 통과하는 신호에 따라 발광하는 발광소자와,
    상기 전원라인에 삽입되어 상기 돌입전류 방지용 소자와 직렬회로를 형성하고, 상기 발광소자의 발광에 반응하여 동작하는 스위치와,
    상기 돌입전류 방지용 소자와 상기 스위치와의 직렬회로에 병렬 접속된 상개형의 개폐기와,
    상기 콘덴서의 전압에 의해 동작하며, 동작 개시로부터 소정의 시간이 지난 후에 상기 개폐기를 닫고, 그 개폐기를 해당 실외 유닛의 운전이 불필요해졌을 때에 여는 실외 컨트롤러,
    를 포함하며,
    상기 실내 유닛은,
    상기 실외 유닛의 운전이 필요해졌을 때에, 상기 신호라인에 연속적으로 신호를 송출하는 실내 컨트롤러,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 포토다이오드이며,
    상기 스위치는 사이리스터인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 사이리스터와, 이 사이리스터에 병렬 접속되어 상기 포토다이오드의 발광에 따라 켜지는 포토사이리스터를 포함하며, 이 포토사이리스터가 켜지는 것에 반응하여 상기 사이리스터에 대해 트리거로서 동작하는 절연 스위치 회로인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는, 포토다이오드이며,
    상기 스위치는, 상기 포토다이오드의 발광에 반응하여 동작하는 한 쌍의 MOSFET의 직렬회로인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호라인을 통과하는 신호는, 상기 교류전원의 전압에 동기 되는 신호인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호라인은, 상기 교류전원의 전압에 동기 되는 시리얼통신용 시리얼신호 라인이며,
    상기 실외 유닛은,
    제1시리얼신호를 상기 시리얼신호 라인을 통하여 상기 실내 유닛에 송신하고, 상기 실내 유닛으로부터 보내어지는 제2시리얼신호를 상기 시리얼신호 라인을 통하여 수신하는 제1시리얼 통신 회로,
    를 추가적으로 포함하며,
    상기 실내 유닛은,
    상기 제2시리얼신호를 상기 시리얼신호 라인을 통하여 상기 제1시리얼 통신 회로에 송신하고, 상기 제1시리얼신호를 상기 시리얼신호 라인을 통하여 수신하는 제2시리얼 통신 회로,
    를 추가적으로 포함하며,
    상기 제1시리얼신호는, 상기 교류전원의 정측 또는, 부측의 반파전압에 동기 되고,
    상기 제2시리얼신호는, 상기 제1시리얼신호가 동기 되는 측의 반파전압과는 다른 측의 반파전압에 동기 되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실외 유닛은,
    상기 콘덴서의 전압을 부하구동용 교류전압으로 변환하는 인버터와,
    상기 콘덴서에 접속되고, 상기 콘덴서의 전압이 소정치 이상이 된 경우, 상기 실외 컨트롤러의 동작을 포함한 해당 실외 유닛의 운전에 필요한 직류전압을 출력하는 직류전원,
    을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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