KR20220072523A - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기는, 복수의 유닛 각각에 연결되거나 구비되고, 유닛 사이를 연결하는 냉매 배관을 도파관으로 이용하여 통신을 수행하는 배관 통신 장치를 포함하고, 상기 배관 통신 장치는, 상기 냉매 배관에 연결되어 급전(feeding)을 수행하는 급전 프로브 어셈블리를 포함하며, 상기 급전 프로브 어셈블리는, 원통형의 본체, 및, 상기 본체 내부로 급전하는 급전 프로브를 포함할 수 있다.

Description

공기조화기{Air-conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매 배관을 도파관으로 이용하여 통신할 수 있는 공기조화기 및 그 동작 방법에 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.

이때, 상기 실내기와 실외기는 냉매 배관을 통해 연결된다.

최근에는 냉매의 배분 및 순환을 제어하는 실외기 및 상기 실외기와 공유되어 각 실에 공기를 토출하는 실내기로 구성되는 다수의 멀티에어컨과 다수의 멀티에어컨을 연결하여 제어하는 제어 장치를 포함하여 멀티 공기조화기를 구성하기도 한다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 공기조화기는 하나의 실외기(200)에 복수의 실내기(100A 내지 100D)가 냉매 배관(300)을 통해 연결된다.

실외기의 압축기로부터 압축된 냉매가 냉매 배관을 통해 실내기의 열교환기로 공급되고, 실내기의 열교환기에서 열교환된 냉매는 다시 냉매 배관을 통해 실외기의 압축기로 유입된다. 그에 따라 실내기는 냉매를 이용한 열교환을 통해 냉온의 공기를 실내로 토출한다.

공기조화기 시스템 내 유닛들은, 건물단위 또는 소그룹 단위로 상호 연결되어, 데이터를 송수신하며, 송수신되는 데이터를 통해 각 유닛의 상태를 모니터링하고 제어할 수 있다.

일례로, 공기조화기 시스템은, 각 유닛이 통신선으로 연결되는 유선통신 방식을 사용할 수 있다. 일반적으로 실내기는 실외기로 데이터를 전송하고, 실외기가 실내기의 데이터를 수신하여 제어기로 실내기의 데이터를 전송하도록 구성된다.

또 다른 예로 종래 기술(한국 공개특허공보 제10-2010-0123486호)은, 공기조화기 운전상태 데이터를 유선통신으로 노트북 등 장비와 연결하여 전달하는 불편함을 해소하고자, 무선통신을 이용하여 수신함으로써 편리하게 공기조화기의 동작을 모니터링하고 있다.

종래 기술(한국 공개특허공보 제10-2010-0123486호)은, 실외기 및, 실외기로부터 소정 거리 내에 존재하는 단말이 무선 통신 방식으로 통신하여, 실외기 및 실내기의 운전상태 데이터를 단말로 전송하고 있다.

이러한 통신 구조들에서는 실내기가 제어기가 직접 통신하지 못하고 실외기를 반드시 통해야 하는 문제점이 있었다. 예를 들어, 하나의 실내기 데이터가 필요한 경우에도, 실외기를 거치는 단계적 통신을 수행해야 하기 때문에, 처리 속도가 늦다는 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술(한국 공개특허공보 제10-2010-0123486호)은, 실외기에 별도 무선 통신 모듈을 추가 장착할 필요가 있고, 실외기와 실내기 간의 통신은 여전히 유선 통신으로 수행하는 문제점이 있었다.

또한, 실외기와 단말 간의 와이파이(Wifi) 통신으로, 동일층이나 단거리 이내에서만 원활한 통신이 가능하다는 문제점이 있었다.

특히 실외기가 건물의 지하에 설치되거나 옥상에 설치되는 것이 일반적인 설치 환경에서, 실외기와 실내기 간의 거리로 인하여 무선으로 통신하는데에 어려움이 있으며, 건물 내의 장애물로 인하여 신호가 감쇄되는 등, 신호의 품질이 저하되고 그에 따라 통신의 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 공기조화기 시스템의 설치 환경에 적합한 통신 방안이 요구된다. 최근 공기조화기는 그 설치 환경이 복잡해지고, 다수의 실외기와 실내기를 구비함에 따라 실외기와 실내기 간의 통신이 어려워지는 단점을 보완하기 위해 상기 냉매 배관을 이용한 통신 기술이 개발, 발전되고 있다.

본 발명의 목적은, 냉매 배관의 도파관 특성을 이용하여 통신할 수 있는 공기조화기 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 냉매 흐름을 방해하지 않으면서 냉매 배관 내부로 전자파를 송수신하기 위한 프로브 장치를 포함하는 공기조화기 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 냉매 배관을 이용한 통신에 효율적인 프로브 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 설치 비용과 설치 시간을 감소시킬 수 있는 공기조화기 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에 의해서 이해될 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기는, 유닛 사이를 연결하는 냉매 배관을 이용하여 통신할 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기는, 복수의 유닛 각각에 연결되거나 구비되고, 유닛 사이를 연결하는 냉매 배관을 도파관으로 이용하여 통신을 수행하는 배관 통신 장치를 포함하고, 상기 배관 통신 장치는, 상기 냉매 배관에 연결되어 급전(feeding)을 수행하는 급전 프로브 어셈블리를 포함하며, 상기 급전 프로브 어셈블리는, 원통형의 본체, 및, 상기 본체 내부로 급전하는 급전 프로브를 포함할 수 있다.

상기 본체는, 상기 냉매 배관을 향하는 전면이 개방되고, 상기 전면의 반대측 후면은 단락벽(shorting wall)으로 막힐 수 있다.

또한, 상기 급전 프로브는, 상기 본체의 길이 방향 측면에 삽입되고, 상기 전면보다 상기 후면에 가깝게 위치할 수 있다.

또한, 상기 급전 프로브와 상기 후면 사이의 거리는 전송 주파수의 λ/4일 수 있다.

상기 급전 프로브의 길이는 전송 주파수의 λ/4일 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기는, 상기 냉매 배관의 길이 방향의 수직 방향으로 상기 급전 프로브에 연결되는 동축 케이블을 더 포함하고, 상기 급전 프로브는, 상기 냉매 배관의 길이 방향의 수직 방향으로 상기 본체에 삽입될 수 있다.

상기 본체의 외경은 상기 냉매 배관의 내경보다 작을 수 있다.

상기 급전 프로브 어셈블리는, 상기 본체와 상기 냉매 배관 사이를 연결하는 연결 도파관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결 도파관의 내경은 상기 본체의 외경과 동일할 수 있다.

또한, 상기 본체는, 상기 연결 도파관을 향하는 전면이 개방되고, 상기 전면의 반대측 후면은 단락벽(shorting wall)으로 막힐 수 있다.

또한, 상기 급전 프로브는, 상기 본체의 길이 방향 측면에 삽입되고, 상기 전면보다 상기 후면에 가깝게 위치할 수 있다.

또한, 상기 급전 프로브와 상기 후면 사이의 거리는 전송 주파수의 λ/4일 수 있다.

또한, 상기 본체는, 신호 진행 방향의 반대 방향으로 소정 각도로 기울어져 상기 연결 도파관에 연결될 수 있다.

상기 냉매 배관은, 서로 다른 두께를 가지고 고대역 필터의 특성을 가지는 복수의 서브 배관을 포함하고, 상기 배관 통신 장치는, 상기 전자파를 특정 주파수 이상의 전송 주파수로 송수신하며, 상기 특정 주파수는, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정될 수 있다.

또한, 상기 특정 주파수는 상기 가장 높은 컷-오프 주파수일 수 있다.

또한, 상기 복수의 서브 배관은, 원통형의 배관이고, 상기 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관은, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 작은 반경을 가지는 원통형의 서브 배관일 수 있다.

또한, 상기 특정 주파수는, 주파수 분석 장치를 통해 결정되고, 상기 주파수 분석 장치는, 상기 특정 주파수를 상기 복수의 서브 배관 각각을 도파관으로 모델링한 복수의 도파관 모델을 근거로 결정할 수 있다.

또한, 상기 주파수 분석 장치는, 상기 실내기, 상기 실외기 및 상기 배관 통신 장치 중 적어도 하나에 포함되어 구성될 수 있다.

상기 배관 통신 장치는, 송신 대상이 되는 제1 배관 통신 데이터를 변조하여 제1 전자파로 변환하고, 상기 제1 전자파를 냉매 배관을 도파관으로하여 외부의 제1 배관 통신 장치로 송신하는 신호 송신부, 및 외부의 제2 배관 통신 장치로부터 냉매 배관을 도파관으로하여 송신되고, 수신 대상이 되는 제2 배관 통신 데이터가 변조되어 생성된 제2 전자파를 수신하고, 상기 수신된 제2 전자파를 복조하여 상기 제2 배관 통신 데이터를 복원하는 신호 수신부를 포함할 수 있다.

상기 냉매 배관은, TE(Transverse Electric) 모드 또는 TM(Transverse Magnetic) 모드의 도파관으로 동작할 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 냉매 배관의 도파관 특성을 이용하여 공기조화기의 유닛들이 통신할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 냉매 흐름을 방해하지 않으면서 냉매 배관 내부로 전자파를 송수신할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 냉매 배관을 이용한 통신에 효율적인 프로브 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공기조화기의 설치 비용과 설치 시간을 감소시킬 수 있다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 도파관 역할을 하는 냉매 배관을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 실외기 및 실내기 간의 도파관 통신을 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 실내기 간의 도파관 통신을 나타내는 예시도이다.
도 6와 도 7은 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 냉매 배관의 원형 도파관 특성에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 8과 도 9는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 냉매 배관의 원형 도파관 내경에 따른 특성 변화에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 10a는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 배관 통신 장치의 프로브 구조를 나타내는 예시도이다.
도 10b는 도 10a의 프로브의 파라미터 특성을 나타내는 예시도이다.
도 11a와 도 11b는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 냉매 배관의 송수신 링크 특성에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 12 내지 도 15는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 급전 프로브 및 동축 케이블 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 16a와 도 16b는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 배관 통신 장치의 프로브 구조를 나타내는 예시도이다.
도 17a와 도 17b는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 배관 통신 장치의 프로브 구조를 나타내는 예시도이다.
도 18a와 도 18b는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 배관 통신 장치의 프로브 구조를 나타내는 예시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서는 도면들을을 참조하여 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템(또는 공기조화기)에 대해 상술한다.

도 2는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 공기 조화 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 공기조화기(A100)는 공기 조화를 수행하는 복수의 유닛(100, 200), 하나 이상의 분지점(310A 내지 310N)을 포함하고, 상기 복수의 유닛(100, 200) 사이를 연결하는 냉매 배관(300)을 포함할 수 있다.

상기 복수의 유닛(100, 200)은, 복수의 실내기(100A 내지 100N, 이하 복수의 실내기 전체를 의미할 때는 100)와, 상기 실내기(100)에 냉매를 공급하는 하나 이상의 실외기(200)를 포함할 수 있다. 상기 냉매 배관(300)은, 상기 실내기(100)와 상기 실외기(200)를 연결할 수 있다

일 실시 예에 따르면, 상기 공기조화기(A100)는 상기 실외기(200) 및 상기 복수의 실내기(100) 각각에 연결되거나 구비되고, 상기 냉매 배관(300)을 도파관으로하여 전자파를 송수신함에 의해 상기 실외기(200)와 상기 복수의 실내기(100) 간 또는 상기 복수의 실내기(100) 사이의 데이터 통신을 수행하는 배관 통신 장치(400X, 400Y, 400A 내지 400N, 이하 400)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 냉매 배관(300)은, 서로 다른 두께를 가지는 복수의 서브 배관을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 서브 배관은 상기 하나 이상의 분지점(310A 내지 310N)을 기준으로 구분되는 것일 수 있다. 예를 들어, 도 2의 경우, 분지점 310A 및 분지점 310B 간의 냉매 배관의 하나의 서브 배관이 될 수 있다.

그러나, 분지점 간에 위치하는 냉매 배관이라고 하더라도, 주위 환경(예를 들면, 건물의 형태, 모양등)에 따라 복수의 서브 배관을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 실내기의 위치상 휘어진 냉매 배관이 사용되어야 하는 경우, 분지점 간에 존재하는 냉매 배관은 직선 형태의 서브 배관 및 휘어진 서브 배관등 복수의 서브 배관을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 서브 배관들은 각각 고대역 필터의 특성을 가질 수 있다. 즉, 상기 냉매 배관(300)을 도파관으로하여 전자파가 송수신되는 통신 방식의 경우(이하, 도파관 통신), 상기 복수의 서브 배관들 각각은 고대역 필터(하이-패스 필터, high-pass filter)의 역할을 할 수 있다.

이 경우, 상기 배관 통신 장치(400)는, 상기 전자파를 특정 주파수 이상의 전송 주파수로 송수신할 수 있다.

또한, 상기 특정 주파수는, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정되는 것일 수 있다.

구체적으로 상술하면, 도파관 통신에 있어서, 도파관의 역할을 할 수 있는 냉매 배관(300)은 상기 냉매 배관(300)의 형태 또는 모양, 상기 냉매 배관(300) 내부에 포함된 유전체의 유전율에 따라 결정되는 컷-오프 주파수를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 서브 배관이, 원통형의 배관인 경우, 상기 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관은, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 작은 반경을 가지는 원통형의 서브 배관일 수 있다.

따라서, 상기 냉매 배관을 이루는 복수의 서브 배관 중 특정(또는 임의의) 서브 배관을 기준으로 상기 전자파의 주파수를 결정하게 되면, 다른 서브 배관에서 전자파의 전송이 어려운 문제점이 있을 수 있다.

즉, 공기조화기 배관 환경에서는 다양한 구조와 반경을 가지는 배관이 존재하기 때문에 특정 배관의 컷-오프(cutoff) 주파수에 맞춰 신호를 전달하면 작은 배관에서는 신호가 잘 전달되지 못하는 문제점이 있을 수 있다.

본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 상기 배관 통신 장치(400)는 냉매 배관(300)을 도파관으로 이용하여 도파관 통신을 수행함에 있어서, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정된 특정 주파수 이상으로 상기 전자파를 송신함으로써, 별도의 통신선을 사용하지 아니하고 실내기(100)와 실외기(200) 간 또는 실내기(100) 간의 통신이 이루어질 수 있으며, 안정되고, 효율이 높은 도파관 배관 통신이 가능하다는 이점이 있다.

도 3은 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 도파관 역할을 하는 냉매 배관을 나타내는 예시도이다.

도 3을 참조하면, 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 냉매 배관(300)은 원통형의 배관일 수 있다.

도 3의 (a)는 원형 금속통의 모양을 가지는 냉매 배관을 나타낸 그림이다. 여기서, a는 금속통의 반지름을 나타낸다.

도 3의 (b)는 원형통의 정면을 나타내는 그림이며, 원형 안의 실선과 점선은 전자파의 전파 모습을 나타낸다. 도 3의 (b)를 참조하면, 원형통의 정명에서의 전계 및 자계의 진행 모습을 확인할 수 있는데. 실선은 전계의 진행 모습을 나타내고, 점선은 자계의 진행 모습을 나타낸다.

도 3의 (c)는 원형통의 측면을 나타낸 그림이며, 도 3의 (c)를 참조하면, 원형통의 측면에서의 전계 및 자계의 전파 모습을 확인할 수 있다.

일반적으로, 단면이 원형인 금속통의 도파관 내에는 TE(Transverse Electric),TM(Transverse Magnetic) 모드가 존재할 수 있다.

즉, 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 상기 냉매 배관은, TE(Transverse Electric) 모드 또는 TM(Transverse Magnetic) 모드의 도파관으로 동작하는 것일 수 있다.

상기 TE 모드는, 특수한 전송선(또는 도파관)을 따라서 전파되는 전자파 중에 그 진행방향에 자계 성분 H는 있으나 전계 성분 E가 전혀 없는 전기적 횡파가 진행하는 모드를 의미할 수 있다.

또한, 상기 TM 모드는, 특수한 전송선(또는 도파관)에 따라서 전파되는 전자파 중에 그 진행 방향에 전계 성분 E는 있으나 자계 성분 H는 전혀 없는 자기적 횡파가 진행하는 모드를 의미할 수 있다.

도파관 특성에 대해 예를 들어 상술하면, 금속 통 안으로 전계와 자계가 특정 모양을 지니고 파가 진행하게 된다.

전술한 바와 같이, 기본적으로 원형 도파관은 high-pass filter 특성을 지니고 있다. 특정 주파수 이하의 주파수 가지는 신호는 원형 도파관을 잘 통과하지 못할 수 있다.

이를 컷-오프(cut-off) 주파수라고 하며, 상기 컷-오프(cut-off) 주파수는 도 3의 (a)에서 반경을 나타내는 a와 도파관 안을 채우고 있는 물질의 유전율에 의해 결정이 될 수 있다.

신호(또는 배관을 진행하는 전자파)는 도 3의 (a)의 z 방향으로 진행을 하면서 감쇠가 있을 수 있는데, 이는 물질의 손실탄젠트값과 금속의 특성에 따라 손실이 결정될 수 있다.

전술된 바와 같이, 원형 도파관은 반경과 유전체의 유전율에 따라 cut-off 주파수가 결정될 수 있다. 냉매 배관을 도파관으로 활용하는 경우, 에어컨 배관 환경에서 다양한 구조와 반경을 가지는 배관이 존재할 수 있다.

즉, 공기조화기에서의 냉매 배관은 상기 다양한 구조 및 반경을 가지는 복수의 서브 배관으로 구성될 수 있다.

따라서, 복수의 서브 배관 중 반경이 상대적으로 큰 제1 서브 배관을 기준으로 높은 cut-off 주파수에 맞춰 신호를 전달하면 반경이 상기 제1 서브 배관보다 상대적으로 작은 제2 서브 배관에서는 신호가 전달되지 못하는 문제점이 있을 수 있다.

따라서 일반적으로, 상기 복수의 서브 배관 중 상기 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관은, 가장 작은 반경을 가지는 원통형의 서브 배관인 것일 수 있다.

일 실시 예에 따른 배관 통신 장치(400)는 상기 냉매 배관(300)을 도파관으로하여 전자파를 송수신함에 의해 상기 실외기(200)와 상기 복수의 실내기(100) 간 또는 상기 복수의 실내기(100) 사이의 데이터 통신을 수행하되, 상기 전자파를 특정 주파수 이상의 전송 주파수로 송수신할 수 있다.

이 경우, 상기 특정 주파수는, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 특정 주파수는, 상기 가장 높은 컷-오프 주파수일 수 있다.

또한, 상기 복수의 서브 배관이 원통형의 배관인 경우, 상기 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관은, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 작은 반경을 가지는 원통형의 서브 배관일 수 있다.

따라서, 상기 배관 통신 장치(400)는 상기 복수의 서브 배관 중 가장 작은 반경을 가지는 서브 배관의 컷-오프 주파수 이상으로 상기 전자파를 송수신할 수 있다.

이 경우, 상기 복수의 서브 배관에서 안정되고 전송 효율이 좋은 도파관 통신이 구현될 수 있다.

도 4는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 실외기 및 실내기 간의 도파관 통신을 나타내는 예시도이다.

도 4를 참조하면, 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 공기조화기는 상기 실외기(200)에 연결되거나 구비된 제1 배관 통신 장치(400a) 및 상기 실내기(100)에 연결되거나 구비된 제2 배관 통신 장치(400b)를 포함할 수 있다.

상기 실외기(200)에서 상기 실내기(100)로의 도파관 통신의 경우, 상기 제1 배관 통신 장치(400a)가 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정된 전송 주파수 이상으로 전자파를 송신하며, 상기 제2 배관 통신 장치(400b)는 상기 송신된 전자파를 수신하게 된다.

또한, 상기 실내기(100)에서 상기 실외기(200)로의 도파관 통신의 경우, 상기 제2 배관 통신 장치(400a)가 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정된 전송 주파수 이상으로 전자파를 송신하며, 상기 제1 배관 통신 장치(400b)는 상기 송신된 전자파를 수신하게 된다.

도 5는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 실내기 간의 도파관 통신을 나타내는 예시도이다.

도 5를 참조하면, 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 공기조화기는 제1 실내기(100a)에 연결되거나 구비된 제3 배관 통신 장치(400c) 및 제2 실내기(100b)에 연결되거나 구비된 제4 배관 통신 장치(400d)를 포함할 수 있다.

상기 제1 실내기(100a)에서 상기 제2 실내기(100b)로의 도파관 통신의 경우, 상기 제3 배관 통신 장치(400c)가 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정된 전송 주파수 이상으로 전자파를 송신하며, 상기 제4 배관 통신 장치(400d)는 상기 송신된 전자파를 수신하게 된다.

또한, 상기 제2 실내기(100b)에서 상기 제1 실내기(100a)로의 도파관 통신의 경우, 상기 제4 배관 통신 장치(400d)가 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정된 전송 주파수 이상으로 전자파를 송신하며, 상기 제3 배관 통신 장치(400c)는 상기 송신된 전자파를 수신하게 된다.

도 4 및 도 5에 개시된 배관 통신 장치들은 각각 도파관 통신을 수행하기 위하여, 송신 대상이 되는 제1 배관 통신 데이터를 변조하여 제1 전자파로 변환하고, 상기 제1 전자파를 냉매 배관을 도파관으로하여 외부의 제1 배관 통신 장치로 송신하는 신호 송신부(미도시) 및 외부의 제2 배관 통신 장치로부터 냉매 배관을 도파관으로 하여 송신되고, 수신 대상이 되는 제2 배관 통신 데이터가 변조되어 생성된 제2 전자파를 수신하고, 상기 수신된 제2 전자파를 복조하여 상기 제2 배관 통신 데이터를 복원하는 신호 수신부(미도시)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 배관 통신 데이터는 상기 배관 통신 장치들 각각이 연결된 실외기 또는 실내기로부터 획득되는 데이터일 수 있다.

또한, 상기 복원된 제2 배관 통신 데이터는 상기 배관 통신 장치들 각각이 연결된 실외기 또는 실내기로 전송되는 데이터일 수 있다.

전술된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 냉매 배관은, 공기 조화 시스템의 주위 환경에 따라 다양한 구조 및 모양을 구비할 수 있다.

예를 들어, 상기 냉매 배관에 포함된 복수의 서브 배관들은 원형 모양의 배관일 수 있다. 또한 이 경우, 상기 복수의 서브 배관들 각각은 서로 다른 반경을 가질 수 있으며, 직선 모양, 휘어진 모양 등을 구비할 수 있다.

또한, 상기 복수의 서브 배관들 중 특정 배관이 분지점을 포함하는 경우, 상기 특정 배관은 하나의 배관에서 분기되는 둘 이상의 배관을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉매 배관을 원형 도파관으로 이용하여 전자파를 송수신함으로써 실외기와 실내기 사이의 데이터 통신이 가능하다.

기본적으로 원형 도파관은 배관의 내경과 도파관을 채우고 있는 물질의 유전율에 따라 컷-오프(cut-off) 주파수가 결정된다. 도파관은 high-pass 필터 특성을 지니고 있어 컷-오프 주파수 이하의 주파수는 통과하지 못한다. 따라서 배관 내경이 다양한 에어컨 환경에서는 신호가 모든 배관에서 전달 될 수 있게 동작 주파수를 잘 선택해야 한다. 냉매 배관의 내경을 고려하여 전송주파수를 선택하여 데이터의 송수신을 가능하게 한다.

도 6과 도 7은 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 냉매 배관의 원형 도파관 특성에 관한 설명에 참조되는 도면이다. 도 6은 원형 도파관(Circular waveguide)의 직선형 모델을 예시하고, 도 7은 도 6의 모델에 따른 S(scattering) 파라미터 특성 결과를 도시한 것이다.

도 6과 같이, 원형 도파관(600)를 길이 방향으로 길게 설계하여 냉매 배관의 신호전달 특성을 확인해 제1 포트에서 제2 포트를 향하는 순방향 전달 특성(S21)은 약 6.3 GHz 부터 손실없이 신호가 전달되는것을 확인할 수 있다. 즉 냉매 배관 내경 28.58mm에서는 컷-오프(Cut-off) 주파수가 6.3 GHz에서 형성되고 있다.

한편, 제1 포트에서 바라본 반사특성(S11)은 -80dB 이하로, 제1 포트로 입력된 신호가 반사되는 신호가 매우 작은 것을 확인할 수 있다.

도 8과 도 9는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 냉매 배관의 원형 도파관 내경에 따른 특성 변화에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 8은 도파관 내경에 따른 S21 파라미터 특성 결과를 도시한 것이고, 도 9는 서로 다른 내경을 가지는 냉매 배관(910, 920)이 연결된 경우에 S21 파라미터 특성 결과를 도시한 것이다.

도 8은 냉매 배관 내경의 변화에 따른 컷-오프(Cut-off) 주파수 변화를 보이고 있다. 도 8은, 내경 19.05 mm, 내경 28.58 mm, 내경 35 mm, 내경 41.3 mm, 내경 54 mm인 원형 도파관의 S21 파라미터가 예시된다. 도 8을 참조하면 배관 내경이 작을수록 손실없이 신호가 전달되는 컷-오프(Cut-off) 주파수는 증가하고 있다.

도 9을 참조하면, 서로 다른 내경을 가지는 냉매 배관(910, 920)이 연결되고, 점진적으로 내경이 좁아지는 테이퍼링(tapering) 연결부(915)가 형성된다.

도 9는 서로 다른 내경으로 구성된 냉매 배관(910, 920)에서의 컷-오프(Cut-off) 주파수 특성을 보이고 있다. 도 8과 도 9를 참조하면, 서로 다른 내경의 냉매 배관(910, 920)이 연결된 경우의 S21 파라미터 특성은 작은 내경의 냉매 배관(910)의 S21 파라미터 특성을 따라간다.

즉, 직경이 서로 다른 도파관(910, 920)이 연결되어 있을 경우, 해당 구조의 신호전달특성은 도파관 간의 컷-오프(Cut-off) 주파수 차이로 인해 내경이 작은 도파관(910)의 전달 특성에 좌우된다.

상술한 것과 같이, 냉매 배관이 도파관 역할을 하고 있어, 실내외기 유닛간 통신 매체로 사용 가능하다. 본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기는, 복수의 유닛(100, 200) 각각에 연결되거나 구비되고, 유닛 사이(100, 200)를 연결하는 냉매 배관(300)을 도파관으로 이용하여 통신을 수행하는 배관 통신 장치(400)를 포함할 수 있다.

내경이 다른 복수의 배관을 이용하는 경우, 가장 작은 내경을 가지는 배관이 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지기 때문에, 배관 통신 장치(400)는 상기 복수의 배관 중 가장 작은 내경을 가지는 배관의 컷-오프 주파수 이상으로 상기 전자파를 송수신하는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 상기 배관 통신 장치는, 상기 냉매 배관(300)에 연결되어 급전(feeding)을 수행하는 급전 프로브 어셈블리(1000)를 포함할 수 있다.

도 10a는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 배관 통신 장치의 급전 프로브 구조를 나타내는 예시도이고, 도 10b는 도 10a의 프로브의 파라미터 특성을 나타내는 예시도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 급전 프로브 어셈블리(1000)는, 원통형의 본체(1010), 및, 상기 본체(1010) 내부로 급전하는 급전 프로브(1020)를 포함할 수 있다.

급전(feeding)은 냉매 배관(300)에 신호를 인가하는 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 급전 프로브 어셈블리(1000)는, 프로브(probe) 방식으로 급전 프로브(1020)가 냉매 배관(300) 내부로 급전(feeding)할 수 있다

냉매 배관 내부에 흐르고 있는 냉매의 유동을 방해 하지 않으면서 전파신호를 배관 내부로 주고 받기 위해서는, 프로브 형상 구조의 최적화가 필요하며 그 형상구조에 따른 전달 특성에 변화가 있는지 살펴봐야 한다.

상기 본체(1010)는, 원통형으로 형성되어 일종의 원형 도파관으로 동작할 수 있다. 또한, 상기 본체(1010)는, 상대적으로 긴 길이 방향으로 상기 냉매 배관(300)에 연결되어, 상기 냉매 배관(300)으로 신호를 전달할 수 있다. 이때, 상기 본체(1010)는, 상기 냉매 배관(300)의 측면에 연결될 수 있다.

상기 본체(1010)는, 상기 냉매 배관(300)을 향하는 전면(1011)이 개방될 수 있다. 이에 따라, 급전 프로브(1020)가 방출한 신호는 상기 냉매 배관(300)을 향하여 개방된 전면(1011)을 통하여 상기 냉매 배관(300)으로 송신될 수 있다.

또한, 상기 전면(1011)의 반대측 후면(1012)에는 단락벽(shorting wall)이 배치될 수 있다. 상기 본체(1010)의, 후면(1012)은 단락벽으로 막힐 수 있다. 이에 따라, 급전 프로브(1020)가 방출한 신호 중 일부는 단락벽에 의해 전면(1011)을 향하여 반사될 수 있다.

상기 급전 프로브(1020)에 의한 급전은 본체(1010)의 일면(1013)으로부터 소정 높이에서 이루어질 수 있다. 이때 소정 높이는, 상기 급전 프로브(1020)가 본체(1010) 내부로 삽입되어 노출된 길이일 수 있다.

상기 급전 프로브(1020)의 길이는 전송 주파수의 λ/4일 수 있다. 이에 따라, 상기 급전 프로브(1020)는 일종의 모노폴(monopole) 안테나로 동작할 수 있다.

한편, 상기 급전 프로브(1020)는, 상기 본체(1010)의 길이 방향 측면(1013, 1014) 중 하나(1013)에 삽입되고, 상기 전면(1011)보다 상기 후면(1012)에 가깝게 위치할 수 있다. 이에 따라, 상기 급전 프로브(1020)는 상기 본체(1010)를 상대적으로 긴 길이 방향으로 형성된 원형 도파관으로 사용할 수 있고, 신호의 반사량, 반사된 신호에 의한 효율 손실을 방지할 수 있다.

한편, 상기 급전 프로브(1020)와 상기 후면(1012) 사이의 거리는 전송 주파수의 λ/4일 수 있다.

상기 급전 프로브(1020)에서 인가되는 신호는 상기 본체(1010)의 길이 방향으로 상기 전면(1011)을 향하는 +x 방향으로 진행하는 신호와, -x 방향으로 진행하는 신호가 존재한다.

-x 방향으로 진행하는 신호는 단락벽(shorting wall)에 반사되며, 180도의 위상이 지연되어 +x 방향으로 진행하는 신호에 보강간섭이 발생하여 결과적으로 손실없이 +x 방향으로 신호가 진행하게 된다. 이는 프로브가 일종의 모노폴 안테나로 동작함에 따라 동작대역폭이 존재하며, 단락벽까지의 거리 또한 특정주파수의 ¼ 파장에서 동작하도록 설계 되었기 때문이다.

공기조화기 운전을 위해서 실내기(100)와 실외기(200)간의 통신이 필요하며 이를 위하여 유닛 사이에 별도의 유선 통신선을 설치한다. 유닛 사이에 별도로 통신선을 설치하는 것은 번거롭고 비용이 발생한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 통신선 대신 냉매 배관(300)을 도파관으로 이용하여 전자파를 송수신하기 때문에, 유닛 사이에는 별도로 추가적인 통신선 설치가 불필요해, 설치 비용을 절감하고 설치 시간이 단축된다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 급전 프로브(1020)를 이용하여 냉매 배관(300) 내부로 전자파를 주고 받을 수 있다.

이 때, 통신방법은 전자파를 특정 주파수 이상의 전송 주파수로 송수신하며, 상기 특정 주파수는 배관 내경에 따라 형성되는 컷-오프(Cut-off) 주파수 특성을 지닌다.

도 10b를 참조하면, 8GHz에서, S11 = -15dB, S21 = 0.02dB일 때, 제1 포트(Port 1)으로 입력 파워가 10mW 이면, 출력 파워는 다음 수식과 같이 산출될 수 있다.

출력파워 = 입력파워 - Junction Loss - Path loss

제1 포트(Port 1)으로 입력 파워가 10mW 이면, 제1 포트로 반사되는 파워는 0.3mW이고, 제2 포트(Port 2)로 전달되는 파워는 9.5mW이다. 이 때 손실(Path loss)는 약 0.2mW로 예상된다.

도 11a와 도 11b는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 냉매 배관의 송수신 링크 특성에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 11a를 참조하면, 제1 포트 측 제1 급전 배관(1121)과 제2 포트 측 제2 급전 배관(1122)이 각각 주배관(1110)의 측면에 연결될 수 있다.

서로 다른 내경으로 구성된 냉매 배관에서의 컷-오프(Cut-off) 주파수 특성은 내경이 작은 도파관의 전달 특성에 좌우된다. 그러므로 송수신 링크의 파워 버짓(Power Budget) 계산을 위해, 실내기에 연결되는 배관 중 가장 작은 내경(예를 들어, 11.1mm)을 갖는 배관(1110)으로 송수신 링크가 구성되었다고 가정한다.

도 11a를 참조하면, 제1,2 급전 배관(1121, 1122)는 급전 프로브 어셈블리(1000)의 본체(1010)일 수 있다. 실시 예에 따라서, 제1,2 급전 배관(1121, 1122)은 급전 프로브 어셈블리(1000)의 본체(1010)에 연결된 원형 연결관일 수 있다. 급전 프로브 어셈블리(1000)의 본체(1010)의 길이는 주배관(1110)의 길이보다 매우 짧ㅇ릇 nd lT다

도 11b를 참조하면, 22GHz 에서 S11 = -10dB, S21 = -1dB일 수 있다.

포트(Port 1)으로 입력 파워가 10mW 이면, 출력 파워는 다음 수식과 같이 산출될 수 있다.

출력파워 = 입력파워 - Junction Loss - Path loss

제1 포트(Port 1)으로 입력 파워가 10mW 이면, 제1 포트로 반사되는 파워는 1mW이고, 제2 포트(Port 2)로 전달되는 파워는 8mW이다. 이 때 손실(Path loss)는 약 1mW로 예상된다.

한편, 급전 프로브(1020)에는 신호선(1030)이 연결될 수 있다. 예를 들어, 급전 프로브(1020)는 동축 케이블과 연결될 수 있다.

도 12 내지 도 15는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 급전 프로브 및 동축 케이블 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 12는 급전 구조의 수직 삽입을 예시하고, 도 13은 급전 구조의 평행 삽입을 예시한다.

도 12를 참조하면, 급전 도파관(1010)의 일단은 개방되어 메인 도파관(1200)에 연결되고, 타단은 단락벽(1022)으로 막혀 있을 수 있다. 급전 프로브(1020)는 급전 도파관(1010)의 일측에 삽입되어 급전 도파관(1010) 내부로 급전할 수 있다.

한편, 급전 프로브(1020)는 메인 도파관(1200)의 길이 방향을 기준으로 수직 방향으로 삽입될 수 있다.

또한, 동축 케이블(미도시)도 화살표 방향과 같이 수직 방향으로 급전 프로브(1020)에 연결될 수 있다.

도 13을 참조하면, 급전 도파관(1010)의 일단은 개방되어 메인 도파관(1200)에 연결될 수 있다.

이때, 급전 프로브(1020)는 메인 도파관(1200) 메인 도파관(1200)의 길이 방향을 기준으로 평행한 방향으로 삽입될 수 있다.

또한, 동축 케이블(미도시)도 화살표 방향과 같이 평행 방향으로 급전 프로브(1020)에 연결될 수 있다.

급전 도파관(1010) 및 동축 케이블의 구조에 있어서, 동축 케이블이 메인 도파관(1200)의 길이 방향과 수직을 이루도록 삽입하는 것이 비교적 더 우수한 특성을 가진다.

이는 메인 도파관(1200) 내에 진행하는 전파가 진행 방향에 수직하는 방향으로 전계가 분포되어야 하기 때문이며, 메인 도파관(1200)에서는 진행방향에 전계(E-field)가 수직으로 분포되는 TE 모드가 형성된다.

도 12를 참조하면, 전계가 진행 방향에 수직하게 분포하고, 도 13을 참조하면, 전계가 진행 방향에 평행하게 분포되어 정삭적으로 전달될 수 없다.

메인 도파관(1200)은 냉매 배관(300)이고, 급전 도파관(1010)은 급전 프로브 어셈블리(1000)의 본체일 수 있다.

따라서, 상기 급전 프로브(1020)는, 상기 냉매 배관(300)의 길이 방향의 수직 방향으로 상기 본체(1010)에 삽입되는 것이 바람직할 수 있다.

실시 예에 따라서, 급전 도파관(1010)은 급전 프로브 어셈블리(1000)의 본체에 연결되는 연결관일 수 있다.

또한, 동축 케이블 등 신호선(1030)도 상기 냉매 배관(300)의 길이 방향의 수직 방향으로 상기 급전 프로브(1020)에 연결되는 것이 바람직할 수 있다.

도 14를 참조하면, 수직 삽입 구조에서 동축 케이블이 연결되는 급전 프로브(1020)는 제1 포트(port 1)가 되고, 메인 도파관(1200)에 연결되는 급전 도파관(1010)의 개방부는 제2 포트(port 2)가 될 수 있다.

도 15는 도 12, 도 14와 같이 동축 케이블 및 급전 도파관이 결합된 형상에서의 S-parameter 특성을 도시한 것이다.

도 15를 참조하면, S11 및 S21은 전반적으로 양호하며, 이 때의 경우도 급전 도파관의 직경에 따라 전달 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 급전 도파관의 내경을 10 mm로 설정하였을 때 컷-오프(Cut-off) 주파수는 약 18GHz이다.

한편, 급전 프로브 구조는, 배관 내부에 흐르고 있는 냉매의 유동을 방해 하지 않아야 하고, 전파신호를 배관 내부로 주고 받을 때 신호 감쇄가 일어나지 않아야 하며, 생산 라인에서 실내외기 조립 시, 작업이 용이한 구조를 지녀야 한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 구조는, 냉매 배관의 길이 방향의 측면에서 신호를 전달하고, 냉매 흐름을 방해하지 않도록 냉매 배관에 먼 쪽에 프로브 등을 배치할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 구조는, 냉매 배관에 삽입 또는 연결이 쉬운 하나 또는 둘의 원통형 구조로 형성될 수 있다.

도 16a와 도 16b는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 배관 통신 장치의 프로브 구조를 나타내는 예시도로, 냉매 배관(1200)에 급전 프로브 어셈블리(1600)를 삽입하는 구조를 예시한다.

도 16a와 도 16b를 참조하면, 상기 급전 프로브 어셈블리(1600)는, 원통형의 본체(1610), 및, 상기 본체(1610) 내부로 급전하는 급전 프로브(1620)를 포함할 수 있다.

상기 급전 프로브(1620)는 연결된 통신선(1630)으로부터 받은 신호에 기초하여 냉매 배관(1200) 내부로 급전(feeding)할 수 있다.

상기 본체(1610)는, 상기 냉매 배관(1200)을 향하는 전면(1611)이 개방될 수 있고, 급전 프로브(1620)가 방출한 신호는 상기 냉매 배관(1200)을 향하여 개방된 전면(1611)을 통하여 상기 냉매 배관(1200)으로 송신될 수 있다.

또한, 상기 전면(1611)의 반대측 후면(1612)에는 단락벽(shorting wall)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 급전 프로브(1020)가 방출한 신호 중 일부는 단락벽에 의해 전면(1611)을 향하여 반사될 수 있다.

상기 급전 프로브(1620)는 상기 본체(1610)의 길이 방향 측면(1613)에 삽입될 수 있다. 상기 급전 프로브(1620)에 의한 급전은 본체(1610)의 측면(1613)으로부터 소정 높이(a1)에서 이루어질 수 있다. 이때 소정 높이(a1)는, 상기 급전 프로브(1620)가 본체(1610) 내부로 삽입되어 노출된 길이일 수 있다.

상기 급전 프로브(1620)는 상기 후면(1612) 단락벽과 소정 거리(a2) 이격될 수 있다.

바람직하게는 상기 높이(a1)와 거리(a2)는 동일할 수 있다. 이에 따라, -x 방향으로 진행하는 신호는 단락벽(shorting wall)에 반사되며, 180도의 위상이 지연되어 +x 방향으로 진행하는 신호에 보강간섭이 발생하여 결과적으로 손실없이 +x 방향으로 신호가 진행하게 된다. 더욱 바람직하게는, 상기 높이(a1)와 거리(a2)는 전송 주파수의 λ/4일 수 있다.

상기 본체(1610)의 내경(a3)과 외경(a4)은 모두 상기 냉매 배관(1200)의 내경(a5)보다 작을 수 있다. 상기 냉매 배관(1200)의 내경(a5)의 절반, 즉, 반지름은, 상기 본체(1610)의 내경(a3)보다 크고, 외경(a4)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 본체(1610)의 일부가 상기 냉매 배관(1200)에 안정적으로 삽입, 지지되면서도 냉매의 흐름을 방해하지 않을 수 있다.

도 17a와 도 17b는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 배관 통신 장치의 프로브 구조를 나타내는 예시도로, T 분지 배관 구조의 급전 프로브 어셈블리(1700)를 예시한다.

도 17a와 도 17b를 참조하면, 상기 급전 프로브 어셈블리(1700)는, 원통형의 본체(1710), 및, 상기 본체(1710) 내부로 급전하는 급전 프로브(1720)를 포함할 수 있다.

상기 급전 프로브 어셈블리(1700)는, 상기 본체(1710)와 냉매 배관(300) 사이를 연결하는 연결 도파관(1750)을 더 포함할 수 있다.

상기 급전 프로브(1720)는 연결된 통신선(1730)으로부터 받은 신호에 기초하여 연결 도파관(1750)을 거쳐 냉매 배관(400) 내부로 급전(feeding)할 수 있다.

상기 본체(1710)는, 상기 연결 도파관(1750)을 향하는 전면이 개방될 수 있고, 급전 프로브(1720)가 방출한 신호는, 상기 전면, 상기 연결 도파관(1750), 상기 냉매 배관(400) 순서로 전달될 수 있다.

이 경우에도, 상기 급전 프로브(1720)에 의한 급전은 본체(1710)의 측면으로부터 소정 높이(b1)에서 이루어질 수 있다. 이때 소정 높이(b1)는, 상기 급전 프로브(1720)가 본체(1710) 내부로 삽입되어 노출된 길이일 수 있다.

상기 본체(1710)는, 상기 연결 도파관(1750)을 향하는 전면이 개방되고, 상기 전면의 반대측 후면은 단락벽(shorting wall)으로 막혀 있다.

상기 급전 프로브(1720)는, 상기 본체(1710)의 길이 방향 측면에 삽입되고, 상기 전면보다 상기 후면에 가깝게 위치할 수 있다. 또한, 상기 급전 프로브(1720)는 단락벽과 소정 거리(b2) 이격될 수 있다.

바람직하게는 상기 높이(b1)와 거리(b2)는 동일할 수 있다. 이에 따라, -x 방향으로 진행하는 신호는 단락벽(shorting wall)에 반사되며, 180도의 위상이 지연되어 +x 방향으로 진행하는 신호에 보강간섭이 발생하여 결과적으로 손실없이 +x 방향으로 신호가 진행하게 된다. 더욱 바람직하게는, 상기 높이(b1)와 거리(b2)는 전송 주파수의 λ/4일 수 있다.

실시 예에 따라서, 상기 본체(1710)의 내경(b3) 및 외경(b4)은 각각 상기 연결 도파관(1750)의 내경(b5) 및 외경(b6)과 동일할 수 있다. 이에 따라, 동일 사이즈의 원형 도파관으로 급전 프로브 어셈블리(1700)을 구성할 수 있다.

도 18a와 도 18b는 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 배관 통신 장치의 프로브 구조를 나타내는 예시도로, Y 분지 배관 구조의 급전 프로브 어셈블리(1800)를 예시한다.

도 18a와 도 18b를 참조하면, 상기 급전 프로브 어셈블리(1800)는, 원통형의 본체(1810), 상기 본체(1810) 내부로 급전하는 급전 프로브(1820), 및, 상기 본체(1810)와 냉매 배관(300) 사이를 연결하는 연결 도파관(1850)를 포함할 수 있다.

상기 본체(1810)는, 신호 진행 방향의 반대 방향으로 소정 각도로 기울어져 상기 연결 도파관(1850)에 연결될 수 있다.

상기 급전 프로브(1820)는 연결된 통신선(1830)으로부터 받은 신호에 기초하여 연결 도파관(1850)을 거쳐 냉매 배관(400) 내부로 급전(feeding)할 수 있다.

상기 본체(1810)는, 상기 연결 도파관(1850)을 향하는 전면이 개방될 수 있고, 급전 프로브(1820)가 방출한 신호는, 상기 전면, 상기 연결 도파관(1850), 상기 냉매 배관(400) 순서로 전달될 수 있다.

이 경우에도, 상기 급전 프로브(1820)의 높이(c1), 및, 상기 급전 프로브(1720)와 단락벽 사이의 거리(c2)는 동일할 수 있다. 이에 따라, -x 방향으로 진행하는 신호는 단락벽(shorting wall)에 반사되며, 180도의 위상이 지연되어 +x 방향으로 진행하는 신호에 보강간섭이 발생하여 결과적으로 손실없이 +x 방향으로 신호가 진행하게 된다. 더욱 바람직하게는, 상기 높이(c1)와 거리(c2)는 전송 주파수의 λ/4일 수 있다.

실시 예에 따라서, 상기 연결 도파관(1850)의 내경(c5)은 상기 본체(1810)의 외경(c4)과 동일할 수 있다. 또는, 상기 본체(1810)의 내경(c3) 및 외경(c4)은 각각 상기 연결 도파관(1850)의 내경(c5) 및 외경(c6)과 동일할 수 있다.

본 발명에 개시된 일 실시 예에 따른 공기조화기는 냉매 배관을 도파관으로 하여 전자파를 송수신함에 의해 실외기와 복수의 실내기 간 또는 복수의 실내기 사이의 데이터 통신을 수행하는 통신장치를 포함한다.

상기 냉매 배관은, 서로 다른 내경을 가지고 고대역 필터의 특성을 보이는 복수의 서브 배관을 포함하고, 상기 통신장치는, 상기 전자파를 특정 주파수 이상의 전송 주파수로 송수신하며, 상기 특정 주파수는, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정될 수 있다.

본 발명에 개시된 일 실시 예에 따른 공기조화기에 따르면, 도파관 통신을 수행함에 있어, 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 전자파의 주파수가 결정되므로, 안정되고, 효율이 높은 도파관 배관 통신이 가능하다는 이점이 있다.

또한 냉매의 흐름을 방해하지 않도록 배관내부로 전자파를 급전하기 위한 프로브 장치 및 그 형상 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따른 급전 프로브 장치 및 구조는 냉매의 흐름을 방해하지 않고, 전파신호를 배관 내부로 주고 받을 때 신호 감쇄가 일어나지 않으며, 조립 작업이 용이한 구조를 가진다.

본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 배관 통신 장치(400)는 배관의 반경에 따른 차단 주파수 특성을 고려하여 작은 반경을 가진 서브 배관을 기준으로 설정된 동작 주파수(또는 전송 주파수)로 전자파를 송수신할 수 있다.

본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 상기 배관 통신 장치(400)는, 상기 전자파를 특정 주파수 이상의 전송 주파수로 송수신할 수 있다.

이 경우, 상기 공기 조화기(A100)는 상기 특정 주파수를 결정하는 역할을 하는 주파수 분석 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 주파수 분석 장치는, 상기 특정 주파수를 상기 복수의 서브 배관 각각을 도파관으로 모델링한 복수의 도파관 모델을 근거로 결정할 수 있다.

여기서, 상기 도파관 모델은 소프트웨어적인 모델을 의미할 수 있으며, 다양한 방식으로 제작될 수 있다.

예를 들어, 상기 도파관 모델은 상기 냉매 배관(300) 또는 상기 냉매 배관(300) 내부에 채워진 물질의 전기적 또는 자기적 특성(예를 들어, 임피던스, 유전율, 투자율등)을 근거로 하여 제작된 모델(예를 들어, 등가 회로 모델)일 수 있다.

따라서, 상기 도파관 모델은 냉매 배관의 주파수 특성을 분석할 수 있는 도구가 될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 주파수 분석 장치는, 상기 복수의 도파관 모델을 근거로 한 시뮬레이션(Simulation)을 통하여 상기 복수의 서브 배관 각각에 해당하는 컷-오프 주파수를 검출할 수 있다.

또한, 상기 주파수 분석 장치는, 상기 컷-오프 주파수 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 상기 특정 주파수로 결정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 주파수 분석 장치는, 상기 복수의 실내기, 상기 실외기 및 상기 배관 통신 장치 중 적어도 하나에 포함되어 구성될 수 있다.

변형된 일 실시 예에 따르면, 상기 주파수 분석 장치는 상기 냉매 배관(300)가 형성하는 복수의 배관 경로 별로 상기 특정 주파수를 결정할 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기는, 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 동작 방법은, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

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

100: 실내기
200: 실외기
300: 냉매 배관
400: 배관 통신 장치

Claims (20)

1. 실외기 및 실내기를 포함하는 복수의 유닛으로 구성되는 공기조화기에 있어서,
   상기 복수의 유닛 사이를 연결하는 냉매 배관; 및,
   상기 복수의 유닛 각각에 연결되거나 구비되고, 상기 냉매 배관을 도파관으로 이용하여 통신을 수행하는 배관 통신 장치;를 포함하고,
   상기 배관 통신 장치는, 상기 냉매 배관에 연결되어 급전(feeding)을 수행하는 급전 프로브 어셈블리를 포함하며,
   상기 급전 프로브 어셈블리는, 원통형의 본체, 및, 상기 본체 내부로 급전하는 급전 프로브를 포함하는 공기조화기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체는, 상기 냉매 배관을 향하는 전면이 개방되고, 상기 전면의 반대측 후면은 단락벽(shorting wall)으로 막힌 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 급전 프로브는, 상기 본체의 길이 방향 측면에 삽입되고, 상기 전면보다 상기 후면에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 급전 프로브와 상기 후면 사이의 거리는 전송 주파수의 λ/4인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 급전 프로브의 길이는 전송 주파수의 λ/4인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 냉매 배관의 길이 방향의 수직 방향으로 상기 급전 프로브에 연결되는 동축 케이블;을 더 포함하고,
   상기 급전 프로브는, 상기 냉매 배관의 길이 방향의 수직 방향으로 상기 본체에 삽입되는 공기조화기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 본체의 외경은 상기 냉매 배관의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 공기조화기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 급전 프로브 어셈블리는, 상기 본체와 상기 냉매 배관 사이를 연결하는 연결 도파관을 더 포함하는 공기조화기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 연결 도파관의 내경은 상기 본체의 외경과 동일한 것을 특징으로 하는 공기조화기.
10. 제8항에 있어서,
    상기 본체는, 상기 연결 도파관을 향하는 전면이 개방되고, 상기 전면의 반대측 후면은 단락벽(shorting wall)으로 막힌 것을 특징으로 하는 공기조화기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 급전 프로브는, 상기 본체의 길이 방향 측면에 삽입되고, 상기 전면보다 상기 후면에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
12. 제10항에 있어서,
    상기 급전 프로브와 상기 후면 사이의 거리는 전송 주파수의 λ/4인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
13. 제8항에 있어서,
    상기 본체는, 신호 진행 방향의 반대 방향으로 소정 각도로 기울어져 상기 연결 도파관에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
14. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 배관은, 서로 다른 두께를 가지고 고대역 필터의 특성을 가지는 복수의 서브 배관을 포함하고,
    상기 배관 통신 장치는, 상기 전자파를 특정 주파수 이상의 전송 주파수로 송수신하며,
    상기 특정 주파수는, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관을 기준으로 결정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 특정 주파수는 상기 가장 높은 컷-오프 주파수인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
16. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 서브 배관은, 원통형의 배관이고,
    상기 가장 높은 컷-오프(cut-off) 주파수를 가지는 서브 배관은, 상기 복수의 서브 배관 중 가장 작은 반경을 가지는 원통형의 서브 배관인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
17. 제14항에 있어서,
    상기 특정 주파수는, 주파수 분석 장치를 통해 결정되고,
    상기 주파수 분석 장치는, 상기 특정 주파수를 상기 복수의 서브 배관 각각을 도파관으로 모델링한 복수의 도파관 모델을 근거로 결정하는 것을 특징으로 하공기조화기.
18. 제17항에 있어서,
    상기 주파수 분석 장치는,
    상기 실내기, 상기 실외기 및 상기 배관 통신 장치 중 적어도 하나에 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
19. 제1항에 있어서,
    상기 배관 통신 장치는,
    송신 대상이 되는 제1 배관 통신 데이터를 변조하여 제1 전자파로 변환하고, 상기 제1 전자파를 냉매 배관을 도파관으로하여 외부의 제1 배관 통신 장치로 송신하는 신호 송신부, 및
    외부의 제2 배관 통신 장치로부터 냉매 배관을 도파관으로하여 송신되고, 수신 대상이 되는 제2 배관 통신 데이터가 변조되어 생성된 제2 전자파를 수신하고, 상기 수신된 제2 전자파를 복조하여 상기 제2 배관 통신 데이터를 복원하는 신호 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
20. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 배관은,
    TE(Transverse Electric) 모드 또는 TM(Transverse Magnetic) 모드의 도파관으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
    

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