KR102111409B1

KR102111409B1 - 공기조화기

Info

Publication number: KR102111409B1
Application number: KR1020170174491A
Authority: KR
Inventors: 황종철; 김진성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: KR20190073138A

Abstract

본 발명은, 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 발전기 전원 또는 상용 전원 중 적어도 어느 하나에 접속되어, 교류 전원을 입력 받고, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하는 전원부와, 입력 교류 전원의 제1 전압을 감지하는 제1 전압 감지부와, 직류 전원의 제2 전압을 감지하는 제2 전압 감지부와, 제1 전압 및 제2 전압을 기초로, 전원부의 발전기 전원 접속 여부를 연산하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 공기조화기의 발전기 전원 접속 여부를 자동으로 인식할 수 있다.

Description

공기조화기{Air conditioner}

본 발명은, 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공기조화기의 발전기 전원 접속 여부를 자동으로 인식할 수 있는 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.

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.

이러한 공기조화기는, 압축기의 구동에 의해 냉매가 순환되고, 냉매의 열교환을 통해 냉온의 공기를 토출하므로, 압축기의 안정적인 구동이 중요하다.

한편, 공기조화기는, 수전 용량이 제한된 환경에서, 상용 전원 또는 발전기 전원을 이용하여 구동된다. 특히, 공기조화기가 발전기 전원을 이용하여 구동되는 경우, 공기조화기는, 소비전력을 제한함으로써, 그 연속 운전을 보장할 수 있다.

그러나, 종래 기술은, 발전기 전원에의 접속 여부를 자동으로 감지하기 위하여, 입력 전원의 전고조파 왜율(Total Harmonic Distortion ratio: THD)을 이용하나, 이와 같은 방법은, 전고조파 왜율 검지 회로 등의 추가 구성이 필요하고, 그 구현이 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술은, 상용 전원이 안정적으로 공급되지 않는 환경에서, 저전압 인가로 인한, 전고조파 왜율의 연산 오류가 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은, 입력 교류 전원의 전압 및 직류 전원의 전압 크기를 기초로, 발전기 전원 접속 여부를 자동으로 인식할 수 있는 공기조화기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 발전기 전원 또는 상용 전원 중 적어도 어느 하나에 접속되어, 교류 전원을 입력 받고, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하는 전원부와, 입력 교류 전원의 제1 전압을 감지하는 제1 전압 감지부와, 직류 전원의 제2 전압을 감지하는 제2 전압 감지부와, 제1 전압 및 제2 전압을 기초로, 전원부의 발전기 전원 접속 여부를 연산하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 입력 교류 전원의 제1 전압 및 직류 전원의 제2 전압을 기초로, 발전기 전원 접속 여부를 자동으로 인식할 수 있다.

또한, 공기조화기는, 복잡한 회로 구성 없이, 입력 전원 및 직류 전원의 전압을 감지하기 위한, 전압 감지 수단만으로 그 구현이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 공기조화기는, 간단한 전압 감지 수단만으로, 발전기 전원 접속 여부를 인식하므로, 제조 원가가 절감되는 효과가 있다.

또한, 공기조화기는, 제1 전압 및 제2 전압의 크기를 기초로, 발전기 전원 접속 여부를 인식하므로, 상용 전원이 안정적으로 공급되지 않는 환경에서도, 입력 전원을 보다 정확하게 연산할 수 있다.

또한, 공기조화기는, 압축기 구동 전, 발전기 전원 접속 여부를 연산(제1 연산)하고, 압축기 구동 후, 발전기 전원 접속 여부를 재연산(제2 연산)하므로, 발전기 전원 접속 결과의 신뢰성을 제공한다.

또한, 공기조화기는, 신뢰성 있는 접속 결과를 제공하므로, 상용 전원 하에서, 불필요한 압축기 운전 주파수 제한을 방지할 수 있다.

또한, 공기조화기는, 제2 연산에서의 소정치를 발전기 전원의 부하 상태에 따라 가변 설정할 수 있으므로, 발전기 전원의 부하 상태에 대응하여 유연한 발전기 전원 감지가 가능하다.

또한, 공기조화기는, 발전기 전원과의 접속을 감지하여, 운전 모드를 발전기 모드로 자동 변경할 수 있고, 발전기 모드 운전 시, 압축기의 운전 주파수를 제어하여, 공기조화기의 안정적인 운전을 보장할 수 있다.

또한, 공기조화기는, 발전기 전원과의 접속을 감지하여, 운전 모드를 발전기 모드로 자동 변경할 수 있고, 발전기 모드 운전 시, 발전기 전원의 과부하 여부를 감지하고 그 운전을 제어함으로써, 연속 운전을 통한 사용자 편의성을 제공할 수 있다.

또한, 공기조화기는, 발전기 전원과의 접속을 감지하여, 운전 모드를 발전기 모드로 자동 변경할 수 있고, 발전기 모드 운전 시, 발전기 전원의 무부하 여부를 감지하고 그 운전을 제어함으로써, 제품 손상을 방지할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 공기조화기 및 공급되는 전원이 도시된 도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어구성이 도시된 블록도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 공기조화기의 동작제어에 따른 구성이 도시된 블록도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 6은, 도 5의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은, 본 발명에 따른, 발전기 모드 운전 시, 소비 전력 제어의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 8은, 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
도 9는, 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
도 10은, 본 발명에 따른, 발전기 모드 운전 시, 발전기 과부하 제어의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 11는, 도 10의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 12는, 본 발명에 따른, 발전기 모드 운전 시, 발전기 무부하 제어의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 13은, 도 12의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.

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 발명에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기는, 실내기(1), 실외기(2) 및 실내기(1)로 제어 명령을 입력하는 리모컨(3)을 포함하여 구성된다.

또한, 공기조화기가 설치되는 실내에는 공기조화기 이외에도 다른 가전기기가 구비된다. 예를 들어, 가정집의 경우 세탁기, 전등, 냉장고, 텔레비전. 선풍기와 같은 가전기기가 구비되어 공급되는 전원으로 동작한다.

이때, 가전기기와 공기조화기는, 발전소(21,22,23)로부터 전달되는 전원, 즉 상용 전원(20)과 발전기로부터 생성되어 공급되는 전원 중 어느 하나를 공급 받아 동작한다.

또한, 복수의 가전기기가 구비되어 전원에 연결되는 경우, 특히 복수의 가전기기가 발전기에 연결되는 경우, 소정 가전기기를 선택하여 일부 가전기기로 전원이 공급되도록 할 수 있도록 하는 스위치(30)가 더 구비될 수 있다. 이때 발전기의 용량은 제한적이므로 연결되는 부하, 즉 가전기기의 수가 복수인 경우 모든 가전기기로 전원을 공급할 수 없으므로 전원을 공급할 대상을 스위칭하도록 구성된다. 경우에 따라 스위치(30)는 부하를 선택할 뿐 아니라, 공급되는 상용 전원과 발전기 전원 중 어느 하나를 선택하여 가전기기로 공급할 수 있다.

한편, 공기조화기는, 발전기 전원을 자동으로 인식할 수 있다. 또한, 공기조화기는, 발전기 전원을 자동으로 인식하여, 운전 모드를 발전기 모드로 변경 설정할 수 있다.

공기조화기가 발전기 모드로 운전하는 경우, 공기조화기는, 소비 전력이 발전기 모드에 대한 기준 소비 전력을 초과하지 않도록 압축기의 운전 주파수를 제어할 수 있다.

한편, 발전기는 그 용량에 따라 연결할 수 있는 가전기기의 종류 또는 가전기기의 수가 변경된다. 예를 들어 일반 가정용 발전기는 소용량으로, 약 600 내지 1Kwh 가 사용된다.

발전기는 공기조화기가 연결되거나 복수의 가전기기가 동시에 연결되어 동작하는 경우 발전기가 과부하가 걸릴 수 있다.

공기조화기가 발전기 모드로 동작하는 경우, 공기조화기는, 발전기로부터 공급되는 전원의 전압에 대응하여 소비 전력을 감소시켜 발전기에 대한 부하를 감소시킬 수 있다.

한편, 공기조화기의 운전 정지 상태에서, 발전기에 공기조화기 이외에 다른 기기가 연결되지 않거나, 또는 연결된 다른 기기가 모두 정지한 경우, 발전기는 무부하 상태가 될 수 있다.

공기조화기가 발전기 모드로 동작하는 경우, 공기조화기는, 발전기의 무부하 상태를 연산하여, 발전기 전원에 새로운 부하가 적용되도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기 및 공급되는 전원이 도시된 도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기는 실내로 공기를 토출하는 실내기(1)와 냉매를 공급하는 실외기(2)로 구성되고, 실내기(1)로 제어 명령을 전송하는 리모컨(3)이 구비된다. 이때 실내기와 실외기는 냉매배관으로 연결될 뿐 아니라, 통신선으로 연결되고, 또한 전원선으로 연결된다.

공기조화기는 상용 전원(20)에 연결되거나(A) 또는 발전기에 연결될 수 있다(B). 스위치(30)가 구비되는 경우, 스위치 조작을 통해 상용 전원(20)과 발전기의 전원 중 어느 하나에 연결할 수 있고, 연결되는 전원을 스위칭할 수 있다. 공기조화기는 실내기 또는 실외기 중 어느 하나가 전원에 연결되면 연결된 전원선을 통해 다른 유닛으로 전원이 공급된다.

이때, 공기조화기는 실외기(2)에 실내기(1)가 한대 연결되고 실내기가 벽걸이형 또는 액자형인 것을 예로 하여 설명하나, 실내기(1)는 실외기(2)에 복수로 연결될 수 있고, 공기조화기는 그 형태에 따라 천장형, 스탠드형, 벽걸이형 등으로 구분될 수 있다. 또한, 실외기(2)와 실내기(1)가 결합되어 하나의 바디를 형성하는 일체형으로 구비될 수 있다. 도시된 도는 공기조화기의 일 예로, 그 형태에 한정되지 않음을 명시한다.

실내기(1)는 연결된 실외기(2)로부터 공급되는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(미도시), 실내 열교환기(미도시), 실내공기가 실내 열교환기로 유입되도록 하고, 열교환된 공기가 실내로 노출되도록 하는 실내팬(미도시), 다수의 센서(미도시), 실내기의 동작을 제어하는 제어수단(미도시)을 포함한다. 실내기(1)는 열교환된 공기를 토출하는 토출구(미도시)를 포함하고, 토출구에는 토출구를 여닫고, 토출되는 공기의 방향을 제어하는 풍향조절수단(미도시)이 구비된다. 실내기(1)는 실내팬의 회전속도를 제어함으로써 흡입되는 공기 및 토출되는 공기를 제어하며, 풍량을 조절한다. 또한, 실내기(1)는 실내 공간에 존재하는 인체를 감지하는 인체감지수단을 더 포함할 수 있다.

실외기(2)는 연결된 실내기(1)의 요구에 따라 냉방모드 또는 난방모드로 동작되어 실내기로 냉매를 공급한다.

실외기(2)는 유입되는 냉매를 압축하여 고압의 기체 냉매를 토출하는 적어도 하나의 압축기(미도시), 냉매로부터 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하여 기화되지 않은 액체냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(미도시), 압축기에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하는 오일분리기(미도시), 외기와의 열교환에 의하여 냉매를 응축하거나 증발되도록 하는 실외 열교환기(미도시), 실외 열교환기의 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여 실외 열교환기로 공기를 유입하고 열교환된 공기를 외부로 토출하는 실외팬(미도시), 실외기(2)의 운전모드에 따라 냉매의 유로를 변경하는 사방밸브(미도시), 압력을 측정하는 적어도 하나의 압력센서(미도시), 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서(미도시)를 포함한다. 실외기(2)는 그 외 다수의 센서, 밸브, 과냉각 장치 등을 더 포함하나, 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

리모컨(3)은 적어도 하나의 버튼, 스위치, 터치패드 등의 입력수단을 포함하여 실내기(1)로 공기조화기의 운전 설정에 대한 데이터를 전송한다. 이때 리모컨(3)은 무선통신방식을 통해 데이터를 전송하고, 경우에 따라 통신선을 통해 유선 연결될 수 있다.

리모컨(3)은 입력수단이 조작됨에 따라, 입력되는 데이터를 실내기로 전송하고, 실내기에 설정된 운전정보를 표시한다. 또한, 리모컨(3)은 실내온도를 측정하여 표시할 수 있다.

도 3은, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어구성이 도시된 블록도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기는, 전원부(120), 구동부(130), 전압 감지부(140), 감지부(150), 데이터부(160), 입력부(170), 표시부(180), 제어부(110) 및 플래그 설정부(200)를 포함한다.

이러한 공기조화기의 제어구성은 실내기(1)와 실외기(2)에 모두 공동으로 적용될 수 있다. 단, 실외기(2)의 경우 구동부(130)에 의해 압축기(도 4의 191)와 실외팬(도 4의 192)이 구동하고, 실내기(1)는 구동부(130)에 의해 실내팬(도 4의 193)이 동작한다. 경우에 따라 동작전원은 실외기(2) 또는 실내기(1) 중 어느 하나로 공급되어 전원부(120)에서 변환된 후, 전원선을 통해 공급될 수 있다. 또한, 실내기(1)는 리모컨(3)으로부터 데이터를 수신하는 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

통신부(미도시)는 리모컨(3)으로부터 운전 설정에 대한 데이터를 수신하여 제어부(110)로 인가한다. 이때 리모컨(3)의 종류 또는 통신방식에 따라, 통신부(미도시)는 리모컨(3)의 데이터를 수신할 뿐 아니라, 제어부(110)의 제어 명령에 따라 데이터를 리모컨(3)으로 전송할 수 있다.

전원부(120)는, 발전기 전원 또는 상용 전원 중 어느 하나에 접속되어, 교류 전원을 입력 받고, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급할 수 있다.

이를 위해, 전원부(120)는, 3상의 입력 교류 전원을 정류하고, 평활하여, 직류 전원으로 변환할 수 있다.

전압 감지부(140)는 전원부(120)로부터 공급되는 입력 전압을 측정하여 제어부(110)로 입력한다. 이를 위하여, 전압 감지부(140)는, 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 전압 감지부(140)는, 발전기 전원(10) 또는 상용 전원 중 적어도 어느 하나에 접속되어 교류 전원을 입력 받고, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급할 수 있다.

전압 감지부(140)는, 제1 전압 감지부(141) 및 제2 전압 감지부(142)를 포함할 수 있다.

제1 전압 감지부(141)는, 입력 교류 전원의 제1 전압(도 4의 V1)을 감지할 수 있다. 제2 전압 감지부(142)는, 평활된 직류 전원의 제2 전압(도 4의 V2)을 감지할 수 있다. 제1 전압 감지부(141) 및 제2 전압 감지부(142)는, 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)을 제어부(110)로 각각 전송할 수 있다.

구동부(130)는, 전원부(120)의 직류 전원을 재 변환하여 압축기 모터 또는 팬 모터로 공급하여, 압축기(도 4의 191), 실외팬(도 4의 192) 및 실내팬(도 4의 193)이 동작되도록 한다.

구동부(130)는, 실외기(2)의 압축기 구동부(미도시), 실외팬 구동부(미도시)가 각각 구비될 수 있고, 또한, 실내기(1)의 실내팬 구동부(미도시)가 각각 구비될 수 있다.

감지부(150)는 공기조화기의 내부 또는 외부에 설치되는 복수의 센서를 포함한다. 감지부(150)는, 온도, 압력, 전압, 전류, 회전속도를 측정하는 센서로 구성될 수 있으며, 측정되는 데이터를 제어부(110)로 입력할 수 있다.

입력부(170)는, 버튼, 스위치, 터치패드와 같은 소정의 입력수단을 적어도 하나 포함할 수 있다. 입력부(170)가 후술하는 출력부(185)의 표시수단과 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 이를 터치스크린(touch screen)이라 부를 수 있다.

입력부(170)는 구비되는 입력수단이 조작됨에 따라 소정의 신호를 제어부(110)로 입력할 수 있다. 제어부(110)는 입력부(170)는 입력수단이 조작됨에 따라 공기조화기의 운전을 설정하고, 공기조화기가 운전을 시작하거나 종료하도록 한다. 경우에 따라 입력부(170)는 운전모드 설정키가 구비되어, 발전기모드 설정에 따른 데이터를 입력할 수 있다.

표시부(180)는 숫자, 문자, 특수문자 또는 이미지를 출력하는 표시 수단을 포함할 수 있다. 표시부(180)는 공기조화기의 운전모드, 온도, 풍량 등에 대한 운전설정을 출력하고, 공기조화기의 운전상태를 출력한다. 또한, 표시부(180)는 감지부(150)를 통해 측정되는 현재온도를 표시한다.

또한, 공기조화기는 표시부 외에 소정의 효과음 또는 경고음을 출력하는 스피커 또는 버저를 포함하고, 각종 상태 상태를 발광여부, 색상, 점멸상태에 따라 타나내는 적어도 하나의 램프를 포함할 수 있다.

데이터부(160)에는 공기조화기의 운전을 제어하기 위한 제어데이터, 공기조화기 운전설정을 위한 데이터가 저장되고, 운전 중 감지부(150)를 통해 측정되는 데이터가 저장된다. 또한, 데이터부(160)에는 운전 설정뿐 아니라, 운전모드에 대한 데이터, 발전기 모드시 설정되는 기준 소비 전력 값 등이 저장된다.

특히, 데이터부(160)는, 전압 감지부(140)가 감지한 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 저장할 수 있다. 또한, 데이터부(160)는, 발전기 전원과의 접속 상태 값인, 접속 플래그(flag)에 대한 정보를 저장할 수 있다.

데이터부(160)는, 압축기(191) 구동 전, 후 제2 전압(V2)의 차이에 대한 소정치 정보를 저장할 수 있다.

제어부(110)는 리모컨(3) 또는 입력부(170)를 통해 입력되는 데이터에 따라 공기조화기가 동작하도록 운전을 설정하고 제어하며, 그에 따른 동작상태가 표시부(180)를 통해 출력되도록 한다.

특히, 제어부(110)는, 전압 감지부(140)가 감지한, 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)을 기초로, 전원부(120)의 발전기 전원 접속 여부를 연산할 수 있다. 또한, 제어부(110)는, 발전기 전원 접속으로 연산한 경우, 공기조화기를 발전기 모드로 설정할 수 있다.

즉, 제어부(110)는, 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)을 기초로, 발전기 전원 접속 여부를 자동으로 인식하여, 공기조화기를 발전기 모드로 설정할 수 있다.

여기서, 발전기모드란, 공기조화기로 공급되는 전원이 저전압이거나, 전압변동이 큰 경우 또는 발전기의 용량이 저용량인 경우, 불안정한 입력전원으로도 공기조화기가 운전 가능하도록 설정되는 모드이다.

한편, 플래그 설정부(200)는, 발전기 전원(10)과의 접속 상태 값인, 접속 플래그(flag)를 설정할 수 있다. 플래그 설정부(200)는, 제어부(110) 내에 구비될 수도 있다.

제어부(110)는, 전원부(120)의 발전기 전원 접속으로 연산한 경우, 접속 플래그를 설정(flag=1)하고, 전원부(120)의 상용 전원으로 연산한 경우, 접속 플래그를 해제 또는 초기화(flag=0) 할 수 있다.

제어부(110)가 발전기 전원을 자동으로 인식하여, 공기조화기를 발전기 모드로 자동으로 설정한 경우, 제어부(110)는, 공기조화기의 최대 소비전력값을 기준으로 약60% 내지 80% 에서 소비 전력의 기준 소비 전력 값을 설정하고, 공기조화기의 소비 전력이 기준 소비 전력을 초과하지 않도록 제어할 수 있다. 이때, 기준 소비 전력은, 공기조화기의 용량, 최대 소비 전력값에 따라 가변될 수 있다.

구체적으로, 제어부(110)는, 자동으로 발전기 모드가 설정되는 경우, 전압 감지부(140)를 통해 입력되는 제2 전압(V2)에 대응하여, 공기조화기의 용량, 부하 정도에 따라 공기조화기에서 소비되는 전력량을 연산하고, 연산된 전력량을 기 설정된 기준 소비 전력 값과 비교하여, 공기조화기의 소비 전력이 소정의 기준 소비 전력 값을 초과하지 않도록 제어할 수 있다.

제어부(110)는 연산된 소비 전력이 상승하면, 압축기의 운전주파수가 감소하도록 구동부(130)를 제어하여 소비전력의 상승을 제한하고, 소비전력이 감소하면 압축기의 운전주파수를 증가시켜 냉방성능이 향상되도록 한다.

제어부(110)는 압축기의 운전 주파수의 최대값, 즉 운전 가능한 최대 운전 주파수를 변경하여 압축기가 최대 운전 주파수 이상으로 운전하지 못하도록 제한한다. 예를 들어 압축기의 최대운전주파수가 100hz 인 경우 제어부(110)는 50hz를 최대운전주파수로 설정하여 압축기가 50hz를 초과하여 운전하지 못하도록 한다. 이때 최대운전 주파수는 연산된 소비 전력이 기준 소비 전력값을 초과하지 않도록 하는 운전주파수 범위에서 설정된다.

한편, 제어부(110)는, 발전기 모드에서, 전압 감지부(140)로부터 감지되어 입력되는 전압 값에 대응하여 공급되는 전원의 부하 상태를 판단하여 운전을 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(110)는, 제2 전압(V2)에 대응하여, 발전기 전원(10)의 과부하 여부를 연산하고, 발전기 전원(10)이 과부하인 경우, 압축기(191)의 운전 주파수가 감소되도록 제어할 수 있다.

또는, 제어부(110)는, 제2 전압(V2)에 대응하여, 발전기 전원(10)의 무부하 여부를 연산하고, 발전기 전원(10)이 무부하인 경우, 압축기(191) 또는 실내팬(193) 등이 동작하도록 제어할 수 있다.

도 4는, 본 발명에 따른 공기조화기의 동작 제어에 따른 구성이 도시된 블록도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 전원부(120)는, 전원 입력부(121), 정류부(122) 및 DC링크부(123)를 포함하여 구성될 수 있다.

전원 입력부(121)는, 발전기 전원(10) 및 상용 전원(20)에 접속되어, 교류 전원을 입력 받을 수 있다.

전원 입력부(121)는, 스위치(미도시)를 더 포함할 수 있고, 제어부(110)는 스위치(미도시)를 제어하여, 공기조화기를 발전기 모드 또는 상용 전원 모드로 동작시킬 수 있다.

정류부(122)는, 컨버터(미도시)를 포함할 수 있다. 컨버터(미도시)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수 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.

이와 달리, 컨버터(미도시)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원이 입력되는 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수 있다.

정류부(122)는, 입력 교류 전원을 정류할 수 있다. 정류부(122)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류 전원 변환을 수행할 수 있다.

DC링크부(123)는, 컨버터(미도시)에서 정류된 전원을 평활하여 저장할 수 있다.

이를 위해, DC링크부(123)는, dc 단 양단에 접속되는 커패시터 소자(미도시)를 포함할 수 있다. 커패시터 소자는, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.

즉, 발전기 전원(10) 또는 상용 전원(20)은, 정류부(122)에 의해 정류되고, DC링크부(123)에 의해 평활되어, 입력 교류 전원은 직류 전원으로 변환되어 DC링크부(123)에 저장될 수 있다.

구동부(130)는, 압축기(191)를 구동하기 위한 인버터(131)를 포함할 수 있다. 또한, 실외팬(192) 또는 실내팬(193)을 구동하기 위한, 제1 및 제2 팬 구동부를 포함할 수 있다. 이때, 압축기(191), 실외팬(192) 및 실내팬(193)은 전원에 대한 부하로써 작용할 수 있다.

인버터(131)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해, 평활된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 압축기(191)를 구동하기 위한 모터에 출력할 수 있다. 이때, 제어부(110)는, 인버터(131)를 제어하기 위한 인버터 제어부의 기능을 할 수 있다.

또한, 실외팬(192)은 구동부(130)에 연결되어 제1 팬구동부에 의해 모터가 동작함에 따라 회전동작한다. 실외팬(192)은 실외열교환기(194)에서 열교환된 공기를 외부로 배출시킨다.

또한, 실내팬(193)은 제2 팬구동부(133)에 의해 모터가 동작함에 따라 회전동작하고, 실내열교환기(195)에서 열교환된 공기가 실내로 토출되도록 한다.

제1 전압 감지부(141)는, 전원 입력부(121) 및 정류부(122) 사이에 접속되어, 입력 교류 전원의 제1 전압(V1)을 감지할 수 있다. 또한, 제1 전압 감지부(141)는, 제1 전압(V1)에 대한 정보를 제어부(110)로 전송할 수 있다.

제2 전압 감지부(142)는, DC링크부의 출력단에 접속되어, 직류 전원의 제2 전압(V2)을 감지할 수 있다. 또한, 제2 전압 감지부(142)는, 제2 전압(V2)에 대한 정보를 제어부(110)로 전송할 수 있다.

한편, 본 발명의 DC링크부(123)는, 수십 uF 이하의 저용량의 dc 단 커패시터를 사용할 수 있고, 예를 들어, 저용량의 dc 단 커패시터는, 전해 커패시터가 아닌, 필름 커패시터일 수 있다.

저용량의 커패시터를 사용하는 경우, dc단 전압의 변화가 커져 맥동하게 되며, 따라서, 제어부(110)는, 맥동하는 제2 전압(V2)의 실효 값(rms) 정보를 연산할 수도 있다.

제1 전압 감지부(141) 및 제2 전압 감지부(142)는, 전압을 감지하기 위해, 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다.

제어부(110)는, 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)을 기초로, 전원부(120)의 발전기 전원 접속 여부를 연산할 수 있다.

구체적으로, 압축기(191)가 구동하는 경우에는, 압축기(191)를 포함한 부하의 역률이 지상 역률이므로, 송전 전류는 송전 전압 보다 위상이 뒤쳐진 지상 전류가 된다.

지상 전류가 인가되는 경우, 제1 전압 감지부(141)에서 감지한 제1 전압(V1)이 제2 전압 감지부(142)에서 감지한 제2 전압(V2) 보다 크게 측정된다.

반면, 압축기(191)가 정지한 경우, 페란티(ferranti) 현상 등으로 인해, 압축기(191)를 포함한 부하의 역률이 진상 역률 이므로, 송전 전류는 송전 전압 보다 위상이 앞선 진상 전류가 된다.

진상 전류가 인가되는 경우, 제1 전압 감지부(141)에서 감지한 제1 전압(V1) 보다 제2 전압 감지부(142)에서 감지한 제2 전압(V2)이 더 크게 측정된다.

한편, 제어부(110)는, 압축기(191)가 구동한 상태에서, 압축기(191) 구동 전, 후 제2 전압(V2)의 차이를 기초로, 전원부(120)의 발전기 전원(10) 접속 여부를 연산할 수 있다.

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구체적으로, 압축기(191)가 구동하는 경우, 발전기 전원(10)의 용량 등에 의해, 입력 교류 전원이 감소할 수 있다. 또한, 모터 등의 부하 등에 의해, DC링크부(123)의 직류 전압이 감소할 수 있다. 특히, 직류 전압인 제2 전압(V2)은, 압축기(191) 구동에 의해, 급격하게 감소된다.

따라서, 제어부(110)는, 압축기(191)가 구동한 상태에서, 압축기(191) 구동 전, 후 제2 전압(V2)의 차이가 소정치 이상인 경우, 전원부(120)의 발전기 전원으로 연산할 수 있다.

한편, 제어부(110)는, 제2 전압(V2)의 차이가 소정치 미만인 경우, 발전기 전원 감지 오류로 판단하여, 전원부(120)의 상용 전원 접속으로 연산할 수 있다.

제어부(110)는 발전기모드 설정 시, 전압에 따라 연산되는 전력량에 대응하여 구동부(130)의 인버터(131)로 제어명령을 인가하여(203) 압축기(191)를 제어함으로써, 소비전력의 증가를 제한한다. 구동부(130)는 제어부(110)의 제어명령에 대응하여 압축기(191)의 운전주파수를 변경하고 압축기가 설정된 운전 주파수로 동작하도록 한다.

이때, 인버터(131)는 공기조화기 운전 시, 압축기(191)가 초기 운전 주파수로 동작하도록 하고, 부하가 증가함에 따라 운전 주파수가 상승하도록 제어한다. 발전기모드 설정 시, 인버터(131)는 공기조화기의 부하가 증가하더라도, 제어부(110)의 제어명령에 따라, 압축기의 운전주파수가 더 이상 증가하지 않도록 제어 한다.

제어부(110)는 연산되는 전력량에 따라 압축기의 운전 주파수를 변경하도록 제어하고, 전력량이 일정값 범위 내에 포함되면 압축기의 운전 주파수가 유지되도록 제어 명령을 구동부(130)로 인가한다.

또한, 제어부(110)는 상기와 같이 소비전력이 기준 소비 전력을 초과하지 않도록 제어하면서, DC링크부(123)의 전압(202)에 대응하여 전원(10 또는 20)의 부하 상태를 판단하여, 전원에 대해 부하로 작용하는 압축기(191)의 운전주파수를 제어하거나, 실외팬(192) 또는 실내팬(193)을 제어하여(204)(205), 부하를 조절한다.

제어부(110)는, DC링크부(123)의 전압이 설정 전압 이하로 감소하게 되면, 전원에 과부하가 걸린것으로 판단하여 전원에 대한 부하가 감소되도록 압축기(191)의 운전주파수가 감소되도록 하고, 부하 감소로 인하여 DC링크부(123)의 전압이 증가하는 경우 압축기(191)의 운전주파수가 증가되도록 제어한다.

한편, 압축기(191)를 포함한 부하의 역률이 무부하인 경우, 송전 전류가 송전 전압 보다 위상이 90도 앞선 진상 전류가 되어 설정 전압 이상으로 상승할 수 있다.

제어부(110)는, DC링크부(123)의 전압이 설정 전압 이상으로 상승하는 경우 전원이 무부하 상태인 것으로 판단하여 전원에 대한 부하가 발생하도록 구동부(130)를 제어 한다.

도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 제어부(110)는, 압축기(191)의 정지 여부를 연산할 수 있다(S510).

압축기(191) 정지 상태란, 발전기 전원(10)의 무부하 상태를 포함하며, 제어부(110)는, 무부하 상태인 경우, 후술하는 과정을 통해, 발전기 전원(10)을 자동으로 인식하고, 공기조화기를 발전기 모드로 설정한 후, 도 12 이후의 단계를 수행할 수 있다.

제어부(110)는, 압축기(191)가 정지한 상태에서, 제1 전압(V1)의 실효 값(rms) 및 제2 전압(V2)의 크기를 연산할 수 있다(S520, S530).

상술한 바와 같이, 압축기(191)가 정지한 상태에서는, 페란티 현상 등으로 인해, 제1 전압(V1)의 실효 값(rms)이 제2 전압(V2) 보다 작을 수 있다.

한편, 종래에는, 입력 전원의 전고조파 왜율(THD)을 이용하여, 발전기 전원(10)을 감지하나, 이와 같은 방법은, 전고조파 왜율 검지 회로 등의 추가 구성이 필요하고, 그 구현이 어렵다는 문제점이 있다.

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그러나 본 발명에 따르면, 발전기 전원(10) 감지를, 전고조파 왜율(THD) 검지 회로와 같이 복잡한 회로 등의 추가 없이, 간단한 저항 소자 만으로 입력 전압 및 직류 전압을 감지하여, 발전기 전원(10)을 자동으로 감지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 공기조화기는, 간단한 전압 감지 수단만으로, 발전기 전원 접속 여부를 인식하므로, 제조 원가가 절감된다.

또한, 본 발명의 공기조화기는, 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V1)의 상대적크기를 기초로, 발전기 전원 접속 여부를 인식하므로, 상용 전원이 안정적으로 공급되지 않는 환경에서도, 입력 전원을 보다 정확하게 연산할 수 있다.

한편, 제어부(110)는 압축기(191) 구동 후, 전원부(120)의 발전기 전원(10) 접속 여부를 연산할 수 있다.

구체적으로, 제어부(110)는, 압축기(191)가 구동한 상태에서, 제2 전압(V2)의 크기를 연산할 수 있고, 압축기(191) 구동 전, 후의 제2 전압의 차이를 기초로, 전원부(120)의 발전기 전원(10) 접속 여부를 연산할 수 있다(S513).

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상술한 바와 같이, 압축기(191)가 구동하는 경우, 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)이 감소할 수 있다. 특히, 압축기(191)의 구동에 의해, 제2 전압(V2)이 급격하게 감소된다.
제어부(110)는, 압축기(191)가 구동하고, 압축기(191) 구동 전, 후의 제2 전압(V2)의 차이가 소정치 이상인 경우, 전원부(120)의 발전기 전원(10) 접속으로 연산할 수 있다(S560).
한편, 플래그 설정부(200)는, 발전기 전원(10)과의 접속 상태 값인, 접속 플래그(flag)를 설정할 수 있다.
플래그 설정부(200)는, 압축기(191) 구동 전, 후의 제2 전압(V2)의 차이가 소정치 이상인 경우, 접속 플래그를 '1'로 설정할 수 있다(flag=1)(S550).
제어부(110)는, 접속 플래그를 기초로, 전원부(120)의 발전기 전원 접속 여부를 연산할 수 있다.

구체적으로, 제어부(110)는, 접속 플래그가 '1'인 경우, 전원부(120)의 발전기 전원(10) 접속으로 연산할 수 있고(S560), 공기조화기를 발전기 모드로 설정할 수 있다(S570).

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제어부(110)가 공기조화기를 발전기 모드로 자동 설정하는 경우, 제어부(110)는, 도 7의 소비 전력 제어, 도 11의 발전기 과부하 제어, 도 14의 발전기 무부하 제어의 동작을 수행할 수 있다.

한편, 제어부(110)는, 압축기(191)가 구동하고, 압축기(191) 구동 전, 후의 제2 전압(V2)의 차이가 소정치 미만인 경우, 접속 플래그를 해제할 수 있다(S515). 즉, 제어부(110)는, 이미 설정된 접속 플래그를 초기화 시킬 수 있다.

제어부(110)는, 접속 플래그를 해제한 경우, 상용 전원(20) 접속으로 연산할 수 있다(S514).

한편, 소정치는, 발전기 전원(10)의 부하 상태에 대응하여 가변 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는, 발전기 전원(10)의 부하가 커질수록, 소정치가 작아지도록 설정할 수 있다.

본 발명의 공기조화기는, 소정치를 발전기 전원(10)의 부하 상태에 따라 가변 설정하므로, 발전기 전원(10)의 부하 상태에 대응하여 유연한 발전기 전원(10) 감지가 가능하다.

도 6은, 도 5의 동작 방법 설명에 참조되는 도면이다.

도면을 참조하여 설명하면, 0 내지 T1 구간에서는, 전원부(120)에 상용 전원(20)이 연결되어, 제1 전압의 실효 값(S11)이 제2 전압의 실효 값(S12) 보다 높게 측정된다.

공기조화기가 발전기 전원(10)에 접속되고, 압축기(191)가 정지한 T1 내지 T2 구간에서는, 페란티 현상 등으로 인해, 제1 전압의 실효 값(S11)이, 제2 전압의 실효 값(S12) 보다 작을 수 있다.

예를 들어, T1 내지 T2 구간에서, 제1 전압의 실효 값(S11)은, 240(Vrms)인 반면, 제2 전압의 실효 값(S12)은, 350(Vrms)에서 점차 감소될 수 있다.

특히, 발전기 전원(10)의 무부하 상태에서의 제2 전압(V2)은, 도 13에서와 같이 T11 시점 이후 급격하게 상승하게 된다.

본 발명의 공기조화기는, 압축기(191)의 정지 상태(무부하 상태를 포함한다)에서, 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)을 기초로, 발전기 전원(10)의 접속 여부를 연산(제1 연산)할 수 있다.

공기조화기가 발전기 전원(10)에 접속되고, 압축기(191)가 구동하는 T2 이후의 구간에서는, 압축기(191)의 구동에 의해, 제2 전압의 실효 값(S12)이 급격하게 감소될 수 있다.

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예를 들어, T2 이후의 구간에서, 제2 전압의 실효 값(S12)은, 350(Vrms)에서 급격하게 감소되어, Vr(Vrms)가 될 수 있다.

본 발명의 공기조화기는, 압축기(191)가 구동한 상태에서, 압축기 구동 전, 후, 제2 전압(V2)을 기초로, 발전기 전원(10) 접속 여부를 연산(제2 연산)할 수 있다.

보다 상세하게는, 제어부(110)는, 압축기(191)가 구동하고, 접속 플래그가 설정된 상태에서, 압축기(191) 구동 전, 후 제2 전압의 실효 값(S12)이 소정치(D1) 이상인 경우, 발전기 전원(10) 접속의 제2 연산을 할 수 있다.

소정치(D1)는, 발전기 전원(10)의 부하 상태에 대응하여 가변 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는, 발전기 전원(10)의 부하가 커질수록, 소정치(D1)가 작아지도록 설정할 수 있다. 소정치(D1)의 기본 설정 값은, 80(Vrms)일 수 있다.

도 6에서, T2 구간을 기준으로, 제2 전압의 실효 값(S12)약 346(Vrms)에서, 260(Vrms)로 급감하였다. 따라서, 제2 전압의 실효 값(S12) 차이가, 80(Vrms) 이상이므로, 제어부(110)는, 공기조화기가 발전기 전원(10)에 접속되었다고 제2 연산할 수 있다.

본 발명의 공기조화기는, 제2 전압(V2)의 절대적 크기 차이를 이용하여, 발전기 전원(10)의 접속 여부를 정확하게 감지할 수 있다.

또한, 공기조화기는, 신뢰성 있는 접속 결과를 제공하므로, 상용 전원(20) 하에서, 불필요한 소비 전력 제한을 방지할 수 있다.

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도 7은, 본 발명에 따른, 발전기 모드 운전시, 소비 전력 제어의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 제어부(110)는, 발전기 전원(10)을 자동으로 감지하여, 공기조화기를 발전기 모드로 설정할 수 있다.

발전기 모드가 설정되면, 제어부(110)는 소비 전력을 제한하기 위한 제1 기준 소비 전력을 설정할 수 있다(S710).

이때 기준 소비 전력은 공기조화기의 최대 소비 전력을 기준으로 설정되며, 공기조화기의 용량, 공기조화기가 연결된 발전기의 용량에 따라 가변될 수 있다. 제어부(110)는 공기조화기의 최대 소비전력의 60 내지 80% 범위에서 기준값을 설정한다. 예를 들어 공기조화기의 용량이 1KW 인 경우, 제어부(110)는 600W로 기준값을 설정할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 제1 기준 소비 전력 이외에도, 제1 기준 소비 전력 보다 낮은 값으로 설정되는 제2 기준 소비 전력을 설정할 수 있다. 그에 따라, 도 8의 B영역을 형성할 수 있다. 제어부(110)는 소비 전력이 제1 기준 소비 전력을 초과하지 않도록 제어하기 위해 제1 기준 소비 전력 보다 낮은 제2 기준 소비 전력을 기준으로 운전제어가 수행되도록 할 수 있다.

제어부(110)는 입력된 설정에 따라 공기조화기의 운전을 시작할 수 있다(S720). 설정에 따라 실외기(2)의 구동부는 압축기(191)가 동작하고, 열교환기에서 열교환된 공기가 실내로 토출된다.

전압 감지부(140)는 전원부(120)로부터 전압을 측정할 수 있다(S350). 전압 감지부(140)는 전원부(120)의 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)을 측정하여 제어부(110)로 인가할 수 있다.

제어부(110)는 전압 감지부(140)에 의해 측정되는 전압에 대응하여, 공기조화기의 소비 전력을 연산할 수 있다(S740). 제어부(110)는 연산된 소비 전력을 기준 소비 전력과 비교할 수 있다.

제어부(110)는, 제1 기준 소비 전력 보다 낮게 설정되어 도 8의 B 영역을 형성하는, 제2 기준 소비 전력과 연산된 소비 전력을 비교할 수 있다(S750). 제어부(110)는 연산된 소비 전력이 제2 기준 소비 전력 미만이면, 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 압축기(191)의 운전 주파수가 증가하도록 제어할 수 있다(S751).

한편, 연산된 소비 전력이 제2 기준 소비 전력 이상인 경우, 제어부(110)는 소비 전력을 제1 기준 소비 전력과 비교할 수 있다(S760). 연산된 소비 전력이 제2 기준 소비 전력 이상이고, 제1 기준 소비 전력 미만인 경우, 제어부(110)는 압축기(191)의 운전주파수가 현재값을 유지하도록 구동부(130)로 제어명령을 인가할 수 있다(S770).

또한, 연산된 소비 전력이 제1 기준 소비 전력을 초과하는 경우, 제어부(110)는 압축기(191)의 운전 주파수가 감소하도록 제어 명령을 구동부(130)로 인가할 수 있다(S761). 이때, 제어부(110)는 공기조화기의 소비전력이 제1 기준 소비 전력을 초과하지 않도록 제어하나, 경우에 따라 이를 초과하는 경우 즉시 압축기(191)의 운전 주파수를 감소시켜 소비 전력이 감소되도록 할 수 있다.

제어부(110)는 운전 정지 명령이 입력되기 까지(S780), 전압 감지부(140)로부터 주기적으로 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)을 입력 받아 소비 전력을 연산하고, 그에 따라 압축기(191)의 운전 주파수를 제어할 수 있다(S730 내지 S770). 제어부(110)는 운전 정지 명령이 입력되면, 운전을 정지할 수 있다(S790).

그에 따라 공기조화기는 소비 전력이 설정된 기준 소비 전력을 넘지 않도록 제어 하면서 운전하므로, 연결된 전원, 즉 발전기에 과부하가 걸리는 것을 방지하고, 연속적인 운전이 가능하게 된다.

도 8은, 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.

도면을 참조하여 설명하면, 제어부(110)는 발전기 모드 설정 시, 공기조화기의 최대 소비 전력을 기준으로 소비 전력에 대한 제1 기준 소비 전력을 설정할 수 있다. 예를 들어 1KW의 공기조화기인 경우 제어부(110)는 600W를 제1 기준 소비 전력(TG1)으로 설정할 수 있다.

제어부(110)는 설정된 제1 기준 소비 전력(TG1)을, 연산되는 전력량과 비교하여 전력량이 기준 소비 전력인 600W를 넘지 않도록 제어할 수 있다. 이때 제어부(110)는 제2 기준 소비 전력(TG2)을 별도로 설정할 수 있다. 앞서 설명한 제1 기준 소비 전력(TG1)이 600W인 경우 제2 기준 소비 전력(TG2)은 약 500W로 설정할 수 있다.

연산되는 소비 전력이 제2 기준 소비 전력(TG2) 이하인 제1 영역(A)에 포함되는 경우, 제어부(110)는 별도의 제한 없이 압축기(191)의 운전 주파수가 증가하도록 할 수 있다. 압축기(191)의 운전주파수가 증가하면 그에 따라 공기조화기의 소비전력 또한 증가할 수 있다(S21).

제어부(110)는 측정되는 전압에 대응하여 소비 전력을 연산하고, 연산된 소비 전력이 제2 기준 소비 전력(TG2)에 도달하면 압축기(191)가 제어되도록 제어 명령을 구동부(130)로 인가할 수 있다. 이때 구동부(130)는 제어부(110)의 제어 명령에 따라 압축기의 운전 주파수가 더이상 증가하지 않도록 제한할 수 있다.

소비전력이 제1 기준 소비 전력(TG1)과 제2 기준 소비 전력(TG2) 사이의 제2 영역(B)에 포함되는 경우 구동부(130)는 압축기(191)의 운전 주파수가 유지되도록 할 수 있다. 한편, 소비 전력이 제1 기준 소비 전력(TG1)인 경우, 또는 이상인 경우에는 압축기(191)의 운전 주파수가 감소하도록 하여 소비되는 전력량이 감소하도록 할 수 있다(S22).

압축기(191)의 운전 주파수를 감소시켜 소비 전력을 감소시키는 경우, 냉방 능력 또한 감소하므로, 제어부(110)는 소비 전력이 제1 영역(A)에 속하는 경우, 압축기(191)의 운전 주파수가 다시 증가하도록 제어할 수 있다.

이때 제어부(110)는 소비 전력에 대응하여, 압축기(191)의 운전 주파수의 최대값, 즉 운전 가능한 최대 운전 주파수를 변경하여 압축기(191)가 최대 운전 주파수 이상으로 운전하지 못하도록 제한할 수 있다. 그에 따라 제어부(110)는 공기조화의 소비 전력이 제1 기준 소비전력을 초과하지 않도록 할 수 있다.

도 9는, 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기가 발전기 전원(10)을 자동으로 감지하여, 발전기 모드로 동작하는 경우, 압축기(191)의 운전 주파수(S31)가 상승할 수 있다. 그에 따라, 공기조화기의 소비 전력(S32) 또한 증가할 수 있다.

제어부(110)는 발전기 모드가 설정됨에 따라 소비 전력에 대한 제1 기준 소비 전력(S33)을 설정할 수 있다. 이때, 제1 기준 소비 전력(S33)은, 공기조화기의 최대 소비 전력을 기준으로 약 60 내지 80%에서 설정될 수 있다.

제어부(110)는 운전 중 측정되는 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)에 대응하여 공기조화기의 소비 전력을 연산하고 그에 대응하여, 연산된 소비 전력이 기준값을 초과하지 않도록 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제어부(110)는 제1 기준 소비 전력 보다 낮은 제2 기준 소비 전력을 설정하여 연산된 소비전력이 제2 기준 소비 전력을 초과하면, 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 압축기(191)의 운전주파수를 제어할 수 있다.

소비전력이 제2 기준 소비 전력 이상이고, 제1 기준 소비 전력 미만인 경우, 도 8의 제2 영역(B)에 속하므로, 구동부(130)는 현재 압축기(191)의 운전 주파수를 유지할 수 있다.

그에 따라 압축기(191)의 운전 주파수는 일정 값으로 유지되고, 소비 전력은 입력 전압 또는 부하의 변동으로 인하여 일부 그 값이 변동되기는 하나, 설정된 제1 기준 소비 전력을 초과하지 않게 된다.

따라서, 공기조화기는 운전 정지 없이 장시간 운전이 가능하게 되고, 일정 냉방능력을 유지할 수 있게 된다.

도 10은, 본 발명에 따른, 발전기 모드 운전시, 발전기 과부하 제어의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

전압 감지부(140)는 DC링크부(123)의 제2 전압(V2)을 측정하여 제어부(110)로 입력할 수 있다(S1010).

제어부(110)는 측정된 제2 전압(V2)을, 설정 전압과 비교하여 압축기(191)의 운전을 제어할 수 있다.

제어부(110)는 측정된 전압이 제1 설정 전압(설정값) 미만이면(S1020), 압축기(191)의 운전 주파수가 감소되도록 구동부(130)로 제어명령을 인가할 수 있다(S1030).

한편, 제어부(110)는 측정된 전압이 제1 설정 전압 이상이고, 제2 설정 전압 미만이면(S1040), 압축기(191)의 운전 주파수가 유지되도록 할 수 있다. (S1050). 이때, 제2 설정 전압은 제1 설정 전압 보다 크게 설정될 수 있다.

측정된 전압이 제2 설정 전압 이상인 경우, 제어부(110)는 압축기(191)의 운전 주파수가 증가되도록 구동부(130)로 제어명령을 인가할 수 있다(S1060).

단, 제어부(110)는 소비 전력이 제1 기준 소비 전력 미만인 상태를 유지하는 범위 내에서 압축기(191)의 운전 주파수가 증가하도록 할 수 있다. 소비 전력이 제1 기준 소비 전력에 도달하면 제어부(110)는 압축기(191)의 운전 주파수가 감소되도록 제어할 수 있다.

운전 정지 명령이 입력되기까지(S1070), 제어부(110)는 전압 감지부(140)로부터 측정되는 DC링크부(123)의 전압의 변화에 대응하여 압축기(191)의 운전 주파수가 증가하거나 감소하고, 또는 유지되도록 하여 DC링크부(123)의 전압이 제1 설정 전압 이하로 감소하지 않도록 하면서 DC링크부(123)의 전압이 상승하면 운전 주파수를 증가시켜 냉방 능력이 증가하도록 제어할 수 있다(S1010 내지 S1060).

운전 정지 명령이 입력되면(S1070), 제어부(110)는 공기조화기의 운전을 정지할 수 있다(S1080).

도 11은, 도 10의 동작 방법 설명에 참조되는 도면이다.

보다 상세하게는, 도 11a는 공기조화기가 발전기에 연결되어 일반 운전하는 경우, 시간의 경과에 따른 전압 및 압축기 운전 주파수의 변화가 도시된 도이고, 도 11b는 제2 전압(V2)에 따라 운전을 제어하는 경우 전압과 압축기 운전 주파수의 변화가 도시된 도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 도 11a에서, 공기조화기가 발전기 전원(10)을 자동으로 감지하여, 발전기 모드로 동작하는 경우, 압축기(191)의 운전 주파수(S41)가 증가하고 그에 따라 공기조화기의 소비 전력(S42)이 증가할 수 있다. 이때, 제2 전압(S43)은 소비 전력이 증가함에 따라 발전기의 용량에 한계가 있으므로 전압이 감소하게 된다. 압축기(191)의 운전 주파수가 증가하고 소비 전력이 증가하면서 발전기의 용량에 한계가 있으므로 발전기에 과부하가 걸려 DC링크부(123)의 전압이 200V 이하로 감소하게 되면, 공기조화기가 동작을 정지하게 된다. 공기조화기가 동작을 정지하면, 발전기의 부하가 감소하므로 제2 전압(S43)의 전압은 다시 상승한다.

공기조화기에서는 보호회로가 동작함으로써 공기조화기는 동작을 정지하고 소정시간 후 재 기동되나, 다시 정지하게 되고, 운전과 정지를 반복하게 된다.

도 11b에서, 발전기 모드에서, 공기조화기가 운전을 시작하면, 압축기(191)의 운전 주파수(S51)가 증가하고 그에 따라 소비 전력(S52) 또한 증가할 수 있다. 이때 DC링크부(123)의 전압(S53)은 전압이 감소하는데, 앞서 설명한 바와 같이 전압이 설정 전압에 도달하면 제어부(110)는 발전기가 과부하 상태인 것으로 판단하여 압축기(191)의 운전주파수가 더 이상 증가하지 않도록 제어할 수 있다.

DC링크부(123)의 전압이 설정 전압 이상으로 유지되고, 전압이 일정하게 유지되면, 제어부(110)는 압축기(191)의 운전 주파수가 증가하도록 제어하여 냉방 능력이 증가하도록 하고, DC링크부(123)의 전압이 다시 감소하게 되면 설정 전압 이하로 감소하지 않도록 다시 압축기(191)의 운전 주파수가 감소하도록 제어하는 것을 반복할 수 있다.

그에 따라 공기조화기는 발전기의 과부하 문제를 해소하면서 장시간 연속하여 운전하게 된다.

도 12는, 본 발명에 따른 발전기 모드 운전시, 발전기 무부하 제어의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

발전기 모드가 설정된 상태에서, 전압 감지부(140)는 DC링크부(123)의 제2 전압(V2)을 측정하고(S1210), 제어부(110)로 측정된 전압을 입력할 수 있다.

제어부(110)는 측정된 전압에 대응하여 발전기의 전원에 대해 부하 상태를 판단할 수 있다. 제어부(110)는 측정된 전압이 기 설정된 제3 설정 전압 이상이면(S1220), 입력전원이 무부하 상태인 것으로 판단하고, 그렇지 않으면 일반적인 부하 상태로 판단한다.

제어부(110)는 DC링크부(123)의 커패시터에서 수용할 수 있는 정도의 전압이 인가되는 시점에서 더이상 전압이 상승하지 않도록 부하 상태를 판단하여 새로운 부가하 전원에 작용하도록 공기조화기의 운전을 제어할 수 있다.

제어부(110)는 전압에 따라 발전기 전원(10)이 무부하 상태인 것으로 판단되면, 구동부(130)로 제어명령을 인가하고 구동부(130)는 제어 명령에 대응하여 실외팬(192)을 동작시킬 수 있다(S1230). 공기조화기는 압축기(191)가 동작하지 않는 상태에서 실외팬(192)만 동작하도록 하고, 경우에 따라 압축기(191) 또는 실내팬(193)을 제어할 수 있다. 실내팬(193)만 동작하는 경우 송풍 모드로 운전하게 된다.

이때, 제어부(110)는 전압에 따라 연산되는 소비 전력이 발전기 모드에 대한 기준값을 초과하지 않는 범위내에서 운전을 제어할 수 있다.

전압 감지부(140)는 주기적으로 DC링크부(123)의 전압을 측정하여 제어부(110)로 입력할 수 있다(S1240).

제어부(110)는 실외팬(192)이 동작한 시간을 카운트 하여, 설정 시간 이상 실외팬(192)이 동작하였는지 여부를 판단할 수 있다(S1250).

실외팬(192) 동작 후, 설정 시간이 경과하면, 제어부(110)는 구동부(130)로 제어 명령을 인가하여 실외팬(192)이 동작을 정지하도록 할 수 있다(S1270).

한편, 실외팬(192)이 동작 한 후에도 DC링크부(123)의 전압이 제3 설정 전압 미만으로 감소하지 않는 경우, 제어부(110)는 전원부(120)가 손상되거나 또는 실외팬(192)에 이상이 있는 것으로 판단하여 에러가 출력되도록 할 수 있다.

또한, 실외팬(192)의 동작 후 설정 시간이 경과하지 않은 경우, 제어부(110)는 전압 감지부(140)로부터 입력된 전압이 제4 설정 전압 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S1260). 이때 제4 설정 전압은 제3 설정 전압 보다 낮게 설정되며, 공기조화기가 운전을 유지할 수 있는 정도의 전압으로 설정될 수 있다.

설정시간이 경과하기 전, 측정된 전압이 제4 설정 전압 미만이면 제어부(110)는 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 실외팬(192)이 동작을 정지하도록 할 수 있다(S1270).

실외팬(192)이 동작하여 DC링크부(123)의 전압이 감소하는 경우, DC링크부(123)의 전압이 감소하여 공기조화기가 운전할 수 없는 상태가 될 수 있으므로, 실외팬(192)이 설정 시간 동안 동작하지 않았다 하더라도 운전을 정지하도록 할 수 있다. 또한, 전압에 따라 연산되는 소비 전력이 상승하는 경우, 기준 소비 전력을 초과하지 않도록 실외팬(192)의 동작을 정지하도록 제어할 수 있다.

실외팬(192)이 정지한 후, 제어부(110)는 전압 감지부(140)로부터 주기적으로 전압을 입력 받아 전압이 제3 기준 전압 이상이 되면 전원이 무부하 상태인 것으로 판단하여 실외팬(192)이 동작하도록 하여 DC링크부(123)의 전압이 감소되도록 하고 실외팬(192)이 설정시간 운전한 후에는 다시 정지하도록 반복 제어할 수 있다.

이와 같이, 공기조화기는 DC링크부(123)의 전압을 측정하여, 발전기의 부하 상태를 판단하고, 그에 따라 공기조화기에 높은 전압이 인가되는 것을 방지하기 위해 전압이 설정 전압 이상이 되면 실외팬(192)을 작동시켜 DC링크부(123)의 전압을 감소시키고, 소정시간 실외팬(192)이 동작하면 동작을 정지시킨 후 다시 전압에 따라 동작하도록 제어할 수 있다.

도 13은, 도 12의 설명에 참조되는 도면이다.

도면을 참조하여 설명하면, 발전기 전원(10)이 무부하 상태인 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 공기조화기의 전원부(120)에 높은 전압이 인가될 수 있다.

제어부(110)는 발전기 모드를 설정하고, 전압 감지부(140)로부터 DC링크부(123)의 전압을 입력 받아 설정 전압과 비교하여 발전기 전원(10)에 대한 부하 상태를 판단할 수 있다.

제어부(110)는 DC링크부(123)의 전압(S71)이 상승하여 제3 설정 전압 이상이 되면(T12), 제어부(110)는 구동부(130)로 제어 명령을 인가하여 실외팬(192)이 동작하도록 할 수 있다. 예를 들어, 제 3 설정 전압은 약 440V 일 수 있다.

실외팬(192)이 동작하면(T12) 실외팬의 전압(S62)이 상승하여, 발전기 전원(10)은 일정 전압을 유지할 수 있다. 실외팬(192)의 동작은 발전기 전원(10)에 대해 부하로 작용하므로, DC링크부(123)의 전압(S61)은 감소할 수 있다. 또한, 실외팬(192)이 일정 크기의 부하로 작용하므로, DC링크부(123)의 전압은 소정전압 감소 한 후, 실외팬이 동작하는 동안 일정하게 유지될 수 있다.

구동부(130)는 제어부(110)의 제어 명령에 따라 실외팬(192)이 설정 시간 운전한 후, 동작 정지하도록 할 수 있다(T13). 이때, 실외팬(192)이 동작을 정지하면(T13), 실외팬(192)에 인가되는 전압이 감소하고, 발전기 전원(10)은, 다시 무부하 상태가 되어 DC링크부(123)의 전압이 상승할 수 있다.

제어부(110)는 DC링크부(123)의 전압이 상승하여 제3 설정 전압에 도달하면 구동부(130)로 제어명령을 인가하여 실외팬(192)이 다시 동작하도록 할 수 있다(T14).

제어부(110)는 전원부(120)의 DC링크부(123)에 인가되는 전압의 크기에 대응하여 발전기 전원(10)에 대한 부하 상태를 판단하고, 실외팬(192)을 소정시간 동작시켜 소정 부하가 발전기 전원(10)에 적용되도록 함으로써, DC링크부(123)의 전압이 상승하는 것을 방지할 수 있다.

제어부(110)는 이와 같이 발전기 전원(10)의 무부하판단 및 그에 따른 실외팬(192)의 운전 제어 동작을 반복할 수 있다.

따라서 공기조화기는 연결되는 발전기의 부하 상태를 판단하고, 그에 대응하여 소정 크기의 부하가 발전기에 적용되도록 함으로써, 발전기에서 불필요하게 인가되는 높은 전압으로 인한 제품의 손상을 방지할 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.

10: 발전기 전원
20: 상용 전원
110: 제어부
120: 전원부
141: 제1 전압 감지부
142: 제2 전압 감지부
191: 압축기
192: 실외팬
193: 실내팬
200: 플래그 설정부

Claims

발전기 전원 또는 상용 전원 중 적어도 어느 하나에 접속되어, 교류 전원을 입력 받고, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하는 전원부;
상기 입력 교류 전원의 제1 전압을 감지하는 제1 전압 감지부;
상기 직류 전원의 제2 전압을 감지하는 제2 전압 감지부; 및
제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
압축기가 정지된 상태에서 감지한 상기 제2 전압과, 상기 압축기가 구동된 상태에서 감지한 상기 제2 전압의 차이가 소정 기준치 이상인 경우, 상기 전원부가 상기 발전기 전원에 접속한 것으로 판단하고,
상기 압축기가 정지된 상태에서 감지한 상기 제2 전압과, 상기 압축기가 구동된 상태에서 감지한 상기 제2 전압의 차이가 상기 소정 기준치 미만인 경우, 상기 전원부가 상기 상용 전원에 접속한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 발전기 전원과의 접속 상태 값인, 접속 플래그(flag)를 설정하는 플래그 설정부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 전원부가 상기 발전기 전원에 접속된 것으로 판단한 경우, 상기 접속 플래그를 설정하고,
상기 전원부가 가 상기 상용 전원에 접속된 것으로 판단한 경우, 상기 접속 플래그의 설정을 해제하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 소정 기준치를, 상기 발전기 전원의 부하 상태에 대응하여, 가변 설정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제1항에 있어서,
상기 전원부는,
상기 발전기 전원 또는 상기 상용 전원 중 어느 하나의 전원이 입력되는 전원 입력부;
상기 입력된 전원을 정류하는 정류부; 및
상기 정류된 전원을 평활하는 DC링크부;를 포함하고,
상기 제1 전압 감지부는,
상기 전원 입력부 및 상기 정류부 사이의 상기 제1 전압을 측정하여, 상기 제어부로 입력하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제8항에 있어서,
상기 제2 전압 감지부는,
상기 DC링크부의 상기 제2 전압을 측정하여, 상기 제어부로 입력하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전원부가 상기 발전기 전원에 접속한 것으로 판단하는 경우, 상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압으로부터 연산되는 상기 공기조화기의 소비 전력이, 상기 발전기 전원의 접속에 대하여 기 설정된 기준 소비 전력을 초과하지 않도록 압축기의 운전주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전원부가 상기 발전기 전원에 접속한 것으로 판단하는 경우, 상기 제2 전압에 대응하여, 상기 발전기 전원의 과부하 여부를 연산하고, 상기 발전기 전원이 과부하인 경우, 압축기의 운전주파수가 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전원부가 상기 발전기 전원에 접속한 것으로 판단하는 경우, 상기 제2 전압에 대응하여, 상기 발전기 전원의 무부하 여부를 연산하고, 상기 발전기 전원이 무부하인 경우, 압축기 또는 실외팬이 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.