KR101629647B1 - 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류 전원 공급부와 회로 사이에 연결되어, 회로내에 공급되는 순시 전류를 감지하는 전류 감지부, 상기 교류 전원 공급부와 상기 컨버터 사이에 연결되어, 상기 회로내에 공급되는 순시 전압을 감지하는 전압 감지부 및 상기 전류 감지부에서 감지된 전류 및 상기 전압 감지부에서 감지된 전압을 기초로 상기 회로의 역률이 진상역률인지 판단하는 제어부를 포함하는 역률 보상 장치에 관한 것이다.

Description

역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기{Power factor compensation apparatus and Air conditioner comprising the same}

본 발명은 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회로의 순시 전류 및 순시 전압을 감지하여 역률을 판단하고 판단된 역률에 대응하여 역률 보상하는 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.

이러한 공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로서 동작된다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라, 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방모드로 운전된다.

공기조화기는 냉매의 흐름에 따라 냉방운전되거나 난방운전되는데, 냉방운전시, 실외기의 압축기에서 실외기의 열교환기를 거쳐 고온고압의 액체냉매가 실내기로 공급되면 실내기의 열교환기에서 냉매가 팽창되어 기화되면서 주변공기의 온도가 내려가 실내기 팬이 회전동작함에 따라 실내로 냉기가 토출되고, 난방운전 시 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체냉매가 실내기로 공급되면, 실내기의 열교환기에서 고온고압의 기체냉매가 액화되어 방출된 에너지에 의해 따뜻해진 공기가 실내기팬의 동작에 따라 실내로 토출된다.

한편, 기존의 공기 조화기는 컨버터를 포함한다. 컨버터에는 정류된 전원을 평활하기 위해 대용량 커패시터가 사용되는 것이 일반적이다. 이러한 대용량 커패시터에 의해 공기 조화기의 역률이 진상 역률이 된다. 진상 역률인 경우, 전기 설비들의 이용률이 나빠지고, 손실이 발생하는 문제가 있다. 또한, 전기 요금 부과시 진상 역률의 경우 더 부과되는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 회로의 순시 전류 및 순시 전압을 감지하여 역률을 판단하고 판단된 역률에 대응하여 역률 보상하는 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공함에 있다. 본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치는 교류 전원 공급부와 회로 사이에 연결되어, 회로내에 공급되는 순시 전류를 감지하는 전류 감지부, 상기 교류 전원 공급부와 상기 컨버터 사이에 연결되어, 상기 회로내에 공급되는 순시 전압을 감지하는 전압 감지부 및 상기 전류 감지부에서 감지된 전류 및 상기 전압 감지부에서 감지된 전압을 기초로 상기 회로의 역률이 진상역률인지 판단하는 제어부를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 소정 회로에서 현재 역률이 진상인지 지상인지 전류 전압이 동상인지 쉽게 판단할 수 있는 효과가 있다.

둘째,　회로의 역률에 대응하여 역률 보상이 가능하게 하는 효과도 있다.

셋째,　적응적 역률 보상에 따라, 역률 보상 장치를 포함한 가전기기를 사용하는 경우, 전기요금이 감소하는 효과도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 장치의 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역률 보상 장치를 포함하는 공기 조화기의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진상 역률을 판단 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 실외기에 장착된 역률 보상 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.

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.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "~부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(50)는 적어도 하나의 실내기(31 내지 35), 상기 실내기(31 내지 35)에 연결되는 적어도 하나의 실외기(21, 22), 실내기 각각과 연결되는 리모컨(100a 내지 100e), 그리고 실내기 및 실외기를 제어하는 제어기(10)를 포함할 수 있다.

제어기(10)는 복수의 실내기(31 내지 36) 및 복수의 실외기(21, 22)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어할 수 있다. 이때, 제어기(10)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전설정, 잠금설정, 스케줄제어, 그룹제어 등을 수행할 수 있다.

한편, 제어기(10)는 소정의 센서에서 수신된 감지 데이터(예를 들면, 온도, 습도 또는 재실자의 재실 여부)를 기반으로 실외기(21, 22) 및 실내기(31 내지 36)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서로부터 수신되는 온도 감지 데이터를 기반으로, 기 설정된 온도와 비교하여 실외기(21, 22) 및 실내기(31 내지 36)의 운전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서로부터 수신되는 습도 감지 데이터를 기반으로, 기 설정된 습도와 비교하여 제습 기능이 동작되도록 실외기(21, 22) 및 실내기(31 내지 36)의 운전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서로부터 수신되는 재실자의 재실 여부 감지 데이터를 기반으로, 각각의 실내기(31 내지 36) 동작 온(on) 또는 오프(off)를 제어할 수 있다.

공기조화기는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 천장형 공기조화기를 예로 설명한다. 또한, 공기조화기는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 고온부 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.

실외기(21, 22)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

실외기(21, 22)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31 내지 35)로 냉매를 공급한다. 실외기(21,22)는 제어기(10) 또는 실내기(31 내지 35)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다.

이때, 실외기(21, 22)는 복수의 실외기가, 각각 연결된 실내기로 각각 냉매를 공급하는 것을 기본으로 하여 설명하나, 실외기 및 실내기의 연결구조에 따라 복수의 실외기가 상호 연결되어 복수의 실내기로 냉매를 공급할 수도 있다.

실내기(31 내지 35)는 복수의 실외기(21, 22) 중 어느 하나에 연결되어, 냉매를 공급받아 실내로 냉온 또는 열온의 공기를 토출한다. 실내기(31 내지 35)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.

이때, 실외기(21, 22) 및 실내기(31 내지 35)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하고, 실외기 및 실내기는 제어기(10)와 별도의 통신선으로 연결되어 제어기(10)의 제어에 따라 동작한다.

리모컨(100a 내지 100e)은 실내기에 각각 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신하며, 경우에 따라 복수의 실내기에 하나의 리모컨이 연결되어 하나의 리모컨 입력을 통해 복수의 실내기의 설정이 변경될 수 있다.

도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분된다.

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(110)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(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.

한편, 도 2에서는 실내기(31)와 실외기(21)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 장치의 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치(200)는 전류 감지부(210), 전압 감지부(220), 메모리(230), 표시부(240), 스위치(250), 적어도 하나의 리액터(260), 프로세서(270)를 포함한다. 본 명세서에서 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치(200)가 공기 조화기(50)에 포함되는 것으로 설명하나, 이를 제한하지는 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치는 냉장고, 세탁기 등 다른 가전기기에 포함될 수도 있다.

전류 감지부(210)는 교류 전원 공급부와 회로 사이에 연결되어, 회로내에 공급되는 순시 전류를 감지한다. 이때, 교류 전원 공급부에서 공급되는 전원은 단상 또는 삼상의 상용 전원일 수 있다. 교류 전원 공급부에서 공급되는 전원이 삼상 상용 전원인 경우, 전류 감지부(210)는 각상의 상전류 또는 선전류를 감지할 수 있다. 전류 감지부(210)는 교류 전원 공급부와 필터부 사이에 위치할 수 있이나, 이에 한정되지 아니한다. 여기서, 회로는 공기 조화기(50)에 포함된 압축기(도 2의 102), 압축기용 전동기(도 2의 102b), 압축기용 전동기를 구동하기 위해 직류 전원을 교류 전원으로 전환하는 인버터, 교류 전원을 직류 전원으로 전환하는 컨버터 및 교류 전원의 노이즈를 제거하는 필터부를 포함하는 회로일 수 있다. 한편, 전류 감지부(210)는 회로에서 순시 전류를 감지하는 공지된 기술을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전류 감지부(210)는 전류 센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 한편, 전류 감지부(210)에서 감지되는 전류는 제1 사인파 형태로 제어부(270)로 입력될 수 있다.

전압 감지부(220)는 교류 전원 공급부와 회로 사이에 연결되어, 회로내에 공급되는 순시 전압을 감지한다. 이때, 교류 전원 공급부에서 공급되는 전원은 단상 또는 삼상의 상용 전원일 수 있다. 교류 전원 공급부에서 공급되는 전원이 삼상 상용 전원인 경우, 전압 감지부(220)는 각상의 상전압 또는 선전압을 감지할 수 있다. 전압 감지부(220)는 교류 전원 공급부와 필터부 사이에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 여기서, 회로는 공기 조화기(50)에 포함된 압축기(도 2의 102), 압축기용 전동기(도 2의 102b), 압축기용 전동기를 구동하기 위해 직류 전원을 교류 전원으로 전환하는 인버터, 교류 전원을 직류 전원으로 전환하는 컨버터 및 교류 전원의 노이즈를 제거하는 필터부를 포함하는 회로일 수 있다. 한편, 전압 감지부(220)는 회로에서 순시 전압을 감지하는 공지된 기술을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전압 감지부(220)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 한편, 전압 감지부(220)에서 감지되는 전압은 제2 사인파 형태로 제어부(270)에 입력될 수 있다.

메모리(230)는 제어부(270)와 전기적으로 연결된다. 메모리(230)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(230)는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다. 메모리(230)는 전류 감지부(210)에서 감지되는 전류값 데이터 및 전압 감지부(220)에서 감지되는 전압값 데이터를 저장할 수 있다.

표시부(240)는 제어부(270)에서 판단된 회로의 역률 판단의 결과를 사용자가 인지할 수 있도록 표시한다. 예를 들면, 표시부(240)는 소정의 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이를 통해, 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 역률 판단의 결과를 표시할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 표시부(240)는 소정의 음(sound) 발생 장치를 포함하고, 상기 음 발생 장치를 통해, 사용자가 청각적으로 확인할 수 있도록 역률 판단의 결과를 표시할 수 있다.

스위치(250)는 회로와 리액터 사이에 연결될 수 있다. 스위치(250)는 제어부(270)의 제어를 받아 동작한다. 예를 들어, 제어부(270)는 회로의 역률이 진상역률이 아닌 경우, 스위치(250)가 오프(off)로 전환되도록 제어 신호를 전송할 수 있다. 이경우, 스위치(250)는 오프(off)로 전환한다. 또 다른 예를 들어, 제어부(270)는 회로의 역률이 진상역률인 경우, 스위치(250)가 온(on)으로 전환되도록 제어 신호를 전송할 수 있다. 이경우, 스위치(250)는 온(on)으로 전환한다.

리액터(260)는 회로의 역률이 진상역률인 경우, 상기 회로에 연결되어 상기 회로의 역률을 보상한다. 리액터(260)는 소정의 유도성 리액턴스를 가지는 소자일 수 있다. 실시예에 따라, 역률 보상 장치(200)는 복수의 리액터(260)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 3상 교류 전원에 의해 전원을 공급받는 회로는, 각각의 상에 리액터(260)가 연결될 수 있다. 한편, 리액터(260)는 회로의 역률의 크기에 따라 가변 가능한 가변 리액터일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 가변 리액터는 공지된 기술을 사용할 수 있다.

제어부(270)는 전류 감지부(210)에서 감지된 전류 및 전압 감지부(220)에서 감지된 전압을 기초로 회로의 역률이 진상역률인지 여부를 판단한다. 여기서, 회로는 공기 조화기(50)에 포함된 압축기(도 2의 102), 압축기용 전동기(도 2의 102b), 압축기용 전동기를 구동하기 위해 직류 전원을 교류 전원으로 전환하는 인버터, 교류 전원을 직류 전원으로 전환하는 컨버터 및 교류 전원의 노이즈를 제거하는 필터부를 포함하는 회로일 수 있다. 예를 들어, 3상 교류 전원에 의해 전원이 회로에 공급되는 경우, 노이즈 제거를 위해 상기 필터부에 포함된 커패시터에 의해 상기 회로의 역률은 진상 역률일 수 있다. 이경우, 제어부(270)는 전류 감지부(210)에서 감지된 전류 및 전압 감지부(220)에서 감지된 전압을 기초로 상기 회로의 역률이 진상역률인지 여부를 판단할 수 있다.

한편, 제어부(270)는 전류 감지부(210)에서 감지된 시간에 따른 순시 전류의 변화를 제1 사인파로 수신한 수 있다. 또한, 제어부(270)는 전압 감지부(220)에서 감지된 시간에 따른 순시 전압의 변화를 제2 사인파로 수신할 수 있다. 이때, 제어부(180)는 동시간대에서 상기 제1 사인파 및 상기 제2 사인파를 비교하여 상기 회로의 역률이 진상역률인지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(270)는 제2 사인파에서의 상기 순시 전압이 음에서 양으로 변환하는 경우, 0이되는 시점에서 상기 제1 사인파가 양의 값을 갖는지 여부로 상기 회로의 역률이 진상역률인지를 판단할 수 있다.

한편, 제어부(270)는 회로의 역률 크기를 계산할 수 있다. 리액터(260)가 가변 리액터인 경우, 제어부(270)는 상기 회로의 역률 보상에 적절한 크기의 리액턴스를 갖도록 가변 리액터를 제어할 수 있다.

한편, 제어부(270)는 스위치(250)를 제어할 수 있다. 회로의 역률이 진상역률이 아닌 경우, 제어부(270)는 스위치(250)가 오프(off)로 전환되도록 제어할 수 있다. 회로의 역률이 진상역률인 경우, 제어부(270)는 스위치(250)가 온(on)으로 전환되도록 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역률 보상 장치를 포함하는 압축기용 전동기의 회로도이다.

도 4를 참조하면, 압축기용 전동기(도 2의 102b)는 교류 전원 공급부(150), 필터부(320), 부하부(330)를 포함할 수 있다.

교류 전원 공급부(150)는 단상 또는 삼상의 상용 교류 전원일 수 있다. 본 도에서는 삼상의 상용 교류 전원을 도시한다.

필터부(320)는 교류 전원 공급부(150)와 부하부(330) 사이에 배치되어, 교류 전원 공급부(150)로부터의 노이즈 성분을 제거하는 역할을 한다. 이를 위해, 필터부(150)는 복수의 커패시터를 구비할 수 있다. 한편, 필터부(320)에 포함된 복수의 커패시터로 인해, 회로 전체의 역률은 진상 역률일 수 있다. 이경우, 전기 설비들의 이용률이 나빠지고, 손실이 발생하는 문제가 있다. 또한, 전기 요금 부과시 진상 역률의 경우 더 부과되는 문제가 있다. 역률 보상 장치(200)가 포함되는 경우, 역률 보상에 따라, 전기 설비들의 이용률이 양호해지고, 전기 요금 부과시 유리할 수 있다.

부하부(330)는 컨버터(미도시), 평활 커패시터(미도시), 인버터(미도시), 전동기(미도시)를 포함할 수 있다.

컨버터(미도시)는 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 상용 교류 전원은 단상 교류 전원 또는 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원의 종류에 따라 컨버터(미도시)의 내부 구조도 달라진다. 예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. 컨버터(미도시)는 복수개의 스위칭 소자를 구비하여, 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행한다.

평활 커패시터(미도시)는 컨버터(미도시)의 출력단에 접속된다. 컨버터(미도시)로부터 출력되는 변환된 직류 전원을 평활하게 된다. 이하에서는 컨버터(미도시)의 출력단을 dc 단 또는 dc 링크단이라고 한다. dc 단에서 평활된 직류 전압은 인버터(미도시)에 인가된다.

인버터(미도시)는 복수개의 인버터용 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 구체적으로 설명하면, 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자 및 하암 스위칭 소자가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결된다. 인버터(미도시)에서 출력되는 삼상 교류 전원은 삼상 전동기(미도시)의 각 상(u,v,w)에 인가된다. 여기서 삼상 전동기(미도시)는 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 삼상 전동기(미도시)의 종류로는 BLDC 전동기, synRM 전동기 등 다양한 형태가 가능하다.

압축기용 전동기(도2의 102b)는 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치(200)를 더 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치(200)는 필요에 따라 탈착 가능할 수 있다.

적어도 하나의 리액터(260)는 교류 전원 입력부(150)와 필터부(320) 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 상용 교류 전원의 종류에 따라 복수의 리액터(260)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 교류 전원 입력부(150)가 삼상 교류 전원인 경우, 리액터(260)는 각각의 상에 3개가 연결될 수 있다.

리액터(260)의 전단에는 퓨즈(310)가 연결될 수 있다. 퓨즈(310)는 전선에 규정 값 이상의 과도한 전류가 흐르지 못하도록 차단하는 역할을 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진상 역률을 판단 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.

도 5에서 A는 전류 감지부(210)에서 감지된 전류를 도시한 그래프이고, B는 전압 감지부(220)에서 감지된 전압을 도시한 그래프이다. 상술한 바와 같이, 전류 감지부(210)에서 감지한 전류는 제1 사인파(A) 형태일 수 있다. 또한, 전압 감지부(220)에서 감지한 전압은 제2 사인파(B) 형태일 수 있다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 사인파(A)가 제2 사인파(B)보다 시간상으로 앞서는 경우, 제어부(270)는 회로의 역률을 진상으로 판단할 수 있다. 구체적으로, 제2 사인파(B)에서 전압이 음에서 양으로 변환하는 경우, 0이 되는 시점(t1)에서 제1 사인파(A)가 양의 값을 갖는다. 이경우, 제어부(270)는 회로의 역률을 진상으로 판단할 수 있다.

도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 사인파(A)가 제2 사인파(B)보다 시간상으로 뒤쳐지는 경우, 제어부(270)는 회로의 역률을 지상을 판단할 수 있다. 구체적으로 제2 사인파(B)에서 전압이 음에서 양으로 변환하는 경우, 0이 되는 시점(t1)에서 제1 사인파(A)가 음의 값을 갖는다. 이경우, 제어부(270)는 회로의 역률을 지상으로 판단할 수 있다.

도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 사인파(A)가 제2 사인파(B)와 시간상으로 일치하는 경우, 제어부(270)는 회로에서 전류 및 전압을 동위상으로 판단할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 흐름도이다.

이하에서, 회로는 공기 조화기(50)에 포함된 압축기(도 2의 102), 압축기용 전동기(도 2의 102b), 압축기용 전동기를 구동하기 위해 직류 전원을 교류 전원으로 전환하는 인버터, 교류 전원을 직류 전원으로 전환하는 컨버터 및 교류 전원의 노이즈를 제거하는 필터부를 포함하는 회로일 수 있다.

도 6을 참조하면, 전류 감지부(210)는 교류 전원 공급부와 회로 사이에 연결되어, 회로내에 공급되는 순시 전류를 감지한다(S610). 전류 감지부(210)는 전류 감지를 위해 전류 센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 전류 감지부(210)에서 감지되는 전류는 제1 사인파 형태로 제어부(270)로 입력될 수 있다.

전압 감지부(220)는 교류 전원 공급부와 회로 사이에 연결되어, 회로내에 공급되는 순시 전압을 감지한다(S620). 전압 감지부(220)는 전압 감지를 위해 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 전압 감지부(220)에서 감지되는 전압은 제2 사인파 형태로 제어부(270)에 입력될 수 있다.

본 실시예에서, S610단계 이후에 S620단계가 수행되는 것으로 설명하나, 이에 한정되지 아니하고, 전압 감지 동작이 먼저 수행된 이후에 전류 감지 동작이 수행될 수도 있다.

제어부(270)는 전류 감지부(210)에서 감지된 전류 및 전압 감지부(220)에서 감지된 전압을 기초로 회로의 역률이 진상역률인지 여부를 판단한다(S630).

예를 들어, 3상 교류 전원에 의해 전원이 회로에 공급되는 경우, 노이즈 제거를 위해 상기 필터부에 포함된 커패시터에 의해 상기 회로의 역률은 진상 역률일 수 있다. 이경우, 제어부(270)는 전류 감지부(210)에서 감지된 전류 및 전압 감지부(220)에서 감지된 전압을 기초로 상기 회로의 역률이 진상역률인지 여부를 판단할 수 있다.

한편, 제어부(270)는 전류 감지부(210)에서 감지된 시간에 따른 순시 전류의 변화를 제1 사인파로 수신한 수 있다. 또한, 제어부(270)는 전압 감지부(220)에서 감지된 시간에 따른 순시 전압의 변화를 제2 사인파로 수신할 수 있다. 이때, 제어부(180)는 동시간대에서 상기 제1 사인파 및 상기 제2 사인파를 비교하여 상기 회로의 역률이 진상역률인지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(270)는 제2 사인파에서의 상기 순시 전압이 음에서 양으로 변환하는 경우, 0이되는 시점에서 상기 제1 사인파가 양의 값을 갖는지 여부로 상기 회로의 역률이 진상역률인지를 판단할 수 있다.

만약, 회로의 역률이 진상역률인 경우, 제어부(270)는 스위치(250)가 온(on)으로 전환되도록 제어한다(S640). 이경우, 제어부(270)는 회로의 역률 크기를 계산할 수 있다. 리액터(260)가 가변 리액터인 경우, 제어부(270)는 상기 회로의 역률 보상에 적절한 크기의 리액턴스를 갖도록 가변 리액터를 제어한다(S650). 여기서, 리액터(260)는 회로의 역률이 진상역률인 경우, 상기 회로에 연결되어 상기 회로의 역률을 보상한다. 리액터(260)는 소정의 유도성 리액턴스를 가지는 소자일 수 있다. 실시예에 따라, 역률 보상 장치(200)는 복수의 리액터(260)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 3상 교류 전원에 의해 전원을 공급받는 회로는, 각각의 상에 리액터(260)가 연결될 수 있다. 한편, 리액터(260)는 회로의 역률의 크기에 따라 가변 가능한 가변 리액터일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 가변 리액터는 공지된 기술을 사용할 수 있다.

한편, 제어부(270)는 판단된 회로의 역률 판단의 결과를 사용자가 인지할 수 있도록 표시부를 통해 표시한다(S660). 여기서, 표시부(240)는 소정의 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이를 통해, 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 역률 판단의 결과를 표시할 수 있다. 또는, 표시부(240)는 소정의 음(sound) 발생 장치를 포함하고, 상기 음 발생 장치를 통해, 사용자가 청각적으로 확인할 수 있도록 역률 판단의 결과를 표시할 수 있다.

만약, S630단계에서, 회로의 역률이 진상 역률이 아닌 경우, 제어부(270)는 스위치(250)가 오프(off)로 전환되도록 제어한다(S670).

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 실외기에 장착된 역률 보상 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치(200)는 실외기(21)에 탈부착될 수 있다. 예를들어, 실외기(21)의 사이드 판넬에 구비된 소정의 홀을 이용해 역률 보상 장치(200)를 고정할 수 있다. 이때, 상기 홀은 실외기 제조시 구비될 수도 있고, 역률 보상 장치(200) 설치를 위해 사용자가 별도로 홀을 뚫는 작업을 할 수도 있다. 이때, 홀의 지름은 3.2파이인 것이 바람직하다.

역률 보상 장치(200)가 사이드 판넬에 고정된 상태에서, 역률 보상 장치(200)의 각각의 선을 실외기(21) 메인 전원선에 삼상 순서대로 연결하여 장착 완료할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 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.

50 : 공기 조화기
150 : 교류 전원 공급부
200 : 역률 보상 장치
210 : 전류 감지부
220 : 전압 감지부
230 : 메모리
240 : 표시부
250 : 스위치
260 : 리액터
270 : 제어부
310 : 퓨즈
320 : 필터부
330 : 부하부

Claims (9)

1. 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기를 구동하는 압축기용 전동기를 포함하는 실외기;
   상기 실외기에 연결되어, 상기 냉매를 공급받아 실내 공기를 조화하는 실내기; 및
   교류 전원 공급부와 상기 압축기용 전동기가 포함된 회로 사이에 연결되어, 상기 회로내에 공급되는 순시 전류를 감지하는 전류 감지부; 상기 교류 전원 공급부와 상기 회로 사이에 연결되어, 상기 회로내에 공급되는 순시 전압을 감지하는 전압 감지부; 및 상기 전류 감지부에서 감지된 전류 및 상기 전압 감지부에서 감지된 전압을 기초로 상기 회로의 역률이 진상역률인지 판단하고, 상기 회로의 역률이 진상역률인 경우, 상기 회로의 역률을 보상하는 제어부;를 포함하는 역률 보상 장치;를 포함하고,
   상기 역률 보상 장치는, 상기 실외기의 외관을 형성하는 판넬 내부 중 일 영역에 부착 또는 탈착 가능하게 형성되는 공기 조화기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 역률 보상 장치는,
   상기 제어부에서 판단된 상기 회로의 역률 판단의 결과를 표시하는 표시부;를 더 포함하는 공기 조화기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전류 감지부에서 감지된 시간에 따른 순시 전류의 변화는 제1 사인파 형태이고,
   상기 전압 감지부에서 감지된 시간에 따른 순시 전압의 변화는 제2 사인파형태이며,
   상기 제어부는 동시간대에서 상기 제1 사인파 및 상기 제2 사인파를 비교하여 상기 회로의 역률이 진상역률인지 판단하는 공기 조화기.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2 사인파에서의 상기 순시 전압이 음에서 양으로 변환하는 경우, 0이되는 시점에서 상기 제1 사인파가 양의 값을 갖는지 여부로 상기 회로의 역률이 진상역률인지 판단하는 공기 조화기.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 역률 보상 장치는,
   상기 회로의 역률이 진상역률인 경우, 상기 회로에 연결되어 상기 회로의 역률을 보상하는 적어도 하나의 리액터;를 더 포함하는 공기 조화기.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 리액터는 상기 회로의 역률의 크기에 따라 가변가능한 가변 리액터이고,
   상기 제어부는 상기 회로의 역률의 보상에 대응되는 크기의 리액턴스를 갖도록 상기 리액터를 제어하는 공기 조화기.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 역률 보상 장치는,
   상기 회로와 상기 리액터에 연결된 스위치를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 회로의 역률이 진상역률이 아닌경우, 상기 스위치를 오프(off)로 전환하는 공기 조화기.
   
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