风扇电机的空调及其操作方法

技术领域

本公开涉及空调以及操作空调的方法，更具体而言涉及一种能够执行恒定空气量(constant air volume，固定风量)的空调以及用于操作该空调的方法。

背景技术

一般而言，空调可包括：压缩机，用以在高温和高压的条件下压缩制冷剂；冷凝器，用以将从压缩机传递来的高温且高压的制冷剂与周围空气进行热交换，并将高温且高压的制冷剂转换成低温且高压的制冷剂；膨胀阀，用以减少制冷剂的压力，使制冷剂在冷凝器中转变为液相制冷剂，并以低压且低压的液相及气相制冷剂的形式被传送；以及蒸发器，用以通过随着低温且低压的制冷剂经过蒸发器并被蒸发而带走周围的热量，来将外部空气保持为低温。

空调可根据室内装置与室外装置彼此分离与否的状态而被分为：分体式空调，其具有彼此分离的室内装置和室外装置，以及整体式空调，其中室内装置与室外装置彼此联接为一个设备。

分体式空调包括：室内装置，其被安装在室内(interior，内部)，用以将热空气或冷空气供给至空调空间内；以及室外装置，用以执行制冷剂的压缩和膨胀，使热交换在室内装置中得以充分地执行。在此情况下，分体式空调可根据室内装置的安置位置或室内装置的形状而进一步被分为相框(picture-frame)式、壁挂式、立式、天花板管道式以及管道式。

例如，在管道式空调的情况下，室内装置被埋置在天花板或墙壁中，而经空气调节后的空气通过管道被排放至室内。然而，在管道式空调的情况下，管道的形状和长度是根据室内装置的安装条件而变化的，所以室内装置的静压力会变化。此外，风扇电机的RPM根据室内装置的静压力，与空气量(air volume，空气体积)的密度对应地变化。因此，即使风扇电机在相同条件下被驱动，实际上也可能因系统阻力(例如安装条件)的不同而产生不同的空气量。

因此，现已开发出多种方式，用来通过当操作空调时测量静压力，通过控制风扇电机的RPM，来产生期望的空气量，这方面的一个示例在韩国未审专利公开第10-2018-0007202号(公开于2018年1月22日)中被公开。

然而，传统上由于基于静压力的当前信息是在供电电压恒定时被提供的，所以当供电电压根据国家、地区或时间而改变时，可能就无法供给设定的空气量。

现有技术

专利文献

专利文献1：韩国未审专利公开第10-2018-0007202号(公开于2018年1月22日)。

发明内容

技术问题

本公开旨在提供一种空调以及用于操作该空调的方法，该空调无论供电电压如何变化都能够执行恒定的空气量控制。

解决问题的方案

根据本公开一实施例的空调包括：电源，用以提供电力；驱动机构，用以根据工作值(duty value)将电源所提供的电力转换为电机驱动电压，并将电机驱动电压传输至风扇电机；电流检测器，用以检测被输入到风扇电机的电流值；储存部(storage)，用以储存与工作值和电流值对应的静压力和空气量；以及电机控制器，其配置为基于目标每分钟转数(RPM)而将工作值传输至驱动机构，其中，电机控制器被配置为执行系统阻力计算操作以将目标每分钟转数(RPM)设定至参考RPM，以便基于被传输至驱动机构的工作值和由电流检测器检测到的电流值而从储存部获取当前静压力和当前空气量，并基于当前静压力和当前空气量来计算允许当前RPM达到目标RPM的设定RPM。

其中，电机控制器被配置为，调整被输入到风扇电机的工作值或电流值中的至少一个，以使得风扇电机的当前RPM达到设定RPM。

其中，电机控制器被配置为，当所述当前RPM达到设定RPM时，控制储存部以储存包含被改变后的工作值和电流值、以及设定RPM的系统阻力信息。

其中，电机控制器被配置为，当系统阻力信息被储存时，将目标RPM设定为被储存的RPM，并且将当所述当前RPM达到目标RPM时的工作值和电流值与被储存在储存部中的工作值和电流值进行比较，以确定系统阻力信息是否要改变。

其中，电机控制器被配置为，当系统阻力信息没有改变时，响应于操作指令，基于被储存在储存部中的信息来控制驱动机构。

其中，电机控制器被配置为，当系统阻力信息改变时，重新执行系统阻力计算操作以将目标RPM设定为参考RPM，以便基于被传输至驱动机构的工作值以及由电流检测器检测到的电流值而从储存部获取当前静压力和当前空气量，且基于当前静压力和当前空气量来计算允许当前RPM达到目标RPM的一设定RPM。

其中，电机控制器被配置为，基于空气量正比于风扇电机的RPM的方程式(equation，公式)、以及基于静压力正比于风扇电机的RPM的平方的方程式，来计算所述设定RPM。

一种根据本公开实施例的用于操作空调的方法，其包括：执行系统阻力计算操作，以及在系统阻力计算操作之后，响应于操作指令而进行操作，其中，执行系统阻力计算操作包括：将目标RPM设定为参考RPM；基于与储存在储存部中的工作值和电流值对应的静压力信息和空气量信息，根据用于控制风扇电机的工作值以及被输入到风扇电机的电流值来获取当前静压力和当前空气量；以及基于当前静压力和当前空气量，计算允许当前RPM达到目标RPM的一设定RPM。

其中，系统阻力计算操作的执行还包括：调整被输入到风扇电机的工作值或电流值中的至少一个，以使得风扇电机的当前RPM达到设定RPM；以及当风扇电机的当前RPM达到设定RPM时，储存包含被改变后的工作值和电流值、以及设定RPM的系统阻力信息。

上述方法还包括：当系统阻力信息先前已被储存时，执行检查系统阻力信息的改变的操作，其中，执行检查系统阻力信息的改变的操作包括：将目标RPM设定为在系统阻力信息中储存的RPM；在当前RPM达到目标RPM时，将所取得的工作值和电流值与系统阻力信息中所包含的工作值和电流值进行比较；根据比较结果，在当前RPM达到目标RPM时所取得的工作值和电流值不同于在系统阻力信息中储存的工作值和电流值时，确定系统阻力信息被改变；以及根据比较结果，在当前RPM达到目标RPM时所取得的工作值和电流值等于在系统阻力信息中储存的工作值和电流值时，确定系统阻力信息没有被改变。

发明的有益效果

根据本公开一实施例，可以执行恒定的空气量控制，以固定地对室内提供一设定的空气量，而无论空调的安装条件或使用条件如何。特别地，不管被供给至空调的电力如何变化，均可将所述设定的空气量恒定地供给至室内。

根据本公开一实施例，除了用以感测被输入至风扇电机的电流的装置之外，不需要额外的感测装置来用于恒定的空气量控制。

附图说明

图1a为示出根据本公开一实施例的管道式空调的示意图。

图1b为示出根据本公开一实施例的管道式空调的室内装置的视图。

图2示出的是根据本公开一实施例的管道式空调的室内装置的内部的截面。

图3为示出根据本公开一实施例的管道式空调的室内装置的控制框图。

图4为示出如下表格的视图：在该表格中，基于储存在根据本公开一实施例的空调中的工作值和电流值，而将静压力映射到空气量。

图5为示出根据本公开一实施例的空调的操作方法的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细说明本公开的实施例。

尽管以下将通过根据本公开一实施例的空调是管道式空调的示例来进行说明，但这仅用于说明目的，并且本公开不限于此。根据本公开的该实施例的空调可包括分体式空调(例如管道式空调、壁装式空调以及立式空调)与整体式空调两者。

图1a为示出根据本公开一实施例管道式空调的示意图，而图1b为示出根据本公开一实施例的管道式空调的室内装置的视图。

管道式空调100包括室外装置110和室内装置120，且室外装置110通过制冷剂管连接至室内装置120。

制冷剂在室外装置110与室内装置120之间流动。室外装置110可包括压缩机(图中未示)、室外热交换器(图中未示)、室外风扇(图中未示)以及膨胀机构(图中未示)，而室内装置可包括室内热交换器121(参见图2)和室内风扇123(参见图2)。

压缩机可压缩制冷剂以排出高压气态制冷剂，而室外热交换器可通过使高压气态制冷剂与外部空气进行(热)交换来使高压气态制冷剂冷凝。室外风扇可加速室外热交换器中的热交换，可吸入外部空气，并且可将经热交换后的空气排放至外部。膨胀机构可使冷凝的制冷剂膨胀，并且室内热交换器可使制冷剂与室内空气之间进行热交换。室内风扇可将室内空气引入室内热交换器，且将在室内热交换器中经热交换后的空气排放至室内。

如图1b所示，管道式空调100的室内装置120可被安装在天花板或墙壁上。室内装置120按照被埋入天花板或墙壁中的方式来安装。

室内装置120可包括管道124和125，且管道124和125可吸入室内空气、或可将经空气调节后的空气排放至室内。

图2示出的是根据本公开一实施例的管道式空调的室内装置的内部的截面。

管道式空调10的室内装置120可包括室内热交换器121、风扇电机122、室内风扇123、风扇电机控制器300、吸入管道124、排放管道125以及壳体126。

壳体126可构成室内装置120的外观。壳体126可被直接地拆卸至或固定至墙壁表面，或可通过线缆而固定至墙壁表面。室内热交换器121、风扇电机122、室内风扇123以及风扇电机控制器300可被安装在形成于壳体126内的空间中。

室内热交换器121可使被引入室内装置120内的空气进行热交换。室内热交换器121可被置于吸入管道124与排放管道125之间。室内热交换器121使通过吸入管道124吸入的空气与制冷剂进行热交换以冷却或加热空气，且随后可将空气通过排放管道125排放。

风扇电机122可为无刷直流(DC)电机(BLDC电机)。一般而言，BLDC电机是包含具有电枢的转子和具有电线的定子的电机，电线被缠绕在定子上以利用传感器来确定电线的电流方向。利用三相或四相逆变器来切换此电流方向。BLDC在较低速度下和较高速度产生较高扭矩，并且可以较高速度旋转。此外，因为线圈电流是通过半导体器件施加的，所以BLDC具有较长使用寿命并且几乎不会引发噪音。

然而，风扇电机122不限于BLDC电机，而是可通过永磁体同步电机(PMSM)、同步电机、感应电机、磁阻电机、步进电机、超声波电机以及线性电机来实现。

风扇电机122可驱动室内风扇123。风扇电机122可旋转，或可将来自旋转的驱动力传送至室内风扇123。

室内风扇123可将空气引入壳体126，或可将通过室内热交换器121输出的空气排放至室内。室内风扇123可与风扇电机122连接，并且可随风扇电机122旋转而旋转。

室内风扇123可被设置成较靠近吸入管道124和排放管道125中的排放管道125。

吸入管道124和排放管道125可与壳体126连接。吸入管道124和排放管道125可允许壳体126的内部与室内连通并可引导空气的流动。

吸入管道124可将从室内引入的空气引导至壳体126内，而排放管道125可将壳体126的内部空气引导至室内。根据一实施例，过滤器(图中未示)可被设置在吸入管道124中，用以过滤出包含于从室内被吸入的空气中的异物。

吸入管道124和排放管道125可分别形成在壳体126的相对表面上。优选地，吸入管道124和排放管道125可被形成在壳体126的不同表面上。

风扇电机控制器300可通过控制风扇电机122的每分钟转数(RPM)来驱动风扇123。

风扇电机控制器300可执行恒定的空气量控制。在本例中，恒定的空气量可以指在高静压力和低静压力的变化范围内，介于最大参考空气量与最小参考空气量之间的空气量。此外，所述恒定的空气量控制可以指用于在空调区域内恒定地供给设定的空气量(无论静压力如何变化)的控制操作。换言之，恒定的空气量控制可以指将供给至空调区域的空气量控制在所述设定的空气量的误差范围(±10％)内的操作。

图3为示出根据本公开一实施例的管道式空调的室内装置的控制框图。

室内装置120可包括室内风扇123、风扇电机122以及风扇电机控制器300。

电源301可从从外部接收电力，且可将电力供给至室内装置120。电源301可包括：电力输入装置(图中未示)，用以从外部接收AC电力；转换器(图中未示)，用以将AC电力转换成DC电力；以及DC电容器(图中未示)，用以使转换出的DC电力平滑化。

驱动机构302可将来自电源301的供给电力转换成要被供给至风扇电机122的电机驱动电压。

驱动机构302可接收来自电机控制器305的包括工作值的控制信号。驱动机构302可包括逆变器(图中未示)，用以通过基于工作值来控制切换装置(图中未示)的接通/断开状态，而将由电源301提供的DC电力转换成AC电压。

驱动机构302可将基于工作值转换的AC电压供给至风扇电机122。风扇电机122可按照与驱动机构302所提供的AC电压对应的RPM旋转。

电流检测器304可检测被输入至风扇电机122的电流值。

储存部303可储存与所述工作值和电流值对应的静压力和空气量。储存部303可储存一表格，在该表格中，静压力与空气量基于多个工作值和多个电流值而被映射至彼此。

图4为示出如下表格的视图：在该表格中，基于根据本公开一实施例的空调中储存的工作值和电流值，静压力与空气量被映射至彼此。

储存部303可储存如图4所示的表格，该表格是在空调的制造完成之后，在工作值和电流值被不同地设定的状态下通过数次测量静压力和空气量而计算出来的。

例如，储存部303可储存一表格，在该表格中，当工作值为10％而电流值为500mA时，15Pa的静压力被映射至空气量1000CMH，而当工作值为10％而电流值为600mA时，18Pa的静压力被映射至空气量1100CMH。

以下，将再次参照图3进行说明。

电机控制器305可控制驱动机构302、储存部303以及电流检测器304。

电机控制器305可基于由用户输入的空气量来设定一目标RPM，并且可将基于目标RPM的工作值传输至驱动机构302，以驱动风扇电机122和风扇123。

例如，当用户所输入的空气量是强空气量(strong air volume，强风量)时，电机控制器305可将目标RPM设定为1000并将该工作值传输至驱动机构302。或者，当用户所输入的空气量是弱空气量(weak air volume，弱风量)时，电机控制器305可将目标RPM设定为500并将该工作值传输至驱动机构302。

同时，在管道式空调中，尽管目标RPM被设定为1000，以使得当用户所输入的空气量是强空气量时，空气量变为5000CMH，但即使将风扇电机122控制到1000RPM，空气量仍可能由于系统阻力(例如管道长度、管道厚度、或灰尘堆积)而会弱于或强于5000CMH。换言之，由于空气量因系统阻力而会变得不同于设定的空气量，因此恒定的空气量控制可能难以实现。

在此情况下，系统阻力可以指所有因安装管道式空调的环境条件(例如管道长度或管道厚度)或使用条件(因长期使用导致的灰尘堆积、管道吸入口或管道排放口中发生的故障原因、或供电电压变动)，而中断上述设定的空气量被恒定地供给的因素。

因此，根据本公开一实施例，空调感测或储存系统阻力信息且根据系统阻力信息来改变RPM，从而执行上述恒定的空气量控制。

图5为示出根据本公开一实施例的空调的操作方法的流程图。

电机控制器305可接收操作指令(S11)。

该操作指令可以是控制指令，当用户通过输入模块(图中未示)将空气量或风速输入到室内装置102时，根据通过输入模块(图中未示)输入的空气量、风速，控制指令被发送至电机控制器305。换言之，操作指令可以是基于通过输入模块(图中未示)所输入的信息，来控制对室内供给所述设定的空气量的指令。

例如，电机控制器305可接收用于控制将6000CMH的空气量供给至室内的操作指令。

电机控制器305可确定系统阻力信息是否先前被储存(S13)。

当接收到操作指令时，电机控制器305可基于所接收的操作指令确定系统阻力信息是否被储存。

例如，当所述设定的空气量为6000(CMH)时，电机控制器305可确定系统阻力信息是否先前被储存。再例如，当操作指令是用于控制要供给至室内5000CMH的空气量操作指令时，以及当所述设定的空气量为5000CMH时，电机控制器305可确定系统阻力信息是否先前被储存。

当系统阻力信息并未被储存时，电机控制器305可执行系统阻力计算操作。

在此情况下，系统阻力计算操作是用以基于管道式空调100的安装条件或用户条件来改变或设定RPM的操作，其可以是执行下列步骤S15至S27的操作。

当系统阻力信息未被储存时，电机控制器305可将目标RPM设定为参考RPM(S15)。

在此情况下，参考RPM为先前通过实验测量到的RPM，参考RPM可以是当基于相同型号来供给所述设定的空气量时风扇电机的RPM。储存部303可以储存参考静压力、参考工作值、参考电流值(与对应于所述设定的空气量的参考RPM一起被储存)，而且当相同型号的空调供给所述设定的空气量时，所述参考静压力、参考工作值以及参考电流值是预先测量到的值(预先实测值)。

例如，当设定的空气量为6000CMH时，电机控制器305可将目标RPM设定为参考RPM，该参考RPM可以是1000。

电机控制器305将目标RPM设定为参考RPM并将包含工作值的控制信号传输至驱动机构302，而驱动机构302可基于控制信号中所包含的工作值来控制风扇电机122。

电机控制器305可获取工作值和电流值(S17)。

电机控制器305可获取被传输至驱动机构302的控制信号中所包含的工作值。电机控制器305可通过接收被输入到风扇电机122且被电流检测器304检测的电流来获取电流值。

电机控制器305可基于所储存的表格来获取静压力和空气量(S19)。

电机控制器305可从储存部303获取与步骤S17中获取的工作值和电流值对应的静压力和空气量。

例如，当在步骤S17中获取的工作值是70而电流是800时，电机控制器305可基于图4所示的表格，获取59的静压力以及5609的空气量。

电机控制器305可基于静压力和空气量来计算一设定RPM(S21)，该设定RPM(S21)允许当前RPM达到目标RPM。

详细而言，电机控制器305可基于方程式1计算设定RPM，方程式1表明了空气量正比于风扇电机122的RPM，而方程式2表明了静压力正比于风扇电机122的RPM的平方。

方程式1

方程式2

在此情况下，Q

电机控制器305可调整工作值或电流值中的至少一个，以使得当前RPM达到设定RPM(S23)。

例如，电机控制器305可调整工作值和电流值中的至少其一，以使得当前RPM达到1100。

特别地，电机控制器305可将工作值增大或减小，以使得当前RPM达到设定RPM。

电机控制器305可确定当前RPM是否达到设定RPM(S25)。

在当前RPM尚未达到目标RPM时，电机控制器305可再次调整工作值或电流值中的至少其一。

在当前RPM达到设定RPM时，电机控制器305可储存当前工作值、当前电流值以及当前RPM(S27)。

在当前RPM达到设定RPM时，电机控制器305可将当前工作值、当前电流值以及当前RPM作为系统阻力信息而储存在储存部303中。

在储存当前工作值、当前电流值以及当前RPM之后，电机控制器305可响应于操作指令而进行操作(S29)。

换言之，在储存系统阻力信息之后，电机控制器305可保持当前RPM，并可通过控制驱动机构302而响应于操作指令进行操作。

在系统阻力计算操作被执行之后，电机控制器305可通过改变目标RPM而响应于操作指令进行操作。

同时，在步骤S13中，如果确定系统阻力信息被储存，则电机控制器305可执行检查系统阻力信息的改变的操作。

在此情况下，检查系统阻力信息的改变的操作可以是检查系统阻力被改变的情况(例如，因管道式空调100长时间使用而灰尘堆积的情况)的操作。

当执行检查系统阻力信息的改变的操作时，电机控制器305可执行下列步骤S31至S5。

首先，当确定系统阻力信息被储存时，电机控制器305可将目标RPM控制为所储存的RPM(S31)。

在此情况下，储存的RPM是在步骤S27中储存的当前RPM，其可等于在步骤S21计算出的设定RPM。

电机控制器305可确定当前RPM是否达到目标RPM(S33)。

在当前RPM尚未达到目标RPM时，电机控制器305可返回至步骤S31。

如果当前RPM达到目标RPM，电机控制器305可将在当前RPM达到目标RPM时所指示的当前工作值和当前电流值与作为系统阻力信息而储存的工作值和电流值进行比较(S35)。

在此情况下，当前工作值是当所述当前RPM达到目标RPM时，根据由电机控制器305传输至驱动机构302的控制信号的工作值。当前电流值可以是当所述当前RPM达到目标RPM时，由电流检测器304检测到的电流值。

如果根据比较的结果，当所述当前RPM达到目标RPM时所取得的工作值和电流值不同于系统阻力信息中所包含的工作值和电流值，则电机控制器305可确定系统阻力信息被改变，并且可再次执行系统阻力计算操作。

同时，如果根据比较结果，当所述当前RPM达到目标RPM时取得的工作值和电流值等于系统阻力信息中所包含的工作值和电流值，则电机控制器305可确定系统阻力信息没有改变，并且可响应于操作指令而进行操作(S29)。

换言之，当系统阻力信息没有改变时，电机控制器305可基于储存部303中所储存的信息，响应于操作指令来控制驱动机构302。

以上描述仅说明了本公开的技术构思，而本领域技术人员可做出多种修改和改变，其并不脱离本公开的基本特征。

因此，本公开实施例并非旨在限制本公开的技术精神，而是旨在说明本公开的技术构思，并且本公开的技术精神不受限于上述实施例。

本公开的保护范围应通过随附权利要求来解释，并且等同范围内的所有技术构思应被解释为落入本公开的范围内。