KR101118961B1 - 온도 보상장치 - Google Patents

Abstract

온도 보상장치가 개시된다. 본 발명의 온도 보상장치는, 비례유량제어 밸브의 밸브코일의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 밸브코일의 기준온도에 대하여 온도변화가 있는 경우에, 해당 온도에서 상기 비례유량제어 밸브로 입력되는 전류의 전류손실을 보상하여 상기 비례유량제어 밸브에 전류를 공급하는 온도보상부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 비례유량제어 밸브는 일정한 유량을 유지할 수 있다.

Description

온도 보상장치{APPARATUS FOR COMPENSATING TEMPERATURE}

본 발명은 온도 보상장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비례유량제어 밸브에서 사용하기 위한 온도 보상장치에 관한 것이다.

일반적으로, 비례제어 밸브는 크게, 비례압력제어 밸브 및 비례유량제어 밸브로 나뉜다. 비례압력제어 밸브는, 외부로부터의 아날로그 입력에 비례하여 출력인 압력이 변화하는 밸브를 말한다. 비례유량제어 밸브는 전기 아날로그 입력에 비례하여 출력인 유량이 변화하는 밸브를 말한다. 비례유량제어 밸브의 제어방식은, 1-10V의 전압으로 제어하는 전압제어방식 및 4-20mA의 전류로 제어하는 전류제어방식으로 나뉜다.

도 1은 종래의 비례유량제어 밸브 시스템의 개념도이고, 도 2는 도 1의 비례유량제어 밸브 시스템의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(200)에 의해 일정한 전류가 비례유량제어 밸브(100)에 제공되며, 이러한 일정한 전류를 입력으로 하는 비례유량제어 밸브(100)는 일정한 유량을 공급하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(200)는 전류발생부(210)를 구비하여, 입력되는 펄스진폭변조(Pulse Width Modulation; 이하 'PWM'이라 함) 신호를 이용하여, 전류발생부(210)는 일정한 전류를 비례유량제어 밸브(100)로 출력할 수 있다.

그러나, 위와 같은 종래의 비례유량제어 밸브 시스템에서는, 동작의 초기에는 유량을 일정하게 유지하는 것이 가능하지만, 연속 동작에 의해 비례유량제어 밸브(100) 내부의 밸브코일의 온도가 상승하면, 그로 인해 전류가 변화하여, 밸브제어 특성에 변화가 발생하여, 일정한 유량제어가 불가능해지는 문제점이 있다.

도 3은 온도의 상승에 따른 전류변화를 설명하기 위한 그래프이다.

이와 같이, 온도에 따라 전류가 변화하여, 비례유량제어 밸브의 속도가 현저히 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 비례유량제어 밸브의 온도 상승에 의한 동작오차를 줄여, 비례유량제어 밸브의 정확한 동작을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 온도 보상장치는, 비례유량제어 밸브의 밸브코일의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 밸브코일의 기준온도에 대하여 온도변화가 있는 경우에, 해당 온도에서 상기 비례유량제어 밸브로 입력되는 전류의 전류손실을 보상하여 상기 비례유량제어 밸브에 전류를 공급하는 온도보상부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 온도보상부는, 상기 온도센서로부터 수신한 상기 밸브코일의 온도를 수신하여, 상기 밸브코일의 기준온도에 대하여 온도변화가 있는 경우에, 해당 온도에서의 전류손실을 보상하도록 하는 전류보상신호를 생성하는 제어부; 및 상기 전류보상신호에 따라, 전류를 보상하여 상기 비례유량제어 밸브로 입력하는 전류입력부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 온도보상부는, 상기 밸브코일의 온도에 따른 전류손실을 테이블화하여 저장하는 저장부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 펄스진폭변조(PWM) 신호를 수신하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 전류입력부는, PWM 신호를 수신하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 밸브코일의 초기온도를 기준온도로 설정하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명은, 비례유량제어 밸브에 온도센서를 장착하여 온도를 측정하고, 측정된 온도를 바탕으로 온도변화에 의한 전류손실을 보상함으로써, 비례유량제어 밸브가 일정한 유량을 유지하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 비례유량제어 밸브 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1의 비례유량제어 밸브 시스템의 구성도이다.
도 3은 온도의 상승에 따른 전류변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 비례유량제어 밸브 시스템의 일실시예 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 비례유량제어 밸브 시스템의 일실시예 블럭 구성도이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 비례유량제어 밸브 시스템의 일실시예 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 비례유량제어 밸브 시스템의 일실시예 블럭 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비례유량제어 밸브 시스템은, 비례유량제어 밸브(10), 온도센서(20) 및 온도 보상부(30)를 포함하여 구성되고, 온도 보상부(30)는 상세하게, 제어부(31) 및 전류입력부(32)를 포함하여 구성된다.

온도센서(20)는 비례유량제어 밸브(10) 내부의 밸브코일(도시되지 않음)의 부근에 배치되어, 밸브코일의 온도를 측정하는 기능을 담당한다. 온도센서(20)의 종류에는, 측온저항체(Resistance temperature detectors; RTD), 열전대(Thermocouples), 써미스터(Thermister), 집적회로 온도센서(Integrated Circuit Temperature Sensors) 등이 있으며, 본 발명으로 이용되는 온도센서(20)는 이 중 어떠한 것이 사용될 수도 있으며, 밸브코일의 온도를 측정할 수 있는 그 외의 다른 형태의 온도센서도 가능하다. 온도센서(20)가 온도를 측정하는 방법에 대해서는, 이미 널리 알려진 바와 같으므로, 본 발명의 상세한 설명에서는 생략하기로 하겠다.

온도센서(20)는 연속하여 밸브코일의 온도를 측정하여 제어부(31)로 전송할 수도 있고, 소정 주기에 따라 온도를 측정하여 제어부(31)로 전송할 수도 있다.

온도센서(20)에서 측정된 밸브코일의 온도는 제어부(31)로 전송된다.

제어부(31)는, 온도센서(20)에서 측정된 밸브코일의 온도를 수신하여, 밸브코일의 온도가 상승한 경우에는, 이를 바탕으로, 변화된 전류를 보상하기 위한 전류보상신호를 전류입력부(32)에 전송한다. 제어부(31)는, 중앙처리장치(Central Processing Unit; CPU)나, 마이크로처리장치(Micro Processing Unit; MPU)인 것이 바람직하다.

그러나, 밸브코일의 온도가 상승하지 않는 경우에는, 제어부(31)는 온도 보상부(30)의 내부 또는 외부에서 입력되는 PWM 신호를 전류입력부(32)로 바이패스(bypass)한다. PWM 신호를 발생하는 PWM 발생부(도시되지 않음)는, 온도 보상부(30)의 내부에 구성될 수도 있으며, 외부에 구성되어, PWM 발생부로부터 온도 보상부(30)가 PWM 신호를 수신할 수도 있다. PWM 신호는 아날로그 신호를 디지털화하여 인코딩하는 것으로서, 아날로그 신호인 전류를 비례유량제어 밸브(10)에 일정한 디지털 신호로 제공하기 위한 것이다. 이에 대해서는, 이미 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 바와 같다 할 것이므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제어부(31)로부터 전류보상신호를 수신한 전류입력부는, 전류보상신호에 대응하여, 밸브코일의 저항의 증가로 인한 전류손실이 보상된 전류를 비례유량제어 밸브(10)에 입력하는 기능을 담당한다.

본 발명의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

비례유량제어 밸브(10)의 동작 전에, 온도 보상부(30)의 제어부(31)는, 비례유량제어 밸브(10)의 밸브코일의 온도를 온도센서(20)로부터 수신하여, 이를 기준온도로 설정한다. 온도를 디폴트(default)로 정하지 않는 이유는, 외부온도에 의해 밸브코일의 온도는 변화할 수 있기 때문이다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 외부온도에 의해 비례유량제어 밸브(10)의 밸브코일의 온도가 변화하지 않는 환경에 있는 경우에는, 미리 기준온도를 설정하여 두는 것도 가능하다.

비례유량제어 밸브(10)의 동작 초기에는, 비례유량제어 밸브(10)의 밸브코일은 일정한 온도를 유지한다. 온도센서(20)는 이와 같은 밸브코일의 온도를 측정하여 제어부(31)로 전송하고, 제어부(31)는 온도센서(20)로부터 수신한 온도가 기준온도와 비교하여 온도변화가 없는 경우에는, 입력되는 PWM 신호를 전류입력부(32)로 바이패스한다.

제어부(31)에 의해 바이패스된 PWM 신호를 수신한 전류입력부(32)는 비례유량제어 밸브(10)에 일정한 전류를 공급한다.

만약, 온도센서(20)로부터 수신한 온도가 기준온도와 비교하여 상승한 경우에는, 밸브코일의 저항증가로 인하여 전류손실이 발생하게 된다. 이 경우, 제어부(31)는, 해당 온도에서의 전류손실을 구하고, 이 전류손실에 해당하는 전류를 보상하도록 하는 전류보상신호를 전류입력부(32)에 전송한다.

예를 들어, 비례유량제어 밸브(10)의 밸브코일이 25℃의 기준온도로 동작하다가, 온도센서(20)가 측정한 비례유량제어 밸브(10)의 밸브코일의 온도가 30℃인 경우에는, 제어부(31)는 5℃의 온도변화가 있는 것으로 판단한다. 제어부(31)는, 이 온도(30℃)에서의 밸브코일이 소모하는 전류의 양(즉, 전류손실)을 확인하여, 이 전류손실에 해당하는 전류를 보상하도록 하는 전류보상신호를 전류입력부(32)에 전송한다.

온도에 따라 밸브코일이 소모하는 전류의 양(즉, 전류손실)은, 밸브코일의 형태(즉, 저항) 등에 따라 달라질 수 있으므로, 제어부(31)는 해당 밸브코일에서의 온도에 따른 전류손실을 미리 테이블화하여 메모리(도시되지 않음)에 저장하여 둘 수 있다.

한편, 제어부(31)는, 전류보상신호와 함께, 입력되는 PWM 신호를 전류입력부(32)에 전달한다.

도 5에서는, 제어부(31)로 PWM 신호가 입력되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전류입력부(30)로 PWM 신호가 직접 입력되는 것도 가능하다 할 것이다.

이와 같이, PWM 신호와 전류보상신호를 수신한 전류입력부(32)는, 전류보상신호에 의해 보상된 전류를 비례유량제어 밸브(10)에 공급한다.

이와 같은 본 발명의 온도 보상장치에 의해, 비례유량제어 밸브(10)는 일정한 유량을 유지할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 비례유량제어 밸브 20: 온도센서
30: 온도보상부 31: 제어부
32: 전류입력부

Claims (6)

1. 비례유량제어 밸브의 밸브코일의 온도를 측정하는 온도센서; 및
   상기 밸브코일의 기준온도에 대하여 온도변화가 있는 경우에, 해당 온도에서 상기 비례유량제어 밸브로 입력되는 전류의 전류손실을 보상하여 상기 비례유량제어 밸브에 전류를 공급하는 온도보상부를 포함하고, 상기 온도보상부는,
   상기 온도센서로부터 수신한 상기 밸브코일의 온도를 수신하여, 상기 밸브코일의 기준온도에 대하여 온도변화가 있는 경우에, 해당 온도에서의 전류손실을 보상하도록 하는 전류보상신호를 생성하는 제어부;
   상기 전류보상신호에 따라, 전류를 보상하여 상기 비례유량제어 밸브로 입력하는 전류입력부; 및
   상기 밸브코일의 온도에 따른 전류손실을 테이블화하여 저장하는 저장부를 포함하는 온도 보상장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 펄스진폭변조(PWM) 신호를 수신하는 온도 보상장치.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 전류입력부는, PWM 신호를 수신하는 온도 보상장치.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 밸브코일의 초기온도를 기준온도로 설정하는 온도 보상장치.
   

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