KR101179455B1 - 냉동 시스템 또는 공조 시스템용 제어 장치 - Google Patents

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에머슨 일렉트릭 게엠베하 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은, 공조 유닛 또는 냉동 유닛의 온도, 팬(9) 및/또는 서리제거 과정을 제어하기 위해 하우징의 내부에 제공되는 메인프로세서(13)를 포함하는, 공조 유닛 또는 냉동 유닛용 제어 장치(7)에 관한 것이다. 상기 하우징의 내부에는 상기 메인프로세서(13)와 별개이며 전자식 팽창밸브(2)를 제어하는 코프로세서(16)를 위한 접촉점이 제공된다.
공조 유닛, 냉동 유닛, 코프로세서, 제어 장치, 팽창밸브, 서리제거, 센서

Description

냉동 시스템 또는 공조 시스템용 제어 장치 {CONTROL UNIT FOR A REFRIGERATION OR AIR CONDITIONING DEVICE}
본 발명은, 개별적인 입력 값에 따라서 공조 유닛 또는 냉동 유닛의 온도, 팬 및/또는 서리제거 과정을 제어하기 위해 하우징의 내부에 제공되는 메인프로세서를 포함하는, 공조 유닛 또는 냉동 유닛용 제어 장치에 관한 것이다.
공조 유닛 또는 냉동 유닛용 제어 장치는 종래 기술에서 매우 다양한 실시예로 공지되어 있다. 간단한 공조 유닛 또는 냉동 유닛은 기계적인 원리에 의한 제어 장치가 구비되는 반면, 고품질의 공조 유닛 또는 냉동 유닛은 대부분이 서두에 언급한 전자 제어 장치를 가지며 모든 제어 또는 조절 과정을 마이크로프로세서로 제어한다. 원하는 실내 온도 또는 냉각 온도 외에, 필요한 경우, 팬의 작동 및 정지 또는 속도 조절은 물론 서리제거 과정의 개시 및 종료, 그리고 가능한 추가의 과정이 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있다.
공조 유닛 및 냉동 유닛은 또한 일반적으로, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 및 증발기가 유동 방향으로 순서대로 배치되어 있는 냉매 회로를 갖는다. 냉매 회로의 신뢰적이고 효율적인 작동을 위해, 증발기에 도달하는 냉매가 증발기에서 가능한 완전히 증발되도록 팽창밸브를 적절하게 제어하여야 한다. 이러한 의도가 최대 로 실현되기 위해, 전자제어식 팽창밸브의 사용이 증가되는 추세이며, 이것은 통상적인 열팽창밸브에 비해 정밀하게 제어되는 장점을 갖는다.
그러나, 전자제어식 팽창밸브는 비교적 고가이며, 또한 열팽창밸브와는 달리, 냉매 회로에서 나오는 센서 신호의 처리를 위해 전자식 오버히팅 제어가 필요하다. 전자제어식 팽창밸브에 대한 추가적인 비용 발생 외에, 이에 따른 전자식 오버히팅 제어 및 이러한 오버히팅 제어를 위해 별도로 필요한 센서 시스템으로 인한 추가 비용이 발생된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 서두에 언급한 유형의 제어 장치를 발전시켜서 저감된 수고 및/또는 비용으로 전자제어식 팽창밸브를 사용할 수 있도록 하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 특허청구범위 제1항의 특징에 의해 달성된다. 서두에 언급한 하우징의 내부에 메인프로세서와 별개의 코프로세서를 위한 접촉점이 제공되며, 상기 코프로세서의 입력 및/또는 출력 신호는 각각 상기 접촉점과 연관되며, 냉매 회로의 온도 센서 및/또는 압력 센서에 의해 가용한 코프로세서 입력 신호를 위한 하나 이상의 접촉점이 제공되고, 상기 냉매 회로에 제공되는 전자식 팽창밸브의 제어를 위해 코프로세서 출력 신호를 위한 하나의 접촉점이 제공된다.
본 발명의 범위 내에서 전문가들 사이에서는 편견이 존재하는 것이 확인되었는데, 그 이유는, 예를 들어 도달되어야 할 온도를 조절하기 위한, 공조 유닛 또는 냉동 유닛의 실질적인 제어 회로 또는 조절 회로에 의해 전자식으로 제어되는 팽창밸브는 전자식 팽창밸브, 특히 그 스테퍼 모터를 제어하는 제어 회로 또는 조절 회로와 엄격히 구분되어야 하기 때문이다. 2개의 제어 회로 또는 조절 회로는 항상 별개의 하우징에 수용되었으며 실제로 이들은 협동하지 않았다. 그러나, 본 발명에 따르면, 2개의 제어 회로 또는 조절 회로는 하나의 하우징에 공동으로 배치될 수 있어서, 하우징을 절약함은 물론, 2개의 제어 회로 또는 조절 회로와 연관되는 2개의 프로세서 작동에 시너지 효과가 발생한다.
본 발명의 특별한 장점은, 전자식 팽창밸브의 조절 또는 제어와 연관되는 코프로세서가 제어 장치의 판매 시에 제어 장치 내에 미리 존재할 필요가 없다는 것이다. 본 발명에 따르면 접촉점이 제공되기 때문에, 코프로세서의 장착은 추후 적절한 시기에 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 제어 장치를 사용할 때, 공조 유닛 또는 냉동 유닛은 먼저 열 팽창밸브와 함께 판매되고, 나중에 전자식으로 제어되는 팽창밸브로의 변환이 이루어지며, 이것은 특별한 수고 없이 가능하다. 그 이유는, 이러한 변환에는 단지 센서 시스템만이 필요하고 이러한 목적으로 제공된 하우징의 위치에 코프로세서가 삽입되면 된다. 이러한 변환은, 열 팽창밸브는 나중에 대부분 전자식으로 제어되는 팽창밸브로 교체될 것이 예상되기 때문에, 상당한 경제적인 장점을 가질 수 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 코프로세서는 오버히팅 조절 및 전자식 팽창밸브의 제어를 위한 저장된 알고리즘을 이용할 수 있도록 위치되어야 한다. 이러한 유형의 알고리즘은, 코프로세서와 함께 갱신될 수 있는 메모리 내에 저장되거나 코프로세서 자체 내에 위치될 수 있다. 상기 알고리즘을 위한 메모리 구성요소가 코프로세서와 별개로 갱신될 수 있는 경우, 본 발명에 따른 제어 장치는 아무 때나 문제없이 상기 알고리즘의 업데이트가 가능하다는 장점을 갖는다.
오버히팅 제어 및 전자식 팽창밸브의 제어 외에, 본 발명에 따른 갱신 가능한 코프로세서는 흡입 압력 및/또는 액화 압력의 제어에도 연관될 수 있으며, 이를 위해 적절한 알고리즘을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 코프로세서용 접촉점은 예를 들어, 납땜 스테이션(solder station) 또는 슬롯으로 이루어져서, 차후에 커다란 수고 없이도 코프로세서의 접촉이 가능해지도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 제어 장치는 바람직하게 각각의 냉매 회로에 위치되는 증발기의 위치에서 사용된다. 따라서, 본 발명에 따른 제어 장치는 예를 들어 증발기와 함께 냉동기 내부에 배치될 수 있다.
메인프로세서 및 코프로세서는 공통 하우징 내부에 배치되는 공통의 메인보드 상에 제공될 수 있다. 이 경우, 메인프로세서가 위치되는 동시에 코프로세서용 접촉점이 제공되는, 단지 하나의 전자식 기판, 즉 상기 메인보드가 사용되는 것으로 충분하다. 대안적으로, 메인프로세서와는 분리된, 코프로세서용 별도 기판이 이용될 수도 있다.
코프로세서는 메인보드의 접촉점에 직접 연결되는 집적 하이브리드 회로 또는 칩으로서 만들어지는 것이 바람직하다. 코프로세서는 소형 기판 상에 배치될 수 있으며, 메인보드의 접촉점을 통해 메인보드와 결합될 수 있다. 메모리 구성요소 또한 상기 소형 기판 상에 수용될 수 있으며, 코프로세서를 위해 필요한 알고리즘이 상기 메모리에 저장된다.
메인프로세서 및 코프로세서의 접촉점은 바람직하게 데이터 라인을 통해 서로 연결되어서, 메인프로세서와 코프로세서 사이에 통신이 가능해진다. 그러면, 예를 들어 코프로세서는 메인프로세서를 통해 구성될 수 있으며, 특히 오버히팅, 흡입 압력 한계, 및 냉매 유형과 같은 냉매 회로의 파라미터는 메인프로세서에 의해 미리 설정될 수 있다. 이러한 방식에서, 냉매 회로에서 일어나는 전체적인 프로세스는 궁극적으로 메인프로세서를 통해 관리되고, 감시되며, 제어된다.
정보 또한 메인프로세서와 코프로세서 사이의 데이터 라인을 통해 코프로세서로부터 메인프로세서로 전달될 수 있다. 따라서, 메인프로세서는 예를 들어 코프로세서에 가용한 센서 데이터를 통해 정보를 받거나, 전자식 팽창밸브의 개방도가 메인프로세서에 보고될 수 있다.
또한, 메인프로세서 및 코프로세서는 이들과 연관되는 공통의 입력 매체를 가지는 것이 바람직하며, 이를 통해 메인프로세서 및 코프로세서 모두에서 가동되는 프로그램이 영향을 받을 수 있다. 따라서, 종래 기술에서 공지된 장치와 같이 코프로세서를 위해 별도의 입력 매체가 제공될 필요가 없으므로 추가적인 절감이 이루어질 수 있다.
상기와 같은 추가적인 절감은, 하우징의 외부로부터 액세스 가능하며 메인프로세서 및 코프로세서에서 가동되는 프로그램에 영향을 줄 수 있는 공통의 데이터 인터페이스가 메인프로세서 및 코프로세서와 연관되는 경우에 실현된다. 본 발명에 따른 이러한 변형에서, 메인프로세서 및 코프로세서 모두에 대한 프로그램 업데이트는, 예를 들어 균일한 데이터 인터페이스를 통해 본 발명에 따른 제어 장치의 하드웨어에 대한 방해 없이 함께 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 해결방안의 실현과 관련되는 비용 측면에 있어서, 공통의 디스플레이 매체가 메인프로세서 및 코프로세서와 연관되는 것이 또한 바람직하며, 메인프로세서 및 코프로세서 모두의 출력 신호는 상기 공통의 디스플레이 매체를 통해 디스플레이 될 수 있다. 이것은 예를 들어 시각적 또는 청각적으로 일어날 수 있으며, 팽창밸브의 개방 상태, 온도 설정, 작동 상태(ON/OFF; 정상 작동 또는 서리제거 작동), 또는 비상 상태와 관련될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 특허청구범위의 종속항에 기재되어 있다.
도 1은 본 발명에 따라 서로 협동하는 구성요소의 블록도이다.
도 2는 메인프로세서 및 코프로세서를 구비한 메인보드의 개략도이다.
이하, 첨부도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 일부분만이 도시된 냉매 회로에는 유동 방향을 따라 솔레노이드 밸브(1), 전자식 팽창밸브, 및 증발기(3)가 순서대로 배열되어 있다. 증발기(3)의 냉각 효과 또는 공조 효과를 제공하는 일반적인 냉매 회로에서, 냉매는 먼저 액체 형태로 솔레노이드 밸브(1)를 통과하고 이어서 전자식 팽창밸브(2)를 통과하여, 증발기(3)에서 증발된다.
도 1에 도시된 모든 구성요소는 예를 들어 냉동기 내부에서 공간적으로 비교적 서로 근접하여 배치될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 솔레노이드 밸브(1)는 냉동기로부터 멀리 떨어진, 예를 들어 제어실 내에 제공될 수도 있다.
온도 센서(4)는 유동 방향에서 증발기(3)의 상류에 연결되고, 또 다른 온도 센서(5)는 하류에 연결된다. 대안적으로 온도 센서(4)에 제공될 수 있는 압력 센서(6)는 온도 센서(5)와 평행하게 배치된다. 센서(4, 5 및/또는 6)는 온도 신호 및/또는 압력 신호를 본 발명에 따른 제어 장치(7)에 전달하며, 특히 도시된 구성의 정상적인 작동에서 전자식 팽창밸브(2)의 개방도를 조절한다. 전자식 팽창밸브(2)는, 증발기(3)에 공급된 냉매의 증발이 증발기(3) 내에서 가급적 완벽하게 일어나도록, 일반적인 방식으로 조절된다.
마찬가지로, 제어 장치(7)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브(1)는, 냉매 회로의 차단, 예를 들어 서리제거 과정, 및/또는 원하는 각각의 냉각 온도에 따른 냉매의 통과 조절에 이용될 수 있다.
각각의 현재 실내 온도를 본 발명에 따른 제어 장치(7)에 보고하는 실온(room temperature) 센서(8) 또한 제공된다.
마지막으로, 팬(9)이 증발기(3)의 영역에 제공되며 제어 장치(7)로부터의 제어 신호에 의해 동작된다.
제어 장치(7)는 입력 매체(10) 및 디스플레이(11)에 연결되며, 명령에 의해 입력 매체(10)를 통해 디스플레이(11)와 통신될 수 있고, 디스플레이(11)는 제어 장치(7)에 의해 가용한 정보를 표시하도록 설계된다.
도 1에 따른 장치의 작동에 있어서, 제어 장치(7)는 입력 매체(10)를 통한 명령 입력 및 실온 센서(8)에 의해 전달되는 신호에 따라, 각각의 설계된 작동 모드가 최적화되도록, 솔레노이드 밸브(1) 및 팬(9)을 제어한다. 제어 장치(7)는 또한, 센서(4, 5 및/또는 6)에 의해 전달되는 신호에 따라 전자식 팽창밸브(2)의 개방도를 제어한다.
따라서, 제어 장치(7)는 목표하는 냉각 온도 및 팬에 요구되는 파워의 제어 모두에 간여하며, 선택적으로 서리제거 과정 및 팽창밸브(2)의 제어에도 간여한다. 제어 장치(7)는 전술한 바와 같이 메인프로세서 및 코프로세서로 이루어질 수 있다.
도 2는 도 1에 따른 제어 장치(7) 내부에 제공될 수 있는 메인보드(12)를 나타낸다. 메인보드(12)는 메인프로세서(13)용 알고리즘 및 프로그램이 저장되어 있는 메모리(14)를 액세스하는 메인프로세서(13)를 갖는다.
메인프로세서(13)는, 예를 들어 도 1의 실온 센서(8) 또는 입력 매체(10)로부터 적어도 하나의 포트(E1)를 통해 신호를 수신한다. 메인프로세서(13)는 또한 적어도 하나의 포트(A1)를 가지며 이를 통해, 예를 들어 도 1의 솔레노이드 밸브(1) 또는 팬(9)의 제어를 위한 신호가 출력될 수 있다.
또한, 코프로세서(16) 및 코프로세서(16)와 연관되는 메모리(17)가 배치되는 보조보드(15)가 메인보드(12)에 납땜 결합된다. 메모리(17)에는 코프로세서(16)용 알고리즘 또는 프로그램이 저장된다.
코프로세서(16)에 의해 발생되는 신호는 보조보드(15)의 적어도 하나의 포트(A2)를 통해 전송될 수 있다. 이것은, 예를 들어 도 1의 전자식 팽창밸브(2)의 제어를 위한 신호일 수 있다.
신호는 또 다른 포트(E2)를 통해 메인보드 및 그에 배치된 코프로세서(16)에 공급될 수 있으며, 이들 신호는 예를 들어 도 1의 온도 센서(4, 5) 및/또는 압력 센서(6)로부터의 신호일 수 있다.
또한, 신호는 메인프로세서 및 코프로세서의 포트(A1, A2)를 통해 도 1에 도시한 디스플레이(11)에 전송될 수 있다. 결과적으로, 메인보드(12) 상에 존재하는 구성요소는, 도 1의 공조 유닛 또는 냉동 유닛의 작동에 필요한 제어, 조절, 및 디스플레이 기능을 감독하도록 위치된다.
양 프로세서(13, 16)에는 공통의 전압 전원(V)이 공급되며 공통의 클럭 신호(T)에 의해 동작되어, 메인프로세서(13) 및 코프로세서(16)를 위해 분리된 전압 전원 및 클럭 제너레이터가 필요하지 않다.
마지막으로, 메인프로세서(13)와 코프로세서(16) 사이에는 기술 데이터 연결부(D)가 제공되어 이를 통해, 전술한 목적을 위한 메인프로세서(13)와 코프로세서(16) 사이의 데이터 교환이 일어날 수 있다. 코프로세서(16)는 특히 서리제거 과정이 가동될 때 메인프로세서(13)에 의해 정보를 받아, 서리제거 과정 동안에 도 1의 팽창밸브(2)를 정지 상태, 특히 개방 상태로 이동시킬 수 있도록 한다.
참조부호의 설명
1 솔레노이드 밸브 2 전자식 팽창밸브
3 증발기 4 온도 센서
5 온도 센서 6 압력 센서
7 제어 장치 8 실온 센서
9 팬 10 입력 매체
11 디스플레이 12 메인보드
13 메인프로세서 14 메모리
15 보조보드 16 코프로세서
17 메모리

Claims (9)

  1. 공조 유닛 또는 냉동 유닛용 제어 장치(7)가 하우징의 내부에 메인프로세서(13)를 포함하고,
    상기 메인프로세서(13)는 입력되는 값에 따라서 상기 공조 유닛 또는 냉동 유닛의 온도, 팬(9) 및 서리제거 과정 중 하나 이상을 제어하고,
    상기 하우징의 내부에 상기 메인프로세서(13)와 별개의 코프로세서(16)를 위한 접촉점들이 제공되고, 상기 코프로세서의 입력 및 출력 신호는 각각 상기 접촉점들과 연관되며, 냉매 회로의 온도 센서 및 압력 센서(4, 5, 6) 중 하나 이상에 의해 가용한 코프로세서 입력 신호를 위한 하나 이상의 접촉점이 제공되고, 상기 냉매 회로에 제공되는 전자식 팽창밸브(2)의 제어를 위해 코프로세서 출력 신호를 위한 하나의 접촉점이 제공되는
    것을 특징으로 하는 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인프로세서(13) 및 상기 코프로세서(16)는 상기 하우징 내부에 배치되는 메인보드(12) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코프로세서(16)는 상기 메인보드(12)의 접촉접에 직접 연결되는 집적 하이브리드 회로 또는 칩으로서 만들어지는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 코프로세서(16)는 상기 메인보드(12)의 접촉점을 통해 상기 메인보드(12)에 결합될 수 있는 소형 보드(15) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인프로세서(13) 및 상기 코프로세서(16)의 접촉점은 데이터 라인을 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코프로세서(16)는 상기 메인프로세서(13)를 통해 구성될 수 있으며, 특히 오버히팅, 흡입 압력 한계, 및 냉매 유형과 같은 냉매 회로의 파라미터는 상기 메인프로세서(13)에 의해 미리 설정 가능한 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    공통의 입력 매체(10)가 상기 메인프로세서(13) 및 상기 코프로세서(16)와 연관되고, 이를 통해 상기 메인프로세서(13) 및 상기 코프로세서(16) 모두에서 가동되는 프로그램이 영향을 받을 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 외부로부터 액세스 가능한 공통의 데이터 인터페이스가 상기 메인프로세서(13) 및 상기 코프로세서(16)와 연관되고, 이를 통해 상기 메인프로세서(13) 및 상기 코프로세서(16) 모두에서 가동되는 프로그램이 영향을 받을 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    공통의 디스플레이 매체(11)가 상기 메인프로세서(13) 및 상기 코프로세서(16)와 연관되고, 이를 통해 상기 메인프로세서(13) 및 상기 코프로세서(16) 모두의 출력 신호가 디스플레이 될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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