KR102043600B1 - 공기 건조기 용 히터의 최적화된 제어 - Google Patents

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Abstract

저온에서 동결을 방지하기 위해 입구 및 배기 밸브들과 연관된 히터를 갖는 공기 건조기. 공기 건조기는 밸브 블록과 관련된 온도 센서 및 온도가 미리 결정된 임계값으로 저하 시, 히터가 밸브 블록을 충분히 가온할 때까지, 밸브들의 동작을 금지할 수 있는 컨트롤러를 포함한다. 히터의 과열을 방지하기 위해, 컨트롤러는 입구 공기 온도가 증가함에 따라 히터의 듀티 사이클을 조절할 수 있다.

Description

공기 건조기 용 히터의 최적화된 제어
본 발명은 철도 공기 시스템의 공기 건조기들에 관한 것으로, 더 특별하게는, 밸브 블록 히터 제어 시스템을 갖는 공기 건조기에 관한 것이다.
일반적인 “트윈 타워(twin-tower)” 건조 타입 공기 건조기는 밸브들에 의해 제어되는 두 개의 건조 회로들을 포함한다. 젖은 입구 공기는 수증기를 제거하기 위해 한 회로를 통과하여 흐르는 동안, 건조 생성물 공기 카운터는 축적된 물을 제거하고 건조를 재생하도록 다른 회로를 통과하여 흐른다. 한 회로가 항상 건조하는 동안 나머지는 재생성하도록, 각 공압 회로를 위한 입구(inlet) 및 배기(exhaust) 밸브들이 두 개의 회로들 사이의 공기 흐름을 전환시키기 위해 제어 전자 장치들에 반응한다. 공기 건조기는 건조 회로들의 상류에 위치되는 물 분리기 및/또는 코어레서(coalescer)를 갖는 사전 여과 스테이지(pre-filtration stage)를 포함할 수 있다. 사전 여과 스테이지는, 기관차(locomotive) 공기 압축들에 의한 주변 공기의 압축 결과로 공기 공급 시스템 내에 누적될 수 있는 액상 및 에어졸 물과 오일을 제거한다. 사전 여과 스테이지는 축적된 액체를 주기적으로 퍼지하는 데 사용되는 배수(drain) 밸브를 포함한다. 예를 들면, 일반적인 사전 여과 배수 밸브 동작 사이클은 2 분 마다 2 초 동안 퍼지(개방)을 명령할 수 있다.
철도 차량 용 공기 건조기는 -40 ℃ 내지 0 ℃ 사이의 동결 온도에서 동작해야 한다. 또한, 공기 건조기를 통한 찬 공기의 흐름은 건조기에 상당한 냉각 부하를 제공한다. 공기 건조기의 입구 스테이지들을 통해 흐르는 공기는 습기를 포함하고 있기 때문에, 건조기의 제어 밸브들이 동결될 수 있다. 히터 엘리먼트는 얼음 형성을 완화시키기 위해, 밸브 엘리먼트들을 가온하도록 마련된다. 그러나, 높은 공기 흐름 속도와 함께 -40 ℃에서의 동결을 방지하기에 충분한 파워를 가진 히터는, 0 ℃ 근처와 같이 높은 공기 온도에서 지나치게 많은 열을 제공할 수 있다. 그 결과, 히터 엘리먼트는, 밸브 블록이 온도 컨트롤러에 의해 감지되기에 충분하게 가열되기 전에, 과열될 수 있다.
따라서, 본 기술 분야에서, 더 따뜻한 온도에서 과열 없이, 극저온에서 충분한 열을 제공할 수 있는 공기 건조기 히터 제어 시스템에 대한 요구가 있다.
본 발명은, 0 ℃ 근처의 동결 온도에서 과열하지 않으면서, 매우 낮은 온도와 높은 공기 흐름 속도에서의 동결을 방지하기에 충분한 열을 제공하도록, 철도 공기 건조기 상의 히터에 파워를 조절하기 위한 시스템 및 방법이다. 본 발명의 공기 건조기는, 압축된 공기의 공급을 수용하기 위한 입구, 대응하는 한 쌍의 건조 타워(desiccant tower)들을 통한 압축된 공기의 이동을 제어하기 위해 밸브 블록(valve block) 내에 위치되는 한 쌍의 입구 밸브들과 대응하는 한 쌍의 배기 밸브들, 밸브 블록을 가온하도록 구성되는 히터, 밸브 블록의 온도를 나타내는 신호를 출력하기 위한 온도 센서, 및 밸브 블록의 온도가 미리 결정된 제1 임계값 미만인 지의 여부를 판단하고, 그렇다면, 밸브 블록의 온도가 미리 결정된 제2 임계값을 초과할 때까지 입구 밸브들과 배기 밸브들의 동작을 금지하도록 프로그래밍된 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는, 밸브 블록의 온도가 제1 임계값 미만일 때, 밸브 블록의 온도가 제2 임계값을 초과할 때까지, 히터를 동작시키고, 밸브 블록의 온도가 제2 임계값 이상일 때, 입구 밸브들과 배기 밸브들을 동작시키도록 프로그래밍된다. 제2 온도 센서는 컨트롤러에 연결되고, 입구 내 압축된 공기의 온도를 나타내는 신호를 출력하기 위해 입구 내에 위치된다. 그리고, 컨트롤러는 입구 내 압축된 공기의 온도에 따라 히터를 동작시키도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러는, 입구 내 압축된 공기의 온도가 제1 범위 내에 있을 때, 전체 듀티 사이클(duty cycle)에 따라 히터를 동작시키고, 입구 내 압축된 공기의 온도가 제2 범위 내에 있을 때, 감소된 듀티 사이클에 따라 히터를 동작시키도록 프로그래밍될 수 있다. 컨트롤러는 정규화된 입력 전압에 따라 히터를 동작시키도록 추가적으로 프로그래밍될 수 있다. 또한, 컨트롤러는, 입구 내 압축된 공긴가 미리 결정된 온도 미만이면, 한 쌍의 건조 타워들 사이에서 압축된 공기의 이동 전환 시 개방되는 입구 밸브에 대응하는 배기 밸브의 개방을 지연시키도록 프로그래밍될 수 있다.
본 발명은, 압축된 공기의 공급을 수용하기 위한 입구, 밸브 블록 내에 배치되는 한 쌍의 입구 밸브들과 대응하는 한 쌍의 배기 밸브들, 밸브 블록을 가온하도록 구성되는 히터, 및 밸브 블록의 온도를 나타내는 신호를 출력하기 위한 온도 센서를 갖는 공기 건조기를 사용하여, 공기 건조기 밸브들의 동결을 방지하기 위한 방법을 포함한다. 방법은, 밸브 블록의 온도가 미리 결정된 제1 임계값 미만인 지의 여부를 판단하는 단계, 및 그렇다면, 밸브 블록의 온도가 미리 결정된 제2 임계값을 초과할 때까지, 입구 밸브들과 배기 밸브들의 동작을 금지하는 단계를 포함한다. 방법은, 밸브 블록의 온도가 제1 임계값 미만일 때, 밸브 블록의 온도가 제2 임계값을 초과할 때까지, 히터를 동작시키는 단계를 더 포함한다. 제2 온도 센서가 컨트롤러에 연결되면, 방법은, 입구 내 압축된 공기의 온도에 따라 히터를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 입구 내 압축된 공기의 온도에 따라 히터를 동작시키는 단계는, 압축된 공기의 온도가 제1 범위 내에 있을 때, 전체 듀티 사이클로 히터를 동작시키는 단계, 및 입구내 압축된 공기의 온도가 제2 범위 내에 있을 때, 감소된 듀티 사이클로 히터를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 정규화된 입력 전압에 따라 히터를 동작시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 방법은, 입구 내 압축된 공기가 미리 결정된 온도 미만이면, 한 쌍의 건조 타워들 사이에서 압축된 공기의 이동 전환 시 개방되는 입구 밸브에 대응하는 배기 밸브의 개방을 지연시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 후술되는 상세한 설명에 의해 더욱 완전히 이해되고 인식될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 가열 밸브 블록을 갖는 공기 건조기를 갖는 기관차 공기 공급 시스템의 개략도이다;
도 2는 본 발명에 따른 일체형 사전 여과 스테이지 및 가열 밸브 블록을 갖는 공기 건조기의 개략도이다;
도 3은 본 발명에 따른 사전 여과 스테이지를 갖는 공기 건조기의 가열 밸브 블록의 개략도이다; 그리고
도 4는 가열 밸브 블록을 갖는 공기 건조기를 위한 히터 제어 프로세스의 흐름도이다.
도면을 참조하면, 전체적으로 동일한 참조 부호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다. 도 1은, 후술되는 바와 같은, 공기 압축기(12), 애프터 쿨러(14), 제1 및 제2 메인 저장소(MR1, MR2)들, 및 본 발명에 따른 히터 제어를 갖는 2-타워 건조 공기 건조기(16)를 갖는 기관차 공기 시스템(10)을 나타낸다. 제2 메인 저장소(MR2)는 제동 시스템(18)에 연결되고, 체크 밸브(20)는 제1 및 제2 메인 저장소(MR1, MR2)들 사이에 위치된다. 사전 여과 스테이지(22)는 공기 건조기(16)와 연관되고, 배수 밸브 퍼지 사이클 시간에 따라 동작되는 배수 밸브(24)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 2-타워 건조 공기 건조기(16)는 제1 메인 저장소(MR1)로부터 공기를 수용하기 위한 입구(28)를 포함한다. 입구(28)는, 물 분리기(32), 거친 코어레서(coarse coalescer)(34) 및 미세 코어레서(fine coalesce)(36)을 포함하는 것과 같이 도시되는, 사전 여과 스테이지(30)와 연통된다. 물 분리기(32), 거친 코어레서(34) 및 미세 코어레서(36) 내의 모든 축적된 액체는 배수 밸브(24)를 통해 배출된다. 한 쌍의 입구 밸브(42, 44)들은, 두 개의 건조 타워(46, 48)들 중 어느 하나와 각각 연관되는 두 개의 경로들 중 어느 하나 사이에서 유입 공기를 전환하기 위해 사전 여과 스테이지(30)의 하류에 위치된다. 온도 센서(50)는 입구 밸브(42, 44)들의 상류 및 사전 여과 스테이지(30)의 하류에 위치된다. 선택적으로, 온도 센서(50), 또는 제2 온도 센서(76)는 일련의 밸브들을 수용하는 밸브 블록 내에 위치될 수 있다. 제1 입구 밸브(42) 하류의 제1 경로는 배기 밸브(52)와 제1 건조 타워(46)로 이어진다. 제2 입구 밸브(44) 하류의 제2 경로는 제2 배기 밸브(54)와 제2 건조 타워(48)로 이어진다. 제1 경로는 제1 건조 타워(46) 하류의 제1 체크 밸브(58)와 바이패스 오리피스(bypass orifice)(62)를 더 포함하고, 제2 경로는 제2 건조 타워(48) 하류의 제2 체크 밸브(60)와 바이패스 오리피스(64)를 더 포함한다. 단일 출구(66)가 제1 및 제2 경로들의 단부에 연결되고, 습도 센서(68)가 출구(66)의 상류에 위치된다. 입구 밸브(42, 44)들과 배기 밸브(52, 54)들은 컨트롤러(40)에 의해 조종된다. 컨트롤러(40)는, 입구(28)에서 제공되는 압축된 공기가 건조를 위해 건조 타워(46, 48)들 중 어느 하나를 통과하도록, 입구 밸브(42, 44)들과 배기 밸브(52, 54)들을 동작시킨다. 건조 타워(46, 28)들 중 나머지는, 건조된 공기가 바이패스 오리피스(62, 64)을 통해 그리고 필요에 따라 배기 밸브(52, 54)들의 외부로 리플로우되도록 허용함으로써, 재생될 수 있다. 또한 컨트롤러(40)는 온도 센서(50), 온도 센서(76) 및 습도 센서(68)와 통신한다.
또한 가열 엘리먼트(70)는, 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor; FET)들, 고상 릴레이, 또는 전기 기계식 릴레이를 통해 컨트롤러(40)에 연결되고, 온도가 동결 미만인 경우 배수 밸브(24), 입구 밸브(42, 44)들 및 배기 밸브(52, 54)들을 가온하기 위해, 공기 건조기(16) 내에 위치될 수 있다. 가열 엘리먼트(70)는 공기 건조기(16)의 최소 특정 동작 온도, 일반적으로 -40 ℃에서 동결을 방지하면서, 적어도 60 내지 100+ SCFM의 주위 온도 공기를 흐르게 하기에 충분한 파워를 가져야 한다. 건조기(16)를 통한 찬 공기의 흐름은 매우 상당한 냉각 부하를 제공한다. 테스트 결과에 따르면, -40 ℃ 및 공칭 공기 흐름에서, 적어도 525 와트의 히터 파워가 밸브 블록(72) 내 온도 동결과 배수 밸브(24), 입구 밸브(42, 44)들 및 배기 밸브(52, 54)들의 동결을 방지하는 데 요구된다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 도 1에 도시된 공기 건조기 경로들은, 배수 밸브(24), 입구 밸브(42, 43)들 및 배수 밸브(52, 54)들이 일반적으로 밸브 블록(72) 내에서 히터 엘리먼트(70)와 함께 위치되도록, 배열된다. 상술된 바와 같이, 공기 건조기(16)는 밸브 블록(72) 및 그에 따른 배수 밸브(24), 입구 밸브(42, 44)들 및 배기 온도(52, 54)들의 대략적인 온도를 결정하기 위한 온도 센서(76)를 포함한다. 온도 센서(50)는, 공기 건조기(16)를 통과하는 공기의 온도를 검출하도록 위치되는 것과 같이 도시되지만, 밸브 블록(72)의 온도(온도 센서(76)로 도시됨), 입구 공기의 온도, 주변 공기의 온도, 또는 이들의 일부 조합을 검출하도록 위치될 수 있다.
동결 상태의 주변 온도가 있는 경우, 기관차 공기 시스템(10)에 악영향을 미칠 수 있는 위치들에서 다양한 솔레노이드 밸브들의 동결 위험이 있다. 예를 들면, 입구 밸브(42, 44)와 배기 밸브(52, 54) 중 하나 또는 모두가 개방 상태에서 동결되면, 회로들 중 어느 하나가 개방을 유지할 수 있다. 이러한 상태에서, 공기 건조기(16)는, 공기 압축기(12)가 재충전할 수 있는 속도 보다 큰 속도로 메인 저장소 시스템(MR1, MR2)을 배출할 것이고, 이로 인해 원치 않는 열차 정지가 초래된다(기관차 제동 시스템이 낮은 메인 저장소 압력에서 복구 불가능 페널티 제동 적용을 해야 할 필요가 있다). 따라서, 도 4를 참조하면, 공기 건조기 컨트롤러(40)는, 밸브 블록(72)이 히터 엘리먼트(70)의 과열 위험 없이 밸브들 중 일부가 동결될 가능성을 피하는 온도로 충분히 가열되는 것을 보장하기 위해, 온도 의존형 히터 파워 제어 프로세스(80)를 구현하도록 프로그래밍된다. 초기 시동 시, 모든 밸브들이 비 파워 상태로 유지되고, 컨트롤러(40)는, 예컨대 밸브 블록(72) 내에 위치되는 온도 센서(76)를 사용하여, 밸브 블록(72)의 온도를 판독 82한다. 다음으로, 체크 84는, 온도가 동결의 위험을 나타내는 임계값(배수 밸브(24), 입구 밸브(42, 44)들 또는 배기 밸브(52, 54)들이 동결될 위험을 나타내도록 선택된 어떤 미리 결정된 온도, 예컨대 3 ℃) 미만인 지의 여부를 파난하도록 수행된다. 온도가 임계값 이상이면, 공기 건조기(16)는 켜지고, 정상 동작 86들로 진행할 수 있으며, 즉 “정상 모드(normal mode)”가 구현된다. 체크 84에서 온도가 임계값 미만이면, 컨트롤러(40)는, 밸브 동작이 금지되고 히터 엘리먼트(70)가 통전되는 안전 모드(safe mode) 88로 진입한다. 밸브 블록(72)의 온도가 체크 90에서, 체크 84와 동일한 온도 또는 약간 더 높은 온도, 예컨대 12 ℃인 제2 임계값 이상으로 상승할 때까지, 히터 엘리먼트(70)의 통전을 통해 가열이 계속된다. 그렇다면, 히터 엘리먼트(70)는 재통전 92되고, 온도가 밸브들의 동결 위험을 나타내는 체크 84에 의해 설정된 임계값 미만으로 떨어질 때마다, 히터 엘리먼트(70)가 재통전될 수 있도록, 체크 84로 복귀한다. 상술된 바와 같이, 그것은 밸브 블록(72) 내에 위치된 온도 센서(76)가 밸브 블록(72)이 히터 엘리먼트(70)의 재통전을 허용하기에 충분히 따뜻해진 것을 감지하기 전에, 히터 엘리먼트(70)가 과열될 수 있는 특정 환경 하에서 가능하다(예를 들면, 180 내지 200 ℃의 히터 엘리먼트(70) 온도는 히터 엘리먼트(70)를 손상시킬 수 있다). 따라서, 컨트롤러(40)는, 단계 88 실행 시 입구 공기 온도를 판독 94하고, 예컨대 히터 엘리먼트(70)의 펄스 폭 변조(pulse width modulation; PWM) 제어를 사용하여, 입구 공기 온도에 비례하여 파워 공급을 제어함으로써 히터 엘리먼트(70)를 제어하도록 구성될 수 있다. 매우 낮은 온도, 예컨대 -40 ℃ 내지 0 ℃에서, 컨트롤러(40)에 의해 제공된 PWM 듀티 사이클은, 히터 엘리먼트(70)가 전체 와트 수의 가열 파워 제공하도록 계속해서 동력을 공급 받기 위해, 1일 수 있다. 그러나, 더 따뜻한 온도, 예컨대 0 ℃에서, PWM 듀티 사이클은, 과열의 위험이 없이 동결을 방지하도록, 밸브 블록(72)으로 충분한 열을 제공하기 위해, 감소될 수 있다. 예를 들면, -30 ℃ 미만의 온도를 위해 요구되는 525 와트의 가열 파워를 갖는 시스템에서, 200 와트의 파워가 0 ℃에 가까운 온도를 위해 요구될 수 있다. 동작 온도를 초과하지 않으면서(예를 들면, 180 내지 200 ℃의 히터 엘리먼트(70) 온도가 히터 엘리먼트(70)를 손상시킬 수 있다) 동결을 방지하는 데 요구되는 파워 레벨은 -40 ℃ 내지 3 ℃의 온도 범위 내에서 다양한 지점들에 대해 실험적으로 결정된 다음, 입구 공기 온도 히터 제어 알고리즘 내 PWM 듀티 사이클을 조정하는 데 사용될 수 있다.
온도 의존형 히터 파워 제어 프로세스(80)는, 72 V 공칭 입력 파워(일반적인 공기 건조기 동작 사양들은 50 V DC로부터 93 V DC에서(72V +/- 30%) 동작을 필요로 한다)를 가정하면, 개방 루프(open-loop)일 수 있다. 높은 전압에서, 히터 엘리먼트(70)는 과열되어 목표 동작 온도를 초과할 것이나, 과전압에서의 동작은 특히 과전압 및 동결 근처의 주변 온도의 동시 조건에서 드문 경우이다. 그러나, 이러한 위험을 완화하기 위해, 히터 엘리먼트(70)는, 히터 엘리먼트(70)의 온도가 미리 결정된 최대값을 초과할 때마다 히터를 개방하기 위한 과온 서모스탯(over-temperature thermostat)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 서모스탯 기능은, 컨트롤러(40)에 연결된 히터 엘리먼트(70)에 포함된 추가 서미스터(thermister)의 추가에 의해, 컨트롤러(40)에 의해 제공될 수 있다. 이러한 선택은, 컨트롤러(40)가, 히터 엘리먼트(70)가 최대 동작 온도 미만에서 동작하도록 허용하기 위한 최대 허용 동작 온도에 접근하는 히터 엘리먼트(70)의 온도에 응답하여, PWM 듀티 사이클을 추가로 조절할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 컨트롤러(22)는, 입력 전압을 판독하고, PWM을 통해, 두 공기 온도와 입력 전압에 기반하여, 히터 엘리먼트(70)로의 파월을 조절할 수 있다. 상술된 바와 같이, 히터 엘리먼트(70)로의 파워는 주변 온도에 비례할 수 있으며, 매우 낮은 온도에서 최대 가열 파워를 제공하고 더 따뜻한 온도에서 보다 적은 파워를 제공할 수 있다. 또한, 컨트롤러(22)는 입력 전압을 판독하고, 공칭 72 V 입력과 동등한 파워를 제공하기 위해, 히터 엘리먼트(70)로의 파워를 조절할 수 있다. 저항 부하의 경우, 파워는 V2/R이다. 따라서, 72 VDC에서 300 와트를 발산하는 히터는 93 VDC에서 500 와트를 발산할 것이다. 이러한 경우, 컨트롤러(22)는 PWM 듀티 사이클을 300/500 = 0.6으로 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 주변 온도가 -1 ℃이면, PWM 듀티 사이클은 해당 온도에 비례하여 더 감소될 수 있다. 온도 의존형 PWM 듀티 사이클이 -1 ℃에서 0.5이면, 컨트롤러(22)는 0.6 * 0.5 = 0.3의 PWM 듀티 사이클을 제공할 수 있다. 유사하게, 입력 전압이 50 VDC이면, 전압 의존형 PWM 요소는 300/145 = 2.0일 수 있다. 이러한 방식으로, 컨트롤러(22)는, 두 입력 전압과 주변 온도에 대해 정규화되는 히터 엘리먼트(70)로 출력 파워를 제공할 수 있다.
동결된 밸브들에 대한 추가적인 보호를 위해, 공기 건조기(16)의 정상 모드가 변경될 수 있다. 입구 밸브(42, 44)들은 배기 밸브(52, 54)들 보다 더 긴 시간 동안 더 많은 공기를 흐르게 하기 때문에, 입구 밸브(42, 44)들은 훨씬 높은 동결 개방 가능성을 갖는다. 예를 들면, 입구 밸브(42, 44)들이 건조 사이클의 전체 시간에 대해 150 SCFM 까지 흐르게 하는 동안, 배기 밸브(52, 54)들은 건조 챔버가 배출함에 따른 처음 몇 초 동안 높은 흐름인 110 초 사이클을 가지며, 110 초 사이클의 균형을 위해 18 SCFM 퍼지 흐름이 뒤 따른다. 더욱이, 저온에서, 사이클 연장은 30 분 동안 입구 밸브(42, 44)들을 통한 공기 흐름을 초래할 수 있다. 이러한 차이 때문에, 컨트롤러(22)는, 입구 공기 온도가 동결의 위험을 반영하는 미리 결정된 온도, 예컨대 0 ℃ 미만일 때, 정상 모드가 입구 밸브(42 또는 44)의 폐쇄와 대응하는 배기 밸브(52 또는 54)의 개방 사이의 시간 지연을 포함하도록 구성될 수 있다. 일반적인 동작에서, 한 번에 하나의 입구 밸브(42 또는 44) 만이 개방되고, 이를 통해 전체 입구 흐름이 해당 밸브를 향한다. 결과적으로, 저온에서, 개방된 입구 밸브(42 또는 44)는 동결을 야기하는 공기 흐름으로부터 매우 높은 냉각을 겪는다. 저온에서, 컨트롤러(22)는, 회로 A와 연관된 입구 밸브(42)를 폐쇄하고, 회로 B와 연관된 입구 밸브(42)를 개방하고, 미리 결정된 시간, 예컨대 1 분을 대기한 후, 보통 사이클 동안 회로 A와 연관된 배기 밸브(52)를 개방함으로써, 건조 회로 A로부터 회로 B로 전환을 명령할 수 있다. 지연은, 느린(sluggish) 입구 밸브를 위해 따뜻해져서 완전히 폐쇄될 시간을 허용하고, 그것이 동결된 개방 상태이면, 두 입구 밸브들이 동시에 개방(A는 동결된 개방 상태, B가 명령에 의한 개방 상태)되어 있게 함으로써, 각각의 밸브는 입구 흐름의 절반을 겪고, 이로 인해 두 밸브들에 대한 흐름 의존 냉각 영향을 줄이고, 회로 A와 연관된 배기 밸브를 개방하기 전에 회로 A의 냉동 입구 밸브를 위한 해동 기회를 개선한다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 시스템, 방법 및/또는 그와 연관된 컴퓨터 프로그램일 수 있으며, 방법들과 시스템들의 흐름도들과 블록도들을 참조하여 본 문서에 기술된다. 흐름도와 블록도들은 본 발명의 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램들의 가능한 구현들의 아키텍처, 기능 및 동작을 도시한다. 흐름도들과 블록도들의 각 블록은 소프트웨어, 펌웨어 또는 전용 아날로그나 디지털 회로들의 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령들에 의해 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령들은, 흐름도들과 블록도들의 블록들의 일부 또는 전부를 구현하는 기계를 생성하기 위해, 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치의 프로세서 상에서 구현될 수 있다. 흐름도 또는 블록도들의 각 블록은 특정 논리 기능을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 명령들의 일부를 나타낼 수 있다. 블록도들과 흐름도들의 각 블록 또는 블록도들과 흐름도들의 블록들의 조합은 특수화된 기능을 수행하거나 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령들의 조합을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템들에 의해 구현될 수 있음에 유의해야 한다.

Claims (14)

  1. 공기 건조기에 있어서,
    압축된 공기의 공급을 수용하기 위한 입구;
    대응하는 한 쌍의 건조 타워(desiccant tower)들을 통한 상기 압축된 공기의 이동을 제어하기 위한 밸브 블록(valve block)에 위치되는 한 쌍의 입구 밸브들 및 대응하는 한 쌍의 배기 밸브들;
    상기 밸브 블록을 가온하도록 구성된 히터;
    상기 밸브 블록의 온도를 나타내는 신호를 출력하기 위한 온도 센서; 및
    상기 입구 밸브들과 출구 밸브들, 상기 히터 및 상기 온도 센서에 연결되는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 밸브 블록의 온도가 미리 결정된 제1 임계값 미만인 지의 여부를 판단하고,
    그렇다면, 상기 밸브 블록의 온도가 미리 결정된 제2 임계값을 초과할 때까지, 상기 입구 밸브들과 상기 배기 밸브들의 동작을 금지하도록 프로그래밍된 공기 건조기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 밸브 블록의 온도가 상기 제1 임계값 미만일 때, 상기 밸브 블록의 온도가 상기 제2 임계값을 초과할 때까지, 상기 히터를 동작시키도록 프로그래밍된 공기 건조기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 밸브 블록의 온도가 상기 제2 임계값 이상일 때, 상기 입구 밸브들과 상기 배기 밸브들을 동작시키도록 프로그래밍된 공기 건조기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러에 연결되고, 상기 입구 내 상기 압축된 공기의 온도를 나타내는 신호를 출력하기 위해 상기 입구 내에 위치되는 제2 온도 센서를 더 포함하는 공기 건조기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 입구 내 상기 압축된 공기의 온도에 따라 상기 히터를 동작시키도록 프로그래밍된 공기 건조기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 입구 내 상기 압축된 공기의 온도가 제1 범위 내에서 있을 때, 전체 듀티 사이클(duty cicle)에 따라 상기 히터를 동작시키고,
    상기 입구 내 상기 압축된 공기의 온도가 제2 범위 내에 있을 때, 감소된 듀티 사이클에 따라 상기 히터를 동작시키도록 프로그래밍된 공기 건조기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    정규화된 입력 전압에 따라 상기 히터를 동작시키도록 추가적으로 프로그래밍된 공기 건조기.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 입구 내 상기 압축된 공기가 미리 결정된 온도 미만이면, 상기 한 쌍의 건조 타워들 사이에서 상기 압축된 공기의 이동 전환 시 개방되는 상기 입구 밸브에 대응하는 상기 배기 밸브의 개방을 지연시키도록 프로그래밍된 공기 건조기.
  9. 공기 건조기 밸브들의 동결을 방지하기 위한 방법에 있어서,
    압축된 공기의 공급을 수용하기 위한 입구, 밸브 블록 내에 위치는 한 쌍의 입구 밸브들 및 대응하는 한 쌍의 배기 밸브들, 상기 밸브 블록을 가온하도록 구성는 히터 및 상기 밸브 블록의 온도를 나타내는 신호를 출력하기 위한 온도 센서를 갖는 공기 건조기를 마련하는 단계; 및
    상기 밸브 블록의 온도가 미리 결정된 제1 임계값 미만인 지의 여부를 판단하고, 그렇다면, 상기 밸브 블록의 온도가 미리 결정된 제2 임계값을 초과할 때까지, 상기 입구 밸브들과 상기 배기 밸브들의 동작을 금지하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 밸브 블록의 온도가 상기 제1 임계값 미만일 때, 상기 밸브 블록의 온도가 상기 제2 임계값을 초과할 때까지, 상기 히터를 동작시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공기 건조기는 컨트롤러에 연결되는 제2 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 히터를 동작시키는 단계는,
    상기 입구 내 상기 압축된 공기의 온도에 따라 상기 히터를 동작시키는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 입구 내 상기 압축된 공기의 온도에 따라 상기 히터를 동작시키는 단계는,
    상기 입구 내 상기 압축된 공기의 온도가 제1 범위 내에 있을 때, 전체 듀티 사이클로 상기 히터를 동작시키는 단계; 및
    상기 입구 내 상기 압축된 공기의 온도가 제2 범위 내에 있을 때, 감소된 듀티 사이클로 상기 히터를 동작시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    정규화된 입력 전압에 따라 상기 히터를 동작시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 입구 내 상기 압축된 공기가 미리 결정된 온도 미만이면, 한 쌍의 건조 타워들 사이에서 상기 압축된 공기의 이동 전환 시 개방되는 상기 입구 밸브에 대응하는 상기 배기 밸브의 개방을 지연시키는 단계를 더 포함하는 방법.
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