KR20060103345A - 난방, 통기 및 공기 조화 시스템용 자가 구성 제어기 - Google Patents

Abstract

자가 구성 복합 HVAC 시스템을 위한 시스템은 마이크로프로세서 제어기를 구비한 각각의 몇몇 유닛을 구비한다. 몇몇 유닛은 다양한 선택적인 형태, 크기 등으로 각각 이용가능하다. 마이크로프로세서는 정보를 특정 유닛의 특정 특성의 중앙 제어기에 제공한다. 따라서, HVAC 시스템이 초기에 조립될 때, 개별 유닛과 관련된 마이크로프로세서는 이러한 특성을 그 제어기로 보고한다. 그 후 제어기는 각각의 개별 유닛의 특성을 결정하고 특정 HVAC 시스템에 이용되는 개별 유닛의 조합을 위해 제어 전략에 접근한다.

HVAC 시스템, 개별 유닛, 마이크로프로세서, 정보, 중앙 제어기

Description

난방, 통기 및 공기 조화 시스템용 자가 구성 제어기 {SELF-CONFIGURING CONTROLS FOR HEATING, VENTILATING AND AIR CONDITIONING SYSTEMS}

본 출원은 다양한 유닛이 그 유닛의 특성에 대해 중앙 제어기에 보고하는 난방, 통기 및 공기 조화 시스템에 관한 것이다. 이런 방식으로, 이 제어기는 각각의 몇몇 유닛 상에 정보를 제공하고 몇몇 유닛의 개별 특성을 포함하고 그들이 효율적으로 협력하는 것을 보증하도록 제어 전략을 증명할 수 있다.

난방, 통기 및 공기 조화(HVAC) 시스템은 점차 복잡해진다. 예로써, 이러한 시스템은 전형적으로 로 또는 히터/팬 코일일 수 있는 실내 유닛을 포함한다. 또한, 공기 조화기 또는 히트 펌프일 수 있는 실외 유닛이 제공된다. 대부분의 유닛은 온도 조절 장치(thermostat)를 포함한다. 많은 복잡한 시스템은 통풍기, 가습기, 공기 정화기 등의 몇몇 구역을 위한 별개의 구역 제어기를 포함한다.

각각의 몇몇 별개의 유닛은 몇몇 이용가능한 크기(용량, 공기유동, 범위, 구역 범위 등)를 가질 수 있다. 예로써, 로는 전형적으로 공기 조화기처럼 몇몇 용량 범위를 갖는다. 일정 크기 내에, 또한 고효율, 중간 효율 등과 같은 형태일 수 있다. 구역 제어기, 통풍기, 가습기, 공기 정화기 등과 같은 다른 유닛의 각각에 대해 몇몇 선택사항이 있다.

효율적 시스템 제어를 제공하기 위해, 설치자는 특정 시스템에 설치된 다른 유닛의 특성을 알도록 제어기를 구성해야 한다. 예로써, 로의 특정 크기 또는 용량은 통풍기, 가습기 등의 제어에 영향을 줄 수 있다. 이는 상호작용의 단지 일예이고, 본 기술분야의 당업자는 각각의 유닛이 몇몇 수준의 다른 유닛과의 상호작용을 갖는 것을 인지한다.

설치자가 구성을 위해 사용하는 방법은 몇몇 상이한 형태를 취할 수 있다. 예로써, 설치자는 중앙 제어에서 스위치, 점퍼 또는 소프트웨어 플래그를 설정하는 것이 필요할 수 있다. 전형적으로, 이러한 구성은 그 시스템에서 몇몇 개별 유닛을 위해 행해져야 한다. 이 구성은 시스템의 모든 면에서 설치자가 고도로 훈련되는 것이 필요할 수 있다. 적절한 구성에서의 실수는 소비자 불만족, 기능불량, 비효율 작동 및 심지어 장치 고장을 포함하는 비효율적 제어를 가져올 수 있다.

HVAC 시스템이 더욱 복잡해지고 더 향상된 기능을 수행할 때, 구성의 복잡성만이 증가한다.

개시된 시스템은 복수의 유닛이 중앙 제어기에 유닛의 특정 특성을 보고하는 전자 제어기를 구비한다는 점에서 자가 구성(self-configuring)이다. 중앙 제어기는 각각의 몇몇 유닛의 특성을 취하고 보고되는 몇몇 유닛의 조합을 기초로 최적의 작동적 전략으로 이용가능하다.

본 발명의 개시된 실시예에서, 각각의 메인 유닛은 중앙 제어기와 연통하는 마이크로프로세서 제어기를 제공한다. 중앙 제어기는 바람직하게 온도 조절 장치 내에 위치된다.

중앙 제어기는 바람직하게 각각의 유닛의 특성을 기초로 몇몇 유닛의 상호관계된 작동을 제어하도록 제어 알고리즘을 제공한다. 따라서, 일단 시스템이 초기에 조립되면, 각각의 몇몇 유닛은 그 개별 특성을 중앙 제어기에 연통시킨다. 그 후, 중앙 제어기는 어떻게 몇몇 유닛이 다른 시스템과 조합하여 최상으로 작동되는가를 기초로 효율적인 방식으로 각각의 유닛을 제어할 수 있다. 사용되는 제어기는 일단 유닛의 특성이 결정되면 공지되어 있다. 본 발명은 크기, 형태 등의 정보가 중앙 제어기에 제공되는 방식으로 연장된다. 구성과 관련된 문제는 "구성(configuration)"이 설정(set-up)에서 행해질 때 제거된다.

본 발명의 이러한 및 다른 특성은 다음의 명세서 및 도면으로부터 최상으로 이해될 수 있고, 다음의 것은 간략한 설명이다.

도1a는 빌딩 HVAC 시스템의 개략도이다.

도1b는 구비될 수 있는 정보의 예시적 형태를 도시한다.

도1c는 예시적 디스플레이를 도시한다.

도2는 본 발명에 따른 방법의 플로우차트이다.

도3은 최상의 개략적인 장치를 도시한다.

도1a는 온도 조절 장치(22)를 합체한 HVAC 시스템(20)을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 온도 조절 장치(22)는 시스템(20)용 중앙 제어기인 마이크 로프로세서(23)를 합체한다. 마이크로프로세서(23)는 메모리(24)에 이용가능하게 접근한다. 실내 난방 유닛(26)은 로 또는 히터 및 팬일 수 있고, 또한 마이크로프로세서(28)를 구비한다. 공기 조화기 또는 열펌프일 수 있는 실외 유닛(30)은 또한 마이크로프로세서(23)를 구비한다.

통풍 장치(34)로 도시된 보조 장치는 그 자신의 마이크로프로세서(32)를 구비한다. 다양한 구역 제어기(38)는 또한 개략적으로 도시된 마이크로프로세서(40)를 갖는다. 원거리 접근 모듈(42)과 같은 접속 키트는 마이크로프로세서(44)를 갖는다. 원거리 접근 모듈은 전형적으로 사용자가 원거리로부터 온도 조건을 모니터하거나 변경하게 하는 인터넷 접속으로의 무선 연결이다. 이는 예시적 시스템이고, 본 발명은 더 적은 유닛을 가진 시스템과 더 많은 유닛을 가진 시스템에 연장된다.

도시된 바와 같이, 각각의 유닛(26,30,34,38,42)은 마이크로프로세서(23)와 연통한다. 몇몇 유닛과 관련된 마이크로프로세서(28,32,36,40,44)는 각각의 개별 유닛의 작동을 제어한다. 마이크로프로세서(28,32,36,40,44)는 마이크로프로세서(23)로부터의 지시를 수신한다. 마이크로프로세서(23)는 온도 조절 장치를 통해 사용자에 의해 요구받는 온도 등에 도달하도록 지시를 전송한다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 마이크로프로세서(28,32,36,40,44)는 마이크로프로세서(23)에 특성 정보를 제공하도록 작동가능하다. 특히, 각각의 유닛(26,30,34,38,42)은 크기, 용량 등을 선택적으로 맞춘다. 이 개별 마이크로프로세서는 특정하게 설치된 유닛(26,30,34,38,42)의 특정 특성을 보고하도록 온도 조 절 장치(22)에서 마이크로프로세서(23)에 정보를 연통할 수 있다.

특정 보고 유닛과 관련된 각각의 마이크로프로세서(28,32,36,40,44)는 유닛(26,30,34,38,42)의 특정 특성과 연관된 정보를 저장하고, 이용가능한 형태의 보고 유닛들 사이에서 구별할 수 있다. 예로써, 만약 몇몇 이용가능한 실내 유닛이 있으면, 실내 유닛(26)의 마이크로프로세서(28)에 저장된 특정 정보를 특정 특성을 나타내는 몇몇 코드를 수행한다. 마이크로프로세서(23)는 실내 유닛(26)으로부터의 보고 정보가 마이크로프로세서(23)에게 무엇이 특정 특성인지를 알게 하는 정보를 제공한다.

특성 정보는 장비가 제조되는 시간에 팩토리에서 각각의 유닛의 마이크로프로세서에 바람직하게 프로그램화된다. 프로그래밍 구성 정보의 하나의 바람직한 방법은 테스트되는 정확한 모델을 인식할 수 있는 팩토리 런 테스트 컴퓨터에 의한 것이다. 팩토리 런 테스트 컴퓨터는 그 후 모델 특정 정보 도는 특성 정보를 전자 제어 유닛으로 디지털식으로 다운로드할 수 있다. 이와 달리, 몇몇 구성 정보는 점퍼, 스위치 또는 모델 플러그의 수단에 의해 팩토리 설정될 수 있다.

그 시스템이 초기에 설치될 때, 마이크로프로세서(23)는 각각의 유닛(26,30,34,38,42) 상에 특정 정보를 제공한다. 만약 유닛이 변경되면, 그 대체 유닛은 특정 정보를 보고하기 위해 필요하다. 따라서, 그 보고는 바람직하게 적어도 주기적으로 발생한다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초기 단계는 그 유닛들을 함께 연결하는 것이다. 유닛은 그 후 마이크로프로세서(23)에 모두 보고한다. 마이크로프로세 서(23)는 그 후 몇몇 유닛이 최적 결과를 달성하기 위해 서로 결합되어 얼마나 최상으로 제어되는 지를 결정하도록 메모리(24)에 접근할 수 있다. 메모리(24)에서의 정보는 실험적으로 또는 본 기술분야의 당업자에게 공지된 다른 방식으로 결정될 수 있다. 본 기술분야의 당업자는 어떻게 각각의 몇몇 유닛이 각각의 유닛의 특성에 따라 서로 결합되어 최상으로 이용되는지 또는 어떻게 이러한 최적 작업 알고리즘이 결정될 수 있는 지를 인식한다.

도1a의 예로서 도시된 바와 같이, 메모리(24) 내에 실내 유닛, 실외 유닛 및 통풍기용의 이용가능한 복수의 선택사항이 있다. 알파벳의 문자에 의해 여기 표시되어 도시된 다양한 결합 형태가 저장되고 양호한 결합 형태의 유닛의 작동에 대한 알고리즘과 관련된다. 일단 마이크로프로세서(23)가 실내 유닛, 실외 유닛 및 통풍기 장치 형태의 정보를 제공하면, 인지해서 특정 결합을 위한 적절한 제어를 이용할 수 있다. 도시된 메모리는 메모리 내에 또한 선택사항을 갖는 도1a에 도시된 바와 같은 다른 유닛이 있다는 점에서 과장되게 간소화된 것이다. 정보 형태의 예 및 유닛의 몇몇 예시적 형태가 도1b에 도시된다. 따라서, 예로써, 로는 모델 넘버, 시리얼 넘버, 로 크기, 공기유동 범위 및 압력 상수와 같은 그 특성상의 정보를 보고하도록 프로그램될 수 있다. 다시, 그 차트가 특성 정보의 형태와 다수의 다른 유닛을 도시하지만, 그 리스트는 예시적이고 제한적이지 않은 것을 의미한다.

설치 시간에, 인식된 특성은 설치자에게 몇몇 방식으로 표시된다. 하나의 예시적 표시는 도1c에 도시된다. 바람직하게, 온도 조절 장치(22) 상의 표시는 보고한 각각의 유닛으로부터 보고 정보가 연속적으로 수신되는 설치자에게 보고한다. 설치자는 그 후 적절한 설치 및 그 특성 정보가 적절하게 보고되는 지를 보증할 수 있다.

다양한 유닛이 마이크로프로세서(23)에 직접 보고하게 도시되지만, 본 출원의 발명자와 동일한 발명자이고 동일자에 출원된 "연통 HVAC 시스템"이라는 발명의 명칭의 공동 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제 호에 개시된 바와 같이 시리얼 버스 연결을 통해 연통하는 것이 가장 바람직하다.

도3에 도시된 바와 같이, 바람직한 장치는 마이크로프로세서(23, 28) 사이에 제어 연통 버스를 제공하는 제어 와이어를 포함한다. 실외 유닛(30)의 마이크로프로세서(32)는 바람직하게 실내 유닛 마이크로프로세서(28)를 통해 마이크로프로세서(23)에 연통한다. 더욱이, 통풍기 유닛의 마이크로프로세서(36)와 같은 보조 마이크로프로세서는 또한 실내 유닛 마이크로프로세서(28)를 통해 마이크로프로세서(23)에 연통할 수 있다. 또한, 본 발명의 태양은 상기 참조된 공동 계류중인 특허 출원에 더 상세히 개시되고, 그 상세한 연결이 본 명세서에 참조로 병합된다.

도1b에 또한 도시된 바와 같이, 각각의 보고 유닛은 마이크로프로세서(23)에 보고하기 위해 다양한 접근 유닛으로부터 정보를 수행할 수 있다. 예로서 "인식된 필드 설치된 보조정보(Identified Field Installed Accessories)" 컬럼 하에 인식된다. 하나의 예는 전기 히터의 용량이 팬 코일과 관련된 마이크로프로세서(28)에 의해 보고될 수 있다는 것이다. 전기 히터는 출원된 "전기 히터 용량의 인식"이라는 발명의 명칭인 미국 특허 출원 일련번호 제 호에 개시된 바와 같이 마이크로프로세서(28)에 그 용량을 보고할 수 있다. 전기 히터의 용량은 그 후 마 이크로프로세서(23)에 마이크로프로세서(28)에 의해 연통되는 특성에 포함된다. 또한, 보조 정보의 다른 예는 도1b에 도시되지만 이에 제한되지 않는다.

저장된 제어 알고리즘은 본 기술분에에 공지된 바와 같을 수 있다. 상술된 바와 같이, 종래 기술에서, 시스템이 초기에 구성될 때, 설치자는 알고리즘 상의 제어를 선택하도록 지시하는 플래그, 스위치 등을 설정한다. 본 발명은 설치자가 이러한 단계를 수행할 필요없이 그 정보를 제어기에 제공할 수 있는 것에 관한 것이다.

마이크로프로세서 제어기가 개시되었지만, 다른 형태의 적절한 제어기가 본 발명을 수행하는데 이용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 개시되지만, 본 기술분야의 당업자는 임의 변경이 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 인식한다. 이러한 이유로, 다음의 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 및 내용을 결정하도록 이해되어야 한다.

Claims (20)

1. HVAC 시스템용 제어기이며,

   각각의 복수의 HVAC 유닛으로부터 정보를 수신하기 위한 중앙 제어기를 포함하고, 상기 중앙 제어기는 복수의 HVAC 유닛의 특성에 대해 정보를 수신하고 그 제어기에 보고하는 복수의 HVAC 유닛 특성의 특정 조합과 관련된 제어 알고리즘의 메모리에 접근하도록 작동가능하고, 상기 중앙 제어기는 복수의 HVAC 유닛을 제어하도록 작동가능한 HVAC 시스템용 제어기.
2. 제1항에 있어서, 상기 중앙 제어기는 마이크로프로세서 제어를 포함하는 HVAC 시스템용 제어기.
3. 제1항에 있어서, 상기 중앙 제어기는 온도 조절 장치 내에 있는 HVAC 시스템용 제어기.
4. 제1항에 있어서, 제어 알고리즘을 제공하도록 접근되는 메모리는 복수 조합의 보고 HVAC 유닛용 제어 알고리즘을 저장하고, 상기 중앙 제어기는 복수의 HVAC 유닛으로부터 보고 특성의 특정 장치로 상기 메모리에 관련된 특정 제어 알고리즘을 선택하도록 작동가능한 HVAC 시스템용 제어기.
5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 보고 HVAC 유닛의 특성에 대한 정보는 단일 데이터 버스를 통해 중앙 제어기로 오는 HVAC 시스템용 제어기.
6. 제1항에 있어서, 상기 특성 정보는 복수의 HVAC 유닛의 크기의 정보를 포함하는 HVAC 시스템용 제어기.
7. 실내 유닛의 특성 정보를 중앙 제어기에 연통시키도록 작동가능한 제어기를 구비한 실내 유닛을 포함하고,

   상기 중앙 제어기는 상기 실내 유닛과 연통하고, 상기 중앙 제어기는 상기 실내 유닛으로부터의 특성 정보를 수신하고 보고된 특성 정보를 기초로 실내 유닛용 최적의 제어 전략을 결정하는 HVAC 시스템.
8. 제7항에 있어서, 실외 유닛의 특성 정보를 상기 중앙 제어기에 연통시키도록 작동가능한 제어기를 구비한 실외 유닛을 더 포함하는 HVAC 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 중앙 제어기는 실내 및 실외 유닛 이외의 유닛 상에 장착되는 HVAC 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 중앙 제어기는 온도 조절 장치 내에 장착되는 HVAC 시스템.
11. 제8항에 있어서, 상기 중앙 제어기는 또한 보조 장비로부터 특성 정보를 수신하는 HVAC 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 중앙 제어기는 통풍기 장치로부터 특성 정보를 수신하는 HVAC 시스템.
13. 제11항에 있어서, 지역 제어기는 특성 정보를 중앙 제어기에 제공하는 HVAC 시스템.
14. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 연결 키트로부터 특성 정보를 수신하는 HVAC 시스템.
15. 제8항에 있어서, 상기 중앙 제어기는 특성 정보를 수신하고 다양한 제어 알고리즘이 실내 및 실외 유닛의 특정 조합을 기초로 저장된 저장식 메모리에 접근하고, 상기 중앙 제어기는 상기 실내 및 실외 유닛의 연통된 특성 정보를 기초로 관련된 최적 제어 알고리즘을 이용하는 HVAC 시스템.
16. 제8항에 있어서, 상기 실내 및 실외 유닛으로부터의 특성 정보는 단일 데이터 버스를 통해 상기 중앙 제어기로 오는 HVAC 시스템.
17. 제8항에 있어서, 상기 특성 정보는 상기 복수의 HVAC 유닛의 크기의 정보를 포함하는 HVAC 시스템.
18. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 보조 부품은 실내 및 실외 유닛 중 하나에 대한 제어가 보조 부품의 특성을 인식하고 실내 및 실외 유닛 중 적어도 하나에 장착되고, 상기 보조 부품의 인식된 특성을 상기 중앙 제어기에 보고하는 HVAC 시스템.
19. HVAC 시스템을 작동시키기 위한 방법이며,

    (1) 적어도 실내 유닛, 실외 유닛 및 중앙 제어기를 포함하는 HVAC 시스템에 복수의 유닛을 제공하는 단계와,

    (2) 상기 실내 및 실외 유닛으로부터 상기 중앙 제어기까지 저장된 특성 정보를 연통시키는 단계와,

    (3) 보고하는 실내 및 실외 유닛의 특정 조합을 인식하도록 중앙 제어기에서 보고 특성 정보를 연관시키고 상기 실내 및 실외 유닛의 특정 조합을 기초로 최적 제어 알고리즘을 접근시키는 단계를 포함하고,

    상기 실내 및 실외 유닛은 복수의 이용가능한 형태의 실내 및 실외 유닛으로부터 특정 세트의 특성을 구비하는 HVAC 시스템을 작동시키기 위한 방법.
20. 제19항에 있어서, 보조 유닛은 특성 정보를 중앙 제어기에 더 제공하고 상기 중앙 제어기에서 최적 제어 알고리즘을 결정하도록 이용되는 HVAC 시스템을 작동시키기 위한 방법.

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