KR20060103466A - Ｈｖａｃ 시스템용 서비스 및 진단 도구 - Google Patents

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Abstract

HVAC 시스템은 디지털 통신 버스를 거쳐서 실내 HVAC 구성요소 및 실외 HVAC 구성요소와 통신하는 휴대형 제어기 유닛을 포함한다. 데이터 버스와 각각 통신하는 복수의 도킹 스테이션은 휴대형 제어기 유닛이 포트중 임의의 것과 선택적으로 접속되고 그들 사이에서 이동될 수 있도록 시스템에 거쳐서 복수의 위치에 위치된다. 휴대형 제어기 유닛을 이동시킴으로써, 기술자는 HVAC 구성요소로부터 직접 부가적인 정보 및 측정을 얻기 위하여 시스템을 운전하면서 HVAC 구성요소에 물리적으로 함께 있다.
HVAC 시스템, 휴대형 제어기, 서비스 도구, 도킹 스테이션, 디지털 통신 버스

Description

ＨＶＡＣ 시스템용 서비스 및 진단 도구 {SERVICE AND DIAGNOSTIC TOOL FOR HVAC SYSTEMS}
본 출원은 2004년 1월 20일자로 출원된 미국 가특허출원 제60/537532호에 우선권을 주장한다. 이 가출원의 개시내용이 참고로 본 명세서에 전체적으로 포함된다.
본 발명은 HVAC 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 위치로부터 전체 HVAC 시스템과 통신하는 서비스 및 진단 도구에 관한 것이다.
난방, 통풍 및 공기 조화(HVAC) 시스템은 조화된 방식으로 함께 기능을 하는 복수의 구성요소를 포함한다. 통상적으로, HVAC 시스템은 가스로(gas furnace) 또는 팬 코일과 같은 실내 유닛과 A/C 또는 열 펌프 및 서모스탯과 같은 실외 유닛을 포함한다. 가장 복잡한 시스템은 구역 제어 및 구역 댐퍼를 갖는 다중 구역(multi-zone) 제어 능력을 포함할 수 있다. HVAC 시스템은 종종 필터, 가습기 및 통풍기와 같은 서브시스템을 또한 포함한다.
통상적인 주거용 HVAC 시스템에서, HVAC 시스템의 구성, 작동 상태 또는 고장 이력에 대한 최소한의 정보가, 만일 있다면, 서비스 기술자에게 제공된다. 가변 속도 노와 같은 보다 진보된 구성요소 중 일부는 개별 구성요소 장비 표시 장치 상에 고장 코드를 표시한다. 일부 보다 최근의 HVAC 구성요소는 또한 기술자가 랩톱 컴퓨터와 같은 진단 도구를 거기에 직접 접속함에 의해서 구성요소의 상태에 관한 보다 상세한 정보를 얻을 수 있게 하는 능력을 제공한다. 물론, 이는 기술자가 각각의 작업 현장으로 서비스 도구를 운반하는 것을 요구한다. 또한, 이러한 종래 기술의 구성요소에 의해 제공되는 정보는 진단 유닛이 접속되는 단일 구성요소로 제한되며 전체 시스템에 관한 것을 아니다.
기술자들은 종종 시스템 성능을 적절하게 평가하고 어떠한 문제점을 진단하기 위하여 다양한 모드에서 시스템을 작동시켜야 한다. 종래의 시스템에서, 이 시스템의 운전은 노(furnace)를 턴온시키기 위해 높은 난방 설정점 또는 공조기를 턴오시키기 위해 낮은 냉방 설정점으로 설정함에 의해서 서모스탯에서 달성된다. 난방 또는 냉방의 특정 단계를 직접 명령하는 종래의 방법은 없으며, 많은 경우 기술자는 원하는 작동 모드가 활성화되기 전의 다양한 보호 및 다단계 타이머를가 끝날 때까지 대기하여야만 한다.
비록 효율적이더라도, 종래의 서비스 기술은 서비스 기술자의 작업을 보다 어렵고 시간 소모적으로 만들어서, 부적절한 설치 또는 부정확한 진단을 유발시킬 수도 있다. HVAC 시스템이 계속 복잡해짐에 따라, 기술자의 분야에서 더 높은 수준의 훈련 및 전문성이 또한 요구된다.
따라서, HVAC 시스템의 복수의 위치로부터 시스템 범위의 진단 및 제어를 제공하는 HVAC 시스템 내부의 진단 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 HVAC 시스템은 디지털 통신 버스를 통해서 실내 HVAC 구성요소 및 실외 HVAC 구성요소와 통신하는 휴대형 제어기 유닛을 포함한다. 데이터 버스와 각각 통신하는 복수의 도킹 스테이션(docking stations)은 시스템 도처에 복수의 위치에 위치되어 휴대형 제어기 유닛은 스테이션들 중 임의의 것에 선택적으로 접속되어 그들 사이에서 이동될 수 있다.
휴대형 제어기 유닛은, 통상적인 서모서탯 기능에 부가하여, 메뉴 구동 인터페이스(menu driven interface)에 복수의 제어 및 진단 페이지를 제공한다. 휴대형 제어기 유닛을 이동함에 의해서 기술자는 HVAC 구성요소로부터 부가적인 정보 및 측정을 직접 얻기 위하여 구성요소를 운전시키는 동시에 HVAC 구성요소에 물리적으로 있다.
시스템 범위의 기능이 별도의 서비스 도구 없이 휴대형 제어기 유닛을 선택적으로 이동시킴으로써 달성될 수도 있지만, 시스템은 부가의 편의 및 유연성을 위해 휴대형 제어기 유닛이 접속되는 도킹 스테이션 중 임의의 것에 서비스 도구가 접속되는 것을 허용한다. 이의 부가적인 이점은 기술자가 HVAC 시스템이 설치되어 있는 구조물에 들어갈 필요가 없다는 점이다.
따라서 본 발명은 HVAC 시스템의 복수의 위치로부터 시스템 범위의 진단 및 제어를 제공하는 HVAC 시스템 내의 진단 시스템을 제공한다.
본 발명의 다양한 구성 및 이점이 바람직한 실시예의 후속 상세한 설명으로부터 기술 분야의 숙련자에게 명확해질 것이다. 상세한 설명을 수반하는 도면이 아래와 같이 짧게 설명될 수 있다.
도1은 본 발명이 이용되는 HVAC 시스템의 일반적인 개략도이다.
도2는 HVAC 시스템용 휴대형 제어기 유닛의 블록도이다.
도3은 도2에 도시된 시스템 구성요소의 일 실시예의 블록도이다.
도4는 도3에 도시된 트림 증가 시스템의 일 실시예의 블록도이다.
도5는 본 발명에 따른 트림 증가 시스템에 의해서 수행되는 트림 변경의 개략적인 설명도이다.
도1은 HVAC 시스템(10)의 개략도이다. 시스템(10)은 일반적으로 실내 HVAC 구성요소(14) 및 실외 HVAC 구성요소(16)와 통신하는 휴대형 제어기 유닛(12)을 포함한다. 구성요소(14, 16)는 바람직하게는 디지털 통신 버스(20)를 거쳐서 휴대용 제어기 유닛(12)과 통신한다. 버스(20)는 바람직하게는 데이터 및 전원을 전달하는 4개의 경로 등과 같은 4개의 통신 경로를 포함한다. 다른 통신 시스템도 본 발명으로부터 마찬가지로 효과를 가진다는 것을 이해하여야 한다.
실내 구성요소(14)는 버스(20)를 거쳐서 휴대형 제어기 유닛(12)과 통신하는 실내 유닛 마이크로프로세서 제어기(22)를 포함한다. 실내 구성요소(14)는 통상적으로 노(furnace), 팬 코일 등을 포함한다. A/C 유닛 또는 열펌프와 같은 실외 구성요소(16)는 버스(20)를 거쳐서 휴대형 제어기 유닛(12)과 통신하는 실외 유닛 마이크로프로세서 제어기(24)를 포함한다. 즉, 각각의 HVAC 시스템 구성요소는 데이터 버스(20)를 거쳐서 휴대형 제어기 유닛(12)과 통신하는 전용 마이크로프로세서 제어기(22, 24)를 포함한다.
비록 특정 구성요소 구성 및 통신 버스 레이아웃이 도시된 실시예에 개시되어 있지만, 다른 구성도 본 발명으로부터 효과를 가진다는 것을 이해하여야 한다.
데이터 버스(20)와 각각 통신하는 복수의 도킹 스테이션(26a, 26b)은 시스템(10) 도처에 복수의 위치에 위치된다. 도킹 스테이션(26a, 26b)은 바람직하게는 각각의 구성요소(14, 16)에 각각 위치된다. 다른 도킹 스테이션(26c)은 통상적으로 스테이션(10)에 의해서 조절되는 구조물 내에서 바로 접근가능한 위치인 사용자 접근가능 도킹 스테이션 위치(28)에 위치된다. 즉, 사용자 접근가능 도킹 스테이션 위치(28)는 벽(wall)과 같은 통상적인 서모스탯 위치에서 바로 접근가능하지만, 도킹 스테이션(26a, 26b)은 구성요소(14, 16)에 인접하여 또는 그 상에 위치되어, 스테이션(26a, 26b)은 서비스 기술자에 의해서만 접근가능하게 될 것이다. 각각의 도킹 스테이션(26a, 26b, 26c)은 제어기가 스테이션(26a, 26b, 26c) 중 어느 하나로부터 전체 시스템(10)과 통신하도록 휴대형 제어기 유닛(12)을 선택적으로 수용한다.
휴대형 제어기 유닛(12)은 LCD 또는 평면 패널 표시 장치와 같은 표시 장치(30)와, 복수의 버튼, 방향 키패드와 같은 입력 장치(32)를 포함하지만, 다르게는 또는 부가적으로 마우스, 키보드, 키패드, 무선 장치 는 마이크를 포함한다. 다르게는 표시 장치(30)는 터치 스크린 표시 장치일 수 있다.
휴대형 제어기 유닛(12)은 바람직하게는 HVAC 시스템(10)용 서모스탯 및 진단 유닛으로서 작동한다. 즉, 휴대형 제어기 유닛(12)은 통상적으로 서모스탯으로 작동하지만, 통상적으로 기술자에 의해서만 접근될 수 있는, HVAC 시스템(10)을 제어하고 진단하고 운행하게 하는 부가적인 기능을 제공한다. 휴대형 제어기 유닛(12)은 HVAC 시스템(10)용 진단 유닛으로 작동하여 기술자가 도킹 스테이션(26a, 26b, 26c) 위치 중 임의의 위치로부터 다양한 시스템 범위의 진단 기능을 제어하는 것을 허용한다. 즉, 휴대형 제어기 유닛(12)은 하나의 스테이션(26a, 26b, 26c)으로부터 다른 스테이션으로 선택적으로 이동될 수 있다.
휴대형 제어기 유닛(12)은 표시 장치(30) 및 입력 장치(32)에 접속된 컴퓨터 모듈(33)을 포함한다. 컴퓨터 모듈(32)은 일반적으로 CPU(34) 및 CPU(34)에 접속된 저장 장치(36)를 포함한다. 저장 장치(16)는 하드 드라이브, CD ROM, DVD, RAM, ROM 또는 다른 광학 판독식 저장장치, 자기 저장장치 또는 집적 회로를 포함할 수 있다. 서모스탯 지시 및 표시 장치(30)용 지시 및 사용자 인터페이스를 포함하는, HVAC 시스템(10)을 제어하는 소프트웨어는 또한 저장 장치(36) 또는 다르게는 ROM, RAM 또는 플래쉬 메모리에 저장될 수 있다.
도3을 참조하면, 휴대형 제어기 유닛(12)은 바람직하게는 메뉴 구동 인터페이스(40) 내에 복수의 제어 및 진단 페이지를 제공한다. 도시된 실시예에 개시된 것 이외의 화면이 본 발명으로부터 마찬가지의 효과를 가짐을 이해하여야 한다.
일 표시 기능은 모델 및 일련 번호를 함께 갖는, 시스템 내의 모든 설치된 HVAC 구성요소 및 장비를 나열하는 장비 요약 페이지(42)이다. 전형적인 종래기술의 시스템에서, 기술자는 물리적으로 각각의 장비를 확인하고 이의 네임 플레이트 정보를 읽음으로써 이러한 정보를 얻을 수 있다. 메뉴 구동 인터페이스(40) 선택 설계를 통해, 기술자는 시스템 내의 임의의 유닛에 관한 임의의 특정 정보에 용이하게 접근할 수 있다. 기술자가 랩톱 컴퓨터와 같은 별도의 서비스 도구 장치를 가질 필요가 없고, 모든 정보는 시스템 제어기 유닛(12)으로부터 직접 입수가능하다.
휴대형 제어기 유닛(12)은 각각의 작동 모드의 누적된 기간 및 사이클의 수를 포함하는 장기간의 작동 이력 및 모든 설치된 장비와 이의 모델 번호, 일련번호 및 구성 정보의 리스트를 저장한다.
휴대형 제어기 유닛(12)은 서비스 도구로서 역할을 하지만 또한 일체형 점검 루틴을 갖는다. 다른 표시 기능은 기술자가 다양한 작동 모드에서 시스템의 모든 부분을 선택적으로 운전하는 것을 가능하게 하는 “점검” 페이지(44)이다. 예를 들면, 도3의 상부 좌측에 도시된 초기 메뉴는 “점검” 선택을 포함한다. 이는 기술자가 다양한 구성요소를 직접 작동시키기나 또는 운전하도록 제어 기능에 포함된다. 이는 기술자가 휴대형 제어기 유닛(12)의 위치로부터 그리고 종래기술에서 발생했었던 다양한 타이머, 지연 등을 위해 대기할 필요없이 다양한 구성요소의 기능을 즉시 점검하는 것을 허용한다. 현재의 구현예에서, 점검 절차는 단일 및 다중 단계 로, 단일 및 다중 단계 공조기, 열펌프, 구역 제어, 가습기 및 통풍기에 대해 구현된다.
“서비스” 페이지(46)는 개별 HVAC 구성요소가 작동함에 따라 상태 정보를 제공하는 복수의 “상태” 페이지(48, 50, 52)로 이어진다. 시스템이 작동됨에 따라, 난방 및 냉방 단게, 공기 흐름, 팬 모터 속도, 덕트 정압, 감지된 온도 등과 같은 상태 정보가 표시되어 기술자가 시스템 성능을 적절하게 평가할 수 있다. 도3에 도시된 것과 같이 기술자에게 입수가능한 서비스 정보는 시스템 작동 상태, 작동중인 난방 또는 냉방 단계의 수, 실내 송풍기 공기 흐름, 실외 공기 온도, 실외 코일 온도, 실내 공급 공기 온도 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
만일 고장(들)이 시스템의 어딘가에 발생하는 경우 고장 메시지가 또한 표시된다. 기술자는 작동이 임의의 모드에서 계속되는 지속 시간을 설정할 수 있다. 이는 시스템이 안정화되기에 충분한 시간을 허용하고 또한 기술자가 시스템 작동을 추가적으로 점검할 수 있는 냉매 압력 게이지와 같은 부가적인 기구를 부착할 수 있는 충분한 시간을 허용한다. 휴대형 제어기 유닛(12)은 시스템의 어디에서 일어나고 있는 고장에 관한 정보 및 날짜 및 시간 정보를 갖는 가장 최근의 시스템 범위의 고장의 정렬된 기록을 제공한다. 또한 장기간의 고장 이력 페이지(54)가 시스템의 각각의 장비에 대해 유형별로 고장 횟수로 저장된다. 장기간의 고장 이력 및 관련 구성요소의 다른 특징의 더 나은 이해를 위하여, 본 발명의 양수인에게 양도되고 그 전체가 본 명세서에 포함된, 발명의 명칭이 HVAC 시스템의 시스템 범위 고장의 순차 기록인 미국특허출원 제________호를 참조하라.
도4를 참조하면, 기술자는 HVAC 구성요소로부터 직접 부가적인 정보 및 측정을 얻기 위하여 구성요소를 작동시키는 동시에 HVAC 구성요소에서 물리적으로 존재하기를 원할 수도 있다. 예를 들면, 오직 기술자만이 공조기에서 냉매 라인에 부착된 압력 게이지를 읽거나 또는 노(furnace)에서 점화 순서를 관찰하기를 원할 수도 있다. 이를 용이하게 하기 위하여, 휴대형 제어기 유닛(12)은 임시로 이의 통 상의 벽 위치(28)로부터 제거되어 구성요소(14, 16) 중 하나에 인접해서 위치된 도킹 스테이션(26a 또는 26b)에 직접 장착될 수도 있다. 설명된 모든 시스템 범위 기능은 도3에 도시된 것과 같이 시스템의 어디에도 물리적으로 위치될 수 있는 휴대형 제어기 유닛(12)으로 실행될 수도 있다.
도5를 참조하면, 비록 시스템 범위 기능이 별도의 서비스 도구없이 휴대형 제어기 유닛(12)(도4)을 선택적으로 이동시킴에 의해서 달성될 수도 있지만, 시스템(10)은 부가의 편의성 및 유연성을 위하여 휴대형 제어기 유닛(12)이 접속되는 동일한 도킹 스테이션(26a 또는 26b, 26c)에 서비스 도구(50)가 접속되는 것을 허용한다. 서비스 도구(56)는 서비스 임무를 위해 보다 엄격한 방식으로 용기에 수납될 수도 있다.
서비스 도구(56)는 바람직하게는 기술자에 의해서 이용되는 오직 진단 및 실행 기능을 포함하고 버스(20) 상에서 공존하며 통신할 수 있다. 서비스 도구(56)는 모든 시스템 정보를 도출하여 표시하고 HVAC 시스템(10)의 제어를 임시로 떠맡을 수 있다. 즉, 서비스 도구(56)는 휴대형 제어기 유닛(12)이 시스템(10)에 송신하고 있을 수 있는 일부 또는 모든 명령을 무시한다.
본 발명의 이 태양의 부가적인 이점은 기술자가 HVAC 시스템(10)이 설치되어 있는 구조물 내의 벽으로부터 휴대형 제어기 유닛(12)을 제거할 필요가 없다는 점이다. 또한, 기술자는 추가적인 분석을 위하여 시스템 정보를 갖는 서비스 도구(56)를 판매 대리점에 반환할 수 있다. 다른 이점은 기술자가 서비스 도구를 실외 HVAC 구성요소(공조기 또는 열펌프)에 부착하여 집에 들어가지 않고도 모든 기 능을 수행할 수 있다는 점이다.
비록 특정 단계 순서가 도시되고, 설명되고 청구되었지만, 단계들은 달리 지시되지 않는 한 임의의 순서, 분리 또는 결합되어 실행될 수 있고, 본 발명으로부터 여전히 효과를 얻을 것이다.
전술한 기재는 그 내로의 제한으로 한정된 것이라기 보다는 예시적인 것이다. 본 발명의 많은 변경 및 변형이 전술된 교시에 비추어 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예가 개시되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 어떤 변형이 본 발명의 범위 내에서 속한다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 본 발명은 특정되어 설명되어진 것 이외에도 달리 실시될 수 있다는 것을 알아야 한다. 그러한 이유로 다음의 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 및 기술적 사상을 정하기 위하여 연구되어야만 한다.

Claims (13)

  1. 구성요소 마이크로프로세서를 각각 포함하는 복수의 HVAC 구성요소와,
    상기 구성요소 마이크로프로세서의 각각과 통신하는 디지털 통신 시스템과,
    상기 디지털 통신 시스템과 통신하는 복수의 도킹 스테이션과,
    상기 복수의 도킹 스테이션 중 임의의 것에 선택적으로 접속될 수 있는 휴대형 제어기 유닛을 포함하는 HVAC 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 HVAC 구성요소는 A/C 유닛, 열펌프, 구역 제어, 노 또는 팬 코일 중 적어도 하나를 포함하는 HVAC 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 휴대형 제어기 유닛은 서모스탯을 포함하는 HVAC 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 도킹 스테이션 중 하나를 통해 상기 디지털 통신 시스템과 선택적으로 통신하는 서비스 도구를 더 포함하는 HVAC 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 휴대형 제어기 유닛이 상기 복수의 도킹 스테이션 중 하나에 접속되는 동안 상기 복수의 도킹 스테이션 중 다른 하나를 통해 상기 디지털 통신 시스템과 선택적으로 통신하는 서비스 도구를 더 포함하는 HVAC 시스템.
  6. 실내 구성요소 마이크로프로세서를 포함하는 실내 HVAC 구성요소와,
    실외 구성요소 마이크로프로세서를 포함하는 실외 HVAC 구성요소와,
    상기 실내 구성요소 마이크로프로세서 및 상기 실외 구성요소 마이크로프로세서와 통신하는 디지털 통신 시스템과,
    상기 디지털 통신 시스템과 통신하는 복수의 도킹 스테이션과,
    상기 복수의 도킹 스테이션 중 임의의 것에 선택적으로 접속될 수 있는 휴대형 제어기 유닛을 포함하는 HVAC 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 휴대형 제어기 유닛은 서모스탯을 포함하는 HVAC 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 복수의 도킹 스테이션은 실내 도킹 스테이션 및 실외 도킹 스테이션을 포함하는 HVAC 시스템.
  9. HVAC 시스템과 통신하는 방법이며,
    (1) 복수의 HVAC 구성요소와 디지털 통신하는 복수의 도킹 스테이션 중 하나에 휴대형 제어기 유닛을 선택적으로 접속시키는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 도킹 스테이션 중 하나로부터 상기 복수의 도 킹 스테이션 중 다른 하나로 휴대형 제어기 유닛을 이동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 휴대형 제어기 유닛이 복수의 도킹 스테이션 중 하나에 접속되어 있는 동안 복수의 도킹 스테이션 중 다른 하나에 서비스 도구를 접속시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 서비스 도구가 복수의 도킹 스테이션 중 다른 하나에 접속된 때 상기 휴대용 제어기 유닛에 의해 송신된 지시를 무시하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 서비스 도구가 복수의 도킹 스테이션 중 다른 하나에 접속된 때 상기 휴대용 제어기 유닛에 의해서 송신된 모든 지시를 무시하는 단계를 더 포함하는 방법.
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