KR20120082458A - 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 특히 가변 용량 압축기(VCC)를 구비한 냉각 시스템에 적용된, 압축기와 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템에 관한 것으로서, 종래에 이용가능한 해결책들과 비교하여 기술적으로 더욱 효율적이고 비용이 덜 들게 상기 장비 간의 데이터 교환을 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 통신 시스템이 설명되고, 압축기는 압축기의 전기 모터에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 주파수 인버터 유닛(100)을 포함하고, 전자 온도조절기(200)는 주파수 인버터 유닛(100)에 전기적으로 연결되고, 전자 온도조절기(200) 및 주파수 인버터 유닛(100)은 교류 전압원(15)에 의해 파워를 공급받고, 데이터 통신 시스템은 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이에서 데이터의 교환을 수립하도록 배열된 전자 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터 통신 단일 하이웨이(50)를 포함하고, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터 교환은 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조에 의해서 제공되고, 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조는 변조 정보 신호(Sx)를 구성할 수 있고, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환은 변조 정보 신호(Sx)의 복조에 의해 제공된다.

Description

냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템 및 방법{DATA AND COMMANDS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD BETWEEN VARIABLE CAPACITY COMPRESSOR AND ELECTRONIC THERMOSTAT FOR A COOLING SYSTEM}
본 출원은 브라질 특허 출원 제PI0904208-3호의 우선권을 주장하며, 동 출원에서의 공개 내용은 본 명세서의 이 부분에서 참조에 의해 통합된다(incorporated by reference).
본 발명은, 특히 가변 용량 압축기(VCC; variable capacity compressor)를 구비한 냉각 시스템에 적용된, 압축기와 전자 온도조절기(electronic thermostat) 사이의 데이터 및 명령 통신 시스템에 관한 것으로서, 종래에 이용가능한 해결책들과 비교하여 기술적으로 더욱 효율적이고 비용이 덜 들게 상기 장비 간의 데이터 교환을 제공하는 것을 목적으로 한다.
게다가, 본 발명은 지금 설명하는 시스템에서 채용한, 냉각 시스템을 위해 설계된 압축기와 전자 온도조절기 사이의 데이터 통신 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명에서 정의된 바와 같은 데이터 통신 시스템을 특별히 구비한 냉각기(cooler)를 공개한다.
오늘날, 효율에 대한 가장 까다로운 요구조건들을 충족시키기 위하여, 가정용 및 상업용 냉각 시스템은 가변 용량 압축기를 이용하는 옵션(option)을 가지는데, 이는 명칭에서 나타내는 바와 같이 시스템의 요구에 따라 냉각 가스(즉, 질량 유량(mass flow))의 펌핑 속도를 변화시킴으로써 냉각 용량(cooling capacity)의 조절을 가능하게 한다.
가변 용량 압축기(VCC)는 주파수 인버터(frequency inverter)라고 불리는 전자 제어 유닛을 가진다. 많은 경우에 있어서, 상기 주파수 인버터는 전자 온도조절기라고도 알려진 냉각 시스템의 전자 온도 제어부와 정보 교환을 수행한다.
인버터는 예컨대, 압축기의 현재 상태 및 측정된 크기(magnitude)를 전자 온도조절기에 통지할 수 있다. 나아가, 전자 온도조절기는 예컨대, 냉각 시스템의 필요에 따라 압축기 내부의 모터의 회전을 조절하기 위해 명령 신호를 인버터에 보낼 수 있고, 냉각기 내부로부터 외부 환경으로 다소간의 열을 제공한다.
모터 회전수의 변화는 시스템 내의 냉각 가스의 질량 유량의 변화를 제공해서, 압축기의 가변 냉각 용량의 실행가능성을 보장한다.
전자 온도조절기 및 주파수 인버터 배열과 관련해서, 전자 온도조절기와 인버터 사이에서 정보의 교환을 수행하도록 채용된 기본 배열(제1 배열)과, 압축기를 턴온(turn on)하거나 이를 원하는 회전수에서 작동시키도록 명령 신호를 보내기 위해서, 온도조절기로부터 주파수 인버터로만 정보를 보내도록 채용된 두 개의 다른 기본 배열(제2 및 제3 배열)이 존재한다.
명시된 제1 배열에서, 정보의 교환은 이러한 목적을 위한 전용 물리적 수단에 의해서 행해지고, 예컨대 세 개의 와이어(wire)를 가진 직렬 유형(serial kind)으로 이루어질 수 있다.
신호 중계(signal relay)가 (전자 온도조절기로부터 주파수 인버터로) 단방향성인 기본 배열들 중 명시된 제2 배열에서, 모터 회전수가 얼마이어야 하는지를 전자 온도조절기가 주파수 인버터로 통지해서, 인버터가 주어진 회전수 또는 속도 참조(speed reference)를 따르는 엘리먼트로서 작동할 것이다.
소위 제3 배열에서, 전자 온도조절기는 단순히 압축기가 작동해야 하는 순간 및 작동을 멈춰야 하는 순간을 주파수 인버터에 지시한다. 이 후자의 배열에서, 인버터는 압축기의 에너지 요구의 과거 기록에 기초해서 압축기의 모터의 회전수를 정의하는 엘리먼트이다. 그러므로, 마지막 (제3) 배열에서, 온도조절기로부터 오는 신호는 단지 두 개의 레벨(온(on) 또는 오프(off))로 재개되고, 전기 네트워크(electrical network)라고 할 수도 있고 아닐 수도 있는 슬로우 엘리먼트(slow element)에 의해 용이하게 수행될 수 있다.
이상을 기초로 하여, 본 시스템 및 방법은, 전기 네트워크(PHASE or NEUTRAL)를 참조로 이용해서, 전자 온도조절기와 주파수 인버터 사이에서 새로운 통신 배열을 제안한다.
제안된 배열에 의해서, 상술한 제1 배열에서와 같은 양방향(bidirectional) 통신 또는 단지 전자 온도조절기가 주파수 인버터로 정보를 전송하는 엘리먼트인 상술한 제2 배열에서와 같은 기능을 갖는 단방향(unidirectional) 통신을 획득하는 것이 가능하다.
단방향 통신을 위해서, 제3 배열과 동일한 하드웨어 배열을 채용하는 것이 가능하고, 차이점은 온도조절기에 의해 전송된 신호가 압축기를 턴온 또는 턴오프하기 위한 명령일 뿐 아니라 전기 네트워크의 PHASE 또는 NEUTRAL로 참조되는 전기 도체에 의해 전송된 더욱 복잡한 값들(레퍼런스, 크기, 명령 등)을 나타내는 신호라는 점이다.
따라서, 동일한 케이블에서 통신 채널과 공동으로 (전기 네트워크의 PHASE 및 NEUTRAL) 전자 온도조절기로의 전기 에너지 전송의 실행가능성을 보장하여 전자 온도조절기 및 주파수 인버터에서 바로 커넥션을 만드는 것 외에도, 단일한 전자 온도조절기 모델이 세 개의 현재의 기본 배열 중의 어느 하나에 손쉽게 채용되는 것을 가능하게 하기 때문에, 냉각기의 제조자가 비용을 감소시키는 것이 실현가능하게 된다.
본 발명의 제1 목적은 교류 전압 전기 네트워크를 참조로서 이용하는 하드웨어 배열에 의해서 가변 용량 압축기의 주파수 인버터와 전자 온도조절기 사이의 데이터 통신 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 가변 용량 압축기의 주파수 인버터와 전자 온도조절기 사이의 케이블의 수를 감소시키는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은, 냉각 시스템의 제조자를 위해서, 현재 제안된 통신 시스템의 조립과 관련된 비용을 감소시키는 것이고, 재고 항목을 (두 개의 케이블을 하나의 케이블로) 감소시키는 것과 두 번째 케이블을 수용하기 위해 요구되는 다른 가능한 부품들을 감소시키는 것 외에도 상기 온도조절기와 인버터 간의 커넥션의 수를 감소시키는 것이다.
게다가, 본 발명의 다른 목적은 절연된 전자 온도조절기를 구비한 냉각 시스템에서 명령 케이블과 비교하여 덜 까다로운 절연 특성을 가진, 전자 온도조절기와 인버터 간의 단일한 케이블의 이용을 가능하게 하는 것이다.
마지막으로, 본 발명의 추가적 목적은 더욱 복잡한 명령 정보(명령 워드(command word))의 교환 또는 단순한 온/오프 명령의 이용과 같은 오늘날 존재하는 통신 기능을 수행할 수 있는 동일한 하드웨어의 이용을 허용하는 전자 온도조절기 및 주파수 인버터 간의 통신의 형태를 제공하고, 이로써 오늘날 최신 기술에서 이용가능한 상이한 전자 제어 모델의 유지보수와 관련된 비용을 감소시키는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하는 방식은 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템에 의해서 이루어지고, 압축기는 압축기의 전기 모터에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 주파수 인버터 유닛을 포함하고, 전자 온도조절기는 주파수 인버터 유닛에 전기적으로 연결되고, 전자 온도조절기 및 주파수 인버터 유닛은 교류 전압원에 의해 파워를 공급받고, 데이터 통신 시스템은 온도조절기와 인버터 유닛 사이에서 데이터의 교환을 수립하도록 배열된 전자 온도조절기와 인버터 유닛 사이의 데이터 통신 단일 하이웨이를 포함하고, 온도조절기와 인버터 유닛 사이의 데이터의 교환은 교류 전압원의 전기 크기의 변조에 의해서 제공되고, 교류 전압원의 전기 크기의 변조는 변조 정보 신호를 구성할 수 있고, 온도조절기와 인버터 유닛 사이의 데이터의 교환은 변조 정보 신호의 복조에 의해서 제공된다.
본 발명의 목적을 달성하는 제2 방식은 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템을 제공함으로써 이루어지고, 압축기는 압축기의 전기 모터에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 주파수 인버터 유닛을 포함하고, 전자 온도조절기는 주파수 인버터 유닛에 전기적으로 연결되고, 전자 온도조절기 및 주파수 인버터 유닛은 교류 전압원에 의해 파워를 공급받고, 데이터 통신 시스템은 온도조절기와 인버터 유닛 사이에서 데이터의 교환을 수립하도록 배열된 데이터 통신 단일 하이웨이를 포함하고, 단일 하이웨이는 제1 전기적 커넥션 포인트(connection point)에 의해 전자 온도조절기에 연결되고, 제2 전기적 커넥션 포인트에 의해 인버터 유닛에 연결되고, 인버터 유닛은, 제1 말단(end)에서 제1 전기적 커넥션 포인트에 전기적으로 연결되고 제1 말단의 반대편의 말단에서 교류 전압원의 제1 단자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 인버터 통신 브랜치를 갖고, 전자 온도조절기는, 제1 말단에서 제2 전기적 커넥션 포인트에 전기적으로 연결되고 제1 말단의 반대편의 말단에서 교류 전압원의 제2 단자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 온도조절기 통신 브랜치를 갖고, 전기 통신 회로는 교류 전압원, 인버터 통신 브랜치, 데이터 통신 단일 하이웨이, 및 온도조절기 통신 브랜치 사이의 전기적 연결에 의해서 정의되고, 변조 정보 신호를 배열하도록, 온도조절기와 인버터 유닛 사이의 데이터의 교환이 교류 전압원의 전기 크기의 변조에 의해서 제공되고, 온도조절기와 인버터 유닛 사이의 데이터의 교환이 변조 정보 신호의 복조에 의해서 제공된다.
본 발명의 목적을 달성하는 제3 방식은 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 통신 방법을 제공함으로써 이루어지고, 압축기는 압축기의 전기 모터에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 주파수 인버터 유닛을 포함하고, 전자 온도조절기는 주파수 인버터 유닛에 전기적으로 연결되고, 전자 온도조절기와 주파수 인버터 유닛은 교류 전압원에 의해 파워를 공급받고, 상기 방법은:
- 데이터 통신 단일 하이웨이로부터 제1 명령 신호를 보냄으로써, 제1 통신 순간에, 냉각 시스템의 열적 셋포인트 상태 또는 주파수 인버터와 관련된 임의의 다른 정보 또는 명령을 전자 온도조절기에 의하여 주파수 인버터 유닛에 통지하는 단계, 및
- 데이터 통신 단일 하이웨이를 이용하여 제2 명령 신호를 보냄으로써, 제2 통신 순간에, 적어도 측정된 크기값 또는 압축기의 작동 상태를 인버터 유닛에 의하여 전자 온도조절기에 통지하는 단계를 포함한다.
마지막으로, 본 발명의 목적은 현재 청구된 대상에서 제안된 바와 같이 압축기의 주파수 인버터와 전자 온도조절기 간의 데이터 통신 시스템을 구비한 냉각기를 제공함으로써 달성된다.
도 1은 냉각 시스템을 위한 전자 온도조절기와 주파수 인버터 사이에서, 최신 기술에서 보통 이용되는 제1 통신 배열을 도시하고, 전용 물리적 수단에 의해서 제어부들 간에 양방향 통신이 존재하고;
도 2는 온도조절기와 인버터 장비 사이의 제1 배열을 최신 기술로 도시하고, 전자 온도조절기의 제어 회로가 전기 네트워크으로부터 전기적으로 절연되는 경우를 도시하고;
도 3은 냉각 시스템을 위한 전자 온도조절기와 주파수 인버터 사이에서 보통 이용되는 제2 통신 배열을 도시하고, 여기서 온도조절기는 전용 물리적 수단에 의해서 주파수 인버터에 정보를 보내고;
도 4는 냉각 시스템을 위한 전자 온도조절기와 주파수 인버터 사이에서 보통 이용되는 제3 통신 배열을 도시하고, 여기서 온도조절기는 전력 네트워크로서 참조되는 회로에 의해서 압축기를 턴온 또는 턴오프하기 위한 순간을 압축기의 모터의 회전을 정의하는 엘리먼트인 주파수 인버터에 통지하고;
도 5는 냉각 시스템을 위한 전자 온도조절기 및 주파수 인버터 사이에서 본 발명의 목적인 통신 배열을 도시하고;
도 6a 및 6b는 전기 네트워크으로서 참조된, 온도조절기의 논리 회로와 전송 회로 사이의 전기 절연 및 정보의 수신에 관한 전자 온도조절기의 두 개의 배열을 도시하고;
도 7a 및 7b는 안정성 및 전기 네트워크으로부터의 교란에 대한 내성의 목적을 위해, 특히 전기 절연과 관련하여 전자 온도조절기로부터 정보를 수신하고 전송할 책임이 있는 주파수 인버터 회로의 두 개의 배열을 도시하고;
도 8은 교류 전압 네트워크의 사이클을 카운팅(counting)함으로써, 정보를 전송하기 위해 교류 전압을 변조하는 제1 형태를 예시 또는 도시하고;
도 9는 교류 전압 네트워크의 사이클에 의해 형성된 이진 워드(binary word)에 의해서, 정보를 전송하기 위해 교류 전압을 변조하는 제2 형태를 도시하고;
도 10은 전기 네트워크의 주파수보다 더 큰 주파수에서 교류 전압의 변조에 의해 획득된 주파수 신호에 의해서, 정보를 전송하기 위해 전기 네트워크의 교류 전압을 변조하는 제3 형태를 도시하고;
도 11은 전기 네트워크을 참조로서 채용하는 명시된 제2 배열(전자 온도조절기가 정보를 주파수 인버터에 보냄)과 동일한 효과를 획득하기 위하여, 현재 제안된 배열의 구현을 도시하고;
도 12는 전기 네트워크을 참조로서 채용하는 명시된 제1 배열(전자 온도조절기와 주파수 인버터가 정보를 교환함)과 동일한 효과를 획득하기 위하여 제안된 배열의 구현을 도시한다.
본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1 내지 4는 최신 기술에서 보통 채용되는 데이터 통신 시스템의 실시 예들을 도시한다.
더욱 구체적으로, 도 1은 냉각 시스템을 위한 인버터 유닛이나 주파수 인버터와 전자 온도조절기 사이의 제1 통신 배열을 도시하고, 여기서 세 개의 통신 케이블에 의하여 형성된 물리적 수단에 의해 제어부들 간의 양방향 통신이 존재한다.
도 5는 전자 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이에서 데이터 통신을 전개시키기 위하여, 본 발명을 위해 제안된 배열을 도시한다.
본 발명에서 제안된 바와 같은 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기와 전자 온도조절기 사이의 데이터 통신 시스템은 압축기의 전기 모터에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 주파수 인버터 유닛(100)을 포함한다.
도 5는 또한 전자 온도조절기(200)가 주파수 인버터 유닛(100)에 전기적으로 연결된다는 것을 도시하고, 전자 온도조절기(200)와 주파수 인버터 유닛(100)은 교류 전압원(15)에 의해 파워를 공급받는다.
선행기술들과 비교하여 유익하게도, 본 시스템은 상기 장치들 간에 데이터의 교환을 수립하도록 배열된 전자 온도조절기(200)와 주파수 인버터 유닛(100) 사이의 데이터 통신 단일 하이웨이(data communication single highway)(50)를 구비한다. 본 경우에 있어서, 상기 데이터 통신 하이웨이(50)는 단일한 데이터 통신 전기 케이블에 의해서 형성되는데, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 효율적 교환에 있어서 오늘날 이용가능한 해결책들과는 다르다. 도 5는 또한 본 시스템에서 단일한 케이블로 이루어진 단일한 커넥션(single connection)은 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100)에 파워를 공급할 수 있는 교류 전압 파워 및 통신 하이웨이 둘 다를 포함한다.
본 발명의 추가적인 혁신적 특징은 교류 전압원(15)의 전기 크기(electrical magnitude)(Snetwork)의 변조(modulation)를 참조해서 전기 네트워크의 교류 전압을 변경하는 것이고, 이것은 예컨대 도 4에서 제시된 해결책과 비교하여 전자 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이에서 더욱 효율적이고 완전한 데이터 통신을 가능하게 한다. 이 해결책은 상기 전자 장치들 사이에서 온/오프(on/off) 타입의 단지 하나의 명령을 제공하고, 본 발명에서 제안된 바와 같은 데이터 명령 통신 및 장비 상태를 제공하지 않는다.
본질적으로, 본 발명의 가르침에 따른 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환은 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조에 의해서 제공되고, 상기 크기는 바람직하게는 교류 전압원(15)으로부터 획득된 전압값(Vf) 또는 전류값(If)이다.
전기 크기(Snetwork)의 상기 변조는 변조 정보 신호(modulated information signal)(Sx)를 구성할 수 있다. 그래서, 전자 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환은 변조 정보 신호(Sx)의 복조(demodulation)에 의해 제공된다.
도 5는 변조 정보 신호(Sx)가 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100)의 단방향 및 양방향 모드 둘 다에서 데이터의 교환을 제공한다는 것을 도시한다.
더욱 구체적으로, 양방향 데이터 통신은 다음과 같이 두 개의 통신 기간(period) 또는 순간(moment)을 기초로 하여 예시될 수 있는데:
1. 데이터의 교환은 제1 통신 기간(T1) 및 제2 통신 기간(T2)에 의해서 시작하는데, 제1 통신 기간(T1)은 전자 온도조절기(200)에 의한 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조 및 인버터 유닛(100)에 의한 변조 정보 신호(Sx)의 복조를 위해서 배열되고,
2. 제2 통신 기간(T2)은 인버터 유닛(100)에 의한 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조 및 전자 온도조절기(200)로부터 변조 정보 신호(Sx)의 복조를 위해서 배열된다.
제1 통신 기간(T1) 동안, 전자 온도조절기(200)는 예를 들어 전기 모터의 회전수가 얼마이어야 하는지를 인버터 유닛(100)에 통지하거나 압축기를 턴온 또는 턴오프하기 위한 최상의 순간을 상기 인버터 유닛(100)에 통지한다.
제2 통신 기간(T2) 동안, 주파수 인버터 유닛(100)은, 상술한 바와 같이, 측정된 전기 크기 및 압축기의 현재 상태를 전자 온도조절기(200)에 통지할 수 있다.
단방향 데이터 통신은 전자 온도조절기(200)에 의해 생성된 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조 및 인버터 유닛(100)에 의해 결정된 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 복조에 의해서 발생된다.
더욱 세밀하게 본 발명을 활용하도록, 도 5는 또한 현재 제안된 데이터 통신 시스템을 구성하는 다른 관련 특징들을 도시한다. 예를 들어, 주파수 인버터 유닛(100) 및 전자 온도조절기(200) 각각에 배치된 제1 및 제2 데이터 통신 블록들(13', 13")의 존재를 주목하라.
제1 데이터 통신 블록(13')은 교류 전압원(15)의 제2 단자, 바람직하게는 소스(source)(15)의 중성(neutral) 단자(N)에 전기적으로 연결되는 반면, 제2 데이터 통신 블록(13")은 교류 전압원(15)의 제1 단자, 바람직하게는 소스(15)의 위상(phase) 단자(F)에 전기적으로 연결되어, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환 및 전기 네트워크를 참조로 하는 전기 통신 회로를 수립한다.
통신의 이러한 형태, 즉 전력 네트워크를 참조로 하는 통신의 이러한 형태는 전자 온도조절기(200)와 주파수 인버터 유닛(100) 둘 다를 위한 전기 절연 수단의 이용에 의해서 달성된다.
도 6a 및 6b는 전자 온도조절기(200)의 절연을 위해서만 설계된 두 개의 가능한 상황들을 도시한다. 더욱 구체적으로, 도 6a는 상기 온도조절기(200)에 배치된, 전자 회로(3)에 적용된 전기 절연(80)의 이용을 도시하는데, 상기 회로는 공유되는 정보 또는 단지 주파수 인버터 유닛(100)으로 보내지는 정보를 생성하고 해석할 책임을 맡는다.
전기 절연(80)은 무엇보다도 옵토커플러(optocoupler), 변압기와 같은 상이한 유형의 전기 및/또는 전자 장치들에 의해 형성될 수 있다. 하지만, 도 6b는 전기 절연(80)을 이용할 필요가 없는 배열을 도시한다.
다음으로, 도 7a 및 7b는 주파수 인버터 유닛(100) 옆에서 전기 절연을 위해 가능한 배열을 도시한다. 도 7a는 상기 유닛(100)의 전자 회로를 위한 전기 절연(80)의 어플리케이션을 도시하는 한편, 도 7b는 이러한 절연이 없는 장비의 아이템(item)을 도시한다.
통상적으로, 인버터 유닛(100)의 전자 회로는 교류 전압 전기 네트워크로부터 절연되지 않지만, 전압 서지(surge), 전자기 노이즈 등과 같은 전기 네트워크의 교란 시에 판독/전송 입력 또는 단순한 데이터 판독이 손상을 입는 것을 피하기 위하여, 도 7a에 의해 표시된 위치에서 절연 엘리먼트를 채용하는 것이 일반적이다.
임의의 경우에 있어서, 도 7b에서 이미 제시된 바와 같이, 상기 절연은 인버터 유닛(100)의 단일 수신기(receptor) 회로의 입력/출력 특성에 따라 생략될 수 있다.
도 8 내지 10은 본 발명의 가르침에 따라서 전자 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이에서 데이터의 교환을 수립하기 위해 전기 크기(Snetwork)의 변조의 가능한 형태를 도시한다.
도 8은 전기 네트워크 또는 교류 전압원(15)을 참조하여 데이터 통신 단일 하이웨이(50)에 의해 전송된 신호가 네트워크의 주파수와 관련된 펄스에 의해서 기본적으로 형성될 수 있다는 것을 보여준다.
이 경우에, 펄스(pulse)의 수는 하나의 명령(command) 또는 데이텀(datum)으로서 온도조절기(200) 및 인버터 유닛(100) 둘 다에 의해 해석된다. 온도조절기(200)는 예컨대, 펄스의 수에 비례해서 압축기에 의해 이어질 회전값을 주파수 인버터 유닛(100)에 보낼 수 있다. 그러므로, 이 경우에 교류 전압원(15)의 주파수 사이클의 수를 카운팅함으로써 변조 정보 신호(Sx)가 생성된다.
구현의 일 예로서, 최대 회전을 위해 네트워크의 66 펄스를 카운팅하고 최소 회전을 위해 1 펄스를 카운팅하는, 50 RPM의 최소 해상도를 가진 3300 RPM의 회전 범위를 고려하자. 이 논리의 흐름에 따라서, 최소 회전을 넘는 1000 RPM의 회전은 20 펄스를 카운팅함으로써 식별된다.
변조의 다른 가능한 예가 도 9에서 도시된다. 이 경우에, 시스템은 "n" 비트(bit)에 의해 형성된 이진 정보(binary information)를 생성하도록, 교류 전압원(15)의 전압 또는 교류 전압원(15)으로부터 획득된 전압값(Vf)을 변조하는 의미로 작동한다. 이 해결책에 있어서, 8 비트 또는 1 바이트(byte)를 갖는 워드에 대해서, 제1 비트(BIT 0)는 정보를 수신하는 제어 회로에 의해 번역될 워드의 출발점을 나타낸다. 도 9에서, 각각의 비트는 교류 전압원(15)의 전압 사이클에 의해 표시된다.
하지만, 앞서 제안된 변조의 변형들이 존재할 수 있는데, 각각의 비트가 1 이상의 사이클에 의해서 형성되어, 전송된 신호의 강인성(robustness)을 증가시킨다. 따라서, 도 9에서 제시된 변조 메커니즘을 위해서 변조 정보 신호(Sx)는 교류 전압원(15)의 주파수 사이클에 의해 형성된 이진 워드들의 세트에 의해 형성된다.
도 10은 현재 제안된 본 발명의 목적에 따라서, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이에서 데이터 통신을 제공할 수 있는 신호 포맷의 다른 예를 도시한다.
이 경우에, 도 5에서 도시된 바와 같은 제2 데이터 통신 블록(13")은 더 큰 주파수에서 전기 네트워크의 전압을 변조할 수 있는 반도체 장치이다. 예를 들어, 50 Hz의 네트워크에서, 네트워크 전압의 반주기 동안 수 kHz의 주파수 범위를 이용하는 것이 가능하다.
달리 말해, 주파수 인버터 유닛(100)은 이 주파수의 값을 판독할 수 있고, 이것과 압축기 내에서 적용될 회전을 연관시킬 수 있다. 게다가, 이진 정보를 형성하기 위해, 값을 전송하는 형태로서 시간(TON)을 변화시킬 수 있고, 이와 달리, 도 9에서 도시된 것과 동일한 변조를 수행할 수 있다.
그러므로, 도 10에서 도시된 변조는 변조 정보 신호(Sx)가 교류 전압원(15)의 측정된 주파수값 또는 사이클 레이트(cyclic rate)를 이용해서 수행된다.
도 11 및 12는 단방향 및 양방향 통신을 위해 각각 설계된 본 발명에서 제안된 데이터 통신 시스템을 위한 두 개의 가능한 실시 예들을 예시한다. 예들 들어, 데이터 통신 단일 하이웨이(50)는 제1 전기적 커넥션 포인트(Sx1)에 의해서 전자 온도조절기(200)에 연결되고 제2 전기적 커넥션 포인트(Sx2)에 의해서 인버터 유닛(100)에 연결된다는 것을 주목할 수 있다.
또한, 명시된 제1 및 제2 데이터 통신 블록들(13', 13") 각각은 적어도 하나의 데이터 통신 브랜치(branch) 또는 장치를 가진다는 것을 주목할 수 있다.
더욱 구체적으로, 인버터 유닛(100)은 적어도 하나의 인버터 통신 브랜치(101)를 가지고, 이것은 제1 극(pole) 인버터(110)에서 제2 전기적 커넥션 포인트(Sx2)에 전기적으로 연결되고, 제1 극 인버터(110) 반대편의 제2 극 인버터(111)에서 교류 전압원(15)의 제2 단자에 전기적으로 연결된다. 상기 단자는 바람직하게는 중성 단자(N)이다.
대조적으로, 전자 온도조절기(200)는 제1 온도조절기 극(pole)(210)에서 제1 전기적 커넥션 포인트(Sx1)에 전기적으로 연결되고 제1 온도조절기 극(210) 반대편의 제2 온도조절기 극(211)에서 교류 전압원(15)의 제1 단자에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 온도조절기 통신 브랜치(201)를 구비한다. 상기 제1 단자는 바람직하게는 위상 단자(F)이다. 임의의 경우에 있어서, 교류 전압원(15)의 제1 단자는 중성 단자(N)에 의해 형성될 수 있는 반면, 동일한 소스로부터의 제2 단자는 그 위상 단자(F)로 이루어진다.
전기 통신 회로는 교류 전압원(15), 인버터 통신 브랜치(101), 통신 데이터 단일 하이웨이(50), 및 온도조절기 통신 브랜치(201) 사이에서 전기적인 연결에 의해서 정의된다고 단언할 수 있다.
상기 배열들에서, 상술한 바와 같이, 변조 정보 신호(Sx)를 배열하도록, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환이 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조에 의해서 제공된다. 상기 통신은 또한 변조 정보 신호(Sx)의 복조에 의해서 일어난다.
도 11은, 단방향 데이터 통신에 대해서, 인버터 통신 브랜치(101)가 적어도 하나의 전자 수신기 장치(2)를 포함하고 온도조절기 통신 브랜치(201)가 적어도 하나의 전자 송신기(transmitter) 장치(1)를 포함한다는 것을 도시한다.
다음으로, 도 12는 인버터 통신 브랜치(101) 및 온도조절기 통신 브랜치(201) 각각이 양방향 통신에서 적어도 하나의 전자 송신기 장치(1)와 적어도 하나의 전자 수신기 장치(2)를 포함한다는 것을 더욱 상세하게 도시한다.
본 발명에서, 전기 크기(Snetwork)의 변조는 바람직하게는 전자 송신기 장치(1)에 의해서 수행되고 변조 정보 신호(Sx)의 복조는 수신기 장치(2)에 의해서 수행된다.
더욱 바람직하게는, 각각의 제어 회로에 의한 데이터의 올바른 해석을 위해,전자 송신기 장치(1)는 각각의 제어 회로의 데이터 출력에 의해서 수립된 신호에 따라서 전기 크기(Snetwork)를 변조할 수 있는, 절연되거나 절연되지 않은, 전자 부품 또는 전자 회로이고, 전자 수신기 장치(2)는 변조되는 크기(Snetwork)를 조정할 수 있는, 절연되거나 절연되지 않은, 전자 부품 또는 전자 회로이다.
본 발명의 가르침에 따른 양방향 데이터 통신은 동시에 수행되지 않는다고 해야 할 것인데, 다시 말해, 전자 온도조절기(200)가 주파수 인버터 유닛(100)에 정보를 보내는 경우, 인버터 유닛(100)에 배치된 수신기 장치(2)가 변조 정보 신호(Sx)의 추후의 복조를 위해 변조된 정보를 수신하는 것과 동시에 온도조절기에 존재하는 전자 송신기 장치가 변조되어, 데이터 통신 단일 하이웨이(50)의 이용을 가능하게 한다.
도 11 및 12에서 제시된 해결책들은 안전을 위한 이유로 그리고 네트워크로부터 잠재적인 노이즈 간섭에 의한 시스템의 오염을 방지하기 위하여 바람직하게는 교류 전압원(15)의 전기 절연을 고려한다. 하지만, 다른 하드웨어 해결책들은 도 6a, 6b, 7a, 및 7b에서 도시된 바와 같이, 상기 절연 없이 이용될 수 있다.
상술한 해결책들에 있어서, 본 발명의 목적은 데이터 통신(50)의 단일 하이웨이 또는 케이블에 의해서 전기적으로 함께 연결된 전자 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100)을 이용하여 달성되고, 상기 장치들은 교류 전압원(15)으로 참조되고, 냉각 장비에 적용된 오늘날 알려진 기술들과 비교하여 현재 제안된 시스템을 위한 데이터의 간단하고 효율적인 교환을 수립하기 위하여 전력 네트워크의 전압을 변조할 수 있다.
게다가, 본 발명은, PLC-타입 통신 솔루션들과는 달리, 저(low) 주파수에서 전자 온도조절기(200)와 주파수 인버터 유닛(100) 간의 데이터 통신 시스템을 이용하는데, 이것은 본 해결책이 비용이 덜 드는 하드웨어를 가지고 그 목적을 달성하는 것을 가능하게 한다.
본 발명이 전자 온도조절기(200) 및 주파수 인버터 유닛(100) 둘 다에 의해 파워 네트워크나 교류 전압원(15)과 데이터 통신 하이웨이에 단일한 전기적 연결을 제공한다는 것에 주목하는 것 또한 중요하다.
본 발명은 또한 냉각 시스템을 위해 가변 용량 압축기와 전자 온도조절기 간의 데이터 통신 방법을 제공하는데, 상기 압축기는 전기 모터에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 주파수 인버터 유닛(100)을 구비한다.
전자 온도조절기(200)는 주파수 인버터 유닛(100)에 전기적으로 연결되고, 상기 장치들은 교류 전압원(15)에 의해 전력을 공급받는다. 현재 제안된 방법은 다음 단계들을 포함한다:
- 데이터 통신 단일 하이웨이(50)로부터 변조 정보 신호(Sx)를 보냄으로써, 제1 통신 순간(t10)에, 냉각 시스템(20)의 열적 셋포인트(setpoint) 상태 또는 주파수 인버터와 관련된 임의의 다른 정보 또는 명령을 전자 온도조절기(200)에 의하여 주파수 인버터 유닛(100)에 통지하는 단계;
- 데이터 통신 단일 하이웨이(50)를 이용하여 변조 정보 신호(Sx)를 보냄으로써, 제2 통신 순간(t20)에, 적어도 압축기의 작동 상태 또는 측정된 크기값을 인버터 유닛(100)에 의하여 전자 온도조절기(200)에 통지하는 단계.
마지막으로, 본 발명은 현재 제안된 목적에서 정의된 바와 같이 가변 용량 압축기와 전자 온도조절기 사이에서 적어도 하나의 데이터 통신 시스템을 갖는 냉각기를 제공한다.
바람직한 실시 예의 예로서 언급되었기 때문에, 본 발명의 범위는 다른 가능한 변형들을 포함하고, 첨부된 청구항들, 이에 포함된 잠재적인 등가물들에 의해서만 제한된다는 점이 이해되어야 한다.

Claims (19)

  1. 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기(variable capacity compressor) 및 전자 온도조절기(electronic thermostat) 간의 데이터 및 명령 통신 시스템으로서, 압축기는 압축기의 전기 모터에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 주파수 인버터 유닛(100)을 포함하고, 전자 온도조절기(200)는 주파수 인버터 유닛(100)에 전기적으로 연결되고, 전자 온도조절기(200) 및 주파수 인버터 유닛(100)은 교류 전압원(15)에 의해 파워를 공급받고,
    데이터 통신 시스템은:
    온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이에서 데이터의 교환을 수립하도록 배열된 전자 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터 통신 단일 하이웨이(data communication single highway)(50),
    교류 전압원(15)의 제2 단자 및 데이터 통신 단일 하이웨이(50)에 전기적으로 연결된 제1 데이터 통신 블록(13')을 갖는 주파수 인버터 유닛(100),
    교류 전압원(15)의 제1 단자 및 데이터 통신 단일 하이웨이(50)에 전기적으로 연결된 제2 데이터 통신 블록(13")을 갖는 전자 온도조절기(200)를 포함하고,
    온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환은 변조 정보 신호(modulated information signal)(Sx)를 구성할 수 있는 교류 전압원(15)의 전기 크기(electrical magnitude)(Snetwork)의 변조에 의해서 제공되고, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환은 변조 정보 신호(Sx)의 복조에 의해서 제공되고, 데이터의 교환은 제1 및 제2 데이터 통신 블록들(13',13")에 의해서 제공되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)는 교류 전압원(15)으로부터 획득된 전압값(Vf)인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    전자 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환은 단방향 또는 양방향인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터의 양방향 교환은:
    전자 온도조절기(200)에 의한 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조 및 인버터 유닛(100)에 의한 변조 정보 신호(Sx)의 복조를 위해 배열된 제1 통신 기간(T1)에 의해서; 및
    인버터 유닛(100)에 의한 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조 및 전자 온도조절기(200)로부터 변조 정보 신호(Sx)의 복조를 위해 배열된 제2 통신 기간(T2)에 의해서 일어나는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단방향 데이터 통신은 전자 온도조절기(200)에 의하여 생성된 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조 및 인버터 유닛(100)에 의하여 결정된 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 복조에 의해서 일어나는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    변조 정보 신호(Sx)는 교류 전압원(15)의 주파수 사이클의 수를 카운팅(counting)함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    변조 정보 신호(Sx)는 교류 전압원(15)의 주파수 사이클에 의해서 형성된 이진 워드(binary word)의 세트로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    변조 정보 신호(Sx)는 교류 전압원(15)의 주파수 사이클에 의해서 형성된 이진 워드(binary word)의 세트로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    데이터 통신 단일 하이웨이(50)는 단일한 전기 케이블에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    교류 전압원(15)의 제1 단자는 위상(phase) 단자(F)이고, 교류 전압원(15)의 제2 단자는 중성(neutral) 단자(N)인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    단일한 전기 케이블은 전자 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100)에 파워를 공급할 수 있는 교류 전압원(15)으로부터 오는 교류 전압 파워 및 데이터 통신 하이웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  12. 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템으로서, 압축기는 압축기의 전기 모터에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 주파수 인버터 유닛(100)을 포함하고, 전자 온도조절기(200)는 주파수 인버터 유닛(100)에 전기적으로 연결되고, 전자 온도조절기(200) 및 주파수 인버터 유닛(100)은 교류 전압원(15)에 의해 파워를 공급받고, 데이터 통신 시스템은:
    제1 전기적 커넥션 포인트(Sx1)에 의해 전자 온도조절기(200)에 연결되고 제2 전기적 커넥션 포인트(Sx2)에 의해 인버터 유닛(100)에 연결되어, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이에서 데이터의 교환을 수립하도록 배열된 데이터 통신 단일 하이웨이(50),
    제1 극(pole) 인버터(110)에서 제2 전기적 커넥션 포인트(Sx2)에 전기적으로 연결되고 제1 극 인버터(110)의 반대편의 제2 극 인버터(111)에서 교류 전압원(15)의 제2 단자에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 인버터 통신 브랜치(branch)(101)를 갖는 인버터 유닛(100),
    제1 온도조절기 극(pole)(210)에서 제1 전기적 커넥션 포인트(Sx1)에 전기적으로 연결되고 제1 온도조절기 극(210)의 반대편의 제2 온도조절기 극(211)에서 교류 전압원(15)의 제1 단자에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 온도조절기 통신 브랜치(201)를 갖는 전자 온도조절기(200)를 포함하고,
    변조 정보 신호(Sx)를 배열하도록, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환이 교류 전압원(15)의 전기 크기(Snetwork)의 변조에 의해서 제공되고, 온도조절기(200)와 인버터 유닛(100) 사이의 데이터의 교환이 변조 정보 신호(Sx)의 복조에 의해서 제공되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    교류 전압원(15)의 제1 단자가 위상 단자(F)이고, 교류 전압원(15)의 제2 단자가 중성 단자(N)이거나, 또는
    교류 전압원(15)의 제1 단자가 중성 단자(N)이고, 교류 전압원(15)의 제2 단자가 위상 단자(F)인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    단방향 통신에서, 인버터 통신 브랜치(101)는 적어도 하나의 전자 수신기 장치(2)를 포함하고, 온도조절기 통신 브랜치(201)는 적어도 하나의 전자 송신기 장치(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    양방향 통신에서, 인버터 통신 브랜치(101)와 온도조절기 통신 브랜치(201) 각각은 적어도 하나의 전자 송신기 장치(1) 및 적어도 하나의 전자 수신기 장치(2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  16. 제 14 항 및 제 15 항에 있어서,
    전기 크기(Snetwork)의 변조는 전자 송신기 장치(1)에 의해서 수행되고, 변조 정보 신호(Sx)의 복조는 수신기 장치(2)에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서,
    각각의 제어 회로에 의한 데이터의 올바른 해석을 위해, 전자 송신기 장치(1)는 전기 크기(Snetwork)를 변조할 수 있는, 절연되거나 절연되지 않은, 부품 또는 전자 회로이고, 전자 수신기 장치(2)는 변조된 크기(Snetwork)를 조정할 수 있는, 절연되거나 절연되지 않은, 부품 또는 전자 회로인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 시스템.
  18. 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 방법으로서, 압축기는 압축기의 전기 모터에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 주파수 인버터 유닛(100)을 포함하고, 전자 온도조절기(200)는 주파수 인버터 유닛(100)에 전기적으로 연결되고, 전자 온도조절기(200)와 주파수 인버터 유닛(100)은 교류 전압원(15)에 의해 파워를 공급받고, 상기 방법은:
    - 데이터 통신 단일 하이웨이(50)로부터 변조 정보 신호(Sx)를 보냄으로써, 제1 통신 순간(t10)에, 냉각 시스템의 열적 셋포인트(setpoint) 상태를 전자 온도조절기(200)에 의하여 주파수 인버터 유닛(100)에 통지하는 단계,
    - 데이터 통신 단일 하이웨이(50)를 이용하여 변조 정보 신호(Sx)를 보냄으로써, 제2 통신 순간(t20)에, 적어도 측정된 전기 크기값을 인버터 유닛(100)에 의하여 전자 온도조절기(200)에 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 위한 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 및 명령 통신 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 가변 용량 압축기 및 전자 온도조절기 간의 데이터 통신 시스템을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각기(cooler).
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