KR100456666B1 - 심야 축열식 기기의 구동 방법 - Google Patents

심야 축열식 기기의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 심야 축열식 기기의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히, 축열식 기기를 가열하기 위한 다수개의 히터 장착하고 축열식 기기의 구동을 시작할 때의 온도를 감지하여 시간당 공급되는 전열량을 산출한 후에 설정된 온도로 가열을 하기 위해 가열되는 히터의 수량 및/또는 공급되는 전력량을 제어하므로 초기 축열식 기기의 구동 시간에 부하의 양을 최소로 하고, 또한 전체적인 부하량을 분산시켜 부하의 집중을 방지하여 일정한 부하량을 갖도록 하는 심야 축열식 기기의 구동 방법에 관한 것이다.

Description

심야 축열식 기기의 구동 방법{METHOD FOR OPERATING A ACCUMULATING DEVICE}
본 발명은 심야 축열식 기기의 구동 방법에 관한 것으로, 특히 축열식 기기를 가열하기 위한 다수개의 히터 장착하고 축열식 기기의 구동을 시작할 때의 온도를 감지하여 시간당 공급되는 전열량을 산출한 후에 설정된 온도로 가열을 하기 위해 가열되는 히터의 수량 및/또는 공급되는 전력량을 제어하므로 초기 축열식 기기의 구동 시간에 부하의 양을 최소로 하여 일정한 부하량을 갖도록 하는 심야 축열식 기기의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 심야 축열식 기기, 특히 축열식 보일러, 축열식 난방기 또는 축열식 온수기는 심야에 발생되는 전력, 즉 이용되는 량이 매우 적은 전력을 이용하여 자원의 낭비를 최소로 하기 위해 사용되고 있다. 다시 말하면, 심야에 발생되는 전력은 발생량에 비해 사용량이 매우 적기 때문에 소비되는 전력 외에 나머지 전력은 그냥 버려지고 있다.
따라서 이러한 전력을 낭비하지 않고, 또한 낮 시간에 이용되는 전력량에 따른 부하를 최소로 하기 위해 최근에 널리 이용되고 있다.
이러한 종래의 심야 축열식 기기의 구동 방법은 축열식 기기에 전력을 제공하기 위한 시간 즉, 심야 전력이 제공되는 시간에 모든 장소에 설치된 각각의 기기가 일제히 구동되기 시작하여 설정된 온도로 축열이 되면, 그 가동을 중지하는 형태로 운전되고 있다.
이러한 구동 방법에 의해 초기 축열식 기기의 가동 시간에 모든 전력의 사용량이 집중되고, 이로 인한 전력 공급에 있어서, 부하가 발생되고 있다. 즉, 도 1에 도시된 그래프와 같이 모든 심야 전력의 사용은 심야전력의 사용시간이 시작되는 시간에 맞추어 일률적으로 작동을 시작하기 때문에 초기에 발생되는 부하로 인해 심야 전력의 공급량을 증가시켜야만 하는 문제가 발생되는 것이다.
또한 최근에 들어서 심야전력을 사용하는 이용자가 급증함에 따라 심야 전력의 공급량에 비해 사용량이 상대적으로 매우 높기 때문에 전력의 낭비를 막기 위해 시행되었던 심야전력의 공급이 오히려 전력의 생산을 부추기게 되는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 축열식 기기를 가열하기 위한 다수개의 히터 장착하고 축열식 기기의 구동을 시작할 때의 온도를 감지하여 시간당 공급되는 전열량을 산출한 후에 설정된 온도로 가열을 하기 위해 가열되는 히터의 수량 및/또는 공급되는 전력량을 제어하므로 초기 축열식 기기의 구동 시간에 부하의 양을 최소로 하여 일정한 부하량을 갖도록 하는 심야 축열식 축열식 기기의 구동 방법을 제공하는 것이다.
다시 말하면, 축열식 기기의 필요한 전력량을 시간대에 평균적으로 분산시키므로 심야전력 공급 초기에 집중되는 부하를 심야전력 공급 시간대의 중간에서 종료되는 시점으로 분산시키므로 심야전력 공급 시간대 중의 일부 시간대에 공급전력의 부하가 집중되는 것을 방지하는 데에 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 축열식 기기의 구동을 시작하기 위한 대기모드 단계; 타이머를 사용하여 심야전력이 공급되는 시간이 되었는지를 확인하는 설정시간 확인단계; 설정시간이 된 경우에는 축열식 기기 외관의 내부에 장착된 온도센서에 의해 초기 축열식 기기의 온도를 감지하는 축열식 기기 온도 감지단계; 감지된 초기 축열식 기기의 온도에 의해 사용자가 설정한 필요한 전력량(온도)에 따라 축열식 기기의 가열에 필요한 전력량과 심야 전력 공급시간대를 평균하여 시간당 균일한 전력량을 산출하는 시간당 공급량 결정단계; 상기 산출된 공급량에 따라 스위칭회로에 의해 시간당 필요로 하는 전력량을 발생시킬 수 있는 히터의 수만큼을 가동하도록 제어하는 히터 작동단계; 시간의 흐름에 따라 온도센서에 의해 사용자가 설정한 온도로 축열식 기기의 난방수가 가열되었는지를 확인하는 설정온도 확인단계; 감지된 난방수의 온도가 설정온도 이상인 경우 히터의 작동을 중지하는 히터작동 중지단계; 상기 히터의 작동을 중지한 후에 설정시간(심야전력 공급시간)이 종료하였는지를 확인하여 설정시간이 초과된 경우 대기모드 단계로 진행하고, 시간을 초과하지 않은 경우 상기 설정온도 확인단계로 진행하는 설정시간 확인단계; 및 상기 설정온도 확인단계에서 감지된 온도가 설정온도 미만인 경우 설정시간을 확인하여 설정시간이 초과된 경우 히터 작동 중지단계를 거쳐 대기모드 단계로 진행하고, 설정시간이 초과되지 않은 경우 상기 시간당 공급량 결정단계로 진행하는 설정시간 확인단계로 구성되는 심야 축열식 축열식 기기의 구동 방법에 있다.
이러한 본 발명에 있어서, 상기 히터 작동단계는 전압변환기를 이용하여 공급되는 전압을 필요로 하는 전압으로 다운시켜 시간당 필요로 하는 전력량을 제어하여 장착된 전체 히터를 가동하는 것도 바람직하다.
도 1은 종래의 방법에 따른 심야 축열식 기기의 구동시 부하 발생을 나타내는 그래프이고,
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예인 축열식 축열식 기기의 구동 방법을 수행하기 위한 축열식 축열식 기기의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이고,
도 3은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 제어부의 개략적인 블록도 이고,
도 4는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 흐름도 이고,
도 5는 본 발명의 방법에 따른 심야 축열식 기기의 구동시 부하 발생을 나타내는 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
110 ... 외관 120 ... 가열체
130 ... 히터 140 ... 공급관
150 ... 펌프 160 ... 온도센서
170 ... 제어기 171 ... 마이컴
172 ... 스위치 회로
S101 ... 대기모드 단계
S102,S108,S109 ... 설정시간 확인단계
S103 ... 축열식 기기 온도 감지단계
S104 ... 시간당 공급량 결정단계
S105 ... 히터 작동단계
S106 ... 설정온도 확인단계
S107,S110 ... 히터작동 중지단계
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 방법에 의해 구동되는 심야 축열식 축열식 기기가 도시되어 있다. 이러한 축열식 기기의 구성은 종래의 축열식 기기의 구성과 크게 다르지 않으며, 단지 가열수단으로 사용되는 히터(130)의 구성을 변형하고, 제어기(170)의 구성을 달리하고 있다.
이러한 축열식 축열식 기기를 개략적으로 설명하면, 가열수단으로 사용되는 히터(130)와 히터(130)에 의해 가열되는 가열체(120) 및 난방수가 수용되는 외관(110)으로 구성되고, 상기 외관(110)의 일 측에 난방수를 공급하기 위한 공급관(140)과 순환되는 난방수를 회수하기 위한 관(미도시)이 장착되며, 상기 공급관(140)에는 펌프(150)가 장착된다.
그리고 상기 히터(130)는 제어기(170)에 전기적으로 연결되고, 외관(110)의일 측 내부에는 난방수가 가열되는 온도를 측정하기 위한 온도센서(160)가 장착되어 제어기(170)와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 방법을 수행하기 위해 상기 히터(130)는 기존의 축열식 기기에 장착되는 구성과는 달리 시간대에 따라 분산된 기본적인 가열을 위해 다수개로 구성되며, 특히 30Kw의 전력량을 기준으로 했을 경우 5Kw의 전력량을 갖는 히터(130)를 6개로 하여 장착하는 것이 바람직하다.
이러한 각각의 히터(130)는 제어기(170)에 의해 작동되는 히터의 수가 정해지게 되고, 정해진 히터(130) 만이 가동하게 되어 전력의 집중을 분산할 수 있게 되는 것이다.
상기 제어기(170)와 각 요소가 연결되는 구성을 도 3에 도시된 블록도를 통해 개략적으로 설명하면, 제어기(170)는 마이컴(171)과 스위칭회로(172)를 포함한다. 상기 스위칭회로(172)는 각각의 히터(130)와 연결되어 마이컴(171)의 신호에 의해 작동을 제어하게 된다. 그리고 온도센서(160)가 마이컴(171)과 연결되어 작동되어야 할 히터(130)의 수를 검출할 수 있게 한다.
이러한 구성을 통해 본 발명에 따른 심야 축열식 축열식 기기의 구동 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선 심야전력이 공급되는 시간과 차단되는 시간을 설정하고, 사용자가 원하는 축열량(즉, 온도)을 설정한 후에 축열식 기기에 장착된 제어기(170)를 가동하게 된다. 이때 심야전력의 공급시간이 될 때까지 축열식 기기의 구동을 시작하기 위한 대기모드 단계(S101)로 진행된다.
그리고 설정시간 확인단계(S102)에서는 타이머(미도시) 등에 의해 심야전력이 공급되는 시간이 되었는지를 확인하게 된다. 이때 사용되는 타이머 등은 종래의 축열식 축열식 기기에 장착되어 사용되는 구성요소로 이용될 수도 있고 별도의 요소를 장착하여 구성할 수도 있다.
상기 설정시간 확인단계(S102)에 의해 설정된 시간이 되지 않은 경우에는 대기모드 단계(S101)로 진행하여 축열식 기기를 구동하기 위한 대기상태를 유지하고, 만일 설정시간이 된 경우에는 축열식 기기 외관(110)의 내부에 장착된 온도센서(160)에 의해 축열식 기기 온도 감지단계(S103)에서 초기 축열식 기기의 온도(즉, 축열식 기기 내부에 저장된 난방수의 온도)를 감지하게 된다.
이와 같이 감지된 축열식 기기의 초기 온도에 의해 시간당 공급량 결정단계(S104)에서는 사용자가 설정한 필요한 전력량(온도)에 의해 축열식 기기의 가열에 필요한 전력량과 심야 전력 공급시간대를 평균하여 시간당 균일한 전력량을 산출하게 된다. 그리고, 히터 작동단계(S015)에서는 상기 공급량 결정단계(S104)에 의해 산출된 공급량에 따라 히터(103)를 작동하게 된다.
다시 말하면, 심야전력이 공급되는 시간으로 사용자가 필요로 하는 전력량(온도 상승에 필요한 전력량)을 나누면 시간당 필요로 하는 전력량이 산출되고, 이러한 시간당 필요로 하는 전력량에 의해 히터(130)를 가동하게 되는 것이다.
그리고 이때 히터(130)의 가동은 상기 스위칭회로(172)에 의해 시간당 필요로 하는 전력량을 발생시킬 수 있는 히터(130)의 수만큼을 가동하게 되면 된다. 또 다른 실시예로 전압변환기(미도시)를 이용하여 공급되는 전압을 필요로 하는 전압으로 다운시켜 히터(130)를 가동하여도 충분한 효과를 얻을 수 있다. 이러한 구성이 가능한 이유는 히터(130)가 저항을 이용한 발열체이기 때문에 적정 전압이 공급되지 않더라도 히터(130)는 발열체로 작동을 하기 때문이다.
그리고 시간의 흐름에 따라 온도센서(160)에 의해 설정온도 확인단계(S106)에서는 사용자가 설정한 온도로 축열식 기기의 난방수가 가열되었는지를 확인하고, 설정온도로 가열된 경우 히터작동 중지단계(S107)에 의해 히터(130)의 작동을 중지하게 된다.
그 후에 설정시간 확인단계(S108)에 의해서 설정시간(심야전력 공급시간)이 종료하였는지를 확인하고, 설정시간이 초과된 경우에는 대기모드 단계(S101)로 진행하여 다음 심야전력 공급시간을 기다리게 된다. 만일 설정시간 확인단계(S108)에서 설정시간 미만으로 확인되는 경우 다시 설정온도 확인단계(S106)로 진행하여 설정온도를 확인하게 된다.
상기 설정온도 확인단계(S106)에서 설정온도 미만으로 확인되는 경우에는 설정시간 확인단계(S109)로 진행하고, 설정시간 확인단계(S109)에서 설정시간 미만으로 확인되는 경우에는 현재 온도에 따른 시간당 전력 공급량을 산출하기 위해 상기 시간당 공급량 결정단계(S104)로 진행하여 상기 과정을 반복하게 된다.
그리고 상기 설정시간 확인단계(S109)에서 설정된 시간이 초과된 경우에는 히터작동 중지단계(S110)로 진행하여 모든 히터(130)의 작동을 중지하고, 대기모드 단계(S101)로 진행하여 다음 심야전력 공급시간을 기다리게 된다.
이와 같이 전체 시간에 따라 평균 공급량으로 전력을 사용하게 되면, 도 5에도시된 것과 같이 공급되는 전력량이 균일하게 되어 전력공급에 따른 부하가 집중되지 일을 방지할 수 있게 된다.
이러한 본 발명에 따른 축열식 기기의 구동방법과 종래의 방법에 따른 축열식 기기의 구동방법에 의해 산출되는 부하를 시간에 따라 나타내 값을 대비하여 보면 다음 표와 같다. 그리고 이러한 산출 부하량은 50가구를 기준으로하여 축열식 기기의 용량이 270L이고, 전력량이 30Kw*h이며, 히터의 효율을 100%으로 하였다. 그리고 설정 축열량을 95%로 하였으며, 최상위(축열용량이 99% 내지 90%)를 20%로, 상위(축열용량이 89% 내지 70%)를 30%), 그리고 하위(축열용량이 69% 내지 40%)를 30%로 하고, 최하위(축열용량이 39% 내지 26%)를 20%로 하여 산출하였다.
표 1은 종래의 방식에 따른 소비 전력의 부하량을 나타낸 것이다.
이와 같이 표 1에서는 초기 심야전력이 공급되는 시간에 집중적으로 전력소모가 발생되고, 이로 인해 초기 부하량이 상대적으로 높은 것을 알 수 있다.
그리고 표 2는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예인 총 사용시간에 따라 공급되는 전력량을 전압을 제어하여 평균적으로 공급하는 방법을 실행할 때의 시간별로 발생되는 부하량을 나타낸 것이다.
표 2에서 보는 바와 같이 부하의 집중이 어느 일정 시간에 치우치지 않고, 낮은 부하가 일정한 비율로 발생되는 것을 알 수 있다.
그리고 표 3은 본 발명에 따른 방법의 다른 일 실시예인 총 사용시간에 따라 공급되는 전력량을 작동되는 히터의 수를 제어하여 평균적으로 공급하는 방법을 실행할 때의 시간별로 발생되는 부하량을 나타낸 것이다.
표 3에서 보는 바와 같이 심야전력 공급 초기에 발생되는 부하가 말기에 발생되는 부하 보다 약간 크지만 전체적으로 발생되는 부하량이 어느 시간대에 집중적으로 치우치지 않고 일정한 비율로 발생되는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 심야 축열식 축열식 기기의 구동 방법은 축열식 기기의 구동을 시작할 때의 온도를 감지하여 시간당 공급되는 전열량을 산출한 후에 설된 온도로 가열을 하기 위해 가열되는 히터의 수량 및/또는 공급되는 전력량을 제어하여 일정 시간대, 특히 심야전력이 공급되는 시간대에 전력 부하가 집중되지 않게 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 전력의 소비가 집중되지 않도록 분산시켜 사용되는 전력량이 공급되는 전력량을 초과하지 않기 때문에 심야전력을 효율적으로 활용하게 되므로 전력을 추가로 생산하지 않아도 되며, 심야에 남게되는 전력을 90%이상 활용할 수 있게되는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 심야 축열식 축열식 기기의 구동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 축열식 보일러, 축열식 난방기 또는 축열식 온수기 등 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 심야 축열식 축열식 기기의 구동 방법에 있어서,
    축열식 기기의 구동을 시작하기 위한 대기모드 단계(S101);
    타이머를 사용하여 심야전력이 공급되는 시간이 되었는지를 확인하는 설정시간 확인단계(S102);
    설정시간이 된 경우에는 축열식 기기 외관(110)의 내부에 장착된 온도센서(160)에 의해 초기 축열식 기기의 온도를 감지하는 축열식 기기 온도 감지단계(S103);
    감지된 초기 축열식 기기의 온도에 의해 사용자가 설정한 필요한 전력량(온도)에 따라 축열식 기기의 가열에 필요한 전력량과 심야 전력 공급시간대를 평균하여 시간당 균일한 전력량을 산출하는 시간당 공급량 결정단계(S104);
    상기 산출된 공급량에 따라 스위칭회로(172)에 의해 시간당 필요로 하는 전력량을 발생시킬 수 있는 히터(103)의 수만큼을 가동하도록 제어하는 히터 작동단계(S015);
    시간의 흐름에 따라 온도센서(160)에 의해 사용자가 설정한 온도로 축열식 기기의 난방수가 가열되었는지를 확인하는 설정온도 확인단계(S106);
    감지된 난방수의 온도가 설정온도 이상인 경우 히터(130)의 작동을 중지하는 히터작동 중지단계(S107);
    상기 히터(130)의 작동을 중지한 후에 설정시간(심야전력 공급시간)이 종료하였는지를 확인하여 설정시간이 초과된 경우 대기모드 단계(S101)로 진행하고, 시간을 초과하지 않은 경우 상기 설정온도 확인단계(S106)로 진행하는 설정시간 확인단계(S108); 및
    상기 설정온도 확인단계(S106)에서 감지된 온도가 설정온도 미만인 경우 설정시간을 확인하여 설정시간이 초과된 경우 히터 작동 중지단계(S110)를 거쳐 대기모드 단계(S101)로 진행하고, 설정시간이 초과되지 않은 경우 상기 시간당 공급량 결정단계(S104)로 진행하는 설정시간 확인단계(S109)로 구성되는 심야 축열식 축열식 기기의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 히터 작동단계(S105)는 전압변환기를 이용하여 공급되는 전압을 필요로 하는 전압으로 다운시켜 시간당 필요로 하는 전력량을 제어하여 장착된 전체 히터(130)를 가동하여 축열식 기기를 축열하는 것을 특징으로 하는 심야 축열식 축열식 기기의 구동 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
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