KR100957766B1 - 인버터를 응용한 고열량 열원기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터를 응용한 고열량 열원기기에 관한 것으로서, 전원콘센트에 연결된 AC전원 플러그를 통해 받는 AC전압을 컨버터부에 의해 DC전압으로 변화시킨 후 이 DC전압을 다시 VVVF 인버터부의 가변전압 및 가변주파수 제어에 의해 고주파의 AC전압으로 변화하여 출력시키는 VVVF 인버터; 1차코일과 이 1차코일보다 더 많은 회수로 코일이 감긴 2차코일로 이루어진 변압부 및 IC회로가 내장되어 상기 AC전원 플러그와 VVVF 인버터의 사이에 연결한 전압조정기(ETP); 상기 VVVF 인버터로부터 받은 고주파의 AC전압에 의해 정상적으로 발열이 진행되는 저항값보다 낮은 저항값을 갖는 발열체와 상기 발열체가 내장되어 일면이 개방된 케이스 및 상기 케이스에 설치되는 공기유입팬으로 구성된 발열부; 및 상기 발열체의 과열을 감지하여 방지하도록 한 과열방지센서;로 이루어져, 발열체의 낮은 저항값에서도 VVVF 인버터에서 상기 발열체로 공급하는 전압이 상기 전압조정기에 의해 안정적으로 공급하도록 함으로써 동일한 전기량으로 더 많은 열량을 얻을 수 있는 효과가 있다.

VVVF 인버터, 전압조정기(ETP), 발열부, 발열체, 공기유입팬, 저항, 열량

Description

인버터를 응용한 고열량 열원기기{HIGH CALORIE HEAT RESERVOIR APPLIED INVERTER}

본 발명은 인버터를 응용한 고열량 열원기기에 관한 것으로서, 상세히는 VVVF 인버터에 의해 AC전압에서 DC전압을 거쳐 변화된 고주파의 AC전압을 받아 발열하는 발열체가 정상보다 낮은 저항값을 가질 때 급상승 및 급하강하는 상기 고주파의 AC전압을 전압조정기(ETP)에 의해 일정한 전압으로 안정적으로 공급함으로써, 동일한 ㎾의 전력량으로 더 많은 열량을 얻을 수 있도록 한 인버터를 응용한 고열량 열원기기에 관한 것이다.

에너지자원이 부족한 우리의 현실에서는 에너지 절약의 필요성과 새로운 에너지 개발의 중요성이 강조되고 있으며, 전 지구적인 지하자원의 고갈로 인해 에너지의 중요성과 함께 새로운 에너지 자원의 연구개발이 진행되고 있다. 선진국에서는 풍력과 태양열 등 자연을 이용한 에너지 연구가 왕성하게 진행되고 있으나, 국내에서는 아직 그 시작에 불과하고 일반가정에 풍력을 이용하는 기술보급에 있어 문제점으로 설치비용의 과다함과 풍력을 이용할 때 옥상에 풍력기기를 설치하는 것에 따른 장소의 협소함 및 과다한 투자비용이 문제가 되어 적극적으로 실용화되지는 못하고 있다.

따라서, 어느 때, 어느 곳에서나 쉽게 사용할 수 있는 전기에 의한 에너지 생산의 필요성이 강조되고 있지만, 우리나라에 처음 전기가 보급될 때 전기로 인해 얻을 수 있는 열량은 낮은 편이었고, 그 뒤 구체적으로 보면 70년대 초에는 1㎾ 전기에서 얻어지는 열량은 680㎉였으나 기술의 진보를 이루어 이후에는 860㎉의 열량까지 얻을 수 있도록 한 것이 현재까지 전기학회에서 인정하고 있는 전기로 얻을 수 있는 최대 열량으로, 더 이상의 열량을 얻는데 한계가 있어 전기의 열효율을 더 높일 수 없는 것이 문제였으며, 더욱이 전기를 생산하기 위한 원료는 석유수입 및 원자력에 의존하고 있어 전기의 열효율을 더 높일 수 없다는 것은 반대로 전기의 열효율을 높일 수만 있다면 그만큼 전기를 생산하는 원료를 절감할 수 있다는 점이다.

즉, 통상적으로 전기를 이용하여 열량을 얻을 때는 VVVF 인버터를 통해 발열체에 전기를 공급하여 상기 발열체를 발열시켜 열량을 얻고 있으나, 종래에는 일정한 ㎾의 전기로 낼 수 있는 열량은 보통 130∼300마이크로헨리의 저항값을 갖는 발열체의 저항과 과부하 등의 이유로 인해 한계가 있을 수밖에 없어 더 높은 열량을 얻을 수 없었던 것이고, 더 높은 열량을 내기 위해서는 상기 발열체의 저항값을 낮추면 되지만 이렇게 저항값이 낮아지면 VVVF 인버터로 공급되는 전압이 급격히 상승하거나 하강하는 편차가 큰 파장으로 인해 상기 VVVF 인버터가 충격을 받아 정상 적으로 작동하지 못하게 되는 문제가 있다.

또한, 일정하게 높은 전압으로만 VVVF 인버터에 공급하게 되면 상기 VVVF 인버터가 과전압으로 인해 타버리는 문제가 있고, 더욱이 이렇게 전압의 비정상적인 파장이나 높은 전압에 의해 VVVF 인버터에서 전압의 변화가 일어날 때 불필요한 과다의 전자기파에 의해 상기 VVVF 인버터의 동작에 혼선이 일어나는 등 현실적으로는 단순히 발열체의 저항값만 낮추는 것은 어려움이 있으므로, 발열체의 저항값을 낮추면서도 VVVF 인버터에 정상적인 전압이 일정하게 공급되도록 할 수만 있다면 같은 전기의 양으로 더 많은 열량을 낼 수 있는 높은 열효율을 달성할 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 VVVF 인버터에 의해 AC전압을 DC전압을 거쳐 가변전압 및 가변주파수 제어로 변화시킨 고주파의 AC전압에 의해 발열하는 발열체는 보통의 전기저항의 값인 130∼300마이크로헨리의 조건에서 1㎾로 항상 860㎉의 열량만 얻을 수 있으나, 상기 발열체의 저항값을 낮추면 급격한 전압의 상승이나 다운으로 이어지는 파장의 변화로 VVVF 인버터에 영향을 미쳐 정상적인 작동에 의한 전류의 공급이 이루어지지 않아 발열체를 발열시킬 수 없게 되므로, 발열체의 낮은 저항값으로 인해 VVVF 인버터로 공급되는 전압이 급상승하거나 급하강할 때 전압조정기(ETP)에 내장된 IC 회로로 이를 감지하여, 전압이 급상승할 때는 상기 전압조정기(ETP)의 1차 코일로 급상승하는 전압을 조정함과 동시에 전압이 급하강할 때는 1차코일보다 코일이 감긴 회수가 더 많은 상기 전압조정기(ETP)의 2차코일로 급하강하는 전압을 조정함으로써, 상기 발열체의 낮은 저항값에서도 VVVF 인버터로는 항상 정상적인 전압이 공급되어 보통의 저항값으로 얻을 수 있는 열량보다 더 많은 열량을 낼 수 있도록 한 인버터를 응용한 고열량 열원기기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 인버터를 응용한 고열량 열원기기는, 전원콘센트에 연결된 AC전원 플러그를 통해 받는 AC전압을 컨버터부에 의해 DC전압으로 변화시킨 후 이 DC전압을 다시 인버터부의 가변전압 및 가변주파수 제어에 의해 고주파의 AC전압으로 변화하여 출력시키는 VVVF 인버터; 1차코일과 이 1차코일보다 더 많은 회수로 코일이 감긴 2차코일로 이루어진 변압부 및 IC회로가 내장되어 상기 AC전원 플러그와 VVVF 인버터의 사이에 연결한 전압조정기(ETP); 상기 VVVF 인버터로부터 받은 고주파의 AC전압에 의해 정상적으로 발열이 진행되는 저항값보다 낮은 저항값을 갖는 발열체와 상기 발열체가 내장되어 일면이 개방된 케이스 및 상기 케이스에 설치되는 공기유입팬으로 구성된 발열부; 및 상기 발열체의 과열을 감지하여 방지하도록 한 과열방지센서;로 이루어져, 상기 발열체의 낮은 저항값에 따라 상기 VVVF 인버터로부터 발열체에 공급되는 고주파의 AC전압이 급상승 및 급하강하는 편차를 보일 때 상기 전압조정기(ETP)에 내장된 IC회로로 이를 감지하여, 전압조정기(ETP)의 1차코일로 급상승하는 전압을 조정한 후 VVVF 인버터로 공급되도록 함과 동시에 2차코일로 급하강하는 전압을 조정한 후 VVVF 인버터로 공급되도록 함으로써 항상 일정한 전압이 VVVF 인버터를 통해 발열체로 공급되도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 발열부의 발열체를 발열시켜 생성된 열을 공기유입팬으로 유입된 공기와 함께 배출하는 것에 의해 상승하는 주위 온도를 감지하여 적정한 온도로 유지해주도록 한 온도감지센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 발열부의 케이스의 개방된 일면에 부착되어 발열체에 의해 발열된 열을 상기 케이스의 개방된 일면을 통해 발열부의 외부로 확산시키는 열확산망을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 발열부의 발열체는 금속관과 이 금속관 내에 삽입된 스프링 형상의 동파이프로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 인버터를 응용한 고열량 열원기기에 의하면, 발열체의 낮은 저항값에서도 VVVF 인버터가 안정적으로 작동하여 같은 양의 전기로 종래보다 더 많은 열량을 얻을 수 있으므로 에너지를 절약하는데 일조할 수 있고, 그로 인해 전기를 생산하기 위한 연료인 원유수입과 원자력의 절감을 가져올 수 있으며, 따라서 우리가 사용하는 에너지를 전기로 대체할 수 있어 환경보호에도 의미가 있는 효과가 있다.

또한, 난방이 필요한 모든 곳에서 전기요금을 저렴하게 부담하면서도 난방효율은 대단히 높아 사용자가 부담없이 누구나 사용할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 인버터를 응용한 고열량 열원기기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 인버터를 응용한 고열량 열원기기의 사시도를 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 인버터를 응용한 고열량 열원기기는, VVVF 인버터(1), 전압조정기(Electric Trans Power)(2), 발열부(3), 과열방지센서(4)로 이루어지며, 상기 VVVF 인버터(1)와 전압조정기(ETP)(2) 및 과열방지센서(4)는 컨트롤박스(5)에 내장된다.

상기 VVVF 인버터(1)는 3개의 인버터회로(1a)(1b)(1c)로 이루어져 각 인버터회로(1a)(1b)(1c)에는 보통 교류(AC)를 직류(DC)로 변화시키는 컨버터부와, 변화된 직류(DC)를 가변전압 및 가변주파수(Variable Voltage Variable Frequency) 제어(일명 VVVF 제어)에 의해 고주파의 교류(AC)로 변화시켜 출력하는 인버터부가 각각 설치되며, 이와 같은 컨버터부의 DC변화와 인버터부의 가변전압 및 가변주파수 제 어에 의해 고주파의 AC전압을 출력하게 된다.

상기 전압조정기(ETP)(2)는 승압도 할 수 있고 감압도 할 수 있도록 1차코일과 이 1차코일보다 코일이 더 많은 회수로 감겨 있는 2차코일로 된 변압부와 IC회로가 내장된 형태로 이루어지며, 예컨대 상기 1차코일과 2차코일의 감겨진 코일의 비율이 1:10이 되도록 1차코일에 코일을 100회 감아주고 2차코일에는 코일을 1000회 감아 준 것으로서, 상기 VVVF 인버터(1)로 공급되는 고주파의 AC전압이 급상승하거나 급하강할 때 이를 적절하게 조정하는 역할을 하게 되나, 이러한 역할의 상세한 설명은 후술하기로 한다.

이와 같이 구성된 전압조정기(ETP)(2)의 한쪽에는 통상적인 전압 220V 및 전류주파수 60㎐의 전원을 콘센트로부터 공급받기 위한 AC전원플러그(6)가 전기선으로 연결되고 다른 쪽에는 VVVF 인버터(1)가 전기선으로 연결됨으로써 일반적인 전원의 전기는 상기 전압조정기(ETP)(2)를 거쳐 상기 VVVF 인버터(1)로 흐르게 되어 있다.

또한, 상기 전압조정기(ETP)(2)는 VVVF 인버터(1)가 AC전압에서 고주파의 DC전압으로 변화하는 과정에서 전압의 급상승 및 급하강으로 인한 급격한 파장으로 불필요한 과다의 전자기파로 인해 발생되는 노이즈 현상을 제거해 주기도 하고, 상기 전자기파로 인한 VVVF 인버터(1)의 동작혼선으로 AC전압에서 DC전압으로 변화가 잘 일어나지 않는 것을 개선하는 기능을 하게 된다.

상기 발열부(3)는 발열체(3a)와 이 발열체(3a)가 내장되는 케이스(3b) 및 이 케이스(3b)의 일면에 장착된 공기유입팬(3c)으로 이루어져, 상기 발열체(3a)는 금 속관 내에 스프링 형상으로 된 동파이프가 삽입된 형태로 되어, 상기 발열체(3a)의 동파이프와 VVVF 인버터(1)의 인버터회로(1a)(1b)(1c)가 전기선(10)으로 연결되며, 직사각의 형상으로 된 상기 케이스(3b)는 개방된 일면을 제외하고 다른 면은 막혀 있고, 상기 케이스(3b)의 개방된 일면의 반대 면에는 외부의 공기를 케이스(3b) 내로 불어넣기 위한 공기유입팬(3c)이 장착된다.

여기서, 상기 발열체(3a)의 동파이프는 VVVF 인버터(1)가 정상적으로 전류를 공급할 수 있는 최대 저항값인 130∼300마이크로헨리를 갖는 상기 동파이프의 감긴 회수보다 더 적게 감아놓아 최대 저항값보다 더 낮은 85마이크로헨리, 95마이크로헨리, 73마이크로헨리의 저항값을 갖도록, 가장 바람직하게는 75마이크로헨리의 저항값을 갖도록 한다.

이때, 상기 발열체(3a)의 저항값을 정상적인 값보다 낮추게 되면, VVVF 인버터(1)의 가변전압 및 가변주파수 제어에 의해 발열체(3a)로 공급되는 고주파의 AC전압이 급격하게 상승하거나 하강함에 따른 급격한 파장의 변화에 따라 상기 VVVF 인버터(1)가 충격을 받기도 하고, 높은 전압으로 일정하게 공급됨에 따라 상기 VVVF 인버터(1)가 열을 받아 타버리는 등 정상적으로 작동되지 않게 되나, 상기 전압조정기(ETP)(2)의 IC회로가 이를 감지하여 고주파의 AC전압이 급격하게 상승할 때마다 1차코일로 낮추어주고 반대로 고주파의 AC전압이 급격하게 전류가 낮아질 때마다 2차코일로 높여줌으로써, 상기 발열체(3a)의 낮은 저항값에서도 정상적인 전압이 안정적으로 공급되어 높은 열량을 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 발열체(3a)의 낮은 저항값에 따라 인버터(1)의 고주파의 AC전압 이 급상승하거나 급하강하면 DC전압에서 AC전압으로 변화할 때 불필요한 과다의 전자기파가 발생하여 노이즈가 발생함으로써 상기 인버터(1)의 동작에 혼선을 일으키게 되나, 상기 전압조정기(ETP)의 작동에 따라 상기 노이즈의 발생을 줄여줌으로써 인버터(1)가 정상적으로 작동할 수 있게 된다.

이와 같이 전압조정기(ETP)(2)에 의해 VVVF 인버터(1)에서 가변전압 및 가변주파수 제어로 발열부(3)의 발열체(3a)에 공급되는 고주파의 AC전압이 안정적으로 공급되어 상기 발열체(3)가 열을 발생시키면, 이 열은 상기 공기유입팬(3c)에 의해 케이스(3b) 내로 유입된 공기와 혼합되어 뜨거워진 공기열원으로 되고 이를 상기 케이스(3b)의 개방된 일면을 통해 외부로 방출한다.

상기 과열방지센서(4)는 발열체(3a)가 발열하여 일정한 온도를 유지할 수 있도록 상기 발열체(3a)가 그 이상의 온도로 과열되었을 때 이를 감지하기 위한 센서이며, 이와 같은 감지에 의해 발열체(3a)로 공급되는 전원을 일시적으로 차단하여 여 상기 발열체(3a)가 과열되는 것을 방지하도록 한다.

한편, 상기한 바와 같이 발열부(3)의 발열체(3a)로 생성된 열과 공기유입팬(3c)으로 유입된 공기가 함께 혼합되어 뜨거워진 공기열원이 방출하여, 주위의 온도를 상승시키면 적정한 온도를 유지해줄 필요가 있으므로, 상기 발열부(3)의 주변에 온도감지센서(7)를 설치하여 주위의 온도를 항상 감지함으로써 온도가 설정된 온도보다 더 높게 감지되면 발열체(3a)의 발열을 중지하고, 온도가 설정된 온도보다 낮게 감지되면 발열체(3a)의 발열이 다시 일어나도록 한다.

또한, 발열체(3a)와 공기유입팬(3c)에 의해 상기 발열부(3)의 케이스(3b)의 개방된 일면으로 방출되는 뜨거워진 공기열원이 주변으로 골고루 확산되도록 상기 케이스(3b)의 개방된 일면에 철망과 유사한 형태로 된 열확산망(8)을 설치하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 인버터를 응용한 고열량 열원기기를 개념적으로 보여주는 블록도를 도시한 것이다.

도 2에 도시한 순서대로 본 발명의 인버터를 응용한 열원기기의 작동상태를 다음과 같이 상세하게 설명하도록 한다.

AC전원플러그(6)를 전원콘센트에 꽂아 전압조정기(ETP)가 전원인 AC전기를 공급받고, 이렇게 공급받은 AC전기의 흐름을 원활하게 유지하기 위함과 전기 부하로부터 안전하게 하면서 VVVF 인버터 각각의 인버터회로에 AC전기를 공급한다.

AC전기를 공급받은 VVVF 인버터의 각 인버터회로는 컨버터부에 의해 AC전압을 DC전압으로 변화하고 변화된 DC전압을 전류값은 그대로인 상태에서 인버터부의 가변전압 및 가변주파수 제어에 의해 24㎑ 이상의 고주파의 AC전압으로 만들어 발열체로 공급함으로써 상기 발열체는 고주파의 AC전압에 의해 열을 받아 열량을 생성하게 된다.

이때, 상기 발열체는 보통의 저항값인 130∼300마이크로헨리로 설정되어 있지 않고 그보다 낮은 73마이크로헨리, 75마이크로헨리, 80마이크로헨리, 85마이크로헨리(바람직하게는 75마이크로헨리) 중 어느 하나의 저항값으로 설정되어 있고, 이는 스프링 형상의 동파이프가 보통의 저항값으로 설정된 스프링 형상의 동파이프보다 더 적은 횟수로 감은 스프링 형상을 만들어서 보통의 저항값보다 더 낮은 저 항값을 갖도록 한 것이다.

그런데, 이와 같이 발열체의 저항값을 보통의 저항값보다 낮추게 되면 상기 발열체로 VVVF 인버터의 가변전압 및 가변주파수 제어에 의해 생성되는 고주파의 AC전압을 더 많이 공급할 수 있어 고열로 인한 열량을 더 많이 얻을 수 있지만, 상기한 바와 같이 상기 VVVF 인버터에 의해 AC전압에서 DC전압으로 변화하는 과정에서 발열체의 낮은 저항값에 따라 높은 그래프를 그리듯이 고주파의 AC전압이 급상승하거나 급하강하여 파장이 커지게 되거나 높은 고주파의 AC전압이 일정하게 공급되고, 이러한 급격한 파장으로 형성되거나 높은 고주파의 AC전압으로 인해 각 인버터회로가 충격을 받거나 열을 받아 타버려 상기 VVVF 인버터가 정상적으로 작동할 수 없으므로, 계속적으로 더 많은 열량을 얻는 것이 불가능할 뿐만 아니라 노이즈의 발생으로 인해 AC전압에서 DC전압으로의 변화도 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 있다.

그러나, 상기 전압조정기(ETP)를 사용하게 되면 발열체의 낮은 저항값에 의한 갑작스런 고주파의 AC전압의 파장 변화를 줄여 상기 고주파의 AC전압이 급격하게 변하면서 흐르지 않고 일정하게 흐르도록 만들어 줌으로써, VVVF 인버터의 각 인버터회로가 충격을 받거나 열을 받아 타버리는 것을 방지하여 정상적으로 작동하여 발열체로부터 더 많은 열량을 얻을 수 있게 한다.

즉, 상기 발열체의 낮은 저항값에 의해 VVVF 인버터에서 공급되는 전압의 파장이 커져 고주파의 AC전압이 급상승하거나 급하강할 때, 상기 전압조정기(ETP)에 내장된 IC회로가 이를 감지하여 고주파의 AC전압이 급상승할 때마다 1:10의 비율로 코일이 감긴 전압조정기(ETP)의 1차코일 및 2차코일에서 상기 1차코일에 의해 급상승하는 전압을 낮추어 주고, 반대로 고주파의 AC전압이 급하강할 때마다 1차코일보다 더 많이 코일이 감긴 2차코일 고주파의 AC전압을 높여줌으로써, 발열체의 낮은 저항값에서도 VVVF 인버터에서 고주파의 AC전압이 정상적인 값으로 일정하게 계속 안정적으로 생성될 수 있도록 한다.

이와 같이 발열체의 낮은 저항값에서도 상기 발열체가 열을 받아 생성되는 열량은 케이스에 장착된 공기유입팬에 의해 상기 케이스 내로 지속적으로 흡입되는 외부공기와 함께 혼합되어 뜨거워진 공기열원을 만들게 되고, 이 열원을 케이스의 개방된 일면을 통해 외부로 방출할 때 상기 케이스의 개방된 일면에 부착된 열확산망에 의해 주위로 열을 골고루 분산되도록 한다.

이러한 과정을 통해 발열체의 낮은 저항값에서도 정상적인 전류를 지속적으로 공급할 수 있어 예컨대 발열체의 75마이크로헨리의 저항값에서 1㎾의 전기로 보통의 저항값의 2배 가까이 되는 1850㎉의 열량을 얻을 수 있게 되며, 이 열량을 온풍기나 열풍기 또는 난방용 기기 등의 열원기기의 열원으로 사용하게 된다.

한편, VVVF 인버터 및 전압조정기(ETP)가 작동하는 동안에 전압조정기(ETP)에 연결된 과열방지센서는 상기한 바와 같이 발열체가 필요 이상으로 과열되는 것을 감지하여 막아주는 안전장치이며, 전압조정기(ETP)에 연결된 온도감지센서는 상기한 바와 같이 높은 열량의 열원으로 인해 상승하는 주변 온도를 감지하여 적정한 온도를 유지해 주는 센서이며, 상기 케이스에는 VVVF 인버터의 각 인버터회로의 과열을 막아주기 위한 냉각팬(9)을 설치하고 있다.

다음의 표 1은 본원발명의 출원인이 본 발명의 고열량 열원기기를 2009년 4월 6일부터 4월 15일까지 광주·전남지방중소기업청에 시험의뢰하여 받은 시험성적서로써 1㎾의 전기로 보통의 열량보다 더 많은 열량을 얻은 것을 나타낸 것이다.

시 험 항 목		단 위	시 험 결 과
시작점	소비전력	Wh	-
	유입온도	℃	22.2
	유출온도	℃	22.4
	풍량	㎥/min	7.6
	열량	㎉	26
20분 경과	소비전력	Wh	840
	유입온도	℃	22.0
	유출온도	℃	50.3
	풍량	㎥/min	8.25
	열량	㎉	4034
40분 경과	소비전력	Wh	1490
	유입온도	℃	22.2
	유출온도	℃	51.2
	풍량	㎥/min	8.13
	열량	㎉	4074
60분 경과	소비전력	Wh	2150
	유입온도	℃	22.3
	유출온도	℃	50.8
	풍량	㎥/min	8.12
	열량	㎉	3998

비고 1. 본 시험은 의뢰자 제시방법에 의하였으며, 제품 성능검사를 시간별로 기본측정값을 구한 후 열량(㎉)으로 환산하였음.

2. 열량 계산은 질량(㎏/hr)×공기비열(㎉/㎏℃)×온도차[유출온도(℃)－유입온도(℃)]의 곱으로 질량값은 공기풍량(㎥/min)에 공기비중(1.2㎏/㎥, 20℃시)을 곱하였고 공기비열은 0.24값을 대입하였음.

3. 시험에 사용된 측정장비는 Line SEKI사의 온도측정계(TC400)와 KIMO사의 풍량측정계(LV110)를 사용하였음.

4. 정격전압 단상 200V에서 시험하였음.

또한, 본 발명의 열원기기를 난방기로 제작하여 2009년 1월 22일부터 2월 4일까지 대전·충남지방중소기업청에 시험의뢰한 결과를 다음과 같이 받았다.

1. 시료명 : 난방기기

2. 설치장소 : 충남 아산시 도고면 봉농리 28-4 아름다운 정원

3. 시험항목

. 전력사용량(㎾) : 67㎾

. 실내온도(℃) : 1시간 간격으로 기록 24회

. 외부온도(℃) : 1시간 간격으로 기록 24회

4. 시험방법

. 시험장소인 유리온실의 면적은 약 4,125㎡로 작물생장을 위한 난방기가 설치되어 있으며,

. 난방기를 24시간 동안 가동하면서 실내온도와 외부온도를 1시간 간격으로 온도기록계로 측정하고 전기사용량을 디지털 적산전력계로 확인하다.

다음의 표 2는 시험성적서이다.

온도 시간	실내온도 (℃)	외부온도 (℃)
15:00	18.6	10.9
16:00	17.7	10.4
17:00	15.8	9.6
18:00	17.6	8.3
19:00	17.5	4.9
20:00	17.1	4.6
21:00	16.7	3.7
22:00	16.5	3.3
23:00	16.4	4.0
24:00	16.3	3.6
01:00	16.2	2.0
02:00	16.2	3.1
03:00	16.2	3.2
04:00	16.0	3.2
05:00	15.9	3.4
06:00	16.0	3.3
07:00	16.0	3.2
08:00	15.8	2.8
09:00	15.6	2.3
10:00	14.3	2.3
11:00	14.0	2.4
12:00	15.6	3.3
13:00	16.6	4.1
14:00	18.2	5.0

위의 시험성적서와 같이 충분한 난방이 이루어지면서도 전기사용량을 디지털 적산전력계로 확인한 결과, 본 발명의 고열량 열원기기를 적용하지 않은 2월과 3월에는 각각 30㎾ 이상의 전기를 사용하여 약 150만원 내외의 전기요금을 청구받았으나, 본 발명의 고열량 열원기기를 적용한 1월에는 10㎾ 정도의 전기를 사용하여 50만원 이하의 전기요금을 청구받은 결과로 볼 때, 거의 동일한 수준의 난방을 하면서도 약 1/3의 전기요금을 청구받아 난방비용을 대폭적으로 절감할 수 있었으며, 이와 같은 전기요금의 결과는 한국전력의 고객종합조회를 통해 간단하게 확인할 수 있는 사항이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 인버터를 응용한 고열량 열원기기에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 인버터를 응용한 고열량 열원기기의 사시도

도 2는 본 발명에 따른 인버터를 응용한 고열량 열원기기를 개념적으로 보여주는 블록도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : VVVF 인버터 1a,1b,1c : 인버터회로

2 : 전압조정기(ETP) 3 : 발열부

3a : 발열체 3b : 케이스

3c : 공기유입팬 4 : 과열방지센서

5 : 컨트롤박스 6 : AC전원플러그

7 : 온도감지센서 8 : 열확산망

9 : 냉각팬 10 : 전기선

Claims (4)

1. 전원콘센트에 연결된 AC전원 플러그를 통해 받는 AC전압을 컨버터부에 의해 DC전압으로 변화시킨 후 이 DC전압을 다시 인버터부의 가변전압 및 가변주파수 제어에 의해 고주파의 AC전압으로 변화하여 출력시키는 VVVF 인버터;

   승압도 할 수 있고 감압도 할 수 있도록 1차코일과 이 1차코일보다 더 많은 회수로 코일이 감긴 2차코일로 이루어진 변압부 및 IC회로가 내장되어 상기 AC전원 플러그와 VVVF 인버터의 사이에 연결한 전압조정기(ETP);

   상기 VVVF 인버터로부터 받은 고주파의 AC전압에 의해 정상적으로 발열이 진행되는 저항값보다 낮은 75∼85마이크로헨리의 저항값을 갖는 발열체와 상기 발열체가 내장되어 일면이 개방된 케이스 및 상기 케이스에 설치되는 공기유입팬으로 구성된 발열부; 및

   상기 발열체의 과열을 감지하여 방지하도록 한 과열방지센서;로 이루어져,

   상기 발열체의 낮은 저항값에 따라 상기 VVVF 인버터로부터 발열체에 공급되는 고주파의 AC전압이 급상승 및 급하강하는 편차를 보일 때 상기 전압조정기(ETP)에 내장된 IC회로로 이를 감지하여, 전압조정기(ETP)의 1차코일로 급상승하는 전압을 조정한 후 VVVF 인버터로 공급되도록 함과 동시에 2차코일로 급하강하는 전압을 조정한 후 VVVF 인버터로 공급되도록 함으로써 항상 일정한 전압이 VVVF 인버터를 통해 발열체로 공급되도록 하고, 이와 같은 전압의 조정에 의해 VVVF 인버터의 노이즈 현상을 제거해주도록 한 것을 특징으로 하는 인버터를 응용한 고열량 열원기기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발열부의 발열체를 발열시켜 생성된 열을 공기유입팬으로 유입된 공기와 함께 배출하는 것에 의해 상승하는 주위 온도를 감지하여 적정한 온도로 유지해주도록 한 온도감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터를 응용한 고열량 열원기기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 발열부의 케이스의 개방된 일면에 부착되어 발열체에 의해 발열된 열을 상기 케이스의 개방된 일면을 통해 발열부의 외부로 확산시키는 열확산망을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터를 응용한 고열량 열원기기.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 발열부의 발열체는 금속관과 이 금속관 내에 삽입된 스프링 형상의 동파이프로 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터를 응용한 고열량 열원기기.

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