KR101349908B1 - 이산화탄소 공급제어장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 이산화탄소 공급제어장치에 관한 것으로서, 식물을 재배하는 시설물에 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급제어장치는 자동 또는 수동의 연소모드, 난방모드, 액화가스공급모드의 운전모드를 선택하는지를 확인하고, 관리자 선택에 따라 버너의 동작을 제어하여 연료 연소시 발생하는 이산화탄소와 열풍을 시설물로 공급하는 연소모드 동작, 버너의 동작을 제어하여 연료 연소시 발생하는 열풍을 시설물로 공급하는 난방모드 동작, 액화 이산화탄소가 담긴 용기의 전자밸브 동작을 제어하여 이산화탄소를 시설물로 공급하는 액화가스공급모드 동작을 수행한다.
따라서, 본 발명은 식물의 생육이 촉진되어 식물의 품질이 크게 높아짐은 물론, 수확량이 증대되며, 연소 효율이 높아져 시설물 관리자의 관리가 용이하고 시설 유지에 따른 비용이 절감되는 효과를 제공한다.

Description

이산화탄소 공급제어장치{Control apparatus for supplying carbon dioxide}

본 발명은 이산화탄소 공급제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 온실, 비닐하우스 등의 밀폐된 시설물을 이용하여 식물을 재배할 때, 시설물 내부의 공간을 식물이 자라는 최적의 환경으로 만들어주는 것이 가장 중요하다.

식물의 성장은 광합성 작용(탄소 동화 작용)을 기초로 이루어지는데, 광합성 작용에는 빛, 물, 이산화탄소가 필수요소로 사용된다. 그러므로 시설물 내의 밀폐된 공간에서는 온도, 광도, 이산화탄소의 농도를 조절하여 식물의 생육을 조절하고 극대화시킬 수 있다.

통상적으로 대기 중에는 이산화탄소의 농도가 450~500 PPM(parts per million) 정도인데, 식물성장에 있어 최적의 이산화탄소 요구량은 대기중의 이산화탄소 함유량보다 2배 내지 3배 높은 1000 내지 1500 PPM 정도임이 연구 보고되고 있다.

이처럼 광합성을 통해 식물은 성장, 발육하게 되지만, 이산화탄소의 결핍은 광합성을 저해하므로 식물의 생육 부실을 초래할 수 있다. 특히 밀폐된 온실이나 비닐하우스 내에서 재배되는 식물은 밀집, 격리되어 있기 때문에 대기중의 이산화탄소 농도에 비하여 현저하게 적은 이산화탄소로 성장하게 되며, 더욱이 일출 후 식물의 광합성 작용으로 온실 내에 이산화탄소 농도는 단시간 내에 소진되고 그 결과 식물의 생육부진과 품질저하, 수확량 감소가 필연적이다. 즉 광합성의 근본요소 중 하나인 이산화탄소 관리를 배제한 상태에서는 우수한 식물 재배와 수확이 불가능한 것이다.

종래에는 이와 같이 시설물 내의 이산화탄소의 농도를 조절하기 위하여 이산화탄소 공급장치가 개발되어 사용되고 있으며, 이산화탄소 공급장치로는 액화 이산화탄소 공급장치, 연소식 이산화탄소 공급장치 등이 있다.

하지만, 상술한 바와 같은 종래의 이산화탄소 공급장치는, 액화 이산화탄소 공급장치의 경우 열풍 공급 기능이 없기 때문에 동절기에 이산화탄소 공급 및 열풍 공급을 동시에 수행하기 어려운 문제점이 있었다. 즉 하절기, 동절기의 사용환경에 따라 시설물로 이산화탄소 및 열풍을 동시에 공급하거나, 이산화탄소 또는 열풍만을 공급하는 기능이 필요한 것이다.

또한, 연소식 이산화탄소 공급장치의 경우 연소과정에서 불완전 연소가 발생할 수 있는데, 이를 정화하거나 외부로 배출하지 못한 상태에서는 불완전 연소된 가스의 일부가 온실, 비닐하우스 등의 시설물로 그대로 공급될 수 있는 문제점이 있었으며, 만일 불완전 연소된 가스가 시설물 내로 공급되면 시설물 내에서 재배되는 식물과 시설물 관리자에게 유해한 환경이 조성되는 문제점이 발생하였다. 즉 이산화탄소를 온실, 비닐하우스 등의 시설물 내에 용이하게 공급하면서도 가능한 완전 연소된 이산화탄소를 공급할 수 있는 이산화탄소 공급장치의 개발이 필요한 것이다. 그리고 그 이외에 연소 과정에서 발생할 수 있는 과열방지 기능, 연료 탱크의 레벨 체크 등을 통한 불완전 연소의 방지, 각종 센서를 이용한 일정한 농도의 이산화탄소 공급을 제어하는 기술의 적용도 필요한 실정이다.

실용신안등록 제20-0447866호 2010. 2. 18. 특허등록 제10-0121354호 1997. 8. 27.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 온실이나 비닐하우스 등과 같은 시설물에서의 식물재배 촉진을 위하여 이산화탄소를 공급할 때 불완전 연소된 가스의 시설물 공급을 배제하도록 하는 이산화탄소 공급제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 사용환경이나 관리자 설정에 따라 이산화탄소 공급장치의 동작을 세밀하게 제어하여 시설물로 이산화탄소 및 열풍을 동시에 공급하거나, 이산화탄소 또는 열풍만을 공급하도록 하는 이산화탄소 공급제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 연소실의 퍼지 동작 제어를 통해 연소 과정에서 발생할 수 있는 과열을 방지하고, 연료 체크를 수행하여 불완전 연소를 방지하며, 각종 센서 계측을 토대로 시설물 내로 일정한 농도의 이산화탄소를 공급하도록 하는 이산화탄소 공급제어장치를 제공하는 데 있다.

삭제

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 공급제어장치는, 연료를 연소하여 이산화탄소를 배출하는 연소부와, 연소부와 시설물을 연결하며, 연소부에서 배출되는 이산화탄소가 통과하는 공급배관과, 공급배관에 연통되어 있는 배기배관과, 공급배관과 배기배관의 연통부위에 장착되는 댐퍼와, 연소부의 둘레를 바이패스(by-pass)하며, 발생된 열풍을 시설물로 공급하는 공랭부와, 액화 이산화탄소가 담긴 용기의 전자밸브 동작을 제어하여 이산화탄소를 공급배관을 통해 시설물로 공급하는 액화 이산화탄소 공급부, 그리고 관리자가 입력하는 자동 또는 수동의 연소모드, 난방모드, 액화가스공급모드의 운전모드를 확인하고, 연소모드 선택시 댐퍼의 작동을 제어하여 연소부에서 발생된 이산화탄소의 흐름이 배기배관 또는 시설물로 향하도록 함과 동시에 공랭부에서 발생된 열풍을 시설물로 공급하고, 난방모드 선택시 댐퍼의 작동을 제어하여 연소부에서 발생된 이산화탄소의 흐름이 배기배관으로 향하도록 함과 동시에 공랭부에서 발생된 열풍을 시설물로 공급하며, 액화가스공급모드 선택시 액화 이산화탄소 공급부의 동작을 제어하여 이산화탄소를 시설물로 공급하는 제어부를 포함할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 이산화탄소 공급제어장치에 따르면, 온실이나 비닐하우스 등의 시설물 내로 불완전 연소된 이산화탄소의 공급을 배제할 수 있기 때문에 식물의 생육이 촉진되어 식물의 품질이 크게 높아짐은 물론, 수확량이 증대되며, 연소 효율이 높아져 시설물 관리자의 관리가 용이하고 시설 유지에 따른 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 하절기, 동절기의 사용환경과 관리자의 설정을 토대로 이산화탄소 및 열풍을 시설물 내로 동시에 공급하거나, 이산화탄소 또는 열풍만을 공급하기 때문에 다양한 방식의 이산화탄소 공급제어가 가능하고, 연소실의 퍼지 동작 제어를 통해 연소 과정에서 발생할 수 있는 과열을 방지할 수 있고, 연료 탱크의 레벨을 체크하여 연료 부족으로 인한 불완전 연소를 방지할 수 있으며, 각종 센서 계측을 토대로 시설물 내의 이산화탄소 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 공급제어장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 공급제어장치의 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 공급제어장치의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도,
도 4 내지 도 8은 도 3의 각 서브루틴의 동작과정을 보다 상세하게 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이산화탄소 공급제어장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 공급제어장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 공급제어장치의 블록도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 이산화탄소 공급제어장치는, 시설물(200)에 이산화탄소를 공급하기 위한 것이다. 시설물(200)은 온실, 비닐하우스 등 내부에 다양한 식물을 재배할 수 있는 시설로서, 온실, 비닐하우스 외에 다양한 건물, 시설이 될 수 있다.

본 발명의 이산화탄소 공급제어장치는, 전원부(10), 센서부(20), 데이터 입력/표시부(30), 연소부(40), 공랭부(50), 댐퍼(60), 과부하 계전기(70), 액화 이산화탄소 공급부(80), 배기배관(90), 공급배관(100), 제어부(110) 등으로 구성된다.

이산화탄소 공급제어장치는 통상적으로 시설물(200)의 외부에 구비되는 것이다. 그러나 후술되는 버너팬(44)과 송풍팬(54)을 제외하고는 시설물(200)의 내부에 구비되어도 좋다.

전원부(10)는 이산화탄소 공급제어장치의 각 구성에서 사용하는 전원을 공급한다.

센서부(20)는 이산화탄소 공급제어장치의 내부는 물론, 시설물(200) 내부의 여러 장소에 설치되며, 온도, 습도, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경 및 기기 상태를 측정한다.

데이터 입력/표시부(30)는 이산화탄소 공급제어장치의 각종 동작 상태를 표시하고, 관리자가 운전모드선택을 포함한 각종 조작신호를 입력하는 부분으로서, 범용적으로 사용하는 터치스크린으로 구성하는 것이 일반적이다.

연소부(40)는 연료를 연소하여 이산화탄소를 생성한다. 연소부(40)는 연료탱크(42), 버너팬(44), 버너(46)를 포함한다. 연료탱크(42)에 저장되는 연료는 엘피지(LPG) 등 가스이거나 등유 등의 액체일 수 있다. 이때 석탄이나 기타 고체 연료를 사용하는 경우 연료탱크(42)는 생략 가능하다.

버너팬(44)은 외부의 공기를 버너(46)에 공급하는 것이다. 버너팬(44)은 외부의 공기를 흡입하여 버너(46)에 주입시키는 것으로, 공지된 구성의 브로워 등과 동일한 구성을 가질 수 있다. 이러한 버너팬(44)의 작동은 제어부(110)에 의하여 제어될 수 있다. 버너(46)에서의 연소는 완전연소가 이루어지도록 하는 것이 좋다. 이를 위하여 연료의 공급량에 따라 버너팬(44)에서 공급되는 공기량이 달라지게 할 수 있다.

버너(46)는 버너팬(44)에서 공급되는 외기와 연료를 연속시키는 부재이다. 버너(46)는 연료 타입에 따라 다양하게 변경 가능한 것이다. 버너(46)의 종류와 형상은 공지된 구성을 가질 수 있다.

공랭부(50)는 연소부(40)의 둘레를 바이패스하며, 발생된 열풍을 시설물(200)로 공급한다. 공랭부(50)는 연소부(40)의 둘레를 감싸는 쿨링자켓(52), 쿨링자켓(52)에 외기를 공급하는 송풍팬(54), 일단은 쿨링자켓(52)에 연통되고, 타단은 시설물(200)에 연통되어 쿨링자켓(52)에서 배출된 공기가 흐르는 공급덕트(56)를 포함한다.

쿨링자켓(52)은 연소부(40), 보다 구체적으로는 버너(46)의 외주면 둘레를 이격되게 감싸는 것으로 외부의 공기가 버너(46)를 바이패스하는 유로를 형성한다. 이때 버너(46)의 외주면에는 방열핀이 구비될 수 있다.

쿨링자켓(52)에 사용되는 공기는 송풍팬(54)에 의하여 공급된다. 송풍팬(54)은, 버너팬(44)과 마찬가지로, 공지된 구성의 브로워 등이 사용될 수 있다. 쿨링자켓(52)의 배출구는 공급덕트(56)에 연결되어 있으며, 이 공급덕트(56)는 시설물(200)에 연통된다.

이로써, 송풍팬(54)에 의하여 쿨링자켓(52)의 내부로 들어온 공기는 버너(46)의 주변을 통과하면서 버너(46)의 온도를 낮추면서, 열전달에 의하여 가열된다. 이 공기는 대기 중의 이산화탄소를 포함하고 있으며, 버너(46)에 의하여 가열된 것으로, 시설물(200)의 내부로 유입되어 이산화탄소를 공급하면서 난방할 수 있게 된다.

더하여, 공급덕트(56)의 내부 공간에 후술되는 공급배관(100)이 구비될 수 있다. 공급배관(100)의 온도는 내부를 유동하는 연소가스에 의하여 공급덕트(56)의 내부를 통과하는 공기보다 뜨거운 것이다. 따라서 공급배관(100)을 통과하는 공기를 덥힐 수 있다. 이는 이산화탄소 공급제어장치와 시설물(200)까지의 거리가 먼 경우에 공급덕트(56)를 통과하는 공기가 지나치게 냉각되는 것을 방지하는데 주요하다.

댐퍼(60)는 배기배관(90)과 공급배관(100)의 연통부위에 장착된다. 댐퍼(60)는 연소부(40)에서 생성된 이산화탄소가 배기배관(90)을 통하여 대기 중으로 빠져나가게 하거나, 배기배관(90)으로의 유동을 차단하여 시설물(200)의 내부로 유동되게 하는 것이다. 즉 댐퍼(60)는 배기배관(90) 또는 공급배관(100)을 선택적으로 개방하여 이산화탄소의 흐름 방향을 전환시키는 것이다. 이러한 댐퍼(60)는 제어부(110)에 의하여 작동이 제어된다. 댐퍼(60)의 구성은 공지된 삼방 밸브와 동일할 수 있다. 또한, 댐퍼(60)의 작동은 자동화 설비에 의하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 보일러 등에는 전자 제어가 가능한 삼방 밸브가 널리 사용된다.

과부하 계전기(70)는 연소부(40) 부근에 구비되며, 연소부(40)의 과열 발생시 이를 제어부(110)로 전달하여 과열방지 기능을 수행하도록 한다.

액화 이산화탄소 공급부(80)는 관리자에 의해 액화가스공급모드가 선택된 경우 제어부(110)의 제어에 따라 액화 이산화탄소가 담긴 용기의 전자밸브 동작을 제어하여 이산화탄소를 공급배관(100)을 통해 시설물(200)로 공급한다. 액화 이산화탄소 공급부(80)는 별도의 난방이 필요하지 않은 하절기 또는 연소부(40)를 가동하지 않고 시설물(200) 내부로 이산화탄소를 공급할 때 사용된다.

배기배관(90)은 공급배관(100)에 연통된다. 배기배관(90)의 배출구는 시설물(200)의 외부에 노출되어 있어, 배기배관(90)을 통과하는 이산화탄소는 대기 중으로 바로 배출된다.

공급배관(100)은 연소부(40)에서 생성되는 이산화탄소가 시설물(200)의 내부로 이동하는 통로이다. 연소부(40)에서 생성되는 이산화탄소는 외기가 버너팬(44)에 의하여 버너(46)로 유입됨에 따라 형성되는 압력 구배에 의해 공급배관(100)으로 유출된다.

제어부(110)는 관리자가 입력하는 자동 또는 수동의 연소모드, 난방모드, 액화가스공급모드의 운전모드를 확인하고, 연소모드 선택시 댐퍼(60)의 작동을 제어하여 연소부(40)에서 발생된 이산화탄소의 흐름이 배기배관(90) 또는 시설물(200)로 향하도록 함과 동시에 공랭부(50)에서 발생된 열풍을 시설물(200)로 공급하고, 난방모드 선택시 댐퍼(60)의 작동을 제어하여 연소부(40)에서 발생된 이산화탄소의 흐름이 배기배관(90)으로 향하도록 함과 동시에 공랭부(50)에서 발생된 열풍을 시설물(200)로 공급하며, 액화가스공급모드 선택시 액화 이산화탄소 공급부(80)의 동작을 제어하여 이산화탄소를 시설물(200)로 공급한다.

이때 댐퍼(60)의 작동은 수동으로 이루어지거나, 자동화되어 이루어질 수 있다. 연소부(40)의 작동 초기에 댐퍼(60)는 배기배관(90)과 공급배관(100)을 연통시킨 상태이다. 연소부(40)에서 버너(46)의 착화 직후에는 불완전 연소가 이루어진다. 그에 따라 이산화탄소 이외에 일산화탄소 등의 유해물질이 다량 함유된 연소가스가 생산되며, 이 연소가스는 댐퍼(60)에 의하여 배기배관(90)으로 흐르고, 결국 대기로 방출된다.

연료의 공급량과 버너팬(44)에 의한 공기의 유입이 안정화되어 버너(46) 내의 연소가 완전 연소에 가깝게 되면, 제어부(110)의 제어에 따른 댐퍼(60)의 작동으로 이산화탄소는 공급배관(100)을 통과하여 시설물(200)의 내부로 유입된다.

이와 같이 댐퍼(60)에 의하여 불완전 연소에 따른 연소가스를 대기로 방출시킬 수 있기 때문에, 불완전 연소된 가스가 시설물(200)로 유입되는 것을 저감할 수 있다.

한편, 댐퍼(60)의 작동이 제어부(110)에 의하여 자동화되어 이루어지는 경우에, 제어부(110)에 의한 댐퍼(60) 작동은 연소실 내부 온도에 근거하거나 연소부(40)의 작동개시 시점부터의 시간에 근거할 수 있다.

구체적으로 연소모드 동작시 온도에 근거하여 댐퍼(60)의 작동을 제어하는 것으로, 제어부(110)는 연소부(40)에서 연료 연소시 발생하는 연소실 내부 온도를 측정하여, 측정된 온도가 미리 설정된 기준온도(예를 들면, 섭씨 500도) 이상이면 이산화탄소가 시설물(200)로 유입되도록 댐퍼(60) 작동을 제어할 수 있다.

연소실 내부 온도 측정을 위한 센서는 연소부(40)와 가까운 연소실 내부에 설치될 수 있다. 이와 달리 온도 측정은 버너(46)나 불꽃의 색온도를 측정하는 광학 센서를 이용하거나, 공급배관(100)의 온도를 측정하는 센서 등을 통하여 이루어질 수도 있다.

즉 제어부(110)는 센서에서 전달되는 온도값과 관리자가 설정해 둔 기준온도를 대비 판단하고, 센서에 의한 온도가 설정해 둔 기준온도보다 낮으면 배기배관(90)과 공급배관(100)이 연통되도록 댐퍼(60)를 작동시켜 이산화탄소가 외부로 배기되도록 하며, 센서에 의한 온도가 설정해 둔 기준온도 이상이면 배기배관(90)과 공급배관(100)이 차단되도록 댐퍼(60)를 작동시켜 이산화탄소가 시설물(200)로 공급되도록 한다.

또한, 연소모드 동작시 상술한 온도가 아닌 시간에 근거하여 댐퍼(60)의 작동을 제어하는 것으로, 제어부(110)는 연소부(40)의 작동이 개시 시점부터 작동시간을 측정하고, 작동시간이 미리 설정된 기준시간 이상이면 이산화탄소가 시설물(200)로 유입되도록 댐퍼(60)의 작동을 제어할 수 있다.

연소부(40)의 작동 개시시점은 버너(46)의 이그니터가 작동하는 시점으로 할 수 있다. 이와 달리 버너(46)의 내부에서 전술된 센서 등으로 불꽃이 확인되는 시점이나 버너팬(44)의 작동시점 등을 개시시점으로 할 수 있다.

제어부(110)의 내부에는 타이머를 구비하며, 타이머에 의하여 산출되는 개시시점 이후의 작동시간과 관리자에 의하여 미리 설정된 기준시간을 대비 판단한다. 여기서 기준시간은 작동 개시시점으로부터 완전 연소가 이루어지는 것으로 볼 수 있는 시점까지 소요되는 시간으로, 버너(46)의 제원에 따라 설정되거나 반복된 실험에 의하여 경험적으로 설정될 수 있다.

제어부(110)는 작동시간이 기준시간보다 작은 경우에는 이산화탄소가 대기 중으로 방출되도록 댐퍼(60)를 작동시킨다. 그리고 작동시간이 늘어나 기준시간과 동일하거나 그 이상이 되면, 배기배관(90)을 통한 흐름을 차단하고 공급배관(100)을 통하여 시설물(200)로 이산화탄소가 흐르도록 댐퍼(60)를 작동시킨다.

또한, 제어부(110)는 난방모드 동작시, 댐퍼(60)의 작동을 제어하여 연소부(40)에서 연료 연소시 발생하는 이산화탄소가 모두 배기배관(90)을 통해 외부로 배기되도록 할 수 있다.

또한, 제어부(110)는 연소모드 동작 또는 난방모드 동작시, 연소부(40)의 버너(46)를 동작하기 위하여 버너팬(44)이 구동되거나 또는 과열로 인해 연소부(40)의 버너(46)가 정지되면 사전에 설정된 연소부(40)의 냉각을 위한 퍼지 냉각 시간의 경과를 확인하며, 퍼지 냉각 시간이 경과된 이후 연소부(40)의 버너(46) 점화를 수행할 수 있다.

또한, 제어부(110)는 연소모드 동작 또는 난방모드 동작시, 연소부(40)의 버너(46) 점화 이전에 연료탱크(42)의 레벨을 센서로 측정하며, 측정된 연료탱크(42)의 레벨이 불완전 연소가 되지 않는 정상범위인 경우에만 연소부(40)의 버너(46) 점화를 수행할 수 있다.

또한, 제어부(110)는 연소모드 동작 또는 액화가스공급모드 동작시, 시설물(200) 내의 이산화탄소 농도를 일정 시간마다 센서로 측정하고, 측정된 이산화탄소 농도를 사전에 설정된 기준 이산화탄소 농도와 비교하며, 비교결과 시설물(200)에서 측정된 이산화탄소 농도가 기준 이산화탄소 농도 사이에서 유지되도록 연소부(40)의 버너(46) 온/오프 동작을 수행하여 연료 연소시 발생하는 이산화탄소의 공급을 제어할 수 있다. 이때 기준 이산화탄소 농도는, 하한을 600 PPM, 상한을 1500 PPM으로 설정하는 것이 바람직하다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이산화탄소 공급제어장치의 일 실시예를 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 공급제어장치의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

우선, 식물을 재배하는 시설물(200)에 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급제어장치는, 기기의 동작과 시설물 내의 환경을 측정하는 각종 센서의 정상동작상태를 확인한다(S100).

이를 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면, 이산화탄소 공급제어장치의 제어부(110)는 기기 내부 및 시설물(200) 내부에 구비된 센서부(20)로부터 입력되는 각 센서의 측정값을 확인하고(S102), 이를 기준 센서값과 비교한다(S104).

비교결과 각 센서의 측정값이 기준 센서값의 정상 범위 이내인지를 판단하고(S106), 정상동작이 이루어지지 않는 경우에는 데이터 입력/표시부(30)를 통해 센서의 이상발생 여부를 표시한다(S108). 이때 관리자가 이상발생 여부를 손쉽게 확인할 수 있도록 경보음을 출력할 수 있다.

S100 단계를 통해 각종 센서의 정상동작을 확인한 이산화탄소 공급제어장치는, 관리자의 자동 또는 수동의 연소모드, 난방모드, 액화가스공급모드의 운전모드선택을 확인한다(S200).

이를 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면, 이산화탄소 공급제어장치의 제어부(110)는 데이터 입력/표시부(30)를 통해 관리자가 운전모드를 선택하는지를 확인하고(S202), 자동선택인지 수동선택인지를 판단한다(S204).

판단결과 관리자가 자동의 운전모드를 선택하면, 제어부(110)는 관리자가 선택한 운전모드가 연소모드인지를 판단하여(S206), 연소모드를 선택하면 후술되는 S300 단계를 수행한다. 즉 관리자가 시설물(200)로 이산화탄소 및 열풍을 동시에 공급하기 위한 모드선택을 수행한 것인지를 판단하는 것이다.

S206 단계의 판단결과 관리자가 연소모드를 선택한 것이 아니면, 제어부(110)는 관리자가 선택한 운전모드가 난방모드인지를 판단하여(S208), 난방모드를 선택하면 후술되는 S400 단계를 수행한다. 즉 관리자가 시설물(200)로 열풍만을 공급하는 모드선택을 수행한 것인지를 판단하는 것이다.

S208 단계의 판단결과 관리자가 난방모드를 선택한 것이 아니면, 제어부(110)는 관리자가 선택한 운전모드가 액화가스공급모드로 확인하고(S210), 후술되는 S500 단계를 수행한다. 즉 관리자가 시설물(200)로 이산화탄소만을 공급하는 모드선택을 수행한 것으로 판단하는 것이다.

한편, S204 단계의 판단결과 관리자가 수동의 운전모드를 선택하면, 제어부(110)는 관리자가 운전시간을 수동으로 설정하는지를 확인하고(S212), 운전시간 수동설정이 이루어지면 연소모드 또는 액화가스공급모드를 선택하는지를 판단한다(S214).

판단결과 관리자가 연소모드 또는 액화가스공급모드를 선택하면, 제어부(110)는 관리자가 이산화탄소 공급량을 수동으로 설정하는지를 확인하고(S218), 이산화탄소 공급량 수동설정이 이루어지면 연소모드를 선택하는지를 판단하여(S220), 연소모드가 선택되면 후술되는 S300 단계를 수행하며, 연소모드가 선택되지 않으면 액화가스공급모드가 선택된 것으로 확인하고 후술되는 S500 단계를 수행한다.

그러나 S214 단계의 판단결과 관리자가 연소모드 또는 액화가스공급모드를 선택하지 않으면, 제어부(110)는 관리자가 난방모드를 선택한 것으로 확인하고(S220), 후술되는 S400 단계를 수행한다.

이제, S200 단계를 통해 관리자가 연소모드를 선택한 경우, 이산화탄소 공급제어장치의 제어부(110)는 관리자 선택에 따라 버너(46)의 동작을 제어하여 연료 연소시 발생하는 이산화탄소 및 열풍을 시설물(200)로 공급하는 연소모드 동작을 수행한다(S300).

이를 도 6을 참조하여 상세하게 설명하면, 이산화탄소 공급제어장치의 제어부(110)는 관리자가 선택한 연소모드의 운전시간, 이산화탄소 공급량을 확인하고(S302), 연소모드 동작조건이 충족하는지를 판단한다(S304). 즉 시설물(200) 내부의 이산화탄소 농도, 온도 등의 측정값이 연소모드 동작에 필요한 조건을 충족하는지를 판단하는 것이다.

판단결과 연소모드 동작조건이 충족되면, 제어부(110)는 연료탱크(42)의 레벨이 정상인지를 판단하고(S306), 연료탱크(42)의 레벨이 정상상태가 아니면 데이터 입력/표시부(30)에 연료부족을 표시하거나 경고하여(S308), 관리자가 연료탱크(42)의 연료량을 정상상태로 유지할 수 있도록 한다.

연료탱크(42)의 레벨이 정상상태이면, 제어부(110)는 댐퍼(60)가 외부방향으로 전환된 상태인지를 판단하고(S310), 댐퍼(60)가 외부방향으로 전환된 상태가 아니면 데이터 입력/표시부(30)에 댐퍼이상을 표시하거나 경고하여(S312), 관리자가 댐퍼(60)를 외부방향으로 유지할 수 있도록 한다.

댐퍼(60)가 외부방향으로 전환된 상태이면, 제어부(110)는 연소부(40)의 버너팬(44)을 가동시키고(S314), 버너(46)의 냉각을 위하여 사전에 설정한 퍼지 냉각 시간이 경과하는지를 판단한다(S316).

판단결과 사전에 설정한 퍼지 냉각 시간이 경과하면, 제어부(110)는 버너풍압, 점화 이그니터, 연료펌프의 정상동작 여부를 확인한 후(S318), 버너(46)의 점화를 수행한다(S320).

버너(46)가 점화된 이후, 제어부(110)는 연소부(40)의 온도가 송풍팬(54)의 작동온도에 도달하는지를 판단하고(S322), 송풍팬(54)의 작동온도에 도달하면 송풍팬(54)을 구동시킨다(S324).

또한, 제어부(110)는 연소부(40)에서 배출되는 이산화탄소의 온도가 완전 연소온도에 도달하는지를 판단하고(S326), 완전 연소온도에 도달하면 댐퍼(60)를 실내방향으로 전환시킨다(S328).

이처럼 S324 단계를 통해 송풍팬(54)이 가동되고 S328 단계를 통해 댐퍼(60)가 실내방향으로 전환된 이후, 제어부(110)는 연소부(40)의 과열상태에서 과부하 계전기(70)가 동작되는지를 판단하고(S330), 과부하 계전기(70)가 동작하지 않는 경우 정상적으로 이산화탄소 및 열풍을 시설물(200)로 공급한다(S332).

S330 단계의 판단결과 연소부(40)의 과열상태에서 과부하 계전기(70)가 동작되면, 제어부(110)는 버너(46), 송풍팬(54)의 동작을 중지하고, 댐퍼(60)를 외부방향으로 전환시킨 후(S334), 버너(46)의 냉각을 위한 퍼지 냉각 시간 경과 여부를 판단하는 S316 단계 이후를 수행한다.

이후 제어부(110)는 S332 단계를 통해 정상적으로 이산화탄소 및 열풍을 시설물(200)로 공급하는 과정에서 기설정된 운전시간, 이산화탄소 공급량이 달성되었는지를 판단하고(S336), 기설정된 운전시간, 이산화탄소 공급량이 달성되면 버너팬(44), 버너(46), 송풍팬(54)의 구동을 정지하고, 댐퍼(60)를 외부방향으로 전환시킨 후(S338), S304 단계 이후를 반복하여 수행한다.

한편, S200 단계를 통해 관리자가 난방모드를 선택한 경우, 이산화탄소 공급제어장치의 제어부(110)는 관리자 선택에 따라 버너(46)의 동작을 제어하여 연료 연소시 발생하는 열풍만을 시설물(200)로 공급하는 난방모드 동작을 수행한다(S400).

이를 도 7을 참조하여 상세하게 설명하면, 이산화탄소 공급제어장치의 제어부(110)는 관리자가 선택한 난방모드의 운전시간을 확인하고(S402), 난방모드 동작조건이 충족하는지를 판단한다(S404). 즉 시설물(200) 내부의 온도 등의 측정값이 난방모드 동작에 필요한 조건을 충족하는지를 판단하는 것이다.

판단결과 난방모드 동작조건이 충족되면, 제어부(110)는 연료탱크(42)의 레벨이 정상인지를 판단하고(S406), 연료탱크(42)의 레벨이 정상상태가 아니면 데이터 입력/표시부(30)에 연료부족을 표시하거나 경고하여(S408), 관리자가 연료탱크(42)의 연료량을 정상상태로 유지할 수 있도록 한다.

연료탱크(42)의 레벨이 정상상태이면, 제어부(110)는 댐퍼(60)가 외부방향으로 전환된 상태인지를 판단하고(S410), 댐퍼(60)가 외부방향으로 전환된 상태가 아니면 데이터 입력/표시부(30)에 댐퍼이상을 표시하거나 경고하여(S412), 관리자가 댐퍼(60)를 외부방향으로 유지할 수 있도록 한다.

댐퍼(60)가 외부방향으로 전환된 상태이면, 제어부(110)는 연소부(40)의 버너팬(44)을 가동시키고(S414), 버너(46)의 냉각을 위하여 사전에 설정한 퍼지 냉각 시간이 경과하는지를 판단한다(S416).

판단결과 사전에 설정한 퍼지 냉각 시간이 경과하면, 제어부(110)는 버너풍압, 점화 이그니터, 연료펌프의 정상동작 여부를 확인한 후(S418), 버너(46)의 점화를 수행한다(S420).

버너(46)가 점화된 이후, 제어부(110)는 연소부(40)의 온도가 송풍팬(54)의 작동온도에 도달하는지를 판단하고(S422), 송풍팬(54)의 작동온도에 도달하면 송풍팬(54)을 구동시킨다(S424).

송풍팬(54)이 가동된 이후, 제어부(110)는 연소부(40)의 과열상태에서 과부하 계전기(70)가 동작되는지를 판단하고(S426), 과부하 계전기(70)가 동작하지 않는 경우 정상적으로 열풍을 시설물(200)로 공급한다(S428).

S426 단계의 판단결과 연소부(40)의 과열상태에서 과부하 계전기(70)가 동작되면, 제어부(110)는 버너(46), 송풍팬(54)의 동작을 중지시킨 후(S430), 버너(46)의 냉각을 위한 퍼지 냉각 시간 경과 여부를 판단하는 S416 단계 이후를 수행한다.

이후 제어부(110)는 S428 단계를 통해 정상적으로 열풍을 시설물(200)로 공급하는 과정에서 시설물(200) 내부의 온도가 난방제한온도 이하인지를 판단하고(S432), 시설물(200) 내부의 온도가 난방제한온도를 초과하면, 송풍팬(54)의 정지온도에 도달되었는지를 판단하고(S434), 송풍팬(54)의 정지온도에 도달되면 버너팬(44)의 정지온도에 도달되었는지를 판단하며(S436), 버너팬(44)의 정지온도에 도달되면 버너팬(44), 버너(46), 송풍팬(54)의 구동을 정지시킨 후(S438), S404 단계 이후를 반복하여 수행한다.

그러나 S432 단계의 판단결과 시설물(200) 내부의 온도가 난방제한온도 이하이면, 정상적인 열풍 공급을 위한 S426 단계 이후를 반복하여 수행한다. 그리고 S434 단계의 판단결과 송풍팬(54) 정지온도에 도달하지 않거나, S436 단계의 판단결과 버너팬(44)의 정지온도에 도달하지 않는 경우에도 정상적인 열풍 공급을 위한 S426 단계 이후를 반복하여 수행한다.

한편, S200 단계를 통해 관리자가 액화가스공급모드를 선택한 경우, 이산화탄소 공급제어장치의 제어부(110)는 관리자 선택에 따라 액화 이산화탄소가 담긴 용기의 전자밸브 동작을 제어하여 이산화탄소만을 시설물(200)로 공급하는 액화가스공급모드 동작을 수행한다(S500).

이를 도 8을 참조하여 상세하게 설명하면, 이산화탄소 공급제어장치의 제어부(110)는 액화가스공급모드 동작조건이 충족하는지를 판단한다(S502). 즉 시설물(200) 내부의 이산화탄소 농도 등의 측정값이 액화가스공급모드 동작에 필요한 조건을 충족하는지를 판단하는 것이다.

판단결과 액화가스공급모드 동작조건이 충족되면, 제어부(110)는 용기에 담긴 액화가스의 용량을 확인하고(S504), 정상공급이 가능한지를 판단한다(S506).

판단결과 액화가스의 정상공급이 가능한 상태가 아니면, 제어부(110)는 데이터 입력/표시부(30)에 액화가스 부족을 표시하거나 경고하여(S508), 관리자가 액화가스의 양을 정상상태로 유지할 수 있도록 한다.

S506 단계의 판단결과 액화가스의 정상공급이 가능한 상태이면, 제어부(110)는 액화가스가 담긴 용기의 전자밸브를 작동시키고(S510), 이산화탄소를 시설물(200)로 공급한다(S512).

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 전원부 20 : 센서부
30 : 데이터 입력/표시부 40 : 연소부
42 : 연료탱크 44 : 버너팬
46 : 버너 50 : 공랭부
52 : 쿨링자켓 54 : 송풍팬
56 : 공급덕트 60 : 댐퍼
70 : 과부하 계전기 80 : 액화 이산화탄소 공급부
90 : 배기배관 100 : 공급배관
110 : 제어부 200 : 시설물

Claims (15)

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9. 연료를 연소하여 이산화탄소를 배출하는 연소부,
   상기 연소부와 시설물을 연결하며, 상기 연소부에서 배출되는 이산화탄소가 통과하는 공급배관,
   상기 공급배관에 연통되어 있는 배기배관,
   상기 공급배관과 상기 배기배관의 연통부위에 장착되는 댐퍼,
   상기 연소부의 둘레를 바이패스(by-pass)하며, 발생된 열풍을 상기 시설물로 공급하는 공랭부,
   액화 이산화탄소가 담긴 용기의 전자밸브 동작을 제어하여 이산화탄소를 상기 공급배관을 통해 상기 시설물로 공급하는 액화 이산화탄소 공급부, 그리고
   관리자가 입력하는 자동 또는 수동의 연소모드, 난방모드, 액화가스공급모드의 운전모드를 확인하고, 연소모드 선택시 상기 댐퍼의 작동을 제어하여 상기 연소부에서 발생된 이산화탄소의 흐름이 상기 배기배관 또는 상기 시설물로 향하도록 함과 동시에 상기 공랭부에서 발생된 열풍을 상기 시설물로 공급하고, 난방모드 선택시 상기 댐퍼의 작동을 제어하여 상기 연소부에서 발생된 이산화탄소의 흐름이 상기 배기배관으로 향하도록 함과 동시에 상기 공랭부에서 발생된 열풍을 상기 시설물로 공급하며, 액화가스공급모드 선택시 상기 액화 이산화탄소 공급부의 동작을 제어하여 이산화탄소를 상기 시설물로 공급하되, 연소모드 동작시, 상기 연소부에서 연료 연소시 발생하는 연소실 내부 온도를 센서로 측정하고, 상기 연소실 내부 온도가 사전에 설정된 기준온도 이상이면 상기 댐퍼의 작동을 제어하여 상기 이산화탄소가 상기 공급배관을 통해 상기 시설물로 공급되도록 하며, 상기 연소실 내부 온도가 사전에 설정된 기준온도 이하이면 상기 댐퍼의 작동을 제어하여 상기 이산화탄소가 상기 배기배관을 통해 외부로 배기되도록 하는 제어부를
   포함하는 이산화탄소 공급제어장치.
10. 삭제
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    연소모드 동작시, 상기 연소부의 점화 시점부터 작동시간을 내부에 구비된 타이머로 측정하고,
    상기 측정시간이 사전에 설정된 기준시간 이상이면 상기 댐퍼의 작동을 제어하여 연료 연소시 발생하는 이산화탄소가 상기 공급배관을 통해 상기 시설물로 공급되도록 하며,
    상기 측정시간이 사전에 설정된 기준시간 이하이면 상기 댐퍼의 작동을 제어하여 상기 이산화탄소가 상기 배기배관을 통해 외부로 배기되도록 하는 이산화탄소 공급제어장치.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    난방모드 동작시, 상기 댐퍼의 작동을 제어하여 상기 연소부에서 연료 연소시 발생하는 이산화탄소가 모두 상기 배기배관을 통해 외부로 배기되도록 하는 이산화탄소 공급제어장치.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    연소모드 동작 또는 난방모드 동작시, 상기 연소부의 버너를 동작하기 위하여 버너팬이 구동되거나 또는 과열로 인해 상기 연소부의 버너가 정지되면 사전에 설정된 상기 연소부의 냉각을 위한 퍼지 냉각 시간의 경과를 확인하며,
    상기 퍼지 냉각 시간이 경과된 이후 상기 연소부의 버너 점화를 수행하는 이산화탄소 공급제어장치.
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    연소모드 동작 또는 난방모드 동작시, 상기 연소부의 버너 점화 이전에 연료탱크의 레벨을 센서로 측정하며,
    측정된 상기 연료탱크의 레벨이 불완전 연소가 되지 않는 정상범위인 경우에만 상기 연소부의 버너 점화를 수행하는 이산화탄소 공급제어장치.
15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    연소모드 동작 또는 액화가스공급모드 동작시, 상기 시설물 내의 이산화탄소 농도를 일정 시간마다 센서로 측정하고,
    측정된 이산화탄소 농도를 사전에 설정된 기준 이산화탄소 농도와 비교하며,
    비교결과 상기 시설물에서 측정된 이산화탄소 농도가 상기 기준 이산화탄소 농도 사이에서 유지되도록 상기 연소부의 버너 온/오프 동작을 수행하여 연료 연소시 발생하는 이산화탄소의 공급을 제어하는 이산화탄소 공급제어장치.

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