KR101638507B1 - 면풍속 자동제어 컨트롤러 및 상기 컨트롤러가 적용되는 흄후드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기관을 통하여 유동되는 공기의 면풍속을 측정하는 면풍속센서가 컨트롤러에 연결되고, 상기 컨트롤러에는 면풍속센서에 공급되는 유체의 온도를 측정하는 온도측정부와, 면풍속센서의 공급열량을 산출하는 열량공급부와, 열량공급시 면풍속센서의 냉각시간으로 면풍속을 측정하는 센서값산출부와, 온도별 면풍속값이 미리 저장되는 데이터저장부와, 면풍속산출부에 의한 온도별 면풍속값을 데이터저장부에서 읽어 출력하는 입,출력부가 더 연결되어 흄후드의 댐퍼 및 배기모터의 정밀한 가능토록 한 면풍속 자동제어 컨트롤러에 관한 것이다.

Description

면풍속 자동제어 컨트롤러 및 상기 컨트롤러가 적용되는 흄후드{Auto Controller for face velocity and Fume Hood having the Auto Controller}

본 발명은 배기관을 통하여 유동되는 공기의 면풍속을 측정하는 면풍속센서가 컨트롤러에 연결되고, 상기 컨트롤러에는 면풍속센서에 공급되는 유체의 온도를 측정하는 온도측정부와, 면풍속센서의 공급열량을 산출하는 열량공급부와, 열량공급시 면풍속센서의 냉각시간으로 면풍속을 측정하는 센서값산출부와, 온도별 면풍속값이 미리 저장되는 데이터저장부와, 면풍속산출부에 의한 온도별 면풍속값을 데이터저장부에서 읽어 출력하는 입,출력부가 더 연결되어 흄후드의 댐퍼 및 배기모터의 정밀한 가능토록 한 면풍속 자동제어 컨트롤러에 관한 것이다.

일반적으로 흄후드는 유해화학물질을 취급하는 장소나 실험실 등에 설치되어 인체에 유해한 가스, 악취, 증기등의 기체를 외부로 강제 배기시켜 쾌적한 실험실 작업환경을 유지하는 필수설비로서, 상기 흄후드는 내부에 작업공간이 형성되도록 작업 플레이트가 구비되고, 전면에는 도어가 상하로 개폐 가능하게 구비되며, 상부에는 배기덕트가 구비되어 작업공간에서 발생하는 유해 기체가 배기되도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 흄후드의 전면에 구비된 도어를 적절히 개방시킨 상태에서 작업 플레이트에 놓여진 실험기구를 이용하여 실험하며, 상기 실험중에 발생되는 유해 기체는 배기덕트를 통해서 외부로 배기시키면서 작업을 하게 된다.

이와같은 기술과 관련되어 종래의 특허 제1085512호에 흄후드의 면풍속 제어시스템의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 흄후드에 장착된 제어기의 키패드를 통해서 흄후드의 작업공간에 장착되는 풍속센서의 면풍속을 설정 입력한다(단계210).

이때, 상기 제어기에서는 상기 설정 입력된 면풍속에 대하여 표시부를 통해서 표시함과 아울러, 상기 제어기의 마이크로프로세서에서는 메모리를 통해서 기설정된 알고리즘으로 제어신호를 상기 RS-485통신라인을 통해서 상기 댐퍼 및 송풍기에 전송하여 댐퍼의 열림각도 및 송풍기의 회전속도를 제어하고, 상기 제어된 댐퍼의 열림각도 및 송풍기의 회전속도는 상기 RS-485 통신라인을 통해 제어기로 전송함과 아울러 유해 기체를 배출하게 된다(단계211).

그리고, 상기와 같이 유해 기체 배출시, 상기 제어기에서는 풍속센서를 통해서 현재 흄후드의 작업공간에 면풍속을 감지 입력하게 되고(단계212), 입력된 면풍속을 상기 제어기에는 설정된 면풍속에 일치하는가를 판단하게 된다(단계213).

이때, 감지된 면풍속이 설정된 면풍속과 일치하지 않으면, 상기 제어기에서는 상기 기설정된 알고리즘에 따른 제어신호를 상기 댐퍼에 RS-485 통신라인을 통해서 마이콤에 전송하고, 상기 마이콤에서는 전송된 제어신호에 따라 댐퍼의 열림각도를 크게 또는 작게 조절하고, 상기 크게 또는 작게 조절된 열림각도는 포텐셜메터를 통해서 상기 마이콤에 입력되고 상기 마이콤에서는 상기 RS-485 통신라인을 통해 제어기로 전송하게 되는 것이다.

그러나, 상기 흄후드의 면풍속 제어시스템은, 풍속센서의 동작이 바람의 속도나 바람의 온도에 상관없이 일정조건에서 측정시 동일하게 측정되어 온도조건에 따라 다른 유량의 이동을 동일한 면 풍속으로 감지하여 정확한 측정이 힘들게 되는 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 면풍속을 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 면 풍속의 측정단위를 세분화 시켜 순간적인 체크가 가능토록 하며, 주변의 환경 여건에 대응하여 센서의 측정값을 보상토록 하여 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 하고, 댐퍼 및 배기모터의 정밀한 제어가 가능토록 하는 면풍속 자동제어 컨트롤러 및 상기 컨트롤러가 적용되는 흄후드를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 배기관을 통하여 유동되는 공기의 면풍속을 측정하는 면풍속센서가 컨트롤러에 연결되고, 상기 컨트롤러에는 면풍속센서에 공급되는 유체의 온도를 측정하는 온도측정부와, 면풍속센서의 공급열량을 산출하는 열량공급부와, 열량공급시 면풍속센서의 냉각시간으로 면풍속을 측정하는 센서값산출부와, 온도별 면풍속값이 미리 저장되는 데이터저장부와, 면풍속산출부에 의한 온도별 면풍속값을 데이터저장부에서 읽어 출력하는 입,출력부가 더 연결되는 면풍속 자동제어 컨트롤러를 제공한다.

그리고, 본 발명의 온도측정부는, 10번 이상을 측정한 후 평균값을 산출하고, 상기 센서의 전압공급은 위상차가 최소화 되는 정전압 및 정전류를 공급하여 측정토록 하고, 입,출력부를 통하여 측정온도값의 범위를 입력토록 설치되고, 이온도측정부와 센서값산출부의 측정주기 입력이 가능토록 설치되며, 상기 측정주기는 초단위로 설정되는 면풍속 자동제어 컨트롤러를 제공한다.

더하여, 본 발명의 데이터저장부는, 각 온도별 공급열량에 따른 표준 면풍속을 10회 측정하여 산출되는 평균값을 기준값으로 저장하고, 상기 발열을 위한 전압공급은 위상차가 최소화 되는 정전압 및 정전류를 공급하여 측정토록 설치되는 면풍속 자동제어 컨트롤러를 제공한다.

한편, 본 발명은 배기관을 통하여 유동되는 공기의 면풍속을 측정하는 면풍속센서가 컨트롤러에 연결되고, 상기 컨트롤러에는 면풍속센서에 공급되는 유체의 온도를 측정하는 온도측정부와, 면풍속센서의 공급열량을 산출하는 열량공급부와, 열량공급시 면풍속센서의 냉각시간으로 면풍속을 측정하는 센서값산출부와, 온도별 면풍속값이 미리 저장되는 데이터저장부와, 면풍속산출부에 의한 온도별 면풍속값을 데이터저장부에서 읽어 출력하는 입,출력부, 공기를 배기하는 배기모터 및 배기관을 개방정도를 조절하는 댐퍼모터가 더 연결되는 면풍속 자동제어 컨트롤러가 적용되는 흄후드를 제공한다.

그리고, 본 발명의 컨트롤러는, 면풍속센서와 온도센서 및 배기모터와 댐퍼모터에 각각 연결되고, 미리 설정된 단계별 배기시 각 단계에서는 기준온도 대비 표준 배기모터회전과 댐퍼모터의 동작에 의한 기준 면풍속 속도가 설정되고, 기준온도에 대비하여 외기온도가 변화할 때 면풍속 속도가 미리 저장되며, 면풍속 속도표에 대하여, 표준 배기모터회전과 댐퍼모터 회전이 제어되고, 각 면풍속별 댐퍼의 열림각도별 회전수가 미리 계산되며, 위급상황시 최대의 댐퍼열림각과 최대의 배기모터 회전수를 갖도록 설치되는 면풍속 자동제어 컨트롤러가 적용되는 흄후드를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 면풍속을 정확하게 측정하고, 면 풍속의 측정단위를 세분화 시켜 순간적인 체크가 가능하며, 주변의 환경 여건에 대응하여 센서의 측정값을 보상토록 하여 정확한 측정이 이루어지고, 흄후드의 댐퍼 및 배기모터의 정밀한 제어가 가능한 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 면풍속 제어시스템을 도시한 순서도이다.
도2는 본 발명에 따른 컨트롤러가 적용되는 흄후드를 도시한 블럭도이다.
도3은 본 발명에 따른 흄후드의 동작상태를 도시한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 컨트롤러가 적용되는 흄후드를 도시한 블럭도이고, 도3은 본 발명에 따른 흄후드의 동작상태를 도시한 순서도이다.

본 발명은, 배기관(미도시)을 통하여 유동되는 공기의 면풍속을 측정하는 면풍속센서(510)가 컨트롤러(550)에 연결된다.

이때, 상기 면풍속센서(510)는, 전기등의 열원으로 이루어진 전원공급단(520)에 의해 가열되어 발열토록 되는 발열체가 구비되는 구성으로 발열체에 공급되는 열량 및 상기 발열체를 공기가 통과할 때 발열체의 냉각상태를 측정토록 설치된다.

그리고, 상기 컨트롤러(550)에는 면풍속센서에 공급되는 유체의 온도를 측정하는 온도측정부(530)와, 면풍속센서(510)에 의해 면풍속값과 보정값을 통하여 보정면풍속을 산출하는 데이터처리부(560)와, 온도별 면풍속값이 미리 저장되는 데이터저장부(570)와, 데이터처리부(560)에 의한 출력값을 출력하는 입,출력부(580)가 더 연결된다.

더하여, 상기 컨트롤러(550)는, 측정되는 면풍속에 대응되어 배기관의 댐퍼각도 및 배출유량이 조절되는 배기모터(540) 및 댐퍼모터(590)가 각각 연결되고, 상기 배기모터 및 댐퍼모터는 인버터 모터로서 이루어져 정밀제어가 가능토록 설치된다.

그리고, 상기 온도측정부(530)는, 10번 이상을 측정한 후 평균값을 산출하고, 상기 면풍속센서(510)로의 전압공급은 위상차가 최소화 되는 정전압 및 정전류를 공급하여 측정토록 설치된다.

또한, 상기 입,출력부(580)를 통하여 측정온도값의 범위를 입력토록 설치되고, 상기 온도측정부(530)와 데이터처리부(560)의 측정주기는 외부에서 입력이 가능토록 설치되면서 측정은 초당 수회 또는 수십회 측정토록 설정된다.

더하여, 상기 데이터저장부(570)는, 각 온도별 공급열량에 따른 표준 면풍속을 10회 측정하여 산출되는 평균값을 기준값으로 저장하고, 상기 발열을 위한 전압공급은 위상차가 최소화 되는 정전압 및 정전류를 공급하여 측정토록 설치된다.

한편, 본 발명의 컨트롤러(550)는, 미리 설정된 단계별 배기시 각 단계에서는 기준온도 대비 표준 배기모터회전과 댐퍼모터의 동작에 의한 기준 면풍속 속도가 설정되고, 기준온도에 대비하여 외기온도가 변화할 때 면풍속 속도가 미리 저장되며, 면풍속 속도표에 대하여, 표준 배기모터회전과 댐퍼모터 회전이 제어되고, 각 면풍속별 댐퍼의 열림각도별 회전수가 미리 계산되며, 위급상황시 최대의 댐퍼열림각과 최대의 배기모터 회전수를 갖도록 설치되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 및 도3에서 도시한 바와같이 본 발명의 컨트롤러(550)는, 공기의 흐름이 형성되는 일정한 관로에 설치되어 전기등의 열원에 의해 가열되어 발열토록 되는 면풍속센서(510)에 연결되면서 면풍속의 산출시 배기팬 및 댐퍼를 조절토록 배기모터(540) 및 댐퍼모터(590)에 각각 연결된다.

이때, 상기 면풍속센서(510)는, 발열체에 공급되는 열량 대비 공기가 통과한 후 발열체의 냉각상태를 측정하여 면풍속 산출토록 공급열량 및 산출열량의 측정기 가능토록 된다.

그리고, 본 발명의 데이터저장부(570)는, 표준조건 즉 표준온도 또는 습도를 측정하여 산출되면서 측정주기를 최소화 하는 면풍속용 표가 미리 준비되어 저장되고, 상기 면풍속용 표와 함께 온도변화에 따른 면풍속 값을 미리 계산하여 산출한 보정면풍속용 표가 더 저장된다.

즉, 상기 데이터저장부(570)에는 온도변화별 면풍속표가 미리 저장토록 된다.

더하여, 상기 면풍속값은, 서로 다른 온도에 의한 발열체의 냉각시 일정시간이 흐른 후 일정 측정시점에서 동일한 온도를 형성하게 되어 실제적으로 조건이 상이하지만 동일한 면풍속이라 인지할 수 있는 문제점을 해소하여 서로 다른 온도의 공기에 의한 발열체의 냉각은 서로 차이를 갖는 점을 통하여 측정주기를 최소화 하면서 각 주기에서 온도별 면풍속을 미리 측정한 표준값을 저장하게 된다.
즉, 상기 컨트롤러는, 측정주기를 세분화 시켜 상승되는 온도에서 서서히 냉각되는 부분과 차가운온도에서 급격이 냉각되는 부분을 명확하게 구분하여 팬의 불필요한 구동을 제어토록 한다.

또한, 상기 컨트롤러(550)은, 사용자게 면풍속 조절을 위한 단계스위치를 조작하면 먼저 배기관을 흐르기 전 외부의 온도를 온도측정부(530)에 의해 측정한 후 데이터저장부(570)에서 해당 온도의 면풍속을 데이터처리부(560)에 의해 산출한 후 입,출력부(580)를 통하여 출력토록 한다.

이때, 상기 컨트롤러(550)는, 데이터처리부(560)에 의해 산출되는 면풍속값에 대응토록 배기모터(540) 및 댐퍼모터(590)를 조절하여 면풍속에 대응되는 배기량을 형성토록 한다.

그리고, 본 발명의 온도측정부(530)는, 10번 이상의 온도를 측정한 후 평균값을 산출하도록 설치하여 오차를 최소화 한다.

또한, 상기 면풍속센서(510)는, 발열체로의 전압공급이 위상차가 최소화 되는 정전압 및 정전류를 공급하여 측정토록 설치되어 기준값을 통일시켜 오차를 최소화 하도록 한다.

더하여, 상기 컨트롤러(550)은, 측정온도값의 범위를 입,출력부(580)를 통하여 미리 입력토록 설치되어 처리시간을 단축하고, 온도측정부와 센서값산출부는 측정주기의 입력 및 수정이 가능토록 설치되어 원하는 최적의 조건에서 출력이 가능토록 된다.

더하여, 상기 데이터저장부(570) 역시 각 온도별 기준 공급열량에 따른 면풍속을 10회 측정하여 온도별 면풍속이 산출되고, 정전압 및 정전류에 의해 측정토록 설치되어 오차를 최소화 한다.

한편, 상기 데이터저장부(570)는, 미리 저장되는 단위 온도에서 습도변화에 따른 면풍속값이 미리 측정되어 저장토록 설치되면서 상기 컨트롤러(550)에는 습도측정부(미도시)가 더 연결되는 구성으로 온도 및 습도등의 환경조건에 따른 영향을 최소화 하는 것이다.

510...면풍속센서 520...전원공급단
540...배기모터 550...컨트롤러
570...데이터저장부 580...입,출력부
590...댐퍼모터

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 컨트롤러가 흄후드의 공기를 배기관을 통하여 외부로 배기하는 배기모터 및 배기관을 개방정도를 조절하는 댐퍼모터과 배기관을 통하여 유동되는 공기의 면풍속을 측정하는 풍속센서 및 유체의 온도를 측정하는 온도측정부에 각각 연결되고,
   상기 컨트롤러에는, 일체로 구비되는 발열체에 공급되는 열량 및 발열체를 공기가 통과할 때 발열체의 냉각상태 비교하여 면풍속을 감지하는 면풍속센서가 연결되면서 상기 면풍속센서에 공급되는 유체의 온도를 측정하는 온도측정부와, 온도측정부의 온도에 대응되어 열량공급시 면풍속센서의 냉각시간으로 면풍속을 산출하는 데이터처리부와, 온도별 면풍속값이 미리 저장되는 데이터저장부및, 측정온도값의 범위 입력이 가능하면서 온도측정부와 데이터처리부의 측정주기 입력이 가능토록 입,출력부가 더 연결되며,
   상기 온도측정부는 10번 이상을 측정한 후 평균값을 산출하고, 상기 풍속센서의 전압공급은 위상차가 최소화 되는 정전압 및 정전류를 공급하여 측정토록 하고, 상기 풍속센서 및 온도측정부의 측정은 초당 수십회 측정되고,
   상기 데이터저장부는, 각 온도별 공급열량에 따른 표준 면풍속을 10회 측정하여 산출되는 평균값을 기준값으로 저장하고, 상기 풍속센서에 구비되는 발열체의 발열을 위한 전압공급은 위상차가 최소화 되는 정전압 및 정전류를 공급하여 측정토록 설치되며,
   상기 컨트롤러는, 미리 설정된 단계별 배기시 각 단계에서는 기준온도 대비 표준 배기모터회전과 댐퍼모터의 동작에 의한 기준 면풍속 속도가 설정되고, 기준온도에 대비하여 외기온도가 변화할 때 면풍속 속도가 미리 저장되며, 면풍속 속도표에 대하여, 표준 배기모터회전과 댐퍼모터 회전이 제어되고, 각 면풍속별 댐퍼의 열림각도별 회전수가 미리 계산되며, 위급상황시 최대의 댐퍼열림각과 최대의 배기모터 회전수를 갖도록 설치되는 것을 특징으로 하는 면풍속 자동제어 컨트롤러가 적용되는 흄후드.
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