KR101809248B1 - 농업용 탄소 온풍 보일러 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 농업용 탄소 온풍 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 텅스턴 소재(시즈히터) 발열체에 비해 발열속도가 빠른 탄소 소재의 발열체인 탄소합사(炭素合絲)를 이용한 관상형 발열체(탄소발열봉)를 이용하여 발열량이 풍부하고, 화훼,원예,채소류 비닐하우스에 경제적인 부담이 되지 않으며 안전한 농업용 탄소 온풍 보일러에 관한 것이다.
본 발명은 농업용 탄소 온풍 보일러에 있어서, 공기가 유입되는 흡입 덕트; 탄소사를 땋아서 형성한 탄소발열체가 외주면에 나선형으로 권선된 내부석영관을 외부석영관 내부에 내장시키고, 상기 탄소발열체의 양끝단을 내부 석영관의 양끝단에 끼워져 결합되는 별도의 연결수단을 이용하여 내부전극과 연결하며, 상기 내부전극을 몰리브덴 재질의 연결편을 이용하여 외부전극과 연결하고, 상기 외부석영관의 양끝단을 열압착시켜 납작하게 압착된 압착부 내에서 상기 내부전극과 외부전극이 연결편에 의해 연결되는 탄소발열봉; 상기 탄소발열봉이 다수개 장착되는 탄소 발열 히터부; 상기 탄소 발열 히터의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 탄소 발열 히터부에서 생성되는 열원을 공급받기 위한 연결부; 상기 연결부에서 전달된 열원을 송풍시키는 송풍팬; 상기 송풍팬에 구동력을 제공하는 송풍 모터; 상기 송풍팬을 통해 송풍되는 온풍을 토출시키는 토출덕트; 상기 마이크로프로세서와 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부를 제어 및 조작하는 콘트롤 박스 및 조작 판넬; 1단계, 2단계, 3단계, 및 제4단계로 시간에 따라 나누어 열풍온도를 설정하는 4단변온기 패널; 상기 온도센서의 감지값을 읽어 설정치와 비교하고, 상기 장치들을 제어하는 마이크로 프로세서; 상기 마이크로 프로세서의 명령에 따라 상기 농업용 탄소 온풍 보일러를 제어하는 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부;로 구성되되, 상기 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부는, 파워램프회로와 히터램프회로와 환풍램프회로들로 구성된 램프회로부; 4단으로 변온하여 자동 온도를 조절하는 4단변온기회로부; 온도센서를 통해 과열을 감지하여 발광 표시하는 경광등회로부; 경광등회로부의 발광 표시와 동시에 부저음을 발생시키는 부저회로부; 한쌍의 EOCR(electric over current relays)을 통해 오버 커런트(over current)를 차단하는 보조 릴레이 회로부; 누전차단기(EBS)와 연결되고, 전자 코일에 의하여 접점의 개폐가 이루어지는 전자접촉기(GMC-150)를 통해 일정한 온도로 난방출력하는 히터회로부;
콘트롤러와 연결되어 EOCR로 팬에 흐르는 오버 커런트(over current)를 차단하는 팬 회로부; 과열을 감지하여 표시하는 경광등 회로부; 누설전류를 차단하는 배선차단기와 연결된 조작부회로;를 포함한다.
본 발명은 농업용 탄소 온풍 보일러에 있어서, 공기가 유입되는 흡입 덕트; 탄소사를 땋아서 형성한 탄소발열체가 외주면에 나선형으로 권선된 내부석영관을 외부석영관 내부에 내장시키고, 상기 탄소발열체의 양끝단을 내부 석영관의 양끝단에 끼워져 결합되는 별도의 연결수단을 이용하여 내부전극과 연결하며, 상기 내부전극을 몰리브덴 재질의 연결편을 이용하여 외부전극과 연결하고, 상기 외부석영관의 양끝단을 열압착시켜 납작하게 압착된 압착부 내에서 상기 내부전극과 외부전극이 연결편에 의해 연결되는 탄소발열봉; 상기 탄소발열봉이 다수개 장착되는 탄소 발열 히터부; 상기 탄소 발열 히터의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 탄소 발열 히터부에서 생성되는 열원을 공급받기 위한 연결부; 상기 연결부에서 전달된 열원을 송풍시키는 송풍팬; 상기 송풍팬에 구동력을 제공하는 송풍 모터; 상기 송풍팬을 통해 송풍되는 온풍을 토출시키는 토출덕트; 상기 마이크로프로세서와 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부를 제어 및 조작하는 콘트롤 박스 및 조작 판넬; 1단계, 2단계, 3단계, 및 제4단계로 시간에 따라 나누어 열풍온도를 설정하는 4단변온기 패널; 상기 온도센서의 감지값을 읽어 설정치와 비교하고, 상기 장치들을 제어하는 마이크로 프로세서; 상기 마이크로 프로세서의 명령에 따라 상기 농업용 탄소 온풍 보일러를 제어하는 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부;로 구성되되, 상기 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부는, 파워램프회로와 히터램프회로와 환풍램프회로들로 구성된 램프회로부; 4단으로 변온하여 자동 온도를 조절하는 4단변온기회로부; 온도센서를 통해 과열을 감지하여 발광 표시하는 경광등회로부; 경광등회로부의 발광 표시와 동시에 부저음을 발생시키는 부저회로부; 한쌍의 EOCR(electric over current relays)을 통해 오버 커런트(over current)를 차단하는 보조 릴레이 회로부; 누전차단기(EBS)와 연결되고, 전자 코일에 의하여 접점의 개폐가 이루어지는 전자접촉기(GMC-150)를 통해 일정한 온도로 난방출력하는 히터회로부;
콘트롤러와 연결되어 EOCR로 팬에 흐르는 오버 커런트(over current)를 차단하는 팬 회로부; 과열을 감지하여 표시하는 경광등 회로부; 누설전류를 차단하는 배선차단기와 연결된 조작부회로;를 포함한다.
Description
본 발명은 농업용 탄소 온풍 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 텅스턴 소재(시즈히터) 발열체에 비해 발열속도가 빠른 탄소 소재의 발열체인 탄소합사(炭素合絲)를 이용한 관상형 발열체(탄소발열봉)를 이용하여 발열량이 풍부하고, 화훼,원예,채소류 비닐하우스에 경제적인 부담이 되지 않으며 사용하기 안전한 농업용 탄소 온풍 보일러에 관한 것이다.
통상적으로, 탄소 발열봉 보일러가 일반 경유보일러 대비 68% 정도 연료비 절감효과가 있다.
탄소(炭素 carbon)는 주로 무기질 또는 유기질의 흑연구조를 가진 탄소(카본)로 이루어진 것으로서, 형태로는 실로 만들어진 탄소사, 가루로 만들어진 파우더, 솜처럼 만들어진 탄소펠트, 고형화시킨 탄소봉 등으로 대별할 수 있으며 이와 같은 탄소는 탄성과 강도가 크기 때문에 흔히 철보다 강하고 알루미늄보다 가볍다. 원료에 따라 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계, 레이온계로 분류되나 PAN계와 레이온계가 거의 대부분을 차지한다.
일반적인 탄소 히터는 발열체로 탄소 성분으로 제작된 필라멘트를 이용한 히터로서, 열효율이 좋고, 폐기시 환경에 무해하며, 원적외선 방사 및 탈취효과, 살균 및 항균작용 등 여러 가지 효과가 있는 것으로 알려지면서 최근 가열 장치는 물론, 난방 장치, 건조 장치 등에도 점차 많이 보급되고 있는 추세에 있다.
한편, 전기를 사용하여 보일러용으로 사용되는 발열체는 시즈(sheath) 히터가 주류적으로 사용되고 있다. 시즈(sheath) 히터는 니크롬 열선을 스텐 파이프에 삽입하고 마그네시아를 압착, 충진하여 발열 시 열선으로부터 발생하는 열을 마그네시아 스텐 표면을 통하여 전도, 대류에 의해 물을 끓여 증기를 만들며 현재까지 모든 보일러의 발열 원으로 사용되어 왔으며 복사열은 거의 적용되지 않고 있다.
따라서 현재 시중에 가정용 난방히터에 적용되는 발열체는 발열량이 400∼500℃ 정도로 농업용 난방기에 응용하기에는 다소 발열량이 부족한 편이었고, 또한 소비 전력량이 크게 늘어 농가나 화훼,원예,채소류 비닐하우스에 경제적인 부담이 되어, 열풍기 등 각종 농사용 난방기기 개발에 적용하여 활용할 수 있는 안전하고 사용료가 저렴한 새로운 탄소 온풍 보일러가 필요하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 복수개의 탄소발열봉 배열로 공기를 열원에 가열시켜 1단계, 2단계, 3단계, 및 제4단계로 시간에 따라 나누어 열풍온도를 설정할 수 있고, 공기를 순간적으로 필요한 양 만큼 생산하여 온풍을 공급할 수 있으면서 안전을 위해 오버 커런트 등을 차단할 수 있는 농업용 탄소 온풍 보일러를 제공하는 데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 농업용 탄소 온풍 보일러에 있어서, 공기가 유입되는 흡입 덕트; 탄소사를 땋아서 형성한 탄소발열체가 외주면에 나선형으로 권선된 내부석영관을 외부석영관 내부에 내장시키고, 상기 탄소발열체의 양끝단을 내부 석영관의 양끝단에 끼워져 결합되는 별도의 연결수단을 이용하여 내부전극과 연결하며, 상기 내부전극을 몰리브덴 재질의 연결편을 이용하여 외부전극과 연결하고, 상기 외부석영관의 양끝단을 열압착시켜 납작하게 압착된 압착부 내에서 상기 내부전극과 외부전극이 연결편에 의해 연결되는 탄소발열봉; 상기 탄소발열봉이 다수개 장착되는 탄소 발열 히터부; 상기 탄소 발열 히터의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 탄소 발열 히터부에서 생성되는 열원을 공급받기 위한 연결부; 상기 연결부에서 전달된 열원을 송풍시키는 송풍팬; 상기 송풍팬에 구동력을 제공하는 송풍 모터; 상기 송풍팬을 통해 송풍되는 온풍을 토출시키는 토출덕트; 상기 마이크로프로세서와 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부를 제어 및 조작하는 콘트롤 박스 및 조작 판넬; 1단계, 2단계, 3단계, 및 제4단계로 시간에 따라 나누어 열풍온도를 설정하는 4단변온기 패널; 상기 온도센서의 감지값을 읽어 설정치와 비교하고, 상기 장치들을 제어하는 마이크로 프로세서; 상기 마이크로 프로세서의 명령에 따라 상기 농업용 탄소 온풍 보일러를 제어하는 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부;로 구성되되, 상기 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부는, 파워램프회로와 히터램프회로와 환풍램프회로들로 구성된 램프회로부; 4단으로 변온하여 자동 온도를 조절하는 4단변온기회로부; 온도센서를 통해 과열을 감지하여 발광 표시하는 경광등회로부; 경광등회로부의 발광 표시와 동시에 부저음을 발생시키는 부저회로부; 한쌍의 EOCR(electric over current relays)을 통해 오버 커런트(over current)를 차단하는 보조 릴레이 회로부; 누전차단기(EBS)와 연결되고, 전자 코일에 의하여 접점의 개폐가 이루어지는 전자접촉기(GMC-150)를 통해 일정한 온도로 난방출력하는 히터회로부; 콘트롤러와 연결되어 EOCR로 팬에 흐르는 오버 커런트(over current)를 차단하는 팬 회로부; 과열을 감지하여 표시하는 경광등 회로부; 누설전류를 차단하는 배선차단기와 연결된 조작부회로;를 포함한다.
상기 마이크로 프로세서가 상기 4단변온기회로부에 전기적으로 연결된 4단변온기 패널에 의해 설정된 현재시간에 따라 송풍기 이상, 저온 경보, 고온 경보, 일사센서 단선, 온도센서 단선, 온도센서 합선 여부를 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부를 통해 감지하여 현재시간을 추가하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 4단변온기회로부에 전기적으로 연결된 4단변온기 패널에 의해 환풍온도 설정, 저온경보 설정, 고온 경보 설정, 온도폭 설정, 현재온도 보정, 팬타임 ON 시간 설정, 팬타임 OFF 시간 설정, 동작확인 입력 설정, 전압계 표시 설정, 전압계 보정 기능을 포함한다.
상기 마이크로프로세서는 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 송풍 모터의 전원을 위상 제어 방식으로 천천히 온 시키며, 증기의 흐름이 완전히 멈추는 일정 시간이 지나서 전원을 오프시킨다.
상기 마이크로프로세서는, 장치 자체에 설정된 기준 온도값과, 보일러를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 온도를 제어한다.
본 발명에 따르면 화훼,원예,채소류 비닐하우스, 특용작물 재배 온실, 돈사,계사,축사, 공장,상가,대형사무실,학교,교회 등 기타 제품건조 및 난방을 요하는 곳에 안전하고 사용료가 저렴한 새로운 탄소 온풍 보일러를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 탄소발열봉은 석영유리관의 내부에 삽입되며, 외부에서 석영유리관을 통해 삽입되며, 석영유리관은 탄소발열봉에서 복사하는 복사열을 그대로 통과 시켜 공기를 직접 가열하게 되므로 가열시간이 짧아 신속하게 온풍을 만들 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면 송풍 모터를 위상 제어 방식에 따라 전환 완결 시점보다 일정 시간 전/후에 천천히 다음 단계 온도로 온/오프 동작시킴으로써 4단계의 온도 전환이 정확하고도 안정되게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면 열 흡수가 용이하도록 포화 증기의 표면적을 확대시키고 높은 발열 온도와 급속 발열을 통해 증기를 순간적으로 필요한 양 만큼 생산함으로써 에너지 절감과 일정 온도 이상의 증기 생산 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 탄소 온풍 보일러에 장착되는 탄소발열봉의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 탄소 온풍 보일러의 외관을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 회로도에 연결되는 다른 회로도를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 4단변온기 패널을 포함하는 콘트롤 박스 및 조작 판넬의 파워와 온도 등의 설정 장치를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포화 증기를 이용한 농업용 탄소 온풍 보일러의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 탄소 온풍 보일러의 외관을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 회로도에 연결되는 다른 회로도를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 4단변온기 패널을 포함하는 콘트롤 박스 및 조작 판넬의 파워와 온도 등의 설정 장치를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포화 증기를 이용한 농업용 탄소 온풍 보일러의 구성을 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 탄소 온풍 보일러에 장착되는 탄소발열봉의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2a와 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 탄소 온풍 보일러의 외관을 보여주는 도면이다.
도 1과 도 2a,b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 공기가 유입되는 흡입 덕트(910), 탄소발열봉(1), 상기 탄소발열봉(1)이 다수개 장착되는 탄소 발열 히터부(900), 연결부(990), 송풍팬(942, 944), 송풍 모터(932, 934), 토출덕트(991), 콘트롤 박스 및 조작 판넬(920) 등으로 구성된다.
도 1의 탄소발열봉(1)은 탄소사를 땋아서 형성한 탄소발열체(6)가 외주면에 나선형으로 권선된 내부석영관(2)을 외부석영관 내부에 내장시키고, 상기 탄소발열체(6)의 양끝단을 내부 석영관(2)의 양끝단에 끼워져 결합되는 별도의 연결수단을 이용하여 내부전극(3)과 연결하며, 상기 내부전극(3)을 몰리브덴 재질의 연결편(4)을 이용하여 외부전극(5)과 연결하고, 상기 외부석영관의 양끝단을 열압착시켜 납작하게 압착된 압착부(11) 내에서 상기 내부전극(3)과 외부전극(5)이 연결편(4)에 의해 연결되는 발열봉이다.
또한 일반적인 탄소발열봉(1)은 복사열 전달능력이 탁월하여 진공상태를 통과하는 특성이 있으며, 복사열은 빛의 속도로 열을 전달하므로, 온도 상승 효과가 매우 높으며, 에너지 절감 효과가 탁월한 특징이 있다.
따라서 본 발명에 따른 탄소발열봉(1)은 대류나 전도와 같은 현상을 거치지 않고 열이 직접 전달되기 때문에 열의 전달이 순간적으로 일어나고, 열 흡수가 용이하도록 공기와의 표면적을 확대시키고 높은 발열 온도와 급속 발열을 통해 열원을 갖는 공기를 순간적으로 필요한 양 만큼 생산함으로써 에너지 절감과 일정 온도 이상의 증기 생산 시간을 단축할 수 있다.
상기 연결부(990)는 상기 흡입 덕트(910)에서 유입된 공기를 이용하여 상기 탄소 발열 히터부(900)에서 생성되는 열원을 공급받기 위한 통로이다.
그리고, 송풍팬(942, 944)은 상기 연결부(990)에서 전달된 열원을 송풍시키고, 송풍 모터(932, 934)는 상기 송풍팬(942, 944)에 구동력을 제공하며, 토출덕트(991)는 상기 송풍팬(942, 944)을 통해 송풍되는 온풍을 토출시키며, 콘트롤 박스 및 조작 판넬(920)은 상기 마이크로프로세서와 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부를 제어 및 조작하는 장치이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부를 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3의 회로도에 연결되는 다른 회로도를 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 4단변온기 패널을 포함하는 콘트롤 박스 및 조작 판넬의 파워와 온도 등의 설정 장치를 보여주는 도면이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 상기 농업용 탄소 온풍 보일러를 제어하는 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부는 램프회로부(112, 116, 118), 4단변온기회로부(113), 경광등회로부(122), 부저회로부(121), 보조 릴레이 회로부(119), 히터회로부(115), 팬 회로부(141, 142), 조작부회로(136) 등으로 구성된다.
램프회로부(112, 116, 118)는 파워램프회로(112)와 히터램프회로(116)와 송풍램프회로(118)들로 구성된 회로이다.
4단변온기회로부(113)는 4단으로 변온하여 자동 온도를 조절하는 회로로서, 4단변온기 패널(150)에 전기적으로 연결되어 1단계, 2단계, 3단계, 및 제4단계로 시간에 따라 나누어 온풍온도를 설정할 수 있도록 한다.
경광등회로부(122)는 온도센서(618)를 통해 과열을 감지하여 발광 표시하는 회로부이다.
부저회로부(121)는 상기 경광등회로부(122)의 발광 표시와 동시에 부저음을 발생시키는 회로이다.
보조 릴레이 회로부(119)는 한쌍의 EOCR(electric over current relays; 119-1, 119-2)을 통해 오버 커런트(over current)를 차단하는 회로이다.
추가적으로 농업용 탄소 온풍 보일러의 전원의 안전을 위해 오버 커런트(over current)를 차단하는 EOCR(electric over current relays) 회로부(123)가 더 연결될 수 있다.
히터회로부(115)는 누전차단기(EBS; 131, 132, 134)와 연결되고, 전자 코일에 의하여 접점의 개폐가 이루어지는 전자접촉기(GMC-150; 133)를 통해 일정한 온도로 온풍이 출력되도록 하는 회로이다.
팬 회로부(141, 142)는 콘트롤러(117)와 연결되어 EOCR로 팬(fan)에 흐르는 오버 커런트(over current)를 차단하는 회로이다.
조작부회로(136)는 누설전류를 차단하는 배선차단기(BKM 2P; 111)와 연결되어 일정 서지 전류를 차단할 수 있다.
또한 온풍의 온도는 마이크로 프로세서(1400)에 의해 제어받는 온도센서(618)에 의해 각각 측정된다.
여기서 콘트롤 박스 및 조작 판넬(920)를 통해 도 5의 설정된 최저온도 이하인 경우에는 마이크로 프로세서(1400)의 제어신호에 의해 탄소발열봉(1)에 전원을 인가하여 가열동작시키고, 최고온도 이상인 경우에는 가열동작을 중지시킨다.
도 5에서 전원 스위치인 파워 S/W(112-1), 탄소 발열 히터부(900)를 수동 또는 자동으로 동작시키는 HEAT S/W(115-1), 송풍팬(942, 944)을 수동 또는 자동으로 동작시키는 FAN S/W(141-1), BUZZER S/W(121)가 콘트롤 박스 및 조작 판넬(920)에 형성되어 있다. 여기에서 수동 선택 운전 방식은 자체 내부 회로중 수동 온도조절기만 작동되며(타 보호회로와는 관계 없음), 4단 변온기능 고장시 또는 시운전시 사용 가능하다.
상기 농업용 탄소 온풍 보일러가 가동되는 경우, 상기 마이크로프로세서(1400)는 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 송풍 모터(932)의 전원을 위상 제어 방식으로 천천히 온 시키며, 가열 공기의 흐름이 완전히 멈추는 일정 시간이 지나서 전원을 오프시킨다.
또는 본 발명의 다른 실시예로서 위상 제어부(1310)의 위상제어 방법을 사용하여 송풍 모터의 속도를 비례 제어 시 송풍 모터(932)를 비례 제어함으로써 난방공급열량에 비례하게 송풍 모터의 구동속도를 제어할 수 있어 송풍 모터의 진동소음을 저감시킬 수 있고, 송풍 모터를 위상 제어 방식에 따라 전환 완결 시점보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 전환이 정확하고도 안정되게 이루어질 수 있도록 한다.
상기 마이크로 프로세서(1400)은 파워 S/W(112-1)를 통해 Power ON 후 처음 기동시에 부하측에 갑작스런 전력공급에 의한 무리를 주지 않기 위하여 제어신호의 설정치까지 출력을 서서히 올리는 전력조정부 또는 고정주기/가변주기로 싸이클 제어(Zero Crossing Control)하거나 위상각 제어(Phase Angle Control)하는 전력조정부와 연결되어 농업용 탄소 온풍 보일러의 정밀제어가 가능하고, 고조파 노이즈 없다.
상기 마이크로 프로세서(1400)는 온도센서(1210)에 설정된 기준 온도값과, 보일러를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 탄소 발열 히터부(900)의 온도를 제어하는 PID 제어부(1330)와 연결되는 것이 바람직하다.
자동 선택시에는 수동 온도 조절기와 관계 없이 4단변온기회로부(113)의 설정된 값에 의하여 작동되며, 탄소 발열 히터부(900)와 송풍팬(942, 944)은 4단변온기 패널(150)에서 설정된 설정값에 의해 작동된다.
고장시 마이크로 프로세서(1400)의 자가진단 방법으로는, 수동 조작시 탄소 발열 히터부(900) 또는 송풍팬(942, 944) 중 작동 불능 상태이면 콘트롤 박스내부 수동 온도 조절기의 설정값이 틀린 경우로서 탄소 발열 히터부(900)의 온도설정이 낮게 설정되어 있는 것으로 판단되면 120도 이상으로 재설정하고, 송풍팬(942, 944)의 온도가 높게 설정되어 있는 것으로 판단되면 40도 이하로 재설정한다.
또한 마이크로 프로세서(1400)는 수동, 자동 모두 작동 불능 상태인 경우 측면에 부착된 EOCR(119-1, 119-2), 누전차단기(131, 132, 134), 배선차단기(111)를 RESET 시킨다.
4단변온기회로부(113)에 의해 설정된 현재시간에 따라 송풍기 이상, 저온 경보, 고온 경보, 온도센서 단선, 온도센서 합선 여부를 농업용 탄소 온풍 보일러 회로부를 통해 마이크로 프로세서(1400)가 감지한다.
이 외에도 4단변온기회로부(113)는 환풍온도 설정, 저온경보 설정, 고온 경보 설정, 온도폭 설정, 현재온도 보정, 팬타임 ON 시간 설정, 팬타임 OFF 시간 설정, 동작확인 입력 설정, 전압계 표시 설정, 전압계 보정 기능 등이 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포화 증기를 이용한 농업용 탄소 온풍 보일러의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 포화 증기를 분사하는 분사 펌프를 포함하는 분사시스템(1225-1)을 연동하여 보일러 내부에 물이 없는 건식가열 형태로 일정 온도로 분사되도록 한다.
마이크로프로세서(1400)는 증발량에 따라 기체 체적(비용적: ㎥/kg) 값을 연산하여 일정 온도로 가열 또는 증폭하도록 제어한다. 이때 발열량 제어 모듈 등을 사용한다.
위상 제어부(1310)의 위상제어 방법을 사용하여 분사 펌프의 속도를 비례 제어 시 분사 펌프를 비례 제어함으로써 난방공급열량에 비례하게 분사 펌프의 구동속도를 제어할 수 있어 분사 펌프의 진동소음을 저감시킬 수 있고, 분사 펌프를 위상 제어 방식에 따라 전환 완결 시점보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 전환이 정확하고도 안정되게 이루어질 수 있도록 한다.
TPR(Thyristor Power Regulator) 제어부(1320)는 1단계, 2단계, 3단계, 및 제4단계로 시간에 따라 나누어 열풍온도를 설정하면, 탄소 발열 히터부(900)의 최대 출력값을 다단계로 제한하여, 1단계, 2단계, 3단계, 및 제4단계에 따른 소비 전력량을 조정하는 장치이다.
PID 제어부(1330)는 농업용 탄소 온풍 보일러 자체에 4단변온기 패널(150)을 통해 설정된 기준 온도값과, 송풍 모터(932, 934) 등을 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력할 수 있도록 한다.
상술한 구성에 의하여 본 발명에 따른 탄소발열봉(1)은 석영유리관의 내부에 삽입되며, 외부에서 석영유리관을 통해 삽입되며, 석영유리관은 탄소발열봉(1)에서 복사하는 복사열을 그대로 통과 시켜 공기를 직접 가열하게 되므로 가열시간이 짧아 신속하게 온풍을 만들 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 송풍 모터(932, 934)를 위상 제어 방식에 따라 전환 완결 시점보다 일정 시간 전/후에 천천히 다음 단계 온도로 온/오프 동작시킴으로써 4단계의 온도 전환이 정확하고도 안정되게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 열 흡수가 용이하도록 분사시스템(1225-1)을 연동하여 포화 증기의 표면적을 확대시키고 높은 발열 온도와 위상 제어부(1310)와 TPR(Thyristor Power Regulator) 제어부(1320)와 PID 제어부(1330) 등을 통한 급속 발열을 통해 증기를 순간적으로 필요한 양 만큼 생산함으로써 에너지 절감과 일정 온도 이상의 증기 생산 시간을 단축할 수 있다.
1 : 탄소발열봉
2 : 내부석영관
3 : 내부전극
4 : 연결편
5 : 외부전극
6 : 탄소발열체
11 : 압착부
111 : 배선차단기(BKM 2P)
112, 116, 118 : 램프회로부
113 : 4단변온기회로부
122 : 경광등회로부
121 : 부저회로부
119 : 보조 릴레이 회로부
119-1, 119-2 : EOCR(electric over current relays)
115 : 히터회로부
117 : 콘트롤러
131, 132, 134 : 누전차단기(EBS)
133 : 전자접촉기(GMC-150)
136 : 조작부회로
141, 142 : 팬 회로부
150 : 4단변온기 패널
618 : 온도센서
900 : 탄소 발열 히터부
910 : 흡입 덕트
920 : 콘트롤 박스 및 조작 판넬
932, 934 : 송풍 모터
942, 944 : 송풍팬
990 : 연결부
991 : 토출덕트
1310 : 위상 제어부
1330 : PID 제어부
1400 : 마이크로 프로세서
2 : 내부석영관
3 : 내부전극
4 : 연결편
5 : 외부전극
6 : 탄소발열체
11 : 압착부
111 : 배선차단기(BKM 2P)
112, 116, 118 : 램프회로부
113 : 4단변온기회로부
122 : 경광등회로부
121 : 부저회로부
119 : 보조 릴레이 회로부
119-1, 119-2 : EOCR(electric over current relays)
115 : 히터회로부
117 : 콘트롤러
131, 132, 134 : 누전차단기(EBS)
133 : 전자접촉기(GMC-150)
136 : 조작부회로
141, 142 : 팬 회로부
150 : 4단변온기 패널
618 : 온도센서
900 : 탄소 발열 히터부
910 : 흡입 덕트
920 : 콘트롤 박스 및 조작 판넬
932, 934 : 송풍 모터
942, 944 : 송풍팬
990 : 연결부
991 : 토출덕트
1310 : 위상 제어부
1330 : PID 제어부
1400 : 마이크로 프로세서
Claims (5)
- 탄소 온풍 보일러에 있어서,
공기가 유입되는 흡입 덕트;
상기 흡입 덕트의 하측에 배치되어 상기 흡입 덕트에서 유입된 공기를 이용하여 열원을 생성하도록 다수의 탄소발열봉이 장착되는 탄소 발열 히터부;
상기 탄소 발열 히터부의 일측에 배치되어 상기 탄소 발열 히터부의 온도를 감지하는 온도센서;
상기 탄소 발열 히터부의 하측에 배치되어 상기 탄소 발열 히터부에서 생성되는 열원을 공급받기 위한 연결부;
상기 연결부의 일측에 배치되어 상기 연결부에서 전달된 열원을 송풍시키는 송풍팬 및 상기 송풍팬에 구동력을 제공하는 송풍 모터;
상기 연결부와 연결되어 상기 송풍팬을 통해 송풍되는 온풍을 토출시키는 토출덕트;
상기 탄소 발열 히터부의 일측에 배치되어 상기 온도센서의 감지값에 따라 상기 탄소 발열 히터부 및 송풍 모터를 제어하는 마이크로프로세서를 포함하고,
상기 탄소발열봉은 탄소사를 땋아서 형성한 탄소발열체가 외주면에 나선형으로 권선된 내부석영관을 외부석영관 내부에 내장시키고, 상기 탄소발열체의 양끝단을 내부 석영관의 양끝단에 끼워져 결합되는 별도의 연결수단을 이용하여 내부전극과 연결하며, 상기 내부전극을 몰리브덴 재질의 연결편을 이용하여 외부전극과 연결하고, 상기 외부석영관의 양끝단을 열압착시켜 납작하게 압착된 압착부 내에서 상기 내부전극과 외부전극이 연결편에 의해 연결되고,
상기 마이크로 프로세서는 수동 조작시 상기 탄소 발열 히터부 또는 송풍팬이 작동 불능 상태인 경우 상기 탄소 발열 히터부 또는 송풍팬의 온도를 재설정하는 탄소 온풍 보일러. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 송풍 모터의 전원을 위상 제어 방식으로 천천히 온 시키는 것을 특징으로 하는 탄소 온풍 보일러. - 제1항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는, 기준 온도값과, 상기 탄소 온풍 보일러를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 탄소 온풍 보일러.
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|---|---|---|---|
| KR1020150155834A KR101809248B1 (ko) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 농업용 탄소 온풍 보일러 |
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| A201 | Request for examination | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |