KR101959988B1 - 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치 및 시스템 - Google Patents

열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치는 배관의 인입부에 설치되어 상기 배관을 온 또는 오프시켜 유체의 이동을 제어하는 밸브 인서트(valve insert), 상기 밸브 인서트와 결합하여 상기 밸브 인서트의 온 또는 오프 동작을 구동시키는 구동부, 상기 배관을 통과하는 유체와 상온의 온도 차이를 이용하여 에너지를 발생시켜 저장하는 열전발전부, IoT(Internet of Things) 게이트웨이와 밸브 인서트의 제어신호 또는 밸브 인서트의 상태정보를 송수신하는 통신부, 및 상기 통신부로부터 수신된 상기 밸브 인서트의 제어신호에 따라, 상기 열전발전부에서 발생시킨 에너지를 사용하여 상기 구동부를 제어하고, 상기 통신부를 통해 상기 밸브 인서트의 상태정보를 전송하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 별도의 전원인가 없이 폐열을 이용하여 자가발전으로 얻은 에너지로 밸브를 제어할 수 있으므로 난방비가 절감되고, 외부에서 스마트폰을 사용하여 세대 내의 밸브를 자동 제어할 수 있다.

Description

열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치 및 시스템{INTERNET OF THING VALVE ADJUSTING APPARATUS AND SYSTEM FOR APPLYING HARVEST OF THERMAL ENERGY}
본 발명은 자가발전회로를 구비한 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 지역난방시스템은 집단에너지를 공급하는 사업자가 다수의 개별 사용자에게 난방 및 급탕을 위해 배관을 통해 집단에너지를 공급하는 시스템으로, 사용자가 개별적으로 난방설비를 갖추는 개별난방 시스템과는 차이가 있다. 즉, 지역난방은 하나의 도시 또는 일정한 지역 내에 있는 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장 등 각종 건물이 개별적으로 난방설비를 갖추지 않고, 대규모 열병합발전소를 건설하여 난방 및 급탕에 필요한 중온수(80도 내지 120도)를 생산하여 열수송관을 통해 각 수용가에 공급하는 시스템으로 집단에너지 공급방식 중 하나이다.
이러한 지역난방시스템은 전기와 열을 생산하는 열원시설과, 생산된 열을 수송하는 열수송시설과, 열수송시설에 의해 수송되는 열을 사용자에게 공급하는 열사용자설비로 구성된다.
특히, 열사용자설비가 아파트, 주택 등의 집합건물에 설치되는 경우, 각 세대 내 인입부에 세대 콘트롤 밸브가 부착되어 실내온도에 따라 개별제어가 되는 구조이다.
이러한, 세대 내에 설치되는 콘트롤 밸브는 수동 조절밸브로 구성되는 것이 일반적이다. 수동 조절밸브는 입주민이 직접 해당하는 공간(예를 들어, 방, 거실 등)의 밸브를 열고 닫아야 하므로 열원의 조절이 용이하지 않고, 전동 밸브를 사용하는 경우, 대기전원이 인가되므로 일정한 전력소모가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 수동 조절밸브의 경우, 세대 외부에서 조절이 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 배관을 흐르는 유체로부터 전도되는 폐열을 이용하여 자가발전 방식으로 밸브를 제어하는 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절정치는 열원이 인입되는 배관의 인입부에 설치되어 상기 배관을 온 또는 오프시켜 유체의 이동을 제어하는 밸브 인서트(valve insert), 상기 밸브 인서트와 결합하여 상기 밸브 인서트의 온 또는 오프 동작을 구동시키는 구동부, 상기 배관을 통과하는 유체와 상온의 온도 차이를 이용하여 에너지를 발생시켜 저장하는 열전발전부, IoT(Internet of Things) 게이트웨이와 밸브 인서트의 제어신호 또는 밸브 인서트의 상태정보를 송수신하는 통신부, 및 상기 통신부로부터 수신된 상기 밸브 인서트의 제어신호에 따라, 상기 열전발전부에서 발생시킨 에너지를 사용하여 상기 구동부를 제어하고, 상기 통신부를 통해 상기 밸브 인서트의 상태정보를 전송하는 제어부를 포함한다.
열전발전부는, 적어도 하나의 방열판, 열전소자, 및 열전도 패드를 포함하여 구성되고, 상기 열전도 패드로부터 전달된 열에너지를 상기 열전소자에서 전기에너지로 변환하여 저장할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 방열판은, 외부 측면에 배치된 방열팬과 열전소자와 접하는 방열판으로 구성되고, 상기 열전소자는, 상기 열전도 패드의 홈 또는 홀에 밀착되게 배치되어, 상기 방열팬 측과 상기 열전도 패드 사이의 온도 차이(△T)를 최대화할 수 있다.
또한, 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치는 상기 배관의 인입부와 출력부 사이에 배치되고, 상기 유체의 진행경로를 제공하는 곡선형 배관을 더 포함하여 구성될 수 있다.
열전발전부, 통신부, 및 제어부는, 일체형 사각박스로 구성되고, 상기 밀폐형 박스는 상기 배관에 탁찰가능한 구조로 형성될 수 있다.
제어부는, 상기 밸브 인서트의 제어신호를 수신하는 경우, 상기 열전발전부에서 에너지 발전을 시작하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템은 각 세대에 설치되어 난방의 공급 여부를 제어하는 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치, 및 사용자 단말기로부터 특정 세대의 난방을 온 또는 오프하는 제어신호를 수신하고, 상기 제어신호를 해당 세대에 설치된 IoT 밸브조절장치로 전달하는 IoT 게이트웨이를 포함한다.
IoT 밸브조절장치는, 열원이 인입되는 배관의 인입부에 설치되어 상기 배관을 온 또는 오프시켜 유체의 이동을 제어하는 밸브 인서트(valve insert), 상기 밸브 인서트와 결합하여 상기 밸브 인서트의 온 또는 오프 동작을 구동시키는 구동부, 상기 배관을 통과하는 유체와 상온의 온도 차이를 이용하여 에너지를 발생시켜 저장하는 열전발전부, IoT 게이트웨이와 밸브 인서트의 제어신호 또는 밸브 인서트의 상태정보를 송수신하는 통신부, 및 상기 통신부로부터 수신된 상기 밸브 인서트의 제어신호에 따라, 상기 열전발전부에서 발생시킨 에너지를 사용하여 상기 구동부를 제어하고, 상기 통신부를 통해 상기 밸브 인서트의 상태정보를 전송하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
IoT 밸브조절장치는, 상기 제어신호를 수신하는 경우, 상기 열전발전부에서 에너지 발전을 시작하도록 제어할 수 있다.
IoT 밸브조절장치는, 상기 제어신호에 따라 상기 밸브 인서트의 온 또는 오프 제어가 실패한 경우, 설정된 횟수만큼 반복하여 상기 구동부를 다시 구동시킬 수 있다.
IoT 밸브조절장치는, 상기 설정된 횟수 내에 상기 밸브 인서트의 온 또는 오프 제어가 성공한 경우, 상기 구동부의 구동을 멈추고 상기 밸브 인서트의 상태정보를 상기 IoT 게이트웨어로 전송할 수 있다.
본 발명에 따르면, 별도의 전원인가 없이 폐열을 이용하여 자가발전으로 얻은 에너지로 밸브를 제어할 수 있으므로 전력비가 절감되고, 외부에서 스마트폰을 사용하여 세대 내의 밸브를 자동 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 인서트와 구동부의 개략적인 결합상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전발전부의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치의 구조도이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템의 구성도이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템의 동작 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치(100)는 밸브 인서트(110), 구동부(120), 제어부(130), 열전발전부(140) 및 통신부(150)를 포함하여 구성된다. 또한, 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치(100)는 U자형 배관을 더 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 밸브 인서트(valve insert)(110)는 배관의 인입부에 설치되어 배관을 온 또는 오프시켜 유체의 이동을 제어할 수 있다. 즉, 밸브 바디에 장착된 밸브 인서트(110)를 온 또는 오프시켜 유체가 통과할 수 있는 통로를 차단하거나 오픈시킬 수 있다. 밸브 인서트(110)는 난방 공급이 없는 경우, 수동으로 조작이 가능하도록 외부로 조작부가 형성될 수 있다.
구동부(120)는 밸브 인서트(110)와 물리적으로 결합하여 밸브 인서트(110)의 온 또는 오프 동작을 구동시킬 수 있다. 구동부(120)는 일반적으로 액츄에이터를 의미하며, 전기적 신호에 의해 구동부(120)의 스위치가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 움직일 수 있다. 구동부(120)의 스위치는 수동 조작에 의해서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 조작될 수 있다. 이때, 시계 방향의 조작은 밸브 인서트(110)를 온 시키고, 반시계 방향의 조작은 밸브 인서트(110)를 오프 시킬 수 있다. 또는, 반대의 조작에 의해 밸브 인서트(110)를 온 또는 오프시킬 수 있다. 또한, 구동부(120)는 밸브의 상태를 홀 센싱회로를 이용하여 감지한 후 모터 구동회로로 구동신호를 전달할 수 있다.
열전발전부(140)는 열원이 인입되는 배관을 통과하는 유체와 상온의 온도 차이를 이용하여 에너지를 발생시켜 저장할 수 있다. 유체가 난방용 온수인 경우, 유체와 상온과의 온도차이(△T)가 10 내지 30도 차이가 나며, 열전소자를 통해 온도차이만큼 전기에너지를 발생시킬 수 있다.
통신부(150)는 IoT(Internet of Things) 게이트웨이와 밸브 인서트의 제어신호 또는 밸브 인서트의 상태정보를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 통신부(150)는 IoT 게이트웨이로부터 밸브 인서트의 온 또는 오프 제어신호를 수신하고, 밸브 인서트가 온 또는 오프되었는지의 상태정보를 IoT 게이트웨이로 전송할 수 있다.
제어부(130)는 통신부(150)로부터 수신된 밸브 인서트(110)의 제어신호에 따라, 열전발전부(140)에서 발생시킨 에너지를 사용하여 구동부(120)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 통신부(150)를 통해 밸브 인서트(110)의 상태정보를 전송할 수 있다. 제어부(130)는 밸브 인서트(110)의 제어신호를 수신하는 경우, 열전발전부(140)에서 에너지 발생을 시작하도록 콜드 스타팅 방식으로 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치(100)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 열전소자에 의해 발전된 전기에너지를 고효율로 충전시키기 위해 최대 전력 동작점 추적 기술(MPPT: Maximum Power Point Tracking)을 활용하여 발전 효율을 극대화하도록 제어할 수 있다.
열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치(100)는 배관의 인입부와 출력부 사이에 배치되고, 유체의 진행경로를 제공하는 곡선형 배관을 더 포함할 수 있다. 곡선형 배관은 유체(난방용 온수)와 열전발전부(140) 사이의 접촉 면적을 최대화하도록 U자형 또는 S자형 등 곡선 형태로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 인서트와 구동부의 개략적인 결합상태도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 인서트(110)의 상부에 구동부(120)가 결합될 수 있다(도 2의 (a)).
구동부(110)는 40kgf.cm의 출력토크를 발생시키도록 구동될 수 있고, 대략 3초 내지 4초의 구동으로 밸브 인서트(110)를 온 또는 오프 상태로 전환시킬 수 있다. 구동부(120)는 전면에 조작 스위치를 구비하며, 구동 신호에 따라 조작 스위치를 대응하는 방향으로 자동으로 이동시켜 밸브 인서트(110)를 온 또는 오프시킬 수 있다. 또한, 구동부(120)는 조작 스위치를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 이동시켜 수동으로 밸브 인서트(110)의 상태를 제어할 수도 있다(도 2의 (b)).
밸브 인서트(110)는 구동부(110)와 전기적/물리적으로 연결이 가능하도록 중심부에 도체로 된 돌출부를 더 구비할 수 있다(도 2의 (c)).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전발전부의 구조도이다.
도 3을 참조하면, 열전발전부(140)는 제1 방열판(A), 제2 방열판(B), 열전소자(C), 및 열전도 패드(D)를 포함하여 구성된다. 제1 방열판(A), 제2 방열판(B), 열전소자(C) 및 열전도 패드(D)는 순차적으로 적층되며, 제1 방열판(A)은 공기와 접하고, 열전도 패드(D)는 배관에 접하게 배치될 수 있다.
배관에 접하도록 배치된 열전도 패드(D)는 배관을 통해 흐르는 유체로부터 열에너지(폐열)를 전달받을 수 있다. 제1 방열판(A)는 방열팬이 부착된 방열판으로 형성되어 제2 방열판(B)으로 전도된 열에너지를 방출함으로써 열전소자(C) 양단의 온도 차이를 최대화할 수 있다. 열전소자(C)는 열전도 패드(D)의 홈 또는 홀에 밀착하여 배치됨으로써 열 전도율을 높일 수 있다. 열전소자(C)는 열전도 패드(D)로부터 전달된 열에너지를 전기에너지로 변환하여 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치의 구조도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치(100)는 일체형 사각박스로 구성되고, 배관에 탁찰가능한 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, IoT 밸브조절장치(100)는 열전발전부(140), 통신부(150), 및 제어부(130)를 일체형 사각박스(170) 내에 배치하고, 밸브 인서트(110) 및 구동부(120)를 사각박스 외부에 부착할 수 있다. 이때, 제어부(130)와 구동부(120)는 전기적으로 연결되어 제어신호 및 밸브 인서트(110)의 상태 정보를 상호 전송할 수 있다.
밀폐형 사각박스(170) 내에 적어도 하나의 방열판(A, B), 열전소자(C) 및 열전도 패드(D)가 순차적으로 적층되고, 열전도 패드(D)는 배관과 적어도 일부가 접하도록 배치되어 배관을 흐르는 유체로부터 폐열을 획득활 수 있다. 이때, 적어도 하나의 방열판(A, B) 중 하나는 방열팬(A)으로 구성될 수 있고, 방열팬(A)은 공기와 접촉하여 폐열을 방출할 수 있도록 일체형 사각박스(170)의 오픈된 영역에 배치될 수 있다.
또한, IoT 밸브조절장치(100)는 배관의 인입부와 출력부 사이에 유체의 진행경로를 제공하는 곡선형 배관(160)을 더 포함하여 열전발전부(140)로 열전도 효율을 높일 수 있다. 즉, 곡선형 배관(160)이 더 포함되는 경우, 열전발전부(140)과 접촉하는 단면적이 커져서 열전도율을 높일 수 있다.
본 실시예에서는 밸브 인입부(110)와 구동부(120)는 일체형 사각박스(170) 외부에 형성되는 것으로 도시되었으나, 실시예에 따라 일체형 사각박스(170) 내에 형성될 수도 있다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템의 구성도이다.
도 5는 각 세대 내에 설치된 IoT 밸브조절장치(100)와 다수의 IoT 밸브조절장치(100)가 접속하는 IoT 게이트웨이(200), 관리서버(300) 및 사용자 단말기(400)를 포함하는 IoT 밸브조절시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 다수의 세대 내에 설치된 다수의 IoT 밸브조절장치(100A 내지 100N)와 다수의 IoT 밸브조절장치(100A 내지 100N)가 접속하는 IoT 게이트웨이(200), 관리서버(300) 및 다수의 사용자 단말기(400A 내지 400N)를 포함하는 IoT 밸브조절시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 각 세대 내에 설치된 IoT 밸브조절장치(100)는 각 세대의 난방 공급 여부를 제어할 수 있다. 구체적으로, IoT 밸브조절장치는 앞서 설명한 밸브 인서트, 구동부, 열전발전부, 통신부 및 제어부를 포함하여 구성되며, 밸부의 인입부에 설치되어 배관을 통해 흐르는 온수의 폐열을 이용하여 자체 발전된 전기에너지로 밸브 인서트의 온 또는 오프를 제어할 수 있다.
IoT 밸브조절장치(100)는 IoT 게이트웨이(200)에 접속하여 IoT 게이트웨이(200)로부터 밸브 인서트의 제어신호를 수신하고, 제어신호에 따라 밸브 인서트를 구동시킨 후 상태정보를 IoT 게이트웨어(200)로 전송할 수 있다. IoT 밸브조절장치(100)는 밸브 인서트의 제어신호를 수신하는 경우, 열전발전부에서 에너지 발전을 시작하도록 제어할 수 있다. 또한, IoT 밸브조절장치(100)는 제어신호에 따라, 밸브 인서트를 구동시킨 후, 구동의 성공 여부를 IoT 게이트웨이(200)로 전달할 수 있다. 이때, IoT 밸브조절장치(100)는 설정된 횟수 내에서 밸브 인서트의 궁동이 성공할 때까지 밸브 인서트를 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 설정된 횟수가 5회인 경우, IoT 밸브조절장치(100)는 밸브 인서트가 온 되도록 5회까지 구동시킨 후 밸브 인서트를 온 시키는 것이 실패하면 구동실패 정보를 IoT 게이트웨이(200)로 전송할 수 있다. 이때, IoT 밸브조절장치(100)는 밸브 인서트가 온 되도록 3회 구동시 밸브 인서트를 온 시키는 것이 성공하면 밸브 인서트의 추가적인 구동을 멈추고 구동성공 정보를 IoT 게이트웨이(200)로 전송할 수 있다.
IoT 게이트웨이(200)는 각 세대 내에 하나씩 설치되거나, 집합건물 전체에 하나 설치될 수 있고, 적어도 하나의 IoT 밸브조절장치(100)와 통신하여 제어신호 또는 밸브 인서트의 상태정보를 송수신할 수 있다. IoT 게이트웨이(200)는 특정 사용자 단말기(400)로부터 특정 IoT 밸브조절장치(100)의 제어신호를 수신하는 경우, 해당 세대의 IoT 밸브조절장치(100)로 제어신호를 전달할 수 있다.
도 6을 참조하면, IoT 게이트웨이(200)는 다수의 세대 내에 설치된 다수의 IoT 밸브조절장치(100A 내지 100N)와 접속하여 각각의 IoT 밸브조절장치(100A 내지 100N)에 대응하는 제어신호를 전송하고, 밸브 인서트의 상태정보를 수신할 수 있다.
IoT 게이트웨이(200)는 특정 사용자 단말기(400C)로부터 해당 세대의 밸브 제어신호를 수신하는 경우, 특정 사용자 단말기(400C)가 선택한 세대의 밸브 제어 접근권한을 확인한 후, 해당 세대의 IoT 밸브조절장치(100C)를 선택하여 제어신호를 전달할 수 있다. IoT 게이트웨이(200)는 관리서버(300)의 데이터베이스를 확이하여 각 사용자 단말기(400A 내지 400N)가 접근권한이 있는 IoT 밸브조절장치(100A 내지 100N)를 선택할 수 있다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템의 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템에서 밸브 인서트의 구동이 성공한 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템에서 밸브 인서트의 구동이 실패한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 사용자 단말기(400)에서 IoT 밸브조절장치를 제어하기 위한 어플리케이션(App)을 실행하고(S710), 특정 밸브의 'ON' 제어신호를 수신할 수 있다.
사용자 단말기(400)는 특정 밸브의 'ON' 제어신호를 IoT 게이트웨이(200)로 전송한다(S720). 특정 밸브의 'ON' 제어신호를 수신한 IoT 게이트웨이(200)는 대응하는 IoT 밸브조절장치(100)를 선택하여 밸브 'ON" 제어신호를 전송할 수 있다(S730).
밸브 'ON" 제어신호를 수신한 IoT 밸브조절장치(100)는 밸브 인서트가 'ON'되도록 구동시키고(S740), 구동이 성공하면(S750), 밸브 'ON' 구동결과를 IoT 게이트웨이(200)를 통해 사용자 단말기(400)로 전송한다(S760, S770).
사용자 단말기(400)는 IoT 게이트웨이(200)로부터 수신된 구동결과를 디스플레이부에 표시할 수 있다(S780). 따라서, 사용자는 세대 내의 IoT 밸브조절장치의 제어가 성공한 것을 확인할 수 있다.
도 8을 참조하면, 사용자 단말기(400)에서 IoT 밸브조절장치를 제어하기 위한 어플리케이션(App)을 실행하고(S810), 특정 밸브의 'OFF' 제어신호를 수신할 수 있다.
사용자 단말기(400)는 특정 밸브의 'OFF' 제어신호를 IoT 게이트웨이(200)로 전송한다(S820). 특정 밸브의 'OFF' 제어신호를 수신한 IoT 게이트웨이(200)는 대응하는 IoT 밸브조절장치(100)를 선택하여 밸브 'OFF" 제어신호를 전송할 수 있다(S830).
밸브 'OFF" 제어신호를 수신한 IoT 밸브조절장치(100)는 밸브 인서트가 'OFF'되도록 구동시키고(S840), 구동이 실패하면(S850), 설정된 횟수만큼 밸브 'OFF'를 반복 수행할 수 있다(S860). 설정된 횟수만큼 밸브 'OFF'를 반복 수행하였지만, 밸브 'OFF'에 실패한 경우(S870), 더 이상의 밸브 인서트 제어를 멈추고 밸브 'OFF' 실패 구동결과를 IoT 게이트웨이(200)를 통해 사용자 단말기(400)로 전송한다(S880, S890).
사용자 단말기(400)는 IoT 게이트웨이(200)로부터 수신된 구동결과를 디스플레이부에 표시할 수 있다(S900). 따라서, 사용자는 세대 내의 IoT 밸브조절장치의 제어가 실패한 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따르면, 밸브의 인입부에 자가 발전이 가능한 IoT 밸브조절장치를 설치함으로써, 자동으로 밸브의 온/오프를 제어할 수 있고, 비용을 절감할 수 있다.
100: 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절방법
110: 밸브 인서트 120: 구동부
130: 제어부 140: 열전발전부
150: 통신부 160: U자 배관

Claims (10)

  1. 열원이 인입되는 배관의 인입부에 설치되어 상기 배관을 온 또는 오프시켜 유체의 이동을 제어하는 밸브 인서트(valve insert);
    상기 밸브 인서트와 결합하여 상기 밸브 인서트의 온 또는 오프 동작을 구동시키는 구동부;
    상기 배관을 통과하는 유체와 상온의 온도 차이를 이용하여 에너지를 발생시켜 저장하는 열전발전부;
    IoT(Internet of Things) 게이트웨이와 밸브 인서트의 제어신호 또는 밸브 인서트의 상태정보를 송수신하는 통신부; 및
    상기 통신부로부터 수신된 상기 밸브 인서트의 제어신호에 따라, 상기 열전발전부에서 발생시킨 에너지를 사용하여 상기 구동부를 제어하고, 상기 통신부를 통해 상기 밸브 인서트의 상태정보를 전송하는 제어부;를 포함하고,
    상기 열전발전부는,
    적어도 하나의 방열판, 열전소자, 및 열전도 패드를 포함하여 구성되고, 상기 열전도 패드로부터 전달된 열에너지를 상기 열전소자에서 전기에너지로 변환하여 저장하고,
    상기 적어도 하나의 방열판은, 외부 측면에 배치된 방열팬과 열전소자와 접하는 방열판으로 구성되고,
    상기 열전소자는, 상기 열전도 패드의 홈 또는 홀에 밀착되게 배치되어, 상기 방열팬 측과 상기 열전도 패드 사이의 온도 차이(△T)를 최대화하는,
    열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배관의 인입부와 출력부 사이에 배치되고, 상기 유체의 진행경로를 제공하는 곡선형 배관;을 더 포함하는,
    열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열전발전부, 상기 통신부, 및 상기 제어부는, 일체형 사각박스로 구성되고, 상기 일체형 사각박스는 상기 배관에 탁찰가능한 구조로 형성되는,
    열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 밸브 인서트의 제어신호를 수신하는 경우, 상기 열전발전부에서 에너지 발전을 시작하도록 제어하는,
    열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치.
  7. 각 세대에 설치되어 난방의 공급 여부를 제어하는 열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절장치; 및
    사용자 단말기로부터 특정 세대의 난방을 온 또는 오프하는 제어신호를 수신하고, 상기 제어신호를 해당 세대에 설치된 IoT 밸브조절장치로 전달하는 IoT 게이트웨이;를 포함하고,
    상기 IoT 밸브조절장치는,
    열원이 인입되는 배관의 인입부에 설치되어 상기 배관을 온 또는 오프시켜 유체의 이동을 제어하는 밸브 인서트(valve insert), 상기 밸브 인서트와 결합하여 상기 밸브 인서트의 온 또는 오프 동작을 구동시키는 구동부, 상기 배관을 통과하는 유체와 상온의 온도 차이를 이용하여 에너지를 발생시켜 저장하는 열전발전부, IoT 게이트웨이와 밸브 인서트의 제어신호 또는 밸브 인서트의 상태정보를 송수신하는 통신부, 및 상기 통신부로부터 수신된 상기 밸브 인서트의 제어신호에 따라, 상기 열전발전부에서 발생시킨 에너지를 사용하여 상기 구동부를 제어하고, 상기 통신부를 통해 상기 밸브 인서트의 상태정보를 전송하는 제어부를 포함하여 구성되고,
    상기 열전발전부는,
    적어도 하나의 방열판, 열전소자, 및 열전도 패드를 포함하여 구성되고, 상기 열전도 패드로부터 전달된 열에너지를 상기 열전소자에서 전기에너지로 변환하여 저장하고,
    상기 적어도 하나의 방열판은, 외부 측면에 배치된 방열팬과 열전소자와 접하는 방열판으로 구성되고,
    상기 열전소자는, 상기 열전도 패드의 홈 또는 홀에 밀착되게 배치되어, 상기 방열팬 측과 상기 열전도 패드 사이의 온도 차이(△T)를 최대화하는,
    열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 IoT 밸브조절장치는, 상기 제어신호를 수신하는 경우, 상기 열전발전부에서 에너지 발전을 시작하도록 제어하는,
    열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 IoT 밸브조절장치는, 상기 제어신호에 따라 상기 밸브 인서트의 온 또는 오프 제어가 실패한 경우, 설정된 횟수만큼 반복하여 상기 구동부를 다시 구동시키는,
    열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 IoT 밸브조절장치는, 상기 설정된 횟수 내에 상기 밸브 인서트의 온 또는 오프 제어가 성공한 경우, 상기 구동부의 구동을 멈추고 상기 밸브 인서트의 상태정보를 상기 IoT 게이트웨이로 전송하는,
    열에너지 하베스트 방식을 적용한 IoT 밸브조절시스템.
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