KR102341876B1 - 가스 중간밸브 자동 제어장치 및 방법 - Google Patents

가스 중간밸브 자동 제어장치 및 방법 Download PDF

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(주)세이프퀴슬
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Abstract

본 발명은, 가스 유로에서 직접 유압을 측정하여 정상치를 벗어난 경우에는, 타이머나 누출 혹은 온도 여부에 상관없이 즉각 가스 중간밸브의 노브를 자동으로 폐쇄시켜 가스 공급을 차단할 수 있도록 하여 안전성을 더욱 향상시킨, 가스 중간밸브 자동 제어장치 및 방법을 제공하는 것으로서, 전체 동작을 제어하는 제어부(110); 가스연결관(2)의 가스 압력을 측정하기 위한 압력센서부(120); 상기 가스 중간밸브의 열림/닫힘 상태를 감지하는 위치센서부(130); 모터의 정/역 회전을 제어하기 위한 모터구동부(140); 상기 가스 중간밸브 자동 제어장치의 정보나 경보를 시청각적으로 표시하는 출력부; 사용자로부터 각종 데이터를 입력받기 위한 터치패드부(170); 및 전체 회로에 전원을 공급하는 전원부(180); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 중간밸브 자동 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING AUTOMATICALLY MIDDLE VALVE OF GAS}
본 발명은 가스 중간밸브 자동 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스기기 사용시, 가스 공급 설정시간 여부, 노브의 정위치 배치 여부, 가스 누출 및 고온과 같은 이상 신호 감지 여부, 등에 따라, 가스 중간밸브를 자동으로 제어함은 물론, 가스 압력을 직접 측정하여 이상 압력 감지시에도 가스 중간밸브의 노브를 자동으로 폐쇄시켜 가스 누출을 차단할 수 있는 가스 중간밸브 자동 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가정이나 업소 등에서 사용되는 가스레인지 및 가스난로와 같은 가스기기에는 외부로부터 LPG 또는 LNG 가스를 공급할 수 있도록 가스 공급관이 장착되고, 이 가스 공급관에는 가스를 공급 및 차단시킬 수 있는 중간밸브가 의무적으로 장착된다.
이러한 가스 중간밸브는 사용자가 가스기기의 사용시마다 가스를 선택적으로 공급 또는 차단할 수 있도록 노브가 외부로 노출되어 설치되어 있다.
한편, 상기와 같은 가스 중간밸브를 개방한 상태로 장시간 방치되어 있으면 화재 및 폭발과 같은 안전사고가 발생하게 되므로, 가스 중간밸브에 별도의 수단을 구비하여 가스 공급을 자동으로 차단할 수 있는 안전 장치들이 연구 및 개발되고 있다.
이에, 본 발명자는, 이상의 문제점을 해결하고자, 대한민국 등록특허공보 제10-1552256호(명칭 : 가스 중간밸브 자동 제어방법)(이하, '제1 종래기술'이라 함) 및 등록특허공보 제10-1641325호(명칭 : 가스 중간밸브 개폐장치)(이하, '제2 종래기술'이라 함) 을 제안한 바 있다.
상기 제1 종래기술을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 제1 종래기술에 적용되는 가스 중간밸브 자동 잠금장치(100)의 케이스는, 상면에 노브(10)를 갖는 가스 중간밸브(20)를 안착시켜 프런트케이스(122)와 다수의 결합부재(S)를 통해 고정가능하게 구비되는 리어케이스(121)와, 상기 리어케이스(121)와 결합되는 것에 의해 가스 중간밸브(20)에 비회동되게 결합가능하도록 구비되고 전면 일측에는 노브개폐용 작동부(130)와 중앙제어부(390)를 수용가능하게 형성됨과 아울러 타측에는 전원공급부(310)를 수용시킬 수 있도록 구비되는 프런트케이스(122)와, 상기 프런트케이스(122)를 덮을 수 있도록 구비되는 커버(123)로 구성된다.
즉, 상기 리어케이스(121)는, 사각 형상의 판상으로 형성되되, 상면에는 노브(10)를 갖는 중간밸브(20)의 일부를 수용하여 안착시킬 수 있도록 대응되는 단면 형상의 안착면(1211)이 형성되고, 상면 모서리부에는 다수의 결합부재(S)를 통해 프런트 케이스(122)와 결합가능하도록 나사홈이 중심축방향으로 형성된 결합기둥(1212)이 다수 형성되어 구비된다.
그리고, 상기 결합기둥(1212) 사이의 리어케이스(121) 양측 상면에는 상기 회동방지용부재(110)의 양단을 수용할 수 있도록 "ㄷ"자 형상의 단면으로 요설된 회동방지용홈(1213)이 더 형성되되, 상기 회동방지용홈(1213)의 내측면은 프런트케이스(122)와 결합되는 것에 의해 회동방지용부재(110)가 가스 중간밸브(20)의 외주면을 가압시킬 수 있도록 하단이 점차 경사져 형성된다.
또한, 상기 프런트케이스(122)는, 저면 일측에 노브(10)를 갖는 가스 중간밸브(20)의 일부를 안착시켜 구비되는 상기 리어케이스(121)와 결합부재(S)를 통해 고정 연결되도록 형성되고, 상면에는 노브개폐용 작동부(130)와 중앙제어부(390)를 수용하도록 형성됨과 아울러 상면 일측에는 복수개의 건전지와 같은 전원공급부(310)를 수용가능하도록 구비된다.
즉, 상기 프런트케이스(122)는 저면 일측에 상면에 일부가 수용된 노브(10)를 포함한 가스 중간밸브(20)의 나머지 일부를 수용하여 잠금장치(100)를 용이하게 이루어질 수 있도록 결합홈(1221)이 형성하여 더 돌출된 결합부(1222)가 형성되고, 상기 결합부(1222)의 상면 일측에는 노브개폐용 작동부(130)와 중앙제어부(390)를 수용가능하도록 수용홈(1223)이 형성되며, 격벽에 의해 상기 수용홈과 분할되는 타측에는 복수개의 건전지로 구성된 전원공급부(310)를 수용가능하도록 덮개(1229)에 의해 덮힘가능한 전원공급부용 수용홈(1224)이 형성된 전원공급부용 수용부(1225)가 일체로 형성되어 구비된다.
또한, 상기 결합부(1222)의 상면 일측에 형성된 수용홈(1223)에는 후술할 노브개폐용 작동부(130)의 노브개폐용 회전부재(133) 일부를 관통시켜 걸림시키도록 걸림턱(1226)이 내주면에 형성된 중공의 회전부재 수용편(1226)이 일체로 형성되어 구비된다.
또한, 상기 수용홈(1223)에는 리어케이스(121)를 저면에 결합시키는 것에 의해 결합기둥(1212)을 수용하여 다수의 결합부재(S)를 통해 결합할 때 보다 신속하고 용이하게 결합이 이루어질 수 있도록 결합기둥 수용돌기(1228)가 복수개 돌출 형성되어 구비된다.
그리고, 커버(123)는 결합부(1222)의 수용홈(1223)을 덮을 수 있도록 대응되는 사각 형상의 판상으로 형성되되, 판상 상부 양측에는 온(on) 또는 오프(off)를 위한 스위치(SW1)와, 타이머 설정용 버튼 스위치(SW2 및 SW3)를 설치하기 위한 제 1 및 제 2 홀(1231 및 1232)이 형성되고, 중앙부에는 수동개폐용 노브(170)를 관통시킬 수 있도록 관통홀(1233)이 형성되며, 상기 관통홀(1233) 상부에는 시간 표시를 위한 디스플레이부(330, 도 4 참조)를 설치하기 위한 설치용 홀(1234)이 형성되어 구비된다.
또한, 상기 커버(123)가 수용홈(1223)을 덮는 것에 의해 결합기둥 수용돌기(1228)에 일치되게 모서리부에는 잠금장치(100)의 설치 및 해체작업을 보다 신속하고 용이하게 할 수 있도록 프런트케이스(122)의 저면에 결합되는 리어케이스(121)를 전면에서 복수개의 결합부재(S)에 의해 잠금 및 풀림이 이루어질 수 있도록 결합부재 관통홀(1235)이 다수 형성된다.
상기 회동방지용부재(110)는, 리어케이스(121)에 형성된 회동방지홈(1213)에 양단이 각각 삽입되어 노브(10)를 갖는 가스 중간밸브(20)를 안착시켜 프런트케이스(122)와 다수의 결합부재(S)를 통해 리어케이스(121)가 결합시 가스 중간밸브(20)를 가압시키는 것에 의해 잠금장치(100)가 가스 중간밸브(20)로부터 회동되는 것을 방지하기 위해 구비된다.
즉, 상기 회동방지용부재(110)는 회동방지용홈(1213)에 외측이 각각 삽입되고 내측은 가스 중간밸브(20)의 외주면을 가압가능하게 외측면은 경사면이 형성되고 내측면은 수직면이 형성되어 구비되는 삽입가압편(111)과, 상기 삽입가압편(111)의 하단 전면에 각 일단이 연결되되, 상기 삽입가압편(111)을 탄성적으로 연결시키도록 중앙부가 지그재그로 절곡되어 구비된 연결편(112)으로 구성된다.
상기 노브개폐용 작동부(130)는 스위치(SW1)의 조작에 따른 중앙제어부(390)의 제어에 의해 작동되어 노브(10)를 개방시키고, 설정된 시간이 도달함에 따른 중앙제어부(390)의 제어에 의해 작동되어 가스 중간밸브(20)에 구비된 노브(10)를 폐쇄(close)시킬 수 있도록 구비된다.
즉, 상기한 노브개폐용 작동부(130)는 프런트케이스(122)의 수용홈(1223)에 스크류(도시 생략)를 통해 고정되어 전원이 인가됨에 따른 중앙제어부(390)의 제어에 의해 정회전 및 역회전 가능하게 구동축(도시 생략)을 갖추어 구비되는 구동모터(351)와, 상기 구동모터(351)의 구동축을 중앙부에 고정시키고 외주면에는 원주방향으로 기어가 형성되어 구비되는 구동기어(132)와, 상기 회전부재 수용편(1227)에 일단이 삽입되어 걸리는 것에 의해 저면은 노브(10)의 상부 일부를 수용하고 외주면 상단에는 상기 구동기어(132)와 기어 물림되어 상기 구동모터(351)가 구동하는 것에 대응되게 회동하여 노브(10)를 개폐가능하도록 구비되는 노브개폐용 회전부재(133)로 구성된다.
여기서, 상기 노브개폐용 회전부재(133)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 서로 결합되는 것에 의해 상기 회전부재 수용편(1227)에 삽입 및 걸림가능하도록 기둥체 형상으로 형성되되, 저면에는 노브(10)의 상면 일부를 수용하도록 대응되게 단면 형상의 오목홈(1331)(도 3 참조)이 형성된 노브개폐용 수용편(1332)과, 상기 노브개폐용 수용편(1332)을 저면 내측으로 수용하여 이동시킬 수 있도록 저면은 개구되되, 서로 마주보는 저면 양단에는 상기 노브개폐용 수용편(1332)을 수용하는 것에 의해 걸림되어 이탈을 방지하도록 걸림후크(1333)(도 3 참조)가 한 쌍으로 형성되고, 외주면 상단 일부에는 구동모터(351)의 구동축에 연결되어 구비되는 동력전달기어(132)와 기어 물림되어 상기 구동모터(351)가 구동하는 것에 대응되게 회전가능하도록 기어부(1334)가 형성되며, 상면 중앙부에는 수동개폐용 노브(170)의 저면과 결합가능하도록 십자형상의 결합돌기(1335)가 돌출형성된 노브개폐용 회동편(1336)과, 상기 노브개폐용 회동편(1336)에 수용되는 것에 의해 일단과 타단이 노브개폐용 수용편(1332)과 노브개폐용 회동편(1336)의 내측면에 각각 걸림되어 노브(10) 개방에 따른 가압력을 제공가능하도록 구비되는 가압스프링(1337)으로 구성된다.
여기서, 상기 노브개폐용 회동편(1336)의 기어부(1334)는 도 2에 도시된 바와 같이 노브(10)의 개폐 각도 즉 90°의 각도보다 더 큰 각도(90°초과 180°미만)를 갖도록 형성되어 항상 동력전달기어(132)와 기어 물림가능하도록 형성된다.
아울러, 노브개폐 감지부(340)가 구비되어 상기 노브개폐용 회전부재(133)의 회동범위를 감지하고, 이 감지된 신호를 중앙제어부(390)로 인가한다.
즉, 상기 노브개폐 감지부(340)는 결합부(122)의 수용홈(1223)에 복수개의 스크류를 통해 고정되는 중앙제어부(390)의 저면에 노브(10)의 폐쇄상태를 감지하기 위해 구비되는 노브폐쇄 감지센서(341)와, 상기 노브폐쇄 감지센서(341)로부터 대략 90°각도 즉, 노브(10)가 개방되는 각도를 갖도록 이격되어 노브(10)의 개방상태를 감지하기 위해 구비되는 노브개방 감지센서(342)와, 상기 노브개폐용 회동편(1336)의 상단 외주면에 형성된 기어부(1334)가 끝나는 부분에 설치되어 노브개폐용 회동편(1336)이 회동하는 것에 대응되게 상기 노브폐쇄 감지센서(341)와 노브개방 감지센서(342)를 작동시킬 수 있도록 구비되는 근접센서(143)로 구성된다.
한편, 이하에서는 상기와 같이 구성된 상기 제1 종래기술에 적용되는 가스 중간밸브 자동 잠금장치를 노브(10)가 구비된 가스 중간밸브(20)에 설치하는 일예를, 상기 제1 종래기술의 이해를 돕기 위해 설명한다.
먼저, 케이스(120)의 리어케이스(121) 상면에 형성된 회동방지용홈(1213)에 회동방지용부재(110)를 삽입시킨 후, 가수 공급관 상에 설치된 노브(10)를 갖는 가스 중간밸브(20)의 일부를 리어케이스(121)의 안착면(1211)에 수용시켜 설치한다.
다음에, 결합부(1222)의 수용홈(1223)에 노브개폐용 작동부(130)와 노브개폐 감지부(340), 그리고 중앙제어부(390)가 내설되어 커버(123)에 의해 수용홈(1223)이 폐쇄된 프런트케이스(122)의 결합부(1222)를 상기 가스 중간밸브(20)의 일부를 수용하고 있는 리어케이스(121)에 근접시킨 후 리어케이스(121)에 형성된 결합기둥(1212)을 결합기둥 수용돌기(1228)의 내측으로 삽입시킨다.
상기와 같이 결합기둥(1212)이 결합기둥 수용돌기(1228)에 삽입되면, 커버(123)에 형성된 결합부재 관통홀(1235)로 결합부재(S)의 일단을 각각 삽입시킨다.
이후, 상기 결합부재 관통홀(1235)측으로 결합부재(S)의 일단이 삽입되면, 전원공급부용 수용부(1225)의 저면에 고정용돌기(160)에 의해 고정된 공구를 이용하여 상기 결합부재(S)를 잠금시키는 것에 의해 잠금장치(100)의 설치가 완료된다.
이때, 상기 결합부재(S)를 잠금시키는 것에 의해 상기 리어케이스(121)에 형성된 회동방지용홈(1213)에 삽입된 회동방지용부재(110)의 삽입가압편(111)은 서로 근접 즉, 회동방지용홈(1213)과 삽입가압편(111)의 외측 경사면에 의해 가스 중간밸브(20) 외주면을 가압시키면서 설치되므로 잠금장치(100)는 가스 중간밸브(20)에 비회동되게 설치된다.
상기와 같이 잠금장치(100)가 가스 중간밸브(20)에 설치 완료되어 가스를 공급시키고자 할 경우, 사용자는 가스 중간밸브(20) 상에 설치된 잠금장치(100)의 온오프 스위치(SW1)를 누른다.
상기 온오프 스위치(SW1)를 누름에 따라 중앙제어부(390)는 기입력된 설정시간인 10분을 시간 디스플레이부(330)을 통해 표시할 수 있도록 제어함과 동시에 전원공급부용 수용부(1225)의 전원공급부용 수용홈(1224)에 수용된 전원공급부(310)로부터 전원을 노브개폐용 작동부(130) 측으로 인가시키게 된다.
상기 노브개폐용 작동부(130)는 전원이 인가됨에 따라 구동모터(351)가 정방향으로 구동하게 된다.
상기 구동모터(351)의 구동으로 인해 구동기어(132)와 기어부(1334)가 기어 물림되어 회전부재 수용편(1227)에 회동가능하게 설치된 노브개폐용 회전부재(133)를 회동시키게 된다.
상기 노브개폐용 회전부재(133)의 회동으로 인해 노브개폐용 수용편(1332)의 오목홈(1331)에 상부 일부가 수용된 노브(10)가 회동하여 가스의 공급이 가능하게 개방되고, 상기 노브(10)의 개방과 동시에 구동모터(351)는 노브개폐 감지부(340)를 통해 감지된 신호가 중앙제어부(390)로 인가되는 것에 의해 중앙제어부(390)는 구동모터(351)의 구동을 정지시키게 된다.
즉, 노브개폐용 회전부재(133)가 회동하는 것에 의해 노브개폐용 회전부재(133)에 설치된 노브개폐 감지부(340)의 근접센서(143)가 노브폐쇄 감지센서(341)로부터 노브개방 감지센서(342) 측으로 이동하여 센싱되고, 이 센싱된 신호를 중앙제어부(390) 측으로 전달하는 것에 의해 중앙제어부(390)는 구동모터(351)를 제어하게 된다.
이때, 상기와 같이 노브(10)를 개방시켜 가스를 공급시키는 중에 기설정된 시간이 완료되면, 중앙제어부(390)는 구동모터(351) 측으로 제어 신호를 전달하는 것에 의해 구동모터(351)가 역방향으로 구동하게 되고, 이로 인해 노브(10)는 개방하는 것과 반대로 작동하여 폐쇄된다.
계속해서, 상기와 같이 구성된 가스 중간밸브 자동 잠금장치와 함께 설치되어 작동되는 상기 제1 종래기술에 적용되는 가스 중간밸브 자동 제어장치를, 도 4 및 도 5를 참조하여 추가로 설명하면, 상기 제1 종래기술에 적용되는 가스 중간밸브 자동 제어장치는, 전원공급부(310), 타이머 조정 스위치부(320), 클럭 발진부(325), 시간 디스플레이부(330), 노브개폐 감지부(340), 모터 정/역회전 제어부(350), 저전압 체크부(362), 온도 감지부(364), 가스누출 감지부(366), 경보부(370), 프로그램 입력부(382), 통신부(384) 및 중앙제어부(390)를 포함한다.
구체적으로, 상기 전원공급부(310)는 상기 제1 종래기술에 적용되는 가스 중간밸브 자동 제어장치를 이루는 타이머 조정 스위치부(320), 시간 디스플레이부(330), 노브개폐 감지부(340), 모터 정/역회전 제어부(350), 저전압 체크부(362), 온도 감지부(364), 가스누출 감지부(366), 경보부(370) 및 중앙제어부(390) 각각에 적정 전압을 인가하는 수단이다.
상기 타이머 조정 스위치부(320)는 각각의 스위칭 신호에 따라 가스 중간밸브 자동 제어장치를 온 또는 오프시키는 제 1 스위치(SW1)와, 노브(10)의 개방 및 폐쇄 시간을 업(up) 또는 다운(down)시켜 설정할 수 있는 제 2 스위치(SW2) 및 제 3 스위치(SW3)로 구성된다.
이때, 상기 제 1 스위치(SW1), 제 2 및 제 3 스위치(SW2 및 SW3)는 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자의 조작이 용이하도록 커버(123) 상에 노출되게 위치되며, 상기 제 2 및 제 3 스위치(SW2 및 SW3)의 조작에 따라 노브의 개방 시간을 설정할 수 있다.
상기 클럭 발진부(325)는 상기 타이머 조정 스위치부(320)를 통해 설정된 시간을 정확히 맞춰 정상적으로 동작할 수 있도록 일정한 클럭을 제공하는 수단으로서, 예를 들어 32 KHz의 수정발진자(Y1) 및 커패시터와 같은 주변소자들(C4, C7)로 구성된다.
상기 시간 디스플레이부(330)는 상기 제 2 및 제 3 스위치(SW2 및 SW3)의 조작에 따른 설정시간 및 잔여시간을 시간, 10분 및 1분 단위로 표시하는 수단으로서, 예를 들어 LED를 통해 숫자를 표시할 수 있는 FND 어레이(FND3, FND1 및 FND2)이다.
이때, 상기 시간, 10 및 1분 단위로 표시하는 각각의 시간 디스플레이부(330)와 중앙제어부(390)가 연결되는 사이에는 상기 타이머 조정 스위치부(320)의 조작시에만 턴온되는 스위치(Q8, Q9 및 Q10)가 연결되되, 상기 스위치(Q8, Q9 및 Q10)는 각각 베이스(B)가 저항을 통해 중앙제어부(390)와 연결되고 이미터(E)가 전원단(Vcc)과 연결되며 컬렉터(C)가 FND 어레이와 연결되며, 상기 베이스와 이미터 사이에 저항이 연결되어 구성된다.
한편, 상기 노브개폐 감지부(340)는 노브개폐용 회전부재(133)의 회동범위를 감지하고, 감지된 신호를 중앙제어부(390)로 인가하여 모터 정/역회전 제어부(350)를 제어할 수 있도록 하는 수단으로서, 결합부(122)의 수용홈(1223)에 복수개의 스크류를 통해 고정되는 중앙제어부(390)의 저면에 노브(10)의 폐쇄상태를 감지하기 위해 구비되는 노브폐쇄 감지센서(341)와, 상기 노브폐쇄 감지센서(341)로부터 대략 90°각도 즉, 노브(10)가 개방되는 각도를 갖도록 이격되어 노브(10)의 개방상태를 감지하기 위해 구비되는 노브개방 감지센서(342)와, 상기 노브개폐용 회동편(1336)의 상단 외주면에 형성된 기어부(1334)가 끝나는 부분에 설치되어 노브개폐용 회동편(1336)이 회동하는 것에 대응되게 상기 노브폐쇄 감지센서(341)와 노브개방 감지센서(342)를 작동시킬 수 있도록 구비되는 근접센서(143)로 구성된다.
이때, 상기 노브폐쇄 감지센서(341)와 노브개방 감지센서(342)는 각각 포토다이오드와 포토트랜지스터로 이루어진 포토인터럽터(ISO1 및 ISO2)로서, 각각의 감지센서(341 및 342)의 접점에는 상기 타이머 조정 스위치부(320)의 조작에 따른 중앙제어부(390)의 동작시에만 턴온되는 스위치(Q6)가 연결되되, 상기 스위치(Q6)는 베이스(B)가 저항을 통해 중앙제어부(390)와 연결되고 이미터(E)가 전원단(Vcc)과 연결되며 컬렉터(C)가 각각의 포토인터럽터(ISO1 및 ISO2)와 연결되며, 상기 베이스와 이미터 사이에 저항이 연결되어 구성된다.
계속해서, 상기 모터 정/역회전 제어부(350)는 상기 노브폐쇄 감지센서(341)와 노브개방 감지센서(342)로부터의 감지신호를 수신한 중앙제어부(390)의 제어에 따라 모터(351)의 회전을 제어하는 수단으로서, 상기 노브개폐 감지부(340)의 감지신호에 따라 모터(351)를 시계방향으로 회전시키는 정회전 스위칭부(355)와, 모터(351)를 반시계방향으로 회전시키는 역회전 스위칭부(356)로 구성된다.
이때, 상기 정회전 스위칭부(355)는 모터(351)의 일측에 애노드와 캐소드가 각각 반대 방향으로 병렬 연결되어 모터(351)를 보호하는 한쌍의 다이오드(D1)와, 상기 한쌍의 다이오드의 후단에 연결되어 모터의 정회전 스위칭을 수행하게 하는 복수개의 트랜지스터(Q1, Q2 및 Q3) 및 저항과 같은 주변소자들로 이루어지며, 상기 역회전 스위칭부(356)는 모터(351)의 타측에 애노드와 캐소드가 각각 반대 방향으로 병렬 연결되어 모터(351)를 보호하는 한쌍의 다이오드(D2)와, 상기 한쌍의 다이오드의 후단에 연결되어 모터의 역회전 스위칭을 수행하게 하는 복수개의 트랜지스터(Q4, Q5 및 Q7) 및 저항과 같은 주변소자들로 이루어진다.
여기서, 중앙제어부(390)는 상기 모터 정/역회전 제어부(350)의 제어신호를 수신함에 따라 모터(351)를 정회전 또는 역회전시켜 노브(10)를 개방 또는 폐쇄시킬 뿐만 아니라, 상기 노브개방 감지센서(342)를 통해 가스 중간밸브의 노브(10)가 수직 방향으로 기립되는 "I"형상과 같은 개방 정위치에 배치되지 않고, 예를 들어 폐쇄 위치와의 사이의 위치인 "/"자 형상과 같이 완전히 개방되지 않은 곳에 대략 3초 정도 배치되면, 상기 노브(10)를 예를 들어 "―"자 형상과 같은 폐쇄위치로 자동으로 리턴시킬 수 있도록 한다.
한편, 상기 저전압 체크부(362)는 상기 전원공급부(310)의 출력 전압을 실시간으로 측정하여 전압이 일정 전압 이하로 저하되는 경우에 건전지의 교체시기를 후술하는 경보부(370)를 통해 알려주고, 특히 건전지의 전압이 약해져 상기 모터 정/역회전 제어부(350)를 통한 모터(351)를 구동시킬 수 없을 경는 경우에 수동으로 수동개폐용 노브(170)를 조작하여 안정성을 확보할 수 있도록 하는 수단으로서, 발광다이오드(LED1)의 발광특성을 이용하여 중앙제어부(390)가 전압 변화를 체크할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 온도 감지부(364)는 가스 중간밸브 자동 제어장치 주변의 온도가 대략 80℃±5℃의 소정온도 이상으로 급격히 상승되었을 때 이를 감지하고 중앙제어부(390)를 통해 상기 모터 정/역회전 제어부(350)에 제어신호를 출력하여 노브(10)를 폐쇄시켜 가스 공급을 차단하는 수단으로서, 예를 들어 온도 검출용 소자인 서미스터(RT1)를 이용한다.
또한, 상기 가스누출 감지부(366)는 가스 중간밸브(20) 부근에서 외부로부터 공급되는 가스가 누출되는 것을 감지하고 중앙제어부(390)를 통해 상기 모터 정/역회전 제어부(350)에 제어신호를 출력하여 노브(10)를 폐쇄시키도록 하는 수단이다.
이때, 상기 가스누출 감지부(366)는 상시적으로 동작함에 따라 전원 소모량이 많기 때문에, 전원공급부(310)와의 사이에 정전압 IC(U5)를 설치하여 가스누출 감지부(366)가 안정적으로 동작할 수 있도록 전압을 일정하게 공급하며, 중앙제어부(390)와의 사이에 증폭기(U4A)를 설치하여 미세한 가스 누출에도 대비할 수 있도록 한다.
한편, 상기 경보부(370)는 노브(10)의 개방시간이 완료되거나, 상기 저전압 체크부(362), 온도 감지부(364) 및 가스누출 감지부(366) 각각의 감지신호에 따른 경고 신호를 출력하는 수단으로서, 오디오 신호 저장칩(U3), 상기 오디오 신호 저장칩(U3)에 일전 전압을 인가하는 정전압 IC(U2) 및 오디오 신호 출력용 경보기(LS1)로 구성된다.
계속해서, 상기 프로그램 입력부(382)는 상기 제1 종래기술에 적용되는 가스 중간밸브 자동 제어장치를 운영하기 위한 프로그램 및 제어 설정값을 제공할 수 있도록 하는 입력단자이다.
또한, 상기 통신부(384)는 RS-485 통신을 통해 스마트폰 또는 가정 내의 전화기를 통해 유무선으로 연동하여 홈 네트워킹을 수행할 수 있도록 하는 수단으로서, 예를 들어 외부에서 전화를 걸어 벨이 5회 이상 울려도 콜이 이루어지지 않으면, 중앙제어부(390)가 노브(10)를 폐쇄위치로 이동될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 중앙제어부(390)는 상기 전원공급부(310), 타이머 조정 스위치부(320), 클럭 발진부(325), 시간 디스플레이부(330), 노브개폐 감지부(340), 모터 정/역회전 제어부(350), 저전압 체크부(362), 온도 감지부(364), 가스누출 감지부(366), 경보부(370), 프로그램 입력부(382) 및 통신부(384)를 선택적으로 제어하고 운영할 수 있는 프로그램 및 설정값이 저장되어 있는 중앙처리장치(CPU)이다.
이제, 상술한 바와 같이 구성된 가스 중간밸브 자동 제어장치를 통해 가스 중간밸브의 노브를 제어하는 방법을, 도 5를 참조하여 설명하면, 먼저, 사용자는 가스기기를 사용하기 위해 온오프 스위치(SW1)를 조작하여 중앙제어부(390)가 폐쇄된 상태에 있는 가스 중간밸브(20)의 노브(10)를 개방시키도록 한다(S510).
다음에, 중앙제어부(390)는 상기 노브개방 감지센서(342)를 통해 가스 중간밸브(20)의 노브(10)가 수직 방향으로 기립되는 "I"형상과 같은 개방 정위치에 배치되었는지의 여부를 판단(S520)하여, 노브(10)가 개방 정위치에 배치되지 않고 폐쇄 위치와의 사이의 위치인 "/"자 형상과 같이 완전히 개방되지 않은 곳에 소정시간 배치되어 있으면, 상기 노브(10)를 예를 들어 "―"자 형상과 같은 폐쇄위치로 자동으로 리턴시킨다(S525).
한편, 상기 판단(S520) 결과, 자동 중간밸브(20)의 노브(10)가 개방 정위치에 배치되면, 중앙제어부(390)는 저전압 체크부(362)를 통해 전원공급부(310)로부터의 출력 전압을 실시간으로 측정하여 전압이 일정 전압 이하로 저하되는 경우에 건전지의 교체시기를 경보부(370)를 통해 통지(S535)함과 동시에 모터 정/역회전 제어부(350)에 제어신호를 출력하여 노브(10)를 폐쇄시키며, 정상적인 전압이면 다음 단계를 수행한다(S530).
즉, 상기 S520 단계 및 S530 단계를 통해 자동 중간밸브(20)의 노브(10)가 개방 정위치에 배치되고, 전원공급부(310)의 출력전압이 정상이면, 중앙제어부(390)는 상기 타이머 조정 스위치부(320)를 통해 기설정된 설정시간 및 잔여시간을 시간 디스플레이부(330)를 통해 표시한다(S540).
이후, 중앙제어부(390)는 가스누출 감지부(366)로부터 가스 중간밸브(20) 부근에서 가스가 누출되는 것을 감지하여, 가스 누출에 따른 감지신호가 있으면 경고부(370)를 통해 통지(S535)함과 동시에 모터 정/역회전 제어부(350)에 제어신호를 출력하여 노브(10)를 폐쇄시킨다(S550).
이와 동시에, 중앙제어부(390)는 온도 감지부(364)로부터 가스 중간밸브(20)주변의 온도가 대략 80℃ 이상으로 급격히 상승되는 것도 감지하여, 온도가 급상승되는 감지신호가 있으면 경고부(370)를 통해 통지(S535)함과 동시에 모터 정/역회전 제어부(350)에 제어신호를 출력하여 노브(10)를 폐쇄시킨다(S560).
한편, 상기 S550 단계 및 S560 단계를 통해 가스 누출 및 급상승 온도가 감지되지 않으면, 중앙제어부(390)는 상기 기설정된 설정시간 또는 상기 타이머 조정 스위치부(320)를 통해 예약된 시간이 종료(S570)되면, 시간 디스플레이부(330)를 통해 현재 시각을 표시함과 동시에 모터 정/역회전 제어부(350)에 제어신호를 출력하여 모터(351)를 역회전시키면서 노브(10)를 폐쇄시킨다(S580).
따라서, 상기 제1 종래기술에 따른 가스 중간밸브 자동 제어방법에 따르면, 가스기기 사용시, 사용자에 의해 소정으로 설정된 가스 공급 설정시간이 완료됨은 물론 가스 중간밸브의 노브가 완전히 개방(open) 정위치 까지 돌려지지 않고 개방/폐쇄(close)위치의 사이에 배치되거나, 가스 누출 및 고온과 같은 이상 신호 감지시, 설정시간에 상관없이 가스 중간밸브의 노브를 자동으로 리턴 및 폐쇄시켜 가스 공급을 차단함으로써, 가스로 인한 화재 및 폭발과 같은 사고를 사전에 예방할 수 있다.
그러나, 상기 제1 종래기술은, 가스기기 사용시 사용자가 미리 설정한 가스 공급시간이 완료되면 가스 중간밸브를 자동으로 폐쇄하는 기술에서 약간 더 나아가, 가스 중간밸브의 노브가 개방 정위치에 배치되지 않거나 가스누출 및 고온과 같은 이상 신호 감지시 가스 중간밸브의 노브를 자동으로 폐쇄시켜 가스 공급을 차단할 수 있는 추가 기능을 마련하기는 하였지만, 후자의 경우, 가스누출이나 화재발생이라는 누출사고가 발생한 후에 사후적으로 대처하는 방식이어서, 여전히 사용자는 불안감을 느끼게 된다. 즉, 일례로, 실수로 혹은 아이들의 장난으로, 가스레인지의 콕크를 개방한 상태에서 중간밸브를 열게 되면, 이미 가스가 누출될 가능성이 있으며, 혹은 중간밸브 개방 상태에서 어떤 이유로 소화가 되는 경우에도 가스가 누출될 가능성이 있는바, 비록 화재로 이어지지는 않을지라도 가스 냄새가 나서 사용자에게 불안감을 주게 되며, 혹은 환기를 시켜야 한다든지 미처 정확한 누출 원인을 모르는 상태에서 감지가 되어 경보가 울리거나 누출 신고를 하여 출동을 해야하는 등의 여러가지 불편함을 야기할 수 있다는 문제점이 있다. 경우에 따라서는, 가스레인지의 콕크가 제대로 잠겨 있으나, 가스 중간밸브와 가스레인지 사이에서 호스의 노후화나 혹은 결합 부위의 불량으로 가스가 세는 경우도 있을 수 있는바, 종래기술의 경우에는 이러한 부분까지 즉시 감지할 수 있는 기술에는 미흡하였다.
그리고, 상기 제2 종래기술은, 가스 중간밸브 자동 개폐장치를 간단하게 구성하여 가스 중간밸브를 수동으로 작동함에 따른 가스 중간밸브를 개폐시키기 위한 구동모터와 다수의 기어들에 큰 부하가 걸리지 않도록 하여 부품의 파손과 고장을 방지할 수 있도록 한 가스 중간밸브 개폐장치를 제공하기 위해 개폐장치에 대하여 개선을 가한 것이기는 하지만, 역시 상기 제1 종래기술에서의 문제점들이 건의 그대로 드러나게 된다는 한계가 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1552256호(명칭 : 가스 중간밸브 자동 제어방법, 공고일 : 2015년09월09일) 특허문헌 2 : 등록특허공보 제10-1641325호(명칭 : 가스 중간밸브 개폐장치, 공고일 : 2016년07월20일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 사용자가 미리 설정한 가스 공급 설정시간이 완료됨은 물론 가스 중간밸브의 노브가 개방(open) 정위치에 배치되지 않거나, 가스 누출 및 고온과 같은 이상 신호 감지시, 설정시간에 상관없이 가스 중간밸브의 노브를 자동으로 리턴 및 폐쇄(close)시켜 가스 공급을 차단할 수 있음은 물론, 가스 유로에서 직접 유압을 측정하여 정상치를 벗어난 경우에는, 타이머나 누출 혹은 온도 여부에 상관없이 즉각 가스 중간밸브의 노브를 자동으로 폐쇄시켜 가스 공급을 차단할 수 있도록 하여 안전성을 더욱 향상시킨, 가스 중간밸브 자동 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이상의 목적 및 다른 추가적인 목적들이, 첨부되는 청구항들에 의해 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 당업자들에게 명백히 인식될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르는 가스 중간밸브 자동 제어장치는, 가스연결관(2)에 설치되는 가스 중간밸브 자동 제어장치로서, 전체 동작을 제어하는 제어부(110); 상기 가스연결관(2)의 가스 압력을 측정하기 위한 압력센서부(120); 상기 제어부(110)로부터의 위치센서 체크용 파워(POTOINT_PWR)가 출력되면, 상기 가스 중간밸브의 열림/닫힘 상태를 감지하는 위치센서부(130); 모터의 정/역 회전을 제어하기 위한 모터구동부(140); 상기 가스 중간밸브 자동 제어장치의 정보나 경보를 시청각적으로 표시하는 출력부; 사용자로부터 각종 데이터를 입력받기 위한 터치패드부(170); 전체 회로에 전원을 공급하는 전원부(180); 및 화재 발생시 이를 센싱하여 중간밸브를 폐쇄하도록, 고온을 센싱하기 위한 온도센서부(192); 를 포함하되, 상기 제어부(110)는, 상기 온도센서부(192)로 온도 컨트롤 신호(TEMPERATURE_CNT)를 출력하고 나서, 입력 단자를 통해 서미스터(RT1)를 포함한 분압 저항(R26)의 분압 전압을 입력받음으로써, 현재 온도가 과온도인지 여부를 측정하며, 상기 압력 센서부(120)는, 상기 가스연결관(2)의 유압측정기 위치(2b)에 내장되어, 직접 상기 가스연결관(2) 내의 가스압을 측정하여, 상기 제어부(110)로 전달되어지되, 상기 제어부(110)로부터 간헐적으로 전달되는 클럭신호(BMP388_SCK) 에 동기되어 이루어지도록 하며, 상기 터치패드부(170)의 키패드(PD6)의 제1 터치 신호에 의해, 상기 제어부(110)는 압력센서부(120)로 현재 가스압력을 측정하여 정상적인 압력값(PA)으로 저장하게 하고, 상기 제어부(110)는 압력센서부(120)로 제2 신호를 발하여, 현재 측정된 가스압이 상기 정상적인 압력값(PA) 보다 낮은 경우에, 현재 가스압이 정상이 아니라고 판단하고, 상기 제어부(110)는 현재 측정된 가스압이 상기 정상적인 압력값보다 더 작으면(P < PA), 가스 누출이 일어나고 있는 것으로 판단하여, 상기 모터구동부(140)를 통해 중간밸브를 잠그면서, 상기 출력부를 통해 시청각적으로 경보를 출력하게 되며, 상기 제어부(110)는, 전원 절감을 위해, 상기 온도센서부(192)로 주기적으로 온도 컨트롤 신호(TEMPERATURE_CNT)를 출력하고 나서, 입력 단자를 통해 서미스터를 포함한 분압 저항의 분압 전압을 입력받음으로써, 현재 온도가 과온도인지 여부를 측정하며, 상기 제어부(110)는, 전원 관리를 위해 현재 배터리 전압이 저전압인지 여부를 체크하되, 배터리 전압 측정 역시, 전원 절감을 위해, 상기 온도센서부(192)로 주기적으로 저전압 컨트롤 신호(LOW_BAT_CNT)를 출력하여, 제8 트랜지스터(Q8)를 턴온시키고, 현재 배터리 전압(Vcc)의 분압저항(RQ8, R23, R25)에 의한 분압전압(LOW_BAT_CEK)을 체크함으로써, 현재 배터리 전압이 저전압인지 여부를 체크하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 지진 발생시 일정 이상의 흔들림을 센싱하여 중간밸브를 폐쇄하도록, 일정 이상의 흔들림을 센싱하기 위한 지진센서부(191); 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 출력부는, 가스 중간밸브 자동 제어장치의 정보나 경보를 음성으로 알려주기 위한 음성칩(U3)(151)을 포함하는 음성신호처리부(160)를 포함하되, 상기 음성칩(151)에 내장된 내부 앰프를 사용하여 직접 스피커(154)를 연결함으로써 전력 소모를 절약할 수 있는 것을 특징으로 한다.
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또한 바람직하게는, 상기 위치센서부(130)는, 상기 제어부(110)로부터의 위치센서 체크용 파워(POTOINT_PWR)가 출력되면, 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온되면서, 밸브열림감지센서(ISO2)(37) 및 밸브닫힘감지센서(ISO1)(38)가 밸브 열림 또는 밸브 닫힘 여부를 센싱하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르는 가스 중간밸브 자동 제어방법은, 상기 가스 중간밸브 자동 제어장치를 이용한 가스 중간밸브 자동 제어방법으로서, (a) 정상 압력을 체크하기 위한 제1 신호가 입력되는지? 여부를 판단하는 단계(S10); (b) 상기 (a) 단계에서의 판단 결과, 입력되지 않았으면 반복해서 수행하고, 입력되면 그때 압력을 측정하여(S20), 기준 압력(PA)으로 설정하여 두는 단계(S30); (c) 상기 (b) 단계 후에, 상기 제1 신호와 상이한 제2 신호가 입력되는지? 여부를 판단하는 단계(S40); (d) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 입력되지 않았으면 반복해서 수행하고, 입력되면 현재 압력(P)을 체크하여, 현재 압력이 상기 기준압력보다 더 작은지? 여부를 체크하게 되는 단계(S50); 및 (e) 상기 (d) 단계에서의 판단 결과, 현재 압력이 상기 기준압력보다 더 작으면(P < PA), 가스 누출이 일어나고 있는 것으로 판단하여, 상기 모터구동부(140)를 통해 중간밸브를 잠그면서, 상기 출력부를 통해 시청각적으로 경보를 출력하게 되는 단계(S60); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스 중간밸브 자동 제어장치 및 방법에 따르면, 가스기기 사용시, 사용자에 의해 소정으로 설정된 가스 공급 설정시간이 완료됨은 물론 가스 중간밸브의 노브가 개방/폐쇄의 중간 위치에 배치되거나, 지진이나 이상 고온 신호 감지시에 설정시간에 상관없이 가스 중간밸브의 노브를 자동으로 폐쇄시켜 가스 공급을 차단함으로써, 가스로 인한 화재 및 폭발과 같은 사고를 사전에 예방할 수 있음은 물론, 실제 가스 공급관 내부의 압력을 측정하여 가스압력 이상 시에도 즉각 가스 중간밸브의 노브를 자동으로 폐쇄시켜 가스 공급을 차단함으로써 안전을 더욱 확실하게 유지하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 이하의 설명을 통해 더욱 명확히 될 것이다.
도 1은 제1 종래기술에 적용되는 가스 중간밸브 자동 잠금장치를 나타내는 사시도.
도 2는 제1 종래기술에 적용되는 가스 중간밸브 자동 잠금장치를 나타내는 분해사시도.
도 3은 제1 종래기술에 적용되는 가스 중간밸브 자동 잠금장치를 나타내는 저면 분해사시도.
도 4는 제1 종래기술의 일 실시예에 적용되는 가스 중간밸브 자동 제어장치의 구성을 나타내는 회로도.
도 5는 제1 종래기술에 따른 가스 중간밸브 자동 제어방법을 나타내는 순서도.
도 6은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 전면 실물 사진.
도 7은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 후면 실물 사진.
도 8은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 전면 커버를 벗겨낸 상태의 실물 사진.
도 9는 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 전면 커버 및 제어장치를 분리한 상태의 실물 사진.
도 10은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치와 관련된 유압측정기(60)가 가스관에 장착된 상태의 실물 사진.
도 11은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치와 관련된 유압측정기(60)가 가스관으로부터 분리된 상태의 실물 사진.
도 12는 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 전체 회로 블록도.
도 13은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 제어부 및 출력부의 상세회로도.
도 14는 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 전원부 및 터치패드부의 상세회로도.
도 15는 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 위치센서부 및 모터제어부의 상세회로도.
도 16은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 압력센서부의 상세회로도.
도 17은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 음성회로칩의 변형예에 대한 상세회로도.
도 18은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어 방법의 흐름도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가스 중간밸브 자동 제어방법을 상세하게 설명한다.
또한, 본 명세서에서, 후술하는 실시예 및 실시 형태들은 예시로서 제한적이지 않은 것으로 고려되어야 하며, 본 발명은 여기에 주어진 상세로 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구항의 범위 및 동등물 내에서 치환 및 균등한 다른 실시예로 변경될 수 있다
참고로, 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 등록특허 제10-1552256호(가스 중간밸브 자동 제어방법), 등록특허 제10-0990520호(가스 중간밸브 자동 잠금장치) 및 등록특허 제10-1641325호(가스 중간밸브 개폐장치) 의 기술 내용은, 본 명세서에서도 본 발명의 설명을 흐리지 않는 범위에서 그대로 참조되어 진다.
(본 발명과 관련된 가스 중간밸브 구동장치)
먼저, 도 6 내지 도 11을 참조하여, 본 발명과 관련된 가스 중간밸브 구동장치를 설명한다.
도 6은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 전면 실물 사진이고, 도 7은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 후면 실물 사진이고, 도 8은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 전면 커버를 벗겨낸 상태의 실물 사진이고, 도 9는 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 전면 커버 및 제어장치를 분리한 상태의 실물 사진이고, 도 10은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치와 관련된 유압측정기(60)가 가스관에 장착된 상태의 실물 사진이며, 도 11은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치와 관련된 유압측정기(60)가 가스관으로부터 분리된 상태의 실물 사진이다.
도 6 내지 도 9에서 보듯이, 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치(1)는, 가스연결관(2)이 관통하는 후면 케이스(20)와, 상기 후면 케이스(20) 내에 내장되는 제어장치용 기판(30)과, 상기 후면 케이스(20)와 체결 볼트와 같은 체결장치로 결합되어 상기 제어장치용 기판(30)을 보호하는 전면 커버(10)로 이루어진다.
본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치(1)는, 가스연결관(2)의 중간 위치에 (더 구체적으로는 도 10 및 도 11의 중간밸브 위치(2a)에) 내장되어 유로를 개방 혹은 폐쇄하는 가스 중간밸브(미 도시됨, 도 2의 도 20 참조)를 구동하는 구동장치를 제어하는 장치이다. 도 10 및 도 11에서, 부재번호 '54'가 중간밸브와 중간밸브 구동부(50)를 연결하는 밸브 연결부이다.
상기 중간밸브 구동부(50)에는 수동 손잡이에 해당하는 노브(미 도시됨, 도 2의 도 10 참조)와 결착되는 노브 결착부(52)가 형성되어 있고, 측면으로는 제2 기어(51)가 형성되어 있으며, 역시 측면의 반지름 방향으로 돌출편(53)이 돌출 형성되어 있다. 제2 기어(51) 및 돌출편(53)의 기능에 대해서는, 후에 상술한다.
한편, 상기 후면 케이스(20)의 내측에 일 지점에는, 상기 제2 기어(51)와 치합하는 제1 기어(41)를 포함하는 모터 및 감속기(40)가 장착되어 있는바, 상기 모터 및 감속기(40)는 상기 제어장치용 기판(30)의 자동 제어장치(100)의 모터 구동부(140)로부터 커넥터를 통해 정/역전 모터 제어가 행하여짐으로써, 결국 상기 중간밸브의 개폐가 이루어진다.
다른 한편, 상기 가스연결관(2)의 중간밸브 위치(2a)보다 더 아래쪽의 유압측정기 위치(2b)에는 유압을 측정하기 위한 유압측정기(60)가 장착되는바, 직접 가스연결관 내의 가스 유압이 측정되어, 그 측정값이 케이블(61)을 통해 상기 제어장치용 기판(30)의 제어부(100)로 입력되어지도록 하며, 이후 후면 케이스(20)의 가스연결관 통과용 함몰부(21)를 통해 외부로 연장되어 진다. 미설명부호 '22'는, 배터리가 장착되는 배터리 장착부이다.
또다른 한편, 상기 전면 커버(10)에는, 커버 본체(11)의 상측의 상기 중간밸브 구동부(50)의 대응 위치에는 노브 관통홀(13)이, 그리고 하측의 터치패드 스위치(도 15의 PD1~PD6)의 대응 위치에는 각각 (일례로 여기서는 6개의) 터치패드(12)가, 아울러 중간에는 디스플레이 패널용 창이 형성되어 있다.
이제 본 발명의 가장 중요한 제어장치용 기판(30)에 대하여, 도 8 및 도 9를 참조하여 상술하면, 상기 제어장치용 기판(30)의 전면에는 상기 터치패드(12)에 대응되는 각종 입력신호용 키패드(32) 및 디스플레이용 LED 패널(33)이 구비되어 있으며, 후면에는 각종 제어용 칩(100)과 커넥터(152) 및 센서들이 배선으로 연결되어 있다.
보다 구체적으로는, 상기 가스 중간밸브의 열림 상태를 감지하는 밸브열림감지센서(37) 및 상기 가스 중간밸브의 닫힘 상태를 감지하는 밸브닫힘감지센서(38)가 구비되는바, 각 센서는 중간밸브가 열림 및 닫힘 위치에서의 상기 돌출편(37)의 위치에 대응되는 위치에 장착됨으로써 구현 가능하다. 예를들어, 상기 밸브열림감지센서(37)는 제1 포토다이오드(37a) 및 제1 감광트랜지스터(37b)의 쌍으로 이루어질 수 있는바, 상기 가스 중간밸브의 열림 상태에서 상기 돌출편(37)이 상기 밸브열림감지센서(37)의 광 전달을 방해함으로써, 이루어질 수 있다. 마찬가지로, 상기 밸브닫힘감지센서(38) 역시, 제2 포토다이오드(38a) 및 제2 감광트랜지스터(38b)의 쌍으로 이루어질 수 있다.
이외에도, 각종 커넥터용 케이블(31), 커넥터(152), USB 단자 등이 추가된다. 미설명부호 '34'는 흔들림을 감지하는 지진센서이고, '35'는 배터리 장착용 스프링이며, '36'은 스피커이다.
(본 발명의 최적 실시예에 따른 가스 중간밸브 자동 제어장치)
이제, 도 6 내지 도 11을 보조적으로 참조하면서, 도 12 내지 도 17을 주로 참조하여, 본 발명과 관련된 가스 중간밸브 자동 제어장치를 설명한다.
도 12는 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 전체 회로 블록도이고, 도 13은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 제어부 및 출력부의 상세회로도이고, 도 14는 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 전원부 및 터치패드부의 상세회로도이고, 도 15는 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 위치센서부 및 모터제어부의 상세회로도이고, 도 16은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 압력센서부의 상세회로도이며, 도 17은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치 중 음성회로칩의 변형예에 대한 상세회로도이다.
도 12에서 보는 바와 같이, 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치의 제어회로(100)는, 전체 회로의 동작을 제어하는 제어부(110); 상기 가스연결관(2)의 가스 압력을 측정하기 위한 압력센서부(120); 상기 가스 중간밸브의 열림/닫힘 상태를 감지하는 위치센서부(130); 모터의 정/역 회전을 제어하기 위한 모터구동부(140); 가스 중간밸브 자동 제어장치의 정보나 경보를 시청각적으로 표시하는 출력부(150, 160); 사용자로부터 각종 데이터를 입력받기 위한 터치패드부(170); 및 전체 회로에 전원을 공급하는 전원부(180); 를 포함하여 이루어진다. 추가로, 지진이나 화재 발생시 이를 센싱하여 중간밸브를 폐쇄하도록, 지진이나 고온을 센싱하기 위한 지진센서부(191)와 온도센서부(192)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제어부(110)는, 도 13에서와 같이, 제어용 IC칩 (U1)(일례로 STM8L052R8 칩이 사용될 수 있다) 과 그 주변 회로들로 구성된다.
상기 출력부(150, 160)는, 도 13에서와 같이, 가스 중간밸브 자동 제어장치의 정보나 경보를 시각적으로 표시하는 LCD 디스플레이부(150) 및 음성으로 알려주기 위한 음성신호처리부(160)로 이루어지는바, 도 13에서 보는 바와 같이, 음성 신호를 기록하고 재생하는 음성칩(U3)(151)(일례로 aP23085)과 스피커(도 9의 36)로 연결을 위한 커넥터(152), 그리고 그 주변회로들로 이루어진다. 바람직하게는, 도 17에서 보는 바와 같이, 외부 앰프(T)를 통한 스피커(153)의 경우에는 소비전력이 상대적으로 큰바, 음성칩(151)에 내장된 내부 앰프를 사용하여 직접 스피커(154)를 연결함으로써, 전력 소모를 획기적으로 절약할 수 있다. 도 17에서의 설정단자부(155)의 각 단자는 음성 기록 및 재생에 사용되는바, 이들 제어 신호(SBT, S0, S3)가 상기 제어부(110)로부터 인가되어질 수 있도록 한다.
도 13을 참조하여, 각종 센서부에 대하여 설명하면, 먼저 지진센서(191)는, 일정 이상의 진동이 감지될 때에 '온' 신호를 출력하는 일종의 스위치(SW1)로서 동작한다. 다음, 온도센서부(192)는, 분압저항으로 동작하는 R26과 온도에 따라서 상이한 저항을 갖는 서미스터(RT1)의 분압전압을 측정하여 이루어지는바, 전원 절감을 위해, 제어부(110)는 주기적으로 온도 컨트롤 신호(TEMPERATURE_CNT)를 출력하고 나서, 'TEMPERATURE' 단자를 통해 분압 전압을 입력받음으로써, 현재 온도가 과온도인지? 여부를 측정할 수 있다. 배터리 전압 측정 역시, 저전압 컨트롤 신호(LOW_BAT_CNT)를 출력하여, 제8 트랜지스터(Q8)를 턴온시키고, 현재 배터리 전압(Vcc)의 분압저항(RQ8, R23, R25)에 의한 분압전압(LOW_BAT_CEK)을 체크함으로써, 현재 배터리 전압이 저전압인지? 여부를 감지할 수 있다.
더욱이, 도 13에 의하면, 압력 센서부(120)와 접속되는 제2 커넥터(123)가 구비되는바, 가스 압력은 직접 상기 가스연결관(2)의 유압측정기 위치(2b)에서 측정되어야 하므로, 단말측 제1 커넥터(122)와 제어부측 제2 커넥터(122)를 사용하여, 케이블(61)로 연결되어진다. 즉, 도 16에서 보는 바와 같은 압력센서(U5)(일례로 BMP388)가, 상기 가스연결관(2)의 유압측정기 위치(2b)에서 유압측정기(60) 내측에서 직접 가스압을 측정하여, 제1 커넥터(122), 케이블(61) 및 제2 커넥터(123)를 통해, 상기 제어부(110)로 전달되어 진다. 이 역시, 항상 압력 체크 신호를 보내게 되면, 전력 소모가 커지게 되어 바람직하지 않은바, 본 발명에서는, 클럭신호(BMP388_SCK) 신호에 동기되어 이루어지며, 측정된 압력값은 슬레이브 데이터 Input(BMP388_SDI) 신호선을 통해, 제어부(110)로 입력되도록 한다. 'BMP388_INT'는 가스압력이 감지되고 나서 감지되었다는 사실을 알려주기 위한 인터럽트 신호이다.
계속해서, 도 14를 참조하여, 상기 터치패드부(170)에 대하여 설명하면, 본 실시예에서는 일례로 6개의 키패드(PD1~PD6)가 존재하는바, 가령, 제1 키패드(PD1)는 전원 온/오프 스위치로 사용되고, 제2 키패드(PD2)는 각종 시스템의 메뉴 설정용 스위치로 사용되고, 제3 키패드(PD3)는 기본 시간(여기서는 60분) 타임 설정용 스위치로 사용되고, 제4 및 제5 키패드(PD4, PD5)는 분 단위로 시간을 UP/DOWN 시키는 타임 설정용 스위치로 사용되며, 제6 키패드(PD6)는 '누출확인'용 스위치로 사용되도록 프로그램 가능하다 (도 6 참조). 즉, 터치패드 신호처리용 칩(U2)(일례로 GT308L-QN)을 프로그래밍하여, 이들 키패드의 스위칭 기능을 설정할 수 있다. 상기 제6 키패드(PD6)의 역할에 대하여 도 16의 압력센서부(120)와 연관지어 상술하면, 사용자가 중간밸브를 열었으나 아직 가스레인지에 불을 켜지 않으면, 중간밸브를 통하여 가스 연결관(2)을 통과한 가스는 가스 레이지 사이에서 밀폐되므로, 어느 정도의 일정 가스압(유압) 'PA'을 유지하여야 정상이다. 그러나, 그 사이에서 가스 누출이 있었다면, 그때 측정된 가스압은 상기 정상압력(PA) 보다 낮을 것인바, 본 발명에서는 이를 이용하여 가스 누출 여부를 즉각 확인할 수 있는 것이다. 이제, 사용자는 평소 가스압을 측정하기 위하여, 상기 제6 키패드(PD6)를 일정 시간 이상 길게 누르면, 제어부(110)는 압력센서부(120)로 현재 가스압력을 측정하여 정상적인 압력값으로 저장하게 된다. 혹은 여러번 측정하여, 그 평균치를 저장하도록 프로그래밍할 수도 있다. 이후, 실제 가스압이 정상인지 여부를 측정하기 위하여, 일례로 상기 제6 키패드(PD6)를 짧게 2회 누르면, 제어부(110)는 압력센서부(120)로 현재 가스압력(P)을 측정하여, 기 저장된 정상적인 압력값(PA)과 비교함으로써, 현재 가스압이 정상인지 여부를 판단하게 되고, 정상이 아니라고 판단되면, 상기 모터구동부(140)를 통해 중간밸브를 잠그면서, 상기 출력부(150, 160)를 통해 시청각적으로 경보를 출력하게 된다.
계속해서, 도 14를 참조하여, 상기 전원부(180)에 대하여 설명하면, 배터리 단자(BT1, BT2)가 전압레귤레이터(U4)를 통해, 출력 전압(3.0V)으로 조절되어 시스템에 공급되는바, 본 발명에서는 더 나아가, USB 단자(USB1)를 통해 상용 전원이 레귤레이터를 통해 공급되도록 함으로써, 배터리 교체를 하여야 하는 수고로움을 덜 수 있도록 하는 것도 가능하다.
이제 마지막으로, 도 15를 참조하여, 상기 위치센서부(130) 및 모터구동부(140)에 대하여 상술한다. 먼저, 상기 위치센서부(130)에 대하여, 도 9를 보조적으로 참조하면서 설명하면, 이 역시 위치센서 체크용 파워(POTOINT_PWR)가 상기 제어부(110)로부터 출력되면, 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온되면서, 밸브열림감지센서(ISO2)(37) 및 밸브닫힘감지센서(ISO1)(38)의 제1 및 제2 포토다이오드(37a, 38a)로부터 발광이 되도록 하는바, 밸브 위치가 완전 열림도 완전 닫힘도 아닌 상태라면 수광부인 제1 및 제2 감광트랜지스터(37b, 38b)에서 이를 인식하여 양자 모두 턴온될 것이나, 만약 중간밸브가 완전 열림 상태라면 상기 돌출편(37)이 상기 제1 포토다이오드(37a)와 제1 감광트랜지스터(37b) 사이에 위치하게 될 것이므로 제1 감광트랜지스터(37b)가 턴오프 상태로 되어 상기 밸브열림감지센서(ISO2)가 밸브 열림 상태임을 상기 제어부(110)로 알려주게 된다. 역으로, 만약 중간밸브가 완전 닫힘 상태라면 상기 돌출편(37)이 상기 제2 포토다이오드(38a)와 제2 감광트랜지스터(38b) 사이에 위치하게 될 것이므로 제2 감광트랜지스터(38b)가 턴오프 상태로 되어 상기 밸브닫힘감지센서(ISO1)가 밸브 닫힘 상태임을 상기 제어부(110)로 알려주게 된다.
이제, 제어부(110)는, 상기 모터구동부(140)로, 정역회전 모터(MG1)의 구동을 제어하기 위한 신호(MOTOR_FORWARD; MOTOR_BACKWARD)를 발하게 되는바, 이는 종래기술과 유사한 방식으로 이루어지므로, 자세한 설명을 생략한다.
(본 발명의 최적 실시예에 따른 가스 중간밸브 자동 제어방법)
마지막으로, 도 6 내지 도 17을 보조적으로 참조하면서, 도 18을 주로 참조하여, 본 발명과 관련된 가스 중간밸브 자동 제어방법을 설명한다.
도 18은 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어 방법의 흐름도이다.
이상의 상기 도 6 내지 도 17에 설명된 본 발명의 가스 중간밸브 자동 제어장치는, 각 칩의 프로그래밍에 의해 다양한 방식으로 동작하여 다양한 기능을 구현할 수 있는바, 제1 종래기술의 도 5에서의 동작을 모두 수행가능하며, 다만 도5의 종래기술에서는 고가의 가스센서를 사용하여 가스유출을 확인하였기에, 오류도 많고 무엇보다도 이미 다량의 가스가 누출된 후에 이를 인지하여 대처를 하게 된다는 한계가 있었으나, 본 발명에 의하면, 직접 상기 가스연결관(2)의 가스 압력을 측정하여 가스 누출 여부를 감지하게 되므로, 즉각적이고 신속한 대처가 가능하고 저비용으로도 더 효율적인 안전성 확보가 가능하게 된다.
보다 구체적으로, 도 18을 참조하여, 본 발명의 제2 측면에 관한 가스 중간밸브 자동 제어 방법을 설명하면, 먼저 정상 압력을 체크하기 위한 제1 신호가 입력되면(S10), 그때 압력을 측정하여(S20), 기준 압력(PA)으로 설정하여 둔다(S30). 상기 제1 신호는 길게 누르는 신호를 예로 들었으나, 이에 한하지 않고 짧게 여러번 누르는 신호를, 제1 신호로 정할 수도 있다. 아울러, 이와 같이 기준 압력(PA)을 설정하는 이유는, 지역이나 건물의 도시가스 배관에 따라서 압력이 달라지고, 가스레인지의 종류나 여타 기기에 따라서도 얼마든지 달라질 수 있는바, 경험적으로 기준값(PA)을 직접 입력할 수도 있지만, 가스 누출이 일어나지 않는 정상 상태에서의 가스 압력을 세팅하게 되는 경우, 그 정확도가 더욱 높아질 것이기 때문이다.
이제, 제어부(110)는, 사용자의 키패드 신호에 의하여, 혹은 사용자의 키패드 신호가 없더라도 미리 정해진 시간 간격으로 주기적으로 제2 신호를 발하여, 가수 누출 여부를 조사하게 되는바, 제2 신호가 입력되면(S40), 역시 현재 압력(P)을 체크하여, 현재 압력이 상기 기준압력보다 더 작은지? 여부를 체크하게 되는바(S50), 그렇지 않으면 정상상태로 볼 수 있으므로 처음으로 리턴하고, 현재 압력이 상기 기준압력보다 더 작으면(P < PA), 가스 누출이 일어나고 있는 것이므로, 상기 모터구동부(140)를 통해 중간밸브를 잠그면서, 상기 출력부(150, 160)를 통해 시청각적으로 경보를 출력하게 된다(S60).
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
(제1 종래기술)
310 : 전원공급부 320 : 타이머 조정 스위치부
325 : 클럭 발생부 330 : 시간 디스플레이부
340 : 노브개폐 감지부 341 : 노브폐쇄 감지센서
342 : 노브개방 감지센서 350 : 모터 정/역회전 제어부
362 : 저전압 체크부 364 : 온도 감지부
366 : 가스누출 감지부 370 : 경보부
382 : 프로그램 입력부 384 : 통신부
390 : 중앙제어부
(본 발명)
1 : 가스 중간밸브 자동 제어장치 2 : 가스연결관
2a : 중간밸브 위치 2b : 유압측정기 위치
10 : 전면 커버 11 : 커버 본체
12 : 터치패드 13 : 노브 관통홀
20 : 후면 케이스 21 : 가스연결관 통과용 함몰부
22 : 배터리 장착부
30 : 제어장치용 기판 31 : 커넥터용 케이블
32 : 키패드 33 : LCD 패널
34 : 지진 센서 35 : 스프링
36 : 스피커 37 : 밸브열림감지센서
38 : 밸브닫힘감지센서
40 : 모터 및 감속기 41 : 제1 기어
50 : 중간밸브 구동부 51 : 제2 기어
52 : 노브 결착부 53 : 돌출편
54 : 밸브 연결부
60 : 유압측정기 61 : 케이블
100: 가스 중간밸브 자동 제어장치의 제어회로
110 : 제어부 120 : 압력센서부
121 : 압력센서 122 : 제1 커넥터
123 : 제2 커넥터 130 : 위치센서부
140 : 모터제어부 150 : 음성신호처리부
151 : 음성칩 152 : 제3 커넥터
153 : 외부 스피커 154 : 내부 스피커
155 : 설정단자부 160 : 디스플레이부
170 : 터치패드부 180 : 전원부
191 : 지진센서부 192 : 온도센서부

Claims (7)

  1. 가스연결관(2)에 설치되는 가스 중간밸브 자동 제어장치로서,
    전체 동작을 제어하는 제어부(110);
    상기 가스연결관(2)의 가스 압력을 측정하기 위한 압력센서부(120);
    상기 제어부(110)로부터의 위치센서 체크용 파워(POTOINT_PWR)가 출력되면, 상기 가스 중간밸브의 열림/닫힘 상태를 감지하는 위치센서부(130);
    모터의 정/역 회전을 제어하기 위한 모터구동부(140);
    상기 가스 중간밸브 자동 제어장치의 정보나 경보를 시청각적으로 표시하는 출력부;
    사용자로부터 각종 데이터를 입력받기 위한 터치패드부(170);
    전체 회로에 전원을 공급하는 전원부(180); 및
    화재 발생시 이를 센싱하여 중간밸브를 폐쇄하도록, 고온을 센싱하기 위한 온도센서부(192);
    를 포함하되,
    상기 제어부(110)는, 상기 온도센서부(192)로 온도 컨트롤 신호(TEMPERATURE_CNT)를 출력하고 나서, 입력 단자를 통해 서미스터(RT1)를 포함한 분압 저항(R26)의 분압 전압을 입력받음으로써, 현재 온도가 과온도인지 여부를 측정하며,
    상기 압력 센서부(120)는, 상기 가스연결관(2)의 유압측정기 위치(2b)에 내장되어, 직접 상기 가스연결관(2) 내의 가스압을 측정하여, 상기 제어부(110)로 전달되어지되, 상기 제어부(110)로부터 간헐적으로 전달되는 클럭신호(BMP388_SCK) 에 동기되어 이루어지도록 하며,
    상기 터치패드부(170)의 키패드(PD6)의 제1 터치 신호에 의해, 상기 제어부(110)는 압력센서부(120)로 현재 가스압력을 측정하여 정상적인 압력값(PA)으로 저장하게 하고,
    상기 제어부(110)는 압력센서부(120)로 제2 신호를 발하여, 현재 측정된 가스압이 상기 정상적인 압력값(PA) 보다 낮은 경우에, 현재 가스압이 정상이 아니라고 판단하고,
    상기 제어부(110)는 현재 측정된 가스압이 상기 정상적인 압력값보다 더 작으면(P < PA), 가스 누출이 일어나고 있는 것으로 판단하여, 상기 모터구동부(140)를 통해 중간밸브를 잠그면서, 상기 출력부를 통해 시청각적으로 경보를 출력하게 되며,
    상기 제어부(110)는, 전원 절감을 위해, 상기 온도센서부(192)로 주기적으로 온도 컨트롤 신호(TEMPERATURE_CNT)를 출력하고 나서, 입력 단자를 통해 서미스터를 포함한 분압 저항의 분압 전압을 입력받음으로써, 현재 온도가 과온도인지 여부를 측정하며,
    상기 제어부(110)는, 전원 관리를 위해 현재 배터리 전압이 저전압인지 여부를 체크하되, 배터리 전압 측정 역시, 전원 절감을 위해, 상기 온도센서부(192)로 주기적으로 저전압 컨트롤 신호(LOW_BAT_CNT)를 출력하여, 제8 트랜지스터(Q8)를 턴온시키고, 현재 배터리 전압(Vcc)의 분압저항(RQ8, R23, R25)에 의한 분압전압(LOW_BAT_CEK)을 체크함으로써, 현재 배터리 전압이 저전압인지 여부를 체크하는 것을 특징으로 하는 가스 중간밸브 자동 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    지진 발생시 일정 이상의 흔들림을 센싱하여 중간밸브를 폐쇄하도록, 일정 이상의 흔들림을 센싱하기 위한 지진센서부(191);
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 중간밸브 자동 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력부는, 가스 중간밸브 자동 제어장치의 정보나 경보를 음성으로 알려주기 위한 음성칩(U3)(151)을 포함하는 음성신호처리부(160)를 포함하되,
    상기 음성칩(151)에 내장된 내부 앰프를 사용하여 직접 스피커(154)를 연결함으로써 전력 소모를 절약할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스 중간밸브 자동 제어장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치센서부(130)는, 상기 제어부(110)로부터의 위치센서 체크용 파워(POTOINT_PWR)가 출력되면, 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온되면서, 밸브열림감지센서(ISO2)(37) 및 밸브닫힘감지센서(ISO1)(38)가 밸브 열림 또는 밸브 닫힘 여부를 센싱하게 되는 것을 특징으로 하는 가스 중간밸브 자동 제어장치.
  7. 제 1 항의 가스 중간밸브 자동 제어장치를 이용한 가스 중간밸브 자동 제어방법으로서,
    (a) 정상 압력을 체크하기 위한 제1 신호가 입력되는지? 여부를 판단하는 단계(S10);
    (b) 상기 (a) 단계에서의 판단 결과, 입력되지 않았으면 반복해서 수행하고, 입력되면 그때 압력을 측정하여(S20), 기준 압력(PA)으로 설정하여 두는 단계(S30);
    (c) 상기 (b) 단계 후에, 상기 제1 신호와 상이한 제2 신호가 입력되는지? 여부를 판단하는 단계(S40);
    (d) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 입력되지 않았으면 반복해서 수행하고, 입력되면 현재 압력(P)을 체크하여, 현재 압력이 상기 기준압력보다 더 작은지? 여부를 체크하게 되는 단계(S50); 및
    (e) 상기 (d) 단계에서의 판단 결과, 현재 압력이 상기 기준압력보다 더 작으면(P < PA), 가스 누출이 일어나고 있는 것으로 판단하여, 상기 모터구동부(140)를 통해 중간밸브를 잠그면서, 상기 출력부를 통해 시청각적으로 경보를 출력하게 되는 단계(S60);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 중간밸브 자동 제어방법.
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