KR102424244B1 - 스마트 히터가 구비된 접속반의 제어 방법 - Google Patents

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KR102424244B1 KR1020220030571A KR20220030571A KR102424244B1 KR 102424244 B1 KR102424244 B1 KR 102424244B1 KR 1020220030571 A KR1020220030571 A KR 1020220030571A KR 20220030571 A KR20220030571 A KR 20220030571A KR 102424244 B1 KR102424244 B1 KR 102424244B1
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Abstract

본 발명은 a)센서부(500)로부터 감지정보를 수신하여 접속반 내/외부 온/습도를 실시간으로 검출하는 단계; b)접속반 내외부의 온도와 습도가 설정된 조건에 해당되면, 히터를 작동시켜 접속반 내부의 이슬점을 제거하는 단계; 접속반 내부 온도가 관리 온도에 도달되면, 팬을 작동시켜 접속반 내부 온도를 냉각하는 단계; 접속반의 내부 온도가 설정된 한계 온도로 감지되면 전력을 차단하고 알림을 전송하는 단계; 를 포함하고, b)단계에서 복수의 히터는 설정된 시간 구간 동안 교번적으로 온/오프 하여 발열하는 것을 특징으로 하는 스마트 히터를 구비한 접속반의 제어 방법을 포함한다.

Description

스마트 히터가 구비된 접속반의 제어 방법{CONTROL METHOD OF CONNECTION PANNEL WITH SMART HEATER}
본 발명은 스마트 히터가 구비된 접속반의 제어 방법에 관한 것이다.
현재 화석 연료의 고갈과 원자력 발전의 위험성 때문에 태양광 발전 산업이 증가함에 따라서 태양광 발전 시스템의 안전한 운영과 더불어 효율적으로 관리하는 방법에 관한 연구가 증가하고 있다.
태양 전지 어레이를 통하여 발전 된 직류 전력은 접속반을 거쳐서 인버터로 연결되면 인버터에서 직류를 교류로 변환하여 사용되고 있다. 이러한 태양광 발전 시스템에서의 화재 발생 원인을 보면 총 화재 발생 건수 중 접속반에서의 화재가 전체 화재 중 대부분을 차지하고 있다. 낮시간의 발전 중에 덥혀진 접속반 내부의 공기가 발전이 끝나 가면서 외함의 겉 부분이 급격히 냉각되어 결로가 발생하거나, 강우(降雨)나 안개 등 습도가 높은 환경에서 접속반 내부에 결로 현상이 발생하게 된다.
결로 현상은 공기 중에 포함되어 있는 수증기가 온도가 낮아짐에 따라 현재의 수증기압은 변화하지 않고 포화수증기압만 감소하여 마침내 공기 중의 수증기가 포화상태에 도달하여 이슬이 맺혀지는 현상이다. 이슬이 맺혀지는 온도를 결로 온도 또는 이슬점 온도라 한다.
접속반은 내부에 결로가 발생하게 되면 기판의 극간 거리가 가장 짧은 지점에서 도전로가 형성되고, 이로 인하여 아크가 발생하게 되면 전류가 지속적으로 공급될 경우 아크가 연속적으로 발생하여 접속반 내부 기판 및 ABS 재질에 착화하고, 화재로 전개하게 된다.
따라서 종래의 태양광 발전장치는 설치된 장소가 습도가 높은 지역이어서 접속반 내부에 결로 현상이 빈번하게 이루어져 화재 발생 가능성이 높았다. 그러므로 종래에는 접속반 내부에 결로 발생을 제거하기 위하여 내부의 습기를 제거하는 장치를 포함하였다.
하지만, 종래의 태양광 발전장치는 결로를 방지하기 위하여 내부의 온도를 이슬점 온도 이상으로 유지하게 되나, 주변 환경의 변화에 따라 내부 온도가 급격히 상승될 경우 제어에 어려움이 있어 화재가 발생되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1391876(2014.04.28)
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 접속반 내부의 온도 및 습도를 안정적으로 유지할 수 있는 스마트 히터를 이용한 접속반의 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 SMPS를 수용하는 제1수용공간과, 컨트롤러 및 히터부가 수용되는 제2수용공간으로 접속반 내부를 구획하도록 접속반 커버와 일체형으로 형성되는 구획벽과, 구획벽에 설치되어 컨트롤러의 제어에 의해 제1수용공간에서 SMPS에서 발열된 열을 외부로 배출하는 제1수용팬과, 구획벽에 설치되어 제1수용공간의 열을 제2수용공간으로 순환시키는 제2수용팬을 구비한 접속반과, 접속반 내외부의 온도와 습도와 불꽃 및 연기 중 적어도 하나를 감지하는 센서부로부터 감지 정보를 수신하는 컨트롤러 및 컨트롤러의 제어에 의하여 접속반 내부에서 발열하는 복수의 히터를 구비한 히터부 및 히터부)에서 발열된 열을 송풍시키는 복수의 팬을 구비하고, 구획벽은 내부에 공간을 형성하도록 이격 되어 직립 된 제1면과 제2면, 제1면과 제2면의 상단을 연결하는 상면과, 제1면과 제2면을 연통하도록 절개되는 방열구, 제1면에서 절개되는 제1배출공과, 상면에서 관통된 제2배출공을 포함하고, 방열구는 제1배출공 및 제2배출공와 연결되지 않도록 차폐되어 제1면과 제2면을 연통하도록 절개되어 제1수용공간의 열을 외부 또는 제2수용공간으로 방열 또는 순환시키고, 제1면과 제2면 사이의 공간은 방열구를 통해 열기를 품은 바람이 침투되지 않도록 밀폐되고, 제1배출공은 제1면에서 절개된 것으로서 방열구에 비하여 길이와 폭이 작게 형성되어 방열구들 사이에서 분할되어 상 하측에 배치되고, 제2배출공은 상면에서 절개 또는 관통된 구멍으로 형성되어 접속반 커버에 형성된 절개 구멍과연통 되는 스마트 히터를 구비한 접속반의 제어 방법에 있어서, 컨트롤러는 a)센서부로부터 감지정보를 수신하여 접속반 내/외부 온/습도를 실시간으로 검출하는 단계와, b)접속반 내외부의 온도와 습도가 설정된 조건에 해당되면, 컨트롤러가 히터의 작동 이후에 내부의 온도 및 습도 중 적어도 하나에 따라서 히터들의 발열 시간 및 주기를 조절하여 복수의 히터를 설정된 시간 구간 동안 교번적으로 온/오프시켜 접속반 내부의 이슬점을 제거하는 단계와, c)접속반 내부 온도가 관리 온도에 도달되면, 팬을 작동시켜 접속반 내부 온도를 냉각하는 단계와, d)접속반의 내부에서 설정된 한계 온도, 연기 및 불꽃 중 적어도 하나가 감지되면 전력을 차단하고 알림을 전송하는 단계를 포함하고, b)단계에서, 컨트롤러는 b-1)제1수용공간의 온도가 설정된 온도에 도달되면, 제1수용팬을 가동시켜 제1수용공간의 온도를 조절하는 단계와, b-2)제2수용공간에서 습기가 감지되면, 제1수용팬을 오프시키고, 제2수용팬을 가동시켜 제1수용공간의 열을 제2수용공간으로 순환시키는 단계 및 b-3)제2수용공간의 습기 제거 여부를 감지하여 습기가 제거되지 않으면 히터부를 가동시키는 단계를 포함하고, b-3)단계는 b-3-1)대기온도와 습도를 통하여 접속반 내에 결로가 발생되는 이슬점 온도를 산출하는 단계와, b-3-2)결로가 제거 또는 결로가 방지되는 접속반 내부의 목표 온도를 설정하는 단계와, b-3-3)온되는 시간과, 현재 히터와 다음 히터 사이의 오프 시간을 포함하는 교번 조건에 따라 히터들을 설정된 시간 동안 교번적으로 온 시키는 단계와, b-3-4)히터의 가동 후 설정 시간이 경과되면, 목표 온도 도달 여부를 감지하는 단계와, b-3-5)목표 온도에 도달되면 히터를 오프하는 단계 및 b-3-6)목표 온도에 도달되지 못하면 교번적으로 가동되는 복수의 히터들의 온되는 시간과, 현재 히터와 다음 히터 사이의 오프 시간을 포함하는 히터의 교번 조건을 조절하여 각 히터들을 가동시키는 단계를 포함하는 스마트 히터를 구비한 접속반의 제어 방법을 제공할 수 있다.
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본 발명은 접속반 내부의 온도와 습도를 감지하여 결로가 발생되는이슬점 온도를 산출하여 이슬점을 방지할 수 있는 목표 온도를 산출하여 접속반 내부의 온도를 조절함에 따라 결로에 의한 고장을 방지할 수 있고, 동시에 내부 온도 조절이 용이함에 따라 화재를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 히터를 구비한 접속반을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 히터를 구비한 접속반의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2의 S41 단계를 도시한 순서도이다.
도 4는 이슬점 온도를 산출하기 위한 온도와 습도 테이블을 도시한 도면이다.
도 5는 히터의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 간략 도면이다.
도 7은 구획벽의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 8은 구획벽의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있지만, 특정 실시예를 도면에 예시하여 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 서로 다른 방향으로 연장되는 구조물을 연결 및/또는 고정시키기 위한 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물중 어느 하나에 해당되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다." 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.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는 본 발명에 따른 스마트히터를 구비한 접속반의 제어 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 히터를 구비한 접속반을 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 제어 명령을 출력하는 컨트롤러(100)와, 복수의 히터를 구비한 히터부(200)와, 내외부의 공기를 송풍하는 하나 이상의 팬을 구비한 송풍부(300)와, SMPS(400)(Switching Mode Power Supply) 및 전원 차단기(410)와, 접속반의 내외부 환경 및 상태를 감지하는 센서부(500)와, 통신부(600)를 포함한다.
히터부(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 의해 발열되어 접속반 내부에 열기를 배출하는 복수의 히터(제1히터(210), 제2히터(220),.., 제n히터)를 포함한다. 복수의 히터는 컨트롤러(100)에 의해 복수가 선택적 또는 설정시간 동안 온/오프를 순차 반복하면서 내부 온도를 상승시켜 습기(예를 들면, 결로)를 제거한다.
송풍부(300)는 하나 또는 그 이상의 팬으로서 히터에 의해 발열 된 열을 내부 순환하거나 내부의 열기나 습기를 외부로 배출하도록 바람을 발생시킨다.
SMPS(400)는 태양광 모듈과 같은 복수의 발전 장치로부터 발전 된 전력을 인버터로 변환 및 출력한다.
전원 차단기(410)는 컨트롤러(100)의 제어에 의해 SMPS(400)에 연결되는 전원을 차단한다. 전원 차단기(410)는 일반적으로 공지된 기술을 적용하는 것이기에 상세한 설명 및 도면을 생략하였다.
송풍부(300)는 접속반 내부의 공기 및/또는 히터에서 발열 된 열을 내부 순환시킨다. 여기서 송풍부(300)는 히터와 일체로 이루어질 수 있다. 또는 팬은 내부의 열기 배출 및 외부 공기 흡입을 위하여 복수를 더 구비함도 가능하다. 이와 같은 복수의 팬에 의한 작동은 후술한다.
센서부(500)는 내부의 온도와, 외부의 온도, 내부의 습도, 외부의 습도, 내외부의 연기, 불꽃을 감지하는 복수의 센서들을 포함한다. 이중 외부의 온도를 감지하는 외부 온도 센서는 도 2에 도시된 바와 같이 커버(도시되지 않음)의 외면에 고정될 수 있다.
컨트롤러(100)는 센서부(500)에서 실시간으로 감지되는 온습도 감지신호를 통하여 결로 발생 가능성이 있으면 목표 온도에 도달될 때까지 히터를 작동시킨다.
여기서 컨트롤러(100)는 복수의 히터를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(100)는 제1히터(210) 내지 제n히터 중 선택된 히터들을 순차적으로 설정된 시간 주기별로 온오프시켜 내부 온도를 빠르게 상승하면서도 목표 온도 및 그 설정 범위 이내를 유지하도록 한다.
특히 컨트롤러(100)는 현재 온도와 목표 온도 간의 차에 따라 선택된 히터(210, 220, 2N))들을 교번적으로 온/오프 시키되, 각 히터들이 온 되는 시간 주기와, 히터들 사이의 오프 시간 주기를 선택적으로 조절하여 내부 온도가 목표 온도 및 그 범위 내에 도달될 수 있도록 내부 온도 상승을 가속화하거나 일정 온도 범위를 유지할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명은 접속반 내에 복수의 히터를 구비함에 따라 내부 온도 상승을 보다 정밀하게 조절할 수 있다.
또한. 컨트롤러(100)는 내부 방열을 위하여 내부 온도가 설정된 관리온도(예를 들면, 30~90℃)에 도달되면 송풍부(300)를 작동시켜 설정된 온도까지 내부의 온도를 낮추도록 제어한다.
또한, 컨트롤러(100)는 센서부(500)로부터 감지된 온도가 설정된 한계온도(예를 들면, 120℃ 이상)에 도달되고, 연기와 불꽃 중 적어도 하나가 감지되면 SMPS(400)의 전원 라인을 차단한다.
여기서 컨트롤러(100)는 통신부(600)를 통하여 내부의 이상(불꽃, 연기) 감지 정보를 외부의 단말로 송신하도록 제어할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 본 발명에 따른 스마트 히터가 구비된 접속반의 제어 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 히터를 구비한 접속반의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 온도 기준값을 설정 및 입력하는 S10 단계와, 내/외부 온/습도를 실시간으로 검출하는 S20 단계와, 설정된 조건 여부를 감지하는 S30 단계와, 설정된 조건에 따라 히터를 작동시키는 S41 단계와, 이슬점 제거 여부를 감지하는 S51 단계와, S30 단계에서 관리온도에 도달됨이 감지되면 알림을 전송하는 S42 단계와, 팬을 작동시키는 S52 단계와, S30 단계에서 한계 온도가 감지되면 전력을 차단하고 알림을 전송하는 S53 단계를 포함한다.
S10 단계는 컨트롤러(100)에서 온도 기준값을 설정 및 입력하는 단계이다. 컨트롤러(100)는 팬을 작동하기 위한 관리 온도와, 내부의 결로를 방지하기 위한 이슬점 발생 조건(예를 들면, 내외부의 온도차, 내부의 습도)와 이슬점이 제거될 수 있는 목표 온도가 설정되거나, 그 조건이 설정될 수 있다.
S20 단계는 컨트롤러(100)가 내부의 온도센서와 외부의온도센서, 내부의 습도 센서로부터 실시간 감지되는 정보를 수신하는 단계이다.
S30 단계는 컨트롤러(100)가 S20 단계에서 수신된 실시간 감지 정보를 통하여 이슬점 발생 조건을 감지하는 S310 단계와, 내부의 과열을 방지하기 위해 설정된 관리 온도의 도달 여부를 감지하는 S320 단계와, 화재 및/또는 화재로의 발생 가능성이 높은 한계 온도로의 도달 여부를 감지하는 S330 단계를 포함할 수 있다.
S310 단계는 컨트롤러(100)가 내외부의 온도차와 습도 중 적어도 하나 이상이 포함된 설정된 이슬점 발생 조건을 감지하는 단계이다. 여기서 이슬점 발생 조건은 도 4에 도시된 바와 같이 대기온도와 상대 습도에 따라 결정될 수 있다. 즉, 컨트롤러(100)는 대기온도(외부 온도)와 습도에 따라 이슬점 발생 조건을 감지한다.
S320 단계는 컨트롤러(100)가 실시간으로 감지되는 내부 온도 감지 정보에 따라 내부 온도가 관리 온도에 도달되었는지를 감지하는 단계이다. 여기서 관리 온도는 예를 들면, 30~90℃로서 내부가 과열을 방지하기 위하여 설정된 방열 개시 조건에 해당된다.
S330 단계는 접속반 내부가 화재로 발전 가능성 있는 고온(예를 들면, 120℃ 이상)으로 설정된 한계 온도, 연기 또는 불꽃을 감지하는 단계이다. 컨트롤러(100)는 센서부(500)의 실시간 센서 감지 정보를 통하여 접속반 내부의 고온, 불꽃 또는 연기 중 어느 하나를 감지한다.
S41 단계는 S310 단계에서 이슬점 발생 조건이 감지되면 히터부(200)를 작동시켜 내부 습기를 제거하는 단계이다. 여기서 컨트롤러(100)는 복수의 히터(210, 220,..2N) 중 선택된 하나의 히터를 설정된 온오프 시간 주기에 따라서 온오프하여 내부 온도를 상승시킨다.
또는 컨트롤러(100)는 복수의 히터(210, 220, ...2N) 중 2 이상의 히터(210, 220)들을 교번적으로 작동시키되, 현재 온도와 목표 온도와의 차이를 통하여 교번적으로 발열하는 히터들의 온 오프 시간 주기(이하에서는 교번 조건이라 칭함)를 선택적으로 조절할 수 있다. 이는 도 3을 참조하여 후술한다.
S51 단계는 S41 단계에서 히터가 동작된 이후에 이슬점의 제거 여부를 감지하는 단계이다. 여기서 컨트롤러(100)는 내부 온도가 목표 온도에 도달된 이후에 설정된 시간 이상을 유지하거나, 내부 습도의 실시간 감지를 통하여 이슬점 제거 여부를 감지할 수 있다.
S42 단계는 컨트롤러(100)가 S320 단계에서 접속반 내부 온도가 관리 온도에 도달됨이 감지되면 통신부(600)를 제어하여 원격지의 모니터링 단말(도시되지 않음)에 관리 온도 도달 여부를 알리는 메시지를 송신하는 단계이다.
S52 단계는 컨트롤러(100)가 팬을 작동시키는 단계이다. 컨트롤러(100)는 S320 단계에서 관리 온도에 도달되면, 복수의 팬(예를 들면, 제1팬(311)과 제2팬(312))을 선택적으로 작동시켜 내부 열기를 외부로 방출시킨다. 여기서 복수의 팬은 현재 온도와 목표 온도간의 차에 작동 숫자가 선택될 수 있다.
즉, 컨트롤러(100)는 현재 온도와 목표 온도와의 차이에 따라 작동되는 팬의 숫자를 선택적으로 조절하여 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 컨트롤러(100)는 팬의 작동 이후에 실시간으로 감지되는 내부온도 감지 정보를 확인하여 안전한 온도로 떨어지면 팬의 작동을 정지시킨다.
S43 단계는 컨트롤러(100)가 접속반 내부의 온도가 한계 온도에 도달되었거나 연기 또는 불꽃이 감지되면 접속반의 전원 라인을 차단하고, 원격지의 모니터링 단말(도시되지 않음)에 경보를 송신하는 단계이다.
도 3은 S41 단계를 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, S41 단계는 이슬점 온도 산출하는 S411 단계와, 목표 온도를 설정하는 S412 단계와, 설정된 시간 구간 내에서 설정된 교번 조건에 따라 히터들을 교번적으로 온 시키는 S413 단계와, 목표 온도 도달 여부를 감지하는 S414 단계와, 목표 온도에 도달되면 히터를 오프하는 S414 단계와, 설정된 시간 이내에 목표 온도에 도달되지 못하면 히터의 설정 구간을 조절하는 S415 단계를 포함한다.
S411 단계는 이슬점 온도를 산출하는 단계이다. 이슬점 온도는 결로가 발생되는 대기 온도를 의미하며, 이는 습기량(습도)에 따라 상대적으로 결정될 수 있다. 이슬점(결로)이 발생되는 이슬점 온도는 도 5에 그 일예가 소개되었다.
이슬점 온도는 자체 메모리에 저장된 데이터로서 설정되거나, 별도의 연산 알고리즘을 통해 산출될 수 있다.
S412 단계는 컨트롤러(100)가 접속반 내부의 습기가 제거될 수 있는 목표 온도를 설정하는 단계이다. 여기서 목표 온도는 이슬점 온도에 기준 값이 더해진 온도로 설정될 수 있다. 기준 값은 적어도 3℃ 이상인 것이 바람직하다.
S413 단계는 컨트롤러(100)가 설정된 구간별로 복수의 히터를 교번적으로 가동하는 단계이다. 예를 들면, 히터는 제1히터(210)와 제2히터(220)가 구비된다. 컨트롤러(100)는 제1히터(210)와 제2히터(220)가 교번적으로 온과 오프를 반복하되, 각각의 시간 구간이 포함된 교번 조건을 설정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 교번 조건은, 예를 들면, 제1히터(210)가 온되는 시간(t1)과, 히터들이 모두 오프되는 시간(t2), 제2히터(220)가 온되는 시간(t3)을 포함한다. 따라서 컨트롤러(100)는 교번 조건에 포함된 각 시간 구간(t1, t2, t3)에 따라 제1히터(210)와 제2히터(220)를 교번적으로 가동시킨다.
구체적으로 설명하자면, 컨트롤러(100)는 제1시간(t1) 동안 제1히터(210)를 가동 및 오프시킨 뒤에 제2시간(t2) 동안 전체 히터를 오프시킨 후 다시 제2히터(220)를 제3시간(t3) 동안 온 시킨 후 제2시간(t2) 동안 전체 히터를 오프시킨다. 그리고 컨트롤러(100)는 제2시간이 경과 되면 제1히터(210)를 제1시간(t1) 동안 온 시킨다. 이와 같은 과정은 설정시간 동안 반복적으로 진행되어 접속반 내부의 습기를 제거한다.
S414 단계는 컨트롤러(100)가 실시간으로 접속반 내부 온도를 감지하여 S412 단계에서 설정된 목표 온도에 도달되었는지를 감지하는 단계이다. 컨트롤러(100)는 목표 온도에 도달되면, S417 단계를 진행하여 히터를 오프 시키고, 목표 온도에 도달되지 못하면 S415 단계를 진행한다.
S415 단계는 컨트롤러(100)가 설정 시간을 연산하는 단계이다. 여기서 설정 시간은 목표 온도에 도달될 수 있는 최소한의 시간으로서 히터가 최초 가동된 이후부터 연산된다. 컨트롤러(100)는 설정 시간이 경과되지 않았으면 S413 단계부터 반복 진행한다.
S416 단계는 컨트롤러(100)는 목표 온도에 도달되지 않았고, 설정 시간이 경과되었다면, 설정 구간을 조절 후 히터를 가동하는 단계이다. 여기서 제1시간(t1)과 제2시간(t2) 및 제3시간(t3)은 현재 온도에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 목표 온도에 비하여 현재 온도가 2도 이상 차이가 났을 경우에 제1히터(210)와 제2히터(220)가 온되는 시간 구간(t1, t3)를 늘리고, 오프 시간 구간(t2)를 단축시킬 수 있다.
또는 컨트롤러(100)는 목표 온도와 현재 온도의 차이가 2 이하의 차이라면, 제1히터(210)와 제2히터(220)가 온되는 시간 구간(t1, t3)을 단축하고, 제1히터(210)와 제2히터(220) 사이의 전체 오프 시간 구간(t2)를 증가시킬 수 있다. 이와 같은 시간 구간의 조절 및 히터의 재가동은 설정시간 동안 이루어질 수 있고, 그 시간은 이전의 시간과 동일하거나 목표 온도와의 도달 여부에 따라 다르게 설정될 수 있다.
더욱 바람직하게로는, 컨트롤러(100)는 복수의 팬 중에서 현재 온도와 목표 온도 차에 따라 선택적으로 가동시킬 수 있다. 예를 들면, 목표 온도와 현재 온도의 차가 1도라면 복수의 팬 중 제1팬(311)만 가동시킬 수 있고, 온도차가 2도 이상이라면 제1팬(311)과 제2팬(312)을 가동하여 냉각 속도를 높일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 접속반 내부의 습도를 통하여 이슬점 온도를 산출하고, 산출된 이슬점 온도에 기준값을 추가한 목표 온도에 도달될 수 있도록 복수의 히터를 설정된 시간 구간 동안 교번적으로 작동시킴에 따라 보다 정밀하게 접속반 내부의 온도 조절 및 습기 제거가 가능하다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 접속반 내부의 결로와 화재를 방지하기 위하여 다른 실시예를 추가할 수 있다. 예를 들면, 접속반은 SMPS(400)(Switching Mode Power Supply)를 통해 복수의 태양광 모듈과 같은 발전장치에서 발전된 전원이 입력된다.
또한, 접속반 전체에서 발생되는 발열원은 외부 환경 요인을 제외한 나머지 부분을 SMPS(400)가 차지하고 있다. 즉, 접속반 내부의 온도는 SMPS(400)에서 발생된 열을 효과적으로 조절하는 것만으로서 고온으로 인한 화재의 위험도를 상당히 낮출 수 있다.
따라서 본 발명의 다른 실시예는 위와 같은 SMPS(400)에서 발생된 열을 컨트롤러(100) 및 기타 장치등에 영향을 주지 않도록 함과 동시에 그 열을 이용하여 접속반 내부의 습기 제거 및 내부 온도의 균일한 조절을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.
구체적인 설명은 이하에서 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 접속반 내에서 컨트롤, SMPS(400), 및 히터가 설치되는 지지 플레이트의 공간을 구획하여 SMPS(400)가 수용 및 분리되는 제1수용공간(A)과, 제1히터(210)와 제2히터(220) 및 컨트롤러(100)가 수용되는 제2수용공간(B)을 분리하도록 구획벽(700)을 포함하였다.
여기서 제1히터(210)는 제1팬(311), 제2히터(220)는 제2팬(312)과 일체형으로 구성될 수 있다. 또한 제1히터(210)와 제2히터(220)는 온도에 따라 자동으로 작동할 수 있도록 바이메탈 센서가 구비될 수 있다.
여기서 히터부(200)는 제1히터(210)와 제2히터(220) 외에도 복수가 설치될 수 있고, 송풍부(300)는 제1팬(311)과 제2팬(312) 외에 복수의 팬이 추가 설치됨도 가능하다.
구획벽(700)은 지지 플레이트의 상면에서 직립되어 내측에서 SMPS(400)가 설치된 공간을 타 장치들과 설치된 공간과 분리하였다.
또는 구획벽(700)은 접속반의 지지 플레이트에 체결되는 접속반 커버(도시되지 않음)의 하면에서 일체로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 제1수용공간(A)의 열을 외부로 배출하는 제1수용팬(321)과, 제1수용공간(A)의 열을 제2수용공간(B)으로 배출하는 제2수용팬(322)을 포함한다. 여기서 제1수용팬(321)과 제2수용팬(322)은 구획벽(700)에 설치된다.
이중, 제1수용팬(321)은 접속반의 외측에 접해진 위치의 구획벽(700)의 벽면에 설치되어 내부의 열기를 외부로 배출하고, 제2수용팬(322)은 제2수용공간(B)과 접하는 구획벽(700)의 벽면에 설치되어 내부의 열기를 제2수용공간(B)으로 배출한다.
여기서 제1수용팬(321)은 컨트롤러(100)의 제어에 의해 제1수용공간(A)이 내부 온도가 설정된 기준 온도에 도달되면 가동되어 열기를 외부로 배출한다.
제2수용팬(322)은 컨트롤러(100)의 제어에 의해 제2수용공간(B)에서 습기가 감지되면, 가동되어 제1수용공간(A)내의 열기를 제2수용공간(B)으로 순환시킨다. 이때, 제1수용팬(321)은 정지될 수 있다.
아울러, 구획벽(700)은 제1수용팬(321)과 제2수용팬(322)이 설치될 수 있도록 벽면의 일부가 개구되거나 외부 장치로 연결되는 전기 케이블이나 와이어가 연통되는 관통구(720)를 포함할 수 있다. 이와 같은 사항은 일반적인 내용임에 따라 이 이상의 설명을 생략한다.
다만, 구획벽(700)은 SMPS(400) 및 그에 연결되는 케이블에서 발열된 열이 제2수용공간(B)으로 전도됨을 방지하기 위하여 단열재로 구성될 수 있다.
또는, 구획벽(700)은 제1수용공간(A)의 열기를 외부로 배출하고, 제2수용공간(B)으로 순환시키되, 주변 환경 요인으로 인하여 제1수용공간(A)의 내부 온도가 급격히 상승하거나 너무 많은 열기를 제2수용공간(B)으로 순환시켜 접속반 전체 온도가 과열됨을 방지할 수 있도록 방열구(710, 711) 및 배출공(712, 713)을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 방열구 및 배출공이 포함된 또 다른 실시예는 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 7은 제1수용공간을 도시한 사시도로서 구획벽에 방열구가 구비된 또 다른 실시예를 도시하였다.
도 7을 참조하면, 구획벽(700)은 단열재질로 이루어져 지지 플레이트의 상면에 직립되도록 고정되거나, 접속반 커버(도시되지 않음)의 하면에서 일체형으로 제작될 수 있다.
구획벽(700)은 제1수용공간(A)의 내부 열을 외부 및/또는 제2수용공간(B)으로 배출하기 위하여 길이 방향으로 연장되는 복수의 방열구(710)가 형성될 수 있다.
아울러 제1수용팬(321)과 제2수용팬(322)은 대향 된 벽면에 설치되어 제1수용공간(A) 내부의 열기를 외부로 배출하거나 제2수용공간(B)으로 순환시킬 수 있다.
즉, 본 발명에서 제1수용공간(A)과 제2수용공간(B)을 분리하는 구획벽(700)은 단열재로 이루어져 복수의 방열구(710)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서 구획벽(700)은 접속반 커버(도시되지 않음)와 일체형으로 이루어지거나 또는 접속반 커버(도시되지 않음)와 협업하여 제1수용공간(A) 내부의 열을 외부로 방열할 수 있다. 이를 위한 구획벽(700)의 또 다른 실시예는 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
도 8은 구획벽의 또 다른 실시예를 도시한 도면, 도 9는 도 8의 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 구획벽(700)의 또 다른 실시예는 내부에 공간을 형성하도록 이격 되어 직립 된 제1면(700a)과 제2면(700b), 제1면(700a)과 제2면(700b)의 상단을 연결하는 상면(700c)과, 제1면(700a)과 제2면(700b)을 연통하도록 절개되는 방열구(710), 제1면(700a)에서 절개되는 제1배출공(712)과, 상면(700c)에서 관통된 제2배출공(713)을 포함할 수 있다.
즉, 구획벽(700)은 제1면(700a)과 제2면(700b)이 상호 이격되어 내측에 공간을 갖는다.
방열구(710)는 제1면(700a)과 제2면(700b)을 연통하도록 절개되어 제1수용공간(A)의 열을 외부 또는 제2수용공간(B)으로 방열 또는 순환시킨다. 여기서 제1면(700a)과 제2면(700b) 사이의 공간으로 방열구(710)를 통해 열기를 품은 바람이 침투되지 않도록 밀폐되는 것이 바람직하다. 즉, 방열구(710)는 제1배출공(712) 및 제2배출공(713)와 연결되지 않도록 차폐되었다.
제1배출공(712)은 제1면(700a)에서 절개된 것으로서 방열구(710)에 비하여 길이와 폭이 작게 형성될 수 있다. 바람직하게로 제1배출공(712)은 도면에 도시된 바와 같이 방열구(710)들 사이에서 분할되어 상 하측에 배치될 수 있다.
제2배출공(713)은 상면(700c)에서 절개 또는 관통된 구멍으로 형성된다. 여기서 제2배출공(713)은 접속반 커버(도시되지 않음)에 형성된 절개 구멍과 연통 될 수 있다.
또한, 구획벽(700)은 접속반 커버(도시되지 않음)와 일체형으로 형성될 수 있다. 이 경우에는 제2배출공(713)은 접속반 커버(도시되지 않음)의 일면에 위치될 수 있다.
즉, 제1배출공(712)과 제2배출공(713)은 제1면(700a)과 제2면(700b) 사이의 공간을 통하여 상호 연통됨에 따라 제1수용공간(A)의 열을 접속반 커버(도시되지 않음) 외부로 배출하는 방열로를 형성한다.
이와 같은 구성은 평상시에 제1수용공간(A) 내부의 급격한 온도 상승과 내부 온도 조절을 용이하게 한다. 또한, 제1수용팬(321)과 제2수용팬(322)은 위와 같은 평상시의 상태에서 설정 온도의 감지 또는 습도가 감지되었을 경우에 작동될 수 있다.
아울러, 본 발명의 다른 실시예는 앞서 설명한 일실시예와 연계될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일실시예는 S20 단계에서 내외부의 온도와 습도를 실시간으로 감지하여 S30 단계에서 습도 발생이 감지되면 S41 단계에서 히터를 작동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 위와 같은 S20 단계 내지 S41 단계와 연계되어 제1수용팬(321)과 제2수용팬(322)을 선택적으로 가동시켜 제1수용공간(A)에서 발생 된 열을 외부로 배출 또는 제2수용공간(B)으로 순환시킬 수 있다. 이는 아래에서 설명한다.
도 10은 본 발명에 따른 스마트 히터를 이용한 접속반의 제어 방법의 다른 실시예를 도시한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 제1수용공간(A)의 온도를 감지하는 S211 단계와, 설정 온도를 감지하는 S212 단계와, 제1수용팬(321)을 가동시시켜 제1수용공간(A)의 열기를 외부로 배출하는 S213 단계와, 습도를 감지하는 S214 단계와, 제2수용공간(B)으로 열기를 순환시키는 S215 단계와, 설정 기준 이하의 습도를 감지하는 S216 단계와, 히터부(200)를 작동시키는 S217 단계를 포함할 수 있다.
S211 단계는 컨트롤러(100)가 센서부(500)로부터 접속반 내외부의 온도와 습도의 감지 정보를 수신하는 단계이다. 여기서 컨트롤러(100)는 제1수용공간(A)과 제2수용공간(B)별로 온도 및 습도 감지 정보를 수신할 수 있다.
S212 단계는 컨트롤러(100)가 제1수용공간(A)의 온도가 설정 온도 범위에 도달됨을 감지하는 단계이다.
예를 들면, 제1수용공간(A)은 단열재로 이루어진 구획벽(700)을 통해 제2수용공간(B)과 분리되었고, 접속반 내의 주요 발열원인 SMPS(400)가 수용된 공간이다.
또한, 제1수용공간(A)은 방열구(710)와 제1배출공(712) 및 제2배출공(713)으로 이루어진 방열 장치를 통하여 평상시에 SMPS(400) 및 케이블로부터 발열된 열을 외부로 방열하고 있으나, 외부 온도가 상승 될 경우에 내부 온도가 급격히 상승 될 수 있다.
S213 단계는 컨트롤러(100)가 제1수용공간(A)의 온도가 설정 온도에 도달되면, 제1수용팬(321)을 작동시켜 제1수용공간(A) 내의 열기를 외부로 방열시키는 단계이다. 컨트롤러(100)는 제1수용팬(321)을 가동시켜 제1수용공간(A) 내의 방열을 보다 가속화시켜 제1수용공간(A) 내의 온도가 설정된 범위를 유지하도록 조절한다.
S214 단계는 제2수용공간(B) 내에서 습도를 감지하는 단계이다. 여기서 습도는 설정 기준을 보다 세분화할 수 있다. 예를 들면, 제1수용공간(A) 내의 열기를 순환시켜서 제거 가능한 제1기준값과, 제1수용공간(A)의 열기외에 추가로 히터의 작동이 필요한 제2기준값으로 구분될 수 있다. 이중 제2기준값은 앞서 설명한 바와 같이, 습도에 따라 히터의 작동 갯수와 동작 시간으로 세분화 될 수 있다.
S215 단계는 컨트롤러(100)의 제어에 의해 제2수용팬(322)의 가동되어 제1수용공간(A) 내의 열기를 제2수용공간(B)으로 순환시키는 단계이다. 컨트롤러(100)는 제2수용공간(B) 내에 습도가 감지되면, 제2수용팬(322)을 가동시켜 제1수용공간(A) 내의 열기를 제2수용공간(B)으로 순환시킨다.
따라서 제2수용팬(322)은 가동되어 제1수용공간(A) 내의 열기를 제2수용공간(B)으로 순환시켜 제2수용공간(B) 내의 습기를 제거한다.
만약, 습기가 적은 양일 경우라면, 제1수용공간(A) 내의 열기가 포함된 순환 공기에 의해서 제거 가능할 것이다.
S216 단계는 컨트롤러(100)가 제2수용팬(322)의 가동 이후에 제2수용공간(B)의 습기를 감지하는 단계이다. 예를 들면, 컨트롤러(100)는 설정시간 동안 제2수용팬(322)을 가동한 뒤에 습기 제거 여부를 감지한다.
S217 단계는 컨트롤러(100)가 S216 단계에서 설정시간 동안 제1수용공간(A)의 열기를 순환시킨 후에 설정 기준 이상의 습기가 감지되면, 히터를 가동하는 단계이다. 여기서 컨트롤러(100)는 제1히터(210)와 제2히터(220) 및 그외 복수의 히터들을 선택적으로 작동시켜 습기를 제거한다. 이와 같은 히터의 가동은 앞서 설명한 바와 동일하다.
따라서 본 발명은 상술한 일실시예와, 다른 실시예를 통하여 접속반 내의 온도를 적정 온도 범위로 유지할 수 있고, 내외부의 온도차 및 주변 환경으로 인한 습기의 유입으로 인한 결로 현상을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 컨트롤러 200 : 히터부
210, 220 : 히터 300 : 송풍부
311 : 제1팬 312 : 제2팬
321 : 제1수용팬 322 : 제2수용팬
400 : SMPS 410 : 전원 차단기
500 : 센서부 600 : 통신부
700 : 구획벽 700a : 제1면
700b : 제2면 700c : 상면
710, 711 : 방열구 712 : 제1배출공
713 : 제2배출공

Claims (4)

  1. SMPS(400)를 수용하는 제1수용공간(A)과, 컨트롤러(100) 및 히터부(200)가 수용되는 제2수용공간(B)으로 접속반 내부를 구획하도록 접속반 커버(도시되지 않음)와 일체형으로 형성되는 구획벽(700)과, 구획벽(700)에 설치되어 컨트롤러(100)의 제어에 의해 제1수용공간(A)에서 SMPS(400)에서 발열된 열을 외부로 배출하는 제1수용팬(321)과, 구획벽(700)에 설치되어 제1수용공간(A)의 열을 제2수용공간(B)으로 순환시키는 제2수용팬(322)을 구비한 접속반;
    접속반 내외부의 온도와 습도와 불꽃 및 연기 중 적어도 하나를 감지하는 센서부(500)로부터 감지 정보를 수신하는 컨트롤러(100); 및
    컨트롤러(100)의 제어에 의하여 접속반 내부에서 발열하는 복수의 히터를 구비한 히터부(200); 및 히터부(200)에서 발열된 열을 송풍시키는 복수의 팬; 을 구비하고,
    구획벽(700)은 내부에 공간을 형성하도록 이격 되어 직립 된 제1면(700a)과 제2면(700b), 제1면(700a)과 제2면(700b)의 상단을 연결하는 상면(700c)과, 제1면(700a)과 제2면(700b)을 연통하도록 절개되는 방열구(710), 제1면(700a)에서 절개되는 제1배출공(712)과, 상면(700c)에서 관통된 제2배출공(713)을 포함하고,
    방열구(710)는 제1배출공(712) 및 제2배출공(713)와 연결되지 않도록 차폐되어 제1면(700a)과 제2면(700b)을 연통하도록 절개되어 제1수용공간(A)의 열을 외부 또는 제2수용공간(B)으로 방열 또는 순환시키고,
    제1면(700a)과 제2면(700b) 사이의 공간은 방열구(710)를 통해 열기를 품은 바람이 침투되지 않도록 밀폐되고,
    제1배출공(712)은 제1면(700a)에서 절개된 것으로서 방열구(710)에 비하여 길이와 폭이 작게 형성되어 방열구(710)들 사이에서 분할되어 상 하측에 배치되고,
    제2배출공(713)은 상면(700c)에서 절개 또는 관통된 구멍으로 형성되어 접속반 커버(도시되지 않음)에 형성된 절개 구멍과 연통 되는 스마트 히터를 구비한 접속반의 제어 방법에 있어서,
    컨트롤러(100)는
    a)센서부(500)로부터 감지정보를 수신하여 접속반 내/외부 온/습도를 실시간으로 검출하는 단계;
    b)접속반 내외부의 온도와 습도가 설정된 조건에 해당되면, 컨트롤러(100)가 히터의 작동 이후에 내부의 온도 및 습도 중 적어도 하나에 따라서 히터들의 발열 시간 및 주기를 조절하여 복수의 히터를 설정된 시간 구간 동안 교번적으로 온/오프시켜 접속반 내부의 이슬점을 제거하는 단계;
    c)접속반 내부 온도가 관리 온도에 도달되면, 팬을 작동시켜 접속반 내부 온도를 냉각하는 단계;
    d)접속반의 내부에서 설정된 한계 온도, 연기 및 불꽃 중 적어도 하나가 감지되면 전력을 차단하고 알림을 전송하는 단계; 를 포함하고,
    b)단계에서, 컨트롤러(100)는
    b-1)제1수용공간(A)의 온도가 설정된 온도에 도달되면, 제1수용팬(321)을 가동시켜 제1수용공간(A)의 온도를 조절하는 단계;
    b-2)제2수용공간(B)에서 습기가 감지되면, 제1수용팬(321)을 오프시키고, 제2수용팬(322)을 가동시켜 제1수용공간(A)의 열을 제2수용공간(B)으로 순환시키는 단계; 및
    b-3)제2수용공간(B)의 습기 제거 여부를 감지하여 습기가 제거되지 않으면 히터부(200)를 가동시키는 단계; 를 포함하고,
    b-3)단계는
    b-3-1)대기온도와 습도를 통하여 접속반 내에 결로가 발생되는 이슬점 온도를 산출하는 단계;
    b-3-2)결로가 제거 또는 결로가 방지되는 접속반 내부의 목표 온도를 설정하는 단계;
    b-3-3)온되는 시간(t1, t3)과, 현재 히터와 다음 히터 사이의 오프 시간(t2)을 포함하는 교번 조건에 따라 히터들을 설정된 시간 동안 교번적으로 온 시키는 단계;
    b-3-4)히터의 가동 후 설정 시간이 경과되면, 목표 온도 도달 여부를 감지하는 단계;
    b-3-5)목표 온도에 도달되면 히터를 오프하는 단계; 및
    b-3-6)목표 온도에 도달되지 못하면 교번적으로 가동되는 복수의 히터들의 온되는 시간(t1, t3)과, 현재 히터와 다음 히터 사이의 오프 시간(t2)을 포함하는 히터의 교번 조건을 조절하여 각 히터들을 가동시키는 단계; 를 포함하는 스마트 히터를 구비한 접속반의 제어 방법.

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Citations (5)

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