KR20100109200A - 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 온/오프 및 유랑 다단 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 온/오프 및 유량 다단 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로 특히, 공지된 각방 제어 시스템에 있어서, 제어기의 밸브 구동부는 마이컴의 출력신호에 부응하여 각방의 난방밸브 구동용 모터에 공급되는 전원을 제어하는 릴레이로 구성하고, 상기 난방밸브들의 볼을 구동시켜 주는 모터로는 AC 모터를 설치하며, 상기 AC 모터들의 축에는 일측면 또는 외주면에 양각의 스위치 오프 돌기와 음각의 스위치 온 홈이 연이어 형성된 캠을 설치하고, 상기 캠의 일측면 또는 외주면에 근접해서는 캠의 회전각에 부응하여 위치변화되는 스위치 오프 돌기 또는 스위치 온 홈에 의해 온/오프 제어되는 마이크로 스위치를 설치하되, 상기 릴레이 접점 스위치의 가동단자(C)와 AC 모터의 일측단자 사이에는 교류 전원을 공급하고, 상기 AC 모터의 타측단자와 가동단자(C)가 연결된 상태를 갖는 상기 마이크로 스위치의 고정단자(A)와 고정단자(B)는 상기 릴레이 접점 스위치의 고정단자(A) 및 고정단자(B)와 각각 직렬 연결한 것을 특징으로 한다.

따라서, 방배관 길이에 따른 난방 불균형 해소 및 에너지 절감 효과를 얻을 수 있고, 고가의 스테핑 모터 등 DC 모터를 이용하여 난방 유량을 제어하지 않고 저가의 AC 모터를 이용함은 물론 마이크로 스위치 및 캠의 사용 갯수를 줄여 전동식 난방밸브 자체는 물론 각방 제어 시스템의 설치원가를 대폭 저감시킬 수 있으며, ON/OFF 구동으로 유량 다단 제어가 가능하여 상대적으로 가격 경쟁력을 확보 할 수 있는 것이다.

각방 제어, 난방밸브, 온/오프 및 유랑 다단 제어, AC 모터, 캠, 마이크로 스위치, 릴레이

Description

각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 온/오프 및 유랑 다단 제어장치 및 그 방법{On/Off and multistage-flow controlling apparatus and its controlling method for electromotive heating in room controller system}

본 발명은 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 온/오프 및 유랑 다단 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각방에 설치된 룸콘을 통해 각방의 난방배관에 공급되는 온수의 공급량을 제어하는 전동식 난방밸브의 개도를 조절하기 위한 모터를 종래의 DC 모터 대신 AC 모터를 적용하고, 상기 AC 모터의 축에는 마이크로 스위치를 온/오프 조작해 주는 캠을 설치하되, 상기 캠의 구조는 난방밸브가 열리는 시간과 닫히는 시간에 따라 양각의 스위치 오프 돌기와 음각의 스위치 온 홈으로 변경 형성하여, 건물 내의 난방배관 길이에 따른 난방 불균형 해소 및 에너지 절감 효과를 얻을 수 있고, 고가의 스테핑 모터 등 DC 모터를 이용하여 난방 유량을 제어하지 않고 저가의 AC 모터를 이용함은 물론 마이크로 스위치 및 캠의 사용 갯 수를 줄여 전동식 난방밸브 자체는 물론 각방 제어 시스템의 설치원가를 대폭 저감시킬 수 있으며, ON/OFF 구동으로 유량 다단 제어가 가능하도록 발명한 것이다.

일반적으로 보일러(Boiler)는, 석유나 석탄 및 가스 등을 연료로 사용하여 이를 연소시키거나 히터에 전기를 공급시켜 발생되는 연소열 및 전열을 이용하여 물을 가열하여 각종 난방시설 등에 더운물을 공급하기 위하여 물을 끓이는 시설을 말하며, 주택용 보일러의 경우에는 실내의 바닥 등에 설치된 배관에 더운물을 공급하여 난방을 하거나, 급수관을 통해 온수의 공급 등에 사용되어 지고 있다.

최근 들어 하나의 보일러를 이용하여 여러 개의 방에 대한 난방 및 온수 공급을 실시할 수 있는 각방제어 시스템이 개발되어 널리 사용되고 있는데, 이와 같은 시스템은 각방제어시스템 제어기를 중심으로 통상 하나의 메인 리모콘(이하 중앙룸콘)과 적어도 하나 이상의 유선 또는 무선의 서브 리모콘으로 구성된 멀티 리모콘(이하 각방 룸콘으로 약칭함)으로 제어하고 있다.

이때, 상기 중앙룸콘은 난방 여부와 난방온도 등의 다양한 기능의 설정과 그에 따른 결과의 표시가 가능하도록 구성되고, 그 밖의 부엌이나 타 방 등에 설치되는 서브 리모콘인 룸콘들은 해당 실내공간의 난방에 대한 조작 및 설정과 그에 따른 결과의 표시가 가능하도록 구성되어 있다.

따라서 사용자는 중앙룸콘을 통해 실내 전체에 대한 난방 여부와 난방온도 등을 제어하고, 또 각방의 룸콘을 통해서는 해당 실내의 난방 여부와 난방온도 등을 제어할 수 있도록 되어 있으며, 일부 보일러에서는 각방제어시스템 제어기와 보일러의 제어부 사이에서 상시 양방향 통신을 통해 각종 정보를 주고 받아 중앙룸콘 및 각방룸콘을 통해 보일러의 상태를 확인할 수 있도록 하는 기능을 갖는 것도 있다.

상기와 같이 하나의 중앙룸콘과 수개의 각방룸콘을 구비하고 각방의 밸브에 대한 개폐동작 및 보일러의 구동제어를 실시하는 종래 개별 난방 제어장치(또는 시스템)으로는 국내 등록특허공보 제 10-0196744호 및 제 10-0438313호를 포함하여 다량으로 제안된 바 있다.

한편, 보일러 및 기타 열원과 각방제어 시스템을 연동하여 사용하는 건물에 있어서, 각방별 또는 죤(Zone)별로 설치된 난방밸브를 ON/OFF 제어하는 경우 통상 난방 배관의 길이가 달라 난방밸브의 개도를 똑같이 여닫음에도 불구하고 난방 불균형이 발생하는 세대가 많다.

따라서 최근에는 이와 같은 경우에 대비해 배관 길이에 따라 분배기 설치 시 설치업자가 수동으로 난방밸브의 개도를 미리 세팅하는 수동 유량 조절 분배기가 있으나, 배관의 길이가 짧은 방 즉, 가장 적은 개도로 열린 방만 난방 ON된 경우에는 전체 난방 유량이 충분하지 않아 보일러 또는 열원에 비등이 걸리는 경우가 자주 발생하여 별도로 바이패스 배관을 시공해야 하는 실정이다.

또한, 각방의 환수 온도 또는 유량 등을 검출하여 난방밸브의 개도를 실시간으로 조절하는 자동 유량 분배기 및 전동식 난방밸브가 있으나, 대부분의 난방밸브에 DC 모터를 설치한 구성으로 되어 있어 제품의 구성 및 그 제어 방식이 복잡하고 제품의 가격이 상당히 비싼 편이다.

한편, 상기한 종래 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 "전동밸브를 이용한 온수분배기의 미세 유량조절 및 소음방지 시스템"이 개발되어 국내 등록특허 제10-0865948호로 제시된 바 있는데, 이는 실내의 온도를 조절하는 다수의 실내온도조절기와; 상기 실내온도조절기와 연결되고, 실내온도조절기의 신호에 따라 온수를 제공하도록 제어하는 밸브제어장치와; 상기 밸브제어장치와 연결되어 상기 실내온도조절기의 입력신호에 따라 온수를 제공하는 개별 보일러와; 상기 밸브제어장치와 연결되어 상기 실내온도조절기의 온도 제공신호에 따라 필요한 장소, 거실, 각 방에 온수를 제공하기 위해 온도조절장치의 전동밸브구동부가 설치된 온수분배기;로 구성되어 거실, 각 방의 구별 유량조절을 하는데 시스템에 있어서, 상기 전동밸브구동기의 일측에 열림, 닫힘, 공통 구동기 연결선으로 구성된 연결구가 신호전달을 위해 상기 밸브제어장치의 연결구와 각각 연결되고, 상기 전동밸브구동기의 공통 구동기 연결선은 전동밸브구동기를 동작하기 위해 전동밸브 구동기 내부의 AC 싱크로나우스 모터와 연결되고, 상기 전동밸브구동기 내의 열림 및 닫힘 마이크로 스위치는 상기 열림, 닫힘 구동기 연결선 및 상기 AC 싱크로 나우스 모터의 동작에 따라 전동밸브구동기와 체결된 볼밸브 또는 디스크형 밸브와 각각 연결되고, 상기 밸브제어장치의 제어신호에 따른 상기 전동밸브구동기의 동작에 따라 상기 밸브의 열림, 닫힘의 개도 단계가 가변적으로 구성되거나, 디스크형 밸브의 상하 운동에 따라 열림, 닫힘의 개도 단계를 가변적으로 구성되고, 상기 유량조절을 위해 전동밸브구동기의 열림, 닫힘 기능외에 열림위치를 전기적으로 미리 설정한 값으로 조절되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 전동밸브구동기 1개만 남아서 열리는 경우 해당 밸브를 전 개(100%열림)가 되도록 하고, 다른 밸브가 열리면 전개된 밸브는 본래 위치로 환원 되도록 구성되어 있고, 온도조절기 또는 퍼스널 컴퓨터의 입력도구를 이용하여 상기 유량값 설정을 수치화된 부호로 설정하도록 구성되어 있으며, 또 상기 전동밸브구동기의 개도 위치를 밸브의 전개 또는 전폐 위치를 기준으로 개/폐 신호 인가 후 시간의 경과 또는 주파수 조정이나 펄스 수로 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나 이와 같은 구성은 전동밸브 구동기 내에는 AC 싱크로나우스 모터에 공급되는 전원을 제어하기 위한 두 개의 마이크로 스위치 즉, 열림용 마이크로 스위치와 닫힘용 마이크로 스위치를 별개로 설치하고, 또 상기 열림용 마이크로 스위치와 닫힘용 마이크로 스위치를 온/오프 시켜 주기 위한 두 개의 캠이 설치된 구성으로 되어 있어 전동밸브 구동기 자체의 부피가 매우 크게 됨은 물론 제품의 생산원가가 많이 들고 구성 부품 수 자체가 많아 고장율이 높게 되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 각방에 설치된 룸콘을 통해 각방의 난방배관에 공급되는 온수의 공급량을 제어하는 전동식 난방밸브의 개도량을 조절하기 위한 모터를 고가의 DC 모터 대신 저가의 AC 모터를 설치하고, 상기 AC 모터의 축에는 마이크로 스위치를 온/오프 조작해 주는 캠을 설치하되, 상기 캠의 구조는 난방밸브가 열리는 시간과 닫히는 시간에 따라 양각의 스위치 오프 돌기와 음각의 스위치 온 홈으로 변경 형성하여, 건물 내의 난방배관 길이에 따른 난방 불균형 해소 및 에너지 절감 효과를 얻을 수 있고, 고가의 스테핑 모터 등 DC 모터를 이용하여 난방 유량을 제어하지 않고 저가의 AC 모터를 이용함은 물론 마이크로 스위치 및 캠의 사용 갯수를 줄여 전동식 난방밸브 자체 및 각방 제어 시스템의 생산 및 설치원가를 대폭 절감시킬 수 있으며, 마이크로 스위치와 릴레이 접점 스위치를 직렬 연결하여 두 스위치를 적절히 온/오프 구동시키는 방식을 통해 유량을 미세하게 다단 제어할 수 있는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 온/오프 및 유랑 다단 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 열원(보일러)과; 각방의 난방배관에 설치되어 난방수의 공급량을 제어하는 수개의 난방밸브와; 사용자가 온수 및 난방수의 온도와 구동시간 및 각방의 난방밸브 개도량을 설정할 수 있도록 하는 수개의 룸콘과; 통신신호 처리부와 마이컴 및 밸브 구동부를 구비하고 상기 열원과 난방밸브 및 룸콘들 사이에 설치되어 양방향 통신선을 통해 열원과 룸콘들에서 전달되어 오는 제어신호에 부응하여 열원의 구동 제어를 포함하여 각방의 난방밸브 개폐량을 제어하는 제어기를 구비한 각방 제어 시스템에 있어서,

상기 제어기의 밸브 구동부는 마이컴의 출력신호에 부응하여 각방의 난방밸브 구동용 모터에 공급되는 전원을 제어하는 릴레이로 구성하고, 상기 난방밸브들을 구동시켜 주는 모터로는 AC 모터를 설치하며, 상기 AC 모터들의 축에는 일측면 또는 외주면에 양각의 스위치 오프 돌기와 음각의 스위치 온 홈이 연이어 형성된 캠을 설치하고, 상기 캠의 일측면 또는 외주면에 근접해서는 캠의 회전각에 부응하여 위치변화되는 상기 스위치 오프 돌기 또는 스위치 온 홈에 의해 온/오프 제어되는 마이크로 스위치를 설치하되, 상기 릴레이 접점 스위치의 가동단자(C)와 AC 모터의 일측단자 사이에는 교류 전원을 공급하고, 상기 AC 모터의 타측단자와 가동단자(C)가 연결된 상태를 갖는 상기 마이크로 스위치의 고정단자(A)와 고정단자(B)는 상기 릴레이 접점 스위치의 고정단자(A) 및 고정단자(B)와 각각 직렬 연결한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어기 내에는 마이컴의 제어를 받으며 난방밸브들의 이전상태를 기억하였다가 마이컴의 요구가 있을 때 이를 출력해 주는 이전상태 기억부를 더 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 룸콘에는 사용자가 난방밸브의 개도량을 임의로 설정하여 입력시 킬 수 있는 기능을 더 구비시킨 것임을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법의 일 실시 예는, 통신신호 처리부와 마이컴, 밸브 구동부 및 이전상태 기억부를 구비한 제어기와, 열원(보일러), 수개의 난방밸브 및 수개의 룸콘으로 구성되되, 상기 밸브 구동기 내에는 난방밸브를 구동시켜 주는 AC 모터에 공급되는 전원전압을 제어하는 릴레이를 설치하고, AC 모터에는 캠과 상기 캠에 의해 온/오프 작동되는 마이크로 스위치가 설치된 구성을 갖는 각방 제어 시스템의 전동식 난방밸브의 온/오프 제어방법에 있어서, 상기 룸콘들 중 어느 한 룸콘에서라도 난방 "온"신호가 입력되는지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 특정 룸콘에서 난방 "온"신호가 입력되면 난방밸브 "온"신호가 입력되는지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 난방밸브 "온"신호가 입력되었으면 제어기 내 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력하여 AC 모터를 구동시키는 단계와; 상기 AC 모터의 구동에 의해 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치를 "오프"시키면 해당 난방밸브가 최대로 열리면서 AC 모터의 구동이 정지되는 단계와; 상기에서 검출한 결과 난방 "온"신호의 입력이 없거나 난방밸브 "온"신호의 입력이 없으면 제어기 내 마이컴에서 해당난방밸브를 닫기 위해 릴레이에 "오프"신호를 출력하는 단계와; 상기와 같이 릴레이에 "오프"신호를 출력하여 릴레이 접점 스위치의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속된 상태에 있는데 마이크로 스위치의 가동단자(C)도 고정단자(B)에 접속된 상태에 있으면 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치의 작동돌기로부터 벋어나 가동단자(C)가 고정단자(A)로 접속될 때까지 AC 모터를 구동시켜 난방밸브를 완전히 닫아주는 단 계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법의 다른 실시 예는, 통신신호 처리부와 마이컴, 밸브 구동부 및 이전상태 기억부를 구비한 제어기와, 열원(보일러), 수개의 난방밸브 및 수개의 룸콘으로 구성되되, 상기 밸브 구동기 내에는 난방밸브들을 구동시켜 주는 AC 모터에 공급되는 전원전압을 제어하는 릴레이를 설치하고, AC 모터에는 캠과 상기 캠에 의해 온/오프 작동되는 마이크로 스위치가 설치된 구성을 갖는 각방 제어 시스템의 전동식 난방밸브의 온/오프 제어방법에 있어서, 상기 룸콘들 중 어느 한 룸콘에서라도 난방 "온"신호와 해당 난방밸브에 대한 밸브 "온"신호가 순차적으로 입력되는지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 난방 및 난방밸브 "온"신호가 없으면 이전상태 기억부에 기억되어 있는 밸브들에 대한 이전 개도 지시치(A1)가 클로즈 상태인지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 이전 개도 지시치(A1)가 클로즈 상태가 아니면 기 설정된 밸브 제어 단 수(m)에 밸브 개도가 1단 열리는데 걸리는 시간(T0)을 곱하고 그 결과에서 밸브의 이전 개도 지시치에 따른 시간(T1)을 뺀 값을 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출하는 단계와; 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력하여 AC 모터를 Ton 시간 동안 구동시키는 단계와; AC 모터의 현재 구동시간이 Ton 시간에 도달했는지를 검출하는 단계와; 상기에서 AC 모터가 Ton 시간 동안 구동되어 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치를 눌러 "오프"시키면 AC 모터의 구동을 정지시키는 단계와; 마이컴에서 릴레이에 밸브 닫힘신호를 출력하여 AC 모터를 구동시킴에 따라 마이크로 스위치의 작동돌기 가 캠의 스위치 온 홈에 이르면 AC 모터의 구동을 정지시켜 밸브가 완전히 닫히는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기에서 검출한 결과 난방과 난방밸브가 "온"상태이면 난방을 원하는 해당 방에 대한 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈"을 원하는 상태인지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈" 상태이면 제어기 내 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력시켜 AC 모터를 구동시키는 단계와; AC 모터의 구동으로 인해 밸브의 개도량이 현재 개도 지시치(A2)인 완전 오픈 위치에 이르러 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치의 작동돌기를 눌러 주면 AC 모터의 구동이 정지되는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 검출한 결과 난방을 원하는 해당 방에 대한 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈"을 원하는 상태가 아니면 해당 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 이전상태 기억부에 기억되어 있는 이전 개도 지시치(A1)보다 큰지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 해당 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 이전 개도 지시치(A1)보다 크면 현재 개도 지시치에 따른 시간(T2)에서 이전 개도 지시치에 따른 시간(T1)을 뺀 결과 값을 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 AC 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출하는 단계와; 상기 제어부 내 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력하여 AC 모터를 상기에서 산출된 Ton 시간 동안 구동시키는 단계와; AC 모터의 현재 구동시간이 Ton 시간에 도달했는지를 검출하는 단계와; AC 모터가 Ton 시간 동안 구동된 경우 해당 난 방밸브에 대한 릴레이에 밸브 닫힘신호를 출력하여 AC 모터의 구동 정지를 통해 해당 난방밸브의 개도량이 현재 개도 지시치(A2) 만큼 열린 상태를 유지하도록 하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기에서 검출한 결과 난방을 원하는 해당 방에 대한 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 이전 개도 지시치(A1)보다 크지 않으면 A2=A1 상태인지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 A2=A1이면 해당 난방밸브의 개도량이 현재 개도 지시치(A2) 만큼 열린 상태이므로 AC 모터의 구동을 정지시키고, A2≠A1 상태이면 난방밸브를 제어하는 단 수(m)에 난방밸브 개도가 1단 열리는데 걸리는 시간(T0)을 곱하고 그 결과에서 해당 난방밸브의 이전 개도 지시치에 따른 시간(T1)을 뺀 값을 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출하는 단계와; 해당 난방밸브가 이전에 완전 열림 상태였는지를 확인하기 위해 상기에서 산출된 Ton 값이 "0"인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 Ton≠0이면 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력하여 AC 모터를 Ton 시간 동안 구동시키는 단계와; AC 모터의 현재 구동시간이 Ton 시간에 도달했는지를 검출하는 단계와; 상기에서 Ton=0 상태이거나 AC 모터가 Ton 시간 동안 구동되어 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치의 작동돌기를 눌러 AC 모터의 구동을 정지된 상태이면 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 닫힘신호를 출력하여 AC 모터를 다시 난방밸브 "온"상태에서 난방밸브 "오프" 상태가 될 때까지 걸리는 시간(Toff) 동안 구동시키는 단계와; AC 모터의 현재 구동시간이 Toff에 도달했는지를 검출하는 단계와; 상기에서 AC 모터가 Toff 시간 동안 구동되어 캠의 스위치 오프 돌기에 의한 마이크로 스위치의 작동돌기 누름 작동이 해제(즉, 마이크로 스위치의 작동돌기가 캠의 온 홈의 위치에 도달하여 마이크로 스위치가 "온")되면 모터의 구동이 정지되는 단계와; Ton 값을 T2 값으로 변환하고 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 난방밸브 열림신호를 출력하여 Ac 모터를 Ton 시간 동안 작동시키는 단계와; 모터의 구동 시간이 Ton에 도달하면 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 닫힘신호를 출력하고 모터의 구동을 강제로 정지시켜 난방밸브의 개도량이 A2 지시만큼 열린 상태를 유지하도록 하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 난방밸브의 제어 단 수(m)는 2-10단인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 각방에 설치된 룸콘을 통해 각방의 난방배관에 공급되는 온수의 공급량을 제어하는 전동식 난방밸브의 개도를 조절하기 위한 모터를 종래의 DC 모터 대신 AC 모터를 적용하고, 상기 AC 모터의 축에는 마이크로 스위치를 온/오프 조작해 주는 캠을 설치하되, 상기 캠의 구조는 난방밸브가 열리는 시간과 닫히는 시간에 따라 양각의 스위치 오프 돌기와 음각 홈부로 변경 형성하여 줌으로써 방배관 길이에 따른 난방 불균형 해소 및 에너지 절감 효과를 얻을 수 있고, 고가의 스테핑 모터 등 DC 모터를 이용하여 난방 유량을 제어하지 않고 저가의 AC 모터를 이용함은 물론 마이크로 스위치 및 캠의 사용 갯수를 줄여 전동식 난방밸브 자체는 물론 각방 제어 시스템의 설치원가를 대폭 저감 시킬 수 있으며, ON/OFF 구동으로 유량 다단 제어가 가능하여 상대적으로 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 장치의 전체 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에서 사용된 캠의 형상과 상기 캠에 의해 작동되는 마이크로 스위치의 설치상태 예시도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명 장치 중 밸브 구동기와 난방밸브의 결합상태를 보인 사시도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명 장치 중 제어기와 밸브 구동기 및 난방밸브의 전기적인 결합 상태도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 장치는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 열원(보일러)(1)과; 각방의 난방배관(7)에 설치되어 난방수의 공급량을 제어하는 수개의 난방밸브(3)와; 사용자가 온수 및 난방수의 온도와 구동시간 및 각방의 난방밸브 개도량을 설정할 수 있도록 하는 수개의 룸콘(4)과; 통신신호 처리부(21)와 마이컴(22) 및 밸브 구동부(23), 이전상태기억부(24)를 구비하고 상기 열원(1)과 난방밸브(3) 및 룸콘(4)들 사이에 설치되어 양방향 통신선을 통해 열원(1)과 룸콘(4)들에서 전달되어 오는 제어신호에 부응하여 열원의 구동 제어를 포함하여 각방의 난방밸브 개폐량을 제어하는 제어기(2)를 구비한 공지의 각방 제어 시스템에 있어서, 상기 제어기(2)의 밸브 구동부(23)는 마이컴(22)의 출력신호(즉, 난방밸브 열림신호 또는 닫힘신호)에 부응하여 각방의 난방밸브 구동용 모터(8)에 공급되는 전원을 제어하는 릴레이(RL)들로 구성한다.

또한, 상기 난방밸브(3)들을 구동시켜 주는 모터로는 AC 모터(8)를 설치하 며, 상기 AC 모터(8)들의 축에는 도 2와 같이 일측면 또는 도 3과 같이 외주면에 양각의 스위치 오프 돌기(61)와 음각의 스위치 온 홈(62)이 연이어 형성된 캠(6)을 설치하고, 상기 캠(6)의 일측면 또는 외주면에 근접해서는 캠의 회전각에 부응하여 위치변화되는 상기 스위치 오프 돌기(61) 또는 스위치 온 홈(62)에 의해 작동돌기가 눌리거나 눌림 해제를 통해 온/오프 제어되는 마이크로 스위치(M S/W)를 설치한 구성을 갖는다.

이때, 상기 릴레이(RL) 접점 스위치(S)의 가동단자(C)와 도 4와 같이 AC 모터(8)의 일측단자 사이에는 교류 전원을 공급하고, 상기 AC 모터(8)의 타측단자와 가동단자(C)가 연결된 상태를 갖는 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 고정단자(A)와 고정단자(B)는 상기 릴레이 접점 스위치(S)의 고정단자(A) 및 고정단자(B)와 각각 직렬 연결한 구성을 갖는다.

따라서, 상기 AC 모터(8)는 마이컴(22)에서 난방밸브 열림신호가 출력됨으로 인해 상기 릴레이(RL)의 접점 스위치(S) 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속된 상태에서 상기 모터(8) 캠(6)의 스위치 온 홈(62)에 마이크로스위치의 작동돌기가 위치되어 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속되어 있거나, 마이컴(22)에서 난방밸브 닫힘신호가 출력됨으로 인해 상기 릴레이(RL)의 접점 스위치(S) 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속된 상태에서 상기 모터(8) 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)에 마이크로스위치의 작동돌기가 위치되어 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되어 있는 상태에서만 교류 전압이 공급되어 구동되게 된다.

또한, 상기와 같은 상태에서 AC 모터(8)가 구동됨으로 인해 캠(6)이 회전하게 되어 상기 릴레이(RL)의 접점 스위치(S) 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속된 상태에서 상기 모터(8) 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)가 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기를 눌러주게 되어 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되거나, 상기 릴레이(RL)의 접점 스위치(S) 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속된 상태에서 상기 모터(8) 캠(6)의 스위치 온 홈(62)에 이르러 마이크로스위치의 작동돌기의 누름상태가 해제되므로 인해 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속되면 AC 모터(8)에 공급되던 교류전압이 차단됨으로 상기 AC 모터(8)는 자동으로 정지되게 된다.

물론, 상기와 같이 모터(8) 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)가 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기를 눌러주어 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되거나, 상기 모터(8) 캠(6)의 스위치 온 홈(62)에 작동돌기가 이르러 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속됨으로 인해 AC 모터(8)의 구동이 정지된 상태에서 다시 상기 마이컴(22)에서 난방밸브 닫힘신호가 출력되어 상기 릴레이(RL)의 접점 스위치(S) 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되거나, 상기 마이컴(22)에서 난방밸브 열림신호가 출력되어 상기 릴레이(RL)의 접점 스위치(S) 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속되면 상기 AC 모터(8)에 다시 교류전압이 공급되므로 상기 AC 모터(8)는 다시 구동되게 된다.

또, 상기 제어기(2) 내에는 이전상태 기억부(24)를 더 설치하여 상기 마이컴(22)에서 룸콘(4)의 요구에 부응하여 특정 난방밸브(3)에 대한 개폐 제어를 실시 할 때 이전의 해당 난방밸브(3)에 대한 개폐 상태 정보를 마이컴(22)의 제어를 받으며 기억하였다가 차후 특정 룸콘(4)에서 해당 난방밸브(3)에 대해 특정 단으로 개폐를 원하는 정보가 있을 때 상기 마이컴(22)의 요구에 의해 이를 출력(즉, 해당 난방밸브에 대한 이전상태 정보를 출력)해 줄 수 있도록 하였다.

이때, 상기 룸콘(4)에는 사용자가 난방밸브들의 개도량을 임의로 설정하여 입력(즉, 2-10단으로 설정된 단 중 어느 단으로 난방밸브(3)를 열거나 닫기를 원하거나 완전히 닫기거나 열기를 원하는지를 설정하는 입력)시킬 수 있는 기능을 구비시켜 주었다.

이와 같이 구성된 본 발명장치를 이용한 전동식 난방밸브의 온/오프 및 유랑 다단 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 방법은 크게 각방 제어 시스템에서 적용하고 있는 전동식 난방밸브에 대하여 단순히 온/오프 제어하는 일 실시 예의 방법과, 이들을 정해진 단 수 내에서 다단으로 유량을 제어하는 다른 실시 예의 방법으로 구분된다.

상기에 있어서 단순한 온/오프 제어하는 본 발명 방법의 일 실시 예는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(2) 내 마이컴(22)에서 수개의 룸콘(4)들 중 어느 한 룸콘(4)에서라도 난방 "온"신호가 입력되는지를 검출(S1)하게 된다.

그 결과 특정 룸콘(4)에서 난방 "온"신호가 입력되었으면 특정 방에 대한 난방밸브(3) "온"신호가 입력되는지를 검출(S2)하게 된다.

이와 같이 검출한 결과 특정 방에 대한 난방밸브(3) "온"신호가 입력되었으면 상기 제어기(2) 내 마이컴(22)에서 해당 난방밸브(3)를 열기 위해 밸브 구동 부(23)에 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 밸브 열림신호를 출력하여 AC 모터(8)를 구동시키게 된다(S3).

이때, 완전개방을 원하는 난방밸브(3)는 이전에 이미 완전히 닫혀진 상태에 있는 것에 대한 완전개방을 원하는 상태이므로 상기 AC 모터(8)의 캠(6)에 의해 온/오프되는 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)는 이전에 이미 난방밸브(3)가 완전히 닫혀진 상태에 있으므로 캠(6)의 스위치 온 홈(62)에 대응하여 고정단자(A)에 접속된 상태이다.

따라서, 상기와 같이 제어기(2) 내 마이컴(22)에서 해당 난방밸브(3)를 열기 위해 밸브 구동부(23)에 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 밸브 열림신호를 출력하게 되면 해당 릴레이(RL)가 구동되어 접점 스위치(S)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속되어 밸브구동기(5)에 교류전압이 공급되므로 상기 밸브구동기(5)가 구동되는 것이다.

이와 같이 상기 밸브구동기(5)가 구동되어 그의 축에 결합되어 있는 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)에 이르게 되면(즉, 난방밸브(3)가 완전히 열리는 순간에 이르면) 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)에 의해 눌리어 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속(즉, "오프")되므로 상기 밸브구동기(5)의 구동은 자동 차단(S4)됨과 동시에 해당 난방밸브(3)은 완전히 열리게 된다(S5).

또한, 상기에서 검출한 결과 난방 "온"신호의 입력이 없거나, 또는 특정 난방밸브에 대한 "온"신호의 입력이 없으면 제어기(2) 내 마이컴(22)에서 해당 난방 밸브를 닫기 위해 해당 난방밸브 제어용 릴레이(RL)에 "오프"신호를 출력(S6)하게 된다.

이때, 난방 "온"신호의 입력이 없거나, 또는 특정 난방밸브에 대한 "온"신호의 입력이 없으면 해당 난방밸브(3)는 이전에 이미 완전히 개방상태에 있는데 이에 대하여 완전 닫힘을 원하는 상태이므로 상기 밸브구동기(5)의 캠(6)에 의해 온/오프되는 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)는 이전에 이미 난방밸브(3)가 완전히 열려진 상태에 있으므로 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)에 대응하여 고정단자(B)에 접속된 상태에 있는 경우이다.

따라서, 상기와 같이 제어기(2) 내 마이컴(22)에서 해당 난방밸브(3)를 완전히 닫기 위해 밸브 구동부(23)에 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 밸브 닫힘신호를 출력하게 되면 해당 릴레이(RL)가 구동되어 접점 스위치(S)의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되어 AC 모터(8)에 교류전압이 공급되므로 상기 AC 모터(8)가 구동되며, 이와 같이 상기 AC 모터(8)가 구동되어 그의 축에 결합되어 있는 캠(6)의 스위치 온 홈(62)에 이르게 되면(즉, 난방밸브(3)가 완전히 닫히는 순간에 이르면) 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 캠(6)의 스위치 온 홈(62)에 의해 그 눌림이 해제되어 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속되므로 상기 AC 모터(8)의 구동은 자동 차단(S7)됨과 동시에 해당 난방밸브(3)는 완전히 닫히게 된다(S8).

한편, 전동식 난방밸브들에 대하여 정해진 단 수 내에서 다단으로 유량을 제어하는 본 발명 방법의 다른 실시 예는 도 7a에서 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(2) 내 마이컴(22)에서 수개의 룸콘(4)들 중 어느 한 룸콘(4)에서라도 난방 "온"신호와 해당 난방밸브(3)에 대한 밸브 "온"신호가 순차적으로 입력되는지를 검출하게 된다(S11)(S12).

그 결과 난방 및 난방밸브 "온"신호가 없으면(S11단계와 S12단계에서 모두 (No) 이전상태 기억부(24)에 기억되어 있는 난방밸브들에 대한 이전 개도 지시치(A1)가 클로즈 상태인지를 검출(S13)하게 된다.

이와 같이 검출한 결과 이전 개도 지시치(A1)가 클로즈 상태이면 이미 해당 난방밸브(3)가 닫혀진 상태이므로 더 이상의 진행이 필요치 않으므로 초기상태로 되돌아가되, 이전 개도 지시치(A1)가 클로즈 상태가 아니면 기 설정된 밸브 제어 단 수(m)에 밸브 개도가 1단 열리는데 걸리는 시간(T0)을 곱하고 그 결과에서 밸브의 이전 개도 지시치에 따른 시간(T1)을 뺀 값을 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출(S14)하게 된다.

이때, 상기 단 수(m)는 난방밸브(3)를 몇 단으로 구분하여 다단 개폐할 것인지에 대한 것으로 본 발명에서는 2-10단 중 어느 한 단으로 설정했는데, 이에 한정하는 것은 아니고, 필요에 따라 다양하게 설계 변경 가능하다.

예를 들어 상기에 있어서 난방밸브(3)의 제어 단 수(m)를 3단으로 설정하였다고 가정하고, 해당 난방밸브(3)가 완전히 닫히거나 열리는데 걸리는 시간이 15초라고 가정할 경우 난방밸브 개도가 1단 열리는데 걸리는 시간(T0)은 5초가 된다.

그런데, 상기에 있어서 이전 개도 지시치(A1)가 완전히 닫혀진 상태가 아니고 만약 1단이 열려져 있었던 상태이었다면 난방밸브(3)의 이전 개도 지시치(예를 들어 1단(즉, 1/3 개구동 상태))에 따른 시간(T1)이 5초가 되므로 결국, 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)=제어 단수인 3 X 난방밸브 개도가 1단 열리는데 걸리는 시간(T0)인 5초 - 난방밸브(3)의 이전 개도 지시치(즉, 1단)에 따른 시간(T1)인 5초 = 10초가 된다.

상기에서 마이컴(22)이 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)을 산출하는 이유는 AC 모터(8)는 서보 모터와 달리 일방향으로만 회전하기 때문에 특정 난방밸브(3)를 사용자가 완전히 닫고자한다면 이전에 이미 그 난방밸브(3)가 특정 단으로 열려진 상태인지를 확인하고 그 나머지 단 수만큼 난방밸브를 더 열어 완전히 개방시킨 후 다시 난방밸브가 완전히 닫혀질 때까지 AC 모터(8)를 구동시켜야 하기 때문이다.

이와 같이 상기 마이컴(22)이 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)을 산출한 후에는 그 시간 동안 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 난방밸브 열림신호를 출력(S15)시켜 상기 AC 모터(8)를 구동시키게 된다(S16).

상기에 있어서 해당 난방밸브(3)의 이전상태가 예를 들어 1단으로 열려진 상태(즉, 1/3 개구)에 있었다면 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 캠(6)의 스위치 온 홈(62) 중 1/3 지점에 위치되어 있는 상태이므로 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)는 고정단자(A)에 접속되어 있는 상태이고, 상기 난방밸브에 대한 릴레이(RL)의 접점 스위치(S) 가동단자(C)는 이전에 이미 1/3 개방 후 AC 모터(8)의 구동을 정지시킨 상태이므로 고정단자(B)에 접속된 상태에 있다가, 상기와 같이 마이컴(22)에서 산출한 Ton 시간 동안 밸브 열림신호가 출력되면 상기 릴레이(RL)가 구동되어 접점 스위치(S)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 Ton 시간 동안 접속된 상태를 유지하게 되므로 상기 AC 모터(8)가 그 시간 동안 구동(S17)된다.

이때, 상기 AC 모터(8)가 Ton 시간 동안 구동되면 해당 난방밸브(3)는 완전 개방됨과 동시에 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)와 접동되며 눌러지게 되므로 그의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되며 상기 AC 모터(8)에 인가되는 전원전압이 차단되므로 상기 AC 모터(8)의 구동이 차단된다(S18).

이와 같이 상기 AC 모터(8)가 Ton 시간 동안 구동되어 난방밸브를 완전히 개방시키면 상기 마이컴(22)은 해당 난방밸브(3) 제어용 릴레이(RL)에 이번에는 난방밸브 닫음신호를 출력(S19)하게 되므로 상기 릴레이(RL)의 접점 스위치(S) 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되므로 교류전원이 상기 릴레이 접점 스위치(S)의 가동단자(C) 및 고정단자(B)를 거쳐 마이크로 스위치(M S/W)의 고정단자(B) 및 가동단자(C)를 통해 AC 모터(8)에 인가되므로 상기 AC 모터(8)가 다시 구동된다(S19).

이와 같이 상기 AC 모터(8)가 다시 구동됨으로 인해 캠(6)이 계속 회전하여 그의 스위치 오프 돌기(61)가 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기를 벗어나게 되면(즉, 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 스위치 오프 돌기(61)를 벗어나 스위치 온 홈(62)에 위치하게 되면) 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속되므로 AC 모터(8)의 구동은 차단(S20)되고 해당 난방밸브(3)는 완전히 닫혀진 상태가 된다(S21).

한편, 상기에서 검출한 결과 난방과 난방밸브가 "온"상태(즉, S11단계와 S12단계에서 모두 Yes)이면 난방을 원하는 해당 방에 대한 난방밸브(3)의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈"을 원하는 상태인지를 검출(S22)하여 특정 룸콘(4)에서 전달되어 온 난방밸브(3)의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈" 상태이면 상기 제어기(2) 내 마이컴(22)에서는 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 난방밸브 열림신호를 출력시켜 AC 모터(8)를 구동시키게 된다(S23).

이때, 상기 난방밸브(3)는 이전에 "완전 오픈"상태를 제외하고 이미 어느 단에서 오픈된 상태 또는 제로점 상태에 있었으므로 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 캠(6)의 스위치 온 홈(62) 중 어느 한 위치 또는 스위치 온 홈(62)이 시작되는 지점에 있는 형태를 갖게 되어 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)는 고정단자(A)에 접속된 상태를 갖게 되므로, 상기와 같이 사용자가 원하는 해당 난방밸브(3)의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈" 상태이므로 인해 상기 제어기(2) 내 마이컴(22)에서 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 난방밸브 열림신호를 출력시켜 주게 되면 상기 릴레이(RL) 접점 스위치(S)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속되므로 AC 모터(8)에 교류전압이 공급되어 AC 모터(8)가 구동되게 된다(S23).

이와 같이 AC 모터(8)가 구동되므로 인해 그의 축에 결합 설치되어 있는 캠(6)이 회전하게 되어 상기 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)가 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기를 눌러주는 순간 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되므로 AC 모터(8)의 구동은 차단되고 해당 난방밸브(3)는 완전 오픈된 상태를 유지하게 된다(S24).

또한, 상기에서 검출한 결과 난방을 원하는 해당 방에 대한 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈"을 원하는 상태가 아니면, 해당 난방밸브(3)의 현재 개도 지시치(A2)가 이전상태 기억부(24)에 기억되어 있는 이전 개도 지시치(A1)보다 큰지(예를 들어 난방밸브의 제어가 3단으로 설정된 경우 현재 개도 지시치(A2)가 0단에서 1단이나, 1단에서 2단 또는 0단에서 2단으로 열기를 원하는지)를 검출하게 된다(S25).

그 결과 해당 난방밸브(3)의 현재 개도 지시치(A2)가 이전 개도 지시치(A1)보다 크면, 현재 개도 지시치에 따른 시간(T2)에서 이전 개도 지시치에 따른 시간(T1)을 뺀 결과 값을 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 AC 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출(S26)하게 되는데, 예를 들어 난방밸브(3)의 제어가 3단으로 설정되고 이를 3단까지 여는데 걸리는 시간이 15초라 할 경우 이전 개도 지시치가 0단인데 현재 개도 지시치(A2)가 1단인 경우는 5초가 되고, 이전 개도 지시치가 1단인데 현재 개도 지시치가 2단인 경우도 5초가 되며, 0단에서 2단인 경우는 10초가 된다.

이때, 상기 난방밸브(3)의 이전 개도 지시치(A1)는 예를 들어 0단 또는 1단의 위치에 있으므로 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 캠(6)의 스위치 온 홈(62)의 위치에 있어 그의 가동단자(C)는 고정단자(A)에 접속된 상태에 있다.

이와 같은 상태에서 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 AC 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출한 상기 마이컴(22)은 상기에서 산출된 Ton 시간 동안 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 밸브 열림신호를 출력(S27)하게 되므로 상기 릴레이(RL) 접점 스위치(S)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 Ton 시간 동안 접속된 상태를 유지하게 되어 AC 모터(8)가 Ton 시간 동안 구동되는 형태를 갖는다(S28).

이와 같이 상기 AC 모터(8)가 구동되고 있는 동안 상기 마이컴(22)은 현재 구동시간이 Ton 시간에 도달했는지를 검출(S29)하여 만약 AC 모터(8)가 Ton 시간 동안 구동된 경우 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 밸브 닫힘신호를 출력(S30)하게 되므로 상기 릴레이(RL) 접점 스위치(S)의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속됨과 동시에 해당 난방밸브(3)는 예를 들어 1/3 또는 2/3이 열림과 동시에 상기 AC 모터(8)의 구동이 강제로 정지되므로 해당 난방밸브의 개도량이 현재 개도 지시치(A2) 만큼 열린 상태를 유지하게 된다(S31).

한편, 상기에서 검출한 결과 난방을 원하는 해당 방에 대한 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 A2≠ "완전 오픈" 상태도 아닌 가운데, 이전 개도 지시치(A1)보다도 크지 않으면 A2=A1 상태인지를 검출(S32)하게 된다.

그 결과 A2=A1이면 해당 난방밸브(3)에 대한 이전 개도 지시치(A1)가 이미 현재 개도 지시치(A2)와 같은 상태 즉, 현재 난방밸브(3)의 개도량이 현재 개도 지시치(A2) 만큼 이미 열린 상태이므로 AC 모터(8)를 구동시킬 필요 없이 그 상태를 유지시킨다.

그러나, A2≠A1 상태이면 난방밸브(3)를 제어하는 단 수(m)에 난방밸브 개도가 1단 열리는데 걸리는 시간(T0)을 곱하고 그 결과에서 해당 난방밸브의 이전 개도 지시치에 따른 시간(T1)을 뺀 값을 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출(S33)한 후 해당 난방밸브(3)가 이전에 완전 열림 상태였는지를 확인하기 위해 상기에서 산출된 Ton 값이 "0"인지를 판단(S34)하게 된다.

이때, 예를 들어 난방밸브(3)의 제어 단 수(m)가 3단으로 설정되고 해당 난방밸브(3)가 0단에서 3단으로 완전히 열리는데 걸리는 시간이 15초가 걸리어 난방밸브 개도가 1단 열리는데 걸리는 시간(T0)이 5초인데, 이전 개도 지시치(A1)에 따른 시간이 15초인 경우 Ton = 3 x 5 - 15 = 0(초)이 되나, 이전 개도 지시치(A1)가 2단(즉2/3 개구된 상태)이어서 그에 따른 시간이 10초인 경우 Ton = 3 x 5 - 10 = 5(초)가 된다.

상기에서 판단한 결과 Ton≠0이면 즉, 이전 상태가 완전 오픈이 아니였다면(예를 들어 이전에 2/3이 열린 상태에서 현재에는 1/3이 열리길 원할 경우) 상기 마이컴(22)에서는 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 밸브 열림신호를 Ton 시간(즉, 5초) 출력(S35)하여 AC 모터(8)를 Ton 시간 동안 구동시키게 된다(S36).

이때, 해당 난방밸브(3)의 이전 개도 지시치(A1)는 2/3 개도치를 가지므로 상기 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 캠(6)의 스위치 온 홈(62) 중 2/3 지점에 위치하고 있어 그의 가동단자(C)는 고정단자(A)에 접속된 상태에 있게 된다.

이와 같은 상태에서 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 AC 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출한 상기 마이컴(22)이 상기에서 산출된 Ton 시간 동안 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 밸브 열림신호를 출력(S35)하게 되므로 상기 릴레이(RL) 접점 스위치(S)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 Ton 시간 동안 접 속된 상태를 유지하게 되어 AC 모터(8)가 Ton 시간 동안 구동되는 형태를 갖는다(S36).

이와 같이 상기 AC 모터(8)가 구동되고 있는 동안 상기 마이컴(22)은 현재 구동시간이 Ton 시간에 도달했는지를 검출(S37)하여 만약 AC 모터(8)가 Ton 시간 동안 구동되어 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)에 의해 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 눌림으로 인해 그의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되면 상기 AC 모터(8)의 구동이 자동으로 차단된다(S38).

이후 상기 마이컴(22)은 Ton=0 상태이거나, AC 모터(8)가 Ton 시간 동안 구동되어 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)가 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기를 눌러 AC 모터(8)의 구동이 정지된 상태 즉, 상기 마이컴(22)에서 판단한 결과 Ton=0 상태이거나, 예를 들어 이전에 2/3이 개구된 상태를 갖는 난방밸브(3)를 완전히 오픈(즉, 3/3 개구)시키기 위해 상기 AC 모터(8)를 예를 들어 5초 동안 작동시킴으로 인해 상기 AC 모터(8)의 회동에 부응하여 회동되던 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)가 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기를 눌러 그의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되도록 함으로써 상기 AC 모터(8)의 구동이 자동으로 차단(S38)되면, 상기 마이컴(22)은 다시 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 밸브 닫힘신호를 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61) 영역을 모두 지나가는데 걸리는 시간(난방밸브 "온"상태에서 난방밸브 "오프" 상태가 될 때까지 걸리는 시간(Toff)으로 예를 들어 난방밸브(3)의 제어 단 수(m)가 3단으로 설정되고 해당 난방밸브(3)가 0단에서 3단으로 완전히 닫히는데 걸리는 시간이 15초일 경우 15초 동안) 동안 출력(S39)하게 된다.

따라서, 상기 릴레이(RL) 접점 스위치(S)의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속되므로 교류전압이 접점 스위치(S)의 가동단자(C)와 고정단자(B)를 거쳐 마이크로 스위치(M S/W)의 고정단자(B)와 가동단자(C)를 통해 난방밸브 "온"상태에서 난방밸브 "오프" 상태가 될 때까지 걸리는 시간(Toff; 예를 들어 15초) 동안 인가되므로 상기 AC 모터(8)가 이 시간 동안 구동된다(S40).

이와 같이 상기 AC 모터(8)가 난방밸브 "온"상태에서 난방밸브 "오프" 상태가 될 때까지 걸리는 시간(Toff) 동안 구동될 때 상기 마이컴(22)은 현재 AC 모터(8)의 구동시간이 Toff에 도달했는지를 검출(S41)하다가, 상기에서 AC 모터(8)가 Toff 시간 동안 구동되어 캠(6)의 스위치 오프 돌기(61)에 의한 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기 누름 작동이 해제(즉, 마이크로 스위치(M S/W)의 작동돌기가 캠(6)의 스위치 온 홈(62)의 위치에 도달하여 마이크로 스위치(M S/W)의 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속되면)되면 상기 AC 모터(8)의 구동이 정지(S42)되는데, 이때 해당 난방밸브(3)는 완전히 닫힌 형태를 갖는다.

이와 같이 상기 난방밸브(3)가 이전 개도 지시치(A1)에서 나머지 개도 단수만큼 열려져 "완전 오픈"된 후 다시 밸브 닫힘신호에 부응하여 완전히 닫혀지게 되면, 상기 마이컴(22)은 Ton 값을 T2 값(즉, 1/3 더 개도해야 함에 따른 5초의 시간)으로 변환(S43)하고, 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 난방밸브 열림신호를 출력(S44)하여 릴레이(RL)의 접점 스위치(S) 가동단자(C)가 고정단자(A)에 접속되도록 하는 방식을 통해 AC 모터(8)에 Ton 시간 동안 교류전압을 공급하여 작동시 키게 된다(S45).

이후, 상기 AC 모터(8)의 구동이 시간이 Ton에 도달(S46에서 Yes)하면 상기 마이컴(22)에서 해당 난방밸브(3)에 대한 릴레이(RL)에 닫힘신호를 출력(S47)하고 AC 모터(8)의 구동을 강제로 정지(S48)시켜 난방밸브(3)의 개도량이 A2 지시만큼 열린 상태(예를 들어 1/3)를 유지하도록 하게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 고가의 스테핑 모터 등 DC 모터를 이용하여 난방 유량을 제어하지 않고 저가의 AC 모터(5)를 이용함은 물론 마이크로 스위치(M S/W) 및 캠(6)의 사용 갯수를 줄여 전동식 난방밸브 자체 및 각방 제어 시스템의 생산 및 설치원가를 대폭 절감시킬 수 있고, 마이크로 스위치(M S/W)와 릴레이 접점 스위치(S)를 직렬 연결하여 두 스위치를 적절히 온/오프 구동시키는 방식을 통해 유량을 미세하게 다단 제어할 수 있어 건물 내의 난방배관 길이에 따른 난방 불균형 해소 및 에너지 절감 효과를 얻을 수 있는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 본 발명 장치의 전체 블록 구성도.

도 2 및 도 3은 본 발명에서 사용된 캠의 형상과 상기 캠에 의해 작동되는 마이크로 스위치의 설치상태 예시도.

도 4는 본 발명 장치 중 밸브 구동기와 난방밸브의 결합상태를 보인 사시도.

도 5는 본 발명 장치 중 제어기와 밸브 구동기 및 난방밸브의 전기적인 결합 상태도.

도 6은 본 발명 방법의 일 실시 예에 따른 플로우챠트.

도 7a-도 7c는 본 발명 방법의 일 실시 예에 따른 플로우챠트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 열원(보일러) 2 : 제어기

3 : 난방밸브 4 : 룸콘

5 : 밸브 구동기 6 : 캠

7 : 난방배관 8 : AC 모터

21 : 통신신호 처리부 22 : 마이컴

23 : 밸브 구동부 24 : 이전상태 기억부

61 : 스위치 오프 돌기 62 : 스위치 온 홈

RL : 릴레이 S : 접점 스위치

M S/W : 마이크로 스위치 Vt : 릴레이 구동용 직류전압

Claims (9)

1. 열원(보일러)과; 각방의 난방배관에 설치되어 난방수의 공급량을 제어하는 수개의 난방밸브와; 사용자가 온수 및 난방수의 온도와 구동시간 및 각방의 난방밸브 개도량을 설정할 수 있도록 하는 수개의 룸콘과; 통신신호 처리부와 마이컴 및 밸브 구동부를 구비하고 상기 열원과 난방밸브 및 룸콘들 사이에 설치되어 양방향 통신선을 통해 열원과 룸콘들에서 전달되어 오는 제어신호에 부응하여 열원의 구동 제어를 포함하여 각방의 난방밸브 개폐량을 제어하는 제어기를 구비한 각방 제어 시스템에 있어서,

   상기 제어기의 밸브 구동부는 마이컴의 출력신호에 부응하여 각방의 난방밸브 구동용 모터에 공급되는 전원을 제어하는 릴레이로 구성하고, 상기 난방밸브들을 구동시켜 주는 모터로는 AC 모터를 설치하며, 상기 AC 모터들의 축에는 일측면 또는 외주면에 양각의 스위치 오프 돌기와 음각의 스위치 온 홈이 연이어 형성된 캠을 설치하고, 상기 캠의 일측면 또는 외주면에 근접해서는 캠의 회전각에 부응하여 위치변화되는 상기 스위치 오프 돌기 또는 스위치 온 홈에 의해 온/오프 제어되는 마이크로 스위치를 설치하되, 상기 릴레이 접점 스위치의 가동단자(C)와 AC 모터의 일측단자 사이에는 교류 전원을 공급하고, 상기 AC 모터의 타측단자와 가동단자(C)가 연결된 상태를 갖는 상기 마이크로 스위치의 고정단자(A)와 고정단자(B)는 상기 릴레이 접점 스위치의 고정단자(A) 및 고정단자(B)와 각각 직렬 연결한 것을 특징으로 하는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 온/오프 및 유량 다단 제 어장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제어기 내에는 마이컴의 제어를 받으며 난방밸브들의 이전상태를 기억하였다가 마이컴의 요구가 있을 때 이를 출력해 주는 이전상태 기억부를 더 설치한 것을 특징으로 하는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 온/오프 및 유량 다단 제어장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 룸콘에는 사용자가 난방밸브의 개도량을 임의로 설정하여 입력시킬 수 있는 기능을 더 구비시킨 것임을 특징으로 하는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 온/오프 및 유량 다단 제어장치.
4. 통신신호 처리부와 마이컴, 밸브 구동부 및 이전상태 기억부를 구비한 제어기와, 열원(보일러), 수개의 난방밸브 및 수개의 룸콘으로 구성되되, 상기 제어기 내에는 난방밸브들을 구동시켜 주는 AC 모터에 공급되는 전원전압을 제어하는 릴레이를 설치하고, 밸브 구동기에는 캠과 상기 캠에 의해 온/오프 작동되는 마이크로 스위치가 설치된 구성을 갖는 각방 제어 시스템의 전동식 난방밸브의 온/오프 제어방법에 있어서,

   상기 룸콘들 중 어느 한 룸콘에서라도 난방 "온"신호가 입력되는지를 검출하는 단계와;

   상기에서 검출한 결과 특정 룸콘에서 난방 "온"신호가 입력되면 난방밸브 "온"신호가 입력되는지를 검출하는 단계와;

   상기에서 검출한 결과 난방밸브 "온"신호가 입력되었으면 제어기 내 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력하여 AC 모터를 구동시키는 단계와;

   상기 AC 모터의 구동에 의해 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치를 "오프"시키면 해당 난방밸브가 최대로 열리면서 AC 모터의 구동이 정지되는 단계와;

   상기에서 검출한 결과 난방 "온"신호의 입력이 없거나 난방밸브 "온"신호의 입력이 없으면 제어기 내 마이컴에서 해당난방밸브를 닫기 위해 릴레이에 "오프"신호를 출력하는 단계와;

   상기와 같이 릴레이에 "오프"신호를 출력하여 릴레이 접점 스위치의 가동단자(C)가 고정단자(B)에 접속된 상태에 있는데 마이크로 스위치의 가동단자(C)도 고정단자(B)에 접속된 상태에 있으면 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치의 작동돌기로부터 벋어나 가동단자(C)가 고정단자(A)로 접속될 때까지 AC 모터를 구동시켜 난방밸브를 완전히 닫아주는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 온/오프 제어방법.
5. 통신신호 처리부와 마이컴, 밸브 구동부 및 이전상태 기억부를 구비한 제어기와, 열원(보일러), 수개의 난방밸브 및 수개의 룸콘으로 구성되되, 상기 제어기 내에는 난방밸브들을 구동시켜 주는 AC 모터에 공급되는 전원전압을 제어하는 릴레이를 설치하고, 밸브 구동기에는 캠과 상기 캠에 의해 온/오프 작동되는 마이크로 스위치가 설치된 구성을 갖는 각방 제어 시스템의 전동식 난방밸브의 유량 다단 제어방법에 있어서,

   상기 룸콘들 중 어느 한 룸콘에서라도 난방 "온"신호와 해당 난방밸브에 대한 밸브 "온"신호가 순차적으로 입력되는지를 검출하는 단계와;

   상기에서 검출한 결과 난방 및 난방밸브 "온"신호가 없으면 이전상태 기억부에 기억되어 있는 밸브들에 대한 이전 개도 지시치(A1)가 클로즈 상태인지를 검출하는 단계와;

   상기에서 검출한 결과 이전 개도 지시치(A1)가 클로즈 상태가 아니면 기 설정된 밸브 제어 단 수(m)에 밸브 개도가 1단 열리는데 걸리는 시간(T0)을 곱하고 그 결과에서 밸브의 이전 개도 지시치에 따른 시간(T1)을 뺀 값을 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출하는 단계와;

   마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력하여 AC 모터를 Ton 시간 동안 구동시키는 단계와;

   AC 모터의 현재 구동시간이 Ton 시간에 도달했는지를 검출하는 단계와;

   상기에서 AC 모터가 Ton 시간 동안 구동되어 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치를 눌러 "오프"시키면 AC 모터의 구동을 정지시키는 단계와;

   마이컴에서 릴레이에 밸브 닫힘신호를 출력하여 AC 모터를 구동시킴에 따라 마이크로 스위치의 작동돌기가 캠의 스위치 온 홈에 이르면 AC 모터의 구동을 정지시켜 밸브가 완전히 닫히는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 유량 다단 제어방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기에서 검출한 결과 난방과 난방밸브가 "온"상태이면 난방을 원하는 해당 방에 대한 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈"을 원하는 상태인지를 검출하는 단계와;

   상기에서 검출한 결과 밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈" 상태이면 제어기 내 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력시켜 AC 모터를 구동시키는 단계와;

   AC 모터의 구동으로 인해 밸브의 개도량이 현재 개도 지시치(A2)인 완전 오픈 위치에 이르러 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치의 작동돌기를 눌러 주면 AC 모터의 구동이 정지되는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 유량 다단 제어방법.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기에서 검출한 결과 난방을 원하는 해당 방에 대한 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 "완전 오픈"을 원하는 상태가 아니면 해당 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 이전상태 기억부에 기억되어 있는 이전 개도 지시치(A1)보다 큰지를 검출하는 단계와;

   상기에서 검출한 결과 해당 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 이전 개도 지시치(A1)보다 크면 현재 개도 지시치에 따른 시간(T2)에서 이전 개도 지시치에 따른 시간(T1)을 뺀 결과 값을 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 AC 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출하는 단계와;

   상기 제어부 내 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력하여 AC 모터를 상기에서 산출된 Ton 시간 동안 구동시키는 단계와;

   AC 모터의 현재 구동시간이 Ton 시간에 도달했는지를 검출하는 단계와;

   AC 모터가 Ton 시간 동안 구동된 경우 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 닫힘신호를 출력하여 AC 모터의 구동 정지를 통해 해당 난방밸브의 개도량이 현재 개도 지시치(A2) 만큼 열린 상태를 유지하도록 하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 유랑 다단 제어방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기에서 검출한 결과 난방을 원하는 해당 방에 대한 난방밸브의 현재 개도 지시치(A2)가 이전 개도 지시치(A1)보다 크지 않으면 A2=A1 상태인지를 검출하는 단계와;

   상기에서 검출한 결과 A2=A1이면 해당 난방밸브의 개도량이 현재 개도 지시치(A2) 만큼 열린 상태이므로 AC 모터의 구동을 정지시키고, A2≠A1 상태이면 난방밸브를 제어하는 단 수(m)에 난방밸브 개도가 1단 열리는데 걸리는 시간(T0)을 곱하고 그 결과에서 해당 난방밸브의 이전 개도 지시치에 따른 시간(T1)을 뺀 값을 밸브 오프 상태에서 밸브 온 상태로 모터가 구동하는데 걸리는 시간(Ton)으로 산출하는 단계와;

   해당 난방밸브가 이전에 완전 열림 상태였는지를 확인하기 위해 상기에서 산출된 Ton 값이 "0"인지를 판단하는 단계와;

   상기에서 판단한 결과 Ton≠0이면 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 열림신호를 출력하여 AC 모터를 Ton 시간 동안 구동시키는 단계와; AC 모터의 현재 구동시간이 Ton 시간에 도달했는지를 검출하는 단계와;

   상기에서 Ton=0 상태이거나 AC 모터가 Ton 시간 동안 구동되어 캠의 스위치 오프 돌기가 마이크로 스위치의 작동돌기를 눌러 AC 모터의 구동을 정지된 상태이면 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 밸브 닫힘신호를 출력하여 AC 모터를 다시 난방밸브 "온"상태에서 난방밸브 "오프" 상태가 될 때까지 걸리는 시간(Toff) 동안 구동시키는 단계와;

   AC 모터의 현재 구동시간이 Toff에 도달했는지를 검출하는 단계와;

   상기에서 AC 모터가 Toff 시간 동안 구동되어 캠의 스위치 오프 돌기에 의한 마이크로 스위치의 작동돌기 누름 작동이 해제되면 모터의 구동이 정지되는 단계와;

   Ton 값을 T2 값으로 변환하고 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 난방밸브 열림신호를 출력하여 Ac 모터를 Ton 시간 동안 작동시키는 단계와;

   모터의 구동이 시간이 Ton에 도달하면 마이컴에서 해당 난방밸브에 대한 릴레이에 닫힘신호를 출력하고 모터의 구동을 강제로 정지시켜 난방밸브의 개도량이 A2 지시만큼 열린 상태를 유지하도록 하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 유량 다단 제어방법.
9. 청구항 5에 있어서,

   상기 난방밸브의 제어 단 수(m)는 2-10단인 것을 특징으로 하는 각방 제어 시스템에서 전동식 난방밸브의 유량 다단 제어방법.

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