WO2019103171A1 - 결로 방지 기능을 갖는 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

결로 방지 기능을 갖는 제어장치 및 그 제어방법 Download PDF

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WO2019103171A1
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ventilation unit
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internal
dew point
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Inventor
최승욱
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주식회사 나래트랜드
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details
    • H05K5/0212—Condensation eliminators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present invention relates to a control device having a dew condensation prevention function and a control method thereof, and more particularly, to a control device having a dew condensation prevention function and, more particularly, To a control device having a dew condensation preventing function capable of preventing condensation from occurring inside a structure, and a control method thereof.
  • various electric devices are constructed and arranged in a hermetically sealed structure (electric box, an electric switchboard, an external facility box, etc.) installed outside the room.
  • a hermetically sealed structure electrical box, an electric switchboard, an external facility box, etc.
  • Such an electric device may cause corrosion due to condensation inside the hermetically sealed structure, .
  • the condensation phenomenon is a phenomenon in which water droplets are formed on the surface of an object when the surface temperature of the object is equal to or lower than the dew point temperature of the room air.
  • the condensation phenomenon may cause dielectric breakdown, deterioration of equipment or corrosion, which may cause malfunctions and electric shorts.
  • a control device having a dew condensation prevention function includes an internal temperature sensor and an internal humidity sensor which are respectively installed in the inside of the hermetic structure and measure internal temperature and internal relative humidity, A sensor unit having an external temperature sensor and an external humidity sensor, respectively, for measuring external temperature and external relative humidity, respectively; A ventilation unit installed in the hermetic structure for circulating air inside and outside the hermetic structure; Calculating an internal dew point temperature from the internal temperature and the internal relative humidity of the sensor unit, calculating an external dew point temperature from the external temperature and external relative humidity, and calculating an external dew point temperature based on a comparison result of the external dew point temperature and the internal dew point temperature And a control unit for driving the ventilation unit.
  • the control unit may drive the ventilation unit when the external dew point temperature is lower than the internal dew point temperature.
  • control unit may include a ventilation unit control table having two axes as the external temperature Tout and the ventilation unit driving stop time?, Respectively. At this time, the driving of the ventilation unit can be stopped by the ventilation unit driving stop time? A corresponding to the current outside temperature To.
  • the ventilation unit control table includes two sections A (Tmin-Tab) and B (Tab-Tmax) on the basis of a predetermined set temperature Tab between a minimum outside temperature Tmin and a maximum outside temperature Tmax, .
  • the ventilation unit driving stop time [theta] decreases and the ventilation unit driving stop time [theta] in the period B can be constant.
  • a control method having a dew condensation preventive function for receiving an internal temperature, an internal relative humidity, an external temperature and an external relative humidity of a sealing structure from a sensor unit to calculate an external dew point temperature and an internal dew point temperature Calculating step; And a driving step of driving the ventilation unit according to a result of comparison between the external dew point temperature and the internal dew point temperature.
  • the driving step may be a step of driving the ventilation unit when the external dew point temperature is lower than the internal dew point temperature.
  • the control method having the dew condensation prevention function is characterized by comprising a ventilation unit drive stop time (T0) corresponding to the present external temperature To of the ventilation unit control table having the external temperature (Tout) and the ventilation unit drive stop time and stopping the driving of the ventilation unit by a predetermined angle? a.
  • the ventilation unit control table has two sections A (Tmin-Tab) and B (Tab-Tmax) based on a predetermined set temperature Tab between a minimum outside temperature Tmin and a maximum outside temperature Tmax
  • the ventilation unit driving stop time [theta] decreases as the external temperature increases
  • the ventilation unit driving stop time [theta] in the section B can be constant.
  • the operation time of the ventilation unit can be controlled according to the external temperature even in an environment where the temperature and humidity inside the hermetic structure change, thereby preventing the condensation phenomenon in advance.
  • the internal temperature of the airtight structure can be kept higher than the internal dew point temperature by controlling the amount of steam present in the airtight structure.
  • FIG. 1 is a view showing a configuration in which a controller having a dew condensation preventing function according to an embodiment of the present invention is disposed inside a hermetic structure.
  • FIG. 2 is a block diagram of a controller having a dew condensation prevention function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a control method having a dew condensation prevention function according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are views showing a ventilation unit control table according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention is installed in a hermetically sealed structure (electric box, switchboard, external facility box, etc.), and the condensed water droplets fall into electric devices (communication devices, power distribution devices, power devices, etc.) And the like. That is, the present invention can prevent a malfunction of an electric device and a short circuit from occurring.
  • the amount of water vapor [g / m3] is determined by the temperature and humidity in the air.
  • the dew point temperature is likewise a function of temperature and humidity and can be seen as a numerical value representing the amount of water vapor that corresponds to these temperature and humidity conditions.
  • the internal temperature of the airtight structure is equal to the internal dew point temperature.
  • the internal dew point temperature becomes lower than the internal temperature.
  • the internal dew point temperature of the internal space becomes lower than the internal temperature. That is, when external air flows into the inside of the hermetic structure, it is possible to prevent condensation from occurring inside the hermetic structure by satisfying the condition of reducing the dew point of the internal air (when the external dew point temperature is lower than the internal dew point temperature) do.
  • controller having the dew condensation prevention function according to the present invention can be applied to a sealing structure having various structures, but the embodiment of the present invention will be described by taking an electric case as an example.
  • FIG. 1 is a view showing a configuration in which a control device having a dew condensation preventing function according to an embodiment of the present invention is formed inside a hermetic structure
  • FIG. 2 is a view showing a control device having a dew condensation preventing function according to an embodiment of the present invention
  • a controller having a dew condensation prevention function for preventing condensation from occurring inside the electric cabinet 10, and includes a ventilation unit 30, a sensor unit 40, , And a control unit (50).
  • the ventilation unit 30 is for circulating the outside air and the inside air of the electric cabinet 10 and may include an air intake fan 31 for sucking outside air into the inside thereof and an exhaust fan 32 for exhausting the inside air to the outside have.
  • the ventilation unit (30) is connected to the control unit (50) by wire or wireless.
  • the ventilation unit 30 is driven or stopped in accordance with the driving signal and the driving stop signal of the control unit 50.
  • the sensor unit (40) is connected to the control unit (50) by wire or wireless.
  • the sensor unit 40 is for sensing environment information inside and outside the electric cabinet 10 and transmits the measured environment information to the control unit 40.
  • the sensor unit 40 includes an internal temperature sensor 41, an internal humidity sensor 42, an external temperature sensor 43 and an external humidity sensor 44.
  • the internal temperature sensor 41 is installed inside the electric cabinet 10.
  • the internal temperature sensor 41 measures the internal temperature of the electric cabinet 10 at predetermined time intervals.
  • the internal temperature sensor 41 transmits the measured internal temperature data to the control unit 50.
  • the internal humidity sensor 42 is installed inside the electric cabinet 10.
  • the internal humidity sensor 42 measures the internal relative humidity of the electric box 10 at predetermined time intervals.
  • the internal humidity sensor 42 transmits the measured internal relative humidity data to the control unit 50.
  • the external temperature sensor 121 is installed around the outside of the electric box 10.
  • the external temperature sensor 43 measures the external temperature (ambient temperature) around the electric cabinet 10 at predetermined time intervals.
  • the external temperature sensor 43 transmits the measured external temperature data to the control unit 50.
  • the external humidity sensor 44 is installed around the outside of the electric box 10.
  • the external humidity sensor 44 measures the external relative humidity around the electric enclosure 10 at predetermined time intervals.
  • the external humidity sensor 44 transmits the measured external relative humidity data to the control unit 50.
  • the control unit 50 is connected to the ventilation unit 30 and the sensor unit 40 via a wired / wireless network.
  • the control unit 50 controls driving of the ventilation unit 30 based on the sensing data (internal temperature data, internal relative humidity data, external temperature data, external relative humidity data, etc.) sent from the sensor unit 40.
  • the control unit 50 includes a data analysis module 51, a ventilation unit drive module 52 and a data storage module 53.
  • the data analysis module 51 receives internal temperature data, internal relative humidity data, external temperature data, and external temperature data from the internal temperature sensor 41, the internal humidity sensor 42, the external temperature sensor 43 and the external humidity sensor 44, And receives relative humidity data.
  • the data analysis module 51 calculates the internal dew point temperature using the internal temperature data and the internal humidity data.
  • the data analysis module 51 calculates the external dew point temperature using the external temperature data and the external humidity data.
  • the data analysis module 51 uses the atmospheric temperature and relative humidity data of the area where the electric box 10 is received from an external server (not shown) providing weather information (atmospheric temperature and relative humidity) .
  • FIGS. 4 and 5 are views showing a ventilation unit control table according to an embodiment of the present invention.
  • the data storage module 53 stores the ventilation unit control table 60.
  • the ventilation unit control table 60 is constituted by an orthogonal coordinate system having the external temperature Tout and the ventilation unit driving stop time? As the X axis and the Y axis, respectively.
  • the operable period in which the ventilation unit 30 is operated is when Tmin ≤ To ≤ Tmax. That is, when To < Tmin or To> Tmax, it is an inoperable section of the ventilation unit 30.
  • Tmin is preferably -10 [ ⁇ ⁇ ] or less
  • Tmax is preferably 50 ⁇ ⁇ or more.
  • the operable period is divided into two areas A [Tmin? Tout? Tab], B [Tab? Tout (Tout), and Tout) based on a predetermined reference temperature Tab (for example, Tmax].
  • the reference temperature Tab may be set to a median temperature in the winter and an average value of the median in the summer.
  • the operation stop time? A of the ventilation unit 30 increases as the external temperature To decreases.
  • the operation stoppage time of the ventilation unit 30 is set to 0 [min] regardless of the external temperature To. Specifically, when the external temperature To is the minimum (Tmin), the operation stopping time? A of the ventilation unit 30 becomes the maximum? Max, and when the external temperature To is the maximum Tmax, 30) is the minimum (? Min).
  • the ventilation unit driving module 52 periodically compares the internal dew point temperature and the external dew point temperature calculated by the data analysis module 51.
  • the ventilation unit driving module 52 can control the driving of the ventilation unit 30 according to the comparison result.
  • the ventilation unit driving module 52 transmits a driving signal to the ventilation unit 30 when the external dew point temperature is lower than the internal dew point temperature.
  • the ventilation unit driving module 52 transmits a ventilation unit driving stop signal and performs the comparison process again.
  • the ventilation unit drive module 52 compares the external temperature [To] with the reference temperature [Tab].
  • the ventilation unit driving module 52 can control the driving of the ventilation unit 30 by using the ventilation unit driving stopping time? A corresponding to the external temperature To of the ventilation unit control table 60 as a result of this comparison have.
  • the ventilation unit driving module 52 transmits a ventilation driving stop signal to the ventilation unit 30 when the external temperature To is lower than the reference temperature Tab.
  • the ventilation unit driving module 52 may transmit the ventilation unit driving signal and repeat the comparing process when the external temperature To is equal to or higher than the reference temperature Tab. On the other hand, the ventilation unit driving module 52 can repeat the above process from the beginning when the driving stop time? A has elapsed.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a control method having a dew condensation prevention function according to an embodiment of the present invention.
  • a control method having a dew condensation prevention function according to the present embodiment will be described with reference to Figs. 2 to 5.
  • the sensor unit 40 transmits internal temperature data, internal relative humidity data, external temperature data, and external relative humidity data measured at predetermined time intervals to the control unit 50 (S13a, S13b).
  • control unit 50 calculates the internal dew point temperature Tdi using the internal temperature data and the internal relative humidity data, and calculates the external dew point temperature Tdo using the external temperature data and the external relative humidity data (S14).
  • control unit 50 compares the internal dew point temperature Tdi and the external dew point temperature Tdo (S15). Specifically, if the external dew point temperature Tdo is less than the internal dew point temperature Tdi, the next step S16 is performed. If the external dew point temperature Tdo is equal to or higher than the internal dew point temperature Tdi, the ventilation unit drive stop signal is transmitted (S15a) and the step S14 can be re-executed.
  • the control unit 50 compares the external temperature [To] with the reference temperature [Tab] (S16). Specifically, if the external temperature [To] is lower than the reference temperature [Tab], a ventilation unit driving stop signal is transmitted to the ventilation unit 30 and then the next step S18 is performed (S17). At this time, the control unit 50 transmits a ventilation unit drive stop signal including the ventilation unit drive stop time? A corresponding to the external temperature To of the ventilation unit control table 60. On the other hand, if the external temperature [To] is equal to or higher than the reference temperature [Tab], the ventilation unit drive signal can be transmitted (S16a).
  • control unit 50 determines whether the drive stop time? A has elapsed, and if the drive stop time? A has elapsed, the control unit 50 can re-execute the step S14 (S18).
  • the controller having the dew condensation prevention function and the control method thereof according to the present embodiment adjusts the operation stop time of the ventilation unit according to the periodically measured external temperature so that the internal temperature of the electric compartment is always higher than the internal dew point temperature , It is possible to prevent condensation from being generated effectively in response to a sudden change in the external environment.
  • the control device having a dew condensation prevention function and the control method thereof can control the operation time of the ventilation unit according to the external temperature so that the internal temperature of the hermetic structure is always kept higher than the internal dew point temperature, It can be said that the invention is industrially applicable.

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 결로 방지 기능을 갖는 제어장치는, 밀폐구조물의 내부에 각각 설치되어 내부온도 및 내부상대습도를 각각 측정하는 내부온도센서 및 내부습도센서와, 상기 밀폐구조물의 외부에 각각 설치되어 외부온도 및 외부상대습도를 각각 측정하는 외부온도센서 및 외부습도센서를 구비하는 센서유닛; 상기 밀폐구조물에 설치되어 상기 밀폐구조물의 내부와 외부의 공기를 순환시키는 환기유닛; 그리고 상기 센서유닛의 상기 내부온도 및 상기 내부상대습도로부터 내부이슬점 온도를 산출하고, 상기 외부온도 및 외부상대습도로부터 외부이슬점온도를 산출하며, 상기 외부이슬점 온도와 상기 내부이슬점 온도의 비교 결과에 따라 상기 환기유닛을 구동하는 제어유닛;을 포함할 수 있다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 13.12.2017]　결로 방지 기능을 갖는 제어장치 및 그 제어방법
본 발명은 결로 방지 기능을 갖는 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부온도에 따라 환기유닛의 작동시간을 조절하여 밀폐구조물의 내부 온도가 항상 내부이슬점 온도보다 높도록 유지시킴으로써 밀폐구조물 내부에 결로가 생기는 것을 방지할 수 있는 결로 방지 기능을 갖는 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 다양한 전기기기가 실외에 설치된 밀폐구조물(전기함, 배전반, 외부 시설함 등)에 구성 및 배치되어 있으며, 이러한 전기기기는 밀폐구조물의 내부에서 발생하는 결로 현상으로 인해서 부식, 기기고장 및 화재 등이 유발된다.
즉 결로 현상이란 물체 표면 온도가 실내 공기의 이슬점 온도보다 같거나 낮은 경우 물체의 표면에 물방울이 맺히는 현상으로, 이러한 결로 현상으로 인해 밀폐구조물 내면에 생긴 물방울이 응축되어 전기기기에 떨어지면, 전기구조물의 절연 파괴, 기기열화 또는 부식 등을 유발하며 이로 인해 오작동 및 전기 합선 등의 기기 고장을 발생시킬 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 밀폐구조물 내부의 온도 및 습도가 변하는 상황에서도 외부 온도에 따라 환기유닛의 작동시간을 조절함으로써 밀폐구조물 내부에 결로가 생기는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 결로 방지 기능을 갖는 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 결로 방지 기능을 갖는 제어장치는, 밀폐구조물의 내부에 각각 설치되어 내부온도 및 내부상대습도를 각각 측정하는 내부온도센서 및 내부습도센서와, 상기 밀폐구조물의 외부에 각각 설치되어 외부온도 및 외부상대습도를 각각 측정하는 외부온도센서 및 외부습도센서를 구비하는 센서유닛; 상기 밀폐구조물에 설치되어 상기 밀폐구조물의 내부와 외부의 공기를 순환시키는 환기유닛; 그리고 상기 센서유닛의 상기 내부온도 및 상기 내부상대습도로부터 내부이슬점 온도를 산출하고, 상기 외부온도 및 외부상대습도로부터 외부이슬점온도를 산출하며, 상기 외부이슬점 온도와 상기 내부이슬점 온도의 비교 결과에 따라 상기 환기유닛을 구동하는 제어유닛;을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제어유닛은, 상기 외부이슬점 온도가 상기 내부이슬점 온도보다 낮은 경우에 상기 환기유닛을 구동할 수 있다.
아울러, 상기 제어유닛은, 외부온도(Tout) 및 환기유닛 구동정지시간(θ)을 각각 두 개의 축으로 하는 환기유닛 제어테이블을 구비할 수 있다. 이때, 현재 외부온도(To)에 대응하는 환기유닛 구동정지시간(θa)만큼 상기 환기유닛의 구동을 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 환기유닛 제어테이블은, 최저외부온도(Tmin) 및 최고외부온도(Tmax) 사이의 기설정된 설정온도(Tab)를 기준으로 두 개의 구간 A(Tmin-Tab) 및 B(Tab-Tmax)를 갖는다. 여기서, 상기 A구간에서는 외부온도가 증가함에 따라 환기유닛 구동정지시간(θ)은 감소하며, 상기 B구간에서 환기유닛 구동정지시간(θ)은 일정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 결로 방지 기능을 갖는 제어방법은, 센서유닛으로부터 밀폐구조물의 내부온도, 내부상대습도, 외부온도 및 외부상대습도를 수신하여 외부이슬점 온도 및 내부이슬점 온도를 산출하는 산출단계; 그리고 상기 외부이슬점 온도와 상기 내부이슬점 온도의 비교 결과에 따라 환기유닛을 구동하는 구동단계;를 포함할 수 있다.
그리고 상기 구동단계는, 상기 외부이슬점 온도가 상기 내부이슬점 온도보다 낮은 경우에 상기 환기유닛을 구동하는 단계일 수 있다.
상기 결로 방지 기능을 갖는 제어방법은, 외부온도(Tout) 및 환기유닛 구동정지시간(θ)을 각각 두 개의 축으로 하는 환기유닛 제어테이블의 현재 외부온도(To)에 대응하는 환기유닛 구동정지시간(θa)만큼 상기 환기유닛의 구동을 정지시키는 구동정지단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 환기유닛 제어테이블은, 최저외부온도(Tmin) 및 최고외부온도(Tmax) 사이의 기설정된 설정온도(Tab)를 기준으로 두 개의 구간 A(Tmin-Tab) 및 B(Tab-Tmax)를 갖되, 상기 A구간에서는 외부온도가 증가함에 따라 환기유닛 구동정지시간(θ)은 감소하며, 상기 B구간에서 환기유닛 구동정지시간(θ)은 일정할 수 있다.
본 발명에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치 및 그 제어방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 밀폐구조물 내부의 온도 및 습도가 변하는 환경에서도 외부 온도에 따라 환기유닛의 작동시간을 조절함으로써 결로 현상을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 외부온도에 따라 환기유닛의 작동시간을 조절하여 밀폐구조물 내부의 현재 수증기량을 조절함으로써 밀폐구조물 내부온도가 항상 내부이슬점 온도보다 높게 유지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치가 밀폐구조물 내부에 구성된 형태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기유닛 제어테이블을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도 1 내지 5를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
설명에 앞서, 본 발명에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치가 결로 현상을 방지하는 원리에 대해 설명하기로 한다. 본 발명은 밀폐구조물(전기함, 배전반, 외부시설함 등)에 설치되며, 결로 현상으로 응축된 물방울이 전기기기(통신기기, 전력분배기기, 전원기기 등)에 떨어져서 절연파괴, 기기열화 및 부식 등이 유발하는 것을 방지한다. 즉 본 발명은 전기기기 오작동 및 전기 합선이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
일반적으로 수증기량[g/㎥]은 공기 중의 온도와 습도로 결정된다. 이슬점 온도도 마찬가지로 온도와 습도의 함수이며 이러한 온도와 습도 조건에 해당되는 수증기량을 표현하는 수치로 볼 수 있다.
즉, 상대습도가 100[%]일 때 밀폐구조물의 내부온도와 내부이슬점 온도는 같게 된다. 반면에, 상대습도가 100[%] 보다 낮아질수록 내부이슬점 온도는 내부온도보다 낮아지게 된다.
따라서, 건조한 외부 공기(외부이슬점 온도가 내부이슬점 온도보다 낮을 때)를 밀폐구조물의 내부공간으로 유입시키게 되면 상기 내부공간의 내부이슬점 온도는 내부온도보다 낮아지게 된다. 즉 외부공기가 밀폐구조물의 내부로 유입시킬 때, 내부공기의 이슬점을 감소시키는 조건(외부이슬점 온도가 내부이슬점 온도보다 낮을 때)을 만족하도록 함으로써 밀폐구조물의 내부에 결로가 생기는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치는 다양한 구조의 밀폐구조물에 적용될 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 전기함을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치가 밀폐구조물 내부에 구성된 형태를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치를 나타낸 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치는 전기함(10)의 내부에 결로가 생기는 것을 예방하기 위한 것으로, 환기유닛(30), 센서유닛(40), 제어유닛(50)을 포함한다.
환기유닛(30)은 전기함(10) 외부공기 및 내부공기를 순환시키기 위한 것으로, 외부공기를 내부로 흡입하는 흡기팬(31) 및 내부공기를 외부로 배기하는 배기팬(32)을 포함할 수 있다. 여기서는 기능상 두 개의 팬으로 구분하였으나 흡기 및 배기의 기능을 선택적으로 수행할 수 있는 단일 팬으로 구성할 수도 있다. 환기유닛(30)은 제어유닛(50)에 유무선으로 연결된다. 환기유닛(30)은 제어유닛(50)의 구동신호 및 구동정지신호에 따라 구동 또는 구동 정지된다.
센서유닛(40)은 제어유닛(50)에 유무선으로 연결된다. 센서유닛(40)은 전기함(10)의 내부 및 외부의 환경정보를 센싱하기 위한 것으로, 측정한 환경정보를 제어유닛(40)에 전송한다. 센서유닛(40)은 내부온도센서(41), 내부습도센서(42), 외부온도센서(43) 및 외부습도센서(44)를 포함한다.
내부온도센서(41)는 전기함(10) 내부에 설치된다. 내부온도센서(41)는 전기함(10)의 내부온도를 기설정된 시간간격으로 측정한다. 내부온도센서(41)는 이렇게 측정한 내부온도데이터를 제어유닛(50)에 전송한다.
내부습도센서(42)는 전기함(10)의 내부에 설치된다. 내부습도센서(42)는 전기함(10)의 내부상대습도를 기설정된 시간간격으로 측정한다. 내부습도센서(42)는 이렇게 측정한 내부상대습도데이터를 제어유닛(50)에 전송한다.
외부온도센서(121)는 전기함(10)의 외부 주위에 설치된다. 외부온도센서(43)는 전기함(10) 주위의 외부온도(대기온도)를 기설정된 시간간격으로 측정한다. 외부온도센서(43)는 이렇게 측정한 외부온도데이터를 제어유닛(50)으로 전송한다.
외부습도센서(44)는 전기함(10)의 외부 주위에 설치된다. 외부습도센서(44)는 전기함(10)의 주위의 외부상대습도를 기설정된 시간간격으로 측정한다. 외부습도센서(44)는 이렇게 측정한 외부상대습도데이터를 제어유닛(50)에 전송한다.
제어유닛(50)은 환기유닛(30) 및 센서유닛(40)과 유무선 네트워크를 통해 연결된다. 제어유닛(50)은 센서유닛(40)으로부터 전송된 센싱데이터(내부온도데이터, 내부상대습도데이터, 외부온도데이터, 외부상대습도데이터 등)를 기반으로 환기유닛(30)의 구동을 제어한다.
제어유닛(50)은 데이터분석모듈(51), 환기유닛구동모듈(52) 및 데이터저장모듈(53)을 포함한다.
데이터분석모듈(51)은 내부온도센서(41), 내부습도센서(42), 외부온도센서(43) 및 외부습도센서(44)으로부터 각각 내부온도데이터, 내부상대습도데이터, 외부온도데이터 및 외부상대습도데이터를 수신한다. 데이터분석모듈(51)은 상기 내부온도데이터 및 상기 내부습도데이터를 이용하여 내부이슬점 온도를 산출한다. 데이터분석모듈(51)은 상기 외부온도데이터 및 상기 외부습도데이터를 이용하여 외부이슬점 온도를 산출한다. 여기서 데이터분석모듈(51)은 기상정보(대기온도 및 상대습도)를 제공하는 외부서버(미도시)로부터 수신한 전기함(10)이 위치한 지역의 대기온도 및 상대습도 데이터를 이용하여 외부이슬점 온도를 산출할 수도 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기유닛 제어테이블을 나타낸 도면이다. 도 4및 도 5를 참조하면, 데이터저장모듈(53)에는 환기유닛 제어테이블(60)이 저장된다.
환기유닛 제어테이블(60)은 외부온도(Tout) 및 환기유닛 구동정지시간(θ)을 각각 X축 및 Y축으로 하는 직교좌표계로 구성된다. 여기서 환기유닛(30)이 작동되는 작동가능구간은 Tmin ≤ To ≤ Tmax 일 때이다. 즉, To < Tmin 또는 To > Tmax 일 때는 환기유닛(30)의 작동불가구간이다. 이때, Tmin은 -10[℃]이하이고, Tmax는 50[℃]이상인 것이 바람직하다.
상기 작동가능구간은 기설정된 기준온도 Tab(예를 들면, 여름철(다습) 및 겨울철(건조)을 구분할 수 있는 온도)를 기준으로 두 개의 영역 A[Tmin ≤ Tout ≤ Tab], B[Tab ≤ Tout ≤ Tmax]로 나누어진다. 여기서 상기 기준온도(Tab)는 겨울철 중간(median) 온도와 여름철 중간 온도(median)의 평균값으로 설정할 수 있다.
영역 A에서는 외부온도(To)가 감소함에 따라서 환기유닛(30)의 작동정지시간(θa)은 증가하게 된다. 영역 B에서는 외부온도(To)에 상관없이 환기유닛(30)의 작동정지시간이 0[min]으로 설정된다. 구체적으로, 외부온도(To)가 최소(Tmin)일 때 환기유닛(30)의 작동정지시간(θa)은 최대(θmax)가 되며, 외부온도(To)가 최대(Tmax)일 때 환기유닛(30)의 작동정지시간(θa)은 최소(θmin)가 된다.
이렇게 영역 A에서 외부온도가 낮을 경우에는 환풍유닛(30)의 작동정지시간을 증가시키고, 외부온도가 높을 경우에는 작동정지시간을 감소시키며, 영역 B에서는 환기유닛(30)을 계속 작동시킴으로써 내부온도가 내부이슬점 온도보다 높은 상태를 유지할 수 있도록 한다.
환기유닛구동모듈(52)은 데이터분석모듈(51)이 산출한 내부이슬점 온도 및 외부이슬점 온도를 주기적으로 비교한다. 환기유닛구동모듈(52)은 상기 비교 결과에 따라서 환기유닛(30)의 구동을 제어할 수 있다.
구체적으로, 환기유닛구동모듈(52)은 상기 외부이슬점 온도가 상기 내부이슬점 온도보다 낮은 경우에 환기유닛(30)에 구동신호를 전송한다. 환기유닛구동모듈(52)은 상기 외부이슬점 온도가 상기 내부이슬점 온도 이상인 경우에는 환기유닛 구동정지신호를 전송하고 상기 비교과정을 재수행한다.
환기유닛구동모듈(52)은 외부온도[To]를 상기 기준온도[Tab]와 비교한다. 환기유닛구동모듈(52)은 이렇게 비교한 결과 환기유닛 제어테이블(60)의 외부온도[To]에 대응하는 환기유닛 구동정지시간(θa)을 이용하여 환기유닛(30)의 구동을 제어할 수 있다. 환기유닛구동모듈(52)은 외부온도[To]가 상기 기준온도[Tab]보다 낮은 경우에 환기유닛(30)에 환기구동정지신호를 전송한다. 환기유닛구동모듈(52)은 외부온도[To]가 상기 기준온도[Tab]이상인 경우에 환기유닛 구동신호를 전송하고 상기 비교과정을 반복 수행할 수 있다. 한편, 환기유닛구동모듈(52)은 상기 구동정지시간(θa)이 경과하면 상기 과정을 처음부터 반복 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어방법을 나타낸 흐름도이다. 이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어방법을 설명한다.
우선 제어유닛(50)의 환기유닛 구동신호(S11)에 의해서 환기유닛(30)이 구동되고 있는 상태를 기준으로 설명한다.
다음으로, 센서유닛(40)은 기설정된 시간간격으로 측정한 내부온도데이터, 내부상대습도데이터, 외부온도데이터 및 외부상대습도데이터를 제어유닛(50)으로 전송한다(S13a, S13b).
다음으로, 제어유닛(50)은 내부온도데이터 및 내부상대습도데이터를 이용하여 내부이슬점 온도(Tdi)를 산출하고, 외부온도데이터 및 외부상대습도데이터를 이용하여 외부이슬점 온도(Tdo)를 산출한다(S14).
다음으로, 제어유닛(50)은 내부이슬점 온도(Tdi) 및 외부이슬점 온도(Tdo)를 비교한다(S15). 구체적으로, 외부이슬점 온도(Tdo)가 내부이슬점 온도(Tdi)보다 작으면 다음 단계(S16)를 수행한다. 외부이슬점 온도(Tdo)가 내부이슬점 온도(Tdi) 이상이면 환기유닛 구동정지신호를 전송하고(S15a) 상기 단계(S14)를 재수행할 수 있다.
다음으로, 제어유닛(50)은 외부온도[To]와 기준온도[Tab]를 비교한다(S16). 구체적으로, 외부온도[To]가 기준온도[Tab]보다 작으면 환기유닛(30)에 환기유닛 구동정지신호를 전송한 후 다음 단계(S18)를 수행한다(S17). 이때, 제어유닛(50)은 환기유닛 제어테이블(60)의 외부온도[To]에 대응하는 환기유닛 구동정지시간(θa)을 포함하는 환기유닛 구동정지신호를 전송한다. 반면에 외부온도[To]가 기준온도[Tab] 이상이면 환기유닛 구동신호를 전송할 수 있다(S16a).
다음으로, 제어유닛(50)은 구동정지시간(θa)이 경과여부를 판단하여, 구동정지시간(θa)이 경과했으면 상기 단계 (S14)를 재수행할 수 있다(S18).
결과적으로, 본 실시 예에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치 및 그 제어방법은 주기적으로 측정되는 외부온도에 따라 환기유닛의 작동정지시간을 조절하여 전기함의 내부온도가 항상 내부이슬점 온도보다 높도록 함으로써, 급변하는 외부환경에 미연에 대처하여 효과적으로 결로가 생성되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시 예들도 가능하다. 그러므로 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 결로 방지 기능을 갖는 제어장치 및 그 제어방법은 외부온도에 따라 환기유닛의 작동시간을 조절하여 밀폐구조물의 내부 온도가 항상 내부이슬점 온도보다 높도록 유지시킴으로써 밀폐구조물 내부에 결로가 생기는 것을 방지할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 밀폐구조물의 내부에 각각 설치되어 내부온도 및 내부상대습도를 각각 측정하는 내부온도센서 및 내부습도센서와, 상기 밀폐구조물의 외부에 각각 설치되어 외부온도 및 외부상대습도를 각각 측정하는 외부온도센서 및 외부습도센서를 구비하는 센서유닛;
    상기 밀폐구조물에 설치되어 상기 밀폐구조물의 내부와 외부의 공기를 순환시키는 환기유닛; 및
    상기 센서유닛의 상기 내부온도 및 상기 내부상대습도로부터 내부이슬점 온도를 산출하고, 상기 외부온도 및 외부상대습도로부터 외부이슬점온도를 산출하며, 상기 외부이슬점 온도와 상기 내부이슬점 온도의 비교 결과에 따라 상기 환기유닛을 구동하는 제어유닛;을 포함하는, 결로 방지 기능을 갖는 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 외부이슬점 온도가 상기 내부이슬점 온도보다 낮은 경우에 상기 환기유닛을 구동하는, 결로 방지 기능을 갖는 제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    외부온도(Tout) 및 환기유닛 구동정지시간(θ)을 각각 두 개의 축으로 하는 환기유닛 제어테이블을 구비하며, 현재 외부온도(To)에 대응하는 환기유닛 구동정지시간(θa)만큼 상기 환기유닛의 구동을 정지시키는, 결로 방지 기능을 갖는 제어장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 환기유닛 제어테이블은,
    최저외부온도(Tmin) 및 최고외부온도(Tmax) 사이의 기설정된 설정온도(Tab)를 기준으로 두 개의 구간 A(Tmin-Tab) 및 B(Tab-Tmax)를 갖되, 상기 A구간에서는 외부온도가 증가함에 따라 환기유닛 구동정지시간(θ)은 감소하며, 상기 B구간에서 환기유닛 구동정지시간(θ)은 일정한, 결로 방지 기능을 갖는 제어장치.
  5. 센서유닛으로부터 밀폐구조물의 내부온도, 내부상대습도, 외부온도 및 외부상대습도를 수신하여 외부이슬점 온도 및 내부이슬점 온도를 산출하는 산출단계; 및
    상기 외부이슬점 온도와 상기 내부이슬점 온도의 비교 결과에 따라 환기유닛을 구동하는 구동단계;를 포함하는, 결로 방지 기능을 갖는 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동단계는,
    상기 외부이슬점 온도가 상기 내부이슬점 온도보다 낮은 경우에 상기 환기유닛을 구동하는 단계인, 결로 방지 기능을 갖는 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 결로 방지 기능을 갖는 제어방법은,
    외부온도(Tout) 및 환기유닛 구동정지시간(θ)을 각각 두 개의 축으로 하는 환기유닛 제어테이블의 현재 외부온도(To)에 대응하는 환기유닛 구동정지시간(θa)만큼 상기 환기유닛의 구동을 정지시키는 구동정지단계;를 더 포함하는, 결로 방지 기능을 갖는 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 환기유닛 제어테이블은,
    최저외부온도(Tmin) 및 최고외부온도(Tmax) 사이의 기설정된 설정온도(Tab)를 기준으로 두 개의 구간 A(Tmin-Tab) 및 B(Tab-Tmax)를 갖되, 상기 A구간에서는 외부온도가 증가함에 따라 환기유닛 구동정지시간(θ)은 감소하며, 상기 B구간에서 환기유닛 구동정지시간(θ)은 일정한, 결로 방지 기능을 갖는 제어방법.
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