KR102115569B1 - IoT sensor apparatus for steam trap - Google Patents

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KR102115569B1
KR102115569B1 KR1020180153780A KR20180153780A KR102115569B1 KR 102115569 B1 KR102115569 B1 KR 102115569B1 KR 1020180153780 A KR1020180153780 A KR 1020180153780A KR 20180153780 A KR20180153780 A KR 20180153780A KR 102115569 B1 KR102115569 B1 KR 102115569B1
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steam
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KR1020180153780A
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김병주
이임수
김기찬
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(주)에어릭스
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    • F16T1/00—Steam traps or like apparatus for draining-off liquids from enclosures predominantly containing gases or vapours, e.g. gas lines, steam lines, containers
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Abstract

The present invention relates to an IoT sensor apparatus for a steam trap, which detects whether a steam trap is abnormal with a sound collecting method while using electricity produced by thermoelectronic generation (TEG) as a power source. Therefore, inconvenience of battery replacement can be resolved. The IoT sensor apparatus includes a horn, a sound wave processing unit, a wireless communication unit, and a power supply unit including a TEG part. The TEG part includes a TEG device, an adapter, and a heat radiation plate.

Description

스팀 트랩용 IoT 센서 장치{IoT sensor apparatus for steam trap}IoT sensor apparatus for steam trap

본 발명은 스팀 트랩(Steam Trap)의 이상 여부를 모니터링하는 기술에 관련한 것으로, 특히 스팀 트랩용 IoT(Internet of Things) 센서 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for monitoring whether a steam trap is abnormal, and more particularly, to an IoT (Internet of Things) sensor device for a steam trap.

스팀 트랩(Steam Trap)은 증기 시설의 배관에 응축되는 응축수를 배출하는 장치이다. 스팀 트랩이 고장날 경우, 증기 시설의 배관에 응축되는 응축수를 적절히 배출할 수 없어, 증기 시설 운용에 중대한 지장을 초래하게 된다.Steam trap (Steam Trap) is a device that discharges condensate condensed in the piping of the steam facility. If the steam trap fails, condensate condensed in the piping of the steam facility cannot be discharged properly, causing serious obstacles to the operation of the steam facility.

예를 들면, 스팀 트랩에 고장이 발생하면, 증기 시설의 배관에 응축되는 응축수가 배출되지 못하고 배관에 체류하게 되어 워터 해머(water hammer) 현상이 나타나 극단적인 경우에는 배관이 파손되는 등의 문제가 발생한다.For example, when a failure occurs in the steam trap, condensed water condensed in the piping of the steam facility is not discharged and stays in the piping, resulting in a water hammer phenomenon, and in extreme cases, the piping is damaged. Occurs.

한편, 스팀 트랩에서 증기가 외부로 누설되면, 증기 시설의 배관을 따라 이동하는 증기의 압력이 약해져 증기의 이송에 문제가 발생하고, 외부로 누설되는 증기의 온도가 매우 높으므로, 잘못하면 인명 사고를 초래할 위험도 매우 높다.On the other hand, if steam leaks from the steam trap to the outside, the pressure of the steam moving along the piping of the steam facility weakens, causing trouble in the transport of steam, and the temperature of the steam leaking to the outside is very high, so if it is wrong, a human accident may result. The risk is very high.

이러한 스팀 트랩의 이상 여부를 감지하여 무선으로 송신하는 기술을 대한민국 공개특허 제10-2012-0018104호(2012.02.29)에서 제시하고 있다. 이 기술은 스팀트랩의 응축수 배출구에 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 설치하여, 이 온도센서에 의해 측정된 배출구측 온도를 무선으로 송신한다.A technique for detecting and transmitting an abnormality of the steam trap and transmitting it wirelessly is proposed in Korean Patent Publication No. 10-2012-0018104 (2012.02.29). This technology installs a temperature sensor that can measure the temperature at the condensate outlet of the steam trap, and wirelessly transmits the outlet side temperature measured by the temperature sensor.

이에 따라, 스팀트랩의 누설을 신속하게 무선으로 확인할 수 있어 배선이 필요치 않아 설치시간 및 설치비용을 절약할 수 있으며 부품가격이 낮아 유지보수가 용이한 효과가 있다.Accordingly, the leakage of the steam trap can be quickly and wirelessly checked, thereby saving installation time and installation cost since no wiring is required, and maintenance is easy due to low component prices.

본 발명자는 온도 측정 방식이 아니라, 집음 방식으로 스팀 트랩의 이상 여부를 검출하되, 열전 발전(TEG : Thermoelectronic Generator)에 의해 생성되는 전기를 전원으로 이용할 수 있도록 한 스팀 트랩용 IoT 센서 장치에 대한 연구를 하였다.The present inventors study the IoT sensor device for the steam trap that detects the abnormality of the steam trap by the sound collection method, not the temperature measurement method, but allows electricity generated by a thermoelectric generator (TEG) to be used as a power source. Did.

대한민국 공개특허 제10-2012-0018104호(2012.02.29)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0018104 (2012.02.29)

본 발명은 집음 방식으로 스팀 트랩의 이상 여부를 검출하되, 열전 발전(TEG : Thermoelectronic Generator)에 의해 생성되는 전기를 전원으로 이용할 수 있도록 한 스팀 트랩용 IoT 센서 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an IoT sensor device for a steam trap that detects an abnormality of a steam trap by a sound collecting method, but can use electricity generated by a thermoelectric generator (TEG) as a power source.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 스팀 트랩용 IoT 센서 장치가 증기 시설의 배관에 다수 설치되는 스팀 트랩(Steam Trap)들 각각의 입구 또는 출구측 배관 외연에 부착되어 음파를 실시간 집음하는 혼(Horn)과; 혼에 의해 실시간 집음되는 음파를 실시간 센싱하는 음파 센서와; 음파 센서에 의해 실시간 센싱되는 음파 신호를 실시간 증폭 및 디지털화하는 음파 처리부와; 음파 처리부에 의해 실시간 디지털화되는 음파 데이터를 무선 송출하는 무선 통신부와; 장치 전반에 전원을 공급하는 전원부를 포함하되, 전원부가 배관 외연으로부터 혼으로 전파되는 열을 이용한 열전 발전(TEG : Thermoelectronic Generator)에 의해 생성되는 전기를 전원 전력으로 출력하는 열전 발전부를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the steam trap IoT sensor device is attached to the outer edge of each of the inlet or outlet piping of the steam traps (Steam Trap) are installed in a number of pipes of the steam facility to generate sound waves Horn collecting in real time; A sound wave sensor for real-time sensing of sound waves collected in real time by the horn; A sound wave processor which amplifies and digitizes the sound wave signal sensed in real time by the sound wave sensor in real time; A wireless communication unit wirelessly transmitting sound wave data digitized in real time by the sound wave processing unit; It includes a power supply unit for supplying power to the entire device, the power supply unit includes a thermoelectric power generation unit that outputs electricity generated by a thermoelectric generator (TEG) using heat propagated from the outer edge of the pipe to the horn as power power.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 열전 발전부가 흡열면과 발열면에 인가되는 열의 온도차에 의한 전자 이동으로 인해 열에너지가 전기 에너지로 변환되어 전기가 발생되는 열전 발전 소자와; 일면은 열전 발전 소자의 흡열면에 부착되고, 타면은 혼 외연에 밀착 부착되어 열전 발전 소자를 혼 외연에 기계적으로 연결함으로써, 배관 외연으로부터 혼으로 전파되는 열을 열전 발전 소자의 흡열면으로 인가하는 어댑터와; 열전 발전 소자의 발열면에 부착되어 발열면에 인가되는 열을 외부로 방출하는 방열판을 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, a thermoelectric power generation unit generates electricity by converting heat energy into electrical energy due to electron movement due to a temperature difference between heat applied to the heat absorbing surface and the heat generating unit; One surface is attached to the heat absorbing surface of the thermoelectric power element, and the other surface is attached to the outer edge of the horn mechanically connecting the thermoelectric power element to the horn outer edge, thereby applying heat propagating from the pipe outer edge to the horn as the heat absorbing surface of the thermoelectric power element An adapter; It includes a heat sink that is attached to the heating surface of the thermoelectric power generating element and discharges heat applied to the heating surface to the outside.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 열전 발전부가 발전 효율을 높이기 위해 복수개 구비된다.According to an additional aspect of the present invention, a plurality of thermoelectric power generation units are provided to increase power generation efficiency.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 복수개의 열전 발전부가 직렬 연결된다.According to an additional aspect of the present invention, a plurality of thermoelectric power generation units are connected in series.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 스팀 트랩용 IoT 센서 장치가 혼과 음파 센서 간에 설치되어, 배관 외연으로부터 혼으로 전파되는 열이 음파 센서로 전파되지 못하도록 차단하는 열차단부를 더 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, a steam trap IoT sensor device is installed between the horn and the sound wave sensor, and further includes a heat shield that blocks heat propagated from the outer edge of the pipe to the sound wave from propagating to the sound wave sensor.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 혼의 재질이 열전 발전 효율을 높이기 위해 열전도성이 우수한 금속일 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, the material of the horn may be a metal having excellent thermal conductivity to increase thermoelectric power generation efficiency.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 열전도성이 우수한 금속이 알루미늄(Al)일 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, a metal having excellent thermal conductivity may be aluminum (Al).

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 전원부가 열전 발전부에 의해 출력되는 전력을 최대 출력하기 위해 최대 전력 추종(MPPT : Maximum Power Point Tracking) 제어하는 최대 전력 추종 제어기와; 최대 전력 추종 제어기에 의해 최대 전력 추종 제어되어 출력되는 전력을 충전하되, 충전되는 전력이 특정 전력 이상되면 방전시켜 전원을 공급하는 대용량 캐패시터(Super Capacitor)를 더 포함할 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, the maximum power tracking controller for controlling the maximum power tracking (MPPT: Maximum Power Point Tracking) in order to output the maximum power output by the power unit thermoelectric generator; It may further include a large-capacity capacitor (Super Capacitor) that controls the maximum power tracking by the maximum power tracking controller to charge the output power, but discharges when the charged power exceeds a certain power to supply power.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 전원부가 메인 전원을 공급하는 배터리와; 배터리가 방전되어 메인 전원 공급이 불가능할 경우, 열전 발전부에 의해 출력되는 전력을 보조 전원으로 사용하도록 전원 공급 라인을 변경하는 스위치를 더 포함할 수 있다.According to an additional aspect of the invention, the power supply unit and a battery for supplying the main power; When the main power supply is impossible due to the discharge of the battery, a switch for changing the power supply line to use the power output by the thermoelectric generator as an auxiliary power supply may be further included.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 스팀 트랩용 IoT 센서 장치가 장치 전반을 제어하되, 음파 처리부에 의해 실시간 디지털화되는 음파 데이터 패턴을 실시간 분석해 비정상적인 패턴이 보일 경우, 알람 이벤트를 발생시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, the IoT sensor device for steam traps controls the entire device, but further includes a control unit that generates an alarm event when an abnormal pattern is seen by real-time analysis of a sound wave data pattern digitized in real time by the sound wave processor. can do.

본 발명은 집음 방식으로 스팀 트랩의 이상 여부를 검출하되, 열전 발전(TEG : Thermoelectronic Generator)에 의해 생성되는 전기를 전원으로 이용할 수 있으므로, 배터리를 일일이 교체하는 불편함을 해소할 수 있는 효과가 있다.The present invention detects the abnormality of the steam trap in a sound collecting method, but since electricity generated by a thermoelectric generator (TEG) can be used as a power source, there is an effect of eliminating the inconvenience of replacing the batteries one by one. .

또한, 본 발명은 열전 발전(TEG)에 의해 생성되는 전기를 전원으로 이용하므로, 외부로부터의 상용 전원 인가가 필요 없어, 전원선 가설 및 이의 유지 보수를 위한 비용 및 인력 투입이 불필요한 효과가 있다.In addition, since the present invention uses electricity generated by thermoelectric power generation (TEG) as a power source, there is no need to apply commercial power from the outside, and there is an unnecessary effect of cost and manpower input for the construction of a power line and its maintenance.

도 1 은 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 네트워크 연결 개요도이다.
도 2 는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치가 증기 시설의 배관에 설치되는 스팀 트랩에 설치된 것을 예시한 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 외관 사시도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이다.
도 7 은 열전 발전의 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic diagram of a network connection of an IoT sensor device for steam traps.
2 is a view illustrating an IoT sensor device for a steam trap installed in a steam trap installed in a pipe of a steam facility.
3 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an IoT sensor device for a steam trap according to the present invention.
4 is an external perspective view showing the configuration of an embodiment of an IoT sensor device for a steam trap according to the present invention.
5 is an exploded perspective view showing the configuration of an embodiment of an IoT sensor device for a steam trap according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of an IoT sensor device for a steam trap according to the present invention.
7 is a view for explaining the principle of thermoelectric power generation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce it through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Although specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed description is described, it is not intended to limit the various embodiments of the invention to specific forms.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of embodiments of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

도 1 은 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 네트워크 연결 개요도, 도 2 는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치가 증기 시설의 배관에 설치되는 스팀 트랩에 설치된 것을 예시한 도면이다.1 is a schematic diagram of a network connection of an IoT sensor device for a steam trap, and FIG. 2 is a diagram illustrating that the IoT sensor device for a steam trap is installed in a steam trap installed in a pipe of a steam facility.

도면에 도시한 바와 같이, 증기 시설의 배관에 다수 설치되는 스팀 트랩(Steam Trap)들 각각의 입구 또는 출구측 배관에 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)들이 설치되며, LoRa, 블루투스, 지그비 등과 같은 무선통신 방식으로 서버(200)와 사물 통신(Internet of Things)하여 무선 데이터를 교환한다.As shown in the figure, steam trap (IoT) sensor devices 100 are installed in the inlet or outlet piping of each of steam traps installed in the piping of a steam facility, such as LoRa, Bluetooth, Zigbee, etc. The wireless communication method exchanges wireless data by communicating with the server 200 through the Internet of Things.

이 때, 서버(200)와 교환되는 무선 데이터가 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)들에 의해 실시간 센싱되고, 디지털 변환되어 송출되는 스팀 트랩의 이상 여부를 실시간 검출하기 위한 디지털 데이터를 포함할 수 있다. At this time, the wireless data exchanged with the server 200 is sensed in real time by the IoT sensor devices 100 for steam traps according to the present invention, and digital data for real-time detection of the abnormality of a steam trap that is digitally converted and transmitted. It may include.

서버(200)는 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)들로부터 송출되는 디지털 데이터들을 실시간 수신하여, 증기 시설의 배관의 다수의 위치에 설치된 스팀 트랩들의 이상 여부를 실시간 모니터링할 수 있다.The server 200 may receive digital data transmitted from the IoT sensor devices 100 for steam traps according to the present invention in real time, and monitor in real time whether steam traps installed at a plurality of locations in a steam facility are abnormal. .

도 3 은 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도, 도 4 는 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 외관 사시도, 도 5 는 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 분해 사시도, 도 6 은 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이다.3 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of an IoT sensor device for steam traps according to the present invention, and FIG. 4 is an external perspective view showing the configuration of an embodiment of an IoT sensor device for steam traps according to the present invention, FIG. 5 Is an exploded perspective view showing the configuration of one embodiment of the IoT sensor device for steam traps according to the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of one embodiment of the IoT sensor device for steam traps according to the present invention.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)는 혼(Horn)(110)과, 음파 센서(120)와, 음파 처리부(130)와, 무선 통신부(140)와, 전원부(150)를 포함한다.As shown in the figure, the steam trap IoT sensor device 100 according to the present invention includes a horn 110, a sound wave sensor 120, a sound wave processing unit 130, and a wireless communication unit 140. , Power supply unit 150.

음파 처리부(130)와, 무선 통신부(140)와, 전원부(150)의 전원 공급 회로 및 제어부(160)는 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)의 하우징(101) 내부에 배치되는 PCB 기판(102)상에 모듈될 수 있다. 도면에서 미설명 부호 103은 서버와의 무선 통신을 위한 안테나이다.The sound wave processing unit 130, the wireless communication unit 140, and the power supply circuit and control unit 160 of the power unit 150 are disposed inside the housing 101 of the IoT sensor device 100 for steam trap according to the present invention. It can be modular on the PCB substrate 102. In the drawing, reference numeral 103 is an antenna for wireless communication with a server.

혼(Horn)(110)은 증기 시설의 배관(300)에 다수 설치되는 스팀 트랩(Steam Trap)(400)들 각각의 입구 또는 출구측 배관 외연에 부착되어 음파를 실시간 집음한다.Horn 110 is attached to the outer edge of each inlet or outlet piping of steam traps (Steam Trap) 400 installed in a plurality of piping 300 of a steam facility to collect sound waves in real time.

혼(110)은 스팀 트랩(400)의 입구 또는 출구측 배관 외연에 부착되는 쪽의 내연 구경에 비해 그 반대쪽으로 갈수록 내연 구경이 점점 커져서 배관 내부를 흐르는 증기에 의해 발생하는 음파를 확성하여 반대쪽으로 출력하도록 구현될 수 있다.The horn 110 increases the internal combustion diameter toward the opposite side compared to the internal combustion diameter of the side attached to the outer edge of the inlet or outlet side of the steam trap 400 to confirm the sound waves generated by the steam flowing inside the pipe and to the opposite side It can be implemented to output.

증기 시설의 배관(300)에 다수 설치되는 스팀 트랩(400)을 통과하는 증기에 의해 발생되는 음파는 스팀 트랩이 정상일 때와 스팀 트랩에 이상이 발생하여 비정상일 때 서로 다른 패턴을 가진다.The sound waves generated by the steam passing through the steam trap 400 installed in the pipe 300 of the steam facility have different patterns when the steam trap is normal and when the steam trap is abnormal and abnormal.

스팀 트랩에 고장이 발생하면, 증기 시설의 배관에 응축되는 응축수가 배출되지 못하고 배관에 체류하게 되어 워터 해머(water hammer) 현상이 나타나 스팀 트랩이 정상일 때의 음파 패턴과는 상이해 진다. When a failure occurs in the steam trap, condensed water condensed in the piping of the steam facility does not discharge and stays in the piping, resulting in a water hammer phenomenon, which is different from the sound wave pattern when the steam trap is normal.

또한, 스팀 트랩에서 증기가 외부로 누설되면, 증기 시설의 배관을 따라 이동하는 증기의 압력이 약해져 스팀 트랩이 정상일 때의 음파 패턴과는 상이해 진다.In addition, when steam leaks from the steam trap to the outside, the pressure of the steam moving along the piping of the steam facility is weakened, which is different from the sound wave pattern when the steam trap is normal.

음파 센서(120)는 혼(110)에 의해 실시간 집음되는 음파를 실시간 센싱한다. 예컨대, 음파 센서(120)가 초음파 센서(Ultrasonic sensor)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The sound wave sensor 120 senses sound waves collected in real time by the horn 110 in real time. For example, the sound wave sensor 120 may be an ultrasonic sensor, but is not limited thereto.

음파 처리부(130)는 음파 센서(120)에 의해 실시간 센싱되는 음파 신호를 실시간 증폭 및 디지털화한다. 예컨대, 음파 처리부(130)가 음파 센서(120)에 의해 실시간 센싱되는 음파를 증폭하는 증폭기(131)와, 증폭기에 의해 증폭된 음파를 디지털 변환하는 A/D컨버터(132)를 포함할 수 있다.The sound wave processor 130 amplifies and digitizes the sound wave signal sensed in real time by the sound wave sensor 120 in real time. For example, the sound wave processor 130 may include an amplifier 131 for amplifying sound waves sensed in real time by the sound wave sensor 120 and an A / D converter 132 for digitally converting sound waves amplified by the amplifier. .

무선 통신부(140)는 음파 처리부(130)에 의해 실시간 디지털화되는 음파 데이터를 무선 송출한다. 예컨대, 무선 통신부(140)가 LoRa, 블루투스, 지그비 등과 같은 무선통신 방식으로 서버(200)로 음파 데이터를 무선 송출할 수 있다.The wireless communication unit 140 wirelessly transmits sound wave data that is digitized in real time by the sound wave processing unit 130. For example, the wireless communication unit 140 may wirelessly transmit sound wave data to the server 200 in a wireless communication method such as LoRa, Bluetooth, and Zigbee.

전원부(150)는 장치 전반에 전원을 공급한다. 이 때, 전원부(150)가 배관 외연으로부터 혼(110)으로 전파되는 열을 이용한 열전 발전(TEG : Thermoelectronic Generator)에 의해 생성되는 전기를 전원 전력으로 출력하는 열전 발전부(151)를 포함할 수 있다.The power supply unit 150 supplies power to the entire device. At this time, the power supply unit 150 may include a thermoelectric power generation unit 151 that outputs electricity generated by a thermoelectronic generator (TEG) using heat propagating from the outer edge of the pipe to the horn 110 as power power. have.

도 7 은 열전 발전의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 7 에 도시한 바와 같이, 열전 발전(TEG)은 물체의 양쪽에 온도차가 있을 때, 전자의 흐름이 생겨 기전력이 발생하는 현상을 이용한 발전 형태로, 회수 가치가 없다고 판단되는 100℃ 이하의 열에서도 발전 가능하고, 산업 폐열을 이용하므로 유지비가 거의 필요 없다는 장점이 있다.7 is a view for explaining the principle of thermoelectric power generation. As shown in FIG. 7, thermoelectric power generation (TEG) is a form of power generation using a phenomenon in which electromotive force is generated due to the flow of electrons when there is a temperature difference between both sides of an object, and heat below 100 ° C. which is determined to have no recovery value. It also has the advantage of being able to generate electricity, and since it uses industrial waste heat, it requires little maintenance cost.

예컨대, 배관 외연으로부터 혼(110)으로 전파되는 열을 이용하여 열전 발전(TEG)하는 열전 발전부(151)가 열전 발전 소자(151a)와, 어댑터(151b)와, 방열판(151c)을 포함할 수 있다.For example, the thermoelectric power generation unit 151 for thermoelectric power generation (TEG) using heat propagated from the pipe outer edge to the horn 110 may include a thermoelectric power generating element 151a, an adapter 151b, and a heat sink 151c. Can be.

열전 발전 소자(151a)는 흡열면과 발열면에 인가되는 열의 온도차에 의한 전자 이동으로 인해 열에너지가 전기 에너지로 변환되어 전기를 발생시킨다. 예컨대, 열전 발전 소자(151a)가 제베크 효과(Seebeck Effect)를 이용한 제베크 소자일 수 있다.In the thermoelectric power generating element 151a, thermal energy is converted into electrical energy and generates electricity due to electron movement due to a temperature difference between heat applied to the heat absorbing surface and the heat absorbing surface. For example, the thermoelectric power element 151a may be a Seebeck element using a Seebeck Effect.

제베크 효과(Seebeck Effect)는 물체의 양쪽 끝에 온도차를 주면 기전력이 생기는 현상으로, 물체의 양쪽에 전위차를 걸어 주면 전류와 함께 열이 흘러서 물체의 양쪽에 온도차가 생기는 현상인 펠티어 효과(Peltier Effect)와는 반대이다.The Seebeck Effect is a phenomenon in which an electromotive force is generated when a temperature difference is applied to both ends of an object. When a potential difference is applied to both sides of an object, heat flows with electric current and a temperature difference occurs at both sides of the object. The Peltier Effect It is the opposite.

어댑터(151b)는 일면은 열전 발전 소자(151a)의 흡열면에 부착되고, 타면은 혼(110) 외연에 밀착 부착되어 열전 발전 소자를 혼 외연에 기계적으로 연결함으로써, 배관 외연으로부터 혼(110)으로 전파되는 열을 열전 발전 소자(151a)의 흡열면으로 인가한다.The adapter 151b has one surface attached to the heat absorbing surface of the thermoelectric power generating element 151a, and the other surface attached to the outer edge of the horn 110 mechanically connecting the thermoelectric power generating element to the outer edge of the horn, thereby horn 110 from the outer edge of the pipe. The heat propagated to is applied to the heat absorbing surface of the thermoelectric power generation element 151a.

이 때, 열전 발전 소자(151a)의 흡열면에 부착되는 어댑터(151b)의 면은 평평하고, 혼(110) 외연에 밀착 부착되는 어댑터(151b)의 면은 혼(110) 외연 형상으로 라운드될 수 있다.At this time, the surface of the adapter 151b attached to the heat absorbing surface of the thermoelectric power generation element 151a is flat, and the surface of the adapter 151b closely attached to the outer edge of the horn 110 is rounded to the shape of the horn 110 outer edge. Can be.

방열판(151c)은 열전 발전 소자(151a)의 발열면에 부착되어 발열면에 인가되는 열을 외부로 방출한다. 이 때, 방열판(151c)이 공기와 접촉하는 면적을 높이기 위해 만곡된 형태일 수 있다. The heat sink 151c is attached to the heating surface of the thermoelectric power generating element 151a, and discharges heat applied to the heating surface to the outside. At this time, the heat sink 151c may be curved to increase the area in contact with the air.

방열판(151c)에 의해 열전 발전 소자(151a)의 발열면의 열을 외부로 방출함으로써 열전 발전 소자(151a)의 흡열면과 발열면 간의 온도차를 계속 특정 간격 이상으로 유지할 수 있어 발전 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.By dissipating heat from the heat generating surface of the thermoelectric power generating element 151a to the outside by the heat sink 151c, the temperature difference between the heat absorbing surface and the heat generating surface of the thermoelectric power generating element 151a can be maintained at a certain interval or more, thereby deteriorating power generation performance. Can be prevented.

한편, 열전 발전부(151)가 발전 효율을 높이기 위해 복수개 구비될 수 있다. 예컨대, 열전 발전 소자(151a)와, 어댑터(151b)와, 방열판(151c)을 각각 복수개 사용하여 열전 발전부(151)를 복수로 구현할 수 있다.Meanwhile, a plurality of thermoelectric power generation units 151 may be provided to increase power generation efficiency. For example, a plurality of thermoelectric power generation units 151 may be implemented using a plurality of thermoelectric power generation elements 151a, an adapter 151b, and a heat sink 151c, respectively.

이 때, 복수로 구현되는 열전 발전부(151)의 어댑터(151b)를 혼(110)을 중심으로 대향되도록 한 상태에서 볼트/너트 등과 같은 고정 수단을 사용해 서로 고정함으로써 복수로 구현되는 열전 발전부(151)가 혼(110)을 중심으로 대향 설치되도록 구현될 수 있다.At this time, a plurality of thermoelectric power generation units are implemented by fixing the adapters 151b of the thermoelectric power generation units 151 to be opposed to each other using a fixing means such as a bolt / nut in a state where the adapters 151b are opposed to the horn 110. The 151 may be implemented to face each other with respect to the horn 110.

한편, 발전 효율을 높이기 위해 복수개의 열전 발전부(151)가 직렬 연결되도록 구현될 수 있다. 열전 발전은 회수 가치가 없다고 판단되는 100℃ 이하의 열에서도 발전 가능한 저전력 발전이므로, 복수개의 열전 발전부(151)를 구비하여 이들을 서로 직렬 연결하면, 발전 효율을 증대시킬 수 있다.Meanwhile, in order to increase power generation efficiency, a plurality of thermoelectric power generation units 151 may be implemented to be connected in series. Since thermoelectric power generation is a low-power power generation capable of generating power even at a heat of 100 ° C. or lower, which is judged to have no recovery value, power generation efficiency can be increased by providing a plurality of thermoelectric power generation units 151 and connecting them in series with each other.

증기 시설의 배관(300) 및 이에 다수 설치되는 스팀 트랩(400)을 통과하는 고온의 증기가 증기 시설의 배관(300)의 내연에 접촉하면 증기 시설의 배관(300)에 열이 전달되어 온도가 높아진다. 증기 시설의 배관(300)에 전달되는 열은 증기 시설의 배관에 다수 설치되는 스팀 트랩(Steam Trap)들 각각의 입구 또는 출구측 배관 외연에 부착되는 혼(110)으로 전파된다.When the hot steam passing through the pipe 300 of the steam facility and the steam trap 400 installed in a plurality thereof contacts the internal combustion of the pipe 300 of the steam facility, heat is transferred to the pipe 300 of the steam facility to increase the temperature. Will increase. The heat transferred to the piping 300 of the steam facility is propagated to the horn 110 attached to the outer edge of the inlet or outlet piping of each of the steam traps installed in the piping of the steam facility.

혼(110)으로 전파되는 열은 열전 발전 소자(151a)의 흡열면으로 인가되어, 열전 발전 소자(151a)의 흡열면과 발열면 간에는 온도차가 발생하고, 이 온도차에 의해 기전력이 발생됨으로써 전기가 생성되고, 전원부(150)는 이 생성되는 전기를 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)의 전원 전력으로 사용한다.The heat propagated to the horn 110 is applied to the heat absorbing surface of the thermoelectric power generating element 151a, and a temperature difference occurs between the heat absorbing surface and the heat generating surface of the thermoelectric power generating element 151a, and electricity is generated by generating an electromotive force by the temperature difference. Generated, the power supply unit 150 uses the generated electricity as power for the IoT sensor device 100 for steam traps.

2차 전지인 충전 전지는 고온의 열에 취약하므로, 스팀 트랩용 IoT 센서 장치에 사용하는 것은 바람직하지 않으므로, 기존에는 1차 전지인 배터리를 스팀 트랩용 IoT 센서 장치의 전원으로 사용하였다.Since the rechargeable battery, which is a secondary battery, is vulnerable to high temperature heat, it is not preferable to use it for an IoT sensor device for steam traps, so a battery, which is a primary cell, was conventionally used as a power source for the IoT sensor device for steam traps.

이에 따라, 기존에는 증기 시설의 배관에 다수 설치되는 스팀 트랩들의 이상 여부를 검출하는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치들의 전원을 일일이 교체해야만 했다. 그러나, 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치는 열전 발전(TEG)에 의해 생성되는 전기를 전원으로 이용할 수 있다.Accordingly, in the past, the power of the IoT sensor devices for steam traps, which detects the abnormality of steam traps installed in the piping of the steam facility, has to be replaced one by one. However, the IoT sensor device for steam traps according to the present invention can use electricity generated by thermoelectric power generation (TEG) as a power source.

이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 집음 방식으로 스팀 트랩의 이상 여부를 검출하되, 열전 발전(TEG : Thermoelectronic Generator)에 의해 생성되는 전기를 전원으로 이용할 수 있으므로, 배터리를 일일이 교체하는 불편함을 해소할 수 있다.By implementing in this way, the present invention detects the abnormality of the steam trap in a sound collecting method, but since electricity generated by a thermoelectric generator (TEG) can be used as a power source, the inconvenience of replacing the battery one by one can be solved. Can be.

또한, 본 발명은 열전 발전(TEG)에 의해 생성되는 전기를 전원으로 이용하므로, 외부로부터의 상용 전원 인가가 필요 없어, 전원선 가설 및 이의 유지 보수를 위한 비용 및 인력 투입이 불필요하다.In addition, since the present invention uses electricity generated by thermoelectric power generation (TEG) as a power source, there is no need to apply a commercial power source from the outside, and a cost and manpower input for power line hypothesis and maintenance thereof are unnecessary.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)가 열차단부(160)를 더 포함할 수 있다. 열차단부(160)는 혼(110)과 음파 센서(120) 간에 설치되어, 배관 외연으로부터 혼(110)으로 전파되는 열이 음파 센서(120)로 전파되지 못하도록 차단한다. 예컨대, 열차단부(160)가 POM(PolyOxyMethylene) 등과 같은 열전도도가 매우 낮은 재질의 물질로 구현될 수 있다.On the other hand, according to an additional aspect of the invention, the steam trap IoT sensor device 100 may further include a heat shield 160. The heat shield 160 is installed between the horn 110 and the sound wave sensor 120 to block heat propagated from the outer edge of the pipe to the horn 110 from being propagated to the sound wave sensor 120. For example, the thermal barrier 160 may be made of a material having a very low thermal conductivity, such as POM (PolyOxyMethylene).

도 6 을 참조해 보면, 혼(110)과 음파 센서(120) 간에 열차단부(160)가 설치되어 배관 외연으로부터 혼(110)으로 전파되는 열이 음파 센서(120)로 전파되지 못하도록 차단하고 있음을 볼 수 있다.Referring to FIG. 6, a heat shield 160 is installed between the horn 110 and the sound wave sensor 120 to block heat propagated from the outer edge of the pipe to the horn 110 from being propagated to the sound wave sensor 120. Can see

도 6 에 도시한 열차단부(160)는 내연은 혼(110)을 통해 전파되는 음파가 음파 센서(120)로 전파되는 것을 방해하지 않도록 개구되어 있고, 외연은 나사 형태로 구현되어 혼(110) 상단에서 혼(110) 내연에 나사 결합을 통해 끼워 맞춤되어 있음을 볼 수 있다.The heat shield 160 shown in FIG. 6 is opened so that the inner edge does not interfere with the propagation of sound waves propagated through the horn 110 to the sound wave sensor 120, and the outer edge is embodied in the form of a screw so that the horn 110 From the top, it can be seen that the horn 110 is fitted to the inner edge by screwing.

한편, 열차단부(160)가 음파 센서(120) 상측 및 하측 2단으로 구현되어 상측은 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)의 하우징(101) 내부에 배치되는 PCB 기판(102)에 의해 발생되는 열로부터 음파 센서(120)를 보호하고, 하측은 혼(110)의 열이 음파 센서(120)로 전파되지 못하도록 하여 음파 센서(120)를 보호하도록 구현될 수 있다. On the other hand, the thermal barrier 160 is implemented by two stages of the upper and lower acoustic wave sensor 120, the upper side is generated by the PCB substrate 102 disposed inside the housing 101 of the IoT sensor device 100 for steam trap The sound wave sensor 120 may be protected from heat, and the lower side may be implemented to protect the sound wave sensor 120 by preventing heat from the horn 110 from propagating to the sound wave sensor 120.

도 6 에서 미설명 부호 104는 음파 센서(120)를 내부에 장착하여 고정하고, 양단이 하우징(101)과 혼(110) 각각에 결합되어, 혼(110)이 하우징(101)으로부터 이탈되지 않도록 하는 연결 부재이다.In FIG. 6, reference numeral 104 is attached to the sound wave sensor 120 and fixed therein, and both ends are coupled to each of the housing 101 and the horn 110, so that the horn 110 does not deviate from the housing 101. It is a connecting member.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 혼(110)의 재질이 열전 발전 효율을 높이기 위해 열전도성이 우수한 금속일 수 있다. 예컨대, 열전도성이 우수한 금속이 알루미늄(Al)일 수 있다.On the other hand, according to an additional aspect of the invention, the material of the horn 110 may be a metal having excellent thermal conductivity to increase thermoelectric power generation efficiency. For example, a metal having excellent thermal conductivity may be aluminum (Al).

혼으로 전파되는 열을 이용한 열전 발전을 하지 않는다면, 혼의 재질은 열이 잘 전파되지 못하도록 하는 POM(PolyOxyMethylene) 등과 같은 열전도도가 매우 낮은 재질의 물질로 구현되어야 안전할 것이다.If thermoelectric power generation is not performed using heat propagated to the horn, the material of the horn will be safe only when it is made of a material having a very low thermal conductivity, such as POM (PolyOxyMethylene), which prevents heat from propagating well.

그러나, 본 발명에 따른 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)는 혼(110)으로 전파되는 열을 이용한 열전 발전을 통해 자체 전원 공급을 하므로, 혼으로 열이 전파가 잘되어야 한다. However, since the IoT sensor device 100 for steam trap according to the present invention supplies its own power through thermoelectric power generation using heat propagated to the horn 110, heat must be well propagated to the horn.

따라서, 본 발명의 경우에는 열전 발전 효율을 높이기 위해 혼(110)의 재질로 알루미늄(Al) 등과 같은 열전도성이 우수한 금속을 사용하여 혼(110)으로 열이 잘 전파되도록 함으로써 열전 발전부(151)의 열전 발전 효율을 높인다.Therefore, in the case of the present invention, in order to increase the thermoelectric power generation efficiency, a thermoelectric power generation unit 151 is formed by using a metal having excellent thermal conductivity such as aluminum (Al) as a material of the horn 110 so that heat is well propagated to the horn 110. ) To increase the thermoelectric power generation efficiency.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 전원부(150)가 최대 전력 추종 제어기(152)와, 대용량 캐패시터(Super Capacitor)(153)를 더 포함하도록 구현될 수 있다.On the other hand, according to an additional aspect of the invention, the power supply unit 150 may be implemented to further include a maximum power tracking controller 152 and a large-capacity capacitor (Super Capacitor) 153.

최대 전력 추종 제어기(152)는 열전 발전부(151)에 의해 출력되는 전력을 최대 출력하기 위해 최대 전력 추종(MPPT : Maximum Power Point Tracking) 제어한다.The maximum power tracking controller 152 controls Maximum Power Point Tracking (MPPT) to output the maximum power output by the thermoelectric generator 151.

전력(P)은 전압(V)과 전류(I)의 곱이며, 전력을 최대로 출력하기 위해서는 전력이 최대가 되는 전압(V)과 전류(I) 위치를 찾아서 최대 전력을 출력하도록 제어해야 한다. 이를 최대 전력 추종(MPPT) 제어라 한다.The power (P) is the product of the voltage (V) and the current (I), and in order to output the power to the maximum, it is necessary to find the location of the voltage (V) and the current (I) where the power is the maximum and control to output the maximum power. . This is called maximum power tracking (MPPT) control.

대용량 캐패시터(153)는 최대 전력 추종 제어기(152)에 의해 최대 전력 추종 제어되어 출력되는 전력을 충전하되, 충전되는 전력이 특정 전력 이상되면 방전시켜 전원을 공급한다. 대용량 캐패시터(153)로부터 방전되는 전력은 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)의 자체 전원으로 이용된다. The large-capacity capacitor 153 charges the output power by controlling the maximum power tracking by the maximum power tracking controller 152, but discharges and supplies power when the charged power exceeds a specific power. Electric power discharged from the large-capacity capacitor 153 is used as its own power source for the IoT sensor device 100 for steam traps.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 전원부(150)가 배터리(154)와, 스위치(155)를 더 포함할 수도 있다. 배터리(154)는 메인 전원을 공급한다. 이 때, 배터리(154)는 고온에 약한 2차 전지가 아닌 고온에 강인한 1차 전지이다.Meanwhile, according to an additional aspect of the invention, the power supply unit 150 may further include a battery 154 and a switch 155. The battery 154 supplies main power. At this time, the battery 154 is not a secondary battery that is weak at high temperatures, but a primary battery that is robust at high temperatures.

스위치(155)는 배터리(154)가 방전되어 메인 전원 공급이 불가능할 경우, 열전 발전부(151)에 의해 출력되는 전력을 보조 전원으로 사용하도록 전원 공급 라인을 변경한다. When the battery 154 is discharged and the main power supply is impossible, the switch 155 changes the power supply line to use the power output by the thermoelectric generator 151 as auxiliary power.

즉, 이 실시예는 전원 공급을 이중화하여 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)에 보다 안정적인 전원 공급을 할 수 있도록 구현한 것으로, 배터리(154)를 메인 전원으로 공급하다가, 배터리(154)가 방전되면 스위치(155)를 통해 열전 발전부(151)로 전원 공급 라인을 변경하여 열전 발전부(151)에 의해 출력되는 보조 전원을 공급함으로써 배터리(154)가 방전되더라도 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)에 전원을 공급할 수 있도록 한 것이다. That is, this embodiment is implemented to provide more stable power supply to the IoT sensor device 100 for steam trap by dualizing the power supply, while supplying the battery 154 as main power, and then discharging the battery 154 When the power supply line is changed to the thermoelectric power generation unit 151 through the switch 155 to supply auxiliary power output by the thermoelectric power generation unit 151, the IoT sensor device 100 for steam trap even when the battery 154 is discharged ).

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)가 제어부(170)를 더 포함할 수 있다. 제어부(170)는 장치 전반을 제어하되, 음파 처리부(130)에 의해 실시간 디지털화되는 음파 데이터 패턴을 실시간 분석해 비정상적인 패턴이 보일 경우, 알람 이벤트를 발생시킨다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the IoT sensor device 100 for steam trap may further include a control unit 170. The control unit 170 controls the entire device, but analyzes the sound wave data pattern digitized in real time by the sound wave processing unit 130 in real time to generate an alarm event when an abnormal pattern is seen.

증기 시설의 배관(300)에 다수 설치되는 스팀 트랩(400)을 통과하는 증기에 의해 발생되는 음파는 스팀 트랩이 정상일 때와 스팀 트랩에 이상이 발생하여 비정상일 때 서로 다른 패턴을 가진다.The sound waves generated by the steam passing through the steam trap 400 installed in the pipe 300 of the steam facility have different patterns when the steam trap is normal and when the steam trap is abnormal and abnormal.

스팀 트랩에 고장이 발생하면, 증기 시설의 배관에 응축되는 응축수가 배출되지 못하고 배관에 체류하게 되어 워터 해머(water hammer) 현상이 나타나 스팀 트랩이 정상일 때의 음파 패턴과는 상이해 진다. When a failure occurs in the steam trap, condensed water condensed in the piping of the steam facility does not discharge and stays in the piping, resulting in a water hammer phenomenon, which is different from the sound wave pattern when the steam trap is normal.

또한, 스팀 트랩에서 증기가 외부로 누설되면, 증기 시설의 배관을 따라 이동하는 증기의 압력이 약해져 스팀 트랩이 정상일 때의 음파 패턴과는 상이해 진다.In addition, when steam leaks from the steam trap to the outside, the pressure of the steam moving along the piping of the steam facility is weakened, which is different from the sound wave pattern when the steam trap is normal.

제어부(170)는 음파 처리부(130)에 의해 실시간 디지털화되는 음파 데이터 패턴을 실시간 분석해 정상적인 패턴인지 또는 비정상적인 패턴인지 판단하고, 비정상적인 패턴이 보일 경우, 알람 이벤트를 발생시킨다. 이 때, 제어부(170)에 의해 발생되는 알람 이벤트는 무선 통신부(140)를 통해 서버(200)로 전송될 수 있다. The controller 170 analyzes the sound wave data pattern digitized in real time by the sound wave processor 130 in real time to determine whether it is a normal pattern or an abnormal pattern, and generates an alarm event when an abnormal pattern is seen. At this time, the alarm event generated by the control unit 170 may be transmitted to the server 200 through the wireless communication unit 140.

즉, 이 실시예는 스팀 트랩에 이상이 발생하였는지 여부를 서버측에서 모니터링하지 않고, 스팀 트랩용 IoT 센서 장치(100)에서 자체적으로 모니터링하여, 이상이 있을 때만 서버로 보고하도록 한 실시예이다.That is, this embodiment is an embodiment in which the IoT sensor device 100 for steam traps monitors itself, and reports to the server only when there is an abnormality, without monitoring whether or not an abnormality has occurred in the steam trap.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 집음 방식으로 스팀 트랩의 이상 여부를 검출하되, 열전 발전(TEG : Thermoelectronic Generator)에 의해 생성되는 전기를 전원으로 이용할 수 있으므로, 배터리를 일일이 교체하는 불편함을 해소할 수 있다.As described above, the present invention detects the abnormality of the steam trap in a sound collecting method, but can use electricity generated by a thermoelectric generator (TEG) as a power source, thereby eliminating the inconvenience of replacing the batteries one by one. can do.

또한, 본 발명은 열전 발전(TEG)에 의해 생성되는 전기를 전원으로 이용하므로, 외부로부터의 상용 전원 인가가 필요 없어, 전원선 가설 및 이의 유지 보수를 위한 비용 및 인력 투입이 불필요하다. In addition, since the present invention uses electricity generated by thermoelectric power generation (TEG) as a power source, there is no need to apply a commercial power source from the outside, and a cost and manpower input for power line hypothesis and maintenance thereof are unnecessary.

본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. The various embodiments disclosed in the specification and drawings are merely presented as specific examples for ease of understanding, and are not intended to limit the scope of various embodiments of the present invention.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of various embodiments of the present invention includes, in addition to the embodiments described herein, all modified or modified forms derived based on the technical spirit of the various embodiments of the present invention are included in the scope of various embodiments of the present invention Should be interpreted as

본 발명은 스팀 트랩(Steam Trap)의 이상 여부를 모니터링하는 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.The present invention can be used industrially in the technical field for monitoring the abnormality of the steam trap (Steam Trap) and its application.

100 : 스팀 트랩용 IoT 센서 장치
101 : 하우징
102 : PCB 기판
103 : 안테나
104 : 연결 부재
110 : 혼
120 : 음파 센서
130 : 음파 처리부
131 : 증폭기
132 : A/D컨버터
140 : 무선 통신부
150 : 전원부
151 : 열전 발전부
151a : 열전 발전 소자
151b : 어댑터
151c : 방열판
152 : 최대 전력 추종 제어기
153 : 대용량 캐패시터
154 : 배터리
155 : 스위치
160 : 열차단부
170 : 제어부
200 : 서버
300 : 배관
400 : 스팀 트랩100: IoT sensor device for steam trap
101: housing
102: PCB substrate
103: antenna
104: connecting member
110: horn
120: sound wave sensor
130: sound wave processing unit
131: amplifier
132: A / D converter
140: wireless communication unit
150: power supply
151: thermoelectric power generation
151a: Thermoelectric power element
151b: adapter
151c: Heat sink
152: maximum power tracking controller
153: large capacity capacitor
154: battery
155: switch
160: train stop
170: control unit
200: server
300: piping
400: steam trap

Claims (10)

증기 시설의 배관에 다수 설치되는 스팀 트랩(Steam Trap)들 각각의 입구 또는 출구측 배관 외연에 부착되어 음파를 실시간 집음하는 혼(Horn)과;
혼에 의해 실시간 집음되는 음파를 실시간 센싱하는 음파 센서와;
음파 센서에 의해 실시간 센싱되는 음파 신호를 실시간 증폭 및 디지털화하는 음파 처리부와;
음파 처리부에 의해 실시간 디지털화되는 음파 데이터를 무선 송출하는 무선 통신부와;
장치 전반에 전원을 공급하되, 배관 외연으로부터 혼으로 전파되는 열을 이용한 열전 발전(TEG : Thermoelectronic Generator)에 의해 생성되는 전기를 전원 전력으로 출력하는 열전 발전부를 포함하는 전원부를;
포함하되,
열전 발전부가:
흡열면과 발열면에 인가되는 열의 온도차에 의한 전자 이동으로 인해 열에너지가 전기 에너지로 변환되어 전기가 발생되는 열전 발전 소자와;
일면은 열전 발전 소자의 흡열면에 부착되고, 타면은 혼 외연에 밀착 부착되어 열전 발전 소자를 혼 외연에 기계적으로 연결함으로써, 배관 외연으로부터 혼으로 전파되는 열을 열전 발전 소자의 흡열면으로 인가하는 어댑터와;
열전 발전 소자의 발열면에 부착되어 발열면에 인가되는 열을 외부로 방출하는 방열판을;
포함하는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치.A horn which is attached to the outer edge of each inlet or outlet piping of steam traps installed in a plurality of pipes of a steam facility to collect sound waves in real time;
A sound wave sensor that senses the sound waves collected in real time by the horn in real time;
A sound wave processor which amplifies and digitizes the sound wave signal sensed in real time by the sound wave sensor in real time;
A wireless communication unit wirelessly transmitting sound wave data digitized in real time by the sound wave processing unit;
A power supply unit that supplies power to the entire device, and includes a thermoelectric power generation unit that outputs electricity generated by a thermoelectronic generator (TEG) using heat propagated from a pipe outer edge to a horn as power power;
Including,
Thermoelectric Power Department:
A thermoelectric power generation element that generates electricity by converting thermal energy into electrical energy due to electron movement due to a temperature difference between heat applied to the heat absorbing surface and the heat absorbing surface;
One surface is attached to the heat absorbing surface of the thermoelectric power generating element, and the other surface is adhered to the outer edge of the horn and mechanically connects the thermoelectric power generating element to the outer edge of the horn, thereby applying heat propagating from the pipe outer edge to the horn as the heat absorbing surface of the thermoelectric power generating element. An adapter;
A heat sink attached to the heating surface of the thermoelectric power generating element to discharge heat applied to the heating surface to the outside;
IoT sensor device for steam traps included. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
열전 발전부가:
발전 효율을 높이기 위해 복수개 구비되는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치.According to claim 1,
Thermoelectric Power Department:
IoT sensor device for steam traps provided in plurality to increase power generation efficiency. 제 3 항에 있어서,
복수개의 열전 발전부가:
직렬 연결되는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치.The method of claim 3,
Multiple thermoelectric power generation units:
IoT sensor device for steam trap connected in series. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
스팀 트랩용 IoT 센서 장치가:
혼과 음파 센서 간에 설치되어, 배관 외연으로부터 혼으로 전파되는 열이 음파 센서로 전파되지 못하도록 차단하는 열차단부를;
더 포함하는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치.The method according to claim 1 or 3 or 4,
IoT sensor device for steam trap:
A thermal barrier unit installed between the horn and the sound wave sensor to block heat propagated from the outer edge of the pipe to the horn from propagating to the sound wave sensor;
IoT sensor device further comprising a steam trap. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
혼의 재질이:
열전 발전 효율을 높이기 위해 열전도성이 우수한 금속인 스팀 트랩용 IoT 센서 장치.The method according to claim 1 or 3 or 4,
Horn material:
IoT sensor device for steam trap, which is a metal with excellent thermal conductivity, to increase thermoelectric power generation efficiency. 제 6 항에 있어서,
열전도성이 우수한 금속이:
알루미늄(Al)인 스팀 트랩용 IoT 센서 장치.The method of claim 6,
Metals with excellent thermal conductivity:
IoT sensor device for aluminum (Al) steam trap. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
전원부가:
열전 발전부에 의해 출력되는 전력을 최대 출력하기 위해 최대 전력 추종(MPPT : Maximum Power Point Tracking) 제어하는 최대 전력 추종 제어기와;
최대 전력 추종 제어기에 의해 최대 전력 추종 제어되어 출력되는 전력을 충전하되, 충전되는 전력이 특정 전력 이상되면 방전시켜 전원을 공급하는 대용량 캐패시터(Super Capacitor)를;
더 포함하는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치.The method according to claim 1 or 3 or 4,
Power supply:
A maximum power follow-up controller for controlling maximum power point tracking (MPPT) for maximum output of power output by the thermoelectric generator;
A large-capacity capacitor (Super Capacitor) for controlling the maximum power tracking by the maximum power tracking controller to charge the output power, but discharges when the charged power exceeds a certain power to supply power;
IoT sensor device further comprising a steam trap. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
전원부가:
메인 전원을 공급하는 배터리와;
배터리가 방전되어 메인 전원 공급이 불가능할 경우, 열전 발전부에 의해 출력되는 전력을 보조 전원으로 사용하도록 전원 공급 라인을 변경하는 스위치를;
더 포함하는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치.The method according to claim 1 or 3 or 4,
Power supply:
A battery that supplies main power;
A switch for changing the power supply line to use power output by the thermoelectric generator as an auxiliary power when the main power supply is impossible due to the discharge of the battery;
IoT sensor device further comprising a steam trap. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
스팀 트랩용 IoT 센서 장치가:
장치 전반을 제어하되, 음파 처리부에 의해 실시간 디지털화되는 음파 데이터 패턴을 실시간 분석해 비정상적인 패턴이 보일 경우, 알람 이벤트를 발생시키는 제어부를;
더 포함하는 스팀 트랩용 IoT 센서 장치.The method according to claim 1 or 3 or 4,
IoT sensor device for steam trap:
A control unit that controls the entire device, and analyzes the sound wave data pattern digitized in real time by the sound wave processor in real time to generate an alarm event when an abnormal pattern is seen;
IoT sensor device further comprising a steam trap.
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