KR100790551B1 - 전열기 절전 자동 조절기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분단위 조정이 가능한 타이머에 의한 위상 제어방식을 이용하여 전류변화를 사용범위 내에서 가변하여 통전 전류 및 온도를 조절함으로써 조절기의 사용상의 불편을 감소시키고 절전효과를 극대화 시킬 수 있도록 한 전열기 절전 자동 조절기에 관한 것으로서,

본 발명에 적용되는 전열기 절전 자동 조절기의 구체적인 해결적 수단은,

[전열기에 흐르는 전류를 분단위로 설정하는 타이머(30)와, 상기 타이머(30)에서 설정된 시간에 의해 필요할 때만 작동하여 필요한 열을 내는 순간가열회로(40)와, 상기 타이머(30)에 설정된 시간에 따른 전류값 데이터를 저장하는 시간설정데이터메모리(60)와, 부하측에 연결되어 있는 온도감지센서에서 입력되는 온도와 상기 시간설정데이터메모리(60)에서 입력되는 전류값 데이터를 입력받아 적정온도를 조절할 수 있는 통전 전류를 조정하는 마이콤(50)과, 상기 순간가열회로(40)에서 입력되는 열량 디지털 신호와 상기 마이콤(50)에서 입력되는 전류값 디지털 신호를 입력받아 이를 아날로그 신호로 변환하는 D/A컨버터(20)와, 상기 D/A컨버터(20)에서 출력된 전류값 신호 및 열량 신호와 상기 타이머(30)에서 출력된 설정된 시간별 전류 신호를 입력받아 이들 신호를 증폭하여 전류흐름을 제어하는 신호를 출력하는 증폭기(70)와, 상기 증폭기(70)의 출력신호를 입력받아 부하측의 발열을 가변하는 전류가변소자(10)로 이루어지는 것]을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 전열기 절전 자동 조절기를 사용함으로써 불필요한 전기소비를 억제하여 절전을 극대화 할 수 있고, 빠른 적정온도를 사용할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 적용되는 전열기 절전 자동 조절기는 가열회로의 동작시간을 일회로 설정하고 조정함으로써 사용이 편리하고 절전효과도 획기적으로 이룰 수 있게 된다.

전열기 조절기, 절전, 전류가변, 가열, 전류값, 시간설정, 부하

Description

전열기 절전 자동 조절기{power-saving automatic regulator for electric heater}

도 1 은 종래의 전열기 제어장치의 효과를 나타낸 도면.

도 2 는 본 발명에 적용되는 전열기 절전 자동 조절기의 회로도.

도 3 은 본 발명에 적용되는 전열기 제어장치의 효과를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전류가변소자 20 : D/A컨버터

30 : 타이머 40 : 순간가열회로

50 : 마이콤 60 : 시간설정 데이터 메모리

70 : 증폭기

본 발명은 전열기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분단위 조정이 가능한 타이머에 의한 위상 제어방식을 이용하여 전류변화를 사용범위 내에서 가변하여 통전 전류 및 온도를 조절함으로써 조절기의 사용상의 불편을 감소시키고 절전효과를 극대화 시킬 수 있도록 한 전열기 절전 자동 조절기에 관한 것이다.

도 1 은 종래의 전열기 제어장치의 효과를 나타낸 도면으로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전열기 스위치를 ON(To)하면 전열기가 발열하기 시작하여 온도상승곡선(L)처럼 온도가 서서히 상승하게 된다. 물론 온도조절기를 전열기 전류의 량(Q)을 설정하여 통전하게 되는데 이때는 경험치나 나름대로의 적정온도를 정하게 될 것이다.

이때, 보통 전기 장판등 전열기는 수십분 정도 시간이 흘러야 적정온도에 이르게 된다(Ts). 이때, 적정온도에 이르는 시간은 상당히 걸리게 될 것이다(λt).

물론 적정온도가 순간적으로 상승하려면 전열기 전류의 량(Q)을 높게 흐르게 하면 가능하겠지만 일반적으로 사용에 적정온도가 도달하면 다시 전열기 전류의 량(Q)을 조절하여 낮추어야 하는 불편 때문에 보통은 계속적으로 사용을 할 수 있는 훨씬 낮은 온도에 설정하게 된다. 이에 따라 적정온도가 오르기 위하여서는 상당한 시간이 흐르게 되며 이로 인한 불편함은 상당하다 하겠다.

또한, 적정온도가 오른 후에 임의로 온도를 낮추거나 흐르는 전류를 적게 하여 온도가 과승하지 않게 하여야 하지만 그 또한 임의로 낮추어야 하므로 불편이 따르게 된다. 그러나, 이때 낮추기보다는 그대로 지내는 것이 보통이므로 전기소모량이 상당하고 이로 인한 경제적 손실이 크다 하겠다.

이와같이, 종래의 조절기는 사용온도를 설정하거나 통전전류를 조정하는 것으로써 한번 설정하거나 조정하면 끌때까지 같은 온도 또는 같은 통전전류를 흐르게 하므로 온도가 과승하거나 낮게 될 수밖에 없는 불편함이 있었다.

또한, 온도 감지 장치가 있다 할지라도 온도를 감지하는 것이 전체가 아니라 일부 지점이나 특정부위의 온도를 감지하게 되므로 사실상 전체적인 온도조정은 얻기 힘들 수밖에 없다. 특히 저녁이나 필요한 시간에 전기장판이나 옥 매트등 전열기를 사용하다 보면 더울때는 덥고 또 찰때는 마냥 차가운게 현실이다.

이와같이, 종래에는 필요한 시간에 필요한 열량을 조절하여 전열기에 전기를 인가할 수 있는 시스템을 구현할 수 없었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 필요한 시간에 필요한 열량을 낼 수 있도록 전기가 인가되어지는 시간과 열을 발생하는 전력량을 조절하여 기존의 조절기가 가지고 있는 늦게 난방이 되거나 지나친 난방으로 인한 불편함을 줄이고 또한 전기소모를 최소로 할 수 있어 절전 효과를 극대화하는데 그 목적으로 한다.

본 발명에 적용되는 전열기 절전 자동 조절기는, 온도제어를 하기 위하여 전기를 연결하는 입력측과 필요한 열을 낼 수 있는 부하측 사이에 전류가변소자(10)를 직렬로 설치하여 부하 측의 발열을 가변할 수 있도록 하고, 이 전류가변소자(10)의 게이트에 디지털신호가 나오는 마이콤(50)의 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A컨버터(20)와 필요에 따른 온도와 시간을 제어하기 위하여 시간을 조정하는 디지털 타이머(30)를 결합하고 적정온도를 조절할 수 있는 통전 전류를 조정할 수 있는 마이콤(50)을 갖는 회로에 여러 가지 시간데이터를 기억할 수 있도록 하는 시간데이터를 저장하는 메모리(60)와 초기에 많은 열량을 발생하기 위하여 순간가열회로(40)를 갖는 회로로 구성을 한다.

상기 D/A컨버터(20)에서 출력된 전류값 신호 및 열량 신호와 상기 타이머(30)에서 출력된 설정된 시간별 전류 신호를 입력받아 이들 신호를 증폭하여 전 류흐름을 제어하는 신호를 출력하는 증폭기(70)를 포함하여 구성한다.

도 2 는 본 발명에 적용되는 전열기 절전 자동 조절기의 회로도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이 입력측과 부하측 사이에 전류가변소자(10)를 직렬로 설치하고 이 전류가변소자(10)의 전류흐름을 제어하는 게이트(70)에 24시간 조정이 가능한 타이머(30)와 마이콤(50)에서 나오는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A컨버터(20)를 설치하고 여러가지 데이터를 가지고 있는 전류값의 시간에 따른 신호를 저장하는 시간설정 데이터 메모리(60)를 갖으며 또한 순간적으로 고열을 낼 수 있도록 순간 가열장치(40)를 갖는 회로를 구성한 회로를 설명하면 다음과 같다.

타이머(30)를 통하여 설정 데이터를 필요한 시간에 설정할 값(100분율로 표시)을 구분 표시하여 설정하고 (예를들면 오후7시에 100%열량으로 7시30분까지 가열하고 이후 9시까지 20%의 열을 낼 수 있도록 하며 10시30분까지는 50%의 열을 내도록 하며 다시 새벽 3시까지는 20%의 열을 발생하게 하고 4시까지는 60%의 열을 낼 수 있도록 설정하고 6시까지는 30%의 열을 내도록 조정하며 오후 7시까지는 0%의 열을 낼 수 있도록 설정한다.) 앞에 예시한 것처럼 시간을 설정하고 이에 따른 열의 량은 마이콤(50)에서 설정하고 이를 저장하며 같은 방법으로 계속적으로 사용이 필요하면 이것을 시간설정 메모리(70)에 기억하여 언제라도 쉽게 사용할 수 있 도록 한다.

또한, 이러한 설정을 필요하지 않을시에도 간단히 전체 시간을 적당한 온도가 필요시 예를들면 30%로가 필요하면 30%정도로 설정하면 된다. 또한, 어느 일정시간만 설정도 가능하도록 조정할 수 있도록 하며 시작이나 또는 중간에 높은 온도가 필요하면 순간가열회로(40)를 작동하도록 하여 필요할 때만 작동하여 필요한 열을 낼 수 있도록 한다.

순간가열회로(40)의 동작시간 또한 타이머(30)에서 그 값을 설정 조정하여 필요시 사용하도록 회로를 구성하도록 한다. 이처럼 종래에 조절기가 획일적으로 설정과 조정이 반복하여야 하지만 본 발명은 일회 설정과 조정으로 사용이 편하고 절전효과를 획기적으로 이루어질 수 있도록 하는데 있다.

증폭기(70)는 D/A컨버터(20)에서 출력된 전류값 신호 및 열량 신호와 타이머(30)에서 출력된 설정된 시간별 전류 신호를 입력받아 이들 신호를 증폭하여 전류흐름을 제어하는 신호를 출력한다.

도 3 은 본 발명에 적용되는 전열기 제어장치의 효과를 나타낸 도면으로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

온도제어를 하기 위하여 전기를 연결하는 입력측과 필요한 열을 낼 수 있는 부하측 사이에 도 2 의 전류가변소자(10)를 직렬로 설치하여 부하측의 발열을 가변 할 수 있도록 하고 이 전류가변소자(10)의 게이트에 디지털신호가 나오는 마이콤(50)의 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A컨버터(20)와 필요에 따른 온도와 시간을 제어하기 위하여 시간을 조정하는 디지털 타이머(30)를 결합하고 적정온도를 조절할 수 있는 통전 전류를 조정할 수 있는 마이콤(50)을 갖는 회로에 여러가지 시간데이터를 기억할 수 있도록 하는 시간데이터를 저장하는 메모리(60)와 초기에 많은 열량을 발생하기 위하여 순간가열회로(40)를 갖는 회로로 구성된 회로를 도 3 에 고안된 전열기 제어장치의 효과를 설명하면 전열기 스위치를 ON하면 초기에는 전열기(전기장판이나 옥 매트)가 낮은 온도이므로 빠른 시간에 적정 온도에 이르기 위하여 회로 순간가열장치(40)가 동작하고 이로 인하여 전열기는 짧은 시간에 적정온도(도 3 의 λt)에 이르게 되며 이후 적정온도가 되면 타이머(30)와 마이콤(50)에 의하여 다음 설정 데이터를 기반으로 부하측에 통전 전류를 인가하게 되고 이때 설정 데이터는 시간과 전류의 통전량을 변화 설정할 수 있게 하고 이를 저장하여 사용자로 하여금 언제라도 필요시 사용할 수 있게 하여 불필요한 전기소비는 억제하고 빠른 적정온도를 사용하게 된다.

본 발명에 적용되는 전열기 절전 자동 조절기를 좀더 부연하여 설명하면 다음과 같다.

우리가 많이 사용하는 전기장판이나 옥 매트등 전열기를 사용하여 잠자리에 들 때를 예를 들어본다면 초기에는 잠자리가 추우므로 온도를 높게 설정하게 된다. 이때, 20~30분정도 시간이 흘러야 온도가 상승하게 되고 40~60분정도 지나야 따뜻함을 느끼게 된다. 이때 잠자리에 든 사람이 이시간 동안 기다렸다가 설정온도를 낮추기가 사실상 어렵고 힘들어서 통상 사용하던 임의 온도에 설정하고 잠자리에 들게 된다.(왜냐하면 나중에 재조정이나 재설정을 하기가 어렵기 때문이다.) 이렇게 되면 실제 따스한 온도를 느끼려면 훨씬 많은 시간이 지나간 뒤에야 적정온도가 되게 되고 또한 적정온도가 된 후에도 계속적으로 잠자리에서 깨거나 임의로 설정온도를 낮추지 않는 한 전열기는 계속적으로 발열을 하게 된다. 그러므로 이불이나 요로 인하여 단열된 이불속은 적정온도에 멈추지 않고 계속 온도가 상승되고 이로 인하여 잠자리를 불편하게 만들고 이러한 현실은 계속되게 된다.

또한, 이로 인한 전기소모도 무시할 수 없다 하겠다. 따라서 본 발명은 이러한 전열기 사용에 있어서 불편함을 줄이고 전기절약을 할 수 있도록 종래의 조절방식에서 분단위로 시간을 조절할 수 있는 도 2 의 타이머(30)와 분단위별로 통전 전류를 조절할 수 있는 도 2 의 마이콤(50)을 갖도록 하고 필요시 설정하는데, 도 2 의 시간설정 데이터 메모리(60)에 의하여 설정된 시간 동안만 최대 전류를 흐르게 하도록 하는 기능을 갖은 제어장치이다.

따라서, 도 3 의 초기에는 높은 온도나 많은 전류를 흐르게 하고(Q) 도 3 의 적정온도가 오른 시점(H)이후는 낮은 전류를 보내어 상승된 온도를 보존하게 하고 끝에는 중간정도로 온도를 설정하여 사용하기에 불편함을 최소화하고 절전효과를 극대화 하는데 있다.

따라서, 본 발명은 사용자 위주로 설정이 용이하도록 되어 어느 상황에서도 과열되거나 전기소비가 낭비되는 것을 막고 알맞은 사용이 되도록 하는데 있다.

또한 미리 프로그램화 하여서 도 2 의 시간설정 데이터 메모리(60)에 저장하면 언제든지 필요한 설정의 방법으로 사용하도록 함으로써 사용의 간편을 도모하고 있다.

도 2 에 의하여 설명하면 부하측에 적정전류와 온도를 내기 위하여 먼저 통전시간을 제어하는 타이머(30)를 이용하여 시간을 설정하고 이때 마이콤(50)을 이용하여 부하측에 흐르는 전류의 값을 설정하게 하여 필요한 시간에 필요한 전류를 흐르게 함으로써 온도가 과승하지 않게 한다.

물론 부하측에 적정온도를 감지하는 온도센서가 있어 온도과승을 막고 적정온도를 갖도록 하며 특히 초기에는 기존의 온도조절기에는 없는 순간가열회로(40)를 이용하여 빠른 시간에 적정온도에 이르도록 초기에 많은 전류를 흐르게 하여 원하는 온도에 빠르게 하고 지금까지 설정한 시간과 통전 전류들을 시간데이터를 저장(60)하여 필요시 언제라도 사용할 수 있도록 하며 이렇게 설정된 디지털 신호들을 D/A컨버터(20)를 이용하여 전류가변소자(10)의 게이트에 인가하는 회로로 구성 하여 기존에 전열기제어장치가 불편하였던 점들을 개선하고 고안하여 적정온도는 물론이요 절전효과를 극대화 할 수 있다.

본 발명은 초기에 고열을 낼 수 있도록 하고 설정시간 이후 적정온도를 발열 할 수 있도록 가변제어장치를 타이머와 연동하여 작동시키므로써 이후에는 보온된 온도에서 손실된 온도만 보상할 수 있도록 작은 전류를 통전할 수 있도록 함으로써 적정온도뿐만 아니라 절전효과도 극대화 할 수 있는 것이 특징이다.

또한, 본 발명은 기존의 ON/OFF 방식의 전자제어 방식에서 분단위 조정이 가능한 타이머에 의하여 ON/OFF방식이 아닌 위상 제어방식으로써 전류변화를 사용 범위 내에서 가변하여 통전 전류 및 온도를 조절하는 방식을 갖는 것이 특징이다.

본 발명은 전열기에 흐르는 전류를 분단위로 조정할 수 있는 도 2 의 타이머(30)를 내장하고 분단위별로 전류가변소자(10)의 게이트에 전류의 량을 조정할 수 있는 마이콤(50)을 이용하여 시간대별 또는 분단위 별로 전류를 제어하게 하고 특히 누구도 사용이 쉽게 하기 위하여 임의로 버튼으로 전류값을 설정하여 초기에 최대 전류를 임의시간 동안 흐르게 하여 쉽게 온도가 필요한 만큼 올라갈 수 있도록 함으로서 난방이 필요할 때 쉽게 사용할 수 있는 특징을 활용하였다.

위와 같은 장치들로 하여금 필요한 시간에 필요한 열량을 낼 수 있도록 전기 가 인가되어지는 시간과 열을 발생하는 전력량을 조절하여 종래의 조절기가 가지고 있는 늦게 난방이 되거나 지나친 난방으로 인한 불편함을 줄이고 또한 전기소모를 최소로 할 수 있어 전기절약을 할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 전열기 절전 자동 조절기를 사용함으로써 불필요한 전기소비를 억제하여 절전을 극대화 할 수 있고, 빠른 적정온도를 사용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 적용되는 전열기 절전 자동 조절기는 가열회로의 동작시간을 일회로 설정하고 조정함으로써 사용이 편리하고 절전효과도 획기적으로 이룰 수있게 된다.

Claims (2)

1. 전열기에 흐르는 전류를 분단위로 설정하는 타이머(30)와,

   상기 타이머(30)에서 설정된 시간에 의해 필요할 때만 작동하여 필요한 열을 내는 순간가열회로(40)와,

   상기 타이머(30)에 설정된 시간에 따른 전류값 데이터를 저장하는 시간설정데이터메모리(60)와,

   부하측에 연결되어 있는 온도감지센서에서 입력되는 온도와 상기 시간설정데이터메모리(60)에서 입력되는 전류값 데이터를 입력받아 적정온도를 조절할 수 있는 통전 전류를 조정하는 마이콤(50)과,

   상기 순간가열회로(40)에서 입력되는 열량 디지털 신호와 상기 마이콤(50)에서 입력되는 전류값 디지털 신호를 입력받아 이를 아날로그 신호로 변환하는 D/A컨버터(20)와,

   상기 D/A컨버터(20)에서 출력된 전류값 신호 및 열량 신호와 상기 타이머(30)에서 출력된 설정된 시간별 전류 신호를 입력받아 이들 신호를 증폭하여 전류흐름을 제어하는 신호를 출력하는 증폭기(70)와,

   상기 증폭기(70)의 출력신호를 입력받아 부하측의 발열을 가변하는 전류가변소자(10)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열기 절전 자동 조절기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전류가변소자(10)는 온도제어를 하기 위하여 전기를 연결하는 입력측과 필요한 열을 낼 수 있는 부하측 사이에 직렬로 설치하는 것을 특징으로 하는 전열기 절전 자동 조절기.

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