KR100978240B1

KR100978240B1 - 에너지 절약형 전기납땜 인두

Info

Publication number: KR100978240B1
Application number: KR1020100073291A
Authority: KR
Inventors: 박세현
Original assignee: 박세현
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2010-08-27

Abstract

에너지 절약형 전기납땜 인두에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 에너지 절약형 전기납땜 인두는 가열부와 인두팁을 구비하는 인두 몸체; 상기 인두 몸체에 단열 결합되는 손잡이부; 상기 손잡이부에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서; 상기 인두팁이 삽입되는 공간을 제공하며, 내면에 단열보온부재가 결합되어 있는 거치부; 상기 거치부의 내주연에 배치되는 고주파 유도가열코일; 상기 가열부 및 상기 고주파 유도가열코일에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 압력센서로부터 출력되는 압력을 이용하여 사용시 또는 비사용시를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 전원공급부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 비사용시로 판단하는 경우, 상기 인두 몸체의 가열부에 공급되는 전원이 차단되도록 상기 전원공급부를 제어하고, 사용시로 판단하는 경우, 상기 인두 몸체의 가열부 및 상기 고주파 유도가열코일에 동시에 전원이 인가되도록 상기 전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

에너지 절약형 전기납땜 인두 {ENERGY SAVING TYPE ELECTRIC SOLDERING IRON}

본 발명은 전기 배선 등의 납땜을 위하여 사용되는 전기납땜 인두(electric soldering iron)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인두의 비사용시 인두의 온도손실을 최소화하면서 유효 전력이 소비되는 것을 방지할 수 있으며, 인두의 재사용시 급속 가열이 가능한 에너지 절약형 전기납땜 인두에 관한 것이다.

전기납땜 인두는 전기를 이용하여 가열되어, 인쇄회로기판 등의 전기 배선 등의 납땜을 위하여 사용된다.

통상 전기납땜 인두는 인두부, 거치부, 제어부 등을 포함한다. 인두부는 팁과 손잡이를 구비한다. 거치부는 인두부가 사용되지 않을 때 인두부가 거치되는 거치대와, 상기 거치대를 지지하는 베이스를 구비한다. 제어부는 인두의 온도 등을 제어하며, 통상 베이스에 설치된다.

종래의 전기납땜 인두로서, 거치부에 온도센서를 설치하여 인두가 사용되지 아니할 때에는 제어부에서 거치부에서의 설정온도와 인두 온도를 비교하여 일정 온도가 유지되도록 스위칭하는 기술이 적용된 전기납땜 인두가 알려져 있다.

그러나, 이 기술이 적용된 전기납땜 인두는 일상 생활에서의 다리미 등의 전열기와 같이 원하는 온도를 일정하게 유지시키는 기능만이 있으므로 인두의 비사용시에도 에너지를 지속적으로 소모한다는 치명적인 단점이 있다.

종래의 다른 전기납땜 인두로서, 인두를 사용하지 않을 때 이를 감지한 후 설정 온도를 낮추고, 필요한 때에는 원하는 온도에 따라 고주파 가열하는 방식의 전기납땜 인두가 알려져 있다.

그러나, 이 기술이 적용된 전기납땜 인두 역시, 사용하지 않을 때 전원을 차단하는 것이 아니라 단지 줄이는 것일 뿐이며, 또한 원하는 온도까지의 가열은 인두의 비사용시의 설정 온도가 낮을수록 더 어려워진다는 이른바 트레이드 오프(trade-off)의 관계를 극복하지 못하고 있다.

또한, 종래의 또 다른 전기납땜 인두로서, 인두 사용시 인두팁의 감지온도에 따라 고주파 전류를 센서에 의해 감지된 열량만큼만 신속하게 공급하는 기술이 적용된 전기납땜 인두가 알려져 있다.

그러나, 이 기술이 적용된 전기납땜 인두는 인두가 사용될 때의 에너지를 최소화한 것으로, 실제로 인두가 사용되지 않을 때에는 에너지를 저감하는 기술에 대해서는 제시하지 못하고 있다.

따라서, 인두를 사용하지 않는 시간 동안의 전력 소모를 최소화하고, 인두의 재사용시 빠른 시간 동안 인두를 재가열할 수 있는 기술이 요구된다.

본 발명의 목적은 인두를 사용하지 않는 동안에는 전원을 차단하여 유효전력이 소비되는 것을 방지하면서도 인두의 온도 손실을 최소화할 수 있는 에너지 절약형 전기납땜 인두를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인두의 재사용시 목표하는 온도까지 급속 가열이 가능한 전기납땜 인두를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 따른 에너지 절약형 전기납땜 인두는 전기저항가열식 또는 고주파 유도가열식으로 가열되는 가열부와, 상기 가열부의 끝단에 결합되는 인두팁을 구비하는 인두 몸체; 상기 인두 몸체에 단열 결합되는 손잡이부; 상기 손잡이부에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서; 상기 인두팁 또는 가열부의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 인두팁이 삽입되는 공간을 제공하며, 내면에 상기 인두팁에서 방출되는 열을 감소시키는 단열보온부재가 결합되어 있는 거치부; 상기 거치부의 내주연에 배치되어, 상기 인두팁이 상기 거치부에 삽입된 상태에서 상기 인두팁을 고주파 유도가열하는 고주파 유도가열코일; 상기 가열부 및 상기 고주파 유도가열코일에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 압력센서로부터 출력되는 압력을 이용하여 사용시 또는 비사용시를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 전원공급부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

이때 상기 제어부는, 비사용시로 판단하는 경우, 상기 인두 몸체의 가열부에 공급되는 전원이 차단되도록 상기 전원공급부를 제어하고, 사용시로 판단하는 경우, 상기 온도센서로부터 출력되는 온도가 정해진 납땜 온도가 될 때까지 상기 인두 몸체의 가열부에 전원이 인가되도록 상기 전원공급부를 제어하되, 상기 인두 몸체의 가열부에 전원이 인가됨과 동시에 상기 고주파 유도가열코일에 일정시간동안 전원이 인가되도록 상기 전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전기납땜 인두는 인두부의 손잡이에 부착된 압력 센서에 의하여 인두를 사용하지 않는 것으로 판단되는 경우 인두의 가열부에 공급되는 전원이 차단되어 유효전력이 소비되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 거치부 내면에 결합된 단열보온부재를 통하여 거치대에서의 인두의 온도 손실을 최소화할 수 있어, 에너지 절약에 기여할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기납땜 인두는 거치되어 있는 인두의 재사용시 인두 몸체의 가열부의 가열과 동시에 거치부에서 고주파 가열을 이용하여 인두팁을 가열시킴으로써 목표하는 온도까지 급속 가열이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기납땜 인두를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 전기납땜 인두의 전기적 흐름 및 열적 흐름을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에너지 절약형 전기납땜 인두에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기납땜 인두를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 전기납땜 인두의 전기적 흐름 및 열적 흐름을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기납땜 인두는 인두 몸체(110), 손잡이부(120), 압력센서(130), 온도센서(140), 거치부(150), 고주파 유도가열코일(160), 전원공급부(170) 및 제어부(180)를 포함한다.

인두 몸체(110)는 가열부(111)와 인두팁(112)을 포함한다.

가열부(111)는 끝단에 결합되는 인두팁(112)에 열을 전달하기 위한 부분으로, 전기저항가열식 또는 고주파 유도가열식으로 가열될 수 있다. 인두팁(112)은 볼트 결합(113) 등에 의하여 가열부(111) 끝단에 교체 가능하도록 결합될 수 있다.

손잡이부(120)는 인두 몸체(110)에 단열 결합된다. 가열부(111)의 열이 손잡이부(120)로 전달되는 것을 방지하기 위하여 도 1에 도시된 예와 같이 손잡이부(120)와 인두 몸체(110) 사이에 단열재(121)가 배치될 수 있다.

또한, 인두 몸체(110)에서 인두팁(112)이 결합된 쪽의 반대쪽 끝단 부분에는 복수의 방열공이 형성될 수 있다.

도 1에 도시된 예 이외에도 가열부(111)의 일부 또는 전부가 손잡이부(120)에 내장되어 있는 형태도 가능하다. 이 경우 가열부의 열이 손잡이부로 전달되는 것을 방지하기 위하여, 단열재가 가열부(111)를 감싸는 형태로 배치될 수 있다.

압력센서(130)는 손잡이부(120)에 배치되며, 제어부(180)와 전기적으로 연결된다. 이러한 압력센서(130)는 일반적인 압력센서, 예를 들면 필름형 압전재료 등이 적용될 수 있다.

압력센서(130)는 손잡이부(120)에 가해지는 압력을 감지한다. 인두 사용시에는 사용자가 손잡이부를 잡고 있게 되므로, 압력센서(130)는 상대적으로 높은 압력을 감지한다. 반대로, 인두 미사용에 따른 거치시에는 사용자가 손잡이부를 놓고 있으므로, 압력센서(130)는 상대적으로 낮은 압력을 감지한다.

온도센서(140)는 인두팁(112) 혹은 가열부(111)에 배치되어, 인두팁(112) 혹은 가열부(111)의 온도를 감지한다. 온도센서(140)는 제어부(180)와 전기적으로 연결되어, 감지된 온도를 제어부(180)로 전송한다.

온도센서(140)는 인두팁(112)의 끝단 부분에 교체 가능하도록 배치되는 것이 보다 바람직하다. 전기납땜에서는 납땜 온도가 중요하며, 온도센서(140)가 인두팁(112)에 배치됨으로써 인두팁(112)의 정확한 온도를 감지하여, 인두팁(112)을 정확한 납땜 온도까지 가열할 수 있다.

거치부(150)는 인두팁(112)이 삽입되는 공간을 제공한다. 이를 위하여 거치부(150)는 홀의 형태를 가질 수 있다. 거치부(150)에는 인두팁(112) 뿐만 아니라 인두 몸체의 전부까지도 삽입될 수 있다.

본 발명에서 거치부(150)의 내면에는 인두 미사용시 거치부(150)에 삽입되어 있는 인두팁(112)에서 방출되는 열을 감소시키기 위하여, 단열보온부재(155)가 결합되어 있다.

단열보온부재(155)는 일반적인 단열재, 예를 들면 유리 섬유 등으로 당업계에서 사용되는 것은 어떤 것이든 사용할 수 있으며, 내화단열재가 사용되는 것이 보다 바람직하다.

고주파 유도가열코일(160)은 단열보온부재(155)가 결합된 거치부(150)의 내주연에 배치되어, 인두팁(112)이 거치부(150)에 삽입된 상태에서 인두팁(112)을 고주파 유도가열한다. 고주파 유도가열코일(160)의 배치 형태로서, 도 1에 도시된 예와 같이 고주파 유도가열코일이 단열보온부재의 표면 상에 별도로 형성될 수 있으며, 또한 고주파 유도가열코일 사이 사이에 단열보온부재가 부설될 수도 있다.

인두의 재사용시 가열부(111)에 전원을 인가함과 동시에 고주파 유도가열코일(160)에 전원을 공급함으로써 인두팁(112)의 급속 가열이 가능하다.

한편, 인두의 사용시에는 거치부(150)에 인두팁(112)이 삽입되어 있지 않으므로, 고주파 유도가열코일(160)에 전원이 지속적으로 인가될 필요는 없다. 이를 위하여, 제어부(180)는 고주파 유도가열코일(160)에 수초 정도의 일정시간 동안만 전원이 인가되도록 전원공급부(170)를 제어할 수 있으며, 다른 방식으로 거치부(150) 내에 별도의 압력 센서 등을 배치하여 감지되는 압력을 이용하여, 인두팁(112)의 삽입시에만 고주파 유도가열코일(160)에 전원이 인가되도록 전원공급부(170)를 제어할 수 있다.

전원공급부(170)는 가열부(111) 및 고주파 유도가열코일(160), 그리고 전원 공급이 요구되는 부분에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(170)는 외부 전원과 연결되며, 거치부(150)를 지지하는 베이스부(151)에 내장되어 있을 수 있다.

전원공급부(170)에는 제어부(180)에 의하여 On/Off가 조절되는 복수의 스위치가 구비될 수 있다.

제어부(180)는 압력센서(130)로부터 출력되는 압력(P)을 이용하여 사용시 또는 비사용시를 판단한다. 제어부(180)는 그 판단 결과에 따라서 전원공급부(170)를 제어한다.

제어부(180)는 거치부(150)를 지지하는 베이스부(151)에 내장되어 있을 수 있다. 또한, 제어부(180)와 전원공급부(170)는 외부에 분리되어 있을 수 있고, 손잡이부(120)에 배치되어 있을 수 있다.

상기 제어부(180)는 압력이 낮아 비사용시로 판단하는 경우, 인두 몸체(110)의 가열부(111)에 공급되는 전원이 차단되도록 전원공급부(170)를 제어한다. 이를 통하여 인두 미사용시 가열부(111)에는 유효전력 공급이 중단되며, 단열보온부재(155)에 의한 인두팁(112) 열손실 최소화화 함께 에너지 절약에 기여할 수 있다.

반대로, 제어부(180)는 압력이 높아 사용시로 판단하는 경우 온도센서(140)로부터 출력되는 온도(T)이 정해진 납땜 온도(T_target)가 될 때까지 인두 몸체(110)의 가열부(111)에 전원이 인가되도록 전원공급부(170)를 제어한다. 이때, 제어부(180)는 인두 몸체(110)의 가열부(111)에 전원이 인가됨과 동시에 고주파 유도가열코일(160)에 일정시간 동안 전원이 인가되도록 전원공급부(170)를 제어할 수 있다.

이를 통하여 인두팁(112)은 최대한 빠른 시간에 납땜 온도까지 가열될 수 있어, 편의성이 향상될 수 있다.

제어부(180)에서 인두의 사용시 또는 미사용시의 판단 기준은 다음과 같은 예들이 적용될 수 있다.

첫 번째 예로, 제어부(180)는 특정한 기준 압력(P_ref)을 저장한 후, 압력센서(130)로부터 출력되는 압력(P)과 기준 압력(P_ref)을 비교하여 인두의 사용시 또는 미사용시를 판단할 수 있다.

이 경우, 제어부(180)는 압력센서(130)로부터 출력되는 압력(P)이 저장된 기준 압력(P_ref)보다 작을 경우(P < P_ref) 비사용시로 판단하고, 반대의 경우(P ≥ P_ref) 사용시로 판단할 수 있다.

다른 예로, 제어부(180)는, 압력센서(130)로부터 출력되는 압력(P)과 직전에 출력된 압력(P_pre)을 비교하여 인두의 사용시 또는 미사용시를 판단할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(180)는 압력센서(130)로부터 출력된 압력을 저장할 수 있다. 이는 인두의 사용시에서 미사용시로 사용 상태가 변화되거나, 혹은 인두의 미사용시에서 사용시로 상태가 변화될 경우 압력센서(130)로부터 출력되는 압력(P)의 변동이 큰 것을 고려한 것이다.

이 경우, 제어부(180)는 출력되는 압력(P)이 직전에 출력된 압력(P_pre)보다 일정값(α) 이상 작을 경우(P + α < P_pre), 사용시에서 미사용시로 사용 상태가 변화된 것으로 보아 이 시점부터는 미사용시로 판단할 수 있다. 반대로, 제어부(180)는 출력되는 압력(P)이 직전에 출력된 압력(P_pre)보다 일정값(α) 이상 클 경우(P > P_pre + α) 미사용시에서 사용시로 사용 상태가 변화된 것으로 보아 이 시점부터는 사용시로 판단할 수 있다.

상기에서는 제어부(180)에서 인두의 사용시 또는 미사용시의 판단 기준으로 2가지 예를 별도로 고려하는 것을 제시하였으나, 상기 예들은 제어부(180) 판단의 정확도를 높이기 위하여 복합적으로 고려될 수 있다.

한편, 최근의 환경문제에 따라 다양한 Pb-less 납땜재가 개발되고 있으며, 각각의 납땜재에 소재 혹은 사이즈에 따른 납땜온도도 다양하다. 이에 따라 각각의 납땜재 소재별 혹은 사이즈별로 적절한 납땜 온도가 정해질 필요성이 있다.

납땜 온도 다음과 같은 과정들로 정해질 수 있다.

우선, 제어부(180)는 납땜재의 소재 또는 납땜재의 직경에 따른 온도 데이터를 저장할 수 있다. 이 경우, 터치 스크린, 키패드 등의 입력 수단에 의하여 납땜재의 소재 또는 직경이 입력되면, 제어부(180)는 저장된 온도 데이터에서 해당 납땜재의 소재 또는 직경에 대응하는 납땜 온도(T_target)를 지정할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 다이얼, 버튼 등의 온도선택 수단에 의해 납땜 온도(T_target)를 강제 지정받을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기납땜 인두는 미사용시 소비전력 제로화를 통한 에너지 절감이 가능하며, 단열보온부재를 통하여 미사용시 인두팁에서의 열에너지 손실을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기납땜 인두는 인두 몸체의 가열부와 함께 거치부에 배치되는 고주파 유도가열코일을 통하여 인두팁의 급속 가열이 가능한 장점이 있으며, 납땜재의 소재 등에 따라 다양한 납땜온도 설정이 가능하여 공정의 다양성을 제공할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

110 : 인두 몸체 111 : 가열부
112 : 인두팁 120 : 손잡이부
130 : 압력센서 140 : 온도센서
150 : 거치부 155 : 단열보온부재
160 : 고주파 유도가열코일 170 : 전원공급부
180 : 제어부

Claims

전기저항가열식 또는 고주파 유도가열식으로 가열되는 가열부와, 상기 가열부의 끝단에 결합되는 인두팁을 구비하는 인두 몸체;
상기 인두 몸체에 단열 결합되는 손잡이부;
상기 손잡이부에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서;
상기 인두팁 또는 가열부의 온도를 감지하는 온도센서;
상기 인두팁이 삽입되는 공간을 제공하며, 내면에 상기 인두팁에서 방출되는 열을 감소시키는 단열보온부재가 결합되어 있는 거치부;
상기 거치부의 내주연에 배치되어, 상기 인두팁이 상기 거치부에 삽입된 상태에서 상기 인두팁을 고주파 유도가열하는 고주파 유도가열코일;
상기 가열부 및 상기 고주파 유도가열코일에 전원을 공급하는 전원공급부; 및
상기 압력센서로부터 출력되는 압력을 이용하여 사용시 또는 비사용시를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 전원공급부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
비사용시로 판단하는 경우, 상기 인두 몸체의 가열부에 공급되는 전원이 차단되도록 상기 전원공급부를 제어하고,
사용시로 판단하는 경우, 상기 온도센서로부터 출력되는 온도(T)가 정해진 납땜 온도(T_target)가 될 때까지 상기 인두 몸체의 가열부에 전원이 공급되도록 상기 전원공급부를 제어하되, 상기 인두 몸체의 가열부에 전원이 인가됨과 동시에 상기 고주파 유도가열코일에 일정시간동안 전원이 인가되도록 상기 전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기납땜 인두.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 압력센서로부터 출력되는 압력(P)이 저장된 기준 압력(P_ref)보다 작을 경우(P < P_ref), 비사용시로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기납땜 인두.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 압력센서로부터 출력되는 압력(P)이 직전에 출력된 압력(P_pre)보다 일정값(α) 이상 작을 경우(P + α < P_pre), 비사용시로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기납땜 인두.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
납땜재의 소재 또는 납땜재의 직경에 따른 온도 데이터를 저장하고, 입력 수단에 의하여 납땜재의 소재 또는 직경이 입력되면, 상기 온도 데이터에서 해당 납땜재의 소재 또는 직경에 대응하는 납땜 온도(T_target)를 지정하는 것을 특징으로 하는 전기납땜 인두.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
온도선택 수단에 의해 납땜 온도(T_target)를 지정받는 것을 특징으로 하는 전기납땜 인두.