KR101204057B1 - 무자계 열선 안전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무자계 열선의 안전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무자계 열선의 제 1 열선과 제 2 열선이 유턴되는 지점에 단락검출부가 연결되어, 무자계 열선의 어느 한 부분이 단락되어도 단락검출부에 의해서 단락유무를 파악할 수 있어, 별도의 검출선으로 단락신호를 검출할 필요가 없고, 무자계 열선으로 입력되는 지점에 출력 전류를 센싱하는 트랜스를 설치하지 않아도, 무자계 열선의 제 1 열선과 제 2 열선 만으로 단락 유무를 파악하여 무자계 열선으로 입력되는 전원을 차단할 수 있는 무자계 열선의 안전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무자계 열선의 안전장치는 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)의 일단(a)과 제 2 발열선(32)의 일단(b)이 전원차단부(20)를 통해 AC전원(10)에 접속되고, 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)의 타단(c)과 제 2 발열선(32)의 타단(d)에 단락검출부(40)가 연결되어 단락신호를 검출하고, 단락검출부(40)가 단락신호를 전원차단부(20)로 송신하면, 전원차단부(20)가 검출신호를 수신받아 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.

Description

무자계 열선 안전장치{SAFETY DEVICE FOR PROTECTING HOT WIRE OF NON-MAGNETIC FIELD}
본 발명은 무자계 열선 안전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무자계 열선의 제 1 발열선과 제 2 발열선이 유턴되는 지점에 단락검출부가 연결되어, 무자계 열선의 어느 한 부분이 단락(합선)되어도 단락검출부에 의해서 단락유무를 파악할 수 있어, 별도의 검출선으로 단락신호를 검출할 필요가 없고, 무자계 열선으로 입력되는 지점에 출력 전류를 센싱하는 트랜스를 설치하지 않아도, 무자계 열선의 제 1 발열선과 제 2 발열선 만으로 단락 유무를 파악하여 무자계 열선으로 입력되는 전원을 차단할 수 있는 무자계 열선 안전장치에 관한 것이다.
대한민국 등록특허 제10-0931244호(2009년12월02일, 등록)에 "무자계 전열선의 실드 접지 회로"가 소개되어 있다.
상기 무자계 전열선의 실드 접지 회로는 제1열선과, 상기 제1열선을 감싸는 제1피복층과, 상기 제1피복층에 감기는 제2열선과, 상기 제2열선을 감싸는 제2피복층과, 상기 제2피복층에 감기는 실드와, 상기 실드의 외부를 감싸는 외피층을 포함하며, 상기 제1열선 또는 상기 제2열선으로 입력된 전류를 일단부에서 유턴하여 다른 열선으로 출력되도록 하는 무자계 전열선과, 일단이 상기 실드에 직렬로 연결되어 상기 실드에 전하가 대전 되었을 때 전류를 생성하여 출력하는 이상검출부와, 상기 이상검출부의 타단과 연결되는 동시에, 전원선 양단과 연결되는 경로를 선택할 수 있으며 상기 실드에 전하가 대전되었을 때 상기 실드를 전원선의 접지측에 연결시키기 위한 스위치와, 상기 스위치와 상기 실드 사이에 연결되어 상기 실드에 전하가 대전되었는지를 판별하여 표시하는 접지검출부 및 상기 무자계 전열선으로의 전원 공급을 제어하는 전력제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 무자계 전열선의 실드 접지 회로는 실드에 직렬로 연결되어 실드에 흐르는 과전류를 검출하여 단락 유무를 판단하므로, 단락된 무자계의 전열선의 지점이 검출지점에서 멀면, 실드에 발생되는 전류의 신호가 미약하여 단락유무를 판단하지 못하는 문제가 있고, 실드의 전류를 검출하는 검출선이 추가로 포함되어, 전열선의 제작이 어렵고, 제작비용 및 단가가 증가되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 무자계 열선의 제 1 발열선과 제 2 발열선이 유턴되는 지점에 단락검출부가 연결되어, 무자계 열선의 어느 한 부분이 단락되어 신호가 미약하여도, 단락검출부에 의해서 단락유무를 파악할 수 있고, 별도의 검출선으로 단락신호를 검출할 필요가 없고, 무자계 열선으로 입력되는 지점에 출력 전류를 센싱하는 트랜스를 설치하지 않아도, 무자계 열선의 제 1 발열선과 제 2 발열선 만으로 단락 유무를 파악하여 무자계 열선으로 입력되는 전원을 차단할 수 있는 무자계 열선 안전장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무자계 열선 안전장치는 무자계 열선의 제 1 발열선의 일단과 제 2 발열선의 일단이 전원차단부를 통해 AC전원에 접속되고, 무자계 열선의 제 1 발열선의 타단과 제 2 발열선의 타단에 단락검출부가 연결되어 단락신호를 검출하고, 단락검출부가 단락신호를 전원차단부로 송신하면, 전원차단부가 검출신호를 수신받아 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기 전원차단부는 안전퓨즈의 일단이 AC전원에 연결되고, 안전퓨즈의 타단이 제 1 사이리스터에 연결되고, 제 1 사이리스터의 게이트가 단락검출부에 포함된 온도조절앰프에 연결되고, 제 1 사이리스터의 캐소드가 무자계 열선의 제 1 발열선에 연결되고, 안전퓨즈와 제 1 사이리스터 사이에 제 1 저항 및 제 2 사이리스터가 직렬 연결되고, 제 2 사이리스터의 게이트가 단락검출부의 엑스오아게이트 출력단에 연결되고, 제 2 사이리스터의 캐소드가 접지되는 것을 특징으로 한다.
상기 단락검출부는 온도조절앰프를 포함하고, 포토커플러의 발광부가 무자계 열선의 제 1 발열선 및 제 2 발열선 타단과 연결되고, 제 1 발열선의 타단과 포토커플러 사이에 다이오드가 직렬 연결되고, 제 2 저항 및 콘덴서가 포토커플러와 병렬로 연결되고, 포토커플러의 수광부의 일단이 DC전원에 연결되고, 포토커플러의 수광부의 캐소드가 엑스오아케이트의 제 1 입력단에 연결되고, 온도조절앰프의 출력단이 엑스오아게이트의 제 2 입력단에 연결되고, 온도조절앰프의 출력단이 제 1 사이리스터에 연결되고, 엑스오아게이트의 출력단이 전원차단부의 제 2 사이리스터에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 무자계 열선 안전장치는 제 1 발열선과 제 2 발열선의 일단으로 전원이 공급되고, 제 1 발열선과 제 2 발열선의 타단이 포토커플러의 발광부에 연결되고, 포토커플러의 수광부에 엑스오아게이트의 제 1 입력단에 연결되며, 엑스오아게이트의 제 2 입력단이 온도조절앰프와 연결되고, 엑스오아게이트의 출력단이 제 2 사이리스터의 게이트에 연결되고, 제 2 사이리스터가 전원과 연결된 안전퓨즈에 연결되어, 무자계 열선에 단락이 발생하면, 엑스오아게이트가 단락을 판단하여, 제 2 사이리스터를 구동하고, 제 2 사이리스터에 연결된 안전퓨즈가 단선되어, 무자계 열선으로 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 상기 무자계 열선 안전장치는 무자계 열선의 제 1 발열선과 제 2 발열선이 유턴되는 지점에 단락검출부가 연결되어, 무자계 열선의 어느 한 부분이 단락되어 신호가 미약하여도, 단락검출부에 의해서 단락유무를 파악할 수 있고, 별도의 검출선으로 단락신호를 검출할 필요가 없고, 무자계 열선으로 입력되는 지점에 출력 전류를 센싱하는 트랜스를 설치하지 않아도, 무자계 열선의 제 1 발열선과 제 2 발열선 만으로 단락 유무를 파악하여 무자계 열선으로 입력되는 전원을 차단하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무자계 열선 안전장치를 도시한 블록도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무자계 열선 안전장치의 회로를 도시한 회로도
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무자계 열선 안전장치는 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)의 일단(a)과 제 2 발열선(32)의 일단(b)이 전원차단부(20)를 통해 AC전원(10)에 접속되고, 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)의 타단(c)과 제 2 발열선(32)의 타단(d)에 단락검출부(40)가 연결되어 단락신호를 검출하고, 단락검출부(40)가 단락신호를 전원차단부(20)로 송신하면, 전원차단부(20)가 검출신호를 수신받아 전원을 차단한다.
이것에 의해, 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)과 제 2 발열선(32)이 연결되는 지점(타단: c,d)에 단락검출부(40)가 연결되어, 무자계 열선(30)의 모든 구간에서 발생하는 단락을 정확하게 파악할 수 있다. 때문에, 별도의 검출선으로 단락신호를 검출할 필요가 없고, 무자계 열선(30)으로 입력되는 지점에 출력 전류를 센싱하는 트랜스를 설치하지 않아도, 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)과 제 2 발열선(32) 만으로 단락 유무를 파악하여 무자계 열선(30)으로 입력되는 전원을 차단할 수 있어, 단락에 의한 무자계 열선의 과열 및 화재를 방지할 수 있다.
상기 전원차단부(20)는 안전퓨즈(21)의 일단이 AC전원(10)에 연결되고, 안전퓨즈(21)의 타단이 제 1 사이리스터(SCR(실리콘 제어정류기): 22)에 연결되고, 제 1 사이리스터(22)의 게이트가 단락검출부(40)에 포함된 온도조절앰프(50)에 연결되고, 제 1 사이리스터(22)의 캐소드가 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)에 연결되고, 안전퓨즈(21)와 제 1 사이리스터(22) 사이에 제 1 저항(R1) 및 제 2 사이리스터(23)가 직렬 연결되고, 제 2 사이리스터(23)의 게이트가 단락검출부(40)의 엑스오아게이트(EX-OR Gate: 45) 출력단에 연결되고, 제 2 사이리스터(22)의 캐소드가 접지된다.
상기 무자계 열선(30)은 내측의 제 1 절연체(35)에 제 1 발열선(31)이 권선되고, 제 1 발열선(32)의 외부에 제 2 절연체(36)가 피복되고, 제 2 절연체(36)에 제 2 발열선(32)이 권선되고, 제 2 발열선(32)의 외부에 외피(37)가 피복되고, 제 1 발열선(31)의 타단(c)과 제 2 발열선(32)의 타단(2)이 도통되고, 제 1 발열선(31)의 일단(a)과 제 2 발열선(32)의 일단(b)이 전원차단부(20)를 통해 AC전원(10)에 연결된다. 이때, 입력과 출력의 전류 방향이 서로 반대 방향을 향하므로, 유도 자기장이 서로 상쇄되어 전자파의 발생을 억제한다.
상기 단락검출부(40)는 온도조절앰프(50)를 포함하고, 포토커플러(42)의 발광부(42a)가 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31) 및 제 2 발열선(32) 타단(c,d)과 연결되고, 제 1 발열선(31)의 타단(c)과 포토커플러(42) 사이에 다이오드(48)가 직렬 연결되고, 제 2 저항(R2) 및 콘덴서(49)가 포토커플러(42)와 병렬로 연결되고, 포토커플러(42)의 수광부(42b)의 일단이 DC전원에 연결되고, 포토커플러(42)의 수광부(42b)의 캐소드가 엑스오아케이트(45)의 제 1 입력단에 연결되고, 온도조절앰프(50)의 출력단이 엑스오아게이트(45)의 제 2 입력단에 연결되고, 온도조절앰프(50)의 출력단이 제 1 사이리스터(22)에 연결되고, 엑스오아게이트(45)의 출력단이 전원차단부(20)의 제 2 사이리스터(23)에 연결된다.
상기 포토커플러(42)를 사용하여, 입력 발광측과 출력 수광측이 빛으로 신호를 전달하므로, 상호 절연이 되어 있어 회로 제어가 용이하다.
상기 제 2 저항(R2)과 포토커플러(42) 사이에 평활회로(다이오드:48, 콘덴서:49)가 포함되어, 제 1 사이리스터(22)를 통과한 맥류전원이 평활되어 포토커플러(42)에 인가된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무자계 열선 안전장치는 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)과 제 2 발열선(32)의 일단(a,b)으로 전원이 공급되고, 제 1 발열선(31)과 제 2 발열선(32)의 타단(c,d)이 포토커플러(42)의 발광부(42a)에 연결되고, 포토커플러(42)의 수광부(42b)에 엑스오아게이트(45)의 제 1 입력단에 연결되며, 엑스오아게이트(45)의 제 2 입력단이 온도조절앰프(50)와 연결되고, 엑스오아게이트(45)의 출력단이 제 2 사이리스터(23)의 게이트에 연결되고, 제 2 사이리스터(23)가 전원과 연결된 안전퓨즈(21)에 연결되어, 무자계 열선(30)에 단락이 발생하면, 엑스오아게이트(45)가 단락을 판단하여, 제 2 사이리스터(23)를 구동하고, 제 2 사이리스터(23)에 연결된 안전퓨즈가 단선되어, 무자계 열선(30)으로 공급되는 전원을 차단한다.
본 발명에 따른 무자계 열선의 안전장치의 단락 판단과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
AC전원(10)이 전원차단부(20)에 전원을 공급하고, 온도조절앰프(50)의 하이(High)신호가 전원차단부(20)의 제 1 사이리스터(22)의 게이트를 온(On)시키면, 무자계 열선(30)으로 전원이 공급되어 무자계 열선(30)이 발열되고, 단락검출부(40)의 포토커플러(42)가 온되어, DC전원이 엑스오아케이트(45)의 입력단에 하이신호를 입력하고, 온도조절앰프(50)의 하이신호도 엑스오아게이트(45)의 입력단에 입력하여, 엑스오아게이트(45)의 출력단으로 로우(Low)신호가 출력되고, 출력된 로우신호가 전원차단부(20)의 제 2 사이리스터(23)를 오프(Off)시켜, 제 2 사이리스터(23)에 병렬로 연결된 무자계 열선(30)이 AC전원(30)으로부터 전원을 계속적으로 공급받아, 무자계 열선(30)이 발열된다.
만약, 무자계 열선(30)의 어느 한 지점이 단락되면, 단락된 지점으로 전류가 흐르게 되고, 단락검출부(40)의 포토커플러(42)로 전원이 인가되지 않아, 포토커플러(42)가 오프되고, 포토커플러(42)를 통해 흐르는 DC전원이 엑스오아게이트(45)에 로우신호를 공급하고, 온도조절앰프(50)는 하이신호를 엑스오아게이트(45) 입력단으로 입력하여, 엑스오아게이트(45)의 출력단에 하이신호가 출력되어, 전원차단부(20)의 제 2 사이리스터(23)를 온시킨다.
상기 제 2 사이리스터(23)가 구동되어, 무자계 열선(30)으로 공급되던 AC전원이 제 2 사이리스터(23)로 공급되고, 부하저항인 제 1 저항(R1)에 의하여 안전퓨즈(21)가 단선되어, AC전원(10)의 전원이 차단된다.
무자계 열선(30)의 온도조절을 위하여, 온도조절앰프(50)에서 오프신호가 출력되면 제 1 사이리스터(22)가 오프되어, 무자계 열선(30)으로 전원이 차단된다.
이러한 방법으로, 온도조절앰프(50)가 전원차단부(20)의 제 1 사이리스터(22)를 제어하여 무자계 열선(30)의 온도를 제어할 뿐만 아니라, 무자계 열선(30)의 어느 한 일단이 단락되어도, 무자계 열선(30)의 제 1 열선(31) 및 제 2 열선(32)만으로 단락신호를 검출할 수 있어, 회로설계 비용 및 부품비용을 절약할 수 있다.
인증시험원에서 인증시에는 안전퓨즈(21)와 제 1 열선(31) 사이에 테스트 다이오드(60)를 병렬 연결하여 인증테스트를 수행할 수 있다.
미설명부호 R5, R3은 포토커플러(42)의 보호저항이다.
10: AC전원
20: 전원차단부
30: 무자계 열선
40: 단락검출부
50: 온도조절앰프

Claims (4)

  1. 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)의 일단(a)과 제 2 발열선(32)의 일단(b)이 전원차단부(20)를 통해 AC전원(10)에 접속되고, 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)의 타단(c)과 제 2 발열선(32)의 타단(d)에 단락검출부(40)가 연결되어 단락신호를 검출하고, 단락검출부(40)가 단락신호를 전원차단부(20)로 송신하면, 전원차단부(20)가 검출신호를 수신받아 전원을 차단하며,
    상기 전원차단부(20)는 안전퓨즈(21)의 일단이 AC전원(10)에 연결되고, 안전퓨즈(21)의 타단이 제 1 사이리스터(22)에 연결되고, 제 1 사이리스터(22)의 게이트가 단락검출부(40)에 포함된 온도조절앰프(50)에 연결되고, 제 1 사이리스터(22)의 캐소드가 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)에 연결되고, 안전퓨즈(21)와 제 1 사이리스터(22) 사이에 제 1 저항(R1) 및 제 2 사이리스터(23)가 직렬 연결되고, 제 2 사이리스터(23)의 게이트가 단락검출부(40)의 엑스오아게이트(45) 출력단에 연결되고, 제 2 사이리스터(22)의 캐소드가 접지되는 것을 특징으로 하는 무자계 열선의 안전장치.
  2. 삭제
  3. 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)의 일단(a)과 제 2 발열선(32)의 일단(b)이 전원차단부(20)를 통해 AC전원(10)에 접속되고, 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31)의 타단(c)과 제 2 발열선(32)의 타단(d)에 단락검출부(40)가 연결되어 단락신호를 검출하고, 단락검출부(40)가 단락신호를 전원차단부(20)로 송신하면, 전원차단부(20)가 검출신호를 수신받아 전원을 차단하며,
    상기 단락검출부(40)는 온도조절앰프(50)를 포함하고, 포토커플러(42)의 발광부(42a)가 무자계 열선(30)의 제 1 발열선(31) 및 제 2 발열선(32) 타단(c,d)과 연결되고, 제 1 발열선(31)의 타단(c)과 포토커플러(42) 사이에 다이오드(48)가 직렬 연결되고, 제 2 저항(R2) 및 콘덴서(49)가 포토커플러(42)와 병렬로 연결되고, 포토커플러(42)의 수광부(42b)의 일단이 DC전원에 연결되고, 포토커플러(42)의 수광부(42b)의 캐소드가 엑스오아케이트(45)의 제 1 입력단에 연결되고, 온도조절앰프(50)의 출력단이 엑스오아게이트(45)의 제 2 입력단에 연결되고, 온도조절앰프(50)의 출력단이 제 1 사이리스터(22)에 연결되고, 엑스오아게이트(45)의 출력단이 전원차단부(20)의 제 2 사이리스터(23)에 연결되는 것을 특징으로 하는 무자계 열선의 안전장치.
  4. 제 1 발열선(31)과 제 2 발열선(32)의 일단(a,b)으로 전원이 공급되고, 제 1 발열선(31)과 제 2 발열선(32)의 타단(c,d)이 포토커플러(42)의 발광부(42a)에 연결되고, 포토커플러(42)의 수광부(42b)에 엑스오아게이트(45)의 제 1 입력단에 연결되며, 엑스오아게이트(45)의 제 2 입력단이 온도조절앰프(50)와 연결되고, 엑스오아게이트(45)의 출력단이 제 2 사이리스터(23)의 게이트에 연결되고, 제 2 사이리스터(23)가 전원과 연결된 안전퓨즈(21)에 연결되어, 무자계 열선(30)에 단락이 발생하면, 엑스오아게이트(45)가 단락을 판단하여, 제 2 사이리스터(23)를 구동하고, 제 2 사이리스터(23)에 연결된 안전퓨즈가 단선되어, 무자계 열선(30)으로 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 무자계 열선 안전장치.
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