KR101206481B1

KR101206481B1 - 다채널 온도조절기 회로

Info

Publication number: KR101206481B1
Application number: KR1020110046281A
Authority: KR
Inventors: 이상관
Original assignee: 우리엘전자(주)
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-11-29
Also published as: KR20120128378A

Abstract

본 발명은 사용자의 설정에 따라 일정한 정전압과 정전류로 전기온돌판넬의 히터, 면상발열체의 히터 등을 구동하여 구역별로 실내온도를 조절하는 다채널 온도조절기 회로에 관한 것으로, 상용 교류전원으로부터 다수의 히터(H1, H2, ..., Hn)에 정전압 및 정전류 방식으로 전기를 공급하는 다수의 온도조절기 회로(CH1,CH2, ..., CHn)로 구성되고, 상기 온도조절기 회로는, 상용교류전원을 스위칭하는 전자식 스위치부(10)와; 상기 전자식 스위치부(10)를 트리거하는 트리거 스위치부(20)와; 상기 상용교류전원을 정류하는 정류부(30)와; 상기 정류부(30)에서 공급받은 직류전압을 분압하여 상기 트리거 스위치부(20)의 트리거 전압과 트리거 전류를 조절하는 트리거 전압전류 조절부(50)와; 상기 전자식 스위치부(10)의 동작을 표시하는 스위치 동작표시부(40)로 구성되어 다수의 구역으로 분할되어 설치되는 전기온돌판넬, 난방용필름히터 등을 각 구역별로 온도를 조절할 수 있으므로, 난방이 불필요한 구역의 히터에 전원을 공급하지 않고 난방이 필요한 구역의 히터에만 전원을 공급하여 구역별로 공급되는 열을 관리하여 전기를 절약할 수 있고, 히터에 공급되는 전류와 전압을 조절하여 해당 구역에서 외부로 방출되는 열을 단속없이 공급하여 실내의 온도를 조절함으로써 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다.

Description

다채널 온도조절기 회로{multi-channel temperature control circuit}

본 발명은 2채널 온도조절기 회로에 관한 것으로, 특히 사용자의 설정에 따라 일정한 정전압과 정전류로 전기온돌판넬의 히터, 면상발열체의 히터 등을 구동하여 구역별로 실내온도를 조절하는 다채널 실내온도 조절기 회로에 관한 것이다.

일반적으로 난방 시스템은 실내에 열을 공급하기 위해 열을 발생시키는 난방 장치, 즉 발열체를 포함한다. 난방 시스템은 난방 방식에 따라 전기방식 및 온수방식으로 분류된다.

전기방식으로는 니크롬선과 같은 발열선 형태 또는 탄소 기재 섬유 및 카본 블랙으로부터 형성된 발열체를 이용한 난방용 시스템이 알려져 있고, 온수방식으로는 온수가 관을 통해 순환되는 온수관을 이용한 난방용 시스템이 알려져 있다.

온수방식의 난방구조는 방열기(radiator)등을 이용하여 실내공기의 온도를 직접 가열하는 것이 아니고, 온수에 의해 방바닥을 가열하여 방바닥의 온도에 의해 실내공기의 온도를 가열하는 간접 가열방식으로서 방바닥이 가열된 후 실내공기가 가열되는 방식이다.

방바닥은 대부분 온돌이나 시멘트로 시공되어 열전도율이 낮으므로 방바닥의 온도를 높이는데 시간이 걸리고, 실내 공기의 온도가 높아서 다시 방바닥의 온도를 낮추기 위해서는 방바닥의 온도가 하강한 후 실내공기의 온도가 하강하게 되는 방식이므로 실내의 온도를 낮추는데 시간이 걸린다.

이와 같이 온돌방식 난방시스템은 온도 조절에 시간이 걸리는 비효율적인 면을 제거한 전기방식은 발열선 또는 발열체를 방바닥에 시공하여 직접 전기로 가열하지만, 이 방식은 가변되는 실내공기의 온도를 온도센서(TH)가 검출하여 검출된 실내의 온도에 따라 전기를 차단하거나 공급하여 실내의 온도를 조절하지만 온도센서(TH)가 내장되어 있는 실내온도 조절기의 설치위치에 따라 실내온도의 검출값에 차이가 많이 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 온도센서로 실내온도를 검출하여 난방시스템을 제어하는 문제를 해결하기 위해 난방시스템으로부터 실내로 열량을 공급하는 시간을 조절하는 종래의 기술이 한국실용신안공고 1996-000890호에 개시된다.

도 1에 종래의 기술에 의하여 실내로 열량을 공급하는 시간을 조절하는 난방시스템이 도시된다.

도시된 바와 같이 미리 설정된 주기의 시간을 반복 카운트하는 시간 카운트(1)와, 상기 시간 카운트(1)가 카운트한 시간을 아날로그 신호를 변환하는 디지털/아날로그 변환부(2)와 사용자의 조작에 따라 보일러의 구동시간을 설정하는 구동시간 설정부(3)와, 상기 디지털/아날로그 변환부(2) 및 구동시간 설정부(3)의 출력시간을 비교하는 비교부(4)와, 상기 비교부(4)의 출력신호에 따라 난방 구동신호를 발생함과 아울러 사용자의 조작에 따라 급탕 구동신호를 발생하여 구동/정지 스위치(SW 11) 및 연결단자(CON 11)를 통해 보일러 본체로 출력하는 구동신호 발생부(4)와, 보일러 본체로부터 전송되는 전원의 레벨로 보일러 본체의 제어에 이상이 발생하였는지를 판별하는 이상 판별부(6)와, 상기 이상 판별부(6)의 출력신호에 따라 이상발생을 경고하는 경고부(7)로 구성된다.

이 종래의 난방시스템도 미리 설정된 주기로 스위치를 온/오프하여 난방온도를 조절함으로써 난방시스템을 오프하는 동안 외부로 방출되는 열량을 공급하지 못하므로 실내 거주자가 느끼는 체감온도와 실내온도가 맞지 않는 문제가 있고, 외부로 방출되는 열량만큼 공급하기 위해 난방시스템의 스위치를 온/오프하여 빈번한 온/오프 스위칭에 따른 전기에너지의 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 실외로 방출되는 열량만큼 실내에 공급되는 열량을 단속없이 일정하게 공급하면서 실내의 온도를 자동으로 조절하는 다채널 자동온도 조절기 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구역별로 다수의 히터를 설치하고 각 구역의 히터를 각각 조절하여 해당 구역의 실내온도를 자동으로 조절하는 다채널 자동온도 조절기 회로를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상용 교류전원으로부터 다수의 히터에 정전압 및 정전류 방식으로 전기를 공급하는 다수의 온도조절기 회로로 구성되고,

상기 온도조절기 회로는, 부하에 전기를 공급되는 교류상용전원을 스위칭하는 전자식 스위치부와; 상기 전자식 스위치부를 트리거하는 트리거 스위치부와; 상기 상용교류전원을 정류하는 정류부와; 상기 정류부에서 공급받은 직류전압을 분압하여 상기 트리거 스위치부의 트리거 전압과 트리거 전류를 조절하는 트리거 전압전류 조절부와; 상기 전자식 스위치부(10)의 동작을 표시하는 스위치 동작표시부로 구성된다.

본 발명의 일실시예에 의하면 전자식 스위치부는 상용교류전원의 일단자에 접속되는 트라이악 스위치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 트리거 스위치부는 상용교류전원의 일단자에 접속되는 다이악 스위치와 상기 다이악 스위치와 상기 트라이악 스위치의 사이에 저항(R4)을 통하여 직렬로 연결되는 트리거 스위치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 트리거 전압 전류조절부는 상기 정류부에서 정류되어 인가되는 직류전압을 다수의 저항과 가변저항의 연결에 의해 분압하여 다이악의 A1단자에 인가하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 다수의 채널로 구성하여 다수의 구역으로 분할되어 설치되는 전기온돌판넬, 난방용필름히터 등을 각 구역별로 온도를 조절할 수 있으므로, 난방이 불필요한 구역의 히터에 전원을 공급하지 않고 난방이 필요한 구역의 히터에만 전원을 공급하여 구역별로 공급되는 열을 관리하여 전기를 절약할 수 있고, 히터에 공급되는 전류와 전압을 조절하여 해당 구역에서 외부로 방출되는 열을 단속없이 공급하여 실내의 온도를 조절함으로써 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 의하여 실내로 열량을 공급하는 시간을 조절하는 난방시스템,
도 2는 본 발명에 의한 다채널 온도조절기의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명에 의한 온도조절기의 회로도,
도 4는 본 발명에 의한 온도조절기의 전자식 스위치부에 사용되는 트라이악의 특성곡선,
도 5(a)와 도 5(b)는 본 발명에 의한 온도조절기에 사용되는 다이악 스위치의 기호와 특성곡선,
도 6은 본 발명에 의한 온도조절기의 회로를 2단 병렬로 연결하여 2채널 온도조절기 회로를 구성한 실시예이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 2에 본 발명에 의한 다채널 온도조절기의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.

본 발명에 의한 다채널 온도조절기는 상용 교류전원으로부터 다수의 히터(H1, H2, ..., Hn)에 정전압 및 정전류 방식으로 전기를 공급하는 다수의 온도조절기 회로(CH1,CH2, ..., CHn)로 구성된다.

여기서 다수의 히터는 전기온돌 판넬에 사용되는 히터, 난방용 필름히터 등이며, 시공시 다수의 구역으로 나누어 각 구역마다 본 발명에 의한 온도조절기를 연결하여 각 구역별로 온도조절이 가능하도록 할 수 있다.

도 3에 본 발명에 의한 온도조절기의 회로도가 도시된다.

본 발명에 의한 온도조절기는 상용교류전원을 스위칭하는 전자식 스위치부(10)와; 상기 전자식 스위치부(10)를 트리거하는 트리거 스위치부(20)와; 상기 상용교류전원을 정류하는 정류부(30)와; 상기 정류부(30)에서 공급받은 직류전압을 분압하여 상기 트리거 스위치부(20)의 트리거 전압과 트리거 전류를 조절하는 트리거 전압전류 조절부(50)와; 상기 전자식 스위치부(10)의 동작을 표시하는 스위치 동작표시부(40)로 구성된다.

과전류 보호부(60)는 전자식 스위치부(10)에 포함된 퓨즈(11)로 대체할 수 있으며, 상기 상용교류전원에서 히터(H)로 공급되는 과전류를 차단하는 별도의 과전류 보호부(60)를 구성할 수도 있다.

여기서 제1채널 온도조절기 회로(CH1)에 대해서 부호를 붙여서 설명했지만 나머지 제2채널 온도조절기 회로(CH2), ..., 제n 채널 온도조절기 회로(CHn)에 대해서도 동일하게 설명할 수 있으므로 나머지 채널의 온도조절기 회로에 대한 설명은 생략한다.

도 3을 참고로 하면, 전자식 스위치부(10)는 상용교류전원의 일단자에 접속되는 퓨즈(11)와 상기 퓨즈(11)에 직렬로 연결되는 트라이악 스위치(12)로 구성된다.

트라이악 스위치(12)는 기계식 접점을 사용하지 않는 전자식 스위칭소자로서 도 4에 도시된 바와 같이 게이트 단자(G)에 가해지는 게이트 전압에 의해 도통되는 스위치이다.

본 실시예에서 트라이악 스위치(12)의 게이트 단자(G)에 가해지는 게이트 전류(I_G0, I_G1, I_G2)로 브레이크 오버전압(V_BR)을 제어하여 온/오프 스위칭하게 한다. 여기서 게이트 전류의 크기는 I_G0〈 I_G1〈 I_G2의 순서이다.

즉 게이트 단자(G)에 가해지는 전류의 크기를 크게 하면 작은 게이트 전압에 의해서도 도통된다. 또한, 게이트 전압에 의해 한번 도통되면 유지전류(±IH0, ±IH1, ±IH2) 이상의 전류가 공급되는 한 도통상태를 유지한다.

도 4에 도시된 바와 같이 게이트에 가해지는 양의 게이트 전압(V_BR)에 의해 도통상태가 되고, 게이트 전압(V_BR)이 음으로 가해져도 음의 방향으로 도통상태가 된다.

즉, 게이트 전압(V_BR)이 음과 양으로 바뀌는 AC 교류전원이 제공되어도 트라이악 스위치(12)는 양방향으로 도통상태가 되므로 전자식 스위치부(10)는 출력단자(OUT)에 연결되는 부하(예를 들면 히터 등)로 교류전원을 공급하게 된다.

트리거 스위치부(20)는 상용교류전원의 일단자에 접속되는 다이악 스위치(21)와 상기 다이악 스위치(21)와 상기 트라이악 스위치(12)의 사이에 저항(R4)을 통하여 직렬로 연결되는 트리거 스위치(22)로 구성된다.

다이악 스위치(21)는 도 5(a)의 기호와 도 5(b)의 특성곡선에서 알 수 있는 바와 같이 A₁단자에 교류전원이 인가되어 순방향 브레이크다운 전압(V_BR)이상에서 도통상태가 되고 전류가 도통상태 유지전류(I_H) 이상 흐르게 되면 도통상태를 유지하고, 전압이 반대로 바뀌어 인가되어도 역방향 브레이크다운 전압(-V_BR) 이상에서 도통상태가 되고 전류가 도통상태 유지전류(-I_H)이상 흐르게 되면 도통상태를 유지한다.

따라서 트리거 스위치(22)를 사용자가 온 상태로 스위칭하거나 제어장치에 의해 동작하는 계전기의 접점 스위치로서 온 상태로 구동하면 다이악 스위치(21)를 통해 트라이악 스위치(12)의 게이트 단자(G)에 교류전원이 인가된다.

다이악 스위치(21)를 통해 인가된 교류전원이 트라이악 스위치(12)의 게이트 단자(G)에 게이트 전압으로서 인가되어 트라이악 스위치(12)가 도통상태가 되고 상용 교류전원은 전자식 스위치부(10)를 통해 출력단자(OUT)에 인가됨으로써 출력단자(OUT)에 연결된 부하(예를 들면, 다수의 전기온돌 판넬에 사용되는 히터 중 본 온도조절기(CH1)에 연결된 히터)는 동작하게 된다.

정류부(30)는 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 캐소드 단자가 공통으로 연결되고 다이오드(D1)의 애노드 단자는 상용교류전원의 일단자에 연결되고, 다이오드(D2)의 애노드 단자는 캐패시터(C1)를 통해 상기 상용 교류전원의 일단자에 연결된다.

정류부(30)는 상용교류전원에서 인가되는 교류전원을 정류하여 트리거 전압 전류조절부(50)에 필요한 직류전원을 제공한다.

트리거 전압 전류조절부(50)는 상기 정류부(30)에서 정류되어 인가되는 직류전압을 저항(R1)과, 저항(R2)와 가변저항(VR1)의 병렬연결 저항 및 저항(R3)에 의해 분압하여 다이악의 A1단자에 인가한다.

이때 가변저항(VR1)의 값을 조절하여 저항(R2)와 가변저항(VR1)의 병렬연결 저항값을 가변하여 전체 분압전압과 전류를 조절함으로써 트리거 스위치부(20)에서 출력되는 트리거 전압과 전류를 조절한다.

스위치 동작표시부(40)는 전자식 스위치부(10)와 상용 교류전원의 공통 출력단자(COM)에 연결되는 발광다이오드와 저항(R6)로 구성되어 전자식 스위치부(10)가 도통상태가 되면 전류가 흐르게 되어 발광하여 제1채널 온도조절기(CH1)의 전자식 스위치부(10)의 동작상태를 표시하게 된다.

도 6에 본 발명에 의한 온도조절기의 회로를 2단 병렬로 연결하여 2채널 온도조절기 회로를 구성한 실시예가 도시된다.

본 실시예의 회로도는 앞서 설명한 온도조절기회로를 2단으로 병렬로 구성한 것으로서 2개의 출력단(OUT1, OUT2)이 구성되어 2개의 부하(예를 들면 2구역으로 구성된 전기온돌판넬의 히터, 전기매트 등)를 각각 구동할 수 있도록 구성된 온도조절기회로이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 온도조절기회로는 다수의 채널로 구성하여 다수의 구역으로 분할되어 설치되는 전기온돌판넬, 난방용필름히터 등을 각 구역별로 온도를 조절할 수 있으므로, 난방이 불필요한 구역의 히터에 전원을 공급하지 않고 난방이 필요한 구역의 히터에만 전원을 공급하여 구역별로 공급되는 열을 관리하여 전기를 절약할 수 있고, 히터에 공급되는 전류와 전압을 조절하여 해당 구역에서 외부로 방출되는 열을 단속없이 공급하여 실내의 온도를 조절함으로써 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다.

10: 전자식 스위치부 20: 트리거 스위치부
30: 정류부 40: 스위치 동작표시부
50: 트리거 전압 조절부 CH1, CH2, ..., CHn: 온도조절기
H1, H2, ..., Hn: 히터

Claims

상용 교류전원으로부터 다수의 히터(H1, H2, ..., Hn)에 정전압 및 정전류 방식으로 전기를 공급하는 다수의 온도조절기 회로(CH1,CH2, ..., CHn)로 구성되고,
상기 온도조절기 회로는,
상용교류전원을 스위칭하는 전자식 스위치부(10)와;
상기 전자식 스위치부(10)를 트리거하는 트리거 스위치부(20)와;
상기 상용교류전원을 정류하는 정류부(30)와;
상기 정류부(30)에서 공급받은 직류전압을 분압하여 상기 트리거 스위치부(20)의 트리거 전압과 트리거 전류를 조절하는 트리거 전압전류 조절부(50)와;
상기 전자식 스위치부(10)의 동작을 표시하는 스위치 동작표시부(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다채널 온도조절기 회로.
제 1항에 있어서, 상기 전자식 스위치부(10)는 상용교류전원의 일단자에 접속되는 트라이악 스위치(12)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다채널 온도조절기 회로.
제 2항에 있어서, 상기 트리거 스위치부(20)는 상용교류전원의 일단자에 접속되는 다이악 스위치(21)와 상기 다이악 스위치(21)와 상기 트라이악 스위치(12)의 사이에 저항(R4)을 통하여 직렬로 연결되는 트리거 스위치(22)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다채널 온도조절기 회로.
제 1항에 있어서, 상기 트리거 전압 전류조절부(50)는 상기 정류부(30)에서 정류되어 인가되는 직류전압을 다수의 저항(R1, R2, R3)과 가변저항(VR1)의 연결에 의해 분압하여 다이악의 A1단자에 인가하도록 구성한 것을 특징으로 하는 다채널 온도조절기 회로.