KR102200838B1 - 온도 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부 기기에 공급되는 전원을 제어하여 외부 기기가 과열되는 것을 방지할 수 있는 온도 제어 장치에 관한 것으로, 외부 기기로 전류를 공급하고, 상기 외부 기기가 설정 온도 이상으로 과열되면 전류를 차단하는 온도 제어 장치로써, 방열부; 상기 방열부 상에 장착되어 상기 외부 기기와 무선 통신을 수행하면서 상기 외부 기기의 온도 정보를 수신하는 무선 통신부; 상기 방열부 상에 장착되어 상기 외부 기기로 흐르는 전류를 감지하는 변류기; 상기 방열부 상에 장착되어 상기 방열부의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 상기 방열부 상에 장착되어 상기 온도 센서에서 감지한 온도가 기준치 이상이거나 상기 무선 통신부에서 수신한 온도 정보가 설정 온도 이상일 때에는 상기 변류기로 흐르는 전류를 차단하여 차단기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

온도 제어 장치{Temperature control device }

본 발명은 온도 제어 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 외부 기기에 공급되는 전원을 제어하여 외부 기기가 과열되는 것을 방지할 수 있는 온도 제어 장치에 관한 것이다.

가열은 산업계에서 널리 응용되고 있다. 가열은 대량의 에너지가 필요하므로 반드시 과열을 방지하여 설비 손상과 화재 등 심각한 안전폐해를 피하기 위해서는 적합하고 믿음직한 온도제어가 필요하다.

전통적인 온도제어는 온도검사장비를 사용하여 유일한 피드백 신호(열전대, 열저항 등을 포함)로 하여 온도를 제어한다. 이것은 피동적인 온도제어방법이다. 온도측정장치 또는 릴레이에 고장이 발생했을 때 온도제어는 효력을 잃게 된다. 예를 들어 열전대가 온도가 설정한 온도보다 낮은 측정점의 위치에서 단락하면 히터 과열 현상을 일으킨다. 다른 안전 설비를 사용하더라도 예를 들어 온도 퓨즈는 고온에서 운영됨으로 히터의 심각한 노화를 일으킬 수 있다. 또 예를 들어 반도체 하류 도관이 가열되었지만 반응실에서 오는 고온 기체는 전체 가열하려는 도관을 가열할 수 있다. 특히 기체 기류가 너무 높을 경우 전통 온도제어방법을 사용할 때는 온도는 순수한 온도검사장비의 피드백에 의존함으로 이렇게 높은 온도는 오보를 할 수 있어 공정과정에 영향을 줄 수 있다.

통상 단일 히터는 온도 제어에 사용된다. 그러므로 단일 온도제어로는 종종 충분할 수 있다. 그러나 반도체 공업 중에서 자주 비교적 긴 펌프에 대해 가열을 할 경우가 많아 일괄적이고 신뢰성 있는 온도제어를 보장할 필요가 있다. 한편 도관을 가열할 때 종종 예방성 유지보수가 필요하다. 히터는 반드시 편리하게 철거할 수 있어야한다. 따라서 반드시 여러 개 온도 제어기를 이용해 이상의 요구에 도달해야 한다. 이것은 일종의 비용이 낮고 신뢰성이 있는 온도 제어 장치가 필요하다. 한편 도관을 가열하는 것은 종종 긴 시간이 필요하여 에너지소모가 심각한 문제가 된다. 한편 가열하는 온도 요구는 공정 과정 요구에 의해 결정된다. 따라서 원활하고 편리하게 온도를 설정하는 것과 출력을 제어하는 것은 반도체 공정 도관에 대한 가열에 대해 매우 중요하다.

대한민국 공개특허 10-2018-0102075호에서는 온도측정장치, 전류측정장치에서 접수된 온도와 전류 값에 의해 온도제어기의 동작상태를 확정해 제어신호를 제어릴레이로 발송하는 것을 통해조절 온도로 히터 동작을 제어하는 구성을 개시하고 있다.

하지만, 여전히 릴레이의 발열이나 온도 제어 장치 자체의 과열 문제를 해결하지 못하는 문제점이 있다.

(01) 대한민국 공개특허 제10-2018-0102075호, 온도제어기, 공개일 : 2013.04.11

본 발명은 외부기기의 온도가 과열되거나 차단기가 과열될 때 전류를 차단하여 장비가 손상되는 것을 방지할 수 있는 온도 제어 장치를 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 온도 제어 장치는 외부 기기로 전류를 공급하고, 상기 외부 기기가 설정 온도 이상으로 과열되면 전류를 차단하는 온도 제어 장치로써, 방열부; 상기 방열부 상에 장착되어 상기 외부 기기와 무선 통신을 수행하면서 상기 외부 기기의 온도 정보를 수신하는 무선 통신부; 상기 방열부 상에 장착되어 상기 외부 기기로 흐르는 전류를 감지하는 변류기; 상기 방열부 상에 장착되어 상기 방열부의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 상기 방열부 상에 장착되어 상기 온도 센서에서 감지한 온도가 기준치 이상이거나 상기 무선 통신부에서 수신한 온도 정보가 설정 온도 이상일 때에는 상기 변류기로 흐르는 전류를 차단하는 차단기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 온도 센서는 제1기준 온도를 감지하는 제1 온도 센서와 상기 제1 기준 온도 보다 높은 제2 기준 온도를 감지하는 제2 온도 센서를 포함하고, 상기 제1 온도 센서가 제1 기준 온도를 감지하는 경우에 이를 알리는 알람부를 포함하고, 상기 제2 온도 센서가 제2 기준 온도를 감지하는 경우 전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 방열부은 중심축을 중심으로 대칭으로 부착된 다수의 방열판을 포함하고, 상기 중심축 및 방열판은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 방열부는, 상기 방열판에 일정 간격으로 돌출되어 형성된 제1 방열핀; 상기 제1 방열핀의 끝단에 연결되어 방열판과의 사이에 공기 유로를 형성하는 유로 플레이트; 및 상기 유로 플레이트에서 돌출된 제2 방열핀을 포함하고, 상기 제1 방열핀은 출구 방향으로 갈수록 짧게 형성되어 상기 방열판과 유로 플레이트 사이의 간격은 출구 방향으로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 유로 플레이트는 일방이 개방되고 유로가 형성된 오목한 형성이며, 측면에는 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 외부 기기로 과열되거나 온도 제어 장치가 과열되는 경우 전류 공급을 차단하여 과열을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 방열판 사이에 공기 흐름이 원활하도록 하여 방열 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 변류기를 방열부 측면에 대칭으로 부착함으로써 소형화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 구성을 블럭도로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 측면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 제어 장치를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 플레이트의 상세도를 나타낸 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면 본 발명의 실시예에 대해 상세히 살펴본다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어 장치의 블럭도를 나타낸 것이고, 도 2는 온도 제어 장치의 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2의 온도 제어 장치를 화살펴 방향에서 바라본 측면도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 온도 제어 장치(10)는 외부기기(20)에 전류를 공급하고, 컴퓨터와 같은 제어 장치(30)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 상기 외부기기(20)는 반도체 장비나 디스플레이 장비 등에서 사용되는 히터를 포함할 수 있다.

상기 온도 제어 장치는 방열부(100), 무선 통신부(200), 변류기(300), 온도 센서(400), 차단기(500), 및 알람부(600)로 구성될 수 있다.

상기 온도 제어 장치에서 각각의 소자는 소켓(700)을 통해 전선으로 연결되어 있으나, 도 2에서 전선 도시는 생략하였다.

상기 방열부(100)는 다수의 방열판(110)과 방열팬(120)을 포함할 수 있다.

상기 무선 통신부(200)는 상기 방열부 상에 장착되어 상기 외부 기기(20)와 무선 통신을 수행하면서 상기 외부 기기의 온도 정보를 수신하고 제어 장치(30)와 통신을 수행한다. 상기 무선 통신부는 온도 센서에서 특정한 온도 신호, 전류량 등을 제어 장치로 전송하고, 제어 장치로부터 제어신호를 수신할 수 있다. 상기 수신한 제어신호에 따라 차단기(500)가 동작될 수 있다. 상기 무선 통신부(200)는 와이파(wifi) 모듈을 포함할 수 있다.

상기 변류기(300)는 상기 외부 기기(20) 입력되는 전류량을 감지하고 검출한다. 상기 변류기(300)는 방열부의 양쪽 측면에 지그재그 형태로 부착될 수 있다. 반도체 장비 등의 산업 장비에는 많은 발열 장치가 있고 따라서 전류 공급도 많이 이루어지는데 변류기(300)를 양쪽 측면에 부착하면 온도 제어 장치의 부피를 줄이고 경량화를 도모할 수 있다.

상기 온도 센서(400)는 상기 방열부 상에 장착되어 상기 방열부의 온도를 감지한다. 차단기(500)는 발열 소자이므로 방열부(100)를 통해 과열되는 것을 방지할 수 있다. 하지만, 방열부의 장착에도 불구하고 과열되는 것을 방지하기 위해 방열부에 온도 센서를 장착하고 온도 센서의 검출 값에 따라 동작을 제어할 수 있다.

상기 차단기(500)는 상기 방열부 상에 장착되어 상기 온도 센서에서 감지한 온도가 기준치 이상이거나 상기 무선 통신부에서 수신한 온도 정보가 설정 온도 이상일 때에는 상기 변류기로 흐르는 전류를 차단한다.

차단기(500)는 무접점릴레이가 사용될 수 있다. 상기 차단기(500)는 과열을 방지하기 위해 전류량이 일정 이상 감지되면 전류 공급을 차단하여 과열을 방지할 수 있다. 차단기는 회로 차단기를 구비하고 이상이 감지되면 차단기를 동작시켜 전원 공급을 차단하는데. 일반적인 배선용 차단기기가 사용될 수 있다. 차단기는 사고 전류 발생시 신속하게 개방되어 사고 전류를 차단하도록 하는 목적도 있지만, 평상시에는 부하전류를 안전하게 잘 흐를 수 있도록 하는 기능을 동시에 가지고 있다. 이를 위해 회로 상에 흐르는 전류의 양에 따라 적절히 대응되는 차단시간이 KS 표준 규격 등으로 정해져 있다.

상기 차단기(500)는 동작시 열이 발생하므로 방열 수단이 필요하다. 차단기 자체에 팬을 장착하여 방열하는 방법도 사용되지만, 이러한 수단만으로 방열이 제한적이다. 따라서 본 발명에서는 별도의 방열 수단을 구비하고 있다.

상기 차단기(500)는 복수개 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 차단기(500)가 3개 사용된 예를 나타내었으나, 이에 제한되지 않는다.

변류기는 차단기의 양쪽 측면에 부착되어 차단기 개수의 2배 만큼 사용될 수 있다.

방열부(100)는 다수의 방열판(110)과 방열팬(120)을 포함하는데, 상기 방열판(110)은 다수개가 중심축(105)을 중심으로 대칭되게 형성되어 있다.

상기 중심축(105)과 방열판(110)은 도 2에서 도시된 것과 같이 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아진다. 즉, 상기 방열부(100)는 중앙에 중심축(105)이 형성되어 있고, 상기 중심축을 중심으로 제1 방열판(111), 제2 방열판(112), 제3 방열판(113), 제4 방열판(114), 제5 방열판(115) 및 제6 방열판(116)이 일체로 연장되어 대칭되게 돌출되게 있다. 상기 중심축(105)의 폭은 아래로 갈수록 점점 좁아지며, 제1 방열판(111) 내지 제6 방열판(116)의 폭도 순차적으로 좁아진다.

방열팬(120)이 회전하게 되면 외부에서 공기가 유입되면서 방열판 사이로 공기가 지나가면서 열을 효과적으로 방열시킬 수 있다. 이때, 다수의 방열판들의 폭이 아래로 가면서 점점 좁아지게 함으로써 방열판 사이의 공기 순환이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.

상기 중심축(105)은 베이스 기판(130)에 일체로 연장되어 형성되어 있다.

상기 베이스 기판(130)은 저면부가 오목하게 형성되고, 다른 기기에 끼움 결합할 수 있도록 걸쇄 형태의 고정부(132)가 형성될 수 있다.

상기 온도 센서(400)는 제1기준 온도를 감지하는 제1 온도 센서(410)와 상기 제1 기준 온도 보다 높은 제2 기준 온도를 감지하는 제2 온도 센서(420)를 포함할 수 있다.

상기 제1 온도 센서가 제1 기준 온도를 감지하는 경우에 이를 알리는 알람부(600)를 포함하고, 상기 제2 온도 센서가 제2 기준 온도를 감지하는 경우 차단기는 전류를 차단하여 차단기가 과열되는 것을 방지할 수 있다. 상기 알람부는 LED나 부저가 사용될 수 있다. 상기 알람부(600)는 방열부의 일 측면에 부착되거나 분리되어 설치될 수 있다.

상기 제1 기준 온도는 60℃일 수 있으며, 제2 기준 온도는 80℃ 일 수 있다. 즉, 방열판의 온도가 60℃ 까지 가열되는 경우는 LED 켜지도록 하여 사용자가 알 수 있도록 하고, 방열판의 온도가 80℃가 되는 경우 전류를 차단하여 동작을 멈추도록 하여 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서에서 감지한 온도 정보는 무선 통신부(200)를 통해 제어 장치(30)로 전송되고, 제어 장치(30)를 통해 관리자는 온도 제어 장치의 상태를 모니터링 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 제어 장치를 나타낸 것이고, 도 5는 도 4의 플레이트(132)를 상세히 나타낸 것으로, 방열 효율을 높이기 위해 방열핀 추가한 것이다.

방열핀 추가를 제외한 나머지 구성은 앞서 살펴본 실시예에서와 동일하므로 차이점에 대해서만 살펴본다.

본 발명의 실시예에 따른 온도 제어 장치에서 방열판(110)은 방열핀을 포함할 수 잇다.

방열부는 방열판(111), 상기 방열판에 일정한 간격으로 돌출된 제1 방열핀(151), 상기 제1 방열핀(151)의 끝단에 연결되어 유로 플레이트(152), 상기 유로 플레이트에서 돌출된 제2 방열핀(153)을 포함한다.

상기 제1 방열핀(151)과 제2 방열핀(153)은 일정 간격으로 배치되어 있고, 제2 방열핀은 제1 방열핀보다 넓게 배치될 수 있다.

상기 제1 방열핀(151)은 좁게 배치되어 방열판(111)으로부터 열을 흡수하여 주변으로 발산되도록 한다. 그리고 제2 방열핀(153)은 제1 방열핀으로부터 열을 흡수하여 열을 발산하되, 넓게 배치되어 공기의 흐름이 원할하도록 할 수 있다.

그리고 상기 제1 방열핀(151)은 전단에서 끝단으로 갈수록 짧아지고, 상기 제1 방열핀(151)에 연결된 유로 플레이트(152)는 후단으로 가면서 위로 경사지게 형성된다. 전단은 방열팬이 있는 방향이고 후단은 공기가 빠져나가는 방향이다.

상기와 같이 유로 플레이트를 경사지도록 형성하게 되면 방열판(111)과 유로 플레이트(152)의 간격이 후단으로 갈수록 좁아지면서 공기의 흐름이 빨라지게 된다. 따라서 방열이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.

도 5는 유로 플레이트(152)는 열 발산이 용이하도록 일방이 개방된 오목한 형상으로, 내부에 유로가 형성되어 있다. 그리고 측면에는 홀(155)이 형성될 수 있다. 홀(135)을 형성함으로써 공기의 유동을 좋게 하고 공기와의 접촉 면적을 넓혀 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 온도 제어 장치 20 : 온도 제어 장치
30 : 제어 장치 100 : 방열부
110 : 방열판 120 : 방열팬
151 : 제1 방열핀 152 : 유로 플레이트
153 : 제2 방열핀 155 : 홀
200 : 무선통신부 300 : 변류기
400 : 온도 센서 500 : 차단기
600 : 알람부

Claims (5)

1. 외부 기기로 전류를 공급하고, 상기 외부 기기가 설정 온도 이상으로 과열되면 전류를 차단하는 온도 제어 장치로써,
   방열부;
   상기 방열부 상에 장착되어 상기 외부 기기와 무선 통신을 수행하면서 상기 외부 기기의 온도 정보를 수신하는 무선 통신부;
   상기 방열부 상에 장착되어 상기 외부 기기로 흐르는 전류를 감지하는 변류기;
   상기 방열부 상에 장착되어 상기 방열부의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
   상기 방열부 상에 장착되어 상기 온도 센서에서 감지한 온도가 기준치 이상이거나 상기 무선 통신부에서 수신한 온도 정보가 설정 온도 이상일 때에는 상기 변류기로 흐르는 전류를 차단하는 차단기를 포함하고,
   상기 방열부는,
   중심축을 중심으로 대칭으로 일정 간격으로 부착된 다수의 방열판을 포함하고,
   상기 중심축 및 방열판은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지고,
   상기 방열판에 일정 간격으로 돌출되어 형성된 제1 방열핀;
   상기 제1 방열핀의 끝단에 연결되어 방열판과의 사이에 공기 유로를 형성하는 유로 플레이트; 및
   상기 유로 플레이트에서 돌출된 제2 방열핀을 포함하고,
   상기 제1 방열핀은 출구 방향으로 갈수록 짧게 형성되어 상기 방열판과 유로 플레이트 사이의 간격은 출구 방향으로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도 센서는 제1기준 온도를 감지하는 제1 온도 센서와 상기 제1 기준 온도 보다 높은 제2 기준 온도를 감지하는 제2 온도 센서를 포함하고,
   상기 제1 온도 센서가 제1 기준 온도를 감지하는 경우에 이를 알리는 알람부를 포함하고,
   상기 제2 온도 센서가 제2 기준 온도를 감지하는 경우 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 유로 플레이트는 일방이 개방되고 유로가 형성된 오목한 형성이며, 측면에는 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
   

Images