KR19980067516U - 전열기구에서의 히터 과열 안정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발열이 필요한 장치에서 발열을 위한 히터와 상기 히터에 공급되는 전원의 도통로를 마이컴의 제어신호에 따라 개폐하는 스위칭 수단 등을 구비하고 있는 전열장치에 있어서, 상기 히터를 흐르는 전류의 변동분을 검출하는 제로크로싱 감지 수단과, 상기 제로크로싱 감지 수단에서 검출되는 제로크로싱 위치를 입력받아 상기 스위칭 수단의 개폐를 제어하는 마이컴을 포함하는것을 특징으로 하는 전열기구에서의 히터 과열 안정화 장치를 제공하면, 히터의 과열로 인해 바이메탈의 단락 동작이 빈번하게 일어나는 현상을 줄일 수 있어 사용자의 편의성을 증가시킬 수 있다.

Description

전열기구에서의 히터 과열 안정화 장치

본 고안은 발열이 필요한 장치에서의 안정화 장치에 관한 것으로 특히, 히터의 과열로 인해 바이메탈이 작동하는 경우 이를 사용자가 수동으로 리세팅시키는 불편함을 제거하기 위한 전열기구에서 사용되는 안정화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 발열이 필요한 장치에서 발열을 위한 구성요소로는 니크롬선을 이용한 히터를 많이 사용하는데, 상기 니크롬선의 특성이 입력되는 전압의 크기에 비례하여 발열되지만 일정 전압이 지속적으로 걸리는 경우에도 현재의 발열상태에서 더 높은 상태의 발열량을 갖는다. 즉, 히터가 과열되게 된다.

상술한 문제점을 안고 있는 종래 발열장치중 가습기의 경우를 예로들어 첨부한 도1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도1은 가습기에서 히터 구동회로의 구성 예시도로서, 상용 교류 전원을 입력받는 제 1, 제 2 입력단중에 제 1 입력단에 일단에 연결되어 있으며 과전압상태시 단선되는 휴즈(F)와, 상기 휴즈(F)의 타단에 일단이 연결되어 있으며 전류의 도통시 걸리는 전압의 크기에 따라 발열 동작하는 히터(H)와, 상기 히터(H)의 타단에 일단이 연결되어 있으며 상기 히터(H)의 발열상태가 설정된 발열량 이상으로 과열되면 오프동작하는 바이메탈(B)과, 상기 바이메탈(B)의 타단과 상기 제 2 입력단에 연결되어 게이트 단자에 입력되는 신호의 상태에 따라 턴 온/오프 동작하며 턴온동작시 전류의 도통경로를 형성하는 트라이액(T)과, 베이스 단자에 상기 히터(H)의 발열량의 정도를 제어하기 위해 마이컴에서 발생시키는 제어신호를 입력받아 턴 온/오프 동작하는 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 턴 온 동작시 정전압(Vcc)을 제 1 저항(R1)을 통해 입력받아 도통시킴으로써 제 2 저항(R2)를 통해 입력되는 상기 바이메탈(B)의 타단에 걸리는 전압을 출력하여 상기 트라이액(T)의 게이트 단자에 입력시키는 포토 트라이액(PT)과, 상기 포토 트라이액(PT)의 출력단에 걸리는 전압을 입력받아 상기 제 2 입력단에 걸어주는 제 3 저항(R3)으로 구성되어 있다.

또한, 상기 트라이액(T)의 양단에 병렬연결되어 있는 제 4 저항(R4)과 캐패시터(C)가 더 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 종래 기술의 동작을 간략히 살펴보면, 마이컴에서 하이신호를 발생시키면, 이는 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 걸리게 됨으로 상기 트랜지스터(Q1)가 온동작한다. 따라서, 상기 포토 트라이액(PT)이 턴온되어 트라이액(T)을 구동시키게 된다.

상기 트라이액(T)이 턴온동작하면 히터(H)에 걸리는 전압의 크기가 커짐에 높은 상태의 발열 동작이 이루어진다. 반면에, 마이컴에서 로우신호를 발생시키면, 이는 트랜지스터(Q1)는 턴오프 상태를 유지하게되고 따라서, 상기 포토 트라이액(PT)은 턴오프상태로 전환된다.

상기 포토 트라이액(PT)이 턴오프 상태가 되면, 트라이액(P)의 게이트 단자에는 하이 상태가 걸리지 않기 때문에 턴오프상태를 유지하게 됨으로써, 전류의 도통로는 제 4 저항(R4)과 캐패시터(C)를 통해 흐르게되며 그에 따라 상기 히터(H)에는 상기 트라이액(P)이 턴온되었을때에 비하여 상태적으로 작은 전압이 걸리게 됨으로써 발열량이 작아지게 된다.

상술한 바와 같이 히터(H)의 발열량은 마이컴의 제어에 의하여 제어되는데, 히터로 사용되는 소자가 통상적으로 니크롬선을 이용한다. 이때, 상기 니크롬선의 특성은 전술한 바와 같이 입력되는 전압의 크기에 비례하여 발열되지만 일정 전압이 지속적으로 걸리는 경우에도 현재의 발열상태에서 더 높은 상태의 발열량을 갖는다. 즉, 장시간의 전열기기 사용시 첨부한 도1의 경우 가습기를 장시간 사용하는 경우 히터에서 발생되는 발열량이 과열되어 전열기기의 안정성을 떨어뜨리는 문제점이 발생된다.

따라서, 상술한 종래의 기술에서는 바이메탈을 사용하여 히터(H)가 과열되면 자동으로 단락되어 히터(H)를 흐르는 전류의 도통로를 차단하게 된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 전열기기에서 히터의 과열 상태를 방지하기 위한 바이메탈은 수동과 자동으로 분류될 수 있는데, 수동의 경우 사용자가 일일이 리세팅시키지 않으면 동작하지 않기 때문에 사용자가 사용시 불편함을 느낄 수 있다.

또한, 바이메탈이 자동인 경우에는 히터의 과열상태가 어느 일정치 이하로 떨어질 때까지 그다리고 있어야하는 등의 문제점이 발생되었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 고안의 목적은 히터의 과열로 인해 바이메탈이 작동하는 경우 이를 사용자가 수동으로 리세팅시키는 불편함을 제거하기 위한 전열기구에서 사용되는 과열 안정화 장치를 제공하는 데 있다.

도1은 전열기구에서 사용되는 히터의 일반적인 전력 제어 방식을 설명하기 위한 회로 구성도

도2는 본 고안에 따른 안정화 장치를 구비한 전열기구의 회로 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

F : 휴즈H : 히터

B : 바이메탈T : 트라이액

Q1 : 트랜지스터R1∼R4 : 저항

PT : 포토 트라이액C : 캐패시터

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 발열이 필요한 장치에서 발열을 위한 히터와 상기 히터에 공급되는 전원의 도통로를 마이컴의 제어신호에 따라 개폐하는 스위칭 수단 등을 구비하고 있는 전열장치에 있어서, 상기 히터를 흐르는 전류의 변동분을 검출하는 제로크로싱 감지 수단과, 상기 제로크로싱 감지 수단에서 검출되는 제로크로싱 위치를 입력받아 상기 스위칭 수단의 개폐를 제어하는 마이컴을 포함하는 데 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 고안에 따른 안전장치를 구비한 전열기구의 회로 구성도로서, 상용 교류 전원을 입력받는 제 1, 제 2 입력단중에 제 1 입력단에 일단에 연결되어 있으며 과전압상태시 단선되는 휴즈(F)와, 상기 휴즈(F)의 타단에 일단이 연결되어 있으며 전류의 도통시 걸리는 전압의 크기에 발열 동작하되 발열량의 증가에 따라 저항치가 감소하는 저항 가변성 소자로 형성되는 히터(H)와, 상기 히터(H)의 타단에 일단이 연결되어 있으며 상기 히터(H)의 발열상태가 설정된 발열량 이상으로 과열되면 오프동작하는 바이메탈(B)과, 상기 바이메탈(B)의 타단과 상기 제 2 입력단에 연결되어 게이트 단자에 입력되는 신호의 상태에 따라 턴 온/오프 동작하며 턴온동작시 전류의 도통경로를 형성하는 트라이액(T)과, 베이스 단자에 상기 히터(H)의 발열량의 정도를 제어하기 위해 마이컴에서 발생시키는 제어신호를 입력받아 턴 온/오프 동작하는 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 턴 온 동작시 정전압(Vcc)을 제 1 저항(R1)을 통해 입력받아 도통시킴으로써 제 2 저항(R2)를 통해 입력되는 상기 바이메탈(B)의 타단에 걸리는 전압을 출력하여 상기 트라이액(T)의 게이트 단자에 입력시키되 위상차를 갖는 두개의 게이트 제어 신호를 발생시키며 내부를 도통하는 신호의 제로크로싱(Zero Crossing)에 따른 데이터를 검출하여 상기 마이컴으로 제공하는 포토 커플러(PC)로 구성되어 있다.

또한, 상기 트라이액(T)의 양단에 병렬 연결되어 있는 제 4 저항(R4)과 캐패시터(C)가 더 구성되어 있다.

또한, 상기 포토 커플러(PC)는 제 1 저항(R1)을 통하여 정전압(Vcc)를 입력받아 전류의 도통시 발광하는 포토 다이오드(D)와, 상기 포토 다이오드(D)가 발광 동작하는 경우에 발생되는 빛에 따라 도통하는 제 1 포토 트라이액(Ta)와 제 2 포토 트라이액(Tb)으로 구성되는데, 상기 제 2 포토 트라이액(Tb)은 도통시 상기 트라이액(T)의 게이트 단자에 직접적인 신호를 입력시키고 제 1 포토 트라이액(Ta)은 제 3 저항을 통해 입력시키게 된다.

이를 통해 제 1 포토 트라이액(Ta)와 제 2 포토 트라이액(Tb)에서 출력되는 신호의 위상차가 발생하게 되는데, 이를 검출하기 위한 제로크로싱 수단(ZC)이 구비되며, 상기 제로크로싱 수단(ZC)은 상기 마이컴이 발생하는 제어신호에 의하여 포토 커플러(PC)가 온동작함에 따라 흐르는 전류의 변동분에서의 제로크로싱 위치를 감지하여 상기 마이컴에 전달하는 역할을 수행한다.

상기와 같이 구성되는 본 고안의 동작을 간략히 살펴보면, 마이컴에서 하이신호를 발생시키면, 이는 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 걸리게 됨으로 상기 트랜지스터(Q1)가 온동작한다. 따라서, 상기 포토 커플러(PC)가 턴온되어 트라이액(T)을 구동시키게 된다. 상기 트라이액(T)이 턴온 동작하면 히터(H)에는 높은 전압이 걸림에 따라 발열 동작하게 된다.

반면에, 마이컴에서 로우신호를 발생시키면, 이는 트랜지스터(Q1)는 턴오프 상태를 유지하게되고 따라서, 상기 포토 커플러(PC)은 턴오프상태로 전환된다. 상기 포토 커플러(PC)이 턴오프 상태가 되면, 트라이액(P)의 게이트 단자에는 하이 상태가 걸리지 않기 때문에 턴오프상태를 유지하게 됨으로써, 전류의 도통로는 제 4 저항(R4)과 캐패시터(C)를 통해 흐르게되며 그에 따라 상기 히터(H)에는 상기 트라이액(P)이 턴온되었을때에 비하여 상태적으로 작은 전압이 걸리게 됨으로써 발열량이 작아지게 된다.

이때, 상기 포토 커플러(PC)는 내부의 포토 다이오드(D)가 트랜지스터(Q1)의 턴온동작하는 경우 발광 동작하여 빛을 발생시키는데, 이에따라 제 1 포토 트라이액(Ta)와 제 2 포토 트라이액(Tb)이 턴온된다. 상기 제 2 포토 트라이액(Tb)은 도통시 상기 트라이액(T)의 게이트 단자에 직접적인 신호를 입력시키고 제 1 포토 트라이액(Ta)은 제 3 저항(R3)을 통해 입력시키게 됨으로, 제 1 포토 트라이액(Ta)와 제 2 포토 트라이액(Tb)에서 출력되는 신호의 위상차가 발생하게 된다.

이때 발생되는 위상차이에 따른 전류의 변동분에서의 제로크로싱 위치를 감지하여 제로크로싱 수단(ZC)에서 상기 마이컴에 전달하면 상기 마이컴은 이를 기준으로 히터(H)에 공급되는 전력의 량을 판단하여 과열이 발생되지 않도록 트랜지스터(Q1)에 공급되는 제어신호를 조절하게 된다.

상술한 바와 같이 동작하는 본 고안에 따른 전열기구에서 사용되는 히터 과열 안정화 장치를 제공하면, 히터의 과열로 인해 바이메탈의 단락 동작이 빈번하게 일어나는 현상을 줄일 수 있어 사용자의 편의성을 증가시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 발열이 필요한 장치에서 발열을 위한 히터와 상기 히터에 공급되는 전원의 도통로를 마이컴의 제어신호에 따라 개폐하는 스위칭 수단 등을 구비하고 있는 전열장치에 있어서,

   상기 히터를 흐르는 전류의 변동분을 검출하는 제로크로싱 감지 수단과;

   상기 제로크로싱 감지 수단에서 검출되는 제로크로싱 위치를 입력받아 상기 스위칭 수단의 개폐를 제어하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 전열기구에서의 히터 과열 안정화 장치.