KR200201773Y1 - 가변 인덕턴스를 이용한 전열히터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발열히터에 부하저항을 추가하여 부하저항의 인덕턴스를 변화시켜 발열량을 조절할 수 있는 전열히터에 관한 것으로서, 상용 교류전원을 제공하는 전원 공급원과, 상기 전원 공급원으로부터 제공된 전원에 의해 발열하는 발열히터와, 상기 전원공급원으로부터 전열히터에 인가되는 전원을 스위칭하는 스위칭장치를 포함하여 구성되는 전열 히터에 상기 전원공급원과 발열히터의 사이에 직렬로 연결되어 상기 발열히터의 부하 저항(load resistance)을 변화시킴으로써 상기 발열히터의 발열량을 조절할 수 있는 가변 인덕턴스(Inductance) 장치가 부가되어 이루어진다.

Description

가변 인덕턴스를 이용한 전열히터{An electric heater using variable inductance}

본 고안은 전열히터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열히터에 부하저항을 추가하여 부하저항의 인덕턴스를 변화시켜 발열량을 조절할 수 있는 전열히터에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 온도 조절이 가능한 전열 히터는 트라이액(triac) 이나 scr 등을 사용하여 간단한 전자회로로써 전압을 가변하는 방식을 주로 사용하고 있다. 도 1은 종래 기술에 따른 전열히터의 구성을 나타낸 회로도로서, 교류전원이 인가되는 전원부(10)에 발열히터(20)가 접속되고, 또한 상기 전원부(10)에는 인가전압에 따라 설정된 위상각의 신호를 포토트라이액(photo triac)(31)에 인가하는 제어부(40)가 연결되어 있으며, 상기 포토 트라이액(31)을 통과한 상기 제어부(40)의 미리 설정된 위상각의 신호를 게이트단자로 입력하는 트라이액(30)은 상기 발열히터(20)에 직렬로 연결되어 있다. 또한 상기 제어부(40)에는 각종 기능의 조작과 그 결과가 나타나는 조작 및 표시부(50)와, 온도를 감지하는 센서(60)가 연결되어 있다.

이와 같이 구성되어 상용 교류전원이 전원부(10)에 입력되면, 이 전원부를 통해 각 부위에 전원이 인가되면서 입력전압을 제어부(40)가 감지하여 상기 제어부(40)의 설정된 위상각 신호는 포토트라이액(31)을 통과하여 상기 트라이액(30)의 게이트단자에 인가된다. 이에 따라, 상기 트라이액(30)의 동작에 의해 발열히터(20)에 설정된 허용 입력전원이 제공되어 발열히터(20)에 의해 전기에너지가 열 에너지로 변환된다.

이러한 종래 기술에 따른 전열히터에는 다수의 전자회로가 포함됨으로써 다량의 전자파가 발생하여 E.M.I 대치회로가 필요하며, 이러한 전자회로 이외에도 가변 볼륨(Volume)이나 전선(wire)등의 추가 부품이 필요하다. 따라서, 부품의 종류가 많아짐에 따라 생산 과정의 조립 공수 및 생산에 소요되는 작업시간이 늘어나고 생산비용 또한 증가하는 단점이 있다.

본 고안은 전자파를 극소화할 수 있는 전열히터를 제공함을 목적으로 한다.

본 고안의 다른 목적은 발열히터의 전력 손실을 최소화하면서 히터의 발열량을 조절하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 생산에 필요한 주변 부품을 줄이는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 생산에 필요한 조립공수를 줄이는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 부품의 단순화로 고장 발생율을 줄이는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 고안에 따른 전열히터의 구성상의 특징은 상용 교류전원을 제공하는 전원 공급원과, 상기 전원 공급원으로부터 제공된 전원에 의해 발열하는 발열히터와, 상기 전원공급원으로부터 발열히터에 인가되는 전원을 스위칭하는 스위칭장치를 포함하여 구성되는 전열 히터에 있어서; 상기 전원공급원과 발열히터의 사이에 직렬로 연결되어 상기 발열히터의 부하 저항(load resistance)을 변화시킴으로써 상기 발열히터의 발열량을 조절할 수 있는 가변 인덕턴스(Inductance) 장치가 부가되어 이루어진 점이다.

본 고안에 따른 전열히터의 구성상의 세부적 특징은 상기 가변 인덕턴스 장치가 트로이달 타입으로 규소강판에 코일을 감아 탄소 브러쉬로 인덕턴스를 가변할 수 있도록 구성된 점이다.

본 고안에 따른 전열히터의 다른 실시에 따른 구성의 특징은 상기 가변 인덕턴스 장치가 로터리(rotary) 타입의 스위치를 사용한 단권 변압기형으로 구성된 점이다.

본 고안에 따른 전열히터의 또 다른 실시에 따른 구성의 특징은 상기 가변 인덕턴스 장치가 로터리 스위치에 탄소 브러쉬와 하나의 다이오드를 선택적으로 연결하여 발열히터에 인가되는 전압의 크기를 조절하기 위한 구성으로 이루어지는 점이다.

본 고안에 따른 전열히터의 또 다른 실시에 따른 구성의 특징은 상기 가변인덕턴스 장치가 상기 발열히터에 서로 다른 위치에 연결된 두 개의 다이오드를 상기 로터리 스위치를 이용하여 스위칭하여 발열히터의 접점 위치를 차별화함으로써 발열히터에 인가되는 전압의 크기를 조절하기 위한 구성으로 이루어지는 점이다.

본 고안에 따른 전열히터의 또 다른 실시에 따른 구성의 특징은 상기 가변인덕턴스 장치가 하나의 2연동작 로터리 스위치와 하나의 다이오드를 이용하여, 상기 2연동작 로터리 스위치의 스위칭 동작으로 상기 다이오드와 발열히터의 연결부위를 선택적으로 제어함으로써 발열히터에 인가되는 전압의 크기를 조절하기 위한 구성으로 이루어지는 점이다.

도 1은 종래 기술에 따른 전열히터의 구성을 나타낸 회로도,

도 2는 본 고안의 일 실시에 따른 전열히터의 구성을 나타낸 회로도,

도 3은 본 고안의 다른 실시에 따른 전열히터의 구성을 나타낸 회로도,

도 4는 본 고안의 또 다른 실시에 따른 전열히터의 구성을 나타낸 회로도,

도 5는 본 고안의 또 다른 실시에 따른 전열히터의 구성을 나타낸 회로도,

도 6은 본 고안의 또 다른 실시에 따른 전열히터의 구성을 나타낸 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 고안에 따른 전열히터의 구성과 그에 따른 동작을 설명하기로 한다. 도 2는 본 고안의 일 실시에 의한 전열히터의 구성을 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 상용 교류전원을 제공하는 전원 공급원(100)과, 상기 전원 공급원(100)으로부터 제공된 전원에 의해 발열하는 발열히터(300)와, 상기 전원공급원(100)으로부터 발열히터(300)에 인가되는 전원을 스위칭하는 스위칭장치(200)와, 상기 전원공급원(200)과 발열히터(300)의 사이에 직렬로 연결되어 상기 발열히터(300)의 부하 저항(load resistance)을 변화시킴으로써 상기 발열히터(300)의 발열량을 조절할 수 있는 가변 인덕턴스(Inductance) 장치(400)를 포함하여 구성된다.

종래 기술과 달리 전자회로 및 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB) 대신에 규소 강판이나 자성 재료 등에 코일을 감아 탄소 브러쉬로 인덕턴스를 가변할 수 있도록 구성한다.

도 3에서 나타난 바와 같이 상기 가변 인덕턴스 장치를 로터리(rotary) 타입의 스위치를 사용한 단권 변압기형(TAP type)(500)으로도 구성이 가능하다.

또한, 본 고안에 따른 발열히터의 또 다른 구성은 도 4에서와 같이, 로터리 타입의 스위치와 탄소브러쉬를 혼용하여 부피가 작은 가변인덕턴스를 구성하는 것이다. 로터리 스위치가 a점에 접점될 때, 발열히터에 인가되는 전압이 가장 크므로 발열량이 가장 크게 나타나다. 로터리 스위치가 탄소브러쉬에 연결된 b점에 접점되는 경우, 상기 a점에 연결할 때 보다 발열히터에 인가되는 전압이 탄소브러쉬의 부하저항에 의해 낮아진 전압이 인가되므로써 발열량이 낮아지고, c점에 연결된 경우 다이오드에 의해 반파정류된 전압이 인가되어 발열히터에 의한 발열량은 더욱 낮아지게 된다. 즉, a,b,c 각 점의 접점에 의한 발열량은 a>b>c의 순으로 나타난다.

한편, 본 고안에 따른 발열히터의 또 다른 실시예는 도 5에서와 같이, 로터리 타입의 스위치와 두 개의 다이오드를 이용하여 구성할 수 있다. a점과 c점에 접점되는 경우 발열히터에 의한 발열량은 도 4의 예와 같으나, b점에서는 도 4와 달리 발열히터에 인가되는 전압을 c점과 동일하나 발열히터의 길이가 달라지는 점이 다르다. 즉, 다이오드에 의해 강하된 전압이 인가되는 것을 동일하나 발열히터에 의한 부하저항이 달라지므로 발열량이 c점에 연결한 경우보다 크게 나타나게 되는 것이다.

본 고안에 따른 발열히터의 또 다른 실시 예는 도 6에서와 같이, 로터리 타입의 스위치와 하나의 다이오드를 사용하여 구성하는 것이다. 도 5에 따른 구성 예에서는 1련 로터리 스위치를 사용하고 있는 반면, 도 6의 실시 예에 사용되는 로터리 스위치는 2련 스위치를 사용한다. 즉, b1 접점과 b2 접점이 동시에, 그리고 c1접점과 c2 접점이 동시에 연결될 수 있도록 한다. 발열량을 가장 크게 할 경우 a점에 스위칭하고, 중간정도의 발열량을 원하는 경우 b1과 b2접점을 동시에 연결되도록 한다. 이때 b1에 의해 인가된 전원은 다이오드를 거쳐 다시 b2에 의해 발열히터의 소정부위에 연결된다. 한편, c1과 c2를 동시에 스위칭하게 되면 b1접점에서 c1점으로 b2접점에서 c2접점으로 연결되므로 발열히터의 총 부하저항이 늘어나게 되어 발열량을 줄이게 된다.

이제까지 본 고안에 대해 바람직한 여러 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안이 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 고안의 범위는 전술한 설명이 아니라 실용신안등록청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 고안에 포함된 것을 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 전열히터는 전자파를 최소화할 수 있으며, 전력손실이 거의 없이 히터의 발열량을 조절할 수 있는 효과를 가진다. 또한, 종래의 전열히터에 비해 그 구성 부품이 적어 조립도 간단하여 조립 공수 및 조립 시간을 줄일 수 있으며, 생산에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (7)

1. 상용 교류전원을 제공하는 전원 공급원과, 상기 전원 공급원으로부터 제공된 전원에 의해 발열하는 발열히터와, 상기 전원공급원으로부터 발열히터에 인가되는 전원을 스위칭하는 스위칭장치를 포함하여 구성되는 전열 히터에 있어서;

   상기 전원공급원과 발열히터의 사이에 직렬로 연결되어 상기 발열히터의 부하 저항(load resistance)을 변화시킴으로써 상기 발열히터의 발열량을 조절할 수 있는 가변 인덕턴스(Inductance) 장치가 부가되어 구성된 것을 특징으로 하는 전열히터.
2. 제 1 항에 있어서; 상기 가변 인덕턴스 장치는,

   규소강판에 코일을 감아 탄소 브러쉬로 인덕턴스를 가변할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 전열 히터.
3. 제 1 항에 있어서; 상기 가변 인덕턴스 장치는,

   자성 재료에 코일을 감아 탄소 브러쉬로 인덕턴스를 가변할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 전열 히터.
4. 제 1 항에 있어서; 상기 가변 인덕턴스 장치는,

   로터리(rotary) 타입의 스위치를 사용한 단권변압기형으로 구성됨을 특징으로 하는 전열히터.
5. 제 4 항에 있어서; 상기 가변 인덕턴스 장치는,

   상기 로터리 스위치에 탄소 브러쉬와 하나의 다이오드를 선택적으로 연결하여 발열히터에 인가되는 전압의 크기를 조절하기 위한 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열히터.
6. 제 4 항에 있어서; 상기 가변 인덕턴스 장치는,

   상기 발열히터에 서로 다른 위치에 연결된 두 개의 다이오드를 상기 로터리 스위치를 이용하여 스위칭하여 발열히터의 접점 위치를 차별화함으로써 발열히터에 인가되는 전압의 크기를 조절하기 위한 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열히터.
7. 제 4 항에 있어서; 상기 가변 인덕턴스 장치는,

   하나의 2연동작 로터리 스위치와 하나의 다이오드를 이용하여, 상기 2연동작 로터리 스위치의 스위칭 동작으로 상기 다이오드와 발열히터의 연결부위를 선택적으로 제어함으로써 발열히터에 인가되는 전압의 크기를 조절하기 위한 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열히터.