KR200254709Y1 - 전열기의 온도 조절장치 - Google Patents

Abstract

제1실리콘제어정류기(SCR1)를 통해 발열선에 공급되는 전압의 위상을 검출하는 위상검출부와, 상기 실리콘제어정류기(SCR1)의 전압을 상기 위상검출부에 전달하는 신호전달용 저항과, 상기 위상검출부의 검출신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부에 의해 증폭된 전압의 크기를 설정 전압과 비교하여 기준전압보다 낮을 때 출력단에 전달하는 비교기와, 상기 비교기의 출력신호를 일정시간 지연하는 지연회로와, 상기 지연회로를 거쳐 제공되는 신호에 따라 발열선에 제공되는 전압을 제어하는 제2실리콘제어정류기(SCR2)의 동작 기준신호를 제공하는 스위칭부를 포함하여 이루어지는 전열기의 온도조절장치로서, 위상제어방식에 의한 소음 및 전자파 발생을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Description

전열기의 온도 조절장치{A temperature controlling apparatus of a heating device}

본 고안은 전기 장판 등의 전열 장치에 사용되는 온도조절 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위상제어 방식의 온도조절장치에서의 소음 발생을 해결하고 전자파 발생을 억제할 수 있는 온도조절장치에 관한 것이다.

종래의 전기장판 또는 전기요(이하 전기장판이라 총칭한다)의 자동온도 조절장치는 전기장판의 온도설정이 실제 사용하고자 하는 온도에 따라 설정되지 않고,전기장판의 필요한 온도를 발생시키는데 필요한 전력량으로 온도를 설정하도록 구성되어 있어, 주의온도와 실제 사용하는 온도의 차가 심한 경우에는 잘 맞지 않는다. 또한, 전기장판에 사용되는 발열체는 도 1에 나타낸 바와 같이 압연동선을 섬유에 감아서 고정한 열선(1) 위에 절연성의 나이론 써미스터(2)를 입힌 후 그 위에 압연동선으로 감아 온도 검지선(3)으로 사용하도록 하고, 그 위에 다시 PVC(4)를 입히도록 구성되어 있다. 이러한 발열체를 사용한 종래의 전기장판의 온도조절 장치의 구성은 도 2에 도시된 바와 같다. 열선(HL), 나일론 써미스터(NS) 및 온도검지선(DL)으로 형성되는 전기장판의 발열체에서, 온도검지선(DL)의 양단에 볼륨으로 사용되는 가변저항(VR)과 컨덴서(C)를 접속하고, 상기 열선(HL)의 일측단에 SCR을 접속하며, 컨덴서(C)의 충전전압으로 SCR의 게이트에 인가하도록 접속 구성하여 온도의 증감에 따라 상기 나일른 써미스터(NS)의 정전용량(Capacitance) 값이 변경되는 것을 이용하여 이 나이론 써미스터를 통하여 상기 컨덴서에 흐르는 전류에 의하여 SCR의 트리거시간을 조절토록 함으로써 온도를 가열하여 일정 온도를 유지토록 하고 있다.

그러나, 상기 나이론 써미스터의 정전용량(Capacitance)은 온도변화에 따라 선형적으로 변동되지 않기 때문에 상기 온도검지선 만의 전류검출에 의하여서는 정확하게 발열체의 가열온도를 조절할 수 없어 정밀하고 정확하게 전기장판의 내부온도를 제어할 수없다. 따라서, 온도설정범위도 저온·중온·고온 또는 1단, 2단..... 5단 등의 등급으로 온도를 세팅하도록 되어 있으나, 세팅온도와 주위의 온도와의 차가 심한 경우에는, 세팅온도와 실제 사용온도가 상당히 다르기 때문에전기장판이 정상적으로 작동되더라도 전기장판의 내부온도가 세팅온도까지 올라가지 않아 실제 사용자는 세팅온도를 온도조절 장치에 실제 표시한 온도보다 높게 세팅하거나, 아니면 불량품으로 오인하여 제품의 교환 등을 요구하는 사례가 왕왕 발생하였으며, 제조자는 아예 표시온도를 실제 사용 온도보다 더 높게 설정하여 표시하는 경우도 있어 화재를 일으키는 원인이 되기도 하였으며, 등급으로만 표시되어 있어 실제 사용하는 온도가 어떤 것인지 확인할 수 없다는 불편한 점이 있었다.

또한, 전기장판의 온도 제어시에 부수적으로 수반하는 보호장치도 미흡할 뿐만 아니라, 교류위상제어 방식을 사용함으로써 부하전류가 어느 정도 큰 경우에는 전파잡음 및 전자파 발생이 해결되지 못하고 있다. 온도조절기에서 출력되는 전자파는 사용자의 두통과 불쾌감을 유발시키고 쉽게 피로감을 느끼도록 한다.

전기매트는 제품의 특성상 온도조절기의 부피가 작아야 하고 정밀제어 보다는 안정성과 신뢰성에 중점을 두어야 하며 저렴한 가격으로 제공되면서, 무엇보다 전자파의 방출이나 전기적 잡음 등에 의해 인체에 나쁜 영향이 없어야 될 것을 요구하는 것이다. 그러나 이러한 관점에서 살펴볼 때 종래의 온도조절기는 상술한 조건을 만족시키지 못하는 실정이다.

본 고안은 위상 제어방식에 의한 소음 발생을 억제할 수 있는 온도조절장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 다른 목적은 전자파 발생을 억제할 수 있는 온도조절장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 온도조절장치는 제1실리콘제어정류기(SCR1)를 통해 발열선에 공급되는 전압의 위상을 검출하는 위상검출부와, 상기 실리콘제어정류기(SCR1)의 전압을 상기 위상검출부에 전달하는 신호전달용 저항과, 상기 위상검출부의 검출신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부에 의해 증폭된 전압의 크기를 설정 전압과 비교하여 기준전압보다 낮을 때 출력단에 전달하는 비교기와, 상기 비교기의 출력신호를 일정시간 지연하는 지연회로와, 상기 지연회로를 거쳐 제공되는 신호에 따라 발열선에 제공되는 전압을 제어하는 제2실리콘제어정류기(SCR2)의 동작 기준신호를 제공하는 스위칭부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 온도조절장치의 세부적 특징은 상기 증폭부는 포토커플러(photo coupler)를 포함하여 이루어지는 점이다.

본 고안에 따른 온도조절장치의 다른 세부적 특징은 상기 스위칭부가 포토트라이액을 포함하여 이루어지는 점이다.

도 1은 전기장판에 사용되는 발열체의 구성을 나타낸 예시도,

도 2는 종래기술에 따른 온도 조절장치의 구성을 나타낸 회로도,

도 3은 본 고안에 따른 온도조절장치의 구성을 나타낸 블록도,

도 4는 도 3의 상세회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 고안에 따른 온도조절장치의 구성과 그에 따른 동작을 설명하기로 한다.

도 3는 본 고안에 따른 온도조절장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 제1실리콘제어정류기(SCR1)를 통해 발열선에 공급되는 전압을 저항을이용하여 강하시키고 이때의 전류값을 추출하기 위한 전류제어부(10)와, 상기 전류제어부(10)를 거쳐 제공되는 전압의 위상을 검출하는 위상검출부(20)와, 상기 위상검출부(20)의 검출신호를 증폭하는 증폭부(30)와, 상기 증폭부(30)에 의해 증폭된 전압의 크기를 설정 전압과 비교하는 비교부(40)와, 상기 비교부(40)의 출력신호를 일정시간 지연하여 제2실리콘제어정류기(SCR2)를 거쳐 발열선에 제공되는 전압을 제어하는 지연부(50)를 포함하여 이루어진다.

도 4는 도 3의 상세회로도이다. 제1실리콘제어정류기(SCR1)를 거쳐 발열선에 제공되는 전압은 저항(R1)에 의해 포토커플러(PC)에 전달된다. 이때 포토커플러(PC)는 저항(R1)을 통해 전달되는 전류의 위상을 증폭된 전압 값으로 변환시켜 저항(R2)에 전달한다. 저항(R2)를 거쳐 제공되는 전압은 비교기(OP1)의 비반전단자(+)에 전달되어, 저항(R3, R4)을 통해 비교기(OP1)의 반전단자(-)에 제공되는 기준전압(Vcc)과 비교된다. 이때, 비교기(OP1)의 출력신호는 포토커플러(PC)에 의해 증폭되어 비반전단자(+)에 제공되는 전압이 반전단자(-)를 통해 제공되는 기준전압(Vcc)보다 낮을 때에만 나타나게 된다. 비교기(OP1)의 출력값은 저항(R5) 및 캐패시터(C)에 의해 필터링 및 충전과정을 통해 일정시간 동안 지연된 후에 캐패시터(C)의 방전에 따라 저항(R6)을 거쳐 포토 트라이액(PT)을 구동시킨다. 포토트라이액(PT)의 트리거(trigger) 드라이빙 기능을 이용하며, 전자파 발생을 억제할 수 있도록 다이오드(D3)를 통해 정류되어 제2실리콘정류제어기(SCR2)의 게이트단에 전달된다. 제2실리콘정류제어기(SCR2)는 제1실리콘정류제어기(SCR1)보다 상세적으로 큰 용량의 것이 사용된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 히터 온도조절장치는 사이리스터의 개폐 과도 현상에 의해 발생한 고주파 에너지가 전도되어 다른 가전 제품에 미치는 잡음의 영향을 차단하거나 제한하며, 외부로부터 과전압의 펄스가 인가되어도 소비전력의 변화를 줄일 수 있어 제품의 파손을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 제1실리콘제어정류기(SCR1)를 통해 발열선에 공급되는 전압의 위상을 검출하는 위상검출부와,

   상기 실리콘제어정류기(SCR1)의 전압을 상기 위상검출부에 전달하는 신호전달용 저항과,

   상기 위상검출부의 검출신호를 증폭하는 증폭부와,

   상기 증폭부에 의해 증폭된 전압의 크기를 설정 전압과 비교하여 기준전압보다 낮을 때 출력단에 전달하는 비교기와,

   상기 비교기의 출력신호를 일정시간 지연하는 지연회로와,

   상기 지연회로를 거쳐 제공되는 신호에 따라 발열선에 제공되는 전압을 제어하는 제2실리콘제어정류기(SCR2)의 동작 기준신호를 제공하는 스위칭부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열기의 온도조절 장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 증폭부는 포토커플러(photo coupler)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열기의 온도조절 장치.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 스위칭부는 포토트라이액을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열기의 온도조절 장치.