KR200255095Y1 - 온도 감응형 히터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 코드상 발열체(20)와 전기절연체 피복층(23)의 사이에 발열체의 온도 검출을 위하여 중간층으로서 설치하며 부온도 특성을 가지는 나일론 서미스터(11)와, 나일론 서미스터(11)의 내외면 중 일측에 접속하는 전류공급용 단자(13)와, 온도제어부(14)에서 발열체(20)의 구동전류를 제어하기 위하여 나일론 서미스터(11)의 내외면 중 타측에 접속하는 온도검출용 단자(12)로서 구성하는 온도 감응형 히터이다. 본 고안에 의하면 나일론 서미스터를 발열체에 포함시킴으로써 별도의 리드선을 설치함이 없이 온도 제어부에서 발열체의 온도를 제어할 수 있게하고, 코드 상 발열체를 나일론 서미스터로서 관상으로 포설함으로써 발열체 전체의 온도 상승을 감시할 수 있으며, 나일론 서미스터의 외면에 전기도체를 코일상으로 권설하여 되는 코일형 전자기파 실드를 제공하는 고안이다.

Description

온도 감응형 히터{TEMPERATURE RESPONSE TYPE HEATER}

본 고안은 매트류에 사용되는 온도 감응형 히터에 관한 것이다.본 고안에서 히터라 함은 전기매트, 전기요, 전기방석, 전기침대, 전기양말 등 사람의 몸을 가온 하기 위한 온열 제품에 적용하는 코드상의 히터를 지칭한다.

종래 공개실용신안공보 97-64561호에서 알려진 전자파 감쇄용 히터는 코일형의 내층 발열도선과 외층 발열도선 사이에 절연층을 개재하고 내외층 발열도선의 외단을 서로 연결함으로써 발열체 내에서 전류의 방향이 서로 반대가 되게 하여 전자파를 서로 상쇄시키고 있다. 또 다른 전자파 제거 장치는 유해 전자기파를 접지로 방전하도록 하는 장치이다. 전자파의 방전장치는 제품내에 배열된 히터를 둘러싸도록 제품내에 구리망 등 전자파 실드재를 설치하고 구리망을 접지에 접속하는 것이다. 그러나 전자파 제거를 위한 구리망을 제품내에 삽입 하자면 제품의 생산에 있어서 재료와, 공정이 추가되고, 제품의 무게와 가격을 증대시키는 등 제품의 가격경쟁력과 제품 설계여건을 악화시키는 것이었다.

또한 종래 전기매트나 전기요 등의 제품들은 히터의 구동을 제어 하기 위하여 매트 적층체에 하나 이상의 온도 센서를 설치하고, 온도 센서를 통해 온도 제어부에서 매트의 온도를 검출하고, 온도 제어부는 검출온도와 설정온도를 비교하여 히터의 구동을 제어하도록 하는 것이었다. 이와 같은 온도제어 제품의 문제점은 온도센서와 온도센서 부설용 배선을 설치함에 의해 제품의 가격을 앙등시키고, 센서와 제어부를 연결하는 리드선에서 전자파를 방출하게 되므로 제품의 전자파 안전기준에 미달하게 되는 문제점이 지적되고 있는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하는 고안으로서, 나일론 서미스터를 발열체에 포함 시킴으로써 온도 제어부에서 발열체의 온도를 검출하여 발열체의 구동 전류를 제어할 수 있게 하는 온도 감응형 히터를 제공함에 목적이 있다.

본 고안은 관상의 나일론 서미스터로서 코드상 발열체 전체를 포설하는 온도감응형 히터를 제공함에 목적이 있다.

본 고안은 코드상 히터에 전자기파 실드를 포함시킨 온도감응형 히터를 제공함에 목적이 있다.

본 고안은 코드상 히터의 전자기파 실드로서 나일론 서비스터의 외면에 전기도체를 코일상으로 권설하여 되는 온도감응형 히터를 제공함에 목적이 있다.

본 고안의 별도의 리드선을 설치함이 없이 코일형 전자기파 실드를 서미스터의 전류공급 단자로, 발열코일을 서미스터의 온도 검출용 단자로서 각각 겸용할 수 있는 온도감응형 히터를 제공함에 목적이 있다.

도1은 본 고안 히터의 일부절개 사시도

도2는 본 고안 히터의 회로도

도3은 본 고안 히터 구동회로의 상세도

<도면 주요 부호의 설명>

11:나일론 서미스터 N1,N2:발열코일 N3:실드코일 14:온도제어부

본 고안을 첨부도면에 따라서 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1, 도2에서 본 고안은, 코드상 발열체(20)와 전기절연체 피복층(23)의 사이에 발열체의 온도 검출을 위하여 중간층으로 설치하는 나일론 서미스터(11)와,

상기 나일론 서미스터(11)의 내외면 중 일면에 온도검출 전류의 공급을 위하여 접속하는 전류공급용 단자(13)와,

온도제어부(14)에서 발열체(20)의 구동전류 제어시 발열체(20)의 발열온도를 검출하기 위하여 나일론 서미스터(11)의 내외면 중 일면에 접속하는 온도검출용 단자(12)로서 구성한 온도 감응형 히터이다.

도1, 도2 실시 예에 인용된 히터의 규격은 표1과 같다.

표1 :

피복층(23) : 두께 0.7 mm의 PVC (압출성형)

나일론 서미스터(11) : 두께 0.45 mm의 나일론 수지 (압출성형)

실드코일(N3) : 선경 0.23 mm 동선을 두께 0.1mm로 압착한 압연동선

전기절연수지층(22) : 두께 0.45 mm의 실리콘 고무 (압출성형)

발열코일(N2) : 선경 0.18 mm의 동선을 두께 0.1mm로 압착한 압연동선

중심지지체(21) : 선경 0.6 mm의 폴리에스터 필라멘트사 (2000 데니어)

발열코일(N1) : 선경0.18 mm의 동선을 두께 0.1mm로 압착한 압연동선

이와 같이 구성된 본 고안은 코드상 발열체(20)에 온도검출용 나일론 서미스터(11)을 설치함으로써 외부 온도센서를 설치하지 않더라도 온도 제어부에서 발열체(20)의 온도를 검출할 수 있게 하는 것이다.

상기 관상 나일론 서미스터(11)는 코드상 발열체(20)의 외면에 압출 성형하여 부여된다. 따라서 관상 나일론 서비스터(11)는 히터의 전체를 포설할 뿐 아니라 그 내면에 발열 코일(N2)에 접속된다.

상기와 같이 관상 나이론 서미스터(11)는 코드상 발열체에 일체로 구성되어 히터와 분리되지 아니하므로 취급 및 설치가 매우 간편해 진다.

본 고안 히터를 구동하기 위해서는 적절한 구동회로가 사용된다. 도2,도3의 구동회로 예에서 상기 발열체(20)의 구동전류 접속단자 T와 N에 상용교류 전원을 접속한다.

상기 교류전원 중 단자 T에 플러스 전압이 가해지는 가열사이클 동안 단자 T를 통하여 발열코일(N1,N2)과 SCR의 에노우드에 플러스 전압을 인가하도록 하여 발열코일(N1,N2)를 구동함과 동시에 SCR의 트리거에 대비하고, 동시에 단자 N에 플러스전압이 가해지는 온도검출사이클 동안 단자 N, 단자(13)(또는 실드코일N3)를 통하여 나일론 서미스터(11)에 플러스 전압을 인가하기 위하여 발열코일(N1)과 단자 T의 사이에 다이오드(D)를 설치한다.

본 고안은 상기 관상 나일론 서미스터(11)의 내면에 발열코일(N2)을 접속시키고 있으므로, 직열로 접속되어 있는 발열코일(N2,N1)은 온도검출사이클 동안 온도검출용 단자(12)로서 겸용된다.

본 고안은 상기 관상 나일론 서미스터(11)의 외면에 실드코일(N3)을 권착 하고 있어, 실드코일(N3)은 발열체(20)에 구동전류가 공급되는 가열사이클동안 발열체(20)에서 방출되는 전자파를 단자 N을 통해 교류의 뉴트럴 전위에 방전한다.

상기 구동회로는 단자 N과 단자(13)를 통하여 관상 나일론 서미스터(11)에 플러스 전압이 가해지는 동안 나일론 서미스터(11) 내면에 유기되는 온도전압을 단자(12) 또는 발열코일(N2,N1)에 유도하기 위하여 상기 다이오드(D)에 병열로 발열저항(R)을 설치하였다.

상기 온도제어부(14)는 상기 온도검출 사이클동안 온도검출용 단자(12)에서 발열체(20)의 온도전압를 검출하여 발열코일(N1, N2)의 구동전류를 제어하는 것이다.

상기 온도제어의 실시 예를 도3을 인용하여 설명하면 다음과 같다.

단자 T를 통해 공급되는 발열코일(N1,N2)의 구동전류를 개폐하기 위하여 발열코일(N2)과 단자 N의 사이에 SCR을 설치하였다.

온도 검출기(31)는 온도검출사이클 동안 발열저항(R)과 발열코일(N1) 사이의 온도검출용 단자(12)에 유도되는 온도전압을 검출하고, 검출 전압을 증폭하여 가열사이클에 온도비교기에 제공한다.

발열체(20)의 발열온도를 설정하기 위하여 온도설정부(32)를 설치한다. 온도설정부(32)는 회로전원부(38)에서 제공되는 Vcc 정전압을 인가한 가변저항이다. 또한 온도설정부(32)는 발열체 구동전류 개폐용 스위치(sw)와 연동되게 설치한다.

비교기(33)는 가열사이클동안 온도검출기(31)에서 제공하는 검출온도(전압)와 온도설정부(32)의 설정온도(전압)를 비교하여 검출온도가 설정온도보다 낮을 때에 하이 신호를 출력하고 높을 때에 로우신호를 출력한다.

제로검출기(34)는 단자 N의 전압을 검출하여 단자 N의 전압이 0v이면 일정한 시간 자세히는 1교류 사이클의 20분지1의 시간동안 하이 신호를 출력하고, 나머지 사이클 시간동안 로우신호를 출력한다.

실드코일(N3)의 단선으로 인한 온도 과승시 발열체 구동전류를 자동 차단하기 위하여 실드코일(N3)의 단선검출기(35)를 설치한다. 단선검출기(35)는 단자N에 일단을 접속한 실드코일(N3)의 타단에 접속하여 실드코일(N3)이 단선되지 않았을 때 하이신호를 발생하고, 단선되었을 때 로우신호를 발생하도록 구성하였다.

상기 제로검출기(34)와 상기 온도비교기(33)와 상기 단선검출기(35)의 출력을 종합하기 위하여 앤드게이트(36)를 설치하였다. 앤드게이트(36)는 상기 제로검출기(34)와 상기 온도비교기(33)와 상기 단선검출기(35)가 모두 하이신호를 출력할 때 발열코일(N1,N2)의 구동신호를 구동부(37)에 제공한다.

구동부(37)는 앤드게이트(36)로부터 하이 신호를 얻었을 때 발열코일(N1,N2)의 스위칭 신호를 SCR에 제공한다.

상기 온도제어부의 동작은 다음과 같다.단자 N에 플러스 전압이 걸리고, 단자 T에 마이너스 전압이 인가되는 온도검출사이클에서 SCR은 에노우드에 마이너스 전압이 걸리고, 캐소우드에 플러스 전압이 걸려 턴오프 되어 발열코일(N1,N2)은 구동되지 아니한다. 단자 N에 인가된 플러스 전압은 전류공급용 단자(13), 나일론 서미스터(11), 발열코일(N2), 발열코일(N1), 발열저항(R)과 단자 T로 구성되는 온도검출 회로에 흐른다. 이 온도검출전류는 나일론 서미스터(11)의 저항 값에 반비례하며 온도에 비례하는 전압으로서, 단자(13)에 공급되는 전류에 비례하는 전압이 발열저항(R)의 양단에 유기 된다.

SCR이 턴온 상태에서 단자 T에 플러스 전압이 인가되고 단자 N에 마이너스 전압이 인가되는 가열사이클이 되면 전류 방향은 다이오드(D)는 순방향과 같게 되어 단자 T의 플러스 전압이 다이오드(D)를 통하여 발열코일(N1,N2)에 공급되고 저항(R)에는 전압이 걸리지 않는다.

그로나 상기 가열사이클에서도 제로검출기(34)에 의해 제한된 시간을 벗어나거나, 검출온도가 설정온도 이상이 되거나, 전류공급용 단자(13)의 단선이 검출되어 앤드게이트(36)의 출력이 로우전압일 때에는 SCR이 턴오프되어 발열코일(N1,N2)을 구동되지 아니한다.

본 고안의 온도 과승방지 동작은 다음과 같다.

어떠한 이유로 나일론 서미스터(11)가 녹거나 파손되어 전류공급 단자(13)로 겸용되는 실드코일(N3)과 발열코일(N2)이 접속된 경우 단자 N의 플러스 전압이 발열코일(N1, N2)에 직접 공급된다. 이 경우 단자 N, 실드코일(N3), 발열코일(N2m N1), 발열저항(R) 및 단자 T를 잇는 회로에 큰 전류가 흐르게 되어 발열저항(R)이 높은 온도로 가열되어 함께 봉입된 온도 휴즈(tf)를 단선 시킨다.

또한 SCR이 쇼트 되었을 때 전류는 단자 N, SCR, 발열코일(N2), 발열코일(N1) 및 저항(R)으로 흐르게 되고 이 경우에도 마찬가지로 발열저항(R)이 가열되어 함께 봉입된 온도휴즈(tf)를 단선시켜 히터의 구동전류를 차단한다.

상기와 같이 본 고안은 나일론 서미스터를 발열체에 포함 시킴으로써 온도 제어부에서 발열체의 온도를 검출하여 발열체의 구동 전류를 제어할 수 있게 하는 온도 감응형 히터를 제공하고, 관상의 나일론 서미스터로서 코드상 발열체 전체를 포설하는 온도감응형 히터를 제공하고, 코드상 히터에 전자기파 실드를 포함시킨 온도감응형 히터를 제공하고, 코드상 히터의 전자기파 실드로서 나일론 서비스터의 외면에 전기도체를 코일상으로 권설하여 되는 온도감응형 히터를 제공하고, 별도의 리드선을 설치함이 없이 코일형 전자기파 실드를 서미스터의 전류공급 단자로, 발열코일을 서미스터의 온도 검출용 단자로서 각각 겸용할 수 있는 온도감응형 히터를 제공하는 것이다.

Claims (3)

1. (정정) 감온 히터에 있어서,

   코드상 발열체(20)와 전기절연체 피복층(23)의 사이에 발열체의 온도 검출을 위하여 중간층으로서 설치하며 부온도 특성을 가지는 나일론 서미스터(11)와,

   나일론 서미스터(11)의 내외면 중 일면에 접속하는 전류공급용 단자(13)와,

   온도제어부(14)에서 발열체(20)의 구동전류를 제어하기 위하여 나일론 서미스터(11)의 내외면 중 일면에 접속하는 온도검출용 단자(12)로서 구성한 온도 감응형 히터.
2. (정정) 제1항에 있어서,

   상기 나일론 서미스터(11)는 코드상 발열체(20)의 외면에 압출 성형되어 내면이 발열 코일(N2)에 접속되는 관상 나일론 서미스터(11)로서 구성하고,

   상기 단자(12)는 관상 나일론 서미스터(11)의 내면에 발열코일(N2)을 접속시켜 직열의 발열코일(N2,N1)로서 겸용되는 단자(12)로 구성하고,

   상기 전류공급 단자(13)는 관상 나일론 서미스터(11)의 외면에 권착하여 발열체(20)에서 방출되는 전자기파를 교류전원의 뉴트럴 단자 N으로 방출하는 실드코일(N3)로서 겸용되게 구성한 구성한 온도 감응형 히터.
3. (삭제)