KR200371437Y1 - 병렬형 안정화 전열제어회로 - Google Patents

Abstract

본 고안의 병렬형 안정화 전열제어회로는, 펄스신호를 발생시켜 비교용 소스로 이용하고 출력측 부하인 히터의 가열상태를 피드백시켜 전열구동 비교제어시키며 상기 비교제어된 출력으로 출력 부하를 가열시키는 부분회로를 병렬적으로 형성하고 있는 전열회로에 관한 것이다.

본 고안은 ① 정류부와, ② 상전환 지점에서 펄스를 발생하는 펼스생성부와, ③ 전압분배조절라인을 형성하고 상기 펼스생성부의 출력전압을 조정하여 소스전압으로 입력하고, 비교수단을 구성하여 전열소자의 발열상태에 따른 전압을 피드백하여 기준전압으로 입력받아 비교 출력하며, 비교수단의 출력된 전압으로 전력제어소자를 스위칭하여 가열전원의 도통을 제어하되, 병렬적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 비교제어부를 포함하여 구성된다.

따라서 본 고안은 다수의 전열지점이나 전열부위를 갖는 전열기기에 있어 각 전열지점들간 발열온도 차이로 인한 문제를 해결함으로써 헤어기기, 전기인두, 각종 히터 및 열발생장치 등, 다양한 전열기기들에 적용할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

병렬형 안정화 전열제어회로{Parallel-type stable control circuit of heating}

본 고안은 펄스신호를 발생시켜 비교용 소스로 이용하고 출력측 부하인 히터의 가열상태를 피드백시켜 전열구동 비교제어시 반영하며 상기 비교제어된 출력으로 출력 부하를 가열시키는 부분회로를 병렬적으로 형성함으로써, 출력부하의 전열과정에 차이가 발생하는 상황에서도 원하는 온도로 안전하게 제어하여 발열시키는,병렬형 안정화 전열제어회로를 제시한 것이다.

전열 형태의 기기는 입력되는 전원을 전열회로로 인가하여 이로부터 발생되는 열을 이용하는 기기이다. 이러한 전열기기로는 전기밥솥, 전기난로, 전기장판에서부터 헤어드라이, 전기인두 등 그 종류를 헤아릴 수 없을 정도로 많다.

본 고안은 이러한 전열기기에 사용하는 전열제어회로에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전열을 보다 안정적으로 수행하여 각종 전열기기의 안정도와 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전열회로 기술을 발전시킨 것이다.

전열기기는 일반 기기들과 달리 전원을 인가하여 열을 발생시키는 기기이므로, 전열기기에 사용하는 전열제어회로는 최고의 안정화가 요구된다. 전열기기의 회로들이 안정화되지 못하고 오작동을 일으킨다거나 과열되는 경우 대형의 화재로까지 발전할 수 있어 안정적인 작동에 대한 강조는 지나치지 않는다.

본 출원인은 생활에 필수적인 전자기기 등 다양한 전기용품을 생산하여 미국, 캐나다 등 미주와 영국, 독일 등 유럽 선진국에 수출해 왔으며, 근래에는 우수한 부품으로 회로를 설계하고 실용성이 뛰어나면서도 미감과 고급스러움을 살린 첨단 디자인의 헤어드라이 및 헤어고데기 등을 수출해 오고 있다.

이러한 가운데 본 출원인은 전열안정화 제어회로(실용신안 출원 2003-34383), 온열파이프 매트침대(실용신안 출원 2004-14215), 헤어 아이롱의 구조(특허 출원 2002-59311) 등 제품 생산과 직결되는 다수의 관련기술들을 출원해 오고있다. 특히 출원기술 가운데, 전열안정화 제어회로(실용신안 출원 2003-34383) 기술은 각종 전열기기에 적용이 가능하여 본 출원인의 법인회사에서는 헤어고데기에도 적용하여 생산해 오고 있다.

하지만 파마 등에 사용되는 이러한 헤어고데기의 경우, 아주 섬세하고 작은 부분이면서도 결코 간과할 수 없는, 중요한 문제점을 일으키고 있었다.

즉 파마 등 머리를 손질하는 경우를 천천히 살펴보면, 한 움큼 잡아든 머리칼을 앞쪽(보는 방향에서 보이는 앞쪽, 머리칼의 외측) 부분에서만 물이나 파마약을 뿌리게 될 뿐 머리칼의 뒤쪽(보는 방향에서 보이지 않는 뒤쪽, 머리칼의 내측)으로는 뿌리는 물이나 파마약이 거의 뭍지 않게 되어, 머리칼을 헤어고데기에 물리는 경우 머리칼의 외측과 내측의 온도가 다르게 된다. 머리칼을 물리게 되는 헤어고데기의 경우 집게 형태로 작동하게 되는데, 통상 집게형태인 헤어고데기의 두 내측접촉면인 제1판과 반대쪽의 제2판에 각각 접촉하는 머리칼의 온도가 차이가 나게 되는 것이다.

물론 머리칼의 내외부를 가리지 않고 골고루 물이나 파마약을 뿌리는 경우에는 온도 차이가 나지 않을 수도 있으며, 이와는 반대로 전반적으로 뿌렸다 할지라도 그 정도의 차이 등으로 인해 전열상태의 온도에 차이가 날 수도 있다.

하지만 여기서 예로 들고 있는 머리칼의 온도차이는, '온도차이가 나거나 혹은 날 수 있는 부분'으로서의 하나의 예를 들고자 하는 것으로, 후술하겠지만 본 고안의 기술은 온도차이가 있는, 처음에는 온도차이가 없었으나 시간이 지날수록 온도차이가 발생할 수 있는, 모든 부분들에 대한 전열과정을 보다 안정적으로 제어하기 위한 것이다.

이렇게 전열과정에서 온도차가 발생하는 데도 불구하고 전열과정에 차이를 두지 않고 동일한 형태인 하나의 전원을 물리적으로 구동시키는 경우 완전히 다른 상태에서 가열이 수행되는 문제가 발생하게 된다. 즉 전술한 헤어고데이기에 있어 제1판은 200℃의 온도로, 제2판은 170℃의 온도인 완전히 다른 조건의 온도상태로 변하게 되는 심각한 문제가 발생될 수 있어, 동일한 하나의 기기를 통하여 동일한 조건의 가열이 수행되는 경우에는 원하는 효과를 얻을 수 없으며, 특히 전술한 예와 같이 머리의 손질에 있어 파마온도가 이상이 있게 되면 머리를 완전히 망가뜨려 외모를 망치게 된다.

이러한 중요한 문제점의 원인을 밝혀낸 현상태에서 제3자의 입장에서는 하찮은 것으로 치부해 버릴 수 있으나, 전술한 문제점의 원인을 찾아낸다는 것은 결코 쉬운 일이 아니었으며, 특히 본 출원인의 경우 제품생산은 국내에서, 제품판매와 사용은 해외에서 이루어지는 상황이어서 현지에서의 직접적인 확인 및 문제상태의 파악이 힘들어 그 원인을 구명한다는 것이 매우 어려웠다.

전술한 상황은 본 출원인이 겪는 특수한 경우이기도 하겠지만, 전열과정에서 각 전열지점(또는 전열소자)들의 전열특성을 반영하여 적절하게 제어하는 것은 전열상태가 다른 전열지점들을 갖는 기기들에 있어서는 반드시 해결되어야 하는 중요한 문제이다.

따라서 보다 안전한 발열을 위한 본 고안의 목적은, 다른 조건으로 전열되는 전열지점들간의 차이를 해결할 수 있도록, 펄스신호를 발생시켜 비교용 소스로 이용하고 출력측 부하인 히터의 가열상태를 피드백시켜 전열구동 비교제어시 반영하며 상기 비교제어된 출력으로 출력 부하를 가열시키는 부분회로를 병렬적으로 형성함으로써, 출력부하의 전열과정에 차이가 발생하는 상황에서도 원하는 온도로 안전하게 제어하여 발열시키는, 병렬형 안정화 전열제어회로에 관한 기술을 제공함에 있다.

도 1 ; 본 고안의 일실시예에 따른 병렬형 안정화 전열제어회로의 회로도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 병렬형 안정화 전열제어회로

110 : 정류부 120 : 펼스생성부

130, 130a, 130b : 비교제어부 1301, 1302 : 비교기

20a, 20b : 전열소자

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 자세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 병렬형 안정화 전열제어회로(10)의 회로도이다.

본 실시예의 병렬형 안정화 전열제어회로는 전열기기에 사용되는 각각의 전열소자(히터)에 인가하는 발열전원을 개별적으로 제어하여 인가함으로써 전열기기에서 발열되는 부위가 서로 달라, 서로 다른 온도조건 하에서도 원하는 온도로 안전하게 발열시키고자 하는 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 병렬형 안정화 전열제어회로(10)는 정류부(110), 펼스생성부(120) 그리고 다수의 비교제어부(130a, 130b)로 크게 구분해 볼 수 있다.

이러한 구성은 전술한 바와 같이, 다수의 전열소자(20a, 20b)들을 각각 서로 다른 온도로 발열시키기 위한 것으로, 전술한 문제점을 해결하여 보다 안정적이고 효율적인 제어를 통하여 전열의 안정성을 높일 수 있게 된다.

정류부(110)는 입력되는 교류전원을 직류로 바꾸게 되고 반파, 전파, 또는 브릿지정류 등 다양한 방식이 가능하며, 본 실시예에서는 D1, D3에서 정류를 실시하여 정전압 다이오드 D2의 전압이 다이오드 D3를 통해 출력된다.

이 정류부(110) 다음으로는 펼스생성부(120)가 연이어 구성되어 있다.

이 펼스생성부(120)는 본 병렬형 안정화 전열제어회로(10)의 동작시 발생할 수 있는 노이즈 성분을 줄여 전체적인 오동작을 방지할 수 있도록 병렬형 안정화 전열제어회로(10) 작동의 기초신호가 되는 펄스신호를 생성한다.

즉 그 동작을 자세히 살펴보면, 펼스생성부(120)에는 커패시터 C2의 충방전을 통해 TR Q2, Q3, Q4에 먼저 인가되고 TR Q1의 작동에도 영향을 주어 결국 4개의 TR Q1, Q2, Q3, Q4가 유기적으로 작동하고, 이러한 작동의 결과로서 TR Q1의 출력측으로 상전환부근에서 연속적인 작동의 증폭을 통하여 펄스를 발생시키게 된다.

펼스생성부(120)는 각 TR(Q1~Q4)의 동작특성상 상이 바뀌는 지점, 즉 입력 교류신호에 있어서 중앙의 0점 지점인 교류파형의 신호가 상승(또는 하강)하기 시작하는 부분에서 펄스를 발생시킨다. 이렇게 발생된 펄스형 전원공급은 회로작동의 노이즈를 줄여서 회로작동을 보다 정확하게 하는 근원이 된다.

이러한 펼스생성부(120) 다음에는 비교제어부(130)가 연결되며, 본 실시예에서는 2개의 비교제어부(130a, 130b)가 병렬로 결합된 형태이지만 이러한 비교제어부는 다수를 병렬 형태로 연결하여 구성하는 것도 가능하다. 아울러 본 설명에서는 편의상 a, b의 부호를 넣어 각각의 비교제어부(130a, 130b)를 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 비교제어부(130)는 정밀한 전열제어를 위해병렬형태의 다수단으로 연결하여 구성하게 된다.

이들 비교제어부(130a, 130b)의 각 비교기(1301, 1302)는 저항 R7, R8, R9, VR1로 형성된 전압분배라인에서 가변저항 VR1의 설정에 의해 조절된 전압을 입력받는다. 그리고 또 비교기(1301, 1302)에는 저항 R10/R14, R11/R15를 통하여 기준전압(Vref)이 인가된다.

이렇게 되면 비교기(1301, 1302)는 전압분배라인의 펄스전압과 기준전압(Vref)을 비교하여 출력을 발생하게 되며, 비교기(1301, 1302)의 조건에 맞을 경우 펄스생성부(120)에서 펄스신호가 생성되면 비교기(1301, 1302)에서도 비교된 결과가 출력된다.

각 비교기(1301, 1302)의 출력측으로는 D4/R12/C3과, D4/R13/C4에 의한 로드를 형성함으로써 보다 안정된 비교출력결과를 얻을 수 있도록 구성하고 있다. 즉 펼스생성부(120)에서 발생되는 펄스는 전원전압은 상이 바뀌는 0[V] 부근에서 발생하므로, 이 펄스를 각 비교제어부(130a, 130b) 후단 SCR의 게이트에 가해도 SCR은 바로 도통되지는 않는다. 따라서 비교제어부(130a, 130b)의 출력은 콘덴사 C3와 C4에 충전되고 결국 이러한 충전시간은 SCR의 동작점 이상으로 상승할 때까지 펄스폭을 가지도록 함으로써 두 SCR의 도통을 제어하게 된다. 그리고 이러한 과정을 통해 두 SCR이 각각 도통되면 전열소자(20a, 20b)에 전원이 인가되어 가열이 이뤄진다.

본 실시예의 전열안정화 제어회로에서는 전력제어소자로 SCR을 사용하고 있으나, 이 전력제어소자로는 SCR 이외에도 전력용 TR, 기타 싸리스터 소자 등 전력제어의 기능을 할 수 있으면 다양한 소자를 채택하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 병렬형 안정화 전열제어회로(10)에서는 전술한 문제점을 해결하기 위해 필요한 수만큼의 비교제어부(130a, 130b)를 병렬로 형성하여 구성할 수 있게 된다.

이러한 본 병렬형 안정화 전열제어회로(10)에 있어서 각각의 비교제어부(130a, 130b)는 각 전열소자(20a, 20b)의 발열상태(가열상태)가 비교기(1301, 1302)의 기준전압(Vref) 라인으로 피드백(feed back)되는 구조를 취하고 있다. 이 때문에 비교기(1301, 1302)의 기준전압(Vref)이 증감하게 되고 이러한 증감이 시간에 따라 변화되며 이 변화된 기준전압(Vref)과 VR1을 통한 입력전압이 비교되는 작동구조를 취함으로써, 기준전압의 고정적 성격이 강하고 입력전압이 변화하면서 입력되는 일반적인 비교기의 작동구조와는 반대적인 상태로 작동하는 원리를 취하고 있다. 결국 비교기(1301, 1302)의 이러한 작동에 따라, 입력비교전압의 크기를 조절하기 위한 VR1의 설정과 이때의 설정전압이 온도설정전압으로 작용하게 된다.

각 전열소자(20a, 20b)에는 전원입력측으로 휴즈(F1, F2)가 연결되어 있으며, 이 들 전열소자(20a, 20b)와 병렬로 저항과 콘덴사, 그리고 다이오드가 연결되어 있어 가열상태를 확인할 수 있도록 구성하고 있으며, 특히 SCR1, SCR2에서부터 이어지는 가열라인과 병렬로 바리스터(TNR1) 노드를 설정함으로써 비정상적인 가열로 인한 위험으로부터 보호하고 있다.

전술한 전열소자(20a, 20b)는 전술한 다양한 전열기기에서 전열되어 열을 발생시키는 하나의 발열부하이므로, 본 병렬형 안정화 전열제어회로(10)는 하나의 전열기기에서도 이러한 발열부하들의 전열상태를 정밀제어함으로써 그 효과를 높이게 된다. 아울러 전술한 예의 헤어고데기에 적용하는 경우에는 전열지점들간의 발열온도 차이로 인한 문제를 완전히 해결할 수 있음은 물론이다.

아울러 전술한 바와 같이 비교제어부를 필요한 수만큼 병렬로 연결할 수 있고, 각 부분부분의 소자들도 변화를 주어 회로를 구성할 수 있는 등, 본 고안의 기술개념을 바탕으로 보다 다양하게 실시하는 것이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 다수의 전열지점 또는 전열부위를 갖는 전열기기에 있어서 각 지점들의 전열상태를 정밀 제어하여 각 전열지점들간의 발열온도 차이로 인한 문제를 해결함으로써 다양한 전열기기들에 적용할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 기기에 포함되는 다수의 전열소자들을 가열하기 위한 회로에 있어서,

   입력전원을 정류하는 정류부(110)와;

   상기 정류부(110)의 출력을 받아 상전환 지점에서 펄스를 발생하는 펼스생성부(120)와;

   전압분배조절라인을 형성하고 상기 펼스생성부(120)의 출력전압을 조정하여 소스전압으로 입력하고, 비교수단을 구성하여 상기 전열소자의 발열상태에 따른 전압을 피드백하여 기준전압으로 입력받아 비교 출력하며, 상기 비교수단의 출력된 전압으로 전력제어소자를 스위칭하여 가열전원의 도통을 제어하되, 병렬적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 비교제어부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬형 안정화 전열제어회로.