KR200425159Y1 - 무자계열선에서의 시간제어식 무센서 온열조절기와과열보호회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무자계 열선으로 구성되는 전기장판 및 전기매트류에 사용되는 온도조절기에 관한 것으로, 특히 별도의 온도센서 없이 펄스 제네레이더를 응용한 시간제어식 온열조절회로와, 무자계 열선의 구조상 발생하는 층간단락으로부터 과열을 방지하도록 하는 과열보호회로의 구성으로 이루어지는 무자계열선에서의 시간제어식 무센서 온열조절기와 과열보호회로에 관한 것이다.

본 고안은 상기와 같은 무자계열선을 사용하는 온열조절기에 있어서, 펄스 제네레이터를 응용하여 열선에 가해지는 전류의 흐름을 시간적으로 단속하는 방법을 제시하는 것으로 저온일 때는 출력시간을 짧게주고 상대적으로 고온일 때는 길게주는 방식으로 ON-OFF시간의 비를 볼륨을 통해 하드웨어적으로 적절한 비율을 가지고 연동하도록 하며 나머지 회로구성에 대하여 과열보호회로에 사용하도록 구성하는 것이다.

무자계열선, 전열침구, 과열방지, 온도조절기

Description

무자계열선에서의 시간제어식 무센서 온열조절기와 과열보호회로{Time control formula Temperature Controller and an overheat protection circuit of non-magneticfield heating wire}

도 1은 본 고안의 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

본 고안은 무자계 열선으로 구성되는 전기장판 및 전기매트류에 사용되는 온도조절기에 관한 것으로, 특히 별도의 온도센서 없이 펄스 제네레이더를 응용한 시간제어식 온열조절회로와, 무자계 열선의 구조상 발생하는 층간단락으로부터 과열을 방지하도록 하는 과열보호회로의 구성으로 이루어지는 무자계열선에서의 시간제어식 무센서 온열조절기와 과열보호회로에 관한 것이다.

일반적으로 전열침구는 전열에 의해 일정온도를 일정온도를 유지시키는 난방기기의 일종으로서, 전기요 및 전기장판과 전기매트 및 전기카페트 등이 있으며, 통상의 구성을 살펴보면, 제품의 외피 내부로 전원에 의한 발열선을 보온재의 내부 사이에 지그 재그로 배열하고 발열선의 종단에는 이용자가 설정한 온도에 따라 발열선에 전원을 인가하는 온도조절장치가 구비되는 것이 일반적인 구성이다.

그러나 상기 전열침구류에 사용되는 평행2선식 열선히터를 사용하는 전열침구류는 가열될 때 히터의 열선이 중간에서 단락되어 과전류가 흐르거나 열선 사이에 누설전류 및 전원 인입 양단자 사이에 전압변동 등으로 인한 과전류가 흘러 과열됨으로서 화재가 발생하는 위험요소가 있으므로, 상기와 같은 과열현상을 방지하는 수단으로 별도의 온도센서(감온바이메탈접점기)를 사용하여 과열을 감지하여 전원을 단락시키도록 하는 구성한 것이 있으나 이는 열선 또는 제품의 부분적 과열만을 제어하고 있으므로 제품 전체를 효과적으로 제어하지 못하는 단점으로 화재로부터 안전한 보증을 받을 수 없는 단점이 있었다.

또한, 상기와 같이 온도센서를 이용하지 아니하면서도 온도센서의 값을 피드백시켜 그 값을 설정값과 비교하여 출력을 조절하는 피드백 방식이 많이 사용되고 있으며, 본 고안자에 의하여 선출원(특허-2006-47539호)된 것이 있으며, 이 또한 별도의 센서가 없어도 온도에 감응하는 감열선에 흐르는 전류변화를 온도조절기에서 실시간으로 검출하여 처리함으로서 기존의 센서를 사용하는 것과 동일한 방식으로 피드백 제어가 가능하도록 구성한 감열선을 이용한 무자계 방식을 포함한 일반방식의 온도조절기에 관한 것이 안출되어 있다.

그러나 본 고안에서는 상기와 같이 온도를 특별히 조절하지 아니하여도 무방한 제품군에 사용할 수 있는 간단하면서도 저렴한 무센서 온열조절기를 제공하고자 하는 것이고, 일반적으로 무자계 열선 방식에 있어서 무자계열선은 구조상 층간단락(부분쇼트)이 일어났을 때 그 단락의 정도(범위)에 따라 과열로 인한 화재발생의 가능성이 있는 것으로 이러한 경우에는 별도의 온도센서 또는 과열방지센서를 부착하여야 할 것이나 이러한 구성이 추가되지 아니한 상태에서의 실시예를 들어 살펴보면, 단락의 정도(범위)가 공교롭게도 휴우즈가 끊어지지 않는 범위에 있고 그 상태에서 열선에 과전류가 일정시간 이상 계속해서 흐른다면 과열로 인하여 화재가 발생할 수 있는 위험한 상황을 초래하는 것이 자명하다 할 것이다. 즉, 정격출력이 150W 인데 층간단락(부분쇼트)이 일어나서 250W 또는 그 이상의 과전류가 흐른다면 퓨우즈는 끊어지지 않았지만 열선의 온도는 필요 이상으로 상승 되어 화재의 위험요소를 가지게 될 것이다.

본 고안은 상기와 같은 무자계열선을 사용하는 온열조절기에 있어서, 펄스 제네레이터를 응용하여 열선에 가해지는 전류의 흐름을 시간적으로 단속하는 방법을 제시하는 것으로 저온일 때는 출력시간을 짧게주고 상대적으로 고온일 때는 길게주는 방식으로 ON-OFF시간의 비를 볼륨을 통해 하드웨어적으로 적절한 비율을 가지고 연동하도록 하며 나머지 회로구성에 대하여 과열보호회로에 사용하도록 구성하는 것이다.

이하 본 고안의 구성을 첨부된 회로도에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 펄스 제네레이터(Pulse Generator)(1)에 사용되는 회로는 연산증폭기(operational amplifier = OP AMP)를 이용한 것이며, 본 고안에서는 볼륨의 위치(저온과 고온)에 따라 온-오프(ON-OFF)의 펄스폭이 상대적으로 비례해서 변화하도록 응용하여 구성한 것으로, UA1은 연산증폭기이며 R3, R4, R5는 기준전압(VR1)을 정하는 저항으로 R3의 값에 따라 고온일 때는 콘덴서(C1)의 충전 기준전압을 정한다. 따라서 이 전압이 높으면 충전되는 시간(출력이 ON 되는 시간)이 길어진다.

따라서 반복되는 충전과 방전의 시정수는 "R1, R2, VR1, C1"으로 구성되며 다이오드(D1, D2)는 충전과 방전시 서로간의 역전류 방지용으로 사용된다.

또한 충전시에는 기준전압(VR1)과 D2, R2를 통해 C1 에 충전되며, 충전 기간에는 출력이 온(ON)되고 C1의 충전전압이 기준전압에 도달하면 R, D1, VR1, 을 통해 방전하고 방전하는 기간에는 오프(OFF) 된다.

상기에서 R 은 저항값이며, D 는 다이오드 이다.

한편, 상기의 펄스 제네레이터(1)에서 층간단락시 열선과 직렬로 연결되어 있는 사이리스트 출력부(SCR)와 연결되어 있는 검출저항(Rx1)에 흐르는 전류의 변화값을 검출하여 처리하는 부분으로 과전류검출회로(3)와, 비교측정기(4) 및 유지 보존회로(5)에서 무자계열선의 과열보호회로의 구성으로 사용되는 것이다.

따라서 펄스 제네레이터(1)에서 층간단락이 일어나면 상기 검출저항(Rx1)에 흐르는 전류가 증가되고 이 전압은 과전류검출회로(3)의 정류다이오드(DP1)와 과전류방지저항(RP1), 역전류방지저항(RP2), 콘덴서평활회로(CP1)에서 정류되고 평활되어 비교측정기(4)에 인가되며, 비교측정기(4)의 회로구성인 RP4, RP5 에 의하여 인가된 전압이 설정된 기준전압보다 높은 전압이면 비교측정기의 출력은 온(ON)이 되고, 출력된 상기 신호는 다시 유지보존회로(Latch)(5)와 연계되어 펄스 제네레이터(1)의 출력을 지속적으로 오프(OFF) 시키기 때문에 계속해서 꺼졌다 켜졌다를 반복하는 일 없이 사이리스터 출력부(SCR)에서 임의적으로 해제시키기 전까지는 정지시키는 역활을 가지게 된다.

따라서 상기와 반대로 저온일 경우에는 즉 설정된 기준전압보다 낮을 경우에는 과전류검출회로(3)에 의해서 비교측정기(4)의 출력이 오프(OFF)되므로 유지보존회로(5)는 다시 펄스 제네레이터(1)의 출력을 지속적으로 바꾸어주는 역활을 수행하게되는 것이다.

그러므로, 상기 유지보존회로(5)는 어떤 상태를 계속적으로 그 상태가 되도록 유지시키는 회로이며, 본 고안에서는 층간단락이 한번 발생하면 바꾸어준 출력 상태를 계속 유지하는 것으로 전원을 오프시키지 아니하는 한 계속해서 유지하는 역활을 하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 전열침구류에 있어서 무자계열선을 사용하는 제품에 있어서, 많은 열량을 필요로 하지 아니하는 또는 정확한 온도로 제어하지 않아도 되는 제품군에 한하여 사용할 수 있는 것으로 기타의 제품보다 훨씬 저렴한 비용으로 안전하게 화재의 위험성을 보장받을 수 있는 경제적인 효과를 갖는 것이다.

Claims (1)

1. 연산증폭기(UA1)와 R3, R4, R5는 기준전압(VR1)을 정하는 저항으로 R3의 값에 따라 볼륨의 위치(저온과고온)을 정하는 것으로 콘덴서(C1)의 충전 기준전압(VR1)을 정함과;

   상기 충전시에는 기준전압(VR1)과 D2, R2를 통해 C1 에 충전되며, 충전 기간에는 출력이 온(ON)되고 C1의 충전전압이 기준전압에 도달하면 R, D1, VR1, 을 통해 방전하고 방전하는 기간에는 오프(OFF)되는 구성의 펄스 제네레이터(1)의 회로와;

   상기 펄스 제네레이터(1)에서 층간단락시 열선과 직렬로 연결되어 있는 사이리스트 출력부(SCR)와;

   상기 사이리스트 출력부(SCR)와 연결되어 있는 검출저항(Rx1)에 흐르는 전류의 변화값을 검출하여 처리하는 부분으로 과전류검출회로(3)와 비교측정기(4) 및 유지 보존회로(5)를 갖는 것을 특징으로 하는 무자계열선에서의 시간제어식 무센서 온열조절기와 과열보호회로.

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