KR20080003703A - 온도검출, 가열용 온도조절기 및 이에 사용되는온도조절방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 장판, 전기요, 전기 찜질기 등의 온열기에 사용되는 발열선의 한쪽 끝단을 단락하지 않고, 별도의 온도센서 없이 가열과 온도검출을 무전자파로 할 수 있는 침구류용 발열선의 무전자파 온도조절기 및 그 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 트리거 결합부의 내부 구성을 최소한으로 간단하게 구성한 온도조절기와 온도조절방법에 대한 것이다. 본 발명의 구성은, 서로 나란히 배치된 내측의 제1전열선 및 외측의 제2전열선과 그 사이에 감기는 NTC 써미스터를 포함하는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상기 제1전열선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 상기 온도검출부의 제어에 의해서 가열전류가 도통될 때 전원과 연결된 상기 제2전열선으로부터 상기 제1전열선의 반대편단과 전원측단을 통해 전원측으로 가열전류가 되돌아 흐르도록 하는 유턴정류부; 및 트리거발생부를 포함하여 구성되는 온도조절기에 있어서, 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제1전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 단순화된 구성으로 온도검출과 가열과정을 위한 전류의 흐름을 교대로 전환할 수 있도록 하는 트리거결합부를 구성하여 부품 구성이 간단하고, 제조 비용 및 시간을 단축할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 회로도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시례에 따른 회로도이다.
도 3은 도 1을 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 2를 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 회로도이다.
도 6은 본 발명의 온도검출과정을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 가열과정을 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 도 1의 회로도에서 발열선 부분을 확대하여 나타낸 회로도이다.
도 9는 도 8의 회로도에 대한 온도검출과정 동작등가 회로도이다.
도 10은 도 8의 회로도에 대한 가열과정 동작등가 회로도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 발열선을 사용한 실시례에 따른 회로도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 발열선을 사용한 다른 실시례에 따른 회로도이다.
도 13은 도 11의 회로도에 대한 온도검출과정 동작등가 회로도이다.
도 14는 도 11의 회로도에 대한 가열과정 동작등가 회로도이다.
도 15는 도 11의 발열선을 사용하는 본 발명의 회로도이다.
도 16 및 도 17은 도 15를 구체화하여 나타내는 회로도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 제1전열선(제1선) 2 : NTC써미스터
3 : 제2전열선 3A : 제2전열선
3B : 제3전열선 4 : 피복
5 : 쉴드 6 : 외측피복
10 : 발열선 11 : 저항
12 : 가변저항 13 : 제어정류기
14 : 제1저항 15 : 콘덴서
16 : 제2저항 17 : 유턴정류부
18 : 저항 19 : 정류기
21 : 저항 22 : 제너다이오드
31 : 정류기 32 : 정전압제너배리스터
100 : 온도신호전압공급조절부 200 : 트리거결합부
300 : 온도검출부 400 : 트리거발생부
본 발명은 전기 장판, 전기요, 전기 찜질기 등의 온열기에 사용되는 발열선의 한쪽 끝단을 단락하지 않고, 별도의 온도센서 없이 가열과 온도검출을 무전자파로 할 수 있는 침구류용 발열선의 무전자파 온도조절기 및 그 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 트리거 결합부의 내부 구성을 최소한으로 간단하게 구성한 온도조절기와 온도조절방법에 대한 것이다.
인간의 숙면에는 온도와 습도 등의 침상 주변조건이 중요한 요건으로 작용하며, 일반 가정의 경우에 침상의 온도를 적정하게 유지하기 위하여 전기장판, 전기요, 전기 찜질기 등의 전열 침구류, 온열기를 많이 사용하고 있다. 이러한 전열 침구류, 온열기에는 내부에 발열선이 내장되어 있어서, 발열선에 전원을 공급하면 열을 발생하게 된다. 따라서 발열선 주변의 온도를 감지하여 그에 상응하게 전원 공급을 제어하는 온도조절기가 필수적으로 구성되어 있다.
종래의 발열선과 이를 가열하기 위한 온도조절기, 온도조절방법은 온도감지를 위해 별도의 온도센서를 사용하는 등 성능이나 형상에 문제점이 있어, 본 출원인은 이를 개량한 기술을 개발하여 특허 제10-553815호로 등록받기에 이르렀다. 이 특허는 발열선의 한쪽 끝단을 단락하지 않고서도 가열과 온도검출을 무전자파로 할 수 있고, 임의 위치에서의 국부적인 과열을 검출할 수 있으며, 전열선의 온도제어가 불가능하면 전원퓨즈를 강제로 단선시켜 과전류 공급을 차단할 수 있도록 하는 기능을 갖는다. 아울러 발열선이 기준 온도에 이르거나 발열선의 임의의 지점이 과열되는 경우 그 부분의 써미스터 저항이 감소함에 따라 발열량이 자동으로 감소될 수 있도록 하는 기능을 갖는다.
이러한 상기 특허 기술은 뛰어난 기능을 수행하는 장점이 있는데, 다만 구성에 있어서 고가의 회로 소자 부품이 많이 필요하다는 점 때문에, 전체적인 장치의 제조 비용이 많이 소요되는 면이 있었다. 즉, 온도조절제어부와 트리거입력부에 방전저항에 직렬로 연결된 정류다이오드와, 제1전열선으로 되돌아 나온 전류가 흐르는 정류다이오드 등은 비교적 고가의 부품으로서, 대량으로 제품이 생산되는 경우 제조비에 상당한 영향을 미치게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 정류다이오드 대신에 단순화된 구성으로 온도검출과 가열과정을 위한 전류의 흐름을 교대로 전환할 수 있도록 하는 온도조절기와 온도조절방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 서로 나란히 배치된 내측의 제1전열선 및 외측의 제2전열선과 그 사이에 감기는 NTC 써미스터를 포함하는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상기 제1전열선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 상기 온도검출부의 제어에 의해서 가열전류가 도통될 때 전 원과 연결된 상기 제2전열선으로부터 상기 제1전열선의 반대편단과 전원측단을 통해 전원측으로 가열전류가 되돌아 흐르도록 하는 유턴정류부; 및 트리거발생부를 포함하여 구성되는 온도조절기에 있어서, 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제1전열선 또는 제2전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전열선 및 제2전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터가 연결되는 것을 특징으로 한다.
서로 나란히 배치된 내측의 제1전열선 및 외측의 제2전열선과 그 사이에 감기는 NTC 써미스터를 포함하는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상기 제1전열선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 상기 온도검출부의 제어에 의해서 가열전류가 도통될 때 전원과 연결된 상기 제2전열선으로부터 상기 제1전열선의 반대편단과 전원측단을 통해 전원측으로 가열전류가 되돌아 흐르도록 하는 유턴정류부; 트리거발생부; 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제1전열선 또는 제2전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 온도조절기에 있어서, 전원측에서 입력 된 온도신호전압이 상기 제1전열선으로 입력되어, 상기 제2전열선을 통해 돌아 나오면서 상기 제1저항을 통과한 전류가 상기 콘덴서를 충전시키는 온도검출과정; 및 상기 전원측에서 반대로 입력된 가열전압이 상기 제2전열선으로 입력될 때, 상기 콘덴서에 축적된 전하가 상기 제1저항을 지나 상기 제2저항 쪽으로 방전되면서 상기 제어정류기가 턴온되어 가열전압이 상기 제1전열선을 통해 돌아 나오도록 하는 가열과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전열선 및 제2전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터가 연결되고, 상기 온도검출과정 중 정격전압 이상의 전압이 발생되면 상기 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터는 전류를 바이패스 시켜 과전압에 의해 휴즈를 단선시키도록 하는 과전압방지과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
서로 나란히 배치된 제1선, 제2전열선, 제3전열선과 NTC 써미스터를 포함하고, 상기 제2전열선 및 제3전열선은 단부가 단락되어, 가열전류가 도통될 때 전원과 연결된 상기 제3전열선으로부터 상기 제2전열선과의 단락된 단을 통해 전원측으로 가열전류가 되돌아 흐르도록 하는 특징을 갖는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상기 단락되지 않은 제1선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 및 트리거발생부를 포함하여 구성되는 온도조절기에 있어서, 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제2전열선 또는 제3전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드 가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1선 및 제2전열선, 제3전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너베리스터가 연결되는 것을 특징으로 한다.
서로 나란히 배치된 제1선, 제2전열선, 제3전열선과 NTC 써미스터를 포함하고, 상기 제2전열선 및 제3전열선은 단부가 단락되어, 가열전류가 도통될 때 전원과 연결된 상기 제3전열선으로부터 상기 제2전열선과의 단락된 단을 통해 전원측으로 가열전류가 되돌아 흐르도록 하는 특징을 갖는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상기 단락되지 않은 제1선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 트리거발생부; 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제2전열선 또는 제3전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 온도조절기에 있어서, 전원측에서 입력된 온도신호전압이 상기 제1선으로 입력되어, 상기 제2, 3전열선을 통해 돌아 나오면서 상기 제1저항을 통과한 전류가 상기 콘덴서를 충전시키는 온도검출과정; 및 상기 전원측에서 반대로 입력된 가열전압이 상기 제3전열선으로 입력될 때, 상기 콘덴서에 축적된 전하가 상기 제1저항을 지나 상기 제2저항 쪽으로 방전되면서 상기 제어정류기가 턴온되어 가열전압이 상기 제2전열선을 통해 돌아 나오도록 하 는 가열과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1선 및 제2전열선, 제3전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너베리스터가 연결되고, 상기 온도검출과정 중 정격전압 이상의 전압이 발생되면 상기 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터는 전류를 바이패스 시켜 과전압에 의해 휴즈를 단선시키도록 하는 과전압방지과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
서로 나란히 배치된 제1선, 제2전열선과 NTC 써미스터를 포함하고, 상기 제2전열선은 가열전류가 도통될 때 전원측으로 가열전류가 흐르도록 하는 특징을 갖는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상기 제1선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 및 트리거발생부를 포함하여 구성되는 온도조절기에 있어서, 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제2전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1선 및 제2전열선 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너베리스터가 연결되는 것을 특징으로 한다.
서로 나란히 배치된 제1선, 제2전열선과 NTC 써미스터를 포함하고, 상기 제2전열선은 가열전류가 도통될 때 전원측으로 가열전류가 흐르도록 하는 특징을 갖는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상 기 단락되지 않은 제1선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 트리거발생부; 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제2전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 온도조절기에 있어서, 전원측에서 입력된 온도신호전압이 상기 제1선으로 입력되어, 상기 제2전열선을 통해 돌아 나오면서 상기 제1저항을 통과한 전류가 상기 콘덴서를 충전시키는 온도검출과정; 및 상기 전원측에서 입력된 가열전압이 상기 제2전열선으로 입력될 때, 상기 콘덴서에 축적된 전하가 상기 제1저항을 지나 상기 제2저항 쪽으로 방전되면서 상기 제어정류기가 턴온되어 가열전압이 돌아 나오도록 하는 가열과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1선 및 제2전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너베리스터가 연결되고, 상기 온도검출과정 중 정격전압 이상의 전압이 발생되면 상기 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터는 전류를 바이패스 시켜 과전압에 의해 휴즈를 단선시키도록 하는 과전압방지과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면에 도시된 본 발명 구성의 일 실시례를 참조하여, 본 발명의 구성을 상세히 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 회로도이다. 도 1을 참조하면, 전원측에는 휴즈와 파워스위치가 연결되고, 온도신호전압공급조절부(100)와 트리거결합부(200)가 병렬로 연결되어 제1열선(1)의 선단부와 연결된다. 트리거결합부(200)와 제1열선(1)의 선단부 사이에는 제어정류기(13)가 연결되어 있다. 제어정류기(13)는 주로 SCR을 사용하며, 트리거결합부(200)는 게이트측과 연결되고, 애노드측에는 제1열선(1)의 전원측 선단부와 연결된다.
발열선(10)은 중심에는 제1전열선(1)이 구비되고, 그 외측에는 NTC써미스터(2, 플라스틱 나일론 NTC 온도센서), 제2전열선(3)이 순차적으로 감기게 된다. 제2전열선(3)의 외측에는 피복(4), 쉴드(5) 및 외측피복(6)이 순차적으로 감겨져 있다. 경우에 따라서는 쉴드(5)와 외측피복(6)은 포함하지 않을 수도 있다. 제1전열선(1)과 제2전열선(3)은 후단부가 유턴정류부(17)에 의해 상호 연결되며, 이에 병렬로 온도검출부(300)와 트리거발생부(400)가 연결되어 있다.
도 2에 도시된 회로 구성은 도 1의 회로 구성에서, 온도검출부(300)와 트리거발생부(400)를 발열선(10)의 전원측 선단부에 연결시켰다는 차이가 있을 뿐, 전체적인 구성은 동일한 것이다.
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2를 구체적으로 나타낸 회로도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 온도신호전압공급조절부(100)는 제1전열선(1)에 인가되는 온도검출용 전압을 조절하기 위한 것으로서, 일단이 전원과 연결된 저항(11)과, 저항(11)의 타단 및 제1전열선(1)의 일단 사이에 직렬로 연결된 온도검출조정용 가변저항(12) 을 포함한다. 가변저항(12)은 NTC써미스터(2)에 입력되는 전압을 가변시키는 역할을 한다.
유턴정류부(17)는 트리거 신호에 의해서 도통될 때 전원과 연결된 제2전열선(3)의 후단으로부터 제1전열선(1)의 후단을 지나 선단을 통해 전원측으로 가열전류가 유턴하여 흐르도록 한다. 유턴정류부(17)는 전력제어용 실리콘 제어 정류기(Silicon-Controlled Rectifier ; 이하 SCR)를 사용하는 것이 바람직하다.
온도검출부(300)는 도 3 및 도 4에는 구체적으로 구성을 표현하지 않았으나, 온도신호전압공급조절부(100)에서 발생되는 온도신호전압을 검출하고, 기준전압과 비교하는 기능을 하는 부분이다. 온도검출을 위한 (+) 반주기 동안, 온도검출부(300)에서 검출된 온도신호전압을 기준전압과 비교하여, 기준전압에 비해 높으면 트리거발생부(400)의 SCR(19)을 온(ON)시킨다. SCR(19)이 온 되면 전류가 트리거결합부(200)의 제1저항(14)을 지나 콘덴서(15)를 충전시키고, 콘덴서(15)의 충전전위량은 트리거발생부(400)의 충전전류 리미트용 저항(18)의 저항값에 의해 결정된다.
이와 같이 전원의 (+) 반주기 동안에 온도검출 동작이 완료되면 다음 (-) 반주기 동안에 가열동작을 하게 되는데, 트리거결합부(200)의 콘덴서(15)에 충전된 전하가 방전되면서 가열이 시작된다. 콘덴서(15)에 충전된 전하가 제어정류기(13)의 게이트를 트리거시켜 온(ON)되면, 전류는 제2전열선(3)으로 인입된다. 그리고 유턴정류부(17)를 통해 제1전열선(1)으로 되돌아 나온 전류는 전원으로 돌아오므로 발열선(10)을 무자계로 가열시키게 된다.
이러한 기능의 트리거결합부(200)는 종래 정류 다이오드를 콘덴서와 함께 병 렬로 연결하였으나, 본 발명에서는 정류 다이오드를 사용하지 않고, 제1저항(14) 및 제2저항(16)과 그 사이에 연결된 콘덴서(15)의 충방전을 통해 간단한 구조만으로 동일한 기능을 담당하도록 한다. 이로써 부품수를 감소시키고, 열발생 개소를 줄이는 역할을 하게 된다.
트리거결합부(200)는 제1저항(14)이 전원과 연결되는 동시에 제어정류기(13)의 캐소드와 연결되고, 제어정류기(13)의 캐소드는 동시에 전원측과도 연결된다. 제어정류기(13)의 애노드는 제1전열선(1)의 전원측단에 연결되고 콘덴서(15)는 게이트측에 연결되는 동시에 제2저항(16)과도 연결된다. 트리거결합부(400)는 충전전류 리미트용 저항(18)과 SCR(19)을 포함한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 회로도이다. 도 5를 참조하면, 제1전열선(1)의 선단부와 제2전열선(3)의 선단부 사이에 일방향 정류기(31) 및 정전압 제너배리스터(32)를 연결한다. 정류기(31)는 캐소드가 제2전열선(3)의 선단부를 향하도록 한다.
제너배리스터(32)는 양방향성이며, 정류기(31)는 일방향성이므로, 제어정류기(13)가 쇼트되면서 온도검출을 위한 온도신호전압이 그대로 인가되어 정격전압보다 과도하게 흐르는 경우, 이를 바이패스 시켜 휴즈를 단선시키는 동작을 하도록 하는 기능을 한다. 제어정류기(13)가 단락되면, 역방향 과전류가 흐르면서 과전류에 의해 휴즈가 단선됨으로써 과열로부터 회로를 보호할 수 있다.
비교 제너다이오드(22)는 검출된 온도검출전압을 기준전압을 비교하는 구성 으로서 온도검출부(300)에 포함되는 구성이다.
도 6은 본 발명의 온도검출과정을 설명하기 위한 회로도이고, 도 7은 본 발명의 가열과정을 설명하기 위한 회로도이다. 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 동작에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 6은 전원의 (+) 반주기 동안 입력되는 온도검출 및 트리거 발생 전류의 흐름을 나타내는데, 온도검출전류(i-2)는 온도신호전압공급조절부(100)의 저항(11) 및 가변저항(12)을 지나 제1전열선(1)의 선단부로 입력된다. 트리거발생전류(i-1)는 트리거결합부(200)의 제1저항(14)과 콘덴서(15)를 지나 트리거발생부(400) 쪽으로 흐르게 되는데, 이 때 콘덴서(15)는 충전된다.
온도검출부(300)에서는 온도검출전류(i-2)에 의한 검출신호전압을 기준전압과 비교하게 되는데, NTC써미스터(2)의 특성상, 온도가 높을수록 임피던스가 낮아지며, 이 경우 검출신호전압은 기준전압에 비해 낮아지게 된다. 온도전압이 기준전압보다 낮아진 경우 트리거 신호는 출력되지 않고, 이로 인해 제어정류기(13)는 작동하지 않으므로 가열은 중단된다. 따라서 온도가 낮은 경우에만 가열 동작이 계속된다.
만약 온도검출시에 제어정류기(13)가 쇼트되어 과전류가 흐르게 되면, 정전압 배리스터(32)는 이를 바이패스시켜 휴즈가 단선되도록 하여, 가열동작이 진행되는 것을 차단하는 안전장치의 역할을 하게 된다.
도 7은 전원의 (-) 반주기 동안 입력되는 가열전류 및 트리거 방전 전류의 흐름을 나타내는데, 트리거결합부(200)의 콘덴서(15)가 방전되면서, 제1전압(14)과 제2전압(16)을 흐르는 트리거 방전 전류(i-3)가 흐르게 된다. 콘덴서(15)에 충전된 전하가 제어정류기(13)의 게이트를 트리거시켜 온(ON)되면, 가열전류(i-4)는 제2전열선(3)으로 인입된다. 그리고 유턴정류부(17)를 통해 제1전열선(1)으로 되돌아 나온 전류는 전원으로 돌아오므로 발열선(10)을 가열시키게 된다.
즉, 가열동작은 트리거결합부(200)의 트리거 신호 출력에 의해서 제어정류기(13)가 온 되면, 전원과 직렬로 연결된 제2전열선(3), 유턴정류부(17), 제1전열선(1) 및 제어정류기(13)에 가열전류가 흘러서 전열선이 가열된다.
전열선이 가열되면 NTC써미스터(2)의 임피던스가 낮아지므로, 교류전원이 양(+)의 위상을 갖는 다음 반주기 동안에는 온도검출전압이 낮아진다. 따라서, 온도검출전압이 기준전압보다 낮아진 경우 트리거 신호는 출력되지 않고, 이로 인해 제어정류기(13)는 작동하지 않으므로 가열은 중단된다.
이러한 트리거결합부(200)의 충전 및 방전 동작에 의해, 반파마다 반대방향으로 온도검출전류와 가열전류를 흐르도록 할 수 있는데, 트리거결합부(200)는 별도의 정류기 없이 콘덴서(15)와 제1,2저항(14)(16)을 통해 기능 달성이 가능하다.
도 8은 도 1의 회로도에서 발열선 부분을 확대하여 나타낸 회로도이고, 도 9는 도 8의 회로도에 대한 온도검출과정 동작등가 회로도이며, 도 10은 도 8의 회로 도에 대한 가열과정 동작등가 회로도이다. 도 8 내지 도 10을 참조하면, (+) 반주기 동안에 온도검출 동작에 따라 온도검출부(300)에서 온도를 검출하고, 다음 (-) 반주기 동안에 가열동작을 하게 된다. 전류는 제2전열선(3)으로 인입되어 유턴정류부(17)를 통해 제1전열선(1)으로 되돌아 나온다. 미설명 부호 7은 심실이다. 이러한 유턴정류부(17)를 사용하지 않는 발열선을 사용할 수도 있는데, 이하에서 상세히 살펴보도록 한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 발열선을 사용한 실시례에 따른 회로도이고, 도 12는 본 발명의 또 다른 발열선을 사용한 다른 실시례에 따른 회로도이다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 유턴정류부(17)를 별도로 구비하지 않고, 3개의 전열선을 사용하는 발열선을 사용한다. 즉, 제1선(1), 제2전열선(3A), 제3전열선(3B)을 사용한다. 제2전열선(3A), 제3전열선(3B)은 일단부가 단락(쇼트)되어 있으며, 그 사이에는 NTC 써미스터(2)를 구비하고 있다. 도 11과 같이 NTC 써미스터(2)가 각각의 전열선을 감싸도록 할 수도 있다.
제2전열선(3A), 제3전열선(3B)은 가열 전류가 되돌아 흐르도록 하는 선이고, 제1선(1)은 온도검출 전용 센서선으로 사용된다. 제2전열선(3A), 제3전열선(3B)의 단락되어 있으므로, 전류가 되돌아 흐를 수 있으며, 이에 따라 유턴정류부가 필요 없게 된다.
도 13은 도 11의 회로도에 대한 온도검출과정 동작등가 회로도이고, 도 14는 도 11의 회로도에 대한 가열과정 동작등가 회로도이다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 온도검출시에는 제1선(1)을 따라 입력된 전류가 제2전열선(3A) 및 제3전열선(3B)을 따라 유턴되고, 가열시에는 도 14와 같이 제3전열선(3B)으로 입력된 전류가 그 단부에서 제2전열선(3A)으로 흘러 나오게 된다. 따라서 별도로 유턴정류부를 필요로 하지 않게 된다.
도 15는 도 11의 발열선을 사용하는 본 발명의 회로도이고, 도 16 및 도 17은 도 15를 구체화하여 나타내는 회로도이다. 도 15 내지 17을 참조하면, 제1선(1)은 일단이 온도신호전압공급조절부(100)에, 타단이 온도검출부(300)에 연결된다. 제2전열선(3A)과 제3전열선(3B) 일단은 상호 접속되어 있고, 타단은 각각 전원의 양단에 연결된다.
이 때 제2전열선(3A), 제3전열선(3B)의 타단측 사이에는 정류기(31)를 연결시킬 수 있다. 이 정류기는 역전압 방지 안전장치의 역할을 하며, 쉽게 이를 검출하여 전원 휴즈를 단선시키는 역할을 한다. 제1선(1)은 온도검출 센서선으로 사용된다.
한편, 상기와 같은 무자계 발열선, 즉 열선이 내외측의 이중으로 구성되어 유턴되어 흐르도록 한 발열선 이외에도, 동일한 원칙으로 1방향의 전류만 흐르는 발열선에 대해서도 동일한 방식을 사용할 수 있게 된다. 이 경우 발열선은 전열선을 1줄만 포함하고 있으며, 1개의 센서선, 제1선만을 같이 포함하게 된다. 이 경우 에도 마찬가지 원리에 의해 트리거결합부(200)의 충전 및 방전 동작에 의해, 반파마다 온도검출과 가열이 되도록 할 수 있다.
본 발명은 단순화된 구성으로 온도검출과 가열과정을 위한 전류의 흐름을 교대로 전환할 수 있도록 하는 트리거결합부를 구성하여 부품 구성이 간단하고, 제조 비용 및 시간을 단축할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
Claims (12)
- 서로 나란히 배치된 내측의 제1전열선 및 외측의 제2전열선과 그 사이에 감기는 NTC 써미스터를 포함하는 발열선과 연결되고,온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부;상기 제1전열선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부;상기 온도검출부의 제어에 의해서 가열전류가 도통될 때 전원과 연결된 상기 제2전열선으로부터 상기 제1전열선의 반대편단과 전원측단을 통해 전원측으로 가열전류가 되돌아 흐르도록 하는 유턴정류부; 및트리거발생부를 포함하여 구성되는 온도조절기에 있어서,트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고,상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며,상기 제어정류기는 애노드가 상기 제1전열선 또는 제2전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열용 온도조절기.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1전열선 및 제2전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터가 연결되는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열용 온도조절기.
- 서로 나란히 배치된 내측의 제1전열선 및 외측의 제2전열선과 그 사이에 감기는 NTC 써미스터를 포함하는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상기 제1전열선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 상기 온도검출부의 제어에 의해서 가열전류가 도통될 때 전원과 연결된 상기 제2전열선으로부터 상기 제1전열선의 반대편단과 전원측단을 통해 전원측으로 가열전류가 되돌아 흐르도록 하는 유턴정류부; 트리거발생부; 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제1전열선 또는 제2전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 온도조절기에 있어서,전원측에서 입력된 온도신호전압이 상기 제1전열선으로 입력되어, 상기 제2전열선을 통해 돌아 나오면서 상기 제1저항을 통과한 전류가 상기 콘덴서를 충전시키는 온도검출과정; 및상기 전원측에서 반대로 입력된 가열전압이 상기 제2전열선으로 입력될 때, 상기 콘덴서에 축적된 전하가 상기 제1저항을 지나 상기 제2저항 쪽으로 방전되면 서 상기 제어정류기가 턴온되어 가열전압이 상기 제1전열선을 통해 돌아 나오도록 하는 가열과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열을 통한 온도조절방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 제1전열선 및 제2전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터가 연결되고,상기 온도검출과정 중 정격전압 이상의 전압이 발생되면 상기 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터는 전류를 바이패스 시켜 과전압에 의해 휴즈를 단선시키도록 하는 과전압방지과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열을 통한 온도조절방법.
- 서로 나란히 배치된 제1선, 제2전열선, 제3전열선과 NTC 써미스터를 포함하고, 상기 제2전열선 및 제3전열선은 단부가 단락되어, 가열전류가 도통될 때 전원과 연결된 상기 제3전열선으로부터 상기 제2전열선과의 단락된 단을 통해 전원측으로 가열전류가 되돌아 흐르도록 하는 특징을 갖는 발열선과 연결되고,온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부;상기 단락되지 않은 제1선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하 여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 및트리거발생부를 포함하여 구성되는 온도조절기에 있어서,트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고,상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며,상기 제어정류기는 애노드가 상기 제2전열선 또는 제3전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열용 온도조절기.
- 제 5 항에 있어서,상기 제1선 및 제2전열선, 제3전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너베리스터가 연결되는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열용 온도조절기.
- 서로 나란히 배치된 제1선, 제2전열선, 제3전열선과 NTC 써미스터를 포함하고, 상기 제2전열선 및 제3전열선은 단부가 단락되어, 가열전류가 도통될 때 전원과 연결된 상기 제3전열선으로부터 상기 제2전열선과의 단락된 단을 통해 전원측으로 가열전류가 되돌아 흐르도록 하는 특징을 갖는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상기 단락되지 않은 제1선에서 출 력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 트리거발생부; 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제2전열선 또는 제3전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 온도조절기에 있어서,전원측에서 입력된 온도신호전압이 상기 제1선으로 입력되어, 상기 제2, 3전열선을 통해 돌아 나오면서 상기 제1저항을 통과한 전류가 상기 콘덴서를 충전시키는 온도검출과정; 및상기 전원측에서 반대로 입력된 가열전압이 상기 제3전열선으로 입력될 때, 상기 콘덴서에 축적된 전하가 상기 제1저항을 지나 상기 제2저항 쪽으로 방전되면서 상기 제어정류기가 턴온되어 가열전압이 상기 제2전열선을 통해 돌아 나오도록 하는 가열과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열을 통한 온도조절방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 제1선 및 제2전열선, 제3전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너베리스터가 연결되고,상기 온도검출과정 중 정격전압 이상의 전압이 발생되면 상기 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터는 전류를 바이패스 시켜 과전압에 의해 휴즈를 단선시키도록 하는 과전압방지과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열을 통한 온도조절방법.
- 서로 나란히 배치된 제1선, 제2전열선과 NTC 써미스터를 포함하고, 상기 제2전열선은 가열전류가 도통될 때 전원측으로 가열전류가 흐르도록 하는 특징을 갖는 발열선과 연결되고,온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부;상기 제1선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 및트리거발생부를 포함하여 구성되는 온도조절기에 있어서,트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고,상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며,상기 제어정류기는 애노드가 상기 제2전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열용 온도조절기.
- 제 9 항에 있어서,상기 제1선 및 제2전열선 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너베리스터가 연결되는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열용 온도조절기.
- 서로 나란히 배치된 제1선, 제2전열선과 NTC 써미스터를 포함하고, 상기 제2전열선은 가열전류가 도통될 때 전원측으로 가열전류가 흐르도록 하는 특징을 갖는 발열선과 연결되고, 온도신호 전압의 공급을 제어하는 온도신호전압공급조절부; 상기 단락되지 않은 제1선에서 출력된 온도신호 전압을 기준전압과 비교하여 온도 제어신호를 출력하는 온도검출부; 트리거발생부; 트리거결합부 및 제어정류기를 구비하고, 상기 트리거결합부는 두 제1,2저항의 선단이 전원측과 연결되고, 상기 제1저항 및 제2저항의 후단은 콘덴서를 사이에 두고 연결되며, 상기 제어정류기는 애노드가 상기 제2전열선의 전원측단에 연결되고 캐소드가 전원에 연결되고, 게이트는 상기 제1저항의 후단 및 상기 콘덴서와 연결되는 것을 특징으로 온도조절기에 있어서,전원측에서 입력된 온도신호전압이 상기 제1선으로 입력되어, 상기 제2전열선을 통해 돌아 나오면서 상기 제1저항을 통과한 전류가 상기 콘덴서를 충전시키는 온도검출과정; 및상기 전원측에서 입력된 가열전압이 상기 제2전열선으로 입력될 때, 상기 콘덴서에 축적된 전하가 상기 제1저항을 지나 상기 제2저항 쪽으로 방전되면서 상기 제어정류기가 턴온되어 가열전압이 돌아 나오도록 하는 가열과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열을 통한 온도조절방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 제1선 및 제2전열선의 사이에는 일방향 정류기 및 정전압 제너베리스터가 연결되고,상기 온도검출과정 중 정격전압 이상의 전압이 발생되면 상기 일방향 정류기 및 정전압 제너배리스터는 전류를 바이패스 시켜 과전압에 의해 휴즈를 단선시키도록 하는 과전압방지과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도검출 및 가열을 통한 온도조절방법.
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