KR20220143531A - 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조 - Google Patents

휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대용 가열기기에서 열원의 이동을 감지할 수 있는 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 휴대용 가열기기의 관로 형태의 연소부에 저항온도계수(TCR)를 갖는 복수의 감지부재를 설치하여 관로 내에서 노출되지 않는 발열체가 연소할 때 열원의 이동을 감지할 수 있는 기술에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조는 발열체가 삽입되어 가열되는 관로 형태의 연소부와; 관로에 구비되어 각각 이격되어 설치되며 직렬로 연결되고 저항온도계수를 갖는 복수의 감지부재와; 복수의 감지부재와 직렬로 연결되는 증폭기와; 직렬로 연결되는 복수의 감지부재 중 일측의 감지부재와 연결되는 부스터(Booster)와; 증폭기와 부스터 사이에 연결되는 제어부;를 포함한다.

Description

휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조{HEAT SOURCE MOVEMENT DETECTION STRUCTURE OF PORTABLE HEATING EQUIPMENT}
본 발명은 휴대용 가열기기에서 열원의 이동을 감지할 수 있는 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 휴대용 가열기기의 관로 형태의 연소부에 저항온도계수(TCR)를 갖는 복수의 감지부재를 설치하여 관로 내에서 노출되지 않는 발열체가 연소할 때 열원의 이동을 감지할 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 가열기기에서 온도를 측정하는 기술은 금속 저항을 이용한 온도 센서를 이용하며, 단일 패턴으로 구성된 온도 센서가 설치된 해당 표면의 온도나 온도 센서 부근의 발열체의 온도를 측정하지만 발열체가 노출되지 않는 관로 내에서 가열될 때 이동되는 열원의 위치를 감지할 수는 없다. 예를 들어 휴대용 가열기기의 일예로서 라이터 겸용 휴대용 재떨이에서 궐련을 관로 내에 삽입시켜 연소하게 하는 경우도 있는데 관로 내에서 궐련의 소화 위치를 제어하기 위해 열원의 이동을 감지할 수 있는 기술이 필요하다. 휴대용 가열기기의 일예로 대한민국 등록특허공보 제10-1938741호에 개시된 라이터 겸용 휴대용 재떨이는, 라이터(12)를 포함하며 상면에 환기구(11)가 형성되는 발화부(10); 상기 발화부(10)의 일측에 결합되고, 담배의 필터부가 외부로 노출되도록 지지하고 담배를 내부로 삽입하도록 하는 담배삽입부재(21)와, 상기 담배삽입부재(21)의 일단에 연결되어 탄성력을 제공하는 스프링(24)을 포함하는 흡입부(20); 및 상기 발화부(10)의 타측에 탈부착 가능하도록 결합되고, 담배의 연소부가 수용되어 흡연시 담배의 연소부에서 발생되는 담뱃재를 수용하는 재떨이부(30);를 포함한다. 상술한 라이터 겸용 휴대용 재떨이에서는 담배가 연소되면서 이동하는 열원을 감지할 수 있는 기술에 대해서는 개시되어 있지 않다. 본 발명에서 열원은 휴대용 가열기기의 관로에서 가장 온도가 높은 영역으로 정의된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1938741호
본 발명은 휴대용 가열기기의 관로 내에서 발열체가 연소할 때 열원의 이동을 감지할 수 있는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조는 발열체가 삽입되어 가열되는 관로 형태의 연소부와; 관로에 구비되어 각각 이격되어 설치되며 직렬로 연결되고 저항온도계수를 갖는 복수의 감지부재와; 복수의 감지부재와 직렬로 연결되는 증폭기와; 직렬로 연결되는 복수의 감지부재 중 일측의 감지부재와 연결되는 부스터(Booster)와; 증폭기와 부스터 사이에 연결되는 제어부;를 포함한다.
또한 복수의 감지부재는 관로 형태의 연소부 외측면에 설치된다.
또한 복수의 감지부재는 관로 형태의 연소부 내측면에 설치된다.
또한 복수의 감지부재는 저항온도계수가 큰 금속선으로 이루어지며 관로 형태의 연소부 외측면에 권취하여 설치된다.
또한 복수의 감지부재는 저항온도계수가 큰 금속패턴으로 이루어지며 관로 형태의 연소부 내측면 또는 관로 형태의 연소부 외측면에 프린팅(Printing) 또는 부착, 인서트 중 어느 하나에 의해 설치된다.
또한 복수의 감지부재는 저항온도계수가 큰 금속선으로 이루어지며 관로 형태의 연소부 외측면에 설치되는 권취수가 서로 다르다.
또한 복수의 감지부재는 저항온도계수가 큰 금속패턴으로 이루어지며 패턴의 폭, 패턴의 두께 중 적어도 하나가 서로 다르다.
또한 관로 형태의 연소부의 가장 일측 및 타측에 각각 설치되는 베이스 레지스터를 구비하고 각각의 베이스 레지스터는 제어부와 연결된다.
또한 제어부와 부스터는 I2C 통신으로 연결된다.
또한 제어부와 부스터는 GPIO 통신으로 연결된다.
또한 제어부와 부스터 사이에는 제어부에 연결된 복수의 FET와 각각의 FET에 연결된 서로 다른 저항값을 복수의 저항기와 상기 서로 다른 저항값을 갖는 복수의 저항기에 연결된 기준 저항기를 구비하고 제어부의 제어에 의해 선택적으로 FET를 온(on)시키고 부스터는 온(on)된 FET와 연결된 저항기와 기준 저항기에 의한 분배 전압값을 입력받아 승압 전압을 결정한다.
본 발명에 따르면 휴대용 가열기기에서 발열체가 삽입되어 연소되는 관로 형태의 연소부에 온도 변화에 따른 저항온도계수를 갖는 복수의 감지부재를 구비하여 관로 내에서 노출되지 않는 발열체가 연소할 때 열원의 이동을 용이하게 감지할 수 있는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조를 제공한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 라이터 겸용 휴대용 재떨이를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조를 설명하기 위한 회로 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조에서 부스터에 의한 승압 동작의 예시를 설명하기 위한 회로 블럭도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 라이터 겸용 휴대용 재떨이를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면 라이터 겸용 휴대용 재떨이는 본체(100)와 본체(100)의 상부에 결합된 궐련고정부(200)를 구비한다. 본체(100)에는 궐련(A)을 가열하여 연소되는 연소부(130)와, 연소되고 있는 궐련(A) 끝에서 직접 나오는 연기인 부류연의 유해성분을 제거하기 위한 필터부(300), 부류연이 필터부(300)를 거쳐 배출되도록 강제 유동을 발생시키는 팬(400)이 설치되며, 연소부(130)와 팬(400)으로 전력을 제공하는 배터리(110)와, 연소부(130)와 팬(400)을 제어하는 제어부(120)가 설치된다. 상기와 같은 라이터 겸용 휴대용 재떨이에서는 발열체인 궐련(A)의 노출되지 않는 부분이 관로 형태의 연소부(130) 내에 삽입되어 연소하게 되는데 연소부(130) 내에서 궐련의 소화 위치를 제어하기 위해 열원의 이동을 감지할 수 있는 기술이 필요하다. 본 발명에서 열원은 휴대용 가열기기의 관로에서 가장 온도가 높은 영역으로 정의된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조를 설명하기 위한 회로 블럭도이다. 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조는 발열체인 궐련(A)이 삽입되어 가열되는 관로 형태의 연소부(130)와 관로 형태의 연소부(130)에 구비되어 각각 이격되어 설치되며 직렬로 연결되고 저항온도계수를 갖는 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)와 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)와 직렬로 연결되는 증폭기(140)와 직렬로 연결되는 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 중 일측의 감지부재(130-6)와 연결되는 부스터(160)와 증폭기(140)와 부스터(160) 사이에 연결되는 제어부(120)를 포함한다. 관로 형태의 연소부(130)에 삽입되는 발열체인 궐련(A)은 관로 형태의 연소부(130) 내에서 점화되어 연소된다. 관로 형태의 연소부(130)는 내측이 보이지 않는 구조로 예를 들어 세라믹이나 SUS 재질로 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)는 관로 형태의 연소부(130) 외측면에 설치되며, 예를 들어 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)는 저항온도계수가 큰 금속선으로 이루어지며 관로 형태의 연소부(130) 외측면에 권취하여 설치된다. 실시예에 따라 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)는 각각 권취수가 서로 다르며 저항온도계수가 상이하게 이루어진다. 또한 예를 들어 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)는 저항온도계수가 큰 금속패턴으로 이루어지며 관로 형태의 연소부(130) 내측면 또는 관로 형태의 연소부(130) 외측면에 프린팅(Printing)되거나, 부착 또는 인서트되어 설치될 수 있다. 관로 형태의 연소부(130)가 단열성이 높은 재질로 이루진 경우는 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)를 관로 형태의 연소부(130) 내측면에 설치하는 것이 열원의 이동을 감지하기 용이하다. 실시예에 따라 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)는 금속 패턴의 폭, 두께 중 적어도 하나가 서로 다르며 저항온도계수가 상이하게 이루어진다. 발열체인 궐련(A)이 관로 형태의 연소부(130) 내에 삽입되어 연소되면서 열원이 이동하게 되며, 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 전압이 증폭기(140)에서 증폭되어 제어부(120)에 입력되고 예를 들어 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)가 서로 저항온도계수가 같은 경우는 제어부(120)는 최초로 저항값이 변화한 경우 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)중 제1 감지부재(130-1)가 설치된 관로 형태의 연소부(130)의 위치에 열원이 있다고 판단하며, 두번째로 저항값이 변화한 경우 제2 감지부재(130-2)가 설치된 관로 형태의 연소부(130)의 위치에 열원이 있다고 판단하며, 세번째로 저항값이 변화한 경우 제3 감지부재(130-3)가 설치된 관로 형태의 연소부(130)의 위치에 열원이 있다고 판단한다. 이러한 일련의 판단 과정을 통해서 제어부(120)는 열원의 이동을 감지할 수 있다. 또한 실시예에 따라 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)가 각각 저항온도계수가 상이한 경우 제어부(120)는 증폭기(140)에서 증폭되어 입력되는 전압에 따라 온도 및 저항값의 변화를 판단하고 저항온도계수를 산출한다. 예를 들어 산출한 저항온도계수가 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)중 제1 감지부재(130-1)의 저항온도계수이면 제어부(120)는 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)중 제1 감지부재(130-1)가 설치된 관로 형태의 연소부(130)의 위치에 열원이 있다고 판단하며, 산출한 저항온도계수가 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)중 제2 감지부재(130-2)의 저항온도계수이면 제어부(120)는 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)중 제2 감지부재(130-2)가 설치된 관로 형태의 연소부(130)의 위치에 열원이 있다고 판단하며, 산출한 저항온도계수가 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)중 제3 감지부재(130-3)의 저항온도계수이면 제어부(120)는 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)중 제3 감지부재(130-3)가 설치된 관로 형태의 연소부(130)의 위치에 열원이 있다고 판단한다. 이러한 일련의 판단 과정을 통해서 제어부(120)는 열원의 이동을 감지할 수 있다. 실시예에 따라 관로 형태의 연소부(130)의 가장 일측 및 타측에 각각 설치되는 제1 베이스 레지스터(170-1), 제2 베이스 레지스터(170-2)를 구비하고 제1 베이스 레지스터(170-1)와 제2 베이스 레지스터(170-2)는 각각 제어부(120)와 연결된다. 제어부(120)는 제1 베이스 레지스터(170-1) 및/또는 제2 베이스 레지스터(170-2)로부터 입력되는 저항값에 의해 수시로 관로 형태의 연소부(130)의 온도를 확인하며, 예를들어 관로 형태의 연소부(130)의 온도가 기설정한 기준값 이하인 경우 관로 형태의 연소부(130)의 전체적인 온도가 떨어지면 복수의 감지부재(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)의 온도에 따른 저항값의 변화가 작아져서 열원의 이동을 감지하기 곤란할 수 있으므로 제어부(120)는 부스터(160)를 제어하여 전압을 승압시킨다. 예를 들어 제어부(120)와 부스터(160)는 I2C 통신 또는 GPIO 통신으로 연결되어 제어부(120)는 전압을 승압시킬 필요가 있는 경우 부스터(160)에 해당 신호를 보내서 부스터(160)가 해당 신호에 따라 기정해진 승압값만큼 전압을 승압한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조에서 부스터에 의한 승압 동작의 예시를 설명하기 위한 회로 블럭도이다. 도 3을 참조하면 실시예에 따라 제어부(120)와 부스터(160) 사이에는 제어부(120)에 연결된 복수의 FET(180-1, 180-2, 180-3)와 각각의 FET(180-1, 180-2, 180-3)에 연결된 서로 다른 저항값을 복수의 저항기(190-2, 190-3, 190-4)와 상기 서로 다른 저항값을 갖는 복수의 저항기(190-2, 190-3, 190-4)에 연결된 기준 저항기(190-1)를 구비한다. 제어부(120)의 제어에 의해 복수의 FET(180-1, 180-2, 180-3) 중 어느 하나를 선택적으로 온(on)시키면 부스터(160)는 복수의 FET(180-1, 180-2, 180-3) 중 온(on)된 어느 하나와 연결된 복수의 저항기(190-2, 190-3, 190-4) 중 어느 하나와 기준 저항기(190-1)에 의한 분배 전압값을 입력받는다. 도 2를 참조하여 상술한 바와 같이 제어부(120)는 제1 베이스 레지스터(170-1) 및/또는 제2 베이스 레지스터(170-2)로부터 입력되는 저항값에 의해 수시로 관로 형태의 연소부(130)의 온도를 확인하는데 제어부(120)는 승압이 필요하다고 판단하면 필요한 승압값에 따라 복수의 FET(180-1, 180-2, 180-3) 중 어느 하나를 선택적으로 온(on)시킨다. 예를 들어 제어부(120)가 필요한 승압값에 따라 복수의 FET(180-1, 180-2, 180-3) 중 제2 FET(180-2)를 온(on)시키면 제2 FET(180-2)와 연결된 제2 저항기(190-3)와 기준 저항기(190-1)에 의한 분배 전압값이 부스터(160)로 입력되고 부스터(160)는 입력된 분배 전압값에 따라 기정해진 승압값만큼 전압을 승압시킨다.
실시예에 따라 각각의 FET(180-1, 180-2, 180-3)에 연결된 서로 다른 저항값을 갖는 복수의 저항기(190-2, 190-3, 190-4) 중 어느 하나는 베이스 레지스터(170-1, 170-2) 중 어느 하나이고, 제어부(120)는 복수의 FET(180-1, 180-2, 180-3) 중 베이스 레지스터가 연결된 FET만 온(on)시켜서, 베이스 레지스터와 기준 저항기(190-1)에 의한 분배 전압값이 부스터(160)로 입력되고 부스터(160)는 입력된 분배 전압값에 따라 기정해진 승압값만큼 전압을 승압시킨다. 이 경우 제어부(120)는 베이스 레지스터의 저항값을 수시로 읽을 필요가 없이 온도에 따라 베이스 레지스터의 저항값이 바뀌면 이에 따라 베이스 레지스터와 기준 저항기(190-1)에 의한 분배 전압값이 변경되어 부스터(160)로 입력되고 부스터(160)는 입력된 분배 전압값에 따라 기정해진 승압값만큼 전압을 승압시킨다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (15)

  1. 휴대용 가열기기에 있어서,
    발열체가 삽입되어 가열되는 관로 형태의 연소부와;
    관로 형태의 연소부에 구비되어 각각 이격되어 설치되며 직렬로 연결되고 저항온도계수를 갖는 복수의 감지부재와;
    복수의 감지부재와 직렬로 연결되는 증폭기와;
    직렬로 연결되는 복수의 감지부재 중 일측의 감지부재와 연결되는 부스터와; 증폭기와 부스터 사이에 연결되는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 감지부재는 관로 형태의 연소부 외측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    복수의 감지부재는 저항온도계수가 큰 금속선으로 이루어지며 관로 형태의 연소부 외측면에 권취하여 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    복수의 감지부재는 각각 권취수가 서로 다른 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  5. 제2항에 있어서,
    복수의 감지부재는 저항온도계수가 큰 금속패턴으로 이루어지며 관로 형태의 연소부 외측면에 프린팅(Printing), 부착, 인서트 중 어느 하나에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    복수의 감지부재는 금속 패턴의 폭, 두께 중 적어도 하나가 서로 다른 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    복수의 감지부재는 관로 형태의 연소부 내측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    복수의 감지부재는 저항온도계수가 큰 금속패턴으로 이루어지며 관로 형태의 연소부 내측면에 프린팅(Printing), 부착, 인서트 중 어느 하나에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    복수의 감지부재는 금속 패턴의 폭, 두께 중 적어도 하나가 서로 다른 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    복수의 감지부재는 저항온도계수가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    관로 형태의 연소부의 가장 일측 및 타측에 각각 설치되는 베이스 레지스터를 구비하고 각각의 베이스 레지스터는 제어부와 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    제어부와 부스터는 I2C 통신으로 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    제어부와 부스터는 GPIO 통신으로 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    제어부와 부스터 사이에는 제어부에 연결된 복수의 FET와 각각의 FET에 연결된 서로 다른 저항값을 복수의 저항기와 상기 서로 다른 저항값을 갖는 복수의 저항기에 연결된 기준 저항기를 구비하고 제어부의 제어에 의해 선택적으로 FET를 온(on)시키고 부스터는 온(on)된 FET와 연결된 저항기와 기준 저항기에 의한 분배 전압값을 입력받아 승압 전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
  15. 제14항에 있어서,
    각각의 FET에 연결된 서로 다른 저항값을 복수의 저항기 중 어느 하나는 베이스 레지스터이고, 제어부는 베이스 레지스터와 연결된 FET만 온(on)시키고 부스터는 온(on)된 FET와 연결된 베이스 레지스터와 기준 저항기에 의한 분배 전압값을 입력받아 승압 전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가열기기의 열원 이동 감지 구조.
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