KR930008328Y1

KR930008328Y1 - 잡음 방지 및 임펄스 방지 기능을 갖고 있는 100v/200v겸용 자동 온도 조절 장치

Info

Publication number: KR930008328Y1
Application number: KR2019900016885U
Authority: KR
Inventors: 이원돈
Original assignee: 주식회사 한 미; 박지헌
Priority date: 1990-11-03
Filing date: 1990-11-03
Publication date: 1993-12-20
Also published as: KR920010009U

Abstract

내용 없음.

Description

잡음 방지 및 임펄스 방지 기능을 갖고 있는 100V/200V겸용 자동 온도 조절 장치

제 1 도는 본 고안의 기본적인 구성을 도시한 블럭도.

제 2 도는 본 고안의 한 실시예를 상세하게 도시한 도면.

제 3a 도는 발열부의 구조를 도시한 사시도.

제 3e 도는 감열층의 저항-온도 특성을 도시한 그래프.

제 4a 도 및 제 4b 도는 검출전압(V_S)와 기준전압(V_R), 및 트리거점(P_L)과 (P_H)사이의 관계를 도시한 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발열부 2 : 온도 감지부

3 : 온도 설정부 4 : 전압 검출 회로

5 : 비교 및 트리거 펄스 발생 회로 6 : 전력 제어부

7 : 기준 전압 설정 회로 8 : 안전 회로

9 : 잡음 방지 및 임펄스 대책 회로 10 : 임펄스 대책 회로

15 : 전원

본 고안은 90V에서 240V까지의 단상 전원에 사용할 수 있는 AC110/220V 겸용 자동 온도 조절 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 말하면 전기 장판이나 전기요에 있어서 어떠한 전원 전압이 인가되더라도 항상 일정한 전력을 유지하도록 구성되어 있는 자동 온도 조절 장치에 타 가전 제품에의 전파 간섭 방지 기능 및 외부 서지 입력 전압이 인가되어도 오동작을 예방하는 기능이 부가된 것이 특징인 자동 온도 조절 장치에 관한 것이다.

전술한 바와같이, 현재 가정용 전원으로는 AC110와 AC220V의 2가지 전압이 사용되고 있는데, 현재 대부분의 제품은 두 전원에 겸용으로 사용할 수 있게하기 위해서 사용전에 요구되는 전압을 전원 전압 절환 스위치를 이용하여 조정하는 방식이 통용되고 있다.

이러한 경우에는 원할때마다 수동으로 절환 스위치를 맞추어야 하는 불편함은 물론 만약 절환 수위치가 잘못 맞추어졌을 경우에는 과도전압 또는 과소 전압이 인가되어 부품이 파손되거나 제품의 기능이 손상되는 문제점이 있었다.

또한, 이와 같은 절환 스위치 방식 이외에 릴레이류의 구동원리를 이용한 AC110V와 AC220V의 겸용 가전제품(특히 텔레비젼)도 역시 알려져 있기는 하지만, 이러한 종래의 장치는 릴레이 구동회로가 복잡하고 소형화가 어려울 뿐만 아니라, 재료비 및 제작 원가가 많이 든다는 단점이 있었다.

따라서 이러한 문제를 해소한 1)본 고안의 목적은 AC90V에서 AC240V 사이의 어떠한 전원 전압이 인가되어도 사용자의 별도 조작없이도 설정된 전력만이 발열부(1)에 공급되어 전원 전압의 변화에 관계없이 안전하게 일정한 온도를 유지할 수 있는 전기 요 또는 전기 장판의 자동조절 장치를 제공하기 위한 것이며, 이러한 조절장치에 외부 서지 입력 전압이 인가되어도 자동 조절 기능이 파괴되거나 오동작을 방지하는 대책 및 타 전기용품에 전파 간섭을 방지하는 잡음 제한 대책이 부가된 것이 특징이다.

2) 본 고안의 다른 목적은 AC110/220V의 겸용 제품으로써 구조가 간단하고 제조 원가가 저렴한 자동 전압조절(전력 제어 방식)장치의 부착이 필요한 전열 제품에 잡음 제한 대책과 상술한 임펄스를 방지할수 있는 대책 및 자동 온도 조절 기능이 부가된 장치를 제공하기 위한 것이다.

3) 본 고안의 또 다른 목적은 반파 위상 제어식 교류 정전압 회로를 채용하여 전원 전압이 AC90V에서 AC240V까지의 지역중 전압변동이 심한 지역에서도 별도의 트랜스 없이 전열 제품(특히 전기 요, 전기 장판)을 안전하게 사용할수 있는 자동 전력 조절 장치를 제공하기 위한 것이며, 자동온도 조절 기능 및 타 전기용품에 전파간섭을 방지하는 대책과 외부 서지 전압이 인가되어도 자동 조절 기능이 파괴되거나 오동작을 방지하는 기능이 부가된 것이 특징인 장치이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 실시예에 대해 구체적으로 설명하겠다.

제 1 도는 본 고안의 기본적인 구성을 도시한 블럭도로서, 도시된 바와같이 본 고안의 회로 구성은 온도 제어기능을 함께 수행하는 위상 제어식 교류 정전압부, 설정된 온도의 감지 및 발열작용하는 발열부, 회로 및 제품의 안전을 보장하기 위한 주변회로부로 크게 분류된다.

본 고안의 자동 온도 조절 장치를 세부적으로 살펴보면 발열부(1), 온도 감지부(2), 온도 설정부(3), 전압 검출 회로(4), 비교 및 트리거 펄스 발생회로(5), 전력 제어부 회로(6), 기준 전압 설정회로(7), 안전 장치회로(8), 잡음 방지 및 임펄스 대책회로(9), 임펄스 대책 회로(10), 전원(15)로 구성되어 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 발열부(1)은 전기장판이나 전기요등에서 필요로 하는 열을 제공하기 위한 히터이고, 온도 감지부(2)는 상기 발열부(1)내에 배치되어 있는 감열선으로 온도 변화를 감지하여서 이를 전달하는 역할을 한다. 온도 설정부(3)은 기준 전압 설정 회로(7)과 온도 감지부(2)사이에 위치하여 기준 전압 설정회로 (7)에서 설정될 전압을 예를 들어, 가변 저항과 같은 볼륨에 의해 변형시킨다. 여기서 기준 전압 설정 회로(7)은 전원 전압에 관계없이 일정한 기준 전압(V_R)을 공급하여 트리거점을 일정하게 유지시키기 위한 회로이다. 이와같은 기준 전압 설정 회로(7)에서는 1개 이상의 제너 다이오드를 이용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 가변 제너다이오드를 사용하면 전압 가변을 임의로 설정하기가 용이하다는 것은 본 분야에 통상의 지식이 있는 기술자들 사이에는 공지되어 있는 사실이다. 이때 설정된 기준 전압은 온도 설정회로에 의해 1차 변형되고 감지부에 의해 2차 변형된 후 비교 트리거 회로에 전달된다.

한편, 전압 검출 회로(4)는 전원 전압의 변화를 검출하는 회로로서, 이러한 전압 검출 회로(4)는 특정한 지점에서의 반파 검출 전압(V_S)의 변화를 특정하여 비교 및 트리거 펄스 발생 회로(5)에 전달된 신호에 의해 트리거 펄스의 위치가 변화되므로써 전원 전압의 변화에 따른 전력의 변화를 제한할수 있게 되어 있다.

비교 및 트리거 펄스 발생 회로(5)는 상술한 기준 전압(V_R)및 검출 전압(V_S)을 모두 받아들여서 이를 비교한후, 기준 전압(V_R)이 검출 전압(V_S)보다 높을 경우에만 트리거 펄스를 발생시켜서 전력 제어부 회로(6)의 통전량을 일정하게 유지시킨다.

전력 제어부 회로(6)은 최종적으로 히터를 통전시키는 역할을 하는 것으로서 SCR로 구성되어 있다. 주변회로는 안전 장치회로(8)과 잡음 방지 및 임펄스 대책 회로(9) 임펄스 대책회로(10)등으로 구성되어 있다.

입력단의 잡음 방지 및 임펄스 대책회로(9)는 SCR 통전시에 발생되는 잡음을 차폐시키고, 외부에서 인가되는 서지 전압등 잡음을 방지하기 위한 회로로서 코일과 콘덴샤, 저항등으로 구성되어 있다.

시정수를 이용한 임펄스 대책회로(10)은 임의의 과전압이 인가하여도 부품의 파손 및 오동작 방지할수 있게 되어 있다.

제 2 도는 제 1 도에서 블럭도로 도시된 본 고안의 실시예에 따른 회로도로써, 제 1 도에 도시된 각각의 블럭도를 실현하기 위한 전기 소자들이 구체적으로 도시된 회로도이다.

이하, 본 고안의 각각의 구성부에 대해 상세히 설명하면, 발열부(1)은 제 3a 도에 도시된 바와같이 1차 권선(11 : 히터)과 2차 권선(2 : 감지선)과 감열층(13)으로 구성되어 있다. 통상적으로 감열층(13)은 나일론 서미스터로 이루어진다. 감열층(13)은 온도가 상승하면 저항(R_Z)가 낮아지고, 온도가 떨어지면 저항(R_Z)가 증가하는 부 온도 계수의 특성을 가지고 있다(제 3b 도 참조), 참조번호(14)는 외피를 나타낸다.

이와 같은 발열부(1)에서의 온도 변화는 온도 감지부(2)에서 감지되고, 온도 감지부(2)는 발열부(1)에서의 온도의 상승 또는 하강을 감지하여서 이를 비교 및 트리거 펄스 발생 횔(5)에 전달하는 역할을 한다.

제 2 도를 참조 하면, 온도 감지부(2)는 히터 감지선(12)에 연결되어 있는 저항(R106), 다이오드(D201)및 캐패시터(C303)으로 구성되어 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 온도 감지부(2)에 의해 감지된 발열부(1)의 온도 변화는 비교 및 트리거 펄스 발생회로(5)에 전달된다. 즉, 예를 들어 온도가 상승함에 따라 감열층(13)의 저항이 낮아짐으로써 감지선(12)에서 히터(11)로 유출되는 전류량이 커지게 된다. 이때, 제 2 도의 가변 저항(R104)와 저항(R105)양단에 형성되는 V₁의 전압 강하가 증가 하므로, 결국 점(A)에서 기준 전압(V_R)이 감소하게 된다. 이와같이 기준 전압(V_R)이 감소하면, 제 4 도에 관련하여 상세하게 후술한 비교 및 트리거 펄스 발생 회로(5)의 트리거점이 낮아지게 되고, 따라서 히터에 통전하는 전력이 감소되어서 온도의 상승이 방지 된다. 이와 반대로, 온도가 낮아진 경우에는 감열층(13)의 저항이 증대함에 따라 V₁의 전압 강하가 감소되므로, 트리거장에서 급격하게 기준 전압(V_R)이 높아지기 때문에 소비 전력이 증가하게 되며, 또한 온도가 상승하게 된다.

이때에 검출되는 V_R이 비교 및 트리거 펄스 발생회로(5)에 인가되며, 온도 설정부에 의해서 그 범위가 설정 된다. 온도 설정부(3)은 이와 같은 역할을 수행하기 위한 것으로서, 저항(R104와 R105)로 구성되며 온도를 제어하기 위한 전류 제어용 소자인 가변 저항(R104)에 의해 원하는 단수를 설정할수 있으며 기준 전압 설정회로(7)과 연결되어 있다.

기준 전압 설정 회로(7)은 (R107, R108, R109, D207, KA1)을 포함하는 위상 제어식 교류 정전압 수단으로서 저항(R102, R103, R107, R108, R109)와 다이오드(D202), 가변 제너다이오드(P.P.R : PRO-GRAMMABLE PRECISOION REFERENCES)로 구성되어 있으며, 제너 전압은 분압 회로에 의해 설정되고 트리거점 설정에 중요한 요소로 작용된다. 따라서, 전원 전압이 변하더라도 제어 전원에 의해 항상 일정한 전압을 상기 회로에 공급하므로 설정된 트리거점을 일정하게 유지할수 있는 것이다. 특히 가변 저항(R108)을 이용하여 설정된 제너 전압은 제 4 도에서와 같이 트리거점을 이동시켜 온도 설정부와 온도 감지부의 경로에 공급되는 최대 전력량을 설정할 수 있게 되어 있다. 한편, 전원 전압의 변화를 검출하기 위한 전압 검출 회로(4)는 저항(R112, R116)과 캐패시터(C305, C306)및 다이오드(D206)으로 구성되며 제 2 도 점(B)의 정현파 교류 입력(V_E)은 캐패시터 C(306)에 의해 진상(進相)된 다음에 저항(R116 과 R112)에 의해 분압되고, 저항(R112) 양단의 캐패시터 C(305)에 의해 진상된 전압이 나타난다. 이때 점(C)에 검출하는 전압(V_S)가 비교 및 트리거 펄스 발생 회로(5)에 인가된다.

비교 및 트리거 펄스 발생회로(5)는 트랜지스터(TR1, TR2), 저항(R111, R113, R114, R115), 다이오드(D205)및 캐패시터(C304)로 구성되며, 이 비교 및 트리거 펄스 발생회로(5)에는 상술한 바와같이 점(A)에서의 (V_R)과 점(C)에서의 전압(V_S)가 공급된다.

이때, 이 비교 및 트리거 회로(5)는 전압(V_R)과 전압 (V_S)를 비교하여 V_R〉V_S일때에만 트리거 펄스를 발생시키게 된다. 이와 같은 관계는 제 4 도 a또는 b에 도시되어 있는데 제 4a 도는 가변된 기준 전압(V_R)이 비교적 낮은 경우이고, b는 기준전압(V_R)이 비교적 높은 경우를 각각 나타내고 있다. 제 4a, b 도에서 반파 정현파는 검출 전압(V_S)를, 구형파는 기준 전압(V_R)를 나타내고 있다. 제 4a, b 도에 도시된 바와 같이, 기준전압(V_R)이 낮을 경우의 트리거점(PL)은 기준 전압(V_R)이 높을 경우의 트리거점(PH)보다 느리게 된다. 다시 말해서 상술한 바와 같이 온도가 상승하여 감지선(12)으로 유입되는 전류량이 커지게 되고 이에 따라서 기준 전압(V_R)이 감소하도록 가변되면 제 4 도에서와 같이 비교회로의 트리거점이 늦어져서 히터에 통전되는 전력량(제 4a 도에서)빗금 부분의 면적)이 감소하게 되므로 온도의 상승을 방지할 수 있는 것이다. 반대로 온도가 낮아지면 감열층의 저항이 높아져 기준 전압(V_R)이 높아지고, 트리거점이 빠르게 되어 전력량(제 4b 도에서 빗금 부분의 면적)이 커지게 되어 온드롤 상승시킴으로써 항상 일정한 온도를 유지시킬수 있게 된다.

이하 트리거 펄스가 발생되는 과정을 상세히 설명하면 V_R〉V_S로 되면 제 2 도의 점(A)로부터 (D204)-(TR의 에미너)-(TR의 베이스)-(D205)의 경로를 통해 전류가 흘러서 트랜지스터(TR2)가 온(ON)상태로 되며, 또한 점(A)로 부터(D204)-(TR2의 에미터)-TR2의 베이스)-(TR1의 에미터)의 경로로 증폭된 전류가 흘러서 트랜지스터(TR1)도 역시 온(ON)상태로 된다. 트랜지스터(TR1)이 온(ON)상태로 되면, 캐패시터(C303)에 충전되어 있던 전류가 (C303)-(R111)-(TR1의 컬렉터)-(TR1의 에미터)-(R14)-(SCR)의 경로로 급격히 방전됨으로써 SCR이 트리거 되는 것이다.

전력 제어부 회로(6)은 상술한 원리에 의해 통전 기능을 수행하는 회로 구성이며, SCR로써 히터를 최종적으로 통전시키고 반파 계전기의 간을 수행한다.

한편, 조절기 및 전기장판(또는, 전기요)본체의 특정한 부품이 불량상태가 될 경우 예상되는 전력 및 온도 제어 기능 불능에 대비한 안전 장치 회로의 기능이 필수적인 것이다. 따라서 안전장치 회로를 살펴보면, 전력제어부 회로(6)내의 SCR이 단락 상태가 되면 전력 제어 기능이 상실되어 히터에 과전력이 인가되고 온도가 과다하게 상승된다. 이 경우에 제 2 도를 참고하여 보면, 정상적인 작동 상태에서는 안전 휴우즈(SF)-SCR-히터(11)의 경로로 전류가 흐르지만 흘러 일단 SCR의 전력 제어 기능이 상실되면 과전류에 의해 안전 휴우즈(SF)가 단선되거나, 온도 휴우즈(TF)-(R110)-(D207)-SCR-안전 휴우즈(SF)순의 역경로로 전류가 흘러서 열저항(R110)이 발열하면 함께 봉합되어 있는 온도 휴우즈(TF)가 단선되어 회로를 차단되게 되어 있다.

또한, 회로에 과전압이 걸리거나, 그 밖의 다른 이유로 제어 기능이 상실되면 히타 양단에 걸리는 과전압에 의해 회로 전단에 배치되어 있는 안전 휴우즈(SF)가 단선되거나, 히터(11)의 이상 과열로 히터(11)과 감지선(12)사이의 감열층(나일론 서미스터)(13)이 녹아서 히터(11)과 감지선(12)가 단락되면 제 2 도에서 온도 휴우즈(TF)-(히터)-(감지선)-(R106)-(D201)경로로 전류가 흘러서 열저항(R106)이 발열하여 열저항(R106)과 함께 봉합되어 있는 온도 휴우즈(TF)가 단선되어 회로를 차단하게 되어 있다. 그리고 회로에 순간적으로 과도 전압이 인가될 경우에는 안전장치 회로(8)내의 안전 휴우즈(SF)가 단선되어 회로를 차단하게 되어 있다. 그리고 회로에 순간적으로 과도 전압이 인가될 경우에는 안전 장치 회로(8)내의 안전 휴우즈(SF)가 순간적으로 단선되어 회로를 차단함으로써 극단적인 위험 상태를 방지하게 되어 있다.

잡음 방지 및 임펄스 대책 회로(9 및 10)은 제 2 도에 도시되어 있는 바와 같이 저항(R101, R118), 캐패시터(C301, C302), 라인 필터(SU 필터 또는 SC필터등이 있다.) SN필터로 구성되어 있다. 이러한 대책 회로는 사이리스터의 개폐(ON-OFF)의 개폐 과도 현상에 의해 발생한 고주파 에너지가 전도되어 다른 가전제품에 미치는 잡음이 영향을 차단하거나 제한되며, 외부로부터 과전압의 전압에 펄스가 인가하여도 소비전력의 변화를 줄일 수 있어서 제품의 파손을 방지할 수 있는 기능이 있다. 한편, 제 2 도에 있어서, 참조 부호(S/W)는 회로의 전원 스위치이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의하면 특히 전기장판이나 전기요에 있어서 90V와 240V사이의 어떠한 전원 전압이 가하여지더라도 사용자가 별도로 조작하지 않고도 일정한 전력만이 소비되도록 일정한 온도를 제공하는 자동 온도 조절 장치를 간단하게 구성할 뿐만 아니라, 제조 단가를 줄일 수 있다는 실질적인 효과가 달성된다. 본 고안의 상기 설명은 양호한 실시예를 설명하기 위한 것이지, 본 고안을 제한하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 본 분야에 숙련된 기술자라면 첨부된 실용 신안 등록 청구의 범위내에서 본 고안의 특징 및 범위를 벗어나지 않고 여러가지로 변형 및 변경시킬수 있다.

Claims

히터(11), 감지선(12)및 감열층을 포함하는 발열부(1), 상기 발열부의 온도를 감지하여 설정된 기준 전압(V_R)을 변화시키는 온도 감지부(2), 상기 온도 감지부의 온도 범위를 설정하여 주는 온도 설정부(3), 상기 온도 설정부의 기준 전압(V_R)을 전원 전압의 변화에 관계없이 일정하게 설정하여 주는 기준 전압 설정회로(7), 전원전압의 변화를 검출함으로써 이 전원 전압에 따라 결정되는 전압(V_S)를 검출하기 위한 전압 검출 회로(4), 상기 기준 전압 설정 회로(7)에서 발생된 상기 기준 전압(V_R)과 상기 전원 검출 전압(V_S)을 비교하여 상기 기준 전압(V_R)(A점)이 상기 검출 전압(V_S)(C점)보다 높을 경우에만 트리거 펄스를 발생시키기 위한 비교 및 트리거 펄스 발생 회로(5), 상기 트리거 펄스에 의해 트리거되어서 최종적으로 상기 히터를 통전시키기 위한 전력 제어 회로(6), 발열부(1)의 과열시 또는 단락시 전류의 유동을 차단시키기 위한 안전 장치 회로(8), 트리거 펄스 발생시 잡음을 차폐시키기 위해 입력단에 부가되어 있는 잡음 방지 및 임펄스 대책 회로(9) 및 상기 전력 제어 회로에 연결되어 있는 임펄스 대책 회로(10)을 포함하는 자동 온도 조절 장치에 있어서, 상기 기준전압 설정 회로(7)은 상기 온도 감지부(2)및 상기 온도 설정부(3)의 신호 경로에 공급되는 제너 전압을 가변하여 부하에 최대 전력량을 설정할 수 있게 하는 위상 제어식 교류 정전압 수단(R107, R108, R109, D202, KA1)을 포함한 것을 특징으로 하는 자동 온도 조절 장치.