KR100856889B1

KR100856889B1 - 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치

Info

Publication number: KR100856889B1
Application number: KR1020060138266A
Authority: KR
Inventors: 윤장현; 하대봉
Original assignee: 하대봉; 윤장현
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-09-05
Also published as: JP2008165769A; KR20080062444A

Abstract

본 발명은 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치에 관한 것으로, 온도 조절 신호에 대응하는 히팅 신호에 따라 적층 콘덴서와 저항에 의해 결정되는 특정 시정수에 의해 다수의 트라이악을 온/오프 제어하여 정류기 스위칭부에서 정류기 스위칭 신호를 출력하면 히팅 전원 공급부에서 상기 정류기 스위칭 신호에 따라 통상의 AC 입력 전압을 전파 정류 및 평활 처리하여 특정 DC 전압으로 출력하여 상기 전기 히팅 매트리스의 구동 전원으로 공급하여 상기 전기 히팅 매트리스를 가열 작동시킨다.

본 발명은 전기 히팅 매트리스 구동 전원으로 DC 전압을 사용하므로 종래와 같이 AC 전압을 전기 히팅 매스리스의 구동 전원으로 사용하는 경우에 비해 상대적으로 전력 소모가 적고 열효율이 좋아질 뿐만 아니라 인체에 유해한 전자기파를 전혀 발생하지 않는 장점이 있고, 특히 전기 히팅 매트리스의 DC 구동 전압을 발생시키기 위한 스위칭 작동을 하는 상기 정류기 스위칭부가 열로 인하여 쉽사리 파괴되는 단점을 예방함으로써 장치의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

침대, 소파, 방석, 전기 히팅 매트리스, 온도 조절 장치, 트라이악

Description

전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치{Temperature control apparatus for electric heating mattresses}

도 1은 본 발명에 따른 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치의 블록도.

도 2는 도 1의 정류기 스위칭부와 히팅 전원 출력부를 도시한 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 전기 히팅 매트리스 20: 조절 스위치부

30: 온도 표시부 40: 정류기 스위칭부

50: 히트싱크 60: 스위칭부 온도센서

70: 히팅 전원 공급부 80: 매트리스 온도센서

90: 마이컴부 PD: 포토 다이오드

Q1,Q2: 트라이악 C,C1,C2: 콘덴서

R: 저항

본 발명은 침대, 소파, 방석, 의류 등의 난방 장치로 사용되는 전기 히팅 매트리스에 관한 것이며, 더욱 상세히는 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치에 관한 것이다.

일반적인 전기 히팅 매트리스는 침대, 소파, 방석, 의류 등의 난방 장치로 사용되며, 특히 AC 전압을 구동 전원으로 사용하므로 전력 소모가 많고 열효율이 나쁠 뿐만 아니라 인체에 유해한 전자기파를 발생하는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 온도 조절 신호에 대응하는 히팅 신호에 따라 적층 콘덴서와 저항에 의해 결정되는 특정 시정수에 의해 다수의 트라이악을 온/오프 제어하여 정류기 스위칭부에서 정류기 스위칭 신호를 출력하면 히팅 전원 공급부에서 상기 정류기 스위칭 신호에 따라 통상의 AC 입력 전압을 전파 정류 및 평활 처리하여 특정 DC 전압으로 출력하여 상기 전기 히팅 매트리스의 구동 전원으로 공급하여 상기 전기 히팅 매트리스를 가열 작동시키는 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 정류기 스위칭부의 작동 중 발생하는 열을 히트싱크를 통해 외부로 방출하는 동안 상기 히트싱크의 온도가 미리 설정된 기준 온도 이상이면 상기 정류기 스위칭부를 자동 작동 정지시키고, 상기 기준 온도 이하이면 상기 정류기 스위칭부를 자동 작동 개시되게 하는 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 전기 히팅 매트리스가 사용시간 예약 신호에 대응하는 예약 시간이 되거나 미리 설정된 기준 과열 온도 이상이 되면 자동으로 전기 히팅 매트리스의 가열 작동을 정지시키는 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치는, 특정 DC 전압이 구동 전원으로 인가되면 가열 작동하는 전기 히팅 매트리스와; 상기 전기 히팅 매트리스를 작동시키기 위한 파워 온/오프 스위치의 파워 온/오프 신호, 온도 조절 스위치의 온도 조절 신호, 사용시간 예약 스위치의 사용시간 예약 신호를 출력하는 조절 스위치부; 상기 조절 스위치부의 온도 조절 신호에 대응하는 온도 레벨 계수를 표시하는 온도 표시부; 상기 조절 스위치부의 온도 조절 신호에 대응하는 히팅 신호에 따라 정류기 스위칭 신호를 출력하는 정류기 스위칭부; 상기 정류기 스위칭부의 작동 중 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트싱크; 상기 히트싱크의 온도가 미리 설정된 기준 온도 이상이면 자동으로 오프되고 상기 기준 온도 이하이면 자동으로 온되어 상기 정류기 스위칭부를 자동 작동 정지 혹은 자동 작동 개시되게 하는 스위칭부 온도센서; 상기 정류기 스위칭 신호에 따라 통상의 AC 입력 전압을 전파 정류 및 평활 처리하여 특정 DC 전압으로 출력하여 상기 전기 히팅 매트리스의 구동 전원으로 공급하는 히팅 전원 공급부; 상기 히팅 전원 공급부의 구동 전원에 의해 가열 작동하는 상기 전기 히팅 매트리스의 작동 온도가 미리 설정된 기준 과열 온도 이상이면 과열 감지 신호를 출력하는 매트리스 온도센서; 및 상기 조절 스위치부의 파워 온 신호 입력 후 입력되는 온도 조절 신호에 대응하는 온도 레벨 계수를 산정하여 상기 온도 표시부에 표시되게 하고, 상기 온도 조절 신호에 대응하는 온도로 상기 전기 히팅 매트리스를 가열시키기 위한 히팅 신호를 출력하며, 상기 사용시간 예약 신호에 대응하는 동작 정지 예약 시간이 되거나 상기 과열 감지 신호가 입력되면 상기 히팅 신호 출력을 차단하여 상기 정류기 스위칭부와 히팅 전원 공급부의 작동을 정지시키는 마이컴부;로 구성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 전기 히팅 매트리스(10)는 특정 DC 전압이 구동 전원으로 인가되면 가열 작동한다.

상기 전기 히팅 매트리스(10)를 DC 전압으로 구동하면 종래와 같이 AC 전압을 구동 전원으로 사용하는 경우에 비해 상대적으로 전력 소모가 적고 열효율이 좋아질 뿐만 아니라 인체에 유해한 전자기파를 전혀 발생하지 않는다.

조절 스위치부(20)는 상기 전기 히팅 매트리스(10)를 작동시키기 위한 파워 온/오프 스위치(PW)의 파워 온/오프 신호, 온도 조절 스위치(온도)의 온도 조절 신호, 사용시간 예약 스위치(시간)의 사용시간 예약 신호를 출력한다.

온도 표시부(30)는 상기 조절 스위치부(20)의 온도 조절 신호에 대응하는 온 도 레벨 계수를 표시한다.

정류기 스위칭부(40)는 상기 조절 스위치부(20)의 온도 조절 신호에 대응하는 히팅 신호에 따라 정류기 스위칭 신호를 출력한다.

도 2를 참조하면, 상기 정류기 스위칭부(40)의 포토 다이오드(PD)는 하기의 마이컴부(90)의 히팅 신호에 따라 온/오프를 반복하여 스위칭된다.

상기 정류기 스위칭부(40)의 제1 트라이악(Q1)은 상기 포토 다이오드(PD)의 스위칭 작동에 의해 온/오프 제어된다.

상기 정류기 스위칭부(40)의 제2 트라이악(Q2)은 상기 제1 트라이악(Q1)과 병렬 연결되어 상기 제1 트라이악(Q1)이 온된 후 특정 시정수에 따라 게이트로 인가되는 특정 주파수의 구형파 펄스에 의해 온/오프 제어되어 정류기 스위칭 신호를 출력한다.

상기 정류기 스위칭부(40)의 콘덴서(C)와 저항(R)은 상기 제1 트라이악(Q1)의 입력단과 출력단에 각각 배치되어 상기 제2 트라이악(Q2)의 온/오프 제어를 위한 특정 시정수를 결정한다.

상기 콘덴서(C)로는 적층 콘덴서를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 적층 콘덴서는 전극간의 유전체로 고유전율계 세라믹을 다층 구조로 사용하고 있으며, 온도 특성, 주파수 특성이 양호하고, 게다가 소형이라는 특징이 있다.

상기 콘덴서(C)의 용량 값에 따라 상기 정류기 스위칭부(40)의 서지 전압이 조정되고, 이 콘덴서(C)의 용량 커패시터의 저항값에 의해 상기 트라이악(Q1,Q2)의 게이트 전류를 조정하여 소스와 드레인간에 흐르는 전류를 결정하면 상기 정류기 스위칭부(40)의 부하에 걸리는 전압을 결정할 수 있다.

예컨대, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 정류기 스위칭부(40)의 부하에 브릿지 정류 회로를 달고 이때 부하에 걸리는 DC 전압을 결정할 수 있다.

히트싱크(50)는 상기 정류기 스위칭부(40)의 작동 중 발생하는 열을 외부로 방출하여 상기 정류기 스위칭부(40)를 보호한다.

스위칭부 온도센서(60)는 상기 히트싱크(50)의 온도가 미리 설정된 기준 온도(예컨대, 60℃) 이상이면 자동으로 오프되고 상기 기준 온도 이하이면 자동으로 온되어 상기 정류기 스위칭부(40)를 자동 작동 정지 혹은 자동 작동 개시되게 하여 상기 정류기 스위칭부(40)를 보호한다.

히팅 전원 공급부(70)는 상기 정류기 스위칭 신호에 따라 통상의 AC 입력 전압을 도 2에 나타낸 바와 같이, 브릿지 정류 회로로 전파 정류 및 π형으로 결합된 콘덴서(C1,C2)로 구성되는 평활 회로로 평활 처리하여 특정 DC 전압으로 출력하여 상기 전기 히팅 매트리스(10)의 구동 전원으로 공급한다.

매트리스 온도센서(80)는 상기 히팅 전원 공급부(70)의 구동 전원에 의해 가열 작동하는 상기 전기 히팅 매트리스(10)의 작동 온도가 미리 설정된 기준 과열 온도(예컨대, 90℃) 이상이면 과열 감지 신호를 출력한다.

마이컴부(90)는 상기 조절 스위치부(20)의 파워 온 신호 입력 후 입력되는 온도 조절 신호에 대응하는 온도 레벨 계수를 산정하여 상기 온도 표시부(30)에 표시되게 하고, 상기 온도 조절 신호에 대응하는 온도로 상기 전기 히팅 매트리스(10)를 가열시키기 위한 히팅 신호를 출력하며, 상기 사용시간 예약 신호에 대응하는 동작 정지 예약 시간이 되거나 상기 과열 감지 신호가 입력되면 상기 히팅 신호 출력을 차단하여 상기 정류기 스위칭부(40)와 히팅 전원 공급부(70)의 작동을 정지시킨다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치는 다음과 같이 작동한다.

최초에, 사용자가 상기 조절 스위치부(20)의 파워 온/오프 스위치(PW)의 파워 온을 선택하면 상기 파워 온 신호가 상기 마이컴부(90)로 인가된다.

이어서, 사용자가 상기 조절 스위치부(20)의 온도 조절 스위치(온도)를 조절하여 상기 전기 히팅 매트리스(10)를 가열 작동시키기 위한 특정 온도를 설정하거나 상기 사용시간 예약 스위치(시간)를 조절하여 상기 전기 히팅 매트리스(10)를 특정 시간 동안 가열 작동시킨 후 동작 정지시키기 위한 특정 동작 정지 예약시간을 설정하면, 상기 마이컴부(90)로 특정 온도 조절 신호 혹은 특정 사용시간 예약 신호가 인가된다.

이에 따라서, 상기 마이컴부(90)는 입력된 온도 조절 신호에 대응하는 온도 레벨 계수를 산정하여 상기 온도 표시부(30)에 표시되게 하고, 상기 온도 조절 신호에 대응하는 온도로 상기 전기 히팅 매트리스(10)를 가열시키기 위한 히팅 신호를 출력하여 상기 정류기 스위칭부(40)로 인가한다.

이때, 상기 정류기 스위칭부(40)는 상기 포토 다이오드(PD)를 통해 입력된 상기 히팅 신호에 대응하여 상기 적층 콘덴서(C)와 저항(R)에 의해 결정된 시정수에 따라 상기 트라이악(Q1,Q2)의 스위칭 작동을 제어하여 상기 정류기 스위칭 신호를 출력하여 상기 히팅 전원 공급부(70)로 인가한다.

이어서, 상기 히팅 전원 공급부(70)는 입력된 상기 정류기 스위칭 신호에 따라 통상의 AC 입력 전압(예컨대, 50∼60HZ의 85∼260V의 AC 전압)을 도 2에 나타낸 바와 같이, 브릿지 정류 회로로 전파 정류 및 π형으로 결합된 콘덴서(C1,C2)로 구성되는 평활 회로로 평활 처리하여 특정 DC 전압(예컨대, 120∼360V의 DC 전압)으로 출력하여 상기 전기 히팅 매트리스(10)의 구동 전원으로 공급하며, 이에 따라서 상기 전기 히팅 매트리스(10)가 가열 작동을 개시한다.

상기와 같이 전기 히팅 매트리스(10)가 특정 DC 전압에 의해 가열 작동하는 동안, 만약 상기 정류기 스위칭부(40)의 작동 중 발생하는 열을 외부로 방출하여 상기 정류기 스위칭부(40)를 보호하는 상기 히트싱크(50)의 온도가 미리 설정된 기준 온도(예컨대, 60℃) 이상으로 판별되면 상기 스위칭부 온도센서(60)는 상기 정류기 스위칭부(40)를 자동으로 작동 정지시킨다.

이후, 상기 히트싱크(50)의 온도가 미리 설정된 기준 온도(예컨대, 60℃) 이하로 판별되면 상기 스위칭부 온도센서(60)는 작동 정지된 상기 정류기 스위칭부(40)를 자동으로 재작동시킨다.

다른 한편, 상기와 같이 전기 히팅 매트리스(10)가 특정 DC 전압에 의해 가열 작동하는 동안, 만약 상기 전기 히팅 매트리스(10)의 작동 온도가 미리 설정된 기준 과열 온도(예컨대, 90℃) 이상으로 판별되어 상기 매트리스 온도센서(80)가 과열 감지 신호를 출력하거나, 상기 사용자가 사용시간 예약 스위치(시간)를 조절하여 미리 설정한 상기 전기 히팅 매트리스(10)의 동작 정지 예약 시간이 되면, 상기 마이컴부(90)는 상기 히팅 신호 출력을 차단하여 상기 정류기 스위칭부(40)와 히팅 전원 공급부(70)의 작동을 정지시킴으로써 상기 전기 히팅 매트리스(10)의 과열로 인한 화재 사고 등을 예방하거나 특정 예약 시간 동안만 상기 전기 히팅 매트리스(10)를 가열 작동시킨다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치는 전기 히팅 매트리스 구동 전원으로 DC 전압을 사용하므로 종래와 같이 AC 전압을 전기 히팅 매스리스의 구동 전원으로 사용하는 경우에 비해 상대적으로 전력 소모가 적고 열효율이 좋아질 뿐만 아니라 인체에 유해한 전자기파를 전혀 발생하지 않는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 사용자가 편리하게 전기 히팅 매트리스의 가열 작동시간을 예약하여 사용할 수 있는 장점이 있으며, 특히 상기 전기 히팅 매트리스의 자체 과열을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 전기 히팅 매트리스의 DC 구동 전압을 발생시키기 위한 스위칭 작동을 하는 상기 정류기 스위칭부가 열로 인하여 쉽사 리 파괴되는 단점을 예방함으로써 장치의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims

특정 DC 전압이 구동 전원으로 인가되면 가열 작동하는 전기 히팅 매트리스(10)와;

상기 전기 히팅 매트리스(10)를 작동시키기 위한 파워 온/오프 스위치(PW)의 파워 온/오프 신호, 온도 조절 스위치(온도)의 온도 조절 신호, 사용시간 예약 스위치(시간)의 사용시간 예약 신호를 출력하는 조절 스위치부(20);

상기 조절 스위치부(20)의 온도 조절 신호에 대응하는 온도 레벨 계수를 표시하는 온도 표시부(30);

상기 조절 스위치부(20)의 온도 조절 신호에 대응하는 히팅 신호에 따라 정류기 스위칭 신호를 출력하는 정류기 스위칭부(40);

상기 정류기 스위칭부(40)의 작동 중 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트싱크(50);

상기 히트싱크(50)의 온도가 미리 설정된 기준 온도 이상이면 자동으로 오프되고 상기 기준 온도 이하이면 자동으로 온되어 상기 정류기 스위칭부(40)를 자동 작동 정지 혹은 자동 작동 개시되게 하는 스위칭부 온도센서(60);

상기 정류기 스위칭 신호에 따라 통상의 AC 입력 전압을 전파 정류 및 평활 처리하여 특정 DC 전압으로 출력하여 상기 전기 히팅 매트리스(10)의 구동 전원으로 공급하는 히팅 전원 공급부(70);

상기 히팅 전원 공급부(70)의 구동 전원에 의해 가열 작동하는 상기 전기 히팅 매트리스(10)의 작동 온도가 미리 설정된 기준 과열 온도 이상이면 과열 감지 신호를 출력하는 매트리스 온도센서(80); 및

상기 조절 스위치부(20)의 파워 온 신호 입력 후 입력되는 온도 조절 신호에 대응하는 온도 레벨 계수를 산정하여 상기 온도 표시부(30)에 표시되게 하고, 상기 온도 조절 신호에 대응하는 온도로 상기 전기 히팅 매트리스(10)를 가열시키기 위한 히팅 신호를 출력하며, 상기 사용시간 예약 신호에 대응하는 동작 정지 예약 시간이 되거나 상기 과열 감지 신호가 입력되면 상기 히팅 신호 출력을 차단하여 상기 정류기 스위칭부(40)와 히팅 전원 공급부(70)의 작동을 정지시키는 마이컴부(90);

로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 정류기 스위칭부(40)는

상기 마이컴부(90)의 히팅 신호에 따라 온/오프를 반복하여 스위칭되는 포토 다이오드(PD)와;

상기 포토 다이오드(PD)의 스위칭 작동에 의해 온/오프 제어되는 제1 트라이악(Q1);

상기 제1 트라이악(Q1)과 병렬 연결되어 상기 제1 트라이악(Q1)이 온된 후 특정 시정수에 따라 게이트로 인가되는 특정 주파수의 구형파 펄스에 의해 온/오프 제어되어 정류기 스위칭 신호를 출력하는 제2 트라이악(Q2); 및

상기 제1 트라이악(Q1)의 입력단과 출력단에 각각 배치되어 상기 제2 트라이악(Q2)의 온/오프 제어를 위한 특정 시정수를 결정하는 콘덴서(C)와 저항(R);

으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 정류기 스위칭부(40)의 콘덴서(C)는 적층 콘덴서인 것을 특징으로 하는 전기 히팅 매트리스용 온도 조절 장치.