KR100897594B1 - 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치 - Google Patents

미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치에 관한 것으로서, 전열기와 전열기 드라이버, 전열기 제어용 마이컴을 기본적으로 포함하는 전열기 제어장치에 있어서, 상기 전열기와 상기 드라이버에 연결되는 AC 전원(N,P) 측에 미소 누설전류 감지기를 더 설치하고, 만약 상기 미소 누설전류 감지기가 미소 누설전류를 감지하면 상기 마이컴이 상기 드라이버의 작동을 정지시켜 상기 전열기로 공급되는 구동전원을 차단하도록 되어 있다.
본 발명에 따른 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치에 의하면, 전기담요, 전기방석, 전기장판 등과 같은 전열제품에서 난방을 위한 열원으로 이용하는 전열기가 사용환경이나 사용조건, 예컨대 외부 충격에 의해 열화됨에 따라 야기되는 미소 누설전류를 용이하게 감지할 수 있으므로, 이러한 미소 누설전류에 기인하는 사용자의 전기 감전 사고나 전기 화상 사고 혹은 전기 화재 사고를 예방할 수 있다.
미소 누설전류, 전열기, 전열기 제어장치, 전기담요, 전기방석, 전기장판

Description

미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치{Electric heater controller with sensing function of a very small leakage current}
본 발명은 전열기 제어장치에 관한 것이며, 더욱 상세히는 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치에너지 저장 장치에 관한 것이다.
통상적으로 전기담요, 전기방석, 전기장판 등과 같이 전열기를 난방을 위한 열원으로 이용하는 전열제품들은 사용자가 설정한 난방 온도를 유지하기 위한 구동전원을 전열기로 공급하고 작동 중인 전열기의 온도를 감지하는 온도센서나 전열기가 특정 온도 이상으로 과열되면 전열기로 공급되는 구동전원을 자동으로 차단하는 바이메탈 등을 이용하여 전열기의 과열로 인한 전기 화재 사고나 사용자의 화상 사고 등을 예방하는 전열기 제어장치를 포함한다.
도 1은 상기한 바와 같은 전기담요, 전기방석, 전기장판 등과 같은 종래의 전열제품에 일반적으로 사용되는 전열기 제어장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 전열기 제어장치(100)는 전열기(110)와 바이메탈(120), 드라이버(130), 온도센서(140), 마이컴(150), 및 표시기(151)을 포함하여 구성된다.
상기 전열기(110)는 110V 혹은 220V의 AC 전원(P)에 연결된 상태로 구동전원이 공급되면 발열 작동하며, 필요한 경우 복수개를 설치하여 사용할 수 있다.
상기 바이메탈(120)은 상기 전열기(110)가 특정 온도 이상으로 과열되면 자동으로 오프되어 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단한다.
상기 드라이버(130)는 110V 혹은 220V의 AC 전원(N)에 연결된 상태로 구동하여 상기 바이메탈(120)을 경유하여 상기 전열기(110)로 구동전원을 공급한다.
상기 온도센서(140)는 상기 전열기(110)의 작동 온도를 감지한다.
상기 마이컴(150)은 키패드(도시하지 않음)를 통해 사용자가 설정한 난방 온도나 상기 전열기(110)의 작동 온도를 표시기(151)에 표시하고, 사용자가 키패드를 통해 상기 전열기(110) 작동 요청을 하면 상기 드라이버(130)를 구동하여 구동전원이 상기 전열기(110)로 공급되게 하며, 상기 전열기(110) 작동 중에 상기 온도센서(140)가 감지한 상기 전열기(110)의 작동 온도가 특정값 이상으로 판별되면 상기 드라이버(130)의 작동을 정지시켜 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단한다.
상기와 같이 구성되는 종래의 전열기 제어장치(100)는 사용자가 키패드를 조작하여 특정 난방 온도를 설정하고 상기 전열기(110) 작동 요청을 하면 상기 마이컴(150)이 이 난방 온도를 상기 표시기(151)에 표시한 다음, 상기 드라이버(130)를 구동시켜 구동전원이 상기 전열기(110)로 공급되게 한다.
이에 따라, 상기 전열기(110)가 발열 작동하면, 이때부터 상기 마이컴(150)은 사용자가 키패드를 조작하여 상기 전열기(110) 작동 정지를 요청할 때까지 상기 온도센서(140)에 의해 감지되는 상기 전열기(110)의 작동 온도를 상기 표시기(151)에 표시한다.
상기와 같이 전열기(110)가 발열 작동하는 동안, 만약 상기 전열기(110)의 온도가 과열 방지를 위해 미리 설정된 특정 온도 이상으로 과열되면, 상기 바이메탈(120)이 자동으로 오프되어 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단하거나, 혹은 상기 마이컴(150)이 상기 드라이버(130)의 작동을 정지시켜 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단함에 따라 상기 전열기(110)의 과열로 인한 전기 화재 사고나 사용자의 화상 사고 등이 예방된다.
하지만, 상기와 같이 상기 바이메탈(120)이나 온도센서(140)를 이용하여 상기 전열기(110)의 과열을 방지하는 종래의 전열기 제어장치(100)는 사용환경이나 사용조건에 따라 상기 전열기(110)가 열화되는 경우 야기되는 미소 누설전류에 기인하는 사용자의 전기 감전 사고나 전기 화상 사고 혹은 전기 화재 사고를 예방하지 못하는 단점이 있다.
예컨대, 전기장판이 사용되는 장소에 과도한 습기가 발생하거나, 혹은 사용자가 땀을 많이 흘리는 상황에서 상기 전열기(110)가 외부 충격에 의해 열화된 상태로 작동하는 동안 미소 누설전류가 발생할 수 있으며, 이렇게 발생한 미소 누설전류는 사용자에게 전기적 충격을 가할 수 있으며, 또한 이 미소 누설전류로 인해 상기 전열기(110)가 이상 작동하여 과열될 수 있다.
하지만, 종래의 전열기 제어장치(100)는 상기 전열기(110)가 외부 충격에 의해 열화됨에 따라 야기되는 미소 누설전류를 감지하는 수단을 전혀 구비하고 있지 않으므로, 이러한 미소 누설전류에 기인하는 사용자의 전기 감전 사고나 전기 화상 사고 혹은 전기 화재 사고를 예방하지 못한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전열기와 전열기 드라이버, 전열기 제어용 마이컴을 기본적으로 포함하는 전열기 제어장치에 있어서, 상기 전열기와 상기 드라이버에 연결되는 AC 전원(N,P) 측에 미소 누설전류 감지기를 더 설치하고, 만약 상기 미소 누설전류 감지기가 미소 누설전류를 감지하면 상기 마이컴이 상기 드라이버의 작동을 정지시켜 상기 전열기로 공급되는 구동전원을 차단하도록 된 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치는, 110V 혹은 220V의 AC 전원(P)에 연결된 상태로 구동전원이 공급되면 발열 작동하는 전열기와; 상기 전열기가 특정 온도 이상으로 과열되면 자동으로 오프되어 상기 전열기로 공급되는 구동전원을 차단하는 바이메탈; 110V 혹은 220V의 AC 전원(N)에 연결된 상태로 구동하여 상기 바이메탈을 경유하여 상기 전열기로 구동전원을 공급하는 드라이버; 상기 전열기의 작동 온도를 감지하는 온도센서; 사용자가 설정한 난방 온도나 상기 전열기의 작동 온도를 표시기에 표시하고, 사용자가 키패드를 통해 상기 전열기 작동 요청을 하면 상기 드라이버를 구동하여 구동전원이 상기 전열기로 공급되게 하며, 상기 전열기 작동 중에 상기 온도센서가 감지한 상기 전열기의 작동 온도가 특정값 이상으로 판별되면 상기 드라이버의 작동을 정지시켜 상기 전열기로 공급되는 구동전원을 차단하는 마이컴;을 포함하여 구성되는 전열기 제어장치에 있어서,
상기 전열기와 상기 드라이버에 연결되는 AC 전원(N,P) 측에서 미소 누설전류를 감지하는 미소 누설전류 감지기가 더 설치되며,
상기 마이컴은 상기 미소 누설전류 감지기가 미소 누설전류를 감지하면 상기 드라이버의 작동을 정지시켜 상기 전열기로 공급되는 구동전원을 차단하는 것을 특 징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치에 의하면, 전기담요, 전기방석, 전기장판 등과 같은 전열제품에서 난방을 위한 열원으로 이용하는 전열기가 사용환경이나 사용조건, 예컨대 외부 충격에 의해 열화됨에 따라 야기되는 미소 누설전류를 용이하게 감지할 수 있으므로, 이러한 미소 누설전류에 기인하는 사용자의 전기 감전 사고나 전기 화상 사고 혹은 전기 화재 사고를 예방할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치(100')는 전열기(110)와 바이메탈(120), 드라이버(130), 온도센서(140), 미소 누설전류 감지기(140'), 마이컴(150'), 및 표시기(151)을 포함하여 구성된다.
상기 전열기(110)는 110V 혹은 220V의 AC 전원(P)에 연결된 상태로 구동전원이 공급되면 발열 작동하며, 필요한 경우 복수개를 설치하여 사용할 수 있다.
상기 바이메탈(120)은 상기 전열기(110)가 특정 온도 이상으로 과열되면 자동으로 오프되어 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단한다.
상기 드라이버(130)는 110V 혹은 220V의 AC 전원(N)에 연결된 상태로 구동하 여 상기 바이메탈(120)을 경유하여 상기 전열기(110)로 구동전원을 공급한다.
상기 온도센서(140)는 상기 전열기(110)의 작동 온도를 감지한다.
상기 미소 누설전류 감지기(140')는 상기 전열기(110)와 상기 드라이버(130)에 연결되는 AC 전원(N,P) 측에 설치되어 미소 누설전류를 감지한다.
상기 미소 누설전류 감지기(140')의 영상변류기(ZCT; Zero Current Transformer)(141)는 상기 전열기(110)와 상기 드라이버(130)에 연결되는 AC 전원(N,P) 측에서 발생하는 미소 누설전류를 감지한다.
상기 미소 누설전류 감지기(140')의 펄스신호 발생부(142)는 상기 영상변류기(141)에서 감지한 미소 누설전류를 저항 R4에 의해 임피던스 매칭시키고 다이오드 D1, D2를 포함하는 리미트 회로에 의해 파형 정형하여 콘덴서 C1에 충방전시켜 미소 누설전류 감지용 펄스신호를 출력한다.
상기 미소 누설전류 감지기(140')의 증폭부(143)는 상기 펄스신호 발생부(142)의 미소 누설전류 감지용 펄스신호를 10배 정도로 증폭하며, 증폭기 U1A를 포함한다.
상기 미소 누설전류 감지기(140')의 비교부(144)는 상기 증폭부(143)에 의해 증폭된 미소 누설전류 감지용 펄스신호의 전압레벨이 미리 설정된 비교 기준값(예컨대, 2.5V) 이상이면 미소 누설전류 발생을 알리는 하이 신호를 출력하고, 상기 증폭부(143)에 의해 증폭된 미소 누설전류 감지용 펄스신호의 전압레벨이 미리 설정된 비교 기준값 미만이면 미소 누설전류가 없음을 알리는 로우 신호를 출력한다.
상기 비교부(144)는 증폭기 U1B를 포함하며, 이 증폭기 U1B에 의해 상기 증 폭부(143)의 출력 신호의 전압 레벨을 0.6V∼5.1V 크기로 조정하여 다이오드 D4와 콘덴서 C2를 포함하는 평활회로를 통해 상기 미소 누설전류 감지용 펄스신호를 평활 처리하여 2.5V 이상의 하이 신호를 출력하거나, 혹은 2.5V 미만의 로우 신호를 출력한다.
상기 미소 누설전류 감지기(140')의 누설경보 스위치부(145)는 상기 비교부(144)에서 하이 신호가 출력되면 턴-온되어 상기 마이컴(150')에 미소 누설전류 발생신호를 인가한다.
상기 누설경보 스위치부(145)는 상기 비교부(144)에서 하이 신호가 출력되면 턴-온되는 트랜지스터(Q1)를 포함하며, 이 트랜지스터(Q1)가 온되어 미소 누설전류 발생신호가 상기 마이컴(150')으로 인가됨과 동시에 구동하는 누설경보 드라이버(U2)와 이 누설경보 드라이버(U2)의 작동 신호에 의해 누설경보음을 발생하는 경보기(buzzer)를 더 포함한다.
상기 마이컴(150')은 키패드(도시하지 않음)를 통해 사용자가 설정한 난방 온도나 상기 전열기(110)의 작동 온도를 표시기(151)에 표시하고, 사용자가 키패드를 통해 상기 전열기(110) 작동 요청을 하면 상기 드라이버(130)를 구동하여 구동전원이 상기 전열기(110)로 공급되게 하며, 상기 전열기(110) 작동 중에 상기 온도센서(140)가 감지한 상기 전열기(110)의 작동 온도가 특정값 이상으로 판별되거나 혹은 상기 미소 누설전류 감지기(140')가 미소 누설전류를 감지하면 상기 드라이버(130)의 작동을 정지시켜 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전 열기 제어장치(100')는 다음과 같이 작동한다.
사용자가 키패드를 조작하여 특정 난방 온도를 설정하고 상기 전열기(110) 작동 요청을 하면, 상기 마이컴(150')이 이 난방 온도를 상기 표시기(151)에 표시한 다음, 상기 드라이버(130)를 구동시켜 구동전원이 상기 전열기(110)로 공급되게 한다.
이에 따라, 상기 전열기(110)가 발열 작동하면, 이때부터 상기 마이컴(150')은 사용자가 키패드를 조작하여 상기 전열기(110) 작동 정지를 요청할 때까지 상기 온도센서(140)에 의해 감지되는 상기 전열기(110)의 작동 온도를 상기 표시기(151)에 표시한다.
상기와 같이 전열기(110)가 발열 작동하는 동안, 만약 상기 전열기(110)의 온도가 과열 방지를 위해 미리 설정된 특정 온도 이상으로 과열되면, 상기 바이메탈(120)이 자동으로 오프되어 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단하거나, 혹은 상기 마이컴(150')이 상기 드라이버(130)의 작동을 정지시켜 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단함에 따라 상기 전열기(110)의 과열로 인한 전기 화재 사고나 사용자의 화상 사고 등이 예방된다.
다른 한편, 사용자가 키패드를 조작하여 특정 난방 온도를 설정하고 상기 전열기(110) 작동 요청을 하거나, 혹은 상기 전열기(110)가 발열 작동 중일 때, 상기 미소 누설전류 감지기(140')는 상기 전열기(110)와 상기 드라이버(130)에 연결되는 AC 전원(N,P) 측에 설치되어 미소 누설전류를 감지한다.
이때 만약, 상기 미소 누설전류 감지기(140')가 상기 전열기(110)가 사용환 경이나 사용조건, 예컨대 외부 충격에 의해 열화됨에 따라 야기되는 미소 누설전류를 감지하면 상기 마이컴(150')은 상기 드라이버(130)의 작동을 정지시켜 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단하며, 이와 동시에 상기 누설경보 스위치부(145)는 경보기(buzzer)를 작동시켜 누설경보음을 발생함으로써 상기 미소 누설전류에 기인하는 사용자의 전기 감전 사고나 전기 화상 사고 혹은 전기 화재 사고를 예방한다.
또한, 상기와 같이 미소 누설전류가 감지됨에 따라 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단한 후, 미소 누설전류의 발생 원인을 찾아 제거하고 나면 상기 마이컴(150')은 정상 제어 작동을 개시한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치는 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 그 기술적 정신이 있다.
도 1은 종래의 전열기 제어장치를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치의 블록도.
도 3은 도 2의 미소 누설전류 감지기를 나타낸 회로도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,100': 전열기 제어장치 110: 전열기
120: 바이메탈 130: 드라이버
140: 온도센서 140': 미소 누설전류 감지기
141: 영상변류기(ZCT) 142: 펄스신호 발생부
143: 증폭부 144: 비교부
145: 누설경보 스위치부 150,150': 마이컴
151: 표시기

Claims (3)

110V 혹은 220V의 AC 전원(P)에 연결된 상태로 구동전원이 공급되면 발열 작동하는 전열기(110)와; 상기 전열기(110)가 특정 온도 이상으로 과열되면 자동으로 오프되어 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단하는 바이메탈(120); 110V 혹은 220V의 AC 전원(N)에 연결된 상태로 구동하여 상기 바이메탈(120)을 경유하여 상기 전열기(110)로 구동전원을 공급하는 드라이버(130); 상기 전열기(110)의 작동 온도를 감지하는 온도센서(140); 사용자가 설정한 난방 온도나 상기 전열기(110)의 작동 온도를 표시기(151)에 표시하고, 사용자가 키패드를 통해 상기 전열기(110) 작동 요청을 하면 상기 드라이버(130)를 구동하여 구동전원이 상기 전열기(110)로 공급되게 하며, 상기 전열기(110) 작동 중에 상기 온도센서(140)가 감지한 상기 전열기(110)의 작동 온도가 특정값 이상으로 판별되면 상기 드라이버(130)의 작동을 정지시켜 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단하는 마이컴(150');을 포함하여 구성되는 전열기 제어장치(100')에 있어서,
상기 전열기(110)와 상기 드라이버(130)에 연결되는 AC 전원(N,P) 측에서 미소 누설전류를 감지하는 미소 누설전류 감지기(140')가 더 설치되며,
상기 마이컴(150')은 상기 미소 누설전류 감지기(140')가 미소 누설전류를 감지하면 상기 드라이버(130)의 작동을 정지시켜 상기 전열기(110)로 공급되는 구동전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 미소 누설전류 감지기(140')는
상기 전열기(110)와 상기 드라이버(130)에 연결되는 AC 전원(N,P) 측에서 발생하는 미소 누설전류를 감지하는 영상변류기(ZCT)(141)와;
상기 영상변류기(141)에서 감지한 미소 누설전류를 임피던스 매칭시키고 파형 정형하여 충방전시켜 미소 누설전류 감지용 펄스신호를 출력하는 펄스신호 발생부(142);
상기 펄스신호 발생부(142)의 미소 누설전류 감지용 펄스신호를 증폭하는 증폭부(143);
상기 증폭부(143)에 의해 증폭된 미소 누설전류 감지용 펄스신호의 전압레벨이 미리 설정된 비교 기준값 이상이면 미소 누설전류 발생을 알리는 하이 신호를 출력하고, 상기 증폭부(143)에 의해 증폭된 미소 누설전류 감지용 펄스신호의 전압레벨이 미리 설정된 비교 기준값 미만이면 미소 누설전류가 없음을 알리는 로우 신호를 출력하는 비교부(144); 및
상기 비교부(144)에서 하이 신호가 출력되면 턴-온되어 상기 마이컴(150')에 미소 누설전류 발생신호를 인가하는 누설경보 스위치부(145);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 누설경보 스위치부(145)는 상기 비교부(144)에서 하이 신호가 출력되면 턴-온되는 트랜지스터(Q1)를 포함하며, 이 트랜지스터(Q1)가 온되어 미소 누설전류 발생신호가 상기 마이컴(150')으로 인가됨과 동시에 구동하는 누설경보 드라이버(U2)와 이 누설경보 드라이버(U2)의 작동 신호에 의해 누설경보음을 발생하는 경보기(buzzer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 누설전류 감지 기능을 구비한 전열기 제어장치.
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KR102246639B1 (ko) * 2021-01-28 2021-04-30 (주)청보 전열기기의 다목적 제어장치

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