KR100944159B1 - 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기 - Google Patents

2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전류를 이용하여 오차 없이 센서 전압을 검출해 냄으로써, 과열 상태를 하여 정확하게 모니터링할 수 있도록 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기에 관한 것이다.
이에 본 발명은 전기매트에 구비되는 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기에 있어서, 상용전원을 공급받아 구동전압으로 변환하여 출력하는 정전압부; 사용자가 파워버튼을 온하면, 상기 정전압부로부터 공급되는 구동전원에 의해 발광되고, 상기 구동전원을 출력하는 온열표시부; 상기 온열표시부로부터 구동전원이 인가되는 경우 트리거 신호를 출력하여 전기매트의 온열온도를 제어하는 온도 제어 회로; 상기 온도 제어 회로의 제 1 트리거 신호에 응하여 제 1 정전류를 공급하는 제 1 정전류 트리거 회로; 상기 온도 제어 회로의 제 2 트리거 신호에 응하여 제 2 정전류를 공급하는 제 2 정전류 트리거 회로; AC전원의 (-) 반파기간에 상기 제 1 정전류에 의해 구동되며, 제 1 발열선(N2)의 발열온도를 검출하여 상기 온도제어회로로 출력하는 제 1 발열제어부; AC전원의 (-) 반파기간에 제 2 정전류에 의해 구동되며, 제 2 발열선(N2)의 발열온도를 검출하여 상기 온도제어회로로 출력하는 제 2 발열제어부; AC전원의 (+) 반파기간에 제로점 정전류 트리거 신호에 의해 공급되는 AC전원의 (+) 반파에 의해 발열되는 제 1 발열부; 및 AC전원의 (+) 반파기간에 제로점 정전류 트리거 신호에 의해 공급되는 AC전원의 (+) 반파에 의해 발열되는 제 2 발열부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
Figure R1020090076344
온도조절기, 온열매트, 과열검출, SCR, 바이메탈, 온도휴즈, 열선, NTC, RT(thermalresistance)

Description

2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기{Protection Circuit for regulator temperature of heating coil}
본 발명은 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기에 관한 것이다.
보다 상세하게는 정전류를 이용하여 오차 없이 센서 전압을 검출해 냄으로써, 과열 상태를 하여 정확하게 모니터링할 수 있도록 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기에 관한 것이다.
일반적으로 겨울철에 방한용으로 많이 사용되고 있는 전기 온열매트는 최근 들어 생활 패턴의 변화와 건강에 대한 관심이 높아지면서 다양한 기능을 부가하여 제작 판매되고 있다.
전기 온열매트에 구비된 발열체는 일반적으로 코일에 전류를 흘려, 코일이 발열되면서 이 열을 매트 전체에 고르게 전달하도록 된 것이다. 이때, 상기 코일은 도 1에서와 같이, 권심(80)에 나선형으로 다수회 감긴 발열선(82)과, 이 발열선(82)에 피복된 온도감응수지(84)와, 이 온도감응수지(84)에 나선형으로 다수회 감긴 감열선(86)과, 최종적으로 피복된 PVC(88)로 이루어진다. 상기 발열선(82)은 교류전원에 의해 발열되며, 이 열이 온도감응수지(84)를 거쳐 감열되어 매트에 고르게 퍼지게 된다. 감열선(86)은 전원신호를 감지하며, 전원이 차단되었을 경우 발열선(82)의 작동을 중단시키고, 발열선(82)이 과열되었을 경우 온도감응수지(84)에 의해 유도가열되어 역기전력을 발생시켜서, 이에 따라, 발열선(82)의 발열을 제어함으로써, 전기매트의 온도를 소정 범위내로 제한하는 역할을 한다.
이때, 상기 감열선(86)이 단선될 경우, 대부분의 전기매트에서는 발열선(82)에 인가되는 전원공급이 중단되도록 회로를 차단한다. 그러나, 상기 온도감응수지(84)가 녹아서 발열선(82)과 감열선(86)이 단락되었을 경우, 발열선(82)의 작동을 제어하는 수단이 구비되지 않아서, 단락사고로 발생되는 돌입전류에 의해서 발열선(82)이 단선되거나 회로의 중요한 전기소자가 타버리는 등의 문제점이 있다. 또한, 단락에 의해 발생된 과전류가 회로에 그대로 흘러서, 매트의 외피가 부분적으로 녹는다면, 과전류에 의한 인체의 감전사고 등이 발생되는 등의 위험성이 있다.
이에 따라 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 과열방지 기능을 갖는 전기 온열매트가 지속적으로 연구, 개발되어지고 있으며, 제품으로 출시되고 있으나, 이러한 과열 방지 기능이 다각적인 측면에서 모니터링한 결과를 반영하여 가질 수 있 도록 요구하기에 이르렀다.
본 발명은 상술한 바와 같이 개발 요구에 부응하여 안출된 것으로, 본 발명은 정전류를 이용하여 오차 없이 센서 전압을 검출해 냄으로써, 과열 상태를 하여 정확하게 모니터링할 수 있도록 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사이리스터(SCR)를 이용하여 반파를 이용하여 발열체를 구동시키고, 발열체를 구동시키지 않는 동안 온도를 검출하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전기 온열 매트가 과열되거나, 발열부와 관련된 부품에 이상에 발생하는 경우 이를 즉시 인지하여 주전원이 차단되도록 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기를 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예는 전기매트에 구비되는 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기에 있어서, 상용전원을 공급받아 구동전압으로 변환하여 출력하는 정전압부; 사용자가 파워버튼을 온하면, 상기 정전압부로부터 공급되는 구동전원에 의해 발광되고, 상기 구동전원을 출력하는 온열표시부; 상기 온열표시부로부터 구동전원이 인가되는 경우 트리거 신호를 출력하여 전기매트의 온열온도를 제어하는 온도 제어 회로; 상기 온도 제어 회로의 제 1 트리거 신호에 응하여 제 1 정전류를 공급하는 제 1 정전류 트리거 회로; 상기 온도 제어 회로의 제 2 트리거 신호에 응하여 제 2 정전류를 공급하는 제 2 정전류 트리거 회로; AC전원의 (-) 반파기간에 상기 제 1 정전류에 의해 구동되며, 제 1 발열선(N2)의 발열온도를 검출하여 상기 온도제어회로로 출력하는 제 1 발열제어부; AC전원의 (-) 반파기간에 제 2 정전류에 의해 구동되며, 제 2 발열선(N2)의 발열온도를 검출하여 상기 온도제어회로로 출력하는 제 2 발열제어부; AC전원의 (+) 반파기간에 제로점 정전류 트리거 신호에 의해 공급되는 AC전원의 (+) 반파에 의해 발열되는 제 1 발열부; 및 AC전원의 (+) 반파기간에 제로점 정전류 트리거 신호에 의해 공급되는 AC전원의 (+) 반파에 의해 발열되는 제 2 발열부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 온도 제어 회로는, 입력되는 제 1 기준신호와 제 1 비교신호를 비교하여 제 1 발열부의 발열체의 발열온도가 설정온도보다 높을 경우 AC 전원의 (+) 반파 구간 시작의 제로점에서 제 1 트리거 신호(T1)가 출력되지 않도록 하는 것을 특징으로 하며, 상기 온도 제어 회로는, AC 전원의 (-) 반파 구간의 중간점에서 하이 레벨의 제 1 기준신호가 입력되는지를 판단하여, 하이 레벨의 제 1 기준신호가 입력되는 경우 제 1 발열부의 발열체로 AC 전원의 (+) 반파가 공급되고 있는 것으로 판단하여 전원차단신호(T3)를 출력하며, 상기 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기는, 온도제어회로에서 제 1, 제 2 기준신호를 통해서 과열상태를 인지했을 때 상기 온도 제어 회로의 전원차단신호(T3)에 응하여 상기 제 1 발열부의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 하는 전원 차단 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도 제어 회로는, 입력되는 제 2 기준신호와 제 2 비교신호를 비교하여 제 2 발열부의 발열체의 발열온도가 설정온도보다 높을 경우 AC 전원의 (+) 반파 구간 시작의 제로점에서 제 2 트리거 신호(T2)가 출력되지 않도록 하는 것을 특징으로 하며, 상기 온도 제어 회로는, AC 전원의 (-) 반파 구간의 중간점에서 하이 레벨의 제 2 기준신호가 입력되는지를 판단하여, 하이 레벨의 제 2 기준신호가 입력되는 경우 제 2 발열부의 발열체로 AC 전원의 (+) 반파가 공급되고 있는 것으로 판단하여 전원차단신호(T3)를 출력하며, 상기 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기는, 상기 온도 제어 회로의 전원차단신호(T3)에 응하여 상기 제 2 발열부의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 하는 전원 차단 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전원 차단 회로(150)의 오동작 또는 고장 발생시 열선(N1,N2)의 과열을 2중으로 차단하도록 전압비교기(OPEN COLLECTOR)가 형성되되, 상기 전압비교기(OPEN COLLECTOR)는 입력부에 제1,2발열제어부(TH1,TH2) 및 제1,2발열 부(130,140)와 각각 연결되는 비교온도전압(VS1,VS2) 단자 및 설정온도전압(VR1,VR2) 단자가 형성되어, 비교온도전압(VS1,VS2)이 설정온도전압(VR1,VR2)보다 낮으면 전압비교기(OPEN COLLECTOR)의 출력부는 로우 상태(L)로써 정상적인 회로 동작을 수행하고, 비교온도전압(VS1,VS2)이 설정온도전압(VR1,VR2)보다 높으면 온도 제어 회로(100)의 오동작 및/또는 전력제어소자(SCR/Triac)의 쇼트(단락)에 따른 열선 과열상태로 판단한 뒤 전압비교기(OPEN COLLECTOR)의 출력부를 오픈상태(OPEN) 및 하이 상태(H)로 차단하여 다이오드(D1,D2)와 제2과열검출선(510)을 통해 입력된 (+)히팅전압이 저항(Ra,Rb)으로 하여금 검출 확인소자(TH4)를 구동시키고, 전원차단회로(150)의 온도를 급상승시켜 열선(H1,H2)의 발열을 모두 차단하거나 온도조절기의 전체 전원을 차단하도록 제2과열차단회로(500)가; 구성되어 이루어진다.
상기 제 1 기준신호는 제 1 발열제어부의 출력신호이고, 상기 제 2 기준신호는 제 2 발열제어부의 출력신호이며, 상기 제 1 기준신호는 제 1 발열부의 온도센싱신호이고, 상기 제 2 기준신호는 제 2 발열부의 온도센싱신호인 것을 특징으로 한다.
상기 전원차단회로는, 바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 제 1, 제 2 발열 제어부는, 사이리스터 소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제 1, 제 2 정전류 트리거 회로는, 표시소자를 각각 더 포함하고 있으며, 상기 표시소자 각각의 순방향 전압은, 상기 제 1 발열제어부 및 제 2 발열제어부의 구동시키기 위한 제 1 트리거 신호 및 제 2 트리거 신호를 발생시키기 위한 기준전압으로 사용되고, 온도체크용 정전류를 발생시키기 위한 기준전압으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1, 제 2 정전류 트리거 회로는, 표시소자를 더 포함하고 있으며, 상기 표시소자는 상기 제 1, 제 2 정전류 트리거회로의 작동상태를 외부에서 알 수 있도록 하는 점등 또는 점멸되는 것을 특징으로 한다.
상기 전원 차단 회로에 병렬로 연결되며, 상기 온도 제어 회로의 전원차단신호(T3)에 응하여 상기 제 1, 제 2 발열부 중 어느 하나의 발열부 또는 제 1, 제 2 발열부의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 하는 보조 전원 차단 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원차단회로는 바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF) 중 어느 하나인 것으로, 상기 바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF)는 별도의 열저항(RT)과 일체형으로 조립되도록 하되, 일측면이 개구된 함체형의 캡(CAP) 내부에 상기 바이메탈(BM) 또 는 온도휴즈(TF)와 열저항(RT)을 수납한 후, 해당 소자들의 단자핀이 개구된 외측로 분기되도록 한 뒤, 수납된 내부에 사기 또는 세라믹 재질의 절연재를 충진하여 몰딩(M)시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 구성되어 이루어진 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명은 정전류를 이용하여 오차 없이 센서 전압을 검출해 냄으로써, 과열 상태를 하여 정확하게 모니터링하여, 과열 상태로 판단되는 경우 열선으로 공급되는 전원을 차단시키고, 또한, 본 발명은 전기 온열 매트가 과열되거나, 발열부와 관련된 부품에 이상에 발생하는 경우 이를 즉시 인지하여 주전원이 차단되도록 하여, 과열로 인한 화재가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 이에 전기안전인증 규정을 만족시킬 뿐만 아니라 전기적인 안전성이 구현되고, 화상, 화재 등의 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사이리스터(SCR)를 이용하여 반파를 이용하여 발열체를 구동시키고, 발열체를 구동시키지 않는 동안 온도를 검출함으로써, 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.
먼저, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 온열매트의 열선이 과열되는 것을 방지하여 전기적인 안전성을 확보하고 사용자의 안전사고를 미연에 방지하도록 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 전기매트에 구비되는 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기는 AC 전원을 공급받아 구동전압으로 변환하여 출력하는 정전압부(105)와, 사용자가 파워버튼을 온하면, 상기 정전압부(105)로부터 공급되는 구동전원에 의해 발광되고, 상기 구동전원을 출력하는 온열표시부(온열1)(온열2)와, 상기 온열표시부(온열1)로부터 구동전원이 인가되는 경우 AC 전원의 (+) 반파의 시작 제로점을 검출하고, 시작 제로점이 검출되면 제 1 트리거 신호(T1)를 출력하고, 상기 온열표시부(온열2)로부터 구동전원이 인가되는 경우 AC 전원의 (+) 반파의 시작 제로점을 검출하고, 시작 제로점이 검출되면 제 2 트리거 신호(T2)를 출력하는 한편, 상기 제1, 제 2 트리거 신호(T1)(T2)가 출력되지 않은 상태에서 제 1, 제 2 기준신호가 입력되는지를 판단하여, 제 1, 제 2 기준신호가 입력되는 경우 제 1, 제 2 발열부(130)(140)의 발열체로 AC 전원의 (+) 반파가 공급되고 있는 것으로 판단하여 전원차단신호(T3)를 출력하는 온도 제어 회로(100)와, 상기 온도 제어 회로(100)의 제 1 트리거 신호(T1)에 응하여 제 1 정전류를 공급하는 제 1 정전류 트리거 회로(110)와, 상기 온도 제어 회로(100)의 제 2 트리거 신호(T2)에 응하여 제 2 정전류를 공급하는 제 2 정전류 트리거 회로(120)와, AC전원의 (-) 반파기간에 상기 제 1 정전류에 의해 구동되어 제 1 발열선(N2)의 발열온도를 검출하여 상기 온도제어회로로 기준신호를 출력하는 1 발열제어부(TH1)와, AC전원의 (-) 반파기간에 상기 제 2 정전류에 의해 구동되어 제 2 발열선(N2)의 발열온도를 검출하여 상기 온도제어회로(100)로 기준신호를 출력하는 제 2 발열제어부(TH2)와, 상기 제 1 발열제어부(TH1)의 구동에 따라 공급되는 AC전원의 (+) 반파에 의해 발열되는 제 1 발열부(130)와, 상기 제 2 발열제어부(TH2)의 구동에 따라 공급되는 AC전원의 (+) 반파에 의해 발열되는 제 2 발열부(140)와, 상기 온도 제어 회로(100)의 전원차단신호(T3)에 응하여 상기 제 1 발열부의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 하는 전원 차단 회로(150)로 구성된다.
여기서, 제 1 트리거 신호(T1) 및 제 2 트리거 신호(T2)는 도 3의 W2 파형이다.
상기 온도 제어 회로(100)는 상기 제 1 발열제어부(TH1)의 출력신호 및 제 2 발열제어부(TH2)의 출력신호(도 3의 W3 파형)를 제 1 기준신호(a1) 및 제 2 기준신호(a2)로 입력받아 상기 제 1 발열부(130)의 제 1 비교신호(a4) 및 제 2 발열부(140)의 제 2 비교신호(a3)를 비교하고, 비교 결과값이 미리 설정된 값보다 높은 경우 전기 매트의 온도가 사용자에 의해 설정된 온도를 초과한 것으로 판단하고, 제 1 트리거신호(T1) 및 제 2 트리거신호(T2)가 출력되지 않도록 한다.
그리고 온도 제어 회로(100)는 상기 AC전원의 (-) 반파 기간의 중간점에서 상기 제 1 발열제어부(TH1) 및 제 2 발열제어부(TH2)의 출력신호인 제 1 기준신호(a1) 및 제 2 기준신호(a2)가 입력되는지를 판단하고, 제 1 기준신호(a1) 및 제 2 기준신호(a2)가 로우 레벨인 경우 제 1 발열부(130) 및 제 2 발열부(140)를 비롯 하여, 제 1 발열부(130) 및 제 2 발열부(140)의 전단에 있는 회로 구성들이 정상 동작을 수행한다고 판단하고, 제 1 기준신호(a1) 및 제 2 기준신호(a2)가 하이 레벨인 경우 제 1 발열부(130) 및 제 2 발열부(140)를 비롯하여, 제 1 발열제어부(TH1), 제 2 발열제어부(TH2) 및 온도 제어 회로(100)의 출력단 중 적어도 하나 이상의 회로 구성이 정상적으로 동작하지 않는다고 판단하고, 전원 차단 신호(T3)를 출력하고, 이는 전원차단회로(TH3)의 게이트단으로 입력되어 전원차단회로(TH3)의 사이리스터가 구동되어, 온도 휴즈(TF)가 단선될 뿐만 아니라 바이메탈 스위치(BM)가 오프되어 제 1 발열부(130) 및 제 2 발열부(140)로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파의 공급이 차단된다.
한편, 상기 전원 차단 회로(TH3)에 병렬로 연결되며, 상기 온도 제어 회로(100)의 전원차단신호(T3)에 응하여 상기 제 1, 제 2 발열부(130)(140) 중 하나의 발열부 또는 제 1, 제 2 발열부(130)(140)의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 하는 보조 전원 차단 회로(TH4)를 더 포함하며, 상기 보조 전원 차단 회로(TH4)의 경우 상기 전원 차단 회로(TH3)에 이상이 발생하여 오동작 또는 동작을 하지 않을 경우에 동작되어, 본 발명에 따른 온열매트가 늘 안전한 상태로 동작 가능하도록 한다.
이때, 상기 전원 차단 회로(150)의 오동작 또는 고장 발생시 열선(N1,N2)의 과열을 2중으로 차단하도록 전압비교기(OPEN COLLECTOR)가 형성되되, 상기 전압비교기(OPEN COLLECTOR)는 입력부에 제1,2발열제어부(TH1,TH2) 및 제1,2발열 부(130,140)와 각각 연결되는 비교온도전압(VS1,VS2) 단자 및 설정온도전압(VR1,VR2) 단자가 형성되어, 비교온도전압(VS1,VS2)이 설정온도전압(VR1,VR2)보다 낮으면 전압비교기(OPEN COLLECTOR)의 출력부는 로우 상태(L)로써 정상적인 회로 동작을 수행하고, 비교온도전압(VS1,VS2)이 설정온도전압(VR1,VR2)보다 높으면 온도 제어 회로(100)의 오동작 및/또는 전력제어소자(SCR/Triac)의 쇼트(단락)에 따른 열선 과열상태로 판단한 뒤 전압비교기(OPEN COLLECTOR)의 출력부를 오픈상태(OPEN) 및 하이 상태(H)로 차단하여 다이오드(D1,D2)와 제2과열검출선(510)을 통해 입력된 (+)히팅전압이 저항(Ra,Rb)으로 하여금 검출 확인소자(TH4)를 구동시키고, 전원차단회로(150)의 온도를 급상승시켜 열선(H1,H2)의 발열을 모두 차단하거나 온도조절기의 전체 전원을 차단하도록 제2과열차단회로(500)가; 구성되어 이루어진다.
상기 전원차단회로(150)는 바이메탈(BM) 및 온도휴즈(TF) 중 어느 하나가 선택적으로 채택하여 포함시키거나, 바이메탈BM) 및 온도휴즈(TF)를 한꺼번에 채택하여 포함시킬 수 있다.
상기 제 1, 제 2 발열 제어부(TH1)(TH2)는 사이리스터 소자로 이루어진다.
상기 제 1, 제 2 정전류 트리거 회로(110)(120)는 표시소자(LED1)(LED2)를 각각 더 포함하고 있으며, 상기 표시소자 각각의 순방향 전압은, 상기 제 1 발열제 어부(TH1) 및 제 2 발열제어부(TH2)의 구동시키기 위한 제 1 트리거 신호(T1) 및 제 2 트리거 신호(T2)를 발생시키기 위한 기준전압으로 사용되고, 온도체크용 정전류를 발생시키기 위한 기준전압으로 사용된다.
상기 제 1, 제 2 정전류 트리거 회로(110)(120)는 표시소자(LED1)(LED2)를 더 포함하고 있으며, 상기 표시소자(LED1)(LED2)는 상기 제 1, 제 2 정전류 트리거회로(110)(120)의 작동상태를 외부에서 알 수 있도록 점등 또는 점멸된다.
상기와 같이 구성된 전기매트에 구비되는 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
(제 1 파워버튼만 누른 경우)
먼저 사용자가 온열 매트에 구비된 제 1 파워버튼(PB1)을 온하면, 온도 제어 회로(100)는 AC 전원의 (+) 반파의 시작 제로점을 검출하고, AC 전원의 (+) 반파의 시작 제로점에 제 1 트리거 신호(T1)를 출력한다.
상기 제 1 트리거 신호(T1)는 트랜지스터(Q1)의 베이스단으로 입력되고, 트랜지스터(Q1)는 턴온되고, 제 1 정류 회로부(110)를 통해서 정전류가 공급된다. 상기 정전류는 제 1 발열 제어부(TH1)인 사이리스터의 게이트 단으로 공급되어 사이리스터는 도통되고, AC 전원의 (+) 반파가 제 1 발열부(130)로 공급되고, 제 1 발열부(130)는 발열되기 시작한다.
온도 제어 회로(100)는 제 1 발열제어부(TH1)의 출력신호인 제 1 기준신호(a1)와 제 1 발열부(130)의 비교신호(a4)를 입력받아 비교하고, 비교 결과값이 미리 설정된 값보다 높은 경우 제 1 트리거 신호(T1)가 출력되지 않도록 한다.
트랜지스터(Q1)는 턴오프되고, 제 1 발열제어부(TH1)는 구동되지 않고 제 1 발열부(130)로 공급되던 AC 전원의 (+) 반파는 중단되며, 제 1 발열부(130)는 발열되지 않는다.
이때 온도 제어 회로(100)는 제 1 기준신호(a1)가 입력되는지를 판단하고, 제 1 기준신호(a1)가 입력되는 경우 온도 제어 회로(100)의 출력단이나, 제 1 발열 제어부(TH1)인 사이리스터의 오동작, 제 1 발열부(130)를 구성하고 있는 열선(N1)(N2)의 쇼트 등과 같은 회로에 이상이 발생하여 AC 전원의 (+) 반파가 제 1 발열부(130)로 공급되지 않아야 하는 상황에서도 제어되지 않고 공급되고 있는 경우이므로, 온도 제어 회로(100)는 전원 차단 신호(T3)를 출력하고, 상기 전원 차단 신호(T3)는 전원 차단 회로(TH3)인 사이리스터의 게이트 단으로 출력되고, 사이리스터는 구동된다. 이에 온도 휴즈(TF)는 단선되고, 바이메탈 스위치(BM)는 턴오프되어 AC 전원이 전기 매트로 공급되는 것을 차단시킨다.
한편, 본 발명에 따른 온도제어기는 상기 전원 차단 회로(TH3)에 병렬로 연결되는 보조 전원 차단 회로(TH4)를 더 구비하고 있으며, 상기 전원 차단 회 로(TH3)에 이상이 발생하여 오동작 또는 동작을 하지 않을 경우에 상기 보조 전원 차단 회로(TH4)는 온도 제어 회로(100)의 전원 차단 신호(T3)에 응하여 동작되어, 상기 제 1 발열부(130)의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 함으로써, 본 발명에 따른 온열매트가 늘 안전한 상태로 동작 가능하도록 한다.
(제 2 파워버튼만 누른 경우)
사용자가 온열 매트에 구비된 제 2 파워버튼(PB2)을 온하면, 온도 제어 회로(100)는 AC 전원의 (+) 반파의 시작 제로점을 검출하고, AC 전원의 (+) 반파의 시작 제로점에 제 2 트리거 신호(T2)를 출력한다.
상기 제 2 트리거 신호(T2)는 트랜지스터(Q2)의 베이스단으로 입력되고, 트랜지스터(Q2)는 턴온되고, 제 2 정류 회로부(120)를 통해서 정전류가 공급된다. 상기 정전류는 제 2 발열 제어부(TH2)인 사이리스터의 게이트 단으로 공급되어 사이리스터는 도통되고, AC 전원의 (+) 반파가 제 2 발열부(140)로 공급되고, 제 1 발열부(140)는 발열되기 시작한다.
온도 제어 회로(100)는 제 2 발열제어부(TH2)의 출력신호인 제 2 기준신호(a2)와 제 2 발열부(140)의 비교신호(a3)를 입력받아 비교하고, 비교 결과값이 미리 설정된 값보다 높은 경우 제 2 트리거 신호(T2)가 출력되지 않도록 한다.
트랜지스터(Q2)는 턴오프되고, 제 2 발열제어부(TH2)는 구동되지 않고 제 2 발열부(140)로 공급되던 AC 전원의 (+) 반파는 중단되며, 제 2 발열부(140)는 발열되지 않는다.
이때 온도 제어 회로(100)는 제 2 기준신호(a2)가 입력되는지를 판단하고, 제 2 기준신호(a2)가 입력되는 경우 온도 제어 회로(100)의 출력단이나, 제 2 발열 제어부(TH2)인 사이리스터의 오동작, 제 2 발열부(140)를 구성하고 있는 발열선(N1)(N2)의 쇼트 등과 같은 회로에 이상이 발생하여 AC 전원의 (+) 반파가 제 2 발열부(140)로 공급되지 않아야 하는 상황에서도 제어되지 않고 공급되고 있는 경우이므로, 온도 제어 회로(100)는 전원 차단 신호(T3)를 출력하고, 상기 전원 차단 신호(T3)는 전원 차단 회로(TH3)인 사이리스터의 게이트 단으로 출력되고, 사이리스터는 구동된다. 이에 온도 휴즈(TF)는 단선되고, 바이메탈 스위치(BM)는 턴오프되어 AC 전원이 전기 매트로 공급되는 것을 차단시킨다.
한편, 본 발명에 따른 온도제어기는 상기 전원 차단 회로(TH3)에 병렬로 연결되는 보조 전원 차단 회로(TH4)를 더 구비하고 있으며, 상기 전원 차단 회로(TH3)에 이상이 발생하여 오동작 또는 동작을 하지 않을 경우에 상기 보조 전원 차단 회로(TH4)는 온도 제어 회로(100)의 전원 차단 신호(T3)에 응하여 동작되어, 상기 제 2 발열부(140)의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 함으로써, 본 발명에 따른 온열매트가 늘 안전한 상태로 동작 가능하도록 한다.
(제 1, 제 2 파워버튼 모두를 누른 경우)
사용자가 온열 매트에 구비된 제 1, 제 2 파워버튼(PB1)(PB2)을 온하면, 온도 제어 회로(100)는 AC 전원의 (+) 반파의 시작 제로점을 검출하고, AC 전원의 (+) 반파의 시작 제로점에 제 1, 제 2 트리거 신호(T1)(T2)를 출력한다.
상기 제 1, 제 2 트리거 신호(T1)(T2)는 트랜지스터(Q1)(Q2)의 베이스단으로 입력되고, 트랜지스터(Q1)(Q2)는 턴온되고, 제 1, 제 2 정류 회로부(110)(120)를 통해서 정전류가 공급된다. 상기 정전류는 제 1, 제 2 발열 제어부(TH1)(TH2)인 사이리스터의 게이트 단으로 공급되어 사이리스터는 도통되고, AC 전원의 (+) 반파가 제 1, 제 2 발열부(130)(140)로 공급되고, 제 1, 제 2 발열부(130)(140)는 발열되기 시작한다.
온도 제어 회로(100)는 제 1, 제 2 발열제어부(TH1)(TH2)의 출력신호인 제 1 기준신호(a1)와 제 1 발열부(130)의 비교신호(a4)를 입력받아 비교하고, 제 2 기준신호(a2)외 제 2 발열부(140)의 비교신호(a3)를 입력받아 비교하고, 비교 결과값 각각이 미리 설정된 값보다 높은 경우 제 1, 제 2 트리거 신호(T1)(T2)가 출력되지 않도록 한다.
트랜지스터(Q1)(Q2)는 턴오프되고, 제 1, 제 2 발열 제어부(TH1)(TH2)는 구동되지 않고 제 1, 제 2 발열부(130)(140)로 공급되던 AC 전원의 (+) 반파는 중단되며, 제 1, 제 2 발열부(130)(140)는 발열되지 않는다.
이때 온도 제어 회로(100)는 제 1, 제 2 기준신호(a1)(a2)가 입력되는지를 판단하고, 제 1, 제 2 기준신호(a1)(a2)가 입력되는 경우 온도 제어 회로(100)의 출력단이나, 제 1, 제 2 발열 제어부(TH1)(TH2)인 사이리스터의 오동작, 제 1, 제 2 발열부(130)(140)를 구성하고 있는 발열선(N1)(N2)의 쇼트 등과 같은 회로에 이상이 발생하여 AC 전원의 (+) 반파가 제 1, 제 2 발열부(130)(140)로 공급되지 않아야 하는 상황에서도 제어되지 않고 공급되고 있는 경우이므로, 온도 제어 회로(100)는 전원 차단 신호(T3)를 출력하고, 상기 전원 차단 신호(T3)는 전원 차단 회로(TH3)인 사이리스터의 게이트 단으로 출력되고, 사이리스터는 구동된다. 이에 온도 휴즈(TF)는 단선되고, 바이메탈 스위치(BM)는 턴오프되어 AC 전원이 전기 매트로 공급되는 것을 차단시킨다.
한편, 본 발명에 따른 온도제어기는 상기 전원 차단 회로(TH3)에 병렬로 연결되는 보조 전원 차단 회로(TH4)를 더 구비하고 있으며, 상기 전원 차단 회로(TH3)에 이상이 발생하여 오동작 또는 동작을 하지 않을 경우에 상기 보조 전원 차단 회로(TH4)는 온도 제어 회로(100)의 전원 차단 신호(T3)에 응하여 동작되어, 상기 제 1, 제 2 발열부(130)(140)의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 함으로써, 본 발명에 따른 온열매트가 늘 안전한 상태로 동작 가능하도록 한다.
본 발명에 적용된 제 1 정전류 트리거 회로(110) 및 제 2 정전류 트리거 회로(120)에 구비된 표시소자인 발광다이오드(LED1)(LED2)의 순방향 전압은 상기 제 1 발열제어부(TH1) 및 제 2 발열제어부(TH2)의 구동시키기 위한 제 1 트리거 신호(T1) 및 제 2 트리거 신호(T2)를 발생시키기 위한 기준전압으로 사용되고, 온도체크용 정전류를 발생시키기 위한 기준전압으로 사용된다.
또한, 상기 표시소자(LED1)(LED2)는 상기 제 1, 제 2 정전류 트리거회로(110)(120)의 작동상태를 외부에서 알 수 있도록 점등 또는 점멸된다.
또한, 상기 전원차단회로는 바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF) 중 어느 하나인 것으로, 상기 바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF)는 별도의 열저항(RT)과 일체형으로 조립되도록 하되, 일측면이 개구된 함체형의 캡(CAP) 내부에 상기 바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF)와 열저항(RT)을 수납한 후, 해당 소자들의 단자핀이 개구된 외측로 분기되도록 한 뒤, 수납된 내부에 사기 또는 세라믹 재질의 절연재를 충진하여 몰딩(M)시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 구성되어 이루어진 것이 바람직하다.
이는 부품을 단순화함으로써, 작업자의 용착(땜) 작업이 용이하고, 이에 불량률이 감소되며, 특히 다름 부품들과의 전기적 쇼트가 사전에 차단되어 안전성이 확보되는 특징이 있다.
이때, 도 3에 도시된 전원차단소자는 도 2의 다른 실시예로써, 단자핀이 외 측으로 분기되어 작업 편의성이 개선된 것을 나타낸 것이다.
즉, 단자핀이 외측으로 분기된 상태에서는 기판과 땜 작업시 시야가 크게 확보되어 용착 작업이 용이한 특징이 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 전기 온열 매트에 구비된 발열체를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기의 회로도이다.
도 3은 본 발명에 적용된 트리거 신호 및 전원 차단 신호를 도시한 그래프이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 전원차단소자(바이메탈 그리고 온도휴즈)와 열저항을 일체형의 소자로 조립한 결합상태를 나타낸 예시도이다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
100 : 온도 제어 회로
105 : 정전압부
110, 120 : 제 1, 제 2 정전류 트리거 회로
130, 140 : 제 1, 제 2 발열부
150 : 주전원 차단회로
500 ... 제2과열차단회로

Claims (8)

  1. 상용전원을 공급받아 구동전압으로 변환하여 출력하는 정전압부(105)와; 사용자가 파워버튼을 온하면, 상기 정전압부로부터 공급되는 구동전원에 의해 발광되고, 상기 구동전원을 출력하는 온열표시부(온열1,온열2)와; 상기 온열표시부로부터 구동전원이 인가되는 경우 제 1 트리거 신호, 제 2 트리거 신호를 동시에 또는 선택적으로 출력하여 전기매트의 온열온도를 제어하는 온도 제어 회로(100)와; 상기 온도 제어 회로의 제 1 트리거 신호에 응하여 제 1 정전류를 공급하는 제 1 정전류 트리거 회로(110)와; 상기 온도 제어 회로의 제 2 트리거 신호에 응하여 제 2 정전류를 공급하는 제 2 정전류 트리거 회로(120)와; AC전원의 (-) 반파기간에 상기 제 1 정전류에 의해 구동되며, 제 1 발열선(N2)의 발열온도를 검출하여 상기 온도제어회로로 비교신호를 출력하는 제 1 발열제어부(TH1)와; AC전원의 (-) 반파기간에 제 2 정전류에 의해 구동되며, 제 2 발열선(N2)의 발열온도를 검출하여 상기 온도제어회로로 비교신호를 출력하는 제 2 발열제어부(TH2)와; AC전원의 (+) 반파기간의 시작 제로점에 정전류 트리거 신호에 의해 공급되는 AC전원의 (+) 반파기간에 의해 발열되는 제 1 발열부(130)와; AC전원의 (+) 반파기간에 제로점 정전류 트리거 신호에 의해 공급되는 AC전원의 (+) 반파에 의해 발열되는 제 2 발열부(140)가; 구성됨에 있어서,
    상기 온도 제어 회로는, 입력되는 제 1 기준신호와 제 1 비교신호를 비교하여 제 1 발열부의 발열체의 발열온도가 설정온도보다 높을 경우 AC 전원의 (+) 반파 구간 시작의 제로점에서 제 1 트리거 신호(T1)가 출력되지 않도록 하고, 입력되는 제 2 기준신호와 제 2 비교신호를 비교하여 제 2 발열부의 발열체의 발열온도가 설정온도보다 높을 경우 AC 전원의 (+) 반파 구간 시작의 제로점에서 제 2 트리거 신호(T2)가 출력되지 않도록 하고, 상기 제 1 트리거 신호(T1)가 출력되지 못한 상태에서 AC 전원의 (+) 반파 구간의 중간점에서 하이 레벨의 제 1 기준신호가 입력되는지를 판단하여, 하이 레벨의 제 1 기준신호가 입력되는 경우 제 1 발열부의 발열체로 AC 전원의 (+) 반파가 공급되고 있는 것으로 판단하여 전원차단신호(T3)를 출력하고, 상기 제 2 트리거 신호(T2)가 출력되지 못한 상태에서 AC 전원의 (+) 반파 구간의 중간점에서 하이 레벨의 제 2 기준신호가 입력되는지를 판단하여, 하이 레벨의 제 2 기준신호가 입력되는 경우 제 2 발열부의 발열체로 AC 전원의 (+) 반파가 공급되고 있는 것으로 판단하여 전원차단신호(T3)를 출력하며, 상기 온도 제어 회로의 전원차단신호(T3)에 응하여 상기 제 1 발열부의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 하는 전원 차단 회로(150)가 구성되되;
    상기 전원 차단 회로(150)는 상기 온도 제어 회로에서 제 1, 제 2 비교신호를 통해서 과열상태를 인지했을 때는 상기 온도 제어 회로의 전원차단신호(T3)에 응하여 상기 제 1,2 발열부의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 하고;
    상기 전원 차단 회로(150)의 오동작 또는 고장 발생시 열선(N1,N2)의 과열을 2중으로 차단하도록 전압비교기(OPEN COLLECTOR)가 형성되되, 상기 전압비교기(OPEN COLLECTOR)는 입력부에 제1,2발열제어부(TH1,TH2) 및 제1,2발열부(130,140)와 각각 연결되는 비교온도전압(VS1,VS2) 단자 및 설정온도전압(VR1,VR2) 단자가 형성되어, 비교온도전압(VS1,VS2)이 설정온도전압(VR1,VR2)보다 낮으면 전압비교기(OPEN COLLECTOR)의 출력부는 로우 상태(L)로써 정상적인 회로 동작을 수행하고, 비교온도전압(VS1,VS2)이 설정온도전압(VR1,VR2)보다 높으면 온도 제어 회로(100)의 오동작 및/또는 전력제어소자(SCR/Triac)의 쇼트(단락)에 따른 열선 과열상태로 판단한 뒤 전압비교기(OPEN COLLECTOR)의 출력부를 오픈상태(OPEN) 및 하이 상태(H)로 차단하여 다이오드(D1,D2)와 제2과열검출선(510)을 통해 입력된 (+)히팅전압이 저항(Ra,Rb)으로 하여금 검출 확인소자(TH4)를 구동시키고, 전원차단회로(150)의 온도를 급상승시켜 열선(H1,H2)의 발열을 모두 차단하거나 온도조절기의 전체 전원을 차단하도록 제2과열차단회로(500)가;
    구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기준신호는 제 1 발열제어부의 출력신호이고,
    상기 제 2 기준신호는 제 2 발열제어부의 출력신호이며,
    상기 제 1 비교신호는 제 1 발열부의 온도센싱신호이고,
    상기 제 2 비교신호는 제 2 발열부의 온도센싱신호인 것을 특징으로 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전원차단회로는,
    바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 발열 제어부 및 제 2 발열 제어부는,
    사이리스터(SCR) 소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 정전류 트리거 회로는,
    표시소자를 각각 더 포함하고 있으며,
    상기 표시소자 각각의 순방향 전압은, 상기 제 1 발열제어부 및 제 2 발열제어부의 구동시키기 위한 제 1 트리거 신호 및 제 2 트리거 신호를 발생시키기 위한 기준전압으로 사용되고, 온도체크용 정전류를 발생시키기 위한 기준전압으로 사용되는 것을 특징으로 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 정전류 트리거 회로는,
    표시소자를 포함하고 있으며, 상기 제 1, 제 2 정전류 트리거회로의 작동상태를 외부에서 알 수 있도록 점등 또는 점멸되는 것을 특징으로 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기는,
    상기 전원 차단 회로에 병렬로 연결되며, 상기 온도 제어 회로의 전원차단신호(T3)에 응하여 상기 제 1, 제 2 발열부의 발열체로 공급되는 AC 전원의 (+) 반파가 공급되지 않도록 하는 보조 전원 차단 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 전원차단회로는
    바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF) 중 어느 하나인 것으로, 상기 바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF)는 별도의 열저항(RT)과 일체형으로 조립되도록 하되, 일측면이 개구된 함체형의 캡(CAP) 내부에 상기 바이메탈(BM) 또는 온도휴즈(TF)와 열저항(RT)을 수납한 후, 해당 소자들의 단자핀이 개구된 외측로 분기되도록 한 뒤, 수납된 내부에 사기 또는 세라믹 재질의 절연재를 충진하여 몰딩(M)시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 2중 과열방지기능이 있는 무자계열선의 온도제어기.
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