KR101064351B1 - 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기에 관한 것으로서, 이는 저가의 회로소자만으로도 2선식 무자계 발열선이 합선되는 것을 감지하여 발열선의 온도를 안정적으로 제어함으로써 화재사고를 미연에 방지하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 전원공급부(10)와; 전원공급부(10)로부터 공급되는 직류전압의 공급여부를 결정하거나 출력전압을 제어하는 온도설정부(20)와; 온도설정부(20)의 출력전압에 대응하여 발열선(H1-1, H1-2, H2-1, H2-2)의 온도를 조절하고 발열선이 과열될 시에 전원공급을 차단하기 위한 전원제어부(30)와; 전원제어부(30)의 출력신호에 의해 발열선으로 인가되는 출력을 제어하는 부하출력부(40)와; 발열선이 합선된 경우를 감지하여 전원제어부(30)에 통보하는 과열감지부(50)와; 안테나(T1)를 통해 감지되는 전기장을 제거하기 위한 전기장감지부(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기{TEMPERATURE CONTROLLER FOR PREVENTING FIRE ON LOCAL OVERHEAT}

본 발명은 온도조절기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저가의 회로소자만으로도 2선식 무자계 발열선의 온도가 과열될 시에도 이를 감지하여 화재 사고를 미연에 방지하기 위한 안전기능이 강화된 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기에 관한 것이다.

일반적으로 환절기나 겨울철과 같이 기온이 낮아 실내 바닥면이 차가운 경우 이를 일정온도로 따뜻하게 유지하기 위하여 전열매트를 사용하게 되고 이 전열매트의 발열온도를 제어하기 위해서는 온도조절기가 필수로 사용된다.

그런데 현재 보편적으로 사용 중인 온도조절기는 인체에 유해한 전자파를 차단하기 위한 기능이나, 과열에 의한 화재 발생을 억제하기 위한 기능이나, 취침시 또는 평상시의 사용 선택모드를 제공하여 그 모드에 대응하는 발열 온도와 사용 시간대를 자동적으로 제어하는 기능을 갖기 위해 마이콤이나 바이메탈 등 비교적 고가의 부품을 사용하고 있음과 아울러 상기와 같은 복합적인 기능을 수행하기 위해 구성되는 회로구조 또한 복잡하여 제작 단가가 상승되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 저가의 회로소자만으로도 2선식 무자계 발열선의 온도가 과열될 시에도 이를 감지하여 화재 사고를 미연에 방지하기 위한 안전기능이 강화된 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 상용 교류전압을 입력받아 직류전압으로 변환하여 출력하는 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류전압의 공급여부를 제1 또는 제2 스위치를 통해 결정하거나 가변적으로 설정되는 저항에 따라 출력전압을 제어하는 온도설정부와; 상기 온도설정부의 출력전압에 대응하여 발열선의 온도를 조절하고 발열선이 설정된 온도를 초과하여 과열될 시에 전원공급을 차단하기 위한 전원제어부와; 상기 전원제어부의 출력신호에 의해 트리거되는 실리콘 제어정류기를 포함하여 발열선으로 인가되는 출력을 제어하는 부하출력부와; 상기 발열선이 합선된 경우를 포토커플러를 통해 감지하여 전원제어부에 통보하는 과열감지부와; 안테나를 통해 감지되는 전기장을 감지 및 접지시키기 위한 전기장감지부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기는 발열체와 자계상쇄선으로 이루어진 2선식 무자계 발열선이 합선된 것을 위치에 상관없이 저가의 포토커플러를 구비한 과열감지부를 통해 감지하여 전원제어부에서 안정적인 전원차단 기능을 수행하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기를 도시한 회로도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기 중 과열감지부의 동작원리를 도시한 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기 중 과열감지부의 포토커플러를 대신하여 변류기를 적용한 상태를 도시한 회로도.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기를 도시한 회로도이다.

본 발명에 따른 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기는 기본적으로 전원공급부(10)와, 전원공급부(10)로부터 공급되는 직류전압의 공급여부를 결정하거나 출력전압을 제어하는 온도설정부(20)와, 온도설정부(20)의 출력전압에 대응하여 발열선(H1-1, H1-2, H2-1, H2-2)의 온도를 조절하고 발열선이 과열될 시에 전원공급을 차단하기 위한 전원제어부(30)와, 전원제어부(30)의 출력신호에 의해 발열선으로 인가되는 출력을 제어하는 부하출력부(40)와, 발열선이 합선된 경우를 감지하여 전원제어부(30)에 통보하는 과열감지부(50)와, 안테나(T1)를 통해 감지되는 전기장을 제거하기 위한 전기장감지부(60)를 포함하여 구성된다.

상기 전원공급부(10)는 AC220V의 상용 교류전압 입력이 (+)일 경우 커패시터(MF1), 저항(R1) 및 다이오드(D1)를 통하여 충전지(EC1)에 다이오드(ZD1)의 전압, 예로써 5.1V가 충전되도록 하는 한편, 교류전압 입력이 (-)일 경우 다이오드(D2), 저항(R1) 및 커패시터(MF1)를 통하여 전류가 흘러 커패시터(MF1)의 전압이 방전되도록 함으로써 AC220V의 전원을 DC 5.1V로 변환하여 전원을 공급하게 된다. 여기서 커패시터(C1)은 노이즈 제거를 위한 것이다.

상기 온도설정부(20)는 제1 스위치(SW1)가 off되면 제어부(30)로의 온도 설정이 0V가 되어 결과적으로 출력 또한 off가 되며, 제1 스위치(SW1)가 on되면 VDD전압이 저항(R35), 가변저항기(VR1) 및 저항(R17)을 통하여 가변저항기(VR1)의 설정저항에 따라 변화하게 되어 이 전압을 제어부(30)에서 입력받아 출력을 제어하게 된다. 마찬가지로 제2 스위치(SW2) 또한 off인 경우 제어부(30) 출력이 off 되고, on인 경우 VDD전압이 저항(R36), 가변저항기(VR2) 및 저항(R18)을 통하여 가변저항기(VR2)의 설정저항에 따라 제어부(30)의 출력을 제어하게 된다.

상기 전원제어부(30)는 온도설정부(20)의 설정값에 따라 부하출력부(40)로 전달되는 온도에 증감을 위한 신호를 출력하여 발열선의 온도를 조절하고, 발열선이 설정된 온도를 초과하여 과열되는 것을 과열감지부(50)를 통해 확인하여 전원공급을 차단하게 된다.

상기 부하출력부(40)는 전원제어부(30)의 출력을 직접 발열선에 전달하기 위한 것으로, 전원제어부(30)의 출력(OUT1, OUT2)은 저항(R9, R25) 및 실리콘 제어정류기(Q1, Q2)를 거쳐 그 출력(OUT1, OUT2)이 Low에서 High로 변경될 때 실리콘 제어정류기(SCR1, SCR2)를 트리거하고, 출력(OUT1, OUT2)이 Low이거나 High로 고정되어 있을 경우 실리콘 제어정류기(SCR1, SCR2)는 트리거되지 않으며, 다이오드(D3, D4)는 실리콘 제어정류기(Q1, Q2)가 역방향으로 전류가 흐르면 퓨즈(TF1)를 단락시키도록 기능한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기 중 과열감지부의 동작원리를 도시한 회로도이다.

상기 과열감지부(50)는 발열체와 자계상쇄선으로 이루어진 2선식 무자계 발열선(H1-1, H1-2, H2-1, H2-2)이 합선된 경우를 포토커플러(U2B, U2A)를 통해 감지하여 전원제어부(30)에 통보함으로써 이 전원제어부(30)가 발열선으로 공급되는 전원을 차단하게 하는데, 도 2a 및 도 2b를 참조로 하면 발열선이 정상상태로 동작할 시에는 출력에 대응하여 발열선(H1-1, H2-1), 저항(R11, R15) 및 발열선(H1-2, H2-2)으로 전류가 흐르게 되고 저항(R11, R15)에 전류가 흐르면 포토커플러(U2B, U2A)가 동작하여 정상 상태임을 전원제어부(30)가 확인가능하게 하는 한편, 발열선의 특정 부위가 합선되었을 시에는 저항(R11, R15)을 거치지 않고 발열선(H1-1, H2-1)에서 바로 발열선(H1-2, H2-2)으로 전류가 흐르게 됨으로써 포토커플러(U2B, U2A)가 off되어 발열선의 합선을 전원제어부(30)가 확인하여 발열선으로 공급되는 전원을 차단하게 되며, 이와 같은 방식에 따라 발열선의 위치에 상관없이 합선이 발생되면 안정적으로 전원이 차단될 수 있다.

상기 전기장감지부(60)는 안테나(T1)를 통하여 공간상의 전기장을 감지하게 되는데, 그 안테나(T1)의 접지가 AC220V입력 접지와 동일할 경우 전기장은 감지 되지 않고, 안테나(T1) 접지와 AC220V 입력 접지가 다를 경우 안테나(T1)에서 전압이 감지되는 원리를 통해 전기장출력부(110)와 연동하여 전기장 접지를 제어하게 된다.

상기 전기장감지부(60)는 외부에서 발생된 전위를 감지하는 안테나(T1)와, 그 감지된 신호를 저항(R24)을 거쳐 베이스로 입력받아 on되는 트랜지스터(Q2)를 기본적으로 구비하게 되고, 여기서 저항(R2)과 트랜지스터(Q2) 사이에는 정전기와 같은 외부적 요인으로 인해 안테나(T1)를 통해 순간적으로 유입되는 과전압, 과전류가 발생될 시에 회로의 보호 및 오작동 방지를 위한 다이오드(D5)와, 안테나(T1)에 의해 감지된 신호에서 잡음을 제거하기 위한 커패시터(C6)가 더 설치되며, 트랜지스터(Q2)를 통해 유입된 전기장은 트랜지스터(Q4)를 거쳐 접지됨으로써 제거되는 구조에 따른다.

추가적으로 상기 전원공급부(10)에 상용 교류전압을 공급하기 위한 라인에 구비되는 퓨즈(TF1)는 부하출력부(40)의 저항(R6)과 전기장감지부(60)의 컬렉터단에 접속되는 저항(R20)과 접촉된 상태로 인쇄회로기판에 배치되도록 함으로써 저항(R6, R20)이 과열될 시에 퓨즈(TF1)가 단락되도록 하여 보다 안정적으로 과전압, 과열에 대해 전원차단이 이루어지도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기 중 과열감지부의 포토커플러를 대신하여 변류기를 적용한 상태를 도시한 회로도이다.

한편으로 본 발명에 따른 상기 과열감지부(50)는 발열선이 합선된 경우를 포토커플러(U2B, U2A)를 통해 확인하는 구조에 따르나, 도 3에서와 같은 다이오드(D)의 배치구조에 변류기(CT)를 적용함으로써 포토커플러(U2B, U2A)를 대신하여 과열감지부(50)를 구성할 수도 있으며, 여기서의 변류기(CT) 및 다이오드(D)의 동작은 포토커플러(U2B, U2A)와 동일한 이유로 이에 대한 구체적인 언급은 생략하기로 한다.

Claims (3)

1. 상용 교류전압을 입력받아 직류전압으로 변환하여 출력하는 전원공급부(10)와;
   상기 전원공급부(10)로부터 공급되는 직류전압의 공급여부를 제1 또는 제2 스위치(SW1, SW2)를 통해 결정하거나 가변적으로 설정되는 저항(R5, R18)에 따라 출력전압을 제어하는 온도설정부(20)와;
   상기 온도설정부(20)의 출력전압에 대응하여 발열선(H1-1, H1-2, H2-1, H2-2)의 온도를 조절하고 발열선이 설정된 온도를 초과하여 과열될 시에 전원공급을 차단하기 위한 전원제어부(30)와;
   상기 전원제어부(30)의 출력신호에 의해 트리거되는 실리콘 제어정류기(Q1, Q3)를 포함하여 발열선으로 인가되는 출력을 제어하는 부하출력부(40)와;
   상기 발열선이 합선된 경우를 포토커플러(U2B, U2A)를 통해 감지하여 전원제어부(30)에 통보하는 과열감지부(50)와;
   안테나(T1)를 통해 감지되는 전기장을 감지 및 접지시키기 위한 전기장감지부(60);를 포함하여 구성되되,
   상기 전원공급부(10)에 상용 교류전압을 공급하기 위한 라인에 구비되는 퓨즈(TF1)는 부하출력부(40)의 저항(R6)과 전기장감지부(60)에 구비되는 저항과 접촉되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 과열감지부(50)는 발열선이 합선된 경우를 포토커플러(U2B, U2A)를 대신하는 변류기(CT)를 통해 감지하는 것을 특징으로 하는 국부 과열시 화재 방지기능을 갖춘 온도조절기.

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