KR101070250B1

KR101070250B1 - 전기매트용 자동온도조절기

Info

Publication number: KR101070250B1
Application number: KR1020110043491A
Authority: KR
Inventors: 이규석
Original assignee: 이규석
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2011-10-06

Abstract

본 발명은 전기매트용 자동온도조절기에 관한 것으로서, 매트바디부와, 발열선을 구비하고 상기 매트바디부에 내장된 발열전선과 상기 매트바디부에 설치되어 외부전원을 연결하기 위한 전원잭을 갖는 전기매트에 설치되어 상기 매트바디부의 온도를 조절하는 데 사용하기 위한 전기매트용 자동온도조절기에 있어서, 상기 발열선에 연결된 스위칭부와; 상기 매트바디부에 설치되어 상기 발열선의 온도를 검출하기 위한 온도검출부와; 상기 온도검출부의 검출온도에 기초하여 상기 온도검출부의 검출온도가 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 일정시간간격으로 인가시간이 점점 증가하는 초기가열전압이 상기 발열선에 공급되고, 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 초기가열목표온도값보다 낮은 초기보온하한온도값에 도달한 후 다시 상기 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 상기 초기가열전압보다 낮은 초기보온전압이 상기 발열선에 공급되는 초기보온전압공급동작과 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 초기가열목표온도값에 도달한 후 다시 초기보온하한온도값에 도달할 때까지 상기 발열선에 대한 발열전압 공급이 차단되는 초기보온전압차단동작이 소정의 초기보온시간 동안 반복되도록 상기 스위칭부의 스위칭동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 매트바디부의 온도변화율을 줄일 수 있고 발열선의 수명을 증가시킬 수 있으며 초기가열온도목표값에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있다.

Description

전기매트용 자동온도조절기{Automatic Temperature Controller for Electric Mat}

본 발명은 전기매트용 자동온도조절기에 관한 것으로서, 매트바디부와 매트바디부에 설치된 발열전선을 갖는 전기매트에 설치되어 매트바디부의 온도를 조절하는 데 사용되는 장치에 관한 것이다.

최근 발열선의 저항 발열을 이용하여 온기를 제공하는 전기매트가 안출되어 사용되고 있다. 전기매트는 잠잘 때 바닥에 깔고 그 위에서 잠을 자는 데 사용된다.

전기매트는 매트바디부(211)와, 매트바디부(211)에 설치된 발열전선(212) 및 전원잭(213)을 갖고 있다.

발열전선(212)은 발열선(212a)과, 발열선(212a)을 둘러싸는 외피(212b)를 갖고 있다.

전원잭(213)에는 조작패널(214)을 통해 전원코드가 연결되어 있다.

이러한 구성을 갖는 전기매트는 매트바디부(211)의 온도를 조절하기 위해 자동온도조절기를 갖고 있다.

도5는 종래 자동온도조절기가 설치된 전기매트의 사시도이고, 도6은 도5에 도시된 발열전선과 함께 온도검출부를 도시한 도면이며, 도7은 종래 전기매트용 자동온도조절기의 기능별 블럭도이다.

종래의 자동온도조절기는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 조작패널(214)에 설치된 온오프스위치(112) 및 전원변환부(114)와, 전원잭(213)과 발열선(212a) 사이에 개재된 스위칭부(115)와, 매트바디부(211)에 설치되어 발열선(212a)의 온도를 검출하기 위한 온도검출부(120)와, 온도검출부(120)의 검출온도에 기초하여 스위칭부(115)의 스위칭동작을 제어하는 제어부(116)를 갖고 있다.

온오프스위치(112)는 전원코드와 전원잭(213)사이를 온오프시키도록 동작한다.

전원변환부(114)는 전원코드를 통해 입력되는 전압을 변환하여 제어부(116)의 동작전압과 온도검출부(120)의 소요전압을 출력하도록 구성되어 있다.

스위칭부(115)는 외부전원과 발열선(212a)에 연결되어 있다.

스위칭부(115)는 트라이악과 같은 3단자 스위칭소자를 사용하여 구현할 수 있다.

온도검출부(120)는 발열선(212a)에 설치된 도전재질의 감지선(121)과, 발열선(212a)과 감지선(121) 사이에 배치된 나일론 써미스터(122)를 가지고, 감지선(121)에 흐르는 전류변화에 기초하여 발열선(212a)의 온도를 검출한다. 이러한 온도검출부(120)는 종래 널리 알려져 있으므로(등록실용신안 제20-0402040호 등 참조) 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제어부(116)는 입력단에 온오프스위치(112) 및 온도검출부(120)가 연결되어 있고, 출력단에는 스위칭부(115)가 연결되어 있다.

이러한 구성을 갖는 제어부(116)의 동작을 도8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제어부(116)는 온도검출부(120)의 검출온도가 초기가열목표온도값(A)에 도달하기 전의 초기가열단계와, 온도검출부(120)의 검출온도가 초기가열목표온도값에 도달한 후의 보온단계를 거치도록 스위칭부(115)의 스위칭동작을 제어한다.

초기가열단계에서는 외부전원으로부터 인입되는 교류전압이 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 지속적으로 발열선(212a)에 공급되도록 스위칭부(115)의 스위칭동작을 제어한다. 여기서 발열선(212a)에 대한 교류전압 공급은 발열선(212a)에 분압저항을 연결하는 방법으로 발열선(212a)에 인가되는 전압실효치가 감소되도록 이루어진다. 여기서 발열선(212a)에 연결되는 분압저항값은 발열선(212a)의 수명을 적절히 유지할 수 있도록 선택된다. 도8에는 발열선(212a)에 인가되는 전압이 실효치로 도시되어 있다.

보온단계는 다음과 같은 방법으로 이루어진다.

먼저 온도검출부(120)의 검출온도가 초기가열목표온도값보다 낮은 초기보온하한온도값(B)에 도달한 후 다시 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 교류전압이 발열선(212a)에 공급되는 보온전압공급동작이 일어나도록 스위칭부(115)의 스위칭동작을 제어한다.

다음에 온도검출부(120)의 검출온도가 초기가열목표온도값에 도달한 후 다시 초기보온하한온도값에 도달할 때까지 발열선(212a)에 대한 교류전압 공급이 차단되는 보온전압차단동작이 일어나도록 스위칭부(115)의 스위칭동작을 제어한다.

상기 보온전압공급동작과 상기 보온전압차단동작이 지속적으로 반복되도록 스위칭부(115)의 스위칭동작을 제어한다.

그런데 종래의 전기매트용 자동온도조절기에 따르면, 초기가열온도목표값에 도달하는 동안 발열선(212a)에 지속적으로 교류전압이 인가되기 때문에 매트바디부(211)의 온도변화율이 크고 발열선(212a)의 수명이 단축된다는 문제점이 있었다.

그리고 초기가열온도목표값에 도달하는 동안 발열선(212a)에 지속적으로 교류전압이 인가되어 발열선(212a)에 공급되는 교류전압의 최대실효치가 제한되기 때문에 초기가열온도목표값에 도달하는 시간이 길어진다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 매트바디부의 온도변화율을 줄일 수 있고 발열선의 수명을 증가시킬 수 있으며 초기가열온도목표값에 도달하는 시간이 단축되도록 한 전기매트용 자동온도조절기를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 매트바디부와 발열선을 구비하고 상기 매트바디부에 내장된 발열전선과 상기 매트바디부에 설치되어 외부전원을 연결하기 위한 전원잭을 갖는 전기매트에 설치되어 상기 매트바디부의 온도를 조절하는 데 사용하기 위한 전기매트용 자동온도조절기에 있어서, 상기 전원잭과 상기 발열선 사이에 개재된 스위칭부와; 상기 매트바디부에 설치되어 상기 발열선의 온도를 검출하기 위한 온도검출부와; 상기 온도검출부의 검출온도에 기초하여 상기 온도검출부의 검출온도가 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 일정시간간격으로 인가시간이 점점 증가하는 초기가열전압이 상기 발열선에 공급되고, 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 초기가열목표온도값보다 낮은 초기보온하한온도값에 도달한 후 다시 상기 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 상기 초기가열전압보다 낮은 초기보온전압이 상기 발열선에 공급되는 초기보온전압공급동작과 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 초기가열목표온도값에 도달한 후 다시 초기보온하한온도값에 도달할 때까지 상기 발열선에 대한 발열전압 공급이 차단되는 초기보온전압차단동작이 소정의 초기보온시간 동안 반복되도록 상기 스위칭부의 스위칭동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기매트용 자동온도조절기에 의해 달성된다.

여기서 자동으로 초기가열목표온도값보다 낮은 온도에서 보온상태가 유지될 수 있도록, 상기 제어부는 상기 초기보온시간이 경과한 후 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 초기보온하한온도값보다 낮은 종기보온목표온도값에 도달한 후 상기 종기보온목표온도값보다 큰 종기발열상한온도값에 도달할 때까지 상기 초기보온전압보다 낮은 종기보온전압이 상기 발열선에 공급되는 종기보온전압공급동작과 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 종기발열상한온도값에 도달한 후 다시 종기보온목표온도값에 도달할 때까지 상기 발열선에 대한 발열전압 공급이 차단되는 종기보온전압차단동작이 소정의 종기보온시간 동안 반복되도록 상기 스위칭부의 스위칭동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 이상동작상태를 사용자에게 알려줄 수 있도록, 경보부를 더 포함하고; 상기 온도검출부는 상기 발열선에 설치된 도전재질의 감지선과 상기 발열선과 상기 감지선 사이에 배치된 나일론 써미스터를 가지고, 상기 감지선에 흐르는 전류변화에 기초하여 상기 발열선의 온도를 검출하고; 상기 제어부는 상기 전원잭을 통해 상기 발열선에 발열전압이 공급된 후 상기 온도검출부의 검출온도가 상승하지 않는 경우와 상기 전원잭을 통해 상기 발열선에 발열전압이 공급되지 않는 동안 상기 온도검출부의 검출온도가 상승하는 경우 중 어느 하나의 조건이 충족될 때 상기 경보부의 경보동작을 제어하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 따르면, 온도검출부의 검출온도가 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 일정시간간격으로 인가시간이 점점 증가하는 초기가열전압이 발열선에 공급되도록 함으로써, 매트바디부의 온도변화율을 줄일 수 있고 발열선의 수명을 증가시킬 수 있으며 초기가열온도목표값에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 자동온도조절기가 설치된 전기매트의 사시도,
도2는 도1에 도시된 발열전선과 함께 온도검출부를 도시한 도면,
도3은 본 발명의 실시예에 따른 전기매트용 자동온도조절기의 기능별 블럭도,
도4는 본 발명의 실시예에 따라 발열선에 공급되는 전압과 매트바디부의 온도 변화를 도시한 도면,
도5는 종래 자동온도조절기가 설치된 전기매트의 사시도,
도6은 도5에 도시된 발열전선과 함께 온도검출부를 도시한 도면,
도7은 종래 전기매트용 자동온도조절기의 기능별 블럭도,
도8는 종래 전기매트용 자동온도조절기에 따라 발열선에 공급되는 전압과 매트바디부의 온도 변화를 도시한 도면이다.

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 자동온도조절기가 설치된 전기매트의 사시도이고, 도2는 도1에 도시된 발열전선과 함께 온도검출부를 도시한 도면이며, 도3은 본 발명의 실시예에 따른 전기매트용 자동온도조절기의 기능별 블럭도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전기매트용 자동온도조절기는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 조작패널(214)에 설치된 경보부(11), 온오프스위치(12), 온도선택스위치(13) 및 전원변환부(14)와, 전원잭(213) 즉 외부전원과 발열선(212a) 사이에 개재된 스위칭부(15)와, 매트바디부(211)에 설치되어 발열선(212a)의 온도를 검출하기 위한 온도검출부(20)와, 온도검출부(20)의 검출온도에 기초하여 경보부(11)의 경보동작과 스위칭부(15)의 스위칭동작을 제어하는 제어부(16)를 갖고 있다.

경보부(11)는 동작전압이 공급될 때 경보음을 발생하는 부저(Buzzer) 또는 스피커를 사용하거나 동작전압이 공급될 때 발광하는 발광다이오드를 사용하여 구현할 수 있다.

온오프스위치(12)는 전원코드와 전원잭(213)사이를 온오프시키도록 동작한다.

온도선택스위치(13)는 초기가열목표온도값을 선택하기 위한 것과 종기보온목표온도값을 선택하기 위한 것으로 나누어 구현할 수 있다.

온도선택스위치(13)는 회전노브방식으로 구현할 수 있으며, 회전노브의 회전각도를 조절하여 초기가열목표온도값 또는 종기보온목표온도값을 선택할 수 있다.

전원변환부(14)는 전원코드를 통해 입력되는 전압을 변환하여 제어부(16)의 동작전압과, 온도검출부(20)의 소요전압 및 경보부(11)의 동작전압을 출력하도록 구성되어 있다.

스위칭부(15)는 외부전원과 발열선(212a)에 연결되어 있다.

스위칭부(15)는 트라이악과 같은 3단자 스위칭소자를 사용하여 구현할 수 있다.

온도검출부(20)는 발열선(212a)에 설치된 도전재질의 감지선(21)과, 발열선(212a)과 감지선(21) 사이에 배치된 나일론 써미스터(22)를 가지고, 감지선(21)에 흐르는 전류변화에 기초하여 발열선(212a)의 온도를 검출한다. 이러한 온도검출부(20)는 종래 널리 알려져 있으므로(등록실용신안 제20-0402040호 등 참조) 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제어부(16)는 입력단에 온오프스위치(12), 온도선택스위치(13) 및 온도검출부(20)가 연결되어 있고, 출력단에는 스위칭부(15)와 경보부(11)가 연결되어 있다.

이러한 구성을 갖는 제어부(16)의 동작을 도4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제어부(16)는 온도검출부(20)의 검출온도가 초기가열목표온도값(A)에 도달하기 전의 초기가열단계와, 온도검출부(20)의 검출온도가 초기가열목표온도값에 도달한 후의 초기보온단계 및 종기보온단계를 거치도록 스위칭부(15)의 스위칭동작을 제어한다.

초기가열단계에서는 일정시간간격으로 인가시간이 점점 증가하는 초기가열전압이 발열선(212a)에 공급되도록 스위칭부(15)의 스위칭동작을 제어한다.

여기서 일정시간간격으로 인가시간이 점점 증가하는 초기가열전압은 외부전원으로부터 출력되는 상용전압의 위상을 검출하기 위한 위상검출회로를 사용하여 스위칭부(15)의 온상태(외부전원으로부터 발열선에 전압이 공급되는 상태)를 일정시간간격마다 증가시키는 방법으로 구현할 수 있다. 도4에는 발열선(212a)에 인가되는 전압이 실효치로 도시되어 있다.

초기보온단계는 다음과 같은 방법으로 이루어진다.

먼저 온도검출부(20)의 검출온도가 초기가열목표온도값(A)보다 낮은 초기보온하한온도값(B)에 도달한 후 다시 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 초기가열전압보다 낮은 초기보온전압이 발열선(212a)에 공급되는 초기보온전압공급동작이 일어나도록 스위칭부(15)의 스위칭동작을 제어한다. 본 명세서에서 초기보온전압은 실효치를 의미한다.

다음에 온도검출부(20)의 검출온도가 초기가열목표온도값에 도달한 후 다시 초기보온하한온도값에 도달할 때까지 발열선(212a)에 대한 발열전압 공급이 차단되는 초기보온전압차단동작이 일어나도록 스위칭부(15)의 스위칭동작을 제어한다.

상기 초기보온전압공급동작과 상기 초기보온전압차단동작이 소정의 초기보온시간 동안 반복되도록 스위칭부(15)의 스위칭동작을 제어한다.

종기보온단계는 다음과 같은 방법으로 이루어진다.

먼저 초기보온시간이 경과한 후 온도검출부(20)의 검출온도가 초기보온하한온도값보다 낮은 종기보온목표온도값(C)에 도달한 후 종기보온목표온도값보다 큰 종기발열상한온도값(D)에 도달할 때까지 초기보온전압보다 낮은 종기보온전압이 발열선(212a)에 공급되는 종기보온전압공급동작이 일어나도록 스위칭부(15)의 스위칭동작을 제어한다. 여기서 종기보온단계는 취침 후 REM수면기에 도달하는 시간(보통 90분)을 초기보온시간으로 설정하는 방법 등으로 이용할 수 있다. 이와 같이 REM수면기에 도달하는 시간을 초기보온시간으로 설정함으로써 REM수면기 동안 적당한 온도를 유지할 수 있고 소비전력을 감소시킬 수 있게 된다. 본 명세서에서 종기보온전압은 실효치를 의미한다.

다음에 온도검출부(20)의 검출온도가 종기발열상한온도값(D)에 도달한 후 다시 종기보온목표온도값(C)에 도달할 때까지 발열선(212a)에 대한 발열전압 공급이 차단되는 종기보온전압차단동작이 동작이 일어나도록 스위칭부(15)의 스위칭동작을 제어한다.

상기 종기보온전압공급동작과 상기 종기보온전압차단동작이 소정의 종기보온시간 동안 반복되도록 스위칭부(15)의 스위칭동작을 제어한다.

전술한 초기보온단계와 종기보온단계는 스위칭부(15)가 주기적으로 온오프시키는 방법으로 구현할 수 있다.

한편 제어부(16)는 발열선(212a)에 발열전압이 공급된 후 온도검출부(20)의 검출온도가 상승하지 않는 경우와 발열선(212a)에 발열전압이 공급되지 않는 동안 온도검출부(20)의 검출온도가 상승하는 경우 중 어느 하나의 조건이 충족될 때 경보부(11)의 경보동작을 제어한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 온도검출부(20)의 검출온도가 초기가열목표온도값(A)에 도달할 때까지 일정시간간격으로 인가시간이 점점 증가하는 초기가열전압이 발열선(212a)에 공급되도록 함으로써, 매트바디부(211)의 온도변화율을 줄일 수 있고 발열선(212a)의 수명을 증가시킬 수 있으며 초기가열온도목표값에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있게 된다(초기가열온도목표값에 도달하는 동안 발열선에 단속적으로 교류전압이 인가되어 발열선에 공급되는 교류전압의 최대실효치를 종래기술보다 증가시킬 수 있음).

그리고 종기보온전압공급동작과 종기보온전압차단동작이 소정의 종기보온시간 동안 반복되도록 함으로써, 자동으로 초기가열목표온도값보다 낮은 온도에서 보온상태가 유지될 수 있게 된다.

또한 경보부(11)를 부가함으로써, 이상동작상태를 사용자에게 알려줄 수 있게 된다.

11 : 경보부 12, 112 : 온오프스위치
13 : 온도선택스위치 14, 114 : 전원변환부
15, 115 : 스위칭부 16, 116 : 제어부
20, 120 : 온도검출부 21, 121 : 감지선
211 : 매트바디부 212 : 발열전선

Claims

매트바디부와, 발열선을 구비하고 상기 매트바디부에 내장된 발열전선과 상기 매트바디부에 설치되어 외부전원을 연결하기 위한 전원잭을 갖는 전기매트에 설치되어 상기 매트바디부의 온도를 조절하는 데 사용하기 위한 전기매트용 자동온도조절기에 있어서,
상기 발열선에 연결된 스위칭부와;
상기 매트바디부에 설치되어 상기 발열선의 온도를 검출하기 위한 온도검출부와;
상기 온도검출부의 검출온도에 기초하여 상기 온도검출부의 검출온도가 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 일정시간간격으로 인가시간이 점점 증가하는 초기가열전압이 상기 발열선에 공급되고, 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 초기가열목표온도값보다 낮은 초기보온하한온도값에 도달한 후 다시 상기 초기가열목표온도값에 도달할 때까지 상기 초기가열전압보다 낮은 초기보온전압이 상기 발열선에 공급되는 초기보온전압공급동작과 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 초기가열목표온도값에 도달한 후 다시 초기보온하한온도값에 도달할 때까지 상기 발열선에 대한 발열전압 공급이 차단되는 초기보온전압차단동작이 소정의 초기보온시간 동안 반복되도록 상기 스위칭부의 스위칭동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기매트용 자동온도조절기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 초기보온시간이 경과한 후 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 초기보온하한온도값보다 낮은 종기보온목표온도값에 도달한 후 상기 종기보온목표온도값보다 큰 종기발열상한온도값에 도달할 때까지 상기 초기보온전압보다 낮은 종기보온전압이 상기 발열선에 공급되는 종기보온전압공급동작과 상기 온도검출부의 검출온도가 상기 종기발열상한온도값에 도달한 후 다시 종기보온목표온도값에 도달할 때까지 상기 발열선에 대한 발열전압 공급이 차단되는 종기보온전압차단동작이 소정의 종기보온시간 동안 반복되도록 상기 스위칭부의 스위칭동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기매트용 자동온도조절기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
경보부를 더 포함하고;
상기 온도검출부는 상기 발열선에 설치된 도전재질의 감지선과 상기 발열선과 상기 감지선 사이에 배치된 나일론 써미스터를 가지고, 상기 감지선에 흐르는 전류변화에 기초하여 상기 발열선의 온도를 검출하고;
상기 제어부는 상기 전원잭을 통해 상기 발열선에 발열전압이 공급된 후 상기 온도검출부의 검출온도가 상승하지 않는 경우와 상기 전원잭을 통해 상기 발열선에 발열전압이 공급되지 않는 동안 상기 온도검출부의 검출온도가 상승하는 경우 중 어느 하나의 조건이 충족될 때 상기 경보부의 경보동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기매트용 자동온도조절기.