KR101157034B1 - 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치 및 과열 방지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전열 침구류의 온도조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 침구류에 배선되는 발열선으로 공급되는 가열 출력 전원 또는 발열선의 온도를 검출하고, 검출된 가열 출력 전원 또는 발열선의 온도가 일정 기준치 이상으로 일정 시간동안 지속되는 경우 강제적으로 떨어트려 발열선의 과열을 방지할 수 있는 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치 및 과열 방지 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 발열선을 포함하며, 상기 발열선으로 흐르는 가열전류에 의해 열을 발생하는 발열부와, 상기 발열부로 제공되는 가열전류를 제어하여 상기 발열선의 온도를 조절하는 발열 제어부와, 상기 발열선의 발열상태를 검출하여 발열상태 정보를 출력하는 발열 상태 검출부와, 사용자가 설정한 온도에 따라 상기 발열 제어부를 제어하여 발열부로 제공되는 가열전류를 제어하며, 상기 발열 상태 정보를 분석하여 검출된 발열 상태 정보가 과열 기준 이상이고 이 상태가 일정 시간이상 유지되는 경우 상기 발열선이 과열된 것으로 판단하여, 상기 발열 제어부를 제어하여 미리 설정된 안전 기준 온도 이하로 떨어트리는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치 및 과열 방지 방법{TEMPERATURE CONTROLING APPARATUS HAVING OVERHEATING PREVENTION FUNCTION AND OVERHEATING PREVENTION METHOD}

본 발명은 전열 침구류의 온도조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 침구류에 배선되는 발열선으로 공급되는 출력 전원 또는 발열선의 온도를 검출하고, 검출된 가열 출력 전원 또는 발열선의 온도가 일정 기준치 이상으로 일정 시간동안 지속되는 경우 강제적으로 떨어트려 발열선의 과열을 방지할 수 있는 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치 및 과열 방지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 인간에게 잠은 개인의 건강에 매우 중요한 요소이다. 또한, 잠을 자더라도 숙면을 취해야 건강에 더 좋다. 인간의 숙면에는 온도와 습도 등의 침상 주변조건이 중용한 요건으로 작용한다.

실내의 온도를 적정하게 유지하기 위해 적용된 우리나라의 주택들의 난방 방식은 온돌방식에서 보일러 방식으로 변화해 왔다. 온돌 방식은 열효율이 좋고, 연료나 시설이 경제적인 장점을 가지나 바닥과 공기의 온도차가 커 사람의 건강에 좋지 못하며, 온돌에 불을 지피기가 불편하며, 가열하는 데 오랜 시간이 걸리는 단점을 가진다. 이에 반해 보일러 방식은 빠르게 실내를 데워줄 수 있는 이점을 가지나 온돌과 같이 열효율이 좋지 않고 연료나 시설이 경제적이지 못한 단점을 가진다. 또한, 현대 가정의 잠자리는 바닥에서 침대로 점차 바뀌어 가는 추세이다. 따라서 그 열효율은 더 떨어지고 있다.

그러나 사람들은 일반적으로 직접적으로 온기가 전해지는 온돌 방식을 좋아한다. 그러나 온돌방식은 상술한 바와 같이 일일이 온돌에 불을 지펴야 하며, 가열시간이 오래 걸리는 등의 불편함이 있어 현대 사회에서 사용하기는 힘들다.

이러한 사람들의 욕구와 온돌의 문제점을 없애면서도 온돌의 효과를 누릴 수 있는 전기장판, 전기매트, 전열매트 또는 온열 매트 등으로 불리는 전열 침구류들의 사용이 증가하고 있는 추세에 있다.

통상, 이런 전열 침구류는 내부에 발열선이 내장되어 있는 매트와, 사용자가 원하는 온도의 열을 발생시키기 위해 발열선 주변의 온도를 감지하여 그에 상응하게 전원 공급을 제어하는 온도 조절 장치를 포함한다.

통상, 온도 조절 장치는 발열선의 주변 온도를 검출하고, 검출된 온도가 설정된 온도보다 높으면 발열선으로 공급되는 출력을 낮추고, 온도가 낮으면 출력을 높이는 형태로 온도 조절을 수행한다.

따라서 온도 조절 장치는 사용자가 설정한 온도의 경계에서 빈번하게 출력을 조절하게 됨으로써 회로에 부하가 걸릴 수 있으며, 심한 경우 고장이 날 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 종래 온도 조절 장치는 둔감하게 온도 조절하도록 설정된 경우 높은 온도가 지속적으로 유지될 수 있음으로 사용자가 화상을 입거나 화재가 발생할 수 있는 위험성이 있는 문제점이 있었다.

본원발명의 목적은 온도절장치의 민감도가 높게 설정되어 있는 경우, 사용자가 설정한 온도의 경계에서 빈번하게 출력을 조절하게 됨으로써 발생하는 회로의 과부하 및 고장을 방지하고, 그 민감도가 둔감하게 설정되어 있는 경우 높은 온도가 지속적으로 유지될 수 있으므로 발생하는 사용자의 화상 및 화재발생을 방지할 수 있는 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치 및 과열 방지 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 침구류에 배선되는 발열선으로 공급되는 가열 출력 전원 또는 발열선의 온도를 검출하고, 검출된 가열 출력 전원 또는 발열선의 온도가 일정 기준치 이상으로 일정 시간동안 지속되는 경우 발열선의 온도를 강제적으로 떨어트려 발열선의 과열을 방지할 수 있는 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치 및 과열 방지 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치는; 발열선을 포함하며, 상기 발열선으로 흐르는 가열전류에 의해 열을 발생하는 발열부와, 상기 발열부로 제공되는 가열전류를 제어하여 상기 발열선의 온도를 조절하는 발열 제어부와, 상기 발열선의 발열상태를 검출하여 발열상태 정보를 출력하는 발열 상태 검출부와, 사용자가 설정한 온도에 따라 상기 발열 제어부를 제어하여 발열부로 제공되는 가열전류를 제어하며, 상기 발열 상태 정보를 분석하여, 상기 발열 상태 정보가 과열 기준 이상으로 검출된 시점부터 상기 발열 상태 정보가 과열 기준 이상인 상태가 일정 시간이상 유지되는 경우 상기 발열선이 과열된 것으로 판단하여, 상기 발열 제어부를 제어하여 미리 설정된 안전 기준 온도 이하로 떨어트리는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 발열 상태 검출부는 상기 발열 제어부에서 발열부로 출력되는 가열전류를 측정하고, 측정된 가열전류값을 상기 발열 상태 정보로서 마이컴으로 출력하는 출력 측정부인 것을 특징으로 한다.

상기 발열 상태 검출부는 상기 발열선의 온도에 대응하는 온도 측정 신호를 상기 발열 상태 정보로서 마이컴으로 출력하는 온도 측정부인 것을 특징으로 한다.

상기 과열 기준 온도는 60도이고, 상기 시간은 30분인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치의 과열 방지 방법은; 전원 온 시 사용자에 의해 설정된 온도에 따른 가열전류를 발열선으로 공급하는 발열 개시 과정과, 발열이 개시되면 발열선의 발열 상태를 측정하는 발열 상태 측정 과정과, 상기 발열 상태 정보를 분석하여, 상기 발열 상태 정보가 과열 기준 이상으로 검출된 시점부터 상기 발열 상태 정보가 과열 기준 이상인 상태가 일정 시간이상 유지되는 경우 상기 발열선이 과열된 것으로 판단하는 과열 판단 과정과, 상기 발열선이 과열인 것으로 판단되면 상기 가열 전류를 조절하여 상기 발열선의 온도를 안전 기준 온도로 떨어트리는 온도 하강 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 발열 상태 측정 과정은 출력 측정부를 통해 발열 제어부에서 발열선으로 공급되는 가열전류를 측정하는 과정인 것을 특징으로 한다.

상기 발열 상태 측정 과정은, 온도 측정부를 통해 상기 발열선의 온도에 대응하는 온도 신호를 입력받아 온도를 측정하는 과정인 것을 특징으로 한다.

상기 과열 기준 온도는 60도이고, 상기 시간은 30분인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 온도 조절을 하기 위해 측정된 출력값 또는 온도값이 일정 시간 이상 기준치를 이상인지를 검사하여 일정 시간 이상 기준치를 넘어서는 경우, 미리 설정된 기준치로 떨어트림으로 회로의 빈번한 출력 제어를 방지하여 회로의 부하를 줄이고 고장을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 사용자가 화상을 입거나 화재가 발생하지 않는 발열선의 최대 온도 또는 출력이 일정 시간이상 일정 기준치를 초과하는 경우에만 미리 설정된 기준치로 출력 또는 온도를 떨어트리도록 제어함으로써 사용자가 화상을 입지 않도록 할 수 있으며 화재를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치의 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 온도 조절 장치의 과열 방지 방법을 나타낸 흐름도
도 3은 본 발명에 따른 과열 방지 방법을 설명하기 위한 시간대비 온도 또는 가열 전원 출력 그래프를 나타낸 도면

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 과열방지 기능을 가지는 온도 조절 장치의 구성 및 과열 방지 방법을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 온도 조절 장치는 마이컴(10)과 전원부(20)와 발열 제어부(30)와 출력 측정부(40)와 발열부(50)와 온도 측정부(60)를 포함한다.

마이컴(10)은 본 발명에 따른 과열 방지 기능을 위한 전반적인 동작을 제어한다. 본 발명에 따른 마이컴(10)의 동작은 후술할 도 2에서 상세히 설명한다.

전원부(20)는 교류전원을 인가받아 안정적인 교류전원 및 상기 각 구성들에 필요한 구동전원을 공급한다.

발열 제어부(30)는 상기 전원부(20)로부터 교류전원을 인가받고, 상기 마이컴(10)의 제어를 받아 사용자가 설정한 온도에 대응하도록 가열전류를 발열부(50)의 발열선으로 공급한다.

출력 측정부(40)는 발열 제어부(30)와 발열부(50) 사이에 구성되어 마이컴(10)이 발열선의 발열 상태를 알 수 있도록 상기 발열 제어부(30)에서 발열부(50)로 제공되는 출력, 즉 가열전류를 측정하고 발열 상태 정보로서 측정된 가열 전류 값을 마이컴(10)으로 제공한다.

발열부(50)는 통상 발열선(미도시) 및 써미스터를 포함하며, 상기 발열 제어부(30)로부터 출력된 가열전류에 의해 가열되고 가열된 발열선의 온도에 따른 신호를 온도 측정부(60)로 출력한다.

온도 측정부(60)는 마이컴(10)이 발열선의 발열 상태를 알 수 있도록 상기 발열부(50)의 발열선의 온도를 측정하고, 측정된 온도값을 발열상태 정보로서 마이컴(10)으로 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 온도 조절 장치의 과열 방지 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 과열 방지 방법을 설명하기 위한 시간대비 온도 또는 가열 전원 출력 그래프를 나타낸 도면이다. 이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

우선, 전원이 공급되면(S211) 마이컴(10)은 사용자가 설정한 온도에 따라 발열 제어부(30)를 제어하여 가열전류를 발열부(50)로 공급하여 가열을 개시한다(S212).

상기 발열선의 가열이 개시되면 마이컴(10)은 출력 측정부(40) 또는 온도 측정부(60)를 통해 발열 상태를 측정한다(S213). 즉 마이컴(10)은 출력 측정부(40)를 통해 발열 제어부(30)에서 출력되는 가열전류를 측정하고, 측정된 가열전류값을 출력 측정부(40)로부터 입력받거나, 온도 측정부(60)를 통해 발열선의 온도에 대응하는 온도신호를 입력받아 온도를 측정한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 과열 방지 방법은 발열 상태 정보로서 발열 제어부(30)의 출력인 가열전류를 이용할 수도 있고, 발열부(50)의 발열선의 온도를 이용할 수도 있다. 그러나 마이컴(10) 입장에서의 처리 과정은 동일함으로 이하 설명에서는 가열 전류를 이용하는 경우를 위주로 설명한다.

발열 상태 정보인 가열전류 값이 입력되면 마이컴(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 입력된 가열전류 값(301)과 미리 설정되어 있는 과열 기준 전류 값(303)을 비교하여 검출된 가열 전류 값(301)이 상기 과열 기준 전류 값(303)보다 큰지를 판단한다(S215).

판단결과, 도 3의 시점(t1)에서와 같이 가열 전류 값(301)이 과열 기준 전류 값(303)보다 크면 마이컴(10)은 내부의 타이머(미도시)를 구동하여 과 출력 시간의 카운트를 개시한다(S217).

상기 과 출력 시간의 카운트가 개시되면 마이컴(10)은 카운트 되는 과 출력 시간과 미리 설정되어 있는 기준 과 출력 시간을 비교하여 카운트되는 과 출력 시간이 기준 과 출력 시간을 초과하는지를 판단한다(S219).

판단결과 카운트되는 과 출력 시간이 기준 과 출력 시간을 초과하면 마이컴(10)은 발열선이 과열된 것으로 판단하고, 발열 제어부(30)를 제어하여 발열부(50)의 발열선의 온도를 떨어트린다(S221). 이때 마이컴(10)은 발열 제어부(30)를 제어하여 발열선의 온도가 안전 기준까지 떨어트리도록 하는 것이 바람직할 것이다.

반면, 카운트되는 과 출력 시간이 기준 과 출력 시간을 초과하지 않았으면 마이컴(10)은 상술한 출력 측정 과정(S213)으로 돌아가 이후 과정을 반복 수행한다. 마이컴(10)은 상기 반복 수행 과정 중에 S215에서 출력 측정 값이 과열 기준 전류값을 초과하지 않는 경우 이전에 과 출력 시간이 카운트 중이었는지(S223)를 검사하여, 과 출력 시간이 카운트 중이었으면 카운트 되었던 과 출력 시간을 초기화한다(S225). 이는 상기 발열 제어부(30)에서 출력되는 가열전류 값(301)이 상기 카운트되는 과 출력 시간이 기준 과 출력 시간을 초과하기 전에 과열 기준 전류 값(303) 이하로 떨어지면 과정을 초기화하고 상술한 S213 이후의 과정을 반복 수행하기 위한 것이다.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시 예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

10: 마이컴 20: 전원부
30: 발열 제어부 40: 출력 측정부
50: 발열부 60: 온도 측정부

Claims (8)

1. 발열선을 포함하며, 상기 발열선으로 흐르는 가열전류에 의해 열을 발생하는 발열부와,
   상기 발열부로 제공되는 가열전류를 제어하여 상기 발열선의 온도를 조절하는 발열 제어부와,
   상기 발열선의 발열상태를 검출하여 발열상태 정보를 출력하는 발열 상태 검출부와,
   사용자가 설정한 온도에 따라 상기 발열 제어부를 제어하여 발열부로 제공되는 가열전류를 제어하며, 상기 발열 상태 정보를 분석하여, 상기 발열 상태 정보가 과열 기준 이상으로 검출된 시점부터 상기 발열 상태 정보가 과열 기준 이상인 상태가 일정 시간이상 유지되는 경우 상기 발열선이 과열된 것으로 판단하여, 상기 발열 제어부를 제어하여 미리 설정된 안전 기준 온도 이하로 떨어트리는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 발열 상태 검출부는 상기 발열 제어부에서 발열부로 출력되는 가열전류를 측정하고, 측정된 가열전류값을 상기 발열 상태 정보로서 마이컴으로 출력하는 출력 측정부인 것을 특징으로 하는 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 발열 상태 검출부는 상기 발열선의 온도에 대응하는 온도 측정 신호를 상기 발열 상태 정보로서 마이컴으로 출력하는 온도 측정부인 것을 특징으로 하는 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 과열 기준 온도는 60도이고, 상기 시간은 30분인 것을 특징으로 하는 과열 방지 기능을 가지는 온도 조절 장치.
   
5. 전원 온 시 사용자에 의해 설정된 온도에 따른 가열전류를 발열선으로 공급하는 발열 개시 과정과,
   발열이 개시되면 발열선의 발열 상태를 측정하는 발열 상태 측정 과정과,
   상기 발열 상태 정보를 분석하여, 상기 발열 상태 정보가 과열 기준 이상으로 검출된 시점부터 상기 발열 상태 정보가 과열 기준 이상인 상태가 일정 시간이상 유지되는 경우 상기 발열선이 과열된 것으로 판단하는 과열 판단 과정과,
   상기 발열선이 과열인 것으로 판단되면 상기 가열 전류를 조절하여 상기 발열선의 온도를 안전 기준 온도로 떨어트리는 온도 하강 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절장치의 과열방지 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 발열 상태 측정 과정은 출력 측정부를 통해 발열 제어부에서 발열선으로 공급되는 가열전류를 측정하는 과정인 것을 특징으로 하는 온도조절장치의 과열방지 방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 발열 상태 측정 과정은, 온도 측정부를 통해 상기 발열선의 온도에 대응하는 온도 신호를 입력받아 온도를 측정하는 과정인 것을 특징으로 하는 온도조절장치의 과열방지 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 과열 기준 온도는 60도이고, 상기 시간은 30분인 것을 특징으로 하는 온도조절장치의 과열방지 방법.

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