KR101422676B1 - 무전자파 전기 온열기의 제어 장치 - Google Patents

무전자파 전기 온열기의 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고 적어도 하나의 구동 전압을 발생하는 구동 전압 발생부와, 직류 전원에 따라 발열하는 발열선과, 발열선에 인가되는 직류 전원을 제어하는 전원 인가부와, 발열선의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 발열선의 전류 흐름을 감지하여 발열선의 단선 및 단락을 감지하는 발열선 감지부와, 전원 인가부, 온도 검출부 및 발열선 감지부와 연결되어 발열선을 제어하는 제어부를 포함하는 무전자파 전기 온열기의 제어 장치가 제시된다.

Description

무전자파 전기 온열기의 제어 장치{Controller for Non electromagnetic waves heater}
본 발명은 전기 온열기용 제어 장치에 관한 것으로, 특히 전자파가 발생되지 않는 무전자파 전기 온열기의 제어 장치에 관한 것이다.
인간의 숙면에는 온도와 습도 등의 침상 주변 조건이 중요한 요건으로 작용하며, 침상의 온도를 적정하게 유지하기 위하여 전기장판, 전기요, 전기 찜질기 등의 전기 온열기를 많이 이용하고 있다. 이러한 전기 온열기는 내부에 발열선이 내장되어 발열선에 전원을 공급하면 열을 발생하게 된다. 발열선은 니크롬선이나 구리선 등을 이용하여 저항 값을 결정한 후 실리콘, PVC, 테프론 등으로 피복하여 적절한 길이로 배열된다. 또한, 발열선의 온도를 조절하기 위한 제어 장치가 필수적으로 구비된다. 즉, 제어 장치는 발열선으로 인가되는 전원의 온/오프 제어나 온도 조절이 가능하도록 한다.
그런데, 전기 온열기는 교류 220V의 가정용 전원을 이용하게 되고, 교류 전기가 흐르게 되면 필연적으로 전자파가 발생된다. 즉, 교류 전원을 인가하면 발열선에서 전기장과 자기장이 동시에 발생되고, 이들은 서로 유기되면서 일종의 파동으로 공간에 전파되는데, 이것이 전자파이다. 물론 모든 전기전자 제품은 EMI 검사, 즉 전자파 장해 시험을 거치도록 되어 있으나, 이는 기기대 기기 간의 전자파로 인한 장해를 줄이기 위한 기준이므로 EMI 검사를 거친 제품이라도 저주파 대역의 전자파가 발생되지 않는 것은 아니다. 전기제품에서 발생하는 전자파의 유해성은 많이 알고 있으므로 전자파의 발생을 억제하거나 줄이기 위한 다양한 설계가 이루어지고 있다. 예를 들어 발열선이 서로 교차되도록 설계하여 전기장과 자기장을 상쇄함으로써 전자파의 발생을 억제한다.
한편, 전기 온열기가 대중화되면서 전기 온열기에 의한 화재 또한 증가하고 있다. 즉, 전기 온열기 내의 발열선이 단선되거나 단락되어 그 부분이 과열되면서 화재가 발생한다. 예를 들어, 한국등록특허 제10-0886662호에는 발열선과 사이리스터가 직렬로 연결된 온도 조절기가 제시되어 있는데, 만약 사이리스터가 이상 현상으로 합선이 될 경우에는 발열 제어가 불가능하게 되어 발열선이 과열되고, 그에 따라 화재의 가능성이 있다. 이러한 화재 발생을 미연에 방지하기 위해 제어 장치에서 발열선의 단선 및 단락을 감지하는 것이 바람직하지만, 이러한 기능을 가진 제어 장치는 제시되지 않고 있다.
본 발명은 전자파가 발생되지 않는 무전자파 전기 온열기의 제어 장치를 제공한다.
본 발명은 발열선의 단선 및 단락을 감지하여 화재 발생을 방지할 수 있는 무전자파 전기 온열기의 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 무전자파 전기 온열기의 제어 장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고 적어도 하나의 구동 전압을 발생하는 구동 전압 발생부; 상기 직류 전원에 따라 발열하는 발열선; 상기 발열선에 인가되는 상기 직류 전원을 제어하는 전원 인가부; 상기 발열선의 온도를 검출하는 온도 검출부; 상기 발열선의 전류 흐름을 감지하여 상기 발열선의 단선 및 단락을 감지하는 발열선 감지부; 및 상기 전원 인가부, 온도 검출부 및 발열선 감지부와 연결되어 상기 발열선을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 구동 전압 발생부는 상기 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 변환부; 및 상기 직류 전원을 이용하여 적어도 하나의 구동 전압을 생성하는 적어도 하나의 전압 조절부를 포함한다.
상기 전원 인가부, 온도 검출부, 발열선 감지부 및 제어부는 상기 구동 전압에 따라 구동된다.
상기 발열선은 제 1 열선과 이를 외측에서 감싸는 제 2 열선을 구비하여 전자기파가 발생되지 않는다.
상기 발열선 감지부는 상기 제 1 및 제 2 열선을 통해 교차되어 흐르는 전류를 감지하고 그에 따른 소정 패턴의 신호를 생성한다.
상기 발열선 감지부는 상기 제 1 및 제 2 열선 사이에 접속되어 제 1 다이오드; 상기 제 1 및 제 2 열선 사이에 상기 제 1 다이오드와 역방향으로 접속된 제 2 다이오드; 및 상기 제 1 및 제 2 열선 사이에 접속된 포토 커플러를 포함하며, 상기 포토 커플러는 상기 제 1 다이오드와 순방향으로 접속된 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드의 출력 신호에 따라 구동되는 트랜지스터를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 무전자파 전기 온열기의 제어 장치는 발열선 감지부를 마련함으로써 발열선의 단선 및 단락 등의 상태를 감지할 수 있다. 즉, 발열선 감지부가 발열선의 전류 흐름에 따른 출력 신호를 생성하여 제어부에 전달하고, 제어부는 발열선 감지부의 출력 신호에 따라 발열선의 상태를 판단하여 발열선의 전원 인가를 제어한다. 따라서, 발열선이 단락 및 단선 등의 경우 발열선에 인가되는 전원을 차단함으로써 발열선의 과열에 의한 화재를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무전자파 전기 온열기의 제어 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무전자파 전기 온열기의 제어 장치의 회로도.
도 3은 본 발명에 이용되는 발열선의 구조도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무전자파 전기 온열기의 제어 장치에서 감지하는 발열선의 출력 파형도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무전자파 전기 온열기의 제어 장치의 구성도이고, 도 2는 회로도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 이용되는 발열선의 구조도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무전자파 전기 온열기의 제어 장치에서 감지하는 발열선의 출력 파형도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전기 온열기의 제어 장치는 전원(100)과, 과전류 및 노이즈로부터 내부 회로를 보호하는 회로 보호부(200)와, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고 적어도 하나의 구동 전압을 발생하는 구동 전압 발생부(300)와, 인가되는 전원에 따라 소정 온도로 발열하고 전자파가 발생되지 않는 무자계의 발열선(400)과, 발열선(400)의 온도를 검출하는 온도 검출부(500)와, 발열선(400)의 단선 및 단락을 감지하는 발열선 감지부(600)와, 발열선(400)의 온도를 조절하는 온도 조절부(700)와, 구동 전압 발생부(300)로부터 발생된 전원을 발열선(400)에 인가하는 전원 인가부(800)와, 내부 회로를 제어하고 발열선(400)의 온도를 제어하는 제어부(900)를 포함한다. 또한, 전기 온열기의 동작 상태, 전원의 인가 상태를 사용자에게 표시하는 표시부(1000)를 더 포함할 수 있다. 표시부(1000)는 적어도 하나의 LED 램프(LED1, LED2)를 포함할 수 있다.
전원(100)은 교류 전원을 이용할 수 있는데, 예를 들어 220V의 가정용 교류 전원을 이용할 수 있다. 또한, 전원(100)은 두개의 입력 단자를 가지며, 교류의 반주기에서 일 입력 단자를 통해 인가되고, 다른 반주기에서 타 입력 단자를 통해 인가된다. 또한, 전원(100)을 제어 장치 내부로 인가하기 위한 스위치(110)가 마련된다. 즉, 사용자에 따라 스위치(110)가 온(on)됨에 따라 전원(100)이 제어 장치 내로 공급된다. 이러한 스위치(110)는 예를 들어 회로 보호부(200)와 구동 전압 발생부(300) 사이에 마련될 수 있다.
회로 보호부(200)는 과전류 및 노이즈로부터 제어 장치의 내부 회로를 보호하기 위해 마련된다. 회로 보호부(200)는 퓨즈(210)와 노이즈 필터(220)를 포함할 수 있다. 퓨즈(210)는 전원(100)으로부터 설정된 값 이상의 과전류가 제어 장치로 인가되지 못하도록 차단한다. 즉, 퓨즈(210)는 과전류가 인가되면 끊어져 제어 장치의 내부 회로를 보호한다. 이러한 퓨즈(210)는 전원(100)의 두 입력 라인의 어느 하나에 마련될 수 있다. 또한, 노이즈 필터(220)는 전원(100)을 통해 제어 장치로 침입하는 외부 노이즈를 제거하고, 제어 장치 내부에서 발생되어 외부로 유출되는 노이즈를 제거한다. 즉, 노이즈에는 전원(100) 라인간에 발생하는 노멀 모드 노이즈(Normal Mode Noise)와 양쪽 전원(100) 라인과 접지 단자 사이에 발생하는 커먼 모드 노이즈(Common Mode Noise)가 있는데, 노이즈 필터(220)는 이러한 두 종류의 노이즈를 제거할 수 있는 부품을 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 노이즈 필터(220)의 전단 및 후단에는 각각 캐패시터(C11, C12)가 접속된다.
구동 전압 발생부(300)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 제어 장치 내부에 및 발열선(400)에 인가하기 위한 적어도 하나의 직류 전압을 생성한다. 이러한 구동 전압 발생부(300)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 교류-직류 변환부(310)와, 교류-직류 변환부(310)로부터 변환된 직류 전원을 제어 장치 내부에서 필요로 하는 적어도 하나의 구동 전압으로 조절하는 전압 조절부(320)를 포함할 수 있다. 교류-직류 변환부(310)은 브리지 다이오드(311)를 포함할 수 있다. 또한, 스위치(110)와 브리지 다이오드(311) 사이에 마련된 저항(R11, R12) 및 캐패시터(C13)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 저항(R11)과 캐패시터(C13)는 병렬 연결된다. 브리지 다이오드(311)의 네개의 다이오드들(D1, D2, D3, D4)로 이루어지고 인가되는 220V의 교류 전압을 예를 들어 12V의 직류 전압으로 변환시킨다. 그리고, 브리지 다이오드(311)은 다이오드들(D1, D2)의 공통 접점(a)이 저항(R12)와 연결되고, 다이오드들(D1, D4)의 공통 접점(d)는 접지 단자와 연결된다. 또한, 다이오드들(D2, D3)의 공통 접점(c)는 전압 조절부(320)와 연결되고, 다이오드들(D3, D4)의 공통 접점(b)는 전원 인가부(800)과 연결된다. 즉, 교류-직류 변환부(310)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 이를 전압 조절부(320) 및 전원 인가부(800)에 전달된다. 전압 조절부(320)는 교류-직류 변환기로(310)부터 변환된 직류 전압을 제어 장치의 내부 회로 동작에 필요한 적어도 하나의 직류 전압으로 조절한다. 예를 들어, 온도 검출부(500), 발열선 감지부(600), 온도 조절부(700) 및 제어부(900)는 각각 5V의 구동 전압이 필요하고, 표시부(1000)는 예를 들어 10V의 구동 전압이 필요하다. 그런데, 교류-직류 변환부(310)는 예를 들어 12V의 직류 전압을 출력하기 때문에 상기 구동 전압들을 생성할 필요가 있으며, 이를 위해 전압 조절부(320)가 이용된다. 이러한 전압 조절부(320)는 예를 들어 교류-직류 변환기(310)로부터 변환된 직류 전압을 제 1 구동 전압으로 조절하는 제 1 전압 조절부(321)와, 제 1 전압 조절부(321)에 의해 조절된 제 1 구동 전압을 제 2 구동 전압으로 조절하는 제 2 전압 조절부(322)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 전압 조절부(321)는 교류-직류 변환기(310)로부터 출력된 예를 들어 12V의 전압을 10V의 제 1 구동 전압으로 조절하고, 제 2 전압 조절부(322)는 예를 들어 10V의 제 1 직류 전압을 5V의 제 2 구동 전압으로 조절한다. 제 1 전압 조절부(321)에 의해 생성된 약 10V의 제 1 구동 전압은 표시부(1000)에 인가되고, 제 2 전압 조절부(322)에 의해 생성된 약 5V의 제 2 구동 전압은 온도 검출부(500), 발열선 감지부(600), 온도 조절부(700) 및 제어부(900)에 각각 인가된다. 이러한 전압 조절부(320)는 제너 다이오드 및 캐패시터로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 조절부(321)는 브리지 다이오드(311)의 공통 접점(c)과 접지 단자 사이에 병렬 접속된 제 1 제너 다이오드(ZD1)와 캐패시터(C14)를 포함하고, 캐패시터(C14)로부터 10V의 제 1 구동 전압이 출력될 수 있다. 또한, 제 2 전압 조절부(322)는 제 1 전압 조절부(321)와 저항(R13)을 사이에 두고 마련되며, 병렬 연결된 제 2 제너 다이오드(ZD2)와 캐패시터(C15)를 포함할 수 있고, 캐패시터(C15)로부터 5V의 제 2 직류 전압이 출력될 수 있다.
발열선(400)은 전기 온열기, 예를 들어 전기 장판의 내부에 마련된다. 이러한 발열선(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 절연 코어의 외주면에 권선되어 있는 제 1 열선(410)과, 제 1 열선(410)을 감싸고 있는 제 1 피복(420), 제 1 피복(420)의 외측에 감기는 제 2 열선(430) 및 최외곽을 감싸는 제 2 피복(440)을 포함한다. 즉, 제 1 열선(410)과 이를 외측에서 감싸는 제 2 열선(430)을 구비하는 발열선(400)이 전기 온열기, 예를 들어 전기 장판의 내부에 마련된다. 이러한 발열선(400)은 교류 전원(100)이 입력되면 교류 사이클 중 반주기는 제 1 열선(410)이 가열되고, 나머지 반주기는 제 2 열선(430)이 가열된다. 여기서, 제 1 열선(410)이 가열될 때 발생되는 자기장과 제 2 열선(430)이 가열될 때 발생되는 자기장은 서로 반대 방향이 되므로 자기장이 상쇄되어 무자계 상태로 전류가 흐르게 된다.
온도 검출부(500)는 발열선(400)의 일 측에 연결되어 발열선(400)의 온도를 검출한다. 예를 들어, 온도 검출부(500)는 발열선(400)의 제 1 열선(410)과 제어부(900) 사이에 연결되어 발열선(400)의 온도를 검출하여 제어부(900)에 전달한다. 또한, 온도 검출부(500)는 발열선(400)의 온도에 따라 전압을 변화시켜 제어부(900)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 온도 검출부(500)는 발열선(400)의 온도가 온도 조절부(700)에 의해 설정된 온도 이상으로 상승하는 경우 그에 따른 전압을 제어부(900)에 전달할 수 있다. 이러한 온도 검출부(500)는 캐패시터(C16, 17)과 저항(R14)으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 발열선(400)과 접지 단자 사이에 병렬 연결된 제 1 및 제 2 캐패시터(C16, C17)와 발열선(400)과 전원 단자 사이에 연결된 저항(R14)을 포함한다. 여기서, 온도 검출부(500)는 제 2 전압 조절부(322)의 출력 단자와 연결되어 제 2 전압 조절부(322)로부터 출력되는 예를 들어 5V의 제 2 구동 전압에 따라 구동될 수 있다.
발열선 감지부(600)는 발열선(400), 즉 제 1 및 제 2 열선(410, 430) 사이에 마련되어 발열선(400)의 단락 및 단선을 감지한다. 즉, 발열선 감지부(600)의 일 단자는 제 1 열선(410)과 연결되고, 타 단자는 제 2 열선(430)과 연결된다. 이러한 발열선 감지부(600)는 복수의 다이오드(D5, D6, D7) 및 포토 커플러(610)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 열선(410)과 제 2 열선(430) 사이에 정방향 연결된 다이오드(D5)와, 다이오드(D5)와 병렬 연결되며 역방향으로 연결된 다이오드들(D6, D7)과, 다이오드들(D6, D7)과 병렬 연결된 포토 커플러(610)를 포함할 수 있다. 또한, 다이오드들(D6, D7)과 포토 커플러(610) 사이에 저항(R15)가 직렬 연결된다. 포토 커플러(610)는 포토 다이오드와 트랜지스터를 포함하여 포토 다이오드의 광 신호에 따라 트랜지스터가 구동된다. 포토 커플러(610)는 포토 다이오드가 다이오드들(D6, D7)과 정방향으로 연결되고, 트랜지스터는 제어부(900)와 접지 단자 사이에 마련된다. 또한, 전원 단자와 제어부(900) 사이에는 저항(R16)이 마련된다. 이러한 발열선 감지부(600)는 교류 전원(100) 사이클의 반주기에서 제 1 열선(410)으로부터 제 2 열선(420)으로 전류가 흐르고 포토 커플러(610)의 포토 다이오드는 다이오드(D5)와 역방향으로 연결되어 광 신호를 출력하지 않는다. 포토 다이오드로부터 광 신호가 출력되지 않으므로 트랜지스터는 턴오프되어 트랜지스터의 출력 신호는 하이 상태가 된다. 그러나, 교류 전원(100) 사이클의 다른 반주기에서 제 2 열선(430)으로부터 제 1 열선(410)으로 전류가 흐르고 포토 다이오드는 다이오드들(D6, D7)과 정방향으로 연결되어 광 신호를 출력한다. 포토 다이오드로부터 광 신호가 출력되므로 트랜지스터는 턴온되어 트랜지스터의 출력 신호는 로우 상태가 된다. 이렇게 정상적으로 전류가 발열선(400)에 흐르면 발열선 감지부(600)의 포토 커플러(610)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 로우 상태 및 하이 상태를 반복하는 규칙적인 신호를 출력한다, 즉, 전원(100)으로서 220V, 60㎐의 교류를 이용하는 경우 약 16.67㎳의 주기로 로우 및 하이 상태의 신호가 출력된다. 제어부(900)는 이를 입력하여 발열선(400)에 정상적으로 전류가 흐르고 있음을 감지한다. 그러나, 발열선(400)이 단락 또는 단선되어 정상적으로 전류가 흐르지 않으면 도 3(b) 및 도 3(c)에 도시된 바와 같이 포토 커플러(610)로부터 규칙적인 신호가 출력되지 않는다. 즉, 로우 및 하이 상태의 신호가 약 16.67㎳의 주기로 출력되지 않거나 하이 상태 또는 로우 상태만을 유지하는 신호가 출력될 수 있다. 제어부(900)가 이를 감지하면 발열부(400)가 단선 또는 단락된 것임을 감지하여 전원 인가부(800)를 통해 전원을 차단하게 된다.
온도 조절부(700)는 제어부(900)와 연결되고, 예를 들어 저항이 가변되고 그에 따라 출력 전압이 조절되는 전압 분배기를 포함할 수 있다. 즉, 사용자의 조작에 따라 저항이 가변되고, 그에 따라 출력되는 전압이 조절되어 제어부(900)에 전달된다. 이러한 온도 조절부(700)는 제 2 전압 조절부(320)로부터 생성된 5V의 제 2 구동 전압에 따라 구동되는데, 전원 단자와 제어부(900) 사이에 접속된 저항(R17)과, 제어부(900)와 접지 단자 사이에 마련된 가변 저항(R18)를 포함한다. 또한, 전압 분배기와 제어부(900) 사이에 접속된 캐패시터(C18)를 더 포함할 수 있다. 이러한 온도 조절부(700)는 사용자의 조작에 따라 가변 저항(R18)의 저항값이 조절되고, 그에 따라 저항들(R17, R18)에 의해 분배되는 전압이 조절된다. 또한, 분배 전압은 캐패시터(C18)에 충전된 후 제어부(900)에 전달된다. 제어부(900)는 온도 조절부(700)로부터 입력되는 전압을 온도 설정 전압과 비교하고 그에 따라 전원 인가부(800)를 제어하여 발열선(400)에 전원이 인가되도록 한다.
전원 인가부(800)는 제어부(900)의 출력 신호에 따라 구동되는 제 1 스위칭 수단(810)과, 제 1 스위칭 수단(810)의 출력 신호에 따라 구동되는 제 2 스위칭 수단(820)을 포함한다. 제 2 스위칭 수단(820)은 구동 전압 발생부(300)의 교류-직류 전압 변환부(300)와 발열선(400) 사이에 접속되어 제 1 스위칭 수단(810)의 출력 신호에 따라 교류-직류 전압 변환부(310)로부터 생성된 예를 들어 약 12V의 직류 전원을 발열선(400)에 인가한다. 여기서, 제 1 스위칭 수단(810)은 포토 트라이악(812)으로 구성될 수 있고, 제 2 스위칭 수단(820)은 트라이악(821)으로 구성될 수 있다. 또한, 제 2 스위칭 수단(820)은 노이드 및 서지 등으로부터 트라이악(821)을 보호하기 위해 트라이악(821)과 병렬 연결된 캐패시터(C19) 및 저항(R19)을 더 포함할 수 있다. 제 1 스위칭 수단(810)의 포토 트라이악(812)은 제로 크로스 회로(811)에 따라 구동되어 제어부(900)의 출력 신호를 트라이악(821)에 전달한다. 즉, 포토 트라이악(812)은 무작위로 온/오프하게 되면 전류가 급격히 온/오프되어 주변 회로에 강한 잡음을 유발하게 된다. 이를 방지하기 위해 전류에 변화가 없는, 즉 전압이 0V 위치로 되는 시점에 온/오프 제어하면 급격한 전류의 변화가 없어 과도 현상에 의한 잡음 발생이 없는 안정된 제어가 가능하다. 따라서, 전압의 제로 지점을 검출하여 트라이악(821)을 제어하는데, 이를 위해 제로 크로스 회로(811)가 이용된다. 제 1 스위칭 수단(810), 예를 들어 포토 트라이악(812)은 제로 크로스 회로(811)에 의해 구동되어 제어부(900)의 출력 신호를 제 2 스위칭 수단(820), 예를 들어 트라이악(821)에 전달한다. 이때, 제어부(900)는 발열선(400)에 전원 인가를 중단하기 위하여 예를 들어 로우 레벨의 신호를 전달하고, 발열선(400)에 전원을 인가하기 위하여 예를 들어 하이 레벨의 신호를 전달한다. 또한, 제어부(900)는 온도 검출기(500)로부터 검출된 발열선(400)의 온도, 온도 조절부(700)로부터 사용자의 온도 조절 신호에 따라 로우 또는 하이 레벨의 신호를 출력한다. 예를 들어, 발열선(400)이 과열되거나, 사용자가 온도를 낮추는 경우 로우 레벨의 신호를 출력하고, 발열선(400)의 온도가 낮거나 사용자가 온도를 높이는 경우 하이 레벨의 신호를 출력한다. 한편, 제 1 및 제 2 스위칭 수단(810, 820) 사이에 저항(R20)이 접속되고, 제어부(900)와 제 1 스위칭 수단(810) 사이에 저항(R20)이 접속된다.
제어부(900)는 구동 전압 발생부(300)의 제 2 전압 조절부(322)로부터 생성된 예를 들어 5V의 제 2 직류 전압에 따라 구동된다. 또한, 제어부(900)는 온도 검출부(500), 발열선 감지부(600) 및 온도 조절부(700)와 연결되고 이들의 출력 신호를 입력하여 설정된 제어값에 따라 전원 인가부(800)를 제어하여 발열선(400)의 온도를 제어한다. 예를 들어, 제어부(900)는 온도 조절부(700)에 따라 조절되는 다양한 전압의 레벨과 그에 따라 설정된 온도를 저장한다. 또한, 제어부(900)는 온도 검출부(500)와 연결되어 온도 검출부(500)로부터 검출된 발열선(400)의 온도와 온도 조절부(700)를 이용하여 사용자가 조절한 온도를 비교하여 발열선(400)의 온도가 과열 상태인지를 확인한다. 예를 들어, 제어부(900)는 발열선(400)의 온도가 설정 온도에 도달하거나 85℃ 이상이면 전원 인가부(800)를 제어하여 발열선(400)에 인가되는 전원을 차단하고, 설정 온도보다 1∼2℃ 낮은 경우 전원 인가부(800)를 제어하여 발열선(400)에 전원이 인가되도록 한다. 그리고, 제어부(900)는 발열선(400)의 정상 상태에서의 전압 파형을 저장하고, 발열선 감지부(600)의 출력 신호를 입력하여 발열선(400)의 정상 상태의 전압 파형과 비교하여 발열선(400)의 이상 유무를 확인한다. 발열선(400)의 이상 유무에 따라 전원 인가부(800)의 제 1 스위칭 수단(810)을 제어한다.
상기한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무전자파 전기 온열기의 제어 장치의 구동 방법을 설명하면 다음과 같습니다.
사용자에 의해 스위치(110)가 온(on)되면 전원(100)으로부터 교류 전원이 제어 장치로 인가된다. 교류 전원은 브리지 다이오드(311)를 포함하는 교류-직류 변환기(310)에 의해 직류 전원으로 변환되는데, 예를 들어 교류 220V가 직류 12V로 변환된다. 교류-직류 변환기(310)에서 변환된 예를 들어 12V의 직류 전원은 전원 인가부(800)를 통해 발열선(400)으로 인가된다. 또한, 변환기(310)에 의해 변환된 12V의 전원은 전압 조절부(320)에 의해 적어도 하나의 구동 전압으로 조절되는데, 제 1 전압 조절부(321)에 의해 예를 들어 10V로 조절되고, 제 1 전압 조절부(320)에 의한 10V의 전원은 제 2 전압 조절부(322)에 의해 예를 들어 5V로 조절된다. 여기서, 제 1 전압 조절부(321)에 의해 생성된 10V의 전원은 표시부(1000)에 인가되어 LED 램프(LED1, LED2)를 발광시키게 된다. 따라서, 스위치(110)가 온되어 전원(100)이 인가되면 표시부(1000)를 통해 사용자에게 알려주게 된다. 한편, 제 2 전압 조절부(322)에 의해 생성된 5V의 구동 전압은 온도 검출부(500), 발열선 감지부(600), 온도 조절부(700), 전원 인가부(800) 및 제어부(900)에 각각 인가되어 이들을 구동시키게 된다.
전원(100)이 인가된 후 사용자는 온도 조절부(700)를 이용하여 발열선(400)을 원하는 온도로 상승시킨다. 즉, 사용자는 외부로 노출된 온도 조절 다이얼(미도시)을 예를 들어 시계 방향으로 돌려 원하는 온도를 선택한다. 이러한 온도 조절 다이얼의 이동과 동시에 온도 조절부(700)의 가변 저항의 저항값이 조절된다. 가변 저항의 저항값이 조절됨에 따라 온도 조절부(700)로부터 출력되는 분배 전압이 조절되고, 분배 전압은 제어부(900)에 인가된다. 제어부(900)는 온도 조절부(700)로부터 인가되는 전압을 검출하고, 그 전압에 따라 전원 인가부(800)를 제어한다. 즉, 제어부(900)에는 온도 조절부(700)로부터 입력되는 복수의 전압과 그에 따라 발열선(400)의 온도를 제어하는 테이블이 마련되고, 그 테이블에 따라 설정된 온도로 발열선(400)이 가열되도록 전원 인가부(800)를 제어한다.
전원 인가부(800)는 제로 크로스 회로(811)에 의해 구동되는 포토 트라이악을 포함하는 제 1 스위칭 수단(810)이 제어부(900)의 출력 신호 및 제어 크로스 회로(811)의 신호에 따라 구동되어 트라이악을 포함하는 제 2 스위칭 수단(820)을 구동시킨다. 제 2 스위칭 수단(820)은 제 1 스위칭 수단(810)의 출력 신호에 따라 구동되어 교류-직류 변환부(310)로부터 변환된 예를 들어 12V의 전원을 발열선(400)에 인가한다.
발열선(400)은 제 1 열선(410)과 이를 외측에서 감싸는 제 2 열선(430)을 구비하여 교류 전원의 반주기에는 제 1 열선(410)을 통해 전원이 인가되고, 나머지 반주기에는 제 2 열선(430)을 통해 전원이 인가된다. 따라서, 제 1 열선(410)을 통해 전원이 인가될 때 발생되는 자기장과 제 2 열선(430)을 통해 전원이 인가될 때 발생되는 자기장은 서로 반대 방향이 되므로 자기장이 상쇄되어 무자계 상태로 전류가 흘러 가열된다.
발열선(400)이 가열되는 동안 온도 검출부(500)는 발열선(400)의 온도를 검출하여 제어부(900)에 전달한다. 온도 검출부(500)는 발열선(400)의 온도에 따라 전압을 변화시켜 제어부(900)에 전달한다. 제어부(900)는 온도 검출부(500)로부터 검출된 발열선(400)의 온도를 사용자가 설정한 온도와 비교하고, 발열선(400)의 온도가 사용자가 설정한 온도보다 높을 경우 또는 발열선(400)의 온도가 예를 들어 85℃ 이상으로 과열된 경우 전원 인가부(800)를 제어하여 발열선(400)에 전원이 인가되지 못하도록 한다. 또한, 발열선(400)의 온도가 사용자가 설정한 온도보다 낮을 경우 전원 인가부(800)를 제어하여 발열선(400)에 전원이 인가되도록 한다.
한편, 전원(100)이 인가되는 동안 발열선 감지부(600)는 발열선(400)의 이상 여부를 감지한다. 즉, 발열선 감지부(600)는 제 1 및 제 2 열선(410, 430) 사이에 마련되어 발열선(400)의 단락 및 단선을 감지한다. 이러한 발열선 감지부(600)는 발열선(400)이 정상 상태일 경우 예를 들어 하이 상태 및 로우 상태를 반복하는 규칙적인 신호를 출력한다. 또한, 발열선 감지부(600)는 발열선(400)이 단락 또는 단선되어 비정상적인 상태일 때 불규칙적인 신호를 출력한다. 이러한 발열선 감지부(600)의 출력 신호를 제어부(900)에 인가되는데, 제어부(900)는 발열선 감지부(600)로부터 입력되는 신호의 패턴을 분석하여 발열선(400)의 이상 유무에 대해 판단한다. 제어부(900)는 발열선(400)이 단선 또는 단락된 것으로 판단되면 전원 인가부(800)를 제어하여 전원이 발열선(400)으로 인가되지 못하도록 한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시 예들에 따른 무전자파 전기 온열기의 제어 장치는 발열선(400)의 상태를 실시간으로 감지하는 발열선 감지부(600)을 마련함으로써 발열선(400)의 단선 및 단락에 의한 화재 등을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 발열선 감지부(600)가 발열선(400)의 전류 흐름에 따른 출력 신호를 생성하여 제어부(900)에 전달하고, 제어부(900)는 발열선 감지부(600)의 출력 신호에 따라 발열선(400)의 상태를 판단하여 전원 인가부(800)를 통해 발열선(400)의 전원 인가를 제어한다. 따라서, 발열선(400)이 단락 및 단선 등의 경우 발열선(400)에 인가되는 전원을 차단함으로써 발열선(400)의 과열에 의한 화재를 방지할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 전원 200 : 회로 보호부
300 : 구동 전압 발생부 400 : 발열선
500 : 온도 검출부 600 : 발열선 감지부
700 : 온도 조절부 800 : 전원 인가부
900 : 제어부

Claims (6)

  1. 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고 적어도 하나의 구동 전압을 발생하는 구동 전압 발생부;
    제 1 열선과 이를 외측에서 감싸는 제 2 열선을 구비하여 상기 직류 전원에 따라 발열하는 발열선;
    상기 발열선에 인가되는 상기 직류 전원을 제어하는 전원 인가부;
    상기 발열선의 온도를 검출하는 온도 검출부;
    상기 제 1 및 제 2 열선을 통해 교차되어 흐르는 전류를 감지하고 그에 따른 소정 패턴의 신호를 생성하여 상기 발열선의 단선 및 단락을 감지하는 발열선 감지부; 및
    상기 전원 인가부, 온도 검출부 및 발열선 감지부와 연결되어 상기 발열선을 제어하는 제어부를 포함하는 무전자파 전기 온열기의 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 구동 전압 발생부는 상기 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 변환부; 및
    상기 직류 전원을 이용하여 적어도 하나의 구동 전압을 생성하는 적어도 하나의 전압 조절부를 포함하는 무전자파 전기 온열기의 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 전원 인가부, 온도 검출부, 발열선 감지부 및 제어부는 상기 구동 전압에 따라 구동되는 무전자파 전기 온열기의 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 발열선 감지부는 상기 제 1 및 제 2 열선 사이에 접속되어 제 1 다이오드;
    상기 제 1 및 제 2 열선 사이에 상기 제 1 다이오드와 역방향으로 접속된 제 2 다이오드; 및
    상기 제 1 및 제 2 열선 사이에 접속된 포토 커플러를 포함하며,
    상기 포토 커플러는 상기 제 1 다이오드와 순방향으로 접속된 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드의 출력 신호에 따라 구동되는 트랜지스터를 포함하는 무전자파 전기 온열기의 제어 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101776784B1 (ko) 2016-11-08 2017-09-26 (주) 미르산업 온열침대용 컨트롤러의 자동접지장치
KR20210155992A (ko) * 2020-06-17 2021-12-24 김영우 냉온재가 적층되는 무전자파 침대

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100553815B1 (ko) * 2005-01-03 2006-02-22 길종진 온도조절기, 온도조절 방법 및 이에 사용되는 발열선
JP2007183036A (ja) 2006-01-06 2007-07-19 Fujitsu General Ltd 面状電気暖房器
JP2009162454A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Sharp Corp 電気採暖具

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100553815B1 (ko) * 2005-01-03 2006-02-22 길종진 온도조절기, 온도조절 방법 및 이에 사용되는 발열선
JP2007183036A (ja) 2006-01-06 2007-07-19 Fujitsu General Ltd 面状電気暖房器
JP2009162454A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Sharp Corp 電気採暖具

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101776784B1 (ko) 2016-11-08 2017-09-26 (주) 미르산업 온열침대용 컨트롤러의 자동접지장치
KR20210155992A (ko) * 2020-06-17 2021-12-24 김영우 냉온재가 적층되는 무전자파 침대
KR102373993B1 (ko) * 2020-06-17 2022-03-15 김영우 냉온재가 적층되는 무전자파 침대

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