KR20020091563A - 감전 방지회로를 구비한 좌욕기 - Google Patents

Abstract

감전 방지회로를 구비한 좌욕기에 대해 개시하고 있다. 본 발명의 좌욕기는, 교류전압을 인가하는 교류전원에 연결되어 좌욕기 수조에 공급되는 물을 지속적으로 가열하도록 좌욕기 내에 수납되는 직접가열방식의 온수히터와, 상기 온수히터를 전기적으로 절연시키는 절연층을 구비한 것으로서, 자신의 입력단이 상기 절연층과 연결되어 있고, 상기 절연층의 손상 등에 의해 교류형태로 발생하는 누설전류를 정류하기 위한 정류기와; 상기 정류기의 출력단에 자신의 일단이 연결되고 시스템 접지에 자신의 타단이 연결되어 접지로 흐르는 상기 누설전류의 바이패스 라인을 구성하되, 서로에 대해서는 병렬 연결된 저항 및 컨덴서와; 상기 누설전류에 기인하여 상기 컨덴서에 축적된 전하에 의해 발생하는 전압을 제1 입력신호로, 소정 크기의 기준전압을 제2 입력신호로 받아들이고 이들을 비교하여 전원 차단신호를 발생시키는 비교기와; 상기 비교기에서 나온 전원 차단신호에 의해 상기 온수히터로 인가되는 교류전원의 양단을 모두 차단하도록 상기 교류전원과 온수히터 사이에 위치한 두 개의 전원차단 스위치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

감전 방지회로를 구비한 좌욕기 {Sitz bath with a circuit for electrical shock protection}

본 발명은 좌욕기에 관한 것으로, 특히 사용자에 대한 불의의 감전사고를 방지할 수 있는 감전 방지회로를 구비한 온수이용 좌욕기에 관한 것이다.

좌욕기는 주로 치질이나 부인병 환자와 같이 거동이 불편한 환자가 앉은 자세에서 둔부, 넓적다리 부위를 온수 등의 세정액으로 세정할 수 있게 도와주는 의료 보조기구로 널리 알려져 있다.

따라서, 좌욕기에 공급되는 온수를 효율적으로 만들기 위한 다양한 장치가 개발되고 있다. 종래에는 한국 실용신안공고 제95-16호와 같이 가열장치를 본체 상부의 제1가열실과 그 내측으로 결합되는 제2가열실로 구성하여 제1가열실의 히터에 의해 가열된 온수가 제2가열실을 간접 가열하여 상시 적정 온도를 유지하게 한 좌욕기가 고안된 바 있는데, 이러한 간접 가열방식의 좌욕기가 갖는 "전력소모량의과다", "좌욕 도중의 물의 냉각"이라는 문제점을 극복하기 위해 본 출원인들 중의 일부는 한국 실용신안 등록출원 제1999-1374호에 개시된 바와 같이 직접 가열방식을 채택하여 제조 경비 및 사용시의 전력소비량을 줄일 수 있을 뿐 아니라 장시간 편안히 앉아 있을 수 있는 좌욕기를 개발하였다.

도 1은 한국 실용신안 등록출원 제1999-1374호에 개시된 좌욕기의 분해사시도이다. 이 좌욕기는, 가열수단과 기포 발생 및 원적외선 발생수단 등을 구비한 적정 높이의 본체(2)와, 이 본체(2)의 상부에 분리가능하게 결합 고정되는 좌판(4)과, 본체의 내측 저부에 끼워 설치되는 하수받이구(6)로 구성되며, 수온감지 및 온도설정을 통한 적정 온도유지, 기포발생, 원적외선발생, 배수 등의 기능을 갖추고 있는데 이러한 기능은 키입력부(8)의 조작을 통한 제어에 의해 이루어진다. 본체(2)의 상부 전방부에 키입력부(8)가 설치되며, 그 상부 중앙부에 수조(12)가 깊숙이 요입형성되어 있다. 본체(2)의 내부 일측에는 기포발생기(미도시)를 설치고정하여 기포가 이에 연결된 호스(18)를 경유하여 에어 분출구(20)에서 분출되도록 한다. 수조(12)의 하부에는 온수히터(미도시)가 설치되어 수조(12) 내로 공급되는 물을 직접 가열할 수 있으며, 가열된 물과 발생된 기포가 좌판(4)에 형성된 다수의 통공(34)을 통하여 좌판 수조(32)에 공급된다.

이와 같이 직접 가열방식을 채택한 좌욕기의 경우, 좌욕기 내에 온수 가열용 히터가 내장되게 되므로 히터에 전기를 공급하는 부분의 절연에 대한 안정성 확보가 필수적이며, 절연에 문제가 발생하여 누전이 될 경우에도 사용자의 안전을 보장하여야 한다. 물론, 한국 실용신안 등록출원 제1999-1374호에서도 누전방지회로의필요성을 언급하고 있지만 그 구성에 대해서는 구체적으로 기재되어 있지 않다.

또한, 실용신안 등록출원 제1997-19756호에서도, "전기 히터의 과열이나 누전으로 인한 안전 사고를 대비하기 위해 온도 조절기를 지니는 것에 있어서는 누전 차단기능을 갖는 누전 차단회로나 과부하시 자동으로 전기를 차단시키는 회로를 추가한다"고 기재되어 있으나 누전 차단회로의 구성에 대해서는 밝힌 바 없다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 직접 가열방식의 좌욕기 내의 히터에 인가되는 전원에 대해 누전이 발생할 경우, 사용자의 감전을 완벽하게 방지할 수 있는 감전 방지회로를 구비한 좌욕기를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 사용자의 안전을 최대한 보장할 수 있는 안전장치들을 구비한 좌욕기를 제공하는 것이다.

도 1은 한국 실용신안 등록출원 제1999-1374호에 개시된 좌욕기의 분해사시도;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 감전 방지회로를 구비한 좌욕기의 개략적 구성도; 및

도 3은 도 2에 도시된 좌욕기에 사용되는 감전 방지회로의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.

* 도면 중의 주요 부분에 대한 부호설명 *

200 : 사용자

210 : 수조

220 : 절연층

230a, 230b : 전원차단 스위치들

240 : 감전 방지회로

250 : 교류전원

260 : 시스템 접지

270 : 사용자와 지면의 접촉부

310 : 다이오드

320 : 전압비교기

330 : 저항

340 : 컨덴서

C, C' : 전원 차단신호

상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 좌욕기는, 교류전압을 인가하는 교류전원에 연결되어 좌욕기 수조에 공급되는 물을 지속적으로 가열하도록 좌욕기 내에 수납되는 직접가열방식의 온수히터와, 상기 온수히터를 전기적으로 절연시키는 절연층을 구비한 것으로서,

자신의 입력단이 상기 절연층과 연결되어 있고, 상기 절연층의 손상 등에 의해 교류형태로 발생하는 누설전류를 정류하기 위한 정류기와;

상기 정류기의 출력단에 자신의 일단이 연결되고 시스템 접지에 자신의 타단이 연결되어 상기 누설전류가 접지로 흐를 때 사용자 이외의 또 다른 접지로의 바이패스 라인을 구성하되, 서로에 대해서는 병렬 연결된 저항 및 컨덴서와;

상기 누설전류에 기인하여 상기 컨덴서에 축적된 전하에 의해 발생하는 전압을 제1 입력신호로, 소정 크기의 기준전압을 제2 입력신호로 받아들이고 이들을 비교하여 전원 차단신호를 발생시키는 비교기와;

상기 비교기에서 나온 전원 차단신호에 의해 상기 온수히터로 인가되는 교류전원의 양단을 모두 차단하도록 상기 교류전원과 온수히터 사이에 위치한 두 개의 전원차단 스위치;

를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정류기는 정류작용만 할 수 있다면 단일의 다이오드로 만들어져도 무방하다.

한편, 상기 온수히터로 인가되는 교류전원을 어느 한쪽에서만 차단할 경우 남은 쪽 선이 높은 전위 상태에 있을 가능성이 50% 만큼 있고, 따라서 사용자를 통해 접지로 전류가 흐를 수 있으므로 전원을 완전히 차단하도록 스위치를 온수히터의 양단에 각각 설치한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 감전 방지회로를 구비한 좌욕기의 개략적 구성도이다. 도 2를 참조하면, 사용자(200)가 온수에서 지속적으로 좌욕을 할 수 있도록, 온수가 채워진 수조(210)의 하부에 물을 지속적으로 가열시키는 히터코일(225)이 마련되어 있으며, 수조(210)와 히터 코일(225)의 사이에는 절연층(220)이 설치되어 있다. 히터 코일(225)은 110V/220V의 교류전압을 공급할 수 있는 교류전원(250)에 연결되어 있다. 절연층(220)이 파괴되어 누전되거나 수조(210) 내의 물을 통해 인체에 전류가 흐르는 불상사를 방지하기 위해, 감전 방지회로(240)가 설치되는데 그 일단은 상기 절연층(220)에 연결되어 있고 그 타단은 시스템 접지(260)에 연결된다. 누전이 감지될 경유, 감전 방지회로(240)는 전원차단 스위치들(230a, 230b)을 양단에서 단락하여 교류전원(250)을 차단한다.

도 3은 도 2에 도시된 좌욕기에 사용되는 감전 방지회로의 동작을 설명하기 위한 회로도이다. 본 발명의 실시예에 따른 좌욕기는 감전에 관한 한 2중의 안전장치를 구비한다. 우선, 좌욕기 케이스에 연결된 전원 접지선을 이용하여 누설전류가 인체가 아닌 전원 접지선을 통하여 흐르도록 한다. 그러나, 일부 가정에는 접지구를 갖는 콘센트가 갖춰져 있지 않기 때문에 전원 접지선을 이용할 수 없는 경우도 있다. 따라서, 전원 접지선을 사용할 수 없고 누설전류의 크기가 인체에 유해할 만큼 큰 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같은 감전 방지회로(240)를 사용하여 히터 코일(225)의 전원 스위치(230a, 230b)를 차단한다. 이와 같은 감전 방지회로(240)의 작동에 대해 상세히 설명한다.

히터 코일(225)을 격리하는 절연층(220)이 정상적인 상태일 경우 그 저항값은 거의 무한대이므로 누설전류에 의한 감전문제는 발생하지 않는다. 만일, 절연층(220)에 균열 등의 이상이 생겨 그 저항값이 떨어지게 되면 누설전류가 발생하게 된다. 이 경우, 상기한 바와 같이 전원 접지선을 이용할 수 있다면, 일차적인감전 안전장치인 전원 접지선을 통해 누설전류가 빠져나감으로써 인체에는 해가 발생하지 않는다. 전원 접지선은 고전압, 정밀 전기장치에는 흔히 사용되는 것이므로 그에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

만일, 전원 접지선을 이용할 수 없다면, 누설전류는 사용자(200)를 통과한 후 인체와 지면의 접촉부(270)로 빠져나가거나, 다이오드(310)의 출력단에 연결된 저항(330)과 컨덴서(340)로 이루어진 바이패스 라인을 통해 시스템 접지(260)로 빠져나간다. 따라서, 바이패스 라인이 있음으로써 인체로 빠져나갈 전류가 어느 정도 감소되는 효과도 있다. 그러나, 누설전류의 크기가 어느 한도 이상이 되면 사용자(200)가 감전되어 부상을 당하게 되므로, 누설전류의 크기가 기준치를 초과할 경우에는 전원을 차단하는 기능이 요구된다. 다시 말해서, 절연층(220)이 손상되어 그 저항값이 작아지면 그에 반비례하여 누설전류가 증가하므로 절연층(220)의 저항값이 어느 기준값 이하로 감소할 경우에는 전원을 차단함으로써 누설전류로부터 사용자(200)를 보호해야 한다.

도 3에서, 저항(330)과 컨덴서(340)는 누설전류를 감지하는 기능도 수행하는데, 그 과정은 다음과 같다. 교류형태의 누설전류는 다이오드(310)를 통과하면서 정류된다. 그리고, 절연층(220)의 저항이 작아져서 누설전류의 양이 증가하게 되면 컨덴서(340)에 축적되는 전하량이 많아지게 되므로 이에 따라 컨덴서(340)의 양단에 걸린 전압이 상승하게 된다. 이 컨덴서 전압은 그 뒤에 연결된 전압비교기(320)의 입력측에 인가되며 이 값이 기준전압(Vref)보다 높아지면 전압비교기(320)는 전원 차단신호(C, C')를 전원차단 스위치들(230a, 230b)에 보내 이 스위치들을 개방시킨다. 따라서, 히터 코일(225)로 들어오는 전원을 완전히 차단함으로써 사용자(200)를 보호하게 된다.

구체적인 수치를 통해 예를 들면, 누설전류 감지를 위한 저항(330)의 값을 50 ㏀, 컨덴서(340)의 용량을 22 ㎌, 기준전압을 8.0 V로 각각 설정하면, 파괴된 절연층(220)의 저항이 100 ㏀ 일 경우 60㎐ 주파수를 갖는 교류의 한 주기인 1/60초, 즉 16.7 밀리초 이내에 전원을 완벽하게 차단할 수 있게 된다. 이 때, 사용자(200)의 몸에 흐르는 전류의 순간적인 최대값은 2.2 mA 이내가 되며 그 지속시간은 1/60초보다 작아서 인체에 해를 끼칠 수 없다. 전원 차단에 걸리는 시간은 절연층의 저항이 작을수록 빨라지므로, 좌욕기 사용 도중 절연층이 파괴되어 물이 새어 들어가 히터가 직접 맞닿는 경우와 같이 순간적으로 절연층의 저항값이 거의 0으로 가는 경우에도 충분히 빠른 시간 내에 전원을 차단할 수 있게 된다.

상기한 수치들은 하나의 예이기 때문에, 인체에 흐르는 전류값을 다른 값으로 제한하고 싶다면 저항(330)의 값, 컨덴서(340) 용량, 또는 기준전압(Vref)을 변경함으로써 얼마든지 조절이 가능하다.

본 발명의 좌욕기는 본 발명자들 중의 일부에 의해 출원된 한국 실용신안 등록출원 제1999-1374호에 개시된 고안에서 감전방지 회로를 개량하여 이루어진 것이므로, 전체적인 기능은 상기 개시된 내용과 유사하다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고, 그 기능에 대해 아래와 같이 요약만을 하기로 한다.

1. 사용자가 간단히 버튼 하나만 누르면 좌욕 과정이 자동으로 진행됨으로써 번거로운 수동조작의 불편함을 없앴다.

2. 수조 내에 기포를 발생시키는 기능을 가짐으로써 온수욕에 의한 환부의 치료 뿐 아니라 환부를 마사지하여 치료하는 효과를 갖는다.

3. 수온을 일정하게 유지하는 온도 컨트롤러가 내장되어 좌욕 중 물의 온도가 내려가는 것을 방지하여 온수욕의 효과를 극대화하였다.

4. 온도 컨트롤러가 고장으로 인해 정상 작동하지 않을 경우 물의 온도가 지나치게 오라가 사용자가 화상을 입거나 히터 과열로 좌욕기가 손상되는 것을 막기 이해 특정 온도 이상 히터가 과열되면 자동으로 히터의 전원을 차단하는 바이메탈 차단기 및 단전용 퓨즈로 구성된 이중 안전장치를 구비하였다.

5. 수조 내에 물이 어느 정도 있을 경우에만 좌욕기가 동작하도록 물 레벨 센서를 부착하였다.

상기한 본 발명에 따르면, 좌욕기 사용에 따른 감전사고를 방지하 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (2)

1. 교류전압을 인가하는 교류전원에 연결되어 좌욕기 수조에 공급되는 물을 지속적으로 가열하도록 좌욕기 내에 수납되는 직접가열방식의 온수히터와, 상기 온수히터를 전기적으로 절연시키는 절연층을 구비한 좌욕기에 있어서,

   자신의 입력단이 상기 절연체와 연결되어 있으며, 상기 절연층의 손상 등에 의해 교류형태로 발생하는 누설전류를 정류하기 위한 정류기와;

   상기 정류기의 출력단에 자신의 일단이 연결되고 시스템 접지에 자신의 타단이 연결되어 접지로 흐르는 상기 누설전류의 바이패스 라인을 구성하되, 서로에 대해서는 병렬 연결된 저항 및 컨덴서와;

   상기 누설전류에 기인하여 상기 컨덴서에 축적된 전하에 의해 발생하는 전압을 제1 입력신호로, 소정 크기의 기준전압을 제2 입력신호로 받아들이고 이들을 비교하여 전원 차단신호를 발생시키는 비교기와;

   상기 비교기에서 나온 전원 차단신호에 의해 상기 온수히터로 인가되는 교류전원의 양단을 모두 차단하도록 상기 교류전원과 온수히터 사이에 위치한 두 개의 전원차단 스위치;

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 좌욕기.
2. 제1항에 있어서, 상기 정류기가 단일의 다이오드로 이루어진 것을 특징으로 하는 좌욕기.