KR200448298Y1 - 전기 장판용 온도조절기 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 고정 저항값을 갖는 저항 소자를 이용하는 취침 모드를 제공하는 전기 장판용 온도 조절기를 개시하며, 온도 조절기는 고정된 저항 값을 갖는 취침 저항과 사용자의 조작에 의하여 저항 값이 가변될 수 있는 가변 저항 중 어느 하나를 선택하는 제 1 스위치의 절환 상태에 따라 제 1 정류부의 턴온을 제어하고, 상기 제 1 정류부에서 출력되는 교류 전류가 제 2 정류부를 통하여 매트로 공급되며, 상기 제 2 정류부는 상기 제 2 스위치의 절환에 연동되는 제 2 스위치의 절환에 의하여 전류 제어 소자와 퓨즈 저항 중 어느 하나를 통하여 상기 매트에 교류 전류를 공급하는 구성을 갖는다. 따라서, 전기 장판용 온도 조절기에 취침 모드가 제공될 수 있고 취침 중에 사용자의 원치않는 오작동에 의하여 과전류가 공급되어서 과열이 발생하는 것을 방지할 수 있으며 취침 중 고장에 의하여 과전류가 매트에 공급되는 것이 차단될 수 있다. 그러므로, 전기 장판에 의하여 발생할 수 있는 안전 사고가 예방되는 효과가 있다.

Description

전기 장판용 온도조절기{Temperature control apparatus for an electrical mat}
본 고안은 전기 장판용 온도 조절기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고정 저항값을 갖는 저항 소자를 이용하는 취침 모드를 제공하여서 안정성을 확보한 전기 장판용 온도 조절기에 관한 것이다.
전기 장판은 전기 저항에 의하여 발생하는 열을 이용하여 바닥을 덥히도록 만든 장판이며, 거실이나 침실 등에 보온용으로 많이 이용되고 있다.
전기 장판은 가정용 상용 교류 전원을 이용하며, 교류 전원에 연결된 상태에서 온도 조절용 볼륨을 조절하면 설정된 온도에 대응하는 가변 저항 값에 따라서 발열 정도가 조절되며, 사용자가 원하는 온도로 가열되는 기능을 갖는다.
대체로 전기 장판은 열선이 배치된 매트와 교류 전류를 안정적으로 매트에 공급하기 위한 온도조절기가 하나의 세트로 시판되고 있다.
전기 장판의 매트에는 최근에 인체에 해를 끼치는 전자파 성분을 상쇄시킨 무자계 방식이 채택된 열선이 많이 채용되고 있으며, 전기 장판의 온도조절기에는 과열 방지나 비정상 동작에 대응한 안전 장치가 많이 채용되고 있다.
상술한 전기 장판은 사용자의 취침에 대응한 안전 장치가 채용될 필요성이 있다. 즉, 사용자는 취침 중에 원하지 않게 온도 조절기를 건드릴 수 있으며 온도 조절기가 원하지 않게 과도하게 발열하는 상태로 변경되는 경우 그에 따른 일련의 사고가 발생할 수 있다. 구체적으로, 취침 중인 사용자가 온도를 조절하는 볼륨을 건드려서 고온으로 매트가 가열되면 화상 또는 화재와 같은 안전 사고가 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해서 전기 장판에 취침에 대응한 안전 장치가 채용되어야 하며, 취침 상태에 매트 즉 부하인 히터에 공급되는 전류를 제한할 수 있는 장치의 제시가 소망되고 있다.
본 고안에 따른 전기 장판용 온도 조절기는 취침 모드를 채용하여 취침 중에 원하지 않는 온도로 매트가 가열되는 것을 방지하여 장판을 안전하게 사용하는 것을 보장함을 목적으로 한다.
본 고안에 따른 전기 장판용 온도 조절기는 취침 모드를 채용하고 취침 모드로 설정된 상태에서 고장에 의한 과전류 공급이 발생하는 경우 매트에 전류를 공급하는 것을 차단함에 있다.
본 고안에 따른 전기 장판용 온도 조절기는, 열선이 채용된 부하인 매트에 전원의 공급을 절환하는 메인 스위치; 턴온된 상기 메인 스위치를 통하여 전달되는 교류 전류의 양에 비례하여 발열하고 상기 발열에 따라 변화되는 커패시턴스의 값이 상응하여 상기 전원의 교류 파형을 지연하는 열감지센서를 포함하는 열감지 센서부; 제 1 스위치, 고정된 저항 값을 갖는 취침 저항 및 사용자의 조작에 의하여 저항 값이 가변될 수 있는 가변 저항을 포함하며 상기 제 1 스위치의 절환에 의하여 상기 취침 저항과 상기 가변 저항 중 어느 하나를 선택하여 상기 열감지 센서부에서 전달되는 교류 전류를 증폭하여 제 1 감지신호로 제공하는 전류 제어부; 상기 메인 스위치와 병렬로 연결되며 상기 전류 제어부의 제 1 감지신호에 의하여 턴온 시간이 제어되는 제 1 전류 제어 소자를 포함하는 제 1 정류부; 및 병렬연결된 퓨즈 저항과 제 2 전류 제어 소자를 포함하고 상기 열감지 센서부에서 출력되는 교류 전류를 상기 제 2 전류 제어 소자에 제 2 감지신호로 제공하는 제 2 스위치를 포함하며 상기 제 2 스위치의 절환 상태에 따라 상기 제 2 전류 제어 소자가 턴온되며 상기 제 1 정류부에서 제공되는 교류 전류를 상기 2 스위치의 턴온 상태에 따라 상기 전류 제어 소자와 상기 퓨즈 저항 중 어느 하나를 통하여 상기 매트에 공급하는 제 2 정류부;를 포함하며, 상기 메인 스위치가 턴온 상태에서, 상기 제 1 스위치가 가변 저항을 선택하고 상기 제 2 전류 제어 소자가 턴온되면 상기 가변 저항의 저항값에 대응되는 교류 전류가 상기 제 1 정류부와 상기 제 2 정류부의 상기 제 2 전류 제어 소자를 통하여 상기 매트로 제공되며, 상기 제 1 스위치가 상기 취침 저항을 선택하고 상기 제 2 전류 제어 소자가 턴오프되면 상기 취침 저항의 저항값에 대응되는 교류 전류가 상기 제 1 정류부와 상기 제 2 정류부의 상기 퓨즈 저항을 통하여 상기 매트로 제공됨을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치는 절환이 상호 연동되는 것으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 정류부와 상기 제 2 정류부의 상기 제 1 및 제 2 전류 제어 소자는 사이리스터(SCR)를 포함함이 바람직하다.
본 고안에 의하면, 전기 장판용 온도 조절기에 취침 모드가 제공됨으로써 취침 중에 사용자의 원치않는 오작동에 의하여 과전류가 공급되어서 과열이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 취침 중 고장에 의하여 과전류가 매트에 공급되는 것이 차단될 수 있다. 그러므로, 전기 장판에 의하여 발생할 수 있는 안전 사고가 예방되는 효과가 있다.
본 고안에 따른 전기 장판용 온도 조절기는 스위치를 조작함에 따라 선택될 수 있는 취침 모드와 일반 모드를 제공한다.
일반 모드는 가변 저항을 조절하여 열선이 채용된 부하인 매트에 공급되는 전류를 제어하여 온도를 조절할 수 있는 상태를 정의하고, 취침 모드는 고정 저항을 이용하여 열선이 채용된 부하인 매트에 공급되는 전류를 제한하여 일정한 온도 이내로 매트가 발열하는 상태를 정의한다.
본 고안에 따른 전기 장판용 온도 조절기는 상용 교류 전류를 정류하고 정류된 전류를 열선이 채용된 부하인 매트에 제공하며 상술한 취침 모드를 제공한다. 또한 본 고안에 따른 전기 장판용 온도 조절기는 취침 모드 상태에서 내부 부품의 고장으로 인하여 과전류가 공급되는 경우 퓨즈저항에 의하여 과전류의 공급을 차단하는 기능을 제공한다.
도 1을 참조하면, 단자 AC1 및 AC2 사이에 상용 전원 즉 상용 교류 전류가 공급된다.
단자 AC1에는 직렬로 퓨즈(F1)가 구성되며, 퓨즈(F1)는 과도전류의 유입시 단락되어서 회로를 보호한다. 그리고, 단자 AC1 및 AC2와 병렬로 커패시터(C1)가 구성되며, 커패시터(C1)는 전력선을 통하여 유입될 수 있는 노이즈 성분이나 초기 과도 전류의 유입을 필터링하고 버퍼링한다.
그리고, 퓨즈(F1)에는 커패시터(C1)의 일단과 메인 스위치(SW1)의 일단 및 사이리스터(TA1)의 양극(+)이 병렬로 연결되며, 메인 스위치(SW1)에는 발광다이오드들(LD1, LD2)이 병렬로 연결된다.
발광다이오드(LD1)는 정상적으로 전원이 공급되는지 상태를 표시하기 위한 것이고, 발광다이오드(LD2)는 사용자가 온도를 설정하도록 지시하기 위하여 발광되는 것이며, 발광다이오드들(LD1, LD2)은 메인 스위치(SW1)가 턴온되면 발광된다.
발광다이오드들(LD1, LD2)에 병렬로 열감지 센서부(10)가 구성되며, 열감지 센서부(10)는 다이오드(D2), 커패시터(C2), 열감지센서(12), 및 저항들(R1, R6, R8, R9)을 포함한다. 다이오드(D2)와 커패시터(C2) 및 저항(R1)이 발광다이오드들(LD1, LD2)에 병렬로 연결되고, 다이오드(D2)에 저항(R6)이 직렬로 연결된다. 저항(R6)과 커패시터(C2)가 연결된 노드에는 저항(R8)이 연결되며, 저항(R8)과 저항(R9) 사이에 열감지센서(12)가 구성된다.
여기에서 열감지센서(12)는 통상 PVC 센서라고도 하며 온도가 올라가면서 센서의 커패시턴스 값이 변화되어 입력되는 교류 전류의 파형을 변화된 커패시턴스에 비례하여 지연시킨다. 즉, 부하인 매트(20)의 온도가 올라갈수록 열감지센서(12)에서 출력되는 교류 전류의 파형 즉 위상의 지연 시간이 길어진다. 여기에서 열감지센서(12)의 교류 전류의 위상 지연은 후술되는 사이리스터(TA1)의 턴온 시간을 조절하기 위한 것으로서 교류 전류의 지연 시간만큼 사이리스터(TA1)의 턴온 시간이 줄어든다.
한편, 열감지 센서부(10)와 직렬로 전류 제어부(14)가 구성되며, 전류 제어부(14)는 트랜지스터들(Q1, Q2), 다이오드들(D1, D3), 저항들(R3, R7, R10, R11), 가변저항(VR1) 및 스위치(SW2)를 포함한다.
여기에서, 저항(R10)은 열감지센서부(10)의 저항(R9)에 직렬 연결되고, 저항(R10)에 병렬로 저항(R7)과 가변저항(VR1)이 연결된다.
스위치(SW2)는 두 개의 선택단과 하나의 출력단을 갖는다. 스위치(SW2)의 두 개의 선택단에는 가변저항(VR1)과 저항(R7)이 각각 연결된다. 여기에서 가변저 항(VR1)은 일반모드를 위한 것이며, 저항(R7)은 취침 모드를 위한 고정 저항 즉 취침 저항이다. 스위치(SW2)는 일반모드인 경우 가변저항(VR1)을 선택하도록 스위칭 상태가 제어되고 취침모드인 경우 취침저항인 저항(R7)을 선택하도록 스위칭 상태가 제어된다. 스위치(SW2)는 스위칭 상태가 후술되는 제 2 정류부(18)의 스위치(SW3)와 연동되는 구성을 가짐이 바람직하며, 푸쉬 버턴이나 마그네틱 스위치 등과 같은 것으로 구성될 수 있다. 스위치(SW2)가 푸쉬 버턴으로 구성되는 경우 취침 모드를 위하여 스위치가 푸쉬된 경우 취침 중인 사용자가 원하지 않게 조작되는 것이 방지될 수 있다.
그리고, 스위치(SW2)의 출력단에는 다이오드(D3)의 음극(-)단에 연결된다. 다이오드(D3)의 양극(+)단은 저항(R3)과 트랜지스터(Q2)의 게이트에 연결된다. 다이오드(D3)는 저항(R3)를 경유하여 다이오드(D1) 및 저항(R11)을 경유하는 순방향 연결을 이룬다. 트랜지스터(Q1)와 트랜지스터(Q2)는 전류 증폭을 위한 다알링턴 결합을 이루며 트랜지스터(Q2)의 게이트에 인가되는 전류를 증폭하여 출력한다. 트랜지스터들(Q1, Q2)에 의하여 증폭되는 전류가 후술되는 제 1 감지신호이다.
전류 제어부(14)는 제 1 정류부(16)에 제 1 감지신호를 제공하도록 구성되며, 제 1 감지신호를 제공받는 제 1 정류부(16)는 상술한 사이리스터(TA1), 커패시터(C3) 및 저항(R2)를 포함하고, 사이리스터(TA1)의 게이트와 음극단 사이에 저항(R2)이 구성되며, 저항(R2)과 트랜지스터(Q1) 사이에 커패시터(C3)가 구성된다. 상술한 사이리스터(TA1)는 게이트에 인가되는 전압에 의하여 턴온이 제어된다.
그리고, 제 1 정류부(16)에서 출력되는 전류는 제 2 정류부(18)에 제공되며, 제 2 정류부(18)는 스위치(SW3)와 퓨즈저항(F2)과 사이리스터(TA2) 및 저항들(R12, R13)을 포함한다.
스위치(SW3)는 전류 제어부(14)의 스위치(SW2)의 스위칭 동작에 연동되어 스위칭이 이루어지는 것으로 구성될 수 있으며, 스위치(SW2)와 기계적으로 스위칭 기능이 결합된 스위치 또는 자력이나 전기력에 의하여 스위칭 상태가 스위치(SW2)에 연동되는 스위치 등이 이용될 수 있다.
스위치(SW3)는 두 개의 선택단과 하나의 입력단을 가지며 입력단은 저항(R12)을 통하여 저항(R9) 및 저항(R10) 사이의 노드에 연결되며, 두 개의 선택단 중 하나는 오픈(또는 접지)되고 다른 하나는 저항(R13)을 통하여 사이리스터(TA2)의 게이트에 연결된다.
그리고, 퓨즈저항(F2)과 사이리스트(TA2)는 병렬로 연결된다. 여기에서, 퓨즈저항(F2)은 사이리스터(TA2)가 턴오프된 취침 모드에서 일정 수준 이하의 전류가 흐르도록 제어하며 정해진 용량 이상의 과전류가 흐르는 경우 전류의 흐름을 차단하는 기능을 갖는다. 취침 모드에서는 스위치(SW2)가 저항(R7)을 선택하고 스위치(SW2)의 스위칭 상태에 연동되는 스위치(SW3)는 오픈(또는 접지)된 선택단으로 스위칭되며, 그에 따라서 저항(R13)으로 전류가 공급되지 않아서 사이리스터(TA2)가 턴오프된다.
사이리스터(TA2)는 퓨즈저항(F2)과 병렬로 연결되며, 이들이 병렬로 연결된 노드는 저항(R12)와 스위치(SW3)의 입력단이 병렬로 연결된 노드와 공동으로 연결된다.
일반모드에서 스위치(SW2)가 가변저항(VR1)을 선택하고 스위치(SW2)의 스위칭 상태에 연동되는 스위치(SW3)가 저항(R13)을 선택하여 제 2 감지신호가 사이리스터(TA2)의 게이트에 인가되고, 그에 따라 사이리스터(TA2)는 턴온된다. 일반모드 상태에서 사이리스터(TA2)와 퓨즈저항(P1)의 전기적 경로가 모두 형성되지만 퓨즈저항(P1)의 저항값이 크기 때문에 실질적인 전류의 흐름은 사이리스터(TA2)를 통하게 된다.
그리고, 부하인 매트(20)에는 역기전력을 방지하기 위한 다이오드(D4)와 전류가 인가됨을 표시하기 위한 발광다이오드(LD3)가 병렬로 연결되고, 발광다이오드(LD3)에 저항(R14)이 직렬로 연결된다.
상술한 바와 같이 구성됨으로써, 본 발명에 따른 실시예는 취침모드와 일반모드로 구분되어 매트를 발열하는 동작을 수행한다.
즉, 일반모드인 경우 스위치(SW2)가 가변저항(VR1)을 선택함으로써 사용자가 가변저항(VR1)을 조작함에 따라 설정되는 저항값에 대응하여 사이리스터(TA1)를 통하여 흐르는 교류전류의 양이 제어되고, 제 1 정류부(16)에 포함된 사이리스터(TA1)을 통하여 공급되는 교류전류는 사이리스터(TA2)가 턴온된 상태인 제 2 정류부(18)를 통하여 매트로 공급된다. 이때 스위치(SW2)의 스위칭에 연동되는 스위치(SW3)는 상술한 바와 같이 저항(R13)을 선택하는 상태로 스위칭되며, 그에 따라 사이리스터(TA2)의 게이트에는 제 2 감지신호가 인가되고 사이리스터(TA2)는 턴온된 상태를 유지한다.
그리고, 취침모드인 경우, 스위치(SW2)이 고정 저항값을 갖는 저항(R7)을 선 택함으로써 사이리스터(TA1)를 통하여 흐르는 교류전류의 양이 고정되고, 제 1 정류부(16)에 포함된 사이리스터(TA1)을 통하여 공급되는 교류전류는 사이리스터(TA2)가 턴오프된 상태인 제 2 정류부(18)의 퓨즈저항(F2)을 통하여 매트(20)로 공급된다. 이때 스위치(SW2)의 스위칭에 연동되는 스위치(SW3)는 상술한 바와 같이 오픈(또는 접지)된 선택단으로 스위칭된 상태이며, 그에 따라 사이리스터(TA2)의 게이트에는 제 2 감지신호가 인가되지 않아서 사이리스터(TA2)는 턴오프된 상태를 유지한다.
그리고, 취침 모드 상태에서 퓨즈저항(F2)을 통하여 매트(20)로 교류전류가 공급될 때 내부 부품의 고장 등의 이유로 과전류가 발생될 수 있다 .이때 퓨즈저항(F2)은 정해진 용량 이상의 과전류의 흐름이 발생하면 오프됨으로써 과전류로 인한 사고가 방지될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 고안에 따른 실시예가 동작됨에 따라 취침 모드 상태에서 사용자가 안정된 상태로 매트를 이용할 수 있고, 부품의 고장으로 과전류가 발생되는 경우 과전류가 차단됨으로써 취침 상태의 안전사고가 방지될 수 있다.
도 1은 본 고안에 따른 전기장판용 온도조절기의 바람직한 실시예를 나타내는 회로도.

Claims (3)

  1. 열선이 채용된 부하인 매트에 전원의 공급을 절환하는 메인 스위치;
    턴온된 상기 메인 스위치를 통하여 전달되는 교류 전류의 양에 비례하여 발열하고 상기 발열에 따라 변화되는 커패시턴스의 값이 상응하여 상기 전원의 교류 파형을 지연하는 열감지센서를 포함하는 열감지 센서부;
    제 1 스위치, 고정된 저항 값을 갖는 취침 저항 및 사용자의 조작에 의하여 저항 값이 가변될 수 있는 가변 저항을 포함하며 상기 제 1 스위치의 절환에 의하여 상기 취침 저항과 상기 가변 저항 중 어느 하나를 선택하여 상기 열감지 센서부에서 전달되는 교류 전류를 증폭하여 제 1 감지신호로 제공하는 전류 제어부;
    상기 메인 스위치와 병렬로 연결되며 상기 전류 제어부의 제 1 감지신호에 의하여 턴온 시간이 제어되는 제 1 전류 제어 소자를 포함하는 제 1 정류부; 및
    병렬연결된 퓨즈 저항과 제 2 전류 제어 소자를 포함하고 상기 열감지 센서부에서 출력되는 교류 전류를 상기 제 2 전류 제어 소자에 제 2 감지신호로 제공하는 제 2 스위치를 포함하며 상기 제 2 스위치의 절환 상태에 따라 상기 제 2 전류 제어 소자가 턴온되며 상기 제 1 정류부에서 제공되는 교류 전류를 상기 2 스위치의 턴온 상태에 따라 상기 전류 제어 소자와 상기 퓨즈 저항 중 어느 하나를 통하여 상기 매트에 공급하는 제 2 정류부;를 포함하며,
    상기 메인 스위치가 턴온 상태에서, 상기 제 1 스위치가 가변 저항을 선택하고 상기 제 2 전류 제어 소자가 턴온되면 상기 가변 저항의 저항값에 대응되는 교류 전류가 상기 제 1 정류부와 상기 제 2 정류부의 상기 제 2 전류 제어 소자를 통하여 상기 매트로 제공되며, 상기 제 1 스위치가 상기 취침 저항을 선택하고 상기 제 2 전류 제어 소자가 턴오프되면 상기 취침 저항의 저항값에 대응되는 교류 전류가 상기 제 1 정류부와 상기 제 2 정류부의 상기 퓨즈 저항을 통하여 상기 매트로 제공되는 전기 장판용 온도 조절기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치는 절환이 상호 연동되는 것으로 구성되는 전기 장판용 온도 조절기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 정류부와 상기 제 2 정류부의 상기 제 1 및 제 2 전류 제어 소자는 사이리스터(SCR)를 포함하는 전기 장판용 온도 조절기.
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