KR20100000691U - 이중안전수단을 구비한 전열매트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 안전 수단이 강화된 전열매트에 관한 것으로서, 전기적인 방법을 통하여 온도를 산출하고 그 산출된 온도가 설정온도보다 높은 경우에 작동하는 안전수단과 소자 자체의 물리적인 특성을 이용하여 일정 온도에서는 전류가 차단되도록 하는 안전수단을 이중으로 구비한 전열매트에 관한 것이다.

경보장치, 온도조절, 온도감지, PTC 소자

Description

이중안전수단을 구비한 전열매트{Electric heat mat comprising of dual safety means}

본 고안은 안전 수단이 강화된 전열매트에 관한 것으로서, 온도조절기 내에 전기적인 방법을 통하여 온도를 산출하고 그 산출된 온도가 설정온도보다 높은 경우에 작동하는 안전수단을 구비하고, 전열매트 자체에서도 소자 자체의 물리적인 특성을 이용하여 일정 온도에서는 전류가 차단되도록 하는 안전수단을 구비한 전열매트에 관한 것이다.

최근 전력의 사용이 편리하고 온도상승이 빠를 뿐만 아니라 그 온도조절이 용이하기 때문에 전력을 이용하여 발열되는 전열 매트나 전열 카페트와 같은 전열 장치의 사용이 증가되고 있다. 일반적으로 전열장치에는 내부에 전열선이 배선되고 그 전열선으로 전류를 흘려 발열을 시키게 된다. 상기와 같은 전열장치에는 온도를 적정하게 유지할 수 있도록 온도조절장치가 구비된다. 일반적으로 온도조절은 전열장치의 온도를 측정하고 그 측정된 온도에 따라 발열선으로의 전력공급을 제어함으 로써 이루어진다. 따라서 발열선 주변의 온도를 감지하여 그에 상응하게 전원 공급을 제어하는 온도조절장치가 전열장치에는 필수적으로 구성되어 있다.

종래의 온도조절장치는 평행하게 배열되어 있는 두 개의 금속 발열선 중 한쪽 끝단을 단락시키고 발열선과 분리된 별도의 온도센서를 발열선 사이에 매설시켜 그 온도센서로부터 측정된 온도를 이용하여 온도를 조절하는 방식을 채택하고 있었는데, 이렇게 온도센서와 발열선을 분리하는 방식은 발열선 내부의 단락으로 인해 발생하는 발열선 전체의 온도를 검출하지 못할 뿐만 아니라, 임의의 위치에서의 국부적인 과열도 검출하지 못하는 문제점을 가지고 있었다. 따라서 발열선이 국부적으로 과열하거나 단락 및 단선이 되면, 화재 및 감전사고가 발생할 수 있는 문제점이 남아 있었다.

한편 또 다른 종래의 온도조절장치에서는 발열선을 따라 온도감지용 전선을 배선시키고 온도에 따라 그 온도감지용 전선에 흐르는 전류로부터 온도를 산출하고, 그 산출된 온도에 따라 온도조절장치가 온도를 조절하는 방식을 채택하고 있었으나, 별도의 온도감지용 전선이 구비되어 배선되어야 하기 때문에 가격이 상승될 뿐만 아니라 온도감지용 전선의 배선에 따른 제작이 어려운 문제점이 여전히 남아 있었다.

또한 전열기의 특성상 사용자의 부주의로 인하여 장시간의 외출 시에 미쳐 전력을 차단하지 않은 상태로 방치하는 경우가 많다. 이러한 경우 온도 조절기 자체가 반복적인 과열 등의 문제로 인하여 정상적인 작동상태가 유지 되지 못하면 화재 발생의 위험이 높고 실제로도 이러한 화재사건이 종종 일어나기도 하는 실정이 다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

발열선이 내부에 배선된 전열장치의 온도를 전열선을 흐르는 전류를 주기적으로 측정하여 온도를 산정하고 그 산정된 온도를 이용하여 전열장치의 과열 여부를 사용자가 청각을 통해 인식할 수 있도록 경보음을 발생시켜 사용자가 직접 온도를 조절하게 함으로써 정상적인 사용자뿐만 아니라 청각장애자라 하더라도 전열장치를 사용할 때 과열로 인한 화재발생이나 화상을 입을 염려가 없는 온도조절장치를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

아울러, 전열장치의 과열을 경고하는 경고음이 발생되었음에도 불구하고 사용자가 부재중이어서 이를 듣지 못하여 계속적으로 전열장치가 과열되어 위험한 경우에는 전열장치에 공급되는 전력을 자동으로 차단시켜 전열장치의 과열로 인한 화재발생을 미연에 방지할 수 있는 온도조절장치를 제공함에 본 고안의 다른 목적이 있다.

동시에 종래의 온도조절장치에서 채택한 것과 같이 별도의 온도측정용 센서나 온도감지용 전선을 사용할 필요가 없으므로 가격이 저렴하고 제작이 용이한 온도조절장치를 제공함에 본 고안의 또 다른 목적이 있다.

또한 상술한 수단 이외에도 매트 자체에서 물리적인 특성을 이용하여 보다 확실히 매트의 온도를 제한하는 수단을 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

발열을 위한 전열선이 내부에 배선된 전열장치와 상기 전열장치의 전열선에 공급되는 전력을 가감하여 온도를 조절하기 위한 온도조절장치를 구비하는 전열매트에 있어서 본 발명에 의한 온도조절장치는 전류 측정부, 온도산정부, 제어부, 경보장치 및 전원차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전류측정부는 전열선에 공급되는 전류량을 측정한다.

온도산정부는 상기 전류측정부에 의해 측정된 전류값을 기설정된 전류 대비 온도와의 관계에 따라 온도를 산정한다.

제어부는 상기 온도산정부에 의해 산정된 측정온도에 관한 데이터를 받아 미리 설정된 경보발생기준온도를 비교하여 산정온도가 경보발생기준온도를 넘는 경우에는 일정한 회수의 경보음을 발생시키도록 하고 상기 산정온도가 전력공급차단온도보다 높은 경우에는 전력공급을 차단시키도록 제어한다.

경보장치는 상기 제어부로부터 경보음발생신호를 받아 경보음을 외부로 발생시킨다.

전원차단부는 일정한 회수의 경보음이 발생되었음에도 불구하고 온도조절이 이루어지지 않아 상기 온도산정부에서 산정된 산정온도가 전력공급차단온도보다 높은 경우에는 상기 제어부로부터 자동적으로 전력공급차단신호를 받아 상기 전열장 치에 공급되는 전력공급을 차단시킨다.

또한 본 발명에 의한 전열장치는 전열선의 일부분에 개재되고, 전열선의 온도가 일정 이상 상승하는 경우 소자 자체의 물리적 특성을 통하여 전류를 차단하는 서미스터 소자를 더 포함할 수 있다.

나아가 상기 제어부에는 상기 전열선을 따라 흐르는 전류의 전압을 일정하게 유지시키기 위한 정전압회로를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 온도산정부에서는 전열선으로 전류를 흘려 전열장치에서 변화하는 온도를 측정하고 측정된 각각의 온도에서 상기 전열선으로 흐르는 전류를 측정하여 다시 산정될 수 있다.

또한 상기 경보장치는 상기 제어부에서 제공되는 디지털신호를 아날로그 신호로 전환시키는 신호전환부와 상기 신호전환부로부터 제공받은 아날로그 신호를 받아 소리를 발생시키는 스피커로 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 통하여 본 고안에 의한 경보장치가 부설된 온도조절장치는, 발열선이 내부에 배선된 전열장치의 온도를 전열선을 흐르는 전류를 주기적으로 측정하여 온도를 산정하고 그 산정된 온도를 이용하여 전열장치의 과열 여부를 사용자가 청각을 통해 인식할 수 있도록 경보음을 발생시켜 사용자가 직접 온도를 조절하게 함으로써 정상적인 사용자뿐만 아니라 청각장애자라 하더라도 전열장치를 사용할 때 과열로 인한 화재발생이나 화상을 입을 염려가 없도록 할 수 있다는 장 점이 있다.

그리고, 사용자 부재시에 전열장치의 과열을 경고하는 경고음이 발생된 경우라 하더라도 계속적으로 전열장치가 과열되어 위험해지지 않도록 전열장치에 공급되는 전력을 자동으로 차단시켜 전열장치의 과열로 인한 화재발생을 미연에 방지할 수 있다는 다른 장점이 있다.

아울러, 본 고안에 의한 경보장치가 부설된 온도조절장치에는 종래의 온도조절장치에서 채택한 것과 같이 별도의 온도측정용 센서나 온도감지용 전선을 사용할 필요가 없으므로 가격이 저렴하고 제작이 용이하다는 또 다른 장점이 있다.

또한 전열장치의 전열선 가운데 서미스터 소자를 배치하여 전열선을 흐르는 전류가 서미스터 소자를 통과하게 함으로써 특정 온도 이상에서는 물리적인 특성에 의하여 매트 자체의 온도를 제한하게 되므로 보다 안정적인 운용이 가능하다.

이하 첨부된 도면을 이용하여 본 고안에 의한 경보장치가 부설된 온도조절장치의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

[도 1]은 본 고안에 의한 경보장치가 부설된 온도조절장치의 구성을 도시한 블록도이다.

본 고안은 크게 전열매트, 전열카페트, 전기담요, 전기침대 등과 같이 사용자가 바닥에 깔거나 사용자가 덮을 수 있고 그 내부에 전열로 발열시킬 수 있도록 전열선이 배선된 전열장치(100)와 전열장치(100)의 온도조절 등의 제어기능을 담당 하는 온도조절장치(200)로 구성된다. 다시 전열장치(100)는 내부에 부설되는 전열선(50)과 전열선 사이에 개재되는 서미스터 소자(110)로 구성되며, 온도조절장치(200)는 전류측정부(220), 온도산정부(230), 제어부(240), 경보장치(260), 전원차단부(250)로 구성된다. 이하 상세히 설명한다.

[도 1]을 참조하여 설명하면, 전열선(50)은 전력공급장치(210)로부터 출발하여 전열장치(100)의 내부를 고루 일주한 후 다시 전력공급장치(210)에 연결된다. 전열선(50)은 종래와 같이 전력을 열로 전환하여 전열장치(100)를 가열하기 위한 것이다.

서미스터소자(110)는 전열장치(100)내를 일주하는 전열선(50) 사이에 하나 이상 개재되어 전열선(50)을 흐르는 전류가 거쳐가도록 설치된다.

이때 서미스터 소자(110)란 온도가 높아지면 저항이 증가하여 전류를 제한(PTC)하거나 반대로 온도가 높아지면 저항이 줄어들어 전류의 흐름이 증가(NTC)하는 소자를 말한다. 본 발명에 있어서는 NTC 소자도 이용이 가능하긴 하지만 부수적인 회로를 구성하여야 하므로 간단한 설치만으로 온도제한의 기능을 할 수 있는 PTC 소자를 이용하는 것이 바람직하다. 보통 PTC 소자가 전류를 차단하는 제한 온도는 소자의 특성에 따라 다소 다르긴 하지만 대략 섭씨 50도 내지 80도 사이에서 형성된다. 따라서 PTC 소자를 이용하여 섭씨 50도 내지 80도 정도에서 제한 온도를 결정하고 그에 따라 적절한 PTC 소자를 선정하여 사용하면 된다.

한편 PTC 소자는 물리적인 특성에 의하여 전류를 제한하게 되므로 기기의 오 작동 등의 염려가 없이 확실한 온도제한 성능을 보여주게 된다.

[도 1] 및 [도 2]를 참조하여 온도조절장치(200)에 대하여 설명한다. 온도조절장치(200)는 발생하는 열로부터 일정한 거리를 둘 수 있도록 [도 2]에 도시된 바와 같이전열장치(100)와는 별도의 구성으로 제작되며 전열선(50)을 통하여 일정한 전력을 전열장치(100)로 공급하게 된다. 온도조절장치(200)는 앞서 설명한 바와 같이 전류측정부(220), 온도산정부(230), 제어부(240), 경보장치(260), 전원차단부(250)로 구성된다. 이하 상세히 설명한다.

전류측정부(220)는 전열선에 흐르는 전류량을 측정하기 위한 역할을 담당하게 되며, 온도산정부(230)는 상기 전류측정부에 의해 측정된 전류값을 기설정된 전류 대비 온도와의 관계에 따라 온도를 산정하는 역할을 담당한다. 제어부(240)는 상기 온도산정부(230)에 의해 산정된 측정온도에 관한 데이터를 받아 미리 설정된 경보발생기준온도를 비교하여 산정온도가 경보발생기준온도를 넘는 경우에는 일정한 회수의 경보음을 발생시키도록 하고 상기 산정온도가 전력공급차단온도보다 높은 경우에는 전력공급을 차단시켜 과열로 인한 화재발생 등을 방지하게 된다.

상기 전류측정부(220)에 의해 측정된 전류값을 전달받아 그 전류값으로부터 온도를 산정하기 위한 것이다. 즉, 상기 온도산정부(230)는 상기 전류측정부(220)에 의해 측정된 전류값을 기설정된 온도 대비 전류값과의 관계(F)에 따라 전열장치의 온도를 산출하여 상기 제어부(240)로 전달한다.

[도 3]는 전열선의 온도 대비 전류값과의 관계(F)의 일례를 도시한 것이다.

일반적으로 전열선에는 전열선의 온도가 상승할수록 전류가 낮아진다. 상기와 같은 온도 대비 전류값과의 관계(F)는 전열선의 저항, 길이 등에 따라 달라지며, 그러한 관계(F)를 수학적으로 계산하여 산출하기는 매우 어렵다. 따라서, 본 발명은 온도 대비 전류값과의 관계(F)를 실험적으로 구하는 것이 바람직하다. 즉, 제작된 전열장치에서 전열선이 균일하게 온도가 상승되도록 조건을 설정한 다음 전열선으로 전류를 흘려 소정의 온도측정장치로 전열장치에서 변화되는 각 온도(T1,T2,T3,T4)를 측정하고, 그 측정된 각각의 온도(T1,T2,T3,T4)에서 상기 전열선으로 흐르는 전류(I1,I2,I3,I4)를 측정하여 온도 대비 전류값과의 관계(F)는 측정된 온도(T1,T2,T3,T4)와 전류(I1,I2,I3,I4)로부터 산출된다.

일반적으로 전열선의 온도가 상승되어 흐르는 전류가 변화되면 전압이 상승된다. 전압이 변하면 온도 대비 전류값과의 관계(F)가 복잡해진다. 따라서 본 고안은 상기 제어부(240)에 상기 전열선을 흐르는 전류의 전압을 일정하게 유지시키기 위한 정전압회로가 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제어부(240)로부터 경보음발생신호를 받아 경보음을 외부로 발생시키는 경보장치(260)는 상기 제어부(240)에서 제공되는 디지털신호를 아날로그 신호로 전환시키는 신호전환부(미도시)와 상기 신호전환부로부터 제공받은 아날로그 신호를 받아 소리를 발생시키는 스피커(미도시)로 구성된다. 스피커(미도시)는 본 고안에 의한 온도조절장치에 내부에 장착되어 외부로 소리를 발생시키도록 구성시킨다.

이상 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 고안의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 실용신안등록청구범위에 구체화된 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 전열매트로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전열매트의 전체적인 모습을 나타내는 블록도이다.

도 2는 본 발명에 의한 전열매트의 온도조절기의 모습을 나타내는 사시도이다.

도 3 본 발명에 의한 온도산정부에서의 전류대 온도 산정을 예시하는 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50: 전열선 100: 전열장치

110: 서미스터 소자 200: 온도조절기

210: 전력공급장치 220: 전류측정부

230: 온도산정부 240: 제어부

250: 전원차단부 260: 경보기

Claims (5)

1. 발열을 위한 전열선이 내부에 배선된 전열장치와 상기 전열장치의 전열선에 공급되는 전력을 가감하여 온도를 조절하기 위한 온도조절장치를 구비하는 전열매트에 있어서,

   상기 온도조절장치는,

   전열선에 공급되는 전류량을 측정하기 위한 전류측정부;

   상기 전류측정부에 의해 측정된 전류값을 기설정된 전류 대비 온도와의 관계에 따라 온도를 산정하는 온도산정부;

   상기 온도산정부에 의해 산정된 측정온도에 관한 데이터를 받아 미리 설정된 경보발생기준온도를 비교하여 산정온도가 경보발생기준온도를 넘는 경우에는 일정한 회수의 경보음을 발생시키도록 하고 상기 산정온도가 전력공급차단온도보다 높은 경우에는 전력공급을 차단시키도록 제어하는 제어부;

   상기 제어부로부터 경보음발생신호를 받아 경보음을 외부로 발생시키는 경보장치; 및

   일정한 회수의 경보음이 발생되었음에도 불구하고 온도조절이 이루어지지 않아 상기 온도산정부에서 산정된 산정온도가 전력공급차단온도보다 높은 경우에는 상기 제어부로부터 자동적으로 전력공급차단신호를 받아 상기 전열장치에 공급되는 전력공급을 차단시키는 전원차단부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 전열매트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전열장치는,

   전열선의 일부분에 개재되고, 전열선의 온도가 일정 이상 상승하는 경우 소자 자체의 물리적 특성을 통하여 전류를 차단하는 서미스터 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전열매트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제어부에는 상기 전열선을 따라 흐르는 전류의 전압을 일정하게 유지시키기 위한 정전압회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전열매트.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 온도산정부에서는 전열선으로 전류를 흘려 전열장치에서 변화하는 온도를 측정하고 측정된 각각의 온도에서 상기 전열선으로 흐르는 전류를 측정하여 다시 산정된 것을 특징으로 하는 전열매트.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 경보장치는 상기 제어부에서 제공되는 디지털신호를 아날로그 신호로 전환시키는 신호전환부와 상기 신호전환부로부터 제공받은 아날로그 신호를 받아 소리를 발생시키는 스피커로 구성되는 것을 특징으로 하는 전열매트.

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