KR20170009310A

KR20170009310A - 절전 및 안전 기능이 구비된 시트형 전열기기 시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20170009310A
Application number: KR1020150101131A
Authority: KR
Inventors: 마정호
Original assignee: 주식회사 지브이코리아행복한온열이야기; 마정호
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2017-01-25

Abstract

본 발명에서는 전열선의 발열 온도를 일정하게 유지하도록 조절하는 온도조절기에 공급되는 전류를 개폐하는 스위치부와, 인체로부터 전달되는 온도를 검출하는 체온센서와, 인체로부터 가해하는 압력을 감지하는 압력센서와, 체온센서에 의해 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 상기 전열선에 전류를 공급하고, 인체가 감지되지 않으면 전열선에 전류공급을 차단하도록 스위치부를 제어하며, 압력센서에 의해 일정압력 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 전열선에 전류를 공급하고, 인체가 감지되지 않으면 전열선에 전류공급을 차단하도록 스위치부를 제어하는 스위치제어부와, 온도조절기의 설정온도를 조절하여 전열선을 예열하기 위한 제어신호를 출력하는 원격제어부와, 원격제어부에 무선통신망을 통해 접속하여 제어신호를 송신하는 관리서버 및 관리서버에 무선통신망을 통해 접속하여 온도조절기의 설정온도를 조절하기 위한 제어신호를 송신 및 그에 대응하는 정보를 관리서버로부터 수신하는 앱이 탑재된 스마트 단말기를 포함하는 시트형 전열기기 시스템을 제시한다.

Description

절전 및 안전 기능이 구비된 시트형 전열기기 시스템 및 그 제어방법{SHEET TYPE HEATING ELEMENT SYSTEM AND HEATING CONTROL METHODS FOR POWER-SAVING FEATURES AND SAFETY FEATURES}

본 발명은 절전 기능 및 이중 안전 기능이 구비된 시트형 전열기기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사물 인터넷 기반의 원격제어를 통해 집 밖에서 예열을 위한 제어가 가능하고, 아울러 사용자의 부재 여부를 감지해 자동으로 전원을 공급 및 차단함으로써 전기 작동 시간을 줄여 절전효과를 얻을 수 있음은 물론 안전성을 높일 수 있는 시트형 전열기기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기매트, 전기요, 전기장판, 전기방석, 전기패드, 카펫형 매트, 옥매트, 침대시트 따위의 시트형 전열기기는 전체 난방을 하지 않아도 따뜻한 온기를 느낄 수 있는 경제성과 편의성은 물론 가스보일러나 기름보일러보다 상대적으로 유지비가 적게 들어 최근 가정 등에서 보조 난방기구로 많이 사용되고 있다.

근래에는 면상의 상부 및 하부 절연복사체 사이에 전기저항을 갖는 선상의 발열체(전열선)가 일정 패턴으로 배선된 형태의 전열시트를 열원으로 내장함으로써 통상의 열선 방식에 비하여 발열효율이 우수하고 온도조절이 용이하며, 전력소비가 적고 평활성 및 내구성이 좋아 절전형 난방용품으로 새롭게 주목받고 있다.

이러한 전열시트가 내장되어 있는 시트형 전열기기는 대개 전원을 온/오프하는 전원스위치와, 발열 온도를 입력 및 설정하는 온도조절스위치 및 온도조절스위치의 설정온도에 따라 발열체로 전원을 공급하는 컨트롤러를 포함하여 구성되어 있다.

따라서 전열기기의 사용을 위해서는 사용자가 상용전원과 연결된 콘센트에 플러그를 꽂은 후 전원스위치를 전원공급(온) 상태로 조작하여 작동시키고, 사용 후에는 전원스위치를 전원차단(오프) 상태로 조작하여 작동을 중지시켜야 한다.

그런데 이는 사용자가 잠시 자리를 비우거나 외출하는 경우 등 사용하지 않더라도 그 사용 여부와 상관없이 전원스위치를 켜둔 상태이면 발열체로 전원이 공급되므로 불필요하게 전력을 낭비 및 소모하여 전기요금이 증가할 뿐만 아니라 장시간 이불 따위의 침구류를 덮어놓고 외출할 경우 자칫 축열된 열이 침구류에 착화하거나 발열체의 과열로 인한 화재가 종종 발생하는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 인체감지센서 또는 압력감지센서로 사용자의 감지 여부에 따라 전원을 공급 및 차단하는 구조의 전열기기가 다양하게 제안된 바 있다.

예컨대, 대한민국 공개특허공보 10-2003-0091573호에 개시된 '수동모드 또는 자동모드 설정이 가능한 옥 매트', 대한민국 공개특허공보 10-2012-0083734호에 개시된 '인체 감지에 의한 자동 온/오프 기능을 가지는 전기장판 및 그 방법', 대한민국 등록특허공보 10-1115600호에 개시된 '영역별 온도제어가 가능한 전기장판', 대한민국 공개특허공보 10-2014-0013434호에 개시된 '전기장판', 대한민국 공개특허공보 10-2014-0119591호에 개시된 '인체의 움직임 감지장치 및 이를 이용한 전기 온열 매트 제어장치', 대한민국 등록특허공보 10-1492374호에 개시된 '전기매트의 전원 자동 차단장치', 대한민국 공개실용신안공보 20-2011-0008016호에 개시된 '인체감지 기능을 갖는 전기매트' 등을 들 수 있다.

하지만, 이와 같은 종래의 기술들은 단순히 인체의 움직임이나 센서에 가해지는 힘의 변화나 정전용량 변화를 감지하여 전원을 공급 및 차단하도록 제어하는 방식이기 때문에 사용자가 센서 주위에 있는 것만으로도 오작동하는 등 정확도가 상당히 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 시트형 전열기기는 인체와 직접적으로 접촉되는 사용 특성과 함께 주로 날씨가 추울 때 사용하는 데다 대기상태에서는 열이 발생하지 않아 표면이 차가운 특성상 사용을 위해 전원을 켜더라도 어느 정도로 온도가 상승할 때까지는 사용자가 다소 불편함을 느낄 수밖에 없는 사용상의 한계가 있게 마련이다.

KR1020130080946 A(2013.07.16) KR1020030091573 A(2003.12.03) KR1020120083734 A(2012.07.26) KR1020140119591 A(2014.10.10) KR101115600 B1(2012.02.06) KR1020140013434 A(2014.02.05) KR1020140119591 A(2014.10,10) KR101492374 B1(2015.02.04) KR2020070000155 U(2007.02.02)

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하여 기존의 시트형 전열기기가 갖는 한계 및 문제점의 해결에 역점을 두어 원격제어를 통해 집 밖에서도 예열을 위한 제어가 가능하고, 아울러 사용자의 부재 여부를 정확하게 감지해 자동으로 전원을 공급 및 차단함으로써 절전 기능은 물론 및 안전성을 높일 수 있는 시트형 전열기기 시스템을 새로이 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 원격제어를 통해 외부에서도 온도조절기를 조작하여 사용자가 원하는 온도로 예열시킬 수 있도록 하는 시트형 전열기기 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제 및 목적은 사용자의 부재 여부를 정확하게 감지해 자동으로 전원을 공급 및 차단할 수 있도록 하는 시트형 전열기기 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있는 것이다.

여기서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 기술적 과제의 해결과 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 양태에 따른 구체적 수단은, 전류를 출력하는 전원부와, 상기 전원부의 전류공급에 따라 발열되는 전열선이 절연복사체들 사이에 배선된 전열부와, 상기 전열선의 발열 온도를 일정하게 유지하도록 조절하는 온도조절기와, 상기 온도조절기에 공급되는 전류를 개폐하는 스위치부와, 상기 전열부의 표면에 일정패턴으로 부착되어 인체로부터 전달되는 온도를 검출하는 적어도 하나 이상의 체온센서와, 상기 전열부의 내부에 일정패턴으로 장착되어 인체로부터 가해하는 압력을 감지하는 적어도 하나 이상의 압력센서와, 상기 체온센서에 의해 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 상기 전열선에 전류를 공급하고, 인체가 감지되지 않으면 상기 전열선에 전류공급을 차단하도록 상기 스위치부를 제어하며, 상기 압력센서에 의해 일정압력 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 상기 전열선에 전류를 공급하고, 인체가 감지되지 않으면 상기 전열선에 전류공급을 차단하도록 상기 스위치부를 제어하는 스위치제어부와, 상기 온도조절기의 설정온도를 조절하여 상기 전열선을 예열하기 위한 제어신호를 출력하는 원격제어부와, 상기 원격제어부를 제어하는 신호를 송수신하는 통신부와, 상기 통신부와 무선통신망을 통해 상기 원격제어부에 접속하여 상기 온도조절기에 대한 작동 여부, 작동시간, 설정온도, 현재상태 정보를 수신, 저장 및 관리하며, 상기 원격제어부로 제어신호를 송신하는 관리서버 및 상기 관리서버에 무선통신망을 통해 접속하여 상기 온도조절기의 설정온도를 조절하기 위한 제어신호를 송신 및 그에 대응하는 정보를 상기 관리서버로부터 수신하는 애플리케이션이 탑재된 스마트 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 절전 및 안전 기능이 구비된 시트형 전열기기 시스템을 제시한다.

이로써 사용자가 스마트 단말기에 설치된 애플리케이션을 이용해 원격제어로 명령을 내리면 원격제어부가 이를 전달받아 온도조절기를 제어하여 미리 따뜻하게 예열할 수 있어 실제 사용 시 약 10분가량 소요되는 예열시간을 단축해 집 등에 도착하자마자 편안하게 바로 사용할 수 있다. 그뿐만 아니라 사용자의 부재 여부를 정확하게 감지해 전원이 켜져 있어도 실제로 사용하지 않을 때에는 자동으로 전원을 차단하고, 실제로 사용할 때에만 자동으로 전원을 공급하여 불필요한 전력 손실 및 낭비를 줄이는 절전 기능은 물론 화재예방 등의 안전성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 양태로, 상기 온도조절기는, 스위치의 온/오프 및 설정된 저항에 따라 출력전압을 제어하는 온도설정부와, 센서에 의해 측정된 상기 전열선의 임피던스를 감지하여 온도로 환산하는 온도감지부와, 상기 온도설정부 및 온도감지부의 신호를 입력받아 처리하기 위한 온도제어부와, 상기 온도제어부의 출력신호에 의해 상기 전열선으로 인가되는 전류를 제어하는 부하출력부 및 상기 스위치제어부 및 상기 원격제어부의 작동상태와 상기 온도제어부의 출력신호를 시각적으로 표시하는 표시부를 포함하며, 상기 전열선과 상기 온도조절기에 전기적으로 연결되어 상기 전열선의 과열 시 전류공급을 차단하는 바이메탈 및 상기 전열부의 화재발생 여부를 감지하는 화재감지센서를 더 포함하며, 상기 원격제어부는 상기 화재감지센서로부터 화재발생 감지신호가 수신되면 상기 스마트 단말기에 화재경보 메시지를 전송하여 사용자에게 통보함으로써 화재로 인한 인명피해와 재산상의 손실을 줄일 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시 양태는, (A) 원격제어부가 사용자의 스마트 단말기로부터 전열부의 전열선을 예열하기 위한 제어신호가 있는지를 판단하여 예열 제어신호가 있는 경우, 사용자의 스마트 단말기로부터 입력받은 설정온도로 온도조절기의 설정온도를 조절하여 전열선을 예열하도록 제어하고, 예열 제어신호가 없는 경우, 상기 온도조절기가 켜졌는지를 판단하도록 제어하는 단계, (B) 상기 온도조절기가 켜진 상태에서 체온센서에 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 1차 정상모드로 구동하도록 제어하고, 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안 감지되지 않으면 스위치제어부가 상기 스위치부를 끄도록 제어하며, 상기 온도조절기가 꺼진 상태이면 다시 상기 온도조절기가 켜졌는지를 판단하도록 제어하는 단계, (C) 상기 (B) 단계를 통해 1차 정상모드로 구동하는 경우, 압력센서에 일정압력 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 2차 정상모드로 구동하도록 제어하고, 일정압력 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안 감지되지 않으면 스위치제어부가 상기 스위치부를 끄도록 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 절전 및 안전 기능이 구비된 시트형 전열기기 시스템의 제어방법을 제시한다.

이로써 사용자가 잠시 자리를 비우거나 장시간 외출하는 경우, 이를 사용하지 않는 상태로 정확하게 감지해 자동으로 전원공급을 차단하여 불필요하게 낭비되는 대기전력과 전기요금을 줄일 수 있고, 축열된 열이 침구류에 착화하거나 전열선의 과열로 인한 화상 또는 화재를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시 양태로, 상기 (A) 단계에서 원격제어부가 예열 정보를 사용자의 스마트 단말기로 전송하여 사용자가 예열 상태 및 정보를 모니터링 하도록 제어함으로써 사용자의 이용 편의성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 기술적 과제의 해결과 목적을 달성하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명의 실시 양태는, 사용자가 스마트 단말기 앱을 이용해 원격제어로 미리 따뜻하게 예열할 수 있기 때문에 더욱 편리하고 효율적으로 사용할 수 있고, 아울러 체온센서와 압력센서를 통해 사용자의 부재 여부를 실시간으로 정확하게 감지하여 그 결과에 따라 스위치제어부가 자동으로 전원을 공급하거나 차단함으로써 불필요한 전력 낭비를 막는 절전 기능은 물론 부주의로 인한 과열방지와 화재예방 등의 안전성을 증대시킬 수 있다.

또한, 사용자가 예열 또는 작동 상태 등에 대한 정보를 스마트 단말기를 통해 실시간으로 모니터링 함으로써 효과적이고 효율적인 제어 관리가 가능하여 사용의 편의성 및 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 화재 시 등에는 경보 메시지를 전송받을 수 있어 신속한 대처가 가능함은 물론 피해를 줄일 수 있다.

여기서, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시트형 전열기기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시트형 전열기기 시스템의 제어과정을 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.

아울러 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 시트형 전열기기 시스템은 크게 전원부(10), 전열부(20), 온도조절기(30), 스위치부(40), 체온센서(50), 압력센서(60), 스위치제어부(70), 원격제어부(80), 통신부(81), 관리서버(90) 및 스마트 단말기(100)를 포함하고, 이에 더하여 바이메탈(23) 및 화재감지센서(110)를 포함한다.

전원부(10)는 상용전원에 배선된 콘센트와 플러그 등을 통해 전기적으로 연결되어 교류전류를 기기 및 시스템에서 안정적으로 사용할 수 있도록 승압/강압하여 공급하거나 또는 필요로 하는 직류전류로 변환해 각각에 맞는 전류를 출력한다.

여기서, 전원부(10)로는 예를 들어, 파워서플라이(power supply) 또는 교류 전압을 직류로 바꾸어 출력하는 전원 어댑터(power adapter)로 이루어질 수 있다.

전열부(20)는 인체와 직접적으로 접촉되어 열을 전달하는 부분으로, 외장을 이루는 커버 내부에 일정 간격 및 패턴으로 일정 폭과 길이를 가지며 두께가 얇은 내열성 천이나 필름형 절연복사체들 사이에 전원부(10)의 전류공급에 따라 발열되는 전열선(21)이 배선되고, 그 전열선(21)의 양단에는 전원과 연결을 위한 단자가 구비된 전열시트가 내장되어 있는 형태로 이루어져 있다.

여기서, 전열선(21)으로는 외부 전원이 인가되면 자체 저항에 의해 고온의 열을 발생하고, 고유저항이 일정하면서 신축성이 있고 내구성이 우수하여 산화현상이 일어나지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 탄소섬유나 폴리에스테르 실 또는 면사에 도전성 카본블랙(Carbon Black)을 특수한 공법으로 점착시킨 미세한 굵기의 카본섬유 다발을 하나의 군으로 하여 형성할 수 있다.

그리고 전열부(20)에는 전열선(21)의 과열 시 그 전류를 차단하도록 온도조절기(30)와 전기적으로 연결된 바이메탈(23)이 내장되어 있다.

여기서, 바이메탈(23)은 전열선(21)의 이상발열을 감지하여 용단 온도 예를 들어, 95℃에 도달하면 끊어져 전류를 차단하며 한번 동작 후 재사용하기 위해 조정할 수 없는 비복귀형으로 구비되어 있다.

온도조절기(30)는 전열선(21)의 발열 온도를 일정하게 유지하도록 마이크로프로세서 등을 통해 사용자가 희망하는 작동시간, 설정온도 등을 조절한다.

그리고 온도조절기(30)는 전원부(10)로부터 작동을 위한 전원을 공급받고, 전열선(21)의 단자와 전기적으로 연결되어 있는 센서의 감지 신호에 따라 전열선(21)에 전원을 공급 및 차단함으로써 사용자가 설정한 온도를 유지한다.

한편, 온도조절기(30)는 보조 스위치의 온/오프 및 설정된 저항에 따라 출력전압을 제어하는 온도설정부(31)와, 센서에 의해 측정된 전열선(21)의 임피던스를 감지하여 온도로 환산하는 온도감지부(32)와, 온도설정부(31) 및 온도감지부(32)의 신호를 입력받아 처리하기 위한 온도제어부(33)와, 온도제어부(33)의 출력신호에 의해 전열선(21)으로 인가되는 전류를 제어하는 부하출력부(34) 및 원격제어부(80)의 작동상태와 온도제어부(33)의 출력신호를 시각적으로 표시하는 표시부(35)를 포함한다.

즉, 전열선(21)의 임피던스를 별도의 센서가 감지하고, 이 값(정전용량)을 온도제어부(33)가 현재온도로 환산하여 온도설정부(31)의 설정값과 비교하고, 그 차이에 따라 전열선(21)으로 인가되는 전류를 제어한다.

그리고 온도조절기(33)는 현재온도 정보를 원격제어부(80)로 송출하며, 원격제어부(80)에서는 온도조절기(33)의 현재온도 정보와 스마트 단말기(100)를 통하여 사용자가 입력한 설정온도를 비교한다.

또한, 온도제어부(33)는 예를 들어, 상용 교류전압(A/C)과 동기화된 사인파와 직류전압을 공급받고, 온도설정부(31)의 설정값에 따라 부하출력부(34)로 전달되는 온도에 증감을 위한 신호를 출력하며, 별도의 스위치 조작에 따라 선택된 일반모드 또는 취침모드에 대응하여 미리 설정된 온도설정 신호나 온도설정부(31)에서 설정된 값의 신호를 부하출력부(34)로 전송할 수 있다.

여기서, 온도설정부(31)는 사용자가 작동시간 및 설정온도를 입력하여 선택하거나 단계별로 그 설정범위를 자유롭게 조절 및 변경할 수 있도록 버튼식 또는 다이얼식 스위치를 채용할 수 있고, 표시부(35)는 LED 또는 LCD 패널로 구성되어 온도제어부(33)의 온/오프 등의 동작상태 및 온도 정보 등을 표시할 수 있다.

또한, 온도조절기(30)는 안전기준을 충족하는 기준값으로 제어온도를 설정한 상태로 제공되어 온도센서(미도시)를 통해 전열부(20)의 전체적인 온도를 감지하고, 감지온도를 그 설정온도와 비교하여 설정온도보다 낮은 경우에는 전열선(21)으로 전원을 공급하고, 설정온도보다 높을 경우에는 전열선(21)으로 공급되는 전원을 차단하는 일련의 과정을 반복할 수도 있다.

여기서, 온도센서로는 미세한 온도 변화에 따라 급격한 저항 변화가 생기는 온도 제어용 센서나 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수의 특성이 있는 회로용 소자 등 측정대상에 직접 접촉시켜서 온도값을 측정하는 접촉식 센서를 적용할 수 있고, 또 온도가 증가함에 따라 저항값이 증가하는 PTC나 저항값이 감소하는 NTC 등을 채용할 수도 있다.

스위치부(40)는 전원부(10)에서 온도조절기(30)와 스위치제어부(70) 및 원격제어부(80)로 공급되는 전류를 개폐하며, 원격제어부(80)가 사용자의 스마트 단말기(90)로부터 전송되는 제어신호를 수신 및 온도조절기(30)와 스위치제어부(70)를 동작시킬 수 있도록 평상시에는 켜진 상태를 유지한다.

여기서, 스위치부(40)로는 온도조절기(30)의 제어회로를 개폐하기 위한 제어 스위치를 채용할 수 있다.

체온센서(50)는 인체로부터 전달되는 온도를 검출하고 스위치제어부(70)로 검출 신호를 출력하도록 전열부(20)의 표면에 적어도 하나 이상이 일정패턴으로 고르게 부착되어 있다. 즉, 체온센서(50)는 사용자의 물리적 접촉에 따른 체온을 측정하여 스위치제어부(70)로 스위칭 신호를 전송한다.

여기서, 체온센서(50)로는 서미스터 온도계(thermistor thermometer, 전자체온계)를 채용할 수 있다.

압력센서(60)는 인체로부터 가해하는 하중을 감지하고 스위치제어부(70)로 감지 신호를 출력하도록 전열부(20)의 내부에 적어도 하나 이상이 일정패턴으로 고르게 분포되어 있다. 즉, 압력센서(60)는 사용자의 물리적 접촉이나 체중을 감지하여 스위치제어부(70)로 스위칭 신호를 전송한다.

여기서, 압력센서(60)로는 물리적인 접촉에 의해 켜지거나 꺼지는 마이크로 스위치나 압력이 가해지면 상층 필름(PVDF)의 진동이 변화를 받게 되고, 그 결과 압전효과로 교류 전압출력에 발생하는 변동을 검출하여 접촉 상태를 알 수 있는 압전 폴리 비닐 훌로라이드(Polyvinylidene Fluoride:PVDF) 필름, 또는 대상물에 투사된 적외선이 부딪혀 반사되어 오는 것을 토대로 대상물의 중량에 대한 정보를 얻을 수 있는 광센서, 혹은 사용자가 하중을 가하면 그 크기에 비례하여 전기적 출력이 발생하는 원리로 중량을 측정하여 정밀하게 검출할 수 있는 로드셀(load cell), 또는 인장력에 의해 무게를 감지하는 센서 등으로 이루어질 수 있다.

스위치제어부(70)는 스위치부(40)와 전기적으로 연결되어 릴레이를 이용하여 그 개폐를 제어한다. 즉, 스위치제어부(70)는 온도와 시간을 측정하여 체온센서(50)에 의해 일정온도(예를 들어, 26℃) 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안(예를 들어, 10초) 감지되면 전열선(21)에 전류를 공급하도록 스위치부(40)를 제어하고, 체온센서(50)에 의해 인체가 감지되지 않으면 전열선(21)에 전류공급을 차단하도록 스위치부(40)를 제어한다.

그리고 스위치제어부(70)는 압력과 시간을 측정하여 압력센서(60)에 의해 일정압력(예를 들어, 10N/㎡) 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안(예를 들어, 10초) 감지되면 전열선(21)에 전류를 공급하도록 스위치부(40)를 제어하고, 압력센서(60)에 의해 인체가 감지되지 않으면 전열선(21)에 전류공급을 차단하도록 스위치부(40)를 제어한다.

여기서, 스위치제어부(70)는 시간을 카운트하는 적어도 하나 이상의 타이머를 포함하여 현재시간 및 인체 감지시간 또는 인체 미감지시간 등을 카운트하고, 스위치부(40)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 현재모드가 예열모드인지 정상모드인지 등의 정보를 저장한다.

원격제어부(80)는 온도조절기(30)의 설정온도를 원격에서 조절하기 위한 제어신호를 출력하여 전열선(21)을 예열한다.

그리고 원격제어부(80)는 온도조절기(33)로부터 현재온도 정보를 수신하고, 이를 스마트 단말기(100)를 통하여 사용자가 입력한 설정온도를 비교하여 현재온도 정보가 설정온도보다 낮으면 그 차이값에 기초한 듀티비(duty ratio) 등을 변화시켜 전열부(20)의 온도를 높이도록 제어하고, 현재온도 정보가 설정온도보다 높으면 그 차이값에 기초한 듀티비(duty ratio) 등을 변화시켜 전열부(20)의 온도를 낮추도록 제어한다.

여기서, 현재온도 정보와 설정온도는 수치로 표시할 수 있고, 어느 온도구간 예를 들어, 상중하 또는 1단계 내지 10단계로 나뉘어 표시할 수도 있다.

통신부(81)는 무선통신모듈로 이루어져 원격제어부(80)를 통해 온도조절기(30)를 제어하기 위한 신호와 그에 대응되는 신호를 송수신한다.

관리서버(90)는 자체 내장된 통신모듈과, 무선통신망(3G, 4G, Wi-Fi, Network, Bluetooth 등) 및 통신부(81)를 통해 원격제어부(80)에 접속하여 온도조절기(30)에 대한 작동 여부, 작동시간, 설정온도, 현재상태 정보 등을 실시간으로 수신, 저장 및 관리하며, 스마트 단말기(100)과 무선통신망을 통해 연결되어 스마트 단말기(100)에서 실행되는 애플리케이션(용프로그램, 이하 줄여서 '앱')을 통해 온도조절기(30) 제어에 대한 사용자의 명령신호를 수신한다.

그리고 관리서버(90)는 스마트 단말기(100)의 앱을 통해 전달받은 온도조절기(30) 제어에 대한 사용자의 명령신호를 원격제어부(80)로 송신하고, 이에 대응되는 온도조절기(30)의 작동시간, 설정온도, 현재상태 등의 작동상태 정보를 원격제어부(80)로부터 수신한다.

그리고 관리서버(90)는 사용자의 스마트 단말기(100)와 데이터 통신으로 온도조절기(30)에 관한 원격제어를 가능하게 하는 앱을 제공하고, 복수 개의 전열기기 각각에 고유의 식별코드를 부여한다.

또한, 관리서버(90)는 사용자의 스마트 단말기(100)로부터 특정 전열기기의 온도조절기(30)에 대한 제어명령이 입력되면 그에 따른 제어신호를 생성하여 해당 전열기기의 원격제어부(80)로 제어신호를 송신한다.

여기서, 관리서버(90)는 복수 개의 전열기기에 대한 식별코드를 각각 설정하고, 해당 식별코드와 함께 전열기기의 상태 정보를 코드화하여 송신하며, 각 전열기기는 수신된 신호로부터 자신의 식별코드와 일치하는 상태 정보를 디코드화 한 후에 작동한다.

또한, 관리서버(90)는 각 전열기기의 작동 상태나 고장 여부에 대한 데이터를 일정시간 간격으로 수신하여 별도의 저장장치에 기록 및 저장한다. 즉, 저장장치는 관리서버(90)의 제어정보, 관리자에 의한 제어정보, 복수 개의 전열기기로부터 전송되는 상태정보를 통해 각각의 전열기기에 대한 작동 및 고장정보와 전력 사용량 등의 정보를 입출력 및 저장한다.

한편, 관리서버(90)는 스마트 단말기(100)의 앱과 무선통신망을 통하여 연결하기 위한 원격 인터페이스를 포함하고, 스마트 단말기(100)의 앱에서 입력된 요청메시지는 요구분석기를 통해 명령을 해석하고, 그 결과를 스마트 단말기(100)로 송신하거나 제어를 위한 패킷을 생성하여 통신부(81)로 전달하고, 그리하여 원격제어부(80)에 제어신호를 보내어 온도조절기(30)를 제어한다.

여기서, 스마트 단말기(100)의 앱은 사용자 입력을 모듈별로 구분하여 명령 패킷을 생성하고, 생성된 명령 패킷은 무선통신망(인터넷)과 연결된 관리서버(90)의 원격 인터페이스를 통하여 요구분석기에 전송된다. 요구분석기는 사용자의 명령이 어떤 전열기기 또는 액추에이터의 어떤 동작인지 판단한다. 요구분석기에서 생성되는 파라미터는 전열기기의 ID와 명령어 코드이다. 요구분석기의 명령을 처리한 후 해당 메시지는 화면처리기와 패킷생성기로 전달된다. 화면처리기는 사용자의 명령과 현재상태를 시각화하여 보여준다. 패킷생성기는 요구분석기의 처리를 거친 사용자 명령을 원격제어를 위한 패킷이 형태로 바꿔주는 기능을 하고, 형태가 바뀐 패킷은 통신부(81)를 통하여 패킷의 ID에 해당하는 전열기기의 원격제어부(80)로 명령어를 전달하고, 원격제어부(80)는 패킷의 ID를 확인한 후, 명령어를 실행한다.

스마트 단말기(100)는 자체 내장된 통신모듈과, 무선통신망(3G, 4G, Wi-Fi, Network, Bluetooth 등)을 통해 데이터 통신으로 관리서버(90)에 접속하여 온도조절기(30)의 설정온도를 조절하기 위한 제어신호를 송신하고, 그에 대응하는 정보 및 온도조절기(30)의 작동상태를 관리서버(90)로부터 수신하는 애플리케이션(앱)이 탑재되어 있다.

즉, 스마트 단말기(100)는 스마트폰이나 태블릿 PC로 구현되어 관리서버(90)에서 제공되는 앱을 다운로드 받아 설치 및 실행함으로써 통신모듈과 무선통신망을 통해 관리서버(90)에 접속하고, 입력하는 식별코드에 해당하는 전열기기의 원격제어부(80)에 데이터 통신으로 제어신호를 송신하여 원격에서 온도조절기(30)를 제어 및 감시할 수 있다. 또 원격제어부(80)와 관리서버(90)는 임베디드 시스템으로 구성하고, 유선 인터넷에 연결되어 있거나 근거리 무선연결을 지원하여 TCP/IP 프로토콜을 이용한 네트워크 통신이 이루어지거나 Zigbee를 기반으로 하는 근거리 무선 센서네트워크로 이루어져 스마트 단말기(90) 애플리케이션의 명령대로 제어될 수 있다.

여기서, 스마트 단말기(100)에 설치되는 앱에는 요청 및 제어명령의 입력, 기능키 등의 설정, 제공되는 정보의 열람 등 다양한 기능들을 부여하기 위한 사용자 인터페이스(U/I)가 제공되며, 앱의 실행 시 스마트 단말기(100)의 디스플레이에 의해 인터페이스가 표출 및 활성화되어 사용자의 조작 및 입력신호에 매칭되는 제어신호를 생성하여 관리서버(90)로 전송한다. 또 앱에는 실제 사용자임을 인증하기 위한 회원가입이나, ID와 패스워드 입력 등의 인증 절차용 프로그램을 포함할 수 있다.

즉, 스마트 단말기(100)에 설치되는 앱은 안드로이드 환경에서 수행되며, 관리서버(90)와 무선통신망 및 소켓을 통하여 연결되며, 전열기기를 원격에서 제어하는 인터페이스를 갖는다. 사용자는 ID와 패스워드 입력 후 무선통신망(인터넷)을 통하여 스마트 단말기(100) 앱과 관리서버(90) 간의 통신을 연결할 수 있다.

화재감지센서(110)는 전열부(20)의 화재발생 시 이를 감지하여 원격제어부(80)로 신호를 송신하기 위해 온도조절기(30)와 근접 설치되어 있다.

그리고 원격제어부(80)는 화재감지센서(110)로부터 화재발생 감지신호가 수신되면 스마트 단말기(90)에 화재경보 메시지를 전송한다.

여기서, 화재감지센서(110)로는 전열부(20)가 일정온도 이상이 되거나 일정온도의 가스나 연기 혹은 불꽃 발생 여부를 감지하여 신호를 전송하는 것 또는 적외선을 이용해 온도, 압력, 방사선의 세기 등의 물리량이나 화학량을 감지하여 신호처리가 가능한 전기량으로 변환하는 적외선센서를 채용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 시트형 전열기기 시스템의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 하나의 전열기기에 장착된 원격제어부(80)가 관리서버(90)를 통해 사용자의 스마트 단말기(100)로부터 전열부의 전열선(21)을 예열하기 위한 제어신호가 있는지를 판단한다(S101). 이때, 예열을 위한 제어신호가 있는 경우에는 관리서버(90)를 통해 사용자의 스마트 단말기(100)로부터 입력받은 설정온도로 온도조절기(30)의 설정온도를 조절하여 전열선(21)을 예열하도록 제어하고(S103), 예열을 위한 제어신호가 없는 경우에는 온도조절기(30)가 켜졌는지를 판단하도록 반복적으로 제어한다(S105).

이후, 온도조절기(30)가 켜진 상태이고, 이 상태에서 체온센서(50)에 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 1차 정상모드로 구동하도록 제어한다(S107). 예를 들어, 체온센서(50)에 의해 26℃ 이상의 체온을 전달하는 인체가 10초 동안 감지되면 전열선(21)에 전류를 공급하도록 스위치부(40)를 제어하는 정상모드로 구동한다.

이때, 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안 감지되지 않으면 스위치제어부(70)가 스위치부(40)를 끄도록 제어한다(S109). 예를 들어, 체온센서(50)에서 전송되는 온도값이 26℃ 미만이거나 그 온도값이 10초 동안 유지되지 않으면 스위치제어부(70)가 스위치부(40)를 끄도록 제어할 수 있다.

만일, S105 단계에서 온도조절기(30)가 꺼진 상태이면 다시 온도조절기(30)가 켜졌는지를 판단하도록 반복적으로 제어한다.

계속해서, S107 단계를 통해 1차 정상모드로 구동하는 경우, 압력센서(60)에 일정압력 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 2차 정상모드로 구동하도록 제어한다(S111). 예를 들어, 압력센서(60)에 의해 10N/㎡ 이상을 가하는 인체가 10초 동안 감지되면 전열선(21)에 전류를 공급하도록 스위치부(40)를 제어하는 정상모드로 구동한다(S113).

이때, 일정압력 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안 감지되지 않으면 스위치제어부(70)가 스위치부(40)를 끄도록 제어한다(S109). 예를 들어, 압력센서(60)에서 전송되는 압력값이 10N/㎡ 미만이거나 그 압력값이 10초 동안 유지되지 않으면 스위치제어부(70)가 스위치부(40)를 끄도록 제어할 수 있다.

한편, S107 단계에서 체온센서(50)에 의해 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 감지되면 전열선(21)에 전류를 공급하고, 그 상태에서 일정시간 동안 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 감지되지 않으면 온도조절기(30)의 작동전원 및 전열선(21)에 전원공급을 차단하도록 스위치부(40)를 제어할 수도 있다.

아울러 S111 단계에서 압력센서(60)에 의해 일정압력 이상을 가하는 인체가 감지되면 전열선(21)에 전원을 공급하고, 그 상태에서 일정시간 동안 일정압력 이상을 가하는 인체가 감지되지 않으면 온도조절기(30)의 작동전원 및 전열선(21)에 전원공급을 차단하도록 스위치부(40)를 제어할 수도 있다.

이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 시트형 전열기기 시스템은 특정 전열기기를 해당 사용자의 스마트 단말기(100)에 설치된 앱을 이용해 원격제어로 언제 어디서나 편리하게 예열할 수 있으므로 사용자가 곧바로 앉거나 눕더라도 차가운 느낌이나 순간적인 이질감 및 불쾌감 없이 편안하고 포근하게 사용할 수 있고, 전원이 켜진 상태에서 사용자가 감지되지 않으면 상용전원과의 연결을 차단하는 절전모드(전원오프)로 자동 전환되기 때문에 대기전력의 소모를 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백하다.

그러므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.

10: 전원부 20: 전열부
21: 전열선 23: 바이메탈
30: 온도조절기 31: 온도설정부
32: 온도감지부 33: 온도제어부
34: 부하출력부 35: 표시부
40: 스위치부 50: 체온센서
60: 압력센서 70: 스위치제어부
80: 원격제어부 81: 통신부
90: 관리서버 100: 스마트 단말기
110: 화재감지센서

Claims

전류를 출력하는 전원부;
내부에 상기 전원부의 전류공급에 따라 발열되는 전열선이 배선된 전열부;
상기 전열선의 발열 온도를 일정하게 유지하도록 조절하는 온도조절기;
상기 온도조절기에 공급되는 전류를 개폐하는 스위치부;
상기 전열부의 표면에 일정패턴으로 부착되어 인체로부터 전달되는 온도를 검출하는 적어도 하나 이상의 체온센서;
상기 전열부의 내부에 일정패턴으로 장착되어 인체로부터 가해하는 압력을 감지하는 적어도 하나 이상의 압력센서;
상기 체온센서에 의해 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 상기 전열선에 전류를 공급하고, 인체가 감지되지 않으면 상기 전열선에 전류공급을 차단하도록 상기 스위치부를 제어하며, 상기 압력센서에 의해 일정압력 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 상기 전열선에 전류를 공급하고, 인체가 감지되지 않으면 상기 전열선에 전류공급을 차단하도록 상기 스위치부를 제어하는 스위치제어부;
상기 온도조절기의 설정온도를 원격에서 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 원격제어부;
상기 원격제어부를 제어하는 신호를 송수신하는 통신부;
상기 통신부와 무선통신망을 통해 상기 원격제어부에 접속하여 상기 온도조절기에 대한 작동 여부, 작동시간, 설정온도, 현재상태 정보를 수신, 저장 및 관리하며, 상기 원격제어부로 제어신호를 송신하는 관리서버; 및
상기 관리서버에 무선통신망을 통해 접속하여 상기 온도조절기의 설정온도를 조절하기 위한 제어신호를 송신 및 그에 대응하는 정보를 상기 관리서버로부터 수신하는 애플리케이션이 탑재된 스마트 단말기;
를 포함하는 절전 및 안전 기능이 구비된 시트형 전열기기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 온도조절기는,
설정된 저항에 따라 출력전압을 제어하는 온도설정부;
센서에 의해 측정된 상기 전열선의 임피던스를 감지하여 온도로 환산하는 온도감지부;
상기 온도설정부 및 온도감지부의 신호를 입력받아 처리하기 위한 온도제어부;
상기 온도제어부의 출력신호에 의해 상기 전열선으로 인가되는 전류를 제어하는 부하출력부; 및
상기 원격제어부의 작동상태 및 상기 온도제어부의 출력신호를 시각적으로 표시하는 표시부;
를 포함하며,
상기 전열선과 상기 온도조절기에 전기적으로 연결되어 상기 전열선의 과열 시 전류공급을 차단하는 바이메탈; 및
상기 전열부의 화재발생 여부를 감지하는 화재감지센서를 더 포함하며,
상기 원격제어부는 상기 화재감지센서로부터 화재발생 감지신호가 수신되면 상기 관리서버를 통해 상기 스마트 단말기에 화재경보 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 절전 및 안전 기능이 구비된 시트형 전열기기 시스템.
(A) 원격제어부가 관리서버를 통해 사용자의 스마트 단말기로부터 전열부의 전열선을 예열하기 위한 제어신호가 있는지를 판단하여 예열 제어신호가 있는 경우, 사용자의 스마트 단말기로부터 입력받은 설정온도로 온도조절기의 설정온도를 조절하여 전열선을 예열하도록 제어하고, 예열 제어신호가 없는 경우, 상기 온도조절기가 켜졌는지를 판단하도록 제어하는 단계;
(B) 상기 온도조절기가 켜진 상태에서 체온센서에 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 1차 정상모드로 구동하도록 제어하고, 일정온도 이상의 체온을 전달하는 인체가 일정시간 동안 감지되지 않으면 스위치제어부가 상기 스위치부를 끄도록 제어하며, 상기 온도조절기가 꺼진 상태이면 다시 상기 온도조절기가 켜졌는지를 판단하도록 제어하는 단계;
(C) 상기 (B) 단계를 통해 1차 정상모드로 구동하는 경우, 압력센서에 일정압력 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안 감지되면 2차 정상모드로 구동하도록 제어하고, 일정압력 이상을 가하는 인체가 일정시간 동안 감지되지 않으면 스위치제어부가 상기 스위치부를 끄도록 제어하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 절전 및 안전 기능이 구비된 시트형 전열기기 시스템의 제어방법.
제3항에 있어서,
상기 (A) 단계에서 사용자가 예열 정보를 모니터링 하도록 원격제어부가 예열 정보를 관리서버를 통해 사용자의 스마트 단말기로 전송하는 절전 및 안전 기능이 구비된 시트형 전열기기 시스템의 제어방법.