KR20190070215A

KR20190070215A - 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20190070215A
Application number: KR1020170171390A
Authority: KR
Inventors: 조민
Original assignee: 조민
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-20

Abstract

본 발명은 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 상대적으로 직경이 작은 복수의 미세 도전선을 병렬구조로 배치한 발열선을 설치함으로써 이물감이 발생되지 않도록 하고 가요성을 갖도록 하여 발열선의 손상이나 변형을 저감할 수 있어서 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론이고 사용상의 편의성, 보관 및 취급성, 상품성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전압제어를 통해 발열선을 구성하는 도전선이 부분적으로 손상되더라도 지속적인 발열작용을 수행할 수 있어서 사용연한을 증가시킬 수 있는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체는 발열체에 있어서, 전원의 공급시에 발열되는 발열선; 및 상기 발열선이 손상되지 않은 초기 전기저항인 초기저항값에 맞추어 설정 전력값으로 출력하도록 구성된 전원공급부를 포함하되, 상기 발열선은 복수 가닥의 도전선이 병렬구조로 구성되어 상기 전원공급부에 접속되고, 상기 발열선으로 전원이 공급되는 과정에서 검출한 검출저항값과 상기 초기저항값을 비교하여 상기 발열선 중 도전선의 손상에 따라 상기 검출저항값이 상기 초기저항값보다 클 경우 상기 설정 전력값과 동일한 전력값을 출력하도록 상기 전원공급부의 전압을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법{HEATER WITH PARALLEL TYPE HEATING CICUIT AND CONTROL METHOD THEREOF }

본 발명은 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 상대적으로 직경이 작은 복수의 미세 도전선을 병렬구조로 배치한 발열선을 설치함으로써 이물감이 발생되지 않도록 하고 가요성을 갖도록 하여 발열선의 손상이나 변형을 저감할 수 있어서 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론이고 사용상의 편의성, 보관 및 취급성, 상품성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전압제어를 통해 발열선을 구성하는 도전선이 부분적으로 손상되더라도 지속적인 발열작용을 수행할 수 있어서 사용연한을 증가시킬 수 있는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전기장판, 전기담요, 전기방석 등과 같은 면상발열체는 부피가 작고 가벼우며 이동, 보관이 용이할 뿐만 아니라 에너지비용이 비교적 저렴하여 보조난방기구로 널리 사용되고 있다.

이러한 면상발열체(20)는 도1a에 도시된 바와 같이 면상체의 내부에 발열선재(10)가 내장된 구조로 형성되어 입력부(30)를 통해 조작신호를 인가하면 제어부(40)의 제어하에 전원공급부(50)로부터 전원이 공급되면서 발열되도록 구성되어 있다.

그리고, 발열선재(10)는 구리와 같은 금속선이나, 카본섬유사로 이루어진 선재에 절연코팅층을 형성한 것으로서, 예컨대 도1b에 도시된 바와 같이 금속선(12)의 외부에 절연코팅층(14)이 형성된 구조로 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 발열선재(10)는 전원의 인가시에 열기를 발산하도록 설계된 특정 전기저항값을 갖는 단일 구조의 금속선(12)으로 구성된 것이므로 비교적 외경이 커서 인체의 접촉시에 이물감이 초래되므로 상품성이 저하되는 단점이 있고, 굵은 외경으로 인해 쉽게 구부러지지 않아 면상발열체(20)를 접기가 불편하여 보관 및 취급이 어려운 단점이 있을 뿐만 아니라 금속선이 반복적으로 절첩 될 경우 접힘부위가 파단되거나 물성이 변화되어 과열현상이 초래되는 단점이 있다.

그리고, 종래 면상발열체(20)는 도1a에 도시된 바와 같이 발열선재(10)가 전원공급부(30)에 직렬방식으로 배치되어 있으므로 발열선재(10)가 파단되거나 손상될 경우 사용이 불가능하여 사용연한 짧고, 전체를 폐기하여야 하므로 자원의 낭비 및 소비자의 비용부담이 심한 한계점이 있다.

한국등록실용신안 제20-0295880호 "원적외선이 방사되는 현무암 직물 및 부직포를 이용한 전기장판" 한국등록실용신안 제20-0293212호 "발열매트의 열선배치구조"

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 상대적으로 직경이 작은 복수의 미세 도전선을 병렬구조로 배치한 발열선을 설치함으로써 굵기 감소에 따라 이물감이 발생되지 않도록 하고 가요성을 갖도록 하여 발열선의 손상이나 변형을 저감할 수 있어서 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론이고 사용상의 편의성, 보관 및 취급성, 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 전압제어를 통해 발열선을 구성하는 도전선이 부분적으로 손상되더라도 지속적인 발열작용을 수행할 수 있어서 사용연한을 증가시킬 수 있고 제품의 내구성, 신뢰성 및 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체는 발열체에 있어서, 전원의 공급시에 발열되는 발열선; 및 상기 발열선이 손상되지 않은 초기 전기저항인 초기저항값에 맞추어 설정 전력값으로 출력하도록 구성된 전원공급부를 포함하되, 상기 발열선은 복수 가닥의 도전선이 병렬구조로 구성되어 상기 전원공급부에 접속되고, 상기 발열선으로 전원이 공급되는 과정에서 검출한 검출저항값과 상기 초기저항값을 비교하여 상기 발열선 중 도전선의 손상에 따라 상기 검출저항값이 상기 초기저항값보다 클 경우 상기 설정 전력값과 동일한 전력값을 출력하도록 상기 전원공급부의 전압을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체는 발열체에 있어서, 전원의 공급시에 발열되는 발열선; 상기 발열선이 배치되는 가온본체; 및 상기 발열선이 손상되지 않은 초기 전기저항인 초기저항값에 맞추어 설정 전력값으로 출력하도록 구성된 전원공급부를 포함하고, 상기 발열선은 복수 가닥의 도전선이 병렬구조로 구성되어 상기 전원공급부에 접속되고, 상기 발열선으로 전원이 공급되는 과정에서 검출한 검출저항값과 상기 초기저항값을 비교하여 상기 발열선 중 도전선의 손상에 따라 상기 검출저항값이 상기 초기저항값보다 클 경우 상기 설정 전력값과 동일한 전력값을 출력하도록 상기 전원공급부의 전압을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수 가닥의 도전선은 서로 동반하여 하나의 묶음으로 배치되는 동시에 전기적으로 병렬 구조가 되도록 각각 별도의 독립적인 절연피복층을 갖는 구조로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체는 상기 복수 가닥의 도전선 중에서 손상된 손상수량에 따라 변경되는 저항값을 저장하는 메모리부; 및 상기 전원공급부로 공급되는 전원의 온/오프 동작신호를 입력하는 입력부를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 입력부의 온 동작시에 검출한 상기 검출저항값을 상기 초기저항값과 비교하고, 상기 검출저항값이 상기 초기저항값에 대해 상이할 경우 상기 메모리부에 저장된 저항값 중에서 상기 입력부의 온 동작시에 검출한 상기 검출저항값과 일치 또는 근사한 저항값을 기준으로 상기 설정 전력값이 출력되도록 전압을 증가시키도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 발열선의 발열온도를 상기 제어부에 입력하는 발열온도설정부를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 발열온도설정부에 의해 입력된 온도설정값에 맞는 온도로 상기 발열선이 발열되도록 상기 설정 전력값을 제어하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체는 상기 발열선의 발열온도를 감지하여 상기 제어부에 인가하는 온도감지수단을 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 온도감지수단으로부터 인가받은 온도감지신호와 상기 온도설정값을 비교하고, 상기 온도설정값으로 상기 발열선이 발열되도록 상기 설정 전력값을 제어하도록 구성될 수 있다.

상기 복수 가닥의 도전선은 절연피복층을 갖지 않은 복수 가닥의 비절연 도전사가 전기적으로 서로 접촉되어 하나의 묶음으로 구성된 묶음체의 외부에 상기 절연피복층이 형성될 수 있다.

상기 도전선은 도전성물질로 형성된 선사 및 도전성물질을 포함하여 형성된 선사 중에서 선택된 도전사를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전원공급부는 상기 복수 가닥의 도전선 중에서 손상되지 않은 도전선이 한 가닥만 존재할 때 상기 설정 전력값 중 최대 설정값을 출력하도록 공급하는 전압을 공칭전압이 되도록 구성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법은 전술한 발열체를 제어하는 발열체 제어방법에 있어서, 상기 발열선이 손상되지 않은 상태의 초기저항값에 맞추어 전원공급부가 설정 전력값으로 출력하도록 구동을 제어하는 정상전원공급단계; 상기 발열선으로 전원이 공급되는 과정에서 전기저항을 감지하는 저항감지단계; 상기 저항감지단계를 통해 감지된 검출저항값과 상기 초기저항값을 비교하여 도전선의 손상여부를 검출하는 손상판정단계; 상기 손상판정단계에서 상기 검출저항값과 상기 초기저항값이 일치하는 경우 상기 정상전원공급단계를 시행하고, 상기 검출저항값이 상기 초기저항값보다 클 경우 상기 설정 전력값과 동일한 전력값으로 출력하도록 상기 전원공급부의 전압을 제어하는 보정전원공급단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 검출저항값은 상기 전원공급부의 온/오프 입력신호를 인가하는 입력부의 온 동작시에 검출하는 것이 중요하다.

그리고, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법은 상기 복수 가닥의 도전선의 각 손상 수량에 따라 변경되는 저항값을 메모리부에 저장하는 변경저항값입력단계를 더 구비하고, 상기 손상판정단계에서 상기 초기저항값과 상이할 경우 상기 보정전원공급단계는 상기 메모리부에 저장된 저항값 중에서 상기 입력부의 온 동작시에 검출한 상기 검출저항값과 일치 또는 근사한 저항값을 기준으로 상기 설정 전력값을 출력하도록 전압을 상승시키는 제어동작을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법은 상기 발열선의 발열온도를 상기 제어부에 입력하는 발열온도설정부에 의해 입력된 온도설정값에 맞는 온도로 상기 발열선이 발열되도록 상기 설정 전력값을 제어할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법은 상기 발열선의 발열온도를 감지하여 상기 제어부에 인가하는 온도감지수단으로부터 제공되는 온도감지신호와 상기 온도설정값을 비교하고, 상기 온도설정값으로 상기 발열선이 발열되도록 상기 설정 전력값을 제어할 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법은 복수 가닥의 상기 도전선 중에서 손상되지 않은 도전선이 한 가닥만 존재할 때 상기 설정 전력값 중 최대 설정값을 출력하도록 공급하는 전압을 공칭전압이 되도록 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법에 의하면, 종래와 같이 특정 발열량을 갖도록 굵기가 굵은 한 가닥의 발열선을 배치하는 방식이 아니라 상대적으로 가는 복수의 미세 도전선을 병렬구조로 배치함으로써 동일한 발열량을 확보하면서도 굵기를 줄여 이물감이 발생 되지 않는 장점이 있고, 가요성을 가지도록 미세 도전선의 묶음체로 구성함으로써 가온본체를 반복적으로 절첩 시키더라도 발열선의 손상이나 변형을 저감할 수 있어서 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 아울러, 발열선을 가온본체에 배치하더라도 쉽게 구부리거나 펼칠 수 있어 사용상의 편의성, 보관 및 취급성, 상품성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법에 의하면, 발열선을 구성하도록 병렬구조로 배치된 복수의 도전선 중 일부 가닥이 충격, 마모 등으로 손상되더라도 제어부의 제어하에 공급되는 전압을 상승시키는 방식으로 정상적인 발열작용을 수행할 수 있으므로 발열체의 내구성을 향상시킬 수 있고 사용연한을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도1a는 종래 발열선재를 나타낸 사시도,
도1b는 종래 발열체를 설명하기 위한 블록도,
도2는 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체를 설명하기 위한 블록도,
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체를 개략적으로 나타낸 구성도,
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 발열선을 나타낸 도3의 A부 확대사시도,
도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도5에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도5에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도2는 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체를 설명하기 위한 블록도, 도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체를 개략적으로 나타낸 구성도, 도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 발열선을 나타낸 도3의 A부 확대사시도이다.

도2 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체(100)는 상대적으로 직경이 작은 복수의 미세 도전선을 병렬구조로 배치함으로써 굵기를 줄여 이물감이 발생되지 않도록 하고 가요성을 갖도록 하여 발열선의 손상이나 변형을 저감할 수 있도록 한 것으로, 발열선(110), 가온본체(120), 전원공급부(130), 제어부(140), 입력부(150), 메모리부(160)가 구비되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 발열선(110)은 전원의 공급시에 발열되는 전기전도성 선재(이하 '도전선'이라 함)로 구성되되, 복수 가닥의 도전선(111)이 병렬구조로 구성되어 전원공급부(130)에 접속되어 있다.

특히, 상기한 복수 가닥의 도전선(111)은 서로 동반하여 하나의 묶음으로 배치된 첫 번째 특징을 가지도록 구성되는 한편, 하나의 묶음으로 형성된 상태에서 전기적으로 병렬 구조가 되도록 각각의 도전선(111)은 별도의 독립적인 절연피복층을 갖는 구조로 형성되어 있다.

그리고, 도전선(111)은 도전성물질로 형성된 선사 또는 도전성물질을 포함하는 선사 중에서 선택되는 도전사(111a,비절연 도전사)에 절연피복층(111b)이 형성된 것을 적용한다.

여기서, 도전성물질로 형성된 선사는 동, 스테인레스 등과 같은 도전성 금속으로 형성된 도전성 금속사나 또는 탄소사가 적용될 수 있다.

그리고, 도전성 금속사가 선택될 경우에는 1 내지 100 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 그 이유는 도전성 금속사로 구성된 도전선(111) 복수 가닥을 합사하여 발열선(110)으로 구성한 상태에서도 전체 직경이 1000마이크로미터(㎛) 이하가 되도록 하기 위해서인데, 본 실시예에서는 30 마이크로미터(㎛)의 동선을 적용하여 구성한다.

또한, 발열선(110)은 전술한 50 마이크로미터(㎛)의 직경을 갖는 동선으로 형성된 도전사(111a)에 절연피복층(111b)을 적층한 도전선(111) 29가닥을 하나의 묶음으로 꼬아서 병렬구조가 되도록 형성한 것을 사용한다.

도전성물질을 포함하는 선사는 필라멘트사 묶음으로 구성된 선형몸체의 외면에 도전성 폴리머(도전성 잉크)가 코팅된 선사, 금속산화물나노입자, 그래핀 등의 도전성 물질이 부착된 선사, 섬유의 방사과정에서 도전성 물질(도전성 금속나노입자, 금속산화물 입자, 그래핀 등)이 포함되도록 방사한 것을 적용할 수 있다.

또한, 발열선(110)은 도전선(111)과 함께 아라미드계 섬유사와 같은 섬유사가 중심에 배치되어 도전선을 서로 엮는 과정을 손쉽게 할 수 있도록 지지 기능을 수행하는 지지선(112)과, 도전선들의 외면에 배치되어 보호 기능을 수행하도록 복수 가닥의 섬유사로 이루어진 외피층(113)이 구성되어 있다.

한편, 절연피복층(111b)은 상기한 비절연 도전사의 외면에 코팅 형성되는 층으로서, 내열등급이 E～F이고 내열지수가 120 ～ 155℃인 폴리우레탄 바니시(varnish)를 사용한 에나멜 수지(바니시에 안료를 배합한 것임)를 0.0010 내지 0.0150 mm 범위의 두께로 적층한 에나멜피막층으로 형성한다.

그리고, 에나멜피막층의 외면에는 취성, 절연성, 및 완충성을 보완하기 위한 완충코팅층이 형성된다. 이 완충코팅층은 실리콘 수지를 이용하여 0.0100 mm 두께로 형성한다.

전원공급부(130)는 외부 전원을 공급받아 피전원공급부( 가온본체)의 작동에 맞는 전원으로 변환하여 제공하는 모듈이라면 특별한 제한이 없지만, 본 실시예에서는 교류 상용전원을 정해진 전압 및 전류의 직류전원으로 변환하여 제공하는 직류 전원공급모듈이나 교류 상용전원을 정해진 전압 및 전류로 다운 변환하여 제공하는 교류전원공급모듈로 구성될 수 있다.

그리고, 전원공급부(130)는 인쇄회로기판에 트랜스포머, 캐패시터, 저항 등과 같은 각종 부품이 실장되고 회로가 설계된 것으로, 이하의 발열온도설정부(170)에 의해 설정된 설정온도로 발열되도록 제어부의 제어하에 발열선(110)이 전혀 손상되지 않은 초기 전기저항(이하 '초기저항값'이라 함)인 초기저항값에 맞추어 설정 전력값으로 출력하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 전원공급부(130)는 상용전원을 다양한 전압 영역의 교류전류 및 직류전류를 출력하도록 구성할 수 있지만, 복수 가닥의 도전선 중에서 손상되지 않은 도전선(111)이 한 가닥만 존재할 때 설정 전력값 중 최대 설정값을 출력하도록 공급하는 전압이 공칭전압이 되도록 각종 부품의 용량, 규격 등이 선정되어 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 본 실시예에서는 공칭전압이 DC 24V인 상태에서 설정전력값(W)의 최대값이 60W을 출력하도록 구성되어 있지만, 설정 전력값은 발열선의 배치 길이나 가온본체의 면적 등에 따라 120W, 180W 등으로 구성할 수 있다.

그리고, 상기 전원공급부(130)는 발열선(110)의 발열을 위해 직류전류를 출력하는 1차전지 또는 2차전지와 같은 배터리로도 구성할 수 있다.

제어부(140)는 마이콤, 전기회로 등으로 구성되는 것으로, 발열선(110)으로 전원이 공급되는 과정에서 검출한 검출저항값과 초기저항값을 비교하여 발열선(110) 중 도전선(111)의 손상에 따라 검출되는 검출저항값이 상기 초기저항값보다 클 경우 설정 전력값과 동일한 전력값을 출력하도록 메모리부(160)에 저장된 손상 수량에 따른 저항값을 기초로 전원공급부(130)의 전압을 제어하도록 구성되어 있다.

한편, 메모리부(160)에는 복수 가닥의 도전선(111) 중 손상 수량에 따른 저항값이 저장되어 있다. 본 실시예에서는 이하의 표1에 나타난 바와 같이 도전선 가닥수에 따른 저장되는 저항값을 나타낸 것이다. 여기서 도전선 가닥수는 손상되지 않은 정상 도전선의 수량을 의미하는 것으로, 이때 도전선(111)은 각각의 길이가 15미터(m)이고 50 마이크로미터(㎛) 직경을 갖는 동선으로 형성된 도전사(111a)의 무부하시(전원이 공급되지 않은 상태) 측정한 저항값으로 이를 메모리부에 저장하게 된다.

그리고, 이하의 표1에 따르면 발열선(110)을 구성하는 29가닥의 도전선(111)이 모두 손상되지 않은 상태의 저항값이 5.1Ω이고 1가닥씩 손상 수량이 더해 갈수록 저항값이 0.2Ω 또는 0.3Ω 정도의 값으로 상승됨을 알 수 있는데, 이러한 도전선 중 손상 수량에 따른 저항값을 메모리부(160)에 저장한다.

그리고, 전술한 바와 같이 메모리부(160)에 복수 가닥의 도전선(111) 중 손상수량에 따른 저항값을 저장하고 이를 토대로 제어부(140)가 미리 계산된 전압을 상승시키는 방식 외에도, 발열선선(110)의 저항을 검출함과 동시에 도전선(111)의 손상수량에 따라 검출되는 검출저항값의 변화율에 따라 일정 퍼센트(예컨대 5% 내외의 변화율)씩 제어부가 전원공급부의 출력 전압을 상승시킬 수 있도록 구성할 수도 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체(100)는 발열선(110)이 배열되는 매트와 같은 가온본체(120)가 구비되어 있다.

가온본체(120)는 직물지, 합성수지재, 피혁 등과 같은 소재에 의해 한 겹 또는 복수 겹으로 구성되는 것으로, 이 가온본체(120)의 표면 또는 내부에 발열선(110)이 파형 구조로 배치되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체(100)는 복수 가닥의 도전선(111) 중 손상 수량에 따른 변경되는 각각의 변경저항값을 저장하는 메모리부(160), 전원공급부(130)로 공급되는 전원의 온/오프 동작신호를 입력하도록 버튼, 터치스크린 패널 등으로 구성되는 입력부(150)가 구비되어 있다.

그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체(100)는 발열선(110)의 발열온도를 제어부(140)에 입력하는 발열온도설정부(170)와, 발열선(110)의 발열온도를 감지하여 제어부(140)에 인가하도록 가온본체(120)에 설치되는 온도센서와 같은 온도감지수단(180), 온도감지수단(180)으로부터 감지된 온도감지신호를 통해 얻어진 온도 등을 표시하기 위한 디스플레이부(190)가 구비되어 있다.

발열온도설정부(170)는 로터리스위치, 버튼, 터치스크린 패널 등으로 구성되는 것으로, 발열선(110)의 실제 발열온도를 온도 단위로 상승 및 하강시키도록 구성하거나, 특정 가열온도를 표시하는 레벨번호를 상승 및 하강시키도록 구성할 수 있다. 이와 같이 발열온도설정부(170)의 조작에 의해 희망하는 발열온도가 입력되면 제어부(140)는 전압을 제어하여 온도설정값에 맞는 온도로 발열선(110)이 발열되도록 적정한 설정 전력값을 출력하게 된다.

그리고, 상기 제어부(140)는 온도감지수단(180)으로부터 제공되는 온도감지신호와 발열온도설정부(170)에 의해 설정된 온도설정값을 비교하고, 온도설정값으로 발열선이 발열하도록 적정한 설정 전력값을 출력하도록 제어하게 된다.

또한, 상기 제어부(140)는 입력부(150)의 온 동작시에 검출한 검출저항값과 초기저항값을 비교하고, 검출저항값이 초기저항값에 대해 상이할 경우 상기한 메모리부(160)에 저장된 저항값 중에서 검출저항값과 일치하거나 근사한 저항값을 독출하고 이를 기준으로 미리 계산된 전압만큼 전압을 상승시켜 설정 전력값이 출력되도록 제어한다.

첨부도면, 도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 변형예를 설명하기 위한 도면으로서, 이에 적용되는 발열선을 나타낸 도3의 A부 확대사시도이다.

도5를 참조하면, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체에 적용되는 발열선(110)은 복수 가닥의 도전선(111)을 서로 동반하여 하나의 묶음으로 배치하는 동시에 전기적으로 병렬 구조가 되도록 각각 별도의 독립적인 절연피복층(111b)을 갖는 구조로 구성하되, 상기한 복수 가닥의 도전선 각각은 절연피복층을 갖지 않은 복수 가닥의 비절연 도전사(111a)가 전기적으로 서로 접촉되어 하나의 묶음으로 구성된 묶음체 외부에 절연피복층(111b)이 형성되어 있다.

도5에 도시된 발열선(110)은 복수의 도전선(111)으로 구성되되, 각각의 도전선(111)이 다시 복수 가닥의 비절연 도전사(111a)로 이루어져 있으므로 단위 길이당 전기저항을 줄일 수 있으면서도 가요성을 확보할 수 있어서 발열용량을 다채롭게 구현할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부도면 도2 내지 도5를 참조하여 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법을 설명한다.

본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법은 제어부(140)의 제어하에 전원이 공급되면 발열선(110)이 발열되면서 가온본체(120)를 가열하는 온열매트 등과 같은 통상의 전열기기와 유사하므로 일반적인 제어작용에 대해서는 구체적 설명을 생략하고 차별화된 제어과정에 대해서만 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법은 정상전원공급단계, 저항감지단계, 손상판정단계, 보정전원공급단계를 수행하면서 발열선(110)의 발열동작을 제어하도록 되어 있다.

정상전원공급단계는 발열선(110)의 정상 발열동작을 위한 전원을 공급하는 단계로서, 발열선이 손상되지 않은 상태의 초기저항값에 맞추어 전원공급부(130)가 설정 전력값으로 출력하도록 전원공급부(130)을 제어하는 과정이다.

저항감지단계는 발열선(110)으로 전원이 공급되는 과정에서 전기저항을 감지하여 검출저항값을 검출하는 과정이다.

특히, 저항감지단계는 전원공급부(130)에 온/오프(ON/OFF) 입력신호를 인가하는 입력부(150)의 온(ON) 동작과 동시에 시행하여 검출저항값을 검출하는 것이 매우 중요하다. 그 이유는 발열선(110)에 전원의 공급이 일정 시간 지속 될 경우, 발열작용으로 발열선의 온도가 상승하게 되어 저항값이 변화하게 되므로 도전선의 손상 여부를 정확하게 검출할 수 없기 때문이다. 따라서, 저항감지단계는 발열선(110)이 가열되기 전 상태이면서 제어부(140)에 전원이 공급되는 시점인 입력부의 온(ON) 동작과 동시에 시행하는 것이 매우 중요하다.

손상판정단계는 저항감지단계를 통해 감지된 검출저항값과 초기저항값을 비교하여 도전선(111)의 손상여부를 검출하는 과정이다.

보정전원공급단계는 손상판정단계에서 검출저항값과 초기저항값이 일치하는 경우 정상전원공급단계를 시행하고, 검출저항값이 초기저항값보다 클 경우 설정 전력값과 동일한 전력값으로 출력하도록 전원공급부의 전압을 상승시키는 제어과정이다.

한편, 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법은 복수가닥의 도전선(111) 중에서 손상 수량에 따라 변경되는 저항값을 메모리부(160)에 저장하는 변경저항값입력단계를 더 시행하고, 상기 손상판정단계에서 초기저항값과 상이할 경우 보정전원공급단계는 메모리부(160)에 저장된 저항값 중에서 입력부(150)의 온 동작시에 검출한 검출저항값과 일치하는 저항값을 기준으로 설정 전력값을 출력하도록 전압을 상승시키는 제어동작을 수행한다.

그리고, 상기한 발열온도설정부(170)에 의해 입력된 특정 온도설정값이 입력된 경우 이에 맞는 온도로 발열선(110)이 발열되도록 설정 전력값을 제어하는 동작을 수행하도록 되어 있다.

전술한 단계들을 수행하는 과정에서 온도감지수단(180)으로부터 발열선(110)의 발열온도가 감지되어 제어부(140)에 인가되면, 이 온도감지수단(180)으로부터 제공되는 온도감지신호와 온도설정값을 비교하고, 온도설정값으로 발열선이 발열되도록 설정 전력값을 제어하는 제어동작을 수행하도록 되어 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법은 복수 가닥의 도전선 중에서 손상되지 않은 도전선(111)이 한 가닥만 존재할 때 공칭전압이 되도록 제어하여 전원공급부(130)를 통해 설정 전력값 중 최대 설정값을 출력하도록 전압을 상승시키는 제어동작을 수행한다.

예컨대, 본 발명에서 전원공급부(130)가 공칭전압이 DC 24V이고 설정 전력값의 최대 설정값이 60W로 구성한 것이므로, 발열온도설정부(170)에 의해 발열선의 가열온도가 최대값이 되도록 조작하게 되면 도전선(111)이 전혀 손상되지 않은 최초의 상태에서는 24볼트(V)보다 현저히 낮은 전압에서 60W를 출력하도록 제어하고, 손상 수량이 한 가닥, 한 가닥 점차 늘어가면서 인가하는 전압의 레벨을 점차 증가시키고, 손상되지 않은 도전선(111)이 한 가닥만 존재할 때 공칭전압인 DC 24V를 인가할 경우 60W의 전력값이 출력되도록 제어한다. 즉, 본 발명에 따른 제어방법은 도전선이 손상되지 않은 초기 상태에서는 낮은 전압에서 설정 전력값을 출력하도록 하고, 도전선(111)의 손상수량 증가에 맞추어 점차 공급 전압을 증가시키는 방식으로 전압을 제어하되 손상되지 않은 도전선이 한 가닥만 존재하는 최악의 상태에서 공급 가능한 최대 전압인 공칭전압을 인가하여 설정 전력값을 출력하도록 제어하는 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체, 및 그 제어방법에 따르면, 발열선(110)을 구성하는 복수 가닥의 도전선(111)은 서로 동반하여 하나의 묶음으로 배치되는 동시에 전기적으로 병렬 구조가 되도록 각각 별도의 독립적인 절연피복층(111b)을 갖는 구조로 형성된 것이므로, 일부 도전선이 손상되더라도 서로 간에 안정적인 전기절연을 유지하면서 전원의 공급이 가능한 장점이 있다. 그리고, 사용 중 마모 등으로 발열선(110)을 구성하는 도전선(111)의 일부 가닥이 손상되더라도 제어부의 제어하에 공급되는 전압을 상승시키는 방식으로 정상적인 발열작용을 수행할 수 있으므로 발열체의 내구성을 향상시킬 수 있고 사용연한을 증가시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 병렬식 발열회로를 구비한 발열체 및 그 제어방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

100:병렬식 발열회로를 구비한 발열체
110:발열선
111:도전선
111a:도전사
111b:절연피복층
120:가온본체
130:전원공급부
140:제어부
150:입력부
160:메모리부
170:발열온도설정부
180:온도감지수단
190:디스플레이부

Claims

발열체에 있어서,
전원의 공급시에 발열되는 발열선; 및
상기 발열선이 손상되지 않은 초기 전기저항인 초기저항값에 맞추어 설정 전력값으로 출력하도록 구성된 전원공급부를 포함하되,
상기 발열선은 복수 가닥의 도전선이 병렬구조로 구성되어 상기 전원공급부에 접속되고,
상기 발열선으로 전원이 공급되는 과정에서 검출한 검출저항값과 상기 초기저항값을 비교하여 상기 발열선 중 도전선의 손상에 따라 상기 검출저항값이 상기 초기저항값보다 클 경우 상기 설정 전력값과 동일한 전력값을 출력하도록 상기 전원공급부의 전압을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체.
발열체에 있어서,
전원의 공급시에 발열되는 발열선;
상기 발열선이 배치되는 가온본체; 및
상기 발열선이 손상되지 않은 초기 전기저항인 초기저항값에 맞추어 설정 전력값으로 출력하도록 구성된 전원공급부를 포함하고,
상기 발열선은 복수 가닥의 도전선이 병렬구조로 구성되어 상기 전원공급부에 접속되고,
상기 발열선으로 전원이 공급되는 과정에서 검출한 검출저항값과 상기 초기저항값을 비교하여 상기 발열선 중 도전선의 손상에 따라 상기 검출저항값이 상기 초기저항값보다 클 경우 상기 설정 전력값과 동일한 전력값을 출력하도록 상기 전원공급부의 전압을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수 가닥의 도전선은 서로 동반하여 하나의 묶음으로 배치되는 동시에 전기적으로 병렬 구조가 되도록 각각 별도의 독립적인 절연피복층을 갖는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체.
제3항에 있어서,
상기 복수 가닥의 도전선 중에서 손상된 손상수량에 따라 변경되는 저항값을 저장하는 메모리부; 및
상기 전원공급부로 공급되는 전원의 온/오프 동작신호를 입력하는 입력부를 더 구비하고,
상기 제어부는 상기 입력부의 온 동작시에 검출한 상기 검출저항값을 상기 초기저항값과 비교하고, 상기 검출저항값이 상기 초기저항값에 대해 상이할 경우 상기 메모리부에 저장된 저항값 중에서 상기 입력부의 온 동작시에 검출한 상기 검출저항값과 일치 또는 근사한 저항값을 기준으로 상기 설정 전력값이 출력되도록 전압을 증가시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체.
제4항에 있어서,
상기 발열선의 발열온도를 상기 제어부에 입력하는 발열온도설정부를 더 구비하고,
상기 제어부는 상기 발열온도설정부에 의해 입력된 온도설정값에 맞는 온도로 상기 발열선이 발열되도록 상기 설정 전력값을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체.
제5항에 있어서,
상기 발열선의 발열온도를 감지하여 상기 제어부에 인가하는 온도감지수단을 더 구비하고,
상기 제어부는 상기 온도감지수단으로부터 인가받은 온도감지신호와 상기 온도설정값을 비교하고, 상기 온도설정값으로 상기 발열선이 발열되도록 상기 설정 전력값을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체.
제3항에 있어서,
상기 복수 가닥의 도전선은 절연피복층을 갖지 않은 복수 가닥의 비절연 도전사가 전기적으로 서로 접촉되어 하나의 묶음으로 구성된 묶음체의 외부에 상기 절연피복층이 형성된 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체.
제7항에 있어서,
상기 도전선은 도전성물질로 형성된 선사 및 도전성물질을 포함하여 형성된 선사 중에서 선택된 도전사를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체.
제3항에 있어서,
상기 전원공급부는 상기 복수 가닥의 도전선 중에서 손상되지 않은 도전선이 한 가닥만 존재할 때 상기 설정 전력값 중 최대 설정값을 출력하도록 공급하는 전압을 공칭전압이 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체.
제3항의 발열체를 제어하는 발열체 제어방법에 있어서,
상기 발열선이 손상되지 않은 상태의 초기저항값에 맞추어 전원공급부가 설정 전력값으로 출력하도록 구동을 제어하는 정상전원공급단계;
상기 발열선으로 전원이 공급되는 과정에서 전기저항을 감지하는 저항감지단계;
상기 저항감지단계를 통해 감지된 검출저항값과 상기 초기저항값을 비교하여 도전선의 손상여부를 검출하는 손상판정단계;
상기 손상판정단계에서 상기 검출저항값과 상기 초기저항값이 일치하는 경우 상기 정상전원공급단계를 시행하고, 상기 검출저항값이 상기 초기저항값보다 클 경우 상기 설정 전력값과 동일한 전력값으로 출력하도록 상기 전원공급부의 전압을 제어하는 보정전원공급단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법.
제10항에 있어서,
상기 검출저항값은 상기 전원공급부의 온/오프 입력신호를 인가하는 입력부의 온 동작시에 검출하도록 하는 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 복수 가닥의 도전선의 각 손상 수량에 따라 변경되는 저항값을 메모리부에 저장하는 변경저항값입력단계를 더 구비하고,
상기 손상판정단계에서 상기 초기저항값과 상이할 경우 상기 보정전원공급단계는 상기 메모리부에 저장된 저항값 중에서 상기 입력부의 온 동작시에 검출한 상기 검출저항값과 일치 또는 근사한 저항값을 기준으로 상기 설정 전력값을 출력하도록 전압을 상승시키는 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법.
제12항에 있어서,
상기 발열선의 발열온도를 상기 제어부에 입력하는 발열온도설정부에 의해 입력된 온도설정값에 맞는 온도로 상기 발열선이 발열되도록 상기 설정 전력값을 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 발열선의 발열온도를 감지하여 상기 제어부에 인가하는 온도감지수단으로부터 제공되는 온도감지신호와 상기 온도설정값을 비교하고, 상기 온도설정값으로 상기 발열선이 발열되도록 상기 설정 전력값을 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법.
제12항에 있어서,
복수 가닥의 상기 도전선 중에서 손상되지 않은 도전선이 한 가닥만 존재할 때 상기 설정 전력값 중 최대 설정값을 출력하도록 공급하는 전압을 공칭전압이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬식 발열회로를 구비한 발열체의 제어방법.