KR20230148469A - apparatus for controlling temperature for planar heating element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 은나노 와이어 면상 발열체에 적용되어 온도 센서에 의해 측정된 온도와 면상 발열체에 흐르는 전체 전류 사이의 괴리에 의해 접힌 부분의 과열 여부를 감지한 후 적절한 제어를 수행할 수 있도록 한 면상 발열체의 온도 제어 장치에 관한 것이다.
본 발명은 면상 발열체의 적소에 구비된 하나 이상의 온도 센서에 의해 면상 발열체의 온도를 제어하는 면상 발열체의 온도 제어 장치에 있어서, 직류 전원에 의해 면상 발열체를 구동하는 구동부; 면상 발열체에 흐르는 전체 전류를 검출하는 전류 검출부 및 전류 검출부에 의해 검출된 전류가 온도 센서에 의해 측정된 각각의 온도에서 가능한 전류 범위보다 낮은 경우에는 면상 발열체가 부분적으로 이상 과열되고 있다고 판단하고 구동부를 제어하여 면상 발열체에 공급되는 전원을 차단하는 제어부를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 제어부에는 온도 센서에 의해 측정된 각각의 온도에서 가능한 저항 범위가 테이블의 형태로 저장되어 있다.
면상 발열체는 은나노 와이어 면상 발열체이다.
은나노 와이어는 유색이다.The present invention is applied to a silver nanowire planar heating element to detect overheating of the folded portion due to the gap between the temperature measured by the temperature sensor and the total current flowing in the planar heating element, and then perform appropriate control. It's about control devices.
The present invention relates to a temperature control device for a planar heating element that controls the temperature of the planar heating element by one or more temperature sensors provided at appropriate positions of the planar heating element, comprising: a driving unit that drives the planar heating element by direct current power; If the current detected by the current detection unit and current detection unit that detects the total current flowing in the planar heating element is lower than the current range possible at each temperature measured by the temperature sensor, it is determined that the planar heating element is partially overheated and the drive unit is stopped. It includes a control unit that controls and cuts off the power supplied to the planar heating element.
In the above-described configuration, the control unit stores the possible resistance ranges at each temperature measured by the temperature sensor in the form of a table.
The planar heating element is a silver nanowire planar heating element.
Silver nanowires are colored.
Description
본 발명은 면상 발열체의 온도 제어 장치와 관한 것으로, 특히 은나노 와이어 면상 발열체에 적용되어 온도 센서에 의해 측정된 온도와 면상 발열체를 흐르는 전류 사이의 괴리에 의해 접힌 부분의 과열 여부를 감지한 후 적절한 제어를 수행할 수 있도록 한 면상 발열체의 온도 제어 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a temperature control device for a planar heating element, and is particularly applied to a silver nanowire planar heating element to detect whether the folded portion is overheated due to a gap between the temperature measured by a temperature sensor and the current flowing through the planar heating element, and then control appropriately. It relates to a temperature control device for a planar heating element that can perform.
잘 알려진 바와 같이, 각종 침구류나 매트리스 등에 사용되는 선상 발열체는 가느다란 전열선을 적당한 간격을 두고 지그재그로 배열한 상태에서 상용교류전원을 인가하여 발열한다. 이러한 선상 발열체는 열의 분포가 전열선 주변에서만 집중되기 때문에 전열선이 지나는 부분과 그렇지 않은 부분 사이의 온도 편차가 심한 단점이 있다.As is well known, ship heating elements used in various types of bedding and mattresses generate heat by applying commercial AC power with thin heating wires arranged in a zigzag pattern at appropriate intervals. This type of linear heating element has the disadvantage of having a large temperature difference between the area where the heating wire passes and the area where the heating wire does not pass because the distribution of heat is concentrated only around the heating wire.
또한 전열선을 통해서만 전류가 흐르기 때문에 전열선에 상대적으로 큰 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 꺾이거나 해서 약해진 전열선 부근에서 스파크가 발생하는 경우에 화재로 번질 위험이 상존하였다. 이러한 선상 발열체는 또한 전자파를 발생한다고 알려져 있기 때문에 건강 상의 이유로 이를 대체하여 전기 온수 매트를 사용하는 사람들이 있는데, 전기 온수 매트는 온수통이 필요할 뿐 아니라 자주 물을 보충해 주어야 하는 등 관리 및 보관상의 불편함이 있었다.In addition, because current flows only through the heating wire, a relatively large current flows through the heating wire, and if a spark occurs near the heating wire that is bent or weakened, there is always a risk of it spreading into a fire. Since these on-board heating elements are also known to generate electromagnetic waves, some people use electric hot water mats instead for health reasons. Electric hot water mats not only require a hot water tank, but also require frequent refilling of water, leading to maintenance and storage problems. There was discomfort.
전술한 바와 같은 이런저런 이유로 면상 발열체가 제안되어 있다. 대표적인 면상 발열체는 소정 폭을 갖는 전도성 탄소 코팅부 띠를 간격을 두고 배열하여 이루어지는데, 이 역시 진정한 의미의 면상 발열체가 아니어서 국부적인 온도 편차가 발생할 뿐 아니라 탄소의 특성상 접혔을 때 단선될 가능성이 상존하는 문제점이 있었다.For various reasons as described above, planar heating elements have been proposed. A typical planar heating element is made by arranging conductive carbon coated bands with a predetermined width at intervals. However, this is not a true planar heating element, so not only does it cause local temperature deviation, but due to the nature of carbon, there is a possibility of disconnection when folded. There was an existing problem.
한편, 전술한 모든 전기 발열체는 고장이나 오동작 등으로 인해 이상 과열되는 경우에 화재로 이어질 가능성이 매우 높기 때문에 이를 방지하기 위해 하나 이상의 온도 센서 및 바이메탈을 채택하여 전기 발열체가 기준 온도 이상으로 과열되는 경우에 자동으로 전원이 차단되도록 되어 있다.Meanwhile, since all of the above-mentioned electric heating elements are very likely to lead to fire if overheated due to failure or malfunction, etc., one or more temperature sensors and bimetals are adopted to prevent this from occurring in case the electric heating elements overheat beyond the standard temperature. The power is automatically turned off.
도 1은 종래 면상 발열체의 온도 센서 배치 구조를 보인 도이고, 도 2는 도 1에서 온도 센서가 노출된 채로 면상 발열체가 부분적으로 접힌 상태를 보인 도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 면상 발열체(100)에는 정중앙 및 일측 단면 중앙 부위에 각각 1개씩 2개의 온도 센서(115),(100)를 채택하여 면상 발열체(100)의 온도를 설정 온도로 제어하고 이상 과열시 전원을 자동으로 차단하도록 되어 있다.Figure 1 is a diagram showing the arrangement structure of a temperature sensor of a conventional planar heating element, and Figure 2 is a diagram showing the planar heating element in a partially folded state with the temperature sensor exposed in Figure 1. As shown in FIG. 1, the conventional
그러나 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들어 온도 센서(115),(110)를 제외한 부분이 접히거나 그 부분이 이불로 덮인 경우에는 온도 센서(115),(110)에 의해 측정된 면상 발열체(100)의 온도가 정상 범위에 있음에도 불구하고 접힌 부분의 온도가 과열, 예를 들어 150℃까지 이상 과열되어 화재로 이어질 위험성이 상존하였다.However, as shown in FIG. 2, for example, when the part excluding the
10-2007-0054134호 공개특허공보(발명의 명칭: 면상 발열체 제조 방법)Publication of Patent No. 10-2007-0054134 (Title of invention: Manufacturing method of planar heating element)
10-2012-0083558호 공개특허공보(발명의 명칭: 이중 안전 구조를 갖는 무자계 발열 제어 장치)Publication of Patent No. 10-2012-0083558 (Title of invention: Field-free heating control device with double safety structure)
10-2012-0099562호 공개특허공보(발명의 명칭: 부분 과열방지 전기매트)Publication of Patent No. 10-2012-0099562 (Name of invention: Partial overheating prevention electric mat)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 은나노 와이어 면상 발열체에 적용되어 온도 센서에 의해 측정된 온도와 면상 발열체를 흐르는 전류 사이의 괴리에 의해 접힌 부분의 과열 여부를 감지한 후 적절한 제어를 수행할 수 있도록 한 면상 발열체의 온도 제어 장치를 제공함을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above-described problems, and is applied to a silver nanowire planar heating element to detect overheating of the folded portion due to the gap between the temperature measured by the temperature sensor and the current flowing through the planar heating element, and then control it appropriately. The purpose is to provide a temperature control device for a planar heating element that can perform.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 면상 발열체의 적소에 구비된 하나 이상의 온도 센서에 의해 면상 발열체의 온도를 제어하는 면상 발열체의 온도 제어 장치에 있어서, 직류 전원에 의해 면상 발열체를 구동하는 구동부; 면상 발열체를 흐르에 전체 전류를 검출하는 전류 검출부 및 전류 검출부에 의해 검출된 전류가 온도 센서에 의해 측정된 각각의 온도에서 가능한 전류 범위보다 낮은 경우에는 면상 발열체가 부분적으로 이상 과열되고 있다고 판단하고 구동부를 제어하여 면상 발열체에 공급되는 전원을 차단하는 제어부를 포함하여 이루어진다.The present invention for achieving the above-described object is a temperature control device for a planar heating element that controls the temperature of the planar heating element by one or more temperature sensors provided at the appropriate location of the planar heating element, comprising: a driving unit that drives the planar heating element by a direct current power source; If the current detected by the current detection unit and the current detection unit, which detects the entire current flowing through the planar heating element, is lower than the current range possible at each temperature measured by the temperature sensor, it is determined that the planar heating element is partially overheated and the drive unit It includes a control unit that controls to cut off the power supplied to the planar heating element.
전술한 구성에서, 제어부에는 온도 센서에 의해 측정된 각각의 온도에서 가능한 저항 범위가 테이블의 형태로 저장되어 있다.In the above-described configuration, the control unit stores the possible resistance ranges at each temperature measured by the temperature sensor in the form of a table.
면상 발열체는 은나노 와이어 면상 발열체이다.The planar heating element is a silver nanowire planar heating element.
본 발명의 면상 발열체의 온도 제어 장치에 따르면, 다수의 온도 센서를 사용하지 않고도 간단한 전류 검출부에 의해 온도 센서에 의해 감지되지 않는 면상 발열체의 부분 과열 현상을 감지하여 전원을 차단함으로써 면상 발열체의 과열에 따른 화재를 미연에 방지할 수가 있다.According to the temperature control device of the planar heating element of the present invention, a partial overheating phenomenon of the planar heating element that is not detected by the temperature sensor is detected by a simple current detection unit without using a plurality of temperature sensors, and the power is cut off to prevent overheating of the planar heating element. Fires can be prevented in advance.
도 1은 종래 면상 발열체의 온도 센서 배치 구조를 보인 도.
도 2는 도 1에서 온도 센서가 노출된 채로 면상 발열체가 부분적으로 접힌 상태를 보인 도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체의 온도 제어 장치의 블록 구성도.Figure 1 shows the arrangement structure of a temperature sensor of a conventional planar heating element.
Figure 2 is a diagram showing the planar heating element in a partially folded state with the temperature sensor exposed in Figure 1.
Figure 3 is a block diagram of a temperature control device for a planar heating element according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 면상 발열체의 온도 제어 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the temperature control device for the planar heating element of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 면상 발열체의 온도 제어 장치는 금속의 PTC(Positive Temperature Coefficient) 특성을 이용, 즉 온도가 올라갈수록 저항이 함께 커지는 특성을 이용하고 있다. 즉, 비록 온도 센서로 측정한 면상 발열체의 온도가 정상 범위에 있더라도 면상 발열체에 흐르는 전체 전류가 기준 범위를 벗어나서 심하게 감소한 경우에는 온도 센서가 노출된 채로 면상 발열체가 부분적으로 접혀서 이상 과열되고 있다고 판단하여 자동으로 전원을 차단한다.The temperature control device of the planar heating element of the present invention uses the PTC (Positive Temperature Coefficient) characteristic of metal, that is, the resistance increases as the temperature increases. In other words, even if the temperature of the planar heating element measured by the temperature sensor is within the normal range, if the total current flowing through the planar heating element exceeds the standard range and decreases significantly, it is determined that the planar heating element is partially folded with the temperature sensor exposed and is abnormally overheating. Automatically turns off the power.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체의 온도 제어 장치의 블록 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 면상 발열체의 온도 제어 장치는 크게 면상 발열체(100)에 전기를 공급하는 직류 전원, 예를 들어 DC 24V의 직류 전원, 면상 발열체(100)의 온도를 사용자가 설정한 온도로 제어하고 면상 발열체(100)의 이상 과열 시 강제적으로 전원을 차단하는 제어부(130), 제어부(130)의 제어에 따라 면상 발열체(100)를 구동, 예를 들어 온/오프 구동하는 구동부(140). 면상 발열체(100)의 적소 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 면상 발열체(100)의 정중앙이나 일측 단면의 중앙 부위에 설치되는 하나 이상의 온도 센서(115),(110), 면상 발열체(100)를 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(150), 면상 발열체(100) 구동용 직류 전원을 제어부(130) 등을 구동하기에 적합한 낮은 직류 전원, 예를 들어 5V 이하의 직류 전원으로 변환하는 DC-DC 컨버터(120) 및 면상 발열체(100)의 원하는 온도를 설정하는 온도 설정부(160)를 포함하여 이루어질 수 있다.Figure 3 is a block diagram of a temperature control device for a planar heating element according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 3, the temperature control device of the planar heating element of the present invention is largely a direct current power supply that supplies electricity to the
전술한 구성에서, 온도 센서(115),(110)는 써미스터 등으로 구현될 수 있는데, 예를 들어 중앙의 온도 센서(115)는 면상 발열체(100)의 온도 제어용으로 사용되고, 일측 단면 중앙의 온도 센서(110)는 면상 발열체(100)의 이상 과열을 감지하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 제어부(130)는 메모리 등이 일체화된 마이크로 컨트롤러 등으로 이루어질 수 있다. 구동부(140)는 전자식 스위치, 예를 들어 트랜지스터 스위치 등으로 구현될 수 있다.In the above-described configuration, the
제어부(130)는 사용자가 설정한 온도, 예를 들어 최대 70℃까지 면상 발열체(100)의 온도를 제어할 수 있다. 온도 설정부(160)는 면상 발열체(100)의 온도를, 예를 들어 강/중/약 또는 1℃ 단위 등으로 설정할 수 있는데, 제어부(130)는 예를 들어 온도 센서(115)로 측정한 면상 발열체(100)의 온도가 사용자 설정 온도보다 소정 온도, 예를 들어 2℃ 이상 높은 경우에 전원을 차단하고, 2℃ 이상 낮은 경우에 전원을 공급하는 식으로 구동부(140)를 제어할 수 있다.The control unit 130 can control the temperature of the
더욱이 도 2에 도시한 바와 같이 온도 센서(110),(115)가 노출된 채로 면상 발열체(100)의 일부가 접히거나 이불로 덮인 경우 등에는 온도 센서(110),(115)에 의해 측정된 면상 발열체(100)의 온도가 정상 범위에 있음에도 불구하고 접힌 부분의 온도가 과열, 예를 들어 150℃까지 이상 과열되어 화재로 이어질 위험성이 상존하였다.Moreover, as shown in FIG. 2, when a part of the
이를 방지하게 위해 본 발명의 제어부(130)는 금속의 PTC 특성을 이용하여 전류 검출부(150)로 검출한 전류가 온도 센서(110),(115)에 의해 측정된 온도에서 가능한 전류 범위보다 낮은 경우에는 면상 발열체(100)가 부분적으로 이상 과열되고 있다고 판단하고, 구동부(140)를 제어하여 그 즉시 전원을 차단한다. 이를 위해 본 발명의 제어부(130)에는 온도 센서(110),(115)에 의해 측정된 면상 발열체(100)의 각각의 온도에서 가능한 전류 범위가 테이블을 형태로 저장되거나 함수의 형태로 저장되어 있다.To prevent this, the control unit 130 of the present invention uses the PTC characteristics of metal when the current detected by the
한편, 본 발명의 면상 발열체(100)는 단섬유, 예를 들어 50㎚ 두께의 은나노 와이어를 그물 구조로 배치시킨 것으로써, 은 특유의 높은 열 전도율을 지니면서도 균일한 전계 분포에 의해 발열 온도가 균일하고 내식성과 내마모성이 매우 강하며 400℃까지 사용이 가능하다. 또한 발열 분포가 균일하므로 저온 화상의 위험이 없고, 일부가 손상되더라도 스파크가 발생하지 않아서 화재의 위험이 없다.On the other hand, the
본 발명의 면상 발열체의 온도 제어 장치는 버스, 열차 또는 자동차의 시트, 가정용이나 호텔 또는 병원의 침구, 매트 또는 카펫, 의료용 찜질기나 침대 또는 안대, 농업용 건조장이나 비닐 하우스 등에 광범위하게 사용될 수 있다.The temperature control device of the planar heating element of the present invention can be widely used in seats of buses, trains or automobiles, bedding, mats or carpets for home use, hotels or hospitals, medical steamers, beds or eye masks, agricultural drying sheds or greenhouses, etc.
본 발명의 면상 발열체의 온도 제어 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The temperature control device of the planar heating element of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope permitted by the technical idea of the present invention.
100: 면상 발열체,
110,115: 온도 센서,
120: DC-DC 컨버터,
130: 제어부,
140: 구동부,
150: 전류 검출부,
160: 온도 설정부100: planar heating element, 110,115: temperature sensor,
120: DC-DC converter, 130: control unit,
140: driving unit, 150: current detection unit,
160: Temperature setting unit
Claims (3)
직류 전원에 의해 면상 발열체를 구동하는 구동부;
면상 발열체에 흐르는 전체 전류를 검출하는 전류 검출부 및
전류 검출부에 의해 검출된 전류가 온도 센서에 의해 측정된 각각의 온도에서 가능한 전류 범위보다 낮은 경우에는 면상 발열체가 부분적으로 이상 과열되고 있다고 판단하고 구동부를 제어하여 면상 발열체에 공급되는 전원을 차단하는 제어부를 포함하여 이루어진 면상 발열체의 온도 제어 장치.In the temperature control device of the planar heating element, which controls the temperature of the planar heating element by one or more temperature sensors provided at the appropriate location of the planar heating element,
A driving unit that drives the planar heating element by direct current power;
A current detection unit that detects the total current flowing in the planar heating element, and
If the current detected by the current detection unit is lower than the current range possible at each temperature measured by the temperature sensor, the control unit determines that the planar heating element is partially overheated and controls the drive unit to cut off the power supplied to the planar heating element. A temperature control device for a planar heating element comprising a.
제어부에는 온도 센서에 의해 측정된 각각의 온도에서 가능한 전류 범위가 테이블의 형태로 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 면상 발열체의 온도 제어 장치.In claim 1,
A temperature control device for a planar heating element, characterized in that the control unit stores the possible current range at each temperature measured by the temperature sensor in the form of a table.
면상 발열체는 은나노 와이어 면상 발열체인 것을 특징으로 하는 면상 발열체의 온도 제어 장치.In claim 2,
A temperature control device for a planar heating element, characterized in that the planar heating element is a silver nanowire planar heating element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220047081A KR20230148469A (en) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | apparatus for controlling temperature for planar heating element |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020220047081A KR20230148469A (en) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | apparatus for controlling temperature for planar heating element |
Publications (1)
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| KR20230148469A true KR20230148469A (en) | 2023-10-25 |
Family
ID=88515627
Family Applications (1)
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| KR1020220047081A KR20230148469A (en) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | apparatus for controlling temperature for planar heating element |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR20230148469A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070054134A (en) | 2005-11-22 | 2007-05-28 | 서태석 | Method for fabricating plate heater |
| KR20120083558A (en) | 2011-01-18 | 2012-07-26 | 이동원 | Heating controller set of the magnetic wave cancel with double safety structure |
| KR20120099562A (en) | 2011-03-01 | 2012-09-11 | 이동원 | Electric mat with that cancel a part over heating |
-
2022
- 2022-04-15 KR KR1020220047081A patent/KR20230148469A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070054134A (en) | 2005-11-22 | 2007-05-28 | 서태석 | Method for fabricating plate heater |
| KR20120083558A (en) | 2011-01-18 | 2012-07-26 | 이동원 | Heating controller set of the magnetic wave cancel with double safety structure |
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