KR101208843B1 - 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류전원을 인가받아 가열전원 및 복수의 구동전원을 생성하여 출력하는 전원부와, 일측 끝단으로 상기 가열전원을 입력받는 제1발열선과, 일측 끝단으로 상기 가열전원을 출력하는 제2발열선을 포함하는 전열부와, 상기 전원부로부터 가열전원을 인가받고, 턴-온 시 상기 가열전원을 상기 전열부의 제1 발열선의 일측으로 제공하고 턴-오프 시 상기 전열부로의 가열전원 공급을 차단하는 전열 구동부와, 상기 제1발열선의 타측과 제2발열선의 타측에 연결되어 상기 제1발열선 및 제2발열선과 함께 폐루프를 형성하여 상기 제1발열선 및 제2발열선의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부와, 사용자의 스위치 조작에 의한 상기 전열구동부를 턴-온 및 턴-오프 하고, 턴-온 시 상기 단락 검출부를 통해 상기 제1발열선 및 제2발열선의 단락 여부를 모니터링 하고, 단락 시 상기 전열 구동부를 제어하여 상기 전열부로의 가열전원을 차단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치{Fire prevention apparatus using transformer}

본 발명은 전기매트, 전기요 및 전기장판 등의 전열 침구류의 온도조절장치의 화재 방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차측이 발열선들의 끝단에 연결되는 트랜스포머를 구성하여 발열선의 합선 여부를 검출하고 합선 발생 시 전원을 차단하는 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 일반 가정에서는 난방비용을 줄이면서도 침상의 온도를 적정하게 유지하기 위하여 전기장판, 전기요, 전기 찜질기 등의 전열 침구류 등을 많이 사용하고 있다. 이러한 전열 침구류에는 내부에 발열선이 내장되어 있어서, 발열선에 전원을 공급하면 열을 발생시키게 된다. 통상 이런 전열 침구류에는 사용자가 원하는 온도의 열을 발생시키기 위해 발열선 주변의 온도를 감지하여 그에 상응하게 전원 공급을 제어하는 온도 조절 장치가 필수적으로 구성되어 있다.

온도 조절 장치는 온도를 조절하기 위해 전열 침구류 내부에 구성되는 발열선에서 발열되는 온도를 측정하여야 한다. 이러한 온도를 측정하는 방법으로는 발열선 끝단에 온도 센서를 연결하는 종단 측정 방식과 두 개의 금속 발열선들의 외주면 또는 내 중심면에 별도의 온도센서를 구비하여 온도를 측정하는 중심 측정 방식 등이 있다.

구체적으로 종단 측정 방식은 종래의 침구류용 발열선이 평행하게 배열되어 있는 두 개의 금속 발열선 중 한쪽 끝단을 단락시키고, 발열선과 분리된 별도의 온도감지 센서를 장착하여 온도를 검출한다. 그러나, 온도센서와 발열선을 분리하는 방식은 발열선 내부의 단락으로 인해 발생하는 발열선 전체의 온도를 검출하지 못할 뿐만 아니라, 임의의 위치에서의 국부적인 과열도 검출하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 발열선이 국부적으로 과열하거나 단락 및 단선이 되면, 화재 및 감전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

그리고 상기 중심 측정 방식은, 평행하게 배열되어 있는 두 개의 금속 전열선 중 한쪽 끝단을 단락시킨 외주면 또는 내 중심 면에 별도의 온도센서를 추가하여 제 3의 전선인 감지선으로 온도를 검출하는 방법을 사용하였다.

그러나 발열선과 분리하지 않고 제 3의 전선으로 온도를 검출하는 방법은 온도센서층과 제3의 전선에 의한 금속층이 발열선에 추가되기 때문에, 무자계 전열선의 굵기가 커져서 얇은 침구류에는 사용하지 못하고, 발열선 생산 공정이 복잡하며 생산원가가 상승하는 등의 문제점이 존재한다. 또한, 발열선들간 또는 발열선과 감지선간 합선이 발생할 수 있는 문제점이 있었다. 아울러, 위에 언급된 종래 기술들은 모두 발열선의 온도 제어에 문제가 있거나, 발열선의 굵기가 굵어져 실용성이 떨어지거나, 전압, 전류로 인한 유해 전자파를 차단하지 못하는 문제점을 가지고 있다.

이러한 발열선들간 또는 발열선과 감지선간의 합선을 감지하기 위해 등가회로적으로 발열선들과의 폐루프 상에 포토커플러를 이용하는 방식이 적용되었으나 노이즈로 인한 오작동이 발생하여 정상적인 작동 중에도 에러가 발생함으로써 사용상 불편함이 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 1차측이 발열선들의 끝단에 연결되는 트랜스포머를 구성하여 발열선의 합선 여부를 검출하고 합선 발생 시 전원을 차단하는 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트랜스포머를 이용한 화재 방재 장치는; 교류전원을 인가받아 가열전원 및 복수의 구동전원을 생성하여 출력하는 전원부와, 일측 끝단으로 상기 가열전원을 입력받는 제1발열선과, 일측 끝단으로 상기 가열전원을 출력하는 제2발열선을 포함하는 전열부와, 상기 전원부로부터 가열전원을 인가받고, 턴-온 시 상기 가열전원을 상기 전열부의 제1 발열선의 일측으로 제공하고 턴-오프 시 상기 전열부로의 가열전원 공급을 차단하는 전열 구동부와, 상기 제1발열선의 타측과 제2발열선의 타측에 연결되어 상기 제1발열선 및 제2발열선과 함께 폐루프를 형성하여 상기 제1발열선 및 제2발열선의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부와, 사용자의 스위치 조작에 의한 상기 전열구동부를 턴-온 및 턴-오프 하고, 턴-온 시 상기 단락 검출부를 통해 상기 제1발열선 및 제2발열선의 단락 여부를 모니터링 하고, 단락 시 상기 전열 구동부를 제어하여 상기 전열부로의 가열전원을 차단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전열부는 상기 제1발열선과 제2발열선의 중심부에 설치되는 온도센서와 상기 센서와 연결되는 감지선을 더 포함하고, 상기 감지선과 연결되어 상기 온도센서에 의해 측정되는 온도신호를 상기 제어부로 출력하는 온도 검출부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 단락 검출부를 통해 상기 제1발열선 및 제2발열선 중 적어도 하나의 발열선과 상기 감지선이 단락되는지를 모니터링 하고, 단락 시 상기 전열 구동부를 제어하여 상기 전열부로의 가열전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기 단락 검출부는, 상기 제1발열선 및 제2발열선의 타측에 연결되어 상기 폐루프를 형성하는 제1차코일과 상기 제1차코일을 통해 흐르는 가열전원을 변압하여 출력하는 제2차코일을 포함하는 트랜스포머와, 상기 변압된 가열전원을 전파 정류하여 출력하는 정류부와, 상기 전파 정류된 가열전원을 평활하여 단락 모니터링 신호를 상기 제어부로 출력하는 평활부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 트랜스포머는 전류 검출용 전류 트랜스포머인 것을 특징으로 한다.

상기 정류부는 브릿지 전파 정류 회로인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트랜스포머를 이용한 화재 방재 방법은; 전원 공급에 의한 구동 시 트랜스포머의 2차측 코일을 통해 변압된 가열전원을 정류 및 평활되어 입력되는 단선 모니터링 신호를 모니터링 하는 단락 모니터링 과정과, 상기 단락 모니터링 중 상기 단락 모니터링 신호 값이 미리 설정된 기준 단락 모니터링 신호 값 범위를 벗어나는지를 검사하는 단락 판단 과정과, 상기 단락 판단 과정에서 전열부에 단락이 발생한 것으로 판단되면 전열 구동부를 제어하여 전열부로 제공되는 가열전원을 차단하는 전원 차단 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 발열선들간 또는 발열선과 감지선 간의 합선을 감지하고 전원을 차단하여 합선에 의한 화재를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 종래 포토커플러 방식과 같이 노이즈로 인한 오작동이 발생하지 않고 안정적으로 동작하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치의 회로구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치의 온도 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 트랜스포머를 이용한 온도조절장치의 화재 방지 장치의 구성 및 동작을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치의 회로구성도로서 온도 검출부가 제외된 회도구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치는 화재 방지 회로부(100)와 전열부(200)로 구성된다.

전열부(200)는 제1발열선(41)과 제2발열선(42)을 포함하고 커넥터 등을 통해 화재 방지 회로부(100)와 연결되어 화재 방지 회로부(100)로부터 가열전원을 인가받는다. 그러면 상기 제1발열선(41)과 제2발열선(42)은 상기 가열전원에 의해 가열되어 열을 발생시킨다. 상기 전열부(200)는 상술한 중심측정 방식이 적용되는 경우 제1발열선(41)과 제2발열선(42) 중심에 온도센서(43) 및 상기 온도센서(43)와 연결되는 제3전선인 감지선(44)을 더 포함할 수도 있을 것이다.

상기 화재 방지 회로부(100)는 제어부(60)와 전원부(10)와 전열 구동부(20)와 단락 검출부(30)와 온도 검출부(40)를 포함한다.

전원부(10)는 교류전원(AC)(1)을 인가받고 가열전원(AC1)을 생성하여 전열 구동부(20)로 제공하고 상기 각 구성들에 필요한 다수의 구동전원(5V(Vcc) 또는 12V)을 생성하여 해당 구성들로 제공한다. 또한 전원부(10)는 교류전원(1)을 모니터링 하는 전원 모니터링부(12)를 더 포함할 수도 있다. 도면에 참조된 부호 11-1은 상기 교류전원(1)을 인가받아 12V의 제1구동전원을 생성하여 출력하는 제1구동전압 생성부의 회로구성을 나타낸 것이고, 참조된 부호 11-2는 상기 제1구동전원을 인가받아 Vcc의 제2구동전원을 생성하여 출력하는 제2구동전압 생성부의 회로 구성을 나타낸 것이다.

전열 구동부(20)는 상기 전원부(10)로부터 가열전원(AC1)과 제1구동전원(12V)을 인가받고, 제어부(60)의 제어를 받아 턴-온 및 턴-오프 되며, 턴-온 시 상기 제1발열선(41)의 일단으로 가열전원(AC1)을 공급하고, 제2발열선(42)의 일단을 접지시켜 가열전원이 흐를 수 있는 폐루프를 형성한다. 즉 전열 구동부(20)는 제어부(10)의 제어를 받아 전열부(200)로 가열전원을 공급한다. 전열 구동부(20)는 제어부(60)의 제어를 받아 가열전원이 흐르는 폐루프를 형성하기 위해 사이리스터(SCR)와 릴레이(LS1)를 포함한다.

단락 검출부(30)는 상기 제1발열선(41)의 타측과 제2발열선(42)의 타측에 연결되어 상기 제1발열선(41) 및 제2발열선(42)과 함께 폐루프를 형성하여 상기 제1발열선(41)과 제2발열선(42)의 단락 여부 및 발열선들(41, 42)과 감지선(44)과의 단락에 따른 단락 모니터링 신호를 제어부(10)로 출력한다. 단락 검출부(30)는 트린스포머(31)와 정류부(32)와 평활부(33)를 포함한다. 트랜스포머(31)는 전류 트랜스포머(Current Transformer: CT)로서, 1차측 코일의 양 끝단이 상기 제1발열선(41) 및 제2발열선(42)의 타단에 연결되어 전열 구동부(20)의 턴-온 시 상기 1차측 코일을 통해 폐루프가 형성된다. 트랜스포머(31)는 상기 1차측 코일을 통해 가열전원이 흐르면 상기 가열전원을 변압하여 2차측 코일을 통해 출력한다. 정류부(32)는 브릿지 전파 정류부로서 상기 변압된 가열전원을 전파 정류하여 출력한다. 평활부(33)는 상기 전파 정류된 가열전원을 평활하여 단락 모니터링 신호로서 상기 제어부(60)로 출력한다.

온도 검출부(40)는 전열부(200)의 감지선(44)과 연결되어 온도센서(43)에 의해 측정되는 발열선들(41, 42)의 온도를 검출하여 제어부(60)로 제공한다.

제어부(60)는 본 발명에 따른 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로 제어부(60)는 전원부(10)로부터 구동전원을 인가받아 동작하고, 전원부(10)를 통해 외부 전원, 즉 교류전원(1)을 모니터링하며, 온도 검출부(40)를 통해 전열부(200)의 온도를 모니터링 한다. 또한, 제어부(60)는 단락 검출부(30)를 통해 발열선들(41, 42)들간의 단락 및 발열선들(41, 42)과 감지선(44)이 단락되는지를 모니터링하고, 단락 검출 시 전열 구동부(20)를 제어하여 전열부(200)로 공급되던 가열전원(AC1)을 차단한다.

도 3은 본 발명에 따른 트랜스포머를 이용한 온도 검출 기능을 가지는 온도조절장치의 온도 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하 도 3을 참조하면, 제어부(60)는 사용자의 스위치(미도시) 조작에 의해 구동 신호가 입력되는지를 검사한다(S311).

구동 신호가 입력되면 제어부(60)는 사이리스터(SCR)와 릴레이를 턴-온 시키기 위한 제어신호를 출력하여 전원부(10)에서 출력되는 가열전원이 전열부(200)로 공급되도록 한다(S313).

상기 가열전원이 공급되기 시작하면 제어부(60)는 단락 검출부(30)로부터 출력되는 단락 모니터링 신호를 입력받아 전열부(200)의 발열선(41, 42)들 간의 단락 또는 발열선들(41, 42)과 감지선(44)간의 단락을 모니터링하기 시작한다(S315).

상기 단락 모니터링 중 제어부(60)는 미리 설정되어 있는 기준 단락 모니터링 신호 값 범위를 벗어나는 단락 모니터링 신호의 값이 있는지를 판단하고(S317), 기준 단락 모니터링 신호 값 범위를 벗어나는 단락 모니터링 신호가 있으면 전열 구동부(20)의 사이리스터(SCR) 또는 릴레이(LS1)를 턴-오프 하여 전원을 차단한다(S319).

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시 예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

1: 교류전원(AC) 10: 전원부
11: 전원공급부 12: 공급 전원 검출부
20: 전열 구동부 30: 온도 검출부
31: 트랜스포머 32: 정류부
33: 평활부 40: 전열부
100: 제어부

Claims (6)

1. 교류전원을 인가받아 가열전원 및 복수의 구동전원을 생성하여 출력하는 전원부와,
   일측 끝단으로 상기 가열전원을 입력받는 제1발열선과, 일측 끝단으로 상기 가열전원을 출력하는 제2발열선을 포함하는 전열부와,
   상기 전원부로부터 가열전원을 인가받고, 턴-온 시 상기 가열전원을 상기 전열부의 제1 발열선의 일측으로 제공하고 턴-오프 시 상기 전열부로의 가열전원 공급을 차단하는 전열 구동부와,
   상기 제1발열선의 타측과 제2발열선의 타측에 연결되어 상기 제1발열선 및 제2발열선과 함께 폐루프를 형성하여 상기 제1발열선 및 제2발열선의 단락 여부를 검출하는 단락 검출부와,
   사용자의 스위치 조작에 의한 상기 전열구동부를 턴-온 및 턴-오프 하고, 턴-온 시 상기 단락 검출부를 통해 상기 제1발열선 및 제2발열선의 단락 여부를 모니터링 하고, 단락 시 상기 전열 구동부를 제어하여 상기 전열부로의 가열전원을 차단하는 제어부를 포함하되,
   상기 전열부는 상기 제1발열선과 제2발열선의 중심부에 설치되는 온도센서와 상기 온도센서와 연결되는 감지선을 더 포함하고,
   상기 감지선과 연결되어 상기 온도센서에 의해 측정되는 온도신호를 상기 제어부로 출력하는 온도 검출부를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 단락 검출부를 통해 상기 제1발열선 및 제2발열선 중 적어도 하나의 발열선과, 상기 온도 검출부를 통해 감지선이 단락되는지를 모니터링 하고, 단락 시 상기 전열 구동부를 제어하여 상기 전열부로의 가열전원을 차단하는 것을 특징하고,
   상기 단락 검출부는,
   상기 제1발열선 및 제2발열선의 타측에 연결되어 상기 폐루프를 형성하는 제1차코일과 상기 제1차코일을 통해 흐르는 가열전원을 변압하여 출력하는 제2차코일을 포함하는 트랜스포머와,
   상기 변압된 가열전원을 전파 정류하여 출력하는 정류부와,
   상기 전파 정류된 가열전원을 평활하여 단락 모니터링 신호를 상기 제어부로 출력하는 평활부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 트랜스포머는 전류 검출용 전류 트랜스포머인 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 정류부는 브릿지 전파 정류 회로인 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 이용한 화재 방지 장치.
6. 삭제

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