KR101730999B1 - 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트의 제조방법에 있어서
하부판층을 형성하는 단계; 상기 하부판층 상부에 발열선 주위를 온도감지 매질인 나일론 써미스터로 절연을 하고 상기 나일론 써미스터의 주변에 감열선으로 권선이 되며, 상기 감열선 외부에 실드 도선의 실드층으로 이루어진 발열 전선이 배선된 발열 레이어층을 형성하는 단계; 상기 발열 레이어층 상부에 임피던스 감지선이 폐회로망으로 배선된 인체 감지 레이어층을 형성하는 단계; 및 상기 인체 감지 레이어층 상부에 PVC 또는 직물 재질의 상부판층을 형성하는 단계; 를 포함하며;
상기 실드 도선은 제어장치에서 교류 전원의 일측 공통접지와 접속되며, 상기 임피던스 감지선과 상기 제어장치 전원의 공통 접지 사이에 직류 기준전압이 공급된 상태에서, 상기 전기 온열 매트 위에서 인체의 움직임에 따라 상기 임피던스 감지선과 상기 공통 접지 사이에서 변화되는 정전용량의 시간적 변화량에 의하여 발생되는 전압 신호를 감지하여 인체 움직임 감지 신호를 발생시키는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트의 제조방법이 제공된다.

Description

인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 및 그 제조방법{Heating mat havbing body movement detecting function and method for manufacture thereof}

본 발명은 인체의 움직임을 감지하는 장치 및 이를 이용하여 전기 난방장치를 제어하는 전기 난방 제어 장치에 관한 것이다.

전기를 열원으로 이용하는 전기 온열 매트 장치는 전기 장판, 전기 판넬, 전기 매트, 전기요, 전기 카페트 등이 있다.

이러한 종래의 전기장판은 사용자가 난방을 위해 전원을 켜 놓은 상태에서, 잠시 자리를 비운다거나 발열 전선의 전원을 끄지 않고 다른 장소로 이동시 계속해서 작동됨으로써, 그 전력 손실이 낭비될 뿐만 아니라 화재의 위험성도 내포되어 있는 문제점이 있었다.

일반적으로 전열 난방 기구인 전기 온열 매트 장치에는 온도조절 제어장치가 장착되어 있는데, 이 온도조절 제어장치는 전기 온열 매트 장치 위에 사용자가 없어도, 온도조절 제어장치에 설정된 온도가 될 때까지 지속적으로 전원을 공급하여 가열하게 된다.

만약, 사용자가 전원을 끄지 않거나, 온도를 낮추지 않고, 전기 온열 매트 장치로부터 이탈한 경우에도, 계속적으로 가열 동작을 수행하게 되는데, 이 경우 전기를 낭비함은 물론, 화재를 유발하는 문제점을 갖게 된다.

따라서 온도조절 제어장치는 전기 온열 매트 장치 위에 사용자가 일정 시간 비워둔 경우에는 이를 감지하여 가열을 중단시켜서 사고를 미연에 방지할 필요성이 제기된다.

또한, 사용자가 전원 스위치를 끄지않고 외출을 하는 경우에 대비하여 화재의 위험성이나 불필요한 전력낭비를 막기 위한 방법으로 일정시간 경과 후 전원이 차단되는 타이머가 설치된 제품이 개발이 되었다.

이러한 제품은 타이머가 8시간에서 12시간 정도로 설정이 되어 있는데 사용자의 입장에서는 겨울철 초저녁에 온도 조절기를 동작시키게 되면 새벽에 사용중에 전원이 꺼져서 다시 전원을 동작을 시켜야 하는 불편함이 있고 조절기를 동작 시킨 후 얼마 지나지 않아 전원을 끄지 않고 외출을 하는 경우에는 설정된 시간만큼의 시간이 경과한 후에야 전원이 차단되므로 불필요한 전력 낭비가 발생을 하게 된다.

인체를 감지하기 위한 기술로는 실용신안등록 20 - 0429211(절전과 안전 기능 전기매트)에서 압력 스위치가 내장된 판넬을 다수 개 전기장판에 설치하여 인체의 무게에 의하여 압력 스위치를 동작시키도록 구성이 개시된 바 있다. 이러한 구성의 압력 스위치를 내장하기 위해서 어느 정도의 두께와 면적이 있는 케이스가 기본적으로 확보가 필요하여서, 두꺼워서 잘 접혀지지 않는 전기매트의 경우는 설치가 가능하지만, 부드럽고 두께가 얇아서 여러 단계로 접을 수 있는 전기요의 경우에는 전기요의 두께보다 압력스위치 판넬이 더 두꺼워지게 되어 설치 자체가 매우 어렵게 된다. 또한, 사용자의 몸무게의 종류가 다양하므로 압력스위치의 동작시점의 무게 기준을 정하는 문제와 모든 위치에 압력 센서를 장착하여야 하기 때문에 상대적으로 저렴한 난방장치인 전기 장판에서 사용하기에는 비 경제적이다.

또한, 무거운 이불이나 베개 등이 전기 온열 매트 장치 위에 있는 경우에도 이를 인체로 감지하게 되어 압력 스위치가 계속 붙어있는 상태가 되므로 전원공급이 계속 유지될 수가 있게 된다.

또한, 일본 공개특허공보 평7-198149 (적외선 센서부 전기 코타츠 및 그 제조방법)에는 적외선 센서에 의한 움직임 감지 센서를 조절기나 전기 장판의 일측 상단에 설치하여 사용자의 움직임에 반응을 하여 전기장판의 사용 유무를 판별하도록 하는 기술이 개시된 바가 있다.

이러한 적외선 감지장치는 확보된 감지 영역 내에서만 감지를 하기 때문에 항상 제품을 평평하게 놓인 상태에서 사용을 하여야 감지 영역의 확보가 가능하며, 사용중 전기장판이 휘어지거나 접혀지는 경우 및 사용 영역에 다른 장애물로 가리게 되는 경우에는 오작동이 될 수가 있다.

따라서 전기 온열 매트와 같이 구부리거나 접었을 때도 고장 염려가 없고 전기 온열 매트 상에 사용자가 어느 위치에 있더라도 항상 사용자의 움직임을 감지할 수 있으며, 전기 온열 매트 구조에 적합한 경제적으로 인체의 움직임 감지할 수 있는 장치가 요구된다.

일본 공개특허공보 평7-198149 (적외선 센서부 전기 코타츠 및 그 제조방법) 실용신안등록 20 - 0429211(절전과 안전 기능 전기매트)

본 발명의 목적은 전기 온열 매트 상의 모든 장소에서 사용자의 움직임을 감지할 수 있는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 장치 및 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 목적은 전기 온열 매트가 구부리거나 접었을 때도 변형이 발생되지 않으며, 상대적으로 저렴한 난방기구인 전기 온열 매트 경제적으로 제작할 수 있는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 장치 및 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인체의 움직임 감지 장치를 이용하여 사용자가 일정 시간 동안 움직임이 없는 것이 감지되면 발열선으로 공급되는 발열 전압을 차단하여 전력의 낭비를 방지하고, 화재의 위험을 예방할 수 있는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 만취상태이거나 노약자, 환자의 경우를 시간당 움직임 횟수로 판단하여 설정온도를 낮추도록 하는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 의 제조방법에 있어서, 하부판층을 형성하는 단계; 상기 하부층 상부에 발열선 주위를 온도감지 매질인 나일론 써미스터로 절연을 하고 상기 나일론 써미스터의 주변에 감열선으로 권선이 되며, 상기 감열선 외부에 실드 도선의 실드층으로 이루어진 발열 전선이 배선된 발열 레이어층을 형성하는 단계; 상기 발열 레이어층(302) 상부에 임피던스 감지선이 폐회로망으로 배선된 인체 감지 레이어층을 형성하는 단계; 상기 인체 감지 레이어층 상부에 PVC 또는 직물 재질의 상부판층(306)을 형성하는 단계; 를 포함하며; 상기 실드 도선은 별도로 장착되는 제어장치에서 교류 전원의 일측 공통접지와 접속되며, 상기 임피던스 감지선과 상기 제어장치 전원의 공통 접지 사이에 직류 기준전압이 공급된 상태에서, 상기 전기 온열 매트 위에서 인체의 움직임에 따라 상기 임피던스 감지선과 상기 공통 접지 사이에서 변화되는 정전용량의 시간적 변화량에 의하여 발생되는 전압 신호를 감지하여 인체 움직임 감지 신호를 발생시키는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 의 제조방법에 있어서, 하부판층을 형성하는 단계; 상기 하부판층 상부에 발열 전선이 배선된 발열 레이어층을 형성하는 단계; 상기 발열 레이어층에 온도 감지센서가 설치되는 단계; 상기 발열 레이어층 상부에 실드 도선이 배선된 차폐층을 형성하는 단계; 상기 차폐층 상부에 임피던스 감지선이 폐회로망으로 배선된 인체 감지 레이어층을 형성하는 단계; 상기 인체 감지 레이어층 상부에 PVC 또는 직물 재질의 상부판층을 형성하는 단계; 를 포함하며; 상기 실드 도선은 별도로 장착되는 제어장치에서 교류 전원의 일측 공통접지와 접속되며, 상기 임피던스 감지선과 상기 제어장치 전원의 공통 접지 사이에 직류 기준전압이 공급된 상태에서, 상기 전기 온열 매트 위에서 인체의 움직임에 따라 상기 임피던스 감지선과 상기 공통 접지 사이에서 변화되는 정전용량의 시간적 변화량에 의하여 발생되는 전압 신호를 감지하여 인체 움직임 감지 신호를 발생시키는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트 의 제조방법이 제공된다.

또한, 상기 인체 감지 레이어층은 상기 폐회로망 대신 외부를 절연체로 피복한 면상 도체나 은박지로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 사용자가 잠시 자리를 비운다거나 실수로 사용자가 전원을 끄지 않은 상태에서 외출시에 인체의 유무 또는 이동을 감지하여 전원을 자동으로 끊음으로써, 전력의 낭비를 방지하고, 화재의 위험성을 예방하는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면 임피던스 감지선은 미세한 소전압, 소신호전류에 의하여 작동되므로, 임피던스 감지선의 굵기가 가늘고 제조 공정이 간편하여 제조비용이 저렴하여 경제적으로 제조할 수 있다.

또한, 임피던스 감지선은 가늘고 유연하여 구부림이나 충격에도 내구성이 유지될 수 있어서 전기 온열 매트에 효과적으로 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면 임피던스 감지선은 절연 전선을 채택할 수 있기 때문에 세탁이 가능한 전기요 등과 같은 전기 온열 매트에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발열 전선과 임피던스 감지선의 배치구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발열 전선과 임피던스 감지선의 배치구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 감지선 및 발열 전선을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인체의 움직임 감지 장치를 이용한 전기 온열 매트 제어 장치를 도시한 것이다.
도 5 내지 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력전압 및 발열전압과 인체 움직임 입력 신호 전압과의 관계를 설명하기 위한 오실로스코프 파형도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온열매트의 구조를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 인체의 움직임 감지 장치를 이용한 전기 온열 매트 제어 장치를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 도 16을 적용하는 또 다른 실시 예에 따른 온열매트의 구조를 도시한 것이다.
도 18 내지 25는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 온열매트의 제조 단계를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 인체의 움직임 감지 장치의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 온열 매트 장치는 전기 발열체를 매트 상에 삽입하여 매트를 발열시키는 장치로서, 전기 장판, 전기 판넬, 전기 매트, 전기요, 전기 카펫 전기 방석, 전기 담요 등으로 지칭된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 인체의 움직임 감지 방식은 다음과 같다.

인체는 75%가 수분으로 이루어진 넓은 면적을 가진 도체의 매질에 해당이 되며 대전된 전기장 사이에서 이러한 도체의 매질이 움직이게 되면 전기장이 변화하게 되고 변화하는 전기장에 의하여 일측 전극에는 분극 전하가 이동하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발열 전선과 임피던스 감지선의 배치구조를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인체의 움직임 감지 장치는 임피던스 감지선(11)이 발열 전선과 간격을 두고 나란히 배치되며 단자에서 양 끝단을 접속하여 전체적으로 폐회로망을 구성한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 발열 전선은 발열체 또는 발열선(12) 외부에 실드체(14)에 의하여 차폐된 구조를 포함하며 그 외부는 절연체로 피복을 한다.

도 1을 참조하면, 상기 발열 전선은 전기 온열 매트의 베이스(10) 내부에 지그재그 형태로 배열되며 임피던스 감지선(11)은 상기 발열 전선과 간격을 두고 나란히 배치된다.

발열 전선과 나란히 배열된 임피던스 감지선(11)은 발열선(12)의 외곽에 감겨진 실드체(14)와 공급된 제어전압에 의해 서로 대전(帶電)된 상태이다. 실드체(14)의 일측은 공통 접지와 접속된 상태이므로 임피던스 감지선(11)은 공통 접지와 대전(帶電)된 상태를 유지하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 임피던스 감지선(11)은 공통 접지와 제어전압(기준전압)인 직류 2[V]에 의해 대전(帶電)된다. 그러나 임피던스 감지선(11)은 접지와 절연체에 의하여 절연된 상태이므로 전기 온열 매트 상에 사용자의 움직임이 없을 경우에는 전류가 흐르지 않는다.

전기 온열 매트는 방바닥이나 침대 위에 설치가 되어 사용되므로, 임피던스 감지선(11)과 접지 전위를 띠고 있는 바닥면과도 서로 대전(帶電)된 상태가 된다.

이렇게 대전되어 서로 움직임이 없는 상태에서는 전하의 움직임은 없는 상태이어서, 임피던스 감지선(11)에는 아무런 신호가 유도되지 않은 상태로 유지된다.

이때 전기 온열 매트 상에 사용자(인체)가 올라가거나 올라간 후 움직임이 발생이 되는 경우, 인체는 도체 매질에 해당이 되므로 발열 전선과 나란히 설치되며 폐회로망으로 형성되는 임피던스 감지선(11)과 인체 사이에는 정전용량이 인체의 움직임에 따라 변화하게 된다.

전계 중에 물체를 접근시키면 전극표면과 접근하는 물체 표면 사이에 분극작용에 의한 정전유도(靜電誘導) 전압이 유도되며, 이 유도전압에 의해 순간적으로 변화하는 전류가 전극과 접지 사이로 흐르게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 인체의 움직임 감지 장치는 이와 같이 페회로망 내에 움직임이 없을 경우에는 임피던스 감지선(11)에 아무런 전류가 흐르지 않으나, 임피던스 감지선(11)으로 형성된 폐회로망 내에 인체의 움직임이 발생되면 상기 임피던스 감지선(11)과 접지 사이에는 순간적으로 변화하는 전압 신호가 발생하는 것을 감지하여 인체의 움직임을 판단할 수 있도록 하였다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 실험 결과 이 전압 신호는 인체가 움직일 때마다 0.5 - 5[Hz]의 매우 낮은 주파수를 갖는 수[VmV] 정도의 교류신호가 발생하게 된다.

그러나 상기 교류신호는 센서판의 크기와 인체와의 간격에 따라 변경이 가능하다.

사람은 깨어 있을 때는 물론이고, 잠을 자더라도 항상 뒤척이거나 움직이게 된다. 이에 대한 실험보고서(한국해양정보통신학회논문지(2010년) 제14권제11호 센서를 이용한 수면환경 개선)에 따르면, 수면 중 정상적인 사람은 8시간 기준 평균 254회( 150회 ~ 300회) 뒤척임을 가지며, 시간당 최소 30 ~ 40회의 뒤척임을 가지는 것으로 보고된 바 있다.

따라서 일정 시간 뒤척임이 없을 경우에는 전기 온열 매트 상에 사용자가 없는 것으로 간주될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 온열 매트 제어 장치는 상기와 같이 사람이 없는 것으로 감지되면, 발열 전류를 차단하는 제어신호를 발생시킴으로써, 전력 낭비를 막고 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 전기 온열 매트 상에서 사용자(인체)가 뒤척이거나 움직임이 발생하는 순간, 임피던스 감지선(11)과 인체 사이에는 인체가 움직임에 따른 간격 변화에 따라 서로 대전된 면적 및 유전율이 변화를 하게 되므로 임피던스 감지선에는 순간적으로 정전유도(靜電誘導)현상에 의한 전압이 발생을 하게 된다.

즉, 임피던스 감지선(11)에 근접하게 있는 사용자(인체)의 작은 움직임이 있을 경우, 임피던스 감지선(11)과 인체와의 간격(t)이나 면적(A)의 순간적인 변화에 의하여 전체 대전체 사이 매질의 유전율이 순간적으로 변화하게 되므로 이 순간적인 유전율의 시간적 변화 즉, 정전용량 변화치에 의해 임피던스 감지선(11)에는 전압 신호가 발생을 하게 된다.

인체가 뒤척이게 되면 거리와 면적의 변화가 발생되어 정전용량이 변하게 되는데, 임피던스 감지선(11)에서 발생되는 전압 신호는 거리가 가깝게 되거나, 접촉 면적이 늘어나면 순간적으로 증가했다가 원상태가 되고, 거리가 멀어지거나 접촉 면적이 줄어들게 되면, 감지되는 전압 신호는 반대로 감소했다가 원상태가 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전기 온열 매트 내부에 설치된 임피던스 감지선은 내부의 대칭면적을 크게 하고 민감도를 높이기 위하여 권선형 도선을 사용하고 외부 피복은 PVC로 절연한 절연 전선이 채택될 수 있다.

또한, 비닐이나 PVC로 절연된 임피던스 감지선(11)은 발열 전선과 나란히 배열이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전기 온열 매트의 제조에 따른 발열 전선의 배치 공정 시 상기 임피던스 감지선(11)을 함께 배치하도록 할 수 있기 때문에 임피던스 감지선(11)의 제조 공정에 따른 시간과 비용을 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발열 전선과 임피던스 감지선의 배치구조를 도시한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 예에서는 상기 임피던스 감지선을 전기 온열 매트의 전체 가장자리를 따라서 전체 폐회로망을 형성하고 그 내부에 지그재그 형태로 실드선이 부착된 발열 전선을 배치할 수도 있다.

이 경우는 상기 전체 폐회로망 내에 인체의 움직임이 발생되면 상기 폐회로망과 접지 사이에서 감지 전압이 발생하게 된다.

발열선(12)의 두 선 중 일측은 입력 교류 전원 AC1으로부터 전력제어 소자(SCR)를 거쳐 연결되고, 다른 일측은 입력 교류 전원 AC2와 전기 온열 매트 제어장치(20)의 동작 전원부의 접지 전원과 함께 접속을 하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 채택될 수 있는 임피던스 감지선 및 발열 전선을 도시한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 감지선은 단위면적을 크게 하기 위해서 도 3의 a와 같이 중심 PE사(33) 주위를 구리 재질의 도선(32)이 감겨진 권선 형태로 이루어져 있으며, 피복은 일반 발열선에서 사용하는 내열성 PVC(31)를 사용한 절연전선이 채택될 수 있다.

그러나 상기 피복은 다른 절연재질도 채용될 수 있다.

또한, 발열 전선은 도 3의 b, d 또는 e 타입이 사용될 수 있다.

b 타입의 발열 전선은 중심 PE사(43) 주위를 발열선(44)으로 권선을 하고 그 주위를 온도감지 매질인 나일론 써미스터(42)로 절연을 하고 나일론 써미스터(42) 외주변에 감열선(43)이 권선이 된다.

감열선 외부의 피복은 내열성 PVC(41)를 사용한 내열성 PVC 절연전선이 사용된다.

발열전선을 b 또는 d 타입을 사용할 경우, 외부에 실드선이 없기 때문에 발열선과 감지선에서 발생되는 전자파를 방지하는 차폐체가 필요하다.

예를 들어 도 16을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 인체감지 전기매트는 d 타입의 발열 전선을 발열체로 채택하였으며, 발열 전선 상부에 별도의 차폐망(214)으로 차폐를 하고, 차폐망을 전원의 접지와 연결하도록 함으로써, 전자파의 발생을 억제하고 임피던스 감도를 높일 수 있는 구조로 형성된다.

또 다른 실시 예인 도 4를 참조하면, 전자파 발생을 차단하기 위하여 도 3의 AL차폐층(72)이 외주에 부가된 e타입의 발열 전선이 채택될 수 있다.

이는 본 발명을 설명하기 위한 일 실시 예일 뿐, 발열체는 발열선뿐 아니라 면상 발열체를 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인체의 움직임 감지 장치를 이용한 전기 온열 매트 제어 장치를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, DC 동작 전원부(101)는 교류 입력 전원(AC1, AC2)을 입력받아 직류 구동전압(Vcc)으로 변환한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, DC 동작 전원부(101)의 접지측과 교류 입력 전원 중 일측(AC2)은 같이 접속하여 공통 접지로 사용한다.

예를 들면, DC 동작 전원부(101)는 간이 전원회로를 사용하든지 또는 트랜스를 사용하여 정류 전압으로 사용하든 지에 상관없이 직류 전원부의 접지측은 교류 전원부의 일측 접지와 같이 접속하여 공통 접지로 사용된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 발열선(12)을 감싸고 있는 실드체(14)의 일측단자(S1)를 공통접지와 연결을 하게 되면 발열체의 실드된 외부 전위는 전원접지 전위와 일치하게 되며, 발열체에서 발생하는 전자파의 발생을 줄일 수 있게 된다.

도 4를 참조하면, 전원이 연결된 후, 온도 조절 기능을 하는 온도조절저항(VR1)을 조정하여 온도 설정을 하게 된다. 온도 설정을 하게 되면, 설정된 전압까지 마이컴(102)의 출력 노드(A)에서는 온(ON) 신호가 공급되며, 상기 마이컴의 출력 노드(A)의 온(ON) 신호에 의해 전압 공급용 전력소자(SCR)가 턴 온이 되어 전기 온열 매트 내부에 설치된 발열선의 일측 단자(H1)로 발열 전류를 공급하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전기 온열 매트의 제어 장치는 반주기 마다 발열 기능과 감지 기능을 번갈아 수행을 한다.

즉, 발열 주기인 전류의 방향이 AC1에서 AC2로 흐를 때는 발열을 하고, 온도 감지 주기인 AC2에서 AC1으로 흐르는 반파 주기에서는 온도를 감지하는 기능을 수행한다.

온도가 상승되면 온도 감지 주기에 접지(AC2)- S1, S2 - 나일론 써미스터 N - H1, H2 - 온도감지장치(103)를 통한 신호는 마이컴(102)으로 입력되고 설정된 온도에 도달되면 마이컴의 출력 노드(A)에서 오프(OFF) 신호가 발생되며, 마이컴의 오프(OFF) 신호에 의해 발열 전압 공급용 전력소자(SCR)는 턴 오프되고 발열선에 가해지는 전력공급은 중단된다.

이와 같은 과정을 반복하면서 전기 온열 매트의 온도는 일정하게 유지된다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 직류 공급전압(Vcc)은 5[V]이며, 마이컴으로 입력되는 마이컴의 감지 입력 노드(C 점)의 전압은 신호가 없을 때의 기준 전압을 2[V]를 기준으로 설정하여 인체 움직임을 판단하게 된다.

이 기준 전압은 직류 공급전압(Vcc)에 접속된 저항(R2, R3와 R6, R7)에 의하여 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 연산증폭기(OP1)의 입력 노드(B 노드)는 2[V]로 기준 전위가 설정된 상태에서 인체의 움직임이 감지될 때마다 0.11[mV] 의 인체감지신호가 입력되며, 이를 증폭한 출력을 제2 연산증폭기(OP2)에서 다시 증폭하여 마이컴의 감지 입력 노드(C 점)로 출력하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이와 같이 0.11[mV] 의 인체감지신호를 2단 증폭한 제2 연산증폭기(OP2)의 출력전압은 2.5[V] 이상이거나, 또는 1.5[V] 이하의 전압이 출력되고, 이 전압이 마이컴으로 입력되면 2.5[V] 이상이거나, 또는 1.5[V] 이하의 전압을 마이컴에서는 인체의 움직임 신호로 인식하도록 프로그램된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 연산증폭기(OP1)는 약 20배로 반전 증폭을 수행하며, 제2 연산증폭기(OP2)는 200배로 반전증폭을 하도록 설정된다. 이 증폭률은 저항R1, R4 와 R5, R8값으로 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전원을 온(on)한 상태에서 처음 1시간 동안은 임피던스 감지선(11)으로부터 인체 움직임 신호가 입력되지 않더라도 전기 온열 매트 제어 장치는 정상적인 온도 제어 기능을 하도록 프로그램된다.

이후, 다시 임피던스 감지선(11)으로 부터 인체 움직임 신호가 입력되면 그 사이에 별도의 입력신호가 입력되지 않더라도 마이컴은 정상 동작시간을 1시간씩 연장하도록 프로그램된다.

사용자가 전원을 온 시킨 상태에서 전기 온열 매트로부터 떨어져서 1시간 이상을 사용하지 않게 되면 임피던스 감지선(11)으로부터 입력되는 신호가 1시간 이상 없게 된다. 마이컴의 감지 입력신호 역시 1시간 이상 동안 없는 상태이므로 이때는 사용자가 전기 온열 매트 상에 없는 것으로 판단하여, 마이컴(102)에서 마이컴 출력 노드(A)에 오프(OFF)신호를 발생하게 된다. 이에 따라 발열선으로 흐르는 전력공급은 중단된다.

상기 시간은 필요에 따라 조정이 가능하다. 예를 들면 온열 방석의 경우는 5분으로 설정할 수 있다.

또한, 인체가 움직일 때마다 표시램프(Led 1)가 발광되도록 프로그램될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서는 제2 연산증폭기의 출력이 2.5[V] 이상이거나, 또는 1.5[V] 이하일 경우 상기 표시램프(Led 1)가 발광되도록 프로그램된다.

전기 온열 매트의 전원이 온(ON) 상태에서 사용자가 전기 온열 매트 위로 올라가는 순간, 임피던스 감지선(11)과 인체 사이의 전체 매질의 정전용량이 시간적으로 변하게 되므로, 그 순간 임피던스 감지선(11)으로부터 인체 움직임 입력 신호가 발생하게 된다.

이 인체 움직임 입력 신호는 입력 콘덴서(C1), (또는 입력 콘덴서(C1) 대신 저항으로 대치할 수도 있다.)을 거쳐 저역 통과 필터 회로(C2, R1)에서 10[Hz]를 초과하는 노이즈 신호는 걸러지고 0.5 - 5 [Hz]의 저주파신호만이 제1 연산증폭기(OP1)의 입력 노드(B 노드)로 입력된다. 이 인체 움직임 입력 신호는 제2 연산증폭기(OP2)를 거쳐 마이컴으로 신호가 입력되고 마이컴(102)은 정상적인 온도제어 동작 기능을 1시간 단위로 연장하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 인체 움직임 감지신호가 발생될 때마다 정상적인 온도제어 동작 기능을 1시간 단위로 연장하도록 하였으나, 이를 30분 단위 또는 2 시간 단위로 변경할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에서는 인체 움직임 입력 신호에 의한 온도제어방식을 선택적으로 선택할 수가 있다.

즉, 정상적인 사람의 경우는 잠을 자더라도 통상 1시간에 3회 이상 뒤척이게 되며, 3회 미만인 경우에는 미약한 환자이거나, 만취자일 수 있다.

예를 들면, 마이컴에서 인체감지 신호를 1시간당 횟수를 측정하는 방식이다. 처음 1시간이 경과한 후 1시간당 움직임이 3회 이상인 경우는 이를 감지한 마이컴이 정상인이 사용중인 상태로 인식하여 1시간씩 정상 출력을 발생하게 된다. 그러나, 처음 1시간 경과 후 1시간당 움직임이 1 - 2회이면, 만취자 또는 미약한 환자인 경우로 판단하여 설정 온도를 마이컴에서 자동적으로 낮게 설정하도록 제어될 수 있다.

즉 이 경우, 사용자가 60-70도의 고온에 온도설정을 하였을지라도 40도 이하의 낮은 온도로 온도제어를 하도록 프로그램된다.

계속해서 시간당 1- 2회 신호가 입력되면 마이컴의 제어신호에 의하여 40도의 온도를 계속 지속시켜 저온 화상을 방지하게 되며, 만약에 다시 3회 이상의 신호가 입력되면 마이컴에서는 처음의 설정된 온도로 하여 정상적인 제어동작을 하도록 프로그램될 수 있다.

전기 온열 매트는 움직이지 않은 상태로 계속 사용을 하게 되면 그 부분만 국지적으로 온도가 상승하여 화상을 입을 경우가 발생될 수 있다. 만약 전혀 입력 신호가 없을 경우에는 사용자가 없거나 위험 상태로 판단하며, 1시간 뒤 전기 온열 제어장치의 온도조절 동작 기능을 차단하여 전력공급을 중단하도록 마이컴에 프로그램된다.

이러한 판단기준은 마이컴의 프로그램을 통하여 변경 가능하다.

만약 사용자가 전원을 끄지 않고 외출을 하는 경우에는 1시간이 경과 되도록 한 번의 움직임도 없게 되므로 임피던스 감지선으로부터 출력신호는 발생하지 않게 되어 상기한 과정을 거쳐 마이컴의 동작은 중단된다.

또한, 이 경우 대기상태임을 알리도록 램프가 점멸되도록 할 수 있다.

이때 사용자가 외출 후 돌아와서 다시 전기 온열 매트 위에서 사용되면 임피던스 감지선으로부터 신호가 다시 입력이 되고 상기와 같은 과정을 거쳐 이 시점부터 1시간 동안 다시 제어장치를 통한 전원공급이 시작된다.

상술한 예는 본 발명의 일 실시 예로 기재한 것으로서, 인체 감지 신호의 입력신호에 따라 마이컴은 정상 동작시간을 0.5시간 ~ 2시간씩 연장하도록 프로그램될 수 있다.

또 다른 실시 예에 서는 인체 감지 신호가 입력되면 LED(LED1)을 깜박이도록 제어신호를 보내어 인체가 감지되고 있는 것을 육안으로 확인할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 제1 연산증폭기(OP1)의 기준 전압이나 출력측의 전압의 기준치는 회로의 구성에 따라 변경될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 전기 온열 매트 제어 장치가 전기 온열 매트인 전기장판과 분리된 상태에서 설명을 하였으나 전기장판과 제어장치(온도조절기)가 결합된 상태에서도 적용이 가능하다.

도 5 내지 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력전압 및 발열전압과 인체 움직임 입력 신호 전압과의 관계를 설명하기 위한 오실로스코프 파형도이다.

도 5는 발열선에 발열 전압이 인가되지 않은 상태에서 교류 입력 전압과 임피던스 감지선의 입력신호를 도시한 것이다.

채널 1-1은 입력 교류 220V의 파형을 나타내고 채널 2-1은 발열선에 발열전압이 공급되지 않는 상태에서 임피던스 감지선의 입력신호의 상태를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 입력 교류 220[V]가 공급된 상태에서, 발열 전압 공급용 전력소자(SCR)가 턴 오프되어 발열선에 발열 전압이 공급되지 않는 상태를 나타낸 것으로서, 매트로부터 감지되는 임피던스 감지선의 입력신호는 기준전압에서 거의 변화가 없다.

도 6은 발열선에 발열 전압이 공급되지 않는 상태에서 발열선의 입력 전압(H점)과 임피던스 감지선의 입력신호(B 노드)를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 채널 1-2는 접지 전위를 기준으로 발열선 H1점에 나타나는 파형을 나타내고, 채널 2-2는 발열선에 발열전력이 공급되지 않는 상태에서 임피던스 감지선의 입력신호의 상태를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 발열선에 발열전압이 공급되지 않는 상태에서 발열선의 전압은 접지 전위와 동일하며, 임피던스 감지선의 입력신호는 기준전압에서 거의 변화가 없다.

도 7은 실드체가 없는 발열 전선에 발열 전압이 공급된 상태에서 발열선의 입력 전압(H점)과 임피던스 감지선의 입력신호(B 노드)를 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 채널 1-3은 접지 전위를 기준으로 발열선 H1점에 나타나는 전압 파형을 나타내고 채널 2-3은 실드체가 없는 발열선에 발열전압이 공급된 상태에서 임피던스 감지선의 입력신호의 상태를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 발열선에는 발열 전압 공급용 전력소자(SCR)에 의해 채널 1-3과 같은 반파 파형의 발열 전력이 공급된다. 한편, 임피던스 감지선(11)에는 발열선에서 발생되는 전자파의 영향으로 유도 전압이 유도된다. 즉, 임피던스 감지선의 입력 노드(B 노드)에는 채널 2-3과 같은 약 수십[V] 정도의 고조파가 유도되어 나타나게 된다.

이 수십 볼트의 고조파가 제1 연산증폭기(OP1)의 입력 노드(B)에 입력이 되면 임피던스 감지선에서 인체 감지시 신호가 발생을 한다고 해도 그 신호는 수 mV에 불과하므로 인체감지 신호만 걸러내기에는 매우 어렵게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에서는 발열선은 실드된 발열 전선을 사용하고, 실드측을 전원접지와 연결함으로써 임피던스 감지선(11)에서는 발열선에서 발생되는 전자파의 영향을 받지 않고 인체 움직임 감지 신호를 감지할 수 있도록 하였다.

도 8은 저역 통과 필터부가 설치되지 않은 상태에서 제2 연산증폭기(OP2)의 출력 노드(마이컴의 감지 신호 입력 노드(C 점))로 출력되는 파형을 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 채널 2-4는 필터부가 설치되지 않은 상태에서 제2 연산증폭기(OP2)의 출력 노드(마이컴의 감지 신호 입력 노드(C 점))로 출력되는 전압 파형을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 발열선에 전력공급이 되지않는 상태라도 필터(C2)를 설치하지 않을 경우 임피던스 감지선을 통하여 각종 노이즈도 같이 증폭이 되므로 제2 연산증폭기(OP2)의 출력 노드(마이컴의 감지 신호 입력 노드(C 점))로 출력되는 전압 파형은 채널 2-4와 같이 약 0.5[V] 전압을 가진 60[Hz] 주파수를 포함한다.

임피던스 감지선으로부터 입력되는 신호는 인체 감지신호 입력 노드(B)와 입력단 콘덴서(C1)를 거쳐 입력되는데 인체감지에 의한 입력 신호 전압은 인체 움직임 속도로 볼 때 0.5[Hz][에서 5[Hz] 의 매우 낮은 교류 저주파신호이다.

이렇게 인체의 움직임에 의한 신호 전압은 0.5 - 5 [Hz] 의 매우 낮은 주파수를 갖는 수[mV]정도 펄스 전압 신호가 입력이 되므로, 채널 2-4에서 도시된 바와 같은 노이즈가 들어올 경우 마이컴은 인체의 움직임 감지신호를 판단하는데 오류를 발생하게 된다.

발열선을 실드한 상태에서 인체 움직임이 없을 때라도 임피던스 감지선(11)은 넓은 폐회로망으로 형성되므로 이 폐회로망을 타고 주변 전원의 60Hz 및 각종 고주파 대역의 노이즈가 들어오게 되므로 이 노이즈를 제거해 주어야 한다.

도 9는 저역 통과 필터가 설치된 상태에서 제2 연산증폭기(OP2)의 출력노드(마이컴의 감지 신호 입력 노드(C 점))로 출력되는 파형을 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 채널 2-5는 저역 통과 필터가 설치된 상태에서 제2 연산증폭기(OP2)의 출력 노드(마이컴의 감지 신호 입력 노드(C 점))로 출력되는 전압 파형을 나타낸다.

본 발명의 도 4의 일 실시 예에서는 병렬 콘덴서(C2)로 필터부를 구성하여 도 8에서 나타난 60[Hz] 이상의 노이즈 주파수는 접지로 흘려보내고 10[Hz] 이하 신호만 통과하도록 저역 통과 필터를 채용하였다.

또한, 상술한 바와 같이 인체의 움직임 감지 신호는 0.5 - 5[Hz] 의 매우 낮은 주파수를 갖는 수[mV] 정도의 펄스 전압 신호가 입력되는데, 불필요하게 유도되는 직류 전압 분에 의한 노이즈를 제거하기 위하여 인체 감지신호 입력 노드(B)에 입력 노드 입력단 콘덴서(C1)를 직렬로 연결하여 직류 노이즈 분을 제거하도록 하였다.

도 9를 참조하면, 저역 통과 필터가 설치된 상태에서 임피던스 감지선으로 부터 아무 신호가 없을 때, 제2 연산증폭기(OP2)의 출력 노드(마이컴의 감지 신호 입력 노드(C 노드))로 출력되는 전압 파형은 채널 2-5와 같이 기준 전위와 평탄하게 대기 상태가 된다.

도 10, 11은 실드되지 않은 발열선에 발열 전압이 공급된 상태에서 발열선의 입력 전압(H점)과 제2 연산증폭기(OP2)의 출력노드(마이컴의 감지 신호 입력 노드(C 점))로 출력되는 파형을 도시한 것이다.

발열선의 실드선의 부착 유무에 대한 차이는, 전술한 바와 같은 발열선으로 부터 발생되는 고주파 노이즈의 영향도 있으나 고주파 노이즈를 차단한다고 해도 발열선으로 흐르는 전류가 공급이 시작되거나, 공급이 중단될 때 그 변화하는 순간 발생되는 유도전압의 영향으로 임피던스 감지선(11)에 유도 전압이 발생하게 된다.

도 10, 11을 참조하면, 채널 1-6, 1-7은 실드되지 않은 발열선에 발열 전압이 공급된 상태에서 발열선의 입력 전압(H점)이며 채널2-6, 2-7은 제2 연산증폭기(OP2)의 출력노드(마이컴의 감지 신호 입력 노드(C 점))로 출력되는 파형을 도시한 것이다.

도 10은 발열선에 발열 전류가 흐르고 있다가 설정 온도에 도달되어 전력 공급이 중단되는 순간을 나타낸다. 일반적으로 온도조절 방식은 설정온도까지는 전력이 공급되다가 설정온도에 도달하면 전력 공급이 중단되고 온도가 내려가면 다시 전력 공급이 된다. 이렇게 설정온도를 유지하기 위해서 발열선에 전력공급이 온, 오프를 반복적으로 하게 된다.

이때 임피던스 감지선(11)에는 순간적으로 감소 상태로 변화되는 발열선의 전류 변화에 의하여 유도 전압이 유기되어 이를 증폭한 제2 연산증폭기(OP2)의 출력 노드(C)로 출력되는 파형은 기준 전위보다 - 0.5[V] 이상으로 하향되는 신호가 나타나다가 복귀하게 된다.

또한, 도 11은 발열선에 발열 전류가 흐르지 않고 있다가 설정 온도 이하에 도달되어 전력공급이 재개되는 순간을 나타낸다.

이때는 도 10과는 반대로 임피던스 감지선(11)에는 순간적으로 증가되는 발열선의 전류 변화에 의하여 유도 전압이 유기되어 이를 증폭한 제2 연산증폭기(OP2)의 출력노드(C)로 출력되는 파형인 채널 2-7에는 기준 전위보다 + 0.5[V] 이상으로 상향되는 신호가 나타나다가 복귀하게 된다.

이와 같이 발열선이 실드되지 않은 상태에서는 발열선에 전력 공급시작 및 중단되는 시점의 변화에 따라 발생되는 신호가 인체 움직임 감지 신호로 잘못 판단하는 경우가 발생할 수 있다.

도 12, 13은 실드된 발열 전선에 발열전압이 공급 또는 차단된 상태에서 발열선의 입력 전압(H점)과 제2 연산증폭기(OP2)의 출력노드(C)로 출력되는 파형을 도시한 것이다.

도 12, 13을 참조하면, 전술한 도 9. 10에서는 발열 전류의 on-off에 따라 제2 연산증폭기(OP2)의 출력 노드(C)에 유도 전압에 의한 전압이 발생되었으나, 도 12, 13의 채널 2-8, 2-9에는 발열 전류가 공급 시점 또는 중단된 순간에도 발열선의 실드에 의해 유도 전압이 차단되어 임피던스 감지선에는 전혀 영향이 없게 됨을 알 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 감지선이 장착된 전기 온열 매트에서 사용자의 뒤척임을 감지하여 발생되는 파형을 도시한 것이다.

도 14를 참조하면, 채널 2-10은 제2 연산증폭기(OP2)의 출력 노드(C노드)로 출력되는 파형을 나타내며, 채널1-10은 발열선의 입력 전압(H점) 파형을 나타낸다.

도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온열매트의 구조를 도시한 것이다.

도 15를 참조하면, 절연체인 하부판층(172) 상에 발열 전선(152)이 배선된다.

상기 발열 전선(152)은 실드체를 포함하는 도 3의 c 또는 e 타입이 적용된다.

상기 발열 전선(152) 위에 부직포층(170)이 형성되고 상기 부직포층(170)의 상측으로 인체감지선(151)이 배선된 인체 감지 레이어층(160)이 형성된다.

상기 부직포층(170)은 상기 발열 전선(152)을 보호하기 위한 것으로서, 필요에 따라 제외할 수도 있다.

상기 인체 감지 레이어층(160) 위에는 상부판층(171)이 형성된다.

하부판층(172)에는 일측에 접속기 단자(154)가 더 설치될 수 있다.

도 16은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 인체의 움직임 감지 장치를 이용한 전기 온열 매트 제어 장치를 도시한 것이다.

도 4의 실시 예에서는 발열체 외부에 실드체에 의하여 차폐된 발열 케이블 구조에 한정하여 적용되도록 설명하였으나, 또 다른 실시 예에 따른 도 16을 참조하면, 발열체 외부에 실드체에 의하여 차폐된 발열 케이블 구조가 아닌 일반 발열선이나 실리콘 발열선 또는 면상 발열체를 발열체로 사용할 경우를 적용하기 위한 것이다.

도 16에 따르면, 발열체 외부를 차폐하기 위하여, 차폐망(214, 차폐천이나 실드선으로 구성된 망)을 사용하여 덮거나 감싸고, 상기 차폐망은 교류 입력 전원부(AC1, AC2) 및 동작 전원부의 접지(E)와 접속된다.

도 16의 실시 예에는 온도를 제어하기 위하여 발열 레이어 층상에 온도감지센서(243)가 별도로 배치된다. 온도 감지센서(243)의 일측 단자(S2)는 접지와 연결 되며, 타측 단자(S1)는 온도 감지신호가 유도되어 마이컴(202)에 입력된다.

또한, 도 4에서는 전력소자로 SCR을 적용하였으나, 또 다른 실시 예인 도 16에서는 마이컴(202)의 출력 노드(A)의 온(ON) 신호에 의해 포토커플러(205)가 동작한다. 이 포토커플러(205)의 동작신호에 의해 트라이액(204)이 턴 온이 되며, 전기 온열 매트 내부에 설치된 발열선의 일측 단자(H1)로 발열 전류를 공급하게 된다.

도 16의 실시 예에서 임피던스 감지레이어(211)에서 인체를 감지하여 제어하는 동작은 앞에서 설명한 도 4와 동일하게 동작된다.

또한, 도 4 및 도 16의 실시 예에서는 전원은 교류로 사용하는 것으로 설명하였으나, 상기 전원은 AC-DC 어댑터를 이용한 직류로 공급되거나 배터리를 적용할 수도 있다.

도 17은 본 발명의 도 16을 적용하는 또 다른 실시 예에 따른 온열매트의 구조를 도시한 것이다.

도 17을 참조하면, 절연체인 하부판층(192) 상에 실드되지 않은 발열 전선 또는 면상발열체(182)가 배치된다.

상기 발열 전선(182) 위에 차폐망층(185)이 형성되고 상기 차폐망층(185) 상부에는 인체감지선(181)이 배선된 인체 감지 레이어층(190)이 형성된다.

인체 감지 레이어층(190) 위에는 상부판층(1911)이 형성된다.

하부판층(192)의 일측에는 접속기 단자(184)가 설치된다.

도 18 내지 25는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 온열매트의 제조 단계를 도시한 것이다.

도 18은 하부판층을 형성하는 단계이다.

하부판층(301)은 온열 매트의 하부를 형성하는 밑지로서 일종의 단열재 역할을 한다.

하부판층(301)은 천이나 PCV 등이 사용될 수 있다.

도 19는 상기 하부판층(301) 위에 발열 레이어층(302)을 형성한 것을 도시한 것이다.

도 19를 참조하면 상기 발열 레이어층(302)은 발열선 주위를 온도감지 매질인 나일론 써미스터로 절연을 하고 나일론 써미스터의 주변에 감열선으로 권선이 되며 그 외부를 실드체로 차폐된 발열 전선을 채택하여 배선된 것이다.

또 다른 실시 예(도 16 참조)에서 실드체가 포함되지 않은 일반 열선이나 면상발열체를 사용하는 경우에는 이 경우 상기 발열 레이어 층(302) 상에 온도 감지센서(243)를 설치하고, 발열 레이어층(302) 상부에 도전성 차폐천층이나 은박지 레이어층으로된 차폐층을 더 형성하고 차폐 물체를 전원의 접지에 접속하는 단계를 더 거치게 된다.

도 20은 상기 발열 레이어층(302) 상부에 부직포층을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

상기 부직포층(303)은 발열레이어층(302) 상부에 설치를 하게 되는데, 일종의 절연 기능과 발열 레이어층(302)과 후술하는 인체 감지 레이어층(304)과 물리적인 외력에 의한 파손을 막기 위한 기능으로 사용된다.

상기 부직포층은 필수적인 요소는 아니므로 경우에 따라서는 생략될 수 있다.

도 21은 부직포층(303) 상부에 인체 감지 레이어층(304)을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

인체 감지 레이어층(304)은 절연된 비닐 도선이나 PVC 도선이 천에 배선된 것이다.

또 다른 실시 예에서는 인체 감지 레이어층(304)은 외부를 절연체로 피복한 면상 형태의 격자 도선이나, 은박지 등도 사용될 수 있다.

도 22는 인체 감지 레이어층(304) 상부에 완충층(305)을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

완충층(305)은 스펀지 재질의 레이어가 적용된다.

상기 완충층(305)을 인체 감지 레이어층(304) 상부에 형성함으로써, 인체의 움직임에 의해 완충층(305)의 간격이 변화되어 감지 레이어층(304)에서 발생되는 신호전류의 감도가 커지게 되는 기능을 가진다.

스펀지 재질은 공기층이 많아 면적이 넓어지고 폴리에스테르 재질이기 때문에 전하의 발생량이 많게 되어 인체가 움직이면 스펀지와 인체 감지 레이어층(304) 간의 정전용량의 변화가 커지게 되므로 신호전류의 감도가 좋아지게 된다.

그러나 상기 완층층은 생략하여도 기본적인 신호전류의 감지가 가능하므로 경우에 따라서는 완충층을 생략할 수도 있다.

도 23은 완충층(305) 상부에 상부판층(306)을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

상부판층(306)은 전열 매트의 외피로서 PVC 또는 직물 재질 등이 사용된다.

도 18 내지 23의 단계로 각 층을 형성한 후 전체를 재봉하면 전열 매트가 완성된다.

도 24는 재봉하기 전 단계에서 도 18 내지 23의 단계로 형성된 각 레이어의 배치 구조를 도시한 것이다.

도 25는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 각 레이어의 배치 구조를 도시한 것이다.

도 25를 참조하면, 절연 전선으로 배선된 인체 감지 레이어층(304)을 면상도전체(404)로 인체 감지 레이어층을 형성한 것을 도시한 것이다.

상기 면상도전체(404)는 은박지 재질로도 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 인체 움직임 감지 장치는 전기장판뿐만 아니라 지하철의 좌석, 기차의 좌석, 버스의 좌석의 온열 시트 및 히팅장치에 적용될 수 있다.

이 경우, 운용자가 일일이 수동으로 전원을 온 오프 할 필요가 없이 승객이 앉으면 히팅이 되도록 동작하고 승객이 앉지 않는 좌석은 전원을 오프하거나 온도를 낮추도록 프로그램하면, 승객이 사용하지 않는 좌석의 전력낭비를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 일 실시 예에 따른 발열체 및 인체 움직임 감지 장치는 가정, 사무실, 음식점, 공공회관, 버스 승강장 및 야외공원 등의 의자의 바닥에 적용될 수 있다.

이 경우, 사용자가 사용을 하기 위해 의자에 앉을 때만 발열전원이 들어오도록 제어를 하게 되면 자동으로 필요한 의자 시트만 난방을 하게 되므로 불필요한 전력을 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 실시 예에서는 배터리를 이용한 전기온열 방석 또는 전기 온열 방식의 인형 등에도 본 발명의 인체감지 방식을 적용할 수 있다. 이 경우 사용자가 사용할 때만 전원이 투입되도록 할 수 있으므로 배터리의 사용기간을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인체 움직임 감지 장치는 방범용으로 적용될 수 있다.

이 경우 침입 예상 위치에 일 실시 예에 따른 인체 움직임 감지 장치가 내장된 비닐장판이나 벽지 또는 바닥판재로 배치를 하게 되면, 불청객이 침입할 경우 감지가 되므로 방범용으로 이용될 수 있다.

10: 전기 온열 매트의 베이스
11: 임피던스 감지선
12: 발열선
14: 실드체
20: 전기 온열 매트 제어 장치
31, 41: PVC 피복
32, 44: 발열선
33, 43: PE사
42: 나일론 써미스터
43, 243: 감열선
52: AL 실드 차폐층
101, 201: DC 동작전원부
214: 차폐망
243: 온도 감지센서
301: 하부판층
302: 발열 레이어층
303: 부직포층
304: 인체 감지 레이어층
305: 완충층
306: 상부판층
AC1, AC2: 교류 입력 전원
C1 ~ C5: 콘덴서
OP1, OP2: 연산증폭기
R1 ~ R11: 저항
S1, S2: 온도 감지 단자
SCR: 전력소자
H1, H2: 발열선의 단자
VR1: 온도조절저항
Z; 임피던스 감지선의 단자
SCR: 발열 전압 공급용 전력소자
H1, H2: 발열선의 단자
VR1: 온도조절저항
Z; 임피던스 감지선의 단자

Claims (3)

1. 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트의 제조방법에 있어서
   하부판층을 형성하는 단계;
   상기 하부판층 상부에 발열선 주위를 온도감지 매질인 나일론 써미스터로 절연을 하고 상기 나일론 써미스터의 주변에 감열선으로 권선이 되며, 상기 감열선 외부에 실드 도선의 실드층으로 이루어진 발열 전선이 배선된 발열 레이어층을 형성하는 단계;
   상기 발열 레이어층 상부에 임피던스 감지선이 폐회로망으로 배선된 인체 감지 레이어층을 형성하는 단계;
   상기 인체 감지 레이어층 상부에 PVC 또는 직물 재질의 상부판층을 형성하는 단계; 를 포함하며;
   상기 실드 도선은 별도로 장착되는 제어장치에서 교류 전원의 일측 공통접지와 접속되며, 상기 임피던스 감지선과 상기 제어장치 전원의 공통 접지 사이에 직류 기준전압이 공급된 상태에서, 상기 전기 온열 매트 위에서 인체의 움직임에 따라 상기 임피던스 감지선과 상기 공통 접지 사이에서 변화되는 정전용량의 시간적 변화량에 의하여 발생되는 전압 신호를 감지하여 인체 움직임 감지 신호를 발생시키는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트의 제조방법
2. 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트의 제조방법에 있어서
   하부판층을 형성하는 단계;
   상기 하부판층 상부에 발열 전선이 배선된 발열 레이어층을 형성하는 단계;
   상기 발열 레이어층에 온도감지센서가 설치되는 단계;
   상기 발열 레이어층 상부에 실드 도선이 배선된 차폐층을 형성하는 단계;
   상기 차폐층 상부에 임피던스 감지선이 폐회로망으로 배선된 인체 감지 레이어층을 형성하는 단계;
   상기 인체 감지 레이어층 상부에 PVC 또는 직물 재질의 상부판층을 형성하는 단계; 를 포함하며;
   상기 실드 도선은 별도로 장착되는 제어장치에서 교류 전원의 일측 공통접지와 접속되며, 상기 임피던스 감지선과 상기 제어장치 전원의 공통 접지 사이에 직류 기준전압이 공급된 상태에서, 상기 전기 온열 매트 위에서 인체의 움직임에 따라 상기 임피던스 감지선과 상기 공통 접지 사이에서 변화되는 정전용량의 시간적 변화량에 의하여 발생되는 전압 신호를 감지하여 인체 움직임 감지 신호를 발생시키는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트의 제조방법
   
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 인체 감지 레이어층은 상기 폐회로망 대신 외부를 절연체로 피복한 면상 도체나 은박지로 형성된 것을 특징으로 하는 인체의 움직임 감지 기능이 부가된 온열 매트의 제조방법

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