KR101055401B1 - 시즈 히터 조립체 및 이를 이용한 저수식 스팀 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시즈 히터에서 발생하는 열을 바이메탈로 전달하는 전도체를 조기 과열되는 히팅파이프에 장착하여 히팅파이프의 온도 제어를 더욱더 정밀하게 할 수 있는 시즈 히터 조립체 및 이를 이용한 저수식 스팀 보일러에 관한 것이다.

Description

시즈 히터 조립체 및 이를 이용한 저수식 스팀 보일러{Sheath Heater Assembly and Water Tank type Steam Boilor in use with The Sheath Heater Assembly}

본 발명은 시즈 히터에서 발생하는 열을 바이메탈로 전달하는 전도체를 조기 과열되는 히팅파이프에 장착하여 히팅파이프의 온도 제어를 더욱더 정밀하게 할 수 있는 시즈 히터 조립체 및 이를 이용한 저수식 스팀 보일러에 관한 것이다.

종래 이러한 유형의 저수식 스팀 보일러는 물통, 상기 물통에 장착되는 U자형 시즈 히터, 상기 시즈 히터의 온도를 제어하는 바이메탈로 구성하여 있다.

U자형 시즈 히터는 금속관 내에 전열선(니크롬선)과 절연재(산화마그네슘)를 충전한 형태의 전기히터이다.

바이메탈은 상기 시즈 히터의 곡선부에서 가장 먼저 곳 예컨대 시즈 히터의 양 선단부를 지지한 채 물통에 장착되는 지지판에 위치하고 있다.

이러한 U자형 구조에 의해 시즈 히터의 곡선부가 시즈 히터의 양 선단부 보 다 조기에 과열된다.

그런데, 바이메탈은 지지판에 위치하고 있기 때문에, 시즈 히터가 이미 과열된 후 나중에 히터를 감지하여 전류를 차단하게 된다.

이처럼 시즈 히터의 과열 감지가 늦어지면 플라스틱 사출 제품인 물통의 일부(지지판이 설치된 물통 내부)가 놓아 내리는 문제가 있다.

또한, 시즈 히터의 과열은 전열선의 손상이나 단락을 가져와 내구성이 현저히 떨어진다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시즈 히터의 과열을 미리 방지할 수 있는 시즈 히터 조립체 및 이를 이용한 저수식 스팀 보일러를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항1에 기재된 시즈 히터 조립체는,

U자형 히팅파이프를 포함하는 시즈 히터; 상기 히팅파이프에 장착되는 열전도체를 포함한다.

본 발명의 청구항4에 기재된 저수식 스팀 보일러는,

U자형 히팅파이프를 포함하는 시즈 히터; 일단이 상기 히팅파이프에 장착되는 열전도체; 물주입구와 스팀배출구, 상기 열전도체의 타단이 인출되는 인출구를 구비하고, 상기 히팅파이프를 내부에 배치한 채 상기 시즈 히터를 지지하는 물통; 상기 물통의 외부에 장착되며, 상기 열전도체의 타단이 접촉되는 바이메탈을 포함한다.

청구항1 및 청구항4의 구성에 의하여, 조기 과열 구간에 열전도체를 장착함으로써 시즈 히터의 과열을 미리 방지할 수 있다.

전술한 구성에서, 상기 열전도체는 상기 히팅파이프에 장착되는 장착편과, 상기 장착편에서 돌출하는 돌출중공편과, 상기 돌출중공편에 삽입되어 일단은 상기 히팅파이프에 접촉되는 알루미늄전도봉을 포함한다.

또한, 상기 히팅 파이프는 양단에 단자핀이 접속된 전열선이 배치된 채 제1절연재가 충전되는 제1금속관과, 상기 제1금속관의 외주면을 감싸며 그 사이의 공간에 제2절연재가 충전되는 제2금속관으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열전도체의 타단을 상기 물통에 지지하는 지지부재를 더 포함하되, 상기 지지부재는 상기 열전도체의 타단에 형성되는 수나사부와, 상기 수나사부에 체결되는 너트로 구성되되, 상기 인출구의 끝면은 상기 너트의 자리면으로 구성되는 것이 바람직하다.

이상의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명의 시즈 히터 조립체 및 이를 이용한 저수식 스팀 보일러에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

조기 과열을 방지할 수 있는 히팅파이프의 위치와 바이메탈을 열전도체로 연결함으로써, 시즈 히터의 과열을 미리 방지할 수 있다.

또한, 시즈 히터를 이중 절연 히터로 구현함으로써, 그라운드 단자 없이도 쇼트를 확실히 방지할 수 있다.

또한, 열전도체를 물과 닿는 부분(장착편과 돌출중공편)과 그렇지 않은 부분(알루미늄전도봉)으로 나눔으로써, 시즈 히터의 열을 바이메탈로 신속히 전달할 뿐만 아니라 물과 닿는 부분을 열 부식이 안 되는 스테인리스 스틸로 함으로써 스 케일이 생기지 않고 인체에 무해하며 내구성을 향상시킨다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시즈 히터 조립체를 도시한 사시도 및 평면도이고, 도 3은 도 2의 3-3선을 취하여 본 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 시즈 히터 조립체(10)는 외형을 이루는 시즈 히터(30)와, 시즈 히터(30)의 열을 후술될 바이메탈(170)에 전달하는 열전도체(50)로 구성하여 있다.

시즈 히터(30)는 U자형 히팅파이프(31)와, 히팅파이프(31)의 내부에 배치되는 전열선(33)과, 전열선(33)의 양단에 접속되는 단자핀(35)과, 히팅파이프(31)의 내부를 충전하는 절연재(37)로 구성하여 있다.

특히 본 실시예의 시즈 히터(30)는 도 3에 도시한 바와 같이 이중관 히팅파이프(31a)(31b)와 이중 절연재(37a)(37b)로 구성되는 이중 절연 시즈 히터(30)로 구현하고 있다.

이중관 히팅파이프(31a)(31b)는 전열선(33)이 배치되는 금속 내관인 제1금속관(31a)과, 제1금속관(31a) 사이에 공간이 생기도록 외주면을 감싸는 금속 외관인 제2금속관(31b)으로 구성되어 있다.

제1절연재(37a)는 제1금속관(31a)의 내부 공간에 충전되고, 제2절연재(37b)는 제1금속관(37a)과 제2금속관(37b) 사이의 공간에 충전되어 있다.

제1절연재(37a)와 제2절연재(37b)는 무기재질의 산화마그네슘인 것이 좋다.

이처럼, 시즈 히터(30)가 이중으로 절연되어 있어서, 쇼트에 매우 안정적이어서 그라운드 단자를 생략할 수 있다.

열전도체(50)는 히팅파이프(31)에 장착되어 있기 때문에, 특히 히팅파이프(31)의 곡선부 가까이에 장착되어 있기 때문에, 시즈 히터(30)의 조기 과열을 감지하여 방지할 수 있다.

열전도체(50)는 히팅파이프(31)에 장착되는 장착편(51)과, 이 장착편(51)에서 돌출되는 돌출중공편(53)과, 이 돌출중공편(53)에 삽입되는 열전도봉(55)으로 구성하는 것이 바람직하다.

장착편(51)과 돌출중공편(53)은 일체로 가공하는 것이 바람직하다.

또한, 장착편(51)은 브레이징 용접에 의해 히팅파이프(31)의 외주면에 고정되는 것이 바람직하다.

열전도봉(55)의 일단(55a)은 히팅파이프(31)에 접하고, 열전도봉(55)의 타단(55b)은 바이메탈(170)에 접하도록 삽입되어 있다.

열전도봉(55)은 열전도율이 우수한 알루미늄전도봉(55)으로 하여 히팅파이프(31)의 발열 온도를 신속히 감지하는 것이 좋다.

또한, 장착편(51)과 돌출중공편(53)은 물속에 잠기는 부분으로서 스테인리스 재질로 하는 것이 스케일 방지와 무해한 측면에서 바람직하다.

마찬가지로, 히팅파이프(31)도 물속에 잠기는 부분이기 때문에 스테인리스 재질로 하는 것이 바람직하다.

또한, 시즈 히터(30)의 히팅파이프(31) 양단에는 지지판(40)을 브레이징 용접 등에 의해 고정 지지하는 것이 바람직하다.

마찬가지로 지지판(40)의 배면도 물에 접촉하는 부분이기 때문에, 스테인리스 재질로 하는 것이 좋다.

또한, 스테인리스 재질은 히팅파이프(31)의 양단측의 열이 지지판(40)에 전달되는 열전도율이 낮고 부가적으로 물에 접촉해 있기 때문에 주변의 플라스틱 재질이나 고무재질에 열변형 등의 영향을 주지 미치지 않는다.

이하, 본 실시예의 시즈 히터 조립체(10)를 이용한 저수식 스팀 보일러(100)에 대해 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시즈 히터 조립체를 채택한 저수식 스팀 보일러를 도시한 사시도이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 주요 부분을 도시한 사시도이다.

도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 저수식 스팀 보일러(100)는 크게 외관을 이루는 물통(110)과, 물통(110)에 장착된 시즈 히터 조립체(10)로 구성하여 있다.

물통(110)은 상부가 개방된 박스 형상의 수조(111)와, 이 수조(111)의 상부를 덮는 덮개(116)로 구성하여 있다.

수조(111)에는 바닥에서 위로 돌출한 스팀배출구(112)가 형성되어 있고, 덮개(116)에는 물주입구(117)가 형성되어 있다.

수조(111)와 덮개(116)는 각 테두리에 형성된 체결공과 체결홈을 스크루로 나사 체결함으로써 결합한다.

또한, 수조(111)의 일측벽에는 내부와 통하는 인입구(114)가 형성되어, 시즈 히터 조립체(10)를 수조(111)의 내부로 삽입하여 배치할 수 있다.

또한, 인입구(114)의 주위에는 지지판(40)이 걸려 더 이상 인입되지 않는 안착홈(114a)이 형성되어 있다.

또한, 지지판(40)의 테두리에는 패킹(120)이 끼워지는 것이 실링 측면에서 바람직하다.

또한, 체결지지판(125)이 수조(111)의 체결홈(127)에 체결되면, 체결지지판(125)이 패킹(120)을 가압하기 때문에, 인입구(114)에 대해 시즈 히터(30)를 안정적으로 지지할 수 있다.

체결지지판(125)의 중심부에는 시즈 히터(30)의 양단측 단자핀(35)이 노출되는 관통공이 형성되어 있다.

한편, 수조(111)의 다른 측벽에는 열전도체(50)가 인출되는 인출구(130)가 형성되어 있다.

인출구(130)는 열전도체(50)의 타단이 외부로 노출되어 바이메탈(170)과 접촉되는 통로 역할을 한다.

인출구(130)도 수조(111)와 서로 통하기 때문에 실링하는 것이 좋다.

실링은 도 3과 같이 돌출중공편(53)의 오링장착홈(53a)에 오링(54)을 장착하여, 인출구(130)의 내벽에 오링(54)을 밀착시켜 행한다.

또한, 열전도체(50)는 지지부재(140)에 의해 수조(111)에 지지되는 것이 바람직하다.

지지부재(140)는 열전도체(50)의 타단 보다 상세하게는 돌출중공편(53)의 타단에 형성되는 수나사부(141)와, 이 수나사부(141)에 체결되는 너트(143)로 구성되어 있다.

이때, 인출구(130)의 끝면(131)은 너트(143)의 자리면(131)이 되기 때문에 체결되게 된다.

이때, 돌출중공편(53)과 인출구(130)의 내벽 사이에 패킹(150)을 추가로 구현하여도 좋다.

패킹(150)은 인출구(130)에 형성된 안착홈(135)에 안착된 채 너트(143)의 체결에 의해 자리를 잡게 된다.

또한, 돌출중공편(53)에는 스토퍼(53b)가 형성되는 것이 바람직하다.

이 스토퍼(53b)는 인출구(130)의 내측벽에 걸려 더 이상 인출되지 않도록 하여, 위치 결정을 신속히 행한다.

또한, 인출구(130)는 수조(111)의 측벽에서 내부로 함몰된 함몰홈(113)에서 다시 역으로 드로잉한 사출 구조이기 때문에, 인출구(130)의 끝면(131)이 적어도 수조(111)의 외측면에서 돌출되지 않는다.

또한, 인출구(130) 주위에는 바이메탈체결리브(172)가 형성되어 있다.

따라서, 바이메탈(170)이 바이메탈체결리브(172)에 체결 장착될 때, 외부로의 심한 돌출을 최대한 억제하여 전체적인 점유 공간을 줄일 수 있다.

이와 같이, 함몰홈(130a), 인출구(130), 바이메탈체결리브(172)와 같은 복잡한 구조를 사출 성형에 의해 간단히 형성할 수 있기 때문에, 히팅파이프(31)와 바이메탈(170)을 열전도체(50)로 직접 접촉 전도시킬 수 있는 구조로 쉽게 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 시즈 히터 조립체 및 이를 이용한 저수식 보일러는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대 밴드란 두께에 비해 폭이 넓은 형태를 뜻하지만 가로질러 지지할 수 있는 형태를 포함하는 것임은 당업자라면 자명하다 할 것이다.

본 발명은 스팀청소기, 스팀다리미와 같은 저수식 스팀 보일러에 적용할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시즈 히터 조립체를 도시한 사시도 및 평면도.

도 3은 도 2의 3-3선을 취하여 본 단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시즈 히터 조립체를 채택한 저수식 스팀 보일러를 도시한 사시도.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 주요 부분을 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 시즈 히터 조립체 30 : 시즈 히터

31 : 히팅파이프 31a : 제1금속관(금속내관)

31b : 제2금속관(금속외관) 33 : 전열선

35 : 단자핀 37 : 절연재

37a,37b : 제1,제2절연재 40 : 지지판

50 : 열전도체 51 : 장착편

53 : 돌출중공편 53a : 오링장착홈

53b : 스토퍼 54 : 오링

55 : 열전도봉(알루미늄전도봉)

100 : 저수식 스팀 보일러 110 : 물통

111 : 수조 112 : 스팀배출구

113 : 함몰홈 114 : 인입구

114a : 안착홈 116 : 덮개

117 : 물주입구 120 : 패킹

125 : 체결지지판 127 : 체결홈

130 : 인출구 131 : 너트자리면(끝면)

135 : 안착홈 140 : 지지부재

141 : 수나사부 143 : 너트

150 : 패킹 170 : 바이메탈

172 : 바이메탈체결리브

Claims (7)

1. 삭제
2. U자형 히팅파이프를 포함하는 시즈 히터;

   상기 히팅파이프에 장착되는 열전도체를 포함하되,

   상기 열전도체는 상기 히팅파이프에 장착되는 장착편과, 상기 장착편에서 돌출하는 돌출중공편과, 상기 돌출중공편에 삽입되어 일단은 상기 히팅파이프에 접촉되는 알루미늄전도봉을 포함하는 시즈 히터 조립체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 히팅 파이프는 양단에 단자핀이 접속된 전열선이 배치된 채 제1절연재가 충전되는 제1금속관과, 상기 제1금속관의 외주면을 감싸며 그 사이의 공간에 제2절연재가 충전되는 제2금속관으로 구성되는 시즈 히터 조립체.
4. 삭제
5. U자형 히팅파이프를 포함하는 시즈 히터;

   일단이 상기 히팅파이프에 장착되는 열전도체;

   물주입구와 스팀배출구, 상기 열전도체의 타단이 인출되는 인출구를 구비하고, 상기 히팅파이프를 내부에 배치한 채 상기 시즈 히터를 지지하는 물통;

   상기 물통의 외부에 장착되며, 상기 열전도체의 타단이 접촉되는 바이메탈을 포함하되,

   상기 열전도체는 상기 히팅파이프에 장착되는 장착편과, 상기 장착편에서 돌출하는 돌출중공편과, 상기 돌출중공편에 삽입되어 일단은 상기 히팅파이프에 접촉되고, 타단은 상기 바이메탈에 접촉되는 알루미늄전도봉을 포함하는 저수식 스팀 보일러.
6. 제5항에 있어서,

   상기 열전도체의 타단을 상기 물통에 지지하는 지지부재를 더 포함하되,

   상기 지지부재는

   상기 열전도체의 타단에 형성되는 수나사부와,

   상기 수나사부에 체결되는 너트로 구성되되,

   상기 인출구의 끝면은 상기 너트의 자리면인 저수식 스팀 보일러.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 히팅 파이프는 양단에 단자핀이 접속된 전열선이 배치된 채 제1절연재가 충전되는 제1금속관과, 상기 제1금속관의 외주면을 감싸며 그 사이의 공간에 제2절연재가 충전되는 제2금속관으로 구성되는 저수식 스팀 보일러.

Images