KR101151160B1

KR101151160B1 - 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치 및 제거 방법

Info

Publication number: KR101151160B1
Application number: KR1020090040493A
Authority: KR
Inventors: 이상수
Original assignee: 이상수
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2012-06-01
Also published as: KR20100121365A

Abstract

본 발명은, 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치에 있어서, 내부의 급수를 가열하여 난방 배관으로 제공하도록 입구와 출구를 가지는 중공형 금속관; 상기 중공형 금속관의 외측면에 형성된 장착구에 삽입 설치되어 상기 중공형 금속관을 가열하여 내부를 경유하는 급수를 온수로 가열하는 부재로서, 외부 전원선으로부터 교류 전원을 제공받는 한 쌍의 전열판과, 상기 전열판 사이에 개입되는 발열체와, 상기 발열체가 개입된 상기 전열판을 감싸는 절연필름을 포함하는 전열체 어셈블리; 및 상기 금속관의 일측에 일단이 전기적으로 접속되고 타단은 전자파 제거 배선을 통하여 기준 전위단에 연결되는 세라믹 콘덴서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치 및 이를 이용한 전자파 제거 방법을 제공한다.

이동형 온수 보일러, 전기 온수 가열 장치, 전자파, PTC 히터

Description

이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치 및 제거 방법 {Apparatus and Method for Eliminating the Electromagnetic Wave for Electric Heating Device of Portable Hot-water Heater}

본 발명은 온수 배관이 있는 온수 매트, 카페트, 마루, 차량용 온열 장치 등의 난방 기구에 더운 물을 공급하기 위하여 제공되는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치에서 발생되는 전자파를 제거하기 위한 장치 및 제거 방법에 관한 것이다.

난방 기구 등에 더운 물을 공급하기 위하여 제공되는 전기 온수 가열 장치로서, 코일 히터, 씨즈 히터, 핀 히터 등의 히터를 이용하여 수조의 물을 직접 데워서 온수 배관으로 공급하는 구조는 열효율이 떨어져서 이와 같은 온수 배관이 있는 매트, 카페트, 마루, 차량용 온열장치 등의 난방장치에서의 온수 보일러로는 그 사용이 적합하지 않으며, 또한 도 1에 도시된 바와 같이 수조(10)에 프레임 접지선(Frame Ground)이 없는 경우에는 히터(30)에서 전도되는 전자파가 물에 전도되어 온수 배관(20)을 따라 순환함으로써 온수 매트, 온수 카페트 등과 같은 난방 기구를 사용하는 인체에 전달되어서 유해할 뿐만 아니라 감전 등의 안전상의 문제점이 있으며, 또한 내전압 규격에 미달하는 경우가 빈발하는 문제점을 일으킨다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 수조(10)에 프레임 접지선(FG)이 연결된 경우에는 히터(30)에서 수조(10) 내의 물에 전도된 전자파가 프레임 접지선(FG)을 통하여 제거될 수 있으나, 전원선 지락시에 오히려 심각한 감전의 위험 문제가 있다.

한편, 가열부재로서 PTC 히터(30)를 이용한 일반적인 전기 온수 가열 장치는, 첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이 내부에 수로를 갖는 중공의 금속관(10; 도 1 및 도 2에 도시 설명된 '수조'와 동일한 기능을 수행)과, 이러한 금속관(10) 외면에 배치된 가열 부재 예로서, 짧은 시간에 고온 발열이 가능한 PTC 히터(30)를 포함하여 구성되며, 상기 PTC 히터(30)는 전기적으로 연결된 외부 제어기(40)를 통하여 그 발열 온도가 제어된다. 이때 상기 금속관(10)의 입구와 출구에는 외부 호스 또는 배관이 연결되는데, 이러한 호스 또는 배관을 통해 유입된 급수는 금속관(10)을 거치는 과정에서 상기 PTC 히터(30)로부터 제공되는 순간적인 열에 의해 가열되어서 온수로 전환되며 그 상태로 출구를 통해 배출되어서, 난방 장치 등의 온수 배관(20)으로 공급된다.

이러한 PTC 히터(30)를 이용한 온수 가열장치의 경우에도 다른 일반 전기제품과 마찬가지로 교류 전원을 사용하게 되는데, 교류 전원의 경우 극성이 주기적으로 바뀌는 관계로 직류 전원에 비해 인체에 유해한 전자파가 보다 많이 발생하게 되며, 이처럼 교류 전원을 이용한 PTC 히터 발열과정에서 발생되는 전자파를 차단하거나 또는 제거하지 않으면, 발생된 전자파는 호스 또는 관을 경유하는 급수를 통하여 전파되어서 온수 배관을 통하여 난방 장치 전체에 걸쳐서 보다 광범위하게 퍼짐으로써 사용자의 인체에 유해한 영향을 끼치게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 한국 특허등록공보 제 10-0871896호(2008. 12. 05. 공고)에서는 첨부 도면 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, PTC 히터(30)를 구성하는 한 쌍의 전열판(32) 및 그 사이에 배치되는 발열체(34)을 함께 감싸는 내부 절연필름(36)의 바깥에 상기 전열판(32)의 상하부측에 배치되어 전원인가시 발생되는 전자파를 차폐하는 동판(37)을 추가적으로 설치하고, 상기 전열판(32) 및 발열체(34)를 감싸고 있는 내부 절연필름(36)과 추가된 상기 동판(37)을 포함하여 그 외부를 외부 절연필름(38)으로서 다시 한번 감싸도록 하고서, 상기 동판(37)에 한 쪽 끝이 전기적으로 연결되고 다른 쪽 끝은 외부 전원선 중 접지단측 전원선(L1)과 연결되는 접지배선(35)을 연결하여, 상기 동판(37)에 의해 차폐된 전자파를 상기 접지단측 전원선(L1) 및 콘센트(60)의 접지단(62)로 흘려보내도록 구성된 전자파 소멸기능을 갖는 전기 가열 히터를 제안하고 있다.

이와 같은 구조의 PTC 히터를 이용한 온수 보일러의 경우에는 첨부 도면 도 6의 블록도에 도시된 바와 같이, PTC 히터(30)에서 전도되는 전자파를 동판(37)으로 차단 흡수하며, 흡수된 전자파는 절환 회로(42)를 이용하여 전위가 낮은 N선에 연결하여 제거하도록 구성된다. 그러나, 절환 회로(42)에서 AC+선(전원선)과 N선(중립선)에 선택 절환하는 경우에 오작동의 문제가 있는데 이와 같은 오작동에 대한 별도의 표시가 없어서 안정상 문제가 있으며, 또한 상기 동판(37)은 PTC 히터(30)의 전열판(32)과 발열체(34)로부터 전도되는 열도 차단하므로 열효율이 떨어져서 에너지 손실이 있을 수 있으며, 나아가 PTC 히터(30)와 동판(37) 사이에 정전 용량이 충전되어 PCT 소자의 수명을 단축하는 문제가 있고, 그리고 PTC 히터(30)에서 발생되는 전자파를 완전히 제거할 수가 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 온수 배관이 있는 온수 매트, 카페트, 마루, 차량용 온열 장치 등의 난방 기구에 더운 물을 공급하기 위하여 제공되는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치에서 발생되는 전자파를 효율적으로 제거하면서도 고효율 이동형 온수 보일러 구현에 필수적인 PTC 히터의 열효율을 극대화하여서 에너지 절감에 기여하고, PTC 히터 모듈에 추가적으로 설치되는 동판을 제거하여 제조 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 입력 전원측과 수조 내의 물 사이에서 충분한 절연 내전압을 확보하여 감전 사고도 방지할 수 있도록 하는 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치 및 전자파 제거 방법을 제공하는 것을 1차적인 기술적 과제로 삼고 있으며, 나아가 온수 보일러 시스템의 입력 전원측에 프레임 접지선을 위한 접지단이 있는 경우 뿐만 아니라 그러하지 않은 경우의 양자 모두의 경우에 편리하게 사용할 수 있으며 오작동의 우려가 없는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치 및 전자파 제거 방법을 제공하는 것을 추가적인 기술적 과제로 삼고 있다.

본 발명은 상술한 과제 중에서 1차적인 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치에 있어서,

내부의 급수를 가열하여 난방 배관으로 제공하도록 입구와 출구를 가지는 직관식의 중공형 금속관;

상기 중공형 금속관의 외측면에 별도로 형성되는 장착구에 삽입 설치되어 상기 중공형 금속관을 가열하여 내부를 경유하는 급수를 온수로 가열하는 부재로서, 외부 전원선으로부터 제어기를 거쳐서 전원을 제공받는 한 쌍의 전열판과, 상기 전열판 사이에 개입되는 발열체와, 상기 발열체가 개입된 상기 전열판을 감싸는 절연필름을 포함하는 전열체 어셈블리; 및

상기 중공형 금속관 내부를 경유하는 급수로 방사된 전자파가 상기 중공형 금속관을 통하여 제거될 수 있도록 상기 중공형 금속관의 일측에 일단이 전기적으로 접속되고 타단은 전자파 제거 배선을 통하여 기준 전위단에 연결되는 세라믹 콘덴서를 포함하여 이루어지는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 다른 유형의 저탕식 전기 온수 가열 장치로서,

내부에 수용된 급수를 가열하여 난방 배관으로 제공하도록 입구와 출구를 가지는 온수 가열통(상술한 '수조'에 상응하는 것으로서 일반적으로 내열성을 가진 합성수지재로 형성);

상기 온수 가열통의 내측으로 삽입 설치되는 금속제 장착구 내부에 삽입 설치되어 상기 온수 가열통 내부의 급수를 온수로 가열하는 부재로서, 외부 전원선으로부터 제어기를 거쳐서 전원을 제공받는 한 쌍의 전열판과, 상기 전열판 사이에 개입되는 발열체와, 상기 발열체가 개입된 상기 전열판을 감싸는 절연필름을 포함하는 전열체 어셈블리; 및

상기 온수 가열통 내부의 급수로 방사된 전자파가 상기 금속제 장착구를 통하여 제거될 수 있도록 상기 금속제 장착구의 일측에 일단이 전기적으로 접속되고 타단은 전자파 제거 배선을 통하여 기준 전위단에 연결되는 세라믹 콘덴서를 포함하여 이루어지는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 장치 발명의 보다 바람직한 양태에 따르면 상기 기준 전위단으로서 프레임 접지단이 제공될 수 있으며, 또한 본 발명은 상술한 추가적인 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 상기 기준 전위단으로서 상기 외부 전원선 중에서 중립단이 감지 선택되어 상기 전자파 제거 배선과 전기적으로 접속되게 스위칭되도록 전원선 검지 선택 회로가 상기 전자파 제거 배선과 상기 외부 전원선 사이에 배치되는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치가 제공된다.

한편, 본 발명은 다른 관점에서, 상술한 이동형 온수 보일러용 직관식 전기 온수 가열 장치의 전자파를 제거하기 위한 방법 발명으로서,

(1) 외부 전원선을 통하여 상기 전열체 어셈블리를 구성하는 한 쌍의 전열판에 교류 전원이 인가되면, 전열판 사이에 배치된 발열체는 전열판 사이의 저항에 의해 발열하고, 중공형 금속관을 경유하는 급수는 상기 발열체의 발열로 인하여 중공형 금속관을 경유하는 과정에서 열을 제공받아 온수로 전환되면서, 상기 전열체 어셈블리에서 발생된 전자파가 중공형 금속관 및 내부의 급수로 방사되게 되는 전자파 발생 및 방사 단계; 및

(2) 상기 전자파 발생 및 방사 단계에서 발생되어 급수로 방사된 전자파가 상기 중공형 금속관을 통하여 상기 중공형 금속관 일측과 일단이 전기적으로 접속된 세라믹 콘덴서로 유도되어 흡수되고, 나아가 전자파 제거 배선을 통하여 기준 전위단으로 방출되어 소멸되도록 하는 전자파 흡수 및 제거 단계를 포함하여 이루어지는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파를 제거하기 위한 방법 을 제공한다.

또한, 본 발명은 상술한 이동형 온수 보일러용 저탕식 전기 온수 가열 장치의 전자파를 제거하기 위한 방법 발명으로서,

(1) 외부 전원선을 통하여 상기 전열체 어셈블리를 구성하는 한 쌍의 전열판에 교류 전원이 인가되면, 전열판 사이에 배치된 발열체는 전열판 사이의 저항에 의해 발열하고, 상기 발열체의 발열로 인하여 발생된 열이 상기 전열체 어셈블리가 내부에 설치된 금속제 장착구를 통하여 온수 가열통 내부에 수용된 급수에 전도되어서 급수가 온수로 전환되면서, 상기 전열체 어셈블리에서 발생된 전자파가 온수 가열통 내부에 수용된 급수로 방사되게 되는 전자파 발생 및 방사 단계; 및

(2) 상기 전자파 발생 및 방사 단계에서 발생되어 급수로 방사된 전자파가 상기 온수 가열통 내부에 설치된 상기 금속제 장착구를 통하여 상기 금속제 장착구 일측과 일단이 전기적으로 접속된 세라믹 콘덴서로 유도되어 흡수되고, 나아가 전자파 제거 배선을 통하여 기준 전위단으로 방출되어 소멸되도록 하는 전자파 흡수 및 제거 단계를 포함하여 이루어지는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파를 제거하기 위한 방법을 제공한다.

나아가, 본 발명에 따른 방법 발명의 보다 바람직한 양태에 따르면, 상기 기준 전위단은 프레임 접지단으로 형성될 수 있으며, 이와 달리 프레임 접지단이 제공되지 않는 경우에는 상기 전기 온수 가열 장치에서는 전원선 검지 선택 회로가 상기 전자파 제거 배선과 상기 외부 전원선 사이에 배치되고, 그리고 상기 전자파 제거 방법은 상기 전원선 검지 선택 회로에 의해 상기 외부 전원선 중에서 중립단 을 상기 기준 전위단으로서 감지 선택하고, 선택된 중립단에 해당하는 전원선으로 상기 전자파 제거 배선이 전기적으로 접속되도록 스위칭하는 전원선 중립단 접속 스위칭 단계를 추가적으로 포함하는 방법이 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전기 온수 가열 장치에서 발생되는 전자파를 효율적으로 제거하면서도 이동형 온수 보일러를 구성하는 PTC 히터의 열효율을 극대화하여서 에너지 절감에 기여하고, 또한 종래 기술에서 PTC 히터 모듈에 추가적으로 설치되는 동판을 제거하여 제조 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 입력 전원측과 중공형 금속관(또는 가열 온수통) 내의 물 사이에서 충분한 절연 내전압을 확보하여 감전 사고도 방지할 수 있도록 하며, 나아가 프레임 접지선 유무와 상관없이 오작동이나 안전상의 문제점이 없는 전자파 제거 장치 및 전자파 제거 방법을 제공하는 효과를 가지게 된다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예들을 첨부한 예시 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 7a는 본 발명에 따른 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파를 제거 장치의 바람직한 일 실시예를 도시한 블록도이고, 도 7b는 다른 실시예를 도시한 블록도이며, 도 8은 도 7a와 도 7b의 경우 모두를 수행하는 것이 가능하도록 구성한 실시예를 도시한 블록도이며, 그리고 도 9a 및 도 9b는 도 7a, 도 7b, 및 도 8에 도시된 발열체 어셈블리, 및 세라믹 콘덴서와 전자파 제거 배선의 장치 실시예들을 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에 따른 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파를 제거 장치는 상기 도면들에 도시된 바와 같이, 내부의 급수를 가열하여 난방 배관으로 제공하도록 입구와 출구를 가지는 직수식의 중공형 금속관(110); 상기 중공형 금속관(110)의 외측면에 형성된 장착구(110a)에 삽입 설치되어 상기 중공형 금속관(110)을 가열하여 내부를 경유하는 급수를 온수로 가열하는 부재로서, 외부 전원선(L1, L2)으로부터 교류 전원을 제공받는 한 쌍의 전열판(131, 132)과, 상기 전열판(131, 132) 사이에 개입되는 발열체(133)와, 상기 발열체(133)가 개입된 상기 전열판(131, 132)을 감싸는 절연필름(134)을 포함하는 전열체 어셈블리(130); 및 상기 중공형 금속관(110) 내부를 경유하는 급수로 방사된 전자파가 상기 중공형 금속관(110)을 통하여 제거될 수 있도록 상기 중공형 금속관(110)의 일측에 일단이 전기적으로 접속되고 타단은 전자파 제거 배선(Le)을 통하여 기준 전위단에 연결되는 세라믹 콘덴서(150)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 도 9a에 도시된 직수식의 실시예의 경우와 같이 중공형 금속관(110)의 외측면에는 장착구(110a)가 형성되어 상기 전열체 어셈블리(130)가 삽입 설치되도록 구성될 수 있다.

한편, 이와 달리 도 9b에 도시된 저탕식의 경우에는, 내부에 수용된 급수를 가열하여 난방 배관으로 제공하도록 입구와 출구를 가지는 온수 가열통(110'); 상기 온수 가열통(110')의 내측으로 삽입 설치되는 금속제 장착구(110b) 내부에 삽입 설치되어 상기 온수 가열통(110') 내부의 급수를 온수로 가열하는 부재로서, 외부 전원선(L1, L2)으로부터 교류 전원을 제공받는 한 쌍의 전열판(131, 132)과, 상기 전열판(131, 132) 사이에 개입되는 발열체(133)와, 상기 발열체(133)가 개입된 상기 전열판(131, 132)을 감싸는 절연필름(134)을 포함하는 전열체 어셈블리(130); 및 상기 온수 가열통(110') 내부의 급수로 방사된 전자파가 상기 금속제 장착구(110b)를 통하여 제거될 수 있도록 상기 금속제 장착구(110b)의 일측에 일단이 전기적으로 접속되고 타단은 전자파 제거 배선(Le)을 통하여 기준 전위단에 연결되는 세라믹 콘덴서(150)를 포함하여 이루어진다.

이러한 중공형 금속관(110) 및 금속제 장착구(110b)는 알루미늄 소재로 형성하는 것이 바람직하고, 나아가 표면에 알루마이트 산화 피막을 형성하도록 코팅 처리하여 열전도성 및 내부식성이 향상될 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하며, 또한 이러한 중공형 금속관(110)의 장착구(110a)와 상기 금속제 장착구(110b)의 외측에 형성되는 나사홈에 결합되는 체결나사 등을 이용하여 상기 세라믹 콘덴서(150)의 일단이 용이하게 접속될 수 있다.

여기에서, 도 7a에 도시된 바와 같이 상기 기준 전위단으로서 프레임 접지단(FG)이 제공되는 실시예가 있을 수 있고, 또한 도 7b에 도시된 바와 같이 외부 전원선에 프레임 접지단(FG)이 제공되지 않아서 상기 기준 전위단으로서 상기 외부 전원선 중에서 중립단(N)이 선택되어 스위칭되도록, 전원선 검지 선택 회로(160)가 상기 전자파 제거 배선(Le)과 상기 외부 전원선(L1, L2) 사이에 배치되는 경우의 실시예가 있을 수 있으며, 그리고 앞서 설명한 바처럼 도 8에 도시된 경우와 같이 외부 전원선측의 프레임 접지단(FG) 제공 유무와 상관없이 전자파 제거 배선의 기준 전위단 접속이 가능하도록 장치를 구성하도록 한 실시예도 가능하다.

또한, 도 9a 및 도 9b에 도시된 급수를 온수로 가열하는 부재로서 제공되는 전열체 어셈블리(130)는 본 발명에 따른 바람직한 실시예로 도시된 도 9a에 도시된 바와 같이, 외부 전원선(L1, L2)으로부터 교류 전원을 제공받는 한 쌍의 전열판(131, 132)과, 상기 전열판(131, 132) 사이에 개입되는 발열체(133)와, 상기 발열체(133)가 개입된 상기 전열판(131, 132)을 감싸는 절연필름(134)을 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 발열체(133)로는 일반 금속재질의 발열체에 비해 빠른 온도상승의 특징을 가지면서 정온 발열시 전류가 흐르지 않아 낮은 소비전력을 실현할 수 있는 티탄산바륨계(系) 도자기 재질의 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 그리고 상기 절연필름(134)은 절연성, 내열성, 내약품성, 및 내습성이 우수하며, 고온에서도 치수 및 형상 변형이 적은 동시에 유연성도 우수하여야 하는 조건에 적합한 재료로서 폴리아미드(Ployimide) 또는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 전원선 감지 선택 회로(160)를 구비한 도 7b 및 도 8에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 보다 구체적인 구성을 살펴보면, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 전원선 검지 선택 회로(160)가 상기 전자파 제거 배선(Le)과 상기 외부 전원선(L1, L2) 사이에 배치되고, 그리하여 기준 전위단은 상기 외부 전원선(L1, L2) 중에서 전원단(AC+)이 아닌 낮은 전위의 중립단(N)이 감지 선택되어 상기 전자파 제거 배선(Le)과 중립단(N)과 전기적으로 접속되게 스위칭되도록 구성되게 된다.

여기에서, 상기 전원선 검지 선택 회로(160)는, 첨부 도면 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 외부 전원선(L1, L2) 중 하나의 전원선을 상기 세라믹 콘덴서(150)와 전기적으로 접속시키도록 상기 전자파 제거 배선(Le)에 연결하는 선택 스위치(162); 상기 선택 스위치(162)와 상기 세라믹 콘덴서(150) 사이의 상기 전자파 제거 배선(Le)으로부터 인출되어서 상기 세라믹 콘덴서(150) 또는 상기 외부 전원선(L1, L2)의 전압 레벨 등을 측정하는 검지회로(161); 및 상기 검지회로(161)의 출력 신호에 따라 상기 선택 스위치(162)의 스위칭을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 선택 스위치 제어부(145)를 포함하여 이루어지게 된다.

도 10에 도시된 선택 스위치(162)의 예는 3단자 스위치로서 저항(R1)을 통하여 외부 전원선의 전원단(AC+)과 접속되는 a단자와, 그리고 저항(R2)을 통하여 외부 전원선의 중립단(N)과 접속되는 b단자와, 그리고 전자파 제거 배선(Le)와 접속된 c단자를 포함하여 a-c 단자 연결 또는 b-c 단자 연결을 형성하도록 구성된다.

한편, 도 10에서는 선택 스위치 제어부(145)가 전체 전기 온수 가열 장치의 제어기(140)에 포함되는 것으로 도시하고 있지만, 이는 하나의 예를 도시한 것이고 이와 달리 상기 선택 스위치 제어부(145)는 상기 검지회로(161) 및 상기 선택 스위치(162)와 함께 하나의 유니트로서 전원선 검지 선택 회로(160)를 형성할 수 있음은 당연하다.

또한, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 선택 스위치 제어부(145)에 의한 제어 신호를 입력 받아서 상기 선택 스위치(162)의 오작동(중립단인 전원선에 연결되지 않은 상태)을 경고하는 메시지를 출력하는 메시지 출력부(170)로서 예컨대, 음성 경고 메시지 또는 경고음을 출력하는 를 스피커와 같은 장치를 추가적으로 포함할 수 있으며, 또 다른 구조로서 도 12에 도시된 바와 같이 상기 선택 스위치 제어부(145)에 의한 제어 신호가 상기 선택 스위치(162)의 자동 스위칭 동작을 제어하는 제어 신호로서 상기 선택 스위치(162)로 제공되는 구성을 가질 수 있다.

이하에서는, 상술한 구성을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치의 작동 과정을 첨부된 도면을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 6 내지 도 8, 도 9a, 및 도 10 내지 도 12를 다시 참조하여 전술한 실시예를 살펴보면, 외부 전원선(L1, L2)을 통하여 한 쌍의 전열판(131, 132)에 교류 전원이 인가되면, 전열판(131, 132) 사이에 배치된 발열체(133)는 전열판(131, 132) 사이의 저항에 의해 발열하게 되는데, 이 때 중공형 금속관(110)을 경유하는 급수는 상기 발열체(133)의 발열로 인하여 중공형 금속관(110)을 경유하는 과정에서 열을 제공받아 온수로 전환되지만, 전열판(131, 132)에서 발생된 전자파는 중공형 금속관(110) 및 그 내부의 급수(물)로 방사되게 되는데(전자파 발생 및 방사 단계), 본 발명에서는 이와 같이 중공형 금속관(110) 및 급수(물)로 방사된 전자파가 상기 중공형 금속관(110)을 통하여 상기 중공형 금속관(110) 일측과 일단이 전기적으로 접속된 세라믹 콘덴서(150)로 유도되어 흡수되고, 나아가 전자파 제거 배선(Le)을 통하여 기준 전위단으로 방출되어 소멸되도록 하는 전자파 흡수 및 제거 단계가 진행되게 된다.

한편, 도 9b에 도시된 실시예의 경우에는, 외부 전원선(L1, L2)을 통하여 상 기 전열체 어셈블리(130)를 구성하는 한 쌍의 전열판(131, 132)에 교류 전원이 인가되면, 전열판(131, 132) 사이에 배치된 발열체(133)는 전열판(131, 132) 사이의 저항에 의해 발열하고, 상기 발열체(133)의 발열로 인하여 발생된 열이 상기 전열체 어셈블리(130)가 내부에 설치된 금속제 장착구(110b)를 통하여 온수 가열통(110') 내부에 수용된 급수에 전도되어서 급수가 온수로 전환되면서, 상기 전열체 어셈블리(130)에서 발생된 전자파가 온수 가열통(110') 내부에 수용된 급수로 방사되게 되는데(전자파 발생 및 방사 단계), 본 발명에서는 이와 같이 급수로 방사된 전자파가 상기 온수 가열통(110') 내부에 설치된 금속제 장착구(110b)를 통하여 상기 금속제 장착구(110b)의 일측과 일단이 전기적으로 접속된 세라믹 콘덴서(150)로 유도되어 흡수되고, 나아가 전자파 제거 배선(Le)을 통하여 기준 전위단으로 방출되어 소멸되도록 하는 전자파 흡수 및 제거 단계가 진행되게 된다.

한편, 도 7a에 도시된 구성에 따르면, 전자파가 세라믹 콘덴서(150)로 유도되어 흡수되어 충전됨으로써 세라믹 콘덴서(150)의 전위가 상기 기준 전위단, 즉 프레임 접지단(FG, 제로 볼트 전위) 보다 상승되어서 전자파를 방출하는 전류가 전자파 제거 배선을 통하여 프레임 접지단으로 흘러감으로써 전자파 제거 동작이 수행되게 되며, 그리고 종래 기술과 달리 전원선의 지락시에도 상기 세라믹 콘덴서(150)는 감전의 위험에서 사용자를 보호할 수 있게 된다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 도 7b 및 도 11a 내지 도 12에 도시된 바와 같이 프레임 접지단이 제공되지 않아서 상기 전기 온수 가열 장치에서는 전원선 검지 선택 회로(160)가 상기 전자파 제거 배선(Le)과 상기 외부 전원선(L1, L2) 사이에 배치되는 경우에는, 상기 전원선 검지 선택 회로(160)에 의해 상기 외부 전원선 중에서 중립단(N)을 상기 기준 전위단으로서 감지 선택하고, 선택된 중립단(N)에 해당하는 전원선(L2)으로 상기 전자파 제거 배선(Le)이 전기적으로 접속되도록 스위칭하는 전원선 중립단 접속 스위칭 단계가 추가적으로 진행되는데, 여기에서 상기 전원선 검지 선택 회로(160)를 구성하는 선택 스위치(162)가 도 11a와 같이 연결된 상태(c단자 상태)로서 외부 전원선 중 어디에도 연결되지 않은 상태가 되면 세라믹 콘덴서(150)에 충전된 전자파에 의한 충전 전위(V1)에 의한 미세한 전류가 검지회로(161)로 흐르게 되는데, 이 때 검지회로(161)는 사람이 접촉할 경우의 전위를 이용하여 미세한 전자파의 전압과 전류를 증폭하여 선택 스위치 제어부(145)에 출력 신호를 보내준다. 이 출력 신호를 선택 스위치 제어부(145)에서 처리하여 상기 선택 스위치(162)의 오작동(제1 오작동 상태: 무 연결 상태)을 경고하는 메시지(예컨대, '뚜~~뚜~~'와 같은 일정한 간격의 음향 신호)를 메시지 출력부(170)를 통하여 출력하게 된다.

또한, 도 11b와 같이 연결된 상태(a-c단자 연결 상태)로서 외부 전원선 중 전원단(AC+, 예컨대 220V의 상용전원 인가를 위한 전류가 흐르는 전원단)에 해당하는 전원선(L1)에 연결된 상태가 되면, 세라믹 콘덴서(150)에 충전된 전자파에 의한 충전 전위(V1) 보다 높은 전위(V2)에 의한 전류가 선택 스위치(162)로부터 검지회로(161)로 흐르게 되는데, 이 때 측정되는 전압(또는 전류) 레벨에 따른 출력 신호를 선택 스위치 제어부(145)에 보내주고, 선택 스위치 제어부(145)는 이 출력 신호를 처리하여 상기 선택 스위치(162)의 오작동(제2 오작동 상태: 오류 연결 상태)을 경고하는 메시지(예컨대, '뚜뚜뚜뚜'와 같은 연속 음향 신호)를 메시지 출력부(170)를 통하여 출력하게 된다.

한편, 앞서 예시된 도 11a 및 도 11b를 통하여 설명된 오작동 상태를 해소하기 위하여 도 11c에 도시된 바와 같이 선택 스위치(162)가 b-c 단자 연결 상태로 스위칭되면, b 단자에 연결된 중립단(N)의 전위(V3)가 세라믹 콘덴서(150)에 충전된 전자파에 의한 충전 전위(V1) 보다 낮아서 검지회로(161)에서는 전압이 검지되지 않게 되는데, 이러한 정상 작동 상태에 이르게 되면, 상기 메시지 출력부(170)를 통하여 별도의 오작동 메시지가 출력되지 않도록 선택 스위치 제어부(145)가 작동되게 된다.

한편, 전술한 메시지 출력부(170)에 의한 수동 조작의 경우와 달리, 도 12에 도시된 바와 같은 구성을 채택하는 경우에는, 선택 스위치 제어부(145)가 상기 선택 스위치(162)의 자동 스위칭 동작(예컨대, b-c 단자 연결 상태로의 스위칭)을 제어하는 작동 제어 신호를 상기 선택 스위치(162)로 출력하게 된다.

이상에서 도면을 예시하여 설명된 바와 같이, 상기 전원선 검지 선택 회로(160)의 작동으로 이루어지는 전원선 중립단 접속 스위칭 단계는, 선택 스위치 제어부(145)가 상기 검지회로(161)의 출력 신호에 따라 상기 선택 스위치(162)의 스위칭을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 선택 스위치 제어부(145)에 의한 제어 신호를 입력 받아서 상기 선택 스위치(162)의 오작동을 경고하는 메시지를 메시지 출력부(170)로 출력하거나(도 11a 내지도 11c 참조) 또는 상기 선택 스위치(162)의 자동 스위칭 동작을 제어하는 작동 제어 신호를 상기 선택 스위치(162)로 출력하는(도 12 참조) 스위칭 제어 신호 출력 단계를 포함하여 이루어지게 되는 것이다.

상기한 본 발명에 의하면, 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치의 작동 중에 발생된 전자파가 중공형 금속관(110) 내부의 급수 또는 가열 온수통(110') 내부의 급수로 방출되었다가, 다시금 중공형 금속관(110) 또는 금속제 장착구(110b)의 일측과 일단이 전기적으로 접속된 세라믹 콘덴서(150)로 유도되어 흡수되고, 나아가 전자파 제거 배선(Le)을 통하여 기준 전위단으로 방출되어 소멸되도록 함으로써 전자파가 온수 배관(120)을 따라 전파되어서 사용자 인체로 방출됨으로써 나타날 수 있는 전자파 피해를 최소화할 수 있게 되며, 이러한 전자파 제거 과정에서도 PTC 히터를 포함한 전기 온수 가열 장치의 열효율을 극대화하여서 에너지 절감에 기여하도록 하며, 이울러 전기 온수 가열 장치의 전원선(L1, L2)의 단락 또는 지락이 발생하더라도 상기 세라믹 콘덴서(150)는 심각한 감전 현상을 막아주는 작용을 하게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들이 예시적으로 설명되었지만 당업자라면 변경가능한 다양한 변형 실시예들이 가능하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되며, 또한 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1 내지 도 6은 종래 기술에 따른 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 예들을 도시한 도면들.

도 7a는 프레임 접지단을 구비한 경우에 대한 본 발명의 일 실시예를 도시한 도면.

도 7b는 프레임 접지단을 구비하지 않은 경우에 대한 본 발명의 일 실시예를 도시한 도면.

도 8은 프레임 접지단의 구비 여부와 무관하게 사용 가능한 본 발명의 일 실시예를 도시한 도면.

도 9a는 도 7a, 도 7b, 및 도 8에 도시된 발열체 어셈블리, 및 세라믹 콘덴서와 전자파 제거 배선의 하나의 장치 실시예를 도시한 사시도.

도 9b는 도 7a, 도 7b, 및 도 8에 도시된 발열체 어셈블리, 및 세라믹 콘덴서와 전자파 제거 배선의 다른 유형의 장치 실시예를 도시한 사시도.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원선 검지 선택 회로에 대한 상세도.

도 11a 내지 도 11c는 도 10에 도시된 실시예의 작동 상태도.

도 12는 도 10과 다른 실시예를 도시한 도면.

Claims

이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치에 있어서,

내부의 급수를 가열하여 난방 배관으로 제공하도록 입구와 출구를 가지는 직관식의 중공형 금속관(110);

상기 중공형 금속관(110)의 외측면에 형성된 장착구(110a)에 삽입 설치되어 상기 중공형 금속관(110)을 가열하여 내부를 경유하는 급수를 온수로 가열하는 부재로서, 외부 전원선(L1, L2)으로부터 교류 전원을 제공받는 한 쌍의 전열판(131, 132)과, 상기 전열판(131, 132) 사이에 개입되는 발열체(133)와, 상기 발열체(133)가 개입된 상기 전열판(131, 132)을 감싸는 절연필름(134)을 포함하는 전열체 어셈블리(130); 및

상기 중공형 금속관(110) 내부를 경유하는 급수로 방사된 전자파가 상기 중공형 금속관(110)을 통하여 제거될 수 있도록 상기 중공형 금속관(110)의 일측에 일단이 전기적으로 접속되고 타단은 전자파 제거 배선(Le)을 통하여 기준 전위단에 연결되는 세라믹 콘덴서(150)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치.
이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치에 있어서,

내부에 수용된 급수를 가열하여 난방 배관으로 제공하도록 입구와 출구를 가지는 온수 가열통(110');

상기 온수 가열통(110')의 내측으로 삽입 설치되는 금속제 장착구(110b) 내부에 삽입 설치되어 상기 온수 가열통(110') 내부의 급수를 온수로 가열하는 부재로서, 외부 전원선(L1, L2)으로부터 교류 전원을 제공받는 한 쌍의 전열판(131, 132)과, 상기 전열판(131, 132) 사이에 개입되는 발열체(133)와, 상기 발열체(133)가 개입된 상기 전열판(131, 132)을 감싸는 절연필름(134)을 포함하는 전열체 어셈블리(130); 및

상기 온수 가열통(110') 내부의 급수로 방사된 전자파가 상기 금속제 장착구(110b)를 통하여 제거될 수 있도록 상기 금속제 장착구(110b)의 일측에 일단이 전기적으로 접속되고 타단은 전자파 제거 배선(Le)을 통하여 기준 전위단에 연결되는 세라믹 콘덴서(150)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기준 전위단은 프레임 접지단(FG)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기준 전위단은 상기 외부 전원선(L1, L2) 중에서 중립단(N)이 감지 선택되어 상기 전자파 제거 배선(Le)과 전기적으로 접속되게 스위칭되도록, 전원선 검지 선택 회로(160)가 상기 전자파 제거 배선(Le)과 상기 외부 전원선(L1, L2) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치.
제4항에 있어서, 상기 전원선 검지 선택 회로(160)는,

상기 외부 전원선(L1, L2) 중 하나의 전원선을 상기 세라믹 콘덴서(150)와 전기적으로 접속시키도록 상기 전자파 제거 배선(Le)에 연결하는 선택 스위치(162);

상기 선택 스위치(162)와 상기 세라믹 콘덴서(150) 사이의 상기 전자파 제거 배선(Le)으로부터 인출되어서 상기 세라믹 콘덴서(150) 또는 상기 외부 전원선(L1, L2)의 전압 레벨 등을 측정하는 검지회로(161); 및

상기 검지회로(161)의 출력 신호에 따라 상기 선택 스위치(162)의 스위칭을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 선택 스위치 제어부(145)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치.
제5항에 있어서, 상기 선택 스위치 제어부(145)에 의한 제어 신호를 입력 받아서 상기 선택 스위치(162)의 오작동을 경고하는 메시지를 출력하는 메시지 출력부(170)를 추가적으로 포함하는 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치.
제5항에 있어서, 상기 선택 스위치 제어부(145)에 의한 제어 신호는 상기 선택 스위치(162)의 자동 스위칭 동작을 제어하는 제어 신호로서 상기 선택 스위치(162)로 제공되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 장치.
이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전열체 어셈블리(130)에서 발생하는 전자파를 흡수 제거하기 위한 방법으로서,

(1) 외부 전원선(L1, L2)을 통하여 상기 전열체 어셈블리(130)를 구성하는 한 쌍의 전열판(131, 132)에 교류 전원이 인가되면, 전열판(131, 132) 사이에 배치된 발열체(133)는 전열판(131, 132) 사이의 저항에 의해 발열하고, 중공형 금속관(110)을 경유하는 급수는 상기 발열체(133)의 발열로 인하여 중공형 금속관(110)을 경유하는 과정에서 열을 제공받아 온수로 전환되면서, 상기 전열판 어셈블리(130)에서 발생된 전자파가 상기 중공형 금속관(110) 및 내부의 급수로 방사되게 되는 전자파 발생 및 방사 단계; 및

(2) 상기 전자파 발생 및 방사 단계에서 발생되어 급수로 방사된 전자파가 상기 중공형 금속관(110)을 통하여 상기 중공형 금속관(110) 일측과 일단이 전기적으로 접속된 세라믹 콘덴서(150)로 유도되어 흡수되고, 나아가 전자파 제거 배선(Le)을 통하여 기준 전위단으로 방출되어 소멸되도록 하는 전자파 흡수 및 제거 단계를 포함하여 이루어지는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파를 제거하기 위한 방법.
이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전열체 어셈블리(130)에서 발생하는 전자파를 흡수 제거하기 위한 방법으로서,

(1) 외부 전원선(L1, L2)을 통하여 상기 전열체 어셈블리(130)를 구성하는 한 쌍의 전열판(131, 132)에 교류 전원이 인가되면, 전열판(131, 132) 사이에 배치된 발열체(133)는 전열판(131, 132) 사이의 저항에 의해 발열하고, 상기 발열체(133)의 발열로 인하여 발생된 열이 상기 전열체 어셈블리(130)가 내부에 설치된 금속제 장착구(110b)를 통하여 온수 가열통(110') 내부에 수용된 급수에 전도되어서 급수가 온수로 전환되면서, 상기 전열체 어셈블리(130)에서 발생된 전자파가 온수 가열통(110') 내부에 수용된 급수로 방사되게 되는 전자파 발생 및 방사 단계; 및

(2) 상기 전자파 발생 및 방사 단계에서 발생되어 급수로 방사된 전자파가 상기 온수 가열통(110') 내부에 설치된 상기 금속제 장착구(110b)를 통하여 상기 금속제 장착구(110b)의 일측과 일단이 전기적으로 접속된 세라믹 콘덴서(150)로 유도되어 흡수되고, 나아가 전자파 제거 배선(Le)을 통하여 기준 전위단으로 방출되어 소멸되도록 하는 전자파 흡수 및 제거 단계를 포함하여 이루어지는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파를 제거하기 위한 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 기준 전위단은 프레임 접지단(FG)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 전기 온수 가열 장치에서는 전원선 검지 선택 회로(160)가 상기 전자파 제거 배선(Le)과 상기 외부 전원선(L1, L2) 사이에 배치되고, 그리고 상기 전자파 제거 방법은,

(3) 상기 전원선 검지 선택 회로(160)에 의해 상기 외부 전원선 중에서 중립단(N)을 상기 기준 전위단으로서 감지 선택하고, 선택된 중립단(N)에 해당하는 전원선으로 상기 전자파 제거 배선(Le)이 전기적으로 접속되도록 스위칭하는 전원선 중립단 접속 스위칭 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 방법.
제11항에 있어서, 상기 전기 온수 가열 장치에 제공되는 상기 전원선 검지 선택 회로(160)에서는, 상기 외부 전원선(L1, L2) 중 하나의 전원선을 상기 세라믹 콘덴서(150)와 전기적으로 접속시키도록 상기 전자파 제거 배선(Le)에 연결하는 선택 스위치(162)가 제공되고, 상기 세라믹 콘덴서(150) 또는 상기 외부 전원선(L1, L2)의 전압 레벨 등을 측정하도록 상기 선택 스위치(162)와 상기 세라믹 콘덴서(150) 사이의 상기 전자파 제거 배선(Le)으로부터 인출되는 검지회로(161)가 제공되고, 상기 검지회로(161)의 출력 신호에 따라 상기 선택 스위치(162)의 스위칭을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 선택 스위치 제어부(145)가 제공되며, 그리고

상기 전원선 중립단 접속 스위칭 단계는,

(3-1) 선택 스위치 제어부(145)가 상기 검지회로(161)의 출력 신호에 따라 상기 선택 스위치(162)의 스위칭을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및

(3-2) 상기 선택 스위치 제어부(145)에 의한 제어 신호를 입력 받아서 상기 선택 스위치(162)의 오작동을 경고하는 메시지를 메시지 출력부(170)로 출력하거나 상기 선택 스위치(162)의 자동 스위칭 동작을 제어하는 작동 제어 신호를 상기 선택 스위치(162)로 출력하는 스위칭 제어 신호 출력 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 온수 보일러용 전기 온수 가열 장치의 전자파 제거 방법.