KR101274646B1 - 전기식 수중히터의 온도감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용기 담긴 물을 가열하는 과정에서 히터파이프 내에 배치되어 열감지부재로 과열온도를 감지하여 일정온도 이상이 되면 자동으로 히터기능이 상실될 수 있도록 함으로써 과열을 방지하여 화재를 예방할 수 있도록 하는 전기식 수중히터의 온도감지장치에 관한 것이다. 본 온도감지장치는 전기발열체(12)의 양단에 연결되고 히터파이프(10)에 내장되는 상단부를 케이스(30) 내에 고정설치하는 한 쌍의 연결봉(34a)(34b)과, 상기 한 쌍의 연결봉(34a)(34b) 중 하나의 연결봉(34a)에 연결된 탄성부재(46)와 전기발열체(12) 사이에 배치되는 열감지부재(48) 및 상기 열감지부재(48)를 내장하여 양단이 밀봉된 보호케이싱(42)을 포함하고, 상기 히터파이프(10) 내부에 내장한 열감지부재(48)가 히터파이프(10) 하부 영역에 위치한 것을 특징으로 한다.

Description

전기식 수중히터의 온도감지장치{Temperature sensing apparatus for electric heating}

본 발명은 전기식 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용기에 담긴 물을 가열하는 과정에서 과열온도를 감지하여 일정온도 이상이 되면 자동으로 히터기능이 상실될 수 있도록 함으로써 과열을 방지하여 화재를 예방할 수 있도록 하는 전기식 수중히터의 온도감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기식 온수전열기(온수가열장치)는 열효율이 높고, 공해가 유발되지 않으며, 그 구조가 극히 간단하여 각종 산업용을 비롯한 가정용으로 널리 보급되어 있다.

이러한 온수전열기는 용기 등에 담긴 물을 일정온도로 가열하거나, 또는 공업용으로 사용되는 액상의 화학물질이나 수용액을 일정온도로 가열하기 위하여 사용되고 있다.

상기 온수전열기는 전기로 가열되는 전기발열체를 히터파이프에 삽입시키고, 상기 히터 파이프는 케이스에 결합하며, 전기발열체 온도를 제어하는 제어부는 본체에 설치되어 전기발열체의 온도를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 온수전열기는 단일 기능을 가지는 제어부와, 단일 기능을 선택하고 기능수행을 위한 다양한 기능센서 및 온도감지기 등이 본체에 각각 설치되어 다양한 감지기능 및 조절기능을 수행할 수 있으나, 복잡한 구조로 히터 조립체가 완성되므로 조립의 복잡성으로 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

삭제

이러한 통상의 온수전열기는 전기에너지에 의해 가열하는 히터가 히터파이프에 삽입되어 있고, 그 히터파이프는 케이스에 결합하고 있으며, 그 케이스 내에는 히터의 온도를 조절하는 제어부와 각종 기능을 선택하고 수행하기 위한 다양한 기능센서 및 온도감지기 등이 설치되어 있다.

그런데 이러한 종래의 가열장치는 히터에 전기에너지를 공급하는 전극의 누전을 방지하기 위한 수단이 없기 때문에 누전 시 감전 등의 전기 안전사고의 위험이 있어 관리가 어렵고 취급에도 상당한 불편한 문제점이 있다.

또한 열감지부재가 전기발열체를 수용하는 히터파이프와 별도로 설치되어 있는 감지파이프에 내장하기 때문에 실질적으로 발열하는 온도를 측정하지 못하고 전기발열체로부터 발산하는 가열온도가 높아서 온도측정차이가 발생하게 되었다. 또한 전기발열체로부터 직접 발생하는 온도를 측정하지 못하고 착오측정에 따른 과열이 유발되며, 이로 인해 과열에 따른 화재발생의 주원인이 되는 문제가 있었다.

한편, 열감지부재가 전기발열체에 연결되어 외부의 충격이나 간섭으로 보호하기 위한 보호캡을 덮은 상태로 히터파이프에 수용되어서 인발가공(drawing) 또는 밴딩(banding)에 의한 가공공정에 따라 히터파이프를 가공하게 되면 가공 전 길이보다 가공 후에 길이는 길어지게 됨과 동시에 히터파이프 내부에 배치된 열감지부재가 인장력에 의하여 전기발열체와 분리되어서 감지기능을 상실하게 되므로 안전한 사용을 이루지 못하게 되는 문제점이 있다.

한국 실용신안 등록번호 제119560호 한국 실용신안 등록번호 제237611호

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 용기 등에 담겨진 액체를 가열하는 과정에서 용기에 담긴 물의 온도가 필요 이상온도로 과열이 되면 자동으로 히터기능을 상실할 수 있도록 구성하여서 히터사용시 안전성을 높여 화재를 예방하고 재산과 인명을 보호할 수 있는 전기식 수중히터의 온도감지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적으로는, 간단한 구조로 이루어져서 부품 수 절감으로 생산공정을 절감하고 작업 공정을 간소화할 수 있는 전기식 수중히터의 온도감지장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는 전기발열체가 내장된 히터파이프와 감지센서가 내장된 감지파이프의 상단을 케이스의 연결관에 결합하고 전선으로 온도조절기와 연결하여 이루어지는 전기식 수중히터의 온도감지장치에에 있어서, 상기 전기발열체의 양단에 연결되고 히터파이프에 내장되는 상단부를 케이스 내에 고정설치하는 한 쌍의 연결봉과, 상기 한 쌍의 연결봉 중 하나의 연결봉에 연결된 탄성부재와 전기발열체 사이에 배치되는 열감지부재 및 상기 열감지부재를 내장하여 양단이 밀봉된 보호케이싱을 포함하고, 히터파이프 내부에 내장한 열감지부재가 히터파이프 하부 영역에 위치한 전기식 수중히터의 온도감지장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 열감지부재의 외부 전면에는 방청부재로 피복된 전기식 수중히터의 온도감지장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 열감지부재 내부는 충진재로 충진 압축한 전기식 수중히터의 온도감지장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 보호케이싱은 중앙이 절개되어 분리 가능한 전기식 수중히터의 온도감지장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 열감지부재는 히터파이프 내부에서 상부영역에 위치한 전기식 수중히터의 온도감지장치를 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 전기식 수중히터의 온도감지장치는 히터파이프 내부에 내장하는 전기발열체와 열감지부재가 안전하고 양호한 상태로 설치되어 있어서 용기에 담긴 물을 가열하는 과정에서 과열감지기능을 수행하게 되므로 부당한 온도로 온수가열이 되는 것을 방지할 수 있고, 특히 자동으로 전기발열체의 전원을 차단하여 적당한 온도범위로만 온수가열을 이룰 수 있기 때문에 화재를 예방하고 안전한 사용으로 인명과 재산을 보호하는 신뢰성이 있고 안전한 제품사용을 이루게 하는 효과가 있다.

그뿐만 아니라, 전기발열체가 내장된 히터파이프에 설치되는 열감지부재가 손상과 변형이 없이 안전하고 간단하게 성형 완성함으로써 조립시간을 단축하여 생산성을 향상시키며, 또 안정된 내장상태를 유지하는 열감지부재를 통한 열 감지기능의 향상으로 인해 더욱 편리하고 안정적인 사용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 가열장치의 전체구성을 보인 사시도이고,
도 2는 본 발명에 의한 전기발열체의 분해사시도이고,
도 3은 본 발명의 열감지장치가 적용된 가열장치의 사용상태도이고,
도 4는 본 발명에 의한 감지파이프 요부 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 전기식 수중히터의 온도감지장치의 일실시 예는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전원이 공급되면 열이 발생하는 히터파이프(10)와, 히터파이프(10) 내부에 수용되는 전기발열체(12)와, 온도 및 수위를 감지하기 위한 열감지센서(22)와, 열감지센서(22)를 수용하는 감지파이프(20)와, 히터파이프(10)와 감지파이프(20)의 상단을 결합하는 연결관(32)과, 연결관(32)이 일체로 성형되며 배선케이블을 수용하는 케이스(30)와, 전원공급을 위한 플러그(60)를 포함하여 구성된다.

히터파이프(10)는 중공을 갖는 금속제 관 형체로 이루어져 내부에는 코일(Coil) 모양의 전기발열체(12)가 내장된다. 그리고 히터파이프(10)의 내부에는 열전도율과 절연성이 뛰어난 산화마그네슘(Mgo) 등과 같은 충진재(13)를 전기발열체(12)가 감싸지도록 충전함으로써 전기에너지의 열에너지로 변환에 따른 열효율을 높이며, 외부의 물리적인 충격에도 견고하여 다양한 모양으로 용도에 맞게 적절히 가공할 수 있다.

전기발열체(12)는 히터파이프(10)의 내부에 설치되어 전기를 공급받아서 열을 발생시키는 발열구조로 이루어진다.

이러한 전기발열체(12)는 니크롬선, 탄소발열체, 세라믹발열체, 텅스텐선 등과 같은 발열체 중 어느 하나를 채용할 수 있다.

히터파이프(10)는 내부가 중공인 봉 형상 또는 파이프 형상으로 이루어지고 전기발열체(12)와 연결되는 한 쌍의 연결봉(34a)(34b)이 내장되어 진다.

상기 한 쌍의 연결봉(34a)(34b)중 하나의 연결봉(34a)과 전기발열체(12)의 사이에는 탄성부재(46)와 연결된 열감지부재(48)가 일체로 설치되어 있으며, 상기 열감지부재(48)는 보호케이싱(42)에 내장되어서 외부의 충격이나 간섭으로부터 보호가 이루어지도록 되어 있다.

그리고 상기 보호케이싱(42)은 내부에 충진재(44)를 충진 압축하여서 더욱 강력한 보호조건을 제공하고 있고 상,하부 양단은 압착하여 결속상태를 유지하는 형태로 되어 있다.

여기서 연결봉(34a)과 전기발열체(12) 사이에 배치되는 열감지부재(48)의 연결은 한 쌍의 연결봉(34a)(34b) 사이로 전기발열체(12)를 연결하되, 하나의 연결봉(34a)과 전기발열체(12)의 사이에는 열 감지를 이루는 열감지부재(48)가 탄성부재(46)로 연결되고, 열감지부재(48)를 내장하는 보호케이싱(42)의 상,하부는 탄성부재(46)와 전기발열체(12)를 클립 한 상태로 설치되어 있다.

한편, 상기 열감지부재(48)의 위치는 히터파이프(10)의 꽈리형태로 밴딩된 하단부로부터 10~15cm 거리를 둔 위치에 설치하는 것이 바람직하며, 여기에 한정하지 않고 열감지부재(48)의 기능이 가능하다면 어느 위치에 설치하여도 실시 가능할 것이다.

또한 열감지부재(48)는 온도감지가 100℃~190℃이면 그 기능을 상실할 수 있도록 설정되므로 기능상실온도에서 단전상태가 되므로 그 기능을 상실하게 된다.

히터파이프(10)는 무게가 가벼우며 내식성 및 열전도율, 내부식성, 내화학성 등이 우수한 티타늄이나 탄탈늄, 지르코늄, 스테인리스 스틸과 같은 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.

히터파이프(10)를 수용하고 있는 외관파이프(14)는 중간 부분이 U자 형상으로 밴딩되어 이루어지는 것이 바람직하나 I자 형상으로 이루어지는 것도 가능하다. 또 외관파이프(14)와 히터파이프(10)는 도면에는 나타내지 않았지만 본 발명의 목적을 만족하는 범위 안에서 다양한 외관구조를 적용하는 것이 가능하다.

즉, 소정 직경을 갖는 금속재 히터파이프(10)의 중공에 니크롬선과 같은 전기발열체(12)와 산화마그네슘(MgO)과 같은 충전재(13)를 내장한 후 외관파이프(14) 내부에 수납하여 2중 관 형태를 가지도록 형성되며, 수중에 침수되는 히터파이프(10)를 내장한 외관파이프(14)의 하단부를 U자 또는 꽈리형상으로 밴딩되어 형성된다.

감지파이프(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 그 상부가 케이스(30)의 하부에 일체로 형성된 연결관(32)에 삽입되어 고정되어 있고, 내부에는 PCB기판(40)과 전선으로 연결되어 있는 열감지센서(22)가 내장되어 있다.

그리고 감지파이프(20)에 내장된 열감지센서(22)는 온도감지가 가능하다.

삭제

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 케이스(30)의 내부에 PCB기판(40)을 수용하여 안전한 보호상태를 유지하고, 전기발열체(12)가 연결된 연결봉(34a)(34b)의 상부와 PCB기판(40)에 삽입되어 너트로 결합하는 방식으로 고정하여 흔들림이나 외부 충격에도 견고한 조립상태를 유지하도록 하며, 사용자의 선택 또는 자동 조정에 의해 히터접지기능과, 저수위감지, 과열방지감지, 온도감지 및 자동 또는 수동전환 스위치기능을 수행하여 용기에 담긴 액체를 가열하게 된다.

여기서 자동 또는 수동스위치는 사용자의 선택에 따라 PCB기판(40)의 회로망에 의거하여 스위칭 전환이 가능하다.

그리고 감지센서(22)를 수용하고 있는 감지파이프(20)에 의해 온도를 감지하여 적절한 온도로 액체가 가열될 수 있도록 하고, 아울러 수위를 감지하여 액체를 보충하여 공급할 수 있다.

또한, 온도조절기(70)로 가열이 필요한 온도를 조절 및 설정함으로써 불필요한 가열을 억제하여 에너지를 절약할 수 있다.

케이스(30)에 상부를 삽입하고 있는 히터파이프(10)에 내장된 연결봉(34a)(34b)은 도시를 생략한 전원선과 연결되어 전원공급에 따른 가열과 온도감지가 가능하게 되어 용기에 담긴 물을 가열하여 온수를 얻음과 동시에 물의 온도가 적정온도 이상이 되어 고열이 되면 자동 전원을 차단하여 가열을 중단할 수 있게 하여서 안전사고 및 화재를 예방하게 된다.

여기서 상기 가열을 차단하는 물의 온도는 상기 연결봉(34a)과 전기발열체(12) 사이에 설치되고 용기의 바닥으로부터 10~15㎝에 설치되어 있는 열감지부재(40)에 의하여 이루어진다.

이러한 열감지부재(48)는 탄성력을 가지는 탄성부재(46)와, 또한 탄성력이 있는 전기발열체(12)로 연결되고 보호케이싱(42) 내부에 내장하고 충진재(44)를 충진한 상태로 인발가공(drawing)하여도 보호케이싱(42)이 이완되어 길이가 늘어나게 되어도 탄성부재(46)와 전기발열체(12)의 탄성 작용에 의하여 이완된 거리를 보장하므로 연결상태는 안전하게 유지하므로 안정된 연결상태로 안전한 온수온도 감지를 이루게 된다.

한편, 상기 열감지부재(48)는 용기바닥으로부터 10~15㎝ 이격 위치에 배치되고, 상기 위치에 가열하고 있는 물의 온도가 100~190℃ 일 때 열감지부재(48)의 기능상실이 이루어지고 히터에 공급하는 전원공급을 차단하므로 히터기능을 상실시켜서 과열에 따른 화재나 안전사고를 방지하여 안전하고 신뢰성 있는 히터사용을 이루도록 한다.

한편, 상기 열감지부재(48)의 외부 전면에는 방청부재로 피복하여 외부의 충격이나 간섭으로부터 보호되어 안전한 열 감지를 이룰 수 있고 고장을 방지하여 경제적인 사용을 이루게 한다.

또한 상기 열감지부재(48)를 내장한 보호케이싱(42)의 내부에는 충진재(44)를 충진 압축하여서 더욱 강력한 보호조건을 제공하여 양호한 사용을 이룰 수 있도록 한다.

또한 온도조절기(70)로 가열이 필요한 온도설정을 이룸으로써 불필요한 가열을 억제하므로 에너지절약을 이루게 한다.

지금까지는 본 발명의 특정한 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 청구범위에 기재된 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 상술한 바와 같이 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 한정하는 것이 아니라 단지 예시한 것으로 해석되어야 한다.

10; 히터파이프 12; 전기발열체
13,44; 충진재 20; 감지파이프
22; 열감지센서 30; 케이스
32; 연결관 34a,34b; 연결봉
40; PCB기판 42; 보호케이싱
46; 탄성부재 48; 열감지부재
60; 플러그 70; 온도조절기

Claims (5)

1. 전기발열체(12)가 내장된 히터파이프(10)와 열감지센서(22)가 내장된 감지파이프(20)의 상단을 케이스(30)의 연결관(32)에 결합하고 전선으로 온도조절기(70)와 연결하여 이루어지는 전기식 수중히터의 온도감지장치에 있어서,
   상기 전기발열체(12)의 양단에 연결되고 히터파이프(10)에 내장되는 상단부를 케이스(30) 내에 고정설치하는 한 쌍의 연결봉(34a)(34b)과;
   상기 한 쌍의 연결봉(34a)(34b) 중 하나의 연결봉(34a)에 연결된 탄성부재(46)와 전기발열체(12) 사이에 배치되는 열감지부재(48); 및
   상기 열감지부재(48)를 내장하여 양단이 밀봉된 보호케이싱(42);을 포함하고,
   상기 히터파이프(10) 내부에 내장한 열감지부재(48)가 히터파이프(10) 하부 영역에 위치한 것을 특징으로 하는 전기식 수중히터의 온도감지장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 열감지부재(48)의 외부 전면에는 방청부재로 피복된 것을 특징으로 하는 전기식 수중히터의 온도감지장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 열감지부재(48) 내부는 충진재(44)로 충진 압축한 것을 특징으로 하는 전기식 수중히터의 온도감지장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 보호케이싱(42)은 중앙이 절개되어 분리 가능한 것을 특징으로 하는 전기식 수중히터의 온도감지장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 열감지부재(48)는 히터파이프(10) 내부에서 상부영역에 위치한 것을 특징으로 하는 전기식 수중히터의 온도감지장치.
   

Images