KR101470395B1 - 순간 온수용 히팅장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 순간 온수용 히팅장치에 관한 것으로, 본 발명은, 유입구와 배출구가 형성되는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트의 유입구 및 배출구와 연통되도록 내부에 공간이 형성되는 제2 플레이트; 상기 제2 플레이트를 마감하는 제3 플레이트; 및 상기 제1 플레이트와 상기 제3 플레이트의 양 표면에 구비되는 히터를 포함한다.
본 발명에 의하면, 서스 플레이트를 가열판으로 사용하여 계면 열저항의 최소화가 가능하고, 히터를 장착하기 위해 구비되는 플레이트의 유리질 절연층을 세라믹 코팅, 테프론 코팅 및 실리콘 코팅 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 실시하므로 제조 단가가 저렴하며, 가열판을 드로잉 가공하여 가열판의 휨을 방지하는 효과가 있다.

Description

순간 온수용 히팅장치 {HEATING DEVICE FOR INSTANT WARM WATER}
본 발명은 순간 온수용 히팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정수기 등과 같은 전자제품에 설치되어 순간 온수를 위해 열을 물에 제공하는 순간 온수용 히팅장치에 관한 것이다.
최근, 전자제품의 사이즈가 점차 축소되면서 그 내부에 수용되는 여러 가지 부품들 역시 사이즈 축소가 요구되고 있다.
최근에 출시되고 있는 정수기는 사이즈는 작아지면서 기능은 기존과 동일하거나 기존 제품보다 우월하여 수요가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 정수기에는 통상적으로 물을 저장하는 저수탱크가 마련되어 있으며, 상기 저수탱크에는 저장된 물을 가열하여 온수화 할 수 있도록 히터가 구비된다. 이러한 히터의 사이즈는 전자제품의 사이즈에 영향을 받고 있으므로 사이즈를 고려하였을 때 박형의 히터가 적용되고 추세이다.
이러한 히터와 관련된 기술이 실용신안등록 제0364824호 및 특허등록 제0624568호에 제안된 바 있다.
이하에서 종래기술로서 실용신안등록 제0364824호 및 특허등록 제0624568호에 개시된 순간 온수장치 구조를 간략히 설명한다.
도 1에는 종래기술 1에 의한 순간 온수장치의 구조가 분해사시도로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 순간 온수장치는 원수 유입구(13) 및 온수 토출구(14)가 구비된 케이싱(11); 상기 케이싱(11)의 상면에 덮어 씌워지는 커버(12); 상기 케이싱(11) 및 커버(12) 각각의 내벽에 형성되며, 하나 이상의 원형 만곡부(20a, 21a)를 구비한 열교환부(20, 21); 상기 케이싱측 열교환부(20)와 상기 커버측 열교환부(21) 사이에 입설된 알루미나 기판(41) 및 상기 알루미나 기판(41)의 양면에 인쇄된 발열체(42)로 이루어진 평판형 세라믹 히터(40); 온도제어용 센서인 서미스터(32) 및 상기 평판형 세라믹 히터(40)의 전극단자(42b)와 연결되어 전원공급을 제어하는 바이메탈(31)로 구성된 제어부(30);를 포함한다.
그러나 종래기술 1에 의한 평판형 세라믹 히터(40)는 알루미나 기판의 두께 조절에 따른 계면 열저항의 조절이 한계가 있는 문제점이 있었다.
도 2에는 종래기술 2에 의한 세정기용 순간 온수장치가 단면도로 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 종래 기술 2의 세정기용 순간 온수장치는 입수구(10)와 출수구(20)가 구비되며, 상기 입수구(10)와 출수구(20) 사이에 유로가 형성 되도록 마련되는 하우징(100); 상기 입수구(10)로 공급된 유체가 열 교환되도록 가열경로가 형성된 열교환부(30); 상기 열교환부(30)에 마련되며, 입수구로 유입된 유체를 순간 열 교환시키는 히터(200); 및, 상기 열교환부(30)에서 열 교환되어 층류된 유체를 균일하게 혼합하는 혼합부(40)를 포함한다.
그러나 종래기술 2에 의한 세정기용 순간 온수장치에서 히터가 루테늄(Ruthenium) 계열의 발열체를 적용하여 발열체와 리드와이어와의 접합 계면에서의 열저항이 커서 온도 제어가 난해한 문제점이 있었다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만 기존의 면상 히터는 가열판에 절연체를 입히고, 그 위에 카본 가루를 패터닝하여 발열체를 제작하였다. 그러나 상기 발열체 등의 큐어링(curing) 공정 수행시 여러 번 열을 가함에 따라 가열판의 중심부가 내구성 저하로 인해 휘게 되고, 그에 따라 생산성이 저하되어 단가가 상승하는 문제점이 있었다.
KR 0364824 Y1 KR 0624568 B1
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서스 플레이트를 가열판으로 사용하여 계면 열저항의 최소화가 가능하고, 히터를 장착하기 위해 구비되는 플레이트의 유리질 절연층을 세라믹 코팅, 테프론 코팅 및 실리콘 코팅 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 실시하므로 제조 단가가 저렴하며, 가열판을 드로잉 가공하여 가열판의 휨을 방지하는 순간 온수용 히팅장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 유입구와 배출구가 형성되는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트의 유입구 및 배출구와 연통되도록 내부에 공간이 형성되는 제2 플레이트; 상기 제2 플레이트를 마감하는 제3 플레이트; 및 상기 제1 플레이트와 상기 제3 플레이트의 양 표면에 구비되는 히터를 포함하는 순간 온수용 히팅장치를 통해 달성된다.
또한, 본 발명은, 유입구와 배출구가 형성되는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트의 유입구 및 배출구와 연통되도록 내부에 공간이 형성되는 제2 플레이트; 상기 제2 플레이트를 마감하며, 마감면에 상기 공간과 연통되도록 드로잉(drawing) 가공 형성된 제3 플레이트; 및 상기 제3 플레이트의 표면에 구비되는 히터를 포함하는 순간 온수용 히팅장치를 통해 달성된다.
또한, 본 발명은, 유입구와 배출구가 형성되며, 상기 유입구 및 배출구와 연통되도록 이면에 공간이 형성되는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트의 공간을 마감하는 제2 플레이트; 상기 제2 플레이트에 밀착되며, 내벽에 상기 제1 플레이트의 공간과 대응되도록 공간이 형성되는 제3 플레이트; 및 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트의 사이 그리고 상기 제2 플레이트와 상기 제3 플레이트의 사이에 각각 개입되는 히터를 포함하는 순간 온수용 히팅장치를 통해 달성된다.
또한, 상기 공간은 유로이며, 실리콘 또는 플라스틱 재질로 적용될 수 있다.
또한, 상기 제1 플레이트와 상기 제3 플레이트의 양 표면에 유리질 절연층이 각각 형성될 수 있다.
또한, 상기 제3 플레이트의 외면에 유리질 절연층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제3 플레이트의 양면에 유리질 절연층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 유리질 절연층에 구비되는 히터는, 상기 유리질 절연층의 표면에 메탈라이징(metallizing) 처리되어 구비되는 복수의 전극; 및 상기 복수 전극에 설정 패턴을 갖도록 패터닝하는 발열체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유리질 절연층은 세라믹 코팅(Ceramic coating), 테프론 코팅(Teflon coating) 및 실리콘 코팅(Silicon coating) 중 하나 또는 둘 이상을 조합하여 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 서스 플레이트를 가열판으로 사용하여 계면 열저항의 최소화가 가능하고, 히터를 장착하기 위해 구비되는 플레이트의 유리질 절연층을 세라믹 코팅, 테프론 코팅 및 실리콘 코팅 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 실시하므로 제조 단가가 저렴하며, 가열판을 드로잉 가공하여 가열판의 휨을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술 1에 대한 순간온수장치의 분해사시도이다.
도 2는 종래기술 2에 대한 세정기용 순간 온수장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 제1 실시예의 순간 온수용 히팅장치의 구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 제1 실시예의 순간 온수용 히팅장치에서 히터의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 제1 실시예의 순간 온수용 히팅장치에서 히터의 구조를 나타낸 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 제2 실시예의 순간 온수용 히팅장치의 구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 제3 실시예의 순간 온수용 히팅장치의 구조를 나타낸 분해사시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부"라는 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 의한 순간 온수용 히팅장치에 대한 실시 예의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
< 제1 실시예 >
도 3에는 본 발명에 의한 제1 실시예의 순간 온수용 히팅장치의 구조가 분해사시도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 제1 실시예의 순간 온수용 히팅장치에서 히터의 구조가 평면도로 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명에 의한 제1 실시예의 순간 온수용 히팅장치에서 히터의 구조가 측단면도로 도시되어 있다.
이 도면에 의하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 순간 온수용 히팅장치(100)는 양면 발열형으로, 제1 플레이트(110), 제2 플레이트(120), 제3 플레이트(130) 및 한 쌍의 히터(140)를 포함하며, 상기 히터(140)와, 상기 제1 플레이트(110)와, 상기 제2 플레이트(120)와, 상기 제3 플레이트(130) 및 상기 히터(140)가 순차 밀착된 상태에서 용접 또는 볼트 등으로 체결되는 구조이다. 여기서, 양면 발열형이라 함은 히터(140)가 제1 플레이트(110)와 제3 플레이트(130)에 장착되어 제2 플레이트(120)의 양면에서 발열하는 것을 말한다.
한편, 본 발명의 순간 온수용 히팅장치(100)가 적용되는 적용대상은 하기와 같이 정수기를 예를 들어 설명하였으나, 전기다리미, 가습기, 스팀 청소기, 온수기, 족욕기, 식기 세척기, 드럼 세탁기 등을 포함하는 생활가전이나, 전기밥솥, 튀김기, 커피 메이트, 전기 주전자, 발효기, 두부 제조기 등과 같은 조리기구 및 난방기구류(온열매트), 미용기구류, 소형 노즐 장치, 반도체 공정 장비, 프린터류, 산업용 히터 등의 기타 분야에도 적용 가능하다.
제1 플레이트(110)는 가열판으로, 유입관이 연통되는 유입구(112)와 배출관과 연통되는 배출구(114)가 두께 방향으로 각각 관통 형성되고, 히터(140)가 설치되는 외측면에 유리질(Glass Frit) 절연층이 형성된다.
이때, 상기 제1 플레이트(110)는 박판 형태의 서스(SUS: Stainless Use Steel) 플레이트인 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 세라믹, 알루미늄 및 고온 유리 등으로 변경 실시가 가능하다. 여기서, 상기 제1 플레이트(110)가 고온 유리인 경우 별도의 유리질 절연층이 필요하지 않게 된다.
또한, 유리질 절연층은 제1 플레이트(110)의 표면에 코팅 처리에 의해 형성되는 절연층으로, 세라믹 코팅(Ceramic coating), 테프론 코팅(Teflon coating) 및 실리콘 코팅(Silicon coating) 등을 포함하는 코팅 방법 중 하나 또는 둘 이상의 방법을 조합하거나 여러 코팅 방법에 의해 다층으로 적층하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 유리질 절연층은 1㎛ 내지 100㎛의 두께로 인쇄되는 것이 바람직하며, 자기 표면에 유약으로 박층을 형성시킨 것이다.
제2 플레이트(120)는 제1 플레이트(110)의 유입구(112) 및 배출구(114)와 연통되는 공간(122)이 내부에 형성되어 상기 유입구(112)를 통해 유입된 물이 히터(140)에 의해 가열된 후 상기 배출구(114)를 통해 배출될 수 있도록 물을 유동시킨다. 이때, 상기 공간(122)은 지그재그 방향의 유로이며, 제2 플레이트(120)의 두께 방향으로 관통 형성된다. 더욱이, 상기 공간(122)은 지그재그 형태의 유로인 것으로 예시하였으나, 패턴 없는 빈 공간으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 공간(122)이 유로인 경우, 상기 유로의 재질은 실리콘 또는 플라스틱 재질 등으로 적용 가능하고, 빈 공간으로 있을 때 보다 유로를 형성하면 출수의 물 튐 현상이 방지되고, 이로 인해 사용자의 화상 위험을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이렇게, 상기 제2 플레이트(120)에 두께 방향으로 관통 형성되는 공간(122)이 상호 밀착되는 제1 플레이트(110)와 제3 플레이트(130)에 의해 밀봉되는 것이다. 더욱이, 상기 제2 플레이트(120)는 실리콘, 테프론 등의 재질로 형성된다.
제3 플레이트(130)는 제2 플레이트(120)를 마감하는 가열판으로, 히터(140)가 설치되는 외측면에 유리질 절연층이 형성되며, 상기 유리질 절연층의 구조와 기능은 앞서 설명한 유리질 절연층과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 제3 플레이트(130)는 제1 플레이트(110)와 마찬가지로 박판 형태의 서스(SUS) 플레이트인 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 세라믹, 알루미늄 및 고온 유리 등으로 변경 실시가 가능하다. 여기서, 상기 제3 플레이트(130) 역시 고온 유리인 경우 별도의 유리질 절연층이 필요하지 않게 된다.
히터(140)는 면상 발열체로, 제1 플레이트(110)의 외면과 제3 플레이트(130)의 외면에 각각 설치되어 제2 플레이트(120)의 공간(122)으로 유동하는 물을 가열시킬 수 있도록 열원을 제공하며, 전극(142) 및 발열체(144)를 포함한다.
전극(142)은 코팅 처리된 유리질 절연층의 표면 양측에 이격되게 한 쌍이 형성되며, 은(Ag), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 등의 금속 중 어느 하나의 금속이나 둘 이상을 조합한 합금에 의해 메탈라이징(metallizing) 처리된다.
여기서, 전극(142)은 가열판인 제1 플레이트(110)의 형상 또는 이웃한 부품과의 간섭 여부에 따라 대칭 또는 비대칭 등으로 패턴화될 수 있다.
더욱이, 이웃한 전극(142)의 일측 단부에는 전원 인가를 위해 케이블(C)의 선단이 솔더링을 통해 연결되도록 전원 공급 단자(144)가 각각 실장된다.
도면에는 도시하지 않았지만 전원 인가 케이블(C)을 통해 입력된 외부 전력의 전류량을 조절하여 발열체(144)의 온도를 조절하는 전류 조정기가 구비될 수 있다. 상기 전류 조정기는 일단이 상기 케이블(C)과 전기적으로 연결되고, 타단이 전극(142)의 전원 공급 단자(146)에 접합된 케이블(C)과 전기적으로 연결된다.
발열체(144)는 이웃한 전극(142)을 전기적으로 연결하기 위해 Ag-pd(은-납 화합물) 등으로 배열 형성되며, 위에서 기재한 재질에 한정하지 않고 발열률이 우수한 재질로의 변경이 가능하다. 여기서, 상기 발열체(142)는 설정 간격을 가지면서 직선 형태로 구비됨을 예시하였지만 곡선, 사선 및 적어도 2개의 선 형태를 조합하여 적용할 수도 있다. 이렇게, 상기 발열체(144)가 설정 간격마다 독립적으로 다수 구비되므로 어느 하나가 단선되어도 단선되지 않은 나머지 발열체(144)를 통해 제 기능을 할 수 있다.
한편, 제1 플레이트(110)와 제3 플레이트(130)에는 유리질 절연층 상에 히터(140)를 각각 설치한 후 마감 절연층을 통해 마감할 수 있으며, 상기 마감 절연층은 제1 플레이트(110)의 외면과 제3 플레이트(130)의 외면에 각각 형성된 유리질 절연층과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다. 여기서, 마감 절연층은 전기적인 절연성능 이외에 물리적인 외력에 의한 손상 및 공기와의 접촉을 차단하여 산화를 방지한다.
한편, 본 실시 예에 의한 순간 온수용 히팅장치(100)는 바이메탈 유닛(도면에 미도시)이 더 포함될 수 있다. 상기 바이메탈 유닛은 전원 인가 케이블(C)을 통해 히터(140)에 전기적으로 연결되어 상기 히터(140)의 온도 또는 상기 히터(140)의 오작동에 의해 물이 과열되는 것을 감지하거나, 가열되었던 물이 식을 때 설정 온도 이하로 저감되는지를 감지한다. 특히, 상기 바이메탈 유닛은 제1 플레이트(110)의 외측면에 한 쌍이 브라켓을 통해 장착되되, 어느 하나는 과열방지 바이메탈이고, 다른 하나는 수온저감방지 바이메탈이다. 상기 과열방지 바이메탈은 제2 플레이트(120)의 공간(122) 내부를 유동하는 물이 가열될 때, 물이 설정 온도 이상 가열되지 않도록 감지하는 역할을 한다. 그리고 수온저감방지 바이메탈은 제2 플레이트(120)의 공간(122) 내부에서 가열되었던 물이 식으면서 수온이 설정 온도 이하로 내려가는지를 감지하는 역할을 한다. 상기 과열방지 바이메탈은 가열되는 물의 온도를 감지하여 수온이 설정 온도 이상으로 감지되면 히터(140)의 가동을 중지시킨다. 상기 히터(140)의 작동이 중지된 후에는 수온 저감방지 바이메탈이 가열되었다 식는 물의 온도를 감지하여 물의 온도가 설정 온도 이하로 감지되면 상기 히터(140)를 재가동시킨다.
그러므로 본 발명의 제1 실시예에 의한 순간 온수용 히팅장치(100)의 작동 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 제1 플레이트(110)의 유입구(112)를 통해 외부의 물이 유입된다. 유입된 물은 제2 플레이트(120)의 공간(122)을 거쳐 상기 제1 플레이트(110)의 배출구(114)를 향해 유동된다. 그 후, 상기 물은 상기 배출구(114)를 향해 유동되는 동안 제1 플레이트(110)와 제3 플레이트(130)의 외면에 설치된 각각의 히터(140)에 의해 가열된다.
한편, 상기 물은 제1 플레이트(110)의 외벽에 장착된 바이메탈 유닛에 의해 온도가 감지된다. 상기 바이메탈 유닛 중 과열방지 바이메탈은 유입된 물가 가열될 때 설정 온도 이상 가열되는지를 감지한다. 상기 과열방지 바이메탈은 물이 설정 온도 이상 가열되는 것을 감지하면 히터(140)의 가동을 중지시켜 물이 더 이상 가열되지 않도록 한다. 상기 히터(140)의 가동이 중지되면 가열되었던 물은 식게 되고, 이때 바이메탈 유닛의 수온저감방지 바이메탈이 물의 온도가 설정 온도 이하로 내려가는지를 감지한다. 상기 수온저감방지 바이메탈은 물의 온도가 설정 온도 이하로 내려가면 상기 히터(140)를 재가동시켜 물을 다시 가열한다.
본 발명의 히터(140) 제조 방법은 도면에는 도시하지 않았지만 제1, 3 플레이트 준비 단계, 유리질 절연층 형성 단계, 전극 형성 단계, 발열체 솔더링 단계 및 유리질 절연층 마감 단계를 포함한다.
제1, 3 플레이트 준비 단계는 서스(SUS: Stainless Use Steel) 재질로 형성되는 박판 형태의 가열판인 제1, 3 플레이트(110, 130)를 기계 가공 등을 통해 설정 사이즈로 준비하는 단계이다.
유리질 절연층 형성 단계는 준비한 제1, 3 플레이트(110, 130)의 표면을 코팅 처리하여 유리질 절연층을 형성하는 단계로, 세라믹 코팅(Ceramic coating), 테프론 코팅(Teflon coating) 및 실리콘 코팅(Silicon coating) 등을 포함하는 코팅 방법 중 하나 또는 둘 이상의 방법을 조합하거나 여러 코팅 방법에 의해 다층으로 적층하여 수행할 수 있다. 이때, 상기 유리질 절연층은 1㎛ 내지 100㎛의 두께로 인쇄되는 것이 바람직하며, 자기 표면에 유약으로 박층을 형성시킨 것이다.
전극 형성 단계는 코팅 처리된 제1, 3 플레이트(110, 130)의 외측벽 각각에 메탈라이징(metallizing) 처리하여 이격된 복수의 전극(142)을 형성하는 단계이다.
즉, 전극 형성 단계는 은(Ag), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 등의 금속 중 어느 하나의 금속이나 둘 이상을 조합한 합금에 의해 메탈라이징 처리하여 이격된 한 쌍의 전극(130)을 형성하는 것이다.
이때, 상기 전극 형성 단계에서는 전극(142)이 제1, 3 플레이트(110, 130)의 형상 또는 이웃한 부품과의 간섭 여부에 따라 대칭 또는 비대칭 등으로 패턴화될 수 있다. 그리고 도면에는 도시하지 않았지만 상기 전극 형성 단계 수행 후에 전원 공급 단자 실장 단계가 수행될 수 있으며, 상기 전원 공급 단자 실장 단계는 이웃한 전극(142)의 일측 단부에 전원 인가를 위해 케이블(C)이 연결되는 전원 공급 단자(146)를 각각 실장하는 단계이다.
발열체 솔더링 단계는 유리질 절연층의 표면 양측에 이격된 한 쌍의 전극(142)의 표면을 Ag-pd(은-납 화합물) 등으로 배열 형성된 발열체(144)로 연결하여 인가 전원에 의해 발열되도록 솔더링(soldering) 처리하는 단계이다.
여기서, 발열체 솔더링 단계는 전극(142)의 형상 또는 이웃한 부품과의 간섭 여부에 따라 대칭 또는 비대칭 등으로 패턴화될 수 있다.
유리질 절연층 마감 단계는 발열체 솔더링 단계의 수행 후에 유리질 절연층의 표면에 형성된 전극(142) 및 발열체(144)를 마감하면서 상기 유리질 절연층과 동일한 코팅 방법으로 코팅 처리하는 단계이다. 즉, 상기 유리질 절연층 마감 단계는 마감 절연층을 통해 전기적인 절연성능 이외에 물리적인 외력에 의한 손상 및 공기와의 접촉을 차단하여 산화를 방지한다.
< 제2 실시예 >
도 6에는 본 발명에 의한 제2 실시예의 순간 온수용 히팅장치의 구조가 분해사시도로 도시되어 있다.
이 도면에 의하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 순간 온수용 히팅장치(200)는 단면 발열형으로, 제1 플레이트(210), 제2 플레이트(220), 제3 플레이트(230) 및 히터(240)를 포함하며, 상기 제1 플레이트(210)와, 상기 제2 플레이트(220)와, 상기 제3 플레이트(230) 및 상기 히터(240)가 순차 밀착된 상태에서 용접 또는 볼트 등으로 체결되는 구조이다. 여기서, 단면 발열형이라 함은 히터(240)가 제3 플레이트(230)에 장착되어 제2 플레이트(120)의 단면에서 발열하는 것을 말한다.
한편, 본 발명의 순간 온수용 히팅장치(200)가 적용되는 적용대상은 앞선 실시예에서와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
제1 플레이트(210)는 유입관이 연통되는 유입구(212)와 배출관과 연통되는 배출구(214)가 두께 방향으로 각각 관통 형성되며, 플라스틱 또는 금속 등의 재질로 구비된다.
제2 플레이트(220)는 제1 플레이트(210)의 유입구(212) 및 배출구(214)와 연통되는 공간(222)이 내부에 형성되어 상기 유입구(212)를 통해 유입된 물이 히터(240)에 의해 가열된 후 상기 배출구(214)를 통해 배출될 수 있도록 물을 유동시킨다. 이때, 상기 공간(222)은 지그재그 방향의 유로이며, 제2 플레이트(220)의 두께 방향으로 관통 형성된다. 더욱이, 상기 공간(222)은 지그재그 형태의 유로인 것으로 예시하였으나, 패턴 없는 빈 공간으로 형성될 수 있다.
이렇게, 상기 제2 플레이트(220)에 두께 방향으로 관통 형성되는 공간(222)이 상호 밀착되는 제1 플레이트(210)와 제3 플레이트(230)에 의해 밀봉되는 것이다. 더욱이, 상기 제2 플레이트(220)는 실리콘, 테프론 등의 재질로 형성될 수 있다.
제3 플레이트(230)는 제2 플레이트(220)를 마감하는 가열판으로, 히터(240)가 설치되는 외측면에 유리질 절연층이 형성되며, 상기 유리질 절연층의 반대면인 상기 제2 플레이트(220)의 마감면에 상기 제2 플레이트(220)에 두께 방향으로 관통 형성되는 공간(222)과 연통되도록 드로잉(232: drawing) 형성된다.
한편, 제3 플레이트(230)는 제2 플레이트(220)의 마감면 방향으로 드로잉(232) 가공 형성되는 것으로 예시하였으나, 형성되지 않을 수도 있다. 여기서, 드로잉(232)은 내부에 저장되는 물의 양을 증가시킬 수 있도록 형성시킨다.
이때, 상기 제3 플레이트(230)는 한쪽에 드로잉(232) 형성된 박판 형태의 서스(SUS) 플레이트인 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 세라믹, 알루미늄 및 고온 유리 등으로 변경 실시가 가능하다. 여기서, 상기 제3 플레이트(230)가 고온 유리인 경우 별도의 유리질 절연층이 필요하지 않게 된다.
또한, 유리질 절연층은 제3 플레이트(230)의 표면인 외벽면에 코팅 처리에 의해 형성되는 절연층으로, 세라믹 코팅, 테프론 코팅 및 실리콘 코팅 등을 포함하는 코팅 방법 중 하나 또는 둘 이상의 방법을 조합하거나 여러 코팅 방법에 의해 다층으로 적층하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 유리질 절연층은 1㎛ 내지 100㎛의 두께로 인쇄되는 것이 바람직하며, 자기 표면에 유약으로 박층을 형성시킨 것이다.
이렇게, 상기 제3 플레이트(230)는 한쪽에 드로잉(232)을 형성하는 경우, 히터(240)의 패턴 형성시 노출되는 고온 환경에서도 플레이트의 휨을 방지하여 생산성을 증가시키고, 제품의 안전성 및 신뢰성도 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 그 제3 플레이트(230)는 서스(SUS) 플레이트 대신 고온 유리에 패턴을 형성시켜 제작이 가능하다.
히터(240)는 면상 발열체로, 제3 플레이트(230)의 외면에 각각 설치되어 제2 플레이트(220)의 공간(222)으로 유동하는 물을 가열시킬 수 있도록 열원을 제공하며, 전극(242) 및 발열체(244)를 포함한다. 이때, 상기 전극(242) 및 발열체(244)는 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고 발열체(244)의 온도를 조절하는 전류 조정기 역시 구비될 수 있으며, 상기 전류 조정기도 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 제3 플레이트(230)에는 유리질 절연층 상에 히터(240)를 각각 설치한 후 마감 절연층을 통해 마감할 수 있고, 상기 순간 온수용 히팅장치(200)에는 바이메탈 유닛(도면에 미도시)이 더 포함될 수 있으며, 상기 마감 절연층 및 상기 바이메탈 유닛은 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
그러므로 본 발명의 제2 실시예에 의한 순간 온수용 히팅장치(200)의 작동 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 제1 플레이트(210)의 유입구(212)를 통해 외부의 물이 유입된다. 유입된 물은 제2 플레이트(220)의 공간(222)과 제3 플레이트(230)의 드로잉(232) 부분을 거쳐 상기 제1 플레이트(210)의 배출구(214)를 향해 유동된다. 상기 물은 상기 배출구(214)를 향해 유동되는 동안 제3 플레이트(230)의 외면에 설치된 히터(240)에 의해 가열된다.
한편, 상기 물은 제1 플레이트(210)의 외벽에 장착된 바이메탈 유닛에 의해 온도가 감지된다. 상기 바이메탈 유닛 중 과열방지 바이메탈은 유입된 물가 가열될 때 설정 온도 이상 가열되는지를 감지한다. 상기 과열방지 바이메탈은 물이 설정 온도 이상 가열되는 것을 감지하면 히터(240)의 가동을 중지시켜 물이 더 이상 가열되지 않도록 한다. 상기 히터(240)의 가동이 중지되면 가열되었던 물은 식게 되고, 이때 바이메탈 유닛의 수온저감방지 바이메탈이 물의 온도가 설정 온도 이하로 내려가는지를 감지한다. 상기 수온저감방지 바이메탈은 물의 온도가 설정 온도 이하로 내려가면 상기 히터(240)를 재가동시켜 물을 다시 가열한다.
< 제3 실시예 >
도 7에는 본 발명에 의한 제3 실시예의 순간 온수용 히팅장치의 구조가 분해사시도로 도시되어 있다.
이 도면에 의하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 순간 온수용 히팅장치(300)는 내부 발열형으로, 제1 플레이트(310), 제2 플레이트(320), 제3 플레이트(330) 및 한 쌍의 히터(340)를 포함하며, 상기 제1 플레이트(310)와, 상기 히터(340)와, 상기 제2 플레이트(320)와, 상기 히터(340) 및 상기 제3 플레이트(330)가 순차 밀착된 상태에서 용접 또는 볼트 등으로 체결되는 구조이다. 여기서, 내부 발열형이라 함은 히터가 제1 플레이트와 제3 플레이트의 외벽에 각각 설치된 양면 발열형과, 제3 플레이트의 외벽에 설치된 단면 발열형과는 달리 제2 플레이트(320)를 기점으로 제1 플레이트(310)와 제3 플레이트(330)와의 사이에 각각 장착되어 제2 플레이트(320)의 양면에서 발열하는 것을 말한다.
한편, 본 발명의 순간 온수용 히팅장치(300)가 적용되는 적용대상은 앞선 실시예에서와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
제1 플레이트(310)는 유입관이 연통되는 유입구(312)와 배출관과 연통되는 배출구(314)가 두께 방향으로 각각 관통 형성되며, 플라스틱 또는 금속 또는 실리콘 또는 테프론 등의 재질로 구비된다. 더욱이, 상기 제1 플레이트(310)는 제2 플레이트(320)와 맞닿는 내측벽에 상기 유입구(312) 및 배출구(314)와 연통되는 공간(316)이 내부에 형성된다.
이때, 상기 공간(316)은 지그재그 방향의 유로이며, 제1 플레이트(310)의 두께 방향으로 일부 형성되어 홈 형태를 유지한다. 더욱이, 상기 공간(316)은 지그재그 형태의 유로인 것으로 예시하였으나, 패턴 없는 빈 공간으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1 플레이트(310)는 유입구(312) 및 배출구(314)와 연통되는 공간(316)이 내벽에 형성되어 상기 유입구(312)를 통해 유입된 물이 히터(340)에 의해 가열된 후 상기 배출구(314)를 통해 배출될 수 있도록 물을 유동시킨다.
이렇게, 상기 제1 플레이트(310)에 홈 형태로 형성되는 공간(316)이 밀착되는 제2 플레이트(320)에 의해 밀봉되는 것이다.
제2 플레이트(320)는 제1 플레이트(310)에 밀착되며, 히터(340)가 각각 설치되는 양 측면에 유리질 절연층이 형성된다.
이때, 상기 제2 플레이트(320)는 박판 형태의 서스(SUS: Stainless Use Steel) 플레이트인 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 실리콘, 테프론, 세라믹, 알루미늄 및 고온 유리 등으로 변경 실시가 가능하다. 여기서, 상기 제2 플레이트(320)가 고온 유리인 경우 별도의 유리질 절연층이 필요하지 않게 된다.
또한, 유리질 절연층은 제2 플레이트(320)의 양 표면에 코팅 처리에 의해 형성되는 절연층으로, 세라믹 코팅, 테프론 코팅 및 실리콘 코팅 등을 포함하는 코팅 방법 중 하나 또는 둘 이상의 방법을 조합하거나 여러 코팅 방법에 의해 다층으로 적층하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 유리질 절연층은 1㎛ 내지 100㎛의 두께로 인쇄되는 것이 바람직하며, 자기 표면에 유약으로 박층을 형성시킨 것이다.
제3 플레이트(330)는 제2 플레이트(320)를 마감하는 판으로, 플라스틱 또는 금속 또는 실리콘 또는 테프론 등의 재질로 구비된다. 더욱이, 상기 제3 플레이트(330)는 제2 플레이트(320)와 맞닿는 내측벽에 공간(332)이 홈 형태로 형성된다. 여기서, 상기 공간(332)은 제1 플레이트(310)의 공간(316)과 연통되거나 연통되지 않을 수 있다.
다시 말해, 상기 제3 플레이트(330)에 형성된 공간(332)이 제1 플레이트(310)의 공간(316)과 연통되는 경우 제1 플레이트(310)의 유입구(312)를 통해 유입된 물이 제1, 3 플레이트(310, 330)의 공간(316, 332)을 따라 이동하면서 가열되는 것이고, 상기 제3 플레이트(330)에 형성된 공간(332)이 제1 플레이트(310)의 공간(316)과 연통되지 않는 경우 제1 플레이트(310)의 유입구(312)를 통해 유입된 물이 상기 제1 플레이트(310)의의 공간(316)을 따라 이동하면서 가열되는 것이다. 더욱이, 상기 제3 플레이트(330)에 형성된 공간(332)이 제1 플레이트(310)의 공간(316)과 연통되지 않는 경우 상기 공간(332) 내에 배출되지 않는 물이 저장되는 것이며, 이 물은 히터(340)에 의해 가열되어 열전 현상을 통해 제1 플레이트(310)의 공간(316) 내에 이동하는 물로 열을 전달할 수 있다. 한편, 상기 제3 플레이트(330)에 형성된 공간(332)이 제1 플레이트(310)의 공간(316)과 연통되기 위해서는 제2 플레이트(320)에 제1 플레이트(310)의 유입구(312) 및 배출구(314)와 연통된 구멍이 관통 형성되어야 한다.
다른 실시예의 제3 플레이트(330)는 유입관이 연통되는 유입구와 배출관과 연통되는 배출구가 두께 방향으로 각각 관통 형성될 수 있으며, 이 경우 제1 플레이트(310)의 내부 공간(316)과 별도로 내부의 공간(332)을 통과하는 물을 온수화시킨 후 외부로 배출시킬 수 있고, 제2 플레이트(320)에 상기 제1 플레이트(310)의 내부 공간(316)과 연통하는 구멍이 형성되지 않는다.
히터(340)는 면상 발열체로, 제1 플레이트(310)와 제2 플레이트(320)의 사이 그리고 상기 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 사이에 각각 설치되어 제1 플레이트(310)의 공간(316) 또는 제1, 3 플레이트(310, 330)의 공간(316, 332)으로 유동하는 물을 가열시킬 수 있도록 열원을 제공한다. 이때, 상기 히터(340)는 전극(342) 및 발열체(344)를 포함하며, 상기 전극(342) 및 발열체(344)는 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고 발열체(344)의 온도를 조절하는 전류 조정기 역시 구비될 수 있으며, 상기 전류 조정기도 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 순간 온수용 히팅장치(300)에는 바이메탈 유닛(도면에 미도시)이 더 포함될 수 있으며, 상기 마감 절연층 및 상기 바이메탈 유닛은 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
그러므로 본 발명의 제3 실시예에 의한 순간 온수용 히팅장치(300)의 작동 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 제1 플레이트(310)의 유입구(312)를 통해 외부의 물이 유입된다. 유입된 물은 제1 플레이트(310)의 공간(316)을 거쳐 상기 제1 플레이트(310)의 배출구(314)를 향해 유동된다. 이때, 상기 물은 상기 배출구(314)를 향해 유동되는 동안 제1 플레이트(310)와 제2 플레이트(320)의 사이 그리고 상기 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 사이에 각각 설치된 각각의 히터(340)에 의해 가열된다. 그 후, 제1 플레이트(310)의 공간(316) 또는 제1, 3 플레이트(310, 330)의 공간(316, 332)에서 온수화된 물을 배출시킨다.
한편, 상기 물은 제1 플레이트(310)의 외벽에 장착된 바이메탈 유닛에 의해 온도가 감지된다. 상기 바이메탈 유닛 중 과열방지 바이메탈은 유입된 물가 가열될 때 설정 온도 이상 가열되는지를 감지한다. 상기 과열방지 바이메탈은 물이 설정 온도 이상 가열되는 것을 감지하면 히터(340)의 가동을 중지시켜 물이 더 이상 가열되지 않도록 한다. 상기 히터(340)의 가동이 중지되면 가열되었던 물은 식게 되고, 이때 바이메탈 유닛의 수온저감방지 바이메탈이 물의 온도가 설정 온도 이하로 내려가는지를 감지한다. 상기 수온저감방지 바이메탈은 물의 온도가 설정 온도 이하로 내려가면 상기 히터(340)를 재가동시켜 물을 다시 가열한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200, 300: 순간 온수용 히팅장치
110, 210, 310: 제1 플레이트
120, 220, 320: 제2 플레이트
122, 222, 316, 332: 공간
130, 230, 330: 제3 플레이트
140, 240, 340: 히터

Claims (9)

  1. 유입구와 배출구가 형성되는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트의 유입구 및 배출구와 연통되도록 내부에 공간이 형성되는 제2 플레이트;
    상기 제2 플레이트를 마감하는 제3 플레이트;
    상기 제1 플레이트와 상기 제3 플레이트의 양 표면에 형성된 유리질 절연층에 각각 구비되되, 상기 유리질 절연층의 표면에 메탈라이징(metallizing) 처리되어 구비되는 이격된 한 쌍의 전극과, 이격된 전극 사이에 독립적으로 다수 구비되어 설정 패턴을 갖도록 패터닝하는 발열체를 포함하는 히터;
    상기 히터의 표면을 감싸 마감하는 마감 절연층; 및
    상기 발열체의 온도를 조절할 수 있도록 외부 전력의 전류량을 조절하되, 일단이 상기 전극의 일측 단부에 전원 인가를 위해 연결된 케이블과 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 전극의 전원 공급 단자에 접합된 케이블과 전기적으로 연결되는 전류 조정기를 포함하는 순간 온수용 히팅장치.
  2. 유입구와 배출구가 형성되는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트의 유입구 및 배출구와 연통되도록 내부에 공간이 형성되는 제2 플레이트;
    상기 제2 플레이트를 마감하며, 마감면에 상기 공간과 연통되도록 드로잉(drawing) 가공 형성된 제3 플레이트; 및
    상기 제3 플레이트의 표면에 형성된 유리질 절연층에 구비되되, 상기 유리질 절연층의 표면에 메탈라이징(metallizing) 처리되어 구비되는 이격된 한 쌍의 전극과, 이격된 전극 사이에 독립적으로 다수 구비되어 설정 패턴을 갖도록 패터닝하는 발열체를 포함하는 히터;
    상기 히터의 표면을 감싸 마감하는 마감 절연층; 및
    상기 발열체의 온도를 조절할 수 있도록 외부 전력의 전류량을 조절하되, 일단이 상기 전극의 일측 단부에 전원 인가를 위해 연결된 케이블과 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 전극의 전원 공급 단자에 접합된 케이블과 전기적으로 연결되는 전류 조정기를 포함하는 순간 온수용 히팅장치.
  3. 유입구와 배출구가 형성되며, 상기 유입구 및 배출구와 연통되도록 이면에 공간이 형성되는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트의 공간을 마감하는 제2 플레이트;
    상기 제2 플레이트에 밀착되며, 내벽에 상기 제1 플레이트의 공간과 대응되도록 공간이 형성되는 제3 플레이트;
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트의 사이 그리고 상기 제2 플레이트와 상기 제3 플레이트의 사이에 각각 개입되도록 상기 제2 플레이트의 양면에 형성된 유리질 절연층에 각각 구비되되, 상기 유리질 절연층의 표면에 메탈라이징(metallizing) 처리되어 구비되는 이격된 한 쌍의 전극과, 이격된 전극 사이에 독립적으로 다수 구비되어 설정 패턴을 갖도록 패터닝하는 발열체를 포함하는 히터;
    상기 히터의 표면을 감싸 마감하는 마감 절연층; 및
    상기 발열체의 온도를 조절할 수 있도록 외부 전력의 전류량을 조절하되, 일단이 상기 전극의 일측 단부에 전원 인가를 위해 연결된 케이블과 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 전극의 전원 공급 단자에 접합된 케이블과 전기적으로 연결되는 전류 조정기를 포함하는 순간 온수용 히팅장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공간은 유로이며, 실리콘 또는 플라스틱 재질로 적용되는 순간 온수용 히팅장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리질 절연층은 세라믹 코팅(Ceramic coating), 테프론 코팅(Teflon coating) 및 실리콘 코팅(Silicon coating) 중 하나 또는 둘 이상을 조합하여 형성되는 순간 온수용 히팅장치.
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