KR101647762B1 - 전기안전기능을 보강한 이동형 수중 전열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 전원인가 시 발열하는 전열선이 내장된 발열관과, 상기 발열관의 양단이 삽입 결합되는 중공형의 발열관 결합부가 형성된 헤드와, 상기 전열선의 전원을 제어 및 발열 온도를 조절하는 제어부와, 상단이 상기 헤드의 내부로 삽입 결합되고, 내부에 외부 온도 변화에 따라 상기 제어부로 상기 전열선의 제어신호를 전송하는 온도센서가 장착된 온도감지관과, 상기 온도감지관의 외부를 감싸서 절연하는 절연피복재와, 상기 전열선의 전원을 개폐하는 마이크로 스위치와, 가열대상물의 수위에 따라 승강하면서 상기 마이크로 스위치를 작동시키는 플로트와, 상기 제어부에 상기 온도감지관의 상단부를 접지하는 접지단자 및 상기 플로트의 승강을 안내 및 지지하되, 일측에 상기 온도센서가 위치하는 상기 온도감지관의 하부 바깥쪽 면 둘레에 밀착되는 도전부가 일체 형성되고, 타측에 상기 플로트가 용기의 내벽과 접촉되는 것을 방지하는 간격유지부가 일체로 형성된 안내클램프를 포함하여 구성됨으로써 제품의 안전성과 내구성 및 기밀성이 우수한 이동형 수중 전열장치를 개시한다.

Description

전기안전기능을 보강한 이동형 수중 전열장치{PORTABLE IMMERSION HEATERS WITH SAFETY FUNCTION}

본 발명은 용기에 담긴 물이나 액체 등과 같은 각종 가열대상물을 가열하는 데 사용하는 이동형 수중 전열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열관과 헤드 간의 결합력 및 밀폐력을 강화하여 내구성과 기밀성을 제고하고, 플로트의 오작동을 방지하여 제품의 안전성과 신뢰성을 향상시키며, 아울러 접지 및 절연기능을 강화하여 누전 및 감전사고를 예방할 수 있는 이동형 수중 전열장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동형 수중 전열장치는 대야와 같은 물통이나 수조 등의 각종 용기에 담긴 많은 양의 물 또는 액상의 화학물질이나 수용액 따위의 가열대상물을 소정 온도로 간편하게 가열하기 위해 사용하는 것으로, 열효율이 높고 공해가 유발되지 않으며 이동이 편리하여 산업용 및 가정용으로 널리 사용되고 있다.

이러한 이동형 수중 전열장치의 일례로, 용기에 담긴 가열대상물의 수위에 따라 플로트(float)가 승강하면서 전원스위치를 개폐함으로써 가열 또는 화재 등 각종 전기 안전사고 및 위험을 예방할 수 있는 구조가 대한민국 등록실용신안공보 제20-0441512호 및 대한민국 등록특허공보 제10-0967690호에 개시되어 있다.

그런데 이는 발열체의 작동을 플로트의 승강에 따라 간접적으로 제어하는 구조적 특성상 그 제어에 상당한 시간이 소요되는 데다 발열체가 과열될 경우, 이를 직접적으로 제어할 수 없어 그로 인한 화재를 예방하기에는 상당한 한계가 따를 수밖에 없다.

이에 따라 발열체의 발열 온도를 직접적으로 감지하여 발열체의 과열로 인한 화재를 방지할 수 있는 구조가 대한민국 등록실용신안공보 제20-0313236호에 개시된 바 있으나, 이는 발열체의 온도를 센싱하기 위한 열감지부를 발열체와 용접 등의 방법으로 직접 연결되도록 형성해야 하는 구조적 특성상 생산원가가 높고 디자인적인 제약이 있는 데다 그 구조가 상당히 복잡하여 조립성 및 생산성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

한편, 이동형 수중 전열장치의 다른 예로, 본 출원인에 의해 용기에 담긴 각종 가열대상물을 가열하는 히터의 접지 기능 및 과열 시 또는 저수위 시에 전원을 차단하는 기능을 향상시켜 누전 및 과열방지 기능을 갖는 이동형 수중히터가 대한민국 등록특허공보 제10-1543785호에 개시된 바 있다.

그런데 이는 용기의 아가리나 칼라 부분에 걸어서 사용할 때 용기의 내벽을 향해 비스듬히 기울어지면 그 가열관(발열체) 부분이나 플로트가 용기와 직접적으로 닿게 되고, 이로 인해 플로트가 정상적으로 작동하지 않아 용기 내에 가열대상물이 없어도 가열관이 과열되어 용기를 녹이거나 발화시켜 화재를 유발하는 문제점이 있다.

또한, 가열관이 본체 케이스에 고정 결합된 구조이기 때문에 사용 중 가열관에 이상이 발생하거나 손상될 경우, 이를 별도로 분리하여 수리하거나 교체할 수 없어 전체를 폐기해야 하는 비효율적인 문제점이 있다.

한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0110204호에는 도 1에 도시된 바와 같이 히터봉(120) 또는 전극관(140)에 손상이 발생하면, 새로운 히터봉 또는 전극관으로 쉽게 교체할 수 있도록 히터봉(120)과 전극관(140)이 컨트롤 박스(110)에 탈부착 가능하게 이루어진 구조가 개시되어 있다.

하지만, 이는 도전 결합관(193)의 상단이 도전 연결구(191)의 내부 공간에 삽입되어 전기적인 접속상태를 유지하는 구조이기 때문에 접촉불량으로 인한 오작동이 잦은 데다 제1 결합관(111)의 하부와 밀착 결합구(199)가 나사결합만으로 도전 결합관(193)이 도전 연결구(191)에 삽입 장착된 상태를 유지시키는 구조여서 사용 중 외력에 의해 제1 결합관(111)과 밀착 결합구(199)의 조임이 풀리면서 쉽게 분리되거나 심한 경우 제1 결합관(111)과 밀착 결합구(199)가 파손되어 사용할 수 없는 문제점이 있다.

KR 1020150110204 A(2015.10.02) KR 101543785 B1(2015.08.05) KR 101233284 B1(2013.02.14) KR 200441512 Y1(2008.08.21) KR 100967690 B1(2010.07.07) KR 200119560 Y1(1996.03.16) KR 200237611 Y1(2001.10.11) KR 1020030035721 A(2003.05.09) KR 2020080000909 U(2008.05.08) KR 200313236 Y1(2003.05.17) KR 200316512 Y1(2003.06.18) KR 200368314 Y1(2004.11.18) JP 2009-272230 A(2009.11.19)

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하여 기존의 이동형 수중 전열장치가 지닌 한계 및 문제점의 해결에 역점을 두어 발열관과 헤드 간의 결합력 및 밀폐력을 강화하여 내구성과 기밀성을 제고하고, 플로트의 오작동을 방지하여 제품의 안전성과 신뢰성을 향상시키며, 아울러 접지 및 절연기능을 강화하여 누전 및 감전사고를 예방하는 효과를 도모할 수 있는 새로운 구조의 이동형 수중 전열장치를 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로서 본 발명을 창안하게 되었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 발열관과 헤드 간의 결합력 및 밀폐력을 한층 더 강화할 수 있도록 하는 이동형 수중 전열장치를 제공하는 데 있는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제 및 목적은 플로트의 오작동을 방지할 수 있도록 하는 이동형 수중 전열장치를 제공하는 데 있는 것이다.

여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 기술적 과제의 해결 및 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 양태에 따른 구체적 수단은, 전도체를 통해 외부전원과 전기적으로 연결되어 전원인가 시 발열하는 전열선이 내장되고, 양단이 일정 간격을 두고 서로 나란하도록 벤딩 형성된 발열관; 하면 일측에 상기 발열관의 양단이 삽입 결합되는 중공형의 발열관 결합부가 형성되고, 하면 타측에 걸림부가 돌출 형성된 헤드; 상기 헤드에 내장되어 상기 전열선의 전원을 제어 및 발열 온도를 조절하는 제어부; 상단이 상기 헤드의 하면 일측에 형성된 온도감지관 결합부를 통해 상기 헤드의 내부로 삽입 결합되고, 내부에 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 외부 온도 변화에 따라 상기 제어부로 상기 전열선의 제어신호를 전송하는 온도센서가 장착된 온도감지관; 상기 온도감지관의 외부를 감싸서 절연하는 절연피복재; 상기 헤드에 내장되어 상기 전열선의 전원을 개폐하는 마이크로 스위치; 상기 헤드의 하부에 장착되고, 가열대상물의 수위에 따라 승강하면서 상기 마이크로 스위치를 작동시키는 플로트; 상기 제어부에 상기 온도감지관의 상단부를 접지하는 접지단자; 및 상기 전열선이 위치하는 상기 발열관의 하부 바깥쪽 면 둘레에 고정되어 상기 플로트의 승강을 안내 및 지지하되, 일측에 상기 온도센서가 위치하는 상기 온도감지관의 하부 바깥쪽 면 둘레에 밀착되는 도전부가 일체 형성되고, 타측에 상기 플로트가 용기의 내벽과 접촉되는 것을 방지하는 간격유지부가 일체로 형성된 안내클램프를 포함하며, 특히 상기 발열관의 양단에 상기 발열관 결합부의 안지름보다 큰 지름으로 형성된 플랜지; 상기 플랜지와 상기 발열관 결합부 사이에 끼워져 밀봉 작용을 하는 제1오링; 상기 발열관에 끼워져 상기 발열관 결합부와 나사결합으로 상기 플랜지와 상기 제1오링을 상기 발열관 결합부에 밀착시키면서 상기 발열관을 상기 헤드에 결합 고정하는 제1너트; 상기 헤드의 내부 바닥면에 상기 전도체의 상단이 관통하도록 돌출 형성된 전도체 결합부; 상기 전도체에 끼워져 상기 전도체 결합부와 나사결합으로 상기 헤드에 결합 고정되는 제2너트; 상기 전도체 결합부와 상기 제2너트 사이에 끼워져 밀봉 작용을 하는 제2오링; 상기 제2너트 상측의 상기 전도체에 접속되어 전원을 공급하는 전원단자; 및 상기 전도체와 나사결합으로 상기 전원단자를 상기 제2너트의 상측에 고정하는 접속너트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 수중 전열장치를 제시한다.

이로써 발열관과 헤드 간의 결합력을 한층 더 강화하여 외력에 의해 발열관과 헤드 간의 연결 부분이 쉽게 파손되지 않는 내구성을 제고함은 물론 기밀성을 크게 향상시켜 헤드 내부에 수분유입으로 인한 오작동이나 결함을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 양태로, 상기 전도체의 외주연에 일정 깊이로 형성된 홀딩홈 및 상기 홀딩홈에 끼워져 상기 전도체가 상기 전도체 결합부에서 빠지는 것을 방지하는 홀더를 더 포함하여 이루어짐으로써 전도체가 헤드와 더욱 견고하게 결합된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 양태로, 상기 플로트는, 내부에 공기가 채워진 상태를 유지하도록 캡으로 밀봉하여 형성되고, 가운데 부분에 상하로 통하는 관통구멍이 형성된 원통형의 부구; 상기 부구와 동시에 승강하면서 상기 마이크로 스위치를 작동시키도록 상기 부구의 관통구멍에 끼워져 결합된 로드; 및 상기 부구와 상기 로드가 결합된 위치를 유지하도록 상기 부구의 관통구멍의 안지름보다 큰 폭으로 상기 로드의 일부를 소성가공으로 변형시켜 형성된 스토퍼를 포함하여 이루어짐으로써 부구가 로드의 길이 방향을 따라 저절로 위치이동을 하는 것을 막아 플로트의 오작동을 방지할 수 있다.

상기와 같은 기술적 과제의 해결과 목적을 달성하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명의 실시 양태는, 발열관과 헤드 간의 연결 부분이 발열관 결합부와 제1너트 및 제1오링에 의해 1차적으로 결합 및 밀폐되고, 전도체 결합부와 제2너트 및 제2오링에 의해 2차적으로 결합 및 밀폐되는 이중 구조로 이루어져 발열관과 헤드 간의 결합력 및 밀폐력을 한층 더 강화함으로써, 종래와 달리 발열관과 헤드 간의 연결 부분이 사용 과정에서 물리적인 충격 등의 외력을 받더라도 쉽게 파손되지 않는 내구성을 제고함은 물론 기밀성을 향상시켜 헤드 내부에 수분유입으로 인한 전기적 고장이나 오작동 및 결함을 방지할 수 있다.

또한, 발열관의 전도체가 홀더에 의해 헤드와 더욱 견고하게 결합된 상태를 유지하므로 외력에 의해 제1너트와 발열관 결합부 간의 조임 상태가 느슨해지더라도 발열관이 헤드에서 쉽게 분리되거나 전기적인 접속상태가 해제되는 것을 방지할 수 있다.

게다가 헤드의 걸림부를 이용하여 용기의 아가리에 걸어서 사용할 때 안내클램프의 간격유지부가 용기의 내벽에 접촉되어 플로트와 용기의 내벽 간의 간격을 유지시키기 때문에 사용 중 플로트가 용기의 내벽과 직접적으로 접촉되는 것을 미연에 방지하고, 그로 인한 플로트의 오작동을 방지할 수 있다.

그뿐만 아니라 로드의 일부분을 소성가공으로 가압 변형시킨 스토퍼에 의해 부구와 로드가 상호 결합 위치를 안정적으로 유지하기 때문에 부구의 위치가 로드를 따라 저절로 이동을 하는 것을 막아 플로트의 오작동을 방지 및 제품의 신뢰성을 제고할 수 있다.

여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 이동형 수중 전열장치의 일례를 나타낸 요부 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 수중 전열장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 수중 전열장치를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 수중 전열장치를 나타낸 요부 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 수중 전열장치를 나타낸 요부 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 수중 전열장치 중 발열관을 나타낸 국부 확대 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 수중 전열장치 중 플로트를 나타낸 요부 횡단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.

아울러 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 수중 전열장치는 크게 발열관(10), 헤드(20), 제어부(30), 온도감지관(40), 마이크로 스위치(60), 플로트(70), 접지단자(80) 및 안내클램프(90)를 포함하여 구성된다.

발열관(10)은 소정의 직경과 길이를 가지며 단면이 원형인 금속제 외가닥 관체로 이루어져 가운데 부분을 U자 형상이나 꽈리모양으로 벤딩하여 양단이 일정 간격을 두고 서로 나란하고 평행하도록 형성되어 있고, 그 양단부는 헤드(20)의 발열관 결합부(21)에 삽입 고정되어 있다.

그리고 발열관(10)의 양단부에는 발열관 결합부(21)의 안지름보다 큰 지름을 갖는 플랜지(13)가 일체로 형성되어 있고, 그 플랜지(13)와 발열관 결합부(21) 사이에는 발열관 결합부(21)의 중공과 발열관(10) 간의 틈새를 기밀하게 차단하여 밀봉 작용을 하는 제1오링(14)이 끼워져 있으며, 아울러 발열관 결합부(21)와 나사결합으로 플랜지(13)와 제1오링(14)을 발열관 결합부(21)에 밀착시키면서 발열관(10)을 헤드(20)에 결합 고정하는 제1너트(15)가 발열관(10)에 끼워져 있다.

여기서 제1너트(15)는 하면에 발열관(10)의 바깥지름과 대응되는 안지름의 중공을 갖는 육각 유니언 너트나 표면에 미끄럽지 않도록 널링 가공을 한 링 너트로 이루어질 수 있다.

또한, 전도체(12)의 외주연에는 일정 깊이로 패인 홀딩홈(16)이 형성되어 있고, 그 전도체(12)가 후술하는 헤드의 전도체 결합부(23)에서 빠지는 것을 방지하는 홀더(17)가 홀딩홈(16)에 끼워져 있다.

여기서 홀더(17)는 전도체(12)의 상단이 헤드의 전도체 결합부(23)에서 빠지지 않도록 하는 잡아주는 스냅링(멈춤링) 또는 한쪽 측면이 홀딩홈(16)과 대응되게 패인 마치 'C'자형 플레이트나 납작한 모양의 링 형상으로 이루어질 수 있고, 내구성이 우수한 금속 또는 고강도 합성수지 재질로 형성할 수 있다.

그리고 발열관(10)의 중공 내부에는 플러그(P) 및 전도체(12)를 통해 외부전원과 전기적으로 연결되어 전원 인가 시 발열하는 전열선(11)이 삽입되어 있다.

여기서 전열선(11)은 마치 코일(Coil) 모양으로 꼬아서 발열관(10)의 내부에 삽입함으로써 외부의 물리적인 충격에도 탄력적으로 대응하여 발열관(10)을 다양한 모양으로 용이하게 벤딩 가공할 수 있고, 또 발열관(10)과 전열선(11) 사이의 내부 공간에 열전도율과 절연성이 뛰어난 분말 형태의 산화마그네슘(MgO) 등의 충전재(18)를 충전함으로써 외부의 물리적인 충격으로부터 보호하면서 전기에너지의 열에너지로 변환에 따른 열효율을 높일 수 있다.

즉, 발열관(10)의 중공 내에 니크롬선, 탄소발열체, 텅스텐선, 세라믹발열체 등과 같은 전열선(11)을 인장이 가능한 형태로 꼬아서 삽입하고, 수중에 잠기는 하단부는 U자 형상, 꽈리모양, 나선형 등과 같은 다양한 형상으로 벤딩하여 내구성과 열효율성 등을 향상시킬 수 있다.

또한, 발열관(10)의 서로 평행한 양단부에는 외부전원의 플러스 및 마이너스 전류와 전원단자(26)를 통해 전기적으로 연결되어 전열선(11)에 전원을 공급하는 한 쌍의 전도체(12)가 내장되어 있고, 그 전도체(12)의 상단은 각각 헤드(20)의 전도체 결합부(23)에 고정되어 있다.

즉, 발열관(10)은 그 관형의 중공에 열전도성 및 내구성이 우수한 니크롬선 등과 같은 전열선(11)과, 이를 전원단자(26)와 전기적으로 연결하는 전도체(12)를 삽입 내장한 채로 산화마그네슘과 같은 열전도성 충진재(18)를 촘촘히 채워넣고 목적하는 다양한 형상으로 전열선(11)이 내장된 부분을 벤딩하여 구현할 수 있다.

여기서 전열선(11)은 니크롬선, 탄소발열체, 세라믹발열체, 텅스텐선 등과 같은 다양한 발열체 중 어느 하나를 채택하여 적용할 수 있음은 물론이다.

한편, 발열관(10)은 도 6에 도시된 바와 같이 전도체(12)들 사이에 전기적으로 연결되어 전원 공급 시 발열하는 코일 형상의 전열선(11)과, 전도체(12)들 중 적어도 하나의 전도체(12)와 전열선(11) 사이에 전기적으로 연결된 상태로 구비되어 전열선(11)이 안전기준 및 허용 범위 이상으로 과열 시 단락되는 퓨즈(19)와, 이 퓨즈(19)와 전도체(12) 사이에 전기적으로 연결된 상태로 길이의 신축이 가능하게 장착되는 코일전선(19a)과, 퓨즈(19)를 커버하여 외력으로부터 보호하는 케이싱(19b) 및 이 케이싱(19b) 내부에 퓨즈(19)를 감싸도록 채워져 퓨즈(19)와 케이싱(19b)의 직접적인 접촉을 방지하는 접촉방지재(19c)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 발열관(10)은 그 관형의 중공에 니크롬선과 같은 전열선(11)과, 이를 전원단자(26)와 전기적으로 연결하는 전도체(12)와 퓨즈(19) 및 코일전선(19a)을 삽입하여 내장한 후, 산화마그네슘과 같은 충진재(18)를 촘촘히 채워넣고 목적하는 다양한 형상으로 전열선(11)이 내장된 부분을 벤딩하여 구현할 수 있다.

여기서 코일전선(19a)은 니크롬선, 탄소발열체, 세라믹발열체, 텅스텐선 중에서 어느 하나를 채택하여 적용할 수 있음은 물론이다.

따라서 발열관(10)의 전열선(11)이 내장된 부분을 벤딩 등 가공하는 과정에서 발열관(10)의 길이가 늘어나더라도 그 내부에 위치하는 전열선(11) 및 코일전선(19a)은 코일 형태로 감긴 형태적 특성으로 인해 외력에 유연하게 대응하여 길이가 탄력적으로 늘어나면서 발열관(10)의 늘어난 길이만큼 길이를 자연스럽게 연장하므로 서로 간에 전기적인 단락됨 없이 안정적으로 연결된 상태를 유지할 수 있고, 이와 더불어 퓨즈(19)는 케이싱(19b)에 의해 안전하게 보호되어 외력에 의해 변형 또는 손상됨 없이 안정적인 형태를 유지할 수 있다.

또한, 전열선(11)의 과열 시에 퓨즈(19)가 끊어지면서 전원을 차단하므로 전열선(11)의 과열로 인한 화재를 미연에 방지하고, 아울러 전열선(11)과 전도체(12) 사이에 길이의 신축이 가능한 코일전선(19a)의 특성으로 인해 발열관(10)의 벤딩 가공 시 등에 전열선(11)이 끊어지거나 퓨즈(19)가 변형 및 손상되는 것을 방지할 수 있고, 나아가 발열관(10)의 가공이 용이하여 다양한 형태로의 디자인 변경이 가능함은 물론 생산성을 제고할 수 있다.

이러한 발열관(10)은 무게가 가벼우면서 내식성 및 열전도율, 내부식성, 내화학성 등이 우수한 티타늄이나 탄탈늄, 지르코늄, 스테인리스 스틸과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.

또한, 발열관(10)은 전열선(11)에서 누설되는 전류를 외부전원과 연결을 위한 플러그(P)를 통해 접지로 안전하게 유도하여 누전에 의한 감전 등의 안전사고를 예방할 수 있도록 그 플러그(P)와 접지될 수 있다.

헤드(20)는 절연재 함체로 이루어지고, 내부에 전열선(11)의 발열 온도를 조절 및 전원을 제어하기 위한 제어부(30)와, 마이크로 스위치(60)가 장착되어 있고, 하면 일측에는 발열관(10)의 상부 양단을 삽입 결합하기 위한 한 쌍의 발열관 결합부(21)가 중공형으로 돌출 형성되어 있고, 그 발열관 결합부(21)와 일정 간격을 두고 온도감지관(40)의 상단부를 삽입 결합하기 위한 온도감지관 결합부(22)가 중공형으로 돌출 형성되어 있다.

그리고 헤드(20)의 내부 바닥면에는 전도체(12)의 상단이 관통하도록 전도체 결합부(23)가 돌출 형성되어 있고, 이 전도체 결합부(23)와 나사결합으로 헤드(20)에 결합 고정되는 제2너트(24)가 전도체(12)에 끼워져 있고, 그 전도체 결합부(23)와 제2너트(24) 사이에는 전도체 결합부(23)의 중공과 전도체(12) 간의 틈새를 기밀하게 차단하여 밀봉 작용을 하는 제2오링(25)이 끼워져 있고, 그 제2너트(24) 상측에는 전원을 공급하는 전원단자(26)가 전도체(12)에 접속되어 있으며, 전원단자(26)를 제2너트(24)의 상측에 고정하는 접속너트(27)가 전도체(12)와 나사결합되도록 구비되어 있다.

즉, 발열관 결합부(21)는 헤드(20)의 하면에서 중공 관체 형상으로 돌출되어 있고, 그 외주연에는 제1너트(15)와 나사결합을 위한 나사산이 형성되어 있으며, 아울러 전도체 결합부(23)는 헤드(20)의 내부 바닥면에서 중공 관체 형상으로 돌출되어 있고, 그 외주연에는 제2너트(24)와 나사결합을 위한 나사산이 형성되어 있다.

여기서 제2너트(24)는 하면에 전도체(12)의 바깥지름과 대응되는 안지름의 중공을 갖는 육각 유니언 너트나 표면에 미끄럽지 않도록 널링 가공을 한 링 너트로 이루어질 수 있다.

또한, 헤드(20)의 하면 타측에는 용기의 아가리나 칼라 부분에 걸 수 있도록 하기 위한 걸림부(28)가 돌출 형성되어 있고, 발열관 결합부(21) 간의 사이에는 후술하는 플로트의 로드(74) 상단부를 헤드(20)의 내부로 통과시키기 위한 로드통과공(29)이 형성되어 있다.

그리고 헤드(20)의 외측면에는 전열선(11)의 발열 온도를 사용자가 조절 및 설정하거나 플러그(P)를 통해 공급되는 외부전원을 직접적으로 온/오프 조작하기 위한 스위치 기능 및 역할과, 제어부(30)의 작동을 제어하여 전열선(11)의 발열 온도를 임의로 조절 및 설정하는 온도조절다이얼(D)이 구비되어 있다.

여기서 헤드(20)의 외측면에는 전열선(11)에 전원이 인가되어 작동 중임을 표시하는 전원램프(L)가 구비될 수 있고, 또 플러그(P)를 통해 공급되는 외부전원을 직접적으로 개폐하기 위한 전원스위치(미부호)가 구비될 수도 있음은 물론이다.

또한, 플러그(P)는 감전과 같은 전기사고를 예방하기 위해 전위를 0으로 유지하는 일명 접지플러그(접지단자와 접속단자 일체형)로 구비되어 있다.

제어부(30)는 사용자가 원하는 온도로 전열선(11)의 발열 온도를 조절 및 전원을 제어하기 위해 헤드(20)에 내장된 채로 전원공급을 위한 플러그(P)와 전선을 통해 전기적으로 연결되어 있고, 아울러 전열선(11), 온도조절다이얼(D), 온도감지관(40), 온도센서(41)와 각각 전기적으로 연결되어 있다.

즉, 제어부(30)는 온도조절다이얼(D)의 회전 조작에 따라 전열선(11)의 발열 온도를 제어한다. 예를 들어, 사용자가 온도조절다이얼(D)을 조작하여 안전기준을 충족하는 기준 값으로 온도를 설정하면, 제어부(30)는 그 설정온도와 온도감지관 내 온도센서(41)에서 감지한 온도를 비교하여 감지온도가 설정온도보다 낮을 경우 전열선(11)에 전원을 인가시키고, 이와 반대로 감지온도가 설정온도보다 높을 경우에는 전열선(11)에 인가된 전원을 차단하는 일련의 과정을 반복적으로 수행한다.

온도감지관(40)은 소정의 직경과 길이를 가지며 단면이 원형인 금속제 관체로 이루어져 그 길이 방향의 상단부는 헤드(20)의 온도감지관 결합부(22)를 통해 헤드(20) 내부로 삽입 고정되어 있고, 길이 방향의 하단부는 발열관(10)의 하단 위치보다 더 높게 위치하도록 배치되어 있다.

그리고 온도감지관(40)의 하부에는 제어부(30)와 전기적으로 연결되어 온도 변화에 따라, 즉 외부의 온도를 검출하고, 검출 온도 영역 이상일 경우 전기 신호로 변환하여 전열선(11)의 작동을 자동으로 제어하는 신호를 제어부(30)로 전송하는 온도센서(41)가 내장되어 있다.

따라서 사용자가 온도조절다이얼(D)을 조작하여 안전기준을 충족하는 기준 값으로 전열선(11)의 발열 온도를 조절 및 설정하면, 제어부(30)는 온도센서(41)에서 감지된 온도와 설정온도를 비교하여 감지온도가 설정온도보다 낮을 경우 전열선(11)에 전원을 인가시키고, 이와 반대로 설정온도보다 높을 경우 전원을 자동으로 차단하는 일련의 과정을 반복하므로 온도의 제어가 편리함은 물론 과열로 인한 화재 등을 방지할 수 있다.

여기서 온도감지관(40)의 물이 담긴 용기에 삽입되는 최하단부 위치는 온도센서(41)의 오작동을 방지하는 범위 내에서 발열관(10)의 길이 즉, 물이 담긴 용기에 삽입되는 최하단부 위치와 최대한 근접하도록 배치함으로써 용기 내의 수위변화에 따른 저수위 시 전열선(11)의 전원공급을 한층 정확하고 정밀하게 제어하여 안전성을 제고할 수 있다.

절연피복재(50)는 감전을 방지하기 위해 온도감지관(40)의 바깥쪽 면 둘레를 감싸서 형성되어 있다.

즉, 온도감지관(40)의 상부 바깥쪽 면 둘레에는 고무나 에나멜과 같은 절연물로 둘러싸거나 코팅함으로써 사용 과정에서 부주의 및 누전 등에 의한 감전사고를 예방할 수 있다.

마이크로 스위치(60)는 가열대상물의 수위에 따라 전열선(11)의 전원을 개폐하도록 헤드(20)에 내장되어 있다.

즉, 마이크로 스위치(60)는 플로트(70)의 승강에 따라 그 접점이 개폐되어 용기에 담긴 가열대상물이 일정 수위 이하가 되면 전열선(11)에 인가되는 전원을 신속하게 자동으로 차단한다. 예를 들어, 용기에 담긴 가열대상물이 일정 수위 이상일 경우 부력으로 상승하는 플로트(70)에 의해 스위칭 되면서 전열선(11)에 전원을 인가시키고, 이와 반대로 용기에 담긴 가열대상물이 일정 수위 이하로 낮아질 경우 플로트(70)가 자중에 의해 하강하면서 그 스위칭을 자연스럽게 해제시켜 전열선(11)에 인가된 전원을 차단한다.

플로트(70)는 용기에 담긴 가열대상물의 수위의 고저에 따라 부력으로 승강하면서 마이크로 스위치(60)와 접촉으로 그 접점을 개폐 작동시켜 전열선(11)의 전원을 개폐하도록 헤드(20)의 하부에 장착되어 있다.

즉, 플로트(70)는 발열관(10) 및 온도감지관(40)과 인접하도록 위치되어 있고, 헤드(20)의 바닥면에 형성된 로드통과공(29)을 통해 헤드(20)에 내장된 마이크로 스위치(60)를 조작하도록 구비되어 있다.

한편, 플로트(70)는 도 7에 도시된 바와 같이 부구(71), 로드(74) 및 스토퍼(75)로 이루어질 수 있다.

즉, 부구(71)는 가열대상물의 표면으로 부상하는 부력을 지닌 원통형으로 이루어져 그 내부에 공기가 채워진 상태를 유지하도록 캡(72)으로 밀봉하여 형성되어 있고, 그 부구(71)의 가운데 부분에는 상하로 통하는 관통구멍(73)이 형성되어 있다.

그리고 로드(74)는 부구(71)와 동시에 승강하여 헤드의 로드통과공(29)을 통해 헤드 내부로 삽입되면서 마이크로 스위치(60)를 작동시키도록 부구의 관통구멍(73)에 끼워져 결합되어 있다.

여기서 로드(74)는 부식과 열변형을 방지하기 위해 스테인리스 등으로 형성될 수 있다.

그리고 스토퍼(75)는 부구(71)와 로드(74)가 결합된 위치를 유지하도록 부구의 관통구멍(73)의 안지름보다 큰 폭으로 로드(74)의 일부를 소성가공으로 납작하게 가압 변형시켜 형성되어 있다.

이러한 플로트(70)는 로드(74)의 일부를 부구의 관통구멍(73) 지름보다 더 넓은 폭을 가지도록 소성가공으로 가압 변형시킨 스토퍼(75)에 의해 부구(71)와 로드(74)가 상호 결합 위치를 안정적으로 유지하기 때문에 사용 중 부구(71)의 위치가 로드(74)의 길이 방향을 따라 저절로 이동을 하는 것을 막아 그로 인한 오작동을 방지할 수 있다.

접지단자(80)는 온도감지관(40)을 제어부(30)에 접지하기 위해 헤드(20) 내부로 온도감지관 결합부(22)를 통해 삽입되는 온도감지관(40)의 상단부와 제어부(30)를 전기적으로 연결하도록 장착되어 있다.

즉, 전도체(12) 및 전열선(11)에서 누설되는 전류를 플러그(P)의 접지단자를 통해 접지로 안전하게 유도하여 누전에 의한 감전 등의 안전사고를 방지할 수 있도록 헤드(20)의 내부로 삽입되는 온도감지관(40)의 상단 부분이 제어부(30)를 통해 접지되어 있고, 아울러 온도감지관(40)은 안내클램프의 도전부(91)에 의해 발열관(10)과 전기적으로 통하도록 연결되어 있다.

안내클램프(90)는 플로트(70)의 승강을 안내 및 지지하도록 로드(74)의 길이 방향 하단 부분을 에워싸면서 발열관(10)의 일부분과 면접촉되는 형태로 이루어져 전열선(11)이 위치하는 발열관(10)의 하부 바깥쪽 면 둘레에 고정되어 있다.

그리고 안내클램프(90)의 일측에는 온도센서(41)가 위치하는 온도감지관(40)의 하부 바깥쪽 면 둘레에 밀착되도록 도전부(91)가 일체 형성되어 있고, 타측에는 플로트(70)가 용기의 내벽과 접촉되는 것을 방지하기 위한 간격유지부(92)가 일체로 형성되어 있다.

즉, 안내클램프(90)와 도전부(91)는 플로트(70)의 승강을 안정적으로 안내 및 지지하면서 발열관(10)의 온도를 온도감지관(40)으로 전달하도록 열과 전기를 전도하는 전도성 소재로 형성되어 있다.

따라서 안내클램프(90)는 온도감지관(40)과 전기적으로 연결된 접지단자(80)를 통해 플러그(P)의 접지단자와 접지상태를 안정적으로 유지하며, 결국 발열관(10)은 온도감지관(40)과 전기적으로 연결된 접지단자(80)를 통해 플러그(P)의 접지단자와 양호한 접지 상태를 유지하므로 발열관(10)에서 누설되는 전류로 인한 감전 등의 전기사고 및 위험을 효과적으로 예방할 수 있다.

아울러 온도센서(41)는 안내클램프(902)를 통해 전달되는 발열관(10)의 온도와, 가열대상물의 온도를 동시에 검출하여 일정 범위 이상일 경우 등 그 온도 변화에 따라 제어부(30)로 전열선(11)의 작동 제어신호를 전송함으로써 과열로 인한 화재 등의 사고를 한층 더 안전하게 예방할 수 있다.

게다가 용기 내 가열대상물의 수위가 낮거나 가열대상물이 없어 전열선(11)이 이상과열될 경우에도 온도센서(41)가 전원을 자동으로 차단하기 때문에 과열로 인한 화재를 더욱 효과적으로 예방할 수 있다.

그리고 간격유지부(92)에 의해 발열관(10) 부분이 기울어짐 없이 용기의 내부 벽면과 일정 간격을 두고 떨어진 상태로 설치되므로 저수위 시 등에 발열관(10)이 용기와 직접적인 접촉으로 발화를 유발하는 것을 방지하고, 그로 인한 화재를 예방하는 등의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.

이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 수중 전열장치는 발열관(10)과 헤드(20) 간의 연결 부분이 발열관 결합부(21)와 제1너트(15) 및 제1오링(14)에 의해 1차적으로 결합 및 밀폐되고, 이와 더불어 전도체 결합부(23)와 제2너트(24) 및 제2오링(25)에 의해 2차적으로 결합 및 밀폐되는 이중 구조로 이루어져서 발열관(10)과 헤드(20) 간의 결합력 및 밀폐력을 한층 더 강화함으로써 외력에 의해 제1너트(15)와 발열관 결합부(21)가 쉽게 파손되지 않도록 하는 내구성을 제고할 뿐만 아니라 기밀성을 향상시켜 헤드(20) 내부에 수분유입으로 인한 전기적 고장이나 오작동 및 결함을 방지할 수 있다.

또한, 발열관의 전도체(12)가 홀더(17)에 의해 헤드(20)와 견고하게 결합된 상태를 유지하므로 외력에 의해 제1너트(15)와 발열관 결합부(21) 간의 조임 상태가 느슨해지더라도 발열관(10)이 헤드(20)에서 쉽게 분리되거나 전기적인 접속상태가 해제되는 것을 방지할 수 있다.

더욱이 헤드(20)를 용기의 아가리나 칼라 부분에 걸어서 사용할 때 안내클램프의 간격유지부(92)가 용기의 내벽에 접촉되어 플로트(70)와 용기의 내벽 간의 간격을 자연스럽게 유지시키기 때문에 사용 중 플로트(70)가 용기의 내벽과 직접적으로 접촉되면서 오작동을 일으키는 것을 방지할 수 있다.

따라서 과열이나 화재는 물론이고, 누전으로 인한 감전사고 등의 전기 안전사고 및 위험을 더욱 효과적으로 예방할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백하다.

그러므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.

10: 발열관 11: 전열선
12: 전도체 13: 플랜지
14: 제1오링 15: 제1너트
16: 홀딩홈 17: 홀더
18: 충진재 19: 퓨즈
19a: 코일전선 19b: 케이싱
19c: 접촉방지재
20: 헤드 21: 발열관 결합부
22: 온도감지관 결합부 23: 전도체 결합부
24: 제2너트 25: 제2오링
26: 전원단자 27: 접속너트
28: 걸림부 29: 로드통과공
30: 제어부 40: 온도감지관
41: 온도센서 50: 절연피복재
60: 마이크로 스위치 70: 플로트
71: 부구 72: 캡
73: 관통구멍 74: 로드
75: 스토퍼 80: 접지단자
90: 안내클램프 91: 도전부
92: 간격유지부

Claims (3)

1. 전도체(12)를 통해 외부전원과 전기적으로 연결되어 전원인가 시 발열하는 전열선(11)이 내장되고, 양단이 일정 간격을 두고 서로 나란하도록 벤딩 형성된 발열관(10);
   하면 일측에 상기 발열관(10)의 양단이 삽입 결합되는 중공형의 발열관 결합부(21)가 형성되고, 하면 타측에 걸림부(28)가 돌출 형성된 헤드(20);
   상기 헤드(20)에 내장되어 상기 전열선(11)의 전원을 제어 및 발열 온도를 설정하는 제어부(30);
   상단이 상기 헤드(20)의 하면 일측에 형성된 온도감지관 결합부(22)를 통해 상기 헤드(20)의 내부로 삽입 결합되고, 내부에 상기 제어부(30)와 전기적으로 연결되어 외부 온도 변화에 따라 상기 제어부(30)로 상기 전열선(11)의 제어신호를 전송하는 온도센서(41)가 장착된 온도감지관(40);
   상기 온도감지관(40)의 외부를 감싸서 절연하는 절연피복재(50);
   상기 헤드(20)에 내장되어 상기 전열선(11)의 전원을 개폐하는 마이크로 스위치(60);
   상기 헤드(20)의 하부에 장착되고, 가열대상물의 수위에 따라 승강하면서 상기 마이크로 스위치(60)를 작동시키는 플로트(70);
   상기 제어부(30)에 상기 온도감지관(40)의 상단부를 접지시키는 접지단자(80);
   상기 전열선(11)이 위치하는 상기 발열관(10)의 하부 바깥쪽 면 둘레에 고정되어 상기 플로트(70)의 승강을 안내 및 지지하되, 일측에 상기 온도센서(41)가 위치하는 상기 온도감지관(40)의 하부 바깥쪽 면 둘레에 밀착되는 도전부(91)가 일체 형성되고, 타측에 상기 플로트(70)가 용기의 내벽과 접촉되는 것을 방지하는 간격유지부(92)가 일체로 형성된 안내클램프(90);
   상기 발열관(10)의 양단에 상기 발열관 결합부(21)의 안지름보다 큰 지름으로 형성된 플랜지(13);
   상기 플랜지(13)와 상기 발열관 결합부(21) 사이에 끼워져 밀봉 작용을 하는 제1오링(14);
   상기 발열관(10)에 끼워져 상기 발열관 결합부(21)와 나사결합으로 상기 플랜지(13)와 상기 제1오링(14)을 상기 발열관 결합부(21)에 밀착시키면서 상기 발열관(10)을 상기 헤드(20)에 결합 고정하는 제1너트(15);
   상기 헤드(20)의 내부 바닥면에 상기 전도체(12)의 상단이 관통하도록 돌출 형성된 전도체 결합부(23);
   상기 전도체(12)에 끼워져 상기 전도체 결합부(23)와 나사결합으로 상기 헤드(20)에 결합 고정되는 제2너트(24);
   상기 전도체 결합부(23)와 상기 제2너트(24) 사이에 끼워져 밀봉 작용을 하는 제2오링(25);
   상기 제2너트(24) 상측의 상기 전도체(12)에 접속되어 전원을 공급하는 전원단자(26); 및
   상기 전도체(12)와 나사결합으로 상기 전원단자(26)를 상기 제2너트(24)의 상측에 고정하는 접속너트(27);
   를 포함하며,
   상기 플로트(70)는, 내부에 공기가 채워진 상태를 유지하도록 캡(72)으로 밀봉하여 형성되고, 가운데 부분에 상하로 통하는 관통구멍(73)이 형성된 원통형의 부구(71);
   상기 부구(71)와 동시에 승강하면서 상기 마이크로 스위치(60)를 작동시키도록 상기 부구의 관통구멍(73)에 끼워져 결합된 로드(74); 및
   상기 부구(71)와 상기 로드(74)가 결합된 위치를 유지하도록 상기 부구의 관통구멍(73)의 안지름보다 큰 폭으로 상기 로드(74)의 일부분을 소성가공으로 가압 변형시켜 형성된 스토퍼(75);
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 수중 전열장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전도체(12)의 외주연에 형성된 홀딩홈(16); 및
   상기 홀딩홈(16)에 끼워져 상기 전도체(12)가 상기 전도체 결합부(23)에서 빠지는 것을 방지하는 홀더(17);
   를 더 포함하는 이동형 수중 전열장치.
   
3. 삭제

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