KR101909519B1 - 온도제한형 수중히터 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터발열부에 액체감지센서를 설치하여 물의 부족여부를 실시간으로 확인하여 히터발열부의 과열을 방지하는 것이 가능하고 바이메탈부와 안전차단릴레이부를 구성하여 히터발열부의 과열시 이중으로 차단하여 안전성을 향상시킨 온도제한형 수중히터 제어장치를 제공한다
본 발명의 온도제한형 수중히터 제어장치는 상자형상의 케이스와, 케이스의 외부에 노출된 상태로 설치되는 히터발열부의 표면에 설치되고 액체의 유무를 감지하도록 정전용량을 측정하는 액체감지센서부와, 액체감지센서부와 전기적으로 연결되고 측정된 정전용량값을 기준값과 비교하는 제어부가 탑재되고 케이스의 내부에 설치되는 주기판과, 주기판에 설치되는 온도센서와, 케이스의 내부에 설치되며 주기판에 전기적으로 연결되고 온도센서에서 측정된 온도와 설정된 온도값을 비교하여 온도 상승을 제한하며 저항으로 구성되는 온도제한부와, 케이스의 내부에 설치되고 히터발열부가 과열되어 설정값 이상으로 온도가 상승되면 작동되어 전원을 차단하는 과열방지부를 포함한다.

Description

온도제한형 수중히터 제어장치 {Control Unit for Underwater Heater of Temperature Limitation Type}

본 발명은 온도제한형 수중히터 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물의 부족여부를 확인하여 히터발열부의 과열을 방지하는 것이 가능하고 바이메탈부와 안전차단릴레이부를 구성하여 히터발열부의 과열시 이중으로 차단하는 것이 가능하므로 온도제한형 수중히터 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 어항이나 수족관, 수조, 종자 발아기, 미생물 발효기, 액체비료 제조기 등에 있어서는 물이나 액체의 온도를 일정하게 유지하는 것이 매우 중요하며, 이를 위하여 수중 히터를 사용하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1161757호, 제10-1233284호, 제10-1274646호, 제10-1508724호, 제10-1543785호, 공개특허공보 제10-2009-0088781호, 제10-2011-0027622호 등에는 다양한 구조의 수중 히터에 대한 기술들이 공개되어 있다.

그런데, 종래 수중 히터의 경우에는 히터의 발열부 일부가 물 밖으로 노출되어 과열되는 것을 효과적으로 방지하기 위한 안전장치가 충분히 마련되어 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 히터발열부에 액체감지센서를 설치하여 물의 부족여부를 실시간으로 확인하여 히터발열부의 과열을 방지하는 것이 가능하고 바이메탈부와 안전차단릴레이부를 구성하여 히터발열부의 과열시 이중으로 차단하여 안전성을 향상시킨 온도제한형 수중히터 제어장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치는 상자형상의 케이스와, 상기 케이스의 외부에 노출된 상태로 설치되는 히터발열부의 표면에 설치되고 액체의 유무를 감지하도록 정전용량을 측정하는 액체감지센서부와, 상기 액체감지센서부와 전기적으로 연결되고 측정된 정전용량값을 기준값과 비교하는 제어부가 탑재되고 상기 케이스의 내부에 설치되는 주기판과, 상기 주기판에 설치되는 온도센서와, 상기 케이스의 내부에 설치되며 상기 주기판에 전기적으로 연결되고 상기 온도센서에서 측정된 온도와 설정된 온도값을 비교하여 온도 상승을 제한하며 저항으로 구성되는 온도제한부와, 상기 케이스의 내부에 설치되고 히터발열부가 과열되어 설정값 이상으로 온도가 상승되면 작동되어 전원을 차단하는 과열방지부를 포함하여 이루어진다.

상기 과열방지부는 히터발열부가 과열되어 온도가 상승되면 오프에서 온으로 접점이 붙는 작동이 이루어지는 바이메탈부와, 상기 바이메탈부의 작동으로 동작하여 전원을 차단하는 안전차단릴레이부를 포함하여 이루어진다.

상기 케이스에는 정전용량 기준값의 설정을 위한 세팅스위치와, 세팅 및 물감지 여부를 표시하는 물감지표시등을 설치하는 것도 가능하다.

또, 상기 케이스에는 히터발열부의 작동여부를 표시하는 출력표시부를 더 설치하는 것도 가능하다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치는 상기 히터발열부의 접지라인과 상기 액체감지센서부의 전원라인은 서로 전기적으로 분리되는 상태로 설치한다.

본 발명의 실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치에 의하면, 히터발열부의 표면에 정전용량을 측정하는 액체감지센서부를 설치하여 히터발열부가 수중에 있는지의 여부를 감지하므로, 히터발열부가 액체 외부로 노출되어 갑자기 과열되는 것을 효과적으로 감지하는 것이 가능하고, 안정성을 크게 높이는 것이 가능하다.

또, 본 발명의 실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치에 의하면, 바이메탈부와 안전차단릴레이부로 과열방지부를 구성하므로, 히터발열부의 출력을 이중으로 차단되는 효과가 있어 안정성이 크게 향상된다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치에 의하면, 히터발열부의 접지라인과 액체감지센서부의 전원라인을 서로 전기적으로 분리하여 구성하므로, 히터발열부에 의해 액체감지센서부의 정전용량값에 간섭이 발생하지 않고, 항상 정확한 정전용량의 측정값을 얻는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.

다음으로 본 발명에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 상세한 설명을 생략하였으며, 발명의 설명 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명을 생략한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치는, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 상자형상의 케이스(10)와, 액체감지센서부(20)와, 주기판(30)과, 온도센서(50)와, 온도제한부(60)와, 과열방지부(70)를 포함하여 이루어진다.

상기 액체감지센서부(20)는 상기 케이스(10)의 외부에 노출된 상태로 설치되는 히터발열부(90)의 표면에 설치된다.

예를 들면, 상기 액체감지센서부(20)는 상기 히터발열부(90)의 길이를 따라 외표면에 설치하는 것이 가능하다.

상기 액체감지센서부(20)에서는 액체의 유무를 감지하도록 정전용량을 측정하도록 정전용량센서를 이용하여 구성하는 것이 가능하다.

상기 주기판(30)은 상기 케이스(10)의 내부에 설치된다.

상기 주기판(30)에는 상기 히터발열부(90)의 양단이 연결 설치된다.

상기 주기판(30)에는 제어부(40)가 탑재된다.

상기 액체감지센서부(20)는 상기 제어부(40)에 전기적으로 연결되도록 설치된다.

상기 제어부(40)에서는 상기 액체감지센서부(20)를 통하여 측정된 정전용량값을 미리 설정된 기준값과 비교하는 기능을 수행한다.

상기에서 주기판(30)과 히터발열부(90), 액체감지센서부(20)는 상기 케이스(10)에 의하여 지지되는 상태로 일체형으로 제작하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 케이스(10)에는 상기 제어부(40)에 연결되어 설치되고 정전용량 기준값의 설정을 위한 세팅스위치(22)를 설치하는 것도 가능하다.

상기에서 정전용량 기준값은 제품의 출고 전에 사용환경에 맞게 미리 세팅하여 출고하는 것도 가능하고, 출고 후에 상기 세팅스위치(22)를 이용하여 임의의 정전용량 기준값으로 변경하는 것도 가능하다.

예를 들면, 상기 세팅스위치(22)를 이용하여 사용하고자 하는 환경에 맞게 액체의 종류에 따라 정전용량 기준값을 변경시키는 것이 용이하다.

상기 제어부(40)에서는 상기 액체감지센서부(20)에서 측정된 정전용량값과 미리 설정된 기준값을 비교하여 액체의 유무를 판단하고, 액체가 있는 것으로 판단된 경우에만 상기 히터발열부(90)로 전원이 공급되도록 제어한다.

또, 상기 케이스(10)에는 상기 제어부(40)에 연결되어 세팅 및 물감지 여부를 표시하는 물감지표시등(24)을 설치하는 것도 가능하다.

상기 물감지표시등(24)은 발광다이오드(LED) 등을 이용하여 구성하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상기 물감지표시등(24)은 상기 히터발열부(90)가 액체 속에 잠겨있을 때에는 녹색으로 발광하고, 상기 히터발열부(90)의 일부가 액체 밖으로 노출될 경우에는 적색으로 발광하도록 구성하는 것이 가능하다.

그리고 상기 물감지표시등(24)은 상기 세팅스위치(22)를 사용하여 기준값을 세팅하는 경우에는 깜박이는 상태로 발광하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기에서 히터발열부(90)에 연결되는 접지라인(92)과, 상기 액체감지센서부(20)의 전원라인은 서로 전기적으로 분리되는 상태로 설치한다.

상기 히터발열부(90)에 연결되는 접지라인(92)은 상기 주기판(30)의 한쪽면으로 돌출되는 상태로 설치된다.

상기 주기판(30)에는 상기 제어부(40)와 히터발열부(90)로 외부로부터 공급되는 전원을 안정적으로 공급하도록 전원부(82)를 설치한다.

상기 전원부(82)에는 외부의 전원에 연결하기 위한 전원케이블(80)이 연결 설치된다.

상기 온도센서(50)는 상기 주기판(30)에 설치되어 상기 케이스(10) 내부의 온도를 측정하여 상기 제어부(40)로 입력하도록 구성한다.

상기 온도제한부(60)는 상기 주기판(30)에 전기적으로 연결된 상태로 상기 케이스(10)의 내부에 설치된다.

상기 온도제한부(60)는 저항을 이용하여 구성하는 것이 가능하다.

상기에서 온도제한부(60)의 저항값을 변경하는 것에 의하여 특정 온도로 설정하는 것이 가능하다.

상기 온도제한부(60)에서는 상기 온도센서(50)에서 측정된 온도와 설정된 온도값을 비교하여 온도 상승을 제한하는 기능을 수행한다.

예를 들면, 상기 온도제한부(60)는 저항을 변경함으로써 온도제한값을 조정할 수 있도록 구성하는 것이 가능하다.

상기와 같이 온도제한부(60)를 구성하여 온도제한값을 설정하게 되면, 액체의 종류 및 용도에 따라 히터발열부(90)의 발열 최고온도를 제한하는 것이 가능하며, 액체를 과도하게 가열하여 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제어부(40)는 상기 액체감지센서부(20)에서 측정된 정전용량값을 기준값과 비교하여 액체가 있는 것으로 판단되고, 상기 온도센서(60)에서 측정된 온도가 상기 온도제한부(60)를 통하여 설정한 온도제한값 이하인 조건을 모두 만족하는 경우에만 상기 히터발열부(90)에 전원을 공급하도록 제어신호를 전송한다.

상기와 같이 액체감지센서부(20)와 온도제한부(60)를 제어부(40)에 연결 설치하여 상기 히터발열부(90)로 공급되는 전원을 제어하도록 구성하면, 상기 히터발열부(90)를 설정된 액체 이외의 다른 액체에 사용하는 경우 충분한 기능을 발휘하지 못하므로, 적합하지 않은 용도로 임의로 변경하여 사용되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 상기 히터발열부(90)가 액체가 부족한 상태에서 과열되어 화재가 발생하거나, 과도하게 액체가 과열되어 화상을 입는 등의 문제를 미연에 방지하는 것이 가능하다.

상기 제어부(40)와 히터발열부(90) 사이에는 히터출력부(98)를 설치한다.

상기 히터출력부(98)에는 트라이악(96)을 연결하여 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 공급되는 전원을 차단하도록 구성하는 것이 가능하다.

상기에서 트라이악(96)으로 전원을 차단하도록 구성하면, 상기 히터발열부(90)의 출력시에 무소음으로 동작하는 것이 가능하고, 실내 혹은 정숙을 요구하는 장소에서의 사용이 가능하다.

또, 상기 케이스(10)에는 히터발열부(90)의 작동여부를 표시하는 출력표시부(94)를 더 설치하는 것도 가능하다.

상기 출력표시부(94)는 발광다이오드(LED) 등을 이용하여 구성하는 것이 가능하다.

상기 출력표시부(94)는 상기 제어부(40)에 연결되어 상기 히터발열부(90)의 작동여부를 표시하도록 구성된다.

예를 들면, 상기 출력표시부(94)는 상기 히터발열부(90)에 전원이 공급되는 경우에는 녹색으로 발광하고, 상기 히터발열부(90)에 전원이 차단된 경우에는 적색으로 발광하거나 소등되도록 구성하는 것이 가능하다.

상기 과열방지부(70)는 상기 케이스(10)의 내부에 설치된다.

상기 과열방지부(70)는 상기 히터발열부(90)가 과열되어 설정값 이상으로 온도가 상승되면 작동되어 전원을 차단하도록 구성한다.

예를 들면, 상기 과열방지부(70)는 히터발열부(90)가 과열되어 온도가 상승되면 오프에서 온으로 접점이 붙는 작동이 이루어지는 바이메탈부(72)와, 상기 바이메탈부(72)의 작동으로 동작하여 전원을 차단하는 안전차단릴레이부(74)를 포함하여 구성한다.

상기와 같이 구성하면, 상기 히터발열부(90)에 전원이 공급되어 온도가 상승할 때에, 상기 온도센서(50)가 상기 히터발열부(90) 주변의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 상기 제어부(40)에서 판단하여 설정된 온도제한값을 초과하는 경우에는 상기 제어부(40)에서 오프신호를 전송하고, 상기 히터출력부(98)에 연결된 트라이악이 개방되어 히터발열부(90)로 공급되는 전원이 차단되는 작동이 이루어진다.

그리고, 상기 히터발열부(90)의 온도가 온도제한값을 초과했음에도 계속 온도가 상승하여 상기 과열방지부(70)의 바이메탈부(72)의 바이메탈이 동작하는 온도가 되면, 상기 바이메탈부(72)가 작동하여 상기 안전차단릴레이부(74)를 동작시키게 되고, 상기 히터발열부(90)로 공급되는 전원을 차단시키게 된다.

상기 안전차단릴레이(74)가 작동하면, 상기 히터발열부(90)로 공급되는 전원이 오프되고, 전원을 완전히 차단하여 다시 전원을 재투입하기 전까지는 오프가 유지된다.

상기 바이메탈부(72)는 제품 설계시에 동작 온도에 따라 교체가 가능하며, 이를 통하여 안전차단온도를 설정하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상기 히터발열부(90)에서 발열하기 원하는 온도에 맞추어 바이메탈을 구성하는 금속의 종류를 선택하여 상기 바이메탈부(72)를 구성하는 것에 의하여 안전차단온도를 설정하는 것이 가능하다.

상기와 같이 바이메탈부(72)와 안전차단릴레이부(74)를 이용하여 과열방지부(70)를 구성하면, 상기 히터발열부(90)가 온도제한값보다 과열되는 것을 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.

상기에서 케이스(10)의 외부로 노출되는 히터발열부(90), 전원케이블(80), 액체감지센서(20) 등이 설치되는 부분에는 액체나 이물질 등이 상기 케이스(10)의 내부로 유입되는 것을 방지하고 기밀을 유지하도록, 각각의 접합부를 실리콘, 에폭시, 고무부싱이나 가스켓 등으로 밀봉 처리하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 다른 온도제한형 수중히터 제어장치의 다른 실시예는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 주기판(30)의 제어부(40)에 연결되고 상기 케이스(10)의 외부에 설치되는 보조액체감지센서(28)를 더 포함한다.

상기에서 보조액체감지센서(28)는 사용자가 임의로 필요한 위치에 고정 설치하여 액체의 유무를 감지하여 상기 제어부(40)로 전송하도록 구성된다.

상기와 같이 보조액체감지센서(28)를 설치하면, 상기 액체감지센서(20)의 고장으로 액체의 유무를 정확하게 감지하는 못하는 경우에도 효과적으로 과열을 방지하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 보조액체감지센서(28)는 사용자가 악조건을 예상하는 지점(액체가 먼저 감소하는 부위)을 선택하여 설치하는 것이 가능하므로, 보다 안전한 환경을 제공하는 것이 가능하다.

상기와 같이 보조액체감지센서(28)를 설치하는 경우에는 상기 액체감지센서(20) 또는 상기 보조액체감지센서(28) 중의 어느 하나에서 액체가 없다는 신호가 감지되면, 상기 제어부(40)에서는 상기 과열방지부(70)를 작동시켜 과열을 방지시키도록 구성하는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 온도제한형 수중히터 제어장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

10 - 케이스, 20 - 액체감지센서부, 22 - 세팅스위치, 24 - 물감지표시등
28 - 보조액체감지센서, 30 - 주기판, 40 - 제어부, 50 - 온도센서
60 - 온도제한부, 70 - 과열방지부, 72 - 바이메탈부
74 - 안전차단릴레이부, 80 - 전원케이블, 82 - 전원부, 90 - 히터발열부
92 - 접지라인, 94 - 출력표시부, 98 - 히터출력부

Claims (6)

1. 상자형상의 케이스와, 상기 케이스의 외부에 노출된 상태로 설치되는 히터발열부의 표면에 설치되고 액체의 유무를 감지하도록 정전용량을 측정하는 액체감지센서부와, 상기 액체감지센서부와 전기적으로 연결되고 측정된 정전용량값을 기준값과 비교하는 제어부가 탑재되고 상기 케이스의 내부에 설치되는 주기판과, 상기 주기판에 설치되는 온도센서와, 상기 케이스의 내부에 설치되며 상기 주기판의 제어부에 전기적으로 연결되고 상기 온도센서에서 측정된 온도와 설정된 온도값을 비교하여 온도 상승을 제한하며 저항으로 구성되는 온도제한부와, 상기 케이스의 내부에 설치되고 상기 주기판의 제어부에 연결 설치되고 상기 히터발열부가 과열되어 설정값 이상으로 온도가 상승되면 작동되어 전원을 차단하는 과열방지부와, 상기 주기판의 제어부에 연결되고 상기 케이스의 외부에 상기 액체감지센서부와 별도로 설치되는 보조액체감지센서를 포함하고,
   상기 과열방지부는 히터발열부가 과열되어 온도가 상승되면 오프에서 온으로 접점이 붙는 작동이 이루어지는 바이메탈부와, 상기 바이메탈부의 작동으로 동작하여 전원을 차단하는 안전차단릴레이부를 포함하고,
   상기 히터발열부의 접지라인과 상기 액체감지센서부의 전원라인은 서로 전기적으로 분리되는 상태로 설치하고,
   상기 케이스에는 상기 주기판의 제어부와 전기적으로 연결 설치되고 세팅 및 물감지 여부를 표시하는 물감지표시등과, 상기 주기판의 제어부와 전기적으로 연결 설치되고 상기 히터발열부의 작동여부를 표시하는 출력표시부를 설치하는 온도제한형 수중히터 제어장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이스에는 상기 주기판의 제어부와 전기적으로 연결 설치되고 정전용량 기준값의 설정을 위한 세팅스위치를 설치하는 온도제한형 수중히터 제어장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

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