KR101938744B1 - 공기배출구멍과 돌기링이 형성된 시즈히터용 패킹, 이를 이용한 시즈히터 및 전열장치 시설체 - Google Patents
공기배출구멍과 돌기링이 형성된 시즈히터용 패킹, 이를 이용한 시즈히터 및 전열장치 시설체 Download PDFInfo
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Abstract
본원발명은 시즈히터(sheath heater)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 공기배출구멍과 돌기링이 형성된 시즈히터용 패킹 및 이를 이용한 시즈히터와 전열장치 시설체에 관한 것이다.
본원발명은 관체; 상기 관체 내부에 배치되는 발열선; 상기 관체 내부를 밀봉하는 패킹; 및 상기 관체와 상기 패킹으로 이루어지는 상기 관체 내부 공간에 채워진 전열재를 포함하여 이루어지되, 상기 관체는 축관 공정에 의하여 그 내경이 작아지고, 상기 패킹은 축관 공정 전에 상기 관체 내측면에 밀착 고정되되, 상기 축관 공정 후에 상기 밀착 고정되는 부위가 많아지는 것을 특징으로 하는 시즈히터를 제공한다.
본원발명의 구성에 의하면 종래와 같이 여러 단계에 걸쳐 시즈히터의 패킹을 구성하는 것이 아니라, 시즈히터 양단을 물리적 끼움으로 “한 차례" 패킹한 후 축관 공정을 하더라도 축관 공정상에 내부 밀폐부의 공기가 외부로 배출되어 내부에 과도한 압력이 형성되는 것을 방지할 뿐만 아니라 축관 공정 이후에는 별도의 공정 없이 외부의 공기나 습기의 유입을 차단하여 제조 공정을 획기적으로 단축하면서도 제품 불량률을 낮추는 제조 방법과 그 제조 방법에 의한 시즈히터를 제공한다.
본원발명은 관체; 상기 관체 내부에 배치되는 발열선; 상기 관체 내부를 밀봉하는 패킹; 및 상기 관체와 상기 패킹으로 이루어지는 상기 관체 내부 공간에 채워진 전열재를 포함하여 이루어지되, 상기 관체는 축관 공정에 의하여 그 내경이 작아지고, 상기 패킹은 축관 공정 전에 상기 관체 내측면에 밀착 고정되되, 상기 축관 공정 후에 상기 밀착 고정되는 부위가 많아지는 것을 특징으로 하는 시즈히터를 제공한다.
본원발명의 구성에 의하면 종래와 같이 여러 단계에 걸쳐 시즈히터의 패킹을 구성하는 것이 아니라, 시즈히터 양단을 물리적 끼움으로 “한 차례" 패킹한 후 축관 공정을 하더라도 축관 공정상에 내부 밀폐부의 공기가 외부로 배출되어 내부에 과도한 압력이 형성되는 것을 방지할 뿐만 아니라 축관 공정 이후에는 별도의 공정 없이 외부의 공기나 습기의 유입을 차단하여 제조 공정을 획기적으로 단축하면서도 제품 불량률을 낮추는 제조 방법과 그 제조 방법에 의한 시즈히터를 제공한다.
Description
본원발명은 시즈히터(sheath heater)에 관한 것이다. 상기 시즈히터의 불량률을 낮추고 제조상의 경제성을 확보하기 위한 기술이다. 나아가 본원발명은 시즈히터와 이를 이용한 전열장치 시설체 및 상기 시즈히터를 제조함에 있어서 필요한 시즈히터 양단부 패킹에 관한 것이다.
본원발명에 의한 전열장치 시설체가 적용되는 대표적인 예는 난방용 시설체이다. 상기 시설체는 매설되어 난방 기능을 하게 된다. 하지만 본원발명의 기술적 사상이 매설형 전열장치에 국한되는 것은 아니다. 후술하는 바와 같이 본원발명은 시즈히터의 불량률을 낮추고 제조상의 경제성을 확보하기 위한 것이며, 이러한 기술적 사상이 적용된 시즈히터는 모두가 본원발명의 기술적 범주에 속하는 것이다. 다만, 발명을 보다 간명하게 설명하기 위하여 이하에서는 본원발명인 시즈히터가 적용된 매설형 전열장치 시설체를 예로서 설명한다.
이미 본원발명자는 관련 기술로서 내부에 절연보호공간이 형성되는 사각형상의 밀봉하우징과 상기 밀봉하우징을 이용한 매설형 전열장치의 조립과 상기 매설형 전열장치의 다단 연결을 통한 전열장치 시설체의 제작방법을 개시한 바가 있다(대한민국 특허 제1582596호, 대한민국 특허 제1465790호).
이와 같은 선행 특허발명과 더불어 본원발명은 상기 시즈히터의 제조 과정에서 안정성과 경제성을 확보하기 위하여 상기 시즈히터의 양단에 공기배출구를 구비한 패킹을 삽입함에 있어서, 축관 과정에서 전열장치의 내부에 공기를 배출하는 패킹을 제안하고자 하는 것이다.
시즈히터(sheath heater)라 함은 대표적인 전열(電熱) 히터로서 금속 보호관에 전열선을 코일 모양으로 내장하고 절연 분말인 산화마그네슘을 넣어 함께 충진하여 열선과 보호관을 절연한 관 모양의 히터를 말한다. 외부의 물리적인 충격에도 견고하고 전기 열에너지의 효율성을 높이면서 다양한 모양으로 사용자의 용도와 형태로 적합하게 가공을 할 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 시즈히터가 일반적으로 사용되는 매설형 전열장치는 학교, 주택, 공장, 노면이나 공항 활주로면 등에 설치되어 바닥을 따뜻하게 하는 역할을 하게 되며, 상기 매설형 전열장치를 노면이나 공항 활주로면에 설치하는 것은 겨울에 눈이 내릴 때 노면에 눈이 쌓이지 않도록 하는 동시에 노면에 빗물이나 눈이 녹아내린 물이 얼지 않도록 하여 빙판이 형성되지 않도록 하여 사고를 예방하기 위한 것이기도 하다.
일반론으로 상기 매설형 전열장치는 온수관을 이용한 난방방식과 전열관을 이용한 난방방식으로 구분할 수 있다. 상기 난방방식 중에서 본원발명과 같은 시즈히터가 적용된 전열관을 이용한 매설형 전열장치는 누전 등의 문제점을 배제하기 위하여 밀봉캡 및 전원선 사이와, 밀봉캡 및 발열봉 사이의 결선부위의 밀봉성이 매우 중요하다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 본원발명자는 상술한 특허 기술을 제안한 것이다.
한편, 종래 시즈히터를 제조하는 방법에 의하면, 일정한 길이를 가지는 관체의 내부에 발열선을 배치하는데, 이때 상기 발열선의 끝단에는 막대형 연결단자가 연결되며 상기 막대형 연결단자의 일부가 외부로 노출되도록 상기 막대형 연결단자와 상기 관체를 고정하면서, 상기 관체 내부를 패킹이 밀봉을 한다. 또한, 상기 관체와 상기 패킹으로 이루어진 상기 관체 내부 공간에 채워진 전열재를 포함하여 시즈히터를 구성하게 된다. 상기 전열재로는 대표적으로 산화마그네슘(MgO, magnesium oxide)이 사용된다. 상기 패킹의 작용은 외부의 공기나 습기가 상기 관체 내부로 유입되지 않도록 하는 것이다.
보다 구체적으로 상기 시즈히터를 제조하는 과정을 설명하면, 기계적 수단을 사용하여 목적하는 전기적 특성값과 기타의 규격에 맞게 발열선을 권선하고, 준비된 발열선을 금속성 관체 내에 삽입시킨 후 절연·전열 목적으로 분말상의 산화마그네슘을 충진하여 관체 내의 중공층을 가득 채운다. 이때 충진되는 산화마그네슘이 밖으로 새어 나오는 것을 방지하고 발열선과 연결되어 있는 막대형 단자를 관체의 일단부 정위치에 고정해 주기 위한 패킹이 관체에 삽입된다. 패킹이 삽입되어 있지 않은 관체의 일단부를 통해서 산화마그네슘을 충진한 후 패킹으로 막는다. 상기 금속성 관체 내를 압밀시켜야 열전도율이 향상되어 효율이 증대하는바, 산화마그네슘의 충진이 완료되면 축관기(縮管機)에 통과시켜서 관체를 압축하여 마무리한다.
한편, 상기 축관 과정에서 상기 관체 내부를 채우고 있는 복합 메쉬 구조의 산화마그네슘 입자 사이의 공기가 밖으로 빠져 나오지 못하고 단위 체적이 좁아짐에 따라 관체 내의 압력이 높아지게 되고, 이러한 상태에서 통전이 이루어지고 열선이 발열하게 되면 높아진 압력에 의해서 관체가 터지는 불량이 발생하게 된다.
종래에는 이런 문제를 해결하기 위해서 축관 과정까지 임시 패킹을 사용한 후 축관이 끝나고 나면 임시로 사용한 패킹을 제거하고 관체 내에 갇혀 있던 공기가 다 빠져나간 뒤에 패킹을 제거한 관체의 양단부를 그래스 실링이나 실리콘 실링 처리하여 마감하였다.
한편 관련 선행기술로 대한민국 공개실용신안공보 2010-0002236(2010. 03. 04.) 테프론 실링부를 갖는 시즈히터가 공개되어 있다. 상기 선행기술은 본원발명과 내부에 전열선이 구비되어 발열작용을 하는 시즈히터로서, 내부에 상기 전열선이 내장되는 파이프 형태의 금속관과; 상기 금속관 내부에 충진되어 상기 전열선을 둘러싸면서 상기 전열선과 상기 금속관 사이의 절연상태를 유지하는 산화마그네슘 재질의 충진재와; 일측단은 상기 금속관의 말단부로 노출되며, 타측단은 상기 금속관의 내부에 수용되어 상기 전열선과 전기적으로 연결되는 리드핀을 포함한다는 점에서 일부 공통점이 인정된다.
다만, 상기 선행기술은 상기 리드핀의 일측단이 외부로 노출되도록 하면서 상기 금속관의 말단부를 밀봉하는 테프론을 포함하며, 상기 금속관의 말단부는 내측으로 절곡되면서 상기 테프론과 밀착되어 외부의 습기가 상기 금속관의 내부로 유입되는 것을 방지하는 실링부를 형성하는 것을 특징으로 한다. 하지만 이와 같은 선행기술은 본원발명이 제시하고자 하는 축관 시에 내부 공기를 배출하고, 축관이 마무리되면 완벽하게 실링이 되어 외부의 공기나 습기가 유입되는 것을 차단하는 구성에 대하여 전혀 개시하지 못하고 있다.
본원발명은 종래와 같이 여러 단계에 걸쳐 시즈히터의 패킹을 구성하는 것이 아니라, 시즈히터 양단을 물리적 끼움으로 "한 차례" 패킹한 후 축관 공정을 하면, 축관 공정상에 내부 밀폐부의 공기가 외부로 배출될 뿐만 아니라 축관 공정 이후에는 별도의 공정 없이 외부의 공기나 습기의 유입을 차단하여 제조 공정을 획기적으로 단축하면서도 제품 불량률을 낮추는 제조 방법과 그 제조 방법에 의한 시즈히터를 제공하고자 한다. 또한, 밀봉하우징의 양 측면이 아닌 상단으로 전원공급선을 삽입함으로써 보관시에 부피를 줄이며, 전원공급선을 측면에 삽입할 시에 각 시즈히터간 간격 조절이 어려웠던 것에 비하여, 밀봉하우징의 상단으로 전원공급선을 연결함으로 인해서 시즈히터간의 간격조절을 용이하게 하고자 한다. 또한, 이를 통하여 경제적인 전열장치 시설체를 제공하고자 한다.
본원발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 축관 공정에 의하여 그 내경이 작아지는 관체, 상기 관체 내부에 배치되는 발열선, 상기 관체 내부 공간에 채워진 전열재를 포함하는 시즈히터의 끝단을 막아 상기 관체 내부를 밀봉하는 패킹으로서, 상기 패킹은 축관 공정 전 상기 관체에 상기 패킹을 강제 끼움하여 상기 패킹이 상기 관체 내부에 고정될 수 있도록 하는 고정부가 형성되어 있되, 상기 고정부는 축관 전 관체의 내부지름보다 커 관체 내부에 삽입할 시에 눌려 압착되어 탄성력이 작용하여 상기 관체 내부에 밀착 고정되며, 상기 고정부에 공기배출구멍이 형성되어 있고, 상기 패킹은 몸체와 상기 몸체의 외주에 돌출되어 띠를 이루는 돌기링을 포함하되, 상기 돌기링의 외주 지름은 상기 몸체의 지름보다 크고, 상기 축관 공정 전 상기 관체의 내측면 지름보다 작으며, 상기 축관 공정 후 상기 관체의 내부 지름보다는 커, 상기 돌기링은 상기 패킹이 상기 관체에 삽입된 후 상기 축관 공정 시에는 상기 관체 내부의 공기를 밖으로 배출시키지만, 상기 축관 공정이 마무리된 후에는 상기 관체의 내벽에 밀착되어 압축됨으로써 상기 관체를 밀봉하게 되는 것을 특징으로 하는 시즈히터용 패킹을 제공한다.
또한, 본원발명은 상술한 패킹을 이용한 시즈히터로서, 축관 공정에서 축관하기 전에는 상기 고정부만 관체 내측면에 밀착 강제 끼움 고정됨에 반하여, 축관 공정 후에는 상기 돌기링 부위까지 관체 내측면에 밀착 고정되어 상기 관체 내외부가 단절되는 것을 특징으로 하는 시즈히터를 제공한다.
또한, 본원발명은 상술한 시즈히터가 적어도 2개 이상 간격을 두어 배치되고, 상기 시즈히터에 연결되는 전원공급선을 포함하되, 상기 시즈히터와 상기 전원공급선의 결속부는 밀봉하우징으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전열장치 시설체를 제공한다.
본원발명은 상기 발열선의 끝단에 연결된 막대형 연결단자를 더 포함하고, 상기 패킹은 상기 막대형 연결단자의 일부가 외부로 노출되도록 상기 막대형 연결단자를 고정하면서 상기 관체 내측면에 밀착 고정하는 것이며, 상기 패킹에는 상기 막대형 연결단자가 관통하는 막대형 연결단자 삽입 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 공기배출구멍은 상기 고정부의 외주에 방사형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 전원공급선은 상기 밀봉하우징의 상부로 인입되어, 상기 밀봉하우징이 상기 전원공급선의 간섭 없이 4방향에서 서로 밀착되어 적치가 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본원발명은 상술한 패킹을 이용한 시즈히터로서, 축관 공정에서 축관하기 전에는 상기 고정부만 관체 내측면에 밀착 강제 끼움 고정됨에 반하여, 축관 공정 후에는 상기 돌기링 부위까지 관체 내측면에 밀착 고정되어 상기 관체 내외부가 단절되는 것을 특징으로 하는 시즈히터를 제공한다.
또한, 본원발명은 상술한 시즈히터가 적어도 2개 이상 간격을 두어 배치되고, 상기 시즈히터에 연결되는 전원공급선을 포함하되, 상기 시즈히터와 상기 전원공급선의 결속부는 밀봉하우징으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전열장치 시설체를 제공한다.
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본원발명의 상기 공기배출구멍은 상기 고정부의 외주에 방사형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명의 상기 전원공급선은 상기 밀봉하우징의 상부로 인입되어, 상기 밀봉하우징이 상기 전원공급선의 간섭 없이 4방향에서 서로 밀착되어 적치가 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
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도 1은 본원발명의 일 실시 예에 따른 전열장치 시설체의 설치 예시도이다.
도 2a는 본원발명의 일 실시 예에 따른 전열장치와 밀봉하우징이 결합된 입체도이다.
도 2b는 본원발명의 일 실시 예인 밀봉하우징이 고정된 것을 보인 개념도이다.
도 3은 본원발명의 일 실시 예에 따른 밀봉하우징을 위아래로 분해하여 그 내부를 보인 도면이다. 도 4는 본원발명의 일 실시 예에 따른 밀봉하우징 내의 시즈히터의 끝단을 보인 것이다.
도 5는 본원발명의 일 실시 예인 시즈히터의 단면을 도시한 것이다.
도 6은 본원발명의 일 실시 예인 패킹의 사시도, 도 7은 정면도, 도 8은 배면도, 도 9는 측면도이다.
도 10은 본원발명의 패킹의 규격을 보인 개념도이다.
도 2a는 본원발명의 일 실시 예에 따른 전열장치와 밀봉하우징이 결합된 입체도이다.
도 2b는 본원발명의 일 실시 예인 밀봉하우징이 고정된 것을 보인 개념도이다.
도 3은 본원발명의 일 실시 예에 따른 밀봉하우징을 위아래로 분해하여 그 내부를 보인 도면이다. 도 4는 본원발명의 일 실시 예에 따른 밀봉하우징 내의 시즈히터의 끝단을 보인 것이다.
도 5는 본원발명의 일 실시 예인 시즈히터의 단면을 도시한 것이다.
도 6은 본원발명의 일 실시 예인 패킹의 사시도, 도 7은 정면도, 도 8은 배면도, 도 9는 측면도이다.
도 10은 본원발명의 패킹의 규격을 보인 개념도이다.
이하, 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 설명한다. 본원발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본원발명의 개시가 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본원발명의 일 실시 예에 따른 전열장치 시설체의 설치 예시도이다. 도1의 전열장치 시설체(400)의 일정 간격으로 배치되는 각 시즈히터(100)는 사각 기둥 형상의 밀봉하우징(200)에 결합된다. 도시된 바와 같이 상기 밀봉하우징(200)의 상단으로 전원을 공급받기 위한 전원공급선(110)이 접속된다. 본 실시 예는 사각형상의 밀봉하우징을 예시로 들었으나 본원발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 이하 용어의 사용에 있어서 '전열장치'는 상기 '시즈히터' 또는 상기 '시즈히터들'을 의미한다.
도 2a는 본원발명의 일 실시 예에 따른 전열장치와 밀봉하우징이 결합된 입체도이다. 도 2에 의하면 전원 전력을 공급하는 전원공급선(110)이 수직으로 상기 밀봉하우징(200)의 상단에 삽입되고 이와 동일한 방향으로 시즈히터(100)가 삽입되는 밀봉하우징(200)을 통하여 결합된다. 상기 밀봉하우징(200)은 절연물질로 충진되는데, 본 실시 예의 경우 절연물질 주입구(210)를 통하여 내부로 주입된다.
상기 밀봉하우징(200)은 외형적으로 각 모서리가 곡면 처리된 직육면체로 되어 있다. 단면의 경우 각이 둥근 직사각형상의 구조를 갖는다. 이는 전원공급선의 간섭 없이 상기 밀봉하우징들을 4방향에서 서로 밀착시켜 거치가 안정적이며, 운반 및 적치가 용이하고, 외부의 충격 등에 의한 파손에 취약하지 않도록 하기 위함이다. 밀봉하우징(200)의 상단으로 전원공급선(110)을 연결함으로써 보관 시에 밀봉하우징 간의 간격을 최소화하여 보관할 수 있기 때문에 보관 시에 부피를 줄일 수 있으며, 운반도 용이하다. 선행특허발명의 밀봉하우징의 경우 양 측면에서 전원공급선을 연결함에 따라 시즈히터의 배치 시에 시즈히터 간의 간격조절이 전원공급선에 의하여 간섭되었지만 밀봉하우징의 상단에 전원공급선을 연결함으로써 시즈히터 간의 간격조절도 용이하다.
도 2b는 본원발명의 일 실시 예인 밀봉하우징이 고정된 것을 보인 개념도로, 도시된 바와 같이 밀봉하우징의 측면에 위치한 고정핀용 홈(201)에 고정핀(202)을 끼워 넣어 상기 밀봉하우징(200)을 바닥에 고정하며, 상기 고정핀용 홈(201)으로 인하여 상기 고정핀(202)이 미끄러지지 않고 견고하게 고정될 수 있다. 상기 고정핀용 홈(201)은 상기 밀봉하우징(200)의 측면에 물결 형태로 다수 형성되어 있고, 상기 고정핀(202)은 'U'형태의 핀으로 상기 밀봉하우징(200)을 감싸면서 상기 밀봉하우징(200)의 하부에 단열을 위하여 포설되는 기포콘크리트층에 고정된다.
도 3은 본원발명의 일 실시 예에 따른 밀봉하우징을 위아래로 분해하여 그 내부를 보인 도면이다. 도 4는 본원발명의 일 실시 예에 따른 밀봉하우징 내의 시즈히터의 끝단을 보인 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이 일정한 두께를 갖는 사각 기둥 형상의 밀봉하우징(200)의 내부에는 시즈히터(100)와 전원공급선(110)의 결속부(C)를 위치시키고 그 주위로 절연 밀봉재인 절연물질을 충진하도록 하는 내부의 절연보호공간(300)을 갖도록 형성되어 있다.
전원을 공급하는 전원공급선(110)과 상기 전원공급선에 연결되는 시즈히터(100)의 결속부(C)를 밀봉하는 밀봉하우징(200)은 상기 시즈히터(100)가 삽입 설치되는 전열장치 삽입구와 한 쌍의 상기 전원공급선(110)이 삽입 설치되는 전원공급선 삽입구가 형성되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 본원발명의 매설형 시즈히터(100)는 막대형 연결단자(120), 패킹(160), 전열재(180), 발열선(170), 관체(150)로 구성되어진다. 보다 구체적으로, 상기 시즈히터(100)는, 일정한 길이를 가지는 관체(150); 상기 관체(150) 내부에 배치되는 발열선(170); 상기 발열선(170)의 끝단에 연결된 막대형 연결단자(120); 상기 막대형 연결단자(120)의 일부가 외부로 노출되도록 상기 막대형 연결단자(120)를 상기 관체(150)에 고정하면서, 상기 관체(150) 내부를 밀봉하는 패킹(160); 및 상기 관체(150)와 상기 패킹(160)으로 이루어지는 상기 관체(150) 내부 공간에 채워진 전열재(180)를 포함하여 이루어진다. 상기 전원공급선(110)과 상기 시즈히터(100)의 연결은 상기 전원공급선(110)과 상기 발열선(170)을 연결하기 위한 매개체인 상기 막대형 연결단자(120)에 상기 전원공급선(110)이 연결됨으로써 이루어진다.
상기 밀봉하우징(200) 내부의 전원공급선(110)은 상기 밀봉하우징(200)의 전원공급선 삽입구로부터 인입되는 두 가닥의 전원공급선이고, 이단 슬리브단자(130)는 상기 전원공급선(110)과 막대형 연결단자(120)를 효율적으로 접속하기 위한 전기 전도체이다. 상기 막대형 연결단자(120)는 상기 이단 슬리브단자(130)를 통하여 압착 연결된다. 또한, 상기 전원공급선(110)의 한 쌍의 가닥은 상기 전원공급선(110)의 피복을 탈피한 구리심선(111)을 상기 이단 슬리브단자(130)의 일단에 직접 삽입한 후 압착하여 상기 막대형 연결단자(120)에 결선하는 구조를 갖는다.
상기 막대형 연결단자(120)는 전기 전도체로서 이단 슬리브단자(130)와 일단이 압착 결합되고 타단은 관체(150) 내부의 중앙으로 삽입되어 발열선(170)과 연결되어 전원을 공급해 주는 매개체이다. 상기 패킹(160)은 상기 막대형 연결단자(120)가 통과하는 관통공이 형성되어 있고, 관체(150)를 밀봉하는 기능의 마개이다. 상기 전열재(180)는 관체(150) 내부에 충진되는 전열재로서 마그네슘과 산소의 화합물인 산화마그네슘(MgO)을 사용할 수 있다. 상기 발열선(170)은 상기 전원공급선(110)과 연결되어진 상기 막대형 연결단자(120)의 끝에서 관체(150) 중앙 내부를 횡으로 관통하는 코일 형상의 전기적 발열선(170)이다. 일반적으로 코일 형상의 니크롬선이 사용될 수 있다. 상기 관체(150)는 상기 발열선(170)에서 발생된 열을 용도에 맞게 사용할 수 있도록 하는 구성 소재로서 관체(150) 내부의 상기 발열선(170)과 상기 전열재(180) 등을 보호하기 위한 열전도성이 좋고 내부식성이 강화된 금속 보호재이다.
상술한 실시 예의 구성은 본원발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 이하에서 설명하는 상기 시즈히터(100)의 구성이 본원발명의 기술적 특징에 해당한다.
도 5는 본원발명의 일 실시 예인 시즈히터의 단면을 도시한 것이다. 도 5의 하단 원 안에는 상기 시즈히터(100)의 끝단을 확대하여 도시한 것이다. 상술한 바와 같이 상기 시즈히터(100)의 내부에는 발열선(170)과 막대형 연결단자(120)의 일부가 위치하며 그 내부는 예를 들어 산화마그네슘과 같은 전열재(180)로 채워져 있다. 상기 관체(150)의 양끝단을 막아 밀봉하는 패킹(160)은 상기 관체(150)의 내주면에 밀착되어 강제 끼움 되어 있다. 상기 전원공급선과 상기 발열선(170)은 상기 막대형 연결단자(120)에 의하여 연결되는데, 상기 막대형 연결단자(120)는 상기 패킹(160)을 관통한다.
상기 패킹(160)은 탄성 재질을 가지는 것이 바람직하다. 상기 패킹(160)은 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 본원발명은 본원발명의 목적인 축관(縮管) 시에 내부의 과도한 압력을 배제하기 위하여 내부 공기를 밖으로 배출하고, 축관 공정이 마무리 된 후에는 외부의 공기가 유입되지 않도록 하기 위하여, 상기 패킹(160)에는 공기배출구멍이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 공기배출구멍에 의하여 축관 시에 내부의 공기가 배출되고, 축관 공정상에서 상기 패킹(160)이 압착되어 상기 공기배출구멍이 밀폐됨으로써 축관 공정 이후에는 상기 시즈히터(100)의 내외부가 단절될 수 있도록 하는 것이다. 상기 패킹(160)의 실리콘 재질은 상술할 축관 공정에 따라 적절하게 상기 공기배출구멍이 막힐 수 있는 정도의 연성(또는 경도)을 가지는 것이 바람직하다.
상술한 축관 공정 시에는 상기 패킹(160)에 형성된 공기배출구멍에 의하여 상기 시즈히터(100)의 공기가 배출되고, 축관 공정 중에 상기 패킹(160)의 변형에 의하여 상기 시즈히터(100)의 내외부가 차단되도록 하는 구체적인 구성을 도 6 내지 10으로 설명한다. 도 6은 본원발명의 일 실시 예인 패킹의 사시도, 도 7은 정면도, 도 8은 배면도, 도 9는 측면도이다. 설명을 용이하게 하기 위하여 관체(150)로 먼저 삽입되는 부분을 패킹의 전면(前面)으로 설명한다. 상기 패킹(160)은 전면부부터 상기 관체(150)로 삽입되고, 삽입 후에는 상기 관체의 입구에서 배면(背面)이 보이게 되는 것이다.
도시된 바와 같이 패킹(160)은 기본적으로 일정한 부피를 가지는 몸체(160a)를 가지고 있다. 상기 몸체(160a)의 외주에는 일부 돌출되어 띠를 이루는 돌기링(161)이 형성되어 있다. 본 실시 예에서는 일정 간격을 두고 두 개의 돌기링(161)이 형성되어 있는데, 이는 적절한 기능을 할 수 있도록 디자인하면 된다.
상기 돌기링(161)의 외주 지름은 상기 몸체(160a)의 지름보다 크고, 축관 공정 전 관체의 내부 지름보다 작은 것을 특징으로 한다. 또한, 돌기링(161)의 지름은 축관 공정 후 관체의 내부 지름보다는 큰 것을 특징으로 한다. 결국 상기 돌기링(161)은 상기 패킹(160)이 상기 관체에 삽입된 후 축관 공정 시작 단계에서는 상기 관체 내부의 공기를 밖으로 배출시킬 수 있도록 하지만, 축관 공정이 마무리된 후에는 상기 관체의 내벽에 밀착되어 압축됨으로써 상기 관체를 밀봉하게 되는 것이다.
상기 패킹(160)의 정면부는 관체에 삽입이 용이하도록 정면으로 경사져 있으며, 상기 패킹(160)의 배면부는 축관 전 상기 관체에 상기 패킹(160)을 강제 끼움하여 상기 패킹(160)이 상기 관체 내부에 고정될 수 있도록 하는 고정부(163)가 형성되어 있다.
상기 고정부(163)는 상기 패킹(160)의 몸체(160a) 및 상기 돌기링(161)에 비하여 큰 지름을 가지고 있으며, 축관 전 관체의 내부지름보다도 약간 커 관체 내부에 삽입할 시에 눌려 압착되어 탄성력이 작용하여 상기 관체 내부에 밀착 고정되는 것을 특징으로 한다. 도시된 바와 같이 패킹(160)의 후면에 위치한 고정부(163)의 지름이 가장 넓으며 고정부(163)에는 공기배출구멍(162)이 형성되어 있다. 본 실시 예의 경우 상기 공기배출구멍(162)은 상기 고정부(163)의 외주 네 곳에 방사형으로 형성되어 있다.
상기 공기배출구멍(162)은 도시된 바와 같이 패킹(160)의 후면에서 축관 과정에서 발생하는 관체 내부의 공기를 제거하기 위하여 존재하며 상기 공기배출구멍(162)은 패킹(160)의 후면에 위치한 고정부(163)에 위치하는 것이다.
상기 패킹(160)에는 상기 패킹(160)의 전면부부터 배면부를 관통하는 막대형 연결단자 삽입 구멍(164)이 형성되어 있으며, 상기 막대형 연결단자 삽입 구멍(164)에 막대형 연결단자가 삽입되어 고정되며, 이는 막대형단자 및 열선을 관체의 중앙에 위치하게 해주는 역할도 한다.
상기 패킹(160)은 상술했듯이 전열장치를 제작할 시에 관체의 일측과 타측에 삽입하여 전열재의 이탈을 방지하며, 발열관의 양단부를 습기로부터 보호하고 열선과 리드선의 연결 매개체인 막대형 단자를 관체의 정위치에 고정해 줌으로써 관체 내에서 열선이 관체의 길이방향으로 정중앙에 위치하도록 하여 제조과정에서의 불량률을 낮추고 내전압 한도를 높여줌으로써 품질과 내구수명을 향상시킨다.
시즈히터를 제조하는 과정은, 기계적 수단을 사용하여 목적하는 전기적 특성값과 기타의 규격에 맞게 발열선을 권선하고, 준비된 발열선을 금속성 관체 내에 삽입시킨 후 전열 목적으로 전열재를 충진하여 관체 내의 중공층을 가득 채운다. 이때 중공층은 전열재로 가득차야 하며, 중공층에 공기가 남아 있을 시에 관체를 압축하여 축관할 때 내부의 압력이 높아지게 되고 압력이 높아진 상태에서 통전이 이루어지면 열선이 발열하게 되면서 높아진 압력에 의하여 관체가 터지는 문제가 발생한다. 따라서 중공층의 공기를 완전하게 제거하는 것이 매우 중요하다. 중공층의 공기를 완전히 제거하기 위해서 상기와 같이 패킹(160)에 공기를 배출하는 기능적인 구조를 구비하여 관체를 축관하는 과정에서 관체 내부의 중공층의 공기를 밖으로 배출할 수 있으며, 축관하는 과정에서 관체의 지름은 축소하게 되고, 축관하기 전 관체의 내부지름보다 작은 지름을 가지고 있던 상기 돌기링(161)의 지름까지 관체가 축소되면, 축관하기 전 상기 고정부(163)만 관체 내측면에 밀착 강제 끼움 고정됨에 반하여 축관 후에는 상기 돌기링(161) 부위까지 밀착 고정되어 상기 관체 내외부가 단절되는 것이다. 도 10은 본원발명의 패킹의 규격을 보인 개념도이다. 도 10에 도시된 가상 파선으로 알 수 있는 바와 같이 축관 전 관체의 내측면은 상기 패킹(160)의 상기 고정부(163)와 상기 돌기링(161) 사이에 위치하는 것이다.
상기 고정부(163)에 위치한 공기배출구멍(162)을 통하여 축관 전에는 관체 안과 밖의 공기가 유동적으로 통과할 수 있지만, 축관 후 관체의 축소로 인하여 패킹(160)의 돌기링(161)에 관체가 밀착하여 관체 안이 밀실 형태가 되므로 전열기구를 사용할 시에 외부로부터 습기 또는 공기의 침투를 완벽하게 차단할 수 있으며, 관체 내의 잔류하는 공기를 모두 빼낸 후 밀봉하였기 때문에 공기로 인한 압력 팽창으로 관체가 터지는 불량을 방지할 수 있다.
본 명세서는 본원발명의 실시 예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 특정 용어에 의해 본원발명이 한정되는 것이 아니며, 본원발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.
본원발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 어떠한 방법으로도 본원발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본원발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본원발명의 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선들 또는 연결 부재들은 기능적 연결, 물리적 연결 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 상기 연결들로 나타내질 수 있다. 또한, 구성요소에 대한 기재에 있어서 특별히 필수적이라는 별도의 언급이 없다면 본원발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성요소가 아닐 수 있다.
100: 시즈히터
110: 전원공급선
111: 구리심선
C: 결속부
120: 막대형 연결단자
130: 이단 슬리브단자
150: 관체
160: 패킹
160a: 몸체
161: 돌기링
162: 공기배출구멍
163: 고정부
164: 막대형 연결단자 삽입 구멍
170: 발열선
180: 전열재
200: 밀봉하우징
201: 고정핀용 홈
202: 고정핀
210: 절연물질 주입구
300: 절연보호공간
400: 전열장치 시설체
110: 전원공급선
111: 구리심선
C: 결속부
120: 막대형 연결단자
130: 이단 슬리브단자
150: 관체
160: 패킹
160a: 몸체
161: 돌기링
162: 공기배출구멍
163: 고정부
164: 막대형 연결단자 삽입 구멍
170: 발열선
180: 전열재
200: 밀봉하우징
201: 고정핀용 홈
202: 고정핀
210: 절연물질 주입구
300: 절연보호공간
400: 전열장치 시설체
Claims (10)
- 축관 공정에 의하여 그 내경이 작아지는 관체, 상기 관체 내부에 배치되는 발열선, 상기 관체 내부 공간에 채워진 전열재를 포함하는 시즈히터의 끝단을 막아 상기 관체 내부를 밀봉하는 패킹으로서,
상기 패킹은 축관 공정 전 상기 관체에 상기 패킹을 강제 끼움하여 상기 패킹이 상기 관체 내부에 고정될 수 있도록 하는 고정부가 형성되어 있되,
상기 고정부는 축관 전 관체의 내부지름보다 커 관체 내부에 삽입할 시에 눌려 압착되어 탄성력이 작용하여 상기 관체 내부에 밀착 고정되며, 상기 고정부에 공기배출구멍이 형성되어 있고,
상기 패킹은 몸체와 상기 몸체의 외주에 돌출되어 띠를 이루는 돌기링을 포함하되,
상기 돌기링의 외주 지름은 상기 몸체의 지름보다 크고, 상기 축관 공정 전 상기 관체의 내측면 지름보다 작으며, 상기 축관 공정 후 상기 관체의 내부 지름보다는 커, 상기 돌기링은 상기 패킹이 상기 관체에 삽입된 후 상기 축관 공정 시에는 상기 관체 내부의 공기를 밖으로 배출시키지만, 상기 축관 공정이 마무리된 후에는 상기 관체의 내벽에 밀착되어 압축됨으로써 상기 관체를 밀봉하게 되는 것을 특징으로 하는
시즈히터용 패킹.
- 제1 항의 패킹을 이용한 시즈히터로서,
축관 공정에서 축관하기 전에는 상기 고정부만 관체 내측면에 밀착 강제 끼움 고정됨에 반하여, 축관 공정 후에는 상기 돌기링 부위까지 관체 내측면에 밀착 고정되어 상기 관체 내외부가 단절되는 것을 특징으로 하는
시즈히터.
- 제2 항에 의한 시즈히터가 적어도 2개 이상 간격을 두어 배치되고,
상기 시즈히터에 연결되는 전원공급선을 포함하되,
상기 시즈히터와 상기 전원공급선의 결속부는 밀봉하우징으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는
전열장치 시설체.
- 제1 항에 있어서,
상기 발열선의 끝단에 연결된 막대형 연결단자를 더 포함하고,
상기 패킹은 상기 막대형 연결단자의 일부가 외부로 노출되도록 상기 막대형 연결단자를 고정하면서 상기 관체 내측면에 밀착 고정하는 것이며,
상기 패킹에는 상기 막대형 연결단자가 관통하는 막대형 연결단자 삽입 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
시즈히터용 패킹.
- 제1 항에 있어서,
상기 공기배출구멍은 상기 고정부의 외주에 방사형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
시즈히터용 패킹.
- 제3 항에 있어서,
상기 전원공급선은 상기 밀봉하우징의 상부로 인입되어,
상기 밀봉하우징이 상기 전원공급선의 간섭 없이 4방향에서 서로 밀착되어 적치가 가능한 것을 특징으로 하는
전열장치 시설체. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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| KR1020160085327A KR101938744B1 (ko) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | 공기배출구멍과 돌기링이 형성된 시즈히터용 패킹, 이를 이용한 시즈히터 및 전열장치 시설체 |
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