KR102255770B1 - 수중 히터의 과열방지장치 - Google Patents

수중 히터의 과열방지장치 Download PDF

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 수중 히터의 과열방지장치는, 열선의 양단이 연결된 전원 단자봉 중 일측의 전원 단자봉의 단부에 일체 구비되며, 하부에 수용홈이 형성되는 상부 캡; 상기 상부 캡의 수용홈 내에 상측 일부가 위치되는 과승방지부; 및 상기 상부 캡과 간격이 유지된 상태에서 상기 과승방지부의 하측 일부가 위치되도록 상부에 수용홈이 형성된 하부 캡;을 포함한다.
본 발명에 의하면, 상부 캡과 하부 캡의 내부에 과승방지부를 감싼 상태로 일측의 전원 단자봉과 열선의 사이에 구비되어 조립 과정에서 과승방지부의 연결 위치가 이동되지 않는 효과가 있다.

Description

수중 히터의 과열방지장치 {OVERHEAT PROTECTION DEVICE OF IMMERSION HEATERS}
본 발명은 수중 히터의 과열방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 온도 이상으로 가열되면 자동으로 차단하여 수중 히터의 과열을 방지하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수중 히터는 대야와 같은 물통이나 용기, 수조 등에 담긴 많은 양의 물 또는 액상의 화학물질이나 수용액 따위의 가열대상물을 소정 온도로 간편하게 가열하기 위해 사용하는 것으로, 열효율이 높고 공해가 유발되지 않으며 구조가 간단하여 산업용 및 가정용으로 널리 사용되고 있다.
이때, 통상적인 수중 히터는 전원공급에 따라 열에너지를 발산하는 발열체가 내장된 가열관의 아랫부분을 나선형으로 감고, 그 양단 부분이 전원단자와 연결되도록 제어함의 하면에 형성된 삽입부를 통해 결합되어 있고, 제어함의 상면에는 가열대상물의 온도를 조절하는 온도조절부가 구비되어 있고, 발열체의 작동 여부를 표시하는 램프가 구비되어 있으며, 또 가열관의 양단 사이에는 가열대상물의 온도를 감지하여 발열체의 작동을 제어하는 수온감지관이 가열관과 평형한 상태를 이루어 서로 접촉되지 않도록 구비되어 있다.
이러한, 수중 히터와 관련된 기술이 한국등록특허 제1274646호에 개시되어 있다.
특허문헌 1은 전원 인가시 탄성부재가 먼저 가열되어 열선인 전기발열체가 끊어질 정도로 온도가 상승한 다음 전기발열체가 달궈진다. 이때, 전기발열체가 보호케이싱 양끝에 연결되어 있어 전기발열체가 단절되어도 전류가 계속 흐른다. 이유는 탄성부재와 전기발열체가 보호케이싱에 연결되어 있기 때문이다. 따라서, 전기발열체가 단절되어도 전류는 계속 흐르는 문제점이 있었다. 또한, 열감지부재의 양단에 탄성부재가 연결된 상태에서 탄성부재에 연결봉이 연결되므로 조립 과정에서 탄성부재가 늘어나면서 전기발열체가 이동하는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제1274646호(2013.06.07)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는 과승방지부의 위치가 이동되지 않게 한 수중 히터의 과열방지장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수중 히터의 과열방지장치는, 열선의 양단이 연결된 전원 단자봉 중 일측의 전원 단자봉의 단부에 일체 구비되며, 하부에 수용홈이 형성되는 상부 캡; 상기 상부 캡의 수용홈 내에 상측 일부가 위치되는 과승방지부; 및 상기 상부 캡과 간격이 유지된 상태에서 상기 과승방지부의 하측 일부가 위치되도록 상부에 수용홈이 형성된 하부 캡;을 포함할 수 있다.
상기 상, 하부 캡은 내부에 위치된 상기 과승방지부의 단자를 대향면 가압에 의해 각각 고정할 수 있다.
상기 상, 하부 캡은 대향면이 간격 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 수중 히터의 과열방지장치는 설정된 온도를 초과시 전기의 흐름을 차단할 수 있는 과승방지부(46), 상기 과승방지부(46)의 상단에 구비된 상부단자(46a), 및 상기 과승방지부(46)의 하단에 구비된 하부단자(46b)를 포함하며, 설정된 온도 이상으로 과열되는 경우 전기의 흐름이 차단되는 과열방지부(40); 상기 과승방지부(46)의 상단이 수용되는 수용홈(424) 및 상기 상부단자(46a)가 수용되는 결합홈(424a)을 갖는 상부캡(42); 상기 과승방지부(46)의 하단이 수용되는 수용홈(442) 및 상기 하부단자(46b)가 수용되는 통과홀(444)을 갖는 하부캡(44); 상기 상부캡(42)의 상단에 구비되어 전원이 공급되는 전원단자봉(34')의 하부에 고정결합되고 내부에 상부단자(46a)가 수용되는 결합홈(424a')이 구비되며, 상기 전원단자봉(34')의 하단에서 일부가 외측으로 돌출되며, 돌출된 외측의 외주면에 나사산이 형성된 연장부(422'); 상기 연장부(422')의 돌출된 외측 외주면에 나사결합되며, 하부 내주면에 구동경사면(426a')을 갖는 조임부(428'); 및 외주면에 상기 조임부(428')의 구동경사면(426a')에 대응되는 종동경사면(425a')을 구비하며 내측에 가압돌기(425b')가 구비되어 상기 조임부(428')의 회전시 상기 구동경사면(426a')이 하방으로 이동하면서 상기 종동경사면(425a')을 가압하여 상기 가압돌기(425b')가 상기 상부단자(46a')는 가압하여 고정하도록 하는 가압부(425');를 포함하며, 상기 수용홈(442, 424)은 상기 하부캡(44)과 상부캡(42)이 상호 이격된 상태에서 과승방지부(46)가 수용될 수 있는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상부 캡과 하부 캡의 내부에 과승방지부를 감싼 상태로 일측의 전원 단자봉과 열선의 사이에 구비되어 조립 과정에서 과승방지부의 연결 위치가 이동되지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치가 적용된 수중 히터의 전체 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치가 적용된 수중 히터의 전체 구성을 도시한 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치에서 과승방지부의 단자를 상부 캡에서 가압에 의해 고정하는 과정을 도시한 부분단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치에서 과승방지부의 단자를 상부 캡에서 가압에 의해 고정하는 다른 구성을 도시한 단면도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수중 히터의 과열방지장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치가 적용된 수중 히터의 전체 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치가 적용된 수중 히터의 전체 구성을 도시한 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치에서 과승방지부의 단자를 상부 캡에서 가압에 의해 고정하는 과정을 도시한 부분단면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 수중 히터의 과열방지장치에서 과승방지부의 단자를 상부 캡에서 가압에 의해 고정하는 다른 구성을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 과열방지장치가 적용된 수중 히터는 히팅 파이프(10), 센싱 파이프(20), 본체부(30), 과열방지부(40) 및 온도조절부(50)를 포함한다.
히팅 파이프(10)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 중공을 갖는 금속관 형태로 이루어져 내부에는 코일(Coil) 모양의 열선(12)이 내장된다.
이때, 히팅 파이프(10)는 저중량, 내식성 및 열전도율, 내부식성, 내화학성 등이 우수한 티타늄이나 철, 탄탈늄, 지르코늄, 스테인리스 스틸과 같은 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 히팅 파이프(10)의 내부에는 열전도율과 절연성이 뛰어난 산화마그네슘(Mgo) 등과 같은 충진재(13)가 열선(12)을 감싸도록 충전함으로써 전기에너지의 열에너지로 변환에 따른 열효율을 높이게 되며, 외부의 물리적인 충격에도 견고하여 다양한 모양으로 용도에 맞게 적절히 가공할 수 있다..
그리고 히팅 파이프(10)는 수중에 침수되는 단부를 U자 또는 꽈리형상 등으로 밴딩되어 형성된다.
열선(12)은 히팅 파이프(10)의 내부에 설치되어 전원을 공급받아서 열을 발생시키는 발열구조로 이루어지며, 니크롬선, 탄소발열체, 세라믹발열체, 텅스텐선 등과 같은 발열체 중 어느 하나로 구비된다.
센싱 파이프(20)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상부가 본체부(30)의 하부에 일체로 형성된 연결관(32)에 삽입되어 고정되어 있고, 내부에는 PCB기판(PCB)과 전선으로 연결되어 있는 열감지센서(22)가 내장되어 있다.
그리고 센싱 파이프(20)에 내장된 열감지센서(22)에 의해 온도감지가 가능하다.
본체부(30)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 히팅 파이프(10) 및 센싱 파이프(20)의 단부가 각각 고정되도록 연결관(32)이 각각 연장되며, 내부에 PCB기판(P)이 구비되고, 전원공급을 위한 플러그(P)를 포함한다.
그리고 본체부(30)는 히팅 파이프(10)의 내부에 위치되면서 열선(12)의 양단이 전기적으로 연결되는 전원 단자봉(34, 36)이 각각 구비된다.
즉, 전원 단자봉(34, 36)은 상단이 본체부(30)의 내부에 고정되고 하단은 열선(12)의 양단과 연결된다.
과열방지부(40)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상부 캡(42), 하부 캡(44) 및 과승방지부(46)를 포함한다.
상부 캡(42)은 일측의 전원 단자봉(34)의 하부에 일체 형성되며, 하부에 과승방지부(46)가 깊게 삽입되도록 수용홈(424)이 형성된다.
그리고 상부 캡(42)은 수용홈(424)의 정점 부위 중심부에서 수직한 결합홈(424a)이 형성되어, 과승방지부의 상부 단자(46a)가 삽입된다.
이때, 상부 캡(42)은 과승방지부(46)의 상부 단자(46a)를 가압에 의해 고정하도록 단차홈(422)이 일측의 전원 단자봉(34)의 하부와의 경계 지점에 형성된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 과승방지부(46)의 상부 단자(46a)를 수용홈(424) 내에 위치시킨 상태에서 단차홈(422)의 대향된 양단을 가압하게 되면 단차홈(422)의 대향된 양단이 변형되면서 과승방지부(46)의 상부 단자(46a)를 찝어 고정시킨다.
하부 캡(44)은 상부 캡(42)과 간격(예컨대 2㎜ 정도)이 유지된 상태에서 상부에 과승방지부(46)의 하부가 수용되도록 수용홈(442)이 형성된다.
그리고 하부 캡(44)은 수용홈(442)의 정점 부위 중심부에서 수직한 통과홀(444)이 형성되어, 과승방지부(46)의 하부 단자(46b)가 삽입된다.
이때, 하부 단자(46b)는 상부 캡(42)과 함께 금속 등의 재질로 형성되며, 상부 단자(46a)와 같이 하부 캡(44)의 외주면에 홈을 형성하고 홈의 대향된 양단을 가압하여 통과홀(444)의 변형에 의해 지지된다.
더욱이, 하부 캡(44)은 하단 외주면에 열선(12)이 결합된 상태에서 스포트 용접 등에 의해 열선(12)을 고정시킨다. 그리고 열선(12)의 반대쪽은 스포트 용접 등에 의해 열선(12)을 전원 단자봉(36)에 고정시킨다.
과승방지부(46)는 일측의 전원 단자봉(34)과 열선(12)의 사이에 연결되되, 일예로 온도감지가 100℃~190℃이면 그 기능을 상실할 수 있도록 설정되며, 기능상실온도에서 단전상태가 유지된다.
더욱이, 과승방지부(46)는 상, 하부 캡(42, 44)에 내장되어 이동 방지와 함께 외부의 충격이나 간섭으로부터 보호가 이루어지도록 되어 있다.
또한, 과승방지부(46)는 끝 부분(하단)을 색상을 갖도록 구비하여 적정 온도 도달시 단락되는 부분을 표시 가능하며, 색상의 시작선과 상부 캡(42)의 하부를 일치시킬 수 있다.
온도조절부(50)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 본체부(30)의 측면에 설치되어, 가열 온도를 조절 및 설정 가능하다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일측의 전원 단자봉(34)과 상부 캡(42)이 일체 형성된 앞선 실시예와 달리 일측의 전원 단자봉(34')과 상부 캡(42')이 서로 분리된 상태에서 나선 구조에 의해 체결된다.
이를 위해, 상부 캡(42')의 상단에 외주면에 나선이 형성된 연장부(422')가 구비되고, 연장부(422')와 나선 체결되도록 일측의 전원 단자봉(34')의 내주면 하부에 나선이 형성된다.
그리고 연장부(422')에는 대향된 외주면에 관통부(G)가 결합홈(424a') 중심까지 관통 형성되며, 결합홈(424a')마다 가압부(425')가 출몰 가능하게 구비된다.
여기서, 가압부(425')는 종동 경사면(425a')이 외측단에 형성되고, 과승방지부(46)의 상부 단자(46a')를 가압하는 가압돌기(425b')가 내측단에 형성된다.
그리고 연장부(422')에 가압부(425')와 이웃한 위치에 가압력 발생부(426')와, 가압력 발생부(426')를 이동시킬 수 있도록 조임부(428')가 순차 결합된다.
가압력 발생부(426')는 환형 형상으로 형성되며, 내주면에 가압부(425')의 종동 경사면(425a')에 대응되도록 내주면에 구동 경사면(426a')이 형성된다.
조임부(428')는 너트 형상으로 형성되어, 연장부(422')의 나선에 나선 결합된다.
따라서, 과승방지부(46)의 상부 단자(46a')를 상부 캡(42')의 결합홈(424a')에 고정시키는 경우 조임부(428')를 회전시켜 연장부(422')의 나선과 체결 정도를 크게 하면 조임부(428')가 점차 하강하면서 가압력 발생부(426')를 연동시키게 된다. 그리고 가압력 발생부(426')가 하강하면서 내주면에 형성된 구동 경사면(426a')이 가압부(425')의 종동 경사면(425a')을 가압하면서 대향된 가압부(425')를 상부 단자(46a') 방향으로 이동시킨다.
이 과정에서 가압부(425')의 가압돌기(425b')가 상부 단자(46a')를 가압하게 되며, 조임부(428')를 최대한 체결(회전)시키면 가압력 발생부(426')에 의해 가압돌기(425b')가 상부 단자(46a')를 최대한 가압한 상태로 유지되게 한다. 이 경우, 과승방지부(46)의 단선시 새로운 과승방지부(46)로 교체가 용이한 이점이 있다.
한편, 하부 단자도 상부 단자(46a')와 동일한 방식에 의해 고정되며, 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이, 본 발명에 의한 본 발명의 수중 히터의 과열방지장치가 적용된 수중 히터는 본체부(30)에 상부를 삽입하고 있는 히팅 파이프(10)에 내장된 전원 단자봉(34, 36)이 PCB기판(PCB)을 통해 플러그(P)와 전기적으로 연결되어 전원공급에 따른 가열과 온도감지가 가능하게 되면서 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.
이때, 과열방지부(40)의 과승방지부(46)는 상, 하부 캡(42, 44)의 수용홈(424, 442) 내에 위치된 상태에서 상, 하부 단자(46a, 46b)가 위치된 단차홈(422)의 대향된 양단과 하부 캡(44)의 하측 대향된 양단을 각각 가압하게 되면 단차홈(422)의 대향된 양단이 변형되면서 과승방지부(46)의 상, 하부 단자(46a, 46b)를 찝어 고정시킨다.
더욱이, 상부 캡(42)이 일측의 전원 단자봉(34)의 하단에 일체로 형성된 상태에서 과승방지부(46)의 상, 하부 단자(46a, 46b)가 상, 하부 캡(42, 44)에 고정되므로 과승방지부(46)의 위치가 변동되지 않고, 항시 동일한 위치에 설치된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 히팅 파이프 20: 센싱 파이프
30: 본체부 40: 과열방지부
42: 상부 캡 44: 하부 캡
46: 과승방지부 50: 온도조절부

Claims (3)

  1. 설정된 온도를 초과시 전기의 흐름을 차단할 수 있는 과승방지부(46), 상기 과승방지부(46)의 상단에 구비된 상부단자(46a), 및 상기 과승방지부(46)의 하단에 구비된 하부단자(46b)를 포함하며, 설정된 온도 이상으로 과열되는 경우 전기의 흐름이 차단되는 과열방지부(40);
    상기 과승방지부(46)의 상단이 수용되는 수용홈(424) 및 상기 상부단자(46a)가 수용되는 결합홈(424a)을 갖는 상부캡(42);
    상기 과승방지부(46)의 하단이 수용되는 수용홈(442) 및 상기 하부단자(46b)가 수용되는 통과홀(444)을 갖는 하부캡(44);
    상기 상부캡(42)의 상단에 구비되어 전원이 공급되는 전원단자봉(34')의 하부에 고정결합되고 내부에 상부단자(46a)가 수용되는 결합홈(424a')이 구비되며, 상기 전원단자봉(34')의 하단에서 일부가 외측으로 돌출되며, 돌출된 외측의 외주면에 나사산이 형성된 연장부(422');
    상기 연장부(422')의 돌출된 외측 외주면에 나사결합되며, 하부 내주면에 구동경사면(426a')을 갖는 조임부(428'); 및
    외주면에 상기 조임부(428')의 구동경사면(426a')에 대응되는 종동경사면(425a')을 구비하며 내측에 가압돌기(425b')가 구비되어 상기 조임부(428')의 회전시 상기 구동경사면(426a')이 하방으로 이동하면서 상기 종동경사면(425a')을 가압하여 상기 가압돌기(425b')가 상기 상부단자(46a)는 가압하여 고정하도록 하는 가압부(425');를 포함하며,
    상기 수용홈(442, 424)은 상기 하부캡(44)과 상부캡(42)이 상호 이격된 상태에서 과승방지부(46)가 수용될 수 있는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 히터의 과열방지장치.
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