KR102476666B1

KR102476666B1 - 수중 히터

Info

Publication number: KR102476666B1
Application number: KR1020200143729A
Authority: KR
Inventors: 이건희
Original assignee: 이건희
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-12-12
Also published as: KR20220058210A

Abstract

개시된 본 발명에 따른 수중 히터는, 내부에 열선이 내장된 히팅 파이프와, 내부에 열을 감지하도록 센서가 구비된 센싱 파이프와, 상기 히팅 파이프 및 센싱 파이프의 단부에 연결되면서 열선 온도를 제어하기 위해 PCB 기판이 내장된 본체부로 구성된 수중 히터로서, 상기 PCB 기판에 구성되며, 상기 히팅 파이프에 도체가 접촉하여 물에 닿을 때의 전류값보다 높은 과전류가 발생하면 이를 감지하는 과전류 감지부; 및 상기 과전류 감지부의 과전류 감지시 상기 열선의 전원을 차단하는 열선 전원 차단부;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 히팅 파이프에 도체가 접촉하여 과전류가 발생하면 이를 과전류 감지부가 감지하고, 과전류 발생이 설정 시간 동안 유지되는 경우 과전류 감지시간 제어부가 이를 감지한 후 열선의 전원을 차단함으로써 도체가 접촉할 때마다 전원이 차단되면서 작업자가 젖은 장갑을 착용한 상태로 플러그를 뺐다 꼽았다 반복해야 하는 위험하고 불편한 문제점을 해결 가능한 효과가 있다.

Description

수중 히터 {IMMERSION HEATERS}

본 발명은 수중 히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도체 등이 일시적으로 닿는 경우 바로 전원을 차단하지 않고 일정 시간 경과 후 차단시키는 수중 히터에 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 있다. 그리고 제어함의 상면에는 가열대상물의 온도를 조절하는 온도조절부가 구비되어 있고, 발열체의 작동 여부를 표시하는 램프가 구비되어 있으며, 또한 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 히터파이프에 도체가 닿는 경우 쇼트되면서 전원이 차단되거나, 과전류에 의해 온도가 상승하면서 화재 발생의 위험성에 노출되는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제1274646호(2013.06.07)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는 히팅 파이프에 도체 등이 닿는 경우 설정시간 동안 전원 차단을 지연시키며, 설정시간을 초과하면 전원을 차단하게 한 수중 히터를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수중 히터는, 내부에 열선이 내장된 히팅 파이프와, 내부에 열을 감지하도록 센서가 구비된 센싱 파이프와, 상기 히팅 파이프 및 센싱 파이프의 단부에 연결되면서 열선 온도를 제어하기 위해 PCB 기판이 내장된 본체부로 구성된 수중 히터로서, 상기 PCB 기판에 구성되며, 상기 히팅 파이프에 도체가 접촉하여 물에 닿을 때의 전류값보다 높은 과전류가 발생하면 이를 감지하는 과전류 감지부; 및 상기 과전류 감지부의 과전류 감지시 상기 열선의 전원을 차단하는 열선 전원 차단부;를 포함할 수 있다.

상기 열선 전원 차단부로 전원 차단 신호를 출력하도록 상기 과전류 감지부에서의 과전류 감지 시간을 감지 및 조절하는 과전류 감지시간 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 과전류 감지시간 제어부는 상기 과전류 감지부의 과전류가 40~60초 동안 유지되면 이를 상기 열선 전원 차단부로 전원 차단 신호를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 수중 히터는 내부에 열선(122)이 내장된 히팅 파이프(120); 내부에 열을 감지하도록 센서가 구비된 센싱 파이프(130); 및 상기 히팅 파이프(120)와 센싱 파이프(130)의 단부에 연결되면서 열선(122) 온도를 제어하기 위해 PCB기판(112)이 내장된 본체부(110);로 구성된 수중 히터로서, 상기 PCB 기판(112)에 구성되며, 상기 히팅 파이프(120)에 도체가 접촉하여 물에 닿을 때의 전류값보다 높은 과전류가 발생하면 이를 감지하는 과전류 감지부(1120); 상기 과전류 감지부(1120)의 과전류 감지시 상기 열선(122)의 전원을 차단하는 열선 전원 차단부(1124); 및 상기 과전류 감지부(1120)에서 감지된 과전류의 흐름이 설정 시간 동안 계속 유지되는 경우 이를 감지하여 상기 열선 전원 차단부(1124)로 전원 차단 신호를 출력함으로써 열선에 공급되는 전원이 차단되게 하고, 상기 과전류 감지부(1120)에서 감지된 과전류의 흐름이 상기 설정 시간 이전에 해제되는 경우 상기 열선 전원 차단부(1124)로 전원 차단 신호를 출력하지 않음으로써 열선에 공급되는 전원이 차단되지 않게 하는 과전류 감지시간 제어부(1122)를 포함하며, 상기 센싱파이프(130)는 상기 히팅파이프(120)에 인접하여 평행하게 나란히 수직방향으로 설치되며 길이조절이 가능하고, 상기 센싱파이프(130)는 상부 파이프(1320) 및 하부 파이프(1340)로 상하 분할 형성되고, 상기 상부 파이프(1320)의 하부와 상기 하부 파이프(1340)의 상부에는 나선 방향이 반대인 나선돌기가 각각 형성되며, 상기 상부 파이프(1320)와 상기 하부 파이프 (1340)의 나선돌기에는 상기 상부 파이프(1320)와 상기 하부 파이프 (1340)의 나선돌기에 나선 체결되며 내주면 양단의 나선 방향이 반대인 나선홀이 형성되어 어느 일방향 회전에 의하여 상기 상부 파이프(1320)와 상기 하부 파이프 (1340) 간의 간격을 조절할 수 있는 길이조절부(1360)가 구비되고, 상기 상부 파이프(1320)와 하부 파이프(1340)에는 대향된 단부가 길이조절부(1360)에 나선 체결된 상태에서 길이조절부(1360)의 풀림을 방지하도록 길이조절부(1360)의 상하면에 각각 밀착 체결된 제1, 2 풀림방지부(1362, 1364)가 구비되며, 상기 제1, 2 풀림방지부(1362, 1364)에는 나선 방향이 서로 반대인 나선홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 히팅 파이프에 도체가 접촉하여 과전류가 발생하면 이를 과전류 감지부가 감지하고, 과전류 발생이 설정 시간 동안 유지되는 경우 과전류 감지시간 제어부가 이를 감지한 후 열선의 전원을 차단함으로써 도체가 접촉할 때마다 전원이 차단되면서 작업자가 젖은 장갑을 착용한 상태로 플러그를 뺐다 꼽았다 반복해야 하는 위험하고 불편한 문제점을 해결 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수중 히터의 전체 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 수중 히터의 제어수단을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 수중 히터의 제어과정을 나타내는 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명에 의한 수중 히터의 센싱 파이프가 길이 조절이 가능하게 구비된 상태를 도시한 부분 확대도이다.

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 히터에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 수중 히터의 전체 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 수중 히터의 제어수단을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 의한 수중 히터의 제어과정을 나타내는 구성 블록도이며, 도 4는 본 발명에 의한 수중 히터의 센싱 파이프가 길이 조절이 가능하게 구비된 상태를 도시한 부분 확대도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 수중 히터(100)는 본체부(110), 히팅 파이프(120) 및 센싱 파이프(130)를 포함한다.

본체부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 하부에 히팅 파이프(120) 및 센싱 파이프(130)의 단부가 각각 고정되며, 내부에 PCB 기판(112)이 구비되고, PCB 기판(112)에 전원공급을 위한 플러그가 전기적으로 연결된다.

그리고 본체부(110)는 히팅 파이프(120)의 내부에 위치되면서 열선(122)의 양단이 전기적으로 연결되는 전원 단자봉(도면에 미도시)이 각각 구비된다.

즉, 전원 단자봉은 상단이 본체부(110)의 바닥면을 통해 내부에 고정되고 하단은 열선(122)의 양단과 연결된다.

PCB 기판(112)은 온도조절기가 기판과 별도의 모듈화된 상태로 연결된 기존과 달리 레버(1140)에 의해 온도 조절이 가능한 온도조절부(114)가 일체로 구성되어 구조의 단순화를 구현 가능하고, 히팅 파이프(120)의 표면에 도체 등이 닿아도 설정시간 동안 전원 차단을 지연시키며, 설정시간을 초과하면 전원을 차단하게 하는 제어부를 포함한다. 그리고 레버(1140)의 주위를 따라 온도별 수치가 표시되며, 상측의 디스플레이창(도면에 미도시)을 통해 온도가 출력된다.

제어부는 도 2에 도시된 바와 같이 PCB 기판(112)에 회로로 구성되되, 과전류 감지부(1120), 과전류 감지시간 제어부(1122) 및 열선 전원 차단부(1124)를 포함하며, 본 발명의 수중 히터(100)가 물속에 위치되어 정상적으로 작동하는 경우 전력량 대비 쇠붙이 등과 같은 도체가 닿으면서 높은 전력량을 감지하고, 높은 전력량이 설정시간 이상으로 감지되면 위험 방지를 위해 전원을 차단하게 된다.

과전류 감지부(1120)는 PCB 기판에 구성되며, 쇠붙이 등과 같은 도체가 닿으면서 히팅 파이프(120)에 도체가 접촉하여 물에 닿을 때의 정상 전류값보다 높은 과전류가 발생하면 이를 감지한다.

이때, 정상 전류값은 회로에 미리 세팅되어 있다.

과전류 감지시간 제어부(1122)는 열선 전원 차단부(1124)로 전원 차단 신호를 출력하도록 과전류 감지부(1120)에서의 과전류 감지 시간을 감지 및 감지 시간을 조절하게 된다.

이때, 과전류 감지시간 제어부(1122)는 과전류 감지부(1120)의 과전류가 40~60초 동안 유지되면서 열선(122)의 온도가 190~195℃ 범위까지 상승하게 되면 화재 예방을 위해 열선 전원 차단부(1124)로 전원 차단 신호를 제공한다.

열선 전원 차단부(1124)는 과전류 감지부(1120)의 과전류 감지시 히팅 파이프(120) 내부의 열선(122)에 인가되는 전원을 차단한다.

히팅 파이프(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 중공을 갖는 금속관 형태로 이루어져 내부에는 코일(Coil) 모양의 열선(122)이 내장된다.

이때, 히팅 파이프(120)는 저중량, 내식성 및 열전도율, 내부식성, 내화학성 등이 우수한 티타늄이나 철, 탄탈늄, 지르코늄, 스테인리스 스틸과 같은 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 히팅 파이프(120)의 내부에는 열전도율과 절연성이 뛰어난 산화마그네슘(Mgo) 등과 같은 충진재가 열선(122)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(120)는 수중에 침수되는 단부를 U자 또는 꽈리형상 등으로 밴딩되어 형성된다.

열선(122)은 히팅 파이프(120)의 내부에 설치되어 전원을 공급받아서 열을 발생시키는 발열구조로 이루어지며, 니크롬선, 탄소발열체, 세라믹발열체, 텅스텐선 등과 같은 발열체 중 어느 하나로 구비된다.

그리고 열선(122)은 도중에 퓨즈 등이 구비되어 설정온도(100℃~190℃)를 초과하면 그 기능을 상실할 수 있도록 설정되며, 기능상실온도에서 단전상태가 유지된다.

센싱 파이프(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부가 본체부(110)의 하부에 고정되어 있고, 내부에는 PCB 기판(112)과 전선으로 연결되어 있는 열감지센서(도면에 미도시)가 내장되어 있다.

그리고 센싱 파이프(130)에 내장된 열감지센서에 의해 온도감지가 가능하다.

도 4를 참조하면, 센싱 파이프(130)는 길이 조절이 가능하다. 이를 위해 센싱 파이프(130)를 상부 파이프(1320)와 하부 파이프(1340)로 상하 분할한 상태에서 서로 이웃한 상부 파이프(1320)의 하부와 하부 파이프(1340)의 상부에 나선 방향이 반대인 나선돌기를 각각 형성하고, 상부 파이프(1320)와 하부 파이프(1340)의 나선돌기에 나선 체결되며, 내주면 양단의 나선 방향이 반대인 나선홀을 형성한 길이조절부(l360)가 구비된다.

따라서, 길이조절부(l360)를 어느 한 방향으로 회전시키면 길이조절부(l360)의 양단에 나선 체결된 상부 파이프(1320)와 하부 파이프(1340)의 간격이 줄거나 넓어지면서 하부 파이프(1340)의 끝단을 히팅 파이프(120)의 온도 감지를 위해 히팅 파이프(120) 방향으로 이동시킬 수 있다.

더욱이, 상부 파이프(1320)와 하부 파이프(1340)에는 대향된 단부가 길이조절부(l360)에 나선 체결된 상태에서 풀림을 방지하도록 길이조절부(l360)의 상하면에 밀착 체결된 제1, 2 풀림방지부(1362, 1364)가 구비된다.

이때, 제1, 2 풀림방지부(1362, 1364)는 나선홀이 각각 형성된 너트 형상으로 형성되면서 나선 방향이 반대로 형성되어, 상부 파이프(1320)의 나선돌기를 길이조절부(l360)의 상면에 고정시키고, 하부 파이프(1340)의 나선돌기를 길이조절부(l360)의 하면에 고정시키게 된다.

이와 같이, 본 발명 수중 히터(100)의 비정상 작동시 전원 차단 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 수중 히터(100)는 담긴 물을 가열하기 위해 물속에 히팅 파이프(120) 및 센싱 파이프(130)의 일부를 담그게 되는데, 물이 닿는 정상 과정에서는 정상 전류가 흐르게 되므로 과전류 감지부(1120)를 통해 과전류가 감지되지 않는다.

다음으로, 히팅 파이프(120)의 표면에 도체 등이 닿게 되면 기존 수중 히터는 바로 전원이 차단되므로 다시 전원을 공급하여야 하지만 본 발명에서는 바로 전원을 차단하지 않고 과전류 감지시간 제어부(1122)에서 40초 정도 딜레이시켜 열선(122)의 온도가 190~195℃ 범위까지 상승하게 되면 열선 전원 차단부(1124)를 통해 열선(122)에 인가되는 전원을 차단하게 된다.

즉, 히팅 파이프(120)의 표면에 도체 등이 닿게 되면서 과전류가 발생되면 이를 과전류 감지부(1120)가 감지하게 된다(S10).

그리고 과전류 감지시간 제어부(1122)를 통해 과전류 감지시간이 기존 범위인 40초 정도에 도달했는지 여부에 따라 도달했으면 열선 전원 차단부(1124)에 전원 차단 신호를 출력한다(S20).

그 후, 열선 전원 차단부(1124)를 통해 열선(122)에 인가되는 전원을 차단하게 된다(S30).

그리고 전원 차단 기준인 40초 내에 히팅 파이프(120)의 표면에 닿은 도체 등을 분리시키게 된다.

더욱이, 과전류 감지시간이 40초에 도달하여 열선 전원 차단부(1124)에 의해 전원 공급이 차단되었어도 다시 전원 공급 플러그(도면에 미도시)를 뺐다 꼽아 리셋하게 되면 수중 히터(100)가 재작동이 된다.

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.

100: 수중 히터 110: 본체부
112: PCB 기판 1120: 과전류 감지부
1122: 과전류 감지시간 제어부 1124: 열선 전원 차단부
120: 히팅 파이프 130: 센싱 파이프

Claims

내부에 열선(122)이 내장된 히팅 파이프(120); 내부에 열을 감지하도록 센서가 구비된 센싱 파이프(130); 및 상기 히팅 파이프(120)와 센싱 파이프(130)의 단부에 연결되면서 열선(122) 온도를 제어하기 위해 PCB기판(112)이 내장된 본체부(110);로 구성된 수중 히터로서,
상기 PCB 기판(112)에 구성되며, 상기 히팅 파이프(120)에 도체가 접촉하여 물에 닿을 때의 전류값보다 높은 과전류가 발생하면 이를 감지하는 과전류 감지부(1120);
상기 과전류 감지부(1120)의 과전류 감지시 상기 열선(122)의 전원을 차단하는 열선 전원 차단부(1124); 및
상기 과전류 감지부(1120)에서 감지된 과전류의 흐름이 설정 시간 동안 계속 유지되는 경우 이를 감지하여 상기 열선 전원 차단부(1124)로 전원 차단 신호를 출력함으로써 열선에 공급되는 전원이 차단되게 하고, 상기 과전류 감지부(1120)에서 감지된 과전류의 흐름이 상기 설정 시간 이전에 해제되는 경우 상기 열선 전원 차단부(1124)로 전원 차단 신호를 출력하지 않음으로써 열선에 공급되는 전원이 차단되지 않게 하는 과전류 감지시간 제어부(1122)를 포함하며,
상기 센싱파이프(130)는 상기 히팅파이프(120)에 인접하여 평행하게 나란히 수직방향으로 설치되며 길이조절이 가능하고,
상기 센싱파이프(130)는 상부 파이프(1320) 및 하부 파이프(1340)로 상하 분할 형성되고, 상기 상부 파이프(1320)의 하부와 상기 하부 파이프(1340)의 상부에는 나선 방향이 반대인 나선돌기가 각각 형성되며,
상기 상부 파이프(1320)와 상기 하부 파이프 (1340)의 나선돌기에는 상기 상부 파이프(1320)와 상기 하부 파이프 (1340)의 나선돌기에 나선 체결되며 내주면 양단의 나선 방향이 반대인 나선홀이 형성되어 어느 일방향 회전에 의하여 상기 상부 파이프(1320)와 상기 하부 파이프 (1340) 간의 간격을 조절할 수 있는 길이조절부(1360)가 구비되고,
상기 상부 파이프(1320)와 하부 파이프(1340)에는 대향된 단부가 길이조절부(1360)에 나선 체결된 상태에서 길이조절부(1360)의 풀림을 방지하도록 길이조절부(1360)의 상하면에 각각 밀착 체결된 제1, 2 풀림방지부(1362, 1364)가 구비되며,
상기 제1, 2 풀림방지부(1362, 1364)에는 나선 방향이 서로 반대인 나선홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 히터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 과전류 감지시간 제어부는 상기 과전류 감지부의 과전류가 40~60초 동안 유지되면 이를 상기 열선 전원 차단부로 전원 차단 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 수중 히터.