KR20010112170A - 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터 - Google Patents

과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수족관 내부에 유입되어 있는 수온을 감지하여 항시 일정한 온도를 유지함은 물론, 카트리지 히터가 수족관 물밖의 외부로 노출되어 과열될 경우 이를 감지하여 전원을 차단시키도록 하는 온도조절장치를 카트리지 히터의 일측에 내장 설치하여 일체화함으로써 소형화로 제작이 가능하고 정밀성을 높일 수 있도록 하는 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터는, 내장된 발열히터에 의해 발열이 일어나는 발열부, 발열히터가 내장되지 않은 비발열부, 발열히터에 전원을 공급하기 위해 전원공급선 만이 유입되는 공간부로 이루어지는 본체와, 상기 본체의 공간부 외측에 억지 끼움되어 내부로 물이 유입되지 않도록 밀폐시키는 밀폐커버로 이루어지는 수족관의 수온조절용 카트리지 히터에 있어서, 기판위에는 수족관의 수온을 감지하기 위한 수온감지센서와, 비발열부를 통해 전달되는 발열부의 온도를 감지하는 과열감지센서와, 상기 수온감지센서 및 과열감지센서에서 감지된 온도에 따라 전원을 단속하여 수온을 일정하게 유지하고 발열부의 과열을 방지하는 통상의 온도조절부가 설치되고, 상기 기판의 일측에는 상기 온도조절부에서 발생되는 열을 방출하고, 상기 비발열부를 통해 전달되는 발열부의 온도를 감지하기 위한 과열감지센서가 고정되는 방열판이 설치되고, 상기 온도조절부의 상측에는 온도조절부와 본체 간에 절연 및 단열을 이루며, 상기 수온감지센서를 고정하기 위한 센서설치부가 형성된 단열절연재가 설치되어 이루어진온도제어장치를 구비하고, 상기 온도제어장치를 본체의 공간부와 밀폐커버 사이에 내장 설치하여 일체화 한 것에 특징이 있다.

Description

과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터{A cartridge heater for controlling water temperature of aquarium with preventive function of overheating}
본 발명은 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수족관 내부에 유입되어 있는 수온을 감지하여 항시 일정한 온도를 유지함은 물론, 카트리지 히터가 수족관 물밖의 외부로 노출되어 과열될 경우 이을 감지하여 전원을 차단시키도록 하는 온도조절장치를 카트리지 히터의 일측에 내장 설치하여 일체화함으로써 소형화로 제작이 가능하고 정밀성을 높일 수 있도록 하는 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터에 관한 것이다.
일반적으로 식용을 목적으로 하는 활어(活魚)를 이송하는 차량이나, 회집등에서 활어를 보관하는 수족관의 경우 활어의 생명을 장기간 유지하기 위해서는 수족관 내부에 산소의 공급은 물론, 수족관에 유입되어 있는 물의 수온을 어종에 따라 성장에 적합하도록 유지해 주어야 하며, 만일 수족관의 수온이 어류 성장에 적합한 온도범위를 초과하거나 또는 미달될 경우 수족관 내부에서 장기간 활어의 생명력을 유지할 수 없게 된다.
따라서, 활어용 수족관에서 수온을 상승시키기 위해서는 카트리지 히터를 사용하게 되며, 온도조절장치에 의해 카트리지 히터의 발열을 조절하여 수족관의 수온을 항시 일정하게 유지하도록 하고 있다.
그 일예로서, 도 1에 도시된 대한민국 공개실용신안 제 93-10156호(공개일자:1993.06.23)에서와 같이 카트리지 히터(100)와 수온감지센서(32)를 수족관(60)에 각각 투입하고, 수온감지센서(32)에 의해 감지된 수온에 따라 온도조절부(70)에서 카트리지 히터(100)에 공급되는 전원을 단속(斷續)하여 수족관의 수온을 일정하게 유지하고 있다.
이와 같은 공개실용신안 제 93-10156호는 카트리지 히터(100)와 수온감지센서(32) 및 온도조절부(70)가 각각 분리 제작되어 그 구성이 복잡할 뿐만 아니라, 온도조절부(70)의 부피가 커짐으로 인해 별도의 설치 공간이 필요하게 되며, 수족관(60)내에 투입된 수온감지센서(32)와 카트리지 히터(100) 사이의 간격이 멀리 이격되어 있을 경우 실제 수온의 오차가 많이 발생됨으로써 수온을 정확히 유지할 수 없어 정밀성이 결여되는 문제점이 있으며, 수족관에서 고기를 잡거나 청소시 수온감지센서(32)가 물밖으로 노출될 경우 차가운 외부공기를 수온감지센서(32)에서 감지하여 발열히터가 계속적으로 작동함에 따라 수족관의 수온이 지속적으로 상승되어 어류가 폐사하는 문제점이 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 수족관 내부에 유입되어 있는 수온을 감지하는 수온감지센서와, 카트리지 히터가 수족관 물 밖의 외부로 노출되어 과열될 경우 이을 감지하는 과열감지센서와, 상기 두 감지센서의 출력신호에 의해 발열히터에 흐르는 전원을 단속하여 수족관의 수온을 일정한 온도를 유지함은 물론, 화상이나 화재를 예방할 수 있는 전자회로의 온도조절부 등으로 이루어진 온도조절장치를 소형으로 구성하여 카트리지 히터의 일측에 내장 설치함으로써 일체화로 인한 소형화 제작이 가능함에 따른 사용상의 편리함과 저가에 보급할 수 있을 뿐만 아니라 카트리지 히터가 수족관 물 밖의 외부로 노출시 과열로 인한 화상 및 화재를 예방할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터는, 내장된 발열히터에 의해 발열이 일어나는 발열부, 발열히터가 내장되지 않은 비발열부, 발열히터에 전원을 공급하기 위해 전원공급선 만이 유입되는 공간부로 이루어지는 본체와, 상기 본체의 공간부 외측에 억지 끼움되어 내부로 물이 유입되지 않도록 밀폐시키는 밀폐커버로 이루어지는 수족관의 수온조절용 카트리지 히터에 있어서, 기판위에는 수족관의 수온을 감지하기 위한 수온감지센서와, 비발열부를 통해 전달되는 발열부의 온도를 감지하는 과열감지센서와, 상기 수온감지센서 및 과열감지센서에서 감지된 온도에 따라 전원을 단속하여 수온을 일정하게 유지하고 발열부의 과열을 방지하는 통상의 온도조절부가 설치되고, 상기 기판의 일측에는 상기 온도조절부에서 발생되는 열을 방출하고, 상기 비발열부를 통해 전달되는발열부의 온도를 감지하기 위한 과열감지센서가 고정되는 방열판이 설치되고, 상기 온도조절부의 상측에는 온도조절부와 본체 간에 절연 및 단열을 이루며, 상기 수온감지센서를 고정하기 위한 센서설치부가 형성된 단열절연재가 설치되어 이루어진 온도제어장치를 구비하고, 상기 온도제어장치를 본체의 공간부와 밀폐커버 사이에 내장 설치하여 일체화 한 것에 특징이 있다.
도 1은 종래 수족관 수온조절장치의 구성도.
도 2a는 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트
리지 히터의 사시도.
도 2b는 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트
리지 히터의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리
지 히터의 결합단면도.
도 4는 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리
지 히터에 있어 온도조절부의 상세회로도.
도 5는 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리
지 히터의 사용상태도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 본체 11 : 전원공급선 12 : 발열부
13 : 비발열부 14 : 공간부 15 : 발열히터
20 : 온도제어장치 21 : 단열절연재 22 : 센서설치부
23 : 통공 30 : 온도조절부 31 : 기판
32 : 수온감지센서 33 : 과열감지센서 34 : 전원부
35 : 비교연산부 36 : 스위칭부 37 : 트라이액
40 : 방열판 41 : 몸체 42 : 안내구
43 : 센서고정부 44 : 볼트 50 : 밀폐커버
60 : 수족관 100 : 카트리지 히터
이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도 2a 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a는본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터의 사시도이며, 도 2b는 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터의 결합단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터에 있어 온도조절부(30)의 상세회로도이다.
먼저, 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터는 도 2a 및 도 2b에서와 같이 크게는 내장된 발열히터에 의해 발열이 일어나는 발열부(12), 발열히터가 내장되지 않은 비발열부(13), 발열히터에 전원을 공급하기 위해 전원공급선(11) 만이 유입되는 공간부(14)로 이루어지는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 공간부(14) 내부에 유입 설치되어 발열부(12)의 온도 및 수온을 감지하여 수온을 일정하게 유지시키고, 발열부(12)의 과열을 방지하는 온도제어장치(20)와, 상기 본체(10)의 공간부(14) 외측에 억지 끼움되어 물이 유입되지 않도록 밀폐시키는 밀폐커버(50)로 이루어진다.
상기 온도제어장치(20)는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.
일정한 길이와 폭을 갖는 직사각형 형태의 기판(31) 위에 수족관의 수온에 따라 저항값이 변화되는 써미스터인 수온감지센서(32)와, 발열부(12)의 온도에 따라 저항값이 변화되는 써미스터인 과열감지센서(33)와, 상기 수온감지센서(32) 및 과열감지센서(33)의 출력값을 읽어들여 기준 설정온도 이상 또는 이하일 경우 발열부(12)에 인가되는 전원을 단속하여 수온을 일정하게 유지시킴과 동시에 발열부 (12)의 과열을 방지하는 전자회로 구성인 온도조절부(30)가 설치된다.
상기 기판(31)의 일측에는 온도조절부(30)를 구성하는 전자부품에서 발생되는 열을 방출함과 동시에 과열감지센서(33)가 고정되는 방열판(40)이 설치되고, 온도조절부(30)의 상측에는 온도조절부(30)의 전자부품과 본체(10)와의 절연과 동시에 본체(10)를 통해 전달되는 열과 온도조절부(30)에서 전달되는 열에 영향을 받지 않도록 단열을 이루며 수온감지센서(32)를 고정하기 위한 통공(23)과 센서설치부 (22)가 형성된 단열절연재(21)가 설치된다.
상기 방열판(40)의 구조는, 일측이 개구되고 내부가 관통된 원형의 몸체(41)가 구비되고, 상기 몸체(41) 내측에 서로 대향되게 설치되어 기판(31)이 유입되는 안내구(42)가 형성되고, 몸체(41)의 일측 끝단부에는 요홈형태의 길이 방향으로 절곡되어 과열감지센서(33)가 설치되는 센서고정부(43)가 형성되어 이루어진다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터(100) 조립과정을 도 2a, 도 2b 및 도 3에 의해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 카트리지 히터(100)를 조립하기 위해서는 일차적으로 온도제어장치 (20)의 부품들을 조립하는 과정을 선행하여야 한다.
즉, 기판(31)에 설치되어 온도조절부(30)를 구성하는 전자부품 중에서 열의 발생이 가장 많은 트라이액(37)의 방열을 위해 방열판(40)의 몸체(41)에 형성된 안내구(42)에 기판(31) 유입시킨 다음, 볼트(44)로서 몸체(41)와 트라이액(37)을 고정시키게 되면 상기 방열판(40)의 몸체(41)와 트라이액(37)이 서로 밀착됨으로써 트라이액(37)에서 발생되는 열을 방열판(40)을 통해 방출할 수 있도록 되어 있으며, 요홈부 형태의 길이 방향을 형성된 센서고정부(43)에는 과열감지센서(33)를 유입하여 고정시킨다.
그 다음, 수온감지센서(32)를 단열절연재(21)에 형성된 통공(23)을 통해 유입시켜 센서설치부(22)에 수온감지센서(32)를 배치시킨 후, 상기 단열절연재(21)를 기판(31) 위에 안치하고, 이어서 절연테이프를 사용하여 단열절연재(21)와 기판 (31)을 서로 고정시킴으로써 온도제어장치(20)의 결합을 완료한다.
이와 같이 결합된 온도제어장치(20)를 본체(10) 일측에 형성된 공간부(14) 내부에 유입시킨 다음, 발열부(12)에 내장된 발열히터(15)에 전원을 공급하는 전원공급선(11)을 기판(31)의 저면에 형성되어 있는 AC 220V 인가포트에 납땜하여 전원공급선(11)과 기판(31)을 서로 연결하고, 연질의 밀폐커버(50)를 본체(10) 일측에 형성된 공간부(14) 외측에 억지 끼움형태로 장입하게 되면 상기 밀폐커버(50)와 공간부(14)는 기밀이 유지되어 수족관의 물이 유입되지 않는 밀폐상태가 됨으로써 본 발명의 수온조절용 카트리지 히터(100)의 조립을 완료하게 된다.
이때, 카트리지 히터(100)가 조립이 완료될 경우 비발열부(13)와 방열판(40)이 서로 밀착되고, 수온감지센서(32)는 공간부(14)가 위치한 본체(10) 내측면과 밀착된다.
도 4는 본 발명에 따른 수족관의 수온조절용 카트리지 히터에 있어 온도조절부(30)의 상세회로도이며, 수온감지센서(32)와 과열감지센서(33)에 의해 변화되는 저항값을 읽어들여 수온 및 발열이 기준온도 이상 또는 이하일 경우 발열히터(15)에 인가되는 전원을 단속하여 수온을 일정하게 유지시킴과 동시에 발열부(12)의 과열을 방지하는 것으로써, 그 회로는 널리 알려져 있는 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명에 따른 수족관의 수온조절용 카트리지 히터의 사용상태도이다.
상기와 같이 구성되고 조립되어진 본 발명에 따른 수온조절용 카트리지 히터의 작용관계를 도 2a 내지 도 5에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5에서와 같이 카트리지 히터(100)를 수족관(60) 내에 투입한 상태에서 AC 220V전원을 공급하게 되면 도 4에서와 같이 전원부(34)에서 온도조절부 (30)가 동작할 수 있는 전원을 발생하여 비교연산부(35) 및 스위칭부(36)가 동작할 수 있는 구동전원을 공급하게 된다.
이러한 상태에서 수족관(60) 내부에 유입되어 있는 물이 본체(10)에 접촉되고, 이때 수온이 공간부(14)의 본체(10) 내측에 설치된 수온감지센서(32)에 전달됨에 따라 상기 수온감지센서(32)는 수온에 비례하여 저항값이 변화되어 결국 비교연산부(35)에는 수족관(60)에 유입된 물의 수온에 비례하는 전압을 출력하게 된다.
따라서, 상기 비교연산부(35)에서는 수온감지센서(32)로부터 출력되는 전압과 설정된 기준전압을 비교 연산하여 입력전압이 기준전압 보다 낮을 경우에는 수온이 낮은 것으로 인지하여 스위칭부(36)를 구동하게 되고, 이 스위칭부(36)의 구동으로 인해 트라이액(37)을 턴온시킴으로써 AC 220V전원이 히터열선(15)에 공급되어 발열하게 된다.
이때, 상기 히터열선(15)에 전원이 공급되면 열을 발생시킴으로서 본체(10)의 발열부(12)를 통해 수온을 상승시키게 됨과 동시에 비발열부(13)를 통해 방열판(40)에 전달되나, 수족관 내부에서는 물이 열을 대부분 흡수하게 되어 비발열부(13)와 방열판(40)의 온도는 수온과 거의 동일하게 유지될 뿐만 아니라 트라이액(37)에서 발생되는 열이 원형의 몸체(41)와 접촉되는 공간부(14)의 본체(10)를 통해 물이 흡수함으로써 트라이액(37)의 방열효과가 매우 뛰어나게 되는 것이다.
상기 히터열선(12)의 지속적인 발열로 인해 수온이 상승하게 되면 수온감지센서(32)의 저항값이 낮아지게 되어 출력전압이 높아지게 되고, 이 전압을 비교연산부(35)에서 설정된 기준전압과 비교 연산하여 입력전압이 기준전압 보다 높을 경우에는 수온이 설정된 온도보다 높은 것으로 인지하여 스위칭부(36)를 오프시키게 되며, 이로 인해 트라이액(37)을 턴오프시킴에 따라 히터열선(15)에 공급되는 AC 220V전원을 차단하게 됨으로써 수족관(60)의 수온을 비교연산부(35)에 세팅된 온도만큼 항시 일정하게 유지하게 되는 것이다.
또한, 히터열선(15)이 발열되고 있는 상태에서 카트리지 히터(100)를 수족관 (60) 밖으로 끄집어 내어 공기중에 노출시킬 경우에는 본체(10) 외부에 물이 접촉되지 않는 관계로 히터열선(15)과 트라이액(37)의 발열로 인해 온도가 급격히 상승하게 되며, 이러한 상승 온도는 비발열부(13)로 전달되고, 이 비발열부(13)전달된 온도는 상기 비발열부(13)와 접촉되는 방열판(40)에 그대로 전달됨에 따라 방열판 (40)의 센서고정부(43)에 설치된 과열감지센서(33)에 의해 방열판(40)에 전달되어진 발열온도를 감지하게 된다.
즉, 방열판(40)의 온도가 상승되면 그에 비례하여 과열감지센서(33)의 출력전압값이 변화되어 비교연산부(35)에 인가되고, 상기 비교연산부(35)에서는 설정된 기준전압과 비교 연산하여 입력전압이 기준전압 보다 높을 경우에는 과열로 인지하여 스위칭부(36)를 오프시키게 되며, 이로 인해 트라이액(37)을 턴오프시킴에 따라 히터열선(12)에 공급되는 AC 220V전원을 차단하게 되는 것이다.
따라서, 카트리지 히터(100)가 수족관(60) 외부로 끄집어 내어 공기중에 노출된 상태에서 과열이 감지될 경우 발열히터(15)에 공급되는 전원을 자동 차단함으로서 사용자가 화상을 입거나, 화재발생을 사전에 예방할 뿐만 아니라 불필요한 전력소모를 줄일 수 있도록 한 것이다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 수족관 내부에 유입되어 있는 수온을 감지하는 수온감지센서와, 카트리지 히터가 수족관 물 밖의 외부로 노출되어 과열될 경우 이을 감지하는 과열감지센서와, 상기 두 감지센서의 출력신호에 의해 발열히터에 흐르는 전류를 단속하여 수족관의 수온을 일정한 온도를 유지함은 물론, 화상이나 화재를 예방할 수 있는 전자회로인 온도조절부 등으로 이루어진 온도조절장치를 소형으로 구성하여 카트리지 히터의 일측에 내장 설치함으로써 일체화로 인한 소형화 제작이 가능함에 따른 사용상의 편리함과 저가에 보급할 수 있을 뿐만 아니라 카트리지 히터가 수족관 물 밖의 외부로 노출시 과열로 인한 화상 및 화재를 예방할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 내장된 발열히터(15)에 의해 발열이 일어나는 발열부(12), 발열히터가 내장되지 않은 비발열부(13), 발열히터에 전원을 공급하기 위해 전원공급선(11) 만이 유입되는 공간부(14)로 이루어지는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 공간부(14) 외측에 억지 끼움되어 내부로 물이 유입되지 않도록 밀폐시키는 밀폐커버(50)로 이루어지는 수족관의 수온조절용 카트리지 히터에 있어서,
    기판(31)위에는 수족관의 수온을 감지하기 위한 수온감지센서(32)와, 비발열부(13)를 통해 전달되는 발열부(12)의 온도를 감지하는 과열감지센서(33)와, 상기 수온감지센서(32) 및 과열감지센서(33)에서 감지된 온도에 따라 전원을 단속하여 수온을 일정하게 유지하고 발열부(12)의 과열을 방지하는 통상의 온도조절부(30)가 설치되고,
    상기 기판(31)의 일측에는 상기 온도조절부(30)에서 발생되는 열을 방출하고, 상기 비발열부(13)를 통해 전달되는 발열부(12)의 온도를 감지하기 위한 과열감지센서(33)가 고정되는 방열판(40)이 설치되고,
    상기 온도조절부(30)의 상측에는 온도조절부(30)와 본체(10) 간에 절연 및 단열을 이루며, 상기 수온감지센서(32)를 고정하기 위한 센서설치부(22)가 형성된 단열절연재(21)가 설치되어 이루어진 온도제어장치(20)를 구비하고,
    상기 온도제어장치(20)를 본체(10)의 공간부(14)와 밀폐커버(50) 사이에 내장 설치하여 일체화 한 것을 특징으로 하는 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터.
  2. 제 1항에 있어서 상기 방열판(40)은,
    일측이 개구되고 내부가 관통된 원형의 몸체(41)가 구비되고,
    상기 몸체(41) 내측에 서로 대향되게 설치되어 상기 기판(31)이 유입되기 위한 안내구(42)가 형성되고,
    상기 몸체(41)의 일측 끝단부에는 요홈형태로 절곡되어 과열감지센서(33)가 설치되는 센서고정부(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 과열방지 기능이 내장된 수족관의 수온조절용 카트리지 히터.
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