KR200474891Y1 - 이동형 수중히터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 용기에 담긴 물이나 각종 액체 등과 같은 가열대상물을 가열하는 데 사용하는 이동형 수중히터에 관한 것으로, 특히 상시 접지 상태를 유지하여 감전사고를 방지함은 물론 과열 시에 전원을 자동으로 차단하여 화재를 사전에 예방할 수 있는 이동형 수중히터를 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 고안에서는 플러그와 전원코드 및 전도체를 통해 외부전원과 전기적으로 연결되고 전원 인가 시 발열하는 발열체가 열전도성 충진재로 감싸져 내장된 가열관의 양단부를 합성수지 뭉치로 감싼 형태로서, 상기 가열관의 한쪽 단부는 상기 플러그의 접지단자와 접지코드를 통해 접지된 상태로 상기 뭉치 내에 삽입되고, 상기 발열체의 온도 변화에 따라 개폐되면서 그 전원을 제어하는 온도센서가 상기 뭉치 내의 상기 전도체와 상기 플러그의 접속단자를 전기적으로 연결하는 전원코드 상에 구비되고, 상기 온도센서는 탄성밴드로 상기 플러그의 전원코드 상에 휘감아 싸서 고정시킨 것을 특징으로 하는 이동형 수중히터를 개시한다.

Description

이동형 수중히터{Portable immersion heaters}

본 고안은 용기에 담긴 물이나 각종 액체 등과 같은 가열대상물을 가열하는 데 사용하는 이동형 수중히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상시 접지 상태를 유지하여 감전사고를 예방함은 물론 과열 시에 전원공급을 자동으로 차단하여 화재를 사전에 방지할 수 있어 제품의 안전성 및 상품성을 대폭 강화하는 이동형 수중히터에 대한 것이다.

이동형 수중히터는 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 농업용 등으로 널리 사용되고 있다.

도 1은 이러한 이동형 수중히터의 일례를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 전원공급에 따라 열에너지를 발산하는 전기발열체(10)가 가열관체(11)(11')에 내장되어 있고, 그 전기발열체(10)의 양단부는 코드(13)의 전선(12)(12')과 연결되어 있으며, 가열관체(11)(11')의 상단부(111)(111')와 코드(13)의 전선(12)(12')은 인서트 사출 성형법 등에 의해 연결뭉치(14)로 감싸서 고정되어 있다.

하지만 이와 같은 종래의 수중히터는 코드(13) 및 전선(12)(12')을 통한 전원공급에 따라 가열관체(11)(11') 내의 전기발열체(10)가 전기저항으로 발열되는 단순한 구조적 특성상 장시간 사용할 경우 자칫 누전으로 인한 감전 등의 전기 안전사고의 위험성이 매우 높을 뿐만 아니라 전기발열체(10)를 직접적으로 제어하는 기능이 없기 때문에 용기에서 가열대상물이 외부로 유실되거나 또는 가열대상물이 자연증발되더라도 전기발열체(10)는 계속하여 가열됨으로써 용기나 주변의 물체를 발화시켜 화재를 유발하는 등 안전성이 매우 취약한 문제점이 있다.

이에 따라 용기에 담긴 가열대상물의 수온을 감지하여 일정 온도 이상일 경우 온도센서의 작동으로 전원공급을 차단함으로써 화재를 예방할 수 있는 구조가 제안된 바 있다.

예컨대, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0370853호에 개시된 투입식 히터조립체는 온도센서가 수온을 감지하여 과열 시 발열체의 전원공급을 차단할 수 있으나 온도센서의 수온감지 기능을 통해 발열체의 작동을 간접적으로 제어하는 구조적 특성상 저수위 시 등의 경우 그 제어에 상당한 시간이 소요되는 데다 발열체가 과열될 경우 이를 직접적으로 제어하는 기능이 없어 그로 인한 화재를 예방하기에는 상당한 한계가 있을 수밖에 없다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0354493호(2004.07.01) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0370853호(2004.12.23) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0119560호(1996.03.16) 일본국 공개특허공보 특개2009-272230호(2009.11.19)

이에 본 고안자는 상술한 제반 사항을 감안 및 문제점의 해결에 역점을 두어 접지 기능 및 과열 시에 전원을 차단하는 기능 등의 안전성을 향상시킬 수 있는 이동형 수중히터를 개발하고자 부단한 노력을 기울여 예의 연구하던 중 본 고안을 창안하여 완성하게 되었다.

따라서 본 고안의 기술적 과제 및 목적은 누전 및 과열로 인한 감전 및 화재사고를 예방할 수 있도록 하는 이동형 수중히터를 제공하는 데 있는 것이다.

본 고안의 다른 기술적 과제 및 목적은 조립 및 가공이 용이하여 작업성 및 생산성을 제고할 수 있도록 하는 이동형 수중히터를 제공하는 데 있는 것이다.

상술한 바와 같은 기술적 해결 과제 및 목적을 달성하기 위해 본 고안의 실시 양태는, 플러그와 전원코드 및 전도체를 통해 외부전원과 전기적으로 연결되고 전원 인가 시 발열하는 발열체가 열전도성 충진재로 감싸져 내장된 가열관의 양단부를 합성수지 뭉치로 감싼 이동형 수중히터에 있어서, 상기 가열관의 한쪽 단부는 상기 플러그의 접지단자와 접지코드를 통해 접지되고, 상기 발열체의 온도 변화에 따라 개폐되면서 그 전원을 제어하는 온도센서가 상기 뭉치 내의 상기 전도체와 상기 플러그의 접속단자를 전기적으로 연결하는 전원코드 상에 구비되고, 상기 온도센서는 탄성밴드로 상기 플러그의 전원코드 상에 휘감아 싸서 고정시킨 것을 특징으로 하는 이동형 수중히터를 제공한다.

이로써 가열관으로 누설되는 전류는 접지코드 및 플러그의 접지단자를 통해 접지되어 전위를 0으로 유지하므로 누전으로 인한 감전사고를 더욱 효과적으로 예방하는 등 사용상의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 고안의 다른 실시 양태로, 상기 전도체는 상기 가열관의 양단부에 각각 내장되어 상기 전원코드의 플러스 및 마이너스 전류와 연결되고, 상기 전도체들 중 적어도 하나의 전도체와 발열체 사이에 길이의 신축이 가능한 코일전선이 연결되고, 상기 코일전선과 발열체 사이에 과열 시 전류를 차단하는 비복귀형 바이메탈이 구비될 수 있다.

이로써 발열체의 과열 시에 전원을 차단하는 안전성이 크게 향상되어 발열체의 과열로 인한 화재를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 복잡한 구조 및 방식에 비해 생산원가가 저렴하고 다양한 형태로의 조립 및 가공이 용이하여 작업성 및 생산성을 제고할 수 있다.

본 고안의 또 다른 실시 양태로, 상기 바이메탈의 둘레에 외력으로부터 보호하는 케이싱을 구비하고, 상기 케이싱 내부에 상기 바이메탈을 감싸면서 채워져 바이메탈과 케이싱의 직접적인 접촉을 방지하는 접촉방지재를 충전함으로써 가열관을 더욱 안정적이면서 양호한 형태로 변형가공할 수 있음은 물론 바이메탈의 오작동을 최소화할 수 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 고안은 가열관이 플러그의 접지코드와 접지단자를 통해 전원공급 시 안정적이고 양호한 접지 상태를 유지하기 때문에 가열관으로 누설되는 전류로 인한 감전사고를 확실하게 예방할 수 있을 뿐만 아니라 바이메탈이 발열체의 과열 시에 그 회로가 끊어져 전류공급을 자동 차단함으로 인해 비정상적인 동작에 의한 화재를 예방하는 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 발열체와 전도체 사이에 길이의 신축이 가능한 코일전선을 매개시킴으로써 가열관의 벤딩 가공 시 등에 발열체가 끊어지거나 바이메탈이 변형 및 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 이로 인해 가열관의 가공이 한층 수월하고 용이하여 작업성 및 생산성을 제고함은 물론 다양한 형태로의 디자인 변경이 자유로운 편익을 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 이동형 수중히터의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 고안의 실시 예에 따른 이동형 수중히터를 입체적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 고안의 실시 예에 따른 이동형 수중히터의 요부를 나타낸 국부 확대 정단면도이다.
도 4는 본 고안의 실시 예에 따른 이동형 수중히터의 다른 요부를 나타낸 국부 확대 측단면도이다.

이하, 본 고안에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 고안의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.

또한, 본 고안과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝혀둔다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시 예에 따른 이동형 수중히터는 크게 전도체(10), 발열체(11), 충진재(12), 가열관(13), 뭉치(14), 온도센서(15) 및 전원코드(C)와 접지코드(E)를 갖는 플러그(P)로 구성되어 있다.

전도체(10)는 가열관(13)의 양단부에 각각 내장되어 전원코드(C)의 플러스 및 마이너스 전류와 연결되어 있고, 전원인가 시 전기저항으로 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 발열하는 발열체(11)는 가열관(13)의 중심부에 내장된 상태로 플러그(P)와 전원코드(C) 및 전도체(10)를 통해 외부전원과 전기적으로 연결되도록 구비되어 있다.

또한, 전도체(10) 및 발열체(11)는 가열관(13)의 중공과 사이 공간에 채워지는 분말 형태의 열전도성 충진재(12)로 감싸 보호되어 있으며, 뭉치(14)는 가열관(13)의 양단부를 감싸서 온도센서(15) 및 전도체(10)에 접속되는 전원코드(C)와 접지코드(E)를 보호하도록 형성되어 있다.

그리고 가열관(13)은 소정의 직경과 길이를 갖는 금속재 관형으로 이루어져 있고, 그 내부의 전도체(10) 및 발열체(11)에서 누설되는 전류를 플러그(P)를 통해 접지로 안전하게 유도하여 누전에 의한 감전 등의 안전사고를 방지할 수 있도록 한쪽 단부가 외부전원과 연결을 위한 플러그(P)의 접지단자와 접지코드(E)를 통해 접지되어 있다.

여기서 가열관(13)은 무게가 가볍고 내식성, 내화학성 및 열전도성 등이 우수한 티타늄이나 탄탈늄, 지르코늄, 스테인리스 스틸과 같은 금속재질로 형성할 수 있고, 그 길이의 중간 부분은 U자 형상이나 꽈리 형상 등과 같은 다양한 형상으로 벤딩(bending)하여 형성할 수 있다.

또한, 가열관(13)의 소재가 스테인리스 스틸일 경우 그와 동일한 소재로 형성된 별도의 단자를 접지코드(E)의 단부에 결합한 후 상호 SUS 용접으로 견고하게 접합할 수 있음은 물론이다.

또한, 플러그(P)는 감전과 같은 전기사고를 예방하기 위해 전위를 0으로 유지하는 일명 접지플러그(접지단자와 접속단자 일체형)를 채용하는 것이 바람직하다.

그리고 충진재(12)로는 열전도율과 절연성이 뛰어난 산화마그네슘(MgO)을 사용함으로써 가열관(13)과 전도체(10) 및 발열체(11)의 사이를 절연시키고, 또 발열체(11)의 전기에너지의 열에너지로 변환에 따른 열효율을 높이며, 아울러 외부의 물리적인 충격에도 변형 없이 안정적인 상태를 유지할 수 있다.

그리고 온도센서(15)는 발열체(11)의 온도 변화에 따라 개폐되면서 그 전원을 제어하여 가열대상물의 가열온도를 조절하도록 전도체(10)와 플러그(P)의 접속단자를 전기적으로 연결하는 플러스와 마이너스 전원코드(C) 중 어느 하나의 일부분을 잘라내어 형성된 전원코드(C)의 양쪽 단부 사이에 전기적으로 연결되어 있고, 또 탄성밴드(16)로 플러그의 전원코드(C)와 함께 휘감아 싼 상태로 인서트 사출 성형법 등에 의해 내열성 수지 뭉치(14) 내부에 삽입 고정되어 있다.

즉, 온도센서(15)는 안전기준을 충족하는 기준 값으로 제어 온도를 설정한 상태로 제공되어 전원코드(C)에서 감지된 온도와 그 설정온도를 비교하여 감지온도가 설정온도보다 낮을 경우 발열체(11)로 전원을 인가시키고, 이와 반대로 설정온도보다 높을 경우 발열체(11)에 인가되는 전원을 차단하는 일련의 과정을 반복적으로 수행하게 된다.

여기서 뭉치(14)에는 용기 등의 칼라나 테두리에 간편하게 걸어둔 채로 사용할 수 있도록 걸고리 형태의 걸이부(미부호)가 일체로 형성될 수 있고, 발열체(11)에 전원이 인가되어 작동 중임을 표시하기 위한 전원램프(미부호)가 구비될 수 있고, 플러그(P)를 통해 공급되는 외부전원을 직접적으로 개폐하기 위한 전원스위치(미부호)가 구비될 수도 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 전도체(10)들 중 적어도 하나의 전도체와 발열체(11) 사이에는 길이의 신축이 가능한 코일전선(20)이 구비되어 있고, 그 코일전선(20)과 발열체(11) 사이에는 이상발열을 감지하여 과열 시 즉, 용단 온도에 도달하면 끊어져 전류를 차단하며 한번 동작 후 재사용하기 위해 조정할 수 없는 이른바 비복귀형 바이메탈(30)이 구비되어 있다.

여기서 발열체(11) 및 코일전선(20)은 니크롬선, 탄소발열체, 세라믹발열체, 텅스텐선 등과 같은 다양한 발열체 중 어느 하나를 채용할 수 있음은 물론이다.

그리고 바이메탈(30)의 둘레를 커버하여 외력으로부터 보호하는 케이싱(31)이 가열관(13)에 내장되어 있고, 그 케이싱(31) 내부에는 바이메탈(30)을 감싸면서 채워져 바이메탈(30)과 케이싱(31) 간의 직접적인 접촉을 방지하는 접촉방지재(32)가 충전되어 있다.

따라서 가열관(13)은 그 관형의 중공에 니크롬선과 같은 발열체(11)와 이를 전원코드(C)와 전기적으로 연결하는 전도체(10), 코일전선(20) 및 바이메탈(30)을 삽입한 후 산화마그네슘과 같은 충진재(12)를 촘촘히 채워넣고 목적하는 다양한 형상으로 발열체(11)가 내장된 부분을 벤딩 가공할 수 있다.

즉, 가열관(13)의 발열체(11)가 내장된 부분을 벤딩 가공하는 과정에서 길이가 늘어나더라도 그 내부에 위치하는 발열체(11) 및 코일전선(20)은 각각 코일 형태로 감긴 형태적 특성으로 인해 외력에 유연하게 대응하여 길이가 탄력적으로 늘어나면서 가열관(13)의 늘어난 길이만큼 길이를 자연스럽게 연장하기 때문에 벤딩 가공 시 등 외력을 받더라도 서로 간에 전기적인 단락됨 없이 안정적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다.

아울러 바이메탈(30)은 케이싱(31)에 의해 안전하게 보호되어 외력에 의한 변형 또는 손상이나 그로 인한 오작동의 발생 없이 그 형태를 안정적으로 유지할 수 있으며, 접촉방지재(32)에 의해 외부 열기 등이 전달되지 않아 용단 온도 이하에서 끊어져 재사용 불능 상태로 망가지는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 실시 예에 따른 이동형 수중히터는 가열관(13)이 플러그(P)의 접지단자와 전기적으로 연결된 접지코드(E)를 통해 접지상태를 유지하므로 가열관(13)에서 누설되는 전류로 인한 감전사고를 예방할 수 있을 뿐만 아니라 발열체(11)의 과열 시 바이메탈(30)에 의해 전원이 신속하게 자동으로 차단되기 때문에 과열로 인한 화재 등의 전기 안전사고 및 위험을 더욱 효과적으로 예방할 수 있다.

아울러 온도센서(15)가 탄성밴드(16)로 휘감아서 전원코드(C) 상에 안정적으로 고정된 상태를 유지함으로 인해 인서트 사출 성형법으로 뭉치(14)를 형성하는 과정에서 자유로이 유동되거나 비정상인 형태로 변형되지 않아 로스(loss) 발생률 및 제품 불량률을 낮추는 등 작업성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

게다가 전도체(10)와 발열체(11) 사이에 길이의 신축이 가능한 코일전선(20)이 연결되어 있기 때문에 가열관(13)의 벤딩 가공 시 등에 발생하는 외력에 의해 전도체(10)와 발열체(11)의 연결부분이 쉽게 끊어지거나 바이메탈(30)이 변형 및 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 고안은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경할 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백하다.

그러므로 본 고안의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 고안의 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.

10: 전도체 11: 발열체
12: 충진재 13: 가열관
14: 뭉치 15: 온도센서
16: 탄성밴드 20: 코일전선
30: 바이메탈 31: 케이싱
32: 접촉방지재 P: 플러그
C: 전원코드 E: 접지코드

Claims (3)

1. 플러그와 전원코드 및 전도체를 통해 외부전원과 전기적으로 연결되고 전원 인가 시 발열하는 발열체가 열전도성 충진재로 감싸져 내장된 가열관의 양단부를 합성수지 뭉치로 감싼 형태의 이동형 수중히터에 있어서,
   상기 가열관의 한쪽 단부는 상기 플러그의 접지단자와 접지코드를 통해 접지된 상태로 상기 뭉치 내에 삽입되고,
   상기 발열체의 온도 변화에 따라 개폐되면서 그 전원공급을 제어하는 온도센서가 상기 뭉치 내의 상기 전도체와 상기 플러그의 접속단자를 전기적으로 연결하는 전원코드 상에 구비되고,
   상기 온도센서는 탄성밴드로 상기 플러그의 전원코드 상에 휘감아 싸서 고정시킨 것을 특징으로 하는 이동형 수중히터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전도체는 상기 가열관의 양단부에 각각 내장되어 상기 전원코드의 플러스 및 마이너스 전류와 연결되고, 상기 전도체들 중 적어도 하나의 전도체와 상기 발열체 사이에 길이의 신축이 가능한 코일전선이 연결되고, 상기 코일전선과 발열체 사이에 과열 시 전류를 차단하는 비복귀형 바이메탈이 구비된 것을 특징으로 하는 이동형 수중히터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 바이메탈의 둘레에 외력으로부터 보호하는 케이싱이 구비되고, 상기 케이싱 내부에 상기 바이메탈을 감싸면서 채워져 바이메탈과 케이싱 간의 직접적인 접촉을 방지하는 접촉방지재가 충전된 것을 특징으로 하는 이동형 수중히터.
   

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