KR20110113852A - 온수 가열용 히터장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉온수기의 온수탱크 내에 저장된 냉온된 물을 가열하기 위한 온수 가열용 히터장치에 관한 것이다.
본 발명은 외부로부터 정수된 물을 공급받아 냉각 또는 가열하고 이를 저장하기 위한 냉수탱크 및 온수탱크를 구비하여 이루어진 냉온수기에 있어서,
상기 온수탱크 내에 구비되고, 전극판 사이 개재되며, 상기 전극판 사이에 전류가 흐르면 저항이 커져서 발열하여 내부에 저장된 냉온된 물을 소정의 온도로 가열시키는 피티씨 소자로 구성되는 온수 가열용 히터장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면 온수탱크에 구비된 가열장치를 이용해서 가열시간을 단축시키고, 일정한 온도를 유지함으로써 효율성과 안정성을 향상시키는 이점을 가진다.

Description

온수 가열용 히터장치{ A heating appatus for boiling water }

본 발명은 냉온수기의 온수탱크에 저장된 정수된 물을 가열하기 위한 온수 가열용 히터장치에 관한 것으로서, 특히 PTC 소자를 이용하여 가열시간을 단축시키고, 전열성과 산열성이 좋고 과열현상이 없어 에너지를 절약하고 안전성이 보장되는 냉온수기의 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로, 상온수는 통상적으로 17℃ 내외의 정수수를 의미하며, 온수는 40℃ 내지 70℃의 정수수, 고온수는 80℃ 내지 92℃의 정수수를 의미한다. 물론 이러한 온도범위는 상대적으로 결정될 수 있으므로 상온수와 온수 및 고온수의 온도범위는 다르게 정의될 수 있다.

그리고, 냉온수기의 통상적인 시스템은 정수된 물이 소정의 별도의 저장 용기 또는 냉온수기에 구비된 탱크에 저장되고, 이렇게 저장된 정수된 물을 가열 또는 냉각시켜 사용자에게 공급한다.

이러한 정수 가열시스템은 냉온수를 모두 제공할 수 있는 일반적인 냉온수기에 적용되어 있다.

이때, 정수 가열시스템은 정수된 물이 상온의 상태로 저장되는 정수탱크, 상온수를 일정한 온도로 냉각시킨 냉각수를 저장하는 냉각탱크 및 상온수를 일정한 온도로 가열시킨 온수를 저장하는 온수탱크를 포함하게 되며, 상온수는 온수탱크로 공급되고, 온수탱크 내에 설치된 히터에 의해 상온수가 가열되게 구성된다.

이와 같은 정수 가열시스템은 4℃ 내외의 냉수 또는 80℃ 내지 92℃의 고온수를 선택적으로 사용자에게 공급할 수 있다. 따라서 사용자에게 고온수를 공급하기 위해서는, 온수탱크 내에 설치된 히터를 가동시켜 고온수에 적합한 온도를 유지해야 한다.

이때, 고온에 도달한 고온수를 사용자가 원하는 온도로, 예를 들어 80℃ 내지 92℃의 범위 내로 조절하기 위해서는, 비열이 큰 물의 특성상 대기시간이 수십초에서 수분까지 소요될 수 있다. 더욱이 사용자에게 공급할 수 있는 온수의 온도범위 또한 매우 제한적이다.

위와 같은 종래의 기술에서 사용하는 히터는 일반적인 시즈히터(Sheath heater)가 사용되는데, 이는 전기발열선을 보호하기 위하여 사용되는 보호관, 보호관의 중심부에 위치한 전기발열선 및 보호관과 전기발열선 사이에 충전되는 절연체를 포함한다.

이러한 시즈히터로서 가열 가능한 온도범위는 제한적이며, 일반적인 냉온수기에서 분당 1리터의 물을 추출시킬 때 최대 수온 상승폭은 30℃로 알려져 있다.

결과적으로, 시즈히터를 이용한 종래의 가열시스템은 냉수와 고온수만을 제공할 수 있어서 사용자의 선택의 폭이 좁아지며, 고온수로 가열하는 시간이나 고온 상태에서의 온도 조절시간이 길어지는 문제점이 있다.

또한, 고온수를 제공하기 위해서는 항상 높은 온도의 고온수 상태를 유지해야 하기 때문에 불필요한 에너지가 소비되며, 고온수를 저장하는 탱크를 제조하여 냉온수기의 내부에 설치해야 하므로 열에 대한 내구성이 강한 고가의 재료들이 사용되어 생산비가 증가하게 됨으로써 냉온수기의 가격경쟁력이 약화되는 문제점이 있다.

그리고, 종래의 온수탱크가 내부에 구비되지 않은 상태로 출시된 냉온수기는 온수를 제공할 수 없으므로 냉온수기에 연결되어 순간적으로 배출되는 온수를 가열한 후 음용자에게 제공할 수 있는 가열장치가 필요하였다.

본 발명의 목적은 온수탱크 내에 저장된 정수된 물을 가열하는 온수 가열용 히터장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 정수된 물을 공급받아 냉각 또는 가열하고 이를 저장하기 위한 냉수탱크 및 온수탱크를 구비하여 이루어진 냉온수기에 있어서, 상기 온수탱크 내에 구비되고, 전극판 사이 개재되며, 상기 전극판 사이에 전류가 흐르면 저항이 커져서 발열하여 내부에 저장된 정수된 물을 소정의 온도로 가열시키는 피티씨 소자로 구성되는 온수 가열용 히터장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 온수 가열용 히터장치에서는 온수를 제공하기 위한 온수탱크 및 이에 장착되는 정수된 물을 가열하는 온수 가열용 히터장치가 피티씨 소자로 구비되어서, 상기 피티씨 소자를 이용해서 직접 정수된 물을 가열함으로써 열효율을 향상시키는 장점을 가진다.

또한, 상기 온수 가열용 히터장치는 피티씨 소자를 이용함으로써 기존의 시즈 히터를 이용한 직접가열방식 대비 상대적으로 표면온도와 전류밀도가 낮아서 스케일(scale) 발생과 같은 문제점을 해결할 수 있다는 이점을 가진다.

도 1 은 냉온수기의 외관을 보인 도면.
도 2 는 도 1 에서 냉온수기의 케이스가 제거된 모습을 보인 도면.
도 3 은 본 발명의 요부구성인 온수 가열용 히터장치가 온수탱크에 결합된 상태를 보이기 위한 도면.
도 4 는 본 발명의 요부구성인 온수 가열용 히터장치의 구성을 나타낸 도면.
도 5 는 본 발명인 온수 가열용 히터장치의 여러 가지 실시 예를 나타낸 도면.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

우선 냉온수기의 일반적인 구성에 관해서 살펴보기로 한다.

이를 살펴보면, 냉온수기에는 정수된 물이 저장되는 냉수탱크가 구비된다.

상기 냉수탱크는 각기 냉수가 취출되는 냉수콕크와, 가열된 온수가 취출되는 온수콕크와 연결된다.

상기 냉수탱크에 저장된 정숫물은, 사용자의 필요에 따라서 냉수와 온수로 구분되어 취출되어 음용된다.

상기 냉수탱크의 저장된 정수된 물은 사용자의 필요에 따라 냉수와 온수로 사용된다. 이때, 사용자가 온수가 필요한 경우에 상기 냉수탱크에 저장된 정수된 물이 온수탱크로 이동하여 저장되고, 상기 온수탱크에 저장된 물은 가열장치를 이용해서 소정의 온도로 가열된 뒤에 온수콕크를 통해서 외부로 취출된다.

이때 상기 온수탱크에 저장된 정수된 물을 가열하는 가열장치와 관련한 본 발명에 대해서는 아래에서 살펴보기로 한다.

도 1 에는 본 발명에 따른 냉온수기의 외관을 보인 도면이 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에서 냉온수기의 케이스가 제거된 모습을 보인 도면이 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명이 채용된 냉온수기(1)는 골격을 형성하는 본체(10)와 상기 본체(10)에 장착되는 케이스(100) 및 다수의 커버에 의해 외관이 형성된다.

그리고, 상기 본체(10) 내부에는 정수된 물이 수용되는 저수조(600) 및 상기 저수조(600)로부터 정수 된 물을 공급받아 각각 냉각 또는 가열시키는 냉수탱크(640)와 온수탱크(620) 등이 구비된다.

또한, 상기 본체(10)의 일측에는 상기 필터의 원활한 관리를 위하여 일정부분이 개구되도록 형성된다.

상기 본체(10)의 전측에는 전면 및 측면 외관 일부를 형성하는 케이스(100)가 장착되며, 상측에는 상면 외관을 형성하는 상면커버(30)가 장착된다.

상기 케이스(100)에는 냉온수기의 작동상태 확인은 물론, 제어명령을 입력할 수 있는 조작부(200)가 마련되며, 상기 조작부(200)의 하측으로, 물의 취수를 위한 취출부(400)와 취출수단(300)이 위치하게 된다.

또한, 상기 케이스(100)의 하단에는 상기 취출부(400)를 통해 공급되는 물이 떨어질 경우 이를 수용하기 위한 물받이(140)와 상기 물받이(140)의 상측에 장착되는 물받이 커버(160)가 더 구비되며, 상기 물받이(140)는 선택적으로 분리되어 내부에 수용된 물을 사용자가 직접 비워낼 수 있다.

한편, 상기 저수조(600) 및 냉수탱크(640)의 외면에는 스티로폼과 같은 발포 단열재(610)가 구비되어 냉각된 물의 온도를 장시간 유지할 수 있도록 하며, 온수탱크(620)의 외면에도 단열수단(미도시)이 구비된다.

이하에서는 도면을 참조하여 온수탱크(620)와 내부에 저장된 정수된 물을 가열하는 가열장치에 대해서 상세히 설명한다.

도 2 에는 본 발명의 요부구성인 온수탱크의 구조를 보이기 위한 도면이 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 상기 온수탱크(620)에는 정수 된 물이 수용되는 가열조(622)와, 상기 가열조(622)의 내부에 장착되는 피티씨 히터(700)와, 상기 가열조(622)를 감싸는 단열수단(미도시)이 포함된다.

상세히, 상기 가열조(622)는 대략 원통 형상으로 형성되어 상기 저수조(600)로부터 정수 된 물을 공급받아 수용하게 되며, 상기 가열부재(624)에 의해 가열됨으로써 내부에 수용된 물의 온도를 상승시게 된다.

따라서, 상기 가열조(622)의 상면에는 상기 가열조(622) 내부에서 물의 온도가 상승할 때 발생되는 가열 공기를 외부로 배출시키기 위한 공기유동관(625)이 구비된다.

그리고, 상기 가열조(622)의 바닥면에는 상기 온수레버(320)의 조작 시 상기 가열조(622) 내부에서 가열된 온수가 상기 온수취출구(420)를 통해 배출될 수 있도록 안내하는 온수출수관(627)이 더 구비된다.

또한, 상기 가열조(622)의 측면에는 상기 저수조(600)에서 상기 가열조(622)로 정수 된 물을 공급하기 위한 정수유입관이 연결되며, 상기 가열조(622)에 수용된 온수의 배출을 위해 온수배출관이 더 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시 예에서는 상기 단열수단(미도시)이 상기 가열조(622)를 차폐하도록 구성된다.

즉, 상기 가열조(622)의 측면은 미네랄 울 또는 세라믹 화이버로 형성되어 상기 가열조(622)의 측면을 모두 감싸도록 상기 단열수단(미도시) 장착된다.

한편, 상기 가열조의 바닥면을 관통해서, 상기 피티씨 히터(700)가 장착된다.

상기 피티씨 히터(700)는 본 발명의 실시 예에서는 대략 긴 장방형의 발열체와, 상기 발열체의 일단에 구비된 플랜지(720), 그리고 상기 플랜지(720)를 관통해서 상기 발열체로 전원을 공급하는 전원선(730)으로 구성된다.

상기 피티씨 히터(700)는 상기 가열조의 바닥면에 형성된 결합공을 통해서, 상기 플랜지(720)와 결합된다.

상기 정수유입관을 통해서 상기 가열조 내부로 정수된 물이 공급되고, 사용자가 온수를 사용하고자 하는 경우에는 온수버튼을 눌러 온수모드를 작동하게 된다.

그러면, 상기 전원선(730)을 통해서 상기 피티씨 소자(711) 내부로 전원이 공급되게 되고, 상기 피티씨 소자(711)는 상기 가열조 내부에 저장된 정수된 물을 가열하게 된다.

아래에서는 본 발명인 상기 피티씨 소자(711)의 구성을 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예인 피티씨 소자(711)의 외관 및 구성을 나타내는 단면도이다.

상세히, 상기 피티씨 소자(711)는 전원이 공급되면 발열하여 상기 가열조 내의 물을 가열하는 발열체와, 상기 발열체를 고정하는 플랜지(720)와 상기 발열체에 전원을 공급하는 전원선(730)으로 구성된다.

상기 발열체의 구성을 살펴보면, 상기 발열체는 전류가 흐르면 전기저항이 커져서 열을 발생시키는 피티씨(PTC)소자와, 상기 피티씨 소자(711)에서 발생된 열을 상기 가열조 내의 저장된 정수된 물로 전달하여 가열시키면서, 상기 피티씨 소자(711)의 외관을 감싸서 밀폐하는 알루미늄관, 그리고 상기 피티씨 소자(711)의 상하 양측면에 구비되고, 상기 전원선(730)을 통해서 공급되는 전원에 의해서 전기장을 발생시키는 전극판, 그리고 상기 전극판과 상기 알루미늄관 사이에는 절연을 위한 절열필름이 개재된다.

상기 피티씨 소자(711)와 전극판 사이에 접착제를 도포하고, 고온으로 건조시켜 상호간에 유동이 없도록 고정시킨다.

한편, 상기 피티씨 소자(711)는 소정의 크기로 구비되며, 하나 이상의 피티씨 소자(711)를 길이방향으로 배열하고, 각 피티씨 소자(711) 사이에 세라믹 편을 배열해서 원하는 크기와 길이를 구성한다.

한편, 상기 플랜지(720)는 상기 발열체와 결합하는 고정단(724)과, 상기 가열조의 결합공과 결합하는 실리콘 스페이서, 그리고 상기 피티씨 히터(700)를 상기 가열조에 고정시키는 볼트로 구성된다.

상기 고정단(724)에는 발열체를 안착되어 수용할 수 있는 수용부가 형성된다.

상기 수용부에 상기 발열체가 삽입되면, 상기 수용부와 발열체의 접촉 부위를 에폭시처리를 하여 고정시킨다. 그런 다음에 상기 에폭시위에서부터 상기 수용부의 단부까지는 실리콘을 도포하여 방수처리를 한다.

상기와 같은 구조를 통해서 상기 발열체와 플랜지(720)부 간의 고정결합을 공고히 하고, 내부로 수분 등의 유입을 방지하지 하는 방수기능을 하게 된다.

한ㅊ편, 상기 실리콘 스페이서는 상기 플랜지(720)가 상기 가열조와 고정한 후, 물이 새는 것을 방지하는 역할을 한다.

한편, 상기 알루미늄관의 외면은 아노다이징(anodizing) 코팅처리가 된다. 상기 아노다이징 코팅처리를 하여서, 피티씨 히터(700)는 상대적으로 표면온도와 전류밀도가 낮아서 스케일(scale) 현상을 최소화할 수 있게 된다.

도 5는 상기 피티씨 히터(700)의 서로 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

살펴보면, 사용자가 필요로 하는 크기 및 형상 그리고 용량에 따라서 상기 피티씨 히터(700)를 제작할 수 있게 된다.

그 크기 및 갯수에 있어서도 다양하게 구비된다. 그리고 도시되지는 않았으나 발열체의 형상 또한 긴 장방형뿐 아니라 원통형 및 기타 다른 형상으로도 제작이 가능하다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1....... 냉온수기 100..... 케이스
200..... 조작부 300..... 취출수단
400..... 취출부 600..... 저수조
620..... 온수탱크 622..... 가열조
624..... 가열부재 625..... 공기유동관
627..... 온수출수관 640..... 냉수탱크
700..... 피티씨 히터 710..... 발열체
720..... 플랜지 730..... 전원선

Claims (5)

1. 외부로 부터 정수된 물을 공급받아 냉각 또는 가열하고 이를 저장하기 위한 냉수탱크 및 온수탱크를 구비하여 이루어진 냉온수기에 있어서,
   상기 온수탱크 내에 구비되고, 전극판 사이 개재되며, 상기 전극판 사이에 전류가 흐르면 저항이 커져서 발열하여 내부에 저장된 냉온된 물을 소정의 온도로 가열시키는 피티씨 소자로 구성되는 온수 가열용 히터장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   외부로부터 전원을 공급하는 전원선,
   상기 전원선으로부터 전원을 공급받아 상기 피티씨 소자로 전류를 흐르게 하는 전극판,
   상기 전극판사이에 개재되어 통전시 저항의 변화라 따라 발열을 하는 피티씨 소자,
   상기 전극판과 피티씨 소자를 밀폐하여 누수를 방지하고, 열을 외부로 전달하는 금속관,
   상기 금속관의 일단부에 구비되고, 상기 금속관을 상기 온수탱크에 고정시키는 고정부재를 포함하여 구비되는 온수 가열용 히터장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 금속관과 전극판 사이에는 절연처리가 되어 있어서, 상기 금속관으로 전류가 누설되지 않는 것을 특징으로 하는 온수 가열용 히터장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 금속관은 방청효과를 구비하기 위해서, 스테인레스 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 온수 가열용 히터장치.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 피티씨 소자와 전극판 사이에 접착제를 일 개소 이상에 도포하여 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 온수 가열용 히터장치.
   
   

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