KR20130106055A

KR20130106055A - 온수 보일러용 가열 장치

Info

Publication number: KR20130106055A
Application number: KR1020120027669A
Authority: KR
Inventors: 이영호
Original assignee: 주식회사 에스제이텍
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-27

Abstract

이 발명은 바이메탈과 온도 퓨즈를 한 번에 일체로 고정 설치할 수 있어 작업성과 생산성 등에서 효율을 높일 수 있으며, 작동의 확실성을 높이면서 고장 부품의 교체도 용이하고 외력에 의한 파손도 방지할 수 있는 온열 매트에 온수를 공급하는 온수 보일러용 가열 장치의 제공을 목적으로 한다.
상기의 목적을 실현하기 위해 이 발명은, 발열 전달체의 타 측에 상기 바이메탈과 온도 퓨즈가 직렬로 연결되는 온도 감지 및 제어부를 감싸면서 위치하도록 양 단에서 안쪽을 향해 소정 길이만큼 구부러지게 형성시킨 걸림 턱부를 구비하고,
상기 걸림 턱부 사이에 위치하는 상기 바이메탈과 온도 퓨즈가 직렬로 연결되는 온도 감지 및 제어부를 누르면서 상기 걸림 턱부의 양측 단에 걸어 체결시켜 상기 온도 감지 및 제어부를 견고하고 간편하게 고정 결합시키며 또한 고정 결합된 상태를 견고하게 유지하는 한편, 단선된 상기 온도 퓨즈의 교체도 용이하게 하는 누름 고정 및 교체 개폐부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 보일러용 가열 장치를 제공한다.

Description

온수 보일러용 가열 장치{The heating apparatus for hot-water boiler}

이 발명은 온수 보일러용 가열 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이메탈과 온도 퓨즈를 통해 이중으로 온도 제어를 수행하게 함으로써 과열을 방지하여 화상 등의 안전사고를 현저히 감소시킬 수 있는 온열 매트에 온수를 공급하는 온수 보일러용 가열 장치에 관한 것이다.

일반적으로 휴식이나 활동을 하기 위한 주거 공간 또는 소정 공간을 갖는 실내에는, 일정한 온도가 유지되도록 난방 수단이 사용되고 있으며, 특히 주거 공간내의 방과 같은 협소한 공간에는 난방용 전기 매트를 사용하여 방바닥을 따뜻하게 유지함으로써 사람이 취침 또는 활동의 편의를 제공한다.

그러나 상기와 같은 전기 매트는 전류가 흐르는 전열선에서 전기장과 함께 전자파가 발생되고 있으며, 발생되는 전자파는 대부분의 경우 허용치 이하이지만 수면 등 장시간 사용할 경우 전자파의 지속적인 영향을 받게 되므로 인체에 유해하고 정도가 심한 경우 인체에 큰 해를 끼치는 것으로 알려져 있다.

이로부터 사용도 간편하고, 화재의 위험도 없음은 물론 전자파의 발생을 근본적으로 차단할 수 있는 난방 수단의 실현을 위해, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 히터를 포함한 가열 장치를 통해 얻어지는 열원으로 냉수를 가열하여 온수를 발생하는 온수 보일러와, 상기 온수 보일러에서 가열된 온수에 의해 내장된 배관을 순환하여 다시 온수 보일러에 유입되도록 연결되는 배관이 내장된 온열 매트로 구성한 온수 순환 난방장치를 사용하고 있다.

여기서 상기 히터를 포함하는 가열 장치는, 예를 들어 PTC 히터가, 알루미늄과 같은 열전달이 좋은 금속재질로 이루어지며 길이 방향으로 중공이 형성되고 상기 중공에 장착되는 배관을 통과하는 물을 가열시키는 발열 전달체에 길이 방향으로 장착되어 일체를 이루면서 발열 전달체에 열을 전달한다.

이러한 상기 발열 전달체에 전달된 열에 의해 배관을 통과하는 물이 비등하면서 갑작스럽게 부피가 팽창하는 에너지를 이용하여 자연 순환되어 온열 매트의 배관으로 일 방향으로만 흐르면서 온열 매트를 난방하게 된다.

여기에 배관을 통과하면서 가열되는 물의 온도가 과열되어 발생할 수 있는 화상 등의 안전사고를 예방하기 위해, 상기 PTC 히터의 발열 시 상기 발열 전도체를 통하여 배관에 전달되는 온도를 감지하는 바이메탈을 상기 발열 전도체의 측부에 설치하여 온열 매트의 온도 조절을 시도하게 된다.

그러나 바이메탈의 손상 등으로 인한 미작동 내지 오작동이 발생하는 경우, 배관을 순환하며 흐르는 온수의 온도 조절에 실패하여 여전히 안전사고에 노출될 수 있는 위험이 있었다.

이로부터 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 온수 보일러용 가열 장치(10)에서는, 상기 발열 전도체(11)의 온도 에 따라 상기 PTC 히터(12)에 공급되는 전원을 공급 또는 차단하기 위한 바이메탈(14)에 온도 퓨즈(15)를 전원선(13)에 직렬로 추가 연결하여 고정 설치한다.

이와 같이 직렬로 연결되는 상기 바이메탈(14)과 온도 퓨즈(15)는, 온수의 온도가 규정 온도 이상(예를 들어 난방을 위한 온수의 규정 온도를 130~140℃)으로 올라가면 1차로 바이메탈이 작동하여 전원부의 공급 전원을 일시적으로 차단하여 상기 PTC 히터가 더 이상 작동되지 않도록 한다.

한편, 온수의 온도가 규정 온도 이상으로 올라감에도 불구하고 상기 바이메탈(14)이 오작동되어 히터가 계속 작동하는 경우에는 상기 온도 퓨즈(15)가 온수의 과온도(예를 들어 190℃ 이상의 온도)에 의해 끊어지면서 전원부의 공급 전원을 완전히 차단하여 상기 PTC 히터(12)가 더 이상 발열 작동되지 않도록 한다.

결국 온수의 온도가 규정 온도인 130~140℃로 올라가면 상기 바이메탈(14)에 의해 상기 PTC 히터(12)로 공급되는 전원이 차단되고, 만일 상기 바이메탈(14)이 작동되지 않아 온수의 온도가 계속하여 190℃ 이상으로 올라가면 상기 온도 퓨즈(15)가 끊어지면서 상기 PTC 히터(12)에 공급되는 전원을 차단하는 2중 안전장치를 구비함으로써 온수 보일러 자체나 기타 부품이 과열되면서 고장 또는 이로 인한 화상을 입는 것을 방지하도록 한다.

그리고 상기 바이메탈(14) 및 온도 퓨즈(15)를 직렬로 연결하여 이중으로 온도 제어를 수행하는데 있어서, 상기 발열 전달체(11) 주변에 상기 바이메탈(14) 및 온도 퓨즈(15)를 위치시킨 상태에서 알루미늄 재질의 밴드형 알루미늄 테이프(16)를 둘러가며 감싸 결합 고정시킨다.

그런데 상기와 같은 알루미늄 테이프(16)에 의해 감싸면서 결합 고정된 바이메탈(14)이 반복 휘어짐 작동을 오랜시간 반복하는 과정에서 알루미늄 테이프(16)의 접착력이 낮아져 상기 바이메탈(14) 자체가 이탈하면서 제대로 된 온도 제어 작동 자체를 할 수 없게 되는 경우가 발생할 수 있으며, 또한 발열 전달체(11)의 지속적인 가열 및 중단에 따라 알루미늄 테이프(16)의 접착력이 낮아지기도 한다.

여기에 알루미늄 테이프(16)로 상기 바이메탈(14)과 온도 퓨즈(15)를 둘러 감싸는 작업이 용이하지 않아 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 과열에 의해 온도 퓨즈가 단선되어 교체하고자 하는 경우에 알루미늄 테이프를 풀고 교체 후 다시 감는 과정을 수행하여야 하는데, 알루미늄 테이프를 떼어내는 과정에서 파손되는 경우가 많이 발생하여 새로운 알루미늄 테이프로 대체하여야 하는 경우도 있으며, 이러한 과정이 번잡스럽고 접착력도 떨어뜨려 제대로 된 결합 고정 상태를 유지하기 어려운 문제점이 있게 된다.

더욱이 취급 중에 상기 바이메탈 또는 온도 퓨즈가 외부에 얇은 알루미늄 테이프를 통해 그대로 노출되어 외부 충격에 따른 파손 발생위험도 커지게 된다.

따라서 작업성과 생산성, 파손 방지 그리고 단선되거나 고장으로부터 교체를 용이하게 하는 것을 감안한 바이메탈과 온도 퓨즈의 설치 필요성이 요구된다.

이로부터, 이 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 바이메탈과 온도 퓨즈를 한 번에 일체로 고정 설치할 수 있어 작업성과 생산성 등에서 효율을 높일 수 있으며, 작동의 확실성을 높이면서 고장 부품의 교체도 용이하고 외력에 의한 파손도 방지할 수 있는 온열 매트에 온수를 공급하는 온수 보일러용 가열 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기의 목적을 실현하기 위해 이 발명은, 전원을 공급받아 열을 발생시키는 PTC 히터와; 상기 PTC 히터를 일 측에 고정 설치한 상태에서, 상기 PTC 히터에서 발생하는 열을, 통과하는 온수 배관에 전달하는 파이프 형태의 열전달 재질로 이루어진 발열 전달체; 및, 상기 발열 전달체의 타 측에 고정 설치되며, 상기 발열 전달체 외면의 온도를 감지하여 상기 전원을 상기 PTC 히터로 공급 또는 차단시키게 제어하도록 바이메탈과 온도 퓨즈가 직렬로 연결되며, 상기 바이메탈의 동작 온도는 상기 온도 퓨즈보다 낮게 설정되는 온도 감지 및 제어부;로 이루어지는, 온열 매트에 내장된 배관을 순환하면서 발열하고 다시 유입되는 온수를 가열하여 상기 온열 매트에 다시 공급하는 온수 보일러용 가열 장치에 있어서, 상기 발열 전달체의 타 측에는, 상기 바이메탈과 온도 퓨즈가 직렬로 연결되는 온도 감지 및 제어부를 감싸면서 위치하도록 양 단에서 안쪽을 향해 소정 길이만큼 구부러지게 형성시킨 걸림 턱부를 구비하고, 상기 걸림 턱부 사이에 위치하는 상기 바이메탈과 온도 퓨즈가 직렬로 연결되는 온도 감지 및 제어부를 누르면서 상기 걸림 턱부의 양측 단에 걸어 체결시켜 상기 온도 감지 및 제어부를 견고하고 간편하게 고정 결합시키며 또한 고정 결합된 상태를 견고하게 유지하는 한편, 단선된 상기 온도 퓨즈의 교체도 용이하게 하는 누름 고정 및 교체 개폐부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 보일러용 가열 장치를 제공한다.

상기의 구성을 갖는 이 발명의 온수 보일러용 가열 장치에 의하면, 바이메탈과 온도 퓨즈를 한 번에 일체로 견고하고 용이하게 결합 고정할 수 있으므로, 공정의 단순화에 따른 작업성과 생산성 등에서 효율을 기대할 수 있는 개선으로 원가를 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한 결합이 느슨해지면서 발생하는 미작동 또는 오작동을 방지하여 작동의 확실성을 높이는 효과가 있게 된다.

또한 한편 작동에 의해 파손된 온도 퓨즈를 간편하게 교체 및 고정시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

또한 취급 중에 상기 바이메탈과 온도 퓨즈가 외력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과도 있게 된다.

도 1은 일반적인 온수 순환 난방장치를 도시한 것이고,
도 2는 온수 순환 난방장치에 적용되는 온수 보일러용 가열 장치의 회로도이고,
도 3a 및 도 3b는 온수 보일러용 가열 장치의 바이메탈과 온도 퓨즈를 알루미늄 테이프를 사용하여 결합 고정시키는 상태를 촬영한 사진들이고,
도 4a 및 도 4b는 온수 보일러용 가열 장치의 바이메탈과 온도 퓨즈를 누름 고정 및 교체 개폐부를 사용하여 결합 고정시키는 상태를 도시한 것이다.

이하에서는, 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하는데, 이는 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 이 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않으며, 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 4a 및 도 4b는 이 발명의 실시 예에 따른 온수 보일러용 가열 장치의 바이메탈과 온도 퓨즈를 누름 고정 및 교체 개폐부를 사용하여 결합 고정시키는 상태를 도시한 것이다.

이 발명의 실시 예에 따른 온수 보일러용 가열 장치(100)는, 온열 매트에 내장된 배관을 순환하면서 발열하고 다시 유입되는 온수를 온수 보일러에서 가열하여 상기 온열 매트에 공급하는 장치로서, 발열 전달체(110)와, PTC 히터(120)와, 온도 감지 및 제어부(130) 그리고 누름 고정 및 교체 개폐부(140)로 이루어진다.

상기 발열 전달체(110)는, 상기 PTC 히터(120)에서 발생하는 열을, 통과하는 온수 배관에 전달하는 파이프 형태의 열전도율이 우수한 알루미늄 재질과 같은 열전달 재질로 이루어진다.

이 발명의 실시 예에서 상기 발열 전달체(110)는, 길이 방향으로 일 측 예를 들어 하부에 중공이 형성되는 히터 장착구(111)를 구비하고, 여기에 상기 PTC 히터(120)를 장착하여 외부 충격으로부터 보호하면서 열을 전달하게 한다.

또한 상기 발열 전달체(110)는, 길이 방향으로 가운데에 중공이 형성되는 배관 통과구(112)를 구비하고, 여기에 배관을 통과하게 하여 상기 PTC 히터(120)의 발열을 전달받아 배관을 통과하는 물을 가열시킨다.

또한 상기 발열 전달체(110)는, 길이 방향으로 타 측 예를 들어 상부에 양 단에서 안쪽을 향해 소정 길이만큼 구부러지게 형성시킨 걸림 턱부(113)를 구비하고, 그 안쪽에 바이메탈(131)과 온도 퓨즈(132)가 직렬로 연결된 상기 온도 감지 및 제어부(130)를 감싸면서 위치하도록 한다.

상기 PTC 히터(120)는, 상기 발열 전달체(110)의 일 측으로 예를 들어 하부에 장착되어, 전원을 공급받아 발생시킨 열을 배관을 통과하는 물이 가열되도록 상기 발열 전달체(110)의 외면으로 전달한다.

상기 PTC 히터(120)의 일단에는 전원선(102)이 연결되어, 외부 전원이 인가되며, 전원선(102)을 통해 인가된 전원은 바이메탈(131), 온도 퓨즈(132)를 거치면서 상기 PTC 히터(120)가 작동하면서 배관을 통과하는 물을 가열하게 된다.

상기 PTC 히터(120), 바이메탈(131) 및 온도 퓨즈(132)가 연결되는 상기 전원선(121)은 특별히 제한적이지 않으나 절연 기능을 고려하여 테프론 코팅 전선 또는 실리콘 코팅 전선으로 구성될 수 있다.

상기 온도 감지 및 제어부(130)는, 상기 발열 전달체(110)의 타 측으로 예를 들어 상부에 형성되는 걸림 턱부(113)의 안쪽에 상기 발열 전달체(130)의 전도열을 감지할 수 있는 상태로, 상기 발열 전달체(110) 외면의 온도를 감지하여 상기 PTC 히터(120)로 인가되는 전원을 선택적으로 차단시키는 바이메탈(131)과, 소정 온도 이상으로 상승하면 단선되어 전원이 상기 PTC 히터(120)로 인가되는 것을 차단시키는 온도 퓨즈(132)로 이루어진다.

여기서 상기 온도 감지 및 제어부(130)는, 전원을 상기 PTC 히터(120)로 공급 또는 차단시키게 제어하도록 바이메탈(131)과 온도 퓨즈(132)가 직렬로 연결하는데, 상기 바이메탈(131)의 동작 온도는 상기 온도 퓨즈(132)보다 낮게 설정된다.

상기 바이메탈(131)은, 상기 발열 전달체(110)의 외면의 온도를 감지하여, 온도 변화에 따라 물리적 변형을 일으켜서, PTC 히터(120)로 인가되는 전원을 선택적으로 차단시킨다.

이러한 바이메탈(131)은, 일반적으로 온도의 변화에 따라 열팽창률이 서로 상이한 두 개의 금속 예를 들어 상기 열팽창률이 낮은 니켈ㆍ철의 합금과 열팽창률이 높은 니켈ㆍ망간ㆍ철의 합금, 니켈ㆍ몰리브덴ㆍ철의 합금, 또는 니켈ㆍ망간ㆍ구리의 합금 등을 포개어 붙여 구성되며, 상기 PTC 히터(120)의 발열 시에 상기 발열 전도체(110)로 전도되는 열이 허용범위 내의 온도일 때에는 수축된 상태가 되고, 허용범위 이상의 온도일 때에는 팽창되면서 단자들을 서로 연결하거나 차단시키면서 상기 PTC 히터(120)에 전원의 공급 또는 차단 상태가 가능하도록 스위칭된다.

상기 바이메탈(131)은 상기 발열 전달체(110)의 외부에 배치되는 제어기(미도시)와 연결되고, 사용자는 상기 제어기를 통해 동작 온도를 설정하게 할 수도 있다.

상기 온도 퓨즈(132)는 전류의 흐름에 관계없이 외부로부터 감지되는 열에 의해 자체 단락되는 통상의 구조로 이루어진다. 즉 상기 온도 퓨즈(132)는, 상기 발열 전도체(110)를 통하여 소정 온도보다 높은 온도가 감지되면 열에 의해 단락시켜 상기 PTC 히터(120)에 공급되는 전기를 영구적으로 차단한다.

한편 상기 바이메탈(131)은 반복적으로 전원의 공급과 차단이 가능하지만, 상기 온도 퓨즈(132)는 일단 과열에 의해 단선되면 다시 회복되지 않으므로, 상기 바이메탈(131)의 동작 온도는 온도 퓨즈(132)가 단락되는 온도보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 바이메탈(131)의 동작 온도는 130~140℃, 온도 퓨즈(132)의 단락 온도는 190℃로 설정할 수 있는데, 이 경우 상기 바이메탈(131)에 의해 온도가 130~140℃ 이상이 되는 것이 1차적으로 차단되며, 상기 바이메탈(131)이 손상 등으로 인해 동작하지 않는 경우라도 상기 온도 퓨즈(132)에 의해 190℃ 이상으로 온도가 과열되는 것이 2차적으로 차단될 수 있으므로, 이중으로 온도 조절을 할 수 있어 보온을 위해 발열될 때에 더욱 향상된 제어 신뢰도와 안정성을 얻을 수 있다.

상기 누름 고정 및 교체 개폐부(140)는, 탄성을 가지는 금속성 재질로 판 형태의 조각으로 이루어질 수 있으며, 상기 걸림 턱부(113)의 양측 단에 걸어 체결 또는 분리시키게 구성된다.

상기 누름 고정 및 교체 개폐부(140)는, 상기 걸림 턱부(113)의 양측 단 안쪽에 위치하는 상기 온도 감지 및 제어부(130)를 상부에서 견고하고 간편하게 고정 결합시키며 또한 고정 결합된 상태를 견고하게 유지하도록 상기 걸림 턱부(113)의 양측 단에 걸어 간편하게 체결시킨다.

또한 상기 누름 고정 및 교체 개폐부(140)는, 온도가 과열되어 단선된 이후에는 다시 회복되지 않는 상기 온도 퓨즈(132)의 교체를 하는 데 있어서, 상기 걸림 턱부(113)의 양측 단에 걸어 체결시킨 상태를 해제하여 상기 걸림 턱부(113)의 양측 단으로부터 분리시킴으로써 간편하여 수행할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성의 이 발명의 실시 예에 의하면, 상기 바이메탈(131)과 온도 퓨즈(132)를 일체로 상기 걸림 턱부(113)의 안쪽에 위치시킴으로써 결합 및 고정 시 작업이 용이하게 된다.

또한 조각 판 형태의 상기 누름 고정 및 교체 개폐부(140)를 단순히 상기 걸림 턱부(113)에 끼워 넣기만 하면 상기 바이메탈(131)과 온도 퓨즈(132)를 한 번에 견고하고 용이하게 결합 고정할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 누름 고정 및 교체 개폐부(140)에 의해 상기 바이메탈(131)과 온도 퓨즈(132)를 견고하게 결합 고정됨으로써 자칫 느슨해지면서 발생하는 미작동 또는 오작동을 방지할 수 있게 된다.

그리고 상기 누름 고정 및 교체 개폐부(140)를 상기 걸림 턱부(113)로부터 간단히 분리할 수 있어 작동에 의해 파손된 상기 온도 퓨즈(132)를 간편하게 교체 및 고정시킬 수 있게 된다.

아울러 상기 누름 고정 및 교체 개폐부(140)가 조각 판 형태를 이루면서 취급 중에 상기 바이메탈(131)과 온도 퓨즈(132)가 외력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.

10 : 종래 온수 보일러용 가열 장치
11 : 발열 전달체
12 : PTC 히터
13 : 전원선
14 : 바이메탈
15 : 온도 퓨즈
16 : 알루미늄 테이프
100 : 이 발명의 실시 예에 따른 온수 보일러용 가열 장치
110 : 발열 전달체
111 : 히터 장착구
112 : 배관 통과구
113 : 걸림 턱부
120 : PTC 히터
121 : 전원선
130 : 온도 감지 및 제어부
131 : 바이메탈
132 : 온도 퓨즈
140 : 누름 고정 및 교체 개폐부

Claims

전원을 공급받아 열을 발생시키는 PTC 히터와; 상기 PTC 히터를 일 측에 고정 설치한 상태에서, 상기 PTC 히터에서 발생하는 열을, 통과하는 온수 배관에 전달하는 파이프 형태의 열전달 재질로 이루어진 발열 전달체; 및, 상기 발열 전달체의 타 측에 고정 설치되며, 상기 발열 전달체 외면의 온도를 감지하여 상기 전원을 상기 PTC 히터로 공급 또는 차단시키게 제어하도록 바이메탈과 온도 퓨즈가 직렬로 연결되며, 상기 바이메탈의 동작 온도는 상기 온도 퓨즈보다 낮게 설정되는 온도 감지 및 제어부;로 이루어지는, 온열 매트에 내장된 배관을 순환하면서 발열하고 다시 유입되는 온수를 가열하여 상기 온열 매트에 다시 공급하는 온수 보일러용 가열 장치에 있어서,
상기 발열 전달체의 타 측에는, 상기 바이메탈과 온도 퓨즈가 직렬로 연결되는 온도 감지 및 제어부를 감싸면서 위치하도록 양 단에서 안쪽을 향해 소정 길이만큼 구부러지게 형성시킨 걸림 턱부를 구비하고,
상기 걸림 턱부의 양측 단에서 착탈 가능하게 설치되며, 상기 걸림 턱부 사이에 위치하는 상기 바이메탈과 온도 퓨즈가 직렬로 연결되는 온도 감지 및 제어부를 누르면서 상기 걸림 턱부의 양측 단에 걸어 체결시켜 상기 온도 감지 및 제어부를 견고하고 간편하게 고정 결합시키며 또한 고정 결합된 상태를 견고하게 유지하는 한편, 단선된 상기 온도 퓨즈의 교체도 용이하게 하는 누름 고정 및 교체 개폐부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 보일러용 가열 장치.