KR20140006185U - 온수 히터 - Google Patents

Abstract

온수 히터가 개시된다. 본 고안의 일 실시예에 따른 온수 히터는 전원 차단 스위치를 갖는 케이스; 상기 케이스의 하방으로부터 두 가닥으로 인출되어 형성되고, 내부에 히터 전원용 도체가 설치된 수직부들과, 상기 수직부들의 각각 말단부분이 상호 돼지꼬리 형태로 말려 하나로 이어지게 형성되고 상기 전원용 도체에 연결되는 발열체가 설치된 발열부를 갖는 발열봉; 상기 케이스와 연결되고 상기 발열부의 온도를 측정하는 온도 측정부; 상기 온도 측정부로부터 상기 발열부의 온도를 제공받아 상기 발열부가 정상 발열하는지 또는 이상 발열하는지를 판별하여 상기 전원 차단 스위치를 제어하는 제어부; 및 상기 발열봉에 설치되고, 상기 온도 측정부 또는 상기 제어부의 동작 불능으로 상기 발열부가 과열되는 경우 상기 발열체로 제공되는 전원을 차단하는 2차 안전장치를 포함한다.

Description

온수 히터{hot water heater}

본 고안은 온수 히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 히터의 비정상적인 상황에서 발생할 수 있는 화재를 예방할 수 있는 온수 히터에 관한 것이다.

일반적으로 온수히터(일명, '돼지꼬리 히터'라 함)는 보일러시설이 없는 곳이나 온수를 사용할 수 없는 현장(건축공사, 공장, 농가, 군부대 등..)에서 휴대용으로 현장에 가지고 다니면서 전기를 이용해 단시간에 물을 끓이는 용도로 사용된다.

상기와 같이 다양한 현장에서 널리 사용되고 있는 온수히터는 물이 담겨있는 수조에 히터봉을 담가서 사용하며 온도센서를 이용해 물의 온도를 자동으로 조절하여 사용한다. 그러나, 온도감지 부위가 수중이 아닌 대기중에 노출되는 경우 대기 온도를 측정하게 되고, 온수 히터의 설정온도를 상온 이상으로 설정한 경우에는 히터봉에 계속 전원이 인가되면서 과열되어 안전사고가 발생된다.

이러한 문제를 보완하기 위해 물 감지 센서를 부착한 온수 히터 제품도 있다. 그러나 이러한 온수 히터는 물을 감지하기 위해 2개의 전극을 이용하는데 2개의 전극이 외부요인(금속등의 도전체에 전극이 접촉되는 경우)에 의해 도통하게 되면 대기중에에서도 히터봉에 전원이 계속 인가되어 과열로 인한 안전사고가 발생된다.

본 고안의 실시예들은 비정상적인 상황에서 발생될 수 있는 과열을 이중으로 검출하여 과열로 인한 안전사고를 예방할 수 있는 온수 히터를 제공하는데 있다.

본 고안의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 고안의 일 측면에 따르면, 전원 차단 스위치를 갖는 케이스; 상기 케이스의 하방으로부터 두 가닥으로 인출되어 형성되고, 내부에 히터 전원용 도체가 설치된 수직부들과, 상기 수직부들의 각각 말단부분이 상호 돼지꼬리 형태로 말려 하나로 이어지게 형성되고 상기 전원용 도체에 연결되는 발열체가 설치된 발열부를 갖는 발열봉; 상기 케이스와 연결되고 상기 발열부의 온도를 측정하는 온도 측정부; 상기 온도 측정부로부터 상기 발열부의 온도를 제공받아 상기 발열부가 정상 발열하는지 또는 이상 발열하는지를 판별하여 상기 전원 차단 스위치를 제어하는 제어부; 및 상기 발열봉에 설치되고, 상기 온도 측정부 또는 상기 제어부의 동작 불능으로 상기 발열부가 과열되는 경우 상기 발열체로 제공되는 전원을 차단하는 2차 안전장치를 포함하는 온수 히터가 제공될 수 있다.

또한, 상기 2차 안전장치는 상기 발열부의 온도가 기설정 온도 이상 상승할 경우 자동으로 전원을 차단하는 바이메탈 또는 온도 퓨즈를 포함할 수 있다.

또한, 상기 2차 안전장치는 상기 발열부와 인접한 상기 수직부 내부의 말단부분에서 상기 전원용 도체 상에 직렬로 연결 설치될 수 있다.

또한, 상기 온도 측정부는 상기 2차 안전장치와 인접하게 상기 수직부의 말단부분에 설치될 수 있다.

본 고안의 실시예들은 온도 측정부 또는 제어부의 동작 불능으로 발열부의 과열을 사전에 차단하지 못하더라도 발열부의 온도가 일정 온도 이상 올라가면 자동으로 발열체로 제공되는 전원이 차단됨으로써 과열로 인한 안전 사고를 예방할 수 있다.

본 고안에 의하면, 온도 센서를 이용한 발열부의 온도 제어 이외에 바이메탈 또는 온도 퓨즈를 이용한 2중 안전 수단을 구비하여 비정상적인 상황에서 발생될 수 있는 안전 사고를 예방할 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 온수 히터를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 온수 히터의 구성도이다.
도 3은 온수 히터의 작동 플로우 챠트이다.
도 4는 온도 측정부 및 2차 안전장치가 발열봉에 일체로 설치된 예를 보여주는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 온수 히터를 상세히 설명한다. 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하며, 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 고안을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 고안이 용어와 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 기재되는 실시예는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 고안을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 고안이 본 명세서에 기재된 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 범위는 본 고안의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서는 본 고안에 따른 온수 히터의 일 실시예에 관하여 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 온수 히터를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 온수 히터의 구성도이며, 도 3은 온수 히터의 작동 플로우 챠트이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 고안의 온수히터(10)는 물을 담을 수 있는 수조에 케이스(100)에 마련된 걸고리(미도시됨)를 걸어 준 상태에서 전원코드를 콘센트에 꽂아 전기 공급으로서 발열체(230)를 가열함으로써 수조 내에 담은 물을 소정의 온도까지 가열시키는데 사용된다.

온수 히터(10)는 케이스(100), 발열봉(200), 온도 측정부(300), 제어부(400) 그리고 2차 안전장치(500)를 포함한다.

케이스(100)에는 전원 차단 스위치(110)와 온도조절부(120) 그리고 제어부(400)가 설치된다.

발열봉(200)은 케이스(100)의 하방으로부터 두 가닥으로 인출되어 형성되는 수직부(202)들과, 수직부(202)들의 각각 말단부분이 상호 돼지꼬리 형태로 말려 하나로 이어지게 형성된 발열부(204)를 갖는 발열 금속관을 포함한다.

수직부(202)들 내부에는 히터 전원용 도체(220)가 설치되며, 발열부(204)에는 히터 전원용 도체(220)에 연결되는 발열체(230)가 설치된다. 발열체(230)는 돼지꼬리 형태로 연결된 발열부(204)에 제공된다. 발열봉(200)은 스테인리스 재질의 파이프 형상으로 제공되며, 그 내부에는 히터 전원용 도체(220)와 발열체(230)를 안정적으로 잡아주면서 고르게 발열이 이루어지도록 충전제(미도시됨)가 채워질 수 있다. 발열체(230)는 코일형태로 된 니크롬선일 수 있다.

온도 측정부(300)는 발열부(204)의 온도를 측정하기 위해 케이스(100) 하방으로 설치되는 센서봉(302) 내부에 설치된다. 센서봉(302)의 끝단은 발열부(204)에 접촉되게 제공될 수 있으며, 온도 측정부(300)는 센서봉(302)의 끝단부에 위치되어 발열부(204)의 온도를 근접위치에서 측정하는 온도센서(320)를 포함한다. 온도 센서(320)에서 측정된 온도 데이터는 제어부(400)로 제공된다.

이처럼, 온도 측정부(300)는 발열체(230)의 온도를 최근접거리에서 측정함으로서, 외부 변수를 최소화하여 온도 상승을 손실없이 정확하게 측정할 수 있다.

제어부(400)는 온도 조절부 및 온도 측정부(300)로부터 제공되는 신호에 따라 온수 히터의 동작을 제어하는 마이컴이다. 제어부(400)는 온도 측정부(300)로부터 온도 데이터를 제공받아 온도 변화를 모니터링하고, 실제 물 온도를 산출하여 이를 온도 표시부에 표시하며, 히터 온도를 조절할 수 있다.

또한, 제어부(400)는 온도 측정부(300)로부터 온도 데이터를 제공받아 발열체(230)가 정상 발열하는지 또는 이상 발열하는지를 판별하여 전원 차단 스위치(110)를 제어할 수 있다.

일 예로, 발열부(204)의 온도 상승시 기울기는 발열부(204)가 물에 잠겨 있거나 대기중에 노출되어 있는 경우에 따라 기울기가 다름을 알 수 있다. 물속 상태와 대기 상태의 발열부 기울기를 살펴보면, 물속 정상 발열 상태에서는 느린 온도 상승을 보이다가 대기중에 노출되면 빠른 온도 상승으로 급격한 기울기 변화가 발생된다. 즉, 대기중에서의 발열부 온도 변화 기울기는 물속 상태에서의 발열부 온도 변화 기울기보다 큰 것을 확인할 수 있다. 제어부(400)는 이러한 온도 변화 기울기를 통해 발열부(204)의 이상 발열을 판별할 수 있다.

이처럼, 온수 히터(10)는 발열부(204)에 온도를 측정할 수 있는 온도센서(예: Thermister등)를 설치하여, 제어부(400)에서 발열부(204)의 온도를 직접 읽어 히터의 온도가 정상적으로 상승하고 있지 또는 비정상적으로 상승하고 있는지를 미리 제어부의 프로그램(Program)에 기억되어 있는 정보와 비교하여 과열될 수 있는 상황을 미리 감지하여 히터의 전원을 자동으로 차단함으로써 히터 과열을 방지할 수 있다.

온도 측정부(300) 또는 제어부(400)의 동작 불능으로 발열체로의 전원 공급이 제어되지 않는 상태가 되는 경우 이를 강제적으로 차단하기 위하여 2차 안전 장치(500)가 제공된다. 2차 안전장치(500)는 발열봉(200)에 설치된다. 좀 더 구체적으로는 2차 안전장치(500)는 발열부(204)와 인접한 수직부(202) 내부의 말단부분에서 전원용 도체(220)에 직렬로 연결 설치된다. 2차 안전장치(500)는 온도 측정부(300) 또는 제어부(400)의 동작 불능으로 발열부(204)가 과열되는 경우 발열체(230)로 제공되는 전원을 차단하기 위해 제공되는 것으로, 이러한 2차 안전장치(500)는 미리 설정된 온도에서 전기적 접속이 자동적으로(기계적으로) 해제되어 발열체(230)로의 전원공급을 차단하는 바이메탈 또는 온도 퓨즈와 같은 안전 장치가 사용될 수 있으며, 특정 온도 또는 그 이상의 온도에서 발열체(230)의 전기적 접속이 해제될 수 있다면 이에 한정되는 것은 아니다. 2차 안전장치(500)의 단선(차단) 기준온도의 범위는 사용자의 설정에 따라 다양하게 가변될 수 있으며, 본 실시예에서는 100℃ 이상에서 200℃ 이내의 범위 내에서 설정될 수 있다. 예를 들어, 2차 안전장치(500)는 발열부(204)의 온도가 150℃ 이상이 되면 전기 공급이 차단되도록 설정된다.

상기와 같이, 2차 안전장치(500)는 온도 측정부(300) 또는 제어부(400)의 동작 불능으로 발열부(204)의 과열을 사전에 차단하지 못하더라도 발열부(204)의 온도가 설정 온도 이상이 되면 발열체(230)로의 전원공급이 차단됨으로써 충분한 안전성을 확보할 수 있다.

도 3을 참조하면, 온도 조절부(120)에서 목표 온도를 설정하고, 가열 버튼을 누르면 발열체(230)에 전원이 인가되어 가열된다. 온도센서(320)는 발열부(204)의 온도를 감지하여 이를 제어부(400)로 제공하고, 2차 안전장치(500)는 발열부(204) 온도가 기설정 온도 이상인 경우 작동하여 발열체(230)로 제공되는 전원을 차단한다. 여기서, 기설정 온도는 온도 측정부(300) 또는 제어부(400)의 동작 불능으로 발열부(204)의 과열을 사전에 차단하지 못하여 발열부(204)의 온도가 100℃ 이상으로 과열된 상태의 온도 범위로 한정될 수 있다. 즉, 온도 측정부(300) 또는 제어부(400)가 정상적으로 동작할 경우 발열부(204)의 온도는 100℃ 이하 범위 안에서 조절되며, 만약 온도 측정부(300) 또는 제어부(400)의 동작 불능시 발열부(204)의 온도는 100℃ 이상으로 상승하게 된다. 따라서, 2차 안전장치(500)의 기설정 온도는 100℃ 이상에서 200℃ 이내의 범위 내에서 설정될 수 있다.

한편, 온도 측정부(300) 또는 제어부(400)가 정상적으로 동작하는 경우, 제어부(400)에서는 물/히터 온도 편차를 산출하여 실제 물 온도를 표시하고, 센서 온도와 과열온도 설정값을 비교하는 단계와, 센서 온도(센서 온도를 통해 예측한 물 온도)와 목표 온도를 비교하는 단계를 거친다. 물 온도가 목표 온도에 도달하면 전원을 차단하고, 물 온도가 목표 온도보다 낮아지면 다시 전원을 공급하여 앞에서 언급한 과정을 반복한다.

도 4는 온도 측정부 및 2차 안전장치가 발열봉에 일체로 설치된 예를 보여주는 도면으로, 온도 측정부(300)는 별도의 센서봉을 생략하고 발열봉(200)에 일체로 설치될 수 있다. 온도 측정부(300)의 온도 센서(320)는 발열부(204)와 인접한 수직부(202) 내부의 말단부분에 2차 안전장치(500)에 인접하게 설치되어 발열부(200a) 온도를 측정할 수 있다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시 예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 케이스 200 : 발열봉
300 : 온도 측정부 400 : 제어부
500 : 2차 안전장치

Claims (4)

1. 온수 히터에 있어서:
   전원 차단 스위치를 갖는 케이스;
   상기 케이스의 하방으로부터 두 가닥으로 인출되어 형성되고, 내부에 히터 전원용 도체가 설치된 수직부들과, 상기 수직부들의 각각 말단부분이 상호 돼지꼬리 형태로 말려 하나로 이어지게 형성되고 상기 전원용 도체에 연결되는 발열체가 설치된 발열부를 갖는 발열봉;
   상기 케이스와 연결되고 상기 발열부의 온도를 측정하는 온도 측정부;
   상기 온도 측정부로부터 상기 발열부의 온도를 제공받아 상기 발열부가 정상 발열하는지 또는 이상 발열하는지를 판별하여 상기 전원 차단 스위치를 제어하는 제어부; 및
   상기 발열봉에 설치되고, 상기 온도 측정부 또는 상기 제어부의 동작 불능으로 상기 발열부가 과열되는 경우 상기 발열체로 제공되는 전원을 차단하는 2차 안전장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 히터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 2차 안전장치는
   상기 발열부의 온도가 기설정 온도 이상 상승할 경우 자동으로 전원을 차단하는 바이메탈 또는 온도 퓨즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 히터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 2차 안전장치는
   상기 발열부와 인접한 상기 수직부 내부의 말단부분에서 상기 전원용 도체 상에 직렬로 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 온수 히터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 온도 측정부는 상기 2차 안전장치와 인접하게 상기 수직부의 말단부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 온수 히터.

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