KR20200018160A

KR20200018160A - Portable hot water heater structure with function for sensing pressure and water level

Info

Publication number: KR20200018160A
Application number: KR1020180094075A
Authority: KR
Inventors: 윤준보; 김윤성; 김태수; 위영선; 김나루
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-02-19

Abstract

The present invention relates to a structure of a portable hot water heater, having a function of sensing a pressure and a water level. The structure of the portable hot water heater includes: a pressure sensor (10) formed of a Bourdon tube (11) and changing an electric current to an abnormal pressure signal by sensing the electric current generated as a connected rack (12) moves down and comes into contact with an electrode rod (13) when a predetermined pressure is applied; a water level sensor (20) formed of two electrode needles (21, 22) of different lengths and changing the electric current to an abnormal water level signal by sensing the electric current which is not generated as the water level of a fluid in a fluid storage unit becomes lower than a predetermined water level and the electric current in the long electrode needle (21) sinking in the fluid cannot be transferred to the short electrode needle (22); and a safety switch (30) receiving the abnormal pressure signal and/or the abnormal water level signal and shutting off the operation of the heater.

Description

PORTABLE HOT WATER HEATER STRUCTURE WITH FUNCTION FOR SENSING PRESSURE AND WATER LEVEL}

본 발명은 안전사고 예방을 위한 압력 및 수위 감지기능을 갖는 온수히터 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히터 내부의 압력이 일정 압력보다 높아지거나 히터 내부의 물이 일정 수위 이하가 되면 자동으로 전원을 차단하여 화재 등의 안전사고를 예방하는 압력 및 수위 감지기능을 갖는 온수히터 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a hot water heater structure having a pressure and water level detection function for the prevention of safety accidents, and more particularly, when the pressure inside the heater is higher than the predetermined pressure or the water inside the heater is below a certain level. The present invention relates to a hot water heater structure having a pressure and water level detection function to prevent a safety accident such as a fire by blocking.

일반적인 온수히터 중 하나인 '라디에이터형 히터'는, 예를 들면, 상단의 상부 탱크와 뚜껑 등을 구비한 상부구조, 중간부의 라디에이터 코어 및 하단의 발열부의 세 부분으로 이루어진다. 하단의 발멸부 내에는 카트리지 히터가 장착되어 있으며, 하단의 발열부 위에는 알루미늄으로 제작된 라디에이터코어가 위치한다. 라디에이터 코어 위에는 상부 탱크가 위치하며 상부 탱크 위에는 히터 내부에 유체를 넣을 수 있도록 뚜껑이 있다.The radiator-type heater, which is one of the common hot water heaters, includes, for example, an upper structure having an upper tank and a lid at the top, a radiator core at the middle part, and three parts of the heat generating part at the bottom. The cartridge heater is mounted in the light emitting part of the lower part, and the radiator core made of aluminum is located on the heat generating part of the lower part. The upper tank is located above the radiator core and the top tank is capped to allow fluid to be placed inside the heater.

하단의 발열부에 장착된 카트리지 히터는 저항 발열을 통해 열을 내는 발열체이다. 카트리지 히터에 전류가 흐르면 저항으로 인해 전기 에너지가 열에너지로 바뀌게 된다.The cartridge heater mounted on the heat generating unit at the bottom is a heat generating element that generates heat through resistance heat. When current flows through the cartridge heater, the resistance converts electrical energy into thermal energy.

한편, 히터 내부에는 유체가 채워져 있으며, 발열부의 카트리지 히터가 열을 내며 히터 내부의 유체를 가열하게 된다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 유체는 대류 현상으로 인해 히터 내부에서 순환한다. 카트리지 히터의 가열로 인해 뜨거워진 유체는 위로 상승하고, 식어서 온도가 낮아진 유체는 다시 카트리지 히터 쪽으로 하강하여 다시 가열된다.Meanwhile, the fluid is filled in the heater, and the cartridge heater of the heat generating unit heats the fluid inside the heater. At this time, as shown in Figure 1, the fluid circulates inside the heater due to the convection phenomenon. The fluid heated up by the heating of the cartridge heater rises upward, and the coolant temperature drops again toward the cartridge heater and is heated again.

히터 내부에서 순환하는 유체는 계속해서 라디에이터 코어의 방열핀에 열을 전달한다. 히터 뒤에는 팬이 위치하여 라디에이터 코어에 바람을 불어주고, 이 바람은 라디에이터 코어에서 열을 흡수한 뒤 히터 외부로 나와 온풍이 된다. 라디에이터 코어 상단에는 온도 센서가 장착되어 있으며, 온도 센서에서 라디에이터 코어의 온도를 측정하여 온도가 설정 온도보다 높아지면 발열부의 작동을 중단하여 온풍 온도를 조절한다.Fluid circulating inside the heater continues to transfer heat to the radiating fins of the radiator core. A fan is located behind the heater to blow air into the radiator core, which absorbs heat from the radiator core and exits the heater to create warm air. The temperature sensor is mounted on the top of the radiator core, and the temperature sensor measures the temperature of the radiator core. When the temperature rises above the set temperature, the heating unit is stopped to adjust the hot air temperature.

이러한 온수히터에 있어서, 히터 상부의 유체주입구를 밀폐하는 경우 히터 내부의 압력이 상승하여 히터가 폭발한 위험성이 있으며, 히터 상부의 유체주입구를 열어놓는 경우 압력은 상승하지 않지만 내부의 유체가 지속적으로 증발하여 유체를 다시 채워 주어야 하는 불편함이 발생한다. 특히, 온수히터가 사용자의 부주의 등으로 장시간 가열되어 물이 모두 증발할 경우 히터의 발열부가 공기중으로 노출될 수 있다. 따라서, 히터 내부의 상승된 압력이나 낮아진 유체의 수위로 인하여 폭발이나 화재와 같은 안전사고가 일어날 수 있다. 도 2에는 이러한 라디에이터 관련 안전사고에 대한 언론보도가 나타나 있다.In such a hot water heater, when the fluid inlet at the top of the heater is sealed, there is a risk that the pressure inside the heater rises and the heater explodes. When the fluid inlet at the top of the heater is opened, the pressure does not rise, but the fluid inside the heater continuously. The inconvenience of having to evaporate and refill the fluid occurs. In particular, when the hot water heater is heated for a long time due to carelessness of the user, and all of the water evaporates, the heating part of the heater may be exposed to the air. Therefore, a safety accident such as an explosion or fire may occur due to the elevated pressure inside the heater or the level of the lowered fluid. Figure 2 shows the media coverage of such a radiator-related safety accident.

종래의 기술로서, 등록특허 10-1278381호는 온도 센서가 장착된 온수히터 구조가 개시되어 있다. 상기 온도 센서가 온수히터의 유체 온도를 측정한 뒤, 유체 온도가 설정 온도보다 낮으면 히터에 전원을 계속 공급하여 히터 내 유체의 가열을 지속한다. 한편, 유체 온도가 설정 온도보다 낮으면 히터에 전원을 차단하여 히터 내 유체의 가열을 멈춘다. 이렇게 함으로써 히터에서 나오는 온풍의 온도를 일정하게 유지한다.As a prior art, Korean Patent No. 10-1278381 discloses a hot water heater structure equipped with a temperature sensor. After the temperature sensor measures the fluid temperature of the hot water heater, if the fluid temperature is lower than the set temperature, the power is continuously supplied to the heater to continue heating the fluid in the heater. On the other hand, when the fluid temperature is lower than the set temperature, the power is cut off to the heater to stop the heating of the fluid in the heater. In this way, the temperature of the warm air coming out of the heater is kept constant.

그러나, 이러한 온도 센서로 통상적으로 쓰이는 서미스터(thermistor) 온도 센서의 경우, 고온에 장시간 노출될 경우 센서의 신뢰도가 떨어지며, 진동에 의하여 내구성이 쉽게 떨어지게 된다. 즉, 통상적으로 히터 가동시의 온도는 약 100℃ 정도로 높으며, 휴대용 히터의 경우에는 더욱 큰 진동을 받게 되므로, 이에 의해 히터 내부의 온도 센서의 신뢰도 및 내구성은 점점 떨어지게 되는 것이다. 이렇게, 온도 센서의 신뢰도가 떨어져 온도 센서가 히터 내부의 온도를 제대로 측정하지 못할 경우, 히터 내부 온도가 설정 온도 이상으로 계속 올라갈 뿐만 아니라, 압력 또한 상승하여 폭발 및 화재의 위험성이 높아지게 된다.However, in the case of a thermistor temperature sensor commonly used as such a temperature sensor, when exposed to high temperature for a long time, the reliability of the sensor is decreased, and durability is easily degraded by vibration. In other words, the temperature at the time of heater operation is generally high, about 100 ° C., and in the case of the portable heater, the vibration is further increased, whereby the reliability and durability of the temperature sensor inside the heater are gradually reduced. In this way, when the temperature sensor is not reliable and the temperature sensor does not measure the temperature inside the heater properly, not only the temperature inside the heater continues to rise above the set temperature, but also the pressure increases to increase the risk of explosion and fire.

상세하게는, 온도 센서는 약 2년 정도의 짧은 수명을 갖고 있으므로, 만일 온도 센서가 고장나면 히터 내부의 압력은 거의 제어할 수 없게 된다. 온도 센서의 정상 구동 시에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 히터 내부의 압력은 위험한 수준으로 올라가지 않지만, 실제로 온도 센서가 고장나는 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 히터 내부의 압력은 선형적으로 증가하게 된다. 일반적인 온수히터의 압력 안전 기준은 1bar이지만, 상기 경우의 압력은 일반적으로 약 5시간 후에 한계치를 넘게 된다. 따라서, 온도 센서가 제 기능을 하지 못한다면 온수히터는 도 5에 도시된 바와 같이 폭발할 위험이 있다.Specifically, since the temperature sensor has a short life of about two years, if the temperature sensor fails, the pressure inside the heater becomes almost uncontrollable. In normal driving of the temperature sensor, as shown in FIG. 3, the pressure inside the heater does not rise to a dangerous level, but when the temperature sensor actually fails, as shown in FIG. 4, the pressure inside the heater is linear. Increase by enemy. Although the pressure safety standard for a typical hot water heater is 1 bar, the pressure in this case generally exceeds the limit after about 5 hours. Therefore, if the temperature sensor does not function properly, there is a risk that the hot water heater explodes as shown in FIG. 5.

온수히터는 일반적으로 표면적을 넓히기 위하여 여러개의 덕트와 핀으로 이루어져 있으며, 이는 반복적인 가열 및 냉각 과정을 겪으면서 히터의 본체가 팽창과 수축 단계를 반복하며 균열되므로, 외부 충격 및 노후에 취약해진다. 통상적인 온수히터의 배관은 두께가 약 1mm 미만이며, 배관 사이의 용접된 부분도 두께가 1mm 미만으로 매우 얇다. 또한, 휴대용 온수히터의 경우, 히터를 떨어뜨리거나 부딪히는 등으로 충격에 노출될 가능성이 매우 높다. 즉, 외부의 충격으로 인해 배관 또는 배관 사이 용접된 부분에 균열이 생길 수 있으며, 이는 유체의 손실과 유체 수위를 떨어뜨린다. 이때, 히터 가동이 계속된다면, 도 6에 도시된 바와 같이, 수위는 계속해서 떨어지고 이에 따른 발열로 인하여 결국에는 화재로 이어질 가능성이 높아진다.Hot water heaters generally consist of several ducts and fins to increase their surface area, which is vulnerable to external shock and aging as the body of the heater undergoes repeated expansion and contraction cracks during repeated heating and cooling processes. The pipe of a typical hot water heater is less than about 1 mm thick, and the welded portion between the pipes is also very thin, less than 1 mm thick. In addition, in the case of a portable hot water heater, the possibility of being exposed to shock by dropping or hitting the heater is very high. That is, the external impact may cause a crack in the pipe or the welded portion between the pipes, which causes the loss of fluid and the fluid level. At this time, if the heater operation is continued, as shown in Figure 6, the water level continues to fall, and due to the heat generated there is a high possibility of eventually leading to a fire.

한편, 반복적으로 이러한 충격을 받게 되면 온수히터에 균열이 가게 된다. 만일, 히터의 하단부에 균열이 가게 된다면 그 즉시 내부 유체가 외부로 흘러나오므로 히터 사용자가 미리 조치를 취할 수 있지만, 히터의 상단부에 균열이 가게 된다면 내부 유체가 따로 흘러나오지 않으므로 사용자는 이를 모르고 계속하여 히터를 구동하게 된다. 이러한 균열부 사이로 라디에이터 내부 유체의 손실이 지속적으로 일어나게 되며, 일반적으로 히터를 가동한지 약 30분 이내에 라디에이터 내부의 유체가 전부 기화된다. 이에 따라, 라디에이터 내부의 열용량이 작아지면서 내부 온도가 빠른 속도로 증가하고, 근처에 점화 가능한 물체가 놓여 있다면 화재가 발생하는 문제가 있는 것이다.On the other hand, if this shock is repeatedly received, the hot water heater will crack. If there is a crack in the lower part of the heater, the user can take precautions because the internal fluid flows to the outside immediately, but if the crack is in the upper part of the heater, the user does not know it because the internal fluid does not flow out separately. To drive the heater. Loss of fluid inside the radiator is continuously generated between these cracks, and in general, the fluid inside the radiator is completely vaporized within about 30 minutes after the heater is turned on. Accordingly, as the heat capacity inside the radiator decreases, the internal temperature increases rapidly, and if a ignitable object is placed nearby, a fire may occur.

본 발명의 목적은 히터 내부의 압력이 일정 압력보다 높아지거나 히터 내부의 유체가 일정 수위 이하가 되면 자동으로 전원을 차단하여 화재 등의 안전사고를 예방하는 압력 및 수위 감지기능을 갖는 온수히터 구조를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a hot water heater structure having a pressure and level detection function to automatically cut off the power when the pressure inside the heater is higher than the predetermined pressure or the fluid inside the heater is below a certain level to prevent safety accidents such as fire. In providing.

이런 목적은, 본 발명의 압력 센서 및 수위 센서가 히터에 함께 장착되어 압력 이상 상황과 수위 이상 상황을 동시에 감지하여 안전 스위치를 통해 히터의 전력을 차단할 수 있도록 구성됨을 전제한다.This object is assumed that the pressure sensor and the water level sensor of the present invention are mounted together with the heater so as to simultaneously detect the pressure abnormality level and the water level abnormality condition and cut off the power of the heater through the safety switch.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 및 수위 감지기능을 갖는 휴대용 온수히터 구조는 부르동관으로 이루어지며, 사전에 정해진 압력이 가해지면 연결된 래크(rack)가 아래로 내려와 전극봉에 접촉하면서 발생한 전류를 감지하여 이상 압력 신호로 바꾸는 압력 센서; 길이가 다른 2개의 전극 침으로 이루어지며, 유체저장부의 유체의 수위가 사전에 정해진 수위보다 낮아지면 유체에 잠긴 긴 전극 침에서의 전류가 짧은 전극 침에 전달되지 못하여 미발생된 전류를 감지하여 이상 수위 신호로 바꾸는 수위 센서; 및 이상 압력 신호 및/또는 이상 수위 신호를 수신하여 히터의 작동을 차단하는 안전스위치를 포함할 수 있다.The portable hot water heater structure having a pressure and a water level sensing function according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is made of a Bourdon tube, and when a predetermined pressure is applied, the connected rack is lowered to the electrode rod. A pressure sensor which detects a current generated while contacting the and converts the abnormal pressure signal into an abnormal pressure signal; It consists of two electrode needles of different lengths, and when the fluid level in the fluid storage is lower than the predetermined level, the current in the long electrode needle submerged in the fluid cannot be delivered to the short electrode needle, thus detecting an ungenerated current. A water level sensor for converting into a water level signal; And a safety switch receiving the abnormal pressure signal and / or the abnormal water level signal to block the operation of the heater.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 및 수위 감지기능을 갖는 휴대용 온수히터 구조에 있어서, 압력센서에서 래크(rack)가 아래로 내려오는 사전에 정해진 압력은 1bar일 수 있다.In the portable hot water heater structure having a pressure and water level sensing function according to an embodiment of the present invention, a predetermined pressure at which a rack descends from the pressure sensor may be 1 bar.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 및 수위 감지기능을 갖는 휴대용 온수히터 구조에 있어서, 수위센서에서 긴 전극 침과 짧은 전극 침의 높이차는 2cm일 수 있다.In the portable hot water heater structure having a pressure and water level sensing function according to an embodiment of the present invention, the height difference between the long electrode needle and the short electrode needle in the water level sensor may be 2cm.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 및 수위 감지기능을 갖는 휴대용 온수히터 구조에 있어서, 유체의 표면장력을 최소화하기 위하여, 길이가 다른 2개의 전극 침의 단부는 뾰족하게 이루어지며, 발수 코팅 처리될 수 있다.In the portable hot water heater structure having a pressure and water level sensing function according to an embodiment of the present invention, in order to minimize the surface tension of the fluid, the ends of the two electrode needles of different lengths are made pointed, water-repellent coating Can be.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 및 수위 감지기능을 갖는 휴대용 온수히터 구조에 있어서, 압력 센서와 수위 센서는 일체형으로 이루어질 수 있다.In the portable hot water heater structure having a pressure and water level sensing function according to an embodiment of the present invention, the pressure sensor and the water level sensor may be integrally formed.

위와 같은 과제해결수단에 따르면, 본 발명은 히터 내부의 압력이 일정 압력보다 높아지거나 히터 내부의 유체가 일정 수위 이하가 되면 자동으로 전원을 차단하여 화재 등의 안전사고를 예방할 수 있다.According to the above problem solving means, the present invention can automatically cut off the power when the pressure inside the heater is higher than the predetermined pressure or the fluid inside the heater is below a certain level to prevent safety accidents such as fire.

또한, 기존의 온도 센서만으로 완벽하게 방지하기 어려웠던 압력 폭발 문제 및 유체 손실 문제를 본 발명의 압력 및 수위 감지기능을 갖는 휴대용 온수히터 구조를 통하여 효과적으로 해결할 수 있다.In addition, it is possible to effectively solve the pressure explosion problem and the fluid loss problem that was difficult to completely prevent only the existing temperature sensor through the portable hot water heater structure having the pressure and water level detection function of the present invention.

특히, 본 발명의 압력 센서와 수위 센서는 일체형으로 이루어질 수 있어, 압력 감지와 수위 감지의 상호보완적 안전사고 예방이 가능하다.In particular, the pressure sensor and the water level sensor of the present invention can be made in one piece, it is possible to prevent the complementary safety accident of pressure sensing and level sensing.

도 1은 종래기술에 따른 히터의 내부 유체가 순환하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 최근 발생한 라디에이터 관련 사고에 대한 언론보도를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래기술에 따른 히터의 온도센서의 정상 구동시의 시간에 따른 압력의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래기술에 따른 히터의 온도센서 고장시의 시간에 따른 압력의 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 종래기술에 따른 히터가 압력 상승에 의하여 폭발한 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 종래기술에 따른 히터 내부 유체의 수위 부족 상황시의 열화상 상태를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 히터의 압력 센서와 수위 센서가 결합된 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 온수히터를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 히터를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 히터의 온도가 1bar에 도달한 시점에서 전원이 차단되는 상태를 개략적으로 도식화한 다이어그램이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 센서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 온수히터 구조의 검증 실험을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state in which the internal fluid of the heater according to the prior art circulates.
2 is a diagram showing a press release of a recent accident involving a radiator.
3 is a view showing a change in pressure with time during normal driving of a temperature sensor of a heater according to the prior art.
Figure 4 is a view showing the change in pressure with time when the temperature sensor failure of the heater according to the prior art.
5 is a view showing a state in which the heater according to the prior art exploded by the pressure rise.
6 is a view showing a thermal image state when the water level of the fluid inside the heater according to the prior art.
7 and 8 are schematic views illustrating a structure in which a pressure sensor and a water level sensor of a cartridge heater according to an embodiment of the present invention are combined.
9 is a view showing a portable hot water heater according to an embodiment of the present invention by way of example.
10 is a view exemplarily showing a cartridge heater according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram schematically illustrating a state in which power is cut off when a temperature of a cartridge heater according to an embodiment of the present invention reaches 1 bar.
12 is a schematic view of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
13 and 14 are schematic views illustrating a water level sensor according to an embodiment of the present invention.
15 to 17 is a view showing a verification experiment of the portable hot water heater structure according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.The foregoing objects, features, and advantages will become more apparent from the following examples taken in conjunction with the accompanying drawings.

특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 출원의 명세서에서 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Specific structural to functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments in accordance with the inventive concept, and embodiments in accordance with the inventive concept may be embodied in various forms and are described in the specification of the present application. It should not be construed as limited to these.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 출원의 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can be variously modified and have a variety of forms specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the specification of the present application. However, this is not intended to limit the embodiments in accordance with the concept of the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 출원의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof that is described, and that one or more other features or numbers, It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 8을 참조하면, 일반적인 휴대용 온수히터와 같이, 본 발명의 온수히터의 전체적인 구조는 상단의 상부구조, 중간의 라디에이터 코어 및 하단의 발열부 등의 세 부분으로 나눌 수 있다. 하단의 발열부 내에는 도 7에 나타난 바와 같은 카트리지 히터가 장착되어 있다. 하단의 발열부 상부에는 알루미늄과 같은 재질로 제작된 라디에이터코어가 위치한다. 또한, 라디에이터 코어 상부에는 상부 탱크가 위치하며 상부 탱크 위에는 히터 내부에 유체를 넣을 수 있도록 하는 뚜껑이 구비되어 있다.Referring to FIG. 8, like the general portable hot water heater, the overall structure of the hot water heater of the present invention may be divided into three parts such as an upper structure at the top, a radiator core at the middle, and a heat generator at the bottom. A cartridge heater as shown in FIG. 7 is mounted in the bottom heat generating portion. The radiator core made of a material such as aluminum is positioned on the upper part of the heating part at the bottom. In addition, an upper tank is positioned above the radiator core, and a lid is provided on the upper tank to allow the fluid to be inserted into the heater.

하단의 발열부에 장착된 카트리지 히터는 저항 발열(Joule heating: Resistive heating)을 발생시켜 열을 내는 발열체이다. 카트리지 히터에 전류가 흐르면 저항으로 인해 전기 에너지가 열에너지로 바뀌게 된다.The cartridge heater mounted on the lower heating unit is a heating element that generates heat by generating resistive heating. When current flows through the cartridge heater, the resistance converts electrical energy into thermal energy.

히터 내부에는 유체가 채워져 있는데, 예를 들어, 이 유체는 물과 프로필렌글리콜이 각각 50%씩 혼합될 수 있다. 본 발명의 휴대용 온수히터는 냉방장치와 결합될 수도 있고, 이때에는 히터 내부의 유체가 에어컨의 냉매 역할도 할 수 있다. 유체로서 물만 이용한다면 에어컨으로 구동할 때 물이 얼어 원활한 작동이 되지 않을 수 있으므로, 프로필렌글리콜을 혼합하여 유체의 어는점을 낮출 수 있다. 프로필렌글리콜은 기존 자동차 등에 사용하는 부동액과 달리 인체에 무해하기 때문에 안전하다.The heater is filled with a fluid, for example, the fluid may be mixed with 50% of water and propylene glycol, respectively. The portable hot water heater of the present invention may be combined with a cooling device. In this case, the fluid inside the heater may also serve as a refrigerant of the air conditioner. If only water is used as a fluid, water may not freeze smoothly when driven by an air conditioner, and the freezing point of the fluid may be lowered by mixing propylene glycol. Propylene glycol is safe because it is harmless to human body unlike antifreeze used in existing cars.

도 1에 도시된 일반적인 온수히터와 같이, 본 발명의 온수히터는 발열부의 카트리지 히터가 열을 내며 히터 내부의 유체를 가열하게 된다. 이때, 유체는 대류 현상으로 인하여 히터 내부에서 순환한다. 카트리지 히터의 가열에 의해 뜨거워진 유체는 위로 상승하고, 반면에 식어서 온도가 낮아진 유체는 다시 카트리지 히터 쪽으로 내려와 다시 가열된다.Like the general hot water heater shown in Figure 1, the hot water heater of the present invention heats the fluid in the heater while the cartridge heater of the heat generating unit generates heat. At this time, the fluid circulates inside the heater due to convection. The fluid heated by the heating of the cartridge heater rises up, while the coolant temperature drops back to the cartridge heater and heats up again.

상기 히터 중간의 라디에이터 코어는 예를 들어, 자동차에서 엔진의 열을 방출하기 위해 사용하는 차량용 라디에이터와 유사한 구조이다. 히터 내부에서 순환하는 유체는 계속해서 라디에이터 코어의 방열핀에 열을 전달한다. 히터 뒤에는 팬이 위치하여 라디에이터 코어에 바람을 불어주고, 이 바람은 라디에이터 코어에서 열을 빼앗은 뒤 히터 외부로 나와 온풍이 된다. The radiator core in the middle of the heater is a structure similar to a vehicle radiator used for dissipating heat of an engine, for example, in an automobile. Fluid circulating inside the heater continues to transfer heat to the radiating fins of the radiator core. A fan is located behind the heater to blow air into the radiator core, which takes heat away from the radiator core and exits the heater to create warm air.

한편, 라디에이터 코어 상단에는 온도 센서가 장착될 수 있다. 온도 센서에서 라디에이터 코어의 온도를 측정하여 온도가 설정 온도보다 높아지면 발열부의 작동을 중단하여 히터에 의한 온풍 온도를 조절할 수 있다. 참고로, 도 8에는 히터의 온도가 1bar에 도달한 시점에서 전원이 차단되는 상태를 나타낸 그래프가 도시되어 있다.Meanwhile, a temperature sensor may be mounted on the radiator core. When the temperature of the radiator core is measured by the temperature sensor and the temperature is higher than the set temperature, the heating unit may be stopped to adjust the warm air temperature by the heater. For reference, FIG. 8 is a graph showing a state in which the power is cut off when the temperature of the heater reaches 1 bar.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 온수히터 구조의 압력 및 수위 감지장치(1)는 압력 센서(10)와 수위 센서(20)의 두 부분으로 나뉘어 있다. 부르동관으로 이루어진 압력 센서(10)가 압력을 감지하고, 그 옆으로의 수위 센서(20)의 막대 2개로 이루어진 부분이 수위를 감지할 수 있다. 그 다음, 안전스위치(30)가 압력 센서(10) 및 수위 센서(20)로부터 수신된 압력 및/또는 수위 신호를 수신하여 히터의 작동을 차단할 수 있다.As shown in FIG. 7, the pressure and level sensor 1 of the portable hot water heater structure according to the present invention is divided into two parts, a pressure sensor 10 and a water level sensor 20. The pressure sensor 10 made of a Bourdon tube detects the pressure, and a part consisting of two rods of the water level sensor 20 next to it may sense the water level. Next, the safety switch 30 may receive the pressure and / or water level signals received from the pressure sensor 10 and the water level sensor 20 to block the operation of the heater.

한편, 압력 센서(10)와 수위 센서(20)는 하나의 마개와 같은 구조를 이루어 히터의 상부 탱크에 고정할 수 있도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 다양한 모양의 라디에이터 제품에도 압력 및 수위 감지장치(1)를 장착하는 것이 가능해진다.On the other hand, the pressure sensor 10 and the water level sensor 20 may be made to be fixed to the upper tank of the heater to form a stopper-like structure. Accordingly, it is possible to mount the pressure and water level sensing device 1 on the radiator products of various shapes.

도 8에 및 도 12(a), (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 온수히터 구조의 압력 센서(10)는 부르동관(11)으로 이루어지며, 사전에 정해진 압력이 가해지면 연결된 래크(rack)(12)가 아래로 내려와 구리 전극봉(13)에 접촉하면서 발생한 전류를 감지하여 이상 압력 신호로 바꾸어준다.As shown in Figure 8 and 12 (a), (b), the pressure sensor 10 of the portable hot water heater structure according to the present invention consists of a Bourdon tube 11, when a predetermined pressure is applied The connected rack 12 descends to detect the current generated while contacting the copper electrode 13 and converts it into an abnormal pressure signal.

상세하게는, 압력 센서(10)의 부르동관(11) 하단에서 유체가 들어오면 그 압력에 따라 부르동관이 펼쳐지게 된다. 이때, 예를 들어 1bar만큼의 압력이 가해지면, 연결된 래크(12)가 아래로 내려와 설치한 구리 전극봉(13)에 접촉된다. 회로가 부르동관의 몸체와 구리 전극봉에 연결되어 있으므로, 연결 링크와 구리 전극봉이 접촉하면서 전류가 흐르게 된다. 안전스위치(30)에서는 이를 일정 신호로 받아 라디에이터 전원을 차단시킨다.In detail, when the fluid enters the lower part of the Bourdon tube 11 of the pressure sensor 10, the Bourdon tube is unfolded according to the pressure. At this time, for example, when a pressure of 1 bar is applied, the connected rack 12 comes down and comes into contact with the installed copper electrode rod 13. Since the circuit is connected to the body of the Bourdon tube and the copper electrode, the current flows as the connection link and the copper electrode contact. Safety switch 30 receives this as a predetermined signal to cut off the radiator power.

압력 센서(10)에는 부르동관(11)이 구비됨으로써, 내구성이 높아지며, 고온 환경에서도 신뢰성 있게 작동하며, 비용을 절감할 수 있다. 부르동관은 튜브형으로 이루어진 관에 고압의 유체가 들어가면, 유체에 의해 높아진 압력에 비례하여 발생하는 변형을 측정하는 기구이다. 부르동관은, 예를 들어 LPG 저장용기에서와 같이 압력 측정이 필요한 여러 경우에 적용되어 온 방식이며, 관 내에 고압만 형성되면 동일하게 반복하여 작동하므로, 액체 및 기체 상태의 유체가 동시에 관 내로 유입될 수 있는 본 발명과 같은 온수히터에서 압력을 측정하는 기구로서 바람직하다.The pressure sensor 10 is provided with a Bourdon tube 11, the durability is increased, can operate reliably even in a high temperature environment, it is possible to reduce the cost. Bourdon tube is a device that measures the deformation occurring in proportion to the pressure increased by the fluid when the high-pressure fluid enters the tubular tube. Bourdon tubes have been applied in many cases where pressure measurement is required, such as in LPG storage vessels, and if only high pressures are formed in the tubes, they operate in the same manner, so that liquid and gaseous fluids flow into the tubes at the same time. It is preferable as a mechanism for measuring the pressure in a hot water heater such as the present invention.

또한, 압력 센서(10)에 사용되는 부르동관(11)은 구리 재질로 이루어질 수 있으며, 하부에 있는 구멍을 통해 고압의 유체가 드나들게 된다. 고압 유체가 부르동관 내로 들어오게 되면 C자형 관이 그 압력에 의해 변형하게 되는데, 그 변형량이 작기 때문에 링크 구조를 사용하여 증폭시켜 압력을 측정한다. C자형 관의 직경과 관내 넓이에 따라 측정할 수 있는 최대압력은 임의로 설정할 수 있다. 예를 들면, 1bar를 최대 압력으로 설정하며, 직경 4cm, 단면적 12mm²의 부르동관을 선택할 수 있다.In addition, the Bourdon tube 11 used in the pressure sensor 10 may be made of a copper material, the high-pressure fluid is introduced through the hole in the lower portion. When the high pressure fluid enters the Bourdon tube, the C-shaped tube is deformed by the pressure. Since the deformation is small, the pressure is amplified by using the link structure. The maximum pressure that can be measured can be set arbitrarily according to the diameter and width of the C-shaped pipe. For example, 1 bar is set to the maximum pressure, and a Bourdon tube with a diameter of 4 cm and a cross section of 12 mm ² can be selected.

한편, 본 발명의 압력 센서(10)는 특정 압력에서 전기 신호가 발생하면서 작동하는 ON/OFF 방식의 센서로 이루어질 수 있다. 따라서, 부르동관 전체를 포함한 링크를 일 전극으로, 또 별도로 부착한 구리 봉을 다른 전극으로 하여, 압력에 따른 변형으로 인해 상기 두 전극이 닿으면 신호가 발생하도록 구성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 두 전극엔 5mA정도의 전류가 흐를 수 있도록 전압을 가할 수 있다. 나아가, 예를 들어, 두 전극의 연결부를 플라스틱으로 이루어지게 하여 절연할 수 있으며, 추가적으로 구리봉에 0.5mm 두께의 고무 피복을 입힘으로써 본 발명의 온수히터를 사용할 때 발생할 수 있는 충격에 의한 구리봉의 변형까지도 보호할 수도 있다.On the other hand, the pressure sensor 10 of the present invention may be made of a sensor of the ON / OFF method that operates while generating an electrical signal at a specific pressure. Therefore, the link including the entire Bourdon tube is used as one electrode, and the copper rod attached separately as the other electrode, so that the signal is generated when the two electrodes touch due to deformation due to pressure. In addition, for example, a voltage may be applied to the two electrodes so that a current of about 5 mA flows. Further, for example, it is possible to insulate the connection of the two electrodes made of plastic, and additionally by applying a rubber coating of 0.5mm thickness to the copper rod deformation of the copper rod due to the impact that may occur when using the hot water heater of the present invention You can even protect.

예를 들어, 본 발명의 압력 센서(10)는 최대 1bar까지의 압력을 측정할 수 있게 설계하는 것이 바람직하나, 안정적인 구동을 위하여 0.7bar의 압력에서 신호가 발생하도록 설정할 수도 있다. 이에 따라 용접이 아닌 내열 실리콘 등으로 고정하여 큰 압력을 견딜 수 없는 휴대용 온수히터 구조에도 적용할 수 있다. 또한, 측정 압력은 구리봉 전극의 길이를 조절하는 것으로 간단하게 튜닝이 되도록 설계할 수 있으며, 예를 들어, -0.3bar/mm 비율을 따라 조정가능하도록 설정할 수 있다.For example, the pressure sensor 10 of the present invention is preferably designed to measure pressure up to 1 bar, but may be set to generate a signal at a pressure of 0.7 bar for stable driving. Accordingly, it can be applied to a portable hot water heater structure that can not withstand a large pressure by fixing with heat-resistant silicon, not welding. In addition, the measurement pressure can be designed to be simply tuned by adjusting the length of the copper rod electrode, and can be set to be adjustable along a -0.3 bar / mm ratio, for example.

도 13(a), (b) 및 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 온수히터 구조의 수위 센서(20)는 길이가 다른 2개의 전극 침(21, 22)으로 이루어지며, 유체저장부의 유체의 수위가 사전에 정해진 수위보다 낮아지면 유체에 잠긴 긴 전극 침(21)에서의 전류가 짧은 전극 침(22)에 전달되지 못하여 미발생된 전류를 감지하여 이상 수위 신호로 바꾸어준다.As shown in Figure 13 (a), (b) and 14, the water level sensor 20 of the portable hot water heater structure according to the present invention is composed of two electrode needles (21, 22) of different lengths, the fluid When the level of the fluid in the reservoir is lower than the predetermined level, the current in the long electrode needle 21 submerged in the fluid cannot be delivered to the short electrode needle 22, thereby detecting an ungenerated current and converting it into an abnormal water level signal.

상세하게는 수위 센서(20)는 예를 들어, 짧은 전극 침(22)의 위치가 라디에이터 상부 구조의 천장으로부터 2cm가 되는 지점에 달려 있다. 이는 라디에이터 내부의 유체가 원활히 대류하며 외부로 열을 전달하는 최적의 수위이다. 따라서, 본 발명의 온수히터 내부에는 예를 들면, 항상 라디에이터 상부 구조의 천장으로부터 2cm가 되는 시점까지 유체가 채워져 있기 때문에, 수위 센서의 짧은 침은 이와 같은 높이로 형성되어 있다.Specifically, the water level sensor 20 depends, for example, at the point where the position of the short electrode needle 22 is 2 cm from the ceiling of the radiator superstructure. This is the optimal level for the fluid inside the radiator to convection smoothly and transfer heat to the outside. Therefore, since the fluid is always filled to the inside of the hot water heater of this invention until it becomes 2 cm from the ceiling of a radiator superstructure, for example, the short needle of the water level sensor is formed at such height.

따라서, 평상시에는 유체를 통해 한쪽 침에서 다른 쪽 침으로 전류가 흐르도록 회로가 연결되어 있다. 그러나, 온수히터의 유체의 수위가 이보다 조금이라도 낮아지면 한쪽 침에서 흘려보낸 전류가 다른쪽 침에 전달되지 못한다. 안전스위치(30)에서는 이를 신호로 받아들여 메인보드의 전원을 끄도록 한다.Therefore, the circuit is normally connected so that a current flows from one needle to the other through the fluid. However, if the fluid level of the hot water heater is even lower than this, the current flowing from one needle cannot be transferred to the other needle. The safety switch 30 receives this as a signal to turn off the main board.

전극형 수위 센서(20)를 사용함으로써 휴대용 온수히터의 구조가 간단해지고, 고온에서도 작동가능하며, 부피를 적게 차지하도록 하는 것이 가능하다. 전극형은 수위 센서(20)는 얇은 2개의 전극을 용기 내부로 넣기만 하면 되므로 매우 간단한 구조를 갖고 있으며 부피를 적게 차지하는 것이다. 예를 들어, 라디에이터 작동에 필요한 유체의 양은 400cc 정도이지만, 상기 두 전극의 부피를 합치면 5cc에 불과하다. 부피를 많이 차지하는 방식을 선택하는 경우에는 이에 따라 저장가능한 유체량이 줄어들어 라디에이터 내부 유체 순환을 고려하여 재설계하여야 하는 번거로움이 있지만, 전극형 수위 센서(20)의 경우에는 부피를 적게 차지하므로 이러한 설계 변경의 번거로움 없이 휴대용 온수히터 구조에 쉽게 적용 가능하다.By using the electrode type water level sensor 20, it is possible to simplify the structure of the portable hot water heater, to operate at high temperature, and to occupy a small volume. Electrode type water level sensor 20 has a very simple structure because it only needs to put two thin electrodes into the container and takes up less volume. For example, the amount of fluid required to operate the radiator is about 400 cc, but the combined volume of the two electrodes is only 5 cc. In the case of selecting a volume-intensive method, the amount of fluid that can be stored is reduced accordingly, and it is cumbersome to redesign in consideration of the circulation of the fluid inside the radiator. It is easily applicable to portable hot water heater structure without any change.

또한, 전극형 수위 센서(20)는 구조가 간단하여 제작비 및 공정 비용이 저렴하다는 장점이 있으며, 유지 보수 측면에 있어서도 전극만 다시 교체하면 되므로 제품 용접부를 다시 분해해야 하는 번거로움이 없다. 이러한 전극형 수위 센서(20)는 미세한 전류를 ON/OFF 방식으로 조작할 수 있게 이루어질 수 있다.In addition, the electrode type water level sensor 20 has the advantage that the structure is simple and low production cost and process cost, there is no need to disassemble the product weld again because only the electrode needs to be replaced again in terms of maintenance. The electrode type water level sensor 20 may be made to operate a minute current in an ON / OFF manner.

도 14에 도시된 바와 같이, 이러한 전극형 수위 센서(20)는 서로 다른 두 길이의 전극 침으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전극 침의 지름은 1mm이며, 긴 전극 침(21)과 짧은 전극 침(22)의 길이는 각각 4cm, 2cm로 이루어질 수 있다. 이는 라디에이터 코어의 관으로부터 수위가 2cm보다 낮아지게 되면 라디에이터의 상부 구조 가운데의 열이 효과적으로 주변으로 퍼져 나가지 못해 전체 유체 순환에 지장이 생기기 때문이다. 또한, 전극형 수위 센서(20)는 수평 상황에서만 작동되는 것이 아니라, 기울어진 상태에서도 작동될 수 있기 때문에, 상기 구조와 같이 긴 전극 침(21)과 짧은 전극 침(22)이 2cm의 높이 차를 두게 됨으로써 왼쪽으로 12도 이상 기울어진 상황까지 수위 측정이 가능하다.As shown in FIG. 14, the electrode type water level sensor 20 may be composed of two different lengths of electrode needles. For example, the diameter of the electrode needle is 1 mm, and the lengths of the long electrode needle 21 and the short electrode needle 22 may be 4 cm and 2 cm, respectively. This is because when the water level is lower than 2 cm from the tube of the radiator core, the heat in the center of the radiator's upper structure does not spread to the surroundings effectively, which causes trouble in the entire fluid circulation. In addition, since the electrode type water level sensor 20 can operate not only in a horizontal situation but also in an inclined state, the long electrode needle 21 and the short electrode needle 22 have a height difference of 2 cm as in the above structure. By placing, it is possible to measure the water level up to 12 degrees to the left.

한편, 정확한 수위 측정을 위해서는 유체의 표면장력을 최소화할 필요가 있다. 따라서, 전극형 수위 센서(20)의 길이가 다른 2개의 전극 침(21, 22)의 단부는 뽀죡하게 이루어질 수 있으며, 상기 전극 침 표면에 발수 코팅 처리를 하여 표면 장력을 감소시킴으로써, 물방울이 전극에 달라붙는 것을 줄이고 알루미늄으로 이루어진 상부 구조 사이에 발생할 수 있는 합선을 최소화할 수 있다.On the other hand, it is necessary to minimize the surface tension of the fluid for accurate water level measurement. Accordingly, the ends of the two electrode needles 21 and 22 having different lengths of the electrode type water level sensor 20 may be made transparent, and water droplets may be discharged by reducing the surface tension by performing a water repellent coating on the electrode needle surface. This can reduce cling to and minimize short circuits that may occur between the superstructures made of aluminum.

나아가, 라디에이터의 상부 구조와 상기 전극 침이 체결되는 부위를 내열 플라스틱으로 하여 고온 환경에서도 무리 없이 작동하도록 할 수 있으며, 나사산 및 탭핑(tapping)을 한 부위에 내열 실리콘으로 틈을 막아 두어 압력이 새지 않도록 밀폐할 수 있다.Furthermore, the upper structure of the radiator and the part where the electrode needles are fastened are heat-resistant plastics so that they can be operated without difficulty even in a high temperature environment, and the threads are prevented from leaking by sealing the gap with heat-resistant silicon in one part. It can be sealed to prevent it.

전극형 수위 센서(20)에서의 수위 튜닝은 2개의 전극 침(21, 22) 사이에 거리 차이를 임의로 설정하는 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 각 전극에 1cm 정도 더 길게 만들어 렌치나 롱노즈 등으로 전극을 돌려서 길이를 늘이거나 줄일 수 있다. 다만, 본 발명에서는 상기 전극 침(21, 22)의 길이차를 약 2cm로 하는 것이 바람직하다. In the water level tuning in the electrode type water level sensor 20, the distance difference between the two electrode needles 21 and 22 can be arbitrarily set. For example, by making each electrode about 1 cm longer, the length of the electrode can be increased or decreased by turning the electrode with a wrench or a long nose. However, in the present invention, it is preferable that the length difference between the electrode needles 21 and 22 is about 2 cm.

본 발명의 압력 및 수위 감지기능을 갖는 휴대용 온수히터 구조가 제대로 작동하는지 검증하는 실험을 다음과 같이 수행하였다.An experiment to verify whether the portable hot water heater structure having a pressure and water level sensing function of the present invention works properly was performed as follows.

도 15에 나타난 바와 같이, 압력 검증 실험은 본 발명의 온수히터를 지속적으로 가열하면서 0.7bar 에서 안전스위치가 전력을 차단하는지 확인하는 과정으로 이루어졌다. 전력 차단은 콘센트에서 소비 전력을 측정해주는 장치를 사용하여 확인하였다.As shown in FIG. 15, the pressure verification experiment was performed to check whether the safety switch cuts off power at 0.7 bar while continuously heating the hot water heater of the present invention. Power cut was confirmed using a device that measures power consumption at the outlet.

이 실험에서, 본 발명의 온수히터는 0.7bar 이하에서는 히터가 정상적으로 작동하며 522W의 전력을 소비하지만, 압력이 0.7bar 이상이 되어 위험이 감지된 순간 히터의 전력이 차단되며 가열이 중단되었다. 2W는 히터를 끈 상태의 대기전력으로, 안전스위치가 작동하여 히터의 전력을 차단했다는 점을 알 수 있다. 히터의 팬을 켰을 때와 껐을 때 안전 스위치 유무에 따른 압력 변화는 도 16(a), (b)에 도시된 그래프에 나타나 있다. 상기 그래프에서 중간 지점에서 꺾이는 그래프는 안전 스위치를 장착한 히터의 압력이며, 선형으로 상승하는 그래프는 안전 스위치를 장착하지 않은 히터의 압력이다. 여기에서는, 히터의 팬이 정상 작동하는 상황에서도 안전 스위치가 압력 이상 상황을 감지하여 전력을 차단해준다는 사실을 알 수 있다.In this experiment, the hot water heater of the present invention is less than 0.7bar, the heater operates normally and consumes 522W of power, but when the pressure is 0.7bar or more, the power of the heater is cut off and the heating is stopped. 2W is the standby power with the heater turned off. It can be seen that the safety switch is activated to cut off the power of the heater. Pressure changes with and without the safety switch when the fan of the heater is turned on and off are shown in the graphs shown in FIGS. 16A and 16B. The graph bending at an intermediate point in the graph is the pressure of the heater equipped with the safety switch, and the graph rising linearly is the pressure of the heater without the safety switch. Here, it can be seen that the safety switch detects an abnormal pressure condition and shuts off the power even when the heater fan is operating normally.

한편, 도 17(a), (b)에 나타난 바와 같이, 수위 검증 실험은 본 발명의 히터의 유체 주입구로 유체를 덜어냈을 때 안전스위치가 히터의 전력을 차단하는지를 확인하였다. 이 실험에서, 히터에서 유체를 2cm 정도 덜어냈을 때에는 히터의 가동이 중단되며 전력이 1.8W로 떨어졌다. 따라서, 본 발명의 안전 스위치는 수위 센서를 통하여 히터의 결함으로 인한 유체 손실 상태를 감지하며, 위험이 감지될 때 히터의 가동을 적절하게 중단시킬 수 있다는 것을 확인하였다.On the other hand, as shown in Fig. 17 (a), (b), the water level verification experiment confirmed whether the safety switch cuts off the power of the heater when the fluid is removed to the fluid inlet of the heater of the present invention. In this experiment, when the fluid was removed about 2 cm from the heater, the heater was shut down and the power dropped to 1.8W. Therefore, the safety switch of the present invention detects the fluid loss state due to the defect of the heater through the water level sensor, it was confirmed that the operation of the heater can be properly stopped when a danger is detected.

상기와 같은 압력 검증 실험과 수위 검증 실험을 통하여 본 발명의 휴대용 온수히터 구조는 부르동관 압력 센서로 압력 이상 상황과 길이가 다른 2개의 전극 침을 구비한 수위 센서로 수위 이상 상황을 감지하여 히터의 전력을 차단할 수 있다는 점을 알 수 있다.The portable hot water heater structure of the present invention through the pressure verification experiment and the water level verification experiment as described above is a Bourdon tube pressure sensor, and the water level sensor having two electrode needles having different pressure abnormalities and lengths detects an abnormal water level condition of the heater. It can be seen that power can be cut off.

즉, 본 발명에 따른 휴대용 온수히터 구조는 기존의 히터 장치들에 널리 사용되는 온도센서가 오작동하는 이상상황에서도 압력 및 수위 센서를 통하여 사용자의 안전을 보장할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 휴대용 온수히터 구조는 기존의 라디에이터형 히터의 안전성을 보장할 수 있으며, 간단한 구조로 제작되어 접근성이 우수하고 경제성이 높다.That is, the portable hot water heater structure according to the present invention can ensure the safety of the user through the pressure and the water level sensor even in an abnormal situation in which the temperature sensor widely used in existing heater devices malfunctions. In other words, the portable hot water heater structure according to the present invention can ensure the safety of the existing radiator heater, and is manufactured in a simple structure has excellent accessibility and high economical efficiency.

상술한 바와 같이, 압력 센서는 부르동관 센서를 이용하여 유체에 의하여 일정 압력 이상이 되면 히터의 전력을 차단하여 폭발을 방지해주며, 수위 센서는 알루미늄 등으로 이루어진 전극 침으로 유체의 수위가 낮아진 상황을 감지하여 유체 손실로 인한 히터 과열을 방지해준다. 이에 따라, 기존의 히터의 온도 센서만으로는 완벽하게 방지하기 어려웠던 압력 폭발 문제 및 유체 손실 문제를 본 발명의 압력 및 수위 감지기능을 갖는 휴대용 온수히터 구조를 통하여 효과적으로 해결할 수 있다. 특히, 본 발명은 압력 센서와 수위 센서는 일체형으로 이루어질 수 있으므로, 압력 감지와 수위 감지의 상호보완적 안전사고 예방이 가능해진다.As described above, the pressure sensor uses a Bourdon tube sensor to prevent the explosion by blocking the power of the heater when the pressure is above a certain pressure by the fluid, the level sensor is a situation that the level of the fluid is lowered by the electrode needle made of aluminum, etc. This prevents overheating of the heater due to fluid loss. Accordingly, the pressure explosion problem and the fluid loss problem, which were difficult to completely prevent only by the temperature sensor of the conventional heater, can be effectively solved through the portable hot water heater structure having the pressure and water level detection function of the present invention. In particular, the present invention, since the pressure sensor and the water level sensor can be made in one piece, it is possible to prevent the complementary safety accident of pressure sensing and level sensing.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및/또는 변경 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 그에 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.As mentioned above, although preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto, and those skilled in the art to which the present invention pertains may have the technical idea of the present invention. Substitutions and / or modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

10: 압력 센서 11: 부르동관
12: 래크 13: 전극봉
20: 수위 센서 21: 긴 전극 침
22: 짧은 전극 침 30: 안전스위치10: pressure sensor 11: Bourdon tube
12: rack 13: electrode
20: water level sensor 21: long electrode needle
22: short electrode needle 30: safety switch

Claims

The pressure sensor 10 is made of a Bourdon tube 11 and detects a current generated while contacting the electrode 13 when the connected rack 12 descends when a predetermined pressure is applied to the abnormal pressure signal. ;
It consists of two electrode needles 21 and 22 of different lengths, and when the level of the fluid in the fluid reservoir is lower than the predetermined level, the current in the long electrode needle 21 submerged in the fluid is reduced to the short electrode needle 22. A water level sensor 20 which detects an ungenerated current so as not to be transferred to an abnormal water level signal; And
Receiving the abnormal pressure signal and / or the abnormal water level signal includes a safety switch 30 for blocking the operation of the heater
Portable hot water heater structure with pressure and water level detection.

The method of claim 1,
The predetermined pressure at which the rack 12 descends from the pressure sensor 10 is 1 bar.
Portable hot water heater structure with pressure and water level detection.

The method of claim 1,
The height difference between the long electrode needle 21 and the short electrode needle 22 in the water level sensor 20 is 2 cm
Portable hot water heater structure with pressure and water level detection.

The method of claim 1,
In order to minimize the surface tension of the fluid, the ends of the two different electrode needles (21, 22) of different lengths are pointed, water-repellent coating
Portable hot water heater structure with pressure and water level detection.

The method of claim 1,
The pressure sensor 10 and the water level sensor 20 are made in one piece
Portable hot water heater structure with pressure and water level detection.