KR950012779B1 - 가스보일러 및 순간온수기의 동파 방지장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가스보일러 및 순간온수기의 동파 방지장치

제 1 도는 종래의 동파방지용 면상 발열체의 구성도.

제 2 도는 종래의 동파방지용 탄성 발열체의 구성도.

제 3 도는 본 발명 장치가 실시된 가스보일러의 개략 구성도.

제 4 도는 본 발명 장치에 사용되는 PTC 히터의 구성도.

제 5 도는 본 발명의 PTC 히터가 설치된 동파방지 회로도.

제 6 도는 본 발명 장치의 PTC 히터에 사용되는 PTC 써미스터의 저항-온도 특성곡선.

제 7 도는 본 발명 PTC 히터가 클램프에 의해 배관에 고정된 상태의 단면도.

제 8(a) 도-제 8(d) 도는 본 발명 장치에 적용되는 PTC 히터를 봉형, 각형, 타원형 및 판형으로 실시한 상태의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : PTC써미스터 2 : 접속단자

3 : 전극판 4 : 절연체

5 : 외부케이스 6 : 클램프

7 : 배관 파이프 8 : 온도센서

51 : 가이드돌기 52 : 충진재

53 : 만곡부 100 : PTC히터

본 발명은 1관 2수로식 가스 보일러 및 순간 온수기에서의 겨울철 동파 방지 장치에 관한 것으로 특히, 가열속도가 빠르고 내식성과 내구성이 우수하여 그 수명이 반영구적인 정온 써미스터(PTC : Positive Temperature Coefficient Thermistor)를 발열체하는 PTC 히터를 보일러나 온수기의 배관 파이프 외벽에 소정의 클램프로 고정시켜 겨울철에 발생할 수 있는 배관 파이프의 동파를 방지할 수 있도록한 가스보일러 및 순간온수기의 동파 방지장치에 관한 것이다.

종래의 1관 2수로식 가스 보일러나 순간 온수기에서의 동파방지 방법으로는, 배관내부에서 물이 지속적으로 흐를 수 있도록 소량의 물을 배관내로 방류시켜 주는 방법과, 배관 내부의 정체수를 수동으로 빼주는 방법, 모터펌프로 배관 내부의 물을 강제로 순환시키는 방법 및 배관 외벽에 전기적 히터를 장착시켜 히터의 작동에 의하여 배관을 가열시켜 주는 방법등이 있었다.

그러나, 상기 방법 중 배관 내부의 물이 지속적으로 흐르도록 소량의 물을 방류시켜 주므로서 동결이 방지되는 방법은 물의 낭비가 심하고, 배관 내부의 정체수를 사람이 일일이 수동으로 빼주는 방법은 사용자가 물을 일일이 빼주어야 하는 불편함과 사용자가 장기간 출타하게 되는등 불가피한 상황하에서는 동파의 우려가 남게되는 문제점이 있었다.

또한, 모터펌프로 배관 내부의 물을 강제로 순환시키는 방법은 배관의 구성이 폐회로를 구성하고 있는 보일러의 경우에는 가능하나 개회로 상태인 순간 온수기의 경우에는 불가능하게 된다.

따라서, 1관 2수로식 가스 보일러의 급수 계통부와 순간 온수기의 경우 동파 방지를 위해 제 1 도 또는 제 2 도와 같은 동파방지용 히터를 배관의 외벽에 부착시켜 소정의 온도센서를 통해 외기의 온도를 검출한 결과 외기온도가 0℃근방이 되면 자동적으로 상기 히터가 구동되어 배관내부에서 정체되어 있는 물이 동결되는 것을 방지하고 있다.

즉, 제 1 도와 같이 지그재그 형태로 놓여진 니크롬선의 발열체(31) 일측부에 소정의 접착 테이프(33)를 부착시켜 배관의 외면에 부착이 용이토록하고, 상기 발열체(31)의 타측부에는 알루미늄 은박지(32)로 감싸주되 그의 외측부에는 배관 외부로 소정의 열이 방사되는 것을 방지하기 위한 유연성이 있는 절연체(34) 및 알루미늄 은박지(32)를 순차적으로 감싸주는 구성으로된 동파방지용 면상 발열체, 또는 제 2 도와 같이 절연성과 열전도성이 매우 양호한 재질로 된 외부 케이스(36)의 내부에 가는 세선의 니트롬선의 코일 형상으로 감아서 된 니크롬선 발열체(31)를 삽입하여 상기 발열체(31)를 보호함과 동시에 열의 전달을 양호하게 실시하는 소정의 절연성 충전재(37)를 채워서된 구성의 동파방지용 탄성 발열체를 배관의 외벽에 부착시켜 외기의 온도가 0℃ 근방이 되면 자동적으로 상기 히터가 구동되도록 하여 배관내부에서 정체되어 있는 물이 동결되는 것을 방지하고 있다.

그러나, 이와 같은 구성의 동파방지용 전기 히터는 가는 세선의 니트롬 저항선을 발열체로 사용함에 따라 전력소모가 크고, 니크롬선이 고온발열에 의해 산화되므로 발열체의 내구성이 떨어지어 외부의 충격이나 변형에 의해 니크롬 코일선이 단선될 우려가 있고, 특히 자체 제어기능이 구비되어 있지 않아 전원공급 능력에 따라 최대의 발열을 수행하게 되어 에너지의 소모가 클 뿐만 아니라, 과열에 의한 위험성의 내포 및 니크롬선 수명 단축의 원인이 되고 있으며, 따라서 상기와 같은 과열을 방지하기 위해서는 별도의 안전장치가 필요하게 됨은 물론, 아주 가는 세선의 니트롬선을 가공해야 하므로 가공시 작업공정이 매우 까다롭게 되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 상기 니트롬선을 220V로 사용하기 위해서는 2개의 니크롬선을 상호 직렬연결하여 각각의 니트롬선에 110V의 전원전압이 인가될 수 있도록 하고 있으나, 상기 니트롬선을 생산할시 동일한 규격으로 생산해낼 수 없어 각각의 니트롬선에서 강하되는 전압이 상호 일치하지 못하고 일측으로 치우치게 되어 발열량이 동일하지 못하게 되는 문제점도 있었다.

이밖에도, 일본국에서 선출원되어 공개된 바 있는 동결방지용 히터가 있는데, 이는 내열성 절연기판의 한쪽면에 후막인쇄저항을 형성한 2장의 저항소자를 발열면을 외측으로 포개고 그 선단부를 클램프단자로 결합함과 동시에, 기단부에 도전선을 연결한 것을 발열체로 하고, 상기 발열체를 급수밸브의 가열구멍 안에 끼워 넣을 모자형상의 금속 케이스 내부에 내열성 충진재로 넣어 수납한 구성으로 되어 있다.

그러나, 이와 같은 구성은 내열성 절연기판상에 산화납을 잉크상태로 도포한 다음 이를 구워 후막인쇄저항을 형성시킴에 따라 과열시 비교적 얇게 도포되는 상기 후막인쇄저항이 파열될 우려가 있을 뿐만 아니라, 히터의 잦은 구동 및 차단으로 인해 후막인쇄저항의 열팽창 및 수축이 자주 일어나다 보면 크랙이 발생되어 발열체로써의 기능을 상실할 우려가 있으며, 특히 후막인쇄저항은 그 내부저항 값을 자체적으로 조절할 수없으므로 주변온도에 무관하게 항상 일정한 발열량을 나타내게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점들을 해소시키기 위하여 안출한 것으로, 1관 2수로식 가스 보일러 및 순간 온수기에서 겨울철에 발생되는 급수배관측의 동파를 방지하기 위한 동파방지용 히터를 정온 써미스터(PCT)를 발열체로 하는 PCT 히터로 구성하여 개를 병렬연결시켜 보일러나 온수기의 배관 파이프 외벽에 소정의 클램프로 고정시키되, 히터의 외관 형상을 봉형, 각형 및 타원형등으로 형성하여 배관에 원할하게 부착시킬 수 있도록 하므로서, 히터의 가열속도가 빠르고 내식성과 내구성이 우수하여 수명이 반영구적이고, PTC 써미스터의 반도성 특성에 의하여 자체 전원조정이 가능하므로 에너지를 절감시킬 수 있어어 제품의 신뢰도를 더욱더 향상시킬 수 있는데 그 목적이 있다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 동파 방지장치는 제 3 도 및 제 5 도에 나타낸 바와 같이, 1관 2수로식 가스 보일러 및 순간 온수기의 급수배관에 소정의 히터를 설치하여 동파를 방지하는 전기히터식 동파 방지장치에 있어서, 정온특성을 갖는 PTC 써미스터(1)를 발열체로 이용한 PTC 히터(100)를 탄성 클램프(6)로 배관 파이프(7)의 외벽에 부착하되, 2개가 1조를 이루는 상기 PTC 히터(100)는 상호 병렬 연결시키고 온도센서(8)와는 직렬 연결하여서 된 것을 특징으로 한다.

상기 PTC 히터(100)는, 제 4 도는 나타낸 바와 같이 PTC 써미스터(1)의 양면에 리드선 접속단자(2)를 구비한 전극판(3)을 부착하고, 상기 전극판(3)의 외측면에는 절연체(4)를 부착하여 그의 일체를 상면에 클램프(6)의 넓이에 대응되는 소정간격을 두고 한쌍의 가이드돌기(51)가 형성된 외부케이스(5)에 내장시켜 충진재(52)로 씰링시켜서 된 것이다.

상기 절연체(4) 및 외부케이스(5)는 열전도성 및 전기 절연성이 매우 우수한 재질로 형성한다.

상기 외부케이스(5)는 제 8(a) 도-제 8(d) 도에 나타낸 바와 같이 외부 단면이 원형인 봉형, 사각형인 각형, 타원으로 이루어진 타원형 및 판상으로된 판형등으로 형성하되, 상기 봉형, 각형 및 타원형으로 이루어진 외부케이스(5)의 저면에 만곡부(53)를 형성하여 배관 파이프(7)와의 밀착성이 매우 양호하게 한다.

여기서 미설명부호 9는 실링튜브, 10은 리드선, 11,12는 보일러의 1차 및 2차 열교환기, 13은 버너, 14는 삼방변, 15는 순환펌프, 16은 물탱크, 17은 수류스위치, 18은 온수배관, 19는 난방배관이다.

이와 같은 구성된 본 발명 히터의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, PTC 히터(100)는 소정온도이상 주변의 온도가 상승하면 저항값이 급격히 변화되는 정온특성을 갖는 PTC 써미스트(1)를 발열체로 이용한 것으로서, 그의 양면에는 리드선(10) 접속단자(2)가 구비되고 전기적으로 통전 가능한 전극판(3)이 부착되며, 상기 전극판(3)의 외측면에는 전기적으로 절연시켜 주기 위하여 열전도성 및 전기 절연성이 매우 우수한 재질의 절연체(4)가 부착되어 일체로 형성한다.

이후, 상기 PTC 써미스터(1), 전극판(3) 및 절연체(4)는 소정의 형상을 갖는 외부케이스(5)에 일체로 내장되어 충진재(53)에 의해 외부케이스(5)내에 삽입되는데, 이때 상기 전극판(3)의 접속단자(2)는 습기 등과의 접촉을 방지하기 위해 절연성이 매우 양호한 실링튜브(9)로 완전히 실링된다.

또한, 제 5 도와 같이 2개의 상호 병렬 연결된 상태에서 1조로 사용하는 상기 PTC 히터(100)는 대기의 온도를 감지하여 0℃이하가 되었을시 '온'이 되는 온도센서(8)와 직렬 연결되어 전원전압 공급부에 연결된다.

또, 상기의 PTC 히터(100)는 1관 2수로식 가스 보일러 및 온수기의 배관 파이프(7) 외벽에 설치될시 일측이 개구되어 소정의 탄성력을 구비한 탄성 클램프(6)에 의해 제 7 도와 같이 배관 파이프(7)의 외벽에 부착되므로 그의 설치 작업이 매우 간편하고, 밀착성이 양호하여 열전도율이 높게 된다.

이때, 상기 외부케이스(5)의 상면에는 클램프(6)의 넓이에 대응되는 간격을 두고 한쌍의 가이드돌기(51)가 형성되어 있으므로 상기 PTC히터(100)가 클램프(6)의 상하부로 빠지는 것이 방지된다.

따라서, 대기의 온도는 0℃ 이하로 떨어져 온도센서(8)가 '온'이 되면 상기 온도센서(8)를 통해 PTC 히터(100)에 소정의 전원전압이 공급되어 PTC 히터(100)가 발열하게 되므로 배관 파이프(7)의 내부에 정체되어 있는 정체수의 동결이 방지된다.

즉, 정체수의 동결로 인하여 배관 파이프(7)가 터지거나 기구가 파손되는 것을 사전에 방지할 수 있는 것이다.

이때, 상기 PTC 히터(100)는 2개가 상호 병렬 연결되어 사용되므로 두 PTC 히터(100)에 인가되는 전원전압이 동일하게 되어 각각의 PTC 히터(100)에서 발생되는 발열량이 상호 일치하게 되므로 종래의 니트롬선과 같이 발열량이 동일하지 못하게 되는 문제점을 해결할 수 있다.

한편, 제 6 도는 PTC 써미스트(1)의 대표적인 온도-저항 특성곡선을 나타낸 것으로서, PTC 써미스터(1)의 반도성 특성으로 인해 큐리에 온도(Curie's Temperature : Tc)에 도달하면 급격하게 저항값이 증가하기 시작하여 발열량이 상승하다가 소정온도(T_max)가 되면 큰 부하로 작용하게 되는데, 본 고안인이 실험한 결과에 의하면 실제로 소정온도(T_max) 이하에서 PTC 써미스터가 큰 부하로 작용하게 되므로 전류가 크게 감소되어 온도가 다시 감소하게 된다.

상기에서와 같이 PTC 써미스터(1)의 온도가 감소하면 저항값이 다시 감소하고, 주울열의 발생이 재차증가하게 되는데, 이와 같은 과정은 아주 짧은 시간 내에서 반복되므로 PTC 써미스터는 거의 일정한 온도를 유지한다.

즉, 자체적으로 전원제어 기능이 수행되므로 소자의 온도가 항상 일정하게 유지하여 과열로 인한 화제등을 방지할 수 있고, 특히 PTC 써미스터 소자가 별도의 차단 스위치 없이 한개의 유니트내에서 전원전압을 차단시켜 주는 무접점 스위치 역할을 수행하여 주므로서 아주 간단하면서도 안전한 기능을 발휘할 수 있게 된다.

또한, 제 8(a) 도-제 8(d) 도는 본 발명 장치에 설치되는 PTC 히터(100)의 외부케이스(5) 실시예들로서, 제 8(a) 도-제 8(c) 도는 외부케이스(5)를 외부 단면 형상이 원형인 봉형, 사각형인 각형 또는 타원으로 이루어진 타원형으로 각각 형성하되 각각의 저면에 만곡부(53)를 형성하여 배관 파이프(7)와의 밀착성이 양호하도록 형성한 것이며, 제 8(d) 도는 종래의 면상 발열체와 유사하게 판상으로 외부케이스(5)를 형성한 것으로 상기 외부케이스(5)의 형상은 PTC 히터(100)를 설치하고자 하는 장소 및 위치의 모양에 부응되도록 선택하면 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 1관 2수로식 가스 보일러 및 순간 온수기에 설치되어 겨울철에 발생되는 급수배관측의 동파를 방지하기 위한 동파방지용 히터의 발열체가 내식성과 내구성이 매우 우수한 정온특성의 PTC 써미스터로 이루어졌음에 따라 가열원으로서의 수명이 반 영구적이고, PTC써미스터의 반도성 특성에 의해 가열속도가 빠르며, 일정한 큐리에 온도에 이르면 내부 저항값이 급격히 상승하는 자체 조정능력에 의하여 전원이 제어되므로서 과열의 위험성이 제거되어 안전성이 확보되고, 외부온도를 자체적으로 감지하여 전원공급량을 가변 조절함에 따라 에너지 절감효과가 있으며, 별도의 부속장치 없이 가열원으로서의 히팅기능과 제어기능을 한개의 유니트내에서 이루어지게 되어 구조가 간단하면서도 동작이 확실하고 조절이 용이함은 물론, 외부케이스의 단면 형상이 만곡부를 구비한 봉형, 각형, 타원형 및 판상으로 이루어져 배관 파이프의 밀착력이 향상되어 제품의 신뢰도를 더욱더 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (5)

1관 2수로식 가스 보일러 및 순간 온수기의 급수배관에 부착시켜 동파를 방지하는 전기히터식의 동파방지장치에 있어서, 양면에 리드선 접속단자(2)가 구비된 전극판(3)이 부착 설치되어 전원공급시 일정량의 열을 발생하는 정온특성을 갖는 PTC 써미스터(1)와 ; 상기 전극판(3)의 외측면에 부착되어 전기적으로 절연시켜 주는 절연체(4)와 ; 상면에 클램프(6)의 넓이에 대응되는 간격으로 한쌍의 가이드돌기(51)를 구비하고 상기 PTC 써미스트(1)와 전극판(3) 및 절연체(4)가 일체로 내장되는 공간부를 갖는 외부케이스(5)와 ; 상기 외부케이스(5)의 내부공간에 충진되어 소자들의 움직임을 방지하는 충진재(52)로 구성된 PTC 히터(100)를 소정의 탄성 클램프(6)를 이용하여 배관 파이프(7)의 외벽에 부착하여서 된 것을 특징으로 하는 가스보일러 및 순간온수기 동파 방지장치.

제 1 항에 있어서, 상기 PTC 히터(100)는 2개를 1조로 하여 상호 병렬 연결한 것임을 특징으로 하는 가스보일러 및 순간온수기의 동파 방지장치.

제 1 항에 있어서, 상기 절연체(4) 및 외부케이스(5)는 열전도성 및 전기 절연성의 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 가스보일러 및 순간 온수기의 동파 방지장치.

제 1 항에 있어서, 상기 PTC 히터(100)의 외부케이스(5) 단면형상은 봉형, 각형, 타원형 및 판형중 어느 하나의 형상으로 구성된 것임을 특징으로 하는 가스보일러 및 순간온수기의 동파 방지장치.

제 4 항에 있어서, 상기 봉형, 각형 및 타원형으로 이루어진 외부케이스(5)의 저면에 만곡부(53)를 형성하여 배관 파이프(7)와의 밀착성이 양호하도록한 것임을 특징으로 하는 가스보일러 및 순간온수기의 동파방지장치.