온수 히터

온수 히터{hot water heater}

본 발명은 온수 히터에 관한 것으로, 특히 온수의 수위가 정해진 위치보다 더 낮아지는 경우에 발열부에 전원 공급을 차단함으로써, 불필요한 온수 히터의 동작을 정지시킬 수 있고, 더 나아가 발열부가 과열되는 경우 온수 히터의 동작을 리셋시킴으로써, 발열부의 과열에 의한 화재 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 상기 온수의 수위가 정해진 위치보다 더 높고, 온수 설정 온도가 상기 발열부의 과열을 방지하기 위해 채택되는 리셋용 온도 센서의 리셋 가동 온도 이상인 경우에, 온수의 온도에 의하여 상기 리셋용 온도 센서가 동작하더라도, 상기 발열부에 지속적으로 전원을 공급하도록 함으로써, 상기 온수 설정 온도까지 온수를 히팅할 수 있는 온수 히터에 관한 것이다.

일반적으로 산업용으로 널리 사용하고 있는 온수히터(일명, '돼지꼬리 히터'라 함)는 보일러시설이 없는 곳이나 온수를 사용할 수 없는 현장(건축공사, 공장, 농가, 군부대 등..)에서 휴대용으로 온수히터를 현장에 가지고 다니면서 전기를 공급받아 물을 데워 사용할 수 있도록 하고 있다.

상기 온수히터를 이용한 물의 가열 온도는 물을 대략 70∼100℃로 가열하여 사용하며, 전력사용은 1.5Kw, 3kW, 5kW로 구분하여 사용되며, 이동이 편리하다는 점에서 널리 사용되고 있다.

상기 온수히터(100)의 개략적인 외형적인 구조를 살피면, 첨부된 도 1에서와 같다.

온도 조절노브(101), 표시램프(102), 전원스위치(103), 걸고리(104)가 구비된 컨트롤 박스(110)와, 상기 컨트롤 박스(110)로부터 두 가닥으로 인출되면서 각각 말단부분은 상호 돼지꼬리 형태로 말려 하나로 이어지게 형성된 발열부(122)를 갖는 히터봉(120)과, 상기 컨트롤 박스(110)로부터 인출되어 말단이 상기 발열부(122)에 근접 가능하게 설치되어 물의 온도를 감지하는 센서봉(130)으로 크게 구성된다.

상기 센서봉(130)의 하단부는 통상적으로 발열부에서 30mm∼50mm정도의 높이 차이를 두고 근접 설치되어 발열부(122)와 근접한 위치에서 가열되는 물의 온도를 센싱할 수 있도록 되어 있는 것으로 내부에 열감지선(도면에서 생략함)이 설치된다.

참고로 상기 히터봉(120)의 발열부(122) 내부에는 전열선 즉, 코일형태로 된 니크롬선이 안내됨과 동시에 그 주변은 전열선을 안정적으로 잡아줌과 동시에 형태를 유지시키면서 고르게 발열이 이루어질 수 있도록 석분이 충전된다. 상기 전열선은 상기 컨트롤 박스(110)로부터 상기 히터봉(120) 내부를 관통하는 전선과 연결 설치되어 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 기존의 온수히터(100)는 물을 담을 수 있는 수조에 상기 컨트롤 박스(110)에 마련된 걸고리(104)를 걸어 준 상태에서 전원스위치를 통한 전기 공급으로서 전열선을 가열함으로써 수조 내에 담은 물을 설정된 온도까지 데워 온수를 사용할 수 있게 된다.

상기 히터봉(120) 사이에 위치한 상기 센서봉(130)은 가열되는 물의 온도를 감지함으로써, 상기 컨트롤 박스(110) 내에 배치되는 제어부(미도시)가 상기 발열부(122)의 가열을 중단하거나 또는 연속시키는 동작을 제어할 수 있도록 한다.

그러나 온수히터의 사용상에 있어, 수조로부터 온수의 사용에 따른 물이 급격이 줄어들어 상기 물의 수위가 상기 센서봉(130) 아래로 내려가거나, 또는 장시간 동안 상기 온수 히터를 가동시킴으로써, 상기 수조 내의 물이 증발되어 상기 물의 수위가 상기 센서봉(130) 아래로 내려가는 경우, 더 이상 상기 센서봉(30)은 상기 물의 온도를 감지할 수 없다.

따라서, 상기 설정된 물의 온도가 높은 경우, 상기 컨트롤 박스(110) 내의 제어부는 상기 발열부(122)에 지속적으로 전원을 공급하게 된다. 결과적으로, 상기 발열부(122)는 과열되고, 이로 인하여 상기 발열부(122) 자체가 파손될 가능성이 커지고, 더 나아가 화재가 발생할 수 있는 큰 문제점을 가지고 있다.

정리하면, 상기 센서봉(130)은 가열되는 온수의 온도를 감지하고, 이 감지된 온수의 온도에 따라, 상기 컨트롤 박스(110)는 전기적인 자동제어로서 상기 발열부(122)의 동작을 온/오프시킬 수 있다. 따라서, 수조 내의 물의 수위가 상기 센서봉(130)의 단부 아래의 위치로 내려가면, 상기 센서봉(130)이 상기 온수의 온도를 감지할 수 없기 때문에, 상기 발열부(122)의 파손을 피할 수 없게 되고, 더 나아가 화재 사고로 연결될 수 있는 문제점을 가진다.

한편, 바이메탈과 같은 온도 센서를 이용하여, 상기 발열부의 과열을 감지하고, 과열이 감지되면, 상기 바이메탈이 동작함으로써, 상기 발열부에 전원 공급을 차단하게 된다.

상기 온도 센서로서 사용되는 바이메탈은 가동 온도에 도달하면 스위칭 동작을 수행한다. 그런데, 상기 바이메탈이 가동될 때, 실제 바이메탈 표면 및 주변온도는 상기 가동 온도보다 훨씬 높게 된다. 결과적으로, 예견하지 못한 사고가 추가적으로 발생할 수도 있고, 온수 히터에 관련된 과승 실험에 통과할 수 없게 된다.

실제, 약 70℃에서 동작하는 바이메탈은 가동 온도 도달에 따른 스위칭 동작시, 그 표면온도가 약 200℃를 넘게 된다. 따라서, 예견하지 못한 사고를 방지하고, 온수 히터에 관련된 소정의 과승 실험을 통과하기 위하여, 약 45℃ ~ 70℃ 사이에서 동작하는 바이메탈을 사용하게 되고, 최대 물의 끓는점(100℃) 이하에서 동작하는 바이메탈을 사용하게 된다.

그런데, 이와 같이, 온수의 끓는점보다 훨씬 낮은 가동 온도를 가지는 바이메탈을 사용하는 경우, 정상적으로 온수를 히팅하는 과정에서, 상기 온수가 끓기 전에, 상기 바이메탈이 동작됨으로써, 상기 발열부에 전원 공급이 차단되는 경우가 발생한다.

결국, 상기 발열부의 과열에 따른 화재 사고를 방지하기 위하여 채택한 상기 바이메탈에 의하여, 사용자가 원하는 히팅 온도로 온수를 히팅할 수 없는 문제점이 발생하기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 온수의 수위가 정해진 위치보다 더 낮아지는 경우에 발열부에 전원 공급을 차단함으로써, 불필요한 온수 히터의 동작을 정지시킬 수 있고, 더 나아가 발열부가 과열되는 경우 온수 히터의 동작을 리셋시킴으로써, 발열부의 과열에 의한 화재 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 상기 온수의 수위가 정해진 위치보다 더 높고, 온수 설정 온도가 상기 발열부의 과열을 방지하기 위해 채택되는 리셋용 온도 센서의 리셋 가동 온도 이상인 경우에, 온수의 온도에 의하여 상기 리셋용 온도 센서가 동작하더라도, 상기 발열부에 지속적으로 전원을 공급하도록 함으로써, 상기 온수 설정 온도까지 온수를 히팅할 수 있는 온수 히터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 온수 히터를 이루는 구성수단은, 내부에 컨트롤러가 구비되는 컨트롤 박스, 상기 컨트롤 박스로부터 두 가닥으로 인출되되, 서로 이격된 상태로 평행하게 배치되는 한 쌍의 금속관과, 상기 각각의 금속관 말단 부분이 상호 돼지꼬리 형태로 말려서 하나로 이어져 형성된 발열부로 구성되는 히터봉, 상기 컨트롤 박스로부터 인출되어 그 말단이 상기 발열부 상측에 위치하되, 상기 한 쌍의 금속관 사이에 배치되는 전극관, 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관에 부착 형성되되, 상기 전극관의 말단부와 상기 발열부 사이에 위치하는 리셋용 온도 센서, 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관에는 전기적으로 도통될 수 있도록 연결되고, 상기 전극관에는 전기적으로 절연된 상태로 연결되는 연결 전극을 포함하여 구성되고, 상기 컨트롤러는 상기 수위가 상기 전극관 말단 아래로 내려간 것으로 판단한 경우, 상기 발열부로 공급되는 전원을 차단함과 아울러, 상기 리셋용 온도 센서에 의하여 리셋 가동 온도가 감지되면, 상기 발열부 제어를 리셋시키고, 상기 컨트롤러는 상기 수위가 상기 전극관 말단 위쪽에 위치한 것으로 판단하고, 온수 설정 온도가 상기 리셋 가동 온도 이상인 상태에서 상기 리셋용 온도 센서에 의하여 리셋 가동 온도가 감지되면, 상기 발열부 제어를 리셋시키지 않고, 상기 발열부로 전원을 지속적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 컨트롤러는 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관과 상기 전극관이 서로 온수에 의하여 전기적으로 연결되는지 여부에 따라, 상기 온수의 수위가 상기 전극관의 말단 아래로 내려가는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 컨트롤러는 상기 수위가 상기 전극관 말단 위쪽에 위치한 것으로 판단하고, 온수 설정 온도가 상기 리셋 가동 온도 이상인 경우, 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관에 전기적으로 도통 연결되는 상기 연결 전극이 온수에 의하여 상기 전극관에 전기적으로 연결되는 것을 감지하여 상기 발열부로 전원을 지속적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리셋용 온도 센서는 상부만이 개방된 파이프 내부에 고정 배치되고, 상기 파이프는 체결구에 의하여 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관에 접촉 결합되며, 상기 연결 전극은 상기 전극관의 말단에 끼워지는 제1 절연 튜브의 표면을 감싸도록 형성되고, 상기 파이프의 개방된 상부 내측으로 끼워지는 제2 절연 튜브에 삽입배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 하부가 막혀있는 삽입홀과 상기 삽입홀에 인접하여 나란하게 형성되는 관통홀이 내측에 수직 방향으로 형성되어 있는 결합구를 구비하고, 상기 리셋용 온도 센서는 상기 삽입홀 내부에 고정 배치되고, 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관은 상기 관통홀에 관통하여 배치되며, 상기 연결 전극은 상기 전극관의 말단에 끼워지는 제1 절연 튜브의 표면을 감싸도록 형성되고, 상기 삽입홀의 개방된 상부 내측으로 끼워지는 제2 절연 튜브에 삽입배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 내부가 비어있는 수용 공간이 있고, 하부면은 상기 발열부에 접촉 결합되며, 상부면에는 연결홀이 형성되는 연결구를 구비하고, 상기 리셋용 온도 센서는 상기 수용 공간에 고정 배치되고, 상기 연결 전극은 상기 전극관의 말단에 끼워지는 제1 절연 튜브의 표면을 감싸도록 형성되고, 상기 연결홀을 통하여 상기 수용공간 내측으로 끼워지는 제2 절연 튜브에 삽입배치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 연결 전극은 상기 제1 절연튜브의 표면 일부에만 접촉되는 금속편인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨트롤 박스 내부에는 상기 한 쌍의 금속관과 상기 전극관의 상단을 각각 안내하여 고정하는 고정홀이 형성되어 있고, 상기 전극관과 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관은 각각 연결 단자에 의하여 상기 컨트롤러에 전기적으로 연결되되, 상기 연결 단자는 수직편과 수평편이 일체로 연결된 "ㄱ"자 형상을 가지고, 상기 수직편은 상기 전극관용 고정홀과 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관용 고정홀에 각각 삽입되어, 각각 상기 전극관의 상단과 상기 어느 하나의 금속관의 상단에 전기적으로 연결되고, 상기 수평편은 상기 고정홀에 인접하여 형성된 단자 연결부를 통해 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 온수 히터에 의하면, 온수의 수위가 정해진 위치보다 더 낮아지는 경우에 발열부에 전원 공급을 차단하기 때문에, 불필요한 온수 히터의 동작을 정지시킬 수 있고, 이로 인하여 전력 소모를 최소화할 수 있고, 발열부의 과열을 사전에 차단할 수 있는 장점이 있다.

또한, 발열부가 과열되는 경우 온수 히터의 동작을 리셋시키기 때문에, 온수 히터에 공급되는 전원을 차단한 후 다시 전원을 공급하지 않는 이상, 상기 발열부에 전원이 인가되지 않고, 이로 인하여 상기 발열부의 과열에 의한 화재 발생을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 온수의 수위가 정해진 위치보다 더 높고, 온수 설정 온도가 상기 발열부의 과열을 방지하기 위해 채택되는 리셋용 온도 센서의 리셋 가동 온도 이상인 경우에, 온수의 온도에 의하여 상기 리셋용 온도 센서가 동작하더라도, 상기 발열부에 지속적으로 전원을 공급하도록 함으로써, 온수가 정상적으로 채워져 있는 경우에 설정 온도까지 히팅되지 못하는 것을 방지하고, 상기 온수 설정 온도까지 정상적으로 온수를 히팅할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 일반적인 온수 히터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온수 히터의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 온수 히터를 구성하는 연결 전극의 연결 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온수 히터의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온수 히터를 구성하는 결합구의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 온수 히터의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 온수 히터를 구성하는 연결구의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 온수 히터를 구성하는 연결 전극의 바람직한 구조 및 연결 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 온수 히터를 구성하는 연결 단자의 구성과 배치도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 온수 히터의 회로 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 온수 히터에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온수 히터(100)의 사시도이고, 도 10은 온수 히터(100)의 등가 회로도이다.

도 2 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 온수 히터(100)는 내부에 컨트롤러(170)가 구비되는 컨트롤 박스(110), 상기 컨트롤 박스(110)로부터 두 가닥으로 인출되어 형성되는 히터봉(120), 상기 히터봉(120) 사이에 평행하게 배치되는 전극관(140) 및 상기 히터봉(120)에 접촉 부착되는 리셋용 온도 센서(150) 및 상기 전극관(140)에 절연 상태로 결합되고 상기 히터봉(120)에 전기적으로 연결되는 연결 전극(180)을 포함하여 구성된다.

상기 컨트롤 박스(110)는 온도 조절노브(101), 표시램프(102), 전원스위치(103), 걸고리(104) 등이 구비된다. 상기 온수 히터(100)는 물을 담을 수 있는 수조에 상기 걸고리(104)를 걸어 준 상태에서 전원 코드를 콘센트에 꽂아 전기 공급으로 상기 히터봉(120)의 말단에 형성된 발열부(122)를 가열함으로써, 수조 내에 담은 물(온수)을 소정의 온수 설정 온도까지 가열시키는데 사용된다.

따라서, 상기 컨트롤 박스(110)에는 상기 온수를 가열하고자 하는 온도로 설정할 수 있는 온도 조절 노브(101)가 구비되어 있고, 사용자에 의하여 외부 전원을 상기 발열부(122)에 공급하는 것을 단속하는 전원스위치(103)가 구비되어 있으며, 이들 동작 상태를 표시해주는 표시램프(102)가 구비되어 있다.

한편, 상기 컨트롤 박스(110) 내부에는 상기 온도 조절노브(101)에 의하여 설정된 온수 설정 온도에 따라 상기 발열부(122)의 전원 공급을 제어하고, 더 나아가 온수의 수위가 정해진 위치 아래로 내려간 경우, 상기 발열부(122)에 전원 공급을 차단하고, 상기 발열부(122)가 과도하게 과열된 경우, 상기 발열부(122)에 전원 공급 동작을 리셋시키는 기능을 수행하며, 상기 온수의 수위가 정해진 위치 이상인 상태에서 상기 리셋용 온도 센서(150)가 동작하더라도 지속적으로 상기 발열부(122)에 전원을 공급하도록 제어하는 컨트롤러(170)가 구비된다. 이와 같은 컨트롤러(170)는 다양한 능동 소자 및 수동 소자들로 구성되는 회로가 형성된 회로 기판으로서, 상기 컨트롤 박스(110) 내부에 안착된다.

상기 컨트롤 박스(110)로부터 두 가닥으로 인출되는 상기 히터봉(120)은 상기 컨트롤 박스(110)로부터 두 가닥으로 인출되되, 서로 이격된 상태로 평행하게 배치되는 한 쌍의 금속관(121)과, 상기 각각의 금속관(121) 말단 부분이 상호 돼지꼬리 형태로 말려서 하나로 이어져 형성된 발열부(122)로 구성된다.

구체적으로, 상기 히터봉(120)은 상기 컨트롤 박스(110)의 하방으로부터 두 가닥으로 인출되면서 각각 말단 부분이 상호 돼지꼬리 형태로 말려 하나로 이어져서 형성된다. 이 때, 상기 돼지꼬리 형태로 말려 하나로 이어져서 형성되는 부분이 상기 발열부(122)에 해당되고, 상기 컨트롤 박스(110)의 하방으로부터 평행하게 이격되어 인출되는 한 쌍의 관이 금속관(121)에 해당된다.

상기 금속관(121) 내부에는 상기 컨트롤러(170)의 제어에 따라 전원을 공급하는 전원용 도선(121a)이 내장되고, 상기 발열부(122) 내부에는 상기 전원용 도선(121a)에 전기적으로 연결되어 열을 발생시키는 발열체(122a)가 내장된다.

상기 히터봉(120)을 구성하는 상기 금속관(121)과 상기 발열부(122)는 도전성과 강성을 갖춘 재질(예를 들어, 스테인레스 재질)의 파이프 형상으로 제공되고, 그 내부에는 각각 상기 전원용 도선(121a)과 발열체(122a)를 안정적으로 잡아주면서 고르게 발열이 이루어지도록 충전제(미도시)가 채워진다. 상기 발열체(122a)는 코일 형태를 가지는 니크롬선으로 구성할 수 있다.

이와 같은 구성 하에서, 상기 컨트롤러(170)는 상기 온도 조절노브(101)에 의하여 설정된 온도로 상기 온수가 가열될 수 있도록 상기 발열체(122a)에 전원을 공급할 수 있다.

구체적으로, 상술한 종래 기술에서 설명한 센서봉(도 1에서 도면부호 130으로 표기됨)과 같이, 온수의 온도를 감지할 수 있는 수온 센서를 설치하고, 상기 수온 센서에서 감지된 온수 온도가 상기 설정된 온수 설정온도 이하이면 상기 컨트롤러(170)는 상기 발열체(122a)에 전원을 인가하여 온수를 계속 가열하도록 제어하고, 상기 수온 센서에서 감지된 온수 온도가 상기 설정된 온수 설정온도를 초과하면 상기 컨트롤러(170)는 상기 발열체(122a)에 인가되는 전원을 차단하여 온수 가열을 정지하도록 제어한다. 일반적으로 상기 수온 센서는 도 1에 도시된 센서봉 또는 도 2에 도시된 전극관(140) 내부 하단에 배치된다.

그런데, 이와 같은 동작에 따라, 상기 온수를 가열하는 방법은 상기 수온 센서에 의하여 온수의 온도가 감지되는 경우에만 적용될 수 있다. 만약, 상기 온수의 수위가 낮아져서 상기 수온 센서에 의하여 더 이상 상기 온수의 온도를 감지할 수 없게 되는 경우에는, 상기 수온 센서에서 감지되는 온도는 대기 온도에 해당되고, 상기 설정 온도가 상기 대기 온도 이상이 되는 경우에는 상기 발열체(122a)에 지속적으로 전원이 공급됨으로써, 상기 발열체(122a)의 과열에 의한 자체 손상과 함께 화재 발생이라는 위험한 상황을 초래할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 온수의 수위를 감지하기 위한 상기 전극관(140)과 상기 발열부(122)의 과도한 과열을 감지할 수 있는 리셋용 온도 센서(150)를 구비한다.

상기 전극관(140)은 상기 컨트롤 박스(110)로부터 인출되어 그 말단이 상기 발열부(122) 상측에 위치하되, 상기 한 쌍의 금속관(121) 사이에 배치된다. 구체적으로, 상기 전극관(140)은 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)과 함께 상기 온수를 통하여 폐회로를 구성한다.

즉, 상기 금속관(121)에 접지 전원을 인가하고, 상기 전극관(140)에 구동 전원을 인가한 상태에서, 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 위에 위치하면, 상기 온수가 전도성이 있기 때문에, 상기 금속관(121)과 상기 전극관(140)은 상기 온수를 통하여 폐회로를 구성한다.

반면, 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 아래로 내려가면, 상기 금속관(121)과 상기 전극관(140)은 전기적 연결 매체(온수)가 없기 때문에, 전기적으로 연결되지 않은 상태, 즉 개방 상태가 된다. 이 경우, 상기 컨트롤러(170)는 상기 발열부(122, 구체적으로 발열체(122a))로 공급되는 전원을 차단하도록 제어함으로써, 불필요한 온수 히터의 동작을 정지시킴과 동시에 상기 발열부(122)의 과열을 사전에 차단할 수 있도록 한다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하겠다.

상술한 전극관(140)을 이용한 수위 감지 동작을 통하여 상기 발열부(122)의 전원 공급을 차단하는 기능이 고장나거나 오동작하는 경우에는, 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 아래로 내려가더라도 상기 발열부의 전원 공급이 차단되지 않을 수 있다. 이 경우에는 상기 발열부(122)의 과도한 과열로 인하여 화재 발생이라는 위험한 상황이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 리셋용 온도 센서(150)가 상기 발열부(122)의 과열을 감지하기 위하여 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)에 접촉 부착 형성된다.

구체적으로, 상기 리셋용 온도 센서(150)는 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)에 부착 형성되되, 상기 전극관(140)의 말단부와 상기 발열부(122) 사이에 위치하도록 배치된다. 즉, 상기 리셋용 온도 센서(150)는 상기 금속관(121)에 접촉하여 부착되되, 상기 전극관(140)의 말단보다 하측에 위치하도록 배치된다. 따라서 상기 리셋용 온도 센서(150)는 상기 발열부(122)의 과열에 따라 발생하는 주변 뜨거운 열기 또는 상기 히터봉을 통해 전달되는 뜨거운 열에 의하여 동작될 수 있다.

상기 리셋용 온도 센서(150)는 자체적으로 스위칭을 수행할 수 있는 기능을 가지고 있고, 특정 온도 이상이 감지되면 자체적으로 스위칭을 수행한다. 구체적으로, 상기 리셋용 온도 센서(150)는 리셋 가동 온도(스위칭 동작 온도)를 감지하면, 상기 금속관(121)과의 전기적 연결을 오프시킨다.

이와 같이, 상기 리셋용 온도 센서(150)에 의하여 상기 리셋 가동 온도가 감지된 경우, 상기 컨트롤러(170)는 상기 발열부(122) 제어를 리셋시킨다. 즉, 상기 컨트롤러(170)는 상기 리셋용 온도 센서(150)에 의하여 상기 리셋 가동 온도가 감지되면, 상기 온수 히터에 공급되는 외부 전원을 차단하고, 다시 전원을 연결하기 전에는 상기 발열부(122)에 전원이 인가되지 않도록 제어한다. 결과적으로, 상기 발열부(122)의 과도한 과열에 의한 화재 가능성이 미연에 방지될 수 있다.

여기서 중요한 사항은 상기 리셋용 온도 센서(150)에 의하여 리셋 가동 온도가 감지되면, 상기 컨트롤러(170)는 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140) 말단 아래로 내려간 것으로 판단한 경우에만 상기 발열부(122)의 제어를 리셋시킨다.

따라서, 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 위쪽으로 위치하고 있는 상태에서, 상기 리셋용 온도 센서(150)에 의하여 리셋 가동 온도가 감지된 경우에는 상기 발열부의 제어가 리셋되지 않도록 상기 컨트롤러가 제어한다. 이에 대해서는 후술하겠다.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기 컨트롤러(170)는 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140) 말단 아래로 내려간 것으로 판단한 경우, 상기 발열부(122)로 공급되는 전원을 차단하도록 제어한다. 물론, 상기 컨트롤러(170)는 상기 온수의 수위가 다시 상기 전극관(140) 말단 이상으로 위치한 것으로 판단한 경우에는 다시 상기 발열부(122)로 전원이 공급될 수 있도록 제어한다.

또한, 상기 컨트롤러(170)는 상기 수위가 상기 전극관 말단 아래로 내려간 것으로 판단한 경우, 상기 발열부로 공급되는 전원을 차단함과 아울러, 상기 리셋용 온도 센서(150)에 의하여 리셋 가동 온도가 감지된 경우, 상기 온수 히터에 공급되는 외부 전원을 차단하고, 다시 전원을 연결하기 전에는 상기 발열부(122)에 전원이 인가되지 않도록, 상기 발열부 제어를 리셋시킨다.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 리셋용 온도 센서(150)는 리셋 가동 온도가 감지되면 스위칭 동작을 수행한다. 따라서, 상기 리셋용 온도 센서(150)는 상기 수위가 상기 전극관(140)의 말단 위쪽에 위치한 경우에도, 상기 수온에 의하여 동작될 수도 있다.

결과적으로, 상기 리셋 가동 온도(리셋용 온도 센서로 사용되는 바이메탈의 동작 온도)가 45℃ ~ 50℃인 리셋용 온도 센서를 사용하고, 상기 온수를 끓이기 위하여 사용자에 의하여 온수 설정온도가 100℃로 설정된다면, 상기 온수가 설정 온도로 히팅되기 전에, 상기 리셋용 온도 센서가 동작되고, 결과적으로 상기 발열부에 전원이 공급되는 것이 차단됨으로써, 원하는 온수의 온도로 히팅할 수 없다.

따라서, 상기 컨트롤러(170)는 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 아래로 내려갔는지 또는 위쪽에 위치하는지에 따라, 상기 리셋용 온도 센서가 동작되는 경우, 상기 발열부의 전원 공급 제어를 리셋시킬 것인가 또는 지속적으로 전원 공급을 유지할 것인지를 판단하게 된다.

상술한 바와 같이, 상기 컨트롤러(170)는 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)과 상기 전극관(140)이 서로 온수에 의하여 전기적으로 연결되는지 여부에 따라, 상기 온수의 수위가 상기 전극관의 말단 아래로 내려가는지 여부를 판단하게 된다.

상기 판단 결과, 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 아래로 내려간 것으로 판단된 상태에서, 상기 리셋용 온도 센서(150)가 리셋 가동 온도를 감지하게 되면, 상기 컨트롤러(170)는 상기 발열부의 과열을 방지하기 위하여 상기 발열부의 제어를 리셋시킨다.

반대로, 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 위쪽에 위치한 것으로 판단된 상태에서, 상기 리셋용 온도 센서(150)가 리셋 가동 온도를 감지하게 되면(이 경우에는 히팅되고 있는 온수의 온도에 의하여 상기 리셋용 온도 센서가 동작됨), 상기 컨트롤러(170)는 사용자에 의하여 설정된 온수 설정온도로 상기 온수가 정상적으로 히팅될 수 있도록, 상기 발열부의 제어를 리셋시키지 않고, 상기 발열부에 지속적으로 전원 공급이 이루어질 수 있도록 제어한다.

정리하면, 상기 컨트롤러(170)는 상기 수위가 상기 전극관(140) 말단 위쪽에 위치한 것으로 판단하고, 온수 설정 온도가 상기 리셋 가동 온도 이상인 상태에서 상기 리셋용 온도 센서에 의하여 리셋 가동 온도가 감지되면, 상기 발열부 제어를 리셋시키지 않고, 상기 발열부로 전원을 지속적으로 공급하도록 제어한다.

이와 같이, 상기 온수 수위가 상기 전극관(140) 말단 위쪽에 위치한 상태에서, 상기 리셋용 온도 센서(150)가 동작되더라도, 상기 발열부의 제어를 리셋시키지 않고, 지속적으로 전원 공급을 유지하도록 하기 위하여, 본 발명에서는 연결 전극(180)을 구비한다.

상기 연결 전극(180)은 상기 온수 수위가 상기 전극관(140)의 말단 위쪽에 위치한 상태에서 상기 리셋용 온도 센서(150)가 동작되는 경우, 상기 컨트롤러(170)가 상기 발열부의 제어를 리셋하지 않고, 지속적으로 전원을 공급할 수 있도록 하기 위한 매개체 역할을 수행한다.

상기 연결 전극(180)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전극관(140)에는 전기적으로 절연된 상태로 연결된다. 즉, 상기 연결 전극(180)은 제1 절연 튜브(181)가 개재된 상태로 상기 전극관(140)에 결합된다. 그리고, 상기 연결 전극(180)은 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)에는 전기적으로 도통될 수 있도록 연결된다.

상기 연결 전극(180)과 상기 어느 하나의 금속관(121)을 전기적으로 도통하기 위한 연결 방법은 도 2에 도시되지 않았지만, 다양한 방법으로 연결될 수 있다. 상기 연결 전극(180)과 상기 어느 하나의 금속관(121)의 전기적 연결 방법은 다양한 방법 중, 어느 하나를 채택하면 된다. 이에 대해서는 후술하겠다.

결과적으로, 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관(121)은 상기 연결 전극(180)에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 연결 전극(180)은 상기 전극관(140)에 절연된 상태로 존재한다. 따라서, 상기 연결 전극(180)과 상기 전극관(140)을 전기적으로 연결하면 하나의 폐회로를 구성할 수 있다.

상기 전극관(140)은 상기 컨트롤 박스(110)로부터 인출되어 그 말단이 상기 연결 전극(180)에 절연된 상태로 결합되어 있고, 이 연결 전극(180)은 상기 한 쌍의 금속관(121) 사이에 배치된다. 구체적으로, 상기 전극관(140)은 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)과 함께 상기 연결 전극(180)을 매개체로 하여 상기 온수를 통하여 폐회로를 구성할 수 있다.

즉, 상기 금속관(121)에 접지 전원을 인가하고, 상기 전극관(140)에 구동 전원을 인가한 상태에서, 상기 온수가 상호 절연된 상태로 결합되어 있는 상기 전극관(140)과 상기 연결 전극(180)을 전기적으로 연결하면 폐회로를 구성할 수 있다.

따라서, 상기 온수의 수위가 정상적인 위치에 있는 경우에, 상기 전극관(140)과 상기 연결 전극(180)은 온수를 전기적 연결 매개체로 하여 서로 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 금속관(한 쌍의 금속관은 서로 접지로 묶여 있기 때문에, 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관이면 됨), 상기 연결 전극(180), 상기 전극관(140) 및 상기 연결 전극(180)과 상기 전극관(140) 사이의 온수에 의하여 폐회로를 구성할 수 있다.

이와 같은 구성을 통하여, 상기 컨트롤러(170)는 상기 온수의 수위가 정상적인 위치에 있는 경우(상기 전극관 말단의 위쪽에 위치한 경우), 상기 온수의 온도에 의하여 상기 리셋용 온도 센서(150)가 동작하더라도, 상기 발열부의 제어를 리셋시켜 전원 공급을 완전 차단하도록 제어하지 않고, 폐회로 연결 감지를 통하여 상기 발열부에 전원이 지속적으로 공급될 수 있도록 제어한다.

상기 컨트롤러(170)에 의한 상기 폐회로 연결 감지는 상기 온수에 의하여 상기 연결 전극(180)과 전극관(140)이 전기적으로 도통됨으로써, 상기 금속관(121)과 상기 전극관(140) 사이에서 발생하는 전류 흐름 또는 전압 변화량 등을 이용하여 감지할 수 있다. 이와 같은 폐회로 연결 감지는 다양하게 구성될 수 있다.

정리하면, 상기 컨트롤러(170)는 상기 수위가 상기 전극관 말단 위쪽에 위치한 것으로 판단하고, 온수 설정 온도가 상기 리셋 가동 온도 이상인 경우, 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관(121)에 전기적으로 도통 연결되는 상기 연결 전극(180)이 온수에 의하여 상기 전극관(140)에 전기적으로 연결되는 것을 감지하여 상기 발열부로 전원을 지속적으로 공급한다.

이와 같은 연결 전극(180)을 통하여 상기 컨트롤러(170)는 히팅하고자 하는 물이 충분할 때, 즉 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 상측에 위치할 때, 상기 리셋용 온도 센서(150)가 온수의 온도에 의하여 동작되더라도, 상기 발열부의 전원 공급을 차단하지 않고, 정상적으로 상기 온수가 설정 온도까지 히팅될 수 있도록 상기 발열부에 지속적으로 전원이 공급될 수 있도록 제어한다.

상기 연결 전극(180)은 상기 전극관(140)에 절연된 상태로 연결된다. 그리고, 상기 리셋용 온도 센서(150)는 온수에 노출되지 않도록 배치될 필요성이 있다. 따라서, 이하에서는 상기 리셋용 온도 센서(150)가 온수에 노출되지 않고, 상기 연결 전극(180)과 상기 전극관(140)이 전기적으로 절연된 상태로 결합되는 구조에 대해서 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 봉 형상의 파이프(185)가 체결구(160)에 의하여 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)에 접촉 결합되어 있다. 상기 파이프(185)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하부는 막혀있고, 상부만이 개방된 구조를 가진다. 상기 리셋용 온도 센서(150)에 해당하는 바이메탈은 상기 파이프(185) 내부에 고정 배치된다.

즉, 상기 리셋용 온도 센서(150)는 상부만이 개방된 상기 파이프(185) 내부에 고정 배치되고, 상기 파이프(185)는 상기 체결구(160)에 의하여 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)에 접촉 결합된 상태를 유지한다.

상기 연결 전극(180)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 절연 튜브(181)를 매개로 하여 상기 전극관(140)에 전기적으로 절연된 상태로 결합된다. 그리고, 상기 연결 전극(180)은 제2 절연 튜브(183)에 삽입된다. 그리고, 상기 제2 절연 튜브(183)는 상기 연결 전극(180)을 끼운 상태로 상기 파이프(185)의 개방된 부분에 삽입되어 고정된다.

결과적으로, 상기 연결전극(180)이 끼워진 상태로 상기 제2 절연 튜브(183)가 상기 파이프(185)의 개방부분에 삽입되기 때문에, 상기 파이프(185) 내부에 고정 배치되는 상기 리셋용 온도 센서(150)에 해당하는 바이메탈은 온수에 노출되지 않는다.

정리하면, 상기 연결 전극(180)은 상기 전극관(140)의 말단에 끼워지는 제1 절연 튜브(181)의 표면을 감싸도록 형성되고, 상기 파이프(185)의 개방된 상부 내측으로 끼워지는 제2 절연 튜브(183)에 삽입 배치된다.

상기 연결 전극(180)은 도 2에 도시된 바와 같이, 구리 재질로 형성되고 상하부면이 개방된 원통형 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 형상을 가지는 상기 연결 전극(180)이 상기 전극관(140)의 말단에 끼워져 있는 제1 절연 튜브(181)의 표면을 감싸도록 형성된다. 물론, 후술하겠지만, 상기 연결 전극(180)은 원통형의 형상을 가지지 않고, 간단하게 제작될 수 있는 금속편으로 대체할 수 있다.

한편, 상기 연결 전극(180)은 상술한 바와 같이 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)에 전기적으로 도통될 수 있도록 연결된다. 이와 같은 연결 방법은 다양하게 구성할 수 있고, 본 발명에서는 이 다양한 방법 중, 어느 하나를 채택하면 충분하다.

예를 들면, 상기 연결 전극(180)은 상기 파이프(185) 내부에 고정 배치되는 상기 리셋용 온도 센서에 해당하는 바이메탈을 통하여 상기 금속관(121)에 전기적으로 도통될 수 있다. 즉, 상기 바이메탈로 구성되는 상기 리셋용 온도 센서(150)의 일단은 상기 금속관(121)에 접촉 결합되는 상기 파이프(185)(도전체로 구성)에 접촉되도록 고정 배치되고, 타단은 전선 등을 통하여 상기 연결 전극(180)에 연결할 수 있다.

물론, 상기 파이프(185)의 내부 공간으로 돌출된 상기 연결 전극(180)의 끝단과 상기 바이메탈로 구성되는 상기 리셋용 온도 센서(150)가 접촉 결합되는 상기 파이프(185)의 내면을 전선을 통하여 연결할 수도 있다. 상기 파이프(185)는 도전성이 있고, 상기 금속관(121)과 접촉 결합되기 때문에, 상기 연결 전극(180)은 상기 금속관(121)에 전기적으로 도통될 수 있도록 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 온수 히터에 적용되는 연결 전극(180)의 결합 관계를 설명하기 위한 분리 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 절연 튜브(181)는 상기 전극관(140)에 끼워진 상태로 결합되고, 상기 연결 전극(180)은 상기 제1 절연 튜브(181)의 표면을 감쌀 수 있도록 배치된다. 따라서, 상기 연결 전극(180)은 상기 제1 절연 튜브(181)를 개재하여 상기 전극관(140)과 절연 상태로 결합되어 있다.

상기 연결 전극(180)의 하측은 상기 제2 절연 튜브(183)에 끼워진 상태가 되고, 상기 제2 절연 튜브(183)는 상기 파이프(185)의 개방된 부분에 삽입된다. 이 때, 상기 제2 절연 튜브(183)는 상기 파이프(185)의 개방된 부분에 밀착되어 삽입되기 때문에, 상기 파이프(185)의 내부 공간은 외부와 밀폐된다. 따라서, 상기 파이프(185)의 내부 공간에 고정 배치되는 상기 리셋용 온도 센서(150)에 해당하는 바이메탈은 온수에 노출되지 않는다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온수 히터의 사시도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 온수 히터(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 온수 히터와 대부분 비슷한 구조를 가지고 있고, 다만 도 2에서 사용된 파이프(185)를 사용하지 않고, 알루미늄 다이캐스팅을 통해 형성된 결합구(187)를 이용하여 상기 리셋용 온도 센서(150)를 내재시킨다는 점과, 도 2에서 사용된 체결구(160)를 사용하지 않고 상기 결합구(187)에 의하여 상기 금속관(121)을 접촉 결합시킨다는 점이 다르다.

도 4에 도시된 상기 결합구(187)는 알루미늄 다이캐스팅에 의하여 형성된 사각 형상을 가진다. 그리고, 상기 결합구(187)는 서로 인접하여 나란하게 형성되고 수직 방향으로 형성된 삽입홀(187a)과 관통홀(187b)을 구비한다.

기서 상기 삽입홀(187a)은 상부는 개방되어 있고 하부는 막혀있으며, 상기 관통홀(187b)은 상하부가 모두 개방된 형태를 가진다. 즉, 발명의 제2 실시예에 따른 온수 히터는 하부가 막혀있는 삽입홀(187a)과 상기 삽입홀에 인접하여 나란하게 형성되는 관통홀(187b)이 내측에 수직 방향으로 형성되어 있는 결합구(187)를 구비한다.

상기 삽입홀(187a)에 내부에는 상기 리셋용 온도 센서(150)에 해당하는 바이메탈이 고정 장착되고, 상기 전극관(140), 제1 절연 튜브(181), 연결 전극(180), 제2 절연 튜브(183)가 결합된 부분이 상기 삽입홀(187a)의 상부 개방된 부분에 삽입 배치된다. 따라서, 상기 삽입홀(187a) 내부에 고정 배치되는 상기 리셋용 온도 센서(150)는 온수에 노출되지 않는다.

구체적으로, 상기 연결 전극(180)은 상기 전극관(140)의 말단에 끼워지는 제1 절연 튜브(181)의 표면을 감싸도록 형성되고, 상기 삽입홀(187a)의 개방된 상부 내측으로 끼워지는 제2 절연 튜브(183)에 삽입 배치된다. 결국, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전극관(140), 제1 절연 튜브(181), 연결 전극(180), 제2 절연 튜브(183)가 결합된 부분이 상기 삽입홀(187a)의 상부 개방된 부분에 삽입 배치된다.

한편, 상기 관통홀(187b)에는 상기 금속관(121)이 관통되어 배치된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관(121)은 상기 관통홀(187b)에 관통하여 배치된다. 따라서, 상기 금속관(121)은 상기 결합구(187)에 의하여 고정 배치될 수 있다.

그리고, 상기 리셋용 온도 센서(150)에 해당하는 바이메탈은 상기 삽입홀(187a)에 고정 배치되되, 일측이 상기 삽입홀(187a)에 접촉 배치되고, 타단은 전선이 연결되고, 이 전선은 상기 제2 절연 튜브(183)의 내부 공간을 지나고, 상기 전극관(140)을 거쳐서 연장되어 상기 컨트롤 박스(110)로 연결된다.

또한, 상기 연결 전극(180)은 하단이 전선 일단이 연결되고, 이 전선의 타단이 상기 결합구(187)에 접촉 연결되거나, 상기 리셋용 온도 센서에 해당하는 바이메탈에 연결됨으로써, 상기 연결 전극(180)과 상기 금속관(121)을 전기적으로 도통될 수 있도록 연결할 수 있다. 상기 결합구(187)가 상기 금속관(121)에 접촉 결합되기 때문에, 상기 결합구(187) 또는 바이메탈에 전기적으로 연결된 상기 연결 전극과 상기 금속관 역시 전기적으로 도통될 수 있도록 연결될 수 있다.

정리하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부가 막혀있는 삽입홀과 상기 삽입홀에 인접하여 나란하게 형성되는 관통홀이 내측에 수직 방향으로 형성되어 있는 결합구를 구비하고, 상기 리셋용 온도 센서는 상기 삽입홀 내부에 고정 배치되고, 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관은 상기 관통홀에 관통하여 배치되며, 상기 연결 전극은 상기 전극관의 말단에 끼워지는 제1 절연 튜브의 표면을 감싸도록 형성되고, 상기 삽입홀의 개방된 상부 내측으로 끼워지는 제2 절연 튜브에 삽입배치된다.

도 5는 상기 결합구(187)에 대한 상세도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 결합구(187)는 삽입홀(187a)과 관통홀(187b)이 나란하게 수직 방향으로 형성되어 있고, 상기 삽입홀(187a)은 상부가 개방되고 하부가 막혀있으며, 상기 관통홀(187b)은 상하부가 모두 개방된 형태로 상기 금속관이 관통 배치될 수 있도록 형성된다.

한편, 상기 결합구(187)는 상기 관통홀(187b)에 상기 금속관(121)이 삽입된 후, 상기 금속관의 강한 고정을 위하여 나사 조립 구조를 가진다. 구체적으로, 상기 관통홀(187b)의 내측에서 외부로 절개된 절개 슬릿(187c)을 형성하고, 이 절개 슬릿에 의하여 분리된 상기 결합구의 양 쪽 날개부에 각각 나사홀을 형성시킨다.

그러면, 상기 관통홀(187b)에 상기 금속관을 관통 삽입한 후, 상기 나사홀을 통해 나사를 결합하면, 상기 양 쪽 날개부가 더 근접하게 됨으로써, 상기 금속관은 상기 관통홀(187b)에 강하게 고정 결합될 수 있다. 결국, 상기 금속관과 상기 전극관은 상기 결합구(187)에 의하여 모두 안정적으로 고정될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 온수 히터의 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 온수 히터는 상술한 제1 및 제2 실시예에 따른 온수 히터의 구조와 대부분 동일하고, 연결구(189)에 의하여 상기 리셋용 온도 센서(150)에 해당하는 바이메탈을 온수로부터 노출되지 않도록 하는 점이 상이하다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 온수 히터에 적용되는 상기 연결구(189)는 내부가 비어있는 수용 공간을 가지는 구조를 가지고, 하부는 막혀 있는 상태로 상기 발열부(122)에 접촉 결합되고, 상부는 연결홀(189a)이 형성되어 있다. 상기 연결홀(189a)에는 상기 전극관(140), 제1 절연 튜브(181), 연결 전극(180), 제2 절연 튜브(183)가 결합된 부분이 삽입된다.

구체적으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 온수 히터(100)는 내부가 비어있는 수용 공간이 있고, 하부면은 상기 발열부(122)에 접촉 결합되며, 상부면에는 연결홀(189a)이 형성되는 연결구(189)를 구비하고, 상기 리셋용 온도 센서(150)는 상기 수용 공간에 고정 배치되고, 상기 연결 전극(180)은 상기 전극관(14)의 말단에 끼워지는 제1 절연 튜브(181)의 표면을 감싸도록 형성되고, 상기 연결홀(189a)을 통하여 상기 수용공간 내측으로 끼워지는 제2 절연 튜브(183)에 삽입 배치된다.

결국, 상기 연결구(189) 내측에 고정 배치되는 상기 리셋용 온도 센서(150)에 해당하는 바이메탈은 상기 전극관(140), 제1 절연 튜브(181), 연결 전극(180), 제2 절연 튜브(183)가 결합된 부분이 상기 연결홀(189a)에 삽입되어 막고 있기 때문에, 온수에 노출되지 않게 된다.

이상에서 설명한 제1 내지 제3 실시예에 따른 온수 히터에 적용되는 연결 전극(180)은 상기 제1 절연 튜브(181)를 개재하여 상기 전극관(140)에 절연된 상태로 결합되고, 이 연결 전극(180)은 상기 제2 절연 튜브(183)에 끼워진 상태로, 상기 제2 절연 튜브가 상기 파이프(185) 또는 결합구(187) 또는 연결구(189)에 삽입되는 형태를 가진다.

그런데, 상기 연결 전극(180)은 구리 재질의 원통 형상을 가질 수도 있지만, 제작상의 편의를 위하여 간단한 구조로 대체할 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 연결 전극(180)은 상기 제1 절연 튜브(181)의 표면 일부에만 접촉되는 금속편으로 구성할 수 있다.

상기 금속편으로 구성되는 연결 전극은 상기 제1 절연 튜브(181)의 표면에 접촉된 상태로 상기 제2 절연 튜브(183)에 끼워지기 때문에, 이탈되지 않고 안정적으로 배치될 수 있다.

이상에서 설명한 실시예를 통하여 본 발명에 따른 온수 히터는 온수의 수위에 따라 발열부에 전원을 공급하거나 차단하고, 온수 수위가 상기 전극관(140)의 말단 아래로 내려간 경우에, 상기 리셋용 온도 센서가 동작하면, 상기 발열부의 과열을 방지하기 위하여 전원 공급을 차단한다.

또한, 상기 온수 수위가 상기 전극관의 말단 위쪽에 위치한 상태에서 상기 리셋용 온도 센서가 온수의 열에 의하여 동작되면, 상기 발열부의 전원 공급을 차단하는 것이 아니라, 사용자가 설정한 온수 설정 온도까지 상기 온수를 히팅할 수 있도록, 상기 발열부에 지속적으로 전원을 공급하도록 제어한다.

이와 같은 제어는 컨트롤 박스(110)에 장착되는 컨트롤러에 의하여 이루어진다. 상기 컨트롤러가 상기 온수 수위가 상기 전극관의 말단 아래로 내려갔는지 또는 위쪽에 위치하는지를 판단하고, 상기 리셋 온도 센서가 동작되는지 여부 또는 상기 연결 전극과 상기 전극관이 온수에 의하여 전기적으로 연결되는지 여부를 판단하기 위해서는, 상기 금속관(121) 및 전극관(140)이 상기 컨트롤러와 회로적으로 연결되어야 한다.

따라서, 상기 컨트롤 박스(110) 내부에는 상기 금속관(121) 및 전극관(140)이 상기 컨트롤러에 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 연결 단자(190)가 구비되고, 이 연결 단자(190)를 이용하여 상기 금속관(121) 및 전극관(140)을 상기 컨트롤러에 전기적으로 연결한다.

구체적으로 설명하면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤 박스(110) 내부에는 상기 한 쌍의 금속관(121)과 상기 전극관(140)의 상단을 각각 안내하여 고정하는 고정홀(111)이 형성되어 있다. 이 고정홀(111)에 상기 금속관(121) 및 전극관(140)이 끼워진 상태로 고정된다.

이와 같이 상기 고정홀(111)에 안내되어 고정되는 상기 금속관(121) 및 전극관(140)은 소정 형성의 연결 단자(190)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 연결 단자(190)의 일단은 상기 금속관(121) 및 전극관(140)에 접촉 연결되고, 타단은 상기 컨트롤러와 전선을 통하여 전기적으로 연결된다.

구체적으로, 상기 전극관(140)과 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)은 각각 연결 단자(190)에 의하여 상기 컨트롤러에 전기적으로 연결된다.

상기 연결 단자(190)는 도 9에 도시된 바와 같이, 수직편(190a)과 수평편(190b)이 일체로 연결된 "ㄱ"자 형상을 가진다. 이와 같은 형상을 가지는 상기 연결 단자(190)를 구성하는 상기 수직편(190a)은 상기 전극관용 고정홀(111)과 상기 한 쌍의 금속관 중, 어느 하나의 금속관용 고정홀(111)에 각각 삽입되어, 각각 상기 전극관(140)의 상단과 상기 어느 하나의 금속관(121)의 상단에 전기적으로 연결된다.

구체적으로, 상기 수직편의 하단은 상기 고정홀(111)의 내면과 상기 전극관(140)과 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)의 외면 사이에 끼워진 상태로 삽입된다. 결과적으로, 상기 수직편은 안정적으로 고정된 상태로 상기 전극관(140)과 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 수직편(190a)에 일체로 연결 형성되는 상기 수평편(190b)은 상기 고정홀(111)에 인접하여 형성된 단자 연결부(113)를 통해 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결된다. 상기 단자 연결부(113)는 상기 수평편의 끝단과 상기 컨트롤러에 연결된 전선의 일단을 전기적으로 연결하기 위한 부분이다.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 단자 연결부(113)는 나사홀이 형성되어 있고, 상기 수평편 끝단에 형성된 결합홀과 상기 컨트롤러에 연결된 전선의 일단에 형성된 도체링을 상기 나사홀에 일치시킨 후, 나사로 결합하면, 상기 연결단자(190)와 상기 컨트롤러는 전기적으로 연결될 수 있다.

이와 같이 동작되는 상기 본 발명에 따른 온수 히터(100)의 구체적인 작동 과정을 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 10은 본 발명에 따른 온수 히터의 등가 회로 구성도이다.

본 발명에 따른 온수 히터(100)는 온도 조절노브(101)에 의하여 설정된 온도로 온수를 가열하기 위하여, 상기 컨트롤러(170)는 상기 금속관(121) 내부를 따라 배치되는 상기 전원용 도선(121a)을 통해 상기 발열부(122) 내부에 배치되는 상기 발열체(122a)로 전원을 공급하거나 차단한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 온수 히터(100)에 구비되는 수온 센서(미도시)에서 감지되는 온수의 온도가 상기 설정된 온도 이하이면, 상기 컨트롤러(170)는 상기 발열체(122a)로 전원이 공급될 수 있도록 제어하고, 상기 수온 센서(미도시)에서 감지되는 온수의 온도가 상기 설정된 온도를 초과하면, 상기 컨트롤러(170)는 상기 발열체(122a)로 전원이 공급되는 것을 차단하도록 제어한다.

상기 온수의 온도를 감지하는 수온 센서는 도 1 내지 도 7에 도시되지 않았지만, 상기 온수의 온도를 측정할 수 있다면, 상기 온수 히터(100)의 소정 위치에 설치될 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 상기 수온 센서는 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 별도의 센서봉(도 1에서 도면 부호 130으로 표기됨)을 통해 설치될 수도 있다. 그러나, 별도의 센서봉을 설치하면, 본 발명에 따른 온수 히터의 구조가 복잡해지기 때문에, 본 발명에 따른 상기 수온 센서는 상기 전극관(140)의 말단 내부에 고정 배치되도록 하고, 상기 전극관(140)의 내부를 따라 배치되는 별도의 도선에 의하여 상기 컨트롤러(170)에 전기적으로 연결될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 온수 히터(100)는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 전극관(140)과 상기 금속관(121)을 평행하게 배치하고, 이 전극관과 금속관이 전기적 연결 매개체인 온수에 의하여 전기적으로 연결되는지 여부에 따라, 상기 온수의 수위가 특정 위치 아래로 내려가는지 여부를 판단하고, 이 판단 결과에 따라, 상기 발열부(122)로의 전원 공급을 단속할 수 있다.

구체적으로, 상기 컨트롤러(170)는 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)과 상기 전극관(140)이 서로 온수에 의하여 전기적으로 연결되는지 여부에 따라, 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 아래로 내려가는지 여부를 판단한다.

예를 들어, 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 위쪽으로 위치함에 따라, 상기 전극관(140)과 상기 금속관(121)이 상기 온수를 전기적 연결 매개체로 하여 폐회로를 구성하면, 상기 폐회로를 따라 전류가 흐르게 되고, 이 전류를 통해 상기 컨트롤러(170)는 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 위쪽에 위치하고 있는 것으로 판단하여, 상기 온수의 온도가 상기 설정 온도에 도달하지 않았다면, 상기 발열부(122)에 전원이 공급될 수 있도록 스위치를 제어한다.

반대로, 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 아래에 위치함에 따라, 상기 전극관(140)과 상기 금속관(121)이 상기 온수를 전기적 연결 매개체로 하여 폐회로를 구성하지 못하면(개방 회로가 형성되면), 상기 개방 회로를 따라 전류가 흐르지 않게 되고, 이를 통해 상기 컨트롤러(170)는 상기 온수의 수위가 상기 전극관(140)의 말단 아래에 위치하고 있는 것으로 판단하여, 상기 온수의 온도가 상기 설정 온도에 도달했는지에 상관없이, 상기 발열부(122)로의 전원 공급이 차단될 수 있도록 스위치를 제어한다.

결과적으로, 수조에 온수가 거의 존재하지 않는 경우, 불필요한 온수 가열 동작이 이루어지지 않도록 상기 온수 히터의 동작을 정지시키고, 이로 인하여 온수 히터의 소비 전력을 최소화할 수 있으며, 상기 발열부의 과열을 사전에 예방할 수 있도록 하는 장점이 있다.

한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온수 히터는 리셋용 온도 센서(150)를 이용하여 상기 발열부(122)의 과도한 과열을 미연에 방지할 수 있다. 구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)과, 상기 전극관(140) 내부를 따라 배치되는 연결용 도선(141)은 상기 리셋용 온도 센서(150)를 통해 폐회로를 구성할 수도 있고, 개방회로를 구성할 수도 있다.

상기 리셋용 온도 센서(150)는 상기 발열부가 과열된 상태가 아닌 경우에는 상기 금속관(121)과, 상기 전극관(140) 내부를 따라 배치되는 연결용 도선(141)의 전기적 연결을 유지시키다가, 상기 발열부가 과도하게 과열되어 상기 리셋 가동 온도가 감지되면, 상기 금속관(121)과, 상기 전극관(140) 내부를 따라 배치되는 연결용 도선(141)의 전기적 연결을 턴오프시킨다.

결국, 상기 발열부가 과도하게 과열되어 상기 리셋 가동 온도가 감지됨에 따라, 상기 리셋용 온도 센서(150)가 상기 금속관(121)과, 상기 전극관(140) 내부를 따라 배치되는 연결용 도선(141)의 전기적 연결을 턴오프시키면, 폐회로가 개방되기 때문에, 더 이상 전류가 흐르지 않고, 이를 통해 상기 컨트롤러(170)는 상기 발열부(122)의 동작 제어가 리셋되도록 제어한다.

상기 리셋용 온도 센서에 의하여 리셋 가동 온도가 감지되면, 상기 컨트롤러(170)가 상기 발열부 동작 제어를 리셋시키기 때문에, 본 발명에 따른 온수 히터에 인가되는 외부 전원을 차단한 후, 다시 전원을 인가하는 동작을 수행하지 않는 한, 상기 발열부(122)로 전원 공급은 이루어지지 않는다. 따라서, 상기 발열부의 과도한 과열에 의한 화재 발생의 위험 상황을 미연에 방재할 수 있다.

상기 한 쌍의 금속관(121) 중, 어느 하나의 금속관(121)에 접촉되어 부착되되, 상기 전극관(140)의 말단부와 상기 발열부(122) 사이의 위치에 배치되는 상기 리셋용 온도 센서(150)는 상기 발열부(122)가 과도하게 과열되면 상기 금속관(121)과 상기 연결용 도선(141) 사이의 전기적 연결을 스위칭 오프시키는 동작을 수행할 수 있으면 모두 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 리셋용 온도 센서(150)는 바이메탈 온도 센서로 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 바이메탈 온도 센서는 자체적인 물리적 특성에 따라 결정되는 스위칭 동작 온도가 감지되면, 스위칭 오프가 되어 상기 금속관(121)과 상기 연결용 도선(141) 사이의 전기적 연결을 오프시킨다. 따라서, 상기 리셋 가동 온도는 상기 바이메탈 온도 센서의 스위칭 동작 온도에 해당된다.

상기 바이메탈 온도 센서는 자체적인 물리적 특성에 따라 결정되는 스위칭 동작 온도(예를 들어, 100℃)가 감지되면, 상기 금속관(121)과 상기 연결용 도선(141) 사이의 전기적 연결을 오프시킨다. 본 발명에 적용되는 상기 바이메탈 온도 센서는 40℃ ~ 60℃ 사이에서 동작되는 것을 사용한다. 그 이상의 동작 온도를 가지는 바이메탈 온도 센서를 사용하면, 그 표면 온도가 200℃가 넘어감에 따라, 과승 실험에 통과할 수도 없고, 예견하지 못한 추가 사고가 발생할 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 발열부(122)가 과도하게 과열되어, 상기 금속관(121)에도 과도한 열이 전도되면, 상기 금속관(121)에 접촉 부착되는 상기 바이메탈 온도 센서는 리셋 가동 온도에서 스위칭 오프된다. 결과적으로, 상기 금속관(121)과 상기 연결용 도선(141) 사이의 전기적 연결은 끊어진다.

도 10에 도시된 연결용 도선(141)은 상기 컨트롤 박스(110)에서 상기 전극관(140) 내부로 안내된 후, 상기 전극관(140) 말단에서 인출되어, 상기 파이프(185) 또는 결합구(187) 또는 연결구(189) 내부로 인입됨으로써, 상기 바이메탈 온도 센서(150)에 전기적으로 연결된다.

이와 같은 연결 관계를 통하여 상기 온수의 수위가 정해진 위치보다 더 낮아지는 경우에 발열부(122)에 전원 공급을 차단함으로써, 불필요한 온수 히터의 동작을 정지시킬 수 있고, 더 나아가 발열부(122)가 과도하게 과열되는 경우 온수 히터의 동작을 리셋시킴으로써, 발열부(122)의 과열에 의한 화재 발생을 미연에 방지할 수 있다.

그런데, 상기 온수의 수위가 정해진 위치보다 더 높게 위치한 경우, 즉, 상기 온수의 수위가 상기 전극관의 말단 위쪽에 위치한 경우, 상기 리셋용 온도 센서에 해당하는 바이메탈이 사용자가 설정한 설정 온도까지 온수를 히팅하지 않았는데도 불구하고, 상기 온수의 온도에 의하여 동작될 수 있다.

이와 같은 동작에 의하여 상기 발열부의 전원 제어를 리셋시키면, 사용자가 설정한 설정 온도로 온수를 히팅하지 못하게 된다. 따라서, 컨트롤러는 상술한 바와 같이, 상기 온수의 수위가 충분한 상태에서 상기 리셋용 온도 센서가 동작하더라도, 상기 연결 전극(180)과 상기 전극관(140)이 온수에 의하여 전기적으로 도통된 상태인 것으로 확인되면, 상기 발열부의 전원 제어를 리셋시키지 않고, 상기 발열부에 지속적으로 전원을 공급할 수 있도록 제어한다.

따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤러(170)는 전극관(140), 금속관(121) 및 연결 전극(180)이 전기적으로 서로 연결되어 폐회로를 구성하는지 여부에 따라, 상기 리셋용 온도 센서가 동작하더라도, 상기 발열부의 전원 제어를 리셋시키지 않고, 상기 발열부에 지속적으로 전원을 공급할 것인지를 판단한다.

도 10에 도시된 "A" 부분에 형성된 스위치는 상기 연결 전극(180)과 상기 전극관(140) 사이에 형성된 스위치인데, 이는 온수에 의하여 스위칭 온 또는 스위칭 오프되는 것을 의미한다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100 : 온수 히터 101 : 온도조절노브
102 : 표시램프 103 : 전원 스위치
104 : 걸고리 110 : 컨트롤 박스
111 : 고정홀 113 : 단자 연결부
120 : 히터봉 121 : 금속관
121a : 전원용 도선 122 : 발열부
122a : 발열체 140 : 전극관
141 : 연결용 도선 150 : 리셋용 온도 센서
160 : 체결구 170 : 컨트롤러
180 : 연결 전극 181 : 제1 절연 튜브
183 : 제2 절연 튜브
185 : 파이프 187 : 결합구
187a : 삽입홀 187b : 관통홀
187c : 절개 슬릿 189 : 연결구
189a : 연결홀 190 : 연결 단자
190a : 수직편 190b : 수평편