KR0133654Y1 - 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가열장치를 개시한다. 본 고안은, 가열 대상물의 온도에 따라 그 저항값이 변화되는 제1PTC히터와; 제1PCT히터에 비하여 상대적으로 높은 상온 저항값을 갖으며, 높은 열량을 발생시켜 가열 대상물을 급속 가열시키는 제2PTC히터와; 제1, 2PTC히터에 대하여 병렬 접속된채, 상기 가열 대상물이 가열되지 않은 상태를 기준으로하여 제1, 2PTC히터의 전체 저항값에 비하여 높은 저항값을 갖으며, 제2PTC히터에 비하여 상대적으로 낮은 열량을 발생시키는 제3PTC히터;를 구비하여 된 것으로서, 3개의 PTC히터를 사용하여 가열대상물을 가열하고 그 온도를 유지시키도록 된 것이어서, 그 회로적인 구성과 전체 시스템의 단순화를 꾀할 수 있으며, 특히 전원을 온/오프 시키는 것에 의해 가열 대상물의 온도를 가열 및 유지시키지 않고, 각 PTC히터가 갖는 저항값의 변화에 의해 가열 및 유지시키는 동작을 반복시키도록 된 것이어서, 회로부품의 손상 및 열효율의 저하를 근본적을 해결한 효과가 있다.

Description

가열장치

제1도는 종래 가열장치의 회로적 구성도.

제2도는 본 고안에 따른 가열장치에 있어서, 제1, 2, 3 PTC히터의 내부 구조를 보인 단면도.

제3도는 각 히터간의 회로적인 연결 상태를 보인 회로도.

제4도는 각 히터들의 저항 특성값을 보인 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전원 31 : 제어부

32 : 가열부 31, 32 : 제1, 2 PTC히터

40 : 항온부 41 : 제3 PTC히터

50 : 전극 60 : PTC소자

70 : 열전도수단 71 : 절연물질

72 : 하우징

본 고안은 가열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열 대상물을 목표온도로 급속히 가열하고 이 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 가열(加熱) 장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 자판기(自販機) 예를들어 커피 자판기 등에 있어서는, 내부의 물의 온도를 급속히 가열시키고, 이를 일정하게 유지시켜야만 한다.

이와같은 일반적인 자판기에 사용되는 가열장치의 구성을 보면, 제1도에 도시된 바와 같이, 전원(1)과, 이 전원(1)으로부터 동력을 전달받아 가열 대상물을 가열하는 히터(3)와, 이 히터(3)에 의해 가열되는 물의 온도를 감지하는 센서(4)와, 센서(4)에 의해 감지된 물의 온도 즉, 가열 대상물의 온도에 따라 히터(3)를 온,오프(ON, OFF)시키거나 또는 발열량(發熱量)을 적절하게 조절하는 제어부(5)로 이루어진다.

그러나 이와같은 가열장치는 다음에 열거하는 많은 문제점을 내재하고 있다.

첫째, 센서(4)를 통해 가열 대상물의 온도를 감지하고, 동시에 이를 제어부(5)를 통해 히터(3)를 온/오프 시키는 것이어서, 그 회로적인 구성이 매우 복잡하게 된다.

둘째, 제어부(5)는 전원(1)을 온/오프 시켜 히터(3)를 가열하도록 된 것이어서, 각 회로부품 및 히터(3)의 수명 열화를 촉진하는 문제점이 있다.

셋째, 제어부(4)를 통해 온/오프 시키는 과정에서, 순간적인 과전류가 히터(3)에 가해지게 됨으로서, 히터(3)의 열효율이 떨어지게 되며, 특히 인체(人體)에 유해(有害)한 전자기파를 방출하는 문제점이 있다.

한편, 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 실용신안출원 94-22156에 개시된 바와 같이 2개의 PTC요소를 통해 가열 대상물을 가열하는 가열장치가 제안된 바 있다.

이와같은 가열장치는, 회로적인 구성이 간단하고, 전체 시스템(SYSTEM)이 단순하여 단가절감 등을 도모한 효과가 있는 것이지만, 이또한 전원을 온/오프 시키는 동작을 통해 가열 대상물를 가열하고, 이 온도를 일정하게 유지하도록 한 것이어서, 전술한 바와 같은 가열장치의 문제점을 근복적으로 해결하지는 못한 것이다.

본 고안은 이와같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 회로적인 구성이 간단하고, 특히 히터의 수명열화를 방지할 수 있으며, 높은 열효율을 얻을 수 있는 가열장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 가열장치는, 전원으로부터 전원을 공급받아 가열 대상물을 가열하는 가열부와, 상기 가열부에 의해 가열된 가열 대상물의 온도를 일정하게 유지하기 위한 항온부를 포함하는 가열장치에 있어서, 상기 가열부는, 상기 가열 대상물의 온도에 따라 그 저항값이 변화되는 제1 PTC히터와; 상기 제1 PTC히터에 비하여 상대적으로 높은 상온 저항값을 갖으며, 높은 열량을 발생시켜 가열 대상물을 급속 가열시키는 제2 PTC히터;를 구비하며, 상기 항온부는, 상기 제1, 2 PTC히터에 대하여 병렬 접속된채, 상온에서 상기 제1, 2 PTC히터의 전체 저항값에 비하여 높은 저항값을 갖으며, 상기 제2 PTC히터에 비하여 상대적으로 낮은 열량을 발생시키는 제3 PTC히터;를 구비하는 것을 그 특징으로 한다.

본 고안의 바람직한 한 특징은, 상기 제1, 2, 3 PTC히터는, 서로 나란하게 배열 설치된 전극과; 상기 전극 사이에 개재되는 PTC소자와; 상기 PTC소자로부터 발생된 열을 외부로 전달하기 위한 열전도수단;을 각각 구비하는 것에 있다.

본 고안의 바람직한 다른 한 특징은, 상기 PTC소자는, 적어도 1개이상 마련되며, 이들은 각각 서로 소정간격 이격되도록 배열 설치되는 것에 있다.

본 고안의 바람직한 또 다른 한 특징은, 상기 열전도수단은, 상기 전극과 이 내부에 위치된 PTC소자를 내장하는 하우징과; 상기 하우징과 전극 사이에 도포되며 높은 열전도성을 갖는 절연물질; 로 이루어진 것에 있다.

이와같은 본 고안의 특징적인 구성 및 이에따른 작용효과는 후술하는 첨부된 도면을 참조한 고안의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

제2도는 본 고안에 따른 가열장치에 있어서, 제1, 2, 3 PTC히터의 내부 구조를 보인 단면도이고, 제3도는 각 히터간의 회로적인 연결 상태를 보인 회로도이다. 그리고 제4도는 각 히터들의 저항 특성값을 보인 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 가열장치는, 크게 전원(10)과, 이 전원(10)으로부터 전원을 공급받아 가열 대상물을 가열 시키는 가열부(32)와, 가열부(32)에 의해 가열된 가열 대상물의 온도를 일정하기 유지하기 위한 항온부(40)로 대별된다.

가열부와 제어부는 서로 직렬 연결되어 있다.

제1 PTC히터(31)는 가열 대상물의 온도에 따라 그 저항값이 변화되게 되는 바, 즉, 가열 대상물이 가열되지 않은 상태에서는 제4도에 도시된 바와 같이 낮은 저항값을 유지하게 되며, 가열 대상물이 가열되어 목표온도에 도달하게 되면, 매우 높은 저항값을 갖게된다.

한편, 이와 직렬로 연결된 제2 PTC히터(32)는, 가열 대상물이 가열되지 않은 것을 기준으로 하여, 제1 PTC히터(31)에 비하여 상대적으로 높은 저항값을 갖는다. 또한 이 제2 PTC히터(32)는, 매우 높은 열량을 발생하게 되는 바, 이에따라 가열 대상물을 급속히 가열하는 역할을 수행한다.

전술한 항온부(40)는, 상호 직렬로 연결된 제1, 2 PTC히터(31, 32)와 병렬 접속되는 제3 PTC히터(41)를 구비하는 바, 이 제3 PTC히터(41)는, 가열 대상물이 가열되지 않은 것을 기준으로 하여, 제1, 2 PTC히터(31, 32)의 전체 저항값에 비하여 높은 저항값을 갖으며, 특히 제2 PTC히터(32)에 비하여 상대적으로 낮은 열량을 발생시키는 구조적인 특성을 갖는다.

한편, 이와같이 가열부(30)와 항온부(40)를 구성하고 있는 제1, 2, 3 PTC히터(31, 32, 41)의 각각의 구조를 보면, 제2도에 도시된 바와 같이 동일한 구성요소들로 이루어져 있다.

즉, 서로 나란하게 전극(50)이 위치되고, 이 전극(50) 사이에는 발열기능(자기발열기능)과 항온유지기능을 갖는 PTC서미스터(Positive Timperature Coefficient thermistor) 즉, PCT소자(60)가 위치된다.

이때 PTC소자(60)는 하나를 개재시키도록 하거나 또는 작은 것 여러개를 소정간격 이격되도록 배열 설치하여도 무방할 것이다.

그리고 전극(50)의 외부에는 가열 대상물 즉, 자판기 등에 있어서, 물등과의 누전(漏電)을 방지하는 것과 동시에 PTC소자(60)에 의해 발생된 열을 외부로 즉, 가열 대상물로 전달하기 위한 열전도수단(70)이 마련된다.

이때 열전도수단(70)으로써는, 전극(50)의 외측면에 직접 열전도(熱傳導)가 우수한 절연물질(71)을 직접 코팅(coating)하거나 또는 제2도에 도시된 바와 같이, 전극(50)과 이 내부에 위치된 PTC소자(60)를 내장하는 하우징(72)을 마련하고, 이 하우징(72)과 전극(50)사이에 절연물질(71)을 채워 넣어도 무방할 것이다.

이와같이 구성된 본 고안에 따른 가열장치는, 먼저 가열대상물의 온도가 낮은 경우에는 전원(10)으로부터 공급되는 전력은, 서로 직렬로 연결된 제1, 2 PTC히터(31, 32)쪽으로 흐르게 된다. 이는, 가열 대상물이 가열되지 않은 상태에서는, 제3 PTC히터(41)의 저항값이 제4도에 도시된 바와 같이 제1, 2 PTC히터(31, 32)의 저항값의 합계에 비하여 높기 때문이다.

이와같이 초기에 전류가 제1, 2 PTC히터(31, 32)쪽으로 흐르게 되면, 제2 PTC히터(32)가 갖고 있는 특성에 의해 즉, 그 열량을 많이 발생시키는 제2 PTC히터(32)에 의해 가열 대상물이 급격히 가열되어 그 온도가 상승하게 된다.

이때 이와같이 제 PTC히터(32)에 의해 가열 대상물의 온도가 목표값 이상으로 가열되게 되면, 상대적으로 제1 PTC히터(31)의 저항값이 급격히 상승하게 되어 이와 병렬로 연결된 제3 PTC히터(41)의 저항값 이상이 된다.

따라서, 전원(10)으로 부터의 전류는 제1, 2 PTC히터(31, 32)측에서 저항값이 낮은 제3 PTC히터(41)로 흐르게 되고, 이 제3 PTC히터(41)는 그 특성에 의해 즉, 제2 PTC히터(32)에 비하여 낮은 열량을 발생시킨다. 즉, 가열 대상물의 온도를 일정하게 유지 시키는데 필요한 열량만을 발생시키게 된다.

이에의해서 가열 대상물은 항시 일정한 온도를 유지하게 되는 것이다.

한편, 이와같은 본 고안은 가열 대상물을 자판기의 물을 가열하는 것을 예를들어 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 급격한 가열과 가열된 상태를 유지하기 위한 어떠한 곳에도 용이하게 적용 가능한 것은 주지할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 가열장치에 의하면, 3개의 PTC히터를 사용하여 가열대상물을 가열하고 그 온도를 유지시키도록 된 것이어서, 그 회로적인 구성과 전체 시스템의 단순화를 꾀할수 있으며, 특히 전원을 온/오프 시키는 것에 의해 가열 대상물의 온도를 가열 및 유지시키지 않고, 각 PTC히터가 갖는 저항값의 변화에 의해 가열 및 유지시키는 동작을 반복시키도록 된 것이어서, 회로부품의 손상 및 열효율의 저하를 근복적으로 해결한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전원으로부터 전원을 공급받아 가열 대상물을 가열하는 가열부와, 상기 가열부에 의해 가열된 가열 대상물의 온도를 일정하게 유지하기 위한 항온부를 포함하는 가열장치에 있어서, 상기 가열 대상물의 온도에 따라 그 저항값이 변화되는 제1 PTC히터(31)와; 상기 제1 PTC히터(31)에 비하여 상대적으로 높은 상온 저항값을 갖으며, 높은 열량을 발생시켜 가열 대상물을 급속 가열시키는 제2 PTC히터(32);를 구비하며, 상기 항온부(40)는, 상기 제1, 2 PTC히터(31, 32)에 대하여 병렬 접속된채, 상기 가열 대상물이 가열되지 않은 상태를 기준으로하여 상기 제1, 2 PTC히터(31, 32)의 전체 저항값에 비하여 높은 저항값을 갖으며, 상기 제2 PTC히터(32)에 비하여 상대적으로 낮은 열량을 발생시키는 제3 PTC히터(41);를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 가열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1, 2, 3 PTC히터(31, 32, 41)는, 서로 나란하게 배열 설치된 전극(50)과; 상기 전극(50) 사이에 개재되는 PTC소자(60)와; 상기 PTC소자(60)로부터 발생된 열을 외부로 전달하기 위한 열전도수단(70);을 각각 구비하는 가열장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 PTC소자(60)는, 적어도 1개 이상 마련되며, 이들은 각각 서로 소정간격 이격되도록 배열 설치되는 가열장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 열전도수단(70)은, 상기 전극(50)과 이 내부에 위치된 PTC소자(60)를 내장하는 하우징(72)과; 상기 하우징(72)과 전극(50) 사이에 도포되며 높은 열전도성을 갖는 절연물질(71);로 이루어진 가열장치.