KR100325885B1 - 노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템에 관한 것이다. 상세히 설명하면, 겨울철에 도로의 유지관리에서 가장 중요한 강설로 인하여 눈이 쌓인 눈을 녹이거나, 노면의 결빙을 방지하고 또한 도로의 온도변화에 따른 균열을 방지하여 차량사고와 교통체증으로 인한 경제적 손실을 줄이고, 도로의 내구성을 향상시키기 위해 전기 열선을 이용한 발열체를 도로에 삽입하여 자동차의 하중을 견딜 수 있는 노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템에 관한 것으로서, 110 및 220V의 전압에서 사용할 수 있는 발열체에 내장된 두 개의 열선은 전압조절기로부터 전력을 공급받아 발열체에 열을 공급하는 장치로 피복은 방열과 방수처리가 되어 있으며, 반영구적인 것으로 열선의 두께는 1.23mm 로 구성되어 있으며, 발열체는 외부로부터 야기되는 충격을 견딜 수 있으며, 노면이 얼지 않도록 열을 발산해주는 부속품으로 열전도 효율을 향상시키기 위해 동합금을 선택하여 차량의 하중을 견딜 수 있어 반영구적으로 사용할 수 있도록 하였고, 길이는 도로의 상태에 따라 조절이 가능하고 높이 30mm, 두께 5mm 로 사용하는 것이 가장 좋은 효과 가 있으며, 상기 두 개의 열선 및 연결봉이 내장될 수 있는 열선통공과 연결봉통공이 형성되어 있으며, 상기 발열체를 연장하여 설치할 수 있는 지름3mm,길이40mm의 크기이며, 상기 발열체의 연결통공에 삽입하여 연결하며, 연결봉의 재질은 발열체와 동일하거나, 특수합성수지로 하였으며, 상기 발열체와 연결되어 노면의 주변환경을 감지하여 중앙컴퓨터에 전송하는 길이는 20mm, 두께는 4mm의 크기이며, 온도센서와 습도센서가 내장되어 있는 감지기와, 상기 감지기에 연결되어 있으며, 중앙컴퓨터로부터 시스템가동명령을 받으면 노면상태와 주변환경에 따라 발열체에 적절한 전력공급을 조절하는 역할을 하는 중앙전압조절기와,

상기감지기 및 중앙조절기에 연결되어 있으며, 주변의 환경에 따라 상기 모든 장치를 제어하는 중앙컴퓨터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템에 관한 것이다.

Description

노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템 {NO FREEZING SYSTEM FOR ROAD}

본 발명은 노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템에 관한 것이다. 상세히 설명하면, 겨울철에 도로의 유지관리에서 가장 중요한 강설로 인하여 눈이 쌓인 눈을 녹이거나, 노면의 결빙을 방지하고 또한 도로의 온도변화에 따른 균열을 방지하여 차량사고와 교통체증으로 인한 경제적 손실을 줄이고, 도로의 내구성을 향상시키기 위해 전기 열선을 이용한 발열체를 도로에 삽입하여 자동차의 하중을 견딜 수 있는 노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템에 관한 것이다.

노면 결빙 방지 시설은 이런 문제점을 보완하고 관리, 유지하는데 경제적 손실을 줄이며, 교통사고로 인한 인명과 재산 손실을 줄일 수 있다.

대한민국 특허공보 공고번호 제 95-13925호에는 열교환 매체를 지하에 매설하여서 지열에 의해서 열교환 매체를 가열시키는 열 흡수단계와 열교환단계와, 열교환 매체에 흠수된 지열을 지표부근으로 전달하는 단계와, 지표부근으로 전달된 지열을 방열시키는 방열단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 도로의 결빙방지방법이 공개되어 있으며,

동공보 공고번호 제92-6166호에는 도로의 상황을 감지하여 정온전선과 히터로서 가열하여 도로의 결빙이나 눈이 쌓이는 상태를 해빙 또는 녹이도록 제어하는 스노우 및 결빙탐지회로에 관한 기술이 기재되어 있으나,

종래의 공개된 기술들은 일부 활주로에서 시공설치 운용되는 보일러 스팀 방식이나 열선방식은 설치비용이 큰 문제이며 보다 더 큰 문제는 관리 유지 즉, 종래의 기술은 전력소모가 많으며, 신설도로에만 가능하고, 보수 교체가 용이하지 못하므로 관리 유지비용이 많이 소요되며, 도로의 기층과 표층의 결합이 불안하여 오랜 시간 동안 차량의 하중을 견디기엔 미흡했다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 발열체내부에 열선이 삽입되어 열선에서 발생하는 열에 의해 발열체에 열을 전달시키며 발열체의 열에 의해 도로에 열을 전달하고, 발열체커바는 동합금으로 열전도를 향상시키며, 차량의 하중에 의한 발열체의 마모를 방지하도록 하여 겨울철에 결빙된 도로의 오르막길, 내리막길, 고가도로, 육교계단, 아파트계단 등에 설치하여 미끄럼을 방지하는 노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도 1 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 단면도

도 2 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 발열체 단면도

도 3 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 연결봉 및 발열체

도 4 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 측면도

도 5 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 조절 패널

도 6 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 회로도

도 7 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 참고도

도면의 부호설명

(1)열선 (2)반전도체코아 (3)불소폴리머자켓 (4)동박 (5)외부커바

(6,7)연결선 (9)감지기 (10)중앙전압조절기 (11)발열체

(12)아스팔트 (13)판넬 (14)연결봉 (15)스위치 (16,16')열선통공

(17)연결봉통공

상기와 같은 목적을 달성하고자, 본 발명은 동합금으로 구성된 발열체의 내부에 두 개의 열선과 연결봉으로 형성되어 있으며, 상기 발열체는 감지기 및 중앙컴퓨터에 연결되어 중앙컴퓨터의 지시에 의해 열을 도로 및 계단 등에 발산함을 특징으로 하는 노면 결빙 방지 시설 및 그 시스템에 관한 것이다.

발열체는 외부로부터 야기되는 충격을 견딜 수 있으며, 노면이 얼지 않도록 열을 발산해주는 부속품으로 열전도 효율을 향상시키기 위해 동합금을 선택하여 차량의 하중을 견딜 수 있어 반영구적으로 사용할 수 있도록 하였고, 길이는 도로의 상태에 따라 조절이 가능하고 높이 30mm, 두께 5mm 로 사용하는 것이 가장 좋은 효과 가 있는 것으로 나타났으며,

발열체에 열을 공급하는 장치로 피복은 방열과 방수처리가 되어 있으며, 반영구적인 것으로 1.23mm두께의 열선과, 그 위에 반전도체코아와 불소폴리머자켓과 동박 및 외부커바로 구성되어 있고,

열선은 중앙전압조절기로부터 전력을 공급받아 발열체에 열을 공급하는 장치로 피복은 방열과 방수처리가 되어 있으며, 반영구적인 것으로 열선의 두께는 1.23mm 로 구성하였다.

감지기는 노면과 주변 환경의 상태를 파악하여 중앙컴퓨터에 전송하는 역할을 하며, 노면 결빙방지시스템을 가동하는 중요한 장치중 하나인 것이며 길이는 20mm, 두께는 4mm로 하였다.

감지기의 구성은 온도센서와 습도센서가 내장되어 있다.

중앙전압조절기 중앙컴퓨터로부터 시스템가동명령을 받으면 노면상태와 주변환경에 따라 발열체에 적절한 전력공급을 조절하는 역할을 하는 것이다,

도로 표면이 차량의 많은 사용과 세월이 지남에 따라 도로가 마모되면 상기 장치도 도로표면의 마모되는 속도와 동일하게 마모되며, 도로가 변형되면, 본 발명의 장치도 도로의 변형과 동일하게 변형되고, 본 발명의 장치에 충격을 가하면 도로 아래로 파고 들어가 본 발명의 장치는 손상되지 않아 반영구적으로 사용할 수 있으며, 물이 스며들면 발열하여 수증기로 외부로 방출하며, 종래에는 315V로 만 사용하여 전력의 소비가 많이 소요되는 단점을 해결하고자, 110V 와 220V겸용으로 사용할 수 있도록 하였다.

도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 단면도, 도2는 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 발열체 단면도, 도3은 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 연결봉 및 발열체, 도4는 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 측면도, 도5는 본 발명의 노면 결빙 방지 시설조절 패널, 도6은 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 회로도, 도7은 본 발명의 노면 결빙 방지 시설 참고도를 도시하였고, (1)열선, (2)반전도체코아, (3)불소폴리머자켓, (4)동박, (5)외부커바, (6,7)연결선, (9)감지기, (10)중앙전압조절기, (11)발열체, (12)아스팔트, (13)판넬, (14)연결봉, (15)스위치, (16,16')열선통공 및 (17)연결봉통공을 나타냄을 알 수 있다.

본 발명은 습도, 온도 센서가 내장된 중앙전압조절기(10)로써 노면의 상태(결빙)컴퓨터에 전송하고 컴퓨터에서 도로상태를 파악하여 중앙전압조절기(10)내의 전압조절기에 전원공급명령을 내려 전압조절기에서 적절한 전압을 열선에 공급하여 노면의 결빙을 방지한다.

열선(1)과 열선의 간격은 도로 상태에 따라 조절 가능하다. 열선(1)의 두께는 1.23㎜로 되어 있으며 반영구적인 제품이다. 컴퓨터 제어 방식은 옵션으로 설정하며 열선에 전력 공급은 수동으로 가능하다.

발열체(11)실제 크기로서 외부로부터 야기되는 충격을 견딜 수 있도록 제작 설계된 제품으로 노면이 얼지 않도록 열을 발산해 주는 중요한 장치이다.

발열체에 내장된 두 개의 열선은 전압조절기로부터 전력을 공급받아 발열체에 열을 공급하는 장치로 피복은 방열과 방수처리가 되어 있으며, 반영구적인 것으로 1.23mm두께의 열선(1)과, 그 위에 반전도체코아(2)와 불소폴리머자켓(3)과 동박(4) 및 외부커바(5)로 구성되어 있으며,

차선거리에 제한 없이 발열체(11)를 설치 가능하며 차선간의 연결방법은 발열체 연결부위에 지름3mm,길이40mm인 연결봉(14)을 발열체(11)의 연결통공(17)에 삽입하여 연결하며, 연결봉(14)의 재질은 발열체와 동일하거나, 특수합성수지로 하였으며, 차선 확장공사나 보수공사 시에 발열체의 부분 설치나 교체가 가능토록 하였다

본 발명의 설치는 시공 전에 주변환경에 알맞도록 발열체(11)를 적당한 간격으로 한후 깊이 30mm, 두께 5mm로 도로를 절단한 후 열선(1)이 내장된 발열체를 삽입하여 발열체를 도로 표면과 일치하도록 소형롤러를 이용하여 발열체 삽입작업을 마무리 한 후 발열체의 열선(1)과 감지기(9)에 연결된 선(6,7)에 연결한 후 중앙전압조절기(10)와 감지기(9)를 연결하면 설치가 완료되어 중앙전압(10)조절기에서 적정온도를 설정하여 세팅한다.

발열체(11)가 도로에서 돌출 되어 있는 지와, 열선(1)이 단선되어 있는지 감지기(9)의 정상작동여부등과, 수동으로도 작동하는지를 점검한다.

표 1

인장하중		6,098Kgf
굽힘하중		1,395Kgf
파단하중	1	6,790Kgf
	2	6,835Kgf
	3	6,769Kgf
온도측징시험	전달길이 170mm	12분
		15분

광주 전남지방중소기업청발행(1999,6,24) 제1567, 1527,1667,9293호 시험성적서에서 발췌

도6은 본 발명의 노면 결빙 방지시스템에 관한 회로도로서, 감지기(9)와 연결된 중앙전압조절기(10)는 스위치(15,15') (전체적으로 과부하차단 안전장치)1,2와 연결되어 있으며, 일단은 습도센서 및 온도센서에 연결되어 있으며,

여러 개의 발열체(11)에 연결된 열선(1)에 의한 열 전달은 첫 번째 발열체(11)에서 일정온도에 도달되고, 다음 발열체(11) 순서로 열이 전달되는데 20개 이상 병렬로 연결될 경우 최종발열체와 최초발열체간의 온도차이가 있으며, 최초발열체는 이미 일정온도가 진행되어 마지막 발열체가 일정온도에 도달될 때까지 과부하가 걸려 전력소모가 되는 것을 상기 스위치(15,15')로 일정온도가 도달되면 자동으로 스위치 오프되어 전력의 소비를 절약하게 하였고,

상부에 연결된 감지기(9)의 센서는 눈이 많이 쌓일 경우라도 0℃ 이상일 경우에는 온도센서에 세팅하여 스위치 오프되게 하고, 0℃이하일 경우라도 습도가 없으면 스위치 오프되어 전력의 소비를 절약하는 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 시스템 동작은 주전원에 스위치를 온 하면 디지털 V-메타와 파워 등에 불이 들어온다 SS1(조작전운 S/W)을 온 하면 SS2(수동, 자동) 스위치를 자동으로 하면 디지털 TC(온도조절기)와 HCT(습도조절기타이머)에 디지트(Digit)가 나타난다, 자동으로 할 경우에는 상기 TC와 HTC에 의해 M/C(전자접촉기)가 작동한다.

M/C(전자접촉기)가 작동하면 열선에 전기가 공급되어 열이 발생한다.

온도조절기(TC)는 2단 조절기능을 사용한다. M/C(전자접촉기)가 동작하기 위해서는 온도센서와 습도센서에 의해 감지된 조건으로 동작되는데 초기조건은 1단설정온도 (예 0℃)와 설정습도 (예 85%)두조건이 동시에 만족되었을 때 타이머를 가동시킨다.

타이머가 동작되면 2단 설정온도 (예;20℃)가 되지 않는 동안 M/C(전자접촉기)를동작시켜 열선에 열을 공급한다. 상기 TC2.H가 동작되면 타이머를 리세트(Reset)시켜 타이머를 오프 시키면서 열선전원을 차단시킨다.

반복동작은 항상 초기조건을 충족시켜 줄때에 가능하며, 단지 수동으로 사용 시에는 열선에 열을 강제 발생시킬 수 있다.

기본 중앙전압조절기에 의한 열선의 길이 약 10Km(거리 약 5Km)의 범위를 담당(커바)한다

패널 내부의 이상시( 단락 및 과전압) 및 부하측게통사고의 보호 목적으로 (XO.CR)를 삽입하였다.

본 발명은 도로뿐만 아니라 육교의 계단, 아파트의 계단, 지하도 입구 등에 설치하여 결빙으로 인한 미끄럼을 방지하는 장치 및 시스템인 것이다.

상기와 같은 본 발명은 겨울철 도로 결빙을 미연에 방지 제어할 수 있으며, 기존 도로에 시공할 경우 시공이 간편하게 할 수 있으며, 도로의 사정에 제한 없이 설치가능하고, 도로 뿐만 아니라 계단 등에도 설치할 수 있으며,

차선 확장공사나 보수 공사 시에 발열체를 부분 설치나 교체가 가능하여 보수유지가 용이하며.

현재 제설작업에 사용되고 있는 화학 약품은 환경오염에도 큰 영향이 있지만새로운 시설도입으로 환경보존은 물론 지금까지 폭설이나 예견하지 못했던 상황에 쉽게 대처할 수 있을 뿐만 아니라, 전력소모가 종래의 장치보다 저렴하고, 그로 인한 인력 및 장비를 낭비하지 않는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 노면 결빙 방지 시스템에 있어서,

   감지기(9)와 연결된 중앙전압조절기(10)는 스위치(15,15') (전체적으로 과부하차단 안전장치)1,2와 연결되어 있으며, 일단은 습도센서 및 온도센서에 연결되어 있으며,

   여러개의 발열체(11)에 연결된 열선(1)에 의한 열 전달은 첫 번째 발열체(11)에서 일정온도에 도달되고, 다음 발열체(11) 순서로 열이 전달되는데 20개 이상 병렬로 연결될 경우 최종발열체와 최초발열체간의 온도차이가 있으며, 최초발열체는 이미 일정온도가 진행되어 마지막 발열체가 일정온도에 도달될 때까지 과부하가 걸려 전력소모가 되는 것을 상기 스위치(15,15')로 일정온도가 도달되면 자동으로 스위치오프되어 전력의 소비를 절약하게 하였고,

   상부에 연결된 감지기(9)의 센서는 눈이 많이 쌓일 경우라도 0℃ 이상일 경우에는 온도센서에 세팅하여 스위치 오프 되게 하고, 0℃이하일 경우라도 습도가 없으면 스위치 오프 되어 전력의 소비를 절약하는 것으로서

   주전원에 스위치를 온 하면 디지털 V-메타와 파워 등에 불이 들어온다 SS1(조작전운 S/W)을 온 하면 SS2(수동, 자동) 스위치를 자동으로 하면 디지털 TC(온도조절기)와 HCT(습도조절기타이머)에 디지트(Digit)가 나타나며, 자동으로 할 경우에는 상기 TC와 HTC에 의해 M/C(전자접촉기)가 작동하고,

   M/C(전자접촉기)가 작동하면 열선에 전기가 공급되어 열이 발생하며,

   온도조절기(TC)는 2단 조절기능을 사용하고, M/C(전자접촉기)가 동작하기 위해서는 온도센서와 습도센서에 의해 감지된 조건으로 동작되는데 초기조건은 1단설정온도 (예 0℃)와 설정습도 (예 85%)두조건이 동시에 만족되었을 때 타이머를 가동시켜 타이머가 동작되면 2단 설정온도 (예;20℃)가 되지 않는 동안 M/C(전자접촉기)를 동작시켜 열선에 열을 공급하며, 상기 TC2.H가 동작되면 타이머를 리세트(Reset)시켜 타이머를 오프 시키면서 열선전원을 차단시키고, 반복동작은 항상 초기조건을 충족시켜 줄 때에 가능하며, 단지 수동으로 사용 시에는 열선에 열을 강제 발생시킬 수 있으며,

   기본 중앙전압조절기에 의한 열선의 길이 약 10Km(거리 약 5Km)의 범위를 담당(커바)하고, 패널 내부의 이상시( 단락 및 과전압) 및 부하측계통사고의 보호 목적으로 (XO.CR)를 삽입함을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 노면 결빙 방지 시스템.