KR100639161B1

KR100639161B1 - 축열식 전기온돌에의 히팅케이블 구조

Info

Publication number: KR100639161B1
Application number: KR1020040071547A
Authority: KR
Inventors: 김상수
Original assignee: 김상수
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-10-30
Also published as: KR20060022793A

Abstract

본원 발명은 축열식 전기온돌에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축열식 온돌장치에 사용되는 발열선과 연결접속봉과의 연결 방법에 특징을 이루고 종래 축열식 온돌시공을 하고자 하는 경우 평형의 크기에 따라 20 내지 24개의 매듭부를 갖는 것을 개선하여 평형의 크기에 구분됨이 없이 일률적으로 2개의 콜드리드 연결 접속부를 갖는 SUS 316의 M.I Cable(Mineral Insulated Cable)의 배열방법 및 그 구조에 특징을 갖는 축열식 전기온돌에 관한 것이다.

축열식 전기온돌장치의 히팅케이블은 중심부에 위치하는 적어도 하나 이상의 히터와, 상기 히터를 중심부에 두고 소정의 공간을 형성한 상태에서 동심원상의 공간에 충진되는 미네랄 인슐레이티드와, 상기 미네랄 인슐레이티드가 충진된 외부를 커버하기 위하여 구리나 스텐레스로 피복된 피복부로 이루어진 발열부와 내열유리편조배선과 콜드리드로 이루어지는 전원공급부 및 상기 전원공급부와 상기 발열부와의 사이에 전원공급이 가능하도록 접속연결되는 연결접속부를 포함하는 히팅케이블로 이루어진다. 본원은 상기 발열부와 콜드리드부 사이의 연결방법과 발열부의 M.I Cable의 배열방법 및 그 구조에 특징을 갖는 축열식 전기온돌에 관한 것이다.

축열식 전기온돌, 미네랄 인슐레이티드, 발열부, 전원공급부, 연결접속부

Description

축열식 전기온돌에의 히팅케이블 구조{Accumulation electric ondol cotaining mineral insulated heating cable}

도 1. 본원발명의 히팅케이블 배열 예시도

도 2. 종래방법의 시즈히터 배열도

도 3. 히팅케이블이 적용된 표준시공도의 개략 단면도

도 4. 본원의 발열부와 비발열부 연결부 분해 사시도

도 5. 본원의 히팅케이블의 발열선과 연결접속봉과의 연결.접속 결합도

**도면 주요부분에 대한 부호의 설명**

100 : 전기온돌의 단층구조 110 : 방습단열층

120 : 발포 폴리스티렌계 단열층 130 : 1차 보온덮개층

140 : 1차 축열층 150 : 와이어 메쉬

160 : 2차 축열층 170 : 2차 보온덮개층

180 : 마감미장층 200 : 히팅케이블

210 : 발열부 중심히터 220 : 시즈히터

230 : 연결구 300 : 연결접속부

310 : 콜드리드부 311 : 콜드리드부 동심

312 : 동심의 요(凹)부홈 320 : 제1연결부

330 : 마그네슘 충진캡슐 340 : 단말처리부

350 : 보호용 수축튜브 360 : 연결슬리브

370 : MgO 파우더 380 : 마그네슘 주입구

390 : 은봉용접부 400 : 콘트롤박스

본원발명은 전력의 사용이 많지 않은 심야시간( 22:00 ~ 08;00)동안 전력난방을 하고 전기가 투입되지 않는 이후에도 축열된 에너지 양만으로도 난방이 가능하도록 하는 축열식 전기온돌장치의 히팅케이블에 관한 것이다.

기존의 축열온돌 난방시스템에는 아직까지 히팅케이블의 규격화 및 제품화가 정립되지 않은 상태에서 축열난방을 위한 히팅케이블의 배열방법, 접속방법도, 시공방법 등에서 몇몇 시공사 별로 각자의 설계와 스타일대로 이론적 근거가 부족한 상태에서 축열식 온돌난방을 시공해왔다.

기존의 축열난방에 이용되어온 온돌장치에 대하여 구체적으로 설명하여 보면, 기존에 보급되고 있는 심야전기온돌 난방시스템에 사용되는 발열HEATER 로는Copper M.I Cable ( mineral insulated heating cable )류와 씨즈히터류로 구분할 수 있는데 Copper M.I CABLE류는 콘크리트 내부에 매립되게 되면 짧게는 3개월 길게는 6개월 정도면 내열 PVC가 히터의 발열시 고열에 견디지 못하고 녹아 그을음을 내며 인체에 해로운 독한냄새를 내고 시스역할하는 동파이프가 경화현상으로 동시에 갈라지게 되므로 내부에 절연물체인 마그네슘이 파손되므로 수명을 단축시키는 문제점을 갖고 있었다.

특히, 심야전력 축열식 전기온돌의 형식승인 요건 중 중요한 요소인 내전압(1500V이상)과 하중시험에 적정한 합격품만을 사용하여야 함에도 일반 Copper M.I CABLE의 내전압은 400~600V정도에 불과한 것이 그대로 사용되고 있는 실정이다.

또한 외장이 스텐레스 재질로 되어있는 통칭 시즈히터는 내부절연물질로 미네랄 인슈레이티드를 넣어 제조하는 것으로 기존의 PVC히팅케이블에 비하여 발열부의 수명이나 강도 및 절연물 등이 오래가는 제품으로 인정되어 왔으나 히터의 스텐파이프 길이가 3M, 2.5M, 2.0M, 1.5M, 1.0M 등으로 제작하여 직렬 또는 병렬로 발열체와 발열체 간을 연결하여 사용하게 되는 것으로 예를들어 난방면적 3평정도를 시공하려면 약 20~24개의 연결부위를 갖게 되며 이 연결부위가 바닥에 매립되게 되므로 이로 인한 누전, 하자문제가 발생하게 되며 발열체와 리드선 연결시 압착스리브 등으로 연결되거나 일부는 현장에서 조립하여야 하는 문제점 등을 갖고 있었다.

상기와 같은 씨즈히터나 내열 PVC히터 등은 기본적으로 시공자가 시공후에도 하자부담의 문제가 있게되고 더욱이 히팅케이블의 노출조인트는 시공상의 불편은 물론 이 부분의 잦은 고장으로 인한 하자 발생이 많고 이를 사후 관리함에 따른 하자부담 및 인건비, 시공비 등이 부담되어 왔었다.

본원은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 축열식 온돌시공에 SUS 316 소재의 M.I Cable (Mineral Insulated Cable)을 사용하여 시공예정 대상평수의 크기에따라 대개 15- 30 개 정도의 다수개 매듭부를 사용하던 것을 개선하여 평형의 크기에 구분됨이 없이 1평 내지 30평 까지 일률적으로 2개의 콜드리드의 연결접속부를 갖는 축열식 전기온돌 배열방법을 제공하고자 하는 것이다.

본원발명의 또 다른 목적은 발열부와 비발열부를 접속시킴에 있어 연결접속부에 습기가 전혀 들어가지 않도록 제작된 연결 접속봉(비도체)을 사전제작 사용하되 연결 접속봉의 접속부에 자동선반을 이용하여 발열저항체가 삽입되는 홈을 갖는 연결접속봉을 제공하고 홈이 파여진 요(凹)부에 발열부의 중심히터가 삽입되고 은봉 용접하는 접속방법을 제공하고자 하는 것이다.

본원의 또 다른 목적은 종래의 연결접속봉이 습기가 들어가는 것을 방지하기위해서 작업시마다 수축튜브를 이용하여 밀봉시켜는 작업공정을 사용함으로써 작업이 더디고 습기 투입으로 인한 수명이 단축되는 종래의 작업공정상의 문제점을 개선하기 위하여 연결접속봉(비도체)을 L:250mm 크기의 스텐레스제 밀봉 접속봉을 사전 방수처리 하여 제작 사용하므로써 현장 시공시 습기제거 공정을 줄일 수 있으므로 결과적으로 인건비등 생산원가를 절감할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

일반적인 축열식 전기온돌장치의 히팅케이블은 중심부에 위치하는 적어도 하나 이상의 히터와, 상기 히터를 중심부에 두고 소정의 공간을 형성한 상태에서 동심원상의 공간에 충진되는 미네랄 인슐레이티드와, 상기 미네랄 인슐레이티드가 충 진된 외부를 커버하기 위한 피복부로 이루어진 발열부와 전원공급부, 전원공급부와 상기 발열부와의 사이에 전원공급이 가능하도록 접속연결되는 연결접속부를 포함하는 히팅케이블로 이루어진다.

본원은 상기 전원공급부와 발열부 사이에 전원공급이 가능하도록 접속연결되는 연결접속부의 연결 결속방법에 특징을 갖는 축열식 전기온돌에 관한 것이다.

본원의 전기온돌장치의 히팅케이블은 내부 발열저항체 히터와, 상기 히터를 중심으로 일정 폭으로 미네랄 인슐레이티드를 충진시킨 절연부와, 상기 절연부의 외주면을 피복처리한 SUS 316 소재의 M.I Cable (Mineral Insulated Cable)의 발열부와 비 발열부인 SUS 316 소재의 콜드리드부(cold lead : 피복이 없는 경질부분으로, 섬유복합재로 피복된 전원선과 히터선과의 사이에 연결되는 부분)와 상기 발열부와 콜드리드부 사이를 연결하는 제1연결부, 내열유리편조배선부와 콜드리드부를 연결하는 제 2연결부를 포함하는 히팅케이블로 구성된다.

본원 발명은 축열식 온돌시공에 SUS 316 소재의 M.I Cable (Mineral Insulated Cable)을 사용하여 시공예정 대상평수의 크기에따라 종래에 15- 30 개 정도의 다수개 매듭부를 사용하던 것을 개선하여 평형의 크기에 구분됨이 없이 케이블 히터를 약 200~230mm 정도의 간격을 유지하며 라운드부분은 타원형 형태로 최대한 자연스럽게 구부려 배치하고 전기온돌시공을 요하는 1평 내지 30평 까지의 대상면적에 최종적으로 2개의 콜드리드의 연결 접속부를 갖는 축열식 전기온돌을 제공하게 된다.(도1참조)

또한 본원의 발열부와 비발열부를 접속시키는데 사용되는 비도체 연결접속봉 은 스텐 8Ø* L:250 mm 규격을 갖고 발열부의 0.7mm의 중심히터가 삽입되도록 비발열부의 접촉부에 자동선반을 이용하여 드릴머신으로 정교하게 0.7mm의 홈이 파여지고 연결접속부에 습기가 전혀 들어가지 않도록 모델 No. KE-441실리콘으로 밀봉 방수 처리시켜 사전 제작된 연결접속봉(비도체)을 사용하여 제1연결부를 이루는 것을 특징으로 한다.

비발열부 접촉부에 0.7mm의 홈을 갖는 연결접속봉을 사용하여 발열부의 0.7mm의 발열저항체를 내삽시키고 은봉 용접을 실시하여 결속시킴으로 연결부위(용접부위)가 단락되는 일이 없이 내전압 1500 V 이상을 유지하도록 하면서도 현장 작업시간과 공정을 단축시키며 사용 내구년수를 반영구적으로 사용할 수 있게 되는데 종래의 M.I Cable 도체(0.7mm)와 접속봉을 연결할 때는 통상적으로 육안으로 연결부의 중앙부를 관찰하며 수작업 용접을 수행시에는 손떨림 현상 등으로 정위치에 작업이 이루어지지 않음으로 내전압이 1500 V이하로 제작되는 것이 대부분이고 이로 인하여 금새 하자문제가 발생하고 사용 내구년수를 떨어트리는 종래의 문제점을 개선시킬 수 있게 된다.

또한 본원에서는 종래의 연결접속봉이 습기가 들어가는 것을 방지하기위해서 작업시마다 수축튜브를 이용하여 밀봉시켜 사용하므로 작업이 더디고 습기투입으로 인한 수명이 단축되는 것을 방지하고자 비도체 연결접속봉을 L:250mm 크기의 스텐레스로 밀봉제작 한 접속봉을 사용하되 예를들면 스텐레스관 9.5Ø를 8.0Ø으로 축관한 후 내심인 동선은 2.5Ø를 2.3Ø로 압축하여 그 주위에 산화마그네슘을 투입시키고 250℃의 온도에서 10시간 구워 사전에 습기제거 공정을 거쳐 연결접속봉을 사전에 만들어 예비해 둠으로 결과적으로 현장시공시 졸속공사를 피하여 완전한 시공을 하며 인건비 등 생산원가도 절감할 수 있는 방법을 제공할 수 있게 된다.

즉 본원은 전기온돌장치의 히팅케이블은 SUS 316 소재의 M.I Cable (Mineral Insulated Cable)의 발열부를 이루고 비 발열부인 SUS 316 소재의 콜드리드부를 포함하되 콜드리드부는 약 200- 300mm 길이를 갖고 양쪽 단말끝을 밀봉하여 습기가 전혀 투입되지 않는 구조를 이루게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 겸하여 첨부도면에 의거 구체적으로 설명하고자 한다.

도 1은 본원발명의 히팅케이블 배열도를 나타내는 것이고 도 2는 종래방법의 시즈히터의 배열도이고, 도 3은 히팅케이블이 적용된 표준시공도의 개략 단면도이며, 도 4는 본원의 비발열부 콜드리드부의 사시도이고, 도 5는 본원의 히팅케이블의 발열선과 연결접속봉과의 연결접속부를 나타내는 사시도이다

도 1은 본원발명의 히팅케이블의 배열상태를 나타내는 사시도 이다.

본원의 히팅케이블이 축열식 온돌시공에 사용될 시 SUS 316 소재의 M.I Cable 이 시공예정 대상평수의 크기에따라 케이블히터(200)를 약 230mm 정도의 간격을 유지하며 라운드부분은 타원형 형태로 최대한 자연스럽게 구부려 배치하고 최종적으로 2개의 콜드리드부 (310)와 접속되도록 배열되고 최종적으로 콘트롤박스 (400)에 연결되는 구조를 나타내고 있다.

도 2는 종래의 연결부를 많이 갖는 시즈히터 케이블의 배열상태를 나타내는 사시도이다.

종래의 스텐레스제 시즈히터(220)는 예를들어 3평의 바닥면적을 시즈히터로 시공하는 경우 24개의 연결구(230)를 갖고 콘트롤박스(400)에 연결되어 있는 구조를 나타내 보여주고 있다.

도 3은 본 발명의 히팅케이블이 적용된 표준시공도로서 본 발명의 축열식 전기온돌장치의 전체적인 구성은 방습, 단열, 보온 및 축열이 이루어지는 단층구조(100)와, 상기 단층구조(100)의 어느 일부에 전원연결부분을 제외한 나머지를 엔드레스로 형성한 히팅케이블(200)로 이루어지는 것으로, 전기식 난방장치의 표준 시공예에 따르면 상기 단층구조(100)는 방습단열층(110)과, 발포 폴리스티렌계의 단열층(120)과, 후포를 이용한 1차 보온덮개층(130)과, 자갈을 이용한 1차 축열층(140)과, 와이어 메쉬(150)와, 자갈을 이용한 2차 축열층(160)과, 후포를 이용한 2차 방열온도조절보온덮개층(170) 처리후 마감미장(180)함을 보여주고 있다.

히팅케이블이 현장에 적용되는 일반 과정을 실시예를 겸하여 더욱 구체적으로 상술하여 보면 단열보강층은 단열층의 공틈을 보강하고, 열이 바닥으로 소모되지 않도록 하기 위하여 스치로폼을 30mm의 두께로 깔아주고, 단열보온층은 바닥단열층의 열을 보강하고 열 손실을 줄이기 위해 후포를 5mm의 두께로 보온덮개 깔아주게되며, 1차축열층은 자연석 콩자갈 또는 깬자갈 40~50mm(0.25m2)를 기준 하여 일정한 두께로 평탄하게 포설한다. 콩자갈의 사용은 가급적 자연석으로 20ø～30ø(일명 57#)의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

전기온돌 케이블 작업은 케이블 시공 전 사비코팅메쉬 고정용을 깔고 그 위에 난방면적에 맞는 모델을 선정하여 배치하며, 컨트롤BOX가 설치되어 있는 지점에 서 케이블 리드연결점을 가까이 결속하고 케이블 히터는 200~230mm 간격으로 유지하며 라운드부분은 타원형 형태로 최대한 자연스럽게 구부려 비도체 결속선을 칼라끈으로 결속하여 고정시킨다.

이 공정에 축열온도감지센서, 과열방지센서가 설치되는데 센서작업전 센서교체 가능용 관을 설치하여 그 관속에 축열온도, 과열온도센서를 함께 삽입하고 과열방지센서는 축열온도 감지센서 위치보다 1.5Cm정도 후면에 두게하고, 센서 말단 위치는 M.I Cable이 200~230mm 간격으로 시공된 정 중앙입구에 설치한다.

2차축열층은 자연석 콩자갈 또는 깬자갈 50～60mm(0.3m2) 기준하여 일정한 두께로 평탄하게 포설하고 1차축열층 작업과 같이 시공하며, 특히 케이블히터가 흐트러지지 않도록 주의해야 하며 방열보호층은 저장된 열의 분포를 고루게 하기 위한 것과 저장전 열량을 서서히 방출하여 실내온도 유지를 원활하게 하기 위한 것으로 보온덮개 후포를 5mm의 두께로 깔아주게 되며 작업 시 후포끼리 서로 겹치지 않도록 10㎝정도 띄어서 시공하는 것이 바람직하며, 후포끼리 겹쳐질 경우에는 몰탈 마감에 장해가 되며, 방바닥 몰탈 크릭의 원인이 되기도 한다.

몰탈 마감은 3.5mm의 두께가 적정하며 마감재가 대리석, 화강석, 황토, 타일로 시공하여도 무방하며 마감층 두께가 30~70m까지 가능하다.

도 4는 본원의 발열부와 비발열부 연결부 분해 사시도를 나타내고 있다.

본원의 발열부는 히팅케이블의 SUS 316 소재의 M.I Cable의 발열부를 갖고 있고 비 발열부의 콜드리드부(310)는 중심부에 동심(311)을 갖고 동심과 스텐외피재 사이에는 산화마그네슘이 채원지는 구조로서 본원의 콜드리드부는 예를들어 2.3Ø 동심 (311)에 자동선반을 이용하여 드릴머신으로 정교하게 0.7mm의 홈이 파여진 요(凹)부(312)를 만들어 갖고 있으며 연결접속부에 습기가 전혀 들어가지 않도록 KE-441실리콘으로 방수처리 되어 사전 제작되는 콜드리드부 부품으로 사전에 제작된다.

도 5는 본원의 히팅케이블의 발열선과 연결접속봉과의 연결.접속 결합도를 나타내고 있는 것으로 히팅케이블의 SUS 316 소재의 M.I Cable (Mineral Insulated Cable)의 발열부와 비 발열부인 SUS 316 소재의 콜드리드부 사이를 연결하는 제1연결부(320)의 접속 단면도를 도시하고 있는 것으로 콜드리드부(310) 중심부의 동심(311)에 만들어진 0.7mm의 홈이 파여진 요(凹)부(312)에 히팅케이블(200) 발열부의 0.7mm의 중심히터(210)가 삽입되고 은봉 용접되어 제1연결부(320))를 이루며 마그네시아 충진 캡슐(330)을 끼우고 투입구를 통하여 습기가 없고 철분이 없는 마그네슘을 투입한 후 마무리 작업을 하고 절연검사기구를 동원하여 용접 및 마그네슘 절연 체크 및 저항검사를 수행하며 수축튜브로 제품을 완성하게 되는 구조이다.

본원은 축열식 온돌시공에 SUS 316 소재의 M.I Cable (Mineral Insulated Cable)을 사용하여 시공예정 대상평수의 크기에 따라 대개 15- 30 개 정도의 다수개 매듭부를 사용하던 것을 개선하여 평형의 크기에 구분됨이 없이 1평에서부터 30평형에 이르기까지 일률적으로 2개의 연결 접속부를 갖는 축열식 전기온돌을 제공할 수 있으며, 발열부와 비발열부를 접속시킴에 있어 연결접속부에 습기가 전혀 들어가지 않도록 방수처리를 하고 연결 접속봉의 접속부에 자동선반을 이용하여 발열저항체가 삽입되는 홈을 갖는 연결접속봉을 이용함으로 작업공정을 단축시킬 수 있 을 뿐 만 아니라 연결부위(용접부위)가 단락되는 일이 없어 반영구적으로 사용할 수 있는 장점을 갖는다.

Claims

축열식 전기온돌의 히팅케이블 구조에 있어서,

전기온돌장치의 히팅케이블의 발열부로는 내부 발열저항체 히터와 상기 히터를 중심으로 일정 폭으로 미네랄 인슐레이티드를 충진시킨 절연부와 상기 절연부의 외주면을 스텐레스로 피복처리한 SUS 316 소재의 M.I Cable (Mineral Insulated Cable)로 발열부를 이루고 비 발열부로는 SUS 316 소재의 콜드리드부를 포함하되 콜드리드부는 약 200- 300mm 길이를 갖고 양쪽 단말끝을 실리콘으로 방수처리하여 습기가 전혀 투입되지 않는 구조를 이루며 상기 발열부와 콜드리드부 사이를 연결하는 제1연결부는 비발열부의 접촉부에 홈을 만들어 발열저항체를 내삽시키고 은봉용접을 실시하여 결속시키는 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 축열식 전기온돌의 히팅케이블 구조.
제1항에 있어서,

발열부와 콜드리드부 사이를 연결하는 제1연결부는 SUS 316 소재의 콜드리드부 중심부에 있는 동심은 자동선반을 이용하여 드릴머신으로 정교하게 0.7mm의 홈이 파여진 요(凹)부를 갖도록 만들어지고 이 요(凹)부에 발열부의 0.7mm 히터를 내삽시키고 은봉용접을 실시하여 결속시키는 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 축열식 전기온돌의 히팅케이블 구조.
축열식 전기온돌의 히팅케이블 시공방법에 있어서,

축열식 온돌시공에 SUS 316 소재의 M.I Cable (Mineral Insulated Cable)을 사용하여 시공예정 대상평수의 크기에 따라 케이블 히터를 약 200~230mm 정도의 간격을 유지하며 라운드부분은 타원형 형태로 최대한 자연스럽게 구부려 배치하고 최종적으로 2개의 연결 접속부를 갖도록 히팅케이블을 배열시키는 것을 특징으로 하는 축열식 전기온돌 시공방법.
제3항에 있어서,

축열식 전기온돌의 발열선과 연결접속봉과의 결속시킴에 있어 연결접속봉의 접속부에 자동선반을 이용하여 발열저항체가 삽입되는 홈을 갖는 연결접속봉을 사전 제작하고 홈이 파여진 요(凹)부에 발열부의 중심히터가 삽입되고 은봉 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 축열식 전기온돌 시공방법.
제4항에 있어서,

연결접속봉은 L:250mm 크기의 스텐레스제 밀봉 접속봉을 실리콘으로 사전 방수처리하여 제작 사용하여 습기제거 공정을 생략할 수 있음을 특징으로 하는 축열식 전기온돌 시공방법.