KR101154557B1 - 발열 유닛 및 이를 이용한 노면 가열 장치 - Google Patents

Abstract

가열 대상물을 고르고 빠르게 가열할 수 있으며 경제성과 효율성이 향상되도록 구조가 개선된 발열 유닛과 이를 이용함으로써 노면의 결빙이나 적설을 빠르고 균일하게 녹이고 노면의 습기나 결로를 빠르고 균일하게 건조시킬 수 있는 노면 가열 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 발열 유닛은, 측면 단열부재와 하면 단열부재를 포함하여 개구부(開口部)를 정의하는 단열부재와, 상기 단열부재의 내부에 배치되는 가열 요소와, 상기 단열부재의 개구부를 막도록 결합되며, 세라믹 재질로 이루어지는 방열판과, 상기 가열 요소에서 방사된 에너지가 상기 방열판 쪽으로 반사되도록 상기 단열부재의 내면에 결합되는 반사경을 포함하며, 상기 반사경은 상기 하면 단열부재와의 사이에 공기층을 형성하면서 상기 하면 단열부재를 덮어씌운다.

노면, 결빙, 결로, 할로겐 램프, 단열부재, 반사경, 세라믹, 가열

Description

발열 유닛 및 이를 이용한 노면 가열 장치 {Heating unit and pavement heating apparatus using the same}

본 발명은 발열 유닛 및 이를 이용한 노면 가열 장치에 관한 것으로, 특히 할로겐 램프와 같은 가열 요소(heating element)로부터 방사되는 열을 가열 대상물 측으로 반사시켜 가열의 효율을 향상시키도록 한 발열 유닛과 이를 이용해 노면의 습기나 결빙, 적설 등을 제거하는 노면 가열 장치에 관한 것이다.

기상 상태에 따라 보도나 도로 등의 노면에 물기가 존재하거나, 눈이 쌓이거나 결빙이 되면 보행이나 차량 주행에 위험요소로 작용하게 된다. 특히 우리나라는 전국토의 70% 이상이 산악지대이고 고도가 높은 지역과 지형적으로 특수한 특정 지역들은 보도나 도로, 교량, 터널출입구 등에 결빙, 결로, 적설 등이 자주 발생하여 사고위험이 항시 존재하고 있다. 겨울철에는 일반 도로도 얼어붙기 때문에 위험요소가 매우 높게 상존하고 있으며 특히 겨울철에는 보행자 및 차량주행 사고가 많이 발생하게 된다. 그리고 기후의 불안정으로 인해 예고 없는 날씨변화가 일어날 경우 사고로 인해 인명과 경제적 손실이 크며 이는 점점 증가하는 추세이다.

현재 이러한 위험요소들을 해결하고 있는 방법은 제설, 제빙장비를 운행하거 나 인력을 동원하여 직접 제빙 제설 작업, 염화칼슘 살포, 모래 살포 등을 하는 것이다. 그러나 이러한 방식의 제설 작업은 전국적으로 막대한 인력과 비용이 발생할 뿐만 아니라, 장비, 인력 등의 이동과 대응 시간에는 항시 제한이 있어, 위험요소를 적절한 시간에 효과적으로 사전에 예방 조치하는 것이 어렵다. 그리고 염화칼슘, 소금 등을 살포하는 경우도 살포 면적이 제한적이기 마련이고, 사용 후 도로가 부식, 파손되어 도로의 내구성에 좋지 않은 영향을 미치게 되며 차량의 부식화도 급속히 진행시킨다. 뿐만 아니라 사용 중 및 사용 후 그 주변을 오염시켜 나무 등 식물을 고사시킬 위험이 있고, 하천, 지하수 등도 수질이 오염되어 생태계가 파괴되는 심각한 환경적인 문제를 가지고 있다.

이와 같이 기존의 대응 방법은 효과적이지 못하고 환경 문제 등 사회적인 문제가 되고 있으나 다른 대체 방법이 없는 것이 현실이다. 최근에는 아주 제한적으로 도로 속에 전기열선을 매설하여 도로의 결빙을 방지하고 있다. 그러나, 이 기술의 경우, 열선을 통해 발열되는 열을 통해서만 노면에 적설된 눈 또는 결빙을 제거할 수 있도록 함으로써 열선의 발열을 통해 노면에 적설된 눈을 녹이는 데까지 걸리는 시간이 지체되게 된다. 이렇게 종래의 방법은 열효율과 내구성이 떨어져 경제성과 관리면에서 비효율적이라 잘 이용되지 않고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 노면의 물기나 결빙, 결로, 적설 등을 제거하여 보행이나 차량사고의 위험요 소를 제거할 수 있도록 노면을 고르고 빠르게 가열할 수 있는 발열 유닛과 이를 이용한 노면 가열 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 발열 유닛은 측면 단열부재와 하면 단열부재를 포함하여 개구부(開口部)를 정의하는 단열부재와, 상기 단열부재의 내부에 배치되는 가열 요소와, 상기 단열부재의 개구부를 막도록 결합되며, 세라믹 재질로 이루어지는 방열판과, 상기 가열 요소에서 방사된 에너지가 상기 방열판 쪽으로 반사되도록 상기 단열부재의 내면에 결합되는 반사경을 포함하며, 상기 반사경은 상기 하면 단열부재와의 사이에 공기층을 형성하면서 상기 하면 단열부재를 덮어씌운다.

상기 방열판은 표면이 매끈하여도 되고, 한 면 또는 양 면에 엠보싱 처리가 될 수도 있다. 상기 단열부재는 알루미나와 실리카를 주성분으로 하는 세라믹 보드로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 반사경은 상기 하면 단열부재보다 두꺼운 옆면과 상기 가열 요소에 대하여 오목한 홈부가 형성된 상면으로 이루어진 본체를 가진 것이 바람직하며, 그 옆면에는 통기구가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 반사경의 본체는 스테인리스에 경질 크롬이 도금된 것일 수 있다. 상기 단열부재는 일면이 개구된 형태의 하우징에 수용되며 상기 방열판은 상기 하우징의 개구된 일면을 막도록 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 노면 가열 장치는 이러한 발열 유닛을 적어도 하나 포함하고, 상기 발열 유닛의 가열 요소에 전원을 인가하는 전원부를 더 포함한다. 노면 상의 기상상태를 감지하는 기상센서와 상기 기상센서에서 감지된 기상상태에 따라 상기 전원부를 통해 상기 발열 유닛으로 인가되는 전원을 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수도 있다.

상기한 구성의 본 발명 발열 유닛에 따르면, 가열 요소에서 발생된 열/빛 에너지가 방열판에서 고르게 확산된 후 넓은 면적을 통해 가열 대상물 쪽으로 방사되므로 가열 대상물을 고르고 빠르게 가열할 수 있다. 예컨대 이러한 발열 유닛을 노면의 습기나 적설, 결빙, 결로 등을 제거하는 데에 이용하기 위해 노면 가열에 사용하는 경우, 노면의 얼음, 눈 등을 균일한 온도 분포에서 해빙하고 이로 인한 습기 또는 우천시와 같은 기상으로 인한 물기를 쉽게 건조시킬 수 있다. 가열 요소의 열은 세라믹 재질의 방열판을 통과하면서 원적외선 형태로 변형되어 그 에너지가 가열 대상물의 내부까지 침투되므로 노면의 습기나 결빙 제거에 본 발명 발열 유닛을 적용할 경우 노면이 전체적으로 고르게 건조/해빙되는 것이다.

또한 본 발명 발열 유닛은 반사경을 포함함에 따라 가열 요소에서 방사되는 고온광과 열 및 원적외선을 단열재 내부공간에서 손실 없이 방출, 방사시켜 열원의 효율을 증가시킬 수 있다. 그리고, 단열부재의 재료 변경에 따라 내열, 단열, 불연성이 우수해지고 내구성이 향상된다. 방열판은 가열 요소의 열을 원적외선으로 바꿀 뿐만 아니라 가열 요소를 수분, 가스, 각종 광물질, 화합물 등으로부터 격리시켜 보호하므로 가열 요소가 물리적, 화학적으로 부식되고 변형되는 것을 막아 발열 유닛의 내구성을 높인다.

따라서, 본 발명의 발열 유닛은 가열 대상물을 빠르고 균일하게 가열할 수 있으며 내구성이 있어 경제성과 효용성이 높다.

이러한 발열 유닛을 복수개 연결하여 사용하면 본 발명에 따른 노면 가열 장치와 같이, 적용하고자 하는 도로의 구간 넓이에 구애받지 않고 사용할 수 있고, 기상 상황에 대응하여 효율적으로 활용할 수 있다. 본 발명 노면 가열 장치에 따르면 원적외선 에너지를 대상물 또는 일정장소까지 전달하여 제설이나 제습을 신속하고 간단히 할 수 있으므로 사전에 위험요소(결빙, 결로, 적설 등)를 예방하고 또 제거(해동, 액화, 건조)할 수 있다.

염화칼슘 등의 화학물질을 이용한 제설 또는 결빙 방지 작업을 통해 발생되는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 다량의 화학물질 사용으로 인해 야기될 수 있는 환경오염을 예방할 수 있다. 따라서, 수질오염, 환경파괴의 우려가 없을 뿐만 아니라, 더불어 경제적인 방식으로 노면의 상태를 보행이나 운전에 적합한 상태로 유지시킬 수 있다. 나아가, 도로에 결빙과 해빙이 반복되는 상황 또는 다습한 상황에 의하여 유발될 수 있는 도로의 내구성 저하를 방지할 수 있고, 결과적으로 경제적으로 도로를 유지 관리할 수 있게 된다.

이하, 첨부 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발열 유닛의 단면도, 도 2는 이 발열 유닛에 포함되는 반사경의 입면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 발열 유닛(30)은 하우징(31)과, 단열부재(32)와, 반사경(33)과, 가열 요소(35)와, 방열판(36)을 포함한다.

하우징(31)은 일면이 개구된 형태인 'ㄷ'자 모양으로 형성되며 단열부재(32) 등을 수용하여 보호하는 역할을 한다. 본 발명의 발열 유닛(30)에 포함되는 단열부재(32)는 그 단열성이 매우 좋기 때문에 하우징(31) 쪽, 즉 가열 대상물 반대쪽으로의 열방사는 무시할 수 있는 수준이다. 따라서, 하우징(31)의 재질은 금속, 세라믹, 플라스틱 등 크게 제한이 없지만, 방열판(36)과의 접촉 부위를 통해 어느 정도 열 전달은 이루어지게 되므로 오랜 시간 사용하다 보면 고온으로 인한 변색, 형태 변형 등이 발생할 수도 있다. 따라서 가급적이면 이러한 변색, 변형 등을 방지할 수 있고 가공이 편한 금속 재질인 것이 좋다.

단열부재(32)는 알루미나(Al₂O₃)와 실리카(SiO₂)를 주성분으로 하는 세라믹 보드로 이루어지는데 예컨대 40% 내외의 알루미나, 50% 내외의 실리카, 소량의 산화칼슘, 그리고 가열시 감량될 10% 내외의 기타 물질로 이루어진 것일 수 있다. 이러한 재질은 가공성형이 간단하다는 장점이 있다.

단열부재(32)는 일측에 개구부(開口部)를 정의하기 위하여 측면 단열부재(32a)와 하면 단열부재(32b)를 포함하며, 하우징(31)의 내부에 예컨대 스프 링(38) 위로 배치된다. 이러한 단열부재(32)는 단열부재(32)에 긴밀하게 접촉하는 자체의 하우징(37) 안에 수용되어 있을 수 있다. 즉, 도시한 바와 같이 단열부재(32) 자체의 하우징(37)과 외부 케이스 역할을 하는 하우징(31)에 의한 이중 보호 구조를 채용하거나, 하우징(31, 37) 중 어느 하나만을 채용할 수도 있다. 아니면 단열부재(32)의 단열성과 내구성이 모두 뛰어나기 때문에 어떠한 하우징 없이 구성되어도 좋다.

단열부재(32)의 내면에는 반사경(33)이 형성되어 있다. 반사경(33)은 단열부재(32) 내부에 배치되는 가열 요소(35)에서 방사된 에너지가 방열판(36) 쪽으로 반사되도록 형성되어 발열 유닛(30)의 효율을 높인다. 특히 반사경(33)은 하면 단열부재(32b)와의 사이에 공기층을 형성하면서 하면 단열부재(32b)를 덮어씌우는 것이 바람직한데, 예를 들어, 하면 단열부재(32b)보다 두꺼운 옆면(33a)과 가열 요소(35)에 대하여 오목한 홈부(33b)가 형성된 상면(33c)으로 이루어진 본체를 가진다.

가열 요소(35)는 할로겐 램프, 텅스텐 와이어 히터, 니크롬 발열 전선 혹은 씨즈 히터이며, 단열부재(32)의 내부에 배치된다. 가열 요소(35)는 전원 인가시 사방으로 열과 빛의 형태로 에너지를 방출하는데, 이때 방출된 에너지는 직접 또는 반사경(33)에 반사된 후 방열판(36)으로 전달된다.

방열판(36)은 판 형상으로 형성되며, 세라믹 유리와 같은 세라믹 재질로 이루어진다. 세라믹은 내열성, 내식성, 내마모성, 절연성 등이 매우 우수한 구조 재료이며 세라믹 유리는 그러한 세라믹의 투광성을 이용하는 재료이므로 본 실시예에 서도 방열판(36)으로서 우수한 기능을 발현한다. 세라믹 유리는 주성분이 실리카로 이루어지며 첨가물의 조성을 조절해 빛의 투과율을 조절할 수 있고 예컨대 원하는 파장대의 투과율을 높여 원하는 파장대만 방사되도록 할 수도 있으며 특히 광파 혹은 적외선 영역에서 손실이 가장 적다. 특히 방열판(36)은 가열 요소(35)에서 방출된 빛 과 열을 긴 파형의 원적외선 에너지로 변환시키어 원적외선 빛과 열파장이 손실없이 전달되도록 고투과성으로 처리가 되어 있는 것이 바람직하다.

원적외선의 특성인 에너지를 가진 긴 파장은 공간 속에 부유하는 먼지, 작은 물방울 등의 장애물을 통과할 수 있는 특징이 있다. 따라서, 멀리 있는 대상물 또는 대상 장소까지 에너지 손실없이 도달시킬 수 있고 가열 대상물 내부까지 침투하여 대상물의 겉과 속에서 동시에 발열되어지며, 원적외선의 빛과 열파장이 대상물에 편차없이 고르게 전달되며, 효과적으로 해빙, 건조 등을 시킬 수 있다.

이하, 단열부재(32)와 반사경(33)에 관하여 상세하게 설명한다.

일반적으로 단열부재로는 재료 자체의 열전도율이 낮은 것을 사용하는데 종래 단열부재는 규조토와 세라믹 벌크 화이버(ceramic bulk fiber) 등을 물 반죽하고 형틀에 일정량 투입하고 가압하여 성형하는 분말 성형법에 의해 성형체를 제조한 후 건조, 소성 등의 과정을 거쳐 제조하기 때문에, 공정 수가 많고 시간이 오래 걸린다. 또한 소성 과정을 통하여 단열부재는 도자기화되어 무겁고 탄성이 없어 충격에 의해 쉽게 파손되고 다른 재료와 조합시 내구성 확보가 어려워 관리가 매우 조심스럽기 때문에 비경제적이다.

그러나 본 발명에서 이용하는 세라믹 보드는 가공이 쉬우므로 분진을 흡입기 등으로 흡입하면서 절삭 가공 장치 등을 이용해 가공하여 본 발명의 단열부재(32)를 쉽게 제작할 수 있다. 종래 단열부재처럼 원료 배합, 반죽, 건조, 소성 등의 과정없이 자체를 일정한 형태로 간단히 가공할 수 있으므로 제조 공정이 간단하고 가공이 편리하다. 그리고 세라믹 보드는 무게가 매우 가볍고 탄성을 지니므로 이것을 단열부재(32)로 이용하면 관리(제작 및 설치과정)가 편리하고 충격에도 파손의 염려가 없어, 단열부재(32)의 내부에 가열 요소(35)를 배치할 때 충격에 의하여 가열 요소(35)가 파손되는 것을 방지할 수 있고 가열 요소(35) 등을 외부의 충격으로부터 효율적으로 보호해 발열 유닛(30)의 내구성을 확보할 수 있다.

반사경(33)은 빛과 열 에너지의 반사 기능과 효율을 높이기 위해 일정한 오목한 홈부(33b)를 가진다. 이러한 곡면과 부식없이 매끄러운 표면을 유지토록 반사경(33)의 본체는 스테인리스 재질로 성형하는 것이 바람직하다. 성형된 스테인리스 재질의 판은 열 충격에 변형이 없도록 열처리하는 것이 더 바람직하다. 또한, 열 충격 및 화학적 충격에 강한 경질 크롬 도금을 더 하는 것이 바람직하다.

그리고 반사경(33)의 옆면(33a)은 하면 단열부재(32b)보다 두껍게 하여, 하면 단열부재(32b)와 반사경(33) 조합시 두 부재 사이가 이격되어 공간이 형성되며 여기는 공기층이 형성되게 한다. 단열부재(32)와 반사경(33) 사이의 공기층은 단열을 높이는 효과가 있다. 반사경(33)의 옆면(33a)에 통기구(34)를 내면 공기흐름이 발생된다. 이로써 공간 내부의 온도를 낮추어 열 충격으로 인한 반사경(33)의 변형을 방지할 수 있으며, 반사경(33)과 결합되는 단열부재(32)의 내부형태에 따라 단열의 효율과 기기의 기능 및 내구성을 높일 수 있다.

제조 과정을 예로 들면, 하면 단열부재(32b)와의 사이에 공기층을 형성하면서 하면 단열부재(32b)를 덮어씌우도록, 하면 단열부재(32b)보다 두꺼운 옆면(33a)과 가열 요소(35)에 대하여 오목한 홈부(33b)가 형성된 상면(33c)으로 이루어진 반사경(33)의 본체를 스테인리스 재질로 성형하고 열 충격에 변형이 없도록 열처리한다. 그런 다음, 열 충격 및 화학적 충격에 더욱 강해지도록 본체에 경질 크롬 도금을 한다. 하면 단열부재(32b)는 반사경(33) 형태와 같은 모양으로 성형하고 측면 단열부재(32a)는 하면 단열부재(32b) 및 반사경(33) 위로 놓여 개구부를 정의할 수 있도록 성형하여 300℃ 이상의 온도에서 열처리한다. 그러면, 열처리 과정에서 세라믹 보드에 포함되어 있던 수분이 증발되고, 세라믹 보드에 포함된 유기물과 불순물이 소각되어 없어지므로, 단열부재(32)는 수많은 공극이 생겨나 초다공체가 된다. 공극 안에 있는 기체 성분 또는 공기는 아주 좋은 단열재이므로 이것이 열의 전달을 더욱 효과적으로 차단하여 단열효과를 극대화화게 된다.

단열부재(32)는 위와 같은 방법에 의해 형성한 후 하면 단열부재(32b)와 긴밀하게 접촉하는 자체의 하우징(37) 안에 하면 단열부재(32b)부터 수용될 수 있다. 그런 다음 하면 단열부재(32b) 위로 반사경(33)을 배치하고 그 위로 측면 단열부재(32a)를 배치한다. 다음, 단열부재(32)의 내면에 가열 요소(35)를 배치하고 방열판(36)이 단열부재(32)의 개구부를 막도록 단열부재(32)에 결합될 수 있다. 이와 같은 구조의 모듈은 케이스 역할을 하는 하우징(31) 안에 수용된 후 하우징(31)과 방열판(36)을 결합하는 과정이 수행되어 발열 유닛(30)으로 제조될 수 있는데, 하우징(31) 바닥에는 스프링(38)과 같은 탄성 부재를 마련하면 단열부재(32)의 장착 과 탈착시 탄성력에 의해 조립, 해체의 편이를 도모할 수 있다.

방열판(36)은 단열부재(32)의 개구부와 하우징(31)의 개구된 일면을 막도록 단열부재(32) 및 하우징(31)에 결합된다. 결합 방식은 밀착 고정, 나사 결합 등에 의할 수 있다.

이러한 발열 유닛(30)에서, 가열 요소(35)에서 방출된 에너지는 방열판(36)에 흡수되어 원적외선의 빛과 열에너지로 변환되며, 방열판(36) 전체에서 고르게 방사된다. 또한 방열판(36)은 수분, 분진(연기), 각종 광물질, 화합물 등이 가열 요소(35) 등에 접촉, 점착되어지는 것을 차단하여, 가열 요소(35)의 발열, 발광부를 항상 깨끗하게 유지시키므로 가열 요소(35)의 효율을 높게 지속시키며 가열 요소(35)가 부식, 변색, 변형 등으로 인해 내구성 및 효율성이 나빠지는 것을 방지한다.

방열판(36)은 적어도 한 면에 엠보싱 처리가 되어 있을 수도 있다. 이러한 엠보싱은 가열 요소(35)로부터의 열을 가열 대상물 쪽으로 분산시키는 역할을 하게 된다. 가열 요소(35) 쪽의 엠보싱, 즉 방열판(36)의 입사면 쪽 엠보싱은 가열 요소(35)로부터의 열을 집중시키는 역할을 하며 그와 대향하는 쪽의 엠보싱, 즉 방열판(36)의 출사면 쪽 엠보싱은 열을 가열 대상물 쪽으로 분산시키는 역할을 하게 된다. 이렇게 한쪽면 또는 양쪽 면을 엠보싱으로 형상하면 가열 요소(35)로부터 방사되는 고온의 광과 열을 집중과 분산을 시키게 된다. 따라서, 가열 대상물이 노면인 경우, 노면의 습기와 결빙을 균일하게 건조하거나 해동시킬 수 있다.

본 실시예에 따르면, 가열 요소(35)에서 발생된 고온의 열 및 빛이 방열 판(36)을 통과하면서 원적외선 형태의 에너지로 변환된 후 가열 대상물, 예컨대 노면에 조사되므로, 노면의 습기와 결빙이 고르게 건조되며 해빙된다. 즉, 가열 요소(35)에서 발생된 고온의 열이 노면에 직접 조사되는 경우에는 노면의 표면만이 집중적으로 가열되지만, 본 실시예의 경우에는 원적외선 형태의 에너지가 깊숙이 침투되므로 노면에 쌓인 눈이나 얼음의 표면 및 내부가 전체적으로 고르게 해빙되고 이에 따라 노면의 습기 등이 빠른 시간 안에 고르게 건조된다. 또한 고온광과 열 및 원적외선을 단열부재(32) 내부공간에서 손실없이 방출, 방사시켜, 열원의 효율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 노면의 위험 요소를 신속히 제거하여 보행이나 운전 사고를 방지할 수 있게 된다.

한편, 이러한 발열 유닛(30)은 노면의 습기나 결빙을 제거하는 데에 최적으로 이용될 수 있지만 그 이외 건조나 가열, 혹은 탄화가 필요한 가열 대상물에 대하여 얼마든지 응용을 할 수 있다. 예를 들어 각종 생활소비재 및 산업소비재를 사용한 후 발생되는 쓰레기들을 하수종말처리장, 음식물 처리장, 분뇨 처리장 등에서 기계적?화학적으로 처리한 슬러지의 건조나 탄화에 본 발열 유닛(30)을 적용할 수도 있다.

다음, 이러한 발열 유닛(30)을 최적으로 이용해 보도나 도로의 결빙, 적설 을 녹이고 우천시의 습기 등을 제거하기 위해 노면을 가열할 수 있도록 한 노면 가열장치로 만든 예에 대해 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 노면 가열 장치의 개념도이고, 도 4는 그에 포함되는 발열 유닛의 단면도, 도 5는 실제 도로에 설치하여 사용하는 모습의 예를 보여준 다.

도 3을 참조하면, 노면 가열 장치(100)는 본 발명의 발열 유닛(30)을 적어도 하나 포함하고, 발열 유닛(30)의 가열 요소(35)에 전원을 인가하는 전원부(70)를 더 포함한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 발열 유닛(30)은 여러 개가 소정의 횡 및 열로 배열되어 외부 케이스(50) 안에 장착되어진 히터(60)가 되어 도 5에 도시한 것처럼 도로(110) 중앙선(C) 기준으로 좌우 대칭이 되게 도로(110)변에 설치될 수 있다. 히터(60)는 도로(110)변에 설치가 용이하도록 다리 모양의 지지대를 가질 수 있다. 그러나 개별 발열 유닛(30)을 도로(110) 중앙선(C) 기준으로 좌우 대칭이 되게 여러 개 도로(110)변에 설치하여도 좋고 발열 유닛(30)의 열이 도로(110)를 향하게 하는 구성이라면 설치 방식은 어떤 것이어도 좋다.

다시 도 3을 참조하면, 노면 가열 장치(100)는 노면 상의 기상상태를 감지하는 기상센서(90)와 기상센서(90)에서 감지된 기상상태에 따라 전원부(70)를 통해 발열 유닛(60)으로 인가되는 전원을 제어하는 컨트롤러(80)를 더 포함할 수도 있다. 노면에 눈이 적설되거나 또는 비가 내려 결빙이 발생하였을 경우 기상센서(90)에서 이를 감지하고, 이에 따라 컨트롤러(80)에서 전원부(70)의 전원이 발열 유닛(30)의 가열 요소(35)로 인가되도록 제어한다. 구체적으로, 컨트롤러(80)는 전원부(70)를 통해 발열 유닛(30)의 가열 요소(35)로 인가되는 전원의 인가 시간이나 크기 등을 제어할 수 있다.

또한, 발열 유닛(30)이 여러 개인 경우 컨트롤러(80)는 기상상태에 따라 전원이 인가될 발열 유닛(30)의 수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 기상센서(90)에서 폭설 등의 기상상황이 넓은 면적에 감지되면, 모든 발열 유닛(30)에 전원을 인가하여 최대한의 열을 방열하고, 소량의 눈이 내리는 경우거나 일부 구간에만 위험 상황이 있는 경우라면 일부 발열 유닛(30)에서만 전원이 인가되도록 하여 가열 부위를 좁힐 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 발열 유닛의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 발열 유닛에 포함되는 반사경의 입면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 노면 가열 장치의 개념도이다.

도 4는 본 발명에 따른 노면 가열 장치에 포함되는 발열 유닛의 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 노면 가열 장치를 실제 도로에 설치하여 사용하는 모습의 예를 보여준다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30...발열 유닛 31...하우징

32...단열부재 33...반사경

35...가열 요소 36...방열판

37...자체 하우징 38...스프링

Claims (8)

1. 측면 단열부재와 하면 단열부재를 포함하여 개구부(開口部)를 정의하며 알루미나(Al₂O₃)와 실리카(SiO₂)를 포함하는 세라믹 보드 단열부재와,

   상기 단열부재의 내부에 배치되는 가열 요소와,

   상기 단열부재의 개구부를 막도록 결합되며, 세라믹 재질로 이루어지는 방열판과,

   상기 가열 요소에서 방사된 에너지가 상기 방열판 쪽으로 반사되도록 상기 단열부재의 내면에 결합되며 상기 하면 단열부재보다 두꺼운 옆면과 상기 가열 요소에 대하여 오목한 홈부가 형성된 상면으로 이루어진 본체를 가진 반사경을 포함하며,

   상기 반사경은 상기 하면 단열부재와의 사이에 공기층을 형성하면서 상기 하면 단열부재를 덮어씌우고,

   상기 가열 요소에서 방사된 에너지는 상기 방열판에 흡수되어 원적외선의 빛과 열에너지로 변환되며, 상기 방열판에서 확산된 후 가열 대상물 쪽으로 방사되는 것을 특징으로 하는 발열 유닛.
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4. 제1항에 있어서, 상기 반사경의 옆면에 통기구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발열 유닛.
5. 제1항에 있어서, 상기 반사경의 본체는 스테인리스에 경질 크롬이 도금된 것을 특징으로 하는 발열 유닛.
6. 제1항에 있어서, 상기 단열부재는 일면이 개구된 형태의 하우징에 수용되며 상기 방열판은 상기 하우징의 개구된 일면을 막도록 결합되는 것을 특징으로 하는 발열 유닛.
7. 제1항 또는 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 발열 유닛을 적어도 하나 포함하고,

   상기 발열 유닛의 가열 요소에 전원을 인가하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 가열 장치.
8. 제7항에 있어서, 노면 상의 기상상태를 감지하는 기상센서와 상기 기상센서에서 감지된 기상상태에 따라 상기 전원부를 통해 상기 발열 유닛으로 인가되는 전원을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 가열 장치.

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