KR101437156B1

KR101437156B1 - 배관 동파방지 장치

Info

Publication number: KR101437156B1
Application number: KR1020110140574A
Authority: KR
Inventors: 정연한
Original assignee: 정연한
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2014-09-02
Also published as: KR20130072945A

Abstract

본 발명은 배관 내부의 온도를 감지하는 온도 센서, 태양광을 전기 에너지로 변환하여 축전시키는 태양광 발전 시스템, 태양광 발전 시스템으로부터 공급된 전기 에너지로 발열하는 열선부, 태양광 발전 시스템으로부터 열선부에 공급되는 전기 에너지를 스위칭하는 스위치 및 온도 센서에서 감지된 배관 내부의 온도에 따라 스위치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배관 동파방지 장치{FREEZEPROTECTION APPARATUS FOR PIPE}

본 발명은 배관 동파방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동절기에 배관을 가열하여 동파를 방지하는 배관 동파방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 혹한기 또는 한파로 인해 배관이 동결 또는 동파되는 것을 방지하기 위해, 매년 동절기마다 배관을 보온재로 감싸주고 있다.

그러나, 혹한기 또는 한파로 인해 배관이 동파되는 경우가 자주 발생하고 있다.

특히, 배관이 외부에 노출된 벽체에 매설되어 있는 경우에는 배관에 보온재를 감싸는 것은 매우 어려운 작업이었고, 매년 동절기마다 많은 비용과 시간을 들여 동결된 배관을 해빙시켜야 하는 번거로움이 있었다.

이에 따라, 동절기에 배관이 동파되는 것을 방지하기 위해, 배관의 외주면에 열선을 설치하는데, 이는 설치 비용과 소비 전력이 크게 증가하는 문제점이 있었다.

게다가, 보일러의 온수를 조금씩 공급하여 동파를 방지하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 일반 가정에서는 유용하나 야외에 설치된 하수관이나 우수관 등에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 특허등록번호 10-0679605호(2007.01.31)의 '배관의 동파방지 및 급속온수공급시스템'에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 태양광 발전 시스템을 통해 전기 에너지를 축전하고 배관 내부의 온도가 기준 온도 이하이면 축전된 전기 에너지로 배관 내부에 설치된 열선부를 발열시켜 배관 내부의 온도를 상승시킴으로써, 동절기에 배관의 동파를 방지하는 배관 동파방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 친환경적인 태양광을 이용하므로 동파방지에 필요한 소비전력을 감소시키고 동절기에 배관의 동파를 효율적으로 방지하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 동절기에 주택이나 아파트, 공공건물의 생활하수나 오수관 또는 폐수관의 동파를 예방하고, 이를 통해 동파 방지를 위한 유지 보수 비용 및 시간을 감소시킬 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 배관 동파방지 장치는 배관 내부의 온도를 감지하는 온도 센서; 태양광을 전기 에너지로 변환하여 축전시키는 태양광 발전 시스템; 상기 태양광 발전 시스템으로부터 공급된 전기 에너지로 발열하는 열선부; 상기 태양광 발전 시스템으로부터 상기 열선부에 공급되는 전기 에너지를 스위칭하는 스위치; 및 상기 온도 센서에서 감지된 상기 배관 내부의 온도에 따라 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 열선부는 상기 배관의 형태에 대응되게 형성되고, 상기 배관과 접촉되지 않도록 상기 배관 내부의 공간 상에 설치는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제어부는 상기 배관 내부의 온도가 설정온도 이하이면, 상기 스위치를 온시키는 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 동절기에 배관의 동파를 방지하여 배관 동파로 인해 생활의 불편함을 감소시킨다.

또한, 본 발명은 친환경적인 태양광을 이용하므로 동파방지에 필요한 소비전력을 감소시킨다.

게다가, 본 발명은 동절기에 주택이나 아파트, 공공건물의 생활하수나 오수관 또는 폐수관의 동파를 예방하고, 이를 통해 동파 방지를 위한 유지 보수 비용 및 시간을 감소시킨다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 동파방지 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 도 1 의 열선부가 U 트랩 구조의 배관에 설치되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 3 은 도 2 의 A-A' 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 는 도 1 의 열선부의 U 트랩 구조의 배관에 설치되는 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5 는 도 1 의 열선부의 U 트랩 구조의 배관에 설치되는 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 동파방지 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 동파방지 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 동파방지 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 도 1 의 열선부가 U 트랩 구조의 배관에 설치되는 일 예를 도시한 도면이며, 도 3 은 도 2 의 A-A' 단면을 도시한 단면도이며, 도 4 는 도 1 의 열선부의 U 트랩 구조의 배관에 설치되는 다른 예를 도시한 도면이며, 도 5 는 도 1 의 열선부의 U 트랩 구조의 배관에 설치되는 또 다른 예를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배관 동파방지 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 온도 센서(10), 태양광 발전 시스템(20), 열선부(30), 스위치(40) 및 제어부(50)를 포함한다.

온도 센서(10)는 배관(60) 내부의 온도를 감지한다.

여기서, 배관(60)은 하수관, 배수관, 우수관, 가정용 배관 등 다양한 배관(60)을 모두 포함한다.

온도 센서(10)는 배관(60) 내부의 온도를 감지하기 위해, 도 2 에 도시된 바와 같이, 배관(60) 내부의 공간 또는 배관(60)의 내측면에 설치되는데, 실제 배관(60) 내부의 온도를 감지하는데 적합한 다양한 위치에 설치될 수 있다.

태양광 발전 시스템(20)은 태양열을 받아 광전효과를 이용하여 전기를 생성하는 것으로, 태양전지(22)와 축전지(24)를 포함한다.

태양전지(22)는 직병렬로 연결된 복수 개의 셀이 일정한 규칙에 따라 배열되어 태양광의 열에너지를 전기 에너지로 변환하고, 축전지(24)는 태양전지(22)에서 생성된 전기 에너지를 축전시킨다.

태양열을 이용하여 전기 에너지를 생성 및 축전시키는 태양광 발전 시스템(20)은 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 그 상세한 셜명을 생략한다.

열선부(30)는 태양광 발전 시스템(20)으로부터 공급된 전기 에너지에 의해 발열되어 배관(60) 내부의 온도를 증가시킴으로써, 배관(60) 내부에 고여 있는 물이 동결되어 배관(60)이 동파되는 것을 방지한다. 따라서, 열선부(30)는 배관(60)내부에 고여 있는 물이 동결되는 것을 방지하기 위해, 배관(60)의 형태에 대응되게 형성되어 배관(60) 내부의 물이 고이는 부분에 설치되는 것이 동파 방지에 유리하다.

이러한 열선부(30)는 공급된 전기 에너지를 열 에너지로 변환시켜 열을 발생시키는 발열체(미도시)가 구비되고, 발열체를 보호하면서 발열체에서 발생된 열을 외부로 전달하는 피복(미도시) 등이 형성된다.

이러한 열선부(30)는 배관(60) 등에 설치될 수 있는 다양한 형태와 구조의 열선부(30)가 모두 포함되며, 이러한 열선부(30)로는 코일 등이 채용될 수 있다.

열선부(30)는 배관(60)의 형태에 따라 다양한 형태로 설치되는바, 본 실시예에서는 U 트랩 구조의 배관(60)을 예시로 설명한다.

통상적으로, U 트랩 구조의 배관(60)은 평상시에 물이 고여 있어, 혹한기 또는 한파시 결빙 가능성이 매우 높다. 따라서, 본 실시예에서는 U 트랩 구조의 배관(60)을 예시로 하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 동파 가능성이 높은 배관(60) 등 다양한 형태의 배관(60)에 모두 채용될 수 있을 것이다.

U 트랩 구조의 배관(60)에 설치되는 열선부(30)는 도 2 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, U 트랩의 구조에 대응되게 다양한 형태로 배관(60) 내부에 설치될 수 있다.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 열선부(30)가 U 트랩 구조의 배관(60)에 대응되게 U자 형태로 절곡됨과 더불어 배관(60)의 내측면에 접촉되지 않고 배관(60) 내부의 공간 상에 설치된다. 이 경우에는, 열선부(30)가 배관(60)의 내측면에 접촉되지 않으므로, 열선부(30)에서 발생된 열이 배관(60)에 직접 전달되지 않아 열손실을 줄일 수 있고 그 결과 열효율을 높일 수 있다.

도 4 를 참조하면, 열선부(30)가 U 트랩 구조의 배관(60)에 대응되게 U자 형태로 절곡됨과 더불어 열선부(30)가 배관(60) 내부의 내면에 접촉된다. 이 경우, 열선부(30)가 배관(60)의 내측면에 접촉되므로 설치가 용이하고, 배관(60) 내부에 흐르는 유류의 흐름을 방해하지 않는다.

도 5 를 참조하면, 열선부(30)가 스프링 형태로 감겨지면서 U 트랩 구조의 배관(60)에 대응되게 U자 형태로 형성됨과 더불어 배관(60)의 내측면에 접촉된다. 이 경우, 열선부(30)가 배관(60)의 내측면에 접촉되므로 배관(60) 내부에 흐르는 유류의 흐름을 방해하지 않으면서, 상기한 도 2 와 도 3 의 예시에 비해 열선부(30)의 길어 상대적으로 많은 열을 발생시킬 수 있다.

상기한 바와 같은 열선부(30)의 설치 구조는 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 배관(60)의 구조와 배관(60)의 설치 위치 등에 따라 다양한 구조로 설치될 수 있을 것이다.

한편, T자형 이음배관(70)은 배관(60)을 서로 연결하는 것으로써, 기 설치된 배관(60) 내부에 열선을 삽입할 수 있도록 한다. 이를 통해, T자형 이음배관(70)은 기존에 설치되어 있는 배관(60)에도 용이하게 열선부(30)를 삽입 및 설치할 수 있도록 한다.

스위치(40)는 태양광 발전 시스템(20)의 축전지(24)와 열선부(30) 사이에 설치되어 축전지(24)로부터 열선부(30)로 공급되는 전기 에너지를 스위칭한다. 즉, 스위치(40)가 온 상태에서는, 열선부(30)에 전기 에너지를 공급하여 열선부(30)에서 열이 발생되도록 하고, 오프 상태에서는, 열선부(30)에 공급되는 전기 에너지를 차단하여 열선부(30)에서 열이 발생되지 않도록 한다.

제어부(50)는 온도 센서(10)에 의해 감지된 배관(60) 내부의 온도에 따라 스위치(40)를 제어하여 축전지(24)에 축전된 전기 에너지를 열선부(30)에 선택적으로 공급한다.

이 경우, 제어부(50)는 배관(60) 내부의 온도가 설정온도 이하이면, 스위치(40)를 온시켜 열선부(30)에서 열이 발생되도록 하고, 배관(60) 내부의 온도가 설정온도를 초과하면, 스위치(40)를 오프시켜 열선부(30)에서 열이 발생되지 않도록 한다.

여기서, 설정온도는 배관(60) 내부에서 물이 결빙될 것으로 예측되는 통상적인 배관(60) 내부의 온도로써, 물이 결빙되거나 결빙되기 직전의 온도이다. 일 예로 2℃ 가 채용될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열을 이용한 동절기 배관 동파방지 장치의 동작 과정을 상세하게 설명한다.

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 동파방지 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

먼저, 태양광 발전 시스템(20)은 태양열을 받아 광전효과를 통해 전기를 생성한다.

생성된 전기 에너지는 태양광 발전 시스템(20)에 구비된 축전지(24)에 축전된다.

이 상태에서, 온도 센서(10)는 배관(60) 내부의 온도를 감지(S10)하여 제어부(50)에 입력한다.

제어부(50)는 온도 센서(10)로부터 배관(60) 내부의 온도가 입력되면, 배관(60) 내부의 온도가 설정온도 이하인지를 판단한다(S20).

판단 결과, 배관(60) 내부의 온도가 설정온도 이하이면, 스위치(40)를 온시켜 축전지(24)의 전기 에너지를 열선부(30)에 공급한다. 이에 따라, 열선부(30)에서는 열이 발생되고, 열선부(30)에서 발생된 열에 의해 배관(60) 내부의 온도를 증가시켜 배관(60)에 고여 있는 물이 결빙되어 배관(60)이 동파되는 것을 방지한다(S30).

제어부(50)는 상기한 과정(S10~S30)을 배관(60) 내부의 온도가 설정온도 이하인 동안에 계속적으로 수행하고, 이 과정에서 배관(60) 내부의 온도가 설정온도를 초과하면, 스위치(40)를 오프시켜 축전지(24)에서 열선부(30)로 공급되는 전기 에너지를 차단함으로써, 열선부(30)에서 열이 더 이상 발생되지 않도록 한다(S40).

한편, 상기한 과정에서 스위치(40)를 온시켜 배관(60) 내부를 가열하거나 스위치(40)를 오프시킬 경우, 그 동작을 정지시키기 위한 입력이 있는지를 확인(S50)하여 동작을 정지시키기 위한 입력이 있으면, 종료한다.

여기서, 동작을 정지시키기 위한 입력에는 배관 동파방지 장치의 동작을 온 또는 오프시키는 버튼(미도시)을 통해 동작 정지 명령이 입력되거나, 전원이 차단되는 등 다양한 입력이 모두 포함되며, 이러한 입력을 구현하는 것은 당업자라면 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 온도 센서 20: 태양광 발전 시스템
22: 태양전지 24: 축전지
30: 열선부 40: 스위치
50: 제어부 60: 배관
70: 이음배관

Claims

배관 내부의 온도를 감지하는 온도 센서;
태양광을 전기 에너지로 변환하여 축전시키는 태양광 발전 시스템;
상기 태양광 발전 시스템으로부터 공급된 전기 에너지로 발열하는 열선부;
상기 태양광 발전 시스템으로부터 상기 열선부에 공급되는 전기 에너지를 스위칭하는 스위치; 및
상기 온도 센서에서 감지된 상기 배관 내부의 온도에 따라 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 배관은 U트랩 구조이고,
상기 열선부는 상기 배관의 형태에 대응되게 형성되고, 상기 배관과 접촉되지 않도록 상기 배관 내부의 공간 상에 설치되며,
상기 제어부는 상기 배관 내부의 온도가 설정온도 이하이면 상기 스위치를 온시키며,
상기 설정온도는 2℃인 것을 특징으로 하는 배관 동파방지 장치.
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