KR101803685B1 - Freezing prevention system using dc metal heater - Google Patents
Freezing prevention system using dc metal heater Download PDFInfo
- Publication number
- KR101803685B1 KR101803685B1 KR1020170088599A KR20170088599A KR101803685B1 KR 101803685 B1 KR101803685 B1 KR 101803685B1 KR 1020170088599 A KR1020170088599 A KR 1020170088599A KR 20170088599 A KR20170088599 A KR 20170088599A KR 101803685 B1 KR101803685 B1 KR 101803685B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power
- metal
- pipe
- heating element
- temperature information
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
- E03B7/00—Water main or service pipe systems
- E03B7/09—Component parts or accessories
- E03B7/10—Devices preventing bursting of pipes by freezing
- E03B7/12—Devices preventing bursting of pipes by freezing by preventing freezing
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C35/00—Permanently-installed equipment
- A62C35/58—Pipe-line systems
- A62C35/68—Details, e.g. of pipes or valve systems
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 소화수 등 정수로 채워진 배관의 동파 방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for preventing freezing of piping filled with purified water such as digested water, and more particularly to a system for preventing freezing of a frozen tissue using a metal heater.
종래 소화수 등 정수(渟水; 흐르지 않고 괴어 있는 물)로 채워진 배관의 동파 방지를 위해 배관을 따라 열선을 배치하고 열선에 전력을 공급하는 형태로 겨울철 배관의 동파를 방지하는 방식이 널리 이용되었고 현재도 여전히 많이 쓰이고 있는 방식이다. 그러나 이러한 열선은 100 ~ 200 m의 비교적 긴 배관의 외주면에 배관의 두께에 따라 1 선 또는 2 선으로 배치하거나, 그리고 나선형으로 감아서 배치하는 등으로 배관 전체적인 가열로 인해 전력 소비가 과도한 측면이 있었다. 특히 비교적 추운 날이 적은 곳에서 종래 열선을 이용한 동파 방지 시스템은 겨울철 전력 낭비의 주범이 아닐 수 없다. Conventionally, in order to prevent freezing of piping filled with water such as digestion water, a method of preventing the freezing of winter piping is widely used, in which a hot line is disposed along the piping and power is supplied to the hot line It is still used a lot now. However, these heat lines are arranged in one or two lines depending on the thickness of the pipe on the outer peripheral surface of a relatively long pipe of 100 to 200 m, and they are disposed in a spiral manner, . Especially, in the place where relatively cold days are few, the system for preventing the frost damage using the conventional hot wire is a main cause of power waste in winter.
이러한 낭비를 없애기 위해 부분적으로 배관을 가열하여 배관의 전도 및 내부 소화수의 대류로 인한 운동에너지를 이용하여 적은 에너지로 배관의 동파를 방지하려는 기술들이 등장했다. 일본 공개특허공보 제07008460호는 수도관의 동결 방지 장치에 관한 것으로서, 배관의 히터 설치부에 서미스터(thermistor)로 구성된 발열체를 마련하여 소정 온도까지 가열하도록 구성된다. 서미스터는 특정 온도를 넘으면 저항값이 변화되어 열이 감소되는 감열소자를 사용하여 일정 온도를 유지함으로써 발화 등의 우려를 제거하려 하였다. In order to eliminate such waste, techniques have been developed to partially prevent piping from being cooled with a small energy by heating the piping and utilizing the kinetic energy due to the conduction of the piping and the convection of the internal digestion water. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 07008460 relates to an apparatus for preventing freezing of a water pipe, wherein a heating element made up of a thermistor is provided in a heater mounting portion of a pipe and is heated to a predetermined temperature. The thermistor uses a thermal element whose resistance value is changed when the temperature exceeds a specific temperature and the heat is reduced, thereby maintaining the constant temperature, thereby eliminating the possibility of ignition.
그러나 발열체로서의 서미스터는 대부분 세라믹 계열의 소재와 양면에 실버페이스트 전극을 두어 형성하는데, 이상 발열이 발생하는 경우에도 발열체 등의 단선이 없어 발열을 멈추지 않고 계속적으로 과열될 수 있고, 국부적 가열로 전체 배관에 열을 전달해야 하므로 발열점은 비교적 높은 온도로 유지되어야 하는 단점이 있다.However, most of the thermistors as heating elements are formed of ceramic-based materials and silver paste electrodes on both sides. Even if abnormal heat generation occurs, there is no disconnection of heating elements and the heat can be continuously overheated without stopping the heat generation. The heat generation point must be maintained at a relatively high temperature.
따라서 화재의 위험성을 원천적으로 차단함과 동시에 전력 절전율을 향상시킬 수 있는 새로운 형태의 동파 방지 시스템의 필요성이 대두된다.Therefore, there is a need for a new type of frost protection system that can prevent the fire from occurring and improve the power saving rate.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 기초하여 도출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 메탈히터에 의한 배관의 국부적 가열로 전력을 절약할 수 있는 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been accomplished on the basis of the above-described need, and it is a first object of the present invention to provide a frost protection system using a DC metal heater capable of saving electric power by locally heating a pipe by a metal heater.
본 발명의 제2 목적은 발열체에 직류 전력을 적용하여 적은 소비 전력으로 충분한 발열을 유도할 수 있는 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템을 제공하고자 한다.A second object of the present invention is to provide a frost protection system using a DC metal heater that can induce sufficient heat generation with low power consumption by applying DC power to a heating element.
본 발명의 제3 목적은 발열체의 이상 과열에 의한 화재의 위험을 원천적으로 차단할 수 있는 발열체를 적용함으로써 화재의 위험을 줄일 수 있는 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템을 제공하고자 한다.A third object of the present invention is to provide a frost prevention system using a DC metal heater that can reduce the risk of fire by applying a heating element that can fundamentally block the risk of fire due to abnormal overheating of the heating element.
본 발명의 제4 목적은 배관에 적용되는 메탈히터의 발열체를 면상 발열체로 구성함으로써 종전에 발열점보다 더 넓은 면적에서 발열함으로써 화재의 위험성을 줄일 수 있는 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템을 제공하고자 한다.A fourth object of the present invention is to provide a frost protection system using a DC metal heater which can reduce the risk of fire by generating heat at a larger area than the heat generation point by constituting the heating element of the metal heater applied to the piping as the plane heating element do.
본 발명의 제5 목적은 발열체의 온도를 모니터링할 수 있는 모니터링 유닛을 구성함으로써 우연히라도 발생할 수 있는 이상 과열을 사전에 감지하고 차단할 수 있는 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템을 제공하고자 한다.A fifth object of the present invention is to provide a frost prevention system using a DC metal heater that can detect and prevent abnormal overheat that may occur even by chance by constituting a monitoring unit capable of monitoring the temperature of a heating element.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 배관; 메탈 케이스와 메탈 케이스 내부에 발열체를 포함하고, 배관의 외주면을 따라 각각 이격되어 설치되고, 배관을 국부적으로 가열하는 다수의 메탈히터; 발열체의 발열을 위해 입력되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터 모듈; 배관 주위의 외기 온도 정보 또는 각 메탈히터의 표면 온도 정보에 기반하여 다수의 메탈히터에 인가될 직류 전력의 세기를 연산하고 연산된 직류 전력의 세기에 대응하는 전력 제어 신호를 전송하는 절전 연산 모듈; 및 전송된 전력 제어 신호에 기반하여 변환된 직류 전력을 다수의 메탈히터에 인가 또는 차단하고, 변환된 직류 전력을 인가하는 경우 연산된 세기의 직류 전력을 인가하는 전력 인가 모듈;을 포함하는 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템을 제공함으로써 달성될 수 있다.It is an object of the present invention to provide a piping system, A plurality of metal heaters each including a heating element inside a metal case and a metal case, the metal heaters being spaced apart from each other along an outer circumferential surface of the pipe and locally heating the pipe; A converter module for converting input AC power into direct current power for heat generation of a heating element; A power saving operation module for calculating a DC power to be applied to a plurality of metal heaters based on outside-air temperature information about a pipe or surface temperature information of each metal heater, and transmitting a power control signal corresponding to the calculated DC power; And a power application module for applying or blocking the converted DC power to the plurality of metal heaters based on the transmitted power control signal and applying the DC power of the calculated intensity when applying the converted DC power, Can be achieved by providing a freezing prevention system using a heater.
메탈 케이스는, 배관의 외주면에 장착되는 하부 플레이트와, 하부 플레이트 상부에 결합되는 상부 플레이트를 포함하고, 그리고 발열체는, 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 위치할 수 있다.The metal case includes a lower plate mounted on the outer circumferential surface of the pipe and an upper plate coupled to the upper portion of the lower plate, and the heating element can be positioned between the lower plate and the upper plate.
직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템은 각 메탈히터에 장착되고 표면 온도 정보를 측정하는 표면 온도 센서와, 각 측정된 표면 온도 정보를 절전 연산 모듈로 전송하는 온도정보 전송 모듈을 더 포함할 수 있다.The freezing prevention system using the DC metal heater may further include a surface temperature sensor mounted on each metal heater and measuring surface temperature information and a temperature information transmission module transmitting the measured surface temperature information to the power saving operation module.
발열체는 직류 전력에 기반하여 발열하는 면상 발열체일 수 있다.The heating element may be a surface heating element that generates heat based on the DC power.
그리고 면상 발열체는 카본 화합물 시트와, 카본 화합물 시트 양단에 각 위치하는 한 쌍의 도전체와, 카본 화합물 시트 상하부 각각에 접착되는 한 쌍의 절연시트를 포함할 수 있다.The planar heating element may include a carbon compound sheet, a pair of conductors located at both ends of the carbon compound sheet, and a pair of insulating sheets bonded to upper and lower portions of the carbon compound sheet.
직류 메탈히터 동파 방지 시스템은 외기 온도 정보를 측정하는 외기 온도 센서를 더 포함할 수 있다.The DC metal heater freeze prevention system may further include an ambient temperature sensor for measuring ambient temperature information.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 메탈히터에 의한 배관의 국부적 가열로 전력을 절약할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, there is an effect that power can be saved by local heating of the pipe by the metal heater.
그리고 발열체에 직류 전력을 적용하여 적은 소비 전력으로 충분한 발열을 유도할 수 있다.Also, by applying DC power to the heating element, sufficient heat can be induced by low power consumption.
또한 발열체의 이상 과열에 의한 화재의 위험을 원천적으로 차단할 수 있는 발열체를 적용함으로써 화재의 위험을 줄일 수 있다. In addition, the risk of fire can be reduced by applying a heating element which can fundamentally block the risk of fire due to abnormal heating of the heating element.
정수 배관에 적용되는 메탈히터의 발열체를 면상 발열체로 구성함으로써 종전에 발열점보다 더 넓은 면적에서 발열함으로써 화재의 위험성을 줄일 수 있다.The heat generating element of the metal heater applied to the purified water pipe is constituted by the surface heating element so that the risk of fire can be reduced by generating heat at an area wider than the heat generating point.
한편 발열체의 온도를 모니터링할 수 있는 모니터링 유닛을 구성함으로써 우연히라도 발생할 수 있는 이상 과열을 사전에 감지하고 차단할 수 있는 효과가 있다.In addition, by configuring a monitoring unit capable of monitoring the temperature of the heating element, it is possible to detect and prevent abnormal overheat that may occur by chance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템의 구성을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템의 구성 중 전력 제어 방법을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템의 구성 중 메탈히터가 배관에 장착되어 있는 상태의 단면을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템의 구성 중 면상발열체의 단면을 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a frost protection system using a DC metal heater according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating a power control method in a configuration of a frost prevention system using a DC metal heater according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view illustrating a state in which a metal heater is mounted on a pipe in a structure of a frost preventing system using a DC metal heater according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view showing a cross-section of a planar heating element in the configuration of a frost protection system using a DC metal heater according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various modifications may be made to the embodiments described below. It is to be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, but include all modifications, equivalents, and alternatives to them.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used only to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the embodiments. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terminology used herein is a term used for appropriately expressing an embodiment of the present invention, which may vary depending on the user, the intent of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. In the following description of the embodiments, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the embodiments may be unnecessarily blurred.
직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템Frost protection system using DC metal heater
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템의 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템의 구성 중 전력 제어 방법을 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명인 동파 방지 시스템은, 배관(10)과, 다수의 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)와, 전력 제어부(30)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 전력 제어부(30)는 전력 변환기(310)와 절전 연산 모듈(310)을 포함할 수 있고, 전력 변환기(310)는 컨버터 모듈(3210)과, 전력 인가 모듈(3220)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 전력 변환기(310)에 영전위 모듈(3230)을 더 포함할 수 있다.FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of a freezing prevention system using a DC metal heater according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing a power consumption of a DC metal heater according to an exemplary embodiment of the present invention. Fig. 1 and 2, the freeze prevention system of the present invention includes a
본 실시예는 컨버터 모듈(3210)을 포함하는 전력 변환기(320)를 통해 배관(10)에 직류 전력에 기반한 발열을 유도함으로써 전력 소비를 줄이고 화재의 위험성을 차단하며, 사전에 고장 등을 모니터링하고 사고를 예방하도록 작용한다.The present embodiment induces heat generation based on direct current power to the
이하 도 1 및 2를 참조하여 본 실시예 구성에 대하여 상술한다.Hereinafter, the configuration of the present embodiment will be described in detail with reference to Figs. 1 and 2. Fig.
본 발명에 적용되는 배관(10)은 소화수 등 정수(渟水; 흐르지 않고 괴어 있는 물)로 채워진 배관(10)이 우선적으로 적용될 수 있으나 본 발명 기술 분야의 특성상 일시적으로 괴어 있다가 다시 흐를 수 있는 물로 채워진 배관(10)에도 적용될 수 있으며, 배관은 PVC 등 합성수지재를 이용한 것이거나 동관, 주철관, 탄소강관, 스테인리스 강관 등의 금속 소재 배관일 수도 있다.The
다수의 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)는 배관(10)을 따라 배관(10)의 외주면에 소정 간격을 두고 각각 이격되어 설치된다. 이러한 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e) 간의 간격은 본 실시예서는 배관(10) 길이 100 m 에 20 m 간격으로 5 개를 설치하였으나 이는 배관(10)의 두께 및 설치 위치(배관의 중앙부 또는 단부)에 따라 더 촘촘하게 또는 더 띄엄띄엄 설치될 수도 있다.The plurality of
전력 제어부(30)는 각 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)에 입력되는 전력을 제어하는 역할을 수행한다. 전력 제어부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, MCCB(molded circuit breaker), ELCB(earth leakage circuit breaker)를 거쳐서 입력되는 220 V 전압의 전력을 4~20 mA 또는 0~5 V의 제어신호를 이용하여 제어하도록 구성된다. 구체적으로 전력 제어부(30)는, 절전 연산 모듈(310)과 전력 변환기(320)를 포함하여 구성될 수 있는데, 절전 연산 모듈(310)은 배관(10) 주위의 외기 온도 정보 또는 각 메탈히터의 표면 온도 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기반하여 다수의 메탈히터에 인가될 직류 전력의 세기를 연산하고 연산된 직류 전력의 세기에 대응하는 전력 제어 신호를 전력 변환기(320)에 전송하는 역할을 한다. 절전 연산 모듈(310)은 외기 온도 정보를 수신하기 위해 PT 100Ω과 같은 외기 온도를 측정하는 외기 온도 센서(50)가 배관(10) 주위에 장착될 수 있다.The
전력 변환기(320)는 컨버터 모듈(3210)과, 전력 인가 모듈(3220)을 포함하여 구성되고, 추가적으로 영전위 모듈(3230)을 더 포함할 수 있다. 컨버터 모듈(3210)은 외부의 교류 입력을 직류 전력으로 변환하고 전력 인가 모듈(3220)은 변환된 직류 전력을 절전 연산 모듈(310)의 제어신호를 받아 직류 전력의 인가 또는 차단을 수행하거나, 인가되는 경우 제어신호에 대응하는 세기의 직류 전력을 인가하도록 작용한다. 이러한 전력 인가 모듈(3220)은 트랜지스터, OP 앰프 등의 소자를 이용하야 다양한 회로로 설계될 수 있다. 아울러 영전위 모듈(3230)은 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)에 발생할 수 있는 과전류를 차단하기 위해 과전류 감지시 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)에 가해지는 전위를 0으로 만듦으로써 전류를 차단하는 역할을 수행한다.The
그리고 절전 연산 모듈(310)은 여러 가지 방식으로 구성되어 절전을 위한 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어 외기 온도가 소정 온도로 떨어지면 일정 시간 인가전력을 온(on) 시키고, 외기 온도가 소정 온도 이상으로 올라가면 인가전력 오프(off)를 하는 방식일 수 있고 이와 달리 단계별 온도 구간을 설정하고 각 단계별 출력을 설정하여 인가전력을 제어하는 방식일 수 있다.The power
한편 본 실시예의 전력 제어부(30)는 히터 온도정보를 수신하는 온도정보 수신 모듈(330)과, 히터 온도정보에 기반하여 경보를 출력하는 히터 경보부(340)를 더 포함할 수 있다. 그리고 온도정보 수신 모듈(330)과 히터 경보부(340)의 기능 구현을 위해 본 실시예 동파 방지 시스템은, 각 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)에 장착되고 각 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)의 표면 온도를 측정하는 표면 온도 센서(도시되지 않음)와, 각 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)의 표면 온도 정보(또는 히터 온도 정보)를 전력 제어부(30)에 전송하는 온도정보 전송 모듈(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)을 더 포함한다.Meanwhile, the
여기서 표면 온도 센서는 정특성을 갖는 서미스터 온도센서 등을 이용할 수 있으며, 온도정보 수신 모듈(330)과 온도정보 전송 모듈(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)은 RS485와 같은 유선 통신 수단을 이용하거나 RF 모듈 또는 FM 주파수대역 모듈 또는 높은 주파수의 지그비와 블루투스 등의 무선 통신 수단이 이용될 수 있다.The temperature
히터 경보부(340)는 배관(10)에 전달되는 열에너지로 인해 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)의 표면 온도가 약 45 ℃ (기 설정된 상한 기준 온도) 이상을 넘기면 이상 과열로 판단하고 경보를 출력할 수 있다. 이러한 히터 경보부(340)는 표면 온도 정보(또는 히터 온도 정보)를 수신하여 기 설정된 상한 기준 온도와 주기적으로 비교함으로써 모니터링을 수행한다. 한편 이와 함께 이상 과열로 판단되는 경우 절전 연산 모듈(310)을 통해 전력 변환기(320)에 전력 제어 신호를 전달함으로써 직류 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)의 발열을 원천적으로 차단할 수 있다.The
반대로 히터 경보부(340)는 기 설정된 하한 기준 온도 이하로 온도가 떨어지는 경우 직류 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)가 작동하지 않는 것으로 판단하여 경보 출력이 가능하며 다수의 직류 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e) 중 특정 직류 메탈히터의 고장을 진단하고 알림을 출력할 수 있다.On the other hand, when the temperature falls below a predetermined lower limit reference temperature, the
직류전원 점검 박스(40, 70)는 직류전원 유입부와 말단부에 각각 설치되어 직류전력의 인가 상태를 점검하는 체크포인트 역할을 하며, 특히 직류전원 유입부의 직류전원 점검 박스(40)는 온도정보 전송 모듈(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)과의 사이에서 전송 중계부로 역할을 수행할 수 있다.The DC
컨버터 모듈(3210)은 교류-직류 변환 장치임과 동시에 정전압 출력장치로서 작용하는데, 구체적으로 본 실시예에서는 각 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)에 약 45 내지 48 V 정도의 전압을 일정하게 가함으로써 각 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)에 약 3 내지 4 A 정도의 직류 전류가 흐르도록 작용한다. 이를 통해 각 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)에서 소비되는 전력은 약 150 W를 유지시킬 수 있으며 이는 종래 220 V 교류 전력을 메탈히터에 적용하여 약 600 W의 전력을 소비하던 것에 비하면 약 1/4의 절전효과를 보인다. 경우에 따른 전력 인가 모듈(3220)의 세기 조정은 전술한 정전압을 조절함으로써 인가 전압을 조절할 수 있다.The
한편 각 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)는 메탈 케이스(210)와 메탈 케이스(210) 내부에 발열체(220)를 포함하여 구성된다. 메탈 케이스(210)는 스테인리스 강이거나 열전도율이 좋은 다른 금속 소재로 구성될 수도 있다. 본 실시예의 메탈 케이스(210)는, 배관(10)의 외주면에 장착되는 하부 플레이트(212)와, 하부 플레이트(212) 상부에 결합되는 상부 플레이트(214)를 포함하도록 구성되지만, 이와 다르게 변형예로 상하부 플레이트가 일체로 형성되고 다만 발열체(220)를 내부에 삽입 가능하도록 일면에 개방부가 형성되도록 구성될 수도 있다. 메탈 케이스(210)는 발열체(220)에서 방출되는 열을 배관(10)에 전도할 수 있어야 하므로 하부 플레이트(212)와 배관(10)과의 사이에 써멀 그리스(thermal greese) 등의 열 전달 물질이 부가될 수 있다.Each of the
각 메탈히터(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)는 도 3에 도시된 바와 같이 배관(10)의 하부에 위치하여 국부적인 가열을 수행한다. 이를 위해 내부에 발열체(220)를 포함하는데, 발열체(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 면상 발열체로 카본 화합물 시트(222)를 구성하고, 그 양단에 금속 페이스트 전극으로 한 쌍의 도전체(224a, 224b)를 형성하였으며, 그 상하부로 한 쌍의 절연시트(226a, 226b)를 접착하여 형성하였다. 한 쌍의 절연시트(226a, 226b)는 난연재 시트로 구성되어 화재의 위험성을 줄일 수 있다.Each of the
카본 화합물 시트(222)는 도전성 카본 페이스트, 카본나노튜브(CNT), 그라핀(graphene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 카본 화합물로 형성되고, 이러한 카본 화합물 내에 그물망 그래파이트(graphite)를 형성함으로써 제조될 수 있다. 그리고 금속 페이스트 전극은 동페이스트(copper-paste) 또는 동박판 또는 실버 페이스트로 구성될 수 있으며, 상하부 한 쌍의 절연시트(226a, 226b)는 동일한 재질로 형성할 수 있으나 본 실시예에서는 에폭시, 우레탄, 페놀 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 시트를 하부 시트(226b)로 하였고, 페트(PET), 플리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 상부를 밀폐하는 필름을 상부 시트(226a)로 구성하였다. The
한편, 하부 시트(226b)는 두께 1 ~ 10 mm, 카본 화합물 시트(222)는 두께 0.05 ~ 1 mm, 금속 페이스트 전극은 두께 0.01 ~ 3 mm 및 폭 5 ~ 30 mm, 상부 시트(226a)는 20 ~ 50 ㎛로 형성될 수 있다. 아울러 발열체(220)의 전체 중량부는 하부 시트(226b) 2 ~ 30 중량부, 카본 화합물 시트(222) 0.5 ~ 35 중량부, 그물망 그래파이트 0.1 ~ 20 중량부, 금속 페이스트 전극 1 ~ 5 중량부, 상부 시트(226a) 1 ~ 10 중량부로 구성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당 업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, As will be understood by those skilled in the art. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. In addition, the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description. Also, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
10: 배관
20a, 20b, 20c, 20d, 20e: 메탈히터
210: 메탈 케이스
212: 하부 플레이트
214: 상부 플레이트
220: 발열체
222: 카본 화합물 시트
224a, 224b: 한 쌍의 도전체
226a, 226b: 한 쌍의 절연시트
30: 전력 제어부
310: 절전 연산 모듈
320: 전력 변환기
3210: 컨버터 모듈
3220: 전력 인가 모듈
3230: 영전위 모듈
330: 온도정보 수신 모듈
340: 히터 경보부
40, 70: 직류전원 점검 박스
50: 외기 온도 센서
60a, 60b, 60c, 60d, 60e: 온도정보 전송 모듈10: Piping
20a, 20b, 20c, 20d, 20e: metal heater
210: Metal case
212: Lower plate
214: upper plate
220: heating element
222: carbon compound sheet
224a, 224b: a pair of conductors
226a, 226b: a pair of insulating sheets
30:
310: power save operation module
320: power converter
3210: Converter module
3220: Power supply module
3230:
330: Temperature information receiving module
340: Heater alarm
40, 70: DC power supply check box
50: Ambient temperature sensor
60a, 60b, 60c, 60d, 60e: a temperature information transmission module
Claims (5)
메탈 케이스와 상기 메탈 케이스 내부에 발열체를 포함하고, 상기 배관의 외주면을 따라 각각 이격되어 설치되고, 상기 배관을 국부적으로 가열하는 다수의 메탈히터;
상기 발열체의 발열을 위해 입력되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터 모듈;
상기 배관 주위의 외기 온도 정보 또는 각 메탈히터의 표면 온도 정보에 기반하여 상기 다수의 메탈히터에 인가될 직류 전력의 세기를 연산하고 상기 연산된 직류 전력의 세기에 대응하는 전력 제어 신호를 전송하는 절전 연산 모듈; 및
상기 전송된 전력 제어 신호에 기반하여 상기 변환된 직류 전력을 상기 다수의 메탈히터에 인가 또는 차단하고, 상기 변환된 직류 전력을 인가하는 경우 상기 연산된 세기의 직류 전력을 인가하는 전력 인가 모듈;을 포함하되,
상기 각 메탈히터에 장착되고 상기 표면 온도 정보를 측정하는 표면 온도 센서와, 상기 각 측정된 표면 온도 정보를 상기 절전 연산 모듈로 전송하는 온도정보 전송 모듈을 더 포함하는 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템.
pipe;
A plurality of metal heaters including a metal case and a heating element inside the metal case, the metal heaters being spaced apart from each other along an outer circumferential surface of the pipe, and locally heating the pipe;
A converter module for converting AC power inputted for generating heat of the heating element into DC power;
Calculating a strength of DC power to be applied to the plurality of metal heaters based on outside-air temperature information about the pipe or surface temperature information of each metal heater, and transmitting a power control signal corresponding to the calculated DC power Computing module; And
A power application module that applies or blocks the converted DC power to the plurality of metal heaters based on the transmitted power control signal and applies DC power of the calculated intensity when the converted DC power is applied; Including,
A surface temperature sensor mounted on each of the metal heaters and measuring the surface temperature information and a temperature information transmission module for transmitting the measured surface temperature information to the power saving operation module, .
상기 메탈 케이스는, 상기 배관의 외주면에 장착되는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트 상부에 결합되는 상부 플레이트를 포함하고,
상기 발열체는, 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 위치하는 것인 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템.
The method according to claim 1,
The metal case includes a lower plate mounted on an outer circumferential surface of the pipe, and an upper plate coupled to an upper portion of the lower plate,
Wherein the heating element is located between the lower plate and the upper plate.
상기 발열체는 상기 직류 전력에 기반하여 발열하는 면상 발열체이고,
상기 면상 발열체는 카본 화합물 시트와, 상기 카본 화합물 시트 양단에 각 위치하는 한 쌍의 도전체와, 상기 카본 화합물 시트 상하부 각각에 접착되는 한 쌍의 절연시트를 포함하는 것인 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the heating element is a planar heating element that generates heat based on the direct current power,
Wherein the planar heating element comprises a carbon compound sheet, a pair of conductors located at both ends of the carbon compound sheet, and a pair of insulating sheets bonded to the upper and lower portions of the carbon compound sheet, Prevention system.
상기 외기 온도 정보를 측정하는 외기 온도 센서를 더 포함하는 직류 메탈히터를 이용한 동파 방지 시스템.The method according to claim 1,
And an outdoor air temperature sensor for measuring the outdoor air temperature information.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170088599A KR101803685B1 (en) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Freezing prevention system using dc metal heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170088599A KR101803685B1 (en) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Freezing prevention system using dc metal heater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101803685B1 true KR101803685B1 (en) | 2018-01-10 |
Family
ID=60998738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170088599A KR101803685B1 (en) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Freezing prevention system using dc metal heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101803685B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101915532B1 (en) * | 2018-06-28 | 2018-11-06 | (주)세정이에프씨 | Fire-fighting water supply equipment for preventing winter-sowing |
KR20210073751A (en) * | 2019-12-11 | 2021-06-21 | 조행훈 | Anti- freezing apparatus of fire water in tunnel and anti- freezing method using the same apparatus |
KR102584223B1 (en) * | 2022-12-16 | 2023-10-10 | 조행훈 | Metal heater-based freeze protection system for tunnel fire extinguishing piping |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100839970B1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-06-19 | 주식회사 한국볼텍스 | Freezing prevent heater for pipe line |
KR100935118B1 (en) * | 2008-09-04 | 2010-01-06 | 권순락 | Power supply of heater with positive temperature coefficient heating cable |
KR101611801B1 (en) * | 2015-11-19 | 2016-04-12 | 박홍연 | Carbon heating board |
-
2017
- 2017-07-12 KR KR1020170088599A patent/KR101803685B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100839970B1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-06-19 | 주식회사 한국볼텍스 | Freezing prevent heater for pipe line |
KR100935118B1 (en) * | 2008-09-04 | 2010-01-06 | 권순락 | Power supply of heater with positive temperature coefficient heating cable |
KR101611801B1 (en) * | 2015-11-19 | 2016-04-12 | 박홍연 | Carbon heating board |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101915532B1 (en) * | 2018-06-28 | 2018-11-06 | (주)세정이에프씨 | Fire-fighting water supply equipment for preventing winter-sowing |
KR20210073751A (en) * | 2019-12-11 | 2021-06-21 | 조행훈 | Anti- freezing apparatus of fire water in tunnel and anti- freezing method using the same apparatus |
KR102428233B1 (en) * | 2019-12-11 | 2022-08-01 | 조행훈 | Anti- freezing apparatus of fire water in tunnel and anti- freezing method using the same apparatus |
KR102584223B1 (en) * | 2022-12-16 | 2023-10-10 | 조행훈 | Metal heater-based freeze protection system for tunnel fire extinguishing piping |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101803685B1 (en) | Freezing prevention system using dc metal heater | |
CN110392956B (en) | Battery pack | |
EP2082242B1 (en) | Method, apparatus, and system for detecting hot socket deterioration in an electrical meter connection | |
JP2016511912A5 (en) | ||
KR101604110B1 (en) | Busbar of switchgear integrated management system by using non contackt type integrated temperature and humidity sensor | |
WO2003077599A1 (en) | Induction heating device | |
CN103814623A (en) | Intelligent heating cable having a smart function and method for manufacturing same | |
CN203367751U (en) | Temperature indicator in switch cabinet | |
KR101926341B1 (en) | Battery management system for photovoltaic power generating apparatus | |
CN208025861U (en) | A kind of electric heater self-checking device | |
CN206237730U (en) | A kind of semiconductor dehumidifier machine with internal heating function | |
EP3524739A1 (en) | A heating system for preventing freezing of a fluid in a conduit | |
CN109618423A (en) | Portable test instrument automatic heating device | |
WO2015108465A1 (en) | Arrangement and method for measuring temperature | |
RU2337448C1 (en) | Contact system | |
CN207426055U (en) | Battery and electronic equipment | |
KR102666543B1 (en) | Monitoring and Cooling System of Switchgear with Thermoelectric Power Generation and Cooling Unit and Copper Clad Aluminum Bus-bar Applied(High voltage board, Low voltage board, Distribution board) | |
CN105977662A (en) | Strain clamp drainage plate with temperature control heating automatic shunting and alarm apparatus | |
CN214746001U (en) | Variable power formula electric plate | |
FI123431B (en) | Method and apparatus for heating a battery | |
CN108051091A (en) | A kind of infrared temperature probe system | |
CN110912838A (en) | Switch with heating function | |
CN211980542U (en) | Overload protector | |
CN201276587Y (en) | Soaking zone electric heater electrical leakage and heat load balance prewarning apparatus of cold rolling continuous annealing furnace | |
JPH10285790A (en) | Protector against overcurrent |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |