KR101923055B1 - 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치 - Google Patents

배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 배관 내부 액체에 열 에너지가 골고루 전달될 수 있고, 배관 내부 액체에 열 에너지 전달 효율을 향상시킴으로써 열 에너지의 낭비와 발열체의 정온특성에 기인한 전력 공급의 저효율화를 방지할 수 있는 효과가 있다. 이를 위해 특히 본 발명의 일 실시예는 배관의 외주면 중 상면을 감싸도록 형성된 상부 본체 하우징; 배관의 외주면 중 하면을 감싸도록 형성되고 상부 본체 하우징에 결합되는 하부 본체 하우징; 상부 본체 하우징과 하부 본체 하우징의 외주면에 형성된 2 이상의 발열체 하우징; 2 이상의 발열체 하우징 내부에 각 수용되는 2 이상의 발열체; 및 2 이상의 발열체 하우징 사이에 형성되고 내부에 2 이상의 발열체를 상호 연결하는 연결 전선이 수용되는 전선 덕트;를 포함하는 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치를 포함한다.

Description

배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치{METAL HEATING APPARATUS FOR PREVENTING FROZEN PIPE}
본 발명은 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치에 관한 것이다.
겨울철 배관의 동파방지를 목적으로 종래에는 히팅케이블을 배관에 직선 혹은 곡선형태로 설치하였는데 이는 동파방지만이 목적인 경우에 불필요하게 배관 내의 물을 데워 에너지 낭비의 원인이 되었다.
히팅케이블은 화재 위험성이 크고, 전체 배관에 적용하므로 에너지손실이 큰 단점을 가지고 있고, 시공의 불편함과 화재 위험성 등의 문제점들이 있어서 최근에는 메탈히터을 이용한 배관 동파방지 방식이 많이 사용되는 추세이다.
이러한 메탈히터를 이용한 배관 동파방지는, 에너지 절약을 위한 효율적인 동파방지를 위해 배관을 국부적으로 가열하고, 물분자의 대류현상과 열전달을 통해 배관 동파를 방지하는 원리이다.
그러나 도 6에 도시한 바와 같이 종래 배관(10) 하부에 메탈히터(20)를 설치하는 경우 선접촉 또는 좁은 범위의 면접촉으로 인해 배관(10) 내부의 액체에는 열전달이 일부만 이루어지는 문제가 있었다. 이와 함께 배관(10)과 메탈히터(20) 사이에 쌓이는 열에너지는 화재의 위험을 초래하거나 그 자체로 열 에너지 손실로 이어진다. 반면 화재의 위험을 제거하기 위해 메탈히터(20)에 PTC 특성을 갖는 발열체를 적용하는 경우에는 배관(10) 내부 액체에 열에너지를 전달이 원활하지 않은 상황에서도 발열체 스스로 발열량을 통제하므로 동파에 필요한 열에너지의 공급이 미흡한 문제가 발생한다.
따라서 배관 동파 방지를 위해 메탈히터(20)의 발열 에너지가 배관(10) 내부로 잘 전달될 수 있는 새로운 형태의 메탈히터의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 배관 내부 액체에 열 에너지가 골고루 전달될 수 있는 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2 목적은 배관 내부 액체에 열 에너지 전달 효율을 향상시킴으로써 열 에너지의 낭비와 발열체의 정온특성에 기인한 전력 공급의 저효율화를 방지할 수 있는 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제3 목적은 외기 온도에 따라 발열체에 선택적으로 전력을 공급할 수 있고 이를 통해 에너지 절약을 도모할 수 있는 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 배관의 외주면 중 상면을 감싸도록 형성된 상부 본체 하우징; 배관의 외주면 중 하면을 감싸도록 형성되고 상부 본체 하우징에 결합되는 하부 본체 하우징; 상부 본체 하우징과 하부 본체 하우징의 외주면에 형성된 2 이상의 발열체 하우징; 2 이상의 발열체 하우징 내부에 각 수용되는 2 이상의 발열체; 및 2 이상의 발열체 하우징 사이에 형성되고 내부에 2 이상의 발열체를 상호 연결하는 연결 전선이 수용되는 전선 덕트;를 포함하는 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
그리고 상부 본체 하우징과 하부 본체 하우징은 상호 맞닿는 부분에 각각 고정 블록이 더 형성된 것일 수 있다.
상부 본체 하우징의 고정 블록과 하부 본체 하우징의 고정 블록을 상호 결합하는 체결수단을 더 포함할 수 있다.
각 발열체 하우징은 각 발열체가 내부에 수용된 상태에서 상부를 균등하게 가압하여 압착 형성된 것일 수 있다.
한편 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치는 2 이상의 발열체에 선택적으로 전력을 공급하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
그리고 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치는, 배관 주위의 외기 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고, 제어부는 감지된 외기 온도가 설정 온도 이상인 경우 2 이상의 발열체 중 일부 발열체에만 전력을 공급하는 것일 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배관 내부 액체에 열 에너지가 골고루 전달될 수 있는 효과가 있다.
그리고 배관 내부 액체에 열 에너지 전달 효율을 향상시킴으로써 열 에너지의 낭비와 발열체의 정온특성에 기인한 전력 공급의 저효율화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 외기 온도에 따라 발열체에 다수의 발열체에 대하여 선택적으로 전력을 공급할 수 있고 이를 통해 에너지 절약을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제1 실시예 단면도를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제1 실시예 평면도를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제1 실시예 측면도를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제2 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제3 실시예를 나타낸 도면이고,
도 6은 배관에 종래 메탈 히터 장치가 장착된 상태의 단면을 나타낸 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
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.
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.
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.
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.
배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치
제1 실시예
도 1은 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제1 실시예 단면도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제1 실시예 평면도를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제1 실시예 측면도를 나타낸 도면이다.
이하 도 1 내지 3을 참조하여 본 실시예에 대하여 상술한다. 본 실시예는 배관을 감싸는 밴드 타입의 메탈히터 장치이다.
본 실시예 메탈히터 장치는, 배관 외측 상부 곡면과 일치하는 내경을 가지는 상부 본체 하우징(100)과, 배관 외측 하부 곡면과 일치하는 내경을 가지는 하부 본체 하우징(110)과, 상하부 본체 하우징(100, 110) 외부에 장착된 PTC 특성을 가진 발열체(200, 201)와, 상하부 본체 하우징(100, 110) 외부에 장착되고 발열체(200, 201)를 수용하는 발열체 하우징(120)과, 발열체(200, 201) 사이의 전기적 연결이 가능하도록 배치된 전선(210)과, 전선(210)을 수용하는 전선 연결용 덕트(130)와, 상하부 하우징(100, 110)을 배관에 고정하기 위한 상부 하우징 고정블록(140) 및 하부 하우징 고정블록(150)으로 구성된다.
상하부 본체 하우징(100, 110)은 열전도성이 좋은 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성되며 금형을 이용한 주조 또는 다이캐스팅으로 제조될 수 있다. 배관의 사이즈별로 다양한 크기로 제조될 수 있는데 배관 외측 곡면에 일치하는 내경을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 열전도가 철(80W/m.K), 납(30W/m.K), 스테인레스스틸(12~45W/m.K)보다 높은 알루미늄(237W/m.K)으로 제조하였다.
상하부 본체 하우징(100, 110)은 배관의 상하부에 장착 시 양 측면 모서리 부분에서 서로 맞닿도록 각각의 단면이 반원이 되도록 형성하되, 상호 맞닿은 모서리 부분에서는 배관을 사이에 두고 서로 고정하기 위한 상부 하우징 고정블록(140)과 하부 하우징 고정블록(150)이 양 측면 모서리 부분에 형성된다.
상하부 하우징 고정블록(140, 150)은 본 실시예에서와 같이 관통공이 형성되어 볼트 및 너트로 고정하는 고정수단이 더 부가될 수 있으며, 본 실시예와 달리 상하부 하우징 고정블록(140, 150)의 일 측에는 힌지로 결합하고 타 측은 전술한 볼트 및 너트로 고정하여 고정수단을 다르게 구성할 수도 있다.
발열체 하우징(120, 121, 122, 123)은 상부 및 하부 본체 하우징(100, 110)의 외주면에 각각 형성되는데 상부 및 하부 본체 하우징(100, 110)과 일체로 형성되는 것이 바람직하며 발열체(200, 201)를 내부에 수용하고 외부에서 프레스 등으로 적절한 압력을 가하여 압착시킨다. 이 경우 적절한 압력은 발열체(200, 201) 상부를 균등하게 눌러주는 힘을 이용하는 것이 좋으며 발열체(200, 201)가 파손되지 않도록 주의하여야 한다. 이렇게 제조됨으로써 접촉면이 밀착되어 열 에너지를 효과적으로 전도될 수 있다.
2 이상의 발열체 하우징(120, 121, 122, 123)은 상호 이격되어 형성하되 상부 및 하부 본체 하우징(100, 110)의 외주면을 둘러싸 배치되도록 외주면을 따라 일정 거리마다 배치된다. 발열체들(200, 201)은 전력의 연속적인 공급을 위해 서로 고온용 전선으로 연결되는데 연결용 전선(210)이 외부로 드러나 파손되는 것을 방지하기 위해 내부에 수용될 수 있도록 전선 덕트(130)를 발열체 하우징(120, 121) 사이에 형성하고 내부에 전선을 수용한다. 이와는 별도로 최초 발열체(200)에 전력이 공급되는 전선(220)은 고온용 석면 전선이 이용됨으로써 파손 위험을 최소화하도록 구성하였다. 발열체 하우징(120, 121, 122, 123)은 측면으로 통공되어 전선 덕트(130)와 공간이 연결되도록 구성되고 알루미늄으로 형성될 수 있다.
전술한 전선 덕트(130)와 발열체 연결용 전선(210)은 상부 본체 하우징(100)과 동일하게 하부 본체 하우징(110)에도 형성된다.
본 실시예의 메탈 히터 장치는 2 이상의 발열체(200, 201, 202, 203)에 선택적으로 전력을 공급하는 제어부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 배관 주위의 외기 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하여 제어부가 감지된 외기 온도가 설정 온도 이상인 경우 2 이상의 발열체(200, 201, 202, 203) 중 일부 발열체에만 전력을 공급함으로써 에너지를 절약할 수 있다. 이러한 선택적 열에너지 공급은 배관 내부 액체에 보다 적은 열 에너지를 공급하여 대류를 형성함으로써 배관의 동파를 방지하도록 작용한다.
제2 실시예
도 4는 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제2 실시예의 측면을 나타낸 도면이다. 제2 실시예는, 제1 실시예처럼 상하부 본체 하우징(100, 110)이 서로 분리되도록 형성하지 않고 일체로 형성하여 하나의 본체 하우징(300)으로 형성한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 실시예 길이방향 양단으로 유니온(310, 311)이 결합되는데, 이는 배관을 감싸는 보조적인 형태가 아니라 그 부분의 배관을 대체하여 본체 하우징(300)이 배치되는 것이므로 양단에 연결될 배관들과 유니온(310, 311) 결합을 위한 구조로 형성된다.
제2 실시예의 경우에도 발열체(204, 205)와 발열체 하우징(124, 125), 연결용 전선(210) 및 전선 덕트(130), 그리고 전력 공급용 전선(220)은 제1 실시예와 동일하다. 이렇게 배관을 감싸는 형태가 아니라 배관을 대체하여 배치됨으로써 내부 액체에 더 효율적인 열전달이 가능하도록 작용한다.
제3 실시예
도 5는 본 발명에 따른 배관 동파 방지를 위한 메탈 히터 장치의 제3 실시예의 측면을 나타낸 도면이다. 제3 실시예 또한, 제1 실시예처럼 상하부 본체 하우징(100, 110)이 서로 분리되도록 형성하지 않고 일체로 형성하여 하나의 본체 하우징(400)으로 형성한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 실시예 길이방향 양단으로 프렌지(410, 411)이 결합되는데, 이는 배관을 감싸는 보조적인 형태가 아니라 그 부분의 배관을 대체하여 본체 하우징(400)이 배치되는 것이므로 양단에 연결될 배관들과 프렌지(410, 411) 결합을 위한 구조로 형성된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 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.
100: 상부 본체 하우징
110: 하부 본체 하우징
120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127: 발열체 하우징
130: 전선연결용 덕트
140: 상부 하우징 고정블록
150: 하부 하우징 고정블록
200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207: 발열체
210, 220: 전선
300: 유니온 타입 일체형 동파방지 하우징
310, 311 : 배관과 직접 연결용 유니온
400: 프렌지 타입 일체형 동파방지 하우징
410, 411 : 배관과 직접 연결용 프렌지

Claims (6)

  1. 배관의 외주면 중 상면을 감싸도록 형성된 상부 본체 하우징;
    상기 배관의 외주면 중 하면을 감싸도록 형성되고 상기 상부 본체 하우징에 결합되는 하부 본체 하우징;
    상기 상부 본체 하우징과 상기 하부 본체 하우징 각각의 외주면에 상기 배관의 길이 방향으로, 상기 상하부 본체 하우징의 길이만큼 형성되고, 상호 마주보는 측면으로 통공되어 하기 전선 덕트와 연결되도록 구성된 2 이상의 발열체 하우징;
    상기 2 이상의 발열체 하우징 내부에 각 수용되는 2 이상의 발열체; 및
    상기 2 이상의 발열체 하우징 사이에 배치하되 상기 상부 본체 하우징과 상기 하부 본체 하우징 각각의 일 단부 외주면 테두리를 따라 굴곡지게 형성되고, 내부에 상기 2 이상의 발열체를 상호 연결하는 연결 전선이 수용되는 전선 덕트;를 포함하고,
    상기 상부 및 하부 본체 하우징의 일부는 상기 각 발열체 하우징의 바닥 면을 형성하되, 상기 각 발열체 하우징의 바닥 면 두께는 바닥 면 중앙부가 바닥 면 너비 측보다 더 얇게 형성되고,
    상기 각 발열체는 상기 각 발열체 하우징 내부에 수용된 상태에서 상부를 프레스로 균등하게 압착 고정되며,
    상기 상부 본체 하우징과 상기 하부 본체 하우징은 상호 맞닿는 부분에 각각 고정 블록이 더 형성되고,
    상기 고정 블록은 각각의 단부에서 상기 상하부 본체 하우징 각각의 외주면 둘레를 향해 절곡된 절곡부를 포함하고,
    상기 상부 본체 하우징의 고정 블록과 상기 하부 본체 하우징의 고정 블록을 상호 결합하는 체결수단을 더 포함하되, 상기 체결수단은 상기 절곡부와 상기 상하부 본체 하우징 사이에서 상기 상하부 본체 하우징을 상호 결합하는 것인 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 2 이상의 발열체에 선택적으로 전력을 공급하는 제어부를 더 포함하는 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    배관 주위의 외기 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 감지된 외기 온도가 설정 온도 이상인 경우 상기 2 이상의 발열체 중 일부 발열체에만 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 배관 동파방지를 위한 메탈 히터 장치.
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