KR102061131B1 - 배관라인의 동파방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 배관라인의 동파방지 장치는, 전원의 공급에 따라 열을 발산하는 장방형의 발열체; 상기 발열체가 내부에 끼워져 감싸진 상태로 일측에는 전기케이블 연결홀이 형성되고 저면이 일정 곡률을 갖도록 요입된 장방형의 발열체 하우징; 상면이 일정 곡률의 만곡된 평판 형상을 갖고 저면이 상기 발열체 하우징의 상단부가 끼워져 결합되기 위한 삽입홈이 일체로 돌출 형성되는 상부 커버; 및 상기 상부 커버의 하부에 발열체 하우징을 감싸도록 결합되고 저면에는 상기 발열체 하우징이 일정 부분 노출되도록 통공이 형성된 하부 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배관라인의 동파방지 장치 {Anti-freezing device for pipeline}

본 발명은 배관라인의 동파방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수도관 등의 배관라인이 겨울철 얼어 동파되는 사고를 미연에 방지할 수 있는 배관라인의 동파방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 기온이 급격히 떨어지는 겨울철의 경우, 수도관 등의 배관이 동파 및 누수되는 사고가 종종 발생되는데, 이를 방지하기 위해 기존에는 배관라인 둘레에 열선을 감고 상기 열선에 전원을 연결함으로써 배관라인을 가열하여 동파를 방지하였다.

이러한 종래 배관 동파 방지 시스템에 대해서는 첨부된 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.

첨부된 도 1은 종래 메탈 히터 시스템이 배관에 결합되는 모습을 도시한 개략도로서, 종래 메탈 히터 시스템(100)은, 통상적으로 메탈 히터(110), 밴드(T), 온도 센서(120), 메탈 히터 제어부(130), 메인 컨트롤러(140)를 포함한다. 상기 메탈 히터(110)를 배관(10)을 감싼 보온재(11) 하부에 배관(10)에 접촉되도록 설치하고, 상기 메탈 히터(110)에 전원을 공급하여 열을 발생시킴으로써 배관의 동파를 방지하도록 구성되어 있다.

또한 온도 센서(120)는 배관(10)에 결합되며, 배관 온도, 배관(10) 내에 들어있는 물의 온도, 배관 주변의 온도 등을 검출한다. 메탈 히터 제어부(130)는 메탈 히터(110)의 동작을 제어하며, 상기 메탈 히터 제어부(130)는 메인 컨트롤러(140)에 의해 제어된다. 일례로 메일 컨트롤러(140)가 동작에 관한 명령을 내리면, 메탈 히터 제어부(130)는 이를 토대로 메탈 히터(110)의 동작을 제어하는데, 따라서 메인 컨트롤러(140)가 메탈 히터 제어부(130)에 메탈 히터(110)의 작동 명령을 내리면, 메탈 히터 제어부(130)는 이를 토대로 메탈 히터(110)에 전원을 공급하고, 메탈 히터(110)가 열을 발생시켜 배관의 동파를 방지하게 된다.

한편, 제어부(140)가 메탈 히터 제어부(130)에 메탈 히터(110)의 작동 중지 명령을 내리면, 메탈 히터 제어부(130)는 이를 토대로 메탈 히터(110)의 전원을 차단하여 작동을 중지시키고, 이에 따라 메탈 히터(110)가 열을 발생시키지 않아, 배관(10)의 온도를 일정하게 유지하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 메탈 히터 시스템은 메탈 히터의 수명이 다하여 이를 교체하기 위해서는 배관(10)을 감싸고 있는 보온재를 모두 벗겨 제거하고, 상기 보온재 하부에 매설된 메탈 히터를 교체 및 다시 새로운 보온재를 감싸 재시공 해야만 했기 때문에 이러한 재시공에 의해 전체 작업시간이 증대되는 문제점이 있었다.

또한 상기 보온재를 감싸 재시공한 후에도 상기 보온재 위에 메탈 히터 컨트롤러를 별도로 구비하여 설치해야만 했기 때문에 최초 시공뿐만 아니라 부품의 교체 시에도 작업시간 뿐만 아니라 유지보수 비용이 증가되는 문제점이 있었다.

한편 종래 메탈 히터 시스템은 배관의 직선 구간이 아닌 휘어져 굴곡진 구간에서는 기본적으로 히터를 설치할 수가 없고, 결국 이로 인해 상기 배관 굴곡부에서는 히터의 열이 제대로 전달되지 못하는 경우 여전히 동파사고가 발생되는 근본적인 문제점이 남아 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 본 발명은 발열체를 배관의 보온재 밑에 완전히 매설하여 시공하지 않고 간편히 배관에 시공 및 교체 등 유지보수 작업을 할 수 있는 배관라인의 동파방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 배관의 사이즈에 관계없이 확장하여 열전달이 가능하며, 배관의 휘어진 굴곡부에서도 발열체를 장착하여 효과적으로 열이 전달되도록 하여 동파를 방지할 수 있는 배관라인의 동파방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전원의 공급에 따라 열을 발산하는 장방형의 발열체; 상기 발열체가 내부에 끼워져 감싸진 상태로 일측에는 전기케이블 연결홀이 형성되고 저면이 일정 곡률을 갖도록 요입된 장방형의 발열체 하우징; 상면이 일정 곡률의 만곡된 평판 형상을 갖고 저면이 상기 발열체 하우징의 상단부가 끼워져 결합되기 위한 삽입홈이 일체로 돌출 형성되는 상부 커버; 및 상기 상부 커버의 하부에 발열체 하우징을 감싸도록 결합되고 저면에는 상기 발열체 하우징이 일정 부분 노출되도록 통공이 형성된 하부 커버로 구성된다.

또한 상기 상부 커버와 발열체 하우징의 사이 공간부에는 외부와의 열교환을 차단하기 위한 보온재가 더 구비된다.

또한 상기 발열체 하우징의 내부 공간부에는 발열체의 온도 상승을 자동 차단하기 위한 바이메탈이 더 구비된다.

또한 상기 발열체 하우징의 전기케이블 연결홀은 한쌍으로 구비되어 일측은 전원선이 하우징 내부로 인입되고 타측은 발열체의 동작상태를 표시하기 위한 램프부재가 하우징 외부로 인출된다.

또한 상기 램프부재는 일정 길이를 갖는 자바라 타입 케이블의 끝단에 램프가 결합된다.

또한 상기 발열체 하우징의 저면에는 발열체 하우징의 열전달 면적을 확장하거나 배관의 굴곡면을 따라 접촉되기 위한 열전달 패드가 더 결합된다.

또한 상기 열전달 패드는 전체적으로 장방형의 플렉서블한 금속 벨트 구조를 가지며, 상기 금속 벨트 구조의 중심선을 이루는 바디부 좌우 양측에는 일정 간격마다 패드부가 일체로 돌출 형성되며 상기 패드부의 단부에는 배관 밴드의 스트립을 연결하기 위한 스트립 연결공이 각각 더 형성된다.

또한 상기 상부 커버 및 하부 커버는 엔지니어링 플라스틱 재질로 구성된다.

또한 상기 발열체 하우징은 알루미늄 재질로 구성된다.

또한 상기 상부 커버의 양측 가장자리에는 배관 밴드의 스트립을 연결하기 위한 스트립 연결공이 더 형성된다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 종래처럼 발열체를 배관의 보온재 밑에 완전히 매설하여 시공하지 않고 간편히 배관의 설치홀에 삽입하여 설치 및 교체 등 유지보수 작업을 할 수 있으므로 시공이나 유지보수에 따른 작업시간이 단축될 뿐만 아니라 비용도 절감되는 효과가 있다.

또한 배관의 사이즈뿐만 아니라 배관의 길이방향을 따라서도 확장하여 열전달이 가능하기 때문에 종래처럼 발열체를 촘촘히 배치하지 않아도 되고, 발열체가 적절히 배치되지 못한 구간에서 발생될 수 있는 동파사고의 발생가능성을 감소시킬 수 있다.

또한 종래 메탈 히터를 장착할 수 없었던 배관의 휘어진 굴곡부에서도 발열체를 장착하여 효과적으로 열이 전달되도록 함으로써 전체 배관라인의 전 영역에서 동파사고의 발생가능성을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 메탈 히터 시스템이 배관에 결합되는 모습을 도시한 예시도
도 2는 본 발명에 따른 히터 어셈블리의 분해 사시도
도 3은 본 발명에 따른 발열체 어셈블리의 분해 사시도
도 4는 도 2의 우측면 분해 사시도
도 5는 본 발명에 따른 히터 어셈블리의 설치 과정을 일 실시예에 따라 보인 개략도
도 6은 본 발명에 따른 히터 어셈블리의 설치 과정을 다른 실시예에 따라 보인 개략도

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작동 관계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 히터 어셈블리의 분해 사시도이다.

본 발명의 히터 어셈블리 구성을 일 실시예에 따라 살펴보면, 상기 히터 어셈블리(100)는 크게 내부에 삽입되는 발열체 어셈블리(230)와 상기 발열체 어셈블리를 중심으로 상부 커버(210)와 하부 커버(240)가 상하방에서 발열체 어셈블리(230)를 감싼 상태로 나사 결합된 형태로 이루어진다. 이 때 발열체 어셈블리(230)는 금속 재질, 보다 바람직하게는 열전도율이 우수한 알루미늄 재질로 이루어지며, 일례로 알루미늄 캐스팅 방식으로 제조될 수 있다.

반면 상부 커버(210)와 하부 커버(240)는 내열성과 내구성이 높은 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진다. 상기 상부 커버(210)는 아치형 지붕과 처마를 갖는 형상을 가지며, 한편 하부 커버(240)는 장방형의 프레임에 저면이 관통된 형상을 가짐에 따라 상기 관통된 개방부(240a)를 통해 발열체 어셈블리(230)의 하단부가 외부로 노출되도록 결합된다. 이에 따라 상기 발열체 어셈블리(230)의 하단부가 노출되어진 상태로 배관(10)의 둘레에 직접 접촉되도록 설치함으로써 상기 발열체 어셈블리(230)에서 발생된 열이 배관에 직접 전달되도록 함은 이해 가능하다.

한편 상기 발열체 어셈블리(230)와 상부 커버(210) 사이에는 발열체 어셈블리(230)로부터 발산된 열이 외부로 손실됨을 차단하기 위해 보온패드(220)가 더 삽입된다. 이로써 상기 발열체 어셈블리(230)의 상방에는 보온패드(220)와 상부 커버(210)가 발열체 어셈블리(230)의 상부를 열차폐하고 있는 상태가 되므로 상기 발열체 어셈블리(230)에서 발산된 열이 상방으로 열손실됨이 방지되는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 발열체 어셈블리의 분해 사시도이다. 이하 발열체 어셈블리의 구성을 일 실시예에 따라 살펴보면, 상기 발열체 어셈블리(230)는 상부 발명체 하우징(233)과 하부 발열체 하우징(234)으로 구성되며, 상기 상,하부 발열체 하우징(233, 234) 사이에는 발열체(300)가 끼워져 삽입될 수 있도록 공간부가 형성된다. 상기 발열체는 일례로 PTC(Positive Temperature Coefficient) 서미스터 타입의 발열체를 채용하여 구성될 수 있다.

이 때, 상기 상부 발열체 하우징(233)의 일측에는 발열체(300)에 전원을 인가하기 위한 전원선(235) 및 발열체(300)의 동작 상태를 불빛으로 표시하기 위한 LED 램프부재(236)가 인입되는 한쌍의 전기케이블 연결홀(233a)이 형성된다. 상기 LED 램프부재(236)는 전체 형상이 자바라 타입의 플렉서블 튜브로 구성되고, 상기 튜브의 끝단에는 LED(236a)가 전기적으로 연결되어 있음에 따라 상기 플렉서블 튜브를 구부려 LED(236a)를 배관의 보온재 밖으로 위치시키고, 이에 따라 작업자는 외부로 노출된 LED(236a) 불빛의 점등상태를 육안으로 확인함에 의해 발열체(300)의 동작상태를 간단히 체크할 수 있게 된다.

또한 상기 상,하부 발열체 하우징(233, 234) 내부에는 발열체(300)와 함께 바이메탈(400)이 삽입 설치되는데, 상기 바이메탈(400)은 발열체(300)의 열이 일정온도 구간, 즉 일예로 평상시 발열체(300)가 60~80℃의 정상온도 구간에서는 상기 발열체(300)로 전원이 인가되도록 접촉된 상태를 유지하다가 과열구간, 일례로 100℃를 상회하는 경우 자동적으로 접촉이 해제되면서 발열체(300)로 인가되는 전원을 차단하는 기능을 하게 된다.

상기 바이메탈(400)을 발열체 하우징(233, 234) 내에 내장함에 따라 종래 메인 컨트롤러(140)에 더해 배관(10)의 일정 간격마다 히터(110, 도 1 참조)에 설치되었던 온도 센서(120, 도 1 참조)와 메탈 히터 제어부(130, 도 1 참조)를 설치하지 않고 생략하더라도 바이메탈(400)이 정상온도 구간에서 접촉을 유지하고, 과열구간에서는 자동적으로 전원을 차단하도록 기능하게 된다.

도 4는 도 2의 우측면 분해 사시도이다. 상기 도 2를 측면에서 보았을 때 상부 커버(210)는 일정 곡률을 갖도록 볼록한 지붕 형상을 가지며, 이와 더불어 발열체 어셈블리(230)의 하부 저면도 배관(10)의 곡면에 직접 접촉되기 위해 유사한 곡률을 갖는 요면(234a)이 형성되어 있음은 확인 가능하다.

또한 발열체 어셈블리(230)의 상기 요면(234a)에는 선택적으로 열전달 패드가 더 결합될 수 있다. 상기 열전달 패드(250)는 전체적으로 장방형의 플렉서블한 금속 벨트 구조를 갖는데, 상기 금속 벨트 구조의 중심선을 이루는 바디부의 중심선을 따라서는 일정 간격마다 나사 체결공(250b)이 형성된다.

또한 상기 바디부의 좌우 양측에는 일정 간격마다 패드부가 일체로 돌출 형성되며 상기 패드부의 단부에는 배관 밴드(260)의 스트립을 끼워 연결하기 위한 스트립 연결공(250a)이 각각 더 형성된다.

따라서, 발열체 어셈블리(230)에 상기 열전달 패드(250)를 결합한 경우 배관(10)과 직접 접촉되는 면적이 확장되므로 발열체 어셈블리(230)로부터 발생된 열이 배관(10)으로 보다 신속히 전달될 수 있으며, 또한 상기 열전달 패드(250)는 플렉서블한 금속 벨트 구조로 이루어져 있음에 따라 각각 다른 관경을 갖는 다양한 사이즈의 배관(10)에 모두 탄력적으로 접촉될 수 있음은 이해 가능하다.

도 5는 본 발명에 따른 히터 어셈블리의 설치 과정을 일 실시예에 따라 보인 개략도이다.

이하 도 5를 참조하면, 종래 메탈 히터 시스템이 배관(10)의 둘레면에 직접 장착한 후에 배관과 메탈 히터 시스템을 보온재(11)로 전체적으로 감싸 마감해야만 했던 것과 달리, 본 발명의 히터 어셈블리(200)는 일례로 배관(10)의 보온재(11)를 히터 어셈블리(200)가 삽입될 수 있는 정도로 일정 면적만큼 잘라 내어 설치홀(11a)을 형성하고 상기 설치홀(11a) 내에 히터 어셈블리(200)를 삽입한 다음, 상기 히터 어셈블리(200)의 상부 커버(210)에 형성되어 있는 스트립 연결공(210a, 도 2 참조)에 배관 밴드(260)의 금속 스트립을 끼워 배관(10) 둘레에 결착함으로써 시공을 마감할 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 상부 커버(210)와 발열체 어셈블리(230) 사이에는 보온패드(220)가 구비되어 있음에 따라 상기 보온패드(220)에 의해 발열체 어셈블리(230) 상방으로 열이 손실됨을 차단할 수 있으며, 다만 습기의 침투가 우려되거나 혹한의 상황 등을 고려하여 필요에 따라 작업자는 종래와 동일한 방식으로 상기 상부 커버(210)의 상부에도 보온재(11)를 추가적으로 더 감싸 습기의 침투를 방지하거나 열손실이 최소화되도록 시공할 수도 있음은 이해 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 히터 어셈블리의 설치 과정을 다른 실시예에 따라 보인 개략도이다.

또한 본 발명은 다른 실시예로 일직선상의 배관뿐만 아니라 배관이 휘어져 굴곡진 구간에서도 히터 어셈블리(220)를 적용할 수 있다. 일례로 도 6을 참조하면 배관이 “L”자 형태로 휘어진 굴곡부에 히터 어셈블리(220)를 설치할 경우에는 발열체 어셈블리(230)의 저면에 열전달 패드(250)를 결합한 후에 상기 열전달 패드(250)를 배관(10)의 굴곡부 형상을 따라 밀착시켜 배관 밴드(260)를 체결하면 된다.

상기 열전달 패드(250)는 상술한 바와 같이 플렉서블한 금속 벨트 구조를 갖기 때문에 다양한 배관(10)의 사이즈나 굴곡부 형상에 맞도록 탄성 변형이 가능하므로 배관(10)을 탄력적으로 잡아주게 됨은 이해 가능하다.

이 때, 상기 발열체 어셈블리(230)와 열전달 패드(250) 사이에는 열전도율을 더욱 향상시킬 목적으로 써멀 오일을 더 발라줄 수 있다.

이로써 발열체 어셈블리(230)에서 발생된 열이 배관(10)의 굴곡부를 전체적으로 감싸고 있는 열전달 패드(250)를 통해 열전달되도록 함으로써 종래 상기 배관(10)의 굴곡부에 열전달이 효과적으로 되지 못하여 배관(10)이 결국 동파되는 폐단을 방지할 수가 있게 되는 것이다.

아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.

200 : 히터 어셈블리 210 : 상부 커버
220 : 보온 패드 230 : 발열체 어셈블리
235 : 전원선 236 : LED 램프부재
240 : 하부 커버 250 : 열전달 패드
260 : 배관 밴드 300 : 발열체
400 : 바이메탈

Claims (10)

1. 전원의 공급에 따라 열을 발산하는 장방형의 발열체;
   상기 발열체가 내부에 끼워져 감싸진 상태로 일측에는 전기케이블 연결홀이 형성되고 저면이 일정 곡률을 갖도록 요입된 장방형의 발열체 하우징;
   상면이 일정 곡률의 만곡된 평판 형상을 갖고 저면이 상기 발열체 하우징의 상단부가 끼워져 결합되기 위한 삽입홈이 일체로 돌출 형성되는 상부 커버;
   상기 상부 커버의 하부에 발열체 하우징을 감싸도록 결합되고 저면에는 상기 발열체 하우징이 일정 부분 노출되도록 통공이 형성된 하부 커버;
   상기 상부 커버와 발열체 하우징의 사이 공간부에 구비되어 외부와의 열교환을 차단하는 보온패드;
   상기 발열체 하우징의 내부 공간부에 구비되어 발열체의 온도 상승을 자동 차단하는 바이메탈;
   상기 발열체 하우징의 저면에 더 결합되어 발열체 하우징의 열전달 면적을 확장하거나 배관의 굴곡면을 따라 접촉되기 위한 열전달 패드; 및
   상기 발열체 하우징의 전기케이블 연결홀은 한쌍으로 구비되어 일측 연결홀에는 전원선이 하우징 내부로 인입되고 타측 연결홀에는 발열체의 동작상태를 표시하기 위해 하우징 외부로 인출되는 램프부재를 포함하되,
   상기 상부 커버의 양측 가장자리에는 배관 밴드의 스트립을 연결하기 위한 스트립 연결공이 더 형성되고,
   상기 램프부재는 일정 길이를 갖는 자바라 타입 케이블의 끝단에 램프가 결합된 구조를 가지며,
   상기 열전달 패드는 전체적으로 장방형의 플렉서블한 금속 벨트 구조를 가지며, 상기 금속 벨트 구조의 중심선을 이루는 바디부 좌우 양측에는 일정 간격마다 패드부가 일체로 돌출 형성되며 상기 패드부의 단부에는 배관 밴드의 스트립을 연결하기 위한 스트립 연결공이 각각 더 형성되는,
   배관라인의 동파방지 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 커버 및 하부 커버는 엔지니어링 플라스틱 재질로 구성되는,
   배관라인의 동파방지 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 발열체 하우징은 알루미늄 재질로 구성되는,
   배관라인의 동파방지 장치.
10. 삭제

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