KR102095201B1 - 유체 라인 히팅 자켓 - Google Patents

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Abstract

유체가 흐르는 유체 라인에 열을 공급하는 유체 라인 히팅 자켓이 개시된다. 개시된 유체 라인 히팅 자켓은, 상기 유체 라인을 개재하고 서로 결합되는 것으로, 각각 하프 파이프 형상인 제1 및 제2 하프 프레임 부재를 구비한 내측 프레임, 상기 내측 프레임의 외주면에 밀착되어 상기 내측 프레임을 에워싸며 열을 발산하는 발열 패드, 상기 발열 패드를 에워싸는 단열재, 및 상기 단열재를 에워싸는 자켓 커버를 구비한다. 상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 각각, 상기 유체 라인의 외주면과 이격되는 내주면을 갖는 곡면부를 구비한다. 상기 발열 패드에서 발산된 열은, 상기 곡면부의 내주면과 상기 유체 라인 외주면 사이의 공간에서 열대류에 의해 순환하는 공기를 매개로 하여 상기 유체 라인에 전달된다.

Description

유체 라인 히팅 자켓{Fluid line heating jacket}
본 발명은 파이프, 튜브 등 유체 라인을 따라 유동하는 유체 또는 이에 포함된 부산물이 고형화되지 않도록 상기 유체 라인을 가열하는 유체 라인 히팅 자켓에 관한 것이다.
반도체 장치 제조, 화학 공정, 플라스틱 생산, 상업적인 음식물 가공 등 다양한 산업 분야에서 다양한 종류의 유체가 파이프, 튜브, 콘딧(conduit) 등의 유체 라인을 따라 수송될 수 있다. 상기 유체 라인을 따라 흐르는 유체 또는 이에 포함된 부산물이 고형화되어 유체 라인의 내벽에 붙어서 심하면 유체 라인이 막힐 수 있다. 이처럼 유체 라인이 폐색되지 않도록 유체 라인을 에워싸고 가열하는 히팅 자켓이 사용된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0990157호에 개시된 것과 같은 종래의 히팅 자켓은 히팅 자켓의 내주면이 유체 라인 외주면에 접촉하여 열전도에 의해 유체 라인을 가열하도록 구성된다. 이 경우에, 유체 라인의 길이 방향을 따라 전달되는 열량이 균일하지 않아서 유체 라인 내부의 온도가 상기 유체 라인의 길이 방향을 따라 편차가 크다는 문제가 있다. 부연하면, 종래 히팅 자켓의 히터(heater)는 절연 시트와, 상기 절연 시트 상에 특정한 패턴(pattern)을 따라 배선되는 전열선을 포함하여 구성되는데, 상기 전열선의 패턴 형태, 절연 시트와 유체 라인의 밀착 정도 등의 변수에 따라 히터의 각 지점에서 유체 라인으로 전달되는 열량이 균일하지 않을 수 있다.
등록특허공보 제10-0990157호
본 발명은, 유체 라인의 길이 방향을 따라 균일하게 열이 전달되어 유체 라인 내부에서 그 길이 방향을 따라 유체의 온도가 균일하게 유지되는 유체 라인 히팅 자켓을 제공한다.
본 발명은, 유체가 흐르는 유체 라인(line)에 열을 공급하는 유체 라인 히팅 자켓으로서, 상기 유체 라인을 개재하고 서로 결합되는 것으로, 각각 하프 파이프(half pipe) 형상인 제1 및 제2 하프 프레임 부재를 구비한 내측 프레임, 상기 내측 프레임을 에워싸며 열(heat)을 발산하여 상기 내측 프레임을 가열하는 발열 패드, 및 상기 발열 패드를 에워싸는 단열재를 구비하고, 상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 각각, 상기 유체 라인의 외주면과 이격되는 내주면을 갖는 곡면부를 구비하고, 상기 발열 패드에서 발산되어 상기 내측 프레임에 전달된 열은, 상기 곡면부의 내주면과 상기 유체 라인 외주면 사이의 공간에서 열대류(heat convection)에 의해 순환하는 공기를 매개로 하여 상기 유체 라인에 전달되는 유체 라인 히팅 자켓을 제공한다.
상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 각각, 자신의 길이 방향 양 단부에 상기 곡면부의 내주면이 상기 유체 라인의 외주면과 이격되도록 상기 곡면부의 내주면으로부터 절곡되게 돌출되어 상기 유체 라인의 외주면을 지지하는 한 쌍의 스페이서부(spacer portion)를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 유체 라인 히팅 자켓은, 상기 유체 라인의 외주면과 상기 곡면부의 내주면 사이의 공기가 상기 유체 라인 히팅 자켓의 바깥으로 유출되지 않도록 상기 스페이서부와 상기 유체 라인 사이에 개재되는 하프 밀봉 링(ring)을 더 구비할 수 있다.
상기 하프 밀봉 링은 고분자 수지 재질로 이루어지며, 상기 스페이서부에 접합될 수 있다.
상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상기 유체 라인의 외주면과 상기 곡면부의 내주면 사이의 간격은 0.7 내지 2.0mm 일 수 있다.
상기 단열재는 상기 발열 패드의 외측면에 감겨진 복수 층의 단열성 시트(sheet)를 구비할 수 있다.
상기 유체 라인 히팅 자켓은, 상기 단열재를 에워싸는 자켓 커버(cover)를 더 구비하고, 상기 자켓 커버는, 각각 하프 파이프(half pipe) 형상으로 형성되며 결합되면 온전한 파이프 형상의 자켓 커버가 되는 한 쌍의 하프 커버를 구비하거나, 상기 단열재의 외측면에 감겨진 외피를 구비할 수 있다.
상기 유체 라인 히팅 자켓은, 상기 단열재가 상기 유체 라인에서 이탈되지 않도록 상기 단열재를 감싸서 고정하는 자켓 커버를 더 구비하고, 상기 유체 라인의 길이 방향에 직교하는 상기 단열재의 단면의 형상이 알파벳 C 자 형상이고, 상기 자켓 커버는, 상기 단열재의 외측면을 덮는 외측 커버 조각, 상기 단열재의 내측면을 덮으며 상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재의 외주면을 대면(對面)하는 내측 커버 조각, 및 상기 단열재의 길이 방향 양 측 말단면을 덮는 한 쌍의 말단 커버 조각을 구비하고, 상기 발열 패드는 상기 단열재의 내측면과 상기 내측 커버 조각 사이에 개재되며 상기 내측 커버 조각에 결합 지지될 수 있다.
본 발명의 유체 라인 히팅 자켓은, 유체 라인 외주면과 내측 프레임의 곡면부 내주면 사이가 이격되고, 이렇게 이격된 공간에서 공기가 열대류에 의해 순환하면서 유체 라인의 길이 방향으로 균일한 온도로 가열된다. 그리고, 이 균일하게 가열된 공기를 매개로 하여 유체 라인이 가열된다. 따라서, 유체 라인의 길이 방향을 따라 열이 매우 균일하게 전달되어서 유체 라인 내부에서 유체의 온도가 균일하게 유지된다. 그러므로, 유체 라인의 길이 방향을 따라 특정 지점에서 유체 또는 이에 포함된 부산물이 고형화되어 유체 라인이 막히는 사고가 신뢰성 있게 예방된다.
또한, 유체 라인의 길이 방향을 따라 온도를 균일하게 유지하기 위한 복잡한 구성, 예컨대, 복수의 온도 센서, 전력 분배 제어기 등을 구비하지 않아도 되므로 히팅 자켓의 제조 원가가 절감된다. 그리고, 발열 패드의 전열선 배열 패턴을 유체 라인의 특성에 맞도록 맞춤 제작(customize)하지 않고 몇몇 종류의 패턴으로 기성화하더라도 균일한 온도 유지가 가능하므로, 히팅 자켓 제조 원가 및 설치 작업 원가가 절감된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 유체 라인 히팅 자켓의 분해 사시도로서, 도 2는 위에서 본 도면이고, 도 3은 아래에서 본 도면이다.
도 4는 도 1을 IV-IV에 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 5는 도 1을 V-V에 따라 절개 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓의 사시도이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 유체 라인 히팅 자켓의 분해 사시도로서, 도 7은 위에서 본 도면이고, 도 8은 아래에서 본 도면이다.
도 9는 도 6을 IX-IX에 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 10은 도 1을 X-X에 따라 절개 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 유체 라인 히팅 자켓의 분해 사시도로서, 도 2는 위에서 본 도면이고, 도 3은 아래에서 본 도면이며, 도 4는 도 1을 IV-IV에 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 5는 도 1을 V-V에 따라 절개 도시한 단면도이다. 도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓(10)은 유체가 흐르는 유체 라인(line)(1)을 에워싸고 상기 유체 라인(1)에 열을 공급하는 것으로, 내측 프레임(30), 발열 패드(heating pad)(20), 단열재(15), 및 자켓 커버(cover)(11)를 구비한다. 상기 유체 라인(1)은 예컨대, 파이프, 튜브, 또는 콘딧(conduit)일 수 있다.
내측 프레임(30)은 유체 라인(1)을 개재하고 서로 결합되는 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 35)를 구비한다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 35)는 각각 하프 파이프(half pipe) 형상의 부재로서, 열전도율이 우수한 금속 재질로 이루어진다. 상기 금속 재질은 예컨대, 열전도율이 우수하고, 강성이 크며, 가벼운 알루미늄 합금일 수 있다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 35)는 각각, 곡면부(32, 36)와, 한 쌍의 스페이서부(spacer portion)(34, 38)를 구비한다.
제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 35)가 유체 라인(1)을 개재하고 결합되어 상기 유체 라인(1)을 에워싸면, 상기 곡면부(32, 36)의 내주면(33in, 37in)은 유체 라인(1)의 외주면과 일정한 간격(G1, G2)으로 이격되면서 상기 유체 라인(1)의 외주면을 마주보게 된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 곡면부(32, 36)는 각각 하프 파이프 형상으로 형상되고, 상기 유체 라인(1)의 외주면에 접촉되는 부분이 없다. 한 쌍의 스페이서부(34, 38)는 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 35)의 길이 방향 양 단부에 형성되며, 상기 곡면부 내주면(33in, 37in)이 상기 유체 라인(1)의 외주면과 일정한 간격(G1, G2)으로 이격되도록 상기 곡면부 내주면(33in, 37in)으로부터 절곡되게 돌출되어 상기 유체 라인(1)의 외주면을 지지한다.
상기 유체 라인(1)의 외주면과 상기 곡면부(32, 36)의 내주면(33in, 37in) 사이의 공기가 상기 유체 라인 히팅 자켓(10)의 바깥으로 유출되지 않도록 상기 스페이서부(34, 38)와 상기 유체 라인(1) 사이에는 하프 밀봉 링(ring)(41, 43)이 개재된다. 하프 밀봉 링(41, 43)은 예컨대, PTFE(polytetrafluoroethylene)와 같은 고분자 수지 재질로 이루어지며 상기 스페이서부(34, 38) 내주면에 접합될 수 있다. 그러나, 이와 달리 스페이서부(34, 38) 내주면에 하프 밀봉 링(41, 43)이 끼워지는 안착 홈(groove)이 형성되고, 상기 안착 홈에 고무 재질로 이루어진 하프 밀봉 링이 끼워질 수도 있다.
내측 프레임(30)은 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 35)가 서로 정렬되어 결합된 상태를 유지시키는 복수의 연결 핀(pin)(40)을 더 구비한다. 도 2 및 도 3에 명확히 도시되진 않았으나, 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 35)에는, 상기 복수의 연결 핀(40)의 일 단부와 타 단부가 끼워지는 복수의 핀 홀(hole)이 형성된다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 35)가 유체 라인(1)을 개재하고 상기 유체 라인(1)을 에워싸도록 결합되면 스페이서 돌기부(34, 38)와 하프 밀봉 링(41, 43)은 도 5에 도시된 바와 같이 유체 라인(1)을 에워싸는 원형의 링(ring) 형상으로 이어진다.
발열 패드(20)는 열(heat)을 발산하는 패드(pad)로서, 내측 프레임(30)의 외주면, 구체적으로는 상기 곡면부(32, 36)의 외주면(33out, 36out)에 밀착된다. 발열 패드(20)는 상기 내측 프레임(30)의 외주면을 따라 감을 수 있도록 플렉서블(flexible)한 절연 시트(sheet)(21)와, 상기 절연 시트(21)의 외측면에 고정사(미도시)에 의해 고정된 전열선(23)을 구비한다. 상기 절연 시트(21)는 상기 내측 프레임(30) 외주면 접착제에 의해 접합될 수도 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서는 상기 전열선(23)이 파이프 형상으로 말려진 절연 시트(21)의 외측면을 감도록 나선 패턴(screw pattern)으로 연장된다. 이 경우에 유체 라인 히팅 자켓(10)의 설치 담당 작업자가 파이프 형상으로 말려진 절연 시트(21)를 전열선(23)으로 감고, 고정사(미도시)로 전열선(23)을 절연 시트(21)에 고정하는 스티칭(stitching) 작업을 상기 유체 라인(1)이 있는 설치 장소에서 수행하게 된다. 한편, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예와 달리, 발열 패드는 플렉서블한 절연 시트와, 상기 절연 시트 상에서 지그재그(zigzag) 패턴으로 연장되며 배선된 전열선을 구비할 수도 있다. 이 경우에는 유체 라인 히팅 자켓(1)의 설치 담당 작업자는 미리 완성된 발열 패드를 내측 프레임(30)의 외주면을 따라 감아 고정하는 작업을 상기 유체 라인(1)이 있는 설치 장소에서 수행하면 된다.
단열재(15)는 발열 패드(20)를 에워싼다. 단열재(15)는 예컨대, 화이바 매트, 캐블라 매트, 노맥스 매트, 카본 매트와 같이 단열성이 우수한 소재로 형성될 수 있다. 이 경우에 단열재(15)는 복수의 단열성 시트들이 복수 층으로 적층된 구조이다. 복수의 적층된 단열 시트는 바인더(binder)에 의해 합착되거나, 스티칭(stitching)에 의해 서로 결합될 수 있다. 상기 바인더는 실리콘 바인더, 우레탄 바인더, 및 무기질 바인더 등의 접착제일 수 있다. 이처럼 합착되거나 스티칭 결합된 복수 층의 단열성 시트는 상기 유체 라인(1)이 있는 설치 장소에서 설치 담당 작업자에 의해 발열 패드(20)의 외측면에 감겨진다.
그러나, 단열재(15)는 반드시 복수 층의 단열성 시트가 합착된 구조나 스티칭에 의해 서로 결합된 구조에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 실리콘(silicone), 또는 에어로겔 재질로 이루어질 수도 있다. 단열재(15)는 발열 시트(20)에서 발산된 열이 유체 라인 히팅 자켓(10)의 외측면, 즉 자켓 커버(11) 측으로 이동하여 낭비되는 것을 억제한다.
자켓 커버(11)는 단열재(15)를 에워싼다. 도 1 내지 도 3에는 상기 자켓 커버(11)가 파이프 형상으로 단순하게 도시되어 있으나, 실제로는 단열재(15)의 외측면에 감겨지도록 플렉서블(flexible)한 외피(外皮)이다. 상기 외피는 예컨대, 가죽, 고무, 펠트(felt)와 같이 절연 및 단열 특성이 있는 소재로 형성될 수 있다. 한편 상술한 것과 달리, 자켓 커버는, 각각 하프 파이프(half pipe) 형상으로 형성되며 결합되면 온전한 파이프 형상의 자켓 커버가 되는 한 쌍의 하프 커버를 구비하여 이루어질 수 있다. 상기 한 쌍의 하프 커버는 형상이 유지될 수 있도록 예컨대, 플라스틱이나 금속 소재로 형성된다.
도면에 도시되진 않았으나, 유체 라인 히팅 자켓(10)은 자켓 커버(11)를 단열재(15)에 밀착된 채 단열재(15)를 에워싸고 있는 상태로 유지 고정하기 위한 록킹 수단(locking unit)을 더 구비할 수 있다. 상기 록킹 수단은 자켓 커버(11)에 결합되게 구성될 수도 있고, 자켓 커버(11)와 별개로 준비될 수도 있다. 예를 들어, 끈(strip), 점착 테이프, 벨크로 테이프, 고무줄 등을 이용하여서 단열재(15)를 에워싼 자켓 커버(11)를 상기 단열재(15)에서 분리되지 않게 고정할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 히팅 자켓(10)이 유체 라인(1)에 설치된 상태에서 전열선(23)에 전력이 공급되면 열이 발생하고, 발열 패드(20)에서 열이 발산된다. 상기 발열 패드(20)에서 발산된 열은, 열전도(heat conduction)에 의해 내측 프레임(30)을 가로질러 상기 곡면부(32, 36)의 내주면(33in, 37in)으로 방출된다. 상기 곡면부 내주면(33in, 37in)으로 방출된 열에 의해 상기 곡면부 내주면(33in, 37in)과 상기 유체 라인(1) 외주면 사이 공간에 채워진 공기는 열대류(heat convection)에 의해 순환하면서 유체 라인(1)의 길이 방향으로 균일한 온도로 가열된다. 그리고, 상기 균일한 온도로 가열된 공기를 매개로 하여 유체 라인(1)이 가열된다.
이와 같이 이격된 유체 라인(1) 외주면과 내측 프레임(30)의 곡면부 내주면(33in, 37in) 사이의 공기가 열대류에 의해 순환하면서 유체 라인(1)이 가열되므로, 유체 라인(1)의 길이 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 열이 매우 균일하게 전달되어서 유체 라인(1) 내부에서 유체 라인(1)의 길이 방향을 따라 유체의 온도가 균일하게 유지된다. 그러므로, 유체 라인(1)의 길이 방향을 따라 특정 지점에서 유체 또는 이에 포함된 부산물이 고형화되어 유체 라인(1)이 막히는 사고가 신뢰성 있게 예방된다.
또한, 유체 라인(1)의 길이 방향을 따라 온도를 균일하게 유지하기 위한 복잡한 구성, 예컨대, 복수의 온도 센서, 전력 분배 제어기 등을 구비하지 않아도 되므로 히팅 자켓의 제조 원가가 절감된다. 그리고, 발열 패드(20)의 전열선(23) 배열 패턴을 유체 라인(1)의 특성에 맞도록 맞춤 제작(customize)하지 않고 몇몇 종류의 패턴으로 기성화하더라도 균일한 온도 유지가 가능하므로, 히팅 자켓 제조 원가 및 설치 작업 원가가 절감된다.
바람직한 실시예에서, 상기 유체 라인(1) 외주면과 상기 곡면부 내주면(33in, 37in) 사이의 간격(G1, G2)은 0.7 내지 2.0mm 일 수 있다. 상기 간격(G1, G2)이 0.7mm 보다 작으면, 유체 라인(1)의 굴곡이나 관(管) 직경의 허용 오차와 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 35)의 곡면부(32, 36)의 오차가 합쳐져서 유체 라인(1) 외주면과 상기 곡면부 내주면(33in, 37in)이 부분적으로 접촉될 수 있다. 또한, 유체 라인(1) 외주면과 상기 곡면부 내주면(33in, 37in) 사이의 공간이 너무 협소하여 열대류에 의한 공기의 순환이 원활하지 않을 수 있다. 한편, 상기 간격(G1, G2)이 2.0mm 보다 크면, 공기를 매개로 하여 유체 라인(1)이 가열될 때까지 오랜 시간이 걸리고, 전력 소모가 커져서 비효율적이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓의 사시도이고, 도 7 및 도 8은 도 6의 유체 라인 히팅 자켓의 분해 사시도로서, 도 7은 위에서 본 도면이고, 도 8은 아래에서 본 도면이며, 도 9는 도 6을 IX-IX에 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 10은 도 6을 X-X에 따라 절개 도시한 단면도이다. 도 6 내지 도 10을 함께 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓(100)은 유체가 흐르는 유체 라인(line)(1)을 에워싸고 상기 유체 라인(1)에 열을 공급하는 것으로, 내측 프레임(130), 발열 패드(heating pad)(120), 단열재(115), 및 자켓 커버(cover)(101)를 구비한다. 상기 유체 라인(1)은 예컨대, 파이프, 튜브, 또는 콘딧(conduit)일 수 있다.
내측 프레임(130)은 유체 라인(1)을 개재하고 서로 결합되는 제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)를 구비한다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)는 각각 하프 파이프(half pipe) 형상의 부재로서, 열전도율이 우수한 금속 재질로 이루어진다. 상기 금속 재질은 예컨대, 열전도율이 우수하고, 강성이 크며, 가벼운 알루미늄 합금일 수 있다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)는 각각, 곡면부(132, 136)와, 한 쌍의 스페이서부(spacer portion)(134, 138)를 구비한다.
제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)가 유체 라인(1)을 개재하고 결합되어 상기 유체 라인(1)을 에워싸면, 상기 곡면부(132, 136)의 내주면(133in, 137in)은 유체 라인(1)의 외주면과 일정한 간격(G3, G4)으로 이격되면서 상기 유체 라인(1)의 외주면을 마주보게 된다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 곡면부(132, 136)는 각각 하프 파이프 형상으로 형상되고, 상기 유체 라인(1)의 외주면에 접촉되는 부분이 없다. 한 쌍의 스페이서부(134, 138)는 제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)의 길이 방향 양 단부에 형성되며, 상기 곡면부 내주면(133in, 137in)이 상기 유체 라인(1)의 외주면과 일정한 간격(G3, G4)으로 이격되도록 상기 곡면부 내주면(133in, 137in)으로부터 절곡되게 돌출되어 상기 유체 라인(1)의 외주면을 지지한다.
상기 유체 라인(1)의 외주면과 상기 곡면부(132, 136)의 내주면(133in, 137in) 사이의 공기가 상기 유체 라인 히팅 자켓(100)의 바깥으로 유출되지 않도록 상기 스페이서부(134, 138)와 상기 유체 라인(1) 사이에는 하프 밀봉 링(ring)(141, 143)이 개재된다. 하프 밀봉 링(141, 143)은 예컨대, PTFE(polytetrafluoroethylene)와 같은 고분자 수지 재질로 이루어지며 상기 스페이서부(134, 138) 내주면에 접합될 수 있다. 그러나, 이와 달리 스페이서부(134, 138) 내주면에 하프 밀봉 링(141, 143)이 끼워지는 안착 홈(groove)이 형성되고, 상기 안착 홈에 고무 재질로 이루어진 하프 밀봉 링이 끼워질 수도 있다.
제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)는 복수의 연결 핀(미도시)에 의해 서로 정렬되어 결합된다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)에는, 상기 복수의 연결 핀의 일 단부와 타 단부가 끼워지는 복수의 핀 홀(hole)이 형성된다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)가 유체 라인(1)을 개재하고 상기 유체 라인(1)을 에워싸도록 결합되면 스페이서 돌기부(134, 138)와 하프 밀봉 링(141, 143)은 도 10에 도시된 바와 같이 유체 라인(1)을 에워싸는 원형의 링(ring) 형상으로 이어진다.
발열 패드(120)는 내측 프레임(130)을 에워싸며 열(heat)을 발산하여 상기 내측 프레임(130)을 가열하는 패드(pad)이다. 발열 패드(120)는 상기 내측 프레임(130)을 한 겹으로 감싸는 플렉서블(flexible)한 절연 시트(sheet)(121)와, 상기 절연 시트(121)의 외측면에 고정사(미도시)에 의해 고정된 전열선(123)을 구비한다. 전열선(123)은 절연 시트(121) 상에서 지그재그(zigzag) 패턴으로 연장 배선되며, 고정사(yarn)를 이용한 스티칭(stitching)에 의해 절연 시트(121)에 고정된다.
단열재(115)는 발열 패드(120)를 에워싼다. 단열재(115)는 예컨대, 화이바 매트, 캐블라 매트, 노맥스 매트, 카본 매트와 같이 단열성이 우수한 소재로 형성될 수 있다. 이 경우에 단열재(115)는 복수의 단열성 시트들이 복수 층으로 적층된 구조이다. 복수의 적층된 단열 시트는 바인더(binder)에 의해 합착되거나, 스티칭(stitching)에 의해 서로 결합될 수 있다. 상기 바인더는 실리콘 바인더, 우레탄 바인더, 및 무기질 바인더 등의 접착제일 수 있다.
그러나, 단열재(115)는 반드시 복수 층의 단열성 시트가 합착된 구조나 스티칭에 의해 서로 결합된 구조에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 실리콘(silicone), 또는 에어로겔 재질로 이루어질 수도 있다. 단열재(115)는 발열 시트(120)에서 발산된 열이 유체 라인 히팅 자켓(100)의 외측면, 즉 자켓 커버(101) 측으로 이동하여 낭비되는 것을 억제한다.
단열재(115)는 유체 라인(1)의 길이 방향에 직교하는 단면, 즉 YZ 평면에 평행한 단면의 형상이 알파벳 'C'자 형상으로 형성된다. 부연하면, C자 형상 단면에서 마주보는 일 측 단면(119a)과 타 측 단면(119b)은 이격되지 않고 서로 접촉될 수도 있고, 상기 일 측 단면(119a)과 타 측 단면(119b)을 벌려서 양 측 단면(119a, 119b) 사이의 간격이 유체 라인(1)의 직경보다 크게 이격될 수도 있다. 상기 양 측 단면(119a, 119b)이 서로 마주보고 접촉되면 단열재(115)는 측면에 길이 방향과 평행하게 하나의 슬롯(slot)이 형성된 파이프(pipe) 형상이 된다.
자켓 커버(101)는 단열재(115)가 상기 유체 라인(1)에서 이탈되지 않도록 상기 단열재(115)를 감싸서 고정한다. 상기 자켓 커버(101)는 예컨대, 가죽, 고무, 펠트(felt), 직물, 편물 등과 같은 플렉서블(flexible)하고 절연 및 단열 특성이 있는 소재로 형성될 수 있다. 자켓 커버(101)는 단면이 알파벳 C자 형상인 단열재(115)의 외측면(116)을 덮는 외측 커버 조각(102), 단열재(115)의 내측면(117)을 덮으며 제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)의 외주면(133out, 137out)을 대면(對面)하는 내측 커버 조각(108), 단열재(115)의 길이 방향 양 측 말단면(118)을 덮는 한 쌍의 말단 커버 조각(110), 상기 C자형 단면의 양 측 단면(119a, 119b)을 각각 덮는 한 쌍의 측단면 커버 조각(112a, 112b), 및 상기 단열재(115)의 양 측 단면(119a, 119b)이 벌어지지 않고 오므려진 상태로 유지될 수 있도록 고정하는 고정용 커버 조각(103)을 구비한다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 내측 커버 조각(108)과 상기 유체 라인(1)의 외주면 사이에 상기 내측 프레임(130)이 개재되고, 상기 내측 커버 조각(108)은 상기 유체 라인(1) 외주면과 대면하지 않는다.
상기 고정용 커버 조각은 외측 커버 조각(102)에서 연장된 것일 수 있다. 상기 한 쌍의 측단면 커버 조각(112a, 112b)은 상기 내측 커버 조각(108)에서 연장된 것일 수 있다. 상기 외측 커버 조각(102)과 한 쌍의 말단 커버 조각(110)은 스티칭(stitching)에 의해 연결될 수 있고, 상기 외측 커버 조각(102)과 한 쌍의 측단면 커버 조각(112a, 112b)도 스티칭에 의해 연결될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 단열재(115)는 상기 자켓 커버(101) 내부에 삽입되며, 마치 쿠션재가 쿠션 커버에 삽입되는 방식과 유사한 방식으로 삽입될 수 있다. 발열 패드(120)는 단열재(115)의 내측면(117)과 상기 내측 커버 조각(108) 사이에 개재된다. 구체적으로, 발열 패드(120)의 절연 시트(121)를 상기 내측 커버 조각(108)에 스티칭에 의해 고정 결합함으로써 상기 발열 패드(120)가 상기 내측 커버 조각(108)에 결합 지지된다. 상기 발열 패드(120), 단열재(115), 및 자켓 커버(101)로 구성된 조립체는 유체 라인 히팅 자켓(100)의 설치 작업이 진행되는 현장 이외의 장소에서 미리 조립될 수 있다.
상기 발열 패드(120), 단열재(115), 및 자켓 커버(101)로 구성된 조립체가 유체 라인(1)을 에워싸고 있는 상태로 유지 고정하기 위한 록킹 수단(locking unit)을 더 구비할 수 있다. 상기 록킹 수단은 고정용 커버 조각(103)의 내측면과, 상기 고정용 커버 조각(103)의 내측면과 겹쳐지는 외측 커버 조각(102)의 일 부분 중 하나에 고정 결합된 암형 벨크로 테이프(female Velcro tape)(104)와, 다른 하나에 고정 결합된 수형 벨크로 테이프(male Velcro tape)(105)를 구비할 수 있다.
히팅 자켓(100)의 설치를 담당하는 작업자는 유체 라인(1)을 에워싸도록 상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)을 연결하여 내측 프레임(130)을 조립하고, 상기 발열 패드(120), 단열재(115), 및 자켓 커버(101)로 구성된 조립체를 상기 내측 프레임(130)을 에워싸도록 씌우고 상기 록킹 수단(104, 105)으로 자켓 커버(101)를 고정하여 히팅 자켓(100)을 간편하게 설치할 수 있다. 한편, 상기 록킹 수단은 도 9 내지 도 10에 도시된 실시예와 달리 자켓 커버(101)와 별개로 준비될 수도 있다. 예를 들어, 끈(strip), 점착 테이프, 고무줄 등을 이용하여서 단열재(115)의 양 측 단면(119a, 119b)이 벌어지지 않게 자켓 커버(101)를 고정할 수 있다.
도 9 및 도 10를 참조하면, 히팅 자켓(100)이 유체 라인(1)에 설치된 상태에서 전열선(123)에 전력이 공급되면 열이 발생하고, 발열 패드(120)에서 열이 발산된다. 상기 발열 패드(120)에서 발산된 열은 내측 커버 조각(108)을 가로 질러 내측 프레임(130)에 전달되고, 내측 프레임(130)을 가로질러 상기 곡면부(132, 136)의 내주면(133in, 137in)으로 방출된다. 상기 곡면부 내주면(133in, 137in)으로 방출된 열에 의해 상기 곡면부 내주면(133in, 137in)과 상기 유체 라인(1) 외주면 사이 공간에 채워진 공기는 열대류(heat convection)에 의해 순환하면서 유체 라인(1)의 길이 방향으로 균일한 온도로 가열된다. 그리고, 상기 균일한 온도로 가열된 공기를 매개로 하여 유체 라인(1)이 가열된다.
이와 같이 이격된 유체 라인(1) 외주면과 내측 프레임(130)의 곡면부 내주면(133in, 137in) 사이의 공기가 열대류에 의해 순환하면서 유체 라인(1)이 가열되므로, 유체 라인(1)의 길이 방향, 즉 X축과 평행한 방향으로 열이 매우 균일하게 전달되어서 유체 라인(1) 내부에서 유체 라인(1)의 길이 방향을 따라 유체의 온도가 균일하게 유지된다. 그러므로, 유체 라인(1)의 길이 방향을 따라 특정 지점에서 유체 또는 이에 포함된 부산물이 고형화되어 유체 라인(1)이 막히는 사고가 신뢰성 있게 예방된다.
또한, 유체 라인(1)의 길이 방향을 따라 온도를 균일하게 유지하기 위한 복잡한 구성, 예컨대, 복수의 온도 센서, 전력 분배 제어기 등을 구비하지 않아도 되므로 히팅 자켓의 제조 원가가 절감된다. 그리고, 발열 패드(120)의 전열선(123) 배열 패턴을 유체 라인(1)의 특성에 맞도록 맞춤 제작(customize)하지 않고 몇몇 종류의 패턴으로 기성화하더라도 균일한 온도 유지가 가능하므로, 히팅 자켓 제조 원가 및 설치 작업 원가가 절감된다.
바람직한 실시예에서, 상기 유체 라인(1) 외주면과 상기 곡면부 내주면(133in, 137in) 사이의 간격(G3, G4)은 0.7 내지 2.0mm 일 수 있다. 상기 간격(G3, G4)이 0.7mm 보다 작으면, 유체 라인(1)의 굴곡이나 관(管) 직경의 허용 오차와 제1 및 제2 하프 프레임 부재(131, 135)의 곡면부(132, 136)의 오차가 합쳐져서 유체 라인(1) 외주면과 상기 곡면부 내주면(133in, 137in)이 부분적으로 접촉될 수 있다. 또한, 유체 라인(1) 외주면과 상기 곡면부 내주면(133in, 137in) 사이의 공간이 너무 협소하여 열대류에 의한 공기의 순환이 원활하지 않을 수 있다. 한편, 상기 간격(G3, G4)이 2.0mm 보다 크면, 공기를 매개로 하여 유체 라인(1)이 가열될 때까지 오랜 시간이 걸리고, 전력 소모가 커져서 비효율적이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 유체 라인 10: 유체 라인 히팅 자켓
11: 자켓 커버 15: 단열재
20: 발열 패드 30: 내측 프레임
31, 35: 하프 프레임 부재 32, 36: 곡면부

Claims (9)

  1. 유체가 흐르는 유체 라인(line)에 열을 공급하는 유체 라인 히팅 자켓으로서,
    상기 유체 라인을 개재하고 서로 결합되는 것으로, 각각 하프 파이프(half pipe) 형상인 제1 및 제2 하프 프레임 부재를 구비한 내측 프레임; 상기 내측 프레임을 에워싸며 열(heat)을 발산하여 상기 내측 프레임을 가열하는 발열 패드; 및, 상기 발열 패드를 에워싸는 단열재;를 구비하고,
    상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 각각, 하프 파이프 형상으로 형성되어 상기 유체 라인의 외주면과 일정한 간격으로 이격되면서 상기 유체 라인의 외주면을 마주보는 내주면을 갖는 곡면부를 구비하고,
    상기 발열 패드에서 발산되어 상기 내측 프레임에 전달된 열이 상기 곡면부의 내주면과 상기 유체 라인 외주면 사이의 공간에서 열대류(heat convection)에 의해 순환하는 공기를 매개로 하여 상기 유체 라인에 전달되어서, 상기 유체 라인의 길이 방향을 따라 열이 균일하게 전달되어 상기 유체 라인의 내부에서 상기 유체 라인의 길이 방향을 따라 상기 유체의 온도가 균일하게 유지되고,
    상기 유체 라인의 외주면과 상기 곡면부의 내주면 사이의 간격은 0.7 내지 2.0mm 이고,
    상기 곡면부는 상기 유체 라인의 외주면에 접촉되는 부분이 없는 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 각각, 자신의 길이 방향 양 단부에 상기 곡면부의 내주면이 상기 유체 라인의 외주면과 이격되도록 상기 곡면부의 내주면으로부터 절곡되게 돌출되어 상기 유체 라인의 외주면을 지지하는 한 쌍의 스페이서부(spacer portion)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 유체 라인의 외주면과 상기 곡면부의 내주면 사이의 공기가 상기 유체 라인 히팅 자켓의 바깥으로 유출되지 않도록 상기 스페이서부와 상기 유체 라인 사이에 개재되는 하프 밀봉 링(ring);을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 하프 밀봉 링은 고분자 수지 재질로 이루어지며, 상기 스페이서부에 접합된 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 금속 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 라인의 외주면과 상기 곡면부의 내주면 사이의 간격은 0.7 내지 2.0mm 인 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 단열재는 상기 발열 패드의 외측면에 감겨진 복수 층의 단열성 시트(sheet)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 라인 히팅 자켓은, 상기 단열재를 에워싸는 자켓 커버(cover);를 더 구비하고,
    상기 자켓 커버는, 각각 하프 파이프(half pipe) 형상으로 형성되며 결합되면 온전한 파이프 형상의 자켓 커버가 되는 한 쌍의 하프 커버를 구비하거나, 상기 단열재의 외측면에 감겨진 외피를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 라인 히팅 자켓은, 상기 단열재가 상기 유체 라인에서 이탈되지 않도록 상기 단열재를 감싸서 고정하는 자켓 커버;를 더 구비하고,
    상기 유체 라인의 길이 방향에 직교하는, 상기 단열재의 단면의 형상이 알파벳 C 자 형상이고,
    상기 자켓 커버는, 상기 단열재의 외측면을 덮는 외측 커버 조각, 상기 단열재의 내측면을 덮으며 상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재의 외주면을 대면(對面)하는 내측 커버 조각, 및 상기 단열재의 길이 방향 양 측 말단면을 덮는 한 쌍의 말단 커버 조각을 구비하고,
    상기 발열 패드는 상기 단열재의 내측면과 상기 내측 커버 조각 사이에 개재되며 상기 내측 커버 조각에 결합 지지되고,
    상기 내측 커버 조각과 상기 유체 라인의 외주면 사이에 상기 내측 프레임이 개재되고, 상기 내측 커버 조각은 상기 유체 라인의 외주면과 대면하지 않는 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
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