KR102234365B1 - 도로 결빙방지장치 - Google Patents

Abstract

도로 결빙방지장치가 개시된다. 본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는, 도로에 설치되도록 마련되는 열선부; 상기 열선부에 전류를 공급할 수 있도록 마련되는 전원공급부; 상기 전원공급부를 온 또는 오프 동작시킬 수 있도록 마련되는 스위치부;를 포함하며, 상기 스위치부는, 상부가 개방되고 내부에 저장수가 저장되며 상기 열선부와 전기적으로 연결되는 제1 접점부가 상부 외측에 형성되는 원기둥 형상의 실린더; 상기 실린더의 상부를 감싸도록 설치되고, 상기 저장수의 형태 변화에 따라 실린더에 대해 승강 동작되며, 상기 전원공급부와 전기적으로 연결되는 제2 접점부가 하부에 형성되고, 상부에 무게추가 설치되는 피스톤; 및 상기 실린더와 상기 피스톤의 접촉면에 서로 대응되도록 다수 형성되고, 상기 저장수의 결빙에 의한 부피 팽창시 실린더에 대해 피스톤을 회전 승강시켜 제1 접점부와 제2 접점부를 접점시키고, 상기 저장수의 결빙 해제시 무게추의 자중에 의해 피스톤을 회전 하강시켜 제1 접점부와 제2 접점부를 접점 해제시키도록 형성되는 승강 안내부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 기온이 영하로 떨어지는 경우 실린더 내에 저장된 저장수의 결빙으로 인한 부피 팽창에 따라 피스톤이 상승되고, 피스톤의 상승시 열선부에 전류가 공급되어 발열되는 일련의 동작에 의해 도로의 결빙을 방지함으로써, 겨울철 기온 저하 또는 예기치 못한 한파시 별도의 관리 인력없이도 도로의 결빙에 신속하게 대응할 수 있다.

Description

도로 결빙방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING OF PAVEMENT FREEZING}

본 발명은 도로 결빙방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 겨울철 온도 저하에 따라 발생하는 도로의 결빙을 방지할 수 있는 도로 결빙방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 도로 위에 눈 또는 비가 내리면, 차량 바퀴의 접지력이 저하되어 조향이나 제동이 정상적으로 이루어지지 않아 사고의 위험성이 높아질 수 있다.

특히, 겨울철에는 온도 저하에 따라 도로 위에 내린 눈이나 비가 결빙되어 큰 사고로 이어질 수 있다.

이에 따라, 도로의 결빙을 방지하기 위해 염화칼슘이나 모래를 도로에 직접 살포하여 결빙을 방지하거나 또는 접지력을 높이는 방법이 이용되고 있으나 이는 많은 인력과 시간이 소요되는 단점이 있었다.

근래에는, 이를 보완하기 위하여 도로에 열선을 설치하여 결빙을 방지하는 방법이 제시되었다.

그러나, 열선에 전원을 공급해 주기 위해서는 사람이 직접 무선 또는 유선으로 전원공급장치에 대한 제어를 수행해야 한다. 더구나, 전국 도로의 필요한 곳마다 열선이 설치된 경우 기온이 영하로 떨어질 때마다 열선에 전류를 공급해 주기 위해서는 많은 관리 인력을 필요로 하는 문제점이 있다.

또한, 예기치 못한 한파 등의 기상 악하로 도로에 결빙이 발생할 우려가 있을 경우, 적시에 대처하기가 매우 어려운 문제점이 있다.

KR 등록특허공보 제10-1484767호(2015년01월14일) KR 등록특허공보 제10-0954542호(2010년04월16일)

본 발명의 기술적 과제는, 겨울철 기온이 영하로 떨어질 때 도로에 설치된 열선에 전원을 자동으로 공급하여 결빙을 방지할 수 있는 도로 결빙방지장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제는, 도로에 설치되도록 마련되는 열선부; 상기 열선부에 전류를 공급할 수 있도록 마련되는 전원공급부; 상기 전원공급부를 온 또는 오프 동작시킬 수 있도록 마련되는 스위치부;를 포함하며, 상기 스위치부는, 상부가 개방되고 내부에 저장수가 저장되며 상기 열선부와 전기적으로 연결되는 제1 접점부가 상부 외측에 형성되는 원기둥 형상의 실린더; 상기 실린더의 상부를 감싸도록 설치되고, 상기 저장수의 형태 변화에 따라 실린더에 대해 승강 동작되며, 상기 전원공급부와 전기적으로 연결되는 제2 접점부가 하부에 형성되고, 상부에 무게추가 설치되는 피스톤; 및 상기 실린더와 상기 피스톤의 접촉면에 서로 대응되도록 다수 형성되고, 상기 저장수의 결빙에 의한 부피 팽창시 실린더에 대해 피스톤을 회전 승강시켜 제1 접점부와 제2 접점부를 접점시키고, 상기 저장수의 결빙 해제시 무게추의 자중에 의해 피스톤을 회전 하강시켜 제1 접점부와 제2 접점부를 접점 해제시키도록 형성되는 승강 안내부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤은, 상기 무게추가 설치되는 본체; 상기 본체의 하부에 돌출 형성되어 상기 실린더의 개방부에 결합되는 저장수 유출방지부; 및 상기 승강 안내부의 일부를 형성하도록 상기 본체의 하부에 돌출 형성되고, 상기 제2 접점부가 하부 내측에 형성되는 안내측벽;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더와 상기 저장수 유출방지부 사이에는, 상기 저장수의 유출을 방지할 수 있도록 수밀링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 승강 안내부는, 상기 실린더와 상기 피스톤의 접촉면에 긴 리드를 갖도록 형성되는 다줄나사로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 승강 안내부는, 상기 실린더의 외측면에 긴 리드를 갖도록 다수 형성되는 나선형 안내홈; 및 상기 피스톤의 내측면에 상기 안내홈을 따라 안내되도록 형성되는 안내돌기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더의 내부에 저장수의 결빙 전 수위를 측정할 수 있도록 설치되는 수위측정센서; 상기 수위측정센서에 의해 측정된 저장수의 수위가 설정된 수치 이하일 경우, 상기 실린더 내로 저장수를 공급하도록 형성되는 저장수 탱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더와 저장수 탱크는, 전자밸브가 설치된 연결배관에 의해 연결되고, 상기 전자밸브는 저장수의 수위가 설정된 수치 이하일 경우에 개방 동작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는, 기온이 영하로 떨어지는 경우 실린더 내에 저장된 저장수의 결빙으로 인한 부피 팽창에 따라 피스톤이 상승되고, 피스톤의 상승시 열선부에 전류가 공급되어 발열되는 일련의 동작에 의해 도로의 결빙을 방지함으로써, 겨울철 기온 저하 또는 예기치 못한 한파시 별도의 관리 인력없이도 도로의 결빙에 신속하게 대응할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도로 결빙방지장치를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 도로 결빙방지장치의 스위치부를 보인 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 도로 결빙방지장치의 실린더에 저장수를 보충하는 상태를 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도로 결빙방지장치의 동작 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도로 결빙방지장치의 스위치부를 보인 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

제1 실시예

본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열선부(10)와, 전원공급부(20)와, 스위치부(30)를 포함한다.

여기서 본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는 겨울철 눈 또는 비가 내린 후 기온이 영하로 떨어질 때 열선부(10)를 자동으로 발열시켜 도로(1)의 결빙을 방지할 수 있는 구조로 된 것이며, 이러한 구조는 고속도로, 일반도로를 포함하는 각종 도로는 물론 공항의 활주로에 다양하게 설치될 수 있다.

열선부(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 도로(1)에 매설되며 전원공급부(20)로부터 공급되는 전류에 의해 열을 발생시키도록 마련된다. 이러한 열선부(10)는 도로(1)에 설치되는 경우, 차량의 무게로 인해 파손되지 않도록 열전도성이 우수한 열선보호관의 내부에 설치될 수 있다.

전원공급부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 스위치부(30)의 온 또는 오프 동작에 따라 열선부(10)에 전류를 공급하거나 또는 차단하도록 마련된다. 이러한 전원공급부(20)는 자가 발전에 의해 전기를 충전할 수 있도록 형성된다. 예를 들어서, 전원공급부(20)는 태양발전이나 풍력발전에 의해 전기를 생산하여 충전할 수 있도록 구성될 수 있다. 이외에도 전원공급부(20)는 도로(1) 상에서 차량의 하중에 의해 발전하는 압전소자 등에 의해 생산된 전기를 충전할 수 있도록 구성될 수도 있다.

스위치부(30)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전원공급부(20)를 온 또는 오프 동작시킬 수 있도록 마련되며, 실린더(32)와, 피스톤(34)과, 그리고 승강 안내부(36)를 포함한다.

실린더(32)는 상부가 개방되는 원기둥 형상으로 형성되어 그 내부에 일정량의 저장수가 저장되는 구조를 갖는다. 또한, 실린더(32)는 그 상부 외측에 열선부(10)와 전기적으로 연결되는 제1 접점부(320)가 원형 띠 형상으로 설치된다.

피스톤(34)은 겨울철 기온 저하로 인한 저장수의 형태 변화에 따라 실린더(32)에 대해 승강 동작되어 전원공급부(20)를 온 또는 오프시키도록 마련되며, 본체(340)와, 저장수 유출방지부(344)와, 그리고 안내측벽(346)을 포함한다.

본체(340)는 실린더(32)의 개방된 상부에 배치되고 그 위에 일정 중량을 갖는 무게추(342)가 설치되는 구조를 갖는다.

저장수 유출방지부(344)는 본체(340)의 하부에 돌출 형성되어 실린더(32)의 개방부에 결합된다. 이러한 저장수 유출방지부(344)는 실린더(32) 내에 저장된 저장수의 유출을 방지하는 역할을 담당한다. 또한, 실린더(32)와 저장수 유출방지부(344) 사이에는 저장수의 유출을 방지할 수 있도록 수밀링(345)이 설치된다. 이때, 수밀링(345)은 실린더(32)의 내주면 또는 저장수 유출방지부(344)의 외주면에 형성된 홈에 이탈 방지되도록 설치될 수 있다.

안내측벽(346)은 실린더(32)의 상부를 감싸도록 본체(340)의 하부에 돌출 형성되고, 그 하부 내측에 열선부(10)와 전기적으로 연결되는 제2 접점부(348)가 설치된다. 이러한 안내측벽(346)의 내측에는 스위치부(30)의 승강을 위한 승강 안내부(36)의 일부가 형성된다.

승강 안내부(36)는 스위치부(30)의 실린더(32)에 대해 피스톤(34)을 회전 승강 동작시키도록 마련된다. 이를 위해서, 승강 안내부(36)는 실린더(32)와 피스톤(34)의 안내측벽(346) 접촉면에 긴 리드를 갖도록 형성되는 다줄나사(362)로 구성된다. 이러한 승강 안내부(36)는 저장수의 결빙으로 인한 부피 팽창시 실린더(32)에 대해 피스톤(34)을 회전 승강시켜 제1 접점부(320)와 제2 접점부(348)를 접점(온 상태)시키고, 저장수의 결빙 해제시 무게추(342)의 자중에 의해 피스톤(34)을 회전 하강시켜 제1 접점부(320)와 제2 접점부(348)를 접점 해제(오프 상태)시키는 구조로 된 것이다.

한편, 본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더(32)의 내부에 설치되는 수위측정센서(40)와, 그리고 수위측정센서(40)의 신호에 따라 실린더(32) 내로 저장수를 공급하도록 형성되는 저장수 탱크(50)를 더 포함한다.

수위측정센서(40)는 실린더(32)의 내부에 저장수의 결빙 전 수위를 측정하고, 저장수 탱크(50)는 수위측정센서(40)에 의해 측정된 저장수의 수위가 설정된 수치 이하일 경우, 실린더(32) 내로 저장수를 공급하는 역할을 담당한다.

이를 위해서, 실린더(32)와 저장수 탱크(50)는 전자밸브(54)가 설치된 연결배관(52)에 의해 연결된다. 전자밸브(54)는 수위측정센서(40)로 측정된 저장수의 수위가 설정된 수치 이하일 경우 제어부(60)의 제어에 따라 개방 동작되어 실린더(32)에 저장수를 공급하고, 수위측정센서(40)에 의해 측정된 저장수의 수위가 설정된 수치 이상일 경우 제어부(60)의 제어에 따라 차단 동작되어 저장수의 공급을 중지하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 도로 결빙방지장치의 동작상태를 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 기온이 영상으로 높아지면 스위치부(30)의 피스톤(34)이 하강 상태로 유지되어 제2 접점부(348)와 실린더(32)의 제1 접점부(320)가 서로 이격되게 된다. 이에 따라, 전원공급부(20)로부터 열선부로 전류가 공급되지 않게 된다.

상기와 같은 상태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 기온이 영하로 떨어지면 실린더(32) 내에 저장수는 결빙되게 된다. 저장수는 결빙에 따라 부피가 팽창되어 피스톤(34)을 상측 방향으로 밀어올리게 되고, 피스톤(34)은 승강 안내부(36)을 따라 승강되어 제2 접점부(348)와 실린더(32)의 제1 접점부(320)가 접점되게 된다. 이에 따라, 전원공급부(20)로부터 열선부(10)로 전류가 공급되어 발열됨으로써 도로(1)의 결빙을 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 3의 상태에서 기온이 영상으로 높아지면 실린더(32) 내의 저장수는 해빙되고, 피스톤(34)은 저장수의 해빙시 무게추(342)의 자중에 의해 승강 안내부(36)를 따라 하강되어 제2 접점부(348)와 실린더(32)의 제1 접점부(320)가 접점 해제되도록 이격됨으로써 전원공급부(20)로부터 열선부(10)로 전류가 공급되지 않게 되는 것이다.

본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는 상술한 일련의 과정에 의해 겨울철 기온 저하에 따라 발생하는 도로의 결빙을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는, 기온이 영하로 떨어지는 경우 실린더(32) 내에 저장된 저장수의 결빙으로 인한 부피 팽창에 따라 피스톤(34)이 상승되고, 피스톤(34)의 상승시 열선부(10)에 전류가 공급되어 발열되는 일련의 동작에 의해 도로의 결빙을 방지함으로써, 겨울철 기온 저하 또는 예기치 못한 한파시 별도의 관리 인력없이도 도로(1)의 결빙에 신속하게 대처할 수 있다.

제2 실시예

본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 스위치부(30)에 마련되는 승강 안내부(36)가 나선형 안내홈(364)과 안내돌기(366)로 구성되는 것을 제외하고는 나머지 구성은 전술한 본 발명의 제1 실시예와 동일하다.

즉, 본 실시예에서 승강 안내부(36)는 실린더(32)의 외측면에 긴 리드를 갖도록 다수 형성되는 나선형 안내홈(364)과, 그리고 피스톤(34)의 내측면에 안내홈(364)을 따라 안내되도록 형성되는 안내돌기(366)를 포함하여 구성된다.

이에 따라, 승강 안내부(36)는 피스톤(34)의 원활한 승강 작동성을 확보할 수 있게 된다. 즉, 승강 안내부(36)는 일정한 폭을 갖는 나선형 안내홈(364)과 이와 대응되는 안내돌기(366)로 형성되어 피스톤(34)을 보다 원할하게 승강 동작시킬 수 있게 됨으로써 승강 작동성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도로 결빙방지장치는, 승강 안내부(36)가 나선형 안내홈(364)과 안내돌기(366)로 형성되어 피스톤(34)의 승강 작동성을 향상시킬 수 있는 것이며, 이를 제외한 나머지 작용 및 효과는 전술한 본 발명의 제1 실시예와 동일하다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10: 열선부
20: 전원공급부
30: 스위치부
32: 실린더
320: 제1 접점부
34: 피스톤
340: 본체
342: 무게추
344: 저장수 유출방지부
345: 수밀링
346: 안내측벽
348: 제2 접점부
36: 승강 안내부
362: 다줄나사
364: 나선형 안내홈
366: 안내돌기
40: 수위측정센서
50: 저장수 탱크
52: 연결배관
54: 전자밸브
60: 제어부

Claims (7)

1. 도로에 설치되도록 마련되는 열선부;
   상기 열선부에 전류를 공급할 수 있도록 마련되는 전원공급부;
   상기 전원공급부를 온 또는 오프 동작시킬 수 있도록 마련되는 스위치부;를 포함하며,
   상기 스위치부는,
   상부가 개방되고 내부에 저장수가 저장되며 상기 열선부와 전기적으로 연결되는 제1 접점부가 상부 외측에 형성되는 원기둥 형상의 실린더;
   상기 실린더의 상부를 감싸도록 설치되고, 상기 저장수의 형태 변화에 따라 실린더에 대해 승강 동작되며, 상기 전원공급부와 전기적으로 연결되는 제2 접점부가 하부에 형성되고, 상부에 무게추가 설치되는 피스톤; 및
   상기 실린더와 상기 피스톤의 접촉면에 서로 대응되도록 다수 형성되고, 상기 저장수의 결빙에 의한 부피 팽창시 실린더에 대해 피스톤을 회전 승강시켜 제1 접점부와 제2 접점부를 접점시키고, 상기 저장수의 결빙 해제시 무게추의 자중에 의해 피스톤을 회전 하강시켜 제1 접점부와 제2 접점부를 접점 해제시키도록 형성되는 승강 안내부;를 포함하고,
   상기 피스톤은,
   상기 무게추가 설치되는 본체;
   상기 본체의 하부에 돌출 형성되어 상기 실린더의 개방부에 결합되는 저장수 유출방지부; 및
   상기 승강 안내부의 일부를 형성하도록 상기 본체의 하부에 돌출 형성되고, 상기 제2 접점부가 하부 내측에 형성되는 안내측벽;을 포함하며,
   상기 실린더와 상기 저장수 유출방지부 사이에는 상기 저장수의 유출을 방지할 수 있도록 수밀링이 설치되고,
   상기 승강 안내부는 상기 실린더와 상기 피스톤의 접촉면에 긴 리드를 갖도록 형성되는 다줄나사로 형성되는 것을 특징으로 하는 도로 결빙방지장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 실린더의 내부에 저장수의 결빙 전 수위를 측정할 수 있도록 설치되는 수위측정센서;
   상기 수위측정센서에 의해 측정된 저장수의 수위가 설정된 수치 이하일 경우, 상기 실린더 내로 저장수를 공급하도록 형성되는 저장수 탱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 결빙방지장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 실린더와 저장수 탱크는,
   전자밸브가 설치된 연결배관에 의해 연결되고, 상기 전자밸브는 저장수의 수위가 설정된 수치 이하일 경우에 개방 동작되는 것을 특징으로 하는 도로 결빙방지장치.

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