KR102515561B1 - 노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법 - Google Patents

노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법 Download PDF

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Abstract

노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법에 대한 발명이 개시된다. 개시된 노면의 결빙방지장치는: 외부로부터 전원을 인가받는 리드선, 리드선과 연결됨으로써 전원 인가시 발열되는 히팅케이블, 발열 안내를 위해 리드선과 히팅케이블을 연결하고 전열 가능한 재질로 이루어진 조인트부, 및 조인트부와 리드선과 히팅케이블을 감싸고 절연 재질로 이루어진 절연튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법{FREEZE PREVENTION SYSTEM FOR PAVEMENT AND FREEZE PREVENTION METHOD USING THE SYSTEM}
본 발명은 노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열팽창 또는 열팽창률이 상이한 리드선과 히팅케이블의 접속 부위가 분리되지 않도록 처리함으로써 설치 불량을 방지하고, 외부노출형 온도센서유닛을 통해 외기의 온도가 설정치보다 낮을 경우 히팅케이블을 발열 유도함으로써 도로나 바닥의 결빙을 효율적으로 방지하며, 절연튜브 내측에서 접속되는 리드선과 히팅케이블을 각각 클립으로써 고정 지지함에 따라 리드선과 히팅케이블의 접속 신뢰성을 향상하고자 하는 노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법에 관한 것이다.
동절기에 도로에 눈이 쌓여 결빙되면, 차량 사고 또는 보행자의 안전사고가 발생할 수 있다. 겨울철 낮 동안 내린 눈이나 비가 아스팔트 도로의 틈새에 스며들었다가, 밤사이에 도로의 기름/먼지 등과 섞여 도로 위에 얇게 얼어붙는 현상이 발생되는데 얇고 투명한 얼음 아래로 도로 표면이 그대로 비쳐 보여서, 검은색 얼음이라는 뜻의 '블랙아이스'라고도 한다.
블랙아이스는 특히 지하차도의 진/출입 부분, 교각(대교)위, 저수지나 하천의 옆에 위치한 도로에서 발생 빈도가 높다. 지하차도의 진/출입 부분은 고저 차로 인한 그늘이 생겨서, 해당 부분의 노면 온도가 낮기 때문이고, 교각(대교)의 경우 공중에 있다 보니 지열이 없어서, 저수지나 하천의 옆에 위치한 도로의 경우 공중의 습기가 노면에 응결하여 그대로 얼어 버리기 때문에, '블랙아이스'가 발생하기 딱 좋은 조건이 된다. 고속도로나 작업장 도로 등의 노면 결빙은 큰 교통사고로 이어질 수 있다. 특히 도로 결빙시의 사고는 일반적인 교통사고율에 비해 사고가 연쇄적으로 발생되고 치사율이 높다는 점에서 심각한 문제점이 제기된다.
이러한 도로 구조물 상의 적설 또는 결빙에 의한 차량 미끄러짐으로 인한 안전사고의 발생을 방지하기 위하여 도로 구조물 상에 적설이나 결빙이 발생하면 이를 제설차량으로 물리적으로 제거하거나 염화칼슘 등을 이용하여 화학적으로 제거하는 방법이 사용된다. 이러한 제설작업을 위해 기상 악화나 한파 시에 도로관리인이 대기하며 적시에 제설작업을 해 주게 된다.
그런데, 산간지역 및 도로 관리인이 상주하기 곤란한 지역이나 전체 도로에 대한 제설 작업에는 한계가 있어서 최근에는 도로에 전열선으로 형성된 히팅케이블을 매설하여 이 전열선에 전기를 공급함으로써 적설이나 결빙을 간편하게 융해시켜 제거하는 전열선을 이용한 스노우멜팅 시스템이 설치되어 사용되고 있다.
이러한 히팅케이블 매설 방법은 히팅케이블이 도로 표면으로부터 일정 깊이 설치되어 매설된다.
스노우 멜팅용 히팅케이블 장치는 도로 장치와 같이 오랜 기간 동안 고장이 없이 운영이 되어야 하지만, 히팅케이블이 매설된 도로에 과적차량, 중장비 및 낙하물, 포트홀 등으로 인하여 도로에 배설된 히팅케이블에 단선 등의 손상이 발생될 수 있다.
이러한 손상이 발생시 전체 히팅케이블을 재시공하는 것은 막대한 비용이 발생되어 비경제적이다. 따라서 손상된 부분만을 제거하고 새로운 히팅케이블을 접속용 보수구조체를 이용하여 접속하여 스노우 멜팅용 히팅케이블 시스템이 정상적으로 동작을 하도록 하는 방법이 사용된다.
본 발명에 대한 배경기술은, 대한민국 등록특허공보 제10-2304126호(발명의 명칭: 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템, 2021.09.14.:등록), 대한민국 등록특허공보 제10-2278673호(발명의 명칭: 히팅케이블 고정장치 및 이를 이용한 스노우 멜팅 시스템, 2021.07.12.:등록), 대한민국 등록특허공보 제10-2231158호(발명의 명칭: 탄소유도발열체를 이용한 도로 융설시스템, 2021.03.17.:등록), 대한민국 등록특허공보 제10-2197582호(발명의 명칭: 융빙열선 및 그 열선을 이용한 도로융빙 시스템, 2020.12.24.:등록)가 제시되어 있다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
도로에 매설되는 히팅케이블은 발열을 위해 전원을 공급받을 수 있도록 리드선과 도체끼리 용접되어 연결되는데, 도체끼리의 온도차이와 재질의 상이함으로 인해 팽창계수(수축율)가 상이하여 서로 분리되는 불량을 초래하는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 열팽창 또는 열팽창률이 상이한 리드선과 히팅케이블의 접속 부위가 분리되지 않도록 처리함으로써 설치 불량을 방지하고자 하는 노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 외부노출형 온도센서유닛을 통해 외기의 온도가 설정치보다 낮을 경우 히팅케이블을 발열 유도함으로써 도로나 바닥의 결빙을 효율적으로 방지하고자 하는 노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 절연튜브 내측에서 접속되는 리드선과 히팅케이블을 각각 클립으로써 고정 지지함에 따라 리드선과 히팅케이블의 접속 신뢰성을 향상하고자 하는 노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 노면의 결빙방지장치는: 외부로부터 전원을 인가받는 리드선; 상기 리드선과 연결됨으로써, 전원 인가시 발열되는 히팅케이블; 발열 안내를 위해 상기 리드선과 상기 히팅케이블을 연결하고, 전열 가능한 재질로 이루어진 조인트부; 및 상기 조인트부와 상기 리드선과 상기 히팅케이블을 감싸고, 절연 재질로 이루어진 절연튜브를 포함한다.
본 발명에 따른 노면의 결빙방지장치는: 상기 절연튜브의 외측으로 노출되는 상기 리드선의 둘레면에 구비되고, 축 방향을 따라 상기 절연튜브의 일측 내부에 일부 삽입되며, 절연 재질로 이루어지는 제 1경질튜브; 및 상기 절연튜브의 외측으로 노출되는 상기 히팅케이블의 둘레면에 구비되고, 축 방향을 따라 상기 절연튜브의 타측 내부에 일부 삽입되며, 절연 재질로 이루어지는 제 2경질튜브를 포함한다.
본 발명에 따른 노면의 결빙방지장치는: 상기 절연튜브, 상기 제 1경질튜브, 상기 리드선을 감싼 채 열변형되며 수축됨으로써 밀봉 처리하는 제 1수축튜브; 및 상기 절연튜브, 상기 제 2경질튜브, 상기 히팅케이블을 감싼 채 열변형되며 수축됨으로써 밀봉 처리하는 제 2수축튜브를 포함한다.
상기 조인트부는, 축 방향을 따라 양측으로 개방되는 전열튜브; 상기 전열튜브의 내부에 구비되는 전열접속부재; 상기 리드선의 해당 부위를 축 삽입하여 접촉 안내하도록, 상기 전열접속부재에 통공되는 제 1삽입홀부; 및 상기 히팅케이블의 해당 부위를 축 삽입하여 접촉 안내하도록, 상기 전열접속부재에 통공되는 제 2삽입홀부를 포함한다.
상기 전열접속부재는 상기 전열튜브의 내측면을 따라 왕복 이동 가능하게 구비되거나, 또는 상기 전열튜브의 내측면에 일체로 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 전열튜브 또는 상기 제 1경질튜브는 상기 리드선을 수용하여 지지하기 위해 제 1고정지지부재를 구비하고, 상기 전열튜브 또는 상기 제 2경질튜브는 상기 히팅케이블을 수용하여 지지하기 위해 제 2고정지지부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 리드선은 전원 인가 시점을 제어하기 위해 외부노출형 온도센서유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 외부노출형 온도센서유닛은, 일측으로 개방되고, 외기순환홀을 형성하는 하우징; 상기 하우징의 내부에 구비되어 외부로부터 보호되는 센싱소자; 상기 하우징의 개방된 일측을 개폐 가능하게 구비되어, 상기 센싱소자의 외부 이탈을 방지하는 씰링캡; 상기 하우징의 내부에 구비되는 상기 센싱소자에 한 쌍 연결되는 도체부재; 외부에서 상기 씰링캡에 삽입된 후, 한 쌍의 상기 도체부재에 각각 접속되는 와이어; 및 상기 리드선에 전기적으로 연결된 채, 한 쌍의 상기 와이어를 전기 접속하는 커넥터를 포함한다.
본 발명에 따른 노면의 결빙방지방법은: 하부콘크리트를 타설하여 슬래브층을 형성하는 슬래브층 형성단계; 상기 슬래브층의 상층에 상부콘크리트를 타설하여 표층을 형성한 후 상기 표층에 설정 궤적을 따라 포설홈을 형성하거나, 또는 상기 포설홈이 형성되도록 상기 슬래브층의 상층에 상부콘크리트를 타설하여 상기 표층을 형성하는 포설준비단계; 조인트부를 통해 리드선과 히팅케이블을 연결하여, 전원 인가시 상기 히팅케이블이 발열되도록 조립하는 히팅조립단계; 상기 히팅케이블을 상기 포설홈을 따라 포설하는 포설단계; 상기 히팅케이블이 포설된 상기 포설홈을 마감층으로 마감 처리하는 마감단계; 및 상기 포설홈의 외측으로 노출되는 상기 리드선에 외부 전원을 접속하는 전원연결단계를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노면의 결빙방지장치 및 이를 이용한 노면의 결빙방지방법은 종래 기술과 달리 열팽창 또는 열팽창률이 상이한 리드선과 히팅케이블의 접속 부위가 분리되지 않도록 처리함으로써 설치 불량을 방지할 수 있다.
본 발명은 외부노출형 온도센서유닛을 통해 외기의 온도가 설정치보다 낮을 경우 히팅케이블을 발열 유도함으로써 도로나 바닥의 결빙을 효율적으로 방지할 수 있다.
본 발명은 절연튜브 내측에서 접속되는 리드선과 히팅케이블을 각각 클립으로써 고정 지지함에 따라 리드선과 히팅케이블의 접속 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결빙방지장치가 바닥에 포설된 상태를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지방법을 보인 순서도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세하게 설명한다.
그러나, 실시예 들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다.
따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 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, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 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.
실시예들은 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 텔레비전, 스마트 가전 기기, 지능형 자동차, 키오스크, 웨어러블 장치 등 다양한 형태의 제품으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결빙방지장치가 바닥에 포설된 상태를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지장치의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지장치(100)는 리드선(110), 히팅케이블(120), 조인트부(130) 및 절연튜브(140)를 포함한다.
특히, 본 발명에 따른 결빙방지장치(100)는 작업장, 고속도로, 아스팔트 등 바닥(10)의 노면이 결빙되는 것을 방지하기 위해 노면에 열기를 전달하는 역할을 한다.
이때, 바닥(10)은 슬래브층(20), 표층(30) 및 마감층(40)을 포함한다.
슬래브층(20)은 부피가 상대적으로 큰 쇄석, 슬래그, 쇄석모래자갈 또는 이들을 혼합한 골재를 사용하며, 포틀랜드 시멘트, 아스팔트, 석회, 시멘트플라이애쉬, 석회플라이 애쉬와 같은 안정처리 혼화제(stabilized admixture)를 사용하여 강성을 증대하도록 타설된다.
그리고, 표층(30)은 슬래브층(20)의 상층을 형성하는 것으로서, 시멘트, 역청재료 등 역학적으로 안정적인 고품질의 재료로 시공되고, 차량에 의한 마모와 전단에 저항하며 평탄하여 잘 미끄러지지 않는 재질을 단독 또는 혼합하여 타설된다.
이때, 표층(30)은 타설 과정 중에, 또는 타설 후 별도로 포설홈(32)을 형성한다.
포설홈(32)은 표층(30)에 설정 궤적을 따라 형성되어 히팅케이블(120)을 매설 허용한다. 물론, 포설홈(32)은 다양한 형상 및 다양한 궤적을 따라 형성될 수 있고, 표층(30)을 관통하여 슬래브층(20)이 노출되도록 형성될 수도 있다.
아울러, 마감층(40)은 히팅케이블(120)이 매설된 포설홈(32)을 막도록, 포설홈(32)에 충진 후 경화 처리된다. 이때, 마감층(40)은 표층(30)의 재료와 동일하게 구성될 수 있다.
특히, 표층(30)과 마감층(40) 사이의 경계 틈새는 몰탈 등으로 마감 처리된다.
한편, 리드선(110)은 외부로부터 전원을 인가받는 역할을 한다.
이때, 리드선(110)은 통전 안내하는 심선(112), 심선(112)의 둘레면을 감싸는 유리섬유층(114), 및 유리섬유층(114)을 감싸서 보호하는 절연층(116)으로 이루어진다.
심선(112)은 통전성이 우수한 구리(copper) 재질인 것으로 한다.
그리고, 유리섬유층(114)을 구성하는 유리섬유는 무알칼리 유리질 재료를 백금로에서 녹여 작은 구멍으로부터 인출하여 섬유로 제조하는 것으로, 습기를 축적하거나 흡수하는 성질이 없으므로 습기에 의한 절연파괴가 일어날 우려가 없으며, 가공이 용이한 장점이 있다. 또한, 유리섬유는 기존의 미네랄 절연체보다 기계적인 강도가 양호하여 보다 높은 절연성 및 신뢰성을 주며, 유리섬유의 특성상 고온을 유지할 수 있다.
아울러, 절연층(116)은 절연 및 내열성 재질로 이루어지고, 심선(112)과 유리섬유층(114)을 보호하는 역할을 한다.
또한, 히팅케이블(120)은 리드선(110) 특히 심선(112)과 연결됨으로써, 리드선(110)에 전원 인가시 발열되며 열기를 바닥(10)의 표층(30)과 마감층(40)에 전달한다.
이때, 히팅케이블(120)은 발열저항체(121), 무기절연체(122), 편조체(123), 금속외피체(124) 및 외부자켓부(125)를 포함한다.
발열저항체(121)는 히팅케이블(120)의 중심축 상에 배치되고, 통전에 의해 발열되는 재질로 이루어진다. 그래서, 발열저항체(121)는 리드선(110)의 심선(112)과 연결된다.
그리고, 무기절연체(122)는 발열저항체(121)의 외면을 감싸며, 다중의 유리섬유로 형성한다. 이때, 무기절연체(122)는 높은 내열성 및 열전도성을 가진 미네랄 방식의 재료인 산화마그네슘(MgO)으로 형성할 수도 있다. 특히, 산화마그네슘(MgO) 재료는 절연성이 좋을 뿐 아니라 고열에도 안정적이고, 열전도성이 좋음에 따라, 히팅케이블(120)의 절연재로 적용 가능하다.
아울러, 편조체(123)는 무기절연체(122)의 외면에 격자형태로 감싸게 형성한다. 금속외피체(124)는 편조체(123)의 외측에서, 발열저항체(121) 및 무기절연체(122)를 감싸 보호하게 알루미늄 금속재로 형성한다.
외부자켓부(125)는 금속외피체(124)의 외면을 감싸며, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE;High Density Poly-ethylene)으로 압출 형성한다.
이때, 리드선(110)과 히팅케이블(120)은 각각 한 가닥, 또는 복수의 가닥으로 구비될 수 있다.
한편, 조인트부(130)는 발열 안내(유도)를 위해, 리드선(110)의 심선(112)과 히팅케이블(120)의 발열저항체(121)를 연결하는 것으로서, 전열 가능한 재질로 이루어진다.
상세히, 조인트부(130) 전열튜브(131), 전열접속부재(132), 제 1삽입홀부(133) 및 제 2삽입홀부(134)를 포함한다.
전열튜브(131)는 축 방향을 따라 양측으로 개방되고, 내부에 공간을 형성한다. 물론, 전열튜브(131)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.
그리고, 전열접속부재(132)는 전열튜브(131)의 내부에 구비된다.
이때, 전열접속부재(132)는 패드(135) 및 엣지(136)를 포함한다.
패드(135)는 평판으로 형성되는 것으로 하나, 다양한 형상으로 변형 가능하다.
그리고, 패드(135)와 엣지(136)는 일체로 제작될 수도 있고, 분리 가능하게 조립될 수도 있다.
아울러, 엣지(136)는 패드(135)의 테두리 전체, 또는 패드(135)의 일측 가장자리에 구비된다. 그리고, 엣지(136)는 전열튜브(131)의 내측면에 원주 방향을 따라 연속되게 접하여 지지된다.
특히, 전열접속부재(132)의 엣지(136)는 전열튜브(131)의 내측면을 따라 축 방향으로 왕복 이동 가능하게 구비되거나, 또는 전열튜브(131)의 내측면에 일체로 구비될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 엣지(136)가 전열튜브(131)의 축 방향으로 이동 가능하게 구비될 경우, 엣지(136)는 전열튜브(131)의 내측면을 따라 직선 왕복 이동 안내되도록 구비된다.
이때, 패드(135)는 심선(112)과 발열저항체(121)의 상이한 팽창이나 수축에 의해 전열튜브(131)의 내측면을 따라 이동되거나, 또는 상이한 팽창이나 수축이 발생되는 심선(112)과 발열저항체(121)의 축 방향 이동을 허용한다. 물론, 패드(135)와 심선(112), 패드(135)와 발열저항체(121)는 항상 접촉 상태를 유지하게 된다.
이를 위해, 제 1삽입홀부(133)와 제 2삽입홀부(134)가 구비된다.
제 1삽입홀부(133)는 전열접속부재(132) 특히 패드(135)에 통공된다. 그래서, 제 1삽입홀부(133)는 리드선(110)의 심선(112)이 축 삽입되어, 심선(112)과 패드(135)의 접촉을 안내한다. 이때, 심선(112)이 축 방향으로 수축 및 팽창되더라도, 심선(112)은 패드(135)와 접촉 상태를 유지하게 된다.
아울러, 제 2삽입홀부(134)는 전열접속부재(132) 특히 패드(135)에 통공된다. 그래서, 제 2삽입홀부(134)는 히팅케이블(120)의 발열저항체(121)가 축 삽입되어, 발열저항체(121)와 패드(135)의 접촉을 안내한다. 이때, 발열저항체(121)는 축 방향으로 수축 및 팽창되더라도, 발열저항체(121)는 패드(135)와 접촉 상태를 유지하게 된다.
패드(135)는 발열저항체(121)에 대한 내열성을 갖는 재질로 이루어진다. 그리고, 발열저항체(121)가 제 1삽입홀부(133)에 삽입되고, 심선(112)이 제 2삽입홀부(134)에 삽입될 수도 있다.
그리고, 리드선(110)이 복수 가닥일 경우, 제 1삽입홀부(133)는 심선(112)에 일대일 대응되게 구비된다. 마찬가지로, 히팅케이블(120)이 복수 가닥일 경우, 제 2삽입홀부(134)는 발열저항체(121)에 일대일 대응되게 구비된다.
또한, 패드(135)는 전열튜브(131)의 내측면 또는 엣지(136)의 표면에 대해 경사지게 배치된다. 패드(135)가 경사지게 배치됨으로써, 패드(135)에 대한 심선(112)의 접촉면적과, 패드(135)에 대한 발열저항체(121)의 접촉면적이 증가하게 된다.
아울러, 패드(135)가 경사지게 배치됨으로써, 제 1삽입홀부(133)와 제 2삽입홀부(134)도 중심축이 경사지게 구비된다. 즉, 제 1삽입홀부(133)와 제 2삽입홀부(134)도 중심축이 삽입되는 심선(112)의 중심축과 발열저항체(121)의 중심축에 대해 경사지게 배치된다.
그래서, 심선(112)은 제 1삽입홀부(133)의 내측면에 대한 마찰력이 증가하고, 발열저항체(121)는 제 2삽입홀부(134)의 내측면에 대한 마찰력이 증가함에 따라, 심선(112)과 발열저항체(121)는 패드(135)의 대응되는 제 1삽입홀부(133)와 제 2삽입홀부(134)의 내부에서 과도하게 축 방향으로 이동되는 것이 방지된다.
물론, 제 1삽입홀부(133)와 제 2삽입홀부(134)는 대응되는 심선(112)과 발열저항체(121)와의 마찰 저항과 접촉 면적을 증가시키기 위해 다양하게 형성될 수 있다.
아울러, 심선(112)이 수축 및 팽창 등 열변형이 발생되더라도 제 1삽입홀부(133)에 과도하게 축 삽입되는 것을 방지하기 위해, 심선(112)은 제 1플랜지(118)를 구비할 수 있다.
마찬가지로, 발열저항체(121)가 팽창 등 열변형이 발생되더라도 제 2삽입홀부(134)에 과도하게 축 삽입되는 것을 방지하기 위해, 발열저항체(121)는 제 2플랜지(128)를 구비할 수 있다. 물론, 제 1플랜지(118)와 제 2플랜지(128)는 다양하게 형성될 수 있고, 대응되는 심선(112)과 발열저항체(121)에 일체로 구비될 수 있다.
또한, 절연튜브(140)는 조인트부(130)와 리드선(110)의 일부, 및 히팅케이블(120)의 일부를 감싸서 보호하고, 절연 재질 및 내열성 재질로 이루어진다.
이때, 절연튜브(140)는 조인트부(130) 특히 전열튜브(131)의 형상을 유지하기 위해 강성을 갖는 재질로 적용할 수 있다. 아울러, 전열튜브(131)는 절연튜브(140)의 내측면에 위치 고정될 수도 있고, 절연튜브(140)의 축 방향을 따라 소정 왕복 이동 안내되도록 구비될 수도 있다.
물론, 절연튜브(140)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 적용 가능하다.
그리고, 물기 등 이물질이 절연튜브(140)의 내측으로 유입되는 것이 방지되어야 한다.
그래서, 본 발명에 따른 결빙방지장치(100)는 제 1경질튜브(152), 제 2경질튜브(154), 제 1수축튜브(162) 및 제 2수축튜브(164)를 포함한다.
제 1경질튜브(152)는 절연튜브(140)의 외측으로 노출되는 리드선(110)의 절연층(116)의 둘레면에 구비되고, 축 방향을 따라 절연튜브(140)의 일측 내부에 일부 삽입되며, 절연 재질로 이루어진다. 이때, 제 1경질튜브(152)는 경질로 이루어지고, 내열성 재질이며, 제 1수축튜브(162)보다 열 변형량이 현저히 적은 재질로 이루어진다. 제 1경질튜브(152)는 리드선(110)의 절연층(116)의 둘레면에 밀착되게 구비됨이 바람직하다.
아울러, 제 2경질튜브(154)는 절연튜브(140)의 외측으로 노출되는 히팅케이블(120)의 외부자켓부(125)의 둘레면에 구비되고, 축 방향을 따라 절연튜브(140)의 타측 내부에 일부 삽입되며, 절연 재질로 이루어진다. 제 2경질튜브(154)는 경질로 이루어지고, 내열성 재질이며, 제 2수축튜브(164)보다 열 변형량이 현저히 적은 재질로 이루어진다. 제 2경질튜브(154)는 히팅케이블(120)의 외부자켓부(125)의 둘레면에 밀착되게 구비됨이 바람직하다.
또한, 제 1수축튜브(162)는 축 방향을 따라 절연튜브(140)의 일측 일부, 제 1경질튜브(152), 리드선(110)의 절연층(116)을 감싼 채 열변형되며 수축됨으로써 밀봉 처리하는 역할을 한다.
그리고, 제 2수축튜브(164)는 축 방향을 따라 절연튜브(140)의 타측 일부, 제 2경질튜브(154), 히팅케이블(120)의 외부자켓부(125)를 감싼 채 열변형되며 수축됨으로써 밀봉 처리하는 역할을 한다.
이때, 제 1수축튜브(162) 또는 제 2수축튜브(164)가 리드선(110)의 절연층(116), 절연튜브(140), 및 히팅케이블(120)의 외부자켓부(125) 전체에 걸쳐 감싼 채 열 수축되어 밀봉 처리할 수도 있다.
특히, 제 1수축튜브(162)가 리드선(110)의 절연층(116)에 밀착된 채 열 변형되며 수축됨에 따라, 절연층(116)이 손상을 입을 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제 1수축튜브(162)는 절연층(116)의 둘레면에 구비되는 제 1경질튜브(152)에 밀착된다. 제 1수축튜브(162)가 열 수축될 경우, 제 1경질튜브(152)는 축 방향을 따라 소정 이동하며 제 1수축튜브(162)의 열 수축이 원활히 이뤄질 수 있도록 안내한다.
마찬가지로, 제 2수축튜브(164)가 히팅케이블(120)의 외부자켓부(125)에 밀착된 채 열 변형되며 수축됨에 따라, 외부자켓부(125)가 손상을 입을 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제 2수축튜브(164)는 외부자켓부(125)의 둘레면에 구비되는 제 2경질튜브(154)에 밀착된다. 제 2수축튜브(164)가 열 수축될 경우, 제 2경질튜브(154)는 축 방향을 따라 소정 이동하며 제 2수축튜브(164)의 열 수축이 원활히 이뤄질 수 있도록 안내한다.
또한, 절연튜브(140)는 축 방향을 따라 양측 가장자리 둘레면에 요철돌기(146)를 돌출 형성할 수 있다. 요철돌기(146)는 열 변형되며 밀착되는 대응되는 제 1수축튜브(162)와 제 2수축튜브(164)와의 접촉 면적을 증가시킴에 따라, 제 1수축튜브(162)와 제 2수축튜브(164)가 원주 방향으로 회전되는 것을 방지하고 절연튜브(140)로부터 이탈되는 것을 방지한다. 물론, 요철돌기(146)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.
특히, 리드선(110)과 히팅케이블(120)은 절연튜브(140) 내부에서 열 변형(수축, 팽창)에 의한 직선 이동을 제외한 흔들림이 최소화됨이 바람직하다.
그래서, 전열튜브(131) 또는 제 1경질튜브(152)는 리드선(110)을 수용하여 지지하기 위해 제 1고정지지부재(142)를 구비한다. 이때, 제 1고정지지부재(142)는 전열튜브(131)의 내측면에 구비되는 것으로 도시한다. 그래서, 제 1고정지지부재(142)는 리드선(110)의 유리섬유층(114) 또는 절연층(116)을 수용하여 고정한다. 아울러, 제 1고정지지부재(142)는 다양한 형상으로 변형 가능하지만, 편의상 클립 형상인 것으로 도시한다.
마찬가지로, 전열튜브(131) 또는 제 2경질튜브(154)는 히팅케이블(120)을 수용하여 지지하기 위해 제 2고정지지부재(144)를 구비한다. 이때, 제 2고정지지부재(144)는 전열튜브(131)의 내측면에 구비되는 것으로 도시한다. 그래서, 제 2고정지지부재(144)는 히팅케이블(120)의 금속외피체(124) 또는 외부자켓부(125)를 수용하여 고정한다. 아울러, 제 2고정지지부재(144)는 다양한 형상으로 변형 가능하지만, 편의상 클립 형상인 것으로 도시한다.
또한, 리드선(110)은 전원 인가 시점을 제어하기 위해 외부노출형 온도센서유닛(170)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 외부노출형 온도센서유닛(170)이 감지하는 외부 온도에 의해, 전원부(105)가 리드선(110)에 전원을 인가하도록 제어할 수 있다. 물론, 외부노출형 온도센서유닛(170)은 외부 특히 바닥(10)의 표층(30)과 마감층(40)의 온도와 습도를 동시에 검출할 수도 있다.
이때, 외부노출형 온도센서유닛(170)은 하우징(171), 센싱소자(172), 씰링캡(175), 도체부재(174), 와이어(175) 및 커넥터(176)를 포함한다.
하우징(171)은 외부노출형 온도센서유닛(170)의 외형을 형성하는 것으로서, 일측으로 개방되고, 둘레면에 복수 개의 외기순환홀(177)을 형성한다. 아울러, 하우징(171)은 절연 재질이거나, 열기 또는 냉기의 전달이 가능한 재질로 이루어질 수 있다. 물론, 하우징(171)은 다양한 형상으로 변형 가능하다.
특히, 하우징(171)은 특정한 고정체(도시하지 않음)에 고정될 수 있다. 이 경우, 외기순환홀(177)은 대략 하부 방향을 향하도록 하우징(171)에 형성될 수 있다. 또는, 외기순환홀(177)을 통해 외부로부터 물기가 하우징(171) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해, 하우징(171)의 상부에 물막이(도시하지 않음)가 배치될 수 있다.
그리고, 센싱소자(172)는 하우징(171)의 내부에 구비되어 외부로부터 보호된다. 이때, 센싱소자(172)는 하우징(171) 내부에 고정 설치될 수 있다. 하우징(171)이 외기순환홀(177)을 통공함에 따라, 외기가 하우징(171) 내외부를 유동함으로써, 센싱소자(172)는 외부의 온도 검출에 대한 신뢰성이 확보된다.
씰링캡(175)은 하우징(171)의 개방된 일측을 개폐 가능하게 구비되어, 센싱소자(172)의 외부 이탈을 방지한다. 이때, 씰링캡(175)은 경질 또는 탄성 변형 가능한 재질로 이루어질 수 있다.
아울러, 씰링캡(175)은 다양한 방식에 의해 하우징(171)의 개방측에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 씰링캡(175)은 다양한 형상으로 변형 가능하다.
그리고, 도체부재(174)는 하우징(171)의 내부에 구비되는 센싱소자(172)에 한 쌍 연결된다.
와이어(175)는 외부에서 씰링캡(175)에 삽입된 후, 한 쌍의 도체부재(174)에 각각 접속된다. 씰링캡(175)은 와이어(175)의 각 가닥을 일대일 삽입 허용하기 위해 관통홀(178)을 통공한다. 이때, 관통홀(178)은 대응되는 와이어(175)를 삽입 후 밀봉 처리될 수 있다.
특히, 도체부재(174)는 하우징(171) 내부에서 대응되는 와이어(175)와 접속부재(179)에 의해 전기 접속된다. 접속부재(179)는 압착터미널, 용접 등 다양하게 적용 가능하다.
그리고, 커넥터(176)는 리드선(110)의 심선(112)에 전기적으로 연결된 채, 한 쌍의 와이어(175)를 전기 접속한다.
따라서, 히팅케이블(120)이 포설홈(32)에 매설되고, 리드선(110)과 외부노출형 온도센서유닛(170)이 바닥(10)의 외측으로 노출된 상태에서, 외부노출형 온도센서유닛(170)이 설정치보다 낮은 외부 온도를 감지할 경우, 전원부(105)가 리드선(110)에 전원을 인가한다. 이로 인해, 히팅케이블(120)이 발열되어 표층(30)과 마감층(40)에 열기를 전달한다. 그래서, 바닥(10)의 노면이 결빙되는 것을 방지한다.
이때, 조인트부(130)는 포설홈(32)에 포설될 수도 있고, 유지 보수가 가능하도록 외부로 노출되게 설치될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지방법을 보인 순서도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 결빙방지방법은 슬래브층 형성단계(S10), 포설준비단계(S20), 히팅조립단계(S30), 포설단계(S40), 마감단계(S50) 및 전원연결단계(S60)를 포함한다.
슬래브층 형성단계(S10)는 하부콘크리트를 타설하여 슬래브층(20)을 형성하는 공정이다.
슬래브층(20)이 경화 형성된 후, 포설준비단계(S20)가 행해진다.
포설준비단계(S20)는 슬래브층(20)의 상층에 상부콘크리트를 타설하여 표층(30)을 형성한 후, 표층(30)에 설정 궤적을 따라 포설홈(32)을 형성하거나 또는 포설홈(32)이 형성되도록 슬래브층(20)의 상층에 상부콘크리트를 타설하여 표층(30)을 형성하는 공정이다.
그리고, 히팅조립단계(S30)는 조인트부(130)를 통해 리드선(110)과 히팅케이블(120)을 통전 가능하게 연결하여, 전원 인가시 히팅케이블(120)이 발열 안내되도록 결빙방지장치(100)를 조립하는 공정이다. 이때, 히팅조립단계(S30)가 슬래브층 형성단계(S10) 또는 포설준비단계(S20)의 이전에 행해질 수도 있다.
또한, 포설단계(S40)는 조인트부(130)를 통해 리드선(110)과 통전 가능하게 연결된 상태의 히팅케이블(120)을 포설홈(32)을 따라 포설하는 공정이다.
마감단계(S50)는 히팅케이블(120)이 포설된 포설홈(32)을 마감층(40)으로 마감 처리하는 공정이다. 그래서, 히팅케이블(120)은 바닥(10)의 상부 방향으로 노출되지 않고, 바닥(10)의 노면에서 차량이 이동하더라도 파손 방지된다.
전원연결단계(S60)는 포설홈(32)의 외측으로 노출되는 리드선(110)에 외부 전원을 접속하는 공정이다.
그래서, 외부노출형 온도센서유닛(170)에서 감지하는 외기(외부 온도)가 설정치보다 낮을 경우, 전원부(105)가 리드선(110)에 전원을 인가하도록 제어된다.
이로 인해, 히팅케이블(120)이 발열되고, 이 열기가 바닥(10)의 노면으로 전달됨에 따라, 바닥(10)의 노면은 결빙되는 것이 방지된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100: 결빙방지장치 110: 리드선
112: 심선 114: 유리섬유층
116: 절연층 120: 히팅케이블
121: 발열저항체 122: 무기절연체
123: 편조체 124: 금속외피체
125: 외부자켓부 130: 조인트부
131: 전연튜브 132: 전열접속부재
133: 제 1삽입홀부 134: 제 2삽입홀부
135: 패드 136: 엣지
140: 절연튜브 142: 제 1고정지지부재
144: 제 2고정지지부재 146: 요철돌기
152,154: 제 1,2경질튜브 162,164: 제 1,2수축튜브
170: 외부노출형 온도센서유닛
171: 하우징 172: 센싱소자
173: 씰링캡 174: 도체부재
175: 와이어 176: 커넥터

Claims (3)

  1. 외부로부터 전원을 인가받기 위해 통전 안내하는 심선을 갖는 리드선; 상기 리드선과 연결됨으로써, 전원 인가시 발열되는 발열저항체를 갖는 히팅케이블; 발열 안내를 위해 상기 리드선과 상기 히팅케이블을 연결하고, 전열 가능한 재질로 이루어진 조인트부; 상기 조인트부와 상기 리드선과 상기 히팅케이블을 감싸고, 절연 재질로 이루어진 절연튜브; 상기 절연튜브의 외측으로 노출되는 상기 리드선의 둘레면에 구비되고, 축 방향을 따라 상기 절연튜브의 일측 내부에 일부 삽입되며, 절연 재질로 이루어지는 제 1경질튜브; 상기 절연튜브의 외측으로 노출되는 상기 히팅케이블의 둘레면에 구비되고, 축 방향을 따라 상기 절연튜브의 타측 내부에 일부 삽입되며, 절연 재질로 이루어지는 제 2경질튜브; 상기 절연튜브, 상기 제 1경질튜브, 상기 리드선을 감싼 채 열변형되며 수축됨으로써 밀봉 처리하는 제 1수축튜브; 및 상기 절연튜브, 상기 제 2경질튜브, 상기 히팅케이블을 감싼 채 열변형되며 수축됨으로써 밀봉 처리하는 제 2수축튜브를 포함하고,
    상기 조인트부는, 축 방향을 따라 양측으로 개방되는 전열튜브; 상기 전열튜브의 내부에 구비되는 전열접속부재; 상기 심선의 해당 부위를 축 삽입하여, 축 방향으로 수축과 팽창이 발생되는 상기 심선의 접촉을 유지하도록 상기 심선의 축 방향에 대해 상기 전열접속부재의 경사진 부위에 통공되는 제 1삽입홀부; 및 상기 히팅케이블의 해당 부위를 축 삽입하여, 축 방향으로 수축과 팽창이 발생되는 상기 발열저항체의 접촉을 유지하도록 상기 발열저항체의 축 방향에 대해 상기 전열접속부재의 경사진 부위에 통공되는 제 2삽입홀부를 포함하며,
    상기 심선이 열변형되더라도 상기 제 1삽입홀부에 설정치 이상 삽입되는 것을 방지하기 위해, 상기 심선은 제 1플랜지를 구비하고,
    상기 발열저항체가 열변형되더라도 상기 제 2삽입홀부에 설정치 이상 삽입되는 것을 방지하기 위해, 상기 발열저항체는 제 2플랜지를 구비하며,
    상기 전열접속부재는, 상기 심선과 상기 발열저항체를 축 삽입하도록 상기 제 1삽입홀부와 상기 제 2삽입홀부를 형성하며, 상기 전열튜브의 내측면에 대해 경사지게 배치되는 패드; 및
    상기 패드의 테두리 전체 또는 상기 패드의 일측 가장자리에 구비되고, 상기 전열튜브의 내측면을 따라 왕복 이동되거나 상기 전열튜브의 내측면에 일체로 구비되는 엣지를 포함하는 것을 특징으로 하는 노면의 결빙방지장치.
  2. 삭제
  3. 하부콘크리트를 타설하여 슬래브층을 형성하는 슬래브층 형성단계; 상기 슬래브층의 상층에 상부콘크리트를 타설하여 표층을 형성한 후 상기 표층에 설정 궤적을 따라 포설홈을 형성하거나, 또는 상기 포설홈이 형성되도록 상기 슬래브층의 상층에 상부콘크리트를 타설하여 상기 표층을 형성하는 포설준비단계; 조인트부를 통해 심선을 갖는 리드선과 발열저항체를 갖는 히팅케이블을 연결하여, 전원 인가시 상기 히팅케이블이 발열되도록 조립하는 히팅조립단계; 상기 히팅케이블을 상기 포설홈을 따라 포설하는 포설단계; 상기 히팅케이블이 포설된 상기 포설홈을 마감층으로 마감 처리하는 마감단계; 및 상기 포설홈의 외측으로 노출되는 상기 리드선에 외부 전원을 접속하는 전원연결단계를 포함하고,
    상기 조인트부는, 축 방향을 따라 양측으로 개방되는 전열튜브; 상기 전열튜브의 내부에 구비되는 전열접속부재; 상기 심선의 해당 부위를 축 삽입하여, 축 방향으로 수축과 팽창이 발생되는 상기 심선의 접촉을 유지하도록 상기 심선의 축 방향에 대해 상기 전열접속부재의 경사진 부위에 통공되는 제 1삽입홀부; 및 상기 히팅케이블의 해당 부위를 축 삽입하여, 축 방향으로 수축과 팽창이 발생되는 상기 발열저항체의 접촉을 유지하도록 상기 발열저항체의 축 방향에 대해 상기 전열접속부재의 경사진 부위에 통공되는 제 2삽입홀부를 포함하며,
    상기 심선이 열변형되더라도 상기 제 1삽입홀부에 설정치 이상 삽입되는 것을 방지하기 위해, 상기 심선은 제 1플랜지를 구비하고,
    상기 발열저항체가 열변형되더라도 상기 제 2삽입홀부에 설정치 이상 삽입되는 것을 방지하기 위해, 상기 발열저항체는 제 2플랜지를 구비하며,
    상기 전열접속부재는, 상기 심선과 상기 발열저항체를 축 삽입하도록 상기 제 1삽입홀부와 상기 제 2삽입홀부를 형성하며, 상기 전열튜브의 내측면에 대해 경사지게 배치되는 패드; 및
    상기 패드의 테두리 전체 또는 상기 패드의 일측 가장자리에 구비되고, 상기 전열튜브의 내측면을 따라 왕복 이동되거나 상기 전열튜브의 내측면에 일체로 구비되는 엣지를 포함하는 것을 특징으로 하는 노면의 결빙방지방법.
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