KR20070077158A

KR20070077158A - 열교환기의 동파방지 시스템

Info

Publication number: KR20070077158A
Application number: KR1020070061962A
Authority: KR
Inventors: 서종대
Original assignee: 주식회사 성지공조기술
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2007-07-25
Also published as: KR100752048B1

Abstract

유체가 유동되는 전열관과, 전열관의 유체유입측에 결합되며 유체유입관이 연결되는 유체유입헤더와, 전열관의 유체유출측에 결합되며 유체유출관이 연결되는 유체유출헤더와, 유체유입헤더와, 유체유출헤더와, 유체유출관 중 어느 하나의 최상부에 설치되는 자동통기변으로 구성되는 열교환기에 있어서, 열교환기내의 유체를 소정의 온도로 가열하여 열교환기의 동파를 방지하며 히터와, 히터결합부를 갖는 히터부와; 열교환기내의 유체를 배수하여 열교환기의 동파를 방지하는 배수제어밸브와; 열교환기내에 유체의 체수신호(ON)와 배수신호(OFF)를 검출하는 유체검출기와; 열교환기내에 유체의 온도를 감지하여 작동(ON) 온도신호(ct1)와 정지(OFF) 온도신호(ct2)를 검출하는 온도검출기와; 열교환기내에 유체의 유동신호(ON) 및 부동신호(OFF)를 검출하는 유동검출기와; 히터와 상기 배수제어밸브를 상호 운전 전환되게 제어하고, 히터와 배수제어밸브 중 운전 전환된 어느 하나를 체수신호(ON)와, 작동 온도신호(ct1)와, 부동신호(OFF)에 의하여 작동(ON)시키고, 배수신호 (OFF)와, 정지(OFF) 온도신호(ct2)와, 유동신호(ON)에 의하여 정지(OFF)되도록 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템을 제공한다. 이에 의하여, 열교환기의 동파사고를 보다 안전하게 방지할 수 있고, 열교환기의 동파방지를 효율적으로 제어할 수 있으며, 정전 시에도 비상전원으로 전환하여 동파방지 시스템을 운전할 수 있고, 동파방지 시스템의 운전에 따른 가열에너지 및 배수량을 감소시킬 수 있다.

열교환기, 동파방지, 히터, 배수밸브

Description

열교환기의 동파방지 시스템{freezing burst prevention system for heat exchangers}

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 동파방지 시스템의 개략적인 제어 구성도,

도 2는 도 1의 동파방지 시스템을 제어하는 제어유닛의 개략적인 블럭도,

도 3은 도 1의 동파방지 시스템에 대한 개략적인 제어흐름도,

도 4는 도 1의 동파방지 시스템에 대한 개략적인 구성도,

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 동파방지 시스템의 개략적인 구성도,

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 동파방지 시스템의 개략적인 제어 구성도,

도 7은 도 6의 동파방지 시스템에 대한 개략적인 제어흐름도,

도 8은 도 6의 동파방지 시스템에 대한 개략적인 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10a, 10b, 10c : 열교환기 11a, 11b : 전열관

12 : 직관부 13 : 곡관부

14a, 14b : 유체유입헤더 15a, 15b : 유체유출헤더

16 : 방열핀 17, 28 : 결합구

19, 29, 42, 52 : 배수밸브 18 : 자동통기변

20 : 히터부 21 : 히터

22 : 히터결합부 23 : 배선함

24 : 히터하우징 25 : 하우징몸체

26 : 소켓 27 : 연통관

30 : 동파방지부재 41 : 열원유체유입관

45 : 열원유체유출관 46, 56 : 역지변

51 : 냉각유체유입관 55 : 냉각유체유출관

60 : 열교환영역 71 : 유체검출기

72 : 온도검출기 73 : 유동검출기

74 : 과열방지스위치 75 : 배수제어밸브

76 : 폐쇄제어밸브 77 : 흡기제어밸브

78 : 외기온도검출기 80 : 제어유닛

81 : 마이크로컨트롤러유닛 82 : 신호입력부

83 : 제어값입력부 84 : 제어신호출력부

85 : 표시부 86 : 경보부

87 : 원격제어신호입출력부 88 : 외부저장부

90 : 전원공급부 91 : 상용전원

92 : 비상전원 110 : 운전모드제어부

111a, 111b : 운전스위치부 112 : 운전모드작동부

113a, 113b : 순환펌프전원개폐기 114 : 전원전환스위치부

115 : 운전모드전환스위치부 116 : 고장전환스위치부

120 : 가열제어부 121 : 히터전원개폐기

130 : 배수제어부 131 : 배수제어밸브전원개폐기

132 : 폐쇄제어밸브전원개폐기 133 : 흡기제어밸브전원개폐기

150a, 150b : 유체 순환펌프 160 : 모터제어센터

본 발명은 열원유체(냉수, 온수 및 증기) 또는 냉각유체(냉각수)가 유동되는 열교환기의 동파방지 시스템에 관한 것으로서,

특히, 상기 열교환기내의 유체를 소정의 온도로 가열하여 열교환기의 동파를 방지하며 히터와, 히터결합부를 갖는 히터부와; 상기 열교환기내의 유체를 배수하여 열교환기의 동파를 방지하는 배수제어밸브의 구성을 겸비하고, 상기 열교환기내에 유체의 체수(滯水)신호(ON)와 배수(排水)신호(OFF)를 검출하는 유체검출기와; 상기 열교환기내에 유체의 온도를 감지하여 작동(ON) 온도신호(ct1)와 정지(OFF) 온도신호(ct2)를 검출하는 온도검출기와; 상기 열교환기내에 유체의 유동(流動)신호(ON) 및 부동(不動)신호(OFF)를 검출하는 유동검출기와; 상기 열교환기 내의 유체가 소정의 설정온도 이상으로 과열될 시 히터전원개폐기를 폐로(OFF)하는 과열차단신호(OFF)를 출력하는 과열방지스위치와; 상기 히터와 상기 배수제어밸브를 상호 운전 전환되게 제어하고, 상기 히터와 상기 배수제어밸브 중 운전 전환된 어느 하나를 상기 체수신호(ON)와, 상기 작동 온도신호(ct1)와, 상기 부동신호(OFF)에 의하여 작동(ON)시키고, 상기 배수신호(OFF)와, 상기 정지(OFF) 온도신호(ct2)와, 상기 유동신호(ON)와, 상기 과열차단신호(OFF), 중 어느 하나의 신호에 의하여 정지(OFF)되도록 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 냉수 및 온수(또는 증기)의 열원유체가 전열관의 내부로 유동되는 공기조화기용 열교환기는, 전열관의 외표면으로 공기를 유동시키면서, 냉수가 유동되는 경우에는 공기를 냉각하고, 온수(또는 증기)가 유동되는 경우에는 공기를 가열하는 열교환 작용을 한다.

그리고 냉각유체(냉각수)가 전열관의 내부로 유동되는 냉각탑용 열교환기는, 전열관의 외표면에 냉각수와 공기를 유동시키어 냉각유체를 증발 냉각 열교환하는 증발냉각식 열교환기와, 전열관의 외표면에 공기를 유동시키면서 냉각유체를 현열냉각 열교환하는 공랭식 열교환기로 구분된다.

통상, 물을 열교환 유체로 이용하는 열교환기는, 영하(零下)의 대기온도에 노출될 시 동파의 잠재성을 내재한다. 공기조화기용 열교환기는 환기수단(공기조화기와 연통하는 duct 등)을 통해 유입되는 영하의 외기를 접하거나, 공기조화기가 설치된 실내의 기온이 영하로 낮아질 경우 동파에 노출될 수 있고, 옥외에 설치되는 냉각탑용 열교환기는, 영하의 대기온도에 직접 접하여 동파에 노출될 수 있지만, 열교환기내의 유체(냉수, 온수, 증기의 응축수, 냉각수)가 유동될 때에는 영 하의 대기온도(또는 영하의 급기온도, 실내온도)에 노출되더라도 동파되지는 않는다.

그러나, 정전, 순환펌프의 고장 등으로 인한 유체유동의 정지된 경우와, 설비의 휴지(shutdown) 및 보수시 열교환기내 유체의 배수가 완전하게 이루어지지 않은 경우에는, 열교환기내에 체수된 유체가 영하의 온도(대기온도, 급기온도, 실내온도)에 노출되는 경우에는 심각한 동파사고를 발생시킬 수 있다.

특히, 열교환기내의 유체가 결빙될 시 발생되는 약 10%의 열팽창은 내압의 취약부부터 동파를 진전시키면서, 열교환기의 여러 곳에 동파를 발생시키게 됨으로, 동파되어 손상된 열교환기는 수리하여 재사용하기가 곤란하고, 열교환기의 동파에 따른 설비의 운전 정지, 열교환기 교체 및 보수비용 등의 막대한 피해를 발생시킨다.

일반적으로, 전기로 작용되는 종래의 열교환기 동파방지장치는, 가열식 또는 배수식을 적용하는데,

가열식은, 열교환내에 결빙 잔류를 방지와, 신속한 동파 방지 작용과, 유체의 손실을 방지하는 장점 있는 반면에, 열교환기의 외측에서 간접가열하는 구조이고, 가열 유체의 대류에 의해 열교환기와 연결된 유체 관로 상에 유체도 가열하게 됨으로 가열에너지의 소비가 높은 단점이 있고,

배수식은, 유체가 배수되지 않은 부분에 결빙을 잔류시킬 수 있고, 열교환기 내는 물론 열교환기 보다 높은 위치의 유체 관로 상에 유체를 배수하여야 함으로 유체의 손실이 큰 단점이 있는 반면에, 가열식 대비 전기에너지 소비가 현격히 작 은 장점이 있다.

특히, 동절기에 유체의 유동정지시 급격하게 발생되는 동파사고를 방지하기 위하여, 가열식 또는 배수식 중 어느 하나를 채택하여 설치되는 종래의 동파방지장치는, 그 단일장치가 고장 날 경우에는 동파사고가 유발됨으로, 보다 안전한 동파방지를 실현하는데 성공적이지 못했다.

열교환기의 동파를 방지하기 위한 종래의 기술이 다음의 공지기술에 게시되어 있다.

대한민국특허공보 공개특허 10-2005-0019583호(2005.03.03)/ 공기조화기용 열교환장치에서는,

냉수, 스팀 또는 온수의 통로가 되는 열교환 코일들을 연결시켜 주기 위한 니플을 갖는 U-밴드 및 소켓을 포함하는 공기조화기용 열교환장치에 있어서, 상기 니플 및 소켓 사이에 개재되어 압력상승에 따라 파열되는 디스크를 더 포함하고, 상기 소켓은 개방된 구멍을 구비하는 공기조화기용 열교환장치를 특징으로 하고 있고,

이에 의하여, 교환 코일 내부의 잔여물질의 동결에 따른 압력상승에 따라 스스로 파열되는 디스크를 니플 및 소켓 사이에 착탈 가능하게 개재하여 디스크의 파열시 소켓을 간단히 분리하고 새로운 디스크만을 교체할 수 있도록 하여 동파에 의한 부품교체시의 소요비용을 최소화시킬 수 있는 효과를 개시하고 있다.

그리고 대한민국특허공보 10-2006-0039879호(2006.05.09)/ 수직형 열교환기를 구비한 공조기의 동파방지장치 및 시스템에서는, 상부헤더와 하부헤더를 상·하 로 두고, 그 사이에 코일을 수직되도록 일정한 간격으로 연결한 수직형 열교환기를 구비한 공조기의 동파방지장치에 있어서, 압력이 상승하면 공기를 배출하는 자동공기변과 스트레이너, 유니온, 볼밸브, 티이, 닛블, 레듀샤가 순차적으로 연결되고, 상기 티이의 한쪽에 진공상태가 되면 개방되는 진공제거변을 구비하여 수직형 열교환기의 하부헤더와 상부헤더 일측 상부에 설치되어, 드레인이 이루어지면서 상기 진공제거변이 진공상태를 감지하여 밸브가 열리면서 공기를 공급하여 동파를 방지하게 하는 수직형 열교환기를 구비한 공조기의 동파방지장치를 특징으로 하고 있고,

이에 의하여, 상부헤더와 하부헤더를 상·하로 마주보도록 두고, 그 사이에 다수개의 코일을 일정간격으로 수직되도록 연결시킨 후 프레임을 덮어서 조립하여 냉각코일과 가열코일을 구성하고, 이에 공기를 공급하는 진공제거변과 온도센서가 연결된 제어부에 의해 조절되는 솔레노이드밸브를 설치하여 잔류된 수분의 배출을 완벽하게 실시할 수 있는 시스템을 구축해 코일의 동파를 미리 방지하여 코일의 사용 수명 연장과 함께 운전의 안정성 향상에 크게 기여할 수 있는 효과를 개시하고 있다.

또한, 대한민국등록실용신안공보 20-0300908호(2003. 01. 15)/ 공조용 열교환기의 동파방지장치에서는,

외기가 유입되는 혼합박스, 냉수 또는 온수가 흐르는 코일튜브가 삽설된 코일어셈블리를 포함한 코일박스 및 상기 코일튜브를 지나 열교환된 공기를 외부로 토출시키는 송풍기박스로 이루어진 공조기에 있어서, 상기 코일어셈블리의 하측 튜 브삽입홀에 하나 이상의 전열봉이 삽설되어 이루어진 공조용 열교환기의 동파방지장치를 특징으로 하고 있고,

이에 의하여, 동파가 발생할 수 있는 코일튜브의 온도를 정확하게 감지하여, 코일튜브 내의 잔류수 온도를 직접 상승시키므로써 효율적인 동파를 방지할 수 있으며, 또한, 열원인 전열봉이 코일어셈블리의 하부에 구비됨으로써, 종래 히터기가 구비되었던 혼합박스의 공간을 효율적으로 활용할 수 있고, 코일튜브에로의 열전달이 용이하여 소요전력을 절감할 수 있고, 또한, 기존에 구비되어 있던 코일어셈블리의 튜브삽입홀에 전열봉을 삽설함으로써, 설치가 간단하고 제작비가 저렴한 효과를 개시하고 있다.

위와 같은 공지된 열교환기의 동파방지 기술은, 열교환기의 결빙시 팽창압력을 외부로 전달하여 동파를 방지하는 파열 디스크식 동파방지 장치와,

수직형 열교환기의 구조를 한정하여, 온도센서에 의하여 개폐되는 솔레노이드밸브를 통하여 열교환기내에 잔류된 수분을 배출하여 동파를 방지하는 솔레노이드밸브식 동파방지장치와,

코일어셈블리(관판 및 열교환 핀)의 하측 튜브삽입홀에 설치된 하나 이상의 전열봉을 통하여 코일튜브의 주위를 가열해 동파를 방지하는 전열봉식 동파방지장치로서,

공지된 파열식 동파방지장치는, 결빙팽창시 디스크가 파열되어 열교환기의 동파를 방지할 수 있는 반면에, 파열된 디스크를 교체하여야 하는 복잡성과 교체비용을 수반되고, 열교환기내의 결빙을 인위적으로 해빙하여야 하는 작업이 요구되 며, 해빙시 디스크의 파열부로 유체가 누출되는 문제점이 있다.

그리고 공지된 솔레노이드밸브식 동파방지장치는, 온도센서의 감지부가 헤더내에 수온을 감지할 뿐만이 아니라, 배수된 헤더내의 체온도 감지하는 것이어서, 온도센서가 설정온도를 감지하게 되면, 열교환기내에 유체가 순환펌프에 의하여 유동되고 있는 경우와, 열교환기내에 유체가 인위적인 배수 또는 누출로 배수되어 잔류하지 아니하는 경우라도 솔레노이드밸브가 개방되므로 인해, 불필요한 배수에 따른 유체의 손실과 불필요한 동파방지장치의 작동을 유발할 수 있고, 배수를 위하여 솔레노이드밸브가 개방될 시 상부헤더와 하부헤더에 연결된 배관이 열교환기보다 높은 위치에 있는 경우 배관내에 체수된 유체가 전부 배수될 수 있으며, 단일의 동파방지장치가 고장 나거나, 정전시에는 동파방지를 수행할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 공지된 전열봉식 동파방지장치는, 열교환기내에 유체가 순환펌프에 의하여 유동되는 경우와, 열교환기내에 유체가 인위적인 배수 또는 누출로 배수되어 잔류하지 아니하는 경우에도, 코일튜브의 외표면에 부착된 온도센서가 설정온도를 감지하게 되면 전열봉이 작동(가열)되므로 불필요한 작동과 가열에너지(전기)의 손실을 유발할 수 있고, 적어도 열교환기가 설치되는 코일박스내의 공기가 가열되어야만 그 열을 코일튜브의 전면에 전달하여 동파를 방지할 수 있음으로, 열교환 유체의 직접 가열식 보다 가열에너지의 소비가 증가될 수 있으며, 단일 동파방지장치가 고장 나거나, 정전시에는 동파방지를 수행할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 열교환기내에 유체가 체수할 때에만 작동되고, 열교환기내에 유체가 유동시에는 작동이 정지되며, 열교환기내의 유체를 소정 온도로 가열하여 동파를 방지하는 가열식 동파방지수단과, 유체를 배수하여 동파를 방지하는 배수식 동파방지수단을 겸비하고, 상호 운전 전환되게 제어되는 동파방지 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 가열식 동파방지 수단과, 배수식 동파방지수단 중 어느 하나가 고장 시 다른 하나의 동파방지수단으로 전환 운전되는 동파방지 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 열교환기의 동파를 효율적으로 방지할 수 있는 제어수단을 갖는 동파방지 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 정전 시에도 최소한의 비상전원으로 운전되는 동파방지 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 동파방지 수단의 작용에 따른 가열에너지 및 배수량을 감소시킬 수 있는 동파방지 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 유체가 유동되는 전열관과, 상기 전열관의 유체유입측에 결합되며 유체유입관이 연결되는 유체유입헤더와, 상기 전열관의 유체유출측에 결합되며 유체유출관이 연결되는 유체유출헤더와, 상기 유체유입헤더와, 상기 유체유출헤더와, 상기 유체유출관 중 어느 하나의 최상부에 설치되는 자동통기변으로 구성되는 열교환기에 있어서, 상기 열교환기내의 유체를 소정 의 온도로 가열하여 열교환기의 동파를 방지하며 히터와, 히터결합부를 갖는 히터부와; 상기 열교환기내의 유체를 배수하여 열교환기의 동파를 방지하는 배수제어밸브와; 상기 열교환기내에 유체의 체수신호(ON)와 배수신호(OFF)를 검출하는 유체검출기와; 상기 열교환기내에 유체의 온도를 감지하여 작동(ON) 온도신호(ct1)와 정지(OFF) 온도신호(ct2)를 검출하는 온도검출기와; 상기 열교환기내에 유체의 유동신호(ON) 및 부동신호(OFF)를 검출하는 유동검출기와; 상기 히터와 상기 배수제어밸브를 상호 운전 전환되게 제어하고, 상기 히터와 상기 배수제어밸브 중 운전 전환된 어느 하나를 상기 체수신호(ON)와, 상기 작동 온도신호(ct1)와, 상기 부동신호(OFF)에 의하여 작동(ON)시키고, 상기 배수신호(OFF)와, 상기 정지(OFF) 온도신호(ct2)와, 상기 유동신호(ON)에 의하여 정지(OFF)되도록 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 열교환기(heat exchanger)는, 공기를 냉각하거나 가열하는 열원유체(냉수, 온수, 증기)가 유동되는 공기조화용 열교환기와, 냉각유체(냉각수)가 유동되는 냉각탑용 열교환기로 적용된다.

상기 공기조화기용 열교환기는, 냉방시에는 냉수가 유동되고 난방시에는 온수가 유동되는 온수 및 냉수 겸용 열교환기의 구성이 바람직하나, 냉수(냉방)용 열교환기와, 온수(또는 증기)용 열교환기를 개별적으로 구성할 수도 있다.

그리고 상기 냉각탑용 열교환기는 냉각수가 유동되는 열교환기로 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 온수 및 냉수 겸용의 열교환기는 한 조의 히터 및 배수제어밸 브(drain control valve)를 적용하는 것이 바람직하고, 냉수용과, 온수용(또는 증기용)으로 각각 구성되는 공기조화기용 열교환기는 두 조의 히터 및 배수제어밸브을 적용하는 것이 바람직하며, 냉각수용 열교환기는 한 조의 히터 및 배수제어밸브를 적용하는 것이 바람직하다.

상기 전열관(heat exchanging tube bundle)은, 다수의 직관부(straight tube)와 곡관부(u-bend)로 반복하여 사행형(serpentine type)으로 형성되는 것이 바람직하나, 다수의 직관부만으로 형성되는 직행형(straight type)으로도 구성할 수 있다.

그리고 상기 유체유입헤더(fluid inlet header)와 유체유출헤더(fluid outlet header)에 결합되는 전열관은 싱글사행(single serpentine)으로 배치되는 것이 바람직하나, 하프 사행(half serpentine) 또는 더블 사행(double serpent ine)으로도 구성할 수 있다.

또한, 상기 전열관은 2 ~ 6열(row) 범위에서 구성되는 것이 바람직하나, 더 이상의 열로도 구성할 수 있다.

여기서, 다수의 직관부만으로 형성되는 직행형 전열관은, 유체유입헤더와 유체유출헤더에 단수열 또는 복수열로 구성할 수 있다.

상기 전열관에는, 상기 전열관을 지지하는 하나 이상의 관판프레임(tube sheet frame) 더 포함하여 구성할 수도 있다.

그리고 상기 전열관은 동관(copper tube)으로 구성되는 것이 바람직하나, 스테인레스관(stainless tube) 또는 철관(steel tube)으로도 구성할 수 있다.

또한, 공기조화기용 열교환기의 전열관과, 공랭식 냉각탑용 전열관에는 방열핀(fin)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 유체유입헤더와 상기 유체유출헤더는, 상기 전열관의 일측(유체 유입측과 유체 배출측이 일측에 위치) 또는 양측(유체 유입측과 유체 배출측이 상호 이격되게 양측에 위치)에 구성되는 것이 바람직하나, 상기 전열관의 상부(일예로, 유체 유입측이 상부에 위치)와 하부(일예로, 유체 유출측이 하부에 위치)에 구성할 수도 있다.

그리고 상기 유체유입헤더의 일측에는 상기 유체유입관이 결합되는 유체유입구를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하고, 상기 유체유출헤더의 일측에는 상기 유체유출관이 결합되는 유체유출구를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유체유입헤더와 상기 유체유출헤더의 최하부에는 배수관이 연결되는 배수구와 배수밸브를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하고, 상기 유체유입헤더와. 상기 유체유출헤더와, 상기 유체유입관과, 상기 유체유출관 중 어느 하나의 최상부에 열교환기내에 잔류하는 공기를 배출하거나, 배수시 열교환기내로 공기를 흡입시키는 자동통기변(auto air vent valve)을 구성하는 것이 바람직하지만, 복수의 자동통기변을 구성할 수도 있다.

상기 유체유입헤더와 상기 유체유출헤더 중 어느 하나의 일측에는 상기 히터결합부가 결합되는 결합구를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 유체유입헤더와 유체유출헤더 중 상기 히터결합부가 장착되는 어느 하나의 헤더는, 상기 히터가 점유하는 체적으로 인해 발생될 수 있는 유체의 유동저항 증가와 유동 불균형을 방지하기 위하여, 상기 히터가 수용 장착되지 아니하는 다른 헤더보다 직경(내용적)을 확대하여 구성하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 직경의 확대는, 상기 히터의 체적과 상응하는 헤더의 내용적이 증가되도록 확대하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 히터부는, 유체를 가열하는 히터와, 히터결합부와, 전원이 연결되는 배선함으로 구성된다.

그리고 상기 히터는, 공지된 투입히터(immersion heater)로 적용하는 것이 바람직하나, 시즈히터(sheath heater) 등 다른 형식의 히터로도 적용할 수 있다.

또한, 상기 히터결합부는, 상기 유체유입헤더와 유체유출헤더 중 어느 하나의 일측에 구성되는 결합구에 장착되는 것이 바람직하나, 히터의 설치 및 분리와 점검을 용이하게 하기 위하여, 일측은 폐쇄되고 타측은 개구된 통형상의 하우징몸체와, 하우징몸체의 개구 단부에 구성되는 결합구와, 상기 유체유입헤더와 상기 유체유출헤더 중 어느 하나에 연통되게 결합되는 복수의 연통관으로 구성되는 히터하우징을 더 포함하여 구성하고, 상기 히터하우징의 결합구에 상기 히터결합부를 결합할 수도 있다.

여기서, 상기 유체유입헤더와 상기 유체유출헤더 중 어느 하나에 연통되게 상기 하우징몸체와 결합되는 복수의 연통관에는, 용접으로 결합되는 것이 바람직하나, 결합과 분리를 용이하게 하기 위하여, 분리가 가능한 플랜지(flange) 또는 유니온(union)을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

상기 히터는, 상기 열교환기 내의 유체를 직접가열하여 가열에너지를 감소시 킬 수 있도록 상기 유체유입헤더와, 유체유출헤더와, 히터하우징 중 어느 하나의 내부에 수용되어 유체를 직접 가열하도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 온도검출기의 고장 등으로 유체가 설정온도 이상으로 과열될 시 상기 히터전원개폐기를 강제 폐로(OFF)하는 과열방지스위치를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하고, 상기 과열방지스위치는 그 감지부가 상기 유체유입헤더와, 상기 유체유출헤더와, 상기 히터하우징 중 어느 하나에 매립되게 설치되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 배수제어밸브는, 전자식 밸브(solenoid valve)로 구성되는 것이 바람직하나, 전동식밸브(motorized valve)로도 구성할 수 있다.

그리고 상기 배수제어밸브는, 상기 열교환기내의 유체가 잔류하지 아니 하도록 상기 열교환기의 최하부에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배수제어밸브의 개방시 상기 열교환기 내의 유체만 배수하여 유체의 손실을 단속하는 수단으로서, 상기 배수자동밸브의 개폐와 연동하여 상기 배수자동밸브가 개방시에는 폐쇄되어 상기 유체유출관내에 체수하는 유체가 상기 열교환기내로 유입되는 것을 차단하고, 상기 배수제어밸브의 폐쇄시에는 개방되어 유체를 유동시키는 폐쇄제어밸브를 상기 열교환기와 인접한 상기 유체유입관에 더 포함하여 설치하는 것이 바람직하고, 상기 유체유출관에 체수된 유체가 상기 열교환기 내로 역류되는 것을 차단하는 역지변을 상기 열교환기와 인접한 상기 유체유출관에 더 포함하여 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 통상 옥상에 설치되는 냉각탑 또는 옥상기계실에 설치되는 공기조화 기 등에서 상기 유체유출관이 상기 열교환기의 유출구 보다 낮게 설치되어 역류 유체가 발생되지 않거나, 역류가 미량인 경우에는 폐쇄제어밸브의 설치를 제외할 수 있고, 상기 유체유입관이 상기 열교환기의 유입구 보다 낮게 설치되어 역류 유체가 발생되지 않거나, 역류가 미량인 경우에는 역지변의 설치를 제외할 수도 있다.

상기 폐쇄제어밸브는, 전동식 밸브로 구성되는 것이 바람직하나, 전자식밸브로도 구성할 수 있다.

그리고 유체(물)에 접하면 폐쇄되고 공기에 접하면 개방되어 공기를 배출하는 통상의 볼형(ball type) 또는 부구형(float type)의 자동통기변은, 유체의 유동이 정지된 상태에서 열교환기내에 유체를 배수하게 되면, 열교환기내에 유체의 양압(positive pressure)이 상실되고 음압(negative pressure)으로 전환되면서 음압의 물리적인 작용으로 개방되어 공기를 열교환기내에 흡입시키게 된다.

그러나, 유체 순환체계에서 발생되는 공기를 외부로 배출하는 것을 근본으로하는 통상의 자동통기변은 통기구가 작고, 음압에 의하여 흡입될 수 있는 공기량 또한 소량이므로 중, 대형의 열교환기의 배수시에 배수시간을 지체시키게 되고, 혹독한 영하의 온도에 노출된 상태에서 배수가 지체되면, 열교환기내에 정체된 유체와, 미량으로 배수되는 배수관로가 결빙되어 동파사고를 유발시킬 수 있으며, 자동통기변의 통기구가 부식 또는 이물질로 막히어 흡기하지 못할 경우에는 동파방지를 위한 배수에 지장을 주어 동파사고를 초래시킬 수도 있다.

위와 같은 자동통기변의 작용한계의 대비책으로서, 상기 배수제어밸브의 개방(ON)시, 보다 신속하게 배수가 이루어지도록 공기를 흡입할 수 있는 흡기제어밸 브를 더 포함하여 구성하고, 그 제어를 상기 배수제어부에 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 흡기제어밸브의 개방(ON) 및 폐쇄(OFF)는, 상기 배수제어밸브의 개방(ON) 및 폐쇄(OFF)와 동시 연동되도록 제어되는 것이 바람직하고, 상기 흡기제어밸브는 전자식밸브인 것이 바람직하다.

상기 제어 유닛은, 상기 유체검출기와, 상기 온도검출기와, 상기 유동검출기부터 입력되는 검출신호와, 상기 열교환기로 유체를 유동시키는 유체 순환펌프의 전원개폐기부터 입력되는 접점(ON/OFF)신호가 입력되는 신호입력부와; 상기 신호입력부로 입력되는 신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 상기 히터와 상기 배수제어밸브 중 운전 전환된 어느 하나를 작동(ON) 및 정지(OFF)하는 제어신호를 출력하는 마이크로컨트롤러유닛과; 상기 제어값을 입력 및 수정하는 제어값 입력부와; 상기 제어신호가 출력되는 제어신호출력부와; 상기 히터와 상기 배수제어밸브의 제어 상태를 나타내는 표시부와; 입력되는 경보 검출신호 및 고장신호를 설정된 제어값과 비교 판단하여 경보 신호를 출력하는 경보부와; 제어 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 제어 전원을 개로(ON) 및 폐로(OFF)하는 운전스위치부와, 상기 유체 순환펌프전원개폐기의 개로(ON) 신호시 제어대기모드로 전환되고 폐로(OFF) 신호시에는 제어운전모드로 전환되는 운전모드작동부와, 상용전원으로 운전 중 정전이 되어 비상전원시스템(자가발전설비 또는 축전지 설비 등)으로부터 공급되는 비상전원(emergency power source)으로 전환되면, 상기 가열제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에 배수제어부의 운전(ON)으로 전환 스위칭하고, 상용전원이 통 전(복전)되어 상용전원으로 전환되면, 상기 배수제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에 가열제어부의 운전(ON)으로 전환 스위칭하는 전원전환스위치부와, 상기 가열제어부의 운전(ON)으로 스위칭되면, 상기 배수제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에, 가열제어부의 운전(ON)으로 전환하고, 상기 배수제어부의 운전(ON)으로 스위칭되면, 상기 가열제어부의 운전을 정지(OFF) 함과 동시에 배수제어부의 운전(ON)으로 전환하는 운전모드전환스위치부와, 상기 가열제어부의 고장신호(OFF)가 입력되면, 가열제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에 배수제어부의 운전(ON)으로 전환 스위칭하고, 상기 배수제어부의 고장신호(OFF)가 입력되면, 상기 배수제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에 상기 가열제어부의 운전(ON)으로 전환 스위칭하는 고장 전환스위치부로 구성되는 운전모드제어부와;

상기 히터에 전원을 개로(0N) 및 폐로(OFF) 하는 히터전원개폐기와, 상기 열교환기 내의 유체가 소정의 설정온도 이상으로 과열될 시 상기 히터전원개폐기를 폐로(OFF)하는 과열차단신호(OFF)를 출력하는 과열방지스위치를 더 포함하여 구성하며, 상기 유체검출기의 체수신호(ON)와, 온도검출기의 작동(ON) 온도신호(ct1)와, 유동검출기의 부동신호(OFF)가 모두 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여, 상기 히터전원개폐기가 개로(ON) 되어 상기 히터가 유체를 가열하고, 상기 유체검출기의 배수신호(OFF)와, 상기 온도검출기의 정지(OFF) 온도신호(ct2)와, 상기 유동검출기의 유동신호(ON) 중 어느 하나가 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 히터전원개폐기가 폐로(OFF) 되어 유체 가열을 정지하도록 제어하는 가열제어부와;

상기 배수제어밸브에 전원을 개로(0N) 및 폐로(OFF) 하는 배수제어밸브전원개폐기와, 상기 폐쇄제어밸브에 전원을 개로(0N) 및 폐로(OFF)하는 폐쇄제어밸브전원개폐기와, 흡기제어밸브전원개폐기를 더 포함하여 구성하며, 상기 유체검출기의 체수신호(ON)와, 온도검출기의 작동(ON) 온도신호(ct1)와, 유동검출기의 부동신호(OFF)가 모두 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 폐쇄제어밸브전원개폐기가 폐로(OFF) 됨과 동시에 상기 배수제어밸브전원개폐기가 개로 (ON) 되어 유체를 배수하고, 상기 유체검출기의 배수신호(OFF)와, 온도검출기의 정지(OFF) 온도신호(ct2)와, 유동검출기의 유동신호(ON) 중 어느 하나가 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 배수제어밸브전원개폐기가 폐로(OFF)됨과 동시에 상기 폐쇄제어밸브전원개폐기가 개로(ON)되어 유체의 배수 정지와 동시 순환시키도록 제어하는 배수제어부로 구성되는 것이바람직하다.

여기서, 상기 온도검출기의 작동(ON) 온도신호(ct1)는, 1℃ ~ 3℃ 사이에서 설정되는 것이 바람직하고, 상기 온도검출기의 정지(OFF) 온도신호(ct2)는 4℃ ~ 6℃ 사이에서 설정되는 것이 바람직하며, 상기 과열온도신호(OFF)는 10℃ ~ 15℃ 사이에서 설정되는 것이 바람직하지만, 동파 및 과열 방지의 안전 조건에 따라 최적의 설정온도로 조정할 수 있다.

그리고, 상기 제어 유닛에는, 상기 동파방지시스템이 운전(ON)되는 제어전원의 개로 온도(ot1)와 정지(OFF)되는 폐로 온도(ot2)를 검출하는 외기온도검출기와 그 제어를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 운전스위치부는, 상기 외기온도검출기의 개로 온도(ot1)신호에 의하여 제어전원을 개로(ON)하고, 외기온도검출기의 폐로 온도(ot2)신호에 의하여 제어전원을 폐로(OFF)하는 자동 운전스위치부와, 운전자가 기온을 판단하여 수동으로 제어전원을 개로(ON) 및 폐로(OFF)하는 수동 운전스위치부 중 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 외기온도검출기의 개로온도(ot1)는, 5℃ ~ 7℃ 사이에서 설정되는 것이 바람직하고, 폐로온도(ot2)는, 8℃ ~ 10℃ 사이에서 설정되는 것이 바람직하지만, 동파 방지의 안전 조건에 따라 최적의 설정온도로 조정할 수 있다.

상기 외기온도검출기는, 옥외에 설치하여 대기온도를 검출하는 것이 바람직하나, 열교환기의 주위온도를 검출하도록 공기조화기의 내부 또는 냉각탑 내부에 설치할 수도 있고, 공기조화기 또는 냉각탑이 설치되는 기계실 내의 온도를 검출하도록 기계실 일영역에 설치될 수 있다.

다음으로, 공지된 상기 마이크로컨트롤러유닛은, 중앙처리장치(CPU)와, 램(RAM)과, 제어프로그램이 저장되는 롬(ROM)과, 아날로그 및 디지털신호 변환장치(ADC, DAC)와, 제어신호 입출력장치(I/O) 및 주변회로 등으로 구성될 수 있다.

그리고 상기 롬은 사용자가 메모리 내의 내용을 수정할 수 있는 이이피롬(EEPROM/electrically erasable programmable read-only memory)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 마이크로컨트롤러유닛에는, 주변회로에는 인터럽트(interrupt), 타이머(timer), 통신수단(UART:universal asynchronous receiver / transmitter), USB:universal serial bus 등) 등이 포함될 수 있다.

상기 마이크로컨트롤러유닛에는, 2위치 제어(On/Off control), 비례 제어(P/proportional-control),비례적분 제어(PI/proportional-integral control), 비례미분 제어(PD/proportional-derivative control), 비례적분미분 제어(PID/Pro

rtional Integral Derivative Control)의 제어 방식 중 제어조건에 따라 어느 하나 또는 복수의 제어 방식으로 적용할 수 있다.

그리고 상기 동파방지 시스템을 운영하는 제어프로그램(software)은, 표준 윈도우 운영시스템(window operating system)과 호환되게 프로그래밍 (Programmin g)되는 것이 바람직하나, 펌웨어(firmware) 등 다른 방식으로도 프로그래밍을 할 수 있다.

또한, 상기 제어 프로그램의 프로세스, 인터페이스 및 제어값 설정 및 수정은, 상기 제어값 입력부를 통해 조작 및 운영되는 것이 바람직하나, serial I/O와 연결하여 컴퓨터(데스크탑 PC 또는 노트북), 휴대용 조작단말기(POT/ portable operating terminal), PDA(Personal Digital Assistant) 등에 의하여 조작 및 운영될 수도 있다.

상기 표시부에는, 제어기기 초기화 순서 및 진단표시, 제어제어값 매개변수(parameter) 조작 표시, 각 감시 제어점 ADDRESS의 약정 표시, 각 기기의 동작 상태 감시 표시, 각종 상태 이상 시의 경보 발생 표시, 조작 표시 및 오조작 표시, 일자(년-월-일) 및 시간의 상시 표시, 주요 구성부별 유지보수(점검, 수리 또는 교체) 스케줄 입력 및 표시, 유지보수사항(일자 및 내용)의 기록, 운전시간 누적 적 산 등의 유지보수 예시와, 각종 일람표(전체 관리점, 상태점, 경보점, 계측점, 계측 상, 하한 등), 정전 및 복전 처리 조작 표시 등의 감시 표시 기능을 더 포함하여 구성할 수 있다.

그리고 상기 제어값 입력부에는, 제어값 매개변수 조작, 일자(년-월-일) 및 시간의 경보 조작, 주요 구성부별 유지보수 또는 교체 예시 시간의 경보 조작, 각종 일람의 요구 조작, 각종 프로그램의 데이터 등록 변경 조작, 각 관제점의 어드레스의 변경 조작, 정전 및 복전 처리(순차기동) 조작, 기타 필요 항목의 요구 조작 등의 조작 표시 항목의 요구 조작 기능을 더 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛에는, 경보(체수(ON)경보, 작동온도(ct1) 경보, 히터 고장경보, 부동(OFF)경보, 과열온도(OFF)경보 등) 자동 기록, 정상 복귀시의 자동 기록, 상태 변화시의 자동 기록, 각종 조작 기록, 각종 제어 내용 기록의 데이터 기능, 주요 구성부별 유지보수(점검, 수리 또는 교체) 예시 등의 자기 진단 기록, 기타 필요한 항목 기록 등의 기록(저장) 기능을 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기한 상기 제어 유닛의 추가기능은 필요에 따라 선택적으로 적용할 수 있다.

상기 경보부는, 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 입력되는 경보 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 경보제어 신호에 따라 경보수단을 작동하고, 경보수단은 스피커를 통한 경보음과, 표시부에 나타내는 경보문자와, 경보 그래픽 또는 경보아이콘과, 경보램프 등에서 어느 하나 또는 복수로 적용할 수 있다.

그리고 상기 외부저장부는, 기초적인 제어 파라미터가 저장되고, 제어 동작상태의 데이터를 실시간으로 인식하여 저장하며, 정전 또는 인위적인 전원 차단 후 재인가시 정전 보상 제어 운전에 대한 기초데이터를 제공하는 이이피롬(EEPROM)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 마이크로컨트롤러 유닛을 포함하여 구성되는 제어유닛에는, 제어시스펨의 식별과 관리를 간편하게 하기 위하여, 제어 인터페이스와, 작동 표시수단(램프 등)과, 결선수단(터미널 블럭 등)과, 검출기 및 조작부의 제어 전원개폐기(스위치 등) 등을 구성하는; 운전모드제어부, 가열제어부, 배수제어부로 구분되게 모듈(module) 하는 것이 바람직하다.

상기 배수제어밸브전원개폐기와, 폐쇄제어밸브전원개폐기와, 흡기제어밸브전원개폐기는, 상기 제어유닛에 구성되는 것이 바람직하고, 상기 히터전원개폐기와, 순환펌프전원개폐기는 설비의 모터제어센터(MCC)에 구성되는 것이 바람직하지만 그 구성의 장소는 선택적으로 변경될 수도 있다.

그리고 상기 제어유닛은, 개별 유닛으로 구성하는 것이 바람직하나, 빌딩 설비(또는 플랜트 설비)의 중앙제어센터(central control center)에 내장하여 구성할 수도 있다.

다음으로, 상기 히터 및 가열제어부와, 상기 배수자동밸브 및 배수제어부 가 동시에 고장나는 사태를 대비하여, 상기 열교환기의 곡관부와, 유체유입헤더와, 유체유출헤더와, 상기 히터하우징에는, 상기 열교환기내의 유체가 결빙될 시 팽창압력을 외부로 전달하여 동파를 방지하는 복수의 동파방지부재를 더 포함하여 구성하 는 것이 바람직하고, 상기 동파방지부재는 공지된 압축스프링식 및 파열식 등으로 적용할 수 있다.

상술한 본 발명에 대한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기술의 기능 및 작용에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 여러 실시 예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일부호를 적용하여 대표적으로 일실시 예에서 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 일실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 동파방지 시스템의 개략적인 제어 구성도이고, 도 2는 도 1의 동파방지 시스템을 제어하는 제어유닛의 개략적인 블럭도이며, 도 3은 도 1의 동파방지 시스템에 대한 개략적인 제어흐름도이고, 도 4는 도 1의 동파방지 시스템에 대한 개략적인 구성도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이,

본 발명의 제1 실시예는 공기조화기용 열교환기(10a)의 동파방지시스템의 구성으로서, 열원 유체가 유동되며, 직관부(12)와 곡관부(13)를 반복하여 형성되는 사행형 전열관(11a)과, 상기 전열관(11a)을 수용하여 장착되는 방열핀(16)과, 상기 전열관(11a)의 유체유입측에 결합되며 유체유입관(41)이 연결되는 유체유입헤 더(14a)와, 상기 전열관(11a)의 유체유출측에 결합되며 유체유출관(45)이 연결되는 유체유출헤더(15a)와, 상기 유체유출헤더(15a)의 최상부에 설치되는 자동통기변(18)으로 구성되는 열교환기(10a)가 마련되어 있다.

그리고 상기 열교환기(10)내에 유체의 체수신호(ON)와 배수신호(OFF)를 검출하는 유체검출기(71)와, 상기 열교환기(10)내 유체의 유동신호(ON) 및 부동신호(OFF)를 검출하는 유동검출기(73)와, 상기 유체유입관(41) 내의 유체가 역류되지 않도록 차단하는 폐수제어밸브(76)가 상기 유체유입헤더(14a)와 인접한 상기 유체유입관(41)에 설치되어 있고, 상기 열교환기(10)내 유체의 온도를 감지하여 작동(ON) 온도신호(ct1)와 정지(OFF) 온도신호(ct2)를 검출하는 온도검출기(72)와, 역류를 방지하는 역지변(46)이 상기 유체유출헤더(15a)와 인접한 상기 유체유출관(45)에 설치되어 있다.

또한, 상기 유체유출헤더(15a)의 최저부에는 배수제어밸브(75)가 설치되어 있고, 상기 유체유입관(41)의 최저부와 상기 유체유입헤더(14a)의 최저부에는 상기 열교환기와, 상기 유체유입관(41)내의 유체를 수동으로 배수할 수 있는 배수밸브(19, 42)가 각각 설치되어 있다.

그리고 상기 열교환기(10a)내의 유체를 소정의 온도로 가열하여 열교환기(10a)의 동파를 방지하며, 히터(21)와, 히터결합부(22)와, 배선함(23)을 갖는 히터부(20)가 마련되어 있고, 상기 히터부(20)는, 일측은 폐쇄되고 타측은 개구된 통형상의 하우징몸체(25)와, 하우징몸체의 개구 단부에 구성되는 결합구(28)와, 상기 유체유출헤더(15a)의 측부에 연통되게 결합되는 복수의 연통관(27)과, 과열방지스 위치(74)가 설치되는 소켓(26)으로 구성되는 히터하우징(24)에 결합되어 있다.

또한, 상기 히터하우징(24)의 최저부에는 배수밸브(29)가 설치되어 있다.

상기 곡관부(13)와, 상기 유체유입헤더(14a)와, 상기 유체유출헤더(15a)에는, 상기 히터(21) 및 가열제어부(120)와, 상기 배수자동밸브(75) 및 배수제어부(130)의 고장으로 상기 열교환기(10a)내의 유체가 결빙될 시 팽창압력을 외부로 전달하여 동파를 방지하는 복수의 동파방지부재(30)를 설치하고 있다.

여기서, 상기 동파방지부재(30)는 공지된 압축스프링식 및 파열식 등으로 적용할 수 있다.

그리고 상기 유체검출기(71)와, 상기 온도검출기(72)와, 상기 유동검출기(73)부터 입력되는 검출신호와, 상기 열교환기(10a)로 열원 유체를 유동시키는 유체 순환펌프(150a)의 전원개폐기(113a) 및 과열방지스위치(74)로부터 입력되는 접점신호가 입력되는 신호입력부(82)와, 상기 신호입력부(82)로 입력되는 신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 상기 히터(21)와 상기 배수제어밸브(75) 중 운전 전환된 어느 하나를 작동(ON) 및 정지(OFF)하는 제어신호를 출력하는 마이크로컨트롤러유닛(81)과, 상기 제어값을 입력 및 수정하는 제어값 입력부(83)와, 상기 제어신호가 출력되는 제어 신호출력부(84)와, 상기 히터(21)와 상기 배수제어밸브(75)의 제어 상태를 나타내는 표시부와(85), 입력되는 경보 검출신호 및 고장신호를 설정된 제어값과 비교 판단하여 경보 신호를 출력하는 경보부(86)와, 원격제어 신호를 입출력하는 원격제어신호입출력부(87)와, 기초적인 제어 파라미터가 저장되고, 제어 동작상태의 데이터를 실시간으로 인식하여 저장하며, 정전 또는 인 위적인 전원 차단 후 재인가시 정전 보상 제어 운전에 대한 기초데이터를 제공하는 이이피롬(EEPROM)으로 구성되는 외부저장부(88)와, 상용전원(91)과 비상전원(92)으로 제어전원을 공급하는 전원공급부(90)와, 상기 히터(21)를 제어하는 가열제어부 (120)와, 상기 배수제어밸브(75)와, 폐쇄제어밸브(76)를 제어하는 배수제어부(130)와,

상기 제어 전원을 개로(ON) 및 폐로(OFF)하는 수동 운전스위치부(111a)와, 상기 유체 순환펌프전원개폐기(113a)의 개로(ON) 신호시 제어대기모드로 전환되고 폐로(OFF) 신호시에는 제어운전모드로 전환되는 운전모드작동부(112)와, 상기 전원공급부(90)로 상용전원(91)이 공급될 시에는 가열제어부(120)의 운전으로 자동 스위칭되고, 정전에 의하여 비상전원(92)이 공급될 시에는 배수제어부(130)의 운전으로 자동 스위칭되는 전원전환스위치부(114)와, 상기 히터(21)와 상기 배수제어밸브(75)의 운전을 상호 전환하는 운전모드전환스위치부(115)와, 상기 히터(21) 및 가열제어부(120)의 고장시에는 상기 배수제어부(130)의 운전으로 자동전환되고, 상기 배수자동밸브(75) 및 배수제어부(130)의 고장시에는 상기 가열제어부(120)의 운전으로 자동전환되는 고장 전환스위치부(116)로 구성되는 운전모드제어부(110)가 구성되는 제어 유닛(100)이 마련되어 있다.

여기서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유체유출관(45)에는, 상기 배수제어밸브(75)의 개방(ON)시, 보다 신속하게 배수가 이루어지도록 공기를 흡입할 수 있는 흡기제어밸브(77)더 포함하여 구성하고, 상기 배수제어부에는, 상기 배수제어밸브전원개폐기(131)의 개로(ON) 및 폐로(OFF)와 연동제어되는 흡기제어밸브전원 개폐기(133)를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 동파방지 시스템에 대한 개략적인 제어 동작에 대하여, 도 3을 참조하여 이하에서 설명한다.

설명에 앞서, 히터(21)의 ON은 가열이고 OFF은 가열정지이며, 각 제어밸브(75, 76)의 ON은 밸브의 개방이고, OFF은 밸브의 폐쇄를 나타내는 것이며, 유체검출기(71)의 ON은 열교환기(10a)내에 유체가 존재하는 상태, 즉, 체수를 감지한 신호이고, OFF은 열교환기내(10a)에 유체가 빈 상태, 즉, 배수된 상태를 감지한 신호이며, 온도검출기(72)의 ON은 동파방지시스템을 작동하는 설정온도(ct1)가 감지된 신호이고, OFF은 동파방지시스템의 작동을 정지하는 설정온도(ct2)가 감지된 신호이며, 유동검출기(73)의 ON은 열교환기내(10a)에 유체가 유동되고 있는 상태를 감지한 신호이고, OFF은 열교환기내(10a)에 유체 유동이 정지된 상태를 감지한 신호이며, 과열방지스위치(74)의 OFF은 열교환기내(10a)에 유체가 과열방지 설정온도 이상으로 과열될 시 히터(21)의 가열을 강제 정지시키기 위하여 히터전원개폐기(121)를 폐로(OFF)하는 신호이다.

그리고 각 검출기로부터의 검출신호와, 유체 순환펌프전원개폐기(ON/OFF) 및 과열방지스위치(OFF)의 접점신호가 상기 마이크로컨트롤 유닛(81)으로 입력되어 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호로 출력되는 것은 공통된 제어절차임으로 후술의 제어동작에서 일일이 설명하지 아니하더라도 상기 마이크로컨트롤 유닛(81)으로 입출력되는 신호의 제어 절차는 모두 적용되는 것이다.

또한, 입력된 검출신호 및 접점신호에 의하여 경보부(86)를 작동(경보 및 경 보해제) 하는 제어 절차는, 일반적인 것이어서 그 상세한 서술을 생략하기로 한다.

먼저, 운전자가 수동 운전스위치부(111a)를 ON(S11a)하면 운전모드제어부(110)와, 가열제어부(120)와, 배수제어부(130)는 상기 마이크로컨트롤 유닛(81)의 설정된 제어값으로 초기화되고, 제어대기모드와 제어운전모드를 전환하는 운전모드작동부의 ON(S12)을 인가한다.

다음으로, 운전모드작동부의 ON상태에서, 유체순환펌프개폐기의 개로(ON) 신호가 입력(S13a)되면 제어대기모드(S14)로 전환되고, 유체순환펌프개폐기의 폐로신호(OFF) 신호가 입력(S15a)되면 제어운전모드(S16)으로 전환되며, 제어운전모드에서 운전모드전환스위치부(115)가 가열제어부(120)의 운전으로 전환스위칭(S17)되면, 동시에 배수제어부(130)의 운전은 정지(OFF)(S18)되고, 가열제어부(120)는 운전(ON)(S19)되며, 가열제어부 (120)의 고장신호(OFF)가 입력(S23)됨과 동시에 고장전환스위치부(116)에 의하여, 가열제어부(120)는 운전이 정지(OFF)되고 배수제어부(130)의 운전으로 전환스위칭(S24)되어 배수제어부(130)가 운전(ON)된다.

다음으로, 제어절차(S16)에서, 운전모드전환스위치부(115)가 배수제어부 (130)의 운전으로 전환스위칭(S24)되면, 동시에 가열제어부(120)의 운전은 정지( OFF)(S21)되고, 배수제어부(130)가 운전(ON)(S22)되며, 배수제어부(130)의 고장신호(OFF)가 입력(S25)됨과 동시에 고장전환스위치부(116)에 의하여, 배수제어부(130)의 운전은 정지(OFF)되고 가열제어부(120)의 운전으로 전환스위칭(S26) 되어 가열제어부(120)가 운전(ON)된다.

다음으로, 상용전원으로 운전 중 정전(S27)이 되면 비상전원으로 전환(S28) 됨과 동시에 전원전환스위치부(114)는 가열제어부(120)의 운전을 정지(OFF)(S29)하고 배수제어부(130)의 운전(ON)으로 스위칭(S30)하며, 상용전원이 통전(복전)(S31)되면 상용전원으로 전환(S32) 함과 동시에 전원전환스위치부(114)는 배수제어부(130)의 운전을 정지(OFF)(S33)하고, 가열제어부(120)의 운전(ON)으로 스위칭(S34)하며, 동파방지시스템의 운전정지가 요구(S35a)되는 경우 운전자가 운전스위치부(111)를 OFF(S36)하면 동파방지시스템의 운전은 종료된다.

다음으로, 가열제어부(120)의 제어는, 운전모드전환스위치부(115)가 가열제어부(120)의 운전으로 전환스위칭(S17)된 제어절차에서, 시작은 히터전원개폐기가 폐로(OFF)된 상태(S40)이고, 유체검출기(71)의 체수신호(ON)(S41)와, 온도검출기(72)의 작동(ON) 온도신호(ct1)(S42)와, 유동검출기(73)의 부동신호(OFF)가 입력(S43)되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 히터전원개폐기(121)가 개로(ON)(S44)되어 열교환기(10a) 내의 유체를 소정의 온도로 가열하여 동파를 방지하게 되고,

유체검출기(71)의 배수(OFF)신호(S45)와, 온도검출기(72)의 정지(OFF) 온도신호(ct2)(S46)와, 유동검출기(73)의 유동신호(ON)(S47)와, 과열방지스위치의 과열차단신호(OFF)(S48) 중 어느 하나가 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 히터전원개폐기(121)가 폐로(OFF)(S40) 되어 열교환기(10a) 내의 유체 가열을 정지하게 된다.

다음으로, 배수제어부(130)의 제어는, 운전모드전환스위치부(115)가 배수제어부(130)의 운전으로 전환스위칭(S20)된 제어절차에서, 시작은 배수제어밸브전원 개폐기(131)는 폐로(OFF) 상태(S50)이고, 폐쇄제어밸브전원개폐기(132)는 개로(ON) 상태(S52)이며, 유체검출기(71)의 체수신호(ON)(S53)와, 온도검출기(72)의 작동 (ON) 온도신호(ct1)(S54)와, 유동검출기(73)의 부동신호(OFF)가 입력 (S55)되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 폐쇄제어밸브전원개폐기(132)가 폐로(OFF)(S56)됨과 동시에 배수제어밸브전원개폐기(131)가 개로(ON)(S57)되어 열교환기(10a) 내의 유체를 배수하여 동파를 방지하게 되고,

유체검출기(71)의 배수신호(OFF)(S59)와, 온도검출기(72)의 정지(OFF) 온도신호(ct2)(S60)와, 유동검출기(73)의 유동신호(ON)(S61) 중 어느 하나가 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 배수제어밸브전원개폐기(131)가 폐로(OFF)(S50) 됨과 동시에 폐쇄제어밸브전원개폐기(132)가 개로(ON) 되어 열교환기(10a) 내의 유체 배수가 정지됨과 동시에 유체가 순환하게 된다.

위와 같은 구성 및 제어에 의하면, 상호 전환 운전되는 가열식과 배수식의 동파방지시스템을 겸비함으로서, 열교환기의 동파사고를 보다 안전하게 방지할 수 있고, 열교환기내에 유체가 체수되거나, 유동이 정지된 경우에만 동파방지시스템이 운전되고, 열교환기내에 유체가 배수된 상태와, 유동되는 상태에서는 동파방지 시스템의 운전이 정지됨으로 열교환기의 동파방지를 효율적으로 제어할 수 있으며, 통상 건물에서는, 정전에 의하여 비상전원으로 전환될 시, 비상등, 소방설비, 엘리베이터 등 필수불가결한 비상설비만 운전되고, 동력이 많이 소비되는 공기조화설비는 운전을 정지하는 것이 일반적이지만, 공기조화설비의 운전이 정지되더라도 최 소한의 비상전원을 공급받아 용이하게 배수제어부를 운전함으로써, 정전에 의한 동파사고를 방지할 수 있고, 열교환기내에 유체가 배수된 상태와, 유동되는 상태에서는 동파방지 시스템의 운전이 정지되고, 동파방지를 위한 배수시 열교환기 내의 유체만 배수하는 제어로 동파방지 시스템의 운전에 따른 가열에너지 및 배수량을 감소시킬 수 있다.

그리고, 유체유입헤더와 유체유출헤더 중 어느 하나에 연통되게 장착되는 히 히터하우징을 구성함으로서, 기존에 설치된 열교환기 및 다양한 위치의 열교환기에 간편하게 히터를 장착 또는 분리할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 동파방지 시스템의 개략적인 구성도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예는 공기조화기용 열교환기(10b)의 동파방지시스템의 구성으로서, 전술한 제 1실시예와는 달리, 열원 유체가 유동되며, 복수의 직관부(12)로 형성되는 직행형 전열관(11b)과, 상기 전열관(11b)을 수용하여 장착되는 방열핀(16)과, 상기 전열관(11b)의 유체유입측에 결합되며 유체유입관(41)이 연결되는 유체유입헤더(14b)와, 상기 전열관(11b)의 유체유출측에 결합되며 유체유출관(45)이 연결되는 유체유출헤더(15b)와, 상기 유체유출헤더(15b)의 최상부에 설치되는 자동통기변(18)으로 구성되는 열교환기(10b)가 마련되어 있다.

다음으로, 상기 유체유입헤더(14b)의 일측에는 결합구(17)가 형성되고, 상기 결합구(17)에는 히터결합부(22)가 결합되어 히터(21)가 상기 유체유입헤더(14b) 내에 수용되어 있다.

여기서, 상기 히터(21)가 장착된 상기 유체유입헤더(14b)는, 상기 유체유출헤더(15b) 보다 확대된 직경으로 구성되어 있다.

그리고 전술에서는, 상기 히터(21)가 상기 유체유입헤더(14b)에 장착되는 것에 대해 상술하였으나, 상기 유체유입헤더(14b) 보다 상기 유체유출헤더(15b)의 위치가 낮은 경우 상기 유체유출헤더(15b)에 장착할 수도 있다.

다음으로, 제 2 실시예에 따른 제어의 구성과, 제어절차(흐름)는 제 1실시예와 동일한 것이어서 서술을 생략한다.

위와 같은 구성 및 제어에 의하면, 상호 전환 운전되는 가열식과 배수식의 동파방지시스템을 겸비함으로서, 열교환기의 동파사고를 보다 안전하게 방지할 수 있고, 열교환기내에 유체가 체수되거나, 유동이 정지된 경우에만 동파방지시스템이 운전되고, 열교환기내에 유체가 배수된 상태와, 유동되는 상태에서는 동파방지 시스템의 운전이 정지됨으로 열교환기의 동파방지를 효율적으로 제어할 수 있으며, 통상 건물에서는, 정전에 의하여 비상전원으로 전환될 시, 비상등, 소방설비, 엘리베이터 등 필수불가결한 비상설비만 운전되고, 동력이 많이 소비되는 공기조화설비는 운전을 정지하는 것이 일반적이지만, 공기조화설비의 운전이 정지되더라도 최소한의 비상전원을 공급받아 용이하게 배수제어부를 운전함으로써, 정전에 의한 동파사고를 방지할 수 있고, 열교환기내에 유체가 배수된 상태와, 유동되는 상태에서는 동파방지 시스템의 운전이 정지되고, 동파방지를 위한 배수시 열교환기 내의 유체만 배수하는 제어로 동파방지 시스템의 운전에 따른 가열에너지 및 배수량을 감소시킬 수 있다.

그리고, 유체유입헤더와 유체유출헤더 중 어느 하나에 히터를 직접 장착할 수 있는 구성을 제공함으로써, 설치의 간편성과 원가를 절감할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 동파방지 시스템의 개략적인 제어 구성도이고, 도 7은 도 6의 동파방지 시스템에 대한 개략적인 제어흐름도이며, 도 8은 도 6의 동파방지 시스템에 대한 개략적인 구성도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예는 냉각탑용 열교환기(10c)의 동파방지시스템의 구성으로서, 전술한 실시예와는 달리, 냉각유체(냉각수)가 유동되며, 직관부(12)와 곡관부(13)를 반복하여 형성되는 사행형 전열관(11a)과, 상기 전열관(11a)의 유체유입측에 결합되며 유체유입관(41)이 연결되는 유체유입헤더(14b)와, 상기 전열관(11a)의 유체유출측에 결합되며 유체유출관(45)이 연결되는 유체유출헤더(15b)와, 상기 유체유입헤더(14b)의 최상부에 설치되는 자동통기변(18)으로 구성되는 열교환기(10c)가 마련되어 있다.

여기서, 상기 전열관(11a) 증발냉각식을 일예로 적용한 것이어서, 방열핀이 장착되지 않는 구조, 즉, 나관(bare tube)으로 이루어지는 것으로 도시하였으나, 공랭식 냉각탑의 열교환기의 전열관에는 필수적으로 방열핀이 장착됨이 통상적인 것이므로, 그 구성에 대하여 별도로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 동파방지 시스템은 공랭식 냉각탑용 열교환기에도 적용된다.

다음으로, 상기 유체유입헤더(14b) 최상부의 소정 위치에는, 동파를 방지하기 위하여, 배수제어밸브를 개방(ON)할 시, 보다 신속하게 배수가 이루어지도록 공기를 흡입할 수 있는 흡기제어밸브(77)를 더 포함하여 마련하고 있다.

그리고 운전모드 제어부(110)에는, 외기온도검출기(78)을 더 포함하여 구성하고, 자동 운전스위치부(111b)를 구성하고 있으며, 운전스위치부(111b)는, 상기 외기온도검출기(78)의 개로온도신호(ot1)에 의하여 제어전원을 개로(ON)하고, 상기 외기온도검출기(78)의 폐로온도신호(ot2)에 의하여 제어전원을 폐로(OFF)하도록 제어를 구성하고 있다.

또한, 배수제어부(13)에는, 상기 흡기제어밸브(77)를 개폐하는 흡기제어밸브전원개폐기(133)를 더 포함하여 구성하고 있다.

여기서, 상기 흡기제어밸브(77)의 개방(ON) 및 폐쇄(OFF)는, 상기 배수제어밸브(75)의 개방(ON) 및 폐쇄(OFF)와 동시 연동되도록 제어를 구성하고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 동파방지 시스템에 대한 개략적인 제어 동작에 대하여, 전술한 실시예와 다른 절차에 대해서만 도 7.을 참조하여 이하에서 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 전술한 실시예와는 달리, 운전모드 제어부(110)에는, 외기온도검출기(78)의 개로온도신호(ot1)가 입력(S10)되면, 운전스위치부(111b)가 자동으로 개로(ON)(S11b)되고, 외기온도검출기(78)의 폐로온도신호(ot2)가 입력(S35b)되면, 운전스위치부(111b)가 자동으로 폐로(OFF)(S36)되는 제어절차가 더 포함되어 구성된다.

다음으로, 배수제어부(130)에는, 배수제어밸브전원개폐기(131)의 폐로(OFF) (S50)와 연동하여 흡기제어밸브전원개폐기(133)가 폐로(OFF)(S51)되고, 배수제어밸브전원개폐기(131)의 개로(ON)(S57)와 연동하여 흡기제어밸브전원개폐기(133)가 개 로(OFF)(S58)되는 제어절차가 더 포함되어 구성된다.

그리고 운전자의 관리부재 및 예상치 못한 급격한 기온저하가 발생되더라도 외기온도검출기의 검출신호에 의하여 자동으로 동파방지시스템을 운전할 수 있음으로, 대비하지 못하여 발생되는 동파사고를 방지할 수 있다.

또한, 동파를 방지하기 위하여, 배수제어밸브를 개방(ON)할 시, 보다 신속하게 배수가 이루어지도록 흡기제어밸브를 통해 공기를 흡입할 수 있음으로, 배수지체에 따른 결빙 및 동파를 방지할 수 있다.

이상과 같이, 첨부도면을 기초하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명되었다. 그러나 본 발명은, 본 발명이 속하는 산업계에서 다양하게 응용할 수 있기 때문에, 본 발명의 범위는 전술한 실시예들로 제한되지는 않으며, 후술할 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

본 발명에 따르면, 열교환기의 동파사고를 보다 안전하게 방지할 수 있고, 열교환기의 동파방지를 효율적으로 제어할 수 있으며, 정전 시에도 비상전원으로 전환하여 동파방지 시스템을 운전할 수 있고, 동파방지 시스템의 운전에 따른 가열에너지 및 배수량을 감소시킬 수 있는 동파방지 시스템을 제공할 수 있다.

Claims

유체가 유동되는 전열관과, 상기 전열관의 유체유입측에 결합되며 유체유입관이 연결되는 유체유입헤더와, 상기 전열관의 유체유출측에 결합되며 유체유출관이 연결되는 유체유출헤더와, 상기 유체유입헤더와, 상기 유체유출헤더와, 상기 유체유출관 중 어느 하나의 최상부에 설치되는 자동통기변으로 구성되는 열교환기에 있어서,

상기 열교환기내의 유체를 소정의 온도로 가열하여 열교환기의 동파를 방지하며 히터와, 히터결합부를 갖는 히터부와;

상기 열교환기내의 유체를 배수하여 열교환기의 동파를 방지하는 배수제어밸브와;

상기 열교환기내에 유체의 체수신호(ON)와 배수신호(OFF)를 검출하는 유체검출기와;

상기 열교환기내에 유체의 온도를 감지하여 작동(ON) 온도신호(ct1)와 정지(OFF) 온도신호(ct2)를 검출하는 온도검출기와;

상기 열교환기내에 유체의 유동신호(ON) 및 부동신호(OFF)를 검출하는 유동검출기와;

상기 히터와 상기 배수제어밸브를 상호 운전 전환되게 제어하고, 상기 히터와 상기 배수제어밸브 중 운전 전환된 어느 하나를 상기 체수신호(ON)와, 상기 작동 온도신호(ct1)와, 상기 부동신호(OFF)에 의하여 작동(ON)시키고, 상기 배수신 호(OFF)와, 상기 정지(OFF) 온도신호(ct2)와, 상기 유동신호(ON)에 의하여 정지(OFF)되도록 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 열교환기는, 공기를 냉각하거나 가열하는 열원유체(냉수, 온수, 증기)가 유동되는 공기조화용 열교환기와, 냉각유체(냉각수)가 유동되는 냉각탑용 열교환기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 전열관은, 직관부와 곡관부를 반복하여 형성되는 사행형 전열관과, 다수의 직관부만으로 형성되는 직행형 전열관 중 어느 하나로 구성되고,

상기 유체유입헤더와 상기 유체유출헤더는, 상기 전열관의 일측 또는 양측에 구성되는 것과, 상기 전열관의 상부와 하부에 구성되는 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 히터결합부는, 상기 유체유입헤더와 유체유출헤더 중 어느 하나의 일측에 더 포함하여 구성되는 결합구에 장착되는 것과,

상기 유체유입헤더와 상기 유체유출헤더 중 어느 하나에 연통되게 결합되며, 복수의 연통관과 결합구를 갖는 히터하우징을 더 포함하여 장착되는 것 중 어느 하나이고,

상기 히터결합부가 장착되는 어느 하나의 헤더는, 상기 히터를 통한 유체의 유동저항 증가와 유동 불균형을 방지하기 위하여, 상기 히터가 수용 장착되지 아니하는 다른 헤더보다 직경(내용적)을 확대하여 구성되는 것인 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 배수제어밸브의 개방시 상기 열교환기 내의 유체만 배수되도록 단속하는 수단으로서,

상기 유체유입관에는, 상기 배수자동밸브의 개폐(ON/OFF)와 연동하여 상기 배수자동밸브가 개방시에는 폐쇄되고 폐쇄시에는 개방되는 폐쇄제어밸브를 더 포함하여 설치하고,

상기 유체유출관에는, 상기 유체가 열교환기 내로 역류되는 것을 차단하는 역지변을 더 포함하여 설치하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템.
제 1 항 또는 제 4항에 있어서,

상기 열교환기의 곡관부와, 유체유입헤더와, 유체유출헤더와, 상기 히터하우징에는, 상기 히터와 상기 배수제어밸브의 고장으로 상기 열교환기내의 유체가 결빙될 시, 팽창압력을 외부로 전달하여 동파를 방지하는 복수의 동파방지부재를 더 포함하여 구성하며, 상기 동파방지부재는 압축스프링식과 파열식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템.
제 1 항 또는 제 5항에 있어서,

상기 제어 유닛은, 상기 유체검출기와, 상기 온도검출기와, 상기 유동검출기부터 입력되는 검출신호와, 상기 열교환기로 유체를 유동시키는 유체 순환펌프의 전원개폐기부터 입력되는 접점(ON/OFF)신호가 입력되는 신호입력부와; 상기 신호입력부로 입력되는 신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 상기 히터와 상기 배수제어밸브 중 운전 전환된 어느 하나를 작동(ON) 및 정지(OFF)하는 제어신호를 출력하는 마이크로컨트롤러유닛과; 상기 제어값을 입력 및 수정하는 제어값 입력부와; 상기 제어신호가 출력되는 제어신호출력부와; 상기 히터와 상기 배수제어밸브의 제어 상태를 나타내는 표시부와; 입력되는 경보 검출신호 및 고장신호를 설정된 제어값과 비교 판단하여 경보 신호를 출력하는 경보부와; 제어 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 제어 전원을 개로(ON) 및 폐로(OFF)하는 운전스위치부와, 상기 유체 순환펌프전원개폐기의 개로(ON) 신호시 제어대기모드로 전환되고 폐로(OFF) 신호시에는 제어운전모드로 전환되는 운전모드작동부와, 상용전원으로 운전 중 정전이 되어 비상전원으로 전환되면, 상기 가열제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에 배수제어부의 운전(ON)으로 전환 스위칭하고, 상용전원이 통전(복전)되어 상용전원으로 전환되면, 상기 배수제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에 가열제어부의 운전(ON)으로 전환 스위칭하는 전원전환스위치부와, 상기 가열제어부의 운전(ON)으 로 스위칭되면, 상기 배수제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에, 가열제어부의 운전(ON)으로 전환하고, 상기 배수제어부의 운전(ON)으로 스위칭되면, 상기 가열제어부의 운전을 정지(OFF) 함과 동시에 배수제어부의 운전(ON)으로 전환하는 운전모드전환스위치부와, 상기 가열제어부의 고장신호(OFF)가 입력되면, 가열제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에 배수제어부의 운전(ON)으로 전환 스위칭하고, 상기 배수제어부의 고장신호(OFF)가 입력되면, 상기 배수제어부의 운전을 정지(OFF)함과 동시에 상기 가열제어부의 운전(ON)으로 전환 스위칭하는 고장 전환스위치부로 구성되는 운전모드제어부와;

상기 히터에 전원을 개로(0N) 및 폐로(OFF) 하는 히터전원개폐기와, 상기 히터의 과열을 방지하는 과열방지스위치를 더 포함하여 구성하며, 상기 유체검출기의 체수신호(ON)와, 온도검출기의 작동(ON) 온도신호(ct1)와, 유동검출기의 부동신호(OFF)가 모두 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여, 상기 히터전원개폐기가 개로(ON) 되어 상기 히터가 유체를 가열하고, 상기 유체검출기의 배수신호(OFF)와, 상기 온도검출기의 정지(OFF) 온도신호(ct2)와, 상기 유동검출기의 유동신호(ON) 중 어느 하나가 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 히터전원개폐기가 폐로(OFF) 되어 유체 가열을 정지하도록 제어하는 가열제어부와;

상기 배수제어밸브에 전원을 개로(0N) 및 폐로(OFF) 하는 배수제어밸브전원개폐기와, 상기 폐쇄제어밸브에 전원을 개로(0N) 및 폐로(OFF) 하는 폐쇄제어밸브전원개폐기를 더 포함하여 구성하며, 상기 유체검출기의 체수신호(ON)와, 온도검출 기의 작동(ON) 온도신호(ct1)와, 유동검출기의 부동신호(OFF)가 모두 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 폐쇄제어밸브전원개폐기가 폐로(OFF) 됨과 동시에 상기 배수제어밸브전원개폐기가 개로 (ON) 되어 유체를 배수하고, 상기 유체검출기의 배수신호(OFF)와, 온도검출기의 정지(OFF) 온도신호(ct2)와, 유동검출기의 유동신호(ON) 중 어느 하나가 입력되면 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 배수제어밸브전원개폐기가 폐로(OFF)됨과 동시에 상기 폐쇄제어밸브전원개폐기가 개로(ON)되어 유체의 배수 정지와 동시 순환시키도록 제어하는 배수제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 운전스위치부는, 운전자의 관리부재 및 예상치 못한 급격한 기온저하를 대비하지 못하여 발생되는 동파사고를 방지하기 위하여, 외기온도검출기를 더 포함하여 구성하고, 상기 외기온도검출기의 개로온도신호(ot1)에 의하여 제어전원을 개로(ON)하고, 외기온도검출기의 폐로온도신호(ot2)에 의하여 제어전원을 폐로(OFF)하는 자동 운전스위치부와, 운전자가 기온을 판단하여 수동으로 제어전원을 개로(ON) 및 폐로(OFF)하는 수동 운전스위치부 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템.
제 1 항에 또는 제 7항에 있어서,

상기 유체유입관과, 상기 유체유입헤더와, 상기 유체유출관과, 상기 유체유출헤더 중 어느 하나에는, 상기 배수제어밸브의 개방(ON)시, 보다 신속하게 배수가 이루어지도록 공기를 흡입할 수 있는 흡기제어밸브를 더 포함하여 구성하고,

상기 배수제어부에는, 상기 배수제어밸브전원개폐기의 개로(ON) 및 폐로(OFF)와 연동되는 흡기제어밸브전원개폐기 및 그 제어를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 동파방지 시스템.