KR20130036125A - 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법 - Google Patents

스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130036125A
KR20130036125A KR20110091186A KR20110091186A KR20130036125A KR 20130036125 A KR20130036125 A KR 20130036125A KR 20110091186 A KR20110091186 A KR 20110091186A KR 20110091186 A KR20110091186 A KR 20110091186A KR 20130036125 A KR20130036125 A KR 20130036125A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cable
heating cable
heating
temperature
heating element
Prior art date
Application number
KR20110091186A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101254293B1 (ko
Inventor
이재준
Original Assignee
이재준
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이재준 filed Critical 이재준
Priority to KR1020110091186A priority Critical patent/KR101254293B1/ko
Priority to PCT/KR2012/007243 priority patent/WO2013036083A2/ko
Priority to RU2014113468/07A priority patent/RU2576515C2/ru
Priority to EP12829282.8A priority patent/EP2755443B1/en
Priority to CN201280043795.3A priority patent/CN103814623A/zh
Priority to US14/343,128 priority patent/US20140238968A1/en
Publication of KR20130036125A publication Critical patent/KR20130036125A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101254293B1 publication Critical patent/KR101254293B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/56Heating cables
    • H05B3/565Heating cables flat cables
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/56Heating cables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/42Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/011Heaters using laterally extending conductive material as connecting means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49082Resistor making
    • Y10T29/49083Heater type

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)

Abstract

본 발명은 광케이블 센서를 히팅 케이블과 결합시킨 복합구조로 이루어지게 하여 대상물과 히팅 케이블의 온도를 감지하는 센서의 기능이 부여되도록 함으로써 온도변화에 따라 히팅 케이블의 출력을 조절되게 하는 능동적인 열 공급원의 역할을 가능하게 한다.
이를 위한 본 발명의 스마트 기능이 구비된 지능형 히팅 케이블은, 발열체와, 상기 발열체의 외측에 형성된 절연 외피층을 포함하는 히트 트레이싱 시스템용 히팅 케이블에 있어서, 상기 히팅 케이블에 온도측정 센서로서 광케이블이 결합된 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법{HEATING CABLE HAVING SMART FUNCTION AND MAUFACTURING METHOD OF SAID IT}
본 발명은 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 히팅 케이블이 설치된 히트 트레이싱 시스템에서, 히팅 케이블상에 센서 기능을 수행하는 광케이블 센서를 설치하여 히팅 케이블이 시스템의 온도를 자체적으로 감지하는 기능을 구비함에 의해, 시스템의 취약한 부분을 실제적으로 파악하여 히팅 케이블의 출력을 적절히 조절하게 함으로써 불필요하게 공급되는 에너지를 줄이거나 또는 열이 부족하게 공급되어 히팅 시스템이 손상되는 것을 방지할 수 있는 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 히트 트레이싱 시스템을 구성하는 히팅 케이블은 파이프나 탱크와 같은 대상물에서 발생하는 열손실을 보상해 주거나 대상물에 일정한 열량을 공급하여 동절기에 일어나는 동파를 방지하거나 또는 온도를 일정하게 유지하는 목적으로 사용된다. 그 외에도 콘크리트 슬라브에 발생하는 서리를 방지하거나 도로 위의 눈을 제거하고 실내의 바닥 등에 설치되어 난방의 기능을 담당하게 된다.
즉, 히트 트레이싱 시스템에서 히팅 케이블은 시스템이 설치된 대상물에 필요한 열을 공급하는 역할을 담당하며, 열을 발생하는 발열체와 이를 보호하기 위한 절연체 및 외부자켓 등의 다층구조로 구성된다. 이러한 시스템에서 대부분의 히팅 케이블은 시스템 또는 대상물로부터 측정된 온도에 따라 작동된다. 즉, 파이프나 탱크 등의 동파방지가 목적일 경우 동파가 일어나지 않을 임계온도를 기준으로 측정된 시스템 온도가 기준보다 낮아질 경우 전원이 인가되어 히팅 케이블로부터 열이 공급된다.
반대로 측정온도가 기준보다 높아질 경우 전원을 차단하여 히팅 케이블의 동작을 중지시키므로 불필요한 에너지 소모를 줄이게 된다. 파이프나 탱크의 온도를 유지하기 위해서 히팅 케이블이 설치될 경우, 측정된 온도가 유지될 온도범위의 상한치를 초과하면 히팅 케이블의 전원을 차단하여 열 공급을 중단하게 되고 측정된 온도가 온도범위의 하한치를 넘어가면 전원이 연결되어 히팅 케이블이 동작하고 대상물에 열을 공급하게 된다. 이러한 히팅 케이블의 작동은 서리방지나 결빙방지 또는 심지어 실내난방의 목적으로 사용되는 히팅 케이블에서도 같은 원리로 적용된다.
따라서 히트 트레이싱 시스템에서 히팅 케이블을 효율적이고 적절하게 작동시키기 위해서는 히팅 케이블의 열량이 알맞게 설계되어야 하는 것은 물론, 동시에 시스템의 온도를 적시에 정확하게 측정해야 한다는 조건이 수반된다.
열 공급원으로서 기능을 담당하는 종래의 히팅 케이블은 발열체와 이를 보호하기 위한 절연 및 외부자켓 등의 구조로 구성되며, 외부의 온도센서를 통해 감지된 온도변화를 토대로 히팅 케이블로 공급되는 전원을 제어하여 히팅 케이블의 출력을 알맞게 조절하게 된다. 이 경우 공급전원을 제어하기 위해 필요한 온도는 탱크나 파이프와 같은 대상물에 설치된 온도센서를 통해 측정되기 때문에 설치된 센서의 위치는 매우 중요하다.
즉, 종래의 히트 트레이싱 시스템에서 시스템의 온도를 측정하는데 대부분의 센서는 시스템의 온도를 대표할 수 있는 곳 또는 가장 열악한 조건에 노출되는 위치에 설치된다. 측정된 온도는 히팅 케이블의 동작을 제어하는 기준이 되거나 또는 시스템의 상태를 파악하는 기초 자료가 된다. 이런 이유로 시스템의 온도를 측정하는 것은 시스템을 효율적으로 운영하는데 중요한 요소라 할 수 있고 시스템의 다양한 곳에서 온도를 측정하여 이를 기반으로 시스템을 운영하는 것이 합리적이며 바람직하다.
하지만 대부분의 경우 온도센서는 한 곳, 즉 대상물의 온도를 대표할 수 있는 곳이나 가장 열악한 조건에 노출되는 곳에 설치되기 때문에 대상물 전체의 온도를 나타낼 수 없는 한계가 있다.
또한, 상기한 종래의 방법은 시스템을 간단하게 구성할 수 있지만 측정하는 온도가 대상물 전체의 온도를 측정하는 것이 아니라 대개 한 지점을 선정하여 측정하고 이를 대상물 전체의 온도로 가정하여 시스템을 제어하게 된다. 이 경우 간편하게 온도를 측정할 수 있으나 대상물 전체의 온도를 나타낼 수 없기 때문에 대상물의 온도를 세밀하게 측정하여 이에 따라 공급되는 열량을 조절해야 하는 경우에는 통상의 측정 방법을 통해 적절하게 열량을 공급하는 것은 불가능하다.
또한, 국부적으로 대상물의 온도가 차이가 나는 경우 모든 지점에 센서를 설치하여 온도를 측정하는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에, 이러한 경우 한정된 지점에서 측정된 온도에 따라 히팅 케이블의 열량을 조절하는 것은 비효율적이며 적절하지도 않을 수 있다.
아울러, 현실적으로 히트 트레이싱 시스템의 많은 장소에 센서를 설치하여 온도를 측정하는 것은 비용 측면에서 고비용을 초래할 뿐만 아니라 여러 곳에 센서를 설치한다고 해도 시스템 전체의 온도를 정확하게 파악하는 것은 한계가 있으며 매우 어려운 일이다.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 히팅 케이블에 광케이블 센서가 결합된 히팅 케이블로서, 종래의 히팅 케이블이 갖지 못한 자체 온도측정이 가능하며, 이에 따라 효율적인 열 공급과 함께 새롭게 시스템의 자가점검 등의 스마트 기능을 갖는 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 발열체와, 상기 발열체의 외측에 형성된 절연 외피층을 포함하는 히트 트레이싱 시스템용 히팅 케이블에 있어서, 상기 히팅 케이블에 온도측정 센서로서 광케이블이 결합된 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 히팅 케이블의 발열체는 전기에너지에 의해 열을 발생하는 PTC 특성의 고분자 발열체, 금속저항 합금 도체, 구리 도체 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 고분자 발열체는 발열체를 구성하는 고분자 재료 내에 도전성 재료인 카본블랙, 금속분말, 카본파이버 중 어느 하나가 함유되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 금속저항 합금 도체는 구리-니켈, 니켈-크롬, 철-니켈 중 어느 하나를 주성분이 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 구리 도체는 도금이 되지 않은 나동, 주석도금, 은도금, 니켈 도금 중 어느 하나가 되도록 한다.
아울러, 본 발명의 상기 광케이블은 광섬유로 이루어진 케이블로서, 상기 광섬유는 유리 광섬유(Glass Optic Fiber) 또는 플라스틱 광섬유 (Plastic Optic Fiber)가 되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 스마트 기능을 가진 지능형 히팅 케이블 제조방법은, 히팅 케이블의 발열체의 외측에 이를 보호하는 절연체를 압출 성형하는 단계와, 절연된 발열체상에 온도 측정 센서 기능을 하는 광케이블 센서를 결합하는 단계와, 동선편조 또는 면편조 등의 과정을 거쳐 상기 광케이블 센서를 절연된 발열체에 고정시키는 단계, 및 편조가 완료된 후 그 위에 외부자켓 등의 압출공정 및 후처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 스마트 기능이 구비된 지능형 히팅 케이블을 사용함에 의해, 히트 트레이싱 시스템의 에너지 효율성을 획기적으로 향상시킬 수 있음과 동시에, 히팅 케이블 사용 중 히팅 케이블로 인해 시스템에서 발생할 수 있는 화재나 폭발과 같은 심각하고 돌발적인 위험성을 모니터링 할 수 있으며, 설치된 히팅 케이블에서 일어날 수 있는 성능상 변화를 실시간으로 감시할 수 있게 됨으로써 히트 트레이싱 시스템의 안정성을 개선하고 보장할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명에서는 히팅 케이블과 결합된 센서로 광케이블을 사용함으로써 광케이블을 통해 히팅 케이블을 포함한 주위의 온도변화를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐 아니라 히팅 케이블이 설치된 전 영역의 온도변화와 그 분포를 정확하게 파악할 수 있다. 이러한 스마트 기능의 특징 때문에 히트 트레이싱 시스템의 취약한 부분을 실제적으로 파악하여 대상물에 필요한 열량을 효율적으로 공급할 수 있게 할 뿐 아니라 이를 통해 사용되는 에너지를 절약할 수 있다.
나아가, 히팅 케이블 전 영역의 온도변화를 실시간으로 모니터링 함으로써 히팅 케이블의 동작상태를 언제나 편리하게 점검할 수 있는 장점을 가지게 된다. 이러한 장점은 히팅 케이블이 설치된 시스템에서 돌발적인 내, 외부상황에 의해 발생할 수 있는 문제점이나 시간경과에 따라 점진적으로 일어날 수 있는 경화현상 등을 온도의 경시변화를 통해 실시간으로 파악하여 대처하는 것을 가능하게 하며, 나아가 문제 발생 지점을 정확하게 파악하여 수리할 수 있으므로 수리가 용이하고 그에 따른 비용도 절감할 수 있게 된다.
본 발명의 이러한 자가 온도측정 기능을 갖게 되는 지능형 히팅 케이블은 다음과 같이 기존의 히팅 케이블에서는 할 수 없는 스마트 기능이 가능하게 된다.
1. 시스템 전체의 온도변화 및 분포를 실시간으로 정확하게 파악이 가능하며,
2. 효율적인 에너지 절감(Energy saving) 이 가능하고,
3. 과열이나 열량부족 등의 이상발생 또는 문제발생 지점을 정확하게 파악이 가능하며,
4. 문제발생 지점을 쉽게 찾을 수 있으므로 수리비용 절감이 가능하다.
한편, 본 발명에서는 상기의 스마트 기능과 함께, 대상물과 설치된 히팅 케이블 전체의 온도가 실시간으로 측정되도록 함으로써 히트 트레이싱 시스템의 에너지 효율을 최적화하는 것은 물론, 히팅 케이블을 통해 측정되는 온도변화를 이용하여 히트 트레이싱 시스템의 이상 유무를 실시간으로 모니터링이 가능한 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블이 설치된 히트 트레이싱 시스템의 구조를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 스마트 기능을 구비한 히팅 케이블의 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블로 히팅 케이블의 전 길이에 걸쳐 온도를 측정한 상태를 도시한 도면,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 스마트 기능이 구비된 지능형 히팅 케이블의 종류를 예시한 도면,
도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에서 사용된 측정장치의 개략도를 나타낸 도면임.
본 발명은 히팅 케이블 내에 광케이블 센서를 결합한 복합구조의 새로운 히팅 케이블로서, 히팅 케이블 본래의 발열 기능뿐만 아니라 히팅 케이블이 설치된 시스템의 온도를 광케이블 센서에 의해 자가 측정함으로써 측정된 온도를 통해 설치된 히팅 케이블을 효율적이고 적절하게 동작할 수 있는 스마트 기능을 보유한 히팅 케이블을 제공하는 것으로, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블이 설치된 히트 트레이싱 시스템의 구조를 간략히 도시한 도면으로, 도면 중 1의 (b)는 본 발명의 시스템 구조를 도시한 경우이고, 도면 1의 (a)는 종래의 히트 트레이싱 시스템의 구조를 본 발명과 대조하여 비교 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 히팅 케이블을 설치한 새로운 시스템에서는, 히팅 케이블 자체(10)가 온도센서의 역할을 하게 되므로 온도측정센서의 설치와 온도측정이 모든 영역에서 가능하게 되어 시스템의 취약한 부분을 정확하게 알 수 있다.
따라서 시스템의 취약한 부분을 기준으로 히팅 케이블의 동작을 조절할 경우 효율적인 작동과 에너지 절감이 가능하게 된다.
도 1의 (b)에서, 부호 A 는 온도 측정영역을 나타내고, 부호 B 는 시스템 취약 부분을 나타낸다.
종래의 히트 트레이싱 시스템의 예에서는, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 온도측정센서가 설치된 지점(5)이 바로 온도가 측정되는 영역이지만 이 지점(5)이 시스템의 취약한 부분(3)과 다를 수 있다. 이럴 경우 히팅 케이블(1)을 효율적으로 작동하기 어렵게 된다. 도면상에서의 부호 7은 온도 측정영역을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 기능을 구비한 히팅 케이블의 구조를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 스마트 기능을 갖는 히팅 케이블(10)은 히팅 케이블(10a)과 결합된 광케이블(10b)을 통해 입출력되는 광신호의 변화를 이용하여 온도를 측정하는 센서의 기능을 가지므로, 히팅 케이블(10a)이 설치된 시스템 전체의 온도를 연속적이고 실시간으로 측정할 수 있다. 이와 같은 온도측정기능의 전형적인 모습을 도 3에 도시하였다.
도 3은 본 발명의 스마트 기능이 구비된 히팅 케이블로 측정한 온도분포 형태를 도시한 그래프도이다.
도 3에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 히팅 케이블이 설치된 시스템 전 영역의 온도를 측정하여 온도분포에 따른 프로파일(profile)을 정확하게 파악할 수 있으므로 이 데이터를 사용하여 히팅 케이블의 동작을 적절하게 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 도 4 내지 도 6은 본 발명의 스마트 기능이 구비된 히팅 케이블의 종류를 예시한 도면으로,
도 4는 PTC 특성을 갖는 고분자 발열체를 사용한 지능형 히팅 케이블을 예시한 도면이고,
도 5는 금속저항 합금 도체의 발열체를 사용한 지능형 히팅 케이블을 도시한 도면이며,
도 6은 합금 도체 또는 구리 도체를 발열체로 사용한 지능형 히팅 케이블을 도시한 도면이다.
도 4의 스마트 기능이 구비된 히팅 케이블(20,20′)에 있어서, 부호 21 은 PTC 특성을 갖는 고분자 발열체이고, 부호 23은 광케이블 센서이다.
도 5의 스마트 기능이 구비된 히팅 케이블(30,30′)에 있어서, 부호 31 은 금속저항 합금도체의 발열체이고, 부호 33은 광케이블 센서이다.
또한, 도 6의 스마트 기능이 구비된 히팅 케이블(40)에 있어서, 부호 41 은 금속저항 합금도체 또는 구리도체의 발열체이고, 부호 43은 광케이블 센서이다.
상기에 예시한 바와 같이, 본 발명의 스마트 기능이 구비된 히팅 케이블은 고분자 발열체, 금속저항 합금도체의 발열체, 구리도체의 발열체와 같이 다양한 형태의 발열체를 이용하여 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 스마트 기능을 갖는 지능형 히팅 케이블의 제조과정에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에서 언급된 스마트 기능을 갖는 지능형 히팅 케이블은 다음의 공정을 거쳐 제조된다.
먼저, 히팅 케이블의 발열체의 외측에 이를 보호하는 절연체를 압출 성형한다. 이때, 발열체로는 앞에서 예시한 바와 같이 PTC 특성을 갖는 고분자 발열체, 금속합금선 발열체, 구리도체 발열체 등과 같은 특수목적으로 설계된 발열체 중의 어느 하나를 사용한다.
다음, 절연된 발열체 위에 온도 측정 센서 기능을 하는 광케이블을 결합하고, 그 위에 동선편조 또는 면편조 등의 과정을 거쳐 광케이블 센서를 절연된 발열체에 고정시킨다.
편조가 완료된 후, 그 위에 외부자켓 등의 압출공정 및 후처리 공정을 통해 스마트 기능이 구비된 히팅 케이블을 완성한다.
상기에서 언급된 고분자 발열체 및 금속저항 합금도체를 사용한 히팅 케이블을 사용하여 히팅 케이블상의 온도를 측정한 예에 대해 이하에서 설명하기로 한다.
<실시예 1>
먼저, PTC 특성을 갖는 고분자 발열체 위에 절연 압출하여 그 위에 광케이블 센서를 결합하고 동선편조 공정을 거쳐 광케이블 센서를 고정한 후 외부자켓을 압출하여 히팅 케이블 시편을 제조하였다.
제조된 시편을 도 7에서와 같이 온도구역이 다른 시험설비에 설치한 후 온도와 출력을 변화시키며 광케이블 센서의 온도를 측정하였으며, 그 결과를 아래의 [표 1]에 도시 하였다.
[표 1]
Figure pat00001

<실시예 2>
금속저항 합금도체의 발열체 위에 절연체를 압출하여 그 위에 광케이블 센서를 결합하고 동선편조 공정을 거쳐 광케이블 센서를 고정한 후 외부자켓을 압출하여 히팅 케이블 시편을 제조하였다.
제조된 시편을 도 8에서와 같이 설정된 온도분위기하에 풍속이 일정한 항온기에 설치한 후 온도와 출력을 변화시키며 광케이블 센서의 온도를 측정하였으며, 그 결과를 아래의 [표 2]에 도시하였다.
[표 2]
Figure pat00002

<비교예 1>
상기 <실시예 1>의 히팅 케이블 시료 표면에 각 온도구역별로 써머커플을 부착하여 상기 <실시예 1>에서와 동일한 방법으로 온도를 측정하였다.
<비교예 2>
상기 <실시예 2>의 히팅 케이블 시편 표면에 써머커플을 부착하여 <실시예 2>와 동일한 방법으로 온도를 측정하였다.
이상 위에서 명시된 <실시예> 및 <비교예>에서 언급된 히팅 케이블 시편을 가지고 특별히 설계된 시험장치 내에 케이블을 설치하여 시스템의 온도와 히팅 케이블의 출력을 측정하여 각 시료의 성능을 평가하였다.
도 7과 도 8은 상기 <실시예 1>과 <실시예 2>에서 사용된 측정장치의 개략도를 나타낸 것이다.
<실시예 1>과 <비교예 1>의 경우, 도 7에 나타난 것과 같이 시험장치는 크게 온도조절장치(50), 대기노출 및 일정 양의 물이 들어 있는 수조(60)로 이루어져 3개의 온도조건이 다른 구역으로 구성된다. 이 중 상기 온도조절장치(50)는 일정한 유속으로 유체를 순환시켜 시험을 위해 설정된 온도를 유지할 수 있는 장치이다. 이 시험장치에 설치된 히팅 케이블 3개의 구역으로부터 광케이블 센서의 온도와 표면에 부착된 써머커플의 온도를 여러 조건에 따라 측정하여 비교하였다.
<실시예 2>와 <비교예 2>의 경우, 도 8에 나타난 것과 같이 지그재그 형태로 히팅 케이블(70)을 선반에 부착한 후 이를 일정한 풍속으로 공기가 순환되는 항온기(80)의 내부에 설치하여 히팅 케이블 표면(70)에 부착된 써머커플의 온도와 히팅 케이블 내의 광케이블 센서에서 측정되는 온도를 여러 조건에서 비교하였다.
히팅 케이블 출력은 변압기를 사용하여 인가전압을 변화시켜 히팅 케이블을 흐르는 전류값을 측정함으로써 출력을 계산하였다.
[<실시예 1>에 따른 측정결과]
시료에서 설치된 써머커플의 측정된 온도와 광케이블 센서를 통해 측정된 온도와의 차이가 없음을 볼 수 있으며, 또한 설치된 시편의 여러 부분의 온도를 변화시킬 때 각 부분의 온도변화를 광케이블 센서에서 정확하게 감지하는 것을 알 수 있다. 즉, 광케이블 센서를 통해 히팅 케이블 전체의 온도변화 분포와 각 지점의 온도를 정확하게 측정하여 표시하는 것을 확인할 수 있다.
또한 수조에 침수된 부분에서 광케이블 센서로부터 측정되는 온도가 써머커플로부터 측정되는 온도보다 높은 것을 알 수 있는데, 이는 써머커플이 수조의 수온을 측정한 반면에, 광케이블 센서의 경우 실제 히팅 케이블의 온도를 측정하기 때문에 차이가 발생한 것이다. 이런 차이는 실제 온도측정에 있어 광케이블 센서가 더욱 직접적이며 세밀하게 측정할 수 있으며, 센서위치에 따라 히팅 케이블 동작을 위해 지시하는 온도가 실제의 경우와 차이가 발생할 수 있다는 것을 보여준다.
[<실시예 2>의 측정결과]
출력변화에 따라 일어나는 히팅 케이블의 온도변화를, 설치된 써머커플의 측정값과 광케이블 센서의 측정값을 비교할 때 서로 일치하는 것을 볼 수 있으며, 실제 광케이블 센서의 측정값을 통해 써머커플로 측정하여서는 볼 수 없는 히팅 케이블 길이방향으로 연속적인 온도분포를 자세하게 볼 수 있다.
10,20,30,40,70 : 히팅 케이블
21,31,41 : 발열체 23,33,43 : 광케이블 센서
50 : 온도 조절장치 60 : 수조
80 : 항온기

Claims (7)

  1. 발열체와, 상기 발열체의 외측에 형성된 절연 외피층을 포함하는 히트 트레이싱 시스템용 히팅 케이블에 있어서,
    상기 히팅 케이블에 센서로서 광케이블이 결합된 복합구조를 이루는 스마트 기능을 구비한 지능형 히팅 케이블.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅 케이블의 발열체는 전기에너지에 의해 열을 발생하는 PTC 특성의 고분자 발열체, 금속저항 합금도체, 구리도체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스마트 기능을 구비한 지능형 히팅 케이블.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고분자 발열체는 발열체를 구성하는 고분자 재료 내에 도전성 재료인 카본블랙, 금속분말, 카본파이버 중 어느 하나가 함유되어 일정한 범위의 전기전도성을 갖는 것을 특징으로 하는 지능형 히팅 케이블.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속저항 합금 도체는 구리-니켈, 니켈-크롬, 철-니켈 중 어느 하나가 주성분을 이루는 것을 특징으로 하는 지능형 히팅 케이블.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 구리 도체는 도금이 되지 않은 나동, 주석도금, 은도금, 니켈 도금 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 지능형 히팅 케이블.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광케이블은 광섬유로 이루어진 케이블로서,
    상기 광섬유는 유리 광섬유(Glass Optic Fiber) 또는 플라스틱 광섬유 (Plastic Optic Fiber)인 것을 특징으로 하는 지능형 히팅 케이블.
  7. 스마트 기능을 가진 지능형 히팅 케이블 제조방법으로서,
    히팅 케이블의 발열체의 외측에 이를 보호하는 절연체를 압출 성형하는 단계와,
    절연된 발열체상에 온도 측정 센서 기능을 하는 광케이블 센서를 결합하는 단계와,
    동선편조 또는 면편조 등의 과정을 거쳐 상기 광케이블 센서를 절연된 발열체에 고정시키는 단계와,
    편조가 완료된 후 그 위에 외부자켓 등의 압출공정 및 후처리 공정을 포함하는 지능형 히팅 케이블 제조방법.
KR1020110091186A 2011-09-08 2011-09-08 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법 KR101254293B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110091186A KR101254293B1 (ko) 2011-09-08 2011-09-08 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법
PCT/KR2012/007243 WO2013036083A2 (ko) 2011-09-08 2012-09-07 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법
RU2014113468/07A RU2576515C2 (ru) 2011-09-08 2012-09-07 Интеллектуальный нагревательный кабель, имеющий интеллектуальную функцию, и способ изготовления данного кабеля
EP12829282.8A EP2755443B1 (en) 2011-09-08 2012-09-07 Intelligent heating cable having a smart function and method for manufacturing same
CN201280043795.3A CN103814623A (zh) 2011-09-08 2012-09-07 具有智能功能的智能加热电缆及制造该智能加热电缆的方法
US14/343,128 US20140238968A1 (en) 2011-09-08 2012-09-07 Intelligent heating cable having a smart function and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110091186A KR101254293B1 (ko) 2011-09-08 2011-09-08 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130036125A true KR20130036125A (ko) 2013-04-11
KR101254293B1 KR101254293B1 (ko) 2013-04-12

Family

ID=47832732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110091186A KR101254293B1 (ko) 2011-09-08 2011-09-08 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140238968A1 (ko)
EP (1) EP2755443B1 (ko)
KR (1) KR101254293B1 (ko)
CN (1) CN103814623A (ko)
RU (1) RU2576515C2 (ko)
WO (1) WO2013036083A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102550344B1 (ko) * 2022-06-29 2023-07-03 이노크리시스템 주식회사 온도 측정 기능의 히팅 케이블, 이의 제조방법, 캘리브레이션 방법 및 이를 이용하는 가스 배관 모니터링 시스템

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA033492B1 (ru) 2014-02-28 2019-10-31 Leoni Kabel Holding Gmbh Токопроводящая жила кабеля, предназначенная для кабеля, в частности индукционного кабеля, кабель и способ изготовления токопроводящей жилы кабеля
EP3257326B1 (en) 2015-02-09 2020-06-03 nVent Services GmbH Heater cable having a tapered profile
CN105953413A (zh) * 2016-05-05 2016-09-21 何家源 一种柔性发热线缆热水器
EP3597004A1 (en) * 2017-03-14 2020-01-22 nVent Services GmbH Voltage-leveled heater cable with adjustable power output
US10180449B2 (en) 2017-03-24 2019-01-15 Rosemount Aerospace Inc. Probe heater remaining useful life determination
US11060992B2 (en) 2017-03-24 2021-07-13 Rosemount Aerospace Inc. Probe heater remaining useful life determination
US10895592B2 (en) 2017-03-24 2021-01-19 Rosemount Aerospace Inc. Probe heater remaining useful life determination
US10151785B2 (en) 2017-03-24 2018-12-11 Rosemount Aerospace Inc. Probe heater remaining useful life determination
US10564203B2 (en) 2017-03-24 2020-02-18 Rosemount Aerospace Inc. Probe heater remaining useful life determination
US10914777B2 (en) 2017-03-24 2021-02-09 Rosemount Aerospace Inc. Probe heater remaining useful life determination
US10197517B2 (en) * 2017-03-24 2019-02-05 Rosemount Aerospace, Inc. Probe heater remaining useful life determination
FR3064811B1 (fr) * 2017-03-31 2019-04-19 Valeo Systemes Thermiques Element chauffant et dispositif de chauffage electrique comportant un tel element chauffant
CH713982A2 (de) * 2017-07-14 2019-01-15 Studer Aeronautical Ag Elektrokabel für die Stromversorgung von Flugzeugen, Fahrzeugen, Schiffen oder anderen Einrichtungen.
CN107371284A (zh) * 2017-09-07 2017-11-21 贵州固达电缆有限公司 一种带状碳纤维发热电缆
GB2571531B (en) * 2018-02-28 2022-06-08 Heat Trace Ltd Electrical heating cable
US10962580B2 (en) 2018-12-14 2021-03-30 Rosemount Aerospace Inc. Electric arc detection for probe heater PHM and prediction of remaining useful life
US11061080B2 (en) 2018-12-14 2021-07-13 Rosemount Aerospace Inc. Real time operational leakage current measurement for probe heater PHM and prediction of remaining useful life
US11639954B2 (en) 2019-05-29 2023-05-02 Rosemount Aerospace Inc. Differential leakage current measurement for heater health monitoring
US11472562B2 (en) 2019-06-14 2022-10-18 Rosemount Aerospace Inc. Health monitoring of an electrical heater of an air data probe
US11930563B2 (en) 2019-09-16 2024-03-12 Rosemount Aerospace Inc. Monitoring and extending heater life through power supply polarity switching
US11293995B2 (en) 2020-03-23 2022-04-05 Rosemount Aerospace Inc. Differential leakage current measurement for heater health monitoring
US11630140B2 (en) 2020-04-22 2023-04-18 Rosemount Aerospace Inc. Prognostic health monitoring for heater
CN111526619A (zh) * 2020-04-29 2020-08-11 安邦电气股份有限公司 一种自限温电伴热带
CN112415683B (zh) * 2020-11-06 2022-07-08 烽火通信科技股份有限公司 一种温度传感光缆
CN112351531B (zh) * 2020-11-09 2022-10-11 安邦电气股份有限公司 一种组合型自限温电伴热带
KR102273217B1 (ko) * 2021-02-16 2021-07-05 (주)진성이티에스 기능성 히팅 케이블
KR102273216B1 (ko) 2021-02-16 2021-07-05 (주)진성이티에스 새로운 화재 감지 시스템
CN114334253A (zh) * 2022-01-25 2022-04-12 远东电缆有限公司 一种伴热电缆及其制备方法与应用

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1103494A (en) * 1976-06-24 1981-06-23 Dennis L. Lewis Optical fibre cables and their manufacture
US4453159A (en) * 1981-09-28 1984-06-05 Thermon Manufacturing Company Self-monitoring heat tracing system
JPS60208075A (ja) * 1984-04-02 1985-10-19 松下電器産業株式会社 面状採暖具
US4922083A (en) * 1988-04-22 1990-05-01 Thermon Manufacturing Company Flexible, elongated positive temperature coefficient heating assembly and method
US5111032A (en) * 1989-03-13 1992-05-05 Raychem Corporation Method of making an electrical device comprising a conductive polymer
GB8915858D0 (en) * 1989-07-11 1989-08-31 Bicc Plc A composite mineral insulated electric & optical cable
US5060287A (en) * 1990-12-04 1991-10-22 Shell Oil Company Heater utilizing copper-nickel alloy core
JPH06267642A (ja) * 1993-03-15 1994-09-22 Hitachi Ltd 光ファイバ内蔵加熱体
DE4408836C1 (de) * 1994-03-16 1995-05-04 Felten & Guilleaume Energie Sensor zur Messung des spezifischen Wärmewiderstandes
US6005232A (en) * 1996-06-28 1999-12-21 Raychem Corporation Heating cable
EP1186206B1 (en) * 1999-05-14 2008-12-10 Asuk Technologies, LLC Electrical heating devices and resettable fuses
US6559437B1 (en) * 2000-09-20 2003-05-06 Ralph E. Pope, Jr. Fiber optic damage sensor for wire and cable
RU2171363C1 (ru) * 2000-12-18 2001-07-27 ООО НПФ "ГИСприбор" Устройство для нагрева скважины
US6811307B2 (en) * 2002-07-10 2004-11-02 Kenneth J. Crowe DTS measurement of HV cable temperature profile
RU2267237C2 (ru) * 2002-07-16 2005-12-27 Орлов Юрий Георгиевич Регулируемый кабельный нагреватель
EP1496352B1 (en) * 2003-07-10 2010-06-16 Fortum OYJ Method and apparatus for temperature monitoring of a physical structure
BRPI0418100A (pt) * 2003-12-24 2007-04-17 Shell Int Research métodos para determinar um perfil de afluxo de fluìdo ao longo de uma região de afluxo permeável de um furo de poço subterráneo e de produzir óleo bruto de uma formação subterránea, e, aquecedor e sistema de sensoriamento de temperatura distribuìda
CN2783690Y (zh) * 2005-03-04 2006-05-24 孙文忠 带热电偶的铠装热电缆
NO324585B1 (no) * 2006-02-21 2007-11-26 Nexans Feildeteksjons-system
CN101109664A (zh) * 2007-08-21 2008-01-23 李亚滨 光纤温/湿度传感器及其制造方法和计量装置
CN101251633B (zh) * 2008-01-08 2010-12-08 上海华魏自动化设备有限公司 一种电缆安全传感光缆
RU2531292C2 (ru) * 2009-04-02 2014-10-20 Пентэйр Термал Менеджмент Ллк Нагревательный кабель с минеральной изоляцией, работающий по принципу скин-эффекта
KR101080564B1 (ko) * 2009-10-16 2011-11-04 민금자 전기장 및 자기장 차단용 발열 케이블
KR101008887B1 (ko) * 2010-10-19 2011-01-17 (주)진성이티에스 광센서 케이블을 포함하는 전기 가열 장치 및 이를 이용한 전기 가열 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102550344B1 (ko) * 2022-06-29 2023-07-03 이노크리시스템 주식회사 온도 측정 기능의 히팅 케이블, 이의 제조방법, 캘리브레이션 방법 및 이를 이용하는 가스 배관 모니터링 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP2755443B1 (en) 2017-01-04
KR101254293B1 (ko) 2013-04-12
CN103814623A (zh) 2014-05-21
WO2013036083A2 (ko) 2013-03-14
RU2014113468A (ru) 2015-10-20
EP2755443A4 (en) 2015-06-10
US20140238968A1 (en) 2014-08-28
RU2576515C2 (ru) 2016-03-10
WO2013036083A3 (ko) 2013-05-02
EP2755443A2 (en) 2014-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101254293B1 (ko) 스마트 기능을 보유한 지능형 히팅 케이블 및 그 제조방법
EP1829425B1 (en) Control of heating cable
US10620245B2 (en) Method and device for monitoring a submarine cable
CN108980504B (zh) 长输管线电伴热系统以及其铺设方法
KR101934726B1 (ko) 히팅케이블 절전형 스마트제어 및 감시장치
US10420173B2 (en) Integrated device and method for enhancing heater life and performance
KR100496994B1 (ko) 지중 전력케이블의 실시간 평가장치 및 그 방법
KR100754280B1 (ko) 전력 케이블 접속부 열화 검출 시스템 및 열화 검출 방법
CN108535570B (zh) 一种电缆负载测量装置及测量方法
JP5313597B2 (ja) 凍結防止ヒーターおよびその凍結防止システム
KR102074119B1 (ko) 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법
CN108316146A (zh) 一种桥梁道路用缆索及其加热控制装置
KR890003052B1 (ko) 띠형 전기발열장치
KR101449308B1 (ko) 광센서 케이블이 구비된 전력 케이블 및 이를 이용한 히팅 시스템
JP5313598B2 (ja) ヒーター用ケーブルとそれを備えた凍結防止ヒーター
CN203441530U (zh) 一种隧道顶部融冰系统
CN208309379U (zh) 一种桥梁道路用缆索及其加热控制装置
JP5298799B2 (ja) 電力ケーブルの課通電試験方法
CN213210817U (zh) 包覆式加热器和包覆式加热器控制系统
CN201117046Y (zh) 复合型模拟量线型感温火灾探测器
EP2637473B1 (en) Cable heating
CN103528289A (zh) 冷媒加热装置及具有其的空调器
CN202648278U (zh) 冷媒加热装置及具有其的空调器
CN217683883U (zh) 一种实现温度补偿的管道加温防冻装置
CN220525160U (zh) 一种全区域监测感温线

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
GRNT Written decision to grant
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160325

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170327

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180328

Year of fee payment: 6