KR20240005644A - Pipe freeze protection system - Google Patents
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Abstract
파이프 동파 방지 시스템은 금속층을 포함하는 파이프, 상기 파이프를 천장면 또는 벽면에 고정할 수 있도록 상기 파이프의 외주면에 결합되는 지지장치, 및 상기 지지장치에 연결되는 유도 가열장치를 포함할 수 있다.The pipe freeze prevention system may include a pipe including a metal layer, a support device coupled to the outer peripheral surface of the pipe so as to fix the pipe to a ceiling or wall, and an induction heating device connected to the support device.
Description
본 발명은 파이프 동파 방지 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a pipe freeze prevention system.
빌딩, 공장, 아파트 등 건축물에 수도, 가스, 소방용수 등의 유체를 공급하기 위하여 다양한 형태의 파이프가 사용되고 있고, 하수 등을 배출하기 위한 파이프도 사용되고 있다. 그런데 이러한 파이프들은 동절기에 외기 온도가 내려가면 동파의 위험이 있다.Various types of pipes are used to supply fluids such as water, gas, and firefighting water to buildings, factories, and apartments, and pipes are also used to discharge sewage, etc. However, these pipes are at risk of freezing and bursting when the outside temperature drops in the winter.
종래에는 파이프를 보온재로 감싸거나 발열이 되는 코일을 감아 동파를 방지하고자 했다. 그러나 발열 코일을 파이프에 감아 동파를 방지하는 시스템은 파이프에 전달되는 열전달효율이 떨어질 뿐만 아니라, 과열에 의한 화재의 위험이 있다. Previously, attempts were made to prevent freezing by wrapping pipes with insulating material or wrapping coils that generate heat. However, a system that prevents freezing by wrapping a heating coil around a pipe not only reduces the efficiency of heat transfer to the pipe, but also poses a risk of fire due to overheating.
본 발명은 건축물의 내부 또는 외부에 설치되는 다양한 목적의 파이프가 겨울철 외기 온도의 저하로 인하여 동파되는 것을 방지하는 파이프 동파 방지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a pipe freeze prevention system that prevents pipes for various purposes installed inside or outside a building from freezing due to a decrease in outdoor temperature in winter.
본 발명의 사상에 따른 파이프 동파 방지 시스템은, 금속층을 포함하는 파이프, 상기 파이프를 천장면 또는 벽면에 고정할 수 있도록 상기 파이프의 외주면에 결합되는 지지장치, 및 상기 지지장치에 연결되는 유도 가열장치를 포함할 수 있다. A pipe freeze prevention system according to the spirit of the present invention includes a pipe including a metal layer, a support device coupled to the outer peripheral surface of the pipe so as to fix the pipe to the ceiling or wall, and an induction heating device connected to the support device. may include.
상기 파이프는 상기 금속층의 내측에 배치되고 단열 재료를 포함하는 내층을 더 포함할 수 있다. The pipe may further include an inner layer disposed inside the metal layer and including an insulating material.
상기 파이프는 상기 금속층의 외측에 배치되고 단열 재료를 포함하는 외층을 더 포함할 수 있다. The pipe may further include an outer layer disposed outside the metal layer and including an insulating material.
상기 파이프는 상기 금속층의 내측에 배치되고 단열 재료를 포함하는 내층과 상기 금속층의 외측에 배치되고 단열 재료를 포함하는 외층을 더 포함할 수 있다. The pipe may further include an inner layer disposed inside the metal layer and including an insulating material and an outer layer disposed outside the metal layer and including an insulating material.
상기 유도 가열장치에 전원을 공급하는 외부 전원 공급 장치를 더 포함할 수 있다. It may further include an external power supply device that supplies power to the induction heating device.
상기 유도 가열장치는 전원을 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다. The induction heating device may further include a battery that supplies power.
상기 지지장치는, 상기 파이프의 외주면의 일부를 둘러싸도록 배치되는 몸체, 천장면 또는 벽면에 고정될 수 있도록 마련된 플랜지, 및 상기 몸체와 상기 플랜지를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다. The support device may include a body disposed to surround a portion of the outer peripheral surface of the pipe, a flange provided to be fixed to a ceiling or wall, and a connection portion connecting the body and the flange.
상기 몸체는 전도성 재료를 포함할 수 있다. 상기 유도 가열장치는 상기 몸체와 연결될 수 있다. The body may include a conductive material. The induction heating device may be connected to the body.
상기 플랜지는 비전도성 재료를 포함할 수 있다. 상기 유도 가열장치는 상기 몸체 또는 연결부와 연결될 수 있다. The flange may include a non-conductive material. The induction heating device may be connected to the body or connection part.
본 발명의 사상에 따른 파이프 동파 방지 시스템은, 금속층, 상기 금속층 내측에 배치되며 수지 재료로 형성되는 내층, 및 상기 금속층의 외측에 배치되며 수지 재료로 형성되는 외층을 포함하는 파이프, 상기 파이프의 외주면 일부를 둘러싸도록 배치되는 코일, 및 상기 코일의 양단이 접속되는 유도 가열장치를 포함할 수 있다. A pipe freeze prevention system according to the spirit of the present invention includes a pipe including a metal layer, an inner layer disposed inside the metal layer and made of a resin material, and an outer layer disposed outside the metal layer and made of a resin material, and an outer peripheral surface of the pipe. It may include a coil arranged to partially surround the coil, and an induction heating device to which both ends of the coil are connected.
본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템은 유도가열에 의해 파이프를 가열하기 때문에 열전달 효율이 뛰어나며 화재 발생의 위험이 없이 겨울철 외기 온도 저하로 인한 파이프의 동파를 방지할 수 있다. The pipe freeze prevention system according to an embodiment of the present invention has excellent heat transfer efficiency because it heats the pipe by induction heating, and can prevent pipe freeze and burst due to a drop in outdoor temperature in winter without the risk of fire.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 파이프 동파 방지 시스템의 측면도,
도 3은 와류 전류의 밀도와 깊이의 상관관계를 보여주는 그래프,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a diagram schematically showing a pipe freeze prevention system according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a side view of the pipe freeze prevention system of Figure 1;
Figure 3 is a graph showing the correlation between the density and depth of eddy current;
Figure 4 is a diagram schematically showing a pipe freeze prevention system according to another embodiment of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred examples of the disclosed invention, and at the time of filing this application, there may be various modifications that can replace the embodiments and drawings in this specification.
본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등의 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.The same reference numbers or symbols shown in each drawing of this specification indicate parts or components that perform substantially the same function. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.Terms used herein are used to describe embodiments and are not intended to limit and/or limit the disclosed invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. The existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not excluded in advance.
본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms containing ordinal numbers, such as "first", "second", etc., used in this specification may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are one It is used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
이하에서는, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 파이프 동파 방지 시스템의 단면도이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a pipe freeze prevention system according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a cross-sectional view of the pipe freeze prevention system of Figure 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동파 방지 시스템(1)은 파이프(10), 코일(20) 및 유도 가열장치(30)를 포함할 수 있다. 동파 방지 시스템(1)의 파이프(10)는 금속층(12)을 포함할 수 있다. 코일(20)은 파이프(10)의 외주면의 일부(a)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 코일(20)의 양단은 유도 가열장치(30)에 접속될 수 있다. Referring to Figures 1 and 2, the freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention may include a pipe 10, a coil 20, and an induction heating device 30. The pipe 10 of the freeze protection system 1 may include a metal layer 12. The coil 20 may be arranged to surround a portion (a) of the outer peripheral surface of the pipe 10. Both ends of the coil 20 may be connected to the induction heating device 30.
유도 가열장치(30)와 함께 고주파 변압 회로를 구성한 코일(20)에 교류 전류가 통과하면 암페어 주회 법칙에 따라 코일(20) 주위에 자기장이 형성된다. 파이프(10)의 금속층(12)은 자성과 전기 전도성을 갖기 때문에 코일(20)이 둘러싼 금속층(12) 부분(a)에서는 자성체의 운동이 일어나서 온도가 상승한다. When an alternating current passes through the coil 20, which forms a high-frequency transformer circuit with the induction heating device 30, a magnetic field is formed around the coil 20 according to Ampere's winding law. Since the metal layer 12 of the pipe 10 has magnetic properties and electrical conductivity, movement of the magnetic material occurs in portion (a) of the metal layer 12 surrounded by the coil 20, causing the temperature to rise.
파이프(10)의 반경방향 외측으로부터 중심방향으로 자기장의 크기가 감소하고, 암페어 법칙에 따라 전도체의 표면 측에 와류전류(Eddy Current)가 발생하게 된다. 와류전류의 방향(c)은 코일에 흐르는 전류의 방향(b)과 반대 방향이다. The size of the magnetic field decreases from the radial outer side of the pipe 10 toward the center, and an eddy current is generated on the surface of the conductor according to Ampere's law. The direction (c) of the eddy current is opposite to the direction (b) of the current flowing in the coil.
금속층(12)에 유도되는 와류전류에 의해 발열이 시작된다. 와류전류의 크기는 코일(20)에 의해 형성되는 자기장의 크기에 따라 결정되며, 금속층(12)의 저항의 크기는 금속층(12)의 비저항 계수와 투자율에 의해 결정된다. Heat generation begins due to the eddy current induced in the metal layer 12. The size of the eddy current is determined by the size of the magnetic field formed by the coil 20, and the size of the resistance of the metal layer 12 is determined by the resistivity coefficient and permeability of the metal layer 12.
열 에너지는 표피 현상과 역함수 관계를 가진다. 표피 현상은 위상을 보유한 전류가 도체에 유입될 때 도체의 표면에서부터 전류가 이동하지 못하는 마치 부도체와 같은 영역이 생기는 현상이다. 이러한 현상은 도체의 저항을 증가시키고 통전이 불가능한 영역과 와류전류의 발생 깊이가 중첩되면 발열량이 줄어들게 된다. 표면 쪽에서 빠른 가열을 위해 주파수를 무한정 올리는 방법은 일정 주파수까지는 비례적 열 효율을 가지지만 일정 주파수 이상이 되면 통전이 불가능한 영역이 증가하여 오히려 온도가 상승하지 않게 된다. Thermal energy has an inverse relationship with the skin phenomenon. The skin phenomenon is a phenomenon in which, when a phase-bearing current flows into a conductor, an insulator-like region is created where the current cannot move from the surface of the conductor. This phenomenon increases the resistance of the conductor, and when the area where conduction is not possible and the depth of eddy current generation overlap, the amount of heat generated is reduced. The method of infinitely increasing the frequency for rapid heating on the surface has proportional thermal efficiency up to a certain frequency, but when the frequency exceeds a certain frequency, the area where electricity cannot be passed increases and the temperature does not rise.
코일(20)은 낮은 저항을 유지할수록 높은 교류 전류를 통전할 수 있게 하여 와류 전류의 발생량을 늘리고 낮은 주파수를 유지하게 하여 가열의 깊이(d)를 증가시킨다. As the coil 20 maintains a low resistance, a high alternating current can be passed, increasing the amount of eddy current generated and maintaining a low frequency, thereby increasing the depth of heating (d).
도 3은 와류 전류의 밀도와 깊이의 상관관계를 보여주는 그래프이다. 도 3을 참조하면, 도 3의 ix는 코일(20)의 내측으로 떨어진 거리 x에서의 전류의 세기이며, io는 금속층(12)이 코일(20)과 닿아 있는 경우 금속층(12)의 표피에서 흐르는 전류의 강도이다. do는 전류의 주파수에 의해 결정되는 상수로 코일에서의 거리가 가까워질수록 전류의 밀도가 높아지고 이에 따른 와전류의 발생도 높아진다. Figure 3 is a graph showing the correlation between the density and depth of eddy current. Referring to FIG. 3, i x in FIG. 3 is the intensity of the current at a distance It is the intensity of the electric current flowing in the epidermis. d o is a constant determined by the frequency of the current. As the distance from the coil gets closer, the density of the current increases and the generation of eddy current increases accordingly.
파이프(10)의 금속층(12)은 열전도율이 크기 때문에 유도 가열에 따른 열에너지를 주변으로 전파시킬 수 있다. 금속층(12)은 산소나 유기용제의 관내 침투를 방지하고, 파이프(10)의 내압성능을 향상시킨다. 또한, 파이프(10)의 금속층(12)은 적절한 강성으로 파이프(10)의 처짐이나 휨을 방지하며, 배관 시 파이프의 굴곡이 필요한 경우 굴곡된 형상을 유지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(1)의 금속층(12)은 알루미늄을 포함할 수 있다.Since the metal layer 12 of the pipe 10 has high thermal conductivity, heat energy resulting from induction heating can be propagated to the surroundings. The metal layer 12 prevents oxygen or organic solvents from penetrating into the pipe and improves the pressure resistance performance of the pipe 10. In addition, the metal layer 12 of the pipe 10 has appropriate rigidity to prevent the pipe 10 from sagging or bending, and can maintain the curved shape when the pipe needs to be bent during piping. The metal layer 12 of the pipe freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention may include aluminum.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동파 방지 시스템(1)의 파이프(10)는 금속층(12)의 내측에 배치되는 내층(13)을 포함할 수 있다. 내층(13)은 단열 재료 또는 수지 재료를 포함할 수 있다. 내층(13)은 낮은 열전도율을 갖기 때문에 유도 가열에 의해 금속층(12)에 발생한 열에너지가 내층(13) 또는 내층(13)의 내부에 있는 유체로 전달되지 않고 금속층(12)을 따라서 멀리 전파될 수 있다. 내층(13)과 금속층(12) 사이에는 내층(13)과 금속층(12)의 접합을 위한 접착층(미도시)이 마련될 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the pipe 10 of the freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention may include an inner layer 13 disposed inside the metal layer 12. The inner layer 13 may include an insulating material or a resin material. Since the inner layer 13 has a low thermal conductivity, the heat energy generated in the metal layer 12 by induction heating is not transmitted to the inner layer 13 or the fluid inside the inner layer 13 and may propagate far along the metal layer 12. there is. An adhesive layer (not shown) may be provided between the inner layer 13 and the metal layer 12 to bond the inner layer 13 and the metal layer 12.
내층(13)은 내열성, 위생성, 내약품성의 특징을 갖는다. 따라서, 내층(13)은 내부를 통과하는 고온의 유체에 의해 파손되지 않고, 내부를 유동하는 유체의 열전달효율을 떨어뜨리지 않으며, 내부를 유동하는 유체에 의해 부식되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(1)의 내층(13)은 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. The inner layer 13 has the characteristics of heat resistance, hygiene, and chemical resistance. Therefore, the inner layer 13 is not damaged by the high-temperature fluid passing therein, does not reduce the heat transfer efficiency of the fluid flowing therein, and is not corroded by the fluid flowing therein. The inner layer 13 of the pipe freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention may include polyethylene.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동파 방지 시스템(1)의 파이프(10)는 금속층(12)의 외측에 배치되는 외층(11)을 포함할 수 있다. 외층(11)은 단열 재료 또는 수지 재료를 포함할 수 있다. 외층(11)은 낮은 열전도율을 갖기 때문에 유도 가열에 의해 금속층(12)에 발생한 열에너지가 외층(11) 또는 파이프(10)의 외부로 전달되지 않고 금속층(12)을 따라서 멀리 전파될 수 있다. 외층(11)과 금속층(12) 사이에는 외층(11)과 금속층(12)의 접합을 위한 접착층(미도시)이 마련될 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the pipe 10 of the freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention may include an outer layer 11 disposed outside the metal layer 12. The outer layer 11 may include an insulating material or a resin material. Since the outer layer 11 has low thermal conductivity, the heat energy generated in the metal layer 12 by induction heating is not transmitted to the outside of the outer layer 11 or the pipe 10 but can propagate far along the metal layer 12. An adhesive layer (not shown) may be provided between the outer layer 11 and the metal layer 12 to bond the outer layer 11 and the metal layer 12.
외층(11)은 내열성, 위생성, 내약품성의 특징을 갖는다. 따라서, 외층(11)은 금속층(12)의 파손 또는 부식을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(1)의 외층(11)은 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. The outer layer 11 has the characteristics of heat resistance, hygiene, and chemical resistance. Therefore, the outer layer 11 can prevent damage or corrosion of the metal layer 12. The outer layer 11 of the pipe freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention may include polyethylene.
접착층(미도시)은 접착성 수지를 포함할 수 있다. 내층(13)과 금속층(12), 금속층(12)과 외층(11)은 각각 제1 접착층(미도시) 및 제2 접착층(미도시)에 의해 화학적으로 접착될 수 있다. 제1 접착층(미도시)과 제2 접착층(미도시)에 의하여 파이프(10)를 굴곡 변형시키더라도 층간 분리가 발생되지 않을 수 있다. The adhesive layer (not shown) may include an adhesive resin. The inner layer 13 and the metal layer 12, and the metal layer 12 and the outer layer 11 may be chemically bonded to each other by a first adhesive layer (not shown) and a second adhesive layer (not shown). Even if the pipe 10 is bent and deformed by the first adhesive layer (not shown) and the second adhesive layer (not shown), separation between layers may not occur.
본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(1)의 유도 가열장치(30)는 코일(20)에 흐르는 교류 전류의 주파수를 조절할 수 있도록 마련될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(1)의 파이프(10)와 같이 다층 복합관 구조에서는 주파수의 조정에 따라 열의 침투 깊이(d)와 발열 효율 조정이 가능하며, 저주파로 갈수록 열의 침투 깊이(d)가 커질 수 있다. The induction heating device 30 of the pipe freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention may be provided to adjust the frequency of the alternating current flowing through the coil 20. In a multi-layer composite pipe structure, such as the pipe 10 of the pipe freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention, heat penetration depth (d) and heat generation efficiency can be adjusted according to frequency adjustment, and heat penetration increases as the frequency increases. Depth (d) can increase.
다음 <표 1>은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(1)의 주파수를 결정하기 위한 실험 결과를 나타낸 것이다. 실험에 사용된 금속층을 포함하는 파이프는 외층의 두께가 2mm인 파이프를 사용했다. 동일한 45V의 전압에서 금속층의 온도가 상승하는 시간을 측정한 실험이며, 60℃까지 빠르게 도달할 수 록 주파수가 적절하게 조정되었음을 확인할 수 있다. The following <Table 1> shows the results of an experiment to determine the frequency of the pipe freeze prevention system (1) according to an embodiment of the present invention. The pipe containing the metal layer used in the experiment had an outer layer thickness of 2 mm. This is an experiment that measures the time for the temperature of the metal layer to rise at the same voltage of 45V, and it can be confirmed that the frequency has been appropriately adjusted as it quickly reaches 60℃.
다음 <표 2>는 각 주파수에 따른 심부 가열 깊이를 측정하여 나타낸 것이다. The following <Table 2> shows the measured depth of deep heating according to each frequency.
유도가열 장치의 주파수는 파이프의 형상 또는 구조에 따라서 적절하게 조절되어야 하는데, 실험에 따르면 외층의 두께가 2mm이고 외층의 내측에 금속층이 배치된 경우 100kHz 내지 150kHz의 교류전류를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(1)은 유도 가열장치(30)에 전원을 공급하는 외부 전원 공급 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 유도 가열장치는 외부 전원 공급 장치(미도시)에 의해 지속적이고 안정적으로 전원을 공급받을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(1)의 유도 가열장치(30)는 전원을 공급하는 배터리(미도시)를 포함할 수 있다. 배터리를 포함하는 유도 가열장치는 외부 전원 공급 장치 없이 배터리에 의해 전원을 공급받기 때문에 설치가 용이할 수 있다. The frequency of the induction heating device must be appropriately adjusted depending on the shape or structure of the pipe. According to experiments, when the thickness of the outer layer is 2 mm and the metal layer is disposed inside the outer layer, it is preferable to use an alternating current of 100 kHz to 150 kHz. The pipe freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention may include an external power supply device (not shown) that supplies power to the induction heating device 30. The induction heating device can be continuously and stably supplied with power by an external power supply (not shown). The induction heating device 30 of the pipe freeze prevention system 1 according to an embodiment of the present invention may include a battery (not shown) that supplies power. An induction heating device that includes a battery may be easy to install because it is powered by the battery without an external power supply.
가해지는 전류 또는 전압의 크기 변화는 와류 전류의 발생량에 차이를 가져올 뿐이고, 가열 깊이는 주파수에 의해서 결정되기 때문에 전원의 전압을 소형 배터리에서 공급 가능한 수준으로 낮춘다고 하더라도 가열 시간이 오래 걸릴 뿐 가열 깊이는 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템은 배터리에 의한 전원 공급으로도 구현이 가능하다.Changes in the size of the applied current or voltage only result in a difference in the amount of eddy current generated, and since the heating depth is determined by frequency, even if the voltage of the power source is lowered to a level that can be supplied by a small battery, the heating time will only take a long time. can be applied equally. Therefore, the pipe freeze prevention system according to an embodiment of the present invention can be implemented even with power supplied by a battery.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. Figure 4 is a diagram schematically showing a pipe freeze prevention system according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(2) 파이프(10), 지지장치(40) 및 유도 가열장치(30)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(2)의 파이프(10)는 금속층(12), 내층(13), 및 외층(11)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the pipe freeze prevention system 2 according to an embodiment of the present invention may include a pipe 10, a support device 40, and an induction heating device 30. The pipe 10 of the pipe freeze prevention system 2 according to an embodiment of the present invention may include a metal layer 12, an inner layer 13, and an outer layer 11.
본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(2)의 파이프(10) 및 유도 가열장치(30)는 도 1 및 도 2에 도시된 파이프(10) 및 유도 가열장치(30)와 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 따라서, 파이프(10) 및 유도 가열장치(30)에 관한 구체적인 설명은 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(1)에 관한 설명으로 갈음한다. The pipe 10 and the induction heating device 30 of the pipe freeze prevention system 2 according to an embodiment of the present invention are the same as the pipe 10 and the induction heating device 30 shown in FIGS. 1 and 2 or May include similar configurations. Accordingly, the detailed description of the pipe 10 and the induction heating device 30 is replaced with a description of the pipe freeze prevention system 1 according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 동파 방지 시스템(2)의 지지장치(40)는 파이프(10)의 외주면에 결합될 수 있다. 지지장치(40)는 파이프(10)를 벽, 천장 또는 바닥 등에 매달거나 고정할 수 있다. The support device 40 of the pipe freeze prevention system 2 according to an embodiment of the present invention may be coupled to the outer peripheral surface of the pipe 10. The support device 40 can suspend or secure the pipe 10 to a wall, ceiling, or floor.
지지장치(40)는 전류가 흐를 수 있도록 자성과 전기 전도성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 지지장치(40)의 양단은 유도 가열장치(30)에 접속될 수 있다. 지지장치(40)는 유도 가열장치(30)와 함께 고주파 변압 회로를 구성할 수 있다. The support device 40 may be made of a material that has magnetic properties and electrical conductivity to allow current to flow. Both ends of the support device 40 may be connected to the induction heating device 30. The support device 40 can form a high-frequency transformer circuit together with the induction heating device 30.
본 발명의 일 실시예에 따른 동파 방지 시스템(2)의 지지장치(40)는 파이프(10)의 외주면의 일부(e)를 둘러싸도록 배치되는 몸체(41), 지지장치(40)를 천장면 또는 벽면에 고정할 수 있도록 마련된 플랜지(42), 및 몸체(41)와 플랜지(42)를 연결하는 연결부(43)를 포함할 수 있다. 플랜지(42)에는 지지장치(40)를 천장면 또는 벽면에 고정하기 위한 고정홀(45)이 마련될 수 있다. The support device 40 of the freeze prevention system 2 according to an embodiment of the present invention includes a body 41 arranged to surround a portion (e) of the outer peripheral surface of the pipe 10, and the support device 40 on the ceiling surface. Alternatively, it may include a flange 42 provided to be fixed to the wall, and a connection portion 43 connecting the body 41 and the flange 42. The flange 42 may be provided with a fixing hole 45 for fixing the support device 40 to the ceiling or wall.
본 발명의 일 실시예에 따른 동파 방지 시스템(2)의 지지장치(40)의 몸체(41)는 자성과 전기 전도성을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 유도 가열장치(30)는 지지장치(40)의 몸체(41)와 전선(44)으로 연결될 수 있다. The body 41 of the support device 40 of the freeze prevention system 2 according to an embodiment of the present invention may include a material having magnetic and electrical conductivity. The induction heating device 30 may be connected to the body 41 of the support device 40 and an electric wire 44.
본 발명의 일 실시예에 따른 동파 방지 시스템(2)의 지지장치(40)의 플랜지(42)는 비전도성 재료를 포함할 수 있고, 전도성 재료로 형성된 몸체와 비전도성 재료로 형성된 플랜지(42)를 연결하는 연결부(43)는 전도성 재료를 포함할 수 있다. 유도 가열장치(30)는 연결부(43)와 전선(44)으로 연결될 수 있다. The flange 42 of the support device 40 of the freeze prevention system 2 according to an embodiment of the present invention may include a non-conductive material, and the body formed of a conductive material and the flange 42 formed of a non-conductive material. The connection portion 43 connecting may include a conductive material. The induction heating device 30 may be connected to the connection portion 43 and the wire 44.
지지장치(40)에 교류 전류가 통과하면 암페어 주회 법칙에 따라 지지장치(40) 주위에 자기장이 형성된다. 파이프(10)의 금속층(12)은 자성과 전기 전도성을 갖기 때문에 지지장치(40)가 둘러싼 금속층(12) 부분(e)에서는 자성체의 운동이 일어나서 온도가 상승한다.When an alternating current passes through the support device 40, a magnetic field is formed around the support device 40 according to Ampere's law of circulation. Since the metal layer 12 of the pipe 10 has magnetic properties and electrical conductivity, movement of the magnetic material occurs in the portion (e) of the metal layer 12 surrounded by the support device 40, causing the temperature to rise.
지지장치(40)는 도 1 및 도 2에 도시된 코일(20)과 동일 또는 유사한 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 지지장치(40)에 의해 금속층(12)에 유도 가열 현상에 대한 설명은 도 1 및 도 2의 실시예에 관한 설명으로 갈음한다. 금속층(12)에 유도되는 열에너지의 크기는 지지장치(40)의 너비(e), 다시 말해서 지지장치(40)가 둘러싸고 있는 금속층(12)의 너비(e)와 비례할 수 있다. The support device 40 may perform the same or similar function as the coil 20 shown in FIGS. 1 and 2. Accordingly, the description of the phenomenon of induction heating of the metal layer 12 by the support device 40 is replaced with the description of the embodiment of FIGS. 1 and 2. The amount of thermal energy induced in the metal layer 12 may be proportional to the width (e) of the support device 40, that is, the width (e) of the metal layer 12 surrounding the support device 40.
상기에서는 본 발명의 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀 둔다.In the above, the configuration and features of the present invention have been described based on the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited thereto, and various changes or modifications may be made within the spirit and scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art, and therefore, it is stated that such changes or modifications fall within the scope of the appended patent claims.
1, 2: 파이프 동파 방지 시스템
10: 파이프
11: 외층
12: 금속층
13: 내층
20: 코일
30: 유도 가열장치
40: 지지장치
41: 몸체
42: 플랜지
43: 연결부
44: 전선
45: 고정홀1, 2: Pipe freeze prevention system 10: Pipe
11: outer layer 12: metal layer
13: inner layer 20: coil
30: Induction heating device 40: Support device
41: body 42: flange
43: connection 44: wire
45: fixing hole
Claims (7)
상기 파이프를 천장면 또는 벽면에 고정할 수 있도록 상기 파이프의 외층의 외주면에 결합되는 지지장치; 및
상기 지지장치를 따라 상기 파이프의 둘레 방향으로 전류가 흐르도록 상기 지지장치의 양단에 연결되고, 상기 파이프의 형상 또는 구조에 따라 상기 파이프의 중간층인 금속층에서 열이 발생하도록 열이 침투하는 깊이와 발열 효율을 조정하기 위해 상기 지지장치에 흐르는 교류전류의 주파수를 조절할 수 있도록 마련되는 유도 가열장치;를 포함하고,
상기 유도 가열장치에 의해 상기 지지장치가 둘러싸인 부분의 상기 금속층에는 상기 지지장치에 흐르는 전류와 반대 방향인 파이프의 둘레 방향으로 와류전류가 흐르는 파이프 동파 방지 시스템.A pipe having a multi-layer composite pipe structure including a metal layer for heat generation, an inner layer disposed on the inside of the metal layer and containing a resin material, and an outer layer disposed on the outside of the metal layer and containing a resin material;
a support device coupled to the outer peripheral surface of the outer layer of the pipe so as to fix the pipe to a ceiling or wall; and
It is connected to both ends of the support device so that current flows in the circumferential direction of the pipe along the support device, and the depth of heat penetration and heat generation so that heat is generated in the metal layer that is the middle layer of the pipe depending on the shape or structure of the pipe. It includes an induction heating device provided to adjust the frequency of the alternating current flowing through the support device to adjust efficiency,
A pipe freeze prevention system in which an eddy current flows in a circumferential direction of the pipe opposite to the current flowing in the support device in the metal layer of the portion where the support device is surrounded by the induction heating device.
상기 유도 가열장치에 전원을 공급하는 외부 전원 공급 장치를 더 포함하는 파이프 동파 방지 시스템.According to paragraph 1,
A pipe freeze prevention system further comprising an external power supply device that supplies power to the induction heating device.
상기 유도 가열장치는 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는 파이프 동파 방지 시스템.According to paragraph 1,
The pipe freeze prevention system further includes a battery that supplies power to the induction heating device.
상기 지지장치는,
상기 파이프의 외주면의 일부를 둘러싸도록 배치되는 몸체;
천장면 또는 벽면에 고정될 수 있도록 마련된 플랜지; 및
상기 몸체와 상기 플랜지를 연결하는 연결부;를 포함하는 파이프 동파 방지 시스템.According to paragraph 1,
The support device is,
a body arranged to surround a portion of the outer peripheral surface of the pipe;
A flange provided so that it can be fixed to the ceiling or wall; and
A pipe freeze prevention system including a connection part connecting the body and the flange.
상기 몸체는 전도성 재료를 포함하고,
상기 유도 가열장치는 상기 몸체와 연결되는 파이프 동파 방지 시스템.According to paragraph 4,
The body includes a conductive material,
The induction heating device is a pipe freeze prevention system connected to the body.
상기 플랜지는 비전도성 재료를 포함하고,
상기 유도 가열장치는 상기 몸체 또는 연결부와 연결되는 파이프 동파 방지 시스템.According to paragraph 4,
The flange includes a non-conductive material,
The induction heating device is a pipe freeze prevention system connected to the body or connection part.
상기 파이프의 외층의 외주면 일부를 둘러싸도록 배치되는 코일; 및
상기 코일을 따라 상기 파이프의 둘레 방향으로 전류가 흐르도록 상기 코일의 양단에 접속되고, 상기 파이프의 형상 또는 구조에 따라 상기 파이프의 중간층인 금속층에서 열이 발생하도록 열이 침투하는 깊이와 발열 효율을 조정하기 위해 상기 코일에 흐르는 교류 전류의 주파수를 조절할 수 있도록 마련되는 유도 가열장치;를 포함하고,
상기 유도 가열장치에 의해 상기 코일이 둘러싸인 부분의 상기 금속층에는 상기 코일에 흐르는 전류와 반대 방향인 파이프의 둘레 방향으로 와류 전류가 흐르는 파이프 동파 방지 시스템.A pipe having a multi-layer composite pipe structure including a metal layer for heat generation, an inner layer disposed on the inside of the metal layer and made of a resin material, and an outer layer disposed on the outside of the metal layer and made of a resin material;
a coil arranged to surround a portion of the outer peripheral surface of the outer layer of the pipe; and
It is connected to both ends of the coil so that current flows in the circumferential direction of the pipe along the coil, and the depth of heat penetration and heat generation efficiency are adjusted so that heat is generated in the metal layer, which is the middle layer of the pipe, depending on the shape or structure of the pipe. It includes an induction heating device provided to adjust the frequency of the alternating current flowing through the coil in order to adjust,
A pipe freeze prevention system in which an eddy current flows in the circumferential direction of the pipe opposite to the current flowing in the coil in the metal layer of the portion where the coil is surrounded by the induction heating device.
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