WO2021194002A1 - 난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관 - Google Patents

난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관 Download PDF

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WO2021194002A1
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Definitions

  • the present invention relates to a heating cable for heating and a heating pipe using the same, and more particularly, to a heating pipe used in an electric boiler system for heating using electric energy, carbon fiber is formed to emit far-infrared rays and negative ions. It is designed to be of great help to health care as well as prevention.
  • the present invention constitutes a heating wire that generates heat by receiving power, and the carbon fiber absorbs heat energy emitted from the heating wire and emits far infrared rays and negative ions. It relates to a heating cable for heating capable of fundamentally preventing problems and a heating pipe using the same.
  • the most representative ondol system among indoor heating methods is a generic term for methods that supply heat to the floor and use the heat to raise the temperature of the room.
  • the most widely used boiler system is fuel such as oil or gas Heating water is heated by using the heat generated when the furnace is burned, and the high-temperature heating water produced in this way is supplied to the hot water pipe installed inside the floor to increase the temperature of the room.
  • Such a combustion boiler system supplies heat energy generated by combustion of fuel to heating water through a heat exchange method, but has a disadvantage in that a significant amount of heat energy is lost in the process of heat exchange.
  • the combustion type boiler system has a problem that air pollutants such as NOx are generated in the process of burning fuel.
  • a prior art document, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1623545 'heating tube for heating' is provided with a heating wire and a heating medium inside a pipe tube whose both sides in the longitudinal direction are sealed, and is generated from the heating wire. It is a method of heating a heating medium with thermal energy and supplying thermal energy to the room through this, and has a structure in which power is supplied to the heating wire through the covers formed on both sides of the pipe tube.
  • the present invention is a heat transfer tube for heating used in an electric boiler system for heating using electric energy, by configuring carbon fiber to emit far infrared rays and negative ions, which is great for preventing air pollution as well as for health care.
  • An object of the present invention is to provide a heating cable for heating that can help and a heat transfer pipe for heating using the same.
  • the present invention constitutes a heating wire that generates heat by receiving power, and the carbon fiber absorbs heat energy emitted from the heating wire and emits far infrared rays and negative ions.
  • An object of the present invention is to provide a heating cable for heating capable of fundamentally preventing problems and a heat transfer pipe for heating using the same.
  • the present invention configures a low-temperature carbon heater together with a high-temperature heating cable for heating, and uses the carbon heater to prevent freezing of the heat transfer tube during non-radiation, using minimal power during non-radiation such as going out.
  • An object of the present invention is to provide a heating cable for heating capable of preventing freezing and a heat transfer pipe for heating using the same.
  • a heating cable for heating includes a heating core disposed at the center of the heating cable and receiving commercial power to emit heat; an insulator forming the outer shape of the heating cable; and carbon fibers configured between the heating core and the insulator and absorbing at least a portion of thermal energy emitted from the heating core to emit at least one of anions and far-infrared rays.
  • the carbon fiber may be configured to surround the outer surface of the heating core.
  • the insulator a first insulating coating configured to surround the heating core; and a second insulating coating configured to surround the first insulator, wherein the carbon fiber may be configured between the first insulating coating and the second insulating coating.
  • both ends are sealed by a sealing cover and a hollow heating pipe filled with heating water inside; and the heating cable for heating configured inside the heating pipe.
  • the heating core is connected to an external power supply through at least one of the two sealing covers configured on both sides of the heating pipe, and the carbon fiber is at least a portion between the two sealing covers configured on both sides of the heating pipe.
  • a carbon heating wire configured inside the heating pipe and operated independently of the heating cable for heating; may further include.
  • a water temperature sensor configured on one side of the heating pipe to measure the temperature of the heating water; a switching unit for supplying or blocking commercial power to at least one of the heating cable for heating and the carbon heating wire; and a heat control unit for controlling the operation of the switching unit according to the temperature of the heating water measured by the water temperature sensor to operate at least one of the heating cable for heating and the carbon heating wire.
  • the heating control unit may operate the carbon heating wire for low-temperature heating, and the heating cable for heating may be operated for high-temperature heating.
  • the heating control unit may communicate with a controller for heating operated by a user and an IoT-based sensor network, operate the carbon heating wire during non-radiation, and operate the heating cable for heating during heating.
  • the heating control unit operates the carbon heating wire when the temperature of the heating water measured by the water temperature sensor is lower than the freezing temperature and higher than the minimum required temperature, and when the temperature is lower than the minimum required temperature, the heating cable for heating can operate.
  • the present invention has the advantage of emitting far-infrared rays and negative ions along with heating by configuring the carbon fiber in the heat transfer tube for heating used in the electric boiler system for heating using electric energy.
  • the present invention has the advantage of being able to not only prevent air pollution due to combustion of fuel in advance, but also greatly help the user's health care.
  • the present invention constitutes a heating wire that generates heat by receiving power, and the carbon fiber absorbs heat energy emitted from the heating wire and emits far infrared rays and negative ions.
  • the present invention has the advantage of being able to fundamentally prevent problems occurring in the method of directly connecting the power source to the carbon fiber while sufficiently emitting far-infrared rays and negative ions using the carbon fiber.
  • the present invention configures a low-temperature carbon heater together with a high-temperature heating cable for heating, and uses the carbon heater to prevent freezing of the heat transfer tube during non-radiation, using minimal power during non-radiation such as going out. It has the advantage of preventing freezing.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a heating cable for heating according to the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating another embodiment of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a heat transfer pipe for heating using a heating cable for heating according to the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram illustrating another embodiment of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a configuration diagram illustrating another embodiment of FIG. 3 .
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for controlling the heat generation control unit shown in FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating another embodiment of FIG. 6 .
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a heating cable for heating according to the present invention.
  • the heating cable 100 for heating of the present invention includes a heating core 110 , an insulator 120 , and carbon fiber 130 .
  • the heating core 110 is disposed in the longitudinal direction at the center of the heating cable 100, and receives commercial power from the outside to emit heat.
  • the insulator 120 forms the outer shape of the heating cable 100 , and may be made of a material having heat-resistance capability to withstand thermal energy emitted from the heating core 110 as well as insulation performance to block electricity.
  • the carbon fiber 130 is configured between the heating core 110 and the insulator 120 , and absorbs at least a portion of thermal energy emitted from the heating core 110 to emit at least one of negative ions and far-infrared rays.
  • the carbon fiber 130 may be configured to surround the outer surface of the heating core 110 as shown in FIG. 1 .
  • the carbon fiber 130 may absorb some of the thermal energy generated by the heating core 110 to emit radiant heat along with far infrared rays and negative ions.
  • the carbon fiber 130 also has a property of flowing electricity well, as it is configured to be in contact with the heating core 110 , a portion of the electricity supplied to the heating core 110 may also flow to the carbon fiber 130 .
  • the problem that is caused by directly supplying electricity to both sides of the carbon fiber 130 before is, in a state in which electricity is connected to both sides of the carbon fiber 130 configured in a line form, as some fiber yarns of the carbon fiber 130 are cut. Since it occurs because the flow of electricity is not smooth, as shown in FIG. 1 , when the carbon fiber 130 is configured to surround the carbon fiber 130 on the outer surface of the heating core 110 , as the fiber yarn of the carbon fiber 130 is cut Problems that arise can be minimized.
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating another embodiment of FIG. 1 .
  • the insulator 120 may include a first insulating coating 121 configured to surround the heating core 110 and a second insulating coating 122 configured to surround the first insulator 121 . have.
  • the carbon fiber 130 may be formed between the first insulating coating 121 and the second insulating coating 122 , that is, on the outer surface of the first insulating coating 121 .
  • the carbon fiber 130 shown in FIG. 2 may absorb at least a portion of the thermal energy generated by the heating core 110 while fundamentally blocking the supply of electricity to emit far-infrared rays, negative ions, and radiant heat.
  • the heat transfer tube for heating using the heating cable for heating described above will be described, and the configuration of the heating system (boiler system) including the heating tube for heating can be variously applied according to the needs of those skilled in the art, so it is not limited to a specific one. .
  • FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a heat transfer pipe for heating using a heating cable for heating according to the present invention.
  • the heating pipe (A) for heating of the present invention includes a heating pipe 200 and a heating cable 100 for heating of any one of FIGS. 1 and 2 .
  • the heating pipe 200 is a hollow pipe whose both ends are sealed by the sealing cover 210 and filled with heating water inside, has heat resistance and is composed of a reinforced synthetic resin pipe (XL-Pipe; PE pipe) for ease of construction.
  • XL-Pipe reinforced synthetic resin pipe
  • heating cable 100 for heating described above is configured inside the heating pipe 200, and heating water for heating may be filled.
  • heating core 100 of the heating cable 100 must be connected to an external commercial power source (external power source)
  • two sealing covers configured on both sides of the heating pipe 200 as shown in the enlarged part shown in the lower part of FIG. It may be connected to an external power source through at least one of 210 .
  • the carbon fiber 130 since the carbon fiber 130 is not connected to an external power source, it does not extend to the outside of the sealing cover 210 , and is configured in at least a portion of between the two sealing covers 210 configured on both sides of the heating pipe 200 .
  • FIG. 4 is a configuration diagram illustrating another embodiment of FIG. 3 .
  • the heat pipe (A) for heating of the present invention may further include a carbon heating wire 300 configured inside the heating pipe 200 and operated independently of the heating cable 100 for heating.
  • the carbon heating wire 300 may include a carbon core 310 connected to an external commercial power source, and an insulator 320 formed to surround the carbon core 310 .
  • the carbon heating wire 300 can be used for low temperature, and the heating cable 100 for heating shown in FIGS. 1 and 2 can be used for high temperature.
  • a high-temperature heating cable 100 may be used for heating in winter, and a low-temperature carbon heating wire 300 may be used to prevent freezing of the heating pipe 200 when heating is not performed.
  • the present invention uses the carbon heating wire 300 for low temperatures, thereby preventing overheating and burnout during non-radiation and using minimal electrical energy to prevent freezing, as well as continuously emitting far-infrared rays and negative ions. have.
  • FIG. 5 is a configuration diagram illustrating another embodiment of FIG. 3 .
  • the heat pipe (A) for heating includes a water temperature sensor 410 , a switching unit 420 , and a heat generation control unit 430 .
  • the water temperature sensor 410 is configured on one side of the heating pipe 200 , for example, the sealing cover 210 , and may measure the temperature of the heating water filled in the heating pipe 200 .
  • the switching unit 420 supplies or cuts off the commercial power source 440 to at least one of the heating cable 100 and the carbon heating wire 300 for heating. As a matter of course, it may be configured inside the sealing cover 210 according to the present invention.
  • the heating control unit 430 controls the operation of the switching unit 420 according to the temperature of the heating water measured by the water temperature sensor 410 to operate at least one of the heating cable for heating and the carbon heating wire, as described above. 300 may be operated for low-temperature heating, and the heating cable 100 for heating may be operated for high-temperature heating.
  • the heat control unit 430 may be configured inside the sealing cover 210 like the switching unit 420 .
  • the water temperature sensor 410 , the switching unit 420 , and the heat control unit 430 may be configured as one module to be coupled to the sealing cover 210 .
  • the water temperature sensor 410 may be configured inside the sealing cover 210 .
  • the switching unit 420 may be configured inside the sealing cover 210 .
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for controlling the heat generation control unit shown in FIG. 5 .
  • the heat control unit 430 may be interlocked to communicate with a heating controller (eg, a room controller or a smart phone) operated by a user and an IoT-based sensor network (S110).
  • a heating controller eg, a room controller or a smart phone
  • IoT-based sensor network S110
  • the heat control unit 430 may control the operation of the heating cable 100 for heating in response to the user's operation (S130).
  • the heat control unit 430 may be switched to a non-discharge operation.
  • the heat control unit 430 measures the temperature of the heating water inside the heating pipe 200 through the water temperature sensor 410 (S140), and when the temperature of the heating water falls below the freezing temperature (S150), for low temperature By operating the carbon heating wire 300 operated as (S160), it is possible to prevent freezing of the heating pipe 200.
  • a plurality of heat transfer tubes (A) for heating are installed in one room, and a heat control unit 430 may be configured for each heating pipe 200 .
  • the plurality of heat control units 430 may be operated to heat at least one according to a control signal transmitted from the user's heating controller while interworking with the IoT-based sensor network.
  • the entire heating pipe (A) installed on the floor is operated, and when the desired temperature is reached, only the heating pipe (A) installed in the outer part (part close to the wall) among all the heating pipes (A) for heating
  • the indoor temperature it is possible to keep the indoor temperature constant by blocking the inflow of cold outside air and preventing the indoor thermal energy from leaking to the outside using the minimum power.
  • the carbon heating wire 300 alone may not prevent freezing of the heating pipe 200 .
  • the present invention can operate the heating cable 100 for heating when the temperature of the heating water is rapidly lowered even during non-discharge, and this will be described below.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating another embodiment of FIG. 6 .
  • the heating control unit 430 checks the temperature of the heating water measured by the water temperature sensor 410 ( S210 ), and the temperature of the checked heating water is lower than the freezing temperature ( T1 ) and the lowest required temperature for thermal insulation. If it is higher than (T2), by operating the carbon heating wire 300 (S230), it can be operated in the keep warm mode.
  • the freezing temperature (T1) is the temperature at which heating water, which is a liquid, changes to a solid phase
  • the minimum temperature required for thermal insulation (T2) refers to the lowest temperature among the temperatures at which the thermal insulation state can be maintained by the carbon heating wire (300).
  • A Heat pipe for heating
  • heating core 120 insulator
  • first insulating coating 122 second insulating coating
  • switching unit 440 commercial power
  • the present invention can be widely used in the field of indoor heating, boiler system, in particular, in the field of heating and boiler systems using electricity, as well as in similar or related fields, and can improve reliability and competitiveness of products and systems to which the present invention is applied. can

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Abstract

본 발명은 난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기에너지를 이용하여 난방하는 전기식 보일러시스템에 사용되는 난방용 전열관에, 카본섬유를 구성하여 원적외선과 음이온을 방출시킴으로써, 대기오염방지는 물론 헬스케어에도 큰 도움을 줄 수 있도록 한 것이다. 특히, 본 발명은 전원을 공급받아 열을 발생시키는 열선을 구성하고, 카본섬유는 열선에서 방출되는 열에너지를 흡수하여 원적외선과 음이온을 방출하도록 구성함으로써, 카본섬유에 전원을 직접 연결하는 방식에서 발생하는 문제점을 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 난방을 위한 고온용 히팅케이블과 더불어 저온용 카본히터를 구성하고, 비난방시에는 카본히터를 이용하여 전열관의 동파를 방지함으로써, 외출 등의 비난방시 최소한의 전력을 이용하여 동파를 방지할 수 있다. 따라서 실내난방 분야, 보일러 시스템 분야, 특히 전기를 이용한 난방 및 보일러 시스템 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관
본 발명은 난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기에너지를 이용하여 난방하는 전기식 보일러시스템에 사용되는 난방용 전열관에, 카본섬유를 구성하여 원적외선과 음이온을 방출시킴으로써, 대기오염방지는 물론 헬스케어에도 큰 도움을 줄 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 전원을 공급받아 열을 발생시키는 열선을 구성하고, 카본섬유는 열선에서 방출되는 열에너지를 흡수하여 원적외선과 음이온을 방출하도록 구성함으로써, 카본섬유에 전원을 직접 연결하는 방식에서 발생하는 문제점을 원천적으로 방지할 수 있는 난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관에 관한 것이다.
실내난방 방식 중에서 가장 대표적인 온돌시스템은, 실내의 바닥으로 열을 공급하고 그 열을 이용하여 실내의 온도를 높이는 방식들을 통칭하는 것으로, 이 중 가장 널리 사용되고 있는 보일러시스템은, 기름이나 가스 등의 연료를 연소시킬 때 발생되는 열을 이용하여 난방수를 가열하며, 이렇게 만들어진 고온의 난방수를 실내의 바닥 내부에 설치된 온수관에 공급하여 실내의 온도를 높이게 된다.
이러한 연소식 보일러시스템은 연료의 연소에 의해 발생된 열에너지를, 열교환 방식으로 난방수에 공급하게 되는데, 열교환을 하는 과정에서 상당량의 열에너지 손실이 발생한다는 단점이 있었다.
더불어, 연소식 보일러시스템은 연료를 연소시키는 과정에서 녹스(NOx) 등의 대기오염물질이 발생된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 전기를 이용한 보일러시스템(이하 '전기식 보일러시스템'이라 한다)이 보급되고 있으며, 이러한 전기식 보일러시스템은 전기에너지를 이용함에 따라 연소식 보일러시스템에서 발생되는 여러 가지 단점들을 해결할 수 있었다.
이러한 전기식 보일러시스템의 일 예로, 선행기술문헌인 대한민국 등록특허공보 제10-1623545호 '난방용 전열관'은, 길이방향의 양측이 밀폐된 파이프관의 내부에 열선 및 열매체를 구비하여, 열선에서 발생되는 열에너지로 열매체를 가열하고, 이를 통해 실내에 열에너지를 공급하는 방식으로, 파이프관의 양측에 구성된 덮개를 통해 열선에 전원을 공급하는 구조로 되어 있다.
최근 들어, 친환경 및 헬스케어에 대한 소비자들의 관심이 급증하고 있다.
전기식 보일러시스템에도 이러한 소비자들의 요구를 반영하여, 원적외선과 음이온을 발생시키는 카본섬유를 이용한 난방용 전열관들이 개발되고 있다.
그러나, 카본섬유를 이용할 경우, 전원과 연결되는 커넥터 부분에서, 섬유의 끊어짐 등으로 인해 단선, 과열 등의 문제점이 발생할 수 있으며, 이로 인해 제품이 소손되거나, 심한 경우 화재가 유발되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 전기에너지를 이용하여 난방하는 전기식 보일러시스템에 사용되는 난방용 전열관에, 카본섬유를 구성하여 원적외선과 음이온을 방출시킴으로써, 대기오염방지는 물론 헬스케어에도 큰 도움을 줄 수 있는 난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관을 제공하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 전원을 공급받아 열을 발생시키는 열선을 구성하고, 카본섬유는 열선에서 방출되는 열에너지를 흡수하여 원적외선과 음이온을 방출하도록 구성함으로써, 카본섬유에 전원을 직접 연결하는 방식에서 발생하는 문제점을 원천적으로 방지할 수 있는 난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 난방을 위한 고온용 히팅케이블과 더불어 저온용 카본히터를 구성하고, 비난방시에는 카본히터를 이용하여 전열관의 동파를 방지함으로써, 외출 등의 비난방시 최소한의 전력을 이용하여 동파를 방지할 수 있는 난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 난방용 히팅케이블은, 히팅케이블의 중심에 배치되며 상용전원을 공급받아 열을 방출하는 히팅코어; 상기 히팅케이블의 외형을 이루는 절연체; 상기 히팅코어와 절연체 사이에 구성되며 상기 히팅코어에서 방출되는 열에너지의 적어도 일부를 흡수하여 음이온 및 원적외선 중 적어도 하나를 방출하는 카본섬유;를 포함한다.
또한, 상기 카본섬유는, 상기 히팅코어의 외측면을 감싸도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 절연체는, 상기 히팅코어를 감싸도록 구성된 제1 절연피복; 및 상기 제1 절연체를 감싸도록 구성된 제2 절연피복;를 포함하며, 상기 카본섬유는, 상기 제1 절연피복과 제2 절연피복 사이에 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 난방용 히팅케이블을 이용한 난방용 전열관은, 밀폐커버에 의해 양측단이 밀폐되고 내부에 난방수가 채워지는 중공의 난방파이프; 및 상기 난방파이프 내부에 구성되는 상기 난방용 히팅케이블;을 포함한다.
또한, 상기 히팅코어는, 상기 난방파이프의 양측에 구성된 두 개의 밀폐커버 중 적어도 하나를 관통하여 외부전원과 연결되며, 상기 카본섬유는, 상기 난방파이프의 양측에 구성된 두 개의 밀폐커버 사이 중 적어도 일부에 구성될 수 있다.
또한, 상기 난방파이프 내부에 구성되며 상기 난방용 히팅케이블과 독립적으로 동작되는 카본열선;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 난방파이프의 일측에 구성되어 상기 난방수의 온도를 측정하는 수온센서; 상용전원을 상기 난방용 히팅케이블 및 카본열선 중 적어도 하나로 공급하거나 차단하는 스위칭부; 및 상기 수온센서에서 측정된 난방수의 온도에 따라 상기 스위칭부의 동작을 제어하여 상기 난방용 히팅케이블 및 카본열선 중 적어도 하나를 동작시키는 발열제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열제어부는, 상기 카본열선을 저온발열용으로 동작시키고, 상기 난방용 히팅케이블은 고온발열용으로 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 발열제어부는, 사용자에 의해 조작되는 난방용 제어기와 IoT기반의 센서네트워크로 통신을 수행하며, 비난방시 상기 카본열선을 동작시키고, 난방시 상기 난방용 히팅케이블을 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 발열제어부는, 상기 수온센서에서 측정된 난방수의 온도가 결빙온도보다 낮으면서 최저보온요구온도보다 높은 경우에는 상기 카본열선을 동작시키고, 최저보온요구온도보다 낮은 경우에는 상기 난방용 히팅케이블을 동작시킬 수 있다.
상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 전기에너지를 이용하여 난방하는 전기식 보일러시스템에 사용되는 난방용 전열관에, 카본섬유를 구성함으로써, 난방과 더불어 원적외선 및 음이온을 방출시킬 수 있는 장점이 있다.
이를 통해, 본 발명은 연료의 연소에 의한 대기오염을 미연에 방지함은 물론, 사용자의 헬스케어에도 큰 도움을 줄 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 전원을 공급받아 열을 발생시키는 열선을 구성하고, 카본섬유는 열선에서 방출되는 열에너지를 흡수하여 원적외선과 음이온을 방출하도록 구성함으로써, 카본섬유가 전원과 연결되지 않으면서도 헬스케어에 도움이 될 수 있는 장점이 있다.
이를 통해, 본 발명은 카본섬유를 이용하여 원적외선과 음이온을 충분히 방출시키면서도, 카본섬유에 전원을 직접 연결하는 방식에서 발생하는 문제점을 원천적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 난방을 위한 고온용 히팅케이블과 더불어 저온용 카본히터를 구성하고, 비난방시에는 카본히터를 이용하여 전열관의 동파를 방지함으로써, 외출 등의 비난방시 최소한의 전력을 이용하여 동파를 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 난방용 히팅케이블의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 다른 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 난방용 히팅케이블을 이용한 난방용 전열관의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3의 다른 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 5는 도 3의 또 다른 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 6은 도 5에 나타난 발열제어부의 제어방법에 대한 일 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 6의 다른 일 실시예를 나타내는 순서도이다.
본 발명에 따른 난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 난방용 히팅케이블의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 난방용 히팅케이블(100)은 히팅코어(110), 절연체(120) 및 카본섬유(130)를 포함한다.
히팅코어(110)는 히팅케이블(100)의 중심에 길이방향으로 배치되는 것으로, 외부로부터 상용전원을 공급받아 열을 방출한다.
절연체(120)는 히팅케이블(100)의 외형을 이루는 것으로, 전기를 차단하는 절연성능과 더불어, 히팅코어(110)에서 방출되는 열에너지에 버틸 수 있는 내열성능을 갖는 재질로 구성될 수 있다.
카본섬유(130)는 히팅코어(110)와 절연체(120) 사이에 구성되며, 히팅코어(110)에서 방출되는 열에너지의 적어도 일부를 흡수하여 음이온 및 원적외선 중 적어도 하나를 방출한다.
예를 들어, 카본섬유(130)는 도 1에 나타난 바와 같이, 히팅코어(110)의 외측면을 감싸도록 구성될 수 있다.
이에, 카본섬유(130)는 히팅코어(110)에서 발생된 열에너지 중 일부를 흡수하여 원적외선 및 음이온과 더불어 복사열을 방출시킬 수 있다.
한편, 카본섬유(130)도 전기가 잘 흐르는 성질을 가지고 있으므로, 히팅코어(110)와 접촉되도록 구성됨에 따라 히팅코어(110)로 공급된 전기의 일부가 카본섬유(130)에도 흐를 수 있다.
이때, 카본섬유(130)는 히팅코어(110)와 면접촉하고 있기 때문에, 카본섬유(130)의 일부 섬유사가 끊어진다 하더라도 전기의 흐름이 원활하게 유지될 수 있다.
앞서 카본섬유(130)의 양측에 직접 전기를 공급함에 따라 발생되는 문제점은, 라인 형태로 구성된 카본섬유(130)의 양측에 전기가 연결된 상태에서, 카본섬유(130)의 일부 섬유사가 끊어짐에 따라 전기의 흐름이 원활하지 않게 되어 발생하는 것이므로, 도 1에 나타난 바와 같이 히팅코어(110)의 외측면에 카본섬유(130)를 감싸도록 구성하게 되면, 카본섬유(130)의 섬유사가 끊어짐에 따라 발생되는 문제점을 최소화할 수 있다.
도 2는 도 1의 다른 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 절연체(120)는 히팅코어(110)를 감싸도록 구성된 제1 절연피복(121)과, 제1 절연체(121)를 감싸도록 구성된 제2 절연피복(122)을 포함할 수 있다.
그리고, 카본섬유(130)는 제1 절연피복(121)과 제2 절연피복(122) 사이, 다시 말해 제1 절연피복(121)의 외측면에 구성될 수 있다.
이와 같이, 히팅코어(110)와 카본섬유(130)사이에ㅣ 제1 절연피복(121)을 구성하게 되면, 히팅코어(110)로 공급되는 전기의 일부가 카본섬유(130)로 흐르는 것을 미연에 방지할 수 있으므로, 카본섬유(130)에 전기가 흐름에 따라 발생될 수 있는 문제점을 원천적으로 차단할 수 있다.
결과적으로, 도 2에 나타난 카본섬유(130)는 전기의 공급은 원천적으로 차단되면서도, 히팅코어(110)에서 발생된 열에너지의 적어도 일부를 흡수하여 원적외선과 음이온 및 복사열을 방출할 수 있다.
이하에서는, 앞서 설명한 난방용 히팅케이블을 이용한 난방용 전열관에 대해 설명하기로 하며, 난방용 전열관을 포함하는 난방시스템(보일러시스템)의 구성은 당업자의 요구에 의해 다양하게 적용될 수 있으므로, 특정한 것에 한정하지는 않느다.
도 3은 본 발명에 의한 난방용 히팅케이블을 이용한 난방용 전열관의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 난방용 전열관(A)은 난방파이프(200)와, 도 1 및 도 2 중 어느 하나의 난방용 히팅케이블(100)을 포함한다.
난방파이프(200)는 밀폐커버(210)에 의해 양측단이 밀폐되고 내부에 난방수가 채워지는 중공의 파이프이며, 내열성을 가지며 시공의 편의성을 의하여 강화합성수지관(XL-Pipe; PE관)으로 구성될 수 있다.
그리고, 난방파이프(200)의 내부에는 앞서 설명한 난방용 히팅케이블(100)이 구성되고, 난방을 위한 난방수가 충진될 수 있다.
한편, 히팅케이블(100)의 히팅코어(100)는 외부의 상용전원(외부전원)과 연결되야 하므로, 도 3의 하부에 나타난 확대부분과 같이 난방파이프(200)의 양측에 구성된 두 개의 밀폐커버(210) 중 적어도 하나를 관통하여 외부전원과 연결될 수 있다.
이때, 카본섬유(130)는 외부전원과 연결되지 않으므로, 밀폐커버(210)의 외측까지 연장되지 않고, 난방파이프(200)의 양측에 구성된 두 개의 밀폐커버(210) 사이 중 적어도 일부에 구성될 수 있다.
도 4는 도 3의 다른 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 난방용 전열관(A)은 난방파이프(200) 내부에 구성되며 난방용 히팅케이블(100)과 독립적으로 동작되는 카본열선(300)을 더 포함할 수 있다.
카본열선(300)은 외부의 상용전원과 연결되는 카본코어(310)와, 카본코어(310)를 감싸도록 형성된 절연체(320)를 포함할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 카본열선(300)의 카본코어(310)가 외부전원과 연결될 경우, 카본코어(310)의 섬유사에 단선이 발생하게 되면, 과열이나 소손이 발생할 수 있다.
그러나, 외부전원으로부터 공급되는 전류량을 제어하여, 카본열선(300)이 저온으로 발열되도록 할 경우, 섬유사의 단선으로 인한 과열이나 소손을 최소화할 수 있다.
이에, 본 발명은 카본열선(300)은 저온용으로 사용하고, 도 1 및 도 2에 나타난 난방용 히팅케이블(100)은 고온용으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 겨울철 난방을 위해서는 고온의 난방용 히팅케이블(100)을 사용하고, 난방을 하지 않는 경우 난방파이프(200)의 동파를 방지하기 위해서 저온의 카본열선(300)을 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 카본열선(300)을 저온용으로 사용함으로써, 비난방시 과열 및 소손을 방지하면서도 최소한의 전기에너지를 이용하여 동파를 방지함은 물론, 원적외선 및 음이온을 지속적으로 방출할 수 있다.
이하에서, 도 4에 나타난 고온의 난방용 히팅케이블(100)과 저온의 카본열선(300)의 동작을 제어하는 구성 및 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 5는 도 3의 또 다른 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 난방용 전열관(A)은 수온센서(410), 스위칭부(420) 및 발열제어부(430)을 포함한다.
수온센서(410)는 난방파이프(200)의 일측, 예를 들어 밀폐커버(210)에 구성되어, 난방파이프(200) 내부에 채워진 난방수의 온도를 측정할 수 있다.
스위칭부(420)는 상용전원(440)을 난방용 히팅케이블(100) 및 카본열선(300) 중 적어도 하나로 공급하거나 차단하는 것으로, 도 5에서는 밀폐커버(210)의 외부에 도시하였으나, 당업자의 요구에 따라 밀폐커버(210)의 내부에 구성될 수 있음은 물론이다.
발열제어부(430)는 수온센서(410)에서 측정된 난방수의 온도에 따라 스위칭부(420)의 동작을 제어하여 난방용 히팅케이블 및 카본열선 중 적어도 하나를 동작시키는 것으로, 앞서 설명한 바와 같이 카본열선(300)을 저온발열용으로 동작시키고, 난방용 히팅케이블(100)은 고온발열용으로 동작시킬 수 있다.
또한, 발열제어부(430)는 스위칭부(420)와 마찬가지로 밀폐커버(210)의 내부에 구성될 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 수온센서(410)와 스위칭부(420) 및 발열제어부(430)는 하나의 모듈로 구성하여 밀폐커버(210)에 결합되도록 구성할 수 있다.
다른 예로, 수온센서(410)와 스위칭부(420) 및 발열제어부(430)는 밀폐커버(210)의 내부에 구성될 수 있다.
도 6은 도 5에 나타난 발열제어부의 제어방법에 대한 일 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 발열제어부(430)는 사용자에 의해 조작되는 난방용 제어기(예를 들어, 각방제어기 또는 스마트폰)와 IoT기반의 센서네트워크로 통신을 수행하도록 연동될 수 있다(S110).
이에, 사용자가 난방용 제어기를 사용하여 난방을 하게 되면(S120), 발열제어부(430)는 사용자의 조작에 대응하여 난방용 히팅케이블(100)의 동작을 제어할 수 있다(S130).
만약, 사용자가 외출 등의 이유로 난방을 끄게 되면(S120), 발열제어부(430)는 비난방시의 동작으로 전환될 수 있다.
이에, 발열제어부(430)는 수온센서(410)을 통해 난방파이프(200) 내부의 난방수 온도를 측정하고(S140), 난방수의 온도가 빙결온도 이하로 내려가게 되면(S150), 저온용으로 동작되는 카본열선(300)을 동작시킴으로써(S160), 난방파이프(200)의 동파를 방지할 수 있다.
한편, 한 곳의 실내에는 다수의 난방용 전열관(A)이 설치되는 바, 각 난방파이프(200) 마다 발열제어부(430)가 구성될 수 있다.
이에, 다수의 발열제어부(430)는 IoT기반의 센서네트워크로 연동되면서, 사용자의 난방용 제어기로부터 전송되는 제어신호에 따라, 적어도 하나가 발열되도록 동작될 수 있다.
예를 들어, 난방이 시작되면 바닥에 설치된 난방용 전열관(A) 전체가 동작되며, 원하는 온도에 도달하게 되면 전체 난방용 전열관(A) 중 외곽부분(벽면에 가까운 부분)에 설치된 난방용 전열관(A)만 동작되도록 함으로써, 최소한의 전력을 이용하여 차가운 외기의 유입을 차단하고 실내의 열에너지가 외부로 유출되는 것을 방지하여 실내 온도가 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
한편, 겨울철 혹한과 같이 비난방시 외기의 온도가 급격하게 내려갈 경우, 카본열선(300)만으로는 난방파이프(200)의 동파를 방지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명은 비난방시에도 난방수의 온도가 급격하게 낮아지면 난방용 히팅케이블(100)을 동작시킬 수 있으며, 하기에서 이에 대하여 살펴보기로 한다.
도 7은 도 6의 다른 일 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 발열제어부(430)는 수온센서(410)에서 측정된 난방수의 온도를 확인하고(S210), 확인된 난방수의 온도가 결빙온도(T1)보다 낮으면서 최저보온요구온도(T2)보다 높은 경우에는 카본열선(300)을 동작시킴으로써(S230), 보온모드로 동작될 수 있다. 여기서, 결빙온도(T1)는 액체인 난방수가 고체로 상변이하는 온도이며, 최저보온요구온도(T2)는 카본열선(300)에 의해 보온상태를 유지할 수 있는 온도 중 가장 낮은 온도를 말한다.
이후, 수온센서(410)에서 측정된 난방수의 온도가 더 낮아지게 될 경우(S220), 예를 들어, 최저보온요구온도(T2)보다 낮은 경우에는(S240) 난방용 히팅케이블을 동작시킴으로써(S250), 혹한에 대응하여 보다 높은 열에너지를 공급하여 난방파이프(200)의 동파를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명에 의한 난방용 히팅케이블 및 이를 이용한 난방용 전열관에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다.
(부호의 설명)
A : 난방용 전열관
100 : 난방용 히팅케이블
110 : 히팅코어 120 : 절연체
121 : 제1 절연피복 122 : 제2 절연피복
130 : 카본섬유
200 : 난방파이프 210 : 밀폐커버
300 : 카본열선
310 : 카본코어 320 : 절연체
410 : 수온센서 420 : 발열제어부
430 : 스위칭부 440 : 상용전원
본 발명은 실내난방 분야, 보일러 시스템 분야, 특히 전기를 이용한 난방 및 보일러 시스템 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 널리 활용이 가능하며, 본 발명이 적용된 제품 및 시스템에 대한 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 히팅케이블의 중심에 배치되며 상용전원을 공급받아 열을 방출하는 히팅코어;
    상기 히팅케이블의 외형을 이루는 절연체;
    상기 히팅코어와 절연체 사이에 구성되며 상기 히팅코어에서 방출되는 열에너지의 적어도 일부를 흡수하여 음이온 및 원적외선 중 적어도 하나를 방출하는 카본섬유;를 포함하는 난방용 히팅케이블.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 카본섬유는,
    상기 히팅코어의 외측면을 감싸도록 구성된 것을 특징으로 하는 난방용 히팅케이블.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 절연체는,
    상기 히팅코어를 감싸도록 구성된 제1 절연피복; 및
    상기 제1 절연체를 감싸도록 구성된 제2 절연피복;를 포함하며,
    상기 카본섬유는,
    상기 제1 절연피복과 제2 절연피복 사이에 구성된 것을 특징으로 하는 난방용 히팅케이블.
  4. 밀폐커버에 의해 양측단이 밀폐되고 내부에 난방수가 채워지는 중공의 난방파이프; 및
    상기 난방파이프 내부에 구성되는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 난방용 히팅케이블;을 포함하는 난방용 전열관.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 히팅코어는,
    상기 난방파이프의 양측에 구성된 두 개의 밀폐커버 중 적어도 하나를 관통하여 외부전원과 연결되며,
    상기 카본섬유는,
    상기 난방파이프의 양측에 구성된 두 개의 밀폐커버 사이 중 적어도 일부에 구성된 것을 특징으로 하는 난방용 전열관.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 난방파이프 내부에 구성되며 상기 난방용 히팅케이블과 독립적으로 동작되는 카본열선;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난방용 전열관.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 난방파이프의 일측에 구성되어 상기 난방수의 온도를 측정하는 수온센서;
    상용전원을 상기 난방용 히팅케이블 및 카본열선 중 적어도 하나로 공급하거나 차단하는 스위칭부; 및
    상기 수온센서에서 측정된 난방수의 온도에 따라 상기 스위칭부의 동작을 제어하여 상기 난방용 히팅케이블 및 카본열선 중 적어도 하나를 동작시키는 발열제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난방용 전열관.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 발열제어부는,
    상기 카본열선을 저온발열용으로 동작시키고, 상기 난방용 히팅케이블은 고온발열용으로 동작시키는 것을 특징으로 하는 난방용 전열관.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 발열제어부는,
    사용자에 의해 조작되는 난방용 제어기와 IoT기반의 센서네트워크로 통신을 수행하며, 비난방시 상기 카본열선을 동작시키고, 난방시 상기 난방용 히팅케이블을 동작시키는 것을 특징으로 하는 난방용 전열관.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 발열제어부는,
    상기 수온센서에서 측정된 난방수의 온도가 결빙온도보다 낮으면서 최저보온요구온도보다 높은 경우에는 상기 카본열선을 동작시키고, 최저보온요구온도보다 낮은 경우에는 상기 난방용 히팅케이블을 동작시키는 것을 특징으로 하는 난방용 전열관.
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