(57)【要約】本発明はメタルヒーターシステムに関するもので、前記配管の長手方向に沿って一定の間隔を置いて前記配管の下端表面に結合される複数のメタルヒーターと、前記メタルヒーターを前記配管に固定するバンドと、前記配管に結合されて配管温度を測定する温度センサーと、前記メタルヒーターの動作を制御するメタルヒーター制御部と、前記メタルヒーター制御部を制御する制御部と、を含み、前記メタルヒーターが前記配管と結合される部位に熱を伝導して前記配管内の対流が発生することを特徴とする。このような特徴により、メタルヒーターの内部のＰＴＣ発熱体が配管の局所部位に熱を伝導し、局所部位に伝導された熱によって配管内部の流体に対流が発生し、配管全体が一定の温度に維持されるので、冬季に配管の凍破を効率的に防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管の凍破を防止するためのメタルヒーターシステムであって、
前記配管の長手方向に沿って一定の間隔を置いて前記配管の下端表面に結合される複数のメタルヒーターと、
前記メタルヒーターを前記配管に固定するバンドと、
前記配管に結合されて配管温度を測定する温度センサーと、
前記メタルヒーターの動作を制御するメタルヒーター制御部と、及び、
前記メタルヒーター制御部を制御する制御部と、を含み、
前記メタルヒーターが前記配管と結合される部位に熱を伝導して前記配管内の対流が発生することを特徴とする、メタルヒーターシステム。
【請求項２】
前記メタルヒーターは、
前記配管の長手方向に延設された上部本体と、
前記配管の下端表面に結合される下部本体と、及び、
前記上部本体と前記下部本体との間に位置するＰＴＣ発熱体と、を含み、
前記上部本体及び前記下部本体は、前記配管の長手方向の垂直方向に前記上部本体及び前記下部本体を同時に貫通する複数のボルトによって結合及び分離可能であることを特徴とする、請求項１に記載のメタルヒーターシステム。
【請求項３】
前記下部本体の下部は前記配管の曲率に対応して湾曲していることを特徴とする、請求項２に記載のメタルヒーターシステム。
【請求項４】
前記上部本体の下部には前記配管の長手方向に溝が延設され、前記下部本体の上部には前記溝に挿入できるように前記配管の長手方向に突出部が延設され、
前記突出部の上面には前記突出部と同じ幅を有する前記ＰＴＣ発熱体が結合されることを特徴とする、請求項３に記載のメタルヒーターシステム。
【請求項５】
前記上部本体と前記ＰＴＣ発熱体が互いに離隔されてその間に空間が形成され、前記空間にシリコンが充填されていることを特徴とする、請求項４に記載のメタルヒーターシステム。
【請求項６】
前記下部本体の表面には熱伝導性接着剤が塗布されていることを特徴とする、請求項５に記載のメタルヒーターシステム。
【請求項７】
前記制御部は、既設定の温度と前記温度センサーで測定された前記配管温度を比較し、前記配管温度が前記設定温度以下であれば、前記メタルヒーター制御部に動作命令を下すことを特徴とする、請求項６に記載のメタルヒーターシステム。
【請求項８】
前記制御部は、前記メタルヒーターが前記動作命令に応じて動作するかを確認し、動作しないとき、前記動作命令を再び下すフィードバックを行うことを特徴とする、請求項７に記載のメタルヒーターシステム。
【請求項９】
前記制御部は通信部と連結され、
前記通信部は前記制御部の制御によって記憶部に記憶された前記配管温度をサーバーに伝送することを特徴とする、請求項８に記載のメタルヒーターシステム。
【請求項１０】
前記サーバーは、コンピュータ又はスマート機器から遠隔制御信号を受信して前記通信部に伝達し、
前記制御部は、前記通信部から前記遠隔制御信号を受信することを特徴とする、請求項９に記載のメタルヒーターシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメタルヒーターシステムに関するものである。より詳しくは、配管の長手方向に沿って一定の間隔を置いて配管の下端表面に複数のメタルヒーターが結合され、メタルヒーターの内部のＰＴＣ発熱体が配管の局所部位に熱を伝導することを特徴とする。これにより、局所部位に伝導された熱によって配管内部の流体に対流が発生し、配管全体が一定の温度に維持され、冬季の配管凍破を効率的に防止することができる。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冬季の場合、配管の周囲に熱線を巻き付けて熱を発生させることにより、配管の凍破を防止していた。配管の外部に配管の長手方向に熱線を連続的に巻き付けるか補助材を配管に付着するが、熱線の発熱の際、熱対流が配管の断面上部に主に発生し、長手方向に発生する対流が十分でなくて配管全体の凍破を防止することができない問題点があった。
【０００３】
また、配管がコンクリートに埋め込まれるか地中に埋め込まれた部分が長い場合、熱線を取り付けるか取り替えることが困ることになる。よって、温度が急激に低くなる場合、流体の粘度が高い物質又は相変化が発生する流体の場合、配管の使用が不可能になる問題点があった。
【０００４】
また、既存に取り付けられた熱線を取り替えるためには、配管の外部熱線を包んでいる保温材と熱線を除去し、熱線を再施工し、新しい保温材で包まなければならない問題点があった。
【０００５】
また、熱線を含む別途のハウジングを配管に結合して凍破を防止したが、熱線又はハウジングの内部に問題点が発生して取り替えなければならない場合、ハウジング全体を取り替えなければならないため、費用が過多に発生する問題点があった。
【０００６】
また、熱線を配管に施工するとき、直線方向に及び円周方向に巻き付けて配管全体に施工し、テープでこれを固定することになる。このような場合、熱線の垂れ現象のため、配管に伝導されるエネルギー効率が低くて過度なエネルギーを消費し、品質低下が発生する問題点があった。
【０００７】
また、設置後の維持管理において、施工部分が配管全体であるため、点検範囲が広く、熱線が保温材の内部に取り付けられるため、熱線の状態確認ができない問題点があった。
【０００８】
また、熱線外被の硬化、せん断による漏電合線、熱線の重複施工による異常過熱などによって火事が発生する問題点があった。このような問題点を解決するための新しい形態の配管凍破防止システムの発明が必要な実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はメタルヒーターシステムに関するもので、配管の長手方向に沿って一定の間隔を置いて配管の下端表面に複数のメタルヒーターが結合され、メタルヒーターの内部のＰＴＣ発熱体が配管の局所部位に熱を伝導することを特徴とする。このような特徴により、配管の内部流体に対流が発生し、配管温度が一定に維持されるので、冬季に配管の凍破を効率的に防止することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、配管の凍破を防止するための本発明によるメタルヒーターシステムは、前記配管の長手方向に沿って一定の間隔を置いて前記配管の下端表面に結合される複数のメタルヒーターと、前記メタルヒーターを前記配管に固定するバンドと、前記配管に結合されて配管温度を測定する温度センサーと、前記メタルヒーターの動作を制御するメタルヒーター制御部と、前記メタルヒーター制御部を制御する制御部と、を含み、前記メタルヒーターが前記配管と結合される部位に熱を伝導して前記配管内の対流が発生することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明によるメタルヒーターシステムのメタルヒーターは、前記配管の長手方向に延設された上部本体と、前記配管の下端表面に結合される下部本体と、前記上部本体と前記下部本体との間に位置するＰＴＣ発熱体と、を含み、前記上部本体及び前記下部本体は、前記配管の長手方向の垂直方向に前記上部本体及び前記下部本体を同時に貫通する複数のボルトによって結合及び分離可能であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの下部本体の下部は前記配管の曲率に対応して湾曲していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの上部本体の下部には前記配管の長手方向に溝が延設され、前記下部本体の上部には前記溝に挿入できるように前記配管の長手方向に突出部が延設され、前記突出部の上面には前記突出部と同じ幅を有する前記ＰＴＣ発熱体が結合されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明によるメタルヒーターシステムは、前記上部本体と前記ＰＴＣ発熱体が互いに離隔してその間に空間が形成され、前記空間にシリコンが充填されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの下部本体の表面には熱伝導性接着剤が塗布されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの制御部は、既設定の温度と前記温度センサーで測定された前記配管温度を比較し、前記配管温度が前記設定温度以下であれば、前記メタルヒーター制御部に動作命令を下すことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの制御部は、前記メタルヒーターが前記動作命令に応じて動作するかを確認し、動作しないとき、前記動作命令を再び下すフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）を行うことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの制御部は通信部と連結され、前記通信部は前記制御部の制御によって記憶部に記憶された前記配管温度をサーバーに伝送することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明によるメタルヒーターシステムのサーバーは、コンピュータ又はスマート機器から遠隔制御信号を受信して前記通信部に伝達し、前記制御部は、前記通信部から前記遠隔制御信号を受信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
従来の場合、配管がコンクリートに埋め込まれるか地中に埋め込まれた部分が長い場合、配管に熱線を取り付けるか取り替えることが容易でなかったが、本発明によるメタルヒーターシステムによれば、メタルヒーターを一定の間隔を置いて取り付けて配管の局所部位のみに熱を加えれば良いので、設置及び取替えが容易な利点がある。
【００２１】
また、従来の場合、熱線を取り替えるためには配管の外部熱線を包んでいる全体保温材と熱線を除去したが、本発明によるメタルヒーターシステムによれば、取替えの必要な部分のみから保温材を除去してメタルヒーターを取り替えれば良いので、作業効率性及び経済性が向上する利点がある。
【００２２】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの発熱体はＰＴＣ発熱体であるので、発熱時に抵抗が増加して電流を制限して火事の危険を防止することができ、外気の温度又は電源電圧の変動にもかかわらず温度が一定に維持される利点があり、凍破防止に効率的である。
【００２３】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの下部本体の下部は配管の曲率半径に対応して湾曲して配管に密着するので、メタルヒーターから発生する発熱量の損失が少なくなる利点がある。
【００２４】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの上部本体の下部には配管の長手方向に溝が延設され、下部本体の上部には、溝に挿入できるように、配管の長手方向に突出部が延設され、突出部の上面には突出部と同じ幅を有するＰＴＣ発熱体が結合される構造により、上部本体と下部本体が堅固に結合してメタルヒーター全体の結合力が高くなり、ＰＴＣ発熱体が外部衝撃から保護され、ＰＴＣ発熱体の離脱が防止されるので、メタルヒーターの寿命が延ばされる利点がある。
【００２５】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの上部本体及び下部本体の離隔した空間に充填されるシリコンにより、防水及び防振効果が発生してＰＴＣ発熱体を保護することができるので、メタルヒーターの寿命が延ばされる利点がある。
【００２６】
また、本発明によるメタルヒーターシステムの制御部が設定温度と現在配管温度を比較し、配管温度が設定温度以下の場合、メタルヒーターを作動させて自動化をなす利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるメタルヒーターシステムが配管に結合された形態を示す図である。
【図２】本発明によるメタルヒーターの長手方向に切断されたＡ−Ａ’セクションの断面図及びメタルヒーターの長手方向の垂直方向に切断されたＢ−Ｂ’セクションの断面図である。
【図３】本発明によるメタルヒーターの平面図及びＣ−Ｃ’セクションの断面図である。
【図４】本発明によるメタルヒーターが配管に結合される場合、配管内の対流現象を示す図である。
【図５】本発明によるメタルヒーターシステムの構成を示したブロック図である。
【図６】本発明によるサーバーによる遠隔制御の流れを手短に示すブロック図である。
【図７】本発明によるメタルヒーターシステムの流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるが、特定の実施例を図面に例示し詳細な説明で詳細に説明しようとする。本発明の効果及び特徴、そしてそれらを達成する方法は図面に基づいて詳細に後述する実施例を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示する実施例に限定されるものではなく、多様な形態に具現できる。以下の実施例で、第１、第２などの用語は限定的な意味ではなく、一構成要素を他の構成要素と区別する目的で使った。また、単数の表現は文脈上明白に他に指示しない限り、複数の表現を含む。また、含む又は有するなどの用語は明細書上に記載した特徴又は構成要素が存在することを意味するもので、一つ以上の他の特徴又は構成要素が付加する可能性を予め排除するものではない。また、図面では、説明の便宜のために、構成要素の大きさが誇張又は縮小することができる。例えば、図面に示した各構成の大きさ及び厚さは説明の便宜のために任意に示したものであるので、本発明が必ずしも図示のものに限定されない。
【００２９】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。図面に基づいて説明するとき、同一又は対応の構成要素は同じ図面符号を付与し、これについての重複説明は省略する。
【００３０】
図１は本発明によるメタルヒーターシステムが配管に結合された形態を示す図である。以下、図１に基づき、本発明によるメタルヒーターシステムの構成要素を説明する。
【００３１】
本発明によるメタルヒーターシステム１００は、メタルヒーター１１０、バンドＴ、温度センサー１２０、メタルヒーター制御部１３０及び制御部１４０を含む。
【００３２】
メタルヒーター１１０は配管１０に結合されて熱を発生させる発熱体の役割をする。メタルヒーター１１０の詳細な構造を説明するために図２及び図３を参照する。図２はメタルヒーター１１０の長手方向に切断されたＡ−Ａ’セクションの断面図及びメタルヒーター１１０の長手方向の垂直方向に切断されたＢ−Ｂ’セクションの断面図、図３はメタルヒーター１１０の平面図及びＣ−Ｃ’セクションの断面図である。
【００３３】
メタルヒーター１１０は、上部本体１１１、下部本体１１２及びＰＴＣ発熱体１１３を含む。上部本体１１１は配管１０の長手方向に延設される。また、配管１０の長手方向に延設された下部本体１１２と結合される。下部本体１１２は配管１０の表面と密着して結合される。特に、配管１０の下端表面と結合することが好ましい。これは対流のためであり、これについては図４で詳細に後述する。
【００３４】
上部本体１１１と下部本体１１２との間にはＰＴＣ発熱体１１３が位置する。ＰＴＣ発熱体１１３は配管１０の長手方向に延設されたパネル状であることが好ましい。ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）はチタン酸バリウム系のセラミックであり、温度が上昇するにつれて抵抗が増加する特性を有する。低温では比較的低い抵抗値が形成され、一定の温度に到達するとき、抵抗が増加して大きな増加幅を示す。日常生活で、ヘアドライヤー、電気釜、コーヒーポットなどに手広く使われる。配管の凍破を防止するためには、流体の温度が一定でなければならない。したがって、本発明によってＰＴＣ発熱体１１３が使われれば、発熱時に抵抗が増加して電流を制限し、外気の温度又は電源電圧の変動にもかかわらず温度が一定に維持される利点があり、凍破防止に効率的である。また、配管１０の場合、通常的に管理者の目に付かない所にあるため、火事危険をチェックしにくい問題点があるが、本発明によってＰＴＣ発熱体１１３を使えば、一定の温度に到達するときに電流が遮断されるので、過熱危険が減少して火事危険性も低くなる利点がある。
【００３５】
ＰＴＣ発熱体１１３は電線１１３ａに連結される。電線１１３ａの一端部は、図２のように、メタルヒーター１１０の内部に挿入されてＰＴＣ発熱体１１３と連結され、電線１１３ａの他端部はメタルヒーター１１０の外部に突出してメタルヒーター制御部１３０に連結される。ＰＴＣ発熱体１１３はメタルヒーター制御部１３０によって動作が制御される。
【００３６】
上部本体１１１と下部本体１１２は組立式で結合及び分離することができることが好ましい。図３を参照すると、ボルト１１５が配管１０の長手方向の垂直方向に（図３の断面図を基準に下部から上部への方向に）上部本体１１１及び下部本体１１２を同時に貫通して上部本体１１１及び下部本体１１２を結合して支持することが好ましい。ボルト１１５は複数が備えられ、一定の間隔で結合されることが好ましい。
【００３７】
従来の場合には、熱線の寿命が尽きてこれを取り替えるためには、配管１の外部熱線を包んでいる保温材と熱線を除去し、熱線を再施工し、さらに新しい保温材で包まなければならない問題点があった。しかし、本発明によって上部本体１１１及び下部本体１１２がボルトによって結合及び分離可能な構造であれば、ボルト１１５を解いて上部本体１１１と下部本体１１２を分離してＰＴＣ発熱体１１３を取り替え、新しいＰＴＣ発熱体１１３を挿入してまたボルトを締め付ければ良い簡単な構造になる。これにより、取替えの容易さが増大し、従来とは違って取替え費用が低下する利点がある。
【００３８】
また、ボルト１１５によって組み立てられるので、組立の際、ボルト１１５の張力によって一定の厚さに固定されることができる。これにより、メタルヒーター１１０が配管１０と接触する面積が一定になり、ＰＴＣ発熱体１１３が配管１０に加える発熱量が一定になり、配管温度を一定に維持することができる利点がある。
【００３９】
下部本体１１２の下部は、配管１０の曲率半径に対応して湾曲することが好ましい。図３の断面図を参照すると、下部本体１１２は配管１０の曲率半径に対応するように湾曲している。このような構造により、下部本体１１２が配管１０の下端表面に図１のように密着することができる。
【００４０】
平面（フラット）構造に下部本体１１２が形成されて配管１０の下端表面に結合されれば、下部本体１１２の中心部分のみ配管１０に接触することになり、長手方向への下部本体１１２の側面部分は配管１０と接触しなくなる。これにより、ＰＴＣ発熱体１１３から発生する発熱量に比べ、配管１０に直接伝達される熱量が減少してエネルギー効率が減少する問題点がある。しかし、本発明のように、下部本体１１２が配管１０の曲率半径に対応して湾曲すれば、下部本体１１２が配管１０に接触する表面積が増大して配管１０に伝達される熱量が増加し、これによりエネルギー効率が高くなる利点がある。また、従来の熱線の垂れ現象による配管１０に伝導されるエネルギー効率が低下する現象が発生しない利点がある。
【００４１】
上部本体１１１の下部には配管１０の長手方向に溝が延設され、下部本体１１２の上部には、溝に挿入できるように、配管１０の長手方向に突出部が延設されることが好ましい。また、突出部の上面には突出部と同じ幅を有するＰＴＣ発熱体１１３が結合されることが好ましい。
【００４２】
したがって、上部本体１１１、特に上部本体１１１の中心部１１１ａの下部は、‘凹’形状が中心部１１１ａの下方に１８０度回転した形状であることが好ましく、下部本体１１２、特に下部本体１１２の中心部１１２１ａの上部は‘凸’形状であることが好ましい（図２のＢ−Ｂ’セクション断面図参照）。また、ＰＴＣ発熱体１１３と上部本体１１１の溝との間には離隔して空間が形成されることが好ましい。
【００４３】
すなわち、下部本体１１２がＰＴＣ発熱体１１３を下側で支持し、上部本体１１１がＰＴＣ発熱体１１３を取り囲む構造が形成される。このような構造により、上部本体１１１と下部本体１１２が堅固に結合され、メタルヒーター１１０の全体結合力が上昇する。また、ＰＴＣ発熱体１１３の左右側は上部本体１１１が支持し、ＰＴＣ発熱体１１３の下部は下部本体１１２が支持し、ＰＴＣ発熱体１１３の上部は後述するようにシリコン１１４が支持しているので、ＰＴＣ発熱体１１３が離脱しなくて結合力が高くなる利点がある。
【００４４】
また、このような構造によって形成された離隔空間にはシリコン１１４が充填されることがある。シリコン１１４で充填されれば、ＰＴＣ発熱体１１３及びＰＴＣ発熱体１１３と連結された電線１１３ａをシリコン１１４が包む形状になる（図２参照）。ＰＴＣ発熱体１１３及びＰＴＣ発熱体１１３と連結された電線１１３ａは、外部の衝撃及び湿気などに露出されれば、寿命が縮まる問題点がある。しかし、本発明のように、離隔空間にシリコン１１４で充填すれば、一種の防御膜の役割をしてＰＴＣ発熱体１１３及びＰＴＣ発熱体１１３と連結された電線１１３ａの防水及び防振機能を提供し、メタルヒーターシステム１００の全体寿命を延ばすことができる利点がある。また、シリコン１１４の場合、製造コストが低くて経済性が向上する利点がある。
【００４５】
下部本体１１２の一端部１１２１ｃは配管１０の長手方向の垂直方向の下方に陥没して溝が形成されることが好ましい。ここで、配管１０の長手方向の垂直方向の下方とは、図２を基準に、北側から南側への方向である。また、溝に挿入できるように、上部本体１１２の一端部１１１ｃは配管１０の長手方向の垂直方向の下方に突出することが好ましい。
【００４６】
これにより、メタルヒーター１１０の一端部は上部本体１１１の一端部１１１ｃと下部本体１１２の一端部１１２１ｃに直接接触するので、シリコン１１４がメタルヒーター１１０の外部に露出されることを防止してメタルヒーター１１０の寿命を延ばすことができる利点がある。
【００４７】
上部本体１１１の他端部１１１ｂ及び下部本体１１２の他端部１１２１ｂは結合時に円筒形ハウジング形状を形成して突出することが好ましい。上部本体１１１の他端部１１１ｂ及び下部本体１１２の他端部１１２１ｂは電線１１３ａが導入される部位である。バンドＴが電線１１３ａが導入される部位にフィッティングされてメタルヒーター１１０及び配管１０を固定するとき、円筒形状により、バンドＴがメタルヒーター１１０に巻かれる形状になり、メタルヒーター１１０の結合力を増大させることができる利点がある。また、このような特徴により、バンドＴの結合位置が多様になることができる利点がある。
【００４８】
下部本体１１２の下部表面には熱伝導性接着剤（図示せず）が塗布されることが好ましい。メタルヒーター１１０を配管１０に密着させるとき、メタルヒーター１１０と配管１０が互いに完全に密着することができる。この場合、熱伝導性接着剤はメタルヒーター１１０と配管１０との間の空気層を充填して熱伝導性を高めることができる。また、メタルヒーター１１０と配管１０の金属種類が互いに異なるので、異種金属間の転移腐食を防止することができる利点がある。
【００４９】
上部本体１１１及び下部本体１１２はアルミニウム素材であることが好ましい。アルミニウムの場合、熱伝導が良くて一定の発熱品質を維持することができ、メタルヒーター１１０の放熱性能を極大化することができる利点がある。一例として、アルミニウム６０６１系のものであることが好ましい。強度が優れるからである。
【００５０】
バンドＴはメタルヒーター１１０を配管１０に固定する。図１のように、配管１０及びメタルヒーター１１０の外面に沿って取り囲む形状であることが好ましく、メタルヒーター１１０の下部本体１１２が配管１０の下端表面に密着するように、バンドＴがメタルヒーター１１０を押圧することが好ましい。このような構造により、メタルヒーター１１０を配管１０に手軽く固定することができ、メタルヒーター１１０の取替えの際、分離が容易な利点がある。
【００５１】
下部本体１１２は下部本体メインボディー１１２１及びコネクタ１１２２に区分できる。コネクタ１１２２は放熱性に優れた金属であることが好ましく、メタルヒーター１１０の放熱性を増幅させる役割をする。
【００５２】
図４は本発明によるメタルヒーター１１０が配管１０に結合される場合、配管１０内の対流現象を示す図である。
【００５３】
本発明によるメタルヒーター１１０が配管１０の下端表面に結合されれば、メタルヒーター１１０の熱が配管１０の下端表面に伝導される。これにより、配管１０の下端局所部位が加熱されるので、加熱された配管１０付近の流体は軽くなって配管１０の上端に上がり、既存に配管１０の上端に位置していた流体は配管１０の下端に下るようになる（図４の矢印は流体の流れ）。これは対流現象であり、この対流現象によって配管１０内の流体の全体温度が上昇するようになる。
【００５４】
従来の場合、熱線全体を配管１０に結合して配管１０の温度を上昇させた。しかし、本発明の場合、局所部位にメタルヒーター１１０を取り付けて対流を発生させることにより、配管１０の温度を上昇させることができる。よって、従来とは違い、配管１０の全体ではない、局所部位のみにメタルヒーター１１０を取り付ければ良いので、経済性が向上する利点がある。
【００５５】
また、メタルヒーター１１０に問題が発生した場合、従来とは違い、局所的に保温材１１を除去し、該当部分のメタルヒーター１１０のみ取り替えれば良いので、維持及び補修の便宜性が高くなる利点がある。
【００５６】
図５は本発明によるメタルヒーターシステムの構成を示したブロック図である。以下、図５を参照して、温度センサー１２０、メタルヒーター制御部１３０、制御部１４０及びその他の構成要素について説明する。
【００５７】
温度センサー１２０は配管１０に結合され（図１参照）、配管温度、配管１０内の水の温度、配管周辺の温度などを検出することができる。
【００５８】
メタルヒーター制御部１３０はメタルヒーター１１０の動作を制御する。また、メタルヒーター制御部１３０は制御部１４０によって制御される。制御部１４０が動作に関する命令を下せば、メタルヒーター制御部１３０はこれに応じてメタルヒーター１１０の動作を制御することができる。よって、制御部１４０がメタルヒーター制御部１３０にメタルヒーター１１０の作動命令を下せば、メタルヒーター制御部１３０はこれに応じてメタルヒーター１１０を作動させ、メタルヒーター１１０内部のＰＴＣ発熱体１１３が熱を発生させて凍破を防止することができるようになる。また、制御部１４０がメタルヒーター制御部１３０にメタルヒーター１１０の作動中止の命令を下せば、メタルヒーター制御部１３０はこれに応じてメタルヒーター１１０の作動を中止させ、メタルヒーター１１０内部のＰＴＣ発熱体１１３が熱を発生させないから、配管１０の温度が一定に維持されることができる。
【００５９】
制御部１４０はメタルヒーター制御部１３０を制御して配管１０の凍結や凍破を予防することができる。ここで、制御部１４０は設定温度を予め設定しておき、温度センサー１２０で検出した現在配管温度が設定温度以下の場合、メタルヒーター制御部１４０に作動命令を下してメタルヒーター１１０を作動させることができ、配管温度が設定温度を超える場合、メタルヒーター制御部１４０に作動中止命令を下してメタルヒーター１１０の作動を中止させることができる。このような自動制御プロセスにより、管理者が持続的に配管温度をチェックする必要がなくて作業効率性が高くなり、温度によって精密に凍結や凍破を防止することができる利点がある。
【００６０】
一例として、設定温度は臨界温度（０度）であってもよい。臨界温度以下の場合、配管１０の凍破が発生することがあるからである。ここで、配管１０の内部に流速がある場合には設定温度がもっと低くなることができ、配管１０の内部に流速がない場合には設定温度がもっと高くなることができる。
【００６１】
制御部１４０は、配管１０の凍結や凍破を予防するための制御動作を遂行した後、その制御動作が正常に遂行されたかを確認する。すなわち、メタルヒーターシステム１００が正常に動作するかをフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）してチェックすることができる。メタルヒーター１１０を作動する信号を出力したが、メタルヒーター１１０の故障によって正常な制御ができないこともあり、よって配管温度がずっと臨界点以下になることがある。仮に、そのような状況で制御部１４０が追加的にメタルヒーター１１０の作動を制御する場合、むしろ状況が悪くなる場合が発生することがあるからである。すなわち、メタルヒーターシステム１００が正常動作状態であるかを確認して信頼性を向上させることができる。
【００６２】
記憶部１５０は、温度センサー１２０で検出された現在配管温度を実時間で記憶する。記憶部１５０に記憶された配管温度は通信負荷を考慮して周期的にサーバー２１０に伝送される。通信負荷によって情報の伝送周期は調節される。
【００６３】
通信部１６０は、制御部１４０の制御によって記憶部１５０に記憶された情報（又はデータ）をサーバー２１０に伝送するか、サーバー２１０から遠隔制御信号を受信して制御部１４０に出力する。通信部１６０は有／無線方式でサーバー２１０と連結される。
【００６４】
一例として、通信部１６０は、ＲＳ２３２、ＲＳ４８５を含めたシリアル通信、ブルートゥース（登録商標）、ＵＳＢ、イーサネット（登録商標）（ＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標））などを介して通信可能である。その以外にも、多様な通信方式を適用することができる。
【００６５】
本発明によるメタルヒーターシステム１００において凍結や凍破の予防のためのメタルヒーター１１０の作動は自動で遂行されることもでき（自動モード）、管理者から遠隔制御信号を受信して遠隔で遂行されることもできる（手動モード）。しかし、自動制御又は手動遠隔制御を行う全ての場合、配管１０の状態を管理者に知らせるアラーム動作を遂行することができる。これにより、本発明は、配管１０の凍結や凍破の予防のための動作だけではなく、配管１０に凍結や凍破が発生する場合に自動で早い対応を行うことができる利点がある。
【００６６】
ここで、自動モードとは、前述したように、制御部１４０が設定温度と現在配管温度を比較してメタルヒーター１１０の作動を制御することをいい、手動モードは管理者が制御部１４０を遠隔で制御し、これによりメタルヒーター１１０の動作を制御することを言う。自動モードと手動モードは、図示されていないが、別途のコンバータによって変更することができ、管理者の便宜によって任意的に設定することができる。
【００６７】
図６はサーバー２１０による遠隔制御の流れを手短に示すブロック図である。以下、図６に基づき、手動モード及びこれに係わるサーバー２１０の構成要素を詳細に説明する。
【００６８】
手動モードの場合、制御部１４０は、設定温度と現在配管温度を比較し、現在配管温度が設定温度以下の場合、アラーム信号を通信部１６０を介してサーバー２１０に伝送する。サーバー２１０は配管温度及びアラーム信号を直ちに管理者の端末であるコンピュータ３１０又はスマート機器３２０に伝送して管理者が現在配管１０の状態を認知することができるようにする。
【００６９】
管理者は、配管１０の温度が配管１０の凍結や凍破が予想される温度であると認知すれば、スマート機器３２０又はコンピュータ３１０を介して遠隔制御信号をサーバー２１０に伝送する。サーバー２１０は、管理者から遠隔制御信号を受信してメタルヒーターシステム１００に伝送し、メタルヒーターシステム１００は遠隔制御信号に応じてメタルヒーター１１０を作動して配管１０の凍結や凍破を予防することができる。
【００７０】
スマート機器３２０は多様な機能に相応しく具現可能であるとともに応用プログラム（アプリ）を介して相当な部分の機能を変更するか確張することができる装置を意味するものであり、例えば前記スマート機器３２０は、スマートフォン、スマートタブレット、スマートパッド、スマートＴＶ、スマートキー、スマートカードなどを含む。
【００７１】
特に、スマートフォンの場合は既存の携帯電話の機能にインターネット接続のようなデータ通信機能を統合させたものである。すなわち、固定ＩＰを使わなければならない有線インターネット網又は接続パスワードを使わなければならないワイファイ（ＷｉＦｉ）に接続しなくてもスマート機器が自主的に移動通信網を介していつでもどこでもインターネットに接続することができ、指定のサーバー又はウェブページ（ＷＥＢＰＡＧＥ）に直ちに接続することができる利点がある。
【００７２】
したがって、本発明はこのようなスマート機器３２０の利点を用いて、予め登録された特定のスマート機器（又は予め登録された管理者のスマート機器）を介してメタルヒーターシステム１００の維持補修に係わる各種のデータとソフトウェアが記憶されたサーバーに接続し、接続されたサーバーを介してメタルヒーターシステム１００の動作状態を確認し、いつでもどこでも簡便に遠隔で維持補修作業を行うようにする。また、記憶された情報を検索することもできる。
【００７３】
スマート機器３２０及びコンピュータ３１０を管理者端末と言える。ここで、サーバー２１０は予め登録されたＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを有するコンピュータ、又は予め登録されたＩＤとパスワードを用いてログインされたコンピュータ、又は予め登録されたＬＡＮカードのアドレスを用いて接続されたコンピュータを介して、メタルヒーターシステム１００の維持補修に係わる各種のデータとソフトウェアが記憶されたサーバーに接続するようにし、管理者は前記接続されたサーバー２１０を介してメタルヒーターシステム１００の動作状態を確認し、いつでもどこでも簡便に遠隔でメタルヒーターシステム１００の維持補修作業を行うことができるようにする。
【００７４】
ここで、サーバー２１０は、スマート機器３２０を介してメタルヒーターシステム１００に接続することができるように管理するモバイル管理サーバー（第２サーバー）２１２と、コンピュータ３１０を介してメタルヒーターシステム１００に接続することができるように管理するウェブ管理サーバー（第３サーバー）２１３とを含むことができる。また、サーバーを全体的に管理し、メタルヒーターシステム１００の維持補修に係わる各種のデータとソフトウェアが記憶されたデータベース２２０を管理する総合サーバー（第１サーバー）２１１を含むことができる。すなわち、別個の機能をするサーバーを含むことができる。
【００７５】
図７は本発明によるメタルヒーターシステム１００の流れを示すフローチャートである。まず、温度センサー１２０が配管１０内の配管温度を感知する（Ｓ１０１）。感知された配管温度は記憶部１５０に記憶され（Ｓ１０２）、制御部１４０は配管温度と既設定の温度を比較し、現在の配管温度が設定温度以下であるかを判断する（Ｓ１０３）。
【００７６】
配管温度が設定温度以下であれば、配管１０の凍結や凍破が発生することがあるので、管理者に通信部１６０及びサーバー２１０を介して知らせる（Ｓ１０４）。このとき、自動モードと手動モードの区分なしに管理者に知らせることができる。
【００７７】
その後、メタルヒーター１１０が作動してＰＴＣ発熱体１１３によって熱が発生する。自動モードの場合、別途の管理者の遠隔制御なしにメタルヒーター１１０が作動し、手動モードの場合、管理者がコンピュータ３１０又はスマート機器３２０を介して遠隔で作動信号を伝送する。
【００７８】
メタルヒーター１１０が作動すれば、制御部１４０はメタルヒーターシステム１００が正常に作動するかを判断する（Ｓ１０６）。したがって、２次的な安全事故の発生を防止することができる。
【００７９】
以上で説明した本発明の実施例は多様なコンピュータ構成要素を介して実行可能なプログラム命令の形態に具現されてコンピュータ可読媒体に記録されることができる。前記コンピュータ可読媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独で又は組み合わせて含むことができる。前記コンピュータ可読の記録媒体に記録されるプログラム命令は本発明のために特別に設計及び構成されたものであるかコンピュータソフトウェア分野の当業者に知られて使用可能なものであり得る。コンピュータ判読記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープのような磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｅｄｉａ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプチカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）のような磁気光媒体（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｄｉａ）、及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどの、プログラム命令を記憶して実行することができるように特別に構成されたハードウェア装置を含む。プログラム命令の例としては、コンパイラーによって作られるもののような機械語コードだけではなく、インタプリターなどを介してコンピュータによって実行可能な高級言語コードも含む。ハードウェア装置は本発明の処理を遂行するために一つ以上のソフトウェアモジュールに変更されることができ、その逆もまた同様である。
【００８０】
本発明で説明する特定の実行は一実施例であり、何の方法でも本発明の範囲を限定するものではない。明細書の簡潔さをために、従来の電子的な構成、制御システム、ソフトウェア、システムの他の機能的な側面の記載は省略されることができる。また、図面に示された構成要素間の線の連結又は連結部材は機能的な連結及び／又は物理的又は回路的連結を例示的に示したものであり、実際の装置においては代替が可能であるか追加の多様な機能的な連結、物理的な連結又は回路連結として示されることができる。また、“必須な”、“重要に”などの具体的な言及がなければ本発明の適用に必ずしも必要な構成要素ではないこともある。
【００８１】
また、前述した本発明の詳細な説明では本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者又は当該技術分野に通常の知識を有する者であれば後述する特許請求範囲に記載した本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範疇内で本発明を多様に修正及び変更することができることを理解することができるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載した内容に限定されるものではなく、特許請求範囲によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明はメタルヒーターシステムに関するものであり、配管の長手方向に沿って一定の間隔を置いて配管の下端表面に複数のメタルヒーターが結合され、メタルヒーターの内部のＰＴＣ発熱体が配管の局所部位に熱を伝導することを特徴とする。したがって、局所部位に伝導された熱によって配管内部の流体に対流が発生し、配管全体が一定の温度に維持されるので、冬季に配管の凍破を効率的に防止することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００    メタルヒーターシステム
１１０    メタルヒーター
１２０    温度センサー
１３０    メタルヒーター制御部
１４０    制御部
１５０    記憶部
１６０    通信部
２１０    サーバー
３１０    コンピュータ
３２０    スマート機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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