KR100499258B1 - 동파방지기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도변화에 자동으로 반응하여 밸브를 개폐시킴으로써 수도꼭지, 수도계량기 또는 배관 관로내의 결빙을 방지하여 동파를 막을 수 있는 동파방지기에 관한 것으로서, 본체, 통수부 및 수축부로 구성되며 상기 구성요소가 일체로 결합되어 하나의 유닛을 형성하므로 다양한 배관 등에 적용한 것으로, 수축부에 슬라이더와 연결된 하우징 내에 열전도성이 좋은 동분말과 팽창성이 양호한 오일 성분을 적정비율로 혼합한 수축재를 충진하여, 외부 온도(1.7℃이하)하강시 수축재의 수축 특성으로 슬라이더를 포함하는 하우징이 상승 작동되어 하부에 위치한 밸브를 유입구로부터 개방시켜 관로로부터 물을 유통시킴으로서 동파를 방지할 수 있고, 일정 상온에서는 폐쇄되도록 한 것이다.

Description

동파방지기 {anti-freezing device}

본 발명은 동파방지기에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 관로 내부에 잔류하는 물의 결빙에 따른 부피팽창으로 인한 동파현상을 막기 위해, 관로에 적용되는 수축부에 있어, 수축부의 하우징 내에 열전도성과 팽창성이 양호한 수축재를 수용하고, 이를 하나의 유닛으로 하여 외부 온도하강에 따라 관로 내부의 물을 자동으로 배출하여 관로내의 결빙 및 동파를 방지할 수 있도록 한 것이다.

서울시 상수도사업본부 통계자료(표1)에 의하면, 지난 5년간 서울시 수도계량기 교체원인중 동파로 인한 계량기의 계량기의 만기 사용에 의한 교체를 제외한 비정상적인 고장에 의한 교체원인중 약 30%를 차지하고 있을 정도로 그 양이 많으며(출처 : www.water.seoul.kr), 특히 2000년 겨울에는 강추위로 인하여 무려 63,000 세대의 계량기가 동파로 인하여 파손되는 사태가 발생하였다.

이와 같은 동파로 인한 단순 계량기 교체비용도 서울시에서만 많게는 수십 억원에 달하는 비용이 소모되는 실정이고, 계량기 교체 이외의 동파로 인한 급수 중단과 그에 따른 산업현장의 생산중단, 생활상의 불편 및 부대비용의 지출은 사회경제적으로 커다란 손실이 아닐 수 없다.

이러한 사회경제적인 문제점이 존재함에도 불구하고, 현실적으로 동파방지를 위한 적절한 장치의 개발은 대단히 미흡한 실정이며, 특히 실용화되어 현장에서 효과적으로 사용되는 동파 방지기는 거의 전무한 실정이다.

지금까지의 동파방지 방법은 한파가 예상되는 날씨에 수도 밸브를 인위적으로 개방하여 수돗물을 끊임없이 배출하는 방식과 각종 보온재를 이용하여 배관, 밸브, 수도 계량기 주위를 단열시키는 방법이 주로 사용되어 왔다.

이러한 방식의 동파방지 방법은 일반 가정에서도 손쉽게 적용 가능한 장점이 있기는 하나, 계속적으로 물을 흘려보내야 하므로 수돗물의 낭비가 발생하며, 수동으로 밸브를 조작함에 따른 불편함과 예상하지 못한 갑작스런 온도변화에는 대책이 없다는 단점이 있다. 또한 보온재를 이용한 동파방지 방법은 외부로 노출된 부분에만 적용이 가능하고 벽체, 바닥 등에 매입된 배관의 경우 적용이 불가능하며, 일부 부위의 단열에 문제가 있는 경우에는 결국 결빙 및 동파가 발생하게 되는 문제점이 있다.

이러한 동파방지 방법의 원시성에서 탈피하고자 하는 노력으로 가열식 및 팽창흡수식 방법이 강구되어 왔다.

먼저 가열식은 밸브 및 배관주위에 별도의 히터를 설치하여 배관내부의 수온이 어는점 이하로 떨어지는 것을 방지하는 방법으로서, 종래의 단열방법에 비하여 온도유지 효과가 양호하나 별도의 가열장비 작동에 따른 경제적 손실이 과다하고 매입된 배관의 경우 배관 전체의 가열이 곤란하다는 단점이 있다.

팽창흡수식은 배관 또는 밸브 내부에 결빙에 의한 물의 팽창을 흡수하여 주는 탄성체를 삽입하여 배관내부의 결빙이 발생하여도 수도꼭지 또는 계량기 등의 동파를 막아주는 방법이다.

그러나 상기한 팽창흡수식은 기본적으로 결빙방지 기능이 없을 뿐 아니라 동파방지 효과는 팽창흡수용 탄성체가 내장된 밸브에서만 가능하며, 배관전체에 대한 동파방지 기능을 기대할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 별도의 조작없이 배관내의 수온의 변화에 자동으로 반응하여 밸브를 개폐시킴으로써 배관내의 결빙을 방지할 수 있도록 본체로부터 설치되는 수축부의 하우징내에 열전도성과 팽창성이 양호한 수축재를 적용하여 온도하강시 수축작용으로 하여금 수축부에 마련된 밸브 개폐를 조정하는 동파방지기를 제공하는데 그 목적이 있다.

삭제

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 동파방지기는, 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 원통형상으로 하부에 통수부 체결부가 형성된 본체와; 내부에 중공이 형성된 원통형상으로 상부는 개방되고 하부에는 유입구가 형성되며, 측면에 배출구가 형성되어 상기 본체에 결합되고 하부에는 패킹이 부착된 통수부와; 상기 본체에 수용되어 주변 온도변화에 따라 팽창 또는 수축하여 상기 통수부의 유입구를 개폐시키는 수축부를 포함하여서 된 동파방지기에 있어서,상기 수축부는 상부가 개방되고 하부가 폐쇄된 중공 원통형상으로 내부에 중량% 동(銅)분말와 중량% 오일이 적정량 함유된 수축재가 충진되고, 상부측에 턱이 형성되며, 하부 끝단에 플런지가 부착되는 하우징과; 상기 통수부의 관로 내부에 설치되어 상기 하우징의 턱에 걸쳐 고정되는 원추형 코일 스프링과; 종을 뒤집어 놓은 형상으로 상기 하우징의 내부에 삽입 결합되어 상기 수축재의 기밀을 유지하는 고무캡과; 상기 고무캡의 내부 곡면에 안내되는 비탄성체 고무와; 상기 비탄성체 고무의 상부와 같은 직경을 가지는 봉형상으로 상기 비탄성체 고무의 상부와 연결되고, 종단에 플레이트가 결합되는 슬라이더 핀과; 상, 하부가 개방된 중공 원통형상으로 상기 슬라이더핀에 관통 결합되고, 하우징에 내의 고무캡을 상호 연결하는 슬라이더와; 상기 본체의 내부에 설치되어 상기 돌출된 슬라이더 핀의 이동을 방지하는 스냅 링; 및 상기 본체의 폐쇄된 단부에 설치되어 상기 플레이트에 의하여 구속되는 스프링 코일을 포함하여서 된 것이 특징이다.

삭제

삭제

이하 첨부한 도면에 따라 본 발명의 동파방지기를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 동파방지기의 분해사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 동파방지기는 크게 본체(A), 수축부(B) 및 통수부(C) 이루어진다.

상기 본체(A)는 수축부(B)를 감싸는 원통형상으로 상부는 폐쇄되고 하부는 개방되어 있다. 개방된 하부에 상기 통수부(C)가 결합되며, 상부에는 핸들(1)이 부착될 수 있다. 이렇게 본 발명의 동파방지기는 본체, 수축부, 통수부가 일체로 결합되어 하나의 유닛을 형성하므로 수도꼭지, 수도 계량기, 수도 배관 등 어디에나 손쉽게 설치할 수 있고, 착탈이 용이하여 유지보수가 편리하다.

상기 통수부(C)는 중공 원통형상으로 상부는 개방되어 있고, 하부에는 유입구(2)가 형성되며, 측면에 배출구(3)가 형성되어 상기 본체(A)에 결합된다. 상기 유입구(2)의 외부면은 수나사를 형성하여 볼트-너트 결합에 의해 상기 통수부(C)의 하부에는 패킹(4)이 부착된다.

따라서 본 발명의 동파방지기는 평상시에는 수도꼭지, 수도계량기, 수도 배관내의 관로를 개폐하는 밸브로서 사용된다.

상기 통수부(C)는 상기 본체(A)에 결합되어 상기 수축부(B)를 수용하며, 상기 패킹(4)이 관로를 막고 있는 상태에서 상기 수축부(B)의 수축시 관로내의 물의 흐름 통로가 된다.

상기 수축부(B)는 본 발명의 핵심적인 부분으로서 하우징(10), 수축재(20), 고무캡(30), 비탄성체 고무(40), 슬라이더 핀(50), 슬라이더(60), 원추형 코일 스프링(70) 및 코일 스프링(80)으로 구성되며 온도변화에 따라 팽창 또는 수축하여 물의 흐름을 개폐시킴으로써 동파를 방지하게 된다.

이와 같은 수축부의 구성요소를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 하우징(10)은 상부는 개방되고 하부는 폐쇄된 원통형상으로 내부는 상기 수축재(20)를 수용하는 충진룸을 형성한다. 상기 하우징(10)은 상부의 외경이 하부의 외경보다 크게 형성되어 상부측에 턱이 형성되고, 하부에는 플런지(11)가 부착된다.

상기 하우징(10)의 상부에 형성된 턱과 후술하는 통수부(C)의 배출구(3)의 하부 사이에는 원추형 코일 스프링이 설치된다.

상기 하우징(10)의 내부에는 수축재(20)가 충진되는데, 상기 수축재(20)는 상기한 바와 같이 동분말과 오일 성분을 적정 비율로 혼합한 것이다. 상기 수축재(20)는 주변의 온도가 적정온도(결빙이 시작되기 전인 약 3 ~ 4˚C) 이상인 경우에는 도2에 도시된 바와 같이 수축하지 않으므로 상기 하우징(10)의 하부에 부착된 플런지(11)가 상기 통수부의 유입구룰 폐쇄하여 수돗물이 통하지 않게 된다. 그러나 주변의 온도가 하강하면서 약 1.7˚C 이하가 되면 도3에 도시된 바와 같이 수축재(20)가 수축을 개시하고 따라서 상기 하우징(10) 내부의 수축재(20)가 충진된 충진룸의 용적이 감소하면서 상기 하우징(10) 상부의 턱에 걸쳐 있는 원추형 코일 스프링(70)의 탄발력에 의하여 상기 하우징(10)이 위로 이동하게 된다. 따라서 상기 통수부(C)의 유입구(2)를 막고 있던 상기 플런지(11)가 함께 이동하여 상기 통수부(C)의 유입구(2)가 개방되므로 배관 내의 수돗물이 외부로 흘러 동파가 방지된다.

상기 고무캡(30)은 종을 뒤집어 놓은 형상으로 상기 하우징 내부의 충진룸에 삽결되어 상기 충진룸의 기밀을 유지하는 역할을 한다.

상기 비탄성체 고무(40)는 하부의 직경이 상부의 직경보다 큰 이중원통 형상으로, 하부는 상기 고무캡(30)의 내부 곡면에 대응되는 곡면을 형성하여 상기 고무캡(30) 내부에 수용되고, 상부는 후술하는 슬라이더(60)에 삽입된다.

상기 슬라이더 핀(50)은 상기 비탄성체 고무(40)의 상부와 같은 직경을 갖는봉형상으로 상기 비탄성체 고무(40)의 상부에 연결되어 후술하는 슬라이더(60)에 삽입되며, 일부가 상기 슬라이더(60) 외부로 돌출된다. 외부로 돌출된 슬라이더 핀(50)의 일부는 상기 본체(A)의 내부에 부착된 스냅 링(51)에 의하여 이동이 방지되며, 끝단에는 플레이트(52)가 결합된다.

상기 플레이트(52)는 상기 본체(A)의 내경과 같은 직경을 갖는 원판형상으로 상기 본체(A)의 폐쇄된 단부에 설치되는 코일 스프링(80)과 상기 슬라이드 핀(50) 사이에 위치하여 상기 코일 스프링(80)의 탄발력을 상기 슬라이더 핀(50)에 전달한다.

상기 코일 스프링(80)의 하향 탄발력은 상기 플레이트(52)룰 거쳐 상기 슬라이더 핀(50), 비탄성체 고무(40), 고무캡(30), 수축재(20)로 전달되고, 상기 원추형 코일 스프링(70)의 상향 탄발력은 상기 하우징(10)에 전달된다. 따라서 상기 코일 스프링(80)의 하향 탄발력과 상기 원추형 코일 스프링(70)의 상향 탄발력이 평형을 이루면서 상기 수축부(B)가 상기 본체(A) 및 통수부(C) 내에 수용되어 고정되고, 평상시에는 상기 통수부(C)의 유입구(2)가 상기 하우징(10)의 하부에 부착되는 플런지(11)에 의하여 막혀있게 된다.

그러나 온도가 하강하여 상기 수축재(20)가 수축하게 되면 상기 수축재(20)가 수용된 상기 하우징(10)의 충진룸이 수축하게 되고 이러한 충진룸의 수축에 따라 상기 코일 스프링(80)과 원추형 코일 스프링(70)의 탄발력의 평형이 깨지게 된다. 따라서 평형을 유지하기 위하여 상기 원추형 코일 스프링(70)이 신장하게 되고 이에 따라 상기 하우징(10)이 위로 밀려 올라가게 된다.

상기 하우징(10)이 위로 밀려올라감에 따라 상기 하우징(10)의 하부에 부착되어 상기 통수부(C)의 유입구(2)를 막고 있던 플런지(11)도 위로 이동하면서 상기 통수부(C)의 유입구(2)가 개방되어 관로내의 물이 외부로 배출되고 따라서 결빙이 일어나지 않아 동파가 방지된다.

도4는 본 발명의 구체적 실시예1로서 본 발명의 동파방지기가 수도꼭지내에 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 동파방지기가 수도꼭지내에 설치되는 경우 평소에는 수도꼭지를 개폐하는 밸브로 사용된다. 즉 상기 동파방지기의 본체가 밸브 몸체가 되고, 상기 통수부(C)의 하부에 부착된 패킹(4)이 수도꼭지내의 유입관로를 개폐하여 수돗물을 통수시키게 된다.

물이 흐르는 동안에는 결빙이 일어나지 않으므로 문제가 없으나 밸브가 폐쇄되어 물의 흐름이 끊긴 상태에서 온도가 강하하면 결빙이 일어나 수도꼭지가 동파된다. 그러나 본 발명의 동파방지기가 설치된 수도꼭지는 주위의 온도가 강하하는 경우에 상기한 바와 같이 상기 수축재(20)가 수축을 하게되고 수축한 만큼 상기 하우징(10)이 위로 이동하여 상기 통수부(C)의 유입구(2)가 개방되어 상기 통수부(C)내로 관로내의 물이 유입되어 배출구(3)를 통해 외부로 배출되게 된다. 따라서 이러한 물의 흐름에 의하여 동파가 방지된다.

도5는 본 발명의 구체적 실시예2로서 본 발명의 동파방지기가 배관 관로내에 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.

도시된 바와 같이 배관 관로내에서도 상기한 수도꼭지에서와 마찬가지로 관로내의 유입구를 개폐하는 밸브의 역할을 하며, 밸브가 잠긴 상태에서 외부 온도가 강하하면 상기한 바와 같이 작동하여 관로 내의 물을 외부로 배출시킴으로써 동파를 방지하게 된다.

한편 도시하지는 않았지만 본 발명의 동파방지기는 수도 계량기에도 상기한 수도꼭지나 배관 관로에서와 마찬가지로 설치되어 평상시에는 밸브로서의 기능을 하고 밸브가 잠긴 상태에서 온도가 강하하는 경우 수축재의 수축에 의하여 관로를 개방하여 물을 흘려보내므로써 수도 계량기의 동파를 방지할 수 있다.

본 발명의 동파방지기는 본 발명의 동파방지기는 별도의 조작없이 온도변화에 자동으로 반응하여 밸브를 개폐시킴으로써 결빙을 방지하여 동파를 막을 수 있다.

또한 본 발명의 동파방지기는 상기 본체, 통수부, 수축부가 일체로 결합되어 하나의 유닛을 형성하므로 수도꼭지, 수도 계량기 등의 다양한 배관에 적용할 수 있는 이점이 있다.

도1은 본 발명의 동파방지기의 분해사시도이다.

도2는 본 발명의 동파방지기의 표준단면도이다.

도3은 본 발명의 동파방지기의 작동상태도이다.

도4는 본 발명의 구체적 실시예1을 나타내는 단면도이다.

도5는 본 발명의 구체적 실시예2를 나타내는 단면도이다.

< 주요 도면 부호의 설명 >

A : 본체 B :수축부

C : 통수부 1 : 핸들

2 : 유입구 3 : 배출구

4 : 패킹 10 : 하우징

20 : 수축재 30 : 고무캡

40 : 비탄성체 고무 50 : 슬라이더 핀

60 : 슬라이더 70 : 원추형 코일 스프링

80 : 코일 스프링

Claims (5)

1. 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 원통형상으로 하부에 통수부 체결부가 형성된 본체와; 내부에 중공이 형성된 원통형상으로 상부는 개방되고 하부에는 유입구가 형성되며, 측면에 배출구가 형성되어 상기 본체에 결합되고 하부에는 패킹이 부착된 통수부와; 상기 본체에 수용되어 주변 온도변화에 따라 팽창 또는 수축하여 상기 통수부의 유입구를 개폐시키는 수축부를 포함하여서 된 동파방지기에 있어서,

   상기 수축부는 상부가 개방되고 하부가 폐쇄된 중공 원통형상으로 내부에 중량% 동(銅)분말와 중량% 오일이 적정량 함유된 수축재가 충진되고, 상부측에 턱이 형성되며, 하부 끝단에 플런지가 부착되는 하우징과;

   상기 통수부의 관로 내부에 설치되어 상기 하우징의 턱에 걸쳐 고정되는 원추형 코일 스프링과;

   종을 뒤집어 놓은 형상으로 상기 하우징의 내부에 삽입 결합되어 상기 수축재의 기밀을 유지하는 고무캡과;

   상기 고무캡의 내부 곡면에 안내되는 비탄성체 고무와;

   상기 비탄성체 고무의 상부와 같은 직경을 가지는 봉형상으로 상기 비탄성체 고무의 상부와 연결되고, 종단에 플레이트가 결합되는 슬라이더 핀과;

   상, 하부가 개방된 중공 원통형상으로 상기 슬라이더핀에 관통 결합되고, 하우징에 내의 고무캡을 상호 연결하는 슬라이더와;

   상기 본체의 내부에 설치되어 상기 돌출된 슬라이더 핀의 이동을 방지하는 스냅 링; 및

   상기 본체의 폐쇄된 단부에 설치되어 상기 플레이트에 의하여 구속되는 스프링 코일을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동파방지기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제