KR100717121B1

KR100717121B1 - 나선형 회전부재를 구비한 배수관

Info

Publication number: KR100717121B1
Application number: KR1020060075894A
Authority: KR
Inventors: 엄윤탁
Original assignee: 주식회사 포항컨설턴트건축사사무소
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2007-06-13

Abstract

본 발명은 건물의 외벽 또는 아파트의 베란다 등에 시공되어 오수나 빗물 등의 하수를 배수하기 위한 건축용 배수관에 관한 것으로, 나선형 회전부재가 배수관에 삽입되어 배수관에 유입되는 하수의 유입 에너지에 의해 회전하면서 배수를 촉진함으로써 배수 효율이 우수하며, 소음 저감 효과도 월등한 나선형 회전부재를 구비한 배수관에 관한 것이다.

소음 저음 효과 및 우수한 배수 효율을 위하여 본 발명의 나선형 회전부재를 구비한 배수관은 거름망을 구비한 유입부, 상기 유입부에 이어져 수직 시공되는 배수관 및 연결관으로 구성되는 배수관 구조에 있어서, 상기 배수관보다 작은 직경의 나선이 지지축 주변으로 부착되어 형성된 회전부재가 배수관 내에 배수관과 동심 축을 갖고 자유롭게 회동되도록 끼워지고; 상기 회전부재의 상부에는 임펠러가 거름망에 베어링을 매개로 연결되어 있어, 상기 유입부로 유입된 하수가 상기 임펠러를 회전시켜 궁극적으로 회전부재를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

배수관, 회전, 나선, 임펠러, 난류, 딤플(dimple)

Description

나선형 회전부재를 구비한 배수관{A water pipe eppuiped spiral rotation elements}

도 1은 종래의 배수관 구조를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 배수관의 구조 및 조립 상황을 나타내는 개략도.

도 3은 본 발명의 배수관의 절개 단면도.

도 4는 임펠러 확대 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 배수관 200 : 유입부

300 : 임펠러 310 : 유도반구

320 : 날개 400 : 연결축

500 : 회전부재 510 : 지지축

520 : 나선 530 : 꼭지돌부

600 : 지지판 610 : 꼭지요부

일반적으로 건물의 옥상 또는 아파트의 베란다 등에는 빗물이나 베란다 청소용 오수 등을 배수하기 위한 배수 시설이 갖추어져 있다. 통상 하수 등의 배수를 위하여 옥상이나 베란다는 일정한 기울기를 갖도록 시공되어 있으며, 상기 기울기에 의해 한쪽으로 모인 하수는 일측에 마련된 배수구로 유입되고, 배수구에 연결된 배수관을 따라 수직 하강하여 지면이나 공용의 하수시설로 배출된다. 본 출원인이 출원번호 2000-28009호로 출원하여 등록된 고안으로서 일반적인 형태의 배수관이 도 1 (a)에 도시되어 있다. 오수는 집수통(30)으로 모아져 배출관(40)에 유입된 후, 관체(50)를 타고 수직으로 흘러내려와 지면으로 배출되는 구성이다. 상기 관체(50)는 동파 방지를 위하여 이중의 관체로 되어 있으며, 관체의 일측에 일체로 형성된 앵커볼트(60)로 건물의 외벽에 견고하게 고정된다.

그러나 상기와 같은 구성의 배수관은 건물의 옥상으로부터 지면까지 수직으로 시공되어 있는 바, 하수의 수직 낙하로 인한 소음이 발생한다는 문제점이 있다. 특히, 장마철과 같이 빗물이 다량으로 배수되는 경우라든지, 배수량이 적더라도 아 파트 베란다와 같이 구조 상 거주자의 근거리에 시공되어 있는 경우에는 큰 단점으로 되고 있으며, 민원의 원인이 되고 있다. 아파트의 경우에 상기와 같은 배수 소음 문제를 해결하기 위하여 베란다 청소나 세탁이 가능한 시간을 주민 규약으로 따로 정하고 엄격하게 시행하고 있기도 하는 바 그 해결책이 시급하다고 하겠다.

종래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 배수관을 일정한 기울기를 갖고 시공하는 방법, 배수관의 재질을 일반적인 PVC관 대신 주철관으로 하는 구성 등을 제안하여 소음의 발생 및 전파를 막고자 하였으나, 배수관을 기울이는 방법은 미관상 좋지 않고 아파트의 공간 활용도도 떨어지는 단점이 있었고, 재질을 주철로 하는 것 또한 가격 및 시공 편리성 측면에서 불리하다는 단점이 있었다.

한편, 배수관의 내벽 형상을 변경함으로써 배수 소음을 줄이고자 하는 시도도 있었다. 도 1(b)는 그 중 일례를 도시한 것인데, 도면에서 보는 바와 같이 관체(50)의 내부에 나선부재(70)를 삽입 고정함으로써 거름망(20)을 통해 유입된 오수가 나선부재(70)에 의해 회전하면서 하강하여 오수의 수직 낙하로 인한 소음 발생을 원천적으로 발생하지 않도록 하는 것이었다. 그러나 상기와 같이 나선부재(70)를 관체(50)에 삽입하여 고정하게 되면 배수 소음은 크게 줄일 수는 있겠으나 관체(50) 내의 수력직경(hydraulic diameter)이 크게 감소하여 배수효율은 극히 나빠지는 문제점이 있다. 특히, 장마철과 같이 배수량이 급속히 상승하는 특정한 시기에는 배수능력의 부족으로 건물의 옥상 또는 베란다의 물이 실내로 유입되어 버리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 배수관 내에 회전 가능한 나선형 회전부재를 구비함으로써, 배수 소음을 근본적으로 차단할 뿐만 아니라 배수 효율도 기존 구성에 비하여 크게 향상된 나선형 회전부재를 구비한 배수관을 제공하고자 하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 나선형 회전부재를 구비한 배수관은 거름망을 구비한 유입부, 상기 유입부에 이어져 수직 시공되는 배수관 및 연결관으로 구성되는 배수관 구조에 있어서, 상기 배수관보다 작은 직경의 나선이 지지축 주변으로 부착되어 형성되고 상기 배수관 내에 상기 배수관과 동심축을 갖고 자유롭게 회전되도록 삼입되는 회전부재; 상기 회전부재의 상부에 결합되며 상기 회전부재를 연동시키는 임펠러; 상기 유입부의 거름망에 구비되며 상기 유입부로 유입된 하수에 의해 회전되며 상기 임펠러 축 상부에 결합되는 베어링; 이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 임펠러와 상기 회전부재 사이에는 서로 끼워져 결합되는 적어도 1개 이상의 연결축이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 임펠러의 회전축은 스프링에 의하여 탄지되어 신축 가능한 것을 특징으로 하며, 상기 임펠러는 반구형태의 유도반구 주변으로 적어도 2개 이상의 날개가 형성되고, 상기 유도 반구의 최외곽 지름은 상기 배수관의 내벽 지름보다 작은 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 임펠러는 반구형태의 유도반구 주변으로 날개를 적어도 2개 이상 형성하여 구성되고, 상기 유도 반구의 최외곽 지름은 상기 배수관의 내벽 지름보다 작은 것이 유리하다.

또한, 상기 회전부재의 나선은, 회전부재가 회전함에 따라 나선 사이에 있는 하수가 상부에서 보았을 때 시계방향으로 회전하면서 하부로 배수될 수 있도록 형성된다.

또, 상기 회전부재의 지지축 하부는 뾰족한 꼭지돌부로 형성되고, 상기 지지축을 하부에서 지지하는 지지판에는 꼭지요부가 형성되어 서로 대응되도록 시공됨으로써 회전부재가 자유롭게 회전될 수 있다.

아울러, 상기 배수관의 재질은 주철인 것이 유리하다.

본 발명의 다른 측면으로서, 상기 배수관의 내벽에는 딤플이 복수로 형성되어 있는 것이 특징인 나선형 회전부재를 구비한 배수관을 제공한다.

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(제1실시예)

도 2 내지 도 4는 본 발명의 나선형 회전부재를 구비한 배수관의 제1실시예를 보여주는 도면들로서, 도 2는 배수관의 구조 및 조립 상황을 나타내기 위한 개략도이고, 도 3은 배수관의 절개 단면도이며, 도 4는 본 발명의 회전 구동원으로서 작용하는 임펠러의 확대 단면도이다.

본 발명의 배수관 구조를 도 2 및 도 3의 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 배수관은 집수관 및 거름망(210)을 구비한 유입부(200), 상기 유입부(200)에 이어져 수직 시공되는 배수관(100) 및 연결관(110)으로 구성되는 배수관(100)으로서, 상기 배수관(100) 내에 배수관(100)보다 작은 직경의 나선(520)이 지지축(510) 주변으로 부착되어 형성된 회전부재(500)가 자유롭게 회동되도록 끼워지고; 상기 회전부재(500)의 상부에는 일정한 길이의 연결축(400)이 연결되며; 상기 연결축(400)의 상측으로는 임펠러(300)가 거름망(210)에 베어링(220)을 매개로 연결되어 있는 다층의 구조이다. 상기 임펠러(300)와 연결축(400)은 제 1 끼움돌부(344)와 제2끼움요부(410)를 이용하여 끼우는 구성으로 상호 수직으로 견고하게 연결되고, 임펠러(300)의 회전력은 연결축(400)으로 손실 없이 전달된다. 상기 연결축(400)과 회전부재(500)는 제 2 끼움돌부(420)와 제3끼움요부(540)를 이용하여 끼우는 구성으로 되어 있고, 상호 수직으로 견고하게 연결되며 상기 연결축(400)으로 전달된 임펠러(300)의 회전력은 상기 회전부재(500)를 회전시킨다.

상기 배수관(100)은 건물의 옥상으로부터 지면까지 수직으로 시공되는 것이 일반적이다. 상기 배수관(100)은 소음 저감에 유리한 주철관을 사용하는 것도 좋으나 본 발명의 회전부재를 채용하는 경우 통상의 저렴한 PVC 파이프를 사용하여도 소음 예방에 충분하다. 상기 배수관(100)은 필요에 따라 동파 방지를 위하여 중간에 공기층을 갖는 이중관체로 할 수도 있다. 배수관(100)은 지면에 근접하여 L자 형태의 연결관(110)으로 연결되어 부드러운 배수가 유지된다. 배수관(100) 및 연결 관(110)은 본 발명의 기술적 요지를 저해하지 않는 한도 내에서 필요에 따라 적절히 변경될 수 있다. 상기 배수관(100)의 최상부에는 거름망(210)이 배치된다. 거름망(210)은 플라스틱이나 스테인레스 스틸 재질로서 나뭇잎이나 돌 등의 이물질이 하수로 유입되지 않도록 걸러주는 역할을 하며, 방사형태의 그물(211)과 거름망(210)의 중앙 하부에 형성되는 망돌부(212)로 구성된다. 상기 망돌부(212)는 추후 서술하는 베어링(220)이 끼워지는 부분이다.

상기 배수관(100)에는 나선형의 회전부재(500)가 끼워진다. 상기 회전부재(500)는 상기 지지축(510) 주변으로 나선(520)이 부착되어 구성되는데, 나선(520)으로 이루어지는 회전부재(500)의 최외각 지름이 상기 배수관(100)의 지름보다 작아 배수관(100)과의 사이에 하수가 내벽을 따라 지나갈 수 있는 폭 (D-d)/2의 벽통로(130)가 형성된다(도 3(b)의 AA' 절단 도면 참조). 여기서 D는 배수관(100)의 지름을 나타내고, d는 회전부재(500)의 지름이다. 한편, 상기 회전부재(500)의 나선(520)의 높이 즉, 측면에서 보았을 때 배수관(100)을 따라 이루는 지지축(510) 방향의 길이는 배수관(100)의 높이보다 h만큼 작은 것이 바람직하다. 이는 상기 유입부(200)에서 유입된 초기의 하수는 낙하하는 에너지가 작아 소음 발생의 우려가 적으므로 초기부터 회전시켜 배수할 필요는 없기 때문이다. 특히, 후술하는 임펠러(300)의 유도반구(310)에 의하여 초기에 유입되는 하수는 대부분이 배수관(100)의 벽을 따라 이동하기 때문에 상기 나선(520)의 높이를 높게 할 필요가 없다. h값은 정해져 있는 것은 아니며 당업자가 경험칙에 의하여 정하면 족하다. 상기 나선(520) 회전방향은 하부로 이동하면서 오른쪽으로 도는 방향이 바람직 하다. 이는 통상 북반구에서 드레인으로 하수되는 물이 자연스럽게 오른쪽으로 회전하는 것을 반영한 것이다. 상기 지지축(510)의 상단 끝에는 연결축(400)과의 끼움 결합을 위한 일자 형태의 제3끼움요부(540)가 형성되어 있다. 또한, 지지축(510)의 하단 끝에는 꼭지돌부(530)가 구비된다. 꼭지돌부(530)는 뾰족한 형태로 되어 있어 연결관(110) 내부 지면 근처에 구비되는 지지판(600)의 꼭지요부(610)에 점 지지되어 회전부재(500)를 자유롭게 회전할 수 있도록 한다.

상기 회전부재(500)의 상부로 연결축(400)이 결합된다. 상기 연결축(400)은 배수관(100)의 높이와 회전부재(500)의 나선(520) 높이간의 차이인 h 정도의 길이를 갖는 것이 좋다. 즉, 회전부재(500)가 배치되지 않는 부분에 연결되어 임펠러(300)의 회전력을 전달하는 부재이다. 연결축(400)의 일측에는 제 2 끼움돌부(420)가 구비되어 회전부재(500)의 제 3 끼움요부(540)에 끼워지며, 타측에는 제2끼움요부(410)가 구비되어 임펠러(300)의 제 1 끼움돌부(344)가 끼워지도록 구성된다. 그러나 상기 연결축(400)은 반드시 하나로 할 필요는 없으며, 일정한 규격의 길이를 갖는 공용 부품으로 하여 배수관(100)의 높이에 따라 여러 개 연결하여 사용하는 것도 유리하다.

상기 연결축(400)의 상부로 임펠러(300)가 연결된다. 상기 임펠러(400)는 유입부(200)로 유입되는 하수의 낙하 에너지에 의해 회전하며, 상기 회전력은 회전부재(500)에 전달되고, 상기 회전부재(500)가 회전함으로서 나선(520)의 배출 작용에 의해 배수 효율이 향상된다. 상기 임펠러(300)의 타측은 베어링(220)을 매개로 거름망(210)에 연결된다. 이로서 상기 임펠러(300)는 자유로운 회전이 가능하다.

도 4를 참조하여 임펠러(300)의 구조를 좀 더 상세히 설명한다. 상기 임펠러(300)는 제 1 회전축(330)에 끼워지는 반구 형태의 유도반구(310) 상면에 일정한 각도를 갖고 설치되는 복수의 날개(320)를 구비하여 형성한다. 상기 유도반구(310)의 최외곽 지름은 배수관(100)보다 작아 유도반구(310)를 타고 흘러내린(도 3의 a1) 하수가 자연스럽게 배수관(100)의 내벽을 타고 흘러내려 갈 수 있도록 정해진다. 바람직하게는, 상기 유도반구(310)의 최외곽지름은 상기 회전부재(500)의 최외곽 지름과 같도록 하는 것이 유리하다. 상기 날개(320)의 형성각은 회전부재(500)의 회전에 따라 하수가 배수되는 방향으로 회전하도록 형성되어야 한다. 도 3에 도시한 실시예의 경우 상기 회전부재(500)가 옥상 측에서 보았을 때 시계 반시계방향으로 돌아야 배수가 가능하므로 상기 날개(320)의 형성각은 반경방향으로 가면서 시계방향으로 형성되어야 한다. 상기 날개(320)의 수는 통상적으로 유입되는 하수의 평균 유입량에 따라 적정하게 정해진다. 한편, 유도반구(310)의 하부에는 제2회전축(340)이 구비된다. 상기 제2회전축(340)은 시공성 및 높이 대응성을 확보하기 위하여 길이가 가변되도록 구성되는 것이 바람직하다. 도 4(a)에 도시한 바와 같이 제 2 회전축(340)은 외통(341)에 내통(342)이 끼워지고 스프링(343)이 내통(342)속에 끼워져 탄지되도록 함으로써 신축이 가능하게 만들어진다. 도면에서는 도시하지 않았으나 외통(341)과 내통(342) 말단에는 통상의 스토퍼가 구비되어 상하 신축되는 길이가 제한되도록 할 수 있다. 한편, 도 4(b)에서 보는 바와 같이 외통(341)과 내통(342)의 길이방향으로는 상기 외통(341) 일측에 가이드요부(341a)와 상기 내통(342)의 일측에 가이드돌부(342a)가 형성되어 상기 임펠러(300)의 회전이 제 2 회전축(340)을 통해 상기 연결축(400)에 손실 없이 전달될 수 있다. 즉, 상기 외통(341)과 내통(342)은 길이방향으로 신축 가능하나 회전 방향의 미끄러짐은 방지되는 구조이다.

(제2실시예)

도 5를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다. 제2실시예에서는 상기 배수관(100)의 내벽을 타고 흐르는 하수가 박리(separation) 현상을 일으켜 내벽으로부터 떨어져 나와 지면에 직접 낙하하면서 소음이 발생하는 것을 방지하기 위하여 배수관(100) 내벽에 딤플(120, dimple)이 추가로 구비된다. 상기 딤플(120)은 통상 내벽에 규칙적 혹은 불규칙적으로 반구 형상의 요부가 복수개로 형성되는 것을 말하는데, 상기 딤플(120)은 내벽을 타고 내려가는 하수의 흐름을 난류로 유지시킴으로서 압력구배(pressure gradient)의 역전에 따른 벽으로부터의 박리를 방지한다. 상기 딤플(120)의 크기 특히, 반구 형상의 딤플(120)의 경우에 반구 높이는 벽 거칠기를 고려한 Moody차트에 의하여 간략하게 정해질 수 있다.

상기 거칠기를 정하는 과정을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다. 예상되는 평균 질량 배수량이 Q라고 한다면, 배수관을 타고 내려오는 평균속도 U는 다음 (수학식1)과 같이 계산할 수 있다.

(수학식1)

여기서, R은 배수관(100)의 내벽 반지름으로 D/2이고, r은 회전부재(500)의 최외곽 반지름으로 d/2이다. 한편, 관내 유동을 가정하면 배수관(100)을 타고 흘러내리는 유동의 레이놀즈수는 (수학식2)로 나타난다.

(수학식2)

상기 (수학식2)에서 Deff는 수력직경(hydraulic diameter)을 나타내는 기호이다. 레이놀즈수는 유동을 특정 짓는 무차원수로서, 레이놀즈수가 크면 클수록 난류로 될 가능성이 높아지고, 같은 레이놀즈수라고 하더라도 표면의 거칠기를 클수록 난류로 되기 쉽다. 레이놀즈수가 정해지면 상기 레이놀즈수 하에서 유동을 충분히 난류로 만들어 줄 수 있는 벽의 거칠기가 정해진다. 도 5(b)에 도시한 바와 같이 하수의 유동이 배수관(100) 및 회전부재(500)로 이루어지는 이중관 사이를 흐르는 이중관내(concentric annulus) 유동이라고 가정하면 간략화 된 Moody차트의 이용이 가능하다. Moody차트는 레이놀즈수를 x축으로 표면 거칠기에 따른 마찰계수를 도시한 차트로서 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 접근하여 이용할 수 있는 그래프에 해당하므로 본 설명에서는 도시를 생략한다. Moody차트를 이용하기 위하여 환산되는 수력직경(hydraulic diameter)은 (수학식3)을 이용하여 계산한다. (수학식3)에 나타나는 m 값은 이중관의 반지름비, r/R에 대한 환산직경계수로서 r/R이 0일 때 1의 값을 갖고, r/R이 1일 때 0.667 정도의 값을 갖는다. 상기 r/R 대비 m 값의 테이블 또한 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 접근하여 이용할 수 있는 것에 해당한다.

(수학식3)

구체적인 예를 들어 거칠기를 정하는 과정을 좀 더 설명하면 다음과 같다. 유량 Q가 10kg/s이고, 배수관(100)의 지름 D는 10cm, 회전부재의 지름 d는 6cm인 경우를 산정한다. 상기와 같이 r/R이 0.6일 때 수력직경 Deff를 구하기 위한 환산직경계수 m은 테이블로부터 0.67임을 알 수 있다. 따라서 수력직경 Deff는 (수학식3)으로부터 0.0268m 이다. 한편, 유동의 평균속도 U는 (수학식1)로부터 1.99m/s 이다. 평균속도와 수력직경을 구하였으므로 레이놀즈수를 구할 수 있다. (수학식2)로부터 레이놀즈수는 대략 54000이다. 상기 레이놀즈수에 대하여 유동을 완전히 난류로 하는 거칠기 계수 e/Deff 를 Moody차트로부터 읽으면 0.015임을 알 수 있고, 이로부터 딤플(120)의 깊이가 정해진다. 즉, 상기 예의 경우에 딤플(120)은 0.4mm 이상의 깊이를 갖는 경우 유동이 충분히 난류로 유지된다. 거칠기가 필요 이상으로 너무 커지면 유동 저항의 증가에 의한 배수 효율의 감소가 있을 수 있으므로, 상기 수치에서 가장 작은 수인 0.4mm를 선택한다. 이로써 배수관(100)의 내벽에 형성되는 딤플의 크기가 정해졌다.

본 발명의 제2실시예에서는 배수관(100)의 내벽에 거칠기를 주기 위한 것으로 반구형상의 딤플(120)을 언급하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 유량 조건에 따라 상기 거칠기를 유지할 수 있는 재질이면 충분하다.

도 2를 참조하여 본 발명의 나선형 회전부재를 구비한 배수관의 시공 과정을 간략하게 설명한다. 먼저, 옥상에 형성된 배수구멍으로 집수통(30) 및 배출관(40) 등의 통상적인 유입부재가 시공된다. 상기 유입부재의 하부로 배수관(100) 및 연결관(110)이 연달아 건물의 외벽에 견고하게 부착된다. 상기 배수관(100)의 부착은 통상의 앵커볼트(60) 등에 의한다. 다음으로 회전부재(500)를 삽입하기 위한 준비를 한다. 회전부재(500)의 상부로 복수의 연결축(400)이 배수관(100)의 총길이에 대응되도록 연달아 연결된다. 상기의 연결은 상호간에 구비된 끼움돌부 및 끼움요부에 의한다. 상기 연결축(400)의 수는 배수관(100)의 길이에 따라 적절한 개수로 선택되는 것이며, 최종적으로 임펠러(300)를 연결할 경우 삽입되는 부재들의 길이가 배수관(100)의 길이가 되도록 하는 것이 좋다. 다음으로 지지판(600)이 지면에 가까운 연결관(110) 내로 삽입되고, 배수관(100)의 상부 즉, 유입부(200)로부터 배수관(100) 내로 회전부재(500) 및 연결축(400) 결합물이 끼워진다. 그 다음 임펠러(300)가 연결축(400)에 연결된다. 임펠러(300)의 제2회전축(340)은 신축 가능하도록 축 길이가 조정되므로 적절한 힘으로 압박하여 거름망(210)과의 사이에 연결한다. 임펠러(300)의 타측은 베어링(220)을 매개로 거름망(210)으로 연결되는 것이며, 거름망(210)으로 배출관(40)을 덮어 시공을 완료한다.

도 3을 이용하여 본 발명의 나선형 회전부재를 구비한 배수관에 따른 하수의 흐름을 설명한다. 먼저, 하수가 거름망(210)을 거치면서 나뭇잎 등의 오물이 걸러져 임펠러(300)로 유입된다. 하수는 a1 또는 a2와 같이 임펠러(300)의 날개(320)에 부딪쳐 임펠러(300)를 S1 방향으로 회전시킨다. 이 때, 하수는 임펠러(300)를 회전시킬 뿐만 아니라 날개(320)에 충돌하여 S1의 반대 방향으로 회전하는 힘을 받게 되며, 유도반구(310)를 따라 배수관(100)의 내벽면 쪽으로 밀려난다. 따라서 임펠 러(300)를 통과한 하수는 대부분이 배수관(100)의 내벽을 따라 회전하면서 내려와 회전부재(500)에 이른다. 한편, 임펠러(300)의 S1 방향 회전은 연결축(400)을 거쳐 회전부재(500)의 S2 방향 회전으로 이어진다. 상기와 같이 회전부재(500)의 S2 방향 회전으로 회전부재(500)에 이른 하수는 하측으로 빠르게 배수된다. 하수는 하측으로 회전부재(500)에 의하여 이동될 뿐만 아니라 회전부재(500)에 구비된 나선(520)의 영향으로 S2의 반대 방향으로 회전하는 힘을 받는다. 지지축(510)을 주변으로 회전하는 하수는 원심력에 의하여 다시 배수관(100)의 내벽을 밀려난다. 한편, 상기 배수관(100)과 회전부재(500) 사이에는 지름 차이에 의한 벽통로(130)가 형성되어 있다. 따라서 내벽쪽으로 밀려난 하수는 회전부재(500)를 타고 이동하는 것이 아니고 c1과 c2와 같이 벽통로(130)를 통해 더욱 빠르게 하측으로 이동한다. 벽통로(130)로 이동하던 일부의 하수는 물의 고유 특성으로 인하여 떨어져 나와 회전부재(500)로 다시 들어올 수는 있으나, 회전부재(500)가 임펠러(300)에 의하여 지속적으로 회전하고 있으므로 다시 회전하는 힘에 의해 배수관(100)의 내벽으로 보내진다. 이런 과정을 거쳐 배수관(100)의 하부에 이른 하수는 연결관(110)을 통해 지면으로 배수된다.

한편, 배수관(100)의 내벽에는 딤플이 형성되어 있다. 내벽에 형성된 딤플은 벽통로(130)를 통해 배수되는 하수의 유동이 난류로 유지되도록 적절한 계산식에 의하여 정해졌으므로, 유동은 지속적으로 난류로 남아 있게 되며, 압력의 역구배에 의한 내벽으로부터의 유동 박리가 방지되는 효과를 준다.

이상과 같은 본 발명의 나선형 회전부재를 구비한 배수관은 배수관의 유입부로 유입된 하수가 나선형 회전부재를 따라 회전하며 이동하다가 배수관의 내벽을 타고 지면으로 배수되는 것이므로 낙수로 인한 배수 소음이 원천적으로 방지되는 장점이 있다.

또한, 하수의 낙하 에너지에 의하여 별도의 전원 없이도 자체적으로 회전하는 나선형 회전부재를 채택한 것으로, 회전부재의 회전에 의한 나선의 배수 작용에 따라 배수 효율이 높아지는 이점이 있다.

또한, 배수관과 회전부재 사이에 직경차에 의한 벽통로가 형성되어 있으므로 배부분의 하수는 나선보다는 벽통로로 특별한 저항 없이 이동 가능하게 되어 배수 효율이 더욱 높아진다.

또한, 회전부재의 나선구조로 인하여 일단 회전부재에 진입된 하수는 회전하면서 이동하다 원심력에 의하여 배수관 벽으로 밀려 이동하게 되므로 좀 더 자연스러운 배수가 가능하다.

또한, 배수관의 초입에 배치된 임펠러의 회전체 형상이 반구 형상으로 형성되어 하수가 초기부터 배수관의 벽면을 따라 이동하도록 하는 것이 가능하다.

또한, 배수관의 내벽에는 딤플이 형성되어 있어, 내벽을 따라 이동하는 하수가 난류 상태로 유지되는 것으로, 압력구배의 역전에 의한 유동 박리가 방지되어 빠른 배수가 가능하다.

Claims

거름망을 구비한 유입부, 상기 유입부에 이어져 수직 시공되는 배수관 및 연결관으로 구성되는 배수관 구조에 있어서,

상기 배수관보다 작은 직경의 나선이 지지축 주변으로 부착되어 형성되고 상기 배수관 내에 상기 배수관과 동심축을 갖고 자유롭게 회전되도록 삼입되는 회전부재;

상기 회전부재의 상부에 결합되며 상기 회전부재를 연동시키는 임펠러;

상기 유입부의 거름망에 구비되며 상기 유입부로 유입된 하수에 의해 회전되며 상기 임펠러 축 상부에 결합되는 베어링; 이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 나선형 회전부재를 구비한 배수관.
제 1 항에 있어서,

상기 임펠러와 상기 회전부재 사이에는 서로 끼워져 결합되는 적어도 1개 이상의 연결축이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 나선형 회전부재를 구비한 배수관.
제 1 항 있어서,

상기 임펠러의 회전축은 스프링에 의하여 탄지되어 신축 가능한 것을 특징으로 하는 나선형 회전부재를 구비한 배수관.
제 1 항에 있어서,

상기 임펠러는 반구형태의 유도반구 주변으로 적어도 2개 이상의 날개가 형성되고, 상기 유도 반구의 최외곽 지름은 상기 배수관의 내벽 지름보다 작은 것을 특징으로 하는 나선형 회전부재를 구비한 배수관.
제 1 항에 있어서,

상기 회전부재의 나선은, 회전부재가 회전함에 따라 하수가 상기 나선을 따라 시계방향으로 회전하면서 하부로 배수될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 회전부재를 구비한 배수관.
제 1 항에 있어서,

상기 회전부재의 지지축 하부는 뾰족한 꼭지돌부가 형성되고, 상기 회전부재가 자유롭게 회전될 수 있도록 상기 꼭지돌부와 상응하는 꼭지요부가 형성되며 상기 지지축을 하부에서 지지하는 지지판이 더구비된 것을 특징으로 하는 나선형 회 전부재가 구비된 배수관.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배수관의 재질은 주철인 것을 특징으로 하는 나선형 회전부재를 구비한 배수관.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배수관의 내벽에는 딤플이 복수로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 나선형 회전부재를 구비한 배수관.
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