KR100901269B1 - 온도감응형 유체흐름 단속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 온도감응형 유체흐름 단속장치는 내부에 유체가 흐르는 유체흐름관(12,14)의 유입부(12)와 배출부(14)사이에 설치되는 하우징(20)과, 상기 하우징(20)내의 흐름유체를 유입하되, 내부압력의 변화에 따라 소량의 흐름유체를 유체배출구(22)를 통해 상기 하우징(20)의 외부로 배출하도록 연통관(82)이 형성되어 상기 하우징(20)내에 설치되는 밸브 블록(80)과, 상기 하우징(20)내외의 흐름유체의 온도변화에 따라 상기 밸브 블록(80)내의 압력을 증감하도록 상기 밸브 블록(80)의 연통관(82)에 설치되는 온도감응수단(90)을 포함하며, 하우징(20)내의 흐름유체의 온도가 설정온도에 도달되면 온도감응수단(90)의 수축에 의해 밸브 블록(80)내의 압력을 증가하여 밸브 블록(80)내의 흐름유체를 유체배출구(22)를 통해 상기 하우징(20)의 외부로 배출한다.

본 발명에 의하면, 외부의 기온이 낮아져서 하우징(20)내의 유체의 온도가 설정온도와 같아질 때마다 소량의 흐름유체를 외부로 배출함으로서, 외부의 동력을 공급받지 않고 유체흐름관(12,14)내의 유체의 온도를 항상 설정온도 이상으로 유지하게 되어 유체흐름관(12,14)의 동파를 방지하는 효과를 가진다.

온도감응, 유체흐름 단속, 동파방지, 가스 응축, 가스 팽창, 변형

Description

온도감응형 유체흐름 단속장치{Thermostatic fluid flow intermitting apparatus}

본 발명은 온도감응형 유체흐름 단속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체흐름관 내부에 흐르는 유체(이하, 흐름유체라 함.)의 온도가 설정온도(외부의 기온이 낮아져서 흐름유체의 온도가 외부의 온도와 동일하게 되었을 때 흐름유체를 외부로 배출하는 온도)에 도달하면, 유체흐름관 외부로부터 동력 공급없이 소량의 유체를 배출시켜 유체흐름관의 동파를 방지할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 대표적인 유체흐름관인 수도 배관 내부의 물은 동절기와 같이 외부의 기온이 매우 낮아지게 되면 얼게 되고, 이와 같이 배관내에서 물이 얼게 되면 부피가 증가하게 되어 수도관에 균열이 생기게 된다.

이에 따라 이를 방지하기 위한 다양한 장치 및 방법이 사용되어 왔다.

하지만 대부분의 경우에는 유체흐름관 내부의 온도를 감지하여, 그 온도가 소정 온도이하일 경우, 외부로부터 동력, 예를 들어 전원을 유체흐름관에 설치한 히터 등에 공급하여 유체흐름관을 가열하여 얼지않도록 하는 것이므로, 구성도 복잡하고, 전력소모가 심하여 유지관리비용이 많이 드는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 유체흐름관 내부의 흐름유체의 온도가 설정온도에 도달하면, 외부로부터 동력 공급없이 소량의 흐름유체를 유체흐름관의 외부로 배출함으로서 유체흐름관의 동파를 방지하는 온도감응형 유체흐름 단속장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 온도감응형 유체흐름 단속장치는 내부에 유체가 흐르는 유체흐름관의 유입부와 배출부사이에 설치되는 하우징과, 상기 하우징내의 흐름유체를 유입하되, 내부압력의 변화에 따라 소량의 흐름유체를 배출하는 유체배출구를 통해 상기 하우징의 외부로 배출하도록 연통관이 형성되어 상기 하우징내에 설치되는 밸브 블록과, 상기 하우징내외의 흐름유체의 온도변화에 따라 상기 밸브 블록내의 압력을 증감하도록 상기 밸브 블록의 연통관에 설치되는 온도감응수단을 포함하되, 상기 하우징내의 흐름유체가 외부로 배출되는 설정온도에 상기 하우징내의 흐름유체의 온도가 도달되면 상기 온도감응수단의 수축에 의해 상기 밸브 블록내의 압력을 증가하여 상기 밸브 블록내의 유체를 상기 유체배출구를 통해 상기 하우징의 외부로 배출한다.

밸브 블록은 하우징내에 유입된 흐름유체를 저장하는 유체저장탱크와, 상기 하우징내에 유입된 흐름유체가 충진되어, 상기 유체저장탱크와 연통되는 연통부를 개폐하도록 설치된 제 1 피스톤밸브를 구비하는 압력해제실과, 일단은 상기 온도감 응수단의 수축팽창과 연동되고, 타단은 상기 압력해제실의 제 1 피스톤 밸브의 개폐에 연동되도록 상기 연통부내에 힌지고정된 시소부재와, 제 2 피스톤 밸브가 개재되어 상기 하우징내의 흐름유체를 유입하는 상부 유입 통로와, 상기 압력해제실과 연결되는 연결관과, 상기 유체배출구를 덮도록 상기 상부 유입 통로와 상기 연결관의 하부에 설치된 고무패드밸브와, 상기 고무패드밸브의 개방시 상기 유체배출구와 연통되도록 설치된 하부 유입 통로가 형성된 밸브실을 포함한다.

온도감응수단은 연통관을 통해 승하강되도록 설치된 샤프트와, 상기 샤프트을 일방향으로 가압하는 압력보상스프링과, 온도변화에 따라 수축 및 팽창하는 가스가 저장되는 가스저장실과, 상기 가스의 수축 및 팽창에 따라 상기 샤프트가 승하강되도록 상기 샤프트에 부착된 벨로우즈를 포함하거나, 온도변화에 따라 상기 샤프트가 승하강되도록 상기 샤프트에 부착된 변형부재를 포함한다. 이때, 변형부재는 바이메탈, 형상기억합금, 또는 열팽창 계수가 큰 재료중의 어느 하나이다.

본 발명에 있어서, 유체배출구는 유체흐름관의 유입부 또는 배출부에 제공된 수도꼭지에 연결될 수 있고, 밸브실의 상부 유입 통로에는 일방향밸브가 제공될 수 있다.

또한 본 발명은 설정온도를 가변할 수 있도록 설정온도 가변장치를 더 포함하며, 이때 설정온도 가변장치는 온도감응수단의 샤프트의 하단부에 결합된 밸브 블록의 시소부재의 기울기를 조정하는 조절스크류이다.

유체저장탱크에는 외부공기와 연통되는 공기 통로와, 유체배출구와 연통되는 배출 통로가 제공되며, 그 내부에 저장하는 흐름유체는 상기 유체배출구에서 발생 되는 부압에 의해 배출 통로를 통해 상기 유체배출구로 유입되어 배출된다.

밸브실의 고무패드밸브와 제 2 피스톤 밸브는 상기 고무패드밸브의 개폐와 연동하여 상기 제 2 피스톤 밸브가 상부 유입 통로를 승하강한다.

본 발명에 의하면, 외부의 기온이 낮아져서 유체흐름관 내부에 흐르는 유체의 온도가 설정온도에 도달하면, 소량의 유체를 외부로 배출시킴으로써 유체흐름관내의 유체의 온도를 항상 설정온도 이상으로 유지하게 되어 유체흐름관의 동파를 방지하는 효과를 가진다.

또한 고무패드밸브의 팽창,수축과 연동하여 밸브실의 제 2 피스톤 밸브가 상하운동함으로써 상부 유입 통로의 면과 제 2 피스톤 밸브사이에 축적되는 이물질이 제거됨에 따라 장치의 수명과 신뢰성이 향상되는 효과를 가진다.

이하 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 하지만, 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 온도감응형 유체흐름 단속장치의 구성을 나타내며, 도 2은 도 1의 온도감응수단의 다른 실시예로서 온도변화에 따라 샤프트가 승강되도록 샤프트에 부착된 변형부재를 나타내며, 도 3은 도 1의 상부 유입 통로에 일방향밸브가 부착된 예시도이고, 도 4은 유체배출구가 수도꼭지 에 연통되는 예시도이고, 도 5는 도 1의 구성에 추가될 수 있는 설정온도 가변장치의 구성을 나타내고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 온도감응형 유체흐름 단속장치는 내부에 유체가 흐르는 유체흐름관(12,14)의 유입부(12)와 배출부(14)사이에 설치되는 하우징(20)과, 상기 하우징(20)내의 흐름유체를 유입하되, 내부압력의 변화에 따라 소량의 흐름유체를 유체배출구(22)를 통해 상기 하우징(20)의 외부로 배출하도록 연통관(82)이 형성되어 상기 하우징(20)내에 설치되는 밸브 블록(80)과, 상기 하우징(20)내의 흐름유체의 온도변화에 따라 상기 밸브 블록(80)내의 압력을 증감하도록 상기 밸브 블록(80)의 연통관(82)에 설치되는 온도감응수단(90)을 포함한다.

본 발명의 온도감응형 유체흐름 단속장치는 하우징(20)내의 흐름유체의 온도가 설정온도에 도달되면 온도감응수단(90)의 수축에 의해 밸브 블록(80)내의 압력을 증가하여 밸브 블록(80)내의 흐름유체를 유체배출구(22)를 통해 상기 하우징(20)의 외부로 배출하도록 구성되어 있다. 여기서, 설정온도란 하우징(20)내의 흐름유체의 온도를 외부로 배출하기 시작하는 온도를 의미하며, 본 발명에서는 외부의 기온이 낮아져서 하우징(20)내의 유체의 온도가 설정온도와 같아질 때마다 소량의 흐름유체를 외부로 배출함으로서, 유체흐름관(12,14)내의 유체의 온도를 항상 설정온도 이상으로 유지하게 되어 유체흐름관(12,14)의 동파를 방지하는 것이다.

밸브 블록(80)의 내부에는 연통관(82)과 연통되는 유체저장탱크(30)와, 이 유체저장탱크(30)와 연통부(32)를 통해 연통되는 압력해제실(40)과, 상기 연통 부(32)에 힌지고정된 시소부재(50)와, 압력해제실(40)과 연결관(36)을 통해 연결된 밸브실(70)을 포함한다. 하우징(20)내의 흐름유체는 밸브실(70) 일측에 형성된 상부 유입 통로(72)를 통해 유입되어 밸브실(70), 연결관(36) 및 압력해제실(40)에 충진되어 있다.

압력해제실(40)에는 연통부(32)를 개폐하도록 제 1 피스톤 밸브(42)가 구비되어 있고, 시소부재(50)는 연통부(32)를 개폐하도록 그 일단(52)은 온도감응수단(90)의 수축팽창과 연동되고, 타단(54)은 압력해제실(40)의 제 1 피스톤 밸브(42)의 개폐에 연동된다.

이상과 같은 온도감응수단으로서, 본 발명의 제 1 실시예에서의 온도감응수단(90)은 상기 밸브 블록(80)의 연통관(82)을 통해 승하강되도록 설치된 샤프트(92)와, 상기 샤프트(92)을 일방향으로 가압하는 압력보상스프링(94)과, 온도변화에 따라 수축 및 팽창되는 가스가 저장되는 가스저장실(96)과, 상기 가스의 수축 및 팽창에 따라 상기 샤프트(92)가 승하강하도록 상기 샤프트에 부착된 벨로우즈(98)를 포함한다. 벨로우즈(98)는 가스저장실(96)내에 저장된 가스가 연통관(82)으로 통하지 않도록 밀봉되게 설치되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 하우징(20)내의 흐름유체의 온도에 감응되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리, 외부 원격지의 온도에 감응하여 유체의 흐름을 단속할 수도 있다. 이 경우에는 가스저장실(96)에 저장되는 가스는 원격지에 위치되는 온도감응가스원(110)으로부터 가스연결관(95)을 통해 공급된다. 본 발명에서 가스저장실(96)내에 저장되는 가스는 원리적으로는 온도에 따라 압력이 변하는 모든 가스를 사용 할 수 있으며, 사용온도 범위에서 포화상태(액체와 기체가 같이 존재하는 상태)로 있는 가스가 바람직하며, 이러한 가스로서 일반적으로 냉각기에서 사용되는 냉매가스(프레온계, 비프레온계 포함)를 사용할 수 있다.

유체흐름관(12,14) 외부의 기온이 낮아져서 하우징(20)내의 흐름유체의 온도가 설정온도가 되면, 가스저장실(96)내부에 충진된 가스가 응축됨에 따라, 압력보상스프링(94)과 벨로우즈(98)가 신장되어 벨로우즈(98)의 주름이 펴짐에 따라 샤프트(92)와 시소부재(50)의 일단(52)이 힌지축(51)을 중심으로 위로 올라가게 되는 반면, 시소부재(50)의 타단(54)은 힌지축(51)을 중심으로 아래로 내려가게 됨에 따라 흐름유체의 유입압력에 의해 연통부(32)를 폐쇄하고 있던 상태의 제 1 피스톤 밸브(42)를 누르게 되어, 연통부(32)를 개방함으로서, 압력해제실(40)내에 충진되어 있던 흐름유체가 연통부(32)를 통해서 유체저장탱크(30)로 유입되어 저장된다.

이와 반대로, 유체흐름관(12,14) 외부의 기온이 높아져서 하우징(20)내의 흐름유체의 온도가 설정온도보다 높아지게 되면, 가스저장실(96)내부에 충진된 가스가 팽창됨에 따라, 압력보상스프링(94)과 벨로우즈(98)가 다시 압축되어 벨로우즈(98)의 주름이 잡힘에 따라 샤프트(92)와 시소부재(50)의 일단(52)이 힌지축(51)을 중심으로 다시 내려가게 되는 반면, 시소부재(50)의 타단(54)은 힌지축(51)을 중심으로 위로 올라가게 된다.

이에 따라 개방되어 있던 제 1 피스톤 밸브(42)는 흐름유체의 유입압력에 의해 상승되어 연통부(32)를 폐쇄함으로서, 압력해제실(40)내에 충진되어 있던 흐름유체가 연통부(32)를 통해서 유체저장탱크(30)로 유입되는 것이 저지된다.

이상의 실시예와 달리, 가스를 사용하는 온도감응수단(90)의 다른 실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 온도감응수단(90)은 온도변화에 따라 변형되는 변형부재(100)를 샤프트(92) 및 지지부재(102)에 부착하여 샤프트(92)를 승하강되도록 하여도 마찬가지로 작동되므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 변형부재(100)로는 예를 들어 바이메탈, 형상기억합금, 또는 열팽창 계수가 큰 재료를 사용할 수 있을 것이다.

또한 도 2에 있어서, 샤프트(92)와 제 1 피스톤 밸브(42)가 시소부재(50)에 의해 연동되도록 되어 있는 것과 달리, 본 실시예의 경우에는 직접적으로 도시하지는 않았지만, 변형부재(100)의 수축 및 팽창 시 그 움직임의 방향을 상하로 바꿀 수 있으므로 시소부재(50)의 구성없이 샤프트(92)와 제 1 피스톤 밸브(42)가 연동하도록 할 수도 있음은 물론이다.

다시 도 1을 참조하면, 밸브실(70)에는 제 2 피스톤 밸브(76)가 개재되어 있는 상부 유입 통로(72)가 형성되고, 압력해제실(40)과 연결관(36)을 통해 연결되어 있다. 이러한 상부 유입 통로(72)와 연결관(36)의 하부에는 유체배출구(22)를 개폐하도록 고무패드밸브(60)가 설치되며, 이 고무패드밸브(60)의 개방시 유체배출구(22)와 연통되도록 하부 유입 통로(58)가 형성되어 있다. 상부 유입 통로(72)를 통해 하우징(20)내의 흐름유체가 밸브실(70)로 유입되지만, 상부 유입 통로(72)에서 미세한 간극으로 두고 제 2 피스톤 밸브(76)가 개재되어 있으므로, 상부 유입 통로(72)를 통해서 밸브실(70)로 유입되는 흐름유체의 량은 미세하다. 이때 고무패드밸브(60)의 개폐와 연동하여 제 2 피스톤 밸브(76)가 상부 유입 통로(72)를 따라 승하강하는 것이 바람직하며, 이는 이와 같은 고무패드밸브(60)의 개폐와 연동되는 제 2 피스톤 밸브(76)의 상부 유입 통로(72)의 승하강에 의해 상부 유입 통로(72)의 벽면과 제 2 피스톤 밸브(76)사이에 축적될 수 있는 이물질도 제거될 수 있으므로 본 발명 동파방지장치의 수명 및 작동의 신뢰성을 향상하게 된다. 도면 중, 미설명 부호(44)와 (78)은 각각 압력해제실(40)의 제 1 피스톤 밸브(42)와 밸브실(70)의 제 2 피스톤 밸브(76)가 개폐되는 부분에 기밀을 제공하고자 구비되는 고무링을 나타내고 있다.

밸브실(70)의 상부 유입 통로(72)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 일방향밸브(62)가 제공되어 상부 유입 통로(72)를 통해 유입되는 흐름유체가 역류하여 배출되는 것을 방지한다. 이러한 일방향밸브(62)는 밸브와 이를 지지하는 스프링으로 구성되며, 이때 사용되는 스프링은 탄성계수가 낮은 것을 사용함으로써 하우징(20)내의 유체가 상부 유입 통로(72)를 통해 유입은 되지만, 밸브실(70)내의 유체는 하우징(20)으로 역류되는 것을 방지함으로서 장치의 신뢰성을 향상한다.

도 4와 같이, 유체배출구(22)가 하우징(20)의 외부로 통하지 않고, 유체흐름관의 유입부(12) 또는 배출부(14)(도시하지 않음)에 제공된 수도꼭지(10)에 연결될 수도 있다.

한편 본 발명 온도감응형 유체흐름 단속장치는 하우징(20)내의 흐름유체가 배출되는 설정온도를 가변할 수 있다. 가장 간단한 방법으로 서로 다른 탄성계수값을 가지는 압력보상스프링(94)을 사용하는 것이지만, 소정의 탄성계수값을 가지는 압력보상스프링(94)이 이미 설치된 경우, 본 발명의 온도감응형 유체흐름 단속장치 는 설정온도를 가변할 수 있는 설정온도 가변장치(120)를 더 포함한다.

설정온도 가변장치(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 온도감응수단(90)의 샤프트(92)의 하단부에 결합된 밸브 블록(80)의 시소부재(50)의 기울기를 조정하도록 샤프트(92)의 하부측면에 형성된 가이드구멍(84)에 시소부재(50)의 일단(52)이 삽입되고, 샤프트(92)의 하단에 형성된 나사홈(86)에 나사조립된 조절스크류(122)로 구성될 수 있다.

조절스크류(122)를 나사조절함에 따라, 샤프트(92)의 구멍(84)에 삽입된 시소부재(50)의 일단은 구멍(84)내에서 가이드되어 승하강되므로서, 시소부재(50)는 그 힌지축(51)을 중심으로 기울기가 조절된다. 이러한 구성에 따라 시소부재(50)의 일단(52)을 힌지축(51)을 중심으로 더 기울어져서 그 일단(51)이 위로 더 올라가도록 조절스크류(122)를 조절하면, 그 타단(54)은 아래로 더 내려가 있게 됨에 따라, 유체흐름관(12)(14)외부가 조금 추워져서 하우징(20)내의 흐름유체의 온도가 약간만 내려가더라도 샤프트(92)의 상승 시점이 빨라지게 되는 바, 흐름유체의 압력에 의해 연통부(32)를 폐쇄하고 있던 상태의 제 1 피스톤 밸브(42)의 개방 시점이 빨라지게 된다. 반대로 시소부재(50)의 기울기가 낮아지도록 조절스크류(122)를 조절하면, 제 1 피스톤 밸브(42)의 개방 시점이 늦어지게 된다.

유체저장탱크(30)는 외부공기와 연통되는 공기 통로(34)를 통해 외부공기와 연통되며, 배출 통로(38)를 통해 유체배출구(22)와 연통되어 유체배출구(22)에서 부압이 발생되면 유체저장탱크(30)내부의 흐름유체는 배출 통로(38)를 통해 유체배출구(22)로 유입되어 배출된다. 유체저장탱크(30)내부의 배출이 완료되면, 공기 통 로(34)를 통해 유입되는 외부공기는 배출 통로(38)를 통해 유체배출구(22)로 흐르게 되므로, 배출 통로(38)에 잔류하는 유체까지 모두 배출하기 때문에 배출 통로(38)는 항상 깨끗한 상태로 유지된다.

이하 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 온도감응형 유체흐름 단속장치의 작동을 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

하우징(20) 내부의 유체는 수압에 의해 밸브실(70)과 압력해제실(40)에 충진되며, 이 상태로 도시된 도 1의 장치에서 외부의 기온이 낮아져서 하우징(20)내의 흐름유체의 온도가 설정온도(유체가 배출되는 온도)에 달하게 되면, 이를 온도감응수단(90)이 감지함에 따라, 즉 가스저장실(96)내의 가스가 응축되어 압력보상스프링(94)과 밸로우즈(98)는 도 6에 도시된 바와 같이 신장되고, 이와 동시에 샤프트(92)와 시소부재(50)의 일단(52)은 도 7에 도시된 바와 같이, 위로 올라가게 되는 반면, 시소부재(50)의 타단(54)은 힌지축(51)을 중심으로 내려가게 되어 압력해제실(40)에 유입되는 흐름유체의 압력에 의해 연통부(32)를 폐쇄하고 있던 제 1 피스톤 밸브(42)를 누루게 되어 제 1 피스톤 밸브(42)는 도 8에 도시된 바와 같이 하강하여 연통부(32)를 개방하게 된다.

그러면, 제 1 피스톤 밸브(42)의 하강에 따라 압력해제실(40)은 연통부(32)를 통해 유체저장탱크(30)와 통하게 되므로, 압력해제실(40)내의 유체가 유체저장탱크(30)로 이송되며, 이와 동시에 밸브실(70)내의 유체도 연결관(36)을 통해 압력해제실(40)로 이동하게 된다.

한편, 상부 유입 통로(72)를 통해 밸브실(70)로 유입되는 유체량은 제 2 피 스톤 밸브(76)가 상부 유입 통로(72)에 개재되어 있는 바, 상부 유입 통로(72)를 통해 유입되는 유체는 제 2 피스톤 밸브(76)와의 간극을 통해서 유입되므로, 밸브실(70)에서는 연결관(36)을 통해 압력해제실(30)로 이동되는 량보다 헐씬 적은 양이 유입된다. 이에 따라 밸브실(70)의 수압, 즉 고무패드밸브(60) 상부의 수압은 낮아지게 된다. 하지만, 고무패드밸브(60)의 하부는 고무패드밸브(60)의 하부에 형성된 하부 유입 통로(74)에 유입되어 있던 유체에 의해 수압이 걸려 있으므로, 고무패드밸브(60)를 중심으로 그 상하에 수압차이가 발생하게 되고, 이에 따라 고무패드밸브(60)는 도 9에 도시된 바와 같이 위로 팽창하게 되어 하부 유입 통로(74)와 유체배출구(22)가 서로 연통하게 되고, 이에 의해 하우징(20)내의 흐름유체는 하부 유입 통로(74)로 유입되어 유체배출구(22)를 통해 외부로의 유체배출이 일어나게 된다.

대표적으로 유체흐름관을 수도관이라 하면, 통상 수도관의 수압은 2~3 Kgf/cm² 정도의 값이므로 유체가 외부로 배출될 때의 유속은 매우 빠르다. 따라서, 베르누이의 원리에 의해 유체 배출후의 유체배출구(22)에는 부압이 발생하게 되고, 이때 유체배출구(22)와 유체저장탱크(30)는 배출 통로(38)를 통해 연통되어 있으므로 유체배출구(22)와 유체저장탱크(30)사이의 압력차에 의해 유체저장탱크(30)에 있던 유체 역시 배출 통로(38)를 통해 유체배출구(22)로 이동되어 유체배출구(22)를 통해 배출된다. 이와 같이 유체저장탱크(30)내의 유체가 유체배출구(22)를 통해 모두 배출되면, 유체저장탱크(30)는 배출 통로(38)에 의해 외부공기와 연통되어 있 으므로, 외부공기가 공기 통로(34)를 통하여 유체배출구(22)로 통하게 된다. 이와 같은 공기의 흐름에 따라 배출 통로(38)에 잔류하는 유체를 모두 청소하기 때문에 배출 통로(38)는 항상 깨끗한 상태로 유지된다.

외부의 기온이 상승되거나, 압력해제실(40)에 충분히 유체가 유입되거나, 또한 벨로우즈(98)내의 압력보상스프링(94)의 탄성에 의해 펴져있던 벨로우즈(98)가 수축되면, 제 1 피스톤 밸브(42)는 연통관(32)를 점차적으로 폐쇄하게 된다. 이에 따라 밸브실(70)의 수압도 점차 상승하게 되고, 고무패드밸브(60) 하단의 수압과 같아져서 수압차이가 없게 되면, 고무패드밸브(60)가 수축됨에 따라 하부 유입 통로(74)와 유체배출구(22)와의 연통을 차단하게 되므로, 유체의 배출이 중단된다.

본 발명의 온도감응형 유체흐름 단속장치는 이상과 같은 동작의 반복에 의해 유체흐름관에서 항상 유체가 흐르도록 함으로써 외부의 기온이 낮아지더라도 외부의 동력공급없이 유체흐름관 내부의 유체가 얼지 않음에 따라 유체흐름관의 동파를 방지한다

이상 본 발명에 따른 온도감응형 유체흐름 단속장치의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 하는 것으로, 당업자라면 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 용이하게 변경할 수 있다. 예를 들면, 온도감응수단으로서 사용된 바이메탈 등의 변형부재를 이용하여 설정온도를 가변시킬 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다. 또한 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 구조를 채택할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 온도감응형 유체흐름 단속장치의 구성을 나타내는 개략도이고,

도 2은 도 1의 온도감응수단의 다른 실시예로서 온도변화에 따라 샤프트가 승강되도록 샤프트에 부착된 변형부재를 나타내는 개략도이고,

도 3은 도 1의 상부 유입 통로에 일방향밸브가 부착된 예시도이고,

도 4은 유체배출구가 수도꼭지에 연통되는 예시도이고,

도 5는 도 1의 구성에 추가된 설정온도 가변장치의 구성을 나타내는 개략도이고,

도 6은 도 1의 장치에서 하우징내의 흐름유체의 온도가 설정온도에 달하는 경우, 벨로우즈가 수축되는 작동을 나타내는 상태도이고,

도 7은 도 6의 작동에 이어, 압력해제실내의 유체가 유체저장탱크로 이송되는 상태를 나타내는 상태도이고,

도 8은 도 7의 작동에 이어, 밸브실내의 유체가 압력해제실로 이송되는 상태를 나타내는 상태도이고,

도 9는 도 8의 작동에 이어 고무패드밸브밸브가 상승되어 제 2 피스톤 밸브를 위로 올리는 동시에 하우징내의 유체흐름이 하부 유입 통로를 통해 유체배출구로 배출되고, 이때 발생되는 부압에 의해 유체저장탱크내의 흐름유체가 유체배출구을 통해 배출되는 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 수도꼭지 12 : 유체흐름관 유입부

14 : 유체흐름관 배출부 20 : 하우징

22 : 유체배출구 30 : 유체저장탱크

32 : 연통부 34 : 공기 통로

36 : 연결관 38 : 배출 통로

40 : 압력해제실 42 : 제 1 피스톤 밸브

44 : 고무링 50 : 시소부재

51 : 힌지축 52 : 일단

54 : 타단 60 : 고무패드밸브

62 : 일방향밸브 70 : 밸브실

72 : 상부 상부 유입 통로 74 : 하부유입통로

76 : 제 2 피스톤 밸브 78 : 고무링

80 : 밸브 블록 82 : 연통관

90 : 온도감응수단 92 : 샤프트

94 : 압력보상스프링 95 : 가스연결관

96 : 가스저장실 98 : 벨로우즈

100 : 변형부재 110 : 온도감응가스원

120 : 설정온도 가변장치 122 : 조절스크류

Claims (10)

1. 온도감응형 유체흐름 단속장치는

   내부에 유체가 흐르는 유체흐름관의 유입부와 배출부사이에 설치되는 하우징과,

   상기 하우징내의 흐름유체를 유입하되, 내부압력의 변화에 따라 소량의 흐름유체를 유체배출구를 통해 상기 하우징의 외부로 배출하도록 연통관이 형성되어 상기 하우징내에 설치되는 밸브 블록과,

   상기 하우징내외의 흐름유체의 온도변화에 따라 상기 밸브 블록내의 압력을 증감하도록 상기 밸브 블록의 연통관을 통해 승하강되도록 설치된 샤프트를 구비하여 상기 연통관에 설치되는 온도감응수단을 포함하되,

   상기 하우징내의 흐름유체가 배출되는 설정온도에 흐름유체의 온도가 도달되면 상기 온도감응수단의 수축에 의해 상기 밸브 블록내의 압력을 증가하여 상기 밸브 블록내의 흐름유체를 상기 유체배출구를 통해 상기 하우징의 외부로 배출하도록,

   상기 밸브블록은 상기 연통관에 연통되며, 상기 유입된 흐름유체를 저장하는 유체저장탱크와, 상기 유입된 흐름유체가 충진되어, 상기 유체저장탱크와 연통되는 연통부를 개폐가능하도록 설치된 제 1 피스톤밸브를 구비하는 압력해제실과, 상기 압력해제실과 연결되어 상기 압력해제실의 압력에 따라 상기 유체배출구를 개폐하도록 고무패드밸브가 설치된 밸브실을 포함하는

   온도감응형 유체흐름 단속장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브실은 제 2 피스톤 밸브가 개재되어 상기 하우징내의 흐름유체를 유입하는 상부 유입 통로와, 상기 고무패드밸브의 개방시 상기 유체배출구와 연통되도록 설치된 하부 유입 통로가 상기 고무패드밸브를 중심으로 상하에 형성된

   온도감응형 유체흐름 단속장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도감응수단은

   상기 샤프트을 일방향으로 가압하는 압력보상스프링과,

   온도변화에 따라 수축 및 팽창하는 가스가 저장되는 가스저장실과,

   상기 가스의 수축 및 팽창에 따라 상기 샤프트가 승하강하도록 상기 샤프트에 부착된 벨로우즈를 포함하는

   온도감응형 유체흐름 단속장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도감응수단은

   상기 연통관을 통해 승하강되도록 설치된 샤프트와,

   온도변화에 따라 상기 샤프트가 승하강되도록 상기 샤프트에 부착된 변형부재를 포함하되,

   상기 변형부재는 바이메탈 또는 형상기억합금인 것을 특징으로 하는

   온도감응형 유체흐름 단속장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 유체배출구는 상기 유체흐름관의 유입부 또는 배출부에 제공된 수도꼭지에 연결되는 것을 특징으로 하는

   온도감응형 유체흐름 단속장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 밸브실의 상부 유입 통로에는 일방향밸브가 제공되는 것을 특징으로 하는

   온도감응형 유체흐름 단속장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 설정온도를 가변할 수 있도록 설정온도 가변장치를 더 포함하는

   온도감응형 유체흐름 단속장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 설정온도 가변장치는

   일단이 상기 온도감응수단의 수축팽창과 연동되고, 타단이 상기 압력해제실의 제 1 피스톤밸브의 개폐에 연동되도록 상기 밸브블록의 연통부내에 힌지고정된 시소부재와,

   상기 온도감응수단의 샤프트의 하단부에 결합되어 상기 시소부재의 기울기를 조정하는 조절스크류인 것을 특징으로 하는

   온도감응형 유체흐름 단속장치.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 유체저장탱크에는 상기 유체배출구와 연통되는 배출 통로가 제공되며, 그 내부에 저장한 흐름유체는 상기 유체배출구에서 발생되는 부압에 의해 상기 배출 통로를 통해 유체배출구로 유입되어 배출되는 것을 특징으로 하는

   온도감응형 유체흐름 단속장치.
10. 제 2 항에 있어서,

    상기 밸브실의 고무패드밸브와 제 2 피스톤 밸브는 상기 고무패드밸브의 개폐와 연동하여 상기 제 2 피스톤 밸브가 상기 상부 유입 통로를 승하강하는 것을 특징으로 하는

    온도감응형 유체흐름 단속장치.

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