KR100975674B1 - Frozen To Burst Prevention Valve Using Phase Change Matter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상변화 물질를 이용한 동파방지 밸브에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 유체가 흐르는 유동배관에 형성되는 배관포트에 결합하여 상기 유동배관의 동파를 방지하는 동파방지 밸브에 있어서, 개방된 양단부의 내측에 나사산이 형성된 중공의 밸브 몸체; 상기 유동배관 내부와 연통되는 유출구 및 상기 밸브 몸체가 외부와 연통되는 통공을 갖는 배수실이 구비되도록 상기 밸브 몸체의 일단에 나사결합되어 상기 배관포트와 연결되는 연결관; 상기 밸브 몸체의 타단에 삽입되어 나사결합되는 용기로 이루어지고, 내부 공간에 기온 강하에 따라 액체에서 고체로 상변화되면서 체적이 감소하는 상변화물질이 수용되는 수용기; 및 상기 연결관과 수용기 사이에 구비되어 상기 배수실에 이동가능하게 설치되고, 상기 상변화물질의 체적 변화에 따라 상기 유출구를 개폐시키는 개폐 밸브;를 포함하고, 상기 수용기는 상기 밸브 몸체의 외부에 위치되는 부분에 상기 상변화물질의 주입을 위해 개폐되는 수용기마개가 결합되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a freeze protection valve using a phase change material, and more particularly, in a freeze prevention valve coupled to a pipe port formed in a flow pipe through which a fluid flows to prevent freezing of the flow pipe, inside of both open ends. A hollow valve body with a thread formed in it; A connection pipe connected to the pipe port by being screwed to one end of the valve body such that a drainage chamber having an outlet communicating with the flow pipe inside and a through hole communicating with the outside of the valve body is provided; A container formed of a container inserted into the other end of the valve body and screwed therein and accommodating a phase change material whose volume decreases as the phase changes from a liquid to a solid according to a temperature drop in an internal space; And an opening / closing valve provided between the connection pipe and the receiver so as to be movable in the drainage chamber, the opening and closing valve opening and closing the outlet port according to the volume change of the phase change material. It is characterized in that the receptor stopper is opened and closed for the injection of the phase change material to the portion is located.
동파, 밸브, 배관, 피스톤, 포접화합물 Freeze wave, valve, piping, piston, clathrate compound
Description
본 발명은 상변화 물질을 이용한 동파방지 밸브에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 외기의 온도가 물의 어는점 온도 이하로 내려가서 배관이 동파되기 전에 배관 내의 물을 일정량 또는 완전히 배출시킴으로써 배관의 동파 사고를 미연에 방지할 수 있는 상변화 물질을 이용한 동파방지 밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a freeze protection valve using a phase change material, and more particularly, to freeze the pipe freezing accident by draining a certain amount or completely of water in the pipe before the pipe freezes because the temperature of the outside air is lowered below the freezing point temperature of the water. It relates to a freeze protection valve using a phase change material that can be prevented.
일반적으로, 물을 열교환 매체로 이용한 가열과 냉각은 냉난방공기조화 설비, 냉장 및 냉동설비, 산업시설 등에서 다양하게 사용된다. 특히, 수냉식 응축기와, 냉난방 공기조화기의 열교환 코일, 증발식 냉각탑은 영하의 대기온도에 노출되거나 관리소홀의 문제로 배관 동파사고의 잠재성을 내포하고 있다.In general, heating and cooling using water as a heat exchange medium are variously used in air-conditioning and air conditioning facilities, refrigeration and freezing facilities, and industrial facilities. In particular, water-cooled condensers, heat exchange coils of air-conditioning air conditioners, and evaporative cooling towers are exposed to sub-zero atmospheric temperatures or have the potential of freezing accidents due to problems of management failure.
이러한 동파사고는 수자원 손실은 물론 물의 누출로 인한 건축물의 피해를 발생하고, 동파시설의 보수공사를 위한 막대한 보수비용 등의 손실을 유발하기 때문에 이를 방지하기 위한 노력과 대책이 필요하다.These freezing accidents cause damage to buildings due to leakage of water as well as water resources loss, and enormous repair costs for repairing freezing facilities require efforts and measures to prevent them.
밀폐된 관로 내부를 유동하는 물은 유동상태에서는 결빙되지 않으나, 유동이 정지된 상태에서 결빙온도에 이르면 물은 얼면서 액체에서 고체로 상변화되어 부피 팽창(약 10%)이 일어나고, 이 부피팽창에 따른 압력증가를 관로나 장치에서 수용하지 못하면 동파가 발생하게 된다.The water flowing in the sealed pipeline does not freeze in the flow state, but when the flow reaches the freezing temperature, the water freezes and changes from liquid to solid, causing volume expansion (approximately 10%). If the pressure increase is not accepted by the pipeline or equipment, freezing is generated.
이러한 동파사고를 방지하기 위한 일반적인 대책으로서, 보온, 열선시설, 가열장치, 유체에 부동액인 브라인 혼합 및 관로의 물을 계속 유동시키기 위한 배수 등의 방법이 있으나, 이들의 방법들은 별도의 가열 에너지와 장치가 요구되고 물 손실 등의 문제점이 있었다.As a general countermeasure for preventing such freezing accidents, there are methods such as heat insulation, heating facilities, heating devices, mixing a brine which is an antifreeze in the fluid, and drainage to continuously flow the water in the pipe. An apparatus was required and there were problems such as water loss.
한편, 관로의 동파사고를 방지하기 위한 장치로, 팽창압력에 의한 승강을 통해 개폐 밸브를 개폐시켜 팽창압력을 외부로 전달한 후 자동으로 압입통로를 폐쇄시켜 물의 누출을 차단하는 동파방지용 안전플럭이 제시되고 있으며, 이는 팽창압력이 과도할 경우 파열부재의 파열이 발생하면서 물이 배출되는 구조로 되어 있으나, 파열부재가 파열될 경우 파열부재를 새로 교체해야 하는 번거로움이 있으며, 장비의 교체로 인한 유지 비용이 증가하게 되는 문제점 또한 있었다.On the other hand, as a device for preventing the freezing accident of the pipeline, the safety valve for preventing the freezing of water by opening and closing the on-off valve by raising and lowering by the expansion pressure to transfer the expansion pressure to the outside and then automatically closes the press-fit passage to block the leakage of water. This is a structure in which water is discharged while the bursting member is ruptured when the expansion pressure is excessive. However, when the bursting member is ruptured, it is cumbersome to replace the rupture member newly. There was also the problem of increased costs.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 외기의 온도가 물의 결빙온도 이하로 내려가서 배관이 동파되기 전에 미리 배관 내의 물을 일정량 또는 완전히 배출시킴으로써 물의 결빙에 의한 배관의 동파 사고를 미연에 방지할 수 있는 상변화 물질을 이용한 동파방지 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention for solving the above problems is to prevent the freezing accident of the pipe due to the freezing of the water by discharging the water in the pipe in a certain amount or completely before the temperature of the outside air is lowered below the freezing temperature of the water to freeze the pipe. The purpose is to provide a freeze protection valve using a phase change material that can be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 동파방지 밸브는 유체가 흐르는 유동배관에 형성되는 배관포트에 결합하여 상기 유동배관의 동파를 방지하는 동파방지 밸브에 있어서, 개방된 양단부의 내측에 나사산이 형성된 중공의 밸브 몸체; 상기 유동배관 내부와 연통되는 유출구 및 상기 밸브 몸체가 외부와 연통되는 통공을 갖는 배수실이 구비되도록 상기 밸브 몸체의 일단에 나사결합되어 상기 배관포트와 연결되는 연결관; 상기 밸브 몸체의 타단에 삽입되어 나사결합되는 용기로 이루어지고, 내부 공간에 기온 강하에 따라 액체에서 고체로 상변화되면서 체적이 감소하는 상변화물질이 수용되는 수용기; 및 상기 연결관과 수용기 사이에 구비되어 상기 배수실에 이동가능하게 설치되고, 상기 상변화물질의 체적 변화에 따라 상기 유출구를 개폐시키는 개폐 밸브;를 포함하고, 상기 수용기는 상기 밸브 몸체의 외부에 위치되는 부분에 상기 상변화물질의 주입을 위해 개폐되는 수용기마개가 결합되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a freeze protection valve using a phase change material according to the present invention is coupled to a pipe port formed in a flow pipe through which a fluid flows and prevents freezing of the flow pipe. A hollow valve body in which threads are formed on both inner ends; A connection pipe connected to the pipe port by being screwed to one end of the valve body such that a drainage chamber having an outlet communicating with the flow pipe inside and a through hole communicating with the outside of the valve body is provided; A container formed of a container inserted into the other end of the valve body and screwed therein and accommodating a phase change material whose volume decreases as the phase changes from a liquid to a solid according to a temperature drop in an internal space; And an opening / closing valve provided between the connection pipe and the receiver so as to be movable in the drainage chamber, the opening and closing valve opening and closing the outlet port according to the volume change of the phase change material. It is characterized in that the receptor stopper is opened and closed for the injection of the phase change material to the portion is located.
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또한, 바람직하게는, 상기 개폐 밸브는 상기 연결관의 유출구를 개폐하는 개폐부와; 상기 개폐부의 전면에 결합하여 상기 유출구를 기밀성 있게 밀폐하는 패킹부재와; 상기 개폐부에 수직으로 연장 형성되는 연결부; 및 상기 연결부의 끝단에 형성되고, 상기 수용기의 내부 일 측에 수용되는 압축 스프링 지지대;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, preferably, the opening and closing valve and the opening and closing portion for opening and closing the outlet of the connecting pipe; A packing member coupled to the front surface of the opening and closing portion to seal the outlet port in an airtight manner; A connection part extending perpendicularly to the opening and closing part; And a compression spring support formed at an end of the connection part and accommodated in an inner side of the receiver.
더 바람직하게는, 상기 동파방지 밸브는 상기 수용기의 내부 일 측에 수용되되, 상기 압축 스프링 지지대의 내 측에 안착되는 압축 스프링을 더 구비한 것을 특징으로 한다.More preferably, the freeze protection valve is accommodated in the inner side of the receiver, characterized in that it further comprises a compression spring seated on the inner side of the compression spring support.
상기와 같은 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 동파방지 밸브에 의하면, 외기의 온도가 물의 결빙온도 이하로 내려가서 배관이 동파되기 전에 미리 배관 내의 물을 일정량 또는 완전히 배출시킴으로써 물의 결빙에 의한 배관의 동파 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the freeze protection valve using the phase change material according to the present invention as described above, the temperature of the outside air is lowered below the freezing temperature of the water and before the pipe freezes the pipe in advance by freezing a predetermined amount or completely discharged water of the pipe by freezing of the pipe It is effective to prevent freezing accidents.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 상변화 물질을 이용한 동파방지 밸브에 대해 상세히 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 동파방지 밸브의 구조를 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면도, 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동파방지 밸브의 작동상태도이다.Hereinafter, a freeze protection valve using a phase change material according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, Figure 1 is an exploded perspective view showing the structure of a freeze protection valve according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a combined perspective view of Figure 1, Figure 3 is a cross-sectional view of Figure 2, and Figure 4 of the present invention It is a state diagram of the freeze protection valve according to the embodiment.
본 발명의 실시 예에 따른 동파방지 밸브(100)는 관로 내에 물이 흐르는 유동배관(200)의 일 측면에 물의 온도 등을 측정하기 위해 분기시켜 놓은 배관포트(210)에 결합하여 외기가 결빙온도로 떨어지기 전에 배관 내의 물을 배출하여 유동배관(200)의 동파를 방지할 수 있는 장치이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 동파방지 밸브(100)는 밸브 몸체(110)와, 연결관(120)과, 수용기(130), 및 개폐 밸브(140)를 포함하여 구성된다.1 to 3, the
상기 밸브 몸체(110)는 상/하부가 관통 형성된 원통형의 배관이 바람직하며, 양단 내측에는 각각 연결관(120)과 수용기(130)가 나사 결합할 수 있도록 나사산(111, 112)이 형성된다. 또한, 상기 밸브 몸체(110)의 측면에는 연결관(120)을 통해 유입되는 물을 배출할 수 있는 하나 이상의 통공(110a)이 관통 형성되는 것이 바람직하다.
상기 연결관(120)은 유동배관(200)으로부터 분기되는 배관포트(210)에 결합하는 배관으로, 상부 및 하부가 각각 배관포트(210) 및 밸브 몸체(110)에 나사결합되어 양측을 연통시키며, 하부에 유출구(B)가 형성된다.
그리고 상기 유출구(B)는 유입구(A) 측보다 유출구(B) 측 내경이 좁아지는 구조로 되어 있다.The
The
The outlet B has a structure in which the inner diameter of the outlet B side is narrower than the inlet A side.
이와 같이 상기 연결관(120)이 상기 밸브 몸체(110)의 상부 측에 연결됨으로써 상기 유출구(B)를 통해 유입된 물이 상기 통공(110a)을 통하여 배출되는 배수실(114)을 형성하게 된다.As such, the
상기 수용기(130)는 연결관(120)의 맞은편인 밸브 몸체(110)의 타단에 나사결합하며, 내부 공간에는 상변화 물질(C)이 수용된다. 상기 상변화 물질(C)은 액체 상태로 저장되며, 이는 포접화합물 또는 공융염화물이라고 한다. 이 포접화합물은 물의 결빙온도인 0℃ 이상에서 응고되는 것으로, 물의 성질과는 달리 액체가 고체로 상 변화하면 물질의 부피가 줄어드는 성질을 갖고 있다. The
포접화합물은 섭씨 0℃이상, 바람직하게는 0℃~5℃에서 응고가 이루어지며, 외기의 온도가 0℃이하로 되기 전에 포접화합물이 먼저 고체화가 진행하게 되어 부피가 감소하게 된다.The clathrate compound is solidified at 0 ° C. or higher, preferably 0 ° C. to 5 ° C., and the clathrate compound first solidifies before the temperature of the outside air becomes 0 ° C. or less, thereby decreasing the volume.
상기 수용기(130)의 상부에는 후술할 개폐 밸브(140) 및 압축 스프링(150)이 구비되는데, 외기의 온도가 떨어져 약 3℃~5℃정도 되면, 포접화합물이 먼저 고체화가 진행되어 부피가 줄어들게 되면, 압축 스프링(150)의 압축된 상태에서 압축이 해소되고, 이로 인해 개폐 밸브(140)의 개폐부(141)가 연결관(120)의 유출구(B)를 개방하게 되어 유동배관(200) 내의 물을 배출할 수 있게 된다.The upper portion of the
한편, 상기 수용기(130)의 외 측에는 내부 공간에 수용되는 상변화 물질(C)이 수용된 후, 내부 공간을 밀폐하는 수용기 마개(160)가 결합한다.On the other hand, after the phase change material (C) accommodated in the inner space is accommodated on the outer side of the
상기 개폐 밸브(140)는 연결관(120)의 유출구(B)를 개폐하는 것으로, 이는 연결관(120)의 일단에 결합하여 유출구(B)를 개폐하는 개폐부(141)와, 상기 개폐부(141)의 전면에 결합하여 유출구(B)를 기밀성 있게 밀폐하는 패킹부재(142)와, 상기 개폐부(141)에 수직으로 연장 형성되는 연결부(143), 및 상기 연결부(143)의 끝단에 형성되어 수용기(130)의 내부 일 측에 수용되는 압축 스프링 지지대(144)로 구성된다.The opening and
상기 개폐부(141)는 압축 스프링(150)의 작동에 의해 연결관(120)의 유출구(B)를 개폐하게 되며, 압축 스프링(150)은 외기의 온도 변화에 따라 상 변화하는 수용기(130) 내부의 상변화 물질(C)의 상태에 따라 작동한다. 즉, 상술한 바와 같이, 외기의 온도가 물의 결빙온도인 0℃이하로 떨어지기 전인 약 3℃~5℃ 정도로 떨어지게 되면, 상변화 물질(C)이 먼저 고체화가 진행되고, 이로 인해 상변화 물질(C)의 부피가 감소하면 압축 스프링(150)이 압축된 상태에서 압축이 해제되면서 개폐 밸브(140)가 연결관(120)의 유출구(B)를 개방하게 된다.The opening and closing
이는 외기의 온도가 물의 결빙온도 이하로 떨어져 유동배관(200)이 동파되기 전에 미리 유동배관(200) 내의 물을 외부로 배출하여 동파를 사전에 방지할 수 있게 된다. 이러한 작용은 수용기(130) 내에 수용되는 상변화 물질(C)의 성질을 이용하고 있다. 즉, 상변화 물질(C)의 결빙온도가 물의 결빙온도보다 높은 성질과, 상변화 물질(C)이 결빙되면, 부피 감소가 일어나는 성질을 이용한 것이다.It is possible to prevent the freezing in advance by discharging the water in the
본 발명의 실시 예에 따른 동파방지 밸브(100)는 중력에 의해 유동배관(200) 내의 물이 배출될 수 있도록 유동배관(200)의 최하부에 설치되는 것이 바람직하다.The
이하, 도 4를 참고하여, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 동파방지 밸브의 작동 상태를 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to Figure 4, it will be described the operating state of the freeze protection valve according to an embodiment of the present invention configured as described above.
먼저, 평상시에는 수용기(130) 내의 상변화 물질(C)은 액체 상태로 존재하게 되며, 개폐 밸브(140)를 밀어서 연결관(120)의 유출구(B)를 밀폐한 상태로 있게 된다. 아울러, 압축 스프링(150)은 압축된 상태이다.First, normally, the phase change material C in the
이와 같은 상태에서, 외기의 온도가 떨어져 약 3℃~5℃정도에 이르면, 상변화 물질(C)이 고체화되며 부피 감소가 일어난다. 이 부피 감소로 인해 압축 스프링(150)의 압축력이 약해지면서 늘어나게 되고, 개폐 밸브(140)가 연결관(120)의 유출구(B)를 개방시키도록 한다.In this state, when the temperature of the outside air drops to about 3 ° C. to 5 ° C., the phase change material (C) becomes solid and volume reduction occurs. Due to this volume reduction, the compression force of the
따라서, 유동배관(200) 내의 물은 결빙되기 전에 미리 밸브 몸체(110)를 통해 배출되면서, 유동배관(200)의 동파를 방지하게 되는 것이다.Accordingly, the water in the
한편, 상변화 물질(C)은 외기의 온도가 올라가게 되면 액체화되고, 압축 스프링(150)을 압축시켜 개폐 밸브(140)가 연결관(120)의 유출구(B)를 밀폐하게 된다. 이러한 동파방지 밸브(100)는 별도의 보수나 교체없이 영구적인 사용이 가능하다.On the other hand, the phase change material (C) is liquefied when the temperature of the outside air is raised, the
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 동파방지 밸브의 구조를 보여주는 분해 사시도;1 is an exploded perspective view showing the structure of a freeze protection valve according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 결합 사시도이고;2 is a combined perspective view of FIG. 1;
도 3은 도 2의 단면도; 및3 is a cross-sectional view of FIG. 2; And
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동파방지 밸브의 작동상태도이다.Figure 4 is an operating state diagram of the freeze protection valve according to an embodiment of the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
100: 동파방지 밸브 110: 밸브 몸체100: freeze prevention valve 110: valve body
120: 연결관 130: 수용기120: connector 130: receptor
140: 개폐 밸브 141: 개폐부140: opening and closing valve 141: opening and closing portion
142: 패킹부재 143: 연결부142: packing member 143: connecting portion
144: 압축 스프링 지지대 150: 압축 스프링144: compression spring support 150: compression spring
160: 수용기 마개 200: 유동배관160: receiver stopper 200: flow piping
210: 배관포트210: piping port
A: 유입구 B: 유출구 C: 상변화 물질A: inlet B: outlet C: phase change material
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101272262B1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-13 | 현대자동차주식회사 | Valve apparatus |
| KR101337575B1 (en) | 2012-05-24 | 2013-12-16 | 한국생산기술연구원 | Valve for preventing frozen to burst using temperature sensing unit |
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2008
- 2008-03-10 KR KR1020080021857A patent/KR100975674B1/en active IP Right Grant
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