KR101117952B1 - 동파 방지 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동파 방지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 외기의 온도가 물의 어는점 온도 이하로 내려가서 배관이 동파되기 전에 배관 내의 물을 일정량 또는 완전히 배출시킴으로써 배관의 동파 사고를 방지할 수 있는 동파 방지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은, 유체가 흐르는 유동배관에 형성되는 배관포트와 연결되어 상기 유동배관의 동파를 방지하는 동파 방지 시스템에 있어서, 상기 유동배관의 일측에 설치되어 외기의 온도변화를 감지하는 적어도 하나의 온도감지부; 상기 배관포트의 일단에 결합되는 유입관과, 상기 유입관으로 유입된 유체를 외부로 배출하는 제1,2배출관이 구비되는 드레인배관; 상기 제1배출관에 구비되어 상기 외기의 온도가 동파방지 설정온도 이하일 경우 그 관로를 개방시켜 유체가 배출되도록 하는 제1밸브; 상기 제2배출관에 구비되어 그 관로를 개폐하는 제2밸브; 상기 제2밸브의 후방에 배치되어 상기 외기 온도의 변화에 따라 관로를 자동적으로 개폐시키는 제3밸브; 및 상기 제1,2밸브와 전기적으로 연결되어 상기 제1,2밸브의 개폐를 제어하는 제어부; 를 포함한다.

동파, 밸브, 솔레노이드, 상변화물질, 냉각탑, 냉동기

Description

동파 방지 시스템 및 그 제어방법{System for preventing frozen to burst and method thereof}

본 발명은 동파 방지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 외기의 온도가 물의 어는점 온도 이하로 내려가서 배관이 동파되기 전에 배관 내의 물을 일정량 또는 완전히 배출시킴으로써 배관의 동파 사고를 방지할 수 있는 동파 방지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 냉난방 공기조화 설비, 냉장 및 냉동 설비, 산업용 냉각 시설 등 다양한 설비와 시설물에서 열교환매체로써 물이 사용되고 있다. 특히, 수냉식 응축기와, 냉난방 공기조화기의 열교환 코일이나 냉각탑은 영하의 대기온도에 노출되거나 관리소홀의 문제로 배관이 동파되는 사고가 발생할 우려가 높다.

상기한 설비나 시설물의 배관 동파사고는 수자원 손실은 물론 물의 누출로 인한 건축물의 피해가 발생할 뿐만 아니라, 동파시설의 보수공사를 위한 막대한 보수비용 등의 손실이 유발되기 때문에 이를 방지하기 위한 노력과 대책이 요구되고 있다.

밀폐된 관로 내부를 유동하는 물은 유동상태에서는 결빙되지 않으나, 유동이 정지된 상태에서 결빙온도에 이르면 물이 얼게되고 액체에서 고체로 상변화되어 부피 팽창이 일어나기 때문에, 이로 인한 팽창압력이 관로의 내구 강도를 넘어서게 되면 관로에 크랙이나 파단 등의 형태로 동파가 발생하게 된다.

이러한 동파사고를 방지하기 위한 일반적인 대책으로서, 배관에 보온용품이나 가열장치를 설치하는 방법, 물에 부동액을 혼합하는 방법, 배관의 물을 지속적으로 배수하여 물의 유동을 유지하는 방법 등이 사용되고 있으나, 이러한 방법들은 별도의 보온용품이나 가열장치의 설치가 요구되고, 가열장치의 작동에 많은 에너지가 소요되며, 물의 손실 등의 많은 문제점이 있었다.

또한, 물에 부동액을 혼합하여 동파를 방지하는 경우 이와 같은 혼합액은 열원설비의 열교환 효율을 최대 20~30%감소시킬 뿐만 아니라 혼합액을 순환시키기 위한 펌프소비동력이 증가하고 유지비용이 증대되며, 혼합액의 교환으로 인한 환경오염이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외기가 빙결온도 이하로 떨어질 경우 제어부에서 제1밸브를 개방시켜 배관 내의 물을 일정량 또는 완전히 배출시킴으로써 배관의 동파 사고를 방지할 수 있는 동파 방지 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 전원이 공급되지 않거나 제1밸브 및 제2밸브의 오작동시 온도의 변화에 따라 자동적으로 개폐되는 제3밸브를 구비함으로써 동파에 대한 2중의 안전장치를 마련하여 배관의 동파 방지를 안정적으로 확보할 수 있는 동파 방지 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유체가 흐르는 유동배관에 형성되는 배관포트와 연결되어 상기 유동배관의 동파를 방지하는 동파 방지 시스템에 있어서, 상기 유동배관의 일측에 설치되어 외기의 온도변화를 감지하는 적어도 하나의 온도감지부; 상기 배관포트의 일단에 결합되는 유입관과, 상기 유입관으로 유입된 유체를 외부로 배출하는 제1,2배출관이 구비되는 드레인배관; 상기 제1배출관에 구비되어 상기 외기의 온도가 동파방지 설정온도 이하일 경우 그 관로를 개방시켜 유체가 배출되도록 하는 제1밸브; 상기 제2배출관에 구비되어 그 관로를 개폐하는 제2밸브; 상기 제2밸브의 후방에 배치되어 상기 외기 온도의 변화에 따라 관로를 자동적으로 개폐시키는 제3밸브; 및 상기 제1,2밸브와 전기적으로 연결되어 상기 제1,2밸브의 개폐를 제어하는 제어부; 를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제2밸브는 전원 인가시 그 관로를 차단 상태로 유지하고, 전원 미인가시 그 관로를 개방 상태로 유지하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제3밸브는 상기 배관포트의 일단에 결합되는 하우징; 상기 유동배관 내부로 연통 된 입수공이 구비되어 상기 하우징의 일측단에 결합되는 배수실마개; 상기 하우징의 외부와 연통 된 배수공이 구비된 배수실; 상기 배수실의 반대측에 구비되며, 온도의 강하에 따라 액체에서 고체로 상변화되면서 체적이 감소하는 상변화물질이 수용되는 수용실; 상기 수용실의 상부에 상기 상변화물질의 체적변화에 따라 이동가능하게 구비되어 상기 입수공 및 배수공을 개폐시키는 개폐수단; 및 상기 하우징의 일측단에 결합되고, 개폐볼트에 의해 개폐되는 주입공이 구비된 수용실마개;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 개폐수단은 서로 직경이 다른 제1피스톤, 제2피스톤 및 연결부가 구비되고, 상기 연결부 및 배수실마개에 의해 지지가 되도록 상기 제1피스톤의 외주면에 탄성부재가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명은 유체가 흐르는 유동배관에 형성되는 배관포트와 결합하여 상기 유동배관의 동파를 방지하는 동파 방지 시스템의 제어방법에 있어서, 드레인배관의 제1배출관에 설치되는 제1밸브가 닫힘 상태이고, 상기 드레인배관의 제2배출관에 설치되는 제2밸브 및 제3밸브가 닫힘 상태로서 정상 대기모드로 작동하는 단계; 상기 유동배관의 일측에 설치되는 온도감지부를 통해 외기 또는 배관 내부의 온도를 감지하는 단계; 상기 온도감지부에서 감지된 측정온도와 기 설정된 동파방 지 설정온도와 비교하는 단계; 상기 기 설정된 동파방지 설정온도보다 상기 측정온도가 낮을 경우, 제어부에서 신호를 인가하여 제1밸브를 열림 상태로 작동시켜 상기 유동배관을 흐르는 유체가 제1배출관을 통해 외부로 배출시킴과 동시에 제어밸브를 작동시켜 급수배관을 닫힘 상태로 유지시키는 단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제2밸브는 상기 제어부에 전원 공급시 닫힘 상태로 유지되고, 상기 제어부에 전원 미공급시 제2밸브가 열림 상태로 유지될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 전원 미공급시 제2밸브를 열림 상태로 유지함과 동시에 상기 제어밸브를 작동시켜 상기 급수배관이 닫힘 상태로 유지되도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제3밸브는 외기온도의 변화에 따라 체적이 변하는 상변화물질을 사용하여 관로의 열림 및 닫힘 상태가 자동적으로 유지될 수 있다.

바람직하게는, 상기 기 설정된 동파방지 설정온도보다 상기 측정온도가 높을 경우, 상기 제어부에서 신호를 인가하여 제1밸브를 닫힘 상태로 작동시켜 유체가 외부로 배출되는 것을 방지함과 동시에 상기 제어밸브를 열림 상태로 작동시켜 급수배관을 통해 유동배관내에 유체를 보충하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 외기가 빙결온도 이하로 떨어질 경우 제어부에서 제1밸브를 개방시켜 배관 내의 물을 일정량 또는 완전히 배출시킴으로써 배관의 동파 사고를 미리 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전원이 공급되지 않거나 제1밸브 및 제2밸브의 오작동시 온 도의 변화에 따라 자동적으로 개폐되는 제3밸브를 구비함으로써 동파에 대한 이중의 안전장치를 마련하여 배관의 동파 방지를 안정적으로 구축할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 이하의 설명에서 발명의 이해를 돕기위해 참조되는 도면의 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 도시되더라도 동일한 참조부호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 동파 방지 시스템의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제3밸브를 나타낸 결합도이고, 도 3은 도 2의 분리사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 동파 방지 시스템이 적용된 냉각탑 시스템도이며, 도 5는 본 발명에 따른 동파 방지 시스템의 제어방법을 순서에 따라서 단계적으로 도시한 플로우 챠트이다.

본 발명의 일실시 예 중 가장 바람직한 동파 방지 시스템(100)은 관로 내에 물이 흐르는 유동배관(102)의 일 측면에 분기시켜 놓은 배관포트(104)에 결합하여 외기가 빙결온도 이하로 떨어질 경우에 배관 내의 물이 결빙되고, 이로 인해 관로 내의 수용압력 초과로 유동배관(102)이 동파되는 것을 방지하기 위한 시스템이다.

이와 같은 동파 방지 시스템(100)은 온도감지부(110), 드레인배관(120), 제1밸브(130), 제2밸브(140), 제3밸브(150) 및 제어부(160)를 포함한다.

상기 온도감지부(110)는 외기의 온도변화를 감지하기 위한 것으로, 유동배 관(102)의 일측에 설치되어 유동배관(102) 주위의 온도를 측정하여 상기 제어부(160)에 각종 온도 데이터를 전달한다.

이와 같은 온도감지부(110)는 유동배관(102)의 외기 온도를 측정할 수 있도록 구비되는 온도센서로서, 유동배관(102)의 여러 부분에 설치되어 측정된 외기온도를 제어부(160)에 전달함으로써, 제어부(160)에서 외기 온도의 변화에 따라 유동배관(102)이 동파 될 우려가 있는지를 판단할 수 있는 자료를 제공하게 된다.

즉, 기온이 낮은 동절기에 외부로 노출되어 외기의 온도에 직접적인 영향을 받음으로써 유동배관(102)내의 물이 쉽게 결빙될 수 있는 곳이나, 실내에 설치되어 있더라도 외기에 의해 유동배관(102)내의 물이 결빙될 우려가 있는 곳에 설치된다.

한편, 상기 온도감지부(110)는 상기 유동배관(102)의 내측에 설치되어 유동배관(102)을 따라 흐르는 물의 온도를 직접 측정하여 그 데이터를 제어부(160)에 전달하도록 구비될 수도 있다.

이러한 온도감지부(110)는 절전을 위하여 동파의 우려가 큰 동절기에만 작동되도록 함이 바람직하며, 이는 상기 제어부(160)에서 제어하도록 한다.

상기 제어부(160)는 상기 온도감지부(110)로부터 각종 온도 데이터를 전달받아 사전에 기 입력된 동파방지 설정온도와 비교한 후, 후술할 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)를 작동시켜 드레인배관(120)을 개방하여 유동배관(102) 내의 물을 외부로 배출할 것인지를 결정하게 된다.

상기 제어부(160)는 데이터 기억부, 연산부, 데이터 처리부 등을 내장하는 소형 컴퓨터와 같은 것으로서, 내장된 제어 프로그램에 의해서 소정의 제어방법을 실행하고, 온도감지부(110), 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)에 케이블선을 매개로 전기적으로 연결되어 이들을 자동제어하는 것이다.

이와 같은 제어부(160)는 통상적인 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비 등에 사용되는 통상적인 하드웨어이므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 드레인배관(120)은 유동배관(102)이 동파 될 우려가 있을시 유동배관(102)내의 물을 외부로 배출되도록 하는 안내관으로, 유동배관(102)의 배관포트(104)에 형성되어 있는 배출구의 일단에 결합되는 유입관(122)과, 상기 유입관(122)에서 두 개의 방향으로 분기 될 수 있도록 구비되는 제1배출관(124) 및 제2배출관(126)이 일체로 형성된다.

상기 제1배출관(124)은 유동배관(102)의 동파 우려시 유동배관(102)내에 존재하는 물을 외부로 배출하는 주된 역할을 하는 부분으로, 외기 또는 배관 내부의 온도 변화에 따라 그 관로를 개방하거나 차단할 수 있도록 제1밸브(130)가 구비된다.

상기 제1밸브(130)는 공지의 솔레노이드밸브로 구비되는 것으로, 케이블선(106)을 매개로 상기 제어부(160)과 전기적으로 연결되어 제어부(160)에서의 제어를 통해 작동되어 제1배출관(124)의 관로를 개방시키거나 차단하게 된다.

즉, 상기 온도감지부(110)를 통해 전달받은 측정온도가 동파방지 설정온도 이상일 경우에는 제1배출관(124)의 관로가 차단되는 상태로 유지되도록 하여 유동 배관(102)내의 물이 외부로 배출되지 않도록 하며, 상기 온도감지부(110)를 통해 전달받은 측정온도가 동파방지 설정온도 이하일 경우에는 제1배출관(124)의 관로가 개방되도록 하여 제1배출관(124)을 통해 유동배관 내의 물이 외부로 배출되도록 하는 것이다.

따라서, 제1밸브(130)는 평상시에는 유동배관(102)내의 물이 외부로 배출되지 않도록 제1배출관(124)의 관로가 차단된 상태로 유지되도록 작동된다.

상기 제2배출관(126)은 유동배관(102)의 동파 우려시 유동배관(102)내의 물이 외부로 배출될 수 있도록 하는 또 다른 통로가 되는 것으로, 제1밸브(130)가 오작동되거나 단전이 되어 제어부(160)를 통해 제1밸브(130)를 작동시킬 수 없는 경우, 즉 비상시에 유동배관(102)이 동파 되어 파손되는 것을 방지하는 비상수단으로 사용된다.

이와 같은 제2배출관(126)은 제1배출관(124)과 마찬가지로 상기 유입관(122)에 연결되어 유입관(122)을 통하여 유동배관(102)의 배관포트(104)와 연결되도록 하며, 배관포트(104)와 가까운 측에 제2밸브(140)가 구비되고 제2밸브(140)의 후단에 제3밸브(150)가 구비되어 제2밸브(140) 및 제3밸브(150)의 작동에 의해 제2배출관(126)의 관로를 개폐하게 된다.

상기 제2밸브(140)는 제1밸브(130)와 마찬가지로 공지의 솔레노이드밸브로 구비되고, 케이블선(106)을 매개로 제어부(160)과 전기적으로 연결되어 작동하게 된다. 이때, 상기 제2밸브(140)는 케이블선을 매개로 제어부(160) 측으로부터 전원을 인가받게 되면, 제2배출관(126)이 항상 차단된 상태로 유지되어 제2배출관(126) 측으로 물이 배출되지 않도록 그 관로를 차단시키도록 하고, 제어부(160) 측으로부터 전원이 인가되지 않으면 제2배출관(126)이 항상 개방된 상태로 유지되도록 작동된다.

즉, 전원이 공급되어 제1밸브(130)가 정상적으로 작동되고 외기의 온도가 낮아 유동배관의 물이 결빙될 우려가 있는 경우에는 제1밸브(130)를 작동시켜 제1배출관(124)만을 통하여 유동배관의 물이 외부로 배출되도록 하여 동파를 방지하는 것이다.

그리고 전원이 공급되어 제1밸브(130)가 정상적으로 작동되고 외기의 온도도 높아 유동배관의 물이 결빙될 우려가 없는 경우에는 제1밸브(130) 및 제2밸브(140) 모두 그 관로를 차단 상태로 유지함으로써 유동배관(102)의 물이 외부로 배출되는 것을 방지하게 된다.

그러나 공사 등과 같은 요인에 의해 전기가 단전되는 경우, 제1밸브(130)는 제어부(160)로부터 신호를 전달받지 못하면 항상 제1배출관(124)의 관로를 차단상태로 유지하므로 외기 온도가 낮아 동파의 위험이 있을 시에도 제1배출관(124)을 통하여 유동배관 내의 물을 외부로 배출시키지 못하게 된다.

이때, 제2밸브(140)는 제어부(160)로부터 전원이 인가되지 않으면 제2배출관(126)이 항상 개방된 상태로 유지되기 때문에 유동배관의 물은 제2배출관(126)측으로 이동하게 되는데 제2밸브(140)의 후방에 비전기식으로 작동되는 제3밸브(150)가 구비되어 최종적으로 제2배출관(126)의 개방 및 차단이 결정되도록 함으로써 상기와 같은 비상 상황 시에도 동파 방지 시스템(100)이 정상적으로 작동될 수 있게 된다.

상기 제3밸브(150)는 비전기식으로 작동되는 동파방지밸브로서, 온도에 따라 부피가 변하는 상변화 물질을 사용하여 제2배출관(126)의 관로를 차단하거나 개방하게 된다.

이와 같은 제3밸브(150)는 제2밸브(140)의 후방에 배치되어 제2배출관(126)과 결합되는 것으로, 하우징(151)에 수용된 상변화물질(C)의 부피 변화에 따라 개폐수단(!59)이 이동하여 제2배출관(126)의 내부와 외부를 연통시키거나 차단하는 것이다.

상기 상변화물질(C)은 포접화합물 또는 공융염화물로서, 상온에서는 액체상태를 유지하고, 물의 결빙온도인 0°Ｃ보다 약간 높은 온도(바람직하게는 2°Ｃ~5°Ｃ)에서 고체 상태로 변화되며, 결빙되면 체적이 증가하는 물과는 반대로 액체에서 고체로 상변화되면서 체적이 감소되는 성질을 갖는다.

상기 하우징(151)은 일단부가 상기 제2배출관(126)에 결합되며, 제2배출관(126)과 결합되는 측의 내부에 상기 제2배출관(126)의 내부로 연통되는 배수실(152)이 구비된다. 상기 배수실(152)의 반대측에는 온도의 강하에 따라 액체에서 고체로 상변화되면서 체적이 감소하는 상변화물질(C)이 수용되는 수용실(153)이 구비되며, 그 길이 중간에 상기 배수실(152)과 수용실(153)을 구획하는 중공의 지지부(154)가 구비될 수 도 있다.

상기 배수실(152)의 종방향 단부 내주면에는 배수실마개(155)가 나사결합되고, 이 배수실마개(155)는 상기 제2배출관(126)으로부터 물이 유입되는 입수 공(155a)이 구비되며, 상기 배수실(152)의 측벽부에는 내부로 유입된 물이 외부로 배출되는 복수의 배수공(151a)이 외주면을 따라 형성된다.

상기 수용실(153)의 종방향 단부 내주면에는 수용실마개(157)가 나사결합되고, 이 수용실마개(157)는 상변화물질(C)의 주입을 위한 주입공(157a)이 형성되며, 상기 주입공(157a)에는 개폐볼트(158)가 삽입될 수 도 있다.

상기 개폐수단(159)은 서로 직경이 다른 제1피스톤(159a),연결부(159b) 및 제2피스톤(159c)이 일체로 구비되고, 상기 제2피스톤(159c)이 지지부(154)의 중공에 삽입되어 제1피스톤(159a)및 연결부(159b)가 상기 배수실(152)의 내부에서 종방향으로 이동 가능하게 삽입된다.

상기 제2피스톤(159c)의 외주면에는 기밀을 유지할 수 있도록 오링(미도시)이 결합되는 적어도 하나의 오링홈(159d)이 형성될 수도 있다.

상기 하우징(151)의 수용실 내부에는 일측이 배수실마개(155)에 접하고 타측이 연결부(159b)에 접하도록 제1피스톤(159a)의 외주면에 탄성부재(156)가 구비된다. 이와 같은 탄성부재(156)에 의해 상기 개폐수단(!59)이 하우징의 지지부(154)측으로 탄성지지된다.

상기 제1피스톤(159a)과 배수실마개(155)사이에는 입수공(155a)의 차단시 기밀 유지를 위한 팩킹이 구비될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 제3밸브(150)는 외기 온도가 동파의 우려가 없는 온도일 경우에는 수용실(153) 내부에 수용된 상변화물질(C)이 체적이 팽창된 상태인 액체상태로 존재하게 되므로, 상변화물질(C)의 압력이 제2피스톤(159c)에 가해져 개폐 수단(!59)이 상향 된 위치를 유지하게 된다. 이로 인해 팩킹이 배수실마개(155)에 밀착된 상태로 제1피스톤(159a)에 의해 입수공(155a)이 차단되어 제2배출관(126)의 물이 외부로 배출되는 것을 방지하게 된다.

이 상태에서 외기 온도가 물의 결빙 온도와 가까워지면 수용실(153) 내부의 상변화물질(C)이 결빙되어 고체 상태로 변하면서 체적이 수축되고, 이에 따라 제2피스톤(159c)에 가해지는 압력이 감소되어 개폐수단(!59)이 하향 이동된다 이로 인해 제1피스톤(159a) 및 팩킹에 의해 차단되었던 입수공(155a)이 개방되어 제2배출관(126)의 물이 배수실(152) 내부로 유입된 후 배수공(151a)을 통해 외부로 배출된다.

외기 온도가 높아지면 상변화물질(C)은 다시 액체화되고, 상변화물질(C)의 체적 증가에 따라 개폐수단(159)이 다시 상향 이동되어 제1피스톤(159a) 및 팩킹에 의해 입수공(155a)이 차단된다.

이와 같이 제3밸브(150)가 외기 온도의 변화에 따라 자동으로 개폐 작동되어 제2배출관(126)의 물을 외부로 배출하거나 입수공(155a)을 차단하여 외부로 배출되는 것을 방지하므로, 상기 제어부(160)에 전원이 공급되지 않아 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)가 정상적으로 작동되지 않더라도 제3밸브(150)에 의해 자동적으로 제어됨으로써 유동배관(102)의 동파 방지 목적을 달성할 수 있게 된다.

즉, 제어부(160)에 전원이 공급되어 동파 방지 시스템(100)이 정상적으로 작동하는 상태에서 외기온도가 결빙온도 이상인 경우에는 제1,2배출관(124,126)이 제1,2밸브(130,140)에 의해 차단되고 외기온도가 결빙온도 이하인 경우에는 제2배출 관(126)은 제2밸브(140)에 의해 차단되고 제1배출관(124)은 제1밸브(130)에 의해 개방되어 제1배출관(124)을 통해 유동배관(102)내의 물이 외부로 배출되어 동파를 방지하게 된다.

그리고 제어부(160)에 전원이 공급되지 않는 경우에는 외기온도가 결빙온도 이상이면 제1배출관(124)은 제1밸브(130)에 의해 항상 차단상태이고 제2배출관(126)은 제3밸브(150)에 의해 차단상태로 유지되므로 유동배관(102)내의 물이 외부로 배출되는 것을 방지하게 된다.

또한, 제어부(160)에 전원이 공급되지 않는 상태에서 외기온도가 결빙온도 이하로 떨어지게 되면 제1배출관(124)은 제1밸브(130)에 의해 차단 상태로 유지되지만, 제2배출관(126)은 전원 미공급에 의해 개방상태로 유지되고 제3밸브(150)역시 상변화물질(C)의 체적감소로 인해 제2배출관(126)이 개방상태로 작동되어 제2배출관(126)을 통해 유동배관(102) 내의 물이 외부로 배출되어 동파가 일어나는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이처럼, 본 발명의 동파 방지 시스템(100)은 제어부(160)를 통해 전기적으로 제어되는 제1,2밸브(130,140)와 더불어 제2밸브(140)의 후방에 비전기적으로 작동되는 제3밸브(150)가 추가로 구비됨으로써, 동파에 대한 이중의 안전장치를 마련하여 배관의 동파 방지를 안정적으로 구축할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 동파 방지 시스템(100)은 시스템에서 물이 순환되지 않을 경우 유동배관에서 동파가 우려되는 모든 열원설비 및 배관 등에 적용이 가능 한 것으로, 도 4는 그 일례로 냉동기(15)와 연결된 밀폐형냉각탑(20)에 동파 방지 시스템(100)이 적용된 시스템도를 나타낸 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 동파 방지 시스템(100)은 냉동기(15)와 냉각탑(20) 사이에 순환수가 순환되도록 구비되는 유동배관(102)에 적어도 하나 이상 설치된다.

그리고 온도감지부(110)에서 외기 온도를 측정하여 제어부(160)에 기 입력된 동파방지 설정온도와 비교한 후 외기온도가 기 입력된 동파방지 설정온도 이하로 낮아지게 되면 제어부(160)에서 제1밸브(130)를 개방상태로 작동시켜 유동배관 내의 물이 제1배출관(124)을 통해 외부로 배출되도록 함으로써, 유동배관(102)이 동파되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이때, 상기 유동배관과 연결되어 동파 방지 시스템을 통해 외부로 유출된 물을 공급하기 위하여 급수공급원(170)과 유동배관(102)을 연결하는 급수배관(174) 상에는 상기 제어부(160)에 의해 신호를 인가받아 전기적으로 제어되는 제어밸브(172)가 구비되는 것이 바람직하다.

이는 온도감지부(110)를 통해 측정된 유동배관(102) 주위의 측정온도가 동파방지 설정온도보다 낮을 경우 제어부(160)에서 신호를 인가하여 제어밸브(172)를 작동시켜 급수배관(174)을 통해 유동배관(102) 측으로 물이 공급되는 것을 방지하도록 한다.

측정온도가 동파방지 설정온도보다 낮은 경우 급수배관(174)을 통해 계속해서 유동배관(102) 측으로 물을 공급하게 되면 제1배출관(124)을 통해 계속해서 물 이 외부로 배출됨으로써 불필요한 자원의 낭비가 발생하므로 이를 막기 위한 장치이다.

또한, 제어부(160)에 전원이 공급되지 않는 경우 상기 제1밸브(130)와 마찬가지로 상기 제어밸브(172)도 급수배관(174)을 통해 유동배관(102) 측으로 물이 공급되지 않도록 닫힘 상태를 유지하도록 설정되는 것이 바람직하다.

이는 제어부(160)를 통해 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)가 제어되지 않는 상태에서 측정온도가 동파방지 설정온도보다 낮은 경우 제2배출관(126)을 통해 유동배관(102) 내의 물이 외부로 배출되어 동파를 방지하게 되는데, 급수배관(174)을 통해 유동배관(102) 측으로 물이 공급되지 않도록 함으로써 동파방지를 수행함과 동시에 물의 낭비를 방지하기 위함이다.

한편, 제1배출관(124)을 통해 유동배관(102) 내의 물이 외부로 배출되어 유동배관이 동파되는 것을 방지한 후, 외기온도가 상승하여 제어부(160)에 기 설정된 동파방지 설정온도보다 상기 측정온도가 높을 경우에는 제어부(160)에서 제1밸브(130)측으로 신호를 인가하여 제1밸브(130)를 닫힘 상태로 작동시킴으로써 제1배출관(124)을 통해 물이 외부로 배출되는 것을 방지한다.

동시에 제어부(160)에서 상기 제어밸브(172) 측으로 신호를 인가하여 열림 상태로 작동시킴으로써, 급수공급원(170)으로부터 급수배관(174)을 통해 상기 유동배관(102) 측으로 유체를 보충할 수 있도록 한다.

이와 같이 본 발명의 동파방지 시스템(100)은 제어부(160)가 온도감지부(110)에서 데이터를 전달받아 제1밸브(130), 제2밸브(140) 및 제어밸브(172)를 제어하여 상기와 같은 과정을 반복함으로써 열원설비에 구비되는 유동배관(102)의 동파를 방지하는 기술적 특징을 이루게 된다.

본 발명은 상기에서 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양하게 개조하거나 변경할 수 있음은 당업자에게 자명하며 그러한 단순한 개조 및 설계변경 또한 명백히 본 발명의 권리범위에 속함을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 따른 동파 방지 시스템의 구성을 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 제3밸브를 나타낸 결합도.

도 3은 도 2의 분리사시도.

도 4는 본 발명에 따른 동파 방지 시스템이 적용된 냉각탑 시스템도.

도 5는 본 발명에 따른 동파 방지 시스템의 제어방법을 순서에 따라서 단계적으로 도시한 플로우 챠트.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 동파 방지 시스템 102 : 유동배관

104 : 배관포트 106 : 케이블선

110 : 온도감지부 120 : 드레인배관

122 : 유입관 124 : 제1배출관

126 : 제2배출관 130 : 제1밸브

140 : 제2밸브 150 : 제3밸브

151 : 하우징 151a : 배수공

C : 상변화물질 152 : 배수실

153 : 수용실 154 : 지지부

155 : 배수실마개 155a : 입수공

156 : 탄성부재 157 : 수용실마개

157a : 주입공 158 : 개폐볼트

159 : 개폐수단 159a : 제1피스톤

159b : 연결부 159c : 제2피스톤

159d : 오링홈 160 : 제어부

170 : 급수공급원 172 : 제어밸브

174 : 급수배관

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 유체가 흐르는 유동배관에 형성되는 배관포트와 연결되어 상기 유동배관의 동파를 방지하는 동파 방지 시스템에 있어서,

   상기 유동배관의 일측에 설치되어 외기 또는 배관 내부의 온도변화를 감지하는 적어도 하나 이상의 온도감지부;

   상기 배관포트의 일단에 결합되는 유입관과, 상기 유입관으로 유입된 유체를 외부로 배출하는 제1,2배출관이 구비되는 드레인배관;

   상기 제1배출관에 구비되어 상기 외기 또는 배관 내부의 온도가 동파방지 설정온도 이하일 경우 그 관로를 개방시켜 유체가 배출되도록 하는 제1밸브;

   상기 제2배출관에 구비되어 그 관로를 개폐하는 제2밸브;

   상기 제2밸브의 후방에 배치되어 상기 외기 또는 배관 내부의 온도변화에 따라 관로를 자동적으로 개폐시키는 제3밸브; 및

   상기 제1,2밸브와 전기적으로 연결되어 상기 제1,2밸브의 개폐를 제어하는 제어부; 를 포함하고,

   상기 제3밸브는 상기 제2배출관의 일단에 결합되는 하우징;

   상기 제2배출관 내부로 연통 된 입수공이 구비되어 상기 하우징의 일측단에 결합되는 배수실마개;

   상기 하우징의 외부와 연통 된 배수공이 구비된 배수실;

   상기 배수실의 반대측에 구비되며, 온도의 강하에 따라 액체에서 고체로 상변화되면서 체적이 감소하는 상변화물질이 수용되는 수용실;

   상기 수용실의 상부에 상기 상변화물질의 체적변화에 따라 이동가능하게 구비되어 상기 입수공 및 배수공을 개폐시키고, 서로 직경이 다른 제1피스톤, 연결부 및 제2피스톤이 일체로 구비되고 상기 연결부 및 배수실마개에 의해 지지가 되도록 상기 제1피스톤의 외주면에 탄성부재가 구비되는 개폐수단; 및

   상기 하우징의 일측단에 결합되고, 개폐볼트에 의해 개폐되는 주입공이 구비된 수용실마개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동파 방지 시스템.
5. 유체가 흐르는 유동배관에 형성되는 배관포트와 결합하여 상기 유동배관의 동파를 방지하는 동파 방지 시스템의 제어방법에 있어서,

   드레인배관의 제1배출관에 설치되는 제1밸브가 닫힘 상태이고, 상기 드레인 배관의 제2배출관에 설치되는 제2밸브 및 제3밸브가 닫힘 상태로서 정상 대기모드로 작동하는 단계;

   상기 유동배관의 일측에 설치되는 온도감지부를 통해 외기 또는 배관 내부의 온도를 감지하는 단계;

   상기 온도감지부에서 감지된 측정온도와 기 설정된 동파방지 설정온도와 비교하는 단계;

   상기 기 설정된 동파방지 설정온도보다 상기 측정온도가 낮을 경우, 제어부에서 신호를 인가하여 제1밸브를 열림 상태로 작동시켜 상기 유동배관을 흐르는 유체가 제1배출관을 통해 외부로 배출시킴과 동시에 제어밸브를 작동시켜 급수배관을 닫힘 상태로 유지시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동파 방지 시스템의 제어방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제2밸브는 상기 제어부에 전원 공급시 닫힘 상태로 유지되고, 상기 제어부에 전원 미공급시 제2밸브가 열림 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 동파 방지 시스템의 제어방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제어부는 전원 미공급시 제2밸브를 열림 상태로 유지함과 동시에 상기 제어밸브를 작동시켜 상기 급수배관이 닫힘 상태로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 동파 방지 시스템의 제어방법.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 제3밸브는 외기온도의 변화에 따라 체적이 변하는 상변화물질을 사용하여 관로의 열림 및 닫힘 상태가 자동적으로 유지되는 것을 특징으로 하는 동파 방지 시스템의 제어방법.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 기 설정된 동파방지 설정온도보다 상기 측정온도가 높을 경우, 상기 제어부에서 신호를 인가하여 제1밸브를 닫힘 상태로 작동시켜 유체가 외부로 배출되는 것을 방지함과 동시에 상기 제어밸브를 열림 상태로 작동시켜 급수배관을 통해 유동배관 내에 유체를 보충하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동파 방지 시스템의 제어방법.

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