KR101236821B1 - 동파방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명이 해결하려는 과제는 내부에 수용된 수돗물에 의한 간섭을 방지하여 동파방지를 위하여 외부로 배수되는 수돗물의 흐름을 정확하게 조절하기 위한 동파방지 장치를 제공하는 것이다. 동파방지 장치는 수돗물이 유입되는 수도관과 연결되는 제1연결구, 수돗물이 배출되는 수도관과 연결되는 제2연결구 및 수돗물이 배출되는 제3연결구가 형성되는 본체모듈; 상기 본체모듈의 내부에 위치하며 수돗물에 의한 간섭을 방지하는 팽창부하우징 및 상기 팽창부하우징의 내부에 위치하며 온도에 따라 수축 또는 팽창하여 수돗물의 흐름을 조절하는 팽창부가 형성되는 팽창모듈; 및 상기 본체모듈의 내부에 위치하며 수돗물에 의한 간섭을 방지하는 배수부하우징 및 상기 배수부하우징의 내부에 위치하며 상기 팽창부로부터 유입되는 수돗물에 따른 수압의 변화에 의하여 수돗물의 배수를 조절하는 배수부가 형성되는 배수모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 본체모듈의 내부에 수용되는 수돗물에 의한 간섭을 방지하기 위한 팽창부하우징을 구비함으로써, 팽창재수용통이 수돗물의 흐름 또는 수압에 의하여 수축 또는 팽창되는 것을 방지할 수 있으므로, 동파방지를 위하여 외부로 배수되는 수돗물의 흐름을 정확하게 조절할 수 있다.

Description

동파방지 장치{Apparatus of freeze prevention}

본 발명은 동파방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 수용된 수돗물에 의한 간섭을 방지하여 동파방지를 위하여 외부로 배수되는 수돗물의 흐름을 정확하게 조절하기 위한 동파방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 물이 얼게 되면 부피가 증가하며, 동절기의 낮은 기온에 의하여 수도 배관의 내부에 수용된 물이 동결되면 부피의 증가로 인하여 수도관에 균열이 발생하게 된다. 이러한 동파를 방지하기 위하여 다양한 장치 및 방법 등이 사용되어 왔다.

가장 손쉬운 방법은 외부로 노출된 수도관을 스티로폼 등의 단열재로 감싸는 것으로, 이러한 방법은 별도의 발열장치가 없으므로 기온이 매우 낮아지는 경우에 물이 얼게 되어 수도관이 동파하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 스티로폼 등의 단열재의 특성상 내구성이 매우 떨어지므로, 비바람 등의 외부환경에 의하여 손상되기 쉬워 단열효과를 제대로 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

다른 방법으로 낮은 기온으로 인해 수도관 내에 수용된 물이 얼게 될 것으로 예상되는 경우, 수도 밸브를 인위적으로 개방하여 물이 지속적으로 배수되도록 하여 수도관이 동파하는 것을 방지하였다. 이러한 방법은 동파를 미리 예상하여 수동으로 밸브를 조작하여야 하므로 사용상에 매우 불편한 문제점이 있었으며, 기온을 정확하게 예측하지 못한 경우에는 불필요한 물을 낭비하게 되거나 제때에 밸브를 개방하지 못하여 수도관이 동파하게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창부를 이용하여 온도에 따라 배수되는 물의 흐름을 자동으로 조절하는 방법이 제시되었다. 상기와 같은 방법은, 상기 팽창부를 배관 내에 위치시키므로 배관 내의 물의 흐름 및 수압의 영향을 받아 수축 또는 팽창하게 되는 문제점이 있었다.

즉, 동파방지를 위하여 배수되는 물의 흐름을 정확하게 조절하기 위하여 온도에 따라서만 팽창부가 수축 또는 팽창하여야 하나, 팽창부가 배관 내에 위치함으로써 온도뿐만 아니라 물의 흐름 및 수압의 영향을 받아 수축 또는 팽창하게 된다. 이로 인해, 팽창부가 온도에 따라 민감하게 동작하지 못하므로, 동파온도를 초과한 경우에 동작하여 불필요한 물을 낭비하게 되는 문제점이 있었고 동파온도 이하인 경우에 동작하지 아니하여 수도관이 동파하는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 장치가 설치되는 위치(지역별, 설치높이)에 따라 수압이 달라지므로, 동파방지를 위하여 배수되는 물의 흐름을 정확하게 조절하기 위하여 수압에 따라 탄성계수 등을 조절하여야 하는 번거러운 문제점이 있었다.

또한, 종래 팽창부는 수도관의 외부 온도에 따라서만 수축 또는 팽창하므로, 외부 온도가 영상임에도 불구하고 지층부의 낮은 온도로 인하여 수도관 내부의 수돗물이 동결온도 이하가 아닌 경우에도 팽창부가 수축하므로, 상온에서도 물을 계속해서 배출하여 물의 낭비를 가져오는 문제점이 있었다.

또한, 종래 팽창부는 건물 내부의 수도관과 수도 밸브의 사이에 설치되어 수도관으로부터 팽창부로 유입되는 수돗물만을 외부로 흐르도록 하므로, 건물 외부 기온이 동결온도 이하인 경우임에도 내부에 설치되어있는 팽창부의 온도가 높아진 실내의 기온에 의해 팽창변이 수축을 하지 않아 동결점 이하에 노출된 건물 외부의 수도 배관에 수용된 수돗물이 외부로 흐르지 못하게 되어 동결되는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하려는 과제는 내부에 수용된 수돗물에 의한 간섭을 방지하여 동파방지를 위하여 외부로 배수되는 수돗물의 흐름을 정확하게 조절하기 위한 동파방지 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하려는 과제는 동파방지 장치의 설치위치(지역별, 높이별)에 따라 달라지는 수압에 의한 영향을 방지하여 동파방지를 위하여 외부로 배수되는 수돗물의 흐름을 정확하게 제어하기 위한 동파방지 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하려는 과제는 수도관 내부 및 외부 온도를 모두 반영하여 수돗물의 흐름을 제어하기 위한 동파방지 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하려는 과제는 수도 밸브의 근방에 수용된 수돗물을 외부로 흐르도록 하기 위한 동파방지 장치를 제공하는 것이다.

동파방지 장치는 수돗물이 유입되는 수도관과 연결되는 제1연결구, 수돗물이 배출되는 수도관과 연결되는 제2연결구 및 수돗물이 배출되는 제3연결구가 형성되는 본체모듈; 상기 본체모듈의 내부에 위치하며 수돗물에 의한 간섭을 방지하는 팽창부하우징 및 상기 팽창부하우징의 내부에 위치하며 온도에 따라 수축 또는 팽창하여 수돗물의 흐름을 조절하는 팽창부가 형성되는 팽창모듈; 및 상기 본체모듈의 내부에 위치하며 수돗물에 의한 간섭을 방지하는 배수부하우징 및 상기 배수부하우징의 내부에 위치하며 상기 팽창부로부터 유입되는 수돗물에 따른 수압의 변화에 의하여 수돗물의 배수를 조절하는 배수부가 형성되는 배수모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팽창부는, 외부의 온도를 감지하는 외부온도감지부; 상기 외부온도감지부가 감지한 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창재수용통; 상기 팽창재수용통의 수축 또는 팽창에 따라 상하로 이동하는 이동부재; 상기 이동부재의 이동에 따라 수돗물의 흐름을 조절하는 상부밀폐부; 및 상기 이동부재와 상기 상부밀폐부의 사이에 위치하며, 온도에 따른 상기 팽창재수용통의 수축을 유도하는 제1탄성부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팽창부는, 상기 팽창모듈의 내부 온도를 감지하기 위한 내부온도감지부;를 더 포함하며, 상기 팽창재수용통은 상기 외부온도감지부와 상기 내부온도감지부에서 감지된 결과에 따라 수축 또는 팽창하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배수부는, 상기 상부밀폐부와 대응하게 위치하며 상기 상부밀폐부의 구동에 따라 수돗물이 유입되는 하나 이상의 유입구, 상기 본체모듈의 내부에 수용된 수돗물이 유입되는 상부수용부 및 상기 유입구에서 유입되는 수돗물이 수용되는 하부수용부가 형성되는 하부밀폐부; 상기 상부수용부와 상기 하부수용부의 사이에 위치하며, 수돗물이 흐르는 제1배수구가 형성되는 제1배수판; 상기 하부수용부의 하부에 위치하며, 수돗물을 상기 제3연결구로 배수하기 위한 제2배수구가 형성되는 제2배수판; 일단은 상기 상부수용부의 내부에 위치하고 타단은 상기 하부수용부의 내부에 위치하며, 내부에 수용되는 수돗물의 수압에 따라 상하로 구동되어 수돗물을 상기 제3연결구로 배수하는 개폐밸브체; 및 상기 개폐밸브체의 타단에 결합하며, 수돗물의 수압에 따라 상기 개폐밸브체를 상승시키는 제2탄성부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐밸브체는, 상협하광의 형상으로 형성되며, 내부에 수용된 수돗물의 수압에 따라 상기 제1배수구를 밀폐 또는 개방하는 상부개폐부; 상협하광의 형상으로 형성되며, 내부에 수용된 수돗물의 수압에 따라 상기 제2배수구를 밀폐 또는 개방하는 하부개폐부; 상기 상부개폐부와 상기 하부개폐부의 사이에 결합되는 연결부; 및 상기 연결부의 일측에서 연장되어 형성되며, 상기 제2탄성부재가 결합되는 결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2탄성부재는, 상기 상부수용부에 수용된 수돗물이 상기 개폐밸브체를 누르는 힘과 상기 하부수용부에 수용된 수돗물이 상기 개폐밸브체를 드는 힘이 동일한 경우에 팽창하여 상기 개폐밸브체를 상승시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배수모듈에서 배수되는 수돗물을 상기 팽창모듈의 내부로 유입시키는 유입관; 및 상기 팽창모듈의 내부로 유입된 수돗물을 상기 제3연결구로 배수하는 배수관;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 본체모듈의 내부에 수용되는 수돗물에 의한 간섭을 방지하기 위한 팽창부하우징을 구비함으로써, 팽창재수용통이 수돗물의 흐름 또는 수압에 의하여 수축 또는 팽창되는 것을 방지할 수 있으므로, 동파방지를 위하여 외부로 배수되는 수돗물의 흐름을 정확하게 조절할 수 있다. 즉, 동파온도 이하인 경우에 수돗물이 즉시 배수되도록 하여 동파를 효과적으로 방지하고, 동파온도를 초과하는 경우에 수돗물이 배수되지 않도록 하여 수돗물이 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상부수용부에 수용된 수돗물에 의해 가해지는 수압과 하부수용부에 수용된 수돗물에 의해 가해지는 수압이 동일한 경우에 수돗물이 배수되게 함으로써, 동파방지 장치의 설치위치(지역별, 높이별)에 따라 달라지는 수압의 영향을 받지 않으므로, 동파방지를 위하여 외부로 배수되는 수돗물의 흐름을 더욱 정확하게 조절할 수 있다.

또한, 동파방지를 위하여 외부로 배수되는 수돗물의 흐름을 정확하게 조절하기 위하여 종래에는 동파방지 장치의 설치위치에 따른 수압에 따라 탄성계수 등을 조절하였으나, 본 발명의 일 실시예에 의하면 설치위치에 따라 달라지는 수압에 영향을 받지 않으므로 상기와 같은 조절이 필요 없어 사용성 및 편의성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

또한, 외부온도감지부 및 내부온도감지부를 구비함으로써 수도관의 외부 온도뿐 아니라 내부 온도를 감지할 수 있으므로, 외부 온도가 영상임에도 불구하고 지층부의 낮은 온도로 인하여 수도관 내부의 수돗물이 동결온도 이하가 된 경우에도 동파방지를 위하여 수돗물을 외부로 배수시킬 수 있으므로, 수도관이 동파하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 제1연결관을 수도 밸브까지 연장되게 형성함으로써, 동결온도 이하인 경우에 수도 밸브의 근방에 수용된 수돗물을 지속적으로 흐르게 하여 수도 밸브가 동파하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명인 동파방지 장치의 일 실시예를 도시한 단면도
도 2는 도 1의 제1동작상태를 도시한 단면도
도 3은 도 1의 제2동작상태를 도시한 단면도
도 4는 본 발명인 동파방지 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도
도 5는 도 1의 상부밀폐부와 하부밀폐부를 도시한 도면
도 6은 도 1을 적용한 상태를 도시한 정면도

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기서 설명하는 일 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명인 동파방지 장치의 일 실시예를 도시한 단면도로, 동파방지 장치는, 수돗물이 유입되는 수도관과 연결되는 제1연결구(100), 수돗물이 배출되는 수도관과 연결되는 제2연결구(110) 및 수돗물이 배출되는 제3연결구(120)가 형성되는 본체모듈(10); 상기 본체모듈(10)의 내부에 위치하며 수돗물에 의한 간섭을 방지하는 팽창부하우징(200) 및 상기 팽창부하우징(200)의 내부에 위치하며 온도에 따라 수축 또는 팽창하여 수돗물의 흐름을 조절하는 팽창부(210)가 형성되는 팽창모듈(20); 및 상기 본체모듈(10)의 내부에 위치하며 수돗물에 의한 간섭을 방지하는 배수부하우징(300) 및 상기 배수부하우징(300)의 내부에 위치하며 상기 팽창부(210)로부터 유입되는 수돗물에 따른 수압의 변화에 의하여 수돗물의 배수를 조절하는 배수부(310)가 형성되는 배수모듈(30);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체모듈(10)은 내부에 팽창모듈(20) 및 배수모듈(30)이 위치하도록 수용공간 형성되며, 상기 수용공간을 통하여 수돗물이 흐르게 된다. 본체모듈(10)의 일측면에는 수돗물이 유입되는 수도관(40)과 연결되는 제1연결구(100)가 형성되고, 타측면에는 수돗물이 배출되는 수도관(40)과 연결되는 제2연결구(110)가 형성된다. 제1연결구(100)와 제2연결구(110)의 내측에는 나사선이 형성되며, 제1연결구(100)와 제2연결구(110)는 상기 나사선을 통하여 수도관(40)과 연결된다.

또한, 본체모듈(10)의 하면에는 동파방지용 수돗물이 배출되는 제3연결구(130)가 형성되고, 제3연결구(130)는 본체모듈(10)에서 연장되어 형성되며 외측에 나사선이 형성된다. 제3연결구(130)는 상기 나사선을 통하여 하부배관(50)과 연결된다.

또한, 제1연결구(100), 제2연결구(110) 및 제3연결구(120)에는 수돗물의 누수현상을 방지하기 위한 패킹(미도시)을 더 포함하여 형성된다. 또한, 본체모듈(10)은 외부의 충격에 의해 파손되는 것을 방지하기 위하여 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 팽창부하우징(200)은 본체모듈(10)의 내부에 수용된 수돗물의 간섭에 의하여 팽창부(210)의 수축 또는 팽창운동이 영향을 받는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 온도에 따라 배수되는 동파방지용 수돗물의 흐름을 정확하게 조절하기 위하여 팽창부(210)는 온도에 따라서만 수축 또는 팽창되어야 하나, 종래 제시된 방법에 의하면 팽창부(210)가 수돗물의 흐름 및 수압의 영향을 받아 수축 또는 팽창되므로 온도의 변화를 정확하게 반영하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 팽창부하우징(200)은 팽창부(210)의 외부에 형성되어, 팽창부(210)가 수돗물의 흐름 및 수압의 영향을 받지 않도록 한다.

또한, 팽창부하우징(200)은 본체모듈(10)의 내측에서 연장되어 형성될 수 있으며, 수압에 의해 변형이 발생하지 않도록 충분한 강성을 가지는 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 팽창부하우징(200)은 본체모듈(10)과 동일한 재질로 형성할 수 있다.

상기 팽창부(210)는, 외부의 온도를 감지하는 외부온도감지부(211); 상기 외부온도감지부(211)가 감지한 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창재수용통(212); 상기 팽창재수용통(212)의 수축 또는 팽창에 따라 상하로 이동하는 이동부재(213); 상기 이동부재(213)의 이동에 따라 수돗물의 흐름을 조절하는 상부밀폐부(214); 및 상기 이동부재(213)와 상기 상부밀폐부(214)의 사이에 위치하며, 온도에 따른 상기 팽창재수용통(212)의 수축을 유도하는 제1탄성부재(215);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 외부온도감지부(211)는 본체모듈(10)의 외부에 설치되며, 외부열전달핀(211a)을 통해 팽창재수용통(212)과 연결된다. 외부온도감지부(211)는 본체모듈(10) 외부의 온도를 감지하고, 감지한 온도를 외부열전달핀(211a)을 통하여 팽창재수용통(212)에 전달한다. 이때, 외부열전달핀(211a)은 열전도율이 빠르며 열손실이 적은 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 팽창재수용통(212)은 외부온도감지부(211)가 감지한 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 것으로, 팽창부하우징(200)의 내측 상부에 설치되어 수직방향으로 수축 또는 팽창한다. 예를 들어, 팽창재수용통(212)이 1℃ 이하인 경우에 수축되고 1℃를 초과하는 경우에 팽창되도록 설정된 경우, 외부열전달핀(211a)에서 전달된 온도가 1℃ 이하이면 팽창재수용통(212)은 수축되고 온도가 1℃ 초과하면 팽창재수용통(212)은 팽창한다. 이때, 팽창재수용통(212)이 수축 또는 팽창하는 기준온도는 상기와 달리 설정할 수도 있다.

또한, 팽창부수용통(212)의 내부에는 온도의 하강에 따라 부피가 수축되고 온도의 상승에 따라 부피가 팽창하는 냉매가스를 충진하는 것이 바람직하다.

또한, 팽창재수용통(212)의 외측면은 주름관으로 형성되어 수축 또는 팽창시 수직방향으로 더 크게 변형되도록 하며, 하부면은 이동부재(213)와 결합되는 면적이 최대화되도록 상광하협의 형상으로 형성하여 팽창재수용통(212)의 수축 또는 팽창에 의한 운동에너지가 이동부재(213)에 효과적으로 전달되게 한다.

상기 이동부재(213)는 팽창재수용통(212)의 수축에 따라 상승하고 팽창에 따라 하강하는 것으로, 팽창모듈(20)의 내부에 위치하여 상부면은 팽창재수용통(212)과 결합되고 하부면은 상부밀폐부(214)와 결합된다. 이동부재(213)의 상부면은 상광하협의 형상을 가진 팽창재수용통(212)의 하부면과 밀착 결합하도록 팽창재수용통(212)의 하부면 형상과 대응하게 내측으로 침강하여 형성된다. 이동부재(213)의 하부면은 내측으로 제1탄성부재(215)가 삽입되도록 삽입공간이 형성된다.

또한, 이동부재(213)는 팽창재수용통(212)의 수축에 따라 상승하여 상부밀폐부(214)를 상승시키고, 팽창재수용통(212)의 팽창에 따라 하강하여 상부밀폐부(214)를 하강시킨다.

상기 상부밀폐부(214)는 이동부재(213)에 의하여 상승 또는 하강하여 수돗물의 흐름을 조절한다. 상부밀폐부(214)는 팽창모듈(20)의 하부에 위치하고, 상부밀폐부(214) 상부면의 내측은 이동부재(213)에 결합되고 외면은 팽창모듈(20)에 결합된다. 또한, 상부밀폐부(214)는 원의 형상을 가지며, 이동부재(213)의 상/하강 운동에 따라 상승 또는 하강하기 위하여 유연한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상부밀폐부(214)의 하부면에는 외측으로 돌출된 하나 이상의 돌출부(214a)가 형성되며, 돌출부(214a)는 도 5에 도시된 바와 같이 상부밀폐부(214)의 원호를 따라 형성된다.

상기 제1탄성부재(215)는 이동부재(213)와 상부밀폐부(214)의 사이에 위치하여 온도에 따른 팽창재수용통(212)의 수축을 유도한다. 제1탄성부재(215)의 일단은 이동부재(213)에 결합되고 타단은 상부밀폐부(214)에 결합된다. 팽창재수용통(212)은 온도의 상승에 따른 팽창시 충분한 힘이 발생하여 신속하게 팽창하나, 온도의 하강에 따른 수축시 충분한 힘이 발생하지 않아 신속하게 수축하지 못한다.

제1탄성부재(215)는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 팽창재수용통(212)의 수축시 탄성력을 가하여 신속하게 수축하도록 유도한다. 또한, 제1탄성부재(215)는 코일 스프링으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 팽창부(210)는, 상기 팽창모듈(20)의 내부 온도를 감지하기 위한 내부온도감지부(216);를 더 포함하며, 상기 팽창재수용통(212)은 상기 외부온도감지부(211)와 상기 내부온도감지(216)에서 감지된 결과에 따라 수축 또는 팽창하는 것을 특징으로 한다.

상기 내부온도감지부(216)는 팽창모듈(20)의 내부에 설치되며, 내부열전달핀(216a)을 통해 팽창수용통(212)과 연결된다. 내부온도감지부(216)는 팽창모듈(20) 내부의 온도를 감지하고, 감지한 온도를 내부열전달핀(216a)을 통하여 팽창재수용통(212)에 전달한다. 이때, 내부열전달핀(216a)은 열전도율이 빠르며 열손실이 적은 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 동파방지 장치에 외부온도감지부(211)와 내부온도감지부(216)가 구비되고 팽창재수용통(212)을 1℃ 이하이면 수축하고 1℃를 초과하면 팽창하도록 설정된 경우, 팽창재수용통(212)은 외부온도감지부(211) 및/또는 내부온도감지부(216)에서 감지한 온도가 1℃ 이하인 경우에 수축하고, 외부온도감지부(211)와 내부온도감지부(216)에서 감지한 온도가 모두 1℃ 를 초과하는 경우에 팽창한다. 이때, 팽창재수용통(212)이 수축 또는 팽창하는 기준온도는 상기와 달리 설정할 수도 있다.

상기 배수부(310)는, 상기 상부밀폐부(214)와 대응하게 위치하며 상기 상부밀폐부(214)의 구동에 따라 수돗물이 유입되는 하나 이상의 유입구(312), 상기 본체모듈(10)의 내부에 수용된 수돗물이 유입되는 상부수용부(313) 및 상기 유입구(312)에서 유입되는 수돗물이 수용되는 하부수용부(314)가 형성되는 하부밀폐부(311); 상기 상부수용부(313)와 상기 하부수용부(314)의 사이에 위치하며, 수돗물이 흐르는 제1배수구(315a)가 형성되는 제1배수판(315); 상기 하부수용부(314)의 하부에 위치하며, 수돗물을 상기 제3연결구(120)로 배수하기 위한 제2배수구(316a)가 형성되는 제2배수판(316); 일단은 상기 상부수용부(313)의 내부에 위치하고 타단은 상기 하부수용부(314)의 내부에 위치하며, 내부에 수용되는 수돗물의 수압에 따라 상하로 구동되어 수돗물을 상기 제3연결구(120)로 배수하는 개폐밸브체(317); 및 상기 개폐밸브체(317)의 타단에 결합하며, 수돗물의 수압에 따라 상기 개폐밸브체(317)를 상승시키는 제2탄성부재(318);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배수부하우징(300)은 본체모듈(10)의 내부에 수용된 수돗물에 의해 상부수용부(313)와 하부수용부(314)가 영향을 받는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 동파방지를 위하여 배수되는 수돗물의 흐름을 정확하게 조절하기 위하여, 상부수용부(313)와 하부수용부(314)의 내부수압은 내부에 수용된 수돗물에 의하여만 결정되어야 하며, 이를 위하여 배수부하우징(300)을 구비하여 본체모듈(10)의 내부에 수용된 수돗물에 의한 영향을 방지한다.

또한, 배수부하우징(300)은 본체모듈(10)의 내측에서 연장되어 형성될 수 있으며, 수압에 의해 변형이 발생하지 않도록 충분한 강성을 가지는 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 배수부하우징(300)은 본체모듈(10)과 동일한 재질로 형성할 수 있다.

상기 하부밀폐부(311)는 배수부하우징(300)의 내부에 위치하며, 하부밀폐부(311)의 상부에는 하나 이상의 유입구(312)가 형성된다. 유입구(312)는 본체모듈(10)에 수용된 수돗물을 하부수용부(314)로 유입시키기 위한 것으로, 돌출부(214a)가 형성된 위치에 대응하여 형성된다. 즉, 도 5에 도시된 바에 의하면 돌출부(214a)는 상부밀폐부(214)의 원호를 따라 형성되므로 유입구(312)는 이에 대응하게 형성된다.

또한, 하부밀폐부(311)에 형성되는 유입구(312)의 개수는 돌출부(214a)의 개수와 동일하게 형성되며, 돌출부(214a)가 상승하면 수돗물이 유입구(312)로 유입되고 돌출부(214a)가 하강하면 수돗물이 유입구(312)로 유입되지 않는다. 즉, 팽창재수용통(212)의 팽창에 의하여 상부밀폐부(214)가 하강함에 따라 돌출부(214a)는 하부밀폐부(311)의 상부면에 밀착되므로 수돗물이 유입구(312)로 유입되지 않게 된다.

상기 상부수용부(313)는 본체모듈(10)의 내부에 수용된 수돗물이 유입되는 수용공간으로, 수돗물은 제1연결관(313a)을 통하여 상부수용부(313)로 유입된다. 상부수용부(313)는 제1연결관(313a)을 통하여 수돗물을 지속적으로 공급받아 항상 만수상태를 유지하며, 이로 인해 상부수용부(313)의 내부는 동일한 수압이 유지된다.

상기 제1연결관(313a)은 수도 밸브까지 연장되어 형성되는 것이 바람직하며, 이로 인해 동결온도 이하인 경우에 수도 밸브의 근방에 수용된 수돗물이 지속적으로 흐르게 되어 수도 밸브가 동파하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 하부수용부(314)는 유입구(312)에서 유입된 수돗물이 수용되는 수용공간으로, 유입구(312)에서 유입된 수돗물은 제2연결관(314a)을 통하여 하부수용부(314)로 유입된다.

상기 제1배수판(315)은 상부수용부(313)와 하부수용부(314)의 사이에 위치하며, 수돗물이 흐르는 제1배수구(315a)가 형성된다. 상기 제1배수구(315a)는 개폐밸브체(317)가 상승함에 따라 개방되고 하강함에 따라 닫히게 되어, 상부수용부(313)에서 하부수용부(314)로 유입되는 수돗물의 흐름을 조절한다.

상기 제2배수판(316)은 하부수용부(314)의 하부에 위치하며, 내부에 수용된 수돗물을 제3연결구(120)로 배수하기 위한 제2배수구(316a)가 형성된다. 상기 제2배수구(316a)는 개폐밸브체(317)가 상승함에 따라 개방되고 하강함에 따라 닫히게 되어, 제3연결구(120)로 배수되는 수돗물의 흐름을 조절한다.

또한, 상부수용부(313)와 하부수용부(314)의 내부에 수돗물이 유입되어 만수가 된 경우, 상부수용부(313)에 수용된 수돗물에 의해 발생하는 아래쪽 방향의 힘과 하부수용부(314)에 수용된 수돗물에 의해 발생하는 위쪽 방향의 힘이 동일하도록 상부수용부(313)와 하부수용부(314)를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 개폐밸브체(317)는, 상협하광의 형상으로 형성되며 내부에 수용된 수돗물의 수압에 따라 상기 제1배수구(315a)를 밀폐 또는 개방하는 상부개폐부(317a); 상협하광의 형상으로 형성되며, 내부에 수용된 수돗물의 수압에 따라 상기 제2배수구(316a)를 밀폐 또는 개방하는 하부개폐부(317b); 상기 상부개폐부(317a)와 상기 하부개폐부(317b)의 사이에 결합되는 연결부(317c); 및 상기 연결부(317c)의 일측에서 연장되어 형성되며, 상기 제2탄성부재(318)가 결합되는 결합부(317d);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부개폐부(317a)는 상부수용부(313)에 수용된 수돗물에 의해 발생하는 수압의 영향을 최소화하기 위하여 원뿔형상으로 형성되며, 상부개폐부(317a)의 밑면은 제1배수구(315a)를 완전히 밀폐시키기 위하여 제1배수구(315a)의 크기보다 크게 형성된다.

상기 하부개폐부(317b)는 하부수용부(314)에 수용된 수돗물에 의해 발생하는 수압의 영향을 최소화하기 위하여 상협하광의 원기둥형상으로 형성되며, 하부개폐부(317b)의 밑면은 제2배수구(316a)를 완전히 밀폐시키기 위하여 제2배수구(316a)의 크기보다 크게 형성된다.

상기 연결부(317c)는 상부개폐부(317a)와 하부개폐부(317b)를 연결하기 위한 것으로, 연결부(317c)의 상부는 상부개폐부(317a)에 결합되고 하부는 하부개폐부(317b)에 결합된다.

상기 결합부(317d)는 연결부(317c)의 일측에서 연장되어 형성되며, 결합부(317d)의 하단에는 제2탄성부재(318)가 결합된다. 결합부(317d)는 제2탄성부재(318)의 탄성력에 의하여 상승하여 개폐밸브체(317) 전체를 상승시킨다.

상기 제2탄성부재(318)는 탄성력에 의하여 개폐밸브체(317)를 상승시키는 것으로, 제2탄성부재(318)의 일단은 제2배수판(316)에 결합되고 타단은 결합부(317d)에 결합된다.

또한, 제2탄성부재(318)는 상부수용부(313)에 수용된 수돗물이 개폐밸브체(317)를 누르는 힘과 하부수용부(314)에 수용된 수돗물이 개폐밸브체(317)를 드는 힘이 동일한 경우에 팽창하여 개폐밸브체(317)를 상승시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 제2탄성부재(318)는 코일 스프링으로 형성되는 것이 바람직하며, 코일 스프링은 상부수용부(313)에 수용된 수돗물에 의하여 아래쪽 방향으로 작용하는 힘보다 작은 탄성력을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 동파방지 장치는, 상기 배수모듈(30)에서 배수되는 수돗물을 상기 팽창모듈(20)의 내부로 유입시키는 유입관(217); 및 상기 팽창모듈(20)의 내부로 유입된 수돗물을 상기 제3연결구(120)로 배수하는 배수관(218);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유입관(217)은 제2배수구(316a)에서 배수되는 수돗물을 팽창모듈(20)의 내부로 유입시키기 위한 것으로, 유입관(217)의 일단은 제2배수구(316a)에 결합되고 타단은 팽창모듈(20)에 결합된다.

상기 배수관(218)은 팽창모듈(20)의 내부에 유입된 수돗물을 제3연결구(120)로 배수시키기 위한 것으로, 배수관(218)의 일단은 팽창모듈(20)에 결합되고 타단은 제3연결구(120)에 결합된다.

이상 본 발명인 동파방지 장치의 일 실시예에 대한 구성 및 기능에 대하여 상세하게 설명하였다. 이하 본 발명인 동파방지 장치의 일 실시예에 대한 작동상태에 대하여 상세하게 설명한다.

아래에서 팽창재수용통(212)은 1℃ 이하이면 수축하고 1℃를 초과하면 팽창하는 것으로 가정한다.

작동상태 ①(도 1). 외부온도감지부(211)와 내부온도감지부(216)에서 감지한 온도가 모두 1℃를 초과하는 경우에 팽창재수용통(212)은 팽창하게 되고, 이로 인해 이동부재(213)는 하강운동을 하게 된다. 이동부재(213)가 하강함으로써 돌출부(214a)는 하부밀폐부(311)에 밀착되므로, 본체모듈(10) 내부에 수용된 수돗물이 유입구(312)로 유입되지 않게 된다.

수돗물이 유입구(312)로 유입되지 않으므로 하부수용부(314)에는 수돗물이 유입되지 않으며, 상부수용부(313)에는 제1연결관(313a)을 통하여 수돗물이 지속적으로 유입되어 만수상태를 유지한다.

상부수용부(313)는 만수상태를 유지하므로 내부에 수용된 수돗물이 개폐밸브체(317)를 누르는 힘은 제2탄성부재(318)의 탄성력보다 크므로 개폐밸브체(317)는 아래쪽 방향으로 힘을 받게 되고, 이로 인해 제1배수구(315a)는 상부개폐부(317a)에 의해 닫히게 되고 제2배수구(316a)는 하부개폐부(317b)에 의해 닫히게 되어, 동파를 방지하기 위한 수돗물이 제3연결구(120)로 배수되지 않게 된다.

작동상태 ②(도 2). 외부온도감지부(211) 및/또는 내부온도감지부(216)에서 감지한 온도가 1℃ 이하인 경우에 팽창재수용통(212)은 수축하게 되고, 이로 인해 이동부재(213)는 상승운동을 하게 된다. 이동부재(213)가 상승함에 따라 돌출부(214a)도 상승하므로, 본체모듈(10) 내부에 수용된 수돗물이 유입구(312)로 유입되게 된다.

수돗물은 유입구(312)를 통하여 하부수용부(314)에 지속적으로 유입되며, 상부수용부(313)에는 제1연결관(313a)을 통하여 수돗물이 지속적으로 유입되어 만수상태를 유지한다.

도 2에 도시된 바와 같이 하부수용부(314)에 수돗물이 충분히 유입되지 않은 경우, 하부수용부(314)에 수용된 수돗물이 개폐밸브체(317)를 드는 힘과 제2탄성부재(318)의 탄성력의 합은 상부수용부(313)에 수용된 수돗물이 개폐밸브체(317)를 누르는 힘보다 작으므로 개폐밸브체(317)는 아래쪽 방향으로 힘을 받게 된다. 이로 인해, 제1배수구(315a)는 상부개폐부(317a)에 의해 닫히게 되고 제2배수구(316a)는 하부개폐부(317b)에 의해 닫히게 되어, 하부수용부(314)로 수돗물이 유입되더라도 동파를 방지하기 위한 수돗물은 제3연결구(120)로 배수되지 않게 된다.

작동상태 ③(도 3). 외부온도감지부(211) 및/또는 내부온도감지부(216)에서 감지한 온도가 지속적으로 1℃ 이하인 경우에 팽창재수용통(212)은 지속적으로 수축하게 되고, 이로 인해 이동부재(213)는 더욱 상승하게 된다. 이동부재(213)가 상승함에 따라 돌출부(214a)도 상승하므로, 본체모듈(10) 내부에 수용된 수돗물이 유입구(312)로 유입되게 된다.

수돗물은 유입구(312)를 통하여 하부수용부(314)에 지속적으로 유입되며, 상부수용부(313)에는 제1연결관(313a)을 통하여 수돗물이 지속적으로 유입되어 만수상태를 유지한다.

도 3에 도시된 바와 같이 하부수용부(314)에 수돗물이 충분히 유입된 경우, 하부수용부(314)에 수용된 수돗물이 개폐밸브체(317)를 드는 힘은 상부수용부(313)에 수용된 수돗물이 개폐밸브체(317)를 누르는 힘과 동일하게 되고, 이때 제2탄성부재(318)의 탄성력에 의하여 개폐밸브체(317)는 위쪽 방향으로 힘을 받게 된다. 이로 인해, 개폐밸브체(317)는 상승하여 제1배수구(315a)와 제2배수구(316a)가 열리게 되며, 제1배수구(315a)와 제2배수구(316a)로 수돗물이 흐르게 되어 결국 제3연결구(120)로 수돗물이 배수된다.

도 4는 본 발명인 동파방지 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도로, 유입관(217)과 배수관(218)을 더 포함한다. 상기 다른 실시예의 동작상태는 상술한 동작상태 ①, ②, ③과 동일하며, 다만 동작상태 ③에서 제2배수구(316a)로부터 배수되는 수돗물은 유입관(217)을 통하여 팽창모듈(20)으로 유입되며, 팽창모듈(20)에 유입된 수돗물은 배수관(218)을 통하여 제3연결구(120)로 배수된다.

이상, 본 발명의 일 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 일 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 동파방지 장치를 구현할 수 있다.

1… 동파방지 장치 10… 본체모듈
20… 팽창모듈 30… 배수모듈
40… 수도관 50… 하부배관
100… 제1연결구 110… 제2연결구
120… 제3연결구 200… 팽창부하우징
210… 팽창부 211… 외부온도감지부
211a… 외부열전달핀 212… 팽창재수용통
213… 이동부재 214… 상부밀폐부
214a… 돌출부 215… 제1탄성부재
216… 내부온도감지부 216a… 내부열전달핀
217… 유입관 218… 배수관
300… 배수부하우징 310… 배수부
311… 하부밀폐부 312… 유입구
313… 상부수용부 313a… 제1연결관
314… 하부수용부 314a… 제2연결관
315… 제1배수판 315a… 제1배수구
316… 제2배수판 316a… 제2배수구
317… 개폐밸브체 317a… 상부개폐부
317b… 하부개폐부 317c… 연결부
317d… 결합부 318… 제2탄성부재

Claims (7)

1. 수돗물이 유입되는 수도관과 연결되는 제1연결구(100), 수돗물이 배출되는 수도관과 연결되는 제2연결구(110) 및 수돗물이 배출되는 제3연결구(120)가 형성되는 본체모듈(10);
   상기 본체모듈(10)의 내부에 위치하며 수돗물에 의한 간섭을 방지하는 팽창부하우징(200) 및 내부온도감지부(216)를 포함하여 상기 팽창부하우징(200)의 내부에 위치하며, 외부온도감지부(2111)에 의해 감지된 외부 온도와 상기 내부온도감지부(216)에 의해 감지된 내부 온도에 따라 수축 또는 팽창하여 수돗물의 흐름을 조절하는 팽창부(210)가 형성되는 팽창모듈(20); 및
   상기 본체모듈(10)의 내부에 위치하며 수돗물에 의한 간섭을 방지하는 배수부하우징(300) 및 상기 배수부하우징(300)의 내부에 위치하며 상기 팽창부(210)로부터 유입되는 수돗물에 따른 수압의 변화에 의하여 수돗물의 배수를 조절하는 배수부(310)가 형성되는 배수모듈(30);을 포함하는 것을 특징으로 하는 동파방지 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 팽창부(210)는,
   상기 외부온도감지부(211)가 감지한 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창재수용통(212);
   상기 팽창재수용통(212)의 수축 또는 팽창에 따라 상하로 이동하는 이동부재(213);
   상기 이동부재(213)의 이동에 따라 수돗물의 흐름을 조절하는 상부밀폐부(214); 및
   상기 이동부재(213)와 상기 상부밀폐부(214)의 사이에 위치하며, 온도에 따른 상기 팽창재수용통(212)의 수축을 유도하는 제1탄성부재(215);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동파방지 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 팽창부(210)의 상기 팽창재수용통(212)은,
   상기 외부온도감지부(211)와 상기 내부온도감지부(216)에서 감지된 결과에 따라 수축 또는 팽창하는 것을 특징으로 하는 동파방지 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 배수부(310)는,
   상기 상부밀폐부(214)와 대응하게 위치하며 상기 상부밀폐부(214)의 구동에 따라 수돗물이 유입되는 하나 이상의 유입구(312), 상기 본체모듈(10)의 내부에 수용된 수돗물이 유입되는 상부수용부(313) 및 상기 유입구(312)에서 유입되는 수돗물이 수용되는 하부수용부(314)가 형성되는 하부밀폐부(311);
   상기 상부수용부(313)와 상기 하부수용부(314)의 사이에 위치하며, 수돗물이 흐르는 제1배수구(315a)가 형성되는 제1배수판(315);
   상기 하부수용부(314)의 하부에 위치하며, 수돗물을 상기 제3연결구(120)로 배수하기 위한 제2배수구(316a)가 형성되는 제2배수판(316);
   일단은 상기 상부수용부(313)의 내부에 위치하고 타단은 상기 하부수용부(314)의 내부에 위치하며, 내부에 수용되는 수돗물의 수압에 따라 상하로 구동되어 수돗물을 상기 제3연결구(120)로 배수하는 개폐밸브체(317); 및
   상기 개폐밸브체(317)의 타단에 결합하며, 수돗물의 수압에 따라 상기 개폐밸브체(317)를 상승시키는 제2탄성부재(318);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동파방지 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 개폐밸브체(317)는,
   상협하광의 형상으로 형성되며, 내부에 수용된 수돗물의 수압에 따라 상기 제1배수구(315a)를 밀폐 또는 개방하는 상부개폐부(317a);
   상협하광의 형상으로 형성되며, 내부에 수용된 수돗물의 수압에 따라 상기 제2배수구(316a)를 밀폐 또는 개방하는 하부개폐부(317b);
   상기 상부개폐부(317a)와 상기 하부개폐부(317b)의 사이에 결합되는 연결부(317c); 및
   상기 연결부(317c)의 일측에서 연장되어 형성되며, 상기 제2탄성부재(318)가 결합되는 결합부(317d);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동파방지 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 제2탄성부재(318)는,
   상기 상부수용부(313)에 수용된 수돗물이 상기 개폐밸브체(317)를 누르는 힘과 상기 하부수용부(314)에 수용된 수돗물이 상기 개폐밸브체(317)를 드는 힘이 동일한 경우에 팽창하여 상기 개폐밸브체(317)를 상승시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 장치.
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