KR101239105B1 - 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크 - Google Patents

격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉난방 시스템에 있어서 냉난방 배관의 압력을 조절하는 밀폐식 팽창탱크의 내부에 구비된 격막튜브가 파손되기 이전의 한계 팽창 정도를 감지할 수 있는 수단이 구비된 기술에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은 전체 외관을 형성하면서 배관과 연결되고 내부가 빈 용기 형태의 탱크본체와, 팽창 및 수축 가능하고 일측이 개방된 튜브로 상기 탱크본체 내부에 상하 길게 배치되는 형태로 고정되며, 배관 내부에 흐르는 배관수의 압력에 따라 배관수가 유입 또는 유출되는 격막튜브와, 탱크본체에 설치되어 상기 격막튜브 내부로 배관수가 유입되어 팽창하는 중에 격막튜브가 파손되기 직전인 한계 팽창 상태의 도달 여부를 감지하는 격막튜브 팽창 감지수단 및 상기 격막튜브 팽창 감지수단의 신호를 받아 격막튜브가 한계 팽창상태에 도달한 경우에 이를 외부에 알리는 알림부를 포함하여 구성된다.

Description

격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크{Closed type expansion tank with a tube detector }
본 발명은 밀폐식 팽창탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉난방 시스템에 있어서 냉난방 배관의 압력을 조절하는 밀폐식 팽창탱크의 내부에 구비된 격막튜브가 파손되기 이전에 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지할 수 있는 수단이 구비된 기술에 관한 것이다.
일반적으로 주택이나 공장 및 대형 건물의 실내 온도는 냉난방 시스템의 배관계통을 따라 유동하는 물과 같은 유체로 된 냉, 난방수를 가열 또는 냉각시킨 후 이를 순환 펌프를 이용하여 강제 순환시킴에 따라 전도되는 열이나 냉기를 이용하여 실내 온도를 조절하도록 되어 있으며, 이러한 냉난방 시스템은 냉난방 배관을 따라 흐르는 냉온수, 즉 배관수의 순환이 지속적으로 이루어질 때 비로소 요구하는 냉난방 효과를 꾀할 수 있도록 되어 있다.
이와 같은 냉난방 시스템에 있어 냉난방 배관을 따라 유동하는 배관수의 압력을 일정 수준으로 유지시켜 배관의 연결 부위를 통한 누수와 배관의 파손을 방지할 필요가 있다.
이를 위해, 냉난방 배관을 따라 유동하는 배관수의 온도가 상승하여 배관수가 팽창하게 될 경우에는 냉난방 배관과 연결되어 배관수를 팽창탱크로 보내고, 반대로 팽창수의 온도가 내려감에 따라 배관수가 수축을 하게 될 경우에는 팽창탱크에 저장된 보충수를 다시 냉난방 배관 측으로 공급하여 배관수의 압력을 일정 수준으로 유지해주고 있다.
이와 같이, 냉난방 시스템에서 냉난방 배관의 압력 상승을 흡수하여 냉난방 시스템이 일정 압력 이상으로 올라가지 않도록 하는 것이 팽창탱크이며, 이러한 팽창탱크는 개방형과 밀폐형으로 구분된다.
개방형 팽창탱크의 경우 외부의 공기와 배관수가 직접 접촉하기 때문에 배관 부식, 이물질의 유입, 오염 등이 생길 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 밀폐형 팽창탱크가 일반적으로 사용된다.
밀폐형 팽창탱크는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉난방 배관과 연결되고 내부에 밀폐된 공간이 형성된 탱크본체(11) 내부는 배관수가 팽창될 때 배관수가 유입되는 수실(12)과, 공기 등과 같은 압축성 유체가 들어있는 공기실(13)이 팽창 및 수축 가능한 고무재질의 격막튜브(14)에 의해 서로 구획되어 공기와 배관수의 접촉을 방지되는 구조를 갖으면서, 온도의 변화에 따라 배관수의 부피가 변함에 따라 배관수가 탱크본체(11)로 유입 또는 탱크본체(11)로부터 배출됨으로써 냉난방 배관계의 압력을 조절할 수 있다.
즉, 밀폐형 팽창탱크는 냉난방 배관과 탱크본체(11)가 연결된 상태에서 팽창한 배관수가 격막튜브(14)의 내부 공간인 수실(12)에 들어올 수 있게 되며 이에 따라 냉난방 배관의 압력 상승을 방지한다.
탱크본체(11) 내부의 수실(12)에 배관수가 들어오면 탱크본체(11) 내부인 공기실(13)의 공기는 공간이 줄어들게 되어 압력 상승이 있으면서 배관수의 수실(11) 내부로의 유입을 가능하게 해준다.
또한, 냉난방 배관 내의 배관수의 온도가 낮아지면 배관수의 비체적이 줄어들게 되어 냉난방 배관의 압력은 낮아지게 된다. 이때는 탱크본체(11)의 일측에 마련된 공기주입구(16)로 공기를 공급하여 공기실(13)의 압력을 증가시켜서 수실(12) 내부에 일시 저장된 배관수를 냉난방 배관으로 보냄으로써 냉난방 배관의 압력 감소를 방지한다.
그러나 종래의 밀폐형 팽창탱크는 수실과 공기실을 구분하는 격막튜브는 급작스러운 팽창에 대응하는 공기실(13)의 압력을 적절히 조절하지 못하는 경우에 파손이 될 수 있으며, 격막튜브가 파손되는 경우에 공기가 수실 내부로 유입되어 수실 내부의 배관수에 녹아들면서 팽창탱크의 내부의 배관수(팽창수)가 오염되거나 또는 가득 찬 상태가 될 수 있다.
이러한 경우 온도 변화에 따른 냉난방 배관 및 팽창탱크 내의 배관수가 팽창하게 되고, 팽창된 배관수는 결국 냉난방 배관의 압력을 급격히 상승시키게 되어 냉난방 배관의 파손과 기기의 고장 원인이 되는 문제점이 있다.
또한, 탱크본체는 일정한 강도를 가지는 철강재나 복합소재의 압력 용기로 제작되므로 내부의 격막튜브 상태를 파악하기 어려워, 격막튜브의 파손이나 설치의 잘못을 감시할 수 없는 문제가 있다.
선행문헌 1에는 상술한 격막튜브가 파손된 경우에 그 파손된 것을 감지하여 이를 외부에 알려주어 이차적인 사고를 방지하는 기술이 개시되어 있다. 보다 상세하게, 전기전도형 감지장치, 염료감지형 감지장치, 굴절감지형 감지장치 및 압력감지부를 이용하여 비압축성 유체(배관수)의 물성 변화를 감지하여 격막튜브의 파손을 감지하고 이를 외부에 알림으로써, 외부에서 격막튜브의 파손을 감지한 시설관리 담당자가 이를 수리, 보수함으로써 냉난방 시스템을 보호할 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 선행기술1에 개시된 밀폐형 팽창탱크의 안전장치는 팽창탱크에서 가장 중요한 구성인 격막튜브가 파손된 이후에 그 파손 상태를 외부에 알려줌으로써 이차적인 사고는 예방할 수 있으나 사고 자체를 원천적으로 예방할 수 없으며, 이로 인한 격막튜브의 교체 등에 따른 비용의 증가는 물론, 격막튜브의 교체 작업 중에 전체 냉난방 시스템의 가동을 일시 중지해야 하는 심각한 문제점이 있다.
선행문헌 1 : 한국등록특허공보 등록번호 제10-0748848호(2007. 08. 10. 공고)
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 팽창탱크 내부에서 배관수가 유입되는 수실과 공기가 채워져 있는 공기실을 구획하는 격막튜브가 일정 이상의 압력에 의해 파손되기 이전에 격막 튜브의 한계 팽창 정도를 미리 감지하고, 이를 외부에 알려줌으로써 격막튜브가 터지기 이전에 효과적으로 대처하여 냉난방 시스템을 안전하게 보호하고 관리할 수 있는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크는, 전체 외관을 형성하면서 상기 배관과 연결되고 내부가 빈 용기 형태의 탱크본체와, 팽창 및 수축 가능하고 일측이 개방된 튜브로 상기 탱크본체 내부에 상하 길게 배치되는 형태로 고정되며, 상기 배관 내부에 흐르는 배관수의 압력에 따라 배관수가 유입 또는 유출되는 격막튜브와, 상기 탱크본체에 설치되어 상기 격막튜브 내부로 배관수가 유입되어 팽창하는 중에 상기 격막튜브가 파손되기 직전인 한계 팽창 상태의 도달 여부를 감지하는 격막튜브 팽창 감지수단및 상기 격막튜브 팽창 감지수단의 신호를 받아 상기 격막튜브가 한계 팽창상태에 도달한 경우에 이를 외부에 알리는 알림부를 포함한다.
여기서, 상기 격막튜브 팽창 감지수단은 상기 격막튜브가 팽창되면서 상기 격막튜브와의 근접하는 거리에 의해 상기 격막튜브의 한계 팽창 상태를 감지하는 는 근접센서, 또는 상기 격막튜브 내부로 유입되는 배관수의 수위를 감지함으로써 상기 격막튜브의 한계 팽창 상태를 감지하는 수위감지센서, 또는 상기 격막튜브 내부의 유입되는 팽창수를 감지하는 무게감지센서, 또는 상기 격막튜브가 팽창하면서 밀리는 힘으로부터 와이어에 작용하는 인장력을 감지함으로써 와이어 센서, 또는 상기 격막튜브가 팽창되면서 탱크본체 내부의 공기실의 압력을 감지하는 압력센서인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 격막튜브의 한계 팽창은 상기 격막튜브가 상기 탱크본체 총 용량의 50% ~ 60%로 팽창하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 알림부는 상기 탱크본체의 외측에 길게 고정 설치되는 LED 램프인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 밀폐형 팽창탱크에 설치되는 격막튜브가 터지기 직전의 상태인 한계 팽창 상태를 감지하고, 이를 시스템 운영자에게 실시간으로 알려줌으로써 격막튜브의 파손으로 인한 위험을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 격막튜브가 항시 정상적으로 작동함으로써 팽창탱크의 무리한 가동 및 오작동률이 줄어들게 되어 팽창탱크 및 냉난방 배관의 수명이 오래 연장되는 효과가 있다.
또한, 격막튜브의 파손이 발생 되지 않아 격막튜브의 교체에 의한 비용 및 유지보수 비용을 줄일 수 있고, 특히 격막튜브의 교체 작업으로 인한 시스템의 전체 가동을 중단하는 일이 종래에 비하여 줄어들게 되어 냉난방 시스템의 안정성을 보장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 밀폐형 팽창탱크의 구조를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크의 각 실시예를 모두 도시한 전체 구조를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 근접센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로서, 수위감지센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 무게감지센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 장력감지용 와이어센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 압력센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
한편 본 발명의 각 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략하거나 또는 간단하게 설명하기로 한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확하게 하기 위함이다.
마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 도면을 통틀어 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명에 의한 격막튜브 팽창 감지수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크는 팽창탱크 내부에서 배관수가 유입되는 수실과 공기가 채워져 있는 공기실을 구획하는 격막튜브에 있어, 수실 내부로 배관수가 유입하면서 격막튜브가 팽창되는 경우에 격막튜브가 파손되기 직전의 팽창 상태인 한계 팽창 상태를 미리 감지하는 새로운 시스템을 구현함으로써, 격막튜브가 터지기 이전에 미리 효과적으로 대처하여 전체 냉난방 시스템을 안전하게 보호하고 관리할 수 있는 것이다.
즉. 본 발명에서의 격막튜브 팽창 감지수단은 팽창 및 수축 가능한 격막튜브 내부로 배관수가 유입됨으로써 격막튜브가 팽창하는 경우에 격막튜브가 터지기 직전의 한계 상태를 감지하는 것이다.
여기서, 격막튜브 팽창 감지수단이 감지하는 한계 팽창이란 탱크본체 총 용량의 50% ~ 60%로 팽창한 상태를 의미한다.
이는 밀폐식 팽창탱크 부하 계산시에 안전한 격막튜브의 팽창량은 일반적으로 탱크본체 총 부피 대비 약 20% ~ 50% 정도이다. 그러나 격막튜브의 팽창량이 60%, 70%......계속 증가한다는 것은 보통 팽창탱크 내부적으로 공기 충진의 손실, 설치 오류 등을 의미하며 외부적으로는 냉난방 시스템의 문제로 인한 과압, 역류 등을 의미할 수 있다.
본 발명은 이러한 이유 등으로 격막튜브가 탱크본체 기준으로 하부에서 약 50% ~ 60% 정도 이하로 팽창하는 경우에는 정상작동으로 유지하며 그 이상으로 팽창(한계 팽창)된 경우에는 기계시스템에 이상이 발생하고 있다는 신호로 감지하여 시스템 운영자에게 실시간으로 알려주도록 고안하였다.
도 2는 본 발명의 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크의 각 실시예를 모두 도시한 전체 구조를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 상기 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크는 탱크본체(11), 수실(12), 공기실(13), 격막튜브(14) 및 격막튜브(14)의 팽창 감지수단(20)(30)(40)(50)(60)을 포함하여 구성된다.
탱크본체(11)는 팽창탱크 전체 외관을 형성하면서 상부가 개방되고 내부가 비어 있는 용기형태로, 일정한 강도를 가지는 철강재나 복합소재의 압력용기로 제작된다.
탱크본체(11)의 상부에는 개방된 상단을 개폐 가능하게 덮는 덮개판(17)이 설치되고, 탱크본체(11)의 하단부 둘레에는 탱크본체(11)를 지면으로부터 일정 높이 이격된 상태로 안전하게 지지하는 다수의 지지용 다리부(19)가 구비되다.
덮개판(17)에는 냉난방 시스템의 냉난방 배관(미도시)과 연결되어 배관수(팽창수)가 탱크본체(11)로 유입되거나 유출될 수 있는 배관접속구(15)가 구비된다.
여기서 팽창수는 배관의 온도에 의해 팽창된 배관수를 의미하는 것으로, 이하에서는 배관수와 팽창수를 상황에 따라 서로 혼용하여 사용하고 있지만 실질적으로 동일한 의미임을 밝혀둔다.
격막튜브(14)는 탱크본체(11) 내부에 상하로 길게 배치되는 형태로 고정되면서, 탱크본체(11) 내부를 팽창수가 유입되어 저장되는 수실(12)과, 공기 등과 같은 압축성 유체가 채워진 공기실(13)로 구획한다.
이러한 격막튜브(14)는 일측이 개방된 튜브로 전체적으로 풍선 형상을 갖으면서, 신축 및 팽창 가능하도록 고무 등과 같이 신축성이 우수한 재질 등으로 제작된다.
여기서, 격막튜브(14)의 개방부 가장자리는 탱크본체(11)의 개방된 상단 가장자리에 고정되고, 격막튜브(14) 내부에는 배관접속구(15)에 연결되어 팽창수가 수실(12) 내부로 유입 또는 배출될 수 있도록 수직배치되는 팽창수 인입호스(미도시)가 설치된다.
한편, 탱크본체(11)의 상단에는 격막튜브(14)의 팽창 및 수축에 따라 공기실(13)의 압력 조절을 위해 공기실(13) 내부로 공기 등의 기체를 주입 및 배출하기 위한 공기주입구(16)가 마련된다.
그리고, 탱크본체(11)의 바닥면에는 격막튜브(14)의 파손 등에 의해 탱크본체(11) 내부에 팽창수가 채워지는 경우에, 팽창수를 탱크본체(11)의 외부로 배출하기 위한 팽창수 배출구(18)가 마련된다.
이와 같이, 구성된 밀폐형 팽창탱크에서 냉난방 배관의 온도 변화에 따른 배관계의 압력 조절을 간단하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배관수의 온도 상승에 의해 배관수가 팽창하게 되면 팽창된 팽창수가 배관접속구(15)를 통해 격막튜브(14)의 내부 공간인 수실(12)로 유입되면서 냉난방 배관의 압력 상승이 방지된다.
다음으로, 냉난방 배관 내의 배관수의 온도가 낮아져 냉난방 배관의 압력이 낮아지게 되면, 공기주입구(16)를 통해 공기를 공기실(13)로 공급하여 공기실(13)의 압력을 증가시켜서 격막튜브(14)를 수축시킴으로써 수실(12) 내부에 일시 저장된 팽창수를 배관접속구(15)를 통해 냉난방 배관으로 다시 보냄으로써 냉난방 배관의 압력 감소가 방지된다.
본 발명에 따른 팽창탱크는 수실(12) 내부로 팽창수가 유입되어 격막튜브(14)가 팽창되는 경우에 격막튜브(14)가 파손되기 직전에 이를 감지할 수 있는 격막튜브 팽창 감지수단이 구비된다.
이러한 격막튜브 팽창 감지수단으로는 근접센서(20), 수위감지센서(30), 무게감지센서(40), 장력 감지 와이서센서(50) 및 압력센서(60)이 사용된다.
그리고 탱크본체(11)의 외측으로는 상기 각 감지수단(20)(30)(40)(50)(60)의 신호를 받아 격막튜브(14)가 한계 팽창 상태에 도달된 경우 이를 외부에 알리기 위한 알림부(70)가 설치된다.
이러한 알림부(70)는 외부에서 쉽게 식별할 수 있도록 탱크본체(11)의 외측에 상하 길게 설치되는 바(bar)에 다수의 LED 램프가 배열되는 구성으로 이루어진다. 이때, 각 감지수단과 알림부(70) 사이에는 제어부(미도시)가 마련되며, 각 감지수단, 제어부 및 알림부(70) 간의 신호 전송 방법 등은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 알림부(70)로 이를 외부에 시각적으로 알려주기 위해 LED 램프로 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것이 아니라 경고음 등 청각적으로 알려주기 위한 스피커가 설치될 수도 있다.
이하에서는 본 발명에서 가장 핵심이 되는 격막튜브가 팽창되는 체적을 감지하기 위한 각 감지수단을 도면을 참조로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 근접센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태이다.
도 3을 참조하면, 근접센서(20)는 탱크본체(11)의 일정 높이에서 센서부가 탱크본체(11)의 내부에 위치되는 방향으로 탱크본체(11)의 측벽 고정 설치된다. 여기서, 근접센서(20)가 접촉센서인 경우에는 센서의 설치 높이는 격막튜브(14)의 내부로 팽창수가 유입됨에 따라 격막튜브(14)가 탱크본체(11)의 하부에서 상부로 팽창하는 중에 탱크본체(11) 전체 용량의 50% ~ 60%로 팽창시에 격막튜브(14)와 접촉되는 높이에 설치되는 것이 바람직하다.
이때, 격막튜브(14)는 상부 개방부가 탱크본체(11)의 상부 개방부 측에 설치되면서 탱크본체(11)의 내부에 상하 길이로 길게 설치되는 구조여서, 격막튜브(14)의 내부로 팽창수가 유입되면 팽창수의 중력에 의해 수실(12)의 바닥면에서 차오르면서 격막튜브(11)는 아래에서 위로 갈수록 높이가 증가하면서 점진적으로 팽창되는 구조를 갖는다.
따라서, 본 발명에서는 근접센서(20)를 격막튜브(14)의 한계 팽창 정도인 탱크본체(11) 전체 용량의 50% ~ 60%로 팽창하는 높이(H)에 설치함으로써 근접센서(60)의 센서부와 팽창하는 격막튜브(14)와의 근접하는 거리 또는 접촉 상태로 격막튜브(14)의 유무를 감지하는 방법으로 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태를 감지할 수 있다.
근접센서(20)에 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태가 감지되는 경우에, 알림부(70)는 이러한 신호를 받아 외부 시스템 운영자에게 격막튜브(14)가 한계 팽창 상태에 도달하였음을 LED 램프 등을 통하여 알려줌으로써 격막튜브(14) 터지기 이전에 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 근접센서(20)를 격막튜브(14)와 접촉에 의해 격막튜브(14)를 감지하는 접촉센서로 설명하였지만, 본 발명에서는 이에 한정되는 것이 아니라 초음파 센서와 같이 비접촉 센서로 대상 물체의 근접 거리에 의해 대상 물체를 감지하는 모든 센서가 포함됨은 물론이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로서, 수위감지센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태도이다.
도 4를 참조하면, 수위감지센서(30)은 격막튜브(14) 내부 공간인 수실(12)로 팽창수가 유입되어 격막튜브(14)가 탱크본체(11)의 하부에서 상부로 팽창하는 중에 탱크본체(11) 전체 용량의 50% ~ 60%로 팽창하는 부피를 갖는 격막튜브(14) 내부의 수위를 감지함으로써 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태를 감지할 수 있다.
이를 위해, 탱크본체(11)의 개방부를 덮는 덮개판(17)에 고정되어 격막튜브(14)의 내부로 일정 높이 수직하게 배치되는 감지봉(31)과 이 감지봉(31)의 외측 둘레에 설치되어 격막튜브(14) 내부에 저장되는 팽창수의 수위에 따라 감지봉(31)을 따라 상하 승강하는 플로트(32)를 포함한다.
여기서, 격막튜브(14)가 탱크본체(11) 전체 용량의 50% ~ 60%로 팽창하는 상태의 팽창수 수위에 해당하는 높(H)이의 감지봉(31) 내부 공간에는 전극(34)이 설치되고, 플로트(32) 내부에는 영구자석(미도시)이 삽설된다.
따라서, 플로트(32)가 감지봉(31) 내부의 전극(34)의 위치한 높이(H)에 도달하면 플로트(32)의 내부의 영구자석의 자성에 의해 감지봉(31) 내부의 전극이 단속되어 수위를 감지하면서 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태를 감지할 수 있다.
이때, 감지봉(31)의 외측 둘레에는 상단이 덮개판(17)에 고정되고 하단이 개방된 관 형태로 감지봉(31)의 상하 길이 전체를 둘러싸는 보호관(33)이 구비된다. 이로 인해 플로트(32)는 보호관(33)의 내부에서 승강하게 되어 팽창 및 수축하는 격막튜브(14)와 간섭에 없이 원활한 승강이 이루어질 수 있다.
또한, 덮개판(17)의 상부에는 감지봉(31) 및 알림부(70)에 각각 전기적으로 연결되어 감지봉(31)으로부터 감지된 신호를 받아 알림부(70)의 LED 램프에 전원이 인가되도록 제어하는 콘트롤박스(35)가 설치된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 무게감지센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태도이다.
도 5를 참조하면, 무게감지센서(40)는 팽창수가 배관접속구(15)를 통해 격막튜브(14) 내부의 수실(12)로 유입됨에 따라 격막튜브(14)가 탱크본체(11) 전체 용량의 50% ~ 60%로 팽창하는 상태에서의 팽창수의 무게, 즉 탱크본체(11)의 무게를 감지함으로써 격막튜브(14)의 한계 팽창상태를 감지한다.
여기서, 무게감지센서(40)는 무게를 감지하기 위해 널리 사용되고 있는 로드셀(load cell)로 탱크본체(11)의 하단부에 마련된 지지용 다리(19)에 설치된다.
따라서, 탱크본체(11)의 지지용 다리(40)에 설치된 무게감지센서(40)는 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태에 이르는 탱크본체(11)의 무게를 감지하고, 알림부(70)는 무게감지센서(40)의 신호를 받아 외부 시스템 운영자에게 격막튜브(14)가 한계 팽창 상태에 도달하였음을 LED 램프 등을 통하여 알려줌으로써 격막튜브(14) 터지기 이전에 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 장력감지용 와이어센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태도이다.
도 6을 참조하면, 장력감지용 와이어센서(50)는 팽창수가 배관접속구(15)를 통해 격막튜브(14) 내부의 수실(12)로 유입됨에 따라 격막튜브(14)가 팽창하면서 격막튜브(14)가 격막튜브(14)의 외측에 마련된 와이어를 밀어주는 힘에 의해 와이어에 작용하는 인장력을 감지함으로써 격막튜(14)브의 한계 팽창상태를 감지한다.
이를 위해 장력감지용 와이어센서(50)는 탱크본체(11) 내부이면서 격막튜브의 외측 공간인 공기실(13)에 상하로 길게 배치되는 와이어(51)와, 와이어(51)의 상단에 고정되고 와이어(51)에 작용되는 인장력을 감지하는 것으로 덮개판(17) 상부에 설치되는 감지부(53)와, 와이어(51)의 하단에 고정되고 탱크본체(11)의 내부 바닥면에 설치되는 무게추(52)를 포함한다.
따라서, 격막튜브(14) 내부로 팽창수가 유입되어 격막튜브(14)가 공기실(13) 측으로 팽창하면서 공기실(13)에 상하 길게 배치된 와이어(51)를 밀어줌으로써 와이어(51)에 인장력이 발생하고, 감지부(53)는 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태인 탱크본체(11) 전체 용량의 50% ~ 60%로 팽창하는 중에 와이어(51)에 작용하는 장력을 감지하고, 이를 알림부(70)로 보내어 외부 시스템 운영자에게 격막튜브(14)가 한계 팽창 상태에 도달하였음을 LED 램프 등을 통하여 알려줌으로써 격막튜브(14) 터지기 이전에 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 압력센서에 의해 격막튜브의 한계 팽창 정도를 감지하는 동작 상태를 도시한 동작 상태이다.
도 7을 참조하면 압력센서(60)는 팽창수가 배관접속구(15)를 통해 격막튜브(14) 내부의 수실(12)로 유입됨에 따라 격막튜브(14)가 탱크본체(11) 전체 용량의 50% ~ 60%로 팽창하면서 공기실(13)의 체적이 감소함에 따라 증가 되는 공기실(13)의 내부 압력(Pair)을 감지한다.
여기서, 압력센서(60)는 탱크본체(11)의 상단에 연결 설치되어 공기실(13)과 서로 통하는 공압라인(71) 상에 설치된다.
이로 인해, 압력센서(60)는 격막튜브(14) 내부로 팽창수가 유입되어 격막튜브(14)가 공기실(13)측으로 한계 팽창 상태로 증가시의 공기실(13)의 압력(Pair)을 감지하고, 이를 알림부(70)로 보내어 외부 시스템 운영자에게 격막튜브(14)가 한계 팽창 상태에 도달하였음을 LED 램프 등을 통하여 알려줌으로써 격막튜브(14) 터지기 이전에 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다.
한편, 공기주입구(16)는 다른 실시예와 달리 공압라인(71)에 설치될 수 있으며, 그리고 공압라인(17)의 타측에는 공기실(13) 내부의 압력(Pair)을 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 측정 압력을 외부로 표시해주는 브로돈관식 압력계(72)가 설치된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 냉난방 시스템에서 냉난방 배관을 따라 유동하는 배관수의 온도가 상승하여 냉난방 배관계의 압력을 일정 수준으로 유지해주기 위해 배관수가 밀폐형 팽창탱크 내부로 유입됨에 있어, 밀폐형 팽창탱크에서 가장 중용한 구성이라 할 수 있는 격막튜브가 터지기 이전인 한계 팽창 상태에 도달한 경우에 이를 감지하여 외부의 시스템 운영자에게 실시간으로 표시 및 경보를 통하여 알려줌으로써 냉난방 시스템의 안전을 최대한으로 보호해줄 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 팽창탱크 11 : 탱크본체
12 : 수실 13 : 공기실
14 : 격막튜브 15 : 배관접속구
16 : 공기주입구 17 : 덮개판
18 : 배출구 19 : 지지용 다리
20 : 근접센서 30 : 수위감지센서
40 : 무게감지센서 50 : 장력감지 와이어센서
60 : 압력센서 70 : 알림부

Claims (10)

  1. 냉난방 시스템에서 배관의 압력을 조절하는 밀폐형 팽창탱크로,
    전체 외관을 형성하면서 상기 배관과 연결되고 내부가 빈 용기 형태의 탱크본체(11);
    신축성 재질로 이루어져 팽창 및 수축 가능하고 일측이 개방된 튜브로 상기 탱크본체(11) 내부에 상하 길게 배치되는 형태로 고정되며, 상기 배관 내부에 흐르는 배관수의 압력에 따라 배관수가 유입 또는 유출되는 격막튜브(14);
    상기 탱크본체(11)에 설치되어 상기 격막튜브(14) 내부로 배관수가 유입되어 팽창하는 중에 상기 격막튜브(14)가 파손되기 직전인 격막튜브의 팽창 한계 부피의 도달 여부를 감지하는 격막튜브 팽창 감지수단(20)(30)(40)(50)(60); 및
    상기 격막튜브 팽창 감지수단의 신호를 받아 상기 격막튜브가 팽창 한계 부피에 도달한 경우에 이를 외부에 알리는 알림부(70);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 격막튜브 팽창 감지수단은 상기 탱크본체(11) 내측의 일정 높이에 설치되는 근접센서(20)로, 상기 근접센서(20)는 상기 격막튜브(14)가 팽창되면서 상기 격막튜브(14)와의 근접하는 거리에 의해 상기 격막튜브(14)의 유무를 감지함으로써 상기 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 격막튜브 팽창 감지수단은 상기 격막튜브(14)의 수위를 감지하는 수위감지센서(30)로, 상기 수위감지센서(30)는 상기 탱크본체(11)에 고정되어 상기 격막튜브(14)의 내부에 일정 높이로 수직 배치되는 감지봉(31)과 상기 감지봉(31)의 외측 둘레에 설치되어 상기 격막튜브(14) 내부의 수위에 따라 상하로 승강하는 플로트(32)를 포함하여, 상기 격막튜브(14) 내부로 유입되는 배관수의 수위를 감지함으로써 상기 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 수위감지센서(30)는 하부가 개방된 관 형태로 상기 감지봉 외축 둘레의 상하 길이 전체로 둘러싸는 보호관(33)이 더 포함되어, 상기 플로트(32)가 상기 격막튜브(14)에 간섭을 받지 않고 승강할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 탱크본체(11)의 하단부에는 상기 탱크본체(11)를 지면으로부터 일정 높이 이격된 상태로 안전하게 지지하는 지지용 다리(19)가 구비되고, 상기 격막튜브 팽창 감지수단은 상기 지지용 다리(19)에 설치되어 상기 격막튜브(14) 내부로 유입되는 배관수의 무게를 감지함으로써 상기 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태를 감지하는 무게 감지센서인 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 격막튜브 팽창 감지수단은 상기 격막튜브(14)의 외측으로 상기 탱크본체(11) 내부의 상하로 길게 배치되는 와이어(51)를 포함하는 와이어 센서(50)로, 상기 와이어 센서(50)는 상기 격막튜브(14)가 팽창하면서 상기 격막튜브(14)가 상기 와이어(51)를 밀어주는 힘에 의해 와이어(51)에 작용하는 인장력을 감지함으로써 상기 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 와이어(51)는 상단이 상기 탱크본체(11)의 상부에 설치되는 덮개판(17)에 고정되고 하단이 상기 탱크본체(11)의 내부 바닥면에 설치되는 무게추(52)에 연결된 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 격막튜브 팽창 감지수단은 상기 탱크본체(11)의 일측에 설치되는 압력센서(60)로, 상기 압력센서(60)는 상기 격막튜브(14)가 팽창되면서 상기 격막튜브(14)의 내부 공간을 이루는 수실(12)과 구획되는 상기 탱크본체 (11) 내부의 공기실(13)의 체적이 감소함에 따라 상승되는 상기 공기실(13)의 압력을 감지함으로써 상기 격막튜브(14)의 한계 팽창 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격막튜브의 한계 팽창은 상기 격막튜브가 상기 탱크본체 총 용량의 50% ~ 60%로 팽창하는 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알림부는 상기 탱크본체의 외측에 길게 고정 설치되는 LED 램프인 것을 특징으로 하는 격막튜브 팽창 감지 수단을 구비한 밀폐식 팽창탱크.


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