KR101289929B1

KR101289929B1 - 용수 배관 동결 방지 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101289929B1
Application number: KR1020120077310A
Authority: KR
Inventors: 강흥묵; 강용묵
Original assignee: 강흥묵
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2013-07-25
Also published as: CN104662234A; WO2014014256A1

Abstract

용수 배관 내 물의 온도를 검출하여 물이 결빙되기 이전에 용수 배관 내 물을 사전 설정된 양 만큼 배출시킴으로써 사람의 조작이나 시간 대 또는 외부 기온의 변화에 상관 없이 용수 배관의 동결을 방지할 수 있는 용수 배관 동결 방지 장치 및 방법이 개시된다. 상기 용수 배관 동결 방지 장치는, 용수 배관 내 물의 온도를 검출하는 온도 검출 센서; 상기 온도 검출 센서를 통과한 물이 흐르는 용수 배관에 설치되는 밸브; 및 상기 온도 검출 센서부에 의해 검출된 물의 온도에 따라 용수 배관 내 물의 결빙 시작 여부를 판단하고, 결빙이 시작된 것으로 판단한 경우 상기 밸브를 개방하도록 상기 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

용수 배관 동결 방지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING FREEZING OF WATER PIPE}

본 발명은 용수 배관의 동결을 방지하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용수 배관 내 물의 온도를 검출하여 물이 결빙되기 이전에 용수 배관 내 물을 적당량 배출시킴으로써 일반 수도관 또는 소화관 등 용수 배관의 동결을 방지할 수 있는 동파 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가정 및 산업설비에는 독립개체 별로 공급되는 수돗물의 사용 상태를 검침하고, 그 검침량에 따라 사용 요금을 산출 및 부과하기 위해 계량기를 설치하고 있다.

통상적으로, 계량기는 검침원이 가정 내 또는 설비 설지 장소 내로 방문하지 않고서도 검침 가능하도록 건물의 외부에 주로 설치하게 되는데, 동절기에는 영하온도의 외기영향으로 외부로 노출되어 있는 계량기 및 이와 연결된 용수 배관 내부의 물이 결빙되면서 계량기나 배관이 동결되어 파손될 수 있다.

또한, 소화관 등도 건물의 외부에 노출된 부분에서 겨울철 용수 배관의 동결에 의해 화재시 소화수의 공급이 불가능해지거나 동파되는 등의 문제가 발생할 수 있다.

이러한 동절기 용수 배관의 동결을 방지하기 위해, 종래에는 계량기와 배관 주변에 솜이나 스티로폼 등의 방한 수단을 비치하거나, 기온이 더욱 떨어지고 물을 사용하지 않게 되는 야간 시간대에 가정이나 설비 내 수도 꼭지를 개방하여 배관에 물이 흐르게 하는 방법을 사용하였다. 또 다른 종래의 용수 배관 동결 방지 방법으로 전기 열선을 외부에 노출된 용수 배관이나 계량기에 감아 두는 방법을 사용하기도 하였다.

그러나, 이러한 종래의 동결 방지 방법 중 전자의 방법은 모두 사람의 조작에 의해 이루어지는 것으로, 장기 외출이나 출장 등과 같이 오랜 시간 동안 물을 사용하지 못하는 상황에서는 계속 수도 꼭지를 개방 해둘 수 없어 동파 방지가 불가능하게 되는 문제가 발생한다. 또한, 수도 꼭지를 개방해 두지 않은 상태에서 야간 시간 등 사람의 활동이 없는 시간에 예상치 못한 급작스런 한파가 발생하는 경우에도 동파를 방지할 수 없는 문제가 발생한다.

종래의 동결 방지 방법 중 후자의 방법은 열선의 과열 시 화재의 위험이 있으며 열선의 전력 소모가 커 많은 전기요금이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은, 용수 배관 내 물의 온도를 검출하여 물이 결빙되기 이전에 용수 배관 내 물을 사전 설정된 양 만큼 배출시킴으로써 사람의 조작이나 시간 대 또는 외부 기온의 변화에 상관 없이 용수 배관의 동결을 방지할 수 있는 동결 방지 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

용수 배관 내 물의 온도를 검출하는 온도 검출 센서;

상기 온도 검출 센서를 통과한 물이 흐르는 용수 배관에 설치되는 밸브; 및

상기 온도 검출 센서부에 의해 검출된 물의 온도에 따라 용수 배관 내 물의 결빙 시작 여부를 판단하고, 결빙이 시작된 것으로 판단한 경우 상기 밸브를 개방하도록 상기 밸브를 제어하는 제어부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 사전 설정된 시간 간격마다 상기 온도 검출 센서로부터 물의 온도를 제공받을 수 있다. 상기 제어부는, 상기 용수 배관 내 물의 온도가 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 사전 설정된 제1 기준시간간격 동안 사전 설정된 기준 온도범위 내에서 상승하면 상기 용수 배관 내 물의 결빙이 시작된 것으로 판단하고 상기 밸브의 개방을 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 사전 설정된 시간 간격마다 상기 온도 검출 센서로부터 물의 온도를 제공받을 수 있다. 상기 제어부는, 상기 용수 배관 내 물의 온도가 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 사전 설정된 제2 기준시간간격 동안 사전 설정된 제2 기준온도 이하에서 일정하게 유지되면 상기 용수 배관 내 물의 결빙이 시작된 것으로 판단하고 상기 밸브의 개방을 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 밸브를 개방한 이후 사전 설정된 개방시간이 도과된 이후 상기 밸브를 차단할 수 있다. 특히, 상기 제어부는, 상기 밸브를 개방한 이후 사전 설정된 개방시간이 도과된 이후에, 상기 온도 검출 센서에서 검출된 물의 온도가 상기 제1 기준온도 이상인 경우 개방된 상기 밸브를 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 밸브를 개방한 이후 사전 설정된 개방시간이 도과하기 전에, 상기 온도 검출 센서부에서 검출된 물의 온도가 사전 설정된 제3 기준온도 이상인 경우 개방된 상기 밸브를 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 이상 상태를 경보하기 위한 경보부 및 상기 이상 상태를 사용자 단말로 통보하기 위한 통신부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 밸브의 개방 이후 상기 사전 설정된 개방 시간이 도과한 이후에 상기 온도 검출 센서에서 검출된 물의 온도가 상기 제1 기준온도 미만인 경우 상기 경보부 및 상기 통신부를 동작시켜 이상 상태를 경보 및 통보할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 밸브는 전기 신호에 의해 동작하는 솔레노이드 밸브일 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,

온도 검출 센서를 이용하여 용수 배관 내 물의 온도를 검출하는 단계;

상기 용수 배관 내 물의 온도가 사전 설정된 제1 기준온도 이하인지 판단하는 단계;

상기 용수 배관 내 물의 온도가 상기 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 사전 설정된 제1 기준시간간격 동안 사전 설정된 기준 온도 범위에서 상승하는지 판단하는 제1 판단 단계;

상기 용수 배관 내 물의 온도가 상기 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 용수 배관 내 물이 온도가 하강하던 중 사전 설정된 제2 기준시간간격 동안 사전 설정된 제2 기준온도 이하에서 일정하게 유지되는지 판단하는 제2 판단 단계;

상기 제1 판단 단계에서 상기 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 상기 제1 기준시간간격 동안 상기 기준 온도 범위에서 상승하거나, 상기 제2 판단 단계에서 상기 용수 배관 내 물이 온도가 하강하던 중 상기 제2 기준시간간격 동안 상기 제2 기준온도 이하에서 일정하게 유지되는 경우, 상기 온도 검출 센서를 통과한 물이 흐르는 용수 배관에 설치된 밸브를 개방하는 단계

를 포함하는 용수 배관 동결 방지 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태는, 상기 밸브가 개방된 후 사전 설정된 개방시간이 도과되면 개방된 상기 밸브를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시형태는, 상기 용수 배관 내 물의 온도를 검출하고, 검출된 물의 온도가 상기 제1 기준온도 이상인 경우 개방된 상기 밸브를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 상기 밸브가 개방된 후 사전 설정된 개방시간이 도과하기 전에, 상기 용수 배관 내 물의 온도를 검출하고, 검출된 물의 온도가 사전 설정된 제3 기준온도 이상인 경우 개방된 상기 밸브를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 상기 밸브가 개방된 후 사전 설정된 개방시간이 도과되면 상기 용수 배관 내 물의 온도를 검출하고, 검출된 물의 온도가 상기 제1 기준온도 미만인 경우, 이상 상태를 경보 및 통보하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 용수 배관 내 결빙이 이루어지는 시점을 판단하여 실내에 위치한 밸브를 개방하여 용수 배관 내 물을 배출함으로써 용수 배관 내 물의 온도를 빙점 이상으로 유지할 수 있다. 이를 통해, 수도 배관 또는 소화 배관 등과 같은 용수 배관의 동결 및 동파를 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 밸브를 사전 설정된 시간 동안만 개방하거나, 용수 배관 내 물의 온도를 검출하여 일정 온도가 될 때까지만 용수 배관 내 물을 배출하므로 동결 방지를 위해 배출되는 물의 양을 절약할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 용수 배관의 동결을 방지하기 위해 별도의 전기 열선과 같은 발열체를 사용하지 않으므로 화재의 위험이 없으며 추가적인 전력 소모도 발생하지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 용수 배관 동결 방지 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 용수 배관 동결 방지 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 용수 배관 동결 방지 장치를 도시한 구성도이다. 도 1에서는 계량기를 설치한 수도 배관을 일례로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 수도 배관 외에 소화 배관 등 동절기 한파에 의해 배관 내 물의 동결이 발생할 수 있는 모든 분야의 용수 배관에 적용될 수 있다.

도 1에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 용수 배관 동결 방지 장치는, 계량기(11)에 인접한 용수 배관에 설치되는 온도 검출 센서(12)와, 계량기(11)를 통과한 물이 흐르는 용수 배관에 설치되어 용수 배관에 흐르는 물을 배출하도록 개방/차단되는 밸브(13) 및 온도 검출 센서(12)에서 검출된 온도에 대한 정보를 입력 받아 분석하고 용수 배관 내 물의 결빙 시점을 판단하여 밸브(13)의 개방/차단 상태를 제어하는 제어부(14)를 포함하여 구성될 수 있다.

이에 더하여, 용수 배관 내 이상 상태가 발생하는 경우 이를 사용자나 관리자에게 통보할 수 있는 경보부(17) 및 통신부(18)을 더 포함할 수 있다.

상기 온도 검출 센서(12)는, 계량기(11)에 인접한 용수 배관, 즉 외기에 노출되어 동결이 가장 쉽게 발생할 수 있는 용수 배관 일 영역에 설치되어 용수 배관 내 물의 온도를 검출할 수 있다. 예를 들어, 일 구현 형태로서 통상적인 수도 배관에 적용되는 경우, 온도 검출 센서(12)는 계량기(11)의 입수측 연결부와 외부로부터 물이 유입되는 배관 사이에 T자형 연결배관을 설치하고 T자형 배관의 가운데 연결부에 온도 검출 센서(12)를 설치할 수 있다.

상기 밸브(13)는 계량기(11)를 통과한 물이 흐르는 용수 배관, 계량기(11)의 출수측에 연결된 용수 배관에 설치될 수 있으며, 제어부(14)의 제어에 의해 개방/차단이 제어될 수 있다. 특히, 상기 밸브(13)는 계량기(11)의 출수측에 연결된 용수 배관 중, 용수 배관 내 물이 결빙되지 않는 실내에 설치되는 용수 배관에 설치될 수 있다. 이는 밸브(13)의 개방에 의해 배출되는 물이 결빙되는 경우 계량기(11)도 동파될 수 있기 때문이다.

상기 밸브(13)는 제어부(14)에서 제공되는 제어 신호에 따라 전기적으로 구동될 수 있는 솔레노이드 밸브(13)인 것이 바람직하다. 솔레노이드 밸브는 전류가 제공됨에 의해 자기력을 생성하는 솔레노이드를 이용하여, 이 솔레노이드가 제공하는 자기력에 의해 밸브 내 오리피스를 개방/차단하는 부재를 구동하는 밸브이다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 제어부(14)에서 제공되는 제어 신호에 따라 솔레노이드 밸브(13) 내 솔레노이드에 제공되는 전류를 인가/차단함으로서 밸브(13)에 의한 물의 배출여부를 제어할 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 밸브(13)는 계량기(11)를 통과하여 가정이나 산업시설 등으로 용수를 제공하는 용수 배관을 분기한 배관에 설치될 수 있다. 도 1에서 참조부호 ‘15’는 가정이나 산업시설에서 실제 사용되는 용수 배출구를 나타낸 것으로, 밸브(13)는 실내에 위치한 용수 배관을 분기하여 설치된 배관에 설치될 수 있으며, 밸브(13)에서 배출되는 물은 재활용이 가능하도록 회수 용기(16) 등에 수집될 수도 있다.

상기 제어부(14)는 온도 검출 센서(12)에서 검출되는 용수 배관 내 물의 온도에 대한 정보를 제공받고, 이 물의 온도 변화를 파악하여 용수 배관 내 물의 결빙 시점을 판단할 수 있다.

본 발명의 발명자는 반복적인 실험을 통해, 용수 배관 내 물의 온도와 물의 결빙 시점의 관계를 파악하였다. 본 발명의 발명자들의 실험에 의하면, 용수 배관 내 물의 온도는, 용수 배관의 주변 온도에 따라 지속적으로 하강하던 중, 결빙이 이루어지기 직전 약 1 초 내지 5분 동안 0.3 내지 5 ℃의 온도 상승이 발생함을 확인하였다. 온도 상승이 이루어지는 시간 간격과 온도 상승의 폭은 주변 환경의 온도, 용수 배관 내 물에 포함된 불순물 농도, 용수 배관의 직경, 용수 배관의 재질 등에 따라 달라질 수 있다.

또한, 본 발명의 발명자들의 실험에 의해 판단된 물의 온도와 결빙 시점의 또 다른 관계로서, 물의 온도가 하강하던 중 결빙되기 직전 물의 온도 하강이 중단되고 일정한 온도를 일정 시간 동안 유지하는 현상이 발견되었다. 이 때, 결빙이 발생하기 위해 물이 일정 시간 동안 유지되는 온도는 적어도 + 2℃ 이하였다.

이러한 결빙 전 용수 배관 내 물의 온도가 상승하는 현상 및 일정 온도를 유지하는 현상은, 용수 배관 내라는 특수한 환경 조건과, 용수 배관을 흐르는 물의 성분, 물의 온도 하강에 따른 부피 팽창, 용수 배관 내 열평형을 이루기 위해 발생하는 대류 현상 등의 다양한 요인에 기인한 것으로 판단되며, 실험적인 방법에 의해 확인된 것이다.

상기 제어부(14)는 이러한 용수 배관 내 물의 결빙 전 온도 상승이 나타나는 현상을 이용하여, 용수 배관 내 물의 온도가 +3 ℃ 이하이고 지속적으로 하강하던 중 사전 설정된 기준 시간 간격 동안 사전 설정된 기준 온도 범위로 상승하는 경우 결빙 시점이 도래한 것으로 판단하여, 밸브(13)를 개방하기 위한 제어신호를 밸브(13)로 출력하고, 이에 따라 밸브(13)가 개방되어 물이 배출됨으로써 결빙을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제어부(14)는 용수 배관 내 물의 결빙 전 온도 유지 현상을 이용하여, 용수 배관 내 물의 온도가 사전 설정된 기준 온도(예를 들어, +2 ℃) 이하에서 사전 설정된 기준 시간 간격 동안 일정하게 유지되는 경우, 결빙 시점이 도래한 것으로 판단하여, 밸브(13)를 개방하기 위한 제어신호를 밸브(13)로 출력하고, 이에 따라 밸브(13)가 개방되어 물이 배출됨으로써 결빙을 방지할 수 있다.

한편, 일정량의 물이 배출된 이 후에는 용수 배관 내 물의 온도가 급격히 상승하게 되므로 밸브(13)를 계속 개방 상태로 유지할 필요가 없다.

따라서, 제어부(14)는 사전 설정된 시간 동안만 밸브(13)를 개방하여 설정된양 만큼 물을 배출하고 사전 설정된 시간이 도과하면 밸브(13)가 차단되게 할 수 있다. 다른 예로서, 제어부(14)는 온도 검출 센서부(11)에서 검출된 용수 배관 내 물의 온도를 제공받아, 용수 배관 내 물의 온도가 사전 설정된 온도 이상 상승하면 밸브(13)를 차단시킬 수 있다. 이러한 기법을 통해 동결 방지를 위해 배출되는 물의 불필요한 낭비를 예방할 수 있다.

제어부(14)의 동작 및 그에 따른 작용 효과에 대해서는 후술하는 본 발명의 일 실시형태에 따른 용수 배관 동결 방지 방법에 대한 설명에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시형태는, 동결 발생 장치의 동작 이상이나 동결 발생 장치의 동작에도 불구하고 동결이 발생할 수 있는 이상 상태가 발생하는 경우, 이를 사용자나 관리자에게 경보하고 통보하기 위한 경보부(17) 및 통신부(18)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 제어부(14)에 의해 동결 발생을 위한 밸브(13) 개방이 이루어진 이후 사전 설정된 시간이 도과한 이후에도 용수 배관 내 물의 온도가 상승하지 않는 경우에, 제어부(14)는 경보부(17) 및 통신부(18)를 동작시켜 경보 및 통보를 수행할 수 있다. 경보부(17)는 청각적인 경보를 위해 경보음을 발생시키거나, 시각적인 경보를 위해 경보등을 점멸할 수 있다. 시각적인 경보를 발생시키는 경보부(17)의 예로서, 컬러 엘이디를 사용하여 정상 상태인 경우 녹색 엘이디가 점등되게 하고 이상 상태가 되면 적색 엘이디가 점등되게 하여 사용자나 관리자가 이상 상태를 시각적으로 경보받을 수 있게 할 수 있다.

또한, 통신부(18)는 각종 유무선 통신 방식을 적용하여 경보 메시지 등을 사용자 또는 관리자의 단말로 송신할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 용수 배관 동결 방지 방법을 도시한 흐름도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 용수 배관 동결 방지 방법은, 용수 배관 내 물의 온도를 검출하는 단계(S11)로부터 시작될 수 있다. 용수 배관 내 물의 온도를 검출하는 과정(S11)은, 일반 수도 배관의 경우 계량기(11)에 인접한 용수 배관, 즉 외기에 노출되어 동결이 가장 쉽게 발생할 수 있는 용수 배관 일 영역에 설치된 온도 검출 센서(12)에 의해 이루어질 수 있다. 다른 용도의 배관 역시 외기에 노출되어 동결이 가장 용이하게 이루어질 수 있는 용수 배관 일 영역에 온도 검출 센서(12)를 설치하여 용수 배관 내 물의 온도를 검출하는 것이 바람직하다.

이어, 제어부(14)는 온도 검출 센서(12)에 의해 검출된 용수 배관 내 물의 온도에 대한 정보를 제공받으며, 용수 배관 내 물의 온도가 제1 기준온도 이하인지 판단할 수 있다(S12). 상기 제1 기준온도는 용수 배관 내 물이 동결될 수 있는 판단을 개시하기 위한 온도로서, 예를 들어 +3 ℃ 이하로 설정될 수 있다. 이 제1 기준온도는 용수 배관이 설치된 환경이나 용수 배관의 길이 또는 굵기 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다.

이 단계(S12)에서, 제어부(14)는 용수 배관 내 물의 온도가 제1 기준온도 이하인 경우에는 물의 결빙 시점을 판단하기 위한 이후 단계를 진행하며, 용수 배관 내 물의 온도가 제1 기준온도보다 높은 경우에는 제공 받은 온도 정보를 무시할 수 있다.

이어, 용수 배관 내 물의 온도가 제1 기준온도 이하인 경우, 제어부(14)는 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 사전 설정된 제1 기준시간간격 동안 사전 설정된 기준온도범위 내에서 상승하는지 판단할 수 있다(S13). 예를 들어, 제어부(14)는 사전 설정된 일정한 시간 간격으로 온도 검출 센서(12)로부터 용수 배관 내 물의 온도에 대한 정보를 제공받을 수 있으며, 일정한 시간 간격으로 제공받은 온도 정보를 분석하여 물의 온도가 하강 중임을 확인하고 나아가 하강 중이던 물의 온도가 다시 상승하는 것을 확인할 수 있다. 제어부(14)의 판단에 사용되는 제1 기준시간간격과 기준온도범위는 주변 환경이나 온도가 상승하는 시점의 물의 온도에 따라 다르게 설정될 수 있다.

이어, 제어부(14)에 의해 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 사전 설정된 기준 시간 간격 동안 사전 설정된 기준 온도 범위에서 상승한 것으로 판단된 경우(S13), 현재 사용자에 의해 용수가 사용 중인지를 판단하여(S15) 용수가 사용 중이지 않으면(S15), 온도 검출 센서(12)를 통과한 물이 흐르는 용수 배관에 설치된 밸브(13)를 개방할 수 있다(S16). 사용자에 의해 용수가 사용 중인지를 판단하는 과정(S15)은 온도 검출 센서(11)에서 검출되는 물의 온도를 이용하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 온도 검출 센서(11)에서 검출되는 물의 온도가 +10 ℃ 이상의 온도 상승이 이루어지면 용수가 사용중인 것으로 판단할 수 있다. 이러한 밸브(13)의 개방을 통해, 계량기(11)에 연결된 용수 배관 내 물이 결빙되기 이전에 용수 배관 내 물을 배출하게 함으로써, 물이 결빙되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제어부(14)에 의해 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 사전 설정된 기준 시간 간격 동안 사전 설정된 기준 온도 범위에서 상승하지 않은 것으로 판단된 경우(S13), 제어부(14)는 사전 설정된 제2 기준시간간격 동안 사전 설정된 제2 기준온도(예를 들어, +2 ℃) 이하에서 물의 온도가 일정하게 유지되는 것으로 판단하고(S14), 용수가 사용 중이지 않은 상태이면(S15), 이러한 밸브(13)의 개방을 통해, 계량기(11)에 연결된 용수 배관 내 물이 결빙되기 이전에 용수 배관 내 물을 배출하게 함으로써, 물이 결빙되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 제어부(14)는, 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 제1 기준시간간격 동안 기준온도범위 내에서 상승이 이루어짐을 확인하여 동결 방지를 위해 밸브를 개방하거나, 용수 배관 내 물의 온도가 제2 기준시간간격 동안 사전 설정된 제2 기준온도 이하에서 일정하게 유지되는 경우 동결 방지를 위해 밸브를 개방하는 두가지의 동결 판단 기법을 적용하여 동결을 방지할 수 있다.

도 2의 실시형태에서는, 단계(S13)의 조건이 만족하지 않는 경우 단계(S14)의 조건을 고려하는 것으로 도시하고 있으나, 다른 실시형태에서는 단계(S14)의 조건을 먼저 고려한 이후 단계(S13)의 조건을 고려할 수 있으며, 병렬적으로 단계(S13) 및 단계(S14)의 조건을 동시에 고려하여 둘 중의 하나의 조건이 성립하는 경우 동결이 발생하는 것으로 판단하여 그 이후의 단계들을 실시하게 할 수 있다.

이어, 밸브(15)의 개방 이후 일정 시간이 도과하면(S17) 용수 배관 내 물의 온도가 충분히 상승할 수 있으므로, 제어부(14)는 사전 설정된 개방 시간 동안 밸브(13)를 개방한 이후 밸브(13)를 차단하여(S20) 사전 설정된 양 만큼 물이 배출되게 할 수 있다. 이 과정에서, 밸브(13)를 차단하는 과정(S20)을 수행하기 이전에, 제어부(14)는 밸브를 개방한 이후에 검출된 물의 온도를 확인하고 물의 온도가 제1 기준온도 이상 상승했는지 확인하는 과정(S19)을 수행할 수 있다. 제어부(14)는 사전 설정된 시간 동안 밸브를 개방한 이후에도 물의 온도가 제1 기준온도 이상 상승하지 않은 경우에 밸브(13)를 개방한 상태를 계속 유지하게 할 수 있다. 이에 더하여, 제어부(14)는 밸브(13) 개방 이후 설정된 개방시간을 도과하여 물의 온도를 판단한 회수를 카운트하여, 사전 설정된 개방시간이 사전 설정된 회수(예를 들어, 3회) 이상 도과한 경우에도 물의 온도가 제1 기준온도 이상 상승하지 않은 경우에는, 용수 배관 또는 용수 배관의 동결 방지 시스템에 이상 상태가 발생한 것으로 판단하여 경보부(17)를 통해 경보음이나 경보 점멸등을 이용하여 사용자에게 경보하고, 통신부(18)를 통해 사용자의 단말기로 이상 상태 발생을 통보할 수 있다(S21).

한편, 제어부(14)는 밸브(13)가 개방된 상태인 경우에도 온도 검출 센서(12)를 통해 물의 온도를 검출하고, 사전 설정된 개방 시간이 도과하기 이전에 물의 온도가 사전 설정된 제3 기준온도(예를 들어, + 10 ℃) 이상 상승하였는지 판단하여(S18), 물의 온도가 제3 기준온도 이상 상승한 경우에 밸브를 차단할 수 있다(S20).

개방된 밸브를 다시 차단한 이후, 본 발명의 일 실시형태는 전술한 용수 배관 내 온도 검출을 통한 밸브 개방 시점 판단을 위한 과정들을 반복할 수 있다.

이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태는, 용수 배관 내 결빙이 이루어지는 시점을 판단하여 실내에 위치한 밸브를 개방하여 용수 배관 내 물을 배출함으로써 용수 배관 내 물의 온도를 빙점 이상으로 유지할 수 있다. 이를 통해, 용수 배관의 동결을 사전에 예방할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에서는 밸브를 사전 설정된 시간 동안만 개방하거나, 용수 배관 내 물의 온도를 검출하여 일정 온도가 될 때까지만 용수 배관 내 물을 배출하므로 동파 방지를 위해 배출되는 물의 양을 절약할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태는, 용수 배관의 동결을 방지하기 위해 별도의 전기 열선과 같은 발열체를 사용하지 않으므로 화재의 위험이 없으며 추가적인 전력 소모도 발생하지 않는다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

11: 계량기 12: 온도 검출 센서
13: 밸브(솔레노이드 밸브) 14: 제어부
17: 경보부 18: 통신부

Claims

용수 배관 내 물의 온도를 검출하는 온도 검출 센서;
상기 온도 검출 센서를 통과한 물이 흐르는 용수 배관에 설치되는 밸브; 및
상기 온도 검출 센서부에 의해 검출된 물의 온도에 따라 용수 배관 내 물의 결빙 시작 여부를 판단하고, 결빙이 시작된 것으로 판단한 경우 상기 밸브를 개방하도록 상기 밸브를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는, 사전 설정된 시간 간격마다 상기 온도 검출 센서로부터 물의 온도를 제공받아, 상기 용수 배관 내 물의 온도가 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 사전 설정된 제1 기준시간간격 동안 사전 설정된 기준 온도범위 내에서 상승하면 상기 용수 배관 내 물의 결빙이 시작된 것으로 판단하거나, 또는 상기 용수 배관 내 물의 온도가 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 사전 설정된 제2 기준시간간격 동안 사전 설정된 제2 기준온도 이하에서 일정하게 유지되면 상기 용수 배관 내 물의 결빙이 시작된 것으로 판단하여 상기 밸브의 개방을 결정하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 장치.
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제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 밸브를 개방한 이후 사전 설정된 개방시간이 도과된 이후 상기 밸브를 차단하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 밸브를 개방한 이후 사전 설정된 개방시간이 도과된 이후, 상기 온도 검출 센서에서 검출된 물의 온도가 상기 제1 기준온도 이상인 경우 개방된 상기 밸브를 차단하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 밸브를 개방한 이후 사전 설정된 개방시간이 도과하기 전에, 상기 온도 검출 센서부에서 검출된 물의 온도가 사전 설정된 제3 기준온도 이상인 경우 개방된 상기 밸브를 차단하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 장치.
제4항에 있어서,
이상 상태를 경보하기 위한 경보부 및 상기 이상 상태를 사용자 단말로 통보하기 위한 통신부를 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 밸브의 개방 이후 상기 사전 설정된 개방 시간이 도과한 이후에 상기 온도 검출 센서에서 검출된 물의 온도가 상기 제1 기준온도 미만인 경우 상기 경보부 및 상기 통신부를 동작시켜 이상 상태를 경보 및 통보하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 장치.
제1항에 있어서,
상기 밸브는 전기 신호에 의해 동작하는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 장치.
온도 검출 센서를 이용하여 용수 배관 내 물의 온도를 검출하는 단계;
상기 용수 배관 내 물의 온도가 사전 설정된 제1 기준온도 이하인지 판단하는 단계;
상기 용수 배관 내 물의 온도가 상기 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 사전 설정된 제1 기준시간간격 동안 사전 설정된 기준 온도 범위에서 상승하는지 판단하는 제1 판단 단계;
상기 용수 배관 내 물의 온도가 상기 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 용수 배관 내 물이 온도가 하강하던 중 사전 설정된 제2 기준시간간격 동안 사전 설정된 제2 기준온도 이하에서 일정하게 유지되는지 판단하는 제2 판단 단계;
상기 제1 판단 단계에서 상기 용수 배관 내 물의 온도가 하강하던 중 상기 제1 기준시간간격 동안 상기 기준 온도 범위에서 상승하거나, 상기 제2 판단 단계에서 상기 용수 배관 내 물이 온도가 하강하던 중 상기 제2 기준시간간격 동안 상기 제2 기준온도 이하에서 일정하게 유지되는 경우, 상기 온도 검출 센서를 통과한 물이 흐르는 용수 배관에 설치된 밸브를 개방하는 단계
를 포함하는 용수 배관 동결 방지 방법.
제9항에 있어서,
상기 밸브가 개방된 후 사전 설정된 개방시간이 도과되면 개방된 상기 밸브를 차단하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 방법.
제9항에 있어서,
상기 밸브가 개방된 후 사전 설정된 개방시간이 도과되면 상기 용수 배관 내 물의 온도를 검출하고, 검출된 물의 온도가 상기 제1 기준온도 이상인 경우 개방된 상기 밸브를 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 방법.
제9항에 있어서,
상기 밸브가 개방된 후 사전 설정된 개방시간이 도과하기 전에, 상기 용수 배관 내 물의 온도를 검출하고, 검출된 물의 온도가 사전 설정된 제3 기준온도 이상인 경우 개방된 상기 밸브를 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 방법.
제9항에 있어서,
상기 밸브가 개방된 후 사전 설정된 개방시간이 도과되면 상기 용수 배관 내 물의 온도를 검출하고, 검출된 물의 온도가 상기 제1 기준온도 미만인 경우, 이상 상태를 경보 및 통보하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 방법.
제9항에 있어서,
상기 밸브는 전기 신호에 의해 동작하는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 용수 배관 동결 방지 방법.