KR101801740B1

KR101801740B1 - 동파 방지 밸브

Info

Publication number: KR101801740B1
Application number: KR1020170089367A
Authority: KR
Inventors: 박은애
Original assignee: 주식회사 우성피엔에프
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2017-12-28

Abstract

동파 방지 밸브가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 유입구 및 유출구를 구비하고 유체의 유동 경로를 제공하는 밸브 바디; 상기 밸브 바디 내측에 배치되어 유체의 유동 압력에 따라 전후 이동 가능한 볼; 상기 볼을 유체의 유동 방향과 대향되는 방향으로 탄성 지지하는 스프링; 상기 밸브 바디 내측에 배치되어 상기 볼의 이동에 의해 개폐되는 밸브 시트; 및 상기 밸브 바디의 내벽에 장착되며, 탄성 변형되어 내부 유체의 동결에 따른 부피 팽창을 수용하는 탄성 슬리브를 포함하되, 상기 탄성 슬리브는, 전단의 제1단턱과, 후단의 제2단턱을 구비되고, 전후단이 개방된 원통형으로 형성되어 내벽과 외벽이 구비되되, 상기 내벽은 상기 밸브 바디의 내벽과 동일면을 형성하며, 상기 내벽과 상기 외벽 사이에는, 전후 방향으로 이격 배치되는 복수의 공간과, 상기 복수의 공간을 구획하는 복수의 벽이 구비되되, 상기 각 공간은 전후 방향의 폭보다 반경 방향의 두께가 크게 형성되고, 상기 각 벽은 전후 방향의 폭이 상기 각 공간의 전후 방향의 폭보다 작게 형성되는, 동파 방지 밸브가 제공될 수 있다.

Description

동파 방지 밸브 {ANTI-FREEZE VALVE}

본 발명은 동파 방지 밸브에 관한 것이다.

실외 설치된 배관 설비는 동절기 등 기온이 영하로 낮아진 환경에서 동파 위험을 가지고 있다. 내부에 남아 있는 유체(물)가 동결되어 부피가 팽창됨에 따라 배관이나 밸브 등이 팽창 압력을 견디지 못하고 파손되는 것이다. 사계절의 온도 변화가 큰 환경적 조건을 가진 경우, 이러한 동파 현상은 보다 빈번하게 발생될 수 있다. 따라서 종래부터 수도 배관 등을 중심으로 동파 방지를 위한 다양한 방안들이 모색되어져 왔다.

가장 일반적으로 사용되는 방법은 배관이나 밸브 등에 보온재를 설치하는 것이다. 이러한 보온재는 차가운 외기로부터 배관 설비를 단열시켜 내부의 유체가 동결되는 것을 방지하는 수단으로 사용된다. 일 예로, 등록실용신안공보 제20-0301455호(발명의 명칭: 수도계량기의 동파방지용 보온덮개)는 보온재의 일종인 보온덮개로 실외 노출된 수도계량기를 감싸 동파를 방지하는 방안을 개시하고 있다. 그러나 보온재는 동결을 예방하는 차원의 수단에 불과하며, 동결이 발생된 경우 직접적으로 배관 설비 등을 보호하는 기능까지 갖추고 있진 못하다. 또한, 보온재 자체도 완전한 동결 방지 수단은 아니기 때문에, 실제로 보온재가 설치되었음에도 불구하고 동결이 발생되는 경우가 빈번하다. 이와 같이 일단 동결이 발생되면, 보온재는 더 이상 동파에 대한 보호 수단으로 기능하기 어렵다.

동파 방지를 위한 다른 방법으로는 배관이나 밸브 등에 유체가 흐르는 상태를 유지시켜 동결을 방지하는 것이다. 즉, 저온의 환경 조건이 되면, 배관 설비를 통해 미량의 유체가 흐르도록 하여 동결을 방지하는 것이다. 이와 같은 방식은 가정 등에서 동절기에 실외의 수도 배관을 미량 개방하여 두는 것과 같이 수동으로 이뤄질 수도 있으나, 근래에는 배관 설비의 내부 온도를 측정하고 설정 온도 이하에서 배관 등을 미량 개방하는 자동화된 장치로도 고안되고 있다. 일 예로, 공개특허공보 제10-2014-0063132호(발명의 명칭: 동파방지밸브)에서는 형상기억합금을 사용하여 유체의 흐름을 지속되게 하는 방법을 제안한 바 있다. 다만, 이러한 방식은 불필요하게 미량의 유체를 흘려보내게 되므로 자원 관리 측면에서 바람직하지 않은 측면이 있다.

좀 더 능동적인 동파 방지 방법으로는, 동결 가능성이 있는 배관이나 밸브 내부의 유체를 외부로 능동적 배수시키는 방법이나, 발열부재를 이용해 내부의 유체가 동결되지 않도록 가열하는 방법 등이 알려져 있다. 후자의 경우 외기나 유체의 온도에 따라 히팅코일과 같은 발열부재를 가동하여 동결을 방지하는 것으로, 등록특허공보 제10-1742194호(발명의 명칭: 동파방지용 T형 게이트밸브) 등에서 채용한 바 있다. 단, 이와 같은 능동적 방식들은 전기 등의 에너지 소모가 불가피하며, 설비 비용 또한 증가시키는 문제를 가지고 있다. 또한, 배관 설비 내부에 부가적 구성들이 다수 포함되기 때문에 설치상에 많은 제약이 뒤따르게 되며, 파손이나 고장에도 취약한 면이 있다. 이러한 문제들로 인해 위의 능동적 방식들은 현실적으로 널리 채용되고 있지는 못하다.

등록실용신안공보 제20-0301455호(2003년 1월 6일 등록) 공개특허공보 제10-2014-0063132호(2014년 5월 27일 등록) 등록특허공보 제10-1742194호(2017년 5월 25일 등록)

본 발명의 실시예들은 내부 유체의 동결로 인한 동파를 방지할 수 있는 동파 방지 밸브를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 외부 에너지 소모나 불필요한 자원 낭비를 최소화할 수 있는 동파 방지 밸브를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 저비용으로 구현 가능한 동파 방지 밸브를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유입구 및 유출구를 구비하고 유체의 유동 경로를 제공하는 밸브 바디; 상기 밸브 바디 내측에 배치되어 유체의 유동 압력에 따라 전후 이동 가능한 볼; 상기 볼을 유체의 유동 방향과 대향되는 방향으로 탄성 지지하는 스프링; 상기 밸브 바디 내측에 배치되어 상기 볼의 이동에 의해 개폐되는 밸브 시트; 및 상기 밸브 바디의 내벽에 장착되며, 탄성 변형되어 내부 유체의 동결에 따른 부피 팽창을 수용하는 탄성 슬리브를 포함하되, 상기 탄성 슬리브는, 전단의 제1단턱과, 후단의 제2단턱을 구비되고, 전후단이 개방된 원통형으로 형성되어 내벽과 외벽이 구비되되, 상기 내벽은 상기 밸브 바디의 내벽과 동일면을 형성하며, 상기 내벽과 상기 외벽 사이에는, 전후 방향으로 이격 배치되는 복수의 공간과, 상기 복수의 공간을 구획하는 복수의 벽이 구비되되, 상기 각 공간은 전후 방향의 폭보다 반경 방향의 두께가 크게 형성되고, 상기 각 벽은 전후 방향의 폭이 상기 각 공간의 전후 방향의 폭보다 작게 형성되는, 동파 방지 밸브가 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유체의 유동 경로를 제공하는 밸브 바디; 상기 밸브 바디 내측에 배치되어 유체의 유동 압력에 따라 전후 이동되는 볼; 상기 볼을 유체의 유동 방향과 대향되는 방향으로 탄성 지지하는 스프링; 상기 밸브 바디 내측에 배치되어 상기 볼의 이동에 의해 개폐되는 밸브 시트; 및 상기 밸브 바디의 내벽에 장착되며, 탄성 변형되어 내부 유체의 동결에 따른 부피 팽창을 수용하는 탄성 슬리브를 포함하되, 상기 탄성 슬리브는, 전단의 제1단턱과, 후단의 제2단턱이 구비되고, 전후단이 개방된 원통형으로 형성되어 내벽과 외벽이 구비되되, 상기 내벽은 상기 밸브 바디의 내벽과 동일면을 형성하고, 상기 외벽은 전후 방향의 중앙 부위를 중심으로 볼록하게 돌출된 곡면으로 형성되며, 상기 제1단턱 및 상기 제2단턱과 인접하도록 전후 방향 양단부에 소정 범위 형성된 비변형 영역과, 상기 비변형 영역의 단부로부터 전후 방향 중앙 부위를 향해 소정 범위 형성된 제1변형 영역과, 전후 방향의 중앙 부위에 소정 범위 형성된 제2변형 영역이 구비되되, 상기 제1변형 영역에는 전후로 이격된 복수의 제1공간이 형성되고, 상기 제2변형 영역에는 전후로 이격된 복수의 제2공간이 형성되며, 상기 각 제1공간의 전후 방향의 폭은 상기 각 제2공간의 전후 방향의 폭보다 작게 형성되는 동파 방지 밸브가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 동파 방지 밸브는 밸브 바디 내측에 구비되는 탄성 슬리브를 구비하고, 탄성 슬리브의 변형에 의해 내부 유체의 동결에 따른 부피 변화를 수용함으로써, 동절기 등에도 밸브 바디 등의 동파를 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 동파 방지 밸브는 탄성 슬리브가 밸브 바디 내측에 배치되어 외부로 별도의 구조물 등이 노출되지 않으며, 탄성 슬리브의 부가를 통해 종래 체크 밸브 등에서 비교적 쉽게 적용 가능한 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 동파 방지 밸브는 탄성 슬리브 자체의 탄성 변형을 이용한 것으로 별도의 외부 전원이나 특별한 관리가 요구되지 않으며, 탄성 슬리브 또한 비교적 저가로 제작이 가능하여 저비용으로 구현 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동파 방지 밸브의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 탄성 슬리브의 단면 확대도이다.
도 3은 도 2에 도시된 탄성 슬리브의 개략적인 단면 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 동파 방지 밸브의 작동도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동파 방지 밸브의 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 탄성 슬리브의 단면 확대도이다.
도 7은 도 5에 도시된 동파 방지 밸브의 작동도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동파 방지 밸브(100)의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 동파 방지 밸브(100)는 밸브 바디(110)를 포함할 수 있다. 밸브 바디(110)는 일단에 유입구(111)와 타단의 유출구(112)를 구비할 수 있다. 밸브 바디(110)는 유입구(111)로부터 유출구(112)에 이르는 유체의 유동 경로를 형성할 수 있다. 유체는 유입구(111)를 통해 밸브 바디(110) 내부로 유입되어 유출구(112)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

필요에 따라, 밸브 바디(110)는 유입구(111) 측 단부에 형성되는 제1플랜지(113)와, 유출구(112) 측 단부에 형성되는 제2플랜지(114)를 구비할 수 있다. 제1, 2플랜지(113, 114)는 밸브 바디(110)와 다른 배관과의 연결 수단을 제공할 수 있다.

밸브 바디(110)는 유입구(111) 및 유출구(112)가 개방되고 유체의 유동 방향을 따라 소정 길이 연장 형성된 원통형으로 형성될 수 있다. 원통형의 밸브 바디(110)는 내벽(116)과 외벽(115)을 구비할 수 있다. 밸브 바디(110)는 내벽(116)과 외벽(115) 간에 소정의 두께를 가질 수 있다.

본 실시예의 동파 방지 밸브(100)는 밸브 바디(110) 내측에 배치되는 볼(120)을 포함할 수 있다. 볼(120)은 밸브 바디(110) 내측에서 유체의 유동 방향을 따라 이동될 수 있다. 다시 말하면, 볼(120)은 밸브 바디(110) 내측에서 유입구(111) 또는 유출구(112) 측을 향해 소정 범위 이동될 수 있다. 볼(120)은 유체 압력에 따라 이동되어 동파 방지 밸브(100)를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있다.

볼(120)은 밸브 바디(110) 내측의 소정 영역(S)에서 이동될 수 있다. 편의상 본 명세서에서는 볼(120)이 배치되어 이동 가능한 밸브 바디(110) 내측의 일부 영역(S)을 이동 영역(S)으로 지칭하기로 한다. 이에 의하면, 볼(120)은 이동 영역(S) 내에서 유입구(111) 또는 유출구(112) 측을 향해 전후로 이동될 수 있다. 이동 영역(S)은 볼(120)이 이동 가능한 최대 범위로, 밸브 시트(140)에서 지지턱(117)까지의 영역으로 정의될 수 있다.

본 실시예의 동파 방지 밸브(100)는 볼(120)을 탄성 지지하는 스프링(130)을 포함할 수 있다. 스프링(130)은 밸브 바디(110) 내측에 배치되어 유입구(111) 측을 향해 볼(120)을 탄성 지지할 수 있다. 이에 의해, 스프링(130)은 유체의 압력이 작용되지 않는 상태에서 밸브 시트(140)에 밀착 접촉될 수 있다. 볼(120)의 전후 이동은 유입구(111)로 유입되는 유체의 압력과 스프링(130)의 탄성력 간 균형에 의해 이뤄질 수 있다. 스프링(130)은 전단이 볼(120)에 체결되고, 후단이 밸브 바디(110) 내측의 지지턱(117)에 지지되어 볼(120)을 탄성 지지할 수 있다.

본 실시예의 동파 방지 밸브(100)는 밸브 시트(140)를 포함할 수 있다. 밸브 시트(140)는 밸브 바디(110)의 내측에 배치되어 볼(120)과 밀착 접촉될 수 있다. 볼(120)은 스프링(130)에 의해 밸브 시트(140)에 밀착되어 동파 방지 밸브(100)를 폐쇄시키거나, 유체 압력에 의해 밸브 시트(140)로부터 이격되어 동파 방지 밸브(100)를 개방시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 볼(120)의 이동 영역(S)은 밸브 시트(140)로부터 지지턱(117)에 이르는 영역으로 정의될 수 있다.

이상과 같은 동파 방지 밸브(100)는 통상의 체크 밸브와 동일 또는 유사하게 기능할 수 있다. 즉, 유입구(111)로부터 유출구(112)로 향하는 유체의 흐름에 대하여 개방될 수 있으며, 반대로 유출구(112)로부터 유입구(111)로 향하는 유체의 흐름에 대하여는 폐쇄될 수 있다. 동파 방지 밸브(100)의 개도는 유입구(111)로 유입되는 유체의 압력과 스프링(130)의 탄성력 간 균형에 의해 조절될 수 있다.

한편, 본 실시예의 동파 방지 밸브(100)는 동파 방지를 위한 탄성 슬리브(150)를 더 포함할 수 있다. 탄성 슬리브(150)는 밸브 바디(110)의 내벽(116)에 인입 설치될 수 있다. 탄성 슬리브(150)는 유체의 유동 방향을 따라 소정 길이 연장 형성되어 밸브 바디(110) 내측의 소정 범위에 설치될 수 있다. 바람직하게, 탄성 슬리브(150)는 밸브 바디(110) 내측의 이동 영역(S)에 설치될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 탄성 슬리브(150)의 단면 확대도이다. 도 3은 도 2에 도시된 탄성 슬리브(150)의 개략적인 단면 사시도이다.

도 2 및 3을 참조하면, 탄성 슬리브(150)는 전단 및 후단이 개방된 원통체의 형태로 형성될 수 있다. 탄성 슬리브(150) 전단은 유입구(111) 측을 향해 배치될 수 있으며, 후단은 유출구(112) 측을 향해 배치될 수 있다. 원통형의 탄성 슬리브(150)는 내벽(151) 및 외벽(152)을 구비할 수 있다. 또한, 탄성 슬리브(150)는 내벽(151)과 외벽(152) 간에 소정의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게, 탄성 슬리브(150)의 내벽(151)은 밸브 바디(110)의 내벽(116)과 동일 평면을 형성할 수 있으며, 탄성 슬리브(150)의 두께는 밸브 바디(110)의 두께보다 소정 정도 작게 형성될 수 있다.

탄성 슬리브(150) 전단에는 제1단턱(153)이 구비될 수 있다. 또한, 탄성 슬리브(150) 후단에는 제2단턱(154)이 구비될 수 있다. 제1, 2단턱(153, 154)은 각각 탄성 슬리브(150)의 전후단에서 밸브 바디(110) 내벽(116)에 결합되어 탄성 슬리브(150)가 밸브 바디(110) 내측에 고정 지지될 수 있도록 한다.

탄성 슬리브(150)의 외벽(115)과 내벽(116) 사이에는 복수의 공간(155)이 형성될 수 있다. 공간(155)은 외벽(115)과 내벽(116) 사이의 탄성 슬리브(150) 내부에 마련된 빈 공간으로 형성될 수 있다. 공간(155)은 전후 방향의 폭(W1)과 반경 방향의 두께(D1)를 가질 수 있다. 또한, 공간(155)은 원통형의 탄성 슬리브(150)에 대해 원주 방향으로 연장 형성될 수 있다. 복수의 공간(155)은 전후 방향으로 소정 간격 이격 배치될 수 있다.

전후로 인접한 2개의 공간(155)은 벽(156)에 의해 구획될 수 있다. 다시 말하면, 탄성 슬리브(150)는 내부에 복수의 공간(155)을 구획하는 복수의 벽(156)을 구비할 수 있다. 복수의 벽(156)은 전후 방향으로 소정 간격 이격 배치될 수 있으며, 이에 의해 전후로 배치된 복수의 공간(155)이 구획될 수 있다. 전후로 인접한 2개의 벽(156) 사이의 간격(W1)은 각 공간(155)의 전후 방향 폭(W1)에 대응된다.

복수의 공간(155)은 탄성 슬리브(150) 전단에서 후단에 이르는 전체 영역 중 일부 또는 전부에 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 탄성 슬리브(150)의 전단에서 후단에 이르는 전체 영역에 복수의 공간(155)이 형성된 경우를 예시하고 있다. 단, 필요에 따라 복수의 공간(155)을 탄성 슬리브(150)의 일부 영역 등에 제한적으로 형성될 수 있다(도 5 내지 7 참조).

도 2에 도시된 바와 같은 탄성 슬리브(150)의 종단면을 기준으로, 공간(155)은 대략 사각형의 단면을 가질 수 있다. 단, 필요에 따라 공간(155)은 원형 또는 타원형의 단면을 가지거나, 다각형의 단면을 가질 수 있다. 바람직하게, 공간(155)은 전후 방향의 폭(W1)보다 반경 방향의 두께(D1)가 크게 형성될 수 있다. 이는 탄성 슬리브(150)가 유체의 동결시 반경 방향으로 충분히 변형될 수 있도록 하기 위함이다. 단, 폭(W1) 대비 두께(D1)가 지나치게 큰 경우, 정상적인 작동 상태에서 유체의 압력에 의해 탄성 슬리브(150)가 불필요하게 변형될 가능성이 있다. 따라서 보다 바람직하게, 공간(155)은 전후 방향의 폭(W1) 대비 반경 방향의 두께(D1)가 2 내지 3배로 형성될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같은 탄성 슬리브(150)의 종단면을 기준으로, 벽(156)은 전후 방향의 폭(W2)을 가질 수 있다. 바람직하게, 벽(156)의 전후 방향 폭(W2)은 공간(155)의 전후 방향 폭(W1)에 대비하여 0.1 내지 0.3배로 형성될 수 있다. 정상적인 유체 압력에서 탄성 슬리브(150)의 불필요한 변형을 방지하는 한편, 내부 유체의 동결시엔 탄성 슬리브(150)가 적절히 변형될 수 있도록 하기 위함이다.

벽(156)에는 전후 방향으로 제1유통로(157)가 관통 형성될 수 있다. 또는, 탄성 슬리브(150)는 각 벽(156)을 전후 방향으로 관통하는 복수의 제1유통로(157)를 구비할 수 있다. 제1유통로(157)는 전후로 인접한 2개의 공간(155) 사이에서 공기의 유통 경로를 제공할 수 있다.

또한, 탄성 슬리브(150)는 하나 이상의 제2유통로(158)를 구비할 수 있다. 제2유통로(158)는 복수의 공간(155) 중 어느 하나의 공간(155)과 연통되도록 탄성 슬리브(150)의 외벽(152)으로부터 상기의 공간(155)을 향해 관통 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 하나의 제2유통로(158)가 대략 중앙 부위에 배치된 공간(155)에 연통되도록 형성된 경우를 예시하고 있다.

전술한 도 1을 참조하면, 밸브 바디(110)에는 제2유통로(158)와 연통되는 배기구(118)가 마련될 수 있다. 배기구(118)는 밸브 바디(110)의 외벽(115)으로부터 상기 제2유통로(158)를 향해 관통 형성되어 외기로의 유통 경로를 제공할 수 있다.

상기와 같은 제1, 2유통로(157, 158) 및 배기구(118)는 탄성 슬리브(150)의 변형시 공간(155)의 공기가 외기로 배출될 수 있도록 한다. 탄성 슬리브(150)의 변형시 각 공간(155)의 공기가 제1유통로(157)를 통해 이동되어, 제2유통로(158)가 연통된 중앙의 공간(155)으로 모이게 되며, 포집된 공기가 중앙의 공간(155)에서 제2유통로(158) 및 배기구(118)를 통해 외기로 배출될 수 있다.

한편, 탄성 슬리브(150)는 탄성 변형이 가능한 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게, 탄성 슬리브(150)는 고무 재질로 형성될 수 있다. 이와 같은 탄성 슬리브(150)는 내부 유체의 동결시 탄성 변형되어 팽창된 부피를 수용함으로써 밸브 바디(110)의 동파를 방지할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 동파 방지 밸브(100)의 작동도이다.

도 4는 동절기 등에 외기 온도가 낮아져 내부에 잔여하는 유체가 동결된 경우를 가정한 것이다. 도 4를 참조하면, 내부의 유체가 동결되는 경우, 유체는 밸브 바디(110) 내에서 부피가 팽창될 수 있다. 이는 내부 유체의 동결에 따른 동파의 주된 원인이다. 그러나 본 실시예의 동파 방지 밸브(100)는 동결에 따른 부피 팽창에 대응하여 탄성 슬리브(150)가 변형됨으로써 종래와 같은 동파를 방지할 수 있다.

좀 더 구체적으로, 내부의 유체가 동결되어 부피가 팽창되면, 이로 인해 탄성 슬리브(150)에 반경 방향의 압력이 작용되게 된다. 이때, 본 실시예의 탄성 슬리브(150)는 변형이 가능한 탄성 재질로 이뤄지며, 내부에 복수의 공간(155)이 형성되어 있기 때문에, 상기의 작용 압력에 대응하여 반경 방향 외측으로 소정 정도 탄성 변형되게 된다. 즉, 내부 유체의 동결에 따른 부피 팽창이 탄성 슬리브(150)의 변형에 의해 수용될 수 있다. 따라서 내부 유체의 팽창에도 불구하고 밸브 바디(110) 등은 파손으로부터 보호될 수 있다.

한편, 외기 온도의 상승 등으로 동결된 유체가 녹으면, 탄성 슬리브(150)는 다시 도 1과 같은 원래의 형태로 복귀되어 동결 이전의 상태와 동일한 상태가 될 수 있다.

또한, 전술한 도 1을 참조하면, 내부 유체가 동결되지 않은 정상 작동 상태에서는 기존의 체크 밸브 등과 동일하게 작동될 수 있다. 이 경우, 탄성 슬리브(150) 내벽(151)에 작용되는 유체의 압력은 탄성 슬리브(150) 내부에 마련된 복수의 벽(156)에 의해 지지될 수 있으며, 탄성 슬리브(150)는 내벽(151)이 밸브 바디(110) 내벽(116)과 동일 평면을 이루며 유체의 유동 통로를 형성할 수 있다. 유체의 동결 팽창에 의한 압력과 유체의 유동 압력 간에는 편차가 있기 때문에, 전술한 공간(155) 및 벽(156)의 폭이나 두께를 통해 이와 같은 탄성 슬리브(150)의 미변형 상태가 유지될 수 있다. 나아가, 탄성 슬리브(150)가 배치되는 이동 영역(S)은 유체가 볼(120) 주위를 빠르게 돌아 나가며 유동되기 때문에, 정상 상태에서 유체 압력에 의한 탄성 슬리브(150)의 변형이 보다 최소화될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동파 방지 밸브(200)의 개략도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 동파 방지 밸브(200)는 밸브 바디(210), 볼(220), 밸브 시트(240) 및 스프링(230)을 포함할 수 있으며, 이들 구성은 전술한 실시예의 밸브 바디(110), 볼(120), 밸브 시트(140) 및 스프링(130)과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예의 동파 방지 밸브(200)는 탄성 슬리브(250)를 포함할 수 있다. 이는 전술한 실시예의 탄성 슬리브(150)에 대응된다. 단, 본 실시예의 동파 방지 밸브(200)는 탄성 슬리브(250)의 구체적 구성에 있어 전술한 실시예와 일부 차이점을 가질 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 탄성 슬리브(250)의 단면 확대도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 탄성 슬리브(250)는 전후 방향을 따라 복수의 영역(P1, P2, P3)으로 구분될 수 있다. 구체적으로, 탄성 슬리브(250)는 비변형 영역(P1), 제1변형 영역(P2) 및 제2변형 영역(P3)을 포함할 수 있다.

비변형 영역(P1)은 탄성 슬리브(250)의 각 단부로부터 중앙을 향해 소정 범위 형성될 수 있다. 다시 말하면, 비변형 영역(P1)은 탄성 슬리브(250) 전단의 제1단턱(253)으로부터 후방을 향해 소정 범위 형성될 수 있으며, 탄성 슬리브(250) 후단의 제2단턱(254)으로부터 전방을 향해 소정 범위 형성될 수 있다. 비변형 영역(P1)은 내부에 공간을 구비하지 않고 탄성 재질(예컨대, 고무)이 채워진 형태로 형성될 수 있다. 내부 유체의 팽창으로 인한 탄성 슬리브(250)의 변형시 제1, 2단턱(253, 254) 부위가 들뜨거나 밸브 바디(210)의 내벽(216)과 유격이 발생되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 비변형 영역(P1)은 탄성 슬리브(250)의 변형으로 인한 영향이 제1, 2단턱(253, 254) 부위에 미치지 않도록 할 수 있다.

제1변형 영역(P2)은 비변형 영역(P1)의 각 단부로부터 중앙을 향해 소정 범위 형성될 수 있다. 다시 말하면, 제1변형 영역(P2)은 제1단턱(253)에 인접한 비변형 영역(P1)의 후단으로부터 후방을 향해 소정 범위 형성될 수 있으며, 제2단턱(254)에 인접한 비변형 영역(P1)의 전단으로부터 전방을 향해 소정 범위 형성될 수 있다. 제1변형 영역(P2)은 내부 유체의 팽창시 변형이 예정되어 있는 부위로 복수의 제1공간(255a)을 구비할 수 있다. 제1공간(255a)은 외벽(252)과 내벽(251) 사이의 탄성 슬리브(250) 내부에 마련된 빈 공간으로 형성될 수 있다. 제1공간(255a)은 전후 방향으로 소정의 폭(W3)을 가질 수 있으며, 복수의 제1공간(255a)은 복수의 제1벽(256a)에 의해 구획되어 제1변형 영역(P2) 내에서 전후로 이격 배치될 수 있다.

제2변형 영역(P3)은 탄성 슬리브(150)의 중앙 부위에 소정 범위 형성될 수 있다. 제2변형 영역(P3)의 전후로는 전술한 제1변형 영역(P2)이 배치될 수 있다. 탄성 슬리브(250)는 전후 방향 중심을 기준으로 대칭적 구조를 이룰 수 있으며, 각 단부에서 중앙 부위를 향해 비변형 영역(P1), 제1변형 영역(P2) 및 제2변형 영역(P3)이 순차적 배치된 구조로 형성될 수 있다. 제2변형 영역(P3)에는 복수의 제2공간(255b)이 구비될 수 있다. 제2공간(255b)은 탄성 슬리브(250) 내부에 마련된 빈 공간으로, 전후 방향으로 소정의 폭(W4)을 가질 수 있다. 복수의 제2공간(255b)은 복수의 제2벽(256b)에 의해 구획되어 제2변형 영역(P3) 내에서 전후로 이격 배치될 수 있다.

바람직하게, 제1공간(255a)의 전후 방향 폭(W3)은 제2변형 영역(P3)의 전후 방향 폭(W4)보다 소정 정도 작게 형성될 수 있다. 예컨대, 제1공간(255a)의 폭(W3)은 제2변형 영역(P3)의 폭(W4) 대비 0.2 내지 0.5배로 형성될 수 있다. 이는 중앙의 제2변형 영역(P3)에서 상대적으로 많은 변형을 유도하고, 비교적 가장자리에 배치된 제1변형 영역(P2)에서는 변형이 덜 일어나도록 하여, 탄성 슬리브(250)의 변형이 제1, 2단턱(253, 254)에 미치는 영향을 보다 감소시키기 위함이다.

한편, 탄성 슬리브(250)는 내벽(251)이 밸브 바디(210)의 내벽(216)과 동일 평면을 형성하도록 밸브 바디(210) 내벽(216)에 설치될 수 있으며, 전체적으로 전후단이 개방된 원통형을 이룰 수 있다. 또한, 제1, 2벽(256a, 256b)에는 공기의 유통을 위한 제1유통로(257)가 형성될 수 있으며, 복수의 제1, 2공간(255a, 255b) 중 어느 하나와 연통되어 밸브 바디(210)의 배기구(218)와 연통되는 하나 이상의 제2유통로(258)가 구비될 수 있다. 이는 전술한 실시예의 탄성 슬리브(150)와 유사하다.

또한, 탄성 슬리브(250)는 외벽(252) 및 내벽(251)을 구비할 수 있다. 이때, 탄성 슬리브(250)의 외벽(252)은 완만한 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 탄성 슬리브(250)의 외벽(252)은 전후 방향 중앙 부위가 반경 방향 외측을 향해 볼록하게 돌출되는 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 탄성 슬리브(250)의 중앙 부위에 배치된 제2변형 영역(P3)의 반경 방향 두께가 제1변형 영역(P2) 등에 비해 크게 형성될 수 있다. 따라서 탄성 슬리브(250)의 변형에 필요한 제2공간(255b)의 크기가 충분히 확보될 수 있으며, 제2변형 영역(P3)에서 상대적으로 많은 변형이 유도될 수 있다.

도 7은 도 5에 도시된 동파 방지 밸브(200)의 작동도이다.

도 7은 전술한 도 4와 마찬가지로 내부 유체가 동결 팽창되어 탄성 슬리브(250)가 변형된 상태를 도시한 것이다. 이에 대한 전반적인 작동은 도 4를 참조하여 전술한 바와 유사하므로, 본 작동예에서는 탄성 슬리브(250)와 관련된 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.

본 실시예의 탄성 슬리브(250)는 전술한 실시예의 탄성 슬리브(150)에 비해 양단 부위의 변형이 제한되고, 중앙 부위에서의 변형이 유도될 수 있다는 점에서 차이를 가지고 있다. 즉, 본 실시예의 탄성 슬리브(250)는 내부 유체가 동결 팽창하게 되면, 상대적으로 큰 변형 공간이 확보된 중앙의 제2변형 영역(P3)에서 많은 변형이 유도될 수 있으며, 가장자리의 제1변형 영역(P2)에는 변형이 적게 일어나게 된다. 또한, 제1, 2단턱(253, 254)에 인접한 비변형 영역(P1)에는 변형을 위한 공간 등이 형성되지 않아 재질 자체의 탄성 변형을 제외하면 거의 변형이 일어나지 않게 된다. 다시 말하면, 중앙의 제2변형 영역(P3)이 많이 변형되면서 동결 팽창으로 인한 부피 변화를 상당 부분 수용하게 되며, 가장자리로 갈수록 적은 양의 변형만이 발생되는 것이다.

상기와 같은 변형 정도의 차이는 탄성 슬리브(250)가 밸브 바디(210)에 결합된 제1, 2단턱(253, 254)에 변형에 의한 영향이 최소화되도록 하는 효과가 있다. 제1, 2단턱(253, 254) 부위까지 변형의 영향이 미치면, 제1, 2단턱(253, 254)과 밸브 바디(210)의 내벽(216) 사이에 유격이 발생될 수 있기 때문이다. 이러한 유격은 탄성 슬리브(250)와 밸브 바디(210) 간의 결합력을 저하시키거나, 벌어진 틈새로 유체가 침투되는 문제점을 야기할 수 있다. 본 실시예의 경우, 탄성 슬리브(250)의 변형에 편차를 두어 상기와 같은 문제점을 효과적으로 개선할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 동파 방지 밸브(100, 200)는 밸브 바디(110, 210) 내측에 구비되는 탄성 슬리브(150, 250)를 구비하고, 탄성 슬리브(150, 250)의 변형에 의해 내부 유체의 동결에 따른 부피 변화를 수용함으로써, 동절기 등에도 밸브 바디(110, 210) 등의 동파를 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 동파 방지 밸브(100, 200)는 탄성 슬리브(150, 250)가 밸브 바디(110, 210) 내측에 배치되어 외부로 별도의 구조물 등이 노출되지 않으며, 탄성 슬리브(150, 250)의 부가를 통해 종래 체크 밸브 등에서 비교적 쉽게 적용 가능한 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 동파 방지 밸브(100, 200)는 탄성 슬리브(150, 250) 자체의 탄성 변형을 이용한 것으로 별도의 외부 전원이나 특별한 관리가 요구되지 않으며, 탄성 슬리브(150, 250) 또한 비교적 저가로 제작이 가능하여 저비용으로 구현 가능한 이점이 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100, 200: 동파 방지 밸브 110, 210: 밸브 바디
120, 220: 볼 130, 230: 스프링
140, 240: 밸브 시트 150, 250: 탄성 슬리브

Claims

유입구(111) 및 유출구(112)를 구비하고 유체의 유동 경로를 제공하는 밸브 바디(110);
상기 밸브 바디(110) 내측에 배치되어 유체의 유동 압력에 따라 전후 이동되는 볼(120);
3333을 유체의 유동 방향과 대향되는 방향으로 탄성 지지하는 스프링(130);
상기 밸브 바디(110) 내측에 배치되어 상기 볼(120)의 이동에 의해 개폐되는 밸브 시트(140); 및
상기 밸브 바디(110)의 내벽(116)에 장착되며, 탄성 변형되어 내부 유체의 동결에 따른 부피 팽창을 수용하는 탄성 슬리브(150)를 포함하되,
상기 탄성 슬리브(150)는,
전단의 제1단턱(153)과, 후단의 제2단턱(153)이 구비되고,
전후단이 개방된 원통형으로 형성되어 내벽(151)과 외벽(152)이 구비되되, 상기 내벽(151)은 상기 밸브 바디(110)의 내벽(116)과 동일면을 형성하며,
상기 내벽(151)과 상기 외벽(152) 사이에는, 전후 방향으로 이격 배치되는 복수의 공간(155)과, 상기 복수의 공간(155)을 구획하는 복수의 벽(156)이 구비되되, 상기 각 공간(155)은 전후 방향의 폭(W1)보다 반경 방향의 두께(D1)가 크게 형성되고, 상기 각 벽(156)은 전후 방향의 폭(W2)이 상기 각 공간(155)의 전후 방향의 폭(W1)보다 작게 형성되는, 동파 방지 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성 슬리브(150)는,
상기 볼(120)이 배치되는 이동 영역(S)의 범위에서 전후로 연장 형성되고,
상기 각 벽(156)에 관통 형성되어 전후로 인접한 상기 각 공간(155) 간에 공기의 유통 경로를 제공하는 제1유통로(157)와, 상기 복수의 공간(155) 중 어느 하나와 연통되어 상기 제1유통로(157)를 통해 유동된 공기를 상기 밸브 바디(110)의 배기구(118)로 배출시키는 제2유통로(158)를 구비하며,
상기 각 공간(155)은 전후 방향의 폭(W1)이 반경 방향의 두께(D1) 대비 2 내지 3배로 형성되고, 상기 각 벽(156)은 전후 방향의 폭(W2)이 상기 각 공간(155)의 전후 방향의 폭(W1) 대비 0.2 내지 0.5배로 형성되는 동파 방지 밸브.
유체의 유동 경로를 제공하는 밸브 바디(210);
상기 밸브 바디(210) 내측에 배치되어 유체의 유동 압력에 따라 전후 이동되는 볼(220);
상기 볼(220)을 유체의 유동 방향과 대향되는 방향으로 탄성 지지하는 스프링(130);
상기 밸브 바디(210) 내측에 배치되어 상기 볼(220)의 이동에 의해 개폐되는 밸브 시트(240); 및
상기 밸브 바디(210)의 내벽(216)에 장착되며, 탄성 변형되어 내부 유체의 동결에 따른 부피 팽창을 수용하는 탄성 슬리브(250)를 포함하되,
상기 탄성 슬리브(250)는,
전단의 제1단턱(253)과, 후단의 제2단턱(253)이 구비되고,
전후단이 개방된 원통형으로 형성되어 내벽(251)과 외벽(252)이 구비되되, 상기 내벽(251)은 상기 밸브 바디(210)의 내벽(216)과 동일면을 형성하고, 상기 외벽(252)은 전후 방향의 중앙 부위를 중심으로 볼록하게 돌출된 곡면으로 형성되며,
상기 제1단턱(253) 및 상기 제2단턱(253)과 인접하도록 전후 방향 양단부에 소정 범위 형성된 비변형 영역(P1)과, 상기 비변형 영역(P1)의 단부로부터 전후 방향 중앙 부위를 향해 소정 범위 형성된 제1변형 영역(P2)과, 전후 방향의 중앙 부위에 소정 범위 형성된 제2변형 영역(P3)이 구비되되, 상기 제1변형 영역(P2)에는 전후로 이격된 복수의 제1공간(255a)이 형성되고, 상기 제2변형 영역(P3)에는 전후로 이격된 복수의 제2공간(255b)이 형성되며, 상기 각 제1공간(255a)의 전후 방향의 폭(W3)은 상기 각 제2공간(255b)의 전후 방향의 폭(W4)보다 작게 형성되는 동파 방지 밸브.
청구항 3에 있어서,
상기 탄성 슬리브(250)는,
상기 볼(220)이 배치되는 이동 영역(S)의 범위에서 전후로 연장 형성되고,
상기 복수의 제1공간(255a)을 구획하는 복수의 제1벽(256a)과, 상기 복수의 제2공간(255a)을 구획하는 복수의 제2벽(256b)을 구비하되, 상기 각 제1벽(256a) 및 상기 각 제2벽(256b)에는 제1유통로(257)이 형성되고, 상기 복수의 제1, 2공간(255a, 255b) 중 어느 하나와 연통되어 상기 제1유통로(257)를 통해 유동된 공기를 상기 밸브 바디(210)의 배기구(218)로 배출시키는 제2유통로(258)를 구비하며,
상기 각 제1공간(255a)의 전후 방향의 폭(W3)은 상기 각 제2공간(255b)의 전후 방향의 폭(W4) 대비 0.2 내지 0.5배로 형성되는 동파 방지 밸브.