KR101844045B1 - 조립형 동파방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 동파방지장치는 파이프의 외주면에 위치하는 하우징; 하우징의 내부에 위치하고, 전기에너지를 열에너지로 변환하여, 파이프에 열에너지를 전달하는 가열부; 가열부에 전기에너지를 전달하는 자가발전부; 및 자가발전부 및 가열부를 제어하는 제어부를 포함하되, 자가발전부는 유체가 흐르는 유속에너지를 회전에너지로 변환하는 임펠러; 임펠러와 연결되어 임펠러의 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기; 및 발전기에서 변환된 전기에너지를 저장하는 배터리부를 포함한다.

Description

조립형 동파방지장치{ASSEMBLY TYPE ANTI-FREEZING APPARATUS}

본 발명은 조립형 동파방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 겨울철에 기온이 섭씨 영하 5도 이하로 떨어지는 동절기가 2일 이상 지속되면 외기에 노출된 파이프 나 옥상층에 설치한 물탱크, 아파트 또는 단독 주택의 수도 계량기나 수도 계량기 양측에 연결된 수도관 등 집안의 용수와 관련된 시설이 얼어 터지는 동파 현상이 빈번하게 발생된다.

이러한 동파 현상의 전단계는 용수 배관의 어디선가 얼기 시작해서 물의 흐름이 끊기는 것으로 용수가 나오지 않으면 즉시 사용가능하도록 하기 위한 긴급조치가 필요하고, 동파를 방지하기 위해서 노출된 수도관을 보온재를 시공하거나 보온용 헝겊, 헌옷, 천 등을 이용하여 동파를 방지하게 된다.

그러나 수도 계량기와 수도관을 보온하기 위하여 보온재나 보온용 헝겊 등으로 감싸서 보온을 할 때 완벽하게 시공하지 않으면 보온재와 헝겊 등이 수도관에 완전히 밀착되지 않고 공간을 형성하기 때문에, 차가운 공기가 공간으로 스며들면서 온도를 낮추게 되면 수도관 내에 수장된 물이 얼면서 수도 계량기 및 수도 계량기 인근의 수도관을 동파시키는 문제점이 발생함은 물론, 특히 눈 등에 의해 수도관을 감싼 재료가 젖을 가능성이 컸으므로 수도관이 쉽게 얼어 동파되는 일이 흔히 발생하였다.

그뿐만 아니라, 상기와 같이 수도 계량기나 수도관의 동파를 방지하기 위해서는 매년 동절기가 돌아오면 새로운 보온재로 전술한 방법에 의거하여 수도관을 보온하기 때문에 경제적 손실은 물론 매번 분리 및 설치하여야 하는 번거로움이 발생하였고, 또 설치 후에도 미관상 깨끗하지 못한 결점이 있었다.

따라서 최근에는 이러한 문제점을 극복하고자 등록특허공보 제10-1271231호에와 같이 열선이 내장된 재킷을 수도관과 수도 계량기에 둘러싸고 지퍼를 체결하여 외부와 차단되게 한 후 열선에 전원을 인가하여 수도관과 수도 계량기에 열을 공급함으로써 추운 겨울에도 동파를 방지하는 상수도 동파방지 시스템을 제안하였다.

그러나 이러한 종래의 동파방지 커버는 별도의 발전기나 외부로부터의 전원 공급없이 자체적으로 효율적으로 충분한 전력을 얻을 수 없어, 외부전원을 수도관이 위치하는 곳까지 연결해야 하는 불편함이 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외부로부터 별도의 전원공급을 받지 않더라도 유체의 흐름에 의한 기계적 에너지를 회전하는 임펄러와 전기를 일으키는 발전기에 연결하여 전력을 생산함에 따라, 열선등의 히팅부재를 이용하여 파이프의 동파를 예방할 수 있는 동파방지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 측면에 따른 조립형 동파방지장치는 파이프의 외주면에 위치하는 하우징; 하우징의 내부에 위치하고, 전기에너지를 열에너지로 변환하여, 파이프에 열에너지를 전달하는 가열부; 가열부에 전기에너지를 전달하는 자가발전부; 및 자가발전부 및 가열부를 제어하는 제어부를 포함하되, 자가발전부는 유체가 흐르는 유속에너지를 회전에너지로 변환하는 임펠러; 임펠러와 연결되어 임펠러의 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기; 및 발전기에서 변환된 전기에너지를 저장하는 배터리부를 포함한다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 외부로부터 별도의 전원공급을 받지 않더라도 유체의 흐름에 의한 기계적에너지를 회전하는 임펄러와 전기를 일으키는 발전기에 연결하여 전력을 생산함에 따라, 열선등의 히팅부재를 이용하여 파이프의 동파를 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 동파방지장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A’의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 동파방지장치의 분해 사시도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원은 조립형 동파방지장치에 관한 것으로서, 동절기에 유체가 흐르는 파이프 또는 밸브에 유체가 얼어 동파되지 않도록 열에너지를 공급하는 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 동파방지장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A’의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 동파방지장치의 분해 사시도이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본원의 일 실시예에 따른 조립형 동파방지장치(10)(이하, '동파방지장치(10)'라 함)에 대해 설명한다.

동파방지장치(10)는 수도, 도시가스 등의 유체가 흐르는 파이프, 밸브, 또는 계량기에 설치되고, 물, 도시가스 등의 유체가 흐르는 유속에너지를 물레방아 기능을 수행하는 임펠러(310)를 이용하여 유속에너지를 회전에너지로 변환하고, 임펠러(310)에 의해 변화된 회전에너지를 발전기를 이용하여 전기에너지를 생성하여, 외부로부터 전원 공급 없이 자체적으로 발전하여 배터리부(320)를 충전시켜, 이 전력을 이용하여 동절기 한파 시 가열부(200)로 파이프를 가열하여 파이프의 동파를 방지할 수 있다.

이를 위해, 동파방지장치(10)는 하우징(100) 가열부(200), 자가발전부(300), 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

하우징(100)은 파이프의 외주면에 위치한다. 예시적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 직육면체 형상일 수 있으나, 이에 한하지는 않는다.

가열부(200)는, 하우징(100)의 내부에 위치하고, 전기에너지를 열에너지로 변환하여, 파이프에 열에너지를 전달한다. 예시적으로, 가열부(200)는 전기코일, 열선, 또는 열관일 수 있으며, 후술되는 배터리부(320)로부터 전기에너지를 공급받아 열을 발산할 수 있다. 바람직하게, 가열부(200)는 열관 및 열관 내부에 배치된 열선으로 구성될 수 있다.

자가발전부(300)는 전기에너지를 생산하고, 생산된 전기에너지를 가열부(200)로 공급할 수 있다.

상세하게는, 자가발전부(300)는 유체가 흐르는 유속에너지를 회전에너지(운동에너지)로 변환하는 임펠러(310), 임펠러(310)와 연결되어 임펠러(310)의 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기(미도시), 및 발전기에서 변환된 전기에너지를 저장하는 배터리부(320)를 포함한다.

다시 말해, 자가발전부(300)는 파이프에 흐르는 유체의 유량압력에 의한 유속에너지를 임펠러(310)와 발전기를 통해 전기에너지로 발전시키고, 발전된 전기에너지를 배터리부(320)에 충전하여 가열부(200) 및 제어부의 전원으로 공급할 수 있다. 예시적으로, 발전기는 8 내지 12W의 전력 에너지를 발전시킬 수 있으며, 발전된 전기에너지를 배터리부(320)에 저장한 후, 후술되는 온도센서(350) 및 디스플레이(340) 등의 동작에 활용될 수 잇다.

임펠러(310)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 파이프에 홀을 천공하여 적어도 일부분이 파이프의 내부에 위치하는 물레방아 형태일 수 있다.

예시적으로, 동파방지장치(10)를 설치하기 전, 파이프에 소정의 넓이만큼 홀을 천공하고, 천공된 홀에 임펠러(310)가 위치할 수 있다. 이때, 임펠러(310)는 회전축을 중심으로 하부가 파이프의 내부에 위치하여, 유체에 의해 임펠러(310)가 회전될 수 있다.

하지만, 이에 한하지 않고, 임펠러(310)는 프로펠러 형상일 수 있으며, 파이프의 내부에 유체의 이동방향과 회전축이 일치하도록 위치하며, 유체의 이동방향을 따라 복수가 위치할 수도 있다.

아울러, 동파방지장치(10)는 임펠러(310)가 설치되는 파이프에 형성된 홀을 통해 외부로 유체가 유출되지 않도록 실링부(미도시)를 구비할 수 있다.

배터리부(320)는 가열부(200)의 전원뿐만 아니라, 후술되는 디스플레이부(340), 온도센서(350)의 구동전원으로 사용될 수 있다.

제어부는 자가발전부(300) 및 가열부(200)를 제어할 수 있다.

도 1을 참조하면, 제어부는 가열부(200)에 공급되는 전기에너지를 스위칭하는 스위치(330) 및 자가발전부(300)의 상태정보를 표시하는 디스플레이부(340)를 포함할 수 있다.

디스플레이부(340)는 임펠러(310)에서 생산되는 전기에너지량, 배터리부(320) 충전상태, 배터리부(320)의 전압, 유체의 온도 등이 표시될 수 있다. 또한, 디스플레이부(340)는 LCD(Liquid Crystal Display), ELD(Electro Luminiscence Display) 등과 같은 표시장치로 구성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 동파방지장치(10)는 파이프의 유체의 온도를 측정하는 온도센서(350)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 온도 센는 파이프의 외주면 또는 내주면에 위치할 수 있다.

또한, 제어부는 온도센서(350)의 온도를 기초로 하여 가열부(200)를 제어할 수 있다. 상세하게는, 제어부는 유체의 온도가 기설정된 온도 이하일 경우, 가열부(200)를 작동하여 유체를 가열하고, 기설정된 온도 이상일 경우 가열부(200)의 작동을 정지할 수 있다. 예시적으로, 제어부는 유체의 온도가 0도 이하일 경우, 가열부(200)를 작동시켜 유체를 가열하고, 유체의 온도가 4도 이상일 경우 가열부(200)를 정지할 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(100)에 대해서 상세히 설명한다.

하우징(100)은 열전달부(110), 전면 커버(120), 후면 커버(130), 상부 커버(140), 및 하부 커버(150)를 포함할 수 있다.

열전달부(110)에는 파이프가 관통되는 파이프홀(116) 및 가열부(200)가 위치하는 복수의 가열홈(113)이 형성될 수 있다.

또한, 열전달부(110)는 하부면에 상부 파이프홈(114)이 형성된 상부 열전달부(111) 및 상부면에 하부 파이프홈(115)이 형성된 하부 열전달부(112)를 포함할 수 있다. 또한, 파이프홀(116)은 상부 열전달부(111)와 하부 열전달부(112)가 결합됨에 따라, 상부 파이프홈(114) 및 하부 파이프홈(115)에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 파이프의 상부 및 하부에 상부 열전달부(111) 및 하부 열전달부(112)를 결합하여, 파이프를 분리하지 않고 동파방지장치(10)를 설치할 수 있다. 예시적으로, 상부 열전달부(111) 및 하부 열전달부(112)는 볼트, 나사 등과 같은 체결부재에 의해 결합될 수 있으나, 이에 한하지 않고 접착재와 같은 물질로 서로 결합될 수 있다.

열전달부(110)는 가열부(200)가 위치하는 복수의 가열홈(113)이 형성될 수 있다.

상세하게는, 열전달부(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상면, 하면, 전면, 및 후면에 각각 가열홈(113)이 위치할 수 있다. 또한, 가열부(200)는, 상부 열전달부(111) 및 하부 열전달부(112)를 파이프에 고정한 후, 열전달부(110)에 상면, 하면, 전면, 후면에 형성된 가열홈(113)에 권취할 수 있다.

또한, 열전달부(110)는 열전도율이 높은 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 가열부(200)로부터 전달되는 열에너지를 파이프로 효율적으로 전달할 수 있다.

하우징(100)은, 가열부(200)가 외부로 노출되지 않도록, 열전달부(110)의 전면, 후면, 상부, 하부에 각각 위치하는 커버부(120, 130, 140, 150)를 포함할 수 있다.

상세하게는, 커버부(120, 130, 140, 150)는 열전달부(110)의 전면에 위치하고, 파이프가 관통되는 홀이 형성된 전면 커버(120), 열전달부(110)의 후면에 위치하는, 파이프가 관통되는 홀이 형성된 후면 커버(130), 열전달부(110)의 상부에 위치하는 상부 커버(140), 및 열전달부(110)의 하부에 위치하는 하부 커버(150)를 포함할 수 있다. 또한, 커버부(120, 130, 140, 150)는 열전달부(110)의 양측면에 각각 위치하는 측면 커버(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

전면 커버(120)는 상부 전면 커버(121) 및 하부 전면 커버(122)를 포함하고, 상부 전면 커버(121) 및 하부 전면 커버(122)가 결합됨에 따라 파이프가 관통되는 홀이 형성될 수 있다. 또한, 후면 커버(130)는 상부 후면 커버(131) 및 하부 후면 커버(132)를 포함하고, 상부 후면 커버(131) 및 하부 후면 커버(132)가 결합됨에 따라 파이프가 관통되는 홀이 형성될 수 있다. 이에 따라, 파이프의 상부 및 하부에 전면 커버(120) 및 후면 커버(130)를 파이프를 분리하지 않고, 열전달부(110)의 전면 및 후면에 각각 설치할 수 있다

커버부(120, 130, 140, 150)는 가열부(200)가 외부로 노출되는 것을 방지하여 보호할 뿐만 아니라, 단열재로 이루어져 열전달부(110)의 열에너지가 외부로의 열손실을 최소화할 수 있다.

예시적으로, 커버부(120, 130, 140, 150)는 볼트, 나사 등과 같은 체결부재에 의해 열전달부(110)에 결합될 수 있으나, 이에 한하지 않고 접착재와 같은 물질에 의해 결합될 수도 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 상부 커버(140)의 상부면에는 스위치(330)와 디스플레이부(340)가 위치할 수 있으나, 스위치(330)와 디스플레이부(340)의 위치는 이에 한하지 않는다. 또한, 도 1을 참조하면, 배터리부(320)는 열전달부(110)의 내부에 위치할 수 있으나, 이에 한하지 않고 하우징(100)의 외부 또는 커버부(120, 130, 140, 150) 중 하나의 커버부에 위치할 수도 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 동파방지장치
100 : 하우징 110 : 열전달부
111 : 상부 열전달부 112 : 하부 열전달부
113 : 가열홀 114 : 상부 파이프홈
115 : 하부 파이프홈 116 : 파이프홀
120 : 전면커버 121 : 상부 전면커버
122 : 하부 전면커버
130 : 후면커버 131 : 상부 후면커버
132 : 하부 후면커버
140 : 상부커버 150 : 하부커버
200 : 가열부
300 : 자가발전부
310 : 임펠러 320 : 배터리부
330 : 스위치 340 : 디스플레이부
350 : 온도센서

Claims (10)

1. 유체가 흐르는 파이프에 설치되는 조립형 동파방지장치에 있어서,
   상기 파이프의 외주면에 위치하는 하우징;
   상기 하우징의 내부에 위치하고, 전기에너지를 열에너지로 변환하여, 상기 파이프에 열에너지를 전달하는 가열부;
   상기 가열부에 전기에너지를 전달하는 자가발전부; 및
   상기 자가발전부 및 가열부를 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 자가발전부는
   상기 유체가 흐르는 유속에너지를 회전에너지로 변환하는 임펠러;
   상기 임펠러와 연결되어 상기 임펠러의 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기; 및
   상기 발전기에서 변환된 전기에너지를 저장하는 배터리부를 포함하고,
   상기 하우징은
   상기 파이프가 관통되는 파이프홀 및 상기 가열부가 위치하는 복수의 가열홀이 형성된 열전달부;
   상기 열전달부의 전면에 위치하고, 상기 파이프가 관통되는 홀이 형성된 전면 커버;
   상기 열전달부의 후면에 위치하는, 상기 파이프가 관통되는 홀이 형성된 후면 커버;
   상기 열전달부의 상부에 위치하는 상부 커버; 및
   상기 열전달부의 하부에 위치하는 하부 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립형 동파방지장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 임펠러는 상기 파이프에 홀을 천공하여 적어도 일부분이 상기 파이프의 내부에 위치하고, 물레방아 형태인 것을 특징으로 하는 조립형 동파방지장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 가열부에 공급되는 전기에너지를 스위칭하는 스위치 및
   상기 자가발전부의 상태정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립형 동파방지장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 파이프의 유체의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하고,
   상기 디스플레이부에는 상기 유체의 온도가 표시되는 것을 특징으로 하는 조립형 동파방지장치.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 열전달부는
   하부면에 상부 파이프홈이 형성된 상부 열전달부 및
   상부면에 하부 파이프홈이 형성된 하부 열전달부를 포함하고,
   상기 상부 열전달부와 하부 열전달부가 결합됨에 따라, 상기 상부 파이프홈 및 상부 파이프홈에 의해 상기 파이프 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 조립형 동파방지장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 가열홀은
   상기 열전달부의 상면, 하면, 전면, 및 후면에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 조립형 동파방지장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 열전달부는 상기 전면 커버, 후면 커버, 상부 커버, 및 하부 커버보다 열전도율이 높은 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 조립형 동파방지장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 전면 커버, 후면 커버, 상부 커버, 및 하부 커버는
   상기 열전달부의 열에너지가 외부로의 열손실 되는 것을 방지하기 위한 단열재인 것을 특징으로 하는 조립형 동파방지장치..
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 전면 커버는 상부 전면 커버 및 하부 전면 커버를 포함하여, 상기 상부 전면 커버 및 하부 전면 커버가 결함됨에 따라 파이프가 관통되는 홀이 형성되고,
    상기 후면 커버는 상부 후면 커버 및 하부 후면 커버를 포함하여, 상기 상부 후면 커버 및 하부 후면 커버가 결함됨에 따라 파이프가 관통되는 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 조립형 동파방지장치.

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