KR102182743B1 - 에어밸브장치 - Google Patents

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KR102182743B1
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air
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김종인
허원석
남도영
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주식회사 무릉
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Abstract

배관에 존재하는 공기를 유체관 밖으로 배출시키는 공기밸브를 포함하는, 에어밸브장치를 개시한다.

Description

에어밸브장치{AIR VALVE DEVICE}
본 발명은 에어밸브장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력/원자력 발전소, 담수화 플랜트, 해양 플랜트, 선박 및 하수관거 등의 파이프 배관에 설치되어 배관내의 각종 용수에 섞여있는 공기방울들을 배관 외부로 배출하거나, 배관 내에 사이펀(SIPHON)현상으로 인한 진공압이 발생되었을때 배관 내부로 대기중의 공기를 유입시켜 진공으로 인한 배관 파손을 미연에 방지하는 에어밸브장치에 관한 것이다.
일반적인 AIR/VACUUM 밸브의 작동방식과 관련하여 도 1을 참조하면 밸브 하단부에서부터 물이 차올라 밸브 내부가 물로 가득차게 될 때, 플로팅 볼(FLOAT BALL)(6)이 부력으로 인해 떠오르게 되어 가스켓(7)에 플로팅 볼(6)이 밀착된 후 물이 넘쳐흐르지 않도록 막아주게 된다.
이 후 배관내의 용수에 포함되어 있는 공기방울들이 밸브 상부로 모이게 되면 수면이 낮아지게되며, 낮아진 수면으로 인해 가스켓(7)에 밀착되어 있던 플로팅 볼(6)이 아래로 떨어지며, 이 때 생기는 플로팅 볼(6)과 가스켓(7) 사이의 공간으로 급속히 공기가 배출된다. 밸브 상단에 모여있던 공기들이 외부로 배출되면 비워진 공기만큼 다시 물이 차오르게 되며, 차오르는 물로 인해 플로팅 볼(6)이 부력으로 다시 떠올라 가스켓(7)과 밀착되어 물, 공기 등이 외부로 빠져나가지 못하게 막아주며, 이 후 일정량의 공기가 모이게 되면 반복적으로 외부로 공기를 배출하게 된다.
또한 수직으로 급격히 꺽여 내려가는 배관에는 순간적으로 진공압이 발생하며, 생성된 진공압으로 인해 배관의 뒤틀림이나 파손이 우려될 때 이 제품을 설치하면, 상기의 설명과 같은 작동을 반복적으로 시행되다가 진공압이 발생하면 외부 공기를 배관 내부로 급격히 유입시켜 진공압을 해소시키는 역할을 한다.
배관 내에 각종 용수가 흐를 때 일반적으로 1~10 kg/㎠(BAR) 정도의 압력이 가해지는 상태이다. 이러한 압력에서 배관 상부에 설치된 AIR/VACUUM 밸브로 물이 들어차게되면 밸브 내부 플로팅 볼(6)의 파손이 우려되며, 실제 파손으로 인한 A/S가 빈번하게 발생한다. 또한 진공압이 동시에 형성되면서 발생하는 와류 현상으로 인해 플로팅 볼(6)이 가스켓(7)에 밀착되지 않는 경우가 다수 발생하며, 이로 인한 용수 흘러 넘침으로 제대로 작동하지 못하는 문제점이 있었다.
위에서 언급된 배경기술에 기재된 내용들은 단지 본 발명의 배경기술을 이해시키기 위해서 작성된 것이므로, 이 기술의 당업자에게 이미 알려진 공지기술 외의 내용을 포함할 수 있다.
한국공개특허 제10-2009-0001125호
본 발명의 일 측면은 화력/원자력 발전소, 담수화 플랜트, 해양 플랜트, 선박 및 하수관거 등의 파이프 배관에 설치되어 배관내의 각종 용수에 섞여있는 공기방울들을 배관 외부로 배출하거나, 배관 내에 사이펀(SIPHON)현상으로 인한 진공압이 발생되었을때 배관 내부로 대기중의 공기를 유입시켜 진공으로 인한 배관 파손을 미연에 방지하는 에어밸브장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어밸브장치는, 배관에 존재하는 공기를 유체관 밖으로 배출시키는 공기밸브를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 공기밸브의 하측에 결합되어 유체의 유입을 차단하는 서지(surge)체크밸브; 상기 서지체크밸브와 연통되는 복수의 배관; 상기 배관 또는 상기 서지체크밸브에 열을 공급하는 배관열공급수단; 및 상기 배관, 상기 공기밸브 또는 상기 서지체크밸브의 적어도 일 영역에 형성되어 내부에 형성된 이물질을 제거하는 이물질 제거장치를 더 포함하며, 상기 공기밸브의 하측과 서지체크밸브의 일측 상부는 일체형 결합부로 결합 형성되고, 상기 공기밸브는, 상단에 배기구가 형성되고, 하단에 상기 서지체크밸브의 일측 상부와 연결형성되는 유입구가 형성되는 중공형의 하우징; 상기 유입구로부터 소정의 거리만큼 이격되게 상기 하우징의 내부 상부면에 고정설치되며 측면에 제1통공이 형성된 플로트 커버; 상기 플로트 커버의 내부에 위치하며, 상기 플로트 커버를 따라 부력에 의해 상하로 이동하며 상기 하우징의 상단에 형성된 상기 배기구를 선택적으로 개폐하는 플로팅 볼; 상기 플로트 커버 하부에 소정의 거리만큼 이격되게 위치하다가, 상기 하우징 내부로 유체가 유입되는 경우 유체의 흐름을 막아주며 상승하다 상기 플로트 커버와 밀착되는 플로트 디스크; 및 상기 배기구의 내주면을 따라 원형으로 형성되며, 상승한 상기 플로팅 볼이 밀착되어지게 하는 가스켓;을 포함하고, 상기 플로트 디스크는, 상기 하우징 내부로 유입되는 유체의 흐름을 막아주며, 제2 통공이 형성되는 전면모듈; 절곡된 형태로 상기 전면모듈과 연결형성되며, 상기 플로트 디스크가 상승하는 경우 상기 플로트 커버와 밀착되는 측면모듈; 상기 전면모듈의 중앙 영역에서 돌출형성되며 중앙통공이 형성되는 중앙돌출관; 상기 중앙돌출관과 상기 결합부를 연결하며, 상기 중앙돌출관의 상하 이동 경로를 가이드하는 가이드관; 상기 전면모듈의 배면에 형성되며, 상기 전면모듈이 유체의 흐름을 막는 경우 충격을 완화시키는 탄성모듈;을 포함하고, 상기 배관열공급수단은, 적어도 하나가 상기 서지체크밸브와 연통되는 복수 개의 배관; 상기 복수 개의 배관에 설치되고 전력선을 통해 전원이 공급되면 열을 발생하는 복수 개의 발열선; 상기 복수 개의 배관에 설치되고 상기 배관의 배관온도를 측정하여 배관온도 측정값을 출력하는 복수 개의 배관 온도 센서부; 상기 복수 개의 배관온도 센서부 중 대응되는 배관온도 센서부로부터 상기 배관온도 측정값을 입력받아 통신선으로 출력하고, 상기 통신선을 통해 전송받은 전력전송 제어신호에 따라 상기 복수 개의 발열선 중 대응되는 발열선에의 전원 공급 여부를 결정하는 복수 개의 개별 컨트롤러; 및 상기 전력선에의 전원 공급 여부 및 공급 전력량을 제어하는 전원공급부 및 상기 복수 개의 개별 컨트롤러로부터 상기 통신선을 통해 상기 배관온도 측정값들을 전송받고, 상기 배관온도 측정값에 따라 상기 복수 개의 발열선에의 전원 공급 여부를 결정하는 상기 전력전송 제어신호를 생성하여 상기 복수 개의 개별 컨트롤러로 전송하는 발열선 제어부를 포함하는 통합제어장치를 포함하고, 상기 발열선 제어부는, 상기 배관온도 측정값들에 따라 상기 복수 개의 발열선의 전원 공급 우선순위를 결정하고, 상기 전원 공급 우선순위에 따라 상기 복수 개의 발열선에 순차적으로 전원을 공급하기 위한 전력전송 제어신호를 생성하여 상기 복수 개의 개별 컨트롤러로 출력하고, 상기 발열선 제어부는, 상기 배관온도 측정값이 제2 기준온도 이상인 배관에 대응되는 발열선에의 전원공급을 차단하고, 상기 배관온도 측정값이 제1 기준온도 이하인 배관의 개수가 동시발열가능 최대개수 이하인 경우 상기 배관온도 측정값이 제1 기준온도 이하인 배관에 대응되는 발열선에 전원을 공급하고, 상기 배관온도 측정값이 상기 제1 기준온도 이하인 배관의 개수가 동시발열가능 최대개수보다 큰 경우 상기 배관온도 측정값이 낮은 순서 및 동시발열가능 최대개수에 따라 선정된 배관들에 대응되는 발열선에 전원을 공급한다.
일 실시예에서, 상기 이물질 제거장치는, 일 단부에 배출구가 형성되며, 다른 단부에 유입구가 형성되는 본체부; 상기 본체부 내부에 배치되어, 상기 본체부의 너비 방향을 따라 왕복 운동하는 이동부; 및 상기 이동부와 결합되며, 상기 이동부의 상기 왕복 운동과 연동하여 탄성 운동하는 탄성부로 형성된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화력/원자력 발전소, 담수화 플랜트, 해양 플랜트, 선박 및 하수관거 등의 파이프 배관에 설치되어 배관내의 각종 용수에 섞여있는 공기방울들을 배관 외부로 배출하거나, 배관 내에 사이펀(SIPHON) 현상으로 인한 진공압이 발생되었을때 배관 내부로 대기중의 공기를 유입시켜 진공으로 인한 배관 파손을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 에어밸브장치의 일 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어밸브장치를 도시한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어밸브장치의 동작을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관열공급수단을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 제거장치를 도시한다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어밸브장치를 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어밸브장치(10)는 공기밸브(100), 서지(surge)체크밸브(200), 배관열공급수단(600), 이물질 제거장치(800)를 포함할 수 있다.
공기밸브(100)는 배관에 존재하는 공기를 유체관 밖으로 배출시킨다. 공기밸브(100)는 배관 등의 적어도 일 영역에 설치되어 배관 내의 공기를 배출할 수 있으며, 배수시에는 신속하게 외부공기를 배관 내로 유입하여 관의 파손을 방지할 수 있도록 한 것이다.
서지(surge)체크밸브(200)는 공기밸브(100)의 하측에 결합되어 유체의 유입을 차단한다. 서지(surge)체크밸브(200)는 공기밸브(100) 하단에 결합되어 수압을 경감시켜준다. 서지(surge)체크밸브(200)를 공기밸브(100)에 결합하여 일체형으로 형성함으로써 원가 절감 및 장치의 안정성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 도 2에 도시되는 바와 같이, 공기밸브(100)의 하측과 서지체크밸브(200)의 일측 상부는 일체형 결합부(400)로 결합 형성될 수 있다. 또한, 서지체크밸브(200)와 복수의 배관 중 적어도 하나와 연통되는 구조로 형성될 수 있다.
배관열공급수단(600)은 배관 또는 서지체크밸브(200)에 열을 공급할 수 있다. 배관열공급수단(600)을 통해 겨울에 배관이나 서지체크밸브(200) 등이 동파되거나 오작동되는 것을 방지할 수 있다.
이물질 제거장치(800)는 배관, 공기밸브(100) 또는 서지체크밸브(200)의 적어도 일 영역에 형성되어 내부에 형성된 이물질을 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 공기밸브(100)는 하우징(110), 플로트 커버(120), 플로팅 볼(floating ball)(130), 플로트 디스크(140), 가스켓(150), 슬라이딩바(160) 및 슬라이딩케이스(170)를 포함한다.
하우징(110)은 중공형으로 형성되며, 상단에 배기구(111)가 형성되고, 하단에 서지체크밸브(200)의 일측 상부와 연결형성되는 유입구(112)가 형성된다.
플로트 커버(120)는 유입구(112)로부터 소정의 거리만큼 이격되게 하우징(110)의 내부 상부면에 고정설치되며 측면에 제1통공(121)이 형성된다.
플로팅 볼(floating ball)(130)은 플로트 커버(120)의 내부에 위치하며, 상기 플로트 커버(120)를 따라 부력에 의해 상하로 이동하며 하우징(110)의 상단에 형성된 배기구(111)를 선택적으로 개폐한다.
플로트 디스크(140)는 플로트 커버(120) 하부에 소정의 거리만큼 이격되게 위치하다가, 하우징(110) 내부로 유체가 유입되는 경우 유체의 흐름을 막아주며 상승하다 플로트 커버(120)와 밀착된다.
가스켓(150)은 배기구(111)의 내주면을 따라 원형으로 형성되며, 상승한 상기 플로팅 볼이 밀착 되어지게 한다.
슬라이딩바(160)는 일단부가 플로팅 볼(130)에 결합됨으로써, 플로팅 볼이 상하 이동하는 경우, 연동되어 플로팅 볼(130)과 함께 상하 이동한다. 슬라이딩바(160)는 플로팅 볼(130)이 임의적으로 회전 및 이동하여 플로트 커버(120)에 부딪혀서 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 플로팅 볼(130)이 가스켓(150)의 정위치에 안착하도록 안내할 수 있다.
슬라이딩케이스(170)는 슬라이딩바(160)의 적어도 일 영역을 수용하며, 슬라이딩바(160)의 상하 이동을 안내한다. 슬라이딩케이스(170)는 슬라이딩바(160)의 수직 상하 운동을 안정적으로 가이드하는 구성으로 플로팅 볼(130)이 임의적으로 회전 및 이동하여 플로트 커버(120)에 부딪혀서 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 플로팅 볼(130)이 가스켓(150)의 정위치에 안착하도록 안내할 수 있다. 슬라이딩케이스(170) 내주면에는 상기 슬라이딩바(160)의 상하 운동을 보조하기 위하여 슬라이딩홈이 형성될 수 있으며, 동시에 슬라이딩바(160)의 일 영역에는 상기 슬라이딩홈에 수용되어 슬라이딩 운동하는 돌기가 형성될 수 있다. 또한, 상기 슬라이딩홈의 일단에는 걸림턱이 형성되어 슬라이딩바(160)의 상하 이동을 일정 거리로 단속할 수 있다.
일 실시예에서, 플로트 디스크(140)는, 전면모듈(141), 측면모듈(142), 중앙돌출관(143), 가이드관(144), 탄성모듈(145), 접촉완충모듈(300)을 포함할 수 있다.
전면모듈(141)은 하우징(110) 내부로 유입되는 유체의 흐름을 막아주며, 복수개의 제2 통공이 형성된다.
측면모듈(142)은 절곡된 형태로 상기 전면모듈과 연결형성되며, 상기 플로트 디스크가 상승하는 경우 플로트 커버(120)와 밀착된다. 측면모듈(142)의 플로트 커버(120)와 밀착되는 일 단부에는 돌기가 형성될 수 있으며, 동시에 플로트 커버(120)에는 상기 돌기를 수용하는 수용홈이 형성되어 플로트 디스크(140)와 플로트 커버(120)의 밀착을 소정의 유동 범위내에서 안정적으로 유지할 수 있게 한다. 이때 플로트 디스크(140)가 플로트 커버(120)로부터 용이하게 이탈될 수 있도록 플로트 커버(120)에 형성된 수용홈의 폭이 상기 돌기의 폭 보다 넓게 형성될 수 있다.
중앙돌출관(143)은 전면모듈(141)의 중앙 영역에서 돌출형성되며 중앙통공(143-1)이 형성된다.
가이드관(144)은 중앙돌출관(143)과 결합부(400)를 연결하며, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중앙돌출관(143)의 상하 이동 경로를 소정의 높이 범위내로 제한 및 가이드한다. 가이드관(144)은 플로트 디스크(140)의 상승 및 하강 시 이동 경로를 특정시킴으로써 플로트 디스크(140)의 상승 시 플로트 커버(120)와 결합하는 영역을 일정 범위 내로 특정시킬 수 있다. 또한 후술할 도 3에 도시된 바와 같이,가이드관(144)에 플로트 디스크(140)의 하부 중앙영역이 삽입됨으로써 유체가 유입되더라도 플로트 디스크(140)가 임의로 회전하는 것을 방지할 수 있다.
탄성모듈(145)은 전면모듈(141)의 배면에 형성되며, 전면모듈(41)이 유체의 흐름을 막는 경우 충격을 완화시킨다. 탄성모듈(145)은 신장 또는 수축 가능한 재료로 구현될 수 있다.
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도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어밸브장치의 동작을 도시한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어밸브장치(10)는 유체가 하우징(110)으로 공급되면 공기밸브(100) 하단부에서 강력한 수압으로 물이 차오르게 되고 도 3에 도시된 바와 같이 플로트 디스크(140)가 유체의 흐름을 외주면 전체로 막아주며, 탄성모듈(145)은 그 충격을 완화시키게 된다.
이 후, 강력한 수압으로 플로트 디스크(140)와 탄성모듈(145)이 상부로 올라가게 되면 플로트 디스크(140)가 플로트 커버(120)와 밀착하게 되며, 공기밸브(100) 내에 차오르는 물의 압력이 플로팅 볼(130)을 파손시키지 않도록 조절하게 된다. 이 후 공기밸브(100) 내에 물이 서서히 차오르게되고 플로팅 볼(130)이 가스켓(150)과 밀착되어 용수와 공기가 빠져나가지 못하도록 기밀성을 유지하게 된다.
서서히 공기방울들이 하우징(110) 상부에 모이게 되면 공기들이 수면을 밑으로 밀어내게 되어 자연스레 플로팅 볼(130)이 수면을 따라 아래로 이동하게 되고, 이 때 플로팅 볼(130)과 가스켓(150) 사이에 생기는 틈으로 공기가 신속히 외부로 배출되게 된다. 이러한 작동 방식을 반복하여 밸브 내부의 공기를 외부로 모두 배출되게 할 수 있다.
특히 본 발명은, 가이드관(144)이 중앙돌출관(143)과 결합부(400)를 연결하며, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중앙돌출관(143)의 상하 이동 경로를 소정의 높이 범위내로 제한 및 가이드하도록 결합되어 있으며, 이로 인해 플로트 디스크(140)가 가이드관(144)을 통해 공기밸브(100) 내부에 일체형으로 결합되어 수압을 경감시켜주면 와류 현상이 발생하지 않으며, 플로팅 볼(130)이 파손될 우려가 없어진다.
계속하여, 배관 내 진공압이 발생하게 되면 용수는 밸브내에 없는 상태에 놓이게 되며, 자연스레 플로팅 볼(130)이 아래로 떨어지게 되어 도 4에 도시된 상태와 같아진다. 즉, 대기중의 공기가 공기밸브(100)의 배기구(111)를 통해 내부로 들어갈 수 있는 형태가 되며, 자연스럽게 진공압을 해소하게 된다
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도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관열공급수단을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배관열공급수단(600)은, 복수 개의 배관(611, 612), 복수 개의 발열선(621, 622), 복수 개의 배관온도 센서부(631, 632), 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642), 전력선(650), 통신선(660) 및 통합제어장치(680)를 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 복수 개의 배관(611, 612), 복수 개의 발열선(621, 622), 복수 개의 배관온도 센서부(631, 632) 및 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)의 개수가 2개인 것은 예시적인 것으로서, 사용 상태에 따라 다양한 개수의 배관, 발열선, 배관온도 센서부 및 개별 컨트롤러를 구비할 수 있다.
복수 개의 배관(611, 612)은 배관의 외주면에 형성되어, 챔버케이스에 열을 공급한다.
복수 개의 발열선(621, 622)은, 복수 개의 배관(611, 612)을 감싸면서 외부에 나선형 모양으로 설치될 수 있고, 전력선(650)을 통해 전원이 공급되면 열을 발생할 수 있다. 상기 복수 개의 발열선(621, 622)은, 전원이 공급되면 열이 발생하는 니크롬선(또는 정온전선, 히팅케이블)과 같은 발열체로 형성될 수 있으며, 통상의 기술자에게 알려진 범위에서 다양한 형태의 발열체로 구성될 수 있다. 일례로서, 상기 복수 개의 배관온도 센서부(631, 632)는, 복수 개의 배관(611, 612) 외부에 부착되어 설치되거나, 외부를 감싸는 보온재 등에 매몰 또는 밀착되어 설치될 수 있다. 복수 개의 배관온도 센서부(631, 632)는, 대응되는 배관의 배관온도를 측정하여 배관온도 측정값을 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)로 출력할 수 있다. 한편, 상기 복수 개의 배관온도 센서부(631, 632)는, 복수 개의 발열선(621, 622)과 근접하여 설치될 경우 복수 개의 발열선(621, 622)으로부터 발산되는 열로 인해 정확한 배관온도를 측정하지 못할 수 있으므로, 복수 개의 배관온도 센서부(631, 632)는 복수 개의 발열선(621, 622)과 겹치지 않도록 각각의 배관(611, 612)의 중심을 기준으로 각각의 발열선(621, 622)의 반대쪽에 설치될 수 있다.
복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)는, 복수 개의 배관온도 센서부(631, 632) 중 대응되는 배관온도 센서부로부터 배관온도 측정값을 입력받아 통신선(660)을 통해 통합제어장치(180)로 출력할 수 있다. 상기 복수 개의 개별컨트롤러(641, 642)와 통합제어장치(680)는, 통합된 통신선(660)을 통해 RS-485와 같은 일대다(1:N) 통신방식을 이용하여 서로 데이터를 송수신할 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642) 각각은, 배관온도 측정값과 함께 개별 컨트롤러를 식별하기 위한 식별신호를 통합제어장치(680)로 출력할 수 있고, 통합제어장치(680)는, 상기 식별신호에 따라 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)로부터 전송받은 각각의 배관온도 측정값이 복수 개의 배관(611, 612) 중에서 어느 배관에 대응되는 배관온도 측정값인지를 알 수 있게 된다. 또한, 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)는, 통합제어장치(680)로부터 통신선(660)을 통해 전송받은 전력전송 제어신호에 따라 복수 개의 발열선(621, 622) 중 대응되는 발열선에서의 전원 공급 여부를 결정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)와 통합제어장치(680)는 일대다(1:N) 통신방식을 이용하여 서로 데이터를 송수신할 수 있고, 통합제어장치(680)로부터 출력된 전력전송 제어신호는 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)로 전송될 수 있다. 여기에서, 상기 전력전송 제어신호에는 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642) 중 어느 하나의 개별 컨트롤러를 선택하는 선택신호가 포함될 수 있고, 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642) 각각은 통합제어장치(680)로부터 전송받은 전력전송 제어신호에 포함된 선택신호가 자신과 대응되는지를 판단한 후 전력전송 제어신호에 포함된 선택신호가 자신과 대응되는 경우에는 전력전송 제어신호에 따라 대응되는 발열선에의 전원 공급 여부를 결정할 수 있다.
전력선(650)은, 통합제어장치(680)와 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642) 사이 및 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)와 복수 개의 발열선(621, 622) 사이에 연결될 수 있다. 전력선(650)은 통합제어장치(680)로부터 공급되는 전원을 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)를 통해 복수 개의 발열선(621, 622)으로 전송할 수 있다. 하나의 전력선(650)에 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)를 통해 복수 개의 발열선(621, 622)이 연결되므로 전력선(650)의 배선을 절감할 수 있고, 통합제어장치(680)의 제어에 의해 복수 개의 발열선(621, 622)에 공급되는 전체 전력량을 분산할 수 있으므로 전력선(650)의 굵기도 축소할 수 있는 효과가 있다.
통합제어장치(680)는, 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)로부터 통신선(660)을 통해 배관온도 측정값들을 전송받고, 상기 배관온도 측정값들에 따라 복수 개의 발열선(621, 622)에의 전원 공급 여부를 결정하는 전력전송 제어신호를 생성하여 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)로 전송할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 전력전송 제어신호는 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642) 중 어느 하나의 개별 컨트롤러를 선택하는 선택신호가 포함될 수 있다.
통합제어장치(680)는, 일례로서, 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)로부터 전송받은 배관온도 측정값들에 따라 복수 개의 발열선(621, 622)의 전원 공급 우선순위를 결정하고, 결정된 전원 공급 우선순위에 따라 복수 개의 발열선(621, 622)에 순차적으로 전원을 공급하기 위한 전력전송 제어신호를 생성하여 복수 개의 개별 컨트롤러(641, 642)로 출력할 수 있다. 예를 들면, 통합제어장치(6180)는 복수 개의 배관(6111, 612) 중에서 배관온도 측정값이 가장 낮은 배관에 대응되는 발열선에 전원을 우선적으로 공급할 수 있고, 우선적으로 전원이 공급된 발열선에 대응되는 배관의 배관온도 측정값이 충분히 높아진 후에는 해당 배관의 전원 공급을 차단한 후 배관온도 측정값이 그 다음으로 낮은 배관에 대응되는 발열선에 전원을 순차적으로 공급할 수 있다. 이와 같이, 통합제어장치(680)는 배관온도 측정값이 낮은 순서에 따라 복수 개의 배관(611, 612)의 전원 공급 우선순위를 결정할 수 있다.
여기에서, 통합제어장치(680)가 상기 전원 공급 우선순위에 따라 선택된 배관에 대응되는 발열선에 전원을 공급하거나 차단하는 방법은, 일례로서, 배관온도 측정값이 제1 기준온도보다 낮아지면 해당 발열선에 전원을 공급하고 배관온도 측정값이 제2 기준온도보다 높아지면 해당 발열선에 공급되는 전원을 차단하는 것일 수 있다. 즉, 복수 개의 발열선(621, 622)에의 전원 공급 및 전원 공급 차단의 기준온도는, 각각 제1 기준온도 및 제2 기준온도로 설정될 수 있다. 일례로서, 제1 기준온도는 0℃로 설정될 수 있고, 제2 기준온도는 4℃로 설정될 수 있다. 상기 제2 기준온도는, 복수 개의 배관(611, 612)과 복수 개의 발열선(621, 622) 사이의 공극 또는 복수 개의 배관온도 센서부(631, 632)의 오차 및 오류 등에 대비하고 안전성을 고려하여 5℃~10℃의 범위 안의 값으로 설정될 수도 있다.
도 8에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관은 적어도 일 영역에 이물질 제거장치(800)를 더 포함할 수 있으며, 이물질 제거장치(800)는 배관의 외주면에 돌출 형성될 수 있다.
배관 내부에는 슬러지나 스케일이 형성될 수 있으며, 이러한 슬러지나 스케일을 제거하기 위하여 배관의 적어도 일 영역에는 이물질 제거장치(800)가 결합될 수 있다. 이러한 이물질 제거장치(800)는 배관의 외주면에 돌출형성될 수 있어, 관리자가 스케일이나 슬러지를 제거하기 위하여 이물질 제거장치(800)를 배관 외부에서 작동시킬 수 있다.
이물질 제거장치(800)는 배관의 일 영역에 설치되어 배관과 연통되며, 배관 내부에 형성된 스케일을 제거할 수 있다. 이물질 제거장치(800)는 스케일 또는 다른 잔여물로 인해 배관의 직경이 좁아진 경우, 스케일을 제거함으로써, 역류 현상 등을 미연에 방지할 수 있다. 실시예에 따라 배관에 복수 개의 이물질 제거장치(800)가 형성될 수 있다.
이물질 제거장치(800)는 도 8에 도시된 바와 같이, 본체부(810), 이동부(820) 및 탄성부(830)를 포함할 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 본체부(810)는 일 단부에 배출구(811)가 형성되며, 다른 단부에 유입구(812)가 형성될 수 있다. 또한, 본체부(810) 내부에는 수용공간이 형성되어, 이동부(820) 및 탄성부(830)를 수용할 수 있다. 배출구(811)는 배관과 결합 및 연통될 수 있으며, 이동부(820)는 배출구(811)를 거쳐 배관 내부로 출입할 수 있다. 도 8의 (a)에 도시되는 바와 같이, 배출구(811)는 원형으로 형성될 수 있으며, 배출구(811)에 형성된 구멍의 지름의 크기와 이동부(820)의 지름의 크기를 동일하게 형성시킬 수 있다. 이를 통해, 이동부(820)가 배출구를 통해 배관 내부로 왕복 운동을 하더라도 배관 내부의 유체가 본체부(810) 내부로 유입되지 않게 할 수 있다. 유입구(812)는 사용자가 힘을 가하기 전에는 본체부 외부에 위치하는 이동부(820)가 본체부(810) 내부로 유입되는 곳이다. 도 8의 (a)에 도시되는 바와 같이 유입구(812)에는 턱이 형성되 어 이동부(820)의 운동거리를 제한할 수 있다.
이동부(820)는 본체부(810) 내부에 배치되어, 본체부(810)의 너비 방향을 따라 왕복 운동할 수 있다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 이동부(820) 외주면의 적어도 일 영역에는 걸림턱(821)이 형성될 수 있으며, 걸림턱(821)과 탄성부(830)가 결합됨으로써, 이동부(820)와 탄성부(830)는 서로 연동될 수 있다. 또한, 걸림턱(821)은 본체부(810)의 배출구(811)에 걸림으로써, 배관 내부로 삽입되는 이동부(820)의 길이를 일정 길이로 조절할 수 있다.
또한, 도 8에 도시되는 바와 같이, 이동부(820)의 양 끝단 중 배관 내부와 연결되는 끝단에는 스케일 제거판(822)이 형성될 수 있으며, 반대 끝단에는 사용자의 힘을 받는 가압부(823)가 형성될 수 있다. 가압부(823)는 사용자의 힘을 충분히 전달받기 위하여 표면적이 넓은 형태로 형성될 수 있다. 일 실시예에서 가압부(823)는 소변기의 누름 버튼과 유사한 형태로 형성시킬 수 있으며, 이를 통해, 전문가가 아닌 일반인도 본 발명의 이물질 제거장치를 용이하게 작동시킬 수 있다.
스케일 제거판(822)은 배관 내부에 형성된 스케일과 직접 맞닿는 부분으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 표면적이 넓은 형태로 형성될 수 있다. 이를 통해, 배관 내부에 스케일이 넓게 형성된 경우에도, 용이하게 스케일을 제거할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 형태로서, 스케일 제거판(822)은 실시예에 따라 브러쉬 형태, 송곳 형태, 넓은 표면적을 가진 원형 또는 다각형 형태 등 실시예에 따라 다양한 형태의 스케일 제거판(822)이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 스케일 제거판(823)은 생략될 수 있으며, 이 경우 이동부(820)의 일 단부가 스케일 제거판(823)의 역할을 수행할 수도 있다.
탄성부(830)는 이동부(820)와 결합되며, 이동부(820)의 왕복 운동과 연동하여 탄성 운동할 수 있다. 탄성부(830)는 이동부(820)를 일정 위치로 유지시켜 주는 구성으로서, 탄성체로 형성될 수 있다. 즉, 탄성부(830)는 외력이 가해졌을 때, 수축되면서 이동부(820)의 배관 내부로의 이동을 가능하게 하고, 외력이 제거되면 원상태로 복귀함에 따라 이동부(820)를 원래 상태로 복귀시키게 된다. 탄성부(830)는 도 8의 (b)에 도시되는 바와 같이, 스프링으로 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 실시예에 따라 고무 또는 실리콘 등 변형 및 복원력이 우수한 다양한 재료로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 이물질 제거장치(800)는 배관으로부터 탈착 가능할 수 있다. 이를 위해서 챔버냉각관(227)은 이물질 제거장치(800)와 결합되는 결합부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 이물질 제거장치(800)는 나사홈(미도시)을 형성시킨 후, 평상시에는 마개를 이용하여 결합부(미도시)를 차폐하다가, 배관 내의 스케일을 제거하고자 할 때에는, 사용자는 본 발명의 이물질 제거장치를 결합부(800)에 결합시킨 후 스케일을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 제거장치(800)의 작동을 살펴보면, 먼저 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 배관 내에 스케일이 발생할 수 있다. 다음으로 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 사용자는 본 발명의 이물질 제거장치(800)의 가압부(823)를 눌러주면, 스케일 제거판(822)이 스케일을 밀어내면서 스케일을 배관 내벽으로부터 효과적으로 떼어낼 수 있다
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 에어밸브장치
100: 공기밸브
110: 하우징
120; 플로트 커버
130: 플로팅 볼
140: 플로트 디스크
150: 가스켓
200: 서지체크밸브

Claims (2)

  1. 배관에 존재하는 공기를 외부로 배출시키는 공기밸브;
    상기 공기밸브의 하측에 결합되어 유체의 유입을 차단하는 서지(surge)체크밸브;
    상기 서지체크밸브와 연통되는 복수의 배관;
    상기 배관 또는 상기 서지체크밸브에 열을 공급하는 배관열공급수단; 및
    상기 배관, 상기 공기밸브 또는 상기 서지체크밸브의 적어도 일 영역에 형성되어 내부에 형성된 이물질을 제거하는 이물질 제거장치를 포함하며,
    상기 공기밸브는,
    상단에 배기구가 형성되고, 하단에 상기 서지체크밸브의 일측 상부와 연결형성되는 유입구가 형성되는 중공형의 하우징; 상기 유입구로부터 소정의 거리만큼 이격되게 상기 하우징의 내부 상부면에 고정설치되며 측면에 제1통공이 형성된 플로트 커버; 상기 플로트 커버의 내부에 위치하며, 상기 플로트 커버를 따라 부력에 의해 상하로 이동하며 상기 하우징의 상단에 형성된 상기 배기구를 선택적으로 개폐하는 플로팅 볼; 상기 플로트 커버 하부에 소정의 거리만큼 이격되게 위치하다가, 상기 하우징 내부로 유체가 유입되는 경우 유체의 흐름을 막아주며 상승하다 상기 플로트 커버와 밀착되는 플로트 디스크; 상기 배기구의 내주면을 따라 원형으로 형성되며, 상승한 상기 플로팅 볼이 밀착되어지게 하는 가스켓; 일단부가 상기 플로팅 볼에 결합되며, 상기 플로팅 볼의 이동과 연동되어 상하 이동하는 슬라이딩바; 및 상기 슬라이딩바의 적어도 일 영역을 수용하며, 상기 슬라이딩바의 상하 이동을 안내하는 슬라이딩케이스를 포함하고,
    상기 공기밸브의 하측과 상기 서지체크밸브의 일측 상부는 일체형 결합부로 결합 형성되며,
    상기 플로트 디스크는,
    상기 하우징 내부로 유입되는 유체의 흐름을 막아주며, 제2 통공이 형성되는 전면모듈; 절곡된 형태로 상기 전면모듈과 연결형성되며, 상기 플로트 디스크가 상승하는 경우 상기 플로트 커버와 밀착되는 측면모듈; 상기 전면모듈의 중앙 영역에서 돌출형성되며 중앙통공이 형성되는 중앙돌출관; 상기 중앙돌출관과 상기 결합부를 연결하며, 상기 중앙돌출관의 상하 이동 경로를 가이드하는 가이드관; 및 상기 전면모듈의 배면에 형성되며, 상기 전면모듈이 유체의 흐름을 막는 경우 충격을 완화시키는 탄성모듈을 포함하고,
    상기 가이드관이 상기 중앙돌출관과 상기 결합부를 연결하며, 상기 중앙돌출관의 상하 이동 경로를 소정의 높이 범위내로 제한 및 가이드하도록 결합되어 있으며, 이로 인해 상기 플로트 디스크가 상기 가이드관을 통해 상기 공기밸브 내부에 일체형으로 결합되며,
    에어밸브장치는 유체가 상기 하우징으로 공급되면 상기 공기밸브 하단부에서 물이 차오르게 되고 상기 플로트 디스크가 유체의 흐름을 외주면 전체로 막으면서, 상기 플로트 디스크와 상기 탄성모듈이 상부로 올라가게 되면 상기 플로트 디스크가 상기 플로트 커버와 밀착하게 되어, 상기 공기밸브 내에 물이 서서히 차오르게되고 상기 플로팅 볼이 상기 가스켓과 밀착되어 용수와 공기가 빠져나가지 못하도록 기밀성을 유지하다가, 공기방울들이 상기 하우징 상부에 모이게 되면 공기방울들이 수면을 밑으로 밀어내게 되어 상기 플로팅 볼이 수면을 따라 아래로 이동하게 되고, 이 때 상기 플로팅 볼과 상기 가스켓 사이에 생기는 틈으로 공기가 상기 공기밸브를 통해 외부로 배출되게 되고,
    상기 배관열공급수단은,
    복수 개의 배관; 상기 복수 개의 배관에 설치되고 전력선을 통해 전원이 공급되면 열을 발생하는 복수 개의 발열선; 상기 복수 개의 배관에 설치되고 상기 배관의 배관온도를 측정하여 배관온도 측정값을 출력하는 복수 개의 배관 온도 센서부; 상기 복수 개의 배관온도 센서부 중 대응되는 배관온도 센서부로부터 상기 배관온도 측정값을 입력받아 통신선으로 출력하고, 상기 통신선을 통해 전송받은 전력전송 제어신호에 따라 상기 복수 개의 발열선 중 대응되는 발열선에의 전원 공급 여부를 결정하는 복수 개의 개별 컨트롤러; 및 상기 전력선에의 전원 공급 여부 및 공급 전력량을 제어하는 전원공급부 및 상기 복수 개의 개별 컨트롤러로부터 상기 통신선을 통해 상기 배관온도 측정값들을 전송받고, 상기 배관온도 측정값에 따라 상기 복수 개의 발열선에의 전원 공급 여부를 결정하는 상기 전력전송 제어신호를 생성하여 상기 복수 개의 개별 컨트롤러로 전송하는 발열선 제어부를 포함하는 통합제어장치를 포함하고,
    상기 발열선 제어부는, 상기 배관온도 측정값들에 따라 상기 복수 개의 발열선의 전원 공급 우선순위를 결정하고, 상기 전원 공급 우선순위에 따라 상기 복수 개의 발열선에 순차적으로 전원을 공급하기 위한 전력전송 제어신호를 생성하여 상기 복수 개의 개별 컨트롤러로 출력하고,
    상기 발열선 제어부는,
    상기 배관온도 측정값이 제2 기준온도 이상인 배관에 대응되는 발열선에의 전원공급을 차단하고, 상기 배관온도 측정값이 제1 기준온도 이하인 배관의 개수가 동시발열가능 최대개수 이하인 경우 상기 배관온도 측정값이 제1 기준온도 이하인 배관에 대응되는 발열선에 전원을 공급하고, 상기 배관온도 측정값이 상기 제1 기준온도 이하인 배관의 개수가 동시발열가능 최대개수보다 큰 경우 상기 배관온도 측정값이 낮은 순서 및 동시발열가능 최대개수에 따라 선정된 배관들에 대응되는 발열선에 전원을 공급하는, 에어밸브장치.

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