KR102452796B1 - 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팽창탱크의 내부로 충전된 기체의 압력을 조절하지 않고도 유체가 팽창탱크의 내부로 유입되는 동작압력을 조절할 수 있는 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크는, 상면이 개방되어 내부에 소정 크기의 수용공간이 형성되는 탱크본체; 상기 탱크본체의 개방된 상면을 커버하는 소정 크기의 커버; 상기 탱크본체와 상기 커버 사이에 설치되면서 상기 커버를 통해 유입되는 유체가 수용되도록 탄성 변형되는 소정 크기의 제1 다이어프램; 상기 탱크본체와 상기 제1 다이어프램 사이에 설치되면서 내부에 소정 압력의 기체가 충전되어 상기 제1 다이어프램의 저면을 지지하는 제2 다이어프램; 일단이 상기 커버와 연통되도록 연결되고, 타단이 유체가 흐르는 배관에 연결되어 상기 제1 다이어프램 쪽으로 설정 압력 이상의 유체가 유입되도록 하는 연결바디; 및 상기 탱크본체의 내부에 설치되면서 상기 제2 다이어프램을 가압하여 상기 제1 다이어프램의 저면을 지지하는 압력을 조절하는 압력조절부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

구조 개선된 밀폐형 팽창탱크{Closed Type Expansion Tank with Improved Structure}

본 발명은 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온 스팀을 이용하여 단시간에 온수를 생성하여 제공하는 순간온수가열장치 또는 보일러 등에 설치되어 고온의 온수에 의한 팽창 압력으로 인해 발생하는 배관의 피로를 줄이는 데에 사용되는 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크에 관한 것이다.

일반적으로 보일러나 빌딩의 순간온수가열장치에는 온수의 압력으로 인해 배관이 파손(파열)되는 것을 방지하기 위한 팽창탱크가 설치되는데, 이러한 팽창탱크는 크게 밀폐형과 개방형으로 구분된다.

이중 밀폐형 팽창탱크의 종래 기술로는 등록특허공보 제2021495호의 격막의 파손을 방지할 수 있는 밀폐형 팽창탱크(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.

상기 특허문헌에 개시된 팽창탱크는, 저장탱크와 주배관의 사이에 배출관이 연결되고, 상기 저장탱크의 내측에는 격막이 구비되며, 상기 저장탱크의 하측에는 홀을 통해 격막의 입구가 외부로 인출되어 파손방지부재에 결합되고, 파손방지부재는 결합부에 구비된 복수의 볼트홀을 통해 저장탱크에 볼트결합되어 격막을 긴밀하게 밀폐하는 밀폐형 팽창탱크에 있어서, 파손방지부재의 상측에는 유체의 압력에 견딜 수 있도록 반구의 형상으로 이루어져 격막의 내측으로 삽입되는 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부의 내측에는 일정량의 이물질을 보관할 수 있도록 공간부가 형성되며, 돌출부의 외측에는 상기 공간부와 격막의 내측이 연통되도록 복수의 배출홀이 형성되고, 상기 파손방지부재의 개방된 하측에는 날카로운 금속류의 이물질이 격막의 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 자석이 결합되는 것으로 이루어진다.

상기와 같은 종래의 밀폐형 팽창탱크는 내부에 주입된 기체를 통해 팽창탱크의 내부 압력을 조절하고, 이를 통해 배관 내부의 압력이 설정 압력 이상일 경우 고온유체(온수)가 팽창탱크 내부로 유입되어 과압을 흡수하고, 이후 기체의 압력으로 인해 팽창탱크로 유입된 유체가 배관 내부로 환수되도록 구성되는 것이나, 이 경우 기체가 설정된 압력으로 팽창탱크의 내부에 충전되더라도 격막의 탄성력에 의해 실제로 유체가 팽창탱크의 내부로 유입되는 동작 압력에 오차가 발생하게 되고, 이 때문에 배관의 충격을 확실하게 흡수하기가 어려운 문제가 있으며, 그 결과 보일러 등을 장기간 운용시 팽창탱크가 설치되어 있더라도 배관이 파손(파열)되게 되는 문제가 있다.

따라서 팽창탱크의 내부로 충전된 기체의 압력을 조절하지 않고도 유체가 팽창탱크의 내부로 유입되는 동작압력을 조절할 수 있도록 구조가 개선된 밀폐형 팽창탱크의 개발이 요구된다.

KR 10-2021495 B1 (2019. 09. 06.) KR 20-2000-0020917 U (2000. 12. 15.) KR 10-1517953 B1 (2015. 04. 29.) KR 10-1209200 B1 (2012. 11. 30.) KR 10-1168045 B1 (2012. 07. 17.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 밀폐형 팽창탱크가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 팽창탱크의 내부로 충전된 기체의 압력을 조절하지 않고도 유체가 팽창탱크의 내부로 유입되는 동작압력을 조절할 수 있는 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크는, 상면이 개방되어 내부에 소정 크기의 수용공간이 형성되는 탱크본체; 상기 탱크본체의 개방된 상면을 커버하는 소정 크기의 커버; 상기 탱크본체와 상기 커버 사이에 설치되면서 상기 커버를 통해 유입되는 유체가 수용되도록 탄성 변형되는 소정 크기의 제1 다이어프램; 상기 탱크본체와 상기 제1 다이어프램 사이에 설치되면서 내부에 소정 압력의 기체가 충전되어 상기 제1 다이어프램의 저면을 지지하는 제2 다이어프램; 일단이 상기 커버와 연통되도록 연결되고, 타단이 유체가 흐르는 배관에 연결되어 상기 제1 다이어프램 쪽으로 설정 압력 이상의 유체가 유입되도록 하는 연결바디; 및 상기 탱크본체의 내부에 설치되면서 상기 제2 다이어프램을 가압하여 상기 제1 다이어프램의 저면을 지지하는 압력을 조절하는 압력조절부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 제1 다이어프램이 고무 재질로 이루어지면서 소정 지름을 가지는 원판 모양으로 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제1 다이어프램의 가운데 부분에 금속 재질로 이루어지면서 나선 모양으로 형성되는 소정 지름의 탄성지지체가 인서트 성형되어 일체로 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 제2 다이어프램이 고무 재질로 이루어지면서 가운데 부분에 상면이 개방된 소정 크기의 수용 공간이 형성되고, 상단 둘레를 따라 외측 방향으로 소정 폭의 플랜지가 일체로 형성되는 모양으로 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 압력조절부재가 상기 탱크본체의 내측면과 상기 제2 다이어프램의 외측면 사이에 위치되어 탄성력에 의해 상기 제2 다이어프램을 가압하도록 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 압력조절부재를 통해 제2 다이어프램(격막)에 충전된 기체의 압력을 조절할 수 있고, 이를 통해 보일러 또는 순간온수가열장치의 운전간에 밀폐형 팽창탱크의 압력값에 따라 적절하게 임계 압력을 조절할 수 있고, 그 결과 배관에 전달되는 피로를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 제1 다이어프램이 평판 모양으로 형성되어 둘레 부분이 탱크본체와 커버 사이에 고정되고, 상기 제1 다이어프램의 저면이 제2 다이어프램에 충전된 기체를 통해 지지되도록 구성되므로 제1 다이어프램의 탄성 복원력과 기체의 압력을 통해 탱크본체로 유입된 유체가 배관 내부로 확실하게 환수될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크의 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1의 분리 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크의 예를 보인 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 제1 다이어프램의 예를 보인 저면 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크가 순간온수가열장치에 설치되는 예를 보인 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크가 사용되는 예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 팽창탱크의 내부로 충전된 기체의 압력을 조절하지 않고도 유체가 팽창탱크의 내부로 유입되는 동작압력을 조절할 수 있는 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크를 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 탱크본체(10), 커버(20), 제1 다이어프램(30), 제2 다이어프램(40), 연결바디(50) 및 압력조절부재(60)를 포함한다.

탱크본체(10)는 내부에 후술되는 제1, 2 다이어프램(30, 40)과 압력조절부재(60)가 수용되는 구성이다.

이러한 탱크본체(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상면이 개방되어 내부에 소정 크기의 수용공간이 형성되고, 상단 둘레는 외측으로 소정 폭 연장 돌출되어 후술되는 커버(20)와 밀착 조립되기 위한 플랜지(도면부호 없음)가 형성된다.

그리고 탱크본체(10)의 저면에는 소정 크기의 구멍(도면부호 없음)이 형성되고, 상기 구멍을 통해 후술되는 제2 다이어프램(40)의 기체주입구(41)가 탱크본체(10)의 외부로 노출되게 된다.

또한, 탱크본체(10)의 측면에는 소정 간격을 두고 복수 개의 지지대(도면부호 없음)가 설치되고, 상기 지지대와 상기 탱크본체(10)의 측면을 관통하는 소정 지름의 관통공(도면부호 없음)이 형성되며, 상기 지지대와 관통공을 통해 후술되는 압력조절부재(60)의 가이드축(62)이 탱크본체(10)의 내외측을 관통하도록 설치되게 된다.

커버(20)는 탱크본체(10)의 개방된 상면을 커버하고 후술되는 연결바디(50)와 연결되어 배관 내부의 유체가 탱크본체(10)의 내부로 유입되도록 유로가 형성되는 구성이다.

이러한 커버(20)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 소정 지름을 가지는 원판 모양으로 형성되고, 가운데 부분에는 소정지름의 연결관체(21)가 소정 길이를 가지도록 돌출 형성된다.

이때 연결관체(21)의 내측면 또는 외측면에는 나사산이 형성되고, 이를 통해 후술되는 연결바디(50)와 나사 조립되어 분리 결합 가능하도록 구성된다.

또한, 커버(20)의 둘레에는 소정 지름의 체결공(도면부호 없음)이 방사상으로 복수 개 형성되고, 이러한 체결공을 통해 볼트(B)가 탱크본체(10)의 플랜지를 관통하도록 삽입된 다음, 너트(N)가 조립되어 탱크본체(10)와 커버(20)가 상호 강건하게 밀착 조립되게 된다.

제1 다이어프램(30)은 후술되는 연결바디(50)와 커버(20)의 연결관체(21)를 통해 유입되는 소정 압력의 유체에 의해 탄성 변형되어 탱크본체(10) 내부로 수용시키거나 탱크본체(10)의 외부로 환수시키는 구성이다.

이러한 제1 다이어프램(30)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 커버(20)의 지름에 대응되는 소정 지름의 원판 모양으로 형성되고, 탄성력이 있는 고무 재질로 이루어져 유체의 압력에 의해 쉽게 탄성 변형되도록 구성된다.

이때 제1 다이어프램(30)은 유체의 압력에 의해 탄성 변형된 다음, 탄성 복원력에 의해 당초의 형상으로 확실하게 복원되어 탱크본체(10)의 내부로 유입된 유체를 배관 쪽으로 확실하게 환수시킬 필요가 있는데, 이를 위해 제1 다이어프램(30)의 저면에는 도 4에 도시된 바와 같이 금속 재질의 탄성 스프링 역할을 하는 탄성지지체(31)가 설치될 수 있다.

여기서 탄성지지체(31)는 나선 모양을 가지도록 형성되어 제1 다이어프램(30)의 저면에 인서트 사출되어 일체로 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 통해 연결관체(21)를 통해 탱크본체(10) 쪽으로 유입되는 유체의 압력이 임계 압력값을 초과하는 경우에는 제1 다이어프램(30)이 유체의 압력으로 인해 후술되는 탱크본체(10)의 내측으로 탄성 변형되면서 유체를 수용하게 되고, 유체의 압력이 임계 압력값 미만으로 감소되는 경우에는 제1 다이어프램(30)의 탄성 복원력과 탄성지지체(31)의 탄성 복원력에 의해 제1 다이어프램(30)이 원판 모양으로 형상 복원되게 되며, 이에 의해 자연스럽게 제1 다이어프램(30)이 커버(20)의 내측면에 밀착되게 되어 커버(20)와 제1 다이어프램(30) 사이의 유체가 연결관체(21)를 통해 배관 쪽으로 확실하게 환수되게 된다.

제2 다이어프램(40)은 탱크본체(10)와 제1 다이어프램(30) 사이에 설치되어 제1 다이어프램(30)의 저면을 소정 압력의 기체를 통해 지지하는 구성이다.

이러한 제2 다이어프램(40)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 고무 재질로 이루어지면서 가운데 부분에 상면이 개방된 소정 크기의 수용 공간이 형성되고, 상단 둘레를 따라 외측 방향으로 소정 폭 연장 돌출되어 플랜지(도면부호 없음)가 일체로 형성된 모양으로 이루어진다.

이때 제2 다이어프램(40)의 플랜지 부분은 탱크본체(10)의 플랜지에 밀착되어 볼트(B)와 너트(N)로 위치 고정되고, 이를 통해 기체주입구(41)를 통해 제1, 2 다이어프램(30, 40) 사이의 공간으로 주입되는 기체가 외부로 누출되지 않도록 기밀이 유지되게 된다.

연결바디(50)는 커버(20)와 연통되도록 연결되면서 배관 상에 조립되는 구성이다.

이러한 연결바디(50)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 소정 지름을 가지는 관 형상의 바디(도면부호 없음) 양단에 배관이 조립되는 플랜지(도면부호 없음)가 형성되고, 이러한 바디의 일측에는 소정 지름을 가지는 연결관체(51)가 돌출 형성된다.

이를 위해 바디의 연결관체(51)에는 내측면 또는 외측면을 따라 나사산이 형성되고, 이에 의해 커버(20)의 연결관체(21)와 연결바디(50)의 연결관체(51)가 분리 및 결합되게 된다.

이러한 연결바디(50)는 다양한 지름을 가지는 배관에 맞추어 다양한 지름으로 제조되고, 이후 조립될 배관의 지름에 맞는 지름의 연결바디(50)가 선택 조립되어 사용되게 된다.

압력조절부재(60)는 탱크본체(10)의 내부에 설치되어 제2 다이어프램(40)의 외측면을 가압하고, 이를 통해 제1 다이어프램(30)이 유체의 압력에 의해 탄성 변형되는 임계 압력을 조절하는 구성이다.

이러한 압력조절부재(60)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제2 다이어프램(40)의 외측에 위치되면서 소정 지름을 가지는 호 형상으로 형성되는 가압판(61)과, 일단이 상기 가압판(61)의 일측면에 연결되고 타단이 탱크본체(10)의 측면에 구비되는 관통공과 지지대를 차례로 관통하여 탱크본체(10)의 외측으로 소정 길이 돌출되도록 설치되는 가이드축(62)과, 탱크본체(10)의 외측으로 돌출되는 가이드축(62)에 조립되는 조절나사(63) 및 상기 가압판(61)과 탱크본체(10)의 내측면 사이의 가이드축(62)에 설치되는 소정 길이의 탄성스프링(64)을 포함한다.

상기와 같은 구성을 통해 사용자가 조절나사(63)를 조절하여 가압판(61)이 제2 다이어프램(40)의 측면에 밀착되는 거리를 조절할 수 있고, 이를 통해 제1, 2 다이어프램(30, 40) 사이에 충전된 기체의 양이 동일한 상태에서도 제1 다이어프램(30)이 탄성 변형되는 임계 압력값을 적절하게 조절할 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 밀폐형 팽창탱크(1)는 배관 상에 조립되기에 앞서 연결바디(50)의 플랜지에 펌프가 연결된 폐루프를 가지는 임시 유로가 연결되고, 상기 유로상에 소정 압력의 유체를 공급하여 제1 다이어프램(30)이 탄성 변형되는 임계 압력값을 조절한 다음 배관상에 설치되게 된다.

위에서는 압력조절부재(60)가 조절나사(63)와 탄성스프링(64)을 통해 수동으로 압력이 조절되도록 구성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 가이드축(62)에는 가압판(61)을 슬라이딩시키는 실린더유닛(도시하지 않음)이 설치되고, 상기 가압판(61)에는 제2 다이어프램(40)으로부터 전달되는 압력을 감지하는 압력감지센서(도시하지 않음)가 설치되어, 상기 압력감지센서로부터 감지되는 압력의 변화에 따라 실린더유닛이 제어되도록 구성될 수 있고, 이를 통해 보일러 또는 순간온수가열기의 운전 중에 배관 내부의 압력이 비례 상승되는 것에 맞추어 제1 다이어프램(30)이 동작되는 임계 압력값이 비례 조절되도록 구성될 수 있다.

이 경우 배관 내부의 실시간 유체 온도와 압력에 따라 제1 다이어프램(30)의 임계 압력값을 압력조절부재(60)를 이용하여 유동적으로 제어할 수 있고, 이에 의해 배관에 작용하는 유체 압력으로 인한 피로를 더욱 확실하게 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크(2)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 보일러 또는 순간온수가열장치(2)의 사용자측 급수관 쪽에 설치되어 열교환기에서 스팀 등의 열원과 열교환되어 가열된 온수가 사용자측으로 공급될 때, 배관 내부에서 상승되는 압력을 적절하게 흡수하여 배관의 파손(파열)을 방지하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 압력조절부재를 통해 제2 다이어프램(격막)에 충전된 기체의 압력을 조절할 수 있고, 이를 통해 보일러 또는 순간온수가열장치의 운전간에 밀폐형 팽창탱크의 압력값에 따라 적절하게 임계 압력을 조절할 수 있으며, 그 결과 배관에 전달되는 피로를 최소화할 수 있게 된다.

또한, 제1 다이어프램이 평판 모양으로 형성되어 둘레 부분이 탱크본체와 커버 사이에 고정되고, 상기 제1 다이어프램의 저면이 제2 다이어프램에 충전된 기체를 통해 지지되도록 구성되므로 제1 다이어프램의 탄성 복원력과 기체의 압력을 통해 탱크본체로 유입된 유체가 배관 내부로 확실하게 환수되게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

1: 밀폐형 팽창탱크 2: 순간온수가열장치
10: 탱크본체 20: 커버
21: 연결관체 30: 제1 다이어프램
31: 탄성지지체 40: 제2 다이어프램
41: 기체주입구 50: 연결바디
51: 연결관체 60: 압력조절부재
61: 가압판 62: 가이드축
63: 조절나사 64: 탄성스프링
B: 볼트 N: 너트

Claims (5)

1. 상면이 개방되어 내부에 소정 크기의 수용공간이 형성되는 탱크본체(10);
   상기 탱크본체(10)의 개방된 상면을 커버하는 소정 크기의 커버(20);
   상기 탱크본체(10)와 상기 커버(20) 사이에 설치되면서 상기 커버(20)를 통해 유입되는 유체가 수용되도록 탄성 변형되는 소정 크기의 제1 다이어프램(30);
   상기 탱크본체(10)와 상기 제1 다이어프램(30) 사이에 설치되면서 내부에 소정 압력의 기체가 충전되어 상기 제1 다이어프램(30)의 저면을 지지하는 제2 다이어프램(40);
   일단이 상기 커버(20)와 연통되도록 연결되고, 타단이 유체가 흐르는 배관에 연결되어 상기 제1 다이어프램(30) 쪽으로 설정 압력 이상의 유체가 유입되도록 하는 연결바디(50); 및
   상기 탱크본체(10)의 내부에 설치되면서 상기 제2 다이어프램(40)을 가압하여 상기 제1 다이어프램(30)의 저면을 지지하는 압력을 조절하는 압력조절부재(60);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 다이어프램(30)은,
   고무 재질로 이루어지면서 소정 지름을 가지는 원판 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 다이어프램(30)의 가운데 부분에는,
   금속 재질로 이루어지면서 나선 모양으로 형성되는 소정 지름의 탄성지지체(31)가 인서트 성형되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 다이어프램(40)은,
   고무 재질로 이루어지면서 가운데 부분에 상면이 개방된 소정 크기의 수용 공간이 형성되고, 상단 둘레를 따라 외측 방향으로 소정 폭의 플랜지가 일체로 형성되는 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 압력조절부재(60)는,
   상기 탱크본체(10)의 내측면과 상기 제2 다이어프램(40)의 외측면 사이에 위치되어 탄성력에 의해 상기 제2 다이어프램(40)을 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 구조 개선된 밀폐형 팽창탱크.

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