KR20010083841A - 수도관 동파 방지기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수도관로 결빙에 따른 수도관의 동파를 방지할 수 있도록 할 목적을 갖는 것으로서, 심봉(10)상에 제1스프링(20),고정링(30),제2스프링(40), 가동링(50) 및 개폐공이(60)를 순차적으로 삽입하여 개폐공이는 심봉과 일체로 결합되어 고정되고, 제1스프링 및 제2스프링의 압력차이에 의해 각각의 고정링 및 가동링에 대한 심봉 및 그와 결합된 개폐공이의 유동이 이루어지도록 구성되며, 각각의 고정링 및 가동링에는 상하로 관통하는 통수공(31)(51)이 형성된 밸브구성체(a)와; 내측하단부에 상기한 밸브구성체의 개폐공과 접하여 개폐가 이루어지는 유입구(70)가 형성되고, 그 상측에 가동링 유동공간(80)이 형성되며, 상기한 가동링 유동공간에는 내외측을 관통하는 물빠짐공(81)이 형성되고, 내측상부에는 고정링 삽입공간(90)이 형성되며, 상하단부에 각기 탭핑나사(101)(102)가 형성되어 수도관로(110)와 결합되는 구조의 본체(b)로 이루어지고, 제1스프링 또는 제2스프링 중 어느 하나의 스프링은 2℃ 이하에서 탄발력의 변화를 갖는 형상기억합금소재의 스프링으로 구성함으로서 2℃ 이하의 온도에서 개폐공이를 밀어 유입구를 닫을 수 있게 결합하는 구성을 특징으로 하는 수도관 동파 방지기를 제시한다.

Description

수도관 동파 방지기{Frost proof faucet}

본 발명은 수도관의 동파방지기에 관한 것으로 상세히는 동절기에 수도관 밸브를 닫을 때 외기영향을 받지 않는 지중관부에서 수도관로를 자동으로 폐쇄시키고, 지상노출된 수도관로에 남아 있는 물은 자동으로 배출되도록 하여 동절기 수도관로 결빙에 따른 수도관의 동파를 방지할 수 있도록 한 동파방지기에 관한 것이다.

옥외에 설치된 수도관은 수도관의 일부가 지상으로 노출된 상태로 사용하기 때문에 동절기 외기영향을 직접 받는 부위에서 내부의 물이 동결되어 수도관 파열이나 밸브등의 파손이 자주 발생하게 된다.

이를 방지하기 위한 방법으로 지중에 밸브를 설치하여 동절기에는 지중밸브를 사용하거나 외기에 노출되는 부위에 단열재를 씌워 보온하는 방법이 사용되고 있고, 별도의 장치로서 대한민국 등록실용신안 제0169822호에 의한 부동전의 밸브, 대한민국 실용등록제0225771호에 의한 동결 및 동파 방지용 수도장치, 특허제0158427호에 의한 부동전 구조등이 제시되고 있다.

이들 장치의 기본 원리는 수도꼭지로 연결되는 수도관의 유입구에 별도의 개폐밸브를 설치하여 동절기에는 이를 잠글 수 있도록 구성하고, 상기 밸브와 수도꼭지 개폐 밸브사이의 물을 배출하기 위한 별도의 배출구를 형성하여 배출되게 하는 구성원리를 적용한 것으로 밸브의 개폐가 수동으로 이루어 지기 때문에 밸브조작을 망각하기 쉽고 조작이 번잡하며, 원수 밸브의 개폐동작을 위해 길이가 긴 밸브스탬을 별도로 사용하거나 수도꼭지 개폐밸브와 별도로 원수개폐밸브를 설치하여야 되는 등 구성이 복잡하고 사용이 불편한 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 수도관 동파 방지 기구 또는 장치가 갖는 문제점을 해결하여 수도관로상에 간단히 부착한 기구에 의해 기온에 따라 자동으로 원수 유입구를 개폐할 수 있도록 한 구조의 수도관 동파방지구를 제시하고자 한다.

도1은 본 발명의 구성도

도2는 본 발명의 조립 상태도

도3은 동절기 동작상태도

도4는 평상시 동작 상태도

*주요부호의 설명

a.밸브 구성체 b.몸체

10.심봉 20.제1스프링

30.고정링 31.통수공 32.축공

40.제2스프링 50.가동링 31.통수공

32.축공 60.개폐공이 70.유입구

80.가동링유동공간 81.물빠짐공 90.고정링삽입공간

101.102.탭나사 110.수도관로 111.수도꼭지

112.모래층

이하 첨부된 도면에 의한 실시례에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 기본 구성을 도시하기 위한 것이며, 도2는 본 발명의 결합된 상태를 도시한 것으로, 본 발명은 상단에 머리(11)를 갖는 가는 심봉(10)상에 제1스프링(20),고정링(30),제2스프링(40), 가동링(50) 및 개폐공이(60)를 순차적으로 삽입하여 개폐공이는 심봉과 일체로 결합되어 고정되고, 제1스프링 및 제2스프링의 압력차이에 의해 각각의 고정링 및 가동링에 대한 심봉 및 그와 결합된 개폐공이의 유동이 이루어지도록 구성되며, 각각의 고정링 및 가동링에는 상하로 관통하는 통수공(31)(51)이 형성된 밸브구성체(a)와; 내측하단부에 상기한 밸브구성체의 개폐공과 접하여 개폐가 이루어지는 유입구(70)가 형성되고, 그 상측에 가동링 유동공간(80)이 형성되며, 상기한 가동링 유동공간에는 내외측을 관통하는 물빠짐공(81)이 형성되고, 내측상부에는 고정링 삽입공간(90)이 형성되며, 상하단부에 각기 탭핑나사(101)(102)가 형성되어 수도관로(110)와 결합되는 구조의 본체(b)로 이루어지고, 상기한 밸브 구성체의 고정링(30)이 본체의 고정링삽입공간(80)에 삽입되어 강제 고정 되고, 제1스프링 또는 제2스프링 중 어느 하나의 스프링은 2℃ 이하에서 탄발력의 변화를 갖는 형상기억합금소재의 스프링으로 구성함으로서 2℃ 이하의 온도에서 개폐공이를 밀어 유입구를 닫을 수 있게 결합하는 구성을 갖는다.

상기 구성에 따르면, 본체는 그 상하부에 형성된 탭핑나사에 의해 수도관로(110)상에 결합되며, 밸브구성체인 고정링은 본체의 상단부에서 본체와 일체로 결합되고, 개폐공이, 심봉 및 가동링은 제1 스프링 및 제2스프링의 압력 차이에 따라 고정링 중심부에 형성된 축공(32)을 타고 상하 승강운동을 하게 된다.

고정링(30)은 본체(b)와 일체로 결합됨으로서 제1스프링과 제2스프링의 압력을 심봉에 반영하여 본체 내에서 스프링의 압력차이에 따라 심봉의 상하 승강 운동이 이루어 지도록 하기 위한 것으로 금속이나 우레탄 등과 같은 견고한 소재가 사용된다.

가동링(50)은 본체의 내외측면을 관통하는 물빠짐공(81)을 개폐시키는 작용을 위한 것으로 개폐공이(60)와 함께 상승할 경우 상승된 위치에서 물빠짐공을 막아줌으로서 수도관로를 통하여 수도꼭지(111)로 흐르는 물이 물빠짐공으로 누출되는 것을 방지하고, 개폐공이와 함께 하강하였을 때는 물빠짐공을 열어 본체 내측에 채워진 물을 외부로 유출시킴으로서 동결에 의한 파손을 방지하는 작용을 하게 된다.

따라서, 가동링은 금속이나 우레탄등의 소재를 사용하여 본체 내측에 형성된유동공간의 벽면과 밀착된 상태를 유지하여 유동공간과 가동링의 접촉면에서 수밀성이 유지되도록 정밀한 면가공을 형성한 구성으로 하거나 물빠짐공 형성위치를 완만한 각도로 테이퍼지게 구성하고, 가동링의 외벽면에도 이에 부합되는 테이퍼단으로 구성하여 가동링의 상승압력에 의해 물빠짐공을 밀착하여 막아줄 수 있도록 구성할 수 있으며, 이 경우 가동링은 고무패킹류로 구성할 수 있다.

물빠짐 공은 1mm내외의 미세한 구멍으로 개방되었을 때 본체 내 및 상부수도관 내의 물을 지속적으로 배출시키는 작용을 하게 된다.

개폐공이(60)는 수도관로(110)을 통하여 유입되는 물을 차단하거나 개방하는 작용을 하는 것으로 스프링에 의해 누루는 압력이 수압보다 클 경우에는 유입구(70)가 막아져 물의 흐름이 차단되고, 수압이 스프링 압력보다 클 경우에는 개방되어 물이 흐르게 하며, 수밀성을 유지하기 위해 금속 또는 우레탄 소재를 테이퍼 또는 구 형태로 정밀가공하거나 고무패킹이 사용된다.

상기한 개폐공이에 작용하는 힘은 제1스프링과 제2스프링에 의한 압력차이와 수압의 영향을 받으며, 작용 수압은 수도꼭지 개폐밸브의 개방여부에 따라 차이를 갖게 된다.

본 발명은 제1 스프링과 제2스프링은 정상상태에서 즉, 2℃이상에서 개폐공이를 밀어올려 유입구를 개방하는 상태를 유지하도록 스프링력이 정하여 지고, 그 중 어느 하나는 형상기억합금소재의 스프링을 사용하여 온도에 따라 스프링력의 변화가 일어나 스프링력의 작용방향이 역전되도록 하는 구성을 특징으로 한다.

상기 형상 기억합금스프링은 영상 2℃ 이하에서 탄성계수가 증가되거나 또는감소되도록 성형한 것을 사용하며, 영상 2℃ 이하에서 탄성계수가 증가되도록 가공한 형상기억합급스프링을 사용할 경우에는 제1스프링을 형상기억합금스프링으로 사용하고, 영상 2℃ 이하에서 탄성계수가 감소되도록 가공한 형상기억합급스프링을 사용할 경우에는 제2스프링을 형상기억합금스프링으로 사용함으로서 외기온도가 2℃로 떨어질때 스프링력이 역전되어 유입구를 닫는 방향으로 작용하게 된다.

즉, 하나의 스프링은 일반 스프링으로서 온도변화에 따른 탄성계수가 거의 변화가 없으나 형상기억합금 스프링은 특정온도,예를 들어 2℃이하에서 탄성계수가 변화 또는 증가되도록 제조됨으로서 외기 온도가 2℃이하로 감소되면 유입구를 잠그는 방향으로 스프링력이 작용함으로서 수도관로 내부가 잠겨지게 된다.

도3 및 도4는 본 발명의 구체적인 동작상태를 설명하기 위한 것으로 2℃이상에서 균형된 상태를 유지하고 2℃이하에서 탄성계수가 증가되도록 성형한 형상기억 스프링을 제2스프링으로 사용하고, 제1스프링은 일반 스프링을 사용하여 본 발명에 적용하였을 때 도3은 외기 온도가 2℃이하로 떨어지거나 2℃이하에서 수도꼭지 밸브를 개방할 때의 밸브구성체의 동작상태를 도시한 것이고, 도4는 외기온도가 2℃이상을 유지할 때 밸브구성체의 동작상태를 도시한 것이다.

도3에 의해 외기 온도가 2℃이하로 떨어지면 제1스프링은 스프링력의 변화가 거의 없이 일정하고, 제2스프링은 외기온도에 반응하여 스프링력이 증가됨으로서 제1스프링은 압축되고 제2스프링은 신장되어 고정링을 축으로 하여 심봉, 가동링 및 개폐공이를 아래방향으로 밀어줌으로서 유입구를 닫아 준다.

이때 물빠짐공을 막고 있던 가동링도 함께 내려감으로 물빠짐공이 열려 수도꼭지와 본체사이에 남아 있는 물이 배출되어 외기에 영향을 받는 부위에서 물이 제거됨으로 물의 동결에 의한 동파가 예방된다.

상기에서 개폐공이를 누루고 있는 힘은 제1스프링과 제2스프링의 압력차이 가 수도관으로 부터의 수압과 균형을 이루고, 여기에 수도꼭지의 밸브가 닫혀진 상태에서 반진공상태의 압력이 함께 작용한 상태(물빠짐공은 외기영향을 받지 않은 지중에 형성됨으로 완전진공상태가 아닌 반 진공상태를 유지한다.)로서 수도꼭지의 밸브를 개방하면 개폐공이를 누루고 있는 또다른 외부압력이 제거됨으로 개폐공이와 유입구 사이가 서서히 벌어지게 되며, 그 틈새로 물이 유입되어 본체내측으로 채워지게 된다.

일반적으로 지중에 매설되는 수도관 원수는 2℃이상을 유지하게 됨으로 상대적으로 따뜻한 유입수가 제2스프링에 영향을 주어 제2스프링의 탄성력이 다시 감소되는 작용에 의해 2℃이하의 외기온도하에서 유입구가 닫혀진 상태에서도 수도꼭지의 밸브를 개방하면 수도꼭지를 통한 물의 배출이 정상적으로 이루어 지게 된다.

도4는 외기온도가 2℃이상이거나 수도꼭지 밸브가 열린 상태를 도시한 것으로 일반 스프링을 사용한 제1스프링의 스프링력이 제2스프링력보다 크게 구성됨으로서 외기온도가 2℃이상이면 유입구가 항상 개방된 상태를 유지하여 물의 정상적인 공급이 이루어지고, 이때 가동링은 개폐공이와 함께 상승하여 물빠짐공을 닫아 줌으로서 물빠짐공에 의한 물의 유출은 차단되고 유입구로 입수된 물은 가동링 및 고정링에 형성된 통수공을 통하여 제한 없이 흐르게 된다.

상기한 각 실시례는 외기온도가 2℃하일 경우 탄성계수가 증가되도록 설계된 형상기억스프링을 사용한 예이나 외기온도가 2℃하일 경우 탄성계수가 감소되도록 설계된 형상기억스프링을 사용하는 경우에도 동일하며, 이 경우 제1스프링에 형상기억스프링을 사용하고, 제2스프링에 일반 스프링을 사용함으로서 동일한 기능을 수행할 수 있게 된다.

상기에서 밸브구성체 및 본체는 외기에 노출되지 않은 지중에 설치하며, 물빠짐공 주위에 모래층(112)을 형성하여 시공함으로서 물빠짐공을 통하여 배출되는 물을 지중에 분산 시키는 방법이 사용된다.

본 발명은 수도관로상에 간단히 부착함으로서 설치가 이루어 지고, 외기온도에 따라 자동으로 개폐가 이루어 짐으로 사용이 매우 간편하며, 고장이 없이 지속적으로 사용할 수 잇는 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 상단에 머리(11)를 갖는 가는 심봉(10)상에 제1스프링(20),고정링(30),제2스프링(40), 가동링(50) 및 개폐공이(60)를 순차적으로 삽입하여 개폐공이는 심봉과 일체로 결합되어 고정되고, 제1스프링 및 제2스프링의 압력차이에 의해 각각의 고정링 및 가동링에 대한 심봉 및 그와 결합된 개폐공이의 유동이 이루어지도록 구성되며, 각각의 고정링 및 가동링에는 상하로 관통하는 통수공(31)(51)이 형성된 밸브구성체(a)와; 내측하단부에 상기한 밸브구성체의 개폐공과 접하여 개폐가 이루어지는 유입구(70)가 형성되고, 그 상측에 가동링 유동공간(80)이 형성되며, 상기한 가동링 유동공간에는 내외측을 관통하는 물빠짐공(81)이 형성되고, 내측상부에는 고정링 삽입공간(90)이 형성되며, 상하단부에 각기 탭핑나사(101)(102)가 형성되어 수도관로(110)와 결합되는 구조의 본체(b)로 이루어지고, 상기한 밸브 구성체의 고정링(30)이 본체의 고정링삽입공간(80)에 삽입되어 강제 고정 되고, 제1스프링 또는 제2스프링 중 어느 하나의 스프링은 2℃ 이하에서 탄발력의 변화를 갖는 형상기억합금소재의 스프링으로 구성함으로서 2℃ 이하의 온도에서 개폐공이를 밀어 유입구를 닫을 수 있게 결합하는 구성을 특징으로 하는 수도관 동파 방지기.