KR20100114958A - 수도관동파방지기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동절기에 수도관이 결빙되어 용수를 이용하지 못하거나 동파되는 사고를 사전에 방지 되도록 하는 수도관동파방지기로서, 수도꼭지 내에 수로를 개폐하는 패킹이 체결되는 패킹축에 열팽창지수가 서로 다른 금속박판이 접합돼서 온도차에 따라 일측으로 휘는 특성을 지닌 바이메탈와샤를 삽입하여 저온에서만 평면이 되거나 상온에서의 반대로 휘어지는 작용으로 수로를 개방, 소량의 물을 방출해서 상기 목적을 이루는 바이메탈와샤를 이용하는 수단과,

상기 수단에서 바이메탈만 대체한 형상기억합금코일스프링을 이용한 수단과,

가스를 주입, 밀봉한 주름관용기와 패킹을 체결해서 패킹축으로 일체화한 주름관용기를 상기 수도꼭지 내에 내장, 상온에서는 용기내의 가스가 팽창, 주름관이 늘어나 수로를 밀폐하고 저온에서는 가스수축으로 압력이 낮아진 주름관용기의 부피가 수압과 스프링에 의해 줄어들며 수로가 조금씩 개방되는 작용을 해서 상기 효과가 발생 되도록 한 세 가지 수단의 수도관동파방지기다.

동파방지. 바이메탈합금, 형상기억합금, 주름관용기(벨로우즈)

Description

수도관동파방지기 { A faucet prevention freeze break }

본 발명은 동절기에 수도관이 결빙되어 용수를 이용하지 못하거나 동파되는 사고를 사전에 방지되도록 하는 수도관동파방지기이다.

종래에도 수도관동파방지 해결 수단으로 제시된 것들이 있었으나 그 방법들은 매우 불편하고 번거로우며 비효율적이거나 정밀도와 신뢰성 관계로 부품제작공정이 까다롭고 생산원가가 상당히 높은 것들로서, 하나의 수도꼭지에 메인수로와 보조수로를 형성하고 인위적인 개폐장치와 벨로우즈부품 및 장치들을 추가한 별도의 개폐장치가 혼재되서 저온 시 보조수로를 개폐되도록 한 일본특개평2-256725호와 하나의 수로를 개폐하는 개폐축 내에 보조수로를 형성하고 벨로우즈축 끝이 보조수로를 개폐되도록 한 한국실용공개87-12478호 및 개폐축 내에 보조수로를 형성하고 동 분말과 오일을 혼합하여 수축제로 사용해서 수온변화에 대응, 보조수로를 개폐되도록 한 한국공개10-2003-0061603호들이 제안됐었고 실제 실시수단으로서 외부에 노출된 수도관과 꼭지를 보온재로 감싸거나 전열선을 감고 전력을 소비하며 수도관 내의 물이 동결되지 않도록 해왔었다.

그러나, 벨로우즈를 이용한 상기 특개평2-256725호는 수도꼭지가 매우 크고 설계가 복잡하며 가공 및 제작과 조립공정을 이중으로 해야되고 상기 87-12478호 및 0061603호들은 개폐 축 하부와 내부 및 측면에 보조수로가 형성돼서 상온 시에는 보조수로의 완벽한 밀폐가 요구되는 관계로 까다로운 정밀가공은 물론 여러부속품들을 가공, 생산해서 조립해야 하는 등 제작공정 또한 복잡하고 많은 부품사용으로 원자재 낭비와 생산원가가 매우 높고 고장도 이중으로 발생되는 비효율적인 점 등등의 단점들이 있고 보온재를 감싸는 방법은 강추위에는 효과가 없으며 오히려 습기가 침투될 경우 보온재와 함께 수도관이 동결되는 예도 있고 전열선을 감는 것은 누전 및 감전사고가 발생돼기도 하며 전력을 낭비하는 단점들이 있다.

상기된 문제를 해결하기 위해서는 설치된 한 개의 수도꼭지로 계절과 무관하게 사용하면서 별도의 보온재 설치 또는 보수공사 및 특별관리를 하지않고도 수도꼭지 자체가 물의 결빙기점을 감지해서 자동으로 수도관 내의 물을 조금씩 방출되게 해야 결빙과 동파를 사전에 방지할 수 있고 가격도 저렴해야 실용성이 있다.

하지만 상기처럼 수도꼭지 자체가 기온을 감지해서 자동으로 결빙을 예방하는 장치가 실용화돼서 편리하게 사용되는 수도꼭지 또는 동파방지기가 전무 한 실정이며 그 이유는 생산공정이 까다롭고 부품을 많이 사용해서 원가상승으로 인한 소비자 가격이 매우 비싸지며 가격에 비해 기능의 신뢰도가 낮기 때문이다.

본 발명은 매우 간단하면서도 기존수도꼭지의 생산원가와 별 차이가 없으면 서 상기한 사항이 충족되도록 실현한 세 가지 방안을 아래에 제시한다.

첫 번째 방법은 바이메탈금속(열팽창지수가 서로 다른 두 개의 금속박판이 접합돼서 온도차에 따라 어느 일 측으로 휘는 금속)을 이용한 것으로서,

1도에 도시된 공지의 수도꼭지(1)내에 수로(2)를 개폐하는 패킹(3)이 체결되는 패킹축(4) 하단에 원추형스프링(5)과 평와샤(6) 및 패킹(3)을 차례로 삽입하고 패킹축 상단에는 1∼3도에 도시된 중앙이 천공되고 접시형상인 바이메탈와샤(7a), (7b)와 그 사이에 일반 평와샤(8) 및 파이프(9)를 차례대로 삽입하여 수동 및 자동으로 수로를 개폐하는 온도감응기인 패킹축셋트를 구성한다.

또한, 수도꼭지 상부 내경에 형성된 넛트(10)와 체결되어 좌우회전에 의해 승강작용하는 수로개폐나사(11)의 피치 수를 영상 1∼2˚C에서 수동에 의해 수로가 폐쇄돼 누수가 발생하지않는 범위에서 공회전이 되도록 형성하고 나사(11)축의 중앙을 통공해서 상부 내공에는 넛트(12)로 형성하며 하부는 원통의 공으로 형성한다.

또한, 바이메탈의 온도특성을 조절하는 온도조절볼트(13)의 상부외경은 볼트로 형성하고 하부는 Ｏ링패킹(14)이 안착 될 홈을 형성하며 상면과 밑면에는 ＋형 드라이버 홈(15a)(15b)을 형성해서 방수용 Ｏ링패킹을 체결한 후 수로개폐나사축 하부의 공으로 삽입해서 드라이버로 체결하여 통공된 수로개폐나사축내공이 밀폐,방수되게하고 온도조절 시 상부의 넛트 공으로 드라이버를 삽입해서 온도조절을 할 수 있도록 한 후 상기 조립된 패킹축(4)을 삽입해서 수로개폐나사축과 일체화한 본 발명을 수도꼭지내에 삽입하고 수도꼭지 상부의 평와샤(16)와 방수패킹(17) 및 고 정덥개(18)를 체결한 후 수로개폐나사축 상부에 수로개폐용 손잡이(19)를 결착하고 볼트(20)로 체결해서 1도와 같이 조립완료한다.

상기와 다른 두 번째 방법은 가스(기체 또는 액체)를 주입한 주름관용기(21)를 제작하여 이용하는 것으로서,

주름관용기의 하단 밑면에 상기 원추형스프링과 평와샤(6) 및 수로개폐용 패킹(3)을 차례로 체결하고 가스주입관(22)을 5∼6도와 같이 수로개폐나사축 하부 내공에 삽입해서 완성된 본 발명을 수도꼭지에 내장하고 상기와 같이 조립,완료한다.

도4의 미설명 부호(23)은 가스주입구로서 가스주입 후 밀폐한다.

상기와 또 다른 수단은 형상기억합금의 코일스프링을 이용한 것으로서,

상기 패킹축(4) 상단에 바이메탈와샤 대용(대체)으로 형상기억코일스프링을 삽입해서 상온에서는 형상기억코일스프링의 코일간격팽창(압장)력에 의해 수로가 폐쇄되고 저온에서는 코일간격의 협착에 의한 공간발생으로 수로가 개방되게 하는 수단도 제시하는바,

상기 바이메탈와샤 체결 위치에 삽입해서 대용하는 것이므로 도면을 도시하지 않고 상기 설명만으로도 누구나 상상되고 이해되는 형태라고 판단됨으로 도시하지 않았음.

본 발명의 장치를 공지의 수도꼭지에 내장하면 인위적 잠금 상태에서도 수돗물이 결빙되기 직전부터 자동으로 최소량의 물을 방출하다 강추위에는 좀더 많은 양이 방출돼서 수도관내의 물이 절대 결빙되지 않아 용수를 이용하는 데 지장이 없 고 수도관이 동파돼는 일은 더욱 발생하지 않음은 물론, 구조와 가공이 간단하고 부품개수가 적어 기존 수도꼭지에 비해 원가상승 요인은 거의 없으면서도 효율적이며 효과를 최대화한 수도관동파방지기이다.

상기한 바와 같이 주위온도를 감지하는 바이메탈와샤는 상온에서는 접시형상의 상태를 유지하다가 기온이 강하하면 서서히 평면으로 변화되고 이 과정에서 변화한 만큼의 공간이 발생되고, 주름관용기는 기온강하 시 용기내의 가스가 수축되면서 압력이 낮아지면 원추형스프링의 압장력과 수압에 의해 용기의 주름이 협착되면서 부피가 줄어 공간이 발생된다.

따라서, 상기와 같이 공차가 발생 된 만큼 패킹축이 상승하면서 수로가 개방되며 수돗물이 방출되므로 인해 동결이 방지되는 것이다.

반면, 온도가 상승하면 바이메탈은 상온 시의 형태로 변화되고, 주름관용기또한, 내부의 기체가 팽창하면 주름이 펴지면서 용기의 부피가 늘어나서 스프링과 패킹에 압력이 가해져 수로가 폐쇄된다.

또한, 인위적 수로폐쇄 후 공회전 되도록 한 상기 넛트(10)와 수로개폐나사 (11)가 수로폐쇄 후에도 체결작용이 계속되면 온도감응기들의 온도설정기준을 정할 수 없고 자동수로개방이 불가능할 수 있으며 패킹(3)이 탄성력저하와 마모 및 쉽게 파손되기도 하므로 패킹보호를 위해서도 수로폐쇄 직후 공회전이 되도록 한다.

1도는 바이메탈와샤로된 본 발명의 실시예를 나타내는 측 단면도.

2도는 바이메탈와샤로 되는 본 발명의 분해 단면도.

3도는 바이메탈와샤로 조립된 본 발명의 측 단면도.

4도는 주름관용기로된 본 발명의 실시예를 나타내는 측 단면도.

5도는 주름관용기로되는 본 발명의 분해 단면도.

6도는 주름관용기로 조립된 본 발명의 측 단면도.

〈도면의 주요 부호〉

1: 수도꼭지. 2: 수로.

3: 수로개폐용 패킹.

4: 수로개폐용 패킹축.

5: 원추형코일스프링. 6,8,16: 평와샤.

7a,7b: 바이메탈와샤.

9: 파이프. 10: 수도꼭지본체내경넛트.

11: 수로개폐나사(축). 13: 온도조절볼트.

14: 방수용Ｏ링패킹.

15a,15b: 온도조절볼트조절용 드라이버날 홈.

21: 주름관용기.

22(4): 가스주입관 & 수로개폐용 패킹축.

23: 가스주입구.

Claims (4)

1. 수로개폐나사축의 중앙에 관통공이 형성돼서 상부 내공에는 넛트가 형성되고 하부 내공은 원형의 공으로 형성된 수로개폐나사축과,

   상면과 하면에 ＋드라이버 삽입홈이 형성되고 상부외경은 볼트로 형성되며 하부외경 중간에 Ｏ링패킹 홈이 형성되서 Ｏ링패킹이 체결된 온도조절나사와,

   원추형스프링과 평와샤 및 수로개폐용 패킹이 하단밑면에 체결되고 상단에 바이메탈와샤들과 평와샤 및 파이프가 삽입된 패킹축이 상기 온도조절나사와 함께 상기 수로개폐나사축에 내장돼서 이루어진 것을 특징으로 하는 수도관동파방지기.
2. 제1항에 있어서, 바이메탈와샤와 패킹축은 상부에 가스주입관이 접합되고 가스가 주입밀봉되며 밑면에 원추형스프링과 평와샤 및 패킹이 체결된 주름관용기로 된 것을 특징으로 하는 수도관동파방지기.
3. 제1항에 있어서, 바이메탈와샤는 형상기억합금코일스프링으로 된 것을 특징으로 하는 수도관동파방지기.
4. 제1항에 있어서, 수로개폐나사축의 나사는 넛트(10)와의 수동체결시 수로폐쇄 후 공회전 되도록 하는 수단으로 형성된 것을 특징으로 하는 수도관동파방지기.

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