KR20120132015A

KR20120132015A - 배관용 급속결빙모듈

Info

Publication number: KR20120132015A
Application number: KR1020110050568A
Authority: KR
Inventors: 신익호
Original assignee: 신익호
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2012-12-05

Abstract

본 발명은 배간용 급속결빙모듈을 개시한다. 본 발명의 배관용 급속결빙모듈은: 냉매를 공급하는 냉매 공급부와 배관을 감싸도록 형성된 것으로, 상기 냉매 공급부로부터의 냉매를 유입시키는 유입부와, 상기 유입부로부터 유입된 냉매가 상기 배관 외면을 따라서 이송 가이드시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 통과한 냉매를 외부로 배출시키는 배출부를 포함하여서, 상기 배관을 결빙시키는 배관 냉각부와 상기 배관 냉각부에서의 적어도 두 지점의온도를 실시간으로 센싱하는 온도 검출부와 상기 온도 검출부로부터 센싱된 온도 데이터를 받아서 상기 배관 냉각부로 유입되는 냉매 유량을 정하는 제어부와 상기 제어부로부터 신호를 받아서 냉매 공급부로부터 상기 배관 냉각부로의 냉매 유입관을 개폐하는 냉매 밸브부를 포함한다.

Description

배관용 급속결빙모듈{MODULE FOR RAPID FREEZING A PIPE}

본 발명은 상수도, 중수도, 하수도, 발전소 파이프 등의 배관의 누수나 밸브 교체 시, 액화질소 가스를 이용하여 상기 배관의 적정부위를 동결시켜 누수를 방지하고, 누수가 발생되는 지점의 배관을 보수하거나 밸브를 교체하기 위한 배관용 급속결빙모듈에 관한 것이다.

발전소 등을 포함하는 공장이나, 상수도 등의 일반 가정 또는 학교 등의 계통설비에는 배관이 연결되어 계통수의 유동을 안내하게 된다. 그리고 계통설비를 정비하기 위해, 배관의 전단 및 후단을 결빙시키는 작업이 필요하게 되는데, 이러한 작업은 배관에 채워진 계통수의 배수가 불가능하거나 격리가 불가능한 경우에 행해진다.

그러나, 종래에는 배관을 정비하기 위해, 계통설비 전체를 정지시키거나 배관에 고인 유체를 배수한 후 작업을 해야 하기 때문에 작업자의 안전에 큰 위험을 줄 수 있는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국공개특허번호 제2008-0107297호에 기재된 배관용 급속결빙모듈은 도 1에 도시된 바와 같다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상수도관의 정기 보수 또는 교체 시공을 위해 노출된 상수도관에서 절관하고자 하는 상수도관(30)의 외측 2개소에 냉각코일(23)을 권취하고, 권취된 냉각코일(23)을 코일 재킷(26)에 의해 밀폐시킨다. 이어서 밀폐된 냉각코일(23)은 연결관(22,24)에 의해 급속냉동장치(20)에 연결시킨다.

이에 따라서, 급속냉동장치(미도시)가 가동되면 냉동장치에서 토출된 액화냉매가 연결관(22)을 통해 냉각코일(23)에 공급되며, 공급된 액화냉매는 냉각코일(23)에서 기체상태로 되면서 연결관(24)을 통해 냉동장치로 다시 흡입된다. 이와 같은 냉동장치의 냉매순환과정에 의해 밀폐된 코일 재킷 내부는 급속하게 냉각되므로 냉각코일에 권취된 상수도관(30) 내의 물은 결빙되게 된다.

그런데, 종래의 경우, 배관 직경과 관계없이 일정한 유량의 냉매를 냉각코일로 유입시킨다. 이로 인하여 냉각코일의 안전성이 미확보된다.

또한, 냉각 코일로 냉매가 유입되어서 배관을 결빙시키는 과정에서, 배관 내의 실시간 결빙 플러그 형성 상태를 파악할 수 없으므로, 신속하고 적절한 배관의 냉각이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함한 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배관의 직경 사이즈에 맞추어, 배관 냉각을 신속하고 적절하게 이루어지도록 제어할 수 있는 구조를 갖는 배관용 급속결빙모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 실시간으로 배관 냉각 플러그 형성을 확인할 수 있는 구조를 가진 배관용 급속결빙모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관용 급속결빙모듈은: 냉매를 공급하는 냉매 공급부와 배관을 감싸도록 형성된 것으로, 상기 냉매 공급부로부터의 냉매를 유입시키는 유입부와, 상기 유입부로부터 유입된 냉매가 상기 배관 외면을 따라서 이송 가이드시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 통과한 냉매를 외부로 배출시키는 배출부를 포함하여서, 상기 배관을 결빙시키는 배관 냉각부와 상기 배관 냉각부에서의 적어도 두 지점의 온도를 실시간으로 센싱하는 온도 검출부와 상기 온도 검출부로부터 센싱된 온도 데이터를 받아서 상기 배관 냉각부로 유입되는 냉매 유량을 정하는 제어부와 상기 제어부로부터 신호를 받아서 냉매 공급부로부터 상기 배관 냉각부로의 냉매 유입관을 개폐하는 냉매 밸브부를 포함한다.

이 경우, 상기 배관 냉각부는: 금속 소재의 파이프 형상으로서, 상기 배관의 외면을 연속적으로 권취하여서 상기 배관을 감싸는 것이 바람직하다.

또한, 상기 온도 검출부는, 상기 배관 냉각부의 유입부의 온도를 센싱하는 제1센서 및 상기 배출부의 온도를 센싱하는 제2센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1센서 및 제2센서의 차이를 기준으로, 상기 배관 냉각부로 공급되는 냉매 유량을 결정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배관 냉각부의 유입부는 상기 배관 냉각부에 의하여 권취된 배관의 중앙부에 배치되고, 상기 배관 냉각부의 열교환부는 상기 유입부로부터 상기 배관의 양측으로 분기하여 상기 배관을 귄취하도록 배치되며, 상기 배관 냉각부의 배출부는 상기 배관의 일단 및 타단에 각각 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 냉매 밸브부는 상기 냉매 유입관을 개폐하는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 배관용 급속결빙모듈은, 형태복원성이 있는 외부 재킷으로 배관의 사이즈에 맞추어 감쌀 수있기 때문에 배관의 직경 사이즈에 관계없이 적용 가능하며, 장착이 용이다.

또한, 외부 재킷과 배관 사이로 냉매를 공급하여서, 상기 냉매가 직접 배관을 냉각시킬 수 있음으로써, 결빙 시간을 단축시킬 수 있다.

도 1은 종래의 배관용 급속결빙모듈을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관용 급속결빙모듈 작동 단계를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관용 급속결빙모듈이 배관에 장착된 형상을 도시한 개념도이다.
도 4의 도 3에 도시된 배관 냉각부의 변형 예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배관용 급속결빙모듈을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관용 급속결빙모듈(100)의 배관 결빙 제어하는 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 3은 도 2의 배관용 급속결빙모듈(100)을 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배관용 급속결빙모듈(100)은, 냉매 공급부(110)와, 배관 냉각부(120)와, 온도 검출부(130)와, 제어부(140)와, 냉매 밸브부(150)를 포함한다.

냉매 공급부(110)는 냉매를 배관 냉각부(120)로 공급한다. 상기 냉매 공급부(110)는 냉매 탱크(111)와, 냉매의 공급을 차폐하는 공급밸브(113)를 포함할 수 있다.

이 경우 상기 냉매는 액체 질소 등의 액체 냉매로서, 배관 냉각부(120)에서 배관과 열교환하면서, 기체로 되어서 외부로 빠져 나온다.

배관 냉각부(120)는 배관을 감싸도록 형성된 것으로, 상기 냉매를 통과시키면서 상기 배관 내를 결빙시킨다. 이 경우, 상기 배관 냉각부(120)는 유입부(121)와, 열교환부(123)와, 배출부(125)를 포함한다. 유입부(121)를 통하여 상기 냉매 공급부(110)로부터의 냉매가 배관 냉각부(120)로 유입된다. 열교환부(123)는 상기 유입부(121)로부터 유입된 냉매를 상기 배관(30) 외면을 따라서 이송 가이드시킨다. 배출부(125)를 통하여 상기 열교환부(123)를 통과한 냉매가 상기 배관 냉각부(120) 외부로 배출된다.

온도 검출부(130)는 상기 배관 냉각부(120)의적어도 두 지점에서의 온도를 실시간으로 센싱한다.

제어부(140)는 상기 각각의온도 검출부(130)로부터 센싱된 온도 데이터를 받아서, 상기 온도 검출부(130) 간의 온도 차이에 따라서 상기 배관 냉각부(120)로 유입되는 냉매 유량을 정한다. 이 경우, 상기 온도 검출부(130)는 열전대일 수 있다.

냉매 밸브부(150)는 상기 제어부(140)로부터 신호를 받아서 냉매 공급부(110)로부터 상기 배관 냉각부(120)로의 냉매 유입관(160)을 개폐한다.

본 발명에 따르면, 배관 냉각부(120)의 온도를 실시간으로 센싱하여서, 상기 온도에 맞추어서 배관 냉각부(120)로의 냉매 유동을 제어한다. 즉, 배관의 사이즈가 크게 되면, 배관(30)의 외면을 따라 흐르는 냉매의 유동이 느려지게 되고, 이에 따라서 온도 검출부(130)에서의 온도 차이는 배관(30)의 사이즈가 작은 것보다 상대적으로 크게 된다.

이에 따라서 배관 냉각부(120)의 유입부(121)에서는 배관이 충분히 결빙되나, 배관 냉각부(120)의 배출부(125)에서는 배관이 충분히 결빙되지 않은 경우가 발생하게 된다. 본 발명은 상기 온도 차이에 맞추어서 배관 냉각부(120)로 유입되는 냉매의 유량을 제어하게 된다.

따라서, 미리 설정된 적절한 온도차이에 따라서 제어부(140)는 냉매 유량을 제어하게 된다.

이 경우, 상기 배관 냉각부(120)는 금속 소재의 파이프 형상으로서, 상기 배관의 외면을 연속적으로권취하여서 상기 배관을 감싸도록 형성된다. 상기 배관 냉각부(120)는 동(銅) 파이프일 수 있는데, 상기 동 파이프가 열전달율이 우수한 동시에, 상대적으로 유연성을 가져서 권취하기도 유리하기 때문이다. 즉, 배관의 사이즈에 맞추어서 배관 냉각부(120)를 현장에서 권취시킴으로써, 배관 사이즈에 따라서 별도의 배관 냉각부(120)를 미리 제작할 필요가 없게 된다.

상기 온도 검출부(130)는 제1센서(131)와 제2센서(136)를 포함할 수 있다. 제1센서(131)는상기 배관 냉각부(120)의 유입부(121)의 온도를 센싱한다. 제2센서(136)는 상기 배관 냉각부(120)의 배출부(125) 온도를 센싱한다. 즉, 온도 검출부(130)는 배관을 결빙시키기 직전의 배관 냉각부(120) 온도와, 배관을 결빙한 후의 배관 냉각부(120) 온도를 각각 센싱하며, 이에 따라서 온도 분포를 실시간으로 측정 가능하다.

이 경우, 상기 제어부(140)는 상기 제1센서(131) 및 제2센서(136)의 차이를 기준으로, 상기 배관 냉각부(120)로 공급되는 냉매 유량을 결정하게 된다. 즉, 제1센서(131)와제2센서(136) 사이의 온도 차이가 적절한 수준보다 클 경우에는, 상기 냉매 유량이 보다 많이 상기 배관 냉각부(120)에 공급되도록 제어하고, 상기 제1센서(131)와 제2센서(136) 사이의 온도 차이가 적절한 수준보다 작을 경우 상기 냉매 유량이 작게 공급되도록 제어한다. 이에 따라서 배관 냉각부(120)의 안전한 온도 제어 및 배관(30)내의 냉결 플러그가 형성될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배관 냉각부(120)는 일단에 유입부(121)가 형성되고, 타단에 배출부(125)가 형성될 수 있다. 상기 구성은, 상기 배관의 사이즈 및 배관의 결빙시키는구간이 작은 경우에 바람직하다.

이와 달리, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배관 냉각부(120)의 유입부(121)는 상기 배관 냉각부(120)에 의하여 권취된 배관의 중앙부에 두개(제1 유입부(121a), 제2 유입부(121b))가 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 배관 냉각부(120)의 열교환부 또한 두개가 배치되어서, 상기 제1 유입부(121a)로부터 일측으로 권취되는 제1 열교환부(123a) 및 상기 제2 유입부(121b)로부터 타측으로 권취되는 제2 열교환부(123b)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 배관 냉각부(120)의 배출부는 상기 배관 냉각부(120)의 일단에 제1 배출부(125a) 및 타단에 제2 배출부(125b)로 각각 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 배관 냉각부(120)의 유입부(121)에는 상기 냉매 유입관(160)으로부터 공급된 냉매가 배관 냉각부(120)의 양측으로 분기되도록 분기 통로(162)가 형성되는 것이 바람직하다.

상기의 구조는 상기 배관(30)의 사이즈가 크거나, 배관의 결빙구간이 넓어서 상대적으로 냉매 유량이 공급시간이 지연되는 경우 냉매를 빠른 시간 안에 공급할 수 있다.

한편, 상기 냉매 밸브부(150)는 상기 냉매 유입관(160)을 개폐하는 솔레노이드 밸브(151)를 포함할 수 있다.

상기 솔레노이드 밸브(151)는 냉매 유입관(160)에 개재되어서, 상기 제어부(140)의 제어에 따라서 상기 냉매 유입관(160)을 개폐함으로써, 냉매 유량을 조절하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100: 배관용 급속결빙모듈 110: 냉매 공급부
120: 배관 냉각부 121: 유입부
123: 열교환부 125: 배출부
130: 온도 검출부 140: 제어부
150: 냉매 밸브부

Claims

냉매를 공급하는 냉매 공급부;
배관을 감싸도록 형성된 것으로, 상기 냉매 공급부로부터의 냉매를 유입시키는 유입부와, 상기 유입부로부터 유입된 냉매가 상기 배관 외면을 따라서 이송 가이드시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 통과한 냉매를 외부로 배출시키는 배출부를 포함하여서, 상기 배관을 결빙시키는 배관 냉각부;
상기 배관 냉각부에서의 적어도 두 지점의 온도를 실시간으로 센싱하는 온도 검출부;
상기 온도 검출부로부터 센싱된 온도 데이터를 받아서 상기 배관 냉각부로 유입되는 냉매 유량을 정하는 제어부; 및
상기 제어부로부터 신호를 받아서 냉매 공급부로부터 상기 배관 냉각부로의 냉매 유입관을 개폐하는 냉매 밸브부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 급속결빙모듈.
제1항에 있어서,
상기 배관 냉각부는:
금속 소재의 파이프 형상으로서, 상기 배관의 외면을 연속적으로 권취하여서 상기 배관을 감싸는 것을 특징으로 하는 배관용 급속결빙모듈.
제1항에 있어서,
상기 온도 검출부는, 상기 배관 냉각부의 유입부의 온도를 센싱하는 제1센서 및 상기 배출부의 온도를 센싱하는 제2센서를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1센서 및 제2센서의 차이를 기준으로, 상기 배관 냉각부로 공급되는 냉매 유량을 결정하는 것을 특징으로 하는 배관용 급속결빙모듈.
제1항에 있어서,
상기 배관 냉각부의 유입부는 상기 배관 냉각부에 의하여 권취된 배관의 중앙부에 배치되고,
상기 배관 냉각부의 열교환부는 상기 유입부로부터 상기 배관의 양측으로 분기하여 상기 배관을 귄취하도록 배치되며,
상기 배관 냉각부의 배출부는 상기 배관의 일단 및 타단에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 배관용 급속결빙모듈.
제1항에 있어서,
상기 냉매 밸브부는 상기 냉매 유입관을 개폐하는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 급속결빙모듈.