KR20150095005A - 사이펀식 배수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맨홀과 같은 저수조에 집수된 물을 사이펀(siphon) 원리를 이용하여 배출관을 통해 2차 저수조 또는 외부의 지정된 장소로 배출할 수 있도록 한 사이펀식 배수장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 사이펀식 배수장치는, 일단부가 물이 저수되는 저수조 내측에 배치되고 다른 일단부가 물을 배출하고자 하는 장소로 연장되게 설치되며, 물을 배출하고자 하는 장소에 상하 수직방향으로 형성된 연결관을 구비한 배출관과; 일단부가 상기 연결관의 하단부에 연결되는 U자형으로 만곡된 호형저류관과; 상기 연결관의 직경보다 작은 직경을 갖도록 되어 상기 연결관의 내측에 상하 수직방향으로 연장되게 설치되며, 상단부에 상기 연결관을 통해 유동하는 물이 유입되는 유입구가 형성되고 하단부에 상기 호형저류관의 중앙부를 향해 경사진 경사출구가 형성된 사이펀유발관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사이펀식 배수장치{Water Draining System of Siphon Type}

본 발명은 사이펀식 배수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 맨홀과 같은 1차 저수조에 집수된 물 또는 저수지나 댐의 물을 사이펀(siphon) 원리를 이용하여 외부로 배출할 수 있도록 한 사이펀식 배수장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하철이나 철도 시설물은 선로 주위의 옹벽과 지하에서 물이 분출되거나 새어나오는 지하수를 토관을 통하여 일차적으로 맨홀이라 불리우는 1차 저수조에 저장하고, 1차 저수조에 저장된 물을 배관을 통하여 집수조로 이송하여 저장한 후 집수조에서 펌프로 퍼올려 일부는 자체 용수로 사용하고 나머지는 외부로 배출하는 유출수에 대한 배수 설비를 갖추고 있다.

이와 같은 종래의 유출수 배수 설비는 1차 저수조인 맨홀의 유출수를 펌프로 2차 저수조로 이송되는 구조이다. 따라서 맨홀 내에 유출수가 서서히 차오를 때에는 펌프를 통해 맨홀 내의 물이 2차 저수조로 원활하게 이송될 수 있지만, 단시간 내에 많은 비가 내리는 집중호우시에 맨홀 내에 물이 차오르는 속도가 펌프 통해 2차 저수조로 유출되는 속도보다 빠르게 되면 맨홀 외부로 물이 넘쳐흘러 선로나 시설물 침수 등의 문제가 발생하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 등록특허 제0348526호에 사이펀 원리를 이용하여 맨홀 내의 물을 2차 저수조로 강제 배출할 수 있도록 한 사이펀식 지하철지하수이송장치가 개시되어 있다. 상기 등록특허의 사이펀식 지하철지하수이송장치는, 주사이펀관(배출관)의 일단부가 저수조에 침지되고 타단이 저수조 외부로 연장되어 하향 절곡되고 형성되고, 사이펀유발관의 일단이 저수조에 침지되며 타단이 상기 주사이펀관에 연결되도록 설치되며, 공기배출관이 상기 주사이펀관의 송출부에 인접한 수평부에서 주사이펀관 끝단의 호형저류관에 인접하게 연결되면서 경사지게 형성된 구조로 이루어져, 상기 사이펀유발관 및 공기배출관을 통해 관내의 공기를 외부로 배출시켜 주사이펀관 내의 급격한 압력 감소를 유발하고, 이에 의해 주사이펀관을 통해 강제로 물이 유입되어 배출될 수 있도록 한 것이다.

또한 대한민국 등록특허 제0644356호에는 제방이나 저수지의 수위를 최고만수위와 정상만수위 및 최저만수위의 여러단계로 조절가능하게 저수지의 물을 배수시킬 수 있게 되어 물의 효과적인 이용을 할 수 있으며 충분한 용수의 공급 및 홍수의 조절을 원활하게 하는 것이 가능한 다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로가 개시되어 있다.

그러나 상기 등록특허의 사이펀식 지하철지하수이송장치와 사이펀여수로는 물이 유입되는 부분 및 토출부분의 외측에 별도의 사이펀유발관과 공기배출관, 또는 수위조절관을 연결하여 구성해야 하므로 전체적인 구조가 복잡해지고, 장소에 따라 시공이 불가능한 곳도 있으며, 제조비용이 상승하는 등의 문제가 있다.

1. 대한민국 등록특허 제0348526호(등록일자 2002년07월30일) "사이펀식 지하철지하수이송장치" 2. 대한민국 등록특허 제1107734호(등록일자 2012년01월12일) "사이펀식 빗물 저수 장치" 3. 대한민국 등록특허 제0644356호(등록일자 2006년11월02일) "다단계의 수위로 배수량의 조절이 가능한 사이펀여수로"

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 적은량의 물로 관내에 수직으로 설치된 유발관을 통하여 단시간 내에 사이펀을 작동시켜 원하는 곳으로 이송할 수 있도록 하여 배출관의 관경이 작더라도 다량의 물을 단시간 내에 배출시킬 수 있고, 기존의 사이펀식 배수장치(예를 들어 등록특허 제0348526호)에 구성되어 있던 사이펀 유발관과 압력평형관, 공기배출관, 차단부 등의 구성요소를 제거하여 구조를 단순화시킬 수 있으며, 시공이 용이하고, 제조원가를 절감할 수 있는 사이펀식 배수장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사이펀식 배수장치는, 일단부가 물이 저수되는 저수조 내측에 배치되고 다른 일단부가 물을 배출하고자 하는 장소로 연장되게 설치되며, 물을 배출하고자 하는 장소에 상하 수직방향으로 형성된 연결관을 구비한 배출관과; 일단부가 상기 연결관의 하단부에 연결되는 U자형으로 만곡된 호형저류관과; 상기 연결관의 직경보다 작은 직경을 갖도록 되어 상기 연결관의 내측에 상하 수직방향으로 연장되게 설치되며, 상단부에 상기 연결관을 통해 유동하는 물이 유입되는 유입구가 형성되고 하단부에 상기 호형저류관의 중앙부를 향해 경사진 경사출구가 형성된 사이펀유발관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 사이펀 현상을 유발하는 사이펀유발관이 배출관의 내측에 구성되기 때문에 기존의 사이펀식 배수장치에 비하여 구조가 대폭 간소화되고, 건축물 구조에 영향을 받지 아니하며, 시공 및 제작이 용이한 효과가 있다.

또한 사이펀유발관 하단의 경사출구가 수직한 축에 대해 일정 각도로 경사져 경사출구를 통해 토출되는 물이 호형저류관의 만곡된 부분 상측 부근을 타격하여 버블을 발생시키므로 공기 배출이 신속하게 이루어져 사이펀 현상이 신속하고 확실하게 유발될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이펀식 배수장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 사이펀식 배수장치의 주요 부분을 나타낸 요부 종단면도이다.
도 3은 도 1의 사이펀식 배수장치의 주요 부분을 나타낸 요부 횡단면도로, 도 2의 I-I선 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사이펀식 배수장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 지하철 시설물의 맨홀과 같은 저수조에 집수되는 물을 지하철의 역내 저수조로 배출하는 사이펀식 배수장치를 예시하고 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사이펀식 배수장치는, 물이 집수되는 1차 저수조(10)와, 상기 1차 저수조(10)로부터 이송된 물이 집수되는 2차 저수조(20)와, 1차 저수조(10)의 내측에서부터 2차 저수조(20)의 일측면 상부로 연장되게 설치되어 1차 저수조(10)에서 2차 저수조(20)로 물을 이송하는 배출관(30)과, 상기 2차 저수조(20) 내에서 상기 배출관(30)의 하단부에 연결되는 U자형으로 만곡된 호형저류관(40)과, 상기 배출관(30)의 내측에 상하 방향으로 연장되게 설치되어 사이펀 현상을 유도하는 사이펀유발관(50)을 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 1차 저수조(10)는 지하철과 같은 철도 시설물에 설치되는 맨홀이고, 상기 2차 저수조(20)는 지하철의 역내 저수조로서, 1차 저수조(10)인 맨홀에 우수가 유입되어 일정 수위 이상이 되면 상기 배출관(30)을 통해 2차 저수조(20)로 우수가 이송되어 저장되고, 2차 저수조(20)에 저장된 우수는 2차 저수조(20) 내에 설치된 펌프(60)에 의해 외부로 배출된다.

상기 2차 저수조(20)는 1차 저수조(10)보다 낮은 높이에 설치된다. 그리고, 1차 저수조(10) 내측에 위치하는 배출관(30)의 일단부는 상기 호형저류관(40)의 끝단부보다 높은 위치에 배치된다. 따라서, 1차 저수조(10) 내에 우수가 유입되어 일정 수위 이상이 되면, 수두차에 의해 1차 저수조(10) 내의 물이 배출관(30)을 통해 2차 저수조(20)로 흘러가게 된다.

상기 배출관(30)은 일단이 상기 1차 저수조(10) 내측에 배치되며 타단이 2차 저수조(20) 쪽으로 연장되게 설치되며, 상기 2차 저수조(20)에 설치되는 부분에는 상기 2차 저수조(20) 내측으로 상하 수직하게 연장되는 연결관(32)을 구비한다. 상기 연결관(32)의 하단부에는 상기 호형저류관(40)이 연결된다.

그리고, 상기 배출관(30)에는 공기를 외부로 배출하기 위한 배기밸브(33)가 설치된다.

도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 배출관(30)의 연결관(32)은 상기 2차 저수조(20) 내측에 상하로 수직하게 설치된다. 그리고, 상기 연결관(32)의 하단부에는 U자형으로 만곡된 호형저류관(40)이 연결된다.

상기 사이펀유발관(50)은 상단과 하단이 개방되며 상기 연결관(32)보다 작은 직경을 갖는 원통관 형태로 되어, 상기 연결관(32) 내측에 상하 방향으로 연장되게 설치되어 사이펀 작용을 유발시키는 작용을 수행한다. 상기 사이펀유발관(50)의 상단부에는 유입구(51)가 형성되고, 하단부에는 상기 호형저류관(40)의 중앙부를 향해 경사진 경사출구(52)가 형성되어 있다. 상기 사이펀유발관(50) 상단의 유입구(51)에는 초기에 연결관(32)으로 유입되는 물을 사이펀유발관(50) 내측으로 유도하기 위하여 가이드부(53)가 양측방으로 연장되게 형성된다. 상기 가이드부(53)는 배출관(30)을 통해 연결관(32) 내측으로 유동하는 물 중 유입구(51)의 측방으로 유동하는 물을 유입구(51) 쪽으로 유도함으로써 더욱 많은 양의 물이 사이펀유발관(50)으로 유입될 수 있도록 하는 작용을 한다.

상기 사이펀유발관(50)의 경사출구(52)는 하단부가 사이펀유발관(50)의 축에 대해 소정의 각도로, 예를 들어 45도 각도로 경사지게 형성되어, 사이펀유발관(50)의 경사출구(52)를 통해 배출되는 물이 호형저류관(40)의 중앙부를 향해 토출될 수 있도록 되어 있다.

상기 사이펀유발관(50)은 연결관(32)의 내측면에 일체로 형성될 수도 있지만, 이와 다르게 연결관(32)과 개별체로 만들어진 다음 연결관(32)의 내면에 별도의 체결수단에 의해 고정되게 설치될 수도 있다.

상기 배출관(30)을 통해 2차 저수조(20)로 유동하는 물은 사이펀유발관(50)의 유입구(51)를 통해 사이펀유발관(50)의 내측으로 유입된 후 사이펀유발관(50)을 따라 낙하하게 된다. 상기 사이펀유발관(50)을 따라 낙하한 물은 공기와 함께 사이펀유발관(50) 하단의 경사진 경사출구(52)에 의해 호형저류관(40) 중앙부 상단 쪽으로 빠른 속도로 토출된다.

상기 사이펀유발관(50)의 경사출구(52)를 통해 토출된 물과 공기는 호형저류관(40)에 고여 있는 물의 중앙측 상부를 타격하게 되고, 이 부분에서 수충에 의한 폭포작용으로 버블이 발생하여 공기와 물이 호형저류관(40)의 만곡된 중앙부 외측을 통해 배출된다. 이에 따라 배출관(30) 내의 공기량이 급감하면서 관내 압력이 급격히 낮아지게 되고, 사이펀 원리에 의해 1차 저수조(10) 내의 물이 배출관(30) 내측으로 급속히 흡입되어 배출관(30) 전체 단면적을 통해 흐르면서 2차 저수조(20)로 보내지게 된다.

따라서 1차 저수조(10) 내의 물을 빠른 속도로 2차 저수조(20)로 이송할 수 있게 되므로 집중호우 시에 수두차가 상승하여 더 많은 물을 빠르게 이송하게 되므로 대량의 유출수를 신속하게 처리할 수 있게 된다. 상기 2차 저수조(20)로 이송되어 저장된 물은 펌프(60)에 의해 외부로 배출되어 처리된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 사이펀 현상을 유발하는 사이펀유발관(50)이 배출관(30)의 연결관(32)의 내부에 일체로 구성되기 때문에 기존의 사이펀식 배수장치에 비하여 구조가 대폭 간소화되고, 시공 및 제작이 용이한 이점이 있다. 특히 물을 이송하는 관인 수직한 관으로 이루어진 구조에서 사이펀유발관(50) 없이는 사이펀 작동이 용이하지 못하지만, 본 발명은 수직한 연결관(32) 내측에 설치되는 사이펀유발관(50)에 의해 원활하고 용이한 사이펀 유발 작용이 이루어질 수 있는 이점이 있다.

또한 사이펀유발관(50) 하단의 경사출구(52)가 수직한 축에 대해 일정 각도로 경사져 경사출구(52)를 통해 토출되는 물이 호형저류관(40)의 만곡된 부분 중앙 부근을 타격하여 버블을 발생시키므로 공기 배출이 신속하게 이루어져 사이펀 현상이 신속하고 확실하게 유발될 수 있는 이점도 있다.

상술한 본 발명의 사이펀식 배수장치의 실시예는 철도 시설물의 맨홀과 같은 1차 저수조(10)의 물을 지하철 역내 저수조와 같은 2차 저수조(20)로 이송하는 지하수 이송용의 배수장치이지만, 이외에도 본 발명의 사이펀식 배수장치는 댐 또는 저수지 등에 저장된 물을 외부로 방류하거나 지정된 장소로 배출하는 사이펀 여수로 등에도 적용될 수 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

10 : 1차 저수조 20 : 2차 저수조
30 : 배출관 32 : 연결관
33 : 배기밸브 40 : 호형저류관
50 : 사이펀유발관 51 : 유입구
52 : 경사출구 53 : 가이드부
60 : 펌프

Claims (4)

1. 일단부가 물이 저수되는 저수조 내측에 배치되고 다른 일단부가 물을 배출하고자 하는 장소로 연장되게 설치되며, 물을 배출하고자 하는 장소에 상하 수직방향으로 형성된 연결관(32)을 구비한 배출관(30)과;
   일단부가 상기 연결관(32)의 하단부에 연결되는 U자형으로 만곡된 호형저류관(40)과;
   상기 연결관(32)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 되어 상기 연결관(32)의 내측에 상하 수직방향으로 연장되게 설치되며, 상단부에 상기 연결관(32)을 통해 유동하는 물이 유입되는 유입구(51)가 형성되고 하단부에 상기 호형저류관(40)의 중앙부를 향해 경사진 경사출구(52)가 형성된 사이펀유발관(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이펀식 배수장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 사이펀유발관(50)은 상기 연결관(32)의 내측면에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 사이펀식 배수장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 사이펀유발관(50)은, 상기 유입구(51)에 양측방으로 연장되게 형성되어 유입구(51)의 측방으로 유동하는 물을 유입구(51) 쪽으로 유도하는 가이드부(53)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이펀식 배수장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 연결관(32)은 상기 저수조에서 배출된 물이 저장되는 2차 저수조(20)의 내측에 상하로 수직하게 설치되는 것을 특징으로 하는 사이펀식 배수장치.
   

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