KR20200032810A - 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈 및 이를 이용한 수도꼭지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관에 설치된 감온부재에 의하여 발생된 작동기체의 내압 변동을 밸브부재에 전달하여 상기 배관으로부터 유체의 유출입을 제어하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈 및 이를 이용한 수도꼭지 시스템에 관한 것으로서, 유체의 유동경로를 제공하는 배관에 설치되고, 작동기체의 압력이 작용하여 다이어프램의 팽창 및 수축에 의하여 배출공을 개폐함으로써 상기 배관으로부터 상기 유체의 배출을 단속하는 밸브부재; 및 관 구조로 형성되어 상기 작동기체가 유동하며, 일측이 상기 밸브부재에 연결되어 상기 밸브부재 내부로 압력을 전달하는 내압전달부재; 상기 내압전달부재의 타측에 연결되어 내부로 상기 작동기체가 유통되며, 상기 배관에 설치되어 배관의 유체와 상기 작동기체 사이의 열전달에 의하여 작동기체의 압력변동을 내압전달부재에 제공하는 감온부재;를 포함하여 구성되며, 상기 작동기체는 상기 유체의 온도가 소정의 수준으로 낮아지는 경우에 상기 밸브부재의 개방 동작이 일어나서 상기 배관의 동파를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈 및 이를 이용한 수도꼭지 시스템 {Anti-freezing Pipe Module with Thermostatic Valve and Faucet System Thereof}

본 발명은 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈 및 이를 이용한 수도꼭지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배관에 설치된 감온부재에 의하여 발생된 작동기체의 내압 변동을 밸브부재에 전달하여 상기 배관으로부터 유체의 유출입을 제어하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈 및 이를 이용한 수도꼭지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가정 뿐만 아니라 플랜트 등의 산업시설에서 배관의 유체는 항상 유동하는 것이 아니며 유동이 멈춘 상태에서 주위 환경 등에 의하여 유체가 응고되는 경우에 다양한 문제 및 불편을 유발할 수 있다. 더불어, 상기 유체가 물인 경우에는 얼음의 부피 팽창으로 인하여 해당 배관이 파손되기도 한다.

이러한 유체의 응고로 인한 문제 또는 불편을 예방하기 위하여 전자적인 방식으로 배관의 유체 온도를 감지하여 상기 배관의 유체를 전자적인 방식으로 임시로 배출시키는 해결이 고려될 수 있으나 이는 전체 장치의 구조가 복잡할 뿐만 아니라 작동을 위하여 전원의 상시 공급 및 에너지 소모, 제어 설정 등의 관리 부담이 발생하여 효용성 측면에서 제한된다.

또한, 배관의 유체 온도는 배관의 설치환경에 따라 국부적으로 크게 다를 수 있어서 유체의 응고가 예상되는 위치의 유체 온도에 따라 유체의 배출 작동이 수행되어야 하는데 그 위치에서 유체를 임시로 배출시키는 것은 배출된 유체의 후처리에 관한 새로운 부담이 발생하여 바람직하지 않다.

따라서, 전원의 공급을 필요로 하지 않으며 손쉽게 배관에 설치되어 동파방지 등의 기능을 원활하게 수행할 수 있는 기술수단의 개발이 요구되며, 더불어, 유체온도의 감지 위치와 유체의 배출 위치가 이격된 경우에도 주위환경 등에 의해서 기능이 저하되거나 오작동되지 않는 개선된 기술수단의 개발이 요구된다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 전원 공급이 없어도 배관의 온도에 따라 자동으로 작동되며 유체의 응고가 예상되는 위치의 유체 온도에 의하여 유체의 배출 여부가 조절되면서도 유체의 배출 위치를 별도로 설정할 수 있는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 작동기체에 의한 내압변동을 전달하여 밸브부재를 작동시킴에 있어서 내압의 전달 경로에서 주위 환경 등에 의한 영향을 감소시켜 본 발명의 더욱 개선된 작동 신뢰성을 확보할 수 있는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 제공하는 데에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 유체의 유동경로를 제공하는 배관에 설치되고, 작동기체의 압력이 작용하여 다이어프램(12)의 팽창 및 수축에 의하여 배출공(11)을 개폐함으로써 상기 배관으로부터 상기 유체의 배출을 단속하는 밸브부재(10); 및 관 구조로 형성되어 상기 작동기체가 유동하며, 일측이 상기 밸브부재(10)에 연결되어 상기 밸브부재(10) 내부로 압력을 전달하는 내압전달부재(20); 상기 내압전달부재(20)의 타측에 연결되어 내부로 상기 작동기체가 유통되며, 상기 배관에 설치되어 배관의 유체와 상기 작동기체 사이의 열전달에 의하여 작동기체의 압력변동을 내압전달부재(20)에 제공하는 감온부재(30);를 포함하여 구성되며, 상기 작동기체는 상기 유체의 온도가 소정의 수준으로 낮아지는 경우에 상기 밸브부재(10)의 개방 동작이 일어나서 상기 배관의 동파를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 상기 밸브부재(10)에 대하여, 상기 다이어프램(12)에 결합되어 상기 배출공(11)을 개폐하는 개폐작동부(13); 및 상기 배출공(11)에 대한 개폐 동작이 일어날 수 있는 밸브부재(10) 내부의 압력수준을 설정하기 위하여 상기 개폐작동부(13) 또는 상기 다이어프램(12)에 추가적인 압력을 제공하는 스프링부재(14);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 상기 밸브부재(10)에 대하여, 상기 스프링부재(14)에 의한 추가적인 압력의 크기를 변경할 수 있는 스프링 가압조절부재(15)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 상기 밸브부재(10)에 대하여, 상기 개폐작동부(13)에 스프링 지지부재(17)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 상기 내압전달부재(20)에 외부의 온도 변화에 의한 영향을 줄일 수 있도록 절연층(21)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 상기 내압전달부재(20)에 내부 압력에 의한 팽창을 제한하도록 보강층(22)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 상기 감온부재(30)에 대하여, 상기 배관과 열전달을 수행하는 감온본체(31); 및 상기 배관 외의 주변환경으로부터 상기 감온본체(31)로 열전달이 차단되도록 상기 감온본체(31)를 감싸는 구조로 형성된 절연하우징(32);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 상기 감온부재(30)에 대하여, 배관의 외관 형상 또는 치수에 대응되게 형성된 감온어댑터(33)를 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 추가적인 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 유체의 유동경로를 제공하는 배관에 설치되고, 내부에 충진된 제1 전달유체의 압력이 작용하는 다이어프램(12)의 팽창 및 수축에 의하여 배출공(11)을 개폐함으로써 상기 배관으로부터 상기 유체의 배출을 단속하는 밸브부재(10); 및 제2 전달유체가 유동할 수 있는 관 구조로 형성되어 일측이 상기 밸브부재(10)에 연결되어 상기 밸브부재(10) 내부로 압력을 전달하는 내압전달부재(20); 상기 배관에 설치되며, 상기 내압전달부재(20)의 타측에 연결되어 내부에 상기 제2전달유체를 보유하는 내압수수공간을 형성하도록 탄성 재질의 내압수수 다이어프램(36)이 구비되고, 내부에 작동기체를 보유하여 상기 배관의 유체와 상기 작동기체 사이의 열전달에 의하여 발생된 상기 작동기체의 압력변동을 상기 내압수수 다이어프램(36)에 제공하는 감온변동부(38)가 구비된 감온부재(30);를 포함하여 구성되며, 상기 작동기체는 상기 배관의 유체의 온도가 소정의 수준으로 낮아지는 경우에 상기 내압수수 다이어프램(35)에 제공되는 압력이 감소하여 결과적으로 상기 밸브부재(10)의 개방 동작이 일어남으로써 상기 배관의 동파를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 상기 감온부재(30)에 있어서, 하나의 공간을 상기 내압수수 다이어프램(36)에 의해서 구획함으로써 일측의 공간이 상기 내압수수공간을 형성하고 타측의 공간이 상기 감온변동부(38)를 형성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은, 상기 감온변동부(38)에 대하여, 내부에 상기 작동기체가 구비된 탄성재질의 밀봉체로 별도로 형성되어 상기 내압수수 다이어프램(36)과 배관 사이에 개재되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 이용한 수도꼭지 시스템은, 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 이용하되, 상기 배관은 상수도 배관이며, 상기 밸브부재(10)는 수도꼭지와 인접하게 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 배관의 유체온도에 연동하여 자동으로 작동하는 구조를 가짐으로써 전체 장치의 구조를 단순하게 구성할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 동력을 필요로 하지 않음으로써 에너지 소모 및 제어 관리 등의 부담을 현저하게 감소시킬 수 있는 개선된 효과를 가진다.

또한, 스프링 가압조절부재를 구비하여 밸브부재의 작동압력을 필요에 따라 조절할 수 있는 구조를 채용함으로써 동파방지 모듈의 정교한 조절이 가능하고 이로 인하여 동파방지 설정 등의 작업을 원활하게 수행할 수 있는 현저하게 개선된 효과를 가진다.

더불어, 작동기체에 의한 내압을 전달하는 전달유체를 이용하는 구조를 채용함으로써 작동기체의 선택자유도를 높이고 주위 환경에 의한 내압전달부재 등에 대한 영향을 감소시킬 수 있게 되어 동파방지 모듈의 작동신뢰도를 더욱 향상시키는 개선된 효과를 가진다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈이 이용된 수도꼭지 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈이 이용된 수도꼭지 시스템의 평면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈의 세부구조를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈의 작동 상태도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 내압전달부재의 세부구조.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 스프링 가압조절부재의 세부 구조.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 스프링 가압조절부재의 작동 상태도.
도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 스프링 지지부재의 세부 구조.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 수압완출부재의 예시적인 구조.
도 10은 본 발명에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 감온부재의 예시적인 세부 구조.
도 11은 본 발명에 따른 온도식 자동밸브를 복수의 작동유체를 이용하는 구조로 형성한 예시적인 세부 구조.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

우선, 각 도면을 살펴보면, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈이 이용된 수도꼭지 시스템의 개념도로서 밸브부재 및 내압전달부재, 감온부재의 세부 결합관계를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈이 이용된 수도꼭지 시스템의 평면도로서 외형적인 배치관계를 나타낸 것이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈의 세부구조를 도시한 단면도로서 도 3(a)는 배관에서 유체 단속 구조를 나타내고, 도 3(b)는 배관에 대한 감온 구조를 나타낸 것다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈의 작동 상태도로서 도 4(a)는 배관으로부터 유체의 유출을 차단한 상태를, 도 4(b)는 유체의 배출이 일어나는 상태를 각각 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 내압전달부재의 세부구조를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 스프링 가압조절부재의 세부 구조를 나타낸 것이고, 도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 스프링 가압조절부재의 작동 상태도로서 도 7(a)와 7(b)는 각각 스프링에 의한 가압을 감소시킨 것과 증가시킨 것을 나타낸 것이다. 도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 스프링 지지부재의 세부 구조를 도시한 것으로서 스프링 지지부재가 다이어프램 고정하우징에 걸릴 수 있는 구조를 예시적으로 나타낸 것이며, 도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 수압완충부재의 예시적인 구조를 도시한 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 감온부재의 예시적인 세부 구조를 도시한 것으로서 배관의 외관 형상이나 치수에 따라 감온어댑터만을 교체하여 설치하는 구조를 나타낸 것이며, 도 11은 본 발명에 따른 온도식 자동밸브를 복수의 작동유체를 이용하는 구조로 형성한 예시적인 세부 구조를 나타낸 것이다.

이하의 설명에서 ‘유체’는 배관 내부에서 유동하거나 체류하는 유체를 지칭하며 응고 등을 예방하기 위하여 임시로 배출하고자 하는 대상이다. ‘작동기체’는 상기 배관의 유체와 열전달하여 부피 팽창 및 압력 변동이 일어나는 대상이고, ‘작동유체’는 ‘작동기체’에서 발생된 부피 팽창 및 압력 변동을 밸브부재를 향하여 전달하는 경로 상에 필요에 따라 포함되는 대상이다.

본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은 밸브부재(10) 및 내압전달부재(20), 감온부재(30);를 포함하여 구성된다. 상기 구성들은 내부에 작동기체가 상호 유통 가능하도록 연결되어 상기 유체의 온도가 소정의 수준으로 낮아지는 경우에 상기 작동기체의 압력이 감소하고 이로 인하여 상기 밸브부재(10)의 개방 동작이 일어나서 유체가 배출되는 작용구조를 가진다. 이러한 작동원리를 이용하여 상기 배관 내부의 유체의 응고를 방지하거나 배관의 동파를 방지하도록 구성된다.

이때 작동기체의 종류는 특별히 제한되지 않으며 배관의 유체 온도가 소정의 수준으로 낮아지는 경우에 부피의 감소 또는 압력의 감소가 충분히 유발되는 기체를 필요에 따라 임의로 선정하여 채용할 수 있다. 또한, 기체가 액화되는 경우에 부피의 감소가 현저하게 발생하는 점을 이용하면 상기 밸브부재(10)의 단속동작이 명확히 구분되게 일어날 수 있어 더욱 바람직하므로, 희망하는 작동 온도에서 액화 현상이 일어날 수 있는 작동기체를 채용하는 것이 유리하다. 이때 유체의 액화 또는 기화 온도는 압력에 의해서도 영향을 받으므로 유체의 종류 선정과 함께 작동기체의 충진 압력도 설정하여 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 원활하게 구성할 수 있다.

이하 각 구성 별로 본 발명의 구체적인 내용을 기술하면, 상기 밸브부재(10)는 유체의 유동경로를 제공하는 배관에 설치되고, 작동기체의 압력이 작용하여 다이어프램(12)의 팽창 및 수축에 의하여 배출공(11)을 개폐함으로써 상기 배관으로부터 상기 유체의 배출을 단속한다. 도 1 및 2는 상기 밸브부재(10)를 수도꼭지에 적용하여 상수도 배관의 동파를 방지하는 구조를 예시적으로 설명한 것이며, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은 이외에도 여러 산업용 또는 가정용 배관에 대하여 적용될 수 있는 유용성을 가진다.

여기서, 상기 밸브부재(10)는 상기 배관의 전체 경로 중에서 유체의 배출이 허용되는 구간 또는 환경에 설치함으로써 배출된 유체의 후속처리 부담을 해소할 수 있게 된다. 도 1 및 2에서는 수도꼭지에 인접하여 밸브부재(10)를 설치함으로써 배출된 유체의 후속처리 부담을 제거한 모습을 나타낸 것이다.

상기 밸브부재(10)의 추가된 세부 구조로서, 상기 밸브부재(10)는 상기 다이어프램(12)에 결합되어 상기 배출공(11)을 개폐하는 개폐작동부(13)를 구비할 수 있는데, 다이어프램(12)과 배출공(11) 사이의 이격공간을 확보하여 작동할 수 있는 점에서 추가적인 장점을 가진다.

또한, 상기 개폐작동부(13) 또는 상기 다이어프램(12)에 추가적인 압력을 제공하는 스프링부재(14)를 더 구비할 수 있는데 상기 스프링부재(14)의 지지탄성력에 이용하여 상기 배출공(11)에 대한 개폐작동부(13)의 개폐 동작이 일어날 수 있는 밸브부재(10)의 내압 수준을 선택하여 다르게 설정할 수 있는 장점을 가진다. 이때, 도 6에 예시적으로 도시한 바와 같이, 상기 스프링부재(14)에 의한 추가적인 압력의 크기를 변경할 수 있는 스프링 가압조절부재(15)를 더 구비하는 경우에 상기 밸브부재(10)의 작동을 위한 내압 수준을 더욱 원활하게 조정하여 설정할 수 있게 되어 결과적으로 밸브부재(10)의 작동 온도도 원활하게 조정하여 설정할 수 있는 장점을 가진다.

한편, 상기 밸브부재(10)에 스프링 지지부재(17)를 더 구비함으로써 스프링부재(14)를 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라 스프링 지지부재(17)가 다이어프램 고정하우징(19)에 걸리는 구조를 취함으로써 다이어프램(12)의 과도변형 및 이로 인한 파손을 예방할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 상기 내압전달부재(20)는 관 구조로 형성되어 상기 작동기체가 유동하며, 일측이 상기 밸브부재(10)에 연결되어 상기 밸브부재(10) 내부로 압력을 전달한다. 상기 내압전달부재(20)를 이용하여 상기 밸브부재(10)의 설치 위치와 감온부재(30)의 설치 위치를 이격시킬 수 있는 것이며, 이로 인하여 상기 밸브부재(10) 및 감온부재(30)의 설치 위치를 각각 개별적으로 선택할 수 있는 효용성을 가진다.

여기서 상기 내압전달부재(20)는 외부의 온도 변화에 의한 영향을 줄일 수 있도록 절연층(21)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 내압전달부재(20)는 상기 감온부재(30)에 의해서 상승된 내압을 밸브부재(10)에 원활하게 전달할 수 있도록 보강층(22)을 구비하는 것이 바람직하며, 이때 상기 보강층(22)은 섬유재질 혹은 금속재질로 직조된 구조로 형성되어 포함될 수 있으며 내압전달부재(20)의 관로가 확장되는 것을 방지함으로써 감온부재(30)에 의해서 발생된 내압 변화를 원활하게 전달할 수 있으며, 더불어 주위 환경 등에 의하여 내압전달부재(20) 내부에 과도한 고압이 발생한 경우에 내압전달부재(20)가 파열되는 것을 방지할 수 있는 기능을 함께 수행한다.

상기 절연층(21) 및 보강층(22)은 상호 겹층 구조로 구비될 수 있으며, 도 5는 내측절연층(21-1) 및 외측절연층(21-2)의 사이에 보강층(22)이 매립된 구조를 예시적으로 나타낸 것인데, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 내압전달부재(20)는 내부에 내피복층(23-1)을 구비하여 상기 절연층(21) 또는 보강층(22)이 작동기체에 의하여 열화되는 것을 방지하거나 또는 외부에 외피복층(23-2)을 구비하여 상기 절연층(21) 또는 보강층(22)이 대기 또는 주변환경에 의하여 훼손되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에서 감온부재(30)는 상기 내압전달부재(20)의 타측에 연결되어 내부로 상기 작동기체가 유통되며, 상기 배관에 설치되어 배관의 유체와 상기 작동기체 사이의 열전달에 의하여 작동기체의 압력변동을 내압전달부재(20)에 제공한다.

상기 감온부재(30)는 감온본체(31) 및 절연하우징(32)을 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 감온본체(31)는 상기 배관과 직간접적으로 열전달을 수행하여 작동기체의 압력변화를 유발하는 구성으로서 감온본체(31)를 통하여 내측 공간으로 유입되는 열에너지가 유출되는 열에너지보다 많은 경우에 작동기체의 활성도가 상승하여 내압상승 현상이 발생되는 것이다. 또한, 감온본체(31)의 내측 공간으로 유입되는 열에너지가 유출되는 열에너지보다 적은 경우에 작동기체의 활성도가 감소되어 내압하강 현상이 발생되는 것이다. 이러한 감온본체(31)의 내압변동은 유통공(31-1)을 통하여 작동기체를 유출입시켜 내압전달부재(20)를 거쳐 밸브부재(10)로 전달된다. 상기 감온본체(31)는 적어도 배관에 대응되는 부분을 열전도 성능이 우수한 금속 또는 플라스틱 등의 재질을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.

상기 절연하우징(32)은 상기 감온본체(31)를 감싸는 구조로 형성되어 상기 배관 외의 주변환경 등과 상기 감온본체(31) 사이의 열전달을 차단하는 기능을 수행한다. 즉, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은 상기 절연하우징(32)에 의해서 배관의 유체 상태에 집중적으로 연동되어 구동되고 주변환경 등에 의한 영향을 최대한 줄일 수 있는 효과를 가진다.

한편, 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 적용하는 환경에 따라 배관의 형상이나 치수는 다양할 수 있는데, 일측의 표면은 상기 감온본체(31)와 밀착되는 형상으로 형성되고 타측은 해당 배관의 형상이나 치수에 대응하여 밀착되는 형상으로 형성된 감온어댑터(33)를 구비하여 적용함으로써 이러한 환경의 다양성에도 원활하게 이용할 수 있다. 이때, 상기 감온어댑터(33)는 열전도 성능이 우수한 금속 또는 플라스틱 등의 재질을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.

이때 상기 감온부재(30)는 고정수단(35)에 의하여 배관에 설치될 수 있으며, 절연하우징(32)과 배관(5) 사이에 밀폐마감부(34)를 구비함으로써 주변 외기 등에 의한 영향을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은 수압완충부재(40)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 유체의 유동을 위한 배관의 내부에서는 급격한 수압 변동이 종종 일어날 수 있는데, 이러한 수압변동에 의하여 밸브부재(10)가 열림 상태로 변동되는 것은 전체 장치의 신뢰성을 저하시키고 유체의 배출 소모 등으로 인한 부담이 발생할 수 있다. 상기 수압완충부재(40)는 상기 밸브부재(10)가 설치되는 배출공(11)보다 상류에 구비되어 배관 내부의 급격한 수압변동을 완충 또는 감쇄시키는 기능을 수행하며, 예를 들어, 급격히 작은 통과유로를 제공하거나 혹은 절곡된 유동경로를 제공하는 구조 등으로 형성하여 채용할 수 있다.

본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에 관하여 앞선 실시예에서는 밸브부재 및 내압전달부재, 감온부재가 모두 작동기체를 유통시켜 내압을 공유하는 구조를 이용하였는데, 하나 이상의 전달유체를 더 포함하여 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 형성할 수 있다. 이때 전달유체와 전달유체의 경계면과, 전달유체와 작동기체의 경계면에 구비된 경계요소는 각각 다이어프램 혹은 실린더피스톤 구조로 형성함으로써 이웃하는 전달유체로 압력이 전달되는 구조를 형성한다.

이와 같이 전달유체를 추가로 채용한 구조는, 작동기체가 배관 내부로 유출되어 유체가 오염될 수 있는 가능성을 실질적으로 제외시킬 수 있으며, 상기 전달유체를 온도변화에 대한 부피변화를 무시할 수 있는 비압축성 유체인 액체로 선택함으로써 내압전달 속도를 향상시킬 수 있고 주변 환경의 온도 변화 등에 의한 영향을 크게 감소시킬 수 있는 등 여러 장점을 제공한다.

각 구성에 대하여 더욱 구체적으로 설명하면, 유체의 유동경로를 제공하는 배관에 설치되고, 다이어프램(12)의 팽창 및 수축에 의하여 배출공(11)을 개폐함으로써 상기 배관으로부터 상기 유체의 배출을 단속하는 밸브부재(10)에 대해서는 내부에 제1 전달유체를 충진하여 상기 제1 전달유체의 압력이 상기 다이어프램(12)에 작용하도록 구성한다. 또한, 관 구조로 형성되어 일측이 상기 밸브부재(10)에 연결되어 상기 밸브부재(10)로 압력을 전달하는 내압전달부재(20)에 대해서는 내부에 제2 전달유체를 충진하여 상기 제2 작동유체의 압력이 상기 밸브부재(10)와의 경계요소에 작용하도록 구성한다. 마지막으로, 상기 배관에 설치되며, 상기 배관의 유체와 열전달하여 내압을 발생시키는 감온부재(30)에 대해서는 내부에 작동기체를 충진하여 상기 작동기체의 압력이 상기 내압전달부재(20)와의 경계요소에 작용하도록 구성한다.

여기서, 작동기체는, 그 종류가 특별히 제한되지 않으며 배관의 유체 온도가 소정의 수준으로 낮아지는 경우에 부피의 감소 또는 압력의 감소가 충분히 유발되는 기체를 필요에 따라 임의로 선정하여 채용할 수 있으며, 앞선 실시예에 대한 설명을 원용한다.

또한, 상기 제1 작동유체 및 제2 작동유체는 해당 동파방지 모듈의 적용에 따라 액체상 혹은 기체상 유체로부터 자유롭게 선택될 수 있다. 예를 들어, 액체상 유체를 선택하는 경우에 해당 동파방지 모듈의 적용 온도에서 고화되지 않도록 선택하여 채용하기만 하면 본 발명의 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈은 원활하게 작용한다. 또한, 제1 작동유체 및 제2 작동유체를 동일한 유체로 선택하고 그 사이의 경계요소를 생략하는 선택도 가능하다.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈에 관하여 도 11을 참조하여 설명하면, 상기 감온부재(30)는, 상기 내압전달부재(20)의 타측에 연결되어 내부에 상기 제2작동유체를 보유하는 내압수수공간을 형성하도록 탄성 재질의 내압수수 다이어프램(36)이 구비되고, 내부에 작동기체를 보유하여 상기 배관의 유체와 상기 작동기체 사이의 열전달에 의하여 발생된 상기 작동기체의 압력변동을 상기 내압수수 다이어프램(36)에 제공하는 감온변동부(38)를 포함하여 구성된다. 도 11(a)는 상기 감온변동부(38)를 상기 내압수수 다이어프램(36)의 이면에 하나의 밀폐공간으로 형성하되 열전달 성능이 우수한 강성 재질로 형성하고 내부에 상기 작동기체를 충진시킨 경우이고, 도 11(b)는 상기 감온변동부(38)를 탄성재질의 밀봉체로 형성하고 내부에 상기 작동기체를 충진시킨 별도의 구성으로 형성하여 상기 배관과 상기 내압수수 다이어프램(36) 사이에 개재시켜 구성한 경우이다. 이때 배관의 외관 형상 또는 치수에 따라 감온어댑터(33)를 더 포함시켜 적용할 수 있으며, 탄성재질의 밀봉체로 형성된 상기 감온변동부(38)만 교체하여 적용할 수도 있다.

한편, 상기 감온변동부(38)를 상기 내압수수 다이어프램(36)의 이면에 하나의 밀폐공간으로 형성하는 경우에도, 도 11(a)에 도시한 바와 같이 열전달 성능이 우수한 강성 재질로 형성하는 것으로 제한되지 않는다. 즉, 도 11(c)에 도시한 바와 같이, 적어도 배관과 대응되는 부분을 탄성재질의 막(membrane) 구조로 형성한 감온변동부(38)를 구성하여 배관의 표면에 대응하여 밀착변형되어 설치되는 구조도 채용할 수 있다. 설치 과정에서 밀착변형으로 인하여 발생된 내압 부분은 밸브부재(10)의 스프링부재(14) 또는 스프링 가압조절부재(15) 등에 의하여 처리될 수 있다.

또한, 제1 작동유체 및 제2 작동유체를 구분하여 채용하고자 하는 경우에는 도 11(d)에 도시한 바와 같이 밸브부재(10)의 내부에 내압수수 다이어프램(18)을 추가로 구비하여 제2 작동유체에 의해서 전달된 내압을 상기 내압수수 다이어프램(18)을 통하여 제1 작동유체에 전달하고 상기 제1 작동유체는 전달 받은 내압을 다시 밸브부재(10)의 다이어프램(12)에 전달하여 구동하는 구조를 형성하게 된다.

이 외에도 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산 또는 분할되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산 또는 분할된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 통상의 기술자가 이해하는 범위 안에서 결합된 형태로 실시될 수 있다. 또한, 방법의 단계는 단독으로 복수회 실시되거나 혹은 적어도 다른 어느 한 단계와 조합으로 복수회 수행되는 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 수도꼭지 2 : 수도계량기
5 : 수도배관
10 : 밸브부재 11 : 배출공
12 : 다이어프램 13 : 개폐작동부
14 : 스프링부재 15 : 스프링 가압조절부재
17 : 스프링 지지부재 18 : 내압수수 다이어프램
19: 다이어프램 고정하우징
20 : 내압전달부재 21 : 절연층
22 : 보강층 23 : 피복층
21-1 : 내측절연층 21-2 : 외측절연층
23-1 : 내피복층 23-2 : 외피복층
30 : 감온부재 31 : 감온본체
32 : 절연하우징 33 : 감온어댑터
34 : 밀폐마감부 35 : 고정수단
36 : 내압수수 다이어프램 38 : 감온변동부
40 : 수압완충부재

Claims (12)

1. 유체의 유동경로를 제공하는 배관에 설치되고, 작동기체의 압력이 작용하여 다이어프램(12)의 팽창 및 수축에 의하여 배출공(11)을 개폐함으로써 상기 배관으로부터 상기 유체의 배출을 단속하는 밸브부재(10); 및
   관 구조로 형성되어 상기 작동기체가 유동하며, 일측이 상기 밸브부재(10)에 연결되어 상기 밸브부재(10) 내부로 압력을 전달하는 내압전달부재(20);
   상기 내압전달부재(20)의 타측에 연결되어 내부로 상기 작동기체가 유통되며, 상기 배관에 설치되어 배관의 유체와 상기 작동기체 사이의 열전달에 의하여 작동기체의 압력변동을 내압전달부재(20)에 제공하는 감온부재(30);를 포함하여 구성되며,
   상기 작동기체는 상기 유체의 온도가 소정의 수준으로 낮아지는 경우에 상기 밸브부재(10)의 개방 동작이 일어나서 상기 배관의 동파를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 밸브부재(10)는, 상기 다이어프램(12)에 결합되어 상기 배출공(11)을 개폐하는 개폐작동부(13); 및
   상기 배출공(11)에 대한 개폐 동작이 일어날 수 있는 밸브부재(10) 내부의 압력수준을 설정하기 위하여 상기 개폐작동부(13) 또는 상기 다이어프램(12)에 추가적인 압력을 제공하는 스프링부재(14);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 밸브부재(10)는, 상기 스프링부재(14)에 의한 추가적인 압력의 크기를 변경할 수 있는 스프링 가압조절부재(15)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 밸브부재(10)는, 상기 개폐작동부(13)에 스프링 지지부재(17)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 내압전달부재(20)는 외부의 온도 변화에 의한 영향을 줄일 수 있도록 절연층(21)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 내압전달부재(20)는 내부 압력에 의한 팽창을 제한하도록 보강층(22)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 감온부재(30)는, 상기 배관과 열전달을 수행하는 감온본체(31); 및
   상기 배관 외의 주변환경으로부터 상기 감온본체(31)로 열전달이 차단되도록 상기 감온본체(31)를 감싸는 구조로 형성된 절연하우징(32);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 감온부재(30)는, 배관의 외관 형상 또는 치수에 대응되게 형성된 감온어댑터(33)를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
9. 유체의 유동경로를 제공하는 배관에 설치되고, 내부에 충진된 제1 전달유체의 압력이 작용하는 다이어프램(12)의 팽창 및 수축에 의하여 배출공(11)을 개폐함으로써 상기 배관으로부터 상기 유체의 배출을 단속하는 밸브부재(10); 및
   제2 전달유체가 유동할 수 있는 관 구조로 형성되어 일측이 상기 밸브부재(10)에 연결되어 상기 밸브부재(10) 내부로 압력을 전달하는 내압전달부재(20);
   상기 배관에 설치되며, 상기 내압전달부재(20)의 타측에 연결되어 내부에 상기 제2전달유체를 보유하는 내압수수공간을 형성하도록 탄성 재질의 내압수수 다이어프램(36)이 구비되고, 내부에 작동기체를 보유하여 상기 배관의 유체와 상기 작동기체 사이의 열전달에 의하여 발생된 상기 작동기체의 압력변동을 상기 내압수수 다이어프램(36)에 제공하는 감온변동부(38)가 구비된 감온부재(30);를 포함하여 구성되며,
   상기 작동기체는 상기 배관의 유체의 온도가 소정의 수준으로 낮아지는 경우에 상기 내압수수 다이어프램(35)에 제공되는 압력이 감소하여 결과적으로 상기 밸브부재(10)의 개방 동작이 일어남으로써 상기 배관의 동파를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 감온부재(30)는, 하나의 공간을 상기 내압수수 다이어프램(36)에 의해서 구획함으로써 일측의 공간이 상기 내압수수공간을 형성하고 타측의 공간이 상기 감온변동부(38)를 형성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 감온변동부(38)는, 내부에 상기 작동기체가 구비된 탄성재질의 밀봉체로 별도로 형성되어 상기 내압수수 다이어프램(36)과 배관 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 의한 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 이용한 수도꼭지 시스템으로서,
    상기 배관은 상수도 배관이며, 상기 밸브부재(10)는 수도꼭지와 인접하게 설치된 것을 특징으로 하는 온도식 자동밸브를 구비한 동파방지 모듈을 이용한 수도꼭지 시스템.

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