KR890005185B1

KR890005185B1 - Device preventing bursting of pipe by freezing

Info

Publication number: KR890005185B1
Application number: KR1019860000931A
Authority: KR
Inventors: 김기석; 심관섭; 김경희
Original assignee: 김기석; 심관섭; 김경희
Priority date: 1986-02-11
Filing date: 1986-02-11
Publication date: 1989-12-16
Also published as: KR870008089A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Freeze protection tube using heat pipe

제1도는 본 발명에 따른 동파방지관의 부분 절개사시도.1 is a partial cutaway perspective view of a freeze protection tube according to the present invention.

제2도는 제1도의 종축방향의 단면도.2 is a cross-sectional view in the longitudinal axis of FIG. 1.

제3도는 본 발명에 따른 동파방지관의 작동 상태도.3 is an operating state diagram of the freeze protection tube according to the present invention.

제4도(a), 제4(b)도, 제4(c)도는 본 발명에 따른 동파방지관의 설치상태도를 나타낸다.4 (a), 4 (b) and 4 (c) show installation state diagrams of the freeze protection tube according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 안쪽원통관 2 : 바깥쪽원통관1: inside cylinder tube 2: outside cylinder tube

3 : 와이어 스페이서 4 : 액상 프레온3: wire spacer 4: liquid freon

5 : 수로통로 6 : 증발부5: channel passage 6: evaporator

7 : 응결부 8 : 단열밀봉커버7: condensation part 8: heat-sealing sealing cover

본 발명은 상수도관의 동파방지관에 관한 것으로, 특히 열파이프(Heat pipe)를 이용하여 추운 날씨에 유체이송용 도관이 동파되는 것을 방지할 수 있게한 상수도 동파방지관에 관한 것이다.The present invention relates to a freeze protection tube of a water supply pipe, and more particularly, to a water supply freeze protection pipe that can prevent freezing of fluid transport conduits in cold weather by using a heat pipe.

일반적으로 가정용이나 공업용 상수도관은 땅속에 일정한 깊이로 묻혀 있는 주공급파이프에서 분지관을 통하여 얕은 땅속이나 건물의 벽속 및 대기중으로 노출되어 있다. 이러한 주공급파이프에서는 지열에 의해 이를 통과하는 물이 얼지 않지만 분지관은 대기에로 노출되어 있는 까닭에 추운 겨울에는 상수도관을 오래동안 사용하지 않거나 혹은 상수도를 이용하지 않는 밤동안에 상수도관이 얼어붓거나 심하면 동파되어 생활하는데 상당한 불편을 주어왔다. 이러한 상수도관의 동파를 방지하기 위하여 종래에는 짚이나 면직물 혹은 스티로풀을 대기에로 노출된 상수도관 주변을 에워싸는 설치방법을 시도하였으나, 기온이 급강하면 상기 여러가지 설치물을 하더라고 상수도관이 동파되기 때문에 효과적인 방법이 될 수 없었고, 또한 상수도관의 동파를 방지하는 방법중에 다른 하나는 상수도를 이용하지 않더라도 일정한 물을 계속 흘러나오게 조절하는 것인데, 이것은 수도물의 낭비가 상당히 심하다는 것은 잘 알려진 사실이었다.In general, domestic or industrial water pipes are exposed to shallow ground or to walls of buildings and the atmosphere through branch pipes from main supply pipes buried to a certain depth in the ground. In these main supply pipes, the water passing through them by geothermal heat does not freeze, but because the basin is exposed to the atmosphere, the water pipes are frozen during the night when water pipes are not used for a long time in cold winter or when water is not used. Or severe, it has caused considerable inconvenience in freezing. In order to prevent the freezing of such water pipes, in the past, an attempt has been made to install straw, cotton, or styropool around the water pipes exposed to the atmosphere. It was not an effective method, and one of the ways to prevent freezing of water pipes was to control the constant flow of water without using tap water.

이에 본 발명은 상기한 제반문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 땅속깊이 묻혀있는 수도물을 공급하는 주공급 파이프내에 있는 물자체의 온도와 지열을 이용하여 대기나 얼어붙은 지표면 가까이에 묻히는 분지관을 대기온도가 상당히 내려가더라도 얼지않게 하는 열파이프를 이용한 상수도 동파방지관을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by using the temperature and geothermal heat of the material in the main supply pipe for supplying the tap water buried deep into the air or a branch pipe buried near the frozen ground surface It is an object of the present invention to provide a water freeze protection tube using a heat pipe that does not freeze even if the temperature drops considerably.

상기한 바의 본 발명에 따른 열파이프란 일번적으로 증발부와 응결부등으로 이루어지며, 그 내부구조에 의해 작동유체가 증발부에서 외부로부터 열을 받으면 기화되어 증기통로로 모이게 되며 이때 증기압의 차이로 응결부로 밀려가서 외부로 열을 전달해주고 다시 액체로 응결되도록 되어 있는데 여기서 응결액체가 흐를 수 있는 통로의 모세관력에 의해 이 응결된 액체가 다시 증발부로 돌아오도록 된 것으로서 끊임없는 열순환을 되풀이하는 것이 열파이프의 작동원리이다.The heat pipe according to the present invention as described above is composed of an evaporation unit and a condensation unit once, and by its internal structure, when the working fluid receives heat from the outside in the evaporation unit, it is vaporized and collected in the steam passage. The condensed liquid is pushed to the condensation part to transfer heat to the outside and condensed into liquid again, where the condensed liquid is returned to the evaporation part by capillary force of the passage through which the condensed liquid can flow. This is how the heat pipe works.

이와 같은 열파이프는 작동온도에 따라 고온열파이프 상온열파이프 및 저온열파이프로 나누어지는바, 본 발명에서는 상온열파이프를 이용하는 상수도 동파방지관으로서, 금속으로된 내외원통관 사이에다 구리재질의 와이어 스페이서를 나선형으로 상기 바깥쪽원통관에 엇갈려 맞닿을 수 있게 장착하고 상기 내·외원통관의 사이에 프레온을 액세상태로 충진시키되, 상기 프레온이 새어나가지 않게 상기 내·외원통관의 상하선 단부를 링형상의 단열 밀봉커버로 장착하여 이루어진 구조로 되어 있다.Such a heat pipe is divided into a high temperature heat pipe, a room temperature heat pipe and a low temperature heat pipe according to the operating temperature. In the present invention, the heat pipe is a water freeze protection tube using a room temperature heat pipe, and is made of a copper wire between inner and outer cylindrical pipes made of metal. The spacer is mounted in a spiral manner so as to be alternately contacted with the outer cylindrical tube, and the freon is filled in an accelerating state between the inner and outer cylindrical tubes, but the upper and lower end portions of the inner and outer cylindrical tubes are ring-shaped so that the freon does not leak. It is a structure made by mounting with a heat insulating sealing cover of.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 동일한 길이로된 금속재질의 내·외원통광(1,2) 사이에 구리재질의 와이어 스페이서(3)를 나선형으로 상기 바깥원통관(2)에 엇갈려 맞닿을 수 있게 설치하여 프레온가스(4)의 통로를 형성시키는 한편, 상기 안쪽원통관(1)의 내면은 수로통로(5)가 되게 하고, 상기 내·외원통관(1,2) 사이에 액상의 프레온(4)을 충진시키되 상기 프레온이 새어나가지 않도록 상기 내·외원통관(1,2) 사이의 증발부(6)로된 하부선단부와 응결부(7)로된 상부 선단부의 선단면에 링형상의 단열밀봉커버로 장착하여 이루어진 구조로 되어 있다.According to the present invention, between the inner and the outer cylindrical light (1, 2) of the metal material having the same length, the copper spacers (3) are installed in such a manner as to alternately contact the outer cylindrical pipe (2) in a spiral manner. While forming the passage of (4), the inner surface of the inner cylinder tube (1) is to be the channel passage (5), and filling the liquid Freon (4) between the inner and outer cylinder tubes (1,2) In order to prevent the Freon from leaking, it is equipped with a ring-shaped heat-sealing cover on the front end of the lower end of the evaporation part 6 between the inner and outer cylinder pipes 1 and 2 and the upper end of the condensation part 7. It is made of structure.

미설명부호 9는 동파방지관, 10은 주공급파이프, 11은 엘보우관, 12는 주입구멍, 13은 물탱크이다.Reference numeral 9 denotes a freeze protection tube, 10 main supply pipe, 11 elbow tube, 12 injection hole, and 13 water tank.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 제1도에 도시된 바와같이 금속재질(주로 구리)로된 안쪽원통관(1)은 동일한 길이의 바깥쪽원통관(2)보다는 작은 직경을 갖추고 상기 바깥쪽원통관(2) 내부에 장착되어 있다. 상기 안쪽 및 바깥쪽원통관(1,2) 사이의 공간부에 장착되는 나선형 와이어 스페이서(3)는 안쪽원통관(1) 전체 둘레를 감싸 설치하되 상기 바깥쪽원통관(2)에는 한번식 건너뛰어 약간의 간격을 유지하여 설치되므로 기체나 유체의 이동에는 아무런 영향을 주지 않는다.Referring to the operation and effect of the present invention made as described above in detail as shown in Figure 1 the inner cylindrical pipe (1) made of a metal material (mainly copper) is smaller than the outer cylindrical pipe (2) of the same length It is mounted inside the outer cylindrical tube (2). Spiral wire spacers (3) mounted on the space between the inner and outer cylindrical pipes (1, 2) is installed to wrap around the entire inner cylinder (1), but skipped once to the outer cylindrical pipe (2) Since it is installed at intervals, it does not affect the movement of gas or fluid.

이렇게 장착된 와이어 스페이서(3)는 결합된 안쪽 및 바깥쪽원통관(1,2)에 작용하는 외부 충격이나 외력으로부터 상기 원통관(1,2)들을 보호 지지해주는 역할을 할 뿐만 아니라 상기 원통관의 상부 선단부에 형성된 응결부(7)에서 응결된 액체가 효과적으로 다시 증발부(6)로 흐를 수 있는 모세관력을 증가시키기 위하여 구리로된 나선형 와이어 스페이서(3)를 설치한 것이다.The mounted wire spacer 3 serves to protect and support the cylindrical pipes 1 and 2 from external impact or external force acting on the combined inner and outer cylindrical pipes 1 and 2. In order to increase the capillary force that the liquid condensed at the condensation portion 7 formed at the upper end portion can effectively flow back to the evaporation portion 6, a spiral wire spacer 3 made of copper is provided.

일반적으로 열파이프에 있어서의 열전달률을 높이기 위해서는 무엇보다도 먼저 모세관력을 증대시켜야 하는데, 본 발명에서는 제3도에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 동파방지관(9)의 작동을 살펴보면, 원통관(1,2)의 하부선단부에 형성되어 주공급파이프(10)에 연결되는 증발부(6)는 상기 주공급파이프(10)에 있는 물이나 땅속의 지열로부터 열을 흡수하게 되고, 이 흡수한 열로서 상기 안쪽 및 바깥쪽원통관(1,2)사이에 채워진 액체상태의 프레온(4)을 가열시켜 기화시킨다. 기화된 프레온 가스(4)는 도면에 도시된 화살표 방향을 따라 상기 응결부(7)로 올라가서 외부로 열을 방출시킨 다음 응축되고, 상기 응결부(7)에서 응결된 액체는 통상의 열파이프에서 응결된 액체의 흐름통로가 되는 다공성물질의 위크(Wick)와 같은 작용을 하는 상기 나선형 와이어 스페이서(3)나 바깥쪽원통관(2)의 안쪽벽면을 따라 증발부로 회수되는데, 상기 응결된 액상의 프레온은 중력의 영향을 받아 가속되어 회수되므로 증발부(6)에 신속하게 회수된다. 즉 상기 동파방지관(9)의 증발부(6)쪽의 온도는 이의 상부 선단부쪽에 형성된 응결부(7)쪽의 온도보다 높으므로 기화된 프레온가스는 상기 응결부(7)에 도달하자마자 응결되면서 열을 외부로 방출하게 되고 응결된 액체는 상기 나선형 와이어 스페이서(3)와 바깥쪽원통관(2)의 내면을 타고 모세관력과 중력에 의해 다시 증발부(6)쪽으로 신속히 되돌아오게 되는 것이다.In general, in order to increase the heat transfer rate in the heat pipe, first of all, the capillary force should be increased. In the present invention, when the operation of the freeze protection tube 9 according to the present invention is illustrated as shown in FIG. The evaporation unit 6 formed at the lower end of (1, 2) and connected to the main supply pipe 10 absorbs heat from water in the main supply pipe 10 or geothermal heat in the ground. As the heat, the liquid freon 4 filled between the inner and outer cylindrical tubes 1 and 2 is heated to vaporize. The vaporized freon gas 4 rises to the condensation part 7 in the direction of the arrow shown in the drawing to release heat to the outside and then condenses, and the liquid condensed in the condensation part 7 can be Recovered to the evaporation unit along the inner wall surface of the spiral wire spacer (3) or the outer cylindrical tube (2) which acts as a wick of the porous material that becomes the flow passage of the condensed liquid, the condensed liquid Freon Since it is accelerated and recovered under the influence of gravity, it is quickly recovered to the evaporator 6. That is, since the temperature of the evaporation section 6 side of the freeze protection tube 9 is higher than the temperature of the condensation section 7 formed at the upper tip side thereof, the vaporized freon gas condenses as soon as it reaches the condensation section 7. The heat is released to the outside and the condensed liquid takes the inner surfaces of the spiral wire spacer 3 and the outer cylindrical tube 2 and quickly returns to the evaporator 6 by capillary force and gravity.

이와 같이 프레온(4)은 상기와 같은 작용에 의해 다시 기화되어 응축되는 작용을 끊임없이 되풀이 하게 된다.As such, the Freon 4 is repeatedly vaporized and condensed by the above-described action.

제4도에 도시된 도면은 본 발명에 따른 동파방지관(9)에 설치한 실시예로서, 상수도 주공급파이프(10)에 공지된 체결수단을 이용하여 증발부(6)가 형성된 원통관의 하부선단부를 연결하는 한편, 이의 반대쪽에는 원통관의 상부선단부의 응결부(7)를 엘보우관(11)등을 이용하여 공지된 체결수단으로서 수도꼭지간에 연결시키므로서 물은 안쪽원통관(1)내의 수로통로(5)를 통하여 흐르게 된다.Figure 4 is an embodiment installed in the freeze protection tube (9) according to the present invention, the cylindrical tube of the evaporator (6) is formed using a fastening means known in the water supply main supply pipe (10) On the other side, the condensation part 7 of the upper end of the cylindrical pipe is connected to the faucet as a known fastening means using elbow pipes 11, etc., while water is connected in the inner cylindrical pipe 1 on the opposite side thereof. It flows through the channel passage (5).

또한 제(c)도에서와 같이 상기 동파방지관(9)을 물탱크(13)에 연결하여 설치하여도 무방하다.In addition, as shown in (c), the freeze protection pipe 9 may be installed by being connected to the water tank 13.

상기한 바와같은 동파방지관(9)에 프레온가스(4)를 주입할때에는 제1도에 가상선으로 도시한 바와같이 증발부(6)쪽인 하부선단부에는 장착된 단열밀봉커버(8)에 주입구멍(12)을 형성시키고 이 주입구멍(12)을 통하여 프레온가스(4)를 주입시킨후 상기 주입구멍(12)을 밀봉시키면 된다.When the freon gas 4 is injected into the freeze protection tube 9 as described above, it is injected into the heat-sealing sealing cover 8 mounted at the lower end of the evaporation unit 6, as shown in FIG. The hole 12 may be formed, the Freon gas 4 may be injected through the injection hole 12, and the injection hole 12 may be sealed.

또한, 본 발명에 따른 동파방지관(9)의 안쪽 및 바깥쪽원통관(1,2)의 재질과 작동유체는 다음표에서와 같이 이용하면 효과가 뛰어나는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the material and the working fluid of the inner and outer cylindrical pipes (1, 2) of the freeze protection tube (9) according to the present invention are excellent when used as in the following table.

물론 상기 동파방지관은 이러한 금속재질 이외에도 이와 비슷한 성질의 금속재질을 이용할 수 있을 뿐만 아니라 작동유체도 비등점은 낮은 액체를 사용할수 있고, 상기 동파방지관의 직경과 길이는 사용하는 위치 및 장소에 따라 다양하게 변경하여 설치할 수 있음은 당연한 것이다.Of course, the freeze protection tube may use a metal material having a similar property in addition to the metal material, and the working fluid may also use a liquid having a low boiling point. Naturally, it can be installed in various modifications.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 열파이프를 이용한 동파방지관은 별도의 순환펌프와 같은 장치와 히터를 이용하지 않고서도 간단한 구조로서 작동유체를 지열이나 수도물의 온도에 의해 순환반복시키는 열순환 방법에 의해 열저항력을 현저히 작게하여 많은 열량을 전달시키므로 외부의 추운온도(약 영하 섭씨 25°)에서도 수도관의 동파를 방지할 수 있고, 안쪽 및 바깥쪽원통관에 통상적인 위크를 이용하지 않고 나선형 와이어 스페이서를 설치하여 모세관력을 증대시키므로 열전달률을 높인 장점을 갖추고 있다.As described above, the freeze protection tube using the heat pipe according to the present invention has a simple structure without using a heater and a device such as a separate circulation pump, and a heat circulation method of circulating the working fluid by geothermal or tap water temperature. It significantly reduces heat resistance and transmits a large amount of heat, so it is possible to prevent freezing of water pipes even at outside cold temperatures (about -25 degrees Celsius), and spiral wire spacers without using the usual wick in the inner and outer cylinder pipes. It has the advantage of increasing the heat transfer rate by increasing the capillary force.

Claims

Between the inner and outer cylindrical pipes 1 and 2 of the metal material having the same length, a copper wire spacer 3 is installed so as to be alternately abutted against the outer cylindrical pipe 2 in a spiral manner. While forming a passage, the inside of the inner cylinder pipe (1) forms a waterway passage (5) between the inner and outer cylinder pipes (1,2) on the upper and lower end faces of the inner and cylindrical pipes (1,2). Freeze protection tube using a heat pipe made by mounting a ring-shaped insulating sealing cover (8) so that the freon gas (4) filled in the leak.