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온도감지유닛을 이용한 동파방지밸브

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2016-01-28 (목) 16:08 조회 : 1339

본 발명은 동파방지밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상변화물질의 체적변화에 의해 벨로우즈관의 길이가 신축되어 동파방지밸브의 유출구를 개폐할 수 있는 온도감지유닛을 이용한 동파방지밸브에 관한 것이다.

 

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유체가 흐르는 유동배관의 배관포트에 연결되어 일정온도 이하시 유체를 외부로 배출하는 동파방지밸브에 있어서, 적어도 하나의 유출구를 갖추고 내부에 내측으로 돌출형성되는 환형의 지지부를 통해 제1수용실과 제2수용실로 구획되어 상기 배관포트에 연결되는 밸브본체; 상변화물질의 체적변화에 따라 길이가 신축되는 벨로우즈관이 구비되어 상기 제2수용실에 배치되는 온도감지유닛; 및 상기 제1수용실로 유입되는 유체가 상기 유출구를 통해 외부로 배출될 수 있도록 상기 벨로우즈관의 신축에 따라 이동되는 플런저부;를 포함한다.


기술분야


본 발명은 동파방지밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상변화물질의 체적변화에 의해 벨로우즈관의 길이가 신축되어 동파방지밸브의 유출구를 개폐할 수 있는 온도감지유닛을 이용한 동파방지밸브에 관한 것이다.


배경기술


일반적으로, 냉난방 공기조화설비나 냉장 및 냉동 설비, 산업용 냉각 시설 등 다양한 설비와 시설물에서 물을 열교환 매체로 이용하고 있다.
특히, 수냉식 응축기와 냉난방 공기조화기의 열교환 코일, 증발식 냉각탑 등은 동절기와 같이 기온이 영하로 떨어지는 경우에 외기에 노출된 배관 내부의 물이 결빙되어 배관이 동파되는 사고가 발생할 위험이 매우 높다.


밀폐된 관로 내부의 물은 유동상태에서는 쉽게 결빙되지 않으나, 흐름이 정지된 상태에서는 온도 저하에 따라 쉽게 결빙되며, 액체에서 고체로 상변화되는 과정에서 부피가 늘어남에 따라 팽창압력이 발생하여 관로에 크랙이나 파단 등의 형태로 동파가 발생하게 된다.
이러한 동파사고를 방지하기 위한 일반적인 대책으로서, 배관에 보온용품이나 가열장치를 설치하는 방법, 물에 부동액을 혼합하는 방법, 배관의 물을 지속적으로 배수하여 물의 유동을 유지하는 방법 등이 사용되고 있으나, 이러한 방법들은 별도의 보온용품이나 가열장치의 설치가 요구되고, 가열장치의 작동에 많은 에너지가 소요되며, 물의 손실 등의 많은 문제점이 있었다.
또한, 물에 부동액을 혼합하여 동파를 방지하는 경우 이와 같은 혼합액은 열원설비의 열교환 효율을 최대 20~30%감소시킬 뿐만 아니라 혼합액을 순환시키기 위한 펌프소비동력이 증가하고 유지비용이 증대되며, 혼합액의 교환으로 인한 환경오염이 발생하게 되는 문제점이 있었다.


문제점


본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외기의 온도가 물의 결빙온도 이하로 하강되어 배관의 동파가 발생하기 전에 상변화물질의 체적변화에 의해 벨로우즈관의 길이가 수축됨으로써 유출구를 통해 유체를 배출하여 배관동파사고를 미연에 방지할 수 있는 온도감지유닛을 이용한 동파방지밸브를 제공하는 데 있다.


해결과제


상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유체가 흐르는 유동배관의 배관포트에 연결되어 일정온도 이하시 유체를 외부로 배출하는 동파방지밸브에 있어서, 적어도 하나의 유출구를 갖추고 내부에 제1수용실과 제2수용실이 구비되어 상기 배관포트에 연결되는 밸브본체; 상변화물질의 체적변화에 따라 길이가 신축되는 벨로우즈관이 구비되어 상기 제2수용실에 배치되는 온도감지유닛; 및 상기 제1수용실로 유입되는 유체가 상기 유출구를 통해 외부로 배출될 수 있도록 상기 벨로우즈관의 신축에 따라 이동되는 플런저부;를 포함하는 온도감지유닛을 이용한 동파방지밸브를 제공한다.
바람직하게는, 상기 온도감지유닛은 상변화물질이 수용될 수 있도록 내부에 수용실이 형성되는 수용기와, 상기 수용기의 일측에 배치되어 상기 상변화물질의 체적변화에 따라 길이가 신축될 수 있도록 일정길이를 갖는 벨로우즈관을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 수용기의 개방된 하부를 덮는 마감캡이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 마감캡은 상기 수용기의 하부에 착탈가능하게 결합될 수 있다.
상기 벨로우즈관은 내부에 상변화물질이 채워져 상기 수용실과 연통될 수 있다.
상기 벨로우즈관의 내부에는 상기 수용실에 채워지는 상변화물질의 체적변화에 의해 수직 방향으로 이동될 수 있도록 일정길이를 갖는 강재가 삽입될 수 있다.
상기 마감캡의 하부에는 마감캡을 상부로 가압하는 스프링부재가 추가적으로 구비되고, 상기 스프링부재는 밸브본체의 하부측과 착탈가능하게 결합되는 스프링홀더에 지지될 수 있다.
상기 밸브본체는 내부에 내측으로 돌출형성되는 환형의 지지부에 의해 상기 제1수용실 및 제2수용실이 구획될 수 있다. 상기 밸브본체의 상부측에는 상기 배관포트로부터 제1수용실 측으로 유체가 유입될 수 있도록 양단이 개방된 중공형의 연결관이 착탈가능하게 결합될 수 있다.
상기 플런저부는 일정길이를 갖추어 상기 벨로우즈관의 신축에 따라 수직이동하는 피스톤과 상기 피스톤의 상부단에 구비되어 상기 연결관을 통해 제1수용실 측으로 유체가 유입되는 것을 허용하거나 차단하는 밸브디스크를 포함할 수 있다.
상기 피스톤은 길이 중간에 둘레방향을 따라 외측으로 돌출되는 환형의 스토퍼가 구비되고 상기 스토퍼가 상기 지지부에 의해 하방으로의 이동이 구속될 수 있다.
상기 지지부의 하부측에는 일정길이를 갖추어 상기 벨로우즈관의 외부를 둘러싸는 가이드부쉬가 추가적으로 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 유출구는 상기 밸브본체의 상부측에 둘레방향을 따라 배치되고 상기 제1수용실과 연통되도록 상기 밸브본체의 측부에 관통형성될 수 있다.

 

효과


본 발명에 의하면, 기온 저하시 고체화되면서 체적이 감소하는 상변화물질의 체적변화를 통하여 벨로우즈관의 길이가 수축됨에 따라 동파방지밸브의 개방동작이 자동적으로 이루어지도록 함으로써 배관의 물이 결빙되기 전에 미리 외부로 배출하여 배관의 동파를 방지할 수 있는 효과가 있다.

 

* 본고는 한국생산기술연구원 김종하, 윤재호, 정순영의 연구성과 발표자료를 요약한 것이다.


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