KR200488312Y1

KR200488312Y1 - 수도관 동파방지 시스템

Info

Publication number: KR200488312Y1
Application number: KR2020180002045U
Authority: KR
Inventors: 박경재
Original assignee: 박경재
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2019-01-11

Abstract

본 고안의 수도관 동파방지 시스템은 건물의 외부 온도를 감지하여 외부 온도가 미리 설정된 동파 위험 온도 이하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 출력하는 외부 온도 감지기; 온수 수도관 및 냉수 수도관이 연결되어, 수돗물 토출량을 조절하는 수돗물 개폐 밸브; 및 상기 동파 위험 신호를 수신되는 동안에는, 미리 설정된 시간당 토출량으로서 온수가 지속적으로 토출되도록 상기 수돗물 개폐 밸브를 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다.

Description

수도관 동파방지 시스템{System for protecting freeze and burst in water pipe}

본 고안은 수도관 동파방지 시스템으로서, 겨울철에 수도관이 동파되는 것을 방지하는 수도관 동파방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 수도 계량기와 같은 유체탱크 및 관체 등의 내부에는 유체가 흐르거나 보관되는바, 특히 겨울철의 경우 온도 하강 동결에 따른 부피의 팽창 압력에 의해 수도 계량기 자체 또는 내부의 부품들이 파손되는 경우가 종종 발생하였다.

즉, 식수용, 작업용, 연구용 등을 위해 급수를 하는 일반적인 급수관은 소정 기온 이하의 동절기에는 급수관 내부에 정체되는 물이 동결되면서 부피가 커짐에 따라 급수관이 파손되는 경우가 자주 발생한다.

종래에는 수도 계량기 내부의 온도 하강 동결에 따른 부피의 팽창압력 흡수 효과를 향상시키기 위해 다양한 방법으로 개량이 시도되었다.

즉, 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 수도 계량기는 중공의 외부 하우징(102), 외부 하우징(102)의 내부에 상,하부로 차례로 설치되는 중공의 제1 내부 하우징(108) 및 제2 내부 하우징(112), 제1 내부 하우징(108)에는 제1 내부 하우징(108)의 내부에 에어백(114)이 고정판(118)에 의해 고정 지지되되, 고정판(118)은 제1 내부 하우징(108)의 내벽으로 돌출된 고정돌기(110)에 의해 상부 방향으로 빠지지 않도록 한 구성이다 여기서, 도면 중 미설명 부호 "104" 및 "106"은 외부 하우징(102)에 형성된 입수공 및 출수공이며, "120" 및 "122"는 제1 내부 하우징(108)에 위치하는 표시침과 감속기어이며, "124"은 표시창이다 또한 "126"은 제2 내부 하우징(112)에 위치하는 임펠러이다.

특히, 상기한 종래의 수도 계량기는 에어백(114)이 제1 내부 하우징(108)의 내부에 위치시켜 고정판(118)과 고정돌기(110)에 의해 빠지지 않도록 하고 있는바, 이는 에어백(114)이 감속기어(122)의 방향으로 상승되는 것을 방지하게 된다 그러나, 상기한 구성만으로는 수도 계량기의 내부를 흐르는 수압(대략 30~50 kg/cm²의 압력)을 흡수하기란 역부족이다.

즉, 제1 하우징(108)의 내부에는 대략 28~30kg/cm²의 공기가 이미 주입된 상태의 에어백(114)를 넣을 수 밖에 없다. 이 때문에, 에어백(114)의 내부 압력이 수도 계량기의 내부를 흐르는 수압보다 작게 된다.

결과적으로, 종래 기술의 에어백은 온도 하강으로 인한 유체의 동결시, 에어백의 부피가 감소하며, 에어백 자체의 압력보다 수압이 상대적으로 크기 때문에 감소한 부피만큼 에어백의 팽창압력의 흡수력이 저하되는 문제가 있다.

이와 같이, 긴 길이로 연결되는 급수관 내부에 흐르는 물 전체를 가열하여 동파를 방지하는 것은 불가능할 뿐만 아니라, 급수관이 동파되는 경우에는 급수를 중단하고 파손된 급수관을 교체하여야 하므로 급수가 불가능하고 유지보수비가 많이 소요되는 등의 문제가 발생한다.

한국공개특허 10-2007-0093722

본 고안의 기술적 과제는 겨울철에 수도관이 동파되는 것을 방지하는 수도관 동파방지 수단을 제공하는데 있다.

상기 외부 온도 감지기는, 사용자에 의해 동파 위험 온도를 설정받는 온도 설정 다이얼을 구비할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 동파 위험 신호를 수신하여, 미리 설정된 시간당 토출량으로서 온수가 토출되도록 제어함에 불구하고 온수가 토출되지 않음이 감지되는 경우, 시간당 최대 토출량으로 온수가 토출되도록 상기 수돗물 개폐 밸브를 제어할 수 있다.

상기 수도관 동파방지 시스템은, 건물의 내부 온도를 감지하여 상기 제어기로 제공하며 내부 온도 감지기;를 포함하며, 상기 외부 온도 감지기는 건물의 외부 온도를 감지하여 상기 제어기로 제공하며, 상기 제어기는, 상기 동파 위험 신호를 수신되는 경우, 상기 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이에 따라서 결정되는 시간당 토출량으로 온수를 토출하도록 상기 수돗물 개폐 밸브를 제어할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이가 작을수록 온수의 시간당 토출량이 커지도록 상기 수돗물 개폐 밸브를 제어할 수 있다.

본 고안의 실시 형태에 따르면 외부 온도를 감지하여 소량의 온수가 토출되도록 함으로써, 수도관이 동파되는 것을 방지할 수 있다. 또한 외부 및 내부의 온도차를 고려하여 수도관 토출량이 결정되도록 할 수 있다.

도 1은 기존의 수도관 단면도.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 수도관 동파방지 시스템의 구성도.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 외부 온도 감지기의 사시도 예시 그림.
도 4는 본 고안의 실시예에 따라 동파 위험 신호 수신 여부에 따라서 온수의 토출 여부가 결정되는 예시 그림.
도 5는 본 고안의 실시예에 따라 내부 온도 감지기를 구비한 수도관 동파방지 시스템의 구성도.
도 6은 본 고안의 실시예에 따라서 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이에 따라서 결정되는 시간당 토출량을 도시한 예시 그림.

이하, 본 고안의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 고안은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 고안은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 고안의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 수도관 동파방지 시스템의 구성도이며, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 외부 온도 감지기의 사시도 예시 그림이며, 도 4는 본 고안의 실시예에 따라 동파 위험 신호 수신 여부에 따라서 온수의 토출 여부가 결정되는 예시 그림이다.

본 고안의 수도관 동파방지 시스템은 도 2에 도시한 바와 같이, 건물의 외부 온도를 감지하여 외부 온도가 미리 설정된 동파 위험 온도 이하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 출력하는 외부 온도 감지기(100)와, 온수 수도관 및 냉수 수도관이 연결되어, 수돗물 토출량을 조절하는 수돗물 개폐 밸브(300)와, 동파 위험 신호를 수신되는 동안에는, 미리 설정된 시간당 토출량으로서 온수가 지속적으로 토출되도록 수돗물 개폐 밸브(300)를 제어하는 제어기(200)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하여 상술하면, 외부 온도 감지기(100)는, 건물의 외부 온도를 감지하여 외부 온도가 미리 설정된 동파 위험 온도 이하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 출력한다.

일반적으로 온도 감지기는, 온도의 변화에 응답하는 센서로서 온도변화를 감지하여 온도관리를 자동화하는데 이용된다. 온도 센싱함에 있어서 열을 감지하여 전기신호를 내는 센서로 일반적으로 접촉식과 비접촉식으로 나누어진다. 접촉식은 실제 측정대상에 직접 접촉시켜서 온도값을 측정하는 방식이며 비접촉식은 물체로부터 방사되는 열선을 측정하는 방법이다. 온도 센싱은 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수의 특성이 있는 전자회로용 소자로, 열용량이 작아서 미세한 온도변화에도 급격한 저항 변화가 생기므로 온도 제어용 센서로 많이 이용된다.

따라서 외부 온도 감지기(100)는, 집, 건물 등의 실내가 아닌 외부에 설치되어 외부 온도를 감지하고, 감지되는 외부 온도가 미리 설정된 동파 위험 온도 이하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 제어기(200)로 출력한다.

예를 들어, 동파 위험 온도가 0℃로 설정된 경우, 외부 온도가 0℃ 이하인 영하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 제어기(200)로 출력한다. 마찬가지로, 동파 위험 온도가 -1℃로 설정된 경우 외부 온도가 -1℃ 이하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 제어기(200)로 출력하며, 동파 위험 온도가 -2℃로 설정된 경우 외부 온도가 -2℃ 이하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 제어기(200)로 출력하며, 동파 위험 온도가 -3℃로 설정된 경우 외부 온도가 -4℃ 이하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 제어기(200)로 출력하며, 동파 위험 온도가 -5℃로 설정된 경우 외부 온도가 -5℃ 이하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 제어기(200)로 출력한다.

이러한 동파 위험 신호는, 미리 약정된 구형 파형, 사인 파형, 클럭 파형 등의 다양한 파형 신호가 해당될 수 있으며, 구형 파형, 사인 파형, 클럭 파형이 조합된 형태의 파형 신호도 해당될 수 있다. 이밖에 동파 위험 신호는 다양한 형태의 미리 약정된 신호가 해당될 수 있다.

또한 동파 위험 온도는 사용자로부터 설정받을 수 있는데, 도 3에 도시한 바와 같이 사용자에 의해 동파 위험 온도를 설정받는 온도 설정 다이얼이 구비될 수 있다. 즉, 외부 온도 감지기(100)는 케이스 하우징을 구비하고, 케이스 하우징 내에 온도 센서와 온도 설정 다이얼(110) 등을 구비할 수 있다. 이러한 케이스 하우징은, 외부 충격 및 외부 온도에서 보호될 수 있는 재질로 구현되며, 그 종류 및 형상에 제한이 있는 것은 아니다.

수돗물 개폐 밸브(300)는, 온수 수도관 및 냉수 수도관이 연결되어, 수돗물 토출량을 조절하는 밸브이다. 예컨대, 솔레노이드 밸브 등으로 구현될 수 있다.

따라서 수돗물 개폐 밸브(300)는, 온수 수도관으로부터 제공받는 온수만을 토출하거나, 냉수 수도관으로부터 제공받는 냉수만을 토출하거나, 또는 온수 수도관으로부터 제공받는 온수와 냉수 수도관으로부터 제공받는 냉수가 혼합된 혼합수를 토출할 수 있다.

제어기(200)는, 연산이 가능한 MCU(Main Control Unit)과 저장이 가능한 저장체가 탑재된 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board)이 구비된 유닛이다. 여기서 저장체는 플래시메모리(Flash Memory), CF카드(Compact Flash Card), SD카드(Secure Digital Card), SM카드(Smart Media Card), MMC 카드(Multi-Media Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 모듈로서 장치의 내부에 구비되어 있을 수도 있고, 별도의 장치에 구비되어 있을 수도 있다.

제어기(200)는, 동파 위험 신호를 수신하여, 미리 설정된 시간당 토출량으로서 온수가 토출되도록 제어함에 불구하고 온수가 토출되지 않음이 감지되는 경우, 시간당 최대 토출량으로 온수가 토출되도록 수돗물 개폐 밸브(300)를 제어한다.

예를 들어, 도 4(a)에 도시한 바와 같이 외부 온도 감지기(100)로부터 동파 위험 신호가 수신되지 않는 경우에는, 제어기(200)는 온수가 토출되지 않도록 수돗물 개폐 밸브(300)를 제어한다. 외부 온도가 따뜻하기 때문에 수도관 동파 우려가 없기 때문이다.

반면에, 도 4(b)에 도시한 보와 같이 외부 온도 감지기(100)로부터 동파 위험 신호가 수신되는 경우에는, 제어기(200)는 온수가 토출되도록 수돗물 개폐 밸브(300)를 제어한다. 외부 온도가 춥기 때문에 수도관 동파 우려가 있기 때문이다.

참고로, 이러한 외부 온도에 따른 수도관 온수 자동 토출 모드는, 별도의 동작 버튼을 마련하여, 사용자가 외출시에 동작 버튼을 누른 경우에 한하여 외부 온도에 따른 수도관 온수 자동 토출 모드로서 동작되도록 구현한다.

한편, 상기에서 설명한 것은 외부 온도를 감지하여 그에 따른 수도관 온수 자동 토출의 예시를 설명하였는데, 이는 건물 내부 온도를 고려하지 않은 것이다.

그런데 건물이 개방형이 아니라 폐쇄형 구조를 가지는 경우, 건물 외부 온도와 건물 내부 온도는 차이를 가지게 된다.

예를 들어, 폐쇄형 건물의 경우 건물 외부 온도가 영하 온도라 하더라도 건물 내부 온도는 영상 온도일 수 있다. 이와 같이 건물 외부 온도가 영하 온도라 하더라도 건물 내부 온도는 영상 온도일 경우, 건물 내부에 있는 수도관은 동파 위험이 적어진다.

다만, 수도관이 건물 외부에도 일부 있을 수 있기 때문에 동파 가능성은 여전히 존재한다. 따라서 이러한 건물 외부 온도와 건물 내부 온도를 모두 고려한 합리적인 수도관 토출 제어가 필요하다.

이와 관련하여 이하의 도 5 및 도 6과 함께 상술하기로 한다.

도 5는 본 고안의 실시예에 따라 내부 온도 감지기를 구비한 수도관 동파방지 시스템의 구성도이며, 도 6은 본 고안의 실시예에 따라서 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이에 따라서 결정되는 시간당 토출량을 도시한 예시 그림이다.

수도관 동파방지 시스템은, 도 5에 도시한 바와 같이 외부 온도 감지기(100) 이외에도, 건물의 내부 온도를 감지하여 상기 제어기(200)로 제공하며 내부 온도 감지기(400)를 구비한다.

외부 온도 감지기(100)는, 동파 위험 신호 이외에도 건물의 외부 온도를 감지하여 제어기(200)로 제공한다.

제어기(200)는, 동파 위험 신호를 수신되는 경우, 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이에 따라서 결정되는 시간당 토출량으로 온수를 토출하도록 수돗물 개폐 밸브(300)를 제어한다.

이는 건물의 외부 온도와 건물의 내부 온도간의 온도 차이가 없다면 건물은 개방형 건물로 판단되기 때문에, 동파 위험 신호가 수신되기만 하면 온수 토출량 제어를 하기 위함이다.

반면에, 건물의 외부 온도와 건물의 내부 온도간의 온도 차이가 설정된 임계치 이상 차이가 발생한다면, 건물은 폐쇄형 건물로 판단되기 때문에, 동파 위험 신호가 수신되더라도 무조건 온수를 토출하지 않기 위함이다. 왜냐하면 폐쇄형 건물의 경우 건물 내부가 따뜻해서 동파 위험 확률이 적기 때문이다.

나아가, 제어기(200)는, 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이가 작을수록 온수의 시간당 토출량이 커지도록 수돗물 개폐 밸브(300)를 제어하도록 구현한다.

예를 들어, 토출량 단위가 5개 레벨로 나뉘어진다고 가정한다.

이럴 경우, 도 6(a)에 도시한 바와 같이 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이가 2℃ 미만이고 동파 위험 신호가 수신되는 경우에는, 개방형 건물로 판단되어 동파 위험이 레벨5로 가장 크다고 판단되기 때문에, 동파 위험 신호가 수신되는 동안 시간당 최대 토출량 '5'로서 온수를 토출하도록 제어한다.

마찬가지로, 도 6(b)에 도시한 바와 같이 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이가 2℃~4℃ 범위내이고 동파 위험 신호가 수신되는 경우에는, 동파 위험이 레벨4로 판단되기 때문에, 동파 위험 신호가 수신되는 동안 '5'보다 적은 시간당 토출량 '4'로서 온수를 토출하도록 제어한다.

또한 도 6(c)에 도시한 바와 같이 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이가 4℃~6℃ 범위내이고 동파 위험 신호가 수신되는 경우에는, 동파 위험이 레벨3으로 판단되기 때문에, 동파 위험 신호가 수신되는 동안 '4'보다 적은 시간당 토출량 '3'으로서 온수를 토출하도록 제어한다.

또한 도 6(d)에 도시한 바와 같이 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이가 6℃~8℃ 범위내이고 동파 위험 신호가 수신되는 경우에는, 동파 위험이 레벨2로 판단되기 때문에, 동파 위험 신호가 수신되는 동안 '3'보다 적은 시간당 토출량 '2'로서 온수를 토출하도록 제어한다.

또한 도 6(e)에 도시한 바와 같이 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이가 8℃ 이상이고 동파 위험 신호가 수신되는 경우에는, 동파 위험이 가장 적은 레벨1로 판단되기 때문에, 동파 위험 신호가 수신되는 동안 '2'보다 적은 시간당 토출량 '1'로서 온수를 토출하도록 제어한다.

본 고안을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 고안은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 실용신안등록청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 실용신안등록청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

100:외부 온도 감지기
200:제어기
300:수돗물 개폐 밸브
400:내부 온도 감지기

Claims

건물의 외부 온도를 감지하여 외부 온도가 미리 설정된 동파 위험 온도 이하로 떨어지는 경우 동파 위험 신호를 출력하는 외부 온도 감지기;
상기 건물의 내부 온도를 감지하는 내부 온도 감지기;
온수 수도관 및 냉수 수도관이 연결되어, 수돗물 토출량을 조절하는 수돗물 개폐 밸브; 및
상기 외부 온도 감지기로부터 상기 동파 위험 신호가 수신되는 경우, 상기 외부 온도와 상기 내부 온도 간의 온도 차이를 기초로 결정되는 시간당 토출량으로 온수를 토출하도록 상기 수돗물 개폐 밸브를 제어하는 제어기를 포함하되,
상기 제어기는,
상기 외부 온도와 상기 내부 온도 간의 온도 차이가 기 설정 범위 이상인 경우에 상기 동파 위험 신호가 인가되더라도 강제적인 온수 토출을 차단하는
수도관 동파방지 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 외부 온도 감지기는,
사용자에 의해 동파 위험 온도를 설정받는 온도 설정 다이얼을 구비한 수도관 동파방지 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 제어기는,
상기 동파 위험 신호를 수신하여, 미리 설정된 시간당 토출량으로서 온수가 토출되도록 제어함에 불구하고 온수가 토출되지 않음이 감지되는 경우, 시간당 최대 토출량으로 온수가 토출되도록 상기 수돗물 개폐 밸브를 제어하는 수도관 동파방지 시스템.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 제어기는,
상기 외부 온도와 내부 온도간의 온도 차이가 작을수록 온수의 시간당 토출량이 커지도록 상기 수돗물 개폐 밸브를 제어하는 수도관 동파방지 시스템.