KR20140118975A - 배수관 및 배수관의 폐색 방지 방법 및 배수관의 설치 구조 - Google Patents

Abstract

관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로를 구비하는 배수관으로 함으로써, 외부로부터 열에너지를 투입하는 일 없이, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 관의 폐색을 방지하는 것을 가능하게 한다.

Description

배수관 및 배수관의 폐색 방지 방법 및 배수관의 설치 구조 {DRAINPIPE, DRAINPIPE BLOCKAGE-PREVENTING METHOD, AND DRAINPIPE SETTING STRUCTURE}

본 발명은, 배수관 내를 흐르는 유체의 동결을 억제할 수 있어, 유체의 동결에 의한 관 폐색을 방지하는 것이 가능한, 신규 구조를 갖는 배수관에 관한 것이다.

한랭지에 있어서는, 예를 들어 겨울철에 옥상에 쌓인 눈을, 배수관을 통해 지상으로 효율적으로 배출시킬 필요가 있다. 이때, 배수관의 내부 혹은 배수관의 하류측 단부에 있어서 배수가 동결되어, 배수관이 폐색되어 버린다고 하는 문제가 있다. 배수관이 폐색되어 버리면 배수가 정체하여, 옥내로 누수되어 버릴 우려가 있다.

배수관 내의 배수의 동결을 방지하는 방법으로서, 일반적으로는, 끈 형상의 히터 등을 사용하여 외부로부터 배수관 내에 열에너지를 공급하는 방법이 채용되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 그러나, 이러한 형태에 있어서는, 건물의 높이와 동등한 길이를 갖는 히터가 필요해져, 운전 비용이 커져 버리는 것 외에, 파손 등에 의한 유지 보수 비용도 막대해진다. 또한, 극단적인 한랭지에서는, 배수관을 옥내에 설치하는 경우가 있어, 설치 공간이나 의장의 문제도 크다.

일본 특허 공개 평10-321356호 공보

본 발명은, 상기 종래 기술에 비추어 이루어진 것으로, 외부로부터 열에너지를 투입하는 일 없이, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 관의 폐색을 방지하는 것이 가능한 배수관을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 배수관에 있어서의 유체의 동결 및 관 폐색은 이하의 메커니즘에 의해 발생한다고 추측하였다.

(I) 예를 들어, 옥상에 쌓인 눈은 서서히 융설된다. 통상, 배수관 내에 눈석임물이 다량으로 유입되는 일은 없고, 눈석임물은 배수관 내벽을 타고 서서히 배출된다. 이러한 경우, 관 내벽의 비교적 넓은 범위에 걸쳐 액막이 형성되고, 흐름도 분기되기 쉽다. 그로 인해, 표면 장력의 영향이 커져 유속이 저하되는 동시에, 외기와의 접촉 면적이 커져 온도 저하가 촉진되어, 결과적으로 배수가 동결되기 쉬워진다. 이에 의해, 배수관 내에 있어서 배수의 동결에 의한 폐색이 발생한다.

(II) 배수관 내에서 동결되지 않아도, 배수는 배수관의 하류측 단부에 있어서 동결되어, 고드름으로 된다. 특히, 배수관 하류측 단부의 절단부 표면(관 두께 부분)에 당해 고드름이 발생하기 쉽다. 상술한 바와 같이, 배수관 내에 있어서 액막으로 된 배수는, 흐름이 불안정해져 분기되므로, 배수관 하류측 단부의 곳곳에 고드름이 발생하게 된다. 고드름은 시간의 경과와 함께 성장하여, 인접하는 고드름끼리가 결합하여 큰 덩어리로 되고, 결국은 배수관의 하류측 단부에 있어서, 배수의 동결에 의한 폐색이 발생한다.

본 발명자들은 상기 추측에 기초하여, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 배수관의 폐색을 방지하는 것이 가능한 배수관 구조에 대해 예의 연구를 진행한 바, 이하의 구조 및 방법에 의해 유체의 동결을 억제할 수 있어, 관 폐색을 방지 가능한 것을 발견하였다.

(1) 배수관 내에 있어서 유체의 흐름을 분기시키지 않도록 하거나, 혹은 액막으로 되는 것을 방지함으로써, 배수관 내에 있어서의 유체의 동결을 억제할 수 있다. 보다 구체적으로는, 유체의 흐름을 집중시킴으로써, 표면 장력의 영향을 저감시킬 수 있어, 유체의 유속을 증대시킬 수 있다. 동시에, 외기와의 접촉 면적을 감소시킬 수 있어, 온도 저하도 억제된다. 이에 의해, 유체의 동결을 억제할 수 있어, 배수관 내의 폐색을 방지할 수 있다.

(2) 유체의 흐름을 집중시키기 위해서는, 특히, 관 내벽에, 유체의 흐름 방향(관의 길이 방향)을 따라 오목부 혹은 홈을 형성하면 된다.

(3) 유체의 흐름을 집중시킴으로써, 배수관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 발생 개소를 한정할 수 있다. 즉, 배수관 하류측 단부에 있어서, 고드름이 인접하는 일이 없으므로, 고드름이 관의 주위 방향으로 성장하는 것 등을 억제할 수 있어, 배수관 하류측 단부의 폐색을 방지할 수 있다.

(4) 배수관 하류측 단부에 돌출부를 설치함으로써, 당해 돌출부의 선단에 집중하여 고드름을 발생시킬 수 있다. 이에 의해, 고드름의 성장을 억제할 수 있어, 배수관 하류측 단부의 폐색을 방지할 수 있다. 특히, 유체의 흐름의 바로 아래에 돌출부가 존재하도록 배수관을 설계하면 된다.

(5) 배수관 하류측 단부를 박육화함으로써, 배수관 하류측 단부에 머무르는 유체의 양을 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 고드름의 성장을 한층 억제할 수 있어, 배수관 하류측 단부의 폐색을 방지할 수 있다.

(6) 배수관 하류측 단부에서 발생한 고드름의 근원 부분의 굵기는, 유체의 유속이나 배수관 하류측 단부의 두께에 의존한다. 유체의 유속을 증대시키고, 또한 배수관 하류측 단부를 박육화함으로써, 고드름의 근원 부분을 가늘게 유지할 수 있어, 고드름이 부러지기 쉬운 것으로 된다. 즉, 고드름이 성장하기 전에 고드름이 자연히 부러지므로, 고드름의 성장을 억제할 수 있어, 배수관 하류측 단부의 폐색을 방지할 수 있다.

(7) 배수관의 내벽이나 하류측 단부에 대해 발수 처리를 실시함으로써, 액막의 발생을 방지할 수 있어, 유체의 유속을 증대시킬 수 있다. 또한, 하류측 단부에 머무르는 액적을 감소시킬 수도 있다. 이에 의해, 배수관 내 및 배수관 하류측 단부의 폐색을 방지할 수 있다.

(8) 배수관을 이중관 구조로 하고, 내관과 외관 사이에 공기층을 형성함으로써, 당해 공기층을 단열층으로서 기능시킬 수 있어, 배수관 외부의 기온이 급격하게 저하된 경우라도, 관 내의 온도 저하를 억제할 수 있다.

본 발명은 상기 지식에 기초하여 이루어진 것이다. 즉,

제1 본 발명은, 관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로를 구비하는 배수관이다.

본 발명에 있어서 「유체」라 함은, 관의 내벽을 타고 흐를 수 있는 유체이면 된다. 본 발명은, 물 이외의 유체(유기 용매 등)를 유통시키는 경우에 있어서도, 당해 유체의 동결에 의한 관 폐색을 방지 가능한 것으로서 널리 적용할 수 있다. 단, 본 발명의 효과가 보다 현저하게 나타나는 형태로서, 눈석임물 등, 한랭지에 있어서의 배수를 대상으로 하는 것이 바람직하다. 본원에 있어서 「한랭지」라 함은, 온도가 영하(0℃ 이하), 바람직하게는 -5℃ 이하, 보다 바람직하게는 -10℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -15℃ 이하로 되는 곳을 말한다. 「배수관」이라 함은, 주로, 배수를 유통시킬 수 있는 관을 말하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 유체의 동결에 의한 관 폐색을 방지 가능한 급수관, 배관 등으로서도 적용 가능하고, 당해 형태도 본 발명에 포함되는 것으로 한다. 단, 본 발명의 효과가 보다 현저하게 나타나는 형태로서, 한랭지의 가옥이나 건물에 설치하여 배수를 위해 사용하는 배수관으로 하는 것이 바람직하다. 「유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로」라 함은, 보다 구체적으로는, 유체의 흐름을 집중시킴으로써, 유체의 유속을 증대시켜, 관 내벽에 있어서의 액막의 발생이나 분기 흐름의 발생을 억제 가능한 유로를 의미한다.

제1 본 발명에 있어서, 집중 유로는, 관의 길이 방향을 따라 직선 형상으로 설치되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 동결 방지 효과, 동결에 의한 관 폐색 방지 효과가 보다 현저해지기 때문이다.

제1 본 발명에 있어서, 집중 유로가, 관의 내벽에 있어서 유체의 유통 방향(특히 바람직하게는 관의 길이 방향)을 따라 형성된 오목부 또는 홈인 것이 바람직하다. 이러한 형태로 함으로써, 유체의 흐름을 보다 적절하게 집중시켜, 유속을 증대시킬 수 있다.

제1 본 발명에 관한 배수관은, 그 단면 형상에 있어서, 집중 유로가 코너부를 갖는 형상인 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 집중 유로는, 그 단면 형상이, 관의 외측을 향해 볼록해지는 정점을 갖는 형상인 것이 바람직하다. 예를 들어, 집중 유로로서 오목부 또는 홈을 형성한 경우, 당해 오목부 또는 홈은, 그 저부가 코너부로 되어 있는 것이 바람직하다.

제1 본 발명에 있어서는, 관 내벽에 집중 유로가 복수 구비되어 있어도 된다.

이 경우, 하나의 집중 유로와 다른 집중 유로 사이에는, 유로를 따라 장벽이 설치되어 있어도 된다. 이에 의해, 유체가 하나의 집중 유로로부터 인접하는 다른 집중 유로로 뛰어넘어 유입되는 것을 억제할 수 있어, 유체의 흐름을 한층 적절하게 집중시킬 수 있다.

제1 본 발명에 있어서, 관의 하류측 단부에 돌출부가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 「돌출부가 설치되어 있다」라 함은, 관의 하류측 단부의 일부가, 유체의 유출 방향으로 연장되어 있는 것을 의미한다. 이에 의해, 돌출부의 선단에 집중하여 고드름을 발생시킬 수 있어, 배수관 하류측 단부의 폐색을 방지할 수 있다.

제1 본 발명에 있어서, 관의 하류측 단부가, 상류측보다도 박육화되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 단부에 발생한 고드름이 자연히 부러지게 되어, 고드름의 성장을 억제할 수 있다.

제1 본 발명에 있어서, 관의 내벽 및/또는 하류측 단부에 발수 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 유체의 유속을 증대시킬 수 있고, 또한 배수관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 성장도 억제할 수 있다. 또한, 「발수 처리」라 함은, 공지의 발수제를 도포하는 형태, 관의 내벽이나 하단부의 표면 구조를 제어함으로써 발수 표면으로 하는 형태 등, 다양한 발수 처리를 모두 적용할 수 있다.

제1 본 발명에 있어서, 관을 덮는 외관을 더 구비하여, 이중관 구조로 되어 있는 것이 바람직하다. 외관을 설치함으로써 집중 유로를 구비하는 관(내관)을 보호할 수 있어, 배수관의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 내관과 외관 사이에 공기층을 형성할 수 있으므로, 단열 효과도 기대할 수 있다.

제1 본 발명에 관한 배수관은, 동결 방지용 배수관으로서 적합하고, 즉, 영하(0℃ 이하), 바람직하게는 -5℃ 이하, 보다 바람직하게는 -10℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -15℃ 이하로 되는 개소에 있어서 배수를 행하기 위한 배수관으로서 특히 적합하게 적용할 수 있다.

제2 본 발명은 배수관 내에 유통하는 유체가 동결됨으로써, 상기 배수관이 폐색되는 것을 방지하는 방법이며, 관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로를 설치함으로써, 상기 집중 유로에 있어서 유체의 유속을 증대시키는, 배수관의 폐색 방지 방법이다.

제2 본 발명에 있어서, 유체는 관의 내벽을 타고 흘려지는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 제2 본 발명은 배수관 내에 유통하는 유체가 동결됨으로써, 상기 배수관이 폐색되는 것을 방지하는 방법이며, 관의 내벽을 타게 하여 유체를 흘리는 공정과, 관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로를 설치함으로써, 상기 집중 유로에 있어서 유체의 유속을 증대시키는 공정을 구비하는 것이 바람직하다.

특히, 제2 본 발명에 있어서는, 배수관에 대해 관의 길이 방향과 연직 방향이 일치하도록 설치함으로써, 유체를 관의 상단부측으로부터 하단부측으로 타게 하여 흘러내리게 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 동결 방지 효과 및 동결에 의한 관 폐색 방지 효과가 보다 현저해지기 때문이다. 또한, 본원에 있어서 「관의 길이 방향과 연직 방향이 일치」라 함은, 관의 길이 방향이 연직 방향과 완전히 일치할 필요는 없고, ±5°(즉, 관의 길이 방향과 수평 방향이 이루는 각도가 85° 이상 95°이하)이면, 오차 범위로서 허용한다는 취지이다. 또한, 모든 배수관 부분에 대해 「관의 길이 방향과 연직 방향이 일치」하고 있을 필요는 없고, 배수관의 적어도 일부에 「관의 길이 방향과 연직 방향이 일치」하고 있는 부분이 있으면, 본 발명에 포함되는 것으로 한다.

제2 본 발명에 있어서도, 집중 유로는, 관의 길이 방향을 따라 직선 형상으로 설치되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 동결 방지 효과, 동결에 의한 관 폐색 방지 효과가 보다 현저해지기 때문이다.

제2 본 발명에 있어서도, 집중 유로를, 관의 내벽에 있어서 유체의 유통 방향(특히 바람직하게는 관의 길이 방향)을 따라 형성된 오목부 또는 홈으로 하는 것이 바람직하다.

제2 본 발명에 있어서도, 배수관의 집중 유로의 단면 형상이 코너부를 갖는 것인 것이 바람직하다.

또한, 제2 본 발명에 있어서도, 관의 내벽에 집중 유로를 복수 설치할 수 있다.

이 경우는, 하나의 집중 유로와 다른 집중 유로 사이에, 유로를 따라 장벽을 설치할 수 있다.

또한, 제2 본 발명에 있어서도, 관의 하류측 단부에 돌출부를 설치함으로써, 고드름의 성장을 보다 적절하게 억제할 수 있다.

또한, 제2 본 발명에 있어서도, 관의 하류측 단부를, 상류측보다도 박육화함으로써, 고드름의 성장을 한층 적절하게 억제할 수 있다.

또한, 제2 본 발명에 있어서도, 관의 내벽 및/또는 하류측 단부에 발수 처리를 실시함으로써, 유체의 동결 및 폐색을 보다 적절하게 방지할 수 있다.

또한, 관을 덮는 외관을 설치하여, 이중관 구조로 함으로써, 내관 보호 효과나 단열 효과를 얻을 수 있다.

제3 본 발명은, 제1 본 발명에 관한 배수관을 설치한, 배수관의 설치 구조이다.

제3 본 발명에 있어서, 유체를 관의 내벽을 타게 하여 흘리는 것과 같은 구조로 하는 것이 바람직하다. 특히, 관의 길이 방향과 연직 방향이 일치하도록 배수관을 설치함으로써, 유체가 관의 상단부측으로부터 하단부측으로 타고 흘러내리는 것과 같은 설치 구조로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 동결 방지 효과 및 동결에 의한 관 폐색 방지 효과가 보다 현저해지기 때문이다.

제3 본 발명에 관한 배수관의 설치 구조는, 동결 방지용 설치 구조, 즉, 영하(0℃ 이하), 보다 바람직하게는 -10℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -15℃ 이하로 되는 개소에 있어서의 배수관의 설치 구조로서 특히 적합하다.

본 발명에 따르면, 배수관 내에서 유체의 흐름을 집중시킴으로써, 유체의 유속을 증대시킬 수 있고, 또한 배수관 하류측 단부의 일부로부터만 유체를 배출시킬 수 있다. 이에 의해, 배수관 내에 있어서의 유체의 동결을 억제할 수 있고, 또한 배수관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 성장을 억제할 수도 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 외부로부터 열에너지를 투입하는 일 없이, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 배수관의 폐색을 방지하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 컨셉트를 설명하기 위한 개략도로, 도 1의 (A)가 종래예, 도 1의 (B)가 본 발명예이다.
도 2는 본 발명에 관한 배수관(10)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 관한 배수관(10)의 단면 형상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 관한 배수관(10)의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명에 관한 배수관(20)의 단면 형상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 관한 배수관(30, 40)의 단면 형상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 관한 배수관(50)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명에 관한 배수관(50)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명에 관한 배수관(50)에 있어서의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 본 발명에 관한 배수관(60)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 11은 본 발명에 관한 배수관(70)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 12는 본 발명에 관한 배수관(70)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 13은 본 발명에 관한 배수관(80)의 단면 형상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명에 관한 배수관(90)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 15는 본 발명에 관한 배수관(100)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 16은 본 발명에 관한 배수관(100)의 단면 형상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명에 관한 배수관(110)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 18은 배수관에 유입되는 유체의 흐름의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 19는 배수관의 하단부의 형태의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 20은 실험 결과를 나타내는 도면으로, (A)가 종래의 원통 배수관을 사용한 경우, (B)가 본 발명에 관한 배수관을 사용한 경우이다.

1. 배수관

본 발명에 관한 배수관은, 관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로를 구비하는 것에 특징을 갖는다. 즉, 도 1에 도시하는 바와 같이, 특히, 배수관에 대해 관의 길이 방향과 연직 방향이 일치하도록 설치된 배수관에 있어서 유체를 배수관의 내벽을 타게 하여 흘리는 경우, 종래의 배수관에 있어서는 유체의 흐름이 불안정해져 흐름이 분기되거나, 혹은 액막이 발생하여[도 1의 (A)], 이것이 배수관 내에 있어서의 유체의 동결이나 배수관 하류측 단부에 있어서의 다수의 고드름의 발생 및 성장을 발생시키고 있었다. 이에 반해, 본 발명에 관한 배수관에서는, 집중 유로에 흐름을 집중시켜[도 1의 (B)], 이에 의해 표면 장력의 영향을 저감시켜 유체의 유속을 증대시키고, 또한 배수관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 발생 개소를 한정하여, 배수관 내에 있어서의 유체의 동결이나 배수관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 성장을 억제한다. 이하, 당해 집중 유로를 구비하는 배수관의 구체예에 대해 설명한다.

1.1. 제1 실시 형태

도 2, 도 3에, 제1 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관(10)을 개략적으로 도시한다. 도 2는 배수관(10)의 외관 사시도, 도 3은 도 2에 있어서의 III-III 화살표 단면의 형상을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 배수관(10)은 소정의 단면 형상을 갖고 길이 방향으로 연장되는 관이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 배수관(10)의 내벽에는, 유체의 유통 방향(관의 길이 방향)을 따라 형성된 오목부(10a, 10a, …) 및 볼록부(10b, 10b, …)가 구비되어 있다. 여기서, 배수관(10)에 있어서는, 내벽에 오목부(10a)와 볼록부(10b)가 교대로 설치되어 있다. 배수관(10)에 있어서는, 오목부(10a)에 흐름을 집중시킬 수 있으므로, 당해 오목부(10a)를 집중 유로로서 기능시킬 수 있다. 또한, 인접하는 오목부(10a, 10a) 사이에 볼록부(10b)가 구비됨으로써, 한쪽의 오목부(10a)로부터 다른 쪽의 오목부(10a)로 유체가 뛰어넘어 유입되는 것을 억제할 수 있어, 유체의 흐름의 분기를 억제할 수 있다.

도 3에 도시된 배수관(10)은 오목부(10a), 볼록부(10b) 모두 곡면에 의해 구성되어 있다. 즉, 단면 형상에 있어서 코너부를 갖고 있지 않다. 통상, 배수관의 하류측 단부에 있어서의 고드름의 발생은, 단부면의 코너부에 있어서 일어나기 쉽다. 배수관(10)에서는, 단면 형상에 있어서 코너부를 갖지 않는 것으로 함으로써, 배수관(10)의 하류측 단부에 있어서의 고드름의 발생을 한층 억제할 수 있다. 단, 본 발명자들이 예의 연구한 바, 후술하는 배수관(100)(도 15, 도 16 참조)과 같이, 상기한 오목부를, 관의 외측을 향해 볼록해지는 정점(도 16의 부호 100c)을 갖는 형상으로 한 경우(즉, 배수관의 내벽에 형성된 오목부의 저부가 코너부로 되어 있는 경우), 배수관의 하류측 단부에서는 액적이 머무르기 쉬워져 고드름의 기점으로 되기 쉽지만, 오목부에 있어서의 유체의 유속을 증대시킬 수 있어, 유체가 배수관의 하류측 단부에 있어서 1개소로부터 흐르기 쉬워지므로, 하단부에 있어서 고드름이 주위 방향 및 중심 방향으로 성장하기 어려워지는 것을 발견하였다. 즉, 하단부에 액적이 머무르기 쉬운 결점이 있었다고 해도, 후술하는 바와 같은 배수관(100)과 같이, 1개소로부터 유체를 유출시키는 기능을 우선시킨 쪽이, 효과적이다.

배수관(10)의 직경(배수관 내에 삽입 가능한 원통관의 최대 외경, 도 3에 있어서의 길이 D)은, 통상 70㎜∼120㎜이지만, 당해 범위에 한정되는 것은 아니며, 상정되는 유체의 유량(배수량)에 맞추어 조정할 수 있다. 오목부(10a)의 깊이[인접하는 볼록부(10b, 10b)의 정점끼리를 연결한 직선과, 당해 인접하는 볼록부(10b, 10b) 사이의 오목부(10a)의 저부와의 거리, 도 3에 있어서의 길이 d]는 상기 길이 D에 대한 길이 d의 비(d/D)로 한 경우, 통상 0.1∼0.4이지만, 당해 범위에 한정되는 것은 아니며, 상정되는 유량에 맞추어 조정할 수 있다. 배수관(10)의 전체 길이는, 설치 개소에 따라서 적절하게 조정하면 된다.

배수관(10)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니다. 스테인리스강 등의 금속, 혹은 폴리염화비닐 등의 플라스틱 등, 배수관을 구성하는 재료로서 종래부터 사용되어 온 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 내구성의 관점에서, 스테인리스강 등의 금속을 사용하는 것이 바람직하다.

배수관(10)은 다양한 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들어, 압출 성형 등의 각종 성형 방법에 의해 연속적으로 성형해도 되고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 오목부(10a, 10a, …)와 볼록부(10b, 10b, …)를 교대로 설치한 판 형상체(10')를 준비하여, 대향하는 단부끼리를 겹쳐 접합함으로써도 배수관(10)을 용이하게 제조할 수 있다.

이상과 같이, 배수관(10)에 의하면, 관 내에 있어서 유체의 흐름을 오목부(10a, 10a, …)에 집중시킴으로써, 오목부(10a)에 있어서 유체의 유속을 증대시킬 수 있고, 또한 배수관 하류측 단부에 있어서는, 당해 오목부(10a) 부분으로부터만 유체를 배출시킬 수 있다. 이에 의해, 관 내에 있어서의 유체의 동결을 억제할 수 있고, 또한 배수관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 성장을 억제할 수도 있다. 즉, 배수관(10)에 의하면, 외부로부터 열에너지를 투입하는 일 없이, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 배수관의 폐색을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명자들은, 가옥이나 건물의 옥상에 쌓인 눈을 배수관에 의해 배수하는 경우, 배수관의 하류측으로 될수록 배수의 동결이 발생하기 쉬운 것을 발견하였다. 즉, 지표에 근접할수록 배수의 동결이 발생하기 쉽다. 이 관점에서, 가옥이나 건물에 설치되는 배수관에 있어서, 배수의 동결이 발생하기 쉬운 부분만(예를 들어, 배수관의 하류측만)을 본 발명에 관한 배수관(10)과 같은 구조를 갖는 것으로 해도 된다.

1.2. 제2 실시 형태

도 5에, 제2 실시 형태에 관한 배수관(20)의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 배수관(20)의 내벽에는, 유체의 유통 방향(관의 길이 방향)을 따라 형성된 오목부(20a, 20a, …) 및 볼록부(20b, 20b, …)가 구비되어 있고, 또한 볼록부(20b, 20b, …)의 정상부에는 유체의 유통 방향(관의 길이 방향)을 따라 장벽(20c, 20c, …)이 각각 설치되어 있다. 배수관(20)은 장벽(20c, 20c, …)을 구비하는 것 이외에는, 상기한 배수관(10)과 마찬가지의 형태이다.

배수관(20)에 있어서, 장벽(20c)의 높이(도 5의 길이 h)에 대해서는, 상정되는 유량에 따라서 적절하게 조정할 수 있고, 예를 들어 오목부(20a)의 깊이와 동일한 정도로 할 수 있다. 또한, 장벽(20c)의 재질도 특별히 한정되는 것은 아니다. 배수관(20)은 장벽(20c, 20c, …)을 구비함으로써, 유체가 하나의 오목부(20a)로부터 인접하는 다른 오목부(20a)로 뛰어넘어 유입되는 것을 억제할 수 있어, 유체의 흐름을 한층 적절하게 집중시킬 수 있다. 단, 상술한 바와 같이, 배수관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 발생은, 단부면의 코너부에 있어서 일어나기 쉽다. 그로 인해, 배수관(20)에 있어서는, 배수관 하류측 단부의 코너부[볼록부(20b)와 장벽(20c)의 접촉 부분]에 있어서 고드름이 발생하기 쉬워진다. 이 관점에서, 장벽(20c)의 설치는, 배수관(20)의 하류측 단부의 앞쪽까지로 하고, 당해 하류측 단부에 있어서 코너부를 발생시키지 않는 형태로 해도 된다.

1.3. 제3 실시 형태

상기 설명에 있어서는, 배수관의 내벽에 오목부 및 볼록부가 설치되고, 당해 오목부 및 볼록부의 형상에 맞추어, 배수관의 외벽도 굴곡된 형태를 예시하였지만, 본 발명은 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 내벽에 집중 유로를 구비한 형태이면 되고, 외벽 형상에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6의 (A)에 도시하는 바와 같이, 원주 형상의 외벽을 구비한 배수관(30)과 같은 형태로 해도 된다.

1.4. 제4 실시 형태

상기 설명에 있어서는, 오목부 및 볼록부가 모두 곡면에 의해 구성되는 것으로 하여 설명하였지만, 본 발명은 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 내벽에, 직사각 형상의 오목부(홈)(40a) 및 볼록부(40b)를 구비한 배수관(40)과 같은 형태로 해도 된다. 혹은, 후술하는 배수관(100)(도 15, 도 16)과 같이, 코너부를 갖는 오목부(100a)로 해도 된다.

1.5. 제5 실시 형태

상기 설명에 있어서는, 오목부가 복수 구비되는 것으로 하여 설명하였지만, 본 발명은 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 이하, 제5 실시 형태로서 오목부가 1개만 구비되는 배수관에 대해 설명한다.

도 7 및 도 8의 (A), (B)에, 제5 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관(50)을 도시한다. 도 7은 배수관(50)의 외관을 개략적으로 도시하는 도면, 도 8의 (A)는 도 7에 있어서의 VIIIa-VIIIa 화살표 단면의 형상을 개략적으로 도시하는 도면, 도 8의 (B)는 도 7에 있어서의 VIIIb-VIIIb 화살표 단면의 형상을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 배수관(50)은 상부 배수관(51)과 하부 배수관(52)이 접속되어 구성되어 있다.

도 7 및 도 8의 (A)에 도시하는 바와 같이, 상부 배수관(51)은 원통 형상의 관이다. 상부 배수관(51)은 종래부터 사용되어 온 배수관을 그대로 적용할 수 있다. 한편, 도 7 및 도 8의 (B)에 도시하는 바와 같이, 하부 배수관(52)은 경사부(53) 및 당해 경사부(53)의 하류측 단부에 접속된 연직부(54)로 이루어져 있다. 또한, 하부 배수관(52)의 내벽에는, 유체의 유통 방향을 따라 오목부(52a)가 형성되어 있다. 도 7로부터 명백한 바와 같이, 상부 배수관(51)은 하부 배수관(52)의 경사부(53)의 상단부에 접속되어 있고, 상부 배수관(51)의 상단부로부터 유입된 유체는, 경사부(53), 연직부(54)를 통해 하부 배수관(52)의 하류측 단부로부터 배출된다.

도 9에, 배수관(50)에 있어서의 유체의 흐름을 나타낸다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 상부 배수관(51)의 상단부로부터 유입된 유체는, 하방으로 흘러, 경사부(53)에 있어서, 오목부(52a)에 집중되도록 유입된다. 경사부(53)에 있어서 오목부(52a)에 집중된 유체는, 흐름이 그 후 분기되는 일 없이, 경사부(53)의 오목부(52a)로부터 연직부(54)의 오목부(52a)를 따라 흘러, 연직부(54)의 오목부(52a)의 하류측 단부로부터 배출된다.

이와 같이, 배수관(50)에 있어서도 오목부(52a)를 집중 유로로서 기능시킬 수 있으므로, 오목부(52a)에 있어서 유체의 유속을 증대시킬 수 있고, 또한 배수관(50)의 하류측 단부에 있어서, 당해 오목부(52a) 부분으로부터만 유체를 배출시킬 수 있다. 이에 의해, 관 내에 있어서의 유체의 동결을 억제할 수 있고, 또한 배수관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 성장을 억제할 수도 있다. 즉, 배수관(50)에 의하면, 외부로부터 열에너지를 투입하는 일 없이, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 배수관의 폐색을 방지하는 것이 가능하다.

1.6. 제6 실시 형태

도 10에, 제6 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관(60)의 외관을 개략적으로 도시한다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 배수관(60)은 배수관(10)과 마찬가지의 단면 형상을 갖고 이루어지는 것 외에, 배수관 하류측 단부에 돌출부(60d, 60d, …)를 더 구비하고 있다. 돌출부(60d)는, 배수관(60)의 집중 유로(오목부)의 하류측 연장 상에 설치되어 있고, 선단을 향해 끝이 가느다란(볼록) 형상으로 되어 있다. 돌출부(60d)는 집중 유로와 일체로 설치되어 있어도 되고, 별도로 장착된 것이어도 된다.

이러한 돌출부(60d)를 구비한 배수관(60)에 의하면, 배수관 내를 흐르는 유체가 돌출부(60d)의 끝이 가느다란 선단으로부터 적하·유출된다. 즉, 배수관(60)의 하류측부에 있어서, 돌출부(60d)의 선단에 집중하여 고드름을 발생시킬 수 있어, 고드름의 주위 방향으로의 성장을 억제할 수 있는 결과, 배수관 하류측 단부의 폐색을 방지할 수 있다. 특히, 돌출부(60d)가 집중 유로의 하류측 연장 상에 구비됨으로써, 집중 유로를 흘러 온 유체가 돌출부(60d)의 선단에 용이하게 도달할 수 있으므로, 돌출부(60d)의 선단에만, 효율적으로 고드름을 발생시킬 수 있다. 단, 돌출부(60d)가 집중 유로의 하류측 연장 상에 구비되지 않는 경우라도, 집중 유로를 흘러 온 유체는, 돌출부의 상단부측으로부터 단부면을 타고 돌출부의 선단에 도달하므로, 역시, 돌출부(60d)의 선단에 우선적으로 고드름을 발생시킬 수 있다.

1.7. 제7 실시 형태

도 11 및 도 12의 (A), (B)에, 제7 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관(70)을 개략적으로 도시한다. 도 11은 배수관(70)의 외관을 도시하는 도면, 도 12의 (A)는 배수관(70)의 평면에서 본(도 11의 XIIa 화살표) 단면도, 도 12의 (B)는 배수관(70)의 저면에서 본(도 11의 XIIb 화살표) 단면도이다. 도 11, 도 12로부터 명백한 바와 같이, 배수관(70)은 상류측 단부로부터 하류측 단부에 걸쳐, 내벽에, 배수관(10)과 마찬가지의 오목부(70a, 70a, …) 및 볼록부(70b, 70b, …)를 갖는 동시에, 관의 두께가 상류측보다도 하류측 단부에 있어서 박육화되어 있다.

배수관(70)에 있어서는, 배수관 하류측 단부를 박육화함으로써, 당해 하류측 단부에 머무르는 유체의 양을 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 고드름의 성장을 한층 억제할 수 있어, 배수관 하류측 단부의 폐색을 보다 적절하게 방지할 수 있다. 또한, 배수관 하류측 단부에서 발생하는 고드름의 근원 부분의 굵기는, 유체의 유속이나 배수관 하류측 단부의 두께에 의존한다. 배수관(70)과 같이, 오목부(70a)를 형성하여 유체의 유속을 증대시키고, 또한 배수관 하류측 단부를 박육화함으로써, 고드름의 근원 부분을 가늘게 유지할 수 있어, 고드름이 부러지기 쉬운 것으로 된다. 즉, 배수관(70)에 의하면, 고드름이 성장하기 전에 고드름이 자연히 부러지므로, 고드름의 성장을 억제할 수 있어, 배수관 하류측 단부의 폐색을 한층 더 적절하게 방지할 수 있다.

1.8. 제8 실시 형태

도 13에, 제8 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관(80)의 단면 형상을 개략적으로 나타낸다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 배수관(80)은 배수관(내관)(10)의 외측에 당해 배수관(10)을 덮도록 외관(81)을 더 구비하여, 이중관 구조로 되어 있다. 배수관(80)에 있어서, 외관(81)은 원통관이며, 내관(10)과 외관(81) 사이에 공기층(82)을 구비하고 있다.

배수관(80)과 같은 이중관 구조로 함으로써, 집중 유로를 구비하는 내관(10)을 외관(81)에 의해 보호할 수 있다. 또한, 내관(10)과 외관(81) 사이에 공기층을 형성함으로써, 당해 공기층을 단열층으로 기능시킬 수 있다. 이에 의해, 관 외부의 온도의 영향이 저감되어, 관 내에 있어서의 유체의 동결을 한층 억제할 수 있다.

1.9. 제9 실시 형태

상기 설명에 있어서는, 관의 내벽에 형성된 오목부나 홈이 집중 유로로서 기능하는 것으로 하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 당해 형태에 한정되는 것은 아니다. 도 14의 (A), (B)에, 제9 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관(90)을 개략적으로 도시한다. 도 14의 (A)는 배수관(90)의 외관을 개략적으로 도시하는 도면, 도 14의 (B)는 배수관(90)의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 14의 (A)에 도시하는 바와 같이, 배수관(90)은 외관에 있어서는 종래의 원통 형상의 배수관과 마찬가지의 형태이다. 한편, 도 14의 (B)에 도시하는 바와 같이, 배수관(90)의 내벽에는, 유로를 조정하기 위한 복수의 조각(91a, 91a, …) 및 조각(91b, 91b, …)이 설치되어 있다. 조각(91a)과 조각(91b)은 서로 대향하고 있고, 근접측을 향해 하류측으로 경사져 있다. 배수관(90)에 있어서는, 도 14의 (B)에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이, 내벽을 타는 유체의 흐름이 조각(90a) 및 조각(90b)에 의해 제어되어, 조각(90a)과 조각(90b) 사이에 흐름을 집중시킬 수 있다. 즉, 조각의 상단부로부터 하단부를 향해 유체를 유도함으로써, 조각(90a)과 조각(90b) 사이에 집중 유로를 형성할 수 있어, 당해 집중 유로에 있어서, 유체의 유속을 증대시킬 수 있다. 또한, 배수관 하류측 단부에 있어서는, 집중 유로로부터만 유체를 배출시킬 수 있다. 이에 의해, 관 내에 있어서의 유체의 동결을 억제할 수 있고, 또한 관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 성장을 억제할 수도 있다. 이와 같이, 오목부나 홈을 구비하지 않는 배수관(90)에 의해서도, 집중 유로의 존재에 의해, 외부로부터 열에너지를 투입하는 일 없이, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 배수관의 폐색을 방지하는 것이 가능하다.

1.10. 제10 실시 형태

도 15, 도 16에, 제10 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관(100)을 개략적으로 도시한다. 이미 설명한 바와 같이, 배수관(100)과 같이, 단면 형상에 있어서, 집중 유로가 관의 외측을 향해 볼록해지는 정점(예를 들어, 도 16의 부호 100c)을 갖는 형상으로 한 경우[바꾸어 말하면, 예를 들어 배수관의 내벽에 형성된 오목부(100a)의 저부가 코너부(100c)로 되어 있는 경우], 배수관(100)의 하류측 단부에 있어서, 당해 코너부(100c)에 액적이 머무르기 쉬워져 고드름의 기점으로 되기 쉽지만, 오목부(100a)에 있어서의 유체의 유속을 증대시킬 수 있고, 유체가 배수관(100)의 하류측 단부에 있어서 1개소로부터 흐르기 쉬워지므로, 하단부에 있어서 고드름이 관의 주위 방향 및 중심 방향으로 성장하기 어려워진다. 즉, 하단부에 액적이 머무르기 쉬운 결점이 있었다고 해도, 배수관(100)과 같이, 1개소로부터 유체를 유출시키는 기능을 우선시킨 쪽이, 관의 동결에 의한 폐색 방지에는 효과적이다.

또한, 배수관의 상류측을 배수관(100)과 같은 형상으로 하고, 하류측 단부를 배수관(10)과 같은 형상으로 하는 것도 유효하다. 즉, 배수관의 상류측의 오목부(100a)에 있어서 유체의 유속을 증대시키면서, 배수관의 하류측(예를 들어, 하단부로부터 약 100㎜의 사이)을 오목부(10a)와 같은 형상으로 해도 된다.

1.11. 제11 실시 형태

도 17에, 제11 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관(110)을 개략적으로 도시한다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 배수관(110)의 내벽에는, 집중 경로로서 기능하는 오목부 또는 홈이 나선 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이 집중 유로가 나선 형상으로 되어 있어도, 배수의 유량이 많은 경우는, 본 발명의 효과가 발휘된다. 그러나, 배수의 유량이 소량인 경우는, 나선 형상의 오목부 또는 홈을 타고 넘어, 배수가 바로 아래를 타고 흐를 우려가 있다. 그로 인해, 본 발명의 효과를 보다 현저하게 하는 관점에서는, 상술한 바와 같이, 배수관의 길이 방향을 따라, 직선 형상으로 집중 유로를 설치하는 것이 바람직하다.

1.12. 그 밖의 형태

상기한 바와 같은 배수관(10∼110)에 있어서는, 배수관의 내벽의 구조를 고안함으로써, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 관의 폐색을 방지하는 것이 가능하다. 한편, 관의 내벽 및/또는 하류측 단부에 발수 처리를 실시함으로써, 관 내에 있어서의 유체의 액막의 발생을 억제할 수 있고, 관 내의 유체의 유속을 증대시킬 수 있고, 또한 관의 하류측 단부에 머무르는 유체를 저감시킬 수 있다. 이 경우, 배수관의 내벽에 줄무늬 형상으로 발수 처리를 실시함으로써, 발수 처리를 실시한 부분과 발수 처리를 실시하지 않은 부분에서, 유체의 유속차를 발생시켜도 된다.

즉, 발수 처리가 실시된 배수관에 의해서도, 외부로부터 열에너지를 투입하는 일 없이, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 관의 폐색을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 발수 처리의 형태로서는, 공지의 발수제를 도포하는 형태, 표면 구조를 제어함으로써 발수 표면으로 하는 형태 등, 다양한 발수 처리를 모두 적용할 수 있다.

또한, 배수관의 도입부(입구 부근)의 형태를 고안하는 것도 유효하다. 도 18은 일 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관에 대해, 그 입구 부근에 있어서의 배수의 흐름(배수관 입구를 향하는 배수의 흐름)을 설명하기 위한 상면 개략도이다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 배수관의 입구 부근에 도달한 배수는, 배수관의 입구 부근에 형성된 구배나 홈에 의해, 도면 중 화살표로 나타내어지는 바와 같이, 집중 유로로 유도된다. 즉, 배수관의 입구에 있어서 배수가 집중 유로로 유도되어 유입되도록 배수관의 입구 부근의 형태를 고안함으로써, 배수관 내에 있어서 유체의 흐름을 한층 집중시킬 수 있어, 관 내의 유체의 유속을 증대시킬 수 있는 동시에, 배수관 하류측 단부의 일부로부터만 유체를 배출시킬 수 있다. 이에 의해, 배수관 내에 있어서의 유체의 동결을 억제할 수 있고, 또한 배수관 하류측 단부에 있어서의 고드름의 성장을 억제할 수도 있다.

또한, 배수관의 배출부(하단부 부근)의 형태를 고안하는 것도 유효하다. 도 19는 일 실시 형태에 관한 본 발명의 배수관(120)에 대해, 그 하단부 주변의 형태를 설명하기 위한 개략도이다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 배수관(120)의 하단부는, 땅속에 설치된 집수통(125)과 접속되어 있다. 이와 같이 함으로써, 배수관(120)의 하단부가 지열의 영향에 의해 따뜻해져, 하단부의 동결을 한층 억제할 수 있다. 혹은, 지열의 영향에 의해 집수통(125) 내의 물이 동결되지 않는 것이면, 도 19에 도시하는 바와 같이, 배수관(120)의 하단부를 집수통(125) 내의 수면보다도 하방에 침지시킴으로써, 당해 하단부의 동결을 한층 적절하게 억제할 수 있다.

2. 배수관의 폐색 방지 방법

상기에 있어서는, 본 발명으로서 배수관 자체에 대해 설명하였다. 한편, 본 발명은 배수관 내에 유통하는 유체가 동결됨으로써, 당해 배수관이 폐색되는 것을 방지하는 방법으로서의 측면도 갖는다. 즉, 본 발명에 관한 방법은, 배수관 내에 유통하는 유체가 동결됨으로써, 상기 배수관이 폐색되는 것을 방지하는 방법이며, 관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로를 설치함으로써, 당해 집중 유로에 있어서 유체의 유속을 증대시키는, 배수관의 폐색 방지 방법이다.

집중 유로의 형태 등에 대해서는, 상술한 바와 같으므로 여기서는 설명을 생략한다. 이와 같이, 본 발명에 관한 방법에 따르면, 외부로부터 열에너지를 투입하는 일 없이, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 관의 폐색을 방지하는 것이 가능하다.

본 발명에 관한 배수관의 폐색 방지 방법에 있어서는, 유체가 관의 내벽을 타고 흘려지는 경우에, 그 효과가 보다 현저해진다. 바꾸어 말하면, 배수관 내에 유통하는 유체가 동결됨으로써, 상기 배수관이 폐색되는 것을 방지하는 방법이며, 관 내벽을 타게 하여 유체를 흘리는 공정과, 관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로를 설치함으로써, 상기 집중 유로에 있어서 유체의 유속을 증대시키는 공정을 구비하는 배수관의 폐색 방지 방법으로 하는 것이 바람직하다.

특히, 배수관에 대해 관의 길이 방향과 연직 방향이 일치하도록 설치함으로써, 유체를 관의 상단부측으로부터 하단부측으로 타고 흘러내리게 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 동결 방지 효과 및 동결에 의한 관 폐색 방지 효과가 보다 현저해지기 때문이다.

또한, 「관의 길이 방향과 연직 방향이 일치」라 함은, 관의 길이 방향이 연직 방향과 완전히 일치할 필요는 없고, ±5°(즉, 관의 길이 방향과 수평 방향이 이루는 각도가 85°이상 95°이하)이면, 오차 범위로서 허용한다는 취지이다. 또한, 배수관의 설치 구조 전체에 있어서, 모든 배수관이 「관의 길이 방향과 연직 방향이 일치」하고 있을 필요는 없고, 배수관의 적어도 일부에 「관의 길이 방향과 연직 방향이 일치」하고 있는 부분이 있으면, 본 발명에 포함되는 것으로 한다.

3. 배수관의 설치 구조

또한, 본 발명은 배수관 내에 유체를 유통시킨 경우에, 유체 동결에 의해 당해 배수관이 폐색되지 않도록 고안한, 배수관의 설치 구조로서의 측면도 갖는다. 즉, 본 발명에 관한 설치 구조는, 상기한 본 발명에 관한 배수관을 설치한 것을 특징으로 한다. 특히, 배수관의 길이 방향과 연직 방향이 일치하도록 배수관을 설치하는 것이 바람직하고, 이 경우, 배수관 내에 있어서의 동결 방지 효과, 배수관 하단부에 있어서의 고드름의 성장을 억제하는 효과가 한층 더 현저해진다.

실시예

이하, 실시예에 의해, 본 발명에 관한 배수관에 대해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 구체적 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같은 배수관(10)을 사용한 경우와 통상의 원통 배수관을 사용한 경우에서, 배수관의 폐색의 유무나 고드름의 성장의 차이를 확인하였다.

배수관(10)으로서는, 직경 D 70㎜, 오목부의 깊이 d 13㎜, 오목부의 수 10, 관 길이 1000㎜인 것을 사용하였다. 한편, 통상의 원통관으로서는, 내경 96㎜, 관 길이 1000㎜인 것을 사용하였다. 실험은 -15℃의 저온실 내에서 행하고, 배수관의 각 부 온도가 -15℃로 된 것을 확인한 후, 물(2℃)을 배수관 상부로부터 연속적으로 유입하였다. 배수 유량은 모두 200ml/mim으로 하고, 배수가 배수관 내벽을 타도록 조정하였다. 실험 개시로부터 7시간 경과 후에 있어서의 배수관 하류측 단부의 모습을 도 20의 (A), (B)에 나타냈다. 도 20의 (A)가 종래의 원통 배수관을 사용한 경우의 모습, 도 20의 (B)가 본 발명에 관한 배수관(10)을 사용한 경우의 모습이다.

도 20의 (A)에 나타내는 바와 같이, 종래의 원통 배수관을 사용한 경우는, 배수관의 내부에 있어서 유체의 흐름이 분기된 결과, 배수관의 하류측 단부의 원주 방향의 곳곳에 고드름이 발생되어 있고, 큰 덩어리로 되어 배수관 하류측 단부 전체를 폐색시켜 버렸다. 한편, 도 20의 (B)에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 관한 배수관(10)을 사용한 경우는, 배수관의 하류측 단부에 있어서의 고드름의 성장을 억제할 수 있어, 7시간 경과 후에 있어서도 충분한 개구를 갖고, 문제없이 배수할 수 있었다. 또한, 배수관(10)을 사용한 경우는, 고드름이 일정 이상 성장하면 자연히 부러져 낙하하는 것이 확인되었다. 이와 같이, 본 발명에 관한 배수관(10)에 의하면, 유체 역학적으로 유체의 동결을 억제하여, 관의 폐색을 방지하는 것이 가능해지는 것이 명확해졌다.

도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같은 배수관(10)을 사용한 경우와, 도 15 및 도 16에 도시되는 바와 같은 배수관(100)을 사용한 경우에서, 동결에 의한 폐색 억제 성능을 비교하였다. 배수관(10)으로서는 전술한 것과 동일한 것을 사용하고, 배수관(100)으로서는, 직경 D 80㎜, 오목부의 깊이 d 11㎜, 오목부의 수 9, 관 길이 1000㎜인 것을 사용하였다. 실험은 -15℃ 혹은 -25℃의 저온실 내에서 행하고, 배수관의 각 부 온도가 -15℃ 혹은 -25℃로 된 것을 확인한 후, 물(2℃)을 배수관 상부로부터 연속적으로 유입하였다. 배수 유량은 모두 200ml/min으로 하고, 배수가 배수관 내벽을 타도록 조정하였다.

-15℃에서는, 배수관(10) 및 배수관(100) 모두, 동결에 의한 관의 폐색은 발생하지 않았다. 한편, -25℃에서는, 배수관(100)에 대해서는 동결에 의한 관 폐색이 발생하지 않았지만, 배수관(10)에 대해서는 약 2시간 후에 배수의 동결에 의한 관의 폐색이 확인되었다. 즉, 배수관(100)과 같이, 단면 형상에 있어서 집중 유로가 코너부(정점)를 갖는 것과 같은 형상으로 함으로써, 관 내에 있어서의 흐름을 한층 집중시키고, 유속을 증대시켜 동결을 한층 적절하게 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.

특히, 이하의 배수관의 설치 구조나 동결 방지 방법에 있어서, 본 발명의 효과가 현저한 것으로 된다.

(A) 길이 방향과 연직 방향이 대략 일치하도록 설치된 관의 내벽을 타게 하여 유체를 흘리는 배수관의 동결 방지용 설치 구조이며, 관의 내벽에는, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로로서, 오목부 또는 홈이 관의 길이 방향을 따라 직선 형상으로 복수 형성되어 있는, 배수관의 동결 방지용 설치 구조.

(B) 관의 내벽을 타게 하여 유체를 흘리는 배수관의 동결 방지용 설치 구조이며, 관의 내벽에는, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로로서, 단면 형상에 있어서 코너부를 갖는 형상으로 된 오목부 또는 홈이, 관의 길이 방향을 따라 직선 형상으로 복수 형성되어 있는, 배수관의 동결 방지용 설치 구조.

(C) 길이 방향과 연직 방향이 대략 일치하도록 설치된 배수관 설치 구조에 있어서, 관을 유통하는 유체가 동결됨으로써, 배수관이 폐색되는 것을 방지하는 방법이며, 관의 내벽을 타게 하여 유체를 흘리는 공정과, 관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로로서, 관의 길이 방향을 따라 직선 형상으로 오목부 또는 홈을 복수 형성함으로써, 상기 집중 유로에 있어서 유체의 유속을 증대시키는 공정을 구비하는, 동결 방지 방법.

(D) 배수관의 설치 구조에 있어서, 관을 유통하는 유체가 동결됨으로써, 배수관이 폐색되는 것을 방지하는 방법이며, 관의 내벽을 타게 하여 유체를 흘리는 공정과, 관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로로서, 단면 형상에 있어서 코너부를 갖는 형상으로 되는 오목부 또는 홈을 관의 길이 방향을 따라 직선 형상으로 복수 형성함으로써, 상기 집중 유로에 있어서 유체의 유속을 증대시키는 공정을 구비하는, 동결 방지 방법.

특히, 상기 (A)와 (B)의 조합에 관한 배수관의 설치 구조나, 상기 (C)와 (D)의 조합에 관한 동결 방지 방법으로 하면, 극히 현저한 효과가 얻어진다. 즉, 관이 횡방향인 경우, 본 발명에 관한 집중 유로의 형성에 의해 동결 방지 효과가 높아지지만, 애당초 횡방향의 관에 있어서는 집중 유로를 형성하지 않고 단순한 원통관으로 하였다고 해도, 배수의 분기는 발생하기 어렵고, 배수는 내벽 저부에 어느 정도 집중되어 흐른다. 또한, 횡방향의 관에 있어서는, 배수의 흐름 방향 하류측 단부에 있어서 고드름이 발생하였다고 해도, 관 주위 방향으로의 고드름의 성장은 발생하기 어렵고, 관 출구의 동결 폐색의 문제도 피하기 쉽다. 한랭지에 있어서는, 특히 종방향의 배수관에 있어서 관 내 동결 및 동결에 의한 관 출구의 폐색의 문제가 발생하고 있고, 본 발명은 이러한 종방향의 배수관에 있어서, 코너부를 갖는 집중 유로를 형성함으로써, 이하의 복합적인 이유에 의해 상승적으로 동결 방지 효과, 동결에 의한 관 폐색 방지 효과를 얻을 수 있다. 즉,

(이유 1) 코너부를 갖는 형상으로 함으로써, 종방향의 관에 있어서 발생하기 쉬운 관 내에 있어서의 배수의 요동을, 가장 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 집중 유로로서 보다 적절하게 기능시킬 수 있어, 관 내에 있어서의 동결의 발생을 방지할 수 있다.

(이유 2) 코너부를 갖는 형상으로 하여, 한층 더 흐름이 집중됨으로써, 배수관의 내벽이나 배수관 내부의 공기와 배수가 접촉하는 면적이 작아져 배수의 온도 저하를 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 관 내 및 관 단부에 있어서의 배수의 동결을 한층 더 효과적으로 방지할 수 있다.

(이유 3) 코너부를 갖는 형상으로 하면, 관 하단부에 있어서 당해 코너부에 고드름이 우선적으로 발생한다. 발생하는 고드름의 굵기는 기단부로 되는 배수관 하단부의 형상이나 두께에 따르는 바, 코너부에 있어서 발생한 고드름은 가늘어 부러지기 쉽다. 따라서, 관 하단부에 있어서 고드름이 발생하였다고 해도, 배수의 흐름에 의해 고드름이 용이하게 부러져 낙하되어, 고드름이 관의 주위 방향으로 성장함으로써 관 폐색이 발생하는 일이 없다.

이상, 현 시점에 있어서, 가장 실천적이고, 또한 바람직하다고 생각되는 실시 형태에 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 본원 명세서 중에 개시된 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 및 명세서 전체로부터 파악할 수 있는 발명의 요지 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하고, 그러한 변경을 수반하는, 배수관 및 배수관의 폐색 방지 방법 및 배수관의 설치 구조도 역시 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로서 이해되어야 한다.

본 발명은 배수관 내를 흐르는 유체의 동결을 억제할 수 있어, 유체의 동결에 의한 관 폐색을 방지하는 것이 가능한, 신규 구조를 갖는 배수관이며, 예를 들어 한랭지[영하(0℃ 이하), 바람직하게는 -5℃ 이하, 보다 바람직하게는 -10℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -15℃ 이하로 되는 개소]에 있어서, 겨울철에 옥상에 쌓인 눈의 눈석임물 등을, 배수관 내나 배수관 하단부에 있어서 동결시키는 일 없이, 지상으로 효율적으로 배출시키는 것이 가능한 배수관으로서 적합하게 이용할 수 있다.

10 : 배수관
10a : 오목부
10b : 볼록부
20 : 배수관
20a : 오목부
20b : 볼록부
20c : 장벽
30 : 배수관
30a : 오목부
30b : 볼록부
40 : 배수관
40a : 오목부
40b : 볼록부
50 : 배수관
51 : 상부 배수관
52 : 하부 배수관
52a : 오목부
53 : 경사부
54 : 연직부
60 :배수관
60d : 돌출부
70 : 배수관
70a : 오목부
70b : 볼록부
80 : 배수관
81 : 외관
82 : 공기층
90 : 배수관
91a, 91b : 조각
100 : 배수관
100a : 오목부
100b : 볼록부
100c : 코너부(정점)
110 : 배수관
120 : 배수관
125 : 집수통

Claims (24)

1. 관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로를 구비하는, 배수관.
2. 제1항에 있어서, 상기 집중 유로가, 상기 관의 길이 방향을 따라 직선 형상으로 설치되어 있는, 배수관.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 집중 유로가, 상기 관의 내벽에 형성된 오목부 또는 홈인, 배수관.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관의 내벽에 상기 집중 유로가 복수 구비되어 있는, 배수관.
5. 제4항에 있어서, 상기 관의 내벽에 있어서, 하나의 상기 집중 유로와 다른 상기 집중 유로 사이에, 상기 집중 유로를 따라 장벽이 설치되어 있는, 배수관.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단면 형상에 있어서, 상기 집중 유로가 코너부를 갖는 형상인, 배수관.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관의 하류측 단부에 돌출부가 설치되어 있는, 배수관.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관의 하류측 단부가, 상류측보다도 박육화되어 있는, 배수관.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관의 내벽 및/또는 하류측 단부에 발수 처리가 실시되어 있는, 배수관.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관을 덮는 외관을 더 구비하여, 이중관 구조로 되어 있는, 배수관.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 관 내에 흐르는 유체의 동결 방지의 용도로 사용되는, 배수관.
12. 배수관 내에 유통하는 유체가 동결됨으로써 상기 배수관이 폐색되는 것을 방지하는 방법이며,
    관의 내벽에, 유체의 흐름을 집중시키는 집중 유로를 설치함으로써, 상기 집중 유로에 있어서 상기 유체의 유속을 증대시키는, 배수관의 폐색 방지 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 집중 유로를, 상기 관의 길이 방향을 따라 직선 형상으로 설치하는, 배수관의 폐색 방지 방법.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 배수관의 길이 방향과 연직 방향을 일치시키는, 배수관의 폐색 방지 방법.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관의 내벽에 형성된 오목부 또는 홈을 상기 집중 유로로 하는, 배수관의 폐색 방지 방법.
16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관의 내벽에 상기 집중 유로를 복수 설치하는, 배수관의 폐색 방지 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 관의 내벽에 있어서, 상기 하나의 상기 집중 유로와 다른 상기 집중 유로 사이에, 상기 집중 유로를 따라 장벽을 설치하는, 배수관의 폐색 방지 방법.
18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 단면 형상에 있어서, 상기 집중 유로가 코너부를 갖는 형상으로 되는, 배수관의 폐색 방지 방법.
19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관의 하류측 단부에 돌출부를 설치하는, 배수관의 폐색 방지 방법.
20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관의 하류측 단부를, 상류측보다도 박육화하는, 배수관의 폐색 방지 방법.
21. 제12항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관의 내벽 및/또는 하류측 단부에 발수 처리를 실시하는, 배수관의 폐색 방지 방법.
22. 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관을 덮는 외관을 더 설치하여, 이중관 구조로 하는, 배수관의 폐색 방지 방법.
23. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 배수관이 설치되어 이루어지는, 배수관의 설치 구조.
24. 제23항에 있어서, 상기 배수관의 길이 방향과 연직 방향이 일치하도록 상기 배수관이 설치되는, 배수관의 설치 구조.

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