WO2012036411A2 - 유체배출장치 - Google Patents

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WO2012036411A2 PCT/KR2011/006640 KR2011006640W WO2012036411A2 WO 2012036411 A2 WO2012036411 A2 WO 2012036411A2 KR 2011006640 W KR2011006640 W KR 2011006640W WO 2012036411 A2 WO2012036411 A2 WO 2012036411A2
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Park Euntae
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Definitions

  • the conventional water tap has a discharge velocity of water at the discharge port according to the opening degree of the flow control valve, so the discharge port has to be directed downward. Therefore, when drinking water or brushing teeth, tools such as cups are needed, and the faucet intrudes into the center of a basin or bathtub, which is inconvenient to use, and there is some risk of injury.
  • the present invention is to solve this problem by maintaining a constant discharge rate at the fluid outlet regardless of the opening degree of the flow control valve.
  • the water supply system of a house or apartment receiving water from a water tank installed on the roof of a building determines the flow rate at the T valve (Fig. 1, v 1 ) by this law.
  • 13 to 15 are embodiments using the drag and restoring force of the elastic body
  • 16 and 17 is an embodiment using the lifting force and the restoring force of the elastic body
  • Fluid outlets can be installed either horizontally or horizontally, facing the sink or bath and used as a faucet.
  • the discharge flow rate is constant regardless of the opening degree of the discharge flow rate control valve, it can be used without any inconvenience as well as various conveniences.
  • Outlet valves A (32, 42, hereinafter A valves) in which handles 322, 422 and plates 321, 421 are coupled are mounted on seats 311b, 411b formed in water tanks 31, 41 and move up and down.
  • the outlets 311a and 411a are opened and closed.
  • Water tank inlets 34a and 44d are formed at the end of the passage for supplying constant (or mixed water) into the water tank, and the water tank inlets are opened and closed by float valves 33 and 43.
  • In the upper part of the tank there are holes 312a and 412a for maintaining atmospheric pressure in the inner space of the tank. If the outside is low and the hole is formed high 312a, foreign matters may be suppressed.
  • the buoyancy force (F) of the float valve, the cross-sectional area and the inclination angle ( ⁇ ) of the water tank inlet, etc. are appropriately designed in consideration of the relationship with the upstream water pressure of the float valve. If the same water tank inlet is formed on the inclined left and right symmetry planes, the maximum value of F (F max 2F One Since it must be greater than sin ⁇ , the maximum permissible cross-sectional area of the water inlet is related to the inclination angle under different conditions (Fig. 3). P upstream side of the float valve a , One cross-section of the water tank inlet is A 3 Say A 3 The relationship between and ⁇ is expressed as shown in equation (7). Therefore, the maximum allowable cross-sectional area of the water tank entrance has the minimum value when the inclination angle is 90 °.
  • the valve can be operated with relatively low buoyancy even at high water pressure (Fig. 3a).
  • the water level may be adjusted according to the coupling position of the groove 331a and the protruding portion 332a of the float valve.
  • the handle 422 inserted into the hole 412a of the upper lid is inserted into the polygonal, oval or gear-shaped hole 423a at one end of the lever and finally the ball-shaped end 422a is located at the top of the plate. It is attached to the groove
  • the handle can move up and down, but the plate moves together but the lever 423 and the upper lid 412 are coupled so as not to move.
  • the handle may also rotate in a clockwise or counterclockwise direction, in which a hole 423a of the lever and a center portion of the handle are engaged to allow the lever to rotate together, but the upper lid and the plate do not rotate.
  • a groove 45a for opening and closing the two constant water outlets 44b separated by cold and hot water complementarily to connect the cold water, the hot water, or the mixed water mixed with the mixed water outlet 44c.
  • the other end of the lever is mounted in the upper groove 45b of the mixing valve to move the mixing valve left and right when the lever rotates to determine the mixing ratio of cold and hot water.
  • the valve may be added in the form of a three-way mixing type (T port) plug valve to the center of the constant passage 34 of FIGS. 2 and 3.
  • Cold and hot water is supplied from the constant inlet 44a connected to the constant pipe through the constant passage to the constant outlet 44b to the groove 45a of the lower portion of the mixing valve and mixed appropriately therein.
  • This mixed water is supplied from the mixed water outlet 44c into the water tank through the water tank inlet 44d which is opened and closed by the float valve.
  • the valve A does not necessarily need to be a gate valve as shown in the drawing, and may be a plug valve, a ball valve, a pinch valve, or the like as long as the toricelli's law can be applied to the discharge ports 311a and 411a.
  • the present invention is applied to the fluid discharge port for discharging the liquid inside the tank to the outside in a state where the fluid inside the tank is a liquid and the outside is a gas.
  • the present invention relates to the outlet (two parts of Fig. 1) of the conventional faucet, and the illustration of the T valve (one part of Fig. 1) is omitted in the drawings.
  • Outlet valve B (21) which forms an outlet port (2a) and a valve seat (2b) in the pipe (2) connected to the downstream side of the T-valve (secondary side, outlet), moves along the pipe inside the pipe and opens and closes the outlet port.
  • B valve is installed.
  • the outlet should be properly spaced from the pipe end, taking into account the size of the B valve.
  • the B valve seat 2b is selectively formed on the upstream side or the downstream side of the discharge port, but sets an appropriate position in consideration of the shape, flow range, and the like of the B valve.
  • the B valve seat may have several protrusions.
  • the B valve may have the same shape and area of the cross section from bottom to top, and the cross section of the middle portion 21b is smaller than the bottom portion 21a and the top portion 21c is the same as the bottom portion or forms several protrusions. It can also be modified in various forms, such as making several protrusions into the shape which inserts one wheel. Piping near the outlet may be arranged vertically (ie, with the outlet facing in the horizontal direction) or at an appropriate angle to the horizontal plane (ie, with the outlet upwards 45 ° from horizontal).
  • the operation principle will be described by way of example in the vertical arrangement.
  • Equation (9) is again established at this new equilibrium position so that the fluid discharge rate at the outlet remains constant regardless of the openness of the T valve.
  • the cross-sectional area of the outlet changes according to the opening degree of the T valve, only the discharge flow rate per unit time changes.
  • the frictional force (F s ) generated at the contact surface between valve B and the pipe causes an error in the discharge flow rate. If the error due to friction is not negligibly small, then it is necessary to reduce the friction. In general, frictional forces can be reduced considerably by surface treatment techniques. Furthermore, if a minute gap is maintained between the valve B and the pipe to reduce the frictional force, water leakage will occur due to this, which will be described later. (Same as C valve, D valve, E valve)
  • valve B can also be explained by drag.
  • the fluid leaks upward through this gap and the valve B is subjected to the drag (D b ) caused by the fluid.
  • F b gravity and buoyancy force
  • valve B will stop as a force equilibrium.
  • the opening degree of the T valve changes and the flow rate changes
  • the drag changes and the B valve moves up or down.
  • the discharge velocity has a constant value as shown in Eq. (10). Equations (9) and (10) have the same value for the discharge flow rate except for the expression on the right side.
  • valve B and the piping are in close contact with each other (no cross section in Fig. 6), the valve B upper space will maintain atmospheric pressure through the middle portion 21b of the valve B or the gap between the top and the outlet.
  • valve B If a small gap is maintained between valve B and pipes to reduce friction, water leakage will occur here.
  • valve B when the upper and lower cross-sectional area of valve B is the same, the water leakage along the side of valve B at the flow rate v is discharged out of the space of the outlet port of valve B, forming an open-channel flow (v o ). .
  • the B valve may be submerged if the amount of discharged water flows less than the amount of leakage that raises the surface.
  • the rate of rise of the water decreases (v ') (continuous law), and the flow of water in the flow channel (v o ) increases, resulting in the same amount of leakage and the flow of water in the flow path.
  • the rise of the water will stop. (The length of the arrow in the figure does not have any special meaning. The same below)
  • the upper space will maintain atmospheric pressure as long as the top level at the outlet is kept below the top of the outlet.
  • valve B Second, if the middle and upper cross-sectional areas of valve B are smaller than the lower cross-sectional area, the water rise rate (v ′′) at the side of valve B is less than the discharge flow rate (v), and the water rise at a certain level where the valve B is not locked I can stop it. At this highest level, if the outlet side surface is kept below the top of the outlet, the upper space of valve B can maintain atmospheric pressure. The height of the highest water level may vary depending on the lower portion of the B valve 21a, the middle portion 21b, the inside of the pipe 2, the difference in cross sectional area and the size of the outlet.
  • F s In order to reduce the difference between v- and v +, F s needs to be negligibly reduced compared to F b .
  • deformation of the B valve that guides the flow path to the center of the outlet through the water, deformation of the B valve whose curved surface is lowered to smooth the discharge flow line, and the outlet through a net or several small holes to prevent foreign substances from entering the pipe. 8, 9, and 18 are shown.
  • an additional pressure reducing valve is installed upstream of the T valve.
  • a safety valve downstream of the T valve it is possible to prepare for an unexpected sudden situation in which the flow rate is rapidly increased at the discharge port due to foreign matters.
  • the present invention can be applied even when the fluid discharged is gas. However, in order for the fluid to rise toward the outlet side to form a flow in the number of the outlet side space discharged fluid must be heavier than the external fluid, the present invention is applied only in this case.
  • a discharge port 2a is formed in the pipe connected to the downstream side of the T valve, and an outlet valve C (22, hereinafter C valve) composed of an opening and closing portion 221 and a support 222 is provided in the pipe.
  • C outlet valve
  • a pair of left and right airfoils 221c are formed on the front of the opening and closing part of the C valve.
  • Airfoils can be embossed or engraved cambered airfoils or symmetrical airfoils, and in the case of symmetrical airfoils, the angle of attack is greater than 0 ° so that lift can occur.
  • the front center portion of the opening and closing portion of the C valve may form a deep groove 221a, and a lower portion thereof may additionally form a shallower groove 221b.
  • the C valve is fixed to the pipe by a hole (222a) formed in the support and a pin (2e), a screw, etc.
  • the moment of the C valve is determined by the mass and the length of the moment arm, it can be changed by adjusting the mass, the position of the rotation axis, the position of the center of gravity, etc. individually or in combination. For example, if the movable weight 222b is installed on the support and the position is moved, the center of mass is moved and the moment arm length is changed accordingly.
  • the front face of C valve and the piping can be kept tight to prevent leakage or to maintain a gap for reducing frictional force, and the two end faces of the two faces face each other on the concentric circumference around the axis of rotation of C valve. .
  • a shape 2c protruding into the pipe can be added around the discharge port of the pipe. (Refer to Fig. 12 for irregularities formed on opposite sides of valve C and piping)
  • the non-T factor on the right side of equation (15) becomes a constant. If the center of mass of valve C moves within the range of ⁇ ⁇ on the horizontal line of the center of rotation, and the mass of valve C is m and the length r 1 from the center of rotation to the center of mass is r 1 , the variation of T and v is expressed by Same as (The lift force (L) acts in the tangential direction on the concentric circle of the rotation center, so it is irrelevant to ⁇ and the buoyancy is omitted for convenience.) This means that the flow rate of the valve C fluctuates approximately 1.7% when the valve moves in the vertical direction of 15 °). .
  • the operating range of the C valve can be controlled by the target value such as the size, shape of the valve, the outlet, and the maximum discharge per unit time.
  • the present invention applies when the fluid to be discharged is a liquid or a gas. However, it applies only when the discharged fluid is heavier than the external fluid.
  • An outlet port 2a is formed in the pipe connected to the downstream side of the T valve, and an outlet valve D (23, hereinafter D valve) is installed in the pipe.
  • D valve is composed of the opening and closing portion 231, the drag body 233, the support 232 connecting them and the spring 234, the drag body is coupled to be located upstream than the outlet.
  • a bolt 236 and a nut 235 may be added to one end of the spring as a device for easily adjusting the restoring force of the spring.
  • the center portion of the front side of the D valve opening portion has a deep groove (231a), a lower groove (231b), and protrudes into the pipe around the pipe outlet.
  • the shape 2f can be added.
  • the drag acting on the D valve is independent of the outlet flow velocity and is related to the flow velocity inside the pipe (where the drag body is located) upstream of the outlet. If the restoring force of the spring is F x , and the drag force that the valve receives from the fluid is D d , the magnitude is expressed as Eqs. (18) and (19), respectively.
  • Equation (22) The open cross-sectional area S of the outlet is expressed as equation (22) as a function of x. If we assume S as equation (23) and substitute equation (21) and apply the continuous law, the outlet flow velocity becomes constant as shown in equation (25).
  • An outlet port 2a is formed in the pipe connected to the downstream side of the T valve, and an outlet valve E (24, hereinafter E valve) is provided inside the pipe.
  • E valve is composed of the opening and closing portion 241, airfoil (243, airfoil), the support 242 connecting them and the spring 244, the airfoil is coupled to be located upstream than the outlet.
  • the central part of the front part of the E valve's opening and closing portion has a deep groove (241a), a lower groove (241b) and a protruding inside the pipe around the pipe outlet. Shape 2g can be added. At this time, the discharge process of the leak is as described above.
  • the airfoil should have an angle of attack greater than 0 ° to allow lift to occur if symmetrical.
  • the support and the pipe, the support and the airfoil are connected with pins (2e), screws, etc., but the support and the airfoil are combined to freely rotate the pin about the central axis.
  • a function of adjusting the restoring force can be added by making a torsion spring mounting groove in the fixing pin and rotating the pin.
  • the four points on one side are the vertices of the parallelogram. If so, the angle of attack of the airfoil is constant irrespective of the degree of opening of the valve, otherwise the angle of attack of the airfoil may be larger as the valve is opened or vice versa.
  • FIG. 17 shows an example in which the center of rotation is in line with the center of mass (CM) and the center of buoyancy (CB) in line with the CP, but these three points do not necessarily have to be in line. . Since the CM and CB are farther away from each other in the direction of rotation, the posture of the airfoil will be stabilized. Therefore, an auxiliary shape may be added at both ends of the airfoil or other appropriate point.
  • CM center of mass
  • CB center of buoyancy
  • the airfoil has an angle of attack of 0 ° or a sphere shape, it can be seen as an embodiment of the D valve instead of the E valve because it receives only drag without receiving lift.
  • the drag acts in the streamline direction, the position of the rotation center of the support, the drag body and the opening and closing part should be set in consideration of this.
  • the present invention can be used as a water tap in a house, an office building, etc., and in addition, a device for maintaining a constant discharge rate of a fluid (for example, water or oil) regardless of the discharge flow rate per unit time. It can be useful.
  • a fluid for example, water or oil

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Abstract

본 발명은 유체수송관의 유체배출장치에 관한 것으로서 단위 시간당 유체배출량의 증감에 비례하여 배출구 단면적을 변화시킴으로써 배출구에서의 유체 배출속도를 비교적 일정하게 유지시키기 위한 기술이다.

Description

유체배출장치
상수도꼭지와 같은 유체수송관의 최종 배출장치에 관한 기술
유체에 관한 연속의 법칙, 토리첼리의 법칙, 베르누이 방정식, 항력 그리고 양력 등에 관한 법칙과 플로트밸브를 이용한 기술이다. 이하 발명내용은 특히 상수도 꼭지에 적용한 실시예를 중심으로 기술한다
종래의 상수도꼭지는 유량조절밸브의 개방 정도에 따라 배출구에서의 물의 배출속도가 달라서 배출구는 아래쪽 방향으로 향할 수 밖에 없다. 따라서 물을 마시거나 양치를 할 경우 컵 등의 도구가 필요하고 또한 수도꼭지가 일정부분 세면대나 욕조 등의 중앙으로 침범하여 사용이 불편하며 부상의 위험도 다소 있다. 본 발명은 유량조절밸브의 개방 정도와 관계없이 유체배출구에서의 배출속도를 일정하게 유지시켜 이러한 문제점을 해소하고자 하는 기술이다
i) 연속의 법칙
종래의 수도꼭지를 도면1과 같이 설치한 경우 배출구로 배출되는 수도물의 궤적을 알아 본다. 배출구(2)의 단면적(A2)은 고정되어 있고 유량조절밸브(1, 이하 T밸브)의 상류측(1차측, 유입부) 수압(Pa)이 일정할 경우 T밸브에서의 유속(v1)이 일정하다. T밸브와 배출구에 대해 연속의 법칙을 적용하면[식 (1), (2)] 배출구에서의 유속(v2)은 T밸브의 개방정도(A1)에 비례하여 변한다(도면 1, v2′, v2″, …)
A1v1=A2v2 … (1)
v2= kA1 (k=v1/A2, 일정) … (2)
ii) 토리첼리의 법칙(Torricelli's law)과 베르누이 정리
대기중에 노출된 커다란 저수조에서 분출되는 액체(도면 1)의 배출 속도는 식 (3)(토리첼리의 법칙)과 같다. 이는 베르누이 방정식의 응용예로서 적용해도 동일하게 표현된다.
Figure PCTKR2011006640-appb-I000001
… (3)
Figure PCTKR2011006640-appb-I000002
Figure PCTKR2011006640-appb-I000003
Figure PCTKR2011006640-appb-I000004
Figure PCTKR2011006640-appb-I000005
… (4)
건물옥상에 설치된 물탱크로부터 물을 공급받는 주택이나 아파트의 상수도 공급장치는 이 법칙에 의해 T밸브에서의 유속(도면1, v1)이 결정된다.
iii) 원리의 적용
플로트밸브에 의하여 일정수위를 유지하는 저수조에 배출구밸브를 장치하여 토리첼리 법칙을 직접 이용하는 방법, 양력과 항력 등을 이용하여 배출구의 단면적을 변화시키는 방법[즉 식 (1)에서 A2를 A1에 비례시킴]을 이용하여 과제를 해결한다.
1) 사용의 편리성, 2) 디자인의 다양성, 3) 부상의 방지
도면 1은 연속의 법칙, 토리첼리의 법칙에 관한 설명
도면 2 내지 5는 플로트 밸브를 이용하여 토리첼리 법칙을 적용한 실시예
도면 6 내지 9는 중력, 항력, 연속의 법칙을 적용한 실시예
도면 10 내지 12는 양력과 모멘트를 이용한 실시예
도면 13 내지 15는 항력과 탄성체의 복원력을 이용한 실시예
도면 16, 17은 양력과 탄성체의 복원력을 이용한 실시예
도면 18은 중력, 항력, 연속의 법칙을 적용한 실시예
유체 배출구가 수평 또는 수평상향으로 세면대 또는 욕조를 향하게 설치하여 수도꼭지로 사용할 수 있다. 이 경우 종래의 수도꼭지와 달리 배출유량조절밸브의 개방정도와 무관하게 배출유속이 일정하므로 전혀 불편함없이 사용할 수 있을 뿐아니라 여러가지 편리함이 있다.
1)토리첼리의 법칙을 직접 이용(도면 2, 3, 3a, 4, 5)
손잡이(322, 422)와 플레이트(321, 421)가 결합된 배출구밸브A(32, 42, 이하 A밸브)는 수조(31, 41)에 형성된 시트(311b, 411b)에 장착되어 상하로 움직이며 배출구(311a, 411a)를 개폐한다. 수조 내부로 상수(또는 혼합수)를 공급하는 통로의 끝에 수조입구(34a, 44d)가 형성되고, 이 수조입구는 플로트밸브(33, 43)에 의하여 개폐된다. 수조 상부에는 수조내부공간에 대기압을 유지시키기 위한 구멍(312a, 412a)이 있는데 외부는 낮게 내부는 높게 구멍을 형성(312a)하면 이물질 유입을 억제하는 효과가 있을 것이다.
플로트밸브의 부력(F), 수조입구의 단면적과 경사각(θ) 등은 플로트밸브의 상류측 수압과 관계를 고려하여 적절히 설계한다. 만약 경사진 좌·우 대칭면에 동일한 수조입구를 형성한 경우라면, 플로트밸브가 제 기능을 하기 위해서 F의 최대값(Fmax)이 2F1sinθ보다 커야 하므로 수조입구의 최대허용단면적은 다른 조건이 동일한 경우에 경사각과 관련이 있다(도면 3). 플로트밸브의 상류측 수압이 Pa, 수조입구의 한쪽 단면적이 A3라 하면 A3와 θ의 관계는 식 (7)과 같이 표현된다. 따라서 수조입구의 최대허용단면적은 경사각이 90°일 때 최소값을 갖는다
F1=A3Pa … (5)
Fmax > 2F1sinθ= 2A3Pasinθ … (6)
Figure PCTKR2011006640-appb-I000006
… (7)
만약 플로트밸브의 개폐부(closure member, 332, 432)가 수조입구의 상류측에 위치한다면 높은 수압인 경우에도 비교적 낮은 부력으로 밸브를 동작시킬 수 있다.(도면3a)
플로트밸브에 의하여 수조내 수면은 항상 일정한 높이가 유지되므로 A밸브 손잡이(322, 422)를 위로 올려 수조의 배출구를 개방했을 때 물의 배출속도(v)는 토리첼리의 법칙인 식 (3)에 의하여 일정한 값으로 결정된다. 다만 배출구의 각 지점에서 수위(h1, h2)가 다르므로 이에 따른 v의 차이는 있으나 평균수위(h)를 배출구의 상하간격(Δhmax=h1-h3)에 비해 매우 크게 하면(h≫Δhmax) 이러한 차이는 무시할 수 있다. 수위는 플로트밸브의 홈(331a)과 돌출 부위(332a)의 결합위치에 따라 조절될 수 있다.
도면 4, 5는 전술한 원리에 종래의 냉·온수 혼합기능을 부가한 것이다. 상수입구(44a)와 상수출구(44b)는 냉·온수를 구분할 수 있게 각각 따로 만들고 냉·온수의 비율을 조절하여 혼합할 수 있는 혼합밸브(45)와 혼합밸브를 움직일 수 있는 레버(423)를 부가한다. 상부뚜껑의 구멍(412a)에 끼워진 손잡이(422)는 다시 레버의 한쪽 끝에 있는 다각형, 타원형 또는 톱니바퀴 형상의 구멍(423a)에 끼워지고 마지막으로 볼 형상의 끝부분(422a)은 플레이트 상부에 있는 동일형상의 홈(421a)에 장착된다. 손잡이는 상하로 움직일 수 있는데 이때 플레이트는 같이 움직이되 레버(423)와 상부뚜껑(412)은 움직이지 않도록 결합한다. 손잡이는 또한 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있고 이때 레버의 구멍(423a)과 손잡이의 가운데 부분이 맞물려 레버가 같이 회전할 수 있도록 하되 상부뚜껑과 플레이트는 회전하지 않도록 결합한다.
혼합밸브의 하부에는, 냉·온수로 구분된 2개의 상수출구(44b)를 상호 보완적으로 개폐하여 냉수, 온수, 또는 이를 혼합한 혼합수를 혼합수 출구(44c)로 연결시켜주는 홈(45a)이 있다. 레버의 다른 한쪽 끝은 혼합밸브의 상부 홈(45b)에 장착되어 레버가 회전할 때 혼합밸브를 좌우로 이동시켜 냉·온수의 혼합 비율을 결정하는 기능을 한다.(도면 5, A-A단면도) 혼합밸브는 도면 2, 3의 상수통로(34) 가운데 부분에 3-방향 mixing type(T port) 플러그밸브 등의 형식으로 부가할 수도 있다.
냉·온수는 상수 관과 연결된 상수입구(44a)에서부터 상수통로를 거쳐 상수출구(44b)로 혼합밸브 하부의 홈(45a)에 공급되고 여기에서 적절히 혼합된다. 이 혼합수는 혼합수 출구(44c)에서부터 플로트밸브에 의하여 개폐되는 수조입구(44d)를 통하여 수조 내로 공급된다.
도면 4에서 상부뚜껑(412)의 하부를 혼합밸브의 하부와 동일한 형상으로 하고 혼합밸브와 레버를 제거하면 도면 2의 실시예와 같이 된다.
A밸브는 도면과 같이 반드시 게이트밸브일 필요는 없고 배출구(311a, 411a)에서 토리첼리의 법칙을 적용할 수 있는 구조이면 플러그밸브, 볼밸브, 핀치밸브 등이어도 무방하다.
본 발명은, 수조 내부의 유체는 액체이고 외부는 기체인 상태에서 수조 내부의 액체를 외부로 배출하는 유체배출구에 한정하여 적용한다.
2) 항력과 중력을 이용(도면 6, 7, 8, 9, 18)
이하 발명은 종래 수도꼭지의 배출구(도면 1의 2부분)에 관한 것으로 도면에서 T밸브(도면 1의 1부분)의 도시(圖示)는 생략한다.[이하 3), 4), 5) 동일] T밸브의 하류측(2차측, 유출부)에 연결된 배관(2)에 배출구(2a)와 밸브시트(2b)를 형성하고 배관내부에 배관을 따라 움직이며 배출구를 개폐하는 배출구밸브B(21, 이하 B밸브)를 장치한다. 배출구는 B밸브 크기 등을 고려하여 배관 끝과 적절한 간격을 유지한다. B밸브 시트(2b)는 배출구의 상류측 또는 하류측에 선택적으로 형성하되 B밸브의 형상, 유동범위 등을 고려하여 적절한 위치를 설정한다. B밸브 시트는 도면과 달리 수개의 돌출형상을 할 수도 있다. B밸브는 아래에서 위까지 단면의 형상과 면적을 동일하게 할 수도 있고, 중간부분(21b)의 단면적이 아랫부분(21a)보다 작고 윗부분(21c)은 아랫부분과 같게 하거나 수개의 돌출을 형성하거나 수개의 돌출형상을 한 바퀴를 삽입하는 형상으로 하는 등 여러가지 형태로 변형할 수도 있다. 배출구 부근의 배관은 수직으로 배치할 수도 있고(즉 배출구가 수평방향으로 향하도록) 수평면과 적절한 각도를 유지(즉 배출구가 수평에서 45° 상향하는 등과 같이)할 수도 있다. 이하 동작원리는 수직으로 배치한 경우를 예시로 기술한다. T밸브(1)가 개방되어 배출구로 물이 배출될 때, B밸브에 의한 압력(Pb)과 B밸브상부공간의 대기압(P0)의 합(Pb+P0)이 배출구 수압(Pn)과 같아지면(Pn=Pb+P0) 압력의 평형을 이룬다. 이때 배출구에서 배관 내, 외의 압력차이(ΔP)는 Pb가 되고[식 (8)], 식 (4)를 적용하면 v는 일정한 값을 갖는다[식 (9)]. (Pb는 B밸브의 무게, 부피, 형태 등이 결정되면 일정한 값을 갖는다.)
Pn=Pb+P0
ΔP=Pn-P0=Pb … (8)
Figure PCTKR2011006640-appb-I000007
Figure PCTKR2011006640-appb-I000008
… (9)
이후 T밸브를 더 개방하면 연속의 법칙에 따라 배관 내 유속(v2)이 증가하고 이는 ΔP와 Pn의 증가를 의미한다[식 (4), (8)]. Pn이 커지면서 Pn>Pb+P0가 되어 평형은 깨지고 B밸브는 위쪽으로 힘을 받아 이동하여 배출구의 단면적은 넓어진다. 이로 인해 동시다발적으로 배출유속(v), ΔP, Pn의 감소가 일어나고 다시 Pn=Pb+P0가 되는 새로운 평형위치에서 B밸브는 멈추게 된다. 이 새로운 평형위치에서 다시 식 (9)가 성립되어 배출구에서 유체배출속도는 T밸브의 개방 정도와 무관하게 일정한 값을 유지한다. 다만 T밸브의 개방정도에 따라 배출구의 단면적이 변하므로 단위시간당 배출유량만 변할 뿐이다.
B밸브와 배관의 접촉면에서 발생하는 마찰력(Fs)은 배출유속의 오차를 발생시킨다. 만약 마찰력에 의한 오차가 무시할 정도로 작은 경우가 아니라면 마찰력을 줄여야 할 필요가 있다. 일반적으로 마찰력은 접촉면의 표면가공 기술로 상당부분 줄일 수 있다. 더 나아가 만약 마찰력 감소를 위해 B밸브와 배관 사이에 미세한 간격을 유지한다면 이로 인해 누수가 발생할 것이므로 이에 대한 영향은 후술한다. (C밸브, D밸브, E밸브 동일)
B밸브의 이동은 항력으로도 설명할 수 있다. B밸브와 배관의 마찰력에 의한 배출유속(v)의 변화를 최소화하기 위하여 미세한 간격을 유지한 경우 이 틈을 통하여 유체는 위쪽으로 누출되고 B밸브는 유체에 의한 항력(Db)을 받는다. B밸브의 중력과 부력의 합력인 Fb(Fb는 일정하다, 후술)가 아래쪽으로 작용하고 크기가 항력과 같게 되면 힘의 평형상태로서 B밸브는 정지할 것이다. 이 상태에서 T밸브의 개방 정도가 변하여 유속이 변하면 항력이 변하여 B밸브는 위 또는 아래 방향으로 이동한다. B밸브의 이동으로 배출구의 단면적, 배출유속(v), 항력(Db)이 변하여 Db=Fb인 새로운 평형위치에서 B밸브는 정지할 것이다. 결국 배출유속은 식 (10)과 같이 일정한 값을 갖는다. 식 (9), (10)은 우변의 표현방법만 다를 뿐 배출유속으로 같은 값이 된다.
Db=0.5ρCdAv2
Fb=Db
Fb=0.5ρCdAv2
Figure PCTKR2011006640-appb-I000009
… (10)
지금까지 동작원리는 B밸브의 상부공간이 대기압을 유지하는 것을 전제로 기술하였는데 여기에 대해 살펴본다.
B밸브와 배관이 밀착되어 누수가 없는 경우에는(도면 6의 단면도) B밸브의 중간부분(21b) 또는 윗부분과 배출구 상부의 틈을 통하여 B밸브 상부공간이 대기압을 유지할 것이다.
마찰력을 줄이기 위해 B밸브와 배관 사이에 미세한 간격을 유지한 경우 여기에서 누수가 생기므로 그 영향을 함께 살펴본다.(도면 7, 8)
첫번째, B밸브 상하부 단면적이 동일한 경우, B밸브의 측면을 따라 유속 v로 수면이 상승되는 누수는 B밸브의 배출구 쪽 공간에서 개수로 유동(vo, open-channel flow)을 형성하며 밖으로 배출된다. 이때 개수로 유동에 의한 배출수량이 수면을 상승시키는 누수량에 미치지 못한다면 B밸브는 물에 잠길 수 있다. B밸브가 물에 잠긴 후에는 수면의 상승 속도가 감소(v′)하게 되고(연속의 법칙), 개수로 유동(vo) 배출수량이 증가하게 되어 누수량과 개수로 유동으로 인한 배출수량이 같아지는 지점에서 수면의 상승은 멈출 것이다. (도면에서 화살표길이가 특별한 의미를 갖는 것은 아니다. 이하 동일) 이때 배출구에서의 최고수위가 배출구 상부보다 낮게 유지되는 한도 내에서 상부공간은 대기압을 유지할 것이다.
두번째, B밸브의 중간부분단면적과 윗부분단면적이 아랫부분단면적보다 작은 경우, B밸브 측면의 수면 상승속도(v″)는 배출유속(v)보다 작고 B밸브가 잠기지 않는 일정수위에서 수면의 상승은 멈출 수 있다. 이 최고수위상태에서 배출구 쪽 수면이 배출구 최상부 보다 낮게 유지되면 B밸브의 상부공간은 대기압을 유지할 수 있다. 최고수위의 높이는 B밸브 아랫부분(21a), 중간부분(21b), 배관(2) 내부, 각각의 단면적 차이 그리고 배출구의 크기 등에 따라 달라질 수 있다.
이와 같이 일정수위에서 평형을 이루면 유체에 잠기는 B밸브의 부피가 일정하므로 B밸브가 받는 부력도 일정하고 B밸브의 중력과 부력의 합력인 Fb도 일정하다.
마찰력을 고려하면 B밸브가 하강할 때(v-)와 상승할 때(v+)의 유속은 식 (11), (12)와 같다.
Figure PCTKR2011006640-appb-I000010
… (11)
Figure PCTKR2011006640-appb-I000011
… (12)
v-, v+ 차이를 줄이기 위해 Fs를 Fb에 비해 무시할 수 있을 정도로 줄일 필요가 있고 이를 위해 B밸브와 배관 사이에 간격을 형성하는 방법 외에도 B밸브를 구(球), 로울러 또는 이들과의 결합 형상을 하는 방법 등도 있다. 이 밖에 개수로 유동 유로를 배출구 중앙으로 유도하는 B밸브의 변형, 배출유선을 부드럽게 하기 위하여 하부를 곡면으로 하는 B밸브의 변형, 배관 내로의 이물질 유입 방지를 위해 배출구를 그물망 또는 여러 개의 작은 구멍으로 하는 변형 등이 도면 8, 9, 18에 도시되어있다.
일반적으로 수압이 높은 지역에서는 T밸브의 상류측에 감압밸브를 추가로 설치한다. 또한 T밸브의 하류측에 안전밸브를 부가하면 이물질 등에 의하여 배출구에서 유속이 급증하는 예기치 못한 돌발상황에 대비할 수 있다.
본 발명은, 배출되는 유체가 기체인 경우에도 적용될 수 있는데. 다만 배출구 측면으로 상승하는 유체가 배출구 쪽 공간으로 개수로 유동을 형성하기 위해서는 배출되는 유체가 외부의 유체에 비해 무거워야 하므로, 본 발명은 이러한 경우에 한하여 적용한다.
3) 양력과 중력을 이용(도면 10, 11, 12)
T밸브의 하류측에 연결된 배관에 배출구(2a)를 형성하고 배관내부에 개폐부(221), 지지대(222)로 구성된 배출구밸브C(22, 이하 C밸브)를 장치한다.
C밸브의 개폐부 전면에는 좌우 한 쌍 또는 두 쌍 이상의 에어포일(221c)을 형성한다. 에어포일은 캠버진 에어포일(Cambered Airfoil) 또는 대칭형 에어포일(Symmetrical Airfoil)을 양각 또는 음각으로 할 수 있고 대칭형 에어포일의 경우 양력이 발생할 수 있도록 받음각(angle of attack)을 0° 초과하도록 한다. C밸브의 개폐부 전면 중앙부위는 깊은 홈(221a)을 형성하고 그 아래쪽은 이보다 얕은 홈(221b)을 부가적으로 형성할 수 있다. C밸브는 지지대에 형성된 구멍(222a)과 배관내부의 요(凹)홈(2d) 또는 관통홈에 끼워진 핀(2e), 나사 등으로 배관에 고정하되 이를 축(회전축)으로 자유롭게 회전할 수 있도록 결합한다. C밸브의 모멘트는 질량, 모멘트 팔의 길이에 의해 결정되므로 질량, 회전축의 위치, 질랑중심의 위치 등을 개별적으로 또는 복합적으로 조절하는 방법으로 변경시킬 수 있다. 예를 들면, 지지대에 이동식 추(222b)를 설치하고 위치를 이동시키면 질량중심이 이동하고 이에 따라 모멘트 팔 길이가 변하여 모멘트가 변하는 것이다. C밸브의 전면과 배관은 누수가 없도록 밀착시키거나 마찰력 감소를 위한 간격을 유지시키거나 할 수 있으며, 서로 마주보는 두 면의 종단면 선은 C밸브의 회전축을 중심으로 하는 동심 원주상에 놓이도록 한다. 배관의 배출구 주위에는 배관 내부로 돌출된 형상(2c)을 부가 할 수 있다. (C밸브와 배관의 서로 마주보는 면에 형성된 요철은 도면 12 참조)
T밸브가 개방되면 에어포일 부위(③), 그리고 배출구(①)로 유체가 배출된다.(도면 11) 이때 에어포일은 양력(L)을 발생시키고 C밸브는 양력에 의한 모멘트(r2L)와 밸브의 중력과 부력에 의한 모멘트(T)가 일치하는 지점에서 평형을 이루고 멈춘다(마찰력은 무시할 정도로 매우 작다고 가정). T밸브의 개방 정도가 변하면 그에 따라 배출구에서 유속의 변화, 양력의 변화, C밸브의 이동, 유속의 변화, 양력의 변화가 연쇄적이고 순차적으로 일어나서 새로운 평형점에서 멈추게 된다. 이때 유속은 식 (15)로 표시되며 T밸브의 개방 정도 즉 단위시간당 배출유량과 직접적인 관계는 없다.
L=(1/2)ρClAv2 … (13)
r2L=T … (14)
Figure PCTKR2011006640-appb-I000012
… (15)
C밸브, 에어포일, 회전중심 등이 결정되면 식(15)의 우변에서 T외의 인자는 상수가 된다. C밸브의 질량중심이 회전중심의 수평선상에서 ±θ 범위 내에서 움직이고 C밸브의 질량이 m, 회전중심에서 질량중심까지 길이를 r1이라 하면 T와 v의 변동폭은 식 (16), (17)과 같다. (양력(L)은 회전중심의 동심원상에서 접선방향으로 작용하므로 θ와는 관계없고 부력은 편의상 생략함.) 이는 C밸브가 상하 15° 범위에서 움직일 때 유속은 약 1.7%의 변동을 가짐을 의미한다. C밸브의 작동범위는 밸브, 배출구 등의 크기, 형상, 단위시간당 최대 배출량 등의 목표값에 의해 조절 될 수 있다.
T=r1mgcosα (-θ≤α≤+θ)
r1mgcosθ≤T≤r1mg … (16)
Figure PCTKR2011006640-appb-I000013
Figure PCTKR2011006640-appb-I000014
… (17)
도면 11에서 ②(C밸브와 배관사이에 간격이 있는 경우), ③방향으로 유출되는 유체는 C밸브와 배관과의 마찰력 감소, 양력 발생 등을 의도한 것으로 ①방향으로 배출되는 유체와 자연스럽게 합류하되 최종적으로 최소한의 유속변화와 부드러운 유선을 유지하게 할 필요가 있다. 이를 위하여 C밸브와 배출구의 요철을 도면 12와 같이 형성할 수 있다. 배출구 주위의 돌출 부분(2c)은 ②, ③ 방향으로 유출된 유체가 배출구 상부로 직접 배출되지 않도록 기능한다. 돌출부분(2c)이 없더라도 배출구를 그물망 형태(도면 9)로 변형하면 유사한 효과를 기대할 수 있을 것이다. ②, ③ 방향으로 유출된 유체(v)는 ④ 부분에서 유속이 매우 느려지고(v′, 연속의 법칙) ⑤ 부분에서 개수로 유동형태(vo)로 ①과 합류한다. 이때 ②, ③의 유량이 ①의 배출유량보다 매우 적다면 최종적으로 ①의 유속과 유선은 큰 변화가 없을 것이다.
본 발명은, 배출되는 유체가 액체 또는 기체인 경우에 적용한다. 다만 배출되는 유체가 외부 유체에 비해 무거운 경우에 한하여 적용하며, 이하 모든 발명 같다.
4) 항력과 탄성체의 복원력을 이용(도면 13, 14, 15)
T밸브의 하류 측에 연결된 배관에 배출구(2a)를 형성하고 배관내부에 배출구밸브D(23, 이하 D밸브)를 장치한다. D밸브는 개폐부(231), 항력체(233), 이들을 연결하는 지지대(232) 그리고 용수철(234)로 구성되며 항력체는 배출구 보다 상류 쪽에 위치하도록 결합한다. 용수철의 복원력을 쉽게 조절하는 장치로 용수철의 한쪽끝부분에 볼트(236), 너트(235)를 부가할 수도 있다. 마찰력 감소를 위해 D밸브와 배관 사이에 간격을 두는 경우 D밸브의 개폐부 전면 중앙부위는 깊은 홈(231a)을, 그 아래쪽은 이보다 얕은 홈(231b)을 그리고 배관의 배출구 주위에 배관 내부로 돌출된 형상(2f)을 부가 할 수 있다. D밸브의 개폐부와 배관의 배출구가 접하는 부위의 요철은 도면 14와 같다(t2>t1). 이때 미세한 간격으로 인한 누수가 개수로 유동 형태로, 배출구로 배출되는 유체와 합류하는 과정은 C밸브에서 에어포일 부위 누수를 제외한 부분과 동일하다.
D밸브에 작용하는 항력은 배출구 유속과 무관하고 배출구보다 상류 쪽의 배관 내부(항력체가 위치하는 부분) 유속과 관계 있다. 용수철의 복원력을 Fx, D밸브가 유체로부터 받는 항력을 Dd라 한다면 그 크기는 각각 식 (18), (19)와 같이 표시된다.
Fx=k1x (k1: 탄성계수) … (18)
Dd=k2v2 2 (k2=0.5ρCdA) … (19)
D밸브는 항력과 용수철의 복원력이 평형을 이루게 되면 정지하고 이때 밸브의 이동거리는 v2 2에 비례한다. [식 (21)]
Fx=Dd … (20)
x=k3v2 2, (k3=k2/k1) … (21)
배출구의 개방 단면적(S)은 x의 함수로써 식 (22)와 같이 표시된다. S를 식 (23)으로 가정하고 식 (21)을 대입하여 연속의 법칙을 적용하면 배출구 유속은 식 (25)와 같이 일정한 값이 된다.
Figure PCTKR2011006640-appb-I000015
… (22)
Figure PCTKR2011006640-appb-I000016
… (23)
Figure PCTKR2011006640-appb-I000017
Figure PCTKR2011006640-appb-I000018
… (24)
v=k6, (k6=S2/k5, S2; 배관단면적) … (25)
식 (22), (23)을 만족하는 f(x)는 식 (26)의 형식이 되고 배출구의 개폐 방향 형상이 f(x) 함수식을 따른다면 배출구에서 배출유속은 일정하게 된다.
Figure PCTKR2011006640-appb-I000019
… (26)
가령 D밸브의 초기위치와 배출구의 초기개방 단면적을 x′, S′이라 한다면
Figure PCTKR2011006640-appb-I000020
Figure PCTKR2011006640-appb-I000021
Figure PCTKR2011006640-appb-I000022
와 같이 설정하면 된다.(도면 15)
5) 양력, 항력과 탄성체의 복원력을 이용(도면 16, 17)
T밸브의 하류 측에 연결된 배관에 배출구(2a)를 형성하고 배관 내부에 배출구밸브E(24, 이하 E밸브)를 장치한다. E밸브는 개폐부(241), 에어포일(243, airfoil), 이들을 연결하는 지지대(242) 그리고 용수철(244)로 구성되며 에어포일은 배출구보다 상류 쪽에 위치하도록 결합한다. 마찰력 감소를 위해 E밸브와 배관 사이에 간격을 두는 경우 E밸브의 개폐부 전면 중앙부위는 깊은 홈(241a)을, 그 아래쪽은 이보다 얕은 홈(241b)을 그리고 배관의 배출구 주위에 배관 내부로 돌출된 형상(2g)을 부가 할 수 있다. 이때 누수의 배출과정은 앞서 설명한 바와 같다. 에어포일은 대칭형으로 할 경우 양력이 발생할 수 있도록 받음각(angle of attack)을 0° 초과하도록 한다. 지지대와 배관, 지지대와 에어포일은 핀(2e), 나사 등으로 연결하되 지지대와 에어포일은 핀을 중심축으로 자유롭게 회전할 수 있도록 결합한다. 용수철은 지지대와 배관을 연결하는 핀을 중심으로 토션 스프링(torsion spring, M=Kδ)을 장치할 수도 있고, E밸브와 배관 사이의 적절한 지점에 코일 스프링(coil spring)을 장치할 수도 있다. 토션 스프링을 사용하는 경우는 고정용 핀에 토션 스프링 장착 홈을 만들어 핀을 회전시킴으로써 복원력을 조절하는 기능을 부가할 수 있다.
에어포일과 배관의 한쪽 면에 각각 2개씩의 지점(즉 대칭되는 양쪽 면에 총 8개 지점)에 연결 핀이 사용된 경우(도면 16), 한쪽 면에 있는 4개의 점들이 평행사변형의 꼭지점이 된다면 에어포일의 받음각은 밸브의 개방 정도와 무관하게 일정하고 그렇지 않다면 에어포일의 받음각은 밸브를 개방할수록 커질 수도 있고 또는 그 반대일 수도 있다.
에어포일과 배관의 한쪽 면에 각각 1개씩의 지점(즉 양쪽 면에 총 4개 지점)에 연결 핀이 사용된 경우(도면17), 에어포일의 연결핀을 회전중심으로 질량과 부력에 의한 에어포일 자체의 모멘트가 발생하고, 이 모멘트가 평형인 상태에서 시위선과 유선이 이루는 각이 초기 받음각(+α)이 된다. 질량과 부력의 크기와 중심은 에어포일 밀도, 밀도의 불균일성 여부, 에어포일의 형상 등에 따라 변하므로 이러한 성질을 이용하여 초기 받음각이 +α가 되도록 설계할 수 있다. 그리고 만약 에어포일의 회전중심이 압력중심(CP, Center of Pressure)이라면 양력과 항력이 발생하더라도 이로 인한 에어포일 자체의 모멘트는 발생하지 않으므로 초기 받음각은 계속 유지될 것이지만 그렇지 않다면 양력과 항력은 에어포일 자체의 모멘트를 발생시켜 질량과 부력에 의한 모멘트와 평형이 되도록 회전하게 될 것이므로 받음각은 커지거나 작아질 것이다. 양력과 항력에 의한 모멘트가 질량과 부력에 의한 모멘트보다 지나치게 크다면 에어포일은 제 기능을 상실할 수도 있을 것이다. 도면 17은 회전중심이 CP와 일치하면서 질량중심(CM, Center of Mass), 부력중심(CB, Center of Buoyancy)과 일직선상에 있는 예를 도시한 것이나 이 세 점이 반드시 일직선상에 있을 필요는 없다. CM과 CB는 회전중심에서 서로 반대방향으로 멀리 떨어져 있을수록 에어포일의 자세는 안정될 것이므로 이를 위하여 에어포일의 양쪽 끝이나 기타 적절한 지점에 보조형상을 부가할 수 있다.
평형상태에서 T밸브의 개방 정도가 변하는 경우 배관의 유속변화, 에어포일의 양력과 항력의 변화, E밸브의 이동, 용수철의 복원력 변화, 새로운 평형의 유지 등은 D밸브에서 설명한 원리와 같다. 다만 양력이 추가로 작용한다는 점만 차이가 있다. 또한 이러한 원리에 대해 근사식 풀이, 컴퓨터 시뮬레이션, 실험적 방법 등을 적용하면, E밸브의 회전각도(δ)와 배관 유속(v2)과의 관계를 알 수 있고, 이에 따라 배출유속이 일정해지도록 배출구의 형상을 결정할 수 있다.
도면에서 에어포일을 받음각이 0°인 대칭형으로 하거나 구(球)형상 등으로 하면 양력은 받지 않고 항력만 받으므로 E밸브가 아닌 D밸브의 실시예로 볼 수 있다. 이때 항력은 유선방향으로 작용하므로 이를 잘 고려하여 지지대의 회전중심, 항력체 그리고 개폐부 등의 위치를 설정하여야 한다.
본 발명은 주택, 오피스 빌딩 등에서 상수도 꼭지로 이용할 수 있고, 그 외에도 유체(예를 들면 물이나 기름 등)의 배출속도를, 단위시간당 배출유량이 변하더라도, 그와 관계없이 일정하게 유지시키는 장치로 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 위쪽에 구멍(312a, 412a), 아래쪽 측면에 배출구(311a, 411a), 배출구 주위에 배출구 개폐용 플레이트의 시트(311b, 411b)를 포함하는 수조(31, 41)와 시트에 장착되어 배출구를 개폐하는 플레이트(321, 421)에 손잡이(322, 422)가 결합된 배출구밸브(32, 42)와 끝부분에 수조입구(34a, 44d)가 형성되고 다른 끝부분은 상수 공급관과 연결되어 수조내부로 상수를 공급하는 상수통로(34, 44)와 수조입구를 개폐하는 플로트밸브(33, 43)를 포함하는 유체배출장치.
  2. 청구항 제1항에 종래의 냉·온수 혼합기능이 더 포함된 것으로서 상수 통로는 2개(44)이고 냉·온수 혼합밸브(45)와 혼합밸브용 레버(423)를 더 포함하는 유체배출장치.
  3. 배관의 측면에 형성된 배출구(2a)와 배관내부에 장착되어 배관상류측 압력의 변화 또는 유체에 의한 항력의 변화에 의하여 배관을 따라 이동하면서 배출구의 개방단면적을 변화시키는 배출구밸브(21)와 배관 내부에 형성된 배출구 밸브 시트(2b)를 포함하는 유체배출장치.
  4. 전면 좌우에 한 쌍 이상의 에어포일(221c)과 전면 중앙에 깊은 홈(221a)을 포함하는 개폐부(221), 개폐부와 일체로써 핀이 끼워지는 구멍(222a)이 있는 지지대(222)를 포함하는 배출구밸브(22)와 배출구밸브 장착 및 회전축 기능을 하는 핀(2e)과 핀 고정용 홈(2d) 그리고 배출구(2a)를 포함하는 유체배출장치.
  5. 청구항 제4항에 있어서 배출구밸브는 개폐부 전면 중앙의 깊은 홈 아래에 얕은 홈(221b)이 더 포함되고 배출구 주위에는 배관 내부로 돌출된 형상(2c)이 더 포함된 유체배출장치.
  6. 전면 중앙에 깊은 홈(231a)이 형성된 개폐부(231), 항력을 발생시키는 항력체(233), 개폐부와 항력체를 연결하는 지지대(232) 그리고 용수철(234)을 포함하는 배출구밸브(23)와 배출구(2a)를 포함하는 유체배출장치.
  7. 청구항 제6항에 있어서 배출구밸브(23)는 개폐부 전면 중앙의 깊은 홈 아래에 얕은 홈(231b)이 더 포함되고 배출구 주위에는 배관 내부로 돌출된 형상(2f)이 더 포함된 유체배출장치.
  8. 전면 중앙에 깊은 홈(241a)이 형성된 개폐부(241), 양력을 발생시키는 에어포일(243), 개폐부와 에어포일을 연결하는 지지대(242) 그리고 용수철(244)을 포함하는 배출구밸브(24)와 핀(2e)과 핀 고정용 홈(2d) 그리고 배출구(2a)를 포함하는 유체배출장치
  9. 청구항 제8항에 있어서 배출구밸브는 개폐부 전면 중앙의 깊은 홈 아래에 얕은 홈(241b)이 더 포함되고 배출구 주위에는 배관 내부로 돌출된 형상(2g)이 더 포함된 유체배출장치.
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