KR100269899B1 - 보일러용 유량감지 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방과 온수를 겸하여 사용하는 보일러의 급수구상에 설치되어 유체(물)의 흐름과 양을 동시에 감지하므로 제어시스템에 의한 제어작동을 수행하도록 하게 되는 보일러용 유량감지센서에 관한 것으로, 특히 유체의 흐름과 양을 항상 정확히 감지하게 되므로 제어시스템에 의한 제어작동이 효과적으로 제공되되 급수 가열원의 효과적인 공급제어로 온수사용량의 증감에도 일정한 온도의 온수를 공급하게 되어 사용상의 신뢰도가 극대화되게 되게 됨은 물론 상기 유체와 함께 유입되는 이물질에 의한 고장발생을 배제하여 그 사용수명을 장구히 유지하게 됨은 물론 그 유지보수비를 절감하게 되는데 그 특징이 있다.

Description

보일러용 유량감지 센서

본 발명은 난방과 온수를 겸하여 사용하는 보일러의 급수구상에 설치되어 유체(물)의 흐름과 양을 동시에 감지하므로 제어시스템에 의한 제어작동을 수행하도록 하게 되는 유량감지센서에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 상기 급수되는 유체의 흐름과 양을 정확히 감지하여 제어시스템에 의한 급수 가열원의 공급조절제어가 효과적으로 제공되어 사용상의 신뢰도가 우수하게 되는 보일러용 유량감지센서에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 난방, 온수 겸용보일러는 첨부도면 도 1에서와 같이, 일정형태의 메인배관(104)상에 순환펌프(100)와 열교환기(101) 및 삼방변(103)이 순차적으로 연결설치되되 상기 삼방변(103)의 일측에서 순환폄프(100)로 연결된 연결배관(104')에는 온수열교환기(105)가 구비되어 급수구(107)와 온수출구(108)가 연결되고 유량감지센서(106)가 설치되는 보조배관(104″)내의 급수를 가열하여 온수를 제공하도록 되고,

상기 삼방변(103)의 타측에는 난방배관(200)의 난방입구(201)가 연결되고 난방출구(202)는 다시 순환펌프(100)에 연결되도록 설치된다.

또한 상기 열교환기(101)를 가열하는 가열버너(302)는 외부에서 공급되는 가스가 가스관로(300)를 통해 공급되되 상기 가스관로상에는 가스의 공급을 제어하는 가스밸브(301)가 설치되어 이루어진다.

이러한 난방, 온수 겸용 보일러의 작동관계를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 난방시에는 순환펌프(100), 열교환기(101) 및 삼방변(103)을 통해 난방배관(200)으로 순환되는 난방수에 의해 난방이 이루어지게 되고, 온수사용시에는 급수구(107)를 통해 보조배관(104″)으로 차가운 유체(물)가 유입되어 유량감지기(106)를 통해 온수열교환기(105)에서 가열된 상태로 되어 온수출구(108)를 통해 온수를 공급하게 된다.

이때 상기 유량감지센서(106)가 유체의 흐름을 감지하게 되면 제어시스템(미도시)에 의해 삼방변(103)의 난방입구(201)측의 유로가 폐쇄되게 됨과 동시에 연결배관(104')측 유로가 개방되면서 난방수가 온수열교환기(105)로 공급되어 보조배관(104″)으로 공급되는 차가운 물을 가열하기 시작하게 되는 것이다

또한 상기 유량감지센서(106)가 유체의 흐름과 함께 그 양을 감지하여 유체의 량에 따라 제어시시스템이 가열버너(302)로 공급되는 가스나 기름과 같은(가열원)의 공급조절을 제어하게 되므로 가열버너(302)에 의한 난반수의 가열정도가 조절되게 되고, 이 난방수는 온수열교환기(105)에서 온수의 가열정도를 조절하게 되므로 결국 유체의 흐름량에 관계없이 일정한 온도로 가열되는 온수를 제공하게 되는 것이다.

이와같이 보일러에서 사용되는 상기 유량감지센서의 종래구조를 첨부도면 도 2 및 도 3에 도시된 것을 참조하여 살펴보면, 하우징(10)의 내부에 샤프트(10a)를 초음파 용착하여 고정시켜 상부에 마그네틱(30)을 삽입한 브레이드(20)를 회전가능토록 삽입 설치하게 된다.

이때 상기 하우징(10)의 상부에는 오링(10b)과 고정판(40)을 차례로 얹고 기판조립체(50)를 안착시킨 상태로 상판(60)을 덮어 스크류(60a)로 고정하게 된다.

이와같은 종래의 유량감지센서는 하우징(10)의 입구측(10c)을 통해 출구측(10d)으로 유체가 통과되게 되면 그 유체에 의해 상기 브레이드(20)가 샤프트(10a)를 축으로 회전하게 된다.

이와같은 브레이드(20)의 회전으로 그 상부에 설치되는 마그네틱(30)이 기판조립체(50)의 홀센서(50a)주위를 동시에 회전작동하면서 그 회전속도에 따라 발생되는 신호를 제어시스템에 공급하므로 유체의 흐름과 동시에 그 양을 감지하게 되는 것이다.

그러나 이러한 유량감지센서는 상기 마그테트(20)가 유체에 노출되는 구조로 되어 있어 유체와 함께 유입되는 찌거기 및 이끼등과 같은 이물질이 마그네척을 감싸는 상태로 되어 마그네트(20)의 회전을 홀센서(50a)가 정확히 감지하는 작동이 곤란하게 된다.

또한 상기 유체와 함께 유입되는 이물질이 샤프트(10a)와 브레이드(20)에 엉키는 상태로 끼이면서 브레이드(20)의 회전작동을 제한하게 되어 유체의 공급에 따른 마그네트(20)의 회전이 불규칙하게 되면서 유체의 공급정도를 홀센서(50a)가 정확히 감지하는 것이 곤란하게 된다.

결국 상기한 유량감지센서를 통과하는 유체의 흐름과 양을 홀센서(50a)가 정확히 감지하지 못하게 되므로 인해 전술한 바와같이 제어시스템에 의한 가열버너(302)의 가열원 공급조절이 효과적으로 제공되지 못하게 되고, 이는 온수열교환기(105)에 의한 온수가열이 효과적으로 이루어지지 못하게 되는 문제를 발생하게 된다.

또한 상기와같이 종래의 유량감지센서는 사용에 의해 그 기능이 현저히 떨어지게 되는 단점으로 인해 그 사용수명을 단축시키게 되므로 이를 자주 교체해야만하는 불편함과 그에 따른 유지비용 상승등의 문제점을 초래하게 되는 것이다.

본 발명은 상기한 종래의 유량감지센서가 갖는 제반문제점을 해결하고자 창출된 것으로서 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 급수되는 유체의 흐름과 양을 항상 정확히 감지하게 되므로 제어시스템에 의한 가열원의 공급제어가 효과적으로 제공되도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 제어시스템에 의한 가열원의 효과적인 공급제어로 온수사용량의 증감에도 일정한 온도의 온수를 공급하게 되어 사용상의 신뢰도가 극대화되게 되는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 유체와 함께 유입되는 이물질에 의한 고장발생을 배제하여 그 사용수명을 장구히 유지하게 됨은 물론 그 유지보수비를 절감하게 되는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은 몸체의 입수구와 출수구를 통해 공급되는 유체의 흐름과 양을 감지하는 것에 있어서, 상기 출수구는 몸체의 중앙내부로 돌출된 유로를 형성하고, 그 상부로 밸브축상에 다이아프램, 고정판, 코어가 순차적으로 끼워져 고정된 밸브결합체가 유로를 차단하도록 지지설치되며,

상기 몸체의 상부에는 외주연에 에나멜선이 권회설치되고 그 중앙으로 밸브결합체의 코어가 승하강하도록 관통공을 형성하는 보빈결합체가 다이아프램과 밀착되어 기밀을 유지하는 상태로 결합설치되되 상기 관통공에는 스프링이 개재 설치되어서 상기 입수구를 통해 유입되는 유체의 압력에 의해 다이아프램이 스프링의 압축정도를 달리하며 상승하면서 유로가 개방됨과 동시에 상기 코어와 에나멜선에 의한 주파수변화로 유체의 흐름과 량을 감지하게 되는 유량감지 센서에 의해 달성된다.

도 1은 통상의 난방, 온수겸용 보일러의 작동시스템을 보여주는 개략도,

도 2는 종래의 유량 감지센서를 보여주는 단면도,

도 3은 도 2의 일부 발췌사시도,

도 4는 본 발명의 종단면도,

도 5는 본 발명의 보빈조립체를 보여주는 단면도,

도 6은 본 발명의 분해사시도,

도 7은 본 발명의 일 실시예를 보여주는 단면도,

도 8은 본 발명의 다른 실시예시도.

＜도면의주요부분에대한부호의설명＞

1: 몸체 2: 밸브축 3: 다이아프램

4: 고정판 5: 코어 6: 밸브결합체

7: 보빈 8: 보빈결합체 9: 조절나사

1b: 입수구 1c: 돌출유로 1d: 출수구

7a: 에나멜선 7c: 관통공 9a: 스프링

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴 보기로 한다.

즉, 본 발명은 첨부된 도면 도 4내지 도 6에 도시된 바와같이 몸체(1)의 입수구(1b)와 출수구를 통과하여 공급되는 유체의 흐름과 양을 감지하는 것에 있어서,

몸체의 입수구(1b)와 출수구를 통과하여 공급되는 물의 흐름과 양을 감지하는 것에 있어서,

상기 출수구(1d)는 몸체(1)의 중앙내부로 돌출된 유로(1c)를 형성하고, 상기 유로(1c)의 상부에는 돔형 밸브축(2)과 일체로 이루어진 저면차단판(2')의 저면이지지 또는 이격될 수 있도록 상기 돔형 밸브축(2)의 하부에는 가요성의 다이아프램(3)과 이 다이아프램(3)을 지지하는 고정판(4)이 끼워져 고정되고 그 상부에는 코어(5)가 끼워져서 이루어지는 고정된 밸브결합체(6)를 구성하고,

상기 몸체(1)의 상부에는 상단 외주연에 에나멜선(7a)이 권회설치되고 그 중앙으로 밸브축(2)에 결합된 코어(5)가 승하강 가능하도록 관통공(7c)을 형성하는 보빈결합체(8)가 몸체(1)에 설치되는 다이아프램(3)이 기밀을 유지할 수 있도록 결합 설치하고, 상기 관통공(7c)에는 스프링(9a)이 개재 설치되어서 상기 입수구(1b)를 통해 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 다이아프램(3)이 스프링(9a)의 압축정도를 달리하여 승,하강하면서 유로(1c)가 폐쇄 또는 개방됨과 동시에 상기 코어(5)와 에나멜선(7a)과의 주파수변화로 유체의 흐름과 량을 감지하도록 이루어진 것에 그 특징이 있다.

이때 상기 관통공(7c)에는 코어(5)를 탄발지지하는 스프링(9a)이 개재된 상태로 상부에 형성된 나사부(7b)에 조절나사(9)가 탄발적으로 나합조절되게 결합된다.

상기 보빈결합체(8)는 첨부도면 도 6내지 도 9에서 보여주는 바와같이 외주에 에나멜선(7a)이 권회설치되고 그 중앙부에 관통공(7c)을 형성하는 보빈(7)을 별도 제작하여 사출성형으로 일체로 제작하게 된다.

상기 보빈(7)의 일측에는 다수의 단자(7e)를 구비하게 된다.

또한 상기 보빈결합체(8)의 일측에는 단자홈(8a)에 콘덴서(8b)의 리드선(8c)이 끼워진 상태로 습기나 물기에 의해 발생될수 있는 숏트나 저항변화를 방지하기 위해 에폭시(8d)를 주입하여 경화시키게 된다.

한편,이러한 본 발명은 첨부한 도면 도 8에 도시하고 있는 바와같이, 상기한 보빈결합체(8)의 내부에 설치되는 스프링(9a)의 상부에 조절판(140)을 설치하고, 상기 보빈결합체(8)의 외부에서 볼트(141)로 체결하여 볼트(141)의 첨단이 조절판(140)의 상부 중앙에 점접촉하도록 함으로서 상기 볼트(141)의 체결정도에 따라 조절판(140)을 승,하강시키는 것에 의해 스프링(9a)의 탄발력을 조절할 수 도 있다.

이때 상기 볼트(141)에 고정용너트(142)를 체결하여 그 고정력을 견고히 할 수 있다.

미설명부호로서 7d는 단자(7e)를 조립하는 단자홈, 8a'는 체결나사, 9b,9c는 조절나사(9)의 통공과 조절홈을 각각 나타내는 것이다.

다음은 상기와같이 구성된 본 발명의 작용에 대해 살펴보기로 한다.

즉, 도 1에 도시된 바와같이 난방, 온수 겸용 보일러의 온수를 사용하고자 하는 경우에는 급수구(107)를 통해 차가운 유체(물)를 보조배관(104″)으로 공급하게 된다.

이와같이 보조배관(104″)을 통해 유입되는 차가운 유체는 먼저 본 발명의 유량감지센서를 통과하게 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 상기 차가운 유체가 몸체(1)의 입수구(1b)를 통해 내부로 유입되어 충진되면 그 상부의 다이아프램(3)의 밑면에 유체의 압력이 가해지기 시작된다.

이때 상기 출수구(1d)와 연결된 유로(1c)는 밸브결합체(6)를 구성하고 있는 저면차단판(2')이 스프링(9a)의 탄발력에 의해 차단하고 있어 유체의 흐름은 제한된 상태이다.

상기와 같은 상태에서 다이아프램(3)에 어느정도의 유체압력이 가해지게 되면 상기 다이아프램(3)은 밸브축(2)과 함께 고정판(4), 코어(5)가 스프링(9a)을 압축하며 스프링(9a)의 압축력과 평형을 이루는 지점까지 상승되게 된다.

이때 상기 다이아프램(3)의 상승작동은 스프링(9a)을 압축하는 정도의 유체압력이 가하여질 때 가능하게 되므로 상기 스프링(9a)을 압축지지하는 조절나사(9)를 나합조절함에 의해 스프링(9a)의 압축력을 조절하게 된다.

상기와 같이 유체의 압력을 받은 다이아프램(3)에 의해 밸브축(2)이 상승작동하면서 유로(1c)를 차단하고 있던 저면차단판(2')이 상승하게 되면서 유로(1c)가 개방작동되어 이를 통해 차가운 유체의 흐름이 이루어지게 된다.

이때 상기 다이아프램(3)에 가해지는 유체의 압력정도에 따라 밸브축(2)이 비례적으로 상승하면서 저면차단판(2')이 유로(1c)에서 상승하는 정도에 따라 개방정도가 조절되게 된다.

이러한 것은 상기 밸브축(2)의 상승이 크면 유로의 개방면적이 넓어져 많은 양의 유체가 유로(1c)를 통해 공급되게 되고, 상기 밸브축(2)의 상승이 작게 되면 유로의 개방면적이 좁아져 적은 양의 유체가 유로(1c)를 통해 공급되게 된다.

결국 상기 유로(1c)를 통해 공급되는 유체의 흐름과 그 량에 따라 다이아프램(3)에 의한 밸브축(2)의 상승정도가 달라지는 반복적 작용이 이루어지게 된다.

상기와 같이 밸브축(2)의 상승 및 하강으로 밸브축에 결합된 코어(5)가 외주에 에나멜선(7a)이 권회설치된 내부중앙의 관통공(7c)으로 유체의 흐름량에 따라 상승높이를 계속적으로 달리하면서 외주의 에나멜선(7a)에 의해 상승높이에 따른 주파수를 형성하므로 유체의 흐름 및 그 흐름량을 감지하게 된다.

이와같이 감지된 유체의 흐름과 흐름량에 따른 주파수는 제어시스템(미도시)에 전송되게 된다.

이와같이 제어시스템에 몸체(1)를 통과하는 유체의 흐름이 전송되면 삼방변(103)의 난방입구(201)측 유로가 폐쇄되게 됨과 동시에 연결배관(104')측 유로가 개방되면서 난방수가 온수열교환기(105)로 공급되어 상기 몸체(1)를 통과한 보조배관(104″)상의 차가운 유체(물)를 가열하기 시작하게 된다.

이와동시에 상기 제어시스템에 몸체(1)를 통과하는 유체의 흐름량에 비례하여 가열버너(302)로 공급되는 가스,기름등과 같은 가열원의 공급정도를 제어하게 된다.

이러한 가열원의 공급제어는 가열버너(302)에 의한 열교환기(101)의 난반수 가열정도가 조절되게 되고, 이는 온수열교환기(105)에 의한 온수의 가열정도를 조절하게 되므로, 결국 몸체(1)를 통과하는 차가운 유체의 양에 따라 이를 가열하는 온수열교환기(105)의 가열온도가 제어되어 온수의 사용양에 관계없이 일정한 온도의 온수를 제공받게 되는 것이다.

한편 상기한 방법으로 온수의 사용을 이룬후 급수구(107)를 차단하게 되면 상기 몸체(1)로 공급되던 유체의 흐름이 차단되어 유체압력이 형성되지 않게 되므로 스프링(9a)을 압축하며 상승된 다이아프램(3)은 스프링(9a)의 탄발력에 의해 원위치작동하게 된다.

이때 상기 다이아프램(3)의 원위치작동으로 밸브축(2), 코어(5)가 동시에 원위치되면서 상기 밸브축(2)에 의해 유로(1c)가 다시 차단작동되어 차가운 유체의 공급은 이루어 지지않게 된다.

또한 상기 코어(5)는 에나멜선(7a)과의 주파수 변화로 제어시스템이 상기 삼방변(103)의 난방수 흐름과 가열버너(302)의 가열원 공급제어를 온수사용전 상태로 원위치하여 작동하게 된다.

상기한 본 발명은 상기 차가운 유체가 몸체(1)를 통과 하는 과정에서 입수구(1b),유로(1c),출수구(1d)를 통과하여 공급되는 통로를 형성하고 다이아프램(3)에 의해 코어(5)로는 기밀이 유지되어 유체의 유통이 이루어지지 않게 되므로 유체와 함께 유입되는 찌거기, 이끼등과 같은 이물질들이 엉키면서 유체의 흐름 및 량을 감지하는 작동을 방해하거나 작동불량을 유발하게 되는 고장을 방지하게 된다.

또한 상기와같이 항상 일정하게 유체의 흐름과 량을 감지하게 되므로 인해 제어시스템에 의한 제어작동이 효과적으로 제공되는 것이다.

한편 첨부된 도면 도 7은 본 발명이 변형되게 실시될수 있는 일례를 도시한 부분단면도로서 이는 상기 본 발명의 몸체(1)내부에 돌출되게 형성된 유로(1c)를 일측으로 굴절되게 유도하여 그 출수구(1d)를 입수구(1b)와 수평을 이루도록 형성하게 된다.

이러한 본 발명의 실시는 센서 설치에 따른 공간에 따라서 적용하면 설치작업이 용이하게 되는 것이고, 이하 그 작동관계는 전술한 방법과 동일하게 되므로 별도의 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 상세히 살펴본 바와같이 본 발명은 급수되는 유체의 흐름과 양을 항상 정확히 감지하게 되므로 제어시스템에 의한 제어작동이 효과적으로 제공되되 급수 가열원의 효과적인 공급제어로 온수사용량의 증감에도 일정한 온도의 온수를 공급하게 되어 사용상의 신뢰도가 극대화되게 되게 됨은 물론 상기 유체와 함께 유입되는 이물질에 의한 고장발생을 배제하여 그 사용수명을 장구히 유지하게 됨은 물론 그 유지보수비를 절감하게 되는 효과를 갖게 되는 것이다.

한편 전술한 본 발명의 유량감지 센서는 보일러에 한정적으로 사용되는 것은 아니고 유체의 흐름과 양을 감지하는 작동을 필요로 하는 각종 기계장치에 적용실시 할 수 있음은 물론이다.

Claims (4)

1. 몸체의 입수구(1b)와 출수구를 통과하여 공급되는 물의 흐름과 양을 감지하는 것에 있어서,

   상기 출수구(1d)는 몸체(1)의 중앙내부로 돌출된 유로(1c)를 형성하고, 상기 유로(1c)의 상부에는 돔형 밸브축(2)과 일체로 이루어진 저면차단판(2')의 저면이지지 또는 이격될 수 있도록 상기 돔형 밸브축(2)의 하부에는 가요성의 다이아프램(3)과 이 다이아프램(3)을 지지하는 고정판(4)이 끼워져 고정되고 그 상부에는 코어(5)가 끼워져서 이루어지는 고정된 밸브결합체(6)를 구성하고,

   상기 몸체(1)의 상부에는 상단 외주연에 에나멜선(7a)이 권회설치되고 그 중앙으로 밸브축(2)에 결합된 코어(5)가 승하강 가능하도록 관통공(7c)을 형성하는 보빈결합체(8)가 몸체(1)에 설치되는 다이아프램(3)이 기밀을 유지할 수 있도록 결합 설치하고, 상기 관통공(7c)에는 스프링(9a)이 설치되어서 상기 입수구(1b)를 통해 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 다이아프램(3)이 스프링(9a)의 압축정도를 달리하면서 승,하강하여 유로(1c)를 폐쇄 또는 개방하면서 상기 코어(5)와 에나멜선(7a)과의 주파수변화로 유체의 흐름과 량을 감지하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러용 유량감지 센서.
2. 제1항에 있어서,

   상기 관통공(7c)에는 상부에 나사부(7b)를 형성하여 스프링(9a)을 탄발적으로 압축하는 상태로 조절나사(9)가 나합조절되게 결합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러용 유량감지 센서.
3. 제1항에 있어서,

   상기 보빈결합체(8)의 내부에 설치되는 스프링(9a)의 상부에 조절판(140)을 설치하여 상기 보빈결합체(8)의 외부에서 볼트(141)로 체결되는 볼트(141)의 첨단이 상기 조절판(140)의 상부 중앙에서 점접촉하도록 하여 상기 볼트(141)의 체결정도에 따라 조절판(140)을 승,하강시키는 것에 의해 스프링(9a)의 탄발력을 조절하는 것을 할 수 특징으로 하는 보일러용 유량감지 센서.
4. 제1항에 있어서,

   상기 몸체(1)내부에 돌출되게 형성된 유로(1c)를 일측으로 굴절되게 유도하여 그 출수구(1d)를 입수구(1b)와 수평을 이루게 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러용 유량감지 센서.