KR100466102B1

KR100466102B1 - 가스 거버너

Info

Publication number: KR100466102B1
Application number: KR10-2001-0038365A
Authority: KR
Inventors: 미즈타니케이이치; 하야시유이치
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2005-01-13
Also published as: TW448276B; KR20020003102A; JP2002013729A; JP3753929B2

Abstract

본 발명은 다이아프램을 이용하지 않는 소형·저가의 가스 거버너를 제공한다.

가스유입실(60)을 구획하는 통형벽(62)에, 가스유출실(61)에 연통하는 축선방향으로 긴 슬릿형의 밸브공(62a)를 형성한다. 통형벽(62)에 가스유입실(60)내의 가스가 유입하는 통형의 밸브체(63)를 축선방향으로 슬라이딩 가능하게 내삽(內揷)하고, 밸브체(63)가 축선방향의 한쪽으로 이동하였을때 밸브체(63)의 주벽부에 형성한 개구(63a)에 겹쳐지는 밸브체(62a)의 부분의 개도(開度)가 감소되도록 한다.

또한, 밸브체(63)의 축선방향의 일단부를 폐쇄하고, 이 폐쇄단(63b)의 외면에 가스유출실(61)내의 2차 가스압(P2)을 작용시키고, 폐쇄단(63b)의 내면에 작용하는 가스유입실(60)내의 1차 가스압(P1)과 2차 가스압(P2)의 압력차로 밸브체(63)를 축선방향 한쪽으로 압압한다. 그리고, 밸브체(63)를 축선방향의 타방향으로 탄력지지하는 스프링부재(67})을 설치하고, 압력차에 의한 압압력과 스프링의 탄지력이 밸런스를 이루는 위치에 밸브체(63)가 이동되도록 한다.

Description

가스 거버너{gas governor}

종래의 이러한 종류의 가스 거버너는, 가스유입실과 가스유입실에 밸브공을 통해 삽통하는 가스유출실과 밸브공의 개도(開度)를 가변하는 밸브체와 가스유출실내의 2차 가스압을 받는 다이아프램을 구비하고, 다이아프램에 밸브체를 연결하여, 밸브체를 다이아프램의 배면에 스프링부재에 의해 열림측으로 탄력지지하고 가스유입실내의 1차 가스압의 변화로 2차 가스압이 변화하였을 때 다이아프램을 통해 밸브체의 이동으로 밸브공의 개도(開度)를 변화시키고, 1차 가스압이 변화하여도 2차 가스압이 소정의 일정값으로 유지되도록 구성되어 있다(특개평6-159654호 공보등 참조).

상기 종래의 가스 거버너는 부품수가 많고, 또한 다이아프램의 단가도 높기 때문에, 비용이 비싸진다. 또한 다이아프램은 고무제로, 내열온도가 낮기 때문에 온도가 높은 장소에서의 사용이 제한되고, 더욱이 다이아프램을 작게하면 온도변화에 의한 영향을 받기 쉽게 되므로 소형화가 어렵게 된다.

도 1은 실시예 1의 가스 거버너를 조립한 가스밸브장치의 단면도

도 2는 실시예 1의 가스 거버너의 분해사시도

도 3은 가스 거버너의 원리를 나타내는 도면

도 4는 거버너작용을 얻기위해 필요한 스프링특성을 나타내는 그래프

도 5는 실시예 2의 가스 거버너를 조립한 가스밸브장치의 단면도

도 6은 실시예 2의 가스 거버너의 절결사시도

도 7은 실시예 3의 가스 거버너를 조립한 가스밸브장치의 단면도

도 8은 실시예 3의 가스 거버너의 절결사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 제 2 밸브 블럭 6 : 가스 거버너

60 : 가스유입실 61 : 가스유출실

62 : 케이스 62a : 밸브공

62c : 단벽 63 : 밸브체

63a : 개구 63b : 폐쇄단

67 : 스프링부재 68 : 캡

69 : 조정나사

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 다이아프램을 이용하지 않고 소형·저가로 또한 내열성에 뛰어난 가스 거버너를 제공하는 것이다.

본 발명은 가스유입실과, 가스유입실에 밸브공을 통해 연통하는 가스 유출실과 가스유입실내의 1차 가스압이 변화하여도 가스 유출실내의 2차 가스압이 일정하게 유지되도록 밸브공의 개도(開度)를 가변하는 밸브체를 구비하는 가스 거버너에 있어서, 가스유입실을 구획하는 통형벽을 설치하고, 통형벽에 가스유입실내의 가스가 유입하는 통형의 밸브체를 축선방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입하는 동시에 통형벽에 밸브체의 주벽부에 형성한 개구에 겹쳐지는 축선방향으로 긴 슬릿형의 밸브공을 형성하고, 밸브체가 축선방향의 한쪽으로 이동하였을때 개구에 겹쳐지는 밸브공의 부분의 개도(開度)가 감소하도록 하고, 더욱이 밸브체의 축선방향의 일단부를 폐쇄하여 이 폐쇄단의 외면에 2차 가스압을 작용시킴과 동시에, 밸브체를 축선방향의 타방향으로 탄력지지하는 스프링부재를 설치하고 있다.

본 발명에 의하면 밸브체의 폐쇄단의 내면에 1차 가스압이 작용하고, 1차 가스압과 폐쇄단의 외면에 작용하는 2차 가스압과의 압력차로 밸브체가 축선방향의 한쪽으로 압압되고, 이 압압역과 스프링부재의 탄지력이 밸런스를 이루는 위치로 밸브체가 이동한다. 그리고 1차 가스압이 상승하였을때는 밸브체의 축선방향의 한쪽으로의 이동으로 밸브공의 개도(開度)가 감소하여 2차 가스압의 상승이 억제되고, 1차 가스압이 저하하였을 때는, 밸브체의 축선방향의 타방향으로의 이동으로 밸브공의 개도가 증가하여 2차 가스압의 저하가 억제된다.

여기서, 스프링부재로서 밸브체를 축선방향의 한쪽방향으로 압압하는 1차 가스압과 2차 가스압의 압력차에 의한 압압력과 동일한 탄지력을 2차 가스압이 소정의 일정값이 되는 위치로 밸브체가 이동하였을때에 얻어지도록 스프링특성을 가지는 것을 이용하면, 1차 가스압이 변화하여도 2차 가스압이 소정의 일정값으로 유지되고, 정확한 거버너작용을 얻을 수 있다. 한편, 스프링부재로서, 밸브체의 이동에 대한 탄지력이 직선적으로 변화하는 스프링특성을 가지는 것을 이용하여도 밸브공의 슬릿폭을 변화시켜 밸브체의 이동에 대한 밸브공의 개도가 비직선적으로 변화되도록 함으로써, 정확한 거버너 작용을 얻을 수 있다.

그렇다하더라도, 본 발명에 의하면 부품수가 적고 또한 다이아프램을 이용하지 않기 때문에, 온도가 높은 장소에서의 사용이 가능함과 동시에 소형화가 가능하게 된다.

그러나, 가스 거버너를 수납하는 밸브 블록에 상기 통형벽을 일체로 형성하는 것도 가능하나, 밸브공의 슬릿폭은 사용하는 가스종류에 따라 변경할 필요하 있고, 통형벽을 밸브블럭에 일체 성형하였으므로 밸브 블록이 가스종류에 따라 전용품으로 되어 버리고, 비용이 비싸진다. 또한 이것으로는 가스 거버너를 서브 어셈블리하여 두는 것이 불가능하고, 가스 거버너 단체(單體)에서의 성능검사가 불가능하게 된다.

이 경우 통형벽을 가스 거버너를 수납하는 밸브블럭에 삽입 이탈(揷脫)자재하게 하고, 축선방향의 일단부에 단벽을 설치한 통형의 케이스를 구성하고, 케이스내에 스프링부재와 밸브체를 수납함과 동시에, 케이스의 축선방향의 타방향의 개구단내에 밸브체를 막는 캡을 장착하면, 케이스는 가스종류에 따라 전용품이 되어도 단가가 높은 밸브 블록은 복수의 가스 종류에 공용가능하게 되어, 비용을 절감할 수 있고, 또한 가스 거버너를 서브 어셈블리 하여둘 수 있으므로, 가스 거버너 단체(單體)에서의 성능검사가 가능하게 되고, 성능보증이 쉽게 된다.

또한, 가스종류가 동일하여도, 버너의 크기에 따른 정격유량의 대소에 따라 밸브공의 초기 개도나 스프링부재의 조기세트의 하중을 변경할 필요가 있다. 이 경우 상기 케이스에 대한 상기 캡의 장착위치를 축선방향으로 조정자재하게 하여두면, 캡의 위치조정에 의한 밸브체의 이동으로 밸브공의 초기개도를 변경할 수 있고, 케이스 및 밸브체의 공용화가 가능하게 된다. 더욱이, 케이스축선방향의 한쪽의 단벽에 스프링부재용의 스프링 받이가되는 조정나사를 나삽하여두면, 조정나사의 조정으로 스프링부재의 초기세트의 하중을 변경할 수 있고, 스프링부재의 공용화도 가능하게 된다.

(실시예)

상기와 같이 구성된 본 발명을 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 가스곤로등의 가스기구에 사용하는 가스밸브장치를 나타내고 있다. 이 가스밸브장치는 전후방향으로 긴 제 1 밸브블럭(1)과, 제 1 밸브블럭(1)의 앞부분 위쪽으로 설치한 제 2 밸브블럭(2)을 구비하고 있고, 제 1 밸브블럭(1)의 후부에, 도시하지 않은 버너화염을 검지하는 열전대의 기전력으로 여자(勵磁)되는 전자석(3a)을 가지는 전자안전밸브(3)를 수납함과 동시에, 제 1 밸브블럭(1)의 중간부에 전자안전밸브(3)에 대향하는 조작로드(4)에 취부한 차단밸브(5)를 수납하고, 또한 제 2 밸브 블록(2)의 하부에 가스 거버너(6)를 수납함과 동시에, 제 2 밸브블럭(2)의 상부에 화력조정레버(7a)에 의해 캠(7b)을 끼워 상하동작되는 유량조정밸브(7)를 수납하고 있다. 제 1 밸브블럭(1)의 전방에는 점소화용 조작구(操作　)(8)가 설치되어 있고, 조작구(8)에 푸쉬기구(8a)를 연결하고, 조작구(8)의 일회차의 푸쉬조작에 의하면, 조작로드(4)를 통해 전자안전밸브(3)가 삽압밸브 열림과 동시에 차단밸브(5)가 열려 제 1 밸브 블록(1)의 후부하면의 가스입구(1a)로부터의 가스가 전자안전밸브(3)와 차단밸브(5)와 가스 거버너(6)와 유량조정밸브(7)를 통해 제 2 밸브블럭(2)의 상부후방의 가스출구(2a)로 흐르고, 가스출구(2a)에 접속한 가스노즐(도시하지 않음)로부터 버너로 가스가 공급되고, 조작구(8)의 2회차의 푸쉬조작에 따라 조작구(8)가 전방의 비압입위치로 복귀하여 차단밸브가 닫혀 버너로의 가스 공급이 정지되도록 하고 있다.

가스 거버너(6)는 차단밸브(5)에 연통하는 가스 유입실(60)과 유량조정밸브(7)에 연통하는 가스유입실(60)의 상측의 가스유출실(61)을 구비하고 있다. 그리고 제 2 밸브블럭(2)에 삽입 이탈(揷脫)자재한 통형의 케이스(62)를 설치하고 해당케이스(62)에 의해 가스 유입실(60)을 구획하는 통형벽을 구성하고 있다. 또한 케이스(62)를 설치하고 이 케이스(62) 내에 가스 유입실(60)내의 가스가 유입하는 통형의 밸브체(3)가 축선방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. 한편, 케이스(62)와 밸브체(63)는 도 2에 나타난 바와 같고, 상측을 평탄면으로 한 비원통형으로 형성되어 있고, 케이스(62)와 밸브체(63)가 각각 제 2 밸브 블록(2)과 케이스(62)에 대해 회전정지 되도록 하고 있다. 또한 케이스(62)는 제 2 밸브블럭(2)의 거버너장착부의 개구단을 패킹(64)으로 밀폐하는 뚜껑판(65)에 의해 제 2 밸브 블록(2)이 막혔다. 도면중 부호(66)은 케이스(62)의 축선방향내측의 단면과 그 단면에 대향하는 제 2 밸브블럭(2)내의 견면(肩面)과의 사이에 개설한 패킹이다.

케이스(62)의 주벽부의 가스유입실(60)에 면하는 상측면에는, 축선방향으로 긴 슬릿형의 밸브공(62a)이 형성되어 있고, 밸브체(63)의 주벽부상측면에 개구(63a)를 형성하고, 개구(63a)에 겹쳐지는 밸브공(62a)의 부분을 통해 가스유입실(60)에서 가스유출실(61)에 가스가 흐르도록 하고 있다. 그리고 밸브체(63)가 케이스(62)에 대해 축선방향의 바깥방향으로 이동하였을 때, 개구(63a)에 겹쳐지는 밸브공(62a)부분의 면적, 즉 밸브공(62a)의 개도가 감소되도록 하고 있다.

밸브체(63)의 축선방향의 바깥쪽의 단부는 폐쇄되어 있고, 케이스(62)의 상측면의 축선방향의 바깥쪽의 단부에 노치(notch)(62b)를 형성하고, 가스유출실(61)내의 2차 가스압(P2)가 노치(notch)(62b)를 통해 밸브체(63)의 폐쇄단(63b)의 외면에 작용하도록 하고, 또한 밸브체(63)폐쇄단(63b)과 뚜껑판(65)의 사이에 스프링부재(67)를 개설하고 밸브체(63)를 스프링부재(67)에 의해 축선방향의 내방으로 탄력지지하고 있다.

여기서, 밸브체(63)의 폐쇄단(63b)의 내면에는 가스 유입실(60)내의 1차 가스압(P1)이 작용한다. 이 때문에 밸브체(63)는 1차 가스압(P1)과 2차 가스압(P2)의 압력차에 의해 축선방향 바깥측으로 압압되고, 이 압압력과 스프링부재(67)의 탄지력이 밸런스가 되는 위치로 이동한다. 도 3을 참조하여 밸브공(62a)의 길이와 폭을 각각 (L, W)로, 밸브체(63)의 이동량을 (x)로, 가스노즐의 노즐지름을 (D)로 하면,밸브공(62a)과 가스노즐의 가스유량수지(收支)에 의해

(C는 계수)

가 성립하고, 또한 밸브체(63)의 수압(受壓)면적(폐쇄단(63b)의 면적)을 S, 스프링부재(67)의 초기세트하중과 스프링정수를 각각 (Fo, k)로 하면, 1차 가스압(P1)과 2차 가스압(P2)의 압력차에 의한 압압력과 스프링부재(67)의 탄지력과의 밸런스에 의해,

가 성립한다. 그리고 (P2)를 소정의 일정값으로 하였을때의 (P1)의 변화에 의한 x의 값과 스프링부재(67)의 탄지력(=Fo＋kx)의 값과 (1)식과(2)식으로 구해지는 플롯(plot)하면 도 4에 나타난 바와 같이 된다. 한편 도 4의 a선은 정격화력(유량조정밸브(7)를 전개하였을 때의 화력)이 큰 버너에 적합하도록 노즐의 지름 (D)을 크게한 경우를 나타내고, b선은 정격화력이 적은 버너에 적합하도록 노즐의 지름 (D)을 작게한 경우를 나타낸다. 도 4의 a, b선은(P1)과 (P2)의 압력차에 의한 압압력과 동일한 스프링특성을 나타내고 있고, 밸브체(63)의 이동에 대해서 스프링의 탄지력이 비직선적으로 변화한다. 이 때문에 스프링부재(67)로서 불균등피치의 코일스프링이나 중첩판스프링등의 스프링정수가 변화하는 스프링을 이용하고, 도 4의 a, b선과 근사한 스프링특성이 얻어지도록 하면, 1차 가스압(P1)이 변화하여도 2차가스압(P2)가 소정의 일정값으로 유지된다. 또한 1차 가스압(P1)이 좁은 범위에서만 변화하는 경우에는 도 4의 a, b선의 한정된 범위를 직선에 근사한 스프링정수를 가지는 스프링을 이용하는 것도 가능하다. 더욱이, 밸브공(62a)을 불균등폭의 슬릿형으로 형성하고, 밸브체(63)의 이동에 대하여 밸브공(62a)의 개도가 비직선적으로 변화되도록 하면, 스프링부재(67)로서 스프링정수가 일정한 통상의 스프링을 이용하는 것도 가능하다.

그러나, 가스종류에 따라 2차 가스압(P2)의 목표값이 변하고, 또한 동일한 가스종류라도 큰 버너와 작은버너에서는 노즐의 지름(D)의 대소에 의한 정격유량의 변화로, 1차 가스압(P1)이 기준값일 때에 2차 가스압(P2)을 목표값으로 하는데에 필요한 밸브공(63a)의 개도(기준 개도)도 변한다. 도 4는 밸브공(63a)의 슬릿폭(W)을 일정하게 하였을 때의 스프링특성을 나타내고 있으나, 슬릿폭(W)을 정격유량의 대소에 맞추어 바꾸면, 정격유량의 차에 의한 스프링특성의 차를 없앨 수 있다.

여기서, 가스유입실(60)을 구획하는 통형벽을 제 2 밸브블럭(2)에 일체성형하는 것도 생각해 볼 수 있으나, 이것으로는 밸브공(63a)의 슬릿폭(W)을 가스종류나 정격유량에 따라 변할 경우, 제 2 밸브블럭(2)이 가스종류나 정격유량에 따라 전용품이 되어 버린다. 이에 대해 상기 실시예 1과 같이, 가스유입실(60)을 구획하는 통형벽을 케이스(62)로 구성하면, 케이스(2)만을 전용품으로하여, 제 2 밸브블럭(2)은 공용화할 수 있고, 비용을 절감하는데 유리하다.

그리하여, 실시예 1에서는 제 2 밸브블럭(2)에 케이스(62)와 밸브체(63)와 스프링부재(67)를 조립하여 처음으로 가스 거버너(6)가 조립되기 때문에, 거버너단체(單體)에서의 성능검사가 불가능하게 된다. 이러한 문제점을 해결한 것이 도 5 및 도 6에 나타난 실시예 2이다. 즉, 실시예 2에서는 케이스(62)의 축선방향의 바깥쪽의 단부에 단벽(62c)을 설치하고, 이 단벽(62c)과 밸브체(63)의 폐쇄단(63b)의 사이에 스프링부재(67)가 개설되도록 스프링부재(67)과 밸브체(63)을 케이스(62)에 수납함과 동시에, 케이스(62)의 축선방향의 안쪽의 개구단내에 밸브체(63)를 막는 캡(68)을 장착하고 있다. 이에 따르면 가스 거버너(6)를 구성하는 케이스(62)와 밸브체(63)의 스프링부재(67)로 이루어지는 주요한 3부품을 미리 서브 어셈블리해 둘 수 있고, 거버너단체에서의 성능검사가 가능하게 되어, 성능보증이 쉽다. 또한, 제 2 실시형태에서는 캡(68)을 케이스(62)의 개구단내에 나입(螺入)하고, 케이스(62)에 대한 캡(68)의 장착위치를 축선방향으로 조정자재 하게 한다. 이 때문에 캡(68)의 위치조정에 따른 밸브체(63)의 이동으로 밸브공(62a)의 초기개도를 변경할 수 있다. 여기서 초기개도는 1차 가스압(P1)이 그 변동범위의 하한값보다 약간 낮은압력으로 되었을때의 개도로 설정해야하고, 정격유량의 대소로 밸브공(62a)의 슬릿폭(W) 및 밸브체(63)를 변경하지 않는 경우, 도 4의 xa가 정격유량이 클 때의 초기개도에 대응하는 밸브체(63)의 초기위치로 되고, 도 4의 xb가 정격유량이 작을 때의 초기개도에 대응하는 밸브체(63)의 초기위치로 된다. 그리고 실시예 2에서는 캡(68)의 위치조정에서 밸브체(63)의 초기위치를 정격유량에 맞추어 변경할 수 있으므로, 케이스(62) 및 밸브체(63)의 공용화가 가능하게 된다.

한편, 도 4에서 명백한 바와 같이, 밸브체(63)의 초기위치에서 스프링부재(67)의 탄지력(초기세트하중)은 초기위치의 이동량(x)이 적은 정격유량대인 경우보다도 초기위치의 이동량이 큰 정력유량소인 경우가 적게되도록 설정하여야 하고, 정격유량에 맞추어 스프링부재(67)를 변경하는 것이 필요하다.

여기서, 도 7 및 도 8에 나타난 실시예 3에서는 케이스(62)의 축선방향의 바깥쪽의 단벽(62c)에, 스프링부재(67)용 스프링 받이가되는 조정나사(69)를 나삽하고, 조정나사(69)의 조정으로 스프링부재(67)의 초기세트하중을 임의로 가변할 수 있도록 한다. 이에 따르면 스프링부재(67)의 공용화도 가능하게되고 한층 비용의 절감도 꾀할 수 있다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 가스유입실과, 가스유입실에 밸브공을 통해 연통하는 가스 유출실과 가스유입실내의 1차 가스압이 변화하여도 가스 유출실내의 2차 가스압이 일정하게 유지되도록 밸브공의 개도(開度)를 가변하는 밸브체를 구비하는 가스 거버너에 있어서, 다이아프램을 이용하지 않는, 소형·저가의 가스 거버너를 제공한다.

Claims

가스유입실과 가스유입실에 밸브공을 통해 연통하는 가스유출실과, 가스유입실내의 1차 가스압이 변화하여도 가스유출실내의 2차 가스압이 일정하게 유지되도록 밸브공의 개도(開度)를 가변하는 밸브체를 구비한 가스 거버너에 잇어서,

가스유입실을 구획하는 통형벽을 설치하고, 통형벽에 가스유입실내의 가스가 유입하는 통형의 밸브체를 축선방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입하는 동시에,

통형벽에 밸브체의 주벽부에 형성한 개구에 겹쳐지는 축선방향으로 긴 슬릿형의 밸브공을 형성하여, 밸브체가 축선방향의 한쪽으로 이동하였을 때 개구에 겹쳐지는 밸브공의 부분의 개도가 감소하도록 하고,

또한, 밸브체의 축선방향의 일단부를 폐쇄하고 이 폐쇄단의 외면에 2차 가스압을 작용시킴과 동시에 밸브체를 축선방향의 타방향으로 탄력지지하는 스프링부재를 설치한 것을 특징으로 하는 가스 거버너.
제1항에 있어서, 스프링부재는 밸브체를 축선방향의 한쪽으로 삽압하는 1차 가스압과 2차 가스압의 압력차에 의한 압압력과 동일한 탄지력을 2차 가스압이 소정의 일정값으로 되는 위치에 밸브체가 이동하였들 때에 얻어지는 스프링특성을 가지는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 거버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 통형벽이 가스 거버너를 수납하는 밸브블럭에삽입 이탈(揷脫)자재하게 되어 있고, 축선방향의 일단부에 단벽을 설치한 통형케이스로 구성되고, 케이스내에 스프링부재와 밸브체를 수납함과 동시에 케이스 축선방향의 타방향의 개구단내에 밸브체를 막는 캡을 장착하는 것을 특징으로 하는 가스 거버너
제3항에 있어서, 케이스에 대한 캡의 장착위치를 축선방향으로 조정자재하게 하는 것을 특징으로 하는 가스 거버너.
제4항에 있어서, 케이스의 축선방향의 일단벽에, 스프링부재용 스프링 받이가 되는 조정나사를 나삽하는 것을 특징으로 하는 가스 거버너.