KR100478210B1 - 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브에 관한 것으로, 일반적인 3방향 밸브와; 밸브 몸체부(11)의 후단부와 연통된 실린더부(42)와, 축부(15)의 타단부와 연결되어 있되 외주부가 실린더부(42)의 내벽에 따라 활주되도록 내장된 피스톤부(44)와, 실린더부(42)의 후단부를 밀폐하도록 결합된 마개부(46)와, 직수의 유입에 의해 축부(15)를 전진시켜 볼부(13)가 제2위치로 변위되도록 마개부(46)와 실린더부(42)에 각기 대응되어 형성된 직수 인입구 및 토출구(51)(53)를 갖는 차압수단과; 직수 인입구 및 토출구(51)(53)의 수압이 동일한 경우 볼부(13)가 제1위치로 변위되도록 밸브 몸체부(11)의 내측 후단부와 피스톤부(44)의 일단부에 개재된 스프링(30)를 제공하여 구성됨으로써, 복잡한 기계구성이나 솔레노이드 밸브와 같은 전기기구적 구성의 별도 구동장치가 필요없어 전체적인 구조가 간단하여 고장율이 현저히 낮으며, 유지보수가 용이한 특징이 있다.

Description

직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브 {A 3-way valve with driving means using the difference of the hydraulic pressure}

본 발명은 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 난방, 급탕 겸용의 1회로식 보일러에 사용되는 3방향 밸브에 있어서,

종래의 급탕식(순간식) 가스보일러에 사용되는 3방향 밸브는 난방 또는 급탕 가동 조건에 의해 주열교환기에서 가열된 난방수를 판형 열교환기측으로 연통시키는 제1위치와, 난방공급배관측으로 연통시키는 제2위치로 절환시켜주는 기능을 수행하며, 듀얼타입과 같은 2회로식이 아닌 난방, 급탕 겸용의 1회로식인 보일러에서는 필수 불가결한 부품중의 하나이다.

현재까지 이러한 3방향 밸브의 구동원은 대부분 소형 교류모터가 사용되지만 솔레노이드 밸브를 이용하는 경우도 있다.

여기서, 소형모터를 이용하는 경우는 모터의 파워를 얻기 위하여 여러가지 복잡한 기어를 조합하여 분당회전수(rpm)를 1.5 ~ 3으로 최소화하고 파워는 최대화하여 소형모터로 구동이 가능하게 구성하였으나, 모터부, 기어부, 구동회로부 등의 구조가 복잡하고 구동하는데 시간이 길어지는 단점이 있었다. 또한, 솔레노이드 밸브를 이용하는 경우는 파워를 증강시키기 위해 코일부(마그네틱부)가 커져야하고 가동시 "딱딱" 또는 "탁탁"과 같은 접촉음이 발생되며 일정시간이 경과되면 미세먼지, 녹 등에 의해 "웅"하는 전기음 등이 발생하게 됨은 물론, 볼부 또는 패킹부의 기밀성이 유지되지 못하는 문제점이 있었다.

결과적으로, 소형모터나 솔레노이드밸브를 이용하는 종래기술은 제작 단가가 높으며 사용 수명이 짧은 단점을 내포하고 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 직수 압력차(차압)에 의한 구동원을 이용하여 3방향 밸브를 선택적으로 절환할 수 있는 직수 차압을 이용한 3방향 밸브의 구동장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 주열교환기 난방수 인입구 및 토출구와 난방공급 연결구가 형성된 중공구조의 밸브 몸체부와, 밸브 몸체부에 내장된 축부와, 축부의 일단부에 삽설되어 있되 주열교환기 난방수 인입구와 난방공급 연결구를 연통시키는 제1위치와 주열교환기 난방수 인입구와 주열교환기 난방수 토출구를 연통시키는 제2위치로 변위되도록 밸브 몸체부에 내장된 볼부를 갖는 3방향 밸브와; 밸브 몸체부의 후단부와 연통된 실린더부와, 축부의 타단부와 연결되어 있되 외주부가 실린더부의 내벽에 따라 활주되도록 내장된 피스톤부와, 실린더부의 후단부를 밀폐하도록 결합된 마개부와, 직수의 유입에 의해 축부를 전진시켜 볼부가 제2위치로 변위되도록 마개부와 실린더부에 각기 대응되어 형성된 직수 인입구 및 토출구를 갖는 차압수단과; 직수 인입구 및 토출구의 수압이 동일한 경우 볼부가 제1위치로 변위되도록 밸브 몸체부의 내측 후단부와 피스톤부의 일단부에 개재된 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 직수 인입구는 마개부의 중심부분에 형성되는 것이 바람직하며, 직수 토출구는 피스톤부의 전진 방향에 대응되며 마개부와 마주보는 실린더부의 주벽에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 스프링은 밸브 몸체부의 내측 후단부에 형성된 요홈부와 피스톤부의 걸림턱부 사이에 개재되는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브는 일반적인 3방향 밸브의 축부(15)를 직수 차압에 의해 전진시키도록 3방향 밸브의 후단부에 제공된 차압수단과, 축부(15)를 원위치시키도록 밸브 몸체부(11)의 후단부와 차압수단의 피스톤부(44) 사이에 스프링(30)이 개재되어 구성되어 있다.

여기서, 밸브 몸체부(11)는 주열교환기 인입구 및 토출구(21)(25)와 난방공급 연결구(23)가 형성된 중공구조로서, 난방공급 연결구(23)은 후술된 축부(15)에 의해 전후퇴되는 볼부(13)의 전진 방향측에 형성되어 있다.

축부(15)는 밸브 몸체부(11)의 길이방향으로 내장되어 있으며, 그의 일단부에는 볼부(13)가 삽설되어 있다.

패킹이나 체킹볼을 포함하는 볼부(13)는 전술된 바와 같이 축부(15)에 의해 전후퇴됨에 따라 난방공급 연결구(23) 또는 주열교환기 난방수 토출구(25)의 밸브 시트부를 선택적으로 개폐하도록 밸브 몸체부(11)에 내장되어 있다. 여기서, 볼부(13)는 주열교환기 난방수 인입구(21)와 난방공급 연결구(23)를 연통시키는 제1위치와, 주열교환기 난방수 인입구(21)와 주열교환기 난방수 토출구(25)를 연통시키는 제2위치 사이에서 변위된다.

그리고, 밸브 몸체부(11)의 후단부에 제공되는 차압수단은 직수의 유입에 의해 전술된 축부(15)를 전진(직선 운동)시켜 볼부(13)가 제1위치에서 제2위치로 변위되도록 제공된 일반적인 3방향 밸브의 구동원이다.

여기서, 실린더부(42)는 전술된 밸브 몸체부(11)의 후단부와 연통되어 있으며, 다이아프램이나 피스톤을 포함하는 피스톤부(44)는 축부(15)의 타단부와 연결되어 있으며 실린더부(42)의 내주벽을 따라 활주할 수 있도록 내장되어 있다. 마개부(46)는 실린더부(42)의 후단부와 결합되어 있다.

또한, 피스톤부(44)의 후단면을 가압하여 볼부(13)를 제1위치에서 제2위치로 변위시키도록 본 발명에서는 직수를 사용하고 있다. 따라서, 본 발명은 마개부 (46)에 직수 인입구(51)가 형성되어 있으며, 실린더부(42)의 주벽에 직수 토출구 (53)가 형성되어 있다. 특히, 직수 토출구(53)는 피스톤부(44)가 전진하는 방향과 동일한 방향(대응된) 및 마개부(46)와 마주보는 실린더부(42)의 주벽에 형성되는 것이 바람직하다.

스프링(30)은 볼부(13)를 제2위치에서 제1위치로 원위치시키도록 제공된 것으로, 밸브 몸체부(11)의 후단 내측부에 형성된 요홈부(11a)와 피스톤부(44)의 축수부(44a) 사이에 개재되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여 난방시 및 급탕시의 차압수단의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 열교환기(100)에 구비되는 온수열교환 동코일(110)을 사이에 두고 입구측과 출구측의 압력차를 이용하는 방식으로서, 온수를 사용하지 않는 경우(급탕 미사용)는 직수 입구와 급탕 출구 사이의 배관에 압력차이가 발생되지 않아 "급탕 입구(직수 입구)측의 압력(P1) = 급탕 출구측의 압력(P2)"인 상태로서, 밸브는 스프링(30)에 의해 볼부(13)가 탄력지지되어 제1위치(원위치)에 위치되는데, 이때 스프링(30)은 순환펌프의 압력(P3)보다 큰 압축력(Xf)을 갖게 되어 주열교환기(100)로부터 토출되는 난방수는 순환펌프(200)에 의해 가압된 후 밸브의 난방공급 연결구(23)로 토출되어 난방이 공급된다.또한, 온수를 사용하는 경우(급탕조건)에서는 직수 입구와 급탕 출구의 압력차이에 의해 "급탕 입구(직수 입구)측의 압력(P1) > 급탕 출구측의 압력(P2)"인 상태로서, 볼부(13)가 제1위치에서 제2위치로 변위된다. 즉, 직수 유입에 따른 차압(ΔP = P1 - P2)에 의해 피스톤부(44)이 가압되어 축부(15)가 전진함으로써 볼부(13)는 원위치인 제1위치로부터 제2위치로 변위되고, 이때, 차압(ΔP)에 의한 피스톤(44)이 받는 힘은 스프링(30)의 압축력(Xf) 보다 항상 크게 되어 주열교환기(100)로부터 토출되는 난방수는 순환펌프(200)에 의해 가압된 후에 난방수 토출구(25)로 토출되어 급탕 출구를 통해 온수가 공급되는 것이다.

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여기서, 온수용 열교환기의 양단에 형성되는 차압을 이용한 3방향 밸브의 구동원의 원리로부터 각 부분의 힘을 비교하면,

P1 > P2이고, Xf > P3이며, 구동력 F(ΔP ×A) > (Xf + P3)이다.

이상에서 설명된 본 발명은 일실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.

이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 이점(利點)과 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 복잡한 기계구성이나 솔레노이드 밸브와 같은 전기기구적 구성의 별도 구동장치가 필요없어 전체적인 구조가 간단하여 고장율이 현저히 낮으며, 유지보수가 용이하다.

둘째, 본 발명은 3방향 밸브의 구동원으로 직수를 사용하기 때문에 종래의 구동수단에 비하여 제작 단가가 저렴하다.

셋째, 종래의 3방향 밸브는 대부분 회전 방식에 의한 개폐방식으로 이물질 등에 의한 기밀성 유지가 곤란한 반면, 본 발명은 축수부의 직선운동(전,후퇴)에 의해 볼부가 각기 대응된 개구부를 선택적으로 개폐함으로써 기밀성이 매우 우수하다.

네째, 본 발명은 구조가 간단하며 소형 제작이 가능하여 보일러 내부 공간이 여유가 있어 유지보수가 용이하다.

도 1은 본 발명에 의한 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 3방향 밸브의 난방, 급탕 조건시 차압수단의 작동을 나타내는 개략도.

도 3은 본 발명에 의한 3방향 밸브의 배관회로도.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

11 : 밸브 몸체부 13 : 볼부

15 : 축부 21 : 주열교환기 난방수 인입구

23 : 난방공급 연결구 25 : 주열교환기 난방수 토출구

30 : 스프링 42 : 실린더부

44 : 피스톤부 46 : 마개부

51 : 직수 인입구 53 : 직수 토출구

Claims (3)

1. 주열교환기 난방수 인입구 및 토출구(21)(25)와 난방공급 연결구(23)가 형성된 중공구조의 밸브 몸체부(11)와, 상기 밸브 몸체부(11)에 내장된 축부(15)와, 상기 축부(15)의 일단부에 삽설되어 있되 상기 주열교환기 난방수 인입구(21)와 상기 난방공급 연결구(23)를 연통시키는 제1위치와 상기 주열교환기 난방수 인입구(21)와 상기 주열교환기 난방수 토출구(25)를 연통시키는 제2위치로 변위되도록 상기 밸브 몸체부(11)에 내장된 볼부(13)를 갖는 3방향 밸브와;

   상기 밸브 몸체부(11)의 후단부와 연통된 실린더부(42)와, 상기 축부(15)의 타단부와 연결되어 있되 외주부가 상기 실린더부(42)의 내벽에 따라 활주되도록 내장된 피스톤부(44)와, 상기 실린더부(42)의 후단부를 밀폐하도록 결합된 마개부 (46)와, 직수의 유입에 의해 상기 축부(15)를 전진시켜 상기 볼부(13)가 제2위치로 변위되도록 상기 마개부(46)와 상기 실린더부(42)에 각기 대응되어 형성된 직수 인입구 및 토출구(51)(53)를 갖는 차압수단과;

   상기 직수 인입구 및 토출구(51)(53)의 수압이 동일한 경우 상기 볼부(13)가 제1위치로 변위되도록 상기 밸브 몸체부(11)의 내측 후단부와 상기 피스톤부(44)의 일단부에 개재된 스프링(30)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 직수 인입구(51)는 상기 마개부(46)에 형성되며, 상기 직수 토출구(53)는 상기 피스톤부(44)의 전진 방향에 대응되며 상기 마개부(46)와 마주보는 상기 실린더부(42)의 주벽에 형성된 것을 특징으로 하는 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브.
3. 제1항에 있어서,

   상기 스프링(30)은 상기 밸브 몸체부(11)의 내측 후단부에 형성된 요홈부(11a)와 상기 피스톤부(44)의 축수부(44a) 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 직수 차압수단을 구비한 3방향 밸브.