KR100563313B1

KR100563313B1 - 난방제어시스템

Info

Publication number: KR100563313B1
Application number: KR1020030006714A
Authority: KR
Inventors: 김동열
Original assignee: 김동열
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2006-03-27
Also published as: WO2004070242A1; KR20040070555A

Abstract

본 발명은 난방밸브와 상기 난방밸브를 정밀하게 제어하여 각 공간으로 난방수를 균등하게 공급하는 난방제어시스템에 관한 것으로서,

본 발명에 따른 난방밸브는 몸체(110)와; 상기 몸체(110) 일측에 난방수가 유입되는 난방수 유입구(111)와; 타측에 상기 몸체(110)를 통과한 난방수가 유출되는 난방수 유출구(112)와; 상기 난방수 유입구(111)와 난방수 유출구(112)를 연통시키는 통공(114)과; 상기 몸체(110) 상측에 상하로 유동하는 밸브로드(121)와, 상기 밸브로드(121)의 단부에 결합되어 상기 통공(114)을 개폐하는 밸브체(122)가 장착된 유량조절작동부(120)를 포함하는 난방밸브(100)에 있어서,

상기 난방밸브(100)는 상기 난방수 유출구(112) 내측에 난방수의 유량을 감지하기 위한 유량감지부를 더 포함하되; 상기 유량감지부(130)는:

상기 통공(114)으로부터 유입되는 난방수에 의해 회전하는 프로펠라(131)와; 상기 프로펠라(131)에 연결되는 회전축(132)과; 상기 회전축(132)의 소정 부위에 장착되는 자석(133)과; 상기 자석(133)에 대응하는 위치에 장착된 홀센서(134)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

난방밸브, 난방제어시스템, 밸브구동기

Description

난방제어시스템{heating system}

도 1 은 종래 실내온도 조절시스템에 관한 전체 구성도이다.

도 2a 는 도 1에 도시된 종래 밸브구동기와 난방밸브의 결합관계를 나타낸 분해 사시도이다.

도 2b 는 도 1에 도시된 종래 난방밸브의 측단면도이다.

도 3 은 본 발명에 따른 실내온도 조절시스템의 구성블록도이다.

도 4 는 본 발명에 따른 난방밸브의 측단면도이다.

도 5 는 본 발명에 의한 난방밸브의 개폐동작을 설명하기 위한 도면이다.

<도면부호의 간단한 설명>

20 : 온도조절기

30 : 밸브구동기 31 : 모터

32 : 상부케이스 33 : 하부케이스

34 : 결합부 35 : 연결너트

36 : 감속기어 37 : 출력축

38 : 감지판 39 : 회전감지센서

100 : 난방밸브

111 : 난방수 유입구 112 : 난방수 유출구

113 : 밸브시트 114 : 통공

120 : 유량조절작동부 121 : 밸브로드

122 : 밸브체 123 : 탄성스프링

130 : 유량감지부 131 : 프로펠라

132 : 회전축 133 : 자석

134 : 홀센서

135 : 상방지지대 136 : 하방지지대

137 : 고정나사 138 : 베어링

본 발명은 난방수의 환수(還收)를 조절하는 난방밸브와 상기 난방밸브를 정밀하게 제어하여 각 실내공간으로 난방수를 원활하게 공급하는 난방제어시스템에 관한 것이다.

도 1 은 종래 난방제어시스템에 관한 전체 구성도이다. 도시된 바와 같이 종래 난방제어시스템은 난방수를 가열하기 위한 가열장치(10)와 상기 가열장치(10)로부터 가열된 난방수를 분배하는 분배관(12)과 난방밸브(100)와 각 실내공간(R1, R2,R3,R4)에 설치되어 실내온도를 조절하는 온도조절기(20)와 상기 온도조절기(20)에 의해 구동되어 상기 난방밸브(100)의 개폐를 제어하는 밸브구동기(30)를 포함한 다.

상기와 같은 종래 난방제어시스템은 사용자가 설정한 설정온도와 써미스터 등에 의해 검출된 검출온도 사이에 온도차가 발생하면 상기 온도차에 비례하는 만큼 상기 밸브구동기(30)가 작동되어 상기 난방밸브(100)가 개폐되도록 함으로써 자동으로 실내온도를 설정온도가 되게금 작동한다.

이하, 도면을 참조로 종래 밸브구동기(30)와 난방밸브(100)의 구조와 동작을 상세히 설명한다. 도 2a 는 도 1에 도시된 밸브구동기와 난방밸브의 결합관계를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2b 는 도 1에 도시된 종래 난방밸브의 측단면도이다.

도 2a를 참조하면, 상기 밸브구동기(30)의 상하부 케이스(32,33)의 내측에는 서로 맞물려 있는 다수의 기어로 이루어진 감속기어(36)가 회전가능하게 장착되어 있는데, 상기 감속기어(36)의 출력축(37)은 도 2b에 도시된 것처럼 하부케이스(33)의 하측에 형성된 결합부(34)에 상하로 유동가능하게 나선결합되어 있고, 상기 결합부(34)의 단부에는 난방밸브(100)와 밸브구동기(30)를 결합시키는 연결너트(35)가 고정되어 있다.

또한, 상부케이스(32)의 상측에는 감속기어(36)를 회동시키는 동력을 발생하는 모터(31)가 장착되어 있으며, 이 모터(31)의 회전축(31a)에 결합된 기어(31b)가 감속기어(36)와 맞물려 있다. 따라서, 모터(31)가 회전하면 감속기어(36)가 회동하여 감속기어(36)의 출력축(37)을 상하로 유동시키게 된다.

아울러, 상기 모터(31)의 상부에는 모터(31)가 외측으로 노출되지 않도록 덮게(41)가 씌워지며 상부케이스(32)의 내면에는 감속기어(36)의 회전상태를 검출하 여 난방밸브(100)의 개폐정도를 추정하는 회전감지센서(39)가 장착되고 감속기어 (36)를 형성하는 일측 기어의 상면에는 회전감지센서(39)와 쌍을 이루어 동작하는 감지판(38)이 설치된다.

또한, 상부케이스(32)의 상면에는 감속기어(36)를 형성하는 일측 기어의 회전축과 결합되어 감속기어(36)의 회동에 따라 회전하며 난방밸브(100)의 개폐정도를 사용자가 인지할 수 있도록 나타내는 디스플레이판(40)이 설치되어 있다.

도 2b를 참조하면, 상기 난방밸브(100)는 T자형 몸체(110)의 일측에는 보일러에서 가열된 난방수가 유입되는 난방수 유입구(111)가 형성되어 있고, 타측에는 몸체(110)를 통과한 난방수를 실내로 공급하는 난방수 유출구(112)가 형성되어 있다. 또한, 몸체(110)의 내부에는 난방수 유입구(111)와 난방수 유출구(112)를 구획하는 밸브시트(113)가 형성되어 있으며, 이 밸브시트(113)에는 난방수 유입구(111)와 난방수 유출구(112)를 연통시키는 통공(114)이 형성되어 있다.

한편, T자형 몸체(110)의 상측에는 상기 통공(114)을 개폐하여 난방수의 흐름을 제어하는 밸브체(122)가 장착된 유량조절작동부(120)가 결합되어 있는데, 상기 유량조절작동부(120)에는 상하로 유동하는 밸브로드(121)가 설치되어 있으며 이 밸브로드(121)의 단부에 밸브체(122)가 결합되어 있다.

또한, 유량조절작동부(120)의 내측에는 밸브로드(121)를 상방으로 밀어내는 탄성스프링(123)이 장착되어 있고, 유량조절작동부(120)의 외주연에는 난방밸브 (100)를 작동시키는 구동장치를 결합하기 위한 나선 결합부(124)가 형성되어 있는데, 상기 밸브로드(121)는 유량조절작동부(120)의 상방으로 돌출되게 장착되어 있 다.

상기와 같이 구성된 난방밸브(100)의 밸브로드(121)에 압력이 가해지지 않으면 탄성스프링(130)이 밸브로드(121)를 상방으로 밀어내고 이에 연동하여 밸브체 (122)도 상측으로 이동함에 따라 통공(114)이 개방되어 보일러에서 가열된 난방수가 실내로 공급되어 실내온도를 상승시키게 된다.

그러나, 종래 난방제어시스템을 사용하여 각 실내공간(R1,R2,R3,R4)을 난방할 경우 난방수가 각 실내공간으로 원활하게 공급되지 않는 문제점이 있다. 예를 들어, 각 실내공간의 평수가 다르면 분배관의 길이에서 차이가 난다. 분배관의 길이 차이는 난방수의 환수에 영향을 주어 각 실내공간에 따라 환수의 원활함 정도의 차이를 발생하게 할 수 있다. 따라서 일반적으로 난방수는 환수가 원활히 이루어지는 실내공간으로 흐르게 되므로 난방이 되지 않거나 난방이 더디되는 실내공간이 발생하게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 난방수 환수부하를 고려하여 각 실내공간으로 유입되는 난방수를 보다 정밀하게 분배하여 난방 시스템의 효율을 높일 수 있는 난방제어 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

더 나아가 본 발명은 온도차에 따라 난방밸브를 개폐하되, 상기 난방밸브를 보다 정밀하게 개폐제어하여 각 실내공간으로 난방수를 원활하게 공급할 수 있는 난방제어시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방밸브는

몸체(110)와; 상기 몸체(110) 일측에 난방수가 유입되는 난방수 유입구(111)와; 타측에 상기 몸체(110)를 통과한 난방수가 유출되는 난방수 유출구(112)와; 상기 난방수 유입구(111)와 난방수 유출구(112)를 연통시키는 통공(114)과; 상기 몸체(110) 상측에 상하로 유동하는 밸브로드(121)와, 상기 밸브로드(121)의 단부에 결합되어 상기 통공(114)을 개폐하는 밸브체(122)가 장착된 유량조절작동부(120)를 포함하는 난방밸브(100)에 있어서,

또한, 본 발명에 따른 난방제어시스템은 난방수 유입구와 난방수 유출구 사이의 통공을 상하 구동에 의해 개폐하는 유량조절작동부와; 상기 난방수 유출구 내측에 장착되어 유출구 밖으로 유출되는 난방수의 유량을 감지하기 위한 유량감지부를 포함하는 난방밸브와;

사용자에 의해 설정된 온도와 검출온도 차에 비례하여 상기 유량조절작동부를 구동제어하되, 유출되는 난방수의 유량이 사용자에 의해 설정된 최대유량과 같으면 구동중인 상기 유량조절작동부를 정지시키는 온도조절기;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 난방제어시스템의 구성블록도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 난방제어시스템은 온도조절기(20)와 밸브구동기(30)와 난방밸브(100)를 포함한다. 여기서, 도 2 와 대응되는 구성은 동일한 도면부호로 표시된다.

온도조절기(20)는 실내의 온도를 설정하기 위한 온도설정부(21)와 실내온도를 검출하는 온도검출부(22)와 최대유량설정부(23)와 제어부(24)와 모터구동부(25)를 포함한다.

상기 온도설정부(21)는 통상 다이알식 조정레버에 결합된 가변저항을 포함하는 간단한 회로로 구성될 수 있고, 키버튼 방식으로 구현할 수 있다.

상기 온도검출부(22)는 써어미스터를 포함하는 간단한 회로로 구성된다.

상기 최대유량설정부(23)는 구비되는 각 난방밸브의 난방수 유출구로부터 흘러나오는 단위시간당 난방수의 최대유량을 설정하기 위한 것으로서, 키버튼 방식으로 구현할 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 최대유량 설정부(23)를 통해 설정되는 각 난방밸브들에 대한 최대유량 설정비는 각 실내공간의 분배관으로 통과될 수 있는 최대 유량과 전체 분배관의 총 유량의 합의 비에 따라 결정된다. 즉, 실내공간 R1의 분배관으로 통과될 수 있는 최대 유량이 10ℓ로 설정되고, 실내공간 R2의 분배관으로 통과될 수 있는 최대유량이 6ℓ로 설정되고, 실내공간 R3의 분배관으로 통과될 수 있는 최대유량은 5ℓ로 설정되고, 실내공간 R4의 분배관으로 통과될 수 있는 최대유량이 4ℓ로 설정될 경우 전체 분배관의 총 유량의 합은 25ℓ이다. 따라서 각 실내공간 R1, R2, R3, R4의 단위시간당 최대유량은 10/25, 6/25, 5/25, 4/25가 되므로, 각 난방밸브들의 최대유량 설정비는 10/25, 6/25, 5/25, 4/25가 되는 것이다.

본 실시예에서 각 난방밸브들에 대하여 최대유량을 설정하는 이유는 분배관의 길이, 즉 난방수의 환수부하 차이를 극복하기 위한 것으로, 우선 초기 난방시 각 난방밸브에 대하여 사용자가 설정한 최대유량의 난방수가 흐르도록 난방밸브를 개방한후 실내온도와 설정온도의 차이에 비례하여 난방밸브의 개폐가 이루어지도록 하되, 각각의 난방밸브에 대하여 사용자가 설정한 최대유량 설정비를 유지하도록 난방밸브를 개폐제어함으로써 난방수 환수부하 차이에 따른 난방상의 문제를 해결하기 위함이다. 즉, 본 발명은 각 실내공간의 분배관에 장착된 난방밸브에 흐르는 난방수의 환수부하를 인위적으로 조절함으로써 난방수가 각 실내공간으로 원활하게 공급되도록 하기 위한 발명인 것이다.

제어부(24)는 자체에 롬이나 램과 미분회로, 적분회로, 비교회로 등이 집적된 마이크로프로세서로 구현되는 것이 바람직하다. 바람직하게 상기 제어부(24)는 각각의 난방밸브에 대하여 상기 최대유량설정부(23)를 통해 설정되는 최대유량 정보를 입력받아 내부 메모리에 저장한다.

그리고 상기 제어부(24)는 상기 온도설정부(21)와 온도검출부(22)로부터 각각 설정된 온도와 검출온도를 비교하여 온도차를 산출하고 그 차이에 비례하여 난방밸브의 개폐가 이루어지도록 모터구동부(25)를 제어한다. 물론 상기 제어부(24)는 상기 난방밸브(100)의 홀센서(124)로부터 입력되는 감지신호로부터 현재 난방밸브(100)에 흐르는 유량정보를 체크하는 역할도 담당한다. 한편 모터구동부(25)는 상기 제어부(24)의 제어에 따라 밸브구동기(30)의 모터(31)를 정역회전시켜 난방밸브의 개폐정도를 조정하게 된다.

본 발명의 바람직한 양상에 있어서, 상기 제어부(24)는 실내온도와 설정온도 사이에 온도차가 발생하면 그 온도차를 줄이기 위해 난방밸브를 개방하되, 난방밸브에 흐르는 단위시간당 유량이 미리 저장된 단위시간당 최대유량과 같으면 난방밸브를 더 이상 개방하지 못하도록 제어한다. 이는 곧 초기 난방 구동시 각 난방밸브(100)에 대하여 사용자가 설정한 최대유량의 난방수가 흐르도록 난방밸브를 우선 개방한후 그 최대유량을 초과하지 않는 범위내에서 실내온도가 설정온도에 다다르도록 난방밸브를 제어한다는 의미이다.

밸브구동기(30)는 모터(31)와 감속기어(36)와 회전감지센서(39)와 감속기어 출력축(37)을 포함한다. 상기 밸브구동기의 구성과 작동은 전술한 바와 같으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

난방밸브(100)는 밸브로드(121) 및 밸브체(122)를 구비하는 유량조절작동부 (120)와 난방수 유입구(111)와 난방수 유출구(112)와 상기 난방수 유입구(111)와 난방수 유출구(112)를 연통시키는 통공(114)과 상기 통공(114)과 난방수 유출구 (112) 사이에 유출구 밖으로 유출되는 난방수의 유량을 감지하기 위한 유량감지부 (130)를 포함한다.

이하, 도시된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 난방밸브의 구조를 상세히 설명한다. 도 4 는 본 발명에 따른 난방밸브의 측단면도이다. 여기서, 도 2b 와 대응되는 구성은 동일한 도면부호로 표시된다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 난방밸브(100)의 상기 난방수 유출구 (112) 내측에 난방수의 유량을 감지하기 위한 유량감지부(130)를 더 포함한다.

상기 유량감지부(130)는 상기 통공(114)으로부터 유입되는 난방수에 의해 회전하는 프로펠라(131)와, 상기 프로펠라(131)에 연결되는 회전축(132)과, 상기 회전축(132)의 소정 부위에 장착되는 자석(133)과, 상기 자석(133)에 대응하는 위치에 장착된 홀센서(134)가 장착되어 있다. 또한, 상기 프로펠라(131)와 회전축(132)을 각각 상방지지대(135)와 하방지지대(136)에 연결하기 위한 고정나사(137)와 베어링(138)을 구비한다.

본 발명에 따른 제어부(24)는 온도차가 발생하면 그 온도차만큼 상기 밸브체 (122)를 상승시켜 난방수 유출구(112)로 난방수가 흐르도록 한다. 난방수 유출구 (112)로 난방수가 흐르면 상기 프로펠라(131)가 회전을 하게 되는데, 이때 상기 회전축(132)에 장착된 자석(133)도 회전을 하게 되어 홀센서(134)는 상기 자석(133)의 회전을 감지하게 된다. 상기 홀센서(134)에서 감지된 신호는 온도조절기(20)의 제어부(24)에 입력되고, 제어부(24)는 단위시간당 유량을 체크하게 된다.

이때, 도 5에서 참조부호 a는 온도차에 따라 난방밸브가 개폐될 수 있는 최대 개폐량을 의미하고, 참조부호 b는 온도조절기의 최대유량설정부(23)에서 설정한 값에 따른 최대 개폐량을 의미한다.

즉, 본 발명에 따른 난방제어시스템은 온도차 만큼 난방밸브를 개방하지만, 각 난방밸브에 대하여 설정된 최대유량을 초과하지 못하도록 난방밸브의 개폐를 제어한후 그 범위내에서 난방밸브의 개폐가 이루어지도록 하되, 각 난방밸브들의 최대유량 설정비가 유지되도록 제어함으로써 난방수 환수부하 차이를 극복하면서 각 실내공간으로 원활하게 난방수를 공급하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 난방제어시스템은 각 실내공간의 분배관에 설치된 난방밸브에 흐르는 난방수의 환수부하를 인위적으로 조절함으로써 난방수가 각 실내공간으로 원활하게 공급되어 모든 실내공간이 난방되고 그로 인해 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.

아울러 각 실내공간의 온도를 기복없이 일정하게 유지하며 불필요한 연료소 비를 방지하여 유한자원인 에너지의 소비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다라는 것은 명백하다. 따라서, 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 할 것이다.

Claims

삭제
몸체 일측에 난방수가 유입되는 난방수 유입구와 그 몸체 타측에 난방수가 유출되는 난방수 유출구 및 상기 난방수 유입구와 난방수 유출구를 연통시키는 통공과, 상기 몸체 상측에서 상하로 유동하는 밸브로드와, 상기 밸브로드의 단부에 결합되어 상기 통공을 개폐하는 밸브체가 장착된 유량조절작동부와: 상기 난방수 유출구 내측에 장착되어 유출구 밖으로 유출되는 난방수의 유량을 감지하기 위한 유량감지부를 포함하는 하나 이상의 난방밸브와;

상기 난방밸브 각각의 최대유량을 입력 설정하기 위한 최대유량 설정부를 포함하며, 사용자에 의해 설정된 온도와 검출온도 차에 비례하여 상기 난방밸브 각각의 유량조절작동부를 구동제어하되, 각 난방밸브로부터 유출되는 유량이 사용자가 설정한 각 난방밸브의 최대유량을 초과하지 않으면서 각 난방밸브 상호간 최대유량 설정비가 유지되도록 각 난방밸브내 유량조절작동부를 구동제어하는 온도조절기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방제어시스템.
청구항 2 에 있어서, 상기 유량감지부가:

상기 난방수 유출구 내측에 장착되되,

상기 통공으로부터 유입되는 난방수에 의해 회전하는 프로펠라와;

상기 프로펠라에 연결되는 회전축과;

상기 회전축의 소정 부위에 장착되는 자석과;

상기 자석에 대응하는 위치에 장착된 홀센서;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방제어시스템.
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