KR100698930B1

KR100698930B1 - 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치 및 온수의온도제어방법

Info

Publication number: KR100698930B1
Application number: KR1020050042755A
Authority: KR
Inventors: 최준병
Original assignee: 명원 씨엔씨 주식회사
Priority date: 2005-05-21
Filing date: 2005-05-21
Publication date: 2007-03-23
Also published as: KR20050055678A

Abstract

본 발명은 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치 및 온수의 온도제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온수파이프와 냉수파이프 및 출수파이프와 연결된 온수공급장치의 삼방향볼밸브 내부에 회전가능하게 고정된 볼을 DC모터로 일정각 회전시켜 온수파이프 및 냉수파이프가 상기 볼의 개방부에 연결되는 면적비가 달라지도록 하여 소망하는 온도의 온수가 공급되도록 함으로써 하나의 밸브가 설치된 단순한 구성으로도 온수의 온도가 제어될 수 있도록 하고, 사용자가 입력한 기준온도와 삼방향볼밸브의 현재출구온도가 제어부에서 미세시간단위로 지속적으로 비교되면서 판별되는 온도값의 과부(過不)여부로 DC모터의 회전방향 및 회전각을 제어하여 상기 삼방향볼밸브가 작동되도록 함으로써 사용자가 정한 기준온도에 정확히 일치되는 온도의 온수가 지속적으로 공급되도록 한 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치 및 온수의 온도제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 온수와 냉수의 유량을 조절하는 밸브와, 상기 밸브를 개폐시키는 DC모터와, 사용자에 의해 기준온도가 입력되고 상기 기준온도에 따른 작동방향 및 작동펄스로 상기 DC모터를 작동시키는 제어부로 이루어진 온수공급장치에 있어서, 상기 밸브는 입수부가 온수파이프, 냉수파이프와 연결되고 출수부가 출수파이프와 연결된 삼방향볼밸브이고, 상기 밸브의 내부유로 교차부에 회전가능하게 고정되어 밸브를 개폐시키는 볼은 상기 DC모터에 의해 회전되면서 유체가 유동되게 일정공간을 형성한 상기 볼의 개방부가 상기 온수파이프, 냉수파이프에 일정 면적비로 연결되어 유량을 조절하며, 상기 DC모터는 상기 밸브의 출수부에 설치된 온도센서에 의해 제어부로 입력된 현재출구온도의 기준온도에 대한 과부(過不)에 따른 작동방향과 작동펄스로 미세시간단위로 작동되어 온수의 온도가 제어되도록 한 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치 및 온수의 온도제어방법이 제공된다.

삼방향볼밸브, DC모터, 퍼텐셔미터, 기어박스, 비례제어

Description

비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치 및 온수의 온도제어방법{A supply equipment of warm water by proportional control 3-way ball valve and its temperature control method}

도 1은 본 발명의 온수공급장치의 사시도

도 2는 본 발명의 온수공급장치의 단면도

도 3은 삼방향볼밸브가 닫혀 있는 온수공급장치의 단면도

도 4는 삼방향볼밸브가 온수파이프를 완전개방시킨 온수공급장치의 단면도

도 5는 삼방향볼밸브가 온수파이프 및 냉수파이프를 동일하게 개방시킨 온수공급장치의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밸브 2 : DC모터

3 : 퍼텐셔미터 4 : 기어박스

5 : 밸브고정대 6, 6' : 스퍼기어

7 : 커플링 8 : 온수입수부

9 : 냉수입수부 10 : 출수부

11 : 볼 12 : 개방부

13 : 내부유로 14 : 모터회전축

15 : 종동축 16 : 볼회전축

17 : 온수파이프 18 : 냉수파이프

19 : 출수파이프 100 : 온수공급장치

현재 목욕시설이나 세탁시설 등에서는 온수공급장치가 설치되어 사용자가 필 요에 따라 온도를 조절하여 온수를 사용할 수 있도록 하고 있는데, 온수파이프 및 냉수파이프가 연결되는 출구측에 볼밸브를 설치하여 온수파이프 및 냉수파이프에서 유입되는 온수와 냉수의 유량을 조정함으로써 온수의 온도가 조절되도록 한다.

여기서 종래 온수공급장치는 상기 볼밸브를 수동식으로 하여 사용자가 직접 조작하여 온수의 온도가 조절되도록 하거나, 상기 볼밸브를 전동식으로 하여 사용자가 입력한 온도로 온수의 온도가 자동적으로 조절되도록 하였는데, 수동식 볼밸브를 사용할 시에는 사용자가 소망하는 온도로 온수의 온도를 정확하게 조정하고 유지시키는 것이 어려웠으며, 전동식 볼밸브를 사용할 시에는 온수공급장치에 연결되는 온수파이프 및 냉수파이프 출구부에 각각 전동 볼밸브가 설치되어 온수와 냉수의 유량을 별도로 조정하게 됨에 따라 구성이 복잡해지는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 온수파이프와 냉수파이프 및 출수파이프와 연결된 온수공급장치의 삼방향볼밸브 내부에 회전가능하게 고정된 볼을 DC모터로 일정각 회전시켜 온수파이프 및 냉수파이프가 상기 볼의 개방부에 연결되는 면적비가 달라지도록 하여 소망하는 온도의 온수가 공급되도록 함으로써 하나의 밸브가 설치된 단순한 구성으로도 온수의 온도가 제어될 수 있도록 하고, 사용자가 입력한 기준온도와 삼방향볼밸브의 현재출구온도가 제어부에서 미세시간단위로 지속적으로 비교되면서 판별되는 온도값의 과부(過不)여부로 DC모터의 회전방향 및 회전각을 제어하여 상기 삼방향볼밸브가 작동되도록 함으로써 사용자가 정한 기준온도에 정확히 일치되는 온도의 온수가 지속적으로 공급되도록 한 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치 및 온수의 온도제어방법을 제공하는데 있다.

이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르는 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치는, 온수와 냉수의 유량을 일정비가 되도록 조절하는 유량조절부의 두 개의 상이한 온수용 및 냉수용 입수부(8)(9)와 각각 연결된 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18); 상기 유량조절부의 출수부(10)와 연결된 출수파이프(19); 상기 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)를 통해 유입되는 온수와 냉수의 유량을 조절하여 상기 출수파이프(19)로 온수와 냉수가 일정 비율로 혼합된 일정온도의 온수를 유출시키는 밸브(1)로서, 상기 밸브의 상기 입수부(8)(9)와 각각 연결된 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)를 통해 유입되는 온수와 냉수의 유량을 동시에 조절하면서 동시에 상기 출수부(10)와 연결된 출수파이프(19)를 통해 출수하는 삼방향볼밸브(1); 상기 밸브(1)로 유입되는 온수 및 냉수의 비율을 조절하는 DC모터(2); 상기 밸브(1)의 내부유로(13) 교차부에 회전가능하게 고정되어 상기 밸브(1)를 개폐시키되, 유체가 유동되게 일정공간의 개방부(12)를 갖고서, 상기 DC모터(2)와 축결합되어 회전되면서 그 회전각에 의해 상기 개방부(12)가 상기 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)에 일정면적비로 연결되어 유입되는 온수와 냉수의 유량을 각각 일정비로 조절하면서, 상기 개방부(12)가 출수파이프(19)로 향하여 일정 온도의 온수를 출수하거나 아니면 상기 개방부(12)가 출수파이프(19)의 반대 방향으로 향하여 출수하지 않거나 하는, 상기 밸브(1) 내의 볼(11); 상기 DC모터(2)의 회전력을 상기 밸브(1)로 감속하여 전달하는 감속 및 동력전달 수단(4, 14, 6, 6', 15, 7, 16); 상기 동력전달 수단에 축결합되어 상기 밸브(1)의 상기 볼(11)의 회전정도를 감지하는 회전각 측정부(3); 상기 출수부(10)에 설치된 온도센서; 및 최초 동작시에는 사용자에 의해 입력된 기준온도에 따른 작동방향 및 작동펄스로 원하는 소정 온도의 온수가 출수되도록 상기 밸브(1)의 회전각을 조정하도록 상기 DC모터(2)를 작동시키되, 상기 최초 동작 후에는 상기 밸브(1)의 출수부(10)에 설치된 온도센서에 의해 제어부로 입력된 현재출구온도의 기준온도에 대한 과부(過不)에 따른 작동방향과 작동펄스로 미세시간단위로 작동되어 출수되는 온수의 온도가 제어되도록 하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르는 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치의 온수의 온도제어방법은, 사용자가 원하는 기준온도를 상기 제어부로 입력하는 기준온도입력단계; 상기 입력된 기준온도로 온수의 온도가 조정되도록 온수와 냉수의 유입량을 조정하기 위하여 상기 DC모터(2)로 상기 밸브(1)의 볼(11)을 상기 입력된 기준온도에 해당되는 회전방향 및 회전각으로 회전시켜 상기 볼(11)의 개방부(12)와 연결되는 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)의 면적비를 조정하는 밸브작동단계; 상기 밸브(1)의 현재출구온도 및 상기 볼(11)의 현재회전각을 제어부로 입력하는 작동치입력단계; 상기 현재출구온도와 기준온도를 미세시간단위로 지속적으로 비교하여 기준온도에 대한 현재출구온도의 과부여부를 판별하는 데이터비교단계; 및 상기 데이터비교단계에서의 현재출구온도의 과부여부에 따라 상기 DC모터(2)의 작동방향과 작동펄스를 결정하되, 상기 기준온도에 대하여 현재출구온도가 과하면 상기 냉수파이프(18)가 연결된 방향으로 상기 밸브(1)의 볼(11)이 회전하도록 상기 DC모터(2)의 작동방향을 결정하여 작동시키고, 상기 기준온도에 대하여 현재출구온도가 부족하면 상기 온수파이프(17)가 연결된 방향으로 상기 밸브(1)의 볼(11)이 회전하도록 상기 DC모터(2)를 작동시켜, 상기 삼방향볼밸브(1)의 회전각을 제어하는 밸브제어단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치(100)는, 온수와 냉수의 유량을 조절하는 밸브(1)와, 상기 밸브(1)를 개폐시키는 DC모터(2)와, 사용자에 의해 기준온도가 입력되고 상기 기준온도에 따른 작동방향 및 작동펄스로 상기 DC모터(2)를 작동시키는 제어부로 이루어진 온수공급장치에 있어서, 상기 밸브(1)는 입수부(8)(9)가 온수파이프(17), 냉수파이프(18)와 연결되고 출수부(10)가 출수파이프(19)와 연결된 삼방향볼밸브이고, 상기 밸브(1)의 내부유로(13) 교차부에 회전가능하게 고정되어 밸브(1)를 개폐시키는 볼(11)은 상기 DC모터(2)에 의해 회전되면서 유체가 유동되게 일정공간을 형성한 상기 볼(11)의 개방부(12)가 상기 온수파이프(17), 냉수파이프(18)에 일정면적비로 연결되어 유량을 조절하며, 상기 DC모터(2)는 상기 밸브(1)의 출수부(10)에 설치된 온도센서에 의해 제어부로 입력된 현재출구온도의 기준온도에 대한 과부(過不)에 따른 작동방향과 작동펄스로 미세시간단위로 작동되어 온수의 온도가 제어되도록 함에 그 특징이 있다.

그리고, 본 발명은 온수파이프(17), 냉수파이프(18), 출수파이프(19)가 동시에 연결되고, 내부유로(13) 교차부에 회전가능하게 고정되어 DC모터(2)로 회전되는 볼(11)을 포함한 밸브(1)로 온수와 냉수의 유량비를 조정하여 온수의 온도를 조정하고 유지하는 온수공급장치(100)의 온수의 온도 제어방법에 있어서, 밸브(1)의 출수부(10)에 설치된 온도센서로부터 0.1~1초의 미세시간단위로 측정된 현재출구온도가 온수공급장치(100)의 제어부로 입력되고, 상기 제어부는 사용자가 입력시킨 기준온도와 상기 현재출구온도가 지속적으로 비교하여 기준온도에 대한 현재출구온도의 과부(過不)를 판별한 후, 상기 현재출구온도의 과부에 따라 결정된 작동방향으로 DC모터(2)를 작동시켜 볼(11)이 온수파이프(17) 또는 냉수파이프(18) 방향으로 회전되어 볼(11)의 개방부(12)에 연결되는 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)의 면적비가 달라지도록 하는 과정을 상기 0.1~1초의 미세시간단위로 반복함으로써 밸브(1)가 온수의 온도를 제어하도록 함을 그 특징이 있다.

여기서, 상기 온수공급장치(100)에는 볼밸브(1)의 볼회전축(16)과 커플링(7)으로 결합되어 동일하게 회전하는 퍼텐셔미터(3)가 설치되어 볼(11)의 회전량이 제어부로 입력되고, 상기 제어부는 입력된 볼(11)의 회전량에 따른 볼밸브(1)의 개폐상태를 온수공급장치(100)의 디스플레이부에 사용자가 입력한 기준온도 및 온수의 현재온도등과 함께 디스플레이되게 할 수 있다.

본 발명은 온수공급장치(100)에 연결된 온수파이프(17), 냉수파이프(18), 출수파이프(19)의 교차부에 삼방향볼밸브로 된 밸브(1)가 한개 설치되고, 상기 밸브(1) 내부의 볼(11)이 일정각 회전되면서 상기 볼(11)의 개방부(12)와 연결되는 상기 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)의 면적비가 서로 달라지도록 함으로써 온수의 온도가 조정되도록 함에 그 특징이 있다.

이에 따라, 삼방향볼밸르로 된 하나의 밸브(1)를 설치한 단순한 구성으로도 온수가 사용자가 소망하는 온도가 조정될 수 있게 된다.

그리고, 사용자가 소망하는 기준온도와 상기의 밸브(1)의 현재출구온도가 온수공급장치(100)의 제어부로 입력되어 미세시간단위로 지속적으로 비교되면서 온도값의 과부(過不)여부가 판별되고, 판별값에 따라 상기 밸브(1)를 작동시키는 DC모터(2)의 회전방향 및 회전각이 정해져 작동되도록 함으로써 사용자가 정한 기준온도에 정확히 일치되는 온도의 온수가 지속적으로 공급되도록 한 것에도 특징이 있다.

본 발명의 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치(100)는 도 1과 도 2에 도시되어 있다.

상기 온수공급장치(100)는 온수와 냉수의 유량을 조절하는 밸브(1)와, 상기 밸브(1)를 개폐시키는 DC모터(2)와, 사용자에 의해 기준온도가 입력되고 상기 기준온도에 따른 작동방향 및 작동펄스로 상기 DC모터(2)를 작동시키는 제어부와, 상기 DC모터(2)와 스퍼기어(6)(6')로 연결되고 볼회전축(16)과 커플링(7)으로 연결되어 회전하면서 볼(11)의 회전량을 검출하는 퍼텐셔미터(3)로 이루어져 있다.

상기 밸브(1)는 밸브고정대(5)에 삽입고정되어 입수부(8)(9)가 온수파이프(17), 냉수파이프(18)에 연결되고, 출수부(10)는 출수파이프(19)에 연결되는 삼방 향볼밸브로 한개가 온수공급장치(100)에 설치된다.

상기 밸브(1)의 내부유로(13)의 교차부에는 도 2와 같이 회전가능하게 고정되어 밸브(1)를 개폐시키는 볼(11)이 설치되어 있다.

상기 볼(11)의 상부에는 볼회전축(16)이 고정되고, 상기 볼회전축(16)은 DC모터(2)의 모터회전축(14)과 스퍼기어(6)(6')로 연결된 퍼텐셔미터(3)의 종동축(15)과 커플링(7)으로 결합되어 회전하는데, 상기 볼(11)은 유체가 유동되게 일정공간을 형성한 개방부(12)를 가짐에 따라 상기 볼(11)이 DC모터(2)에 의해 회전되면서 상기 개방부(12)가 상기 온수파이프(17), 냉수파이프(18)와 일정면적비로 연결되면서 온수와 냉수의 유량비가 달라짐으로써 온수의 온도가 제어되게 된다.

여기서, 상기 밸브(1)의 출수부(10)에는 현재출구온도를 측정하여 제어부로 입력시키는 온도센서가 설치되어 있다.

상기 온도센서는 0.1~1초의 미세시간단위로 현재출구온도를 측정하여 지속적으로 제어부로 입력시킨다.

상기 DC모터(2)는 모터회전축(14)과 스퍼기어(6)(6')로 연결된 퍼텐셔미터(3)와, 상기 퍼텐셔미터(3)의 종동축(15)과 커플링(7)으로 결합된 볼회전축(16)이 고정된 볼(11)을 제어부에 의해 제어된 작동방향과 작동펄스로 동일하게 회전시키게 된다.

여기서, 상기 DC모터(2)는 0.1~1초의 미세시간단위로 제어부에 의해 결정된 작동방향과 작동펄스로 작동되어 볼(11)을 회전시킴으로써 온수의 온도가 제어되도록 한다.

상기 퍼텐셔미터(3)는 볼밸브(1)의 볼회전축(16)과 커플링(7)으로 결합되어 동일하게 회전하면서 상기 볼(11)의 회전량을 제어부로 입력하게 되는데, 상기 볼(11)의 회전량에 따른 볼밸브(1)의 개폐상태는 온수공급장치(100)의 디스플레이부 에 사용자가 입력한 기준온도 및 온수의 현재온도등과 함께 디스플레이되게 된다.

상기와 같이 온수의 온도가 제어되도록 DC모터(2)의 작동을 제어하는 제어부는 사용자가 소망하는 바에 따라 입력한 기준온도와, 0.1~1초의 미세시간단위로 상기 온도센서가 측정하여 입력한 현재출구온도를 상기의 미세시간단위로 지속적으로 비교하여 기준온도에 대한 현재출구온도의 과부를 판별하고, 현재출구온도의 과부에 따른 DC모터(2)의 작동방향 및 작동펄스를 결정하여 DC모터(2)를 상기 0.1~1초의 미세시간단위로 작동시키게 된다.

즉, 본 발명의 온수공급장치(100)의 온수의 온도 제어방법은 밸브(1)의 출수부(10)에 설치된 온도센서로부터 0.1~1초의 미세시간단위로 측정된 현재출구온도가 온수공급장치(100)의 제어부로 입력되고, 상기 제어부는 사용자가 입력시킨 기준온도와 상기 현재출구온도가 지속적으로 비교하여 기준온도에 대한 현재출구온도의 과부(過不)가 판별한 후, 상기 현재출구온도의 과부에 따라 결정된 작동방향으로 DC모터(2)를 작동시켜 볼(11)이 온수파이프(17) 또는 냉수파이프(18) 방향으로 회전되어 볼(11)의 개방부(12)에 연결되는 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)의 면적비가 달라지도록 하는 과정을 상기 0.1~1초의 미세시간단위로 반복함으로써 밸브(1)가 온수의 온도를 제어하도록 하는 것이다.

상기의 온수의 온도 제어방법을 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 온수공급장치(100)의 사용자는 기준온도입력단계, 밸브작동단계, 작동치입력단계, 데이터비교단계, 밸브제어단계를 거쳐 온수의 온도를 제어하게 된다.

상기 기준온도입력단계는 사용자가 기준온도를 제어부로 입력하는 단계이다.

온수공급장치(100)를 사용하는 사용자는 자신이 필요로 하는 온도의 온수를 공급받기 위해 온수공급장치(100)에 설치된 온도입력부에 온수의 기준온도를 입력하게 되고, 상기 온도입력부에 입력된 기준온도는 다시 제어부로 입력되게 된다.

상기 밸브작동단계는 입력된 기준온도로 온수의 온도가 조정되도록 온수와 냉수의 유입량을 조정하기 위하여 DC모터(2)로 밸브(1)의 볼(11)을 입력된 기준온도에 해당되는 회전방향 및 회전각으로 회전시켜 볼(11)의 개방부(12)와 연결되는 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)의 면적비를 조정하는 단계이다.

상기와 같이 본 발명의 온수공급장치(100)는 밸브(1)의 개방부와 연결되는 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)의 면적비를 조정하여 온수 및 냉수의 유량비를 달리함으로써 온수의 온도를 조정하게 된다.

이에 따라, 온수공급장치(100)의 제어부에는 기준온도에 해당되는 밸브(1)의 볼(11) 기준회전각이 미리 프로그래밍되어 입력되어 있는데, 제어부로 사용자가 기준온도를 입력하게 되면, 제어부는 곧바로 기준온도에 해당되는 회전각으로 밸브(1)의 볼(11)을 회전시키게 된다.

여기서, 상기 볼(11)은 DC모터(2)에 의해 회전되는데, 상기 DC모터(2)는 기어박스(4)와 연결되어 회전속도가 일정비로 감속된 상태에서 상기 밸브(1)의 볼(11)과 연결되어 볼(11)을 회전시키게 된다.

이에 따라, 제어부에는 회전속도가 일정비로 감속되기 전의 DC모터(2)의 작동방향 및 작동펄스가 밸브(1)의 볼(11)의 회전각과 함께 미리 프로그래밍되어 있 다.

상기 작동치입력단계는 밸브(1)의 현재출구온도 및 밸브(1)의 볼(11)의 현재회전각을 제어부로 입력하는 단계이다.

온수공급장치(100)의 출수파이프(19)가 연결되어 있는 밸브(1)의 출수부(10)에는 온도센서가 설치되어 출구로 유출되는 온수의 현재온도를 측정하도록 하는데, 본 발명의 온수공급장치(100)에서는 상기 온도센서가 0.1~1초의 미세시간단위로 온수의 온도를 측정하여 지속적으로 제어부로 입력시키게 된다.

그리고, 밸브(1)의 볼회전축(16)에 커플링(7)으로 일체로 결합된 퍼텐셔미터(3)가 상기 밸브(1)와 동일하게 회전되면서 밸브(1)의 현재회전각을 측정하여 제어부로 입력시키게 된다.

상기 데이터비교단계는 상기 현재출구온도와 기준온도를 미세시간단위로 지속적으로 비교하여 기준온도에 대한 현재출구온도의 과부여부를 판별하는 단계이다.

상기 작동치입력단계에서 제어부로 입력된 현재출구온도는 사용자가 입력한 기준온도와 0.1~1초의 미세시간단위로 지속적으로 비교되는데, 상기 기준온도에 대하여 현재출구온도가 과한지 부족한지의 과부여부를 판별하게 된다.

또한, 기준온도에 대한 현재출구온도의 과부의 정도도 동시에 검출하도록 한다.

상기 밸브제어단계는 상기 데이터비교단계에서의 현재출구온도의 과부여부에 따라 DC모터(2)의 작동방향과 작동펄스를 결정하여 DC모터(2)를 작동시켜 삼방향볼 밸브(1)의 회전각을 제어하는 단계이다.

DC모터(2)의 작동방향은 제어부에서 판별된 현재출구온도의 기준온도에 대한 과부여부에 따라 결정되는데, 기준온도에 대하여 현재출구온도가 과하면 냉수파이프(18)가 연결된 방향으로 밸브(1)의 볼(11)이 회전하도록 상기 DC모터(2)의 작동방향을 결정하여 작동시키고, 기준온도에 대하여 현재출구온도가 부족하면 온수파이프(17)가 연결된 방향으로 밸브(1)의 볼(11)이 회전하도록 상기 DC모터(2)의 작동방향을 결정하여 작동시키게 된다.

여기서, 상기 현재출구온도의 과부여부의 판별은 0.1~1초의 미세시간단위로 지속적으로 이루어지고, 이에 따라 DC모터(2)도 상기 미세시간단위로 반복적으로 제어되면서 지속적으로 작동되게 된다.

이는 온수공급장치(100)에서 온수파이프(17)로 유입되는 온수 자체의 온도가 상기 온수공급장치(100)의 보일러상태에 따라 시시각각으로 변하므로, 단순히 일회의 현재출구온도 측정 및 기준온도와의 비교를 통한 DC모터(2)의 작동제어로는 사용자가 소망하는 기준온도로 온수를 지속적으로 유지하는데 한계가 있기 때문이다.

즉, 본 발명의 온수공급장치(100)에서는 밸브(1)의 출수부(10)의 온도센서에서 측정된 현재출구온도와 사용자가 입력한 기준온도를 일회 단순비교하여 그 차이값을 판별한 후 DC모터(2)의 작동펄스를 상기 차이값과 비례하게 작동시키는 것이 아니라 0.1~1초의 미세시간단위로 현재출구온도의 기준온도에 대한 과부여부를 판별하여 DC모터(2)의 작동방향을 결정한 후 결정된 작동방향으로 작동시키는 과정을 반복하면서 온수의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 것이다.

상기에서의 단계들을 거쳐 온수의 온도가 제어되는 온수공급장치(100)의 사용예는 도 3 내지 도 5에 도시되어 있다.

도 3은 밸브(1)의 볼(11)이 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)를 폐쇄시켜 온수 및 냉수의 유입을 완전차단하고 있는 것으로, 이에 따라 출수파이프(19)로 물이 유출되지 않게 된다.

도 4는 밸브(1)의 볼(11)이 온수파이프(17)만 개방시키고 냉수파이프(18)를 폐쇄시킨 것으로, 이에 따라 출수파이프(19)로는 온수공급장치(100)의 보일러에서 가열된 온도상태의 온수가 그대로 유출되게 된다.

도 5는 밸브(1)의 볼(11)이 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)를 일정면적비로 개방시켜 온수 및 냉수가 일정유량비로 섞이게 한 것으로, 이에 따라 출수파이프(19)로는 온수 및 냉수가 섞여 새로 조정된 온도의 온수가 유출되게 된다.

이와 같이 된 본 발명은 온수파이프(17)와 냉수파이프(18) 및 출수파이프(19)와 연결된 온수공급장치(100)의 밸브(1) 내부에 회전가능하게 고정된 볼(11)을 DC모터(2)로 일정각 회전시켜 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)가 상기 볼(11)의 개방부(12)에 연결되는 면적비가 달라지도록 하여 소망하는 온도의 온수가 공급되도록 함으로써 하나의 밸브(1)가 설치된 단순한 구성으로도 온수의 온도가 제어될 수 있게 된다.

그리고, 사용자가 입력한 기준온도와 밸브(1)의 현재출구온도가 제어부에서 미세시간단위로 지속적으로 비교되면서 판별되는 온도값의 과부(過不)여부로 DC모터(2)의 회전방향 및 회전각을 제어하여 상기 밸브(1)가 작동되도록 함으로써 사용자가 정한 기준온도에 정확히 일치되는 온도의 온수가 지속적으로 공급되는 효과도 가지게 된다.

Claims

온수공급장치에 있어서,

온수와 냉수의 유량을 일정비가 되도록 조절하는 유량조절부의 두 개의 상이한 온수용 및 냉수용 입수부(8)(9)와 각각 연결된 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18);

상기 유량조절부의 하나의 출수부(10)와 연결된 출수파이프(19);

상기 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)를 통해 유입되는 온수와 냉수의 유량을 조절하여 상기 출수파이프(19)로 온수와 냉수가 일정 비율로 혼합된 일정온도의 온수를 유출시키는 밸브(1)로서, 상기 밸브의 상기 입수부(8)(9)와 각각 연결된 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)를 통해 유입되는 온수와 냉수의 유량을 동시에 조절하면서 동시에 상기 출수부(10)와 연결된 출수파이프(19)를 통해 출수하는 삼방향볼밸브(1);

상기 밸브(1)로 유입되는 온수 및 냉수의 비율을 조절하는 DC모터(2);

상기 밸브(1)의 내부유로(13) 교차부에 회전가능하게 고정되어 상기 밸브(1)를 개폐시키되, 유체가 유동되게 일정공간의 개방부(12)를 갖고서, 상기 DC모터(2)와 축결합되어 회전되면서 그 회전각에 의해 상기 개방부(12)가 상기 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)에 일정면적비로 연결되어 유입되는 온수와 냉수의 유량을 각각 일정비로 조절하면서, 상기 개방부(12)가 출수파이프(19)로 향하여 일정 온도의 온수를 출수하거나 아니면 상기 개방부(12)가 출수파이프(19)의 반대 방향으로 향하여 출수하지 않거나 하는, 상기 밸브(1) 내의 볼(11);

상기 DC모터(2)의 회전력을 상기 밸브(1)로 감속하여 전달하는 감속 및 동력전달 수단(4, 14, 6, 6', 15, 7, 16);

상기 동력전달 수단에 축결합되어 상기 밸브(1)의 상기 볼(11)의 회전정도를 감지하는 회전각 측정부(3);

상기 출수부(10)에 설치된 온도센서; 및

최초 동작시에는 사용자에 의해 입력된 기준온도에 따른 작동방향 및 작동펄스로 원하는 소정 온도의 온수가 출수되도록 상기 밸브(1)의 회전각을 조정하도록 상기 DC모터(2)를 작동시키되, 상기 최초 동작 후에는 상기 밸브(1)의 출수부(10)에 설치된 온도센서에 의해 제어부로 입력된 현재출구온도의 기준온도에 대한 과부(過不)에 따른 작동방향과 작동펄스로 미세시간단위로 작동되어 출수되는 온수의 온도가 제어되도록 하는 제어부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치.
온수와 냉수의 유량을 일정비가 되도록 조절하는 온수용 및 냉수용 입수부(8)(9)와 각각 연결된 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)와, 하나의 출수부(10)와 연결된 출수파이프(19)와, 상기 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)를 통해 유입되는 온수와 냉수의 유량을 조절하여 상기 출수파이프(19)로 온수와 냉수가 일정 비율로 혼합된 일정온도의 온수를 유출시키는 삼방향볼밸브(1)와, 상기 밸브(1)로 유입되는 온수 및 냉수의 비율을 조절하는 DC모터(2)와, 상기 밸브(1)의 내부유로(13) 교차부에 회전가능하게 고정되어 상기 밸브(1)를 개폐시키되, 유체가 유동되게 일정공간의 개방부(12)를 갖고서, 상기 DC모터(2)와 축결합되어 회전되면서 그 회전각에 의해 상기 개방부(12)가 상기 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)에 일정면적비로 연결되어 유입되는 온수와 냉수의 유량을 각각 일정비로 조절하면서, 상기 개방부(12)가 출수파이프(19)로 향하여 일정 온도의 온수를 출수하거나 아니면 상기 개방부(12)가 출수파이프(19)의 반대 방향으로 향하여 출수하지 않거나 하는, 상기 밸브(1) 내의 볼(11)과, 상기 밸브(1)의 상기 볼(11)의 회전정도를 감지하는 회전각 측정부(3)와, 상기 출수부(10)에 설치된 온도센서와, 원하는 소정 온도의 온수가 출수되도록 상기 밸브(1)의 회전각을 조정하도록 상기 DC모터(2)를 작동시키는 제어부를 포함하는 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치(100)의 온수의 온도제어방법으로서,

사용자가 원하는 기준온도를 상기 제어부로 입력하는 기준온도입력단계;

상기 입력된 기준온도로 온수의 온도가 조정되도록 온수와 냉수의 유입량을 조정하기 위하여 상기 DC모터(2)로 상기 밸브(1)의 볼(11)을 상기 입력된 기준온도에 해당되는 회전방향 및 회전각으로 회전시켜 상기 볼(11)의 개방부(12)와 연결되는 온수파이프(17) 및 냉수파이프(18)의 면적비를 조정하는 밸브작동단계;

상기 밸브(1)의 현재출구온도 및 상기 볼(11)의 현재회전각을 제어부로 입력하는 작동치입력단계;

상기 현재출구온도와 기준온도를 미세시간단위로 지속적으로 비교하여 기준온도에 대한 현재출구온도의 과부여부를 판별하는 데이터비교단계; 및

상기 데이터비교단계에서의 현재출구온도의 과부여부에 따라 상기 DC모터(2)의 작동방향과 작동펄스를 결정하되, 상기 기준온도에 대하여 현재출구온도가 과하면 상기 냉수파이프(18)가 연결된 방향으로 상기 밸브(1)의 볼(11)이 회전하도록 상기 DC모터(2)의 작동방향을 결정하여 작동시키고, 상기 기준온도에 대하여 현재출구온도가 부족하면 상기 온수파이프(17)가 연결된 방향으로 상기 밸브(1)의 볼(11)이 회전하도록 상기 DC모터(2)를 작동시켜, 상기 삼방향볼밸브(1)의 회전각을 제어하는 밸브제어단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 비례제어식 삼방향볼밸브를 이용한 온수공급장치의 온수의 온도제어방법.