KR100881661B1

KR100881661B1 - 개폐밸브

Info

Publication number: KR100881661B1
Application number: KR1020070066019A
Authority: KR
Inventors: 차도균
Original assignee: 주식회사 에이취에너첵; 차도균
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2009-02-06
Also published as: KR20090002563A

Abstract

본 발명은 개폐밸브에 관한 것으로서, 통과유체의 온도에 따라 자동으로 개폐되는 개폐밸브에 있어서, 내표면에 스프링지지턱이 형성되어 있고 관벽에는 한 쌍의 안내홈이 대향하도록 형성되어 있는 유로관부와; 중앙영역에 축공이 형성되어 있고 상기 축공을 사이에 두고 대향하는 외표면에는 각각 블럭나사부가 형성되어 있으며, 양단이 상기 안내홈에 삽입 지지되고 상기 블럭나사부가 각각 상기 안내홈을 통해 외부로 노출되도록 상기 유로관부에 설치되는 스프링가압블럭과; 상기 스프링지지턱과 상기 안내홈의 사이영역에서 상기 유로관부의 둘레방향을 따라 회전할 수 있도록 상기 유로관부에 설치되고, 회전 조작시 상기 스프링가압블럭을 상기 안내홈을 따라 이동시킬 수 있도록 상기 블럭나사부에 나사 결합되는 관형상의 수축조절핸들과; 헤드부와 상기 헤드부의 저면에 형성된 슬라이딩축부를 가지고, 상기 슬라이딩축부가 상기 축공에 삽입되도록 상기 유로관부의 내부에 설치되는 스프링지지축과; 수축시 측면이 밀폐되도록 형성되고, 측면이 개방된 상태에서 양단이 각각 상기 헤드부와 상기 스프링지지턱에 지지되도록 상기 유로관부의 내부에 설치되는 개폐스프링과; 일방향성 형상기억합금재질로 제작되고, 수축상태에서 양단이 상기 스프링가압블럭과 상기 헤드부에 지지되도록 상기 유로관부의 내부에 설치되며, 기억된 형상으로 신장하는 동안 상기 개폐스프링의 측면이 밀폐되도록 상기 스프링지지축을 가압할 수 있는 길이구간을 갖도록 형성된 코일형상의 감응스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 온수의 온도가 감응스프링의 형상회복온 도이상이 될 때 개폐스프링에 의한 유로폐쇄속도를 조절할 수 있다.

개폐밸브, 온수, 형상기억합금, 감응스프링, 수축조절

Description

개폐밸브{Valve for Opening and Shutting Liquid Passage}

도1은 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 사시도,

도2는 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 분해사시도,

도3은 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 단면도,

도4 및 도5는 각각 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 감응스프링 조절방법을 도시한 도면,

도6 및 도7은 각각 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 동작상태도,

도8은 종래의 개폐밸브의 분해사시도,

도9 및 도10은 각각 종래의 개폐밸브의 동작상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 110 : 유로관부 11, 111 : 메인유로관

12, 112 : 유출연결관 21 : 스프링가압블럭

22 : 수축조절핸들 23 : 스프링지지축

24, 124 : 개폐스프링 25, 125 : 감응스프링

126 : 고정링 127 : 이동링

본 발명은 개폐밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 형상기억합금의 온도특성을 이용하여 온수 온도가 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 유로를 폐쇄하는 개폐밸브에 관한 것이다.

형상기억합금(Shape Memory Alloy : SMA)은 일정한 온도에서 기억된 형상이 보다 낮은 온도에서 변형되더라도 다시 형상회복온도까지 가열하면 원래의 형상으로 복원되는 성질을 갖는 합금으로서, 1994년 특허출원 제20228호(발명의 명칭 : 형상기억합금스프링을 이용한 개폐밸브), 2000년 실용신안등록출원 제27890호(발명의 명칭 : 형상기억합금을 이용한 밸브) 들 밸브기술 분야에서도 이용되고 있다.

도8은 종래의 개폐밸브의 분해사시도이다.

종래의 개폐밸브는, 도8에 도시된 바와 같이, 유로관부(110)와, 유로관부(110)의 내부에 일체로 형성된 고정링(126)과, 유로관부(110)의 내부에 고정링(126)에 대향하도록 설치되는 이동링(127)과, 유로관부(110)의 내부 고정링(126)과 이동링(127) 사이영역에 설치되는 감응스프링(125)과, 이동링(127)의 우측에 설치되는 원뿔형상의 개폐스프링(124)을 갖고 있다.

유로관부(110)는 일단의 외표면에 유입연결나사부(111a)가 형성되어 있는 메인유로관(111)과, 메인유로관(111)의 일단에 나사 결합된 유출연결관(112)을 갖고 있다.

유출연결관(112)은 십자상의 프레임(112b)이 반경방향을 따라 형성되어 있고, 일단의 외표면에는 유출연결나사부(112a)가 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 유출연결관(112)은 프레임(112b)이 개폐스프링(124)의 꼭지점에 접촉하도록 메인유로관(111)에 결합된다.

이동링(127)은 유로관부(110)의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 설치되어 있다.

감응스프링(125)은 일방향성 형상기억합금재질로 제작된다. 이에 따라 감응스프링(125)은 특정의 형상회복온도이하에서 외력에 의해 변형되어도 특정의 형상회복온도이상이 되면 기억된 형상으로 복원하게 된다. 여기서 감응스프링(125)은 차단시키고자하는 온수의 상한온도를 고려하여 형상회복온도를 결정한다. 예를 들면 차단시키고자 하는 온수의 상한온도가 섭씨 50도인 경우 섭씨 50도의 형상회복온도를 갖도록 성분비를 조절하여 감응스프링(125)을 제작할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 감응스프링(125)은 양단이 이동링(127)과 고정링(126)에 각각 탄성지지되도록 설치된다. 이에 따라 감응스프링(125)은 수축상태로 설치된다.

그리고 감응스프링(125)은 기억된 형상으로 신장하는 동안 개폐스프링(124)의 측면이 밀폐되도록 스프링지지축(123)을 가압할 수 있는 길이구간을 갖도록 형성된다.

개폐스프링(124)은 수축시 측면이 밀폐되도록 형성되고, 탄성계수는 감응스프링(125)의 마르텐사이트상에서의 탄성계수보다 큰 값을 갖도록 형성되어 있다. 이에 따라 감응스프링(125)은 형상회복온도이하에서는 개폐스프링(124)의 탄성력에 의해 수축상태를 유지한다.

개폐스프링(124)은 양단이 이동링(127)과 프레임(112b)에 지지되도록 설치된다.

이러한 구성을 갖는 종래의 개폐밸브는 유입연결나사부(111a)와 유출연결나사부(112a)를 통해 다른 개폐밸브나 관에 연결된다.

종래의 개폐밸브의 동작을 도9 및 도10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 유로관부(110)를 통과하는 온수의 온도가 감응스프링(125)의 형상회복온도이하인 경우 개폐스프링(124)의 탄성력에 의해 감응스프링(125)은 수축상태를 유지하는 반면 개폐스프링(124)은 신장상태를 유지한다. 개폐스프링(124)이 신장된 상태에서 온수는 개폐스프링(124)의 측면에 형성된 개구를 통해 유로관부(110)를 통과할 수 있게 된다(도9 참조).

다음에 유로관부(110)를 통과하는 온수의 온도가 감응스프링(125)의 형상회복온도이상이 되면 감응스프링(125)은 기억된 형상 즉, 신장형태로 복원되고 개폐스프링(124)은 감응스프링(125)의 형상회복력에 의해 수축된다.

개폐스프링(124)이 수축되면 개폐스프링(124)의 측면은 밀폐되고, 이에 따라 온수는 유로관부(110)를 통과할 수 없게 된다(도10 참조).

전술한 구성을 갖는 개폐밸브는 2003년 실용신안등록출원 제33203호(고안의 명칭 : 개폐밸브)에 개시되어 있다.

그런데 종래의 개폐밸브에 따르면, 감응스프링(125)의 수축정도를 조절할 수 없기 때문에 유로관부(110)를 통과하는 온수의 온도가 감응스프링(125)의 형상회복온도이상이 될 때 개폐스프링(124)에 의한 유로폐쇄속도를 조절할 수 없다는 문제 점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 감응스프링의 수축정도를 조절할 수 있도록 한 개폐밸브를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 통과유체의 온도에 따라 자동으로 개폐되는 개폐밸브에 있어서, 내표면에 스프링지지턱이 형성되어 있고 관벽에는 한 쌍의 안내홈이 대향하도록 형성되어 있는 유로관부와; 중앙영역에 축공이 형성되어 있고 상기 축공을 사이에 두고 대향하는 외표면에는 각각 블럭나사부가 형성되어 있으며, 양단이 상기 안내홈에 삽입 지지되고 상기 블럭나사부가 각각 상기 안내홈을 통해 외부로 노출되도록 상기 유로관부에 설치되는 스프링가압블럭과; 상기 스프링지지턱과 상기 안내홈의 사이영역에서 상기 유로관부의 둘레방향을 따라 회전할 수 있도록 상기 유로관부에 설치되고, 회전 조작시 상기 스프링가압블럭을 상기 안내홈을 따라 이동시킬 수 있도록 상기 블럭나사부에 나사 결합되는 관형상의 수축조절핸들과; 헤드부와 상기 헤드부의 저면에 형성된 슬라이딩축부를 가지고, 상기 슬라이딩축부가 상기 축공에 삽입되도록 상기 유로관부의 내부에 설치되는 스프링지지축과; 수축시 측면이 밀폐되도록 형성되고, 측면이 개방된 상태에서 양단이 각각 상기 헤드부와 상기 스프링지지턱에 지지되도록 상기 유로관부의 내부에 설치되는 개폐스프링과; 일방향성 형상기억합금재질로 제작되고, 수축상태에서 양단이 상기 스프링가압블럭과 상기 헤드부에 지지되도록 상기 유로관부의 내부에 설치되며, 기 억된 형상으로 신장하는 동안 상기 개폐스프링의 측면이 밀폐되도록 상기 스프링지지축을 가압할 수 있는 길이구간을 갖도록 형성된 코일형상의 감응스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐밸브에 의해 달성된다.

여기서 감응스프링의 신축동작을 안정적으로 유지할 수 있도록, 상기 스프링가압블럭은 스프링지지홈이 상면으로부터 함몰 형성되어 있고, 상기 스프링지지홈의 바닥면에는 스프링지지기둥이 기립 형성되어 있으며; 상기 축공은 상기 스프링지지기둥을 관통하도록 형성되고, 상기 감응스프링은 상기 스프링지지기둥의 둘레영역에서 상기 스프링지지홈의 바닥면에 지지되도록 설치되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 분해사시도이며, 도3은 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 단면도이며, 도4 및 도5는 각각 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 감응스프링 조절방법을 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 유로관부(10)와, 양단이 유로관부(10)의 관벽을 통해 노출되도록 설치된 스프링가압블럭(21)과, 유로관부(10)의 둘레방향을 따라 회전할 수 있도록 유로관부(10)에 설치된 관형상의 수축조절핸들(22)과, 유로관부(10)의 내부에 설치된 스프링지지축(23), 개폐스프링(24) 및 감응스프링(25)을 갖고 있다.

유로관부(10)는 메인유로관(11)과, 메인유로관(11)의 일단에 결합된 유출연 결관(12)을 갖고 있다.

메인유로관(11)은 일단 외표면과 내표면에 각각 유입연결나사부(11a)와 지지턱나사부(11b)가 형성되어 있다.

그리고 메인유로관(11)은 내표면에 스프링지지턱(11c)이 형성되어 있고, 관벽에는 한 쌍의 안내홈(11d)이 대향하도록 형성되어 있다.

스프링지지턱(11c)은 중앙영역에 유로공이 형성되어 있는 부재를 지지턱나사부(11b)에 나사 결합시킴으로써 형성할 수 있다. 한편 메인유로관(11)을 2개로 분할 형성하는 경우 스프링지지턱은 분할유로관의 일방에 일체로 형성할 수 있다.

유출연결관(12)은 내표면에 유출연결나사부(12a)가 형성되어 있고, 메인유로관(11)과의 사이에 이탈방지턱(12b)이 형성되도록 메인유로관(11)에 결합된다.

스프링가압블럭(21)은 중앙영역에 스프링지지홈(21a)이 상면으로부터 함몰 형성되어 있고, 스프링지지홈(21a)의 바닥면에는 스프링지지기둥(21b)이 기립 형성되어 있다.

그리고 스프링가압블럭(21)은 스프링지지기둥(21b)을 관통하여 축공(21c)이 형성되어 있고, 축공(21c)을 사이에 두고 대향하는 외표면에는 각각 블럭나사부(21d)가 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 스프링가압블럭(21)은 양단이 안내홈(11d)에 삽입 지지되고, 블럭나사부(21d)가 각각 안내홈(11d)을 통해 외부로 노출되도록 유로관부(10)에 설치된다.

이에 따라 스프링가압블럭(21)은 안내홈(11d)에 삽입된 상태로 유로관부(10) 의 길이방향을 따라 이동할 수 있게 된다.

수축조절핸들(22)은 내표면에 블럭나사부(21d)에 대응하는 핸들나사부(22a)가 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 수축조절핸들(22)은 스프링지지턱(11c)과 안내홈(11d)의 사이영역에서 유로관부(10)에 설치되고, 핸들나사부(22a)와 블럭나사부(21d)를 통해 스프링가압블럭(21)에 나사 결합된다.

수축조절핸들(22)의 유로관부(10)에 대한 설치상태는 이탈방지턱(12b)과 메인유로관(11)에 설치된 스냅링(28)에 의해 유지된다.

수축조절핸들(22)이 스프링가압블럭(21)에 나사 결합됨에 따라 수축조절핸들(22)의 회전 조작시 스프링가압블럭(21)을 안내홈(11d)을 따라 이동시킬 수 있게 된다(도4 및 도5 참조).

이에 따라 수축조절핸들(22)을 회전 조작하여 스프링가압블럭(21)의 안내홈(11d)에서의 위치를 변경시킴으로써 감응스프링(25)의 수축정도를 조절할 수 있다.

감응스프링(25)의 수축정도가 달라지면 개폐스프링(24)의 측면이 밀폐되는 속도가 달라진다.

즉, 감응스프링(25)의 수축정도가 크면 클수록 개폐스프링(24) 측면의 밀폐속도는 빨라진다.

수축조절핸들(22)과 유로관부(10)사이의 누수는 유로관부(10)에 설치된 오링(29)에 의해 방지된다.

스프링지지축(23)은 컵형상의 헤드부(23a)와, 헤드부(23a)의 저면에 형성된 슬라이딩축부(23b)와, 슬라이딩축부(23b)의 둘레영역에 배치되도록 헤드부(23a)의 저면에 형성된 지지언덕부(23c)를 갖고 있다.

이러한 구성을 갖는 스프링지지축(23)은 슬라이딩축부(23b)가 축공(21c)에 삽입되도록 유로관부(10)의 내부에 설치된다.

개폐스프링(24)은 절두(切頭)된 원뿔형태로 형성되고, 수축시 측면이 밀폐되도록 형성된다.

그리고 개폐스프링(24)은 감응스프링(25)의 마르텐사이트상에서의 탄성계수보다 큰 값을 갖도록 형성되어 있다. 이에 따라 감응스프링(25)은 형상회복온도이하에서는 개폐스프링(24)의 탄성력에 의해 수축상태를 유지한다.

이러한 구성을 갖는 개폐스프링(24)은 측면이 개방된 상태에서 양단이 각각 헤드부(23a)의 바닥면과 스프링지지턱(11c)에 지지되도록 설치된다.

감응스프링(25)은 일방향성 형상기억합금재질로 코일형상으로 제작된다. 이에 따라 감응스프링(25)은 특정의 형상회복온도이하에서 외력에 의해 변형되어도 특정의 형상회복온도이상이 되면 기억된 형상으로 복원하게 된다. 여기서 형상회복온도는 차단시키고자 하는 온수의 상한온도를 고려하여 결정한다. 예를 들면 차단시키고자 하는 온수의 상한온도가 섭씨 50도인 경우 섭씨 50도의 형상회복온도를 갖도록 성분비를 조절하여 감응스프링(25)을 제작한다.

이러한 구성을 갖는 감응스프링(25)은 일단이 스프링지지기둥(21b)의 둘레영역에서 스프링지지홈(21a)의 바닥면에 탄성지지되고, 타단은 지지언덕부(23c)의 둘 레영역에서 헤드부(23a)에 탄성지지되도록 설치된다. 이에 따라 감응스프링(25)은 수축상태로 설치된다.

그리고 감응스프링(25)은 기억된 형상으로 신장하는 동안 개폐스프링(24)의 측면이 밀폐되도록 스프링지지축(23)을 가압할 수 있는 길이구간을 갖도록 형성된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브는 유출연결나사부(12a)와 유입연결나사부(11a)를 통해 다른 개폐밸브 또는 관에 결합된다.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 개폐밸브의 동작을 도6 및 도7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 원하는 개폐스프링(24)의 측면 밀폐속도를 고려하여 수축조절핸들(22)을 회전 조작한다.

유로관부(10)를 통과하는 온수의 온도가 감응스프링(25)의 형상회복온도이하인 경우 감응스프링(25)은 수축상태를 유지하고 개폐스프링(24)의 측면은 개방상태를 유지한다. 이에 따라 유로관부(10)를 통해 온수가 흐르게 된다(도6 참조).

한편 유로관부를 통과하는 온수의 온도가 감응스프링(25)의 형상회복온도이상이 되면 감응스프링(25)은 신장(기억된 형상임)되고 개폐스프링(24)의 측면은 밀폐된다. 이에 따라 유로관부(10)를 통해 온수가 흐르지 않게 된다(도8 참조).

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 스프링가압블럭(21)과 수축조절핸들(22)을 통해 감응스프링(25)의 수축정도를 조절함으로써, 유로관부(10)를 통과하는 온수의 온도가 감응스프링(25)의 형상회복온도이상이 될 때 개폐스프링(24) 에 의한 유로폐쇄속도를 조절할 수 있게 된다.

그리고 스프링가압블럭(21)에 스프링지지홈(21a)과 스프링지지기둥(21b)을 마련함으로써, 감응스프링(25)의 신축 동작을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

한편 전술한 실시예에서는 메인유로관부(10)를 일체로 형성하고 있으나 2개로 분할하여 본 발명을 실시할 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 스프링가압블럭과 수축조절핸들을 통해 감응스프링의 수축정도를 조절함으로써 유로관부를 통과하는 온수의 온도가 감응스프링의 형상회복온도이상이 될 때 개폐스프링에 의한 유로폐쇄속도를 조절할 수 있다.

Claims

통과유체의 온도에 따라 자동으로 개폐되는 개폐밸브에 있어서,

내표면에 스프링지지턱이 형성되어 있고 관벽에는 한 쌍의 안내홈이 대향하도록 형성되어 있는 유로관부와;

중앙영역에 축공이 형성되어 있고 상기 축공을 사이에 두고 대향하는 외표면에는 각각 블럭나사부가 형성되어 있으며, 양단이 상기 안내홈에 삽입 지지되고 상기 블럭나사부가 각각 상기 안내홈을 통해 외부로 노출되도록 상기 유로관부에 설치되는 스프링가압블럭과;

상기 스프링지지턱과 상기 안내홈의 사이영역에서 상기 유로관부의 둘레방향을 따라 회전할 수 있도록 상기 유로관부에 설치되고, 회전 조작시 상기 스프링가압블럭을 상기 안내홈을 따라 이동시킬 수 있도록 상기 블럭나사부에 나사 결합되는 관형상의 수축조절핸들과;

헤드부와 상기 헤드부의 저면에 형성된 슬라이딩축부를 가지고, 상기 슬라이딩축부가 상기 축공에 삽입되도록 상기 유로관부의 내부에 설치되는 스프링지지축과;

수축시 측면이 밀폐되도록 형성되고, 측면이 개방된 상태에서 양단이 각각 상기 헤드부와 상기 스프링지지턱에 지지되도록 상기 유로관부의 내부에 설치되는 개폐스프링과;

상기 개폐스프링보다 일방향성 형상기억합금재질로 제작되고, 수축상태에서 양단이 상기 스프링가압블럭과 상기 헤드부에 지지되도록 상기 유로관부의 내부에 설치되며, 기억된 형상으로 신장하는 동안 상기 개폐스프링의 측면이 밀폐되도록 상기 스프링지지축을 가압할 수 있는 길이구간을 갖도록 형성된 코일형상의 감응스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제1항에 있어서,

상기 스프링가압블럭은 스프링지지홈이 상면으로부터 함몰 형성되어 있고, 상기 스프링지지홈의 바닥면에는 스프링지지기둥이 기립 형성되어 있으며;

상기 축공은 상기 스프링지지기둥을 관통하도록 형성되고, 상기 감응스프링은 상기 스프링지지기둥의 둘레영역에서 상기 스프링지지홈의 바닥면에 지지되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.