KR100929211B1 - 정유량 자동제어장치 - Google Patents

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주식회사 삼양발부종합메이커
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Abstract

난방이 중지된 방에 해당하는 유량만큼 그 세대의 전체 정류량을 감소시켜 난방 중지된 유량에 비례하여 연료비를 절감하고 캐비테이션에 의한 관 소음을 줄인 정유량 자동제어장치가 소개된다.
이 장치는 사용자가 각 방 온도를 설정할 수 있도록 방마다 개별 설치되고, 각 방의 실내온도 측정기능을 겸하는 온도조절부(110); 각 방의 환수파이프(5)에 각각 설치되어 그 환수파이프(5)의 통로를 개별적으로 개폐하는 구동기(120); 상기 환수파이프(5)들의 유량이 한 곳으로 모이는 환수관(7)에 설치되며, 전기적 신호에 의해 상기 환수관(7)의 유량을 변경하는 가변유량밸브(200); 상기 온도조절부(110)의 신호를 입력받아 상기 구동기(120)와 상기 가변유량밸브(200)를 제어하는 제어부(130);를 포함한다.
정유량, 정유량밸브, 캐비테이션, 환수관, 제어부,

Description

정유량 자동제어장치{APPARATUS FOR AUTOMATIC CONTROL OF CONSTANT FLOW}
본 발명은 난방이 중지된 방에 해당하는 유량만큼 그 세대의 전체 정류량을 감소시켜 난방 중지된 유량에 비례하여 연료비를 절감하고 캐비테이션에 의한 관 소음을 줄인 정유량 자동제어장치에 관한 것이다.
공동주택이나 대형건물에 사용되는 난방시스템은, 각 세대에 독립적으로 설치된 보일러와 같은 열원에 의해 유체를 가열한 후 이를 이용하여 난방을 실시하는 개별난방과, 세대 외부에 설치된 외부 열원에 의해 유체를 가열한 후 가열된 유체를 각 세대별로 공급받아 난방을 실시하는 집단난방으로 구별되며, 다시 집단난방은 공동주택 단지 또는 대형건물 내의 중앙 보일러와 같은 열원을 사용하는 중앙난방과, 공동주택 단지 외부의 지역 발전소와 같은 열원을 사용하는 지역난방으로 구별된다.
이러한 난방 시스템은 가열 유체로서 물을 사용하는 것이 일반적이며, 특히 집단난방은 열원으로부터 가열된 온수가 공급되는 중앙공급관으로부터 각 세대별로 분기되는 공급관이 온수공급헤더와, 다수의 온수관로와, 온수환수헤더 및 환수관을 포함하는 세대별 온수분배기 장치를 통해 각 세대별 난방을 실시하고 이후 각 세대 별 환수관들이 다시 중앙환수관으로 집중된 후 열원으로 환수되는 순환시스템을 갖는다.
종래의 온수분배기는 본 출원인의 '등록실용신안 제371794호'에 나타나 있는 바와 같이 온수환수헤더와 연결된 환수관에 정유량밸브가 설치되어 세대별로 전체 정유량을 제한하고 있으며, 그 세대별 전체 정유량은 각 방을 흐르는 환수파이프에서의 유량의 합이 된다.
이때, 각각의 환수파이프에는 구동기가 개별 설치되어 각 방의 설정온도에 따라 그 환수파이프의 통로를 개폐하여 해당 방의 온도를 일정하게 유지하는 기능을 한다.
그러나, 상술한 종래의 온수분배기는 시공할 때 정유량밸브의 전체 정유량이 한번 설정되면 바꿀 수 없도록 셋팅되어 있어서 그 정유량밸브에는 항상 설정된 정유량이 흐르게 되어 있고, 이 때문에 난방이 필요 없는 방이 구동기에 의해 폐쇄되어도 난방 중인 다른 방의 환수파이프를 통해 그 환수파이프에 흐르도록 설정된 양보다 더 많은 유량의 유체(물)가 더 빠른 유속으로 흐르게 되는바[유량(Q) = 단면적×유속(AV) 참고], 이때 난방 중인 환수파이프의 유량은 비록 커졌지만 유속이 빨라서 방과 유체 간에 열교환이 충분히 일어나지 않아 난방 면적이 줄었음에도 오히려 난방비 절감이 되지 않는 문제점이 있고 이는 결국 난방효율의 저하로 이어진다.
특히, 어느 하나 이상의 방이 난방 중지되면 난방 중인 환수파이프에서 유속이 빨라짐에 따라 캐비테이션(공동현상)이 발생되어 유체가 흐를 때 유체가 파이프 내부를 치는 수격현상을 초래하여 소음발생의 원인이 된다.
또한, 종래에는 '등록특허 제635107호'에 소개된 바와 같이 파이프의 캐비테이션 문제를 해소하기 위하여 공급관과 환수관 내의 유체 압력차이에 기초하여 그들의 차압을 일정하게 유지해주는 차압유량조절밸브가 제시된다.
도1은 종래 차압유량조절밸브가 사용된 온수분배기를 나타낸 블록도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 온수분배기는 중앙공급관(1)에서 분기된 공급관(2)과 연결된 온수공급헤더(3)와, 상기 온수공급헤더(3)에서 각 방으로 분기되어 열을 공급하는 다수의 온수관로(4)들과, 상기 온수관로(4)들과 각각 연통되는 환수파이프(5)와, 상기 환수파이프(5)들이 한 곳으로 연결되는 온수환수헤더(6)와, 상기 온수환수헤더(6)와 연결되는 환수관(7)과, 상기 세대별 환수관(7)이 다시 한 곳으로 연결되는 중앙환수관(8)으로 이루어진다.
여기에서, 상기 환수관(7)에는 그 환수관(7)과 공급관(2) 사이의 유체 압력 차이에 의해 작동되는 차압유량조절밸브(10)가 설치되어 어느 하나의 방이 구동기(9)에 의해 폐쇄될 때 다른 방으로 유체 속도가 증가되지 않도록 하고 있다.
그러나, 상기 차압유량조절밸브(10)는 차압을 이용한 기계식 작동이기 때문에 전체 정유량 제어가 능동적이지 않을 뿐만 아니라, 유량조절이 제대로 이루어지지 않는 단점이 있고, 더욱이 차압유량조절밸브를 통해 실질적으로 흐르는 유체의 정유량을 알 수 없어 별도의 정유량밸브를 설치하여야 하는 문제점이 있다.
나아가, 세대의 전체 정유량 제어가 난방 중지된 방에 비례하여 제대로 이루어지지 않기 때문에 하나 이상의 방이 난방 중지된 경우, 처음에 제기하였던 난방 효율의 저하문제나 캐비테이션으로 인한 소음 문제 등이 사라지지 않고 그대로 존재하는 것이 실험결과 밝혀졌다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 세대별 전체 정유량이 각 방의 난방 유무에 맞추어 비례적으로 능동 제어되도록 하여 난방이 수행되지 않는 방이 생기면 그 방을 흐르는 유량만큼 전체 정유량이 감소되도록 함으로써 궁극적으로 난방효율을 높여 난방비를 절감하고 캐비테이션에 의한 소음 문제를 해결함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,
사용자가 각 방 온도를 설정할 수 있도록 방마다 개별 설치되고, 각 방의 실내온도 측정기능을 겸하는 온도조절부;
각 방의 환수파이프에 각각 설치되어 그 환수파이프의 통로를 개별적으로 개폐하는 구동기;
상기 환수파이프들의 유량이 한 곳으로 모이는 환수관에 설치되며, 전기적 신호에 의해 상기 환수관의 유량을 변경하는 가변유량밸브; 및
상기 온도조절부의 신호에 의거 난방이 중지되어야 할 방의 구동기를 제어하여 해당 방의 환수파이프 통로를 폐쇄하고, 그 해당 방의 폐쇄 유량만큼 상기 가변유량밸브의 유량을 감소시키는 제어부;로 이루어지고,
상기 가변유량밸브는, 내부에 입구와 출구가 연통되는 유로가 마련된 바디;
이 바디의 내부에서 상,하단 지지대에 의해 구획되고 상기 바디의 입구 및 출구와 연통되도록 형성된 챔버;
일단이 상기 챔버의 하단 지지대 상에 고정되고, 타단은 챔버 내에 설치되는 탄성부재와 결합된 슬라이더에 고정되며, 상기 챔버를 바디의 입구와 연통되는 제1 유압실과 바디의 출구와 연통되는 제2 유압실로 구획분리되도록 해주는 다이아프램; 및
상기 챔버의 상단 지지대를 따라 이동 가능하게 설치되고, 전기적 신호에 의해 상기 바디의 입구로부터 챔버 쪽으로 통하는 단면적을 조절하는 엑츄에이터;를 포함한다.
상기 엑츄에이터는,
상기 제어부와 전기적으로 연결되어 제어부의 전기신호를 운동력으로 변환하는 구동본체; 이 구동본체로부터 회전 가능하게 설치되고 그 하단에 나사산이 형성된 이동로드; 및 이 이동로드의 나사산에 결합되고, 이동로드의 회전 시에 상기 상단 지지대를 따라 상하로 이동하면서 상기 바디의 입구로부터 챔버 쪽으로 통하는 단면적을 조절하는 유량 차단체;를 포함한다.
상기 엑츄에이터의 또 다른 실시예는,
상기 제어부와 전기적으로 연결되어 제어부의 전기신호를 운동력으로 변환하는 구동본체; 이 구동본체로부터 직선 왕복 운동이 가능하게 설치되고 그 하단에 나사산이 형성된 이동로드; 및 이 이동로드의 나사산에 결합되고, 이동로드의 직선 왕복 운동 시에 상기 상단 지지대를 따라 상하로 이동하면서 상기 바디의 입구로부터 챔버 쪽으로 통하는 단면적을 조절하는 유량 차단체;를 포함한다.
상기 탄성부재는,
상기 슬라이더가 이동 가능하게 장착된 가이드 돌기와 상기 이동로드 사이에 끼움 설치되고, 상기 제1 유압실과 제2 유압실의 압력 차이에 의해 다이아프램이 변형될 때 상기 슬라이더에 의해 탄성 바이어스된다.
상기 구동본체는,
상기 제어부와 전기적으로 연결되어 구동력을 발생시키는 구동모터; 이 구동모터에 의해 발생된 구동력을 상기 이동로드로 전달하는 구동기어; 및 이 구동기어와 연동하여 상기 이동로드의 변위량을 감지하고, 감지된 변위량을 상기 제어부로 피드백하는 가변저항기로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 난방이 중지되는 방이 생기면 그 방에 해당하는 유량만큼 세대의 전체 정유량이 자동으로 감소되므로, 난방 수행중인 다른 방으로 정해진 유량보다 많은 과유량이 흐르는 것이 방지되므로, 결국 난방비가 절감되는 것은 물론 캐비테이션에 의한 소음이 사라지게 된다.
본 발명은 발명자가 2008년 4월 29일에 출원하였던 특허출원 제2008-37729호에 개시된 "정유량 자동제어장치"에 또 다른 가변유량밸브를 적용한 형태를 제안한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어관계를 나타낸 구성도이고, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 사용된 가변유량밸브의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 사용된 가변유량밸브의 구조를 나타낸 단면도이고, 도5는 본 발명에 사용되는 구동본체의 구조를 나타낸 단면도이다.
먼저, 도2에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 온도조절부(110), 구동기(120), 가변유량밸브(200), 제어부(130)를 포함하여 이루어진다.
각 세대는 도2에 도시된 바와 같이 그 크기가 서로 다른 여러 개의 방(제1방, 제2방, 제3항, ... 제n방)으로 이루어질 수 있는데, 편의상 제1방이 가장 크고 제n방으로 갈수록 작아진다고 가정하면 그 각각의 방을 난방하기 위한 필요 유량도 방 면적에 비례하게 된다.
각 세대별로 온수를 공급하기 위한 공급관(2)은 온수공급헤더(3)와 연결되고, 상기 온수공급헤더(3)에서 각 방별로 분기되는 온수관로를 통해 온수가 흐르면서 각 방을 개별 난방하게 된다.
방들과 열교환이 끝난 온수는 각각의 온수관로에 연결된 환수파이프(5)를 통해 온수환수헤더(6)에 다시 모이게 되고, 상기 온수환수헤더(6)에 연결된 환수관(7)을 통해 도시되지 않는 중앙환수관으로 환수된다.
본 발명은 이와 같은 난방 구조를 갖는 세대에서 어느 하나 이상의 방이 난 방 중지되면, 실질적으로 난방 중지된 방의 유량에 해당하는 만큼 전체적인 정유량 또한 감소되도록 함으로써 난방비를 절감하고, 난방 수행 중인 다른 방으로 원래 설정되어 있는 유량보다 많은 유량이 가해지는 것을 방지하여 난방 수행 중인 환수파이프의 유속증가를 방지함으로써 캐비테이션에 의한 소음 발생을 억제하고자 하는 것이다.
상기 온도조절부(110)는 사용자가 각 방의 온도를 개별적으로 설정할 수 있도록 방마다 개별 설치되는데, 상기 온도조절부(110)는 사용자가 원하는 온도 설정 뿐만 아니라 각 방의 실내온도를 측정할 수 있다.
상기 온도조절부(110)는 공기온도감지센서가 내장되어 있고 버튼이나 조절노브를 회전시켜 사용자가 원하는 온도를 설정할 수 있도록 되어 있는바, 상기 온도조절부(110)는 일반적으로 널리 알려진 공지기술에 해당하므로 더 이상의 설명은 생략한다.
상기 구동기(120)는 각 방의 환수파이프(5)에 각각 설치되어 그 환수파이프(5)의 통로를 개별적으로 개폐하는 구성으로서, 상기 구동기(120)가 상기 환수파이프(5)를 개방하면 그 해당 방에 온수가 흐를 수 있기 때문에 난방이 가능하고, 상기 구동기(120)가 상기 환수파이프(5)를 폐쇄하면 해당 방에 온수가 흐르지 못하기 때문에 난방이 중지된다.
상기 구동기(120)는 외부의 전기적 신호에 의해 작동하는 것으로, 그 전기적 신호를 받아 상기 환수파이프(5) 내부에 있는 밸브를 동작시킴으로써 상기 환수파이프(5)의 통로가 개폐된다.
또한, 상기 가변유량밸브(200)는 분기된 상기 환수파이프(5)의 유량이 한 곳으로 모이는 환수관(7)에 설치되는 것으로, 상기 가변유량밸브(200)에서 세대의 전체 정유량이 제한되며, 전기적 신호에 의해 상기 환수관(7)의 유량을 조절한다.
상기 가변유량밸브(200)에 전기적 신호가 가해지면 상기 환수관(7)의 유량 단면적을 조절하여 그 환수관(7)을 지나는 유량이 변경되도록 하는데, 상기 가변유량밸브(200)의 바람직한 구조가 도3에 자세하게 도시된다.
도3에 도시된 바와 같이, 상기 가변유량밸브(200)는 크게 바디(210), 챔버(220), 다이아프램(230)) 및 액츄에이터(250)를 포함하여 이루어진다.
상기 바디(210)의 내부 일측에는 환수되는 유체가 들어오는 입구(211)가 형성되고 타측에는 그 유체가 나가는 출구(212)가 형성되는바, 이와 같이 상기 바디(210)에는 상기 입구(211)와 출구(212)가 연통되는 유로가 내부에 마련된다.
상기 챔버(220)는 상기 바디(210)의 내부 일측에 형성되는 소정의 공간으로서, 바디(210)의 내부에 장착된 원통형의 상,하단 지지대(221,222)에 의해 구획되고 바디의 입구(211) 및 출구(212)와 연통되도록 형성된다. 상기 상, 하단 지지대(221,222)는 하나의 원통형 부품으로 바디(210)의 내부에 장착될 수도 있고, 바디의 일부분으로서 연장 형성될 수도 있다.
상기 챔버(220)는 바디(2100의 하부에 설치된 다이아프램(230)에 의해 제1 유압실(224)과 제2 유압실(225)로 구획분리되고, 상기 제1 유압실(224)에는 상기 바디(210)의 입구(211)으로부터 연결된 유압통로(223)에 의해 입구(211)측 유압이 가해지도록 구성되고, 상기 제2 유압실(225)은 상기 다이아프램(230)의 변형에 의 해 상기 출구(212) 쪽으로 통하는 단면적이 증감됨에 따라 내부의 유압이 변화되도록 구성된다.
상기 다이아프램(230)은 일단이 상기 챔버(220)의 하단 지지대(222) 상에 고정되고, 타단은 챔버(220) 내에 설치되는 탄성부재(245)와 결합된 슬라이더(240)에 고정된다. 그 결과, 상기 챔버(220)는 바디(210)의 입구(211)와 연통되는 제1 유압실(224)과 바디(210)의 출구(212)와 연통되는 제2 유압실(225)로 구획분리된다.
상기 다이아프램(230)의 장착 형태를 보다 상세히 설명하면, 다이아프램(230)의 일단은 상기 챔버(220)의 하단 지지대(222) 상에 설치되어 제1 유압실(224)과 제2 유압실(225)의 유압 변화에도 움직이지 않도록 고정된다. 한편, 다이아프램(230)의 타단은 상기 슬라이더(240)에 고정되고, 이 슬라이더(240)는 챔버(220)의 바닥부로부터 돌출 형성된 가이드 돌기(213)에 끼워져 제1 유압실(224)과 제2 유압실(225)의 유압 변화에 따라 상하로 이동되도록 장착된다.
상기 가이드 돌기(213)와 후술하는 이동로드(252) 사이에는 코일 스프링과 같은 탄성부재(245)가 끼움 설치된다. 이 탄성부재(245)가 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 가이드 돌기(213)의 상단과 이동로드(252)의 하단에는 각각 끼움턱(214)(254)이 형성된다.
상기 탄성부재(245)는 상기 슬라이더(240)가 제1 유압실(224)가 제2 유압실(225)의 유압 변화에 의해 가이드 돌기(213)를 따라 이동할 때 탄성 바이어스되도록 장착된다. 상기 제1 유압실(224)과 제2 유압실(225)이 서로 동일한 압력 상태가 되면 상기 탄성부재(245)가 상기 슬라이더(240)를 도3에서 실선으로 표시된 바 와 같이 초기 위치로 복원시켜 준다.
상기 바디(210)에 일정 유압의 유체가 들어오다가 어느 순간 이보다 높은 고압의 유체가 들어오면 입구(211) 측의 유압은 출구(212)의 유압보다 높게 되고, 이에 따라 입구(211)와 연통된 제1 유압실(224)의 압력(P1)이 출구(212)와 연통된 제2유압실(225)의 압력(P2)보다 높게 된다. 이러한 압력의 차이로 인해 상기 제1 유압실(224)의 압력이 상기 제2 유압실(225) 쪽으로 작용해 도3에서 점선으로 나타낸 바와 같이 상기 다이아프램(230)과 결합된 슬라이더(240)가 상기 제2 유압실(225) 쪽으로 상승함과 동시에 다이아프램(230) 자체도 제2 유압실(225) 쪽으로 부풀어 오르는 변형이 일어나게 된다. 그 결과, 상기 제2 유압실(225)과 출구(212)가 연통되는 통로의 단면적(d2)이 축소된다.
상기 제2 유압실(225)에서 출구(212) 쪽으로 통하는 단면적(d2)이 축소되면 상기 제2 유압실(225)의 유압이 점차 상승하여 마침내 제1 유압실(224)의 유압과 동일하게 되고, 제1 유압실(224) 및 제2 유압실(225)의 압력이 평형상태(P1 = P2)에 이르게 되면 상기 슬라이더(240)는 탄성부재(245)에 의해 초기 위치로 복원된다.
이와 같이 상기 챔버(220), 다이아프램(230) 및 슬라이더(240)의 구성은 입구(211)측과 출구(212)측의 유압이 항상 동일하게 유지될 수 있도록 하는 구성으로, 이렇게 압력을 동일하게 유지시키는 이유는 입구(211)측과 출구(212)측의 압력이 동일해야 그 입구(211)측에서 출구(212)측으로 통하는 유량의 단면적을 조절하 여 원하는 유량으로 정확하게 제어할 수 있기 때문이다.
한편, 위와 같은 구성에 의하여 입구(211)측과 출구(212)측의 유압이 동일한 상태로 유지되면 상기 액츄에이터(250)에 의하여 상기 챔버(220)를 지나는 유량이 조절된다.
상기 액츄에이터(250)는 바디(210)의 상부에 설치되어, 전기적 신호에 의해 상기 입구(211)에서 챔버(220) 쪽으로 통하는 단면적을 조절함으로써 실질적인 유량을 조절하는 구성인데, 상기 액츄에이터(250)가 상기 입구(211)측에서 챔버(220)로 통하는 단면적(d1)을 실질적으로 조절함으로써 유량 제어가 가능해진다.
상기 액츄에이터(250)는 크게 구동본체(251), 이동로드(252) 및 유량 차단체(255)를 포함하여 이루어지는데, 상기 구동본체(251)는 후술할 제어부(130)와 전기적으로 연결되어 상기 제어부(130)로부터 전기신호를 받으면 이것을 운동력으로 변환하게 된다.
상기 엑츄에이터(250)에 있어서 상기 이동로드(252)와 유량 차단체(255)의 작동은 2가지 방식으로 실현될 수 있는 바, 도 3 및 도 4를 참조로 각각의 실시예를 간단히 설명한다.
제1 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 구동본체(251)로부터 회전 가능하게 설치되고 그 하단에 나사산(253)이 형성된 이동로드(252)와, 이 이동로드(252)의 나사산(253)에 결합되고, 이동로드(252)의 회전 시에 상기 챔버(220)의 상단 지지대(221)를 따라 상하로 이동하면서 상기 바디(210)의 입구(211)로부터 챔 버(220) 쪽으로 통하는 단면적(d1)을 조절하는 유량 차단체(255)로 구성된다.
이에 따르면, 상기 이동로드(252)는 제자리에서 양 방향으로 회전 운동만 하고, 상기 유량 차단체(255)가 이동로드(252)의 나사산을 따라 상하로 회전 이동하면서 단면적을 조절하게 된다. 이 때, 이동로드(252)는 상하로 이동하지 않기 때문에 그 하단에 끼움 설치된 탄성부재(245)를 탄성 바이어스시키지 아니한다.
제2 실시예는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 구동본체(251)로부터 직선 왕복 운동이 가능하게 설치되고 그 하단에 나사산(253)이 형성된 이동로드(252)와, 이 이동로드(252)의 나사산(253)에 결합되고, 이동로드(252)의 직선 왕복 운동 시에 상기 챔버(220)의 상단 지지대(221)를 따라 상하로 직선 이동하면서 상기 바디(210)의 입구(211)로부터 챔버(220) 쪽으로 통하는 단면적(d1)을 조절하는 유량 차단체(255)로 구성된다.
이에 따르면, 상기 이동로드(252)가 상하로 직선 왕복 운동함에 따라 그 하단에 끼움 설치된 탄성부재(245)가 서서히 탄성 바이어스되면서 단면적의 변화가 보다 균일하고 원활하게 이루어지도록 해준다.
한편, 도5에는 구동본체(251)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다.
상기 구동본체(251)는 상기 제어부(130)와 전기적으로 연결되어 구동력을 발생시키는 구동모터(256); 이 구동모터(256)에 의해 발생된 구동력을 상기 이동로드(252)로 전달하는 구동기어(258); 및 이 구동기어(258)와 연동하여 상기 이동로드(252)의 변위량을 감지하고, 감지된 변위량을 상기 제어부(130)로 피드백하는 가 변저항기(261)로 구성된다.
상기 제어부(130)는 구동본체(251)의 구동모터(256)와 전기적으로 연결되어 상기 구동모터(256)를 작동시키는데, 상기 구동모터(256)는 감속기어(257)를 통해 구동기어(258)에 회전력을 가한다.
상기 구동기어(258)는 도5에 도시되지는 않았지만 상기 이동로드(252)에 동력전달 가능하도록 연결되어 이동로드(252)가 회전 또는 직선 왕복 운동을 하도록 외력을 제공한다. 직선 왕복 운동은 구동기어(258)에 간단한 캠 구조를 추가로 설치하여 간단히 구현될 수 있는 바, 상세한 내용은 생략하기로 한다.
이때, 상기 회전 또는 직선 왕복 운동하는 이동로드(252)의 위치에 대한 정보를 상기 제어부(130)가 입력받아야 상기 입구(211) 측에서 출구(212) 측으로 통과하는 유량을 제어부(130)가 알 수 있기 때문에, 상기 구동기어(258)는 연결기어(259)를 통해 센서기어(260)와 동력 연결된다.
따라서, 상기 구동기어(258)가 회전되면 상기 센서기어(260)가 연동하여 회전되는데, 상기 센서기어(260)에는 일반적으로 알려져 있는 가변저항기(261)가 내장되어 있고, 상기 가변저항기(261)의 출력값은 상기 제어부(130)로 입력되기 때문에, 상기 제어부(130)는 상기 가변저항기(261)의 출력값을 실시간으로 입력받아 상기 구동기어(258)의 회전량, 즉 상기 이동로드(252)의 위치를 알 수 있게 된다.
상기 구동기어(258)는 1회 이상 회전될 수 있지만, 상기 센서기어(260)는 가변저항기(261)와 접촉된 상태로 회전되어야 하기 때문에 회전수가 1회 미만으로 제한되는바, 이러한 원리를 고려하여 상기 구동기어(258)와 상기 센서기어(260)간에 적정한 기어비가 설정되는 것이 바람직하다. 참고로, 본 발명에서는 상기 센서기어(260)의 회전각이 270도 이하로 제한되며 그 회전각도 범위내에 가변저항기(261)가 설치되며, 상기 제어부(130)에는 상기 구동기어(258)의 회전수와 챔버(220)의 직경 등, 각종 파라미터가 입력되어 있어서 상기 이동로드(252)의 작동거리를 알면 유량의 추정이 가능하다.
이와 같이, 상기 이동로드(252)는 상기 구동본체(251)로부터 연장되어 바디(210)의 내부에 삽입된 상태에서 구동본체(251)로부터 힘을 제공받아 챔버(220) 쪽으로 들어가는 단면적(d1)을 조절하게 되고, 이에 따라 통과하는 유량이 제어된다.
이때, 이동로드(252)에 의한 유량 차단체(255)의 최대 이동거리는 상기 입구(211)측에서 챔버(220) 쪽으로 통과하는 단면적(d1)을 완전히 차단하여 통과유량이 "0"이 될 수 있도록 해주는 거리로 설정된다.
한편, 제어부(130)는 도2에 나타낸 바와 같이 상기 온도조절부(110)의 신호를 입력받아 그 신호에 근거하여 상기 구동기(120)와 상기 가변유량밸브(200)를 제어하는 구성이다.
상기 온도조절부(110)는 앞에서 설명한 바와 같이 사용자가 원하는 난방온도를 설정할 수 있을 뿐만 아니라 현재 실내온도를 측정할 수 있기 때문에, 상기 온도조절부(110)에서 사용자가 설정한 설정온도와 온도조절부(110)가 감지한 현재온도는 모두 상기 제어부(130)로 입력된다.
상기 제어부(130)는 입력받은 설정온도와 현재온도를 비교하여 현재온도가 설정온도보다 낮은 경우에 난방을 수행하여야 하므로, 상기 구동기(120)에 온(on) 신호를 주어 해당 환수파이프(5)가 개방되도록 한다.
이때, 어느 하나의 방의 설정온도가 현재온도와 동일해져서 난방이 중지되어야 할 경우, 상기 제어부(130)는 그 해당 방의 구동기(120)에 오프(off) 신호를 주어 그 방의 환수파이프(5)가 폐쇄되도록 한다.
이때, 상기 제어부(130)는 해당 방의 폐쇄 유량만큼 상기 가변유량밸브(200)의 유량을 감소시켜, 상기 가변유량밸브(200)를 통과하는 세대별 전체 정유량이 난방 중인 각 방의 유량의 합과 동일해지도록 한다.
상기 제어부(130)가 상기 가변유량밸브(200)에 보내는 제어신호는 가변유량밸브(200)의 액츄에이터(250) 중에서도 구동본체(251)로 보내져, 상기 이동로드(252)의 작동을 조절하는데, 상기 제어부(130)에는 상기 이동로드(252)의 작동거리, 챔버(220)의 직경 등, 각종 파라미터가 입력되어 있어서 상기 이동로드(252)의 작동에 따른 유량의 변화를 계산할 수 있게 된다.
만약, 하나의 방에서만 난방이 수행되면 상기 제어부(130)는 난방이 수행되는 방의 환수파이프(5)만을 개방하고 다른 나머지 방(난방 중지된 방)들의 환수파이프(5)는 폐쇄하며, 상기 가변유량밸브(200)에 난방이 수행되는 방의 유량과 동일한 유량만 흐를 수 있도록 제어한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상 의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.
도1은 종래 차압유량조절밸브가 사용된 온수분배기를 나타낸 블록도,
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어관계를 나타낸 구성도,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 사용된 가변유량밸브의 구조를 나타낸 단면도,
도4는 본 발명의 제2 실시예에 사용된 가변유량밸브의 구조를 나타낸 단면도,
도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동본체를 나타낸 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 온도조절부 120 : 구동기
130 : 제어부 200 : 가변유량밸브
210 : 바디 211 : 입구
212 : 출구 220 : 챔버
221 : 상단 지지대 222 : 하단 지지대
223 : 유압통로 224 : 제1 유압실
225 : 제2 유압실 230 : 다이아프램
240 : 슬라이더 250 : 액츄에이터
251 : 구동본체 252 : 이동로드

Claims (5)

  1. 사용자가 각 방 온도를 설정할 수 있도록 방마다 개별 설치되고, 각 방의 실내온도 측정기능을 겸하는 온도조절부(110);
    각 방의 환수파이프(5)에 각각 설치되어 그 환수파이프(5)의 통로를 개별적으로 개폐하는 구동기(120);
    상기 환수파이프(5)들의 유량이 한 곳으로 모이는 환수관(7)에 설치되며, 전기적 신호에 의해 상기 환수관(7)의 유량을 변경하는 가변유량밸브(200); 및
    상기 온도조절부(110)의 신호에 의거 난방이 중지되어야 할 방의 구동기(120)를 제어하여 해당 방의 환수파이프(5) 통로를 폐쇄하고, 그 해당 방의 폐쇄 유량만큼 상기 가변유량밸브(200)의 유량을 감소시키는 제어부(130);로 이루어지고,
    상기 가변유량밸브(200)는,
    내부에 입구(211)와 출구(212)가 연통되는 유로가 마련된 바디(210);
    이 바디(210)의 내부에서 상,하단 지지대(221,222)에 의해 구획되고 상기 바디의 입구(211) 및 출구(212)와 연통되도록 형성된 챔버(220);
    일단이 상기 챔버(220)의 하단 지지대(222) 상에 고정되고, 타단은 챔버(220) 내에 설치되는 탄성부재(245)와 결합된 슬라이더(240)에 고정되며, 상기 챔버(220)를 바디(210)의 입구(211)와 연통되는 제1 유압실(224)과 바디(210)의 출구(212)와 연통되는 제2 유압실(225)로 구획분리되도록 해주는 다이아프램(230); 및
    상기 챔버(220)의 상단 지지대(221)를 따라 이동 가능하게 설치되고, 전기적 신호에 의해 상기 바디(210)의 입구(211)로부터 챔버(220) 쪽으로 통하는 단면적을 조절하는 엑츄에이터(250);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정유량 자동제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 엑츄에이터(250)는,
    상기 제어부(130)와 전기적으로 연결되어 제어부(130)의 전기신호를 운동력으로 변환하는 구동본체(251);
    이 구동본체(251)로부터 회전 가능하게 설치되고 그 하단에 나사산(253)이 형성된 이동로드(252); 및
    이 이동로드(252)의 나사산(253)에 결합되고, 이동로드(252)의 회전 시에 상기 상단 지지대(221)를 따라 상하로 이동하면서 상기 바디(210)의 입구(211)로부터 챔버(220) 쪽으로 통하는 단면적을 조절하는 유량 차단체(255);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정유량 자동제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 엑츄에이터(250)는,
    상기 제어부(130)와 전기적으로 연결되어 제어부(130)의 전기신호를 운동력으로 변환하는 구동본체(251);
    이 구동본체(251)로부터 직선 왕복 운동이 가능하게 설치되고 그 하단에 나사산(253)이 형성된 이동로드(252); 및
    이 이동로드(252)의 나사산(253)에 결합되고, 이동로드(252)의 직선 왕복 운동 시에 상기 상단 지지대(221)를 따라 상하로 이동하면서 상기 바디(210)의 입구(211)로부터 챔버(220) 쪽으로 통하는 단면적을 조절하는 유량 차단체(255);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정유량 자동제어장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 탄성부재(245)는,
    상기 슬라이더(240)가 이동 가능하게 장착된 가이드 돌기(213)와 상기 이동로드(252) 사이에 끼움 설치되고,
    상기 제1 유압실(224)과 제2 유압실(225)의 압력 차이에 의해 다이아프램(230)이 변형될 때 상기 슬라이더(240)에 의해 탄성 바이어스되는 것을 특징으로 하는 정유량 자동제어장치.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 구동본체(251)는,
    상기 제어부(130)와 전기적으로 연결되어 구동력을 발생시키는 구동모터(256);
    이 구동모터(256)에 의해 발생된 구동력을 상기 이동로드(252)로 전달하는 구동기어(258); 및
    이 구동기어(258)와 연동하여 상기 이동로드(252)의 변위량을 감지하고, 감지된 변위량을 상기 제어부(130)로 피드백하는 가변저항기(261)로 이루어진 것을 특징으로 하는 정유량 자동제어장치.
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