KR100937884B1 - An automatically flow control valve according to water temperature - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관로에 흐르는 유체의 유량을 온도에 따라 조절하는 기능을 갖는 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관로를 흐르는 유체의 온도에 따른 형상기억스프링의 형상기억효과에 의한 형상회복력과 이와 연동하여 동작하는 복귀스프링의 팽창력에 의해 자동으로 유로를 차단 또는 개방되게 하여 유량을 수온에 따라 자동으로 조절하는 유량조절밸브로서, 원통형으로 내주면 가운데부분에 밸브시트가 돌출형성되고 일측에는 유입구가 형성되며 타측에는 배출구가 형성된 밸브몸체가 구비되고, 상기 밸브몸체는 내측 가운데부분에 봉형상의 밸브스템이 길이방향으로 삽입설치되며 상기 밸브스템은 밸브시트를 기준으로 일측에는 타측면에 방사상으로 다수개의 유입홈이 형성된 푸쉬디스크와 복귀스프링이 끼워지고 타측에는 제1,2밸브디스크와 형상기억스프링이 끼워져 축방향으로 이동되면서 유로를 개폐하되, 상기 제1밸브디스크는 이단원통형으로 디스크원통과 상기 디스크원통보다 작은 외경의 삽입원통으로 되어 있고, 상기 삽입원통은 내경이 밸브스템의 외경보다 커 삽입원통과 밸브스템사이에 미세유출공간부가 형성되며 일측끝단은 푸쉬디스크와 맞닿고 타측에는 방사상으로 다수개의 미세유출공이 천공되어 있으며, 상기 제2밸브디스크는 삽입원통의 외주면에 끼워져 미세유출공이 천공된 부분을 가린 상태로 일측면이 밸브시트의 타측면에 맞닿게 되어 있어 상기 배출구측 난방수의 수온저하로 형상기억스프링이 점차 탄성을 잃어 복귀스프링에 의해 푸쉬디스크가 제1밸브디스크를 밀면 제2밸브디스크와 디스크원통 사이가 이격되어 미세유로가 형성되고 유입구측의 난방수가 상기 유입홈과 미세유출공간부와 미세유출공을 통해 미세유로로 배출되면서 유입구측과 배출구측의 수압이 같아지고 계속적으로 팽창되는 복귀스프링에 의해 푸쉬디스크가 제2밸브디스크를 밀어 유로가 완전 개방되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동유량조절밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a valve having a function of adjusting the flow rate of the fluid flowing in the pipeline according to the temperature, and more particularly, in conjunction with the shape recovery force by the shape memory effect of the shape memory spring according to the temperature of the fluid flowing through the pipeline It is a flow control valve that automatically regulates the flow rate according to the water temperature by automatically blocking or opening the flow path by the expansion force of the operating return spring.A cylindrically shaped valve seat protrudes from the inner circumference and an inlet is formed on one side. A valve body having a discharge port is formed at a side thereof, and the valve body has a rod-shaped valve stem inserted in a longitudinal direction at an inner center portion thereof, and the valve stem has a plurality of inflow grooves radially at the other side on one side of the valve seat. The formed push disk and return spring are fitted, and the other side of the first and second valve disks A shape memory spring is inserted and moved in the axial direction to open and close the flow path, wherein the first valve disc is a two-stage cylinder type and has an insertion cylinder having an outer diameter smaller than that of the disk cylinder and the insertion cylinder has an inner diameter of the outer diameter of the valve stem. The larger discharge space is formed between the insertion cylinder and the valve stem, one end is in contact with the push disk, and the other side is drilled with a plurality of micro discharge holes radially, and the second valve disc is inserted into the outer circumferential surface of the insertion cylinder to allow fine discharge. One side is in contact with the other side of the valve seat in a state in which the ball is perforated, and the shape memory spring gradually loses elasticity due to the decrease in water temperature of the heating water at the outlet side. When pushed, the second valve disc and the disc cylinder are separated from each other to form a fine flow path, and the heating water on the inlet side The push disk pushes the second valve disk by the return spring which is discharged into the micro channel through the air inlet groove, the micro outlet space, and the micro outlet hole, and the water pressure at the inlet side and the outlet side is the same and continuously expands, so the flow path is completely opened. It relates to an automatic flow rate control valve, characterized in that.
밸브몸체, 밸브스템, 제1밸브디스크, 제2밸브디스크, 복귀스프링, 형상기억스프링, 푸쉬디스크Valve body, valve stem, first valve disc, second valve disc, return spring, shape memory spring, push disc
Description
본 발명은 난방수 수온을 감지하여 온도에 따라 유량을 조절하는 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난방수 온도에 따른 형상기억스프링의 형상기억효과에 의한 형상회복력과 이와 연동하여 동작하는 복귀스프링의 팽창력을 이용하여 수온에 따라 밸브를 개폐하여 자동으로 난방수의 유량을 조절해 실내난방 온도를 조절하는 수온감지식 난방기술에 관한 것이며, 또한 유입구와 배출구의 난방수 수압에 의한 오동작 방지뿐만 아니라 난방수의 흐름방향과 동일한 방향으로 유로가 개폐되므로 찌꺼기가 쌓이지 않기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있도록 하는 자동유량조절밸브에 관한 것이다.
형상기억합금(Shape Memory Alloy; 이하 SMA라 함)의 형상기억효과(Shape Memory Effect)란 임계온도보다 고온에서 급냉하여 저온상을 형성시키고 이것을 변형한 다음 또다시 가열할 때 그 임계온도를 넘으면 역변태가 일어나고 동시에 형상도 회복하는 현상을 말하며, 형상기억합금(SMA)의 이러한 현상을 이용해 특정한 온도에서 형상기억스프링의 형상을 만들고 열처리해서 그 형상을 기억시킨 다음 복귀스프링과 함께 동일 축 선상에 설치하여 난방수가 실내로 유입되어 환수부에 도달했을 때 난방수의 온도가 형상기억스프링의 특정 열처리 온도와 같아지게 되면 형상기억스프링의 형상기억효과에 의한 형상회복력으로 복귀스프링를 밀어내고 유로를 차단시키게 되며, 유입된 난방수가 난방을 하면서 온도가 낮아지고 그로인해 형상기억스프링이 탄성력 잃게 되면 수축되어 있던 복귀스프링이 팽창하면서 다시 유로를 개방시켜 뜨거운 난방수를 흐르게 한다.
이처럼 난방수 유로의 환수부에 설치되어 난방수의 온도가 높아지면 밸브가 닫혀 난방수의 흐름을 차단하고 온도가 내려가면 밸브를 다시 열어 난방수가 흐르도록 하는, 즉 난방수의 온도에 따라 유량을 조절하여 실내 난방 온도를 자동적으로 조절할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to a valve for sensing a heating water temperature and adjusting a flow rate according to a temperature, and more particularly, a shape recovery force due to a shape memory effect of a shape memory spring according to a heating water temperature and a return spring operating in conjunction with the shape. The present invention relates to a water-sensing heating technology that adjusts the indoor heating temperature by automatically opening and closing a valve according to the water temperature by using the expansion force, and also controls the heating temperature of the inlet and outlet. Since the flow path is opened and closed in the same direction as the flow direction of water relates to an automatic flow rate control valve that can be used semi-permanently because no residue is accumulated.
The Shape Memory Effect of Shape Memory Alloy (SMA) is rapidly cooled at a higher temperature than the critical temperature to form a low temperature phase, and when it is deformed and then heated again, the shape memory effect is reversed. It is a phenomenon in which transformation occurs and at the same time, the shape is recovered. Using this phenomenon of the shape memory alloy (SMA), the shape memory spring is formed at a specific temperature, heat treated, the shape is memorized, and installed along the return axis with the return spring. When the heating water flows into the room and reaches the return part, when the temperature of the heating water becomes equal to the specific heat treatment temperature of the shape memory spring, the return spring is pushed out by the shape recovery force by the shape memory effect of the shape memory spring and the flow path is blocked. , The heating water flows down and the shape memory spring loses its elasticity. Side while the return spring that is contracted to expanded again open the flow path to flow a hot can heated.
When the heating water is heated, the valve closes to shut off the flow of heating water, and when the temperature decreases, the valve is opened again to allow the heating water to flow, that is, the flow rate according to the temperature of the heating water. By adjusting the room heating temperature automatically.
일반적으로 밸브를 이용하여 실내온도를 조절하는 난방방법으로는 기온감지식과 수온감지식이 있다. 기온감지식은 난방수가 순환되면서 방바닥을 덥히면 실내온도가 상승하여 실내온도감지기에 의해 보일러 또는 작동밸브를 ON/OFF하며 실내온도를 조절하는 방식이다.In general, the heating method for controlling the room temperature using a valve is a temperature sensing and water temperature sensing. The temperature sensing formula is a method of controlling the room temperature by turning on / off the boiler or operation valve by the room temperature sensor as the room temperature rises as the heating water is heated.
이러한 방식은 고온의 난방수가 배관을 타고 이동하면서 방바닥으로 열이 전도되어 바닥온도가 상승되고 다시 실내공기와 열 교환이 진행되어 방안의 온도가 상승하면 방바닥으로부터 약 1.2m높이의 벽면에 있는 실내온도 조절기의 센서가 실내공기온도를 감지하는데 적정온도에 도달하면 개별난방의 경우에는 보일러를 정지시키고 중앙난방 및 지역난방의 경우는 캐필러리튜브나 전원에 의해 ON/OFF되거나 비례적으로 개폐되는 방식을 이용하여 분배기에 설치된 작동밸브를 닫아 열원의 공급을 차단하였다가 다시 온도가 하강하면 보일러를 재가동하거나 작동밸브를 열어 난방수가 순환하며 온도를 조절한다.In this method, the hot water moves through the pipes and conducts heat to the floor, increasing the floor temperature and exchanging heat with the room air again. As the room temperature rises, the room temperature on the wall about 1.2m from the floor. The sensor of the controller detects the indoor air temperature and when the proper temperature is reached, the boiler is stopped in case of individual heating and in the case of central heating and district heating, it is turned on / off or proportionally opened or closed by capillary tube or power. Close the operation valve installed in the distributor to shut off the supply of heat source and when the temperature drops again, restart the boiler or open the operation valve to circulate the heating water and adjust the temperature.
그런데 이러한 기온감지식 밸브는 실내온도가 상승하여 밸브를 차단하게 될 때까지 방바닥의 배관에 고온의 난방수가 순환되며 통과하고 있기 때문에 비경제적이며 설치 시 전선이나 캐필러리 튜브를 매설해야 하고, 수시로 온도를 조절해야 하는 사용상의 불편함이 있다.However, such a temperature-sensing valve is uneconomical because high-temperature heating water circulates and passes through the piping of the room until the room temperature rises to shut off the valve, and wires or capillary tubes must be buried at installation. There is an inconvenience in using the temperature control.
다음으로 수온감지식 밸브는 난방수가 방바닥을 순환하고 환수부에 도달하면 환수부에 설치된 수온감지식 밸브가 난방수의 온도에 따라 자동으로 유량을 비례조절하며 난방온도를 조절하는 방식이다.Next, when the heating water circulates the floor and reaches the return part, the water temperature detection valve automatically adjusts the flow rate and adjusts the heating temperature according to the temperature of the heating water.
이런 수온감지식 밸브는 방바닥과 난방수가 열 교환이 빠르게 이루어 질 수가 없기 때문에 열 교환을 위한 체류시간을 주는데 목적이 있고 불필요한 흐름을 차단하여 노출된 난방배관들의 열손실을 방지할 수 있게 된다.This water temperature sensing valve is intended to give a residence time for heat exchange because the floor and the heating water can not be heat exchanged quickly, it is possible to block the unnecessary flow to prevent heat loss of the exposed heating pipes.
특히 이러한 방식은 실내온도와는 전혀 상관없이 통과되는 난방수를 온도에 따라 형상기억스프링이 힘과 길이의 변화를 신속하고 정확하게 유로를 개폐하는 디스크에 비례적으로 전달하여 유량을 줄이고 유속을 늦추어 보다 짧은 시간에 적은 열량으로 난방온도를 올릴 수 있도록 하기 때문에 특성상 열량에 관계없이 난방수 사용량에 의해 요금을 부과하는 지역난방이나 중앙집중형 같은 난방방식들의 난방비를 절약할 수 있게 되는 것이다.In particular, this method reduces the flow rate and slows down the flow rate by transferring the heating water, regardless of the room temperature, to the disk that the shape memory spring changes the force and length quickly and accurately according to the temperature. Since heating temperature can be raised with a small amount of heat in a short time, it is possible to save the heating cost of heating methods such as district heating or centralized type, which charges by the amount of heating water regardless of the amount of heat.
결과적으로 보일러의 가동시간과 가동횟수를 줄여 불필요한 열원의 낭비를 막아 사용연료를 절감하게 한다. 또한 여러 개의 방을 동시에 사용할 경우에 먼저 설정온도에 도달한 방이 먼저 차단되므로 나머지의 방으로 압력이 상승하여 급속난방과 난방 균형을 할 수가 있는 이점이 생긴다. 이러한 수온감지방식 밸브의 유로를 개폐하는 구동방법이 여러 가지가 있지만 본 발명에 적용된 방법은 SMA의 형상기억효과와 압력상쇄방식이다.As a result, the operating time and the number of operating hours of the boiler are reduced to prevent unnecessary waste of heat source, thereby reducing the fuel used. In addition, when several rooms are used at the same time, the room that reaches the set temperature is blocked first, so that the pressure rises to the remaining room, thereby providing a quick heating and heating balance. There are various driving methods for opening and closing the flow path of the water temperature sensing valve, but the method applied to the present invention is a shape memory effect of the SMA and a pressure canceling method.
압력상쇄방식이란 유입구로 흘러들어온 난방수의 유로를 밸브가 차단하게 되면 유입구 전면에 전압이 작용하게 되고 이 압력을 복귀스프링이 팽창하면서 밸브디스크를 밀어 유로를 형성하려면 팽창력을 크게 만들어야만 동작을 하게 된다. 그래서 최초에 적은 힘으로 미세한 유로를 형성하고 유입구와 배출구의 압력이 상쇄하고 나면 전체 디스크를 열 수 있도록 하였다.The pressure canceling method means that when the valve shuts off the flow path of the heating water flowing into the inlet, the voltage is applied to the front of the inlet, and the return spring expands and the expansion of the return pressure causes the valve disk to push the valve disk to make the expansion force large. do. So at first, a small flow path was formed with a small force, and the pressure of the inlet and outlet was canceled so that the entire disk could be opened.
두개의 유로에 개폐부를 두고 처음에 제1밸브디스크를 복귀스프링이 적은 팽창력으로 열어 유입구와 배출구의 압력이 평형을 이루게 한 다음에 제2밸브디스크를 개방하여 전체 유로를 시간차를 두어 개방되게 함으로서 난방수 수압의 영향을 최소화한 것이다. 이런 압력상쇄방식은 작은 힘으로 높은 압력을 제어 할 때 반드시 필요하다.By opening and closing the two flow paths, the first valve disc is first opened with inflation force with less return spring to balance the inlet and outlet pressures, and then the second valve disc is opened to open the entire flow path with time difference. The impact of hydraulic pressure is minimized. This pressure canceling method is essential when controlling high pressures with a small force.
이러한 수온감지식 난방용 밸브로는Such a water temperature sensing heating valve
등록특허 제10-0514470 호 발명의 명칭 : "수온감지식 자동온도조절밸브"Patent No. 10-0514470 Name of the invention: "Water temperature sensing automatic temperature control valve"
등록특허 제10-0514469 호 발명의 명칭 : "수온감지식 자동온도조절밸브"Patent No. 10-0514469 Name of the invention: "Water temperature sensing automatic temperature control valve"
등록실용신안 제20-0235902 호 고안의 명칭 : "온도조절밸브"Utility Model Registration No. 20-0235902 Designated Name: "Temperature Control Valve"
등록실용신안 제 20-0213465 호 고안의 명칭 : "난방용 유량조절밸브"Utility Model Registration No. 20-0213465 Designated name: "Heating flow control valve"
등록특허 제10-0583828 호 발명의 명칭 : "실내 온도 조절이 가능한 유량조절밸브"Patent No. 10-0583828 Name of the invention: "Flow control valve capable of temperature control indoors"
등록실용신안 제 20-0209260 호 고안의 명칭 : "온수자동 제어밸브" 등Registered Utility Model No. 20-0209260 Designated: "Hot Water Automatic Control Valve", etc.
여러 가지 종류가 있으나 상기 특허 제10-0514470호 발명의 명칭 : "수온감지식 자동 온도조절밸브"와 제10-0514469호 발명의 명칭 : "수온감지식 자동 온도조절밸브"는 유체가 유동하면서 유체의 찌꺼기가 하부 안내공에 적체되어 일정시간이 경과된 후에는 상기 밸브들의 작동이 되지 않는 문제점이 발생하게 되고 또한 난방수의 공급 압력의 차이에 따라 그 기능이 현저한 차이를 발생하고 있으며 밸브시트의 단부가 직각으로 형성되고 개폐동작이 수직으로 급속하게 이루어지게 되므로 수격현상(water hammering)으로 인한 소음발생의 원인이 된다.Although there are various types, the name of the invention No. 10-0514470: "water temperature sensing automatic temperature control valve" and 10-0514469 name of the invention: "water temperature sensing automatic temperature control valve" is a fluid while the fluid flows After the predetermined time has elapsed due to the accumulation of waste in the lower guide hole, the valves are not operated. Also, the function of the valve seat is remarkably different depending on the supply pressure of the heating water. Since the end is formed at a right angle and the opening and closing operation is made vertically rapidly, it causes noise generation due to water hammering.
이러한 수격현상(water hammering)은 급격한 압력변화가 관속에 바로 전달되기 때문에 진동과 충격음에 의한 소음발생은 물론 심할 때에는 배관계통, 접속기기의 고장의 원인될 수 있다는 문제점이 있었다.This water hammering has a problem that a sudden pressure change is directly transmitted to the pipe, so that noise caused by vibration and impact sound may be caused, as well as failure of the piping system and the connection device when severe.
이하 또 다른 상기등록 특허는 단일유로에 형상기억스프링과 복귀스프링을 설치하고 스프링의 탄성력만으로 차단된 유로를 개방하도록 하는 구조로 되어있어서 아파트 같은 공동주택의 고층과 저층처럼 난방수 공급압력에 차이가 있는 곳에 사용할 경우 이러한 압력차를 극복하지 못하고 그 기능에 현저한 차이가 발생할 수밖에 없는 구조이다.Another patent registered below has a structure that installs a shape memory spring and a return spring in a single flow path and opens a flow path blocked only by the spring's elastic force, so that there is a difference in the heating water supply pressure as in the high and low floors of apartment houses such as apartments. If it is used in place, it can not overcome this pressure difference and the structure will have no difference.
본 발명은 난방수의 수온에 따라 유량을 조절하면서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 유체의 찌꺼기가 적체되지 않도록 하는 구조이어야 하고 닫혀 있다가 개방될 때 유입구와 유출구의 압력차를 극복하면서 손쉽게 열리게 함으로써 수압에 큰 영향을 받지 않고 원활하게 작동하면서도 급격하게 유로를 차단 또는 개방하지 않도록 하여 수격현상으로 인한 소음이 발생하지 않도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention to solve the above problems while adjusting the flow rate according to the water temperature of the heating water should be a structure that does not accumulate the accumulation of the fluid and to open easily while overcoming the pressure difference between the inlet and the outlet when it is closed Its purpose is to prevent noise from the water hammer by operating smoothly without being affected by water pressure and not blocking or opening the flow path suddenly.
이러한 목적을 달성하기 위하여 원통형으로 내주면 가운데부분에 밸브시트가 돌출형성되고 일측에는 유입구가 형성되며 타측에는 배출구가 형성된 밸브몸체가 구비되고, 상기 밸브몸체는 내측 가운데부분에 봉형상의 밸브스템이 길이방향으로 삽입설치되며 상기 밸브스템은 밸브시트를 기준으로 일측에는 타측면에 방사상으로 다수개의 유입홈이 형성된 푸쉬디스크와 복귀스프링이 끼워지고 타측에는 제1,2밸브디스크와 형상기억스프링이 끼워져 축방향으로 이동되면서 유로를 개폐하되, 상기 제1밸브디스크는 이단원통형으로 일정한 외경을 지닌 디스크원통과 상기 디스크원통보다 작은 외경의 삽입원통으로 되어 있고, 상기 삽입원통은 내경이 밸브스템의 외경보다 커 삽입원통과 밸브스템사이에 미세유출공간부가 형성되며 일측끝단은 푸쉬디스크와 맞닿고 타측에는 방사상으로 다수개의 미세유출공이 천공되어 있으며, 상기 제2밸브디스크는 삽입원통의 외주면에 이동가능하게 끼워져 미세유출공이 천공된 부분을 가린 상태로 일측면이 밸브시트의 타측면에 맞닿게 되어 있어 상기 배출구측 난방수의 수온저하로 형상기억스프링이 점차 탄성을 잃어 복귀스프링에 의해 푸쉬디스크가 제1밸브디스크를 밀면 제2밸브디스크와 디스크원통 사이가 이격되어 미세유로가 형성되고 유입구측의 난방수가 상기 유입홈과 미세유출공간부와 미세유출공을 통해 미세유로로 배출되면서 유입구측과 배출구측의 수압이 같아지고 계속적으로 팽창되는 복귀스프링에 의해 푸쉬디스크가 제2밸브디스크를 밀어 유로가 완전 개방되도록 되어 있는 것에 본 발명의 특징이 있다.In order to achieve this purpose, the valve seat is formed in the center of the inner peripheral surface protruding, the inlet is formed on one side and the outlet is formed on the other side, the valve body has a rod-shaped valve stem in the inner center portion in the longitudinal direction The valve stem is fitted with a push disk and a return spring formed with a plurality of inlet grooves radially on the other side on one side of the valve seat, and the first and second valve disks and the shape memory spring are inserted on the other side in the axial direction. The first valve disc is a two-stage cylinder type disc cylinder having a constant outer diameter and an insertion cylinder of an outer diameter smaller than the disc cylinder, and the insertion cylinder has an inner diameter larger than the outer diameter of the valve stem. A micro outlet space is formed between the cylinder and the valve stem, and one end is pushed A plurality of fine outflow holes are radially drilled on the other side and the second valve disc is movably fitted to the outer circumferential surface of the insertion cylinder so that one side of the other side of the valve seat covers a portion where the fine outflow hole is perforated. The shape memory spring gradually loses its elasticity due to a decrease in the water temperature of the outlet-side heating water, and when the push disk pushes the first valve disk by the return spring, a space between the second valve disk and the disk cylinder is formed to form a fine flow path. And the push disk is discharged to the micro channel through the inlet groove, the micro outlet space, and the micro outlet hole while the water pressure at the inlet side and the outlet side is the same and the push disk is continuously expanded. It is a feature of the invention that the flow path is fully opened by pushing.
본 발명에 의한 자동유량조절밸브는 난방에 사용되는 에너지를 절약하는 동시에 균형 있는 난방을 제공하고 밸브 개폐시 수압차이에 의한 오동작을 방지하여 공동주택과 같이 수압차이가 있는 곳에서도 적용이 간편하고 또한 찌꺼기가 적체되지 않는 구조이기 때문에 고장을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 수격현상(water hammering)을 감소 또는 제거할 수 있기 때문에 동작을 하면서 발생하게 되는 소음발생 및 배관계통의 고장을 줄이는 효과가 있다.The automatic flow control valve according to the present invention saves energy used for heating and at the same time provides balanced heating and prevents malfunction due to hydraulic pressure difference when the valve is opened and closed. Because the structure does not accumulate residues, it can not only prevent failures, but also reduce or eliminate water hammering, thereby reducing the noise generated during operation and the failure of piping systems.
이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 자동유량조절밸브(A)는 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 난방수 온도에 따른 형상기억스프링(9)의 형상기억효과에 의한 형상회복력과 이와 연동하여 동작하는 복귀스프링(8)의 팽창력을 이용하여 수온에 따라 유로(15)를 개폐하여 자동으로 난방수의 유량을 조절해 실내 난방온도를 조절하는 수온감지식 밸브로서, 원통형으로 내주면 가운데부분에 밸브시트(1a)가 돌출형성되고 일측에는 유입구(10)가 형성되며 타측에는 배출구(11)가 형성된 밸브몸체(1)가 구비되고, 상기 밸브몸체(1)는 내측 가운데부분에 봉형상의 밸브스템(4)이 길이방향으로 삽입설치되며 상기 밸브스템(4)은 밸브시트(1a)를 기준으로 일측에는 푸쉬디스크(7)와 복귀스프링(8)이 끼워지고 타측에는 제1,2밸브디스크(5)(6)와 통상의 형상기억합금(SMA)재질로 된 형상기억스프링(9)이 끼워져 있어 상기 형상기억스프링(9)의 형상기억효과와 복귀스프링(8)의 탄성력에 의해 제1,2밸브디스크(5)(6) 및 푸쉬디스크(7)가 축방향으로 이동되면서 밸브시트(1a)에 의해 형성되는 유로(15)가 개폐되도록 구성되어 있다.
상기 밸브몸체(1)는 원통형으로 일측에 형성되는 유입구(10)와 타측에 형성되는 배출구(11)가 난방수의 흐름과 동일한 일직선상에 형성되며 상기 유입구(10)와 배출구(11)가 형성된 부분의 내주면에는 암나사부가 형성되어 있어 원통형으로 외주면에 숫나사부가 형성된 유입구캡(3)과 배출구캡(2)이 상기 유입구(10)와 배출구(11)에 각각 나사체결식으로 끼움결합되며, 상기 유입구캡(3)과 배출구캡(2)의 외주면에는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 밀폐링(16a)(16b)이 각각 끼워져 있어 누수방지되도록 되어 있고, 상기 배출구캡(2)은 내측에 분배구(2a)가 일체로 형성되어 있으며 상기 분배구(2a)의 가운데부분에는 밸브스템(4)의 타측끝단이 관통된 상태로 고정너트(13)로 고정체결되도록 되어 있다.
또한, 상기 밸브몸체(1)의 내주면 가운데부분에 돌출형성된 밸브시트(1a)는 제2밸브디스크(6)의 일측면과 맞닿으면서 제1,2밸브디스크(5)(6)의 이동에 따라 유로(15)를 형성하도록 되어 있으며, 상기 밸브시트(1a)의 타측면 내곽부분은 경사면(1b)으로 형성되어 있어 상기 제2밸브디스크(6)의 일측면 외곽부분에 형성된 경사면(6b)과 부합되어 서로 긴밀하게 맞닿도록 되어 있다.
상기 밸브스템(4)는 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이 긴 봉형상으로 상기 밸브몸체(1)의 내측 가운데부분에 길이방향으로 삽입설치되는데, 상기 밸브몸체(1)의 밸브시트(1a)를 기준으로 유입구(10)가 형성된 일측에 위치된 밸브스템(4)에는 푸쉬디스크(7)와 통상의 탄성스프링으로 된 복귀스프링(8)이 끼워지고 배출구(11)가 형성된 타측에 위치된 밸브스템(4)에는 제1,2밸브디스크(5)(6)와 통상의 형상기억합금(SMA)재질로 된 형상기억스프링(9)이 끼워지도록 되어 있으며 상기 밸브스템(4)의 타측끝단은 배출구캡(2)의 분배구(2a)를 관통하여 고정너트(13)로 고정체결되고 일측끝단은 조절너트(13a)가 체결되어 밸브몸체(1)의 내측에 고정설치되도록 되어 있다.
한편, 상기 밸브몸체(1)는 도 1 및 5에 도시된 바와 같이 외주면에 온도조절용눈금(12)이 형성되어 있어 밸브몸체(1)를 정역회전시키게 되면 배출구캡(2)에 타측끝단이 고정체결된 밸브스템(4)은 고정된 상태로 밸브시트(1a)의 위치가 변경되어 상기 분배구(2a)와 제2밸브디스크(5) 사이에 개재되어 있는 형상기억스프링(9)의 행정거리가 조절되면서 필요한 온도를 임으로 조절제어하도록 되어 있다.
상기 푸쉬디스크(7)는 도 6에 도시된 바와 같이 링형상으로 내경이 밸브스템(4)에 부합되어 상기 밸브스템(4)이 삽입관통되며 외경이 유로(15)를 형성하는 밸브시트(1a)의 내경보다 작은 외경을 지니고 있으며 타측면에는 방사상으로 다수개의 유입홈(7a)이 형성되어 있고 상기 제1밸브디스크(5)의 삽입원통(5b) 일측끝단과 타측면이 맞닿아 있으면서 도 3에 도시된 바와 같이 상기 다수개의 유입홈(7a)을 통해 유입구(10)로부터의 난방수가 상기 삽입원통(5b)과 밸브스템(4) 사이에 형성된 미세유출공간부(5e)로 유입되도록 되어 있다.
상기 복귀스프링(8)은 통상의 탄성스프링으로 되어 있고 밸브스템(4)의 일측에 끼워진 상태로 상기 형상기억스프링(9)과 대응하여 자체 탄성력에 의해 푸쉬디스크(7)를 축방향으로 이동되도록 하며, 상기 밸브스템(4)의 일측끝단에 설치된 조절너트(13a)를 풀거나 조임으로써 그 탄성력이 조절되도록 되어 있다.
상기 제1밸브디스크(5)는 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이 직경이 서로 다른 이단원통형으로, 일정한 외경을 지닌 디스크원통(5a)이 일측에 구비되고 상기 디스크원통(5a)보다 작은 외경을 지닌 삽입원통(5b)이 디스크원통(5a)의 타측에 일체로 구비되어 있되, 상기 디스크원통(5a)은 내경이 밸브스템(4)의 외경에 부합되도록 되어 있고 타측에는 형상기억스프링(9)의 일측끝단이 끼움 결합되는 단차(5c)가 형성되어 있으며 상기 단차(5c)가 형성된 부분의 일측 내주면에는 밸브스템오링(5d)이 삽입 개재되어 있어 상기 디스크원통(5a)의 내주면과 밸브스템(4)의 외주면 사이로 누수되는 것을 방지하도록 되어 있고, 상기 삽입원통(5b)은 그 내경이 밸브스템(4)의 외경보다 커 삽입원통(5b)과 밸브스템(4) 사이에 미세유출공간부(5e)가 형성되며 일측끝단은 푸쉬디스크(7)의 타측면과 맞닿고 타측에는 방사상으로 다수개의 미세유출공(5f)이 천공되어 있다.
상기 제2밸브디스크(6)는 링형상으로 내경이 상기 삽입원통(5b)의 외경에 부합되어 삽입원통(5b)의 외주면에 끼움결합되면서 삽입원통(5b)을 따라 축방향으로 이동가능하도록 되어 있고 일측면 외곽부분에는 경사면(6a)이 형성되어 있어 상기 밸브시트(1a)의 타측면 내곽부분에 형성된 경사면(1b)과 부합되게 맞닿아 밀착되도록 되어 있되, 도 2에 도시된 바와 같이 고온의 난방수 공급에 따라 상기 형상기억스프링(9)의 형상회복력에 의해 유로(15)가 차단된 상태에서는 제2밸브디스크(6)의 일측면이 밸브시트(1a)의 타측면에 맞닿게 되어 있고 제2밸브디스크(6)의 타측면이 제1밸브디스크(5)의 디스크원통(5a)과 맞닿아 삽입원통(5b)의 타측에 형성된 미세유출공(5f)을 가린 상태로 위치되며, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 배출구(11)측 난방수의 수온저하로 상기 형상기억스프링(9)이 점차 탄성을 잃어 이에 연동되는 복귀스프링(8)의 탄성력에 의해 푸쉬디스크(7)가 제1밸브디스크(5)를 밀면 배출구(11)측과 유입구(10)측의 수압차에 의해 제1,2밸브디스크(5)(6)가 동시에 일측으로 밀려나지 않고 상기 제2밸브디스크(6)는 밸브시트(1a)와 맞닿아 유로(15)를 차단한 상태에서 상기 푸쉬디스크(7)에 의해 제1밸브디스크(5)만 타측방향으로 이동되어 제2밸브디스크(6)와 제1밸브디스크(5)의 디스크원통(5a) 사이가 이격되고 그 사이에 1차적으로 미세유로(14)가 형성되며, 상기 유입구(10)측의 고온의 난방수가 상기 푸쉬디스크(7)의 유입홈(7a)과 삽입원통(5b)의 미세유출공간부(5e)와 미세유출공(5f)을 통해 상기 미세유로(14)로 배출되도록 되어 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 유입구(10)측의 난방수가 미세유로(14)를 통해 배출구(11)측으로 유입되면서 유입구(10)측과 배출구(11)측의 수압이 동일해지면 계속해서 복귀스프링(8)이 팽창하면서 푸쉬디스크(7)가 제2밸브디스크(6)를 밀어 상기 제2밸브디스크(6)가 밸브시트(1a)로부터 떨어지면서 2차적으로 유로(15)가 완전 개방되도록 되어 있고, 또한 계속적으로 유입되는 고온의 난방수에 의해 형상기억스프링(9)이 가온되어 특정 열처리 온도에 도달되면 형상회복력에 의해 본래의 형상대로 팽창되어 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1,2밸브디스크(5)(6)가 일측방향으로 이동되고 밸브시트(1a)의 유로(15)를 차단하여 밸브(A)가 닫혀진 상태를 유지하게 된다.Hereinafter, the preferred configuration according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 6, the automatic flow rate control valve A of the present invention has a shape recovery force due to the shape memory effect of the
The
In addition, the
The
On the other hand, the
As shown in FIG. 6, the
The
As shown in FIGS. 2 to 6, the
The
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상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 밸브(A)에 난방수가 유입되어 배출되는 과정까지 각 부품이 연동하여 작동하는 과정을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
난방수 수온변화에 따른 각 부품의 작용을 상세히 설명하기 위하여 밸브(A)를 절개한 단면도를 나타낸 도 2는 고온의 난방수가 유입구(10)로 유입되어 난방수의 수온에 의해 열이 전도되면서 상기 형상기억스프링(9)이 가온되어 특정 열처리 온도에 도달되면 본래 형상을 회복하여 팽창되어 있는 상태로 형상기억스프링(9)의 형상회복력에 의해 이에 대응하는 복귀스프링(8)을 일측방향으로 밀고 있는 상태로서, 상기 제1밸브디스크(5)와 제2밸브디스크(6)가 유로(15)를 차단시켜 난방용 온수의 열은 실내난방을 하고 있는 상태의 단면도이다.Referring to the drawings in detail with reference to the drawings the process of operating the components in conjunction with the process to the heating water flows in and out of the valve (A) according to the present invention for solving the above object as follows.
2 is a cross-sectional view of the valve A in order to explain the action of each part according to the heating water temperature change in detail, while the hot water is introduced into the
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도 4는 유로(15)가 개방된 상태의 단면도로 난방용 온수가 실내를 난방하고 온도가 내려가면서 형상기억스프링(9)이 탄력성을 잃게 되고 이에 대응하여 수축되었던 복귀스프링(8)이 팽창하면서 제1밸브디스크(5)와 제2밸브디스크(6)를 차례로 밀어 난방수의 유로(15)가 개방된 상태의 도면이다.4 is a cross-sectional view of the
상기 유입구(10)로 유입된 난방수가 배출구(11)로 흘러나가는 동작과 유로(15)가 차단되는 과정을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The operation of flowing out the heating water introduced into the
난방용 배관 환수부에 설치된 밸브(A)의 유로(15)가 차단되면 고온의 난방수는 실외로 흘러가지 못하고 실내바닥과 열전도에 의한 난방을 하게 된다. 난방을 하는 동안 난방수의 온도는 내려가고 밸브(A)의 형상기억스프링(9)이 탄력성을 잃게 되면 이에 대응하여 연동하는 복귀스프링(8)의 팽창력으로 제1밸브디스크(5) 및 제2밸브디스크(6)를 타측방향으로 밀게 되어 도 4와 같이 유로(15)가 완전히 개방된 상태가 된다. 이와 같이 유로(15)가 완전히 개방되면 고온의 난방수가 다시 유입구(10)를 통하여 밸브몸체(1)의 내측으로 흘러들어오게 되고 밸브시트(1a)를 통과하면서 배출구(11)측의 밸브스템(4)에 장착된 형상기억스프링(9)에 열이 전달된다.When the
유입구(10)측으로부터 유입되는 고온의 난방수에 의해 형상기억스프링(9)의 온도가 올라가면 상기 형상기억스프링(9)은 열처리온도 당시의 형상을 회복하기 위해 팽창된다. 이렇게 팽창되는 형상기억스프링(9)은 밸브스템(4)의 축방향으로 이동하는 제1밸브디스크(5)를 일측방향으로 밀게 되고 이와 연동하여 제2밸브디스크(6)가 밸브시트(1a)를 차례로 막게 되면 전체 유로(15)가 차단된 도 2의 상태가 된다. 이때 복귀스프링(8)은 형상기억스프링(9)이 팽창하는 만큼 수축되어 있다.When the temperature of the
이와 반대로 유로(15)가 개방되는 과정을 도 3과 도 4를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다. 유로(15)가 차단될 때 형상기억스프링(9)은 형상회복력으로 팽창되어 유입구(10)로 흘러들어온 난방수의 전압을 막아 제1밸브디스크(5)와 제2밸브디스크(6)를 밀고 있다가 상기 배출구(11)측 난방수의 수온저하로 형상기억스프링(9)이 탄성을 점차 잃게 되면 도 3에 도시된 바와 같이 형상기억스프링(9)과 연동하여 작용하는 복귀스프링(8)은 팽창하면서 푸쉬디스크(7)가 제1밸브디스크(5)를 밀게 되고 상기 배출구(11)측의 수압에 의해 제2밸브디스크(6)는 밸브시트(1a)와 맞닿은 상태로 유로(15)를 차단하고 있으며 상기 제1밸브디스크(5)의 타측으로의 이동에 따라 제2밸브디스크(6)와 제1밸브디스크(5)의 디스크원통(5a) 사이가 이격되어 그 사이에 1차적으로 미세유로(14)가 형성되고 유입구(10)측의 고온의 난방수는 상기 푸쉬디스크(7)의 유입홈(7a)과 삽입원통(5b)의 미세유출공간부(5e)와 미세유출공(5f)을 통해 상기 미세유로(14)로 배출된다. On the contrary, the process of opening the
도 4에 도시된 바와 같이 상기 미세유로(14)가 열리고 상기 유입구(10)측의 난방수가 미세유로(14)를 통해 배출구(11)측으로 유입되면서 유입구(10)측과 배출구(11)측의 수압이 같아지면 2차적으로 복귀스프링(8)이 계속적으로 팽창하면서 제2밸브디스크(6)를 밀어 제2밸브디스크(6)가 밸브시트(1a)로부터 떨어져 유로(15)를 개방하게 된다.As shown in FIG. 4, the microchannel 14 is opened and the heating water of the
상기와 같이 본 발명에 의한 밸브(A)는 온도에 따른 유량조절은 물론 제1,2밸브디스크(5)(6)의 개폐가 난방수 흐름의 방향과 동일하므로 내부에 찌꺼기가 적체되지 않는 구조이고 압력에 따라 순차적으로 작동하기 때문에 유입구(10)와 배출구(11)의 압력차에 의한 오동작이 방지되면서 유로(15)와 유량을 급격하게 변화시키지 않는 구조이므로 수격현상(water hammering)을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 단계적으로 유로(15)를 형성함으로써 난류(turbulence) 또는 와류(渦流)가 형성되는 것을 감소 또는 제거할 수 있게 된다.As described above, the valve A according to the present invention has a structure that does not accumulate waste inside, since the opening and closing of the first and
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도 1은 본 발명에 따른 자동유량조절밸브의 결합상태를 나타낸 사시도1 is a perspective view showing a coupled state of the automatic flow rate control valve according to the present invention
도 2는 본 발명에 따른 자동유량조절밸브에서 제1밸브디스크와 제2밸브디스크가 모두 닫혀 유로가 차단된 상태의 단면개략도Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a state in which the flow path is blocked by closing both the first valve disk and the second valve disk in the automatic flow control valve according to the present invention
도 3은 본 발명에 따른 자동유량조절밸브에서 제1밸브디스크가 일부를 개방되어 미세유로가 형성되면서 상기 미세유로를 통해 온수가 공급되는 상태의 단면개략도Figure 3 is a schematic cross-sectional view of a state in which the hot water is supplied through the micro-channel as the first flow path is opened in the first valve disk in the automatic flow control valve according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 자동유량조절밸브에서 제1밸브디스크 및 제2밸브디스크가 모두 개방되어 유로가 열린 상태의 단면개략도Figure 4 is a schematic cross-sectional view of both the first valve disk and the second valve disk is open in the automatic flow control valve according to the present invention open state
도 5는 본 발명에 따른 자동유량조절밸브의 분해상태를 나타낸 사시개략도Figure 5 is a schematic perspective view showing an exploded state of the automatic flow control valve according to the present invention
도 6은 본 발명에 따른 자동유량조절밸브에서 제1밸브디스크와 제2밸브디스크 및 푸쉬디스크가 밸브스템에 결합되는 상태의 사시개략도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
A. 밸브 1. 밸브몸체
1a. 밸브시트 1b. 경사면
2. 배출구캡 2a. 분배구
3. 유출구캡 4. 밸브스템
5. 제1밸브디스크 5a. 디스크원통
5b. 삽입원통 5c. 단차
5d. 밸브스템오링 5e. 미세유출공간부
5f. 미세유출공 6. 제2밸브디스크
6a. 경사면 7. 푸쉬디스크
7a. 유입홈 8. 복귀스프링
9. 형상기억스프링 10. 유입구
11. 배출구 12. 온도조절용눈금
13. 고정너트 13a. 조절너트
14. 미세유로 15. 유로
16a, 16b. 밀폐링Figure 6 is a perspective schematic view of the first valve disk and the second valve disk and the push disk coupled to the valve stem in the automatic flow control valve according to the present invention;
<Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1a.
2.
3.
5.
5b.
5d.
5f.
6a.
7a.
9.
11.
13. Locking
14.
16a, 16b. Sealing ring
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