KR101039109B1 - 자동온도조절밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 보일러 등의 순환관에 설치되어 난방용 온수의 온도가 일정 온도 이상일 경우 자동으로 해당 방열관이 설치된 방은 온수가 바이패스 되도록 하여 적정 온도로 방 전체가 균일한 난방이 이루어질 수 있도록 한 자동온도조절밸브를 볼밸브 또는 콕 타입에 적용이 가능토록 하며, 용수의 공급이 원활하고, 밸브를 콤팩트하게 제작이 가능하여 원가절감 효과, 과부하 방지요인 등을 방지할 수 있도록 한 자동온도조절밸브를 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 용수의 개폐 단속을 용수 온도에 따라 자동으로 단속할 수 있도록 한 자동온도조절밸브(1)를 구성하되, 밸브바디(2)에 형성된 통수공(4)과 직각방향으로 밸브바디(2)에 형성되는 상부/하부 결합공(5,6)과, 상기 상부 결합공(5)은 개방형으로 이루어지고, 하부 결합공(6)은 폐쇄형으로 이루어지며, 하부 결합공(6)에는 관통형의 결합구멍(7)이 형성되며, 상기 통수공(4)과 선택적으로 연통되는 통수공(8) 및 상기 통수공(8)과 하부 결합공(6)을 연통하는 통수공(8a)을 구비하며 상부/하부 결합공(5,6)에 원호운동이 가능하게 조립되는 회전실린더(3)와, 상기 회전실린더(3) 상하로 일체 형성되는 상부/하부 샤프트(9,10)와, 상기 상부/하부 샤프트(9,10)에 각각 끼움조립되어 일단은 밸브바디(2)에 고정되고, 타단은 회전실린더(3)에 고정되는 바이어스 토션스프링(15)과 형상기억합금 토션스프링(14) 및 상기 하부 샤프트(10)는 결합구멍(7)에 축끼움되고, 하단부에는 수동개폐구(12)가 설치되며, 상기 밸브바디(2)의 상부 결합공(5) 상부에는 캡(20)이 나사조립된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 자동온도조절밸브는 밸브바디의 내부에 통수공을 가진 회전실린더를 설치하고, 상기 회전실린더 상하로 바이어스 토션스프링 및 형상기억합금 토션스프링을 탄력설치함으로써 볼밸브 또는 콕 타입의 밸브에도 적용이 가능하고, 밸브의 크기를 최소화되게 설계, 제작이 가능하여 밸브의 콤팩트화 및 원가절감 효과를 도모할 수 있으며, 밸브의 개방 유무를 외부에서 육안으로 확인 가능토록 하고, 회전실린더 개방시 수량이 증대되어 원활한 급수를 행할 수 있는 것이다.

자동온도조절밸브, 형상기억합금 토션스프링, 회전실린더, 수동개폐구, 개폐확인수단, 바이어스 토션스프링

Description

자동온도조절밸브{Automatic thermostatic control valve}

본 발명은 자동온도조절밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 각종 보일러 등의 순환관에 설치되어 난방용 온수의 온도가 일정 온도 이상일 경우 자동으로 해당 방열관이 설치된 방은 온수가 바이패스 되도록 하여 적정 온도로 방 전체가 균일한 난방이 이루어질 수 있도록 한 자동온도조절밸브를 볼밸브(ball valve) 또는 콕(cock) 타입에 적용이 가능토록 하며, 용수의 공급이 원활하고, 밸브를 콤팩트하게 제작이 가능하여 원가절감 효과, 과부하 방지요인 등을 방지할 수 있도록 한 자동온도조절밸브를 제공코자 하는 것이다.

통상적으로 보일러에서 가온된 용수를 건축물 내부의 방으로 펌핑하여 난방을 행하는 보일러에 있어서는 방안의 온도가 일정 온도 이상이 되면 용수를 다른 방으로 바로 바이패스 토록 하는 자동온도조절밸브가 개시된 바 있다.

이러한 기존 보일러용 자동온도조절밸브는 바이어스 스프링과 형상기억합금으로 제작된 스프링을 밸브의 길이방향으로 설치되는 스핀들의 전후로 조립하여 제작됨으로써 밸브의 크기가 커질 수 밖에 없었고, 그로 인하여 원가앙등과 같은 문제가 지적되었으며, 스핀들과 밸브바디 상간에 용수 유통공간이 협소하여 용수가 원활하게 유통되지 않아 순환관에 과부하가 걸려 장치의 고장률이 높은 등 개선의 소지를 안고 있었던 것이다.

또한 볼밸브 또는 콕 타입에는 이러한 자동온도 조절기능이 부재하여 볼밸브 또는 콕 타입에 적용할 방안이 요망되었던 것이다.

본 발명은 자동온도조절밸브는 볼밸브 또는 콕 타입에 적용 가능하며, 용수의 공급이 원활하고, 밸브를 콤팩트하게 제작이 가능하여 원가절감 효과, 밸브의 개방 상태를 외부에서도 확인이 가능한 자동온도조절밸브를 제공코자 하는 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 기존에 알려진 자동온도조절밸브가 갖는 문제점 등을 일소할 수 있으며, 볼밸브 또는 콕 타입에 적용이 가능한 새로운 구조의 자동온도조절밸브를 제공코자 하는 것으로서,

본 발명은 특히 용수의 개폐 단속을 용수 온도에 따라 자동으로 단속할 수 있도록 한 밸브바디에 형성된 통수공과 직각방향으로 상부/하부 결합공을 형성하고, 상기 상부/하부 결합공을 통해 각도조절이 가능하게 상하로 상부/하부 샤프트를 구비한 회전실린더를 축설치하되, 상부/하부 샤프트에는 각각 형상기억합금 토션스프링과 바이어스 토션스프링을 밸브바디와 회전실린더에 양단이 각각 고정되도록 탄력설치하여 용수 온도에 따라 회전실린더가 자동 개폐될 수 있도록 하며, 밸브의 개폐 유무를 외부에서 확인 가능토록 수동개폐구와 함께 개폐확인수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자동온도조절밸브는 밸브바디의 내부에 통수공을 가진 회전실린더를 설치하고, 상기 회전실린더 상하로 바이어스 토션스프링 및 형상기억합금 토션스프링을 탄력설치함으로써 볼밸브 또는 콕 타입의 밸브에도 적용이 가능하고, 밸브의 크기를 최소화되게 설계, 제작이 가능하여 밸브의 콤팩트화 및 원가절감 효과를 도모할 수 있으며, 밸브의 개방 유무를 외부에서 육안으로 확인 가능토록 하고, 회전실린더 개방시 수량이 증대되어 원활한 급수를 행할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 큰 발명이다.

본 발명에서 제공하는 자동온도조절밸브는 볼밸브 또는 콕 타입에 적용이 가능하고, 형상기억합금 토션스프링을 사용하여 용수의 온도를 자동으로 센싱하여 용수의 공급을 바이패스 시킬 수 있도록 한 자동온도조절밸브를 제공한다.

또한 본 발명은 밸브의 크기를 최소화 할 수 있도록 하여 콤팩트형의 밸브를 제공함과 아울러 원가절감을 도모할 수 있도록 한 자동온도조절밸브를 제공한다.

그리고 밸브를 장기간 사용치 않다가 재사용할 경우 밸브의 작동에 이상이 없도록 하고, 밸브의 개방 유무를 외부에서도 확인이 가능토록 한 자동온도조절밸브를 제공한다.

이를 위해 본 발명은 밸브바디 내부에 밸브의 길이방향(용수 통수방향)과 직각방향으로 각도조절이 가능하고 통수공을 관통 형성한 회전실린더를 설치하고, 상기 회전실린더 상하로 바이어스 토션스프링 및 니켈-티타늄 합금으로 이루어지는 형상기억합금 토션스프링을 각각 탄력설치하여 순환관을 순환하는 용수의 온수에 따라 회전실린더가 자동으로 약 90° 원호운동을 하면서 개폐작동이 이루어지도록 한 자동온도조절밸브를 제공한다.

특히, 본 발명은 종래의 형상기억합금 스프링을 사용한 자동온도조절밸브가 밸브의 길이방향과 동일하게 스핀들을 사용한 것에 비하여, 밸브의 길이방향에 직각방향으로 회전실린더를 설치하여 개폐의 정밀도를 높일 수 있으며, 밸브의 크기를 최소화할 수 있고, 콤팩트형의 염가로 제작 가능한 자동온도조절밸브를 제공할 수 있게 된다.

또한 개폐디스크의 개방 시 통과하는 용수가 원활하게 유통이 이루어질 수 있도록 하여 과부하 요인을 일소시키며, 밸브의 개폐 여부를 외부에서도 육안으로 확인할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자동온도조절밸브(1)는 밸브바디(2)의 내부에 밸브 길이방향(용수 통수방향, 도면상 A방향)과 직각으로 회전실린더(3)를 설치한다.

이를 위해 밸브바디(2)의 길이방향으로 형성된 통수공(4) 중간에 직각방향으로 회전실린더(3)가 각도조절 가능하게 조립될 수 있도록 상부/하부 결합공(5,6)을 상하로 형성하되, 상부 결합공(5)은 개방형으로 구성하고, 하부 결합공(6)은 샤프트 결합구멍(7)만 관통되도록 형성한다. 상기 하부 결합공(6)과 회전실린더(3)는 소정 유격(t)을 갖도록 하여 용수가 하부 결합공(6)으로는 통수가 이루어지도록 한다.

상기 상부/하부 결합공(5,6)과 용수가 통수되는 통수공(4) 중간을 통해 회전실린더(3)가 조립되며, 회전실린더(3)는 중앙에 통수공(8)이 관통 형성되고, 상기 통수공(8)과 하부 결합공(6)을 연통시키는 통수공(8a)을 형성한다.

그리고 회전실린더(3)의 상하로 상부/하부 샤프트(9,10)가 일체 형성되어 하부 샤프트(10)는 패킹(11a)이 결합되는 패킹결합홈(11)이 하나 이상 형성되어 밸브바디(2)의 하부에 관통형성된 결합구멍(7)에 축끼움되도록 한다.

상기 하부 샤프트(10)의 하단에는 일자형 홈 또는 나비형 손잡이(도 2의 점선부 참조)와 같은 수동개폐구(12)를 형성하여 일자 드라이버 또는 작업자가 손을 사용하여 수동으로 회전실린더(3)를 정역방향으로 각도조절은 물론, 밸브바디(2) 외부에 형성된 개폐 확인용 ON/OFF와 같은 식별 문자로 이루어진 개폐확인수단(13)과 함께 밸브의 개폐 유무를 육안으로 확인할 수 있도록 한다.

상기 하부 샤프트(10)에는 형상기억합금 토션스프링(14)을 끼움조립하여 양단이 각각 회전실린더(3)와 하부 결합공(6) 하부의 밸브바디(2)에 고정될 수 있도록 한다.

회전실린더(3) 상부 샤프트(9)에는 바이어스 토션스프링(15)을 끼움조립하여 양단이 각각 회전실린더(3)와 밸브바디(2) 상부에 고정되도록 한다. 상기 회전실린더(3)는 패킹(21)과 결합하여 바이어스 토션스프링(15)이 설치된 상부 결합공(5)으로 온수가 유입되는 것을 차단토록 하여 바이어스 토션스프링(15)의 수명이 연장될 수 있도록 한다.

그리고 상부 샤프트(9)의 상단부에는 스프링핀(16)을 압축박음하여 밸브바디(2)의 상단부에 원호형으로 요입형성된 안내홈(17)을 따라 안내될 수 있도록 한다. 상기 안내홈(17)은 회전실린더(3)의 각도조절 범위가 90° 이내에서 이루어지도록 제한하는 역할을 수행하게 된다.

밸브바디(2)의 상부 결합공(5) 외측으로는 숫나사(18)를 형성하여 암나사(19)를 가진 캡(20)으로 나사 고정토록 한다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 자동온도조절밸브(1)는 각종 보일러의 용수 순환관 중도에 설치되어 용수의 온도가 설정온도 이상일 경우에는 형상기억합금 토션스프링(14)의 팽창작용에 의해 회전실린더(3)가 폐쇄되어 용수가 바이패스되도록 하고, 일정온도 이하일 경우에는 형상기억합금 토션스프링(14)의 수축작용에 의해 회전실린더(3)가 개방되어 용수가 공급될 수 있도록 한 것으로서,

본 발명은 밸브바디(2)의 내부에 밸브(1)의 길이방향(A)과 직각으로 설치된 회전실린더(3)가 원호운동이 가능하게 상부/하부 샤프트(9,10)에 의해 밸브바디(2)에 축결합되어 있고, 형상기억합금 토션스프링(14)이 밸브바디(2) 및 회전실린더(3)에 각각 양단이 고정되도록 탄력설치되어 있어 통수공(4)으로 유입된 용수가 통수공(8)에 하측으로 형성된 통수공(8a) 및 하부 결합공(6)과 회전실린더(3) 상간의 유격(t)을 통해 하부 결합공(6)으로 유입되므로 용수 온도가 형상기억합금 토션스프링(14)에서 사전 설정한 온도 이하일 경우에는 형상기억합금 토션스프링(14)이 수축상태를 유지하게 되어 용수는 회전실린더(3)에 형성된 통수공(8)을 통해 유출이 이루어지게 되어 보일러 배관이 설치된 해당 방의 보일러 배관으로 용수를 공급하게 되며, 용수의 온도가 설정온도 보다 높은 경우 형상기억합금 토션스프링(14)이 팽창하게 되므로 회전실린더(3)가 상부/하부 샤프트(9,10)를 축으로 하여 90° 원호운동을 하게 되어 회전실린더(3)에 형성된 통수공(8)이 밸브바디(2)에 형성된 통수공(4)과 상호 차단되어 해당 방의 보일러 배관으로 용수공급은 차단되어 차기 방으로 바이패스되어 일정 온도 이상으로 방의 내부온도가 가온되는 것을 방지하며, 에너지 절감에도 일조를 하게 되는 것이다.

그리고 방으로 급수되어 난방 등을 행하는 용수의 온도가 설정온도 이하로 떨어지게 되면 하부 결합공(6)과 회전실린더(3) 상간의 유격(t)을 통해 용수의 온도가 형상기억합금 토션스프링(14)에 감지되어 형상기억합금 토션스프링(14)이 수축되면서 회전실린더(3)가 상부/하부 샤프트(9,10)를 축으로 하여 전기와는 역방향으로 원호운동을 하면서 회전실린더(3)의 통수공(8)과 밸브바디(2)의 통수공(4)이 상호 연통되면서 급수가 자동으로 이루어지게 되는 것이다.

상기 회전실린더(3)가 원호운동을 하면서 통수공(4,8) 상호간에 개방이 될 시에 바이어스 토션스프링(15)의 복원탄성이 회전실린더(3)의 원호운동을 원활하게 이루어질 수 있도록 보조하게 되는 것이다. 또한 밸브바디(2)의 상부 결합공(5)이 형성된 상단부에는 안내홈(17)이 90°로 형성되어 있어 상기 안내홈(17)을 따라 안내되는 스프링핀(16)에 의해 회전실린더(3)는 정확한 각도범위 내에서 원호운동을 행할 수 있게 된다.

그리고 회전실린더(3)의 하부 샤프트(10)의 하단에는 수동개폐구(12)가 형성되어 있고, 밸브바디(2)에는 상기 수동개폐구(12)와 함께 밸브(1)의 개방여부를 확인할 수 있는 식별문자와 같은 개폐확인수단(13)이 형성되어 있어 외부에서도 회전실린더(3)에 의해 용수가 개방상태 또는 폐쇄상태인지 용이하게 확인이 가능하며, 보일러를 동절기에 사용 후 차기 연도에 재사용코자 할 경우에는 장기간 가동을 하지 않은 밸브(1) 내부에 스케일, 이물질 등이 개재되어 회전실린더(3)의 작동이 원활하게 이루어지지 않을 수 있는 바, 그러한 경우 작업자가 일자 드라이버 등을 일자형 홈으로 이루어진 수동개폐구(12)에 결합하여 각도조절하거나 또는 나비형 손잡이로 이루어질 수 있는 수동개폐구(12)를 손으로 각도조절하여 회전실린더(3)의 하부 샤프트(10)를 정역 방향으로 몇 번 회전시키면 원활한 작동성을 보장받을 수 있는 것이다.

이와 같이 용수를 온도에 따라 자동으로 개폐 단속하는 본 발명의 자동온도조절밸브(1)는 밸브바디(2)의 통수공(4)과 직각 방향으로 설치되어 원호운동이 가능한 회전실린더(3)를 바이어스 토션스프링(15)과 형상기억합금 토션스프링(14)으로 탄력설치함으로써 밸브바디(2)의 크기를 최소화 할 수 있어 전체 자동온도조절밸브(1)의 크기를 최소화하여 콤팩트한 자동온도조절밸브(1) 제작이 가능하며, 그로 인해 재료비 절감 등으로 원가절감에 크게 기여할 수 있으며, 외부에서도 밸브의 개폐 유무 확인이 가능하고, 용수가 유통되는 통수공(8)을 크게 형성할 수 있어 통수 시 용수의 유통이 원활하게 이루어지게 되어 전체 보일러의 용수 순환에 과부하가 걸리지 않아 고장 요인 등도 최소화 할 수 있는 것이다.

본 발명의 자동온도조절밸브는 주로 보일러 등의 용수 순환관에 설치되어 사용이 가능하며, 밸브 및 보일러 제조업체 등에서 널리 활용이 가능하다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 자동온도조절밸브의 요부를 분해한 분해 사시도

도 2는 본 발명에서 제공하는 자동온도조절밸브의 회전실린더가 개방된 상태를 보인 단면 구성도 및 일부 다른 실시예(점선부)의 단면도

도 3은 본 발명에서 제공하는 자동온도조절밸브의 회전실린더가 폐쇄된 상태를 보인 단면 구성도

도 4는 본 발명에서 제공하는 자동온도조절밸브의 회전실린더 상부에 설치되는 스프링핀과 밸브바디 상단부에 형성된 안내홈을 보인 평면 구성도

도 5는 본 발명에서 제공하는 자동온도조절밸브의 회전실린더 하단에 설치되는 수동개폐구와 개폐확인수단의 작용상태를 보인 저면도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1: (자동온도조절)밸브 2: 밸브바디

3: 회전실린더 4: 통수공

5,6: 상부/하부 결합공 7: 결합구멍

8,8a: 통수공 9,10: 상부/하부 샤프트

11: 패킹결합홈 11a: 패킹

12: 수동개폐구 13: 개폐확인수단

14: 형상기억합금 토션스프링 15: 바이어스 토션스프링

16: 스프링핀 17: 안내홈

18: 숫나사 19: 암나사

20: 캡 21: 패킹

t: 유격

Claims (5)

1. 용수의 개폐 단속을 용수 온도에 따라 자동으로 단속할 수 있도록 한 자동온도조절밸브(1)에 있어서;

   상기 자동온도조절밸브(1)는 밸브바디(2)에 형성된 통수공(4)과 직각방향으로 밸브바디(2)에 형성되는 상부/하부 결합공(5,6)과,

   상기 상부 결합공(5)은 개방형으로 이루어지고, 하부 결합공(6)은 폐쇄형으로 이루어지며, 하부 결합공(6)에는 관통형의 결합구멍(7)이 형성되며,

   상기 통수공(4)과 밸브 개폐동작에 따라 선택적으로 연통되는 통수공(8) 및 상기 통수공(8)과 하부 결합공(6)을 연통하는 통수공(8a)을 구비하며 상부/하부 결합공(5,6)에 원호운동이 가능하게 조립되는 회전실린더(3)와,

   상기 회전실린더(3) 상하로 일체 형성되는 상부/하부 샤프트(9,10)와,

   상기 상부/하부 샤프트(9,10)에 각각 끼움조립되어 일단은 밸브바디(2)에 고정되고, 타단은 회전실린더(3)에 고정되는 바이어스 토션스프링(15)과 형상기억합금 토션스프링(14) 및,

   상기 하부 샤프트(10)는 결합구멍(7)에 축끼움되고, 하단부에는 수동개폐구(12)가 설치되며,

   상기 밸브바디(2)의 상부 결합공(5) 상부에는 캡(20)이 나사조립된 것을 특징으로 하는 자동온도조절밸브.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 수동개폐구(12)의 원호운동에 대응하여 밸브의 개폐를 확인할 수 있도록 식별문자와 같은 개폐확인수단(13)을 밸브바디(2)의 외면부에 형성한 것을 특징으로 하는 자동온도조절밸브.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 회전실린더(3)의 상부 샤프트(9)에는 스프링핀(16)을 결합하여 밸브바디(2)의 상단부에 형성된 안내홈(17)에 안내되면서 회전실린더(3)의 원호운동 범위가 제한되도록 한 것을 특징으로 하는 자동온도조절밸브.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 수동개폐구(12)는 나비형 손잡이, 일자형 홈 중 선택된 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동온도조절밸브.
5. 제 1 항에 있어서;

   상기 회전실린더(3)와 하부 결합공(6)은 유격(t)을 갖도록 하여 용수의 온 도가 형상기억합금 토션스프링(14)에 감지될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동온도조절밸브.

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