KR101094940B1 - 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서 플라스틱 재질의 자동 유량제어 밸브를 개시한다.
본 발명에 따른 밸브는, 중공형 구조를 갖고 일단에 배관이 연결되고, 타단에 급수관을 연결하도록 양단에 체결 나사가 형성된 바디; 상기 바디의 일단에 체결되며 상기 배관을 가압 고정하여 수밀성을 유지하기 위한 제1 캡; 상기 급수관과 체결되는 급수 연결부; 상기 급수 연결부의 종단이 상기 바디의 타단과 밀착되도록 상기 급수 연결부 및 바디를 체결하는 제2 캡; 상기 바디에 수용되며 상기 일단에 형성된 관로를 개폐하는 유량볼; 상기 유량볼의 개방 상태를 유지하도록 탄지하는 금속 스프링; 용수의 온도에 따라 관로를 개방 또는 폐쇄하도록 상기 유량볼을 가압하는 형상기억합금 스프링; 및 상기 바디의 타단과 상기 급수 연결부 사이에 내설되어, 상기 형상기억합금 스프링을 지지하도록 체결되되, 체결 길이에 따라 상기 형상기억합금 스프링의 동작 시간을 가변시키기 위한 내캡으로 구성되며; 상기 바디, 제1 캡, 제2 캡 및 내캡은 폴리아미드 수지(PA-66) 60~70 중량 %, 폴리아릴레이트 수지(PAR) 10~15 중량 %, 유리섬유 10~15 중량%, 산화방지제(페놀계) 2~5 중량 %, 내가수분해제 2~5 중량 %, 불포화카본산 1~2 중량 %, 아크릴산에스테르 1~2 중량 %, 커플링제 1~4.5 중량 %로 구성된 폴리아미드 수지 조성물에 의해 성형된다.
본 발명에 따른 밸브는, 중공형 구조를 갖고 일단에 배관이 연결되고, 타단에 급수관을 연결하도록 양단에 체결 나사가 형성된 바디; 상기 바디의 일단에 체결되며 상기 배관을 가압 고정하여 수밀성을 유지하기 위한 제1 캡; 상기 급수관과 체결되는 급수 연결부; 상기 급수 연결부의 종단이 상기 바디의 타단과 밀착되도록 상기 급수 연결부 및 바디를 체결하는 제2 캡; 상기 바디에 수용되며 상기 일단에 형성된 관로를 개폐하는 유량볼; 상기 유량볼의 개방 상태를 유지하도록 탄지하는 금속 스프링; 용수의 온도에 따라 관로를 개방 또는 폐쇄하도록 상기 유량볼을 가압하는 형상기억합금 스프링; 및 상기 바디의 타단과 상기 급수 연결부 사이에 내설되어, 상기 형상기억합금 스프링을 지지하도록 체결되되, 체결 길이에 따라 상기 형상기억합금 스프링의 동작 시간을 가변시키기 위한 내캡으로 구성되며; 상기 바디, 제1 캡, 제2 캡 및 내캡은 폴리아미드 수지(PA-66) 60~70 중량 %, 폴리아릴레이트 수지(PAR) 10~15 중량 %, 유리섬유 10~15 중량%, 산화방지제(페놀계) 2~5 중량 %, 내가수분해제 2~5 중량 %, 불포화카본산 1~2 중량 %, 아크릴산에스테르 1~2 중량 %, 커플링제 1~4.5 중량 %로 구성된 폴리아미드 수지 조성물에 의해 성형된다.
Description
본 발명은 자동 유량제어 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 플라스틱 재질로 밸브를 성형하고, 성형된 플라스틱 재질의 밸브를 통해 유체의 온도에 따라 밸브의 개방폐쇄를 자동으로 수행하며, PB(PolyButylene) 재질의 이음관과의 연계가 가능한 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 열가소성 수지는 치수안정성, 내크립성, 내열성 및 강성이 낮기 때문에 고강도 및 정밀성을 요구하는 부품의 소재로 사용하기에는 부적합한 단점이 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해서 유리섬유와 같은 무기 충진재를 보강재로 사용하는 것이 일반적인 방법으로 알려져 있다. 일반적으로 유리섬유를 보강하게 되면 강성은 대폭 향상된다. 그러나 이러한 무기 충진재를 사용하는 경우 강성의 향상은 얻을 수 있지만 성형품의 외관과 충격강도가 저하되는 단점이 있다.
따라서 이러한 열가소성 복합재료를 만드는데 있어서 가장 중요한 기술 중의 하나는 보강재와 수지간의 계면 결합력을 증가시키는 것이다. 수지와 보강재간의 계면 결합력이 저하되면 열가소성 복합재료에 가해지는 응력이 수지와 보강재간의 계면에 작용하여 계면을 중심으로 파괴가 진행되어서 목표로 하는 강성의 증가 효과를 얻을 수 없으며 충격강도 또한 지나치게 저하되는 문제점이 있다
한편, 폴리아미드 수지는 내약품성, 성형성 등이 우수하기 때문에 자동차 부품, 전기·전자부품 등 산업분야에 널리 사용되고 있다. 그러나 충격성, 특히 노치 충격강도가 낮은 결점이 있다. 따라서 이러한 폴리아미드 수지를 이산 무수물을 포함하고 있는 고무질 중합체와 블렌드 함으로써 가공성을 향상시키며 수지의 충격강도를 크게 향상시킬 수 있는 것이다. 그러나 이산 무수물을 포함하고 있는 고무질 중합체 및 폴리아미드 수지를 블렌드 하더라도 수지 상호간 상용성 문제와 수지와 보강재간의 계면 결합력이 떨어지게 되면 충격강도의 향상에는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 아연, 알루미늄, 마그네슘, 황동 등의 금속부품의 대체가 가능하도록 함으로써, 현재 사용되고 있는 황동 재질의 밸브를 플라스틱 재질로 성형하여 먹는 물 관련 위생안전에 적합한 밸브 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 가정용 밸브의 구조를 폴리아미드 수지 조성물을 이용하여 성형함으로써, 제조 단가를 격감시키고 내구성 및 기계적 강도를 높여 냉온수 겸용 밸브의 물리적 안정성을 확보할 수 있는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 폴리아미드 수지(PA-66) 60~70 중량 %, 폴리아릴레이트 수지(PAR) 10~15 중량 %, 유리섬유 10~15 중량%, 산화방지제(페놀계) 2~5 중량 %, 내가수분해제 2~5 중량 %, 불포화카본산 1~2 중량 %, 아크릴산에스테르 1~2 중량 %, 커플링제 1~4.5 중량 %로 구성된 폴리아미드 수지 조성물을 이용하여 밸브를 성형 제조함으로써, 제조의 편의성 및 용수의 안전성을 확보할 수 있는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브는, 형상기억합금 스프링을 이용한 자동 유량제어 밸브에 있어서, 중공형 구조를 갖고 일단에 배관이 연결되고, 타단에 급수관을 연결하도록 양단에 체결 나사가 형성된 바디; 상기 바디의 일단에 체결되며 상기 배관을 가압 고정하여 수밀성을 유지하기 위한 제1 캡; 상기 급수관과 체결되는 급수 연결부; 상기 급수 연결부의 종단이 상기 바디의 타단과 밀착되도록 상기 급수 연결부 및 바디를 체결하는 제2 캡; 상기 바디에 수용되며 상기 일단에 형성된 관로를 개폐하는 유량볼; 상기 유량볼의 개방 상태를 유지하도록 탄지하는 금속 스프링; 용수의 온도에 따라 관로를 개방 또는 폐쇄하도록 상기 유량볼을 가압하는 형상기억합금 스프링; 및 상기 바디의 타단과 상기 급수 연결부 사이에 내설되어, 상기 형상기억합금 스프링을 지지하도록 체결되되, 체결 길이에 따라 상기 형상기억합금 스프링의 동작 시간을 가변시키기 위한 내캡으로 구성되며;
상기 바디, 제1 캡, 제2 캡 및 내캡은 폴리아미드 수지(PA-66) 60~70 중량 %, 폴리아릴레이트 수지(PAR) 10~15 중량 %, 유리섬유 10~15 중량%, 산화방지제(페놀계) 2~5 중량 %, 내가수분해제 2~5 중량 %, 불포화카본산 1~2 중량 %, 아크릴산에스테르 1~2 중량 %, 커플링제 1~4.5 중량 %로 구성된 폴리아미드 수지 조성물에 의해 성형되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브는, 종래와 같이 금속의 부식이나 녹 등에 의해 금속제 밸브구동부의 케이스에서는 구동부의 동작 불량이 발생하거나, 금속제 밸브의 밸브 본체에서는 밸브의 개폐에 지장이 초래하게 되고 이로부터, 장기간의 안전성이 떨어진다는 문제를 해소함으로써, 옥외에 노출된 상태에서 내식성이나 내후성이 요구되는 용도로 장기간 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 자동 유량밸브를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 유량제어 밸브를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 조립 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 유량제어 밸브를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 조립 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서 제조되는 조성물은 폴리아미드 수지(PA-66) 60~70 중량 %, 폴리아릴레이트 수지(PAR) 10~15 중량 %, 유리섬유 10~15 중량%, 산화방지제(페놀계) 2~5 중량 %, 내가수분해제 2~5 중량 %, 불포화카본산 1~2 중량 %, 아크릴산에스테르 1~2 중량 %, 커플링제 1~4.5 중량 %로 구성되어, 내열성 및 강성이 뛰어난 특성을 지닌다.
이에, 본 발명에 사용되는 폴리아미드 수지는 폴리카프로락탐(nylon 6), 폴리(11-아미노운데카노익 에시드)(nylon 11), 폴리라우릴락탐(nylon 12), 폴리 헥사메틸렌 아디프아미드(nylon 6, 9), 폴리 헥사메틸렌 세바 카미드(nylon 6, 10), 폴리헥사메틸렌 도데카노디아미드(nylon 6, 12) 등의 나일론(nylon) 6류와 이들의 공중합체인 nylon 6/nylon 6, 10, nylon 6/nylon66, nylon 6/nylon 12 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된다. 본 발명에서는 수지조성물의 기계적 특성 및 내열성 등을 고려하여 융점이 200 ℃ 이상이고 상대 점도(m-cresol 에 폴리아미드 수지 1 중량 %를 첨가하여 25 ℃ 에서 측정)가 2 이상인 폴리아미드 수지를 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리아릴레이트 수지는 내화학성, 내약품성 등이 뛰어난 수지로서 본발명의 폴리아미드 수지 조성물에 내화학성(내글리콜성)을 높이기 위해 혼합되는 수지이지만 폴리아미드 수지와 상용성이 부족하여 기계적 물성의 약화를 가져오는 단점이 발생할 수 있다. 이러한 폴리아미드 수지와 폴리아릴레이트 수지의 상용성의 차이를 극복하기 위하여 본 발명에서 사용되는 폴리아릴레이트 수지는 폴리아미드 수지와 융점의 차이가 40℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ℃ 이하가 되도록 변성시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유리섬유는 수지 조성물의 기계적 물성 및 내화학성을 향상시키는 역할을 하며, 유리섬유 전체 중량 중 실란계 커플링제가 0.1 ~ 0.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.3 중량% 코팅된 유리섬유를 사용할 수 있다. 그리고 상기 실란계 커필링제는 아미노 실란을 사용하는 것이 좋다. 그리고 상기 유리섬유는 평균입경이 입경이 10 ~ 12 ㎛인 것을 사용하는 것이 좋으며, 이때, 10 ㎛ 미만 시 유리섬유의 파괴율이 높아 기계적 강도가 저하되고, 12 ㎛ 초과시 유리섬유의 배향이 심해지는 문제가 있을 수 있다.
또한, 실란계 커플링제로 0.1 중량% 미만으로 코팅하면 기계적 강도 및 내화학성이 저하될 수 있고, 0.5 중량% 초과하여 코팅하면 점도상승으로 작업성이 떨어질 수 있으므로 상기 범위 내에서 코팅시키는 것이 좋다. 그리고 상기 코팅된 유리섬유의 사용량은 상기 폴리아미드 수지 조성물 100 중량%에 대하여, 10~15 중량 %를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 상기 유리섬유의 사용량이 10 중량 % 미만 시 내열도 및 기계적 강도가 저하되고, 15 중량 %를 초과하여 사용하면 작업성 및 외관품질이 떨어질 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
그리고, 상기한 산화방지제는 폐놀계 산화방지제 및 티오계 산화방지제 단종 또는 2 종을 사용하는데, 바람직하게는 2종을 혼합하여 사용하는 것이 좋으며, 혼합 사용시에는 상기 페놀계 산화방지제와 티오계 산화방지제를 1 : 0.25 ~ 0.75 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 상기 산화방지제는 상기 폴리아미드 수지 조성물의 100 중량 %에 대하여, 2 ~ 5 중량 %를, 더욱 바람직하게는 1.4 ~ 3.8 중량 %를 사용하는 것이 좋은데, 1.4 중량% 미만으로 사용을 하면, 내열성능이 떨어질 수 있고, 3.8 중량 %를 초과하여 사용하면 물성저하 및 외관품질에 문제점이 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
그리고, 상기 페놀계 산화방지제와 상기 티오계 산화방지제의 종류는 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 상기 페놀계 산화방지제는 비스-(3,3-비스-(4’-하이드록시-3’-테트라 부틸페놀)부탄산)-글리콜 에스터를, 그리고 상기 티오계 산화방지제는 3-라우릴티오프로피오네이트(3-laurylthiopropionate, Pentaerythrityl tetrakis)를 사용하는 것이 좋다.
한편, 내가수분해제는 이미드계를 사용하며, 이미드계 내가수분해제는 폴리아미드 분자 간의 가수분해 억제를 위해 사용하며, 그 사용함량은 상기 폴리아미드 수지 조성물 100 중량 %에 대하여 2 ~ 5 중량 %, 바람직하게는 1 ~ 3 중량부 범위로 사용하며, 상기 함량이 2 중량 % 미만 시 내가수분해성의 효과가 미비하여 내글리콜성 향상에 도움이 되지 못하며, 5 중량 % 초과 시 외관 및 물성 저하의 요인으로 작용하는 문제점이 발생한다. 상기 이미드계 내가수분해제는 방향족 카르보디이미드와 지방족 카르보디이미드 등 중에서 선택된 1 종 또는 2종의 혼합물을 사용한다.
상기 불포화 카본산으로는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레인산 및 이타콘산 중 어느 하나를 선택하여 단독으로 사용하거나 또는 이들을 병용하여 사용할 수 있다. 여기서, 상기 불포화 카본산의 사용량은 폴리아미드 100 중량 %에 대하여 1∼2 중량 %가 바람직하며, 사용량이 1 중량% 미만인 경우에는 첨가효과가 나타나지 않고, 2중량%를 초과하는 경우에는 응집력이 떨어져 좋지 않다.
한편, 아크릴산 에스테르는 (메타)아크릴산 에스테르 단독중합체 또는 공중합체가 이용될 수 있으며, 상기 (메타)아크릴산 에스테르 단독중합체에 이용되는 모노머 또는 (메타)아크릴산 에스테르 공중합체의 주성분으로 이용되는 모노머로는 에스테르를 형성하는 알코올 성분의 알킬기의 탄소수가 1∼20 인 (메타)아크릴산 알킬에스테르가 바람직하고 예를 들면, (메타)아크릴산 메틸, (메타)아크릴산 에틸, (메타)아크릴산 프로필, (메타)아크릴산 n-부틸, (메타)아크릴산 i-부틸, (메타)아크릴산 펜틸, (메타)아크릴산 헥실, (메타)아크릴산 시클로헥실, (메타)아크릴산 2-에틸헥실, (메타)아크릴산 이소옥틸, (메타)아크릴산 데실, (메타)아크릴산 도데실, (메타)아크릴산 미리스틸, (메타)아크릴산 팔미틸, (메타)아크릴산 스테아릴 등을 들 수 있다. 이들 모노머는 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
또한, 상기 (메타)아크릴산 에스테르 공중합체에 이용되는 코모노머로는 예를 들면, (메타)아크릴산 2-히드록시에틸, (메타)아크릴산 2-히드록시프로필, (메타)아크릴산 3-히드록시프로필, (메타)아크릴산 2-히드록시부틸, (메타)아크릴산 3-히드록시부틸, (메타)아크릴산 4-히드록시부틸 등의 (메타)아크릴산 히드록시 알킬에스테르; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메틸 아크릴아미드, N-메틸 메타크릴아미드, N-메틸올 아크릴아미드, N-메틸올 메타크릴아미드 등의 아크릴아미드; (메타)아크릴산 모노메틸 아미노에틸, (메타)아크릴산 모노에틸 아미노에틸, (메타)아크릴산 모노메틸 아미노프로필, (메타)아크릴산 모노에틸 아미노프로필 등의 (메타)아크릴산 모노알킬 아미노알킬에스테르; (메타)아크릴산 디알킬 아미노알 킬에스테르; 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 무수 말레인산 등의 에틸렌성 불포화카본산이나 그의 산무수물; 아세트산비닐, 프로피온산비닐 등의 비닐에스테르; 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌 등의 올레핀; 염화비닐, 비닐리덴 클로라이드 등의 할로겐화 올레핀; 스티렌, α-메틸스티렌 등의 스티렌계 단량체; 부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 디엔계 단량체; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 니트릴계 단량체; N,N-디메틸 아크릴아미드, N,N-디메틸 메타크릴아미드 등의 N,N-디알킬치환 아크릴아미드 등을 들 수 있다. 이들 코모노머는 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
전술된 폴리아미드 조성물에 대하여 다음, 표 1에 나타낸 바와 같이 각 성분들을 280 ℃로 가열된 이축 압출기 내에서 용융 혼련한 후 칩(Chip) 상태로 만들고, 90 ℃, 5 시간 제습형 건조기를 이용 건조한 후, 역시 가열된 스크류식 사출기를 이용 용융 혼련때와 동일한 온도로 각각의 시편을 제작하였다.
도시한 바와 같이, 폴리아미드 수지 조성물은 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 제조하였다. 폴리아미드 수지는 96% 황산용액에서 상대점도가 2.5인 제품(고합사제)을 사용하였으며, 폴리아릴레이트 수지는 96% 황산용액에서 상대점도가 2.0인 제품(일본, 유니티카사제)을 사용하였다. 유리섬유는 일본 오엔스코닌사에서 제조한 CS03을, 산화방지제로는 트위완 치바사(Twiwan ciba)에서 제조한 IRGAPOX1010 또는 IRGAPOX168을 사용하였으며, 불포화카본산은 프랑스 로디아 사의 STABANID 24K 제품을 사용하였다. 또한, 아크릴산 에스테르는 유니티카 사의 AX1500 제품을 사용하였고, 커플링제는 아미노실란계 커플링제를 사용하였다.
표 2의 결과에서 인지되는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 폴리아미드 수지 조성물은 비교 예 1 내지 5와 달리, 인장강도가 높고, 굴곡강도 및 충격강도가 확연히 높아짐을 알 수 있었다. 이는 아연, 알루미늄, 마그네슘 등의 금속 재질에 비해 높은 경향으로서, 황동 재질의 금속과는 매우 비슷한 경향을 보이고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 밸브가 성형될 경우, 내열성, 내화학성 및 기계적 물성이 우수할 것으로 판단된다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브를 나타낸 분해 사시도이다. 도시된 바와 같이, 중공형 구조를 갖고 일단에 배관이 연결되고, 타단에 급수관을 연결하도록 양단에 체결 나사가 형성된 바디(201)와, 상기 바디(201)의 일단에 체결되며 상기 배관을 가압 고정하여 수밀성을 유지하기 위한 제1 캡(211)과, 상기 급수관과 체결되는 급수 연결부(241)와, 상기 급수 연결부(241)의 종단이 상기 바디(201)의 타단과 밀착되도록 상기 급수 연결부(241) 및 바디(201)를 체결하는 제2 캡(231)과, 상기 바디(201)에 수용되며 상기 일단에 형성된 관로를 개폐하는 유량볼(208)과, 상기 유량볼(208)의 개방 상태를 유지하도록 탄지하는 금속 스프링(202)과, 용수의 온도에 따라 관로를 폐쇄하도록 상기 유량볼(208)을 가압하는 형상기억합금 스프링(206)과, 상기 바디(201)의 타단에 내설되어, 상기 형상기억합금 스프링(206)을 지지하도록 체결되되, 체결 길이에 따라 상기 형상기억합금 스프링(206)의 동작 시간을 가변시키기 위한 내캡(221)으로 구성된다.
상기 내캡(221)은 상기 형상기억합금 스프링(206)의 이탈을 방지하고, 변위의 기준점을 제공하기 위해 설치되나, 내캡(221)의 설치 길이에 따라 형상기억합금 스프링(206)의 탄지력을 가변시켜 동작 속도를 변화시킨다. 즉, 상기 내캡(221)을 설치 위치를 조절하여, 상기 형상기억합금 스프링(206)의 길이(상온에서의 평상시 길이)를 단축(압축)시킬 경우, 형상기억합금 스프링(206)의 응답속도 즉, 동작 시간이 길어진다. 반면, 형상기억합금 스프링(206)의 길이를 평상시 길이로 유지할 경우, 상기 형상기억합금 스프링(206)의 동작 시간을 짧아진다.
따라서, 본 발명에 따른 내캡(221)은 바디(201)의 타단 내주부에 체결되어 상기 형상기억합금 스프링(206)의 동작 시간을 제한다.
한편, 본 발명에서는 상기 금속 스프링(202) 및 형상기억합금 스프링(206)을 제외한 바디(201), 제1 캡(211), 내캡(221), 제2 캡(231) 및 급수연결부(241)는 전술한 폴리아미드 수지 조성물을 사용하여 사출된 플라스틱 재질이다. 따라서, 본 발명에서 제시되는 밸브는 PB 관, XL 관, PP-C 관, DX 관 등과 용이하게 체결될 수 있다. 본 발명의 실시 예로 도시한 밸브에는 PB 연결구와 체결 가능한 구조를 제시하였으나, 밸브의 각 단부에는 PB 파이프가 직접 연결되도록 소켓 구조로 성형될 수 있다. 상기 소켓 구조는 스피캇이 직접 인입되도록 하는 것으로, 엘보 아답터, 직관 레듀샤, 레듀샤, 스피캇티 등이 가압 체결된다.
예컨대, 밸브가 황동 재질로 제조될 경우, PB 관과 접속하기 위해서는 밸브 소켓이 사용되어야 하나, 본 발명에서의 밸브는 폴리아미드 수지 조성물로 성형됨에 따라, 별도의 밸브 소켓 없이 PB 관, XL 관 등이 직접적으로 체결될 수 있는 것이다.
한편, 상기 바디(201)는 중공형 구조를 갖고, 양단에 상기 제1 캡(211)과 체결되는 제1 캡 연결나사(205) 및 상기 제2 캡(231)과 체결되는 제2 캡 연결나사(207)를 형성하며, 상기 제1 캡 연결나사(205)의 중앙에는 배관을 연결하기 위한 배관끼움 돌기(203)가 형성된다. 또한, 상기 제1 캡(211)은 상기 배관끼움 돌기(203)에 체결되는 배관의 외주부를 가압하도록, 중공형 구조의 내주연에 상기 제1 캡 연결나사(205)와 체결되는 제1 바디체결나사(213)가 마련되며, 상기 배관끼움 돌기(203) 및 제1 캡(211) 사이로 배관이 인입 설치되고, 상기 배관과 제1 캡(211) 사이에는 조임링(251)이 내설되도록 한다.
그리고, 상기 바디(201)의 타단 내주부에는 내캡 연결나사(209)가 형성되며, 상기 내캡(221)은 상기 내캡 연결나사(209)와 대응하는 제3 바디체결나사(223)를 구비하며, 육각형으로 중앙을 관통하는 조립구(225)를 포함한다. 상기 조립구(225)는 유체가 관통하는 관통홀이나, 상기 내캡(221)을 조절하여 용수 온도에 따른 형상기억합금 스프링(206)의 반응속도를 조절할 수 있도록 임의의 체결수단과의 결합구로 사용된다. 상기 체결수단이라 함은 렌치(L-렌치)를 포함하여 기타 공구가 될 것이다. 따라서, 상기 조립구(225)는 육각형 이외에 다각형 구조로 성형될 수 있다.
그리고, 상기 제2 캡(231)은 그 내주부에 상기 제2 캡 연결나사(207)와 대응하는 제2 바디체결나사(233)가 마련되며, 상기 급수연결부(241)는 급수관과의 체결을 위한 급수연결 나사(243)가 마련된다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브의 조립 단면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상기 바디(201)의 내부에는 설치 공간이 마련되고, 상기 설치 공간에 금속 스프링(202)이 일단으로 인입된다. 이후, 상기 유량볼(208)이 금속 스프링(202)에 이어 삽입되며, 유량볼(208)의 굴곡면이 바디(201)의 일단 관로에 대향하도록 설치한다.
상기 유량볼(208)은 'U'형 관로 형태를 가지며, 종단이 환형 테두리를 갖는다. 따라서, 상기 환형 테두리에 맞닿도록 상기 형상기억합금 스프링(206)이 연이어 삽입된다. 상기 금속 스프링(202) 및 형상기억합금 스프링(206)은 바디(201)의 설치 공간에서 유동 가능하며, 상기 바디(201)의 설치공간 일단은 단차진 구조를 가짐에 따라, 금속 스프링(202)의 외부 이탈이 방지된다.
이어, 상기 형상기억합금 스프링(206)의 후방에는 상기 내캡(221)이 설치되며, 내캡(221)은 형상기억합금 스프링(206)을 후방에서 가압한다. 상기 내캡(221)의 인입 길이에 따라 상기 형상기억합금 스프링(206)의 가압력이 가변되며, 이로부터 형상기억합금 스프링(206)의 온도 변화에 따른 동작 시간을 가변시킨다. 따라서, 상기 밸브의 설치 과정에서 상기 내캡(221)의 설치 위치를 조절함으로써, 특정 온도에서의 밸브 동작이 가능하도록 한다.
이후, 상기 제2 캡(231)을 설치함에 있어, 상기 제2 캡(231)의 중공 위치로 상기 급수 연결부(241)를 인입한 후, 상기 급수 연결부(241)의 일면이 상기 바디(201)의 타단과 밀착되도록 상기 제2 캡(231)을 내캡 연결나사(209)와 체결한다. 이와 같이 체결될 경우, 상기 급수 연결부(241)의 급수연결나사(243)는 급수관과의 체결이 가능하게 된다.
한편, 상기 바디(201)의 일단에는 제1 캡(211)이 제1 캡 연결나사(205)와 체결되는데, 이에 앞서 배관에 제1 캡(211) 및 조임링(251)을 인입시킨 후, 상기 배관끼움 돌기(203)에 배관을 가압 설치한다. 이후, 상기 제1 캡(211)을 바디(201)의 일단에 체결함으로써, 상기 조임링(251)은 배관의 종단을 가압하여 수밀성을 유지토록 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 폴리아미드 수지 조성물을 성형 가공하여, 자동 유량 밸브를 제조함에 따라, 기존의 밸브 구조의 변형 없이 인체에 무해한 용수 공급이 가능할 뿐만 아니라, 제조의 편의성 및 단가를 격감시키게 된다.
201 : 바디 202 : 금속 스프링
203 : 배관끼움 돌기 205 : 제1 캡 연결나사
206 : 형상기억합금 스프링 207 : 제1 캡 연결나사
208 : 유량볼 209 : 내캡 연결나사
211 : 제1 캡 213 : 제1 바디체결나사
221 : 내캡 223 : 제3 바디체결나사
225 : 조립구 231 : 제1 캡
233 : 제2 바디체결나사 241 : 급수 연결부
243 : 급수 연결나사 251 : 조임링
203 : 배관끼움 돌기 205 : 제1 캡 연결나사
206 : 형상기억합금 스프링 207 : 제1 캡 연결나사
208 : 유량볼 209 : 내캡 연결나사
211 : 제1 캡 213 : 제1 바디체결나사
221 : 내캡 223 : 제3 바디체결나사
225 : 조립구 231 : 제1 캡
233 : 제2 바디체결나사 241 : 급수 연결부
243 : 급수 연결나사 251 : 조임링
Claims (10)
- 형상기억합금 스프링을 이용한 자동 유량제어 밸브에 있어서,
중공형 구조를 갖고 일단에 배관이 연결되고, 타단에 급수관을 연결하도록 양단에 체결 나사가 형성된 바디(201);
상기 바디(201)의 일단에 체결되며 상기 배관을 가압 고정하여 수밀성을 유지하기 위한 제1 캡(211);
상기 급수관과 체결되는 급수 연결부(241);
상기 급수 연결부(241)의 종단이 상기 바디(201)의 타단과 밀착되도록 상기 급수 연결부(241) 및 바디(201)를 체결하는 제2 캡(231);
상기 바디(201)에 수용되며 상기 일단에 형성된 관로를 개폐하는 유량볼(208);
상기 유량볼(208)의 개방 상태를 유지하도록 탄지하는 금속 스프링(202);
용수의 온도에 따라 관로를 개방 또는 폐쇄하도록 상기 유량볼(208)을 가압하는 형상기억합금 스프링(206); 및
상기 바디(201)의 타단과 상기 급수 연결부(241) 사이에 내설되어, 상기 형상기억합금 스프링(206)을 지지하도록 체결되되, 체결 길이에 따라 상기 형상기억합금 스프링(206)의 동작 시간을 가변시키기 위한 내캡(221)으로 구성되며;
상기 바디(201), 제1 캡(211), 제2 캡(231) 및 내캡(221)은 폴리아미드 수지(PA-66) 60~70 중량 %, 폴리아릴레이트 수지(PAR) 10~15 중량 %, 유리섬유 10~15 중량%, 산화방지제(페놀계) 2~5 중량 %, 내가수분해제 2~5 중량 %, 불포화카본산 1~2 중량 %, 아크릴산에스테르 1~2 중량 %, 커플링제 1~4.5 중량 %로 구성된 폴리아미드 수지 조성물에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브. - 제 1 항에 있어서,
상기 바디(201)는 중공형 구조를 갖고, 양단에 상기 제1 캡(211)과 체결되는 제1 캡 연결나사(205) 및 상기 제2 캡(231)과 체결되는 제2 캡 연결나사(207)를 형성하며, 상기 제1 캡 연결나사(205)의 중앙에는 배관을 연결하기 위한 배관끼움 돌기(203)가 형성되며;
상기 제1 캡(211)은 상기 배관끼움 돌기(203)에 체결되는 배관의 외주부를 가압하도록, 중공형 구조의 내주연에 상기 제1 캡 연결나사(205)와 체결되는 제1 바디체결나사(213)가 마련되고;
상기 배관끼움 돌기(203) 및 제1 캡(211) 사이로 배관이 인입 설치되며, 상기 배관과 제1 캡(211) 사이에는 조임링(251)이 내설되고;
상기 바디(201)의 타단 내주부에는 내캡 연결나사(209)가 형성되고, 상기 내캡(221)은 상기 내캡 연결나사(209)와 대응하는 제3 바디체결나사(223)를 구비하며, 육각형으로 중앙을 관통하는 조립구(225)를 포함하고;
상기 제2 캡(231)은 그 내주부에 상기 제2 캡 연결나사(207)와 대응하는 제2 바디체결나사(233)가 마련되며, 상기 급수연결부(241)는 급수관과의 체결을 위한 급수연결 나사(243)가 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 폴리아미드 수지는 폴리카프로락탐(nylon 6), 폴리(11-아미노운데카노익 에시드)(nylon 11), 폴리라우릴락탐(nylon 12), 폴리 헥사메틸렌 아디프아미드(nylon 6, 9), 폴리 헥사메틸렌 세바 카미드(nylon 6, 10), 폴리헥사메틸렌 도데카노디아미드(nylon 6, 12) 등의 나일론(nylon) 6류와 이들의 공중합체인 nylon 6/nylon 6, 10, nylon 6/nylon66, nylon 6/nylon 12 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며;
융점이 200 ℃ 이상이고 상대 점도(m-cresol 에 폴리아미드 수지 1 중량 %를 첨가하여 25 ℃에서 측정)가 2 이상인 폴리아미드 수지가 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 폴리아릴레이트 수지는 폴리아미드 수지와 융점의 차이가 40℃ 이하가 되도록 변성시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유리섬유는 유리섬유의 전체 중량 중 실란계 커플링제가 0.1 ~ 0.5 중량%로 코팅되며, 상기 실란계 커필링제는 아미노 실란을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브. - 제 5 항에 있어서,
상기 유리섬유는 평균입경이 입경이 10 ~ 12 ㎛인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 산화방지제는 폐놀계 산화방지제 및 티오계 산화방지제 2종을 혼합하여 사용하되, 상기 페놀계 산화방지제와 티오계 산화방지제를 1 : 0.25 ~ 0.75 중량비로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내가수분해제는 이미드계 내가수분해제인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 불포화 카본산으로는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레인산 및 이타콘산 중 어느 하나를 선택하여 단독으로 사용하거나 또는 이들을 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 아크릴산 에스테르는 메타아크릴산 에스테르 단독중합체 또는 공중합체가 이용되며;
상기 메타아크릴산 에스테르 단독중합체에 이용되는 모노머 또는 메타아크릴산 에스테르 공중합체로 이용되는 모노머로는 에스테르를 형성하는 알코올 성분의 알킬기의 탄소수가 1∼20인 메타아크릴산 알킬에스테르인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 수지 조성물을 이용한 자동 유량제어 밸브.
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|---|---|---|---|---|
| KR100779516B1 (ko) | 2007-08-29 | 2007-11-27 | 양종만 | 난방수 유량조절밸브 |
| KR100934995B1 (ko) | 2009-09-01 | 2009-12-31 | 주식회사 지케이에코놀로지 | 미세유량조절 자동밸브 |
-
2011
- 2011-07-06 KR KR1020110066836A patent/KR101094940B1/ko not_active IP Right Cessation
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