KR101127361B1 - 자동온도 유량조절밸브 - Google Patents

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KR101127361B1 KR1020100054111A KR20100054111A KR101127361B1 KR 101127361 B1 KR101127361 B1 KR 101127361B1 KR 1020100054111 A KR1020100054111 A KR 1020100054111A KR 20100054111 A KR20100054111 A KR 20100054111A KR 101127361 B1 KR101127361 B1 KR 101127361B1
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Abstract

관접소켓형상으로 난방수가 흐르는 유입구(111)와 유출구(112)가 형성되고, 상기 유입구(111)측에 톱니형상의 요철부(113)와 조임너트용 수나사부(114) 및 렌치고정부(115)가 형성되고, 상기 유출구(112)측에 배관결합용 수나사부(116)와 클립부재용 요홈(117)이 형성되고, 조임링(118)과 조임너트(119)가 상기 유입구(111)측에 결합되는 밸브몸체(110); 둥근머리나사형상의 유로개폐부(121)에 압력스프링(122) 및 지지부재(123)가 끼워진 후 조절너트(125)가 나사결합되고, 상기 지지부재(123)의 중앙에 축공(124)이 관통형성되어 상기 유로개폐부(121)가 슬라이딩 이동될 수 있고, 상기 유로개폐부(121)가 상기 밸브몸체의 유입구(111)를 개폐하는 온도조절구(120); 상기 밸브몸체의 유출구(112)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치되는 형상기억합금 스프링(130); 상기 밸브몸체의 유입구(111)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치되는 바이어스 스프링(140); 및 상기 밸브몸체의 클립부재용 요홈(117)에 끼움결합되고, 상기 형상기억합금 스프링(130)의 이탈을 방지하는 클립부재(150);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동온도 유량조절밸브.

Description

자동온도 유량조절밸브 {A valve for temperature and flow controlling}
본 발명인 자동온도 유량조절장치는 자동온도 유량조절밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관내부에 흐르는 난방수의 과압력을 해소하는 안전기능과 아울러 밸브가 닫힐 때에 유발되는 소음을 방지하고, 밸브의 설정온도의 조정이 가능한 자동온도 유량조절밸브에 관한 것이다.
일반적으로 형상기억합금 스프링을 이용한 자동온도 유량조절밸브는, 외부동력의 공급이 없이도 배관내부에 흐르는 난방수의 유량을 설정온도에 따라 비례적으로 조절하여 난방배관의 길이나 거리, 위치 등에 상관없이 균등한 난방효과를 얻고, 불필요한 에너지의 손실을 방지하여 에너지가 절감되도록 하는 장치이다.
그리고, 형상기억합금 스프링은 접촉되는 유체의 온도에 따라 탄성력이 변화되는 것으로, 접촉되는 유체의 온도가 설정온도 이하이면 탄성력을 상실하여 외부 압력에 의하여 길이가 압축되지만, 접촉되는 유체의 온도가 설정온도 이상이면 탄성력을 회복하여 길이가 다시 신장되는 성질을 가지고 있다.
종래의 기술로 대한민국 특허등록 제10-0779516호에 의한 형상기억합금 스프링을 이용한 난방수 유량조절밸브가 도 1에 도시되어 있다. 이에 도시된 난방수 유량조절밸브는 형상기억스프링(70)과 탄성스프링(80), 볼밸브(90)를 이용하여 난방수 온도에 따라 유량을 자동조절하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래 기술의 난방수 유량조절밸브는 밸브가 닫힌 상태에서 배관내부에 과압력이 발생되는 경우 이를 해소해 줄 방안이 없어 오작동이 발생될 가능성이 있다. 그리고, 밸브가 닫힐 때에 볼밸브(90)의 밀착충격으로 인한 소음이 발생되고 있고, 또 밸브의 설정온도의 조정이 불가능하여 설정온도의 변경이 필요한 경우에는 부품을 교환해야 되는 문제가 있다.
KR, 10-0779516, B1, 2007.11.20. KR, 10-0644378, B1, 2006.11.02. KR, 20-0352796, Y1, 2004.05.31.
본 발명인 자동온도 유량조절장치는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 온도조절구에 압력스프링을 설치하여, 밸브가 닫힌 상태에서 배관내부에 과압력이 발생되면 압력스프링의 작동으로 난방수가 다시 흐르도록 하여 배관내부의 과압력을 해소하는 안전기능과, 밸브가 닫힐 때에 발생되는 밀착충격을 압력스프링이 흡수하여 소음유발을 방지하고, 온도조절구의 조절너트를 조절하여 밸브의 설정온도의 조정이 가능한 자동온도 유량조절밸브를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 자동온도 유량조절밸브는, 관접소켓형상으로 난방수가 흐르는 유입구(111)와 유출구(112)가 형성되고, 상기 유입구(111)측에 톱니형상의 요철부(113)와 조임너트용 수나사부(114) 및 렌치고정부(115)가 형성되고, 상기 유출구(112)측에 배관결합용 수나사부(116)와 클립부재용 요홈(117)이 형성되고, 조임링(118)과 조임너트(119)가 상기 유입구(111)측에 결합되는 밸브몸체(110); 둥근머리나사형상의 유로개폐부(121)에 압력스프링(122) 및 지지부재(123)가 끼워진 후 조절너트(125)가 나사결합되고, 상기 지지부재(123)의 중앙에 축공(124)이 관통형성되어 상기 유로개폐부(121)가 슬라이딩 이동될 수 있고, 상기 유로개폐부(121)가 상기 밸브몸체의 유입구(111)를 개폐하는 온도조절구(120); 상기 밸브몸체의 유출구(112)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치되는 형상기억합금 스프링(130); 상기 밸브몸체의 유입구(111)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치되는 바이어스 스프링(140); 및 상기 밸브몸체의 클립부재용 요홈(117)에 끼움결합되고, 상기 형상기억합금 스프링(130)의 이탈을 방지하는 클립부재(150);를 포함하여 구성된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 자동온도 유량조절밸브에 의하면, 외부동력의 공급이 없이도 설정온도에 따라 관로내에 흐르는 난방수의 유량을 비례적으로 조절하여 난방배관의 길이나 거리, 위치 등에 상관없이 균등한 난방효과를 얻고, 불필요한 에너지의 손실을 방지하여 에너지가 절감되도록 함에 있어서, 배관내부의 과압력을 해소하는 안전기능과, 밸브가 닫힐 때 유발되는 소음을 방지하고, 밸브의 설정온도의 조정이 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 난방수 유량조절밸브에서 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 자동온도 유량조절밸브에서 조립된 부품의 분해사시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 자동온도 유량조절밸브에서 난방수가 잘 흐르는 작동상태도이며,
도 4는 본 발명에 따른 자동온도 유량조절밸브에서 난방수가 잘 흐르지 못하는 작동상태도이며,
도 5는 본 발명에 따른 자동온도 유량조절밸브에서 난방배관의 과압력을 해소하는 작동상태도이며,
도 6은 본 발명에 따른 자동온도 유량조절밸브에서 유량조절부재의 작동상태도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동온도 유량조절밸브는,
관접소켓형상으로 난방수가 흐르는 유입구(111)와 유출구(112)가 형성되고, 상기 유입구(111)측에 톱니형상의 요철부(113)와 조임너트용 수나사부(114) 및 렌치고정부(115)가 형성되고, 상기 유출구(112)측에 배관결합용 수나사부(116)와 클립부재용 요홈(117)이 형성되고, 조임링(118)과 조임너트(119)가 상기 유입구(111)측에 결합되는 밸브몸체(110); 둥근머리나사형상의 유로개폐부(121)에 압력스프링(122) 및 지지부재(123)가 끼워진 후 조절너트(125)가 나사결합되고, 상기 지지부재(123)의 중앙에 축공(124)이 관통형성되어 상기 유로개폐부(121)가 슬라이딩 이동될 수 있고, 상기 유로개폐부(121)가 상기 밸브몸체의 유입구(111)를 개폐하는 온도조절구(120); 상기 밸브몸체의 유출구(112)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치되는 형상기억합금 스프링(130); 상기 밸브몸체의 유입구(111)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치되는 바이어스 스프링(140); 및 상기 밸브몸체의 클립부재용 요홈(117)에 끼움결합되고, 상기 형상기억합금 스프링(130)의 이탈을 방지하는 클립부재(150);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 관한 자동온도 유량조절밸브를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 자동온도 유량조절밸브에서 조립된 부품의 분해사시도이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 밸브몸체(110), 온도조절구(120), 형상기억합금 스프링(130), 바이어스 스프링(140) 및 클립부재(150)을 포함하여 구성된다.
본 발명에서 밸브몸체(110)는 관접소켓형상으로 유체가 흐르는 유입구(111)와 유출구(112)가 형성된다. 상기 유입구(111)에는 외측으로 톱니형상의 요철부(113)와 조임너트용 수나사부(114) 및 렌치고정부(115)가 순차적으로 형성된다. 상기 유출구(112)에는 외측으로 배관결합용 수나사부(116)가 형성되고, 내측 끝단으로 클립부재용 요홈(117)이 형성된다. 또한, 상기 유입구(111)에는 미도시된 유입관로를 고정하는 조임링(118)과 조임너트(119)가 결합된다.
난방수는 밸브몸체의 유입구(111)에서 유출구(112)로 흐르고, 미도시된 난방수의 유입관로와 유출관로와의 결합은 다음과 같다.
밸브몸체(110)의 유입구(111)에 외측으로 조임링(118)을 끼우고 다시 그 외측으로 조임너트(119)를 조임너트용 수나사부(114)에 나사결합한 상태에서, 난방수의 유입관로를 유입구 외측의 요철부(113)와 조임링(118) 사이에 끼우고 조임너트(119)로 고정결합한다. 이때 육각형의 렌치고정부(115)가 이용된다.
난방수의 유출관로는 밸브몸체(110)의 배관결합용 수나사부(116)에 결합된다.
클립부재용 요홈(117)에는 형상기억합금 스프링(130)의 이탈을 방지하는 클립부재(150)가 끼움결합된다.
밸브몸체의 유입구(112)의 내경은 유출구(112)의 내경보다는 작으며, 온도조절구의 유로개폐부(121)에 의하여 닫히거나 열린다. 밸브 내부의 부품은 유입구(111) 보다 내경이 큰 유출구(112)로부터 삽입되어 조립된다.
그리고, 온도조절구(120)는 둥근머리나사형상의 유로개폐부(121)에 압력스프링(122)과 지지부재(123)가 순차적으로 끼워진 후 조절너트(125)가 나사결합되고, 상기 지지부재(123)의 중앙에 축공(124)이 관통형성되어 상기 유로개폐부(121)가 슬라이딩 이동될 수 있고, 상기 유로개폐부(121)가 상기 밸브몸체의 유입구(111)를 개폐한다.
온도조절구(120)는 지지부재(123)에 의해 형상기억합금 스프링(130)과 바이어스 스프링(140)의 사이에서 이동된다. 온도조절구의 유로개폐부(121)는 밸브몸체의 유입구(111)을 개폐할 수 있는 길이와 직경을 가진다.
온도조절구의 압력스프링(122)은 유로개폐부(121)와 지지부재(123) 사이에 탄력 설치되고, 배관내부에 과압력이 발생되면 과압력에 의해 압축되지만 과압력이 해소된 통상압력에서는 원상태로 복원되는 탄성력을 가진다.
온도조절구의 지지부재(123)는 양환키 또는 삼바리 형상으로, 밸브몸체의 유출구(112) 내경보다 약간 작으면서, 상기 압력스프링(122)과 형상기억합금 스프링(130) 및 바이어스 스프링(140)을 지지하는 걸림턱(126)(127)(128)을 가지고 있다.
온도조절구의 조절너트(125)는 유로개폐부(121) 끝단에 나사결합되어 유로개폐부(121)과 지지부재(123) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
그리고, 형상기억합금 스프링(130)은 난방수가 잘 흐르지 못하도록 하는 방향으로 상기 온도조절구의 지지부재(123)를 탄력지지하고, 상기 밸브몸체의 유출구(112)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치된다.
형상기억합금 스프링(130)은 접촉되는 난방수 온도에 따라 탄성력이 변화되는 것으로, 설정온도 이하에서는 탄성력을 상실하고, 설정온도 이상에서는 탄성력을 회복한다.
그리고, 바이어스 스프링(140)은 난방수가 잘 흐르도록 하는 방향으로 상기 온도조절구의 지지부재(123)를 탄력지지하고, 상기 밸브몸체의 유입구(111)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치된다.
바이어스 스프링(140)는 설정온도 이상에서의 회복된 형상기억합금 스프링(130)보다는 조금 약한 탄성력을 가진다. 바이어스 스프링(140)은 유출구(112) 내경에는 삽입되지만 유입구(111) 내경보다는 큰 외경을 가진다.
끝으로, 클립부재(150)는 외력을 받지 않는 상태에서는 상기 밸브몸체의 유출구(112) 내경보다 크고, 외력으로 수축되어 상기 밸브몸체의 클립부재용 요홈(117)에 끼움결합되며, 상기 형상기억합금 스프링(130)의 이탈을 방지한다.
클립부재(150)는 박판스프링 또는 클립링의 형상으로, 끼움결합을 용이하게 하는 탈거공(151)과 상기 형상기억합금 스프링(130)을 지지할 수 있는 걸림턱(152)을 가지고 있으며, 상기 형상기억합금 스프링(130)이 소형 직경인 경우에도 지지하며 이탈을 방지한다.
다음은 본 발명의 조립 및 작동과정에 대하여 설명한다.
본 발명은 밸브몸체의 유출구(112)로부터 바이어스 스프링(140)이 삽입되고, 다음으로 유로개폐부(121)를 먼저하여 온도조절구(120)가 삽입되고, 다음으로 형상기억합금 스프링(130)이 삽입되고, 끝으로 클립부재(150)가 끼움결합되어 조립된다.
본 발명에서 접촉되는 난방수의 온도가 설정온도보다 낮은 상태에 있으면, 형상기억합금 스프링(130)은 탄성력을 상실한다. 이때 상대적으로 강해진 바이어스 스프링(140)의 탄성력으로 온도조절구의 지지부재(123)가 밸브몸체의 유입구(111) 반대방향으로 위치이동되면서 유로개폐부(121)가 유입구(111)와 분리되어 밸브가 열린다. 열려진 밸브는 도 3의 상태로 되어 난방수가 잘 흐르게 된다.
그 후, 난방수가 잘 흐르게 되어 접촉되는 난방수의 온도가 설정온도보다 높아지면, 형상기억합금 스프링(130)은 탄성력을 회복한다. 형상기억합금 스프링(130)의 회복된 탄성력으로 온도조절구의 지지부재(123)가 밸브몸체의 유입구(111) 방향으로 위치이동되면서 유로개폐부(121)가 유입구(111)에 밀착되어 밸브가 닫힌다. 닫혀진 밸브는 도 4의 상태로 되어 난방수가 잘 흐르게 못하게 된다.
이때 발생하는 온도조절구의 유로개폐부(121)와 밸브몸체의 유입구(111)와의 밀착충격은 유로개폐부(121)를 탄력지지하는 압력스프링(122)에 흡수되어 소음유발이 방지된다.
또한, 난방수가 잘 흐르지 못하는 상태에서 배관내부에 과압력이 발생되면, 과압력에 의하여 온도조절구의 압력스프링(122)이 압축된다. 압축된 압력스프링(122)으로 인하여 유로개폐부(121)가 지지부재의 축공(124)내에서 슬라이딩 이동되어 밸브몸체의 유입구(111)와 분리되어 밸브가 열린다. 열려진 밸브로 난방수가 다시 흐르게 되면서 배관내부의 과압력이 해소된다. 도 5에 배관내부의 과압력이 해소되는 상태가 도시되어 있다.
배관내부의 과압력이 해소되면 온도조절구의 압력스프링(122)은 다시 원상태로 되고 유로개폐구(121)가 밸브몸체의 유입구(111)에 밀착되어 밸브가 닫힌다.
끝으로, 난방수가 잘 흐르지 못하는 상태가 계속되어 접촉되는 난방수의 온도가 설정온도보다 낮아지면, 형상기억합금 스프링(130)은 탄성력을 상실한다. 이때 상대적으로 강해진 바이어스 스프링(140)의 탄성력으로 온도조절구의 지지부재(123)가 밸브몸체의 유입구(111) 반대방향으로 위치이동되면서 유로개폐부(121)는 유입구(111)와 분리되어 밸브가 열린다. 다시 열려진 밸브는 전술한 도 3의 상태로 복귀되어 난방수가 잘 흐르게 된다.
다음은 본 발명에서 밸브의 설정온도의 조정 및 유량조정에 대하여 설명한다.
본 발명에서는 온도조절구의 조절너트(125)로 유로개폐부(121)와 지지부재(123) 사이의 간격을 조절함으로써 밸브의 설정온도의 조정이 가능하다.
온도조절구의 유로개폐부(121)와 지지부재(123) 사이의 간격을 조절하면, 형상기억합금 스프링(130)과 바이어스 스프링(140)의 작동에 따라 이동되는 지지부재(123)의 위치는 변경되지 않지만, 유로개폐부(121)가 이동되는 위치는 변경되어 밸브가 열리고 닫히는 온도가 낮아지거나 높아진다. 이와같이 밸브가 개폐되는 온도를 조정함으로써 밸브의 설정온도를 조정할 수 있다.
또한, 본 발명에는 난방수의 유량을 조절하는 수단을 추가적으로 포함하여 설치될 수 있다. 유량조절부재(160)는 캡형상으로 중앙에 유량을 조절하는 유체통과개구(161)가 관통형성되고, 상기 밸브몸체의 유입구(111)에 설치된다. 유량조절부재의 유체통과개구(161)의 직경을 변경하면 유량에 대한 개구면적이 증감되어 난방수의 유량이 조절된다. 도 6에 유량조절부재(160)의 설치가 도시되어 있다.
유량조절부재(160)는 유체통과개구(161)의 직경 또는 캡의 높이를 조정하여 적용할 수 있고, 오-링 등의 기밀부재와 함께 설치될 수 있다.
이상과 같은 작동과정으로, 본 발명인 자동온도 유량조절장치는 외부의 동력이 없이도 설정온도에 따라 관로내에 흐르는 난방수의 유량을 비례적으로 조절하여, 난방수를 잘 흐르거나 잘 흐르지 못하도록 함으로써 난방배관의 길이나 거리, 위치 등에 상관없이 균등한 난방효과를 얻고, 불필요한 에너지의 손실을 방지하여 에너지가 절감되도록 한다.
또한, 본 발명인 자동온도 유량조절장치는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 온도조절구에 압력스프링(122)을 설치하여, 밸브가 닫힌 상태에서 배관내부에 과압력이 발생되면 압력스프링(122)의 동작으로 난방수가 다시 흐르도록 하여 배관내부의 과압력을 해소하는 안전기능과, 밸브가 닫힐 때에 발생되는 밀착충격을 압력스프링(122)이 흡수하여 소음유발을 방지하고, 온도조절구의 조절너트(125)를 조절하여 밸브의 온도설정의 조정이 가능하다.
또한, 본 발명인 자동온도 유량조절장치는 당업자에게 용이하게 이해되는 바와 같이, 도면에 도시된 실시예는 예시적인 것으로 추가의 변형 및 균등한 실시예가 가능하다.
110 : 밸브몸체, 111 : 유입구, 112 : 유출구, 113 : 요철부, 114 : 조임너트용 수나사부, 115 : 렌치고정부, 116 : 배관결합용 수나사부, 117 : 클립부재용 요홈, 118 : 조임링, 119 : 조임너트, 120 : 온도조절구, 121 : 유로개폐부, 122 : 압력스프링, 123 : 지지부재, 124 : 축공, 125 : 조절너트, 126 : 압력스프링용 걸림턱, 127 : 형상기억합금 스프링용 걸림턱 128 : 바이어스 스프링용 걸림턱 130 : 형상기억합금 스프링, 140 : 바이어스 스프링, 150 : 클립부재, 151 : 탈거공, 152 : 걸림턱, 160 : 유량조절부재, 161 : 유체통과개구

Claims (4)

  1. 관접소켓형상으로 난방수가 흐르는 유입구(111)와 유출구(112)가 형성되고, 상기 유입구(111)측에 톱니형상의 요철부(113)와 조임너트용 수나사부(114) 및 렌치고정부(115)가 형성되고, 상기 유출구(112)측에 배관결합용 수나사부(116)와 클립부재용 요홈(117)이 형성되고, 조임링(118)과 조임너트(119)가 상기 유입구(111)측에 결합되는 밸브몸체(110);

    둥근머리나사형상의 유로개폐부(121)에 압력스프링(122) 및 지지부재(123)가 끼워진 후 조절너트(125)가 나사결합되고, 상기 지지부재(123)의 중앙에 축공(124)이 관통형성되어 상기 유로개폐부(121)가 슬라이딩 이동될 수 있고, 상기 유로개폐부(121)가 상기 밸브몸체의 유입구(111)를 개폐하는 온도조절구(120);

    상기 밸브몸체의 유출구(112)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치되는 형상기억합금 스프링(130);

    상기 밸브몸체의 유입구(111)와 상기 온도조절구의 지지부재(123) 사이에 탄력 설치되는 바이어스 스프링(140); 및

    상기 밸브몸체의 클립부재용 요홈(117)에 끼움결합되고, 상기 형상기억합금 스프링(130)의 이탈을 방지하는 클립부재(150);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동온도 유량조절밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유로개폐부(121)의 지지부재(123)에 상기 압력스프링(122)과 형상기억합금 스프링(130) 및 바이어스 스프링(140)을 지지할 수 있는 걸림턱(126)(127)(128)을 형성하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동온도 유량조절밸브.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 클립부재(150)에 탈거공(151) 및 상기 형상기억합금 스프링(130)을 지지할 수 있는 걸림턱(152)을 형성하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동온도 유량조절밸브.
  4. 제 1항에 있어서,
    캡형상으로 중앙에 유량을 조절하는 유체통과개구(161)가 관통형성되고, 상기 밸브몸체의 유입구(111)에 설치되는 유량조절부재(160)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동온도 유량조절밸브.
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