KR101303298B1 - 서모스탯 카트리지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서모스탯 카트리지에 관한 것으로서, 온수 유입구와 냉수 유입구가 외면에 형성되는 밸브 바디; 일측은 상기 밸브 바디에 결합되는 스핀들 가이드 내에 배치되고 타측은 상기 스핀들 가이드의 외측으로 노출되어 상기 스핀들 가이드에 의해 가이드되는 스핀들; 상기 스핀들의 일측이 나사 방식으로 결합되는 센서 브래킷을 구비하며, 상기 스핀들 가이드의 내부에 마련되어 상기 스핀들을 지지하는 스핀들 지지체; 상기 센서 브래킷과 상기 스핀들 가이드 사이에서 위치 고정되게 마련되는 제1 오링; 상기 제1 오링과 이격 배치되어 상기 스핀들과 상기 스핀들 가이드 사이에 개재되는 제2 오링; 및 상기 스핀들의 동작 시 상기 제1 오링과 상기 제2 오링 사이 영역의 진공도에 변화가 발생되지 않도록 상기 센서 브래킷의 외면에 형성되며, 위치 고정된 상기 제1 오링을 기준으로 상기 센서 브래킷의 상대적인 슬라이딩 이동을 가능케 하는 슬라이딩 그루브를 포함한다.

Description

서모스탯 카트리지{Thermostat cartridge}
본 발명은, 서모스탯 카트리지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하면서도 효율적인 구조를 통해 스핀들과 센서 브래킷과 간의 나사 결합영역으로 물이 밀려들지 않도록 함으로써 이 영역에 이물질이나 녹이 발생되어 스핀들의 동작을 저해시키는 현상을 효율적으로 예방할 수 있는 서모스탯 카트리지에 관한 것이다.
서모스탯 카트리지는 그 내부로 유입되는 온수 및 냉수의 유입량 또는 그 변화량을 자동으로 맞춰줌으로써 초기 세팅된 혼합수의 온도를 변화 없이 유지시켜 주기 위한 장치로서, 수전 등에 적용될 수 있다.
대표적으로 가열되면 팽창하고 식으면 수축하는 성질을 이용하여 밸브를 동작시키는 왁스형 서모스탯 카트리지가 가장 많이 이용되고 있는 것으로 알려져 있다.
도 1에 도시된 서모스탯 카트리지는 내부의 일측에 왁스가 충진되어 온도변화를 감지한 후에 그에 이웃된 센서를 이동시킴으로써 온도를 조절하는 메커니즘을 갖는다. 즉 스핀들(130)을 움직여 일정 온도를 설정하면, 스핀들(130)에 나사 결합되어 있던 센서 브래킷(181)이 이동하면서, 밸브(140)를 작동시켜 일정 온도에 도달되도록 하는 구조를 갖는다.
그러나, 이때, 스핀들(130)은 센서 브래킷(181)의 외측을 부분적으로 덮는 형태로 센서 브래킷(181)과 나사 결합되는데, 이 나사 결합영역(A)으로 물이 밀려든다.
나사 결합영역(A)으로 물이 밀려드는 원인에 대해 살펴본다. 센서 브래킷(181) 내에 설치된 스프링 캡(183)은 센서가 갑자기 확장할 경우, 센서 보호를 위한 공간 확보를 위해 형성된 것으로서, 센서(170)가 갑자기 확장되면 스프링 캡(183)이 스프링(182)을 수축시키게 되고, 이로 인해 그 사이에 있던 물은 센서 브래킷(181)과 스핀들(130) 사이의 나사 결합영역(A)으로 밀려들게 되는 것이다.
이와 같은 동작이 반복적으로 이루어지면 나사 결합영역(A)에 이물질이나 녹이 발생하게 되며, 이로 인해 스핀들(130)의 회전이 부드럽지 못하고 빡빡해지게 하는 원인이 되고 있어, 본원 출원인은 선등록 발명 제10-1205371호를 통하여 이러한 문제점을 해결하고자 하였다.
상기한 본원 출원인의 선등록발명에 개시된 서모스탯 카트리지가 도 2에 도시되어 있다. 이는 본원 출원인의 선등록 특허 제10-1205371호에 개시된 것으로서, 스핀들(130)의 일측이 센서 브래킷(181)의 내부로 들어간 상태로 결합되며, 센서 브래킷(181) 내에 격판(184)이 설치되기 때문에 스핀들(130)과 센서 브래킷(181) 간의 나사 결합영역(C)으로 물이 밀려들지 못하도록 한 것이다.
그러나, 도 2에 도시된 서모스탯 카트리지의 경우에는 다음과 같은 문제점이 추가적으로 발생하게 된다. 스핀들(130)을 돌리면 센서 브래킷(181)이 이동하게 되는데, 이러한 센서 브래킷(181)의 동작 시 제1 오링(191)도 같이 움직이게 되며, 스핀들(130)을 반대 방향으로 돌리면 제1 오링(191)이 반대방향으로 이동하게 된다.
결과적으로 도 2와 같은 서모스탯 카트리지의 경우, 스핀들(130) 조작에 따라 제1 오링(191)과 제2 오링(192) 사이의 간격은 늘었다 줄었다 하게 된다. 다시 말해, 일정 위치로 조립될 때 형성되는 제1 오링(191)과 제2 오링(192) 사이의 진공도는 스핀들(130) 조작에 따라 변하게 되는 것이다. 따라서 조립 시 진공도가 예컨대 100이라고 가정하면 제1 오링(191)이 전진하여 제2 오링(192)과의 간격이 멀어지면 진공도는 예컨대 80정도로 떨어질 것이다.
이처럼 제1 오링(191)과 제2 오링(192) 사이의 진공도가 변함에 따라 외부의 물이 제1 오링(191)을 통하여 차츰 스며들게 되어 결국은 스핀들(130)과 센서 브래킷(181) 사이의 나사 영역(C)까지 밀려들게 됨으로써 나사 결합영역(C)에 이물질이나 녹이 발생하게 되며, 이로 인해 스핀들(130)의 회전이 부드럽지 못하고 빡빡해지게 하는 원인이 되고 있으므로 이러한 점을 감안한 구조 보완이 요구된다.
대한민국 특허출원 제20-2005-0024567호 대한민국 특허 제10-1205371호
본 발명의 목적은, 간단하면서도 효율적인 구조를 통해 스핀들과 센서 브래킷과 간의 나사 결합영역으로 물이 밀려들지 않도록 함으로써 이 영역에 이물질이나 녹이 발생되어 스핀들의 동작을 저해시키는 현상을 효율적으로 예방할 수 있는 서모스탯 카트리지를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 온수 유입구와 냉수 유입구가 외면에 형성되는 밸브 바디; 일측은 상기 밸브 바디에 결합되는 스핀들 가이드 내에 배치되고 타측은 상기 스핀들 가이드의 외측으로 노출되어 상기 스핀들 가이드에 의해 가이드되는 스핀들; 상기 스핀들의 일측이 나사 방식으로 결합되는 센서 브래킷을 구비하며, 상기 스핀들 가이드의 내부에 마련되어 상기 스핀들을 지지하는 스핀들 지지체; 상기 센서 브래킷과 상기 스핀들 가이드 사이에서 위치 고정되게 마련되는 제1 오링; 상기 제1 오링과 이격 배치되어 상기 스핀들과 상기 스핀들 가이드 사이에 개재되는 제2 오링; 및 상기 스핀들의 동작 시 상기 제1 오링과 상기 제2 오링 사이 영역의 진공도에 변화가 발생되지 않도록 상기 센서 브래킷의 외면에 형성되며, 위치 고정된 상기 제1 오링을 기준으로 상기 센서 브래킷의 상대적인 슬라이딩 이동을 가능케 하는 슬라이딩 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지에 의해 달성된다.
상기 제1 오링은, 상기 센서 브래킷이 슬라이딩 이동되는 방향을 따라 길게 형성되는 오링 몸체; 및 상기 오링 몸체의 양단부에 돌출 형성되되 상기 오링 몸체보다는 단면적이 크게 형성되는 한 쌍의 단부 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 스핀들과 상기 센서 브래킷 간의 나사 결합영역으로 물이 밀려드는 것이 저지되도록 상기 나사 결합영역에 인접된 상기 센서 브래킷에 마련되는 격판을 더 포함할 수 있다.
상기 스핀들 지지체는, 일단부가 상기 센서 브래킷에 지지되는 스프링; 및 상기 센서 브래킷 내에 고정되어 상기 스프링의 타단부를 지지하며, 일측에 물 배출홀이 형성되는 스프링 캡을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단하면서도 효율적인 구조를 통해 스핀들과 센서 브래킷과 간의 나사 결합영역으로 물이 밀려들지 않도록 함으로써 이 영역에 이물질이나 녹이 발생되어 스핀들의 동작을 저해시키는 현상을 효율적으로 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 2는 종래기술에 따른 서모스탯 카트리지의 구조도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 카트리지의 외관 정면도,
도 4은 도 3의 단면 구조도,
도 5는 도 4의 요부 확대도,
도 6은 센서 브래킷과 제1 오링의 확대도,
도 7은 스프링 캡의 정면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 카트리지의 외관 정면도, 도 4은 도 3의 단면 구조도, 도 5는 도 4의 요부 확대도, 도 6은 센서 브래킷과 제1 오링의 확대도, 그리고 도 7은 스프링 캡의 정면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 서모스탯 카트리지는, 밸브 바디(10), 스핀들 가이드(20), 밸브(40), 탄성체(50), 센서(70), 스핀들 지지체(80), 그리고 종래와 달리 상호간 미리 결정된 간격만큼 유지하면서 배치되는 제1 및 제2 오링(91,92)을 포함한다.
밸브 바디(10)는 서모스탯 카트리지의 일측 외관을 형성한다. 밸브 바디(10)는 대략 원통 형상을 갖는다.
밸브 바디(10)의 외면에는 도 4에 도시된 바와 같이, 냉수 유입구(11)와 온수 유입구(12)가 형성되고, 단부에는 온도 조절이 완료된 혼합수가 토출되는 혼합수 토출구(13)가 형성된다. 냉수 유입구(11)와 온수 유입구(12)는 후술할 밸브(40)의 동작에 의해 그 개방도가 조절될 수 있다.
냉수 유입구(11)와 온수 유입구(12)는 밸브 바디(10)의 외면에서 비교적 넓게 함몰된 함몰그루브(10a,10b)에 형성되는데, 이러한 함몰그루브(10a,10b)에는 망 구조의 스트레이너(15, stainer, 도 3 참조)가 결합된다.
스트레이너(15)는 밸브 바디(10)의 외면에서 냉수 유입구(11)와 온수 유입구(12)가 위치된 함몰그루브(10a,10b) 영역에 배치되어 온수와 냉수 속의 이물질을 걸러내는 필터 역할을 한다.
스핀들 가이드(20)는 서모스탯 카트리지의 일측 외관을 형성하며, 일단부가 밸브 바디(10)의 내부로 약간 삽입되는 형식으로 밸브 바디(10)와 연결된다. 연결 방식은 나사 결합 방식일 수 있다.
이러한 스핀들 가이드(20)는 스핀들(30)을 지지하면서 스핀들(30)을 가이드하는 역할을 한다.
스핀들(30)은 그 일측이 스핀들 가이드(20) 내에 배치되고 타측은 스핀들 가이드(20)의 외측으로 노출되게 마련된다. 스핀들(30)에는 도시 않은 수전의 온도 조절 핸들이 결합될 수 있다.
밸브(40)는 밸브 바디(10) 내의 냉수 유입구(11)와 온수 유입구(12) 영역에 이동 가능하게 배치되어 냉수 유입구(11)와 온수 유입구(12)를 개폐, 즉 냉수 유입구(11)와 온수 유입구(12)의 개방도를 조절한다.
탄성체(50)는 그 일단부는 밸브 바디(10)의 일측에 결합되는 니플(10c)에 배치되고 타단부는 밸브(40)에 배치되어 밸브(40)의 이동을 안내하는 역할을 한다. 센서(70)는 센서 바디(60)의 감지 온도에 따라 수축 또는 팽창되도록 마련될 수 있다.
한편, 스핀들 지지체(80)는 스핀들 가이드(20)의 내부에 마련되어 스핀들(30)을 지지한다.
이러한 스핀들 지지체(80)는 스핀들(30)의 일측이 나사 방식으로 결합되는 센서 브래킷(81)과, 일단부가 센서 브래킷(81)에 지지되는 스프링(82)과, 센서 브래킷(81) 내에 고정되어 스프링(82)의 타단부를 지지하는 스프링 캡(83)을 구비한다.
센서 브래킷(81)의 단부 영역에는 스탑 링(S/R, Stop-Ring)이 결합되며, 스핀들 가이드(20)와 스핀들(30) 사이에는 이링(E/R, E-Ring)이 결합된다.
도 5에 확대 도시된 바와 같이, 스핀들(30)의 일측은 센서 브래킷(81)의 내부로 부분적으로 삽입되며, 삽입된 후에는 센서 브래킷(81)의 내부와 왼나사 방식으로 결합되어 나사 결합영역(C)을 형성한다.
이러한 구조에서 센서 브래킷(81)에는 격판(84)이 마련된다. 격판(84)은 스핀들(30)과 센서 브래킷(81) 간의 나사 결합영역(C)으로 물이 밀려드는 것이 저지되도록 나사 결합영역(C)에 인접된 센서 브래킷(81)에 마련된다.
좀 더 부연하면, 본 실시예의 경우, 구조적으로 스핀들(30)의 일측이 센서 브래킷(81)의 내부로 들어간 상태로 결합되되, 센서 브래킷(81) 내부로 진입되는 물이 스핀들(30)과 센서 브래킷(81) 간의 나사 결합영역(C)으로는 아예 진입할 수 없도록 센서 브래킷(81) 내에 격판(84)을 설치한다. 따라서 센서 브래킷(81) 내부로 진입되는 물은 스핀들(30)과 센서 브래킷(81) 간의 나사 결합영역(C)으로는 원천적으로 진입될 수 없게 된다.
한편, 스프링 캡(83)의 위치 이동 시 즉, 센서의 확장에 의하여 스프링 캡(83)이 스프링(82)을 가압할 경우 센서 브래킷(81) 내부로 진입된 물이 빠져나갈 수 있도록 스프링 캡(83)에는 도 7처럼 물 배출홀(85)이 형성된다. 따라서 스프링 캡(83)에 의해 가압되어 센서 브래킷(81) 내부로 진입되는 물은 격판(84)에 의해 차단되어 스핀들(30) 쪽으로 진행하지 못하고, 스프링 캡(83)에 형성되는 물 배출홀(85)을 통해 배출될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하여 기설명한 종래기술처럼 스핀들(30)에 의한 센서 브래킷(81)의 동작 시 제1 오링(91)과 제2 오링(92) 사이의 간격에 변화가 발생되면 제1 오링(91)과 제2 오링(92) 사이의 진공도가 변함에 따라 외부의 물이 센서 브래킷(81)과 스핀들 가이드(20) 사이로 점차 밀려들면서, 스핀들(30)과 센서 브래킷(81) 사이의 나사 영역(C)까지 침투할 수 있다.
따라서 본 실시예에서는 제1 오링(91)과 제2 오링(92)은 해당 위치에서 위치 고정되게 마련되고, 센서 브래킷(81)이 슬라이딩 동작하여 제1 오링(91)과 제2 오링(92) 사이의 간격 변화가 없도록 구성하고 있다. 때문에 제1 오링(91)과 제2 오링(92) 사이의 진공도가 변하지 않아 외부의 물이 제1 오링(91)으로 스며드는 현상이 없게 된다.
이하, 구체적으로 설명하면, 제1 오링(91)은 센서 브래킷(81)과 스핀들 가이드(20) 사이에서 위치 고정되게 마련된다. 센서 브래킷(81)과 스핀들 가이드(20) 사이에서 제1 오링(91)이 위치 고정되고, 또한 위치 고정된 제1 오링(91)에 대하여 센서 브래킷(81)이 슬라이딩 이동될 수 있도록 제1 오링(91)이 배치되는 센서 브래킷(81)의 외면에는 위치 고정된 상기 제1 오링(91)을 기준으로 하여 센서 브래킷(81)의 상대적인 슬라이딩 이동을 허용하는 슬라이딩 그루브(81a)가 형성된다. 슬라이딩 그루브(81a)는 제1 오링(81)의 길이보다는 더 길게 형성된다.
슬라이딩 그루브(81a)에 배치되어 위치 고정되는 제1 오링(81)은 센서 브래킷(81)이 슬라이딩 이동되는 방향을 따라 길게 형성되는 오링 몸체(91a)와, 오링 몸체(91a)의 양단부에 돌출 형성되되 오링 몸체(91a)보다는 단면적이 크게 형성되는 한 쌍의 단부 돌출부(91b)를 포함한다.
한 쌍의 단부 돌출부(91b)는 제1 오링(81)이 센서 브래킷(81)과 스핀들 가이드(20) 사이에서 밀착되어 위치 고정되기에 유리하도록 오링 몸체(91a)의 양단부에서 오링 몸체(91a)보다는 단면적이 크게 형성된다.
이와 같은 제1 오링(91)과 이격 배치되는 제2 오링(92)은 스핀들(30)과 스핀들 가이드(20) 사이에 개재된다.
본 실시예처럼 제1 오링(91)의 위치를 고정시켜 제2 오링(92)과의 간격을 일정하게 유지하고, 센서 브래킷(81)만이 스핀들(30)의 회전에 따라 슬라이딩 이동하도록 함으로써 제1 오링(91)과 제2 오링(92) 사이에 진공 압축이나 팽창이 일어나지 않게 된다. 따라서 종전처럼 제1 오링(91) 쪽을 통해 물이 스며드는 현상을 차단할 수 있어 결과적으로 스핀들(30)과 센서 브래킷(81) 사이의 나사 영역(C)까지 물이 침투하는 문제를 해소할 수 있게 되는 것이다.
이러한 구성을 갖는 본 실시예의 서모스탯 카트리지에 대한 작용에 대해 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
스핀들(30) 영역에 결합될 수 있는 온도 조절 핸들(미도시)을 일정 온도로 맞추어 회전시키면 밸브(40)의 이동을 통해 냉수 유입구(11)와 온수 유입구(12)가 일차적으로 결정된다.
이후에, 유입되는 온수와 냉수에 의하여 센서(70)의 길이가 변하면서, 이에 연동되어 밸브(40)의 위치가 조절됨으로써 종국적으로 온수와 냉수의 유입량이 결정됨으로써 혼합수가 요구되는 온도대로 조절되어 토출될 수 있게 된다.
한편, 본 실시예의 경우, 앞서 기술한 것처럼 제1 오링(91)의 위치를 고정시키고 센서 브래킷(81)만이 스핀들(30)의 회전에 따라 슬라이딩 이동하도록 함으로써, 제2 오링(92)과의 간격을 일정하게 유지하고 있기 때문에 종전처럼 제1 오링(91) 쪽을 통해 물이 스며드는 현상을 차단할 수 있으며, 이에 따라 스핀들(30)과 센서 브래킷(81) 사이의 나사 영역(C)까지 물이 밀려드는 문제를 해소할 수 있다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 서모스탯 카트리지에 따르면, 간단하면서도 효율적인 구조를 통해 스핀들(30)과 센서 브래킷(81)과 간의 나사 결합영역(C)으로 물이 밀려들지 않도록 함으로써 이 영역에 이물질이나 녹이 발생되어 스핀들(30)의 동작을 저해시키는 현상을 효율적으로 예방할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 밸브 바디 10a,10b : 함몰그루브
11 : 냉수 유입구 12 : 온수 유입구
13 : 혼합수 토출구 15 : 스트레이너
20 : 스핀들 가이드 30 : 스핀들
40 : 밸브 41 : 몸체부
42 : 개폐부 43 : 밸브 보스
50 : 탄성체 60 : 센서 바디
70 : 센서 80 : 스핀들 지지체
81 : 센서 브래킷 81a : 슬라이딩 그루브
82 : 스프링 83 : 스프링 캡
84 : 격판 85 : 물 배출홀
91 : 제1 오링 91a : 오링 몸체
91b : 단부 돌출부 92 : 제2 오링

Claims (4)

  1. 온수 유입구와 냉수 유입구가 외면에 형성되는 밸브 바디;
    일측은 상기 밸브 바디에 결합되는 스핀들 가이드 내에 배치되고 타측은 상기 스핀들 가이드의 외측으로 노출되어 상기 스핀들 가이드에 의해 가이드되는 스핀들;
    상기 스핀들의 일측이 나사 방식으로 결합되는 센서 브래킷을 구비하며, 상기 스핀들 가이드의 내부에 마련되어 상기 스핀들을 지지하는 스핀들 지지체;
    상기 센서 브래킷과 상기 스핀들 가이드 사이에서 위치 고정되게 마련되는 제1 오링;
    상기 제1 오링과 이격 배치되어 상기 스핀들과 상기 스핀들 가이드 사이에 개재되는 제2 오링; 및
    상기 스핀들의 동작 시 상기 제1 오링과 상기 제2 오링 사이 영역의 진공도에 변화가 발생되지 않도록 상기 센서 브래킷의 외면에 형성되며, 위치 고정된 상기 제1 오링을 기준으로 상기 센서 브래킷의 상대적인 슬라이딩 이동을 가능케 하는 슬라이딩 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 오링은,
    상기 센서 브래킷이 슬라이딩 이동되는 방향을 따라 길게 형성되는 오링 몸체; 및
    상기 오링 몸체의 양단부에 돌출 형성되되 상기 오링 몸체보다는 단면적이 크게 형성되는 한 쌍의 단부 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스핀들과 상기 센서 브래킷 간의 나사 결합영역으로 상기 센서 브래킷 내부의 물이 밀려드는 것이 저지되도록 상기 나사 결합영역에 인접된 상기 센서 브래킷에 마련되는 격판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스핀들 지지체는,
    일단부가 상기 센서 브래킷에 지지되는 스프링; 및
    상기 센서 브래킷 내에 고정되어 상기 스프링의 타단부를 지지하며, 일측에 물 배출홀이 형성되는 스프링 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지.
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