KR101749062B1 - 삼방밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난방수 공급을 위한 밸브부재와 바이패스 기능을 수행하기 위한 밸브부재를 별도로 구비하고, 각각 독립적으로 작동하도록 함으로써 내구성이 향상된 삼방밸브를 제공하고자 함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명의 삼방밸브는, 난방수가 유입되는 입구(111)와, 상기 입구(111)를 통해 유입된 난방수를 난방소요처로 공급하기 위한 제1출구(112)와, 상기 입구(111)를 통해 유입된 난방수를 급탕열교환기로 공급하기 위한 제2출구(113)가 일체로 형성된 밸브하우징(110); 상기 제1출구(112)와 제2출구(113) 중 어느 하나를 택일적으로 개방하기 위해 개폐되는 제1밸브부재(240); 상기 제1밸브부재(240)의 개폐를 위한 구동력을 제공하는 구동부(400); 상기 제1밸브부재(240)가 상기 제1출구(112)측을 개방하고, 제2출구(113)측을 폐쇄한 상태에서, 상기 제1출구(112)측의 난방수가 설정된 압력을 초과하면 상기 난방수를 상기 제2출구(113)측으로 유동시키기 위해 바이패스구멍(212a)을 개방시키되, 상기 제1밸브부재(240)와는 독립적으로 작동하는 제2밸브부재(220,220-1)를 포함한다.

Description

삼방밸브{THREE WAY VALVE}
본 발명은 삼방밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난방측에 과압이 발생한 경우 난방수를 급탕열교환기측으로 바이패스시킬 수 있는 삼방밸브에 관한 것이다.
일반적으로 삼방밸브는 밸브하우징의 입구와 출구가 3방향으로 형성되어 밸브체의 이동에 따라 입구와 출구를 통한 유체 흐름 방향을 전환시킬 수 있도록 된 것으로, 하나의 입구를 통해 유입된 유체를 다른 두 개의 출구를 통해 선택적으로 배출하는 구조로 이루어진다.
이러한 삼방밸브는 보일러 내부에 구비되어 주열교환기에서 가열된 난방수를 난방소요처 또는 급탕열교환기 중 어느 하나로 공급하도록 밸브의 개폐 방향이 제어된다.
난방 가동시에는 주열교환기에서 가열된 난방수는 삼방밸브에서 난방소요처로 공급되므로 급탕열교환기측으로는 난방수가 유동하지 않도록 차단된다. 이 경우 난방소요처에서 배관의 막힘 등에 의해 난방수 압력이 비정상적으로 상승하는 경우가 발생할 수 있다.
이 경우 난방수를 급탕열교환기측으로 유동시켜 난방수의 과압(overpressure)을 해소할 수 있도록 하기 위해 삼방밸브 내부에 급탕열교환기측으로 난방수가 바이패스(by-pass)될 수 있도록 바이패스 수단을 구비할 필요가 있다.
이러한 바이패스 수단을 구비한 종래기술로서 유럽공개특허 EP 2628984의 "Improved three-way diverter valve"가 개시되어 있다.
상기 종래기술에는 제1 리턴 스프링(40)과 제2 리턴 스프링(41)이 구비되어 있고, 난방측에 과압이 발생한 경우 밸브요소(24)가 압력에 의해 제2 리턴 스프링(41)을 압축시키면서 구멍(22)을 개방시킴으로써 난방수를 바이패스(By-pass)시키는 것으로 구성되어 있다.
상기 밸브요소(24)는 제2 리턴 스프링(41)에 의해 바이패스(By-pass) 기능이 작동하는 경우에도 상하 이동이 이루어지고, 피스톤(27)에 의한 정상 작동시에도 상하 이동이 이루어진다.
따라서 난방측의 과압으로 인해 발생하는 바이패스(By-pass) 동작 횟수만큼 하나의 밸브요소(24)의 동작 횟수가 증가하고, 그로 인해 밸브요소(24)에 결합된 오링(28)의 마모량이 증가하여 밸브의 내구성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 난방수 공급을 위한 밸브부재와 바이패스 기능을 수행하기 위한 밸브부재를 별도로 구비하고, 각각 독립적으로 작동하도록 함으로써 내구성이 향상된 삼방밸브를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 삼방밸브는, 난방수가 유입되는 입구(111)와, 상기 입구(111)를 통해 유입된 난방수를 난방소요처로 공급하기 위한 제1출구(112)와, 상기 입구(111)를 통해 유입된 난방수를 급탕열교환기로 공급하기 위한 제2출구(113)가 일체로 형성된 밸브하우징(110); 상기 제1출구(112)와 제2출구(113) 중 어느 하나를 택일적으로 개방하기 위해 개폐되는 제1밸브부재(240); 상기 제1밸브부재(240)의 개폐를 위한 구동력을 제공하는 구동부(400); 상기 제1밸브부재(240)가 상기 제1출구(112)측을 개방하고, 제2출구(113)측을 폐쇄한 상태에서, 상기 제1출구(112)측의 난방수가 설정된 압력을 초과하면 상기 난방수를 상기 제2출구(113)측으로 유동시키기 위해 바이패스구멍(212a)을 개방시키되, 상기 제1밸브부재(240)와는 독립적으로 작동하는 제2밸브부재(220,220-1)를 포함한다.
상기 제1밸브부재(240)는 상기 구동부(400)에 의해 직선 운동하는 밸브샤프트(310)에 결합되고; 상기 제1밸브부재(240)는, 상기 밸브샤프트(310)의 일측에 결합되어 상기 제1출구(112)에 연통하는 제1개구(216)를 개폐하는 난방측밸브부(241)와, 상기 밸브샤프트(310)의 타측에 결합되어 상기 제2출구(113)에 연통하는 제2개구(217)를 개폐하는 온수측밸브부(242)로 이루어지고; 상기 밸브샤프트(310)와 제1밸브부재(240)를 상기 구동부(400) 방향으로 밀도록 탄성력을 인가하는 제1스프링(340)이 구비될 수 있다.
상기 입구(111)는 상기 제1개구(216)와 제2개구(217) 사이의 측부에 형성된 것일 수 있다.
상기 밸브하우징(110)의 내부에는 상기 제1밸브부재(240)와 제2밸브부재(220,220-1)와의 사이에 밀폐가 이루어지도록 하는 밸브시트부재(210)가 삽입되고; 상기 밸브시트부재(210)는, 상기 제1개구(216)를 그 내부에 형성하기 위한 제1밸브시트부(211), 상기 제2개구(217)를 그 내부에 형성하기 위한 제2밸브시트부(212), 상기 제1밸브시트부(211)와 제2밸브시트부(212) 사이를 연결하는 복수의 연결부(214)가 일체로 연결되어 이루어진 것일 수 있다.
상기 바이패스구멍(212a)은 상기 제2밸브시트부(212)를 관통하되 상기 제2밸브시트부(212)의 원주 둘레를 따라 복수 개 형성된 것일 수 있다.
상기 제2밸브부재(220,220-1)는, 상기 밸브시트부재(210)의 내부 공간에 삽입되는 몸체부(221), 상기 몸체부(221)로부터 외측 방향으로 돌출되어 상기 바이패스구멍(212a)을 개폐하는 밸브부(222,222-1)로 이루어진 것일 수 있다.
상기 밸브하우징(110)의 상부에는 상기 구동부(400)의 동력을 전달하기 위한 동력전달부재(320,330)를 수용하기 위한 동력전달부 하우징(120)이 결합되어 있고; 상기 밸브시트부재(210)에는, 상기 제2밸브시트부(212)로부터 이격되고 상기 밸브하우징(110)의 하우징몸체(114) 내부에 삽입된 상기 동력전달부 하우징(120)의 하단부가 지지되는 지지부(213), 상기 지지부(213)와 제2밸브시트부(212) 사이를 연결하는 복수의 연결부(215)가 구비되고; 상기 밸브부(222,222-1)는 서로 이웃하는 상기 연결부(215) 사이에 위치한 상태에서 상기 연결부(215)에 의해 가이드되면서 이동하는 것일 수 있다.
상기 제2밸브부재(220,220-1)에는 상기 몸체부(221) 외측면에서 외측방향으로 돌출된 가이드돌기(223)가 형성되고, 상기 연결부(215)의 내측면에는 상기 가이드돌기(223)가 삽입되어 상기 제2밸브부재(220,220-1)의 이동시 가이드될 수 있도록 가이드홈(215a)이 형성된 것일 수 있다.
상기 제1밸브부재(240)의 온수측밸브부(242)는 상기 제2밸브부재(220,220-1)의 몸체부(221) 내부에 위치한 상태에서 작동하는 것일 수 있다.
상기 제2밸브부재(220,220-1)에서 상기 바이패스구멍(212a)의 반대측은 제2스프링(260)에 의해 탄성지지된 것일 수 있다.
상기 밸브하우징(110)의 상부에는 상기 구동부(400)의 동력을 전달하기 위한 동력전달부재(320,330)를 수용하기 위한 동력전달부 하우징(120)이 결합되어 있고; 상기 동력전달부재(320)에 상단이 결합된 상기 밸브샤프트(310)는 상기 동력전달부 하우징(120)을 관통하도록 구비되고; 상기 제2밸브부재(220,220-1)는, 상기 밸브시트부재(210)의 내부 공간에 삽입되는 원통 형상의 몸체부(221), 상기 몸체부(221)로부터 외측 방향으로 돌출되어 상기 바이패스구멍(212a)을 개폐하는 밸브부(222,222-1), 상기 몸체부(221)의 외측면에서 외측 방향으로 돌출되되 상기 몸체부(221)의 외측면 둘레를 따라 일정 간격 이격된 복수의 리브(224)로 이루어지고; 상기 제2스프링(260)의 상단과 하단은 상기 동력전달부 하우징(120)의 저면과 상기 리브(224)에 의해 각각 지지되는 것일 수 있다.
상기 제1스프링(340)은 상기 동력전달부 하우징(120)의 하부 내측면과 상기 동력전달부재(320)의 하측면 사이에 탄성 지지되고; 상기 밸브샤프트(310)와 상기 동력전달부 하우징(120)의 관통부 사이에는 오링(361)이 개재되어 기밀이 유지되는 것일 수 있다.
상기 밸브시트부재(210)는 합성수지로 사출성형에 의해 형성되고; 상기 바이패스구멍(212a)의 둘레에는 상기 제2밸브부재(220) 방향으로 돌출된 밸브시트돌출부(212b)가 형성되어 있고; 상기 밸브시트돌출부(212b)에 접촉하는 상기 제2밸브부재(220)는 평면으로 형성된 것일 수 있다.
상기 제2밸브부재(220)는 아세탈수지(POM)로 이루어진 것일 수 있다.
상기 밸브부(222-1)에는 패킹(280-1)이 결합되고, 상기 패킹(280-1)에 의해 상기 바이패스구멍(212a)이 개폐되는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 난방수 공급을 위한 제1밸브부재와 바이패스 기능을 수행하기 위한 제2밸브부재가 각각 독립적으로 작동하도록 함으로써 제1밸브부재에 구비된 패킹의 마모를 방지하여 삼방밸브의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1밸브부재의 내부에 제2밸브부재(220)가 위치됨으로써 삼방밸브의 크기를 소형화 할 수 있다.
또한, 제2밸브부재는 상하 이동시 밸브시트부재에 의해 가이드되면서 이동되므로 안정적인 이동이 가능하다.
또한, 바이패스구멍이 형성된 밸브시트부재에 밸브시트돌출부를 형성하고 제2밸브부재가 밸브시트돌출부에서 선접촉되도록 함으로써 접촉 불량에 의해 누설을 방지할 수 있다.
또한, 제2밸브부재를 윤활성이 뛰어난 아세탈수지로 구성함으로써 밸브시트부재와의 사이에 원활한 작동이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 삼방밸브의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 삼방밸브의 일부 구성을 보여주는 분해사시도
도 3은 도 1에 도시된 삼방밸브의 내부 구조를 보여주는 단면도
도 4는 도 2에 도시된 제2밸브부재를 보여주는 사시도
도 5는 도 2에 도시된 밸브시트부재를 보여주는 사시도
도 6은 난방모드시 제1밸브부재의 동작상태를 보여주는 단면도
도 7은 난방모드시 제2밸브부재의 동작상태를 보여주는 단면도
도 8은 온수모드시 제1밸브부재의 동작상태를 보여주는 단면도
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 삼방밸브는, 입구(111)와 제1출구(112)와 제2출구(113)가 일체로 형성된 밸브하우징(110), 상기 밸브하우징(110) 내부 공간에 삽입되어 밸브 시트(valve seat) 기능을 하는 밸브시트부재(210), 상기 제1출구(112)와 제2출구(113) 중 어느 하나를 택일적으로 개방하기 위해 개폐되는 제1밸브부재(240), 난방모드시 난방수가 설정된 압력을 초과하는 경우 난방수를 급탕열교환기(미도시)로 바이패스시키기 위해 상기 제1밸브부재(240)와는 독립적으로 작동되는 제2밸브부재(220), 상기 제1밸브부재(240)의 개폐를 위한 구동력을 제공하는 구동부(400), 상기 구동부(400)의 구동력을 상기 제1밸브부재(240)에 전달하기 위한 동력전달부재(320,330), 상기 동력전달부재(320,330)를 내부에 수용하기 위한 동력전달부 하우징(120)과 덮개(130)를 포함하여 이루어진다.
상기 밸브하우징(110)은, 합성수지 재질로서, 상하 방향의 길이를 갖는 원통 형상의 하우징몸체(114), 보일러의 주열교환기(미도시)에서 가열된 난방수가 유입되는 입구(111), 상기 입구(111)를 통해 유입된 난방수를 난방을 위해 난방소요처(미도시)로 공급하기 위한 제1출구(112), 상기 입구(111)를 통해 유입된 난방수를 온수 공급을 위해 급탕열교환기(미도시)로 공급하기 위한 제2출구(113)가 일체로 형성되어 있다.
상기 하우징몸체(114)의 내부공간에는 밸브시트부재(210)와 제1밸브부재(240)가 삽입되고, 하우징몸체(114)의 상단 개구부에는 동력전달부 하우징(120)이 삽입되어 결합된다.
상기 입구(111)는 상기 밸브시트부재(210)의 제1개구(216)와 제2개구(217) 사이의 측부에 형성되어 있다. 상기 입구(111)는 상기 하우징몸체(114)로부터 측방향으로 돌출되어 있다. 상기 제1출구(112)는 상기 하우징몸체(114)의 하단부에서 90도 방향으로 절곡되어 측방향을 향하여 돌출되어 있어, 상기 입구(111)보다 낮은 위치에 형성되어 있다. 상기 제2출구(113)는 상기 입구(111) 보다 높은 위치에 상기 하우징몸체(114)로부터 측방향으로 돌출되어 있다.
상기 하우징몸체(114)의 내주면에는 내측방향으로 돌출된 단턱(114a)이 상기 입구(111)보다 높은 위치에 형성되어 있어, 상기 밸브시트부재(210)를 하우징몸체(114)의 내부공간에 삽입하는 경우 제2밸브시트부(212)가 상기 단턱(114a)에 걸림되어 위치가 고정된다.
도 5를 참조하면, 상기 밸브시트부재(210)는, 합성수지 재질로서, 제1개구(216)가 내부에 형성된 환상(環狀)의 제1밸브시트부(211), 제2개구(217)가 내부에 형성된 환상(環狀)의 제2밸브시트부(212), 상기 하우징몸체(114)의 내부에 삽입된 상기 동력전달부 하우징(120)의 하단부가 지지되는 환상(環狀)의 지지부(213), 상기 제1밸브시트부(211)와 제2밸브시트부(212) 사이를 연결하기 위한 기둥 형상의 복수의 연결부(214), 상기 제2밸브시트부(212)와 지지부(213) 사이를 연결하기 위한 기둥 형상의 복수의 연결부(215)가 일체로 형성되어 있다.
상기 제1밸브시트부(211)의 외주면에는 오링(230)이 삽입되는 오링삽입홈(211a)이 형성되어 있다. 상기 오링(230)에 의해 제1밸브시트부(211)와 하우징몸체(114)의 내주면과의 사이에 기밀이 유지된다.
상기 복수의 연결부(214)는 이웃하는 연결부(214) 사이의 공간이 입구(111)와 연통한다. 따라서 입구(111)를 통해 유입된 난방수는 연결부(214) 사이의 공간을 통해 하우징몸체(114) 내부 공간으로 유입된다.
상기 제2밸브시트부(212)에는 제2밸브부재(220)에 의해 개폐되는 복수의 바이패스구멍(212a)이 형성되어 있다. 상기 바이패스구멍(212a)은 서로 이웃하는 한 쌍의 연결부(215) 사이에 하나씩 형성되어 있고, 제2밸브시트부(212)를 상하 방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 따라서 난방수의 압력이 설정 압력을 초과한 경우 입구(111)를 통해 유입되는 난방수는 바이패스구멍(212a)을 통과하여 제2출구(113)를 통해 급탕열교환기측으로 유동함으로써 과압(overpressure)상태가 해소된다.
상기 밸브시트부재(210)는 합성수지로 사출성형에 의해 형성되는데, 사출 성형시 수축에 의한 변형으로 인해 제2밸브부재(220)와의 접촉면이 면접촉을 유지하기 어려워 누설이 발생할 수 있다. 본 발명은 이를 방지하기 위해 바이패스구멍(212a)의 둘레에는 제2밸브부재(220) 방향으로 돌출된 밸브시트돌출부(212b)가 형성되어 있고, 상기 밸브시트돌출부(212b)에 접촉하는 상기 제2밸브부재(220)는 평면으로 형성되어 있어, 상기 접촉 부위에서는 선접촉이 이루어지므로 누설 발생을 방지할 수 있다.
상기 연결부(215)의 내측면에는 상하 길이방향을 따라 오목하게 형성된 가이드홈(215a)이 형성되어 있다.
상기 제1밸브부재(240)는 밸브샤프트(310)의 하단에 결합되어 구동부(400)의 구동에 의해 상하 방향으로 직선 운동함으로써 입구(111)와 제1출구(112) 사이를 연통시키거나 입구(111)와 제2출구(113) 사이를 연통시킨다.
상기 제1밸브부재(240)는, 상기 밸브샤프트(310)의 최하단에 결합되어 상기 제1개구(216)를 개폐하는 난방측밸브부(241)와, 상기 난방측밸브부(241)로부터 상측으로 이격된 위치의 밸브샤프트(310)에 결합되어 상기 제2개구(217)를 개폐하는 온수측밸브부(242)와, 상기 난방측밸브부(241)와 온수측밸브부(242) 사이를 연결하는 원기둥 형상의 밸브연결부(243)로 이루어진다.
상기 난방측밸브부(241)와 밸브연결부(243) 및 온수측밸브부(242)에는 그 중심을 상부에서부터 하부까지 관통하는 관통구멍(244)이 형성되어 있고, 상기 관통구멍(244)에 상기 밸브샤프트(310)가 삽입되어 결합된다.
상기 난방측밸브부(241)의 외주면에는 난방측밸브패킹(245)이 결합되어 있고, 상기 난방측밸브패킹(245)이 제1밸브시트부(211)의 저면 내측단(211b)에 접촉됨으로써, 난방측밸브부(241)에 의해 제1개구(216)는 닫힌다.
상기 온수측밸브부(242)의 외주면에는 온수측밸브패킹(246)이 결합되어 있고, 상기 온수측밸브패킹(245)이 제2밸브시트부(212)의 상면 내측단(212c)에 접촉됨으로써, 온수측밸브부(242)에 의해 제2개구(217)는 닫힌다.
도 4를 참조하면, 상기 제2밸브부재(220)는, 상기 밸브시트부재(210)의 내부 공간에 삽입되는 몸체부(221a,221b), 상기 몸체부(221a,221b)로부터 외측 방향으로 돌출되어 상기 바이패스구멍(212a)을 개폐하는 밸브부(222)로 이루어진다.
상기 몸체부(221a,221b)는, 링(ring) 형상의 상부몸체부(221a)와, 상기 상부몸체부(221a)로부터 하측으로 이격된 링 형상의 하부몸체부(221b)로 이루어진다. 상기 상부몸체부(221a)와 하부몸체부(221b)는 원주 둘레를 따라 구비된 복수의 리브(224)에 의해 연결된다. 상기 리브(224)는 상부몸체부(221a)와 하부몸체부(221b)의 외측면보다 더 외측으로 돌출되어 있다.
상기 복수의 리브(224) 중 일부에는 리브(24)의 외측면으로부터 외측 방향으로 더 돌출된 가이드돌기(223)가 형성되어 있다. 상기 가이드돌기(223)는 서로 이웃하는 한 쌍의 밸브부(222) 사이에 구비된 리브(224)에 형성되어 있고, 상기 리브(224)보다 더 외측으로 돌출된 형상으로 이루어져 있다. 상기 가이드돌기(223)는 상기 연결부(215)에 형성된 가이드홈(215a)에 삽입되고, 상기 가이드돌기(223)가 가이드홈(215a)에 의해 가이드되면서 상기 제2밸브부재(220)의 상하 이동이 이루어진다. 이와 같이 가이드돌기(223)와 가이드홈(215a)의 내부면은 접촉 상태로 상하 이동하기 때문에, 상기 제2밸브부재(220)는 윤활성이 좋은 아세탈수지(POM)로 구성함으로써 마모를 방지할 수 있다.
상기 밸브부(222)는 외측 방향의 폭이 더 넓은 사다리꼴 모양으로 형성되고, 서로 이웃하는 한 쌍의 연결부(215) 사이에 위치한 상태에서 상기 한 쌍의 연결부(215)에 의해 측면이 가이드되면서 상하 이동하도록 되어 있어, 밸브의 안정적인 작동이 이루어진다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 밸브시트돌출부(212b)에 접촉하는 상기 밸브부(222)의 저면은 평면으로 형성되어 있어, 상기 접촉 부위에서는 선접촉이 이루어진다.
상기 제2밸브부재(220)의 상단면은 제2스프링(260)에 의해 탄성지지된다. 상기 제2스프링(260)의 하단은 제2밸브부재(220)의 리브(224)의 상단에 지지되고, 제2스프링(260)의 상단은 후술하는 동력전달부 하우징(120)의 제1하우징부(121)의 하단면에 지지된다. 따라서 난방수의 압력이 정상인 경우에는 제2스프링(260)에 의해 제2밸브부재(220)가 눌러져 바이패스구멍(212a)을 막고 있는 상태가 되고, 난방수의 압력이 설정압력을 초과한 경우에는 제2밸브부재(220)가 들어올려져 제2스프링(260)은 압축된다. 여기서 설정압력은 제2스프링(260)의 스프링상수값으로 설정할 수 있다.
한편, 상기 제1밸브부재(240)의 온수측밸브부(242)는 상기 제2밸브부재(220)의 몸체부(221) 내부에 위치한 상태에서 작동하도록 구비된다. 즉, 제2밸브부재(220)가 전체적으로 원통 형상으로 이루어지고, 온수측밸브부(242)는 그 원통 형상의 내부 공간에 위치하게 되므로, 부피를 적게 차지하면서도 제1밸브부재(240)와 제2밸브부재(220)를 인접하게 설치하는 것이 가능하다.
상기 동력전달부 하우징(120)은, 상기 하우징몸체(114)의 상단 개구부를 통해 하우징몸체(114) 내부에 삽입된 상태에서 하우징몸체(114)에 결합된다.
상기 동력전달부 하우징(120)은, 대략 원통 형상으로 이루어진 제1하우징부(121), 상기 제1하우징부(121)에서 상방향으로 연장되되 제1하우징부(121)보다 큰 직경으로 이루어져 그 내부에서 동력전달부재(320)의 상하 이동 공간을 제공하는 제2하우징부(122), 상기 제2하우징부(122)에서 상방향으로 연장되되 상기 제2하우징부(122)보다 더 넓은 단면적으로 이루어진 제3하우징부(123)로 이루어진다.
상기 제1하우징부(121)의 하단부 중앙에는 밸브샤프트(310)가 관통하는 관통구멍(124)이 형성되어 있다. 상기 제1하우징부(121)의 내측 공간(125)에는 원통 형상의 샤프트가이드부재(350)가 삽입되어 있고, 상기 샤프트가이드부재(350)의 중심을 상기 밸브샤프트(310)가 관통한다.
상기 밸브샤프트(310)와 제1하우징부(121)의 내주면 사이에는 오링(361)이 개재되고, 상기 샤프트가이드부재(350)의 외주면과 제1하우징부(121)의 내주면 사이에는 오링(362)이 개재되며, 상기 밸브샤프트(310)와 샤프트가이드부재(350)의 내주면 사이에는 오링(363)이 개재된다. 따라서, 상기 동력전달부 하우징(120)의 내부공간은 상기 오링(361,362,363)에 의해 기밀이 유지되므로, 제1스프링(340)이 난방수에 노출되지 않아 부식을 방지할 수 있다.
상기 제1하우징부(121)의 외측 둘레에는 밸브시트부재(210)의 지지부(213) 내측에 걸림되어 지지되도록 제1하우징부(121)로부터 하향 돌출된 하우징 지지부(126)가 형성되어 있다. 상기 하우징 지지부(126)와 제1하우징부(121) 사이의 공간에는 제2스프링(260)의 상부가 삽입되고, 제2스프링(260)의 상단은 제1하우징부(121)의 저면에 의해 지지된다.
상기 하우징 지지부(126)의 외측면과 하우징몸체(114)의 내측면 사이에는 오링(270)이 개재되어 기밀을 유지한다.
상기 샤프트가이드부재(350)의 상부에는 제1스프링(340)이 구비된다. 상기 제1스프링(340)의 상단과 하단은 동력전달부재(320)의 저면과 샤프트가이드부재(350)의 상면에 각각 지지된다. 따라서, 상기 제1스프링(340)에 의해 상기 밸브샤프트(310)와 제1밸브부재(240)는 상기 구동부(400) 방향으로 밀어올려지도록 탄성력이 인가되어, 동력전달부재(320)가 하강한 경우에는 제1스프링(340)이 압축되어 밸브샤프트(310)가 하강하고, 동력전달부재(320)가 상승한 경우에는 제1스프링(340)의 압축 상태가 복원되면서 밸브샤프트(310)가 상승하게 된다.
상기 동력전달부재(320,330)는, 상기 구동부(400)의 구동에 의해 회전하는 제1캠부재(330)와, 상기 제1캠부재(330)와 접촉된 상태에서 상기 제1캠부재(330)의 회전에 따라 상하 운동하는 제2캠부재(320)로 이루어진다.
상기 제1캠부재(330)는, 링 형상으로 이루어진 제1캠몸체부(331)와, 상기 캠몸체부(331)의 내측 중앙부에 위치하는 모터축 결합부(332)로 이루어진다. 상기 제1캠몸체부(331)의 하단면(331a)은 마루와 골로 이루어진 윤곽으로 형성되어 있다. 상기 모터축 결합부(332)는 구동부(400)인 모터의 축(미도시)이 삽입되고, 모터의 축과 결합되도록 내주면에 치형이 형성되어, 모터를 구동시키면 제1캠부재(330)는 회전하게 된다.
상기 제2캠부재(320)는, 링 형상으로 이루어진 제2캠몸체부(321)와, 상기 제2캠몸체부(321)의 내측 중앙부에 위치하는 샤프트 결합부(322)와, 상기 샤프트 결합부(322)의 일측에 상하 방향으로 관통된 가이드구멍(323)으로 이루어진다.
상기 제2캠몸체부(321)의 상단면(321a)은 마루와 골로 이루어진 윤곽으로 형성되어 있고, 상기 제1캠몸체부(331)의 하단면(331a)과 접하도록 구비된다. 상기 샤프트 결합부(322)에는 밸브샤프트(310)가 결합되어 있어, 제2캠부재(320)와 밸브샤프트(310)는 일체로 상하 이동된다.
상기 제2캠부재(320)는 상하방향의 이동만 가능하고, 수평방향으로의 회전은 제한되도록, 제1하우징부(121)의 상단에서 상향 돌출된 가이드봉(127)이 상기 가이드구멍(323)에 삽입되어 있다. 상기 가이드봉(127)과 가이드구멍(323)은 복수개 형성될 수 있다. 따라서 구동부(400)의 구동에 의해 제2캠부재(320)는 상기 가이드봉(127)을 따라 상하 방향으로만 이동가능하게 된다.
상기 제1캠몸체부(331)의 하단면(331a)의 마루(골)가 제2캠몸체부(321)의 상단면(321a)의 골(마루)에 접촉하면 제2캠부재(320)는 상승된 위치가 되고, 상기 제1캠몸체부(331)의 하단면(331a)의 마루와 제2캠몸체부(321)의 상단면(321a)의 마루가 접촉하면 제2캠부재(320)는 하강된 위치가 된다.
상기 제3하우징(123) 상측의 개구부는 덮개(130)에 의해 덮이도록 되어 있어, 제3하우징(123)의 내부공간에 상기 제1캠부재(320)와 제2캠부재(330)가 수용된다.
상기 덮개(130)의 상부에는 구동부(400)가 구비되고, 상기 구동부(400)의 모터축이 관통하는 모터축관통구멍(131)이 형성되어 있다.
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 제1밸브부재(240)와 제2밸브부재(220)의 동작을 설명한다.
도 6을 참조하면, 난방모드시에는 구동부(400)의 구동에 의해 제1캠부재(330)의 마루와 제2캠부재(320)의 마루가 접촉하여 제2캠부재(320)와 밸브샤프트(310) 및 제1밸브부재(240)가 하강하게 되고, 제1스프링(340)은 압축된다. 상기 제1밸브부재(240)의 하강에 의해 난방측 밸브부(241) 및 난방측 밸브패킹(245)이 제1밸브시트부(211)의 저면 내측단(211b)으로부터 이격되어 제1개구(216)는 개방된다. 이에 반해 온수측 밸브부(242) 및 온수측 밸브패킹(246)은 하강하여 제2밸브시트부(212)의 상면 내측단(212c)에 접촉됨으로써 제2개구(217)는 닫힌다. 이와 같은 상태가 되면 입구(111)를 통해 유입된 난방수는 제1개구(216)을 통해 제1출구(112)로 배출되어 난방소요처로 공급된다. 이 경우 제2밸브부재(220)는 제2스프링(260)에 의해 눌러져 바이패스구멍(212a)을 닫고 있는 상태가 유지된다.
이와 같은 상태에서 난방이 가동되다가 난방소요처를 포함하는 난방배관 내부에 막힘 등에 의해 난방수의 압력이 설정된 압력을 초과하게 되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1밸브부재(240)는 도 6과 동일한 상태로 있고, 제2밸브부재(220)는 난방수의 압력에 의해 제2스프링(260)을 압축시키면서 밀려 올라가 바이패스구멍(212a)이 개방된다. 따라서, 입구(111)를 통해 유입된 난방수는 바이패스구멍(212a)을 통과하여 제2출구(113)로 배출되고, 난방소요처 등의 난방 배관 내의 과압 상태는 해소된다. 이와 같이 난방수를 바이패스시키는 경우에는 제1밸브부재(240)가 작동하지 않고 제2밸브부재(220)만 작동되므로, 제1밸브부재(240)의 작동횟수를 줄일 수 있어, 난방측 밸브패킹(245)과 온수측 밸브패킹(246)의 마모를 방지하여 삼방밸브의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 온수모드시에는 구동부(400)의 구동에 의해 제1캠부재(330)의 마루(골)과 제2캠부재(320)의 골(마루)가 접촉하여 제2캠부재(320)와 밸브샤프트(310) 및 제1밸브부재(240)가 제1스프링(340)의 복원력에 의해 상승하게 된다. 상기 제1밸브부재(240)의 상승에 의해 난방측 밸브부(241) 및 난방측 밸브패킹(245)이 제1밸브시트부(211)의 저면 내측단(211b)에 접촉되어 이격되어 제1개구(216)는 닫힌다. 이에 반해 온수측 밸브부(242) 및 온수측 밸브패킹(246)은 상승하여 제2밸브시트부(212)의 상면 내측단(212c)으로부터 이격됨으로써 제2개구(217)는 개방된다. 이와 같은 상태가 되면 입구(111)를 통해 유입된 난방수는 제2개구(217)를 통해 제2출구(113)로 배출되어 급탕열교환기로 공급된다. 이 경우 제2밸브부재(220)는 제2스프링(260)에 의해 눌러져 바이패스구멍(212a)을 닫고 있는 상태가 유지된다.
상기에서는 제2밸브부재(220)의 밸브부(222)가 제2밸브시트부(212)의 바이패스구멍(212a)을 개폐하는 것으로 예시하였으나, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2밸브부재(220-1)에 탄성 재질의 패킹(280-1)이 결합되고, 상기 패킹(280-1)에 의해 바이패스구멍(212a)이 개폐되는 것으로 구성할 수 있다.
상기 패킹(280-1)은, 바이패스구멍(212a)의 상측을 덮을 수 있는 넓이의 개폐부(281-1), 상기 개폐부(281-1)의 상측에서 상향 연장되어 제2밸브부재(220-1)의 밸브부(222-1)에 결합되는 결합부(282-1)로 이루어진다.
상기 밸브부(222-1)에는 결합구멍이 형성되어 있어, 상기 패킹(280-1)의 결합부(282-1)가 상기 결합구멍에 끼워진 상태에서 빠짐이 방지되도록 결합되어 있다.
상기와 같이 패킹(280-1)에 의해 바이패스구멍(212a)이 개폐되도록 함으로써 기밀이 유지될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
110 : 밸브하우징 111 : 입구
112 : 제1출구 113 : 제2출구
114 : 하우징몸체 114a : 단턱
120 : 동력전달부 하우징 121 : 제1하우징부
122 : 제2하우징부 123 : 제3하우징부
124 : 관통구멍 126 : 하우징 지지부
130 : 덮개 211 : 제1밸브시트부
211a : 오링삽입홈 212 : 제2밸브시트부
212a : 바이패스구멍 212b : 밸브시트돌출부
213 : 지지부 214,215 : 연결부
215a : 가이드홈 216 : 제1개구
217 : 제2개구 220,220-1 : 제2밸브부재
221a,221b : 몸체부 222,222-1 : 밸브부
223 : 가이드돌기 224 : 리브
230,270,361,362,363 : 오링 240 : 제1밸브부재
241 : 난방측 밸브부 242 : 온수측 밸브부
243 : 밸브연결부 244 : 관통구멍
245 : 난방측밸브패킹 246 : 온수측밸브패킹
260 : 제2스프링 280-1 : 패킹
310 : 밸브샤프트 320 : 제2캠부재
330 : 제1캠부재 340 : 제1스프링
350 : 샤프트가이드부재 400 : 구동부

Claims (15)

  1. 난방수가 유입되는 입구(111)와, 상기 입구(111)를 통해 유입된 난방수를 난방소요처로 공급하기 위한 제1출구(112)와, 상기 입구(111)를 통해 유입된 난방수를 급탕열교환기로 공급하기 위한 제2출구(113)가 일체로 형성된 밸브하우징(110);
    상기 제1출구(112)와 제2출구(113) 중 어느 하나를 택일적으로 개방하기 위해 개폐되는 제1밸브부재(240);
    상기 제1출구(112) 또는 제2출구(113)의 개폐를 위해 상기 제1밸브부재(240)에 구동력을 제공하는 구동부(400);
    상기 제1밸브부재(240)가 상기 제1출구(112)측을 개방하고, 제2출구(113)측을 폐쇄한 상태에서, 상기 제1출구(112)측의 난방수가 설정된 압력을 초과하면 상기 난방수를 상기 제2출구(113)측으로 유동시키기 위해 바이패스구멍(212a)을 개방시키되, 상기 제1밸브부재(240)와는 독립적으로 작동하는 제2밸브부재(220,220-1);
    를 포함하는 삼방밸브
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1밸브부재(240)는 상기 구동부(400)에 의해 직선 운동하는 밸브샤프트(310)에 결합되고;
    상기 제1밸브부재(240)는, 상기 밸브샤프트(310)의 일측에 결합되어 상기 제1출구(112)에 연통하는 제1개구(216)를 개폐하는 난방측밸브부(241)와, 상기 밸브샤프트(310)의 타측에 결합되어 상기 제2출구(113)에 연통하는 제2개구(217)를 개폐하는 온수측밸브부(242)로 이루어지고;
    상기 밸브샤프트(310)와 제1밸브부재(240)를 상기 구동부(400) 방향으로 밀도록 탄성력을 인가하는 제1스프링(340)이 구비된 것;
    것을 특징으로 하는 삼방밸브
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입구(111)는 상기 제1개구(216)와 제2개구(217) 사이의 측부에 형성된 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  4. 제2항에 있어서,
    상기 밸브하우징(110)의 내부에는 상기 제1밸브부재(240)와 제2밸브부재(220,220-1)와의 사이에 밀폐가 이루어지도록 하는 밸브시트부재(210)가 삽입되고;
    상기 밸브시트부재(210)는, 상기 제1개구(216)를 그 내부에 형성하기 위한 제1밸브시트부(211), 상기 제2개구(217)를 그 내부에 형성하기 위한 제2밸브시트부(212), 상기 제1밸브시트부(211)와 제2밸브시트부(212) 사이를 연결하는 복수의 연결부(214)가 일체로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바이패스구멍(212a)은 상기 제2밸브시트부(212)를 관통하되 상기 제2밸브시트부(212)의 원주 둘레를 따라 복수 개 형성된 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2밸브부재(220,220-1)는, 상기 밸브시트부재(210)의 내부 공간에 삽입되는 몸체부(221), 상기 몸체부(221)로부터 외측 방향으로 돌출되어 상기 바이패스구멍(212a)을 개폐하는 밸브부(222,222-1)로 이루어진 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  7. 제6항에 있어서,
    상기 밸브하우징(110)의 상부에는 상기 구동부(400)의 동력을 전달하기 위한 동력전달부재(320,330)를 수용하기 위한 동력전달부 하우징(120)이 결합되어 있고;
    상기 밸브시트부재(210)에는, 상기 제2밸브시트부(212)로부터 이격되고 상기 밸브하우징(110)의 하우징몸체(114) 내부에 삽입된 상기 동력전달부 하우징(120)의 하단부가 지지되는 지지부(213), 상기 지지부(213)와 제2밸브시트부(212) 사이를 연결하는 복수의 연결부(215)가 구비되고;
    상기 밸브부(222,222-1)는 서로 이웃하는 상기 연결부(215) 사이에 위치한 상태에서 상기 연결부(215)에 의해 가이드되면서 이동하는 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2밸브부재(220,220-1)에는 상기 몸체부(221) 외측면에서 외측방향으로 돌출된 가이드돌기(223)가 형성되고, 상기 연결부(215)의 내측면에는 상기 가이드돌기(223)가 삽입되어 상기 제2밸브부재(220,220-1)의 이동시 가이드될 수 있도록 가이드홈(215a)이 형성된 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1밸브부재(240)의 온수측밸브부(242)는 상기 제2밸브부재(220,220-1)의 몸체부(221) 내부에 위치한 상태에서 작동하는 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제2밸브부재(220,220-1)에서 상기 바이패스구멍(212a)의 반대측은 제2스프링(260)에 의해 탄성지지된 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  11. 제10항에 있어서,
    상기 밸브하우징(110)의 상부에는 상기 구동부(400)의 동력을 전달하기 위한 동력전달부재(320,330)를 수용하기 위한 동력전달부 하우징(120)이 결합되어 있고;
    상기 동력전달부재(320)에 상단이 결합된 상기 밸브샤프트(310)는 상기 동력전달부 하우징(120)을 관통하도록 구비되고;
    상기 제2밸브부재(220,220-1)는, 상기 밸브하우징(110)의 내부에 삽입되어 상기 제1밸브부재(240)와 제2밸브부재(220,220-1)와의 사이에 밀폐가 이루어지도록 하는 밸브시트부재(210)의 내부 공간에 삽입되는 원통 형상의 몸체부(221), 상기 몸체부(221)로부터 외측 방향으로 돌출되어 상기 바이패스구멍(212a)을 개폐하는 밸브부(222,222-1), 상기 몸체부(221)의 외측면에서 외측 방향으로 돌출되되 상기 몸체부(221)의 외측면 둘레를 따라 일정 간격 이격된 복수의 리브(224)로 이루어지고;
    상기 제2스프링(260)의 상단과 하단은 상기 동력전달부 하우징(120)의 저면과 상기 리브(224)에 의해 각각 지지되는 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1스프링(340)은 상기 동력전달부 하우징(120)의 하부 내측면과 상기 동력전달부재(320)의 하측면 사이에 탄성 지지되고;
    상기 밸브샤프트(310)와 상기 동력전달부 하우징(120)의 관통부 사이에는 오링(361)이 개재되어 기밀이 유지되는 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  13. 제2항에 있어서,
    상기 밸브하우징(110)의 내부에 삽입되어 상기 제1밸브부재(240)와 제2밸브부재(220,220-1)와의 사이에 밀폐가 이루어지도록 하는 밸브시트부재(210)는 합성수지로 사출성형에 의해 형성되고;
    상기 바이패스구멍(212a)의 둘레에는 상기 제2밸브부재(220) 방향으로 돌출된 밸브시트돌출부(212b)가 형성되어 있고;
    상기 밸브시트돌출부(212b)에 접촉하는 상기 제2밸브부재(220)는 평면으로 형성된 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제2밸브부재(220)는 아세탈수지(POM)로 이루어진 것을 특징으로 하는 삼방밸브
  15. 제6항에 있어서,
    상기 밸브부(222-1)에는 패킹(280-1)이 결합되고, 상기 패킹(280-1)에 의해 상기 바이패스구멍(212a)이 개폐되는 것을 특징으로 하는 삼방밸브
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