KR101792098B1 - 자동유량조절 이중 볼밸브 - Google Patents

자동유량조절 이중 볼밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명의 자동유량조절 이중 볼밸브는, 보일러의 온수 출탕배관에 설치되는 볼밸브에 있어서, 유입구와 배출구가 형성되며 상기 유입구와 배출구가 연통되어 메인유로를 형성하는 몸체와, 상기 몸체의 내부에 회전가능하게 구비되되 상기 메인유로를 개폐하는 볼유닛과, 상기 몸체에 구비되어 상기 볼유닛을 회전하는 구동부와, 상기 메인유로를 흐르는 유체를 감지하는 센서부 및 상기 센서부에서 감지한 값에 따라 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 볼유닛에는 직경이 서로 다른 복수 개의 볼유로가 형성되어 상기 메인유로를 통과하는 유체의 상태에 따라 상기 배출구로 배출되는 유체의 유량이 달라지는 것을 특징으로 한다.

Description

자동유량조절 이중 볼밸브{AUTOMATIC FLOW CONTROL DUAL BALL VALVE}
본 발명은 자동유량조절 이중 볼밸브에 관한 것으로 더욱 상세하게는 보일러의 온수 출탕배관에 설치되어 급탕온도가 소정의 온도에 도달하기 전까지 보일러의 급탕기능 수행에 필요한 소량의 유량만 배출되도록 하여 보일러의 급탕기능을 수행하는 과정에서 사용되는 물의 양을 절감하기 위한 자동유량조절 이중 볼밸브에 관한 것이다.
종래에 사용된 유량조절 볼밸브는 다양한 종류가 있으며, 그 중에서도 볼밸브의 유로를 개폐하는 볼에 복수 개의 유로를 형성하여 볼밸브를 통과하는 유체의 유량을 조절하는 유량조절 볼밸브는 하기 특허문헌 1(이하, '종래기술'이라 한다)에 개시되어 있으며, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 유량조절 볼밸브에 대하여 개략적으로 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유량조절용 이중 볼밸브(100)는 밸브몸체(10)와 메인 밸브볼(30)과 서브 밸브볼(40)을 구비하여 이루어진다. 상기 밸브몸체(10)는 상기 볼밸브(100)의 몸체를 이루는 것으로, 이와 같은 상기 밸브몸체(10)는 밸브몸체(10)의 전후방향으로 형성되는 관통로(12) 상에 메인 밸브볼(30)과 서브 밸브볼(40)이 배치되도록 한다.
그리고, 상기 밸브몸체(10)에는 서로 이격되게 상기 메인 스템(20)과 상기 서브 스템(22)이 각각 설치되어 메인 스템(20)은 상기 메인 밸브볼(30)과 연결되고, 서브 스템(22)은 상기 서브 밸브볼(40)과 연결된다.
또한, 상기 메인 스템(20)은 상기 메인 밸브볼(30)을 회전시키기 위한 메인 구동기구와 결합되고, 상기 서브 스템(22)은 상기 서브 밸브볼(40)을 회전시키기 위한 서브 구동기구와 결합한다.
이때, 상기 메인 밸브볼(30)에는 출입구(32)가 형성되고, 상기 서브 밸브볼(40)에는 상기 출입구(32)와 동일한 직경의 제1출입구(42)와, 상기 출입구(32)보다 작은 직경의 제2출입구(44)가 형성된다.
이에 따라, 상기 메인 구동기구와 서브 구동기구의 동작에 의하여 상기 밸브몸체(10)의 유로를 개폐하거나 밸브 몸체(10)를 통과하는 유량이 달라지는 기능을 수행하게 된다.
그러나, 종래기술에 개시된 유량조절 볼밸브에는 밸브를 통과하는 유체의 온도에 따라 밸브볼을 구동하여 유량을 조절하는 수단이 개시되지 않아 보일러의 온수 출탕배관에 설치되어 급탕과정에 적합한 유량을 조절하기에는 어려움이 있다.
따라서, 볼밸브를 통과하는 유체의 온도에 따라 복수 개의 유로를 형성한 볼유닛을 구동하여 급탕온도가 소정의 온도에 도달하기 전까지 소량의 유량만 배출할 수 있는 자동유량조절 이중 볼밸브의 개발이 필요한 시점이다.
국내등록특허 제10-1165366호 (2012.07.06. 등록)
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 볼밸브의 유로를 개폐하는 볼유닛에 직경이 서로 다른 복수 개의 유로를 구비하고, 볼밸브를 통과하는 유체의 흐름과 온도에 따라 볼유닛을 구동하여 보일러의 급탕온도가 소정의 온도에 도달하기 전까지 소량의 유량만 배출하는 자동유량조절 이중 볼밸브를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동유량조절 이중 볼밸브는, 보일러의 온수 출탕배관에 설치되는 볼밸브에 있어서, 유입구와 배출구가 형성되며 상기 유입구와 배출구가 연통되어 메인유로를 형성하는 몸체;와, 상기 몸체의 내부에 회전가능하게 구비되되 상기 메인유로를 개폐하는 볼유닛;과, 상기 몸체에 구비되어 상기 볼유닛을 회전하는 구동부;와, 상기 메인유로를 통과하는 유체를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부에서 감지한 값에 따라 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 볼유닛에는 직경이 서로 다른 복수 개의 볼유로가 형성되어 상기 메인유로를 통과하는 유체의 상태에 따라 상기 배출구로 배출되는 유체의 유량이 달라지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 볼유닛은, 상기 메인유로와 동일한 직경으로 형성되는 제1볼유로와, 상기 제1볼유로와 수직으로 교차하되 상기 제1볼유로보다 더 작은 직경으로 형성되는 제2볼유로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서부는 상기 메인유로 내의 유체의 흐름을 감지하는 유수센서와, 상기 메인유로 내의 유체의 온도를 감지하는 온도센서로 구분하되, 상기 유수센서는 상기 메인유로를 흐르는 유체를 감지하고, 상기 온도센서는 상기 메인유로를 흐르는 유체의 온도를 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 볼유닛의 동작은 제1동작과 제2동작으로 구분되되, 상기 제1동작은 상기 메인유로를 흐르는 유체의 온도가 소정온도 이상일 경우 상기 메인유로와 상기 제1볼유로가 연통되도록 상기 볼밸브가 회전하고, 상기 제2동작은 상기 메인유로를 흐르는 유체의 온도가 소정온도 이상일 경우 상기 메인유로와 상기 제2볼유로가 연통되도록 상기 볼밸브를 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브에 의하면, 보일러의 급탕온도가 소정의 온도에 도달하기 전까지 소량의 유량만 배출하여 급탕과정에 사용되는 물의 양의 절감할 수 있다.
또한, 상기 메인유로에 유수센서와 온도센서를 구비하고, 상기 센서에서 송신된 값에 따라 상기 볼유닛을 구동하여 정확한 자동유량조절이 가능하다.
도 1은 종래의 유량조절 볼밸브의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브의 작동상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브의 작동순서도이다.
송하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브의 작동상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브의 작동상태도이며, 도 6은 본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브의 작동순서도이다.
도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동유량조절 이중 볼밸브(10)는, 보일러의 온수 출탕배관에 설치되는 볼밸브에 있어서, 유입구(110)와 배출구(120)가 형성되며 상기 유입구(110)와 배출구(120)가 연통되어 메인유로(102)를 형성하는 몸체(100)와, 상기 몸체(100)의 내부에 회전가능하게 구비되되 상기 메인유로(102)를 개폐하는 볼유닛(200)과, 상기 몸체(100)에 구비되어 상기 볼유닛(200)을 회전하는 구동부(300)와, 상기 메인유로(102)를 흐르는 유체를 감지하는 센서부(400) 및 상기 센서부(400)에서 감지한 값에 따라 상기 구동부(300)를 제어하는 제어부(500)를 포함하되, 상기 볼유닛(200)에는 직경이 서로 다른 복수 개의 볼유로(210, 220)가 형성되어 상기 메인유로(102)를 통과하는 유체의 상태에 따라 상기 배출구(120)로 배출되는 유체의 유량이 달라지게 구비된다.
구체적으로, 상기 몸체(100)의 양단부에는 상기 유입구(110)와 배출구(120)가 형성되며, 상기 유입구(110)와 배출구(120)가 연통되어 상기 메인유로(102)를 형성한다. 그리고, 상기 유입구(110)와 배출구(120)의 내주면 또는 외주면에는 관용나사 또는 페럴(FERRULE)을 구비하여 보일러의 온수 출탕배관에 결합하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인유로(102)에는 상기 볼유닛(200)에 대응하는 구형의 밸브실을 형성하여 상기 볼유닛(200)이 회전가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 볼유닛(200)은 상기 메인유로(102)와 동일한 직경으로 형성되는 제1볼유로(210)와, 상기 제1볼유로(210)와 수직으로 교차하되 상기 제1볼유로(210)보다 더 작은 직경으로 형성되는 제2볼유로(220)를 구비한다.
이때, 상기 볼유닛(200)과 밸브실은 완전밀착되어 상기 유입구(110)로 유입된 유체가 상기 볼유닛(200)에 형성된 상기 제1볼유로(210)와 상기 제2볼유로(220)를 통과하여 상기 배출구(120)로 배출되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1볼유로(210)와 상기 제2볼유로(220)가 수직으로 교차됨에 따라 상기 제1볼유로(210)가 상기 메인유로(102)와 연통될 시에 상기 제2볼유로(220)는 폐쇄되고, 상기 제2볼유로(220)가 상기 메인유로(102)와 연통될 시에 상기 제1볼유로(210)는 폐쇄된다.
한편, 상기 구동부(300)는 상기 몸체(100)에 구비되는 구동부 프레임(310)과, 상기 구동부 프레임(310)에 고정되어 상기 제어부(500)에서 인가된 신호에 따라 동력을 발생하는 모터(320)와, 상기 모터(320)에 결합되는 구동기어(330)와, 상기 구동부 프레임(310)에 회전가능하도록 결합되어 상기 구동기어(330)와 맞물리는 종동기어(340)와, 상기 종동기어(340)에 고정되어 상기 모터(320)로부터 인가된 동력을 상기 볼유닛(200)에 전달하는 샤프트(350)를 포함한다.
또한, 상기 종동기어(340)에 형성된 스토퍼(360) 및 상기 구동부 프레임(310)에 구비되는 리미트 스위치(370)를 더 포함하되, 상기 리미트스위치(370)는 상기 스토퍼(360)와 접촉하도록 구비되어 상기 볼유닛(200)의 동작을 상기 제어부(500)로 송신한다.
구체적으로, 상기 구동부 프레임(310)은 상기 몸체(100)의 상부에 결합되며, 상기 모터(320)는 상기 구동부 프레임(310)의 하면에 고정되는 것이 바람직하고, 상기 구동기어(330)는 상기 모터(320)의 구동축에 결합되며, 상기 종동기어(340)는 상기 구동부 프레임(310)의 하면에 회전가능하도록 결합된다.
그리고, 상기 종동기어(340)의 축과 상기 볼유닛(200)의 중심은 수직선상에 위치하는 것이 바람직하고, 상기 볼유닛(200)과 상기 종동기어(340)는 상기 샤프트(350)를 통하여 연동된다.
더불어, 상기 종동기어(340)와 상기 구동기어(330) 사이에 상기 볼유닛(200)의 구동에 요구되는 기어비에 따라 감속기어가 추가로 구비될 수 있다.
또한, 상기 종동기어(340)의 상면에는 상기 스토퍼(360)가 형성되며, 상기 구동부 프레임(310)에는 상기 스토퍼(360)가 상기 구동부 프레임(310)의 상면으로 돌출되도록 가이드홈(312)이 형성된다.
여기서, 상기 가이드홈(312)은 상기 볼유닛(200)이 구동하는 동선에 대응하도록 형성되며, 상기 가이드홈(312)의 양끝에는 상기 리미트스위치(370)가 위치한다.
이때, 상기 리미트스위치(370)는 상기 제1볼유로(210)가 상기 메인유로(102)와 연통될 시에 상기 제어부(500)로 신호를 보내는 제1리미트스위치(370a)와, 상기 제2볼유로(220)가 상기 메인유로(102)와 연통될 시에 상기 제어부(500)로 신호를 보내는 제2리미트스위치(370b)로 구분된다.
이에 따라, 상기 볼유닛(200)의 구동에 의해 상기 스토퍼(360)가 상기 가이드홈(312)의 양끝에 위치한 상기 제1,2리미트스위치(370a, 370b)와 접촉함에 따라 상기 볼유닛(200)의 구동상태가 상기 제어부(500)로 전달된다.
그리고, 상기 볼유닛(200)의 동작은 제1동작(M1)과 제2동작(M2)로 구분되되, 상기 제1동작(M1)은 상기 메인유로(102)와 상기 제1볼유로(210)가 연통되도록 상기 스토퍼(360)와 상기 제1리미트스위치(370a)가 접촉하는 동작이고, 상기 제2동작(M2)은 상기 메인유로(102)와 상기 제2볼유로(220)가 연통되도록 상기 스토퍼(360)와 상기 제2리미트스위치(370b)가 접촉하는 동작이다.
한편, 상기 센서부(400)는 상기 메인유로(102) 내의 유체의 흐름을 감지하는 유수센서(410)와, 상기 메인유로(102) 내의 유체의 온도를 감지하는 온도센서(420)로 구분한다.
이때, 상기 유수센서(410)와 온도센서(420)의 위치는 상기 메인유로(102) 내의 유체 상태를 온전히 감지할 수 있는 위치라면 어디라도 상관없다.
그리고, 상기 제어부(500)는 상기 구동부 프레임(310)의 상면에 위치하여 상기 센서부(400)와 상기 리미트스위치(370)에서 전달받은 값을 통하여 상기 모터(320)를 제어하도록 구비되는 것이 바람직하다. 덧붙여, 상기 제어부(500)가 상기 구동부 프레임(310)의 상면에 위치하지 않더라도 상기 센서부(400) 및 상기 리미트스위치(370)와 통신할 수 있는 위치라면 어디라도 상관없다.
이에 따라, 사용자가 온수 핸들을 조작하면 상기 유입구(110)를 통해 상기 메인유로(102)로 물이 유입되고, 상기 센서부(410, 420)는 물의 흐름과 온도를 감지한 값을 상기 제어부(500)에 전달한다. 그리고 상기 제어부(500)는 상기 센서부(410, 420)를 통해 전달받은 값을 기초로 하여 물의 온도를 판단하되, 물의 온도가 소정의 온도 이하이면 상기 제2동작(M2)을 실시하여 소량의 물이 상기 배출부(120)로 배출하고, 물의 온도가 소정의 온도 이상이면 볼밸브의 개도량이 최대로 개방되도록 상기 제1동작(M1)을 실시한다.
이하, 도 6을 참조하여 상기 제어부(500)의 제어순서에 대하여 설명한다. 먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 메인유로(102)에 구비된 상기 유수센서(410)에서 상기 유입구(110)로 유입된 유체의 흐름을 감지한다.(S100)
여기서, 유수 감지가 되지 않으면 초기단계로 되돌아가며, 유수를 감지하면 상기 메인유로(102)에 구비된 온도센서(420)는 유체의 온도(Tm)를 측정한다.(S200)
그리고, 상기 온도센서(420)가 측정한 유체의 온도(Tm)를 기설정 온도와 비교하여 여부를 가린다.(S300)
이때, 유체의 온도(Tm)가 기설정 온도보다 높을 시에 상기 스토퍼(360)의 위치를 판단(S400)하되, 상기 스토퍼(360)의 위치가 상기 제2리미트스위치(370b)와 접촉되어 있으면 상기 스토퍼(360)를 상기 제1리미트스위치(370a)로 이동하도록 상기 모터(320)를 제어(S600)하고, 상기 스토퍼(360)의 위치가 상기 제1리미트스위치(370a)와 접촉되어 있으면 초기단계로 돌아간다.(S100)
또한, 유체의 온도(Tm)가 기설정 온도보다 낮을 시에 상기 스토퍼(360)의 위치를 판단(S500)하되, 상기 스토퍼(360)의 위치가 상기 제1리미트스위치(370b)와 접촉되어 있으면, 상기 스토퍼(360)를 상기 제2리미트스위치(370b)로 이동하도록 상기 모터(320)를 제어(S700)하고, 상기 스토퍼(360)의 위치가 상기 제2리미트스위치(370b)와 접촉되어 있으면 초기단계로 돌아간다.(S100)
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
10 : 자동유량조절 이중 볼밸브 100 : 몸체
102 : 메인유로 110 : 유입구
120 : 배출구 200 : 볼유닛
210 : 제1볼유로 220 : 제2볼유로
300 : 구동부 310 : 구동부 프레임
320 : 모터 330 : 구동기어
340 : 종동기어 350 : 샤프트
360 : 스토퍼 370 : 리미트 스위치
400 : 센서부 410 : 유수센서
420 : 온도센서 500 : 제어부

Claims (4)

  1. 보일러의 온수 출탕배관에 설치되는 볼밸브에 있어서,
    유입구와 배출구가 형성되며 상기 유입구와 배출구가 연통되어 메인유로를 형성하는 몸체;
    상기 몸체의 내부에 회전가능하게 구비되되 상기 메인유로를 개폐하는 볼유닛;
    상기 몸체에 구비되어 상기 볼유닛을 회전하는 구동부;
    상기 메인유로를 통과하는 유체를 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부에서 감지한 값에 따라 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 볼유닛에는 직경이 서로 다른 복수 개의 볼유로가 형성되어 상기 메인유로를 통과하는 유체의 상태에 따라 상기 배출구로 배출되는 유체의 유량이 달라지는 것을 특징으로 하며,
    상기 볼유닛은,
    상기 메인유로와 동일한 직경으로 형성되는 제1볼유로와, 상기 제1볼유로와 수직으로 교차하되 상기 제1볼유로보다 더 작은 직경으로 형성되는 제2볼유로를 구비하는 것을 특징으로 하며,
    상기 구동부는,
    상기 몸체에 구비되며, 상기 몸체의 상부에 결합되는 구동부 프레임과, 상기 구동부 프레임의 하면에 고정되어 상기 제어부에서 인가된 신호에 따라 동력을 발생하는 모터와, 상기 모터의 구동축에 결합되는 구동기어와, 상기 구동부 프레임의 하면에 회전가능하도록 결합되어 상기 구동기어와 맞물리는 종동기어와, 상기 종동기어에 고정되어 상기 모터로부터 인가된 동력을 상기 볼유닛에 전달하는 샤프트와, 상기 종동기어의 상면에 형성된 스토퍼 및 상기 구동부 프레임에 구비되는 리미트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 종동기어의 축과 상기 볼유닛의 중심은 수직선상에 위치하며, 상기 볼유닛과 상기 종동기어는 상기 샤프트를 통하여 연동되며,
    상기 스토퍼가 상기 구동부 프레임의 상면으로 돌출되고, 상기 볼유닛이 구동하는 동선에 대응하도록 가이드홈이 형성되며,
    상기 가이드홈의 양끝에는 상기 제1볼유로가 상기 메인유로와 연통될 시에 상기 제어부로 신호를 보내는 제1리미트스위치와, 상기 제2볼유로가 상기 메인유로와 연통될 시에 상기 제어부로 신호를 보내는 제2리미트스위치가 위치하며,
    상기 센서부는 상기 메인유로 내의 유체의 흐름을 감지하는 유수센서와, 상기 메인유로 내의 유체의 온도를 감지하는 온도센서로 구분하되,
    상기 유수센서는 상기 메인유로를 흐르는 유체를 감지하고, 상기 온도센서는 상기 메인유로를 흐르는 유체의 온도를 감지하며, 유수 감지가 되지 않으면 초기단계로 되돌아가며, 유수를 감지하면 상기 메인유로에 구비된 온도센서가 유체의 온도(Tm)를 측정하는 것을 특징으로 하며,
    상기 제어부는, 상기 구동부 프레임의 상면에 위치하여 상기 센서부와 상기 리미트스위치에서 전달받은 값을 통하여 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동유량조절 이중 볼밸브.

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 볼유닛의 동작은 제1동작과 제2동작으로 구분되되,
    상기 제1동작은 상기 메인유로를 흐르는 유체의 온도가 소정온도 이상일 경우 상기 메인유로와 상기 제1볼유로가 연통되도록 상기 볼밸브가 회전하고,
    상기 제2동작은 상기 메인유로를 흐르는 유체의 온도가 소정온도 이하일 경우 상기 메인유로와 상기 제2볼유로가 연통되도록 상기 볼밸브를 회전하는 것을 특징으로 하는 자동유량조절 이중 볼밸브.
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