KR101803016B1

KR101803016B1 - 가스 유량 제어장치

Info

Publication number: KR101803016B1
Application number: KR1020160089900A
Authority: KR
Inventors: 이규동
Original assignee: 지게이트(주)
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2017-12-28

Abstract

본 발명은 가스 유량 제어장치에 관한 것으로서, 입구(41)를 갖는 제1 밸브바디(40); 상기 제1 밸브바디(40)에 연통되게 설치되는 제2 밸브바디(50); 상기 제2 밸브바디(50)의 하부에 설치되며, 유출공(71) 및 이에 연통되는 출구(72)를 갖는 베이스(70); 상기 제2 밸브바디(50)의 상부에 설치되는 스테핑모터(60); 상기 스테핑모터(60)에서 발생되는 회전동력을 전달하는 동력전달샤프트(33)와 이에 결합되는 조절디스크(30)가 구비되고, 조절디스크(30)의 회전에 따라 유로의 개방 정도를 조절하여 가스의 통과유량을 조절토록 하는 유량조절수단(300); 상기 조절디스크(30)와는 래크(22) 및 피니언(23)에 의한 결합을 이루고 조절디스크(30)의 회전방향에 따라 승강하는 리프터(20)를 포함하는 리프트수단(200); 상기 제1 밸브바디(40)의 내부에 설치되며, 상기 리프터(20)의 상승시 리프터(20)에 의해 밀려 올라가 유로 개방위치로 이동 가능하도록 설치되는 샤프트(14)와, 상기 리프터(20)에 의해 유로 개방위치로 이동되는 샤프트(14)를 자기력에 의해 흡착하여 유로 개방상태를 유지되게 하는 솔레노이드(12)를 포함하는 유로개폐수단(100);을 포함하는 것을 특징으로 하며, 정전 등에 따른 스테핑모터의 정지시에도 가스가 유출되는 것을 방지할 수 있어 장치의 안전성을 강화할 수 있다.

Description

가스 유량 제어장치{Gas Flow Control Apparatus}

본 발명은 가스레인지 등을 비롯하여 가스를 연료로 사용하는 각종 가스연료기기에 적용할 수 있는 가스 유량 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스 유로의 개방상태를 전자식으로 제어하여 가스 유량을 자동 조절함은 물론 안전하게 차단할 수 있도록 하며, 특히 유로 개방중 정전 등에 따른 모터 정지시에도 가스가 유출되는 것을 방지할 수 있도록 하여 안전성을 강화할 수 있도록 한 개선된 구조를 갖는 가스 유량 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 가스 유량 제어장치는 가스레인지 등을 비롯한 각종 가스연료 기기에 적용되어 가스를 공급하되 그 유량을 조절하여 공급하거나 또는 가스 공급을 차단하는 기능을 담당하는 장치이다.

최근에는 솔레노이드밸브 및 스테핑모터를 이용하여 전자식으로 가스 유량을 제어하는 구성들이 제안되고 있다.

이에, 본원출원인은 국내등록특허 제10-0703178호 및 제10-0795082호와 더불어 국내등록실용신안 제20-0476689호 등을 통해 가스 유량 제어장치 관련 기술을 제안하고 등록한 바 있다.

여기에서, 상기 국내등록실용신안 제20-0476689호에서는 조절유량의 히스테리시스 현상이 없고 전기적신호에 따라 정밀하게 유량이 조절되는 한편 조절영점의 위치를 조절할수 있으므로 가스조절밸브의 제조과정에서 발생되는 부품치수의 편차로 인한 유량의 편차를 획기적으로 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 국내등록특허 제10-0703178호에서는 소비되는 전력을 감소시킬 수 있고 가스레인지의 불꽃이 없을 경우 자동소화될 수 있도록 안전차단수단을 구비하며 디지털화된 유량조절신호로 유량이 정밀하게 제어함은 물론 가스레인지의 버너가 연소상태를 유지할 경우 안전차단부를 개방시키는데 필요한 유지전류를 열전대로부터 공급받을 수 있으므로 별도의 유지전류가 필요 없고 이에 따라 소비전류가 극히 미소해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 국내등록특허 제10-0795082호에서는 기존의 가스 유량 제어장치와는 달리 장시간 사용에 따른 특성 변화가 없고 마이콤의 디지털 제어신호에 의해 간단하고 정밀하게 제어 가능하며 소비전력과 작동소음이 낮고 홈 오토메이션 또는 홈 네트워크에 적용될 경우 불필요한 가스 공급에 의한 요리 소손 등의 안전사고를 방지할 수 있으며 최적의 가스량 공급에 따른 에너지 절감 효과를 거둘 수 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 종래 기술들은 각각 전기적 작동신호가 스테핑모터를 작동시켜 일정각도를 정회전 또는 역회전하면서 가스의 유량을 조절하며, 자기력을 이용하는 솔레노이드장치 및 승강 작용하는 리프터의 구성을 통해 가스의 흐름을 개방하거나 차단하는 기능을 수행하도록 하고 있다.

이때, 상기 솔레노이드장치는 승강 작용하는 리프터의 상승 동작시 샤프트를 개방상태의 위치로 이동시켜 가스의 흐름을 위한 유로를 개방하고, 그 반대 동작시 유로를 폐쇄하게 되는데, 솔레노이드장치의 샤프트를 움직이는 리프터는 스테핑모터의 회동력에 의해 구동되고 스테핑모터가 정지하면 리프터의 동작도 정지하게 된다.

이로 인해, 리프터가 스테핑모터에 의해 구동되어 승강 동작하다가 정전 등의 상황이 갑작스럽게 발생되는 경우, 스테핑모터의 회전이 멈추게 되고 리프터도 동작이 정지되며, 리프터에 의해 개방상태를 유지하는 솔레노이드장치의 샤프트도 유로를 개방한 상태에서 그대로 정지하게 된다.

즉, 이러한 상태에서는 가스가 유출되는 상태가 되므로 매우 위험하게 된다.

국내등록특허 제10-0703178호 국내등록특허 제10-0795082호 국내등록실용신안 제20-0476689호

본 발명은 상술한 종래기술이 갖는 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출한 것으로서, 스테핑모터를 포함하는 구성을 통해 가스 유로의 개방상태를 전자식으로 제어하여 가스 유량을 자동 조절할 수 있도록 함은 물론 안전하게 차단할 수 있도록 한 개선된 구조를 갖는 가스 유량 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 유로 개방중에 정전 등에 따른 스테핑모터의 정지시에도 가스가 누설 및 유출되는 것을 방지할 수 있도록 하여 안전성을 강화할 수 있도록 한 개선된 구조를 갖는 가스 유량 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스 유량 제어장치는, 가스가 유입되는 입구(41)를 갖는 제1 밸브바디(40); 상기 제1 밸브바디(40)에 연결하되 입구(41) 측과 내부에 형성된 가스 유로공간이 연통되게 설치되는 제2 밸브바디(50); 상기 제2 밸브바디(50)의 하부에 설치되며, 일측에 유출공(71)이 형성되고 상기 유출공(71)에 연통되어 가스가 유출되는 출구(72)를 갖는 베이스(70); 상기 제2 밸브바디(50)의 상부에 설치되며, 회전축(61)을 갖는 스테핑모터(60); 상기 제2 밸브바디(50)의 내부에 설치되며, 상기 스테핑모터(60)에서 발생되는 회전동력을 전달하는 동력전달샤프트(33)와 이에 결합되는 조절디스크(30)가 구비되고, 조절디스크(30)의 회전에 따라 유로의 개방 정도를 조절하여 가스의 통과유량을 조절토록 하는 유량조절수단(300); 상기 제2 밸브바디(50)의 내부에 설치되며, 상기 조절디스크(30)와는 래크(22) 및 피니언(23)에 의한 결합을 이루고 조절디스크(30)의 회전방향에 따라 승강하는 리프터(20)를 포함하는 리프트수단(200); 상기 제1 밸브바디(40)의 내부에 설치되며, 상기 리프터(20)의 상승시 리프터(20)에 의해 밀려 올라가 유로 개방위치로 이동 가능하도록 설치되는 샤프트(14)와, 상기 리프터(20)에 의해 유로 개방위치로 이동되는 샤프트(14)를 자기력에 의해 흡착하여 유로 개방상태를 유지되게 하는 솔레노이드(12)를 포함하는 유로개폐수단(100);을 포함하며, 상기 샤프트(14)의 상단부에는 솔레노이드(12) 측에 자기력 발생시 샤프트(14)를 솔레노이드(12) 측 방향으로 흡착 가능하게 하는 자성체(15)가 장착되고, 상기 샤프트(14)의 하단부에는 유로의 차단에 사용되는 제1 차단부재(18)가 장착되며; 상기 샤프트(14)의 하측에 위치되는 리프터(20)의 상단부에는 제1 차단부재(18)와 함께 리프터(20)의 상승시 유로의 차단에 사용되는 제2 차단부재(21)가 장착되며; 상기 조절디스크(30)에는 회전에 따라 베이스(70)의 유출공(71)과 교차되는 유로개방홀(30a)을 갖되 상호간 교차 정도에 따라 유로의 개방 정도를 조절하게 되는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 유로개폐수단(100)은, 상기 제1 밸브바디(40)의 내부에 설치되어 샤프트(14)의 승강 운동을 가이드하는 샤프트가이드(10a); 상기 샤프트가이드(10a)의 하측에 위치하되 분리 구조로 구비되어 유로차단스프링(11)에 의해 서로 연결되고 제1 차단부재(18) 측으로 탄성 지지되며, 샤프트(14) 및 이에 장착되는 제1 차단부재(18)와 함께 승강하게 되는 탄지구(10b); 상기 솔레노이드(12)에서의 자기력 발생시 샤프트(14) 측 흡착에 따라 압축되어 유로 개방에 기여하고, 자기력 해제시 탄성 복원을 통해 유로 차단에 기여하게 되는 유로차단스프링(11); 상기 샤프트가이드(10a)의 내측에 설치되고, 전원인가단자(13)의 연결을 통해 전원을 인가받도록 구비 및 전원 인가시 전자석이 되어 자기력을 발생하는 솔레노이드(12); 상기 샤프트가이드(10)에 삽입되어 승강 이동을 안내받도록 설치되고 양단부가 관통 배치되는 샤프트(14); 상기 제1 밸브바디(40)와 제2 밸브바디(50)가 연결되는 부분의 내측에 삽입 설치되는 오리피스관(16); 상기 오리피스관(16)과 제2 밸브바디(50)의 사이에 개재되어 오리피스관(16)의 외측과 제1 밸브바디(40)의 내측 공간을 따라 제2 밸브바디(50)로 유출되는 가스의 누설을 방지함과 더불어 상기 제1 밸브바디(40)와 제2 밸브바디(50)가 연결되는 부분에서의 가스 유출 및 누설을 방지하는 다이어프램(17); 상기 샤프트(14)의 타측단부에 고정 결합되고, 솔레노이드(12) 측 자기력 해제시 탄성복원력이 작용되는 유로차단스프링(11)에 의해 샤프트(14)의 하강이 수행되는 경우 오리피스관(16)의 상측공을 막아 유로를 차단하게 되는 제1 차단부재(18);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 리프트수단(200)은, 상기 제2 밸브바디(50)에 고정 설치되고, 중공을 갖는 리프터가이드(24); 상기 리프터가이드(24)의 중공을 관통하여 설치되고, 상기 유로개폐수단(100)의 하측에 위치되는 리프터(20); 상기 리프터(20)의 상단부에 장착되고, 리프터(20)가 상기 유로개폐수단(100)의 샤프트(14)를 밀어 올려 유로를 개방하는 동작중 정전에 의한 스테핑모터(60)의 작동 중단시 샤프트(14)의 하측방향에서 유로를 차단하여 가스가 누설되는 것을 방지토록 하는 제2 차단부재(21); 상기 리프터가이드(24)에 일단이 연결되고 타단이 리프터(20) 측에 연결되며, 리프터(20)를 유로개폐수단(100)의 반대방향으로 탄성 지지하는 스프링(25);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 유량조절수단(300)은, 상기 스테핑모터(60)의 회전축(61) 상에 결합되고, 스테핑모터(60)에서 발생되는 회전동력을 전달하는 동력전달샤프트(33); 상기 동력전달샤프트(33)에 결합되어 회전하도록 설치되고 가장자리 일측에 유로개방홀(30a)이 형성되는 조절디스크(30); 상기 조절디스크(30)와 동력전달샤프트(33)의 사이에 개재되고 조절디스크(30)를 베이스(70) 측으로 탄성 지지하여 밀착시킴으로써 조절디스크(30)와 베이스(70)와의 사이를 밀폐시키도록 하는 탄지스프링(34);을 포함하며, 상기 유로개방홀(30a)에는 일측방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조를 갖는 유량조절홀(30b)을 연장 형성하여 가스의 통과 유량을 조절할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 유량조절수단(300)의 동력전달샤프트(30)에는 외면 일지점에 외측 방향으로 돌출되는 회전규제스토퍼(31)를 구비하고, 상기 제2 밸브바디(50)에는 상기 조절디스크(30)가 설치되는 주변에 조절디스크(30)의 반시계방향에 대한 회전을 규제하도록 회전규제스토퍼(31)가 걸림 고정되게 고정스토퍼(51)를 돌출 구조로 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 제2 밸브바디(50)에는 상기 조절디스크(30)가 설치되는 주변에 최소유량조절나사(32)를 설치하되, 최소유량조절나사(32)의 끝단부를 제2 밸브바디(50)의 내측에 위치하도록 돌출 배치 및 회전규제스토퍼(31)의 시계방향에 대한 회전 이동을 규제토록 구비함으로써 가스의 최소유량을 일정하게 세팅 및 조절할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 스테핑모터, 유로차단스프링 및 차단부재를 포함하는 유로개폐수단, 래크와 피니언에 의해 승강 제어되는 리프트수단, 조절디스크와 유량조절나사를 포함하는 유량조절수단을 유기적으로 결합한 구성을 통해 가스 유로의 개방상태를 전자식으로 제어하여 가스 유량을 자동 조절할 수 있으면서 안전하게 차단할 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

특히, 유로를 개방하는 중에 정전 등에 따라 스테핑모터가 정지되는 경우에도 유로를 차단할 수 있는 개선된 구조를 제공하므로 가스가 누설 및 유출되는 것을 방지할 수 있고 안전성을 강화할 수 있으며, 장치의 안정된 동작을 수행할 수 있게 하는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 유량 제어장치의 초기상태를 나타낸 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스 유량 제어장치에 있어 도 1의 A-A 단면을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 유량 제어장치에 있어 최소 유량으로 제어된 상태를 나타낸 동작 상태도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가스 유량 제어장치에 있어 최대 유량으로 제어된 상태를 나타낸 동작 상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스 유량 제어장치에 있어 정전 등의 상태에서도 가스의 유출을 방지하여 안전 차단하는 상태를 나타낸 동작 상태도이다.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 가스 유량 제어장치는 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 가스가 유입되는 입구(41)를 갖는 제1 밸브바디(40)와, 상기 제1 밸브바디(40)에 연결하되 입구(41) 측과 내부에 형성된 가스 유로공간이 연통되게 설치되는 제2 밸브바디(50)와, 상기 제2 밸브바디(50)의 하부에 설치되며 일측에 유출공(71)이 형성되고 상기 유출공(71)에 연통되어 가스가 유출되는 출구(72)를 갖는 베이스(70)와, 상기 제2 밸브바디(50)의 상부에 설치되며 회전축(61)을 갖는 스테핑모터(60)와, 상기 제2 밸브바디(50)의 내부에 설치되며 상기 스테핑모터(60)에서 발생되는 회전동력을 전달하는 동력전달샤프트(33)와 이에 결합되는 조절디스크(30)가 구비되고 조절디스크(30)의 회전에 따라 유로의 개방 정도를 조절하여 가스의 통과유량을 조절토록 하는 유량조절수단(300)과, 상기 제2 밸브바디(50)의 내부에 설치되며 상기 조절디스크(30)와는 래크(22) 및 피니언(23)에 의한 결합을 이루고 조절디스크(30)의 회전방향에 따라 승강하도록 구비되는 리프터(20)를 포함하는 리프트수단(200)과, 상기 제1 밸브바디(40)의 내부에 설치되며 상기 리프터(20)의 상승시 리프터(20)에 의해 밀려 올라가 유로 개방위치로 이동 가능하도록 설치되는 샤프트(14)와 상기 리프터(20)에 의해 유로 개방위치로 이동되는 샤프트(14)를 자기력에 의해 흡착하여 유로 개방상태를 유지되게 하는 솔레노이드(12)를 포함하는 유로개폐수단(100)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 유로개폐수단(100)이 갖는 샤프트(14)의 상단부에는 상기 솔레노이드(12) 측에 전원인가에 의한 자기력이 발생시 샤프트(14)를 상기 솔레노이드(12) 측 방향으로 흡착 가능하게 하는 자성체(15)가 장착되고, 상기 샤프트(14)의 하단부에는 유로의 차단에 사용되는 제1 차단부재(18)가 장착된다.

상기 샤프트(14)의 하측에 위치되는 리프터(20)의 상단부에는 제1 차단부재(18)와 함께 리프터(20)의 상승시 유로의 차단에 사용되는 제2 차단부재(21)가 장착된다.

즉, 상기 제1 차단부재(18)는 오리피스관(16)의 상측공(16a)을 차단하기 위한 구성이고, 상기 제2 차단부재(21)는 오리피스관(16)의 하측공(16b)을 차단하기 위한 구성이다.

상기 조절디스크(30)에는 회전에 따라 베이스(70)의 유출공(71)과 교차되는 유로개방홀(30a)이 형성되며, 상호간 교차 정도에 따라 유로의 개방 정도를 조절하도록 구비된다.

상기 제1 밸브바디(40)는 가스가 유입되는 입구(41)를 갖는 단면상 T자형 구조를 갖되 상기 제2 밸브바디(50)와 연결되는 부분의 반대쪽은 바디커버(42)의 결합을 통해 폐쇄하도록 구비되며, 상기 제1 밸브바디(40)와 바디커버(42)와의 사이에는 오링을 삽입 배치하여 기밀성을 유지할 수 있도록 구비함이 바람직하다.

상기 제2 밸브바디(50)와 베이스(70)와의 연결 부분에는 오링을 삽입 배치하여 기밀성을 유지할 수 있도록 구비함이 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 유로개폐수단(100)은 상기 제1 밸브바디(40)의 내부에 설치되어 샤프트(14)의 승강 운동을 가이드하도록 구비되는 샤프트가이드(10a)와, 상기 샤프트가이드(10a)의 하측에 위치하되 분리 구조로 구비되어 유로차단스프링(11)에 의해 서로 연결되고 제1 차단부재(18) 측으로 탄성 지지되며 샤프트(14) 및 이에 장착되는 제1 차단부재(18)와 함께 승강하도록 구비되는 탄지구(10b)와, 상기 솔레노이드(12)에서의 자기력 발생시 샤프트(14) 측 흡착에 따라 압축되어 유로 개방에 기여하고 자기력 해제시 탄성 복원을 통해 유로 차단에 기여하게 되는 유로차단스프링(11)과, 상기 샤프트가이드(10a)의 내측에 설치되고 전원인가단자(13)의 연결을 통해 전원을 인가받도록 구비 및 전원 인가시 전자석이 되어 자기력을 발생하는 솔레노이드(12)와, 상기 샤프트가이드(10)에 삽입되어 승강 이동을 안내받도록 설치되고 양단부가 관통 배치되는 샤프트(14)와, 상기 샤프트(14)의 일측단부에 고정 결합되고 상기 솔레노이드(12)에서의 자기력 발생시 흡인 작용을 유도하여 샤프트(14)를 솔레노이드(12) 측 방향으로 끌어당길 수 있게 하는 자성체(15)와, 상기 제1 밸브바디(40)와 제2 밸브바디(50)가 연결되는 부분의 내측에 삽입 설치되는 관체의 오리피스관(16)과, 상기 오리피스관(16)과 제2 밸브바디(50)의 사이에 개재되어 오리피스관(16)의 외측과 제1 밸브바디(40)의 내측 공간을 따라 제2 밸브바디(50)로 유출되는 가스의 누설을 방지함과 더불어 상기 제1 밸브바디(40)와 제2 밸브바디(50)가 연결되는 부분에서의 가스 유출 및 누설을 방지하는 다이어프램(17)과, 상기 샤프트(14)의 타측단부에 고정 결합되고 솔레노이드(12) 측에 작용하는 자기력 해제시 탄성복원력이 작용되는 유로차단스프링(11)에 의해 샤프트(14)의 하강이 수행되는 경우 오리피스관(16)의 상측공(16a)을 막아 유로를 차단하게 되는 제1 차단부재(18)를 포함하도록 구성할 수 있다.

여기에서, 상기 솔레노이드(12)는 코어에 코일이 권선되고, 코일 측에 전원공급단자(13)를 연결하여 전원을 인가할 수 있도록 구비되며, 전원 인가시 전자석이 되어 자기력을 발생하게 되는 구성요소이다.

상기 자성체(15)는 상기 솔레노이드(12)에 자기력이 발생시 이와 흡인력이 상호 작용하도록 구비된다.

상기 오리피스관(16)은 관체로서 상측공(16a)에 비해 하측공(16b)의 내경을 크게 형성시킴이 바람직하며, 상측공(16a)과 하측공(16b)의 연결부분(16c)은 경사면을 갖는 구조로 형성함이 바람직하다.

상기 오리피스관(16)은 상하 운동 가능하도록 구비되는 것으로서, 상기 오리피스관의 하측에 리프터가이드가 설치되어 있는데, 리프터가이드의 외주면에 하단이 걸림되어 하측 방향으로의 이동이 제한되도록 구비된다.

상기 제1 차단부재(18)는 유로 차단의 효율성 및 기밀성을 위해 고무 소재로 구성함이 바람직하다.

상기 리프트수단(200)의 리프터(20)는 스테핑모터(60)를 통해 회전하는 조절디스크(30)와 연결되는 구성을 갖는 것으로서, 상기 리프터(20)와 상기 조절디스크(30) 간에는 조절디스크(30)에서의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 리프터(20)에 전달하도록 래크(22)와 피니언(23)에 의한 기어 결합을 갖게 한다.

이때, 상기 래크(22)는 리프터(20) 상에 구비되고, 상기 피니언(23)은 조절디스크(30) 상에 결합되어 래크(22)에 치합되도록 구비된다.

여기에서, 상기 리프트수단(200)은 상기 제2 밸브바디(50)에 고정 설치되고, 중공을 갖는 리프터가이드(24)와, 상기 리프터가이드(24)의 중공을 관통하여 설치되고 상기 유로개폐수단(100)의 하측에 위치되는 리프터(20)와, 상기 리프터(20)의 상단부에 장착되고 리프터(20)가 상기 유로개폐수단(100)의 샤프트(14)를 밀어 올려 유로를 개방하는 동작중 정전에 의한 스테핑모터(60)의 작동 중단시 샤프트(14)의 하측 방향에서 오리피스관(16)의 하측공(16b)을 차단하여 가스가 누설되는 것을 방지토록 하는 제2 차단부재(21)와, 상기 리프터가이드(24)에 일단이 연결되고 타단이 리프터(20) 측에 연결되며 리프터(20)를 유로개폐수단(100)의 반대방향으로 항상 탄성 지지하는 스프링(25)을 포함하도록 구성할 수 있다.

여기에서, 상기 리프터(20)의 상측단부에 고정 장착되는 제2 차단부재(21) 또한 고무 소재로 구성함이 바람직하다.

상기 제2 차단부재(21)는 상기 유로개폐수단(100)이 리프트수단(200)에 의해 상승하여 개방이 진행될 때 오리피스관(16)의 하측공(16b)을 반드시 밀폐하도록 구비되며, 이를 통해 유로 개방 작동중 정전 등의 발생에 따라 스테핑모터(60)의 작동이 중단될 경우 가스 누설을 방지하도록 한다.

여기에서, 상기 스프링(25)은 리프터(20)를 하측 방향으로 탄성 지지하여 탄성력이 항상 하측으로 작용토록 하는 것으로서, 이러한 구성을 통해서는 조절디스크(30)가 반시계방향으로 회전하도록 회전토크를 인가할 수 있고 동력전달샤프트(33)와 조절디스크(30)의 결합부에서 발생되는 백래쉬를 제거하는 역할을 담당토록 한 것이며, 유량의 증감을 조절할 때 제어신호 대비 유량의 히스테리시스가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 유량조절수단(300)은 상기 스테핑모터(60)와 리프터(20)에 연결되는 구성이면서 회전상태에 따라 가스 유로의 개방상태를 제어하여 가스 유량을 조절할 수 있도록 하는 구성으로서, 상기 스테핑모터(60)의 회전축(61) 상에 결합되고 스테핑모터(60)에서 발생되는 회전동력을 전달하는 동력전달샤프트(33)와, 상기 동력전달샤프트(33)에 결합되어 회전하도록 설치되고 가장자리 일측에 유로개방홀(30a)이 형성된 조절디스크(30)와, 상기 조절디스크(30)와 동력전달샤프트(33)의 사이에 개재되고 조절디스크(30)를 베이스(70) 측으로 탄성 지지하여 밀착시킴으로써 조절디스크(30)와 베이스(70)와의 사이를 밀폐시키도록 기능하는 탄지스프링(34)을 포함하도록 구성할 수 있다.

이때, 상기 유량조절수단(300)의 동력전달샤프트(30)에는 외면 일지점에 외측 방향으로 돌출되는 회전규제스토퍼(31)를 구비함이 바람직하며, 상기 제2 밸브바디(50)에는 상기 조절디스크(30)가 설치되는 주변에 조절디스크(30)의 반시계방향에 대한 회전을 규제하도록 상기 회전규제스토퍼(31)가 걸림 고정되게 고정스토퍼(51)를 돌출 구조로 구비함이 바람직하다.

또한, 상기 유량조절수단(300)은 상기 제2 밸브바디(50) 측에 상기 조절디스크(30)가 설치되는 주변으로 최소유량조절나사(32)를 설치하는 구성을 갖게 함이 바람직한데, 상기 최소유량조절나사(32)의 끝단부를 제2 밸브바디(50)의 내측에 위치하도록 돌출 배치 및 상기 회전규제스토퍼(31)의 시계방향에 대한 회전 이동을 규제토록 구비함이 바람직하다.

이와 같은 상기 최소유량조절나사(32)를 통해서는 유로를 통해 흐르는 가스의 최소유량을 일정하게 세팅할 수 있을 뿐만 아니라 그 체결상태를 조정함으로써 최소유량의 세팅 정도를 조절하여 사용할 수 있으며, 최소 유량을 증대 또는 감소할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

여기에서, 상기 조절디스크(30)에 형성된 유로개방홀(30a)에는 일측방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조를 갖는 유량조절홀(30b)을 연장 형성하여 가스의 통과 유량을 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.

이러한 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 가스 유량 제어장치의 동작순서 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

스테핑모터(60)가 구동시 동력전달샤프트(33)로부터 회전동력을 전달받아 조절디스크(30)가 시계방향으로 회전하면서 래크(22)와 피니언(23)에 의한 기어결합을 갖는 리프터(20)를 상승시키며, 리프터(20)가 제2 차단부재(21)를 통해 유로개폐수단(100)의 오리피스관(16)을 밀어 올려주고, 이에 의해 샤프트(14)를 밀어 올려 개방 위치로 이동되게 한다.

이렇게 샤프트(14)가 리프터(20)의 상승 동작과 함께 상승하여 개방 위치로 이동하면, 솔레노이드(12)에 전원을 인가하여 자기력을 발생시킴으로써 흡인력을 통해 자성체(15)를 끌어당김과 함께 접촉시켜 솔레노이드(12) 측에 샤프트(14)가 흡착되게 하며, 이러한 흡착상태에는 솔레노이드(12)에 미세한 전류 통전만으로도 유로개폐수단(100)에 대한 개방상태가 유지되도록 할 수 있다.

이때에는 아주 미약한 전류로도 흡착상태를 유지할 수 있게 되므로 소비전력을 절감할 수 있게 되며, 도 1에서와 같은 초기 상태를 형성할 수 있다.

이때, 리프터(20)는 스테핑모터(60)의 회전동력을 전달받는 조절디스크(30)의 회전력으로 작동되고, 이러한 리프터(20)가 작동되어 샤프트(14)를 포함하는 유로개폐수단(100)이 전체적으로 상승하여 개방상태로 될 때 오리피스관(16)의 하측공(16b)을 제2 차단부재(21)가 밀착 접촉하여 차단하게 되므로 가스 누설의 우려가 없는 상태를 형성하게 된다.

이에 따라, 유로개폐수단(100)을 개방상태로 하는 작동 중 정전 등에 의해 스테핑모터가 정지되어도 가스가 유출되는 것을 방지할 수 있으며, 안전성을 강화할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

또한, 조절디스크(30)에 형성된 유로개방홀(30a)과 이에 연장되는 유량조절홈(30b)은 베이스(70) 측 유출공(71)과 비일치하는 상태가 된다.

이와 같이 유로개폐수단(100)이 자기력에 의해 개방 위치에서 개방을 유지한 상태에서 스테핑모터(60)의 구동을 통해 조절디스크(30)를 반시계방향으로 회전시키면, 리프트수단(200) 측 리프터(20)가 하강하게 되고 오리피스관(16)이 함께 하강하게 된다.

이때, 리프터(20)와 함께 하강하는 오리피스관(16)은 하단면이 리프터가이드의 외주면에 걸림에 의해 이동이 규제되면서 하강이 멈추게 되고, 리프터(20)가 더 하강할 경우 제2 차단부재(21)가 오리피스관(16)의 하측공(16b)에서 이격되기 시작한다.

이에, 조절디스크(30)의 반시계방향으로 회전에 따라 리프터(20)가 하강하면서 오리피스관(16)을 개방된 상태로 전환하게 되고, 이와 더불어 조절디스크(30)의 유량조절홈(30b)이 베이스(70) 측 유출공(71)과 교차되면서 유로 개방이 진행되기 시작하며, 제1 밸브바디(40)와 제2 밸브바디(50) 및 베이스(70)를 모두 개방하는 상태가 되어 개방된 유로를 통해 가스를 공급하게 된다.

이때, 조절디스크(30)의 반시계방향으로의 회전 정도에 따라 유량조절홀(30b)이 베이스(70)의 유출공(71)과 교차되면서 유로 개방과 함께 조절되는 유량을 출구(72)로 빠져나가게 한다.

여기에서, 도 3은 최소 유량으로 유로 개방된 동작상태를 보여주고 있는데, 샤프트(14)를 포함하는 유로개폐수단(100)을 개방한 상태에서 리프터(20)가 갖는 제2 차단부재(21)를 통해 오리피스관(16)을 최소로 개방시켜 입구(41) 측 유로를 최소로 개방함과 더불어 유량조절홀(30b)과 유출공(71)을 최소한으로 교차시켜 출구(72) 측 유로를 최소한으로 개방한 상태를 나타내고 있으며, 가스를 최소 유량으로 제어하여 공급함을 보여주고 있다.

또한, 도 4에서는 최대 유량으로 유로 개방된 동작상태를 보여주고 있는데, 조절디스크(30)의 회전을 통해 리프터(20)를 최대한으로 하강 이동시켜 오리피스관(16)을 최대로 개방시켜 입구(41) 측 유로를 최대한으로 개방함과 더불어 유로개방홀(30a)과 유출공(71)을 일치되게 교차시킨 상태로 출구(72) 측 유로까지 최대한으로 개방한 상태를 나타내고 있으며, 가스를 최대 유량으로 제어하여 공급함을 보여주고 있다.

나아가, 도 5는 본 발명에 따른 가스 유량 제어장치에 있어 유로를 안전 차단하는 동작상태를 보여주고 있는데, 조절디스크(30)의 회전에 따라 유로개방홀(30a)과 유출공(71)을 일치되게 교차시킨 상태로 출구(72) 측 유로를 최대한으로 개방함과 더불어 리프터(20)를 최대한으로 하강 이동시켜 오리피스관(16)을 최대로 개방시켜 입구(41) 측 유로를 최대한으로 개방한 상태에서도 필요시 솔레노이드(12) 측 전원 인가를 해제함에 따라 샤프트(14)에 미치는 흡착력을 해제함으로써 입구(41) 측 유로를 차단한 상태를 나타내고 있다.

부연하여, 솔레노이드(12) 측에 인가된 전원을 해제시 샤프트(14)를 흡착하는 흡착력이 해제되고, 이와 동시에 흡착력에 의해 압축되었던 유로차단스프링(11)에 탄성복원력이 작용하여 샤프트(14)를 하측 방향으로 유도하게 되면서 오리피스관(16)의 상단면으로 제1 차단부재(18)가 밀착 접촉되어 오리피스관(16)의 상측공(16a)을 폐쇄하게 되며, 최대 유량으로 조절된 상태에서도 가스가 유입되는 입구(41) 측 유로를 차단하는 등 안전차단상태로 제어할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명에 대해 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 특별히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형 및 수정될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10a: 샤프트가이드 10b: 탄지구
11: 유로차단스프링 12: 솔레노이드
14: 샤프트 15: 자성체
16: 오리피스관 17: 다이어프램
18: 제1 차단부재 20: 리프터
21: 제2 차단부재 22: 래크
23: 피니언 24: 리프터가이드
25: 스프링 30: 조절디스크
30a: 유로개방홀 30b: 유량조절홈
31: 회전규제스토퍼 32: 최소유량조절나사
33: 동력전달샤프트 34: 탄지스프링
40: 제1 밸브바디 41: 입구
50: 제2 밸브바디 51: 고정스토퍼
60: 스테핑모터 70: 베이스
71: 유출공 72: 출구

Claims

가스가 유입되는 입구(41)를 갖는 제1 밸브바디(40);
상기 제1 밸브바디(40)에 연결하되 입구(41) 측과 내부에 형성된 가스 유로공간이 연통되게 설치되는 제2 밸브바디(50);
상기 제2 밸브바디(50)의 하부에 설치되며, 일측에 유출공(71)이 형성되고 상기 유출공(71)에 연통되어 가스가 유출되는 출구(72)를 갖는 베이스(70);
상기 제2 밸브바디(50)의 상부에 설치되며, 회전축(61)을 갖는 스테핑모터(60);
상기 제2 밸브바디(50)의 내부에 설치되며, 상기 스테핑모터(60)에서 발생되는 회전동력을 전달하는 동력전달샤프트(33)와 이에 결합되는 조절디스크(30)가 구비되고, 조절디스크(30)의 회전에 따라 유로의 개방 정도를 조절하여 가스의 통과유량을 조절토록 하는 유량조절수단(300);
상기 제2 밸브바디(50)의 내부에 설치되며, 상기 조절디스크(30)와 래크(22) 및 피니언(23)에 의한 결합을 이루고 조절디스크(30)의 회전방향에 따라 승강하는 리프터(20)를 포함하는 리프트수단(200);
상기 제1 밸브바디(40)의 내부에 설치되며, 상기 리프터(20)의 상승시 리프터(20)에 의해 밀려 올라가 유로 개방위치로 이동 가능하도록 설치되는 샤프트(14)와, 상기 리프터(20)에 의해 유로 개방위치로 이동되는 샤프트(14)를 자기력에 의해 흡착하여 유로 개방상태를 유지되게 하는 솔레노이드(12)를 포함하는 유로개폐수단(100); 을 포함하며,
상기 샤프트(14)의 상단부에는 솔레노이드(12) 측에 자기력 발생시 샤프트(14)를 솔레노이드(12) 측 방향으로 흡착 가능하게 하는 자성체(15)가 장착되고, 상기 샤프트(14)의 하단부에는 유로의 차단에 사용되는 제1 차단부재(18)가 장착되며;
상기 샤프트(14)의 하측에 위치되는 리프터(20)의 상단부에는 제1 차단부재(18)와 함께 리프터(20)의 상승시 유로의 차단에 사용되는 제2 차단부재(21)가 장착되며;
상기 조절디스크(30)에는 회전에 따라 베이스(70)의 유출공(71)과 교차되는 유로개방홀(30a)을 갖되 교차 정도에 따라 유로의 개방 정도를 조절하게 되는 것을 특징으로 하는 가스 유량 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 유로개폐수단(100)은,
상기 제1 밸브바디(40)의 내부에 설치되어 샤프트(14)의 승강 운동을 가이드하는 샤프트가이드(10a);
상기 샤프트가이드(10a)의 하측에 위치하되 분리 구조로 구비되어 유로차단스프링(11)에 의해 서로 연결되고 제1 차단부재(18) 측으로 탄성 지지되며, 샤프트(14) 및 이에 장착되는 제1 차단부재(18)와 함께 승강하게 되는 탄지구(10b);
상기 솔레노이드(12)에서의 자기력 발생시 샤프트(14) 측 흡인에 따라 압축되어 유로 개방에 기여하고, 자기력 해제시 탄성 복원을 통해 유로 차단에 기여하게 되는 유로차단스프링(11);
상기 샤프트가이드(10a)의 내측에 설치되고, 전원인가단자(13)의 연결을 통해 전원을 인가받도록 구비 및 전원 인가시 전자석이 되어 자기력을 발생하는 솔레노이드(12);
상기 샤프트가이드(10a)에 삽입되어 승강 이동을 안내받도록 설치되고 양단부가 관통 배치되는 샤프트(14);
상기 제1 밸브바디(40)와 제2 밸브바디(50)가 연결되는 부분의 내측에 삽입 설치되는 오리피스관(16);
상기 오리피스관(16)과 제2 밸브바디(50)의 사이에 개재되어 오리피스관(16)의 외측과 제1 밸브바디(40)의 내측 공간을 따라 제2 밸브바디(50)로 유출되는 가스의 누설을 방지함과 더불어 상기 제1 밸브바디(40)와 제2 밸브바디(50)가 연결되는 부분에서의 가스 유출 및 누설을 방지하는 다이어프램(17);
상기 샤프트(14)의 타측단부에 고정 결합되고, 솔레노이드(12) 측 자기력 해제시 탄성복원력이 작용되는 유로차단스프링(11)에 의해 샤프트(14)의 하강이 수행되는 경우 오리피스관(16)의 상측공을 막아 유로를 차단하게 되는 제1 차단부재(18); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 유량 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 리프트수단(200)은,
상기 제2 밸브바디(50)에 고정 설치되고, 중공을 갖는 리프터가이드(24);
상기 리프터가이드(24)의 중공을 관통하여 설치되고, 상기 유로개폐수단(100)의 하측에 위치되는 리프터(20);
상기 리프터(20)의 상단부에 장착되고, 리프터(20)가 상기 유로개폐수단(100)의 샤프트(14)를 밀어 올려 유로를 개방하는 동작중 정전에 의한 스테핑모터(60)의 작동 중단시 샤프트(14)의 하측방향에서 유로를 차단하여 가스가 누설되는 것을 방지토록 하는 제2 차단부재(21);
상기 리프터가이드(24)에 일단이 연결되고 타단이 리프터(20) 측에 연결되며, 리프터(20)를 유로개폐수단(100)의 반대방향으로 탄성 지지하는 스프링(25); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 유량 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 유량조절수단(300)은,
상기 스테핑모터(60)의 회전축(61) 상에 결합되고, 스테핑모터(60)에서 발생되는 회전동력을 전달하는 동력전달샤프트(33);
상기 동력전달샤프트(33)에 결합되어 회전하도록 설치되고 가장자리 일측에 유로개방홀(30a)이 형성되는 조절디스크(30);
상기 조절디스크(30)와 동력전달샤프트(33)의 사이에 개재되고 조절디스크(30)를 베이스(70) 측으로 탄성 지지하여 밀착시킴으로써 조절디스크(30)와 베이스(70)와의 사이를 밀폐시키도록 하는 탄지스프링(34); 을 포함하며,
상기 유로개방홀(30a)에는 일측방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조를 갖는 유량조절홀(30b)을 연장 형성하여 가스의 통과 유량을 조절할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 가스 유량 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 유량조절수단(300)의 동력전달샤프트(30)에는 외면 일지점에 외측 방향으로 돌출되는 회전규제스토퍼(31)를 구비하고,
상기 제2 밸브바디(50)에는 상기 조절디스크(30)가 설치되는 주변에 조절디스크(30)의 반시계방향에 대한 회전을 규제하도록 회전규제스토퍼(31)가 걸림 고정되게 고정스토퍼(51)를 돌출 구조로 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 유량 제어장치.
제 5항에 있어서,
상기 제2 밸브바디(50)에는 상기 조절디스크(30)가 설치되는 주변에 최소유량조절나사(32)를 설치하되, 최소유량조절나사(32)의 끝단부를 제2 밸브바디(50)의 내측에 위치하도록 돌출 배치 및 회전규제스토퍼(31)의 시계방향에 대한 회전 이동을 규제토록 구비함으로써 가스의 최소유량을 일정하게 세팅 및 조절할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 가스 유량 제어장치.