KR102053031B1 - 밸브 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브 구동 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동 장치는, 내부에 수용공간이 구비된 하우징과, 하우징의 수용공간에 설치되고, 구동기어가 연결된 구동부와, 상부에 제1 커버기어가 구비되고, 하부에 구동기어에 맞물린 제2 커버기어가 구비되고, 구동기어의 회전에 연동하여 회전하는 구동 커버부재와, 하부에 밸브가 결합되고, 구동 커버부재의 내부에 배치되며, 구동 커버부재의 회전에 연동하여 상하로 동작하는 밸브 구동부재와, 하우징의 상부에 회전할 수 있게 결합되고, 구동 커버부재와 함께 회전하게 손잡이 기어가 구비된 조절 손잡이와, 제1 커버기어 및 손잡이 기어에 맞물린 연결기어가 구비된 연결부재와, 하우징의 하부에 결합되며, 밸브가 설치된 관에 결합할 수 있게 구비된 밸브 결합부재를 포함할 수 있다.

Description

밸브 구동 장치{VALVE DRIVING DEVICE}

본 발명은 밸브 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브의 개도량을 정밀하고도 안정적으로 조절할 수 있는 밸브 구동장치에 관한 것이다.

밸브는 유체 라인에 설치되어 다양한 유체의 유량을 제어하는데 사용된다. 밸브는 사용자에 의해 수동으로 개도량이 조절되기도 하지만, 유체의 공급량이 원격 조절되는 시스템에서는 자동으로 제어된다.

예컨대, 자동제어 난방시스템에서 온수의 공급량을 조절하기 위한 온수조절밸브는 그 동작이 자동으로 제어된다. 이를 위해 온수조절 밸브에는 난방이 이루어지는 방의 온도나 방을 난방한 후 회수되는 온수의 온도에 따라 작동하여 온수조절 밸브의 개도량을 자동으로 조절해주는 밸브 작동 액츄에이터가 결합된다.

이러한 밸브 작동 액츄에이터의 일예가 등록실용신안 공보 제368370호(2004년 11월 10일 등록)에 개시되어 있다. 상기 공보에 개시되어 있는 밸브 작동 액츄에이터는 소정 공간을 갖는 하부체, 하부체의 상부에 일정거리 수직 이동할 수 있게 결합된 링체, 링체의 상부에 결합된 캡으로 이루어진 케이스 본체, 캡의 내부에 설치된 모터, 모터와 연결되어 모터의 회전을 감속 회전시키기 위한 복수의 감속기어, 감속기어들에 의해 감속 회전되게 설치된 회전축, 회전축에 결합되며 하부체의 소정 공간에 위치되어 제자리 회전하는 스크류, 스크류에 결합되어 스크류의 회전에 의해 하부체의 소정 공간에서 상하 방향으로 수직 이동되어 밸브의 개폐 동작을 제어하는 작동체, 감속기어들 중 어느 하나에 등 간격으로 배열되게 설치된 자석들과 자석들이 설치된 감속기어가 회전할 때 자석들 간의 시간 및 회전수, 회전방향을 홀 센서로 체크하여 전자신호로 변환하고 그 전자신호에 의해 제어 값과 구동 값을 연산하여 모터를 제어하는 마이컴을 포함한다.

상기와 같은 종래 밸브 작동 액츄에이터는 밸브의 개폐 동작을 제어하기 위한 작동체가 스크류의 동작에 의해 수직 이동하면서 밸브의 유로를 개폐하는 패킹을 수직 이동시키기 때문에, 스크류의 동작이 정밀하게 제어되지 않으면 작동체가 패킹을 과도하게 가압하거나, 패킹을 덜 가압하게 된다. 작동체가 패킹을 과도하게 가압하면 밸브가 손상되는 문제가 발생할 수 있고, 작동체가 패킹을 덜 가압하면 밸브의 유로가 완전히 닫히지 못하는 문제가 발생한다. 또한 액츄에이터의 설치 초기에는 이러한 문제가 발생하지 않더라도 반복적인 사용이 이루어지면 각종 부품들이 마모됨에 따라 밸브의 개도량 조절이 어렵게 될 수 있다.

또한 종래 밸브 작동 액츄에이터는 작동체를 작동시키기 위한 메카니즘이 복잡하다. 즉 모터의 회전력을 작동체의 직선 이동력으로 전환하기 위해 복수의 감속기어들과 회전축 및 스크류가 필요하고 스크류와 작동체가 나선 결합되어야 한다. 따라서 종래 밸브 작동 액츄에이터는 부품의 수가 많고, 부품 간의 결합 관계가 복잡하며, 각 부품들의 제조 공차 및 조립 공차가 정밀하게 관리되어야 하므로, 제조 공정이 복잡하고 제조 비용이 높다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구조가 간단하고, 내구성이 뛰어나면서도, 밸브의 개도량을 정밀하고도 안정적으로 조절할 수 있는 밸브 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일례에 의한 밸브 구동장치는, 내부에 수용공간이 구비된 하우징; 상기 하우징의 수용공간에 설치되고, 구동기어가 연결된 구동부; 상부에 제1 커버기어가 구비되고, 하부에 상기 구동기어에 맞물린 제2 커버기어가 구비되고, 상기 구동기어의 회전에 연동하여 회전하는 구동 커버부재; 하부에 밸브가 결합되고, 상기 구동 커버부재의 내부에 배치되며, 상기 구동 커버부재의 회전에 연동하여 상하로 동작하는 밸브 구동부재; 상기 하우징의 상부에 회전할 수 있게 결합되고, 상기 구동 커버부재와 함께 회전하게 손잡이 기어가 구비된 조절 손잡이; 상기 제1 커버기어 및 상기 손잡이 기어에 맞물린 연결기어가 구비된 연결부재; 및 상기 하우징의 하부에 결합되며, 상기 밸브가 설치된 관에 결합할 수 있게 구비된 밸브 결합부재;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 구동부는 비례 제어를 위한 스태핑 모터를 포함하고, 상기 스태핑 모터의 동작에 의해 상기 구동기어가 회전할 수 있다.

상기 구동부는, 회전력을 발생하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 적어도 일부분을 감싸는 구동부 하우징을 포함하고, 상기 구동부 하우징의 내측에는 상기 구동기어의 적어도 일부가 이동할 수 있게 수용되는 공간이 마련되며, 상기 구동부 하우징의 공간에는 상기 구동기어에 탄성력을 가하는 구동 스프링이 배치될 수 있다.

상기 클러치는 상기 구동기어를 상기 제2 커버기어로부터 이격시키는 방향으로 가압할 수 있도록 이동 가능하게 배치되는 클러치 바디와, 적어도 일부가 상기 하우징의 외부로 노출되도록 상기 클러치 바디와 연결되는 클러치 노브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 밸브 구동부재는 롤러를 포함하고, 상기 구동 커버부재는, 내부에 상부가 개방된 공간이 있고, 내측 하면에 상기 밸브 구동부재가 관통하는 관통홀이 형성된 몸체와, 상기 몸체 내측 하면에 상기 관통홀을 둘러싸도록 형성된 돌출 가이드를 포함하며, 상기 밸브 구동부재는 상기 구동 커버부재의 회전 시 상기 롤러가 상기 돌출 가이드를 따라 상대 이동함에 따라 상하로 동작할 수 있다.

이때, 상기 돌출가이드는, 상기 롤러의 진행 방향을 따라 상기 몸체의 내측 하면에서 높이가 높아지게 형성된 상승구간과, 상기 상승구간에서 상기 롤러의 진행 방향으로 연장되고, 상기 롤러의 이동이 일시 정지될 수 있게 홈이 형성된 정점구간과, 상기 정점구간에서 상기 롤러의 진행방향으로 연장되며, 상기 몸체 내측 하면을 향해 높이가 낮아지게 형성된 하강구간을 포함하고, 상기 상승구간은 상기 하강구간에 비해 두 배 이상의 구간 길이를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 구동 장치는, 상기 밸브 구동부재에 대해 상기 롤러가 상기 돌출 가이드에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가하는 가압 스프링;을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 구동 장치는, 상기 밸브 구동부재의 이동 방향과 평행한 방향으로 상기 밸브 구동부재에 구비되는 조절홀에 상기 밸브 구동부재에 대해 상대 회전 및 상하로 이동할 수 있게 결합된 밸브 조절부재;를 더 포함할 수 있다.

상기 조절 손잡이에는 상기 조절홀과 동축 배치되는 손잡이 홀이 구비되며, 본 발명에 따른 밸브 구동 장치는, 상기 밸브 조절부재를 회전시켜 상기 밸브 구동부재에 대해 상대 이동시킬 수 있도록 상기 손잡이 홀 및 상기 조절홀을 통해 상기 밸브 조절부재에 연결될 수 있는 렌치;를 더 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 밸브 구동 장치는, 상기 구동 커버부재의 회전을 통해 상기 밸브 구동 장치의 이상여부를 감지하는 하나 이상의 센서;를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 센서에서 이상이 감지되면, 상기 구동부는 상기 밸브 구동부재가 하강하도록 구동될 수 있다.

상술한 본 발명에 의한 밸브 구동장치는, 구조가 단순하고 내구성이 뛰어나며, 밸브의 개도량을 정밀하고도 안정적으로 조절할 수 있게 된다.

또한, 자동으로 구동되는 밸브 구동 장치를 유사시에 수동으로 제어하기 위한 클러치가 구비됨에 따라 밸브를 보다 안전하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치의 구동 커버부재의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치의 클러치 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치의 구동부 내부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 구동장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한 분해 사시도이다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관계에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한 분해 사시도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치의 구동 커버부재의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치(100)는, 하우징(105), 조절 손잡이(130), 밸브 결합부재(140), 구동부(160), 밸브 구동부재(170), 구동 커버부재(180), 클러치(190), 연결부재(200), 제1 센서(212), 제2 센서(214), 제3 센서(216), 밸브 조절부재(220), 렌치(230) 및 연결링(240)을 포함한다.

하우징(105)은 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)을 포함한다. 상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)은 밸브 구동 장치(100)의 외형을 형성하며, 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)이 결합된 내부에 다수의 구성이 수용될 수 있는 수용공간이 구비된다. 상부 하우징(110)의 상단에는 조절 손잡이(130)가 배치될 수 있으며, 하부 하우징(120)의 하단에 밸브에 결합될 수 있는 밸브 결합 부재(140)가 배치될 수 있다.

상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)은 다수의 결합부(124)에 의해 결합될 수 있고, 나사 결합 등으로 결합될 수 있다. 그리고 내부에 수용된 구동부(160)에 전원을 공급하기 위한 케이블을 외부로 연결하기 위한 홀이 형성될 수 있다.

조절 손잡이(130)는 상부 하우징(110)에 회전할 수 있게 결합된다. 조절 손잡이(130)의 상부에는 사용자가 조절 손잡이(130)를 수동으로 회전시킬 수 있는 손잡이 바(134)가 일체로 형성된다. 또한, 조절 손잡이(130)의 하부에 조절 손잡이(130)의 회전 방향으로 손잡이 기어(132)가 형성될 수 있다.

이때, 상부 하우징(110)을 사이에 두고, 연결부재(200)의 연결기어(202) 일부가 노출되어 조절 손잡이(130)의 손잡이 기어(132)와 맞물릴 수 있다. 그에 따라 조절 손잡이(130)가 회전됨에 따라 연결부재(200)도 회전될 수 있다. 그리고 조절 손잡이(130)의 손잡이 바(134)에는 렌치(230)가 삽입될 수 있는 손잡이 홀(136)이 형성될 수 있다.

밸브 결합부재(140)는 하부 하우징(120)의 하부에 결합되며, 밸브와의 결합을 위해 내부에 다수의 나사산(144)이 형성될 수 있다. 그리고 밸브 결합부재(140)의 외부는 사용자가 밸브 결합부재(140)를 밸브에 용이하게 결합시키기 위한 다수의 돌기가 형성될 수 있다.

또한, 밸브 결합부재(140)는 하부 하우징(120)과의 결합을 위해 내측 상단에 체결턱(142)이 형성될 수 있고, 그에 대응하게 하부 하우징(120)의 하부에 끼움부(122)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 하부 하우징(120)의 끼움부(122)는 단턱이 형성된 다수 개가 구비될 수 있고, 밸브 결합부재(140)의 체결턱(142)에 끼워질 수 있다. 그에 따라 밸브 결합부재(140)는 하부 하우징(120)의 하부에 체결된 상태에서 수평 방향으로 자유롭게 회전할 수 있다(정역방향 회전 가능).

구동부(160)는 상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)의 내부 수용공간에 수용되며, 조절 손잡이(130)의 직하 방향에서 일정 거리 이격된 위치에 배치될 수 있다. 구동부(160)는 외부에서 공급된 전원에 의해 구동되며, 외부신호 또는 제1 내지 제3 센서(212, 214, 216)의 신호에 따라 구동될 수 있다. 구동부(160)는 회전력을 발생하는 액츄에이터(160a)와, 액츄에이터(160a)의 적어도 일부분을 덮어 액츄에이터(160a)를 보호하는 구동부 하우징(160b)을 포함한다. 본 실시예에서 액츄에이터(160a)는 회전할 수 있는 모터가 이용될 수 있으며, 모터 중에서도 비례 제어를 위한 스테핑 모터가 이용되는 것이 바람직하다. 스테핑 모터는 입력된 펄스의 수에 대응하여 일정 각도씩 구동하는 모터로, 펄스 모터 또는 스텝 모터일 수 있다. 즉, 스테핑 모터는 입력된 펄스의 수와 모터의 회전 각도가 비례하여, 회전 각도를 정확히 제어하기 위해 이용될 수 있다.

구동부(160)에는 구동부(160)의 구동으로 회전하는 구동기어(162)가 연결된다. 구동기어(162)는 구동부(160)의 구동력에 따라 회전하고, 구동 커버부재(180)의 제2 커버기어(183)와 맞물리게 배치될 수 있다. 구동부 하우징(160b)은 내측에 구동기어(162)의 적어도 일부가 수용될 수 있는 공간을 가지며, 이 공간에 구동기어(162)에 접하는 구동 스프링(164)이 배치된다. 구동 스프링(164)은 구동기어(162)를 구동 커버부재(180) 측으로 가압할 수 있도록 구동기어(162)에 탄성력을 가한다.

밸브 구동부재(170)는 구동 커버부재(180)의 내측에 상하 이동 가능하게 배치되며, 그 하부에 밸브가 배치될 수 있다. 밸브 구동부재(170)는 구동 커버부재(180)의 회전에 연동하여 상하로 왕복 이동을 하여 밸브를 구동시켜 밸브 구동부재(170)의 길이 방향에 수직한 방향으로 설치된 배관을 밸브에 의해 차단시킬 수 있다.

밸브 구동부재(170)의 중간 부분에는 외측 방향으로 돌출되게 롤러 설치부(174)가 구비되고, 롤러 설치부(174)의 하부에 롤러(172)가 설치된다. 롤러(172)는 롤러 설치부(174)의 하부 일 측에 하나가 구비될 수 있고, 밸브 구동부재(170)의 길이 방향에 수직한 방향의 회전 중심축을 중심으로 회전될 수 있다.

그리고 밸브 구동부재(170)의 내부에는 밸브 구동부재(170)의 이동 방향과 평행한 방향으로 조절홀(176)이 형성될 수 있다. 조절홀(176)은 밸브 구동부재(170)를 길이 방향으로 관통하도록 형성되며, 후술할 렌치(230)가 조절홀(176)을 통해 삽입될 수 있다.

또한, 밸브 구동부재(170)의 조절홀(176)의 하부에는 하나 이상의 조절 나사산(178)이 형성될 수 있으며, 조절 나사산(178)에 밸브 조절부재(220)에 형성된 결합 나사산(224)이 맞물려 조절홀(176)에 밸브 조절부재(220)가 끼워질 수 있다.

구동 커버부재(180)는 내부에 상부가 개방된 공간을 가지며, 내측 하부에 밸브 구동부재(170)의 하부가 관통할 수 있는 관통홀(187)이 형성된 몸체(180a)를 포함한다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 구동 커버부재(180)의 몸체(180a) 외측면 상단에 제1 커버기어(181)가 형성될 수 있다. 제1 커버기어(181)는 연결부재(200)의 연결기어(202)와 맞물릴 수 있다. 그에 따라 구동 커버부재(180)가 회전함에 따라 밸브 구동부재(170)가 상하로 동작될 수 있다.

도 3을 참조하여, 구동 커버부재(180)의 내부 형상에 대해 설명한다. 구동 커버부재(180)의 내부에는 상측으로 개방된 공간이 마련되며, 내측 하부에 돌출 가이드(185)가 형성된다. 돌출 가이드(185)는 밸브 구동부재(170)의 롤러(172)가 접촉하는 부분으로, 구동 커버부재(180)의 회전 시 롤러(172)가 돌출 가이드(185)를 따라 상대 이동하게 된다. 돌출 가이드(185)는 구동 커버부재(180)의 내측 하면에 형성된 관통홀(187)을 둘러싸는 형상으로 형성되며, 내측 하면에서 관통홀(187)을 감싸는 방향으로 다른 높이를 가지며 돌출된 형상을 갖는다.

즉, 돌출 가이드(185)는 내측 하면과 동일한 평면상에서 시작되며, 내측 하면에서 관통홀(187)의 둘레를 따라 절반 이상 거리까지 상부 방향으로 높이가 높아지도록 돌출된 형상을 가진다. 이렇게 돌출 가이드(185)의 높이가 높아지는 구간을 상승구간(185a)로 정의한다. 그리고 돌출 가이드(185)의 높이가 가장 높은 위치에 소정의 홈이 형성될 수 있다. 이 홈에 돌출 가이드(185)를 따라 상대 이동하는 롤러(172)가 잠시 삽입될 수 있다. 이러한 소정의 홈이 형성된 구간을 정점구간(185b)으로 정의한다. 그리고 정점구간(185b)에서 롤러(172)의 진행 방향으로 돌출 가이드(185)의 돌출된 높이가 급격히 낮아지는 구간이 연장된다. 이와 같이, 돌출 가이드(185)의 높이가 급격히 낮아지는 구간을 하강구간(185c)로 정의한다. 하강구간(185c)은 그 끝단이 상승구간(185a)의 시작 위치까지 연장된다.

즉, 돌출 가이드(185)는 상승구간(185a), 정점구간(185b) 및 하강구간(185c)을 포함하고, 상승구간(185a)은 돌출 가이드(185)의 전체 구간의 약 50% 이상을 포함할 수 있고, 정점구간(185b)은 전체 구간의 약 5% 이상을 포함할 수 있다. 그리고 하강구간(185c)은 전체 구간의 약 25% 이상을 포함할 수 있으며, 나머지 구간은 구동 커버부재(180)의 내측 하면과 평행한 구간일 수 있다.

이렇게 돌출 가이드(185)가 형성됨에 따라 돌출 가이드(185) 상면의 각 구간을 따라 롤러(172)가 회전하여 이동할 수 있다. 즉, 돌출 가이드(185)의 상면에 접촉된 롤러(172)는 구동 커버부재(180)가 회전함에 따라 돌출 가이드(185)의 상승구간(185a), 정점구간(185b) 및 하강구간(185c)을 따라 상대 이동하면서, 상승 또는 하강될 수 있다. 이와 같이, 롤러(172)가 돌출 가이드(185)를 따라 상대 이동하여 상승 또는 하강함에 따라 밸브 구동부재(170)가 상승 또는 하강하면서 밸브를 작동시킬 수 있다.

밸브 구동부재(170)는 가압 스프링(179)에 의해 하측 방향으로 탄성력을 받는다. 가압 스프링(179)은 그 일단이 조절 손잡이(130)에 접하고 타단이 밸브 구동부재(170)의 롤러 설치부(174)에 접하여 밸브 구동부재(174)에 대해 롤러(172)가 돌출 가이드(185)에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가하게 된다. 가압 스프링(179)의 작용으로 구동 커버부재(180)의 회전 시, 롤러(172)가 돌출 가이드(185)에 밀착된 상태로 상대 이동하면서 원활하게 상하 움직임을 나타낼 수 있다.

클러치(190)는 밸브 구동부재(170)를 감싸도록 관통홀을 갖는 구조를 갖는다. 클러치(190)는 구동기어(162)를 가압할 수 있도록 하우징(105)의 내측에 이동 가능하게 배치되는 클러치 바디(191)와, 클러치 바디(191)의 일측으로부터 돌출되어 하우징(105)의 외부로 연장되는 클러치 노브(192)를 포함한다. 클러치 노브(192)는 적어도 일부가 하우징(105)의 외부로 노출됨으로써 사용자 조작이 가능하다. 클러치 바디(191)의 타측은 구동부(160)의 구동기어(162)에 근접 또는 맞닿은 상태로 배치될 수 있다. 클러치(190)는 클러치 노브(192)가 돌출된 방향으로 이동되도록 동작할 수 있다. 사용자가 클러치 노브(192)를 하우징(105)의 내측 방향으로 가압하면 클러치 바디(191)가 구동기어(162)를 밀게 되며, 이때 구동부(160)의 구동기어(162)와 구동 커버부재(180)의 제2 커버기어(183)가 이격될 수 있다.

연결부재(200)는 밸브 구동부재(170)의 일 측에 배치된다. 상기에서 언급한 바와 같이, 연결부재(200)는 일 방향으로 길이를 가지는 바(bar)의 형상을 가지며, 길이 방향을 중심축으로 하여 회전할 수 있다. 이를 위해 연결부재(200)는 상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)의 결합에 의해 상부와 하부가 각각 상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)에 의해 회전할 수 있게 지지될 수 있다.

연결부재(200)의 상부 외측에는 연결기어(202)가 형성될 수 있다. 연결기어(202)의 상부는 조절 손잡이(130)의 손잡이 기어(132)에 맞물리고, 하부는 구동 커버부재(180)의 제1 커버기어(181)와 맞물리게 배치된다. 그에 따라 연결부재(200)는 조절 손잡이(130)와 구동 커버부재(180)가 동시에 회전할 수 있도록 조절 손잡이(130)와 구동 커버부재(180)를 연결하는 역할을 한다.

제1 내지 제3 센서(212, 214, 216)는 구동부(160)의 일 측에 배치되며, 구동 커버부재(180)의 회전을 감지하기 위해 구비된다. 즉, 제1 내지 제3 센서(212, 214, 216)는 각각 구동 커버부재(180)의 움직임을 감지하며, 이를 바탕으로 밸브 구동 장치(100)가 정상적으로 동작하는지 감지할 수 있다. 제1 내지 제3 센서(212, 214, 216)는 각각 구동 커버부재(180)의 회전을 일정 시간 간격으로 감지하는데, 제1 내지 제3 센서(212, 214, 216)에서 감지된 결과 값이 일치하지 않으면, 밸브 구동 장치(100)가 정상적으로 구동하지 않는 것으로 볼 수 있으며, 이 경우 즉시 밸브가 차단되도록 밸브 구동 장치(100)가 제어될 수 있다.

밸브 조절부재(220)는 밸브 구동부재(170)에 형성된 조절홀(176) 속에 적어도 일부가 삽입되도록 배치되고, 그 하부에 밸브가 결합될 수 있다. 밸브 구동부재(170)가 상하로 이동됨에 따라 밸브 조절부재(220)와 밸브 조절부재(220)의 하부에 결합된 밸브가 동시에 상하로 이동할 수 있다.

밸브 조절부재(220)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일 방향으로 소정의 길이를 가지며, 원기둥 형상을 가질 수 있다. 이러한 밸브 조절부재(220)의 외주면에는 결합 나사산(224)이 형성되며, 결합 나사산(224)이 밸브 구동부재(170)의 조절 나사산(178)와 맞물릴 수 있다.

그리고 밸브 조절부재(220)의 상부에는 렌치홈(222)이 형성될 수 있으며, 하부에는 밸브 결합구(226)가 형성될 수 있다. 이때, 렌치홈(222)과 밸브 결합구(226)는 밸브 조절부재(220)의 내부에서 연결된 구조가 아니며, 밸브 조절부재(220)의 상부와 하부에 각각 형성될 수 있다.

즉, 렌치홈(222)은 밸브 조절부재(220)의 상부면에 소정의 깊이를 가지도록 형성되며, 렌치(230)가 삽입되도록 렌치(230)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 렌치(230)는 육각 렌치가 이용된 것을 설명함에 따라 렌치홈(222)의 형상도 육각 렌치(230) 형상에 대응되도록 육각 형상일 수 있다. 렌치홈(222)에 렌치(230)가 삽입되어 회전됨에 따라 밸브 조절부재(220)가 조절홀(176) 속에서 나사 운동하게 되고, 이에 따라 밸브 조절부재(220)가 밸브 구동부재(170)에 대해 상하 방향으로 상대 이동할 수 있다.

밸브 결합구(226)는 밸브 조절부재(220)의 하부면에 일정 깊이를 가지도록 형성되며, 밸브가 결합될 수 있다. 밸브는 관의 유로를 차단할 수 있는 형상이 하부에 형성되고, 상부가 바(bar)의 형상을 가질 수 있다. 밸브 결합구(226)에 밸브의 상단부가 끼워져 결합될 수 있다.

렌치(230)는 도 2에 도시된 바와 같이, 손잡이 홀(136) 및 조절홀(176)을 통해 조절홀(176) 속에 배치되는 밸브 조절부재(220)의 렌치홈(222)에 끼워질 수 있다. 이를 위해 렌치(230)는 소정의 길이를 가질 수 있다. 렌치(230)는 밸브 조절부재(220)를 회전시키기 위해 밸브 조절부재(220)와 상대 회전하지 않게 결합될 수 있도록 그 단면 형상이 다각형으로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서 렌치(230)는 횡단면 형상이 육각형인 육각렌치인 것을 예로 설명한다.

렌치(230)는 사용자가 수동으로 회전시킬 수 있게 일정 부분이 절곡된 형상을 가질 수 있다. 렌치(230)를 이용하여 사용자가 밸브 조절부재(220)의 위치를 밸브 구동부재(170)로부터 조절할 수 있다.

연결링(240)은 구동 커버부재(180)의 하부에 결합되며, 하나 이상 구비될 수 있다. 연결링(240)은 구동 커버부재(180)의 하부에 결합되는 밸브와의 유격을 줄이기 위해 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 밸브 구동 장치(100)의 동작을 설명한다.

외부에서 인가된 전원에 의해 밸브를 개방하기 위해 구동부(160)가 동작하면서 구동기어(162)를 회전시킨다. 구동기어(162)가 회전함에 따라 구동기어(162)에 맞물린 제2 커버기어(183)에 의해 구동 커버부재(180)가 회전한다. 이렇게 구동 커버부재(180)가 회전되면, 구동 커버부재(180)의 내측에 위치한 밸브 구동부재(170)의 롤러(172)가 돌출 가이드(185)를 따라 상대 이동하며, 그에 따라 밸브 구동부재(170)가 상승 또는 하강하는 동작이 이루어진다.

또한, 구동 커버부재(180)가 회전함에 따라 구동 커버부재(180)의 제1 커버기어(181)와 연결기어(202)가 맞물려 연결부재(200) 회전하고, 연결기어(202)와 손잡이 기어(132)가 맞물려 조절 손잡이(130)가 회전한다. 즉, 조절 손잡이(130)의 회전에 따라 사용자는 밸브가 개방 또는 차단되는 것을 확인할 수 있다.

밸브 구동부재(170)의 롤러(172)가 돌출 가이드(185)의 상승구간(185a)을 따라 이동하는 동안 밸브 구동부재(170)는 상승하는 방향으로 이동한다. 그리고 롤러(172)가 돌출 가이드(185)의 정점구간(185b)에 위치하면, 밸브 구동부재(170)는 최대로 상승된 상태이며, 이 상태가 밸브가 개방된 상태이다. 그리고 롤러(172)가 돌출 가이드(185)의 하강구간(185c)을 따라 이동하는 동안 밸브 구동부재(170)는 하강하는 방향으로 이동한다. 여기서, 하강구간(185c)은 상승구간(185a)보다 짧은 구간을 가지기 때문에 밸브 구동부재(170)의 이동 속도는 상승할 때보다 하강할 때의 속도가 빠를 수 있다.

상기와 같이, 구동부(160)의 구동에 의해 밸브 구동부재(170)를 상하로 이동시켜 밸브 구동부재(170)와 연결된 밸브를 개방하거나 차단할 수 있는데, 이때, 밸브 구동부재(170)와 밸브는 각각 이미 정해진 규격에 의해 제작된 상태일 수 있다. 즉, 밸브와 밸브 구동부재(170)를 결합시킨 상태에서 밸브가 설치된 관에 밸브 결합부재(140)를 결합시키고, 밸브 구동부재(170)를 구동시켜 밸브가 정상적으로 배관을 차단하는지 확인하면, 경우에 따라 정상적으로 배관을 차단하지 않는 등, 밸브가 정상적으로 동작하지 않을 수 있다.

이는 밸브와 밸브 구동부재(170)와의 결합된 것이 밸브가 차단하고자 하는 위치에서 소정 거리만큼 이격된 상태일 수 있기 때문이다. 그러므로 이를 조절하기 위해 사용자는 밸브 구동장치의 손잡이 홀(136)을 통해 렌치(230)를 삽입하여 밸브 조절부재(220)를 회전 이동시켜 밸브의 차단 위치를 조절할 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 밸브 구동 장치(100)를 수동으로 동작시킬 수 있다. 사용자는 손잡이 바(134)를 잡아 조절 손잡이(130)를 회전시켜 밸브를 개폐할 수 있다. 이때, 조절 손잡이(130)는 양 방향으로 회전할 수 있으며, 구동부(160)에 포함된 모터에 의해 일 방향으로만 회전할 수도 있다. 본 실시예에서, 조절 손잡이(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 시계 방향으로 회전할 때, 밸브의 개폐 동작이 이루어질 수 있다.

조절 손잡이(130)가 시계방향으로 회전하면, 조절 손잡이(130)에 형성된 손잡이 기어(132)와 맞물린 연결기어(202)가 회전하고, 연결기어(202)와 맞물린 제1 커버기어(181)의 회전에 의해 구동 커버부재(180)가 회전한다. 이때, 구동 커버부재(180)는 시계방향으로 회전된다.

이렇게 구동 커버부재(180)가 시계방향으로 회전함에 따라 롤러(172)가 돌출 가이드(185)의 상부를 따라 이동하면서 밸브 구동부재(170)가 돌출 가이드(185)의 형상에 의해 상하로 이동될 수 있다.

즉, 조절 손잡이(130)의 손잡이 바(134)에 형성된 화살표 형상이 "Close" 위치에 위치하면, 롤러(172)는 돌출 가이드(185)의 하강구간(185c)과 상승구간(185a) 사이의 최하단에 위치하여 밸브 구동부재(170)가 하부로 이동된 상태에 위치한다. 그에 따라 밸브는 차단된 상태가 된다.

그리고 조절 손잡이(130)가 회전하여 손잡이 바(134)에 형성된 화살표 형상이 "Open" 위치에 위치하면, 롤러(172)는 돌출 가이드(185)의 정점구간(185b)에 위치하고, 그에 따라 밸브 구동부재(170)는 최상부로 이동되며, 밸브는 개방된 상태가 된다.

또한, 조절 손잡이(130)가 회전하여 손잡이 바(134)에 형성된 형상이 "Close"와 "Open" 사이의 숫자가 형성된 위치에 위치하면, 롤러(172)는 돌출 가이드(185)의 상승구간(185a) 내에 위치한다. 그에 따라 밸브는 일부가 개방된 상태가 된다. 이때, 숫자가 큰 위치를 가리킬수록 밸브의 개방된 정도가 클 수 있다.

그리고 조절 손잡이(130)가 회전하여 손잡이 바(134)에 형성된 화살표 형상이 "Open" 및 "Close" 사이의 아무런 표시가 없는 위치에 위치하면, 조절 손잡이(130)는 빠르게 회전하여 손잡이 바(134)의 화살표 형상이 "Close"로 이동되어 밸브가 차단된다. 이는 롤러(172)가 돌출 가이드(185)의 정정구간(185b)을 벗어나 하강구간(185c) 상에 위치한 경우로, 하강구간(185c)의 경사가 상승구간(185a)에 비해 상대적으로 급격한 경사가 형성되기 때문에 롤러(172)가 하부로 빠르게 하강구간(185c)을 따라 이동되기 때문이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치의 클러치 동작을 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치의 구동부 내부를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 클러치(190)는 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120) 사이의 위치에 외부로 일부가 노출된다. 클러치(190)는 구동부(160)의 배치 방향인 밸브 구동 장치(100) 내측 방향으로 이동할 수 있다. 사용자가 클러치 노브(192)를 조작하여 클러치(190)를 밸브 구동 장치(100)의 내측 방향으로 누르면, 클러치 바디(191)가 이동하여 구동부(160)의 구동기어(162)를 누른다. 그러면, 구동기어(162)는 클러치(190)에 의해 가해진 외력에 의해 구동부(160) 내측으로 이동하면서, 구동 커버부재(180)의 제2 커버기어(183)에서 이격된다. 그에 따라 구동부(160)가 구동되어 구동기어(162)가 회전되더라도 구동기어(162)와 구동 커버부재(180)의 제2 커버기어(183)가 이격되기 때문에 구동 커버부재(180)의 회전이 중지된다.

이렇게 밸브 구동 장치(100)는 구동부(160)가 동작되더라도 밸브 구동부재(170)를 자동으로 동작시키지 못하는 상태가 된다. 이 상태에서, 사용자는 조절 손잡이(130)를 이용하여 밸브 구동 장치(100)를 수동으로 제어할 수 있다.

즉, 클러치(190)는 밸브 구동 장치(100)가 자동으로 동작하는 동안 필요에 따라 수동으로 밸브의 개폐를 제어할 수 있다.

여기서, 도 6을 참조하여, 구동부(160)의 내측을 형상을 보면, 구동기어(162)의 일측에 구동 스프링(164)이 접하는 것을 확인할 수 있다. 그에 따라 구동기어(162)가 클러치(190)로부터 받은 외력에 의해 구동부(160)의 내측으로 이동되더라도, 클러치(190)에 가해진 외력이 제거되면 구동기어(162)는 구동 스프링(164)에 의해 다시 구동부(160)의 외측으로 돌출될 수 있다. 이렇게 구동 스프링(164)에 의해 구동기어(162)가 돌출되면, 구동기어(162)는 구동 커버부재(180)의 제2 커버기어(183)와 맞물리며, 다시 구동부(160)의 동작에 의해 밸브 구동 장치(100)는 자동으로 밸브의 차단이 제어될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 구동 장치(100)는, 상부 하우징(110), 하부 하우징(120), 조절 손잡이(130), 밸브 결합부재(140), 구동부(160), 밸브 구동부재(170), 구동 커버부재(180), 클러치(190), 연결부재(200), 제1 센서(212), 제2 센서(214), 제3 센서(216) 및 연결링(240)을 포함한다. 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명하면서, 제1 실시예에서와 동일한 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 밸브 구동 장치(100)는 제1 실시예에서와 달리, 밸브의 위치를 조절하기 위한 구성이 생략된다. 그에 따라 제1 실시예에서 설명한, 밸브 조절부재(220) 및 렌치(230)의 구성이 생략되며, 조절 손잡이(130) 및 밸브 구동부재(170)의 형상이 제1 실시예에서와 다른 형상을 가질 수 있다. 즉, 렌치(230)의 구성이 생략됨에 따라 조절 손잡이(130) 및 밸브 구동부재(170)에 손잡이 홀(136) 및 조절홀(176)이 각각 형성되지 않을 수 있다. 그에 따라 본 실시예에서의 밸브 구동 장치(100)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 외형상으로 별도의 홀이 형성되지 않은 형상을 가질 수 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100: 밸브 구동 장치 105 : 하우징
110: 상부 하우징 120: 하부 하우징
122: 끼움부 124: 결합부
130: 조절 손잡이 132: 손잡이 기어
134: 손잡이 바 136: 손잡이 홀
140: 밸브 결합부재 142: 체결턱
144: 나사산
160: 구동부 162: 구동기어
164: 구동 스프링
170: 밸브 구동부재 172: 롤러
174: 롤러 설치부 176: 조절홀
178: 조절 나사산
180: 구동 커버부재 181: 제1 커버기어
183: 제2 커버기어 185: 돌출 가이드
187: 관통홀
190: 클러치
200: 연결부재 202: 연결기어
212, 214, 216: 제1 내지 제3 센서
220: 밸브 조절부재 222: 렌치홈
224: 결합 나사산 226: 밸브 결합구
230: 렌치
240: 연결링

Claims (11)

1. 내부에 수용공간이 구비된 하우징;
   상기 하우징의 수용공간에 설치되고, 구동기어가 연결된 구동부;
   상부에 제1 커버기어가 구비되고, 하부에 상기 구동기어에 맞물린 제2 커버기어가 구비되고, 상기 구동기어의 회전에 연동하여 회전하는 구동 커버부재;
   하부에 밸브가 결합되고, 상기 구동 커버부재의 내부에 배치되며, 상기 구동 커버부재의 회전에 연동하여 상하로 동작하는 밸브 구동부재;
   상기 하우징의 상부에 회전할 수 있게 결합되고, 상기 구동 커버부재와 함께 회전하게 손잡이 기어가 구비된 조절 손잡이;
   상기 제1 커버기어 및 상기 손잡이 기어에 맞물린 연결기어가 구비된 연결부재; 및
   상기 하우징의 하부에 결합되며, 상기 밸브가 설치된 관에 결합할 수 있게 구비된 밸브 결합부재;를 포함하며,
   상기 밸브 구동부재는 롤러를 포함하고,
   상기 구동 커버부재는 내부에 상부가 개방된 공간이 있고 내측 하면에 상기 밸브 구동부재가 관통하는 관통홀이 형성된 몸체와, 상기 몸체 내측 하면에 상기 관통홀을 둘러싸도록 형성된 돌출 가이드를 포함하며,
   상기 밸브 구동부재는 상기 구동 커버부재의 회전 시 상기 롤러가 상기 돌출 가이드를 따라 상대 이동함에 따라 상하로 동작하는 밸브 구동 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동부는 비례 제어를 위한 스태핑 모터를 포함하고, 상기 스태핑 모터의 동작에 의해 상기 구동기어가 회전하는 밸브 구동 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동 커버부재의 하부에 배치되고, 상기 구동기어와 제2 커버기어를 이격시키는 클러치;를 더 포함하는 밸브 구동 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 구동부는, 회전력을 발생하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 적어도 일부분을 감싸는 구동부 하우징을 포함하고, 상기 구동부 하우징의 내측에는 상기 구동기어의 적어도 일부가 이동할 수 있게 수용되는 공간이 마련되며, 상기 구동부 하우징의 공간에는 상기 구동기어에 탄성력을 가하는 구동 스프링이 배치되는 밸브 구동 장치.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 클러치는 상기 구동기어를 상기 제2 커버기어로부터 이격시키는 방향으로 가압할 수 있도록 이동 가능하게 배치되는 클러치 바디와, 적어도 일부가 상기 하우징의 외부로 노출되도록 상기 클러치 바디와 연결되는 클러치 노브를 포함하는 밸브 구동 장치.
   
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출 가이드는,
   상기 롤러의 진행 방향을 따라 상기 몸체의 내측 하면에서 높이가 높아지게 형성된 상승구간과,
   상기 상승구간에서 상기 롤러의 진행 방향으로 연장되고, 상기 롤러의 이동이 일시 정지될 수 있게 홈이 형성된 정점구간과,
   상기 정점구간에서 상기 롤러의 진행 방향으로 연장되며, 상기 몸체 내측 하면을 향해 높이가 낮아지게 형성된 하강구간을 포함하고,
   상기 상승구간은 상기 하강구간에 비해 두 배 이상의 구간 길이를 갖는 밸브 구동 장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브 구동부재에 대해 상기 롤러가 상기 돌출 가이드에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가하는 가압 스프링;을 더 포함하는 밸브 구동 장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브 구동부재의 이동 방향과 평행한 방향으로 상기 밸브 구동부재에 구비되는 조절홀에 상기 밸브 구동부재에 대해 상대 회전 및 상하로 이동할 수 있게 결합된 밸브 조절부재;를 더 포함하는 밸브 구동 장치.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 조절 손잡이에는 상기 조절홀과 동축 배치되는 손잡이 홀이 구비되며,
    상기 밸브 조절부재를 회전시켜 상기 밸브 구동부재에 대해 상대 이동시킬 수 있도록 상기 손잡이 홀 및 상기 조절홀을 통해 상기 밸브 조절부재에 연결될 수 있는 렌치;를 더 포함하는 밸브 구동 장치.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 커버부재의 회전을 통해 상기 밸브 구동 장치의 이상여부를 감지하는 하나 이상의 센서;를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 센서에서 이상이 감지되면, 상기 구동부는 상기 밸브 구동부재가 하강하도록 구동되는 밸브 구동 장치.

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