KR102152177B1 - 유량제어밸브 및 이를 갖는 유량제어밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일례에 따른 유량제어밸브는, 상류 유로와, 하류 유로와, 상류 유로와 하류 유로 사이에 놓이는 통로가 마련된 밸브 하우징과, 튜브 출입구와, 오리피스와, 다이아프램 챔버가 구비되고 통로에 설치되는 다이아프램 하우징과, 튜브 출입구를 향해 돌출 설치되는 고정 플러그와, 다이아프램 챔버에 배치되는 다이아프램과, 다이아프램의 움직임에 따라 고정 플러그에 대해 진퇴할 수 있도록 다이아프램과 결합되는 튜브와, 스템 하우징과, 스템 하우징의 하우징 관통구에 배치되는 스템과, 스템과 결합되고 오리피스를 개폐할 수 있도록 하류 유로 중에 가동적으로 배치되는 가동 플러그와, 스템을 탄력적으로 지지하는 스템 지지 스프링과, 밸브 하우징 내부의 압력을 측정하기 위해 밸브 하우징에 구비되는 압력계 설치구에 설치되는 압력계를 포함한다.

Description

유량제어밸브 및 이를 갖는 유량제어밸브 조립체{VALVE FOR CONTROLLING FLOW RATE AND VALVE ASSEMBLY HAVING THE SAME}

본 발명은 유량제어밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적절한 유량이 유동할 수 있도록 유체의 유량을 제어하면서 배관으로 유동하는 유체의 압력 및 유량을 효과적으로 측정할 수 있는 유량제어밸브 및 이를 갖는 유량제어밸브 조립체에 관한 것이다.

아파트와 같은 공동주택이나 빌딩에서 사용되는 난방시스템은 독립적으로 설치된 보일러에 의해 난방수를 가열한 후 이를 이용하여 난방을 실시하는 개별난방과, 외부에 별도로 설치된 열원에 의해 난방수를 가열한 후 이를 이용하여 난방을 실시하는 집단난방으로 구별될 수 있다. 또한, 집단난방은 다시 중앙보일러와 같은 열원을 사용하는 중앙난방과, 외부의 지역발전소와 같은 열원을 사용하는 지역난방으로 구별될 수 있다.

이러한 다양한 온수 난방방식에 있어서 각 세대별로는 자동제어 방식의 온수 난방시스템이 적용되는 것이 일반적이다. 자동제어 방식의 온수 난방시스템은 각 세대의 난방 존마다 별도의 온도 조절기를 설치하여 각 난방 존의 실내온도를 따로따로 조절할 수 있는 에너지 절약형 난방시스템이다. 자동제어 방식의 온수 난방시스템은 각 난방 존마다 온수관이 매설되며 난방이 필요하지 않은 경우 해당 온수관의 밸브를 닫음으로써 불필요한 에너지의 낭비를 막고 연료비를 절감할 수 있다.

온수 난방시스템의 효율적인 운전을 위해서는 난방 부하의 변동에 따라 온수의 유량을 조절할 필요가 있다. 이러한 이유로 온수 난방시스템에는 유량제어밸브가 설치되는 것이 일반적이다. 유량제어밸브는 세대 전체로 난방 운전에 필요한 적절한 온수가 유동할 수 있도록 온수의 유량을 실시간으로 조절해준다. 지금까지 다양한 구조의 유량제어밸브가 제안된 바 있고, 현재에도 그 기능성을 향상시키기 위한 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.

또한, 온수 난방시스템의 효율적인 제어 및 시스템의 점검을 위해서는 유동하는 온수의 압력과 유량을 측정하여야 할 필요가 있으나, 현재에는 별도의 압력계 및 유량계를 설치하여 이를 측정함에 따라 비용이 증가하고 장치 및 제어가 복잡해지는 문제가 있다.

등록특허공보 제0635107호(2006. 10. 18.)

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 시스템에 필요한 적절한 유량이 유동할 수 있도록 유체의 유량을 제어하면서 시스템의 점검에 필요한 유체의 압력 및 유량을 효과적으로 측정하여 제공할 수 있는 유량제어밸브 및 이를 갖는 유량제어밸브 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일례에 따른 유량제어밸브는, 내부에 유체가 유입되는 상류 유로와, 유체가 배출되는 하류 유로와, 상기 상류 유로와 상기 하류 유로 사이에 놓이는 통로가 마련된 밸브 하우징; 상기 통로에 설치되고, 일측에 상기 상류 유로와 연결되는 튜브 출입구가 구비되고, 다른 일측에 상기 하류 유로와 연결되는 오리피스가 마련되며, 내측에 상기 튜브 출입구 및 상기 오리피스와 연결되는 다이아프램 챔버가 구비되는 다이아프램 하우징; 상기 상류 유로 중에 배치되도록 상기 밸브 하우징의 내측에 상기 튜브 출입구를 향해 돌출 설치되는 고정 플러그; 상기 다이아프램 챔버를 상기 하류 유로의 유체가 유입될 수 있는 제1 챔버와 상기 제1 챔버와 분리되는 제2 챔버로 구획하고, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 간의 압력 차이에 의해 탄성 변형될 수 있도록 상기 다이아프램 챔버에 배치되며, 중간 부분에 다이아프램 관통구가 마련된 다이아프램; 상기 튜브 출입구에 삽입되고, 상기 다이아프램의 움직임에 따라 그 끝단이 상기 고정 플러그에 대해 진퇴할 수 있도록 상기 다이아프램과 결합되되, 상기 상류 유로의 유체를 상기 다이아프램 관통구를 통과하여 상기 오리피스로 유동하도록 가이드하는 튜브; 상기 하류 유로와 연결되는 하우징 관통구를 구비하고 상기 밸브 하우징에 마련되는 스템 하우징 설치구에 결합되는 스템 하우징과, 상기 하우징 관통구에서 선형 이동할 수 있도록 상기 하우징 관통구의 내측에 배치되는 스템과, 상기 스템과 결합되고 상기 오리피스를 개폐할 수 있도록 상기 하류 유로 중에 가동적으로 배치되는 가동 플러그와, 상기 가동 플러그가 상기 오리피스에서 멀어지도록 상기 스템을 탄력적으로 지지하는 스템 지지 스프링을 구비하는 가동 플러그 조립체; 및 상기 밸브 하우징 내부의 압력을 측정하기 위해 상기 밸브 하우징에 구비되는 압력계 설치구에 설치되는 압력계;를 포함한다.

상기 압력계 설치구는 상기 밸브 하우징에 복수 개가 형성되되, 상기 복수의 압력계 설치구 중 적어도 하나는 상기 상류 유로와 연결되고, 적어도 다른 하나는 상기 하류 유로와 연결되며, 상기 압력계는 복수 개가 상기 복수의 압력계 설치구에 설치될 수 있다.

상기 가동 플러그 조립체는, 캡 관통구와, 캡 암나사산을 구비하고, 상기 하우징 관통구를 덮도록 상기 스템 하우징에 결합되는 지지 캡과, 상기 스템이 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 조정 슬리브 관통구와, 상기 캡 암나사산에 맞물리는 조정 슬리브 나사산을 구비하고, 상기 캡 관통구를 덮도록 상기 지지 캡에 나사 결합되는 조정 슬리브와, 상기 조정 슬리브의 내측에서 상기 조정 슬리브에 걸릴 수 있도록 상기 스템에 결합되는 스토퍼를 포함하고, 상기 조정 슬리브의 나사 운동에 의해 상기 스템의 높이가 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 유량제어밸브는, 상기 다이아프램 하우징의 내측에 설치되어 상기 다이아프램에 대해 상기 튜브가 상기 고정 플러그로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 가하는 다이아프램 지지 스프링;을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 유량제어밸브는, 상기 상류 유로와 연결되도록 상기 밸브 하우징에 형성되는 거름망체 설치구에 설치되어 상기 상류 유로를 통과하는 유체 속의 이물질을 걸러내는 거름 망체; 및 상기 거름망체 설치구를 폐쇄하도록 상기 밸브 하우징에 분리 가능하게 결합되어 상기 거름망체를 지지하는 마개;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 유량제어밸브는, 상기 다이아프램 하우징에 결합되어 상기 스템 하우징을 떠받침으로써 상기 다이아프램 하우징과 상기 스템 하우징 사이의 간격을 일정하게 유지시켜주는 받침대;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 유량제어밸브는, 상기 하류 유로와 연결되도록 상기 밸브 하우징에 형성되는 유량계 설치구에 설치되어 상기 하류 유로로 유동하는 유체의 유량을 측정하는 유량계;를 포함할 수 있다.

상기 고정 플러그는 상기 밸브 하우징의 내면에 나사 결합되는 고정부재에 의해 고정될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 유량제어밸브 조립체는, 배관에 설치되어 상기 배관으로 유동하는 유체의 유량을 제어하는 유량제어밸브; 및 상기 유량제어밸브에 결합되어 상기 유량제어밸브에 구동력을 제공하는 밸브 액츄에이터;를 포함하고, 상기 유량제어밸브는, 내부에 유체가 유입되는 상류 유로와, 유체가 배출되는 하류 유로와, 상기 상류 유로와 상기 하류 유로 사이에 놓이는 통로가 마련된 밸브 하우징과, 상기 통로에 설치되고, 일측에 상기 상류 유로와 연결되는 튜브 출입구가 구비되고, 다른 일측에 상기 하류 유로와 연결되는 오리피스가 마련되며, 내측에 상기 튜브 출입구 및 상기 오리피스와 연결되는 다이아프램 챔버가 구비되는 다이아프램 하우징과, 상기 상류 유로 중에 배치되도록 상기 밸브 하우징의 내측에 상기 튜브 출입구를 향해 돌출 설치되는 고정 플러그와, 상기 다이아프램 챔버를 상기 하류 유로의 유체가 유입될 수 있는 제1 챔버와 상기 제1 챔버와 분리되는 제2 챔버로 구획하고, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 간의 압력 차이에 의해 탄성 변형될 수 있도록 상기 다이아프램 챔버에 배치되며, 중간 부분에 다이아프램 관통구가 마련된 다이아프램과, 상기 튜브 출입구에 삽입되고, 상기 다이아프램의 움직임에 따라 그 끝단이 상기 고정 플러그에 대해 진퇴할 수 있도록 상기 다이아프램과 결합되되, 상기 상류 유로의 유체를 상기 오리피스로 가이드할 수 있도록 상기 다이아프램 관통구와 유체 유동이 가능하게 연결되는 튜브와, 상기 하류 유로와 연결되는 하우징 관통구를 구비하고 상기 밸브 하우징에 마련되는 스템 하우징 설치구에 결합되는 스템 하우징과, 상기 밸브 액츄에이터로부터 구동력을 제공받아 상기 하우징 관통구에서 선형 이동할 수 있도록 상기 하우징 관통구에 배치되는 스템과, 상기 스템과 결합되고 상기 오리피스를 개폐할 수 있도록 상기 하류 유로 중에 가동적으로 배치되는 가동 플러그와, 상기 가동 플러그가 상기 오리피스에서 멀어지도록 상기 스템을 탄력적으로 지지하는 스템 지지 스프링을 구비하는 가동 플러그 조립체와, 상기 밸브 하우징 내부의 압력을 측정하기 위해 상기 밸브 하우징에 구비되는 압력계 설치구에 설치되는 압력계를 포함한다.

상기 밸브 액츄에이터는, 내부에 수용 공간이 형성된 액츄에이터 하우징과, 상기 액츄에이터 하우징의 내부에 설치되어 구동력을 발생하는 구동부와, 상기 스템과 연결되도록 적어도 일부가 상기 액츄에이터 하우징의 외부로 노출되고, 상기 구동부의 구동력에 의해 상하로 움직여 상기 스템에 선형 이동력을 전달하는 밸브 구동부재와, 상기 밸브 하우징에 분리 가능하게 결합될 수 있도록 상기 액츄에이터 하우징의 하부에 결합되는 밸브 결합부재를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 유량제어밸브는 유체 시스템에 필요한 적절한 유량이 유동할 수 있도록 유체의 유량을 효과적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유량제어밸브는 유체 시스템의 점검에 필요한 유체의 압력 및 유량을 효과적으로 측정하여 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유량제어밸브는 조립이 용이하고, 사용이 편리하다.

본 발명의 효과는 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체가 적용된 온수 난방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체의 유량제어밸브를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체의 유량제어밸브를 나타낸 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체의 다이아프램 조립체와 가동 플러그 조립체를 분해하여 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체의 밸브 액츄에이터를 나타낸 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체의 밸브 액츄에이터에 구비되는 구동 회전부재의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체의 밸브 액츄에이터의 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체의 밸브 액츄에이터의 클러치 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체의 밸브 액츄에이터의 구동부 및 구동기어를 절단하여 나타낸 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

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 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.

이하, 본 실시예에서는 본 발명에 따른 유량제어밸브 조립체가 온수 난방시스템에 적용되는 것으로 예를 들어 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체가 적용된 온수 난방시스템의 일례를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브 조립체를 나타낸 단면도이다.

도면에 나타낸 온수 난방시스템(100)은, 급수관(110)과, 급수관(110)과 연결되는 급수 헤더(120)와, 급수 헤더(120)에 연결되는 복수의 온수관(130)과, 복수의 온수관(130)과 연결되는 환수 헤더(140)와, 환수 헤더(140)에 연결되는 환수관(150)과, 온수관(130)으로 공급되는 온수를 조절하기 위한 급수조절밸브(160)와, 온수관(130)에서 환수되는 온수를 조절하기 위한 환수조절밸브(170)와, 환수관(150)을 통해 환수되는 온수의 유량을 조절하기 위한 유량제어밸브 조립체(180)와, 시스템 제어부(500)를 포함한다. 급수관(110)과, 급수 헤더(120)와, 온수관(130)과, 환수 헤더(140)와, 환수관(150)과, 급수조절밸브(160)와, 환수조절밸브(170)와, 유량제어밸브 조립체(180)는 온수 공급부(600)로부터 온수를 공급받아 세대(10)의 난방 존(20)을 난방하는 세대 난방 설비(105)를 구성할 수 있다.

급수 헤더(120)는 급수관(110)을 통해 공급되는 온수를 복수의 온수관(130)으로 분배하고, 환수 헤더(140)는 복수의 온수관(130)을 통과한 온수를 모아 환수관(150)으로 배출시킨다.

복수의 온수관(130)은 각 세대(10)의 구비되는 복수의 난방 존(20)으로 온수를 공급할 수 있도록 각 난방 존(20)에 매설되며, 온수가 온수관(130)을 통해 유동함으로써 난방 존(20)에 대한 난방이 이루어진다. 여기에서, 난방 존(20)은 세대에 구비되는 방이나, 거실, 부엌 등이 될 수 있다.

급수 헤더(120)와 난방 존(20) 사이의 온수관(130) 중에는 급수조절밸브(160)가 연결된다. 사용자가 급수조절밸브(160)를 조작하여 온수관(130)을 통한 온수의 유동을 단속하거나, 온수관(130)으로 공급되는 온수의 유량을 조절할 수 있다.

난방 존(20)과 환수 헤더(140) 사이의 온수관(130) 중에는 환수조절밸브(170)가 설치된다. 환수조절밸브(170)는 온수관(130)을 통해 유동하는 온수의 유량을 자동으로 조절하는 역할을 한다. 환수조절밸브(170)는 시스템 제어부(500)에 의해 제어되며, 환수조절밸브(170)에 의한 온수관(130) 유로의 개도량 조절을 통해 온수관(130)을 통해 각 난방 존(20)으로 공급되는 온수의 유량 조절이 가능하다.

유량제어밸브 조립체(180)는 공급되는 온수의 압력, 난방 부하 등에 따라 환수관(150)을 통해 환수되는 온수의 환수 유량을 능동적으로 제어함으로써 온수의 낭비를 줄이고, 효율적인 난방 운전을 가능하게 한다. 또한, 유량제어밸브 조립체(180)는 온수관(130) 내부의 압력과 환수관(150) 내부의 압력을 측정하고, 측정 정보를 시스템 제어부(500)에 제공할 수 있다. 유량제어밸브 조립체(180)는 환수관(150)에 연결되는 유량제어밸브(200)와, 유량제어밸브(200)를 작동시킬 수 있도록 유량제어밸브(200)에 결합되는 밸브 액츄에이터(300)를 포함한다.

유량제어밸브(200)는 환수관(150)을 따라 유동하는 온수가 통과할 수 있도록 환수관(150)의 중간에 연결되는 밸브 하우징(202)과, 밸브 하우징(202) 내부에서 발생하는 차압에 의해 작동하여 밸브 하우징(202) 내부에서의 온수 유동을 조절하는 다이아프램 조립체(230)와, 밸브 액츄에이터(300)에 의해 작동하여 밸브 하우징(202) 내부에서의 온수 유동을 조절하는 가동 플러그 조립체(250)와, 밸브 하우징(202) 내부에서 유동하는 온수의 압력을 측정하기 위한 한 쌍의 압력계(287)(289)를 포함한다.

밸브 하우징(202)은 환수관(150)으로부터 온수가 유입되는 밸브 하우징 유입부(203)와, 온수가 배출되는 밸브 하우징 배출부(204)을 포함한다. 밸브 하우징(202)의 내부에는 환수 헤더(140) 측으로부터 온수가 유입되는 상류 유로(205)와, 환수관(150)으로 온수를 유동시키는 하류 유로(206)와, 상류 유로(205)와 하류 유로(206) 사이에 놓이는 통로(207)가 구비된다. 또한, 밸브 하우징(202)의 외면에는 밸브 하우징(202)의 내부 유로와 연결되는 거름망체 설치구(208)와, 유량계 설치구(209)와, 스템 하우징 설치구(210)와, 압력계 설치구(211)(212)가 마련된다.

거름망체 설치구(208)에는 거름망체(215)와 마개(218)가 설치된다. 거름망체(215)는 온수가 통과할 수 있는 다수의 통공(216)을 갖는다. 거름망체(215)는 상류 유로(205) 중에 배치되어 상류 유로(205)를 통과하는 온수 속의 이물질을 걸러낼 수 있다. 마개(218)는 거름망체 설치구(208)를 개폐할 수 있도록 밸브 하우징(202)에 분리 가능하게 결합된다. 도시된 것과 같이, 마개(218)는 나사 결합 방식, 또는 다양한 다른 방식으로 밸브 하우징(202)에 견고하게 결합될 수 있으며, 거름망체(215)를 지지할 수 있다. 밸브 하우징(202)과 마개(218)의 사이에는 실링부재(220)가 개재되어 이들 사이를 실링한다. 거름망체(215)에 의해 걸러지는 이물질이 거름망체(215)의 안쪽에 쌓이는 경우, 마개(218)를 분리하여 거름망체(215)를 밸브 하우징(202)으로부터 빼내어 이물질을 제거할 수 있다.

유량계 설치구(209)에는 유량계(222)가 설치된다. 유량계(222)는 하류 유로(206) 중에 배치되어 하류 유로(206)를 통해 환수관(150)으로 환수되는 온수의 유량을 측정하고, 측정 정보를 시스템 제어부(500)에 제공할 수 있다.

스템 하우징 설치구(210)에는 가동 플러그 조립체(250)의 스템 하우징(255)이 결합되고, 압력계 설치구(211)(212)에는 압력계(287)(289)가 결합된다. 한 쌍의 압력계 설치구(211)(212) 중에서 하나는 상류 유로(205)와 연결되도록 형성되고, 다른 하나는 하류 유로(206)와 연결되도록 형성된다. 이하에서, 한 쌍의 압력계(287)(289) 중에서 상류 유로(205)와 연결되는 압력계 설치구(211)에 결합되는 것을 제1 압력계(287)로, 하류 유로(206)와 연결되는 압력계 설치구(212)에 결합되는 것을 제2 압력계(289)로 구분하여 설명하기로 한다.

밸브 하우징(202)의 내부의 상류 유로(205) 중에는 고정 플러그(224)가 설치된다. 고정 플러그(224)는 통로(207)를 향해 돌출된다. 고정 플러그(224)는 다이아프램 조립체(230)에 구비되는 튜브(245)와 작용하여 상류 유로(205)에서 하류 유로(206) 측으로 유동하는 온수의 유량을 조절하는 역할을 한다. 고정 플러그(224)는 밸브 하우징(202)의 내면에 나사 결합되는 고정부재(225)에 의해 고정된다. 볼트형의 고정부재(225)를 이용함으로써 고정 플러그(224)를 밸브 하우징(202)에 간단하면서 견고하게 결합할 수 있다.

밸브 하우징(202)은 도시된 구조 이외에, 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 다이아프램 조립체(230)는 밸브 하우징(202)의 내부에 고정되는 다이아프램 하우징(231)과, 다이아프램 하우징(231)의 내부에 탄성 변형 가능하게 설치되는 다이아프램(240)과, 다이아프램(240)에 의해 선형 이동할 수 있는 튜브(245)와, 다이아프램 하우징(231)의 외면에 고정되는 받침대(248)를 포함한다.

다이아프램 하우징(231)은 밸브 하우징(202) 내부의 통로(207)에 설치된다. 다이아프램 하우징(231)은 상측이 개방된 하우징 베이스(232)와, 하우징 베이스(232)의 상부에 결합되는 하우징 커버(235)를 포함한다. 하우징 베이스(232)와 하우징 커버(235)는 나사 결합 방식 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 하우징 베이스(232)의 중앙 부분에는 상류 유로(205) 측으로 개방되는 튜브 출입구(233)가 형성된다. 튜브 출입구(233)를 통해 튜브(245)가 출입할 수 있다. 그리고 하우징 커버(235)의 중앙 부분에는 하류 유로(206) 측으로 개방되는 오리피스(236)가 마련된다. 오리피스(236)는 튜브 출입구(233)와 일직선 상에 배치된다. 하우징 베이스(232)의 외측 둘레에는 실링부재(246)가 배치되어 밸브 하우징(202)과 다이아프램 하우징(231) 사이를 실링한다.

튜브(245)로 유입되는 온수가 오리피스(236)를 통해 하류 유로(206) 측으로 유동할 수 있다. 다이아프램 하우징(231)의 내부에는 다이아프램(240)이 설치되는 다이아프램 챔버(237)가 마련된다. 다이아프램 챔버(237)는 다이아프램(240)에 의해 다이아프램(240) 위쪽에 배치되는 제1 챔버(238)와, 다이아프램(240) 아래쪽에 배치되는 제2 챔버(239)로 구획된다. 제1 챔버(238)로는 오리피스(236)를 통해 하류 유로(206)의 유체가 유입될 수 있다.

다이아프램(240)은 얇은 디스크 형상을 가지며 탄성 변형 가능한 소재로 이루어진다. 다이아프램(240)은 그 테두리부가 하우징 베이스(232)와 하우징 커버(235)의 사이에 개재되어 고정될 수 있다. 다이아프램(240)의 양측면에는 링 형상의 디스크(242)가 결합될 수 있다. 다이아프램(240)의 중앙에는 다이아프램 관통구(241)가 마련된다. 다이아프램(240)은 다이아프램 하우징(231)의 내측에 설치되는 다이아프램 지지 스프링(243)에 의해 탄력적으로 지지된다. 다이아프램 지지 스프링(243)은 다이아프램(240)에 대해 원상 복귀되는 방향으로 탄성력을 가한다.

다이아프램(240)은 제1 챔버(238)와 제2 챔버(239) 간의 압력차에 의해 탄성 변형되면서 튜브(245)를 움직일 수 있다. 즉, 하류 유로(206)의 압력이 일정 크기 이상으로 커질 때 제1 챔버(238)의 압력도 상승하게 되어 다이아프램(240)이 튜브 출입구(233) 측으로 휘어지면서 튜브(245)를 고정 플러그(224) 쪽으로 이동시키게 된다. 그리고 하류 유로(206)의 압력이 감소하면 다이아프램(240)은 자체의 탄성 복원력과 다이아프램 지지 스프링(243)의 탄성력에 의해 원상 복귀되어 튜브(245)를 고정 플러그(224)에서 일정 간격 이격된 원래 위치로 복귀시킨다.

튜브(245)는 다이아프램(240)에 결합되어 상류 유로(205)의 온수를 다이아프램 관통구(241)를 통과하여 오리피스(236)로 유동하도록 가이드한다. 튜브(245)의 일단은 오리피스(236) 측으로 개방되고 튜브(245)의 타단은 상류 유로(205) 측으로 개방된다. 튜브(245)는 다이아프램(240)의 움직임에 따라 튜브 출입구(233)를 통해 다이아프램 하우징(231)의 내외로 출입할 수 있고, 그 타단이 고정 플러그(224)에 대해 진퇴할 수 있다. 다이아프램 하우징(231)과 튜브(245)의 사이에는 실링부재(247)가 배치되어 다이아프램 하우징(231)과 튜브(245) 사이를 실링한다.

하류 유로(206)의 압력이 일정 크기 이상으로 커져 다이아프램(240)이 튜브 출입구(233) 측으로 휘어질 때, 튜브(245)의 타단이 고정 플러그(224)에 접근하게 된다. 이때, 튜브(245)로 유입되는 온수의 유량이 줄어들어 상류 유로(205)에서 하류 유로(206) 측으로 유동하는 온수의 유량이 감소하게 된다. 그리고 하류 유로(206)의 압력이 감소하여 다이아프램(240)이 원상 복귀될 때, 튜브(245)도 고정 플러그(224)에서 일정 간격 이격된 원래 위치로 복귀하여 튜브(245)를 통한 온수의 유동량이 다시 증가하게 된다.

이와 같이, 다이아프램 조립체(230)는 환수관(150)의 압력 변화에 따라 탄성 변형되는 다이아프램(240)의 작용으로 밸브 하우징(202) 내부에서 상류 유로(205)에서 하류 유로(206)로 유동하는 온수의 유동량을 능동적으로 조절할 수 있다.

받침대(248)는 다이아프램 하우징(231)의 하우징 커버(235) 상단부에 결합된다. 받침대(248)는 가동 플러그 조립체(250)의 스템 하우징(255)을 떠받친다. 받침대(248)의 작용으로 다이아프램 하우징(231)과 스템 하우징(255) 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 있다. 사용자가 가동 플러그 조립체(250)를 밸브 하우징(202)에 조립하는 과정에서 받침대(248)가 스템 하우징(255)을 떠받치므로, 스템 하우징(255)이 다이아프램 하우징(231)과 일정한 간격으로 이격되도록 조립될 수 있다. 따라서, 조립 공차를 줄일 수 있고, 조립 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

다이아프램 조립체(230)를 구성하는 다이아프램 하우징(231)과, 다이아프램(240)과, 다이아프램 지지 스프링(243)과, 튜브(245)와, 받침대(248) 각각의 구체적인 구조나, 연결 구조는 다양하게 변경될 수 있다.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 가동 플러그 조립체(250)는 오리피스(236)를 개폐하기 위한 가동 플러그(251)와, 가동 플러그(251)와 결합되는 스템(253)과, 밸브 하우징(202)에 결합되는 스템 하우징(255)과, 스템 하우징(255)에 결합되어 스템(253)을 선형 이동 가능하게 지지하는 지지 캡(263)과, 스템(253)의 높이를 조절하기 위해 지지 캡(263)에 가동적으로 결합되는 조정 슬리브(274)와, 지지 캡(263)에 고정되는 표시부재(284)를 포함한다.

가동 플러그(251)는 다이아프램 조립체(230)의 오리피스(317)를 개폐하기 위한 것으로, 그 끝단이 오리피스(236)와 마주하도록 배치된다. 가동 플러그(251)는 오리피스(236)에 대해 진퇴할 수 있도록 하류 유로(206)에 선형 이동 가능하게 배치된다. 가동 플러그(251)는 다이아프램 하우징(231)의 오리피스(236) 둘레에 접함으로써 오리피스(236)를 완전히 막을 수 있고, 오리피스(236)로부터의 간격 변화에 따라 오리피스(236)의 개도량을 조절할 수 있다.

스템(253)은 가동 플러그(251)와 결합되어 가동 플러그(251)를 지지한다. 스템(253)은 밸브 액츄에이터(300)의 구동력에 의해 선형 이동하여 가동 플러그(251)를 오리피스(236)에 대해 진퇴시킬 수 있다. 스템(253)은 스템 지지 스프링(279)에 의해 탄력적으로 지지된다. 스템 지지 스프링(279)은 지지 캡(263)의 내측에 배치되어 스템(253)에 대해 가동 플러그(251)가 오리피스(236)로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 가한다. 스템(253)은 밸브 액츄에이터(300)의 가압력에 의해 오리피스(236) 측으로 전진하였다가 밸브 액츄에이터(300)의 가압력이 해제되면 스템 지지 스프링(279)의 탄성력에 의해 원래 위치로 복원된다.

스템 하우징(255)은 하류 유로(206)와 연결되는 하우징 관통구(256)를 갖는다. 하우징 관통구(256)에 스템(253)이 배치되어 스템 하우징(255)의 하측에 놓이는 가동 플러그(251)를 지지할 수 있다. 스템 하우징(255)의 하단부 외면에는 밸브 하우징(202)에 나사 결합되기 위한 제1 수나사산(257)이 구비되고, 스템 하우징(255)의 상단부 외면에는 밸브 액츄에이터(300)와의 나사 결합을 위한 제2 수나사산(258)이 마련된다. 또한, 스템 하우징(255)의 상단부 내측에는 지지 캡(263)과의 나사 결합을 위한 스템 하우징 암나사산(259)이 구비된다. 스템 하우징(255)은 밸브 하우징(202)에 나사 결합되어 밸브 하우징(202)에 견고하게 고정될 수 있다. 스템 하우징(255)의 외면 둘레에는 실링부재(261)가 결합되어 밸브 하우징(202)과 스템 하우징(255) 사이를 실링하게 된다.

지지 캡(263)은 하우징 관통구(256)를 덮도록 스템 하우징(255)에 결합된다. 지지 캡(263)의 중앙 부분에는 스템(253)이 통과할 수 있는 캡 관통구(264)가 형성된다. 지지 캡(263)은 스템 하우징(255)의 내측에 배치되는 내부 캡(265)과, 내부 캡(265)의 상측에 결합되어 스템 하우징(255)의 상단부에 나사 결합되는 외부 캡(268)을 포함한다. 내부 캡(265)의 중앙 부분에는 내부 캡 관통구(266)가 구비되고, 외부 캡(268)의 중앙 부분에는 외부 캡 관통구(269)가 마련된다. 내부 캡 관통구(266)와 외부 캡 관통구(269)는 일직선 상에 배치되어 캡 관통구(264)를 형성한다. 외부 캡(268)의 외면에는 스템 하우징(255)과의 나사 결합을 위한 캡 수나사산(270)이 마련된다. 그리고 외부 캡(268)의 내측에는 조정 슬리브(274)와의 나사 결합을 위한 캡 암나사산(271)이 구비된다. 지지 캡(263)의 외면 둘레에는 실링부재(272)가 결합되어 스템 하우징(255)과 지지 캡(263) 사이를 실링하게 된다.

조정 슬리브(274)는 캡 관통구(264)를 덮도록 지지 캡(263)에 나사 결합된다. 조정 슬리브(274)의 중앙 부분에는 스템(253)이 통과할 수 있는 조정 슬리브 관통구(275)가 형성된다. 스템(253)은 조정 슬리브 관통구(275)에 슬라이드 이동 가능하게 삽입된다. 조정 슬리브(274)의 외면에는 캡 암나사산(271)에 맞물리는 조정 슬리브 나사산(276)이 마련된다. 조정 슬리브(274)는 사용자에 의해 조작되어 나사 운동할 수 있다. 사용자가 조정 슬리브(274)를 정회전시키면 조정 슬리브(274)가 가동 플러그(251) 측으로 움직여 스템(253)을 오리피스(236) 쪽으로 전진시킬 수 있다. 그리고 사용자가 조정 슬리브(274)를 역회전시키면 조정 슬리브(274)가 밸브 액츄에이터(300) 측으로 움직여 스템(253)을 오리피스(236)로부터 후퇴시키게 된다. 따라서, 사용자는 조정 슬리브(274)를 조작함으로써 가동 플러그(251)와 오리피스(236) 간의 간격을 미세 조정할 수 있다.

조정 슬리브(274)의 상면에는 조정 슬리브(274)의 회전 각도를 사용자가 확인할 수 있도록 하기 위한 지시 마크(277)가 구비된다. 지시 마크(277)는 지지 캡(263)의 상단부에 결합되는 표시부재(284)의 눈금(285)을 지시할 수 있다. 표시부재(284)는 조정 슬리브(274)의 둘레를 둘러싸는 링 형상으로 이루어지고, 표시부재(284)의 외면에는 지지 캡(263)의 회전 각도를 표시하는 눈금들(285)이 마련된다. 사용자가 조정 슬리브(274)를 돌릴 때, 지시 마크(277)가 표시하는 눈금(285)을 확인하고 조정 슬리브(274)를 원하는 각도로 미세 조정할 수 있다.

이 밖에, 가동 플러그 조립체(250)는 스템(253)에 결합되는 스토퍼(280)와 고정 링(282)을 포함한다. 스토퍼(280)는 조정 슬리브(274)의 내측에 배치되고, 고정 링(282)은 지지 캡(263)의 하측에 배치된다. 스토퍼(280)는 스템(253)의 외면으로부터 돌출됨으로써 조정 슬리브(274)의 내면에 걸릴 수 있다. 따라서, 조정 슬리브(274)가 가동 플러그(251) 측으로 이동할 때 조정 슬리브(274)의 이동력이 스토퍼(280)를 통해 스템(253)에 전달될 수 있다. 고정 링(282)은 스템(253)의 외면으로부터 돌출되어 스템(253)이 상승할 때 지지 캡(263)의 하면에 접하게 된다. 따라서, 고정 링(282)에 의해 스템(253)의 상승 높이가 제한될 수 있다.

가동 플러그 조립체(250)를 구성하는 가동 플러그(251)와, 스템(253)과, 스템 하우징(255)과, 지지 캡(263)과, 조정 슬리브(274)와, 스템 지지 스프링(279)과, 표시부재(284) 각각의 구체적인 구조와, 연결 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 한 쌍의 압력계(287)(289)는 밸브 하우징(202)의 압력계 설치구(211)(212)에 설치되어 밸브 하우징(202) 내부의 압력을 측정하고, 측정 정보를 시스템 제어부(500)에 전송한다. 제1 압력계(287)는 밸브 하우징(202)의 상류 유로(205)의 압력을 측정하여 측정 정보를 시스템 제어부(500)에 전송하고, 제2 압력계(289)는 밸브 하우징(202)의 하류 유로(206)의 압력을 측정하여 측정 정보를 시스템 제어부(500)에 전송할 수 있다. 제1 압력계(287)의 제2 압력계(289)는 밸브 하우징(202)이 내부 압력을 측정할 수 있는 다양한 것이 이용될 수 있다.

또한, 압력계는 하나만이 구비될 수도 있다. 즉, 제1 압력계(287)와 제2 압력계(289) 중 어느 하나만이 구비될 수 있으며, 이 경우 압력계가 설치되지 않는 부분의 압력계 설치구는 마련되지 않을 수 있다.

도 2 및 도 3과, 도 9 내지 도 13을 참조하면, 밸브 액츄에이터(300)는 액츄에이터 하우징(305)과, 조절 손잡이(330)와, 밸브 결합부재(340)와, 구동부(360)와, 밸브 구동부재(370)와, 구동 회전부재(380)와, 클러치(390)와, 연결부재(400)와, 복수의 센서(412)(414)(416)와, 밸브 조절부재(420)와, 연결링(440)을 포함한다.

액츄에이터 하우징(305)은 상부 하우징(310)과 하부 하우징(320)을 포함한다. 상부 하우징(310) 및 하부 하우징(320)은 밸브 액츄에이터(300)의 외형을 형성하며, 상부 하우징(310)과 하부 하우징(320)이 결합된 내부에 다수의 구성이 수용될 수 있는 수용 공간(307)이 구비된다. 상부 하우징(310)의 상단에는 조절 손잡이(330)가 배치되고, 하부 하우징(320)의 하단에 밸브에 결합될 수 있는 밸브 결합 부재(340)가 배치된다.

조절 손잡이(330)는 상부 하우징(310)에 회전할 수 있게 결합된다. 조절 손잡이(330)의 상부에는 사용자가 조절 손잡이(330)를 수동으로 회전시킬 수 있는 손잡이 바(334)가 일체로 형성된다. 또한, 조절 손잡이(330)의 하부에 조절 손잡이(330)의 회전 방향으로 손잡이 기어(332)가 마련된다.

상부 하우징(310)을 사이에 두고, 연결부재(400)의 연결기어(402) 일부가 노출되어 조절 손잡이(330)의 손잡이 기어(332)와 맞물릴 수 있다. 그에 따라 조절 손잡이(330)가 회전됨에 따라 연결부재(400)도 회전될 수 있다. 그리고 조절 손잡이(330)의 손잡이 바(334)에는 렌치(430)가 삽입될 수 있는 손잡이 홀(336)이 형성된다.

밸브 결합부재(340)는 하부 하우징(320)의 하부에 결합되며, 유량제어밸브(200)와의 결합을 위해 스템 하우징(255)의 제2 수나사산(258)과 맞물릴 수 있는 밸브 결합부재 나사산(344)을 갖는다. 그리고 밸브 결합부재(340)의 외부는 사용자가 밸브 결합부재(340)를 유량제어밸브(200)에 용이하게 결합시키기 위한 다수의 돌기가 형성될 수 있다.

구동부(360)는 액츄에이터 하우징(300)의 내부 수용 공간(307)에 수용되며, 조절 손잡이(330)의 직하 방향에서 일정 거리 이격된 위치에 배치될 수 있다. 구동부(360)는 외부에서 공급된 전원에 의해 구동되며, 외부신호 또는 제1 내지 제3 센서(412, 414, 416)의 신호에 따라 구동될 수 있다. 구동부(360)로는 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(360)에는 구동부(360)의 구동으로 회전하는 구동기어(362)가 연결된다. 구동기어(362)는 구동부(360)의 구동력에 따라 회전하고, 구동 회전부재(380)의 제2 회전부재 기어(383)와 맞물리게 배치된다. 구동부(360)는 내측에 구동기어(362)의 적어도 일부가 수용될 수 있는 공간을 가지며, 이 공간에 구동기어(362)에 접하는 구동 스프링(364)이 배치된다. 구동 스프링(364)은 구동기어(362)를 구동 회전부재(380) 측으로 가압할 수 있도록 구동기어(362)에 탄성력을 가한다.

밸브 구동부재(370)는 구동 회전부재(380)의 내측에 상하 이동 가능하게 배치되된다. 밸브 구동부재(370)는 구동 회전부재(380)의 회전에 연동하여 상하류 유로 왕복 이동을 하여 유량제어밸브(200)의 스템(253)을 움직인다. 밸브 구동부재(370)에 의해 스템(253)이 오리피스(236) 측으로 이동함으로써 가동 플러그(251)가 오리피스(236)를 차폐할 수 있다.

밸브 구동부재(370)의 중간 부분에는 외측 방향으로 돌출되도록 롤러 설치부(374)가 구비되고, 롤러 설치부(374)의 하부에 롤러(372)가 설치된다. 롤러(372)는 롤러 설치부(374)의 하부 일 측에 하나가 구비될 수 있고, 밸브 구동부재(370)의 길이 방향에 수직한 방향의 회전 중심축을 중심으로 회전될 수 있다.

그리고 밸브 구동부재(370)의 내부에는 밸브 구동부재(370)의 이동 방향과 평행한 방향으로 조절홀(376)이 형성된다. 조절홀(376)은 밸브 구동부재(370)를 길이 방향으로 관통하도록 형성되며, 후술할 렌치(430)가 조절홀(376)을 통해 삽입될 수 있다.

또한, 밸브 구동부재(370) 내측에는 하나 이상의 조절 나사산(378)이 마련된다. 조절 나사산(378)에 밸브 조절부재(420)에 형성된 결합 나사산(424)이 맞물려 밸브 조절부재(420)가 조절홀(376) 속에서 나사 운동할 수 있다.

구동 회전부재(380)는 내부에 상부가 개방된 공간을 가지며, 내측 하부에 밸브 구동부재(370)의 하부가 관통할 수 있는 관통홀(387)이 형성된다. 구동 회전부재(380)의 외측면 상단에는 제1 회전부재 기어(381)가 마련된다. 제1 회전부재 기어(381)는 연결부재(400)의 연결기어(402)와 맞물릴 수 있다.

구동 회전부재(380)의 내부에는 상측으로 개방된 공간이 마련되며, 내측 하부에 캠 가이드(385)가 형성된다. 캠 가이드(385)는 밸브 구동부재(370)의 롤러(372)가 접촉하는 부분으로, 구동 회전부재(380)의 회전 시 롤러(372)가 캠 가이드(385)를 따라 상대 이동하게 된다. 캠 가이드(385)는 구동 회전부재(380)의 내측 하면에 형성된 관통홀(387)을 둘러싸는 형상으로 형성되며, 내측 하면에서 관통홀(387)을 감싸는 방향으로 다른 높이를 가지며 돌출된 형상을 갖는다.

즉, 캠 가이드(385)는 내측 하면과 동일한 평면상에서 시작되며, 내측 하면에서 관통홀(387)의 둘레를 따라 절반 이상 거리까지 상부 방향으로 높이가 높아지도록 돌출된 형상을 가진다. 이렇게 캠 가이드(385)의 높이가 높아지는 구간을 상승부(385a)로 정의한다. 그리고 캠 가이드(385)의 높이가 가장 높은 위치에 소정의 홈이 형성될 수 있다. 이 홈에 캠 가이드(385)를 따라 상대 이동하는 롤러(372)가 잠시 삽입될 수 있다. 이러한 소정의 홈이 형성된 구간을 정점부(385b)로 정의한다. 그리고 정점부(385b)에서 롤러(372)의 진행 방향으로 캠 가이드(385)의 돌출된 높이가 급격히 낮아지는 구간이 연장된다. 이와 같이, 캠 가이드(385)의 높이가 급격히 낮아지는 구간을 하강부(385c)로 정의한다. 하강부(385c)는 그 끝단이 상승부(385a)의 시작 위치까지 연장된다.

즉, 캠 가이드(385)는 상승부(385a), 정점부(385b) 및 하강부(385c)를 포함하고, 상승부(385a)는 캠 가이드(385)의 전체 구간의 약 50% 이상을 포함할 수 있고, 정점부(385b)는 전체 구간의 약 5% 이상을 포함할 수 있다. 그리고 하강부(385c)는 전체 구간의 약 25% 이상을 포함할 수 있으며, 나머지 구간은 구동 회전부재(380)의 내측 하면과 평행한 구간일 수 있다.

이렇게 캠 가이드(385)가 형성됨에 따라 캠 가이드(385) 상면의 각 구간을 따라 롤러(372)가 회전하여 이동할 수 있다. 즉, 캠 가이드(385)의 상면에 접촉된 롤러(372)는 구동 회전부재(380)가 회전함에 따라 캠 가이드(385)의 상승부(385a), 정점부(385b) 및 하강부(385c)를 따라 상대 이동하면서, 상승 또는 하강될 수 있다. 이와 같이, 롤러(372)가 캠 가이드(385)를 따라 상대 이동하여 상승 또는 하강함에 따라 밸브 구동부재(370)가 상승 또는 하강하면서 유량제어밸브(200)의 스템(253)을 작동시킬 수 있다.

밸브 구동부재(370)는 가압 스프링(379)에 의해 하측 방향으로 탄성력을 받는다. 가압 스프링(379)은 그 일단이 조절 손잡이(330)에 접하고 타단이 밸브 구동부재(370)의 롤러 설치부(374)에 접하여 밸브 구동부재(374)에 대해 롤러(372)가 캠 가이드(385)에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가하게 된다. 가압 스프링(379)의 작용으로 구동 회전부재(380)의 회전 시, 롤러(372)가 캠 가이드(385)에 밀착된 상태로 상대 이동하면서 원활하게 상하 움직임을 나타낼 수 있다.

클러치(390)는 밸브 구동부재(370)를 감싸도록 관통홀을 갖는 구조를 갖는다. 클러치(390)는 구동기어(362)를 가압할 수 있도록 액츄에이터 하우징(305)의 내측에 이동 가능하게 배치되는 클러치 바디(391)와, 클러치 바디(391)의 일측으로부터 돌출되어 액츄에이터 하우징(305)의 외부로 연장되는 클러치 노브(392)를 포함한다. 클러치 노브(392)는 적어도 일부가 액츄에이터 하우징(305)의 외부로 노출됨으로써 사용자 조작이 가능하다. 클러치 바디(391)의 타측은 구동부(360)의 구동기어(362)에 근접 또는 맞닿은 상태로 배치될 수 있다. 클러치(390)는 클러치 노브(392)가 돌출된 방향으로 이동되도록 동작할 수 있다. 사용자가 클러치 노브(392)를 액츄에이터 하우징(305)의 내측 방향으로 가압하면 클러치 바디(391)가 구동기어(362)를 밀게 되며, 이때 구동부(360)의 구동기어(362)와 구동 회전부재(380)의 제2 회전부재 기어(383)가 이격될 수 있다.

연결부재(400)는 밸브 구동부재(370)의 일 측에 배치된다. 연결부재(400)는 일 방향으로 길이를 가지는 바(bar)의 형상을 가지며, 길이 방향을 중심축으로 하여 회전할 수 있다. 이를 위해 연결부재(400)는 상부 하우징(310) 및 하부 하우징(320)의 결합에 의해 상부와 하부가 각각 상부 하우징(310) 및 하부 하우징(320)에 의해 회전할 수 있게 지지될 수 있다.

연결부재(400)의 상부 외측에는 연결기어(402)가 구비된다. 연결기어(402)의 상부는 조절 손잡이(330)의 손잡이 기어(332)에 맞물리고, 하부는 구동 회전부재(380)의 제1 회전부재 기어(381)와 맞물리게 배치된다. 그에 따라 연결부재(400)는 조절 손잡이(330)와 구동 회전부재(380)가 동시에 회전할 수 있도록 조절 손잡이(330)와 구동 회전부재(380)를 연결하는 역할을 한다.

제1 내지 제3 센서(412, 414, 416)는 구동부(360)의 일측에 배치되며, 구동 회전부재(380)의 회전을 감지하여 감지 신호를 구동 제어부(418)로 송신한다. 제1 내지 제3 센서(412, 414, 416)는 각각 구동 회전부재(380)의 움직임을 감지하며, 이를 바탕으로 밸브 액츄에이터(300)가 정상적으로 동작하는지 감지할 수 있다. 제1 내지 제3 센서(412, 414, 416)는 각각 구동 회전부재(380)의 회전을 일정 시간 간격으로 감지하는데, 제1 내지 제3 센서(412, 414, 416)에서 감지된 결과 값에 따라 구동 제어부(418)가 구동부(360)를 제어할 수 있다.

밸브 조절부재(420)는 밸브 구동부재(370)에 형성된 조절홀(376) 속에 적어도 일부가 삽입되도록 배치되고, 그 하부에 유량제어밸브(200)의 스템(253)이 결합된다. 밸브 구동부재(370)가 상하류 유로 이동됨에 따라 밸브 조절부재(420)와 밸브 조절부재(420)의 하부에 결합된 스템(253)이 동시에 상하류 유로 이동할 수 있다.

밸브 조절부재(420)는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 이러한 밸브 조절부재(420)의 외주면에는 결합 나사산(424)이 형성되며, 결합 나사산(424)이 밸브 구동부재(370)의 조절 나사산(378)와 맞물린다.

그리고 밸브 조절부재(420)의 상부에는 렌치홈(422)이 형성되고, 하부에는 스템 결합부(426)가 구비된다. 렌치홈(422)과 스템 결합부(426)는 밸브 조절부재(420)의 내부에서 연결된 구조가 아니며, 밸브 조절부재(420)의 상부와 하부에 각각 형성될 수 있다.

즉, 렌치홈(422)은 밸브 조절부재(420)의 상부면에 소정의 깊이를 가지도록 형성되며, 렌치(430)가 삽입되도록 렌치(430)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 렌치홈(422)에 렌치(430)가 삽입되어 회전됨에 따라 밸브 조절부재(420)가 조절홀(376) 속에서 나사 운동하게 되고, 이에 따라 밸브 조절부재(420)가 밸브 구동부재(370)에 대해 상하 방향으로 상대 이동할 수 있다.

스템 결합부(426)는 스템(253)의 끝단이 삽입될 수 있도록 밸브 조절부재(420)의 하부면에 일정 깊이를 갖는 홈 형태로 마련될 수 있다. 스템 결합부(426)는 스템(253)의 끝단 형상에 따라 스템(253)과 맞물릴 수 있는 다양한 구조로 변경될 수 있다.

렌치(430)는 손잡이 홀(336) 및 조절홀(376)을 통해 조절홀(376) 속에 배치되는 밸브 조절부재(420)의 렌치홈(422)에 끼워질 수 있다. 이를 위해 렌치(430)는 소정의 길이를 가질 수 있다. 렌치(430)는 밸브 조절부재(420)를 회전시키기 위해 밸브 조절부재(420)와 상대 회전하지 않게 결합될 수 있도록 그 단면 형상이 다각형 등의 비원형으로 이루어질 수 있다.

렌치(430)는 사용자가 수동으로 회전시킬 수 있게 일정 부분이 절곡된 형상을 가질 수 있다. 렌치(430)를 이용하여 사용자가 밸브 조절부재(420)의 위치를 밸브 구동부재(370)로부터 조절할 수 있다.

연결링(440)은 구동 회전부재(380)의 하부에 결합되며, 하나 이상 구비될 수 있다. 연결링(440)은 구동 회전부재(380)의 하부에 결합되는 밸브와의 유격을 줄이기 위해 구비될 수 있다.

이하에서는 본 실시예에 따른 밸브 액츄에이터(300)의 작용에 대하여 설명한다.

외부에서 인가된 전원에 의해 구동부(360)가 동작하면 구동기어(362)가 회전하게 된다. 구동기어(362)가 회전함에 따라 구동기어(362)에 맞물린 제2 회전부재 기어(383)에 의해 구동 회전부재(380)가 회전한다. 이렇게 구동 회전부재(380)가 회전되면, 구동 회전부재(380)의 내측에 위치한 밸브 구동부재(370)의 롤러(372)가 캠 가이드(385)를 따라 상대 이동하며, 그에 따라 밸브 구동부재(370)가 상승 또는 하강하는 동작이 이루어진다.

또한, 구동 회전부재(380)가 회전함에 따라 구동 회전부재(380)의 제1 회전부재 기어(381)와 연결기어(402)가 맞물려 연결부재(400) 회전하고, 연결기어(402)와 손잡이 기어(332)가 맞물려 조절 손잡이(330)가 회전한다. 즉, 조절 손잡이(330)의 회전에 따라 사용자는 밸브가 개방 또는 차단되는 것을 확인할 수 있다.

밸브 구동부재(370)의 롤러(372)가 캠 가이드(385)의 상승부(385a)를 따라 이동하는 동안 밸브 구동부재(370)는 상승하는 방향으로 이동한다. 그리고 롤러(372)가 캠 가이드(385)의 정점부(385b)에 위치하면, 밸브 구동부재(370)는 최대로 상승된 상태이며, 이 상태에서 유량제어밸브(200)의 오리피스(236)가 최대로 개방될 수 있다. 그리고 롤러(372)가 캠 가이드(385)의 하강부(385c)를 따라 이동하는 동안 밸브 구동부재(370)는 하강하는 방향으로 이동한다. 여기서, 하강부(385c)는 상승부(385a)보다 짧은 구간을 가지기 때문에 밸브 구동부재(370)의 이동 속도는 상승할 때보다 하강할 때의 속도가 빠를 수 있다.

이러한 밸브 액츄에이터(300)와 유량제어밸브(200)는 제작 시 조립 오차를 가질 수 있으며, 밸브 액츄에이터(300)와 유량제어밸브(200)의 조립 과정에서도 조립 오차가 생길 수 있다. 이와 같은 조립 오차 등 다양한 원인에 의해 밸브 구동부재(370)의 정해진 스트로크로 오리피스(236)를 원활하게 개폐하지 못하는 문제가 생길 수 있다. 이 경우, 사용자는 손잡이 홀(336)을 통해 렌치(430)를 삽입하여 밸브 조절부재(420)를 이동시킴으로써 유량제어밸브(200)의 가동 플러그(251)가 오리피스(236)를 원활하게 개폐시킬 수 있도록 밸브 조절부재(420)의 위치를 미세 조정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 액츄에이터(300)는 수동 조작이 가능하다. 이 경우, 사용자는 손잡이 바(334)를 잡고 조절 손잡이(330)를 회전시켜 밸브 구동부재(370)를 움직임으로써 유량제어밸브(200)를 수동으로 개폐시킬 수 있다. 사용자는 클러치(390)를 이용하여 구동기어(362)와 구동 회전부재(380)를 연결밸브 해제시킨 상태에서 조절 손잡이(330)를 회전시켜 밸브 구동부재(370)를 움직일 수 있다.

클러치(390)는 상부 하우징(310)과 하부 하우징(320) 사이의 위치에 외부로 일부가 노출된다. 클러치(390)는 구동부(360)의 배치 방향인 밸브 액츄에이터(300) 내측 방향으로 이동할 수 있다. 사용자가 클러치 노브(392)를 조작하여 클러치(390)를 밸브 액츄에이터(300)의 내측 방향으로 누르면, 클러치 바디(391)가 이동하여 구동부(360)의 구동기어(362)를 누른다. 그러면, 구동기어(362)는 클러치(390)에 의해 가해진 외력에 의해 구동부(360) 내측으로 이동하면서, 구동 회전부재(380)의 제2 회전부재 기어(383)에서 이격된다. 이 상태에서, 사용자는 조절 손잡이(330)를 이용하여 밸브 액츄에이터(300)를 수동으로 제어할 수 있다.

구동기어(362)는 구동 스프링(364)에 의해 탄력적으로 지지되므로, 클러치(390)에 가해진 외력이 제거되면 구동기어(362)는 구동 스프링(364)에 의해 원상 복귀되어 구동 회전부재(380)의 제2 회전부재 기어(383)와 맞물리게 된다.

밸브 액츄에이터(300)는 도시된 구조 이외에, 유량제어밸브(200)의 스템(253)에 선형 이동력을 제공하여 스템(253)을 이동시킬 수 있는 다양한 다른 구조로 변경 가능하다.

시스템 제어부(500)는 환수조절밸브(170)와 유량제어밸브 조립체(180)의 동작을 제어함으로써 세대 난방 설비(105)의 난방 운전을 제어할 수 있다. 시스템 제어부(500)는 각 난방 존(20)에 설치되는 온도 조절기(510)와, 메인 조절기(520)를 포함한다. 시스템 제어부(500)는 세대의 난방 설정온도, 난방 존(20)의 온도, 급수 온도 및 환수 온도 등을 고려하여 해당 난방 존(20)을 효율적으로 난방하는데 필요한 최적 유량의 온수가 해당 난방 존(20)으로 공급될 수 있도록 환수조절밸브(170)와 유량제어밸브 조립체(180)를 실시간으로 제어할 수 있다. 온도 조절기(510)는 해당 난방 존(20)의 난방 운전을 제어하고, 메인 조절기(520)는 복수의 난방 존(20)의 난방 운전을 통합 제어할 수 있다.

또한, 시스템 제어부(500)는 유량계(222)와, 제1 압력계(287) 및 제2 압력계(289)로부터 측정 신호를 수신하고, 이러한 측정 신호를 온수 난방시스템(100)의 상태를 점검하는데 이용할 수 있다.

상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유량제어밸브(200)가 온수 난방시스템(100)에 필요한 적절한 유량이 유동할 수 있도록 온수의 유량을 능동적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유량제어밸브(200)가 온수 난방시스템(100)의 점검에 필요한 온수의 압력을 효과적으로 측정하여 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유량제어밸브(200)에 유량을 측정하는 유량계(22)가 설치되어 사용이 편리하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유량제어밸브(200)는 조립이 용이하고, 사용이 편리하다.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도면에는 유량제어밸브(200)에 한 쌍의 압력계(287)(289)가 구비되어 밸브 하우징(202) 내부의 상류 유로(205)와 하류 유로(206)의 압력을 각각 측정하는 것으로 나타냈으나, 유량제어밸브(200)에 구비되는 압력계의 개수나 배치는 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 도면에는 본 발명에 따른 유량제어밸브(200)가 온수 난방장치(100)에 적용되어 온수의 유량을 제어하는 것으로 나타냈으나, 유량제어밸브는 다양한 유체 시스템에 적용되어 유체의 유량을 제어하는데 이용될 수 있다.

지금까지, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100 : 온수 난방시스템 105 : 세대 난방 설비
110 : 급수관 120 : 급수 헤더
130 : 온수관 140 : 환수 헤더
150 : 환수관 160 : 급수조절밸브
170 : 환수조절밸브 180 : 유량제어밸브 조립체
200 : 유량제어밸브 202 : 밸브 하우징
205 : 상류 유로 206 : 하류 유로
207 : 통로 205 : 거름망체
222 : 유량계 224 : 고정 플러그
230 : 다이아프램 조립체 231 : 다이아프램 하우징
232 : 하우징 베이스 233 : 튜브 출입구
235 : 하우징 커버 236 : 오리피스
237 : 다이아프램 챔버 238 : 제1 챔버
239 : 제2 챔버 240 : 다이아프램
243 : 다이아프램 지지 스프링 245 : 튜브
248 : 받침대 250 : 가동 플러그 조립체
251 : 가동 플러그 253 : 스템
255 : 스템 하우징 263 : 지지 캡
265 : 내부 캡 268 : 외부 캡
274 : 조정 슬리브 279 : 스템 지지 스프링
280 : 스토퍼 282 : 고정 링
284 : 표시부재 287 : 제1 압력계
289 : 제2 압력계 300 : 밸브 액츄에이터
305 : 액츄에이터 하우징 310 : 상부 하우징
320 : 하부 하우징 330 : 조절 손잡이
332 : 손잡이 기어 340 : 밸브 결합부재
360 : 구동부 362 : 구동기어
364 : 구동기어 지지 스프링 370 : 밸브 구동부재
372 : 롤러 379 : 가압 스프링
380 : 구동 회전부재 381 : 제1 회전부재 기어
383 : 제2 회전부재 기어 385 : 캠 가이드
390 : 클러치 400 : 연결부재
402 : 연결기어 412, 414, 416 : 제1~제3 센서
418 : 구동 제어부 420 : 밸브 조절부재
440 : 렌치 500 : 시스템 제어부
600 : 온수 공급부

Claims (10)

1. 내부에 유체가 유입되는 상류 유로와, 유체가 배출되는 하류 유로와, 상기 상류 유로와 상기 하류 유로 사이에 놓이는 통로가 마련된 밸브 하우징;
   상기 통로에 설치되고, 일측에 상기 상류 유로와 연결되는 튜브 출입구가 구비되고, 다른 일측에 상기 하류 유로와 연결되는 오리피스가 마련되며, 내측에 상기 튜브 출입구 및 상기 오리피스와 연결되는 다이아프램 챔버가 구비되는 다이아프램 하우징;
   상기 상류 유로 중에 배치되도록 상기 밸브 하우징의 내측에 상기 튜브 출입구를 향해 돌출 설치되는 고정 플러그;
   상기 다이아프램 챔버를 상기 하류 유로의 유체가 유입될 수 있는 제1 챔버와 상기 제1 챔버와 분리되는 제2 챔버로 구획하고, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 간의 압력 차이에 의해 탄성 변형될 수 있도록 상기 다이아프램 챔버에 배치되며, 중간 부분에 다이아프램 관통구가 마련된 다이아프램;
   상기 튜브 출입구에 삽입되고, 상기 다이아프램의 움직임에 따라 그 끝단이 상기 고정 플러그에 대해 진퇴할 수 있도록 상기 다이아프램과 결합되되, 상기 상류 유로의 유체를 상기 다이아프램 관통구를 통과하여 상기 오리피스로 유동하도록 가이드하는 튜브;
   상기 하류 유로와 연결되는 하우징 관통구를 구비하고 상기 밸브 하우징에 마련되는 스템 하우징 설치구에 결합되는 스템 하우징과, 상기 하우징 관통구에서 선형 이동할 수 있도록 상기 하우징 관통구의 내측에 배치되는 스템과, 상기 스템과 결합되고 상기 오리피스를 개폐할 수 있도록 상기 하류 유로 중에 가동적으로 배치되는 가동 플러그와, 상기 가동 플러그가 상기 오리피스에서 멀어지도록 상기 스템을 탄력적으로 지지하는 스템 지지 스프링을 구비하는 가동 플러그 조립체; 및
   상기 밸브 하우징 내부의 압력을 측정하기 위해 상기 밸브 하우징에 구비되는 압력계 설치구에 설치되는 압력계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 압력계 설치구는 상기 밸브 하우징에 복수 개가 형성되되,
   상기 복수의 압력계 설치구 중 적어도 하나는 상기 상류 유로와 연결되고, 적어도 다른 하나는 상기 하류 유로와 연결되며,
   상기 압력계는 복수 개가 상기 복수의 압력계 설치구에 설치되는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 가동 플러그 조립체는,
   캡 관통구와, 캡 암나사산을 구비하고, 상기 하우징 관통구를 덮도록 상기 스템 하우징에 결합되는 지지 캡과,
   상기 스템이 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 조정 슬리브 관통구와, 상기 캡 암나사산에 맞물리는 조정 슬리브 나사산을 구비하고, 상기 캡 관통구를 덮도록 상기 지지 캡에 나사 결합되는 조정 슬리브와,
   상기 조정 슬리브의 내측에서 상기 조정 슬리브에 걸릴 수 있도록 상기 스템에 결합되는 스토퍼를 포함하고,
   상기 조정 슬리브의 나사 운동에 의해 상기 스템의 높이가 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 다이아프램 하우징의 내측에 설치되어 상기 다이아프램에 대해 상기 튜브가 상기 고정 플러그로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 가하는 다이아프램 지지 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 상류 유로와 연결되도록 상기 밸브 하우징에 형성되는 거름망체 설치구에 설치되어 상기 상류 유로를 통과하는 유체 속의 이물질을 걸러내는 거름 망체; 및
   상기 거름망체 설치구를 폐쇄하도록 상기 밸브 하우징에 분리 가능하게 결합되어 상기 거름망체를 지지하는 마개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 다이아프램 하우징에 결합되어 상기 스템 하우징을 떠받침으로써 상기 다이아프램 하우징과 상기 스템 하우징 사이의 간격을 일정하게 유지시켜주는 받침대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 하류 유로와 연결되도록 상기 밸브 하우징에 형성되는 유량계 설치구에 설치되어 상기 하류 유로로 유동하는 유체의 유량을 측정하는 유량계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 고정 플러그는 상기 밸브 하우징의 내면에 나사 결합되는 고정부재에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
   
9. 배관에 설치되어 상기 배관으로 유동하는 유체의 유량을 제어하는 유량제어밸브; 및
   상기 유량제어밸브에 결합되어 상기 유량제어밸브에 구동력을 제공하는 밸브 액츄에이터;를 포함하고,
   상기 유량제어밸브는,
   내부에 유체가 유입되는 상류 유로와, 유체가 배출되는 하류 유로와, 상기 상류 유로와 상기 하류 유로 사이에 놓이는 통로가 마련된 밸브 하우징과,
   상기 통로에 설치되고, 일측에 상기 상류 유로와 연결되는 튜브 출입구가 구비되고, 다른 일측에 상기 하류 유로와 연결되는 오리피스가 마련되며, 내측에 상기 튜브 출입구 및 상기 오리피스와 연결되는 다이아프램 챔버가 구비되는 다이아프램 하우징과,
   상기 상류 유로 중에 배치되도록 상기 밸브 하우징의 내측에 상기 튜브 출입구를 향해 돌출 설치되는 고정 플러그와,
   상기 다이아프램 챔버를 상기 하류 유로의 유체가 유입될 수 있는 제1 챔버와 상기 제1 챔버와 분리되는 제2 챔버로 구획하고, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 간의 압력 차이에 의해 탄성 변형될 수 있도록 상기 다이아프램 챔버에 배치되며, 중간 부분에 다이아프램 관통구가 마련된 다이아프램과,
   상기 튜브 출입구에 삽입되고, 상기 다이아프램의 움직임에 따라 그 끝단이 상기 고정 플러그에 대해 진퇴할 수 있도록 상기 다이아프램과 결합되되, 상기 상류 유로의 유체를 상기 오리피스로 가이드할 수 있도록 상기 다이아프램 관통구와 유체 유동이 가능하게 연결되는 튜브와,
   상기 하류 유로와 연결되는 하우징 관통구를 구비하고 상기 밸브 하우징에 마련되는 스템 하우징 설치구에 결합되는 스템 하우징과, 상기 밸브 액츄에이터로부터 구동력을 제공받아 상기 하우징 관통구에서 선형 이동할 수 있도록 상기 하우징 관통구에 배치되는 스템과, 상기 스템과 결합되고 상기 오리피스를 개폐할 수 있도록 상기 하류 유로 중에 가동적으로 배치되는 가동 플러그와, 상기 가동 플러그가 상기 오리피스에서 멀어지도록 상기 스템을 탄력적으로 지지하는 스템 지지 스프링을 구비하는 가동 플러그 조립체와,
   상기 밸브 하우징 내부의 압력을 측정하기 위해 상기 밸브 하우징에 구비되는 압력계 설치구에 설치되는 압력계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브 조립체.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 밸브 액츄에이터는,
    내부에 수용 공간이 형성된 액츄에이터 하우징과,
    상기 액츄에이터 하우징의 내부에 설치되어 구동력을 발생하는 구동부와,
    상기 스템과 연결되도록 적어도 일부가 상기 액츄에이터 하우징의 외부로 노출되고, 상기 구동부의 구동력에 의해 상하로 움직여 상기 스템에 선형 이동력을 전달하는 밸브 구동부재와,
    상기 밸브 하우징에 분리 가능하게 결합될 수 있도록 상기 액츄에이터 하우징의 하부에 결합되는 밸브 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브 조립체.

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