KR19980086399A - 형상기억스프링을 이용한 자동수온감지 밸브의 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방배관내의 수온을 감지하여 자동 개폐되게 한 개폐밸브에 관한 것으로서, 설정된 온도범위내에서 자동 변태하는 형상기억 스프링을 사용한 수온감지식 개폐밸브를 구성함에 있어, 헤더의 수동회전으로 승강하게 되는 승강체가 형상기억 스프링을 직접 가변조정토록 하여 정확한 온도 비례조절이 가능하게 하며, 개폐작동시 승강되는 게이트가 수압의 영향을 받지 않게하여 그 개폐작동이 유연하면서 정확하도록 구성한 것인바, 유입구(8_c)와 토출구(8_d)가 대향지게 형성된 밸브본체(8)의 내부 중앙에 경사벽(10)으로 이루어진 게이트 삽입공간(11)을 형성하고, 상기 경사벽(10)과 동일한 각도의 경사면으로 된 게이트(12)를 삽입공간(11)내에 삽입하여 게이트(12)가 경사벽(10)을 타고 승강되면서 토출공(8_a)을 개폐케 하며, 유입구측에는 게이트(12)의 상,하부로 물을 유입시키는 상하 입수구(8b)(8_b')를 형성하고, 게이트(12)가 승강 안내되는 게이트 봉(3)의 일정위치에 스토퍼(3_a)를 형성하여 게이트(12)의 하강을 제어하면서 스토퍼(3_a)에 끼운 탄성 0링(13)에 의해 게이트(12)의 승강시 탄력을 받도록 하고, 헤더(6)에 의한 게이트(12)의 수동 승강조절이 가능하도록 구성한다.

Description

형상기억 스프링을 이용한 자동 수온감지 밸브의 개폐장치

본 발명은 난방배관내를 흐르는 온수의 수온을 감지(感知)하여 자동개폐되게 한 수온감지식 자동개폐 밸브에 관한 것으로, 설정된 온도범위내에서 자동 변태(變態)하는 형상기억 스프링을 사용한 수온감지식 개폐밸브를 구성함에 있어, 헤더의 수동회전으로 승강하게 되는 승강체(昇降體)가 형상기억 스프링을 직접 가변조정(可變調整)토록 하여 정확한 온도 비례조절이 가능하게 하며, 밸브의 개폐작동시 승강하도록 구성한 게이트가 수압의 영향을 받지 않으면서 그 개폐작동이 손쉽고 유연하면서 정확히 이루어지도록 구성한 것이다.

형상기억 합금제 스프링을 이용한 수온감지식 개폐밸브는 전기(電氣)를 사용하지 않고도 설정된 온도를 기억하여 난방배관내의 수온을 자동 또는수동으로 조절 제어토록 함으로써 개인주택 및 아파트의 온돌난방 배관은 물론, 각종 대소 건물의 라디에이터등 난방배관에 장착되어 에너지 절감과 각 방별 온도균배(溫度均配)효과를 얻기위한 장치로서 그 실용화를 위해 꾸준히 연구되고 있는 것이다.

이제까지 제안된 형상기억합금제 스프링을 이용한 자동 수온감지식 개폐밸브는 이를 현장에 직접 설치 사용해 본 결과 많은 문제점이 발견되어 실용화되지 못했던 것이다.

즉, [도 1] 에 일 예시한 바와같이 설정된 수온 범위에 따라 기억된 형상으로 변태되는 형상기억 코일스프링(1)과 일반 대응 스프링(2)을 게이트 봉(3)에 탄동결합(彈動結合)하고, 헤더(6)의 정,역회전으로 승강체(7)를 승강시키는 것에 의해 온도별 제어작동이 수동조절되게 하되, 유입구(8_c)와 토출구(8_d)가 대향 형성된 밸브본체(8)의 하단 바닥판(9)중앙에 게이트 봉(3)의 하단을 조립 고정하고, 여기에 형상기억 스프링(1)과 게이트(12) 및 대응 스프링(2)을 차례로 삽입하여 상단 받침너트(16)로서 상호 탄동지지되게 설치하였던 것이다.

그러나 이는 배관내의 수압이 게이트(12)의 하단에 직접 작용되는 구조로, 되어 있어서 게이트(12)의 하강시 그 하강작동에 대응(對應)하는 방향으로 수압(水壓)이 걸리게 되면서 게이트(12)의 하강력(下降力)이 수압을 이기지 않는 한 순조로운 하강작동을 기대할 수 없는 것이며, 이로인해 형상기억 스프링도 변태응력(變態應力)을 발휘하지 못하게 됨으로서 밸브의 개폐작동이 불가능한 치명적인 문제점이 발견되었던 것이다.

난방배관내에 작용되는 수압은 보통 10kg/cm²이상이기 때문에 그 수압은 대단히 높은 것이며, 이는 게이트(12)의 하강력보다 강한 것이므로 이제까지의 자동 수온감지식 개폐밸브는 게이트(12)의 승강작동이 전혀 실행되지 못했던 것이어서 이의 자동조절이 불가(不可)하였던 것이며, 수동조절을 위한 헤더의 인위적 회전시에도 수압을 이길 수 있는 힘을 필요로 하게 됨으로써 결국 수동조절도 거의 불가능하였던 것이다.

따라서, 형상기억 합금제 스프링을 이용한 수온감지식 개폐밸브의 사용이 지금까지 실용화되지 못했던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 이유로 지금까지 실용화되지 못했던 형상기억합금제 스프링을 이용한 수온감지식 개폐밸브의 문제점을 해소(解消)하여 높은수압에 관계없이 그 개폐작동이 유연(悠然)하면서도 정확하고, 형상기억 스프링의 직접적인 장력조절로 효과적인 가변조정을 이룰수 있도록 함에 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 종래 수온감지식 자동 개폐밸브의 일 예시 단면도.

도 2는 본 발명 수온감지식 자동 개폐밸브의 단면도.

도 3은 본 발명의 자동개폐 작동상태의 구분 설명도로서,

(a)도는 유로의 잠금상태도.

(b)도는 유로의 열림상태도.

도 4는 본 발명의 수동 조절상태를 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 구성 요부 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 형상기억 스프링 2 : 대응 스프링 3 : 게이트 봉

3_a: 스토퍼 6 : 헤더 7 : 승강체

8 : 밸브 본체 8_a: 토출공 8_b,8_b': 상하 입수공

9 : 바닥판 10 : 경사벽 10_a: 요입면

11 : 게이트 삽입공간 12 : 게이트 13 : 탄성 0링

S : 틈새

상기의 목적 달성을 위한 본 발명의 기술구성 내용을 [도 2] 에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

설정된 수온 범위에 따라 기억된 형상으로 변형되는 형상기억 코일스프링(1)과 일반 대응 스프링(2)을 게이트 봉(3)에 탄동결합하고, 헤더(6)의 정,역회전으로 승강체(7)를 승강시키는 것에 의해 온도별 제어작동이 수동조절되게 하되, 유입구(8_c)와 토출구(8_d)가 대향 형성된 밸브본체(8)의 하단 바닥판(9) 중앙에 게이트 봉(3)의 하단을 조립 고정하고, 여기에 형상기억 스프링(1)과 게이트(12) 및 대응 스프링(2)을 차례로 삽입하여 상호 탄동 지지되게 설치하여 되는 것에 있어서, 유입구(8_c)와 토출구(8_d)가 대향지게 형성된 밸브본체(8)의 내부 중앙에 상광하협(上廣下峽)지는 경사벽(10)을 가진 게이트 삽입공간(11)을 형성하고, 경사외면(傾斜外面)으로 된 원뿔대 형상의 게이트(12)를 상기 삽입공간(11)내에 삽입하여 게이트(12)가 경사벽(10)을 타고 활동(滑動)하여 승강되면서 토출구측 토출공(8_a)을 개폐토록 구성하며, 유입구측에는 게이트(12)의 상,하부로 물을 유입시키는 상하 입수구(8_b)(8_b')를 형성하고, 게이트(12)가 승강안내되는 게이트 봉(3)의 일정위치에 스토퍼(3_a)를 형성하여 게이트(12)의 하강위치를 제어토록 하는 동시에 스토퍼(3_a)에 끼운 탄성 0링(13)에 의해 게이트(12)의 승강시 탄력을 받도록 하며, 헤더(6)에 의한 게이트(10)의 수동 승강조절이 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 형상기억 스프링을 이용한 자동수온감지 밸브의 개폐장치 인 것이다.

첨부도면중 미 설명부호 12_a는 게이트(12) 바닥에 천공시킨 물 유통공, 4는 하우징, 5는 하우징 고정용 너트를 나타내는 것이다.

본 발명에서, 게이트 봉(3)에 스토퍼(3_a)를 형성한 것은 게이트(12)의 하강작동시 정해진 일정 위치까지만 하강되도록 제어하므로서 게이트(12)가 지나치게 하강되어 밸브본체(8)내에 꼭 끼이게 되면서 승강불능(昇降不能)상태가 되는 것을 예방하는 것이며, 스토퍼(3_a)에 탄성 0링(13)을 끼워 주므로서 게이트(12)의 하강시 탄성 0링(13)에 의한 밀폐력을 향상시키는 동시에 게이트(12)의 상승시에는 탄성 0링(13)의 탄력을 이용하여 그 상승작동이 보다 원활하도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 실시에 있어서, [도 5] 에서 확대 도시한 바와같이 게이트(12)의 삽입공간(11)을 헝성하는 경사벽(10)에 게이트(12)의 외주면을 둘러싸는 요입면(10_a)을 형성하여 이 요입면(10_a)내에 들어 찬 물에 의해 게이트(12)의 외주면에 작용되는 압력을 고르게 분산(分散)시켜서 게이트(12)가 중심위치를 정확히 유지하면서 토출구(8_d)를 통과하는 토출압력이 더욱 고르도록하는 것으로, 이는 필요에 따라 선택 실시할 수 있는 것이다.

본 발명의 작동상태를 [도 3] 에 의거 설명하면, 먼저 (a)도는 난방수의 온도가 작동개시 온도 이상이 되어 이를 감지한 형상기억 스프링(1)이 형상변화를 일으켜 그 길이가 점차 늘어나면서 게이트(12)를 하강시키고, 하강된 게이트(12)가 밸브본체(8)의 토출구측 토출공(8_a)을 막아주므로서 유로(流路)가 차단되어진 상태를 나타낸 것이며, (b)도는 난방수의 온도가 작동개시 온도 이하가 되었을때 형상기억 스프링(1)이 그 기억력을 상실하게 되면서 이에 대응하는 스프링(2)이 압축되었던 상태에서 벗어나 본래 길이로 탄발 복원되어 게이트(12)를 상승시키게 되어 게이트(12)의 경사외면과 삽입공간(11)의 경사벽(10)사이에 틈새(S)를 형성하게 되면서 토출공(8_a)이 개방됨에 따라 유로가 열려 난방수의 흐름이 재개(再開)되어지는 상태를 나타낸 것이다.

본 발명은 상기한 바와같이 형상기억 스프링(1)과 대응 스프링(2)에 의한 게이트(12)의 승강으로 밸브본체(8)에 천공시킨 토출공(8_a)을 개폐하게 되는 것인데, 이 과정에서 수압(水壓)은 게이트(12)의 측방에 작용케 되는 것이며, 이때 상하 입수구(8_b)(8_b')를 통해 게이트(12)의 상하부로 난방수가 유입되고, 게이트(12)와 밸브본체(8)사이의 틈새와 게이트(12)바닥의 물 유통공(12_a)을 통해 게이트(12)상부와 하부 및 게이트 삽입공간(11)전체로 수압이 고르게 분산되면서 게이트(12)에 작용되는 수압은 결국 제로(Zero)상태가 됨으로써 게이트(12)는 그 승강작동시 수압의 영향을 전혀 받지 않게 되어 원활한 승강작동이 이루어지는 것이다.

또한, 난방수의 온도를 자동작동 개시 온도에서 자동작동 완료 온도사이의 어느 온도로 설정(設定)하고 싶은 경우, [도 4] 에서 보는 바와 같이 헤더(6)를 수동으로 회전 조절하여 그 가압봉(6_a)으로 승강체(7)의 승강폭을 조정하는 것에 의해 형상기억 스프링(1)의 변태응력을 조절하여 게이트(12)의 승강폭을 직접 수동조정하는 효과를 얻게 되는 것이며, 그 수동조절 작동상태가 유연하고 확실하여 보다 세밀(細密)하고 정확한 온도별 비례제어 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

또, 게이트(12)의 외면과 밸브본체(8)의 내면이 일정한 각도로 경사지게 형성되어 있어 게이트(12)의 승강작동이 언제나 원활하고 정확하게 이루어지게 되므로서 오동작이나 고장의 염려가 전혀 없고, 게이트 봉(3)의 스토퍼(3_a)에 끼운 탄성 0링(13)에 의해 하강된 게이트(12)를 탄력있게 받쳐주도록 하므로서 밸브의 잠금상태가 보다 확실하게 유지되어 그 밀폐력이 향상되는 것이며, 밸브의 열림시에는 탄성 0링(13)이 탄력을 받아 게이트(12)의 상승작용도 매우 원활하게 되므로서 정확하고 유연한 개폐작동을 기대할 수 있는 것이다.

본 발명은 이상 설명된 바와같이, 게이트(12)의 승강작동시 수압의 영향을 전혀 받지 않도록 구성한 것이어서 그 개폐작동이 원활하고 정확하면서유연한 수동조작이 가능하고, 세밀하고 정확한 온도별 비례제어 효과를 얻을수 있게 되는 것이며, 오동작이나 고장의 염려도 전혀 없고, 그 조립구조가 종래의 수온감지식 개폐밸브에 비해 간단하여 이의 제작이 간편함은 물론 그 제작원가를 크게 낮추는 효과를 제공하는 것이다.

Claims (2)

1. 설정된 수온 범위에 따라 기억된 형상으로 변형되는 형상기억 코일스프링(1)과 일반 대응스프링(2)을 게이트 봉(3)에 탄동결합하고, 헤더(6)의 정,역회전으로 승강체(7)를 승강시키는 것에 의해 온도별 제어작동이 수동 조절되게 하되, 유입구(8_c)와 토출구(8_d)가 대향 형성된 밸브본체(8)의 하단 바닥판(9) 중앙에 게이트 봉(3)의 하단을 조립 고정하고, 여기에 형상기억 스프링(1)과 게이트(10) 및 대응 스프링(2)을 차례로 삽입하여 상단 받침너트(16)로서 상호 탄동 지지되게 설치하여 되는 것에 있어서, 유입구(8_c)와 토출구(8_d)가 대향지게 형성된 밸브본체(8)의 내부 중앙에 경사벽(10)으로 이루어진 게이트 삽입공간(11)을 형성하고, 상기 경사벽(10)과 동일한 각도의 경사면으로 된 게이트(12)를 삽입공간(11)내에 삽입하여 게이트(12)가 경사벽(10)을 타고 승강되면서 토출공(8_a)을 개폐케 하며, 유입구측에는 게이트(12)의 상,하부로 물을 유입시키는 상하 입수구(8_b)(8_b')를 형성하고, 게이트(12)가 승강 안내되는 게이트 봉(3)의 일정위치에 스토퍼(3_a)를 형성하여 게이트(12)의 하강을 제어하면서 스토퍼(3_a)에 끼운 탄성 0링(13)에 의해 게이트(12)의 승강시 탄력을 받도록 하고, 헤더(6)에 의한 게이트(12)의 수동 승강조절이 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 형상기억 스프링을 이용한 자동 수온감지 밸브의 개폐장치.
2. 제 1항에 있어서, 게이트(12)의 삽입공간(11)을 형성하는 경사벽(10)에 게이트(12)의 외주면을 둘러싸는 요입면(10_a)이 형성된 형상기억 스프링을 이용한 자동 수온감지 밸브의 개폐장치.