KR20020061600A

KR20020061600A - 지연 개방 가스 밸브

Info

Publication number: KR20020061600A
Application number: KR1020027004295A
Authority: KR
Inventors: 존 제이. 러브; 마이크 씨. 산티나나벳
Original assignee: 이머슨 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-07-24
Also published as: WO2001025660A1; AU7624400A; US6263908B1

Abstract

가스 밸브의 연속적으로 점진적이고 원활한 개방을 제공하기 위한 개량된 지연 개방 가스 밸브(20)는 계량 오리피스(36)에 의해 확장가능한 통제 챔버(32)에 연결된 확장가능한 보조 챔버(34)를 포함한다. 상기 확장가능한 보조챔버(34)는 확장가능한 통제 챔버(32)의 확장을 지연시키며, 그럼으로써 가스 밸브의 개방을 지연시키고 가스가 더 낮은 압력하에서 훨씬 작은 소음으로 연소되는 것을 허용한다. 상기 가스 밸브는 가스 밸브를 통한 가스 유동을 통제하기 위하여 정상적으로 폐쇄된 밸브 부재(30,44)가 구비되고 통제 챔버의 확장시 상기 밸브 부재를 개방위치로 이동시키도록 작동되는 다이아프램(64)은 확장가능한 통제 챔버(32)의 이동 가능한 한쪽 벽을 형성한다.

Description

지연 개방 가스 밸브 {SLOW OPENING GAS VALVE}

본 발명과 관련된 타입의 가스 밸브는, 특정 압력 레벨에서의 연소를 위하여 출구에 가스를 공급하도록 만들어 졌다는 것은 주지의 사실이다. 이러한 가스 밸브는, 많은 경우에 있어서, 연소가 발생할 때에 출구로 공급되는 가스의 양이 바람직하지 않은 소음 연소를 야기한다. 이러한 소음 연소는 연소 전에, 예컨대 노 (furnace)와 같은 연소실에 과잉 가스의 축적을 야기하는 가스 밸브의 신속 개방에 기인한다. 그리하여, 이러한 "신속" 개방 가스 밸브의 많은 경우는 연소 발생 전에 너무 과다한 가스를 도입하게 되고, 그럼으로써 매우 거칠거나 소음이 발생하는 연소를 야기한다. 이러한 바람직하지 않은 소음 연소를 야기하는 것 뿐만 아니라, 이러한 밸브는 연소시에 위험한 거대 화염을 발생시킬 수도 있다.

다양한 종류의 가스 밸브가, 더 낮은 가스 압력하에서의 연소 및 지연 개방 밸브를 제공하기 위한 분야서에 있어서 공지되어 있다. 그러나, 공지된 가스 밸브는, 많은 경우에, 연속적인 밸브 개방시 충분한 지속시간을 제공하지 못하고, 또한 원활하고 점진적인 가스 밸브의 개방을 제공하지 못한다. 또한, 이러한 가스 밸브는 일반적으로 구조 및 작동이 복잡하여, 작동시에 문제를 야기할 가능성이 크다.

이러한 공지의 밸브중, 일부는 조절 다이아프램(regulator diaphragm)의 가스 작동부 또는 통제부로의 가스의 유동을 제한하는 것을 시도하는 반면, 다른 일부는 조절 다이아프램의 작동부에 구불구불한 통로를 부가하는 것을 시도하고 있다. 또한, 일부 밸브들은, 밸브의 개방을 지연시키기 위해 작동 압력을 조절하기 위한 제 2 다이아프램을 부가하거나, 펌프에 연결된 솔레노이드를 이용하고 있다. 마지막으로, 일부의 공지 밸브는 가스 압력의 통제를 위하여 압력 완화 밸브 또는 조절 우회(by-pass) 밸브를 포함하고 있다.

일반적으로, 제 2 다이아프램을 포함하는 공지의 가스밸브는, 제 2 다이아프램을 밸브의 개방을 지연시키기 위하여 사용하는 게 아니라, 작동 압력 또는 밸브의 배기(venting)를 통제하기 위하여 사용한다. 전반적으로, 상기 가스 밸브는 상대적으로 복잡하여, 신뢰도의 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 상기 가스 밸브는 지연되고 연속적으로 원활한 밸브의 개방을 제공하지는 못한다. 그리하여, 바람직하지 않은 소음이나 거친 연소가 여전히 발생할 수 있다.

필요로 된 것은 간단한 구조를 가지고 있어서, 더 싼 비용으로 제조될수 있가스 밸브와, 더 낮은 압력하에서의 연소를 위한 공급된 가스 유동 뿐만 아니라, 바람직하지 않은 거칠거나 소음이 발생하는 연소를 회피하기 위하여 연속적이고 원활한 증가속도를 가진 공급가스였다.

본 발명은 가스 통제의 분야에 관련되어 있으며, 특히 확장가능한 통제 챔버의 확장을 지연시킴으로써 가스 밸브의 개방을 지연시키기 위하여 확장가능한 통제 챔버에 계량 오리피스 (metering orifice)로 연결된 확장가능한 보조 챔버를 포함한 개량된 지연 개방 가스 밸브에 관련한 것이다.

도1은, 종래의 "신속" 개방 가스 밸브의 사시도이다.

도2는, 도1의 2-2선에 따른 종래의 "신속" 개방 가스 밸브의 단면도이다.

도3은, 본 발명의 원리에 따라 구성된 가스 밸브의 사시도이다.

도4는, 도3의 A-A선에 따른 가스 밸브의 단면도이다.

도5는, 가스 밸브의 상부의 평면도이다.

도6은, 가스 밸브의 상부의 배면도이다.

도7은, 도3의 A-A선에 따른 가스 밸브 상부의 부분 단면도이다.

도8은, 도3의 A-A선에 따른 초기에 전압이 가해진 솔레노이드를 나타내는 단면도이다.

도9는, 최대 가스 유동을 나타내는, 도8에 나타낸 가스 밸브의 단면도이다.

도10은, 전압이 제거된 솔레노이드를 나타내는, 도8 및 도9에 나타낸 가스 밸브의 단면도이다.

도11은, 도3의 가스 밸브의 개방 곡선의 그래프이다.

도12는, "신속" 개방 가스 밸브의 개방 곡선의 그래프이다.

도13은, "계단"기능을 구비한 본 발명의 원리에 따라 구성된 가스 밸브의 개방 곡선의 그래프이다.

종래 기술에 있어서 이러한 단점과 다른 요구를 극복하기 위하여, 본 발명의 지연 개방 가스 밸브는 지연되고 원활하게 증가하는 연속적인 가스 유동을 제공함으로써 연소시 상당히 적은 가스를 도입하며, 그리하여 가스는 훨씬 적은 소음으로 더 낮은 압력하에서 연소되게 된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 지연 개방 가스 밸브는 가스가 더 낮은 압력하에서 연소되도록 구성되고, 그리하여 연소시 더 적은 가스 화염이 발생할 뿐만 아니라, 훨씬 더 작은 소음이 발생하고 덜 거친 연소를 제공한다. 본 발명에 따른 지연 개방 가스 밸브는, 입구, 출구, 그리고 확장가능한 챔버를 갖는 타입이다. 가스 밸브에는, 밸브를 통하는 가스 유동을 통제하기 위한 정상적으로 폐쇄된 밸브 부재 (valve member)가 구비되어 있다. 다이아프램은 확장가능한 통제 챔버의 이동 가능한 한쪽 벽을 형성하고, 밸브 부재를 개방 위치로 이동시키기 위하여 챔버를 확장 시킨때에 작동 가능하다. 본 가스 밸브의 개량된 점은, 계량 오리피스에 의해 확장가능한 통제 챔버에 연결된 확장가능한 보조 챔버가 구비되어 있어서, 확장가능한 통제 챔버의 확장을 지연시키고, 이에 의하여 가스 밸브에 있는 밸브 부재의 개방을 지연시킨다는 것이다, 상기 확장가능한 보조 챔버는 이동 가능한 하나의 다이아프램과 다이아프램의 이동을 통제하기 위한, 특히 편향(biasing) 스프링을 포함하고 있는 조절자 (regulator)와 같은 통제 장치를 포함한다.

확장가능한 통제 챔버와 확장가능한 보조 챔버의 용적은, 밸브 부재의 개방을 지연시키는 것과, 출구에서 연속적인 가스 유동을 원활하게 제공하는 것을 조정하도록 형성된다. 확장가능한 챔버들의 용적은, 출구에서 가스가 점진적으로 공급되도록 하기위해 밸브 부재의 개방을 통제할 수 있도록 형성된다. 또한, 계량 오리피스의 직경은, 확장가능한 통제 챔버로부터 확장가능한 보조 챔버로의 가스 유동을 통제함으로써, 밸브 부재의 개방을 지연시키고 출구에 가스를 점진적이고 원활하게 공급하도록 형성된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 정상적으로 폐쇄된 밸브 부재가 구비된 지연 개방 가스 밸브는, 밸브 부재가 폐쇄된 상태에서 요구되는 유동을 초기에 허용하도록 형성된 우회 오리피스가 구비되어 있으며, 확장가능한 챔버들과 계량 오리피스에 의해 제공되는 점진적이고 원활한 개방에 의해 수반된다. 상기 우회 오리피스를 통하는 최초 유동은, 바람직한 밸브 부재의 지연 개방에 의해 수반되는, "계단" 기능을 제공하고, 상기 기능은, 가스 연소를 위한 최적의 출구 압력을 순간적으로 제공하고, 그후 밸브 부재를 원활하게 개방하여 목적하는 연속적인 점진적이고 지연된 개방을 야기한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 지연 개방 가스 밸브는, 확장가능한 통제 챔버와 확장가능한 보조 챔버의 용적과 계량 오리피스의 크기에 의해 결정되는 특정 시간 간격(time period)후에, 밸브 부재가 가스의 연소를 허용할 수 있도록 충분히 개방되고, 그후 밸브를 통한 최대 가스 유동을 제공할 수 있도록 계속 점진적으로 개방되도록 구비된다. 그러므로, 가스 밸브는 연소시 가스를 덜 생산함으로써, 연소 소음과 가스 밸브의 전형적인 "신속" 개방에 의해 야기되는 가스 화염의 발생을 최소화하는, 바람직한 연속적인 지연과 점진적인 개방 특성을 제공하게 된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 가스 유동을 통제하는 방법은 밸브 부재와 확장가능한 통제 챔버가 구비된 밸브를 통하는 가스 유동을 통제하기 위하여 계량 오리피스를 사용하며, 확장가능한 통제 챔버에 계량 오리피스로 연결된 확장가능한 보조 챔버를 사용함으로써 확장가능한 통제 챔버의 확장을 지연시키는 단계를 포함하고 있으며, 그리하여 밸브의 개방을 지연시킨다. 계량 오리피스와 확장가능한 보조 챔버는, 밸브 부재의 개방을 점진적이고 원활하게 제공할 수 있는 크기로 형성된다. 상기 방법은, 확장가능한 보조 챔버와 협동 작용하는 조절자를 사용함으로써 가스 밸브의 개방을 지연시키는 단계와, 점진적이고 원활한 개방을 수반하는, 밸브 부재가 폐쇄된 상태에서 우회 오리피스를 사용함으로써 가스 유동을 초기에 허용하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 우회 오리피스를 통한 초기의 유동은, 순간적으로 최적의 연소 가스 압력을 제공하여, 연속적이고 원활한 밸브 부재의 개방을 수반한다.

그리하여, 본 발명은 종래의 가스 통제 밸브에 대하여, 많은 새로운 특징과 장점을 제공한다. 특히, 본 발명은 원활하고 점진적인 연속 가스 밸브의 개방을 제공함으로써, 저압에서의 가스의 연소를 초래하여 다른 공지의 가스 밸브에 의해 제공되는 연소보다 훨씬 조용한 연소를 얻게 된다. 본 발명에 따른 가스 밸브의 더 조용한 연소는, 자동 온도 조절기(thermostat)가 노(furnace)를 가동 시킬 때와 같은, 바람직하지 않은 소음을 제거한다. 또한, 더 원활한 연소를 제공함으로써, 본 발명에 따른 가스 밸브는 노 또는 상기 밸브가 구비된 다른 시스템의 부품의 수명을 연장시킬 수 있다. 마지막으로, 본 발명에 따른 가스 밸브는, 더 낮은 가스 레벨에서 연소를 허용함으로써, 연소전 과잉 가스의 축적에 의해 야기되는 잠재적인 위험을 줄일 뿐만 아니라, 더욱 효율이 높고, 연소를 위해 필요한 가스의 양이 줄어든 결과 사용 비용을 절감시킨다.

상기에서 본 발명의 주요한 장점과 특징이 설명되었지만, 상기 및 다른 특징과 장점은 이하에서 부분적으로 분명해지거나 부분적으로 지적될 것이다.

도1 및 도2에는 전형적인 종래의 "신속" 개방 가스 밸브가 개략적으로 도시되어 있으며 참조 기호 A로 표시되어 있다. 종래의 가스 밸브는, 밸브 부재(B)의 지연된 개방을 제공하지 않음으로써. 전형적인 소음이나 거친 연소를 초래한다. 특히, 종래의 가스 밸브는 가스 밸브의 확장가능한 통제 챔버에 계량 오리피스에 의하여 결합되는 확장가능한 보조 챔버를 제공하지 않는다.

도3, 도4, 도5, 도6에는, 밸브 부재의 연속적으로 점진적이고 원활한 개방을 제공하는 지연 개방 가스 밸브가 참조 번호 20으로 표시되었다.

도4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 개량된 지연 개방 가스 밸브는, 기본적으로 밸브 하우징(22), 입구(24), 출구(26), 출구 밸브 시트(28), 출구 밸브 부재(30), 계량 오리피스(36)에 의하여 확장가능한 통제 챔버(32)에 연결된 확장가능한 보조 챔버(34)를 포함한다. 출구 밸브 시트(28), 출구 밸브 부재(30), 확장가능한 통제 챔버(32)는, 가스 유동의 통제를 위하여 밸브 하우징(22)의 내부에 배치된다.

밸브 하우징(22)은, 도7에 보다 상세히 도시한 바와 같이, 상부(25)와 하부(27)의 두 부분으로 성형되는 것이 바람직하다. 상부(25)와 하부(27)는 볼트나 이와 유사한 체결부품으로 연결된다. 입구(24)는, 도4에 도시한 바와 같이, 밸브의좌측에 형성된다. 입구(24)는, 가스 공급원(source)과의 연결을 쉽게 하기 위해 나사가 형성되어 있고, 가스 공급원으로부터 공급되는 가스내의 불순물을 걸러내기 위해 입구 필터(38)가 구비된다. 출구(26)는, 도4에 도시한 바와 같이, 밸브(20)의 우측에 형성된다. 출구(26)도 같은 방식으로 나사가 형성되어 있어서, 노와 같은 가스 연소 장치에의 결합을 쉽게 한다. 출구(26)는, 가스 연소 장치에 결합하는 동안에 외부로부터 출구(26)로 들어갈 수 있는 불순물을 걸러내기 위해 출구 필터 (39)를 구비한다. 또한, 밸브(20)의 좌측과 우측 부분은, 밸브(20)를 플랜지에 붙이는 것을 가능하게 하기 위해 태핑 가공된(tapped) 나사산(23)이 구비된다.

가스 밸브(20)는, 일반적으로 입구(24)부터 입구 챔버(40), 출구 챔버(42)를 통과하여 출구(26)의 바깥으로 가스의 선택적인 소통을 제공한다. 입구 챔버(40)는, 가스 유동을 통제하는 입구(24)에 인접하게 구비된 입구 밸브 부재(44)를 포함한다. 입구 밸브 부재(44)는 밸브 스템(46)의 단부(distal)에 구비되는데, 상기 밸브 스템(46)은 입구 솔레노이드(50)의 아마츄어(armature)(48)의 일부분을 구성한다. 입구 밸브 부재(44)와 입구 솔레노이드(50)는, 입구(24)부터 출구 챔버(42)까지의 가스 유동을 통제하기 위해 구비된다. 입구 밸브 시트(52)는, 솔레노이드 (50)에 전압이 가해졌을 때, 입구 밸브 시트(52)에서 정상적으로 폐쇄위치에 있는 입구 밸브부재(44)가 아마츄어(48)에 의해 입구 밸브 시트(52)로부터 들어 올려져, 가스 공급원으로부터 입구 (24)에 공급된 가스가 입구(24)부터 입구 챔버(40)와 출구 챔버(42)로의 유동을 허용하도록 하기 위해 추가적으로 구비된다.

출구 밸브 부재(30)는, 출구 밸브 시트(28)에 배치되며, 양자 모두 출구 챔버(42)의 내부에 수용된다. 출구 밸브 부재(30)는, 밸브 스템(54)의 원 단부에 놓이는데, 상기 밸브 스템은 출구 챔버(42)로부터 출구(26)까지의 가스 유동을 통제하기 위해 출구 솔레노이드(58)의 아마츄어(56)의 일부분을 구성한다. 출구 솔레노이드(58)에의 가압에 반응하여, 출구 밸브 시트(28)에서 정상적으로 폐쇄 위치에 있는 출구 밸브(30)는 아마츄어(56)에 의해 출구 밸브 시트 (28)로부터 들어 올려지고, 가스가 출구 챔버(42)를 통과하고 통제 가스 오리피스 (62)를 경유하여 확장가능한 통제 챔버(32)로 유동하는 것을 허용하게 된다.

입구 솔레노이드(50)와 출구 솔레노이드(58)의 각각은, 밀봉관(94), 심 (core,92), 가변 장(field) 코일(96)을 구비한 직접 작동 자동 밸브를 포함하며, 상기 모두는 솔레노이드 하우징(98) 내에 구비된다. 또한, 솔레노이드(50,58)는 솔레노이드에 전력을 공급하고, 필요할 때에 솔레노이드에 전압을 가하거나 제거하는 통제 유닛이나 통제 회로에 솔레노이드를 연결하기 위하여 솔레노이드의 상부 면(102)에 결합부(100)가 구비된다.

출구 챔버(42)의 내부에는, 통제 가스 오리피스(62)가 그 내부를 관통하는 주 조절자 파핏(poppet)(60)이 구비된다. 주 조절자 파핏(60)은 확장가능한 통제 챔버(32)에 움직일 수 있게 연결되며, 입구(24)부터 입구 챔버(40)를 통과하여 출구 챔버(42)까지 이른 가스 유동이 주 조절자 파핏(60)의 내부로 유동하고, 통제 가스 오리피스(62)를 통과하여 확장가능한 통제 챔버(32)로 유동한다. 따라서, 출구 솔레노이드(58)에 전압을 가한 순간, 출구 밸브 부재(30)는 출구 밸브 시트(28)로부터 들어 올려지고, 이에 의해서 출구 챔버(42)를 통과, 주 조절자 파핏(60)의내부와 통제 가스 오리피스 (62)를 통과하여 확장가능한 통제 챔버(32)까지의 가스 유동을 공급한다. 또한, 출구 밸브 부재(30)가 출구 밸브 시트(28)로부터 들어 올려진 채로, 가스 유동은 우회 오리피스(68)를 통과하여 출구(26)로 제공된다. 우회 오리피스(68)는 주 조절자 파핏(60)의 원 단부(70)에 그 일부분으로서 구비되고, 출구(26)와 소통된다.

확장가능한 통제 챔버(32)는, 확장가능한 통제 챔버의 이동 가능한 한쪽 벽을 형성하는 다이아프램(64)을 포함한다. 다이아프램(64)은, 유체(예컨대, 가스)를 챔버에 긴밀히 공급하기 위하여, 밸브 하우징(22)의 상부(25)와 하부(27)사이에 밀봉하도록 고정된 주변 모서리(peripheral edge,66)를 포함한다. 확장가능한 통제 챔버 (32)는, 출구 솔레노이드(58)에의 가압이 밸브 부재(30)를 출구 밸브 시트(28)로부터 들어올린 후에, 주 조절자 파핏(60)의 개방의 통제와, 그리하여 주 조절자 파핏 (60)을 통한 출구(26)로의 가스의 유동 및 주 조절자 파핏(60)을 통한 확장가능한 통제 챔버(32)로의 가스의 유동 양자 모두의 통제를 제공한다. 확장가능한 통제 챔버 (32)가 통제 가스 오리피스(62)를 통하여 주 조절자 파핏(60)과 연통된 상태에서, 출구 챔버(42)로부터 출구(26) 밖으로의 가스의 통제는 확장가능한 통제 챔버(32)의 내부의 가스에 의하여 스프링(65)의 저항력에 반하여 다이아프램(63)에 가해지는 하향 압력에 의해 제공된다.

확장가능한 통제 챔버(32)는 확장가능한 보조 챔버(34)에 계량 오리피스(36)를 통하여 연통되는데, 상기 계량 오리피스(36)는 밸브 하우징(22)의 상부(25)의 정상 표면에 구비되는 것이 바람직하다. 도7에 보다 분명히 도시되어 있는 바와같이, 확장가능한 보조 챔버(34)는, 확장가능한 통제 챔버의 확장 속도를 조절하고 다이아프램(64)의 하향 운동을 통제함으로써, 주 조절자 파핏(60)의 개방 속도를 통제하기 위하여 이동 가능한 다이아프램(72)과 조절자(74)를 포함한다. 주 조절자 파핏(60)의 운동 속도의 변화는, 계량 오리피스(36)를 통한 일부 가스의 확장가능한 보조 챔버(34)의 내부로의 유동에 따른 확장가능한 통제 챔버(32)의 내부에 축적된 가스의 변화된 압력의 변화속도에 기인한다. 다이아프램(72)은, 밸브 하우징 (22)의 상부(25)의 정상 표면(78)과 공기 구멍(83)이 구비된 보호 캡(80)사이에 고정된 주변 모서리(76)를 포함한다.

조절자(74)는, 지속적으로 다이아프램(72)을 하향으로 당겨 보조 챔버의 확장에 저항하는 편향 스프링(82)을 캡(80)과 다이아프램(72)사이에 적어도 하나 포함하는 것이 바람직하며, 주 조절자 파핏(60)의 개방의 통제를 제공하여 가스 밸브 (20)의 개방의 통제를 제공한다. 스프링(82)은 다이아프램(72)에 충분한 힘을 제공하여 보조 챔버(34)의 확장 속도가 이에 의해 결정 되도록 형성된다. 그리하여, 계량 오리피스(36)에 의해 확장가능한 통제 챔버(32)에 연결된 확장가능한 보조 챔버(34)는 가스 밸브(20)의 바람직한 통제된 개방을 제공하여 더 낮은 압력하에서 가스의 연소를 제공한다.

가스 밸브(20)는, 입구(24)와 출구(26) 각각에서의 압력 레벨의 검사와 결정을 위하여 입구 압력 검사 니플(nipple)(84)과 출구 압력 검사 니플(86)이 추가적으로 구비되는 것이 바람직하다. 이후, 요망되는 가스 압력이, 가스 밸브가 부착되는 시스템에 종속적으로, 가스 밸브의 설계 내역에 따라 입구(24)및 출구(26)에서설정될 수 있다. 압력 조정부(88)에는, 가스 밸브(20)의 내부의 바람직한 가스 압력을 설정하기 위한 조절자 조정 나사(90)가 구비된다. 이후, 압력 검사 니플 (84,86)은 적합한 가스 압력이 얻어졌는지를 결정하기 위해 다시 사용될 수 있다.

작동시, 도8에 도시한 바와 같이, 입구 솔레노이드(50)와 출구 솔레노이드 (58)는, 예컨대 연결부(100)에 연결된 통제 유닛과 같은 장치로부터의 명령에 따라초기에 전압이 가해진다. 상기 통제 유닛은 노를 통제하기 위한 자동 온도 조절기일수도 있으나, 연결부(100)에 부착되도록 형성되거나 부착되기에 적합한 어떠한 통제 시스템도 될 수 있다. 솔레노이드(50,58)에 전압을 가하는 순간, 입구 솔레노이드(50)는 입구 밸브 부재(44)를 입구 밸브 시트(52)로부터 들어올리고, 출구 솔레노이드(58)는 출구 밸브 부재(30)를 출구 밸브 시트(28)로부터 들어올린다. 초기에, 가스 유동은, 도8에 도시한 바와 같이, 입구(24)로부터, 입구 챔버(40)를 통과하여 출구 챔버(42)로, 그리고 주 조절자 파핏(60)의 우회 오리피스(68)를 통과하여 출구(26)로 공급된다. 가스 유동은 또한 주 조절자 파핏(60)의 통제 가스 오리피스(62)를 통하여 확장가능한 통제 챔버(32)로 공급된다. 적은 양의 가스는, 또한 조절자 다이아프램(111)에 작은 구멍(110)으로서 마련되는 것이 바람직한 우회 블리드(bleed,108)를 통하여 유동한다. 다이아프램(111)의 일면은 공기 구멍(113)을 통하여 대기에 노출된다. 우회 블리드(108)는 확장가능한 통제 챔버(32)와 출구(26)를 연통시키는 배출 통로(106)와 출구 포트 (port)(112)를 추가적으로 포함하는 것이 바람직하다.

일부 가스는 계량 오리피스(36)를 통하여 확장가능한 보조 챔버(34)로 유동하고, 그리고 적은 양의 가스는 우회 블리드(108)를 통하여 배출되는 상태에서, 주 조절자 파핏(60)의 통제 가스 오리피스(62)를 통한 가스 유동은 확장가능한 통제 챔버(32)를 채우기 시작한다. 확장가능한 보조 챔버(34)로의 가스 유동은 확장가능한 통제 챔버(32)의 확장 속도를 지연시키고, 그리하여 확장가능한 통제 챔버 (32)의 다이아프램(64)의 하향 운동을 지연시킨다. 확장가능한 통제 챔버(32) 내부의 압력 축적은, 계량 오리피스(36)를 통한 확장가능한 보조 챔버(34)의 내부로의 가스의 유동에 의해 지연된다. 다이아프램(64)의 하향 운동의 지연은 주 조절자 파핏(60)의 하향 운동을 지연시켜 개방을 지연시킴으로써, 출구 챔버(42)를 통한 기체 유동의 증가 속도와 출구(26)에서의 기체 압력 축적의 지연을 초래한다.

부분적으로는 확장가능한 통제 챔버(32)의 용적, 확장가능한 보조 챔버(34)의 용적, 편향 스프링(82)에 의해 가해지는 힘, 그리고 계량 오리피스(36)의 크기에 의해 결정되는, 선택된 시간 간격 후에, 도9에 도시한 바와 같이, 주 조절자 파핏 (60)은 하향으로 충분히 이동되어, 출구 밸브 시트(28)를 지나 출구(26)로의 최대 가스 유동을 허용한다. 확장가능한 보조 챔버(34)와 계량 오리피스(36)로 인하여, 주 조절자 파핏(60)의 운동은 연속적으로 지연되어, 도11에 도시한 바와 같이, 출구(26)로 공급되는 가스 유동은 최대 가스 유동이 얻어질 때까지 점진적으로 증가한다. 종래 기술인 "신속" 개방 가스 밸브는, 도12에 도시한 바와 같이, 최대 가스 유동을 급속히 공급함으로써, 거칠거나 소음이 발생하는 연소를 초래한다.

자동 온도 조절기가, 미리 결정된 조건에 기인하여 노가 가동 중지를 결정한 때와 같이, 솔레노이드의 연결부(100)에 연결된 통제 유닛의 가동 중지 명령에 따라 솔레노이드(50,58)에 가해진 전압이 제거된 때, 입구 솔레노이드(50)는 입구 밸브 부재(44)를 입구 밸브 시트(52)로 이동시킴으로써, 밸브 시트에 닿게하여 입구(24)를 통한 가스 밸브(20) 내부로의 가스 유동을 차단한다.

또한, 도10에 더욱 분명히 도시한 바와 같이, 확장가능한 통제 챔버(32)의 내부에 잔류 가스가 잔존하여, 주 조절자 파핏(60)의 즉각적인 상향 이동을 방지하기 때문에, 출구 밸브(30)는 즉시 출구 밸브 시트(28)에 닿지 않는다. 확장가능한 통제 챔버(32)가 충분히 배기되어 가스의 압력이 낮아져 다이아프램(64)의 상향 이동을 허용하고, 출구 밸브(30)의 출구 밸브 시트(28)로의 접합을 허용할 정도로 충분한 주 조절자 파핏(60)의 상향 이동을 허용하기까지는 수초가 걸릴 것이다. 잔류 가스는 통제 가스 오리피스(62)와 우회 오리피스(68)를 통하여 출구(26)로 배출된다.

가스의 배출은 또한 상기 우회 블리드(108)를 포함하고 있는 제 2 통로를 통하여 제공된다.

저압에서의 가스의 연소를 제공하고 "신속" 개방 밸브보다 훨씬 조용하고 원활한 연소를 가능하게 하기 위하여, 계량 오리피스(36)의 직경은 약 0.010 인치인 것이 바람직하나, 0.008 인치이상 0.012 인치이하가 바람직하다. 통제 가스 오리피스(62)의 직경은 0.006 인치와 0.008 인치 사이가 바람직하다. 마지막으로, 우회 오리피스(68)의 크기는 약 0.0170 제곱 인치인 것이 바람직하다. 일반적으로, 계량 오리피스(36)와 통제 가스 오리피스(62)의 크기 비를 1.53/1.06 으로 유지하는 것이 바람직한 점진적이고 지연된 원활한 가스 밸브(20)의 개방을 유발한다. 그러나,확장가능한 통제 챔버(32)와 확장가능한 보조 챔버(34)의 용적, 그리고 스프링 (65,85)의 강성도와 함께, 이러한 오리피스의 크기들은 이 기술 분야의 숙련자에 의해 가스 밸브(20)의 바람직한 지연된 개방을 제공할 수 있도록 결정될 수 있을 것이다.

다른 실시예에 있어서, 우회 오리피스(68)의 크기는, 상기에서 설명된 파핏 (60)의 지연된 개방에 의해 수반되는, 주 조절자 파핏(60)이 닫힌 상태에서 초기에 요구되는 유동을 공급하도록 형성된다. 그것으로 인하여 가스 유동이 점진적으로 증가하는 조절자 파핏(60)의 연속적이고 원활한 개방에 의해 수반되어, 본 장치는 최적의 연소 가스 압력을 제공한다. 이 기술 분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있듯이, 본 실시예에 있어서, 우회 오리피스(68)의 크기는 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 우회 오리피스가 사용될 수 있다는 점 또한 이해되어야 한다. 크기는 바람직한 지속 시간 및 초기 가스 유동의 양에 따라 결정된다. 그리하여, 본 실시례에 있어서, 도13에 도시한 바와 같이, "계단" 기능이 밸브(20)의 다른 방식의 지연된 개방에 제공된다.

본 발명의 지연 개방 가스 밸브(20)는, 주로 자동 온도 조절기에 의해 통제되는 노(furnace) 시스템에의 적용예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 가스 밸브 (20)는 가스 유동의 통제가 필요한, 특히 연속적이고 원활한 점진적인 가스 밸브의 개방이 요망되는 많은 상이한 시스템에 사용될 수 있다는 것은 이 기술 분야의 숙련자에게 자명할 것이다.

또한, 계량 오리피스(36)를 통해 가스 밸브(20)의 확장가능한 통제 챔버(32)에 연결된, 본 발명의 확장가능한 보조 챔버(34)는 다양하고 상이한 가스 밸브에 배치되고 채용될 수 있으며, 상기한 가스 밸브에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명은 노의 연소, 가스 쿠킹 렌지(cooking range), 또는 온수기 (water heater)에의 공급과 같은 상이한 용도의 가스 밸브에 결합되어 사용될 수 있다. 또한, 본 가스 밸브(20)가 특정한 부품과 특정한 통제 장치를 구비한 것으로 설명하였지만, 상기 특정한 부품이 확장가능한 보조 챔버(34)를 구비한 가스 밸브의 적절한 작동을 위하여 필요로 되는 것은 아니다. 본 발명의 확장가능한 보조 챔버 (34)는 상이한 챔버의 배치와 밸브 구조를 구비한 가스 밸브에도 채용될 수 있다.

따라서, 본 발명이 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 이 기술 분야 숙련자에게는 이해될 수 있으며 자명하다. 그러므로 본 발명은 이하 첨부된 청구범위의 범위 및 그 균등범위로만 한정되는 것이 의도이다.

Claims

입구, 출구, 밸브 시트를 포함하고,

밸브 부재(valve member)가 상기 시트에 닿아서 유동을 차단하는 폐쇄 위치와, 시트로부터 떨어져 상기 밸브 시트를 통한 유동을 허용하는 개방 위치 사이에서 작동되는 정상적으로 폐쇄된 밸브 부재 및,

확장가능한 통제 챔버의 이동 가능한 한쪽 벽을 형성하고, 상기 챔버의 확장시 상기 밸브 부재를 개방 위치로 이동시키도록 작동되는 다이아프램(diaphragm)을 포함한 타입의 지연 개방 가스 밸브의 개량된 지연 개방 가스 밸브에 있어서,

계량 오리피스에 의하여 상기 확장가능한 통제 챔버에 연결된 확장가능한 보조 챔버를 포함함으로써 가스 밸브의 개방을 통제하는 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제1항에 있어서,

상기 확장가능한 보조 챔버는 이동 가능한 다이아프램과, 상기 다이아프램의 이동을 통제하기 위한 조절자(regulator)를 포함한 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제2항에 있어서,

상기 조절자는 적어도 하나의 스프링인 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제3항에 있어서,

상기 확장가능한 통제 챔버 및 상기 확장가능한 보조 챔버의 용적은, 상기 밸브 부재를 개방하고, 상기 출구에 가스를 연속적으로 공급할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제4항에 있어서,

상기 확장가능한 통제 챔버 및 상기 확장가능한 보조 챔버의 용적은, 상기 밸브 부재를 개방하고, 상기 출구에 가스를 점진적이고 원활하게 공급할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제5항에 있어서,

상기 계량 오리피스의 직경은, 상기 밸브 부재의 개방을 통제하고, 상기 출구에 가스를 점진적이고 원활하게 공급할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제6항에 있어서,

우회 오리피스를 추가적으로 포함한 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제7항에 있어서,

상기 우회 오리피스는, 밸브 부재가 폐쇄된 상태에서 요구되는 가스 유동을 초기에 공급하여, 점진적이고 원활한 개방을 하도록 형성된 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
입구, 출구, 밸브 시트와,

밸브 부재가 상기 시트에 접합하여 상기 시트를 통한 유동을 차단하는 폐쇄 위치와, 상기 시트로부터 떨어져 상기 밸브 시트를 통한 유동을 허용하는 개방 위치 사이에서 작동 가능한 정상적으로 폐쇄된 밸브 부재와,

확장가능한 통제 챔버의 이동 가능한 한쪽 벽을 형성하고, 상기 챔버의 확장시 상기 밸브 부재를 개방 위치로 이동시키도록 작동되는 다이아프램 및,

상기 확장가능한 통제 챔버의 확장을 통제하고, 가스 밸브의 개방을 통제하기 위하여 계량 오리피스에 의하여 상기 확장가능한 통제 챔버에 연결된 확장가능한 보조 챔버를 포함한 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제9항에 있어서,

상기 이동 가능한 한쪽 벽은 적어도 하나의 스프링을 포함한 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제10항에 있어서,

상기 확장가능한 통제 챔버의 용적과 상기 확장가능한 보조 챔버의 용적은, 상기 밸브 부재를 개방하고, 출구에 가스를 연속적으로 공급할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제11항에 있어서,

상기 확장가능한 통제 챔버의 용적과 상기 확장가능한 보조 챔버의 용적은, 상기 밸브 부재를 개방하고, 출구에 가스를 점진적이고 원활하게 공급할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제12항에 있어서,

상기 계량 오리피스의 직경은, 상기 밸브 부재의 개방을 통제하기 위하여 상기 확장가능한 통제 챔버와 협동 작용하도록 형성된 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제13항에 있어서,

우회 오리피스를 추가적으로 포함한 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
제14항에 있어서,

상기 우회 오리피스는, 밸브 부재가 폐쇄된 상태에서 요구되는 가스 유동을 초기에 공급하여, 점진적이고 원활한 개방을 수반하도록 형성된 것을 특징으로 하는 개량된 지연 개방 가스 밸브.
밸브 부재와 확장가능한 통제 챔버를 포함한, 밸브를 통한 가스 유동을 통제하기 위하여 계량 오리피스를 사용하는 방법에 있어서,

상기 계량 오리피스 및 확장가능한 보조 챔버가 상기 밸브 부재의 개방을 점진적이고 원활하게 제공하도록 크기가 결정되며,

상기 계량 오리피스에 의해 상기 확장가능한 통제 챔버에 연결된 확장가능한 보조 챔버를 사용함으로써, 상기 확장가능한 통제 챔버의 확장을 지연시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 확장가능한 보조 챔버와 협동 작용하는 조절자를 사용함으로써, 상기 밸브 부재의 개방을 지연시키는 단계를 추가적으로 포함한 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,

우회 오리피스를 사용함으로써, 점진적이고 원활한 상기 밸브 부재의 개방을 수반하는, 상기 밸브부재가 폐쇄된 상태에서 가스 유동을 초기에 허용하는 단계를추가적으로 포함한 것을 특징으로 하는 방법.