KR200213465Y1 - 난방용 유량 조절 밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 밸브내의 유체 유동을 단순화할 수 있는 밸브 구조를 채택하여 밸브의 개폐를 제어가 용이한 수온감지식 밸브이다. 또한 본 고안은 글로브 밸브에 개폐부재가 상대운동 할 수 있는 수납 홈을 가지도록 하여 필요에 따라 밸브의 개방에 필요한 압력을 용이하게 조절할 수 있는 밸브를 제공하며 밸브의 구조가 간단하여, 제작이 용이하며 제조 비용이 저렴한 밸브를 제공할 수 있다.

또한 본 고안은 오랜 시간 사용하지 않아 오리피스에 밸브의 개페부재가 고착되어도 밸브의 정비가 필요하지 않는 난방용 온도 조절 밸브에 관한 것이다.

Description

난방용 유량 조절 밸브{Thermostatic valve for heating}

본 고안은 난방 온도를 제어하기 위해 형상기억합금을 이용한 유량 조절 밸브에 관한 것으로, 더욱 자세히는 난방수의 수압에 의해 밸브를 열고 형상 기억합금 스프링에 의해 설정 온도에 따른 개폐동작을 수행하는 난방용 유량 조절 밸브에 관한 것이며, 본 고안은 오랜 시간 사용하지 않아 오리피스에 밸브의 개폐부재가 고착되어도 밸브의 정비가 필요하지 않는 난방용 온도 조절 밸브에 관한 것이다.

본 고안은 형상 기억합금을 이용한 수온 감지식 밸브인데, 형상기억합금은 상온에서 조직이 불안정해서, 일정 정도 이상의 외력이 상기 형상기억합금에 가해지면 다른 원자 배열로 바뀌면서 형태가 변형된다. 상기 원자배열이 바뀐 형상기억합금은 일정한 온도 이하에서만 안정하기 때문에 열을 가하여 형상기억 합금의 온도가 높아지면 원래의 원자 배열로 되돌아가려는 경향을 가지는 합금이다.

난방의 개별 조절 시스템은 보일러에 연결된 룸콘트롤에 의해 각 구획별로 난방을 제어하는데, 각 방별로 난방 조건이 다르므로 일률적으로 온도를 설정하게 되는 경우에는, 외풍이 심하거나 햇빛의 유무등 난방 조건이 나쁜 방은 설정 온도에 이르기 전에 난방이 종료가 되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 근래에는 개별 조절 시스템이 사용되고 있다. 상기 개별 조절 시스템에서 각 방마다 온도 제어를 위한 전기적인 장치를 설치하는 것으로 국내 특허 출원(공개번호 특1999-80797)이 있는데 상기 전기적 장치는 상당히 고가이며, 장치가 복잡한 문제점이 있다. 도1a는 전기적 제어장치를 갖는 난방용 유량 조절 밸브를 도시한 것이다.

도1b는 국내 출원된 실용신안(공개번호2000-0011725)으로 반력 스프링을 사 용한 난방용 유량 조절 밸브를 도시한 것으로, 형상 기억합금으로 이루어진 스프링에 대해 반력 스프링을 가지고 있다. 상기 반력 스프링을 가지는 난방용 밸브는 설치 후 일정한 시간이 지나면 스프링을 장착하기 위해 가지는 구조와 상기 반력 스프링에 난방용수의 불순물이 흡착하게 되며 상기 흡착된 불순물에 의하여 반력 스프링의 탄성계수가 달라져 개폐부재의 제어가 정상적으로 이루어지지 않는 문제점이 있다. 또한 난방이 불필요한 경우 난방수의 흐름을 차단하기 위해서는 별도의 밸브 부재를 설치하여야 하는 문제점이 있다.

또한 반력 스프링의 채용에 의해 밸브내의 구조가 복잡하게 되어 난방수의 유동이 복잡하게 되고 압력 손실이 커지는 문제점이 있다.

또한 하절기에는 오랜 기간 동안 난방을 사용하지 않기 때문에 밸브를 완전히 폐쇄하게 되는데, 완전히 폐쇄된 밸브에서 디스크와 오리피스가 접촉한 상태로 오랜 시간동안 있게되면 디스크와 오리피스의 틈 사이에 난방수 내부의 불순물이 침전하여 굳어져서 상기 디스크와 오리피스가 흡착하여 난방을 다시 가동하여도 디스크가 개방되지 않는 문제점이 있다.

본 고안은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 밸브내의 유체 유동을 단순화할 수 있는 밸브 구조를 채택하여 밸브의 개폐 제어가 용이한 수온감지식 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 밸브에 개폐부재가 상대운동 할 수 있는 수납 홈을 가지도록 하여 필요에 따라 밸브의 개방에 필요한 압력을 용이하게 조절할 수 있는 밸브를 제공하 는 그 목적이 있다.

또한, 본 고안은 구조가 간단하여, 제작이 용이하며 제조 비용이 저렴한 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 개폐부재가 오리피스에 고착하여도 강제적으로 디스크를 개방할 수 있는 구조를 가지고 있어 오랜 기간 동안 사용하지 않아도 정비가 필요하지 않는 난방용 유량 조절 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

도1a는 종래의 난방용 전기 제어식 온도 조절 밸브의 단면도.

도1b는 종래의 반력 스프링에 의한 온도 조절 밸브의 단면도.

도2는 본 고안에 따른 온도 조절 밸브의 단면도.

도3은 본 고안에 따른 온도 조절 밸브의 실시예.

1,11 : 밸브 3,13 : 입수측

5,15 : 출수측 7 : 반력 스프링

16 : 걸림턱 17 : 개폐부재

18 : 걸림 돌기 19 : 원추형 단말부

21 : 오리피스 23 : 유량 조절실

25 : 덮개 27 : 패킹

29 : 핸들 9,31 : 형상기억 합금 스프링

33 : 수납 홈

본 고안은 난방수가 흘러들어 오는 입수측과, 상기 입수측 벽면에 천공된 오리피스를 개폐하여 난방수의 유동량을 조절하는 유량 조절실과, 상기 입수측으로부터 유입된 난방수가 흘러 나가는 출수측과 회전구동에 의해 상기 유량 조절실의 내부에서 승강하게 되는 핸들과, 상기 핸들에 대하여 상대 운동하며 오리피스를 개폐하게 되는 개폐부재와, 상기 핸들과 개폐부재 사이에 설치되는 형상기억 합금 스프링과, 상기 핸들에 의해 형상기억 합금 스프링의 압축량을 조절할 수 있도록 상기 핸들에 수납 홈을 구비한 것을 특징으로 하는 난방용 유량 조절 밸브이다.

본 고안은 필요에 따라 형상기억 합금의 스프링의 압축량을 임의로 조절하는 것을 특징으로 하는 것으로, 개폐부재가 핸들의 수납 홈에 삽입되어 상기 핸들을 조작하여 유량 조절실에서 상하로 이동하여 개폐부재에 삽입된 형상기억 합금 스프링의 압축량을 조절한다.

이하 도2 및 도3에 따라 본 고안의 상세한 실시예를 설명한다.

도2 및 도3은 본 고안의 난방용 유량 조절 밸브의 단면을 나타내는 도면이 다. 상기 밸브는 난방수가 출입할 수 있는 입수측(13), 출수측(15), 유량 조절실 (23)로 이루어진다. 상기 유량 조절실(19)의 일단에는 핸들(29)과 덮개(25)가 고정되기 위한 나사산이 외주면과 내주면에 모두 형성되어 있으며 타단에는 개폐부재(17)에 의해 유량을 조절할 수 있는 오리피스(21)가 형성되어 있다. 상기 유량 조절실(23)의 외주면 나사산에는 덮개가 체결되고 내주면의 나사산에는 핸들의 플렌지가 체결되어 밸브의 개폐를 수동으로 제어하게 된다. 상기 핸들(29)의 일측은 플렌지가 형성되어 있으며 타측은 손잡이가 체결될 수 있도록 너트가 형성되어 있다. 상기 플렌지의 외측면에는 나사산이 형성되어 있어서 유량 조절실(23)의 내주면과 나사 결합된다.

상기 핸들(29)을 회전시키면 핸들이 유량 조절실 내에서 승강 운동을 할 수 있다. 상기 핸들(29)의 플렌지에는 저면에 개폐부재(17)가 수납 될 수 있는 수납 홈(33)이 있어 개폐부재(17)의 일단이 삽입되어 있다. 필요에 따라 형상기억 합금의 스프링(31)의 압축량을 임의로 조절할 수 있도록 하기 위하여 개폐부재(17)가 핸들(29)의 수납 홈(33)에 삽입되고, 상기 핸들(29)을 조작하면 상기 핸들이 유량 조절실(23)에서 상하로 이동하여 개폐부재(17)의 몸체와 원추형 단말부(19) 사이에 삽입된 형상기억 합금 스프링(31)의 압축량을 조절하게 된다.

상기 수납 홈(33)에 삽입된 상기 개폐부재(17)의 일단에는 걸림돌기(18)가 형성되어 있으며 상기 수납 홈(33)의 입구측에는 걸림턱(16)이 형성되어 있고, 상기 개폐부재의 타단은 원추형 단말부(19)가 형성되어 있다. 상기 걸림턱(16)은 상기 수납 홈(33)에 연장선 방향으로 형성된 것을 상기 수납 홈(33)에 직각으로 굽혀 서 형성한다.

상기 원추형 단말부(19)와 핸들의 플렌지에 삽입되어 있는 개폐부재(17)의 몸체에 형상기억합금의 스프링이 끼워져 있어 난방수의 수압과 온도에 따라 자동적으로 개폐부재(17)를 제어하여 유량을 조절하게 된다.

도2는 핸들(29)을 완전히 하강시켜 난방을 하지 않는 경우의 사용상태를 나타낸 것이다. 난방이 불필요할 경우에는 상기 핸들(29)을 완전히 돌려서 상기 핸들(29)이 유량 조절실(23) 내에서 가장 낮은 위치에 오도록 한다. 상기 핸들(29)이 가장 낮은 위치에 있을 때는 형상기억 합금 스프링(31)의 압축된 량이 크기 때문에 수압이 작용하여도 상기 개폐부재(17)가 열리지 않게 된다. 또한 상기 개폐부재(17)가 수납 홈(33)의 상부면에 접촉되어 완전히 수납되기 때문에 수압이 작용하여도 상기 개폐부재(17)가 열리지 않게 된다.

도3은 상기 핸들을(29) 완전히 상승시켜 난방을 하는 경우의 사용 상태를 나타낸다. 상기 핸들(29)을 완전히 상승시키면 걸림턱(16)에 의해 상기 개폐부재(17)가 상승하게 된다. 상기 개폐부재(17)의 단말부(19)와 오리피스(21) 사이에 침전된 불순물에 의한 고착이 발생하여도 상기 개폐부재(17)의 초기 상승작용에 의해 밸브가 소량 열린 상태가 된다.

난방을 위하여 보일러를 가동하게 되면 상기 밸브(11)에 난방수가 밸브 입수측(13)을 통해 유입된다. 이 때 난방수의 수압에 의하여 개폐부재(17)에 전달되는 힘을 F1이라고 하고 형상기억합금 스프링(31)의 저항력을 F2라 하면 F2＜F1의 조건하에서 밸브가 열리기 시작한다. 즉 난방수의 수압에 의해 밸브가 열리게 된다. 수압이 점차 증가하여 스프링의 저항력을 이겨내면 밸브가 완전히 열리게 된다. 즉, 오리피스(21)와 단말부(19)가 고착된 경우에 상기 핸들(29)을 유량 조절실(23) 상방향(덮개쪽)으로 이동하도록 상대회전시켜 조작하게 되면 상기 수납 홈(33)에 형성된 상기 걸림턱(16)이 상기 수납 홈(33)에 일단이 삽입된 개폐부재(17)에 형성된 걸림돌기(18)에 맞물려 강제적으로 상기 개폐부재(17)의 타단에 형성된 단말부(19)를 오리피스(21)에서 강제적으로 떼어낼 수 있게 된다. 난방 용수의 온도가 증가하여 형상기억합금의 상변태가 개시되는 온도에 도달하면 형상기억 합금이 신장하기 시작하고 따라서 밸브가 닫히기 시작한다. 상기 개폐부재(17)에 의해 밸브(11)내의 오리피스(21)가 닫히기 시작하여 스프링의 신장량이 최대가 되면 밸브(11)가 폐쇄된다. 난방수의 온도가 낮아지면 형상기억 합금 스프링이 다시 압축하게 되어 밸브가 열리고 난방수는 순환을 다시 시작한다. 즉 난방수의 온도에 따라 밸브의 개폐가 제어되는 것이다. 따라서 각 난방 구역들 중 난방 조건이 좋아서 먼저 난방수의 온도가 높아지는 구역의 밸브(11)는 형상기억 합금 스프의 상변태가 먼저 발생하여 밸브(11)가 닫히기 시작하여 난방수의 유량을 줄이게 되어 난방 조건이 나쁜 다른 난방 구역에 더 많은 난방수를 공급할 수 있게 되어 효율적인 난방이 가능하게 되고 따라서 에너지 절약의 효과가 있다.

본 고안의 밸브로서는 가정 및 산업용 밸브로 많이 사용되는 글로브 밸브를 이용하는 것이 바람직하다. 글로브 밸브는 입수측(13)과 출수측(15)의 중심이 동일선상에 있는 것으로서, 본 고안의 개폐부재(17) 및 형상기억 합금 스프링(31)의 설치가 용이하고 핸들(29) 및 개폐부재(17)만을 별도로 제작하고 나머지 부품(입수측 및 출수측 등이 형성되는 밸브 몸체 및 뚜껑등)은 별도의 개발이 필요하지 않게 된다. 또한 유량 조절실(23) 내부에서의 난방수의 유동을 단순화시키고 압력손실을 줄이기 위하여 상기 출수측(15) 중심과 상기 개폐부재(17)의 중심축 사이의 각도와, 상기 입수측(13) 중심과 상기 개폐부재(17) 중심축 사이의 각도가 서로다르게 하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 핸들에 설치된 수납 홈과 형상기억 합금 스프링의 채용에 의해 난방이 불필요할 경우 핸들의 조작만으로 밸브를 닫을 수 있다. 또한 난방을 할 경우 수압에 의하여 밸브를 열기 때문에 종래의 반력 스프링이 불필요하게 되고 따라서 간단한 구조로 밸브의 제어가 가능하게 된다. 또한 난방을 할 경우 핸들을 돌려서 형상기억 합금 스프링의 초기 압축량을 작게하면 수납 홈에서 개폐부재의 상대운동이 허용되기 때문에 간단한 구조로 밸브를 개폐할 수 있다. 또한 밸브의 개폐를 제어하는 부재가 핸들과 형상기억 합금 스프링과 개폐부재만으로 구성되어 있기 때문에 밸브의 구조가 간단하고 따라서, 난방수의 유동이 단순해져 밸브의 오동작을 줄이게 된다. 또한 난방수의 수압과 온도, 형상기억 합금 스프링에 의해 제어가 이루어져서 별도의 제어 장치가 없어도 정확한 설정 온도를 얻을 수 있는 밸브를 제공하여 보다 저렴한 밸브를 제공할 수 있다. 또한 밸브의 구조가 단순하여 제조가 용이한 장점이 있다.

또한 장시간 사용하지 않아 개폐부재의 단말부가 오리피스와 고착하여도 밸브를 개방할 수 있어서 재 가동시 별도의 정비가 필요 없게 되는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 난방수가 흘러들어 오는 입수측과; 상기 입수측 벽면에 천공된 오리피스를 개폐하여 난방수의 유동량을 조절하는 유량 조절실과; 상기 입수측으로부터 유입된 난방수가 흘러 나가는 출수측과; 회전구동에 의해 상기 유량 조절실의 내부에서 승강하게 되는 핸들과; 상기 핸들에 대하여 상대 운동하며 오리피스를 개폐하게 되는 개폐부재와; 상기 핸들과 개폐부재 사이에 설치되는 형상기억 합금 스프링과; 상기 핸들에 의해 형상기억 합금 스프링의 압축량을 조절할 수 있도록 상기 핸들에 수납 홈을 구비한 것을 특징으로 하는 난방용 유량 조절 밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 개폐부재의 일단에 걸림 돌기가 형성되며, 상기 핸들의 수납 홈의 입구측에 걸림턱이 형성됨을 특징으로 하는 난방용 유량 조절 밸브.
3. 제 1항에 또는 제 2항에있어서, 상기 입수측과 상기 출수측의 중심이 동일선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 난방용 유량 조절 밸브.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 개폐부재의 중심축과 입수측 사이의 각도와 개폐부재의 중심축과 출수측 사이의 각도가 서로 다르게 설치됨을 특징으로 하는 난방용 유량 조절 밸브.