KR20030039907A - 바이메탈을 이용한 유량 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체의 유량을 자동으로 조절하기 위한 유량 조절장치에 관한 것으로 유체를 제공받기 위한 입력부와 유체를 배출하기 위한 출력부 및, 입력부와 출력부 사이에 형성되는 유체흐름경로를 따라 흐르는 유량을 조절하기 위한 유량 조절수단을 포함하는 조절기 몸체를 갖는다. 그리고 일단이 고정되고 타단의 위치가 가열체의 온도에 따라 변화되는 바이메탈을 포함하여 온도변화에 따라 유량 조절수단을 동작시키는 온도반응 동작수단을 포함한다. 유량 조절장치는 가열체의 온도변화에 따라 반응하는 나선형 바이메탈에 의해 발생되는 회전력을 이용하여 별도의 동력원 없이 유체의 유량을 자동으로 조절함으로서 가열체의 온도를 일정 범위에서 가열되도록 할 수 있다.

Description

바이메탈을 이용한 유량 조절장치{FLOW REGULATOR USING BIMETAL}

본 발명은 유량 조절장치에 관한 것으로, 구체적으로는 바이메탈을 이용하여 온도변화에 따라 배출 유량의 증감을 자동 조절하기 위한 새로운 유량 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로, 기름이나 가스 등을 이용한 가열장치들은 가열 대상의 온도에 따라 유량을 조절하기 위한 유량 조절장치를 구비한다. 예를 들어, 대중 음식점이나 가정에서 사용하는 가스버너, 가스로스터와 같은 장치들은 화력을 조절하기 위해 가스 유량을 단계적으로 조절할 수 있는 수동식 유량 조절장치를 구비한다. 그러나 수동식 유량 조절장치는 사용자의 제어에 의존하므로 상황에 따라 여러가지 문제점이 발생될 수 있다.

불고기용 가스 로스터의 경우 고기가 타지 않는 범위내에서 불판의 온도가 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 그러나 수동식 조절장치를 이용하여 불판의 온도를 일정하게 유지하는 것은 매우 용이하지 않다. 대부분 불고기용 가스로스터를 이용하여 고기를 굽는 경우 고기가 타들어 가는 시점에서 불판의 온도를 낮추려 하기 때문에 이미 불판은 과열상태에 있게 된다.

불판의 온도를 일정하게 유지하기 위해서, 온도에 따른 고가의 유량 조절장치를 사용할 수 있겠으나, 이는 대중적인 가스버너가 가스로스터의 원가를 상승하는 것으로 대부분의 가스버너나 가스 로스터는 고가의 유량 조절장치를 채용하고있지 않다. 특히, 전자적인 유량 조절장치의 경우 별도의 동작 전원이 제공되어야 하므로 별도의 유지비용이 발생하게 되며, 동작 전원이 차단되는 경우 유량 조절장치가 동작할 수 없게 되는 단점을 갖고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 별도의 동작 전원이 없이도 가열체의 온도의 변화에 따라서 가스 유량을 자동적으로 조절할 수 있는 유량 조절장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유량 조절장치의 분해 사시도;

도 2는 도 1의 조절기 몸체의 단면도;

도 3은 도 1의 조절편의 평면도;

도 4는 도 1의 나선형 바이메탈의 구조를 보여주는 도면;

도 5는 온도변화에 따른 조절편의 위치 변화 및 그에 따른 유량의 변화를 보여주기 위한 그래프;

도 6 및 도 7은 조절편의 변형예를 보여주는 사시도 및 측면도;

도 8은 도 6의 조절편이 장착된 유량 조절장치의 조절기 몸체의 단면 구조를 보여주는 도면; 그리고

도 9는 온도변화에 따른 도 6의 조절편의 위치변화 및 그에 따른 유량의 변화를 보여주기 위한 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 조절기 몸체 11 : 상판

13 : 상부몸체 16 : 하부몸체

20 : 회전축 30 : 온도반응 동작부

32 : 바이메탈

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 유량 조절장치는 유체를 제공받기 위한 입력부와 유체를 배출하기 위한 출력부 및, 입력부와 출력부 사이에 형성되는 유체 흐름경로를 따라 흐르는 유량을 조절하기 위한 유량 조절수단을 포함하는 조절기 몸체; 및 일단이 고정되고 타단의 위치가 가열체의 온도에 따라 변화되는 바이메탈을 포함하여 온도변화에 따라 유량 조절수단을 동작시키는 온도반응 동작수단을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 바이메탈은 나선형 구조를 갖고 온도의 변화에 따라 회전력을 발생하며, 상기 온도반응 동작수단은 바이메탈의 일단이 고정 장착되는 장착부를 구비하여 가열체의 온도를 감지해내는 온도 감지봉 및, 온도 감지봉의 내부를 통해 일단이 바이메탈의 타단에 연결되고 타단이 유량 조절수단에 연결되는 회전축을 포함하고, 상기 유량 조절수단은 회전축과 연동하여 상기 조절기 몸체의 유체흐름 경로를 막거나 개방하는 조절편을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 조절기 몸체에 결합되고 온도 감지봉이 장착되어 지지되는 지지봉을 포함하고, 지지봉의 내부에 장착되어 온도 감지봉이 상하로 탄성을 갖도록 하여 가열체에 밀착하도록 하는 스프링을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 회전축은 바이메탈의 회전 반경을 제한하기 위한 스톱퍼 구조를 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 온도 감지봉은 회전 가능한 구조를 갖고, 상기 온도 감지봉의 회전에 의해 유량 조절범위를 설정한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 바이메탈을 이용한 동력 전달구조는 일단이 고정되고 타단이 회전축에 연결되는 나선형 바이메탈, 상기 바이메탈이 온도의 변화에 따라 팽창 또는 수축되면서 발생되는 회전력을 동력으로 전달한다.

본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해성되어져서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 부분적으로 과장되어 표현될 수도 있다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유량 조절장치는 가스버너, 가스로스터와 같은 가열장치에 장착되어 가열체의 온도에 따라 가스 공급원으로부터 입력되는 가스의 유량을 자동으로 조절하여 화력의 세기를 자동 조절한다. 그러므로 가열체가일정 범위의 온도 내에서 유지되도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유량 조절장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 조절기 몸체의 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 바이메탈의 평면도이고, 도 4는 도 1의 조절편의 구조를 보여주는 도면이다.

유량 조절장치는 크게 조절기 몸체(10)와 온도 반응 동작부(30)로 구성된다. 조절기 몸체(10)는 상판(11), 상부몸체(13), 하부몸체(16)로 구성되고, 이들은 각기 다수개의 나사들(18)에 의해 상호 결합된다. 상부 몸체(13)와 하부몸체(16) 사이에는 유체(예를 들어, 가스연료)의 누출을 방지하기 위한 오링(15)이 삽입 결합된다.

하부몸체(16)의 중심부에는 위로 개방된 수용부(17)가 마련되고, 유체를 제공받기 위한 입력부(22)가 하부몸체(16)의 외부로부터 내부 수용부(17)에 이르기까지 유체를 배출하기 위한 출력부(23)가 형성되어 있다. 이와 같이 조절기 몸체(10)는 입력부(22)를 통해 출력부(23)에 이르기까지 유체 흐름 경로가 마련된다.

유체 흐름 경로상에 마련되는 수용부(17)에는 유량을 조절하기 위한 조절편(21)이 수용된다. 조절편(21)은 반지름이 선형적으로 증가하는 평판형으로 구성되며, 중심은 상부몸체(13)의 중심부를 관통하는 회전축(20)에 고정된다. 회전축(20)은 오링(19)이 결합되어 유체의 누출을 방지한다. 상부몸체(13)의 중심부에는 위로 개방된 수용부(14)가 마련된다.

온도 반응 동작부(30)는 온도 감지봉(38)을 구비하며, 온도 감지봉(38)의 상단에는 바이메탈(32)이 장착되는 장착부(35)가 구비된다. 바이메탈(32)은 나선형으로 구성되며 일단은 장착부(35)에 고정되고, 타단은 회전축(34)에 연결된다. 장착부(35)에 탑재된 바이메탈(32)은 캡(31)에 의해 덮여 보호된다. 나선형 구조를 갖는 바이메탈(32)은 온도의 변화에 따라 팽창하거나 수축하면서 회전력을 발생하여 회전축(34)을 회전시킨다.

바이메탈(32)에 연결된 회전축(34)은 온도 감지봉(38)의 내부를 통해서 조절편(21)에 연결된 회전축(20)과 연결축(45)으로 상호 연결된다. 그러므로 바이메탈(32)의 회전력이 조절편(21)을 회전시키게 된다.

온도 감지봉(38)은 지지봉(41)에 결합되어 지지되며, 지지봉(41)의 하부는 상부몸체(13)의 수용공간(14)에 수용되며, 상판(11)의 홀(12)을 통해서 결합 고정된다. 지지봉(41)을 견고히 하기 위해 링(39)이 나사(40)에 의해 지지봉(41)에 결합된다. 지지봉(41)의 내부에는 스프링(44)이 장착되어 온도 감지봉(38)이 상하로 탄성을 갖도록 하여 가열체(미도시)에 밀착되도록 한다. 지지봉(41)의 일측은 세로로 가이드(42)가 형성되며, 가이드(42)를 통해 나사(43)가 온도 감지봉(38)에 결합된다. 그러므로 온도 감지봉(38)은 가이드(42)가 형성된 범위내에서 상하 이동을 하게 된다.

바이메탈(32)이 결합된 회전축(34)에는 바이메탈(32)의 돌기(33)가 구성되며 장착부(35)의 둘레에는 다수개의 홀(36)이 형성되고, 이 홀(36)중 어느 하나에 나사(37)를 결합시켜서 회전축(34)이 일정각도 이상으로 회전되는 것을 막는 스톱퍼 구조를 형성한다. 그리고 온도 감지봉(38)과 지지봉(41)은 연동하여 회전 가능한 구조를 가지며, 온도 감지봉(38)과 지지봉(41)을 회전시켜 유량 조절범위를 조절할수 있다.

도 5는 온도변화에 따른 조절편(21)의 위치변화 및 그에 따른 유량의 변화를 보여주기 위한 그래프이다. 도면에서 참조부호 'a'로 표시되는 실선은 조절편(21)의 반지름의 증가를 보여주는 것이고, 'b'로 표시되는 점선은 유량의 변화를 보여주는 것이다.

조절편(21)의 반지름이 최소(r min)일 때 온도를 templ라 하고, 최대(r max)일 때 온도를 temp2라 하면, 온도가 temp1에서 temp2로 증가함에 따라 조절편(21)이 회전하면서 입력부(22)를 기준으로 반지름(r)이 최소치(r min)에서 최대치(r max)까지 회전하면서 선형적으로 증가한다. 즉, 온도가 증가됨에 따라 조절편(21)이 회전하면서 하부몸체(16)의 입력부(22)를 서서히 막아 유량이 감소되게 한다. 역으로, 온도가 감소되면 조절편(21)은 역회전을 하게 되고, 이에 따라 유량이 증가하게 된다.

이와 같이, 온도의 변화에 따라 조절편(21)이 정회전 또는 역회전을 하면서 유량을 증가 또는 감소하여 화력의 세기를 강하게 또는 약하게 조절하게 된다. 그러므로 가열체(미도시)는 일정 범위의 온도 내에서 유지하게 된다.

도 6 및 도 7은 조절편의 변형예를 보여주는 사시도 및 측면도이고, 도 8은 도 6의 조절편이 장착된 유량 조절장치의 조절기 몸체의 단면 구조를 보여주는 도면이다.

도면을 참조하여, 변형예에 따른 조절편(41)은 길이(ℓ)가 최소치(ℓmin)에서 최대치(ℓmax)까지 회전하면서 선형적으로 증가하는 원통형 구조를 갖고 그 중심부는 회전축(20)에 연결된다. 조절편(41)의 상부에는 유체가 통과하도록 다수개의 홀(42)이 형성되며, 회전축(20)에 결합되는 오링(19)을 지지하기 위한 지지판(40)이 형성된다. 그리고 조절기 몸체(10)의 하부몸체(16)는 이러한 조절편(41)의 구조에 적합하도록 수용공간(17)이 형성된다.

도 9는 온도변화에 따른 도 6의 조절편(41)의 위치변화 및 그에 따른 배출 유량의 변화를 보여주기 위한 그래프이다. 도면에서 참조부호 'c'로 표시되는 실선은 조절편(41)의 길이 증가를 보여주는 것이고, 'd'로 표시되는 점선은 유량의 변화를 보여주는 것이다.

조절편(41)의 반지름이 최소(ℓmin)일 때 온도를 temp1라 하고, 최대(ℓmax)일 때 온도를 temp2라 하면, 온도가 temp1에서 temp2로 증가함에 따라 조절편(41)이 회전하면서 입력부(22)를 기준으로 길이(ℓ)가 최소치(ℓmin)에서 최대치(ℓmax)까지 회전하면서 선형적으로 증가한다. 즉, 온도가 증가됨에 따라 조절편(41)이 회전하면서 하부몸체(16)의 입력부(22)를 서서히 막아 유량이 감소되게 한다. 역으로, 온도가 감소되면 조절편(41)은 역회전을 하게 되고, 이에 따라 유량이 증가하게 된다.

이와 같이, 온도의 변화에 따라 조절편(41)이 정회전 또는 역회전을 하면서 유량을 증가 또는 감소하여 화력의 세기를 강하게 또는 약하게 조절하게 된다. 그러므로 가열체(미도시)는 일정범위의 온도 내에서 유지하게 된다.

본 발명의 유량 조절장치에 사용된 나선형 바이메탈은 무전원으로 동작하는 동력 전달 구조로서 온도에 따라 반응하는 다양한 동력 전달 구조에 적용할 수 있다. 즉, 일단이 고정되고 타단이 회전축에 연결되는 나선형 바이메탈과 상기 바이메탈이 온도의 변화에 따라 팽창 또는 수축되면서 발생되는 회전력을 회전축으로 전달하여 동력으로 전달하는 동력 전달 구조를 이용하며 무전원으로 동작하는 동력 전달 구조를 다양하게 응용할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이메탈을 이용한 유량 조절장치의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 유량 조절장치는 가열체의 온도변화에 따라 반응하는 나선형 바이메탈에 의해 발생되는 회전력을 이용하여 별도의 동력원 없이 유체의 유량을 자동으로 조절하므로서 가열체의 온도를 일정 범위에서 가열되도록 할 수 있다.

Claims (6)

1. 유체를 제공받기 위한 입력부와 유체를 배출하기 위한 출력부 및, 입력부와 출력부 사이에 형성되는 유체흐름 경로를 따라 흐르는 유량을 조절하기 위한 유량 조절수단을 포함하는 조절기 몸체; 및

   일단이 고정되고 타단의 위치가 가열체의 온도에 따라 변화되는 바이메탈을 포함하여 온도 변화에 따라 유량 조절수단을 동작시키는 온도 반응 동작수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 조절장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 바이메탈은 나선형 구조를 갖고 온도의 변화에 따라 회전력을 발생하며, 상기 온도 반응 동작수단은 바이메탈의 일단이 고정 장착되는 장착부를 구비하여 가열체의 온도를 감지해내는 온도 감지봉 및, 온도 감지봉의 내부를 통해 일단이 바이메탈의 타단에 연결되고 타단이 유량 조절수단에 연결되는 회전축을 포함하고, 상기 유량 조절수단은 회전축과 연동하여 상기 조절기 몸체의 유체 흐름경로를 막거나 개방하는 조절편을 포함하는 유량 조절장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 조절기 몸체에 결합되고 온도 감지봉이 장착되어 지지되는 지지봉을 포함하고, 지지봉의 내부에 장착되어 온도 감지봉이 상하로 탄성을 갖도록 하여 가열체에 밀착하도록 하는 스프링을 포함하는 유량 조절장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 회전축은 바이메탈의 회전 반경을 제한하기 위한 스톱퍼 구조를 갖는 유량 조절장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 온도 감지봉은 회전 가능한 구조를 갖고, 상기 온도 감지봉의 회전에 의해 유량 조절범위를 설정하는 유량 조절 장치.
6. 일단이 고정되고 타단이 회전축에 연결되는 나선형 바이메탈, 상기 바이메탈이 온도의 변화에 따라 팽창 또는 수축되면서 발생되는 회전력을 동력으로 전달하는 동력 전달구조.