KR200311614Y1

KR200311614Y1 - 수온감지식 자동 온도조절밸브

Info

Publication number: KR200311614Y1
Application number: KR20-2003-0003303U
Authority: KR
Inventors: 이오규
Original assignee: 주식회사지엔디
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2003-05-01

Abstract

본 고안은 난방배관내를 흐르는 난방수의 온도를 감지하여 유로의 개폐정도를 자동으로 조절하므로써 실내의 온도를 균일하게 유지함은 물론 난방수가 설정된 최고온도에 도달하면 자동으로 보일러의 가동을 중단하도록 지시하여 불필요한 보일러의 가동을 없애주어 난방 연료비를 절감할 수 있도록 한 수온감지식 자동 온도조절밸브에 관한 것이다.

이러한 본 고안은 밸브몸체 상측에 나사결합되고 디스크작동부재의 상,하 이송을 안내하는 상부하우징과, 상기 상부하우징의 가이드홈에 안내부가 끼워져 선택적으로 상,하 이송하면서 디스크를 개폐 작동시키는 디스크작동부재와, 상기 디스크작동부재의 스프링홀더 외측에 삽입 설치되고 수온에 따라 선택적으로 유로의 개폐정도를 조절하는 디스크와, 상기 상부하우징 내부에 나사결합되어 디스크작동부재 및 디스크를 상,하 이송시켜 유로의 간극을 조절하는 유로간극 조절체와, 상기 디스크작동부재의 통공을 관통하여 입설되는 밸브봉에 설치된 지지판과 디스크작동부재 사이에 탄설되고 수온에 따라 자체변형 하면서 유로의 개폐정도를 자동으로 조절해주는 온도감지 작동소자와, 수온저하시 디스크작동부재를 원위치로 복원시키는 리턴스프링과, 상기 밸브몸체와 디스크작동부재 사이에 설치되어 난방수가 누수됨을 차단하는 수밀방지부재를 구비시키므로써 이루어지는 것이다.

Description

수온감지식 자동 온도조절밸브{Water temperature type auto thermostatic control valve}

일반적으로 온도조절밸브는 기온감지식 밸브와 수온감지식 밸브로 양분되는 것으로, 전자의 기온감지식 온도조절밸브는 난방수 순환계통의 말미에 설치되고 온도조절기는 실내의 바닥에서 1.2~1.5m 정도 떨어진 벽에 설치되며 이들은 전기적 또는 기계적으로 연결되는 한편 온도조절기의 온도감지센서가 기온을 감지하여 발하는 신호로써 온수순환계통의 온수량을 조절하게 된다.

상기 기온감지식 온도조절밸브는 실내기온을 적절하게 유지하기에 좋고 조작상 편리한 면은 있으나, 감지되는 온도폭이 체감온도에 따르지 못하고 온돌구조에서 온수 순환량 변화 후 실내온도 변화까지의 반응시간이 매우 늦으므로 동일 실내에서도 실내기온 진폭이 큰 단점이 있는 것이었다.

또한 후자의 수온감지식 온도조절밸브는 수온감지센서와 구동기구가 내장되어 그 내부를 통과하는 난방수의 온도에 따라 밸브의 개방면적이 조절되는 방식으로, 난방수의 온도를 직접 감지하는 형상기억합금 스프링에 의한 탄성력(자력)을 이용한 비례제어를 하고 압력순화 구조의 디스크장치로 인해 방바닥 온도가 일정하고 온수 순환압력에 적절히 대응하며, 각 방의 합류된 환수온도를 감지하여 조절되므로 각 방이 평균적인 온도를 유지하여 온돌문화를 가지는 한국주택에 적합한 장점이 있는 것이었다.

그러나 종래의 수온감지식 온도조절밸브는 밸브 작동시 잦은 누수현상이 발생되고 형상기억합금 및 리턴스프링이 녹물이나 이물질에 노출되어 있어 스프링 사이에 이물질이 끼면 형상기억합금과 리턴스프링의 함수관계가 맞지 않아 온도가 정확하지 못한 것이었다.

또한 난방배관내를 흐르는 난방수의 수압이 디스크에 직접 작용되어 디스크의 하강시 하강작동에 대응하는 방향으로 보통 5kgf/㎠ 이상의 높은 수압이 걸려 디스크의 하강력, 즉 형상기억합금의 변태력은 상기 수압에 비례될 정도로 강하지 못해 디스크가 원활하게 하강할 수 없어 밸브의 개폐작동이 사실상 원활하게 이루어지지 못하며, 온도를 설정하기 위해 온도조절구를 수동으로 회전시에도 높은 수압에 비례하는 인력이 요구되는데 인력으로 5kgf/㎠ 이상의 높은 수압을 이길 수 없는 것이므로 온도조절 또한 원활하게 이루어지지 못하는 것이었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 온도감지 작동소자 및 리턴스프링이 난방수의 수압에 전혀 영향을 받지 않고 이물질이 끼이는 것을 방지하도록 내장형으로 설치하여 난방수의 수온에 따라 유로의 개폐정도를 신속하고 정확하게 제어하므로써 실내온도를 균일하게 유지함은 물론 난방비용을 획기적으로 절감할 수 있게 함을 고안의 주된 목적으로 하는 것이다.

소기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 밸브몸체의 상측에 결합된 상부하우징의 내부공간과 유로가 분리되도록 디스크가 결합된 디스크작동부재를 밸브몸체에 수직으로 설치하고 상기 디스크작동부재 상, 하부에 온도감지 작동소자 및 리턴스프링이 내장되도록 탄설하며 상기 디스크작동부재와 밸브몸체 사이에 수밀방지부재를 설치하여 디스크의 완전 밀폐시 난방수가 누수됨을 방지하는 기술을 강구한다.

도 1은 본 고안이 적용된 온도조절밸브의 내부구조를 나타낸 종단면도

도 2는 본 고안 온도감지 작동소자에 의해 디스크가 유로를 차단하는 상태도

도 3은 본 고안 디스크가 유로를 차단시킨 상태도

도 4는 본 고안 온도조절구의 작동상태도

도 5는 본 고안 밸브몸체의 종단면도

도 6은 본 고안 유로간극 조절체와 상부하우징의 결합상태 종단면도

도 7은 본 고안 디스크작동부재에 디스크가 결합되는 상태도

도 8은 본 고안 수밀방지부재의 사시도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 밸브몸체 14: 유로 15: 하부하우징

20: 상부하우징 30: 디스크작동부재 31: 안내부

32: 스프링홀더 35,41: 내향턱 40: 디스크

50: 유로간극 조절체 53: 온도조절구 60: 밸브봉

70: 온도감지 작동소자 80: 리턴스프링 90: 수밀방지부재

이하, 본 고안의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예의 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 구성은 개략적으로 밸브몸체(10) 상측에 나사결합되고 하부에 디스크작동부재(30)의 상,하 이송을 안내하는 가이드홈(21)이 형성된 상부하우징(20)과, 상기 가이드홈(21)에 안내부(31)가 끼워져 수온에 따라 선택적으로 상,하 이송하면서 디스크(40)를 개폐 작동시키는 디스크작동부재(30)와, 상기 디스크작동부재(30)의 스프링홀더(32) 외측에 삽입 설치되고 수온에 따라 선택적으로 유로(14)의 개폐정도를 조절하는 디스크(40)와, 상기 상부하우징(20) 내부에 나사결합되어 디스크작동부재(30) 및 디스크(40)를 상,하 이송시켜 유로(14)의 간극을 조절하는 유로간극 조절체(50)와, 상기 디스크작동부재(30)의 통공(34)을 관통하여 입설되는 밸브봉(60)과, 상기 밸브봉(60)에 설치된 지지판(61)과 디스크작동부재(30) 사이에 탄설되고 수온에 따라 자체변형 하면서 디스크작동부재(30)를 유로(14) 방향으로 밀어주어 유로(14)의 개폐정도를 자동으로 조절해주는 온도감지 작동소자(70)와, 수온저하시 디스크작동부재(30)를 원위치로 복원시키는 리턴스프링(80)과, 상기 밸브몸체(10)와 디스크작동부재(30) 사이에 설치되어 난방수가 누수됨을 차단하는 수밀방지부재(90)로 이루어짐을 알 수 있다.

상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 고안을 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

밸브몸체(10)는 양측에 난방수가 입출되는 유입구(11) 및 유출구(12)가 설치되고 내부 중앙에는 유입구(11)를 통해 유입된 난방수의 수압이 저하되도록 계단식 격벽(13)이 설치되며 상기 격벽(13)의 중앙에는 수직상으로 유로(14)가 형성되어 난방수가 격벽(13)에 부딪히면서 1차적으로 수압이 저하된 상태에서 수직상의 유로(14)를 통해 난방수의 흐름이 수직으로 바뀌면서 2차적으로 수압이 저하된 채 유출구(12)를 통해 배출된다.

여기에서 본 고안의 유출구(12)는 내,외주연에 나사부(12a)가 동시에 설치되어 작업여건에 따라 선택적으로 밸브소켓 및 엑셀파이프 등을 유출구(12)의 내,외측에 연결하여 사용할 수 있게 된다.

상기 밸브몸체(10) 상측에 나사결합되는 상부하우징(20)은 내측에 온도감지 작동소자(70)가 유로(14)와 분리되게 설치될 수 있도록 중앙에 내부공간이 마련되고 하부에는 디스크작동부재(30)의 상,하 이송을 안내하는 가이드홈(21)이 형성된다.

디스크작동부재(30)는 상측에 형성된 안내부(31)가 상부하우징(20)의 가이드홈(21)에 끼워지고 안내부(31)의 하측에는 안내부(31) 보다 작은 직경을 갖는 스프링홀더(32)가 일체로 형성되며 상기 스프링홀더(32)는 유로(14) 및 밸브몸체(10)를관통하여 수온에 따라 선택적으로 상,하 이송가능하게 입설된다.

유로(14)의 개폐정도를 조절하는 디스크(40)는 상기 안내부(31)의 저면에 밀착되게 스프링홀더(32)의 외측에 삽입되고 하부에 형성된 내향턱(41)은 스프링홀더(32)의 외주연에 형성된 걸림돌기(33)에 걸려 고정상태를 유지하며 디스크작동부재(30)에 의해 상,하로 이송하면서 유로(14)의 개폐정도를 조절하게 된다.

이러한 디스크(40)는 수축이나 팽창 등으로 인한 재질변형이 발생되는 일이 없도록 연질의 우레탄 재질로 이루어져 유로(14)를 완벽하게 차단하여 누수가 발생되지 않게 된다.

유로(14)의 간극을 조절하는 유로간극 조절체(50)는 하부 외주연에 나사부(52)가 형성되고 이 나사부(52)는 상부하우징(20) 내부에 형성된 나사부(22)와 결합되며 상부 외주연에는 오링(51)이 설치되어 난방수가 외부로 누수됨이 없는 한편 상단에는 온도조절구(53)가 너트(54)에 의해 일체로 결합된다. 따라서 상기 온도조절구(53)를 회전시키면 유로간극 조절체(50)는 디스크작동부재(30) 및 디스크(40)를 상,하로 이송시키면서 유로(14)의 간극을 조절하게 된다.

상기 디스크작동부재(30)의 통공(34)을 관통하여 입설되는 밸브봉(60)은 상단이 유로간극 조절체(50)의 중앙부 내측에 형성된 삽지공(56)에 끼워진 채 하측은 밸브몸체(10)의 하부에 나사결합된 하부하우징(15)에 내장된다. 여기에서 밸브봉(60)의 하측에는 지지판(61)이 끼워지고 순차적으로 너트(62)가 나사결합되며 너트(62)와 하부하우징(15) 사이에는 지지스프링(63)이 탄설되므로써 밸브봉(60)이 하부로 쳐짐없이 안정되게 지지될 수 있게 된다.

또한 상기 밸브봉(60)은 상측이 삽지공(56)에 끼워져 좌,우로 유동이 방지되는 동시에 하측의 지지판(61)이 하부하우징(15)의 내주연에 거의 밀착된 상태로 지지되므로써 좌,우로 흔들림이 발생하지 않게 된다. 따라서 순환펌프 작동에 의한 흡입과정에서 난방수가 유출구(12)로 유동될 때 강한 흡입력에도 불구하고 밸브봉(60)이 흔들림 없이 안정상태를 유지하여 디스크(40)가 개방될 때 순간적 마찰소음이 발생될 우려가 없으며, 이와 동시에 디스크작동부재(30)의 안내부(31)는 상부하우징(20)의 가이드홈(21)에 끼워진 상태이므로 밸브봉(60)은 좌,우로의 유동이 전혀 발생되지 않게 된다.

한편 수온에 따라 자체변형 하면서 디스크작동부재(30)를 유로(14) 방향으로 밀어주는 온도감지 작동소자(70)는 형상기억합금(SMA)을 소재로 하고 밸브봉(60)의 상측 외주연에 설치된 지지판(61)과 디스크작동부재(30) 사이에 탄설되는 것으로, 유로(14)의 개폐정도를 자동으로 신속하고 정확하게 제어하므로써 실내온도를 균일하게 유지하는 한편 설정된 최저온도에 도달하면 보일러를 가동시키는 동시에 설정 최고온도에 도달하면 보일러의 가동을 중단시키도록 지시하는 역할을 수행한다.

수온 상승에 따라 하부로 이송되어진 디스크작동부재(30)를 원위치로 복원시키는 리턴스프링(80)은 스프링홀더(32)의 내측에 형성된 내향턱(35)과 밸브봉(60)에 설치된 지지판(61) 사이에 탄설되어 수온저하시 자동으로 디스크작동부재(30)를 상측으로 밀어주어 원위치로 복원시키게 된다.

상기 밸브몸체(10)와 디스크작동부재(30) 사이의 틈새를 막아주어 난방수의 누수를 차단하는 수밀방지부재(90)는 연성의 재질도 이루어지고 도 8과 같이 하부외향으로 가면서 점진적으로 직경이 커지는 상협하광의 형태로 구성되며 상,하단에는 끼움환테(91)가 일체로 형성된다. 상기 끼움환테(91)는 밸브몸체(10)와 스프링홀더(32)에 형성된 각각의 끼움홈(16)(36)에 끼워지게 설치되므로써 난방수가 밸브몸체(10)와 디스크작동부재(30) 사이의 틈새를 통해 누수되는 것을 효과적으로 방지하게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 고안에 의한 자동온도 조절상태에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선적으로 난방수의 온도를 약 30 ~ 50℃로 설정한 일실시예의 경우, 난방수가 도 1 내지 도 2와 같이 유입구(11)를 통해 유입된 후 유로(14)를 거쳐 유출구(12)로 배출됨에 있어 난방수의 온도가 상승함에 따라 온도감지 작동소자(70)는 자체적으로 늘어나면서 디스크작동부재(30)를 하방으로 밀어주어 디스크(40)는 유로(14)의 개방면적을 점차적으로 줄여주는 한편 난방수의 온도가 더욱 상승하여 최고 설정온도인 50℃에 도달하면 디스크(40)는 유로(14)를 완전 밀폐시켜 더 이상의 난방수 공급은 이루어지지 않음은 물론 이때 보일러의 가동 또한 중단되므로써 불필요한 보일러 가동에 따른 연료비용을 절감할 수 있게 된다.

보일러의 가동 중단으로 인해 최고 설정온도에 도달했던 난방수의 온도가 저하되면 온도감지 작동소자(70)는 자연적으로 수축됨과 동시에 보일러를 재차 가동함은 물론 이때 리턴스프링(80)은 디스크작동부재(30)를 상측으로 밀어주어 유로(14)를 개방시켜 난방수의 공급이 재개된다.

즉 온도감지 작동소자(70)는 난방수의 수온을 감지하여 선택적으로 디스크작동부재(30)를 상,하로 이송시켜 가면서 유로(14)를 통과하는 난방수의 양을 조절하므로써 항상 균일한 실내온도를 유지하게 된다.

이러한 본 고안의 온도감지 작동소자(70)는 상부하우징(20)의 내부공간에 설치됨은 물론 리턴스프링(80)은 디스크작동부재(30)의 내측에 설치됨에 따라 각각 유로(14)와 분리된 상태를 유지하여 전혀 수압에 영향을 받지 않고 이물질이 끼일 우려가 없어 원활하게 작동될 수 있으며 보다 정확한 온도제어가 이루어질 수 있게 된다.

한편 실내온도를 약 30 ~ 40℃로 설정할 경우 온도조절구(53)를 도 4와 같이 회전시키면 유로간극 조절체(50)가 하부로 이송하면서 밸브봉(60)을 하부로 밀어주게 되고 밸브봉(60)은 온도감지 작동소자(70)를 매개로 디스크작동부재(30)와 연결된 상태이므로 동시에 디스크작동부재(30)를 하부로 이송시켜 유로(14)의 간극이 좁혀지면서 유로(14)의 개방면적이 줄어들게 된다.

따라서 난방수의 온도가 최고 설정온도인 40℃에만 도달하더라도 디스크(40)는 유로(14)를 완전하게 밀폐시켜 난방수의 공급을 자동으로 차단하게 된다.

본 고안은 온도감지 작동소자 및 리턴스프링이 유로와 분리되게 내장형으로설치되므로써 난방수의 수압에 전혀 영향을 받지 않고 이물질이 끼이는 일이 없어 난방수의 수온에 따라 유로의 개폐정도를 보다 신속하고 정확하게 제어하므로써 실내온도를 균일하게 유지할 수 있음은 물론 보일러의 불필요한 가동을 없애주어 난방비용을 획기적으로 절감할 수 있게 된다.

또한 디스크의 개방시 순환펌프에 의한 강한 흡입력이 디스크작동부재 및 밸브봉에 가해지더라도 디스크작동부재 및 밸브봉이 좌,우로 유동되지 않아 이로 인한 소음발생을 억제할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

양측에 난방수가 입출되는 유입구(11) 및 유출구(12)가 설치되고 내부 중앙에 계단식 격벽(13)이 설치되며 격벽(13) 중앙에 난방수의 흐름을 수직으로 바꾸어 주어 수압을 저하시키는 유로(14)가 형성된 밸브몸체(10)와;

상기 밸브몸체(10) 상측에 나사결합되고 중앙에 내부공간이 마련되며 하부에 디스크작동부재(30)의 상,하 이송을 안내하는 가이드홈(21)이 형성된 상부하우징(20)과;

상기 가이드홈(21)에 상측의 안내부(31)가 끼워지고 안내부(31) 하측에 형성된 스프링홀더(32)가 유로(14) 및 밸브몸체(10)를 관통하여 수온에 따라 선택적으로 상,하 이송가능하게 입설된 디스크작동부재(30)와;

상기 스프링홀더(32) 외측에 삽입되고 하부의 내향턱(41)이 스프링홀더(32)의 걸림돌기(33)에 고정되며 수온에 따라 선택적으로 유로(14)의 개폐정도를 조절하는 디스크(40)와;

상기 상부하우징(20) 내부에 나사결합되고 상단에 결합된 온도조절구(53)의 조작에 따라 디스크작동부재(30) 및 디스크(40)를 상,하 이송시켜 유로(14)의 간극을 조절하는 유로간극 조절체(50)와;

상기 디스크작동부재(30)의 통공(34)을 관통하여 입설되고 상단이 유로간극 조절체(50)의 삽지공(56)에 밀착된 채 밸브몸체(10) 하측의 하부하우징(15)에 내장된 지지스프링(63)에 탄지되는 밸브봉(60)과;

상기 밸브봉(60)에 설치된 지지판(61)과 디스크작동부재(30) 사이에 탄설되고 설정된 범위내에서 수온에 따라 자체변형 하면서 디스크작동부재(30)를 유로(14) 방향으로 밀어주어 유로(14)의 개폐정도를 자동으로 조절해주는 온도감지 작동소자(70)와;

상기 스프링홀더(32)의 내향턱(35)과 밸브봉(60)에 설치된 지지판(61) 사이에 탄설되고 수온저하시 디스크작동부재(30)를 원위치로 복원시키는 리턴스프링(80)과;

상기 밸브몸체(10)와 디스크작동부재(30) 사이의 틈새를 막아주게 설치되어 난방수가 누수됨을 차단하는 수밀방지부재(90)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수온감지식 자동 온도조절밸브.
청구항 1에 있어서,

온도감지 작동소자(70)는 형상기억합금(SMA)을 소재로 하고 수온을 감지하여 설정온도 범위내에서 유로(14)의 개폐정도를 자동 조절하여 실내의 온도를 균일하게 유지하는 한편, 설정 최저온도에 도달하면 보일러를 가동시키는 동시에 설정 최고온도에 도달하면 보일러의 가동을 중단시키도록 지시하는 것을 특징으로 하는 수온감지식 자동 온도조절밸브.
청구항 1에 있어서,

디스크(40)는 연질의 우레탄 재질로 이루어져 수축 또는 팽창으로 인한 재질변형이 발생되는 일이 없어 누수가 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 수온감지식 자동 온도조절밸브.
청구항 1에 있어서,

밸브봉(60)은 상측이 삽지공(56)에 끼워져 좌,우로 유동이 방지되는 동시에 하측의 지지판(61)이 하부하우징(15)의 내주연에 거의 밀착된 상태로 지지되므로써 디스크(40)의 개방시 순환펌프에 의한 강한 흡입력이 밸브봉(60)에 가해지더라도 좌,우로 유동이 방지되어 마찰소음이 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 수온감지식 자동 온도조절밸브.
청구항 1에 있어서,

수밀방지부재(90)는 연성의 재질로 이루어지고 하부 외향으로 가면서 점진적으로 직경이 커지는 상협하광의 형태로 구성되며 상,하단에 일체로 형성된 끼움환테(91)가 밸브몸체(10)와 스프링홀더(32)에 형성된 끼움홈(16)(36)에 각각 끼워지게 설치되어 밸브몸체(10)와 디스크작동부재(30) 사이의 틈새를 막아주는 것을 특징으로 하는 수온감지식 자동 온도조절밸브.