KR200314121Y1 - 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동온도조절밸브에 관한 것으로서, 특히 유관내로 흐르는 유체의 온도에 따라 자동으로 제어되는 밸브를 제공함에 있어 구조가 간단하고 수온 조절의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 자동온도조절밸브를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

위와같은 목적을 달성하기 위한 구성으로, 유체 저장고에 설치되어 온도에 따라 유체 공급을 단속하는 통상의 온도조절밸브에 있어서, 양측에 인입구와 배출구를 갖고 소정의 밸브실이 형성된 밸브 몸체를 구성하고, 밸브실에 설치되어 밸브 몸체 외측으로 밸브개폐장치를 관통 설치하고 밸브개폐장치의 외주 하단부에 설치되고 밸브몸체 외측으로 설치된 형상기억코일스프링을 구성하고, 형상기억코일스프링을 지지하도록 밸브개폐장치 하단에 스프링지지부재를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서, 전술한 바와같은 구성으로 이루어진 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브는 유체 저장고의 유체 온도에 따라 밸브를 자동으로 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 밸브 구조를 간단하게 하면서도 유체의 온도 조절을 원할하게 할 수 있는 보다 증진된 효과를 얻을 수 있다.

Description

형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브{Auto Thermo Valve having Shape Memory Coil Spring}

본 고안은 자동온도조절밸브에 관한 것으로서, 특히 형상기억코일스프링을 사용한 자동온도조절밸브에 관한 것이다.

일반적으로 형상기억합금(Shape Memory Alloy)이란 힘을 가해서 변형을 시켜도 본래의 형상을 기억하고 있어 조금만 가열해도 곧, 본래의 형상으로 복원하는 합금을 말한다.

위와같은 특성을 갖는 형상기억합금은 니켈-티탄 합금과 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금, 인듐-탈륨 합금 등으로 제작되며, 의료기기, 방화문비와 화재경보기 등의 온도 디바이스, 우주개발기기, 전자기기등에 다양하게 이용되고 있으며, 특히 온도조절이 필요한 난방용 온수 설비 등에 많이 응용되고 있다. 이처럼, 난방용 온수 설비 등에 사용되는 형상기억합금의 용도는 대부분 온도조절밸브에 적용되고 있다.

위와같은 형상기억합금을 이용한 온도조절밸브로서 대한민국 공개특허 제 2002-0020168 호(발명의 명칭 : 자동온도 조절밸브)가 제안된 바 있다. 상기의 공개특허에서 제안된 구조를 도 1 을 참조로 살펴보면 다음과 같다.

일측부에 유체배출구(1a)가 연통되어 있는 밸브실(3)이 형성되며, 상기 밸브실(3)의 타측에는 그와 연동하도록 길이방향으로 관통된 유체유입통로(1b)가 형성된 밸브몸체(1)와; 상기 밸브몸체(1)의 밸브실(3)에 내장되며, 유체의 온도가 설정된 값을 기준으로 승강함에 따라 수축 및 팽창하도록 형상기억합금으로 제조된 코일스프링(4)과; 상기 코일스프링(4)에 그 일측이 끼워지며, 코일스프링(4)의 수축 및 팽창동작에 따라 밸브몸체(1)의 밸브실(3)내에서 좌우 이동하면서 유체의 통로를 개폐하는 니들(5)과; 그 일단이 상기 밸브실(3)의 내측면에 위치되며 타단이 상기 니들(5)의 타측에 끼워져 상기 밸브실(3)의 개방측으로 상기 니들(5)에 미는 힘을 제공하는 바이어스 스프링(6)과; 상기 밸브몸체(1)의 유체통로(1b)에 설치되어 소정 각도방향으로 회전함에 따라 상기 유체통로(1b)를 개방 및 차단하는 볼(7)과; 일측이 상기 볼(7)에 연결되며, 타측이 상기 밸브몸체(1)의 외부로 노출된 볼 스템(8)과; 상기 볼 스템(8)에 결합되어 상기 볼(7)에 회동력을 제공하는 수동레버 (9); 및 상기 볼(7)의 외주면에 구비되어 기밀을 유지하기 위한 패킹(10)으로 구성되어 있다.

그런데, 상기의 자동온도조절밸브는 보일러 등의 열원에 설치되어 있는 1차측 유체저장고와 최종적으로 유체가 저장되는 2차측 저장고 사이에 연결되는 유도관에 설치되어 있어서 항상 대기에 노출되어 있게된다. 이렇게되면 유도관 주위의 불안정한 대류에 의해 부정확한 유체의 온도를 측정하게 된다.

따라서, 종래에 제안된 자동온도조절밸브들이 대부분 위와같은 구성으로 이루어져 있어, 최종적으로 사용되는 유체의 온도를 정확히 감지할 수 없게되어 자동온도조절밸브로서의 기능을 상실하게 된다.

본 고안은 전술한 바와같은 다양한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유체 저장고에 저장되는 유체의 온도에 따라 자동으로 제어되는 밸브를 제공함에 있어 구조가 간단하고 수온 조절의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

뿐만아니라, 간단한 조정 작업만으로 설정온도를 자유롭게 조절할 수 있는데 또다른 목적이 있다.

도 1 은 종래의 자동온도 조절밸브를 나타낸 단면도,

도 2 는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브를 나타낸 분해시시도,

도 3 은 도 2 의 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브가 개방된 상태를 나타낸 작동 상태도,

도 4 는 도 2 의 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브가 폐쇄된 상태를 나타낸 작동 상태도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

101; 밸브 몸체 110; 인입구

120; 배출구 130; 밸브실

140; 밸브개폐장치 150; 형상기억코일스프링

160; 스프링지지부재

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절스프링의 구성은 유체 저장고에 설치되어 유체 온도에 따라 유체 공급을 단속하는 통상의 온도조절밸브에 있어서, 양측에 인입구와 배출구를 갖고 소정의 밸브실이 형성된 밸브 몸체를 구성하고, 밸브실에 설치되어 밸브 몸체 외측으로 밸브개폐장치를 관통 설치하고 밸브개폐장치의 하단부 외주로 위치되면서 밸브몸체 외측으로 형상기억코일스프링을 설치하고, 형상기억코일스프링을 지지하도록 밸브개폐장치 하단에 스프링지지부재를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 형상기억코일스프링을 설정온도에 따라 조절할 수 있도록 상기 밸브개폐장치의 하단에 설치된 스프링 지지부재가 나사 결합되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 고안에 따른 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2 는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브를 나타낸 분해시시도이고, 도 3 은 도 2 의 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브가 개방된 상태를 나타낸 작동 상태도이고, 도 4 는 도 2 의 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브가 폐쇄된 상태를 나타낸 작동 상태도이다.

즉, 도 2 내지 도 4 에 도시한 바와 같이 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브(100)는 형상기억코일스프링(150)이 유체 저장고(200)의 유체에 접촉되도록 설치된다. 그 구조를 살펴보면, 인입구(110)와 배출구(120)를 갖고 소정의 밸브실 (130)이 형성된 밸브 몸체(101)를 형성하고, 밸브실(130)에서 설치되어 밸브 몸체(101) 외측으로 관통되도록 밸브개폐장치(140)를 설치한다. 이 때, 밸브개폐장치(140)의 하단부 외주로 설치되면서 밸브몸체(101) 외측으로 형상기억코일스프링 (150)을 설치한다. 이렇게 설치된 형상기억코일스프링(150)을 지지하도록 밸브개폐장치(140) 하단에 스프링지지부재(160)를 설치 구성한다.

여기서의 유체저장고(200)의 형태는 상측이 개방된 욕탕 형태로 구성하였으나 탱크식의 밀폐형태로도 구성할 수 있다.

한편, 밸브개폐장치(140)가 설치됨에 있어 밸브실(130)을 구획 형성하고 밸브 디스크(142)가 안착되는 밸브시트(141)를 형성한다. 이렇게 형성된 밸브실 (130)의 상측으로 밸브개폐장치(140)가 삽입되어 밸브개폐장치(140)의 상측에 형성된 밸브 디스크(142)는 밸브 시트(141)에 안착할 수 있도록 장착되며 밸브축(143)이 밸브 몸체(101) 하단에 관통 형성된 지지공(170)을 통과하여 밸브 몸체(101) 외측으로 돌출되도록 설치한다. 한편, 지지공(170) 내주연으로 밀봉을 위한 실링부재 (181)가 장착될 수 있도록 실링부재 장착홈(180)을 형성하는 것이 매우 바람직하다.

이렇게 밸브몸체(101) 외측으로 설치 형성된 밸브축(143)의 외주부 하단에형상기억코일스프링(150)이 삽입 설치되고, 이같은 상태에서 형상기억코일스프링 (150)을 지지하기 위해 스프링지지부재(160)가 설치되며, 그 외측으로 스프링 가이드부(151)가 설치된다. 이 때, 밸브축(143) 하단에 수나사부(144)가 형성되고, 스프링 지지부재(160) 내측으로 암나사부(161)를 형성하여 상호 조절 가능하도록 형성한다. 한편, 밸브 몸체(101)의 인입구(110)와 배출구(120)에는 패킹(104)을 개재시켜 인입관(102) 및 배출관(103)을 연결할 수 있다.

이상과 같이 구성된 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브(100)의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 3 에 도시한 바와같이 소정의 설정 온도 범위로 제작된 형상기억코일스프링(150)을 밸브축(143) 하단에 삽입 설치하고, 특정한 온도로 설정할 수 있도록 스프링 지지수단(160)을 조절하게되면, 밸브실(130) 내에 위치하고 있는 밸브 디스크 (142)와 밸브 시트(141) 사이에는 일정한 거리로 이격되어 유체가 통과할 수 있게된다. 이 때 가열된 유체가 밸브 몸체(100)를 거쳐 유체 저장고(200)에 유입 저장되고, 유체가 형상기억코일스프링(150)에 접촉하게 되면서 유체의 온도가 형상기억스프링(150)의 변태점(Transformation point) 이상이 되게 되면 도 4 에서와 같이 형상기억코일스프링(150)은 팽창을 하게 되어 결국에는 밸브디스크(142)가 밸브시트(141)에 밀착되어 유체의 흐름을 차단하게 된다. 다시 유체의 온도를 하강시키게 되면 형상기억코일스프링(150)은 변태점 이하까지 수축하게 되어 원래 설정된 상태로 되돌아가 다시 유체가 흘러갈 수 있도록 개방되게 된다. 그리고, 형상기억코일스프링(150)을 교환하려면 스프링지지수단(160)만을 분해하여 간단하게 교환할 수있으며, 나사부가 형성된 스프링 지지수단(160)을 이용하여 설정된 온도범위에서 미세한 조절도 가능하게 된다.

도면을 첨부하여 도시하지는 않았지만, 다른 실시 형태로서 밸브 상측에 통상의 핸들잠금장치(미도시됨)를 추가로 설치할 수 있도록 구성함으로서, 자동온도조절밸브(100)의 밸브개폐장치(140)의 작동이 불필요할 때, 핸들잠금장치(미도시됨)를 잠금으로서 자동온도조절밸브(100)의 작동을 정지시킬 수 있다.

한편, 한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 고안의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 고안의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 고안의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

따라서, 전술한 바와같은 구성으로 이루어진 형상기억코일스프링(150)은 유체 저장고(200)에 저장된 유체의 온도에 따라 밸브를 자동으로 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 밸브 구조를 간단하게 하면서도 정확한 유체의 온도 제어를 할 수 있는 보다 증진된 효과를 얻을 수 있다.

뿐만아니라, 간단한 분해작업으로 밸브 구성 부품의 교환을 용이하게 할 수 있고, 스프링 지지수단(160)의 간단한 조정 작업만으로 형상기억코일스프링(150)을 조절할 수 있어 미세한 온도 설정에도 용이한 탁월한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 유체 저장고에 설치되어 온도에 따라 유체 공급을 단속하는 통상의 온도조절밸브에 있어서,

   유체가 유통되도록 양측에 인입구(110)와 배출구(120)를 갖고 소정의 밸브실 (130)이 형성된 밸브 몸체(101);와

   상기 밸브실(130)에 설치되어 상기 밸브 몸체(101) 외측으로 관통 설치된 밸브개폐장치(140);와

   상기 밸브개폐장치(140)의 외주부 하단에 설치되어 상기 밸브몸체(101) 외측으로 설치된 형상기억코일스프링(150); 및

   상기 형상기억코일스프링(150)을 지지하도록 상기 밸브개폐장치(140) 하단에 설치된 스프링지지부재(160)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브몸체(101)는 내측에 밸브실(130)을 형성하는 밸브시트(141);와

   상기 밸브 개폐장치(140)가 관통되어 지지되도록 상기 밸브몸체(101) 하단에 소정 크기로 형성된 밸브장치 지지공(170);과

   상기 밸브장치 지지공(170)의 기밀을 유지하기 위한 실링부재(181)가 설치되도록 상기 밸브장치 지지공(170) 내주로 실링부재 장착홈(181)이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 형상기억코일스프링(150)을 설정온도에 따라 조절할 수 있도록 상기 밸브개폐장치(140)의 하단에 설치된 상기 스프링 지지부재(160)가 나사 결합되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 형상기억코일스프링을 갖는 자동온도조절밸브.