KR200347480Y1

KR200347480Y1 - 보일러시스템의 3방향밸브

Info

Publication number: KR200347480Y1
Application number: KR20-2004-0001035U
Authority: KR
Inventors: 김영래
Original assignee: 주식회사 다임코
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2004-04-13

Abstract

본 고안은, 다이아프램이 차압에 의해 기계식으로 동작할 수 있도록 그 구조를 개선한 보일러시스템의 3방향밸브에 관한 것이다.

이같은 본 고안은, 일측에 제2분기배관이 결합되는 제1결합부와, 타측에 리턴배관이 결합되는 제2결합부가 형성되어 있는 몸체부와; 일측의 유입부는 순환펌프를 향하고 타측의 유출부는 상기 난방대상체를 향하도록 상기 몸체부에 기밀하게 결합되며, 상기 몸체부와의 사이에 상기 유입부에서 유입된 물을 상기 리턴배관이나 상기 난방대상체의 난방수배관 중 어느 일측으로 선택공급하기 위한 선택유로를 가지는 헤드부와; 상기 헤드부와 대향한 상기 몸체부의 단부에 결합되고 상기 몸체부와의 사이에 소정의 챔버를 형성하며 일부에 제1분기배관이 결합되는 제3결합부를 가지는 바텀부와; 상기 몸체부, 상기 헤드부 및 상기 바텀부 중 적어도 어느 일측에 배치되어 상기 제1분기배관으로 유입된 직수의 차압에 의해 기계식으로 이동하면서 상기 선택유로를 선택적으로 가변하는 유로가변체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

보일러시스템의 3방향밸브 {boiler system having its 3-Way valve}

본 고안은 3방향밸브에 관한 것으로, 특히 유량의 방향을 가변하기 위해 가동하는 다이아프램이 차압에 의해 기계식으로 동작할 수 있도록 그 구조를 개선함으로써, 고장발생률 및 유지보수비용을 줄일 뿐만 아니라 전력소비량을 낮추고 그 제조비용 역시 감소시킬 수 있도록 한 보일러시스템의 3방향밸브에 관한 것이다.

보일러란, 석유, 석탄 등의 연료를 연소시켜 그 연소열을 물에 전하여 증기를 발생시키는 장치를 총칭하는 말로써, 실제로는 내연기관이나 화력기관의 한 부분이기도 하다.

그러나, 우리가 흔히 말하는 보일러란, 통상의 가스나 기름, 히터 등을 이용하여 이로부터 얻어지는 열원으로 냉수를 가열하여 온수로 만들어 사용한다거나 혹은, 온수를 이용하여 난방을 하는 용도로 활용되는 것을 말한다.

한편, 이하에서 자세히 설명하겠지만, 통상의 보일러시스템을 보면, 난방을 위한 난방구조와, 보일러 사이에 다수의 배관이 시공되어 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 보일러 내부의 각 배관 사이에는 펌프의 차압을 일정하게 유지하여 그 압력변화와 관계없이 일정한 유량을 보장하는 밸브로써 소위, 유량조절밸브라 하는 것이 장착되어 있다.

이러한 유량조절밸브는, 입구가 한 개이고 출구가 두 개인 것으로써, 사용할 때마다 출구의 방향이 바뀐다는 점에서 3방향밸브(3-Way valve)라고도 한다.

그런데, 통상의 보일러시스템에 장착되는 3방향밸브는 그 대부분이 전자식 유로변경 방식을 채택하고 있음을 알 수 있다. 즉, 유량의 방향을 가변하기 위해 가동하는 다이아프램이 인가된 전원에 의해 자기적으로 동작하는 전자식을 채용하고 있기 때문에 종래에는, 그 제조비용이 높을 뿐만 아니라 고장이 잦고 전력소비도 높으며 유지보수비용이 증가하는 문제점을 유발하게 되었다.

본 고안은, 유량의 방향을 가변하기 위해 가동하는 다이아프램이 차압에 의해 기계식으로 동작할 수 있도록 그 구조를 개선함으로써, 고장발생률 및 유지보수비용을 줄일 뿐만 아니라 전력소비량을 낮추고 그 제조비용 역시 감소시킬 수 있도록 한 보일러시스템의 3방향밸브를 제공하는데 그 주된 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 3방향밸브가 적용된 보일러시스템의 구성도,

도 2 및 도 3은 도 1에 적용된 3방향밸브의 작동상태도,

도 4는 본 고안에 따른 3방향밸브의 다른 실시예를 보인 단면도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 보일러, 12: 주탱크, 14: 가열원, 16: 팽창탱크, 17: 팽창탱크라인, 20: 난방대상체, 30: 난방용 배관, 31: 난방수배관, 32: 온수공급배관, 33: 복귀배관, 40: 온수용 배관, 41: 직수배관, 42: 가열배관, 43: 온수배관, 53: 리턴배관, 54: 순환펌프, 55: 3방향밸브, 60: 몸체부, 70: 헤드부, 50: 바텀부, 90: 유로가변체, 95: 복귀스프링

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 보일러, 난방대상체 및 복수의 배관으로 이루어진 보일러시스템 내에서 난방용 배관 및 온수용 배관이 상호 연결되는 영역에 장착되어 소정의 유량을 일정하게 배출시키는 3방향밸브에 있어서, 일측에 제2분기배관이 결합되는 제1결합부와, 타측에 리턴배관이 결합되는 제2결합부가 형성되어 있는 몸체부와; 일측의 유입부는 순환펌프를 향하고 타측의 유출부는 상기 난방대상체를 향하도록 상기 몸체부에 기밀하게 결합되며, 상기 몸체부와의 사이에 상기 유입부에서 유입된 물을 상기 리턴배관이나 상기 난방대상체의 난방수배관 중 어느 일측으로 선택공급하기 위한 선택유로를 가지는 헤드부와; 상기 헤드부와 대향한 상기 몸체부의 단부에 결합되고 상기 몸체부와의 사이에 소정의 챔버를 형성하며 일부에 제1분기배관이 결합되는 제3결합부를 가지는 바텀부와; 상기 몸체부, 상기 헤드부 및 상기 바텀부 중 적어도 어느 일측에 배치되어 상기 제1분기배관으로 유입된 직수의 차압에 의해 기계식으로 이동하면서 상기 선택유로를 선택적으로 가변하는 유로가변체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

뿐만 아니라 본 고안은, 전술한 특징을 갖는 3방향밸브가 난방용 배관 및 온수용 배관이 상호 연결되는 영역에 장착되어 있는 보일러와; 난방대상체와; 상기 보일러 및 상기 난방대상체를 상호 연결하는 복수의 배관을 포함하는 보일러 시스템을 제공한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 3방향밸브가 적용된 보일러시스템의 구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 3방향밸브(55)가 적용된 보일러시스템은, 크게 보일러(10)와 난방대상체(20), 그리고 보일러(10) 내의 각종 구성들과 난방대상체(20) 및 기타 구성을 상호 연결하는 복수의 배관으로 이루어져 있다.

보일러(10) 내부에는 별도의 가열원(14)에 의해 물을 끓이는 주탱크(12)가 마련되어 있고 탱크의 주변에는 팽창탱크라인(17)에 의해 주탱크(12)와 연결된 소정의 팽창탱크(16)가 마련되어 있다. 그리고, 난방대상체(20)에는 난방수배관(31)이 지그재그 형상으로 배치되어 있다.

난방수배관(31)의 일측은 주탱크(12)로부터 연장되어 온수를 난방수배관(31)으로 공급하는 공급배관(32)과 연통되어 있고 타측은 사용 완료된 온수가 주탱크(12) 내로 복귀하기 위한 복귀배관(33)과 연통되어 있다.

결국, 주탱크(12) 내에서 가열된 온수는, 공급배관(32), 난방수배관(31) 및 복귀배관(33)으로 순환하면서 난방대상체(20)를 난방시킨다. 따라서, 공급배관(32), 난방수배관(31) 및 복귀배관(33)은 난방을 위한 난방용 배관(30)에 속한다 할 수 있다.

이에 대해, 온수를 사용하기 위한 온수용 배관(40)은, 직수부(45)에 연결되어 직수를 공급하는 직수배관(41)과, 직수배관(41)으로부터 연장되고 주탱크(12) 내에 고리형상으로 배치되는 가열배관(42)과, 가열배관(42)으로부터 연장되고 단부가 온수출구부(47, 수도꼭지 등)에 연통하는 온수배관(43)으로 이루어져 있다.

이에, 직수부(45)에서 직수배관(41)을 통해 직수가 공급되면, 공급된 직수는 가열배관(42)에 이르러 소정의 온도로 가열된 후, 온수배관(43)을 통해 온수출구부(47)로 배출될 수 있게 된다.

한편, 본 고안의 보일러 시스템을 보면, 난방용 배관(30) 및 온수용 배관(40)이 상호 독립적으로 형성되지 않고 일정한 부분에서 상호 연결된 것을 알 수 있으며, 이 연결영역에는 항시 일정한 유량을 보장하는 밸브로써, 3방향밸브(55)가 마련되어 있는 것을 알 수 있다.

즉, 직수배관(41)에는 제1분기배관(51)이 형성되어 3방향밸브(55)로 향하고 있고, 온수배관(43)에도 제2분기배관(52)이 형성되어 3방향밸브(55)로 향하고 있다. 그리고, 3방향밸브(55)를 통한 물은 리턴배관(53)을 통해 그 단부가 복귀배관(33)에 연통하게 되어 있다.

실제로, 제1분기배관(51)을 제외한 제2분기배관(52) 및 리턴배관(53)은 보일러(10) 내부의 물 순환을 위해 보일러(10) 내부에서 물이 순환하는 내부순환의 기능을 한다. 따라서, 제2분기배관(52)으로 분기된 일정량의 온수는 3방향밸브(55)를 통해 리턴배관(53)을 거쳐 다시 복귀배관(33)으로 합쳐진 후 주탱크(12) 내로 유입되게 된다.

한편, 난방용 배관(30) 및 온수용 배관(40)이 상호 연결되는 영역의 난방수배관(31)에는 순환펌프(54)가 장착되어 있고, 순환펌프(54)의 주변에는 시스템 내에 물을 충전하기 위해 선택적으로 온오프(ON/OFF) 동작되는 급수밸브(56)가 장착되어 있다.

그리고, 순환펌프(54)에 인접한 난방용 배관(30) 및 온수용 배관(40)의 상호 연결 영역에는, 순환펌프(54)의 차압을 일정하게 유지하여 그 압력변화와 관계없이 일정한 유량을 배출시키기 위한 3방향밸브(55)가 장착되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 3방향밸브(55)는, 크게 몸체부(60), 헤드부(70), 바텀부(80) 및 유로가변체(90)로 이루어져 있다. 물론, 이들은 단일재료에 의해 일체로 성형될 수도 있으나, 조립의 편리성 및 유지보수성을 위해 상호 별도로 제조되어 상호 결합된다. 다만, 결합시 유의할 점으로는, 각 결합부위를 기밀하게 밀봉시키는 것이다. 도면에는 각 위치별로 오링(O-Ring) 등을 포함한 기밀부재 들이 도시되어 있으나 이에 대한 참조부호는 부여하지 않도록 한다.

3방향밸브(55)의 몸통을 형성하는 몸체부(60)는, 그 내부에 후술할 샤프트(91)가 이동하는 공간을 가지며, 그 측부 일측에는 제2분기배관(52)이 결합되는 제1결합부(61)가 마련되어 있고 타측에는 리턴배관(53)이 결합되는 제2결합부(62)가 형성되어 있다. 따라서, 제2분기배관(52)을 통해 온수가 3방향밸브(55)로 유입되면 몸체부(60) 내의 구조에 의해 리턴배관(53)으로 배출된 후, 복귀배관(33)을 따라 주탱크(12)로 리턴된다.

헤드부(70)는, 상호 대향한 위치에 유입부(71)와 유출부(72)를 갖는데, 유입부(71)는 순환펌프(54)를 향해 배치되고 유출부(72)는 난방대상체(20)를 향하게 배치된다. 이러한 헤드부(70)는 몸체부(60)의 일측에 기밀하게 결합되는데 몸체부(60)와의 사이에는 유입부(71)에서 유입된 물(온수나 냉수 무관)을리턴배관(53)이나 혹은 난방대상체(20)의 난방수배관(31) 중 어느 일측으로 선택공급하기 위한 선택유로(73)가 형성된다.

따라서, 후술할 동작에 의해 패킹(93)이 도 2에 도시된 바와 같이 선택유로(73)의 일측벽(73a)에 닿으면, 순환펌프(54)에서 펌핑된 물은 유입부(71) 내의 공간과 선택유로(73), 그리고 유출부(72) 내의 공간을 경유하여 난방대상체(20)의 난방수배관(31)으로 향하게 된다.

그러나, 패킹(93)이 도 3에 도시된 바와 같이, 선택유로(73)의 타측벽(73b)에 닿으면, 순환펌프(54)에서 펌핑된 물은 유입부(71) 내의 공간과 선택유로(73)로 유입된 후, 제2결합부(62) 내의 공간을 경유하여 리턴배관(53)으로 배출된 후, 복귀배관(33)을 따라 주탱크(12)로 리턴된다.

바텀부(80)는, 헤드부(70)와 대향한 몸체부(60)의 단부에 결합되는데, 결합시 몸체부(60)와의 사이에 소정의 챔버(82)를 형성한다. 이러한 바텀부(80)의 측부에는 제1분기배관(51)이 결합되는 제3결합부(81)가 형성되어 있다. 제1분기배관(51)으로부터 분기된 직수는 제3결합부(81) 내의 공간을 통해 챔버(82)로 유입될 수 있다.

한편, 몸체부(60), 헤드부(70) 및 바텀부(80) 중 적어도 어느 일측에는, 제1분기배관(51)으로 유입된 직수의 차압에 의해 기계식으로 이동하면서 선택유로(73)를 선택적으로 가변하는 유로가변체(90)가 마련되어 있다.

유로가변체(90)는, 몸체부(60), 헤드부(70) 및 바텀부(80)에 일체로 배치되어 직수의 이동방향을 따라 이동하는 샤프트(91)와, 샤프트(91)의 일측에 일체로결합되고 챔버(82)에 배치되어 제1분기배관(51)으로부터 유입된 직수의 차압에 의해 움직이면서 샤프트(91)를 일체로 이동시키는 다이아프램(92)과, 다이아프램(92)의 대향측 샤프트(91) 타측에 마련되어 선택유로(73)의 방향을 선택적으로 가변하는 패킹(93)을 포함한다.

이와같이 구성되는 샤프트(91)의 측면에는 복수의 오링(94)이 개재되어 있으며, 몸체부(60) 내에는 다이아프램(92)을 원위치로 복귀시키는 복귀스프링(95)이 장착되어 있다.

본 고안의 일 실시예에 의하면, 샤프트(91) 외주연에 3개의 오링(94)을 설치하고 있는데, 이는 온수 순환 유로와 바로 하부의 다이아프램 작동부의 직수라인부 사이의 기밀을 유지하기 위하여 사용된다. 그러나 오링(94)이 샤프트(91) 슬라이드부와 장시간 마찰하는 경우 마모되어 기밀성이 현저히 저하될 수 있다.

따라서 오링(94)을 대신하여 도 4와 같이 기밀유지용 다이아프램(96) 구조를 적용하는 것이 바람직하다. 기밀유지용 다이어프램(96)을 적용한 본 고안의 다른 실시예는 장시간 사용시 발생하는 오링 마모의 문제점을 효과적으로 해소할 수 있게 된다.

다시말해, 샤프트(91)에 설치되는 상기 기밀유지용 다이아프램(96)은, 도 4에 예시되는 바와 같이 그 일단부가 샤프트(91)의 측면에 고정되고, 타단은 몸체부(60)에 고정되는 것으로서, 상측 다이아프램(92)을 원위치로 복귀시키는 복귀스프링(95)의 내측에 장착되어 있다.

이같은 기밀유지용 다이아프램(96)의 외측에는 일정공간을 확보하고 있는 안전커버(97)가 억지끼워져 함께 설치된다. 이 안전커버(97)는 상기 기밀유지용 다이아프램(96)을 눌러주어 기밀유지용 다이아프램(96) 팽창시 파손을 방지하는데 유용하다.

이러한 구성을 갖는 본 고안 보일러시스템의 난방 및 온수공급 동작을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 주탱크(12) 내에서 가열된 온수가 공급배관(32), 난방수배관(31) 및 복귀배관(33)으로 순환한다. 따라서, 이러한 흐름을 통해 난방대상체(20)는 연속적으로 난방될 수 있다.

이에 대해, 직수부(45)에서 직수배관(41)을 통해 직수가 공급되면, 공급된 직수는 가열배관(42)에 이르러 소정의 온도로 가열된 후, 온수배관(43)을 통해 온수출구부(47)로 배출될 수 있게 된다. 따라서, 이 같은 온수의 흐름을 통해 사용자는 온수를 이용할 수 있게 된다.

한편, 직수부(45)에서 직수배관(41)을 통해 직수가 공급되는 과정에서 제1분기배관(51)을 통해 직수가 3방향밸브(55)의 챔버(82) 내로 유입되면, 유입된 직수의 차압에 의해 다이아프램(92)은 도 2에서 도 3과 같이, 이동한다. 이 때, 복귀스프링(95)은 압축된다.

다이아프램(92)이 이동하면 이에 일체로 결합되어 있는 샤프트(91)가 이동하면서 패킹(93)을 이동시키기 때문에 패킹(93)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 선택유로(73)의 타측벽(73b)에 닿는다. 그러면 순환펌프(54)에서 펌핑된 물이 유입부(71) 내의 공간과 선택유로(73)로 유입된 후, 제2결합부(62) 내의 공간을 경유하여 리턴배관(53)으로 배출된 후, 복귀배관(33)을 따라 주탱크(12)로 리턴된다.

그러나, 제1분기배관(51)을 통해 3방향밸브(55)의 챔버(82) 내로 유입되던 직수의 공급이 중단되면, 다이아프램(92)에 걸려있던 차압이 해제되기 때문에 압축되었던 복귀스프링(95)이 원상태로 복원된다.

복귀스프링(95)이 원상태로 복원되는 과정에서 다이아프램(92)은 도 2에 도시된 방향으로 다시 이동한다. 이처럼 다이아프램(92)이 이동하면 이에 일체로 결합되어 있는 샤프트(91)가 이동하면서 패킹(93)을 이동시키기 때문에 패킹(93)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 선택유로(73)의 일측벽(73a)에 닿는다.

그러면, 이번에는, 순환펌프(54)에서 펌핑된 물은 유입부(71) 내의 공간과 선택유로(73), 그리고 유출부(72) 내의 공간을 경유하여 난방대상체(20)의 난방수배관(31)으로 향하게 된다. 물론, 도 2 및 도 3과 같이 물의 흐름이 가변되더라도 3방향밸브(55)로부터 배출되는 유량은 항상 일정하게 되는 것이다.

이와 같이, 본 고안에 의하면, 유량의 방향을 가변하기 위해 가동하는 다이아프램(92)이 차압에 의해 기계식으로 동작할 수 있도록 그 구조를 개선함으로써, 고장발생률 및 유지보수비용을 줄일 뿐만 아니라 전력소비량을 낮추고 그 제조비용 역시 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 본 고안의 3방향밸브(55)는 기계식으로서 별도의 동력원이 필요하지 않기 때문에 설치방향이 자유롭고 그 내구성이 향상되는 추가의 이점이 있다.

이상 도면을 참조하여 본 고안에 대해 설명하였지만 본 고안은 이에 제한되는 것은 아니다.

전술한 실시예에 더하여 3방향밸브(55)의 각 위치에 결합되는 배관들은 나사식으로 체결될 수 있고, 혹은 기타 다른 압착방식 등으로 체결될 수도 있다.

전술한 실시예에서는 설명을 생략하였는데, 리턴배관(53)이나 복귀배관(33)에는 별도의 체크밸브가 마련되어 물이 역방향으로 흐르는 것을 저지하는 것이 유리할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 유량의 방향을 가변하기 위해 가동하는 다이아프램이 차압에 의해 기계식으로 동작할 수 있도록 그 구조를 개선함으로써, 고장발생률 및 유지보수비용을 줄일 뿐만 아니라 전력소비량을 낮추고 그 제조비용 역시 감소시킬 수 있도록 한 3방향밸브 및 이 3방향밸브가 적용된 보일러시스템이 제공된다.

Claims

보일러, 난방대상체 및 복수의 배관으로 이루어진 보일러시스템 내에서 난방용 배관 및 온수용 배관이 상호 연결되는 영역에 장착되어 소정의 유량을 일정하게 배출시키는 3방향밸브에 있어서,

일측에 제2분기배관이 결합되는 제1결합부와, 타측에 리턴배관이 결합되는 제2결합부가 형성되어 있는 몸체부와;

일측의 유입부는 순환펌프를 향하고 타측의 유출부는 상기 난방대상체를 향하도록 상기 몸체부에 기밀하게 결합되며, 상기 몸체부와의 사이에 상기 유입부에서 유입된 물을 상기 리턴배관이나 상기 난방대상체의 난방수배관 중 어느 일측으로 선택공급하기 위한 선택유로를 가지는 헤드부와;

상기 헤드부와 대향한 상기 몸체부의 단부에 결합되고 상기 몸체부와의 사이에 소정의 챔버를 형성하며 일부에 제1분기배관이 결합되는 제3결합부를 가지는 바텀부와;

상기 몸체부, 상기 헤드부 및 상기 바텀부 중 적어도 어느 일측에 배치되어 상기 제1분기배관으로 유입된 직수의 차압에 의해 기계식으로 이동하면서 상기 선택유로를 선택적으로 가변하는 유로가변체를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러시스템의 3방향밸브.
제1항에 있어서,

상기 유로가변체는,

상기 몸체부, 상기 헤드부 및 상기 바텀부에 일체로 배치되어 직수의 이동방향을 따라 이동하는 샤프트와;

상기 샤프트의 일측에 일체로 결합되고 상기 챔버에 배치되어 상기 제1분기배관으로부터 유입된 직수의 차압에 의해 움직이면서 상기 샤프트를 일체로 이동시키는 다이아프램과;

상기 다이아프램의 대향측 상기 샤프트 타측에 마련되어 상기 선택유로의 방향을 선택적으로 가변하는 패킹을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러시스템의 3방향밸브.
제2항에 있어서,

상기 몸체부 내에는 상기 다이아프램을 원위치로 복귀시키는 복귀스프링이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 보일러시스템의 3방향밸브.
제2항에 있어서,

상기 샤프트와 몸체부 사이에 기밀유지용 다이아프램이 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러시스템의 3방향밸브.
제4항에 있어서,

상기 기밀유지용 다이아프램의 외측에는, 일정공간을 확보하고 있는 안전커버가 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러시스템의 3방향밸브.