KR20070022564A

KR20070022564A - 순수 물관리용 밸브장치

Info

Publication number: KR20070022564A
Application number: KR1020050077013A
Authority: KR
Inventors: 황재근; 임태호; 김경남; 임재규
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-02-27
Also published as: KR100718844B1

Abstract

본 발명은 순수 물관리용 밸브장치에 관한 것으로서, 특히 파이프 도중에 설치되어, 상기 파이프를 개폐하기 위한 포핏(500)과, 상기 포핏(500)에 연결된 밸브축(600)과, 밸브축 구동수단과, 상기 포핏(500)의 복귀수단(1000)으로 구성되, 상기 파이프 근방의 상기 밸브 몸체(100)에는 PTC히터(400)가 내장되어 있고, 상기 PTC히터에는 PTC히터 컨트롤러가 연결된 것을 특징으로 하므로, 저온에서 결빙 이 일어나지 않아 밸브 기밀성을 유지할 수 있고, 결빙으로 인한 연료전지차의 시동성 문제를 해결할 수 있으며, 온도가 영하로 내려가는 경우에만 작동하도록 할 수 있을 뿐만 아니라 가열시간 또한 조절이 가능하므로 가열에 필요한 비용이 크게 줄어든다는 이점이 있다.

Description

순수 물관리용 밸브장치{VALVE SYSTEM FOR CONTROLLING THE PURE WATER FLOW}

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 순수 물관리용 밸브장치를 나타내는 종단면도이다.

도 2는, 도 1의 구성에 PTC히터 컨트롤러가 연결된 예를 나타내는 블록도이다.

도 3은, 본 발명의 실시예 2에 따른 순수 물관리용 밸브장치를 나타내는 종단면도이다.

도 4는, 도 3의 구성에 PTC히터 컨트롤러가 연결된 예를 나타내는 블록도이다.

도 5는, 도 1과 도 3에서 밸브 시트의 상세 구성을 나타내는 정면도이다.

도 6은, PTC 히터의 설치구조의 일 예를 나타내는 단면도이다.

도 7은, PTC 히터의 설치구조의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 8은, PTC 히터의 설치구조의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.

※ 주요 도면부호의 설명

100... 밸브 몸체

200... 유입 파이프

300... 유출 파이프

400... PTC 히터

500... 포핏(poppet)

600... 밸브 축

700... 다이아프램(diaphragm)

800... 플런저(plunger)

900... 솔레노이드축

1000... 복귀 스프링

1100... 코어(core)

1200... 솔레노이드

1300... DC 모터

1400... 모터 컨트롤러(motor controller)

1500... 볼 나사

1600... 너트 축

1700... 플레이트(plate)

1800... 픽스 코어(fix core)

본 발명은 순수 물관리용 밸브장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부동 액을 사용할 수 없는 순수 물관리계에 적용할 수 있는 온/오프 밸브(on-off valve)로서 저온(영하)의 환경에서도 밸브의 작동 및 기밀성능유지를 원활히 수행할 수 있는 순수 물관리용 밸브장치에 관한 것이다.

현재, 자동차 연료로 사용되는 휘발유나 경유를 대체하고자 연료전지 자동차가 개발되고 있으며, 이러한 자동차에는 소형 물관리용 밸브가 필수적으로 포함되어 있다.

그런데, 연료전지 자동차 등 일반적인 순수 물관리계에 적용된 밸브들은 영하의 날씨에서 밸브 시트면이 결빙되어 밸브의 기밀유지가 곤란하게 되는 경우가 많았고, 이로 인해 초기 시동성이 악화되는 원인이 되었다.

이를 해결하기 위해, 종래에는 단지 밸브 몸체에 열선을 감고 전원을 연결함으로써 결빙 문제를 해결하는 것이 보통이었다. 이에 따라, 종래의 밸브들은 높은 소비전력의 전원이 인가될 필요가 있었고, 필요에 따라서는 별도의 전원장치를 장착할 수밖에 없는 경우도 있었다.

또한, 온도에 따라 열선의 가동을 자동으로 조절할 수 없었기 때문에, 정확한 가동시점을 놓쳐서 결빙이 발생하거나, 불필요하게 가동되어 에너지의 낭비를 초래하는 경우가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 저온에서의 결빙에 의한 기밀문제를 자동으로 해결할 수 있는 순수 물관리용 밸브장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 열효율이 매우 높은 순수 물관리용 밸브장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 주위온도가 변하는 곳에서도 사용이 가능할 뿐 아니라, 전원 인가 후 일정시간이 지나면 전원을 차단함으로써 소비전력을 낮출 수 있는 순수 물관리용 밸브장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 구조적으로 간단하여 조립이 용이한 순수 물관리용 밸브장치를 제공하는데 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 순수 물관리용 밸브장치는,

파이프 도중에 설치되는 것으로, 상기 파이프를 개폐하기 위한 포핏과, 상기 포핏에 연결된 밸브축과, 밸브축 구동수단과, 상기 포핏의 복귀수단으로 구성된 것으로서,

상기 파이프 근방의 상기 밸브 몸체에는 PTC히터가 내장되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 밸브축 구동수단은 솔레노이드 타입 또는 모터회전 타입인 것이 바람직하다.

또한, 상기 밸브 몸체 내부에서 밸브 시트의 포핏 접촉부는 원형으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 PTC히터에는 PTC히터 컨트롤러가 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 밸브 몸체에는 설치홈이 형성되어 있어, 상기 PTC히터가 상기 설치홈에 내장된 상태에서 캡이 설치홈에 덮여지고 전원연결선은 상기 캡을 관통하여 인출되게 구성할 수 있다.

또한, 상기 PTC히터는 플레이트 형태로 이루어져 밸브 시트에 근접되게 설치될 수 있다.

또한, 상기 PTC히터는 상기 밸브 시트의 둘레에 설치된 오링의 형태로 구성될 수 있다.

또한, 상기 PTC히터는 상기 파이프의 둘레를 감싸는 튜브의 형태로 구성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

실시예 1

도 1에 본 실시예에 따른 순수 물관리용 밸브장치의 구조가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 순수 물관리용 밸브장치는 유입 파이프(200)와 유출 파이프(300) 사이에 설치되는 직동식 구성으로, 밸브 몸체(100)와, 상기 파이프를 개폐하기 위한 포핏(500)과, 상기 포핏(500)에 연결된 밸브축(600)과, 다이아프램(700)과, 플런저(800)와, 솔레노이드축(900)과, 복귀 스프링(1000)과, 코어(1100)와 솔레노이드(1200) 등의 일반적인 구성으로 되어 있다.

먼저, 상기 밸브 몸체(100)는 상기 구성부품들이 자리잡을 수 있도록 프레임을 형성해주는 구성요소로서, 상기 포핏(500)과의 접촉면은 원형을 이루고 있다(도 5 참조). 상기 원형의 접촉면으로 인해 포핏(500)이 균일한 힘으로 밀어주어 기밀유지에 유리하게 된다.

또한, 상기 유입 파이프(200)는 밸브 몸체(100)와 연결되어 있는 구성요소로서, 밸브의 전원이 차단되었을 때 내부에 있는 물을 밸브 몸체(100)로 흘려보내는 유로의 역할을 수행한다. 밸브 몸체(100)와의 실링을 유지하기 위해, 통상 오링(미도시)이 삽입된다.

그리고, 유출 파이프(300)는, 유입 파이프(200)에서 흘러나온 물이 밸브 몸체(100)를 통해 외부로 흘러나갈 수 있도록 밸브 몸체(100)에 연결되어 있다.

또한, 상기 포핏(500)은 전원이 인가되었을 경우 구동부의 작동에 의해 밸브 시트면과 접촉하여 기밀을 유지하는 구성요소이다. 특히, 기밀성능 향상을 위해 밸브 시트와 선접촉할 수 있도록 가공되어 있다. 또한, 금속과 비금속의 구분은 없더라도, 내열성, 내수성, 내부식성이 강한 재질로 되어 있는 것이 좋다.

상기 포핏(500)은 밸브축(600)을 통해 구동부(솔레노이드)에 연결된다.

또한, 상기 다이아프램(700)은 밸브 내부와 구동부 사이의 실링을 유지하기 위해 장착된 구성요소로서, 밸브 구동부(솔레노이드)가 습기로 인해 부식되는 등 손상을 방지하는 역할을 수행한다.

그리고, 플런저(800)는 밸브 구동부(솔레노이드)의 자력에 의해 후술하는 코어(1100)쪽으로 이동하여 밸브축(600)을 구동시키는 역할을 수행하는 구성요소로서, 큰 스트로크(stroke)를 유발하기 위해 콘(cone) 형태로 이루어져 있다.

상기 솔레노이드축(900)은 플런저(800)의 작동에 의해 솔레노이드의 힘을 상기 밸브축(600)으로 전달하는 역할을 담당한다.

그리고, 복귀 스프링(1000)은 전원이 차단되었을 때 닫힌 밸브를 개방해주는 역할을 수행한다.

다음, 코어(1100)는 자력에 의한 플런저(800)의 이동을 안내하는 구성요소로서, 플런저(800)에 대응하도록 콘 형태의 홈이 형성되어 있다.

또한, 솔레노이드(1200)는 전원이 인가되었을 때 자력을 발생시켜서 상기 플런저(800)를 이동시키는 역할을 수행한다.

한편, 상기 양 파이프(200)(300)의 연결부위 근방에서, 밸브 몸체(100)에는 PTC히터(400)가 내장되어 있다.

도시된 바와 같이, 상기 밸브 몸체(100)에는 설치홈(150)이 형성되어 있어, 상기 PTC히터(400)가 상기 설치홈(150)에 내장된 상태에서 캡(180)이 설치홈(150)에 덮여지고 전원연결선(170)은 상기 캡(180)을 관통하여 인출되도록 구성되어 있 다.

또한, 상기 PTC히터(400)에는 PTC히터 컨트롤러(1300)가 연결되어 있어 소정의 온도에서만 PTC히터(400)에 전원이 인가될 수 있도록 구성되어 있다. 도 2에는 상기 PTC히터(400)에 PTC히터 컨트롤러(1300)가 연결되어 있는 예를 나타내는 블록도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 전원 인가시 전원이 솔레노이드(1200)와 PTC히터 컨트롤러에 동시에 전달된다. 솔레노이드(1200)에 전원이 인가되면 자력이 발생하고, 이때 발생한 자력에 의해 플런저(800)가 직진운동을 하여 포핏(500)을 밀어줌으로써 밸브를 닫게 한다. 또한, PTC히터 컨트롤러는 별도의 파이프(200)(300) 주변의 온도측정을 위한 온도센서(미도시) 및 제어장치(미도시)가 있어, 전원인가 후 주위 온도를 감지하여 영하의 기온이 감지되면 일정시간 동안(δ분)만 작동하게 한다. 이에 따라, 결빙을 단시간에 해소하고, 결빙을 피할 수 있는 온도가 감지되면 PTC히터(400)에 흐르는 전원을 차단한다. 전원차단에 의해 복귀 스프링(1000)이 작동하여 포핏(500)이 원위치된다.

실시예 2

도 3에 본 실시예에 따른 순수 물관리용 밸브장치의 구조가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 순수 물관리용 밸브장치는 유입 파이프(200)와 유출 파이프(300) 사이에 설치되는 직동식 구성으로, 밸브 몸체(100)와, 상기 파이프를 개폐하기 위한 포핏(500)과, 상기 포핏(500)에 연결된 밸브축(600) 과, 다이아프램(700)과, DC 모터(1300)와, 모터 컨트롤러(1400)와, 직선구동부와, 복귀 스프링(1000)과, 안내부 등의 일반적인 구성으로 되어 있다.

상기 포핏(500)은 밸브축(600)을 통해 구동부(모터 및 직선구동부)에 연결된다.

상기 다이아프램(700)은 밸브 내부와 구동부 사이의 실링을 유지하기 위해 장착된 구성요소이며, 밸브 내부가 물에 의해 습한 관계로 밸브 구동부(모터 및 직 선구동부)가 부식되는 등의 손상을 방지하는 역할을 수행한다.

그리고, DC 모터(1300)는 밸브 구동부의 역할을 담당한다.

또한, 상기 모터 컨트롤러(1400)는 모터의 회전을 제어해주는 통상적인 구성요소이다.

상기 직선구동부는 볼 나사(1500)와 너트 축(1600)으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 볼 나사(1500)는 볼을 개재하여 상기 너트 축(1600)에 연결됨으로써, 상기 DC 모터(1800)에 의한 회전운동이 직선운동으로 변환된다.

도면에서, 플레이트(1700)는 복귀 스프링(1000)을 지지하고 너트 축(1600)의 이동을 안내한다.

또한, 픽스 코어(fix core, 1800)는 밸브 몸체(1000)와 연결되어, 모터 구동부(모터 및 직선이동부 등)의 각종 부품들이 배치되는 프레임의 역할을 담당한다.

도시된 바와 같이, 상기 밸브 몸체(100)에는 설치홈(150)이 형성되어 있어, 상기 PTC히터(400)가 상기 설치홈(150)에 내장된 상태에서 캡(180)이 설치홈(150)에 덮여지고 전원연결선(170)은 상기 캡(180)을 관통하여 인출되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 PTC히터(400)에는 PTC히터 컨트롤러(1300)가 연결되어 있어 소정 의 온도에서만 PTC히터(400)에 전원이 인가될 수 있도록 구성되어 있다. 도 4에는 상기 PTC히터(400)에 PTC히터 컨트롤러(1300)가 연결되어 있는 예를 나타내는 블록도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 전원 인가시 전원이 모터 컨트롤러(1400)를 통해 모터(1300)에 인가되고, 동시에 PTC히터 컨트롤러에 전달된다. 모터(1300)에 전원이 인가되면 볼 나사(1500)가 회전하고, 이에 결합된 너트 축(1600)이 직진운동을 하여 포핏(500)을 밀어주어 밸브를 닫히게 한다. 또한, PTC히터 컨트롤러는 별도의 파이프(200)(300) 주변의 온도측정을 위한 온도센서(미도시) 및 제어장치(미도시)가 있어, 전원인가 후 주위 온도를 감지하여 영하의 기온이 감지되면 일정시간 동안(δ분)만 작동하게 한다. 이에 따라, 결빙을 단시간에 해소하고, 결빙을 피할 수 있는 온도가 감지되면 PTC히터(400)에 흐르는 전원을 차단한다. 전원차단에 의해 복귀 스프링(1000)이 작동하여 포핏(500)이 원위치된다.

PTC 히터의 장착예

도 6 내지 도 8에는 상기 PTC히터(400)가 설치되는 다양한 구성이 도시되어 있다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 PTC히터(400)는 플레이트 형태로 이루어져 있으며, 밸브 시트에 근접된 위치에서 밸브 몸체(100) 내부에 삽입되어 있다. 도면부호 170은 전원연결선이다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 PTC히터(400)는 상기 밸브 시트의 둘레에 설치된 오링의 형태로 이루어져 있다. 이에 따라, 밸브 시트면을 포위하면서 가열하므로 결빙을 보다 빠른 시간에 해소할 수 있다. 도면부호 170은 전원연결선이다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 PTC히터(400)는 상기 유입 파이프(200)의 둘레를 감싸는 튜브의 형태로 이루어져 있다. 도면부호 170은 전원연결선이고, 500은 포핏이고, 600은 밸브 축이다.

전술한 본 발명에 따른 순수 물관리용 밸브장치는 연료전지차량 뿐만 아니라 순수 물관리가 필요한 다양한 분야에 적용될 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 밸브 몸체 자체에 PTC히터가 장착되므로 저온에서 결빙이 일어나지 않아 밸브 기밀성을 유지할 수 있으므로 연료전지차의 시동성 문제를 해결할 수 있다.

또한, 밸브 시트의 포핏 접촉부는 원형으로 형성되어 있고 포핏과 시트 접촉면이 선접촉을 하므로 기밀유지가 보다 확실히 이루어진다.

또한, PTC히터에 PTC히터 컨트롤러가 연결되어 있어, 온도가 영하로 내려가는 경우에만 작동하도록 할 수 있고 가열시간 또한 조절이 가능하므로 가열에 필요 한 비용이 크게 줄어든다.

또한, PTC히터를 밸브 몸체에 단순히 삽입하고 전원선만 인출시키는 것으로 충분하므로 구조적으로 간단하고 조립이 용이하다.

Claims

파이프 도중에 설치되는 것으로, 상기 파이프를 개폐하기 위한 포핏(500)과, 상기 포핏(500)에 연결된 밸브축(600)과, 밸브축 구동수단과, 상기 포핏(500)의 복귀수단(1000)으로 구성된 순수 물관리용 밸브장치에 있어서,

상기 파이프 근방의 상기 밸브 몸체(100)에는 PTC히터(400)가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 순수 물관리용 밸브장치.
제1항에 있어서,

상기 밸브축 구동수단은 솔레노이드 타입 또는 모터회전 타입인 것을 특징으로 하는 순수 물관리용 밸브장치.
제1항에 있어서,

상기 밸브 몸체(100) 내부에서 밸브 시트의 포핏 접촉부는 원형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 순수 물관리용 밸브장치.
제1항에 있어서,

상기 PTC히터(400)에는 PTC히터 컨트롤러(1300)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 순수 물관리용 밸브장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밸브 몸체(100)에는 설치홈(150)이 형성되어 있어, 상기 PTC히터(400)가 상기 설치홈(150)에 내장된 상태에서 캡(180)이 설치홈(150)에 덮여지고 전원연결선(170)은 상기 캡(180)을 관통하여 인출되어 있는 것을 특징으로 하는 순수 물관리용 밸브장치.
제5항에 있어서,

상기 PTC히터(400)는 플레이트 형태로 이루어져 밸브 시트에 근접되게 설치된 것을 특징으로 하는 순수 물관리용 밸브장치.
제5항에 있어서,

상기 PTC히터(400)는 상기 밸브 시트의 둘레에 설치된 오링의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 순수 물관리용 밸브장치.
제5항에 있어서,

상기 PTC히터(400)는 상기 파이프의 둘레를 감싸는 튜브의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 순수 물관리용 밸브장치.