KR20090055336A - 냉·온수 혼합용 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉·온수 혼합용 밸브에 관한 것으로서, 주로 냉수와 온수를 혼합하여 토출을 제어하는 밸브로 유량 조절이 용이하며, 유입관으로부터 유체 유입 시 부차손실이 거의 없으며, 특히 냉·온수 혼합 성능이 매우 우수한 냉·온수 혼합용 밸브에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 통상의 밸브(10)에 있어서, 밸브디스크(15)는 정면상에서 밸브공(11a)의 원호면에 부합하는 반원 타입이며, 측면은 '∩'형으로 구성하며, 상기 밸브디스크(15) 내부에는 수평방향으로 비대칭의 분할안내편(17)을 좌우 높이가 다르게 형성할 수도 있으며, 상기 밸브디스크(15)의 내부에는 수직방향으로 비대칭형의 분할안내편(18)을 전후로 위치가 다르게 형성할 수도 있으며, 배출관(13) 내부에는 유체의 회전유동을 유도하는 나선형 안내판(19)을 선택적으로 설치한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 냉·온수 혼합용 밸브는 밸브디스크(15)가 좌우 유입관(12a,12b)으로 유입되는 유체를 상호 정면으로 교차하도록 구성하여 유체 유입시 부차손실이 거의 없고, 유량 조절의 편의성으로 인한 온수 온도조절이 간편하며, 밸브디스크(15) 내부에 수평 또는 수직 방향으로 분할안내편(17,18)을 설치하거나 배출관(13) 내부에 나선형 안내판(19)을 설치하여 유체의 속도 및 혼합방향을 다양하게 조절함으로써 혼합률을 보다 극대화시킬 수 있는 것이다.

냉·온수 혼합용 밸브, 밸브디스크, 분할안내편, 나선형 안내판

Description

냉·온수 혼합용 밸브 {Valve for mixing a hot and cold water}

본 발명은 냉·온수 혼합용 밸브에 관한 것으로서, 주로 냉수와 온수를 혼합하여 토출을 제어하는 밸브로 유량 조절이 용이하며, 유입관으로부터 유체 유입 시 부차손실이 거의 없으며, 특히 냉·온수 혼합 성능이 매우 우수한 냉·온수 혼합용 밸브에 관한 것이다.

종래 냉·온수 등을 혼합 시 사용하는 밸브(1)는 도 1 및 도 2a 내지 도 2c에서 보는 바와 같이 구성된다.

즉, 밸브(1)는 밸브몸체(2)의 좌우로 냉수와 온수가 각각 유입되는 유입관(3,4)이 배관되고, 하부로는 선택된 냉수 또는 온수, 또는 냉·온수가 혼합되어 토출되도록 배출관(5)이 배관연결되며, 상기 밸브몸체(2)에는 조절핸들(6)과 연결되어 회전조절이 가능하게 외단부는 원호형으로 이루어지며 내측은 직각형으로 형성된 밸브디스크(7)로 이루어진다.

이와 같은 기존의 밸브(1)를 사용하여 냉·온수를 단독 또는 혼합시켜 배출할 시에는 밸브디스크(7)의 내측이 직각형으로 형성되어 있어 냉·온수가 통과하여 혼합되는 관로에서 부차손실이 높아서 유량손실이 크고, 또한 밸브디스크(7)를 좌 우 유입관(3,4)의 유입량을 맞추어 유입시킨 후 상이한 온도의 유체가 혼합 시 정면으로 맞부딪치지 않아 상당히 큰 유량손실과 낮은 혼합효과를 나타내는 등 다수의 문제점을 안고 있었던 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 기존 냉·온수 혼합용 밸브가 갖는 문제점을 일소할 수 있는 냉·온수 혼합용 밸브를 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 냉·온수 혼합용 밸브를 제공하되, 밸브디스크를 안장 형상과 유사하게 구성하여 좌우 유입관을 통하여 유입되는 유체 상호간에 정면으로 접하면서 혼합이 이루어지도록 하여 유입 시 부차손실이 최소화되며, 유랑손실도 최소화 할 수 있도록 한 밸브를 제공하며, 더불어 밸브디스크 내부에 수평 또는 수직방향으로 분할안내편을 형성하여 유체의 유속을 조절하여 혼합효율을 극대화시킬 수 있도록 하고, 배출구 상에도 나선형 안내판을 형성하여 혼합효율을 극대화시킬 수 있도록 한 냉·온수 혼합용 밸브를 제공한다.

본 발명의 냉·온수 혼합용 밸브는 밸브디스크(15)가 좌우 유입관(12a,12b)으로 유입되는 유체를 상호 정면으로 교차하도록 구성하여 유체 유입시 부차손실이 거의 없고, 유량 조절의 편의성으로 인한 온수 온도조절이 간편하며,

밸브디스크(15) 내부에 수평 또는 수직 방향으로 분할안내편(17,18)을 설치하거나 배출관(13) 내부에 나선형 안내판(19)을 설치하여 유체의 속도 및 혼합방향을 다양하게 조절함으로써 혼합률을 보다 극대화시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 냉·온수 혼합용 밸브는 도 3내지 도 7에서 보는 바와 같이 구성될 수 있다.

즉, 냉·온수 혼합용 밸브(10)는 도 3내지 도 4c에서 보는 바와 같이 제1실시예로, 밸브몸체(11)의 좌우로 냉수와 온수가 각각 유입되는 유입관(12a,12b)이 배관되고, 하부로는 선택된 냉수 또는 온수, 또는 냉·온수가 혼합되어 토출되도록 배출관(13)이 배관연결되며, 상기 밸브공(11a)에는 조절핸들(14)과 연결되어 회전조절이 가능한 밸브디스크(15)를 구비한 통상의 밸브(10)에 있어서, 상기 밸브디스크(15)는 안장 모양으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 밸브디스크(15)는 측면상에서 보면 개략 '∩'형으로 이루어지고, 전면에서 볼 때는 밸브몸체(11)에 형성되는 밸브공(11a)에 부합되도록 개략 반원 타입으로 이루어져 조절핸들(14)과 연결된 샤프트(16)에 축고정되어 회전조절이 이루어질 수 있도록 한다. 도면부호 20은 실링용 패킹, 21은 캡, 22는 고정볼트를 도시한 것이다.

그리고 본 발명은 제2실시예로 도 5에서 보는 바와 같이 상기 밸브디스크(15) 내부에 수평방향으로 비대칭의 분할안내편(17)을 좌우로 형성할 수도 있다. 이때 좌우의 분할안내편(17)은 상호 전면에서 볼 때 그 높이를 달리하여 형성토록 한다.

또한 본 발명은 제3실시예로 도 6a,6b에서 보는 바와 같이 수직방향으로 비대칭형의 분할안내편(18)을 좌우로 형성할 수도 있다. 이때 좌우 분할안내편(18)은 상호 측면에서 볼 때 전후로 위치를 달리하여 형성토록 한다.

본 발명의 제4실시예로 도 7에서 보는 바와 같이 밸브(10)의 배출관(13) 내부에 유체의 회전유동을 유도하는 나선형 안내판(19)을 부착하여 혼합효율을 극대화시킬 수 있는 것이다.

상기와 같이 다양하게 실시할 수 있는 본 발명의 밸브(10)는 냉·온수를 선택적으로 공급받을 수 있으며, 냉·온수를 혼합 시 혼합효율을 극대화시킬 수 있는 것으로서,

본 발명의 냉·온수 혼합용 밸브(10)는 조절핸들(14)을 좌우로 선택 조절하면 이와 샤프트(16)로 연결된 밸브디스크(15)가 각도조절이 이루어지면서 냉수, 또는 온수, 그리고 냉·온수 혼합수가 각각 배출관(13)을 통하여 배출이 이루어진다.

본 발명은 밸브디스크(15)가 조절핸들(14)을 조절함으로써 좌우에서 공급되는 냉·온수가 밸브디스크(15) 내부에서 단독 또는 혼합되어 배출관(13)으로 배출될 시에 혼합효율을 극대화시킬 수 있는 바, 이는 좌우 유입관(12a,12b)으로 유입되는 유체가 상호 정면으로 만나 혼합이 이루어지게 되어 부차손실이 거의 없고, 조절핸들(14)의 한번의 조작으로 좌·우 유입관(12a,12b)으로 유입되는 유량 조절이 용이하여 배출관(13)으로 배출되는 유체의 온도조절이 정확하게 이루어진다.

한편, 상기 밸브디스크(15) 내부에 수평방향으로 비대칭의 분할안내편(17)을 좌우로 높이를 달리하여 형성할 경우에는 좌우 분할안내편(17)에 의해 유입관(12a,12b)을 통해 유입되는 유체는 위아래가 속도가 상이하게 유입되므로 속도가 증가한 유체가 서로 와류를 일으켜 밸브디스크(16) 내부를 통과할 시에 혼합효과를 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

또한 상기 밸브디스크(15) 내부에 수직방향으로 비대칭의 분할안내편(18)을 전후로 위치를 달리하여 형성할 경우에는 전후 분할안내편(18)에 의해 유입관(12a,12b)을 통해 유입되는 유체는 전후로 속도가 상이하게 유입되므로 속도가 증가한 유체가 역시 와류를 일으켜 밸브디스크(16) 내부를 통과할 시에 혼합효과를 증대시키게 되는 것이며,

배출관(13) 내부에 나선형 안내판(19)을 설치할 경우에는 밸브디스크(15)를 통과한 혼합된 유체를 배출 시에도 나선형으로 통과토록 하여 두 유체간의 혼합효과가 극대화 될 수 있는 것이다.

참고적으로 도 8a는 본 발명의 밸브(1)에 있어서, 밸브디스크(15) 내부에 분할안내편(17)을 형성한 경우의 온도분포와 유선의 모양이다. 밸브디스크(15) 내부에 설치된 분할안내편(17)에 의해 유입구(12a,12b) 보다 분할안내편(17) 부근에서 유속의 증가와 함케 와류를 일으켜 좌우에서 유입된 유체가 빠른 혼합효과를 보여준다.

도 8b는 본 발명의 밸브(1)에 있어서, 밸브디스크(15) 내부에 분할안내편(18)을 형성한 경우의 온도분포와 유선의 모양이다. 밸브디스크(15) 내부에 분할안내편(18)에 의해 유속이 증대되면서 와류를 일으켜 유체가 빠르게 혼합되는 것을 확인할 수 있다.

도 8c는 배출관(13)상에 나선형 안내판(19)을 부착한 경우의 온도분포와 유 선 모양을 보인 것으로서, 안내판(19) 후류에서 빠른 혼합효과를 나타낸다.

본 발명의 다양한 4가지 실시예에 따른 온도와 혼합수치를 하기의 표 1에서 정리하였다.

(표 1) Streamlines and temperature distribution

Plane2 (outlet)	Temperature [K]	Pressure [Pa]	Velocity [m s^-1]	MassFlow [kg s^-1]	MixingIndex
case1	325.041	226370	19.3806	148.995	0.5243
case2	324.396	150995	15.9355	112.592	0.2658
case3	323.263	171928	17.0759	121.645	0.1117
case4	325.543	177735	17.4474	115.116	0.1445

상기 시험에 사용한 유입관(12a,12b)의 직경은 100mm, 밸브 직경 250mm, 출구의 온도, 압력, 속도, 유량, 혼합수치를 나타내고 있다.

혼합밸브의 유동을 수치 해석할 때 온도 혼합의 정도를 혼합지수(Mixing Index)를 이용하여 평가 할 수 있다.

밸브의 치수에는 상관없이 실시예 1(Case1)의 안장형태의 밸브에 비하여 분할안내편(17,18) 및 나선형 안내판(19)을 사용한 실시예 2,3,4(case2,3,4)의 유동특성은 뛰어난 혼합효과를 보여줌을 확인할 수 있었다.

본 발명은 냉·온수 혼합용 밸브는 물론 각종 유체 혼합용 밸브에 접목시켜 우수한 혼합률을 제공하는 밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 냉·온수 혼합용 밸브의 단면 구성도

도 2a 내지 도 2c는 종래 밸브의 작용상태를 보인 단면도

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 분해 사시도

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 작용상태를 보인 단면도

도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예를 보인 단면 구성도

도 6a,6b는 본 발명의 일부 다른 실시예를 보인 단면 구성도

도 7은 본 발명의 일부 다른 실시예를 보인 단면 구성도

도 8a 내지 8c는 본 발명의 밸브를 사용시 온도분포와 유선의 모양을 분석한 그래프

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

10: 밸브 11: 밸브몸체

11a: 밸브공 12a,12b: 유입관

13: 배출관 14: 조절핸들

15: 밸브디스크 16: 샤프트

17,18: 분할안내편 19: 나선형 안내판

Claims (4)

1. 밸브몸체(11)에 형성된 밸브공(11a)의 좌우로 냉수와 온수가 각각 유입되는 유입관(12a,12b)이 배관되고, 상기 밸브공(11a)의 하부로는 배출관(13)이 배관연결되며, 상기 밸브공(11a)에는 조절핸들(14)과 샤프트(16)로 연결되어 회전조절이 가능한 밸브디스크(15)를 구비한 통상의 밸브(10)에 있어서;

   상기 밸브디스크(15)는 정면상에서 밸브공(11a)의 원호면에 부합하는 반원 타입이며, 측면은 '∩'형으로 구성되어 냉·온수 혼합률을 극대화시킨 것을 특징으로 하는 냉·온수 혼합용 밸브.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 밸브디스크(15) 내부에는 수평방향으로 비대칭형의 분할안내편(17)을 좌우 높이가 다르게 형성한 것을 특징으로 하는 냉·온수 혼합용 밸브.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 밸브디스크(15)의 내부에는 수직방향으로 비대칭형의 분할안내편(18)을 전후로 위치가 다르게 형성한 것을 특징으로 하는 냉·온수 혼합용 밸브.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 배출관(13) 내부에는 유체의 회전유동을 유도하는 나선형 안내판(19)을 설치한 것을 특징으로 하는 냉·온수 혼합용 밸브.

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