KR20110004026A - 유량 조절 밸브 - Google Patents

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Abstract

넓은 압력 범위 내에서 다양한 압력을 가진 원수가 공급되더라도 일정 회수율을 가지도록 유량을 조절할 수 있는 유량 조절 밸브가 개시된다.
상기한 유량 조절 밸브는 내부로 유체가 흐를 수 있도록 일자형 원통 형상을 가지는 하우징과, 상기 하우징에 설치되어 유입되는 유체를 안내하며, 상기 하우징으로부터 유출되는 유체의 유량을 조절토록 테이퍼부를 구비하는 안내부재, 및 상기 하우징에 유입되는 유체의 압력에 따라 슬라이딩 이동되어 상기 테이퍼부로부터 입출되도록 상기 하우징에 장착되며, 내부로 유체가 관통되도록 관통홀을 구비하는 유량조절유닛을 포함한다.
이러한 유량 조절 밸브에 의하면, 유량조절부재를 통해 유체가 흐르는 유로의 단면적을 변화시켜 유량을 조절할 수 있으므로, 유입되는 유체가 가진 압력이 변화하더라도 배출되는 유량을 일정하게 유지할 수 있다.
Figure P1020090061623
유량조절밸브, 유량조절유닛, 오리피스

Description

유량 조절 밸브{VALVE FOR RECULATING THE AMOUNT OF FLOWING WATER}
본 발명은 유량 조절 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역삼투압정수기에 구비되어 생활용수의 배출량을 조절하는 유량 조절 밸브에 관한 것이다.
수질오염이 심각해지면서 오염된 물을 깨끗하게 여과할 수 있는 정수기에 대한 관심이 증대되고 있는 실정이다. 이러한 정수기의 정수방식에는 역삼투압 방식, 종공사막방식, 자연여과방식 등이 있다.
한편, 이온과 분자 등의 농도가 높은 물과 낮은 물 사이에 삼투막(반투과막)을 설치하면 농도가 낮은 쪽의 물분자가 높은 쪽으로 삼투하여 양쪽 물의 농도가 평형상태에 도달할 때 삼투하는 물의 압력을 삼투압이라고 한다.
이러한 삼투압이 작용하는 반대방향으로 삼투압보다 큰 압력을 가하면 물이 삼투막을 통과하여 물속에 포함되어 있는 물 이외의 다른 성분을 원하는 수준까지 제거하여 물을 정수할 수 있는데, 이와 같은 방식을 역삼투압 방식이라 한다.
상기한 역삼투압 방식의 정수기에서는 일반적으로 역삼투 멤브레인 필터를 구비하고 있으며, 멤브레인 필터에는 역삼투 과정에서 필연적으로 발생되는 농축수를 배출하도록 배출라인이 연결된다.
또한, 배출라인 상에는 배출밸브가 구비되어, 이 배출밸브를 통해 배출되는 농축수의 흐름을 지연시키며, 배출밸브의 회수율은 역삼투 멤브레인 필터의 오염도를 고려하여 통상 20~30% 정도로 설정된다.
여기서, 회수율 = 정수량 / (정수량 + 농축수량) × 100 을 의미한다.
한편, 상기한 역삼투 방식의 정수기에서는 멤브레인 필터에 삼투압보다 큰 압력을 가하기 위하여 가압펌프 등과 같은 가압장치를 구비한다.
그런데, 최근에는 원가절감을 위한 설계로 인하여 가압펌프 등과 같은 가압장치를 구비하지 않도록 설계하는 경우가 있다. 이와 같은 경우 종래에 사용되는 배출밸브로는 넓은 압력 범위의 원수가 공급되는 경우 배출밸브는 회수율을 정밀하게 조절할 수 없는 문제가 있다. 즉, 종래의 배출밸브로는 20~30%의 회수율을 가지도록 유량을 조절할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 넓은 압력 범위 내에서 다양한 압력을 가진 원수가 공급되더라도 일정 회수율을 가지도록 유량을 조절할 수 있는 유량 조절 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 유량 조절 밸브는 내부로 유체가 흐를 수 있도록 일자형 원통 형상을 가지는 하우징과, 상기 하우징에 설치되어 유입되는 유체를 안내하며, 상기 하우징으로부터 유출되는 유체의 유량을 조절토록 테이퍼부를 구비하는 안내부재, 및 상기 하우징에 유입되는 유체의 압력에 따라 슬라이딩 이동되어 상기 테이퍼부로부터 입출되도록 상기 하우징에 장착되며, 내부로 유체가 관통되도록 관통홀을 구비하는 유량조절유닛을 포함한다.
상기 유량조절유닛은 상기 하우징에 유입되는 유체의 압력에 따라 슬라이딩 이동하는 유량조절부재, 및 상기 유량조절부재를 가압토록 상기 유량조절부재에 장착된는 탄성부재를 구비하며, 상기 관통홀은 상기 유량조절부재에 구비되고 상기 하우징으로 유입되는 유체에 의해 가압되도록 단차부가 형성되는 오리피스일 수 있다.
상기 하우징은 상기 안내부재와 상기 유량조절부재가 내부에 장착될 수 있도록 설치부를 구비하며, 상기 설치부에는 상기 유량조절부재의 슬라이딩 이동시 슬라이딩 이동 경로를 안내하는 가이드부를 구비할 수 있다.
상기 하우징은 상기 설치부의 후방에 배치되어 유출되는 유량을 조절토록 제1 유로홀을 구비하며, 제1 유로홀은 오리피스일 수 있다.
상기 안내부재는 유체가 상기 테이퍼부로 유입되도록 상기 테이퍼부와 연통되는 제2 유로홀을 구비하며, 상기 제2 유로홀은 통과하는 유체의 유량을 조절하는 오리피스일 수 있다.
본 발명에 따르면, 유량조절부재를 통해 유체가 흐르는 유로의 단면적을 변화시켜 유량을 조절할 수 있으므로, 유입되는 유체가 가진 압력이 변화하더라도 배출되는 유량을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 유량 조절 밸브를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 조절 밸브를 나타내는 단면도이다.
유량 조절 밸브(100)는 멤브레인 필터(미도시)의 배출관에 연결되어 멤브레인 필터로부터 배출되는 생활용수의 배출량(이하 '유량'이라 함)을 조절하는 역할을 수행하는 밸브일 수 있다.
도 1을 참조하면, 유량 조절 밸브(100)는 일예로서, 하우징(120), 안내부재(140), 유량조절유닛(160), 및 연결부재(180)를 포함한다.
하우징(120)은 내부로 유체가 흐를 수 있도록 일자형 원통 형상으로 이루어진다. 또한 하우징(120)은 내부에 안내부재(140)와 유량조절유닛(160)이 설치되는 설치부(122)를 구비할 수 있다.
설치부(122)에는 유량조절유닛(160)의 슬라이딩 이동시 이동경로를 안내하는 가이드부재(124)가 구비될 수 있다.
한편, 하우징(120)이 일자형상으로 이루어지므로, 절곡된 형상으로 이루어지는 유량 조절 밸브에 비하여 내부에 설치되는 부품(즉, 안내부재(140), 유량조절유닛(160) 등)이 간소화될 수 있으며, 보다 소형으로 유량 조절 밸브가 제작될 수 있다.
즉, 유량 조절 밸브가 설치되는 설치위치는 일반적으로 다수개의 배관들에 의해 공간이 협소하게 되는데, 하우징(120)이 일자형상으로 형성되어 소형으로 유량 조절 밸브가 제작될 수 있으므로, 설치공간의 제약을 감소시킬 수 있다.
또한, 하우징(120)은 설치부(122)의 후단에 유체의 유량을 조절하는 기능을 수행하는 제1 유로홀(126)을 구비할 수 있다. 제1 유로홀(126)은 오리피스일 수 있다.
한편, 하우징(120)은 양 단부에 유체가 흐르는 배관(미도시)과의 연결을 위한 연결부재(180)가 장착되는 제1,2 장착부(128,129)를 구비할 수 있다. 일예로서, 제1 장착부(128)에는 유체가 하우징(120)으로 유입되도록 유입관(미도시)에 연결되는 연결부재(180)가 장착될 수 있고, 제2 장착부(129)에는 유체가 하우징(120)으로부터 배출되는 배출관(미도시)에 연결되는 연결부재(180)가 장착될 수 있다.
안내부재(140)는 하우징(120)에 설치되어 유입되는 유체를 안내하며, 통과하는 유체의 유량이 조절될 수 있도록 테이퍼부(142)를 구비할 수 있다. 테이퍼 부(142)는 유량조절유닛(160)이 삽입 또는 이탈되어 테이퍼부(142)를 통해 유출되는 유체의 유량이 조절될 수 있도록 안내부재(140)의 일단측에 구비될 수 있다.
즉, 유량조절유닛(160)의 일단이 테이퍼부(142)에 삽입되어 위치하는 정도에 따라 안내부재(140)를 통과하는 유체의 양이 조절된다.
또한, 안내부재(140)는 유체가 테이퍼부(142)로 유입되도록 테이퍼부(142)와 연통되는 제2 유로홀(144)을 구비할 수 있다. 이에 따라 하우징(120)의 일측(도 2의 좌측)으로 유입되는 유체는 제2 유로홀(144)을 통해 테이퍼부(142)로 유입될 수 있고, 이후 유체는 하우징(120)의 설치부(122)로 유입될 수 있다.
한편, 제2 유로홀(144)은 통과하는 유체의 유량을 조절할 수 있도록 오리피스일 수 있다.
유량조절유닛(160)은 하우징(120)에 유입되는 유체의 압력에 따라 슬라이딩 이동하여 테이퍼부(142)로부터 입출되도록 하우징(120)에 장착되며, 내부로 유체가 관통되도록 관통홀(163)을 구비할 수 있다.
한편, 유량조절유닛(160)은 일예로서, 유량조절부재(162)와 탄성부재(164)를 구비할 수 있다.
유량조절부재(162)는 하우징(120)에 유입되는 유체의 압력에 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 하우징(120)의 설치부(122)에 설치될 수 있다. 한편, 유량조절부재(162)의 일단은 테이퍼부(142)에 삽입될 수 있도록 테이퍼부(142)의 형상과 동일한 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
그리고, 유량조절부재(162)는 내부로 유체가 관통되도록 관통홀(163)이 구비 된다. 한편, 관통홀(163)은 유입되는 유체에 의해 가압되어 유량조절부재(162)가 슬라이딩 이동될 수 있도록 단차부(163a)를 구비할 수 있다.
즉, 관통홀(163)로 유입되는 유체에 의하여 단차부(163a)가 가압되어 유량조절부재(162)는 슬라이딩 이동될 수 있다. 한편, 관통홀(163)은 단차부(163a)가 구비되며 유체의 유량을 조절할 수 있도록 구비되는 오리피스일 수 있다.
또한, 유량조절부재(162)는 탄성부재(164)의 일단이 삽입되어 결합될 수 있도록 결합홈(162a)을 구비할 수 있다.
그리고, 유량조절부재(162)의 타단은 설치부(122)에 구비되는 가이드부재(124)의 내측에 배치된다. 이에 따라 유량조절부재(162)는 가이드부재(124)를 따라 슬라이딩 이동될 수 있다.
즉, 유량조절부재(162)는 하우징(120)으로 유입되는 유체의 압력이 낮은 경우 일단이 테이퍼부(142)에 완전히 삽입되도록 배치된다. 이때 하우징(120)으로 유입되는 유체는 안내부재(140)의 관통홀(163)을 통해서만 흘러 설치부(122)의 후단에 구비되는 제1 유로홀(126)로 유입된다.
또한, 하우징(120)으로 유입되는 유체의 압력이 높은 경우 유량조절부재(162)의 일단이 테이퍼부(142)로부터 분리되도록 유량조절부재(162)는 슬라이딩 이동된다. 이때 유량조절부재(162)는 가이드부재(126)에 의해 안내되어 슬라이딩 이동될 수 있다.
이러한 경우, 유체가 통과하는 유로의 면적이 증대되며, 즉 유체는 안내부재(140)의 관통홀(163)과 안내부재(140)의 테이퍼부(142)를 통해 흘러 하우징(120) 의 제1 유로홀(126)로 유입될 수 있다. 이에 따라 통과되는 유량이 증대되고, 결국 유출되는 유량이 조절될 수 있다.
탄성부재(164)는 유량조절부재(162)를 가압하도록 유량조절부재(162)에 장착될 수 있다. 즉, 탄성부재(164)는 일단이 유량조절부재(162)의 결합홈(162a)에 삽입되어 지지되고, 타단이 하우징(120)의 설치부(122)의 일측면에 지지되도록 설치부(122)에 설치된다.
이에 따라, 유량조절부재(162)는 탄성부재(164)에 의해 가압되어 하우징(120)으로 유입되는 유체의 압력에 따라 슬라이딩 이동 가능하다. 즉, 하우징(120)으로 유입되는 유체의 압력이 증가하면 탄성부재(164)는 압축된 상태로 유량조절부재(162)를 지지하고, 이후 하우징(120)으로 유입되는 유체의 압력이 감소하면 탄성부재(164)는 신장되어 유량조절부재(162)의 일단이 테이퍼부(142)로 삽입되도록 한다.
연결부재(180)는 하우징(120)에 결합되어 유체가 흐르는 배관(미도시)과 연결될 수 있다. 이를 위해 연결부재(180)는 제1 연결부재(182)와 제2 연결부재(184)를 구비할 수 있다.
제1 연결부재(182)는 제1 장착부(128)에 장착되며, 일예로서, 유체가 하우징(120)의 내부로 유입되도록 유체가 공급되는 유입관(미도시)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 연결부재(184)는 제2 장착부(129)에 장착되어, 하우징(120)으로부터 배출된 유체가 흐르는 배출관(미도시)에 연결될 수 있다.
한편, 연결부재(180)는 호스와 같이 내부로 유체가 흐르는 배관이 삽입 결합 되는 구성으로서, 당업자에게 널리 알려진 구성에 해당하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 하우징(120)에는 유체의 외부 유출을 방지하는 오링이 설치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 유량조절부재(162)를 통해 유체가 흐르는 유로의 단면적을 변화시켜 유량을 조절할 수 있으므로, 유입되는 유체가 가진 압력이 변화하더라도 배출되는 유량을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 안내부재(140)에 구비되는 제2 유로홀(144)과, 하우징(120)에 구비되는 제1 유로홀(126), 및 유로조절부재(162)에 구비되는 관통홀(163)을 통해 통과하는 유체의 유량이 조절될 수 있으므로 배출되는 유량이 일정하게 유지될 수 있다. 즉, 3개의 오리피스인 유로홀(126,144), 관통홀(163)을 통해 유체의 유량이 조절될 수 있으므로 배출되는 유량이 보다 용이하게 조절될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 유량 조절 밸브의 작동을 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 조절 밸브의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.
다시 말해, 도 2는 하우징으로 유입되는 유체의 압력이 낮은 경우의 유량 조절 밸브를 나타내는 작동도이고, 도 3은 하우징으로 유입되는 유체의 압력이 높은 경우의 유량 조절 밸브를 나타내는 작동도이다. 도 4는 하우징으로 유입되는 유체의 압력이 저압과 고압 사이인 중간 압력인 경우의 유량 조절 밸브를 나타내는 작 동도이다.
도 2를 참조하면, 하우징(120)의 내부로 압력이 낮은, 예를 들어 2~4kg/cm2 의 압력을 가진 유체가 유입된다. 이때 유입되는 유체에 의해 유량조절부재(162)에 가해지는 힘은 탄성부재(164)에 의해 유량조절부재(162)에 가해지는 힘보다 작다.
따라서, 유량조절부재(162)의 일단은 안내부재(140)의 테이퍼부(142)에 삽입된 상태로 배치되고, 이에 따라 하우징(120)으로 유입되는 유체는 유량조절부재(162)의 관통홀(163)을 통해서만 설치부(122)로 유입된다.
즉, 수압이 낮은 유체가 하우징(120)으로 유입되면 유량조절부재(162)가 테이퍼부(142)에 삽입되어, 유입된 유체는 유량조절부재(162)의 관통홀(163)을 통해서만 흐르게 된다. 이러한 상태의 유로의 단면적과 유량조절부재(162)가 테이퍼부(142)로부터 분리된 상태에서 유체가 흐르는 유로의 단면적과를 비교하면 유체가 흐르는 유로의 단면적이 감소된 상태이다.
결국 수압이 낮은 유체가 하우징(120)으로 유입되면, 하우징(120)으로부터 유출되는 유체의 유량은 수압이 높은 유체가 하우징(120)으로 유입되는 경우와 비교하여 감소되는 것이다.
도 3을 참조하면, 일정 압력 이상의 높은 압력, 예를 들어 8~10kg/cm2 의 압력을 가진 유체가 유입되면, 유입되는 유체의 압력에 의해 유량조절부재(162)에 가해지는 힘은 탄성부재(164)에 의해 유량조절부재(162)에 가해지는 힘보다 크게 된다.
이에 따라, 유량조절부재(162)의 일단이 테이퍼부(142)로부터 이격되도록 유량조절부재(162)는 슬라이딩 이동된다. 결국, 유체가 흐르는 유로의 단면적이 증대되어 설치부(122)로 유입되는 유체의 유량이 증가하게 된다. 즉, 유체는 유량조절부재(162)의 관통홀(163)과 안내부재(140)의 테이퍼부(142)를 통해 흘러 설치부(122)로 유입되는 유체의 유량이 증가하게 된다.
이후 유입되는 유체의 압력이 낮아지면, 유체에 의해 유량조절부재(162)에 가해지는 힘이 탄성부재(164)에 의해 가해지는 힘보다 작아지게 된다. 이러한 경우, 유량조절부재(162)는 탄성부재(164)에 의해 가해지는 복원력에 의해 슬라이딩 이동되어 유량조절부재(162)의 일단이 테이퍼부(142)에 삽입되도록 배치된다.
도 4를 참조하면, 하우징(120)으로 중간 압력을 가진 유체, 예를 들어 5~7kg/cm2 의 압력을 가진 유체가 유입되면, 유입되는 유체에 의해 유량조절부재(162)는 슬라이딩 이동된다.
다만, 이러한 경우 유량조절부재(162)가 슬라이딩 이동되는 정도는 높은 압력의 유체가 유입되는 경우보다 작게 이동된다. 즉, 유량조절부재(162)의 일단은 테이퍼부(142)에 접촉되지 않고, 테이퍼부(142)에 인접하게 배치된다.
따라서, 유체가 흐르는 유로의 단면적은 낮은 압력을 가진 유체가 유입될 때보다는 크고, 높은 압력을 가진 유체가 유입될 때보다는 작아지게 된다. 이에 따라 설치부(122)로 유입되어 하우징(120)의 외부로 유출되는 유량은 낮은 압력을 가진 유체가 유입될 때와 높은 압력을 가진 유체가 유입될 때의 유량 사이의 유량일 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 조절 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 조절 밸브의 작동을 나타내는 작동도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 유량 조절 밸브
120 : 하우징
140 : 안내부재
160 : 유량조절유닛
180 : 연결부재

Claims (5)

  1. 내부로 유체가 흐를 수 있도록 일자형 원통 형상을 가지는 하우징;
    상기 하우징에 설치되어 유입되는 유체를 안내하며, 상기 하우징으로부터 유출되는 유체의 유량을 조절토록 테이퍼부를 구비하는 안내부재; 및
    상기 하우징에 유입되는 유체의 압력에 따라 슬라이딩 이동되어 상기 테이퍼부로부터 입출되도록 상기 하우징에 장착되며, 내부로 유체가 관통되도록 관통홀을 구비하는 유량조절유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유량조절유닛은
    상기 하우징에 유입되는 유체의 압력에 따라 슬라이딩 이동하는 유량조절부재; 및
    상기 유량조절부재를 가압토록 상기 유량조절부재에 장착된는 탄성부재;
    를 구비하며,
    상기 관통홀은 상기 유량조절부재에 구비되고 상기 하우징으로 유입되는 유체에 의해 가압되도록 단차부가 형성되는 오리피스인 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하우징은
    상기 안내부재와 상기 유량조절부재가 내부에 장착될 수 있도록 설치부를 구비하며, 상기 설치부에는 상기 유량조절부재의 슬라이딩 이동시 슬라이딩 이동 경로를 안내하는 가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
  4. 제4항에 있어서, 상기 하우징은
    상기 설치부의 후방에 배치되어 유출되는 유량을 조절토록 제1 유로홀을 구비하며, 제1 유로홀은 오리피스인 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안내부재는
    유체가 상기 테이퍼부로 유입되도록 상기 테이퍼부와 연통되는 제2 유로홀을 구비하며,
    상기 제2 유로홀은 통과하는 유체의 유량을 조절하는 오리피스인 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
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