KR20110010299U

KR20110010299U - 서모스탯 카트리지

Info

Publication number: KR20110010299U
Application number: KR2020100004358U
Authority: KR
Inventors: 이찬재; 최수용
Original assignee: 주식회사 신한세라믹
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2011-11-02
Also published as: KR200458185Y1

Abstract

본 고안은 서모스탯 카트리지에 관한 것으로서, 외관을 형성하며, 내부에 왁스형 엘레멘트가 삽입되고, 외면에 온수 유입구와 냉수 유입구가 형성되는 카트리지 본체; 내부에 릴리프 스프링(relief spring)에 의해 지지되는 탄성지지체가 설치되며, 상기 카트리지 본체의 내부에 삽입되어 카트리지 본체를 따라 슬라이딩 이동함으로써 일측에 결합되는 상기 왁스형 엘레멘트를 가이드하는 엘레멘트 가이드; 및 상기 카트리지 본체의 외측에서 상기 온수 유입구와 상기 냉수 유입구 영역에 각각 결합되어 상기 카트리지 본체 내로 유입되는 온수와 냉수 속의 이물질을 걸러내는 망 구조의 스트레너를 포함하며, 상기 카트리지 본체 및 상기 엘레멘트 가이드는 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 카트리지 본체와 상기 스트레너 중 어느 하나에는 결합돌기가 형성되고 다른 하나에는 상기 결합돌기가 수용되는 돌기수용공이 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 플라스틱 재질로 형성되며 간단하고 간편한 구조에 의하여 조립성이 향상될 뿐만 아니라 이물질의 내부 유입이나 슬라이딩부에 도포된 그리스가 물에 의해 씻기는 현상을 저지시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

서모스탯 카트리지{Thermostat cartridge}

본 고안은, 서모스탯 카트리지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 플라스틱 재질로 형성되며 간단하고 간편한 구조에 의하여 조립성이 향상될 뿐만 아니라 이물질의 내부 유입이나 슬라이딩부에 도포된 그리스가 물에 의해 씻기는 현상을 저지시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 서모스탯 카트리지에 관한 것이다.

서모스탯 카트리지는 그 내부로 유입되는 온수 및 냉수의 유입량 또는 그 변화량을 자동으로 맞춰 주어 초기 세팅된 혼합수의 온도를 변화없이 유지시켜 주기 위한 장치로서, 냉온수 밸브 등에 적용될 수 있다. 대표적으로 가열되면 팽창하고 식으면 수축하는 성질을 이용하여 밸브를 동작시키는 왁스형 서머스탯이 가장 많이 이용되고 있다.

종래의 서모스탯 카트리지는 금속제로 제작되면서, 왁스형 엘레멘트가 결합되는 카트리지 본체와, 카트리지 본체의 내부에 삽입되어 왁스형 엘레멘트를 가이드하는 엘레멘트 가이드와, 엘레멘트 가이드의 내부에 삽입되는 릴리프 스프링(relief spring)이 포함되어 있다. 또한 카트리지 본체의 외측 온수 유입구 및 냉수 유입구에는 이물질을 걸러내는 수단으로서 망 구조의 스트레너가 결합된다.

그러나, 이러한 종래의 서모스탯 카트리지에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 카트리지 본체와 엘레멘트 가이드 간의 조립 시 형성되는 갭(gap)으로 이물질이 유입될 우려가 높고, 또한 슬라이딩을 위하여 도포된 그리스가 물의 침투에 의해 씻겨져 유실되는 현상이 자주 발생되어 그 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

둘째, 스트레너의 조립을 위해 고리 형상의 스트레너를 카트리지 본체의 외측 해당 위치에 말아 끼운 후에 겹치는 부분을 스팟(spot) 용접하여 왔기 때문에 별도의 용접 장치가 요구될 뿐만 아니라 스팟 용접 부위가 검게 그을려 미관을 해치는 문제점이 있다.

셋째, 릴리프 스프링을 조립하기 위해 엘레멘트 가이드에 프레스로 스냅링(ring)을 삽입하여 고정하여 왔기 때문에 작업이 번거롭고 불편한 문제점이 있다.

본 고안의 목적은, 플라스틱 재질로 형성되며 간단하고 간편한 구조에 의하여 조립성이 향상될 뿐만 아니라 이물질의 내부 유입이나 슬라이딩부에 도포된 그리스가 물에 의해 씻기는 현상을 저지시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 서모스탯 카트리지를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 외관을 형성하며, 내부에 왁스형 엘레멘트가 삽입되고, 외면에 온수 유입구와 냉수 유입구가 형성되는 카트리지 본체; 내부에 릴리프 스프링(relief spring)에 의해 지지되는 탄성지지체가 설치되며, 상기 카트리지 본체의 내부에 삽입되어 카트리지 본체를 따라 슬라이딩 이동함으로써 일측에 결합되는 상기 왁스형 엘레멘트를 가이드하는 엘레멘트 가이드; 및 상기 카트리지 본체의 외측에서 상기 온수 유입구와 상기 냉수 유입구 영역에 각각 결합되어 상기 카트리지 본체 내로 유입되는 온수와 냉수 속의 이물질을 걸러내는 망 구조의 스트레너를 포함하며, 상기 카트리지 본체 및 상기 엘레멘트 가이드는 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 카트리지 본체와 상기 스트레너 중 어느 하나에는 결합돌기가 형성되고 다른 하나에는 상기 결합돌기가 수용되는 돌기수용공이 형성되는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지에 의하여 달성된다.

또한 본 고안은 상기 카트리지 본체와 상기 엘레멘트 가이드 사이의 접촉 영역과 상기 엘레멘트 가이드와 상기 탄성지지체 사이의 접촉 영역에 결합되어 해당 영역을 실링(sealing) 처리하는 오링(O-Ring)을 더 포함한다.

또한 상기 릴리프 스프링(relief spring)에 의해 지지되는 상기 탄성지지체를 상기 엘레멘트 가이드에 고정함으로써 상기 스프링의 일단부를 지지시키는 스프링 지지용 클립을 더 포함한다.

상기 엘레멘트 가이드의 외면에는 상기 스프링 지지용 클립이 끼워지는 자리홈이 더 형성된다.

상기 자리홈에는 상기 엘레멘트 가이드의 중심 축선에 대해 상호 대칭되는 한 쌍의 통공이 더 형성된다.

본 고안에 따르면, 플라스틱 재질로 형성되며 간단하고 간편한 구조에 의하여 조립성이 향상될 뿐만 아니라 이물질의 내부 유입이나 슬라이딩부에 도포된 그리스가 물에 의해 씻기는 현상을 저지시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 서모스탯 카트리지의 부분 단면도,
도 2는 도 1에서 캡과 스트레너를 제거한 상태의 사시도,
도 3은 카트리지 본체와 스트레너 간의 배치 상태 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 스트레너의 결합 과정을 단계적으로 도시한 도면,
도 5는 엘레멘트 가이드에 대한 사시도,
도 6은 엘레멘트 가이드와 오링 및 스프링 지지용 클립 간의 배치 상태 사시도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 실시예의 서모스탯 카트리지는 플라스틱 재질의 사출 성형에 의해 제작될 수 있다. 따라서 금형 제작을 위한 초기 투자 비용이 다소 증가할 수는 있지만 이후의 생산 단가는 감소할 수 있어 바람직하다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 고안에 따른 서모스탯 카트리지의 전체적인 구성을 살펴보면, 먼저 카트리지 본체(20)는, 본 실시예의 서모스탯 카트리지의 외관을 형성하는 부분으로서, 외면의 서로 다른 위치에 온수 유입구(21a)와 냉수 유입구(21b)가 형성되며, 그 단부에는 제1 수나사 보스부(22)가 구비된다.

온수 유입구(21a)와 냉수 유입구(21b)는 피스톤(1a)에 의해 동작되는 밸브(4)에 의해 그 유로(L1,L2, 도 1 참조)의 크기, 즉 온수 또는 냉수가 유입되는 개구의 사이즈가 조절되도록 구성된다. 도 1의 확대 부분에서는 L1은 온수가, L2는 냉수가 유입되는 유로를 도시하고 있다. 제1 수나사 보스부(22)는 카트리지 본체(20)를 다른 장치에 결합시킬 때 혹은 다른 구성과 카트리지 본체(20)를 결합시킬 때 사용된다.

또 원통 구조를 갖는 카트리지 본체(20)의 내부에는 온수 유입구(21a)와 냉수 유입구(21b)로 유입된 온수와 냉수가 혼합되는 혼합실(23)이 마련된다.

카트리지 본체(20)의 일측에는 왁스형 엘레멘트(1)가 결합되며, 왁스형 엘레멘트(1)는 왁스가 충진되어 혼합실(23) 내의 온도를 감지하는 감지부(2) 및 감지부(2)에 충진된 왁스의 팽창, 수축시 이동하는 피스톤(1a)을 포함한다. 그리고 왁스형 엘레멘트(1)의 캡(1b) 내에는 리턴 스프링(5, return spring)이 마련된다. 피스톤(1a)의 단부와 엘레멘트 가이드(30) 사이에는 릴리프 스프링(70, relief spring)에 의해 탄성적으로 지지되는 탄성지지체(3)가 마련된다.

그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 왁스형 엘레멘트(1)가 결합되는 카트리지 본체(20)의 일측에는 마개(90)가 결합된다. 마개(90)의 결합을 위해 카트리지 본체(20)의 일측 내벽면에는 암나사부(T1)가, 그리고 마개(90)의 일단부 외면에는 수나사부(T2)가 형성된다. 마개(90)가 결합되면 내부의 왁스형 엘레멘트(1) 부분은 외부로부터 은닉될 수 있다. 마개(90)의 표면에는 방사상으로 형성되는 서로 다른 형태의 다수의 리브(91,92)가 형성될 수 있다.

엘레멘트 가이드(30)는, 카트리지 본체(20)를 따라 슬라이딩하면서 왁스형 엘레멘트(1)를 가이드하는 역할을 한다. 엘레멘트 가이드(30) 역시 카트리지 본체(20)와 마찬가지로 원통 구조물로 마련될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 실시예의 서모스탯 카트리지에 대한 작용에 대해 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

제2 수나사 보스부(41) 영역에 결합될 수 있는 온도 조절을 위한 핸들(미도시)을 일정 온도로 맞추기 위해 회전시킨다. 그러면 샤프트(40)가 회전되면서 릴리프 스프링(70)을 압축시켜 엘레멘트 가이드(30)를 이동시키고, 엘레멘트 가이드(30)의 이동에 따라 왁스형 엘레멘트(1)와 연결된 밸브(4)가 이동함으로써 온수 유입구(21a)와 냉수 유입구(21b)의 개폐 정도가 일차적으로 결정된다. 이후에, 왁스형 엘레멘트(1)의 감지부(2)가 혼합실(23) 내의 온도를 감지하여 피스톤(1a)의 길이(S, 도 1 참조)를 변화시켜 밸브(4)를 다시 이동시킴으로써 온수 유입구(21a)와 냉수 유입구(21b)의 개폐 정도를 이차적으로 조절함으로써 원하는 온도를 일정하게 유지시키게 된다.

이러한 작용을 하는 본 고안의 서모스탯 카트리지에는, 탄성지지체(3)와 엘레멘트 가이드(30) 사이, 그리고 엘레멘트 가이드(30)와 카트리지 본체(20) 사이에 오링(60, O-Ring)이 개재되어 기밀이 유지된다. 오링은 일반적으로 두 부재를 밀폐하여 기밀 결합을 달성하기 위해 이용되는 것으로서 종래의 서모스탯 카트리지에도 다수 사용되고 있지만, 본 고안에서는 상기한 바와 같이 탄성지지체(3)와 엘레멘트 가이드(30) 사이, 그리고 엘레멘트 가이드(30)와 카트리지 본체(20) 사이에 더 구비되도록 함으로써, 그리스 등이 물에 씻기어 유실되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

즉, 탄성지지체(3)와 엘레멘트 가이드(30) 사이, 그리고 엘레멘트 가이드(30)와 카트리지 본체(20) 사이에는 슬라이딩시의 윤활성을 확보하기 위해 그리스 등이 도포되어 있으나, 이러한 그리스는 혼합실(23) 내의 물이 오랜시간 지속적으로 침투하여 물에 씻겨짐으로써 유실되기 쉬운 문제점이 있었다. 따라서 본 실시예의 서모스탯 카트리지에는 탄성지지체(3)와 엘레멘트 가이드(30) 사이, 그리고 엘레멘트 가이드(30)와 카트리지 본체(20) 사이의 접촉 영역에도 오링(60, O-Ring)이 설치된다. 도 5에 도시된 바와 같이 엘레멘트 가이드(30)에는 외면에서 반경 방향 내측으로 함몰된 오링 삽입부(31)가 형성되어 있다.

이처럼 오링(60)이 카트리지 본체(20)와 엘레멘트 가이드(30) 사이의 접촉 영역 또한 엘레멘트 가이드(30) 및 탄성지지체(3) 사이의 접촉 영역에 배치되어 해당 영역을 실링 처리함에 따라 이 영역으로 이물질이 유입되거나 도포된 그리스가 물에 의해 씻겨져 유실되는 현상을 예방할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 온수 유입구(21a)와 냉수 유입구(21b)가 형성된 카트리지 본체(20)의 외면에는 카트리지 본체(20)의 다른 면보다 반경 방향 내측으로 함몰된 함몰부(24a,24b)가 마련된다. 함몰부(24a,24b)에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 망 구조의 스트레너(50)가 결합된다.

망 구조의 스트레너(50)는 카트리지 본체(20)의 외측에서 온수 유입구(21a)와 냉수 유입구(21b) 영역의 함몰부(24a,24b)에 배치되어 카트리지 본체(20) 내의 혼합실(23)로 유입되는 온수와 냉수 속의 이물질을 걸러내는, 다시 말해 필터의 역할을 한다. 스트레너(50)는 결합되는 위치 만이 상이할 뿐 동일한 것이 사용된다.

한편, 종래기술의 경우, 스트레너(50)의 조립은 스트레너의 양단을 스팟(spot) 용접하여 왔으나 본 실시예의 경우에는 고리 조립 방식을 적용하고 있다.

부연하여 설명하면 도 3에 도시된 바와 같이, 함몰부(24a,24b)가 위치되는 카트리지 본체(20)의 외측에는 결합돌기(25a,25b)가 형성되고, 스트레너(50)의 양단부에 결합돌기(25a,25b)가 끼워지는 돌기수용공(50a,50b)이 형성된다.

이에 도 4의 (a)처럼 스트레너(50)의 일측 단부에 형성되는 제1 돌기수용공(50a)이 결합돌기(25a,25b)에 끼워지도록 한 상태에서 스트레너(50)가 카트리지 본체(20)의 외면을 둘러싸도록 스트레너(50)를 돌린 후에, 도 4의 (b)처럼 스트레너(50)의 타측 단부에 형성되는 제2 돌기수용공(50b)이 결합돌기(25a,25b)에 끼워지도록 한 다음, 도 4의 (c)처럼 결합돌기(25a,25b)의 상단부를 핸드 프레스로 약간 압착시킴으로서 손쉽게 또한 용이하게 스트레너(50)를 결합시킬 수 있다.

따라서 종래처럼 스팟(spot) 용접 장치를 사용해야 하고, 또한 스팟 용접 부위가 검게 그을려 미관을 해치는 문제점을 해소하기에 충분하다.

샤프트(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 그 일단부는 엘레멘트 가이드(30) 내에 배치되고 타단부는 카트리지 본체(20)의 외측으로 노출되는 구성이다. 샤프트(40)의 단부에는 샤프트(40)를 다른 장치에 결합시킬 때 혹은 다른 구성과 샤프트(40)를 결합시킬 때 사용될 수 있는 제2 수나사 보스부(41)가 마련된다. 제2 수나사 보스부(41) 영역에 온도 조절을 위한 핸들(미도시)이 결합될 수 있으며, 핸들의 회전 시 샤프트(40)가 회전될 수 있다.

한편, 샤프트(40)가 위치된 영역의 엘레멘트 가이드(30)의 내부에는 탄성지지체(3)가 원위치 복귀될 수 있도록 릴리프 스프링(70)이 마련된다. 릴리프 스프링(70)의 일단부는 엘레멘트 가이드(30)의 내부 턱에 지지되고 있으며, 타단부는 탄성지지체(3)를 개재하여 엘레멘트 가이드(30)에 고정되어야 한다. 종래에는 이를 위해 스냅링을 프레스를 이용하여 고정 후 사용하였으나, 이는 작업이 번거로울 뿐만 아니라 별도의 도구를 요하게 된다. 따라서 본 고안의 일 실시예에서는 스프링 지지용 클립(80)을 엘레멘트 가이드(30)에 삽입함으로써 고정 작업이 간단히 완료될 수 있다.

이러한 스프링 지지용 클립(80)이 엘레멘트 가이드(30)에 결합되기 위해 엘레멘트 가이드(30)의 외면에는 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 스프링 지지용 클립(80)이 끼워지는 자리홈(32)이 형성된다.

자리홈(32)은 엘레멘트 가이드(30)의 외면 둘레 방향 전체에 형성되는 것은 아니며 대략 U자 형태의 스프링 지지용 클립(80)이 배치될 수 있는 정도의 구간으로 마련된다.

이러한 자리홈(32)에는 스프링 지지용 클립(80)의 일부가 삽입 배치되도록 엘레멘트 가이드(30)의 중심 축선에 대해 상호 대칭되는 한 쌍의 통공(33)이 형성된다. 통공(33)은 장공의 형태를 가질 수 있다. 엘레멘트 가이드(30)의 외면 하부 영역에는 반경 방향을 향해 돌출된 다수의 더미리브(35)가 마련될 수 있다.

이처럼 본 실시예의 경우, 스프링 지지용 클립(80)이 엘레멘트 가이드(30)의 자리홈(32)에 끼워지는 형태로 결합(조립)되기 때문에 종래처럼 프레스로 스냅링(ring)을 삽입하여 고정해야 하는 불편한 작업을 회피할 수 있게 된다.

본 실시예의 서모스탯 카트리지를 상기한 바와 같이 구성하면, 카트리지 본체(20)와 엘레멘트 가이드(30) 간의 접촉 영역과 엘레멘트 가이드(30)와 탄성지지체(3) 사이의 접촉 영역이 예컨대 오링(60)으로 실링 처리되어 있기 때문에 이물질의 내부 유입을 방지시킬 수 있으며, 도포된 그리스가 물에 의해 씻기는 현상을 저지시켜 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한 고리 조립 방식으로 스트레너(50)를 조립하고 있기 때문에 종래처럼 스팟(spot) 용접 장치를 사용해야 하고, 또한 스팟 용접 부위가 검게 그을려 미관을 해치는 문제점을 해소하기에 충분하다.

그리고 본 실시예의 서모스탯 카트리지의 경우, 스프링 지지용 클립(80)이 엘레멘트 가이드(30)의 자리홈(32)에 끼워지는 형태로 결합되기 때문에 종래처럼 프레스로 스냅링(ring)을 삽입하여 고정해야 하는 불편한 작업을 회피할 수 있게 된다.

이와 같이 본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 고안의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 왁스형 엘레멘트 1a : 피스톤
2 : 감지부 4 : 밸브
20 : 카트리지 본체 30 : 엘레멘트 가이드
31 : 오링 삽입부 32 : 자리홈
33 : 통공 40 : 샤프트
50 : 스트레너 60 : 실링 처리부재
70 : 릴리프 스프링 80 : 스프링 지지용 클립

Claims

외관을 형성하며, 내부에 왁스형 엘레멘트가 삽입되고, 외면에 온수 유입구와 냉수 유입구가 형성되는 카트리지 본체;
내부에 릴리프 스프링(relief spring)에 의해 지지되는 탄성지지체가 설치되며, 상기 카트리지 본체의 내부에 삽입되어 카트리지 본체를 따라 슬라이딩 이동함으로써 일측에 결합되는 상기 왁스형 엘레멘트를 가이드하는 엘레멘트 가이드; 및
상기 카트리지 본체의 외측에서 상기 온수 유입구와 상기 냉수 유입구 영역에 각각 결합되어 상기 카트리지 본체 내로 유입되는 온수와 냉수 속의 이물질을 걸러내는 망 구조의 스트레너를 포함하며,
상기 카트리지 본체 및 상기 엘레멘트 가이드는 플라스틱 재질로 형성되며,
상기 카트리지 본체와 상기 스트레너 중 어느 하나에는 결합돌기가 형성되고 다른 하나에는 상기 결합돌기가 수용되는 돌기수용공이 형성되는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 카트리지 본체와 상기 엘레멘트 가이드 사이의 접촉 영역과 상기 엘레멘트 가이드와 상기 탄성지지체 사이의 접촉 영역에 결합되어 해당 영역을 실링(sealing) 처리하는 오링(O-Ring)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 릴리프 스프링(relief spring)에 의해 지지되는 상기 탄성지지체를 상기 엘레멘트 가이드에 고정함으로써 상기 스프링의 일단부를 지지시키는 스프링 지지용 클립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지.
제3항에 있어서,
상기 엘레멘트 가이드의 외면에는 상기 스프링 지지용 클립이 끼워지는 자리홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지.
제4항에 있어서,
상기 자리홈에는 상기 엘레멘트 가이드의 중심 축선에 대해 상호 대칭되는 한 쌍의 통공이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 서모스탯 카트리지.