KR20160122060A - 유량 및 온도감지식 난방제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온수분배기의 환수관측에 난방제어밸브를 설치하되, 유량 및 온도를 감지하는 수단을 마련함으로써, 환수온도 및 유량을 제어하는 이중제어방식을 채택하여 난방비를 실질적으로 절감할 수 있으며 또한 유량감지수단과 온도감지수단을 밸브몸체에 일체로 제작하여 밸브를 설치하기 위한 현장에서 별도의 조립작업이 불필요한 유량 및 온도감지식 난방제어밸브에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 온수분배기의 환수관 또는 공급관 측에 난방제어밸브를 연결하되, 상기 난방제어밸브에는 유량을 검출하는 유량감지부가 구비된 난방제어밸브에 있어서, 양측으로 입구와 출구가 구비되고, 상기 입구와 출구 사이에 제1통로 및 제2통로를 갖는 밸브몸체가 구비되고; 상기 밸브몸체의 상부에는 상기 제1통로를 조절밸브로 개폐하는 밸브구동기가 구비되고; 상기 제2통로와 출구의 사이에는 상기 유량감지부의 임펠러가 설치되는 임펠러실이 구비되며; 그리고 상기 제2통로의 상측에는 온도를 검출하는 온도감지부가 구비된 특징이 있다.

Description

유량 및 온도감지식 난방제어밸브{Flow rate and temperature sensor heating control valve}

본 발명은 유량 및 온도감지식 난방제어밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온수분배기의 환수관측에 난방제어밸브를 설치하되, 유량 및 온도를 감지하는 수단을 마련함으로써, 환수온도 및 유속에 따라 유량을 제어하는 이중제어방식을 채택하여 난방비를 실질적으로 절감할 수 있으며 또한 유량감지수단과 온도감지수단을 밸브몸체에 일체로 제작하여 밸브를 설치하기 위한 현장에서 별도의 조립작업이 불필요한 유량 및 온도감지식 난방제어밸브에 관한 것이다.

일반적으로 주택이나 아파트 등에 설치되는 난방시스템은 온수 분배기에 부착된 개별 전동밸브를 각 방에 설치된 온도조절기에서 조절함으로써, 각 방으로 흐르는 난방수를 개폐하여 온도를 조절할 수 있다. 그러나 특정 방의 개별밸브가 닫히면 전체 온수를 순환시키는 펌프의 특성상 양정이 증가되면서 상기 온수 분배기의 공급관 압력이 상승하여 유속이 빨라지므로 다른 방에 필요 이상의 유량이 추가 공급되고 또한 유속증가로 인한 열교환효율이 떨어지는 현상이 발생한다. 특히 세대별 총유량에 의해 난방비를 산정하는 중앙난방이나 지역난방의 경우 온수량 조절에 의한 난방비 절감효과가 계량되지 못하는 경우가 발생한다.

이를 감안하여 본 발명자는 특허 제1101772호에서 온수분배기의 환수관측에 유량감지기 및 메인밸브를 설치하여, 온수분배기에서 필요로 하는 유량만큼 환수되도록 함으로써, 차압(공급압 - 환수압)이 일정하게 유지되도록 해서, 온수분배기에 달린 각방 조절밸브의 개폐시 소음이나 유량 쏠림현상이 발생되지 않도록 하고, 또한 온수분배기에 공급되는 최대유량은 필요로 하는 유량(전동밸브들의 열린 개수)만큼만 흐르도록 메인밸브로 조절되기 때문에 별도의 정유량밸브가 필요가 없는 유량감지식 온수분배 유량조절 시스템을 제안한 바 있다.

그러나 메인밸브와 유량감지기가 분리 설치되기 때문에 조립하는 공정이 추가되었다. 이를 감안하여 본 발명자는 특허 제1220997호에서 메인밸브와 유량감지기 일체식 유량조절 시스템을 제안하였다.

그러나 상기 특허 제1220997호는 밸브 구동기가 밸브몸체에 설치된 상태에서 모터와 밸브가 리드스크류로 연결되어 나사의 회전에 의해 밸브가 승강되는 구조이므로 소형나사를 정밀하게 제작해야 되는 문제가 있으며, 또한 리드스크류가 회전되는 동안 밸브는 승강되도록 하는 수단을 별도로 형성해야 되므로 구조가 복잡하여 실용화에 문제가 있었다. 또한 유량만 제어하기 때문에 환수온도가 낮은 상태에서 유량이 증가될 경우 밸브를 작동시켜 유량이 감소되도록 하다보니 원하는 난방온도를 맞추기 어려운 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 온수분배기의 환수관측에 난방제어밸브를 설치하되, 유량 및 온도를 감지하는 수단을 마련함으로써, 환수온도 및 유속에 따라 유량을 제어하는 이중제어방식을 채택하여 난방비를 실질적으로 절감할 수 있으며 또한 유량감지수단과 온도감지수단을 밸브몸체에 일체로 제작하여 밸브를 설치하기 위한 현장에서 별도의 조립작업이 불필요한 유량 및 온도감지식 난방제어밸브를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 밸브몸체에 밸브구동기와 유량감지수단 및 온도감지수단을 나란히 설치하기 위하여 상기 밸브구동기가 유량감지수단보다 높게 설치되어 서로 간섭되지 않도록 하고, 상기 밸브구동기는 길이가 연장된 밸브축 및 스프링을 통하여 조절밸브를 제어함으로써, 상기 밸브몸체에 밸브구동기와 유량감지수단이 나란히 설치되므로 조립성이 향상되는 유량 및 온도감지식 난방제어밸브를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 유량감지수단 내부에 온도를 검출하는 온도감지수단을 내장함으로써, 밸브몸체의 외부로 노출되는 부분이 최소화되고 조립성이 향상된 유량 및 온도감지식 난방제어밸브를 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 온수분배기의 환수관 또는 공급관 측에 난방제어밸브를 연결하되, 상기 난방제어밸브에는 유량을 검출하는 유량감지부가 구비된 난방제어밸브에 있어서, 양측으로 입구와 출구가 구비되고, 상기 입구와 출구 사이에 제1통로 및 제2통로를 갖는 밸브몸체가 구비되고; 상기 밸브몸체의 상부에는 상기 제1통로를 조절밸브로 개폐하는 밸브구동기가 구비되고; 상기 제2통로와 출구의 사이에는 상기 유량감지부의 임펠러가 설치되는 임펠러실이 구비되며; 그리고 상기 제2통로의 상측에는 온도를 검출하는 온도감지부가 구비된 특징이 있다.

본 발명에 따르면 각 방의 개도에 따라 유량이 변화되면 이를 유량감지수단에서 감지하여 기계식 밸브구동기를 작동시킨다. 또한 유량과 별개로 온수온도를 감지하는 수단이 마련되는데, 유속이 느리더라도 온도가 급격하게 상승되면 이를 감지하여 상기 기계식 밸브구동기를 작동시킨다. 반대로 유속은 빠르나 환수온도가 낮은 경우가 발생되는데, 이때는 설정 온도에 도달될 때까지 밸브의 가동을 중지시킨다.

따라서 각 방의 개폐량에 따라 유량의 흐름에 변화가 발생되면 이를 감지하여 기계식 밸브구동기를 작동시키고 또한 온수온도의 변화를 감지하여 기계식 밸브구동기를 작동시키므로 실제 난방온도를 정밀하게 이중으로 제어할 수 있다.

또한 난방제어밸브에는 온도를 감지하는 수단과 유량을 감지하는 수단이 제조과정에서 일체로 구비되므로 설치현장에서 별도의 조립 공정이 생략되어 작업성이 향상되는 이점이 있다. 그리고 상기 유량을 감지하는 수단 내부에 온도를 감지하는 수단을 함께 내장하여 부피가 최소화되고, 조립성이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 난방제어밸브의 설치상태를 나타낸 개념도
도 2는 본 발명 한 실시예의 난방제어밸브의 단면도
도 3은 본 발명 한 실시예의 난방제어밸브의 유량감지부의 평단면도
도 4는 본 발명 다른 실시예의 난방제어밸브의 단면도

본 발명은 도 1 내지 도 3에서와 같이 온수분배기의 공급관(60) 및 환수관(61) 사이에 방의 개수에 맞게 다수개의 분기관 마다 각방밸브(62) 와 구동기(63)가 한조로 장착되고, 이들 구동기(63)는 각 방의 온도조절기(65)와 연결된 제어상자(64)로 개폐된다. 그리고 상기 환수분배관(61) 측에는 각 방으로 공급되는 최대 난방수량을 제한하기 위한 난방제어밸브가 구비된다.

상기 난방제어밸브는 밸브몸체(10)의 양측으로 입구(11)와 출구(12)가 구비되고, 상부에는 밸브구동기(30), 온도감지부(50) 및 유량감지부(40)가 각각 구비된다.

상기 밸브몸체(10)에는 상기 입구(11)와 출구(12) 사이에 제1통로(20)와 제2통로(21)가 연속으로 구비되고, 상기 제2통로(21)와 출구(12)의 사이에 상기 유량감지부(40)의 임펠러(41)가 놓이는 임펠러실(22)이 구비된다. 또한 상기 제2출구(12)의 상측에는 온도감지부(50)의 온도센서(51)가 장착된다.

상기 밸브구동기(30)는 상기 제1통로(20)를 개폐하는 조절밸브(38)가 구비되고, 상기 조절밸브(38)의 상측에는 스프링(37)으로 작동되는 밸브축(36)이 구비된다. 상기 밸브축(36)은 상기 밸브구동기(30)가 밸브몸체(10)에서 떨어진 높이만큼 구비되는데, 상기 밸브구동기(30)의 하단이 상기 유량감지부(40)의 상단과 간섭되지 않는 높이로 형성된다.

상기 밸브축(36)은 캠(35)에 의해 승강되면서 상기 제1통로(20)를 개폐한다. 상기 캠(35)은 수평축(34)에 의해 회전되며, 상기 수평축(34)은 종동기어(33) 및 구동기어(32)를 통하여 모터(31)와 연결되어 상기 조절밸브(38)가 전동에 의해 승강된다.

그리고 상기 유량감지부(40)는 상기 밸브몸체(10)의 상단에 돌출 구비되는데, 난방수의 흐름에 비례하여 회전하는 임펠러(41)가 상기 임펠러실(22)에 구비되고, 이 임펠러(41)를 사출성형할 때 사출재료에 혼합되어 일체로 성형되는 자성체(42)가 구비되어서 회전에 비례하는 전기신호를 검출한다. 실시간으로 검출된 유량신호는 제어상자(64)의 유량검출부로 보내지고, 제어상자(64)에서 필요한 유량에 따른 조절신호를 밸브구동기(30)로 보내서 모터(31)에 의해 조절밸브(38)가 승강된다.

또한 상기 온도감지부(50)의 온도센서(51)는 단열튜브(52)를 통하여 상기 밸브몸체(10)와 떨어져 구비된다. 따라서 상기 밸브몸체(10)의 표면온도가 감지되지 않고 온수온도만 감지되므로 온도검출이 정확해진다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 난방제어밸브는 밸브몸체(10)에 밸브구동기(30), 온도감지부(50) 및 유량감지부(40)가 제조과정에서 일체로 구비되므로 현장에서 시공할 때 작업자가 이들 수단을 개별적으로 조립할 필요가 없으므로 작업성이 향상된다. 상기 밸브구동기(30)는 그 하단이 상기 유량감지부(40)의 상단과 간섭되지 않게 상기 밸브몸체(10)에서 떨어져 조립되는데, 떨어진 높이만큼 내부에는 밸브축(36) 및 스프링(37)이 구비되어서 조절밸브(38)를 작동시킨다.

본 발명 한 실시예의 작동과정은 다음과 같다. 먼저 온수분배기의 환수분배관(61) 측에 상기 밸브몸체(10)의 입구(11)와 출구(12)를 연결한다. 이때 공급분배관(60)측에 연결하여도 결과는 동일하다.

상기 밸브몸체(10)의 상부에는 밸브구동기(30)가 설치된 것으로서, 초기 설정에서 각 세대별로 유량을 산정하여 상기 밸브구동기(30)를 설정한다. 이처럼 하면 각 방으로 흐른 온수가 상기 밸브몸체(10)의 입구(11)로 유입된 뒤 상기 밸브구동기(30)에 의해 개도가 설정된 상기 제1통로(20)를 거쳐 상기 제2통로(21)를 따라 흐른다. 이때 상기 제2통로(21)의 상측에 마련된 온도센서(51)에 의해 온수온도가 검출되고, 또한 제2통로(21)와 출구(12) 사이에 마련된 임펠러(41)에 의해 유량이 검출된다.

만약 각 방으로 흐르는 유량이 급격하게 증가되면 온수온도는 일정한 반면에 유량이 증가되는데, 이를 임펠러(41)가 감지하여 제어상자(64)로 제어신호를 보낸다. 이때 밸브구동기(30)의 모터(31)는 제어신호에 따라 작동되어 조절밸브(38)가 하강되도록 캠(35)을 작동시킨다. 따라서 캠(35)의 작동으로 밸브축(36)이 하강되면 조절밸브(38)의 하강으로 제1통로(20)의 개도가 좁아지면서 유량이 조절된다.

또한 각 방으로 흐르는 유량은 일정한 반면에 온수온도가 급격하게 증가될 경우 상기 온도센서(51)가 이를 감지하여 제어상자(64)로 제어신호를 보낸다. 이때 밸브구동기(30)의 모터(31)는 제어신호에 따라 작동되어 조절밸브(38)가 하강되도록 캠(35)을 작동시킨다. 따라서 캠(35)의 작동으로 밸브축(36)이 하강되면 조절밸브(38)의 하강으로 제1통로(20)의 개도가 좁아지면서 유량이 조절된다.

도 4는 본 발명 다른 실시예의 난방제어밸브의 단면도로써, 상기 유량감지부(40) 내부에 온도센서(51)가 내장된 특징을 갖는다. 이를 위하여 상기 유량감지부(40)의 내부에서 임펠러(41)를 회전 지지하는 중심축(43)에 온도센서(51)가 내장된다. 그리고 상기 임펠러(41)는 상기 온도센서(51)가 온수와 접촉되도록 중심축(43)이 노출되게 터진 개방부(44)를 갖는다. 이를 위하여 상기 임펠러(51)는 상판(41a) 및 하판(41b)의 사이에 방사상으로 다수개가 구비되며, 상기 상판(41a) 및 하판(41b)은 중심축(43)에 끼워져 회전 지지되고, 이들 사이에 개방부(44)가 형성된다.

이처럼 구성된 본 발명 다른 실시예의 경우 밸브몸체(10)의 외부에 별도로 온도감지수단을 마련할 필요가 없으므로 조립개수가 줄어 조립성이 향상되고 또한 온도감지수단이 외부로 노출되지 않아서 파손의 위험이 감소된다.

이러한 본 발명 다른 실시예의 경우 임펠러(41)를 회전 지지 하는 중심축(43)이 유량감지부(40)에 필수적으로 구비되는데, 이러한 중심축(43)은 단지 임펠러(51)를 지지하는 역할 이외에 다른 기능이 없다. 따라서 본 발명 다른 실시예는 이러한 중심축(43)에 기능을 부여한 것으로서, 부품의 활용성이 향상된다.

상기 중심축(43)의 내부에 온도센서(51)를 내장한 것으로서, 이를 위하여 중심축(43)을 중공상으로 제작하거나 또는 환봉의 내부를 절삭하여 구멍을 천공하고 여기에 온도센서(51)를 내장시키면 된다. 그리고 온도센서(51)가 내장된 중심축(43)은 온수와의 접촉이 원활하도록 임펠러(41)에 개방부(44)가 형성되므로 온도감지가 정확해진다.

10 : 밸브몸체 11 : 입구
12 : 출구 20 : 제1통로
21 : 제2통로 22: 임펠러실
30 : 밸브구동기 31 : 모터
32 : 구동기어 33 : 종동기어
34 : 수평축 35 : 캠
36 : 밸브축 37 : 스프링
38 : 조절밸브 40 : 유량감지부
41 : 임펠러 41a : 상판
41b : 하판 42 : 자성체
43 : 중심축 44 : 개방부
50 : 온도감지부 51 : 온도센서
52 : 단열튜브

Claims (1)

1. 온수분배기의 환수관 또는 공급관 측에 연결되는 밸브몸체에는 양측으로 입구와 출구가 구비되고, 상기 입구와 출구 사이에 제1통로 및 제2통로가 구비되며; 상기 밸브몸체의 상부에는 상기 제1통로를 조절밸브로 개폐하는 밸브구동기가 구비되고; 상기 밸브몸체의 제2통로와 출구 사이에는 유량감지부의 임펠러가 내장되는 임펠러실이 구비되며; 상기 밸브몸체에는 온도를 검출하는 온도감지부가 구비된 유량 및 온도감지식 난방제어밸브에 있어서,
   상기 밸브구동기는 그 하단이 상기 유량감지부의 상단과 간섭되지 않게 상기 밸브몸체의 상부에서 떨어져 구비되는데, 떨어진 높이만큼 내부에는 밸브축 및 스프링이 구비되어서 상기 조절밸브와 연결되고;
   상기 유량감지부는 상기 임펠러를 회전지지하는 중심축이 구비되는데, 상기 중심축의 내부에는 상기 온도센서가 내장되고;
   상기 임펠러는 상기 중심축에 끼워지는 상판 및 하판의 사이에 방사상으로 다수개 구비되고, 상기 상판 및 하판의 사이는 개방부로 형성되어서 상기 온도센서가 내장된 중심축이 온수와 접하도록 한 것을 특징으로 하는 유량 및 온도감지식 난방제어밸브.

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