KR20170088801A - 자화기능을 갖는 체크밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체크밸브를 통과하는 유체를 자화시켜 체크밸브의 내면에 스케일의 생성을 억제하고, 생성된 스케일을 제거할 수 있도록 형성된 자화기능을 갖는 체크밸브가 개시된다.
본 발명은 유체가 유입되는 유입구가 일측에 형성되고, 타측에는 유체가 배출되는 배출구가 형성된 중공의 몸체부와, 상기 몸체부의 중공에 수용되어 상기 몸체부의 내부로 유입되는 유체와 접촉하면서, 유체의 온도가 일정온도에 도달하면 팽창하고 일정온도 미만에서는 수축하는 형상기억합금으로 이루어진 메인스프링과, 상기 메인스프링과 상기 배출구 사이에 배치되어, 상기 메인스프링의 신축동작에 따라 상기 몸체부의 내부에서 이동하면서 상기 배출구를 개폐하는 개폐부재와, 상기 개폐부재와 상기 배출구 사이에 배치되어, 상기 메인스프링이 수축하면 상기 배출구가 개방되게 상기 개폐부재를 상기 유입구 방향으로 밀어내는 보조스프링과, 상기 몸체부에 내장되며, 상기 몸체부의 원주방향을 따라 상호 이격하여 배치되는 복수의 영구자석을 포함하는 자화기능을 갖는 체크밸브에 관한 것이다.

Description

자화기능을 갖는 체크밸브{check valve having magnetization function}

본 발명은 자화기능을 갖는 체크밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 체크밸브를 통과하는 유체를 자화시켜 체크밸브의 내면에 스케일의 생성을 억제하고, 생성된 스케일을 제거할 수 있도록 형성된 자화기능을 갖는 체크밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 개폐밸브는 관 속을 흐르는 각종 기체 또는 액체의 유입, 유출을 단속하기 위하여 사용되는 것으로, 그 기능에 따라 다양한 형태 및 구조로 이루어진다. 이와 같은 개폐밸브는 수동 또는 자동으로 조작된다.

근래에는 자동화 설비가 보편화되면서, 자동으로 작동되는 여러 종류의 개폐밸브가 제안되었으며, 종래기술에 의한 개폐밸브는 제어부와 전원부에 의하여 작동되는 형상기억부재와, 형상기억부재의 팽창력이 스프링의 탄력을 초과할 시 유로 개폐를 위하여 소정의 거리만큼 이동하도록 하는 밸브 부재를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 형상기억부재의 일단과 연결되고 하단이 스템과 연결되며, 상기 제2하우징에 고정축으로 고정된 절곡부를 갖는 작동 부재이며, 상기 형상기억부재의 타단이 고정보스에 스크류로 고정된다.

이같이 구성된 종래기술에 의한 개폐밸브는 제어부에서 전원부에 전류를 인가하도록 제어 신호가 전송되면 전원부에서 형상기억합금에 전류를 흘려주어 형상기억합금이 가열되면서 형상기억합금 고유 특성에 의해 점선으로 보인 처짐 상태에서 팽창되어 직선인 긴장 상태로 변형됨으로써 작동 부재가 고정축을 중심으로 좌측으로 회동되어 스템이 상방으로 상승하면서 밸브 부재가 상승하여 유로를 차단함으로써 유체 흐름을 차단할 수 있었다.

이와 반대로 제어부에서 전류 차단 신호를 전원부에 전송하면 전원부에서 전류를 차단하게 되어 형상기억부재는 긴장된 상태에서 늘어진 상태로 복귀되고, 이에 따라 작동 부재는 고정축을 중심으로 시계방향으로 회동되어 초기 상태로 복귀하므로, 밸브 부재가 밸브 시트와 이격되어 유로가 열리게 된다.

이와 같은 종래기술의 개폐밸브는 1개의 형상기억부재에 의하여 밸브의 개폐가 가능하게 되고, 저가의 최소화된 부품으로 밸브의 유로를 개폐할 수 있었다.

하지만, 종래기술에 의한 개폐밸브는 상기 형상기억부재에 전류를 보내어 저항열을 발생시킬 수 있도록 별도의 제어부와 전원부가 필수적으로 구비되어야 하였다. 이에 따라 추가적인 비용이 발생하는 것은 물론 구조가 복잡해지면서 제품의 소형화 경량화를 저해하는 문제를 야기하였다.

한편, 금속소재인 체크밸브의 내면에 유체가 지속적으로 통과되면 금속면에 피막상의 불순물이 형성된다.

특히, 보일러용 배관에 연결된 체크밸브의 경우, 보일러의 온수에 포함된 용해 고형물이 고온의 보일러 내에서 점차적으로 농축, 축적되어 다양한 화학적 또는물리적 작용을 받아 결정을 석출하고, 이것이 전열면에 부착하여 굳어지게 되는 스케일(scale)이 생성되는데, 이러한 스케일은 열전도율이 0.7~3㎉/mh˚C인 열의 불량 도체이기 때문에 이것이 부착생성되면 연소가스로부터 보일러수로의 열전달이 저해되고, 그로 인해 연료손실을 초래함과 동시에, 스케일의 성분에 따라서는 부식까지 유발하는 문제가 있다.

한국공개특허공보 제10-2010-0009705호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 체크밸브를 통과하는 유체를 자화시켜, 체크밸브 내부에 생성된 스케일을 제거할 수 있는 자화기능을 갖는 체크밸브를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 유체가 유입되는 유입구가 일측에 형성되고, 타측에는 유체가 배출되는 배출구가 형성된 중공의 몸체부와, 상기 몸체부의 중공에 수용되어 상기 몸체부의 내부로 유입되는 유체와 접촉하면서, 유체의 온도가 일정온도에 도달하면 팽창하고 일정온도 미만에서는 수축하는 형상기억합금으로 이루어진 메인스프링과, 상기 메인스프링과 상기 배출구 사이에 배치되어, 상기 메인스프링의 신축동작에 따라 상기 몸체부의 내부에서 이동하면서 상기 배출구를 개폐하는 개폐부재와, 상기 개폐부재와 상기 배출구 사이에 배치되어, 상기 메인스프링이 수축하면 상기 배출구가 개방되게 상기 개폐부재를 상기 유입구 방향으로 밀어내는 보조스프링과, 상기 몸체부에 내장되며, 상기 몸체부의 원주방향을 따라 상호 이격하여 배치되는 복수의 영구자석을 포함하는 자화기능을 갖는 체크밸브를 제공한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 체크밸브를 통과하는 유체를 자화시켜 체크밸브의 내면에 스케일의 생성을 억제하고, 생성된 스케일을 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유체와 직접 접촉하면서 유체의 온도에 따라 가변하는 형상기억합금 스프링에 의해 유로를 개폐할 수 있도록 함으로써 온수공급시설에서 유체의 온도가 사용자가 요구하는 온도에 도달한 경우 자동으로 개폐될 수 있는 효과가 있다.

또한, 개폐부재와 배출구 사이에 개폐부재를 유입구 방향으로 밀어내는 보조스프링을 추가로 배치시켜 형상기억합금 스프링이 수축할 때 개폐부재가 배출구를 보다 확실히 개방하도록 하는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자화기능을 갖는 체크밸브의 분리사시도,
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자화기능을 갖는 체크밸브의 개폐동작을 보인 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자화기능을 갖는 체크밸브의 분리사시도이다.

본 발명에 따른 자화기능을 갖는 체크밸브는 체크밸브를 통과하는 유체를 자화시켜 체크밸브의 내면에 스케일의 생성을 억제하고, 생성된 스케일을 제거하기 위한 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 3에 나타내 보였다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자화기능을 갖는 체크밸브의 분리사시도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자화기능을 갖는 체크밸브의 개폐동작을 보인 단면도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 자화기능을 갖는 체크밸브는 유체가 유입되는 유입구(110)가 일측에 형성되고, 타측에는 유체가 배출되는 배출구(120)가 형성되고 상기 유입구(110) 및 배출구(120)와 연통된 중공(130)이 내부를 관통하여 형성된 몸체부(100)와, 상기 몸체부(100)의 중공(130)에 수용되어 상기 몸체부(100)의 내부로 유입되는 유체와 접촉하면서, 유체의 온도가 일정온도에 도달하면 팽창하고 일정온도 미만에서는 수축하는 형상기억합금으로 이루어진 메인스프링(200)과, 상기 메인스프링(200)과 상기 배출구(120) 사이에 배치되어, 상기 메인스프링(200)의 신축동작에 따라 상기 몸체부(100)의 내부에서 이동하면서 상기 배출구(120)를 개폐하는 개폐부재(300)와, 상기 개폐부재(300)와 상기 배출구(120) 사이에 배치되어, 상기 메인스프링(200)이 수축하면 상기 배출구(120)가 개방되게 상기 개폐부재(300)를 상기 유입구(110) 방향으로 밀어내는 보조스프링(400)과, 상기 몸체부(100)에 내장되며, 상기 몸체부(100)의 원주방향을 따라 상호 이격하게 배치되는 복수의 영구자석(500)을 포함한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 체크밸브(10)는 상기 메인스프링(200)을 형상기억합금으로 제작하여 별도의 시설을 갖추지 않고서도 자동으로 유로를 개폐할 수 있다.

이하, 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.

먼저, 상기 몸체부(100)는 유체가 유입되는 유입구(110)와 유체가 빠져나가는 배출구(120)를 형성하고 내부에는 상기 유입구(110) 및 배출구(120)와 연통된 중공(130)이 형성된다. 상기 유입구(110)는 온수기나 보일러 등의 가열수단과 연결될 수 있고, 상기 배출구(120)는 후술되는 개폐부재(300)를 통해 개폐된다.

상기 메인스프링(200)은 상기 몸체부(100)의 중공(130)에 구비되며 일단은 유입구(110) 측에 형성된 디스크 형상의 내경스냅링(150) 또는 별도의 지지수단에 의해 지지되고, 타단은 상기 개폐부재(300)에 지지된다. 상기 메인스프링(200)은 일정온도에 도달하면 팽창하고 일정온도 미만에서는 수축하는 형상기억합금으로 이루어진다. 상기 메인스프링(200)은 상기 중공(130)에 구비되어 중공(130)을 통과하는 유체와 직접적으로 접촉한다. 이에 따라 상기 메인스프링(200)은 중공(130)을 통과하는 유체의 온도에 따라 신축하게 된다.

변형예로, 상기 메인스프링(200)은 일정온도에 도달하면 수축하고 일정온도 미만에서는 팽창하는 형상기억합금으로 이루어질 수 있다.

또한, 개폐부재(300)는 상기 메인스프링(200)과 상기 배출구(120) 사이에 배치되어, 상기 메인스프링(200)의 신축동작에 따라 상기 몸체부(100)의 내부에서 유입구(110) 또는 배출구(120) 방향으로 왕복 이동하면서 상기 배출구(120)를 개폐한다. 상기 개폐부재(300)는 상기 배출구(120)에 끼워지는 표면이 곡면 또는 경사면으로 형성되는 범위에서 다양한 실시 예가 발생할 수 있다.

보조스프링(400)은 상기 개폐부재(300)와 상기 배출구(120) 사이에 배치되어, 상기 메인스프링(200)이 수축하면 상기 배출구(120)가 개방되게 상기 개폐부재(300)를 상기 유입구(110) 방향으로 밀어내는 역할을 한다.

상기 보조스프링(400)의 탄성복원력은 상기 메인스프링(200)의 온도에 따른 복원력보다 작게 형성됨이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자화기능을 갖는 체크밸브의 분리사시도이다.

영구자석(500)은 상기 몸체부(100)에 내장되며, 상기 몸체부(100)의 원주방향을 따라 상호 이격하여 복수 배치된다. 상기 영구자석(500)은 사각기둥 또는 원기둥을 비로하여 다양한 기둥형태로 형성될 수 있고, 상기 몸체부(100)의 중공(130)을 기준으로 등간격을 형성하며 방사형으로 배치된다. 또한 상기 영구자석(500)은 적어도 2개 이상 구비되며, 짝수개로 구비될 수 있고, 이웃하는 영구자석(500)끼리는 n극과 s극이 서로 엇갈리게 배치되어야 한다.

상기와 같은 영구자석(500)의 구성으로, 몸체부(100) 및 그 주변에는 자기장이 형성되어 몸체부(100)를 통과하는 유체가 자화되고, 자화작용으로 유체에는 와류현상이 발생하고, 유체에 마이크로 버블이 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 와류현상에 의해 몸체부(100) 내부에 스케일이 생성되는 것을 억제하고, 생성된 스케일을 제거할 수 있으며, 나아가 금속의 부식을 방지할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 체크밸브에 의해 이루어지는 밸브의 개폐방법은 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2는 체크밸브(10)가 차폐된 상태를 보인 도면이다.

즉, 몸체부(100)의 중공(130)으로 유입된 유체가 일정온도에 도달하여 형상기억합금으로 제작된 메인스프링(200)이 팽창하고, 개폐부재(300)를 배출구(120) 방향으로 밀어내면서 보조스프링(400)이 수축하고 개폐부재(300)의 선단이 배출구(120)에 끼워지며 배출구(120)가 차폐된다.

도 3은 체크밸브(10)가 개방된 상태를 보인 도면이다.

몸체부(100)의 중공(130)으로 유입된 유체가 일정온도에 도달하지 않을 경우, 형상기억합금으로 제작된 메인스프링(200)이 수축하고, 보조스프링(400)이 팽창하면서 개폐부재(300)를 유입구(110) 방향으로 밀어내면서 배출구(120)가 개방된다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 몸체부(100)는, 중공의 형상으로, 일측에 플랜지(102)를 형성하고, 타측에는 외주면에 나사산이 형성된 제1몸체부재(101)와, 중공의 형상으로, 일측의 내주면에 상기 제1몸체부재(101)의 타측과 체결되게 나사산이 형성되고, 상기 영구자석(500)이 수용되게 일측면에서 타측으로 오목하게 형성된 복수의 수용홈(104)을 원주방향으로 형성하는 제2몸체부재(103)를 포함한다. 상기 제1몸체부재(101) 및 제2몸체부재(103)의 중공은 유체가 통과하는 유로로 작용하며, 전술한 몸체부(100)의 중공(130)과 연통된다. 보다 상세하게는, 상기 제1몸체부재(101)의 일단은 상기 몸체부(100)의 유입구(110)와 연통되고, 상기 제2몸체부재(103)의 다탄은 배출구(120)로 작용할 수 있다.

상기 수용홈(104)의 구성으로 상기 영구자석(500)은 몸체부(100)의 내부에 원주방향을 따라 배치될 수 있다. 이때, 상기 수용홈(104)에 영구자석(500)을 삽입하고, 제1몸체부재(101)와 제2몸체부재(103)이 체결하면 상기 제2몸체부재(103)의 일측에 형성된 수용홈(104)은 상기 제1몸체부재(101)의 플랜지(102)에 의해 차폐될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 개폐부재(300)는, 상기 보조스프링 (400)및 상기 배출구(120)의 내부에 끼워지는 출몰부(310)와, 상기 메인스프링(200)과 상기 보조스프링(400) 사이에 배치되게 상기 출몰부(310)의 일측면에 형성된 플랜지(320)와, 상기 출몰부(310)의 일측면에 오목하게 형성된 챔버홈(330)과, 상기 챔버홈(330)과 연통되게 상기 출몰부(310)의 측면에 형성된 유출구(340)를 포함한다.

상기 출몰부(310)는 상기 보조스프링(400)의 내부에 끼워지며, 보조스프링(400)이 수축하면 상기 보조스프링(400)을 통과하여 그 선단이 배출구(120)에 끼워져 배출구(120)를 차폐한다.

또한, 상기 플랜지(320)는 상기 메인스프링(200)과 상기 보조스프링(400) 사이에 배치되어 스프링(200,400)에 의해 양방향으로 이송한다. 즉, 메인스프링(200)이 수축하면 보조스프링(400)이 팽창하면서 플랜지(320)는 유입구(110) 방향으로 이동하여 배출구(120)를 개방시키고, 메인스프링(200)이 팽창하면 보조스프링(400)이 수축하면서 플랜지(320)는 배출구(120) 방향으로 이동하면서 배출구(120)를 차폐한다.

또한, 상기 유입구(110)를 통해 중공(130)으로 유입된 유체는 상기 챔버홈(330)과 유출구(340)를 통해 배출구(120) 방향으로 유동될 수 있다.

상기 유출구(340)는 하나 또는 복수개 형성될 수 있으며, 상기 출몰부(310)의 선단이 상기 배출구(120)에 끼워져 배출구(120)를 차폐시킨 상태에서 상기 유출구(340)는 상기 배출구(120)보다 후방에 형성되어 상기 유출구(340)로 빠져나온 유체가 배출구(120)로 빠져나가지 않도록 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 개폐부재(300)는, 상기 배출구(120)에 끼워지며 상기 배출구(120)를 개폐하는 타측면에 볼록하게 형성된 볼록부(350)를 형성하고, 상기 배출구(120)의 크기는 상기 몸체부(100)의 중공(130)보다 작게 형성되어 상기 배출구(120) 주변에는 상기 개폐부재(300)의 볼록부(350)가 걸리도록 단턱(140)이 형성된다.

상기 볼록부(350)는 상기 배출구(120)에 끼워지면서 배출구(120)를 차폐한다. 또한, 상기 배출구(120)의 내경은 상기 볼록부(350) 및 출몰부(310)가 배출구(120)를 완전히 빠져나가지 못하도록 출몰부(310)의 외경보다 작게 형성되며, 따라서, 상기 배출구(120)의 주변에는 상기 볼록부(350)가 빠져나가지 못하도록 단턱(140)이 형성된다. 상기 단턱(140)은 전술한 제2몸체부재(103)의 타측에 형성된 배출구(120)의 주변에 형성될 수 있다.

변형예로, 상기 배출구(120)의 주면에는 단턱 대신 그 내경이 외측으로 갈수록 좁아지게 형성된 경사면 또는 곡면을 형성하는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 몸체부(100)의 일측 또는 타측에는 상기 유입구(110) 또는 배출구(120)와 연통되게 소켓(600) 또는 어댑터 등이 형성된다.

상기 소켓(600) 또는 어댑터는 외주면 또는 내주면에 나사산 또는 돌기 등이 형성되어 특수 파이프 및 호스 등이 곧 바로 끼워져 연결될 수 있어 편리하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 체크밸브를 통과하는 유체를 자화시켜 체크밸브의 내면에 스케일의 생성을 억제하고, 생성된 스케일을 제거할 수 있으며, 유체와 직접 접촉하면서 유체의 온도에 따라 가변하는 형상기억합금 스프링에 의해 유로를 개폐할 수 있도록 함으로써 온수공급시설에서 유체의 온도가 사용자가 요구하는 온도에 도달한 경우 자동으로 개폐될 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100 : 몸체부 101 : 제1몸체부재
102 : 플랜지 103 : 제2몸체부재
104 : 수용홈 110 : 유입구
120 : 배출구 130 : 중공
140 : 단턱 200 : 메인스프링
300 : 개폐부재 310 : 출몰부
320 : 플랜지 330 : 챔버홈
340 : 유출구 350 : 볼록부
400 : 보조스프링 500 : 영구자석
600 : 소켓

Claims (1)

1. 유체가 유입되는 유입구가 일측에 형성되고, 타측에는 유체가 배출되는 배출구가 형성된 중공의 몸체부;
   상기 몸체부의 중공에 수용되어 상기 몸체부의 내부로 유입되는 유체와 접촉하면서, 유체의 온도가 일정온도에 도달하면 팽창하고 일정온도 미만에서는 수축하는 형상기억합금으로 이루어진 메인스프링;
   상기 메인스프링과 상기 배출구 사이에 배치되어, 상기 메인스프링의 신축동작에 따라 상기 몸체부의 내부에서 이동하면서 상기 배출구를 개폐하는 개폐부재;
   상기 개폐부재와 상기 배출구 사이에 배치되어, 상기 메인스프링이 수축하면 상기 배출구가 개방되게 상기 개폐부재를 상기 유입구 방향으로 밀어내는 보조스프링; 및
   상기 플랜지와 상기 제2몸체부재 사이에 배치되도록 상기 몸체부에 내장되고, 상기 몸체부의 원주방향을 따라 상호 등간격으로 이격되어 방사형으로 배치되며, 이웃하는 영구자석간 N극과 S극이 서로 엇갈리게 배치되는 복수의 영구자석;을 포함하며,
   상기 몸체부의 일측 또는 타측에는 유입구 또는 배출구와 연통되게 소켓 또는 어댑터 등이 형성되고,
   상기 보조스프링의 탄성복원력은 메인스프링의 온도에 따른 복원력보다 작게 형성되고,
   상기 개폐부재는,
   상기 보조스프링의 내부에 끼워지는 출몰부;
   상기 메인스프링과 상기 보조스프링 사이에 배치되게 상기 출몰부의 일측면에 형성된 플랜지;
   상기 출몰부의 일측면에 오목하게 형성된 챔버홈;
   상기 챔버홈과 연통되게 상기 출몰부의 측면에 형성된 유출구를 포함하고,
   상기 배출구에 끼워지며 상기 배출구를 개폐하는 타측면에 볼록하게 형성된 볼록부를 형성하고, 상기 배출구의 내경은 볼록부 및 출몰부가 배출구를 완전히 빠져나가지 못하도록 출몰부의 외경보다 작게 형성되며, 상기 배출구 주변에는 상기 개폐부재의 볼록부가 걸리도록 단턱이 형성된 것을 특징으로 하는 자화기능을 가지며,
   상기 몸체부는:
   중공의 형상으로, 일측에 플랜지를 형성하고, 타측에는 외주면에 나사산이 형성된 제1몸체부재;
   중공의 형상으로, 일측의 내주면에 상기 제1몸체부재의 타측과 체결되게 나사산이 형성되고, 상기 영구자석이 수용되게 일측면에서 타측으로 오목하게 형성된 복수의 수용홈을 원주방향으로 형성하는 제2몸체부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자화기능을 갖는 체크밸브.

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