KR20210086462A

KR20210086462A - 유량조절용 밸브

Info

Publication number: KR20210086462A
Application number: KR1020200154456A
Authority: KR
Inventors: 주재명; 정두형
Original assignee: 주식회사 경동나비엔
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2021-07-08
Also published as: KR20230129205A; JP2021110460A

Abstract

본 발명에 따른 밸브는, 구동력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부로부터 구동력을 전달받아 직선운동하도록 상기 구동부에 일단이 연결되는 니들샤프트와, 상기 구동부에 결합되고 상기 니들샤프트의 직선운동을 가이드하도록 상기 니들샤프트가 관통하는 중공을 가지는 니들너트와, 상기 니들샤프트의 타단에 결합되는 밸브디스크를 포함하는 작동조립체; 상기 작동조립체와 결합되고, 물이 유동하도록 마련된 내부에 삽입된 상기 밸브디스크가 직선운동함에 따라 선택적으로 개폐되는 밸브구를 내부에 구비하는 바디; 및 상기 바디와 상기 작동조립체가 서로로부터 이탈되지 않도록 상기 바디와 상기 작동조립체를 고정하는 클립을 포함한다.

Description

유량조절용 밸브 {VALVE FOR WATER FLOW CONTROL}

본 발명은 유량조절용 밸브에 관한 것이다.

유량조절용 밸브는 보일러와 같은 물 가열기 내에서 흐르는 유량을 제어하기 위해 배치되는 구성요소로, 전기적 신호를 받아 제어됨에 따라 물리적 변화가 일어나 그 내측으로 흐르는 물의 유량을 조절할 수 있다.

밸브는 일체로 형성되기 보다는, 다양한 구성요소들이 결합되어 형성될 수 있다. 밸브의 내측을 통해서는 물이 유동하기 때문에, 각 구성요소들은 밸브의 수밀 유지를 위해서 견고하게 결합되어야 할 필요가 있다.

그러나 밸브에 상대물들이 직각으로 결합되어 있거나, 좁은 물 가열기 내에 밀집하여 밸브와 상대물들이 배치됨에 따라, 밸브의 점검이나 관리를 위해서 밸브의 내부를 확인해야 할 경우, 물 가열기 내부의 공간이 부족하고 고정된 다른 구성요소에 의한 방해에 의해 밸브의 조립 및 분리가 용이하지 않다는 문제가 있다.

한편 이러한 유량조절용 밸브는 물 가열기에서 설정한 온수 온도를 맞추기 위해 물의 유량을 조절하는 것인데, 예측 가능한 제어를 하기 위해서는, 대략적으로라도 선형적인 유량의 제어가 이루어질 수 있어야 할 필요가 있다. 유량 변화가 비선형적인 경우, 차압의 변화, 밸브 각도의 변화 등 수많은 조건의 변화에 대한 유량측정 후 이를 제어 로직에 반영하여야 하는 문제가 있으나, 유량 변화가 선형적인 경우, 제어 로직의 설계를 위해 필요한 조건과 유량 데이터의 수를 현저히 줄일 수 있다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 관리가 용이하도록 구성된 유량조절용 밸브를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 유량이 선형적으로 변화하는 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 유량조절용 밸브는, 구동력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부로부터 구동력을 전달받아 직선운동하도록 상기 구동부에 일단이 연결되는 니들샤프트와, 상기 구동부에 결합되고 상기 니들샤프트의 직선운동을 가이드하도록 상기 니들샤프트가 관통하는 중공을 가지는 니들너트와, 상기 니들샤프트의 타단에 결합되는 밸브디스크를 포함하는 작동조립체; 상기 작동조립체와 결합되고, 물이 유동하도록 마련된 내부에 삽입된 상기 밸브디스크가 직선운동함에 따라 선택적으로 개폐되는 밸브구를 내부에 구비하는 바디; 및 상기 바디와 상기 작동조립체가 서로로부터 이탈되지 않도록 상기 바디와 상기 작동조립체를 고정하는 클립을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 밸브는, 구동력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부로부터 구동력을 전달받아 직선운동하도록 상기 구동부에 일단이 연결되는 니들샤프트와, 상기 구동부에 결합되고 상기 니들샤프트의 직선운동을 가이드하도록 상기 니들샤프트가 관통하는 중공을 가지는 니들너트와, 상기 니들샤프트의 타단에 결합되는 밸브디스크를 포함하는 작동조립체; 및 상기 작동조립체와 결합되고, 물이 유동하도록 마련된 내부에 삽입된 상기 밸브디스크가 직선운동함에 따라 선택적으로 개폐되는 밸브구를 내부에 구비하는 바디를 포함하고, 상기 밸브디스크는, 상기 니들너트보다 기준방향을 따라 더 돌출된 상기 니들샤프트의 기준방향측 말단에 결합되고, 상기 기준방향을 따라 볼록한 형태를 가지고, 상기 밸브디스크가 기준방향을 따라 직선운동할 때, 상기 밸브구의 둘레와 상기 밸브구의 둘레에 가장 인접한 상기 밸브디스크의 외측면 사이에 형성되는 유로의 유효 영역이 원뿔대의 측면과 같이 형성되도록 형성된다.

이에 따라, 밸브의 구성요소들을 분리하거나 조립하여, 용이하게 밸브를 관리할 수 있다.

전체적으로 선형적인 유량조절을 할 수 있다.

도 1은 예시적인 밸브의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브를 조립하는 상황을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브디스크와 인접한 영역을 도시한 상세도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브의 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브디스크의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브디스크의 정면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브디스크가 밸브구에 삽입되는 상황을 도시한 상세도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 예시적인 밸브(100)의 종단면도이다.

도면을 참조하여, 바디(101), 밸브디스크(102), 구동부(104) 및 연결부재(103)를 포함하는 예시적인 밸브(100)를 생각할 수 있다. 밸브디스크(102)는 바디(101)의 내부에서 승강하며 밸브구(1012)의 주변에 형성되는 밸브시트(1011)에 그 외측부가 안착되고 내측부는 밸브구(1012)에 삽입됨에 따라 밸브(100)의 개폐를 조절할 수 있다.

바디(101)와 밸브디스크(102)를 승강시키는 구동부(104)는 서로 연결부재(103)를 이용해 연결될 수 있다. 바디(101)에 연결부재(103)가 정위치를 찾아 안착된 뒤 체결구(105)를 통해 서로 체결이 이루어지고, 구동부(104) 역시 정위치를 찾아 연결부재(103)에 안착된 뒤 다른 체결구를 통해 서로 체결되는 방식으로 결합이 이루어질 수 있다. 따라서 한 번에 바디(101)와 구동부(104)의 결합이 이루어지는 것이 아니라, 복수의 단계를 거쳐 바디(101)와 구동부(104)가 결합될 수 있으며, 밸브디스크(102)의 승강을 위해 구동부(104)에 연결되는 구성요소들을 구동부(104)에 결합시키는 과정을 포함하면, 조립에 필요한 단계는 더 늘어날 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1)의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1)를 조립하는 상황을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1)는, 작동조립체(10)와 바디(20)를 포함하고, 클립(30)을 포함할 수 있다.

바디(20)에 작동조립체(10)가 삽입된 뒤, 클립(30)이 삽입되는 방식으로 결합이 이루어질 수 있다. 도시된 것과 같이, 작동조립체(10)는 바디(20)의 기준방향(D) 반대측으로부터 기준방향(D)을 따라 바디(20)에 삽입될 수 있고, 클립(30)은 기준방향(D)을 가로지르는 방향으로 삽입되어 바디(20)와 작동조립체(10)의 상대적인 위치를 서로에 대해 고정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서의 기준방향(D)이란 연직하방일 수 있고, 클립(30)이 삽입되는 방향은 수평방향일 수 있으나, 그 방향이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1)는, 바디(20), 작동조립체(10) 및 클립(30)의 큰 부분으로 구분되고, 도구를 사용해 체결과 분리가 이루어져야 하는 다수의 체결구(도 5의 16)를 이용하지 않고 클립(30)을 이용해 간단하게 결합 및 분리가 가능하도록 해서, 유지보수 작업이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 클립(30)과 바디(20)의 결합구조에 대해서는 클립(30)에 대한 설명에서 자세히 후술한다.

바디(20)

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1)의 종단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1)의 분해사시도이다.

도 4 및 도 5를 더 참조로 하여 밸브(1)의 각 구성요소에 대해 설명한다. 바디(20)는 물이 유동하는 공간을 마련하는 부분이다. 따라서 바디(20)는 내부가 빈 파이프 형태로 형성되어, 내부를 통해 물이 유동하도록 할 수 있고, 물을 밸브(1)로 제공하는 부분과 일단이 연결될 수 있다.

밸브(1)는 본질적으로 바디(20)의 내부에 형성되는 내부공간(210)에서 유동하는 물을 배출하거나 배출되지 않도록 하는 역할을 하는 것이므로, 바디(20)는 작동조립체(10)에 의해서 선택적으로 개폐될 수 있는 밸브구(211)를 내부에 구비할 수 있다. 이러한 작동조립체(10)와 바디(20)가 결합되어, 서로에 대한 상대적 위치가 고정될 수 있다.

물이 유동하도록 마련된 바디(20)의 내부에, 작동조립체(10)가 삽입될 수 있다. 바디(20)의 내부에 삽입된 작동조립체(10)의 일부분은 밸브디스크(14)를 포함할 수 있다. 이러한 밸브디스크(14)가 작동조립체(10)의 작동에 의해 직선운동함에 따라 선택적으로 밸브구(211)를 개폐할 수 있다.

바디(20)는 작동조립체(10)가 삽입되고 밸브구(211)가 내부에 배치되는 메인 바디(21)와, 바디(20)의 내부로 물을 전달하는 장치와 연결되어 메인 바디(21)에 물을 전달하는 브랜치(22)를 포함할 수 있다. 메인 바디(21)는 기준방향(D)을 따라 연장된 형태를 가져, 기준방향(D)을 기준으로 양단이 개방된 파이프 형태를 가질 수 있다. 메인 바디(21)의 개방된 일단을 통해서 작동조립체(10)가 삽입될 수 있고, 타단을 통해서 물이 배출될 수 있다. 밸브구(211)는 브랜치(22)가 연결되는 메인 바디(21)의 일부분보다 하측에 배치될 수 있다. 메인 바디(21)로 전달된 물이 밸브구(211)를 통해서 배출되어야 하기 때문이다.

브랜치(22)는 메인 바디(21)의 측면을 관통하고, 메인 바디(21)를 가로지르는 방향을 따라 메인 바디(21)로부터 외측으로 연장될 수 있고, 연장된 외측이 개방된 파이프 형태를 가질 수 있다. 밸브(1)에 물을 공급하는 장치가 브랜치(22)의 외측 말단에 결합될 수 있고, 물이 브랜치(22)를 통해 유동하여 메인 바디(21)로 전달될 수 있다. 브랜치(22)와 메인 바디(21)가 도시된 것과 같이 'T'자 형의 바디(20)를 형성할 수 있다.

메인 바디(21)로 작동조립체(10)가 삽입되므로, 작동조립체(10)의 후술할 니들너트(13)를 둘러싸는 메인 바디(21)의 일부분이 존재할 수 있다. 이러한 일부분이 관통되어 클립 삽입구(213)를 형성할 수 있다. 클립 삽입구(213)는 메인 바디(21)의 둘레의 일부를 따라서 연장된 형태를 가질 수 있다. 이러한 클립 삽입구(213)를 통해 클립(30)의 삽입부(31)가 삽입되거나 내측으로부터 외측으로 관통할 수 있다.

밸브구(211)의 기준방향(D)측에는 중심공(212)이 형성될 수 있다. 중심공(212)은 소경부(125)가 삽입될 수 있도록 기준방향(D)을 따라 형성되는 구멍으로, 바디(20)의 내측면에 의해 정의되며, 소경부(125)가 삽입되어 직선운동 하는 것이 가이드될 수 있도록 소경부(125)의 외경보다 크거나 같은 직경을 가질 수 있다. 밸브디스크(14)가 밸브구(211)에 삽입되지 않은 상태에서, 밸브구(211)로 유입된 물은 중심공(212) 주변의 다른 구멍(미도시)을 통해 기준방향(D)을 따라 바디(20)의 외부로 배출될 수 있다.

클립(30)

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1)의 측면도이다.

클립(30)은 바디(20)와 작동조립체(10)가 서로로부터 이탈되지 않도록 바디(20)와 작동조립체(10)를 고정하는 역할을 한다. 클립(30)은 바디(20)에 형성되는 클립 삽입구(213)를 관통할 수 있고, 동시에 니들너트(13)에 형성되는 후술할 클립 삽입홈(133)에 삽입되어, 바디(20)와 작동조립체(10)를 고정할 수 있다.

클립(30)은, 삽입부(31)와 손잡이부(32)를 포함할 수 있다. 삽입부(31)는 클립 삽입홈(133)과 클립 삽입구(213)에 삽입될 수 있다. 삽입부(31)는 두 갈래로 갈라져 각각 니들너트(13)를 서로 반대되는 방향에서 둘러싸며 클립 삽입구(213)를 관통할 수 있다. 손잡이부(32)는 클립 삽입홈(133)과 클립 삽입구(213)가 파이거나 개방된 방향을 따라 연장될 수 있다.

손잡이부(32)는 삽입부(31)가 바디(20)와 니들너트(13)를 고정할 때 바디(20)의 외측에 배치되는 부분이다. 손잡이부(32)는 삽입부(31)로부터 구부러져 연장된 형태를 가져, 사용자가 용이하게 파지하여 결합하거나 분리하도록 할 수 있다. 도면에서 삽입부(31)는 기준방향(D)에 수직한 수평방향 중 일 방향을 따라 연장되고, 손잡이부(32)는 이로부터 하방으로 절곡되어 연장된 형태를 가지고 있으나, 그 연장된 방향과 구부러지는 방향이 이에 제한되는 것은 아니다.

삽입부(31)가 클립 삽입홈(133)과 클립 삽입구(213)에 삽입될 때, 두 갈래로 갈라진 삽입부(31)의 내측 일부분은 클립 삽입홈(133)에 삽입되고, 삽입부(31)의 말단과 손잡이부(32)에 인접하게 위치한 삽입부(31)의 다른 일부분은 클립 삽입구(213)를 관통한다. 따라서 삽입부(31)가 바디(20)와 니들너트(13)에 동시에 걸린 상태이므로, 바디(20)와 니들너트(13)가 기준방향(D) 또는 그 반대방향을 따라 상대적으로 움직이는 것을 클립(30)이 막을 수 있다. 바디(20)와 작동조립체(10)를 서로 분리하기 위해서는, 클립(30)을 역으로 빼내기만 하면 되는 것으로, 클립(30)을 이용하는 것에 의해 바디(20)와 작동조립체(10)의 조립 및 분리가 용이해진다.

작동조립체(10)

작동조립체(10)는 바디(20) 내에서 물의 유동을 허용하거나 차단하기 위한 구성요소이다. 따라서 작동조립체(10)는 작동함에 따라 밸브(1)의 밸브구(211)를 개폐하도록, 구동부(11), 니들샤프트(12), 니들너트(13) 및 밸브디스크(14)를 포함할 수 있다.

구동부(11)는 전력을 전달받아 구동력을 발생시키는 구성요소로, 모터, 액추에이터 등이 사용될 수 있고 바람직하게는 스테핑 모터가 구동부(11)로 사용될 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다. 구동부(11)는 회전하는 회전력을 구동력으로 발생시킬 수 있다.

니들샤프트(12)는 구동부(11)로부터 구동력을 전달받아 직선운동하도록 구동부(11)의 연결부(111)에 일단이 연결되는 구성요소이다. 구동부(11)가 전달하는 구동력을 니들샤프트(12)가 전달받을 수 있도록, 구동부(11)의 연결부(111)는 내측면에 기어치를 가질 수 있고, 니들샤프트(12)의 일단(121)의 외측면에도 연결부(111)와 치합될 수 있는 기어치가 형성될 수 있다.

니들샤프트(12)는 기준방향(D)을 따라 연장된 막대의 형태를 가질 수 있다. 니들샤프트(12)의 일단(121)인 기준방향(D) 반대측 말단이 구동부(11)의 연결부(111)에 연결되고, 타단인 기준방향(D)측 말단에는 밸브디스크(14)가 연결될 수 있다.

니들샤프트(12)는 구동부(11)로부터 전달받은 구동력에 의해 직선운동 할 수 있다. 구동부(11)는 회전력을 발생시킬 수 있으므로, 니들샤프트(12)는 회전하면서 직선운동할 수 있다. 이러한 움직임이 가능하도록, 니들샤프트(12)의 외측면의 일부분에 수나사산(122)이 형성되어, 니들너트(13)의 내측면의 일부분에 형성되는 암나사산(134)에 치합될 수 있다. 즉 리드 스크류와 같이, 니들너트(13)의 내측면에 치합된 니들샤프트(12)가, 구동부(11)에 의해 회전하면서 니들너트(13)의 내측면을 따라 기준방향(D) 또는 그 반대방향으로 직선운동 할 수 있다.

니들샤프트(12)는 원기둥형으로 형성되되, 그 직경이 상이한 두 개의 원기둥이 길이방향을 따라 나란히 붙어 형성된 형태를 가질 수 있다. 두 개의 원기둥 중 상대적으로 직경이 큰 부분을 대경부(123)라고 하고, 상대적으로 직경이 작은 부분을 소경부(125)라 하자. 수나사산(122)은 대경부(123)에 형성될 수 있고, 구동부(11)에 결합되는 니들샤프트(12)의 기준방향(D) 반대측 말단이 대경부(123)의 일부분일 수 있다. 기준방향(D)을 따라 이루어지는 대경부(123)의 직선운동이 니들너트(13)에 의해서 가이드될 수 있다.

대경부(123)의 외측면에는 샤프트 링(152)이 결합되는 샤프트 홈(124)이 내측으로 파여서 형성될 수 있다. 샤프트 홈(124)은 샤프트 링(152)의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 샤프트 링(152)이 2개 배치되어 샤프트 홈(124)의 개수도 2개인 것으로 묘사하였으나, 그 개수가 이에 제한되지는 않는다.

샤프트 링(152)은 니들샤프트(12)와 니들너트(13)의 사이의 수밀을 유지하는 역할을 하는 링으로, 탄성을 가지는 소재로 형성될 수 있고, 원환형으로 형성되는 링일 수 있다. 샤프트 링(152)은 니들샤프트(12)의 외측면과 중공(131)을 정의하는 니들너트(13)의 내측면에 각각 접촉하여, 니들샤프트(12)가 니들너트(13)에 대해서 상대적인 움직임을 가지는 중에도 수밀을 유지하도록 할 수 있다.

샤프트 링(152)은, 단면의 형상이 4개의 돌출된 부분을 가지는 쿼드 링일 수 있다. 쿼드 링이 배치됨에 따라, 하나의 링이 일 접촉면에 대해 2개의 접촉점을 가질 수 있어 수밀의 유지가 용이하고, 꼬임현상이 방지될 수 있다.

소경부(125)는 대경부(123)의 기준방향(D)측 말단으로부터 기준방향(D)을 따라 연장된 형태로 배치될 수 있다. 소경부(125)는 바디(20)의 내부에 형성되는 중심공(212)에 삽입될 수 있다. 따라서 중심공(212)에 의해, 기준방향(D)을 따라 이루어지는 소경부(125)의 직선운동이 가이드될 수 있다.

소경부(125)의 외측면에는 고정 링(155)이 결합되는 고정 홈(126)이 내측으로 파여서 형성될 수 있다. 고정 링(155)은 니들샤프트(12)로부터 밸브디스크(14)가 이탈하는 것을 방지하도록 고정하는 링으로, 'C'자 형으로 형성될 수 있다. 밸브디스크(14)의 중심공(212)으로 소경부(125)가 삽입되어 밸브디스크(14)와 소경부(125)가 서로 결합된 상태에서, 밸브디스크(14)의 기준방향(D)측에 위치한 소경부(125)의 일부분에 고정 홈(126)이 형성되어, 고정 링(155)이 고정 홈(126)에 끼워짐에 따라 밸브디스크(14)가 기준방향(D)을 따라 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 밸브디스크(14)가 기준방향(D) 반대방향으로 이탈하는 것은 대경부(123)에 의해 차단될 수 있다.

작동조립체(10)는 완충 링(153)을 더 구비할 수 있다. 완충 링(153)은 소경부(125)에 결합되되, 밸브디스크(14)와 대경부(123) 사이에 배치될 수 있다. 완충 링(153)은 탄성을 가지는 소재로 형성되어, 밸브디스크(14)가 기준방향(D)의 반대방향으로 힘을 받을 때, 밸브디스크(14)에 대해 탄성력을 작용하여 완충작용을 일으킬 수 있다. 완충 링(153)이 삽입되어, 유로를 완전히 닫은 상황에서 밸브디스크(14)와 니들샤프트(12) 사이로 발생할 수 있는 누설을 방지할 수 있다.

니들너트(13)는 니들샤프트(12)의 직선운동을 가이드하도록 니들샤프트(12)가 관통하는 중공(131)을 가지고, 구동부(11) 및 바디(20)와 결합되어 밸브(1)의 구성요소들을 전체적으로 연결한다. 니들너트(13)와 바디(20)의 결합에는 클립(30)이 관여할 수 있고, 니들너트(13)와 구동부(11)의 결합에는 체결구(16)가 사용될 수 있다.

구동부(11)와 니들샤프트(12)를 결합한 후, 니들샤프트(12)를 니들너트(13)의 중공(131)으로 삽입하며 구동부(11)를 니들너트(13)에 안착시킨 뒤, 체결구(16)를 이용해 결합함으로써 작동조립체(10)를 형성할 수 있다. 니들너트(13)와 구동부(11)에는 각각 니들너트 체결공(132)과 구동부 체결공(112)이 형성되어, 두 체결공을 관통하며 체결되는 체결구(16)를 매개로 결합이 이루어질 수 있다. 다만 구동부(11)와 니들너트(13)의 결합시에는, 연결부재(103)가 필요하지는 않다.

니들너트(13)는 기준방향(D)을 따라가면서 기준방향(D)에 수직한 평면으로 자른 단면적이 줄어드는 부분과 일정하게 유지되는 부분을 가져, 전체적으로 기준방향(D)을 따라가면서 테이퍼진 형상을 가질 수 있다.

니들너트(13)는 기준방향(D)을 따라 바디(20)에 삽입되고, 클립(30)에 의해 바디(20)에 결합될 수 있다. 이를 위해, 니들너트(13)는 외측면 중 바디(20)의 내측에 삽입된 일부분으로부터 내측으로 파인 클립 삽입홈(133)을 가질 수 있다.

니들너트(13)의 외측면과 내부공간(210)을 정의하는 바디(20)의 내측면의 사이에 너트 링(151)이 배치될 수 있다. 너트 링(151)은 니들너트(13)와 바디(20) 사이의 수밀을 유지하는 역할을 하는 링으로, 탄성을 가지는 소재로 형성될 수 있고, 원환형으로 형성되는 링일 수 있다.

작동조립체(10)는 밸브디스크(14)를 포함한다. 밸브디스크(14)는 바디(20)의 밸브구(211)에 삽입되거나 밸브구(211)로부터 빠져나와 선택적으로 밸브구(211)의 개폐를 조절한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브디스크(14)와 인접한 영역을 도시한 상세도이다.

밸브디스크(14)는, 니들너트(13)보다 기준방향(D)을 따라 더 돌출된 니들샤프트(12)의 기준방향(D)측 말단에 위치한 소경부(125)에 결합되고, 기준방향(D)을 따라 볼록한 형태를 가질 수 있다.

밸브디스크(14)는 기준방향(D)을 따라 직선운동할 때, 밸브구(211)의 둘레와 밸브구(211)의 둘레에 가장 인접한 밸브디스크(14)의 외측면의 일부분 사이에 형성되는 유로의 유효 영역(A)의 형상이 원뿔대의 측면과 같이 형성되도록 형성될 수 있다. 여기서 유효 영역(A)이란, 전체 유로의 부분 중에서 가장 좁은 폭을 가져, 유로를 따라 흐르는 전체 유량을 결정하는 부분을 의미하는 것이다.

이러한 유효 영역(A)이 형성될 수 있도록, 밸브디스크(14)가 기준방향(D)을 따라갈수록 기준방향(D)에 수직한 평면으로 자른 단면의 단면적이 줄어드는 테이퍼진 형태를 가질 수 있다. 또한 이러한 원뿔대의 측면 형상으로 형성되는 유로의 넓이가, 밸브디스크(14)가 기준방향(D) 또는 기준방향(D)의 반대방향으로 이동한 변위에 대해 선형으로 비례하며 변화할 수 있도록 밸브디스크(14)의 형상이 형성될 수 있다.

또한 도 1의 예시적인 밸브디스크(14)가 가진 기준방향(D)에 수직한 방향을 따라 외측으로 돌출된 부분을 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브디스크(14)는 가지지 않아, 밸브디스크(14)가 안착되는 밸브시트(1011)가 바디(20)의 내측면에 형성되지 않을 수 있다. 이러한 구조로 인해, 원뿔대의 형상과 같이 형성되던 유효 영역(A)이 갑자기 다른 형태로 변형되어 유량의 변화 양상이 급격히 변경되는 등의 상황이 방지될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1)는, 상술한 형태의 밸브디스크(14)와 이러한 밸브디스크(14)가 삽입되어 개폐되는 밸브구(211)를 가져, 전체적으로 선형적으로 유량을 제어할 수 있다.

밸브디스크(14)는 기둥부(141)와 돌출부(142)를 가질 수 있다. 기둥부(141)는 밸브구(211)의 직경보다 작거나 같은 원기둥형으로 형성되는 부분이고, 돌출부(142)는 기둥부(141)의 기준방향(D)측으로부터 기준방향(D)을 따라 볼록한 형태로 형성되는 부분이다. 상술한 유로는 돌출부(142)와 밸브구(211)의 경계 사이에서 형성될 수 있다. 기둥부(141)의 외측면은 밸브구(211)를 정의하는 바디(20)의 내측면에 밀착하여 밸브구(211)의 폐쇄에 관여할 수 있다.

밸브디스크(14)의 기준방향(D)측 말단에 형성되는 평면인 말단면(143)은, 기준방향(D)에 직교할 수 있다. 즉 돌출부(142)의 기준방향(D)측 말단은 마치 기준방향(D)에 수직한 평면으로 잘린 것처럼 말단면(143)을 형성할 수 있다.

디스크 홈(144)은 밸브디스크(14)의 외측면으로부터 내측으로 파여 형성될 수 있다. 이러한 디스크 홈(144)에 환형의 디스크 링(154)이 삽입될 수 있다. 즉 디스크 링(154)에 밸브디스크(14)가 삽입되어, 디스크 홈(144)에 디스크 링(154)이 걸린 형태가 될 수 있다.

이러한 디스크 홈(144)은, 기둥부(141)와 상기 돌출부(142)가 만나는 부분의 외측면으로부터 내측으로 파여 형성될 수 있다. 따라서 돌출부(142)가 종료되는 지점에는 디스크 홈(144)이 형성되어, 유로가 돌출부(142)에 의해서 형성되다가 밸브구(211)의 폐쇄가 이루어지도록 할 수 있다.

디스크 링(154)은 밸브디스크(14)와 밸브구(211)를 정의하는 바디(20)의 내측면 사이에 배치되어, 수밀을 유지하도록 하고 밸브구(211)가 밸브디스크(14)에 의해 확실하게 폐쇄되도록 한다. 디스크 링(154)은 밸브디스크(14)를 감싸면서 바디(20)의 내측면에 잘 접촉할 수 있도록, 탄성을 가지는 소재로 형성될 수 있다. 디스크 링(154)의 외측면은, 밸브디스크(14)가 기준방향(D)을 따라 이동하여 밸브구(211)에 삽입될 때 밸브구(211)를 폐쇄하도록, 밸브구(211)를 정의하는 바디(20)의 내측면에 접촉할 수 있다. 디스크 링(154)은, 단면의 형상이 4개의 돌출된 부분을 가지는 쿼드 링일 수 있다.

다른 실시예

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브(2)의 종단면도이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브디스크(44)의 사시도이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브디스크(44)의 정면도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브디스크(44)가 밸브구(211)에 삽입되는 상황을 도시한 상세도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브(2)는 밸브디스크(44)의 형태 및 디스크 링(154)의 유무에 있어서 일 실시예와 차이가 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1)에 대해서 설명한 내용들은, 본 발명의 다른 실시예에 대한 밸브(2)에 동일하게 적용될 수 있다.

밸브디스크(44)는 테플론(Teflon)을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 테플론은 접착성이 낮고 내화학성, 내마모성 및 내열성이 좋으며 저마찰성을 가지므로, 직접 밸브시트(214)에 접촉되어 밸브구(211)를 폐쇄하고 수밀을 유지하도록 하기에 적합하다.

밸브디스크(44)는 기둥부(441)와 돌출부(442)를 가질 수 있다. 기둥부(441)는 밸브구(411)의 직경보다 큰 직경의 밑면을 가지는 원기둥형으로 형성되는 부분이다. 돌출부(442)는 기둥부(441)의 기준방향(D)측으로부터 기준방향(D)을 따라 볼록한 형태로 돌출되어 형성되는 부분이다. 돌출부(442)는 밸브구(211)에 삽입되도록 형성될 수 있다.

기둥부(441)와 돌출부(442)가 만나는 부분에서 단차가 형성될 수 있다. 단차가 형성되어, 밸브구(211)가 폐쇄될 때, 기둥부(441)의 하면(4411)이 밸브구(211) 주변에 형성되는 밸브시트(214)에 접촉할 수 있다.

이러한 단차가 형성될 수 있도록, 돌출부(442)는 밸브구(211)의 직경보다 작거나 같은 직경의 밑면을 가지는 원기둥형으로 형성되는 돌출 기저부(4421)를 가질 수 있다. 돌출 기저부(4421)는 기둥부(441)로부터 기준방향(D)을 따라 원기둥형으로 돌출될 수 있다. 기둥부(441)의 하면(4411)의 직경은 밸브구(211)의 직경보다 크나, 돌출 기저부(4421)의 밑면의 직경은 밸브구(211)의 직경보다 작거나 같으므로, 돌출 기저부(4421)의 밑면의 직경은 기둥부(441)의 하면(4411)의 직경보다 작아, 기둥부(441)와 돌출부(442)가 만나는 위치에서 단차가 형성될 수 있다.

돌출 기저부(4421)는 상술한 직경을 가져, 밸브구(211)가 폐쇄될 때 밸브구(211)에 삽입되고 끼워질 수 있다. 유로는 돌출부(442)와 밸브구(211)의 경계 사이에서 형성될 수 있다. 돌출 기저부(4421)의 외측면은 밸브구(211)를 정의하는 바디(20)의 내측면에 밀착하여 밸브구(211)의 폐쇄에 관여할 수 있다. 즉 일 실시예의 디스크 링(154) 없이도, 돌출 기저부(4421)의 외측면과 기둥부(441)의 하면(4411)이 각각 밸브구(211)를 정의하는 바디(20)의 내측면 및 밸브시트(214)에 접촉하여, 밸브구(211)를 폐쇄하고 수밀을 유지할 수 있다.

돌출부(442)는 돌출 기저부(4421)의 기준방향(D)측으로부터 기준방향(D)을 따라 돌출되되, 기준방향(D)을 따라 갈수록 기준방향(D)에 직교하는 평면으로 자른 단면의 단면적이 줄어드는 형태를 가지는 돌출 삽입부(4422)를 포함할 수 있다.

밸브디스크(44)의 기준방향(D)측 말단에 형성되는 평면인 말단면은, 기준방향(D)에 직교할 수 있다. 즉 돌출부(442)의 기준방향(D)측 말단은 마치 기준방향(D)에 수직한 평면으로 잘린 것처럼 말단면을 형성할 수 있다.

밸브디스크(44)는 기준방향(D)을 따라 직선운동할 때, 밸브구(211)의 둘레와 밸브구(211)의 둘레에 가장 인접한 밸브디스크(44)의 외측면의 일부분 사이에 형성되는 유로의 유효 영역(A)의 형상이 원뿔대의 측면과 같이 형성되도록 형성될 수 있다. 여기서 유효 영역(A)이란, 전체 유로의 부분 중에서 가장 좁은 폭을 가져, 유로를 따라 흐르는 전체 유량을 결정하는 부분을 의미하는 것이다.

이러한 유효 영역(A)이 형성될 수 있도록, 밸브디스크(44)의 돌출 삽입부(4422)가 기준방향(D)을 따라갈수록 기준방향(D)에 수직한 평면으로 자른 단면의 단면적이 줄어드는 테이퍼진 형태를 가질 수 있다. 또한 이러한 원뿔대의 측면 형상으로 형성되는 유로의 넓이가, 밸브디스크(44)가 기준방향(D) 또는 기준방향(D)의 반대방향으로 이동한 변위에 대해 선형으로 비례하며 변화할 수 있도록, 밸브디스크(44)의 형상이 형성될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 2, 100 : 밸브
10 : 작동조립체
11, 104 : 구동부
12 : 니들샤프트
13 : 니들너트
14, 44, 102 : 밸브디스크
16, 105 : 체결구
20, 101 : 바디
21 : 메인 바디
22 : 브랜치
30 : 클립
31 : 삽입부
32 : 손잡이부
103 : 연결부재
111 : 연결부
112 : 구동부 체결공
121 : 니들샤프트의 일단
122 : 수나사산
123 : 대경부
124 : 샤프트 홈
125 : 소경부
126 : 고정 홈
131 : 중공
132 : 니들너트 체결공
133 : 클립 삽입홈
134 : 암나사산
141, 441 : 기둥부
142, 442 : 돌출부
143 : 말단면
144 : 디스크 홈
151 : 너트 링
152 : 샤프트 링
153 : 완충 링
154 : 디스크 링
155 : 고정 링
210 : 내부공간
211, 1012 : 밸브구
212 : 중심공
213 : 클립 삽입구
214, 1011 : 밸브시트
4411 : 기둥부의 하면
4421 : 돌출 기저부
4422 : 돌출 삽입부
A : 유로의 유효 영역
D : 기준방향

Claims

구동력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부로부터 구동력을 전달받아 직선운동하도록 상기 구동부에 일단이 연결되는 니들샤프트와, 상기 구동부에 결합되고 상기 니들샤프트의 직선운동을 가이드하도록 상기 니들샤프트가 관통하는 중공을 가지는 니들너트와, 상기 니들샤프트의 타단에 결합되는 밸브디스크를 포함하는 작동조립체;
상기 작동조립체와 결합되고, 물이 유동하도록 마련된 내부에 삽입된 상기 밸브디스크가 직선운동함에 따라 선택적으로 개폐되는 밸브구를 내부에 구비하는 바디; 및
상기 바디와 상기 작동조립체가 서로로부터 이탈되지 않도록 상기 바디와 상기 작동조립체를 고정하는 클립을 포함하는, 밸브.
제1항에 있어서,
상기 바디는, 상기 니들너트를 둘러싸는 일부분이 관통되어 형성되는 클립 삽입구를 포함하고,
상기 니들너트는, 외측면 중 상기 바디의 내측에 삽입된 일부분으로부터 내측으로 파인 클립 삽입홈을 포함하고,
상기 클립은, 상기 클립 삽입구를 관통하면서 상기 클립 삽입홈에 삽입되어, 상기 바디와 상기 작동조립체를 고정하는, 밸브.
제2항에 있어서,
상기 클립은,
상기 클립 삽입홈과 상기 클립 삽입구에 삽입되는 삽입부; 및
상기 삽입부가 상기 바디와 상기 니들너트를 고정할 때 상기 바디의 외측에 배치되도록, 상기 삽입부로부터 구부러져 연장된 형태를 가지는 손잡이부를 포함하는, 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 니들너트보다 기준방향을 따라 더 돌출된 상기 니들샤프트의 기준방향측 말단에 결합되고, 상기 기준방향을 따라 볼록한 형태를 가지는, 밸브.
제4항에 있어서,
상기 밸브디스크의 기준방향측 말단에 형성되는 평면은, 기준방향에 직교하는, 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 밸브디스크가 기준방향을 따라 직선운동할 때, 상기 밸브구의 둘레와 상기 밸브구의 둘레에 가장 인접한 상기 밸브디스크의 외측면 사이에 형성되는 유로의 유효 영역이 원뿔대의 측면과 같이 형성되도록 형성되는, 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브디스크의 외측면으로부터 내측으로 파여 형성되는 디스크 홈에 삽입되는 환형의 디스크 링을 더 포함하고,
상기 디스크 링의 외측면은, 상기 밸브디스크가 기준방향을 따라 이동하여 상기 밸브구에 삽입될 때 상기 밸브구를 폐쇄하도록, 상기 밸브구를 정의하는 상기 바디의 내측면에 접촉하는, 밸브.
제7항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 밸브구의 직경보다 작거나 같은 원기둥형으로 형성되는 기둥부; 및
상기 기둥부의 기준방향측으로부터 기준방향을 따라 볼록한 형태로 형성되는 돌출부를 포함하고,
상기 디스크 홈은, 상기 기둥부와 상기 돌출부가 만나는 부분의 외측면으로부터 내측으로 파여 형성되는, 밸브.
제7항에 있어서,
상기 디스크 링은, 단면의 형상이 4개의 돌출된 부분을 가지는 쿼드 링인, 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 밸브구의 직경보다 큰 직경의 밑면을 가지는 원기둥형으로 형성되는 기둥부; 및
상기 밸브구에 삽입되도록 상기 기둥부의 기준방향측으로부터 기준방향을 따라 볼록하게 돌출되어 형성되는 돌출부를 포함하고,
상기 밸브구가 폐쇄될 때, 상기 기둥부의 하면이 상기 밸브구 주변에 형성되는 밸브시트에 접촉하도록, 상기 기둥부와 상기 돌출부가 만나는 부분에서 단차가 형성되는, 밸브.
제10항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 밸브구가 폐쇄될 때 상기 밸브구에 끼워지도록, 상기 기둥부로부터 기준방향을 따라 원기둥형으로 돌출되되, 상기 밸브구의 직경보다 작거나 같은 직경의 밑면을 가지는 돌출 기저부; 및
상기 돌출 기저부의 기준방향측으로부터 기준방향을 따라 돌출되되, 기준방향을 따라 갈수록 기준방향에 직교하는 평면으로 자른 단면의 단면적이 줄어드는 형태를 가지는 돌출 삽입부를 포함하는, 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브디스크는, 테플론을 포함하는 재질로 형성되는, 밸브.
제1항에 있어서,
상기 니들샤프트의 외측면의 일부분에는 수나사산이 형성되고,
상기 중공을 정의하는 상기 니들너트의 내측면의 일부분에는 상기 니들샤프트의 수나사산에 치합되는 암나사산이 형성되며,
상기 니들샤프트는, 상기 구동부로부터 전달받은 구동력에 의해 회전하면서 상기 니들너트의 내측면을 따라 직선운동하는, 밸브.
제1항에 있어서,
상기 작동조립체는, 수밀을 유지하도록, 상기 니들샤프트의 외측면에 결합되고 상기 중공을 정의하는 상기 니들너트의 내측면에 접촉하는 환형의 샤프트 링을 더 포함하고,
상기 샤프트 링은, 단면의 형상이 4개의 돌출된 부분을 가지는 쿼드 링인, 밸브.
구동력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부로부터 구동력을 전달받아 직선운동하도록 상기 구동부에 일단이 연결되는 니들샤프트와, 상기 구동부에 결합되고 상기 니들샤프트의 직선운동을 가이드하도록 상기 니들샤프트가 관통하는 중공을 가지는 니들너트와, 상기 니들샤프트의 타단에 결합되는 밸브디스크를 포함하는 작동조립체; 및
상기 작동조립체와 결합되고, 물이 유동하도록 마련된 내부에 삽입된 상기 밸브디스크가 직선운동함에 따라 선택적으로 개폐되는 밸브구를 내부에 구비하는 바디를 포함하고,
상기 밸브디스크는, 상기 니들너트보다 기준방향을 따라 더 돌출된 상기 니들샤프트의 기준방향측 말단에 결합되고, 상기 기준방향을 따라 볼록한 형태를 가지고, 상기 밸브디스크가 기준방향을 따라 직선운동할 때, 상기 밸브구의 둘레와 상기 밸브구의 둘레에 가장 인접한 상기 밸브디스크의 외측면 사이에 형성되는 유로의 유효 영역이 원뿔대의 측면과 같이 형성되도록 형성되는, 밸브.