KR20210123722A - Flow rate control valve with shape memory alloy coil - Google Patents

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KR20210123722A
KR20210123722A KR1020200041225A KR20200041225A KR20210123722A KR 20210123722 A KR20210123722 A KR 20210123722A KR 1020200041225 A KR1020200041225 A KR 1020200041225A KR 20200041225 A KR20200041225 A KR 20200041225A KR 20210123722 A KR20210123722 A KR 20210123722A
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남태현
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Abstract

The present invention relates to a valve automatically opened and closed according to temperature of passing fluid. The flow rate control valve made of a shape memory alloy comprises: a flow passage pipe unit where a spring insertion groove unit is formed on an inner surface unit of a pipe; and a sensitive spring made of a shape memory alloy where an outer circumference unit is inserted and fixated to the insertion groove unit of the flow passage pipe unit. The sensitive spring is formed to be opened and closed by controlling an interval between flow passages formed on a side surface of the sensitive spring according to the temperature of the passing fluid.

Description

형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브{Flow rate control valve with shape memory alloy coil}Flow rate control valve with shape memory alloy coil

본 발명은 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속관 내부에 형상기억합금을 이용하여 원추형으로 형성된 코니컬 스프링(Conical Spring) 형상의 감응스프링을 장착하여, 상기 금속관 내부를 통과하는 유체의 온도에 따라 상기 감응스프링의 형상기억에 따른 유로의 변화로 유량의 조절이 가능한 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a flow control valve made of a shape memory alloy coil, and more particularly, by using a shape memory alloy inside a metal tube to mount a conical spring-shaped reaction spring formed in a conical shape, inside the metal tube It relates to a flow rate control valve made of a shape memory alloy coil capable of controlling the flow rate by changing the flow path according to the shape memory of the sensitive spring according to the temperature of the fluid passing through it.

일반적으로, 유량 조절밸브는 유체가 통과하는 밸브시트를 밸브 스템 및 핸들을 조작하므로써 유체의 흐름을 통제하거나, 온도조절장치를 이용하여 상기 밸브시트를 통과하는 유체의 온도를 조절함으로써 유체의 흐름을 조절할 수 있다.In general, a flow control valve controls the flow of a fluid by manipulating a valve stem and a handle to a valve seat through which the fluid passes, or controls the flow of fluid by controlling the temperature of the fluid passing through the valve seat using a temperature control device. can be adjusted

이와 관련하여 본 발명은 금속관 내부에 흐르는 유체의 온도를 감지하여 감지된 온도에 따라 유량을 조절하는 방법으로서 형상기억합금(Shape Memory Alloy : SMA)을 이용한다.In this regard, the present invention uses a shape memory alloy (SMA) as a method of sensing the temperature of the fluid flowing inside the metal tube and adjusting the flow rate according to the sensed temperature.

형상기억합금은 일정한 온도에서 기억된 형상이 보다 낮은 온도에서 소성변형이 되더라도 이를 형상회복온도까지 가열하면 원래의 기억된 형상으로 복원되는 성질을 갖는 합금이다. 이러한 형상기억합금의 특성을 이용한 밸브 관련 발명으로는 2013년도 특허출원 제10-2013-0025597호(발명의 명칭 : 형상기억합금 스프링을 이용한 자동온도 조절밸브), 2007년 특허출원 제10-2007-0066019호(발명의 명칭 : 개폐밸브), 2000년 실용신안등록출원 제27890호(발명의 명칭 :형상기억합금을 이용한 밸브)등 이 있다.Shape memory alloy is an alloy having the property of restoring the original memorized shape when heated to the shape recovery temperature even if the shape memorized at a constant temperature is plastically deformed at a lower temperature. Valve-related inventions using these characteristics of shape memory alloy include 2013 patent application No. 10-2013-0025597 (title of invention: automatic temperature control valve using shape memory alloy spring), 2007 patent application No. 10-2007- 0066019 (title of invention: on/off valve), utility model registration application No. 27890 in 2000 (title of invention: valve using shape memory alloy), etc.

상기 종래의 자동온도 조절밸브의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 그 일측부에 유체배출구(201a)가 연통되어 있는 밸브실(203)이 형성되며, 상기 밸브실(203)의 타측에는 그와 연통하도록 길이방향으로 관통된 유체유입통로(201b)가 형성된 밸브몸체(201); 상기 밸브몸체(201)에는 밸브실(203)에 내장되며, 유체의 온도가 설정된 값을 기준으로 승강함에 따라 수축 및 팽창하도록 형상기억합금으로 제조된 코일스프링(204); 상기 코일스프링(204)에 그 일측이 끼워진다.As shown in FIG. 1, in the structure of the conventional automatic temperature control valve, a valve chamber 203 to which a fluid outlet 201a is communicated is formed on one side thereof, and the other side of the valve chamber 203 has its a valve body 201 having a fluid inlet passage 201b penetrating in the longitudinal direction so as to communicate with the valve body 201; The valve body 201 has a coil spring 204 built in the valve chamber 203 and made of a shape memory alloy so as to contract and expand as the temperature of the fluid rises and falls based on a set value; One side of the coil spring 204 is fitted.

상기 코일스프링(204)의 수축 및 팽창동작에 따라 밸브몸체(201)의 밸브실(203)내에서 좌우 이동하면서 유체의 통로를 개폐하는 니들(205); 그 일단이 상기 밸브실(203)의 내측면에 위치되며 타단이 상기 니들(205)의 타측에 끼워져 상기 밸브실(203)의 개방측으로 상기 니들(205)에 미는 힘을 제공하는 바이어스 스프링(206) 상기 밸브몸체(201)의 유체통로(201c)에 설치되어 소정 각도 방향으로 회전함에 따라 상기 유체통로(201b)를 개방 및 차단하는 볼(207); 일측이 상기 볼(207)에 연결되며, 타측이 상기 밸브몸체(201)의 외부로 노출된 볼 스템 (208); 상기 볼 스템(208)에 결합되어 상기 볼(207)에 회동력을 제공하는 수동레버(209); 및 상기 볼(207)의 외주면에 구비되어 기밀을 유지하기 위한 패킹(210)으로 구성되어 있다. a needle (205) for opening and closing a passage of fluid while moving left and right in the valve chamber (203) of the valve body (201) according to the contraction and expansion of the coil spring (204); One end of the bias spring 206 is located on the inner surface of the valve chamber 203 and the other end is fitted to the other side of the needle 205 to provide a pushing force to the needle 205 toward the opening side of the valve chamber 203 . ) a ball 207 installed in the fluid passage 201c of the valve body 201 to open and block the fluid passage 201b as it rotates in a predetermined angle direction; a ball stem 208 having one side connected to the ball 207 and the other side exposed to the outside of the valve body 201; a manual lever 209 coupled to the ball stem 208 to provide a rotational force to the ball 207; and a packing 210 provided on the outer circumferential surface of the ball 207 to maintain airtightness.

이러한 밸브의 작동과정을 설명하면, 저온의 유체가 밸브를 지나가면, 상기 코일스프링(204)이 수축하게 되고, 상기 코일스프링(204)에 끼워져 있는 니들(205)이 유체 입구측으로 당겨짐으로써 밸브실(203)과 연통하는 유체유입구(201b)가 개방되게 된다. 이때, 상기 바이어스 스프링(206)은 상기 니들(205)의 이동을 좀 더 원활히 할 수 있도록 상기 유체 입구측으로 니들(205)을 밀게 된다.When the low-temperature fluid passes through the valve, the coil spring 204 contracts, and the needle 205 inserted into the coil spring 204 is pulled toward the fluid inlet side to the valve chamber. The fluid inlet 201b communicating with the 203 is opened. At this time, the bias spring 206 pushes the needle 205 toward the fluid inlet so that the needle 205 can move more smoothly.

이와 같은 선행기술들에서는 유체의 유입구와 유출구 사이의 내부공간에 밸브실이 구비되고, 밸브실 내부에 형상기억합금으로 제조된 코일스프링을 포함하며, 상기 형상기억합금 재질의 코일스프링에 의해 작동되는 슬라이딩 부재에 의하여 유량이 조절될 수 있도록 형성되어, 밸브몸통, 형상기억합금으로 제조된 코일스프링, 슬라이딩 부재, 밸브시트의 다수 개의 부품과, 이들을 조립하는 다수개의 공정으로 이루어져 있다. In such prior art, a valve chamber is provided in the inner space between the inlet and outlet of the fluid, and a coil spring made of a shape memory alloy is included in the valve chamber, and is operated by the coil spring made of the shape memory alloy. It is formed so that the flow rate can be controlled by the sliding member, and consists of a valve body, a coil spring made of a shape memory alloy, a sliding member, a plurality of parts of the valve seat, and a plurality of processes for assembling them.

따라서 상기의 선행기술은 다수개로 이루어진 구성 요소에 의하여 밸브의 구조가 복잡할 뿐 만 아니라 관의 직경이 작은 경우에는 별도의 구성 요소를 구비하여야만 하는 문제점이 발생한다.Therefore, in the prior art, the valve structure is complicated by the plurality of components, and when the diameter of the tube is small, there is a problem that a separate component must be provided.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 밸브디스크가 없이 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, to provide a flow rate control valve made of a shape memory alloy coil without a valve disk.

또한, 유체가 통과하는 관의 내부에 형상기억합금으로 원추형으로 형성된 코니컬 스프링(Conical Spring) 형상의 개폐밸브를 장착하는 것으로 유량을 조절할 수 있도록 할 수 있도록 하고자 한다.In addition, the flow rate can be controlled by mounting an on/off valve in the shape of a conical spring formed in a conical shape with a shape memory alloy inside the pipe through which the fluid passes.

또한 본 발명은 금속관 내부에 형상기억합금코일로 이루어진 코니컬 스프링(Conical Spring) 형상의 유량 조절밸브를 장착하여, 관의 내경 비교적 작은 소경의 관에도 장착할 수 있어, 복잡한 유량조절장치의 부착 없이 형상기억합금코일 자체로 형성되어 유량을 조절할 수 있도록 한다.In addition, the present invention is equipped with a conical spring-shaped flow control valve made of a shape memory alloy coil inside the metal tube, and can be mounted on a small-diameter tube with a relatively small inner diameter, without attaching a complicated flow control device. The shape memory alloy coil itself is formed so that the flow rate can be adjusted.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and another object not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유체의 온도에 따라 개폐되는 밸브에 있어서, 관의 내부표면에 스프링 삽입홈부가 형성된 유로 관부와, 상기 유로 관부의 삽입홈부에 외곽부가 삽입 고정되는 형상기억합금으로 제조된 감응스프링으로 이루어지며, 상기 감응스프링은 관의 내부를 통과하는 유체의 온도에 따라 감응스프링의 권선과 권선 사이에 형성된 유로의 통과 면적이 조절됨으로서 개폐의 양이 결정되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the valve that opens and closes according to the temperature of the fluid, a flow path tube portion formed with a spring insertion groove on the inner surface of the tube, and a shape memory alloy in which the outer portion is inserted and fixed to the insertion groove portion of the flow passage tube portion is made of a sensitive spring made of , wherein the amount of opening and closing is determined by adjusting the passage area of the flow path formed between the winding of the induction spring and the winding according to the temperature of the fluid passing through the inside of the tube. A flow control valve made of a shape memory alloy coil.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 감응스프링은 일정 직경의 스프링 선재를 최대직경의 결합권선부로 특정간격으로 선회하여 내측 최소 직경의 중앙까지 권선되는 원추형 스프링으로 형성된 코니컬 스프링(Conical Spring) 형상으로 한다.To explain this in more detail, the sensitive spring is a conical spring formed of a conical spring wound up to the center of the inner minimum diameter by turning the spring wire of a certain diameter with the coupling winding part of the maximum diameter at a specific interval. .

또한, 상기 코니컬 스프링의 스프링 선재는 상부 및 하부 면이 평면으로 형성되며, 통과유체의 온도에 따라 스프링 선재의 형상기억 운동으로 코일의 선재간의 간극이 조절되어 개폐 및 유량 조절이 가능하도록 형성된다.In addition, the upper and lower surfaces of the spring wire of the conical spring are flat, and the gap between the wire rods of the coil is adjusted by the shape memory movement of the spring wire according to the temperature of the passing fluid, so that opening and closing and flow rate control are possible. .

그리고, 상기 코니컬 스프링의 스프링 선재는 경사기능성을 부여한 형상기억합금을 사용하여 온도변화에 따라 코일의 선재간의 간극 변화가 점진적으로 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the spring wire of the conical spring is characterized in that it is formed so that the change in the gap between the wires of the coil is gradually made according to the temperature change by using a shape memory alloy to which the inclination function is imparted.

또한, 상기 코니컬 스프링의 스프링 선재는 권선 길이 방향으로 코일 직경이 변화하여 선재의 온도 상승 시에 원주가 큰 스프링 선재부터 코일의 선재간의 간극이 조절되며, 원주가 가장 작은 스프링 선재는 맨 나중에 간극이 조절되도록 형성된다.In addition, in the spring wire of the conical spring, the coil diameter changes in the winding length direction, so that when the temperature of the wire increases, the gap between the coil wire from the spring wire with a large circumference is adjusted, and the spring wire with the smallest circumference is the last gap It is designed to be controlled.

이는 상기 코니컬 스프링의 스프링 선재의 한쪽 직경보다 타측의 직경을 작게 형성되어 코니컬 스프링의 스프링 선재가 길이 방향으로 코일 직경이 변화하여 선재의 온도 상승 시에 원주가 큰 스프링 선재부터 코일의 선재간의 간극이 조절되며, 원주가 가장 작은 스프링 선재는 맨 나중에 간극이 조절되도록 형성되는 것을 포함한다.This is because the diameter of the other side of the spring wire of the conical spring is smaller than the diameter of one side of the spring wire of the conical spring, and the coil diameter of the spring wire of the conical spring changes in the longitudinal direction, so that when the temperature of the wire rises, the diameter between the large circumference spring wire and the coil wire The gap is adjusted, and the spring wire with the smallest circumference is formed so that the gap is adjusted last.

본 발명의 특징 및 장점은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary meaning, and the inventor may properly define the concept of the term to describe his invention in the best way. Based on the principle that there is, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 금속관 내부에 단순히 형상기억합금 코일로 이루어진 감응스프링만을 장착함으로써 관의 내부에 흐르는 유체의 양을 온도에 따라서 조절할 수 있다.As described above, according to the present invention, the amount of fluid flowing inside the tube can be adjusted according to the temperature by simply mounting only the response spring made of the shape memory alloy coil inside the metal tube.

또한 유량조절부는 밸브 디스크 등의 부품들을 구비하지 아니하고, 단지 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브를 이용함으로서, 유체의 양을 조절할 수 있을 뿐 만 아니라 아주 작은 직경의 관에도 이러한 특성을 적용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the flow control unit does not have parts such as valve disks, and by using only a flow control valve made of a shape memory alloy coil, not only can the amount of fluid be adjusted, but also this characteristic can be applied to a very small diameter pipe. there is an effect

도 1은 종래의 형상기억합금의 코일스프링을 이용하는 자동온도 조절밸브를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 형상기억합금코일로 이루어진 유량 조절밸브를 도시한 사시도이며,
도 3은 본 발명의 형상기억합금코일로 이루어진 유량 조절밸브가 설치된 관의 단면을 상세히 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 형상기억합금코일로 이루어진 유량 조절밸브 유체온도에 따라 스프링의 변형과 유로 단면적의 변화를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명의 형상기억합금코일로 이루어진 유량 조절밸브의 변화상태를 도시한 도면이다.1 is a view showing an automatic temperature control valve using a coil spring of a conventional shape memory alloy,
Figure 2 is a perspective view showing a flow control valve made of a shape memory alloy coil of the present invention,
3 is a view showing in detail a cross section of a pipe in which a flow control valve made of a shape memory alloy coil of the present invention is installed;
4 is a view showing the deformation of the spring and the change of the flow passage cross-sectional area according to the fluid temperature of the flow control valve made of the shape memory alloy coil of the present invention;
5 is a view showing a change state of the flow control valve made of a shape memory alloy coil of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

아울러, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시 예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the following embodiments do not limit the scope of the present invention, but are merely exemplary matters of the components presented in the claims of the present invention, and are included in the technical spirit throughout the specification of the present invention and constitute the claims Embodiments including substitutable elements as equivalents in elements may be included in the scope of the present invention.

본 발명은 통과유체의 온도에 따라 자동으로 개폐되는 밸브에 있어서, 유체가 통과하는 관의 내부 표면부에 오목홈의 삽입홈(1100)이 형성된 금속관(1000)과, 상기 금속관의 삽입홈(1100)에 삽입되어 고정되는 형상기억합금으로 제조되는 감응스프링(2000)으로 이루어지며, 상기 감응스프링은 권선과 권선 사이의 틈새로 유체가 흐르는 유로(2200)가 형성되며, 상기 유로는 통과유체의 온도에 따라 감응스프링의 권선과 권선 사이의 간격(2300)이 변화됨에 따라 유량이 조절될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.The present invention relates to a valve that automatically opens and closes according to the temperature of a passing fluid. ) consists of a sensitive spring 2000 made of a shape memory alloy inserted and fixed, wherein the sensitive spring has a flow path 2200 through which a fluid flows through a gap between the winding and the winding, and the flow path is the temperature of the passing fluid. It is preferable to configure so that the flow rate can be adjusted as the distance 2300 between the windings of the sensitive spring and the windings is changed in accordance with this.

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금 코일을 장착한 금속관의 내부를 통과하는 유체의 온도에 따라 스프링의 변형과 유로 단면적의 변화를 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브의 변화 상태를 도시한 것이다.Figure 2 is an exploded perspective view of a flow control valve made of a shape memory alloy coil according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the flow control valve made of a shape memory alloy coil according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is It shows the deformation of the spring and the change of the flow passage cross-sectional area according to the temperature of the fluid passing through the inside of the metal tube mounted with the shape memory alloy coil according to the embodiment of the present invention, Figure 5 is made of the shape memory alloy coil of the present invention It shows the change state of the flow control valve.

본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금 코일을 장착한 금속관은 이들 도면에 도시된 바와 같이, 형상기억합금으로 제조된 감응스프링(2000)과 이를 장착하는 금속관(1000)으로 이루어져 있다.As shown in these drawings, the metal tube equipped with a shape memory alloy coil according to an embodiment of the present invention consists of a response spring 2000 made of a shape memory alloy and a metal tube 1000 for mounting the same.

첨부된 도 2는 본 발명의 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브의 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view of a flow control valve made of a shape memory alloy coil of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금으로 제조되는 감응스프링(2000)과 상기 감응스프링(2000)이 장착되는 결합홈(1100)을 구비한 금속관(1000)으로 형성된다.Referring to FIG. 2 , a metal tube 1000 having a response spring 2000 made of a shape memory alloy according to an embodiment of the present invention and a coupling groove 1100 in which the sensitive spring 2000 is mounted is formed. .

이와 같이 형상기억합금으로 제조되는 감응스프링(2000)을 금속관의 내부에 형성된 결합홈(1100)에 삽입하면, 금속관의 내부를 통과하는 유체의 온도에 따라 형상기억합금으로 제조된 감응스프링(2000)의 권선과 권선 사이로 유체가 흐르는 유로(2200)가 형성되며, 상기 유로(2200)는 통과유체의 온도에 따라 감응스프링(2000)의 권선과 권선 사이의 간격(2300)이 변화되면서 유체가 통과하는 면적이 조절되도록 형성되어 있다.When the sensitive spring 2000 made of the shape memory alloy is inserted into the coupling groove 1100 formed in the inside of the metal tube as described above, the sensitive spring 2000 made of the shape memory alloy according to the temperature of the fluid passing through the inside of the metal tube (2000) A flow path 2200 through which a fluid flows is formed between the windings of It is formed so that the area can be adjusted.

또한 상기 감응스프링은 일정 직경의 스프링 선재를 금속관의 결합홈(1100)의 내부 표면부에 삽입될 수 있도록 상기 결합홈(1100의 삽입되는 최대직경의 결합권선부(2100)로 특정간격으로 선회하여 내측 최소 직경의 중앙까지 권선되는 원추형 스프링으로 형성된 코니컬 스프링(Conical Spring) 형상인 것을 특징으로 한다.In addition, the sensitive spring is rotated at a specific interval into the coupling winding portion 2100 of the maximum diameter to be inserted into the coupling groove 1100 so that a spring wire of a certain diameter can be inserted into the inner surface portion of the coupling groove 1100 of the metal tube. It is characterized in that it has a conical spring shape formed of a conical spring wound up to the center of the inner smallest diameter.

이와 같은 형상에 의하여 상기 결합홈(1100)에 감응스프링(2000)의 결합은 원추형의 최대직경의 결합권선부(2100)는 외력에 의하여 외경이 결합되는 금속관의 내경보다 작게 축소될 수 있어, 축소된 감응스프링(2000)을 금속관 내부 표면부로 삽입이 가능하게 되고, 금속관 입구에 삽입된 결합권선부(2100)는 상기 결합홈(1100)에서는 확장되면서 결합홈(1100) 내부에 밀착 결합하게 된다.Due to this shape, the coupling of the sensitive spring 2000 to the coupling groove 1100 is a conical coupling winding portion 2100 of the maximum diameter can be reduced to be smaller than the inside diameter of the metal tube to which the outside diameter is coupled by an external force. It is possible to insert the sensitive spring 2000 into the inner surface of the metal tube, and the coupling winding portion 2100 inserted into the inlet of the metal tube is expanded in the coupling groove 1100 and closely coupled to the inside of the coupling groove 1100.

이와 같이 결합되는 원추형의 하부외곽부의 외경을 A라고 하고, 상기 결합홈(1100)의 내경을 B 라 했을 때 상기 A는 B보다 최소한 같거나 110% 이내로 크게 형성되어 감응스프링(2000)의 변화에 따라 금속관 내부에서 밀폐되었을 경우에도 유체의 압력에 견딜 수 있도록 결합한다. Assuming that the outer diameter of the conical lower outer part to be coupled in this way is A, and the inner diameter of the coupling groove 1100 is B, the A is at least the same as B or is formed to be larger than B by 110%, so that the change of the sensitive spring (2000) is Therefore, even when sealed inside the metal tube, it is combined to withstand the pressure of the fluid.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 형상기억합금 코일을 장착한 금속관의 단면도이며, 상기 코니컬 스프링의 스프링 선재는 상부 및 하부 면이 평면으로 형성되며, 통과유체의 온도에 따라 스프링 선재의 형상기억 운동으로 코일의 선재간의 간극이 조절되어 개폐 및 유량 조절이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.Figure 3 is a cross-sectional view of a metal tube mounted with a shape memory alloy coil according to an embodiment of the present invention, the spring wire of the conical spring is formed with upper and lower surfaces flat, and the shape of the spring wire according to the temperature of the passing fluid It is characterized in that the gap between the wires of the coil is controlled by the memory movement, so that opening and closing and flow rate control are possible.

또한 상기 코니컬 스프링의 스프링 선재는 경사기능성을 부여한 형상기억합금을 사용하여 온도변화에 따라 코일의 선재간의 간극 변화가 점진적으로 이루어지도록 형성된다.In addition, the spring wire of the conical spring is formed so that the change in the gap between the wires of the coil is gradually made according to the temperature change by using a shape memory alloy to which the inclination function is imparted.

첨부된 도 4는 본 발명의 코니컬 스프링의 온도변화에 따라 코일의 선재 간의 간극 변화를 상세히 도시한 것이다.4 is a detailed view showing the change in the gap between the wire rods of the coil according to the temperature change of the conical spring of the present invention.

본 발명의 도 4에 도시된 바와 같이 상기 코니컬 스프링의 스프링 선재는 길이 방향으로 코일 직경이 변화하여 선재의 온도 상승 시에 원주가 큰 스프링 선재부터 코일의 선재간의 간극이 조절되며, 원주가 가장 작은 스프링 선재는 맨 나중에 간극이 조절될 수 있도록 형성된 것을 알 수 있으며,As shown in FIG. 4 of the present invention, in the spring wire of the conical spring, the coil diameter changes in the longitudinal direction, so that when the temperature of the wire rises, the gap between the coil wires from the spring wire with a large circumference is adjusted, and the circumference is the most It can be seen that the small spring wire is formed so that the gap can be adjusted at the end,

이는 코니컬 스프링의 스프링 선재의 한쪽 직경보다 타측의 직경을 작게 형성되어 코니컬 스프링의 선재가 길이 방향으로 코일 직경이 변화하여 선재의 온도 상승 시에 원주가 큰 스프링 선재부터 코일의 선재 간의 간극이 조절되며, 원주가 가장 작은 스프링 선재는 맨 나중에 간극이 조절될 수 있도록 형성되는 것을 포함한다.This is because the diameter of the other side is smaller than the diameter of one side of the spring wire of the conical spring, and the coil diameter of the wire of the conical spring changes in the longitudinal direction, so that when the temperature of the wire increases, the gap between the wire of the coil from the spring wire with a large circumference increases. and the spring wire with the smallest circumference is formed so that the gap can be adjusted last.

이는 원주가 큰 스프링 선재가 작은 스프링 선재보다 비틀림 모멘트와 굽힘 모멘트가 커서 쉽게 변형되기 때문이지만, 형상기억합금의 온도변화에 따라 코일의 변화도 차이가 있도록 경사기능성을 부여하여 온도변화에 따라 코일의 선재간의 간극 변화가 점진적으로 이루어지도록 형성한다.This is because the spring wire with a large circumference is easily deformed because the torsion moment and bending moment are larger than that of the spring wire with a small circumference. It is formed so that the change in the gap between the wires is made gradually.

이와 같이 스프링 선재는 경사기능성을 부여한 형상기억합금을 사용하며, 온도 변화에 따라 원주가 큰 스프링 선재부터 코일의 선재 간의 간극이 조절되며 유량이 조절되어 스프링의 전, 후의 차압의 변동에 의한 원추형 스프링의 변형이 됨으로, 이를 감안하여 설계한다.In this way, the spring wire uses a shape memory alloy with inclination functionality, and according to the temperature change, the gap between the large-circumference spring wire and the coil wire is adjusted, and the flow rate is adjusted so that the conical spring is caused by the change in the differential pressure before and after the spring. It is a deformation of , so it is designed with this in mind.

한편, 스프링 선재의 단면은 원형, 직사각형, 정사각형 또는 타원형 등으로 다양하게 제조할 수 있다. On the other hand, the cross-section of the spring wire may be variously manufactured in a circular shape, a rectangular shape, a square shape, or an oval shape.

첨부된 도 5는 본 발명의 형상기억합금 코일로 형성한 코니컬 스프링의 온도에 따른 변화를 나타낸 사시도로서, 저온에서의 상태(a)와 고온에서의 상태(b)를 나타내고 있고, 이는 주위 온도에 따라 가변되는 실험결과를 도시한 것이다.5 is a perspective view showing the change according to the temperature of the conical spring formed of the shape memory alloy coil of the present invention, and shows a state (a) at a low temperature and a state (b) at a high temperature, which is the ambient temperature The experimental results that vary according to the are shown.

이와 같이 스프링의 스프링 선재는 경사기능성을 부여한 형상기억합금을 사용하여 온도변화에 따라 코일의 선재 간의 간극 변화가 점진적으로 이루어지도록 형성됨에 따라, 이와 같은 선재로 코니컬 스프링 타입으로 형성하여 금속관 내부에 삽입하여 고정하면 내부 유체의 온도에 따라 유량을 조절할 수 있다.As described above, the spring wire of the spring uses a shape memory alloy with inclination functionality and is formed so that the change in the gap between the wires of the coil is made gradually according to the temperature change. When inserted and fixed, the flow rate can be adjusted according to the temperature of the internal fluid.

이와 같은 구성에 의하여 작은 직경의 금속관의 임의의 지점에 코니컬 스프링 타입의 유체 조절 장치를 간편하게 설치하여 유량의 조절이 가능하게 된다.With such a configuration, a flow rate can be controlled by simply installing a conical spring-type fluid control device at an arbitrary point in a small-diameter metal tube.

이하에서는 스프링 선재의 재질에 관하여 설명한다.Hereinafter, the material of the spring wire will be described.

형상기억합금을 이용한 밸브는 금속관의 내부를 흐르는 액체와 접촉되는 것이기 때문에 부식 및 마모가 일어나기 쉬우므로, 본 실시 예에서는 내산내식성, 가공성 및 반복적인 압축과 팽창에 따른 피로특성 등의 특성을 감안하여 기계적 특성 뿐 만 아니라 가공성도 우수하면서도 내부식 및 내마모성 등을 두루 갖춘 형상기억합금을 제시하고 있다.Since the valve using the shape memory alloy is in contact with the liquid flowing inside the metal tube, corrosion and wear are easy to occur. A shape-memory alloy with excellent machinability as well as mechanical properties, as well as corrosion resistance and wear resistance, is presented.

본 발명의 대표적인 실시 예로서는 형상기억합금 코일을 장착한 금속관에 있어서 스프링 밸브(Spring Valve)의 성분 및 조성범위는, Ti: 48.5at% ~ 50.2at%, Ni: 49.8at% ~ 51.5at%로 이루어진 형상기억합금으로서 Ti의 조성범위가 48.5at% 이하가 되면 B19'(monoclinic) 마르텐사이트 변태온도가 낮아 스프링 밸브 소재로 사용하기가 부적합하고, Ti의 조성범위가 50.2at% 이상에서는 Ti2Ni 화합물의 생성으로 인하여 형상기억효과가 열화되므로, Ti의 조성범위를 48.5at% ~ 50.2at%으로 수치한정함으로써 우수한 형상기억의 효과를 얻을 수 있었다. As a representative embodiment of the present invention, in a metal tube equipped with a shape memory alloy coil, the components and composition ranges of the spring valve are: Ti: 48.5at% to 50.2at%, Ni: 49.8at% to 51.5at%. a shape memory alloy, when the composition range below the 48.5at% of Ti B19 '(monoclinic) the martensitic transformation temperature is lowered is not suitable for use as valve material and the spring, than the composition range of Ti 50.2at% Ti 2 Ni compound Since the shape memory effect is deteriorated due to the generation of

또한 상기의 형상기억합금의 형상기억 특성을 향상시키기 위하여 Cu, Fe, Mo 또는 Al을 추가로 첨가할 수 도 있다. In addition, Cu, Fe, Mo or Al may be additionally added to improve the shape memory characteristics of the shape memory alloy.

이와 관련된 실시 예는 Ti: 48at% ~ 50.2at%, Ni: 32at% ~ 25at%, Cu: 8at% ~ 15at%로 이루어진 형상기억합금으로서 Ti의 조성범위가 48at% 이하에서는 B19(orthorhombic) 마르텐사이트 변태온도가 낮으므로 스프링 밸브 소재로 사용이 부적합하고, 이상에서는 Ti2Ni 화합물의 생성으로 인하여 형상기억의 효과가 열화된다. 또한 Cu의 조성범위가 8at% 이하이면 B19 마르텐사이트 생성이 이루어지지 아니하고, Cu의 조성범위가 15at% 이상에서는 취성 때문에 소성가공이 불가능하다. 따라서 이 실시예의 합금에 있어서 Ti: 48at% ~ 50.2at%, Cu: 8at% ~ 15at%으로 수치한정하여 상기의 합금보다 우수한 형상기억의 효과를 얻을 수 있었다. A related embodiment is a shape memory alloy consisting of Ti: 48at% ~ 50.2at%, Ni: 32at% ~ 25at%, Cu: 8at% ~ 15at%. When the composition range of Ti is 48at% or less, B19 (orthorhombic) martensite in the transformation temperature is lower is not suitable as a spring material, and the valve, or more deteriorates the effectiveness of shape memory due to the generation of a Ti 2 Ni compound. In addition, if the composition range of Cu is 8at% or less, B19 martensite is not formed, and if the composition range of Cu is 15at% or more, plastic working is impossible because of brittleness. Therefore, in the alloy of this example, Ti: 48at% ~ 50.2at%, Cu: 8at% ~ 15at% were numerically limited to obtain an effect of better shape memory than the above alloy.

한편 또 다른 실시예로서는 Ti: (50-x)at%, Ni: (50-y)at%, Fe: (x+y)at%로 이루어진 형상기억합금, Ti:(50-x)at%, Ni: (50-y)at%, Mo: (x+y)at%로 이루어진 형상기억합금 및 Ti: (50-x)at%, Ni: (50-y)at%, Al: (x+y)at%, (여기에서, x+y = 0.5at% ~ 2.0at%)로 이루어진 형상기억합금 등을 사용할 수 있는 바, 여기서 (x+y)가 0.5at% 이하가 되면 R(triclinc) 마르텐사이트가 생성되지 아니하고, 2at% 이상이 되면 R 마르텐사이트 변태온도가 낮기 때문에 스프링 밸브의 소재로 사용이 부적합하므로, 상기의 형상기억합금의 성분 및 조성범위로 수치한정하였다. Meanwhile, as another embodiment, Ti: (50-x)at%, Ni: (50-y)at%, Fe: (x+y)at%, a shape memory alloy consisting of, Ti: (50-x)at%, Ni: (50-y)at%, Mo: a shape memory alloy consisting of (x+y)at% and Ti: (50-x)at%, Ni: (50-y)at%, Al: (x+) y) at%, (here, x+y = 0.5at% ~ 2.0at%) can be used, such as a shape memory alloy, where (x+y) is less than 0.5at% R (triclinc) If martensite is not generated, and if it is 2at% or more, it is not suitable for use as a material for a spring valve because the R martensite transformation temperature is low.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As described above, the present invention has been described in detail through specific examples, but this is for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and within the technical spirit of the present invention, common knowledge in the art It is clear that the transformation or improvement is possible by those who have

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.All simple modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.

1000 : 금속관 1100 ; 결합홈
2000 : 감응스프링 2100 ; 결합권선부
2200 : 유로 2300 : 권선과 권선 사이 간격1000: metal tube 1100; mating groove
2000: induction spring 2100; coupled winding
2200: Euro 2300: Spacing between windings

Claims (5)

유체의 온도에 따라 개폐되는 밸브에 있어서,
관의 내부표면부에 스프링 삽입홈부가 형성된 유로 관부와,
상기 유로 관부의 삽입홈부에 외곽부가 삽입 고정되는 형상기억합금으로 제조된 감응스프링으로 이루어지며,
상기 감응스프링은 관의 내부를 통과하는 유체의 온도에 따라 감응스프링의 권선과 권선 사이에 형성된 유로의 통과 면적이 조절됨으로서 개폐의 양이 결정되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브.
In the valve that opens and closes according to the temperature of the fluid,
A flow path tube portion in which a spring insertion groove portion is formed on the inner surface of the tube;
It consists of a response spring made of a shape memory alloy in which the outer part is inserted and fixed into the insertion groove of the flow path pipe part,
The inductive spring is a flow control valve made of a shape memory alloy coil, characterized in that the opening and closing amount is determined by adjusting the passage area of the passage formed between the winding of the induction spring and the winding according to the temperature of the fluid passing through the inside of the tube. .
 제1항에 있어서
상기 감응스프링은 일정 직경의 스프링 선재를 최대직경의 결합권선부로 특정간격으로 선회하여 내측 최소 직경의 중앙까지 권선되는 원추형 스프링으로 형성된 코니컬 스프링(Conical Spring) 형상인 것을 특징으로 하는 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브.
The method of claim 1
The response spring is a shape memory alloy coil, characterized in that it is in the shape of a conical spring formed of a conical spring that is wound to the center of the inner minimum diameter by turning a spring wire of a certain diameter with a coupling winding portion of the maximum diameter at a specific interval. A flow control valve consisting of
 제2항에 있어서
상기 코니컬 스프링의 스프링 선재는 상부 및 하부 면이 평면으로 형성되며, 통과유체의 온도에 따라 스프링 선재의 형상기억 운동으로 코일의 선재간의 간극이 조절되어 개폐 및 유량 조절이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브.
3. The method of claim 2
The spring wire of the conical spring has upper and lower surfaces formed in a flat surface, and the gap between the coil wires is controlled by the shape memory movement of the spring wire according to the temperature of the passing fluid, so that opening and closing and flow rate control are possible. A flow control valve made of a shape memory alloy coil.
 제3항에 있어서
상기 코니컬 스프링의 스프링 선재는 경사기능성을 부여한 형상기억합금을 사용하여 온도변화에 따라 코일의 선재간의 간극 변화가 점진적으로 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브.
4. The method of claim 3
The spring wire of the conical spring is a flow control valve made of a shape memory alloy coil, characterized in that it is formed so that the change in the gap between the wire rods of the coil is gradually made according to the temperature change by using a shape memory alloy with a gradient function.
 제3항에 있어서
상기 코니컬 스프링의 스프링 선재는 권선 길이 방향으로 코일 직경이 변화하여 선재의 온도 상승 시에 원주가 큰 스프링 선재부터 코일의 선재간의 간극이 조절되며, 원주가 가장 작은 스프링 선재는 맨 나중에 간극이 조절될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금 코일로 이루어진 유량 조절밸브.4. The method of claim 3
As for the spring wire of the conical spring, the coil diameter changes in the winding length direction, so that when the temperature of the wire increases, the gap between the coil wire from the spring wire with a large circumference is adjusted, and the gap between the spring wire with the smallest circumference is adjusted last A flow control valve made of a shape memory alloy coil, characterized in that it is formed to be
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