KR20060002655A - 자동 개폐밸브의 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양단으로 대향되게 연통되는 유입구(12)와 토출구(13)가 구비되고, 유입구(12)와 토출구(13) 사이에 유량단속격벽(14)이 형성되는 관체(16)의 상방으로 연통된 삽입공(19)이 구비되는 상부지지체(18)로 형성된 밸브몸체(10)와, 상기 밸브몸체(10)의 유량단속격벽(14)를 단속하여 유입구(12)에서 토출구(13)로 흐르는 유체의 온도 차이에 따라 개폐동작되는 개폐장치(20) 및, 상기 개폐장치 (20)의 상단이 결합되어 수동으로 유량의 크기를 조절하도록 상부지지체(18)의 외주연에 결합되어 삽입공(19)의 상단부를 폐쇄하는 핸들(32)이 구성되는 수동조절부 (30)로 형성된 자동개폐밸브(1)에 있어서, 상기 개폐장치(20)는 유량단속격벽(14)의 상단부를 단속하는 디스크부재(100)와, 상기 디스크부재(100)에 일단이 함침되어 국소부위가 유량단속격벽(14)내를 흐르는 유체의 온도를 감지하여 상변태(相變態)되는 형상기억스프링(110)과, 상기 형상기억스프링(110)의 타단이 일측에 고정되고 타측 끝단이 수동조절부(30)의 핸들(32)에 결합되는 가이드축(120) 및, 상기 가이드축(120)과 디스크부재(100) 사이에 위치되어 형상기억스프링(110)의 상변태(相變態) 후 디스크부재(100)의 복귀를 도와주는 복귀스프링(130)으로 형성된다.

자동개폐밸브, 형상기억스프링, 수온감지식밸브, 냉,난방 겸용 개폐밸브

Description

자동 개폐밸브의 개폐장치{Automatic Valve}

도 1은 종래의 수온감지식 자동냉온 개폐밸브의 단면도;

도 2는 종래의 냉, 난방용 자동 개폐밸브의 단면도;

도 3은 종래의 자동개폐밸브의 단면도;

도 4는 본 발명에 따른 자동 개폐밸브의 단면도;

도 5는 도 4의 'V'부 확대도로써,

5a는 유량단속격벽을 디스크부재가 차단한 상태도,

5b는 형상기억스프링이 상변태하여 유량단속격벽을 디스크부재가 개방한 상태도;

도 6은 다른 실시예에 따른 가이드축의 사시도;

도 7은 다른 실시예에 따른 형상기억스프링의 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명 *

1 : 자동 개폐밸브 10 : 밸브몸체

20 : 개폐장치 30 : 수동조절부

100 : 디스크부재 102 : 함몰공

110 : 형상기억스프링 112 : 탄성부

120 : 가이드축 122 : 지지단턱

130 : 복귀스프링 140 : 멈춤링

본 발명은 자동 개폐밸브의 개폐장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 관로를 따라 흐르는 유체의 온도를 감지하여 자동 개폐하는 자동 개폐밸브내에 구성된 개폐장치이 있어서, 일단이 디스크부재에 함침되고 국소부위만 유체와 직접 접촉되는 형상기억스프링에 의해 유체의 온도에 따라 상변태(相變態)되어 유체가 단속되도록 형성하여, 국소부위만이 스케일이나 이물질이 발생하여 장시간 사용에도 오작동과 같은 애러 발생을 최소화하여 제품 신뢰성의 향상과, 장시간 사용이 가능함에 따른 제품경쟁력을 강화 한 자동 개폐밸브의 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가정이나 빌딩과 같은 주거지나 창고등에는 냉, 난방 시설이 설치되어 있고, 또한 실내온도의 설정값 이상 또는 이하로 떨어질 경우 냉, 난방시설이 작동됨을 단속하여 불필요한 작동에 따른 에너지 소비를 방지하도록 하는 온도조절밸브가 설치된다.

이러한, 실내온도의 설정값에 따라 냉, 난방시설의 작동을 제어하기 위한 온도조절밸브는 기온감지식 밸브와, 수온감지식 밸브로 양분되는 것으로, 전자의 기온 감지식 밸브는 냉, 난방수 순환계통의 말미에 설치되고 온도조절기는 실내의 바닥에서 1~1.5m정도 떨어진 벽에 설치되며 이들은 전기적 또는 기계적으로 연결되는 한편 온도조절기의 온도감지센서가 기온을 감지하여 발하는 신호로써 온수순환 계통의 냉, 난방수를 조절하는 방식이지만, 감지되는 온도 폭이 체감온도에 따르지 못하고 반응시간이 매우 늦다는 단점이 있다.

아울러 후자의 수온감지식 밸브는 수온감지센서와 구동기구가 내장되어 그 내부를 통과하는 냉, 난방수의 온도에 따라 밸브의 개방면적을 조절하는 방식으로, 냉, 난방수의 온도를 직접 감지하는 형상기억합금스프링에 의해 비례제어를 하고 압력순환 구조의 디스크장치로 인해 일정 온도를 유지하는 냉, 낭방수가 관로에 항상 유지되도록 하여 일정한 실내온도가 유지 가능함에 따른 실내온도와 체감온도 온도 폭을 줄이는 효과가 있다.

한편, 형상기억합금스프링의 재질인 형상기억합금(Shape Memory Alloy, SMA)은 힘을 가해서 변형을 시켜도 본래의 형상을 기억하고 있어 조금만 가열해도 곧, 본래의 형상으로 복원하는 합금을 말하는 것으로, 이는 상온에서 조직이 불안정해서 일정 정도 이상의 외력이 가해지면 다른 원자 배열로 바뀌는 형태의 상변태(相變態)가 이루어지고, 상기 원자배열이 바뀐 형상기억합금에 일정 온도 이하에서만 안정하기 때문에 열을 가하여 온도가 높아지면 원래의 원자 배열로 되돌아가려는 경향을 가진 합금이다.

이러한, 형상기억합금을 이용한 다양한 종래의 수온감지식 밸브를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

국내 공개특허 제98-84966호(형상기억스프링을 이용한 수온감지식 자동 냉온 개폐밸브)를 도 1을 참조하여 보면, 밸브본체(8)에 대향되게 형성되는 유입구(8c)와 토출구(8a)사이의 중앙부 내벽면을 상광하엽지는 경사면으로 형성하 여 여기에 좌,우 관통공(8a)(8b)을 각각 천공시키고, 이에 대응하는 경사외면을 가지며 좌,우개폐공이 각각 청공된 원뿔대 형상의 게이트(10)를 삽입하여 상기 밸브본체(8)의 경사면을 타고 게이트(10)가 활동하면서 유로를 개폐토록 구성하며, 게이트(10)가 승강되는 디스크봉(3)의 일정위치에 스토퍼(5)를 형성하고 그 상측부를 다각봉으로 형성하여 게이트(10)의 임의 회전을 방지하는 동시에 스토퍼(5)에 의해 게이트(10)의 하강위치를 일정하게 제어토록 하고, 헤더(6)에 의해 디스크봉(4)을 타고 승강되게 조립시킨 승강체(7)가 형상기억스프링(1)(2)을 가압하여 게이트(10)의 수동승강시 온도의 비례조절이 가능하도록 구성하되, 디스크봉(4)에 난방용 형상기억스프링(1)과 냉방용 형상기억스프링(2)을 함께 탄동 결합시켜 냉, 난방용으로 냉, 온수를 동시에 제어하도록 구성된다.

그러나, 이와 같이 구성된 발명의 경우 디스크봉의 외주연에 냉방용 형상기억스프링과 난방용형상기억스프링이 이중으로 설치되어 두개의 냉, 난방용 형상기억스프링 중 어느 하나가 기억된 온도범위에서 신축되어 게이트의 개폐동작이 이루어지는 경우 동작되지않는 다른 하나의 형상기억스프링과 상호 얽히게 되는 문제점이 발생될 수 있으며, 이로인해 게이트의 원활한 개폐가 이루어지지 않아 고온의 유체가 계속 순환되어 많은 폐열이 발생되는 등의 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해소하기 안출된 등록실용신안 제230314호(냉,난방용 자동 개폐밸브)를 도 2를 참조하여 보면, 밸브본체(20)의 수동조절손잡이(24)와 하부결합부재(23)의 내측 중심부에는 상단부가 수동조절손잡이(24)의 내측에 결합되고 하단부가 하부결합부재(23)의 내측 저면에 나사결합되는 개폐로드(30)가 수직으로 설 치되며, 상기 개폐로드(30)의 하단부에는 유체의 유입구(21)측과 배출구(22)측 사이를 차단하도록 상광하협의 콘형 개페부재(35)가 끼움 설치되며, 상기 개폐부재(35)를 중심으로 개폐로드(30)의 하단 외주연에는 일정한 탄성력을 보유한 대응스프링(36)이 끼움 설치되고, 상기 개폐부재(35)의 상단 개폐로드(30)의 외주연에는 두개의 냉, 난방용 형상기억스프링(32,34)이 상, 하로 끼움 설치된다.

또한, 상기개폐부재(35)가 폐쇄된 경우 밸브본체(20)의 중앙부에서 유입구(21)측의 내부 유로(42)는 개폐부재(35)의 하단과 개방 상태가 유지되고, 배출구(22)측의 내부 유로(43)는 밸브본체(20) 내부와 차단되도록 하며, 밸브본체(20)의 내측 중앙부에서 상기 개폐부재(35)의 승강시 가이드 역할을 할 수 있도록 각 외측벽이 경사진 유입구(21)측의 하향돌출부(40)와 배출구(22)측 상향돌출부(41)가 각각 형성되어 있는 구조와 작동원리를 갖는다.

그러나, 종래의 제안된 발명이나 고안의 경우 형상기억스프링 및 대응스프링이 항상 유체에 노출된 상태를 유지하게 됨으로써, 형상기억스프링이나 대응스프링 표면에 산화물층인 스케일 및 유체내에 함유된 이물질등이 끼게되어 형상기억스프링은 유체의 온도 감지를 방해받게 됨에 따른 반응시간이 늦어져 불필요한 유체의 이동을 단속하지 못한다는 문제점과, 대응스프링에도 스케일 및 이물질에 의해 탄성력을 잃게되어 오동작에 따른 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

아울러, 유입구와 배출구 사이를 차단하는 개폐수단인 게이트가 상광하협의 경사진 형상으로 이에 대응되는 밸브본체에 형성된 유로를 차단시 차단 면적이 넓음에 따라 이송길이가 길고, 이에 따라 형상기억스프링이나 대응스프링의 탄성력도 길이에 상응하는 정도의 크기를 가지게 됨에 따라 자연적으로 부피가 늘어남에 따라 단가의 상승요인이 작용하였다.

그리고, 게이트에 의해 유입구와 배출구사이를 폐쇄 후 개방하고자 할 경우 유체으 유입압력에 의해 넓은 면적은 가진 게이트는 유체압력을 이기지못하고, 개방을 방해받게되어 결국, 파손되는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 본 출원인 제안한 국내 공개특허공보 제2003-80954호(자동개폐밸브)를 도 3을 참조하여 보면, 양단에는 유입구(116)와 배출구(112)가 상호 대향토록 형성되며 상부로 개폐구(113)를 갖는 T형상의 밸브본체(110)와, 상기 밸브본체(110)의 상단으로 유류의 수온조절이 가능한 수동조절손잡이(120)가 설치되고, 상단부가 상기 수동조절손잡이(120)이의 내측 상단에 고정되고, 하단부가 감온수단(130)의 내부로 수용되는 개폐로드(150)와, 상기 감온수단의 외주면을 가이드하는 가이드부를 갖는 가이드수단과, 상기 가이드수단과 상기 감온수단(130)의 외주면 상에 위치하며 상기 감온수단을 상방으로 탄발케하는 복귀수단(160)을 포함하는 자동 개폐밸브로서, 상기 감온수단(130)은 내부에 수용부를 가지며, 상기 수용부에 형상 기억스프링(160)이 종방향으로 안착되며, 상기 감온수단(130)의 외주면과 상기 개폐구(113)의 내주면이 밀착되어 그 상부가 상기 유류로부터 밀폐될 수 있도록 하는 밀폐수단으로 구성된다.

그리고, 상기 감온수단(130)은 상방이 개방되고 나머지 폐쇄된 컵형상의 종단면을 가지며, 상단측면에 외측방향으로 돌출된 돌출턱과 하단측이 요부와 철부가 연속하여 이루어지는 감온부와, 상기 감온부의 상방으로 외주면의 둘레를 따라 요 형상의 밀폐홈과, 폐쇄된 하단면에 개폐부재가 구비된다.

상기와 같이 구성된 자동 개폐밸브는 감온수단 내에 형성되는 형상기억스프링이나 복귀수단인 대응스프링이 유입구에서 배출구로 흐르는 유류에 노출되지않아 그에 따른 스케일이나 이물질이 끼지않고, 오동작됨을 예방할 수 있는 효과는 있으나, 유체의 온도를 형상기억스프링이 직접 간접하는 것이 아닌 간접 접촉방식 즉, 유류와 직접 접촉하는 감온수단에서 1차 감지후 감온수단내에 형성된 형상기억스프링으로 열교환됨에 따른 2차 감지가 이루어져 반응시간이 늦다는 단점이 있다.

아울러, 반응시간이 늦어짐에 따라 불필요한 유류가 관로를 흐르게 됨으로써, 에너지가 낭비되는 문제점과 구성요소가 늘어남에 따른 제품 제조단가가 상승되어 결국, 제품 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소 하고자 안출된 것으로, 본 발명은 유입구와 토축구 사이를 개폐하는 디스크부재내에 일단이 함침되는 형상기억스프링의 국소부위가 유체에 직접 접촉되어 온도를 감지함으로써, 유체가 흐르는 유동부와 형상기억스프링 및 복귀스프링이 구성된 구동부가 격리되도록 형성되어, 유체에 의해 발생되는 스케일과 이물질로부터 형상기억스프링과 복귀스프링을 보호하여 원활한 작동이 이루어짐에 따른 제품의 신뢰성을 회복한 자동 개폐밸브의 개폐장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 또 다른 목적은 개폐장치의 구조를 단순화하여 이에 따른 제품 제조단가와, 제조 조립성을 향상하여 전반적인 제품경쟁력을 향상시킨 자동 개폐밸브의 개폐장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 또 다른 목적은 유체의 온도 차이에 따라 상변태(相變態)점이 다른 다수개의 형상기억스프링을 형성하여, 냉방 또는 난방에 겸용으로 사용할 수 있어, 냉, 난방에 따라 별도로 설치해야되는 설비비등을 절감시킨 자동 개폐밸브의 개폐장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양단으로 대향되게 연통되는 유입구와 토출구가 구비되고, 유입구와 토출구 사이에 유량단속격벽이 형성되는 관체의 상방으로 연통된 삽입공이 구비되는 상부지지체로 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 유량단속격벽를 단속하여 유입구에서 토출구로 흐르는 유체의 온도 차이에 따라 개폐동작되는 개폐장치 및, 상기 개폐장치의 상단이 결합되어 수동으로 유량의 크기를 조절하도록 상부지지체의 외주연에 결합되어 삽입공의 상단부를 폐쇄하는 핸들이 구성되는 수동조절부로 형성된 자동개폐밸브에 있어서, 상기 개폐장치는 유량단속격벽의 상단부를 단속하는 디스크부재와, 이 디스크부재에 일단이 함침되어 국소부위가 유량단속격벽내를 흐르는 유체의 온도를 감지하여 상변태(相變態)되는 형상기억스프링과, 이 형상기억스프링의 타단이 일측에 고정되고 타측 끝단이 수동조절부의 핸들에 결합되는 가이드축 및, 이 가이드축과 디스크부재 사이에 위치되어 형상기억스프링의 상변태(相變態) 후 디스크부재의 복귀를 도와주는 복귀스프링으로 형성된다.

본 발명에 따른 디스크부재는 원기둥 형상의 저면이 유량단속격벽의 상단부 를 단속하는 중앙으로 일정 깊이를 가진 함몰공의 끝단에 형상기억스프링의 국소부위가 개방되고, 상기 원기둥의 외주연으로 탄성력을 가진 탄성날개편의 끝단이 상부지지체의 삽입공에 결합되어 유체가 탄성날개편의 상방으로 유입되는 것을 방지하도록 형성함이 바람직하다.

본 발명에 따른 디스크부재는 연질이면서 탄성력과 말폐력을 가진 실리콘으로 형성함이 바람직하다.

본 발명에 따른 형상기억스프링은 ⊂형상으로 절곡된 부분의 탄성부를 제외하고, 일단은 디스크부재에 함침되어 국소부위가 유체에 직접 접촉되며, 타단은 가이드축의 일단에 고정되도록 형성함이 바람직하다.

본 발명에 따른 형상기억스프링은 각각의 유체 온도에 따라 각각 다르게 변태되는 적어도 하나이상이 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 형상기억스프링은 변태점이 다른 두개가 결합되어 그 중 어느 하나는 20~40℃의 고온에서 상변태되고, 또 다른 하나는 0~15℃의 저온에서 상변태되도록 형성함이 바람직하다.

본 발명에 따른 형상기억스프링은 형상기억 합금(Shape Memory Alloy, SMA)으로 형성함이 바람직하다.

본 발명에 따른 가이드축은 일측에 형상기억스프링의 타단이 결합되고, 타측으로 핸들에 삽입되어 하방으로 낙하됨을 방지하는 멈춤링이 끼움되며, 복귀스프링의 탄성력에 의해 상승됨을 방지하도록 핸들의 하단을 지지하는 지지단턱이 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 가이드축은 밸브몸체의 상부지지체 상단부를 관통하는 부분에 다각형의 평면으로 상호 끼움되는 회동방지구가 형성되어, 핸들의 끝단에 멈춤링으로 결합 고정되어 핸들의 회전시 가이드축이 임의로 회동되는 것을 방지하도록 함이 바람직하다.

본 발명에 따른 복귀스프링은 일단이 가이드축의 지지단턱에 걸림되고, 타단으로 디스크부재의 상단에 걸림되는 인장스프링으로 형성함이 바람직하다.

본 발명에 따른 밸브몸체의 유량단속격벽에는 개폐수단의 디스크부재 하단으로 밀착 단속되는 부위에 일정량의 유체가 유입구에서 토출구로 배출되도록 하는 통공이 형성됨이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 자동 개폐밸브의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 자동 개폐밸브의 단면도로써, 이를 참조하여 보면, 자동 개폐밸브(1)는 양단으로 대향되게 연통되는 유입구(12)와 토출구(13)가 구비되고, 유입구(12)와 토출구(13) 사이에 유량단속격벽(14)이 형성되는 관체(16)의 상방으로 연통된 삽입공(19)이 구비되는 상부지지체(18)로 형성된 밸브몸체(10)와, 상기 밸브몸체(10)의 유량단속격벽(14)를 단속하여 유입구(12)에서 토출구(13)로 흐르는 유체의 온도 차이에 따라 개폐동작되는 개폐장치(20) 및, 상기 개폐장치(20)의 상단이 결합되어 수동으로 유량의 크기를 조절하도록 상부지지체(18)의 외주연에 결합되어 삽입공(19)의 상단부를 폐쇄하는 핸들(32)이 구성되는 수동조절부(30)로 형성된다.

아울러, 상기 자동 개폐밸브(1)의 밸브몸체(10)나 수동조절부(30)의 형상이나 결합방식은 공지인 것으로 이에 따른 상세한 설명 및 작용상태를 생략하며, 이후에서는 개폐장치(20)에 대해서만 상세한 설명 및 작용상태를 설명한다.

상기 개폐장치(20)는 유량단속격벽(14)의 상단부를 단속하는 디스크부재(100)와, 상기 디스크부재(100)에 일단이 함침되어 일부분이 유량단속격벽(14)내에 함유된 유체의 온도 변화에 따라 변태되는 형상기억스프링(110)과, 상기 형상기억스프링(110)의 타단이 일측에 고정되고 타측 끝단이 수동조절부(30)의 핸들(32)에 결합되는 가이드축(120) 및, 상기 가이드축(120)과 디스크부재(100) 사이에 위치되어 형상기억스프링(110)의 변태 후 디스크부재(100)의 복귀를 도와주는 복귀스프링(130)으로 형성된다.

또한, 상기 디스크부재(100)는 원기둥 형상의 저면이 유량단속격벽(14)의 상단부를 밀착 단속하는 중앙으로 일정 깊이를 가진 함몰공(102)의 끝단에 형상기억스프링(110)의 일부가 개방되고, 상기 원기둥의 외주연으로 탄성력을 가진 탄성날개편(104)의 끝단이 상부지지체(18)의 삽입공(19)에 결합되어 유체가 탄성날개편(104)의 상방으로 유입되는 것을 방지하도록 형성되며, 이는 연질이면서 탄성력과 밀폐력을 가진 재질인 실리콘으로 형성함이 바람직하며, 이에 한정하는 것은 아니며, 가령 고무재나 부직포등의 통상적으로 사용되는 디스크부재를 채택하여도 무관한 것이다.

그리고, 상기 형상기억스프링(110)은 ⊂형상으로 절곡된 부분의 탄성부(112)를 제외하고, 일단은 디스크부재(100)에 함침되어 일부가 유체에 직접 접촉되며, 타단은 가이드축(120)의 일단에 고정되도록 형성함이 바람직하며, 이는 형상기억 합금(Shape Memory Alloy, SMA)으로써, 가령 니켈-티탄합금과, 동-아연 합금, 금-카드뮴합금 및 인듐-탈륨합금등의 다양한 재료를 선택하여 적용 가능한 것으로 이에 한정하지않고, 온도의 변위에 따라 팽창계수가 매우 다른 두 종류의 얇은 금속편(金屬片)을 맞붙여 사용하는 바이메탈방식을 채택할 수 도 있다.

아울러, 상기 형상기억스프링(110)의 일단이 가이드축(120)에 고정하는 방식은 가이드축(110) 일단에 끼움홈을 형성하여 이에 억지 끼움방식으로 고정하거나 또는 가이드축(120) 일단에 나사결합방식으로 체결하는 것으로, 이에 한정하는 것은 아니며 가이드축(120) 일단에 형상기억스프링(110)의 일단에 고정하는 방식이면 어느 것이든 채용 가능한 것이다.

한편, 상기 가이드축(120)은 일측에 형상기억스프링(110)의 타단이 결합되고, 타측으로 핸들(32)에 삽입되어 하방으로 낙하됨을 방지하는 멈춤링(140)이 끼움되고, 복귀스프링(140)의 탄성력으로 상승됨을 방지하도록 핸들(32)의 하단을 지지하는 지지단턱(122)이 형성되며, 바람직하게는 핸들(32)의 끝단에 멈춤링(140)으로 결합 고정되어 핸들(32)의 회전시 가이드축(120)이 임의로 회전됨을 방지하도록 밸브몸체(10)의 상부지지체(18)의 상단부를 관통하는 가이드축(120) 부위에 다각형의 평면이 구비되는 회동방지부(124)가 형성되어 상부지지체(18)의 상단부에 상호 끼움되어 임의의로 회전됨을 방지하도록 하는 것이다.

즉, 상기 가이드축(120)은 원형의 단면을 가진 축봉으로 일단에 형상기억스프링(110)의 일단이 고정되고, 타측단으로 핸들(32)에 멈춤링(140)으로 고정되며, 하방으로 회동방지부(124)가 상부지지체(18)의 상단부와 상호끼움되고, 그 하방으로 지지단턱(122)이 형성됨이 바람직하다.

도 6은 다른 실시예에 따른 가이드축의 사시도로써, 이를 참조하면, 상기 가이드축(120)의 회동방지부(124)는 육각 또는 팔각과 같은 다각형으로 형성되어, 상부지지체(18)의 상단부에 끼움되어 임의로 회동됨을 방지하는 것으로 이에 한정하지 않고, 가령 원형의 어느 일측면을 평면으로 형성 끼움되도록 할 수도 있다.

아울러, 상기 복귀스프링(130)은 일단이 가이드축(120)의 지지단턱(122)에 걸림되고, 타단으로 디스크부재(100)의 상단에 걸림되는 인장스프링으로 형성하는 것으로 이에 한정하는 것은 아니며, 가령 압축스프링 또는 판스프링으로 형성할 수 도 있는 것으로, 이는 형상기억스프링(110)이 유체의 온도 변화에 따라 변태된 후 디스크부재(100)를 원위치 시킬 수 있는 구성이면 어느 것이든 채택 가능한 것이다.

또한, 상기 밸브몸체(10)의 유량단속격벽(14)에는 개폐수단(20)의 디스크부재(100) 하단으로 밀착 단속되는 부위에 일정량의 유체가 유입구(12)에서 토출구(13)로 배출되도록 하는 통공(14a)을 형성하는 것으로, 상기 통공(14a)은 유량단속격벽(14)의 어느 일측에 형성함이 바람직하며, 이에 한정하는 것은 아니고, 가령 디스크부재(100)에 형성할 수 있으며, 관로의 크기에 따라 다수개를 형성할 수 있는 것으로, 이는 유입구(12)에서 토출구(13)로 일정량 유체가 계속적으로 흐를수 있도록 하여, 디스크부재(100)가 유량단속격벽(14)을 차단시, 또는 유입구(12)를 통해 유입되는 유체압력에 의해 개폐수단(20)의 개폐가 억제됨을 방 지하도록 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 자동 개폐밸브의 개폐장치 작용상태를 보면 다음과 같다.

먼저, 자동개폐밸브(1)는 밸브몸체(10)의 양측단에 형성된 유입구(12)와 토출구(13)에 각각의 관로를 결합하여, 관로를 따라 유체가 유입구(12)를 통해 토출구(13)로 배출되게 된다.

도 5b는 형상기억스프링이 상변태하여 유량단속격벽을 디스크부재가 개방한 상태도로써, 이를 참조하면 유입구(12)와 토출구(13) 사이에 형성된 유량단속격벽(14)과 상기 유량단속격벽(14)의 상단부에 구비된 디스크부재(100) 사이의 개방된 공간부를 통해서 이동되며, 상기 디스크부재(100)의 중앙 하방에서 함몰된 함몰공(102)의 끝단에 표면이 개방된 형상기억스프링(110)은 항상 유체의 온도를 감지하게 된다.

도 5a는 유량단속격벽을 디스크부재가 차단한 상태도로써, 이를 참조하면 이후, 유체의 온도가 설정값으로 상승 또는 하강될 때, 일부 표면이 개방된 형상기억스프링(110)은 이를 감지하여 상변태(相變態)가 이루어져 원 상태로 돌아가려는 힘에 의해 일단이 함침된 디스크부재(100)를 하강시켜, 결국 유량단속격벽(14)의 상단을 폐쇄하여 유체의 흐름을 억제한다.

아울러, 유입구(12)에 유입된 유체의 온도가 설정값에서 하강 또는 상승되면, 형상기억스프링(110)은 다시 상변태를 이루게되고, 이 경우 디스크부재(100)를 상승시켜, 최초 유량단속격벽(14)과 디스크부재(100)사이를 개 방하여 유체가 유입구(12)에서 토출구(13)로 이동되게 한다.

그리고, 유입구(12)에서 토출구(13)로 이동되는 유체는 유량단속 격벽(14)과 디스크부재(100) 사이의 개방된 공간을 통하면서 상부지지체(18)의 삽입공(19)으로 유입되지만, 상기 디스크부재(100)의 외주연에 형성된 탄성날개편(104)이 삽입공(19)에 결합되어 탄성날개편(104)의 상방으로 유체의 유입을 방지하여, 형상기억스프링(110)의 일단이 개방된 국소 부분외에 다른 부분은 유체의 온도에 민감하게 반응을 하지 않으므로써, 좀더 정확한 상변태가 이루어진다.

한편, 상술된 내용은 유입구(12)로 유입되는 유체의 온도를 감지하여 디스크부재(100)의 작동상태를 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 가령 토출구(13)로 배출되는 유체의 온도에 따라 형상기억스프링(110)이 상변태를 하도록 유량단속격벽(14)의 위치를 변형하거나, 또는 유체의 온도 설정값에 따라 형상기억스프링(110)이 상변태가 이루어지면 디스크부재(100)가 개방되도록 하는 것으로 이는 당업자면 누구나 변형하여 사용할 수 있는 것이다.

도 7은 다른 실시예에 따른 형상기억스프링의 사시도로써, 이를 참조하면, 형상기억스프링(110)은 유체 온도에 따라 각각 다르게 변태되는 적어도 둘이상의 형상기억스프링(110)을 형성하여, 가령 상기 형상기억스프링(110)은 변태점이 다른 두개가 결합되어 그 중 어느 하나는 20~40℃의 고온에서 상변태가 되고, 또 다른 하나는 0~15℃의 저온에서 상변태되도록 형성하여, 난방기 또는 냉방기에 범용으로 적용 가능하도록 한 것이다.

즉, 입형식 에어컨이면서, 내부의 냉방코일부에 히터를 결합하여 여름 또는 겨울철에도 동시에 사용할 수 있는 전천후 냉난방기의 경우 종래에는 하나의 관로에 유체의 온도에 따라 각각 반응하는 고온 및 저온 자동 개폐밸브를 동시에 설치할 필요없이 하나의 자동 개폐밸브를 통해 고온 및 저온의 유체를 단속하도록 하여, 설치 작업 및 설치단가를 낮춘 효과 및, 고장이나 파손에 따른 교체 작업이 간편하다는 편리성이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 유입구와 토축구 사이를 개폐하는 디스크부재내에 일단이 함침되는 형상기억스프링의 국소부위가 유체에 직접 접촉되어 온도를 감지함으로써, 유체가 흐르는 유동부와 형상기억스프링 및 복귀스프링이 구성된 구동부가 격리되도록 형성되어, 유체에 의해 발생되는 스케일과 이물질로부터 형상기억스프링과 복귀스프링을 보호하여 원활한 작동이 이루어짐에 따른 제품의 신뢰성을 회복한 효과가 있다.

그리고, 개폐장치의 구조를 단순화하여 이에 따른 제품 제조단가와, 제조 조립성을 향상하여 전반적인 제품경쟁력을 향상시킨 효과가 있다.

또한, 유체의 온도 차이에 따라 상변태(相變態)점이 다른 다수개의 형상기억스프링을 형성하여, 냉방 또는 난방에 겸용으로 사용할 수 있어, 냉, 난방에 따라 별도로 설치해야되는 설비비등을 절감시킨 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 자동 개폐밸브의 개폐장치에 대해 설명 및 도시하였으나 본 발명은 전술한 개폐장치에 한정하지 않고 하기의 특허 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경 실시함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

1. 양단으로 대향되게 연통되는 유입구(12)와 토출구(13)가 구비되고, 유입구(12)와 토출구(13) 사이에 유량단속격벽(14)이 형성되는 관체(16)의 상방으로 연통된 삽입공(19)이 구비되는 상부지지체(18)로 형성된 밸브몸체(10)와, 상기 밸브몸체(10)의 유량단속격벽(14)를 단속하여 유입구(12)에서 토출구(13)로 흐르는 유체의 온도 차이에 따라 개폐동작되는 개폐장치(20) 및, 상기 개폐장치(20)의 상단이 결합되어 수동으로 유량의 크기를 조절하도록 상부지지체(18)의 외주연에 결합되어 삽입공(19)의 상단부를 폐쇄하는 핸들(32)이 구성되는 수동조절부(30)로 형성된 자동개폐밸브(1)에 있어서,

   상기 개폐장치(20)는 유량단속격벽(14)의 상단부를 단속하는 디스크부재(100)와,

   상기 디스크부재(100)에 일단이 함침되어 국소부위가 유량단속격벽(14)내를 흐르는 유체의 온도를 감지하여 상변태(相變態)되는 형상기억스프링(110)과,

   상기 형상기억스프링(110)의 타단이 일측에 고정되고 타측 끝단이 수동조절부(30)의 핸들(32)에 결합되는 가이드축(120) 및,

   상기 가이드축(120)과 디스크부재(100) 사이에 위치되어 형상기억스프링(110)의 상변태(相變態) 후 디스크부재(100)의 복귀를 도와주는 복귀스프링(130)으로 형성됨을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 디스크부재(100)는 원기둥 형상의 저면이 유량단속격벽(14)의 상단부를 단속하는 중앙으로 일정 깊이를 가진 함몰공(102)의 끝단에 형상기억스프링(110)의 국소부위가 개방되고, 상기 원기둥의 외주연으로 탄성력을 가진 탄성날개편(104)의 끝단이 상부지지체(18)의 삽입공(19)에 결합되어 유체가 탄성날개편(104)의 상방으로 유입되는 것을 방지하도록 형성함을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 디스크부재(100)는 연질이면서 탄성력과 말폐력을 가진 실리콘으로 형성함을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐수단.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 형상기억스프링(110)은 ⊂형상으로 절곡된 부분의 탄성부(112)를 제외하고, 일단은 디스크부재(100)에 함침되어 국소부위가 유체에 직접 접촉되며, 타단은 가이드축(120)의 일단에 고정되도록 형성함을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐수단.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 형상기억스프링(110)은 각각의 유체 온도에 따라 각각 다르게 상변태되는 적어도 하나이상이 형성됨을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐수단.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 형상기억스프링(110)은 변태점이 다른 두개가 결합되어 그 중 어느 하나는 20~40℃의 고온에서 상변태되고, 또 다른 하나는 0~15℃의 저온에서 상변태되도록 형성함을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐수단.
7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 형상기억스프링(110)은 형상기억 합금(Shape Memory Alloy, SMA)으로 형성함을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐수단.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 가이드축(120)은 일측에 형상기억스프링(110)의 타단이 결합되고, 타측으로 핸들(32)에 삽입되어 하방으로 낙하됨을 방지하는 멈춤링(140)이 끼움되며, 복귀스프링(140)의 탄성력에 의해 상승됨을 방지하도록 핸들(32)의 하단을 지지하는 지지단턱(122)이 형성됨을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐장치.
9. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 가이드축(120)은 밸브몸체(10)의 상부지지체(18) 상단부를 관통하는 부분에 다각형의 평면으로 상호 끼움되는 회동방지구(124)가 형성되어, 핸들(32)의 끝단에 멈춤링(140)으로 결합 고정되어 핸들(32)의 회전시 가이드축(120)이 임의로 회동됨을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 복귀스프링(130)은 일단이 가이드축(120)의 지지단턱(122)에 걸림되고, 타단으로 디스크부재(100)의 상단에 걸림되는 인장스프링으로 형성함을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 밸브몸체(10)의 유량단속격벽(14)에는 개폐수단(20)의 디스크부재(100) 하단으로 밀착 단속되는 부위에 일정량의 유체가 유입구(12)에서 토출구(13)로 배출되도록 하는 통공(14a)이 형성됨을 특징으로 하는 자동 개폐밸브의 개폐장치.

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