KR100644378B1 - Temperature & flow control device with shape memory alloy & dual poppet and pressure control function - Google Patents

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KR100644378B1
KR100644378B1 KR1020050075352A KR20050075352A KR100644378B1 KR 100644378 B1 KR100644378 B1 KR 100644378B1 KR 1020050075352 A KR1020050075352 A KR 1020050075352A KR 20050075352 A KR20050075352 A KR 20050075352A KR 100644378 B1 KR100644378 B1 KR 100644378B1
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poppet
pressure
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KR1020050075352A
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김성찬
김성준
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한국항공우주연구원
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Abstract

An automatic temperature and flow quantity regulating apparatus using a shape memory alloy and a dual poppet having a pressure control function is provided to automatically control the flow of a fluid by automatically interrupting and opening a passage with an SMA spring and a pressure spring according to the temperature and pressure change of a fluid. An automatic temperature and flow quantity regulating apparatus includes a valve body(100), a temperature regulating member(120), a main poppet(130), a pressure poppet(140), a main poppet upper cover(150), a shape memory alloy spring(160), a pressure spring(170), a bias spring(180). The pressure poppet is embedded in the main poppet so as to open and close an auxiliary passage of the main poppet. The shape memory alloy spring is resiliently installed between the main poppet upper cover and the temperature regulating member.

Description

압력제어기능을 갖는 형상기억합금과 이중포핏을 이용한 자동온도 유량조절장치{Temperature ＆ Flow control device with shape memory alloy ＆ Dual poppet and Pressure control function}Automatic temperature flow control device using shape memory alloy and double poppet with pressure control function {Temperature & Flow control device with shape memory alloy & Dual poppet and Pressure control function}

도 1은 형상기억합금 코일스프링을 이용한 종래 일 실시예에 따른 자동온도 유량조절장치를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing an automatic temperature flow control device according to a conventional embodiment using a shape memory alloy coil spring.

도 2는 형상기억합금을 이용한 종래의 다른 실시예에 따른 자동온도 유량조절장치를 나타낸 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing an automatic temperature flow control device according to another embodiment using a shape memory alloy.

도 3은 본 발명의 자동온도 유량조절장치에 따른 부품 조립상태를 나타낸 분리 사시도.Figure 3 is an exploded perspective view showing the assembled state of the component according to the automatic temperature flow control device of the present invention.

도 4는 본 발명인 자동온도 유량조절장치의 조립 단면을 나타낸 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing the assembly cross-section of the present invention automatic temperature flow control device.

도 5a는 본 발명인 자동온도 유량조절장치의 밸브 개방상태를 나타낸 작동 상태도.Figure 5a is an operating state showing the valve open state of the present invention automatic temperature flow control device.

도 5b 는 본 발명인 자동온도 유량조절장치의 밸브 닫힘상태를 나타낸 작동 상태도.Figure 5b is an operating state diagram showing the valve closed state of the present invention automatic temperature flow control device.

도 6은 본 발명에 따른 안전밸브의 개방상태를 나타낸 작동 상태도.6 is an operating state diagram showing an open state of the safety valve according to the present invention.

<도면의 주요부위에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>

100: 밸브몸체 102: 개구부100: valve body 102: opening

104: 유입구 106: 유출구104: inlet 106: outlet

108: 유로 110: 조절구 커버108: Euro 110: adjuster cover

120: 온도 조절구 130: 주 포핏(Main Poppet)120: temperature control 130: Main Poppet

132: 보조 유로 140: 압력 포핏(Pressure Poppet)132: secondary flow passage 140: pressure poppet

150: 주 포핏 상부 커버 160: 형상기억합금스프링(SMA 스프링)150: main poppet upper cover 160: shape memory alloy spring (SMA spring)

170: 압력 스프링 180: 바이어스(BIAS) 스프링170: pressure spring 180: bias spring

190: 바이어스 스프링 커버190: bias spring cover

본 발명은 압력제어기능을 갖는 형상기억합금과 이중포핏을 이용한 자동온도 유량조절장치에 관한 것으로 이는 특히, 주 포핏(Poppet)의 하면과 하단 바이어스 스프링커버 사이에 포핏의 무게와 형상기억 합금 스프링(이하, "SMA 스프링"이라 한다)의 기본장력 보다 약간 큰 장력값을 갖는 바이어스 스프링을 설치하여 주 포핏 내부에 압력 스프링으로 연결된 압력 포핏이 설치되도록 구성함으로써, 유체가 흐르는 관로에 있어 관로내의 압력이 일정치 이상 걸리지 않도록 하는 안전 기능을 구비함과 아울러, 유체의 온도 및 압력 변화에 따라 상기 SMA 스프링과 압력 스프링이 유로를 자동 차단 또는 개방하여 유체의 흐름을 자동으로 제어할 수 있도록 한 압력제어기능을 갖는 형상기억합금과 이중포핏을 이용한 자동온도 유량조절장치 에 관한 것이다.The present invention relates to a shape memory alloy having a pressure control function and an automatic temperature flow control device using a double poppet, in particular, the weight and shape memory alloy spring of the poppet between the lower surface and the lower bias spring cover of the main poppet ( The pressure poppet connected to the pressure spring is installed inside the main poppet by installing a bias spring having a tension value slightly larger than the basic tension of the " SMA spring " In addition to the safety function to prevent a certain value from being caught, the pressure control function enables the SMA spring and the pressure spring to automatically control the flow of the fluid by automatically blocking or opening the flow path according to the change in the temperature and pressure of the fluid. It relates to an automatic temperature flow control device using a shape memory alloy having a double poppet.

일반적으로 형상기억 합금을 이용한 자동 온도유량조절장치는 전기의 공급이 없이도 설정온도를 기억하여 관로내의 유량을 비례제어하며 유량조절을 통한 온도조절의 기능으로 보온의 균등배분효과를 얻기 위한 장치이다. 이러한 자동 온도유량조절장치는 주로 일반주택 및 건물 등의 배관에 장착되어 관로내의 유량을 비례제어하며 유량조절을 통한 온도조절 역할을 동시에 수행함으로써 불 필요한 에너지의 손실을 방지하여 에너지를 절감시킬 수 있도록 한 것이다. In general, the automatic temperature flow control device using a shape memory alloy is a device for obtaining an equal distribution effect of heat retention by the function of temperature control through the flow rate control by memorizing the set temperature without supply of electricity. The automatic temperature flow control device is mainly installed in the pipes of general houses and buildings to proportionally control the flow rate in the pipeline and simultaneously perform the role of temperature control through the flow control to prevent unnecessary energy loss so as to save energy. It is.

도 1은 형상기억 코일스프링을 이용한 종래의 자동 수온감지식 개폐밸브를 도시하고 있다. 이에 도시된 종래의 자동 수온감지식 개폐밸브는, 설정된 수온 범위에 따라 기억된 형상으로 변형되는 형상기억 스프링(12)과 일반 바이어스 스프링(13)을 게이트봉(11)에 탄동결합하고, 헤더(20)의 정·역회전으로 조절체(15)를 승강시키는 것에 의해 온도별 제어작동이 수동조절토록 하고 있으며, 난방수 유입구(2)와 유출구(3)가 형성된 밸브본체(1)의 바닥 중앙에 게이트봉(11)의 하단을 조립 고정하고, 이에 형상기억 스프링(12)과 게이트 및 바이어스 스프링(13)을 차례로 삽입하여 상단 받침대(14)로서 상호 탄동지지되도록 구성한 것이다.Figure 1 shows a conventional automatic water temperature-sensing on-off valve using a shape memory coil spring. In the conventional automatic water temperature-sensing on-off valve shown in the drawing, the shape memory spring 12 and the general bias spring 13, which are deformed into a stored shape according to the set water temperature range, are elastically coupled to the gate rod 11, and the header ( The control operation for each temperature is controlled manually by elevating the adjuster 15 in the forward / reverse rotation of 20), and the bottom center of the valve body 1 having the heating water inlet 2 and the outlet 3 is formed. The lower end of the gate rod 11 is assembled and fixed, and the shape memory spring 12 and the gate and the bias spring 13 are inserted in this order so as to be mutually supported as the upper pedestal 14.

그러나, 이와 같은 자동 수온감지식 개폐밸브는 배관내를 흐르는 난방수의 수압이 게이트(5)의 하단에 직접 작용되므로 게이트(5)의 하강시 그 하강작동에 대응하는 방향으로 수압이 걸리게 되는데, 이때 게이트(5)의 하강력, 즉 형상기억 합 금의 변태력은 상기 수압에 비례될 정도로 강하지 못한 것이어서 게이트의 순조로운 하강작동을 기대할 수 없어 밸브의 개폐작동이 불가능하다는 치명적인 결함을 안고 있었다.However, since the water pressure of the heating water flowing in the pipe is directly applied to the lower end of the gate 5, the automatic water temperature sensing valve opens and closes the water pressure in a direction corresponding to the lowering operation when the gate 5 is lowered. At this time, the descending force of the gate 5, that is, the transformation force of the shape memory alloy was not strong enough to be proportional to the hydraulic pressure, so that the smooth lowering operation of the gate could not be expected, and thus, the valve opening and closing operation was not possible.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하고자 밸브실내에 작용되는 온도차에 의해 유량을 비례제어하며 설정된 온도범위에 따라 게이트의 개폐범위의 조절이 가능한 자동 온도유량조절장치가 대한민국 특허등록 제0278106호를 통해 제안된 바 있다.Therefore, in order to solve this problem, an automatic temperature flow control device capable of proportionally controlling the flow rate by the temperature difference applied in the valve chamber and adjusting the opening / closing range of the gate according to the set temperature range is proposed through Korean Patent Registration No. 0278106. There is a bar.

즉, 이에 개시된 자동온도 유량조절장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브본체(1)의 난방수 유입구(2)와 이에 연통하는 유출구(3)사이에 상단이 개방된 유입수 우회 유도관(2)이 구비되어 있으며, 이 우회 유도관(4)의 개방된 상단에 상기 우회 유도관(4)을 개폐하는 게이트(5)를 수납하되, 압력유입공(6a)을 가진 다이아프램(6)과 압력차 조절공(7) 및 유량조절공(8), 상승제어턱(9)이 구비된 게이트(5)의 상부에 덮개(10)를 복착하여 다이아프램(6)의 외주연을 가압하면서 지지토록 구성되어 있으며, 상기 덮개(10)의 상판 외주에는 난방수 순환공(10a)이 천공되어 있고, 중앙에는 승강봉(11)하단이 관통되어서 상기 승강봉(11)하단이 게이트(5)의 압력차 조절공(7)을 개폐할 수 있도록 구성되어 있으며, 동절기 난방수의 고온에 반응하는 고온형 형상기억 스프링(12)과 일반 바이어스 스프링(13)이 스프링 받침대(14)와 조절체(15)사이에서 탄동되도록 승강봉(11)에 끼워져 있으며, 상기 조절체(15)내에 수납된 승강봉(11)의 상부에는 저온형 형상기억 스프링(17)이 구비되어 난방수의 온도에 반응하도록 구성되어 있다.That is, the automatic temperature flow control device disclosed herein has an inflow water bypass induction pipe 2 having an upper end opened between the heating water inlet 2 of the valve body 1 and the outlet 3 communicating therewith. And a gate 5 for opening and closing the bypass induction pipe 4 at an open upper end of the bypass induction pipe 4, and having a diaphragm 6 having a pressure inlet 6a. The cover 10 is attached to the upper portion of the gate 5 provided with the pressure difference adjusting hole 7, the flow adjusting hole 8, and the rising control jaw 9 to press and support the outer periphery of the diaphragm 6. The outer periphery of the upper cover of the cover 10 is perforated, and the heating water circulation hole 10a is perforated, and the lower end of the elevating rod 11 penetrates through the center of the gate 10. It is configured to open and close the pressure differential adjusting hole (7), and work with the high-temperature type memory spring 12 that reacts to the high temperature of the winter heating water A bias spring 13 is fitted to the elevating rod 11 so as to be elastic between the spring pedestal 14 and the adjuster 15, and has a low temperature shape on the upper portion of the elevating rod 11 accommodated in the adjuster 15. The storage spring 17 is provided and is comprised so that it may respond to the temperature of heating water.

그러나, 이와 같이 구성된 자동온도 유량조절장치는 위에 살펴본 바와 같이 이를 이루는 구성부품수가 많아 그 구성이 매우 복잡할 뿐 아니라 장치의 부피가 크며, 내부 오염으로 인한 오작동 및 유체압력의 영향에 기인한 오작동 등으로 활용에 어려움이 있는 문제가 있다. 더욱이 밸브가 닫힌 상황에서 배관내부의 압력을 해소해 줄 방안이 없어 소음이 심하게 발생하며, 형상기억합금의 작용력이 대형 건물등의 배관내 강한 유체압력을 이겨내기 어려워 게이트의 하강이 원활치 않아 밸브의 개폐작동 자체가 불가능한 치명적 결함이 발생되는 등의 문제가 있다. However, as described above, the thermostatic flow controller configured as described above has a large number of components, which is not only very complicated in construction, but also has a large volume, malfunction due to internal contamination and fluid pressure. There is a problem that is difficult to use. Furthermore, there is no way to relieve the pressure inside the pipe when the valve is closed, which causes a lot of noise.The function of the shape memory alloy makes it difficult to overcome the strong fluid pressure in the pipe of a large building. There is a problem such as a fatal defect that cannot be opened and closed itself.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반적인 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 주 포핏(Poppet)의 하면과 하단 바이어스 스프링커버 사이에 포핏의 무게와 형상기억 합금 스프링(이하, "SMA 스프링"이라 한다)의 기본장력 보다 약간 큰 장력값을 갖는 바이어스 스프링을 설치하여 주 포핏 내부에 압력 스프링으로 연결된 압력 포핏이 설치되도록 구성함으로써, 간단한 구조로서 장치의 부피를 줄일 수 있으며, 배관내의 압력을 해소하여 소음유발을 방지하고 나아가 관로를 흐르는 유체의 온도와 압력에 따라 상기 SMA 스프링과 압력 스프링이 유로를 자동으로 차단 또는 개방하여 유체의 흐름을 정확히 제어할 수 있는 압력제어기능을 갖는 형상기억합금과 이중포핏을 이용한 자동온도 유량조절장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the weight of the poppet and the shape memory alloy spring (hereinafter referred to as "SMA spring") between the lower surface of the main poppet (Poppet) and the lower bias spring cover By installing a bias spring that has a tension value slightly larger than the basic tension of), the pressure poppet connected to the pressure spring is installed inside the main poppet, so that the volume of the device can be reduced by a simple structure, and the noise in the pipe can be eliminated. Shape memory alloy and double poppet with pressure control to prevent the trigger and further control the flow of the fluid by automatically blocking or opening the flow path according to the temperature and pressure of the fluid flowing through the pipe. The purpose is to provide an automatic temperature flow control device using.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명인 자동온도 유량조절장치는, 온도조절구가 조립되는 중앙 개구부를 기준으로 유체흐름을 위해 유입구와 유출구가 형성되며, 상기 유입구와 유출구가 연통토록 유로가 형성된 밸브몸체;As a technical means for achieving the above object, the automatic temperature flow control device of the present invention, the inlet and the outlet is formed for the fluid flow based on the central opening in which the temperature control opening is assembled, so that the inlet and the outlet communicate with each other. A valve body in which a flow path is formed;

상기 밸브몸체의 중앙 개구부에 조립되는 조절구 커버와 이 조절구 커버 내경에 조립되는 온도 조절구;A regulator cover assembled to the central opening of the valve body and a temperature regulator assembled to the inner diameter of the regulator cover;

상기 온도 조절구의 조절력에 따라 승강하면서 상기 밸브몸체의 유로를 개방 또는 차단하며, 밀폐된 일측 선단면 및 측부에는 통공이 형성되어 보조유로가 형성된 캡 형태의 주 포핏;A main poppet having a cap shape in which an auxiliary flow path is formed by opening and blocking a flow path of the valve body while lifting and lowering according to a control force of the temperature control opening, and a through hole is formed at one end surface and a side of the valve body;

상기 주 포핏의 보조유로를 개폐토록 주 포핏에 내장되는 압력 포핏;A pressure poppet embedded in the main poppet to open and close the auxiliary flow path of the main poppet;

상기 주 포핏 타측의 개방부에 설치되는 주 포핏 상부 커버;A main poppet upper cover installed on the other side of the main poppet;

상기 주 포핏 상부 커버와 온도 조절구 사이에 탄력 설치되는 형상기억합금스프링;Shape memory alloy spring is elastically installed between the main poppet top cover and the temperature control opening;

상기 주 포핏의 상부 커버와 주 포핏에 내장된 압력 포핏 사이에 탄력 설치되는 압력 스프링; 및A pressure spring elastically installed between an upper cover of the main poppet and a pressure poppet embedded in the main poppet; And

상기 주 포핏의 승강에 따른 유로 개폐를 제어하기 위해 주 포핏의 선단 저면과 밸브몸체에 조립되는 바이어스 스프링 커버 사이에 탄력 설치되는 바이어스 스프링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a bias spring elastically installed between the lower end of the main poppet and the bias spring cover assembled to the valve body in order to control opening and closing of the flow path according to the rising and falling of the main poppet.

여기서, 상기 조절구 커버와 이 조절구 커버 내경에 조립되는 온도 조절구는 서로 나사결합되어 상기 온도 조절구의 나선 체결력에 따라 주 포핏과 온도 조절구 사이에 위치한 형상기억합금스프링의 탄성력을 조절할 수 있도록 구성되는 것이 특징이다.Here, the control unit cover and the temperature control unit assembled to the control unit cover inner diameter is screwed together and configured to adjust the elastic force of the shape memory alloy spring located between the main poppet and the temperature control unit according to the spiral fastening force of the temperature control unit. It is characterized by being.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 자동온도 유량조절장치에 따른 부품 조립상태를 나타낸 분리 사시도이며, 도 4는 본 발명인 자동온도 유량조절장치의 조립 단면을 나타낸 도면으로서, 이에 도시된 바와 같인 본 발명인 자동온도 유량조절장치는 밸브몸체(100)와, 이 밸브몸체(100)에 내설되어 유로의 개폐를 단속하는 포핏(130,140)과, 포핏의 폐쇄력을 조절하는 온도 조절구(120) 및, 상기 각 구성품에 탄력 설치되는 각종 스프링(160,170,180)을 포함하여 이루어진다.Figure 3 is an exploded perspective view showing the assembly state of the parts according to the automatic temperature flow control device of the present invention, Figure 4 is a view showing the assembled cross-sectional view of the automatic temperature flow control device of the present invention, the present invention automatic temperature flow rate as shown The adjusting device includes a valve body 100, poppets 130 and 140 installed in the valve body 100 to control the opening and closing of the flow path, a temperature adjusting hole 120 to adjust the closing force of the poppet, and the components. It includes a variety of springs (160, 170, 180) that are elastically installed.

도 3내지 도 4의 조립 단면을 참조하여 구체적으로 설명하면, 밸브몸체(100)에는 온도 조절구(120)가 조립되는 중앙 상측의 개구부(102)를 기준으로 양측에 유체흐름을 위한 유입구(104)와 유출구(106)가 형성되어 있으며, 이 유입구(104)와 유출구(106) 만나는 밸브몸체(100)의 중앙 지점에는 유로(108)가 형성되어 있다. 이때, 상기 유입구(104)와 유출구(106) 각각에는 미도시된 유입관로와 유출관로를 연결시키기 위한 암·수나사가 형성되어 있다. 3 to 4, the inlet 104 for fluid flow on both sides of the valve body 100 based on the opening 102 in the upper center of the temperature control hole 120 is assembled. ) And an outlet 106 are formed, and a flow path 108 is formed at the central point of the valve body 100 where the inlet 104 and the outlet 106 meet. At this time, each of the inlet 104 and the outlet 106 is formed with a female and male screw for connecting the inlet pipe and the outlet pipe line not shown.

상기 밸브몸체의 개구부(102)에는 관체형상의 조절구 커버(110)가 조립되고, 이 조절구 커버(110) 내경에는 온도 조절구(120)가 나선결합 형태로 조립되며, 밸 브몸체(100)의 내부에는 승강하면서 상기 유로(108)의 개폐를 단속하는 주 포핏(130)이 내설된다. The opening 102 of the valve body is assembled with a tubular control port cover 110, the inner diameter of the control cover cover 110 is assembled in a spiral coupling form, the valve body 100 The main poppet 130 is internally controlled to lift and close the flow path 108 while lifting up and down.

상기 주 포핏(130)은 도시된 바와 같이 캡 형태로서 밀폐된 일측 선단면 및 측부에는 통공이 형성되어 보조유로(132)가 형성되어 있다. 이러한 주 포핏(130)의 내부에는 압력 포핏(140)이 내장되어 상기 보조유로(132)의 개폐를 단속하는데, 압력 포핏(140)은 주 포핏(130)의 타측 개구부에 설치되는 H형상의 주 포핏 상부커버(150) 하부에 그 일단이 지지되는 압력 스프링(170)에 의해 탄력지지되어 상기 보조유로(132)를 막고있다. 따라서, 밸브내 압력이 높아 졌을 때 상기 압력 스프링(170)의 압축에 의한 압력 포핏(140)의 상승으로 보조유로(132)가 개방될 수 있게 된다. The main poppet 130 has a through-hole is formed in the one end surface and the side portion sealed in the form of a cap as shown in the auxiliary flow path 132 is formed. The pressure poppet 140 is embedded in the main poppet 130 to control the opening and closing of the auxiliary flow path 132, and the pressure poppet 140 is formed in an H-shaped main hole installed at the other opening of the main poppet 130. The lower end of the poppet upper cover 150 is elastically supported by a pressure spring 170 supported at one end thereof to block the auxiliary flow path 132. Therefore, when the pressure in the valve is increased, the auxiliary flow passage 132 may be opened by the rise of the pressure poppet 140 by the compression of the pressure spring 170.

상기 주 포핏 상부커버(150) 상면과 상기 온도 조절구(120) 사이에는 온도에 따라 그 장력이 변화하는 형상기억합금스프링(이하, "SMA 스프링"이라 한다; 160)이 개입되어 이 SMA 스프링(160)에 의한 탄성에 의해 주 포핏(130)이 유로(108)를 막고있다. 이러한 SMA 스프링(160)은 밸브몸체(100)를 흐르는 유체의 온도가 설정온도 이상일 경우에는 강한 탄성력을 회복하고 설정온도 이하일 경우에는 탄성력을 잃어가는 성질을 지닌다.Between the upper surface of the main poppet upper cover 150 and the temperature control opening 120, a shape memory alloy spring (hereinafter referred to as an "SMA spring") 160 whose tension is changed according to temperature is introduced into the SMA spring ( The main poppet 130 is blocking the flow path 108 due to the elasticity of the 160. The SMA spring 160 has a property of recovering a strong elastic force when the temperature of the fluid flowing through the valve body 100 is greater than or equal to the set temperature, and loses the elastic force when less than the set temperature.

주 포핏(130) 저면 선단은 밸브몸체(100)에 조립되는 바이어스 스프링 커버(190)에 의해 그 일측 선단이 지지되는 바이어스 스프링(BIAS SPRING; 180)에 의해 탄력지지되어 상기한 SMA 스프링(160) 및 압력 스프링(170)의 탄성력에 대응하고 있다. The bottom end of the main poppet 130 is elastically supported by a bias spring (BIAS SPRING; 180) whose one end is supported by a bias spring cover 190 assembled to the valve body 100, and thus the SMA spring 160 And the elastic force of the pressure spring 170.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 자동온도 조절장치는 다음과 같이 조립된다.The thermostat of the present invention made of such a configuration is assembled as follows.

주 포핏(130)에 형성된 보조유로(132)가 압력 포핏(140)에 의해 차단토록 주 포핏(130) 내부에 압력 포핏(140)을 넣고, 압력 포핏(140)과 주 포핏 상부커버(150) 사이에는 압력 스프링(170)을 탄력 설치하여, 상기 압력 스프링(170)의 탄성력에 의해 압력 포핏(140)이 보조유로(132)를 막을 수 있도록 하며, 이러한 주 포핏(130)을 밸브몸체(100)에 내설한다.An auxiliary flow passage 132 formed in the main poppet 130 is inserted into the main poppet 130 to be blocked by the pressure poppet 140, and the pressure poppet 140 and the main poppet upper cover 150 A pressure spring 170 is installed therebetween so that the pressure poppet 140 can block the auxiliary flow path 132 by the elastic force of the pressure spring 170, and the main poppet 130 is connected to the valve body 100. Insist on

주 포핏(130)의 상기 폐쇄된 선단 저면에는 바이어스 스프링(180)을 탄력설치한 상태에서 이 바이어스 스프링(180)이 지지될 수 있도록 바이어스 스프링 커버(190)를 밸브몸체(100)에 조립한다.The bias spring cover 190 is assembled to the valve body 100 so that the bias spring 180 can be supported in the state in which the bias spring 180 is elastically installed on the bottom end surface of the main poppet 130.

한편, 조절부 커버(110)는 상기와 같은 밸브몸체(100)에 조립하기 전에 온도 조절구(120)와 미리 나선 결합하고, 결합 후 온도 조절구(120) 하단과 포핏 개구부 측에 설치된 주 포핏 상부커버(150) 사이에 SMA 스프링(160)을 개입시킨 상태로 상기 조절부 커버(110)를 밸브몸체(100)에 조립한다. 이러한 조절부 커버(110)는 밸브몸체(100)에 스톱링에 의해 고정되어 조립될 수 있도록 하거나 직경차에 의한 억지끼움에 의해 조립 고정시킬 수 있다.On the other hand, the control unit cover 110 is the main poppet installed in the spiral adjustment with the temperature control opening 120 before assembly to the valve body 100 as described above, the lower side and the poppet opening side of the temperature control opening 120 after coupling The control unit cover 110 is assembled to the valve body 100 with the SMA spring 160 interposed between the upper covers 150. The control unit cover 110 may be fixed to the valve body 100 by being assembled by a stop ring or assembled by interference fit by the diameter difference.

이와 같이 조절부 커버(110)를 몸체에 조립하면, 상기 SMA 스프링(160)의 탄성력에 의해 주 포핏(130)이 밸브몸체(100)에 형성된 유로(108)를 막게되는 데, 조립 시 상기 온도 조절구(120)를 회전시켜주어 상기 바이어스 스프링(180)이 주 포 핏(130)의 무게와 SMA 스프링(160)의 기본장력 보다 약간 큰 탄성력을 갖도록 한다.When the control unit cover 110 is assembled to the body as described above, the main poppet 130 blocks the flow path 108 formed in the valve body 100 by the elastic force of the SMA spring 160. Rotating the adjuster 120 so that the bias spring 180 has a slightly larger elastic force than the weight of the main poppet 130 and the basic tension of the SMA spring 160.

다음은 상기와 같이 조립되는 본 발명의 작동 및 효과에 대해 설명한다.The following describes the operation and effect of the present invention assembled as described above.

본 발명은 밸브몸체(100)에 나사 조립되어 주 포핏(130)의 개폐를 조절하는 온도 조절구(120)가 있어 이 온도 조절구(120)를 조절하면 기본적인 유량을 조절할 수 있다. 그리고, 주 포핏(130)의 하면과 밸브몸체(100)의 바이어스 스프링 커버(190) 사이에는 주 포핏(130)의 하향 탄성력을 이겨내도록 탄성력을 갖는 바이어스 스프링(180)이 존재하는 데, 이 바이어스 스프링(180)의 탄성력은 기본적으로 포핏(130,140)의 무게와 SMA 스프링(160)의 장력을 포함한 하중보다 크게 설정되어 있기 때문에, 주 포핏(130)을 상향으로 밀어내어 5a에서와 같이 유로(108)가 개방되어 유체가 흐를수 있도록 되어 있다. The present invention is a screw assembly to the valve body 100 has a temperature control port 120 for controlling the opening and closing of the main poppet 130, the temperature can be adjusted by adjusting the temperature control port 120. In addition, a bias spring 180 having an elastic force exists between the lower surface of the main poppet 130 and the bias spring cover 190 of the valve body 100 so as to withstand the downward elastic force of the main poppet 130. Since the elastic force of the spring 180 is basically set to be greater than the load including the weight of the poppets 130 and 140 and the tension of the SMA spring 160, the main poppet 130 is pushed upward to flow the flow path 108 as in 5a. ) Is open to allow fluid to flow.

상기와 같은 상태에서 유체가 흘러 열교환기(미도시)로 유입되면, 열교환기로부터 공급된 열량에 의해 유체의 온도가 서서히 증가하여 SMA 스프링(160) 주변의 유체온도에 까지 영향을 주며, SMA 스프링(160) 주변유체의 온도가 이 SMA 스프링(160)의 설정된 온도보다 높아지면 SMA 스프링(160)의 탄성력이 회복되어 이에 대항하는 바이어스 스프링(180)의 탄성력보다 강한 탄성을 나타내게 된다. 이에 따라, 상기 SMA 스프링(160)에 의해 탄성지지되는 주 포핏(130)은 하강하여 밸브몸체의 유로(108)를 도 5b와 같이 차단시킨다. When the fluid flows into the heat exchanger (not shown) in the above state, the temperature of the fluid is gradually increased by the amount of heat supplied from the heat exchanger, affecting the fluid temperature around the SMA spring 160, and the SMA spring (160) When the temperature of the peripheral fluid is higher than the set temperature of the SMA spring 160, the elastic force of the SMA spring 160 is recovered to exhibit a stronger elasticity than the elastic force of the bias spring 180 against it. Accordingly, the main poppet 130 elastically supported by the SMA spring 160 is lowered to block the flow path 108 of the valve body as shown in Figure 5b.

상기 주 포핏(130)에 의해 유로(108)가 차단된 상태에서 유입구에 유체가 계 속 유입되면 밸브 내 유체의 압력이 상승된다. 이 상승된 압력이 주 포핏(130) 내부의 압력 스프링(170)의 탄성력보다 커져 이를 극복하면, 유체의 압력이 압력 포핏(140)을 밀어내어 도 6과 같이 보조유로(132)가 개방되어 유체가 흐를 수 있게 된다. When the fluid continues to flow into the inlet while the flow path 108 is blocked by the main poppet 130, the pressure of the fluid in the valve is increased. When the elevated pressure is greater than the elastic force of the pressure spring 170 inside the main poppet 130 and overcomes this, the pressure of the fluid pushes the pressure poppet 140 to open the auxiliary flow path 132 as shown in FIG. Can flow.

이렇듯 개방된 보조유로(132)를 통해 유체가 다시 흐르게 되면 유체의 압력이 낮아지고 동시에 온도가 떨어진다. 낮아진 압력이 압력 스프링(170)의 탄성력보다 작아지면 압력 포핏(140)이 하강하여 보조유로(132)가 닫히게 되고, 보조유로(132)가 닫히면 유체가 흐르지 않는 상태에서 압력과 함께 유체의 온도가 낮아진 상태이기 때문에 SMA 스프링(160)이 탄성력을 상실하므로, 바이어스 스프링(180)의 탄성력에 의하여 주 포핏(130)을 들어 올려 다시 유로(108)가 개방되어 유체가 흐를 수 있게 된다. 물론, 다시 개방된 유로를 통해 유체가 흐를 때 열교환기의 영향을 받아 유체의 온도가 재차 상승하면 전술한 바와 같은 동작을 반복실행 함으로써 밸브 내 유체의 압력과 온도를 항상 일정하게 유지할 수 시킨다. When the fluid flows again through the open secondary flow passage 132 as described above, the pressure of the fluid is lowered and the temperature drops at the same time. When the lowered pressure is smaller than the elastic force of the pressure spring 170, the pressure poppet 140 is lowered to close the auxiliary flow path 132, and when the auxiliary flow path 132 is closed, the temperature of the fluid together with the pressure does not flow. Since the SMA spring 160 loses the elastic force because it is in a lowered state, the main poppet 130 is lifted by the elastic force of the bias spring 180 to open the flow path 108 again so that the fluid can flow. Of course, if the temperature of the fluid rises again due to the influence of the heat exchanger when the fluid flows through the open flow path again, the above-described operation is repeated to keep the pressure and the temperature of the fluid in the valve constant.

즉, 본 발명은 온도와 압력의 변화에 따른 바이어스 스프링, SMA 스프링, 압력 스프링의 상호작용에 의하여 밸브내부를 항상 일정 온도와 압력 이하로 유지시키면서 유체가 흐르게 할 수 있는 것이다.That is, according to the present invention, the fluid can flow while maintaining the inside of the valve at a constant temperature and pressure below by the interaction of the bias spring, the SMA spring, and the pressure spring according to the change of temperature and pressure.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 압력제어기능을 갖는 형상기억합금과 이중포핏을 이용한 자동온도 유량조절장치에 의하면, 기본적으로 바이어스 스프링 이 포핏을 들어올려 유체를 흐르게 하지만, 유체의 온도가 설정된 온도 이상으로 올라가거나, SMA 스프링이 반응하여 바이어스 스프링을 이김으로써 포핏이 하강하여 유체을 흐름을 줄이거나 막게되어 각 구역 내의 열량을 균등배분 혹은 설정 배분할 수 있어 에너지를 효과적으로 절감시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, an automatic temperature flow controller using a shape memory alloy having a pressure control function and a double poppet, a bias spring lifts a poppet to flow a fluid, but the fluid temperature is above a set temperature. Ascending or the SMA spring reacts and beats the bias spring, the poppet descends to reduce or block the flow and evenly or evenly distribute heat within each zone, effectively saving energy.

또한, 유체의 흐름이 막힌 상태에서 배관내의 압력이 증가하여, 포핏내의 압력 스프링 힘 보다 크게 되면 압력 포핏을 밀어내면서 유체가 흐르게 되고, 이에 따라 인입측 배관내의 압력이 압력 스프링의 탄성력 이하로 유지됨으로써, 관로의 이상 압을 방지하여 배관을 보호하고, 유체펌프의 과압을 방지하여 안전밸브로서 효과를 얻을 수 있으며, 과압에 의한 소음을 없애 쾌적한 환경을 만들 수 있다는 등의 효과가 있다.In addition, when the fluid flow is blocked, the pressure in the pipe increases, and if the pressure is greater than the pressure spring force in the poppet, the fluid flows while pushing the pressure poppet, so that the pressure in the inlet pipe is kept below the elastic force of the pressure spring. In order to protect the piping by preventing abnormal pressure of the pipeline, it is possible to obtain the effect as a safety valve by preventing the overpressure of the fluid pump, and to create a pleasant environment by eliminating the noise caused by the overpressure.

Claims (3)

중앙 개구부(102)를 기준으로 양측에 유체흐름을 위해 유입구(104)와 유출구(106)가 형성되며, 상기 유입구(104)와 유출구(106)가 연통토록 유로(108)가 형성된 밸브몸체(100);An inlet 104 and an outlet 106 are formed on both sides of the central opening 102 for fluid flow, and the valve body 100 having a flow path 108 in communication with the inlet 104 and the outlet 106 is formed. ); 상기 밸브몸체(100)의 중앙 개구부(102)에 조립되는 조절구 커버(110)와 이 조절구 커버(110) 내경에 조립되는 온도 조절구(120);A control cover 110 assembled to the central opening 102 of the valve body 100 and a temperature control device 120 assembled to the inner diameter of the control cover 110; 상기 온도 조절구(120)의 조절력에 따라 승강하면서 상기 밸브몸체(100)의 유로(108)를 개방 또는 차단하며, 밀폐된 일측 선단면 및 측부에는 통공이 형성되어 보조유로(132)가 형성된 캡 형태의 주 포핏(130);A cap is formed in the auxiliary flow path 132 by opening and blocking the flow path 108 of the valve body 100 while lifting and lowering according to the control force of the temperature control opening 120, and through-holes are formed at one end surface and the side of the valve body 100. Main poppet 130 in the form; 상기 주 포핏(130)의 보조유로를 개폐토록 주 포핏(130)에 내장되는 압력 포핏(140);A pressure poppet (140) embedded in the main poppet (130) to open and close the auxiliary flow path of the main poppet (130); 상기 주 포핏 타측의 개방부에 설치되는 주 포핏 상부 커버(150);A main poppet upper cover 150 installed on the other side of the main poppet; 상기 주 포핏 상부 커버(150)와 온도 조절구(120) 사이에 탄력 설치되는 형상기억합금스프링(160);Shape memory alloy spring 160 that is elastically installed between the main poppet upper cover 150 and the temperature control opening 120; 상기 주 포핏 상부 커버(150)와 주 포핏(130)에 내장된 압력 포핏(140) 사이에 탄력 설치되는 압력 스프링(170); 및A pressure spring 170 that is elastically installed between the main poppet upper cover 150 and the pressure poppet 140 embedded in the main poppet 130; And 상기 주 포핏(130)의 승강에 따른 유로(108)의 개폐를 제어하기 위해 주 포핏(130)의 선단 저면과 밸브몸체(100)에 조립되는 바이어스 스프링 커버(190) 사이에 탄력 설치되는 바이어스 스프링(180);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압력제어기능을 갖는 형상기억합금과 이중포핏을 이용한 자동온도 유량조절장치.A bias spring that is elastically installed between the bottom surface of the front end of the main poppet 130 and the bias spring cover 190 assembled to the valve body 100 to control the opening and closing of the flow path 108 according to the elevation of the main poppet 130. Automatic temperature flow control device using a shape memory alloy and a double poppet having a pressure control function, characterized in that configured to include. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조절구 커버(110)와 이 조절구 커버(110) 내경에 조립되는 온도 조절구(120)는 서로 나사결합되어 상기 온도 조절구의 나선 체결력에 따라 주 포핏(130)과 온도 조절구(120) 사이에 위치한 형상기억합금스프링(160)의 탄성력을 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력제어기능을 갖는 형상기억합금과 이중포핏을 이용한 자동온도 유량조절장치.The control unit cover 110 and the temperature control unit 120 is assembled to the inner diameter of the control unit cover 110 is screwed together and the main poppet 130 and the temperature control unit 120 according to the spiral fastening force of the temperature control unit An automatic temperature flow control device using a shape memory alloy and a double poppet having a pressure control function, characterized in that configured to adjust the elastic force of the shape memory alloy spring (160) located between. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 주 포핏 상부 커버(150)는 그 상하부에 각각 설치되는 형상기억합금스프링(160)과 압력 스프링(170)의 일측 선단 일부가 내설되어 탄력지지토록 H 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력제어기능을 갖는 형상기억합금과 이중포핏을 이용한 자동온도 유량조절장치.The main poppet upper cover 150 is a pressure control function, characterized in that the shape memory alloy spring 160 and the pressure spring 170, which are respectively installed at the upper and lower portions thereof, are formed in an H shape so as to be elastically supported. Automatic temperature flow control device using a shape memory alloy having a double poppet.
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