暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置
【要約書】
各部屋ごとに暖房負荷を考慮して該当部屋の最適暖房に必要な要求熱量を算出して、その熱量と比例関係にある最適流量値を捜し出して暖房が中止された部屋に該当する最適流量程度その世帯の全体定流量を減少させることで、暖房中止された流量に比例して燃料費が節減されて、キャビテーションによる管騷音が減る暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置が紹介される。
各部屋ごとに暖房負荷を考慮して該当部屋の最適暖房に必要な要求熱量を算出して、その熱量と比例関係にある最適流量値を捜し出して暖房が中止された部屋に該当する最適流量程度その世帯の全体定流量を減少させることで、暖房中止された流量に比例して燃料費が節減されて、キャビテーションによる管騷音が減る暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置が紹介される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各部屋ごとに暖房負荷を考慮して該当部屋の最適暖房に必要な要求熱量を算出して、その熱量と比例関係にある最適流量値を捜し出して暖房が中止された部屋に該当する最適流量程度その世帯の全体定流量を減少させることで、暖房中止された流量に比例して燃料費が節減されて、キャビテーションによる管騷音が減る暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
共同住宅や大型建物に使用される暖房システムは、各世帯に独立的に設置されたボイラーのような熱源によって流体を加熱した後、これを利用して暖房を実施する個別暖房と、世帯外部に設置された外部熱源によって流体を加熱した後加熱された流体を各世帯別に供給を受けて暖房を実施する集団暖房に区別されて、再び集団暖房は共同住宅団地または大型建物内の中央ボイラーのような熱源を使用する中央暖房と、共同住宅団地外部の地域発電所のような熱源を使用する地域暖房に区別される。
【０００３】
このような暖房システムは、加熱流体として水を使用することが一般的で、特に、集団暖房は熱源から加熱された温水が供給される中央供給管から各世帯別に分岐される供給管が温水供給ヘッダーと、複数の温水管路と、温水還収ヘッダー及び還収管を含む世帯別温水分配機装置を通じて各世帯別暖房を実施して、以後各世帯別還収管らが再び中央還収管に集中された後熱源に還収される循環システムを有する。
【０００４】
従来の温水分配機は、本出願人の'韓国登録実用新案第３７１７９４号'に現われているところのように温水還収ヘッダーと連結された還収管に定流量バルブが設置されて、世帯別に全体定流量を制限しているし、その世帯別全体定流量は各部屋を流れる還収パイプでの流量の合になる。
【０００５】
この時、それぞれの還収パイプには駆動器が個別設置されて、各部屋の設定温度によってその還収パイプの通路を開閉して、該当部屋の温度を一定に維持する機能をする。
【０００６】
しかし、前述した従来の温水分配機は、施工する時定流量バルブの全体定流量が一度設定されれば変えることができないようにセッティングされていて、その定流量バルブにはいつも設定された定流量が流れるようになっていて、このために暖房が必要ない部屋が駆動器によって閉鎖されても暖房中である他の部屋の還収パイプを通じて元に流れるように設定された量よりさらに多い流量がさらに速い流速で流れるようになるところ[流量(Ｑ)=断面積×流速(ＡＶ)参照]、これは結局暖房中である還収パイプだけをおいて見ても流量はたとえ大きくなったが、流速が速くて部屋と流体との間に熱交換が充分に起きなくて、全体的に暖房面積が減ったにもかかわらずむしろ暖房費節減にならない問題点があって、これは結局暖房効率の低下につながる。
【０００７】
特に、何れか一つ以上の部屋が暖房中止されれば、暖房中である還収パイプで流速が速めになることによって、キャビテーション(共同現象)が発生されて流体が流れる時に流体がパイプ内部を打つ水撃現象をもたらして騷音発生の原因になる。
【０００８】
また、従来には、韓国登録特許第６３５１０７号に紹介されたところのようにパイプのキャビテーション問題を解消するために供給管と還収管内の流体圧力差に基礎して、それらの差圧を一定に維持してくれる差圧流量調節バルブが提示される。
【０００９】
図１は、従来の差圧流量調節バルブが使用された温水分配機を示したブロック図である。
【００１０】
図１に示されたところのように、温水分配機は、中央供給管１から分岐された供給管２と連結された温水供給ヘッダー３と、該温水供給ヘッダー３から各部屋に分岐されて熱を供給する複数の温水管路４らと、該温水管路４らとそれぞれ連通される還収パイプ５と、該還収パイプ５らが１ヶ所で連結される温水還収ヘッダー６と、該温水還収ヘッダー６と連結される還収管７と、前記世帯別還収管７が再び１ヶ所で連結される中央還収管８でなされる。
【００１１】
ここで、前記還収管７にはその還収管７と供給管２との間の流体圧力差によって作動する差圧流量調節バルブ１０が設置されて、何れか一つの部屋が駆動器９によって閉鎖される時他の部屋に流体速度が増加されないようにしている。
【００１２】
しかし、前記差圧流量調節バルブ１０は、差圧を利用した機械式作動であるために、全体定流量の制御が能動的ではないだけでなく、流量調節がまともになされない短所があって、さらに差圧流量調節バルブを通じて実際に流れている流体の定流量をわからないために定流量バルブを別に設置しなければならない問題点がある。
【００１３】
延いては、世帯の全体定流量制御が暖房中止された部屋に比例してまともになされないために、一つ以上の部屋が暖房中止された場合、初めに申し立てた暖房効率の低下問題やキャビテーションによる騷音問題などが消えないでそのまま存在することが実験結果明かされた。
【００１４】
これによって最近には、ある部屋の暖房が中止されれば制御部がこれを感知して元にその部屋に流れた流量程度流量調節バルブで全体定流量を減少させて実質的に燃料費を節減して流速増加を防止してキャビテーションが起きることを予防する暖房装置が紹介されている。
【００１５】
この暖房装置の制御部は、次のような二つの方法によって流量調節バルブの流量値を制御するが、一番目の方式は、分岐管バルブの駆動器開閉可否を感知して、全体分岐管バルブの個数のうちで開放された分岐管バルブの個数の割合である'開放バルブ個数割合'を計算して一律的に開放された分岐管バルブ個数に該当する流量値で流量調節バルブを制御するのである。
【００１６】
上のような'開放バルブ個数割合'を計算した流量制御方式は、例えば、４個の部屋を有した住宅の場合４個の駆動器のうちで２個部屋の室内温度が希望温度に到逹して駆動器が閉まれば、全体定流量を１００で仮定する時一律的に５０の流量だけ供給する制御方式である。これは等しい面積と等しい暖房負荷を有する部屋にでも適用可能なものであり、現実的には部屋の面積がそれぞれ異なるだけでなく、部屋面積が等しくても暖房負荷がお互いに異なるために暖房に必要な要求熱量(以下、'必要要求熱量')がお互いに変わって、一律的に駆動器のバルブ開放個数だけで全体定流量を制御することは誤差が非常に大きくなるようになる。その結果、最適の暖房を遂行することができないし、駆動器が開かれている部屋に過流量または低流量現象が起きてキャビテーション問題及び暖房効率低下が起きることがある。
【００１７】
一方、二番目の方式は、部屋面積によって分岐管の長さが比例するという点を念頭に置いたものであり、前記制御部が開放された分岐管バルブをすべて感知して、その開放された分岐管バルブが設置された暖房水分岐管の各長さをすべて合わせた分岐管開放長さ値を計算して、その分岐管開放長さ値が全体暖房水分岐管のそれぞれの長さ値を合わせた分岐管全体長さ値のうちに占める割合である'開放バルブ長さ割合'を算出して、ここに対応される流量値で前記流量調節バルブを制御するものである。
【００１８】
この'開放バルブ長さ割合'による制御方式は、'開放バルブ個数割合'制御方式よりはいっそう進歩されたものであるので、実際に部屋大きさがお互いに異なるという点を反映したものであるが、等しい面積の部屋であっても、その部屋の暖房負荷がお互いに異なるという点は見逃したから、実際に該当部屋の'必要要求熱量'を提供するほどに流量供給がなされない問題点がある。
【００１９】
参照で、部屋の面積が等しくてもその部屋に具備された窓の個数や、その部屋が外気との熱交換が大きい外壁でなされたかの可否などによって、損失熱量の差が不可欠に生ずるために暖房負荷が相異になって、これによって最適暖房のための必要要求熱量も変わるものである。
【００２０】
すなわち、前述した暖房装置は、全体定流量制御を非常に概念的な視覚で近付いたので、ふと見れば全体定流量が効果的に制御されるようであるが、現実的に暖房設計をするにおいて非常に重要な暖房負荷を全然考慮しなかったために、それによる必要要求熱量に好適な流量供給がなされなかったところ、後述するようになる本発明との対比表で見るように必要要求熱量との誤差が非常に大きくて、最適暖房と距離があることが分かる。
【００２１】
上のような暖房装置を実際に住宅に設置すると、このような暖房負荷が全然考慮されなかったために地域暖房設計基準である'室内供給温度-実内還収温度=１５℃'を満たすことができなくなる。
【００２２】
暖房装置を施工するためには設計基準に必ず合わせなければならないところ、『２００９年大韓住宅公社設計基準９９ページ』を引用すると下のようである。
２)地域暖房基準
Ａ)温度条件
(１)１次側供給温度:１１５℃
(２)１次側還収温度:５０℃
(３)室内供給温度:６０℃
(４)室内還収温度:４５℃
(５)外気温度:建築物の省エネ設計基準の該当地区外気温度適用
(６)室内温度:２０℃
Ｂ)配管設計
(１)流量算定のための温度基準
(Ａ)暖房水(１次側):t１=１１５℃、t２=５０℃
(Ｂ)暖房水(２次側):t１=６０℃、t２=４５℃
(Ｃ)給湯用(１次側):t１=７５℃、t２=４０℃
(２)配管径
(Ａ)管摩擦抵抗:１次側:２０ｍｍＡｑ/ｍ
２次側:１０ｍｍＡｑ/ｍ
(Ｂ)流速: １．５ｍ/ｓ以下
(Ｃ)管径選定(１次側):韓国地域暖房工事'管径別熱負荷基準表'による。
(Ｄ)管径選定(２次側):第Ｘ章１３-１３温水流量表参照
【００２３】
ここで見れば室内供給温度は６０℃で、室内還収温度は４５℃に必ず合わせなければならないところ、暖房負荷を考慮しなかったら温水を６０℃に供給しても室内還収温度を４５℃に合わせることができなくなる。これは暖房負荷によって熱損失が大きく変わるために、前記した設計基準を満たすことができなければ暖房施工で不適合判定を受けるしかない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は、上述したところのような問題点を解決するためのものであり、その目的は世帯別全体定流量が各部屋の暖房有無に合わせて比例的に能動制御されるようにして、暖房が遂行されない部屋が生じればその部屋を流れる流量程度全体定流量が減少されるようにすることで、窮極的に暖房効率を高めて暖房費を節減して、キャビテーションによる騷音問題を解決することにある。
【００２５】
また、本発明の他の目的は、各部屋の暖房有無に対応して全体定流量を制御する時各部屋別の必要要求熱量に該当する流量値程度全体定流量値を制御していつも最適暖房が維持されるようにするためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前述したところのような目的を解決するために本発明は、各世帯に温水が供給される供給管と、該供給管に連通されて各部屋別に分岐されて、前記温水の潜熱が該当部屋と熱交換されるようにする温水管路と、該温水管路とそれぞれ連通されて熱交換の終わった温水が還収される還収パイプと、該還収パイプらの流量が１ヶ所で集まって世帯外部に排出される還収管と、各部屋の希望温度を設定できるように部屋ごとに個別設置されて、該当部屋の室内温度を測定することができる温度調節部と、前記還収パイプにそれぞれ個別設置されて電気的信号によってその還収パイプの通路を開閉する駆動器と、前記供給管または還収管に設置されてまた他の電気的信号によってその供給管または還収管の流量を変更する可変流量バルブと、前記温度調節部の信号の入力を受けて前記駆動器と前記可変流量バルブを制御する制御部と、を含むことで、前記制御部には各部屋別暖房負荷を考慮して該当部屋の必要要求熱量に比例する最適流量値が保存されて、前記温度調節部の信号によって暖房が中止されなければならない部屋の駆動器を制御して該当部屋の還収パイプ通路を閉鎖して、全体最適流量値の合に対する閉鎖された部屋の最適流量値の割合によって前記可変流量バルブの流量を減少させることを特徴とする暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置を提供する。
【００２７】
ここで前記制御部に保存される各部屋の暖房負荷は部屋をなしている各面での'面負荷量'をすべて加えて計算されるものであり、前記面負荷量は'熱管流率、面積、方位係数、相当温度差'のうちで一つ以上の選択された因子を掛けて求められることを特徴とする。
【００２８】
第１実施例による可変流量バルブは、入口と出口が連通される流路が内部に設けられて、その入口と出口との間に流路の断面積が減少されるシートが形成されたボディーと、該ボディーの内部一側に前記入口側流圧と前記シート側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路が形成されたチャンバと、該チャンバが区画分離されるように設置されて、その両側に前記入口側流圧と前記シート側流圧がそれぞれ作用されて、その圧力差によって変形されるダイアフラムと、該ダイアフラム一側に結合されて前記チャンバでの圧力差によって前記シートから出口側に通じる断面積を調節するように弾性設置された移動体と、前記ボディーの他側で、前記制御部の制御信号によって前記シートの開放量を調節するアクチュエータと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
この時前記移動体は、前記ダイアフラムに結合されるヘッド部と、該ヘッド部から前記シート側に延長されて前記ダイアフラムの変形によって前記シートから出口側に通じる流量断面積を調節するステム部と、前記ダイアフラムを基準で両側圧力が等しい時に、前記移動体が復元されるように前記移動体とチャンバとの間に設置された弾性部材と、を含むことを特徴とする。
【００３０】
第２実施例による前記可変流量バルブは、入口と出口が連通される流路が内部に設けられて、その入口と出口との間に流路の断面積が減少されるシートが形成されたボディーと、該ボディーの内部一側に前記シート側流圧と前記出口側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路が形成されたチャンバと、該チャンバが区画分離されるように設置されて、その両側で前記シート側流圧と前記出口側流圧がそれぞれ作用されて、その圧力差によって変形されるダイアフラムと、該ダイアフラムに結合されて前記シート側での圧力が出口側より大きければ前記入口側でシート側に通じる変曲部の流量断面積が減少されるように移動される移動体と、前記制御部の制御信号によって前記シートの開放量を調節するアクチュエータと、を含むことを特徴とする。
【００３１】
この時、前記ダイアフラムは、その外周面が前記チャンバ内壁に固定されて、その内周面には前記移動体が結合されるための貫通部が形成されたことを特徴とする。
【００３２】
また、前記移動体は、前記ダイアフラムの貫通部に挟まれるヘッド部と、該ヘッド部から前記入口側とシート側が連通される変曲部で延長されて、前記ダイアフラムの変形によって前記変曲部を通過する流量断面積を調節するステム部と、前記ダイアフラムを基準で両側圧力が等しい時前記移動体が復元されるように前記移動体に設置された弾性部材と、を含むことを特徴とする。
【００３３】
そして、前記変曲部には前記ステム部との間隔を調節して、初期通過流量を調整するための調整ネジが設置されたことを特徴とする。
【００３４】
第３実施例による前記可変流量バルブは、入口と出口が連通される流路が内部に設けられて、その入口と出口との間に流路の断面積が減少されるシートが形成されたボディーと、該ボディーの流路上に設置されて流路を経つ流体の流量を測定する流量センサーと、前記制御部の制御信号によって前記シートの開放量を調節するアクチュエータと、を含むことを特徴とする。
【００３５】
ここで、前記流量センサーは、前記流路上に設置されるもので内部に流体が通る貫通口が形成されたハウジングと、前記貫通口の円周方向に沿って一定距離が離隔されるように設置されるマグネチック部と、前記貫通口に回転可能に設置されるインペラでなされて、流路を通る流量によって前記インペラの回転速度が変われば、前記マグネチック部がその回転速度を検出して、前記制御部に伝達することを特徴とする。
【００３６】
前記アクチュエータは、前記制御部と電気的に連結されて、制御部の電気信号を運動力に変換する駆動本体と、該駆動本体から延長されて前記ボディー内部に挿入されることで、前記シートの開放量を調節するためにシート側に移動される移動ロードと、を含むことを特徴とする。
【００３７】
ここで前記駆動本体は、前記制御部と電気的に連結されて、駆動力を発生させる駆動モータと、この駆動モータによって発生された駆動力を前記移動ロードに伝達する駆動ギアと、及びこの駆動ギアと連動して前記移動ロードの変位量を感知して、感知された変位量を前記制御部にフィードバックする可変抵抗器と、でなされたことを特徴とする。
【００３８】
第４実施例による前記可変流量バルブは、内部に入口と出口が連通される流路が設けられたボディーと、このボディーの内部で上、下端支持台によって区画されて前記ボディーの入口及び出口と連通されるように形成されたチャンバと、一端が前記チャンバの下端支持台上に固定されて、他端はチャンバ内に設置される弾性部材と結合されたスライダーに固定されて、前記チャンバをボディーの入口と連通される第１流圧室とボディーの出口と連通される第２流圧室に区画分離されるようにしてくれるダイアフラムと、及び前記チャンバの上端支持台に沿って移動可能に設置されて、前記制御部の電気的信号によって前記ボディーの入口からチャンバ側に通じる断面積を調節するアクチュエータと、を含むことを特徴とする。
【００３９】
ここで前記弾性部材は、前記スライダーが移動可能に装着されたガイド突起と前記移動ロードとの間に嵌めこみ設置されて、前記第１流圧室と第２流圧室の圧力差によってダイアフラムが変形される時に前記スライダーによって弾性バイアスされることを特徴とする。
【００４０】
この時、前記アクチュエータは、前記制御部と電気的に連結されて、制御部の電気信号を運動力に変換する駆動本体と、この駆動本体から回転可能に設置されて、その下端にねじ山が形成された移動ロードと、及びこの移動ロードのねじ山に結合されて、移動ロードの回転時に前記上端支持台に沿って上下に移動しながら前記ボディーの入口からチャンバ側に通じる断面積を調節する流量遮断体と、を含むことを特徴とする。
【００４１】
他の実施例で前記アクチュエータは、前記制御部と電気的に連結されて制御部の電気信号を運動力に変換する駆動本体と、この駆動本体から直線往復運動が可能に設置されて、その下端にねじ山が形成された移動ロードと、及びこの移動ロードのねじ山に結合されて、移動ロードの直線往復運動時に前記上端支持台に沿って上下に移動しながら前記ボディーの入口からチャンバ側に通じる断面積を調節する流量遮断体と、を含むことを特徴とする。
【００４２】
ここで、前記駆動本体は、前記制御部と電気的に連結されて、駆動力を発生させる駆動モータと、この駆動モータによって発生された駆動力を前記移動ロードに伝達する駆動ギアと、及びこの駆動ギアと連動して前記移動ロードの変位量を感知して、感知された変位量を前記制御部にフィードバックする可変抵抗器と、でなされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によると、暖房が中止される部屋が生じれば、その部屋に該当する流量程度世帯の全体定流量が自動に減少されるので、暖房遂行中である他の部屋に決まった流量より多い過流量が流れることが防止されるので、結局暖房費が節減されることはもちろん、キャビテーションによる騷音が消えるようになる。
【００４４】
また、暖房中止された部屋に対応して全体定流量が自動減少される時、その該当部屋の必要要求熱量を満たす流量程度減少されるので、いつも最適の暖房状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来差圧流量調節バルブが使用された温水分配機を示したブロック図である。
【図２】本発明の望ましい実施例による制御ロジッグ及び構成を示した構成図である。
【図３】本発明の第１実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図５】本発明の第３実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図６】本発明の第３実施例による可変流量バルブに使用された流量センサーを示した正面図である。
【図７】本発明の第４実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図８】本発明の第４実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図９】本発明に使用される駆動本体の構造を示した断面図である。
【図１０】お互いに異なる流量を有する４個の部屋を対象で本発明による装置と従来の差圧流量バルブを比べて実際に暖房が中止された部屋に対応して世帯の全体定流量の減少差を示した実験図表である。
【図１１】お互いに異なる流量を有する４個の部屋を対象で本発明による装置と従来の差圧流量バルブを比べて実際に暖房が中止された部屋に対応して世帯の全体定流量の減少差を示した実験図表である。
【図１２】お互いに異なる流量を有する４個の部屋を対象で本発明による装置と従来の差圧流量バルブを比べて実際に暖房が中止された部屋に対応して世帯の全体定流量の減少差を示した実験図表である。
【図１３】本発明が施工された住宅のパラメーターを示した図表である。
【図１４】本発明対比従来技術の熱量制御による結果を示した図表である。
【図１５】本発明対比従来技術の熱量制御による結果を示した図表である。
【図１６】本発明対比従来技術の熱量制御による結果を示した図表である。
【発明の実施のための形態】
【００４６】
以下、本発明の望ましい実施例を添付された図面に基づいて詳細に説明する。
【００４７】
各世帯は図２に示されたところのようにその大きさがお互いに異なるいくつかの部屋(第１部屋、第２部屋 、第３部屋、．．．第ｎ部屋)でなされることができるが、便宜上第１部屋が最も大きくて、第ｎ部屋に行くほど小さくなると仮定すると、そのそれぞれの部屋を暖房するための必要要求熱量は、部屋底面積に比例すると思うのが一般的である。
【００４８】
しかし、必要要求熱量が部屋底面積に比例するということは暖房負荷を無視した理論的なことであるだけで、実際に暖房設計をするにおいて暖房負荷を考慮するようになると、部屋底面積が等しくても必要要求熱量が変わることができるし、さらには、底面積が小さな部屋が大きい部屋より必要要求熱量が大きい場合も生ずることがある。
【００４９】
したがって、暖房設計をする時には設計基準に合わせて各部屋底面積に対する考慮だけではなく、窓の個数や大きさ、部屋の位置など諸般の熱損失をすべて考慮して各部屋別暖房負荷を計算するようになって、その暖房負荷に合わせて必要要求熱量が決まる。
【００５０】
各部屋別暖房負荷を計算する式は下のようである。
L=Σ(K×A×N×△t)-------(式１)
L:暖房負荷量
K:熱管流率[kcal/hk)
A:面積
N:方位係数
△t:相当温度差
【００５１】
すなわち、各部屋別暖房負荷は、部屋をなしている各面での'面負荷量'をすべて加えて計算されることで、前記面負荷量は'熱管流率、面積、方位係数、相当温度差'のうちで一つ以上の選択された因子をすべて掛けて求められるところ、前記式１は最も精密な暖房負荷を得るための理想的な式として４個の因子(熱管流率、面積、方位係数、相当温度差)がすべて選択された場合を例示する。
【００５２】
前記式１で、暖房負荷を求める因子中の一つである熱管流率値は、部屋を構成している材料自体の特性と係わるものであり、熱管流率が大きければ熱損失が大きいという意味になる。例えば、硝子門の熱管流率は４．７３で木材門の熱管流率１．３８よりその値が大きいので、硝子門である場合熱損失が木材門に比べて大きいということが分かる。
【００５３】
通常、熱管流率は、設備基準規則第２１条に基づいて『地域別建築物部位の熱管流率表』に現われているものを見て、該当材料によってその値を捜せば良い。
【００５４】
また、前記因子のうちで面積値は、該当部屋の底面積のみを意味するものではなく、該当部屋を取り囲んでいるすべての表面積を意味するものであり、一般に部屋は六面体であるために、４面の壁と天井、底の面積に対する値が考慮される。
【００５５】
また、前記因子のうちで方位係数は、東、西、南、北の方位を考慮して、その各方位による熱損失差を考慮したものである。
【００５６】
そして、前記相当温度差は、部屋を構成している何れか一つの面(例えば、壁面)を基準でその外面と内面との間の温度差を意味することで外壁の場合熱損失が大きくなるので、前記相当温度差が大きくなるようになる。
【００５７】
このように最も精密な暖房負荷を求めるためには、前記式１に示したもののように部屋をなしている各面の'面負荷量(熱管流率×面積×方位係数×相当温度差)'をすべて加えて求めることができるし、何れか一つの壁面がお互いに異なる材料でなされていれば、その各材料に対する熱管流率、面積、方位係数、相当温度差をそれぞれ手に入れて、これらをお互いに加えて求めることができる。
【００５８】
例えば、ある一壁面がコンクリートとガラス窓でなされていたら、前記ガラス窓を抜いた面積にコンクリートの熱管流率とコンクリートの方位係数及び相当温度差を掛けた後、再び前記ガラス窓面積にガラス窓熱管流率、方位係数、相当温度差を掛けて、これらをお互いに加えればその壁面での暖房負荷が計算される。
【００５９】
また、前記面負荷量は前に提示された４個の因子をすべて掛ける必要はなくて、必要によって選択された因子のみを有して計算することができるところ、例えば、ある一壁面が外壁である場合には、前記因子らのうちで方位係数が考慮されなければならないが、内壁の場合には方位係数は除いて計算することができる。
【００６０】
したがって、前記面負荷量は、すこし精密度は落ちても'面積'のみが考慮されることもできて、'面積×熱管流率'のみ考慮されることもできて、ここに方位係数や相当温度差のうちで少なくとも何れか一つ以上の因子が追加的に考慮されることもできる。
【００６１】
暖房負荷が計算されれば、これは、すなわち、その部屋を最適に暖房するために要求される必要要求熱量になるが、前記必要要求熱量は下の式で求めることができる。
Q=G×C×△T-------(式２)
Q:必要要求熱量[kcal/h]
G:流量[lph]
C:比熱[kcal/kg℃]
△T:温度変化(室内供給温度-実内還収温度)
【００６２】
ここで比熱は、定数値(温水が使用されるので比熱は１)になって、温度変化値も従来技術で説明した設計基準を満たそうとするといつも１５℃に維持しなければならないために定数値で見られる。
【００６３】
結果的に、熱量と流量は、比例関係に置かれるようになるので、必要要求熱量を高めるためには流量を増加させれば良いところ、各部屋別必要要求熱量が決まれば、それを満たすための最適の流量も設定されることができるために各部屋別の最適流量値が算出されることができる。
【００６４】
各部屋別に算出された最適流量値は、後述するようになる制御部に保存されて、可変流量バルブ２００〜５００の流量を制御する時使用されるところ、これに対しては後から再び説明する。
【００６５】
以下、本発明の望ましい実施例による基本構成に対して説明する。
【００６６】
図２に示されたところのように本発明は、大きく供給管２、温水管路４、還収パイプ５、還収管７、温度調節部１１０、駆動器１２０、可変流量バルブ２００〜５００、制御部１３０を含んでなされる。
【００６７】
前記供給管２は、各世帯別に温水を供給するための構成であり、前記温水管路４は前記供給管２に連通されて、各部屋別に分岐されて、前記温水の潜熱が該当部屋と熱交換されるようにする構成である。
【００６８】
前記温水管路４は、前記供給管２に直接連通されても構わないが、一般に前記供給管２は温水供給ヘッダー３と連結されて、前記温水供給ヘッダー３で前記温水管路４が各部屋別に分岐されて、温水が流れながら各部屋を個別暖房するようになる。
【００６９】
部屋らと熱交換が終わった温水は、それぞれの温水管路４に連通された還収パイプ５を通じて還収されて、還収された温水は温水還収ヘッダー６に再び集まった後前記温水還収ヘッダー６に連結された還収管７を通じて還収パイプ５らの流量が１ヶ所で集まって示されない世帯外部の中央還収管に還収される。
【００７０】
本発明は、このような暖房構造を有する世帯で何れか一つ以上の部屋が暖房中止されれば、実質的に暖房中止された部屋の流量(あらかじめ算出した最適流量)に該当する程度全体定流量も減少されるようにすることで暖房費を節減して、暖房遂行中である他の部屋に元に設定されている最適流量よりさらに多い流量が加えられることを防止して、暖房遂行中である還収パイプの流速増加を防止することでキャビテーションによる騷音発生を抑制しようとするものである。
【００７１】
ここで、前記温度調節部１１０は、使用者が各部屋の希望温度を個別的に設定できるように部屋ごとに個別設置されるが、前記温度調節部１１０は使用者が願う希望温度の設定だけではなく、各部屋の室内温度を測定することができる。
【００７２】
前記温度調節部１１０には、空気温度感知センサーを内蔵していてボタンや調節ノブを回転させて使用者が願う温度を設定できるようになっているところ、前記温度調節部１１０は一般に広く知られた公知技術に該当するので、それ以上の説明は略する。
【００７３】
前記駆動器１２０は、各部屋の還収パイプ５にそれぞれ設置されて後述する制御部１３０の電気的信号によってその還収パイプ５の通路を個別的に開閉する構成として、前記駆動器１２０が前記還収パイプ５を開放すると該当部屋に温水が流れることができるために暖房が可能で、前記駆動器１２０が前記還収パイプ５を閉鎖すると該当部屋に温水が流れることができないために暖房が中止される。
【００７４】
前記駆動器１２０は、外部の電気的信号によって作動するものであり、その電気的信号を受けて前記還収パイプ５内部にあるバルブを動作させることで前記還収パイプ５の通路が開閉される。
【００７５】
また、前記可変流量バルブ２００〜５００は、前記供給管２または還収管７に設置されて、制御部１３０のまた他の電気的信号によってその供給管２または還収管７の流量を変更することで、前記可変流量バルブ２００〜５００で世帯の全体定流量が制限される。
【００７６】
前記可変流量バルブ２００〜５００に電気的信号が加えられれば前記供給管２または還収管７(便宜上以下では図面に示されたところのように可変流量バルブ２００〜５００が還収管７に設置されたことを仮定して説明する)の流路断面積を調節してその還収管７を経つ流量が変更されるようにするが、前記可変流量バルブ２００〜５００の構造は、実施例によって図３(第１実施例)、図４(第２実施例)、図５(第３実施例)、図７及び図８(第４実施例)に詳しく示される。
【００７７】
先ず、図３に示されたところのように、第１実施例による可変流量バルブ２００は大きくボディー２１０と、チャンバ２２０と、ダイアフラム２３０と、移動体２４０と、アクチュエータ２５０を含んでなされる。
【００７８】
前記ボディー２１０の内部一側には還収される流体が入って来る入口２１１が形成されて、他側にはその流体が出る出口２１２が形成されるところ、このように前記ボディー２１０には前記入口２１１と出口２１２が連通される流路が内部に設けられる。
【００７９】
また、前記ボディー２１０には前記入口２１１と出口２１２との間に流路の断面積が減少されるシート２１３が形成されて、前記入口２１１を通じてボディー２１０内部に入って来た流体は、前記シート２１３を通過して前記出口２１２を通じて外部に排出される。
【００８０】
前記チャンバ２２０は、前記ボディー２１０の内部一側に形成される所定の空間として、前記チャンバ２２０には前記入口２１１側流圧と前記シート２１３側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路２２１、２２２が形成される。
【００８１】
図３で見れば、前記チャンバ２２０には前記入口２１１側流圧が作用するように前記入口２１１側と連通された第１流圧通路２２１が形成されて、前記シート２１３側流圧が作用するように前記シート２１３側と連通された第２流圧通路２２２が形成される。
【００８２】
したがって、前記チャンバ２２０は、前記第１流圧通路２２１と連通される第１流圧室２２３と前記第２流圧通路２２２と連通される第２流圧室２２４がダイアフラム２３０によって区画分離する。
【００８３】
前記ダイアフラム２３０は第１流圧室２２３と第２流圧室２２４が区画分離されるように前記チャンバ２２０に設置されて、前記ダイアフラム２３０の両側に前記入口２１１側流圧とシート２１３側流圧がそれぞれ作用する時、その圧力差によって変形される。
【００８４】
前記移動体２４０は、前記ダイアフラム２３０一側に結合されて、前記チャンバ２２０での圧力差によって前記シート２１３から前記出口２１２側に通じる断面積を調節するように弾性設置される構成で、前記ダイアフラム２３０がチャンバ２２０の圧力差によって変形される時、その変形力の提供を受けて、前記シート２１３側に近付くようになる。
【００８５】
ここで、前記移動体２４０は、ヘッド部２４１と、ステム部２４２と、弾性部材２４３を含んでなされるが、前記ヘッド部２４１は前記ダイアフラム２３０に結合される部位である。
【００８６】
また、前記ステム部２４２は前記ヘッド部２４１から前記シート２１３側に延長されて、前記ダイアフラム２３０の変形によって前記シート２１３から出口２１２側に通じる流量断面積を調節する部位である。
【００８７】
したがって、前記ダイアフラム２３０の変形によって前記ステム部２４２が移動されながら前記シート２１３から出口２１２側に通じる断面積を増加させるか、または減少させて前記シート２１３側での流圧を低めるか、または高めるようになる。
【００８８】
そして、前記第２流圧室２２４と連通される前記第２流圧通路２２２は、前記シート２１３側と通じるように前記ボディー２１０に形成されても構わないが、本発明では前記第２流圧通路２２２が前記ステム部２４２内部に形成されるように実施される。
【００８９】
したがって、前記ステム部２４２内部に形成された前記第２流圧通路２２２を通じて前記第２流圧室２２４が前記シート２１３側と連通される。
【００９０】
また、前記第１流圧室２２３と第２流圧室２２４がお互いに等しい圧力状態にある時には、前記移動体２４０が図３に示したところのような初期位置に復元されなければならないところ、前記弾性部材２４３が前記移動体２４０とチャンバ２２０との間に設置される。
【００９１】
前記ボディー２１０に一定流圧の流体が入って来てからある瞬間、これより高い高圧の流体が入って来れば前記入口２１１側の流圧は、前記シート２１３の流圧より高くなって、これによって前記入口２１１と連通された前記第１流圧室２２３圧力が前記シート２１３と連通された第２流圧室２２４圧力より高くなるところ、このような圧力差によって前記第１流圧室２２３の圧力が前記第２流圧室２２４側に作用して、前記ダイアフラム２３０が前記第２流圧室２２４側に曲がる変形が起きて、このようなダイアフラム２３０の変形によって前記移動体２４０が前記シート２１３側に押されて、前記移動体２４０の末端がシート２１３から出口２１２側に通じる断面積を縮小するようになる。
【００９２】
前記シート２１３から出口２１２側に通じる断面積が縮まれば、前記シート２１３での流圧が徐徐に上昇して、遂に入口２１１側流圧と等しくなる状態に至るようになって、このように入口２１１側とシート２１３側の流圧が等しくなると、前記第１流圧室２２３と第２流圧室２２４の圧力が平衡状態に至って前記移動体２４０は弾性力によって再び原位置に復元される。
【００９３】
このように前記チャンバ２２０と、ダイアフラム２３０と、移動体２４０は、前記入口２１１側と前記シート２１３側の流圧がいつも等しく維持されるようにする構成で、このように圧力を等しく維持させる理由は、入口２１１側とシート２１３側の圧力が等しい時に、その入口２１１側からシート２１３側に通じる流量の断面積を調節して願う流量で正確に制御することができるからである。
【００９４】
一方、上のような構成によって入口２１１側とシート２１３側の流圧が等しい状態で維持されれば、前記アクチュエータ２５０によって前記シート２１３を経つ流量が調節される。
【００９５】
前記アクチュエータ２５０は、前記ボディー２１０の他側に設置されて、電気的信号によって前記入口２１１からシート２１３側に通じる断面積を調節することで実質的な流量を調節する構成であるが、前記アクチュエータ２５０は他の実施例でも共通的に使用される構成であるので、他の実施例を先ず説明した後に後でまた詳しく説明する。
【００９６】
一方、図４に示されたところのように、第２実施例による可変流量バルブ３００は、大きくボディー３１０と、チャンバ３２０と、ダイアフラム３３０と、移動体３４０と、アクチュエータ３５０を含んでなされる。
【００９７】
前記ボディー３１０の内部一側には、還収される流体が入って来る入口３１１が形成されて、他側にはその流体が出る出口３１２が形成されるところ、このように前記ボディー３１０の内部には前記入口３１１と出口３１２が連通される流路が設けられる。
【００９８】
また、前記ボディー３１０には前記入口３１１と出口３１２との間に流路の断面積が減少されるシート３１３が形成されて、前記入口３１１を通じてボディー３１０内部に入って来た流体は必ず前記シート３１３を通過して前記出口３１２を通じて外部に排出される。
【００９９】
前記チャンバ３２０は、前記ボディー３１０の内部のうちで入口３１１と出口３１２との間に形成される所定の空間で本実施例では前記チャンバ３２０が前記シート３１３側近所に形成されるところ、前記チャンバ３２０には前記シート３１３側流圧と前記出口３１２側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路３２１、３２２が形成される。
【０１００】
図４で見れば、前記チャンバ３２０には前記シート３１３側流圧が作用するように前記シート３１３側と連通された第１流圧通路３２１が形成されて、前記出口３１２側流圧が作用するように前記出口３１２側と連通された第２流圧通路３２２が形成される。
【０１０１】
したがって、前記チャンバ３２０は、前記第１流圧通路３２１と連通される第１流圧室３２３と、前記第２流圧通路３２２と連通される第２流圧室３２４がダイアフラム３３０によって区画分離する。
【０１０２】
前記ダイアフラム３３０は、第１流圧室３２３と第２流圧室３２４に区画分離されるように前記チャンバ３２０に設置されて、前記ダイアフラム３３０の両側で前記シート３１３側流圧と出口３１２側流圧がそれぞれ作用する時、その圧力差によって変形される。
【０１０３】
ここで、前記ダイアフラム３３０は、前記チャンバ３２０に設置されるようにその外周面が前記チャンバ３２０内壁に固定されて、その内周面には後述する移動体３４０が結合されるための貫通部３３１が形成される。
【０１０４】
また、前記移動体３４０は、前記ダイアフラム３３０に結合されてチャンバ３２０での圧力差によって前記入口３１１側からシート３１３側に通じる所のうちで方向が変わる所(以下、'変曲部'と称する)の断面積が調節されるように弾性設置される構成で、前記移動体３４０は前記シート３１３側での圧力が出口３１２側より大きければ、前記ダイアフラム３３０から変形力の提供を受けて、前記変曲部３１４の断面積が減少されるように移動される。
【０１０５】
ここで、前記移動体３４０は、ヘッド部３４１と、ステム部３４２と、弾性部材３４３を含んでなされるが、前記ヘッド部３４１は前記ダイアフラム３３０の貫通部３３１に挟まれる部位である。
【０１０６】
また、前記ステム部３４２は、前記ヘッド部３４１から前記入口３１１側とシート３１３側が連通される変曲部３１４側に延長されて、前記ダイアフラム３３０の変形によって前記入口３１１からシート３１３側に通じる変曲部３１４の断面積を調節する部位である。
【０１０７】
したがって、前記ダイアフラム３３０の変形によって前記ステム部３４２が移動されながら前記変曲部３１４の流量断面積を増加させるか、または減少させて圧力変化による変曲部３１４の流量を調節することで、前記シート３１３側では流圧がいつも一定になるようにする。
【０１０８】
また、前記第１流圧室３２３と第２流圧室３２４がお互いに等しい圧力状態にある時には、前記移動体３４０が初期位置に復元されなければならない、前記弾性部材３４３はダイアフラム３３０を基準で両側圧力が等しい時、前記移動体３４０が復元されるように前記移動体３４０に弾性設置される。
【０１０９】
そして、前記変曲部３１４には前記ステム部３４２との間隔を調節して、変曲部３１４を経つ初期通過流量を調整するための調整ネジ３１５が設置されることが望ましい。
【０１１０】
前記調整ネジ３１５は、初期流量を設定する時に手動で操作できるようになっているし、一度調整しておけば再び手動で操作する前まで変更されない。
【０１１１】
整理して見れば、前記ボディー３１０に一定流圧の流体が入って来てからある瞬間これより高い高圧の流体が入って来れば、前記シート３１３側の流圧は前記出口３１２側の流圧より高くなって、これによって前記シート３１３側と連通された前記第１流圧室３２３圧力が前記出口３１２側と連通された第２流圧室３２４圧力より高くなるところ、このような圧力差によって前記第１流圧室３２３の圧力が前記第２流圧室３２４側に作用して、前記ダイアフラム３３０が前記第２流圧室３２４側に曲がる変形が起きて、このようなダイアフラム３３０の変形によって前記移動体３４０が前記変曲部３１４側に移動されて前記ステム部３４２の末端が入口３１１からシート３１３側に通じる変曲部３１４の流量断面積を縮小するようになる。
【０１１２】
前記変曲部３１４の流量断面積が縮まれば前記シート３１３での流圧が徐徐に降りて遂に出口３１２側流圧と等しくなる状態に至るようになって、このようにシート３１３側と出口３１２側の流圧が等しくなると、前記第１流圧室３２３と第２流圧室３２４の圧力が平衡状態に至って前記移動体３４０は弾性力によって再び原位置に復元される。
【０１１３】
このように前記チャンバ３２０と、ダイアフラム３３０と、移動体３４０は前記シート３１３側と前記出口３１２側の流圧がいつも等しく維持されるようにする構成で、このように圧力を等しく維持させる理由は、シート３１３側と出口３１２側の圧力が等しいこそ、前記シート３１３を通過する流量の断面積を調節して願う流量で正確に制御することができるからである。圧力が変わればシート３１３を通過する流量に変化が生ずることは当然である。
【０１１４】
上のような構成によってシート３１３前後側の流圧が等しい状態で維持されれば、前記アクチュエータ３５０によって前記シート３１３を経つ流量が調節されるが、前記アクチュエータ３５０によって結局還収管７を通過する総流量が精密に調節される。
【０１１５】
前記アクチュエータ３５０は、前記ボディー３１０の他側に設置されて、電気的信号によって前記シート３１３の開放量を調節することで、実質的な流量を調節する構成であるが、前記アクチュエータ３５０が前記シート３１３を通過する流量の断面積を実質的に調節することで流量制御が可能になる。前記アクチュエータ３５０は後から再び詳しく説明する。
【０１１６】
一方、図５に示されたところのように、第３実施例による可変流量バルブ４００は、大きくボディー４１０と、流量センサー４３０と、アクチュエータ４５０を含んでなされる。
【０１１７】
前記ボディー４１０の内部一側には還収される流体が入って来る入口４１１が形成されて、他側にはその流体が出る出口４１２が形成されるところ、このように前記ボディー４１０の内部には、前記入口４１１と出口４１２が連通される流路が設けられる。
【０１１８】
また、前記ボディー４１０には前記入口４１１と出口４１２との間に流路の断面積が減少されるシート４１３が形成されて、前記入口４１１を通じてボディー４１０内部に入って来た流体は、必ず前記シート４１３を通過して前記出口４１２を通じて外部に排出される。
【０１１９】
前記流量センサー４３０は、前記ボディー４１０の流路上に設置されて、流路を通る流体の流量を直接測定するための構成で、本発明の実施例では前記流量センサー４３０が出口４１２側に設置されて、前記シート４１３を通過した流体の流量を測定するようになっているが、前記流量センサー４３０の配置が必ずここに限らなければならないものではなくて、前記入口４１１側に設置されていても関係ない。
【０１２０】
還収管７と連結されている前記ボディー４１０の内部、流路上には流体の圧力が大部分時々刻々変わるしかないが、このように圧力がずっと変わる状況で後述するアクチュエータ４５０を通じて定流量を制御するために通常的に前記シート４１３前、後の圧力を等しくしてくれる手段が使用されたが、本発明の第３実施例では流路内部の流量を直接計測して、その流量変化に従ってリアルタイムで流量断面積を調節することで定流量を制御するようにする。
【０１２１】
したがって、前記流量センサー４３０を通じて計測した流路での通過流量が大きければ、前記シート４１３での流量断面積を減少させなければならないし、流量が小さければ前記シート４１３での流量断面積を増加させて、流量変化と無関係にいつも一定な流量が流れるようにする。
【０１２２】
図６に示したところのように、前記流量センサー４３０はハウジング４３１と、マグネチック部４３２と、インペラ４３３でなされるが、前記ハウジング４３１は前記ボディー４１０の流路上に設置される構成で流体によって腐食されないように耐食性が大きい材料でなされることが望ましくて、前記ハウジング４３１の内部には流体が過ぎ去るための貫通口４３１aが形成される。
【０１２３】
したがって、前記ハウジング４３１が前記流路上で流体の流れ方向と交差する方向に設置されれば流路を流れるすべての流体は、前記貫通口４３１aを通過するようになる。
【０１２４】
前記マグネチック部４３２は、前記貫通口４３１aの内側円周方向に設置される構成で、前記マグネチック部４３２は一つだけ設けられても構わないが、一つのマグネチック部４３２が故障する場合を備えてセンサーの精密度を高めるために本発明の実施例のように貫通口４３１aの内側円周方向に沿って一定距離が離隔されるようにいくつかが設置されることが望ましいところ、これは実施者の必要によって選択すると良い。
【０１２５】
前記マグネチック部４３２は、磁石とコイルが組合されて周りに磁場が生成されるようにする構成で、これに対するものは一般に広く知られた公知技術に該当するところ、原理説明は略する。
【０１２６】
前記インペラ４３３は、前記貫通口４３１aに回転可能に設置される構成で、前記インペラ４３３は前記流路を流れる流体から衝突エネルギーの伝達を受けて回転されて、前記インペラ４３３が回転される時に前記マグネチック部４３２が前記インペラ４３３の回転数を検出できるようにインペラ４３３全体が金属性材料でなされるか、または前記インペラ４３３の末端に金属性物質が具備される。
【０１２７】
したがって、前記インペラ４３３が回転される動作でインペラ４３３を構成しているベイン(羽)一つが前記マグネチック部４３２辺りを通るようになると前記マグネチック部４３２の磁束密度が変わるようになって、これによって前記マグネチック部４３２内部のコイルに電圧が発生するが、この電圧はインペラ４３３の回転によっていくつかのベイン(羽)が前記マグネチック部４３２を経つ時、制御部１３０にパルス形態に入力されるところ、前記制御部１３０はこのパルス信号の入力を受けて、前記インペラ４３３の回転速度を検出するようになる。
【０１２８】
前記流路を流れる流量が多くなるほど前記インペラ４３３に伝達する衝突エネルギーが増加して、前記インペラ４３３の回転速度は増加されるために、前記インペラ４３３の回転速度を通じて流路を流れる流量を直接的に計測することができる。
【０１２９】
また、図５に示されたところのように前記アクチュエータ４５０は、前記シート４１３の開放量を調節する構成で、前記アクチュエータ４５０によって前記シート４１３を経つ流量が調節されるが、前記シート４１３を経つ流量が調節されれば結局前記還収管７を通過する総流量が調節される。
【０１３０】
前記アクチュエータ４５０は、電気的信号によって前記シート４１３の開放量が調節されるように前記ボディー４１０の一側に設置される。
【０１３１】
したがって、前記流量センサー４３０が流路内部を流れる流量を直接的に計測して、それに対する情報を制御部１３０に送れば、前記制御部１３０は流量センサー４３０の情報に基づいて前記アクチュエータ４５０を制御して、前記シート４１３での流量断面積を調節することで、いつも一定な流量が流れるようにする。
【０１３２】
本発明の第１乃至第３実施例に使用される前記アクチュエータ２５０、３５０、４５０は、大きく駆動本体２５１、３５１、４５１と移動ロード２５２、３５２、４５２を含んでなされるが、前記駆動本体２５１、３５１、４５１は、後述する制御部１３０と電気的に連結されて、前記制御部１３０から電気信号を受ければ、これを運動力に変換するようになる。
【０１３３】
前記駆動本体２５１、３５１、４５１の運動力は、前記移動ロード２５２、３５２、４５２に伝達して、前記移動ロード２５２、３５２、４５２の移動による長さ変化によって前記シート２１３、３１３、４１３の開放量が調節される。ここで、駆動本体に対しては後から再び説明する。
【０１３４】
一方、図７及び図８に示されたところのように、第４実施例による可変流量バルブ５００は、大きくボディー５１０、チャンバ５２０、ダイアフラム５３０及びアクチュエータ５５０を含んでなされる。
【０１３５】
前記ボディー５１０の内部一側には、還収される流体が入って来る入口５１１が形成されて、他側にはその流体が出る出口５１２が形成されるところ、このように前記ボディー５１０には前記入口５１１と出口５１２が連通される流路が内部に設けられる。
【０１３６】
前記チャンバ５２０は、前記ボディー５１０の内部一側に形成される所定の空間として、ボディー５１０の内部に装着された円筒状の上、下端支持台５２１、５２２によって区画されて、ボディーの入口５１１及び出口５１２と連通されるように形成される。前記上、下端支持台５２１、５２２は一つの円筒状部品としてボディー５１０の内部に装着されることもできて、ボディーの一部分として延長形成されることもできる。
【０１３７】
前記チャンバ５２０は、ボディー５１０の下部に設置されたダイアフラム５３０によって第１流圧室５２４と第２流圧室５２５に区画分離されて、前記第１流圧室５２４には前記ボディー５１０の入口５１１から連結された流圧通路５２３によって入口５１１側流圧が加えられるように構成されて、前記第２流圧室５２５は前記ダイアフラム５３０の変形によって前記出口５１２側に通じる断面積が増減されることによって内部の流圧が変化されるように構成される。
【０１３８】
前記ダイアフラム５３０は、一端が前記チャンバ５２０の下端支持台５２２上に固定されて、他端はチャンバ５２０内に設置される弾性部材５４３と結合されたスライダー５４０に固定される。その結果、前記チャンバ５２０はボディー５１０の入口５１１と連通される第１流圧室５２４とボディー５１０の出口５１２と連通される第２流圧室５２５に区画分離される。
【０１３９】
前記ダイアフラム５３０の装着形態をより詳しく説明すると、ダイアフラム５３０の一端は前記チャンバ５２０の下端支持台５２２上に設置されて、第１流圧室５２４と第２流圧室５２５の流圧変化にも動かないように固定される。一方、ダイアフラム５３０の他端は前記スライダー５４０に固定されて、このスライダー５４０はチャンバ５２０の底部から突き出形成されたガイド突起５１３に挟まれて、第１流圧室５２４と第２流圧室５２５の流圧変化に従って上下に移動されるように装着される。
【０１４０】
前記ガイド突起５１３と後述する移動ロード５５２との間にはコイルスプリングのような弾性部材５４５が嵌めこみ設置される。この弾性部材５４５が離脱されることを防止するために前記ガイド突起５１３の上端と移動ロード５５２の下端には、それぞれ嵌めこみ顎５１４、５５４が形成される。
【０１４１】
前記弾性部材５４５は、前記スライダー５４０が第１流圧室５２４と第２流圧室５２５の流圧変化によってガイド突起５１３に沿って移動する時弾性バイアスされるように装着される。前記第１流圧室５２４と第２流圧室５２５がお互いに等しい圧力状態になると前記弾性部材５４５が前記スライダー５４０を図７で実線に表示されたところのように初期位置に修復させてくれる。
【０１４２】
前記ボディー５１０に一定流圧の流体が入って来てからある瞬間これより高い高圧の流体が入って来れば入口５１１側の流圧は出口５１２の流圧より高くなって、これによって入口５１１と連通された第１流圧室５２４の圧力(Ｐ１)が出口５１２と連通された第２流圧室５２５の圧力(Ｐ２)より高くなる。このような圧力の差によって前記第１流圧室５２４の圧力が前記第２流圧室５２５側に作用して図７で点線に示したところのように前記ダイアフラム５３０と結合されたスライダー５４０が前記第２流圧室５２５側に上昇すると同時にダイアフラム５３０自体も第２流圧室５２５側に脹れ上がる変形が起きるようになる。その結果、前記第２流圧室５２５と出口５１２が連通される通路の断面積(d２)が縮まる。
【０１４３】
前記第２流圧室５２５から出口５１２側に通じる断面積(ｄ２)が縮まれば、前記第２流圧室５２５の流圧が徐徐に上昇して遂に第１流圧室５２４の流圧と等しくなって、第１流圧室５２４及び第２流圧室５２５の圧力が平衡状態(Ｐ１=Ｐ２)に至るようになると前記スライダー５４０は弾性部材５４５によって初期位置に復元される。
【０１４４】
このように前記チャンバ５２０、ダイアフラム５３０及びスライダー５４０の構成は、入口５１１側と出口５１２側の流圧がいつも等しく維持されるようにする構成で、このように圧力を等しく維持させる理由は入口５１１側と出口５１２側の圧力が等しいこそ、その入口５１１側で出口５１２側に通じる流量の断面積を調節して願う流量で正確に制御することができるからである。
【０１４５】
一方、上のような構成によって入口５１１側と出口５１２側の流圧が等しい状態で維持されれば、前記アクチュエータ５５０によって前記チャンバ５２０を通る流量が調節される。
【０１４６】
前記アクチュエータ５５０はボディー５１０の上部に設置されて、電気的信号によって前記入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積を調節することで実質的な流量を調節する構成であるが、前記アクチュエータ５５０が前記入口５１１側でチャンバ５２０に通じる断面積(ｄ１)を実質的に調節することで流量制御が可能になる。
【０１４７】
前記アクチュエータ５５０は、大きく駆動本体５５１、移動ロード５５２及び流量遮断体５５５を含んでなされるが、前記駆動本体５５１は後述する制御部１３０と電気的に連結されて、前記制御部１３０から電気信号を受ければこれを運動力に変換するようになる。前記駆動本体５５１に対しては後から再び詳しく説明する。
【０１４８】
前記アクチュエータ５５０において、前記移動ロード５５２と流量遮断体５５５の作動は二つの方式で具現されることができるところ、図７及び図８を参照してそれぞれの実施例を簡単に説明する。
【０１４９】
図７に示されたところのように前記駆動本体５５１から回転可能に設置されて、その下端にねじ山５５３が形成された移動ロード５５２と、この移動ロード５５２のねじ山５５３に結合されて、移動ロード５５２の回転時に前記チャンバ５２０の上端支持台５２１に沿って上下に移動しながら前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積(ｄ１)を調節する流量遮断体５５５で構成される。
【０１５０】
これによると、前記移動ロード５５２はもとの場所で両方向に回転運動だけをして、前記流量遮断体５５５が移動ロード５５２のねじ山に沿って上下に移動しながら断面積を調節するようになる。この時、移動ロード５５２は上下に移動しないために、その下端に嵌めこみ設置された弾性部材５４５を弾性バイアスさせない。
【０１５１】
また、図８に示されたところのように前記駆動本体５５１から直線往復運動が可能に設置されて、その下端にねじ山５５３が形成された移動ロード５５２と、この移動ロード５５２のねじ山５５３に結合されて、移動ロード５５２の直線往復運動時に前記チャンバ５２０の上端支持台５２１に沿って上下で直線移動しながら前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積(ｄ１)を調節する流量遮断体５５５で構成される。
【０１５２】
これによると、前記移動ロード５５２が上下で直線往復運動することによってその下端に嵌めこみ設置された弾性部材５４５が弾性バイアスされながら断面積の変化がより均一で円滑になされるようにしてくれる。
【０１５３】
本発明による第１実施例乃至第４実施例に使用される前記駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１は、図９に示したところのような構造をなしているが、前記制御部１３０は駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１の駆動モータ２５３と電気的に連結されて、前記駆動モータ２５３を作動させるが、前記駆動モータ２５３は減速ギア２５４を通じて駆動ギア２５５に回転力を加える。
【０１５４】
前記駆動ギア２５５は図９に示されなかったが、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２に動力伝達可能になるように連結されて、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２が直線運動をするように外力を提供する。
【０１５５】
この時、前記直線運動する移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の位置に対する情報を前記制御部１３０が入力を受けると、前記シート２１３、３１３、４１３、５１３を通過する流量を制御部１３０が分かるために、前記駆動ギア２５５は連結ギア２５６を通じてセンサーギア２５７と動力連結される。
【０１５６】
したがって、前記駆動ギア２５５が回転されれば前記センサーギア２５７が連動して回転されるが、前記センサーギア２５７には一般に知られている可変抵抗器２５８が内蔵されていて、前記可変抵抗器２５８の出力値は前記制御部１３０に入力されるために、前記制御部１３０は前記可変抵抗器２５８の出力値をリアルタイムで入力を受けて、前記駆動ギア２５５の回転量、すなわち前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の位置が分かるようになる。
【０１５７】
前記駆動ギア２５５は、１回以上回転されることができるが、前記センサーギア２５７は可変抵抗器２５８と接触された状態で回転されなければならないために、回転数が１回未満で制限されるところ、このような原理を考慮して前記駆動ギア２５５と前記センサーギア２５７との間に適正なギア比が設定されることが望ましい。参照で、本発明では前記センサーギア２５７の回転角が２７０度以下に制限されて、その回転角度範囲内に可変抵抗器２５８が設置されて、前記制御部１３０には前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離とシート２１３の直径など、各種パラメーターが入力されていて前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離が分かれば流量の推定が可能である。
【０１５８】
このように、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２は、前記駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１から延長されて、前記ボディー２１０、３１０、４１０、５１０内部に挿入された状態で、前記駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１から力の提供を受けて、前記シート２１３、３１３、４１３、５１３側に入って行く断面積を調節するようになるが、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２が前記シート２１３、３１３、４１３、５１３の断面積を調節することによって流量が制御される。
【０１５９】
この時、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の外径は、前記シート２１３、３１３、４１３、５１３の内径に対応される大きさで設定されることが望ましいところ、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２が前記シート２１３、３１３、４１３、５１３に完全に挟まれれば流体が全然流れることができなくなって通過流量が'０'このなる。
【０１６０】
一方、前記制御部１３０は図２に示したところのように、前記温度調節部１１０の信号の入力を受けて、その信号に根拠して前記駆動器１２０と前記可変流量バルブ２００〜５００を制御する構成である。
【０１６１】
前記温度調節部１１０は前で説明したところのように、使用者が願う希望温度を設定できることだけではなく、現在室内温度を測定することができるために、前記温度調節部１１０で使用者が設定した希望温度と温度調節部１１０が感知した現在温度はすべて前記制御部１３０に入力される。
【０１６２】
前記制御部１３０は入力を受けた希望温度と現在温度を比べて現在温度が希望温度より低い場合に暖房を遂行しなければならないので、前記駆動器１２０にオン(on)信号を与えて該当還収パイプ５が開放されるようにする。
【０１６３】
この時、何れか一つの部屋の希望温度が現在温度と等しくなって暖房が中止されなければならない場合、前記制御部１３０はその該当部屋の駆動器１２０にオフ(off)信号を与えて、その部屋の還収パイプ５が閉鎖されるようにする。
【０１６４】
この時、前記制御部１３０は、全体部屋の最適流量値の合に対する閉鎖された部屋の最適流量値の割合によって前記可変流量バルブ２００〜５００の流量を減少させて、前記可変流量バルブ２００〜５００を通過する世帯別全体定流量が暖房中である各部屋の流量の合と等しくなるようにするが、前記制御部には前で説明したところのように各部屋別暖房負荷を考慮して、該当部屋の最適暖房に必要な必要要求熱量と比例関係にある最適流量値が保存されている。
【０１６５】
前記制御部１３０が前記可変流量バルブ２００〜５００に送る制御信号は、可変流量バルブ２００〜５００のアクチュエータ２５０、３５０、４５０、５５０のうちでも駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１に送られて、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離を調整するが、前記制御部１３０には前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離とシート２１３、３１３、４１３、５１３の直径など、各種パラメーターが入力されていて、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離による流量を推正することができるようになる。
【０１６６】
もし、一つの部屋のみで暖房が遂行されれば前記制御部１３０は、暖房が遂行される部屋の還収パイプ５のみを開放して、他の残りの部屋(暖房中止された部屋)らの還収パイプ５は閉鎖して、前記可変流量バルブ２００〜５００に暖房が遂行される部屋の最適流量値(暖房負荷を考慮した流量)と等しい流量だけ流れるように制御する。
【０１６７】
これに対する追加的な例示は、図１０乃至図１２の実験データを参考して下で説明する。
【０１６８】
図１０乃至図１２は、お互いに異なる流量を有する４個の部屋を対象で本発明による装置と従来の差圧流量バルブを比べて、実際に暖房が中止された部屋に対応して、世帯の全体定流量の減少差を示した図表であるが、ここで最適値と称するものは、各部屋の暖房有無によって該当世帯の全体定流量を計算的に示した理想的な値である。
【０１６９】
また、駆動器開きと称するものは、該当数字の部屋が暖房されるという意味で、例えば、駆動器開きが'１+２+３+４'であると、１、２、３、４番部屋がすべて暖房されているという意味であり、駆動器開きが'１'であると、１番部屋だけ暖房されて、２、３、４番部屋は暖房中止状態にあるという意味である。
【０１７０】
先ず、図１０を見れば駆動器開きが'１+２+３+４'状態にある時、本発明や差圧流量バルブすべてが最適値と類似であることが分かるが、一つの部屋が暖房中止された'１+２+４'、'１+２+３'、'１+３+４'では本発明は、最適値にすべて近接したが、従来の差圧流量バルブは最適値と差を見せて流量制御が目標とするとおりにまともになされないことが分かる。
【０１７１】
これは、実際に一つの部屋が暖房されないにもかかわらず世帯の全体定流量はそれに比例して減少されないところ、結局暖房がなされている他の部屋に過流量が流れて燃料費節減にならないだけでなく、流速増加によってキャビテーションが発生するということが分かる。
【０１７２】
このような差は、図１１及び図１２で見るところのように暖房中止される部屋が増えるほどさらに明らかに現われるところ、図１２でのように一つの部屋だけを暖房する場合、本発明による装置は最適値に非常に近接して実質的な燃料費節減がなされて、騷音が発生しないことが分かるが、従来の差圧流量バルブは最適値と大きい差を見せて暖房効率が低下されて、キャビテーションによる騷音が発生するということが分かる。
【０１７３】
一方、本発明による装置対比従来技術で説明した暖房装置のうちで'開放バルブ個数割合'制御方式と'開放バルブ長さ割合'制御方式をそれぞれ同一世帯に施工して、最適流量と実際制御流量との誤差を説明した。
【０１７４】
施工をした'大韓民国高陽市幸信洞新東亜アパート４８坪(以下、'施工例')'のパラメーターは図１３のようである。
【０１７５】
図１３で見るように、施工例の'奥座敷+ドレス室'より'居間'の面積が小さいけれど居間はたいてい窓が大きくて、窓数も多いので熱損失が多くて、暖房負荷が大きさのために最適流量も他の部屋に比べて大きいしかない。
【０１７６】
図１４のように前記施工例に本発明による装置を施工して実際流量を制御すると、誤差が部屋別にすべて０％であることが分かる。これは、はじめから部屋別最適流量値に基礎して全体定流量を制御するためであるが、暖房が中止された部屋の最適流量値に該当する流量程度全体定流量が制御されるために設計基準に好適で、これによって最適の暖房を遂行できるように暖房効率が改善されて、キャビテーション現象が減少される。
【０１７７】
反面、図１５は、従来'開放バルブ個数割合'制御方式で定流量が制御されたデータであるが、ここで見れば部屋の面積や暖房負荷を全然考慮しないで駆動器個数によって定流量が制御されるために実際制御流量は部屋ごとにすべて等しく出る。
【０１７８】
これは、該当部屋が要求する最適流量値と全然無関係であるので、過暖房または低暖房現象をもたらしてエネルギー無駄使い及び使用者の暖房満足度を低下させて、過暖房される部屋ではキャビテーション現象が発生する。
【０１７９】
また、図１６は、従来'開放バルブ長さ割合'制御方式で定流量が制御されたデータであるが、これは部屋の面積を考慮したために、図１５に比べて誤差がすこし減少することはあったが、相変らず過暖房または低暖房現象が起きて最適の暖房状態を維持することができないものとして現われた。
【０１８０】
以下、本発明対比'開放バルブ個数割合'制御方式と'開放バルブ長さ割合'制御方式の『地域暖房設計基準の温度変化(△Ｔ)充足可否』に対して説明する。
【０１８１】
図１３で見るように居間だけ暖房される場合居間の暖房負荷は、３，４２２[kcal/h]であり、これは、すなわち、居間の必要要求熱量を意味するところ、図１４を参照すると居間の実際制御流量は、３．８[lpm]になって、これを時間概念に変換するために６０を掛けて、前記温度変化(△Ｔ)を計算すると下のようである。
３，４２２=３．８×６０)×１×△Ｔ
△Ｔ=１５(℃)
【０１８２】
しかし、図１５で見るように'開放バルブ個数割合'制御方式に従って流量を制御するようになると、居間の実際制御流量は２．２３[lpm]であり、この時の前記温度変化(△Ｔ)は下のようである。
３，４２２=(２．２３×６０)×１×△Ｔ
△Ｔ=おおよそ２６(℃)
【０１８３】
したがって、前記'開放バルブ個数割合'によって流量を制御することは、地域暖房設計基準で提示している温度変化１５℃を満たすことができない問題点がある。また、最適流量値より実際制御流量が小さな場合還収温度が地域暖房設計基準で提示している４５℃より著しく低い３４℃になるところ、これによって部屋温度が全体的に均一ではなくて、温水の入口側と出口側の偏差が大きくなる不均衡をもたらすようになる。
【０１８４】
一方、'開放バルブ長さ割合'制御方式によって流量を制御しながら最適流量値より実際制御流量が大きい場合を例にして見る。
【０１８５】
図１３及び図１６を参照すると、書斎の暖房負荷は１，０６５[kcal/h]であり、これによって最適流量値は１．１８にもかかわらず実際制御流量は、１．８８になることが分かるが、この時の温度変化(△Ｔ)を計算すると下のようである。
１，０６５=(１．８８×６０)×１×△Ｔ
△Ｔ=おおよそ９．４(℃)
【０１８６】
したがって、最適流量より過流量が流れる時には地域暖房設計基準を満たすことができないことはもちろん、部屋との十分な熱伝逹がなされなくて、暖房効率が低下されて、これは結局暖房費増加の原因になる。
【０１８７】
以上、本発明を望ましい実施例を使用して詳しく説明したが、本発明の範囲は説明された特定実施例に限定されるものではなくて、当該技術分野で通常の知識を有した者なら本発明の範囲内でいくらでも構成要素の置き換えと変形ができるところ、これも本発明の権利に属するようになる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各部屋ごとに暖房負荷を考慮して該当部屋の最適暖房に必要な要求熱量を算出して、その熱量と比例関係にある最適流量値を捜し出して暖房が中止された部屋に該当する最適流量程度その世帯の全体定流量を減少させることで、暖房中止された流量に比例して燃料費が節減されて、キャビテーションによる管騷音が減る暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
共同住宅や大型建物に使用される暖房システムは、各世帯に独立的に設置されたボイラーのような熱源によって流体を加熱した後、これを利用して暖房を実施する個別暖房と、世帯外部に設置された外部熱源によって流体を加熱した後加熱された流体を各世帯別に供給を受けて暖房を実施する集団暖房に区別されて、再び集団暖房は共同住宅団地または大型建物内の中央ボイラーのような熱源を使用する中央暖房と、共同住宅団地外部の地域発電所のような熱源を使用する地域暖房に区別される。
【０００３】
このような暖房システムは、加熱流体として水を使用することが一般的で、特に、集団暖房は熱源から加熱された温水が供給される中央供給管から各世帯別に分岐される供給管が温水供給ヘッダーと、複数の温水管路と、温水還収ヘッダー及び還収管を含む世帯別温水分配機装置を通じて各世帯別暖房を実施して、以後各世帯別還収管らが再び中央還収管に集中された後熱源に還収される循環システムを有する。
【０００４】
従来の温水分配機は、本出願人の'韓国登録実用新案第３７１７９４号'に現われているところのように温水還収ヘッダーと連結された還収管に定流量バルブが設置されて、世帯別に全体定流量を制限しているし、その世帯別全体定流量は各部屋を流れる還収パイプでの流量の合になる。
【０００５】
この時、それぞれの還収パイプには駆動器が個別設置されて、各部屋の設定温度によってその還収パイプの通路を開閉して、該当部屋の温度を一定に維持する機能をする。
【０００６】
しかし、前述した従来の温水分配機は、施工する時定流量バルブの全体定流量が一度設定されれば変えることができないようにセッティングされていて、その定流量バルブにはいつも設定された定流量が流れるようになっていて、このために暖房が必要ない部屋が駆動器によって閉鎖されても暖房中である他の部屋の還収パイプを通じて元に流れるように設定された量よりさらに多い流量がさらに速い流速で流れるようになるところ[流量(Ｑ)=断面積×流速(ＡＶ)参照]、これは結局暖房中である還収パイプだけをおいて見ても流量はたとえ大きくなったが、流速が速くて部屋と流体との間に熱交換が充分に起きなくて、全体的に暖房面積が減ったにもかかわらずむしろ暖房費節減にならない問題点があって、これは結局暖房効率の低下につながる。
【０００７】
特に、何れか一つ以上の部屋が暖房中止されれば、暖房中である還収パイプで流速が速めになることによって、キャビテーション(共同現象)が発生されて流体が流れる時に流体がパイプ内部を打つ水撃現象をもたらして騷音発生の原因になる。
【０００８】
また、従来には、韓国登録特許第６３５１０７号に紹介されたところのようにパイプのキャビテーション問題を解消するために供給管と還収管内の流体圧力差に基礎して、それらの差圧を一定に維持してくれる差圧流量調節バルブが提示される。
【０００９】
図１は、従来の差圧流量調節バルブが使用された温水分配機を示したブロック図である。
【００１０】
図１に示されたところのように、温水分配機は、中央供給管１から分岐された供給管２と連結された温水供給ヘッダー３と、該温水供給ヘッダー３から各部屋に分岐されて熱を供給する複数の温水管路４らと、該温水管路４らとそれぞれ連通される還収パイプ５と、該還収パイプ５らが１ヶ所で連結される温水還収ヘッダー６と、該温水還収ヘッダー６と連結される還収管７と、前記世帯別還収管７が再び１ヶ所で連結される中央還収管８でなされる。
【００１１】
ここで、前記還収管７にはその還収管７と供給管２との間の流体圧力差によって作動する差圧流量調節バルブ１０が設置されて、何れか一つの部屋が駆動器９によって閉鎖される時他の部屋に流体速度が増加されないようにしている。
【００１２】
しかし、前記差圧流量調節バルブ１０は、差圧を利用した機械式作動であるために、全体定流量の制御が能動的ではないだけでなく、流量調節がまともになされない短所があって、さらに差圧流量調節バルブを通じて実際に流れている流体の定流量をわからないために定流量バルブを別に設置しなければならない問題点がある。
【００１３】
延いては、世帯の全体定流量制御が暖房中止された部屋に比例してまともになされないために、一つ以上の部屋が暖房中止された場合、初めに申し立てた暖房効率の低下問題やキャビテーションによる騷音問題などが消えないでそのまま存在することが実験結果明かされた。
【００１４】
これによって最近には、ある部屋の暖房が中止されれば制御部がこれを感知して元にその部屋に流れた流量程度流量調節バルブで全体定流量を減少させて実質的に燃料費を節減して流速増加を防止してキャビテーションが起きることを予防する暖房装置が紹介されている。
【００１５】
この暖房装置の制御部は、次のような二つの方法によって流量調節バルブの流量値を制御するが、一番目の方式は、分岐管バルブの駆動器開閉可否を感知して、全体分岐管バルブの個数のうちで開放された分岐管バルブの個数の割合である'開放バルブ個数割合'を計算して一律的に開放された分岐管バルブ個数に該当する流量値で流量調節バルブを制御するのである。
【００１６】
上のような'開放バルブ個数割合'を計算した流量制御方式は、例えば、４個の部屋を有した住宅の場合４個の駆動器のうちで２個部屋の室内温度が希望温度に到逹して駆動器が閉まれば、全体定流量を１００で仮定する時一律的に５０の流量だけ供給する制御方式である。これは等しい面積と等しい暖房負荷を有する部屋にでも適用可能なものであり、現実的には部屋の面積がそれぞれ異なるだけでなく、部屋面積が等しくても暖房負荷がお互いに異なるために暖房に必要な要求熱量(以下、'必要要求熱量')がお互いに変わって、一律的に駆動器のバルブ開放個数だけで全体定流量を制御することは誤差が非常に大きくなるようになる。その結果、最適の暖房を遂行することができないし、駆動器が開かれている部屋に過流量または低流量現象が起きてキャビテーション問題及び暖房効率低下が起きることがある。
【００１７】
一方、二番目の方式は、部屋面積によって分岐管の長さが比例するという点を念頭に置いたものであり、前記制御部が開放された分岐管バルブをすべて感知して、その開放された分岐管バルブが設置された暖房水分岐管の各長さをすべて合わせた分岐管開放長さ値を計算して、その分岐管開放長さ値が全体暖房水分岐管のそれぞれの長さ値を合わせた分岐管全体長さ値のうちに占める割合である'開放バルブ長さ割合'を算出して、ここに対応される流量値で前記流量調節バルブを制御するものである。
【００１８】
この'開放バルブ長さ割合'による制御方式は、'開放バルブ個数割合'制御方式よりはいっそう進歩されたものであるので、実際に部屋大きさがお互いに異なるという点を反映したものであるが、等しい面積の部屋であっても、その部屋の暖房負荷がお互いに異なるという点は見逃したから、実際に該当部屋の'必要要求熱量'を提供するほどに流量供給がなされない問題点がある。
【００１９】
参照で、部屋の面積が等しくてもその部屋に具備された窓の個数や、その部屋が外気との熱交換が大きい外壁でなされたかの可否などによって、損失熱量の差が不可欠に生ずるために暖房負荷が相異になって、これによって最適暖房のための必要要求熱量も変わるものである。
【００２０】
すなわち、前述した暖房装置は、全体定流量制御を非常に概念的な視覚で近付いたので、ふと見れば全体定流量が効果的に制御されるようであるが、現実的に暖房設計をするにおいて非常に重要な暖房負荷を全然考慮しなかったために、それによる必要要求熱量に好適な流量供給がなされなかったところ、後述するようになる本発明との対比表で見るように必要要求熱量との誤差が非常に大きくて、最適暖房と距離があることが分かる。
【００２１】
上のような暖房装置を実際に住宅に設置すると、このような暖房負荷が全然考慮されなかったために地域暖房設計基準である'室内供給温度-実内還収温度=１５℃'を満たすことができなくなる。
【００２２】
暖房装置を施工するためには設計基準に必ず合わせなければならないところ、『２００９年大韓住宅公社設計基準９９ページ』を引用すると下のようである。
２)地域暖房基準
Ａ)温度条件
(１)１次側供給温度:１１５℃
(２)１次側還収温度:５０℃
(３)室内供給温度:６０℃
(４)室内還収温度:４５℃
(５)外気温度:建築物の省エネ設計基準の該当地区外気温度適用
(６)室内温度:２０℃
Ｂ)配管設計
(１)流量算定のための温度基準
(Ａ)暖房水(１次側):t１=１１５℃、t２=５０℃
(Ｂ)暖房水(２次側):t１=６０℃、t２=４５℃
(Ｃ)給湯用(１次側):t１=７５℃、t２=４０℃
(２)配管径
(Ａ)管摩擦抵抗:１次側:２０ｍｍＡｑ/ｍ
２次側:１０ｍｍＡｑ/ｍ
(Ｂ)流速: １．５ｍ/ｓ以下
(Ｃ)管径選定(１次側):韓国地域暖房工事'管径別熱負荷基準表'による。
(Ｄ)管径選定(２次側):第Ｘ章１３-１３温水流量表参照
【００２３】
ここで見れば室内供給温度は６０℃で、室内還収温度は４５℃に必ず合わせなければならないところ、暖房負荷を考慮しなかったら温水を６０℃に供給しても室内還収温度を４５℃に合わせることができなくなる。これは暖房負荷によって熱損失が大きく変わるために、前記した設計基準を満たすことができなければ暖房施工で不適合判定を受けるしかない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は、上述したところのような問題点を解決するためのものであり、その目的は世帯別全体定流量が各部屋の暖房有無に合わせて比例的に能動制御されるようにして、暖房が遂行されない部屋が生じればその部屋を流れる流量程度全体定流量が減少されるようにすることで、窮極的に暖房効率を高めて暖房費を節減して、キャビテーションによる騷音問題を解決することにある。
【００２５】
また、本発明の他の目的は、各部屋の暖房有無に対応して全体定流量を制御する時各部屋別の必要要求熱量に該当する流量値程度全体定流量値を制御していつも最適暖房が維持されるようにするためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前述したところのような目的を解決するために本発明は、各世帯に温水が供給される供給管と、該供給管に連通されて各部屋別に分岐されて、前記温水の潜熱が該当部屋と熱交換されるようにする温水管路と、該温水管路とそれぞれ連通されて熱交換の終わった温水が還収される還収パイプと、該還収パイプらの流量が１ヶ所で集まって世帯外部に排出される還収管と、各部屋の希望温度を設定できるように部屋ごとに個別設置されて、該当部屋の室内温度を測定することができる温度調節部と、前記還収パイプにそれぞれ個別設置されて電気的信号によってその還収パイプの通路を開閉する駆動器と、前記供給管または還収管に設置されてまた他の電気的信号によってその供給管または還収管の流量を変更する可変流量バルブと、前記温度調節部の信号の入力を受けて前記駆動器と前記可変流量バルブを制御する制御部と、を含むことで、前記制御部には各部屋別暖房負荷を考慮して該当部屋の必要要求熱量に比例する最適流量値が保存されて、前記温度調節部の信号によって暖房が中止されなければならない部屋の駆動器を制御して該当部屋の還収パイプ通路を閉鎖して、全体最適流量値の合に対する閉鎖された部屋の最適流量値の割合によって前記可変流量バルブの流量を減少させることを特徴とする暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置を提供する。
【００２７】
ここで前記制御部に保存される各部屋の暖房負荷は部屋をなしている各面での'面負荷量'をすべて加えて計算されるものであり、前記面負荷量は'熱管流率、面積、方位係数、相当温度差'のうちで一つ以上の選択された因子を掛けて求められることを特徴とする。
【００２８】
第１実施例による可変流量バルブは、入口と出口が連通される流路が内部に設けられて、その入口と出口との間に流路の断面積が減少されるシートが形成されたボディーと、該ボディーの内部一側に前記入口側流圧と前記シート側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路が形成されたチャンバと、該チャンバが区画分離されるように設置されて、その両側に前記入口側流圧と前記シート側流圧がそれぞれ作用されて、その圧力差によって変形されるダイアフラムと、該ダイアフラム一側に結合されて前記チャンバでの圧力差によって前記シートから出口側に通じる断面積を調節するように弾性設置された移動体と、前記ボディーの他側で、前記制御部の制御信号によって前記シートの開放量を調節するアクチュエータと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
この時前記移動体は、前記ダイアフラムに結合されるヘッド部と、該ヘッド部から前記シート側に延長されて前記ダイアフラムの変形によって前記シートから出口側に通じる流量断面積を調節するステム部と、前記ダイアフラムを基準で両側圧力が等しい時に、前記移動体が復元されるように前記移動体とチャンバとの間に設置された弾性部材と、を含むことを特徴とする。
【００３０】
第２実施例による前記可変流量バルブは、入口と出口が連通される流路が内部に設けられて、その入口と出口との間に流路の断面積が減少されるシートが形成されたボディーと、該ボディーの内部一側に前記シート側流圧と前記出口側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路が形成されたチャンバと、該チャンバが区画分離されるように設置されて、その両側で前記シート側流圧と前記出口側流圧がそれぞれ作用されて、その圧力差によって変形されるダイアフラムと、該ダイアフラムに結合されて前記シート側での圧力が出口側より大きければ前記入口側でシート側に通じる変曲部の流量断面積が減少されるように移動される移動体と、前記制御部の制御信号によって前記シートの開放量を調節するアクチュエータと、を含むことを特徴とする。
【００３１】
この時、前記ダイアフラムは、その外周面が前記チャンバ内壁に固定されて、その内周面には前記移動体が結合されるための貫通部が形成されたことを特徴とする。
【００３２】
また、前記移動体は、前記ダイアフラムの貫通部に挟まれるヘッド部と、該ヘッド部から前記入口側とシート側が連通される変曲部で延長されて、前記ダイアフラムの変形によって前記変曲部を通過する流量断面積を調節するステム部と、前記ダイアフラムを基準で両側圧力が等しい時前記移動体が復元されるように前記移動体に設置された弾性部材と、を含むことを特徴とする。
【００３３】
そして、前記変曲部には前記ステム部との間隔を調節して、初期通過流量を調整するための調整ネジが設置されたことを特徴とする。
【００３４】
第３実施例による前記可変流量バルブは、入口と出口が連通される流路が内部に設けられて、その入口と出口との間に流路の断面積が減少されるシートが形成されたボディーと、該ボディーの流路上に設置されて流路を経つ流体の流量を測定する流量センサーと、前記制御部の制御信号によって前記シートの開放量を調節するアクチュエータと、を含むことを特徴とする。
【００３５】
ここで、前記流量センサーは、前記流路上に設置されるもので内部に流体が通る貫通口が形成されたハウジングと、前記貫通口の円周方向に沿って一定距離が離隔されるように設置されるマグネチック部と、前記貫通口に回転可能に設置されるインペラでなされて、流路を通る流量によって前記インペラの回転速度が変われば、前記マグネチック部がその回転速度を検出して、前記制御部に伝達することを特徴とする。
【００３６】
前記アクチュエータは、前記制御部と電気的に連結されて、制御部の電気信号を運動力に変換する駆動本体と、該駆動本体から延長されて前記ボディー内部に挿入されることで、前記シートの開放量を調節するためにシート側に移動される移動ロードと、を含むことを特徴とする。
【００３７】
ここで前記駆動本体は、前記制御部と電気的に連結されて、駆動力を発生させる駆動モータと、この駆動モータによって発生された駆動力を前記移動ロードに伝達する駆動ギアと、及びこの駆動ギアと連動して前記移動ロードの変位量を感知して、感知された変位量を前記制御部にフィードバックする可変抵抗器と、でなされたことを特徴とする。
【００３８】
第４実施例による前記可変流量バルブは、内部に入口と出口が連通される流路が設けられたボディーと、このボディーの内部で上、下端支持台によって区画されて前記ボディーの入口及び出口と連通されるように形成されたチャンバと、一端が前記チャンバの下端支持台上に固定されて、他端はチャンバ内に設置される弾性部材と結合されたスライダーに固定されて、前記チャンバをボディーの入口と連通される第１流圧室とボディーの出口と連通される第２流圧室に区画分離されるようにしてくれるダイアフラムと、及び前記チャンバの上端支持台に沿って移動可能に設置されて、前記制御部の電気的信号によって前記ボディーの入口からチャンバ側に通じる断面積を調節するアクチュエータと、を含むことを特徴とする。
【００３９】
ここで前記弾性部材は、前記スライダーが移動可能に装着されたガイド突起と前記移動ロードとの間に嵌めこみ設置されて、前記第１流圧室と第２流圧室の圧力差によってダイアフラムが変形される時に前記スライダーによって弾性バイアスされることを特徴とする。
【００４０】
この時、前記アクチュエータは、前記制御部と電気的に連結されて、制御部の電気信号を運動力に変換する駆動本体と、この駆動本体から回転可能に設置されて、その下端にねじ山が形成された移動ロードと、及びこの移動ロードのねじ山に結合されて、移動ロードの回転時に前記上端支持台に沿って上下に移動しながら前記ボディーの入口からチャンバ側に通じる断面積を調節する流量遮断体と、を含むことを特徴とする。
【００４１】
他の実施例で前記アクチュエータは、前記制御部と電気的に連結されて制御部の電気信号を運動力に変換する駆動本体と、この駆動本体から直線往復運動が可能に設置されて、その下端にねじ山が形成された移動ロードと、及びこの移動ロードのねじ山に結合されて、移動ロードの直線往復運動時に前記上端支持台に沿って上下に移動しながら前記ボディーの入口からチャンバ側に通じる断面積を調節する流量遮断体と、を含むことを特徴とする。
【００４２】
ここで、前記駆動本体は、前記制御部と電気的に連結されて、駆動力を発生させる駆動モータと、この駆動モータによって発生された駆動力を前記移動ロードに伝達する駆動ギアと、及びこの駆動ギアと連動して前記移動ロードの変位量を感知して、感知された変位量を前記制御部にフィードバックする可変抵抗器と、でなされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によると、暖房が中止される部屋が生じれば、その部屋に該当する流量程度世帯の全体定流量が自動に減少されるので、暖房遂行中である他の部屋に決まった流量より多い過流量が流れることが防止されるので、結局暖房費が節減されることはもちろん、キャビテーションによる騷音が消えるようになる。
【００４４】
また、暖房中止された部屋に対応して全体定流量が自動減少される時、その該当部屋の必要要求熱量を満たす流量程度減少されるので、いつも最適の暖房状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来差圧流量調節バルブが使用された温水分配機を示したブロック図である。
【図２】本発明の望ましい実施例による制御ロジッグ及び構成を示した構成図である。
【図３】本発明の第１実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図５】本発明の第３実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図６】本発明の第３実施例による可変流量バルブに使用された流量センサーを示した正面図である。
【図７】本発明の第４実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図８】本発明の第４実施例による可変流量バルブの構造を示した断面図である。
【図９】本発明に使用される駆動本体の構造を示した断面図である。
【図１０】お互いに異なる流量を有する４個の部屋を対象で本発明による装置と従来の差圧流量バルブを比べて実際に暖房が中止された部屋に対応して世帯の全体定流量の減少差を示した実験図表である。
【図１１】お互いに異なる流量を有する４個の部屋を対象で本発明による装置と従来の差圧流量バルブを比べて実際に暖房が中止された部屋に対応して世帯の全体定流量の減少差を示した実験図表である。
【図１２】お互いに異なる流量を有する４個の部屋を対象で本発明による装置と従来の差圧流量バルブを比べて実際に暖房が中止された部屋に対応して世帯の全体定流量の減少差を示した実験図表である。
【図１３】本発明が施工された住宅のパラメーターを示した図表である。
【図１４】本発明対比従来技術の熱量制御による結果を示した図表である。
【図１５】本発明対比従来技術の熱量制御による結果を示した図表である。
【図１６】本発明対比従来技術の熱量制御による結果を示した図表である。
【発明の実施のための形態】
【００４６】
以下、本発明の望ましい実施例を添付された図面に基づいて詳細に説明する。
【００４７】
各世帯は図２に示されたところのようにその大きさがお互いに異なるいくつかの部屋(第１部屋、第２部屋 、第３部屋、．．．第ｎ部屋)でなされることができるが、便宜上第１部屋が最も大きくて、第ｎ部屋に行くほど小さくなると仮定すると、そのそれぞれの部屋を暖房するための必要要求熱量は、部屋底面積に比例すると思うのが一般的である。
【００４８】
しかし、必要要求熱量が部屋底面積に比例するということは暖房負荷を無視した理論的なことであるだけで、実際に暖房設計をするにおいて暖房負荷を考慮するようになると、部屋底面積が等しくても必要要求熱量が変わることができるし、さらには、底面積が小さな部屋が大きい部屋より必要要求熱量が大きい場合も生ずることがある。
【００４９】
したがって、暖房設計をする時には設計基準に合わせて各部屋底面積に対する考慮だけではなく、窓の個数や大きさ、部屋の位置など諸般の熱損失をすべて考慮して各部屋別暖房負荷を計算するようになって、その暖房負荷に合わせて必要要求熱量が決まる。
【００５０】
各部屋別暖房負荷を計算する式は下のようである。
L=Σ(K×A×N×△t)-------(式１)
L:暖房負荷量
K:熱管流率[kcal/hk)
A:面積
N:方位係数
△t:相当温度差
【００５１】
すなわち、各部屋別暖房負荷は、部屋をなしている各面での'面負荷量'をすべて加えて計算されることで、前記面負荷量は'熱管流率、面積、方位係数、相当温度差'のうちで一つ以上の選択された因子をすべて掛けて求められるところ、前記式１は最も精密な暖房負荷を得るための理想的な式として４個の因子(熱管流率、面積、方位係数、相当温度差)がすべて選択された場合を例示する。
【００５２】
前記式１で、暖房負荷を求める因子中の一つである熱管流率値は、部屋を構成している材料自体の特性と係わるものであり、熱管流率が大きければ熱損失が大きいという意味になる。例えば、硝子門の熱管流率は４．７３で木材門の熱管流率１．３８よりその値が大きいので、硝子門である場合熱損失が木材門に比べて大きいということが分かる。
【００５３】
通常、熱管流率は、設備基準規則第２１条に基づいて『地域別建築物部位の熱管流率表』に現われているものを見て、該当材料によってその値を捜せば良い。
【００５４】
また、前記因子のうちで面積値は、該当部屋の底面積のみを意味するものではなく、該当部屋を取り囲んでいるすべての表面積を意味するものであり、一般に部屋は六面体であるために、４面の壁と天井、底の面積に対する値が考慮される。
【００５５】
また、前記因子のうちで方位係数は、東、西、南、北の方位を考慮して、その各方位による熱損失差を考慮したものである。
【００５６】
そして、前記相当温度差は、部屋を構成している何れか一つの面(例えば、壁面)を基準でその外面と内面との間の温度差を意味することで外壁の場合熱損失が大きくなるので、前記相当温度差が大きくなるようになる。
【００５７】
このように最も精密な暖房負荷を求めるためには、前記式１に示したもののように部屋をなしている各面の'面負荷量(熱管流率×面積×方位係数×相当温度差)'をすべて加えて求めることができるし、何れか一つの壁面がお互いに異なる材料でなされていれば、その各材料に対する熱管流率、面積、方位係数、相当温度差をそれぞれ手に入れて、これらをお互いに加えて求めることができる。
【００５８】
例えば、ある一壁面がコンクリートとガラス窓でなされていたら、前記ガラス窓を抜いた面積にコンクリートの熱管流率とコンクリートの方位係数及び相当温度差を掛けた後、再び前記ガラス窓面積にガラス窓熱管流率、方位係数、相当温度差を掛けて、これらをお互いに加えればその壁面での暖房負荷が計算される。
【００５９】
また、前記面負荷量は前に提示された４個の因子をすべて掛ける必要はなくて、必要によって選択された因子のみを有して計算することができるところ、例えば、ある一壁面が外壁である場合には、前記因子らのうちで方位係数が考慮されなければならないが、内壁の場合には方位係数は除いて計算することができる。
【００６０】
したがって、前記面負荷量は、すこし精密度は落ちても'面積'のみが考慮されることもできて、'面積×熱管流率'のみ考慮されることもできて、ここに方位係数や相当温度差のうちで少なくとも何れか一つ以上の因子が追加的に考慮されることもできる。
【００６１】
暖房負荷が計算されれば、これは、すなわち、その部屋を最適に暖房するために要求される必要要求熱量になるが、前記必要要求熱量は下の式で求めることができる。
Q=G×C×△T-------(式２)
Q:必要要求熱量[kcal/h]
G:流量[lph]
C:比熱[kcal/kg℃]
△T:温度変化(室内供給温度-実内還収温度)
【００６２】
ここで比熱は、定数値(温水が使用されるので比熱は１)になって、温度変化値も従来技術で説明した設計基準を満たそうとするといつも１５℃に維持しなければならないために定数値で見られる。
【００６３】
結果的に、熱量と流量は、比例関係に置かれるようになるので、必要要求熱量を高めるためには流量を増加させれば良いところ、各部屋別必要要求熱量が決まれば、それを満たすための最適の流量も設定されることができるために各部屋別の最適流量値が算出されることができる。
【００６４】
各部屋別に算出された最適流量値は、後述するようになる制御部に保存されて、可変流量バルブ２００〜５００の流量を制御する時使用されるところ、これに対しては後から再び説明する。
【００６５】
以下、本発明の望ましい実施例による基本構成に対して説明する。
【００６６】
図２に示されたところのように本発明は、大きく供給管２、温水管路４、還収パイプ５、還収管７、温度調節部１１０、駆動器１２０、可変流量バルブ２００〜５００、制御部１３０を含んでなされる。
【００６７】
前記供給管２は、各世帯別に温水を供給するための構成であり、前記温水管路４は前記供給管２に連通されて、各部屋別に分岐されて、前記温水の潜熱が該当部屋と熱交換されるようにする構成である。
【００６８】
前記温水管路４は、前記供給管２に直接連通されても構わないが、一般に前記供給管２は温水供給ヘッダー３と連結されて、前記温水供給ヘッダー３で前記温水管路４が各部屋別に分岐されて、温水が流れながら各部屋を個別暖房するようになる。
【００６９】
部屋らと熱交換が終わった温水は、それぞれの温水管路４に連通された還収パイプ５を通じて還収されて、還収された温水は温水還収ヘッダー６に再び集まった後前記温水還収ヘッダー６に連結された還収管７を通じて還収パイプ５らの流量が１ヶ所で集まって示されない世帯外部の中央還収管に還収される。
【００７０】
本発明は、このような暖房構造を有する世帯で何れか一つ以上の部屋が暖房中止されれば、実質的に暖房中止された部屋の流量(あらかじめ算出した最適流量)に該当する程度全体定流量も減少されるようにすることで暖房費を節減して、暖房遂行中である他の部屋に元に設定されている最適流量よりさらに多い流量が加えられることを防止して、暖房遂行中である還収パイプの流速増加を防止することでキャビテーションによる騷音発生を抑制しようとするものである。
【００７１】
ここで、前記温度調節部１１０は、使用者が各部屋の希望温度を個別的に設定できるように部屋ごとに個別設置されるが、前記温度調節部１１０は使用者が願う希望温度の設定だけではなく、各部屋の室内温度を測定することができる。
【００７２】
前記温度調節部１１０には、空気温度感知センサーを内蔵していてボタンや調節ノブを回転させて使用者が願う温度を設定できるようになっているところ、前記温度調節部１１０は一般に広く知られた公知技術に該当するので、それ以上の説明は略する。
【００７３】
前記駆動器１２０は、各部屋の還収パイプ５にそれぞれ設置されて後述する制御部１３０の電気的信号によってその還収パイプ５の通路を個別的に開閉する構成として、前記駆動器１２０が前記還収パイプ５を開放すると該当部屋に温水が流れることができるために暖房が可能で、前記駆動器１２０が前記還収パイプ５を閉鎖すると該当部屋に温水が流れることができないために暖房が中止される。
【００７４】
前記駆動器１２０は、外部の電気的信号によって作動するものであり、その電気的信号を受けて前記還収パイプ５内部にあるバルブを動作させることで前記還収パイプ５の通路が開閉される。
【００７５】
また、前記可変流量バルブ２００〜５００は、前記供給管２または還収管７に設置されて、制御部１３０のまた他の電気的信号によってその供給管２または還収管７の流量を変更することで、前記可変流量バルブ２００〜５００で世帯の全体定流量が制限される。
【００７６】
前記可変流量バルブ２００〜５００に電気的信号が加えられれば前記供給管２または還収管７(便宜上以下では図面に示されたところのように可変流量バルブ２００〜５００が還収管７に設置されたことを仮定して説明する)の流路断面積を調節してその還収管７を経つ流量が変更されるようにするが、前記可変流量バルブ２００〜５００の構造は、実施例によって図３(第１実施例)、図４(第２実施例)、図５(第３実施例)、図７及び図８(第４実施例)に詳しく示される。
【００７７】
先ず、図３に示されたところのように、第１実施例による可変流量バルブ２００は大きくボディー２１０と、チャンバ２２０と、ダイアフラム２３０と、移動体２４０と、アクチュエータ２５０を含んでなされる。
【００７８】
前記ボディー２１０の内部一側には還収される流体が入って来る入口２１１が形成されて、他側にはその流体が出る出口２１２が形成されるところ、このように前記ボディー２１０には前記入口２１１と出口２１２が連通される流路が内部に設けられる。
【００７９】
また、前記ボディー２１０には前記入口２１１と出口２１２との間に流路の断面積が減少されるシート２１３が形成されて、前記入口２１１を通じてボディー２１０内部に入って来た流体は、前記シート２１３を通過して前記出口２１２を通じて外部に排出される。
【００８０】
前記チャンバ２２０は、前記ボディー２１０の内部一側に形成される所定の空間として、前記チャンバ２２０には前記入口２１１側流圧と前記シート２１３側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路２２１、２２２が形成される。
【００８１】
図３で見れば、前記チャンバ２２０には前記入口２１１側流圧が作用するように前記入口２１１側と連通された第１流圧通路２２１が形成されて、前記シート２１３側流圧が作用するように前記シート２１３側と連通された第２流圧通路２２２が形成される。
【００８２】
したがって、前記チャンバ２２０は、前記第１流圧通路２２１と連通される第１流圧室２２３と前記第２流圧通路２２２と連通される第２流圧室２２４がダイアフラム２３０によって区画分離する。
【００８３】
前記ダイアフラム２３０は第１流圧室２２３と第２流圧室２２４が区画分離されるように前記チャンバ２２０に設置されて、前記ダイアフラム２３０の両側に前記入口２１１側流圧とシート２１３側流圧がそれぞれ作用する時、その圧力差によって変形される。
【００８４】
前記移動体２４０は、前記ダイアフラム２３０一側に結合されて、前記チャンバ２２０での圧力差によって前記シート２１３から前記出口２１２側に通じる断面積を調節するように弾性設置される構成で、前記ダイアフラム２３０がチャンバ２２０の圧力差によって変形される時、その変形力の提供を受けて、前記シート２１３側に近付くようになる。
【００８５】
ここで、前記移動体２４０は、ヘッド部２４１と、ステム部２４２と、弾性部材２４３を含んでなされるが、前記ヘッド部２４１は前記ダイアフラム２３０に結合される部位である。
【００８６】
また、前記ステム部２４２は前記ヘッド部２４１から前記シート２１３側に延長されて、前記ダイアフラム２３０の変形によって前記シート２１３から出口２１２側に通じる流量断面積を調節する部位である。
【００８７】
したがって、前記ダイアフラム２３０の変形によって前記ステム部２４２が移動されながら前記シート２１３から出口２１２側に通じる断面積を増加させるか、または減少させて前記シート２１３側での流圧を低めるか、または高めるようになる。
【００８８】
そして、前記第２流圧室２２４と連通される前記第２流圧通路２２２は、前記シート２１３側と通じるように前記ボディー２１０に形成されても構わないが、本発明では前記第２流圧通路２２２が前記ステム部２４２内部に形成されるように実施される。
【００８９】
したがって、前記ステム部２４２内部に形成された前記第２流圧通路２２２を通じて前記第２流圧室２２４が前記シート２１３側と連通される。
【００９０】
また、前記第１流圧室２２３と第２流圧室２２４がお互いに等しい圧力状態にある時には、前記移動体２４０が図３に示したところのような初期位置に復元されなければならないところ、前記弾性部材２４３が前記移動体２４０とチャンバ２２０との間に設置される。
【００９１】
前記ボディー２１０に一定流圧の流体が入って来てからある瞬間、これより高い高圧の流体が入って来れば前記入口２１１側の流圧は、前記シート２１３の流圧より高くなって、これによって前記入口２１１と連通された前記第１流圧室２２３圧力が前記シート２１３と連通された第２流圧室２２４圧力より高くなるところ、このような圧力差によって前記第１流圧室２２３の圧力が前記第２流圧室２２４側に作用して、前記ダイアフラム２３０が前記第２流圧室２２４側に曲がる変形が起きて、このようなダイアフラム２３０の変形によって前記移動体２４０が前記シート２１３側に押されて、前記移動体２４０の末端がシート２１３から出口２１２側に通じる断面積を縮小するようになる。
【００９２】
前記シート２１３から出口２１２側に通じる断面積が縮まれば、前記シート２１３での流圧が徐徐に上昇して、遂に入口２１１側流圧と等しくなる状態に至るようになって、このように入口２１１側とシート２１３側の流圧が等しくなると、前記第１流圧室２２３と第２流圧室２２４の圧力が平衡状態に至って前記移動体２４０は弾性力によって再び原位置に復元される。
【００９３】
このように前記チャンバ２２０と、ダイアフラム２３０と、移動体２４０は、前記入口２１１側と前記シート２１３側の流圧がいつも等しく維持されるようにする構成で、このように圧力を等しく維持させる理由は、入口２１１側とシート２１３側の圧力が等しい時に、その入口２１１側からシート２１３側に通じる流量の断面積を調節して願う流量で正確に制御することができるからである。
【００９４】
一方、上のような構成によって入口２１１側とシート２１３側の流圧が等しい状態で維持されれば、前記アクチュエータ２５０によって前記シート２１３を経つ流量が調節される。
【００９５】
前記アクチュエータ２５０は、前記ボディー２１０の他側に設置されて、電気的信号によって前記入口２１１からシート２１３側に通じる断面積を調節することで実質的な流量を調節する構成であるが、前記アクチュエータ２５０は他の実施例でも共通的に使用される構成であるので、他の実施例を先ず説明した後に後でまた詳しく説明する。
【００９６】
一方、図４に示されたところのように、第２実施例による可変流量バルブ３００は、大きくボディー３１０と、チャンバ３２０と、ダイアフラム３３０と、移動体３４０と、アクチュエータ３５０を含んでなされる。
【００９７】
前記ボディー３１０の内部一側には、還収される流体が入って来る入口３１１が形成されて、他側にはその流体が出る出口３１２が形成されるところ、このように前記ボディー３１０の内部には前記入口３１１と出口３１２が連通される流路が設けられる。
【００９８】
また、前記ボディー３１０には前記入口３１１と出口３１２との間に流路の断面積が減少されるシート３１３が形成されて、前記入口３１１を通じてボディー３１０内部に入って来た流体は必ず前記シート３１３を通過して前記出口３１２を通じて外部に排出される。
【００９９】
前記チャンバ３２０は、前記ボディー３１０の内部のうちで入口３１１と出口３１２との間に形成される所定の空間で本実施例では前記チャンバ３２０が前記シート３１３側近所に形成されるところ、前記チャンバ３２０には前記シート３１３側流圧と前記出口３１２側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路３２１、３２２が形成される。
【０１００】
図４で見れば、前記チャンバ３２０には前記シート３１３側流圧が作用するように前記シート３１３側と連通された第１流圧通路３２１が形成されて、前記出口３１２側流圧が作用するように前記出口３１２側と連通された第２流圧通路３２２が形成される。
【０１０１】
したがって、前記チャンバ３２０は、前記第１流圧通路３２１と連通される第１流圧室３２３と、前記第２流圧通路３２２と連通される第２流圧室３２４がダイアフラム３３０によって区画分離する。
【０１０２】
前記ダイアフラム３３０は、第１流圧室３２３と第２流圧室３２４に区画分離されるように前記チャンバ３２０に設置されて、前記ダイアフラム３３０の両側で前記シート３１３側流圧と出口３１２側流圧がそれぞれ作用する時、その圧力差によって変形される。
【０１０３】
ここで、前記ダイアフラム３３０は、前記チャンバ３２０に設置されるようにその外周面が前記チャンバ３２０内壁に固定されて、その内周面には後述する移動体３４０が結合されるための貫通部３３１が形成される。
【０１０４】
また、前記移動体３４０は、前記ダイアフラム３３０に結合されてチャンバ３２０での圧力差によって前記入口３１１側からシート３１３側に通じる所のうちで方向が変わる所(以下、'変曲部'と称する)の断面積が調節されるように弾性設置される構成で、前記移動体３４０は前記シート３１３側での圧力が出口３１２側より大きければ、前記ダイアフラム３３０から変形力の提供を受けて、前記変曲部３１４の断面積が減少されるように移動される。
【０１０５】
ここで、前記移動体３４０は、ヘッド部３４１と、ステム部３４２と、弾性部材３４３を含んでなされるが、前記ヘッド部３４１は前記ダイアフラム３３０の貫通部３３１に挟まれる部位である。
【０１０６】
また、前記ステム部３４２は、前記ヘッド部３４１から前記入口３１１側とシート３１３側が連通される変曲部３１４側に延長されて、前記ダイアフラム３３０の変形によって前記入口３１１からシート３１３側に通じる変曲部３１４の断面積を調節する部位である。
【０１０７】
したがって、前記ダイアフラム３３０の変形によって前記ステム部３４２が移動されながら前記変曲部３１４の流量断面積を増加させるか、または減少させて圧力変化による変曲部３１４の流量を調節することで、前記シート３１３側では流圧がいつも一定になるようにする。
【０１０８】
また、前記第１流圧室３２３と第２流圧室３２４がお互いに等しい圧力状態にある時には、前記移動体３４０が初期位置に復元されなければならない、前記弾性部材３４３はダイアフラム３３０を基準で両側圧力が等しい時、前記移動体３４０が復元されるように前記移動体３４０に弾性設置される。
【０１０９】
そして、前記変曲部３１４には前記ステム部３４２との間隔を調節して、変曲部３１４を経つ初期通過流量を調整するための調整ネジ３１５が設置されることが望ましい。
【０１１０】
前記調整ネジ３１５は、初期流量を設定する時に手動で操作できるようになっているし、一度調整しておけば再び手動で操作する前まで変更されない。
【０１１１】
整理して見れば、前記ボディー３１０に一定流圧の流体が入って来てからある瞬間これより高い高圧の流体が入って来れば、前記シート３１３側の流圧は前記出口３１２側の流圧より高くなって、これによって前記シート３１３側と連通された前記第１流圧室３２３圧力が前記出口３１２側と連通された第２流圧室３２４圧力より高くなるところ、このような圧力差によって前記第１流圧室３２３の圧力が前記第２流圧室３２４側に作用して、前記ダイアフラム３３０が前記第２流圧室３２４側に曲がる変形が起きて、このようなダイアフラム３３０の変形によって前記移動体３４０が前記変曲部３１４側に移動されて前記ステム部３４２の末端が入口３１１からシート３１３側に通じる変曲部３１４の流量断面積を縮小するようになる。
【０１１２】
前記変曲部３１４の流量断面積が縮まれば前記シート３１３での流圧が徐徐に降りて遂に出口３１２側流圧と等しくなる状態に至るようになって、このようにシート３１３側と出口３１２側の流圧が等しくなると、前記第１流圧室３２３と第２流圧室３２４の圧力が平衡状態に至って前記移動体３４０は弾性力によって再び原位置に復元される。
【０１１３】
このように前記チャンバ３２０と、ダイアフラム３３０と、移動体３４０は前記シート３１３側と前記出口３１２側の流圧がいつも等しく維持されるようにする構成で、このように圧力を等しく維持させる理由は、シート３１３側と出口３１２側の圧力が等しいこそ、前記シート３１３を通過する流量の断面積を調節して願う流量で正確に制御することができるからである。圧力が変わればシート３１３を通過する流量に変化が生ずることは当然である。
【０１１４】
上のような構成によってシート３１３前後側の流圧が等しい状態で維持されれば、前記アクチュエータ３５０によって前記シート３１３を経つ流量が調節されるが、前記アクチュエータ３５０によって結局還収管７を通過する総流量が精密に調節される。
【０１１５】
前記アクチュエータ３５０は、前記ボディー３１０の他側に設置されて、電気的信号によって前記シート３１３の開放量を調節することで、実質的な流量を調節する構成であるが、前記アクチュエータ３５０が前記シート３１３を通過する流量の断面積を実質的に調節することで流量制御が可能になる。前記アクチュエータ３５０は後から再び詳しく説明する。
【０１１６】
一方、図５に示されたところのように、第３実施例による可変流量バルブ４００は、大きくボディー４１０と、流量センサー４３０と、アクチュエータ４５０を含んでなされる。
【０１１７】
前記ボディー４１０の内部一側には還収される流体が入って来る入口４１１が形成されて、他側にはその流体が出る出口４１２が形成されるところ、このように前記ボディー４１０の内部には、前記入口４１１と出口４１２が連通される流路が設けられる。
【０１１８】
また、前記ボディー４１０には前記入口４１１と出口４１２との間に流路の断面積が減少されるシート４１３が形成されて、前記入口４１１を通じてボディー４１０内部に入って来た流体は、必ず前記シート４１３を通過して前記出口４１２を通じて外部に排出される。
【０１１９】
前記流量センサー４３０は、前記ボディー４１０の流路上に設置されて、流路を通る流体の流量を直接測定するための構成で、本発明の実施例では前記流量センサー４３０が出口４１２側に設置されて、前記シート４１３を通過した流体の流量を測定するようになっているが、前記流量センサー４３０の配置が必ずここに限らなければならないものではなくて、前記入口４１１側に設置されていても関係ない。
【０１２０】
還収管７と連結されている前記ボディー４１０の内部、流路上には流体の圧力が大部分時々刻々変わるしかないが、このように圧力がずっと変わる状況で後述するアクチュエータ４５０を通じて定流量を制御するために通常的に前記シート４１３前、後の圧力を等しくしてくれる手段が使用されたが、本発明の第３実施例では流路内部の流量を直接計測して、その流量変化に従ってリアルタイムで流量断面積を調節することで定流量を制御するようにする。
【０１２１】
したがって、前記流量センサー４３０を通じて計測した流路での通過流量が大きければ、前記シート４１３での流量断面積を減少させなければならないし、流量が小さければ前記シート４１３での流量断面積を増加させて、流量変化と無関係にいつも一定な流量が流れるようにする。
【０１２２】
図６に示したところのように、前記流量センサー４３０はハウジング４３１と、マグネチック部４３２と、インペラ４３３でなされるが、前記ハウジング４３１は前記ボディー４１０の流路上に設置される構成で流体によって腐食されないように耐食性が大きい材料でなされることが望ましくて、前記ハウジング４３１の内部には流体が過ぎ去るための貫通口４３１aが形成される。
【０１２３】
したがって、前記ハウジング４３１が前記流路上で流体の流れ方向と交差する方向に設置されれば流路を流れるすべての流体は、前記貫通口４３１aを通過するようになる。
【０１２４】
前記マグネチック部４３２は、前記貫通口４３１aの内側円周方向に設置される構成で、前記マグネチック部４３２は一つだけ設けられても構わないが、一つのマグネチック部４３２が故障する場合を備えてセンサーの精密度を高めるために本発明の実施例のように貫通口４３１aの内側円周方向に沿って一定距離が離隔されるようにいくつかが設置されることが望ましいところ、これは実施者の必要によって選択すると良い。
【０１２５】
前記マグネチック部４３２は、磁石とコイルが組合されて周りに磁場が生成されるようにする構成で、これに対するものは一般に広く知られた公知技術に該当するところ、原理説明は略する。
【０１２６】
前記インペラ４３３は、前記貫通口４３１aに回転可能に設置される構成で、前記インペラ４３３は前記流路を流れる流体から衝突エネルギーの伝達を受けて回転されて、前記インペラ４３３が回転される時に前記マグネチック部４３２が前記インペラ４３３の回転数を検出できるようにインペラ４３３全体が金属性材料でなされるか、または前記インペラ４３３の末端に金属性物質が具備される。
【０１２７】
したがって、前記インペラ４３３が回転される動作でインペラ４３３を構成しているベイン(羽)一つが前記マグネチック部４３２辺りを通るようになると前記マグネチック部４３２の磁束密度が変わるようになって、これによって前記マグネチック部４３２内部のコイルに電圧が発生するが、この電圧はインペラ４３３の回転によっていくつかのベイン(羽)が前記マグネチック部４３２を経つ時、制御部１３０にパルス形態に入力されるところ、前記制御部１３０はこのパルス信号の入力を受けて、前記インペラ４３３の回転速度を検出するようになる。
【０１２８】
前記流路を流れる流量が多くなるほど前記インペラ４３３に伝達する衝突エネルギーが増加して、前記インペラ４３３の回転速度は増加されるために、前記インペラ４３３の回転速度を通じて流路を流れる流量を直接的に計測することができる。
【０１２９】
また、図５に示されたところのように前記アクチュエータ４５０は、前記シート４１３の開放量を調節する構成で、前記アクチュエータ４５０によって前記シート４１３を経つ流量が調節されるが、前記シート４１３を経つ流量が調節されれば結局前記還収管７を通過する総流量が調節される。
【０１３０】
前記アクチュエータ４５０は、電気的信号によって前記シート４１３の開放量が調節されるように前記ボディー４１０の一側に設置される。
【０１３１】
したがって、前記流量センサー４３０が流路内部を流れる流量を直接的に計測して、それに対する情報を制御部１３０に送れば、前記制御部１３０は流量センサー４３０の情報に基づいて前記アクチュエータ４５０を制御して、前記シート４１３での流量断面積を調節することで、いつも一定な流量が流れるようにする。
【０１３２】
本発明の第１乃至第３実施例に使用される前記アクチュエータ２５０、３５０、４５０は、大きく駆動本体２５１、３５１、４５１と移動ロード２５２、３５２、４５２を含んでなされるが、前記駆動本体２５１、３５１、４５１は、後述する制御部１３０と電気的に連結されて、前記制御部１３０から電気信号を受ければ、これを運動力に変換するようになる。
【０１３３】
前記駆動本体２５１、３５１、４５１の運動力は、前記移動ロード２５２、３５２、４５２に伝達して、前記移動ロード２５２、３５２、４５２の移動による長さ変化によって前記シート２１３、３１３、４１３の開放量が調節される。ここで、駆動本体に対しては後から再び説明する。
【０１３４】
一方、図７及び図８に示されたところのように、第４実施例による可変流量バルブ５００は、大きくボディー５１０、チャンバ５２０、ダイアフラム５３０及びアクチュエータ５５０を含んでなされる。
【０１３５】
前記ボディー５１０の内部一側には、還収される流体が入って来る入口５１１が形成されて、他側にはその流体が出る出口５１２が形成されるところ、このように前記ボディー５１０には前記入口５１１と出口５１２が連通される流路が内部に設けられる。
【０１３６】
前記チャンバ５２０は、前記ボディー５１０の内部一側に形成される所定の空間として、ボディー５１０の内部に装着された円筒状の上、下端支持台５２１、５２２によって区画されて、ボディーの入口５１１及び出口５１２と連通されるように形成される。前記上、下端支持台５２１、５２２は一つの円筒状部品としてボディー５１０の内部に装着されることもできて、ボディーの一部分として延長形成されることもできる。
【０１３７】
前記チャンバ５２０は、ボディー５１０の下部に設置されたダイアフラム５３０によって第１流圧室５２４と第２流圧室５２５に区画分離されて、前記第１流圧室５２４には前記ボディー５１０の入口５１１から連結された流圧通路５２３によって入口５１１側流圧が加えられるように構成されて、前記第２流圧室５２５は前記ダイアフラム５３０の変形によって前記出口５１２側に通じる断面積が増減されることによって内部の流圧が変化されるように構成される。
【０１３８】
前記ダイアフラム５３０は、一端が前記チャンバ５２０の下端支持台５２２上に固定されて、他端はチャンバ５２０内に設置される弾性部材５４３と結合されたスライダー５４０に固定される。その結果、前記チャンバ５２０はボディー５１０の入口５１１と連通される第１流圧室５２４とボディー５１０の出口５１２と連通される第２流圧室５２５に区画分離される。
【０１３９】
前記ダイアフラム５３０の装着形態をより詳しく説明すると、ダイアフラム５３０の一端は前記チャンバ５２０の下端支持台５２２上に設置されて、第１流圧室５２４と第２流圧室５２５の流圧変化にも動かないように固定される。一方、ダイアフラム５３０の他端は前記スライダー５４０に固定されて、このスライダー５４０はチャンバ５２０の底部から突き出形成されたガイド突起５１３に挟まれて、第１流圧室５２４と第２流圧室５２５の流圧変化に従って上下に移動されるように装着される。
【０１４０】
前記ガイド突起５１３と後述する移動ロード５５２との間にはコイルスプリングのような弾性部材５４５が嵌めこみ設置される。この弾性部材５４５が離脱されることを防止するために前記ガイド突起５１３の上端と移動ロード５５２の下端には、それぞれ嵌めこみ顎５１４、５５４が形成される。
【０１４１】
前記弾性部材５４５は、前記スライダー５４０が第１流圧室５２４と第２流圧室５２５の流圧変化によってガイド突起５１３に沿って移動する時弾性バイアスされるように装着される。前記第１流圧室５２４と第２流圧室５２５がお互いに等しい圧力状態になると前記弾性部材５４５が前記スライダー５４０を図７で実線に表示されたところのように初期位置に修復させてくれる。
【０１４２】
前記ボディー５１０に一定流圧の流体が入って来てからある瞬間これより高い高圧の流体が入って来れば入口５１１側の流圧は出口５１２の流圧より高くなって、これによって入口５１１と連通された第１流圧室５２４の圧力(Ｐ１)が出口５１２と連通された第２流圧室５２５の圧力(Ｐ２)より高くなる。このような圧力の差によって前記第１流圧室５２４の圧力が前記第２流圧室５２５側に作用して図７で点線に示したところのように前記ダイアフラム５３０と結合されたスライダー５４０が前記第２流圧室５２５側に上昇すると同時にダイアフラム５３０自体も第２流圧室５２５側に脹れ上がる変形が起きるようになる。その結果、前記第２流圧室５２５と出口５１２が連通される通路の断面積(d２)が縮まる。
【０１４３】
前記第２流圧室５２５から出口５１２側に通じる断面積(ｄ２)が縮まれば、前記第２流圧室５２５の流圧が徐徐に上昇して遂に第１流圧室５２４の流圧と等しくなって、第１流圧室５２４及び第２流圧室５２５の圧力が平衡状態(Ｐ１=Ｐ２)に至るようになると前記スライダー５４０は弾性部材５４５によって初期位置に復元される。
【０１４４】
このように前記チャンバ５２０、ダイアフラム５３０及びスライダー５４０の構成は、入口５１１側と出口５１２側の流圧がいつも等しく維持されるようにする構成で、このように圧力を等しく維持させる理由は入口５１１側と出口５１２側の圧力が等しいこそ、その入口５１１側で出口５１２側に通じる流量の断面積を調節して願う流量で正確に制御することができるからである。
【０１４５】
一方、上のような構成によって入口５１１側と出口５１２側の流圧が等しい状態で維持されれば、前記アクチュエータ５５０によって前記チャンバ５２０を通る流量が調節される。
【０１４６】
前記アクチュエータ５５０はボディー５１０の上部に設置されて、電気的信号によって前記入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積を調節することで実質的な流量を調節する構成であるが、前記アクチュエータ５５０が前記入口５１１側でチャンバ５２０に通じる断面積(ｄ１)を実質的に調節することで流量制御が可能になる。
【０１４７】
前記アクチュエータ５５０は、大きく駆動本体５５１、移動ロード５５２及び流量遮断体５５５を含んでなされるが、前記駆動本体５５１は後述する制御部１３０と電気的に連結されて、前記制御部１３０から電気信号を受ければこれを運動力に変換するようになる。前記駆動本体５５１に対しては後から再び詳しく説明する。
【０１４８】
前記アクチュエータ５５０において、前記移動ロード５５２と流量遮断体５５５の作動は二つの方式で具現されることができるところ、図７及び図８を参照してそれぞれの実施例を簡単に説明する。
【０１４９】
図７に示されたところのように前記駆動本体５５１から回転可能に設置されて、その下端にねじ山５５３が形成された移動ロード５５２と、この移動ロード５５２のねじ山５５３に結合されて、移動ロード５５２の回転時に前記チャンバ５２０の上端支持台５２１に沿って上下に移動しながら前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積(ｄ１)を調節する流量遮断体５５５で構成される。
【０１５０】
これによると、前記移動ロード５５２はもとの場所で両方向に回転運動だけをして、前記流量遮断体５５５が移動ロード５５２のねじ山に沿って上下に移動しながら断面積を調節するようになる。この時、移動ロード５５２は上下に移動しないために、その下端に嵌めこみ設置された弾性部材５４５を弾性バイアスさせない。
【０１５１】
また、図８に示されたところのように前記駆動本体５５１から直線往復運動が可能に設置されて、その下端にねじ山５５３が形成された移動ロード５５２と、この移動ロード５５２のねじ山５５３に結合されて、移動ロード５５２の直線往復運動時に前記チャンバ５２０の上端支持台５２１に沿って上下で直線移動しながら前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積(ｄ１)を調節する流量遮断体５５５で構成される。
【０１５２】
これによると、前記移動ロード５５２が上下で直線往復運動することによってその下端に嵌めこみ設置された弾性部材５４５が弾性バイアスされながら断面積の変化がより均一で円滑になされるようにしてくれる。
【０１５３】
本発明による第１実施例乃至第４実施例に使用される前記駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１は、図９に示したところのような構造をなしているが、前記制御部１３０は駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１の駆動モータ２５３と電気的に連結されて、前記駆動モータ２５３を作動させるが、前記駆動モータ２５３は減速ギア２５４を通じて駆動ギア２５５に回転力を加える。
【０１５４】
前記駆動ギア２５５は図９に示されなかったが、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２に動力伝達可能になるように連結されて、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２が直線運動をするように外力を提供する。
【０１５５】
この時、前記直線運動する移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の位置に対する情報を前記制御部１３０が入力を受けると、前記シート２１３、３１３、４１３、５１３を通過する流量を制御部１３０が分かるために、前記駆動ギア２５５は連結ギア２５６を通じてセンサーギア２５７と動力連結される。
【０１５６】
したがって、前記駆動ギア２５５が回転されれば前記センサーギア２５７が連動して回転されるが、前記センサーギア２５７には一般に知られている可変抵抗器２５８が内蔵されていて、前記可変抵抗器２５８の出力値は前記制御部１３０に入力されるために、前記制御部１３０は前記可変抵抗器２５８の出力値をリアルタイムで入力を受けて、前記駆動ギア２５５の回転量、すなわち前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の位置が分かるようになる。
【０１５７】
前記駆動ギア２５５は、１回以上回転されることができるが、前記センサーギア２５７は可変抵抗器２５８と接触された状態で回転されなければならないために、回転数が１回未満で制限されるところ、このような原理を考慮して前記駆動ギア２５５と前記センサーギア２５７との間に適正なギア比が設定されることが望ましい。参照で、本発明では前記センサーギア２５７の回転角が２７０度以下に制限されて、その回転角度範囲内に可変抵抗器２５８が設置されて、前記制御部１３０には前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離とシート２１３の直径など、各種パラメーターが入力されていて前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離が分かれば流量の推定が可能である。
【０１５８】
このように、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２は、前記駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１から延長されて、前記ボディー２１０、３１０、４１０、５１０内部に挿入された状態で、前記駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１から力の提供を受けて、前記シート２１３、３１３、４１３、５１３側に入って行く断面積を調節するようになるが、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２が前記シート２１３、３１３、４１３、５１３の断面積を調節することによって流量が制御される。
【０１５９】
この時、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の外径は、前記シート２１３、３１３、４１３、５１３の内径に対応される大きさで設定されることが望ましいところ、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２が前記シート２１３、３１３、４１３、５１３に完全に挟まれれば流体が全然流れることができなくなって通過流量が'０'このなる。
【０１６０】
一方、前記制御部１３０は図２に示したところのように、前記温度調節部１１０の信号の入力を受けて、その信号に根拠して前記駆動器１２０と前記可変流量バルブ２００〜５００を制御する構成である。
【０１６１】
前記温度調節部１１０は前で説明したところのように、使用者が願う希望温度を設定できることだけではなく、現在室内温度を測定することができるために、前記温度調節部１１０で使用者が設定した希望温度と温度調節部１１０が感知した現在温度はすべて前記制御部１３０に入力される。
【０１６２】
前記制御部１３０は入力を受けた希望温度と現在温度を比べて現在温度が希望温度より低い場合に暖房を遂行しなければならないので、前記駆動器１２０にオン(on)信号を与えて該当還収パイプ５が開放されるようにする。
【０１６３】
この時、何れか一つの部屋の希望温度が現在温度と等しくなって暖房が中止されなければならない場合、前記制御部１３０はその該当部屋の駆動器１２０にオフ(off)信号を与えて、その部屋の還収パイプ５が閉鎖されるようにする。
【０１６４】
この時、前記制御部１３０は、全体部屋の最適流量値の合に対する閉鎖された部屋の最適流量値の割合によって前記可変流量バルブ２００〜５００の流量を減少させて、前記可変流量バルブ２００〜５００を通過する世帯別全体定流量が暖房中である各部屋の流量の合と等しくなるようにするが、前記制御部には前で説明したところのように各部屋別暖房負荷を考慮して、該当部屋の最適暖房に必要な必要要求熱量と比例関係にある最適流量値が保存されている。
【０１６５】
前記制御部１３０が前記可変流量バルブ２００〜５００に送る制御信号は、可変流量バルブ２００〜５００のアクチュエータ２５０、３５０、４５０、５５０のうちでも駆動本体２５１、３５１、４５１、５５１に送られて、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離を調整するが、前記制御部１３０には前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離とシート２１３、３１３、４１３、５１３の直径など、各種パラメーターが入力されていて、前記移動ロード２５２、３５２、４５２、５５２の移動距離による流量を推正することができるようになる。
【０１６６】
もし、一つの部屋のみで暖房が遂行されれば前記制御部１３０は、暖房が遂行される部屋の還収パイプ５のみを開放して、他の残りの部屋(暖房中止された部屋)らの還収パイプ５は閉鎖して、前記可変流量バルブ２００〜５００に暖房が遂行される部屋の最適流量値(暖房負荷を考慮した流量)と等しい流量だけ流れるように制御する。
【０１６７】
これに対する追加的な例示は、図１０乃至図１２の実験データを参考して下で説明する。
【０１６８】
図１０乃至図１２は、お互いに異なる流量を有する４個の部屋を対象で本発明による装置と従来の差圧流量バルブを比べて、実際に暖房が中止された部屋に対応して、世帯の全体定流量の減少差を示した図表であるが、ここで最適値と称するものは、各部屋の暖房有無によって該当世帯の全体定流量を計算的に示した理想的な値である。
【０１６９】
また、駆動器開きと称するものは、該当数字の部屋が暖房されるという意味で、例えば、駆動器開きが'１+２+３+４'であると、１、２、３、４番部屋がすべて暖房されているという意味であり、駆動器開きが'１'であると、１番部屋だけ暖房されて、２、３、４番部屋は暖房中止状態にあるという意味である。
【０１７０】
先ず、図１０を見れば駆動器開きが'１+２+３+４'状態にある時、本発明や差圧流量バルブすべてが最適値と類似であることが分かるが、一つの部屋が暖房中止された'１+２+４'、'１+２+３'、'１+３+４'では本発明は、最適値にすべて近接したが、従来の差圧流量バルブは最適値と差を見せて流量制御が目標とするとおりにまともになされないことが分かる。
【０１７１】
これは、実際に一つの部屋が暖房されないにもかかわらず世帯の全体定流量はそれに比例して減少されないところ、結局暖房がなされている他の部屋に過流量が流れて燃料費節減にならないだけでなく、流速増加によってキャビテーションが発生するということが分かる。
【０１７２】
このような差は、図１１及び図１２で見るところのように暖房中止される部屋が増えるほどさらに明らかに現われるところ、図１２でのように一つの部屋だけを暖房する場合、本発明による装置は最適値に非常に近接して実質的な燃料費節減がなされて、騷音が発生しないことが分かるが、従来の差圧流量バルブは最適値と大きい差を見せて暖房効率が低下されて、キャビテーションによる騷音が発生するということが分かる。
【０１７３】
一方、本発明による装置対比従来技術で説明した暖房装置のうちで'開放バルブ個数割合'制御方式と'開放バルブ長さ割合'制御方式をそれぞれ同一世帯に施工して、最適流量と実際制御流量との誤差を説明した。
【０１７４】
施工をした'大韓民国高陽市幸信洞新東亜アパート４８坪(以下、'施工例')'のパラメーターは図１３のようである。
【０１７５】
図１３で見るように、施工例の'奥座敷+ドレス室'より'居間'の面積が小さいけれど居間はたいてい窓が大きくて、窓数も多いので熱損失が多くて、暖房負荷が大きさのために最適流量も他の部屋に比べて大きいしかない。
【０１７６】
図１４のように前記施工例に本発明による装置を施工して実際流量を制御すると、誤差が部屋別にすべて０％であることが分かる。これは、はじめから部屋別最適流量値に基礎して全体定流量を制御するためであるが、暖房が中止された部屋の最適流量値に該当する流量程度全体定流量が制御されるために設計基準に好適で、これによって最適の暖房を遂行できるように暖房効率が改善されて、キャビテーション現象が減少される。
【０１７７】
反面、図１５は、従来'開放バルブ個数割合'制御方式で定流量が制御されたデータであるが、ここで見れば部屋の面積や暖房負荷を全然考慮しないで駆動器個数によって定流量が制御されるために実際制御流量は部屋ごとにすべて等しく出る。
【０１７８】
これは、該当部屋が要求する最適流量値と全然無関係であるので、過暖房または低暖房現象をもたらしてエネルギー無駄使い及び使用者の暖房満足度を低下させて、過暖房される部屋ではキャビテーション現象が発生する。
【０１７９】
また、図１６は、従来'開放バルブ長さ割合'制御方式で定流量が制御されたデータであるが、これは部屋の面積を考慮したために、図１５に比べて誤差がすこし減少することはあったが、相変らず過暖房または低暖房現象が起きて最適の暖房状態を維持することができないものとして現われた。
【０１８０】
以下、本発明対比'開放バルブ個数割合'制御方式と'開放バルブ長さ割合'制御方式の『地域暖房設計基準の温度変化(△Ｔ)充足可否』に対して説明する。
【０１８１】
図１３で見るように居間だけ暖房される場合居間の暖房負荷は、３，４２２[kcal/h]であり、これは、すなわち、居間の必要要求熱量を意味するところ、図１４を参照すると居間の実際制御流量は、３．８[lpm]になって、これを時間概念に変換するために６０を掛けて、前記温度変化(△Ｔ)を計算すると下のようである。
３，４２２=３．８×６０)×１×△Ｔ
△Ｔ=１５(℃)
【０１８２】
しかし、図１５で見るように'開放バルブ個数割合'制御方式に従って流量を制御するようになると、居間の実際制御流量は２．２３[lpm]であり、この時の前記温度変化(△Ｔ)は下のようである。
３，４２２=(２．２３×６０)×１×△Ｔ
△Ｔ=おおよそ２６(℃)
【０１８３】
したがって、前記'開放バルブ個数割合'によって流量を制御することは、地域暖房設計基準で提示している温度変化１５℃を満たすことができない問題点がある。また、最適流量値より実際制御流量が小さな場合還収温度が地域暖房設計基準で提示している４５℃より著しく低い３４℃になるところ、これによって部屋温度が全体的に均一ではなくて、温水の入口側と出口側の偏差が大きくなる不均衡をもたらすようになる。
【０１８４】
一方、'開放バルブ長さ割合'制御方式によって流量を制御しながら最適流量値より実際制御流量が大きい場合を例にして見る。
【０１８５】
図１３及び図１６を参照すると、書斎の暖房負荷は１，０６５[kcal/h]であり、これによって最適流量値は１．１８にもかかわらず実際制御流量は、１．８８になることが分かるが、この時の温度変化(△Ｔ)を計算すると下のようである。
１，０６５=(１．８８×６０)×１×△Ｔ
△Ｔ=おおよそ９．４(℃)
【０１８６】
したがって、最適流量より過流量が流れる時には地域暖房設計基準を満たすことができないことはもちろん、部屋との十分な熱伝逹がなされなくて、暖房効率が低下されて、これは結局暖房費増加の原因になる。
【０１８７】
以上、本発明を望ましい実施例を使用して詳しく説明したが、本発明の範囲は説明された特定実施例に限定されるものではなくて、当該技術分野で通常の知識を有した者なら本発明の範囲内でいくらでも構成要素の置き換えと変形ができるところ、これも本発明の権利に属するようになる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各世帯に温水が供給される供給管２と、
前記供給管２に連通されて各部屋別に分岐されて、前記温水の潜熱が該当部屋と熱交換されるようにする温水管路４と、
前記温水管路４とそれぞれ連通されて熱交換が終わった温水が還収される還収パイプ５と、
前記還収パイプ５らの流量が１ヶ所に集まって世帯外部に排出される還収管７と、
各部屋の希望温度を設定できるように部屋ごとに個別設置されて、該当部屋の室内温度を測定することができる温度調節部１１０と、
前記還収パイプ５にそれぞれ個別設置されて、電気的信号によってその還収パイプ５の通路を開閉する駆動器１２０と、
前記供給管２または還収管７に設置されて、また他の電気的信号によってその供給管または還収管の流量を変更する可変流量バルブ２００、３００、４００、５００と、
前記温度調節部１１０の信号の入力を受けて前記駆動器１２０と前記可変流量バルブを制御する制御部１３０と、を含むことで、
前記制御部１３０には各部屋別暖房負荷を考慮して該当部屋の必要要求熱量に比例する最適流量値が保存されて、前記温度調節部１１０の信号によって暖房が中止されなければならない部屋の駆動器１２０を制御して、該当部屋の還収パイプ５通路を閉鎖して、全体最適流量値の合に対する閉鎖された部屋の最適流量値の割合によって前記可変流量バルブの流量を減少させることを特徴とする暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項２】
前記制御部に保存される各部屋の暖房負荷は、部屋をなしている各面での'面負荷量'をすべて加えて計算されるものであり、前記面負荷量は'熱管流率、面積、方位係数、相当温度差'のうちで一つ以上の選択された因子を掛けて求められることを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項３】
前記可変流量バルブ２００は、
入口２１１と出口２１２が連通される流路が内部に設けられて、その入口２１１と出口２１２との間に流路の断面積が減少されるシート２１３が形成されたボディー２１０と、該ボディー２１０の内部一側に前記入口２１１側流圧と前記シート２１３側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路が形成されたチャンバ２２０と、該チャンバ２２０が区画分離されるように設置されて、その両側で前記入口２１１側流圧と前記シート２１３側流圧がそれぞれ作用されて、その圧力差によって変形されるダイアフラム２３０と、該ダイアフラム２３０の一側に結合されて、前記チャンバ２２０での圧力差によって前記シート２１３から出口２１２側に通じる断面積を調節するように弾性設置された移動体２４０と、前記ボディー２１０の他側で、前記制御部１３０の制御信号によって前記シート２１３の開放量を調節するアクチュエータ２５０と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項４】
前記移動体２４０は、
前記ダイアフラム２３０に結合されるヘッド部２４１と、該ヘッド部２４１から前記シート２１３側に延長されて、前記ダイアフラム２３０の変形によって前記シート２１３から出口２１２側に通じる流量断面積を調節するステム部２４２と、前記ダイアフラム２３０を基準に両側圧力が等しい時前記移動体２４０が復元されるように前記移動体２４０とチャンバ２２０との間に設置された弾性部材２４３と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項５】
前記可変流量バルブ３００は、
入口３１１と出口３１２が連通される流路が内部に設けられて、その入口３１１と出口３１２との間に流路の断面積が減少されるシート３１３が形成されたボディー３１０と、該ボディー３１０の内部一側に前記シート３１３側流圧と前記出口３１２側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路が形成されたチャンバ３２０と、該チャンバ３２０が区画分離されるように設置されて、その両側で前記シート３１３側流圧と前記出口３１２側流圧がそれぞれ作用されて、その圧力差によって変形されるダイアフラム３３０と、該ダイアフラム３３０に結合されて前記シート３１３側での圧力が出口３１２側より大きければ前記入口３１１側でシート３１３側に通じる変曲部３１４の流量断面積が減少されるように移動される移動体３４０と、前記制御部１３０の制御信号によって前記シート３１３の開放量を調節するアクチュエータ３５０と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項６】
前記ダイアフラム３３０は、
その外周面が前記チャンバ３２０内壁に固定されて、その内周面には前記移動体３４０が結合されるための貫通部３３１が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項７】
前記移動体３４０は、
前記ダイアフラム３３０の貫通部３３１に挟まれるヘッド部３４１と、該ヘッド部３４１から前記入口３１１側とシート３１３側が連通される変曲部３１４に延長されて、前記ダイアフラム３３０の変形によって前記変曲部３１４を通過する流量断面積を調節するステム部３４２と、前記ダイアフラム３３０を基準に両側圧力が等しい時前記移動体３４０が復元されるように前記移動体３４０に設置された弾性部材３４３と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項８】
前記変曲部３１４には前記ステム部３４２との間隔を調節して、初期通過流量を調整するための調整ネジ３１５が設置されたことを特徴とする請求項７に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項９】
前記可変流量バルブ４００は、
入口４１１と出口４１２が連通される流路が内部に設けられて、その入口４１１と出口４１２との間に流路の断面積が減少されるシート４１３が形成されたボディー４１０と、該ボディー４１０の流路上に設置されて流路を経つ流体の流量を測定する流量センサー４３０と、前記制御部１３０の制御信号によって前記シート４１３の開放量を調節するアクチュエータ４５０と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１０】
前記流量センサー４３０は、
前記流路上に設置されることで内部に流体が通る貫通口４３１aが形成されたハウジング４３１と、前記貫通口４３１aの円周方向に沿って一定距離が離隔されるように設置されるマグネチック部４３２と、前記貫通口４３１aに回転可能に設置されるインペラ４３３でなされて、流路を通る流量によって前記インペラ４３３の回転速度が変われば前記マグネチック部４３２がその回転速度を検出して前記制御部１３０に伝達することを特徴とする請求項９に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータ２５０、３５０、４５０は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて、制御部１３０の電気信号を運動力に変換する駆動本体２５１、３５１、４５１と、
前記駆動本体２５１、３５１、４５１から延長されて、前記ボディー２１０、３１０、４１０内部に挿入されることで、前記シート２１３、３１３、４１３の開放量を調節するためにシート側に移動される移動ロード２５２、３５２、４５２と、を含むことを特徴とする請求項３、５、９のうち何れか一つに記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１２】
前記駆動本体２５１、３５１、４５１は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて駆動力を発生させる駆動モータ２５３と、この駆動モータ２５３によって発生された駆動力を前記移動ロード２５２、３５２、４５２に伝達する駆動ギア２５５と、及びこの駆動ギア２５５と連動して前記移動ロード２５２、３５２、４５２の変位量を感知して、感知された変位量を前記制御部１３０にフィードバックする可変抵抗器２５８と、でなされることを特徴とする請求項１１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１３】
前記可変流量バルブ５００は、
内部に入口５１１と出口５１２が連通される流路が設けられたボディー５１０と、
このボディー５１０の内部で上、下端支持台５２１、５２２によって区画されて、前記ボディーの入口５１１及び出口５１２と連通されるように形成されたチャンバ５２０と、
一端が前記チャンバ５２０の下端支持台５２２上に固定されて、他端はチャンバ５２０内に設置される弾性部材５４５と結合されたスライダー５４０に固定されて、前記チャンバ５２０をボディー５１０の入口５１１と連通される第１流圧室５２４とボディー５１０の出口５１２と連通される第２流圧室５２５に区画分離されるようにしてくれるダイアフラム５３０と、及び
前記チャンバ５２０の上端支持台５２１に沿って移動可能に設置されて、前記制御部１３０の電気的信号によって前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積を調節するアクチュエータ５５０と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１４】
前記弾性部材５４５は、
前記スライダー５４０が移動可能に装着されたガイド突起５１３と前記移動ロード５５２との間に嵌めこみ設置されて、
前記第１流圧室５２４と第２流圧室５２５との圧力差によってダイアフラム５３０が変形される時、前記スライダー５４０によって弾性バイアスされることを特徴とする請求項１３に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１５】
前記アクチュエータ５５０は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて制御部１３０の電気信号を運動力に変換する駆動本体５５１と、該駆動本体５５１から回転可能に設置されてその下端にねじ山５５３が形成された移動ロード５５２と、及び前記移動ロード５５２のねじ山５５３に結合されて、移動ロード５５２の回転時に前記上端支持台５２１に沿って上下に移動しながら前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積を調節する流量遮断体５５５と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１６】
前記アクチュエータ５５０は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて制御部１３０の電気信号を運動力に変換する駆動本体５５１と、該駆動本体５５１から直線往復運動が可能に設置されてその下端にねじ山５５３が形成された移動ロード５５２と、及び前記移動ロード５５２のねじ山５５３に結合されて、移動ロード５５２の直線往復運動時に前記上端支持台５２１に沿って上下に移動しながら前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積を調節する流量遮断体５５５と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１７】
前記駆動本体５５１は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて駆動力を発生させる駆動モータ２５３と、該駆動モータ２５３によって発生された駆動力を前記移動ロード５５２に伝達する駆動ギア２５５と、及び前記駆動ギア２５５と連動して前記移動ロード５５２の変位量を感知して、感知された変位量を前記制御部１３０にフィードバックする可変抵抗器２５８と、でなされることを特徴とする請求項１５または１６に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１】
各世帯に温水が供給される供給管２と、
前記供給管２に連通されて各部屋別に分岐されて、前記温水の潜熱が該当部屋と熱交換されるようにする温水管路４と、
前記温水管路４とそれぞれ連通されて熱交換が終わった温水が還収される還収パイプ５と、
前記還収パイプ５らの流量が１ヶ所に集まって世帯外部に排出される還収管７と、
各部屋の希望温度を設定できるように部屋ごとに個別設置されて、該当部屋の室内温度を測定することができる温度調節部１１０と、
前記還収パイプ５にそれぞれ個別設置されて、電気的信号によってその還収パイプ５の通路を開閉する駆動器１２０と、
前記供給管２または還収管７に設置されて、また他の電気的信号によってその供給管または還収管の流量を変更する可変流量バルブ２００、３００、４００、５００と、
前記温度調節部１１０の信号の入力を受けて前記駆動器１２０と前記可変流量バルブを制御する制御部１３０と、を含むことで、
前記制御部１３０には各部屋別暖房負荷を考慮して該当部屋の必要要求熱量に比例する最適流量値が保存されて、前記温度調節部１１０の信号によって暖房が中止されなければならない部屋の駆動器１２０を制御して、該当部屋の還収パイプ５通路を閉鎖して、全体最適流量値の合に対する閉鎖された部屋の最適流量値の割合によって前記可変流量バルブの流量を減少させることを特徴とする暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項２】
前記制御部に保存される各部屋の暖房負荷は、部屋をなしている各面での'面負荷量'をすべて加えて計算されるものであり、前記面負荷量は'熱管流率、面積、方位係数、相当温度差'のうちで一つ以上の選択された因子を掛けて求められることを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項３】
前記可変流量バルブ２００は、
入口２１１と出口２１２が連通される流路が内部に設けられて、その入口２１１と出口２１２との間に流路の断面積が減少されるシート２１３が形成されたボディー２１０と、該ボディー２１０の内部一側に前記入口２１１側流圧と前記シート２１３側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路が形成されたチャンバ２２０と、該チャンバ２２０が区画分離されるように設置されて、その両側で前記入口２１１側流圧と前記シート２１３側流圧がそれぞれ作用されて、その圧力差によって変形されるダイアフラム２３０と、該ダイアフラム２３０の一側に結合されて、前記チャンバ２２０での圧力差によって前記シート２１３から出口２１２側に通じる断面積を調節するように弾性設置された移動体２４０と、前記ボディー２１０の他側で、前記制御部１３０の制御信号によって前記シート２１３の開放量を調節するアクチュエータ２５０と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項４】
前記移動体２４０は、
前記ダイアフラム２３０に結合されるヘッド部２４１と、該ヘッド部２４１から前記シート２１３側に延長されて、前記ダイアフラム２３０の変形によって前記シート２１３から出口２１２側に通じる流量断面積を調節するステム部２４２と、前記ダイアフラム２３０を基準に両側圧力が等しい時前記移動体２４０が復元されるように前記移動体２４０とチャンバ２２０との間に設置された弾性部材２４３と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項５】
前記可変流量バルブ３００は、
入口３１１と出口３１２が連通される流路が内部に設けられて、その入口３１１と出口３１２との間に流路の断面積が減少されるシート３１３が形成されたボディー３１０と、該ボディー３１０の内部一側に前記シート３１３側流圧と前記出口３１２側流圧がそれぞれ作用するように流圧通路が形成されたチャンバ３２０と、該チャンバ３２０が区画分離されるように設置されて、その両側で前記シート３１３側流圧と前記出口３１２側流圧がそれぞれ作用されて、その圧力差によって変形されるダイアフラム３３０と、該ダイアフラム３３０に結合されて前記シート３１３側での圧力が出口３１２側より大きければ前記入口３１１側でシート３１３側に通じる変曲部３１４の流量断面積が減少されるように移動される移動体３４０と、前記制御部１３０の制御信号によって前記シート３１３の開放量を調節するアクチュエータ３５０と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項６】
前記ダイアフラム３３０は、
その外周面が前記チャンバ３２０内壁に固定されて、その内周面には前記移動体３４０が結合されるための貫通部３３１が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項７】
前記移動体３４０は、
前記ダイアフラム３３０の貫通部３３１に挟まれるヘッド部３４１と、該ヘッド部３４１から前記入口３１１側とシート３１３側が連通される変曲部３１４に延長されて、前記ダイアフラム３３０の変形によって前記変曲部３１４を通過する流量断面積を調節するステム部３４２と、前記ダイアフラム３３０を基準に両側圧力が等しい時前記移動体３４０が復元されるように前記移動体３４０に設置された弾性部材３４３と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項８】
前記変曲部３１４には前記ステム部３４２との間隔を調節して、初期通過流量を調整するための調整ネジ３１５が設置されたことを特徴とする請求項７に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項９】
前記可変流量バルブ４００は、
入口４１１と出口４１２が連通される流路が内部に設けられて、その入口４１１と出口４１２との間に流路の断面積が減少されるシート４１３が形成されたボディー４１０と、該ボディー４１０の流路上に設置されて流路を経つ流体の流量を測定する流量センサー４３０と、前記制御部１３０の制御信号によって前記シート４１３の開放量を調節するアクチュエータ４５０と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１０】
前記流量センサー４３０は、
前記流路上に設置されることで内部に流体が通る貫通口４３１aが形成されたハウジング４３１と、前記貫通口４３１aの円周方向に沿って一定距離が離隔されるように設置されるマグネチック部４３２と、前記貫通口４３１aに回転可能に設置されるインペラ４３３でなされて、流路を通る流量によって前記インペラ４３３の回転速度が変われば前記マグネチック部４３２がその回転速度を検出して前記制御部１３０に伝達することを特徴とする請求項９に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータ２５０、３５０、４５０は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて、制御部１３０の電気信号を運動力に変換する駆動本体２５１、３５１、４５１と、
前記駆動本体２５１、３５１、４５１から延長されて、前記ボディー２１０、３１０、４１０内部に挿入されることで、前記シート２１３、３１３、４１３の開放量を調節するためにシート側に移動される移動ロード２５２、３５２、４５２と、を含むことを特徴とする請求項３、５、９のうち何れか一つに記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１２】
前記駆動本体２５１、３５１、４５１は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて駆動力を発生させる駆動モータ２５３と、この駆動モータ２５３によって発生された駆動力を前記移動ロード２５２、３５２、４５２に伝達する駆動ギア２５５と、及びこの駆動ギア２５５と連動して前記移動ロード２５２、３５２、４５２の変位量を感知して、感知された変位量を前記制御部１３０にフィードバックする可変抵抗器２５８と、でなされることを特徴とする請求項１１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１３】
前記可変流量バルブ５００は、
内部に入口５１１と出口５１２が連通される流路が設けられたボディー５１０と、
このボディー５１０の内部で上、下端支持台５２１、５２２によって区画されて、前記ボディーの入口５１１及び出口５１２と連通されるように形成されたチャンバ５２０と、
一端が前記チャンバ５２０の下端支持台５２２上に固定されて、他端はチャンバ５２０内に設置される弾性部材５４５と結合されたスライダー５４０に固定されて、前記チャンバ５２０をボディー５１０の入口５１１と連通される第１流圧室５２４とボディー５１０の出口５１２と連通される第２流圧室５２５に区画分離されるようにしてくれるダイアフラム５３０と、及び
前記チャンバ５２０の上端支持台５２１に沿って移動可能に設置されて、前記制御部１３０の電気的信号によって前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積を調節するアクチュエータ５５０と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１４】
前記弾性部材５４５は、
前記スライダー５４０が移動可能に装着されたガイド突起５１３と前記移動ロード５５２との間に嵌めこみ設置されて、
前記第１流圧室５２４と第２流圧室５２５との圧力差によってダイアフラム５３０が変形される時、前記スライダー５４０によって弾性バイアスされることを特徴とする請求項１３に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１５】
前記アクチュエータ５５０は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて制御部１３０の電気信号を運動力に変換する駆動本体５５１と、該駆動本体５５１から回転可能に設置されてその下端にねじ山５５３が形成された移動ロード５５２と、及び前記移動ロード５５２のねじ山５５３に結合されて、移動ロード５５２の回転時に前記上端支持台５２１に沿って上下に移動しながら前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積を調節する流量遮断体５５５と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１６】
前記アクチュエータ５５０は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて制御部１３０の電気信号を運動力に変換する駆動本体５５１と、該駆動本体５５１から直線往復運動が可能に設置されてその下端にねじ山５５３が形成された移動ロード５５２と、及び前記移動ロード５５２のねじ山５５３に結合されて、移動ロード５５２の直線往復運動時に前記上端支持台５２１に沿って上下に移動しながら前記ボディー５１０の入口５１１からチャンバ５２０側に通じる断面積を調節する流量遮断体５５５と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【請求項１７】
前記駆動本体５５１は、
前記制御部１３０と電気的に連結されて駆動力を発生させる駆動モータ２５３と、該駆動モータ２５３によって発生された駆動力を前記移動ロード５５２に伝達する駆動ギア２５５と、及び前記駆動ギア２５５と連動して前記移動ロード５５２の変位量を感知して、感知された変位量を前記制御部１３０にフィードバックする可変抵抗器２５８と、でなされることを特徴とする請求項１５または１６に記載の暖房負荷を考慮した定流量自動制御装置。
【図１】
【図６】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図６】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公表番号】特表２０１２−５２５５６０（Ｐ２０１２−５２５５６０Ａ）
【公表日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０８３９３（Ｐ２０１２−５０８３９３）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００２６２４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２６２６７
【国際公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５１１２６２９５７）セムシステム カンパニー リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００２６２４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２６２６７
【国際公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５１１２６２９５７）セムシステム カンパニー リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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