专利名称：流量控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流量控制阀，且更具体地涉及一种安装于锅炉或热水器中并可控 制所供应给热交换器的直接水的流量的流量控制阀。
背景技术：
通常，在供应热水的锅炉或热水器中设有流量控制阀，所述流量控制阀能够控制 通过直接水管供应的水的流量。图1是表示设有公知的流量控制阀的热水供应系统的示意图。参照图1，热水供 应系统包括直接水管10，直接水流经该直接水管；流量控制阀20，其控制通过直接水管10 供应的直接水的流量；直接水温度传感器30，其感测流经流量控制阀20的直接水的温度； 流量传感器40，其用于测量流经直接水管10的直接水的流量；热交换器50，其中进行高温 热源与直接水之间的热量交换；流出水温传感器60，其测量在热交换器50中被加热的热水 的温度；热水管70，已加热的水通过该热水管70放出；以及控制单元80，其通过由流量传 感器40测量的流量信息而控制流量阀20的开口。当用户打开水龙头使用热水时，流量传感器40感测流量并点燃燃烧器(未图示) 以供应热量给热交换器50。这种情况下，当所供应的直接水的流量大时，即使热水器运行于 最大容量，仍可能无法供应所期望温度的热水。因此，在这种情况下，通过控制流量控制器20而减少直接水的流量。由于通过流 量传感器40、控制单元80以及流量控制阀20之间的连续反馈过程来控制流量，以将流量减 少到期望的程度，由于响应速度低，故不能向用户迅速供应期望温度的热水。
发明内容
技术问题本发明试图解决上述问题。本发明的目的是提供一种流量控制阀，其能够通过根 据所供应的直接水的流量而及时地控制阀的开口率，从而迅速地供应用户所期望温度的热 水。技术方案为了实现上述目的，根据本发明的流量控制阀包括马达，其能双向旋转；开关部 件，其通过马达的旋转而作往复运动，以控制通道的开口率；位置变化部件，其位置通过马 达的旋转而与开关部件一体地变化；以及阀开口率感测单元，其从随着位置变化部件的位 置而变化的输出电压中来感测开关部件的开口率。这种情况下，阀开口率感测单元可包括线性磁体，其位置随着位置变化部件的位 置而变化；以及磁传感器，其感测随着线性磁体的位置而变化的磁通密度，以控制马达的旋转。这里，位置变化部件可包括通过马达的轴向旋转而旋转的旋转盘，其上下位置与 阀一体地变化，且线性磁体的上部与旋转盘的底面接触，线性磁体的下部由弹簧支撑，从而线性磁体的上下位置通过旋转盘的旋转而变化。同时，阀开口率感测单元可配置为使用可变电阻。而且，阀开口率感测单元可配置为使用可变电感。有益效果通过本发明的流量控制阀，可以通过根据由流量传感器感测的流量而迅速地控制 开关部件的开口率，从而迅速地供应用户期望温度的热水。
图1是图示了具有公知的流量控制阀的热水供应系统的示意图；图2是根据本发明的实施例的流量控制阀的外观的立体图；图3是图2所示的流量控制阀的分解立体图；图4是图2所示的流量控制阀的横截面图；图5是图示了根据本发明的流量控制阀中采用的线性磁体的形状和励磁形状的 图；图6是图示了根据本发明的流量控制阀打开的状态的横截面图；图7是图示了设有根据本发明的流量控制阀的热水供应系统的配置的配置图；以 及图8是表示流量和磁传感器的电势差之间的关系的图。
具体实施例方式下面参考附图详细描述本发明的优选实施例的配置和操作。图2是图示了根据本发明的实施例的流量控制阀外观的立体图。图3是图2所示 的流量控制阀的分解立体图。图4是图2所示的流量控制阀的横截面图。流量控制阀1包括马达111，其能双向旋转；开关部件154，其通过马达111的旋 转垂直地往复运动，以控制通道的开口率；位置变化部件，其位置通过马达111的旋转而与 开关部件154 —体地变化；以及阀开口率感测单元，其从随着位置变化部件的位置而变化 的输出电压中感测开关部件154的开口率。马达111通过接收交流(AC)电而旋转。因此，与使用以直流(DC)电驱动的马达 (例如步进电机)的情况相比，不需要提供诸如变压器、整流器等额外的元件，故制造成本 变得便宜。布置于马达111的下部的马达轴112具有‘D’状横截面。马达轴112插入到轴 连接件151的槽中，所述轴连接件151具有对应于‘D’状的形状并与马达111 一起旋转。由金属材料制成的长杆状轴152耦接于轴连接件151的下部，以与轴连接件151 一起一体地旋转。两个0形圈153耦接于轴152的中部，以保持与导向部件155的内表面 的气密性，且开关部件154连接于轴152的下部，所述开关部件154用于打开和关闭作为直 接水的通道的开口部172。位置变化部件具有圆盘，在该圆盘中马达轴112插入位置变化部件的中部，且位 置变化部件包括安装于轴连接件151的上部的旋转盘141。轴连接件151和旋转盘141通 过两个螺钉142彼此一体地耦接。阀开口率感测单元包括线性磁体131和印刷电路板134，线性磁体131的位置通
4过马达111的旋转而变化，印刷电路板134与磁传感器137耦接，以通过感测随着线性磁体 131的位置而变化的磁通密度来控制马达111的旋转。磁体盒132的上端安装为与旋转盘141的外底面接触。磁体盒132由合成树脂材 料制成，且其中设有线性磁体131。磁体盒132的底面由弹簧133弹性地支撑，且插入到形 成于外阀体161的一个上端处的磁体存放单元162中。存放于下盒122中的印刷电路板134安装于线性磁体131侧。磁传感器137附着 于印刷电路板134上，磁传感器137用于感测随着线性磁体131的位置变化而变化的磁通 密度。盖135通过螺钉136固定地安装于印刷电路板134上方，以遮盖印刷电路板134。这里，“线性磁体”指磁通密度的变化随着变化呈现出线性的磁体。下面，描述线性 磁体131和磁传感器137。图5是图示了根据本发明的流量控制阀中采用的线性磁体的形状和励磁形状的 图。图5在韩国专利注册660564号中公开。参照图5，在线性磁体131中，作为N极和S极之间的边界的磁壁具有从矩形的左 上边开始沿对角线方向上的正弦波形状，且N极和S极被励磁。通常知晓的是，磁通密度与长度的平方成反比。因此，在公知磁体的情况下，磁体 强度随着变化的的变化不具备如二维图的形式所示的线性。与此相反，在本发明采用的线性磁体131的情况中，当磁壁在对角线方向上被励 磁为图5所示的虚线所示的磁体形状时，N极的磁通密度随着变化没有表现出线性，但是当 磁壁被励磁为具有如实线所示的对角线方向上的正弦形状时，N极的磁通密度随着变化表 现出线性。在图5中，磁传感器137感测随着线性磁体131的位置变化的磁通密度的变化。 即，磁传感器137布置于与线性磁体131的磁极表面隔开预定间隙d的位置，且线性磁体 131的磁极表面在同一表面上移动。因此，作为线性磁体131的磁极表面截面的P0 P12彼 此间隔同一间距d，同时穿过磁传感器137。此时，由磁传感器137感测到的磁通是线性的。 然而，由于作为磁体的磁极表面截面的P0 P12的两个边缘表现出轻微的非线性形状，故除 了截面P0 P12的两个边缘以外，具有优异的线性特性的P2 P10的截面被优选地选择为使 用截面。磁传感器137包括广泛用作检测磁场的装置之一的霍尔(Hall)传感器(可编程 霍尔IC)，所述磁传感器137用于测量随着线性磁体131的位置变化的磁通密度的变化。在 霍尔传感器的工作的情况下，当电流流经半导体(霍尔元件)电极并在垂直方向上对电极 施加磁场时，在垂直于电流方向和磁场方向的方向上产生电势差。霍尔传感器可从电势差 中感测线性磁体131的位置变化。由于线性磁体131和磁传感器137以非接触模式彼此隔开，故线性磁体131和磁 传感器137各自的寿命不会因阀的重复开关而恶化。图6是图示了根据本发明的流量控制阀处于打开的状态的横截面图。图4图示了阀完全关闭的状态。在这种情况下，线性磁体131位于底部死点，同时 与旋转盘141 一起压缩弹簧133。图6图示了通过旋转马达111而使阀从图4所示的状态被打开的状态。这种情况 下，旋转盘141也在与马达轴112 —起旋转的同时上升，且轴152和开关部件154 —体地上升。而且，线性磁体131还与旋转盘141 一起通过弹簧133的弹性恢复力而上升。图7是图示了根据本发明的设有流量控制阀的热水供应系统的配置的配置图。图 8是图示了流量与电势差之间的关系的图。下面，参照图7和图8，描述本发明的操作。当用户打开水龙头使用热水时，流量传感器40感测流量并点燃燃烧器(未图示) 以供应热量给热交换器50。这种情况下，将由流量传感器40感测到的流量和由直接水温度传感器30测得的 直接水的温度输入到控制单元200，同时预先设好热水的目标温度。这样，在控制单元200 中，用于将直接水的温度提高到目标温度所需的热量由下面公式计算Q = mc X A t这里，m表示流量，c表示水的比热且值为1，而At表示目标温度与直接水的当前 温度之间的差。这种情况下，如果锅炉的容量(可供应到最大值的热量)小于上述公式中计算出 的需要的热量，则即使燃烧器运行于最大热功率，仍不能供应处于用户期望温度的热水。因 此，这种情况下，控制单元200通过计算目标流量来控制流量控制阀1来减少直接水的流 量。下面描述流量控制阀1的控制方法。在控制单元200中，流量和由磁传感器137感测的电压之间的关系预先设置为如 图8所示，所述电压随着线性磁体131的位置而变化。S卩，在图8中，当通过将流量控制阀1打开到最大值而流过的流量是最大流量时， 用于线性磁体131的该位置的电压被设置为4. 5V，且当通过将流量控制阀1完全关闭时流 过的流量是最小流量时，用于线性磁体131的该位置的电压被设置为0. 5V。而且，当流量控 制阀的开口位置处于最大流量位置与关闭位置之间时，用于该位置的电压值根据线性磁体 131的线性特性而线性地成比例。因此，在控制单元200中，根据图8的图形数据设置用于目标流量的目标电压，且 开关部件154通过流量控制阀1的马达111的旋转而下降，以减少流量。当旋转盘141在与马达111 一起旋转的同时下降时，线性磁体131也随之下降。当 磁传感器137中因线性磁体131的位置变化产生的电势差达到目标电压时，控制单元200 判断流量达到目标流量，以停止马达111的运转。当然，即使在流量达到目标流量之后，在实际流量和目标流量之间可存在极小的 差异，故进行微小的调节，但是当通过这样的处理控制流量时，仅通过对马达111的一次操 作，便可使实际流量可达到目标流量，从而可以迅速地供应处于用户期望温度的热水。同时，尽管描述了阀开口率感测单元使用上述描述中的非接触模式的线性磁体的 情况，然而还可以使用可变电阻和可变电感取代线性磁体和磁传感器。首先，当使用可变电阻时，要预先设置根据阀的开口率的可变电阻的输出电压。当 可变电阻的接触位置通过马达111的旋转而改变时，可以从作为结果的输出电压中感测到 阀的开口率。而且，当使用可变电感时，要预先设置根据阀的开口率的可变电感的输出电压。当 磁体的位置通过马达111的旋转而在线圈内部变化时，可以从作为结果的输出电压中感测 到阀的开口率。如上所述，尽管描述了本发明的实施例，然而所述实施例仅是示例性的，且本领域
6的技术人员应当明白，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以作出各种改变和变化。工业应用如上所述，根据本发明的流量控制阀可安装于锅炉或热水器中，以迅速地控制供 应给热交换器的直接水的流量。
权利要求
一种流量控制阀，其包括马达，其能双向旋转；开关部件，其通过所述马达的旋转而作往复运动，以控制通道的开口率；位置变化部件，其位置通过所述马达的旋转而与所述开关部件一体地变化；以及阀开口率感测单元，其从随着所述位置变化部件的位置而变化的输出电压中感测所述开关部件的开口率。
2.如权利要求1所述的流量控制阀，其中，所述阀开口率感测单元包括 线性磁体，其位置随着所述位置变化部件的位置而变化；以及磁传感器，其感测随着所述线性磁体的位置而变化的磁通密度，以控制所述马达的旋转。
3.如权利要求2所述的流量控制阀，其中，所述位置变化部件包括旋转盘，所述旋转盘 通过所述马达的轴向旋转而旋转，所述旋转盘的上下位置与所述阀一体地变化，并且所述线性磁体的上部与所述旋转盘的底面接触，且所述线性磁体的下部由弹簧支撑， 从而所述线性磁体的上下位置通过所述旋转盘的旋转而改变。
4.如权利要求1所述的流量控制阀，其中，所述阀开口率感测单元使用可变电阻。
5.如权利要求1所述的流量控制阀，其中，所述阀开口率感测单元使用可变电感。
全文摘要
本发明涉及一种流量控制阀，通过根据所供应的直接水的流量而及时地控制阀的开口率，该流量控制阀能够迅速地供应用户期望温度的热水。为了实现这点，本发明的流量控制阀包括马达，其能双向旋转；开关部件，其通过马达的旋转而作往复运动，以控制通道的开口率；位置变化部件，其位置通过马达的旋转而与开关部件一体地变化；以及阀开口率感测单元，其从随着位置变化部件的位置而变化的输出电压中来感测阀的开口率。
文档编号G05D7/06GK101855481SQ200880115215
公开日2010年10月6日 申请日期2008年10月20日 优先权日2007年11月7日
发明者金时焕 申请人:(株)庆东Network