專利名稱：流量控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流量控制閥，且更具體地涉及一種安裝于鍋爐或熱水器中并可控 制所供應(yīng)給熱交換器的直接水的流量的流量控制閥。
背景技術(shù)：
通常，在供應(yīng)熱水的鍋爐或熱水器中設(shè)有流量控制閥，所述流量控制閥能夠控制 通過直接水管供應(yīng)的水的流量。圖1是表示設(shè)有公知的流量控制閥的熱水供應(yīng)系統(tǒng)的示意圖。參照?qǐng)D1，熱水供 應(yīng)系統(tǒng)包括直接水管10，直接水流經(jīng)該直接水管；流量控制閥20，其控制通過直接水管10 供應(yīng)的直接水的流量；直接水溫度傳感器30，其感測(cè)流經(jīng)流量控制閥20的直接水的溫度； 流量傳感器40，其用于測(cè)量流經(jīng)直接水管10的直接水的流量；熱交換器50，其中進(jìn)行高溫 熱源與直接水之間的熱量交換；流出水溫傳感器60，其測(cè)量在熱交換器50中被加熱的熱水 的溫度；熱水管70，已加熱的水通過該熱水管70放出；以及控制單元80，其通過由流量傳 感器40測(cè)量的流量信息而控制流量閥20的開口。當(dāng)用戶打開水龍頭使用熱水時(shí)，流量傳感器40感測(cè)流量并點(diǎn)燃燃燒器(未圖示) 以供應(yīng)熱量給熱交換器50。這種情況下，當(dāng)所供應(yīng)的直接水的流量大時(shí)，即使熱水器運(yùn)行于 最大容量，仍可能無法供應(yīng)所期望溫度的熱水。因此，在這種情況下，通過控制流量控制器20而減少直接水的流量。由于通過流 量傳感器40、控制單元80以及流量控制閥20之間的連續(xù)反饋過程來控制流量，以將流量減 少到期望的程度，由于響應(yīng)速度低，故不能向用戶迅速供應(yīng)期望溫度的熱水。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明試圖解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種流量控制閥，其能夠通過根 據(jù)所供應(yīng)的直接水的流量而及時(shí)地控制閥的開口率，從而迅速地供應(yīng)用戶所期望溫度的熱 水。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥包括馬達(dá)，其能雙向旋轉(zhuǎn)；開關(guān)部 件，其通過馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)而作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以控制通道的開口率；位置變化部件，其位置通過馬 達(dá)的旋轉(zhuǎn)而與開關(guān)部件一體地變化；以及閥開口率感測(cè)單元，其從隨著位置變化部件的位 置而變化的輸出電壓中來感測(cè)開關(guān)部件的開口率。這種情況下，閥開口率感測(cè)單元可包括線性磁體，其位置隨著位置變化部件的位 置而變化；以及磁傳感器，其感測(cè)隨著線性磁體的位置而變化的磁通密度，以控制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。這里，位置變化部件可包括通過馬達(dá)的軸向旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤，其上下位置與 閥一體地變化，且線性磁體的上部與旋轉(zhuǎn)盤的底面接觸，線性磁體的下部由彈簧支撐，從而線性磁體的上下位置通過旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)而變化。同時(shí)，閥開口率感測(cè)單元可配置為使用可變電阻。而且，閥開口率感測(cè)單元可配置為使用可變電感。有益效果通過本發(fā)明的流量控制閥，可以通過根據(jù)由流量傳感器感測(cè)的流量而迅速地控制 開關(guān)部件的開口率，從而迅速地供應(yīng)用戶期望溫度的熱水。


圖1是圖示了具有公知的流量控制閥的熱水供應(yīng)系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流量控制閥的外觀的立體圖；圖3是圖2所示的流量控制閥的分解立體圖；圖4是圖2所示的流量控制閥的橫截面圖；圖5是圖示了根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥中采用的線性磁體的形狀和勵(lì)磁形狀的 圖；圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥打開的狀態(tài)的橫截面圖；圖7是圖示了設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥的熱水供應(yīng)系統(tǒng)的配置的配置圖；以 及圖8是表示流量和磁傳感器的電勢(shì)差之間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的配置和操作。圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流量控制閥外觀的立體圖。圖3是圖2所示 的流量控制閥的分解立體圖。圖4是圖2所示的流量控制閥的橫截面圖。流量控制閥1包括馬達(dá)111，其能雙向旋轉(zhuǎn)；開關(guān)部件154，其通過馬達(dá)111的旋 轉(zhuǎn)垂直地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以控制通道的開口率；位置變化部件，其位置通過馬達(dá)111的旋轉(zhuǎn)而與 開關(guān)部件154 —體地變化；以及閥開口率感測(cè)單元，其從隨著位置變化部件的位置而變化 的輸出電壓中感測(cè)開關(guān)部件154的開口率。馬達(dá)111通過接收交流(AC)電而旋轉(zhuǎn)。因此，與使用以直流(DC)電驅(qū)動(dòng)的馬達(dá) (例如步進(jìn)電機(jī))的情況相比，不需要提供諸如變壓器、整流器等額外的元件，故制造成本 變得便宜。布置于馬達(dá)111的下部的馬達(dá)軸112具有‘D’狀橫截面。馬達(dá)軸112插入到軸 連接件151的槽中，所述軸連接件151具有對(duì)應(yīng)于‘D’狀的形狀并與馬達(dá)111 一起旋轉(zhuǎn)。由金屬材料制成的長(zhǎng)桿狀軸152耦接于軸連接件151的下部，以與軸連接件151 一起一體地旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)0形圈153耦接于軸152的中部，以保持與導(dǎo)向部件155的內(nèi)表面 的氣密性，且開關(guān)部件154連接于軸152的下部，所述開關(guān)部件154用于打開和關(guān)閉作為直 接水的通道的開口部172。位置變化部件具有圓盤，在該圓盤中馬達(dá)軸112插入位置變化部件的中部，且位 置變化部件包括安裝于軸連接件151的上部的旋轉(zhuǎn)盤141。軸連接件151和旋轉(zhuǎn)盤141通 過兩個(gè)螺釘142彼此一體地耦接。閥開口率感測(cè)單元包括線性磁體131和印刷電路板134，線性磁體131的位置通
4過馬達(dá)111的旋轉(zhuǎn)而變化，印刷電路板134與磁傳感器137耦接，以通過感測(cè)隨著線性磁體 131的位置而變化的磁通密度來控制馬達(dá)111的旋轉(zhuǎn)。磁體盒132的上端安裝為與旋轉(zhuǎn)盤141的外底面接觸。磁體盒132由合成樹脂材 料制成，且其中設(shè)有線性磁體131。磁體盒132的底面由彈簧133彈性地支撐，且插入到形 成于外閥體161的一個(gè)上端處的磁體存放單元162中。存放于下盒122中的印刷電路板134安裝于線性磁體131側(cè)。磁傳感器137附著 于印刷電路板134上，磁傳感器137用于感測(cè)隨著線性磁體131的位置變化而變化的磁通 密度。蓋135通過螺釘136固定地安裝于印刷電路板134上方，以遮蓋印刷電路板134。這里，“線性磁體”指磁通密度的變化隨著變化呈現(xiàn)出線性的磁體。下面，描述線性 磁體131和磁傳感器137。圖5是圖示了根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥中采用的線性磁體的形狀和勵(lì)磁形狀的 圖。圖5在韓國(guó)專利注冊(cè)660564號(hào)中公開。參照?qǐng)D5，在線性磁體131中，作為N極和S極之間的邊界的磁壁具有從矩形的左 上邊開始沿對(duì)角線方向上的正弦波形狀，且N極和S極被勵(lì)磁。通常知曉的是，磁通密度與長(zhǎng)度的平方成反比。因此，在公知磁體的情況下，磁體 強(qiáng)度隨著變化的的變化不具備如二維圖的形式所示的線性。與此相反，在本發(fā)明采用的線性磁體131的情況中，當(dāng)磁壁在對(duì)角線方向上被勵(lì) 磁為圖5所示的虛線所示的磁體形狀時(shí)，N極的磁通密度隨著變化沒有表現(xiàn)出線性，但是當(dāng) 磁壁被勵(lì)磁為具有如實(shí)線所示的對(duì)角線方向上的正弦形狀時(shí)，N極的磁通密度隨著變化表 現(xiàn)出線性。在圖5中，磁傳感器137感測(cè)隨著線性磁體131的位置變化的磁通密度的變化。 即，磁傳感器137布置于與線性磁體131的磁極表面隔開預(yù)定間隙d的位置，且線性磁體 131的磁極表面在同一表面上移動(dòng)。因此，作為線性磁體131的磁極表面截面的P0 P12彼 此間隔同一間距d，同時(shí)穿過磁傳感器137。此時(shí)，由磁傳感器137感測(cè)到的磁通是線性的。 然而，由于作為磁體的磁極表面截面的P0 P12的兩個(gè)邊緣表現(xiàn)出輕微的非線性形狀，故除 了截面P0 P12的兩個(gè)邊緣以外，具有優(yōu)異的線性特性的P2 P10的截面被優(yōu)選地選擇為使 用截面。磁傳感器137包括廣泛用作檢測(cè)磁場(chǎng)的裝置之一的霍爾(Hall)傳感器(可編程 霍爾IC)，所述磁傳感器137用于測(cè)量隨著線性磁體131的位置變化的磁通密度的變化。在 霍爾傳感器的工作的情況下，當(dāng)電流流經(jīng)半導(dǎo)體(霍爾元件)電極并在垂直方向上對(duì)電極 施加磁場(chǎng)時(shí)，在垂直于電流方向和磁場(chǎng)方向的方向上產(chǎn)生電勢(shì)差?；魻杺鞲衅骺蓮碾妱?shì)差 中感測(cè)線性磁體131的位置變化。由于線性磁體131和磁傳感器137以非接觸模式彼此隔開，故線性磁體131和磁 傳感器137各自的壽命不會(huì)因閥的重復(fù)開關(guān)而惡化。圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥處于打開的狀態(tài)的橫截面圖。圖4圖示了閥完全關(guān)閉的狀態(tài)。在這種情況下，線性磁體131位于底部死點(diǎn)，同時(shí) 與旋轉(zhuǎn)盤141 一起壓縮彈簧133。圖6圖示了通過旋轉(zhuǎn)馬達(dá)111而使閥從圖4所示的狀態(tài)被打開的狀態(tài)。這種情況 下，旋轉(zhuǎn)盤141也在與馬達(dá)軸112 —起旋轉(zhuǎn)的同時(shí)上升，且軸152和開關(guān)部件154 —體地上升。而且，線性磁體131還與旋轉(zhuǎn)盤141 一起通過彈簧133的彈性恢復(fù)力而上升。圖7是圖示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)有流量控制閥的熱水供應(yīng)系統(tǒng)的配置的配置圖。圖 8是圖示了流量與電勢(shì)差之間的關(guān)系的圖。下面，參照?qǐng)D7和圖8，描述本發(fā)明的操作。當(dāng)用戶打開水龍頭使用熱水時(shí)，流量傳感器40感測(cè)流量并點(diǎn)燃燃燒器(未圖示) 以供應(yīng)熱量給熱交換器50。這種情況下，將由流量傳感器40感測(cè)到的流量和由直接水溫度傳感器30測(cè)得的 直接水的溫度輸入到控制單元200，同時(shí)預(yù)先設(shè)好熱水的目標(biāo)溫度。這樣，在控制單元200 中，用于將直接水的溫度提高到目標(biāo)溫度所需的熱量由下面公式計(jì)算Q = mc X A t這里，m表示流量，c表示水的比熱且值為1，而At表示目標(biāo)溫度與直接水的當(dāng)前 溫度之間的差。這種情況下，如果鍋爐的容量(可供應(yīng)到最大值的熱量)小于上述公式中計(jì)算出 的需要的熱量，則即使燃燒器運(yùn)行于最大熱功率，仍不能供應(yīng)處于用戶期望溫度的熱水。因 此，這種情況下，控制單元200通過計(jì)算目標(biāo)流量來控制流量控制閥1來減少直接水的流 量。下面描述流量控制閥1的控制方法。在控制單元200中，流量和由磁傳感器137感測(cè)的電壓之間的關(guān)系預(yù)先設(shè)置為如 圖8所示，所述電壓隨著線性磁體131的位置而變化。S卩，在圖8中，當(dāng)通過將流量控制閥1打開到最大值而流過的流量是最大流量時(shí)， 用于線性磁體131的該位置的電壓被設(shè)置為4. 5V，且當(dāng)通過將流量控制閥1完全關(guān)閉時(shí)流 過的流量是最小流量時(shí)，用于線性磁體131的該位置的電壓被設(shè)置為0. 5V。而且，當(dāng)流量控 制閥的開口位置處于最大流量位置與關(guān)閉位置之間時(shí)，用于該位置的電壓值根據(jù)線性磁體 131的線性特性而線性地成比例。因此，在控制單元200中，根據(jù)圖8的圖形數(shù)據(jù)設(shè)置用于目標(biāo)流量的目標(biāo)電壓，且 開關(guān)部件154通過流量控制閥1的馬達(dá)111的旋轉(zhuǎn)而下降，以減少流量。當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤141在與馬達(dá)111 一起旋轉(zhuǎn)的同時(shí)下降時(shí)，線性磁體131也隨之下降。當(dāng) 磁傳感器137中因線性磁體131的位置變化產(chǎn)生的電勢(shì)差達(dá)到目標(biāo)電壓時(shí)，控制單元200 判斷流量達(dá)到目標(biāo)流量，以停止馬達(dá)111的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)然，即使在流量達(dá)到目標(biāo)流量之后，在實(shí)際流量和目標(biāo)流量之間可存在極小的 差異，故進(jìn)行微小的調(diào)節(jié)，但是當(dāng)通過這樣的處理控制流量時(shí)，僅通過對(duì)馬達(dá)111的一次操 作，便可使實(shí)際流量可達(dá)到目標(biāo)流量，從而可以迅速地供應(yīng)處于用戶期望溫度的熱水。同時(shí)，盡管描述了閥開口率感測(cè)單元使用上述描述中的非接觸模式的線性磁體的 情況，然而還可以使用可變電阻和可變電感取代線性磁體和磁傳感器。首先，當(dāng)使用可變電阻時(shí)，要預(yù)先設(shè)置根據(jù)閥的開口率的可變電阻的輸出電壓。當(dāng) 可變電阻的接觸位置通過馬達(dá)111的旋轉(zhuǎn)而改變時(shí)，可以從作為結(jié)果的輸出電壓中感測(cè)到 閥的開口率。而且，當(dāng)使用可變電感時(shí)，要預(yù)先設(shè)置根據(jù)閥的開口率的可變電感的輸出電壓。當(dāng) 磁體的位置通過馬達(dá)111的旋轉(zhuǎn)而在線圈內(nèi)部變化時(shí)，可以從作為結(jié)果的輸出電壓中感測(cè) 到閥的開口率。如上所述，盡管描述了本發(fā)明的實(shí)施例，然而所述實(shí)施例僅是示例性的，且本領(lǐng)域
6的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以作出各種改變和變化。工業(yè)應(yīng)用如上所述，根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥可安裝于鍋爐或熱水器中，以迅速地控制供 應(yīng)給熱交換器的直接水的流量。
權(quán)利要求
一種流量控制閥，其包括馬達(dá)，其能雙向旋轉(zhuǎn)；開關(guān)部件，其通過所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)而作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以控制通道的開口率；位置變化部件，其位置通過所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)而與所述開關(guān)部件一體地變化；以及閥開口率感測(cè)單元，其從隨著所述位置變化部件的位置而變化的輸出電壓中感測(cè)所述開關(guān)部件的開口率。
2.如權(quán)利要求1所述的流量控制閥，其中，所述閥開口率感測(cè)單元包括 線性磁體，其位置隨著所述位置變化部件的位置而變化；以及磁傳感器，其感測(cè)隨著所述線性磁體的位置而變化的磁通密度，以控制所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的流量控制閥，其中，所述位置變化部件包括旋轉(zhuǎn)盤，所述旋轉(zhuǎn)盤 通過所述馬達(dá)的軸向旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)盤的上下位置與所述閥一體地變化，并且所述線性磁體的上部與所述旋轉(zhuǎn)盤的底面接觸，且所述線性磁體的下部由彈簧支撐， 從而所述線性磁體的上下位置通過所述旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)而改變。
4.如權(quán)利要求1所述的流量控制閥，其中，所述閥開口率感測(cè)單元使用可變電阻。
5.如權(quán)利要求1所述的流量控制閥，其中，所述閥開口率感測(cè)單元使用可變電感。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流量控制閥，通過根據(jù)所供應(yīng)的直接水的流量而及時(shí)地控制閥的開口率，該流量控制閥能夠迅速地供應(yīng)用戶期望溫度的熱水。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，本發(fā)明的流量控制閥包括馬達(dá)，其能雙向旋轉(zhuǎn)；開關(guān)部件，其通過馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)而作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以控制通道的開口率；位置變化部件，其位置通過馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)而與開關(guān)部件一體地變化；以及閥開口率感測(cè)單元，其從隨著位置變化部件的位置而變化的輸出電壓中來感測(cè)閥的開口率。
文檔編號(hào)G05D7/06GK101855481SQ200880115215
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者金時(shí)煥 申請(qǐng)人:(株)慶東Network