KR100420662B1 - 솔레노이드및솔레노이드밸브 - Google Patents

Abstract

비자성체로 되는 보빈(11)의 중앙부에 세로공(11c)를 성형하고, 그 원주벽(11d)에 코일권선(12)을 권취한 전자코일(1)과, 상기 전자코일(1)의 외주면 및 양단면을 덜고, 원주측판(21)과 상측단부플레이트(22), 하측단부플레이트(23)으로 구성되는 요크(2)와, 보빈(11)의 세로공(11c)의 일단에 배치되는 폴코어(16)과, 상기 세로공(11c)의 타단에 이동 가능하게 삽입된 플런저(15)로 되는 솔레노이드밸브에 있어서, 요크(2)의 중앙부에 일체적으로 연설된 변측자장형성용의 돌출부(24)와, 상기 돌출부재(24)를 보빈(11)의 원주벽(11d) 단면에서 삽입하기 위하여, 상기 원주벽(11d)에 형성된 요부(11f)를 구비한다. 또한 플런저(15)의 이동 동작에 의하여 개폐되어 주밸브공(63)의 개폐를 행하도록 한 솔레노이드밸브의 다이어프램(3)은, 소정의 급수압력 이상에서는 일정한 스트로크로, 소정의 급수압력 이하에서는 급수압력에 비례한 스트로크로 동작하도록 구성한다.

Description

솔레노이드 및 솔레노이드 밸브

플런저를 이동시키는 솔레노이드밸브는, 요크 중에 전자코일을 수납하여 구성된다. 이러한 전자코일의 중심에는 세로공이 형성되어 있고, 이러한 세로공 가운데에는 통형상의 플런저 가이드가 장착되어 있다. 그리고 플런저 가이드의 상부에는 폴코어(pole core)가 삽입 고정되어 있고, 플런저 가이드에는, 그 상부의 폴코어에 대하여 이동하는 플런저가 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. 또한 다이어프램밸브를 구비하는 다이어프램에는, 급수원과 연통하는 블리드(bleed)공 및 급수 2차측와 연통하는 파이롯트공이 설치되어 있다.

이러한 구조에 있어서, 요크 및 그 하단판에 폴코어를 고정하는 폴코어 고정판에 의하여 솔레노이드의 외관이 형성되어 있다. 그리고 플런저는, 자계코일로의 통전에 의하여 발생하는 전자력에 의하여 자기흡입작용을 받아서, 요크하단판의 삽입관통공에서 이동 가능하게 동작한다. 이것에 의하여 다이어프램밸브는, 플전저의 이동에 따라 다이어프램의 파이롯트공을 개폐하는 것으로 다이어프램밸브의 개폐를 행하고 있다.

또한 최근에는 급수제어용의 솔레노이드 밸브의 이용분야가 넓어지고, 예를들면 자동급수전이나 국부 세정장치 등의 일반 생활에 있어서 물의 회전장치로 채용되고 있다. 여기서 코스트의 저감 및 더욱 소형화가 요구되고 있다.

그런데 상기의 구조로써는 소형화의 대응에 한계가 있고, 더욱이 소형화를 도모하기 위해서는 여러 가지 문제점이 있다.

즉, 솔레노이드밸브를 소형화하기에 있어서, 단순히 소형화하는 것만으로하면, 플런저스트로크나 다이어프램 면적을 적게 하는 것으로 좋지만, 급수제어용 솔레노이드밸브는, 통상 0.5kf/cm²의 수압하에서 사용되고, 최근 사용되는 수압하에있어서도 매분 20리터 정도의 유량이 확보되지 않으면 사용성이 나빠지는 것을 알고 있다.

따라서 플런저 스트로크나 다이프램의 면적을 작게하는 것에는 한계가 있다. 한편, 다른 구성을 부가하면 능력의 저하나 방수 성능의 저하 등을 초래할 우려가 있기 때문에 성능을 유지하면서 현재 상태 이상의 소형화를 도모하는 것은 극히 곤란하다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것이 가능한 솔레노이드 및 솔레노이드 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 개시

이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 솔레노이드 및 솔레노이드 밸브는, 다음과 같은 구성을 가지도록 하고 있다.

즉, 제1발명의 솔레노이드는, 플런저를 이동 구동시키는 솔레노이드로서, 비자성체로 되고, 상기 플런저의 이동영역을 구획형성하는 영역형성 부재와; 상기 이동영역을 상기 플런저의 이동방향을 따라 관통하는 제1자속 경로의 자계를 형성하도록 상기 영역형성부재를 감싸서 권취된 코일권선부를 구비하고, 상기 제1자속경로의 자력을 상기 플런저에 미치는 자계코일과; 자성체로 형성되고 상기 이동영역을 구획 형성하는 구획면의 외측에서 상기 영역생성부재의 일단측에 상기 플런저와 대향하여 배치되는 부재이고, 상기 자속코일이 형성된 자계의 제2자속경로를 상기 구획면의 외측에 상기 영역형성부재의 일단측에서 형성되고, 상기 제2자속경로의 자력을 상기 구획면을 이격시킨 상기 플런저에 부재선단에서 미치는 변측자장형성부재와; 상기 영역형성부재의 일단측에서의 길이가 상이한 상기 변측자장형성부재를 상기 구획면의 외측에서 상기 영역형성부재의 일단측에 상기 플런저와 대향하여 배치되도록 형성된 수납부분을 구비하는 수납부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1발명의 솔레노이드는, 플런저에는 그 이동영역을 관통하는 제1자속경로의 자계에 더하여, 이동영역의 구획면의 외측의 제2자속경로의 자계의 자력을 변측자장형성부재의 선단에서 미치도록 한다. 이 때문에 상기 양측의 자계의 자력에 의하여 플런저의 흡착동작을 행하는 것이 가능하여서, 미소전류를 자속코일로 통전하는 것만으로, 혹은 권선수가 작은 코일 권선부로 플런저에 큰 자력을 미치도록 하여, 플런저의 이동, 이어서는 솔레노이드의 개폐동작을 행하는 것이 가능하다.

더욱이 제2자속경로의 자력이 미치도록 하기 위한 변측자장형성부재는, 영역형성부재의 일단측에서의 길이가 달라도, 수납부재에 수납되는 것에서, 변측자장형성부재의 길이를 조정가능하다. 변측자장형성부재의 선단에서 플런저에 미치는 제2자속경로의 자력의 크기는, 변측자장형성부재와 플런저와의 위치 관계, 즉 변측자장형성부재의 길이에 의하여 정해진다. 따라서 자장형성부재의 길이의 조정을 통하여 플런저에 미치는 자력의 크기를 조정 가능하고, 이러한 자력의 크기의 조정을 통하여, 플런저에 제2자속경로의 자계의 자력을 최고 효율로 미치도록 하는 것이 가능하다. 따라서 이와 같은 조정을 통하지 않는 변측자장형성부재를 배치한 것 보다는, 상기 제1발명의 솔레노이드에 의하면, 코일권선부의 권선수를 보다 작게 하는 것이 가능하다. 따라서 코일권선부 자체의 소형화를 도모하는 것이 가능하고, 이것을 통하여 솔레노이드 자체의 한층 소형화를 도모하는 것이 가능하다.

또한 제2발명의 솔레노이드는, 플런저를 이동 구동시키는 솔레노이드로서, 비자성체로 되고, 상기 플런저의 이동영역을 구획형성하는 영역형성부재와; 상기 이동영역을 상기 플런저의 이동 방향을 따라 관통하는 제1자속경로의 자계를 형성하도록 상기 영역형성부재를 둘러싸 권취된 코일권선부를 구비하고, 상기 제1자속경로의 자력을 상기 플런저에 미치도록 하는 전자코일과; 자성체로 형성되고 상기 이동영역을 구획형성하는 구획면의 외측에서 상기 영역형성부재의 일단측으로 상기 플런저와 대향하도록 배치되는 부재로서, 상기 전자코일이 형성한 자계의 제2자속경로를 상기 구획면의 외측으로 상기 영역형성부재의 일단측에서 형성하여 상기 제2자속경로의 자력을 상기 구획면을 이격시킨 상기 플런저에 부재선단에서 미치도록 하는 변측자장형성부재와; 상기 변측자장형성부재를 상기 구획면의 외측에서 상기 영역형성부재의 일단측으로 상기 플런저와 대향하도록 배치가능하도록 형성된수납부분을 구비하는 수납부재를 구비하고; 상기 변측자장형성부재는, 상기 플런저에 미치는 자력의 크기의 조정을 통하여 상기 수납부분에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 제2발명의 솔레노이드에서도, 플런저에는 제1, 제2자속경로의 자계의 자력을 미친다. 따라서 제1발명과 동일하게 미소전류의 통전, 혹은 권선수가 작은 코일권선부로 플런저에 큰 자력을 미쳐서, 플런저의 이동, 이어서 솔레노이드의 개폐동작을 행하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 제2발명의 솔레노이드는, 제2자속경로의 자력을 미치도록 하기 위한 변측자장형성부재는, 그 선단에서 플런저에 미치는 제2자속경로의 자력의 크기의 조정을 미리 받고 나서, 배치된다. 이 때문에 제2발명의 솔레노이드에서도, 역시 플런저에 제2자속경로의 자계의 자력을 최고 효율로 미치도록 하는 것이 가능하고, 이와 같은 조정을 통하지 않는 변측자장형성부재를 배치한 것 보다도, 코일권선부의 권선수를 보다 작게하는 것이 가능하다. 따라서 코일권선부 자체의 소형화를 도모하는 것이 가능하고, 이것을 통하여 솔레노이드 자체의 소형화를 도모할 수 있다.

또한 상기 제1, 제2발명에는 다음과 같은 태양을 가지는 것이 가능하다. 제1태양의 솔레노이드에는, 상기 영역형성부재는, 상기 플런저가 이동하는 세로공(11c)을 구획형성하는 것과 같이, 상기 변측자장형성부재를 상기 플런저와 대향하도록 배치가능하도록 상기 세로공(11c)을 따라 함몰 형성된 요부(11f)를 구비하는 원주벽(11d)를 구비한 보빈(11)을 구비하고; 상기 전자코일은, 상기보빈(11)의 원주벽(11d)에 직접 감긴 코일권선(12)를 구비하며; 상기 변측자장형성부재는, 상기 요부(11f)에 삽입하여 배치되어 있다. 이러한 제1태양의 솔레노이드는, 보빈(11)의 원주벽(11d)에 함몰 형성된 요부(11f)에 변측자장형성부재를 배치하고, 그 원주벽(11d)를 코일권선(12)의 코어로 한다. 따라서 부재의 공통화를 통하여 지름 방향의 소형화를 도모하는 것이 가능하다.

제1, 제2발명의 제2태양의 솔레노이드는, 상기 전자코일의 상하에 위치하는 상측단부 플레이트(22), 하부단부 플레이트(23)과, 그 사이에 위치하는 원주측판(21)을 구비하고, 상기 전자코일을 감는 요크(2)와; 상기 상측단부 플레이트(22)에 접하는 상기 세로공(11c)의 일단에 설치한 폴코어(16)을 구비하고; 상기 변측자장형성부재는, 상기 원주벽(11d)의 측의 하측단부 플레이트(23) 단부에 연설되어 있다.

상기 제2태양의 솔레노이드는, 요크(2)의 하측단부 플레이트(23)에 변측자장형성부재를 연설하여서, 취급이 용이하게 된다. 또한 변측자장형성부재의 길이 조정이 요부(11f)으로의 배치 후에 필요로 하도록 된 경우에는, 그 배치후의 변측자장형성부재를 요크(2)의 하측단부 플레이트(23)과 같이 분리하는 것이 바람직하다. 또한 세로공(11c)로는 플런저와 폴코어가 대향하는 것에 의하여, 플런저에 그 자력을 미치도록 자계의 제1, 제2의 자속경로를 폴코어에도 도달시켜서 더욱이 자력효율을 향상시키는 것이 가능하고, 이것을 통하여 더욱 코일의 권선수를 저감시켜 소형화를 도모할 수 있다.

또한 제1, 제2발명의 제3태양의 솔레노이드는, 상기 보빈(11)은, 상기 하측단부 플레이트(23) 보다도 외측으로 연장된 돌출부(11h)를, 상기 원주벽(11d)에 연장하여 구비한다.

이러한 제3태양의 솔레노이드는, 보빈(11)의 원주벽(11d)에 연장된 돌출부(11h)를, 하측단부 플레이트(23)의 하면에 부착된 다른 부재, 예를 들면 다이어프램밸브에 대하여 실링작용을 하는 패킹 등의 장착을 위해서 사용되는 것이 가능하다. 이 때문에 다이어프램밸브 등에 대하여 간단하게 방수조치를 할 수 있다.

더욱이 제3발명의 솔레노이드는, 비자성체로 되는 보빈(11)의 중심부분에 세로공(11c)를 형성하고, 그 원주벽(11d)에 코일권선(12)을 감은 전자코일(1)과, 상기 전자코일(1)의 외주면 및 양단면을 덮고, 원주측판(21)와 상부단부 플레이트(22), 하부단부 플레이트(23)를 구비하는 요크(2)와, 상기 세로공(11c)의 일단에 배치된 폴코어(16)와, 상기 세로공(11c)에 이동 가능하게 삽입된 플런저(15)를 구비하는 솔레노이드에 있어서, 상기 폴코어(16)의 외주면에 상기 코일권선(12)를 권취하지 않은 코일권선단부 처리공간(Q)을 형성하고, 더욱이 상기 요크(2)에 상기 코일권선단부(20)의 코일권선을 외부에 인출하기 위한 개구(26)를 설치하고, 상기 개구(26)를 물밀봉수단으로 폐색한 것을 특징으로 하는 솔레노이드를 개시하고 있다.

이러한 제3발명의 솔레노이드에는, 코일권선단부(20)는, 폴코어(16)의 외주면의 코일권선단부 처리공간(Q)에 있어서 개구(26)를 통하여 외부로 인출되고, 그 인출 부분은 코일권선(12)에서 이격된 부분으로 된다. 그리고 상기 개구(26)가 방수로 폐색된다. 이 때문에, 코일권선의 인출부를 코일권선단부(20) 마다 코일권선(12)와 같이 수지 몰드할 필요가 없게 되고, 코일 권선의 권선부 체적, 즉 전자코일 자체의 체적을 극히 작게 하는 것이 가능하다. 따라서 이것을 통하여 솔레노이드의 소형화를 도모할 수 있다.

이러한 경우, 상기 개구(26)을 고무부쉬(25)로 폐색하면 상기 개구의 밀봉을 확보할 수 있다.

또한 제4발명의 솔레노이드는, 비자성체로 되는 보빈(11)의 중앙부에 세로공(11c)을 형성하고, 그 원주벽(11d)에 코일권선(12)을 권취한 전자코일(1)과, 상기 전자코일(1)의 외주에 배치된 요크(2)와, 상기 세로공(11c)의 일단에 배치된 폴코어(16)와, 상기 세로공(11c)에 이동 가능하게 삽입된 플런저(15)를 구비하는 솔레노이드에 있어서, 상기 폴코어(16)의 외측에 영구자석(17)을 배치하는 것과 같이 상기 영구자석(17)에 대응한 상기 보빈(11)의 외주면에 코일권선(12)을 권취하지 않은 코일권선단부 처리공간(Q)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이러한 제4발명의 솔레노이드에는, 영구자석(17)의 배치 영역과 코일 권선단부 처리공간(Q)을 보빈(11)의 외주면의 측에 인접시키는 것이 가능하고, 솔레노이드의 소형화를 도모할 수 있다.

또한 제5발명의 솔레노이드는, 비자성체로 되는 보빈(11)의 중앙부에 세로공(11c)을 형성하고, 그 원주벽(11d)에 코일권선(12)을 권취한 전자코일(1)과, 상기 전자코일(1)의 외주에 배치된 요크(2)와, 상기 세로공(11c)의 일단에 배치된 폴코어(16)와, 상기 세로공(11c)에 이동 가능하게 삽입된 플런저(15)를 구비하는솔레노이드에 있어서, 상기 폴코어(16)의 외측에 영구자석(17)을 배치하는 것과 같이, 상기 영구자석을 네오딘철보론, 사마륨코발트 등으로 되는 희토류금속을 주성분으로 하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 제5발명의 솔레노이드에는, 폴코어(16)의 외측에 배치된 영구자석(17)을 강자계를 형성하는 특정의 희토류금속을 주성분으로 하는 자석으로 하여서, 상기 자석의 체적을 작게 하여도 충분히 강한 자계를 얻을 수 있다. 이 때문에 종래의 솔레노이드에 비하여 체적이 작은 자석을 배치하면 충분하기 때문에 솔레노이드의 소형화를 도모할 수 있다.

상기 제4, 제5발명의 솔레노이드는, 다음과 같은 태양 채용할 수 있다. 이러한 태양의 솔레노이드는, 영구자석(17)을 그 측면을 따라 둘러싸고, 상기 영구자석(17)이 형성하는 자계가 상기 플런저(15)에 미치는 자기를 조정하는 자기조정용의 자성체 부재를 구비한다. 이러한 솔레노이드는, 자기조정용의 자성체 부재에 의하여, 자성체 부재와 영구자석(17) 사이에 감자기를 발생시켜 폐전자력을 약하게 하는 것이 가능하다. 이 때문에 플런저를 영구자석 측에서 용이하게 빼내는 것이 가능하다. 따라서 플런저의 분리에 필요한 복귀스프링 등을 필요 이상으로 크게 할 필요가 없고, 솔레노이드의 소형화를 도모하는 것이 가능하다.

또한 제6발명의 솔레노이드는, 비자성체로 되는 보빈(11)의 중앙부에 세로공(11c)을 형성하고, 그 원주벽(11d)에 코일권선(12)을 감은 전자코일(1)과, 상기 전자코일(1)의 외주에 배치한 요크(2)와, 상기 요크(2)에 자계를 형성하는 영구자석(17)과, 상기 세로공(11c)의 일단에 배치된 폴코어(16)와, 상기 세로공(11c)에 이동 가능하게 삽입된 플런저(15)와, 상기 플런저(15)를 상기 폴코어에서 빼내기 위한 복귀스프링(19)를 구비하는 솔레노이드(B)를 제공하는 솔레노이드에 있어서, 상기 플런저를 폴코어에 흡착시킨 위치에서 자연 낙하시킨 후, 밸브에 의하여 바운드되어 올라오는 상한 위치에는, 상기 영구자석의 자계에 의한 흡인력보다도 복귀 스프링의 탄성력이 크게 되도록 설정한 것을 특징으로 한다.

이러한 제6발명의 솔레노이드에는, 폴코어에 흡착한 플런저를 밸브 측에 끌어낸 경우, 이 플런저는 영구자석의 자계에 의한 흡인력보다 큰 탄성력을 복귀스프링에서 받아서 밸브 측으로 위치시키는 것으로 된다. 따라서 플런저를 복귀스프링에 의하여, 용이하면서도 확실하게 밸브의 열림 방향으로 이동시키는 것이 가능하다.

또한 제7발명의 솔레노이드는, 다이어프램(3)에 파이롯트밸브공(31)과, 블리드공(32)를 성형하고, 상기 파이롯트밸브공(31)을, 솔레노이드(B)의 플런저(15)의 이동 동작에 의하여 개폐되는 주밸브공(63)의 개폐를 행하도록 한 솔레노이드밸브에 있어서, 상기 다이어프램(3)은, 제1스트로크 이상에서는 일정한 반력으로, 상기 제1스트로크 이하에서는 급수압력에 비례하는 반력 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.

이러한 제7발명의 솔레노이드밸브에는, 다이어프램에 작용하는 압력이 저압이고, 그 스트로크가 작은 경우에는, 급수압력에 비례한 반력을 발휘한다. 따라서 저압시에 있어서도, 물멈춤 능력, 밸브 개방능력이 저하되는 것이 없고, 소형이면서도 안정된 동작 특성을 구비하고, 더욱이 충분한 배수량을 확보하는 것이 가능하다. 따라서 예를 들면 감지식 세정밸브나 자동급수전 등에서 큰 체적을 점유하는 밸브부의 소형화가 도모되고, 제품 전체의 소형화가 가능함과 동시에, 코스트다운을 도모할 수 있다.

이 경우, 제7발명의 솔레노이드밸브는, 다음과 같은 태양를 채용하는 것이 가능하다. 제1태양의 솔레노이드밸브에는, 상기 제1스트로크는 사용 압력의 하한에 있어서 스트로크로 한다. 또한 제2태양의 솔레노이드밸브에는, 상기 다이어프램(3)의 막두께를 약 0.4mm 이하, 막고무경도를 약 80도 이하로 한다. 제1실시예의 솔레노이드밸브에는, 극히 실용적인 사용법이 가능하고, 제2실시예의 솔레노이드밸브에는, 막두께, 경도의 조정으로 상술한 특이한 특성을 용이하게 얻을 수 있다.

더욱이 제3태양의 솔레노이드는, 상기 다이어프램(3)의 중앙에 파이롯트밸브공(31)을 설치하고, 상기 파이롯트밸브공(31)의 주변위치에 블리드공(32)을 설치함과 같이, 상기 파이롯트밸브공(31)의 주변에, 원주면이 유체의 흐름 방향을 향하여 점차 완만하게 조여지는 형상의 정류콘(7)을 형성한다.

이러한 제3태양의 솔레노이드밸브에는, 정류콘을 따라 유체가 통과하는 경우의 관로저항을 작게할 수 있고, 특히 저압시에 유량 감소를 가급적 방지하는 것이 가능하다.

또한 제4태양의 솔레노이드밸브는, 상기 정류콘(7)의 길이는, 다이어프램의 최대 스트로크와 거의 동일, 즉 실질적으로 동일한 길이로 하고 있다.

이러한 제4태양의 솔레노이드밸브는, 정류콘의 길이의 최적화를 통하여, 정류콘의 통과시에 유체의 난류를 억제함과 동시에, 정류콘 자체가 부주의하게 유체의 저항으로 되는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에 적정 유량을 확보할 수 있다.

더욱이 제8발명의 솔레노이드밸브는, 파이롯트밸브공(31)과 블리드공(32)을 구비하는 다이어프램(3)과, 상기 블리드공(32)를 삽입 관통하는 핀(33)을 구비하고, 상기 파이롯트밸브공(31)을, 솔레노이드(B)의 플런저(15)의 이동 동작에 의하여 개폐하여 주밸브공(63)의 개폐를 행하도록 한 솔레노이드밸브에 있어서, 솔레노이드밸브의 급수 일차측에 스트레이너를 설치함과 동시에, 상기 블리드공(32)과 상기 핀(33)의 간격 단면적을 상기 스트레이너의 메쉬와 실질적으로 동일 또는 그 이상으로 한 것을 특징으로 한다.

이러한 제8발명의 솔레노이드밸브는, 급수1차측에 설치된 스트레이너의 메쉬를 통과한 이물질 등은, 블리드공과 클리닝핀의 간격단면적과 스트레이너의 메쉬면적과의 관계에서 블리드공과 클리닝핀의 간격을 통과가능하다. 이 때문에, 이 간격에 이물질등이 걸리는 것을 회피하여 블리드공내에 물을 원활하게 유입시킬 수 있어서, 다이어그램의 동작 압력을 확실하게 확보할 수 있고, 신뢰성을 높이는 것도 가능하다.

본 발명은 솔레노이드 및 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 솔레노이드밸브의 내부구조를 보인 설명도.

제2도는 상기 솔레노이드밸브의 작동 상태 설명도.

제3도는 상기 솔레노이드밸브의 작동 상태 설명도.

제4도는 다이어프램의 특성도.

제5도는 정류콘의 설명도.

제6도는 정류콘의 원주면에 있어서 유로 면적의 변화를 보인 그래프.

제7도는 변측자장형성용 요부(24)의 선단에서 플런저(15)에 이르는 변측 자계(M2)의 자력의 크기와 요부(24)의 높이와의 관계를 보인 그래프.

제8도는 전지 전압과 솔레노이드로의 통전 시간의 변화를 보인 그래프.

제9도는 본 발명의 솔레노이드밸브의 플런저의 설명도.

제10도는 본 발명의 솔레노이드의 흡인력 특성을 보인 그래프.

제11도는 자성체의 자기 특성을 보인 그래프.

제12도는 자속통과면적과 자속밀도의 포화점과의 관계를 보인 그래프.

제13도는 플런저 및 폴코어의 단면도.

제14도는 솔레노이드밸브의 일형태를 보인 설명도.

제15도는 솔레노이드밸브의 다른 형태를 보인 설명도.

제16도는 솔레노이드밸브와 또 다른 형태를 보인 설명도.

제17도는 솔레노이드밸브의 또 다른 형태를 보인 설명도.

제18도는 다른 실시예에 의한 솔레노이드밸브의 설명도.

제19도는 상기 실시예에 의한 솔레노이드밸브의 부착상태를 보인 설명도.

제20도는 솔레노이드의 회로 설명도.

제21도는 솔레노이드의 통전시에 있어서 시간대 전류 특성을 보인 그래프.

제22도는 실시예의 다이어프램밸브(C)를 조립한 급수전(90)을 설명하는 개략단면도.

발명을 실시하기 위한 최선의 실시예

다음에는 본 발명의 실시예를 도면에 기초하면서 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 의한 솔레노이드(B)를 구비한 솔레노이드밸브(A)의 내부 구조를 도시한 설명도로서, 여기서는 후술하는 바와 같은 플런저(15)가 돌출한 밸브밀폐상태를 보이고 있다.

솔레노이드밸브(A)는, 솔레노이드(B)와 다이어프램밸브(C)를 구비한다. 우선 솔레노이드(B)에 대하여 설명한다.

제1도에 도시한 바와 같이, 솔레노이드(B)는 전자(電磁)코일(1)과, 이것을 둘러싸는 요크(2)를 구비한다. 상기 전자코일(1)은, 코일권선의 형성 영역을 외측에 플런저의 이동 영역을 내측으로 형성하기 위한 통형상의 보빈(11)을 구비하고, 상기 보빈(11)의 상하단은, 상부플랜지(11a), 하부플랜지(11b)로 되어 있다. 또한 보빈(11)의 중앙부에는, 플런저(15)의 이동 영역으로 되는 세로공(11c)이 형성되어 있고, 그 원주벽(11d)의 주위(코일권선의 형성영역)에는 동선으로 되는 코일권선(12)가 직접 권취되어 있다. 이 때문에, 전기코일(1)이 통전되면, 발생한 자계의 자속은 보빈(11)의 세로공(11c)를 축방향으로 관통하고, 그 자력은 세로공(11c) 내부에 미치고, 플런저(15)는 그 자력을 받아서 자화(磁化)된다.

또한 보빈(11)의 상부플랜지(11a)의 하방에는, 소정 거리를 두고 격실플랜지(11e)가 형성되어 있다. 그리고 요크(2)로 둘러싸인 격실플랜지(11e)와, 상부플랜지(11a)와의 사이 공간은, 코일권선단부 처리공간(Q)로 되어 있다.

코일권선단부 처리공간(Q)는, 코일권선(12)의 권선단부(20)를 외부에 인출하기 위한 공간이고, 도시한 바와 같이 상기 공간에는 코일권선(12)이 감겨 있지 않다. 그리고 요크(2)의 상단면에 열린 개구(26)를 통하여 권선 단부(20)는, 외부로 인출되어 있다. 또한 상기 개구(26)는 권선단부(20)를 단단히 둘러싸는 고무부시(25)로 밀폐되어 있다. 따라서 종래와 같이 코일 권선(12)의 인출부나 전자코일(1)의 전외주를 수지 몰딩할 필요가 없게 되고, 코일권선(12)의 권선부체적 즉 전자코일(1)자체의 체적이 작게 된다.

그리고 밀봉수단으로서, 상기 고무부시(25)가 아니라, 개구(26)에서 수지를 흘려 넣고, 코일권선단부 처리공간(Q)만을 상기 수지몰딩하도록 하여도좋다. 또한 요크(2)는, 전자코일(1)의 외주를 덮는 원주측판(21)과, 그 상하에 설치된 철제의 약 원형의 상측단부 플레이트(22), 하측단부 플레이트(23)를 구비한다. 이 경우, 하측단부 플레이트(23)를 구비하는 요크(2)는, 그 재료가 자성체이면 좋고 철제(鐵製)의 것에 한정되지는 않는다. 하측단부 플레이트(23)는, 후술하는 다이어프램(C)의 압력실 형성판(60)의 상면에 재치되어 있다.

더욱이 요크(2)는, 상기 상측단부 플레이트(22), 하측단부 플레이트(23)의 사이에 위치하도록 변측자장형성용의 통형상의 요부(24)를 구비한다. 상기 요부(24)는, 하측단부 플레이트(23)의 중앙부에 설치된 개구 주변에서 상방으로 직립 성형되어 그 하측단부 플레이트(23)과 일체로 형성되어 있고, 하측단부 플레이트(23)가 철제인 것에서 자성을 띠는 성질을 가진다. 즉, 요부(24)는 자성체로 되는 것이다. 그리고 요부(24)는 세로공(11c) 내부의 플런저(15)를 둘러싸고, 전자코일(1)에 통전된 때에는 변측자장을 형성하여, 그 선단에서 자속을 그 플런저(15)에 이르도록 한다. 이 경우, 요부(24)는, 형성하는 변측자장이 크기에 맞춰서, 그 직립 높이가 절단 등의 방법으로 조정된다. 그리고 상기 변측자장형성용의 통형상 요부(24)의 기능에 대한 상세한 설명은 후술한다. 또한 요부(24)는 통상으로 하지 않더라도 일부가 상방으로 돌출하고 있으면 좋다. 또한 보빈(11)에 인서트 성형 등과 같은 방법으로 일체로 형성하여도 좋다.

이러한 변측자장형성용 통형상 요부(24)는, 거의 두꺼운 형상으로 형성된 상기 보빈(11)의 원주벽(11d)의 하부에, 세로공(11c)의 주위를 둘러 싸도록 설치된 요부(11f) 내에 삽입되어 있다. 도시한 바와 같이, 상기 요부(11f)는, 요부(24)를 끼워넣기 위한 것이지만, 상기와 같이 그 높이가 조정된 요부(24)의 끼워넣기에 지장이 없도록 미리 깊게 형성되어 있다. 또한 원주벽(11d)의 내경측 단부는, 요크(2)의 하측단부 플레이트(23)의 하방에 까지 연장된 돌출부(11h)로 되어 있다.

전자코일(1)은, 세로공(11c)의 내부에, 그 하단측에서 순차적으로 플런저(15)와 폴코어(16)과, 영구자석(17)을 배치하고 있다. 플런저(15)는,그 하단에 밸브체(14)를 구비하고, 세로공(11c)내에 슬라이딩 가능하도록 되어 있다. 또한 영구자석(17)과 폴코어(16)는, 폴코아(16)의 상부에 영구자석(17)이 위치하도록 세로공(11c)의 내부에 각각 고정되어 있다.

본 실시예에 있어서 영구자석(17)은, 자력의 유지력이 큰 네오딘철보론, 사마륨코발트 등의 희토류로 되는 자석을 사용하여 형성되어 있다. 따라서 체적을 작게하여도 충분히 강한 자계를 성형하는 것이 가능하기 때문에, 이러한 영구자석(17)은, 종래의 것에 비하여 소형의 자석으로 되어 있다. 그리고 영구자석(17)을, 희토류금속을 사용한 자석으로 하여도 좋고, 구체적으로는 네오딘철보론, 사마륨코발트 등을 주성분으로 하는 플라스틱 자석으로 하여도 좋다.

이와 같이, 영구자석(17)을 정상부에 배치한 경우, 전자코일(1)에 의한 전자계는 영구자석(17)을 통과하고, 플런저(15)는 상기 전자계에 의하여 자화되는 것으로 된다. 또한 상기 영구자석(17)이 플런저(15)에 미치는 힘은, 양자의 거리에 반비례한다. 따라서 영구자석(17)에서 이격된 위치의 플런저(15)를 폴코어(16) 측, 즉 개방 방향으로 흡인하기 위해서 전자코일(1)에 통전(열린 통전)한 때에 형성되는 전자계는, 영구자석(17)의 극성과 동일한 방향으로 된다. 한편, 영구자석(17)에 흡착된 래치위치에 있는 플런저(15)를 그 영구자석(17)에서 분리하는 측, 즉 폐쇄하는 방향으로 구동하기 위해서 전자코일(1)에 통전(닫힌 통전)한 때에 형성되는 전자계는, 영구자석(17)의 극성과는 역방향으로 된다. 그리고 영구자석(17)에 흡착된 래치위치인 플런저(15)를 개방 방향으로 구동하기 위해서는, 플런저(15)를 영구자석(17)과 역의 극성으로 자화될 필요가 있다. 이 때문에, 전자코일(1)을 닫힌 상태로 통전하는 경우에는, 열린 통전으로 하는 경우와 비교하여 꽤 강력한 전자력이 필요하게 된다.

그리고 영구자석(17)의 상부에는, 영구자석의 자기를 조정하기 위한 통형상의 조정부재(18)를 배치하고, 상기 조정부재(18)과 영구자석(17)로 자기회로를 구성하는 것으로 한다. 상기 자기회로에 의하여 영구자석의 자계를 분산시키고, 영구자석(17)에서 플런저(15), 요크(2)를 통과하는 자속을 감소시켜서 닫는 방향으로 플런저(15)를 이동시키는 때 필요한 전자력(電磁力)을 약하게 한다. 그리고 전계코일(1)을 폐통전하여 플런저(15)를 영구자석(17)에서 이탈시키는 경우에는, 상술한바와 같이 강력한 전자력을 필요로 한다. 그러나 플런저(15)가 영구자석(17)에서 분리되면, 그 거리가 크게 됨에 따라 영구자석(17)이 플런저(15)에 미치는 힘이 작게 되기 때문에, 전계코일(1)을 폐통전하는 경우에, 상시 강력한 전자력을 필요로 하지는 않게된다.

본 실시예에 있어서 조정부재(18)는, 통형상으로 형성되고, 보빈(11)의 원주벽(11d)의 상부에 환상으로 설치한 상부측요부(11g) 내에 삽입되어 있다. 그러나 그 형상은 통형상에 한정되는 것은 아니고, 일부가 영구자석(17)의 원주측 방향으로 돌출된 형상이면 충분하다. 그리고 상기 상부측요부(11g)는 상술한 요부(11f)와 거의 동일한 모양으로 세로공(11c)의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있다.

그리고 본 실시예에 있어서, 플런저(15)는 필요한 기자력(起磁力)에 대응한 소경의 것으로 하여 솔레노이드(B)의 소형화를 도모하고 있다. 따라서 플런저(15)의 자중이 가볍게 됨과 동시에 마찰력도 경감하고, 자력에 의한 흡인(吸引)효율이 향상된다.

더욱이 폴코어(pole core)(16)의 요부(16a)에 흡착된 테이퍼부(15a)의 가장자리부는, 수직으로 형성된 수직부(15b)로 되어 있다. 이러한 수직부(15b)를 형성하는 것에 의하여 플런저(15)의 흡인효율이 높아지는 것은 실험적으로 확인되고 있다. 따라서 상기와 같이 플런저(15)를 소경으로 하는 것과 어울려서 플런저(15)의 초기흡인력이 높아지고 자기효율이 크게 향상된다.

플런저(15)와 폴코어(16)의 사이에는, 복귀스프링(19)가 배치되어 있다. 이러한 구성에 의하여, 플런저(15)는, 복귀스프링(19)의 탄성력을 받고, 자계코일(1)이 비통전으로 되어 있는 초기상태(또는 급수중지시)에 있어서는, 제1도에 도시한 바와 같이 닫히는측 위치에 있다. 그래서 플런저(15)의 하단에 설치된 밸브체(14)는 다이어프램밸브(C)의 다이어프램(3)의 중앙부에 설치된 파이롯트밸브공(31)을 폐색(閉塞)하는 것으로 된다.

또한 복귀스프링(19)의 스프링력과 영구자석(17)의 흡인력의 사이에는, 다음과 같이 정해지게 된다. 즉, 플런저(15)를 폴코어(16)에 흡착시킨 위치(열린측 위치)에서 자연낙하시킨 경우, 플런저(15)는 파이롯트밸브공(31)의 주연에 형성된 밸브시트(35)로 바운드된다. 그래서 상기 바운드된 경우의 상한 위치(최고도달위치)에 플런저(15)가 도달한 때에, 복귀스프링(19)이 영구자석(17)의 흡인력보다 큰 분리반력을 플런저(15)에 미치도록 설정되어 있다.

상기 솔레노이드(B)를 후술하는 다이어프램밸브(C)에 장착하는 경우에서는, 요크(2)의 하단측부플레이트(23)를 다이어프램밸브(C)의 압력실형성판(60)의 상면에 재치한다. 그리고 돌출부(11h)와 압력실형성판(60)의 사이에 삽입된 패킹(4)과 보빈(11)의 하부플랜지(11b)와 요크(2)의 주연측판(21)의 사이에 개재된 O링(5)에 의하여, 요크(2)의 내부의 전자코일(1)의 방수가 도모되고 있다. 즉 본 발명에 있어서 솔레노이드(B)는, 단순한 구조로 방수되는 것이다.

더욱이 상술한 바와 같이 요크(2)의 주연측판(21)을 전자코일(1)을 둘러싸는 전외주영역에 걸쳐 설치하는 것에 의하여, 자기효율의 면에 있어서도 우수하게 된다. 구체적으로는 주연측면(21)을 상측단부플레이트(22), 하측단부플레이트(23)의 일부만과 접합한 단면이 채널(channel-like shape) 형상의 요크를 구비하는 것에비교하여, 본 실시예의 요크(2)를 구비하는 전자코일(1)은, 자기효율이 15% 정도 향상되는 것이 실험적으로 확인되었다.

다음에 다이어프램밸브(C)에 대하여 설명한다.

제1도에 도시된 바와 같이, 다이어프램밸브(C)는, 밸브상자(6)을 구비하고, 상기 밸브상자(6)는, 일차배관과 이차배관에 각각 연통하도록 연결된 유입로(61)와 유출로(62)를 구비한다.

유입로(61)의 도중에는 메쉬상태의 필터부를 구비하는 스트레이너(S)가 설치되어 있다. 따라서 메쉬 보다 큰 급수중의 이물질은 여기서 제거되어 다이어프램밸브(C)로는 유입되지 않는다.

또한 밸브상자(6) 내에 있어서, 유입로(61)와 유출로(62)와의 사이에는 주밸브공(63)이 형성되어 있고, 주밸브공(63)의 상단개구주연은 주밸브(64)로 되어 있다. 그리고 주밸브(64)에는, 주밸브공(63)을 개폐하는 주밸브체를 겸한 다이어프램(3)이 접촉 및 분리 가능하게 배치되어 있다. 그리고 주밸브(64)에는, 다이어프램(3)의 시트부(3b)가 이접(離接)한다.

다이어프램(3)은, 막부분(3a)의 만곡부반경(r)이 3mm 이하로 작게 되어 있음과 동시에 작동유효지름을 크게 하고 있고, 더욱이 막두께(t)를 0.4mm 이하의 얇은 것으로 되어 있다. 또한 막을 형성하는 고무의 경도는 80도 이하로 되어 있고, 이것에 의하여, 다이어프램(3)은, 압력에 대한 높은 감도를 가지게 되고, 히스테리시스의 영향을 가급적 작게 하고 있다.

즉, 제4도에 도시한 바와 같이, 이러한 다이어프램(3)은, 낮은 스트로크시에는 스트로크에 대하여 반력이 크게되는 한편, 높은 스트로크시에는 반력이 일정하게 되는 특성을 발휘한다. 이것에 의하여 저압시(0.3kg/cm²)에 있어서도, 지수(止水) 능력, 밸브열림 능력이 저하되지 않고, 저압시(0.3kg/cm²)에도 즉시 제5도에 도시한 열림 위치로 이동하고, 필요한 유량을 확보하는 것이 가능하다.

여기서 지수상태를 유지하기 위해서는, 닫힌 상태에 있어서도, 다이어프램(3)에는 약간의 반력이 필요하다. 종래의 다이어프램에서는, 최대스트로크까지 스트로크에 대한 반력특성을 가지고 있기 때문에, 최대 스트로크 시의 반력이 강하게 된다. 따라서 낮은 압력차로 다이어프램을 동작시키기 위해서는 큰 지름이 필요하였다. 그러나 상기와 같은 특성을 가지는 다이어프램에 의하면, 지수상태를 유지하기 위하여 필요한 반력을 부여하면서, 최대 스트로크에 있어서도 해당 스트로크보다 작은 스트로크의 경우와 동일한 작은 일정한 반력밖에 필요로 하지 않는다. 따라서 다이어프램지름을 작게하는 것이 가능하다.

다이어프램(3)의 상방에는, 이 다이어프램과 압력실형성판(60)으로 실질적으로 둘러쌓인 다이어프램압력실(30)이 형성되어 있다. 그리고 이 다이어프램압력실(30)은, 다이어프램(3)의 중앙에 설치된 파이롯트밸브공(31) 및 다이어프램(3)의 주연에 설치된 블리드공(32)을 통하여 유출로(62)와 연통하고 있다.

상기 파이롯트밸브공(31)의 상방에는, 전술한 바와 같이, 솔레노이드(B)의 플런저(15)의 선단에 설치된 밸브체(14)가 대향 배치되어 있고, 플런저(15)의 진퇴이동에 의하여 파이롯트밸브공(31)은 개폐된다. 이 경우, 닫힌 밸브에 대하여 플런저(15)가, 상술한 바와 같이 파이롯트밸브공(31)의 밸브시트(35)로 바운드하여 상한 위치에 와도, 영구자석(17)의 흡인력에 이길 수 있는 복귀스프링(19)의 반력을 받아서 플런저(15)는 확실하게 밸브가 닫히는 측으로 구동한다. 따라서 파이롯트밸브공(31)을 확실하게 폐쇄하여, 다이어프램밸브(C)를 닫는 것이 가능하게 된다.

또한 다이어프램(3)에 대향하는 압력실형성판(60)의 하단부에는 블리드공(32)을 관통하는 크리닝핀(33)이 착탈 가능하게 부착되어 있다. 따라서 크리닝핀(33)이 휘어진 경우 등에는, 다이어프램(3)을 분리하면, 상기 크리닝핀(33)을 용이하게 교환하는 것이 가능하다. 그리고 크리닝핀(33)은 다이어프램의 상하 이동에 의하여 블리드공 부근에 부착된 스케일을 제거한다.

또한 이 클리닝핀(33)을 블리드공(32)에 관통시켜서 배치하기 때문에, 블리드공(32)을, 실질적으로는 도너츠형상의 블리드공으로 한다. 따라서 이 블리드공(32)을 물이 통과하는 경우의 유로저항을 증대할 수 있고, 이것을 통하여 원형의 동일한 단면적을 가진 블리드공으로 하는 경우와 비교하여, 통과유량을 억제할 수 있다. 따라서 다이어프램(3)을 닫는 경우의 수압이 저감된다.

더욱이 블리드공(32)과 크리닝핀(33)의 간격 단면적을, 유입로(61)의 도중에 설치한 상기 스트레이너(S)의 메쉬면적과 실질적으로 동일 또는 그 이상으로 하고 있다. 따라서 스트레이너(S)를 통과한 미소한 먼지 등이 블리드공(32)에 막히는 것 없이, 물은 블리드공(32)에 원활하게 유입된다.

또한 상기 파이롯트밸브공(31)의 하단외주는, 주면이 유체의 흐름 방향을 향하여 연차적으로 완만하게 교축된 형상의 정류콘(7)으로 되어 있다. 이 정류콘(7)은, 관로저항이 가급적 작게 되도록 형성되어 있고, 이하에 기술하는 바와 같이 저압시의 유량을 확보한다.

제5도는 저압시(0.3fg/cm²)의 밸브 열린 위치를 보이고 있고, 이와 같이 저압시의 유량확보는, 밸브 부근에서의 흐름 방향의 전환을 부드럽게 하는 것에 의하여 달성될 수 있다. 이를 위해서는 제5도에 도시한 바와 같이 밸브의 2차측(유출로측)에 정류콘(7)을 설치하고, 이 정류콘(7)의 형상에 의하여 주밸브(63)의 개구의 유효유로면적을, 제6도에 도시한 바와 같이 변화시키면 좋다. 이 경우, 제6도의 세로축은 유효유로면적을 보인 것이다. 또한 가로축은 주밸브(64)가 다이어프램(3)의 시트부(3b)에 대하여 제5도에 실선으로 도시한 위치에 있는 때에 있어서 정류콘(7)과 주밸브(64)의 사이의 이격거리를 보이는 것이다. 제6도에 도시한 바와 같이, 주밸브(64)가 시트부(3b)에 당접하는 유로기점(a)(제5도참조, 이하 같음)에서 정류콘(7)의 형상형성기점(b)와의 사이에는, 정류콘(7)과 주밸브(64)와의 사이의 이격거리(a',b'), 즉 유효유로면적이 점차 확대하도록, 상기 기점(b)에서 정류콘(7)의 형상형성도중부(c)와의 사이는, 유효유로면적인 이격거리(c')가 동일하게 되도록, 더욱이 형상형성도중부(c)에서 형상형성정점부분(d)와의 사이에는, 유효유로면적인 이격거리(d')가 다시 점차 확대되도록, 정류콘(7)의 외주형상을 형성한다.

이러한 형상으로 하는 것에 의하여, 물흐름의 가이드 기능을 다하고, 물흐름의 많고 적음 등에 의한 압력손실을 작게 하고 있다.

또한 본 실시예에 있어서 정류콘(7)의 길이는, 다이어프램(3)의 최대 스트로크와 실질적으로 동일한 길이로 되어 있고, 유량에 대해서 실험적으로 판명된 최적길이이다. 즉, 정류콘(7)의 길이가 너무 짧으면 주밸브(63)으로의 물이 유입되는 사이에 물 사이에 난류가 형성되고, 유량이 교축되어 소망하는 유량을 얻는 것이 불가능하게 되기 때문이다. 또한 역으로 너무 길어도 정류콘(7) 자체가 저항으로 되어 유량을 감소시키는 것이 실험적으로 알았기 때문이다.

상술한 구조에 의하여, 다이어프램밸브(C)의 반응성이 향상된다. 또한 저압시에 있어서 불안정 동작을 해소하여 폐지력 및 밸브를 여는 힘을 양호하게 유지하는 것이 가능하다. 더욱이 정류콘(7)에 의하여 투수능력을 향상시켜, 밸브 성능을 유지하면서 다이어프램밸브(C)를 소형화할 수 있게 된다.

그리고 제5도에 있어서 주밸브(64)의 선단형상은 이하와 같이 결정된다. 다이어프램밸브(C)를 소형화하는 것에 의하여, 수압면은 종래의 것보다 축소된다. 그리고 작은 수압면으로 한 대로 다이어프램(3)을 폐지하는 힘의 저하를 보충하기 위해서는 주밸브선단의 곡률반경을, 종래의 곡률반경(약 0.5mm) 보다 작은 곡률반경(본 실시예의 곡률반경은 0.3mm)으로 하면 된다. 그러나 이와 같이 작은 곡률반경의 주밸브선단으로 하는 것은, 상기 선단의 다이어프램(3)의 시트부(3b)로 먹혀 들어가는 것을 초래하여, 다이어프램(3)에 국부적인 응력이 부가된다. 이 때문에, 단순히 곡률반경을 작게 한 경우에는 내구성이 떨어진다. 따라서 본 실시예에 있어서는, 단순히 곡률반경을 작게하는 것만이 아니고, 다이어프램밸브(C)의 폐지(閉止)시에 있어서 시트부(3b)에 주밸브 선단이 먹혀들어도, 이러한 것에 의한 시티부(3b)의 함몰부의 표면적을 크게하여 응력의 분산을 도모하고, 주밸브(64)의 선단부의 가장자리부분을, 급수 2차측에 있어도 테이퍼면으로 한다. 이와 같이 가장자리부분을 테이퍼면으로 하는 것으로, 응력의 분산을 통하여 다이어프램(3)의 내구성을 확보하고 있다. 또한 상기 테이퍼면은 상술한 정류콘(7)과 같이 층류기능을 향상시키고, 토수량이 떨어지는 것을 방지하고 있다.

더욱이 상술한 소형화를 도모한 솔레노이드(B)와의 조합에 의하여, 극히 소형의 솔레노이드밸브(A)를 얻을 수 있다.

다음에 본 실시예의 솔레노이드밸브(A)의 작동에 대하여 제1도 내지 제3도 그리고 제8도를 참조하면서 설명한다.

우선 제1도에 도시한 바와 같은 닫힌 상태에 있는 솔레노이드밸브(A)를 열린 상태로 하는 동작에 대하여 설명한다.

플런저(15)를 열린측 위치로 구동하기 위하여, 전자코일(1)을 통전시키면, 제1도에 도시한 바와 같이 상기 전자코일(1)에 의하여 보빈(11)의 세로공(11c) 내부까지 자력이 미치는 주자계(M1)이 발생한다. 또한 상기 주자계(M1)에 더하여, 변측자계(M2)도 발생한다. 이 변측자계(M2)는, 자성체인 돌출부(24)를 자속경로의 일부로하여 발생하고, 그 자속은 돌출부(24)의 기단부측, 즉 요크(2)의 하측단부플레이트(23)의 측에서 돌출부(24)의 선단 측을 따라 성형되며, 돌출부(24)의 선단에서는 세로공(11c) 내부의 플런저(15)에 이른다. 이 때문에 변측자계(M2)는, 그 자력을 돌출부(24)의 선단에서 플런저(15)에 미치게 된다. 따라서 이 주자계(M1)과 변측자계(M2)의 자력을 받는 플런저(15)는, 제2도에 도시한 바와 같이, 폴코어(16)으로 흡착된다. 이와 같이 플런저(15)를 흡착측으로 구동하는 경우의 자기효율은, 변측자계(M2)에 의하여 향상되어서, 전자코일(1)에 있어서, 코일권선(12)의 권선수를 감소시켜도, 플런저(15)의 흡착에는 지장이 없다. 이 때문에 코일권선(12)의 권선수 저감을 통하여 솔레노이드(B)의 소형화를 도모하는 것이 가능하고, 소형의 솔레노이드(B)로 하여도, 플런저(15)의 진퇴 동작에 어떠한 악영향을 미치지 않는다.

더욱이 돌출부(24)는, 원주벽(11d)의 요부(11f) 내에 삽입되는 것에 맞춰서 그 입상 높이가 미리 조정되어 있다. 따라서 이하와 같은 잇점을 가진다. 즉 제7도에 도시한 바와 같이, 변측자장형성용의 돌출부(24)의 선단에서 플런저(15)에 미치는 변측자계(M2)의 자력의 크기는, 돌출부(24)와 플런저(15)와의 위치관계, 즉 상기 돌출부(24)의 입상 높이에 의하여 변화하고, 입상 높이가 어떤 값(L)인 때에는 자력은 최대로 된다. 이 때문에 돌출부(24)를 그 입상 높이가 L로 되도록 미리 조정하여 두어서 요부(11f)에 삽입하면, 플런저(15)에는 최대 자력으로 변측자계(M2)를 최고의 효율로 미치는 것이 가능하게 된다. 따라서 단순히 돌출부(24)를 요부(11f)에 삽입하는 것만의 솔레노이드와 비교하여, 코일권선(12)의 권선수를 보다 작게하는 것이 가능하기 때문에, 코일권선(12) 자체의 소형화를 통하여 솔레노이드(B)를 보다 소형화하는 것이 가능하게 된다.

그런데, 본 실시예에 있어서, 솔레노이드밸브(A)는, 전지구동으로 하고 있고, 더욱이 제8도에 도시한 바와 같이 솔레노이드(B)로의 통전 시간을 전지전압에 의하여 변화시키도록 하고 있다. 보다 상세하게 설명하면, 복귀스프링(19)에 대응하여 플런저(15)를 구동시키는 개통전시간에는, 폐통전시간보다 항상 통전시간을 길게하고, 각각 통전시에 있어서는, 전지전압이 낮은 정도 통전시간을 길게 한다. 따라서 전지에서는 필요 이상의 방전을 필요로 하지 않아서, 전지를 장시간 사용하는 것이 가능하고, 전지교환의 척도가 감소한다.

또한 플런저(15)에는 제9도에 도시한 바와 같이, 수직부(15b)가 설치되어 있고, 더욱이 플런저의 테이퍼부(15a)의 테이퍼각(θp)과 폴코어의 요부(16a)의 테이퍼각(θc)을, θp>θc로 하고 있다. 따라서 플런저(15)의 흡입력을, 그 수직부를 구비하지 않는 것과 비교하여 증대시키는 것이 가능하다. 구체적으로는, 필요 스트로크를 2.5mm으로 하고, θp = 15°, θc = 13.5°, 플런저(15)와 폴코아(16)과의 최단거리(L2)를 0.432mm으로 하여, 수직부(15b)의 길이(L0)를 0∼1.44mm의 범위에서 가변적으로 하여 흡인력에 부가하는 영향에 대하여 실험을 행하였다. 그 결과, L0 = 1.4mm의 때에서 흡인력이 수직부를 설치하지 않을 때에 비하여 약 8% 증가하였다.

그리고 이 최단거리(L2)를 비교적 떨어뜨린 경우에는 이와 같이 수직부(15b)의 길이(L0)를 설치하는 것으로, 제10도에 도시한 "스트로크 흡인력" 특성으로 된다. 이러한 특성에 의하면, 플런저(15)가 폴코어(16)에 근접한 때의 흡인력이 저감하지만, 그 위치에서는 플런저(15)는 통상 관성에 의하여, 폴코어에 흡인되기 때문에 반드시 큰 전자코일에 의한 흡인력을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 직선적인 상기 특성에서도, 특히 문제로 되는 것은 아니다.

역으로 종래의 것에는, 플런저(15)가 폴코어(16)에 흡착하는 경우에 래치위치에 근접하는 것에 따라서 흡인력과 스프링력의 차(실질적으로 흡입력)이 크게 되고, 금속끼리의 충돌에 의한 충돌음이 발생하는 것이지만, 제 10도에 도시한 바와 같이 "스트로크흡인력" 특성을 부여하는 것으로, 래치시에 있어서 충격음의 발생을 가급적 억제하고 있다.

따라서 별도 완충부재등을 설치하지 않고 조용한 동작이 수행된다. 그리고 복귀스프링(19)에 원추스프링이나 다중스프링을 사용하여, 스프링력을 무단계, 혹은 다단계로 조정하여 상기 효과를 얻도록 하여도 좋다.

본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 플런저(15)의 테이퍼부(15a)의 가장자리부분에 수직부(15b)를 형성하고 있지만, 이 수직부(15b)에 의하여 수직부(15b)를 설치하지 않는 경우와 비교하여, 폴코어(16)와의 간격을 짧게하는 것이 가능하기 때문에, 초기흡인력을 증가할 수 있다.

상술한 바와 같이, 플런저(15)가 흡착구동하면, 파이롯트밸브공(31)은 밸브체(14)가 분리되어 개구되고, 다이어프램압력실(30)과 유출로(62)와는 연통한다. 이 때문에 유출로(62)로의 물의 유출을 받아서 다이어프램압력실(30)의 수압이 감소하기 때문에, 다이어프램압력실(30) 내의 수압과 유입로(61) 내의 수압 사이에 압력차가 생겨서, 제3도에 도시한 바와 같이, 다이어프램(3)이 상승한다. 이것에 의하여 주밸브(64)에서 다이어프램(3)이 분리되어, 유입로(621)과 유출로(62)가 주밸브공(63)을 통하여 직접 연통하고, 1차측에서 2차측으로 물이 통하게 된다.

이 경우, 전자력은 플런저(15)의 스트로크분만 작용하면 되고, 플런저(15)의 이동후에는, 플런저(15)는 영구자석(17)의 자력으로 폴코어(16)에 흡착되어 래치된다. 이것에 의하여 다이어프램밸브(C)는 열린 상태를 유지하는 것이 가능하다. 따라서 플런저(15)의 래치후에는 전자코일(1)으로의 통전은 필요없게 된다.

다음에 제3도에 도시한 열린상태에 있는 솔레노이드밸브(A)를, 제1 도에 도시한 닫힌 상태로 하는 동작에 대하여 설명한다.

플런저(15)의 래치를 해제하는 방향으로 전자코일(1)을 통전시키면, 플런저(15)는 영구자석(17)의 극성과 역의 극성으로 자화되고, 플런저(15)가 영구자석(17)에서 받는 자력은 전자코일(1)의 자력에 의하여 부정된다. 따라서 플런저(15)는 복귀스프링(19)의 작용에 의하여 원활하게 하강하고, 다이어프램(3)의 파이롯트밸브공(31)을 닫는다. 이것에 의하여 다이어프램(3)은 하강하기 시작한다.

이 때, 크리닝핀(33)을 테이퍼 형상으로 하면, 상기 핀이 발휘하는 교축효과에 의하여, 다이어프램압력실(30)으로의 물의 유입량이 서서히 감소된다. 이 때문에 다이어프램(3)의 하강 속도는 하강함에 따라 늦게 되고 주밸브공(63)은 테이퍼형상으로 하지 않은 경우와 비교하여, 보다 완만하게 폐색된다.

이와 같이 본 실시예에 있어서는, 솔레노이드밸브(A)를 소형화하고 있음에도 불구하고, 원활한 동작이면서도 소망하는 유량을 얻는 것이 가능하다.

그런데 본 실시예에 있어서는, 솔레노이드(B)의 소형화를 도모하기 위하여, 플런저(15)를 필요 기자력(起磁力)에 대응한 소형의 것으로 하여, 이 플런저(15)의 자중을 가볍게 하고, 마찰력을 경감하여 자력에 의한 흡인 효율을 향상시키고 있다. 여기서 이러한 플런저(15)의 설계에 대하여 설명한다.

자성체의 자기 특성을 보인 제11도에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 선형성을 구비하는 영역에서 동작하고 있는 경우에는, 자기에너지의 사용효율은 높다. 그러나 자속밀도(Bt)를 초과하여 선형성을 상실하고, 더욱이 자계가 강하게 되면 결국에는 자기가 포화되어 에너지 효율이 나쁘게 된다.

또한 자속통과면적과 자속밀도의 포화점과의 관계를 보인 제12도에서 알 수 있는 바와 같이, 자계를 일정한 상태로 자속의 통과면적(S)를 작게하여 가면, 필연적으로 자속밀도는 높게 되어 가고, 동일하게 Bt로 포화를 시작한다. 더욱이 이 이상 자속의 통과면적(S)을 작게하여 가면, 자속총량(Bt · S)는 그것에 따라 작게 되어 가고, 동시에 흡인력도 작게 되어 간다.

따라서 효율높은 소형화를 도모하기 위해서는, 자속밀도가 상기 Bt를 넘지 않는 범위에서 설계하면 좋다는 것을 알게 된다.

본 발명에서는, 상기의 점에 착안하여 플런저 내부에 복귀 스프링을 삽입하는 세로공을 구비하는 플런저에 있어서 효율높은 소형화 가능한 한계를 구하였다. 그리고 이 한계에 있어서 플런저 최소단면적(SpMIN)과, 스프링용세로공반경(r2)에 대한 플런저 최소반경(r1MIN)의 관계를 구하여, 이들을 모두 최소값 이상의 크기로 정한다.

다음에는 더욱 상세하게 설명한다. 제13도는 플런저 및 폴코어의 모식단면도이고, 이 단면도에 있어서 부호는 다음과 같다.

X : 스트로크

1g : 플런저 폴코어 최대거리

d : 경사면 오버랩부의 경사면을 따른 길이

r1 : 플런저 및 폴코어의 반경

r2 : 스프링용 세로공 반경

θ : 플런저 경사면의 테이퍼각

Sga : 오버랩부의 평균면적

Sp : 플런저 단면적

F : 흡인력

여기서 플런저 폴코어 최단거리(1g), 경사면 오버랩부의 경사면을 따른 길이(d)는, 각각 이하의 식(1), 식(2)로 된다.

또한 플런저측의 오버랩면적을 Sg1, 폴코어측의 오버랩면적을 Sg2라고 하면, 양측의 오버랩면적(Sg1,Sg2)은, 각각 이하의 식(3), 식(4)로 된다.

따라서 오버랩부의 평균면적(Sga)는, 식(3) 및 식(4)에 의하여, 다음의식(5)로 된다.

또한 플런저단면적(Sp)는, 다음의 식(6)으로 표시된다.

또한 오버랩우의 퍼미언스(permiance)(자기저항의 역수)를 Pg라고하면, 식(1), 식(2), 식(5) 및 식(6)에 의하여 다음의 식(7)로 표시된다.

여기서, 흡인력(F)를 구하지만, F는 갭 사이의 기자력(Ug)와 자기저항의 변화률(dgp/dx)의 관계함수로서 구해진다.

이 경우, 갭 사이의 자기저항을 Rg, 자속밀도를 Bg라고 하면, 지자력(Ug)는,다음의 색(8)로 표시된다.

한편 식(7)에 의하여, 자기저항의 변화률(dpg/dx)은, 다음의 식(9)로 표시된다.

따라서 흡인력(F)는 식(8), 식(9)에 의하여 다음의 식(10)으로 표시된다.

그리고 식(10)에 있어서, 음의 부호는 흡인력인 것을 표시하고 있다. 다음에 목표 흡인력을 (F0)으로 하면, 자속이 포화하기 시작하는 플런저의 최소단면적(SpMIN)을 구한다. 단, 오버랩부보다 앞에 플런저부에서 포화시키는 것을 전제로 하기 위하여 다음의 식(11)로 표시된 조건을 전제한다.

식(5) 및 식(6)에 의하여 식(11)을 변형하면 식(12)로 된다.

이 때, 자속은 플런저부에서 포화하기 시작하고 있기 때문에, 거기서의 자속밀도는 (Bt)이고, 오버랩부의 자속밀도는 자속총량이 동일하기 때문에, 자속밀도(Bg)는 식(13)으로 표시된다.

식(12)를 식(10)에 대입하면, 목표흡인력(F0)는 식(14)로 표시된다.

식(14)를 정리하면, 목표흡인력(F0)시에 있어서 효율 높은 소형화를 간 때의 플런저 최소단면적(SpMIN)이 구해진다.

또한 SpMIN의 때, r1은 최소값(r1MIN)으로 되기 때문에, 식(6)에 의하여, 스프링용 세로공반경(R2)에 대한 플런저의 최소반경(r1MIN)의 관계가 결정된다.

이와 같이 하여 플런저 최소단면적(SpMIN)과, 스프링용 세로공 반경(R2)에 대한 플런저 최소반경(r1MIN)의 관계를 구하는 것에 의하여, 본 실시예에 의한 플런저(15)의 크기가 결정된다.

그런데, 상술한 실시예에서는, 솔레노이드(B)는 전지구동의 것으로하여 설명되었지만, AC전원을 사용하는 것도 가능하다. 그리고 이 경우는, 전지수명 등을 고려할 필요가 없어서, 영구자석(17)은 불필요하게 되고, 제 14도에 도시한 바와 같은 구성으로 하는 것이 가능하다. 제14도 중에서 도면부호 11j는 보빈(11)의 결식플랜지(11e)에 설치된 절취부이고, 상기 절취부(11j)에서 코일 권선(12)의 권선감지의 시작 및 권선감기의 종료로 되는 권선단부(20)을 코일권선단부처리공간(Q)으로 도입하고 있다. 그리고 상기 전지구동의 솔레노이드(제1도 내지 제3도)에 있어서도, 도시하지 않았지만 동일한 구성으로 하고 있다.

또한 제14도에서는 플런저(15)는, 보빈(11)에 설치된 세로공(11c) 내부를 접촉한 상태에서 슬라이딩(접동) 하도록 하고 있지만 제15도에 도시한 바와 같은 구성으로 하는 것도 가능하다. 제15도에서는, 수지제의 다이어프램밸브(C)에 일체로설치된 통형상 연출부(60a)를 보빈(11)의 세로공(11c) 내에 삽입 관통하고 있고, 상기 통형상 연출부(60a) 내부를 플런저(15)가 접동하도록 하고 있다. 그리고 이러한 변경예는 제1도 내지 제3도에 도시된 영구자석을 배치한 솔레노이드에 있어서도 적용 가능하다.

더욱이 제14도 및 제15도에 도시한 솔레노이드를, 제16도에 도시한 바와 같이, 폴코어(16)를 생략하여 상술한 조정부재(18)만을 세로공(11c)의 정상에 설치한 솔레노이드로 하여도 된다. 이 경우, 조정부재(18)는 자계조정이라고 하는 기능은 아니고 코일권선(12)에 의한 전자계의 자로(磁路)를 형성하는 기능을 다하기 위하여 설치되어 있다.

제14도 내지 제16도의 어느것의 솔레노이드의 경우에 있어서도, 플런저(15)는 수지 내를 접동하는 것으로 되어서, 이동마찰저항을 작게 하는 것이 가능하고, 플런저(15)를 이동시키기 위하여 필요한 힘을 작게하는 것이 가능하다.

그리고 제15도는 고무 부시(250)에 대하여 별도의 실시형태를 보이고 있다. 상기 고무부시(250)는, 하단이 보빈(11)의 격실플랜지(11E)에 접하고 있고, 중간부분을 상부플랜지(11A)에 설치한 절취(상기 절취는 요크 상부에 설치된 개구(26) 보다도 약간 크게 설치되어 있다)하는 것과 동일한 형상으로 하여, 약간의 양만 상기 상부플랜지(11A)에서 돌출하도록 설치되어 있으며, 이 보다 상방에는, 상기 개구(26)과 실질적으로 동일한 형상의 돌출부를 구비하고 있다. 이러한 구성에 의하여 보빈(11)에 권취된 권선(12)의 권선단부(20)에 고무부시(250)를 부착하고, 상기 고무부시(250)를 보빈(11)의 상부플랜지(11a) 및 격실플랜지(11e)의 사이에 고정한 상태로, 요크(2)에 삽입하는 것으로 조립하는 것이 가능하여서, 제14도에 보인 것보다 더욱 조립이 용이하게 된다.

또한 제17도에 도시한 솔레노이드밸브(A)로 하는 것도 가능하다. 상기 솔레노이드밸브(A)는, 제1도에 도시한 것과, 보빈(11)에 있어서 원주벽(11d) 하부의 요부(11f)의 형성의 모양이 상이하다. 즉, 이러한 제17도에 도시한 바와 같이, 요부(11f)는, 변측자장형성용 돌출부(24)를 그 선단에 간격을 남기지 않도록, 돌출부(24)의 입상높이에 적합한 깊이로 형성되어 있다. 그러나 상기 돌출부(24)는, 그 입상높이가 제7도에 도시한 바와 같이 최대의 자력으로 변측자장(M2)의 자력이 플런저(15)에 미치도록 미리 조정되어 있다. 즉, 돌출부(24)의 입상 높이를 이와 같이 미리 정한 후에, 상기 정해진 입상 높이와 거의 동일한 치수의 깊이로 요부(11f)가 성형되어 있다. 제 17도의 솔레노이드밸브(A)에서도, 플런저(15)에는 최대 자력으로 변측자계(M2)의 자력를 최고 효율좋게 미치도록 하는 것이 가능하여서, 코일권선(12)자체의 소형화를 통하여 솔레노이드(B), 나가서는 솔레노이드밸브(A)를 보다 소형화하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 제17도에 도시한 솔레노이드밸브(A)에는, 돌출부(24)를 그 입상 높이의 조정을 통한 변측자장(M2)의 자력조정에 의하여 소형화를 실현하고 있다. 그러나 솔레노이드(B)나 솔레노이드밸브(A)의 소형화 보다도 돌출부(24)의 취급의 간편화를 도모하고자 하면, 제17도에 도시된 구조를 택하여, 돌출부(24)를 하측단부플레이트(23)의 단부에서 입상 성형하는 것만으로 하는 것도 가능하다. 즉, 돌출부(24)의 입상 높이의 조정은 하지 않고, 요부(11f)의 깊이와 돌출부(24)의 입상 높이를 실질적으로 동일하게 하면, 하측단부플레이트(23)과의 일체화에 의하여 돌출부(24)의 취급의 간편화를 도모하는 것이 가능하다. 그리고 이러한 경우에 있어서도, 변측자장(M2)에 의한 자기효율의 향상에 의하여, 어느 정도의 소형화를 도모하는 것이 가능하다.

다음에 다른 실시예로서, 제18도 및 제19도를 참조하면서 카트리지 식으로 한 솔레노이드밸브(A)에 대하여 설명한다. 제18도에 있어서는 솔레노이드밸브(A)의 임시체결 구조를, 제19도에 있어서는 솔레노이드밸브(A)의 고정구조예 대하여 도시하고 있다.

제18도에 도시한 임시체결구조에는, 솔레노이드밸브(A)를 밸브본체(80)에 부착하기 위한 수지성의 메인시트부(81)를 사용한다. 상기 메인시트부(81)는, 그 상부주연의 4모서리에 계지호(82)를 구비하고, 상기 계지호(82)에 의하여 솔레노이드(B)를 임시체결하고 있다. 그리고 이러한 임시체결 구조에 의하면, 솔레노이드(B)를 메인시트부(81)에서 임시 체결하여 하나의 유니트로 하고, 이러한 유니트로서의 취급을 가능하게 한다.

따라서 출하시 등에 솔레노이드(B)와 메인시트부(81)가 분리되는 것 없이, 카트리지로서의 신뢰성을 높이는 것이 가능하다. 또한 테이프체결이나 봉투를 이용한 체결 등을 행하지 않고 완료되기 때문에 코스트 저감이 가능하게 된다.

이러한 카트리지식의 솔레노이드밸브(A)에는, 제19도에 도시한 바와 같이, 밸브본체(80)에 부착된 상태에 있어서 일차측압력의 수압면적이, 단면 I-I, 및 단면 II-II로 동일하게 하고 있다. 따라서 단면 I-I 및 단면 II-II에 걸리는 압력이상쇄되고, 부착을 위하여 일차압에 대항하는 힘을 필요로 하지 않는다. 따라서 나사체결이나 체결링 등에 의한 강력한 고정을 필요로 하지 않고, 예를 들면 삽입이나 수지제의 핀체결로 부착이 가능하게 되고, 부착 작업이 용이하게 되는 것과 같이 코스트 다운을 도모할 수 있다.

다음에 제20도에 도시한 실시예에 관한 솔레노이드밸브(A)의 회로에 대하여 설명한다.

이것은, 솔레노이드의 구동전원으로서 전지를 사용하는 경우에, 전지가 구비하는 내부저항이나 용량 소비에 의한 내부 저항의 증대를 위하여, 솔레노이드로의 전류가 당초값 보다도 서서히 낮아지고, 결국은 충분한 전력공급이 행해지지 않고 있어서, 불필요한 전력공급을 가급적 행하지 않도록 하여, 전지의 장수명화를 도모하는 것이다.

즉, 제20도에 도시한 바와 같이, 회로에는 소정의 내부 저항을 구비하고 지전력을 가지는 전지(40)가 조립되어 있고, 상기 전지는, 소레노이드 밸브(A)의 전원으로 되어 있다. 전지(40)는, 그 +단자의 측에 정저항(R1)을 통하여 솔레노이드(B)와 접속되고, 그 -단자의 측에 정저항(R2)를 통하여 개폐스위치(SW)와 접속되어 있다. 그리고 개폐스위치(SW)에 의하여, 회로가 개폐된다.

또한 솔레노이드(B)와 개폐스위치(SW)의 상류측에는, 전지(40) 및 솔레노이드(B), 개폐스위치(SW)와 병렬로 콘덴서(41)가 접속되어 있다. 상기 콘덴서(41)는, 개폐스위치(SW)가 닫힌 때에, 솔레노이드(B)로의 구동 전류를 공급하는 것만이 가능한 전하를 축적할 수 있도록 그 용량이 정해져 있다.

개폐스위치(SW)는, 전지(40)에 대하여 병렬로 설치된 스위치구동회로(42)에 의하여 개폐되는 것이고, 스위치구동회로(42)는 카운터 등을 구비하여 구동시간을 계측하는 것이 가능하다. 또한 스위치구동회로(42)는, 솔레노이드밸브 구동조작부(43)에서의 구동 신호에 의하여 일정시간 지속되는 펄스신호를 출력하고, 상기 펄스 신호의 출력시간에 걸쳐 개폐스위치(SW)를 제어하도록 구성되어 있다.

따라서 개폐스위치(SW)가 스위치구동회로(42)에 의하여 닫히면, 솔레노이드(B)에는 주로 콘덴서(41)에서의 전류가 흐른다. 이 때문에 전지(40)의 내부 저항의 크기에 의하지 않고, 솔레노이드(B)를 구동하는 경우의 전류값을 확보하는 것이 가능함과 동시에 통전량도 거의 일정하게 하는 것이 가능하다. 따라서 전력소비의 면에서 유리하게 된다.

또한 개폐스위치(SW)와 정저항(R2)의 사이에는, 비교기(44)의 일측의 입력단자가 접속되어 있고, 솔레노이드(B)에 흐르는 전류에 비례하는 정저항(R2)에 부가되는 전압값(VR)이, 비교기(44)의 타측의 입력단자에 인가되는 설정전압값(VO)과 비교된다.

상기 비교기(44)는, 정저항(R2)의 전압값(VR)이 설정전압값(VO)로 된 때, 혹은 그 이상으로 된 때, 스위치구동회로(42)에 신호를 출력하도록 구성되어 있다.

또한 스위치구동회로(42)는, 솔레노이드밸브 구동조작부(43)에서의 구동신호에 의하여 개폐스위치(SW)를 닫아서, 통전함과 동시에 비교기(44)에서의 신호에 의하여 개폐스위치(SW)를 열어서 통전을 멈추도록 구성되어 있다.

그런데, 설정전압값(VO)는, 솔레노이드(B)의 플런저(15)의 움직임이 정지된 때에 솔레노이드(b)를 흐르는 전류값에 기초하여, 정저항(r2)에 발생하는 전압값으로 되어 있다. 이 때문에, 플런저(15)에 부가되는 부하의 대소에 관계없이, 상시 솔레노이드밸브(a)의 구동에 필요한 최소의 통전시간을 얻는 것이 가능하게 되고, 불필요한 전력 소비를 방지하는 것이 가능하다.

더욱이 개폐스위치(SW)와 비교기(44) 사이에는, 마진가산회로(45)와 피크검출회로(46)를 각각 통하여, 피크검출온(on)용의 비교기(47)의 양입력 단자가 접속되어 있다. 또한 바텀(bottom)검출온(on)용의 비교기(50)의 양 입력단자도, 각각 바텀검출회로(48)과 마진감산회로(49)를 통하여 접속되어 있다.

그런데, 솔레노이드(B)의 통전시에 있어서 시간대 전류특성은, 제21도에 도시한 바와 같이 된다. 즉 솔레노이드(B)의 전자코일(1)에 통전을 개시하면, 전자코일(1)로의 전압인가에 의하여 전류가 상승하고, 계속하여 소정 시간후, 플런저(15)의 이동에 따르는 역기전력의 발생에 의하여 전류가 일단감소한다. 그리고 다이어프램밸브(C)의 밸브열림 또는 밸브닫힘에 의하여 상기 역기전력이 제로로 되기 때문에 그 이후는 전류가 계속상승하는 것으로 된다.

피크검출회로(46)는, 흐르는 전류의 극대값을 수시로 검출하도록 구성되어 있고, 전자코일(1)로의 전압 인가에 의한 전류극대값을 검출한다. 그리고 검출된 전류극대값을 피크검출온용의 비교기(47)에 출력한다.

피크검출온용의 비교기(47)는, 상기 전류 극대값과, 솔레노이드(B) 통전시의 전류파형에 소정 마진을 가산한 마진가산회로(45)에서 얻어지는 출력과를 비교하여, 마진가산회로(45)에서 얻어진 출력이 전류 극대값을 넘어서 작게되면, 그 시점에서 피크검출회로(46)의 작동을 정지함과 동시에, 바텀검출회로(48)의 동작을 개시한다.

바텀검출회로(48)는, 흐르는 전류의 극소값을 검출하도록 구성되어져 있고, 다이어프램밸브(C)의 밸브열림시, 즉, 역기전력이 제로인 때의 전류극소값을 검출하는 것으로 된다. 그리고 상기 전류극소값을 바텀검출온용의 비교기(50)에 출력한다.

바텀검출온용의 비교기(50)는, 상기 전류극소값과 솔레노이드(B) 통전시의 전류파형에서 소정의 마진감산회로(49)에서 얻어지는 출력이 전류 극소값을 초과하여 크게되면, 그 시점에서 전지(40)에서 전자코일(1)로의 통전을 정지한다.

이와 같이 본 실시예에 있어서, 솔레노이드밸브(A)의 회로에서는, 시간 혹은 설정전압값(VO) 혹은 솔레노이드전류극소값의 어느것인가를 검출한 시점에서, 솔레노이드(B)로의 통전을 정지한다. 이 때문에, 전지(40)의 불필요한 전력소비를 방지하여 수명을 길게 하는 것이 가능하다.

이상, 본 실시예에서는, 본 발명에 관한 솔레노이드(B) 및 솔레노이드밸브(A)를 급수제어용으로서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 가스용의 개폐밸브등, 여러 가지 용도로 사용될 수 있다. 예를 들면 솔레노이드밸브(A)를 구비하는 다이어프램밸브(C)로는, 그 외경이 약 22mm, 높이가 약 21mm 정도까지의 소형화가 가능하기 때문에 제22도에 도시한 바와 같이, 수전(水栓) 자체에 조립하는 것이 가능하다.

즉, 도면에 도시한 수전(90)은, 화장실 세면대(91)의 추측의 카운터(92) 상면에 고정되고, 약 45mm의 지름의 약 원통형상을 가지고 있다. 여기서 급수관(93)에 연통한 1차측의 유입로(61)와 2차측의 유출로(62)를 다이어프램밸브(C)로 연통하고, 토수구(94)에서 화장실 세면대(91)을 향하여 토수하도록 한다. 이 경우, 수전(90)은 약 45mm의 지름이기 때문에, 그 정상부에는, 약 30mm 정도의 내경의 요부(95)를 형성가능하고, 상기 요부에 외경이 약 22mm의 다이어프램밸브(C)가 조립되어 있다. 이와 같이 수전(90)의 정상부에는 요부(95)를 형성 가능하지만, 종래의 다이어프램밸브는, 상기 요부에 조립되도록 사이즈에는 수용할 수 없었기 때문에, 카운터(92)의 하면에 부착되어 있다. 이 때문에, 밸브의 보수점검의 경우 카운터 하면에서의 작업이 필요하였지만, 수전(90)에 조립 가능한 다이어프램밸브(C)에 의하면, 보수 점검을 간단화하는 것이 가능하다. 그리고 도시한 수전(90)은, 화장실 세면대(91) 속에 넣어진 손을 검출하는 센서(96)를 구비하고 있고, 상기 센서에서의 신호로 솔레노이드밸브의 플런저(15)를 여는 방향으로 이동하도록 구성하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 솔레노이드밸브(A)와 솔레노이드는, 그 성능을 수전(90)은 약 40mm의 지름이기 때문에, 그 정상부에는 약 30mm 정도의 내경의 요부(95)를 형성 가능하고, 유지한 채로 체적의 면에 있어서 수분의 1정도에 까지 소형화에 적합하고, 또한 급수제어용 솔레노이드밸브나 가스용 개폐밸브등의 여러 가지 밸브나 그 구동원으로 되는 솔레노이드의 이용에 적합하다.

Claims (20)

1. 플런저를 이동 구동시키는 솔레노이드로써,

   비자성체로 되고, 상기 플런저의 이동영역을 구획형성하는 영역형성부재와,

   상기 이동영역을 상기 플런저의 이동방향을 따라 관통하는 제1자속경로의 자계를 형성하도록 상기 영역형성부재를 둘러싸서 권취된 코일권선부를 구비하고, 상기 제1자속경로의 자력을 상기 플런저에 미치는 전자코일과,

   자성체로 형성되고 상기 이동영역을 구획형성하는 구획면의 외측에서 상기 영역형성부재의 일단의 측에 상기 플런저와 대향하여 배치되는 부재이고, 상기 전자코일이 형성한 자계의 제2자속경로를 상기 구획면의 외측으로 상기 영역형성부재의 일단의 측에서 형성하여, 상기 제2자속경로의 자력을 상기 구획면을 이격시킨 상기 플런저에 부재 선단에서 미치는 변측자장형성부재와,

   상기 영역형성부재의 일단의 측에서의 길이가 다른 상기 변측자장형성부재를 상기 구획면의 외측에서 상기 영역형성부재의 일단의 측에 상기 플런저와 대향하여 배치되도록 형성된 수납개소를 구비하는 수납부재,

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
2. 플런저를 이동 구동시키는 솔레노이드로써,

   비자성체로 되고, 상기 플런저의 이동 영역을 구획형성하는 영역형성부재와,

   상기 이동영역을 상기 플런저의 이동방향을 따라 관통하는 제1자속경로의 자계를 형성하도록 상기 영역형성부재를 둘러싸서 권취된 코일권선부를 구비하고, 상기 제1자속경로의 자력을 상기 플런저에 미치는 전자코일과,

   자성체로 형성되고 상기 이동영역을 구획형성하는 구획면의 외측에서 상기 영역형성부재의 일단의 측에 상기 플런저와 대향하여 배치되는 부재이고, 상기 전자코일이 형성된 자계의 제2자속경로를 상기 구획면의 외측으로 상기 영역형성부재의 일단의 측에서 형성하여, 상기 제2자속경로의 자력을 상기 구획면을 이격시킨 상기 플런저에 부재선단에서 미치는 변측자장형성부재와,

   상기 변측자장형성부재를 상기 구획면의 외측에서 상기 영역형성부재의 일단의 측으로 상기 플런저와 대향하여 배치가능하도록 형성된 수납개소를 구비하는 수납부재를 구비하고,

   상기 변측자장형성부재는, 상기 플런저에 미치는 자력의 크기의 조정을 통하여 상기 수납개소에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 영역형성부재는, 상기 플런저가 이동하는 세로공(11c)을 구획형성하는 것과 같이, 상기 변측자장형성부재를 상기 플런저와 대향하여 배치가능하도록 상기 세로공(11c)을 따라 함몰형성된 요부(11f)를 구비하는 원주벽(11d)을 구비하는 보빈(11)을 구비하고,

   상기 전자코일은, 상기 보빈(11)의 원주벽(11d)에 직접 권취된 코일권선(12)을 구비하며,

   상기 변측자장형성부재는, 상기 요부(11f)에 삽입되어 배치되어 있는 솔레노이드.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전자코일의 상하에 위치하는 상측단부플레이트(22), 하측단부플레이트(23)와, 그 사이에 위치하는 원주측판(21)을 구비하고, 상기 전자코일을 둘러싸는 요크(2)와,

   상기 상측단부플레이트(22)을 향하는 세로공(11c)의 일단에 배치된 폴코어(16)를 구비하고,

   상기 변측자장형성부재는, 상기 원주벽(11d)의 측의 하측단부플레이트(23) 단부에 연설되는 솔레노이드.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 보빈(11)은, 상기 하측단부플레이트(23)보다 외측으로 연장된 돌출부(11h)를 상기 원주벽(11d)에 연장하여 구비하는 솔레노이드.
6. 제 5 항에 있어서,

   변측자장형성용의 돌기부재(24)와 폴코어(16)사이에 형성된 자로(磁路)간극을 전자코일(1)의 거의 중앙에 배치한 솔레노이드.
7. 비자성체로 되는 보빈(11)의 중앙부에 세로공(11c)을 형성하고, 그 주벽(11d)에 코일권선(12)을 권취한 전자코일(1)과, 상기 전자코일(1)의 외주면 및 양단면을 덮고, 원주측판(21)과 상측단부플레이트(22), 하측단부플레이트(23)을 구비하는 요크(2)와, 상기 세로공(11c)의 일단에 배치된 폴코어(16)과, 상기 세로공(11c)에 이동가능하게 삽입된 플런저(15)를 구비하는 솔레노이드에 있어서,

   상기 폴코어(16)의 외주면에 상기 코일권선(12)을 권취하지 않는 코일권선단부 처리공간(Q)을 형성하고, 더욱이 상기 요크(2)에 상기 코일권선단부(20)의 코일 권선을 외부에 인출하기 위한 개구(26)을 설치하고, 상기 개구(26)를 수밀수단으로 폐색한 것을 특징으로 하는 솔레노이다.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 개구(26)을 고무부시(25)로 폐색한 솔레노이드.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 폴코어(16)의 외측에 영구자석(17)을 배치한 솔레노이드.
10. 비자성체로 되는 보빈(11)의 중앙부에 세로공(11c)을 형성하고, 그 윈주벽(11d)에 코일권선(12)을 권취한 전자코일(1)과, 상기 전자코일(1)의 외주에 배치된 요크(2)와, 상기 세로공(11c)의 일단에 배치된 폴코어(16)과, 상기 세로공(11c)에 이동가능하게 삽입된 플런저(15)를 구비하는 솔레노이드에 있어서,

    상기 폴코어(16)의 외측에 영구자석(17)을 배치하는 것과 같이, 상기 영구자석(17)에 대응한 상기 보빈(11)의 외주면에 코일권선(12)을 권취하지 않은 코일권선단부처리공간(Q)을 형성한 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
11. 비자성체로 되는 보빈(11)의 중앙부에 세로공(11c)을 형성하고, 그 원주벽(11d)에 코일권선(12)을 권취한 전자코일(1)과, 상기 전자코일(1)의 외주에 배치된 요크(2)와, 상기 세로공(11c)의 일단에 배치된 폴코어(16)과, 상기 세로공(11c)에 이동 가능하게 삽입된 플런저(15)를 구비하는 솔레노이드에 있어서,

    상기 폴코어(16)의 외측에 영구자석(17)을 배치하는 것과 같이, 상기 영구자석을 네오딘철보론, 사마륨코발트 등으로 되는 희토류금속을 주성분으로 하여 구성되고, 상기 영구자석(17)을 그 측면을 따라 둘러싸고, 상기 영구자석(17)이 형성하는 자계가 상기 플런저(15)에 미치는 자기를 조정하는 자기조정용의 자성체부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 영구자석(17)을 그 측면을 따라 둘러싸고, 상기 영구자석(17)이 형성하는 자계가 상기 플런저(15)에 미치는 자기를 조정하는 자기조정용의 자성체부재를 구비하는 솔레노이드.
13. 자성체로 되는 보빈(11)의 중앙부에 세로공(11c)을 형성하고, 그 원주벽(11d)에 코일권선(12)을 권취한 전자코일(1)과, 상기 전자코일(1)의 외주에배치된 요크(2)와, 상기 요크(2)에 자계를 형성하는 영구자석(17)과, 상기 세로공(11c)의 일단에 배치된 폴코어(16)과, 상기 세로공(11c)에 이동가능하게 삽입된 플런저(15)와, 상기 플런저(15)를 상기 폴코어에서 인출하기 위한 복귀스프링(19)을 구비하는 솔레노이드(B)를 구비하는 솔레노이드밸브에 있어서,

    상기 플런저를 폴코어에 흡착시킨 위치에서 자연 낙하시킨 후, 밸브시트에 의하여 바운드되어 돌아오는 상한 위치에서는, 상기 영구자석의 자계에 의한 흡착력 보다 복귀스프링의 분리력이 크게 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 솔레노이드밸브.
14. 다이어프램(3)에 파이롯트밸브공(31)과 블리드공(32)을 설치하고, 상기 파이롯트밸브공(31)을, 솔레노이드(B)의 플런저(15)의 이동동작에 의하여 개폐하여 주 밸브공(63)의 개폐를 행하도록 한 솔레노이드 밸브에 있어서,

    상기 다이어프램(3)은, 상기 제1스트로크 이상에서는 일정의 반력으로, 상기 제1스트로크 이하에서는 급수압력에 비례하는 반력특성을 가지는 것을 특징으로 하는 솔레노이드밸브.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 제1스트로크는 사용압력의 하한에 있는 스트로크로 하는 솔레노이드밸브.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

    상기 다이어프램(3)의 막두께를 약 0.4mm이하, 막고무경도를 약80도이하로 한 솔레노이드밸브.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 다이어프램(2)의 중앙에 파이롯트밸브공(31)을 설치하고, 상기 파이롯트밸브공(31)의 주변 위치에 블리드공(32)을 설치함과 동시에, 상기 파이롯트밸브공(31)의 주위에 원주면이 유체의 흐름방향을 향하여 점차 원활하게 교축되는 형상의 정류콘(7)을 형성한 솔레노이드밸브.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 정류콘(7)의 길이는, 다이어프램의 최대스트로크와 거의 동일한 길이로 되는 솔레노이드밸브.
19. 파이롯트밸브공(31)과 블리드공(32)을 구비하는 다이어프램(3)과, 상기 블리드공(32)을 삽입관통하는 핀(33)을 구비하고, 상기 파이롯트밸브공(31)을 솔레노이드(B)의 플런저(15)의 이동동작에 의하여 개폐하여 주밸브공(63)의 개폐를 행하도록 한 솔레노이드밸브에 있어서,

    솔레노이드밸브의 급수 일차측에 스트레이너를 설치함과 같이, 상기 블리드공(32)와 상기 핀(33)의 간격단면적을 상기 스트레이너의 메쉬와 실질적으로 동일 또는 그 이상으로 한 것을 특징으로 하는 솔레노이드밸브.
20. 제 4 항에 있어서, 상기 폴코어(16)의 외측에 영구자석(17)을 배치한 솔레노이드.

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