KR100446422B1 - 전자식 밸브의 개폐 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 밸브에 전원을 인가하는 방법에 있어서, 상기 전자식 밸브를 기동시키는 구동초기 시점에는 정격전압발생부를 제어하여 미리 설정된 정격전압을 밸브코일로 인가하여 밸브의 개폐를 제어하되, 일정 시간이 경과될 경우 저전압발생부를 제어하여 상기 정격전압보다 낮은 저전압을 밸브코일로 인가하여 밸브의 개폐를 유지하도록 제어함으로써, 전자식 밸브로 인가되는 기동전압 및 유지전압을 정격전압과 저전압으로 이중 제어함으로써, 전기에너지를 대략 40 내지 70% 정도로 절약할 수 있고, 또한 과열로 인한 화재위험을 감소시킴과 아울러 밸브의 신뢰성과 수명을 연장시킬 수 있는 전자식 밸브의 개폐 제어 장치 및 그 방법을 제공한다.

Description

전자식 밸브의 개폐 제어 장치 및 그 방법{Apparatus for controlling open and close of a Electronic Valve and Method therefor}

본 발명은 전자식 밸브에 관한 것으로, 특히 전자식 밸브로 인가되는 기동전압 및 유지전압을 정격전압과 저전압으로 이중 제어함으로써, 전기에너지를 절약함과 아울러 과열로 인한 화재위험을 제거하여 밸브의 신뢰성과 수명을 연장시킨 전자식 밸브의 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

전자식 밸브(1)는 도 1과 같은 기본 구조를 갖고 있는 바, 도시된 바와 같이 정격전압의 인가에 따라 자기장에너지가 유도되는 고정자(15)가 설치된 바디(10)와, 상기 바디(10)의 고정자(15)가 그 중앙측의 요홈(23)에 내삽되는 원통형 코어(21)로 코어의 둘레에 코일(25)이 감겨있어 인가되는 정격전압에 따라 자기장을 발생하는 코일부(20)와, 상기 코일부(20)의 요홈(23)에 내삽된 고정자(15)에 스프링(35)을 사이에 두고 삽입되어 정격전압의 인가 여부에 따라 고정자와 밀착 및 이격되는 후렌저(30)와, 상기 바디(10)와 고정 결합되고 유체가 유출입되는 밸브유출입포트(40)와, 상기 후렌저(30)의 이동에 따라 밸브유출입포트(40)를 개폐하는 시트(50)로 구성되어 있다.

상기와 같은 전자식 밸브(1)의 구동원리는, 먼저 코일(25)에 전류를 흘리면 코일(25)의 중앙에 자기장이 발생되어 코일(25) 중앙에 있는 고정자(15)가 전자석이 되고, 스프링(35)에 의해 이격되어 있던 후렌저(30)가 코일부(20)의 자기장의 힘에 의해 이동하여 전자석이 된 고정자(15)에 밀착하게 된다. 이때 이동하는 힘으로 시트(50)가 이동되어 밸브를 열게 된다.

이때, 밸브를 항상 열고 있어야 하는 기기에서는 코일(25)에 항상 전류를 흘려야 함으로 기동 후에도 같은 전압을 유지시켜 주므로 매우 많은 소비전류가 발생하고, 이로 인한 코일의 열 발생으로 제품의 수명이 단축됨과 아울러 밸브의 신뢰성 등에도 많은 영향을 초래했다.

따라서, 종래의 전자식 밸브는 기계식 밸브에 비해 제어가 쉽고, 원격 제어가 가능하다는 장점을 지니고 있지만, 전자식 밸브는 전기에너지가 필요하며 전기로 제어함에 따른 전력소모와 누전으로 인한 화재 등의 위험을 갖고 있었으며, 또한 지속적인 전원 공급에 따른 열발생으로 인해 제어 밸브의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전자식 밸브의 코일로 인가되는 기동전압 및 유지전압을 정격전압과 저전압으로 각기 나누어 이중 제어함으로써, 전기에너지를 절약함과 아울러 과열로 인한 화재위험을 제거하여 밸브의 신뢰성과 수명을 연장시킨 전자식 밸브의 개폐 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래기술에 의한 전자식 밸브의 구조를 도시한 분해사시도이고,

도 2는 본 발명에 의한 전자식 밸브의 구조 및 그 제어 장치를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 전자식 밸브 15: 고정자

20: 코일부 21: 코어

25: 코일 30: 후렌저

35: 스프링 40: 밸브유출입포트

50: 시트 70: 정격전압발생부

80: 저전압발생부 90: 제어부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 외부로부터 인가되는 전압에 따라 자기장을 발생하여 밸브를 개방, 폐쇄 및 개폐유지를 시키는 전자식 밸브에 있어서: 상기 밸브의 개방시 초기 구동전압인 정격전압을 발생하여 밸브의 코일로 공급하는 정격전압발생부; 상기 밸브의 개방상태를 유지하고자 할 경우 정격전압보다 낮은 저전압을 발생하여 밸브의 코일로 인가하는 저전압발생부; 및 상기 밸브의 개방, 폐쇄 및 개폐유지시 상기 정격전압발생부와 저전압발생부를 선별 제어하되 밸브의 초기 구동시에는 정격전압발생부의 동작을 제어하고 밸브의 개방유지시에는 저전압발생부의 동작을 제어하는 제어부;를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 전자식 밸브에 전원을 인가하는 방법에 있어서: 상기 전자식 밸브를 기동시키는 구동초기 시점에는 정격전압발생부를 제어하여 미리 설정된 정격전압을 밸브코일로 인가하여 밸브의 개폐를 제어하되, 일정 시간이 경과될 경우 저전압발생부를 제어하여 상기 정격전압보다 낮은 저전압을 밸브코일로 인가하여 밸브의 개폐를 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 2는 본 발명에 의한 밸브제어 장치를 도시한 것으로, 전자식 밸브(1), 정격전압발생부(70), 저전압발생부(80) 및 제어부(90)를 도시하였다.

상기 전자식 밸브(1)는, 도시된 바와 같이 정격전압의 인가에 따라 자기장에너지가 유도되는 고정자(15)가 설치된 바디(10)와, 상기 바디(10)의 고정자(15)가 그 중앙측의 요홈(23)에 내삽되는 원통형 코어(21)로 코어(21)의 둘레에 코일(25)이 감겨져 있어 외부에서 인가되는 전압에 따라 자기장을 발생하는 코일부(20)와, 상기 코일부(20)의 요홈(23)에 내삽된 고정자(15)에 스프링(35)을 사이에 두고 삽입되어 전압의 인가 여부에 따라 형성되는 자력에 의해 고정자(15)와 밀착 및 이격되는 후렌저(30)와, 상기 바디(10)와 고정 결합되고 유체가 유출입되는 밸브유출입포트(40)와, 상기 후렌저(30)의 이동에 따라 작동되어 밸브의 유출입포트(40)를 개폐하는 시트(50)로 구성되어 있다.

또한, 정격전압발생부(70)는 밸브의 개방시 초기 구동전압인 정격전압을 발생하여 코일부(20)의 코일(25)로 공급하도록 이루어져 있고, 저전압발생부(80)는밸브의 개방상태를 유지하고자 할 경우 정격전압보다 낮은 저전압을 발생하여 코일부(20)의 코일(25)로 인가하도록 이루어져 있으며, 제어부(90)는 밸브의 개방, 폐쇄 및 개폐유지시 정격전압발생부(70)와 저전압발생부(80)를 선별 제어하되 밸브의 초기 구동시에는 정격전압발생부(70)의 동작을 제어하고 밸브의 개방유지시에는 저전압발생부(80)의 동작을 제어하도록 이루어져 있다.

즉, 상기와 같이 구성된 전자식 코일(25)은 코일부(20)의 코일(25)에 전류를 인가하면 코일(25)의 중앙에 자기장이 발생되어 코일(25) 중앙에 있는 고정자(15)가 전자석이 되고, 스프링(35)에 의해 이격되어 있던 후렌저(30) 및 시트(50)가 자기장의 힘에 의해 이동하여 전자석이 된 고정자(15)에 밀착하게 되며, 이때 이동하는 힘에 의해 유출입포트(40)를 개방하게 된다.

이때, 밸브를 항상 열고 있어야 하는 기기에서는 코일(25)에 항상 전류를 흘려야 함으로 기동 후에도 같은 전압을 유지시켜 주므로 매우 많은 소비전류가 흐르고, 또한 이로 인한 열 발생으로 밸브의 신뢰성 등에도 영향을 주어 왔다.

따라서, 본 발명에서는 밸브 제어 방법을 2단계로 나누어 작동시키게 되는 바, 즉 밸브의 개폐시 초기 구동 단계와 기동이후 제어 단계로 나누어 서로 다른 전원전압을 밸브의 코일(25)로 인가하게 된다.

즉, 전자식 밸브(1)의 일반적인 구동은 밸브코일(25)에 정격전압을 인가하면 밸브의 코일(25)에서 정격의 자기장이 발생되고 그 정격의 힘으로 밸브를 개방하거나 폐쇄하는 기능을 유지한다. 상기 정격전압은 코일(25) 내부의 고정자(15)와 이동하는 후렌저(30)의 거리가 스프링(35)의 힘에 의해 멀 때에 충분히 잡아당길 수있는 힘을 내기 위한 전압으로, 이 정격전압을 인가하면 고정자(15)에서 발생하는 자기장에너지에 의해 후렌저(30)가 코일부(20)의 요홈(23)으로 이동하여 고정자(15)에 밀착하게 된다.

상기 후렌저(30)가 고정자(15)에 밀착된 후 즉, 밸브가 개방된 후에는 고정자(15)와 후렌저(30)가 밀착되어 있는 상태이므로 초기보다 낮은 자기장에너지로도 밀착을 유지하는 것이 가능하다.

따라서, 밸브를 개폐시키기 위한 초기 전압은 정격전압을 미리 설정된 일정시간 동안 인가하게 되고, 밸브가 개방되고 정격전압을 인가하는 일정시간이 경과하면 저전압발생부를 통해 정격전압의 대략 40% 내지 70%의 저전압을 밸브 코일로 인가하여 밸브의 개폐 상태를 유지한다.

그러므로, 제어부(90)는 밸브의 개폐시 초기 구동전압으로 정격전압발생부(70)를 제어하여 코일부(20)의 코일(25)로 미리 설정된 일정시간 동안 정격전압을 인가하게 되고, 밸브가 개방되고 정격전압이 인가되는 일정 시간이 경과하면 개방상태를 지속적으로 유지할 경우 저전압발생부(80)를 제어하여 저전압을 코일부(20)의 코일(25)로 공급하는 2단계 방식으로 밸브의 개방, 폐쇄 및 유지를 제어하는 것이다.

상기에서 본 발명은 밸브를 개방시킬 경우 자기장에너지를 발생하는 것으로 설명하였지만, 그 반대로 자기장에너지를 발생할 경우 밸브를 폐쇄하는 경우도 마찬가지이며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

따라서, 본 발명에서는 전자식 밸브로 인가되는 기동전압 및 유지전압을 정격전압과 저전압으로 이중 제어함으로써, 전기에너지를 대략 40 내지 70% 정도로 절약할 수 있고, 또한 과열로 인한 화재위험을 감소시킴과 아울러 밸브의 신뢰성과 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 외부로부터 인가되는 전압에 따라 자기장을 발생하여 밸브를 개방, 폐쇄 및 개폐 상태를 유지 시키는 전자식 밸브(1)에 있어서:

   상기 밸브의 개폐시 초기 구동전압인 정격전압을 발생하여 밸브의 코일로 공급하는 정격전압발생부(70);

   상기 밸브의 개방상태를 유지하고자 할 경우 정격전압보다 낮은 전압을 발생하여 밸브의 코일로 인가하는 저전압발생부(80); 및

   상기 밸브 개폐의 초기 구동시에는 미리 설정된 일정 시간동안 밸브의 코일로 정격전압을 인가하도록 정격전압발생부의 동작을 제어하고, 상기 밸브의 개방 유지 시에는 밸브의 코일로 저전압을 인가하도록 저전압발생부의 동작을 제어하는 제어부(90);를 구비한 것을 특징으로 하는 전자식 밸브의 개폐 제어 장치.
2. 전자식 밸브에 전원을 인가하는 방법에 있어서:

   상기 정격전압, 저전압과 정격전압을 코일로 공급하는 일정 시간을 설정하는 단계;

   상기 전자식 밸브를 기동시키는 정격전압발생부를 제어하여 미리 설정된 정격전압을 밸브코일로 인가하는 단계;

   상기 밸브가 개폐되는 단계;

   상기 밸브가 개폐되고 밸브 코일로 정격전압을 인가하는 일정 시간이 경과된 경우에는 저전압발생부를 제어하고, 상기 정격전압의 20% 내지 70% 전압레벨인 저전압을 밸브코일로 인가하는 단계;

   상기 밸브의 개폐 상태를 유지하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 밸브의 개폐 제어 방법.
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