KR100569631B1 - 전자 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 구동부와 밸브실 접속부의 밀폐성 문제를 해소함과 동시에, 전자 밸브 장치 자체를 소형화하고, 또한 구동부의 전자 코일에서의 발열을 억제할 수 있는 전자 밸브 장치를 제공하는 것.

(해결수단) 유로 (2) 내에 위치하는 케이싱 (4) 내에 전자 코일 (5) 및 개폐 밸브 (7) 를 수납하여 이루어지는 구동부 (3) 를, 관체 (20) 에 고정되고 유로 (2) 내에 면하는 지지부 (14) 에 의해 케이싱 (4) 이 관체 (20) 에 맞닿지 않도록 지지한다.

Description

전자 밸브 장치 {ELECTRO MAGNETIC VALVE APPARATUS}

도 1 은 본 발명의 전자 밸브 장치의 실시형태에서의 밸브 폐쇄시를 나타내는 종단면도이다.

도 2 는 도 1 의 전자 밸브 장치의 밸브 개방시를 나타내는 종단면도이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

1 : 전자 밸브 장치

2 : 유로

3 : 구동부

4 : 케이싱

5 : 전자 코일

6 : 유지부재

7 : 개폐 밸브

8 : 밸브 축

9 : 밸브체

10 : 지지부재

11, 12 : 영구자석

13 : 시일부재

14 : 지지부

20 : 관체

본 발명은 유로에 설치되고, 전자 코일을 여자함으로써 개폐 밸브를 이동시켜 유로 내를 유통하는 유체의 흐름을 유통 혹은 차단하는 전자 밸브 장치에 관한 것으로, 특히 연료 전지에서의 전해액의 순환경로와 같은 유로에 설치되는 데에 적합한 전자 밸브 장치에 관한 것이다.

종래의 전자 밸브 장치의 일례로는 유로 형성용 요크를 겸한 케이싱의 내부에 전자 코일이 설치됨과 동시에, 이 전자 코일 내에 설치된 안내 실린더 내에 전자력에 의해 이동하는 플랜저가 설치되어 있고, 상기 전자 코일에 통전시켜 여자함으로써, 상기 전자 코일의 중심부에 발생되는 자력에 의해 상기 플랜저가 상기 안내 실린더 내를 이동하도록 되어 있다.

상기 플랜저의 일단에는 스프링이 설치됨과 동시에, 타단에는 밸브실의 내부에 설치한 유체의 유로를 개폐하는 밸브체가 연결봉을 통해 일체로 형성되어 전자 밸브가 형성되어 있다.

상기 전자 밸브는, 상기 플랜저가 전자 코일의 여자에 의해 흡인되면, 상기 밸브체가 밸브 시트로부터 떨어져 밸브 개방 상태로 되고, 전자 코일의 여자가 끊어지면 상기 플랜저와 함께 상기 밸브체가 상기 스프링에 의해 되밀리고, 상기 밸 브체가 밸브 시트에 눌려 밸브 폐쇄 상태로 된다.

그리고 밸브체가 밸브 개방 상태로 되어 있을 때는, 유입구로부터 유입된 유체가 밸브체와 밸브 시트 사이를 지나, 유출구로 유출되는 유로를 형성하는데, 밸브체가 밸브 폐쇄 상태로 되어 있을 때에는, 이 유로가 폐쇄되므로, 유체는 밸브실 내에 밀봉되어, 유출구측으로 유출될 수 없다 (예컨대 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 평8-128556호

그러나 전술한 바와 같은 종래의 전자 밸브 장치에 있어서는, 전자 코일 등을 구비한 구동부가 유로의 외측에 설치되었기 때문에, 구동부와 밸브실 접속부의 밀페성을 확보할 필요가 있고, 또 장치 전체가 대형화된다는 문제가 있었다. 또한 구동부의 전자 코일이 발열된다는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 구동부와 밸브실 접속부의 밀폐성 문제를 해소함과 동시에, 전자 밸브 장치 자체를 소형화하고, 또한 구동부의 전자 코일에 있어서의 발열을 억제할 수 있는 전자 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관련되는 전자 밸브 장치의 특징은, 유로 내에 위치하는 케이싱 내에 전자 코일 및 개폐 밸브를 수납하여 이루어지는 구동부를, 관체에 고정되어 유로 내에 면하는 지지부에 의해 상기 케이싱이 관체에 맞닿지 않도록 지지한 점에 있다.

또 본 발명에 관련되는 전자 밸브 장치의 다른 특징은, 케이싱은, 유체의 유통방향에서의 상류측의 단부가 끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 점에 있다.

또 본 발명에 관련되는 전자 밸브 장치의 다른 특징은, 지지부는, 유체의 유통방향에서의 상류측의 단부가 끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 점에 있다.

또 본 발명에 관련되는 전자 밸브 장치의 다른 특징은, 개폐 밸브는, 전자 코일 내를 이동하는 밸브 축과, 밸브 축의 일 단부에 끼워붙여져 밸브 시트에 맞닿아 유로를 폐쇄하는 밸브체와, 밸브 축의 양단부 근방에 각각 설치된 영구자석으로 구성되어 있는 점에 있다.

또 본 발명에 관련되는 전자 밸브 장치의 다른 특징은, 케이싱 내에서 전자 코일을 지지하는 지지부재와, 지지부재에 접속되어 있는 환형부재와, 밸브체의 둘레 가장자리부에 끼워붙여져 있는 원반형의 탄성압접부(彈性壓接部)와, 환형부재 및 탄성압접부 사이에 개장(介裝)되어 개폐 밸브의 이동에 수반되어 신축될 수 있는 탄성 통형부를 구비한 시일부재를 설치하고, 전자 코일 및 각 영구자석이 위치하는 케이싱 내를 밀폐한 점에 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하 도면을 이용하여 본 발명의 전자 밸브 장치의 실시형태에 대해 설명한다.

도 1 은 본 발명의 전자 밸브 장치의 실시형태에서의 밸브 폐쇄시를 나타내 는 종단면도, 도 2 는 도 1 의 전자 밸브 장치의 밸브 개방시를 나타내는 종단면도이다.

본 발명의 전자 밸브 장치 (1) 는, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이 원통형을 이루는 관체 (20) 의 내부에 설치되어 있다. 즉, 내부에 유체 (도시생략) 가 흐르는 유로 (2) 를 구성하는 상기 관체 (20) 의 일부에 직경이 다른 부위보다 크게 형성된 구동부 수납부 (20a) 가 형성되어 있다. 이 구동부 수납부 (20a) 내에는, 케이싱 (4) 을 구비한 구동부 (3) 가, 그 케이싱 (4) 에 일체로 접속된 지지부 (14) 에 지지되어 설치되어 있다. 그리고 상기 구동부 (3) 가 케이싱 (4) 의 지지부 (14) 에 접속되어 있는 부위를 제외한 대략 전체 둘레를 따라 유체가 유통되도록, 케이싱 (4) 이 상기 관체 (20) 의 내주면 (20b) 에 접촉하지 않도록 되어 있다. 상기 지지부 (14) 는, 상기 관체 (20) 의 구동부 수납부 (20a) 에 돌출설치된 개구 (20d) 에 밀폐 상태에서 끼워붙여져 있다. 또한 도 1 및 도 2 에 있어서, 상기 구동부 수납부 (20a) 의 상측이 유입구 (2b) 이고, 하측이 유출구 (2c) 이다.

상기 구동부 (3) 의 케이싱 (4) 은, 원통형상으로 되어 상기 구동부 수납부 (20a) 와 동심형상으로 형성된 케이싱 본체 (4a) 와, 이 케이싱 본체 (4a) 의 유입구 (2b) 측에 일체로 연장된 원추형상으로 끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성된 선단부 (4b) 에 의해 구성되어 있다. 또한 상기 구동부 수납부 (20a) 의 상기 선단부 (4b) 에 대향하는 부위는, 유입구 (2b) 측이 끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성된 원추대부 (20c) 로 되어 있다.

상기 케이싱 (4) 내의 대략 중앙부에는, 원통형상을 이루는 전자 코일 (5) 이 지지부재 (6) 에 의해 지지되어 있다. 상기 지지부재 (6) 는, 원통형을 이루는 지지부 (6a) 와, 이 지지부 (6a) 의 양단에 각각 돌출설치되어 상기 케이싱 (4) 의 내주면에 맞닿은 플랜지 (6b, 6b) 를 갖고 있고, 상기 지지부 (6a) 의 내주측에 상기 전자 코일 (5) 이 지지되어 있다. 또 상기 케이싱 (4) 의 선단부 (4b) 측에 위치하는 플랜지 (6b) 에는, 상기 선단부 (4b) 의 선단측 내주면에 맞닿은 원통체 (6c) 가 돌출설치되어 있고, 또 타방의 플랜지 (6b) 에는, 상기 유출구 (2c) 방향으로 짧은 거리로 돌출되는 원통체 (6d) 가 돌출설치되어 있다.

상기 전자 코일 (5) 의 중심부에는, 개폐 밸브 (7) 의 밸브 축 (8) 이 이동 가능하게 삽입 관통되어 있다. 또 상기 전자 코일 (5) 에는, 상기 케이싱 (4) 의 지지부 (14) 및 상기 지지부재 (6) 의 일부에 형성된 구멍 (도시생략) 을 삽입 관통하고 있는 도선 (도시생략) 이 접속되어 있고, 이 도선은 제어장치 (도시생략) 에 접속되어 상기 전자 코일 (5) 에 임의 방향의 전류를 인가하도록 되어 있다.

또 상기 케이싱 (4) 뿐만 아니라 상기 지지부 (14) 의 유체가 흐르는 방향에서의 상류측도 끝이 가는 테이퍼 형상으로 된 테이퍼부 (14a) 에 형성되어 있고, 상기 케이싱 (4) 의 선단부 (4b) 및 상기 지지부 (14) 의 테이퍼부 (14a) 에 의해 상기 유로 (2) 를 흐르는 유체의 흐름이 난류로 되는 것을 방지하도록 되어 있다.

상기 개폐 밸브 (7) 는, 상기 전자 코일 (5) 의 중심부에 이동 가능하게삽입 관통된 상기 밸브 축 (8) 과, 상기 유출구 (2c) 측에 위치하는 상기 밸브 축 (8) 의 일단부에 끼워붙여진 대략 원반형의 밸브체 (9) 와, 상기 밸브 축 (8) 의 타단 부에 끼워붙여져 있는 지지부재 (10) 와, 상기 밸브체 (9) 및 상기 지지부재 (10) 와 상기 밸브 축 (8) 에 끼워붙여져 있는 상기 밸브체 (9) 의 기부 (9a) 의 둘레 가장자리부에 각각 설치된 영구자석 (11, 12) 으로 구성되어 있고, 상기 전자 코일 (5) 에 전류가 인가되어 자력이 여자되면, 그 자력의 방향과 상기 각 영구자석 (11, 12) 과의 흡인 혹은 반발에 의해 상기 개폐 밸브 (7) 가 밸브 축 (8) 의 축방향으로 왕복 이동하도록 되어 있다. 또한 본 실시형태에 있어서는, 상기 영구자석 (11, 12) 은 상기 도전 코일 (5) 과 각각 대향하는 측이 S 극이 되도록 설치되어 있다.

또한 상기 케이싱 (4) 과 상기 밸브체 (9) 사이에는 탄성재료로 이루어지는 시일부재 (13) 가 설치되어 있다. 이 시일부재 (13) 는, 상기 지지부재 (6) 의 플랜지 (6b) 에 접착되는 환형부재 (13a) 와, 상기 밸브체 (7) 의 이동시에 신축되는 탄성 통형부로서의 벨로우즈부 (13b) 와, 상기 밸브체 (9) 의 둘레 가장자리부에 끼워붙여져, 상기 유출구 (2c) 의 기단측에 위치하는 상기 관체 (20) 의 대경부 (20e) 의 내측에 형성된 밸브 시트 (20f) 에 압접하여 밀착되는 대략 원반형의 탄성압접부 (13c) 로 구성되어 있다. 또한 상기 유출구 (2c) 의 입구부에는 끝이 가는 테이퍼부 (20g) 가 형성되고, 이 테이퍼부 (20g) 도 상기 밸브 시트 (20f) 의 일부를 구성하여, 밀폐성을 양호한 것으로 한다.

다음에 전술한 구성으로 이루어지는 본 발명의 전자 밸브 장치 (1) 의 작용에 대해 설명한다.

먼저 전자 밸브 장치 (1) 는 도 1 에 나타낸 바와 같이 개폐 밸브 (7) 에 의 해 유로 (2) 의 유출구 (2c) 를 폐쇄한 상태로 되어 있다. 이 상태에 있어서는, 개폐 밸브 (7) 의 밸브체 (9) 에 피착되어 있는 탄성압접부 (13c) 에 의해 유체는 유출구 (2c) 로 유출되지 않도록 되어 있다.

이와 같이 개폐 밸브 (7) 를 폐쇄하기 위해서는, 도 2 에 나타내는 상태로부터 제어장치에 의해 전자 코일 (5) 에 소정 방향의 전류를 인가하고, 전자 코일 (5) 의 상류측이 N극, 하류측이 S 극이 되도록 여자한다. 그러면 개폐 밸브 (7) 의 영구자석 (12) 이 전자 코일 (5) 측에 흡인됨과 동시에, 영구자석 (11) 과 전자 코일 (5) 이 반발함으로써 개폐 밸브 (7) 가 이동되어 밸브체 (9) 및 탄성압접부 (13c) 가 유로 (2) 의 유출구 (2c) 와 밀착되어 폐쇄된다.

그리고 유출구 (2c) 가 폐쇄된 상태에서 유입구 (2b) 로부터 유체를 유입시키면, 구동부 수납부 (20a) 와 구동부 (3) 사이에 유체가 충만된다. 이 때, 시일부재 (13) 의 벨로우즈부 (13b) 가 신장된 상태에 있으므로, 이 벨로우즈부 (13b) 에 의해 구동부 (3) 내에 유체가 침입하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 도 1 의 상태로부터 밸브를 개방하는 데에는, 제어장치에 의해 개폐 밸브 (7) 의 폐쇄시와는 반대방향으로 전류를 인가하여 전자 코일 (5) 의 상류측이 S극, 하류측이 N극이 되도록 여자한다. 그러면 영구자석 (11) 이 전자 코일 (5) 에 흡인됨과 동시에, 영구자석 (12) 과 전자 코일 (5) 이 반발되어 개폐 밸브 (7) 가 이동하고, 도 2 에 나타낸 바와 같이 유출구 (2c) 가 개구되어 유체는 구동부 수납부 (20a) 와 구동부 (3) 사이를 유통한다. 이 때, 구동부 (3) 와 지지부 (14) 의 상류측이 각각 테이퍼 형상으로 형성되어 있기 때문에, 유체가 정상으 로 유통된다. 또한 전자 코일 (5) 에 전류를 인가하여 개폐 밸브 (7) 를 개폐 혹은 폐쇄시킨 후, 전자 코일 (5) 에 대한 전류의 인가는 중지되지만, 이 상태에서는 전자 코일 (5) 에 접촉하는 각 영구자석 (11 혹은 12) 의 자력에 의해 전자 코일 (5) 이 흡착된 상태를 유지하기 때문에 밸브 개방 상태 혹은 밸브 폐쇄 상태가 그대로 유지된다.

이와 같은 구성으로 이루어지는 본 실시형태에 의하면, 유로 (2) 를 구성하는 관체 (20) 의 일부를, 구동부 (3) 를 수납하는 구동부 수납부 (20a) 로서 직경을 다른 부위보다 크게 형성하였기 때문에, 관체 (20) 내에 전자 밸브 장치 (1) 를 내장할 수 있고, 구동부 (3) 를 유로 (2) 의 외부에 형성한 종래의 전자 밸브 장치에 비하여 장치 자체를 소형화할 수 있다.

또 영구자석 (11, 12) 에 의해 밸브 개방 상태 및 밸브 폐쇄 상태를 유지할 수 있기 때문에, 종래와 같이 항상 전자 코일 (5) 에 전류를 계속하여 인가할 필요가 없어, 소비전력을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한 밸브체 (9) 의 둘레 가장자리부에 탄성을 갖는 시일부재 (13) 의 탄성압접부 (13c) 를 끼워붙이고 있기 때문에, 밸브체 (9) 및 탄성압접부 (13c) 와 유출구 (2c) 의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있어, 확실하게 유출구 (2c) 를 폐쇄할 수 있다.

또한 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 필요에 따라 각종 변경이 가능하다.

예컨대 본 실시형태에서 각 영구자석 (11, 12) 의 전자 코일 (5) 과 각각 대 향하는 측을 S 극으로 하고 있으나, 각각 N 극으로 할 수도 있고, 이 경우, 개폐 밸브 (7) 를 개폐하기 위해 전자 코일 (5) 에 인가하는 전류의 방향을, 본 실시형태에서 밸브 개방시와 밸브 폐쇄시에 인가한 전류와 반대방향으로 인가함으로써 동일한 동작을 얻을 수 있다. 또 본 발명이 제어하는 유체로는 액체 뿐만 아니라 기체도 함유된다.

본 발명의 전자 밸브 장치에 의하면, 종래의 전자 밸브 장치에서 발생한, 구동부와 밸브실의 접속부에서의 밀착성의 문제를 해소할 수 있음과 동시에, 유로의 외측에 구동부를 설치한 종래의 전자 밸브 장치에 비하여 전자 밸브 장치 자체의 크기를 소형화할 수 있고, 또한 전자 밸브 장치를 유로 내에 설치함으로써, 유로 내를 유통하는 유체에 의해 구동부의 전자 코일을 냉각시킬 수 있어, 전자 코일의 발열을 억제할 수 있다.

또 유로 내에 설치된 지지부 및 구동부의 상류측의 단부를 테이퍼 형상으로 형성함으로써, 유로 내를 흐르는 유체의 흐름을 차단하지 않고 유체의 흐름을 확보할 수 있다.

또 개폐 밸브를, 전자 코일 내를 이동하는 밸브 축과, 밸브 축의 일단부에 끼워붙여져 밸브 시트에 맞닿아 유로를 폐쇄하는 밸브체와, 밸브 축의 양 단부 근방에 각각 설치된 영구자석으로 구성함으로써, 밸브체 및 지지부재의 밸브 축과의 끼워붙임부의 둘레 가장자리부에 각각 영구자석을 설치함으로써, 양구자석의 자력에 의해 이동된 개폐 밸브의 밸브 개방 상태 혹은 밸브 폐쇄 상태를 유지할 수 있 어, 전자 코일에 인가하는 전류를 최소한으로 억제할 수 있다.

또 케이싱 내에서 전자 코일을 지지하는 지지부재를 설치하고, 이 지지부재에 접속되어 있는 환형부재와, 밸브체의 둘레 가장자리부에 끼워붙여져 있는 원반형의 탄성압접부와, 환형부재 및 탄성압접부 사이에 개재되어 개폐 밸브의 이동에 수반하여 신축될 수 있는 탄성 통형부를 구비한 시일부재를 설치하고, 전자 코일 및 각 영구자석이 위치하는 케이싱 내를 밀폐함으로써, 전자 코일과 개폐 밸브의 밸브 축 사이에 유체가 침입하는 것을 방지할 수 있고, 이 때문에 유체에 함유되는 흡수제의 결정, 부식생성물, 철분, 용접 슬러지 등의 협잡물에 의해, 밸브 축의 이동을 저해시키는 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 시일부재를 밸브체의 둘레 가장자리부에 끼워붙여 설치함으로써, 개폐 밸브를 폐쇄했을 때에, 시일부재의 탄성에 의해 유로의 유출구와 밸브체의 밀착을 향상시킬 수 있어, 유출구를 확실하게 폐쇄할 수 있다.

Claims (5)

1. 유체가 유통하는 유로를 구성하여 내주면에 밸브 시트가 형성되어 있는 관체와, 상기 밸브 시트에 대해 분리 접촉함으로써 상기 유로를 개폐하는 개폐 밸브와, 상기 개폐 밸브를 상기 유체가 흐르는 방향을 따라 이동시켜 상기 유로의 개폐를 행하는 전자 코일을 구비한 전자 밸브 장치에 있어서,

   상기 유로 내에 위치하는 케이싱 내에 상기 전자 코일 및 개폐 밸브를 수납하여 이루어지는 구동부를, 상기 관체에 고정되어 상기 유로 내에 면하는 지지부에 의해 상기 케이싱이 상기 관체에 맞닿지 않도록 지지한 것을 특징으로 하는 전자 밸브 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 케이싱은, 상기 유체의 유통방향에서의 상류측의 단부가 끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 밸브 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 지지부는, 상기 유체의 유통방향에서의 상류측의 단부가 끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 밸브 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 개폐 밸브는, 상기 전자 코일 내를 이동하는 밸브 축과, 상기 밸브 축의 일 단부에 끼워붙여져 상기 밸브 시트에 맞닿아 상기 유로를 폐쇄하는 밸브체와, 상기 밸브 축의 양 단부 근방에 각각 설치된 영구자석으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 밸브 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 케이싱 내에서 상기 전자 코일을 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재에 접속되어 있는 환형부재와, 상기 밸브체의 둘레 가장자리부에 끼워붙여져 있는 원반형의 탄성압접부와, 상기 환형부재 및 상기 탄성압접부 사이에 개장되어 상기 개폐 밸브의 이동에 수반하여 신축될 수 있는 탄성 통형부를 구비한 시일부재를 설치하고, 상기 전자 코일 및 상기 각 영구자석이 위치하는 상기 케이싱 내를 밀폐한 것을 특징으로 하는 전자 밸브 장치.

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