KR100743919B1

KR100743919B1 - 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드밸브

Info

Publication number: KR100743919B1
Application number: KR1020070004239A
Authority: KR
Inventors: 김승익; 김영근; 한동식
Original assignee: 주식회사 유니크
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2007-07-30

Abstract

본 발명은 플런저의 초기 작동시 큰 전류 이용을 위한 풀링 코일(pulling coil)과 작동 후 작동상태 유지를 위한 홀딩 코일(holding coil) 등의 두 가지 종류의 코일을 동일한 보빈 내에 이중으로 감아 10mm 이상의 큰 작동거리에서도 온오프(on-off) 솔레노이드 밸브의 사용이 가능하다.

솔레노이드 밸브, 작동거리, 홀딩 코일, 풀링 코일.

Description

간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브{on-off solenoid valve}

도1은 본 발명에 의한 온오프 솔레노이드 밸브의 단면도이다.

도2는 본 발명에 의한 온오프 솔레노이드 밸브의 저면도이다.

도3은 본 발명에 의한 온오프 솔레노이드 밸브의 정면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 로드 2 : 씰 캡

3 : 와셔 4 : 플런저

5 : 케이스 6 : 가이드

7 : 브라켓 8 : 보빈

9 : 절연 테이프 10 : 풀링 코일

11 : 홀딩 코일 12 : 스프링

13 : 보빈 어셈블리 14a, 14b, 14c : 터미널

15 : 오링 16 : 코어

17 : 접지 스프링 18 : 커넥터

본 발명은 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 특히 본 발명은 코일을 풀링 코일과 홀딩 코일로 분리하여 보빈에 이중으로 감아 가동 철심 즉 플런저와 이에 결합된 로드(rod)의 작동거리를 10 mm 이상으로 확장시킬 수 있도록 하는 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

통상의 솔레노이드 밸브(solenoid valve)는 코일에 전류가 인가되면 코일주위에 자기장이 형성되고, 이 코일 내부에 위치한 철심이 자화되어 큰 자기력을 발생시키는 솔레노이드의 원리를 이용하는 밸브를 일컫는다. 상기 솔레노이드 밸브는 솔레노이드의 전자기적 특성상 전류 인가시 자화되는 이동 철심과 자화된 이동 철심을 끌어당기는 역할을 하는 고정 철심 사이의 거리가 클수록 큰 전류를 필요로 한다.

따라서 솔레노이드 밸브의 이동 철심의 이동거리가 커지기 위해서는 큰 전류를 허용할 수 있는 코일부의 반경이 커지거나 또는 길이가 길어져야만 한다. 이때 코일부에 흐르는 큰 전류로 인한 발열 때문에 솔레노이드 밸브의 품질에 악영향을 줄 수 있으므로 이를 해소하기 위한 별도의 방열설비가 추가되어야 한다.

또한 솔레노이드 밸브에 큰 전류의 공급이 허용되지 않은 경우 코일부가 작동방향과 동일한 방향으로 복수 개가 배치되어야 한다. 이러한 경우 복수 개의 코일부를 개별적으로 제어하기 위한 복잡한 로직을 가지는 신호제어기가 필요하게 된다.

그리고 솔레노이드 밸브의 이동 철심의 이동거리가 커짐으로써 이동 철심의 이동시 유체 또는 기타 간섭에 따른 응답성을 고려하기 위하여 이동 철심의 접촉저항을 완화하기 위한 추가 가공을 하거나 접촉저항을 줄이기 위한 윤활작용의 부품을 별도로 사용해야 한다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 작동자의 초기작동을 제어하는 코일부와 작동자의 작동유지를 위한 코일부를 동축의 코일부에 반경 방향으로 이중 감김 처리하여 큰 전류를 필요로 하는 부분의 코일 선경을 크게 하여 감김 수를 줄일 수 있으므로 코일부의 크기를 작게 가져갈 수 있으며, 초기작동이 완료된 뒤, 작은 전류로 작동유지를 시킬 수 있는 코일부로의 전환으로 코일 및 기타 부품에 영향을 주지 않는 범위로 열 발생을 억제할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 이중 감김 코일에서 두 가지 종류의 코일로의 전류인가를 위하여 1개의 터미널에 두 종류의 코일을 동시에 연결시켜 접지로 하고 나머지 2개의 터미널은 각각의 코일로 연결시켜 솔레노이드 밸브의 작동제어를 단순하게 할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 이동 철심의 형상을 육각봉 형상으로 하여 작동시 이동 철심을 안내하는 원통형 가이드와 육각봉 형상의 이동 철심 사이의 유체 이동통로로 인하여 유체저항을 줄이고 이동 철심과 가이드 간의 접촉면적을 최소화할 수 있어, 응답성을 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브는, 코일이 감진 보빈이 가이드의 하단부 외경부에 결합되고, 상기 가이드의 내경부에 스프링에 탄지된 상태로 가동 철심인 플런지가 상하로 이동 가능한 형태로 내입되며, 상기 가이드의 하부에 고정 철심인 코어가 결합되며, 상기 가이드와 보빈 및 코어의 외부에 케이스가 씌워진 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 코일이 초기 작동시 큰 전류 이용을 위한 풀링 코일(pulling coil)과 작동 후 작동상태 유지를 위한 홀딩 코일(holding coil)로 분리되어 상기 보빈에 이중으로 감겨지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 풀링 코일과 상기 홀딩 코일 사이에 절연 테이프가 테이핑 처리되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 가이드는 원통 형상을 가지고 상기 플런저는 육각봉 형상을 가지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 가이드의 상부와 상기 케이스의 상단 저면 사이에 와셔가 삽입된 씰 캡이 내재되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 로드의 표면에 접촉저항을 줄이기 위한 테프론이 코팅 처리되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 외부와의 전기적인 접속을 위한 3개의 터미널을 구비한 커넥터가 보빈 어셈블리의 하단부에 설치되고, 상기 3개의 터미널 중 2개의 터미널은 상기 풀링 코일의 시선부와 상기 홀딩 코일의 종선부 각각 접속되고, 상기 3개의 터미널 중 다른 하나의 터미널은 상기 풀링 코일의 종선부와 상기 홀딩 코일의 시선부와 동시에 접속되어 접지되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 큰 전류 발생시 상기 터미널 또는 상기 코일 연결부의 손상을 방지하기 위한 외부와의 접지가 가능한 접지 스프링이 더 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

도1 내지 도3은 본 발명에 의한 솔레노이드 밸브를 보인 것으로서 간단한 구조를 가지면서도 10mm 이상의 작동거리에서도 양호한 성능을 발휘하는 온오프 솔레노이드 밸브이다.

원통형 이단인발 형상의 케이스(5) 내부에 보빈(8)이 동축상에 위치하고, 이 보빈(8)에 큰 전류에 해당되는 풀링 코일(10)과 낮은 전류에 해당되는 홀딩 코일(11)이 이중으로 감겨 있으며, 이 풀링 코일(10)과 홀딩 코일(11) 사이에 절연을 위한 절연 테이프(9)가 테이핑되어 있다. 상기 보빈(8) 내경부에 원통형상의 가이드(6)가 있고, 이 가이드(6) 내경부 상단에 이동 철심인 플런저(4)가 내입되며, 이 플런저(4) 상단 내경부에 로드(1)가 조립되어 있다.

상기 보빈(8) 하단부에는 고정 철심인 코어(16)가 결합되고, 이 코어(16)와 플런저(4) 하단부 사이에 스프링(12)이 장착되어 전원 비인가시 플런저(4)를 도면에서처럼 초기위치 상태로 유지시켜 준다.

상기 케이스(5) 내경부 상단부와 가이드(6) 상단부 사이에 씰 캡(2)을 두고 코어(16) 상단 원통부에 오링(15)을 둠으로써 플런저(4)의 작동에 영향을 줄 수 있는 외부의 이물질 유입을 막을 수 있다. 여기서 씰캡(2)의 내부에는 와셔(3)가 삽입되어 있다.

상기 케이스(5) 외경부 중간단에는 브라켓(7)이 결합되고, 코일(10)(11)과 인가 전원을 연결하는 터미널(14a)(14b)(14c)을 고정하고 있는 커넥터(18)가 보빈(8)과 풀링 코일(10)과 홀딩 코일(11)이 함께 인서트 사출되어 보빈 어셈블리(13) 외곽에 결합되어 있다.

여기서 터미널(14a)은 풀링 코일(10)의 시선부와 연결되어 있고, 터미널(14b)은 홀딩 코일(11)의 종선부와 연결되어 있으며, 터미널(14c)은 풀링 코일(10)의 종선부와 홀딩 코일(11)의 시선부가 함께 연결되어 있어 동일하게 접지를 한다.

또한 보빈 어셈블리(13) 하단부의 터미널(14c)과 코어(16)의 상단면 사이에 접지 스프링(17)을 두어 브라켓(7)을 통한 접지가 가능하다.

이러한 구조를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브의 작동은 인가 전원이 풀링 코일(10)에 인가되면 큰 전류에 의해 이동 철심인 플런저(4)가 자화되면서 자기력을 발생시킴으로써 플런저(4) 하단에 위치한 스프링(12)의 초기 스프링력을 이겨 함께 자화된 고정 철심인 코어(16) 상단면으로 흡착된다.

이어서, 플런저(4)가 코어(16)의 상단면으로 흡착된 후 인가 전원은 풀링 코일(10)과의 연결을 끊고 동시에 홀딩 코일(11)에 인가되면서 낮은 전류로도 플런저(4)의 흡착상태를 유지시킬 수 있다.

즉, 온오프 솔레노이드 밸브는 작동 초기 풀링 코일(10)에 큰 전류가 인가되어 코어(16)에 큰 자기력이 형성되므로 먼 거리에 있는 플런저(4)가 코어(16)의 상면까지의 긴 작동거리를 이동할 수 있으며, 이후 홀딩 코일(11)에 낮은 전류가 인가되어 코어(16)에 작은 자기력이 형성되어도 코어(16)의 상면까지 이동한 플런저(4)의 위치가 유지되게 된다.

따라서 본 발명에 의하면, 플런저의 초기 작동시 큰 전류 이용을 위한 풀링 코일(pulling coil)과 작동 후 작동상태 유지를 위한 홀딩 코일(holding coil) 등의 두 가지 종류의 코일을 동일한 보빈 내에 이중으로 위치시킴으로써 10mm 이상의 큰 작동거리에서도 온오프(on-off) 솔레노이드 밸브의 사용이 가능하다.

또한 본 발명은 코일을 동일한 보빈 내에 이중으로 감음으로써 전체적인 전력소모를 낮출 수 있고, 이로 인한 열 발생을 억제할 수 있으며, 코일부의 크기(부피)를 줄일 수 있다. 또한 본 발명은 풀링 코일과 홀딩 코일 사이에 절연 테이프(insulation tape)를 테이핑함으로써 풀링 코일과 홀딩 코일 사이를 절연시킬 수 있다.

또한 본 발명은 두 개의 코일에 공동의 접지 즉, 터미널 단자를 둠으로써 두 개의 터미널 단자의 선택만으로 솔레노이드 밸브의 제어를 구조적으로 간단하게 할 수 있다. 또한 본 발명은 접지 스프링을 통하여 외부로의 접지가 가능함으로써 큰 전류의 사용시 발생하는 부하로 인한 터미널 또는 코일연결부의 손상을 막을 수 있다.

또한 본 발명은 원통형 가이드와 케이스 사이에 와셔가 삽입된 씰 캡을 내재시킴으로써 플런저 작동에 영향을 줄 수 있는 외부 이물질의 출입을 막아 장기간 사용에도 솔레노이드 밸브의 형상유지가 가능하다. 또한 본 발명은 로드의 표면에 테프론 코팅을 함으로써 씰 캡을 통한 내부 씰링 시의 접촉저항을 최소화한으로 줄일 수 있다.

그리고 본 발명은 원통형 가이드 내를 상하로 왕복 운동하는 플런저의 형상을 육각봉 형상으로 제작함으로써 플런저 작동시 유체저항으로 인한 응답성 지연을 방지할 수 있다.

Claims

코일이 감진 보빈(8)이 가이드(6)의 하단부 외경부에 결합되고, 상기 가이드(6)의 내경부에 스프링(12)에 탄지된 상태로 가동 철심인 플런지(4)가 상하로 이동 가능한 형태로 내입되며, 상기 가이드(6)의 하부에 고정 철심인 코어(16)가 결합되며, 상기 가이드(6)와 보빈(8) 및 코어(16)의 외부에 케이스(5)가 씌워진 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브에 있어서,

상기 코일이 초기 작동시 큰 전류 이용을 위한 풀링 코일(pulling coil)(10)과 작동 후 작동상태 유지를 위한 홀딩 코일(holding coil)(11)로 분리되어 상기 보빈(8)에 이중으로 감겨지고, 상기 가이드(6)는 원통 형상을 가지고 상기 플런지(4)는 육각봉 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,

상기 풀링 코일(10)과 상기 홀딩 코일(11) 사이에 절연 테이프(9)가 테이핑 처리되는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브.
삭제
제1항에 있어서,

상기 가이드(6)의 상부와 상기 케이스(5)의 상단 저면 사이에 와셔(3)가 삽입된 씰 캡(2)이 내재되는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,

상기 로드(1)의 표면에 접촉저항을 줄이기 위한 테프론이 코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,

외부와의 전기적인 접속을 위한 3개의 터미널(14a)(14b)(14c)을 구비한 커넥터(18)가 보빈 어셈블리(13)의 하단부에 설치되고, 상기 3개의 터미널(14a)(14b)(14c) 중 2개의 터미널(14a)(14b)은 상기 풀링 코일(10)의 시선부와 상기 홀딩 코일(11)의 종선부 각각 접속되고, 상기 3개의 터미널(14a)(14b)(14c) 중 다른 하나의 터미널(14c)은 상기 풀링 코일(10)의 종선부와 상기 홀딩 코일(11)의 시선부와 동시에 접속되어 접지되는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,

큰 전류 발생시 상기 터미널(14a)(14b)(14c) 또는 상기 코일(10)(11) 연결부의 손상을 방지하기 위한 외부와의 접지가 가능한 접지 스프링(17)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 긴 작동거리를 가지는 온오프 솔레노이드 밸브.