KR100878717B1 - 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치 - Google Patents

다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유량조절장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 다종의 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치는, 서로 다른 유로면적을 가지고 병렬로 배치되어 있는 복수의 솔레노이드 밸브를 포함하는 솔레노이드 밸브 조립체와, 외부로부터 입력 받은 정보를 기초로 상기 각 솔레노이드 밸브의 개폐를 결정하는 제어부를 포함하고, 상기 솔레노이드 밸브 조립체는 상기 복수의 솔레노이드 밸브의 일측에 배치되어 있는 유체유입관과, 상기 복수의 솔레노이드 밸브의 타측에 배치되어 있는 유체배출관과, 상기 복수의 솔레노이드 밸브와 상기 유체유입관 사이를 각각 연결하는 복수의 제1연결관과, 상기 복수의 솔레노이드 밸브와 상기 유체배출관 사이를 각각 연결하는 복수의 제2연결관과, 상기 유체유입관에 연결되어 유체가 유입되는 유체입구와, 상기 유체배출관에 연결되어 유체가 배출되는 유체출구, 및 상기 유체유입관과 상기 유체배출관 사이를 연결하고 오리피스를 구비하는 바이패스유로관을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 취급성이 좋은 솔레노이드 밸브를 이용하여 여러 단계의 유량조절능력을 확보할 수 있는 유량조절장치가 제공된다.

Description

다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치{FLOW CONTROL APPARATUS USING VARIOUS SOLENOID VALVES}
본 발명은 유량조절장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 취급성이 좋은 솔레노이드 밸브를 이용하여 여러 단계의 유량조절능력을 확보할 수 있는 유량조절장치에 관한 것이다.
산업사회가 고도화됨에 따라 사용되는 유체 및 기체의 유량을 정밀하게 제어할 필요성이 높아지고 있다. 예를 들어, 기체온도 조절장치에서 기체의 유량을 늘려 기체의 출구온도를 떨어트리거나 기체의 유량을 줄여 기체의 출구온도를 높일 수 있다. 다른 예로, 대상물(기체, 액체, 고체 포함)의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 냉각수를 사용하는 경우, 대상물의 현재온도에 따라 공급되어야 할 냉각수의 유량을 정밀하게 제어하여야 대상물을 원하는 온도범위로 일정하게 유지할 수 있다.
상술한 예시와 같이, 기체 또는 액체의 유량을 제어 및 공급하기 위하여 유량조절장치가 사용된다.
일반적인 유량조절장치는 유량을 정밀하게 제어하기 위한 유량조절밸브를 포 함한다. 유량조절밸브는 유로 상에 선형적으로 제어되는 유로차단막을 두고, 유로차단막을 정밀하게 제어하여 유량을 정밀하게 제어하는 방식을 채택하고 있다. 그러나, 이와 같은 유량조절밸브는 유량을 정밀하게 제어하기 위한 제어기와 유로차단막의 상태를 확인하기위한 센서 등의 정밀한 구성품들이 필요하다. 제어기와 유로차단막 등은 고비용의 부품일 뿐만 아니라, 구조가 복잡하고 작동방법이 용이하지 않아, 이러한 유량조절밸브를 효과적으로 사용하기 위하여는 전문적인 지식이 요구되는 단점이 있다.
이러한 단점들 때문에, 상대적으로 저렴하면서 취급이 용이한 밸브의 개발이 요구되고 있다. 저렴하면서 취급이 용이한 밸브로, 현재 솔레노이드 밸브가 있다. 그러나, 솔레노이드 밸브는 열림/닫힘의 동작만 가능하여 유량을 정밀하게 제어하지 못하는 등의 여러 취약점이 있다. 그러나, 최근에 이러한 솔레노이드 밸브의 취약점을 해결하기 위한 효과적인 방법이 개발되고 있다. 그리고, 솔레노이드 밸브는 닫힘 상태에서 완벽한 밀폐성능을 보이며, 가격이 저렴하고, 구동방법이 간단할 뿐만 아니라 구동시 안정성이 유량조절밸브에 비하여 우수한 등의 여러 장점이 있다.
따라서, 유량조절밸브의 취약함을 보완하면서 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치의 개발이 요구된다.　
따라서, 본 발명의 목적은, 여러 단계의 유량조절능력을 확보할 수 있는 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 서로 다른 유로면적을 가지고 병렬로 배치되어 있는 복수의 솔레노이드 밸브를 포함하는 솔레노이드 밸브 조립체; 및 외부로부터 입력 받은 정보를 기초로 각 솔레노이드 밸브의 개폐를 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치에 의하여 달성된다.
여기서, 솔레노이드 밸브 조립체는, 복수의 솔레노이드 밸브의 일측에 배치되어 있는 유체유입관과; 복수의 솔레노이드 밸브의 타측에 배치되어 있는 유체배출관과; 복수의 솔레노이드 밸브와 유체유입관 사이를 각각 연결하는 복수의 제1연결관과; 복수의 솔레노이드 밸브와 유체배출관 사이를 각각 연결하는 복수의 제2연결관과; 유체유입관에 연결되어 유체가 유입되는 유체입구와; 유체배출관에 연결되어 유체가 배출되는 유체출구; 및 유체유입관과 상기 유체배출관 사이를 연결하고, 오리피스를 구비하는 바이패스유로관을 포함한다.
그리고, 유체유입관과 유체입구 사이에 배치되어 유체가 역류하는 것을 방지하는 역지용 밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 복수의 솔레노이드 밸브는 최대유로면적을 갖는 제1솔레노이드 밸브 와, 중간유로면적을 갖는 제2솔레노이드밸브 및 최소유로면적을 갖는 제3솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
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또한, 바이패스유로관은 솔레노이드 밸브의 개폐시 솔레노이드 밸브의 입구와 출구 간의 압력차이를 조절하여 솔레노이드 밸브의 입구와 출구의 압력차이가 최대 작동 압력 차(MOPD)를 초과하지 않도록 유지할 수 있다.
상기 목적으로, 최대 작동 압력 차가 상대적으로 작은 최대유로면적을 갖는 상기 제1솔레노이드 밸브를 개방하는 경우, 제어부는 최소유로면적을 갖는 제3솔레노이드 밸브를 먼저 개방한 후 제1솔레노이드 밸브를 개방하고, 제3 솔레노이드 밸브를 닫는 것이 바람직하다. 이는, 제2솔레노이드 밸브의 개방시에도 적용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면,　상대적으로 비용이 저렴할 뿐만 아니라 구동방법이 간단하고 구동안정성이 좋은 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치가 제공된다. 본 발명에 따르는 유량조절장치는 다종의 솔레노이드 밸브를 병렬로 배치함으로써 여러 단계의 유량조절능력을 확보할 수 있어 정밀하게 유량을 제어할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 여러 단계의 유량조절능력을 확보할 수 있는 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치에 대하여 설명하도록 한다.
한편, 이하의 설명에서, '유체'라는 용어는 액체뿐만 아니라 기체 및 이들의 혼합물을 포함하는 용어로 사용하며, '유량'이라는 용어도 액체, 기체 및 이들의 혼합물의 양으로 정의한다.
본 발명에 따르는 유량조절장치(10)는, 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 유로면적을 갖는 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)를 포함하는 솔레노이드 밸브 조립체; 및 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130) 각각의 개폐를 결정하는 제어부(200)를 포함한다. 그리고, 솔레노이드 밸브 조립체는 일렬로 배치되어 있는 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130); 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 일측에 배치되어 있는 유체유입관(300); 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 타측에 배치되어 있는 유체배출관(400); 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)와 유체유입관(300) 사이를 각각 연결하는 복수의 제1연결관(510, 520, 530); 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)와 유체배출관(400) 사이를 각각 연결하는 복수의 제2연결관(610, 620, 630); 유체유입관(300)에 연결되어 유체가 유입되는 유체입구(700); 유체배출관(400)에 연결되어 유체가 배출되는 유체출구(800); 유체유입관(300)과 유체배출관(400) 사이를 연결하는 바이패스유로관(900); 및 유체유입관(300)과 유체입구(700) 사이에 배치되어 유체가 역류하는 것을 방지하는 역지용 밸브(1000)를 포함한다.
본 발명에 따르는 유량조절장치(10)는 유체출구(700)의 유량을 정밀하게 제어할 수 있는 장치로, 서로 다른 유로면적을 갖는 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)가 병렬로 배치되도록 마련되어 있다.
복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)는 최대유로면적(Vmax)을 갖는 제1솔레노이드 밸브(110)와, 중간유로면적(Vmid)을 갖는 제2솔레노이드 밸브(120) 및 최소유로면적(Vmin)을 갖는 제3솔레노이드 밸브(130)를 포함한다. 그리고, 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(110, 120, 130)는, 도1에 도시된 바와 같이, 서로 병렬로 연결되어 있다. 구체적으로, 도1및 도2에 도시된 바와 같이, 제1솔레노이드 밸브(110)는 유체입구(700)에 인접하여 배치되고, 제3솔레노이드 밸브(130)는 유체출구(800)에 인접하여 배치되어 있으며, 제2솔레노이드 밸브(120)는 제1솔레노이드 밸브(110)와 제3솔레노이드 밸브(130) 사이에 배치되어 있다. 그러나, 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 배치순서는 도1 및 도2의 배치순서와 같이 고정된 것이 아니고, 다양한 순서 및 형태로 변형가능 하다. 그리고, 제1솔레노이드 밸브(110)의 입구는 제1연결관(510)에 연결되어 있고, 출구는 제2연결관(610)에 연결되어 있다. 제2솔레노이드 밸브(120)의 입구도 제1연결관(520)에 연결되어 있고, 출구도 제2연결관(620)에 연결되어 있다. 제3솔레노이드 밸브(130)의 입구도 제1연결관(530)에 연결되어 있고, 출구도 제2연결관(630)에 연결되어 있다.
일반적으로 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)는, 구체적으로 도시되지 않았으나, 자기코어(미도시)가 있는 솔레노이드(미도시)와 한 개 또는 그 이상의 오리피스(orifice)가 있는 밸브(미도시)로 이루어져 있다. 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(110, 120, 130)는 솔레노이드(전자석)에 전류가 흐를 때 또는 전류가 흐르지 않을 때의 자기코어 움직임에 의하여 밸브의 오리피스가 닫히거나 열리면서 제어된 다. 본 발명의 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(110, 120, 130)는 서로 다른 크기의 오리피스를 가지고 있기 때문에 서로 다른 크기의 유로면적(Vmax, Vmid, Vmin)을 갖는다. 이러한 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130) 각각이 정상적으로 작동하기 위하여는 최대 작동 압력 차(Maximum Operating Pressure Differential; MOPD)의 조건에 해당 되어야 한다. 즉, 각 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 입구와 출구에서의 압력차이가 최대 작동 압력 차보다는 작아야 정상적으로 작동된다. 여기서, 최대 작동 압력 차(MOPD)는 솔레노이드가 안전하게 밸브를 작동시킬 수 있는 입구와 출구 사이의 최대 압력 차이다.
본 발명에 따라 서로 다른 유로면적을 갖는 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)를 서로 병렬로 연결함에 의하여 여러 단계의 유량조절능력이 확보된다. 즉, 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 조합을 통하여 종래의 솔레노이드 밸브의 단점으로 지적되었던 다양한 유량조절능력을 구현할 수 없었던 단점이 해소된 것이다. 또한, 종래의 유량조절밸브와 비교하여 복잡한 제어로직과 제어기를 구비하여야 할 필요가 없으며, 일반적으로 사용되는 솔레노이드 밸브를 사용하여 유량조절장치(10)를 제조함으로써 제조비용이 저렴해질 뿐만 아니라 구동방법이 간단해 진다.
한편, 본 발명에서는 최대유로면적(Vmax), 중간유로면적(Vmid) 및 최소유로면적(Vmin)의 3가지 종류의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)만을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 크기의 유로면적을 갖는 복수의 솔레노이드 밸브가 조합될 수 있다. 더 많은 종류 및 더 많은 숫자의 솔레노이드 밸브가 조합되면, 제어 할 수 있는 유량의 범위가 기하급수적으로 다양해져서 더욱 정밀하게 유량을 조절할 수 있게 된다. 그리고, 시중에 판매되는 다양한 종류 및 형태의 솔레노이드 밸브가 적용될 수 있다.
이러한 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)는 제어부(200)에 의하여 각각 제어된다. 즉, 제어부(200)는 외부로부터 입력 받은 정보를 기초로 각각의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 개폐를 결정하는 구성요소 이다. 제어부(200)는 외부로부터 입력 받은 정보를 기초로 계산한 결과에 따라, 제1, 제2 및 제3솔레노이드 밸브(110, 120, 130) 중 어느 하나만을, 두개만을 또는 세 개 모두를 선택적으로 개폐한다. 여기서, 외부로부터 입력 받은 정보란 유체출구(800)에서의 유체(기체 및 액체)의 온도일 수 있다. 즉, 기체온도 조절장치와 같이, 유체출구(800)에서 유체의 온도가 높은 경우, 유체출구(800)에서의 유체의 양을 늘려서 유체의 온도가 떨어지도록 제어할 수 있다(유체의 양이 많아지면 압력이 높아지고, 터빈의 입출구의 온도차가 커져 온도가 떨어지는 원리를 이용한 것임. 이러한 기체온도 조절장치는 일반적으로 압축기와 터빈을 포함하며, 터빈에 의한 단열팽창효과를 이용하여 온도를 제어한다). 그리고, 출구에서 유체의 온도가 낮은 경우, 공급되는 유체의 양을 줄여 출구에서 유체의 온도가 높아지도록 제어할 수 있다(유체의 양이 적어지면 압력이 낮아져, 터빈 입출구의 온도차가 작아져 결국 터빈출구의 온도가 높아지는 원리를 이용한 것임). 제어부(200)는 유체출구(800)에서 현재 유체의 온도를 기초로 증감되어야 할 유량을 계산하고, 이에 따라 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 개폐를 결정한다. 이에 의하여, 유체출구(800)에서의 유체의 온도가 적정범위 내에 위치하게 된다. 제어부(200) 내에는 유체의 온도와 유체의 양에 대한 산술적인 프로그램이 저장되어 있다. 다른 예로(냉각수의 경우와 같이), 외부로부터 입력 받은 정보란 유체를 이용하여 제어하야 할 대상물의 현재 정보(온도 등)일 수 있다. 예를 들어, 유체(냉각수 등)를 이용하여 대상물(기체 등)의 온도를 제어하고자 할 경우, 현재 대상물(기체 등)의 정보(온도 등)가 외부로부터 입력 받은 정보가 된다. 제어부(200)는 이러한 정보를 기초로 저장된 프로그램에 따라 계산하여 대상물이 바람직한 온도범위로 유지되기 위하여 공급되어야 할 유체(냉각수 등)의 양을 결정한다. 그리고, 제어부(200)는 결정된 유체의 양에 따라 열리거나 닫혀야 할 솔레노이드 밸브를 선택하고, 이를 개폐한다.
한편, 최대유로면적(Vmax)을 갖는 제1솔레노이드 밸브(110)가 먼저 열려야 할 경우, 경우에 따라 제1솔레노이드 밸브(110)의 입구와 출구 사이의 압력이 최대 작동 압력 차(MOPD)를 초과할 수 있다. 이 경우, 제1솔레노이드 밸브(110)는 정상적으로 작동하지 못하여, 오류가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따르는 제어부(200)는 제1솔레노이드 밸브(110)를 개방하기 전에 최소유로면적을 갖는 제3솔레노이드 밸브(130)를 먼저 개방하여 제1솔레노이드 밸브(110)의 입구와 출구 사이의 압력차를 줄인 뒤, 제1솔레노이드 밸브(110)를 개방한다. 그 뒤, 다시 제3솔레노이드 밸브(130)를 닫는다.
복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 일측에는 유체입구관(300)이 배치되어 있고, 타측에는 유체배출관(400)이 배치되어 있다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이, 유체입구관(300)과 유체배출관(400) 사이에 복수의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)가 일렬로 배치되어 있다. 유체입구관(300)은 유체의 입구측 유체의 이동경로 구조물로, 유체의 이동경로를 각각의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)로 분할시킨다. 유체배출관(400)은 유체 출구측 유체경로 구조물로, 각각의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)를 통과한 유체가 합류하는 구조물이다.
그리고, 유체입구관(300)과 제1솔레노이드 밸브(110) 사이, 유체입구관(300)과 제2솔레노이드 밸브(120) 사이 및 유체입구관(300)과 제3솔레노이드 밸브(130) 사이에는 제1연결관(510, 520, 530)이 각각 배치되어 있다. 이에 따라, 유체입구관(300)의 유체는 복수의 제1연결관(510, 520, 530)에 의하여 각각의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)로 분배된다.
또한, 유체배출관(400)과 제1솔레노이드 밸브(110) 사이, 유체배출관(300)과 제2솔레노이드 밸브(120) 사이 및 유체배출관(400)과 제3솔레노이드 밸브(130) 사이에는 제2연결관(610, 620, 630)이 각각 배치되어 있다. 이에 따라, 각각의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)를 통과한 유체는 복수의 제2연결관(610, 620, 630)을 관통하여 유체배출관(400)에서 합류된다.
유체유입관(300)의 일단에는 유체입구(700)가 연결되어 있다. 유체입구(700)는 유로 상의 배관이나 호스에 연결하기 위한 연결용 관체이다.
유체배출관(400)의 일단에도 유체출구(800)가 연결되어 있다. 유체출구(800)는 유체를 이용하여 제어할 대상물로 유체가 공급될 수 있도록 연결하기 위한 연결용 관체이다.
유체유입관(300)과 유체배출관(400) 사이에는 바이패스유로관(900)이 마련되 어 있다. 즉, 바이패스유로관(900)은 유체유입관(300)과 유체배출관(400) 사이를 연결한다. 본 발명에 따르는 바이패스유로관(900)은 각각의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 개폐시 각각의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 입구와 출구 간의 압력차이를 조절하여 각각의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 입구와 출구의 압력차이가 최대 작동 압력 차(MOPD)를 초과하지 않도록 유지하는 기능을 한다. 즉, 바이패스유로관(900)에 의하여 각각의 솔레노이드 밸브(110, 120, 130) 입구와 출구 사이의 압력차는 항상 일정수준 이하로 유지되게 된다. 본 발명에 따르는 바이패스유로관(900)은 오리피스(orifice)를 포함한다. 도시된 바와 달리, 바이패스유로관(900)은 하나 이상으로 마련될 수 있다.
유체유입관(300)과 유체입구(700) 사이에는 역지용 밸브(1000)가 마련되어 있다. 역지용 밸브(1000)는 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)가 역방향 흐름에 취약한 것을 보완하기 위한 것으로, 유량조절장치(10)의 전방에 유체가 역류되는 것을 방지한다.
이하, 도4a 내지 도4h를 참조하여 본 발명에 따르는 유량조절장치의 여러 단계의 유량조절능력의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 최대유로면적(Vman)을 갖는 제1솔레노이드 밸브(110)와, 중간유로면적(Vmid)을 갖는 제2솔레노이드 밸브(120), 최소유로면적(Vmin)을 갖는 제3솔레노이드 밸브(130) 및 하나의 바이패스유로관(900)을 포함하는 유량조절장치(10)의 유량조절능력에 대하여 구체적으로 설명한다.
도4a는 최소유량조절단계를 도시한 것으로, 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(110, 120, 130)가 모두 닫힘 상태로 유지되고, 바이패스유로관(900)의 오리피스만 열려 있다. 이에 따라, 체가 공급되어야 할 대상물로 최소유량이 유체가 공급된다.
점차 많은 유량의 공급이 필요하면, 제1 내지 제3 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)를 유량이 많아지는 조합으로 제어하면서 유량의 공급을 증가시킬 수 있다. 도4b 내지 도4h는 점차적으로 유량의 공급이 많아지는 단계를 순차적으로 도시한 것이다.
도4b는 제1유량조절단계를 도시한 것으로, 제1 및 제2솔레노이드 밸브(110, 120)는 닫힘 상태로 유지되고, 최소유로면적(Vmin)의 제3솔레노이드 밸브(130)와 바이패스유로관(900) 만이 열린상태로 유지된다. 여기서, 바이패스유로관(900)는 제3솔레노이드 밸브(130)의 입구와 출구 사이의 압력차이를 일정하게 유지하여 제3솔레노이드 밸브(130)가 최대 작동 압력 차(MOPD)를 넘지 않고 정상적으로 작동하도록 한다. 이와 같이, 바이패스유로관(900)은 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(110, 120, 130)가 정상적으로 작동되도록 항상 열림 상태로 유지될 수 있다. 그러나, 더 정밀한 유량의 제어를 위하여 필요에 따라 바이패스유로관(900)을 닫힘 상태로 유지될 수도 있다.
도4c는 제2유량조절단계를 도시한 것으로, 제1 및 제3솔레노이드 밸브(110, 130)는 닫힘 상태로 유지되고, 중간유로면적(Vmid)의 제2솔레노이드 밸브(120)와 바이패스유로관(900) 만이 열림 상태로 유지된다.
도4d는 제3유량조절단계를 도시한 것으로, 제1솔레노이드 밸브(110) 만이 닫힘 상태로 유지되고, 중간 및 최소유로면적(Vmin, Vmid)의 제2및 제3솔레노이드 밸브(120, 130)와 바이패스유로관(900) 만이 열림 상태로 유지된다. 이 경우는, 최소유로면적(Vmin), 중간유로면적(Vmid) 및 바이패스유로관(900)의 유로면적의 합이 최대유로면적(Vmax)보다 작은 경우이다.
도4e는 제4유량조절단계를 도시한 것으로, 제2 및 제3솔레노이드 밸브(120, 130) 만이 닫힘 상태로 유지되고, 최대유로면적(Vmax)의 제1솔레노이드 밸브(110)와 바이패스유로관(900) 만이 열림 상태로 유지된다.
도4f는 제5유량조절단계를 도시한 것으로, 제2솔레노이드 밸브(120) 만이 닫힘 상태로 유지되고, 최대 및 최소유로면적(Vmin, Vmax)의 제1 및 제3솔레노이드 밸브(120, 130)와 바이패스유로관(900)만이 열림 상태로 유지된다.
도4g는 제6유량조절단계를 도시한 것으로, 제3솔레노이드 밸브(130) 만이 닫힘 상태로 유지되고, 최대 및 중간유로면적(Vmax, Vmid)의 제1및 제2솔레노이드 밸브(110, 120)와 바이패스유로관(900)이 열림 상태로 유지된다.
도4h는 최대유량조절단계를 도시한 것으로, 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(110, 120, 130)와 바이패스유로관(900)이 열림 상태로 유지된다.
한편, 유량을 점차 줄이고자 하는 경우에는, 상술한 방법의 역순으로, 즉 제1 내지 제3 솔레노이드 밸브(110, 120, 130) 및 바이패스유로관(900)을 유량이 줄어드는 조합으로 제어하면서 유량을 감소시킬 수 있다.
아울러, 상술한 방법과 같이 유량을 조절하는 경우, 솔레노이드 밸브(110, 120, 130)의 개폐에 요구되는 정상작동 가능한 최대 입출구 압력차(MOPD) 문제를 해결하기 위하여, 최대유로면적(Vmax)을 갖는 제1솔레노이드 밸브(110)를 개방하기 전에는 최소유로면적(Vmin)을 갖는 제3솔레노이드 밸브(130)를 잠시 동안 개방하도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 선형적인 유량제어특성을 보이는 다종의 솔레노이드 밸브를 병렬로 조합함으로써 수많은 단계의 유량조절능력을 확보할 수 있게 된다. 이에 따라, 더욱 정밀하게 유량을 제어할 수 있으며, 솔레노이드 밸브의 숫자를 더 늘릴 경우 더욱 정밀하게 유량을 제어할 수 있게 된다.
이하, 도5를 참조하여 본 발명에 따르는 유량조절장치의 성능시험에 대하여 살펴보기로 한다.
도5는 본 발명에 따르는 유량조절장치를 시험한 결과를 도시한 그래프이다. 도5에서 X축은 솔레노이드 밸브의 개방 상태를 나타낸 것이고, Y축은 유량을 나타낸 것이다. 본 발명의 실험에서는, 서로 다른 압력(200kPa, 400kPa, 600kPa)에서 솔레노이드 밸브의 유효개방면적(effective area)을 넓히면서(유량조절능력을 높이면서) 유량(mass flow rate)을 측정하였다. 도5에 도시된 바와 같이, 유량조절능력, 즉 밸브의 개방면적이 증가됨에 따라 선형적으로 유량의 공급이 증가함을 확인할 수 있다.
이러한 실험결과를 바탕으로, 더 많은 솔레노이드 밸브를 병렬로 조합하여 유량조절단계의 범위를 더 넓힐 수 있으며, 이에 따라 더 정밀하게 유량을 제어할 수 있다는 결론을 얻을 수 있다.
상술하는 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도1은 본 발명에 따르는 유량조절장치의 평면도,
도2는 본 발명에 따르는 유량조절자치의 측면도,
도3은 본 발명에 따르는 유량조절장치의 제어 블록도,
도4a 내지 도4h는 본 발명에 따르는 유량조절장치의 유량제어방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면,
도5는 본 발명의 유량조절장치의 시험결과를 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 유량조절장치 110 : 제1솔레노이드 밸브
120 : 제2솔레노이드 밸브 130 : 제3솔레노이드 밸브
200 : 제어부 300 : 유체유입관
400 : 유체배출관 510, 520, 530 : 제1연결관
610, 620, 630 : 제2연결관 700 : 유체입구
800 : 유체출구 900 : 바이패스유로관
1000 : 역지용 밸브

Claims (7)

  1. 서로 다른 유로면적을 가지고 병렬로 배치되어 있는 복수의 솔레노이드 밸브를 포함하는 솔레노이드 밸브 조립체와;
    외부로부터 입력 받은 정보를 기초로 상기 각 솔레노이드 밸브의 개폐를 결정하는 제어부를 포함하고,
    상기 솔레노이드 밸브 조립체는,
    상기 복수의 솔레노이드 밸브의 일측에 배치되어 있는 유체유입관과;
    상기 복수의 솔레노이드 밸브의 타측에 배치되어 있는 유체배출관과;
    상기 복수의 솔레노이드 밸브와 상기 유체유입관 사이를 각각 연결하는 복수의 제1연결관과;
    상기 복수의 솔레노이드 밸브와 상기 유체배출관 사이를 각각 연결하는 복수의 제2연결관과;
    상기 유체유입관에 연결되어 유체가 유입되는 유체입구와;
    상기 유체배출관에 연결되어 유체가 배출되는 유체출구; 및
    상기 유체유입관과 상기 유체배출관 사이를 연결하고, 오리피스를 구비하는 바이패스유로관을 포함하는 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유체유입관과 상기 유체입구 사이에 배치되어 유체가 역류하는 것을 방지하는 역지용 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 솔레노이드 밸브는 최대유로면적을 갖는 제1솔레노이드 밸브와, 중간유로면적을 갖는 제2솔레노이드밸브 및 최소유로면적을 갖는 제3솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스유로관은 상기 복수의 솔레노이드 밸브 각각의 개폐시 상기 솔레노이드 밸브의 입구와 출구 간의 압력차이를 조절하여 상기 솔레노이드 밸브의 입구와 출구의 압력차이가 최대 작동 압력 차(MOPD)를 초과하지 않도록 유지하는 것을 특징으로 하는 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치.
  7. 제4항에 있어서,
    최대유로면적을 갖는 상기 제1솔레노이드 밸브를 개방하는 경우,
    상기 제어부는 최소유로면적을 갖는 상기 제3솔레노이드 밸브를 먼저 개방한 후 상기 제1솔레노이드 밸브를 개방하고, 상기 제3솔레노이드 밸브를 닫는 것을 특징으로 하는 다종 솔레노이드 밸브를 이용한 유량조절장치.
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