KR101147002B1 - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 연료유입구와 연료배출구 및 가스 연료가 이동하는 내부 유로가 형성되는 몸체, 상기 몸체의 하부에 결합되어 상기 연료유입구를 통해 유입되는 가스 연료에 포함된 이물질을 필터링하는 필터부 및 상기 몸체의 상부에 결합되어 가스 연료를 선택적으로 배출하도록 직선 왕복운동하여 상기 연료배출구에 연결된 유로를 개폐하는 플런저를 구비하는 솔레노이드를 포함하고, 상기 플런저는 단면이 사각형인 사각 기둥 형상으로 형성되는 구성을 마련한다.
상기와 같은 솔레노이드 밸브를 이용하는 것에 의해, 본 발명은 단면이 사각형인 사각 기둥 형상의 플런저를 적용하여 가스 연료에 포함된 이물질에 의한 플런저의 고착 현상을 개선하고, 플런저의 상승 동작시 충격력 및 소음을 최소화할 수 있다.

Description

솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화석유가스 기체분사 시스템에서 가스 연료의 공급 또는 차단하도록 개폐 동작하는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

액화석유가스 기체분사(Liquefied Petroleum gas Gaseous Injection, 이하 'LPGI'라 함) 엔진은 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas, LPG)를 기화시킨 기체 상태의 가스 연료를 사용한다.

도 1은 일반적인 LPGI 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 LPGI 시스템은 액화석유가스 연료(이하 '가스 연료'라 함)가 저장되는 봄베(1), 봄베(1) 내에 설치되어 가스 연료를 펌핑하여 송출하는 펌프모듈(2), 펌프모듈(2)을 통해 공급되는 가스 연료를 선택적으로 공급 및 차단하는 솔레노이드 밸브(3), 솔레노이드 밸브(3)를 통해 공급되는 액체 상태의 가스 연료를 미리 설정된 압력으로 감압하여 기체 상태로 변환하는 레귤레이터(4) 및 기체 상태의 연료를 연소실 내부로 분사하는 인젝터 모듈(6a)을 구비하는 엔진(6)을 포함한다.

펌프모듈(2)은 봄베(1)에 저장된 가스 연료를 펌핑하는 연료펌프(2a)와 연료펌프(2a)를 통해 펌핑된 연료를 송출하는 멀티밸브(2b)를 포함하며, 연료펌프(2a)는 전자제어유닛(ECU)(7)에 의해 제어된다.

인젝터 모듈(6a)은 전자제어유닛(7)에 의해 각 연소실에 분사되는 기체 상태의 연료량을 흡입 공기량과 차량의 각종 제반 상태에 의해 보정되어 산출된 연료량으로 가스 연료를 분사하고, 이를 위해 레귤레이터(4)는 인젝터 모듈(6a)까지의 연료 라인에 형성되는 기체 상태의 연료압을 미리 설정된 압력으로 감압한다.

이와 함께, 레귤레이터(4)와 인젝터 모듈(6a) 사이에는 레귤레이터(4)로부터 인젝터 모듈(6a)에 공급되는 가스 연료에 포함된 타르, 오일 및 수분 등의 이물질을 제거하는 가스필터(8)가 구비된다.

이러한 LPGI 시스템은 저압으로 구동되는 연료펌프(2a)의 펌핑 압력을 이용해 가스 연료를 엔진(6)까지 밀어줘서 시스템의 내구성을 증대시키고, 기체 상태의 정밀한 가스 연료량 제어를 통해 가스 연료를 완전 연소시켜 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

한편, 솔레노이드 밸브는 전자제어유닛의 제어신호에 따라 봄베로부터 공급되는 가스 연료를 선택적으로 레귤레이터에 공급하도록 온/오프 동작한다.

즉, 종래의 솔레노이드 밸브는 코일에 형성된 전자기력을 이용해 단면이 원형으로 형성된 플런저를 반복적으로 직선 왕복운동시켜 개폐 동작을 수행한다.

따라서 종래의 솔레노이드 밸브는 플런저의 직선 왕복운동시 충격에 따른 충격음이 발생하여 차량 소음이 증가하는 문제점 있었다.

그리고 종래의 솔레노이드 밸브는 연료에 포함된 타르, 먼지, 수분, 오일과 같은 이물질에 의해 플런저가 고착되어 가스 연료의 공급/차단 동작을 정상적으로 수행하지 못해 차량 고장의 원인을 제공하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 솔레노이드 밸브를 이용한 가스 연료의 공급/차단 동작시 소음 발생을 최소화하는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 솔레노이드 밸브를 이용한 가스 연료의 공급/차단 동작시 이물질에 의한 고착 현상을 방지하는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 연료유입구와 연료배출구 및 가스 연료가 이동하는 내부 유로가 형성되는 몸체, 상기 몸체의 하부에 결합되어 상기 연료유입구를 통해 유입되는 가스 연료에 포함된 이물질을 필터링하는 필터부 및 상기 몸체의 상부에 결합되어 가스 연료를 선택적으로 배출하도록 직선 왕복운동하여 상기 연료배출구에 연결된 개폐구를 개폐하는 플런저를 구비하는 솔레노이드를 포함하고, 상기 플런저는 단면이 다각형인 다각 기둥 형상으로 형성된다.

상기 솔레노이드는 외주면에 코일이 설치되고, 내부에 상기 플런저 및 플런저의 수직운동 공간을 마련하며 가스 연료가 이동하는 통로가 형성된 가이드, 상기 플런저에 복원력을 제공하는 스프링, 상기 플런저의 하단에 설치되어 상기 개폐구를 개폐하는 시트, 상기 플런저의 상부에 상기 플런저의 직선 왕복운동 거리만큼 이격되어 설치되는 코어 및 상기 플런저의 상승 동작시 충격을 완화하도록 상기 코어의 하면에 설치되는 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 통로는 단면이 원형인 원기둥 형상으로 형성되고, 상기 플런저는 단면이 사각형인 사각 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 완충부재는 탄성력을 가지는 고무 패킹이나 실리콘, 연성의 플라스틱 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 내부 유로는 상기 연료유입구를 통해 유입된 가스 연료를 상기 필터부로 전달하는 전달유로, 상기 필터부로부터 필터링된 가스 연료가 유입되는 유입유로 및 상기 솔레노이드의 개방 동작시 가스 연료를 배출하는 배출유로를 포함하고, 상기 배출유로는 상기 플런저의 직선 왕복운동에 의해 개폐되는 상기 개폐구에 연통되는 것을 특징으로 한다.

상기 필터부는 일측이 개방된 원통 형상으로 형성되는 바디, 상기 바디의 내부 공간에 설치되어 이물질을 필터링하는 여과재 및 상기 여과재를 통해 여과된 가스 연료에 포함된 철 성분을 흡착하도록 자기력을 발생하는 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 플런저를 단면이 사각형인 사각 기둥 형상으로 형성하여 플런저와 가이드 사이에 공간을 넓힘으로써 점도를 가진 이물질에 의한 플런저의 고착 현상을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명은 플런저와 코어 하면에 완충부재를 설치하여 플런저의 상승 동작시 코어에 부딪히는 충격을 완화시켜 충격력 및 소음을 최소화할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 이물질에 의한 플런저의 고착 현상을 방지하고, 플런저의 상승 동작시 충격에 의한 소음 및 진동을 최소화하여 솔레노이드 밸브의 고장을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 LPGI 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 솔레노이드 밸브의 분해 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 솔레노이드 밸브의 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 LPGI 시스템의 구성은 도 1에 도시된 LPGI 시스템의 구성을 원용하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 솔레노이드 밸브의 분해 사시도 및 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브는 연료유입구(11)와 연료배출구(12) 및 가스 연료가 이동하는 내부 유로가 형성되는 몸체(10), 몸체(10)의 하부에 결합되어 연료유입구(11)를 통해 유입되는 가스 연료에 포함된 이물질을 필터링하는 필터부(20) 및 몸체(10)의 상부에 결합되어 가스 연료를 선택적으로 배출하도록 개폐 동작하는 솔레노이드(30)를 포함한다.

몸체(10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 연료유입구(11)를 통해 유입된 가스 연료를 필터부(20)로 전달하는 전달유로(13), 필터부(20)로부터 필터링된 가스 연료가 유입되는 유입유로(14) 및 솔레노이드(30)의 개방 동작시 가스 연료를 배출하는 배출유로(15)를 구비한다.

배출유로(15)는 중간에 솔레노이드(30)에 구비되는 플런저(34) 및 시트(36)의 상하 방향 직선 왕복운동에 의해 개폐되는 개폐구(151)에 연통된다.

몸체(10)의 일측에는 솔레노이드 밸브를 차체에 고정하기 위한 브래킷(16)이 고정볼트를 이용해 결합된다.

필터부(20)는 가스 연료에 포함된 타르, 철 성분, 오일 및 수분과 같은 이물질을 필터링하는 역할을 수행한다.

이를 위해, 필터부(20)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 일측이 개방된 원통 형상으로 형성되는 바디(21), 바디(21)의 내부 공간에 설치되어 이물질을 필터링하는 여과재(22) 및 여과재(22)를 통해 여과된 가스 연료에 포함된 철 성분을 흡착하도록 자기력을 발생하는 마그네트(23)를 포함한다.

여과재(22)는 내부에 필터링된 가스 연료가 이동하는 이동공간이 형성된 원통 형상의 여과지를 사용하며, 마그네트(23)는 가스 연료의 이동공간에 다수 개가 설치되는 것이 바람직하다.

이때, 바디(21)와 몸체(10)의 접촉면에는 가스 연료가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 기밀을 유지하기 위한 오일실(seal)이 설치되는 것이 바람직하다.

솔레노이드(30)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(10)의 상부에 결합되는 케이스(31), 케이스(31)의 내부공간에 설치되는 코일보빈(40), 코일보빈(40) 내측에 삽입되어 플런저(34)의 수직운동 공간을 마련하는 가이드(32), 코일보빈(40)의 외주면에 설치되는 코일(33), 코일(33)에서 발생된 전자기력에 의해 상하 방향으로 직선 왕복운동하는 플런저(34), 플런저(34)에 복원력을 제공하는 스프링(35), 플런저(34)의 하단에 설치되어 개폐구(151)를 개폐하는 시트(36), 플런저(34)의 상부에 플런저(34)가 직선 왕복운동하는 거리만큼 이격되어 설치되는 코어(37) 및 코어(37)의 하면에 설치되는 완충부재(38)를 포함한다.

케이스(31)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하방이 개구된 원통 형상으로 형성되고, 상부에는 전자제어유닛(7)으로부터 송신되는 제어신호 및 전원을 공급받는 커넥터(39)가 장착된다.

가이드(32)는 원통 형상으로 형성되고, 중앙에는 플런저(34) 및 가스 연료가 이동하는 통로(32')가 마련된다.

코일보빈(40)의 외주면에는 코일(33)이 다수 회 감겨 설치된다.

통로(32')는 일반적으로 단면이 원형인 원기둥 형상으로 형성된다.

코일(33)은 커넥터(39)를 통해 전달되는 전자제어유닛(7)의 제어신호에 따라 전자기력을 발생한다.

플런저(34)는 코일(33)에 전원이 공급되어 전자기력이 발생되면, 내부에 형성된 삽입홈에 상측으로부터 삽입된 스프링(35)을 탄성 변형시키면서 상방으로 직선 운동한다.

반면, 코일(33)에 공급되던 전원이 차단되면, 전자기력이 제거됨에 따라 플런저(34)는 스프링(35)의 복원력 및 통로(32')에 유입된 가스 연료의 압력에 의해 원래 위치로 복귀한다.

이때, 플런저(34)는 일반적인 원기둥 형상이 아니라, 도 3에 도시된 바와 같이 단면이 사각형인 사각 기둥형상으로 형성된다.

이와 같이, 플런저(34)를 사각 기둥 형상으로 형성하면, 통로(32')에는 가이드(32)와 플런저(34) 사이에 공간이 형성되면서 가스 연료에 포함된 타르와 같이 점도를 가진 이물질이 점착될 수 있는 공간이 증가한다.

물론 플런저(34)는 사각 기둥뿐만 아니라 삼각 기둥이나 오각 기둥, 육각 기둥과 같이 단면이 다각형인 다각 기둥 형상으로 형성될 수도 있다.

즉, 플런저(34)가 다각 기둥 형상으로 형성됨에 따라 원기둥 형상의 통로(32')와의 사이에 형성되는 공간을 증가시켜 일정량의 이물질이 점착되더라고 플런저(34)는 정상적으로 동작할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 점착된 이물질에 의해 발생되는 플런저의 고착현상을 방지함으로써, 솔레노이드 밸브의 고장 발생률을 감소시킬 수 있다.

완충부재(38)는 탄성력을 가진 재질, 예컨대 고무 패킹이나 실리콘, 연성의 플라스틱 재질로 형성되고, 플런저(34)의 상승 동작시 플런저(34)가 코어(37)에 부딪히는 충격을 완화시킨다.

이러한 완충부재(38)는 코어(37) 제작시 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 본 발명은 플런저의 직선 왕복운동시 발생되는 소음을 개선하고, 충격에 의해 발생되는 진동을 감소시켜 솔레노이드 밸브의 고장을 방지할 수 있다.

다음, 도 4을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 동작을 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브는 도 4에 도시된 바와 같이, 연료유입구(11)를 통해 가스 연료를 공급받는다.

그러면, 필터부(20)는 전달유로(11)를 통해 가스 연료를 전달받고, 여과재(22)와 마그네틱(23)을 이용해 가스 연료에 포함된 타르, 오일, 수분 및 철 성분과 같은 이물질을 필터링한다.

이와 같이 필터링된 가스 연료는 유입유로(14)를 통해 다시 몸체(10) 내부로 유입된다.

한편, 솔레노이드(30)는 전자제어유닛(7)의 제어신호에 따라 온/오프 동작하여 배출유로(15)의 개폐구(151)를 선택적으로 개방한다.

즉, 솔레노이드(30)의 플런저(34)는 코일(33)에 전자기력 발생 여부에 따라 승강 동작을 반복한다.

만약, 가스 연료에 타르와 같이 점성을 가진 이물질이 포함된 경우, 가이드(32)와 플런저(34) 사이의 공간에 이물질이 점착하게 된다.

하지만, 본 발명에서 플런저(34)는 단면이 사각형인 사각 기둥 형상으로 형성되고, 가이드(32)의 통로(32')는 단면이 원형인 원기둥 형상으로 형성된다.

그래서 가스 연료에 포함된 이물질이 가이드와 플런저 사이의 공간이 증가함에 따라 이물질이 점착되더라도, 플런저(34)는 점착된 이물질에 의해 방해받지 않고 정상적으로 직선 왕복운동을 수행할 수 있다.

그리고 코어(37)의 하면에 설치된 완충부재(38)는 플런저(34)와 코어(37) 사이의 충격력 및 소음을 감소시킨다.

이에 따라, 본 발명은 이물질에 의한 플런저의 고착 현상을 방지하고, 플런저의 상승 동작시 충격에 의한 소음 및 진동을 최소화하여 솔레노이드 밸브의 고장을 방지할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 단면이 사각형인 사각 기둥 형상의 플런저를 적용하여 가스 연료에 포함된 이물질에 의한 플런저의 고착 현상을 개선하고, 플런저의 상승 동작시 충격력 및 소음을 최소화할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

상기의 실시 예에서는 액화석유가스 연료를 사용하는 LPGI 시스템을 이용하여 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 발명은 액화석유가스와 가솔린 연료를 함께 사용하는 가솔린/LPG 겸용 자동차와 가솔린 연료 전용 차량에서 LPG 연료를 사용하도록 개조한 차량 등에도 적용될 수 있다.

10: 몸체 11: 연료유입구
12: 연료배출구 13: 전달유로
14: 유입유로 15: 배출유로
16: 브래킷 20: 필터부
21: 바디 22: 여과재
23: 마그네틱 30: 솔레노이드
31: 케이스 32: 가이드
33: 코일 34: 플런저
35: 스프링 36: 시트
37: 코어 38: 완충부재
39: 커넥터 40: 코일보빈

Claims (6)

1. 연료유입구와 연료배출구 및 가스 연료가 이동하는 내부 유로가 형성되는 몸체,
   상기 몸체의 하부에 결합되어 상기 연료유입구를 통해 유입되는 가스 연료에 포함된 이물질을 필터링하는 필터부 및
   상기 몸체의 상부에 결합되어 가스 연료를 선택적으로 배출하도록 직선 왕복운동하여 상기 연료배출구에 연결된 개폐구를 개폐하는 플런저를 구비하는 솔레노이드를 포함하고,
   상기 플런저는 단면이 다각형인 다각 기둥 형상으로 형성되며,
   상기 솔레노이드는 외주면에 코일이 설치되고, 내부에 상기 플런저 및 플런저의 수직운동 공간을 마련하며 가스 연료가 이동하는 통로가 형성된 가이드,
   상기 플런저에 복원력을 제공하는 스프링,
   상기 플런저의 하단에 설치되어 상기 개폐구를 개폐하는 시트,
   상기 플런저의 상부에 상기 플런저의 직선 왕복운동 거리만큼 이격되어 설치되는 코어 및
   상기 플런저의 상승 동작시 충격을 완화하도록 상기 코어의 하면에 설치되는 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 통로는 단면이 원형인 원기둥 형상으로 형성되고,
   상기 플런저는 단면이 사각형인 사각 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
4. 제 1항에 있어서, 상기 완충부재는
   탄성력을 가지는 고무 패킹이나 실리콘, 연성의 플라스틱 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
5. 제 1항에 있어서, 상기 내부 유로는
   상기 연료유입구를 통해 유입된 가스 연료를 상기 필터부로 전달하는 전달유로,
   상기 필터부로부터 필터링된 가스 연료가 유입되는 유입유로 및
   상기 솔레노이드의 개방 동작시 가스 연료를 배출하는 배출유로를 포함하고,
   상기 배출유로는 상기 플런저의 직선 왕복운동에 의해 개폐되는 상기 개폐구에 연통되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
6. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터부는
   일측이 개방된 원통 형상으로 형성되는 바디,
   상기 바디의 내부 공간에 설치되어 이물질을 필터링하는 여과재 및
   상기 여과재를 통해 여과된 가스 연료에 포함된 철 성분을 흡착하도록 자기력을 발생하는 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.

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