KR101490582B1 - 전자 밸브 및 파일럿식 전자 밸브 - Google Patents

Abstract

플런저(5)를 이동시키는 과정에서 연결부(52, 62)에 의해 파일럿 밸브체(6)를 피스톤 밸브(4)로부터 이격시키는 킥 동작을 하는 파일럿식 전자 밸브에 있어서, 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)의 조립 작업을 용이하게 한다.
플런저(5)의 연결부(52)를 잘록한 부분(52a)과 보스부(52b)로 구성한다. 파일럿 밸브체(6)의 연결부(62)에 안내홈(62a)과 절결부(62b)를 설치한다. 안내홈(62a)의 축선(L) 방향의 길이를 플런저(5)의 보스부(52b)의 축선(L) 방향의 길이보다 소정량 크게 한다. 보스부(52b)를 안내홈(62a) 내에 감합하고, 잘록한 부분(52a)을 절결부(62b) 내에 감합하고, 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)를 연결한다. 파일럿 밸브체(6')의 외주에 홈(62d)을 형성하더라도 좋다. 직동식 전자 밸브에 적용하더라도 좋다.

Description

전자 밸브 및 파일럿식 전자 밸브{ELECTROMAGNETIC VALVE AND PILOT-TYPE ELECTROMAGNETIC VALVE}

본 발명은, 전자 구동부에 의해 구동되는 플런저에 연결된 밸브체를 밸브 시트에 대하여 접촉 분리시키도록 한 전자 밸브에 관한 것으로, 상세하게는 밸브체를 밸브 시트로부터 이격시킬 때에 밸브체를 킥 동작시키도록 한 전자 밸브 및 이 전자 밸브를 파일럿 밸브로서 구비한 파일럿식 전자 밸브에 관한 것이다.

종래, 전자 밸브에 있어서 밸브체를 밸브 시트로부터 이격시킬 때 밸브체 및 플런저를 킥 동작시키는 것으로서, 예컨대 일본 특허 공개 2001-41340호 공보(특허 문헌 1)에 개시된 것이 있다. 이 전자 밸브는, 전자 구동부의 전자 코일에의 통전에 의해 흡인자를 여자하여 플런저를 흡인하여, 플런저 선단에 유지된 밸브체를 밸브 시트로부터 이격하여 밸브 개방 상태로 하는 것이다. 또한 전자 코일을 비통전으로 함으로써, 플런저 스프링의 스프링 힘에 의해 플런저를 밸브 시트측으로 구동하여 밸브체를 밸브 시트에 안착시켜서 밸브 폐쇄 상태로 하는 것이다.

또한, 밸브체는 플런저에 대하여 이동 방향으로 약간 여유(간극)를 두고서 유지되어 있고, 이에 따라, 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 할 때, 전자 코일에 통전한 직후에는, 밸브체는, 밸브체의 상부에 작용하는 유체의 압력에 의해 밸브 시트에 안착된 상태로, 우선 플런저만이 이동하고, 플런저가 흡인자에 근접함에 따라 흡인자에 의한 흡인력이 충분히 커진 시점에서, 플런저가 밸브체의 하부에 접촉하여 밸브체를 끌어 올리도록 하여 밸브 시트로부터 이격시킨다. 이러한 움직임이 킥 동작이다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 2001-41340호 공보

상기 킥 동작을 하는 전자 밸브에서는, 플런저와 밸브체가 축선 방향으로 상대 이동 가능하도록 플런저와 밸브체가 연결되어 있다. 특허 문헌 1의 전자 밸브에 있어서는, 플런저(12)의 밸브체 수납 구멍(12a) 내에 밸브체(7)와 밸브 스프링(15)을 수용하고, 스토퍼링(14)으로 밸브 스프링(15)을 누르고, 플런저(12)의 밸브실(3)측의 단부를 코킹함으로써, 플런저(12)에 스토퍼링(14)을 코킹 결합하도록 하고 있다. 이에 따라, 플런저(12)와 밸브체(7)가 연결되어 있다.

상기한 바와 같이, 특허 문헌 1의 것에서는, 플런저와 밸브체를 연결하기 위해서, 스토퍼링이 필요하고, 부품 개수가 많아진다고 하는 문제가 있다. 또한, 연결 구조를 취하기 위해서 플런저의 단부를 코킹할 필요가 있어, 조립 공수가 많아진다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 킥 동작을 하는 전자 밸브에 있어서, 전자 구동부에 의해 구동되는 플런저와 밸브체의 연결 구조를 개량하고, 부품 개수를 저감하고 조립 공정을 용이하게 하는 것을 과제로 한다.

청구항 1의 전자 밸브는, 전자 구동부에 의해 축선 방향으로 구동되는 플런저와, 밸브 시트에 대향하여 축선 방향으로 이동 가능하게 배치된 밸브체를 구비하고, 상기 플런저와 상기 밸브체는 축선 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 서로 연결되어 있으며, 상기 플런저를 축선 방향으로 이동시키는 과정에서 상기 플런저의 연결부와 상기 밸브체의 연결부의 결합 상태를 유지하여 상기 밸브체를 상기 밸브 시트로부터 이격시키도록 한 전자 밸브로서, 상기 플런저의 연결부와 상기 밸브체의 연결부 중, 한쪽 연결부는 원기둥형이며 소직경의 잘록한 부분과 이 잘록한 부분보다 직경이 큰 원기둥형의 보스부를 갖고, 다른 쪽의 연결부는 측부에 개구를 갖고 축선 방향의 길이가 상기 보스부보다 긴 안내홈과 이 안내홈보다 폭이 작은 절결부를 가지며, 상기 보스부를 상기 안내홈 내에 감합하고, 상기 잘록한 부분을 상기 절결부 내에 감합하며, 상기 양 연결부에 의해, 상기 플런저와 상기 밸브체를 연결하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 전자 밸브는, 청구항 1에 기재된 전자 밸브로서, 상기 밸브체의 외주에, 이 밸브체의 상기 밸브 시트측 단부로부터 상기 밸브 시트와 반대측의 단부까지 도통하는 하나 이상의 도통로를 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 전자 밸브는, 청구항 1 또는 2에 기재된 전자 밸브로서, 상기 밸브 시트가 형성된 밸브 시트 부재를 갖추고, 상기 밸브체와 상기 밸브 시트 부재의 사이에, 상기 밸브체를 상기 밸브 시트 부재로부터 이격되는 방향으로 압박하는 스프링을 배치한 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 전자 밸브는, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 전자 밸브로서, 상기 양 연결부는, 상기 안내홈과 상기 절결부의 축선 방향의 합계의 길이가, 상기 잘록한 부분과 상기 보스부의 축선 방향의 합계의 길이보다 길게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 전자 밸브는, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 전자 밸브로서, 상기 밸브체가, 사출 성형에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 파일럿식 전자 밸브는, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 전자 밸브를 파일럿 밸브로서 구비하고, 원기둥 형상의 밸브실 내에 축선 방향으로 이동 가능하게 배치된 피스톤 밸브와, 상기 축선상에서 상기 피스톤 밸브에 대향 배치된 주밸브 시트를 구비하고, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 상기 밸브 시트가 상기 피스톤 밸브에 형성된 파일럿 밸브 시트이며, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 상기 밸브체가 상기 밸브실 내에서 상기 파일럿 밸브 시트에 대향 배치된 파일럿 밸브체인 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 파일럿식 전자 밸브는, 청구항 6에 기재된 파일럿식 전자 밸브로서, 상기 파일럿 밸브체의 적어도 니들부가 수지 부재로 형성되고, 상기 피스톤 밸브의 상기 파일럿 밸브 시트가 금속 부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 전자 밸브에 의하면, 플런저의 연결부와 밸브체의 연결부 중, 한쪽 연결부의 보스부를 다른 쪽 연결부의 안내홈 내에 감합하고, 한쪽 연결부의 잘록한 부분을 다른 쪽 보스부의 절결부 내에 감합하고, 양 연결부에 의해 플런저와 밸브체를 연결하도록 했기 때문에, 코킹 등을 필요로 하지 않고서 플런저와 밸브체를 용이하게 조립할 수 있다. 따라서, 부품 개수를 저감할 수 있어 조립 공정이 용이해진다.

청구항 2의 전자 밸브에 의하면, 청구항 1의 효과에 더하여, 밸브체(또는 파일럿 밸브체)의 외주에 도통로가 형성되어 있기 때문에, 밸브체(또는 파일럿 밸브체)와 예컨대 플런저 튜브 사이에 유로를 확보할 수 있어, 밸브체의 구동 속도를 확보할 수 있다. 따라서, 킥 동작이 방해되는 일이 없고, 전자 구동부에서의 작동 전압도 저감할 수 있다.

청구항 3의 전자 밸브에 의하면, 청구항 1 또는 2의 효과에 더하여, 밸브 시트 부재(또는 피스톤 밸브)와 밸브체(또는 파일럿 밸브체) 사이에 스프링(또는 파일럿 밸브 스프링)이 배치되어 있기 때문에, 스프링 힘에 의해 밸브체를 들어올릴 수 있고, 밸브체의 하강을 방지하여 밸브 포트의 개방 상태를 확보할 수 있어, 안정적인 동작이 가능해진다.

청구항 4의 전자 밸브에 따르면, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항의 효과에 더하여, 안내홈과 절결부의 축선(L) 방향의 합계의 길이가, 잘록한 부분과 보스부의 축선(L) 방향의 합계의 길이보다 길게 설정되어 있기 때문에, 밸브 폐쇄시에, 플런저와 밸브체 상단면이 접촉하여, 보스부와 밸브부가 접촉하지 않기 때문에, 잘록한 부분에 하중이 걸리지 않고, 부품 수명도 향상된다.

청구항 5의 전자 밸브에 의하면, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 효과에 더하여, 절삭 가공에서는 어려운 형상의 부품도 용이하게 제조할 수 있다.

청구항 6의 파일럿식 전자 밸브에 의하면, 파일럿식 전자 밸브에 있어서, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

청구항 7의 파일럿식 전자 밸브에 의하면, 청구항 6의 효과에 더하여, 파일럿 밸브체의 적어도 니들부가 수지 부재로, 피스톤 밸브의 파일럿 밸브 시트가 금속 부재로 형성되어 있기 때문에, 작동 횟수를 거듭하더라도 파일럿 밸브 시트가 변형되는 일이 없고, 파일럿 포트에 있어서의 유량이 작동 횟수의 영향을 받지 않고서 일정하게 되어, 피스톤 밸브와 그 외주의 클리어런스의 유량과 파일럿 포트의 유량에 있어서의 소정의 밸런스를 확보할 수 있어, 동작을 확실하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 비통전시의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 킥 동작시의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 주요부 분해 종측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 주요부 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 비통전시의 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 킥 동작시의 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 비통전시의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 비통전시의 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 킥 동작시의 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 파일럿 밸브체의 하부 사시도, 상부 사시도 및 저면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브에 있어서의 파일럿 밸브체의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브에 있어서의 플런저의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브에 있어서의 플런저와 파일럿 밸브체의 설정 치수에 의한 효과를 설명하는 도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브에 있어서의 파일럿 밸브체와 피스톤 밸브의 효과를 설명하는 도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시 형태의 직동식 전자 밸브의 비통전시의 종단면도이다.

다음에, 본 발명의 전자 밸브를 적용한 파일럿식 전자 밸브 및 직동식 전자 밸브의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 제1 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 비통전시의 종단면도이고, 도 2는 상기 파일럿식 전자 밸브의 통전시의 킥 동작의 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 상기 파일럿식 전자 밸브의 주요부 분해 종측면도이고, 도 4는 상기 파일럿식 전자 밸브의 주요부 분해 사시도이다. 또, 이 파일럿식 전자 밸브는 도 1의 상태로 배치되는 것으로, 이하의 설명에서의 「상하」의 개념은 도 1의 도면에 있어서의 상하에 대응한다. 이 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브는, 예컨대 냉매 등의 유체가 유입되는 고압의 1차측 이음새(11)와 유체가 유출되는 2차측 이음새(12)를 일체로 형성한 금속제의 본체부(1)와, 이 본체부(1)에 부착된 실린더 케이스(2)와, 실린더 케이스(2)의 상부에 설치된 전자 구동부(3)를 갖고 있다.

본체부(1)에는, 1차측 이음새(11)와 2차측 이음새(12) 사이에 칸막이 벽(13)이 형성되고, 칸막이 벽(13)의 상단측에는 주밸브 시트(14)가 형성되어 있다. 주밸브 시트(14)에는 원형 개구를 이루는 주밸브 포트(14a)가 형성되어 있다. 또한, 주밸브 시트(14)의 주위에는 박형의 원형 공간(15)이 형성되어 있고, 밸브 개방 상태시에는 이 원형 공간(15) 및 주밸브 포트(14a)를 통해 1차측 이음새(11)와 2차측 이음새(12)가 도통된다. 또한, 본체부(1)는 원형 공간(15)의 주위로부터 연장하여 설치된 원통형의 실린더 유지부(16)를 갖고, 이 실린더 유지부(16)의 내측에는 암 나사부(16a)가 형성되어 있다.

실린더 케이스(2)는, 축선(L)을 회전 중심으로 하는 원통형의 실린더부(21)와, 플랜지부(22)와, 전자 구동부(3)측으로 연장하여 설치된 원통형상의 결합부(23)를 갖고 있다. 실린더부(21)의 외주에는, 수나사부(21a)가 형성되어 있고, 이 수나사부(21a)를 실린더 유지부(16)의 암나사부(16a)에 나사 결합함으로써, 실린더 케이스(2)가 실린더 유지부(16)에 고착되어 있다. 또, 실린더 케이스(2)의 플랜지부(22)와 실린더 유지부(16)의 단부 사이에는 패킹(17)이 배치되어 있다.

실린더 케이스(2)의 실린더부(21) 내에는 외형이 대략 원기둥 형상인 피스톤 밸브(4)가 내부 삽입되어 있다. 피스톤 밸브(4)는, 외측을 덮는 금속제(예컨대 실제 황동제)의 피스톤부(41)와 그 내측에 배치된 수지제(예컨대 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)제)의 시일부(42)를 갖고, 피스톤부(41)의 상단을 코킹함으로써 피스톤부(41)와 시일부(42)가 일체로 고착되어 있다. 그리고, 시일부(42)는 피스톤 밸브(4)가 주밸브 시트(14)에 안착했을 때에, 주밸브 포트(14a)를 폐쇄한다. 또한, 시일부(42)에는 중심에 파일럿 포트(42a)와 도통로(42b)가 형성되어 있고, 파일럿 포트(42a)는 도통로(42b)를 통해 2차측 이음새(12)에 도통된다. 또한, 파일럿 포트(42a)의 주위는 파일럿 밸브 시트(42a1)로 되어 있다. 또, 피스톤 밸브(4)와 실린더 케이스(2)의 실린더부(21) 사이에는 클리어런스가 마련되고, 이 클리어런스를 통해 1차측 이음새(11)측의 유체가 피스톤 밸브(4)의 등측 공간으로 유입 가능하게 되어 있다.

실린더 케이스(2)의 결합부(23) 내에는, 전자 구동부(3)의 플런저 튜브(31)가 감합되고, 이 플런저 튜브(31)와 결합부(23)의 단부의 주위가 납땜 등에 의해 고착되어 있다. 플런저 튜브(31) 내에는 자성체로 이루어지는 플런저(5)와, 파일럿 밸브체(6)가 내부 삽입되어 있고, 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)는 연결되어 있다. 그리고, 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)는, 플런저 튜브(31) 내에서 축선(L) 방향(상하 방향)으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다.

플런저(5)는, 플런저 튜브(31) 내에 정합되는 슬라이딩부(51)와 이 슬라이딩부(51)의 하부에 형성된 연결부(52)를 갖고 있다. 연결부(52)는, 파일럿 밸브(6)측으로 연장되는 원기둥형이며 소직경의 잘록한 부분(52a)과, 이 잘록한 부분(52a)보다 직경이 큰 원기둥형의 보스부(52b)를 갖고 있다.

파일럿 밸브체(6)는 대략 원기둥 형상이며, 피스톤 밸브(4)측의 원기둥 형상의 밸브부(61)와, 이 밸브부(61)의 상부에 형성되고, 플런저 튜브(3l) 내에 정합되는 연결부(62)를 가지고 있다. 밸브부(61)는 원추형의 니들부(61a)와 이 니들부(61a)가 마련된 부분의 주위에 형성된 오목부(61b)를 갖고 있다. 연결부(62)에는, 수평 단면 형상이 U 자형이고 파일럿 밸브체(6)의 측부에 개구(62a1)를 갖는 안내홈(62a)이 형성되어 있다. 이 안내홈(62a)의 축선(L) 방향의 길이는 보스부(52b)보다 길게 되어 있다. 또한, 안내홈(62a)의 상부에는, 수평 단면 형상이 U 자형이고 안내홈(62a)보다 폭이 작은 절결부(62b)가 형성되고, 이 절결부(62b)의 주위에 클로(62c)를 갖고 있다.

이상의 구성에 의해, 플런저(5)의 보스부(52b)는 파일럿 밸브체(6)의 안내홈(62a) 내에 감합되고, 플런저(5)의 잘록한 부분(52a)은 파일럿 밸브체(6)의 절결부(62b) 내에 감합되어 있다. 또한, 파일럿 밸브체(6)의 안내홈(62a)의 축선(L) 방향의 길이는, 플런저(5)의 보스부(52b)의 축선(L) 방향의 길이보다 소정량 커져 있고, 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)는 축선(L) 방향으로 상대적으로 이동 가능해지도록 상호 연결되어 있다.

파일럿 밸브체(6)의 밸브부(61)의 주위에는 파일럿 밸브 스프링(63)이 배치되어 있고, 이 파일럿 밸브 스프링(63)은, 연결부(62)의 하단과 피스톤 밸브(4) 사이에서 압축 개재되어 있다. 플런저(5)의 세로 구멍(5a) 내에는, 세로 구멍(5a)의 하부와 전자 구동부(3)의 흡인자(32) 사이에서 압축된 플런저 스프링(5b)이 배치되어 있다.

전자 구동부(3)는, 플런저 튜브(31)의 상단에 고정된 자성체로 이루어지는 흡인자(32), 플런저 튜브(31)의 외주에 배치된 전자 코일(33), 외부 상자(34)를 갖추고 있다. 전자 코일(33)은 외부 상자(34)로 커버되고, 외부 상자(34)는 상부가 나사(N)에 의해 흡인자(32)에 나사 고정되어 있다. 또, 플런저 튜브(31)와 흡인자(32)는 용접 등에 의해 고정되어 있다.

전자 코일(33)로의 통전이 이루어져 있지 않을 때(비통전시)는 도 1의 상태로 있다. 즉, 자력은 발생하고 있지 않고, 플런저 스프링(5b)의 압박력 및 플런저(5) 자체의 중량에 의해, 플런저(5)가 흡인자(32)로부터 이격된 위치가 된다. 이때 파일럿 밸브체(6)의 니들부(61a)가 파일럿 포트(42a)를 밸브 폐쇄 상태로 한다. 또, 니들부(61a) 주위의 오목부(61b)의 작용은 이하와 같다. 경년 변화에 의해 니들부(61a)나 파일럿 포트(42a)가 다소 마모된 경우, 이 오목부(61b)가 없고 밸브부(61)의 하단이 평탄면이면, 이 평탄면이 피스톤 밸브(4)의 상면에 부착되어, 파일럿 밸브체(6)의 동작을 불안정하게 할 우려가 있다. 그러나, 오목부(61b)에 의해 이와 같은 상태를 방지할 수 있다.

전자 코일(33)에 통전이 이루어지면, 외부 상자(34)를 통해 흡인자(32)에 자력이 전해져, 플런저(5)가 상승하고, 플런저(5) 하단의 보스부(52b)가 파일럿 밸브체(6)의 클로(62c)에 접촉하여 결합한다. 이에 따라, 도 2의 상태로부터 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)가 연결부(52)와 연결부(62)에 의해 결합 상태를 유지하여 함께 상승한다. 그 후, 플런저(5)의 상단부가 흡인자(32)에 접촉하여 플런저(5)가 정지하고, 파일럿 밸브체(6)는 파일럿 밸브 스프링(63)의 스프링 힘에 의해 더욱 상승한다. 이와 같이, 플런저(5)를 축선(L) 방향으로 이동시키는 과정에서, 보스부(52b)가 파일럿 밸브체(6)의 클로(62c)에 접촉하여, 파일럿 밸브체(6)를 파일럿 포트(42a)에서 이격시키는 동작이 킥 동작이다.

또, 파일럿 밸브체(6)가 정지하여 파일럿 포트(42a)가 완전 개방이 되면, 피스톤 밸브(4)의 상부 등측 공간의 유체가 2차 이음새(12)측으로 유출되고, 피스톤 밸브(4)의 상부 압력이 저하한다. 이에 따라, 피스톤 밸브(4) 상부의 압력과 하부의 압력(1차측 이음새(11)의 압력)의 압력차에 의해, 피스톤 밸브(4)가 상승하고, 주밸브 포트(14a)가 완전 개방이 되어, 1차 이음새(11)로부터 2차 이음새(12)로 유체가 흐른다.

이상과 같이, 플런저(5)의 연결부(52)와 파일럿 밸브체(6)의 연결부(62)에 의해 연결하는 구조로 되어 있기 때문에, 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)를 조립할 때, 플런저(5)의 보스부(52b)를 파일럿 밸브체(6)의 측부의 개구(62a1)로부터 안내홈(62a) 내에 감합하고, 잘록한 부분(52a)을 절결부(62b) 내에 감합하고, 이 조립한 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)를 플런저 튜브(31) 내에 수용하면 된다. 따라서, 코킹 등을 필요로 하지 않고 조립 작용이 매우 용이해진다. 또한, 스토퍼링 등을 필요로 하지 않아, 부품 개수도 저감할 수 있다.

도 5는 제2 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 비통전시의 종단면도이고, 도 6은 상기 파일럿식 전자 밸브의 통전시의 킥 동작의 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 상기 파일럿식 전자 밸브의 주요부 분해 종측면도이다. 이 제2 실시 형태에서는, 제1 실시형태와 동일한 요소에는 동일한 부호를 부기하고 상세한 설명은 생략한다. 이 제2 실시 형태는 플런저(7)와 파일럿 밸브체(8)의 연결 구조를 제1 실시 형태와 반대 구조로 한 예이다.

즉, 플런저 튜브(31) 내에 삽입된 자성체로 이루어지는 플런저(7)와, 파일럿 밸브체(8)를 구비하고, 플런저(7)와 파일럿 밸브체(8)는 연결되며, 플런저(7)와 파일럿 밸브체(8)는, 플런저 튜브(31) 내에서 축선(L) 방향(상하 방향)으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다.

플런저(7)는, 플런저 튜브(31) 내에 정합되는 슬라이딩부(71)와 이 슬라이딩부(71)의 하부에 형성된 연결부(72)를 갖고 있다. 연결부(72)에는, 수평 단면 형상이 U 자형이며 플런저(7)의 측부에 개구(72a1)를 갖는 안내홈(72a)이 형성되어 있다. 또한, 안내홈(72a)의 하부에는, 수평 단면 형상이 U 자형이며 안내홈(72a)보다 폭이 작은 절결부(72b)가 형성되고, 이 절결부(72b)의 주위에 클로(72c)를 갖는다.

파일럿 밸브체(8)는 대략 원기둥 형상이며, 피스톤 밸브(4)측의 원기둥 형상의 밸브부(81)와, 이 밸브부(81)의 상부에 형성되고, 플런저 튜브(31) 내에 정합되는 연결부(82)를 갖고 있다. 밸브부(81)는 원추형의 니들부(81a)와 이 니들부(81a)가 마련된 부분 주위에 형성된 오목부(81b)를 갖고 있다. 연결부(82)는, 플런저(7)측으로 연장되는 원기둥형이며 소직경의 잘록한 부분(82a)과, 이 잘록한 부분(82a)보다 직경이 큰 원기둥형의 보스부(82b)를 갖고 있다.

이상의 구성에 의해, 파일럿 밸브체(8)의 보스부(82b)는 플런저(7)의 안내홈(72a) 내에 감합되고, 파일럿 밸브체(8)의 잘록한 부분(82a)은 플런저(7)의 절결부(72b) 내에 감합되어 있다. 또한, 플런저(7)의 안내홈(72a)의 축선(L) 방향의 길이는, 파일럿 밸브체(8)의 보스부(82b)의 축선(L) 방향의 길이보다 소정량 크게 되어 있고, 플런저(7)와 파일럿 밸브체(8)는 축선(L) 방향에서 상대적으로 이동 가능해지도록 상호 연결되어 있다.

제1 실시 형태와 같이, 전자 코일(33)에 통전이 이루어져 있지 않을 때는, 파일럿 밸브체(8)의 니들부(81a)가 파일럿 포트(42a)를 밸브 폐쇄 상태로 한다. 또, 니들부(81a) 주위의 오목부(81b)의 작용도 제1 실시 형태와 동일하다.

전자 코일(33)에의 통전이 이루어지면, 외부 상자(34)를 통해 흡인자(32)에 자력이 전해지고, 플런저(7)가 상승하여, 플런저(7) 하단의 클로(72c)가 파일럿 밸브체(8)의 보스부(82b)에 접촉하여 결합한다. 이에 따라, 도 5의 상태로부터 플런저(7)와 파일럿 밸브체(8)가 결합 상태를 유지하여 함께 상승한다. 이 실시 형태에서는, 플런저(7)를 축선(L) 방향으로 이동시키는 과정에서, 클로(72c)가 파일럿 밸브체(8)의 보스부(82b)에 접촉하여, 파일럿 밸브체(8)를 파일럿 포트(42a)로부터 이격시키는 동작이 킥 동작이다.

도 8은 제3 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 비통전시의 종단면도이고, 도 9는 상기 파일럿식 전자 밸브의 통전시의 킥 동작의 상태를 도시한 도면이고, 도 10은 상기 파일럿식 전자 밸브의 파일럿 밸브체의 하부 사시도(도 10(A))이고, 상부 사시도(도 10(B)) 및 저면도(도 10(C))이다. 이 제3 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 동일한 요소에는 동일한 부호를 부기하고 상세한 설명은 생략한다. 또, 제1 실시 형태와 대응하는 요소에는 도 l의 부호에 「'」를 붙인 부호를 부기한다. 이 제3 실시 형태와 제1 실시 형태의 차이는, 피스톤 밸브(4'), 플런저(5') 및 파일럿 밸브체(6')의 구조이다.

피스톤 밸브(4')의 외부 지름은 제1 실시 형태의 피스톤 밸브(4)와 동일하지만, 이 실시 형태의 피스톤 밸브(4')는, 원기둥 형상의 금속제(예컨대 황동제)의 피스톤부(43)와 그 하부에 배치된 수지제(예컨대 PTFE(폴리테트라플로오로에틸렌)제)의 시일부(44)를 갖고, 피스톤부(43)의 하단을 코킹하는 것에 의해 피스톤부(43)와 시일부(44)가 일체로 고착되어 있다. 그리고, 시일부(44)는 피스톤 밸브(4')가 주밸브 시트(14)에 안착했을 때에, 주밸브 포트(14a)를 폐쇄한다. 또한, 피스톤부(43)에는 중심에 파일럿 포트(43a)와 도통로(43b)가 형성되고, 파일럿 포트(43a)의 주위는 금속제의 파일럿 밸브 시트(43a1)로 되어 있다. 또한, 시일부(44)의 중심에는 도통로(44a)가 형성되어 있다. 그리고, 파일럿 포트(43a)는 도통로(43b, 44a)를 통해 2차측 이음새(12)로 도통된다. 또한, 피스톤 밸브(4')와 실린더 케이스(2)의 실린더부(21) 사이의 클리어런스를 통해 1차측 이음새(11)측의 유체가 피스톤 밸브(4')의 등측 공간에 유입 가능한 것은 제1 실시 형태와 동일하다.

자성체로 이루어지는 플런저(5')와 파일럿 밸브체(6')는 플런저 튜브(31) 내에 삽입되어 있고, 플런저(5')와 파일럿 밸브체(6')는 플런저 튜브(31) 내에서 축선(L) 방향(상하 방향)으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다.

플런저(5')는, 플런저 튜브(31) 내에 정합되는 슬라이딩부(51)와 이 슬라이딩부(51)의 하부에 형성된 연결부(52)를 갖고 있다. 연결부(52)는, 제1 실시 형태와 동일하며, 잘록한 부분(52a)과 보스부(52b)를 갖고 있다. 슬라이딩부(51)에는 세로 구멍(5a')이 형성되고, 이 세로 구멍(5a')으로부터 슬라이딩부(51)의 측부로 도통하는 관통 구멍(53)이 형성되어 있다. 또, 세로 구멍(5a') 내에는, 세로 구멍(5a')의 하부와 전자 구동부(3)의 흡인자(32) 사이에서 압축된 플런저 스프링(5b)이 배치되어 있다.

파일럿 밸브체(6')는 대략 원기둥 형상이며, 피스톤 밸브(4')측의 원기둥 형상의 밸브부(61)와, 이 밸브부(61)의 상부에 형성되고, 플런저 튜브(31) 내에 정합되는 연결부(62)를 갖고 있다. 밸브부(61)의 하단에는 감합 구멍(61c)이 형성되어 있고, 이 감합 구멍(61c) 내에 수지제(예컨대 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)제)의 니들 밸브 부재(64)가 배치되며, 감합 구멍(61c)의 외주 단부를 코킹함으로써 니들 밸브 부재(64)가 고착되어 있다. 니들 밸브 부재(64)는 원추형의 니들부(64a)를 갖고 있다. 연결부(62)에는, 그 외주에 축선(L)과 평행한 「도통로」로서의 복수의 홈(62d)이 형성되어 있다. 이 홈(62d)은, 플런저 튜브(31) 내에서, 파일럿 밸브체(6')의 파일럿 밸브 시트(43a1)측 단부(피스톤 밸브(4')측 단부)로부터 파일럿 밸브 시트(43a1)와 반대측의 단부(슬라이딩부(51)측 단부)까지를 도통하고 있다.

또, 파일럿 밸브체(6')는, 제1 실시 형태와 동일한 안내홈(62a), 절결 부(62b), 클로(62c)를 갖고, 플런저(5')의 보스부(52b)가 안내홈(62a) 내에 감합되고, 플런저(5')의 잘록한 부분(52a)이 절결부(62b) 내에 감합되어 있다. 그리고, 제1 실시 형태와 같이, 플런저(5')와 파일럿 밸브체(6')가 축선(L) 방향에서 상대적으로 이동 가능해지도록 상호 연결되어 있다.

제1 실시 형태와 같이, 전자 코일(33)에 통전이 이루어져 있지 않을 때는, 파일럿 밸브체(6')의 니들부(64a)가 파일럿 포트(43a)를 밸브 폐쇄 상태로 한다. 또한, 전자 코일(33)에 통전이 이루어지면, 플런저(5')가 상승하고, 플런저(5') 하단의 보스부(52b)가 파일럿 밸브체(6')의 클로(62c)에 접촉하여 결합한다. 이에 따라, 도 9의 상태로부터 플런저(5')와 파일럿 밸브체(6')가 결합 상태를 유지하여 함께 상승한다. 이 실시 형태에서는, 보스부(52b)가 파일럿 밸브체(6')의 클로(62c)에 접촉하여, 파일럿 밸브체(6')를 파일럿 포트(43a)(파일럿 밸브 시트(43a1))로부터 이격시키는 동작이, 킥 동작이다.

다음에, 각 실시 형태의 별도의 작용 효과에 관해서 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 파일럿 밸브체(6)와 플런저 튜브(31)의 클리어런스에 의한 유로 면적이 작기 때문에, 파일럿 밸브체(6)의 구동 속도가 늦어질 가능성이 있다. 이것은, 유체가 점성유체인 경우에는, 점성 저항이 큰 만큼, 보다 현저하다. 이에 대해서, 제3 실시 형태에서는, 파일럿 밸브체(6')의 외주에 「도통로」로서의 홈(62d)이 형성되어 있기 때문에, 파일럿 밸브체(6')와 플런저 튜브(31) 사이에 유로를 확보할 수 있고, 유체가 점성 유체인 경우이더라도, 파일럿 밸브체(6')의 구동 속도를 확보할 수 있다. 이에 따라, 킥 동작이 방해되는 일이 없고, 전자 구동부(3)에 있어서의 작동 전압도 저감할 수 있다. 특히 유체가 점성 유체인 경우에는, 이 효과는 현저하게 된다. 또, 「도통로」로서는 홈(62d)과 같은 형상으로 한정되지 않고, 예컨대 도 11에 도시한 바와 같이, 파일럿 밸브체(6')의 외주에 D 컷트형의 모따기부(62e)를 형성한 것이라도 좋다.

또한, 제1 및 제2 실시 형태에서는, 플런저(5, 7)와 플런저 튜브(31)의 클리어런스에 의한 유로 면적이 작기 때문에, 플런저(5, 7)의 구동 속도가 늦어질 가능성이 있다. 이것은, 유체가 점성 유체인 경우에는, 점성 저항이 큰 만큼, 보다 현저하다. 이에 대하여, 제3 실시 형태에서는, 플런저(5')에 관통 구멍(53)이 형성되어 있기 때문에, 플런저(5')의 상하를 도통하는 유로 면적이 커지기 때문에, 플런저(5')의 구동 속도를 확보할 수 있다. 이에 따라, 플런저(5')의 동작이 방해되는 일이 없어짐으로써 킥 동작이 확실해지고, 작동 전압도 저감할 수 있다. 특히 유체가 점성 유체인 경우에는, 이 효과는 현저하게 된다. 또, 관통 구멍(53)은 플런저(5')의 측면에 개구되어 있지만, 예컨대 도 12에 도시한 바와 같이, 5a'로부터 보스부(52b)까지 관통하는 관통 구멍(54)이라도 좋다.

또한, 제1 내지 제3의 각 실시 형태에 있어서, 피스톤 밸브(4, 4')와 파일럿 밸브체(6, 8, 6') 사이에 파일럿 밸브 스프링(63)이 배치되어 있다. 따라서, 피스톤 밸브(4, 4')의 상승시에, 파일럿 밸브 스프링(63)의 스프링 힘에 의해 파일럿 밸브체(6, 8, 6')를 들어올릴 수 있어, 피스톤 밸브(4, 4')가 실린더부(21)의 내주 상단까지 상승했을 때도, 파일럿 밸브체(6, 8, 6')는 하강하지 않고, 파일럿 포트(42a, 43a)의 열린 상태를 확보할 수 있어, 안정적인 동작이 가능해진다.

또한, 도 13의 (A)에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태 및 제3 실시 형태에서는, 안내홈(62a)의 길이(D1)와 절결부(62b)의 길이(D2)의 축선(L) 방향의 합계의 합(D1+D2)과, 잘록한 부분(52a)의 길이(d1)와 보스부(52b)의 길이(d2)의 축선(L) 방향의 합계의 합(d1+d2)이, (D1+D2)>(d1+d2)의 관계가 되도록 설정되어 있다. 따라서, 밸브 폐쇄시에, 플런저(5, 5')의 슬라이딩부(51)의 하단면과 파일럿 밸브체(6, 6')의 상단면이 접촉하고, 보스부(52b)와 밸브부(61)가 접촉하지 않기 때문에, 잘록한 부분(52a)에 하중이 걸리지 않고, 부품 수명도 향상된다. 이것은, 도 13의 (B)에 도시하는 제2 실시 형태의 경우도, 안내홈(72a)의 길이(D1), 절결부(72b)의 길이(D2), 잘록한 부분(82a)의 길이(d1), 보스부(82b)의 길이(d2) 사이에, (D1+D2)>(d1+d2)의 관계가 있으므로, 이 제2 실시 형태에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

제1 및 제2 실시 형태에서는 파일럿 밸브 시트(42a1)가 수지이기 때문에, 예컨대, 도 14의 (A)에 도시한 바와 같이, 작동 횟수가 거듭됨에 따라 파일럿 밸브 시트(42a1)가 변형하여 파일럿 포트(42a)의 실효 직경이 ø와 같이 축소하여 버릴 가능성이 있다. 이에 대하여, 제3 실시 형태에서는, 피스톤 밸브(4')의 파일럿 밸브 시트(43a1)는 금속제이며, 도 14의 (B)에 도시한 바와 같이 작동 횟수를 거듭하더라도 파일럿 밸브 시트(43a1)가 변형되는 일은 없다. 따라서, 파일럿 포트(43a)에서의 유량이 작동 횟수의 영향을 받지 않고서 일정해져, 피스톤 밸브(4')와 실린더부(21)와의 클리어런스의 유량과, 파일럿 포트(43a)의 유량에 있어서의 소정의 밸런스를 확보할 수 있어, 동작을 확실하게 할 수 있다.

이상의 실시 형태의 파일럿식 전자 밸브의 플런저와 파일럿 밸브체의 구성, 작용 효과를 직동식 전자 밸브에도 적용할 수 있다. 도 15는 제4 실시 형태의 직동식 전자 밸브의 비통전시의 종단면도이며, 도 1과 같은 요소에는 같은 부호를 부기하고 상세한 설명은 생략한다. 이 직동식 전자 밸브의 본체부(10)에는 밸브실(10A)이 형성되고, 1차측 이음새(101)와 2차측 이음새(102)가 부착되어 있다. 또한, 밸브실(10A)의 하부에는, 밸브 시트(103)가 형성되고, 이 밸브 시트(103)의 중심에 밸브 포트(103a)가 형성되어 있다. 그리고, 1차측 이음새(101)는 밸브실(10A)에 연통되고, 2차측 이음새(102)는 밸브 포트(103a)를 통해 밸브실(l0A)에 연통 가능하게 되어 있다.

또한, 본체부(10)에는 플런저 튜브(31)가 부착되고, 이 플런저 튜브(31) 내에, 플런저(5)와 밸브체(6)가 삽입 관통되어 있다. 또, 이 밸브체(6)는 파일럿 밸브체는 아니지만, 상기 제1 실시 형태와 같은 구조이며, 밸브체(6), 밸브부(61) 및 연결부(62)의 세부는 도 1과 같은 부호를 이용하고 있다.

전자 코일(33)에 통전이 이루어져 있지 않을 때(비통전시)는, 플런저 스프링(5a)의 압박력 및 플런저(5) 자체의 중량에 의해, 플런저(5)가 흡인자(32)로부터 이격된다. 그리고, 밸브체(6)의 니들부(61a)가 밸브 시트(103)에 안착되고, 밸브 포트(103a)가 밸브 패쇄 상태가 된다. 전자 코일(33)에 통전이 이루어지면, 플런저(5)가 상승하고, 플런저(5) 하단의 보스부(52b)가 파일럿 밸브체(6)의 클로(62c)에 접촉하여 결합한다. 이에 따라, 제1 실시 형태와 같이 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)가 결합 상태를 유지하여 상승하고, 킥 동작을 한다.

이상의 직동식 전자 밸브는 제1 실시 형태의 플런저(5)와 파일럿 밸브체(6)의 구성을 채용한 것이지만, 제2 실시 형태의 플런저(7)와 파일럿 밸브체(8)의 구성을 채용하더라도 되는 것은 물론이다. 또한, 밸브체(6)에 제3 실시 형태의 파일럿 밸브체(6')의 구성을 채용하더라도 좋다. 또한, 플런저(5)에 상기 관통 구멍(53)이나 관통 구멍(54)을 형성하도록 하더라도 좋다.

이상의 제1 실시 형태의 파일럿 밸브체(6), 제2 실시 형태의 파일럿 밸브체(8), 제3 실시 형태의 파일럿 밸브체(6') 및 제4 실시 형태의 밸브체(6)는, MIM(Metal Injection Molding)이나 수지 성형 등의 사출 성형으로 형성함으로써, 절삭 가공으로는 어려운 형상의 부품을 용이하게 제조할 수 있다. 또, MIM은, 금속분말을 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 수지나 왁스와 혼련하여, 사출 성형한 뒤, 과열하여 수지나 왁스를 제거하여, 금속 단체로 하는 제조 방법이다.

또한, 자성체인 제1 실시 형태의 플런저(5), 제2 실시 형태의 플런저(7), 제3 실시 형태의 플런저(5) 및 제4 실시 형태의 플런저(5)를 MIM으로 성형하더라도 좋고, 절삭 가공으로는 어려운 형상의 부품을 용이하게 제조할 수 있다.

1, 10 : 본체부
2 : 실린더 케이스
3 : 전자 구동부
31 : 플런저 튜브
32 : 흡인자
33 : 전자 코일
34 : 외부 박스
4, 4' : 피스톤 밸브
42a, 43a : 파일럿 포트
5, 5', 7 : 플런저
52, 62, 72, 82 : 연결부
52a, 82a : 잘록한 부분
52b, 82b : 보스부
6, 6', 8 : 파일럿 밸브체(밸브체)
61, 81 : 밸브부
61a, 81a, 64a : 니들부
62a1, 72a1: 개구
62a, 72a :안내홈
62b, 72b : 절결부
63 : 파일럿 밸브 스프링(스프링)
71 : 슬라이딩부
43 : 피스톤부
44 : 시일부
43a1 : 파일럿 밸브 시트
53 : 관통 구멍
62d : 홈(도통로)
62e : 모따기부(도통로)
103 : 밸브 시트
103a : 밸브 포트
L : 축선

Claims (7)

1. 전자 구동부에 의해 축선 방향으로 구동되는 플런저와, 밸브 시트에 대향하여 축선 방향으로 이동 가능하게 배치된 밸브체를 구비하고, 상기 플런저와 상기 밸브체는 축선 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 서로 연결되어 있으며, 상기 플런저를 축선 방향으로 이동시키는 과정에서 상기 플런저의 연결부와 상기 밸브체의 연결부의 결합 상태를 유지하여 상기 밸브체를 상기 밸브 시트로부터 이격시키도록 한 전자 밸브에 있어서,
   상기 플런저의 연결부와 상기 밸브체의 연결부 중, 한 쪽의 연결부는 원기둥형이며 소직경의 잘록한 부분과 상기 잘록한 부분보다 직경이 큰 원기둥형의 보스부를 가지고, 다른 쪽의 연결부는 측부에 개구를 가지고 축선 방향의 길이가 상기 보스부보다 긴 안내홈과 이 안내홈보다 폭이 작은 절결부를 가지고,
   상기 보스부를 상기 안내홈 내에 감합하고, 상기 잘록한 부분을 상기 절결부 내에 감합하고, 상기 양 연결부에 의해, 상기 플런저와 상기 밸브체를 연결하도록 한 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브체의 외주에, 이 밸브체의 상기 밸브 시트측 단부로부터 이 밸브 시트와 반대측의 단부까지 도통하는 하나 이상의 도통로를 형성한 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브 시트가 형성된 밸브 시트 부재를 구비하고, 상기 밸브체와 상기 밸브 시트 부재 사이에, 상기 밸브체를 상기 밸브 시트 부재로부터 이격되는 방향으로 압박하는 스프링을 배치한 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 양 연결부는, 상기 안내홈과 상기 절결부의 축선 방향의 합계 길이가, 상기 잘록한 부분과 상기 보스부의 축선 방향의 합계 길이보다 길게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브체가, 사출 성형에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
6. 제1항 또는 제2항에 기재된 전자 밸브를 파일럿 밸브로서 구비하고, 원기둥 형상의 밸브실 내에 축선 방향으로 이동 가능하게 배치된 피스톤 밸브와, 상기 축선상에서 상기 피스톤 밸브에 대향 배치된 주밸브 시트를 구비하고, 제1항 또는 제2항의 상기 밸브 시트가 상기 피스톤 밸브에 형성된 파일럿 밸브 시트이며, 제1항 또는 제2항의 상기 밸브체가 상기 밸브실 내에서 상기 파일럿 밸브 시트에 대향 배치된 파일럿 밸브체인 것을 특징으로 하는 파일럿식 전자 밸브.
7. 제6항에 있어서, 상기 파일럿 밸브체의 적어도 니들부가 수지 부재로 형성되고, 상기 피스톤 밸브의 상기 파일럿 밸브 시트가 금속 부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파일럿식 전자 밸브.

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