KR101547950B1 - 고속응답 솔레노이드 밸브 - Google Patents

고속응답 솔레노이드 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 응답 속도가 향상된 고속응답 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 밸브 시트부를 구비하는 본체; 상기 밸브 시트부와 대향하도록 배치되는 판상의 아마추어 부재; 상기 아마추어 부재를 사이에 두고 상기 밸브 시트부의 반대편에 위치하고 상기 아마추어 부재와 대향하는 자극면이 형성된 고정 철심을 구비하는 솔레노이드부; 및 상기 아마추어 부재와 대향하고 다수의 트렌치 홈이 형성된 제1 면과 상기 자극면과 대향하는 제2 면을 구비하는 판상의 댐핑 플레이트부와, 상기 아마추어 부재가 이동가능하게 수용되는 수용 공간을 구비하는 댐핑 부재를 포함하며, 상기 제1 면에는 상기 트렌치 홈이 형성되지 않은 홈 미형성 영역이 마련되며, 상기 홈 미형성 영역은 상기 자극면에 대응하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속응답 솔레노이드 밸브가 제공된다.

Description

고속응답 솔레노이드 밸브 {HIGH SPEED RESPONSE SOLENOID VALVE}
본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 응답 속도가 향상된 고속응답 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
종래의 솔레노이드 밸브의 일 예로서, 등록특허 제10-0718583호에는 밸브자리부에 대해 상대적으로 이동하는 가동 철심과, 가동 철심에 대응하는 고정 철심과, 가동 철심을 밸브 자리부 쪽으로 미는 스프링을 구비하는 솔레노이드 밸브가 기재되어 있다. 이러한 종래의 솔레노이드 밸브는 가동 철심이 스프링에 의한 힘을 받기 때문에 스프링에 의한 탄성력의 반대방향으로의 이동 속도 향상에 한계가 있으며, 가동 철심이 이동 과정에서 고정 철심과 강하게 부딪치기 때문에 소음이 발생하고 충격에 따른 부품 손상의 우려가 있다.
본 발명의 목적은 응답속도가 향상된 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 아마추어 부재에 가해지는 충격을 줄여주는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,
밸브 시트부를 구비하는 본체; 상기 밸브 시트부와 대향하도록 배치되는 판상의 아마추어 부재; 상기 아마추어 부재를 사이에 두고 상기 밸브 시트부의 반대편에 위치하고 상기 아마추어 부재와 대향하는 자극면이 형성된 고정 철심을 구비하는 솔레노이드부; 및 상기 아마추어 부재와 대향하고 다수의 트렌치 홈이 형성된 제1 면과 상기 자극면과 대향하는 제2 면을 구비하는 판상의 댐핑 플레이트부와, 상기 아마추어 부재가 이동가능하게 수용되는 수용 공간을 구비하는 댐핑 부재를 포함하며, 상기 제1 면에는 상기 트렌치 홈이 형성되지 않은 홈 미형성 영역이 마련되며, 상기 홈 미형성 영역은 상기 자극면에 대응하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속응답 솔레노이드 밸브가 제공된다.
상기 자극면은 2개이며, 상기 홈 미형성 영역은 상기 자극면에 대응하여 2개가 동일하게 형성될 수 있다.
상기 다수의 트렌치 홈은 상기 제1 면의 가장자리 끝까지 연장될 수 있다.
상기 수용 공간의 측벽에는 상기 아마추어 부재의 측면과 인접하도록 돌출된 다수의 돌기부가 마련될 수 있다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 별도의 스프링을 구비하지 않고도 아마추어 부재의 이동이 가능해지므로 종래에 비해 솔레노이드 밸브의 응답속도가 향상된다.
또한, 댐핑 플레이트에 의해 아마추어 부재가 고정 철심과 충돌하지 않기 때문에, 소음이 줄어들고 내구성이 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속응답 솔레노이드 밸브를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 고속응답 솔레노이드 밸브의 분해 사시도로서, 솔레노이드부의 하우징을 제외하고 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 고속응답 솔레노이드 밸브의 측단면도이다.
도 4는 도 3에서 아마추어 부재와 댐핑 부재 주위를 확대하여 도시한 것으로서, 밸브는 닫힘 상태를 유지하고 있다.
도 5는 도 2에 도시된 댐핑 부재의 반대편에서 본 형상을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 댐핑 부재의 평면도이다.
도 7은 도 4에서 밸브의 열림 상태 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속응답 솔레노이드 밸브(이하, '솔레노이드 밸브')(100)는 본체(110)와, 밸브 시트 부재(160)와, 아마추어 부재(130)와, 댐핑 부재(damping member)(120)와, 솔레노이드부(140)를 포함한다. 솔레노이드부(140)의 여자작용에 의해 아마추어 부재(130)의 위치가 제어됨으로써 솔레노이드 밸브(100)는 열림 상태 또는 닫힘 상태를 유지하게 된다. 본체(110), 밸브 시트 부재(160), 댐핑 부재(120), 솔레노이드부(140)는 차례로 적층되고 두 결합 볼트(191, 192)에 의해 결합된다.
본체(110)는 제1 포트(111)와, 제2 포트(112)와, 제1 유로(113)와, 제2 유로(114)와, 제1 연결로(118)와, 제2 연결로(119)를 구비한다.
제1 포트(111)는 솔레노이드 밸브(100)로 유체를 공급하는 제1 외부 덕트(D1)를 본체(110)에 연결하기 위한 수단이다. 도면에는 제1 포트(111)가 본체(110)의 일단부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 제1 포트(111)의 위치는 적절하게 변경될 수 있다.
제2 포트(112)는 솔레노이드 밸브(100)로부터 유체가 배출되는 제2 외부 덕트(D2)를 본체(110)에 연결하기 위한 수단이다. 도면에는 제2 포트(112)가 제1 포트(111)의 반대편인 본체(110)의 타단부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 제2 포트(112)의 위치는 적절하게 변경될 수 있다.
제1 유로(113)는 제1 포트(111)로부터 본체(110)의 중심 쪽으로 연장된다. 제1 유로(113)를 통해 유체가 본체(110) 내부로 안내된다.
제2 유로(114)는 제2 포트(111)로부터 본체(110)의 중심 쪽으로 연장된다. 제2 유로(114)를 통해 유체가 본체(110) 외부로 안내된다.
제1 연결로(118)는 제1 유로(113)와 밸브 시트 부재(160)를 연결시킨다. 제1 연결로(118)를 통해 제1 유로(113)의 유체가 밸브 시트 부재(160)로 공급된다. 제1 연결로(118)는 밸브 시트 부재(160)가 결합되는 본체(110)의 결합 외벽면(110a)을 통해 외부와 통한다.
제2 연결로(119)는 제2 유로(114)와 밸브 시트 부재(160)를 연결시킨다. 제2 연결로(119)를 통해 밸브 시트 부재(160)의 유체가 제2 유로(114)로 배출된다. 제2 연결로(119)는 밸브 시트 부재(160)가 결합되는 본체(110)의 결합 외벽면(110a)을 통해 외부와 통한다.
밸브 시트 부재(160)는 본체(100)의 결합 외벽면(110a)에 결합된다. 밸브 시트 부재(160)는 댐핑 부재(120)와 대향하는 면(161)에 형성되는 밸브 시트부(115)를 구비한다. 밸브 시트부(115)는 댐핑 부재(120) 쪽을 향해 돌출된 돌출부(116)과, 돌출부(116)를 에워싸는 홈 형태의 고리형 유체 공간(117)을 구비한다. 돌출부(116)에는 돌출부(116)의 끝단과 본체(110)의 제2 연결로(119)를 연통시키도록 돌출부(116)를 관통하는 통로(1161)가 마련된다. 통로(1161)는 아마추어 부재(130)에 의해 개방되거나 폐쇄된다. 유체 공간(117)은 연결 구멍(1171)을 통해 본체(110)의 제1 연결로(118)와 연결된다. 밸브 시트 부재(160)에서 본체(110)의 결합 외벽면(110a)와 접하는 면(162)에는 제1 실링 부재(170)가 삽입되어서 밸브 시트 부재(160)와 본체(110)의 결합부를 밀폐한다. 밸브 시트 부재(160)에서 댐핑 부재(120)와 접하는 면(161)에는 제2 실링 부재(180)가 삽입되어서 밸브 시트 부재(160)와 댐핑 부재(120)의 결합부를 밀폐한다.
도 2와 도 3을 참조하면, 아마추어 부재(130)는 대체로 판 형상으로서, 일시적으로 자화되는 물질로 이루어지는데, 본 실시예에서는 연철이 사용되는 것으로 설명한다. 아마추어 부재(130)는 밸브 시트부(115)의 돌출부(116)의 끝단 전체를 덮도록 배치되며, 돌출부(116)의 끝단과 분리될 수 있도록 이동이 가능하다. 아마추어 부재(130)는 솔레노이드부(140)의 작동 상태에 따라서 돌출부(116) 끝단 전체를 덮도록 위치하거나, 돌출부(116)의 끝단과 이격된 상태로 위치한다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 댐핑 부재(120)는 대체로 판 형태로서, 밸브 시트부(115)를 외부에서 밀폐하도록 밸브 시트 부재(160)에 결합된다. 댐핑 부재(120)는 댐핑 플레이트부(121)와, 아마추어 부재(130)가 이동가능하게 수용되는 수용 공간(127)을 구비한다.
댐핑 플레이트부(121)는 댐핑 부재(120)의 중앙에 수용 공간(127)에 수용된 아마추어 부재(130)와 대향하도록 형성된다. 댐핑 플레이트부(121)의 양면 중 아마추어 부재(130)와 마주보는 제1 면(122a)과 돌출부(116)의 끝단 사이의 거리(즉, 수용 공간(127)의 깊이)는 아마추어 부재(130)의 두께보다 크다. 댐핑 플레이트부(121)는 알루미늄이나 플라스틱 등의 비자성물질로 이루어진다. 댐핑 플레이트부(121)의 제1 면(122a)에는 다수의 트렌치 홈(126)이 형성된다. 다수의 트렌치 홈(126)은 댐핑 플레이트부(121)의 가장자리 끝까지 연장된다. 제1 면(122a)에는 트렌치 홈(126)이 형성되지 않는 홈 미형성 영역(123, 124)이 마련된다. 홈 미형성 영역(123, 124)은 후술하는 솔레노이드부(140)의 자극면(171, 172)에 대응하는 영역을 포함하도록 마련된다. 본 실시예에서는 홈 미형성 영역(123, 124)은 자극면(171, 172)에 대응하여 동일하게 형성되는 것으로 설명한다.
수용 공간(127)은 댐핑 플레이트부(121)와, 댐핑 플레이트부(121)의 가장자리 끝단으로부터 연장된 측벽(128)에 의해 형성된다. 수용 공간(127)에 판상의 아마추어 부재(130)가 댐핑 플레이트부(121)와 마주보도록 수용된다. 수용 공간(127) 내에서 아마추어 부재(130)는 댐핑 플레이트부(121)와 가까워지거나 멀어지도록 이동이 가능하다. 측벽(128)에는 돌출되어서 아마추어 부재(130)의 측면(131)과 인접하는 다수의 돌기부(129)가 마련된다. 다수의 돌기부(129)에 의해 측벽(128)과 아마추어 부재(130)의 측면(131)의 사이가 이격된 상태로 안정적으로 이동하게 된다. 댐핑 플레이트부(121)의 제1 면(122a)과 아마추어 부재(130) 사이의 공간에는 수용 공간(127)의 측벽(128)과 아마추어 부재(130)의 측면(131) 사이의 이격된 틈을 통해 전달되는 유체로 채워진다.
솔레노이드부(140)는 댐핑 부재(120)에 결합된다. 솔레노이드부(140)는 전자석의 고정 철심(150)와, 고정 철심(150)에 감긴 코일부(155)를 구비한다. 고정 철심(150)의 자화는 별도의 제어부(미도시)에 의해 제어된다. 고정 철심(150)은 댐핑 플레이트부(121)의 양면 중 제1 면(122a)의 반대면인 제2 면(122b)과 대향하는 다수 개(본 실시예에서는 2개)의 자극면(171, 172)을 구비한다. 자극면(171, 172)은 고정 철심(150)에서 댐핑 플레이트부(121)의 제2 면(122b)과 접하는 면을 의미한다. 본 실시예에서는 고정 철심이 U-자형으로 2개의 자극면(171, 172)을 구비하는 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
이제, 도면을 참조하여 상기 실시예의 작용을 상세히 설명한다.
도 4에는 솔레노이드 밸브(100)의 닫힘 상태가 도시되어 있다. 도 3과 도 4를 참조하면, 아마추어 부재(130)가 돌출부(116)의 끝단 전체를 덮도록 위치해 있다. 이때, 솔레노이드부(140)의 고정 철심(150)은 자화되어 있지 않다. 아마추어 부재(130)에 작용하는 힘은 유체의 압력이 유일하다. 댐핑 플레이트부(121)와 아마추어 부재(130) 사이의 공간에는 수용 공간(127)의 측벽(128)과 아마추어 부재(130)의 측면(131) 사이의 이격된 틈을 통해 전달되는 유체로 채워져 있다. 아마추어 부재(130)와 댐핑 플레이트부(121)의 사이의 공간에 존재하는 유체의 압력에 의해 아마추어 부재(130)는 돌출부(116)와 접한 상태를 안정적으로 유지하게 된다. 도 4의 상태에서, 솔레노이드 밸브(100)를 열림 상태로 전환하기 위해, 고정 철심(150)을 자화시킨다. 고정 철심(150)이 자화되면, 아마추어 부재(130)가 고정 철심(150)에 끌려서 이동하여 돌출부(116)로부터 분리된 상태가 되어서 솔레노이드 밸브(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 열림 상태가 된다. 도 7에 도시된 열림 상태에서, 제1 외부 덕트(D1)로부터 유입된 유체는 솔레노이드 밸브(100)를 통과하여 제2 외부 덕트(D2)로 배출된다. 도 7의 상태에서, 솔레노이드 밸브(100)를 닫힘 상태로 전환하기 위해, 고정 철심(150)을 비자화 상태로 변경한다. 고정 철심(150)이 비자화되면, 아마추어 부재(130)에 작용하는 힘은 유체의 압력이 유일하기 때문에, 트렌치 홈(126)에 의해 전달되는 유체 압력이 아마추어 부재(130)를 가압하여 아마추어 부재(130)는 도 4에 도시된 바와 같은 상태를 유지하게 된다. 본 실시예에서 아마추어 부재(130)는 솔레노이드부(140)의 고정 철심(150)의 자화 여부와 유체의 압력에 의해서만 그 위치가 결정되므로, 고속 응답이 가능하게 된다.
이상 실시예들을 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예들은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 솔레노이드 밸브 110 : 본체
110a : 결합 외벽면 111 : 제1 포트
112 : 제2 포트 113 : 제1 유로
114 : 제2 유로 115 : 밸브 시트부
116 : 돌출부 117 : 유체 공간
118 : 제1 연결로 119 : 제2 연결로
120 : 댐핑 부재 121 : 댐핑 플레이트부
123 : 홈 미형성 영역 124 : 홈 미형성 영역
127 : 수용 공간 130 : 아마추어 부재
140 : 솔레노이드부 150 : 고정 철심
171 : 자극면 172 : 자극면

Claims (4)

  1. 밸브 시트부(115)를 구비하는 본체(110);
    상기 밸브 시트부(115)와 대향하도록 배치되는 판상의 아마추어 부재(130);
    상기 아마추어 부재(130)를 사이에 두고 상기 밸브 시트부(115)의 반대편에 위치하고 상기 아마추어 부재(130)와 대향하는 자극면(171, 172)이 형성된 고정 철심(150)을 구비하는 솔레노이드부(140); 및
    상기 아마추어 부재(130)와 대향하고 다수의 트렌치 홈(126)이 형성된 제1 면(122a)과 상기 자극면(171, 172)과 대향하는 제2 면(122b)을 구비하는 판상의 댐핑 플레이트부(121)와, 상기 아마추어 부재(130)가 이동가능하게 수용되는 수용 공간(127)을 구비하는 댐핑 부재(120)를 포함하며,
    상기 다수의 트렌치 홈(126)은 상기 제1 면(122a)에 폭방향을 따라 연장되고 서로 평행하게 배치되며,
    상기 제1 면(122a)에서 상기 자극면(171, 172)에 대응하는 영역에는 상기 트렌치 홈(126)이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 고속응답 솔레노이드 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자극면(171, 172)은 2개인 것을 특징으로 하는 고속응답 솔레노이드 밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 트렌치 홈(126)은 상기 제1 면(122a)의 가장자리 끝까지 연장되는 것을 특징으로 하는 고속응답 솔레노이드 밸브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용 공간(127)의 측벽(128)에는 상기 아마추어 부재(130)의 측면(131)과 인접하도록 돌출된 다수의 돌기부(129)가 마련되는 것을 특징으로 하는 고속응답 솔레노이드 밸브.
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