KR101608444B1

KR101608444B1 - 자기유지형 전자밸브

Info

Publication number: KR101608444B1
Application number: KR1020140134987A
Authority: KR
Inventors: 마사오 노노야마
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2016-04-11

Abstract

[과제] 전지의 소모 정도와 관계없이 폐쇄 가능한 자기유지형 전자밸브를 제공한다.
[해결수단] 전자밸브를 폐쇄시키기 위한 구동전압을 전자코일로 인가할 때에, 소정 기간에 걸쳐 전압치가 유지되는 폐쇄전압의 인가에 앞서, 또는 상기 폐쇄전압의 인가 후에, 상기 폐쇄전압보다도 낮은 전압치의 중간전압을 상기 전자코일로 인가한다. 이렇게 하면 폐쇄전압을 낮게 설정하지 않더라도, 중간전압을 인가하는 것에 의해 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능하다. 또한, 전지가 소모되어 가는 경우에는 폐쇄전압으로 전자밸브를 폐쇄시키는 것일 가능하다. 그러므로, 전지의 소모 정도에 상관없이 항상 확실히 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능하게 된다.

Description

자기유지형 전자밸브{SOLENOID VALVE OF SELF-SUPPORT TYPE}

본 발명은, 전자코일로 통전시켜 개폐상태를 전환시킨 후, 통전을 정지시켜도 전환후의 개폐상태를 유지하는 것이 가능한 전자밸브(자기유지형 전자밸브)에 관한 것이다.

자기유지형 전자밸브는, 개방상태/폐쇄상태의 전환시에는 전자코일로 통전시킬 필요가 있지만, 전환이 완료된 후에는 전류를 계속 인가시키지 않아도 그 상태를 유지해 두는 것이 가능하다는 우수한 특성을 갖고 있다. 그렇기 때문에, 전력소비를 억제하는 것이 가능하고, 특히 전지를 사용하여 동작시키는 전자밸브로서 널리 사용되고 있다.

이러한 자기유지형 전자밸브는, 다음과 같은 원리에 의해 동작한다. 우선, 자기코일로 통전시키면, 폐쇄스프링에 의해 탄성 지지되어 있던 가동철심이 전자코일로 인입되고, 가동철심의 단부에 설치되어 있는 밸브체가 개방된다. 또한 이때, 가동철심의 반대측 단부가, 전자코일의 중심축상에 설치되어 있는 고정철심과 접촉하여, 고정철심을 통해서 영구자석에 의해 자착(磁着)된다. 그렇기 때문에, 그 후에는 전자코일로의 통전을 정지시켜도, 가동철심이 전자코일로 인입된 상태(개방상태)를 유지할 수가 있다.

한편, 개방상태가 유지되어 있는 상태에서, 상술한 개방시와 역방향의 전류를 전자코일에 통전시키면, 전자코일은 영구자석의 자력을 상쇄시키는 방향으로 자력을 발생시킨다. 그렇기 때문에, 영구자석이 가동철심을 자착하는 힘이 약해져서, 고정철심에 접촉되어 있던 가동철심의 단부가 폐쇄스프링의 탄성 반발력에 의해 이탈되어, 가동철심의 타단측에 설치되어 있던 밸브체가 밸브시트로 가압되어서 자기유지형 전자밸브가 폐쇄된다. 그런 다음에는, 전자코일의 통전을 정지시켜도, 폐쇄스프링의 탄성지지력에 의해 밸브체가 밸브시트에 가압된 상태(폐쇄상태)가 유지된다.

자기유지형 전자밸브는 이상과 같은 원리에 의해 동작하는 관계상, 폐쇄시에 전자코일에서 발생하는 자력이 너무 크면, 영구자석의 자력을 상쇄시킨 잔여 자력으로 전자코일이 가동철심을 끌어당기게 된다. 그리고, 이 잔여 자력이 폐쇄스프링의 탄성지지력을 상회하면, 이번에는 전자코일의 자력으로 가동철심의 단부가 고정철심에 자착된 상태가 유지되어 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 불가능하게 된다. 여기서, 전자밸브를 확실히 폐쇄시키기 위해서, 폐쇄시에는, 전자코일로 인가되는 전압을 소정의 상한전압 이하로 설정한 자기유지형 전자밸브가 제안되어 있다(특허문헌 1).

특개2009-63060호공보

그러나, 상기와 같이 제안된 자기유지형 전자밸브는, 폐쇄시에 전자코일로 인가되는 전압이 낮게 설정되는 관계로, 전지가 소모되어 갈수록 폐쇄시에 전압코일로 인가하는 전압이 저하되어 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 곤란하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 전지가 소모되고 있는지 여부에 상관없이 폐쇄시키는 것이 가능한 자기유지형 전자밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 자기유지형 전자밸브는 다음의 구성을 채용한다. 즉, 유로를 개폐하는 밸브체가 일단측에 형성되어 축 방향으로 이동이 가능하게 설치되어 있는 가동철심과, 상기 밸브체가 상기 유로를 폐쇄시키는 방향으로 상기 가동철심을 탄성 지지하는 폐쇄스프링과, 상기 밸브체가 상기 유로를 개방시키는 방향으로 상기 가동철심을 인입하는 전자코일과, 상기 전자코일로 인입된 상기 가동철심을 유지하는 영구자석과, 상기 전자코일에 구동전압을 인가하는 전압인가부를 구비한 자기유지형 전자밸브에 있어서, 상기 구동전압의 전압파형은, 소정시간에 걸쳐 전압이 유지되는 제1파형부와, 상기 전압인가부는, 상기 영구자석으로 상기 가동철심이 유지되는 개방상태에서 상기 자기유지형 전자밸브를 폐쇄시킬 때에는, 소정 기간에 걸쳐 전압치가 유지되는 폐쇄전압을 상기 전자코일로 인가하는 동시에, 상기 폐쇄전압의 인가에 앞서, 또는 상기 폐쇄전압의 인가후에 상기 폐쇄전압보다도 낮은 전압치의 중간전압을 상기 전자코일로 인가하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 자기유지형 전자밸브에 있어서는, 전자코일에 소정 기간동안 폐쇄전압을 인가하여 폐쇄상태의 자기유지형 전자밸브를 폐쇄시킬 때에, 폐쇄전압의 인가에 앞서, 또는 폐쇄전압의 인가 후에, 폐쇄전압 보다도 낮은 전압치의 중간전압을 전자코일로 인가한다. 이렇게 하면 폐쇄전압을 낮게 설정해두지 않아도, 중간전압을 인가하는 것에 의해 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능하다. 또한, 전지가 소모되어 가는 경우에는 폐쇄전압으로 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능하다. 그러므로, 전지의 소모 정도에 상관없이 항상 확실히 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 상술한 본 발명의 자기유지형 전자밸브에 있어서는, 폐쇄전압의 전압치 및 중간전압의 전압치를 각각 다음과 같은 전압치로 하여도 좋다. 즉, 폐쇄전압의 전압치는 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능한 상한전압치보다도 높은 값으로 한다. 또한, 중간전압의 전압치는 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능한 하한전압치와 상한전압치의 중간치보다도 높은 전압치로 하여도 좋다.

이렇게 하면, 중간전압이 하한전압치를 하회하기까지의 전압저하량을 충분히 크게 취할 수가 있다. 그러므로, 전지의 소모에 의한 전압 저하에 의해 폐쇄전압에서 전자밸브를 폐쇄가 가능할 때까지의 동안에는 중간전압이 하한전압치를 하회하여 전자밸브를 폐쇄시키지 못하는 사태를 회피하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상술한 본 발명의 자기유지형 전자밸브에 있어서는, 전압치가 다른 복수의 중간전압으로 전환시켜 전자코일로 인가하도록 하여도 좋다.

상세히는 후술하지만, 자기유지형 전자밸브는, 전자코일에 전압을 인가할 때에 전자밸브를 폐쇄시키는 힘이 최대로 강하게 되는 최적인 전압치가 존재한다. 따라서, 전압치가 다른 복수의 중간전압으로 전환하여 전자코일로 인가하게 되면, 전지의 소모 정도에 상관없이 최적의 전압치에 근접하여 중간전압을 인가하는 것이 가능하므로, 전자밸브를 확실히 폐쇄시킬 수가 있게 된다.

또한, 상술한 본 발명의 자기유지형 전자밸브에 있어서는, 폐쇄전압과 접지전압의 사이의 적어도 일부에서 전압치가 연속적으로 변화되도록 한 중간전압을 전자코일로 인가하는 것으로 하여도 좋다.

이렇게 중간전압의 전압치를 연속적으로 변화시키면, 전지의 소모 정도에 상관없이 중간전압이 최적인 전압치(전자밸브를 폐쇄시키는 힘이 더욱 더 강하게 되는 전압치)를 통과하도록 할 수가 있다. 그러므로, 보다 한층 더 확실히 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명의 일 실시예인 자기유지형 전자밸브는, 전자코일에 소정 기간동안 폐쇄전압을 인가하여 폐쇄상태의 자기유지형 전자밸브를 폐쇄시킬 때에, 폐쇄전압의 인가에 앞서, 또는 폐쇄전압의 인가 후에, 폐쇄전압 보다도 낮은 전압치의 중간전압을 전자코일로 인가되도록 함으로써, 폐쇄전압을 낮게 설정해두지 않아도, 중간전압을 인가하는 것에 의해 전자밸브를 쇄폐시키는 것이 가능하게 되고, 또한, 전지가 소모되어 가는 경우에는 폐쇄전압으로 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능하여, 전지의 소모 정도에 상관없이 항상 확실히 전자밸브를 폐쇄시키는 것이 가능하게 되는 등의 효과를 얻는다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 래치밸브의 내부구조 및 동작원리에 대한 설명도이다.
도 2는 래치밸브를 폐쇄시키기 위한 전압이 소정의 전압범위 내에서 제한되는 이유를 나타낸 설명도이다.
도 3은 전자코일에 구동전압을 인가하는 전압파형을 나타낸 설명도이다.
도 4는 본 실시형태의 전압파형을 이용하면, 전지의 소모 정도에 상관없이 래치밸브를 폐쇄시키는 것이 가능한 이유를 나타낸 설명도이다.
도 5는 제1변형예의 구동전압의 전압파형을 예시한 설명도이다.
도 6은 제1변형예의 구동전압의 전압파형을 이용하는 이점을 나타낸 설명도이다.
도 7은 제2변형예의 구동전압의 전압파형을 예시한 설명도이다.
도 8은 제3변형예의 구동전압의 전압파형을 예시한 설명도이다.

도 1은, 본 실시예의 자기유지형 전자밸브(이하, 래치밸브:latch valve)(100)의 내부구조 및 동작원리를 나타낸 설명도이다. 도 1(a)에는, 폐쇄상태의 래치밸브(100)의 단면도를 나타내고 있고, 도 1(b)는 개방상태의 래치밸브(100)의 단면도를 나타내고 있다. 우선 초기에, 도 1(a)를 참조하면서 래치밸브(100)의 대략적인 내부구조에 대해 설명한다.

도 1(a)에 나타낸 것과 같이 래치밸브(100)는, 전선을 권취하여 중공이 대략 원기둥 형상으로 형성된 전자코일(102)과, 전자코일(102)의 중심축 내에 슬라이딩 가능한 상태로 삽입된 가동철심(104)과, 전자코일(102)의 중심축 내에서 가동철심(104) 보다도 상방에 고정되어 있는 고정철심(106)과, 고정철심(106)의 상단에 접촉되어 설치된 원판형상의 영구자석(108)과, 가동철심(104)의 하단에 마련된 밸브체(110)와, 가동철심(104)을 전자코일(102)의 중심축 내에서 인출시키는 방향으로 탄성 지지하는 폐쇄스프링(112)과, 전자코일(102)에 구동전압을 인가하는 전압인가부(114)를 구비하고 있다. 또한, 밸브체(110)에 대향하는 위치에는 유로(200)의 개구부(202)가 설치되어 있고, 도 1(a)에 나타낸 래치밸브(100)의 폐쇄상태에서는 폐쇄스프링(112)으로 탄성 지지된 밸브체(110)에 의해 개구부(202)가 폐쇄되어 유로(200)가 폐쇄된 상태가 된다.

이러한 구조의 래치밸브(100)는, 다음과 같이 동작한다. 우선, 도 1(a)에 나타낸 폐쇄상태에서는, 전압인가부(114)에서 전자코일(102)로 정방향의 구동전압을 인가한다. 여기서, 「정방향의 전압」이란, 전자코일(102)에서 발생되는 자력의 방향이 영구자석(108)의 자력의 방향과 같아지도록 하는 방향의 전압이다. 그러면, 폐쇄스프링(112)에 의해 탄성 지지되어 있는 가동철심(104)이 전자코일(102)의 자력에 의해 상방으로 당겨져서, 그 결과, 밸브체(110)가 유로(200)의 개구부(202)에서 이탈되어 래치밸브(100)가 개방상태가 된다(도 1(b) 참조).

또한, 전자코일(102)에 의해 가동철심(104)이 상방으로 당겨지면, 가동철심(104)의 상단이 고정철심(106)의 하단에 맞닿게 된다. 그러면, 영구자석(108)의 자력이 고정철심(106)을 통해 가동철심(104)으로 효율 좋게 작동되게 되어, 영구자석(108)의 자력에 의해 가동철심(104)이 고정철심(106)에 자착된다. 이렇게 하여 가동철심(104)이 자착된 후에는 전압인가부(114)에서 전자코일(102)로의 통전을 정지시켜도, 도 1(b)에 나타낸 것과 같이 가동철심(104)이 상방으로 끌어당겨진 상태(개방상태)가 유지된다.

한편, 영구자석(108)의 자력으로 가동철심(104)이 상방으로 끌어당겨진 상태에서, 전압인가부(114)에서 전자코일(102)로 부방향(負方向)의 구동전압을 인가한다. 여기서, 「부방향의 전압」이란, 전자코일(102)에서 발생되는 자력의 방향이 영구자석(108)의 자력의 방향과 반대가 되도록 하는 방향의 전압이다. 그러면, 영구자석(108)의 자력이 전자코일(102)의 자력에 의해 상쇄되기 때문에, 폐쇄스프링(112)의 스프링 반력에 대항하여 가동철심(104)을 자착해 두는 것이 가능하지 않게 된다. 그 결과, 고정철심(106)에 자착되어 있던 가동철심(104)의 상단이 폐쇄스프링(112)의 스프링반력에 의해 고정철심(106)에서 이탈되어, 가동철심(104)의 하단의 밸브체(110)가 유로(200)의 개구부(202)를 가압 밀착한 상태(폐쇄상태)가 된다. 이렇게 하여 래치밸브(100)가 폐쇄상태가 된 후에는, 전자코일(102)로의 통전이 정지되어도, 폐쇄스프링(112)의 탄성 반발력에 의해 폐쇄상태가 유지된다(도 1(a) 참조).

이상과 같은 래치밸브(100)의 동작원리로 부터, 개방상태에서 폐쇄상태로 전환된 때에 전자코일(102)로 인가되는 구동전압은, 소정의 전압범위내일 것이 요구되고, 이 범위 외의 구동전압을 인가하면 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 불가능하게 된다. 이점에 대해서는 도 2를 이용하여 설명한다.

도 2에서는, 개방상태의 래치밸브(100)에서 전자코일(102)로 인가되는 구동전압을 서서히 증가시킨 때에, 가동철심(104)에 작용하는 자착력(가동철심(104)을 고정철심(106)에 자착시켜두는 힘)이 변화하는 형상이 나타나 있다. 그리고, 이때 전자코일(102)로 흐르는 코일전류는, 구동전압의 전압치를 전자코일(102)의 저항(R)으로 제산(나눗셈)한 전류치가 된다.

주지한 바와 같이, 전자코일(102)에서 발생되는 자력은 코일전류에 비례하기 때문에, 전자코일(102)로 인가되는 구동전압에 비례한다. 또한, 전술한 바와 같이, 래치밸브(100)가 개방상태에 있는 때에는, 전자코일(102)에 부방향의 구동전압이 인가되기 때문에, 전자코일(102)이 발생하는 자력의 방향은, 영구자석(108)의 자력을 상쇄시키는 방향이 된다. 따라서, 도 2에 백색 동그라미로 나타낸 바와 같이, 전자코일(102)의 구동전압이 「0」인 경우는, 영구자석(108)에 의한 자착력만이 가동철심(104)에 작용하지만, 구동전압을 증가시키면, 도 2의 실선에 나타낸 바와 같이, 전자코일(102)의 자력에 의해 영구자석(108)의 자력이 약해져서, 가동철심(104)에 작용하는 자착력이 직선적으로 감소해 간다. 그리고, 전자코일(102)의 자력이 영구자석(108)의 자력과 동일하게 된 시점에서, 가동철심(104)에 작용하는 자착력이 「0」이 된다. 이러한 상태에서 코일전류를 증가시키면, 전자코일(102)의 자력이 영구자석(108)의 자력을 상회하게 되어서, 이번에는 전자코일(102)에 의한 자착력이 가동철심(104)에 작용하게 된다. 그 결과, 그 이후에는 도 2의 파선으로 나타낸 것과 같이, 구동전압을 증가시킴에 따라 가동철심(104)에 작용하는 자착력이 직선적으로 증가해 간다.

또한, 가동철심(104)에는, 고정철심(106)에서 가동철심(104)을 분리시키는 방향으로, 폐쇄스프링(112)의 탄발력도 작용하게 된다. 이러한 탄발력의 크기는, 가동철심(104)의 위치에 의해 결정되기 때문에, 래치밸브(100)가 개방상태(가동철심(104)의 상단이 고정철심(106)에 맞닿아 있는 상태)로 있는 동안에는 일정하다고 생각해도 된다. 도 2에서는, 폐쇄스프링(112)에 의한 탄발력이 일점쇄선으로 나타나 있다. 당연하게도, 개방상태에 있는 래치밸브(100)를 폐쇄시키기 위해서는, 폐쇄스프링(112)의 탄발력이 가동철심(104)에 작용하는 자착력을 상회할 필요가 있다. 결국, 폐쇄시의 전자코일(102)로 인가되는 구동전압은, 도 2에 나타낸 하한전압치Vmin에서 상한전압치Vmax의 범위 내에 있지 않으면 안된다. 또한, 가동철심(104)에 작용하는 자착력이 「0」이 되는 전압치(그러므로, 하한전압치Vmin와 상한전압치Vmax의 중간치)가 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 힘이 더욱더 강하게 되는 최적의 전압치가 된다.

게다가, 이 전압범위 내에 구동전압을 제한시킨 것에 의해서, 전지가 소모된 때에 구동전압이 전압범위 내에서 벗어나게 되어, 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 불가능하게 된다. 여기서 본 실시예에서는, 전지가 소모된 경우에도 래치밸브(100)를 폐쇄 가능하게 하기 위해서, 이하와 같은 전압파형의 구동전압을 전자코일(102)로 인가한다.

도 3은 본 실시예에서 전자코일(102)에 구동전압을 인가하는 전압파형을 나타낸 설명도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전압파형은, 시간To 동안에 전압치Va가 유지되지만, 이에 앞서 전압치Va보다도 낮은 전압치Vb가 시간T1 동안 유지되도록 전압파형이 설정되어 있다. 이러한 전압파형으로 하면, 이하의 이유에서, 전지의 소모 정도에 상관없이 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하다. 그리고, 본 실시예에서는, 최고전압치(도 3에서는 전압치Va)로 유지되는 부분의 전압이 본 발명에 있어서의 「폐쇄전압」에 대응되고, 최고전압치보다도 낮은 전압치(도 3에서는 전압치Vb)로 유지되는 부분의 전압이 본 발명에 있어서의 「중간전압」에 대응된다. 또한, 본 실시예의 중간전압의 전압치Vb는 폐쇄전압의 전압치Va의 절반보다도 높은 전압치로 설정되어 있고, 그러므로, 전압치Vb는 하한전압치Vmin과 상한전압치Vmax의 중간치보다도 높은 전압치가 된다. 중간전압의 전압치Vb를 이러한 전압치로 설정하는 이유에 대해서도 후술한다.

도 4는, 본 실시예의 전압파형의 구동전압을 인가함으로써, 전지의 소모 정도에 상관없이 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능한 이유를 나타낸 설명도이다. 우선 처음에, 도 4(a)를 참조하여, 전지가 모두 소모되지 않은 경우에 대해서 설명한다. 도시되어 있는 바와 같이, 전지가 소모되지 않는 상태에서는, 폐쇄전압의 전압치Va는, 도 2를 이용하여 서술한 상한전압치Vmax보다도 높은 전압치로 설정되어 있다. 그러나, 중간전압의 전압치Vb는, 폐쇄전압보다도 전압치가 낮게 설정되어 있고, 도 2의 하한전압치Vmin에서 상한전압치Vmax의 전압범위(폐쇄 가능한 전압범위) 내에 존재한다. 도 4에서는 래치밸브(100)를 폐쇄 가능한 전압범위가 사선으로 표시되어 있다. 그러므로, 전지가 소모되지 않는 상태에서는 중간전압을 인가하는 단계에서 래치밸브(100)가 폐쇄된다.

전지가 소모해가면, 전지에서 발생되는 전압이 점차 저하되어, 규정 전압치를 발생시키는 것이 불가능하게 된다. 그러므로, 전압인가부(114)가 전자코일(102)로 인가되는 폐쇄전압도 당초의 전압치Va를 유지할 수 없게 된다. 도 4(b)에는, 전지가 소모되었기 때문에, 폐쇄전압이 상한전압치Vmax보다도 낮은 전압치Va1까지 저하된 상태의 전압파형이 나타나 있다. 이렇게, 폐쇄전압의 전압치Va1가 상한전압치Vmax보다도 낮게 되면, 예를 들어 중간전압으로 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 불가능하게 되더라도 폐쇄전압으로 폐쇄시키는 것은 가능하게 된다.

또한, 전술한 것처럼 본 실시예의 전압파형에서는, 중간전압이, 하한전압치Vmin와 상한전압치Vmax의 중간치보다도 높은 전압치로 설정되어 있다. 그러므로, 전지의 소모에 따라 폐쇄전압이 상한전압치Vmax 이하의 전압치Va1까지 저하하기까지는 중간전압의 전압치Vb1를 하한전압치Vmin보다 높은 값(개방 가능한 전압범위 내)으로 유지해 두는 것이 가능하다. 게다가 전지의 소모가 진행되어, 도 4(c)에 나타낸 것처럼 중간전압의 전압치Va2가 하한전압치Vmin을 하회하면, 중간전압에서는 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 불가능하게 되지만 그 이후에도 폐쇄전압의 전압치Va2가 하한전압치Vmin에서 상한전압치Vmax의 범위 내에 있는 동안에는 폐쇄전압으로 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 것처럼, 도 3에 나타낸 전압파형으로 구동전압을 인가하면, 전지의 소모가 그다지 진행되지 않는 동안에는 중간전압의 부분에서 래치밸브(100)를 폐쇄시키고, 전지의 소모가 진행되는 경우에는 폐쇄전압의 부분에서 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하기 때문에, 전지의 소모 정도에 상관없이, 래치밸브(100)를 확실히 폐쇄시키는 것이 가능하게 된다.

상술한 본 실시예에서는, 여러개의 변형예가 존재한다. 이하에서는, 이들 변형예에 대해서 본 실시예와의 상위점을 중심으로 간단히 설명한다.

상술한 실시예에서는, 접지전압과 폐쇄전압의 사이에 중간전압은 1개인 것에 대해 설명하였다. 그러나, 복수의 중간전압을 갖도록 전압파형을 이용하여 구동전압을 인가하여도 좋다. 도 5에는 복수의 중간전압을 갖는 제1변형예의 전압파형이 예시되어 있다. 도시된 전압파형에서는, 전압치Vc 및 전압치Vb(단, Vc < Vb)의 2개의 중간전압을 갖고 있다. 이러한 복수의 중간전압을 마련하면, 이하의 이유에서, 보다 한층 확실히 래치밸브(100)를 폐쇄시킬 수가 있다. 그리고, 도 5에 나타낸 전압파형에서, 2개의 중간전압을 구별할 필요가 있는 경우에는, 전압치Vc의 중간전압을 「고전압측의 중간전압」으로 칭하도록 한다. 또한, 도 5에 나타낸 전압파형에서는, 저전압측의 중간전압(3개 이상의 중간전압이 존재하는 경우에는, 더욱 낮은 전압의 중간전압)의 전압치(도시한 예에서는 전압치Vc)가 하한전압치Vmin과 상한전압치Vmax의 거의 중간치로 설정되어 있다. 이러한 이유에 대해서도 후술한다.

도 6은 도 1변형예의 전압파형을 이용함으로써, 보다 확실히 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능한 이유를 나타낸 설명도이다. 도 6(a)에는, 전지가 모두 소모되지 않은 경우가 나타나 있다. 상술한 것과 같이, 저전압측의 중간전압의 전압치Vc는, 하한전압치Vmin와 상한전압치Vmax의 거의 중간치로 설정되어 있기 때문에, 전지가 소모되지 않는 상태에서는 전압치Vc의 중간전압으로 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하다. 또한, 도 2를 이용하여 설명한 것처럼, 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 힘은, 전자코일(102)에 인가되는 전압치가 하한전압치Vmin와 상한전압치Vmax의 거의 중간치의 경우에 최대가 된다. 그러므로 제1변형예의 전압파형에서는 전지가 소모되지 않는 동안에는 강한 힘으로 래치밸브(100)를 폐쇄시킬 수가 있다.

도 6(b)에는, 전지가 소모된 경우의 전압파형이 나타나 있다. 도시된 예에서는, 폐쇄전압의 전압치Va1는 아직 상한전압치Vmax보다도 높기 때문에, 폐쇄전압의 부분에서는 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 불가능하다. 또한, 저전압측의 중간전압의 전압치Vc1는 폐쇄가능한 전압범위 내에 있기 때문에 폐쇄는 가능하지만, 전압치Vc1가 하한전압치Vmin에 근접하고 있기 때문에, 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 힘은 크지 않다. 그러나, 고전압측의 중간전압은, 전지가 소모하는 것에 따라, 하한전압치Vmin와 상한전압치Vmax의 중간 부근의 전압치Vb1로 저하된다. 그러므로, 예를 들어 저전압측의 중간전압(전압치Vc1의 부분)에서 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 불가능하게 될 경우에도, 고전압측의 중간전압(전압치Vb1의 부분)에서 확실히 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하게 된다.

게다가 전지의 소모가 진행되어, 고전압측의 중간전압에서 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 힘이 강하게 될 경우에는, 이번에는, 폐쇄전압의 전압치가 하한전압치Vmin와 상한전압치Vmax의 중간 부근의 전압치까지 저하된다. 그러므로, 폐쇄전압에 의해 강한 폐쇄력을 발생시키는 것이 가능하기 때문에, 래치밸브(100)를 확실히 폐쇄시킬 수가 있다. 이러한 제1변형예의 전압파형을 이용하면, 항상 강한 힘으로 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하기 때문에, 전지의 소모 정도에 상관없이 확실히 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 상술한 실시예 및 변형예에서는, 전자코일(102)로 인가되는 전압파형은, 중간전압을 인가한 후에 폐쇄전압을 인가하도록 전압파형을 이용한 것에 대해서 설명하였다. 그러나, 중간전압과 폐쇄전압을 인가하는 것이 가능하면 좋고, 예를 들어, 도 7에 예시되어 있는 바와 같이 제2변형예의 전압파형을 이용하는 것이 가능하다. 즉, 도 7(a)에 예시된 것처럼, 전압치Va의 폐쇄전압을 인가한 후에, 전압치Vb의 중간전압을 인가하는 전압파형 및 도 7(b)에 예시된 것처럼, 폐쇄전압의 전후에서 중간전압을 인가하도록 전압파형을 이용하는 것이 가능하다. 또는, 도 7(c)에 예시된 것처럼, 중간전압의 전후에서 폐쇄전압을 인가하도록 한 전압파형을 이용하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 실시예 및 변형예에서는, 중간전압은, 일정한 전압치로 유지되는 것으로 설명하였다. 그러나, 중간전압은 폐쇄전압보다도 낮은 전압치이면 좋고, 전압치가 연속적으로 변화되도록 한 전압이어도 상관없다. 예를 들어, 도 8(a)에 예시된 것처럼, 접지전압(도 중의 전압치0)에서 폐쇄전압(도 중의 전압치Va)로 향해 전압치가 연속적으로 증가하도록 한 중간전압으로 하여도 좋고, 또는 도 8(b)에 예시된 것처럼, 폐쇄전압에서 접지전압을 향하여 전압치가 연속적으로 감소하도록 한 중간전압으로 하여도 좋다.

이러한 제3변형예의 전압파형을 이용한 경우, 중간전압은, 래치밸브(100)의 폐쇄력이 더욱 강하게 되는 최적의 전압치(하한전압치Vmin와 상한전압치Vmax의 중간치)를 통과한다. 따라서, 적어도 전지의 소모가 진행되어 폐쇄전압의 전압치가 최적의 전압치까지 저하되기까지의 동안에는 반드시 중간전압이 최적의 전압치가 통과하도록 되어 있기 때문에, 전지의 소모 정도에 상관없이 보다 한층 더 확실히 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 상술한 제3변형예의 전압파형에서는, 접지전압(도 중의 전압치 0)에서 폐쇄전압을 향해 연속적으로 증가(또는 감소)하는 중간전압으로 하지 않고, 도 8(c)에 예시된 것처럼 접지전압보다도 높은 전압(도 중의 전압치Vd)에서 폐쇄전압(도 중의 전압치Va)을 향해 연속해서 증가(또는 감소)하는 중간전압으로 하여도 좋다. 또한, 이때의 전압치Vd는 하한전압치Vmin에서 최적의 전압치(하한전압치Vmin과 상한전압치Vmax의 중간치)의 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

연속적으로 변화하는 중간전압의 사이에서, 하한전압치Vmin보다도 전압치가 낮은 부분은 래치밸브(100)의 폐쇄에는 기여하지 않는다. 따라서, 도 8(c)에 예시된 것처럼, 접지전압보다도 높은 전압(도 중의 전압치Vd)에서 폐쇄전압(도 중의 전압치Va)를 향하여 연속적으로 증가(또는 감소)하는 중간전압으로 하여 두면, 중간전압의 인가 중에 래치밸브(100)의 폐쇄에 기여하는 시간 비율을 증가시킬 수가 있다. 그러므로, 보다 한층 더 확실히 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하다.

또한, 하한전압치Vmin 보다도 조금 전압치가 높은 부분은, 전지가 소모되지 않는 동안에는 래치밸브(100)의 폐쇄에 기여할 수 있지만, 전지가 소모되면 폐쇄에 기여하지 않게 된다. 따라서, 도 8(c) 중의 전압치Vd를 하한전압치Vmin에서 최적의 전압치(하한전압치Vmin와 상한전압치Vmax의 중간치)의 범위 내의 값으로 설정해 두면, 전지가 소모된 상태에서도, 중간전압의 인가중에 래치밸브(100)의 폐쇄에 기여하는 시간 비율을 증가시킬 수가 있다. 그러므로, 전지의 소모가 진행된 경우에도, 보다 한층 더 확실히 래치밸브(100)를 폐쇄시키는 것이 가능하게 된다.

이상, 본 실시예 및 변형예의 래치밸브(100)에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 상기의 실시예 및 변형예에 한정되지 않고 그 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 실시가 가능하게 된다.

100 : 래치밸브, 102 : 전자코일, 104 : 가동철심,
106 : 고정철심, 108 : 영구자석, 110 : 밸브체,
112 : 폐쇄스프링, 114 : 전압인가부, 200 : 유로,
202 : 개구부.

Claims

유로를 개폐하는 밸브체가 일단측에 형성되어 축 방향으로 이동이 가능하게 설치되어 있는 가동철심과, 상기 밸브체가 상기 유로를 폐쇄시키는 방향으로 상기 가동철심을 탄성 지지하는 폐쇄스프링과, 상기 밸브체가 상기 유로를 개방시키는 방향으로 상기 가동철심을 인입하는 전자코일과, 상기 전자코일로 인입된 상기 가동철심을 유지하는 영구자석과, 상기 전자코일에 구동전압을 인가하는 전압인가부를 구비한 자기유지형 전자밸브에 있어서,
상기 자기유지형 전자밸브를 상기 개방상태에서 폐쇄시키기 위해서 상기 전자코일로 인가되어야 하는 전압치에는, 전지가 소모되지 않은 상태에서 밸브 폐쇄 가능한 범위인 하한전압치 및 상한전압치가 존재하고,
상기 전압인가부는, 전지가 소모되지 않은 상태에서 상기 상한전압치보다도 높은 전압치의 폐쇄전압과, 상기 하한전압치와 상기 상한전압치의 중간치보다도 높은 전압치의 중간전압을 상기 전자코일로 인가하고,
상기 전압인가부는, 상기 영구자석으로 상기 가동철심이 유지되는 개방상태에서 상기 자기유지형 전자밸브를 폐쇄시킬 때에는, 소정 기간에 걸쳐 전압치가 유지되는 상기 폐쇄전압을 상기 전자코일로 인가하는 동시에, 상기 폐쇄전압의 인가에 앞서, 또는 상기 폐쇄전압의 인가 후에, 상기 중간전압을 상기 전자코일로 인가하는 것을 특징으로 하는 자기유지형 전자밸브.
제1항에 있어서,
상기 전압인가부는, 전압치가 다른 복수의 상기 중간전압으로 전환하여 상기 전자코일로 인가하는 것을 특징으로 하는 자기유지형 전자밸브.
제1항에 있어서,
상기 전압인가부는, 상기 폐쇄전압과 접지전압 사이의 적어도 일부에서 전압치가 연속적으로 변화하는 상기 중간전압을 상기 전자코일로 인가하는 것을 특징으로 하는 자기유지형 전자밸브.
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