KR101617809B1 - 솔레노이드 밸브 매니폴드 - Google Patents

솔레노이드 밸브 매니폴드 Download PDF

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이동헌
마틴 안톤 페르뮬렌
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주식회사 태성트레이딩
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Abstract

본 발명은 단일 블록 상에 복수개의 솔레노이드 밸브가 탑재되어 복수개의 모듈로의 유체 공급을 제어할 수 있도록 한 솔레노이드 밸브 매니폴드에 관한 것으로, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브 매니폴드는, 유체가 유입되는 유입포트와 유체가 배출되는 배출포트가 복수개씩 형성되어 있는 하부 마운트블록과; 상기 하부 마운트블록의 상측에 고정되게 결합되며, 상기 유입포트 및 배출포트와 연통되는 복수 쌍의 유입구 및 배출구와, 상기 각 쌍의 유입구 및 배출구와 연통되는 복수개의 밸브장착부가 형성되어 있는 상부 마운트블록과; 상기 밸브장착부에 각각 결합되며, 외부의 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 상기 전원공급장치에서 인가되는 전원에 의해 자기장을 발생시킴으로써 상기 유입구로부터 배출구로의 유체 이송을 제어하는 복수개의 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

솔레노이드 밸브 매니폴드{Solenoid Valve Manifold}
본 발명은 복수의 솔레노이드 밸브가 장착되는 솔레노이드 밸브 매니폴드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체가 유동하는 복수개의 모듈에 연결되어 각각의 모듈로의 유체의 공급 및 차단을 제어하는 복수개의 솔레노이드 밸브가 하나의 블록 상에 탑재되는 솔레노이드 밸브 매니폴드에 관한 것이다.
일반적인 유량조절장치는 유량을 정밀하게 제어하기 위한 유량조절밸브를 포함한다. 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 확인하기 위한 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 있으며, 저렴하면서 취급이 용이한 밸브로는 솔레노이드 밸브가 보편적으로 사용되고 있다.
한편 근래들어 하나의 장치에서 다양한 기능을 수행할 수 있는 복합 기능을 갖는 장치들이 많이 개발되고 있다. 예를 들어 하나의 장치에서 음료를 가열하는 기능과, 냉각시키는 기능, 탄산을 주입하는 기능, 음료나 물을 바이패스하여 취출하는 기능 등을 복합적으로 수행할 수 있도록 하는 복합 음료 제조 장치 등이 개발되고 있다.
그런데, 이와 같이 하나의 장치에 여러 개의 모듈을 구성하고, 각각의 모듈로 유체를 이송하여 소정의 기능을 수행하는 장치들은 각각의 모듈로의 유체의 이송을 제어하기 위한 많은 수의 솔레노이드 밸브를 필요로 하기 때문에 솔레노이드 밸브의 설치에 많은 비용과 노력이 필요하며, 솔레노이드 밸브의 설치를 위한 많은 공간 확보가 수반되어야 하므로 장비가 커지거나 전체 구조가 복잡해지는 등의 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0761138호(2007년 09월 17일 등록) 대한민국 공개특허 제10-2006-0040893호(2006년 05월 11일 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 단일 블록 상에 복수개의 솔레노이드 밸브를 탑재하여 복수개의 모듈로의 유체 공급을 제어할 수 있도록 한 모듈화된 솔레노이드 밸브 매니폴드를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브 매니폴드는, 유체가 유입되는 유입포트와 유체가 배출되는 배출포트가 복수개씩 형성되어 있는 하부 마운트블록과; 상기 하부 마운트블록의 상측에 고정되게 결합되며, 상기 유입포트 및 배출포트와 연통되는 복수 쌍의 유입구 및 배출구와, 상기 각 쌍의 유입구 및 배출구와 연통되는 복수개의 밸브장착부가 형성되어 있는 상부 마운트블록과; 상기 밸브장착부에 각각 결합되며, 외부의 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 상기 전원공급장치에서 인가되는 전원에 의해 자기장을 발생시킴으로써 상기 유입구로부터 배출구로의 유체 이송을 제어하는 복수개의 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 여러 개의 유체 공급 모듈과 유체 사용처를 연결하는 다수의 솔레노이드 밸브들을 상부 마운트블록에 연결하여 모듈화할 수 있으므로, 솔레노이드 밸브의 설치가 매우 용이하며, 솔레노이드 밸브의 설치를 위한 공간을 대폭 축소할 수 있고, 장치의 전체 크기와 구조를 콤팩트화할 수 있는 효과를 제공한다.
특히 본 발명의 솔레노이드 밸브 매니폴드는 하부 마운트블록에 형성되는 채널가이드를 통해 유입포트에 연결되는 유입구의 수, 및/또는 배출포트에 연결되는 배출구의 수를 다르게 하여 복수의 유체 공급 모듈로부터 유체 사용처로의 유체 공급을 제어할 수 있으므로 유체 유동 제어를 위한 솔레노이드 밸브 및 유로 구성을 대폭 단순화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 매니폴드를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 솔레노이드 밸브 매니폴드의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 솔레노이드 밸브 매니폴드의 하부 마운트블록의 상측에서 본 사시도와 하측에서 본 사시도를 함께 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 솔레노이드 밸브 매니폴드의 상부 마운트블록의 상측에서 본 사시도와 하측에서 본 사시도를 함께 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 솔레노이드 밸브 매니폴드에 구성된 솔레노이드 밸브의 일부분을 절개하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 1의 솔레노이드 밸브 매니폴드에 구성된 솔레노이드 밸브의 분해 사시도이다.
도 7은 도 1의 솔레노이드 밸브 매니폴드의 종단면도이다.
도 8은 도 1의 솔레노이드 밸브 매니폴드에 구성된 하부 마운트블록 및 상부 마운트블록의 유로 구조를 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 1의 솔레노이드 밸브 매니폴드의 유로 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브 매니폴드의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
이해를 돕기 위해 본 발명의 솔레노이드 밸브 매니폴드가 차가운 음료와 뜨거운 음료, 탄산음료 등의 복합 음료를 제조할 수 있는 복합 음료 제조장치에 적용되는 것으로 예로 하여 설명하지만, 본 발명의 솔레노이드 밸브 매니폴드는 복합 음료 제조장치 외에도 다양한 장치에 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 매니폴드를 나타낸 것으로, 본 발명의 솔레노이드 밸브 매니폴드는, 유체가 유입되는 유입포트(11)와 유체가 배출되는 배출포트(12)가 복수개씩 형성되어 있는 하부 마운트블록(10)과, 상기 하부 마운트블록(10)의 상측에 고정되게 결합되며 복수 쌍의 유입구(21) 및 배출구(22)가 형성되어 있는 상부 마운트블록(20)과, 상기 상부 마운트블록(20)에 일렬로 결합되어 상가 각 쌍의 유입구(21) 및 배출구(22)로의 유체 유동을 제어하는 복수개의 솔레노이드 밸브(100)를 포함한 구성으로 이루어진다.
상기 하부 마운트블록(10)은 플라스틱과 같은 합성수지 재질의 기다란 직사각형 판체로 이루어지며, 일측면 하부에는 복합 음료 제조장치의 케이스에 착탈 가능하게 결합될 수 있도록 복합 음료 제조장치의 구조물에 형성된 홀(미도시)에 삽입되어 걸림 결합되는 후크부(15)가 일체로 형성되어 있다. 상기 하부 마운트블록(10)의 유입포트(11) 및 배출포트(12)는 하측으로 연장된 관형태로 되어, 각각 유체가 공급되는 모듈과 유체가 사용되는 모듈에 호스와 같은 연결수단으로 연결된다.
상기 하부 마운트블록(10)의 상부면에는 상기 유입포트(11) 및 배출포트(12)의 상단부를 둘러싸는 복수개의 채널가이드(13)가 상측으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는
상기 채널가이드(13)는 하나의 유입포트(11)와 배출포트(12)를 둘러싸도록 하여 유입포트(11) 및 배출포트(12)가 유입구(21) 및 배출구(22)와 1:1로 연통되게 하는 통로를 형성할 수도 있으나, 상기 채널가이드(13)가 복수개의 유입포트(11)와 배출포트(12)의 상부를 함께 둘러싸도록 형성되되, 하나의 채널가이드(13) 내에 포함되는 유입포트(11)의 수와 유입구(21)의 수 및/또는 배출포트(12)와 배출구(22)의 수가 서로 다르게 할 수도 있다.
예를 들어, 도 8 및 도 9에 도시한 것과 같이, 도면상 왼편에서 두번째 솔레노이드 밸브(100)와 세번째 솔레노이드 밸브(100) 및 네번째 솔레노이드 밸브(100)의 유입구(21)는 2개의 유입포트(11)와 연통되어 2개의 유입포트(11) 중 어느 하나로부터 유체를 공급받으며, 도면상 오른편에서 두번째 솔레노이드 밸브(100) 및 세번째 솔레노이드 밸브(100)의 배출구(22)가 하나의 배출포트(12)와 연결되어 두 배출구(22)에서 배출된 유체가 하나의 배출포트(12)를 통해 장치의 모듈로 배출될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 상기 상부 마운트블록(20)은 하부 마운트블록(10)과 마찬가지로 플라스틱과 같은 합성수지 재질의 기다란 직사각형 판체로 이루어지며, 융착부(25)(도 7 참조)가 열융착 또는 초음파 융착에 의해 하부 마운트블록(10)의 상부에 단단히 고정된다.
상기 상부 마운트블록(20)의 유입구(21) 및 배출구(22)는 1개씩 쌍을 이루도록 형성되며, 상부 마운트블록(20)의 상부면에는 상기 각 쌍의 유입구(21) 및 배출구(22)와 연통되는 복수개의 밸브장착부(30)가 일렬로 배열되어 있다. 상기 밸브장착부(30)는 외측면에 나사산(31)이 형성된 원통형으로 이루어진다. 상기 밸브장착부(30)의 중앙부에는 상기 배출구(22)가 배치되며, 밸브장착부(30)의 내주연부와 인접한 부분에는 상기 유입구(21)가 배치된다.
상기 상부 마운트블록(20)의 하부면에는 상기 하부 마운트블록(10)의 채널가이드(13)와 대응하는 형태로 되어 채널가이드(13)의 상단부와 결합되는 보조 채널가이드(23)가 일체로 형성된다.
상기 솔레노이드 밸브(100)는 상기 밸브장착부(30)에 결합되며, 외부의 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 상기 전원공급장치에서 인가되는 전원에 의해 자기장을 발생시켜 상기 배출구(22)의 상단을 개폐함으로써 상기 유입구(21)로부터 배출구(22)로의 유체 이송을 제어하는 기능을 수행한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 이 실시예에의 솔레노이드 밸브(100)는, 하단부에 상기 밸브장착부(30)와 결합되는 링 형태의 결합부(111)가 일체로 형성되어 밸브장착부(30)와 연통되는 실린더(110)와, 상기 실린더(110)의 내측 상부에 설치되는 고정코어(120)와, 상기 실린더(110)의 하측에서 고정코어(120)에 형성되는 자기장에 의해 상하로 이동하는 가동코어(130)와, 상기 가동코어(130)의 하단부에 설치되어 가동코어(130)의 상하 이동에 의해 상기 배출구(22)의 상단부와 이격 또는 밀착되면서 배출구(22)의 상단부를 개폐하는 밸브스템(140)과, 상기 실린더(110)에 대해 가동코어(130)를 탄력적으로 지지하는 탄성부재(150)와, 중앙부에 상기 실린더(110)가 끼워지는 관통공(165)이 형성되고 외면에 외부의 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 전원을 인가받는 코일(161)이 감겨진 자기장발생부(160)와, 상기 자기장발생부(160)가 내부에 수용되도록 상기 실린더(110)의 외측에 결합되는 자력유도브라켓(170)을 포함하여 구성된다.
상기 실린더(110)의 결합부(111)의 내주면에는 상기 밸브장착부(30)의 외주면에 형성된 나사산(31)과 나선 결합되는 나사산(112)이 형성되어 있다.
상기 탄성부재(150)는 일단이 상기 실린더(110)의 하단부에 지지되고 타단이 상기 가동코어(130)의 하단부에 지지되는 압축코일스프링으로 되어, 상기 가동코어(130)에 하측으로 탄성력을 부여함으로써 가동코어(130)의 하단부에 고정된 밸브스템(140)이 배출구(22)의 상단부와 밀착되면서 배출구(22)를 폐쇄한다.
상기 자기장발생부(160)는 상기 코일(161)이 감겨지는 보빈(162)과, 상기 보빈(162)을 둘러싸는 코일케이스(163)과, 상기 코일(161)을 외부의 전원공급장치와 전기적으로 연결하기 위하여 상기 코일케이스(163)의 일단부에 외측으로 돌출되게 형성된 단자(164)를 포함한 구성으로 이루어진다.
따라서, 상기 단자(164)를 통해 코일(161)에 전원이 인가되어 전류가 흐르게 되면, 고정코어(120)와 가동코어(130) 간에 자기장이 발생하게 되어 고정코어(120)의 자력에 의해 가동코어(130)가 상측으로 이동하여 고정코어(120)에 부착되고, 코일(161)에 인가되는 전원이 차단되면 코일(161)과 고정코어(120) 간에 발생하는 자기장이 제거되어 가동코어(130)가 탄성부재(150)의 탄성력에 의해 하측으로 이동하게 된다.
상기 자력유도브라켓(170)의 상부에는 실린더(110)의 상단부에 고정되는 고정클립(180)이 설치되어 자력유도브라켓(170)이 자기장발생부(160)에 대해 유동하지 않고 단단히 지지될 수 있다.
미설명 부호 190은 실린더(110)의 하단부와 밸브장착부(30) 사이에 설치되어 밸브장착부(30)의 내측 공간으로 유입된 유체가 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 패킹용 오링(O-RING)이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 솔레노이드 밸브 매니폴드는 다음과 같이 작동한다.
상기 하부 마운트블록(10)의 유입포트(11)와 배출포트(12)들은 호스(미도시)와 같은 유체 연결유로를 통해 각각 복수의 유체 공급 모듈과 유체 사용처에 연결된다. 유체 공급 모듈에서 공급되는 유체는 유입포트(11)를 통해 채널가이드(13) 내부에 형성된 유로에 공급된 다음, 솔레노이드 밸브(100)의 유입구(21)를 통해 밸브장착부(30) 내측 공간에 채워진다.
이 때, 복수개의 솔레노이드 밸브(100) 중 어느 하나 또는 2개 이상에 전원이 인가되어 가동코어(130)가 상측으로 이동하게 되면, 밸브스템(140)의 하단부가 배출구(22)의 상단부와 이격되면서 배출구(22)의 상단부가 개방되고, 배출구(22)를 통해 유체가 배출되어 유체 사용처, 예를 들어 취수구 또는 탄산음료 제조 모듈, 보일러 등으로 공급된다.
이와 같이 본 발명의 솔레노이드 밸브 매니폴드는 많은 수의 유체 공급 모듈과 유체 사용처에 연결되는 솔레노이드 밸브(100)들을 상부 마운트블록(20)에 연결하여 모듈화할 수 있으므로, 솔레노이드 밸브(100)의 설치가 매우 용이하며, 솔레노이드 밸브의 설치를 위한 공간을 대폭 축소할 수 있고, 장치의 전체 크기와 구조를 콤팩트화할 수 있는 이점을 제공한다.
특히 본 발명의 솔레노이드 밸브 매니폴드는 하부 마운트블록(10)에 형성되는 채널가이드(13)를 통해 유입포트(11)에 연결되는 유입구(21)의 수 및/또는 배출포트(12)에 연결되는 배출구(22)의 수를 다르게 하여 유체 공급 모듈로부터 유체 사용처로의 유체 공급을 제어할 수 있으므로 유체 유동 제어를 위한 솔레노이드 밸브 및 유로 구성을 대폭 단순화할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
10 : 하부 마운트블록 11 : 유입포트
12 : 배출포트 13 : 채널가이드
15 : 후크부 20 : 상부 마운트블록
21 : 유입구 22 : 배출구
23 : 보조 채널가이드 30 : 밸브장착부
31 : 나사산 100 : 솔레노이드 밸브
110 : 실린더 111 : 결합부
112 : 나사산 120 : 고정코어
130 : 가동코어 140 : 밸브스템
150 : 탄성부재 160 : 자기장발생부
161 : 코일 162 : 보빈
163 : 코일케이스 164 : 단자
170 : 자력유도브라켓 180 : 고정클립

Claims (7)

  1. 유체가 유입되는 유입포트(11)와 유체가 배출되는 배출포트(12)가 복수개씩 형성되어 있는 하부 마운트블록(10)과;
    상기 하부 마운트블록(10)의 상측에 고정되게 결합되며, 상기 유입포트(11) 및 배출포트(12)와 연통되는 복수 쌍의 유입구(21) 및 배출구(22)와, 상기 각 쌍의 유입구(21) 및 배출구(22)와 연통되는 복수개의 밸브장착부(30)가 형성되어 있는 상부 마운트블록(20)과;
    상기 밸브장착부(30)에 각각 결합되며, 외부의 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 상기 전원공급장치에서 인가되는 전원에 의해 자기장을 발생시킴으로써 상기 유입구(21)로부터 배출구(22)로의 유체 이송을 제어하는 복수개의 솔레노이드 밸브(100);를 포함하며,
    상기 하부 마운트블록(10)의 상부면과 상부 마운트블록(20)의 하부면 사이에는 상기 유입포트(11) 및 배출포트(12)를 둘러싸는 복수개의 채널가이드(13)가 형성되고,
    상기 채널가이드(13) 내에 포함되는 유입포트(11)의 수와 유입구(21)의 수 또는 배출포트(12)의 수와 배출구(22)의 수는 같거나 다른 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 매니폴드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 밸브장착부(30)는 측면부에 나사산(31)이 형성된 원통형으로 이루어지며, 상기 솔레노이드 밸브(100)의 하단부에는 상기 밸브장착부(30)의 나사산(31)에 나선 결합되는 나사산(112)이 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 매니폴드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브(100)는, 하단부에 상기 밸브장착부(30)와 결합되는 결합부(111)가 형성되어 밸브장착부(30)와 연통되는 실린더(110)와, 상기 실린더(110)의 내측 상부에 설치되는 고정코어(120)와, 상기 실린더(110)의 하측에서 고정코어(120)에 형성되는 자기장에 의해 상하로 이동하는 가동코어(130)와, 상기 가동코어(130)의 하단부에 설치되어 가동코어(130)의 상하 이동에 의해 상기 배출구(22)의 상단부를 개폐하는 밸브스템(140)과, 상기 실린더(110)에 대해 가동코어(130)를 탄력적으로 지지하는 탄성부재(150)와, 중앙부에 상기 실린더(110)가 끼워지는 관통공(165)이 형성되고 외면에 외부 전원과 연결되어 전원을 인가받는 코일(161)이 감겨진 자기장발생부(160)와, 상기 자기장발생부(160)가 내부에 수용되도록 상기 실린더(110)의 외측에 결합되는 자력유도브라켓(170)을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 매니폴드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 상부 마운트블록(20)과 하부 마운트블록(10)은 합성수지로 만들어져 열융착 또는 초음파 융착에 의해 서로 고정되게 결합되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 매니폴드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하부 마운트블록(10)에는 다른 구조물에 형성된 홀에 삽입되어 걸림 결합되는 후크부(15)가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 매니폴드.
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