KR102040962B1 - 다채널 솔레노이드 밸브 조합체 및 이를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템 - Google Patents

다채널 솔레노이드 밸브 조합체 및 이를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 크기가 다른 복수의 솔레노이드 밸브를 다채널로 동시에 설치할 수 있는 다채널 솔레노이드 밸브 조합체와, 밸브 조합체에 설치된 복수의 솔레노이드 밸브를 개별적으로 제어할 수 있도록 하여 정교하게 배관을 지나는 유체의 압력과 유량을 제어할 수 있는 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템에 관한 것으로, 배관 상에 밸브 조합체의 유입구와 배출구가 위치한 상태에서 밸브 고정몸체에 복수가 방사상으로 밸브 삽입홀이 형성되고, 각 밸브 삽입홀에는 솔레노이드 밸브가 각각 설치되어, 제어하고자 하는 압력 및 유량에 따라 복수의 솔레노이드 밸브 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 선택적으로 Open 또는 Close하여 유입구에 유입된 유체의 압력과 유량을 정밀하게 제어하여 배출구로 배출할 수 있는 효과가 있다.

Description

다채널 솔레노이드 밸브 조합체 및 이를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템 {Multi-channel solenoid valve assembly and movable type pressure/flow precision control system using the same}
본 발명은 솔레노이드 밸브 조합체 및 이를 이용한 압력/유량 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 크기가 다른 복수의 솔레노이드 밸브를 다채널로 동시에 설치할 수 있는 다채널 솔레노이드 밸브 조합체와, 밸브 조합체에 설치된 복수의 솔레노이드 밸브를 개별적으로 제어할 수 있도록 하여 정교하게 배관을 지나는 유체의 압력과 유량을 제어할 수 있는 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템에 관한 것이다.
밸브는 유체를 통하게 하거나 차단 또는 제어하기 위해 통로를 개폐할 수 있도록 한 가동 기구이다. 밸브는 열림 또는 닫힘 정도를 조절하여 배관 내부로 흐르는 물, 증기, 기름 등과 같은 유체의 양이나 압력을 조절할 때 사용한다. 즉 밸브는 유체의 흐름을 선택적으로 Open 또는 Close 하여 배관에 흐르는 유체의 양이나 압력을 조절한다.
이러한 밸브는 적용되는 유체의 종류와 사용 목적에 따라서 다양한 형태와 기능으로 구분되어 산업 전반에 이용되고 있다. 밸브는 하나의 배관에 하나만 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 배관을 통과하는 유체의 양을 배관의 개방 정도로 제어해야 하기 때문에 정밀 제어가 어렵다는 문제가 있다.
한편, 최근에는 배관에 적용하기 쉽고, Open/Close 제어가 편리한 솔레노이드 밸브의 사용이 증가하는 추세에 있다. 솔레노이드 밸브는 전자 밸브로 전기가 통하면 플런저가 올라가 밸브가 열리고 전기가 차단되면 플런저 무게에 의해 자동적으로 밸브가 닫히도록 작동한다. 그러나 솔레노이드 밸브는 이러한 장점이 있음에도 불구하고 플런저의 올라감 또는 내려감에 따라 배관을 통과하는 유체의 양을 제어하기 때문에 일반 밸브와 마찬가지로 정밀 제어가 어렵다는 문제가 있다.
이와 관련하여 대한민국등록실용신안공보 제20-0204819호에는 내부에 다양한 종류의 유체가 흐르는 유로의 도중에 설치되어 유체의 흐름을 전자석의 작동에 의해 선택적으로 개폐되도록 하는 솔레노이드 밸브가 공지되어 있다.
그러나 단순히 솔레노이드 밸브가 배관을 지나는 유체의 흐름을 개폐하는 역할을 함으로써, 유체의 압력과 유량에 대한 세밀한 제어를 수행할 수 없다는 문제가 있다.
KR 20-0204819 Y1
본 발명의 목적은 크기가 다른 솔레노이드 밸브를 최대 9채널까지 동시에 설치할 수 있는 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 제공하는 것이다.
아울러 본 발명의 목적은 유체가 유입되고 배출되는 배관 상에 위치하여, 배관을 중심으로 복수의 솔레노이드 밸브가 방사상으로 경사지도록 설치될 수 있는 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 다른 목적은 솔레노이드 밸브 조합체에 크기를 달리하여 복수의 대형 솔레노이드 밸브와 복수의 소형 솔레노이드 밸브를 하나의 조합체에 설치하여, 복수의 솔레노이드 밸브를 선택적으로 Open/Close하여 배관을 지나는 유체의 압력과 유량을 정밀하게 제어할 수 있는 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템를 제공하는 것이다.
나아가 본 발명의 또 다른 목적은 솔레노이드 밸브를 제어하기 위한 제어 컨트롤러를 이동형 랙에 적층하여, 솔레노이드 밸브의 제어가 필요한 장소에 간편하게 이동시켜 사용이 가능한 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템를 제공하는 것이다.
본 발명은 배관(10) 상에 설치되어 흐르는 유체의 압력과 유량을 제어하는 밸브 조합체(100)에 있어서, 상기 밸브 조합체(100)는, 상단에 유체가 유입되는 유입구(110)가 형성되고, 하단에 유체가 배출되는 배출구(120)가 형성되며, 상기 유입구(110)와 상기 배출구(120)의 사이 둘레에는 상광하협의 형상으로 밸브 고정몸체(130)가 형성되고, 상기 밸브 고정몸체(130)에는 상기 배관(10)을 중심으로 상부 외측 방향을 향해 경사지도록 방사상으로 배치된 복수의 밸브 삽입홀(140)이 형성되며, 상기 밸브 고정몸체(130)의 내부에는 상기 유입구(110)와 상기 밸브 삽입홀(140)이 연통되도록 연결해주는 복수의 제1유로(150)이 형성되고, 상기 배출구(120)와 상기 밸브 삽입홀(140)이 연통되도록 연결해주는 제2유로(160)이 형성되되, 상기 밸브 삽입홀(140)에는 복수의 솔레노이드 밸브(200)가 설치되어 개별적으로 Open 또는 Close 됨에 따라 상기 유입구(110)로 유입된 상기 유체의 압력 및 유량을 선택적으로 제어하여, 상기 유체가 상기 제1유로(150)를 지나 상기 제2유로(160)를 통과하여 상기 배출구(120)를 통해 상기 유체의 압력과 유량이 정밀하게 제어된 상태로 배출된다.
아울러 본 발명의 상기 밸브 삽입홀(140)은, 큰 직경의 솔레노이드 밸브(200)가 설치되는 제1밸브 삽입홀(142)과, 상기 제1밸브 삽입홀(142)보다 상대적으로 작은 직경의 솔레노이드 밸브(200)가 설치되는 제2밸브 삽입홀(144)을 포함한다.
나아가 본 발명의 상기 밸브 삽입홀(140)은, 상기 밸브 고정몸체(130)를 중심으로 등간격으로 이격되도록 상기 제1밸브 삽입홀(142)이 3개소 배치되어 3채널을 이루고, 상기 제1밸브 삽입홀(142)의 사이 사이에는 한 쌍의 제2밸브 삽입홀(144)이 3개소 배치되어 6채널을 이루어, 총 9채널로 상기 유체의 압력과 유량을 제어한다.
한편, 본 발명은 복수의 솔레노이드 밸브(200)가 설치된 밸브 조합체(100)를 제어하기 위한 제어 시스템에 있어서, 상기 밸브 조합체(100)는, 상단에 유체가 유입되는 유입구(110)가 형성되고, 하단에 유체가 배출되는 배출구(120)가 형성되며, 상기 유입구(110)와 상기 배출구(120)의 사이 둘레에는 상광하협의 형상으로 밸브 고정몸체(130)가 형성되고, 상기 밸브 고정몸체(130)에는 상기 배관(10)을 중심으로 상부 외측 방향을 향해 경사지도록 방사상으로 배치된 복수의 밸브 삽입홀(140)이 형성되며, 상기 밸브 고정몸체(130)의 내부에는 상기 유입구(110)와 상기 밸브 삽입홀(140)이 연통되도록 연결해주는 복수의 제1유로(150)이 형성되고, 상기 배출구(120)와 상기 밸브 삽입홀(140)이 연통되도록 연결해주는 제2유로(160)이 형성되고, 상기 밸브 삽입홀(140)에는 상기 유입구(110)로 유입된 상기 유체의 압력 및 유량을 제어하는 솔레노이드 밸브(200)가 설치되고, 상기 밸브 조합체(100)의 부근에는 상기 솔레노이드 밸브(200)를 제어하기 위한 이동형 랙(300)이 위치하되, 상기 이동형 랙(300)은, 키보드, 마우스 및 모니터가 일체로 랙 마운트 타입으로 형성된 KVM 랙(310)과, 상기 솔레노이드 밸브(200)와 전기적으로 연결되서 상기 유입구(110)로 유입된 상기 유체가 상기 제1유로(150)를 지나 상기 제2유로(160)를 통과하여 상기 배출구(120)를 통해 상기 유체의 압력과 유량이 정밀하게 제어된 상태로 배출되도록 상기 솔레노이드 밸브(200)의 Open/Close를 선택적으로 제어하는 PXI 컨트롤러(320)와, 상기 KVM 랙(310)과 상기 PXI 컨트롤러(320)에 전원을 공급하는 전원공급장치(330)를 더 포함한다.
여기서 본 발명의 상기 배관(10)에는 압력을 모니터링하도록 제1압력 센서(20)가 설치되고, 유량을 모니터링하도록 제2압력 센서(30)가 설치되되, 상기 PXI 컨트롤러(320)는, 상기 전원공급장치(330)와 전기적으로 연결되어 전압 및 전류 측정을 위한 아날로그 신호와 상기 제1압력 센서(20) 및 상기 제2압력 센서(30)와 전기적으로 연결되어 상기 배관(10)의 압력 아날로그 신호와 상기 배관(10)의 유량 아날로그 신호를 입출력하기 위한 AIO 모듈(322)과, 상기 솔레노이드 밸브(200)와 전기적으로 연결되어 디지털 신호의 입출력을 통해 상기 솔레노이드 밸브(200)의 On/Off를 제어하는 DIO 모듈(324)을 더 포함한다.
본 발명은 배관(10) 상에 밸브 조합체(100)의 유입구(110)와 배출구(120)가 위치한 상태에서 밸브 고정몸체(130)에 복수가 방사상으로 밸브 삽입홀(140)이 형성되고, 각 밸브 삽입홀(140)에는 솔레노이드 밸브(200)가 각각 설치되어, 제어하고자 하는 압력 및 유량에 따라 복수의 솔레노이드 밸브(200) 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 선택적으로 Open 또는 Close하여 유입구(110)에 유입된 유체(1)의 압력과 유량을 정밀하게 제어하여 배출구(120)로 배출할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 밸브 삽입홀(140)이 큰 크기의 솔레노이드 밸브(200)가 설치되는 수 있는 3개의 제1밸브 삽입홀(142)과 작은 크기의 솔레노이드 밸브(200)가 설치될 수 있는 6개의 제2밸브 삽입홀(144)로 나뉘어져서, 밸브 조합체(100)에 솔레노이드 밸브(200)를 9채널로 설치할 수 있고, 각 솔레노이드 밸브(200)는 신호 케이블(230)을 통해 이동형 랙(300)에 위치한 PXI 컨트롤러(320)와 전기적으로 연결되고, KVM 랙(310)에서 발생하는 제어신호에 의해 복수의 솔레노이드 밸브(200) 중 어느 하나 이상이 Open 또는 Close되어 배관(10)을 지나는 유체(1)의 압력과 유량을 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
나아가 본 발명은 이동형 랙(300)에 솔레노이드 밸브(200)의 제어를 위한 KVM 랙(310), PXI 컨트롤러(320), 전원공급장치(330) 및 인터페이스 패널(340)을 일체로 이동 가능하게 구성하고, 솔레노이드 밸브(200)의 신호 케이블(230)을 인터페이스 패널(340)과 전기적으로 연결함으로써, 필요에 따라 설치 장소를 간편하게 변경하여 이동식으로 사용할 수 있는 효과가 있다
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체의 평면도.
도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템의 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템에서 이동형 랙을 상세히 나타낸 구성도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템의 운용 흐름도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체의 사시도이다.
밸브 조합체(100)는 물, 증기, 기름 등과 같은 유체가 흐르는 배관(10) 상에 설치된다. 밸브 조합체(100)의 상단에는 유체가 유입되는 원형의 유입구(110)가 형성되고, 하단에는 유입구(110)를 통해 유입된 유체가 배출되는 원형의 배출구(120)가 형성된다.
밸브 조합체(100)에서 유입구(110)와 배출구(120)의 사이에는 밸브 고정몸체(130)가 외측으로 돌출되게 형성된다. 밸브 고정몸체(130)는 유입구(110)와 배출구(120)의 사이 둘레에서 상부는 넓고, 하부는 하부 방향으로 내려갈 수록 좁게 형성된다.
밸브 조합체(100)에는 설치되는 배관(10)을 중심으로 외측 방향을 향해 경사지도록 방사상으로 배치되는 복수의 밸브 삽입홀(140)이 형성된다. 이때 밸브 삽입홀(140)은 상부 외측 방향을 향해 경사지도록 형성된다.
각 밸브 삽입홀(140)에는 유체의 압력의 세기 및 유량을 제어해주는 솔레노이드 밸브(200)가 설치된다. 솔레노이드 밸브(200)는 전자식으로 전기의 통전 여부에 따라 개폐가 제어되는 것으로 밸브 몸체(210)와, 밸브 몸체(210)에 내장되는 플런저(220)와, 밸브 몸체(210)의 외측에 노출되는 신호 케이블(230)이 포함된다. 신호 케이블(230)에 의해 제어 신호와 전기를 공급 받아 플런저(220)를 전진 시키거난 후진시켜 밸브 삽입홀(140)을 지나는 유체의 압려과 유량을 조절하게 된다. 솔레노이드 밸브(200)는 공지된 밸브 압력 및 유량 제어용 기구 중 하나이므로 상세 원리 및 상세 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체의 평면도, 도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이다. 도 2 내지 도 4에서는 배관(10)과 솔레노이드 밸브(200)의 도시를 생략하였다.
밸브 조합체(100)는 정면에서 바라보면 밸브 고정몸체(130)에서 상단 둘레에 복수의 밸브 삽입홀(140)이 유입구(110) 및 배출구(120)를 중심으로 복수가 방사상으로 배치된다. 또한 밸브 고정몸체(130)은 평면에서 바라보았을 때 전체적으로 원형을 이루게 된다.
아울러 복수의 밸브 삽입홀(140)은 등간격을 이루도록 배치될 수 있다. 아울러 밸브 삽입홀(140)의 상단은 솔레노이드 밸브(200)의 설치를 위해 평탄하게 형성된다. 이때 밸브 삽입홀(140)의 평탄면은 밸브 고정몸체(130)의 외주연과 직각을 이루도록 형성된다.
밸브 고정몸체(130)의 내부에서 상부측에는 유입구(110)와 밸브 삽입홀(140)을 유체(1)가 지나갈 수 있도록 연결해주는 제1유로(150)가 형성된다. 제1유로(150)는 밸브 삽입홀(140)의 개수 만큼 복수 형성된다. 즉 제1유로(150)는 각각의 밸브 삽입홀(140)과 유입구(110)가 독립적으로 연통하도록 해준다.
또한 밸브 고정몸체(130)의 내부에서 하부측에는 배출구(120)와 밸브 삽입홀(140)을 유체(2)가 지나갈 수 있도록 연결해주는 제2유로(160)가 형성된다. 이때 제2유로(160)도 밸브 삽입홀(140)의 개수 만큼 복수 형성된다. 따라서 제2유로(160)는 각각의 밸브 삽입홀(140)과 배출구(120)가 독립적으로 연통하도록 해준다.
한편, 솔레노이드 밸브(200)는 각 밸브 삽입홀(140)에 복수가 설치되어 있고, 각각의 밸브 삽입홀(140)은 독립적인 제1유로(150)과 유입구(110)와 연결되어 있으며, 제2유로(160)과 배출구(120)가 연결되어 있으므로, 유입구(110)로 유입된 유체(1)의 압력 및 유량을 복수의 밸브 삽입홀(140) 중 어느 하나로 선택적 제어가 가능하다.
또한 유입구(110)를 통과한 유체(1)는 제1유로(150)를 통해 밸브 삽입홀(140)로 지나갈 수 있고, 밸브 삽입홀(140)을 통과한 유체(1)는 제2유로(160)를 지나 배출구(120)로 배출될 수 있다.
즉 솔레노이드 밸브(200)는 개별적으로 Open 또는 Close 됨에 따라 유입구(110)로 유입된 유체(1)의 압력 및 유량을 선택적으로 제어하여, 유체(1)가 제1유로(150)를 지나 제2유로(160)를 통과하여 배출구(120)를 통해 유체(1)의 압력과 유량이 정밀하게 제어된 상태로 배출될 수 있다. 이때 솔레노이드 밸브(200)는 하나 또는 하나 이상을 동시에 Open 또는 Close 할 수 있다.
나아가 복수의 밸브 삽입홀(140)에 설치되는 솔레노이드 밸브(200)의 플런저(220)의 개폐 정도를 각기 다르게 설정할 수 있다. 그래서 복수의 솔레노이드 밸브(200) 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 이용해서 유입구(110)로 유입된 유체(1)의 압력의 세기 및 유량을 정밀하게 제어된 상태로 배출구(120)를 통해 배관(10)으로 배출되도록 할 수 있다.
한편, 밸브 삽입홀(140)은 큰 직경의 솔레노이드 밸브(200)가 설치되는 제1밸브 삽입홀(142)과 제1밸브 삽입홀(142)보다 상대적으로 작은 직경의 솔레노이드 밸브(200)가 설치되는 제2밸브 삽입홀(144)이 포함된다. 즉 제1밸브 삽입홀(142)은 상대적으로 제2밸브 삽입홀(144)보다 직경이 크게 형성된다. 제1밸브 삽입홀(142) 및 제2밸브 삽입홀(144)의 직경에 따라 솔레노이드 밸브(200)의 플런저(220)의 직경이 달라지게 된다.
밸브 삽입홀(140)을 큰 직경과 작은 직경으로 나눔으로써, 물리적인 직경의 차이를 구분하여 복수의 밸브 삽입홀(140) 중 어느 하나를 선택적으로 제어할 수 있게 된다. 즉 유입구(110)에 유입된 유체(1)를 보다 많이 배출구(120)로 배출하고자 하는 경우에는 제1밸브 삽입홀(142)에 설치된 솔레노이드 밸브(200)를 선택하여 제어하면 된다. 반대로 유입구(110)에 유입된 유체(1)를 보다 적게 배출구(120)로 배출하고자 하는 경우에는 제2밸브 삽입홀(144)에 설치되는 솔레노이드 밸브(200)를 선택하여 제어하면 된다.
한편, 밸브 삽입홀(140)에서 제1밸브 삽입홀(142)은 밸브 고정몸체(130)를 중심으로 외주연 상에서 등간격으로 이격되도록 3개소 배치된다. 제1밸브 삽입홀(142)이 3개소 배치됨으로써 사용자는 제1밸브 삽입홀(142)에 설치된 솔레노이드 밸브(200)를 3채널로 유체(1)의 압력과 유량의 제어가 가능하다.
나아가 밸브 삽입홀(140)에서 제2밸브 삽입홀(144)은 밸브 고정몸체(130)를 중심으로 각각의 제1밸브 삽입홀(142)을 사이에 두고 한 쌍이 3개소 배치된다. 이로써 제2밸브 삽입홀(144)은 한 쌍이 3개소 배치되어, 제2밸브 삽입홀(144)에 설치된 솔레노이드 밸브(200)를 6채널로 유체(1)의 압력과 유량의 제어가 가능하다.
즉 사용자는 총 9개의 채널로 솔레노이드 밸브(200)를 선택적으로 제어하여 유입구(110)를 통해 유입되는 유체(1)를 정밀하게 배출구(120)를 통해 배출할 수 있게 된다. 다시 말해서 사용자는 총 9개의 솔레노이드 밸브(200) 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 Open 또는 Close하여 유체(1)의 흐름을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템의 구성도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템에서 이동형 랙을 상세히 나타낸 구성도, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템의 운용 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템를 상세히 설명한다.
앞서 설명한 솔레노이드 밸브(200, 도 1 참조)를 제어하기 위한 시스템이 밸브 조합체(100) 부근에 이동 가능하도록 설치된다.
제어 시스템은 키보드, 마우스 및 모니터가 일체로 랙 마운트 타입으로 형성된 KVM 랙(310)과, 솔레노이드 밸브(200)와 전기적으로 연결되어 제어하는 PXI 컨트롤러(320)와, 전원 공급을 위한 전원공급장치(330) 및 전원 및 신호 케이블(230) 연결을 위한 인터페이스 패널을 포함한다. KVM 랙(310), PXI 컨트롤러(320), 전원공급장치(330) 및 인터페이스 패널(340)은 이동형 랙(300)에 적층되어 설치된다. 이동형 랙(300)의 하부에는 복수의 캐스터가 설치되어 간편하게 이동이 가능하다. 이동형 랙(300)은 진동/습기/먼지 등으로 부터 KVM 랙(310), PXI 컨트롤러(320), 전원공급장치(330) 및 인터페이스 패널(340)을 보호해주는 역할도 한다.
아울러 제어 시스템은 압력 모니터링을 위한 제1압력 센서(20)와 유량 모니터링을 위한 제2압력 센서(30)가 구비된다. 제1압력 센서(20)와 제2압력 센서(30)는 배관(10) 상에 설치된다.
KVM 랙(310)은 랙 장착형으로 앞서 설명한 바와 같이 키보드, 마우스 및 모니터가 일체로 구성된 것으로 키보드와 마우스의 입력 장치로 솔레노이드 밸브(200)를 선택적으로 제어할 수 있다. 즉 9개의 솔레노이드 밸브(200)중 사용하고자 하는 것을 선택하여 Open 또는 Close를 제어할 수 있다. 모니터의 출력 장치로는 전체 솔레노이드 밸브(200)의 개폐 상태를 모니터링하거나, PXI 컨트롤러(320)의 제어 정보, 전원공급장치(330)의 전원 공급 정보 등을 확인할 수 있다.
PXI 컨트롤러(320)는 솔레노이드 밸브(200)의 정밀한 압력 제어를 위한 것으로 다양한 장비와의 호환성을 고려하여 하이브리드 섀시와 메인 컨트롤러(CPU)가 내장되며, AIO 모듈(322)과 DIO 모듈(324)이 구비되어 운용의 다양성을 확보한다. PXI 컨트롤러(320)는 KVM 랙(310)의 각종 입출력 신호를 제어하고, 솔레노이드 밸브(200)의 제어 및 모니터링을 수행한다.
이때 AIO 모듈(322)은 아날로그 신호를 입출력 하기 위한 회로로 전압 및 전류 등을 측정한다. AIO 모듈(322)은 전원공급장치(330)와 제1압력 센서(20) 및 제2압력 센서(30)와 전기적으로 연결되어 전원공급장치(330)에서 소모되는 전압 및 전류 아날로그 신호를 모니터링하며, 제1압력 센서(20)에 의한 배관(10)의 압력 아날로그 신호 모니터링과 제2압력 센서(30)에 의한 배관(10)의 유량 아날로그 신호를 모니터링할 수 있다. AIO 모듈(322)은 입력받은 아날로그 신호를 PXI 컨트롤러(320)를 통해 KVM 랙(310)으로 전달해준다.
DIO 모듈(324)은 디지털 신호 입출력을 통해 솔레노이드 밸브(200)의 On/Off 제어를 위한 회로이다. DIO 모듈(324)은 솔레노이드 밸브(200)의 상태 신호를 PXI 컨트롤러(320)를 통해 KVM 랙(310)으로 전달해준다. 아울러 DIO 모듈(324)은 PXI 컨트롤러(320)와 전원공급장치(330)를 통해 KVM 랙(310)의 제어 신호를 솔레노이드 밸브(200)로 전달해주는 역할을 한다. KVM 랙(310)을 통해 복수의 솔레노이드 밸브(200) 중 어느 하나를 열거나 닫아주도록 제어신호를 보내면, 해당 제어신호로 솔레노이드 밸브(200)가 작동하도록 해준다.
PXI 컨트롤러(320)의 메인 컨트롤러로부터 KVM 랙(310)은 USB, DVI 신호 등을 입력 받아 모니터에 화면을 출력하고, 키보드 및 마우스를 통해 메인 컨트롤러를 제어할 수 있다. 한편, PXI 컨트롤러(320)는 예를 들어 윈도우 7과 같은 운영체제(OS)에서 구동된다.
전원공급장치(330)는 상전 또는 발전 시설로부터 입력된 220V AC 단상 전원을 KVM 랙(310), PXI 컨트롤러(320), 솔레노이드 밸브(200), 제1압력 센서(20) 및 제2압력 센서(30)에 전원을 공급해주는 역할을 한다.
전원공급장치(330)는 제1압력 센서(20)와 제2압력 센서(30)의 전원 공급을 위한 SMPS와 솔레노이드 밸브(200) 구동용 SMPS 2개가 탑재된다. 이때 SMPS는 스위칭 트랜지스터 등을 이용하여 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 스위치 제어 방식의 전원 공급 장치를 의미한다.
아울러 전원공급장치(330)는 PXI 컨트롤러로부터 입력되는 신호로 SSR(무접점식 릴레이)을 구동하여 솔레노이드 밸브(200)를 제어한다. 전원공급장치(330)는 솔레노이드 밸브(200)에 전원 공급 시 전류계측저항을 사용하여 소모전력을 측정하고, 이를 PXI 컨트롤러(320)에 전달해준다.
인터페이스 패널(340)은 PXI 컨트롤러(320)의 후면에 형성되는 것으로 솔레노이드 밸브(200)의 신호 케이블(230)과 KVM 랙(310)의 각종 입출력 케이블, 전원공급장치(330)의 전원 케이블 및 제1압력 센서(20)와 제2압력 센서(30)의 케이블을 연결하는 각종 단자들이 배치된다. 인터페이스 패널(340)에는 On/Off로 전원 및 제어 신호의 작동 유무를 표시하는 복수 의 LED가 구비될 수 있다.
한편, KVM 랙(310)에는 총 9개의 솔레노이드 밸브(200)를 선택적으로 Open/Close 하는 방식으로 원하는 압력과 유량을 제어할 수 있도록 하는 제어 소프트웨어가 설치된다. 이때 제어 소프트웨어는 솔레노이드 밸브(200)의 제어 방식이 각 솔레노이드 밸브(200) 별 독립제어와 전체 솔레노이드 밸브(200)의 통합제어가 가능하다.
이를 통해 하나의 밸브 조합체(100)에 설치된 9개의 솔레노이드 밸브(200)에 의해 형성된 각각의 유로를 선택적으로 Open/Close 하는 방식으로 원하는 압력과 유량을 정교하게 제어할 수 있다.
나아가 솔레노이드 밸브(200)가 9개 채널로 구성되는데 반해, 밸브 조합체(100)가 차지하는 부피와 무게를 감소시킬 수 있어서 제어 시스템의 단가 절감 측면에서도 효과를 발휘할 수 있다.
이하, 본 발명의 제어 시스템을 앞서 설명한 제어 소프트웨어로 운용하는 것을 설명한다.
평시에는 솔레노이드 밸브(200, 도 1 참조) 개별 제어를 통해 데이터를 KVM 랙(310)을 통해 모니터링하고 실시간 저장을 진행하게 된다. 솔레노이드 밸브(200)의 압력 제어 시에는 목표값을 설정하고, 이를 추종하는 데어터를 KVM 랙(310)을 통해 모니터링 및 저장한다.
한편, PXI 컨트롤러(320)의 AIO 모듈(322)에서 발생하는 아날로그 입출력 신호 데이터에 대해서는 데이터 캘리브레이션을 통해 값의 보정을 진행한다.
1 : 유체
10 : 배관 20 : 제1압력 센서 30 : 제2압력 센서
100 : 밸브 조합체
110 : 유입구 120 : 배출구
130 : 밸브 고정몸체
140 : 밸브 삽입홀
142 : 제1밸브 삽입홀 144 : 제2밸브 삽입홀
150 : 제1유로 160 : 제2유로
200 : 솔레노이드 밸브
210 : 밸브 몸체 220 : 플런저 230 : 신호 케이블
300 : 이동형 랙
310 : KVM 랙
320 : PXI 컨트롤러
322 : AIO 모듈 324 : DIO 모듈
330 : 전원공급장치 340 : 인터페이스 패널

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  5. 복수의 솔레노이드 밸브(200)가 설치된 밸브 조합체(100)를 제어하기 위한 제어 시스템에 있어서,
    상기 밸브 조합체(100)는, 배관(10) 상에 설치되며,
    상단에 유체가 유입되는 유입구(110)가 형성되고, 하단에 유체가 배출되는 배출구(120)가 형성되며, 상기 유입구(110)와 상기 배출구(120)의 사이 둘레에는 상광하협의 형상으로 밸브 고정몸체(130)가 형성되고, 상기 밸브 고정몸체(130)에는 상기 배관(10)을 중심으로 상부 외측 방향을 향해 경사지도록 방사상으로 배치된 복수의 밸브 삽입홀(140)이 형성되며, 상기 밸브 고정몸체(130)의 내부에는 상기 유입구(110)와 상기 밸브 삽입홀(140)이 연통되도록 연결해주는 복수의 제1유로(150)이 형성되고, 상기 배출구(120)와 상기 밸브 삽입홀(140)이 연통되도록 연결해주는 제2유로(160)이 형성되고, 상기 밸브 삽입홀(140)에는 상기 유입구(110)로 유입된 상기 유체의 압력 및 유량을 제어하는 솔레노이드 밸브(200)가 설치되고, 상기 밸브 조합체(100)의 부근에는 상기 솔레노이드 밸브(200)를 제어하기 위한 이동형 랙(300)이 위치하되,

    상기 이동형 랙(300)은,
    키보드, 마우스 및 모니터가 일체로 랙 마운트 타입으로 형성된 KVM 랙(310)과, 상기 솔레노이드 밸브(200)와 전기적으로 연결되서 상기 유입구(110)로 유입된 상기 유체가 상기 제1유로(150)를 지나 상기 제2유로(160)를 통과하여 상기 배출구(120)를 통해 상기 유체의 압력과 유량이 정밀하게 제어된 상태로 배출되도록 상기 솔레노이드 밸브(200)의 Open/Close를 선택적으로 제어하는 PXI 컨트롤러(320)와, 상기 KVM 랙(310)과 상기 PXI 컨트롤러(320)에 전원을 공급하는 전원공급장치(330)를 더 포함하며,

    상기 배관(10)에는 압력을 모니터링하도록 제1압력 센서(20)가 설치되고, 유량을 모니터링하도록 제2압력 센서(30)가 설치되되,
    상기 PXI 컨트롤러(320)는,
    상기 전원공급장치(330)와 전기적으로 연결되어 전압 및 전류 측정을 위한 아날로그 신호와 상기 제1압력 센서(20) 및 상기 제2압력 센서(30)와 전기적으로 연결되어 상기 배관(10)의 압력 아날로그 신호와 상기 배관(10)의 유량 아날로그 신호를 입출력하기 위한 AIO 모듈(322)과, 상기 솔레노이드 밸브(200)와 전기적으로 연결되어 디지털 신호의 입출력을 통해 상기 솔레노이드 밸브(200)의 On/Off를 제어하는 DIO 모듈(324)을 더 포함하는 다채널 솔레노이드 밸브 조합체를 이용한 이동형 압력/유량 정밀 제어 시스템.
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