KR102080466B1 - 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프 - Google Patents

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주식회사 화영
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Abstract

본 발명은 유체의 결빙시 신축 재킷이 방사상 방향 외측으로 팽창되어 부피가 늘어난 유체를 수용할 수 있도록 하고, 유체의 해동시 신축 재킷이 본래의 형태로 복원되어 정상적인 작동이 이루어지는, 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프에 관한 것이다.

Description

동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프{SOLENOID PUMP WITH FREEZE PROTECTION}
본 발명은 솔레노이드 펌프에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 유체의 결빙에 의한 솔레노이드 펌프의 파손을 방지할 수 있는 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프에 관한 것이다.
요소수를 환원제로 이용하여 질소산화물을 저감하는 선택적 촉매 환원장치(SCR System, Selective Catalytic Reduction System)에는 요소수를 분사 모듈로 공급하기 위하여 솔레노이드 펌프가 사용된다.
솔레노이드 펌프는 솔레노이드 코일에 의하여 플런저가 펌프의 내부를 진퇴하며 유체를 이송하도록 하는 장치로서, 그 구조가 간단하고 소형화가 가능하여 차량 등의 유체 공급용 펌프로 널리 사용된다.
그러나 요소수는 물에 요소가 혼합된 것으로서, 영하의 온도(구체적으로는 -10℃)에서 쉽게 결빙되며 결빙시 부피가 증가된다는 특징이 있다.
만약 요소수가 요소수용 솔레노이드 펌프에 유입된 상태에서 솔레노이드 펌프 내부의 요소수가 결빙되면, 요소수의 부피가 늘어나 솔레노이드 펌프의 구성품이 물리적으로 변형되거나 파손되게 된다.
특히 솔레노이드 펌프에서 결빙이 최초로 발생하는 부위는, 유로단면적이 작은 유체 토출로와 유체 유입로이며, 이로 인하여 솔레노이드 펌프 내부는 밀폐된 구조가 되어 결빙에 따른 요소수의 부피 팽창이 직접적으로 솔레노이드 펌프의 구성품에 물리적인 변형이나 파손을 야기하게 된다.
즉, 솔레노이드 펌프에 유입된 요소수가 결빙되면, 요소수가 다시 해동되더라도 솔레노이드 펌프의 구조가 물리적으로 변형되거나 파손되어 정상적인 작동이 불가능한 상태가 되는 것이다.
이와 같은 문제는 요소수를 이용하는 선택적 촉매 환원장치뿐만 아니라, 물과 같이 결빙시 체적이 증가하는 유체를 공급하기 위하여 사용되는 모든 솔레노이드 펌프에 공통적으로 발생되는 문제이다.
대한민국 등록특허 제10-0748212호 "오작동방지 솔레노이드펌프" (2007.08.03. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 솔레노이드 펌프 내부의 유체가 결빙되어 솔레노이드 펌프가 물리적으로 변형되거나 파손되는 것을 방지하기 위한 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프를 제시하고자 한다.
더욱 구체적으로는, 솔레노이드 펌프 내부의 유체가 유동되는 공간의 체적을 변화시켜 결빙된 유체의 부피 증가분을 수용할 수 있도록 함으로써 솔레노이드 펌프의 파손을 방지할 수 있도록 하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 유체 토출로가 형성된 아웃렛 포트, 상기 아웃렛 포트의 후단부에 마련되되 상기 유체 토출로와 연통되는 유체 수용공간이 형성되며 주면에 상기 유체 수용공간과 연통되는 제1통공이 형성되는 플런저 수용부, 상기 플런저 수용부의 후단부에 마련되되 상기 유체 수용공간과 연통되는 유체 유입로가 형성된 인렛 포트를 포함하여 이루어지는 펌프 몸체부 ; 신축 가능한 소재이며 상기 제1통공이 형성된 상기 플런저 수용부의 외주면을 감싸도록 마련되며 방사상 방향 외측으로 팽창되어 상기 플런저 수용부와의 사이에 유체용 확장공간을 형성할 수 있는 신축 재킷 ; 상기 유체 수용공간에 마련되어 전후 방향으로 진퇴하며 상기 유체 유입로를 통하여 유입된 유체를 상기 유체 토출로를 통하여 토출하기 위한 플런저 모듈 ; 상기 펌프 몸체부의 외측에서 상기 신축 재킷을 감싸는 형태로 마련되되, 상기 신축 재킷의 방사상 방향 외측으로의 팽창을 허용하도록 배치되며, 상기 플런저 모듈을 진퇴시키기 위한 자력을 형성하기 위하여 상기 펌프 몸체부의 외측에 마련되는 솔레노이드 모듈 ; 을 포함하여 이루어지며, 상기 신축 재킷은, 상기 플런저 수용부의 외주면을 감싸도록 마련되는 신축 가능한 슬리브 형태의 신축부, 상기 신축부의 양단부에 각각 마련되어 상기 플런저 수용부의 외주면에 수밀을 이루며 결합되는 한 쌍의 밀착 결합부를 포함하여 이루어지며, 상기 솔레노이드 모듈은, 내주면 전면에 걸쳐 복수의 신축 재킷 지지용 돌기가 서로 이격되어 형성된 보빈을 포함하여 이루어지며, 상기 신축 재킷의 신축부가 방사상 방향 외측으로 팽창할 때 상기 복수의 신축 재킷 지지용 돌기가 상기 신축부의 팽창을 금지하며 상기 신축부는 상기 신축 재킷 지지용 돌기가 형성되지 않은 공간으로 팽창하며, 유체의 결빙시 상기 신축 재킷이 팽창되어 부피가 증가된 유체를 상기 유체용 확장공간에 수용하는 것을 특징으로 한다.
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상기에 있어서, 상기 플런저 수용부는, 상기 아웃렛 포트의 후단부에 일체로 형성되는 자성체 금속의 제1수용부 몸체, 상기 제1수용부 몸체의 후단부에 결합되되 주면에 상기 제1통공이 형성되는 비자성체 금속의 스페이서, 상기 인렛 포트의 전단부에 일체로 형성되되 전단부가 상기 스페이서의 후단부에 결합되는 자성체 금속의 제2수용부 몸체를 포함하여 이루어지며, 상기 솔레노이드 모듈에서 발생된 열이 상기 플런저 수용부에 전달되어 결빙된 유체를 해동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 의한 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프는, 내부의 유체가 결빙되더라도 신축 재킷에 의하여 유체를 수용하는 내부 공간의 용적이 증가되어 물리적인 변형이 발생되거나 파손되지 않는다. 특히, 유체의 결빙시 신축 재킷이 팽창되어 부피가 늘어난 유체를 수용할 수 있도록 하고, 유체의 해동시 신축 재킷이 본래의 형태로 복원되어 정상적인 작동이 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프의 단면도,
도 2는 도 1의 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프의 분리 단면도,
도 3은 도 2의 보빈의 횡단면 개념도,
도 4는 도 1의 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프의 플런저 모듈의 진퇴동작을 도시한 도면,
도 5는 도 1의 동파 방지기능을 갖춘 솔레노이드 펌프의 내부에 유체가 결빙되어 신축 재킷이 팽창된 상태를 도시한 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시례를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시례에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프의 단면도이며, 도 2는 도 1의 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프의 분리 단면도이며, 도 3은 도 2의 보빈의 횡단면도이며, 도 4는 도 1의 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프의 플런저 모듈의 진퇴동작을 도시한 도면이며, 도 5는 도 1의 동파 방지기능을 갖춘 솔레노이드 펌프의 내부에 유체가 결빙되어 신축 재킷이 팽창된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시례에 의한 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프는 요소수와 같이 결빙시 부피가 증가하는 유체를 공급하기 위하여 사용된다.
펌프 몸체부(100), 펌프 몸체부(100)의 내부에 마련되는 플런저 모듈(200), 플런저 모듈(200)을 진퇴시키기 위한 솔레노이드 모듈(300), 펌프 몸체부(100) 및 솔레노이드 모듈(300)을 감싸는 하우징(400)을 포함하여 이루어진다.
펌프 몸체부(100)는 유체 토출로(111)가 형성된 아웃렛 포트(110), 아웃렛 포트(110)의 후단부에 마련되되 유체 토출로(111)와 연통되는 유체 수용공간(A)이 형성되며 주면에 유체 수용공간(A)과 연통되는 제1통공(131)이 형성되는 플런저 수용부, 플런저 수용부의 후단부에 마련되되 유체 수용공간(A)과 연통되는 유체 유입로(151)가 형성되는 인렛 포트(150)를 포함하여 이루어진다.
아웃렛 포트(110)는 본 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프로 유입된 유체를 토출하기 위한 일반적인 포트의 형태이다.
아웃렛 포트(110)에는 체크밸브(170)가 마련된다. 체크밸브(170)는, 볼(171)과, 볼(171)이 안착되는 밸브시트(172)와, 볼(171)을 밸브시트(172)를 향하여 가압하는 가압스프링(173)으로 이루어지는 일반적인 체크밸브의 형태이다.
앞서 언급한 바와 같이 아웃렛 포트(110)의 후단에는 아웃렛 포트(110)의 유체 토출로(111)와 연통되는 유체 수용공간(A)을 구비한 플런저 수용부가 마련된다.
플런저 수용부는 유체 수용공간(A)에 마련되는 플런저 모듈(200)의 구조와 솔레노이드 모듈(300)에 의한 플런저 모듈(200)의 작동 방식에 따라서 다양한 형태로 실시될 수 있다. 일례로 플런저 수용부는, 아웃렛 포트(110) 및 인렛 포트(150)에 일체화된 구조로 실시될 수도 있고, 둘 이상의 구성요소로 나뉘어진 구조로 실시될 수도 있다.
본 실시례의 플런저 수용부는 아웃렛 포트(110)의 후단부에 일체로 형성되는 제1수용부 몸체(120)와, 제1수용부 몸체(120)의 후단부에 결합되되 주면에 제1통공(131)이 형성되는 스페이서(130)와, 인렛 포트(150)의 전단부에 일체로 형성되되 전단부가 스페이서(130)의 후단부에 결합되는 제2몸체부(140)로 이루어진다.
스페이서(130)에는 4개의 제1통공(131)이 형성된다.
제1수용부 몸체(120)와 제2수용부 몸체(140)는 자성체 금속으로 제작되며, 스페이서(130)는 비자성체 금속으로 제작된다. 스페이서(130)는 제1수용부 몸체(120)와 제2수용부 몸체(140)의 사이에 용접으로 결합된다.
아웃렛 포트(110)와 제1수용부 몸체(120), 인렛 포트(150)와 제2수용부 몸체(140), 그리고 스페이서(130)는 모두 열전도율이 높은 금속으로 제작되므로, 솔레노이드 모듈(300)에서 발생되는 열은 유체 수용공간(A)으로 전달되어 결빙된 유체를 손쉽게 해동할 수 있도록 한다.
한편, 제1수용부 몸체(120)와 제2수용부 몸체(140)의 사이에 마련되는 스페이서(130)는 비자성체 금속으로 제작되므로, 솔레노이드 모듈(300)에 의한 자기장이 유체 수용공간(A)에 위치한 플런저 모듈(200)을 통과하여 지나가도록 자기회로가 형성되어 플런저 모듈(200)을 진퇴시킬 수 있도록 한다.
인렛 포트(150)는 본 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프로 유체를 공급하기 위한 일반적인 포트의 형태이며, 제2수용부 몸체(140)의 후단부에서 후방으로 연장되어 제2수용부 몸체(140)에 일체로 형성되어 있다.
인렛 포트(150)의 전단부에는 쿠션부재(152)가 마련된다. 쿠션부재(152)는 플런저 모듈(200)의 후퇴시 플런저 모듈(200)이 인렛 포트(150)에 직접 접촉되어 충격이 전달되는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 실시례의 쿠션부재(152)는 원통 형태로 제작된다. 쿠션부재(152)의 중앙에는 유체 유입로(151)와 연통되는 유체용 통공(152a)이 관통되어 형성된다.
제1통공(131)이 형성된 플런저 수용부의 외주면을 감싸도록 신축 재킷(160)이 마련되다.
신축 재킷(160)은 신축 가능한 소재이며, 방사상 방향 외측으로 팽창되어 플런저 수용부와의 사이에 유체용 확장공간(163)을 형성할 수 있다.
신축 재킷(160)은 고무와 같이 신축 가능한 소재로 제작된다. 신축 재킷(160)은 플런저 수용부의 외주면을 감싸는 신축 가능한 슬리브 형태의 신축부(161)와, 신축부(161)의 양단부에 마련되어 플런저 수용부의 외주면에 수밀을 이루며 결합되는 한 쌍의 밀착 결합부(162)로 이루어진다.
도면에서 확인할 수 있는 바와 같이 한 쌍의 밀착 결합부(162)는 신축부(161)보다는 두꺼운 두께를 가지는 링 형태이며, 두 밀착 결합부(162)는 제1수용부 몸체(120)의 외주면과 제2수용부 몸체(140)의 외주면에 각각 밀착 결합된다.
본 실시례에서 신축 재킷(160)의 신축부(161)는 플런저 수용부의 외주면으로부터 일정한 간격을 유지하며 이격되어 있다. 신축부(161)는 유체용 확장공간(163)에 유체가 유입되면 방사상 방향 외측으로 팽창되어 더 많은 유체를 수용할 수 있도록 용적이 증가된다.
플런저 수용부의 내부에는 실린더(180)가 마련된다. 실린더(180)는 플런저 모듈(200)이 삽입된 상태로 진퇴하며 유체를 가압 토출할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 주면에 내부의 중공과 연통되는 제2통공(181)이 형성되는 중공관 형태이다.
실린더(180)는 내부의 중공이 유체 토출로(111)와 연통되도록 실린더(180)의 전단부가 아웃렛 포트(110)에 연결된다.
실린더(180)의 외주면에는 둘레를 따라서 단속적으로 돌출되어 제1수용부 몸체(120)의 내주면에 지지되는 복수의 지지다리(182)가 형성된다. 실린더(180)는 복수의 지지다리(182)에 의하여 제1수용부 몸체(120)에 지지된 상태로 외주면이 제1수용부 몸체(120)로부터 이격되어 배치된다.
제1수용부 몸체(120)의 내주면에는 실린더(180)의 지지다리(182)를 제1수용부 몸체(120)에 고정하기 위한 고정링(183)이 더 마련된다.
실린더(180)는 제1수용부 몸체(120)의 내주면으로부터 이격되어 그 사이에 실린더(180)의 제2통공(181)으로 연결되는 유체 유동로(184)가 형성되도록 한다. 인렛 포트(150)를 통하여 유체 수용공간(A)으로 유입된 유체는 유체 유동로(184)와 제2통공(181)을 통과하여 실린더(180)의 내부로 이동된다.
유체 수용공간(A)에는 플런저 모듈(200)이 마련된다. 플런저 모듈(200)은, 제2수용부 몸체(140)의 내측에 진퇴 가능하게 마련되는 플런저 몸체(210)와, 플런저 몸체(210)에 결합된 상태로 전단부가 실린더(180)의 후단부에 삽입되는 피스톤(220)과, 그리고 플런저 몸체(210)를 후방으로 탄성 가압하는 플런저 탄성가압부재(230)를 포함하여 이루어진다.
피스톤(220)은 전후방향으로 연장되는 환봉 형태이며 플런저 몸체(210)의 중앙부를 관통하도록 플런저 몸체(210)에 결합되어 있다. 플런저 탄성가압부재(230)는 코일스프링이며 실린더(180)의 후단부에 지지된 상태로 플런저 몸체(210)를 후방으로 탄성 가압하여 플런저 몸체(210)와 피스톤(220)을 유체 수용공간(A)에서 후방으로 후퇴시킬 수 있도록 한다.
플런저 몸체(210)는 투자율이 높은 자성체 금속으로 제작되며, 솔레노이드 모듈(300)에 의하여 자기장이 인가되면 자기력선이 플런저 몸체(210)를 통과하도록 자기회로가 형성되어, 플런저 몸체(210)와 이에 결합된 피스톤(220)이 전진하게 된다.
피스톤(220)의 후단부는 플런저 몸체(210)에 결합되며 전단부는 실린더(180)의 후단부에 삽입된다. 피스톤(220)은 플런저 몸체(210)와 함께 진퇴하며 실린더(180)의 내부로 유입된 유체를 아웃렛 포트(110)의 유체 토출로(111)를 통하여 외부로 토출시킨다.
피스톤(220)은 전진하는 동안 실린더(180)의 제2통공(181)을 폐쇄하게 되므로, 실린더 내부(170)의 유체를 가압 토출하는 동안 피스톤(220)의 가압력이 다른 부위로 전달되지 않는다. 즉, 피스톤(220)의 가압력이 제2통공(181)을 통하여 유실되지 않는다.
자기장을 형성하여 플런저 모듈(200)을 진퇴시키기 위한 솔레노이드 모듈(300)이 마련된다. 솔레노이드 모듈(300)은 펌프 몸체부(100)의 외측을 감싸는 보빈(310)과 보빈(310)에 권취되는 솔레노이드 코일(320), 그리고 보빈(310) 및 솔레노이드 코일(320)을 감싸는 코일 케이스(330)를 포함하여 이루어진다.
솔레노이드 모듈(300)은 펌프 몸체부(100)의 외측에서 신축 재킷(160)을 감싸는 형태로 배치된다.
보빈(310)은 제1수용부 몸체(120)와 스페이서(130) 그리고 제2수용부 몸체(140)의 외측에 위치되며, 솔레노이드 코일(320)은 보빈(310)에 권취된다.
보빈(310)과 솔레노이드 코일(320)을 감싸는 코일 케이스(330)는 솔레노이드 코일(320)에 의한 자기회로를 구성할 수 있도록 투자율이 높은 소재로 제작되며, 솔레노이드 코일(320)의 전후방향 양측과 방사상 방향 외측을 감싸도록 배치된다.
보빈(310)의 형태를 구체적으로 살펴보면, 보빈(310)은 솔레노이드 코일(320)을 권취할 수 있는 원통 형태이며, 특히 보빈(310)의 내주면은 신축 재킷(160)이 방사상 방향 외측으로의 팽창을 허용하는 구조를 가진다.
이를 위하여 보빈(310)의 내주면은, 신축 재킷(160)의 한 쌍의 밀착 결합부(162)에 밀착되는 한편, 신축 재킷(160)의 신축부(161)와는 방사상 방향으로 이격되는 구조를 가진다. 즉 신축부(161)의 방사상 방향 외측으로 이격된 보빈(310)의 내주면은 신축 재킷(160)이 방사상 방향 외측으로 팽창되는 것을 허용한다.
나아가 보빈(310)의 내주면에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내주면 전체에 걸쳐 복수의 신축 재킷 지지용 돌기(311)가 서로 이격되어 형성되어 있다. 따라서 신축 재킷(160)의 신축부(161)는 복수의 신축 재킷 지지용 돌기(311)에 의하여 지지되면서(즉 팽창이 금지되면서), 신축 재킷 지지용 돌기(311)들 사이의 공간(즉, 신축 재킷 지지용 돌기가 형성되지 않은 공간)을 통하여 방사상 방향 외측으로 팽창될 수 있다. 신축 재킷 지지용 돌기(311)들이 서로 이격된 공간으로 유체용 확장공간(163)이 확장될 수 있는 것이다.
도 3은 도 2의 보빈의 횡단면 개념도이며, 도 3에서는 보빈(310)의 내주면을 따라 복수의 신축 재킷 지지용 돌기(311)가 방사상 방향으로 서로 이격되어 배치되는 것으로 도시하였으며, 도 3에서 복수의 신축 재킷 지지용 돌기(311)의 크기는, 이해의 편의를 위하여, 과장되게 도시하였다.
또한 신축 재킷 지지용 돌기(311)는 보빈(310)의 내주면 전후방향을 따라 서로 이격되면서 매우 많이 형성되지만, 다른 도면에서는 이를 간략히 표시하였다.
이와 같은 신축 재킷 지지용 돌기(311)는 복수의 지점에서 신축 재킷(160)을 지지하여, 신축 재킷(160)이 원래의 형태로 용이하게 복원(즉 형태의 축소)되도록 한다.
솔레노이드 모듈(300) 및 펌프 몸체부(100)의 외측을 감싸는 하우징(400)이 마련된다. 하우징(400)은 하우징 본체(410)와 하우징 마개(420)로 이루어지며, 하우징 본체(410)의 내부에 펌프 몸체부(100)와 솔레노이드 모듈(300)이 안착된 이후, 하우징 본체(410)에 하우징 마개(420)가 결합된다.
한편, 하우징 본체(410)에 펌프 몸체부(100)가 삽입될 때 인렛 포트(150)에 오링(190)이 개재되어 하우징 본체(410)와 펌프 몸체부(100)의 사이에 유격이 발생하지 않도록 한다.
본 발명의 일 실시례에 의한 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프의 동작 및 동파 방지 기능은 다음과 같이 이루어지게 된다.
인렛 포트(150)의 유체 유입로(151)를 통하여 유체 수용공간(A)의 내부로 유체가 공급된다. 공급된 유체는 피스톤(220)과 쿠션부재(152)의 이격된 틈새를 통과하여 유체 수용공간(A)로 이동되고, 유체 수용공간(A)의 유체는 실린더(180) 외주면의 유체 유동로(184) 및 제2통공(181)을 통과하여 실린더(180)의 내부로 유입된다.
솔레노이드 코일(320)에 자기장을 형성하여 플런저 모듈(200)을 진퇴시키기 위한 펄스파가 솔레노이드 코일(320)에 입력된다. 솔레노이드 코일(320)에 자기장이 형성되면 자기력선이 제1수용부 몸체(120)와 플런저 몸체(210)와 제2수용부 몸체(140)를 통과하는 자기회로가 형성된다.
솔레노이드 코일(320)의 자기력은 제2수용부 몸체(140)쪽으로 후퇴되어 있는 플런저 몸체(210)를 전방으로 잡아당겨 플런저 몸체(210)와 이에 결합된 피스톤(220)을 전진시킨다.
실린더(180)에 전단부가 삽입되어 있는 피스톤(220)은 제2통공(181)을 통하여 실린더(180)의 내부로 유입된 유체를 가압하여 유체 토출로(111)를 향하여 밀어낸다.
아웃렛 포트(110)에 마련되는 체크밸브(170)는 유체의 압력에 의하여 자동으로 개방되며 유체는 유체 토출로(111)를 통하여 외부로 토출된다. 이때, 피스톤(220)은 실린더(180)의 제2통공(181)을 폐쇄하게 되므로 제2통공(181)을 통하여 가압력이 유실되지 않는다.
솔레노이드 코일(320)에는 펄스파가 인가되므로, 솔레노이드 코일(320)의 자기력이 형성되었다가 다시 사라지는 과정이 반복된다. 솔레노이드 코일(320)의 자기력이 사라지면 플런저 몸체(210)와 피스톤(220)은 플런저 탄성가압부재(230)에 의하여 후방으로 탄성 가압되어 후퇴하게 된다.
피스톤(220)이 후퇴하면 체크밸브(170)가 폐쇄되고 실린더(180)의 내부에 음압이 형성된다. 피스톤(220)이 완전히 후퇴하여 실린더(180)의 제2통공(181)이 다시 개방되면 유체 유입로(151)를 통하여 유체 수용공간(A)으로 공급된 유체가 실린더(180)의 내부로 다시 이동된다.
본 실시례에 의한 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프는 내부로 유입된 유체가 결빙되는 경우에도 물리적인 변형이 발생되거나 파손되지 않도록 하기 위하여 유체 수용공간(A)의 용적이 가변될 수 있도록 설계된다. 유체 수용공간(A)의 용적 변화는 신축 재킷(160)의 신축을 통하여 이루어지게 된다.
요소수와 같은 유체가 인렛 포트(150)를 통하여 유체 수용공간(A)으로 유입된 상태에서 온도가 하강하면 유체가 결빙되어 유체의 부피가 늘어난다.
특히 본 솔레노이드 펌프에서는, 유로단면적이 작은 유체 토출로(111)와 유체 유입로(151)에서 결빙이 시작되므로, 솔레노이드 펌프 내부는 결빙에 의하여 밀폐된 구조가 되며, 솔레노이드 펌프 내부의 유체가 결빙되어 부피가 팽창한다.
이와 같이 유체의 결빙으로 유체의 부피가 늘어나면, 도 5와 같이, 신축 재킷(160)의 신축부(161)가 방사상 방향 외측으로 팽창되어 유체용 확장공간(163)이 확장되면, 이와 연통된 유체 수용공간(A) 전체의 용적이 증가하게 된다.
유체가 결빙되어 부피가 증가되면 유체가 스페이서(130)의 제1통공(131)을 통과하여 유체용 확장공간(163)으로 이동된다. 유체용 확장공간(163)으로 유체가 유입되면 유입된 유체의 양에 따라서 신축 재킷(160)의 신축부(161)가 팽창되어 유체용 확장공간(163)이 확장된다.
즉, 신축 재킷(160)이 팽창되어 유체용 확장공간(163)에 결빙된 유체가 저장됨으로써 다른 구성요소들의 물리적 변형이나 파손을 방지하게 된다.
이후 결빙된 유체가 다시 해동되면, 이와는 반대로 신축 재킷(160)의 팽창된 신축부(161)가 다시 수축되어 유체용 확장공간(163)이 다시 본래의 크기로 줄어들면, 이와 연통된 유체 수용공간(A) 전체의 용적이 다시 줄어들게 된다.
결빙된 유체가 다시 해동되면 신축 재킷(160)이 다시 수축되며 유체용 확장공간(163)에 저장된 유체가 다시 유체 수용공간(A)으로 회수된다.
이때 복수의 신축 재킷 지지용 돌기(311)가 신축 재킷(160)을 지지하므로, 신축 재킷(160)의 수축이 용이하게 이루어진다.
이와 같이 유체의 부피 변화에 따라서 신축 재킷(160)이 신축되면 부피가 팽창된 유체를 수용하여 유체의 결빙으로 인한 물리적 변형이나 파손을 방지할 수 있으며, 유체가 해동되면 기능이 회복되어 정상적인 작동이 가능해진다.
본 실시례에 의한 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프는 동파 방지 기능과 더불어 결빙된 유체를 신속하게 해동할 수 있도록 하는 기능이 있다.
본 실시례의 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프는 플런저 수용부를 구성하는 제1수용부 몸체(120), 스페이서(130), 제2수용부 몸체(140)가 모두 열전도율이 높은 금속으로 제작된다. 따라서 솔레노이드 모듈(300)에서 발생되는 열이 플런저 수용부에 효과적으로 전달되어 유체 수용공간(A)에 결빙된 유체를 신속하게 해동시킨다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시례들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 펌프 몸체부 A : 유체 수용공간
110 : 아웃렛 포트 111 : 유체 토출로
120 : 제1수용부 몸체 130 : 스페이서
131 : 제1통공 140 : 제2수용부 몸체
150 : 인렛 포트 151 : 유체 유입로
152 : 쿠션부재 160 : 신축 재킷
161 : 신축부 162 : 밀착 결합부
163 : 유체용 확장공간 170 : 체크밸브
180 : 실린더 181 : 제2통공
182 : 지지다리 183 : 고정링
184 : 유체 유동로
200 : 플런저 모듈 210 : 플런저 몸체
220 : 피스톤 230 : 플런저 탄성가압부재
300 : 솔레노이드 모듈 310 : 보빈
320 : 솔레노이드 코일
400 : 하우징

Claims (4)

  1. 유체 토출로가 형성된 아웃렛 포트, 상기 아웃렛 포트의 후단부에 마련되되 상기 유체 토출로와 연통되는 유체 수용공간이 형성되며 주면에 상기 유체 수용공간과 연통되는 제1통공이 형성되는 플런저 수용부, 상기 플런저 수용부의 후단부에 마련되되 상기 유체 수용공간과 연통되는 유체 유입로가 형성된 인렛 포트를 포함하여 이루어지는 펌프 몸체부 ;
    신축 가능한 소재이며 상기 제1통공이 형성된 상기 플런저 수용부의 외주면을 감싸도록 마련되며 방사상 방향 외측으로 팽창되어 상기 플런저 수용부와의 사이에 유체용 확장공간을 형성할 수 있는 신축 재킷 ;
    상기 유체 수용공간에 마련되어 전후 방향으로 진퇴하며 상기 유체 유입로를 통하여 유입된 유체를 상기 유체 토출로를 통하여 토출하기 위한 플런저 모듈 ;
    상기 펌프 몸체부의 외측에서 상기 신축 재킷을 감싸는 형태로 마련되되, 상기 신축 재킷의 방사상 방향 외측으로의 팽창을 허용하도록 배치되며, 상기 플런저 모듈을 진퇴시키기 위한 자력을 형성하기 위하여 상기 펌프 몸체부의 외측에 마련되는 솔레노이드 모듈 ;
    을 포함하여 이루어지며,
    상기 신축 재킷은, 상기 플런저 수용부의 외주면을 감싸도록 마련되는 신축 가능한 슬리브 형태의 신축부, 상기 신축부의 양단부에 각각 마련되어 상기 플런저 수용부의 외주면에 수밀을 이루며 결합되는 한 쌍의 밀착 결합부를 포함하여 이루어지며,
    상기 솔레노이드 모듈은, 내주면 전면에 걸쳐 복수의 신축 재킷 지지용 돌기가 서로 이격되어 형성된 보빈을 포함하여 이루어지며,
    상기 신축 재킷의 신축부가 방사상 방향 외측으로 팽창할 때 상기 복수의 신축 재킷 지지용 돌기가 상기 신축부의 팽창을 금지하며 상기 신축부는 상기 신축 재킷 지지용 돌기가 형성되지 않은 공간으로 팽창하며,
    유체의 결빙시 상기 신축 재킷이 팽창되어 부피가 증가된 유체를 상기 유체용 확장공간에 수용하는 것을 특징으로 하는 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플런저 수용부는, 상기 아웃렛 포트의 후단부에 일체로 형성되는 자성체 금속의 제1수용부 몸체, 상기 제1수용부 몸체의 후단부에 결합되되 주면에 상기 제1통공이 형성되는 비자성체 금속의 스페이서, 상기 인렛 포트의 전단부에 일체로 형성되되 전단부가 상기 스페이서의 후단부에 결합되는 자성체 금속의 제2수용부 몸체를 포함하여 이루어지며, 상기 솔레노이드 모듈에서 발생된 열이 상기 플런저 수용부에 전달되어 결빙된 유체를 해동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 동파 방지 기능을 갖춘 솔레노이드 펌프.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0610831A (ja) * 1992-06-26 1994-01-21 Nippon Steel Corp ソレノイドポンプ
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KR100748212B1 (ko) 2006-11-06 2007-08-09 린나이코리아 주식회사 오작동방지 솔레노이드펌프

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