KR102613026B1 - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 밸브바디에 형성된 인렛의 유로를 열고 닫거나 열림 정도를 조절하는 솔레노이드 밸브에 있어서, 코일에 전원 인가시 자기장에 의해 자화되는 코어, 코어의 내부에 이동 가능하게 설치되고 전원 인가시 유로를 개방하는 상방으로 이동하는 제1 아마추어, 제1 아마추어의 내부에 이동 가능하게 설치되고 전원 인가시 유로를 개방하는 상방으로 이동하는 제2 아마추어, 제2 아마추어의 단부에 구비되어 유로 폐쇄시 인렛에 삽입되며 인렛의 내측면을 지지하여 유로를 폐쇄하는 실링체를 포함하여, 유로 폐쇄시 이중 실링 구조를 제공한다.

Description

솔레노이드 밸브 {Solenoid Valve}
본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 유로 폐쇄시 이중 실링 구조를 제공하는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 솔레노이드 밸브는 자동차의 엔진을 포함하는 파워트레인(power train) 또는 연료전지 시스템에 설치되어 연료, 오일, 수소 등 유체의 흐름을 단속하거나 압력을 제어하는 역할을 한다. 예를 들어, 수소 공급/차단 밸브는 수소 차단 밸브와 수소 공급 밸브로 구성되어 있으며 제어에 따라 수소의 공급 및 차단 기능을 수행하고, 수소 공급 밸브는 연료전지 스택에서 필요한 압력으로 연료극 내 압력을 제어하기 위한 비례제어 솔레노이드 밸브이다.
대한민국등록특허공보 제10-1219346호(2013.01.02.)에는 연료전지 스택에 대한 수소연료 공급량 조절을 위하여 사용되는 비례제어 솔레노이드 밸브가 개시되어 있다.
종래의 비례제어 솔레노이드 밸브는, 연료전지 시스템의 제트펌프와 수소탱크 사이를 연결하는 유로 상에 제트펌프의 노즐 입구압력을 변화시키는 동시에 수소 공급 유량을 조절하도록 제트펌프의 입구 측에 장착될 수 있다.
외부에서 공급된 유체의 이송을 위한 유로가 형성된 밸브바디와, 솔레노이드에 의해 상승 또는 하강하는 아마추어와, 아마추어의 하단에 마련되어 유로를 개방 또는 폐쇄하는 밸브체와, 밸브체의 둘레에 위치되어 홀더와의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수하는 완충링과, 유로를 폐쇄하는 방향으로 아마추어를 가압하는 스프링을 포함하여 구성된다.
상술한 솔레노이드 밸브는 유로 폐쇄시 아마추어를 가압하는 스프링의 지지력에 의해 밸브체가 유로를 밀봉한다. 하지만, 수소는 분자량이 작은 가벼운 기체로 밸브체가 스프링의 지지력만으로 유로를 밀봉함에 따라 누설이 발생하는 문제점이 있었다.
특히, 솔레노이드 밸브의 유량 제어 측면에서 수소 누설 발생이 가장 큰 위험 요소이며, 누설 발생으로 인해 수소가 연료전지스택에 과다 공급시 요구 연비를 만족시킬 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국등록특허공보 제10-1219346호(2013.01.02.)
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 유로 폐쇄시 인렛에 삽입되어 밀봉하며 밸브체와 함께 이중 실링 구조를 제공하는 실링체를 구비하여 기밀 성능이 향상되고 누설을 방지할 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 실링체는 유로 개방시 상승하는 제2 아마추어와 함께 상승함에 따라 코어와 밸브체의 내측으로 삽입되어 수소 공급에 영향을 주지 않으며, 제2 아마추어의 상승시 제1 아마추어에 충격력을 가하여 동등 자기력 대비 상승 가속도가 개선되는 솔레노이드 밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면 밸브바디에 형성된 인렛의 유로를 열고 닫거나 열림 정도를 조절하는 솔레노이드 밸브에 있어서, 코일에 전원 인가시 자기장에 의해 자화되는 코어, 코어의 내부에 이동 가능하게 설치되고 전원 인가시 유로를 개방하는 상방으로 이동하는 제1 아마추어, 제1 아마추어의 내부에 이동 가능하게 설치되고 전원 인가시 유로를 개방하는 상방으로 이동하는 제2 아마추어, 제2 아마추어의 단부에 구비되어 유로 폐쇄시 인렛에 삽입되며 인렛의 내측면을 지지하여 유로를 폐쇄하는 실링체를 포함하는 솔레노이드 밸브가 제공될 수 있다.
이러한 솔레노이드 밸브는 유로를 폐쇄하는 방향으로 제1 아마추어를 탄성 지지하는 제1 스프링, 유로를 폐쇄하는 방향으로 제2 아마추어를 탄성 지지하는 제2 스프링을 더 포함할 수 있다.
그리고, 제1 아마추어는 단부에 결합되어 밸브바디의 인렛이 형성된 바닥면에 안착되며, 실링체와 함께 인렛을 이중으로 밀봉하여 유로를 폐쇄하는 밸브체를 구비할 수 있다.
이러한 실링체는, 제2 아마추어의 중앙에서 돌출되어 형성되되 제1 아마추어에 형성된 제1 통과홀과 밸브체에 형성된 제2 통과홀에 삽입되도록 형성된 연결부, 연결부의 하단에 스프링 힌지 연결되어 하측으로 갈수록 그 사이가 벌어지도록 연결되어 인렛에 삽입되며, 유압이 가해지면 벌어진 하측단이 인렛의 내측면에 밀착되어 유로를 밀봉하는 한쌍의 실링부를 포함할 수 있다.
또는 실링체는, 제2 아마추어의 중앙에서 돌출되어 형성되되 제1 아마추어에 형성된 제1 통과홀과 밸브체에 형성된 제2 통과홀에 삽입되도록 형성된 연결부, 연결부의 하단에서 하측으로 갈수록 직경이 점차 커지도록 형성되어 인렛의 내측으로 삽입되고, 유압이 가해지면 인렛의 내측면에 밀착되어 인렛을 밀봉하는 속이 빈 형상의 실링부를 포함할 수 있다.
그리고, 실링부는 하단면이 함몰되어 형성되는 수납공간을 구비하여 코일에 전원 인가시 수축되며 제1 통과홀과 제2 통과홀 내측으로 삽입될 수 있다.
또한, 실링부는 하단면이 하측으로 갈수록 가운데가 점차 돌출된 역원추 형상으로 형성되어, 코일에 전원 인가시 수축되며 제1 통과홀과 제2 통과홀 내측으로 삽입될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 유로 폐쇄시 인렛에 삽입되어 밀봉하며 밸브체와 함께 이중 실링 구조를 제공하는 실링체를 구비하여 기밀 성능이 향상되고 누설을 방지하는 효과가 있다.
또한, 실링체는 유로 개방시 상승하는 제2 아마추어와 함께 상승함에 따라 코어와 밸브체의 내측으로 삽입되어 수소 공급에 영향을 주지 않으며, 제2 아마추어의 상승시 제1 아마추어에 충격력을 가하여 동등 자기력 대비 상승 가속도가 개선되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 밸브바디에 솔레노이드 밸브가 설치된 상태를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2b는 솔레노이드 밸브의 유로 개방과정을 보여주는 작동도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 솔레노이드 밸브의 실링체를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 솔레노이드 밸브의 제2 아마추어와 실링체의 작동과정을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 솔레노이드 밸브의 실링체를 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 솔레노이드 밸브의 제2 아마추어와 실링체의 작동과정을 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 밸브바디에 솔레노이드 밸브가 설치된 상태를 개략적으로 보여주는 단면도이며, 도 2a 내지 도 2b는 솔레노이드 밸브의 유로 개방과정을 보여주는 작동도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(100)는 밸브바디(10)에 형성된 인렛(12)의 유로(12a)를 열고 닫거나 열림 정도를 조절하는 솔레노이드 밸브(100)에 있어서, 코일(180)에 전원 인가시 자기장에 의해 자화되는 코어(110), 코어(110)의 내부에 이동 가능하게 설치되고 전원 인가시 유로(12a)를 개방하는 상방으로 이동하는 제1 아마추어(120), 제1 아마추어(120)의 내부에 이동 가능하게 설치되고 전원 인가시 유로(12a)를 개방하는 상방으로 이동하는 제2 아마추어(130), 제2 아마추어(130)의 단부에 구비되어 유로(12a) 폐쇄시 인렛(12)에 삽입되며 인렛(12)의 내측면을 지지하여 유로(12a)를 폐쇄하는 실링체(140)를 포함한다.
또한, 본 발명의 상세한 설명에 있어서, 설명의 편의를 위하여 특별한 언급이 없는 한 솔레노이드 밸브(100)의 밸브바디(10) 측은 하방으로, 그 반대측은 상방으로 지정하여 설명하기로 한다.
본 발명의 솔레노이드 밸브(100)가 설치되는 밸브바디(10)는 수소탱크와 연료스택 사이에서 연료스택으로 유입되는 수소가스를 공급하거나 차단하며, 또한, 수소가스의 양을 조절하도록 마련될 수 있다. 그리고, 본 발명의 솔레노이드 밸브(100)는 수소가스를 공급하거나 차단하는 수소차단용 솔레노이드 밸브로 사용되거나 흐르는 수소의 양을 제어하는 수소공급용 솔레노이드 밸브로 사용될 수 있으며 이에 한정하는 것은 아니다.
밸브바디(10)는 솔레노이드 밸브(100)의 코어(110)의 단부가 고정되는 바닥면(11)을 구비하며, 바닥면(11)은 코어(110)의 내부와 함께 챔버(14)를 형성한다.
이러한 밸브바디(10)는 바닥면(11)에 수소가 유입되는 인렛유로(12a)를 형성하는 인렛(12)과 수소가 배출되는 아웃렛유로(15a)를 형성하는 아웃렛(15)이 구비된다. 아래에서는 설명의 편의를 위해 인렛유로(12a)를 유로(12a)로 지칭하여 설명한다. 여기서, 인렛(12)과 아웃렛(15)은 밸브바디(10)에 형성된 사각단면 또는 원형단면을 갖는 구멍을 지칭하는 것으로, 인렛(12)과 아웃렛(15)의 내부에 형성된 공간을 인렛유로(12a)와 아웃렛유로(15a)로 지칭한다.
솔레노이드 밸브(100)는 밸브바디(10)에 형성된 인렛(12)의 유로(12a)를 열고 닫거나 열림 정도를 조절하도록 설치되며, 본 발명에 따르면 유로(12a)의 폐쇄시 인렛(12)을 이중으로 밀봉하는 이중 실링 구조를 제공하기 위해, 코어(110), 제1 아마추어(120), 제1 스프링(101), 제2 아마추어(130), 제2 스프링(102), 실링체(140)로 구성될 수 있다.
코어(110)는 일예로 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 외측에 코일(180)이 감긴 보빈(190)이 설치되어 코일(180)에 전원 인가시 자기장에 의해 자화된다.
이러한 코어(110)는 보빈(190)에 삽입되는 소경부(111)와 소경부(111)에서 단차지며 직경이 확대되어 형성되는 대경부(112)를 포함한다. 그리고, 소경부(111)와 대경부(112) 사이의 단차지게 형성된 단차부(113)에는 코일(180)과 보빈(190)을 감싸도록 형성된 하우징(170)의 하측단이 안착되어 설치될 수 있다.
소경부(111)는 내측에 제1 아마추어(120)가 삽입되는 삽입공간이 형성되고 대경부(112)는 삽입공간과 연통되며 밸브바디(10)의 유로(12a)와 연통되는 챔버공간이 형성된다. 이때, 대경부(112)의 챔버공간은 하측으로 개구되게 형성되며 대경부(112)의 하단이 밸브바디(10)의 바닥면(11)에 고정되면서 내부로 유입되는 수소가 코어(110)의 외부로 유출되지 않도록 한다.
또한, 코어(110)는 하단이 밸브바디(10)의 바닥면(11)에 고정될 수 있으며, 바닥면(11)에서 함몰되어 형성되는 설치공간에 삽입되어 고정될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
제1 아마추어(120)는 소경부(111)의 삽입공간에 삽입되어 이동 가능하게 설치되는 몸체(121)를 포함하고, 전원 인가시 유로(12a)를 개방하는 상방으로 이동한다.
몸체(121)는 일예로 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 하측으로 개구되게 형성되어 제2 아마추어(130)가 삽입되어 이동 가능하게 설치되는 삽입홈(122)을 구비한다.
삽입홈(122)은 제2 아마추어(130)의 상방 이동을 제한하기 위해 내측으로 돌출되며 단차지게 형성된 걸림턱(123)을 구비하며, 후술할 제2 스프링(102)이 삽입되는 스프링삽입홈(124)을 구비한다.
이러한 삽입홈(122)은 제2 아마추어(130)의 하방 이동을 제한하기 위해 하측부분의 내경이 단차지며 확대되어 형성되는 스토퍼결합부(125)를 구비하며 스토퍼결합부(125)에 스토퍼(150)가 결합된다.
또한, 몸체(121)는 외주면의 하측부분이 단차지며 외측으로 돌출되게 형성되어 코어(110)의 대경부(112)의 챔버공간 저면과 마주보도록 형성된 이동제한부(126)를 구비한다. 이에 따라, 제1 아마추어(120)는 이동제한부(126)가 챔버공간의 저면에 지지되며 상방 이동이 제한된다.
그리고, 솔레노이드 밸브(100)는 유로(12a)를 폐쇄하는 방향, 즉, 하방으로 제1 아마추어(120)를 탄성 지지하는 제1 스프링(101)을 더 포함한다.
제1 스프링(101)은 코일(180)에 전원 인가 해제시 제1 아마추어(120)가 원래 위치로 복귀할 수 있도록 제1 아마추어(120)에 탄성력을 제공한다.
이러한 제1 스프링(101)은 내측에 이동제한부(126)가 삽입되어 가이드되며, 상단이 대경부(112)의 챔버공간의 저면을 지지하며 하단이 이동제한부(126)의 외주면 하측부분이 단차지며 외측으로 돌출되어 형성되는 스프링지지부(127)를 지지한다. 이에 따라 제1 스프링(101)은 코일(180)에 전원 인가시 제1 아마추어(120)가 상방으로 이동하며 대경부(112)의 챔버공간의 저면과 스프링지지부(127) 사이에서 압축될 수 있다.
제2 아마추어(130)는 제1 아마추어(120)의 삽입홈(122)에 삽입되어 걸림턱(123)과 스토퍼(150) 사이에서 이동 가능하게 설치되며 전원 인가시 유로(12a)를 개방하는 상방으로 이동하여 걸림턱(123)에 지지된다.
이러한 제2 아마추어(130)는 일예로 삽입홈(122)의 내경과 동일한 직경을 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 아마추어(120)와 동일한 자성을 갖는 재질로 형성될 수 있으나 제1 아마추어(120) 보다 상대적으로 작은 크기로 형성되어 무게가 가볍기 때문에 코일(180)에 전원 인가시 제1 아마추어(120) 보다 먼저 상방으로 이동된다.
그리고, 솔레노이드 밸브(100)는 유로(12a)를 폐쇄하는 방향, 즉, 하방으로 제2 아마추어(130)를 탄성 지지하는 제2 스프링(102)을 더 포함한다. 제2 스프링(102)은 코일(180)에 전원 인가 해제시 제2 아마추어(130)가 원래 위치로 복귀할 수 있도록 제2 아마추어(130)에 탄성력을 제공한다.
이러한 제2 스프링(102)은 스프링삽입홈(124)에 삽입되어 가이드되고, 상단이 스프링삽입홈(124)의 저면을 지지하며 하단이 제2 아마추어(130)의 상측면을 지지한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았으나 제2 아마추어(130)에는 제2 스프링(102)의 내측에 삽입되어 제2 스프링(102)을 가이드하도록 상측면에서 돌출되어 형성되는 가이드부를 구비할 수 있다.
이에 따라 제2 스프링(102)은 코일(180)에 전원 인가시 제2 아마추어(130)가 상방으로 이동하며 스프링삽입홈(124)의 저면과 제2 아마추어(130) 사이에서 압축된다.
본 발명에 따른 솔레노이드 밸브(100)는 유로(12a) 폐쇄시 인렛(12)이 제1 아마추어(120)에 결합되는 후술할 밸브체(160)에 의해 1차 밀봉되며 제2 아마추어(130)에 구비되는 후술할 실링체(140)에 의해 2차 밀봉되는 이중 실링 구조를 구비한다.
밸브바디(10)는 바닥면(11)에서 인렛(12)의 둘레를 따라 돌출되어 형성되는 밸브시트(13)를 구비하여 유로(12a) 폐쇄시 밸브체(160)가 안착된다.
밸브체(160)는 제1 아마추어(120)의 단부에 결합되어 밸브바디(10)의 인렛(12)이 형성된 바닥면(11)에 안착되며, 즉, 밸브시트(13)에 안착되어 실링체(140)와 함께 인렛(12)을 이중으로 밀봉하여 유로(12a)를 폐쇄한다.
이러한 밸브체(160)는 일예로 소정의 두께를 가진 원판 형상으로 마련되어 스토퍼결합부(125)에 삽입되어 스토퍼(150)의 하단에 설치될 수 있으며, 유로(12a)를 확실하게 밀봉하여 장시간 사용에도 박리 등의 문제가 발생하지 않도록 탄성과 강성을 가진 열가소성 폴리우레탄 재질 또는 폴리에스터계 탄성체 재질 등으로 제작될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
실링체(140)는 제2 아마추어(130)의 단부에 구비되어 유로(12a) 폐쇄시 인렛(12)의 내측으로 삽입되며 인렛(12)의 내측면을 지지하여 유로(12a)를 폐쇄하며, 연결부(141)와 한쌍의 실링부(142)로 구성될 수 있다.
연결부(141)는 제2 아마추어(130)의 중앙에서 돌출되어 형성되고, 제1 아마추어(120)에 고정된 스토퍼(150)에 형성되는 제1 통과홀(151)과 밸브체(160)에 형성된 제2 통과홀(161)에 삽입되도록 형성되며 제2 아마추어(130)와 함께 상하방향으로 이동된다.
제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161)은 각각 스토퍼(150)와 밸브체(160)에 형성되며 서로 연통되도록 형성되어 내측에서 연결부(141)가 상방 또는 하방으로 이동된다. 이때, 연결부(141)는 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161) 내에서 상방 또는 하방으로 이동됨에 따라 제2 아마추어(130)의 상방 또는 하방 이동을 가이드한다.
실링부(142)는 한쌍으로 이루어져 각각의 상단이 연결부(141)의 하단에 스프링 힌지(143)로 연결된다. 이때, 스프링 힌지(143)는 한쌍의 실링부(142) 사이가 벌어지도록 탄성 지지함에 따라 한쌍의 실링부(142)가 연결부(141)에 연결되되 하측으로 갈수록 그 사이가 벌어지도록 연결된다.
그리고, 실링부(142)는 코일(180)에 전원 인가시 연결부(141)와 함께 상방으로 이동하여 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161) 내측으로 삽입되어 인렛유로(12a)에서 아웃렛유로(15a)로 이동하는 수소의 유동을 방해하지 않도록 마련된다.
또한, 한쌍의 실링부(142)는 코일(180)에 전원 인가 해제시 연결부(141)가 하방으로 이동하여 제2 아마추어(130)가 스토퍼(150)에 안착되면 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161)에서 완전히 빠져나오게 되고, 스프링 힌지(143)에 의해 사이가 벌어지게 된다. 이 상태에서 유로(12a)를 통해 상방으로 유압이 가해짐에 따라 벌어진 하측단이 인렛(12)의 내측면에 밀착되어 유로(12a)를 밀봉한다.
단, 한쌍의 실링부(142)는 일정 폭을 갖는 사각판 형상으로 형성될 수 있으며 그 사이가 벌어졌을 때 유로(12a)의 내측면에 밀착될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하고, 유로(12a)는 실링부(142)가 삽입되어 폭방향으로 틈새가 발생하지 않도록 단면이 일정 폭을 갖는 사각 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 한쌍의 실링부(142)는 다시 코일(180)에 전원이 인가되면 제2 아마추어(130)가 상승하면서 밸브체(160)의 하단에 지지되어 접히면서 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161) 내측으로 삽입된다.
단, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브(100)는 제1 아마추어(120)에 밸브체(160)를 설치하지 않고 제2 아마추어(130)에 구비된 실링체(140)만으로 인렛(12)을 밀봉할 수도 있으며, 코일(180)에 전원 인가시 제2 아마추어(130)가 상승하며 제1 아마추어(120)에 충격력을 가하면서 동등자기력으로 제1 아마추어(120)의 상승 가속도를 높일 수 있다.
아래에서는 도 1, 도 2a, 및 도 2b를 참고하여 솔레노이드 밸브의 개방과정을 설명한다.
먼저, 도 1은 솔레노이드 밸브(100)에 전원이 인가되지 않아서 유로(12a)를 폐쇄한 상태이며, 각각 제1 아마추어(120)는 제1 스프링(101)에 지지되어 하방으로 이동한 상태로 밸브체(160)가 밸브시트(13)에 안착되어 1차 밀봉하고, 제2 아마추어(130)도 제2 스프링(102)에 지지되어 하방으로 이동한 상태로 실링체(140)가 인렛(12)에 삽입되며 인렛유로(12a)의 유압으로 인해 실링체(140)의 하단이 인렛(12)의 내측면에 밀착되며 2차 밀봉된 상태이다.
도 2a는 코일(180)에 전원이 인가되어 상대적으로 무게가 가벼운 제1 아마추어(120)가 상승한 상태로, 제2 아마추어(130)는 제2 스프링(102)을 압축시키며 상측면이 걸림턱(123)에 지지될 때까지 상방으로 이동한다.
이에 따라 벌어져 있던 한쌍의 실링체(140)는 벨브체의 하단에 지지되어 접히면서 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161) 내측으로 삽입된다.
그리고 제2 아마추어(130)가 상방으로 이동하여 걸림턱(123)에 충돌하면 제1 아마추어(120)는 코어(110)의 자기력과 제2 아마추어(130)의 충돌로 발생한 충격력에 의해 도 2b와 같이 상방으로 이동한다.
제1 아마추어(120)는 제1 스프링(101)을 압축시키며 이동제한부(126)가 챔버공간의 저면에 지지될 때까지 상방으로 이동하며 밸브체(160)가 밸브시트(13)에서 이격되어 유로(12a)가 개방된다.
그리고, 코일(180)에 전원이 해제되면 제1 스프링(101)과 제2 스프링(102)에 의해 제1 아마추어(120)와 제2 아마추어(130)가 각각 하방으로 이동하면서 밸브체(160)가 밸브시트(13)를 밀봉하고 실링체(140)가 인렛(12)에 삽입되며 인렛(12) 내측을 밀봉하여 이중 실링 구조에 의해 유로(12a)가 폐쇄된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 솔레노이드 밸브의 실링체를 보여주는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 솔레노이드 밸브의 제2 아마추어와 실링체의 작동과정을 보여주는 단면도이다.
아래에서는 도 3 및 도 4를 참고하여 다른 실시예에 따른 실링체(1140)에 대해 설명한다.
실링체(1140)는 제2 아마추어(130)에 몰딩되어 형성될 수 있으며, 일체로 형성된 연결부(1141)와 실링부(1142)로 구성되며 그 내부는 속이 빈 형상으로 형성된다.
연결부(1141)는 제2 아마추어(130)의 중앙에 몰딩되어 형성될 수 있으며 상하방향으로 긴 봉 형상으로 형성되어 스토퍼(150)에 형성된 제1 통과홀(151)과 밸브체(160)에 형성된 제2 통과홀(161)에 삽입되도록 형성되고 제2 아마추어(130)와 함께 상하방향으로 이동된다.
실링부(1142)는 연결부(1141)의 하단에서 하측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 테이퍼 형상으로 형성되어 인렛(12)의 내측으로 삽입되고, 상방으로 가해지는 유압으로 형상이 변형되며 하단의 직경이 보다 커지면서 인렛(12)의 내측면에 밀착되어 밀봉하도록 형성된다. 일예로, 실링부(1142)는 고무 또는 플라스틱 등의 재질로 형성되어 상방으로 유압이 가해지면 하단의 직경이 확장되며 인렛(12)의 내측면에 밀착되어 밀봉하도록 탄성 변형될 수 있다. 이때, 인렛(12)은 단면이 원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 실링부(1142)는 하단면이 함몰되어 형성되는 수납공간(1143)을 구비하여 코일(180)에 전원 인가시 수축되며 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161) 내측으로 삽입된다.
즉, 수납공간(1143)은 원추 형태로 형성되며 실링부(1142)의 하단면이 원추 형태로 형성될 수 있다.
도 4의 (a)를 참고하면, 코일(180)에 전원이 인가되지 않은 상태로 제2 아마추어(130)는 제2 스프링(102)의 지지력과 제2 아마추어(130)의 자중으로 인해 하방으로 이동된 상태이다.
그리고, 실링부(1142)는 인렛(12)의 내측으로 삽입되며 상방으로 가해지는 유압에 의해 하단의 직경이 확장되며 인렛(12)의 내주면에 밀착되어 밀봉함에 따라 밸브체(160)와 함께 이중 실링 구조를 제공한다.
여기서, 코일(180)에 전원이 인가되면 도 4의 (b)와 같이 제2 아마추어(130)가 상방으로 이동하며 실링부(1142)는 밸브체(160)의 하단에 지지되어 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161)의 내측으로 삽입되기 위해 수축되며 변형된다.
이때, 실링부(1142)는 중공 형상으로 형성되어 탄성 변형이 용이하고, 수납공간(1143)이 좁아지며 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161)의 내측으로 삽입된다.
제2 아마추어(130)는 걸림턱(123)에 지지될 때까지 상방으로 이동하며, 실링부(1142)는 탄성 복원력에 의해 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161)의 내주면을 지지하며 밀착된다.
그리고 제2 아마추어(130)가 걸림턱(123)에 충돌하며 제1 아마추어(120)도 상방으로 이동하며 유로(12a)를 개방한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 솔레노이드 밸브의 실링체를 보여주는 사시도이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 솔레노이드 밸브의 제2 아마추어와 실링체의 작동과정을 보여주는 단면도이다.
아래에서는 도 5 및 도 6을 참고하여 또 다른 실시예에 따른 실링체(2140)에 대해 설명한다.
실링체(2140)는 제2 아마추어(130)에 몰딩되어 형성될 수 있으며, 일체로 형성된 연결부(2141)와 실링부(2142)로 구성되며 그 내부는 속이 빈 형상으로 형성된다.
연결부(2141)는 제2 아마추어(130)의 중앙에 몰딩되어 형성될 수 있으며 상하방향으로 긴 봉 형상으로 형성되어 스토퍼(150)에 형성된 제1 통과홀(151)과 밸브체(160)에 형성된 제2 통과홀(161)에 삽입되도록 형성되고 제2 아마추어(130)와 함께 상하방향으로 이동된다.
실링부(2142)는 고무 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며, 연결부(2141)의 하단에서 하측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 테이퍼 형상으로 형성되어 인렛(12)의 내측으로 삽입되고, 상방으로 가해지는 유압으로 형상이 변형되며 하단의 직경이 보다 커지면서 인렛(12)의 내측면에 밀착되어 밀봉하도록 형성된다. 이때, 인렛(12)은 단면이 원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 실링부(2142)는 하단면이 하측으로 갈수록 가운데가 점차 돌출된 역원추 형상으로 형성되어, 코일(180)에 전원 인가시 수축되며 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161)의 내측으로 삽입된다.
도 6의 (a)를 참고하면, 코일(180)에 전원이 인가되지 않은 상태로 제2 아마추어(130)는 제2 스프링(102)의 지지력과 제2 아마추어(130)의 자중으로 인해 하방으로 이동된 상태이다.
그리고, 실링부(2142)는 인렛(12)의 내측으로 삽입되며 상방으로 가해지는 유압에 의해 직경이 보다 확장되며 인렛(12)의 내주면에 밀착되어 밀봉함에 따라 밸브체(160)와 함께 이중 실링 구조를 제공한다.
이 상태의 실링부(2142)는 연결부(2141)의 하단과 연결되며 하측으로 갈수록 직경이 점차 커지게 형성되는 원추 형상의 테이퍼부(2143)와, 테이퍼부(2143)의 하단에서 하측으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 역원추 형상의 역원추부(2144)로 구성될 수 있다.
그리고 직경이 동일하게 형성되는 연결부(2141)와 테이퍼부(2143) 사이의 제1 연결지점(2145)과 테이퍼부(2143)와 역원추부(2144)가 연결되며 인렛(12)의 내주면에 밀착되는 제2 연결지점(2146)이 구비된다.
이때, 실링부(2142)의 제2 연결지점(2146)은 상방으로 가해지는 유압으로 인해 직경이 확대되며 인렛(12)의 내주면에 밀착되며 밀봉할 수 있다.
이 상태에서 코일(180)에 전원이 인가되면 도 6의 (b)와 같이 제2 아마추어(130)가 상방으로 이동하며 실링부(2142)는 밸브체(160)의 하단에 지지되어 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161)의 내측으로 삽입되기 위해 수축되며 변형된다.
이 상태의 실링부(2142)는 제1 연결지점(2145)이 상승하며 제2 연결지점(2146)의 직경이 축소되어 제1 연결지점(2145)의 직경과 동일하게 변형될 수 있다. 그리고 테이퍼부(2143)는 직경이 동일한 중공의 원통 형상으로 변형되어 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161) 내측으로 삽입되며 역원추부(2144)는 경사각이 커지며 보다 뾰족한 역원추 형상으로 변형되며 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161)의 내측으로 삽입된다.
그리고, 제2 아마추어(130)는 걸림턱(123)에 지지될 때까지 상방으로 이동하며, 실링부(2142)는 탄성 복원력에 의해 제1 통과홀(151)과 제2 통과홀(161)의 내주면을 지지하며 밀착된다.
그리고 제2 아마추어(130)가 걸림턱(123)에 충돌하며 제1 아마추어(120)도 상방으로 이동하며 유로(12a)를 개방한다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 의하면 유로 폐쇄시 인렛에 삽입되어 밀봉하며 밸브체와 함께 이중 실링 구조를 제공하는 실링체를 구비하여 기밀 성능이 향상되고 누설을 방지하는 효과가 있다.
또한, 실링체는 유로 개방시 상승하는 제2 아마추어와 함께 상승함에 따라 코어와 밸브체의 내측으로 삽입되어 수소 공급에 영향을 주지 않으며, 제2 아마추어의 상승시 제1 아마추어에 충격력을 가하여 동등 자기력 대비 상승 가속도가 개선되는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 밸브바디 11: 바닥면
12: 인렛 13: 밸브시트
14: 챔버 15: 아웃렛
100: 밸브바디 101: 제1 스프링
102: 제2 스프링 110: 코어
111: 소경부 112: 대경부
113: 단차부 120: 제1 아마추어
121: 몸체 122: 삽입홈
123: 걸림턱 124: 스토퍼결합부
125: 이동제한부 126: 스프링지지부
130: 제2 아마추어 140, 1140, 2140: 실링체
141, 1141, 2141: 연결부 142, 1142, 2142: 실링부
143: 힌지 1143: 수납공간
150: 스토퍼 151: 제1 통과홀
160: 밸브체 161: 제2 통과홀
170: 하우징 180: 코일
190: 보빈

Claims (7)

  1. 밸브바디에 형성된 인렛의 유로를 열고 닫거나 열림 정도를 조절하는 솔레노이드 밸브에 있어서,
    코일에 전원 인가시 자기장에 의해 자화되는 코어;
    상기 코어의 내부에 이동 가능하게 설치되고 전원 인가시 상기 유로를 개방하는 상방으로 이동하는 제1 아마추어;
    상기 제1 아마추어의 단부에 결합되며 상기 인렛이 형성된 바닥면에 안착되어 상기 유로를 폐쇄하는 밸브체;
    상기 제1 아마추어의 내부에 이동 가능하게 설치되고 전원 인가시 상기 유로를 개방하는 상방으로 이동하는 제2 아마추어; 및
    상기 제2 아마추어의 단부에 구비되어 상기 유로 폐쇄시 상기 인렛에 삽입되며 상기 인렛의 내측면을 지지하여 상기 유로를 폐쇄하는 실링체;를 포함하고,
    상기 실링체는 상기 유로 개방시 상방으로 이동하여 상기 밸브체에 형성된 제2 통과홀의 내측으로 삽입되는 솔레노이드 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로를 폐쇄하는 방향으로 상기 제1 아마추어를 탄성 지지하는 제1 스프링; 및
    상기 유로를 폐쇄하는 방향으로 상기 제2 아마추어를 탄성 지지하는 제2 스프링;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링체는,
    상기 제2 아마추어의 중앙에서 돌출되어 형성되되 상기 제1 아마추어에 형성된 제1 통과홀과 상기 밸브체에 형성된 제2 통과홀에 삽입되도록 형성된 연결부; 및
    상기 연결부의 하단에 스프링 힌지 연결되어 하측으로 갈수록 그 사이가 벌어지도록 연결되어 상기 인렛에 삽입되며, 유압이 가해지면 벌어진 하측단이 상기 인렛의 내측면에 밀착되어 상기 유로를 밀봉하는 한쌍의 실링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링체는,
    상기 제2 아마추어의 중앙에서 돌출되어 형성되되 상기 제1 아마추어에 형성된 제1 통과홀과 상기 밸브체에 형성된 제2 통과홀에 삽입되도록 형성된 연결부; 및
    상기 연결부의 하단에서 하측으로 갈수록 직경이 점차 커지도록 형성되어 상기 인렛의 내측으로 삽입되고, 유압이 가해지면 상기 인렛의 내측면에 밀착되어 상기 인렛을 밀봉하는 속이 빈 형상의 실링부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 실링부는 하단면이 함몰되어 형성되는 수납공간을 구비하여 상기 코일에 전원 인가시 수축되며 상기 제1 통과홀과 제2 통과홀 내측으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 실링부는 하단면이 하측으로 갈수록 가운데가 점차 돌출된 역원추 형상으로 형성되어, 상기 코일에 전원 인가시 수축되며 상기 제1 통과홀과 제2 통과홀 내측으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
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