KR19990023972A - 전자밸브 - Google Patents

Abstract

(과제) 부식성 유체와 이물질을 함유한 유체에 이용되어도 부식에 의한 코일의 단선이 발생되지 않고, 또한, 마그네틱부재의 밀착면을 부식시키지 않고, 더욱이 흡착면과 슬라이드부로의 이물질의 침입에 의한 작동불량이 발생되지 않도록 하는 것이다.

(해결수단) 고정 요크(1,2,3,5)와 가동 요크(4,6)등으로 형성된 자기회로에 코일(7,8)에 의한 기자력을 가하여 고정 요크에 가동 요크를 흡인시키며, 또한 스프링(16)의 탄력에 의해 고정 요크에서 가동 요크를 분리시키며, 가동 요크에 연결된 밸브바디(13)에 의해 유체 유로를 개폐하는 전자밸브에 있어서, 고정 요크(5)와 가동 요크(6)와의 흡착면 및 코일(7,8)을 수용하는 공간과 유체 통로 등을 연결하여 가동 요크와 밸브바디(13)의 연결체(15)가 삽입되는 홀(14a)을 가소성 시일부재(17)로 밀봉한다.

Description

전자밸브

본 발명은 전자밸브(electromagnetic valve)에 관한 것으로, 특히 부식성 유체 또는 먼지등의 이물질을 함유하는 유체 차단용 전자밸브에 관한 것이다.

도 8은 연료 가스 통로를 개폐하기 위한 종래의 전자 밸브를 도시하고 있다. 본 도면에서, 상반부는 폐쇄된 상태의 밸브를, 그리고 하반부는 폐쇄된 상태의 밸브를 도시하고 있다. 도 1과 마찬가지로, 도 3 내지 도 7에도 중심선의 좌측은 폐쇄된 상태의 밸브를, 그리고 중심선의 우측부는 개방된 상태의 밸브를 도시하고 있다. 도 8에 있어서, 중심의 마그네틱부재(1)의 양단부들은 제 1 및 제 2 정지 마그네틱부재(2,3)들에 고정되었다. 상기 정지 마그네틱부재(2)는 부분적으로 절단된, 사실상 디스크 형상으로 경사진 단부면(2a)을 가진다. 제 2 정지 마그네틱부재(3)는 부분적으로 절취되고 바닥부가 있는 원통형상으로 되어 있다. 제 1 코일(7)은 마그네틱부재에 코일 보빈(11)을 통하여 권취되었다.

알루미늄 다이 캐스트제로 된 자기회로 케이스(9)는 스크류에 의해 마그네틱부재에 고정되어 마그네틱부재, 제 1 정지 마그네틱부재(2), 제 2 정지 마그네틱부재(3)와 일체형으로 되어 있다. 가동 마그네틱부재(4)는 자기 회로 케이스(9)를 따라 도면에서 좌측과 우측으로 슬라이드하도록 지지된다. 제 1 코일(7)에서 흐르는 전류는 마그네틱부재, 제 1 정지 마그네틱부재(2), 가동 마그네틱부재(4) 및 제 2 정지 마그네틱부재(3)로 구성된 자기회로에 기자력을 부여한다.

일부가 절취된 단면이 U자형의 링 형상의 제 3 고정 마그네틱부재(5)는 마그네틱부재 및 제 2 정지 마그네틱부재(3)에 고착되어 있고, 그의 U자형의 홈에 코일(8)이 배치되어 있다. 연결부재(15)는 일단이 가동 마그네틱부재(4)와 함께 마그네틱 접극편(6)에 맞물리고, 타단에서는 고무제의 밸브바디(13)를 보지한다. 접극편(6)은 제 3 고정 마그네틱부재(5)와 대향되어 있고 제 3 고정 마그네틱부재(5)와 함께 자기회로를 형성한다. 그 자기회로에는 제 2의 코일(8)에 흐르는 전류에 의해 자기력이 부여된다. 또한, 접극편(6)과 가동 마그네틱부재(4)와의 사이에 탄력성이 있는 비자성재료로 된 스페이서(24)가 개재되어 있으며, 접극편(6)은 가동 마그네틱부재(4)에 대하여 소정의 각도범위로 경사질 수 있다.

밸브 시트(12a)가 형성된 밸브 케이스(12)는 자기 회로 케이스(9)에 결착되어, 바닥이 형성된 원통형상의 커버(14)를 보지한다. 상기 커버(14)에는 연결부재(15)를 삽입시키는 홀(15a)이 형성되어 있다. 상기 커버(14)와 밸브바디(13)를 덮는 밸브 케이스(13a)와의 사이에는 압축 코일 스프링(16)이 배치되고, 밸브바디(13), 연결부재(15), 가동 마그네틱부재(4) 및 접극편(6)은 압축 코일 스프링(16)에 의해 도면의 우측방향으로 바이어스되어 있다.

제 1 코일(7)에 접속된 전극(18), 제 2 코일(8)에 리드선(19)에 의해 접속된 전극(18) 및 제 1 코일(7)과 제 2 코일(8)에 접속된 전극(18)이 합계 3개의 전극이 코일핀(11)에 고착되어 있지만, 도면에는 그중 2개의 전극(18)이 도시되어 있다. 도 8의 절단면은 2개의 전극(18)을 통과하는 중심선으로 절단되어 있다. 자기 회로 케이스(9)의 전극(18)들을 삽입시키도록 O-링(22)들로 밀봉되며, 마그네틱부재를 삽입시키는 구멍은 O-링(23)으로 밀봉되며, 자기 회로케이스(9)의 내부는 대기에 대하여 밀봉된다.

상기 구성에 있어서, 제 1 코일(7) 및 제 2 코일(8)에 전류가 통전되지 않을 때, 각각의 자기회로에 기자력이 작용하지 않게 되고 밸브바디(13)는 압축 코일 스프링(16)에 의해 밸브시트(12a)에 압접되어 있으며, 밸브케이스(12)에서 화살표로 표시된 가스통로는 폐쇄되어 있게 된다. 제 1 코일(7) 및 제 2 코일(8)에 통전되면, 마그네틱부재, 제 1 정지 마그네틱부재(2), 가동 마그네틱부재(4) 및 2개의 제 2 정지 마그네틱부재(3)으로 구성된 자기회로와 접극편(6) 및 제 3 고정 마그네틱부재(5)로 구성된 자기회로 등에 기자력이 작용하며, 이 기자력은 제 1 정지 마그네틱부재(2)의 경사 단면(2a)과의 사이에 자기 갭을 좁히도록 작용하고 또한 접극편(6)을 제 3 고정 마그네틱부재(5)에 접근하도록 작용한다.

그 결과 밸브바디(13)는 도면에서 좌측방향으로 이동하고, 접극편(6)은 제 3 고정 마그네틱부재(5)에 밀착하며, 경사단면(4a)에 근접한다. 접극편(6)은 경사질 수 있기 때문에 제 3 고정 마그네틱부재(5)의 전체 단면에 밀착된다. 이로써 밸브가 개방상태로 되지만, 그후 제 1 코일(7)의 통전을 정지시키고 제 2 코일(8)에 통전되는 동안은 밸브가 개방된 상태로 보지된다. 제 2 코일(8)은 많은 권수를 가지며 접극편(6)과 제 3 고정 마그네틱부재(5)가 밀착되어 있기 때문에, 작은 전류를 제 2 코일(8)에 통전시킴으로써 밸브를 개방상태로 보지할 수 있다.

이 상태로 부터 제 2 코일(8)의 전류 공급을 정지하면, 밸브바디(13)는 압축 코일 스프링(16)의 탄력에 의해 도면에서 우측 방향으로 이동되어 폐쇄상태로 된다. 접극편(6)과 제 3 고정 마그네틱부재(5)는 잔류자기가 작은 부재로 되기 때문에, 접극편(6)과 제 3 고정 마그네틱부재(5)가 서로 밀착되어 있어도 압축 코일 스프링(16)의 탄력으로 밸브바디(13)을 이동시키는 것이 가능하다.

상기한 종래의 전자 개폐밸브는, 도 8에 도시된 밸브 케이스(12)내의 가스는 화살표로 표시된 바와같이 커버(14)의 홀(14a)를 통하여 그리고 커버(14)와 밸브 케이스(12)의 간극 및 자기 회로 케이스(9)들과 가동 마그네틱부재(4)의 간극을 통하여, 접극편(6), 제 3 고정 마그네틱부재(5), 제 1 코일(7) 및 코일(8)의 수용부로 인입된다. 그 가스가 부식성이면, 코일 권선을 부식시키고 코일이 단선될 우려가 있다.

또한, 가스가 부식성이면 접극편(6)과 제 3 고정 마그네틱부재(5)의 밀착면을 부식시켜 접극편(6)과 제 3 고정 마그네틱부재(5)와의 흡착력을 약화시키고 밸브 개방상태를 유지하지 못할 우려가 있다.

또한, 가스가 먼지와 같은 이물질을 함유한 경우에는 그 이물질이 접극편(6)과 제 3 고정 마그네틱부재(5)와의 밀착면에 인입되어 접극편(6)과 제 3 고정 마그네틱부재(5)와의 흡착력을 약화시켜 밸브 개방상태를 유지하기 어렵게 될 우려가 있다. 더욱이, 이물질이 가동 마그네틱부재(4)의 슬라이드면에 침입하면 가동 마그네틱부재(4)의 동작이 방해되어 작동불능으로 될 우려가 있다.

본 발명은 상기한 단점들을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 부식성 유체 및 먼지와 같은 이물질을 함유한 유체에 이용되어도 상기한 문제가 발생되지 않는 전자밸브를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예인 개폐용 전자밸브를 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 전자밸브가 이용된 급탕기를 도시한 구성도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예인 전자밸브를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 제 3 실시예인 전자밸브를 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 제 4 실시예인 전자밸브를 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 제 5 실시예인 안전기를 도시한 단면도.

도 7은 도 6의 안전기의 일부 확대단면도.

도 8은 종래의 개폐용 전자밸브의 예를 보여주는 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 중심의 마그네틱부재 2 : 제 1 고정 마그네틱부재

2a : 경사단면 3 : 제 2 고정 마그네틱부재

4 : 가동 마그네틱부재 4a : 경사단면

5 : 제 3 고정 마그네틱부재 6 : 접극편

7 : 제 1 코일 8 : 제 2 코일

9 : 자기회로 케이스 10 : 스프링

11 : 코일핀 12 : 밸브 케이스

12a : 밸브시트 13 : 밸브 바디

13a : 밸브바디 케이스 14 : 커버

14a : 홀 15 : 연결부재

16 : 압축 코일 스프링 17 : 부트

18 : 전극 19 : 리드선

20 : 부트 리테이너 21, 22, 23 : O-링

24 : 스페이서 25 : 개폐 전자밸브

30 : 다이아프램 32 : 밸로우프램

34 : 플런저 36 : 센터 폴

37 : 케이스형 마그네틱부재 38 : 컵형 마그네틱부재

39 : 코일 40 : U자형 마그네틱부재

41 : 흡착편 42 : 안전기

50 : 급수 밸브 51 : 급수 가버너

51a : 수압감응밸브 52 : 버너

53 : 열교환기 60 : 슬리브

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전자밸브는 고정요크와 가동요크로 형성된 자기회로에, 코일에 의한 기자력을 가하여 고정요크에 가동요크를 흡인시키며, 또한 스프링의 탄력에 의해 고정요크로 부터 가동요크를 분리시키고 가동요크에 연결된 밸브바디에 의해 유체 유로를 개폐하는 전자밸브에 있어서, 상기 고정 요크와 가동요크와의 흡착면 및 코일을 수용하는 공간과 유체 통로 등을 연통시켜 상기 가동요크와 밸브 바디의 연결체가 삽입하는 홀을 가소성 시일부재로 밀봉한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자밸브에 있어서, 상기 고정요크와 가동요크와의 흡착면 및 코일을 수용하는 공간과 유체 통로와의 사이에 정지부분의 간극을 시일부재에 의해 밀봉하는 것이다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도시한 첨부도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예인 전자밸브를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 개폐 전자밸브의 각 부재들로서 도 8에서 설명된 종래의 전자밸브의 부재와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호가 부여되며, 그 상세한 설명은 생략한다. 청구항과 관련하여 설명하면, 마그네틱부재, 제 1 정지 마그네틱부재(2) 및 제 2 정지 마그네틱부재(3)로 고정요크가 구성되며, 이것과 협동하는 가동요크가 가동 마그네틱부재(4)로 구성된다. 더욱이, 제 3 고정 마그네틱부재(5)로 고정요크가 구성되어, 이것과 협동하는 가동요크가 접극편(6)으로 구성된다.

실시예의 전자밸브(25)로는 커버(14)와 연결부재(15)와의 사이에 고무제의 부트(boot:17)가 장착되어 있다. 즉, 부트(17)의 일단의 플랜지 형상부는 커버(14)와 부트 리테이너(20) 사이에서 압축 코일 스프링(16)의 탄력에 의해 클램핑된다. 부트(17)의 타단의 보다 두꺼운 부분은 연결부재(15)의 홈에 압입된다. 이로써, 부트(17)는 커버(14)와 연결부재와의 사이를 밀봉하고 있다.

또한, O-링(21)은 커버(14)와 자기 회로 케이스(9)와의 간극을 밀봉하는 위치에 배치된다. 다른 구성은 도 8에서 설명한 종래의 전자밸브와 동일하며, 같은 방식으로 작동하여 밸브 케이스(12) 내의 가스유로를 개폐한다.

그러나, 밸브 케이스(12) 내의 가스의 흐름은 도면에 도시된 x 표시의 위치에서 차단된다. 부트(17)와 O-링(21)은 가스가 커버(14)와 자기 회로 케이스(9)로 구획지어진 공간내로 진입하는 것을 방지한다. 또한, O-링(21)은 커버(14)와 자기 회로 케이스(9)와의 간극으로 가스가 유입하는 것을 저지한다. 가스가 부식성인 경우에도 코일권선이 부식되어 단선되지 않고, 또한 접극편(6)과 제 3 고정 마그네틱부재(5)의 밀착면을 부식시키지 않으며, 더욱이 가스가 이물질을 함유하는 경우에도 이물질이 접극편(6)과 제 3 고정 마그네틱부재(5)와의 밀착면에 인입되지 않는다. 이로써 종래의 전자밸브에서 발생되었던 문제가 개선된다.

도 2는 도 1에서 표시된 전자밸브(25)가 이용된 탕비기를 도시하고 있다. 전자밸브(25)는 버너(52)의 연료가스 공급로에 배치되며, 버너(52)로의 연료가스의 공급을 제어한다. 탕비기에 공급하는 물의 유로는 급수 밸브(50)로 개폐된다. 급수 밸브(50)와 열교환기(53) 사이의 유로에 급수 가버너(51)가 배치되며, 상기 가버너(51)에서 작동하는 수압감응 밸브(51a)가 전자밸브(25)와 버너(52) 사이의 연료가스 유로에 배치되어 있다.

급수 밸브(50)가 닫힌 경우 혹은 수도가 단수된 경우에는 급수 가버너(51)의 수압이 저하되어 급수 가버너(51)가 수압 감응 밸브(51a)을 폐쇄시켜 버너(52)로의 연료가스의 공급이 정지되어 빈 상태로의 가열을 방지한다. 이와 같이 본 발명의 전자밸브(25)가 이용된 탕비기는 부식성 가스와 이물질을 포함한 가스를 연료로 이용하여도 장기간에 걸쳐 전자밸브에 기인한 문제가 발생되지 않는다.

도 3은 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 전자밸브를 도시하고 있다. 본 예에서는 도 1에서 설명한 제 1 실시예로 된 전자밸브의 부트(17)을 대신하여 다이아프램(30)이 이용된다. 다이아프램(30)의 외주부는 압축 코일 스프링(16)에 의해 커버(14)에 압접되어 있으며, 내주부는 연결부재(15)에 끼워서 장착되어 있다. 다른 구성은 제 1 실시예의 전자밸브와 같다. 또한, 도 1에 도시된 밸브 케이스(12)의 도시가 생략되어 있다. 이와같이 부트 대신에 다이아프램을 이용하여 본 발명을 실시할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 3 실시예인 전자밸브를 도시하고 있다. 본 예에서는 도 1에서 설명한 제 1실시예인 전자밸브의 부트(17) 대신에 밸로우프램(bellophram : 32)이 이용된다. 상기 밸로우프램(32)의 외주부는 커버(14)에 접착되어 있으며, 내주부는 연결부재(15)에 끼워서 장착되어 있다. 다른 구성은 제 1 실시예의 전자밸브와 같다. 또한, 도 1에 서 표시된 밸브 케이스(12)의 도시가 생략되어 있다. 이와같이 부트 대신에 밸로우프램을 이용하여 본 발명을 실시할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 제 4실시예인 전자밸브를 도시하고 있다. 본 실시예에서는 케이스형상의 마그네틱부재(37)와 그에 고착된 센터 폴(36), 및 컵 형상의 마그네틱부재(38)로 고정 요크가 구성되어 있다. 상기 센터 폴(36)과 컵형상의 마그네틱부재(38) 사이에 슬리브(60)가 끼워져 장착되어 있으며, 슬리브(60)에서 안내되어 슬라이드함으로써 플런저(34)가 배치되어 있다. 상기 플런저(34)는 가동 요크를 구성한다. 이러한 고정 요크로 구성된 자기회로에 기자력을 부여하는 코일(39)이 슬리브(60)의 주위에 권취되어 있다.

상기 플런저(34)에는 밸브바디(13)가 끼워져 장착되며, 플런저(34)와 밸브바디(13)에는 압축 코일 스프링(16)에 의해 도시된 상방향으로 바이어스되어 있다. 도 1에 도시된 밸브 케이스(12)의 도시를 생략하고 있지만, 밸브바디(13)의 상방향의 이동에 의해 밸브 시트가 폐쇄되어 있다. 플런저(34)의 홀은 부트(17)로 밀봉되어 있다.

코일(39)에 통전됨으로써 자속이 플런저(34)와 센터 폴(36)과의 자기 갭을 좁히도록 작용하여 플런저(34)가 하강함으로써 밸브가 개방된다. 코일(39)의 통전을 정지하면 자속이 없어져서 압축 코일 스프링(16)의 탄력으로 플런저(34)가 승강하여 밸브가 닫힌다. 부트(17)는 플런저(34)와 센터 폴(36)과의 흡착면 및 코일(39)의 수용부에 가스가 유입하는 것을 방지한다. 이와같이 플런저형 전자밸브에도 본 발명을 적용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 5의 실시예인 안전기(42)를 도시하고 있다. 상기 안전기(42)는 버너의 불꽃이 꺼졌을 때 가스의 공급을 정지시키는 안전장치이며, 코일(39)에는 화염구멍의 불꽃에 배치된 열전대에 의해 전류가 공급된다. 약한 전류로 충분한 기자력이 얻어지도록 코일(39)은 U자형 마그네틱부재(40)에 많이 권취되어 있다. 상기 U자형 마그네틱부재(40)와 대향한 위치에 흡착편(41)이 슬라이드가능하게 배치되어 있다. U자형 마그네틱부재(40)로 고정요크가 구성된다. 또한, 흡착편(41)은 가동 요크를 구성한다.

상기 흡착편(41)은 연결부재(15)에 의해 밸브바디(13)과 연결되며, 밸브바디(13)에는 압축 코일 스프링(16)에 의해 도면에서 상방으로 바이어스되어 있다. 밸브 케이스의 도시를 생략하였지만, 밸브바디(13)의 상방향 이동에 의해 밸브 시트가 폐쇄되낟. 연결부재(15)의 홀은 부트(17)로 밀봉되어 있다. 부트(17)의 장착부의 상세한 것은 도 7에 도시되어 있다. 또한, 도 1에서 설명한 부재들과 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호가 부여되어 있으며, 상세한 설명은 생략한다.

화구의 점화에 의해 열전대에 소정 크기의 기전력이 발생하면, 코일(39)에 소정 크기의 전류가 흐른다. 이 상태에서, 주지의 수단에 의해 U자형의 마그네틱부재(40)과 흡착편(41)등이 접촉하는 개방위치까지 밸브바디(13)을 이동시키면, U자형의 마그네틱부재(40)와 흡착편(41) 사이의 자속에 의해 밸브의 개방상태가 보지된다. 어떤 원인으로 불꽃이 꺼지면 U자형 마그네틱부재(40)와 흡착편(41) 사이에서 소자되어 밸브바디(13)는 압축 코일 스프링(16)에 의해 폐쇄위치로 이동하여 연료가스의 유출을 정지시킨다.

부트(17)는 U자형 마그네틱부재(39)과 흡착편(41)과의 흡착면 및 코일(39)의 수용부에 가스가 유입하는 것을 방지한다. 이와같이 소화시의 안전장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.

실시예들은 연료가스 유로의 개폐에 본 발명의 전자밸브를 적용한 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 액체유로를 개폐하는 전자밸브에도 적용할 수 있다.

본 발명의 전자밸브에 따라, 부식성 유체와 이물질을 함유한 유체에 이용되어도 부식에 의한 코일의 단선이 발생되지 않고, 또한, 마그네틱부재의 밀착면을 부식시키지 않고, 더우기 흡착면과 슬라이드부로의 이물질의 침입에 의한 작동불량이 발생되지 않는다.

Claims (2)

1. 고정요크와 가동요크로 형성된 자기회로에, 코일에 의한 기자력을 가하여 고정요크에 가동요크를 흡인시키며, 또한 스프링의 탄력에 의해 고정요크로 부터 가동요크를 분리시키고, 가동요크에 연결된 밸브바디에 의해 유체 유로를 개폐하는 전자밸브에 있어서, 상기 고정 요크와 가동요크와의 흡착면 및 코일을 수용하는 공간과 유체 통로 등을 연통시켜 상기 가동요크와 밸브 바디의 연결체가 삽입되는 홀을 가소성 시일부재로 밀봉한 것을 특징으로 하는 전자밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정요크와 가동요크와의 흡착면 및 코일을 수용하는 공간과 유체 통로와의 사이에 정지부분의 간극을 시일부재에 의해 밀봉하는 것을 특징으로 하는 전자밸브.