KR20010029940A - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

솔레노이드쪽 로드(5c)와, 벨로우즈쪽 로드(5e) 및 밸브(3b)는 단일 구조물 형태의 밸브 로드(5)로 형성된다. 그 밸브 로드(5)는 플런저(22b)에 연결된다. 밸브 로드(5)는 벨로우즈쪽 로드(5e)와 플런저(22b)에 대응하는 부분의 2 지점에서 활주가능하게 지지된다.

Description

솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 솔레노이드 밸브의 작동 안정성 및 제어 특성을 개선하는 기술에 관한 것이다.

도 5 는 종래 솔레노이드 밸브의 기본 구성을 도시한 개략도이다. 그 솔레노이드 밸브는 솔레노이드 유닛(102) 및 밸브 유닛(103)을 원통형 밸브 본체(101)내에 동심적(同心的)으로 배치함으로써 구성된다.

솔레노이드 유닛(102)은 전류를 공급받았을 때 자속(磁束)을 발생시키는 코일(102a)과, 그 코일(102a)에 의해 발생되는 자속을 수렴하기 위한 중심 포스트 (post)(102b)와, 중심 포스트(102b)에 의해 축방향을 따라 자력으로 당겨저 이동하는 플런저(102c)와, 그 플런저(102c)의 구동력을 전달하는 로드(102d)를 포함한다.

밸브 유닛(103)은 밸브 시트(103a)와 접촉하고, 그 밸브 시트와 이격되는 밸브(103b)를 포함한다. 밸브(103b)는 스프링(103c)에 의해 개방되는 방향으로 가압되고, 코일(102a)에 전류가 공급되었을 때 로드(102d)에 의해 폐쇄되는 방향으로 가압되며, 이러한 작동에 의해 유체를 제어한다.

이러한 종류의 솔레노이드 밸브는 대략적으로 다음과 같은 종류로 분류할 수 있다. 즉, 밸브가 개방 또는 폐쇄되는 상태에 따라 제어되는 유체를 턴 온(turn on) 또는 턴 오프시키는 종류와, 인가 전압에 따라 밸브(플런저)의 행정(stroke) 위치를 변경함으로서 밸브 유닛의 개방 영역을 변화시켜 압력 및 유속(flow rate)을 비례제어(전류-압력 또는 유속)하는 종류로 나눌 수 있다.

도 5 에는 비례제어에 적합한 밸브를 개시하였으며, 그 밸브에서 중심 포스트(102b) 및 플런저(102c)의 대향 면들은 원추 형상을 가지고 있어, 플런저가 이동하더라도 소정 전류에서 트러스트(trust)가 일정한 특성을 갖게된다.

온/오프 제어형 솔레노이드 밸브 및 비례제어형 솔레노이드 밸브는 이하의 조건에서 작동된다.

(온/오프 제어 솔레노이드 밸브)

온/오프 제어 솔레노이드 밸브는 개방 전류(도 5 의 경우에 밸브-개방 전류) 보다 작은 전류로 턴 오프되어야 하며, 작동 전류(밸브-폐쇄 전류) 보다 큰 전류로 턴 온되어야 한다.

따라서, 스프링(103c) 및 솔레노이드의 인력 사이의 관계는, 도 6 에 도시한 바와 같이, 솔레노이드 인력(引力)의 기울기(Ksol) 〉 스프링 상수(Ksp) 가 되어야 한다.

스프링 상수는 스프링력의 기울기를 나타낸다.

도 6 은 온/오프 제어 솔레노이드에서, 밸브에 가해지는 부하(負荷)와 밸브 위치 사이의 관계를 도시한 것으로서, 수평축은 밸브의 행정(이동량)을 나타내고 수직축은 밸브의 행정위치 및 솔레노이드 인력(방향은 서로 반대이다)에 따른 스프링력에 의해 형성되는 하중을 나타낸 것이다. 솔레노이드 인력이 스프링력 보다 큰 위치에서, 밸브는 턴 온(폐쇄) 방향으로 이동하고, 반대의 경우에 그 밸브는 턴 오프(개방) 방향으로 이동한다.

솔레노이드 인력(S0 부터 S3)은 코일로 유입되는 전류에 따라 변한다. 아래에는 각각의 인력에서의 개방 상태를 기재하였다.

① 솔레노이드 인력이 S0 일때, 솔레노이드는 전체 행정에 걸쳐 스프링력 보다 큰 인력을 발생시키며, 밸브는 턴 온 방향으로 이동하고 유지된다.

② 전류가 상기 상태 ① 로 부터 감소하는 경우, 솔레노이드 인력이 S3 보다 작게 되었을 때, 스프링력은 턴 온 위치에서 보다 커지게 되며, 밸브는 턴 오프측으로 이동한다. 이러한 상태에서, 전체 행정에 걸쳐 스프링력은 솔레노이드 인력 보다 크고, 밸브는 즉시 턴 오프 단부로 이동한다.

③ 다시 전류가 감소하는 경우, 솔레노이드 인력이 S1 보다 크게 될 때 밸브는 턴 온측으로 이동하며, 상기 상태 ②와 반대로 그 밸브는 한번에 턴 온 단부로 이동한다.

④ 솔레노이드 인력이 S1 과 S2 사이인 경우, 솔레노이드 인력 S2에 의해 표시되는 경계와 스프링력이 교차하는 지점에서 행정이 턴 온 및 턴 오프로 나누어진다. 오프 전류가 공급될 때 밸브는 개방 위치로 이동하고, 턴 온 전류가 공급될 때 밸브는 폐쇄위치로 이동하며, 중립위치에서 균형을 이루지는 않는다.

(비례제어식 솔레노이드 밸브)

한편, 비례제어식 솔레노이드에서, 행정(도 5 의 경우에 밸브 개방 정도)은 전류에 따라 소정위치로 제어되어야 하며, 따라서 도 7 에 도시한 바와 같이, 솔레노이드 인력(引力)의 기울기(Ksol) 〈 스프링 상수(Ksp) 의 관계가 유지되어야 한다.

스프링 상수는 스프링력의 기울기를 나타낸다.

도 6 과 같이, 도 7 은 비례제어 솔레노이드에서 밸브에 작용하는 부하와 밸브위치 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 도 7 에서, 솔레노이드 인력과 스프링력의 교차점은 균형을 이룬 위치이고, 그 순간의 밸브 행정량은 밸브 개방량이다.

솔레노이드 인력(S0 부터 S3)은 코일로 유입되는 전류에 따라 변한다. 아래에는 각각의 인력에서의 개방 상태를 기재하였다.

① 솔레노이드 인력이 S0 일때, 솔레노이드는 전체 행정에 걸쳐 스프링력 보다 큰 인력을 발생시키며, 밸브는 턴 온 방향으로 이동하고 유지된다.

② 전류가 상기 상태 ① 로 부터 감소하는 경우, 밸브에 가해지는 부하는 솔레노이드 인력과 스프링력이 교차하는 지점에서 균형을 이루고, 이 때 밸브의 행정량은 밸브 개방량이 된다.

③ 더욱 전류가 감소하는 경우, 행정위치는 솔레노이드 인력과 스프링력의 교차지점에서 결정되며, 밸브 개방량은 증가한다. 한편, 전류가 증가할 때, 밸브 개방량은 감소한다.

④ 밸브 개방량은 전류를 증가 또는 감소시킴으로써 조절할 수 있고, 밸브를 어떠한 위치로도 제어할 수 있다.

따라서, 온/오프 제어 솔레노이드와 비례제어 솔레노이드는 전술한 바와 같은 솔레노이드 인력의 기울기 및 스프링 상수 사이의 관계를 가지며, 서로 다른 목적으로 이용된다.

또한, 최근에는 자동 압력 조절기능을 가진 솔레노이드 밸브(200)가 제안되어 있는데, 그 밸브에서는 제어 유체의 압력 및 대기압과 같은 압력에 반응하는 압력반응수단에 의해 발생되는 부하가 밸브에 작용하여 압력에 따라 행정위치를 변화시킨다.

도 8 은 밀봉된 벨로우즈 조립체(110)(압력반응수단)를 구비한 솔레노이드 벨브(200)의 구성을 도시한 개략도로서, 그 벨로우즈 조립체의 내부는 공기를 뺀 상태이거나 또는 도 5 의 솔레노이드 밸브(100)의 구성에 추가하여 소정 압력을 가진다.

그 벨로우즈 조립체(110)는 벨로우즈(110a)의 외부에 가해지는 압력에 의해 발생하는 압축력 변화에 따라 길이(화살표 (A101) 방향의 길이)가 변화되고, 로드(110b)가 밸브(103b)에 연결된 상태에서 압력에 따라 변하는 축방향 부하를 가한다.

그러한 솔레노이드 밸브(200)는 예를 들어, 차량의 공조기 시스템에 사용되는 가변 용량형 압축기의 용량제어밸브로 사용된다.

가변 용량형 압축기는 사판형(swash plate) 압축기일 수 있으며, 도 10 에 도시한 바와 같이 그 압축기는 차량엔진으로 부터 회전구동력을 전달받는 회전축(301)에 대해 소정 각도로 경사져 회전하는 사판(302)의 축방향 변위를 피스톤(303)의 왕복운동으로 변화시켜 냉매를 압축한다.

압축기(300)에서, 피스톤(303)의 행정은 사판(302)의 경사 각(θ)에 따라 결정되며, 압축기(300)로 부터 배출되는 냉매의 배출량은 회전축(301)의 각각의 회전 마다 동일하다. 따라서, 사판(302)의 경사 각(θ)이 일정할 때, 냉각능력은 전달되는 회전속도에 따라 변하게 된다.

따라서, 사판(302)의 경사 각(θ)을 변화시킴으로써, 피스톤(303)의 왕복행정 을 사판(302)의 회전속도에 따라 변화시켜 냉방능력을 조절하기 위한 노력이 있어왔다.

냉매가 증발함에 따라 흡열작용을 하는 증발기를 통과한 냉각 공기의 배출온도(그 배출온도는 냉각 공기의 배출량 및 냉각전의 온도에 따라 달라진다)와 압축기에 의한 냉매의 압력(Ps)(냉각공기의 온도는 흡입압력(Ps)의 증가에 따라 증가하고, 흡입압력(Ps)의 감소에 따라 감소한다) 는 상호 관련이 있다. 따라서, 냉각능력 조절에서, 흡입압력(Ps)이 소정값으로 유지되도록 사판의 경사를 조절한다.

솔레노이드 밸브(200)에서, 벨로우즈(110a)의 길이는 흡입압력(Ps)에 따라 변하며, 그에 따라 벨로우즈 조립체(110)의 가압력이 밸브(103b)로 전달된다.

벨로우즈 조립체(110)에 의한 가압력의 변화로 인해, 밸브(103b)는 개방되고 폐쇄되며, 크랭크-케이스 압력(Pc)이 조절되며, 사판(302)의 경사 각(θ)이 변화되어 원하는 흡입압력(Ps)을 얻는다.

소정전류로 인한 솔레노이드 인력에 의해 밸브(103b)가 폐쇄되었을 때, 전술한 작동의 결과로, 벨로우즈 조립체(110)가 밸브(103b)를 적은량 만큼 개방하고 폐쇄함으로써 흡입압력(Ps)은 소정의 일정 압력(냉각 공기의 일정한 배출온도)으로 맞추어지고, 그에 따라 사판(302)의 경사 각(θ)이 변화되어 압축기(300)의 냉매 배출량이 제어된다.

도 11 에서, 압축기(300) 사판(302)의 경사 각(θ)은 압축기(300)의 배출압력(Pd)과, 크랭크 케이스 압력(Pc)과, 흡입압력(Ps)의 균형에 의해 결정된다. 따라서 :

크랭크 케이스 압력(Pc)이 작을 때(밸브가 폐쇄되었을 때), 경사 각(θ)은 커지게 되고, 배출압력(Pd)이 커지며, 흡입압력(Ps)은 작아지고(냉각공기의 배출온도가 낮다);

크랭크 케이스 압력(Pc)이 클 때(밸브가 개방되었을 때), 경사 각(θ)은 작아지고, 배출압력(Pd)이 작아지며, 흡입압력(Ps)은 커진다(냉각공기의 배출온도가 높다).

전술한 압력(Pd,Pc,Ps)을 가지는 압축기의 포트(port)와 솔레노이드 밸브(200)가 도 12 에 도시한 회로와 같이 연결된다. 크랭크 케이스 압력(Pc)은 압축기(300)내의 오리피스(305)를 통해 흡입압력(Ps)과 연결된다. 압축기(300)의 작동이 정지(엔진의 정지 등)될 때, 압축기내의 압력은 균일해진다.

상술한 설명에서, 소정 흡입압력(Ps) 달성을 위해, 흡입압력(Ps)이 작을 때 벨로우즈 조립체(110)를 팽창위치로 이동시켜 밸브(103b)를 개방하고 흡입압력(Ps)이 클 때 수축위치로 이동시켜 밸브(103b)를 폐쇄하는 것과 같이, 소정의 일정 흡입압력(Ps)(냉각공기의 일정한 배출 온도) 달성을 위한 균형 제어는 사판(302)의 경사 각(θ) 조절로써 흡입압력(Ps)을 조정하기 위한 것이다.

도 3 은 도 8 에 도시한 종래 솔레노이드 밸브(200)의 구체적인 예로서 솔레노이드 밸브(400)를 도시한다.

솔레노이드 밸브(400)는 대략적으로 솔레노이드 유닛(402)과, 밸브 유닛(403), 벨로우즈 조립체(110)로 구성된다.

솔레노이드 유닛(402)은 종래 기술에서 일반적으로 사용되는 형태인 거의 원통형의 밸브 본체(404)의 일단부에 정렬된다. 자력 발생을 위해 전류가 코일(102a)에 공급되고, 그에 따라 플런저(402b)가 중심 포스트(402c)에 의해 끌어 당겨져 전류에 상당하는 크기의 가압력(솔레노이드 인력)이 발생된다.

밸브 유닛(403)은 밸브 본체(404)에 형성된 밸브 챔버(403a)내의 밸브(403b)를 포함하고, 그 밸브는 밸브 챔버(403a)내에서 축방향을 따라 이동될 수 있어 밸브 챔버(403a)에 개방 형성된 밸브 시트(403c)에 닿거나 그 시트로 부터 이격된다. 또한, 밸브(403b)는 개방 방향으로 가압하는 가압수단인 스프링(403d)에 의해 가압되며, 솔레노이드의 로드(402d)와 일체로 형성된다.

포트(403e)는 밸브 유닛(403)의 밸브 챔버(403a)에 연결되고, 포트(403f)는 밸브 시트(403c)에 연결된다. 포트(403f)는 연결 통로(404a)를 통해 크랭크 챔버 압력(Pc)을 플런저 챔버(402e)로 안내한다.

벨로우즈 조립체(410)는 밸브 본체(404)의 솔레노이드 유닛(402)의 반대쪽에 위치하는 다른 단부에 배치된다.

벨로우즈 조립체(410)는 내부 공기를 배출한 또는 소정 압력을 가지는 밀봉된 벨로우즈 코어(410a)와, 그 벨로우즈 코어(410a)의 양단부를 지지하는 스토퍼(410b)와, 홀더(410c) 및 벨로우즈 코어(410a) 내부에서 연장하고 가압력을 발생시켜 붕괴되는 것을 방지하는 스프링(410d)을 포함한다.

벨로우즈 코어(410a)를 둘러싸는 압력(흡입압력(Ps))에 반응하여, 홀더 유닛(410e)에 의해 지지되는 로드(410f)를 통해 벨로우즈 조립체가 소정 길이(흡입압력(Ps)이 감소하였을 때) 이상으로 연장되었을 때, 개방 방향으로의 가압력이 밸브(403b)에 가해진다.

따라서, 벨로우즈 조립체(410)는 밸브(403b)의 전체 행정에 걸쳐서 그 밸브(403b)와 맞닿거나 가압하지 않으나, 흡입압력(Ps)에 반응하여 밸브(403b)가 행정의 중간에 근접 위치하는 위치에서 적어도 로드(410f) 및 밸브(403b)가 서로 맞닿도록 구성된다. 밸브(403b)의 밸브 개방량이 유지된다면, 벨로우즈 조립체(410)는 전체 행정을 통해 맞닿게 될 것이다.

흡입압력(Ps)이 소정 압력 이상으로 상승할 때, 벨로우즈 코어(410a)는 수축하고, 로드(410f) 및 밸브(403b)는 더이상 서로 맞닿지 않게 된다.

솔레노이드 밸브(200) 또는 자동 압력조절 기능을 가지는 솔레노이드 밸브(400)에 의해 제어되는 압축기는 일반적으로 사판을 회전시키는 회전축에 구동력을 전달하는 전자석 클러치를 구비하며, 그 클러치는 턴 온 또는 턴 오프되어 압축기를 구동하거나 또는 그 압축기에 동력을 전달하지 않는 즉, 압축기를 구동하지 않는다.

그러나, 최근에 차량의 엔진이 직동중일 때 계속하여 사판을 회전시키는 클러치 없는 압축기가 개발되었다. 이러한 클러치 없는 압축기에서, 압축기는 클러치의 연결/분리에 의해 턴 온 및 턴 오프되는 것이 아니라, 사판의 경사각을 변화시킴으로서 턴 온 및 턴 오프 된다.

즉, 경사각이 거의 제로(zero)인 상태(완전히 제로인 상태에서는 사판의 경사를 변화시키는 힘이 발생되지 않는다)에서, 피스톤은 거의 움직이지 않고, 냉매는 송출되지 않으며 오프 상태가 된다(이 경우 엔진에는 부하가 걸리지 않는다).

온(on) 상태에서, 밸브 폐쇄를 위해 전류가 솔레노이드 밸브에 공급되고, 크랭크-케이스 압력(Pc)은 배출압력(Pd) 보다 작아지게 되어 사판의 경사각을 크게하여, 냉매의 배출량을 증가킴으로서 공조장치가 작동되게 한다.

따라서, 클러치 없는 압축기에서, 압축기는 솔레노이드 밸브의 밸브를 개방 및 폐쇄함으로써 턴 온되고 턴 오프된다. 다시 말하면, 솔레노이드 밸브는 두가지 기능 즉, 압축기의 온 및 오프를 위한 밸브의 개방 및 폐쇄 기능(온/오프 제어)과, 흡입압력(Ps) 조절을 위한 비례제어 기능을 반드시 갖추어야 한다.

도 9 는 밸브에 가해지는 부하와 자동압력조절기능을 갖춘 솔레노이드 밸브(200)내의 밸브 위치 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 도 9 에서, 솔레노이드 인력(실선 HI 와 LO 사이)과 벨로우즈힘 및 스프링력(파선)의 교차점은 균형 지점이며, 그 순간 밸브의 행정량은 밸브-개방량이다.

다시 말해, 벨로우즈 조립체(110)에서, 밸브에 가해지는 부하는 외부 압력(흡입압력(Ps))의 변화에 따라 변하고, 그에 따라, Kb + Ksp 는 외압(P0 (저압)에서 P3 (고압)까지)에 따라 수평 변환되고, 소정 전류에 의해 발생되는 솔레노이드 인력과의 교차점은 밸브-개방량이 된다.

이러한 경우에, 스프링(103c)은 스프링 상수(Ksp)를 가지고, 벨로우즈 조립체(110)는 스프링 상수(Kb)를 가지며, 솔레노이드 인력의 경사도는 Ksol 이고, Kb + Ksp 〈 Ksol (도 6 에서 Ksp 가 Kb + Ksp 로 맞추어지는 것과 유사하다)이고, 밸브는 전류에 의해 발생하는 솔레노이드 인력의 변화에 따라 폐쇄상태 또는 개방상태로 안정된다. 즉 중간위치에서 균형제어는 이루어지지 않는다. 따라서, 균형제어(선형 제어)를 위해, 도 9 에 도시한 바와 같이 Kb + Ksp 〈 Ksol 관계를 설정한다.

전술한 바와 같이, Kb + Ksp 〈 Ksol 관계를 설정하기 위해, 밸브가 폐쇄되는 쪽의 행정영역(R101)과 솔레노이드 인력(HI 및 LO)과 관련하여 밸브가 개방되는 쪽의 행정영역(R102)에서 자동 압력조절이 이루어진다.

그러나, 도 9 에서와 같이 Kb + Ksp 가 일정하게 설정되었을 때, 온/오프 제어로 밸브를 폐쇄하기 위해서는 솔레노이드 인력이 반드시 HI 와 같거나 그보다 커야 한다. 따라서, 중심 포스트와 플런저가 서로 이격되어 있는 상태에서 솔레노이드는 반드시 큰 인력을 발생하여야 한다. 인력이 상기 값보다 작은 경우, 밸브는 중간지점에서 균형을 이룰 것이고, 온/오프 제어작동을 하는 솔레노이드에 문제가 발생될 것이다.

따라서, 온/오프 제어작동을 위해서는, 도 6 과 같이 필요한 인력을 작게하고 효율을 높이는 설정을 채용하는 것이 바람직하다.

또한, 종래 기술을 도시한 도 13 에 도시한 구성의 솔레노이드 밸브(400)에서, 벨로우즈 조립체(410)와 맞물린 로드(410f)와, 밸브(403b)와 일체로 형성된 솔레노이드측의 로드(402d), 및 플런저(402b)는 별도로 구성된다.

게다가, 솔레노이드쪽의 로드(402d)와 로드(410f)는 부재들을 축방향으로 활주가능하게 하면서도 제어 유체의 누출을 방지하는 간극 밀봉(clearance seal)(CS401, CS402)(정밀 활주 끼워맞춤)을 이용하여 지지한다.

또한, 플런저(402b) 및 플런저 챔버(402e)는 서로 정밀하게 끼워맞춰져야 하며, 그것들 외에도 로드(410f) 및 솔레노이드쪽 로드(402d)도 아주 정밀하게 가공되어야 한다.

또한, 간극 밀봉(CS401, CS402) 및 플런저(402b)의 활주 저항은 솔레노이드 밸브(400)의 작동중에 활주이력(sliding hysteresis)을 유발할 수 있다. 특히, 간극 밀봉(CS401, CS402)은 큰 활주저항을 일으킬 수 있는 유체 고착(fluid lock)을 유발할 수 있다.

또한, 플런저(402b)가 플런저 챔버(402e)내에서 원활하게 움직일 수 있도록 하기 위해, 크랭크-케이스 압력(Pc)을 플런저 챔버(402e)로 안내하는 연통로(404a)를 마련하여야 한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술에 내재한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 활주 이력(履歷)을 감소시키고 밸브 제어작동중에 밸브가 구동될 때 활주부분에서 유체 고착이 일어나는 것을 감소시키며, 안정되고 특히 신뢰할 수 있는 작동을 가능하게 하는 것이다.

본 발명은 또한 솔레노이드 밸브내의 스프링 상수와 솔레노이드의 인력의 기울기를 나타내는 솔레노이드 밸브를 제공하며, 온/오프 제어 기능과 비례제어 기능을 효율적으로 실현할 수 있다.

본 발명의 솔레노이드 밸브는 :

밸브 본체와;

상기 밸브 본체내에서 축방향으로 이동할 수 있고 가압수단에 의해 폐쇄 또는 개방 방향으로 가압되는 밸브와;

상기 밸브의 밸브본체의 축방향 일측에 배치되어 상기 밸브를 폐쇄하는 방향으로 가압하는 플런저를 구비한 솔레노이드와;

상기 밸브의 밸브본체의 축방향 타측에 배치되고 압력에 반응하여 상기 밸브를 개방하는 방향으로 가압하는 압력반응수단을 구비하고,

상기 밸브 및 플런저는 단일 구조물로 구성되며;

상기 단일 구조물은 압력반응수단쪽에서 그 단일 구조물의 일부와 면하는 상기 밸브본체내에 마련되는 활주 지지유닛과, 상기 플런저와 면하는 솔레노이드내에 마련되는 활주 지지유닛에 의해 지지된다.

따라서, 밸브 및 플런저는 단일 구조물로 구성되는데, 그 단일 구조물은 양단부 즉, 압력반응수단쪽의 부분과 플런저에서 활주가능하게 지지되어, 활주 저항을 감소시키고 안정한 작동을 실현한다.

첨부 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명에 의해 본 발명을 보다 완전하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.

도 2 는 밸브에 가해지는 부하와 밸브 위치 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 3 은 압력반응수단의 지지 구조물의 부분단면도.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.

도 5 는 종래 기술에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.

도 6 은 종래 기술에 따라 밸브에 가해지는 부하와 밸브 위치 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 7 은 종래 기술에 따라 밸브에 가해지는 부하와 밸브 위치 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 8 은 종래 기술에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.

도 9 는 종래 기술에 따라 밸브에 가해지는 부하와 밸브 위치 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 10 은 압축기의 구성을 도시한 개략도.

도 11 은 압축기와 관련한 압력의 관계를 도시한 개략도.

도 12 는 압축기의 압력통로를 도시한 회로도.

도 13 은 종래 기술에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 솔레노이드 밸브 2 : 솔레노이드 유닛

3 : 밸브 유닛 4 : 밸브 본체

5 : 밸브 로드 10 : 벨로우즈 조립체

도 1 은 본 발명이 적용된 제 1 실시예의 솔레노이드 밸브(1)의 단면도이다. 그 솔레노이드 밸브(1)는 차량등의 공기조화 시스템에 사용되는 가변용량 펌프(종래 기술에서 설명한 압축기(300)와 동일하다)의 흡입압력(Ps)을 제어하는데 사용되며, 솔레노이드 밸브(1)에 의해 턴 온 및 턴 오프 제어되는 클러치가 없는 형태의 압축기에 적합하게 적용할 수 있다.

흡입압력(Ps)은, 그 흡입압력(Ps)에 반응하는 압력반응수단인 벨로우즈 조립체(10)를 이용하여 밸브 유닛(3)을 개폐하여 가변용량 펌프의 배출압력(Pd) 및 크랭크 챔버 압력(Pc)을 조절함으로써 제어할 수 있다.

솔레노이드 밸브(1)는 솔레노이드 유닛(2)과, 밸브 유닛(3)과, 벨로우즈 조립체(10)로 구성된다.

솔레노이드 유닛(2)은 원통형 밸브 본체(404)의 일단부에 배치되고, 코일(2a)에 전류가 공급될 때 자력을 발생시켜 중심 포스트(2c)에 의해 플런저(2b)를 끌어 당기며, 그에 따라 전류에 상당하는 크기의 가압력(솔레노이드 인력)을 발생시킨다.

플런저(2b) 및 중심 포스트(2c)의 대향 면들은, 플런저의 이동에도 불구하고 각 전류 크기에서 트러스트의 변화를 억제하여 바람직한 비례제어를 달성하기 위해 원추형상을 가진다.

플런저(2b)는 슬리브(2d)의 내측 원주면에 의해 활주가능하게 지지되고, 그 슬리브(2d)의 내측 원주면을 따라 축방향으로 요동(play) 없이 부드럽게 활주한다.

밸브 유닛(3)은 밸브 본체(4)내에 형성된 밸브 챔버(3a)내의 밸브(3b)를 구비하고, 그 밸브(3b)는 밸브 챔버(3a)내에서 축방향을 따라 이동할 수 있어 밸브 챔버(3a)내에 개방 형성된 밸브 시트(3c)와 맞닿고 또 그 시트로 부터 이격될 수 있다. 밸브(3b)는, 후술하는 밸브 로드(5)를 통해 가압수단인 스프링(3d)에 의해 개방되는 쪽으로 가압된다.

밸브 본체(4)의 원주벽을 관통하는 포트(3e)는 밸브 유닛(3)의 밸브 챔버(3a)에 연결되고, 포트(3f)는 밸브 시트(3c)에 연결된다. 가변용량 펌프의 배출압력(Pd)은 포트(3f)로 유입되고, 밸브 유닛(3)을 통해 배출압력(Pd)을 제어함으로써 얻어지는 크랭크 챔버 압력(Pc)은 포트(3e)로 부터 발생한다.

밸브(3b)는, 밸브 본체(4)의 내측 원통형 부분내에 활주 가능하게 배치된 일체형 구조물인 밸브 로드의 중앙부 일부의 지름을 축소시켜 형성한 소직경부(5a)와 면하는 단부면(5b)과 밸브 시트(3c) 사이의 거리에 따라 압력/유속을 제어한다.

밸브 로드(5)는 밸브(3b)로 부터 먼쪽에서 솔레노이드(2)에 위치하는 솔레노이드쪽 로드(5c)를 포함한다. 그 솔레노이드쪽 로드(5c)는 중심 포스트(2c)의 내측 원통형 부분을 관통하여 환형 갭(6)(간극)을 형성하며, 그 단부(5d)는 플런저(2b)에 끼워져 고정된다.

밸브 로드(5)는 또한 벨로우즈 조립체(10)에는 근접하고 밸브(3b)로 부터는 먼쪽에서 압력반응수단(2)상에 위치하는 벨로우즈쪽 로드(5e)를 포함한다.

벨로우즈쪽 로드(5e)는 밸브 본체(4)의 내측 원통형 부분(4a)에 의해 활주 가능하게 지지되며(정밀한 활주 끼움에 의한 간극 밀봉), 그 벨로우즈쪽 로드(5e)는 내측 원통형 부분(4a)의 내측 원주면을 따라 축방향으로 요동(play)없이 부드럽게 활주한다.

환형 홈(5f)(본 실시예에서는 2개의 홈)은 벨로우즈쪽 로드(5e)의 외측 원주면에 형성되어 간극 밀봉부에서 유체 고착을 억제한다.

랜드(land)부에 작용하는 횡방향 힘(반경방향 압력/편심 방향)이 축방향 운동에 영향을 미치지 않도록 환형 홈(5f)의 형상 및 개수를 적절하게 설정할 수 있다.

벨로우즈 조립체(10)는 밸브 본체(4)의 솔레노이드 부분(2) 반대쪽의 타단부에 배치된다.

벨로우즈 조립체(10)는 내부의 공기가 배출되거나 소정 압력을 가지는 밀봉된 벨로우즈 코어(10a)와, 그 벨로우즈 코어(10a)의 양단부를 지지하는 스토퍼(10b)와, 홀더(10c) 및 벨로우즈 코어(10a)내에서 연장하여 붕괴방지를 위한 소정 가압력을 제공하는 스프링(10d)을 포함한다.

참조 부호 10f 는 벨로우즈 조립체(10)의 홀더(10c)를 스토퍼(10b)쪽으로 가압하고 벨로우즈 조립체(10)를 덮개 부재(10g)의 함몰부로 가압하여 그 벨로우즈 조립체를 지지하는 홀더 스프링을 나타낸다. 덮개 부재(10g)의 함몰부 및 홀더 스프링(10f)은 벨로우즈 조립체(10)의 팽창/수축 통로를 밸브(3b)에 대해 유지하는 지지수단으로서의 역할을 한다.

주위압력(흡입압력(Ps))에 반응하여 벨로우즈 코어(10a)가 팽창 또는 수축할 때, 밸브(3b)는 그 밸브가 개방되는 방향으로 힘을 받아 이동하고, 지지부(10e)에 의해 활주가능하게 지지되는 벨로우즈쪽 로드(5e)를 통해 소정 길이(흡입압력(Ps)이 낮아졌을 때) 이상으로 연장한다.

따라서, 밸브(3b)의 전체 개방/폐쇄 행정에 걸쳐서 벨로우즈 조립체(10)는 밸브(3b)와 맞닿아 가압되지는 않는다. 대신에, 밸브(3b)가 폐쇄된 지점에서 부터 개방/폐쇄 행정의 적어도 중간 지점까지 벨로우즈쪽 로드(5e)가 흡입압력(Ps)에 반응하여 지지부(10e)와 맞닿는다.

또한, 이러한 실시예에서, 개방/폐쇄 행정의 중간 지점부터 밸브(3b)가 완전히 개방되는 지점까지 벨로우즈 조립체(10)는 밸브(3b)와 맞닿지 않는다. 밸브(3b)의 밸브-개방량이 유지된다면, 전체 행정에 걸쳐 맞닿게 될 것이다.

흡입압력(Ps)이 소정 압력 보다 크게 증가하였을 때, 벨로우즈 코어(10a)는 수축되고 벨로우즈쪽 로드(5e)로 부터 분리된다.

그렇게 구성된 솔레노이드 밸브(1)에서, 밸브 로드(5)는 양측의 솔레노이드쪽 로드(5c) 및 벨로우즈쪽 로드(5e) 뿐만아니라 밸브(3b)도 포함하며, 그 솔레노이드쪽 로드(5c)는 플런저(2b)에 연결된 단일 구조물이다. 따라서, 밸브 로드(5)는 슬리브(2d)의 내측 원주면 및 밸브 본체(4)의 내측 원통형 부분에 의해서 양단부의 두 지점에서 지지되며, 활주 저항이 감소된 상태로 안정되게 작동한다.

또한, 부품의 수를 줄일 수 있으며, 조립 효율을 개선할 수 있고, 비용을 절감할 수 있다.

밸브 로드(5)의 솔레노이드쪽 로드(5c)와 중심 포스트(2c)의 내측 원주 사이에는 환형 간극(6)이 형성되며, 그에 따라 솔레노이드쪽 로드(5c)와 중심 포스트(2c) 사이에는 활주 저항을 감소시키는 활주 이동이 일어나지 않는다. 또한, 환형 간극(6)은 플런저 챔버내에서 플런저(2b)가 부드럽게 이동하는 것을 돕는 유체 연통로로서 작용한다.

스프링(3d)의 스프링 상수를 Ksp 로 하고, 솔레노이드 유닛(2)의 인력의 기울기를 Ksol 로하며, 벨로우즈 조립체(10)의 스프링 상수를 Kb (지지 스프링(10f)에 의한 가압력을 포함)로 하였을 때, 솔레노이드 밸브(1)는 이하의 관게로 설정된다.

Kb + Ksp 〉 Ksol

Ksol 〉 Ksp

도 2 를 참조하여 솔레노이드 밸브(1)의 작동을 이하에서 상술한다.

도 2 는 밸브(3b)에 작용하는 부하(負荷)와 그 밸브(3b) 사이의 관계를 나타낸 그래프로서, 수평축은 밸브(3b)의 개방/폐쇄 행정(이동량)을 나타내고, 수직축은 행정 위치에 따라 밸브(3b)에 가해지는 부하를 나타낸 것이다.

밸브(3b)에 작용하는 부하에 관해 설명하면, 솔레노이드 유닛(2)의 인력이 Ksol 인 경우에 3 개의 부하가 작용하는데, 즉 벨로우즈 조립체(10)의 가압력과, 스프링(3d)의 가압력과, 밸브(3b)의 개방/폐쇄 행정의 중간 지점부터 밸브 폐쇄(영역(R1) : 압력조절 영역)까지의 솔레노이드 유닛(2)의 인력이 작용한다.

2 개의 부하 즉, 스프링(3d)의 가압력과, 밸브(3b)의 개방/폐쇄 행정의 중간 지점에서부터 밸브-개방(영역(R2))까지의 솔레노이드 인력이 작용한다.

개방/폐쇄 행정의 중간 지점은 밸브(3b)와 벨로우즈 조립체(10) 사이에 실질적인 결합이 없는 지점이다.

밸브(3b)에 3 개의 부하가 작용하는 영역(R1)에서, 밸브(3b)는 벨로우즈 조립체(10)에 작용하는 압력에 기초하여 비례적으로 개방되고 폐쇄된다.

벨로우즈 조립체(10)는 외부 압력(P0(저압)으로 부터 P4(고압)까지의 압력)에 따라 수평 변환 (Kb + Ksp)(파선)을 하며, 소정 전류에 의해 발생하는 솔레노이드 인력(실선)과 교차하는 지점은 밸브(3b)가 개방되는 지점이다.

2 개의 부하 만이 밸브(3b)에 가해지는 영역(R2)에서, 밸브가 완전히 개방된 지점에서 솔레노이드 인력이 스프링(3d)의 가압력을 초과할 때, Ksol 〉 Ksp 의 관계로 인해, 밸브가 완전히 개방되는 지점에서 부터 개방/폐쇄 행정의 중간 지점까지 솔레노이드 인력이 스프링(3d)의 가압력을 초과하며, 밸브(3b)는 개방/폐쇄 행정의 중간 지점까지 즉각적으로 이동하고, 온/오프 제어에 기초한 개방/폐쇄 제어 작동을 한다.

따라서, 밸브가 완전히 개방된 위치에서 솔레노이드 인력은 동일 위치에서의 스프링(3d) 부하 보다 크게 설정할 필요가 없고, 솔레노이드를 작게하여 전류소모를 줄일 수 있다.

솔레노이드 인력은 공급되는 전류에 의해 변화될 수 있고, Kb + Ksp 값을 만족시키는 소정 출력을 나타내는 소정 값으로 조정할 수 있다.

이하에서는, 솔레노이드 밸브(1)가 포함된 압축기의 실제적인 제어 작동을 전술한 바와 같은 작동 조건에서 설명한다.

압축기의 일반 작동중에, 솔레노이드 밸브(1)의 벨로우즈 조립체(10)에는 흡입압력(Ps)이 가해진다. 흡입압력(Ps)이 증가할 때, 벨로우즈 코어(10a)는 도면의 좌측으로 수축한다. 흡입압력(Ps)이 감소할 때, 벨로우즈 코어(10a)는 도면의 우측으로 팽창한다.

압력이 조절된 상태(도 2 의 영역(R1))에서, 벨로우즈 조립체(10)는 벨로우즈쪽 로드(5e)를 통해 밸브(3b)와 맞닿는다. 벨로우즈 코어(10a)의 가압력으로 인해, 스프링(3d)의 가압력과 솔레노이드의 인력이 균형을 이루고, 그에 따라 밸브(3b)가 이동하여 포트(3f)로 부터 포트(3e)로 유동하는 배출압력(Pd)의 유체의 유속을 제어한다.

포트(3e)로 부터 공급되는 크랭크 챔버 압력(Pc)은 가변용량 펌프의 출력조절을 위해 조정되고, 그에 따라 가변용량 펌프의 흡입압력(Ps)이 자동적으로 조절된다.

압축기로부터의 배출압력(Pd)을 크게하기 위해서는, 예를 들어, 사판(302)의 경사각(θ)이 커져야 한다. 그러나, 이를 위해서는 솔레노이드 밸브(1)의 밸브(3b)는 크랭크 챔버 압력(Pc)을 줄이기 위해 반드시 폐쇄되어야 한다.

솔레노이드 밸브(1)의 인력을 변화시킴으로서 이루어지는 제어작업중에, 밸브-개방측으로부터 밸브(3b)의 개방/폐쇄 행정의 중간 지점까지의 영역(R2)에서 솔레노이드 밸브(1)는 Ksol 〉 Ksp 의 관계를 유지한다. 밸브가 완전히 개방된 위치에서 솔레노이드의 인력이 스프링(3d)의 가압력을 초과하는 순간에, 밸브가 완전히 개방된 지점으로 부터 밸브(3b) 및 벨로우즈 조립체(10)가 서로 맞닿는 행정의 준간 지점까지 밸브(3b)가 즉시 이동하며, 그에 따라 개방/폐쇄 제어작업이 이루어진다.

따라서, 밸브(3b)가 밸브-개방측으로부터 행정의 중간 지점까지 이동하는 밸브-개방 작동은 신속하게 이루어지고, 압축기의 작동 시작시에 그 압축기의 반응을 촉진시킨다.

도 2 의 영역(R1)에서, 솔레노이드 밸브(1)의 밸브(3b)는 스프링(3d)의 가압력과, 솔레노이드의 인력과, 벨로우즈 조립체(10)의 가압력이 균형을 이루는 상태(균형제어)에 있고, 유체의 유속을 제어한다.

유체의 균형이 조절되는 상태에서, 흡입압력(Ps)의 증가에 기인하여 벨로우즈 코어(10a)가 도면의 좌측으로 수축하는 때 또는 솔레노이드 밸브(1)의 인력이 증가하는 때, 솔레노이드 밸브(1)내의 밸브(3b)는 종종 폐쇄된다.

밸브(3b)가 폐쇄되었을 때, 배출압력(Pd)으로 부터 압력(Pc)에서 크랭크 케이스로 유입되는 유체의 유속은 압축기(300)내의 오리피스(305)(도 12 참조)로 인해 Pc - Ps 사이의 유속 보다 작아지게 되고, "크랭크 케이스 압력(Pc) = 흡입압력(Ps)" 의 관계가 성립된다.

밸브가 폐쇄되었을 때 Pc = Ps 제어 및 균형 제어에 따라 솔레노이드의 인력을 조절할 때, 흡입압력(Ps)(즉, 송풍 온도)을 최종적으로 설정하는 것이 가능하게된다.

압축기가 구동하기 시작할 때(도 10, 11, 12 참조), 크랭크 챔버 압력(Pc)은 오리피스(305)를 통해 흡입압력(Ps)과 같아지고, 사판(302)의 경사각(θ)을 감소시키는 스프링(도시 안함)의 탄력으로 인해 그 사판의 경사각(θ)은 거의 "0" 이 된다.

압축기와 협력하여, 솔레노이드 밸브(1)는 상기한 바와 같이 작동되어 2 개의 제어 작동 즉, 제어되는 유체의 압력에 따른 온/오프 제어작동 및 비례 제어작동을 효과적으로 실시한다.

본 실시예는 지지부(10e) 및 벨로우즈쪽 로드(5e)가 서로 활주가능하게 끼워진 분리/연결 수단을 채용하며, 벨로우즈 조립체(10)의 가압력은 상기 양자의 대향면들이 서로 접촉하였을 때에만 벨로우즈쪽 로드(5e)에 전해진다. 이러한 구조는, 밸브(3b)가 폐쇄된 상태를 넘어서 벨로우즈 조립체(10)가 수축되었을 때, 폐쇄되는 방향으로 밸브를 가압하는 힘이 발생하는 것을 방지한다.

이는, 압축기가 클러치가 없는 형태일 때, 압축기의 휴식기에 벨로우즈 조립체(10)의 수축력이 밸브(3b)를 폐쇄하는 방향으로 가압할 때 밸브(3b)를 개방하는 작동이 영향받는 것을 방지하기 위한 것이다.

또한, 분리/연결 수단을 채용하는 대신, 가압삽입과 같은 방법으로 벨로우즈 조립체(10)의 지지부(10e)와 벨로우즈쪽 로드(5e)를 연결하고 고정할 수도 있다.

이 경우, 벨로우즈 조립체(10)가 많이 수축되었을 때, 스토퍼(10b)가 덮개 부재(10g)로 부터 분리될 수도 있다. 그러나, 적어도 벨로우즈쪽 로드(5e)에 의해 벨로우즈 조립체(10)의 일측이 지지되기 때문에, 특별한 지지수단(후술하는 바와 같이 도 3 에 도시한 지지 스프링(3f) 또는 지지 스프링(3h))이 필요하지는 않다.

또한, 도 3 에 도시한 바와 같이, 벨로우즈 조립체(10)가 가압부재인 지지 스프링(3h)에 의해 개방되는 방향으로 가압되면서 덮개 부재(10g)에 대해 지지되는 구성을 가질 수도 있으며, 그에 따라 벨로우즈 조립체(10)의 팽창을 흡수한다. 이 경우, 도 1 에 도시한 지지 스프링(10f)은 필요하지 않다.

그러나, 클러치가 있는 압축기에 솔레노이드 밸브(21)를 사용하는 경우, 밸브(3b)를 폐쇄할 필요는 없다. 따라서, 전술한 지지부(10e)와 벨로우즈쪽 로드(5e)를 분리하는 구성 및 지지 스프링(10h)을 기초로한 가압을 생략할 수 있다.

(실시예 2)

도 4 는 제 2 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(21)의 단면 구성을 도시한 도면이다. 도 4 에서, 제 1 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호로 표기하였으며, 그에 대한 내용도 제 1 실시예의 설명과 같다.

제 1 실시예와 달리, 솔레노이드 밸브(21)는 그 솔레노이드 밸브를 온/오프 제어하는 기능이 필요치 않은 클러치를 구비한 압축기에 적합한 것이다.

밸브(3b)를 가압하는 수단인 스프링(23d)이 밸브(3b)가 폐쇄되는 방향으로 밸브 로드(5)를 가압하는 구성을 솔레노이드 밸브(21)가 갖는다.

이것은, 온/오프 제어기능이 필요하지 않기 때문에, 솔레노이드 밸브의 인력을 발생시킬 필요없이 적은 전류(0 A)로 제어기능을 수행하기 위한 구성이다.

다시 말해, 중심 포스트(2c)의 일측에 위치한 플런저(22b)의 단부(22b1)는 솔레노이드쪽 로드(5c)의 단부(5d)에 끼워져 고정되며, 단부(5d)의 외경 보다 지름이 큰 내경부(22b3)는 슬리브(2d)의 바닥(2d1)과 면하는 단부면(22b2)으로 부터 형성되어 환형 홈(22b4)을 형성한다. 스프링(23d)은 환형 홈(22b4)과 슬리브(2d)의 바닥(2d1) 사이에서 압축 유지되어 밸브 로드(5)를 가압한다.

이러한 구성으로 인해, 솔레노이드 유닛(2)에 전류가 공급되지 않는 상태에서도 흡입압력(Ps)의 변화를 이용하여 그 흡입압력(Ps)에 대한 반응을 얻을 수 있으며, 솔레노이드 유닛(2)에 전류가 공급되지 않는 상태에서도 밸브(3b)는 균형제어된다. 다시 말하면, 솔레노이드 인력(F)이 "0" 일 때 부터 전류가 최대가 되는 영역에 걸쳐 밸브-개방 상태가 이루어질 수 있어, 솔레노이드 인력(F)을 효율적으로 이용할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따라, 솔레노이드 밸브내의 밸브는 활주 저항이 적은 상태에서 안정되게 작동되고, 높은 신뢰성으로 작동되는 솔레노이드 밸브를 얻을 수 있게 한다.

또한, 부품의 수를 줄일 수 있어 조립 효율을 높일 수 있고 비용을 절감할 수 있다.

중심 포스트의 내측 원주와 솔레노이드 일측의 연결부재의 외측 원주 사이에 환형 간극이 형성되기 때문에, 솔레노이드 일측의 연결부재와 중심 포스트 사이에는 활주 이동이 발생하지 않아 활주 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 환형 간극은 플런저 챔버내의 플런저의 원활한 이동을 돕는 유체 통로로서 사용된다.

압력반응수단의 일측에서 연결부재의 외측 원주에 환형 홈을 형성함으로써, 압력반응수단 일측의 연결부재와 활주 지지유닛 사이에 유체 고착이 일어나는 것을 방지한다.

또한, 온/오프 제어기능 및 비례제어기능을 효과적으로 달성하기 위해, 솔레노이드 밸브의 스프링 상수와 솔레노이드의 인력의 기울기 사이에는 소정 관계가 유지된다. 압력반응수단이 밸브와 맞닿지 않고 그 밸브를 가압하지 않는 상태에서, Ksol 〉 Ksp 관계에 따른 온/오프 제어작업을 기초로 하여 밸브가 개방되고 폐쇄된다. 압력반응수단이 밸브와 맞닿고 그 밸브를 가압하는 상태에서, Kb + Ksp 〉 Ksol 관계에 따른 압력을 기초로 한 비례제어에 의해 밸브가 개방되고 폐쇄된다.

압력반응수단가 밸브 사이의 맞닿는 상태를 보다 구체적으로 설명하면, 솔레노이드에 전류가 공급되지않는 상태에서 밸브는 밸브-개방측에 위치한다. 이 상태에서 솔레노이드에 전류가 공급되면, Ksol 〉 Ksp 의 관계로 인해 밸브가 완전히 개방된 위치에서 솔레노이드의 인력이 가압수단의 가압력을 초과할 때 밸브가 완전히 개방된 위치로 부터 밸브가 압력반응수단과 맞닿는 행정의 중간 지점으로 밸브가 즉시 이동하며, 그 밸브는 온/오프 제어작업에 의해 개방되고 폐쇄된다. 행정의 중간 지점으로 부터 밸브-폐쇄 지점까지, 밸브는 압력에 따라 비례 제어공정에 의해 개방되고 폐쇄된다.

따라서, 밸브가 완전히 개방된 위치에서 솔레노이드의 인력을 같은 위치에서 가압수단의 부하 보다 크게 할 필요가 없으며, 그에 따라 솔레노이드의 크기를 작게할 수 있고 전류소모를 줄일 수 있다.

또한, 밸브는 가압수단에 의해 폐쇄방향으로 가압되기 때문에, 솔레노이드에 전류가 공급되지 않는 상태에서도 밸브를 균형제어할 수 있으며, 솔레노이드의 인력을 "0" 으로 부터 밸브가 최대 전류에서 개방되는 상태까지 설정할 수 있다. 따러서, 솔레노이드의 인력을 효과적으로 이용할 수 있고, 또한 솔레노이드의 크기를 적게할 수 있다.

본 발명은 전술한 바와 같이 밸브가 구동될 때 활주부분에서 유체 고착이 일어나는 것을 감소시키며, 안정되고 특히 신뢰할 수 있는 작동을 가능하게 한다.

설명을 목적으로 선택한 특정 실시예를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 기본 개념 및 범위내에서도 많은 변형이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (9)

1. 밸브 본체와;

   상기 밸브 본체내에서 축방향으로 이동할 수 있고 가압수단에 의해 폐쇄 또는 개방 방향으로 가압되는 밸브와;

   상기 밸브의 밸브본체의 축방향 일측에 배치되어 상기 밸브를 폐쇄하는 방향으로 가압하는 플런저를 구비한 솔레노이드와;

   상기 밸브의 밸브본체의 축방향 타측에 배치되고 압력에 반응하여 상기 밸브를 개방하는 방향으로 가압하는 압력반응수단을 구비하고,

   상기 밸브 및 플런저는 단일 구조물로 구성되며;

   상기 단일 구조물은 압력반응수단쪽에서 그 단일 구조물의 일부와 면하는 상기 밸브본체내에 마련되는 활주 지지유닛과, 상기 플런저와 면하는 솔레노이드내에 마련되는 활주 지지유닛에 의해 지지되는 것을 특징을 하는 솔레노이드 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 솔레노이드쪽에 위치하여 밸브를 플런저에 연결하는 연결부재를 추가로 구비하고, 상기 솔레노이드는 그 솔레노이드쪽에서 연결부재를 둘러싸는 중심 포스트를 포함하며, 상기 중심 포스트의 내측 둘레와 솔레노이드쪽 연결부재의 외측 둘레 사이에는 환형 간극이 형성되는 것을 특징을 하는 솔레노이드 밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부재는 압력반응수단의 측부에 마련되어 상기 밸브를 압력반응수단에 연결하고, 연결부재의 외측 둘레에는 환형 홈이 형성되는 것을 특징을 하는 솔레노이드 밸브.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 연결부재는 압력반응수단의 측부에 마련되어 상기 밸브를 압력반응수단에 연결하고, 연결부재의 외측 둘레에는 환형 홈이 형성되는 것을 특징을 하는 솔레노이드 밸브.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브는 가압수단에 의해 폐쇄되는 방향으로 가압되고, 상기 가압수단의 스프링 상수를 Ksp 라 하고, 솔레노이드 인력의 기울기를 Ksol 라 하며, 압력반응수단의 스프링 상수를 Kb 라 할 때, Kb + Ksp 〉 Ksol 의 관계가 유지되는 것을 특징을 하는 솔레노이드 밸브.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브는 가압수단에 의해 폐쇄되는 방향으로 가압되고, 상기 가압수단의 스프링 상수를 Ksp 라 하고, 솔레노이드 인력의 기울기를 Ksol 라 하며, 압력반응수단의 스프링 상수를 Kb 라 할 때, Kb + Ksp 〉 Ksol , Ksol 〉 Ksp 의 관계가 유지되는 것을 특징을 하는 솔레노이드 밸브.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 압력반응수단은 상기 밸브와 맞닿아 그 밸브를 폐쇄된 위치에서부터 개방/폐쇄 행정의 중간 지점까지 가압하는 반면, 밸브의 개방/폐쇄 행정의 중간지점으로 부터 밸브가 완전히 개방되는 위치까지 밸브를 가압하기 위해서 압력반응수단이 밸브와 맞닿지 않으며 그렇게 가압하지도 않는 것을 특징을 하는 솔레노이드 밸브.
8. 제 7 항에 있어서, 압력에 따라 팽창하고 수축하는 상기 압력반응수단과;

   상기 압력반응수단의 팽창/수축 통로를 밸브에 대한 상대적인 위치에서 설정하는 지지수단과;

   상기 밸브와 압력반응수단 사이에 위치하는 분리/연결 수단을 포함하는 것을 특징을 하는 솔레노이드 밸브.
9. 제 6 항에 있어서, 연결부재가 상기 압력반응수단 일측의 단일 구조물의 일부분에 일체형으로 마련되어 상기 밸브를 압력반응수단에 연결하며, 그 연결부재는 압력에 따라 팽창 및 수축하는 압력반응수단에 연결되고 고정되는 것을 특징을 하는 솔레노이드 밸브.