KR200245424Y1 - 직동식 솔레노이드 밸브체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 직동식 솔레노이드 밸브체에 관한 것이다. 본 고안의 밸브체는, 본 고안에 의한 직동식 솔레노이드 밸브체는, 유체가 유입되는 입구 및 배출되는 출구를 구비하고, 상기 입구와 출구 내부에 베리어에 의하여 형성되고 입구에서의 유체를 출구로 연결하는 오리피스를 구비하는 밸브본체와; 상기 오리피스를 개폐하기 위하여, 밸브본체의 내부에서 유체에 노출되는 밸브시트; 상기 밸브시트와 연결되어 오리피스를 개폐하기 위한 플런저; 그리고 상기 플런저를 자기력에 의하여 상하운동시키는 솔레노이드부를 포함하고; 상기 밸브시트는, 하부를 향하여 단면적인 커지는 경사면과, 밸브본체 내부의 유체의 압력을 저면에서 받는 상단부를 구비하여, 내부의 유체에 의하여 상기 경사면 및 상단부가 압력을 받도록 구성하는 것을 기본적인 특징으로 한다.

Description

직동식 솔레노이드 밸브체{Valve assembly for distributing hot water}

본 고안은 직동식 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보다 소형이면서도 충분한 유량의 제어가 가능하고, 높은 압력에서도 신뢰성 있게 동작하며 다량의 이물에도 동작이 되도록 구성되는 밸브체에 관한 것이다.

종전에 사용하는 밸브는 일반적으로 솔레노이드를 사용하여 유체의 단속여부를 제어하게 된다. 그리고 솔레노이드를 사용하는 밸브 자체의 구성은 이미 공지된 것이어서, 그에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이러한 솔레노이드밸브를 이용하는 일반적인 밸브는, 밸브시트가 유로를 직접 개폐하는 직동식밸브와, 다이어프램을 이용하는 파이롯밸브로 대별될 수 있다. 여기서 파이롯밸브는 다이어프램을 이용하는데 통상 그 구조가 상대적으로 복잡한 단점이 있다. 그리고 다이어프램부분의 압력전달을 위한 구멍이 막히게 되면 정상적인 동작이 불가능하게 되어, 실질적으로 이물질에 매우 취약한 단점이 있다.

그리고 직동식은 밸브시트가 유체의 통로라고 할 수 있는 오리피스 부분을 직접 개폐하도록 구성되고, 이러한 밸브시트는, 솔레노이드밸브에 의하여 상하동작하는 플런저와 연결되도록 구성되어 있다. 이러한 직동식 밸브에 있어서, 상기 밸브시트가 막고 있는 오리피스의 개폐여부에 따라서, 실질적으로 유체의 단속 여부가 제어된다. 그리고 이러한 밸브시트는 밸브내에서 공급되는 유체의 압력을 받고 있는데, 통상 이러한 압력은 밸브시트가 오리피스를 막고 있는 방향으로 작용하게 된다. 따라서 직동식 밸브에 있어서는, 밸브의 내부에 작용하는 유체의 압력 보다 큰 힘의 전자력이 상기 플런저를 작동시켜야만 밸브의 개폐가 가능하게 된다.

이러한 종래의 구성은, 실질적으로 유체의 압력에 이길 수 있는 힘이 밸브시트에 가해져야만 오리피스를 개폐할 수 있다는 것을 의미하게 된다. 따라서 종래의 구성에 의하면 높은 압력의 유체를 개폐할 수 있도록 하기 위해서는, 플런저에 걸리는 힘이 켜야 하고, 따라서 밸브 전체가 대형화될 수 밖에 없는 단점이 있다.

본 고안의 목적은, 소형이면서도 고압상태의 유체를 충분하게 제어할 수 있도록 구성되는 밸브를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은, 전기적 제어에 의하여 동작하는 솔레노이드밸브를이용하여 자동으로 개폐가 가능함과 동시에, 수동으로 조작 가능한 밸브체를 제공하는 것을 기본적인 목적으로 하고 있다.

도 1은 본 고안의 밸브체 구조를 보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 ..... 솔레노이드부 32 ..... 플런저

34 ..... 밸브시트 34a ..... 경사면

34b ..... 상단부 40 ..... 회전노브

42 ..... 패킹부재 50 ..... 밸브본체

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 직동식 솔레노이드 밸브체는, 유체가 유입되는 입구 및 배출되는 출구를 구비하고, 상기 입구와 출구 내부에 베리어에 의하여 형성되고 입구에서의 유체를 출구로 연결하는 오리피스를 구비하는 밸브본체와; 상기 오리피스를 개폐하기 위하여, 밸브본체의 내부에서 유체에 노출되는 밸브시트; 상기 밸브시트와 연결되어 오리피스를 개폐하기 위한 플런저; 그리고 상기 플런저를 자기력에 의하여 상하운동시키는 솔레노이드부를 포함하고; 상기 밸브시트는, 하부를 향하여 단면적인 커지는 경사면과, 밸브본체 내부의 유체의 압력을 저면에서 받는 상단부를 구비하여, 내부의 유체에 의하여 상기 경사면 및 상단부가 압력을 받도록 구성하는 것을 기본적인 특징으로 한다.

그리고 상기 경사면의 수직방향의 단면적은, 상단부의 수직방향 단면적 보다 크게 성형되어, 유체의 압력이 더 크게 걸리도록 구성하고 있다.

그리고 본 고안의 다른 실시예에 의하면, 상기 베리어의 하방에 형성되어, 유체가 통과할 수 있는 제2오리피스와; 상기 오리피스를 수동으로 개폐하는 수동개폐수단을 더 포함하고; 상기 수동개폐수단은; 타측의 오리피스와 연통하는, 파이프본체의 원형돌출부 내측의 개구된 공간에 삽입되어 상하운동에 의하여 그것을 개폐하는 패킹부재와; 상기 패킹부재와 연결되어 같이 이동하고, 상기 원형돌출부의 외측에 설치되는 회전노브로 구성되고; 상기 회전노브는, 원형돌출부에 나사결합관계에 의하여 결합되어 회전에 의하여 상하 이동하면서 패킹부재를 상하이동시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 회전노브에는 나사돌기가, 그리고 원형돌출부에는 나사돌기와 맞물리는 나사홈이 성형되어, 나사결합되어 있다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 고안에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 고안에 의한 밸브체에 의하면 입구(In)를 통하여 들어온 유체는 출구(Out) 측으로 배출될 수 있도록 내부 유로를 형성하고 있다. 그리고 상기 유로(P)의 내부에는 베리어(50a) 이 설치되어 있고, 상기 베리어(50a) 의 우측 상하부에 각각 유체가 통과할 수 있는 오리피스(Oa,Ob)가 성형된다. 상기 베리어(50a) 는 유로(P)의 내부 구조에 해당하는 것이고, 상기 한쌍의 오리피스(Oa,Ob)는 실질적으로 베리어(50a) 의 상하부분에 형성되고 있다.

그리고 상부에 형성되는 오리피스(Oa)는 밸브시트(34)에 의하여 개폐되고, 하부에 형성되는 오리피스(Ob)는 패킹부재(42)에 의하여 개폐될 수 있도록 구성되고 있다.

상부의 오리피스(Oa)를 개폐하는 밸브시트(34)의 상부에는 플런저(32)가 연설되어 있다. 그리고 상기 플런저(32)는 솔레노이드부(30)에 의하여 상하로 이동 가능하도록 설치되어 있다. 플런저(32)와 솔레노이드부(30)의 관계는 실질적으로 공지된 솔레노이드의 기능과 같은 것이다. 상기 솔레노이드부(30)에 전원이 인가되면, 형성되는 자력에 의하여 상기 플런저(32)는 상방으로 이동하게 된다. 그리고 전원이 인가되지 않는 동안에는 상기 플런저(32)는 항상 하방으로 이동한 상태를 유지하고 있어서, 실질적으로 밸브시트(34)가 상부의 오리피스(Oa)를 막고 있는 상태가 된다. 따라서 이러한 상태에서는 입구(In)를 통해서 유입되는 유체는 차단되어 있기 때문에 출구(Out)로 배출되지 않는 상태이다.

본 고안에 의한 밸브시트(34)에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다. 본 고안에 의한 밸브시트(34)는, 도시한 바와 같이, 단면이 삼각형의 형상을 가지도록 형성되어 있고, 하면이 상기 오리피스(Oa)를 막을 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 상기 밸브시트(34)는 입구(In)와 연통하는 내부공간(R)에 설치되어 있다.

그리고 본 고안의 밸브시트(34)의 상단부(34b)는, 솔레노이드부(30)가 상부에 설치되어 있는 밸브체(51)의 상단부에서, 시트커버(54)와의 사이에 고정되어 있다. 즉 상기 밸브시트(34)는, 상단부(34b)가 상부로 연장된 후, 그 단부는 외측에 위치하는 시트커버(54)와의 사이에서 고정될 수 있도록 구성되는 것에 의하여, 상기 상단부(34b)의 하면은 내부공간과 연통하게 된다. 또한 상기 밸브시트(34) 상단부(34b)의 상부의 일부 공간은, 통기부(A)를 통하여 대기압에 개방되어 있어서, 실질적으로 대기압과 같도록 구성되고 있다.

그리고 밸브시트(34)의 상단부(34b)는 상기 내부공간(R)과 연통하도록 구성되어 있다. 따라서 상기 내부공간(R)으로 유입되는 유체는, 상기 밸브시트(34)의 상단부(34b)의 저면에도 작용하게 되고, 이와 동시에 상기 밸브시트(34)의 경사면(34a)에도 작용하게 된다.

상기 밸브시트(34)의 상단부(34b)의 상부와 플런저(32) 사이에는, 와셔(55)를 설치함으로써, 상기 밸브시트(34)가 동작할 때 그 상단부가 플런저(32)와 시트커버(54)의 내경 사이에서 끼이는 것을 방지할 수 있도록 구성하고 있다.

여기서 상기 경사면(34a)의 수직방향의 단면적은, 상기 상단부(34b)의 수직방향의 단면적 보다 크게 성형되어 있다. 즉, 상기 경사면(34a)의 하단부의 외경이, 상기 상단부(34b)의 내경보다 크도록 성형되어 있어서, 수직방향으로 투영한 실질적인 수직방향의 단면적이, 상기 경사면(34a)이 상기 상단부(34b) 보다 크게 되어 있다. 따라서 상기 내부공간(R)에 유체가 가득차게 되면, 상기 유체의 압력은, 상기 상단부(34b) 및 경사면(34a)에 작용하게 되는데, 이 때 상기 상단부(34b)에 작용하는 힘보다, 경사면(34b)에 작용하는 힘이 크다. 따라서 밸브시트(34)가 도시한 바와 같이, 닫힌 상태에서 밸브시트(34)를 상부로 잡아당기기 위해서는, 상술한 바와 같이 유체가 경사면(34a)에 작용하는 하방을 향한 힘에서, 상기 상단부(34b)에 작용하는 상방을 향하는 힘의 차이를 이길 수 있는 크기의 힘이 상기 플런저(32)에 가해지면 된다. 따라서 본 고안에 의하면, 상기 밸브시트(34)의 상단부(34b)에 작용하는 힘이 있기 때문에, 솔레노이드부(30)에서 보다 적은 자기력을 생성하더라도, 플런저(32)를 상방으로 쉽게 들어올림으로써, 오리피스(Oa)를 개방하는 것이 가능하게 된다.

보다 적은 자기력으로도 플런저를 상하운동시킬 수 있다는 것은, 실질적으로 동일한 크기의 솔레노이드 및 밸브체의 구성에 있어서, 보다 큰 압력을 가지는 유체를 쉽게 제어할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 동일한 사양을 가지는 밸브체를 구성하더라도, 본 고안에 의한 구성을 적용하는 것에 의하여, 보다 큰 압력을 가지는 유체의 단속이 보다 쉽게 제어되고, 따라서 유량의 공급측면에서도 현저하게 유리하게 구성되고 있음을 알 수 있다.

다음에는 본 고안의 밸브에 있어서, 유체의 흐름을 상술한 바와 같이 솔레노이드부에 의한 자동제어가 불가능할 때, 수동으로 유체의 흐름을 제어하기 위한 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 베리어(50a) 의 하부에 형성되는 오리피스(Ob)는 패킹부재(42)에 의하여 밀폐된 상태를 유지하고 있다. 상기 패킹부재(42)는, 실질적으로 오리피스(Ob)를 막기 위한 패킹부(42a)와, 상기 패킹부(42a)와 연결되어 같이 상하로 연동시키기 위한 샤프트부(42b)로 구성된다.

상기 샤프트부(42b)는, 도시한 바와 같이 외주연에 형성되는 회전노브(40)와 연결되어 실질적으로 연동하도록 구성되어 있다. 상기 회전노브(40)는, 상방을 향하여 개구된 형상을 가지고, 상방의 개구부는 원형으로 성형되며, 그 내주연에는 나사돌기(44)가 성형되어 있다. 이러한 나사돌기(44)는, 실질적으로는 나사와 동일한 기능을 수행하는 것으로 일정한 나선형을 가지고 있다.

그리고 상기 나사돌기(44)는, 파이프본체(50)의 하단부에 형성되는 원형돌출부(52)에 성형된 나사홈(54)에 결합되어 있다. 파이프본체(50)의 하단부에 형성되는 원형돌출부(52)는 하단부가 개구된 형상을 가지고 있으며, 이러한 개구부에는 상술한 패킹부재(42)가 삽입되어 있다. 그리고 필요하다면 상기 원형돌출부(52)의 개구된 하방의 내주면과 상술한 패킹부재(42) 사이에는 유체의 누수를 방지하기 위한 패킹링(43)을 삽입하는 것도 바람직하다.

상술한 패킹부(42a)와 샤프트부(42b)는, 실질적으로 서로 고정되어 있는 상태이기 때문에 같이 상하로 이동할 수 있도록 구성되고 있다.

다음에는 이상과 같이 구성되는 밸브체의 전체적인 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

솔레노이드부(30)가 정상적으로 동작하는 경우에는, 솔레노이드부(30)에 전원의 인가 유무에 의하여 유체의 흐름을 단속하게 된다. 즉, 솔레노이드에 전기류가 인가되면 플런저(32) 및 밸브시트(34)은 상승하게 된다. 따라서 상부의 오리피스(Oa)는 열리게 되어, 입구(In)을 통하여 유입된 유체는 출구(Out)로 배출될 수 있게 되고, 이러한 유체의 경로가 ⓐ로 표시되어 있다.

이와 같이 상기 경로 ⓐ를 통하여 유체의 흐름이 단속될 때, 본 고안에 의하면, 상기 밸브시트(34)의 상단부(34b)에 가해지는 유체의 압력에 의하여, 솔레노이드부(30)에 보다 작은 자기력이 인가되어도 충분히 플런저(32)가 동작할 수 있게 된다. 따라서 종래의 것에 비하여 보다 큰 압력을 가지는 유체의 흐름을 충분하게 제어할 수 있게 구성되어 있는 장점이 기대된다.

그리고 솔레노이드부(30)에 전원이 인가되지 않으면, 상기 플런저(32) 및 밸브시트(34)은 도 1에 도시한 바와 같은 상태인 하강한 상태를 유지하게 된다. 이러한 상태에서는 상기 밸브시트(34)은 상부의 오리피스(Oa)를 완전히 막은 상태가 되기 때문에, 입구를 통하여 유입된 유체가 출구로 배출되지 않게 되는 상태, 즉 닫힌 상태가 되는 것이다.

그리고 이와 같이 정상적인 동작상태에서는 하부의 회전노브(40)를 사용할필요는 전혀 없다. 그러나 전원의 인가에 문제가 생겨서, 솔레노이드부(30)가 정상적으로 동작하지 않는 경우에는, 유체의 흐름이 불가능하게 되는데, 이러한 경우에는 상기 회전노브(40)를 조작함으로써 수동으로 본 고안 밸브체를 제어할 수 있게 된다.

즉, 상기 회전노브(40)를 일방향으로 돌기게 되면, 상기 나사돌기(44)가 나사홈(54)에서 회전하게 되어, 실질적으로 상기 회전노브(40)가 하방으로 이동하게 된다. 상기 사나돌기(44)와 나사홈(54)의 관계는 암나사와 수나사의 결합관계와 동일하기 때문에, 실질적으로 어느 일측(나사홈)이 고정된 상태이고, 타측(나사돌기)가 회전하게 되면, 이는 상하방의 직선 운동으로 나타나게 될 것이다.

따라서 상기 회전노브(40)는, 그 회전운동에 의하여 실질적으로는 하방으로 이동하게 될 것이다. 회전노브(40)의 하향 이동에 따라서, 그것과 연결되어 있는 패킹부재(42)도 하향 이동하게 된다. 즉, 볼트(B)에 의하여 상기 회전노브(40)와 연결되어 있는 샤프트부(42b)가 하방으로 이동하게 되고, 상기 샤프트부(42b)의 하향 이동에 따라서 그것과 연결된 패킹부(42a)도 하방으로 이동하게 된다.

이와 같은 패킹부재(42)의 하방 이동에 의하여, 하부에 형성되는 오리피스(Ob)는 열리게 된다. 즉, 패킹부(42a)가 베리어(50a) 의 하단부와 이격되는 것에 의하여 유체가 통과할 수 있는 틈새를 제공하게 되고, 따라서 입구(In)를 통하여 유입되는 유체는 하부의 오리피스(Ob)를 통하여 출구(Out)로 빠져 나가게 된다. 이 때의 유체흐름을 도 2에서는 경로ⓑ로 도시하고 있다.

그리고 상술한 실시예에서는 회전노브에는 나사돌기(44)가, 그리고 본체의원형돌출부(52)에는 나사홈(54)를 성형하고 있다. 그러나 본 고안은 상기 회전노브(40)의 회전 조작에 의하여 실질적으로 그것을 상하방향으로 이동할 수 있으면 어떠한 다른 구성도 가능할 것이다. 예를 들면 상기 회전노브(40)에 나사돌기(44) 대신에 암나사부를 성형하고, 원형돌출부(52)에 나사홈(54) 대신에 수나사부를 성형할 수 있다. 이러한 경우에도, 상기 회전노브(40)를 돌리는 것에 의하여, 그것은 상하로 이동할 수 있게 되어, 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있게 된다.

이와 같은 본 고안의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 고안은 첨부한 특허청구의 범위에 의하여 해석되어야 할 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 고안에 의하면, 첫째, 보다 강한 유압을 가지는 유체에 대해서도, 충분하게 플런저를 쉽게 동작시킬 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 유체의 단속여부를 신뢰성 있게 제어할 수 있게 되고, 공급되는 유량의 측면에서도 종래의 것에 비하여 유리한 장점이 기대된다.

그리고 솔레노이드부의 정상적인 동작이 불가능한 경우에는, 회전노브를 수동으로 조작하는 것에 의하여, 유체의 흐름을 충분하게 제어할 수 있게 된다. 따라서 자동화된 제어 및 문제시에는 수동화제어가 가능한 편리함이 있을 것으로 기대된다.

Claims (4)

1. 유체가 유입되는 입구 및 배출되는 출구를 구비하고, 상기 입구와 출구 내부에 베리어(50a)에 의하여 형성되고 입구에서의 유체를 출구로 연결하는 오리피스를 구비하는 밸브본체와;

   상기 오리피스를 개폐하기 위하여, 밸브본체의 내부에서 유체에 노출되는 밸브시트;

   상기 밸브시트와 연결되어 오리피스를 개폐하기 위한 플런저; 그리고

   상기 플런저를 자기력에 의하여 상하운동시키는 솔레노이드부를 포함하고;

   상기 밸브시트는, 하부를 향하여 단면적인 커지는 경사면(34a)과, 밸브본체 내부의 유체의 압력을 저면에서 받는 상단부(34b)를 구비하여, 내부의 유체에 의하여 상기 경사면 및 상단부가 압력을 받도록 구성하는 것을 특징으로 하는 밸브체.
2. 제1항에 있어서, 상기 경사면의 수직방향의 단면적은, 상단부의 수직방향 단면적 보다 크게 성형되어, 유체의 압력이 더 크게 걸리는 것을 특징으로 하는 밸브체.
3. 제1항에 있어서,

   상기 베리어의 하방에 형성되어, 유체가 통과할 수 있는 제2오리피스(Ob)와;

   상기 오리피스(Ob)를 수동으로 개폐하는 수동개폐수단을 더 포함하고;

   상기 수동개폐수단은;

   타측의 오리피스와 연통하는, 파이프본체의 원형돌출부 내측의 개구된 공간에 삽입되어 상하운동에 의하여 그것을 개폐하는 패킹부재와;

   상기 패킹부재와 연결되어 같이 이동하고, 상기 원형돌출부의 외측에 설치되는 회전노브로 구성되고;

   상기 회전노브는, 원형돌출부에 나사결합관계에 의하여 결합되어 회전에 의하여 상하 이동하면서 패킹부재를 상하이동시키는 것을 특징으로 하는 밸브체.
4. 제3항에 있어서, 상기 회전노브에는 나사돌기(44)가, 그리고 원형돌출부에는 나사돌기와 맞물리는 나사홈(54)이 성형되어, 나사결합되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브체.