KR200485168Y1 - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 솔레노이드 밸브(10)에 관한 것이고, 특히 유입구(12), 유출구(15), 연결통로(14), 밸브 시트(16)를 가진 밸브부; 측벽(34)에 의해 둘러 싸여진 중심 구멍(35)이 형성된 보빈(30); 상기 보빈(30)의 측벽(34) 외측면 둘레를 따라 다수 회 권취되고, 전원 입력선(51)이 연결된 코일(50); 상기 보빈(30)의 중심 구멍(35)에 고정설치된 코어(22); 말단에 플런저 팁(24)을 구비하여, 상기 중심 구멍(35)의 내측에 중심축방향을 따라 상하로 이동가능하게 배치되고, 스프링(25)의 힘에 의해 코어(22)의 자력 작용방향의 반대방향으로 편향되는 플런저(21);를 포함하여, 상기 코어(22)가 여자될 때 플런저(21)가 코어(22)의 자력에 의해 코어(22)쪽으로 흡인되면서 플런저 팁(24)이 밸브 시트(16)에서 분리되어 연결 통로(14)를 개방하고, 코어(22)가 소자될 때에는 플런저(21)가 상기 스프링(25)의 힘에 의해 코어(22)에서 밀려나면서, 플런저 팁(24)이 밸브 시트(16)에 안착하여 연결 통로(14)를 차단하게 작동하는 솔레노이드 밸브에 있어서,
상기 보빈(30)의 측벽(34)은 가로 폭(W1)이 세로 폭(W2)보다 상대적으로 큰 직사각형의 외측면을 구비하고, 상기 보빈(30)의 측벽(34)의 내측면과 중심 구멍(35)의 중심축방향으로 배치되는 플런저(21)의 외측면 사이에, 상기 플런저(21)의 외측면을 둘러싸는 복수의 보조 코어편(40a, 40b)이 배치된다.

Description

솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE}

본 고안은 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

솔레노이드 밸브(solenoid valve)는 일반적으로 아래 특허문헌 1에 개시된 바와 같은 구조를 가진다. 이 특허문헌 1에 개시된 종래의 솔레노이드 밸브 구조를 설명을 위하여, 특허문헌 1에 개시된 솔레노이드 밸브와 등가의 밸브를 도 1 및 도 2에 도시하고 이들 도면을 참조하여 설명한다.

일반적으로, 종래의 솔레노이드 밸브는 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(170); 하우징(170) 내부에 구비되고, 중심축방향으로 관통구멍(151)이 형성된 보빈(150)과, 이 보빈(150)의 외주에 다수회 권취되어 전원 입력선(161)을 통하여 전원이 인가되면 자기장을 형성하는 코일(160)로 이루어진 솔레노이드부; 상기 보빈(150)의 관통구멍(151)의 한쪽 끝단에 고정되게 설치된 코어(140); 상기 코어(140)에 자력이 형성되지 않을 때, 스프링(125)의 탄성 복원력에 의해 상기 코어(140)의 저면에 대하여 후퇴하는 방향으로 편향되어 플런저 팁(124)이 밸브 시트(113)에 안착함으로써 유로(114)를 차단하고, 반대로 상기 코어(140)에 자력이 형성될 때, 코어(140)의 자력에 의해 상기 스프링(125)의 힘에 대항하여 코어(140)쪽으로 이동하여 플런저 팁(124)이 밸브 시트(113)에서 분리됨으로써 유로(114)를 개방하는 플런저(120);를 포함하는 구성을 가진다.

이러한 종래의 솔레노이드 밸브에서는, 코일(160)에 전원이 인가되지 않는 경우(솔레노이드 '오프(OFF)'의 경우), 코어(140)에 자력이 형성되지 않으므로, 플런저(120)의 팁(124)은 스프링(120)의 힘과, 플런저 팁(124)의 상측에 작용하는 유입 유체의 압력의 합력으로 밸브 시트(113)를 눌러서 유로(114)를 차단하고 있다.

플런저 팁(124)에 작용하는 유입 유체의 압력이 솔레노이드부의 전자력의 힘에 비하여, 과도하게 높은 경우, 솔레노이드가 '온(ON)'작동을 하더라도 플런저 팁(24)이 유로를 개방하지 못하므로, 높은 압력의 유체에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 유체의 압력이 높은 경우에도 적용할 수 있고, 플런저 팁(124)이 밸브 시트(113)와의 기밀성을 높이기 위해서는 스프링(125)의 힘을 가능한 증대시키는 것이 필요하다.

반면에, 코일에 전원을 인가하는 경우(솔레노이드 '오프(ON)'의 경우), 코어(140)에 자력이 형성되고, 그에 따라 코어(140)는 플런저(120)를 흡인하여 플런저 팁(124)을 밸브 시트(113)에서 분리시킴으로써 유로(114)를 개방한다. 이러한 구조에서, 플런저(120)의 팁(124)이 밸브 시트(113)에서 충분한 간격만큼 분리되지 않으면, 유로(114)의 개도 면적이 작아서 규정의 유량을 통과시키지 못하는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는, 즉 플런저 팁(124)을 밸브 시트(113)에서 충분한 간격만큼 분리시키기 위해서는, 플런저(120)에 작용하는 자력이 스프링(120)의 힘(탄성 복원력)보다 충분히 크도록 코어(140)에 형성되는 자력을 증대시키는 것이 필요하다. 이를 위해서는 보빈(150)에 권취된 코일의 직경이나 권취 횟수를 증가시켜야 한다.

그러나, 종래의 솔레노이드 밸브의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 보빈(150)이 일정한 높이(H)와 직경(Do)를 가지는 원통형 구조를 가지고 있으므로, 솔레노이드부의 자력을 증대시키기 위하여 보빈에 권취되는 코일의 직경을 증대시키거나 권취 횟수를 증가시키면, 그에 따라 보빈의 직경(Do)을 그만큼 증대시켜야 하고, 그 결과 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브의 폭방향 사이즈가 증대되게 된다. 이러한 솔레노이드 밸브의 폭방향 사이즈 증대는 다수개의 솔레노이드 밸브를 횡방향으로 결합하여 1군의 조립체로 사용되는 경우에 이들 솔레노이드 밸브 조립체의 설치 장소의 제한을 초래하는 문제점이 있다.

JPH02-240474A

이에 본 고안은 상기 종래 솔레노이드 밸브가 가진 상기 구조적인 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 높은 압력의 작동 유체의 설비에도 안정적이고 정확한 개폐작동을 할 수 있고, 밸브 몸체의 폭 사이즈를 증대시키지 않고서도 정확한 개폐작동이 가능하게 상대적으로 큰 자력을 생성할 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 솔레노이드 밸브는,

유입구, 유출구, 유입구와 유출구을 연통시키는 연결통로, 연결 통로의 입구가 표면에 개방된 밸브 시트을 가진 밸브부;

측벽에 의해 둘러싸여진 중심 구멍이 길이방향으로 관통된 보빈; 상기 보빈의 측벽 외측면 둘레를 따라 다수 회 권취되고, 전원이 인가되도록 전원 입력선이 연결된 코일; 상기 보빈의 중심 구멍의 일측 선단에 고정설치되어, 상기 코일에 전원이 인가될 때 여자되는 코어; 길이방향 말단에 플런저 팁을 구비하여, 상기 중심 구멍의 내측에 중심축방향을 따라 상하로 이동가능하게 배치되고, 스프링의 힘에 의해 코어의 자력 작용방향의 반대방향으로 편향되는 플런저;를 포함하여, 상기 코어가 여자될 때 플런저가 코어의 자력에 의해 코어쪽으로 흡인되면서 플런저 팁이 밸브 시트에서 분리되어 연결 통로을 개방하고, 코어가 소자될 때에는 플런저가 상기 스프링의 힘에 의해 코어에서 밀려나면서, 플런저 팁이 밸브 시트에 안착하여 연결 통로을 차단하게 작동하는 솔레노이드 밸브에 있어서,

상기 보빈의 측벽은 가로 폭이 세로 폭보다 상대적으로 큰 직사각형의 외측면을 구비하여, 상기 직사각형의 외측면에 권취되는 총 코일의 총 양을, 동일한 높이를 가지고 상기 세로 폭과 동일한 외경을 가진 원통형 측벽에 비하여 상대적으로 증대시킬 수 있고,

상기 보빈의 측벽의 내측면과 중심 구멍의 중심축방향으로 배치되는 플런저의 외측면 사이에, 상기 플런저의 외측면을 둘러싸는 복수의 보조 코어편이 배치된 것을 특징으로 하는 것이다.

본 고안의 다른 특징은, 상기 중심 구멍에는 상기 플런저의 상하 슬라이드이동을 안내하는 슬리브가 동축방향으로 설치된 것에 있다.

본 고안의 또 다른 특징은, 상기 보빈은 측벽의 가로 폭 방향으로 서로 대향하게 배치된 1쌍의 내측면의 중앙 부분에서 중심 구멍을 향하여 돌출된 중앙 지지벽을 구비한 것에 있다.

본 고안의 또 다른 특징은, 상기 보조 코어 편이 상기 중앙 지지벽의 상측에 배치되는 2개의 상부 보조 코어편과, 상기 중앙 지지벽의 하측에 배치되는 2개의 하부 보조 코어편으로 분할 구성된 것에 있다.

본 고안의 또 다른 특징은, 상기 각 보조 코어편의 내측면이 상기 슬리브의 외측면에 대응하는 곡면으로 형성된 것에 있다.

상기한 본 고안의 솔레노이드 밸브에 의하면, 코일이 권취되는 보빈의 측벽이 세로 폭방향의 치수보다 가로 폭방향의 치수보다 큰 직사각형 구조를 가짐으로써, 세로 폭방향의 치수와 동일한 치수의 원통형 측벽의 구조보다 코일의 권취 횟수를 상대적으로 증대시킬 수 있고, 보조 코어 편을 사용하므로, 강력한 자력을 플런저에 부여할 수 있다. 이에 따라, 스프링의 힘이 큰 스프링을 사용할 수 있어 밸브 시트와 플런저 팁 사이의 기밀성을 증대시킬 수 있고, 그 결과 제어하는 유체의 압력을 높일 수 있는 장점이 있다.

그리고, 보빈의 형상을 원통형에서 직사각형 형상으로 변경하여 솔레노이드 부의 세로 폭 치수를 원통형 형상의 보빈에 비하여 세로 폭방향 치수를 줄여서, 여러개의 밸브를 세로 폭방향으로 적층하여 하나의 밸브조립체로서 장치에 설치하는 경우, 밸브 조립체의 세로 폭방향 치수를 줄일 수 있어 장치의 설치장소에 제한을 받지 않고, 필요한 곳에 설치할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 솔레노이드 밸브의 결합단면도이고,
도 2는 종래 솔레노이드 밸브에 적용되어 사용되는 원통형 코어의 도면으로서, (a)는 평면도(a)이고, (b)는 결합단면도이다.
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 결합단면도이다.
도 4는 본 고안의 솔레노이드 밸브에 적용되어 사용되는 직사각형 코어의 도면으로서, (a)는 평면도(a)이고, (b)는 결합단면도이다.
도 5는 본 고안의 솔레노이드 밸브가 '솔레노이드 온'상태일 때의 결합단면도이다.
도 6은 본 고안의 솔레노이드 밸브의 코어 구조와 종래 솔레노이드 밸브의 코어 구조를 대비한 도면이다.
도 7은 본 고안의 솔레노이드 밸브의 세로 폭방향 치수를 줄여서 여러 개의 밸브를 폭방향으로 결합한 솔레노이드 밸브 조립체의 도면이다.

이하, 본 고안에 따른 솔레노이드 밸브의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 솔레노이드 밸브(10)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 유입구(12), 유출구(15), 유입구(12)와 유출구(15)를 연통시키는 연결통로(14), 및 연결 통로(14)의 입구가 표면에 개방된 밸브 시트(16)를 가진 밸브부와, 이 밸브부의 상단면에 바닥판(62)을 개재하여 체결보울트로 체결하여 결합되고, 전원을 인가 또는 차단함에 따라 연결 통로(14)의 입구를 개폐하는 동작을 하는 솔레노이드부로 이루어진다.

상기 밸브부는 하부 밸브블록(11a)와 상부 밸브블록(11b)로 이루어진 밸브 블록(11)을 포함하고, 이 밸브 블록(11)에는, 유체가 유입되는 유입구(12), 유입구를 통하여 유입된 유체가 배출되는 유출구(15), 유입구(12)와 유출구(15)를 서로 연통시키는 연결통로(14), 및 선단에 연결 통로(14)의 입구가 개방된 밸브 시트(16)를 가진다.

솔레노이드부는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 측벽(34)에 의해 둘러싸여진 중심 구멍(35)이 길이방향으로 관통된 보빈(30)을 포함한다. 이 보빈(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 측벽(34)이 가로 폭(W1)이 세로 폭(W2)보다 상대적으로 큰 직사각형의 형상으로 이루어진다. 이러한 보빈(30)의 측벽(34) 둘레를 따라 코일(50)이 측벽(34)의 외측면에 권취된다. 이 코일(5)에는 전원이 인가될 수 있도록 전원 입력선(51)이 연결되어 되어 있다.

도 6의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 일정한 직경(Do)을 가진 원통형 보빈(150)보다 증가된 가로 폭(W)을 가지므로, 그 증가된 폭 만큼 코일의 권취 횟수를 늘일 수 있고, 코일의 직경도 증가된 것을 사용할 수 있다. 그 결과 같은 사이즈의 원통형 보빈보다 더 큰 자기장을 형성할 수 있게 된다.

상기 보빈(30)의 측벽(34)의 가로 폭(W1) 방향으로 서로 대향하게 배치된 1쌍의 내측면의 중앙 부분에서 중심 구멍(35)의 중심축 방향을 향하여 돌출된 중앙 지지벽(32)이 형성되고, 이들 중앙 지지벽(32)의 상하측에는 각각 서로 대향하는 보조 코어편이 설치된다. 상기 보조 코어편은 상기 중앙 지지벽(32)의 상측에 서로 대향하는 2개의 상부 보조 코어편(40a)과, 상기 중앙 지지벽(32)의 하측에 서로 대향하게 배치되는 2개의 하부 보조 코어편(40b)으로 분할 구성된다.

상기 서로 대향하게 배치된 1쌍의 상부 보조 코어편(40a)의 내측에 코어(22)가 배치되어 상단이 자극판(60)에 체결되어 고정됨으로써 코어(22)는 보빈(30)의 중심 구멍(35)의 중심축선상에 고정설치된다. 상기 각 보조 코어편(40a, 40b)의 내측면은 상기 슬리브(26)의 외측면의 원주에 대응하는 곡면으로 형성되는 것이 자력의 전달 효율면에서 바람직하다.

이러한 보조 코어편(40a,40b)와 코어(22)는 합동하여 증강된 자력을 플런저(22)에 제공하므로, 플런저(22)에 자력과 반대방향으로 작용하는 스프링(25)의 힘을 증대시키더라도 그 스프링 힘에 대항하여 플런저(22)를 작동시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기 1쌍의 상부 보조 코어편(40a)의 내측과 중앙 지지벽(32)의 내측에는 금속재의 슬리브(26)가 상기 코어(22)와 동축방향으로 배치되어 하단이 상부 밸브 블록(11b)에 지지링을 통하여 움직이지 않도록 고정되어 있다. 이 슬리브(26)의 내측에는 플런저(22)가 슬라이드 이동가능하게 설치되고, 플런저(22)의 하단에는 플런저 팁(24)이 동축방향으로 배치되고 플런저 팁 홀더(23)에 의해 플런저(22)의 하단에 고정되어 플런저(22)와 일체로 움직인다. 이 플런저(22)는 플런저 팁(24)를 결합한 상태로 스프링(25)의 힘을 받는다.

상기 플런저 팁(24)은 플런저(21)의 하단에 동축방향으로 결합되는 플런저 팁 홀더(23)에 끼워져 플런저 팁 홀더(23)에 고정되고, 고무재로 만들어진다.

이러한 구조로 된 본 고안의 솔레노이드 밸브는 다음과 같이 동작한다.

<솔레노이드 '오프'일 때>(도 2에 도시)

전원 입력선(51)을 통하여 코일(50)에 입력되는 전원을 차단하면, 코일(30)에 의해 형성되어 있던 자기장이 소거되고, 코어(22)와 보조 코어편(40a,40b)에도 자력이 소거된다. 이에 따라 플런저(22)는 오직 스프링(24)의 힘만으로 도 2의 흑색 화살표 방향으로 하강하여 플런저 팁(24)이 밸브 시트(16)에 안착함으로써 연결 통로(14)를 차단하게 된다.

<솔레노이드 '온'일 때>(도 5에 도시)

전원 입력선(51)을 통하여 코일(50)에 전원을 인가하면, 코일(30)에 의해 형성되는 자기장에 의해, 코어(22)와 보조 코어편(40a,40b)에 자력이 생성된다. 이 자력은 스프링(24)의 힘에 대항하여 플런저(22)를 도 5의 흑색 화살표방향으로 끌어올려, 플런저 팁(24)의 저면을 밸브 시트(16)에서 분리시켜 연결 통로(14)를 개방시킨다. 이에 따라 유입구(12)을 통하여 유입된 유체는 연결 통로(14)를 거쳐 유출구(15)를 통하여 유출된다.

10: 본 발명의 솔레노이드 밸브
11: 밸브 블록 11a: 하부 밸브블록
11b: 상부 밸브 블록 12: 유입구
14: 연결 통로 15: 유출구
16: 밸브 시트 21: 플런저
22: 코어 23: 플런저 팁 홀더
24: 플런저 팁 25: 스프링
26: 슬리브 30: 보빈
32: 중앙 지지벽 34: 측벽
35: 중심 구멍 40a, 40b: 보조 코어 편
42: 플런저 설치구멍 50: 코일
51: 전원 입력선 60: 자극판
70: 하우징

Claims (5)

1. 유입구(12), 유출구(15), 유입구(12)와 유출구(15)를 연통시키는 연결통로(14), 연결 통로(14)의 상단에 입구가 개방된 밸브 시트(16)를 가진 밸브부;
   측벽(34)에 의해 둘러싸여진 중심 구멍(35)이 길이방향으로 관통되고, 상기 측벽(34)의 외측면에 권취되는 총 코일의 총 양을, 동일한 높이(H)를 가지고 세로 폭(W2)과 동일한 외경(Di)을 가진 원통형 측벽에 비하여 상대적으로 증대시킬 수 있도록, 보빈(30)의 측벽(34)은 가로 폭(W1)이 세로 폭(W2)보다 상대적으로 큰 직사각형의 외측면을 구비한 보빈(30);
   상기 보빈(30)의 측벽(34) 외측면 둘레를 따라 다수 회 권취되고, 전원이 인가되도록 전원 입력선(51)이 연결된 코일(50);
   상기 보빈(30)의 중심 구멍(35)의 일측 선단에 고정설치되어, 상기 코일(50)에 전원이 인가될 때 여자되는 코어(22);
   길이방향 말단에 플런저 팁(24)을 구비하여, 상기 중심 구멍(35)의 내측에 중심축방향을 따라 상하로 이동가능하게 배치되고, 스프링(25)의 힘에 의해 코어(22)의 자력 작용방향의 반대방향으로 편향되는 플런저(21);를 포함하여, 상기 코어(22)가 여자될 때 플런저(21)가 코어(22)의 자력에 의해 코어(22)쪽으로 흡인되면서 플런저 팁(24)이 밸브 시트(16)에서 분리되어 연결 통로(14)를 개방하고, 코어(22)가 소자될 때에는 플런저(21)가 상기 스프링(25)의 힘에 의해 코어(22)에서 밀려나면서, 플런저 팁(24)이 밸브 시트(16)에 안착하여 연결 통로(14)를 차단하게 작동하는 솔레노이드 밸브에 있어서,
   상기 보빈(30)은 측벽(34)의 가로 폭(W1) 방향으로 서로 대향하게 배치된 1쌍의 내측면의 중앙 부분에서 중심 구멍(35)을 향하여 돌출된 중앙 지지벽(32)을 구비하고, 상기 중앙 지지벽(32)의 상측에는 2개의 상부 보조 코어편(40a)이 설치되고, 상기 중앙 지지벽(32)의 하측에는 2개의 하부 보조 코어편(40b)이 설치된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중심 구멍(35)에는 상기 플런저(21)의 상하 슬라이드이동을 안내하는슬리브(26)가 동축방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 플런저 팁(24)은 플런저(21)의 하단에 동축방향으로 결합되는 플런저 팁 홀더(23)에 끼워져 플런저 팁 홀더(23)에 고정되고, 고무재로 만들어지는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
5. 제1항에 있어서,
   상기 각 보조 코어편(40a, 40b)의 내측면은 슬리브(26)의 외측면의 원주에 대응하는 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.

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