KR20050028160A - 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 김치저장고 등의 유체 흐름을 단속하는 솔레노이드밸브의 개방을 위해 투입된 전력보다 그 개방상태 유지시의 전력을 감소시킴으로써 솔레노이드 밸브의 발열량이 감소됨과 동시에 소비전력을 감소시킬 수 있도록 하여 제품의 신뢰도를 높이고, 소비자의 만족을 극대화시킨 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명을 적용하면, 김치저장고 등의 유체 흐름을 단속하는 솔레노이드밸브의 개폐 동작후 전력이 선형적 또는 단계적으로 감소되도록 제어함으로써 솔레노이드 발열량을 감소시키고, 밸브의 소비전력을 감소시키도록 함으로써 제품의 신뢰도를 높이고, 소비자의 만족을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다.

Description

저전력 솔레노이드 밸브 제어장치{LOW POWER SOLENOID VALVE CONTROL APPARATUS}

본 발명은 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 김치저장고 등의 유체 흐름을 단속하는 솔레노이드밸브의 개방을 위해 투입된 전력보다 그 개방상태 유지시의 전력을 감소시킴으로써 솔레노이드 밸브의 발열량이 감소됨과 동시에 소비전력을 감소시킬 수 있도록 하여 제품의 신뢰도를 높이고, 소비자의 만족을 극대화시킨 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 일반적으로 음식물을 냉장상태로 저장하는 냉장고는 음식물 및 물품의 저장기구 중 가장 보편적으로 널리 사용되고 있는 것으로, 통상적으로 냉매를 기계적인 장치으로 압축·응축·팽창·증발의 과정을 연속적으로 이루도록 하면서 해당 저장품목을 신선하게 저장시키는 장치이다.

이러한 원리가 포함된 김치저장고는 숙성히터를 이용하여 내부에 김치를 숙성시키는 숙성수단과, 냉장고의 원리를 이용하여 숙성된 김치를 저온 상태로 유지시키기 위한 냉동사이클의 구성요소가 설치되어, 김치의 맛과 신선도를 장기간 유지할 수 있게 하는 장치로, 도 1은 종래 김치저장고를 도시한 사시도이다.

상기 김치저장고는 육면체 형상으로 외관을 형성한 본체(10)의 내부에 저장실(21)이 갖추어져 있고, 상기 본체(10)의 상부면에는 개폐 가능하도록 구성된 도어(11)가 본체(10)의 배면상단의 힌지(16)에 의해 결합 되어있다.

상기 도어(11)의 하면에는 저장실(21)의 상부면을 덮는 커버부(17)가 형성되고, 상기 커버부(17) 중앙 소정부에는 김치 냄새를 제거하기 위한 탈취제(12)가 구비된다. 또한, 본체상부(14)와 접하는 도어(11)의 배면에는 가스켓(13)이 부착되어 저장실(21)의 공기가 외부로 빠져나가지 않도록 한다.

그리고, 상기 본체(10)의 전면 상단 부위에는 저장실(21)에 보관된 김치를 냉장 보관하거나 숙성시킬 수 있도록 각종 키조작신호를 발생하는 다수 개의 버튼이 갖추어진 조작부(15)가 설치되어 있다.

도 2는 종래 김치저장고의 내부 구성의 측단면도인 바, 상기 본체(10)의 저장실(21) 하부에는 기계실(20)이 구획되고, 그 기계실(20)에는 인가된 전원에 의해 구동되어 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축시키는 압축기(23)가 설치되고, 상기 압축기(23)를 통과한 고온의 냉매가스를 액화시키는 응축기(24)와, 상기 응축기(24)의 열을 원활히 제거시키기 위한 팬(25)이 구비되어 있다.

한편, 상기 저장실(21)의 외주면에는 상기 응축기(24), 솔레노이드밸브(26) 및 모세관(27)을 통과하면서 감압된 냉매를 저압, 저온으로 증발시키면서 상기 저장실(21)내의 열을 흡수 냉각시키도록 구비된 증발관(28)과, 상기 조작부(15)의 버튼 조작에 따라 저장실(21)을 가열하는 히터(29)가 구비된다.

그리고, 상기 증발관(28)을 통과한 냉매가 압축기(23)로 유입되도록 하는 배출관(30)이 형성된다.

상기한 김치저장고에는 유체의 흐름을 단속하는 솔레노이드밸브가 장착되어져 있는 바, 그 솔레노이드 밸브는 전자밸브로 전기적 접속에 의하여 그 밸브를 개방하거나 폐쇄시킴으로써, 유체의 흐름을 단속하게 된다.

첨부된 도면, 도 3에는 김치냉장고의 냉매관에 설치되어 냉매의 흐름을 단속하는 솔레노이드밸브의 구성이 도시되어 있다.

이를 통해 솔레노이드밸브의 구성을 살펴보면, 냉매 유입관(1a) 및 유출관(1b)이 형성된 소정 실린더(1)의 내부에는 플런저(2)와 일측에 고정 설치된 코어(3)가 구성되고, 상기 코어(3)가 위치된 실린더(1)의 외주면에는 솔레노이드코일(S)이 감싸도록 설치된다.

따라서, 미도시된 솔레노이드 구동회로에 의해 솔레노이드코일(S)에 전류가 인가되면 코일(S)이 여자되고, 이로 인해 실린더(1) 내의 코어(3)가 자화되어 플런저(2)는 자력에 의해 코어(3)에 부착된다.

이때, 플런저(2)의 선단부가 유출관(1b)으로부터 이탈되어 유입관(1a)으로 인입된 냉매는 유출관(1b)을 통해 유출된다.

그리고, 밸브를 폐쇄하기 위하여 코일(S)에 인가되는 전류를 차단하면 플런저(2)는 원위치 되면서 유출관(1b)을 막아 냉매의 흐름을 차단하게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 솔레노이드밸브의 동작과정을 살펴보면, 상기 플런저(2)가 코어(3)에 달라붙거나 떨어질 때, 즉 밸브가 개폐동작을 할 때, '딱, 딱'하는 소음(약: 50~60dB)이 발생하게 된다는 문제점점이 있었다.

또한, 상기 솔레노이드 밸브는 개방후 그 개방상태를 지속적으로 유지함에 있어서, 관성의 법칙에 따라 초기 개방시의 전력이 필요치 않으나 지속적으로 솔레노이드 밸브측으로 개방시 투입된 구동전력이 인가되는 상태를 유지하게 되므로 솔레노이드 밸브 자체에서 발열량이 매우 크다는 단점이 있으며, 개방 상태 유지를 위한 소비전력 역시 증가된다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 감안하여 이루어진 것으로, 김치저장고 등의 유체 흐름을 단속하는 솔레노이드밸브의 개방을 위해 투입된 전력보다 그 개방상태 유지시의 전력을 감소시킴으로써 솔레노이드 밸브의 발열량이 감소됨과 동시에 소비전력을 감소시킬 수 있도록 하여 제품의 신뢰도를 높이고, 소비자의 만족을 극대화시킨 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제어신호를 인가받아 내부 유체의 흐름을 단속하기 위해 유체관에 설치된 솔레노이드밸브를 제어 구동하는 솔레노이드 구동회로를 포함하는 김치저장고의 솔레노이드 구동장치에 있어서, 상기 김치저장고의 전체 회로동작을 제어하고, 그 회로를 통해 솔레노이드 밸브측으로 출력되는 전압을 개방후 일정시간 경과시 기설정된 전압치만큼 강하시키도록 미리 프로그램 설정되어져 있으며, 내부에 타이머가 내장된 메인회로가 구성되며; 상기 메인회로로부터 소정 전압을 저항을 통해 인가받아, 충방전 회로인 저항 및 그 저항과 병렬 접속되게 연결된 캐패시터를 통해 일정시간 동안 전력을 선형적, 단계적으로 증가시켜 출력하는 전력제어출력부가 구성되며; 그 상기 전력제어출력부의 출력단이 저항을 매개하여 전계효과트랜지스터의 게이트단에 연결되고, 상기 전계효과트랜지스터의 드레인단에 다이오드가 직렬 접속되어져 있으며, 그 다이오드에 대해 병렬 연결된 솔레노이드코일 및 저항과 발광다이오드가 구성되며, 그 다이오드에는 전원공급부가 연결된 솔레노이드구동부가 구성되어 개방을 위한 구동전압 인가후 일정시간 경과시부터 기설정된 전압치로 강하되어 그 개방상태를 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치의 구동회로를 도시한 블록구성도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치는 김치저장고 등의 유체 흐름을 단속하는 솔레노이드밸브의 개방을 위해 투입된 전력보다 그 개방상태 유지시의 전력을 감소시킴으로써 솔레노이드 밸브의 발열량이 감소됨과 동시에 소비전력을 감소시킬 수 있도록 하여 제품의 신뢰도를 높이고, 소비자의 만족을 극대화시킨 장치이다.

상기 솔레노이드 밸브는 김치저장고 내부의 전체 회로동작을 제어하며 그 내부에 개방을 위해 전력을 투입한 후 일정시간 경과시 투입된 전압을 선형적 또는 일정하게 감소시켜 솔레노이드 밸브가 개방상태를 유지할 수 있도록 미리 시간설정 및 전압 변경치 설정이 이루어져 있는 메인회로(100)가 구성된다.

또한, 그 메인회로(100)로부터 제어신호를 인가받아 솔레노이드밸브를 구동하는 본 발명인 저전력 구동을 위한 솔레노이드 밸브제어 구동회로(200)가 구성된다.

상기 저전력 구동을 위한 솔레노이드 밸브제어 구동회로(200)는 상기 메인회로(100)로부터 솔레노이드밸브 개방을 위한 제어신호(명령)를 입력받아 일정시간 동안 개방을 위한 전압을 발생하며, 기설정 시간경과(T1)시 상기 메인회로(100)로부터 상기 솔레노이드 밸브제어 구동회로(200)로부터 일정하게 레벨다운된 전압을 발생시켜 소비전력을 감소시키기 위해 전압 제어를 행하는 전력제어 출력부(210)와; 상기 전력제어 출력부(210)를 통해 출력되는 전압을 인가 받아 솔레노이드밸브를 개방하는 솔레노이드구동부(220)로 이루어진다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치의 구동회로를 도시한 회로도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치에서 발생된 전압변화상태를 도시한 그래프이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 구동회로는 메인회로(100)로부터 구동 전압(24V)을 입력저항(R1)을 통해 인가받도록 연결되며, 충방전 회로인 저항(R2) 및 캐패시터(C1)로 구성된 전력제어 출력부(210)와, 상기 전력제어 출력부(210)의 출력단이 저항(R3)을 통해 전계효과 트랜지스터(FET)의 게이트단에 연결되고, 상기 전계효과 트랜지스터(FET)의 드레인단이 병렬 연결된 솔레노이드코일(S) 및 다이오드(D1)와 직렬 연결된 저항(R4) 및 발광다이오드(LED)의 일단에 공통 접속되고, 상기 솔레노이드코일(S), 다이오드(D1) 및 발광다이오드(LED)의 타단에는 상기 전원공급부(210)로부터 공급되는 동작전원(24V)이 인가되도록 연결된 솔레노이드구동부(220)로 구성된다.

이때, 상기 전력제어 출력부(210)에서는 상기 메인회로(100)로부터의 제어신호에 따라 구동시간이 경과되어 솔레노이드 밸브가 개방되면, 오프신호가 인가되기 전까지 그 구동전압보다 낮은 유지전압만을 상기 솔레노이드 구동부(220)에 발생시킴으로써 전력소모를 감소시키도록 한다.

이때, 이러한 전력제어 방식은 전압외에도 전류 또는 pwm(pulse width modulation) 제어등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

이하, 상기한 솔레노이드 밸브 구동회로의 동작을 기술하면, 먼저, 메인회로(100)로부터 솔레노이드밸브를 개방 동작시키기 위하여 전력제어 출력부(210) 및 솔레노이드구동부(220)로 24V의 직류 구동신호가 인가된다.

상기 전력제어 출력부(210)로 인가된 전원(24V)은 저항(R1)을 통해 캐패시터(C1)에 충전되면서 저항(R2)을 통해서는 전계효과트랜지스터(FET)의 게이트단에 전압이 기설정 구동시간 경과후 구동전압보다 낮은 유지전압으로 다운되도록 한다.

상기 전계효과트랜지스터(FET)의 게이트단에 인가되는 전원은 상기 저항(R2) 및 캐패시터(C1)에 의한 시정수에 따라 형성되는 전압 변화치로 상기 전계효과트랜지스터(FET)의 게이트단에 입력되는 전압은 일정치 강하되어 상기 캐패시터(C1)에 전하가 완전히 충전되는 전압에 이르게 된다.

따라서, 상기 전계효과트랜지스터(FET)의 드레인단에 흐르는 전류는 비례적으로 강하되어 솔레노이드코일(S)에 흐르는 전류도 그 강하치만큼 강하하게 되어 결국, 상기 솔레노이드 밸브로 인가되는 전력치가 일정폭 감소하게 된다.

즉, 상기 솔레노이드코일(S)에 흐르는 전류의 강하로 도 3에서와 같이 솔레노이드코일(S)의 여자로 인한 코어(3)의 자계의 세기가 일정량 강하되어 플런저(2)가 당겨진 상태로 유지됨으로써 솔레노이드 밸브가 개방된 일정시간(T1)후 그 유지전압만으로도 플런저(2)가 코어에 부착된 상태를 유지할 수 있도록 한다.

특히, 한번 개방된 솔레노이드밸브는 그 밸브 자체의 관성에 의해 일정치의 전압을 강하하여도 상기 전계효과트랜지스터(FET)를 통해 유기되는 전력은 그 솔레노이드밸브의 개방상태를 충분히 유지시킬 수 있다.

도 6에서 도시된 P1은 투입된 전력치이며, P2는 전력강하로 인해 세이브한 전력치이다.

또한, 상기 회로에서 솔레노이드코일(S)에 전류가 흐르면서 발광다이오드(LED)에도 전류가 흐르게 되어 동작 표시용 램프인 발광다이오드(LED)가 점등된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치는 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치는 김치저장고 등의 유체 흐름을 단속하는 솔레노이드밸브의 개폐를 위한 구동전압 투입후 일정시간이 경과되면 일정전압치를 강하시키도록 제어함으로써 솔레노이드 발열량을 감소시키고, 밸브의 소비전력을 감소시키도록 함으로써 제품의 신뢰도를 높이고, 소비자의 만족을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 김치저장고를 도시한 사시도.

도 2는 종래의 김치저장고의 구성을 도시한 단면도.

도 3은 종래의 솔레노이드 밸브 제어장치를 도시한 측단면도.

도 4는 본 발명에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치의 구동회로를 도시한 블록구성도.

도 5는 본 발명에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치의 구동회로를 도시한 회로도.

도 6은 본 발명에 따른 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치에서 발생된 전압변화상태를 도시한 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 메인회로 200 : 솔레노이드 구동회로

210 : 전력제어출력부 220: 솔레노이드구동부

FET : 전계효과트랜지스터

Claims (2)

1. 제어신호를 인가받아 내부 유체의 흐름을 단속하기 위해 유체관에 설치된 솔레노이드밸브를 제어 구동하는 솔레노이드 구동회로를 포함하는 김치저장고의 솔레노이드 구동장치에 있어서,

   상기 김치저장고의 전체 회로동작을 제어하고, 그 회로를 통해 솔레노이드 밸브측으로 출력되는 전압을 개방후 일정시간 경과시 기설정된 전압치만큼 강하시키도록 미리 프로그램 설정되어져 있으며, 내부에 타이머가 내장된 메인회로와;

   상기 메인회로로부터 소정 전압을 저항을 통해 인가받아, 충방전 회로인 저항 및 그 저항과 병렬 접속되게 연결된 캐패시터를 통해 일정시간 동안 전력을 선형적, 단계적으로 증가시켜 출력하는 전력제어출력부와;

   상기 전력제어출력부의 출력단이 저항을 매개하여 전계효과트랜지스터의 게이트단에 연결되고, 상기 전계효과트랜지스터의 드레인단에 다이오드가 직렬 접속되어져 있으며, 그 다이오드에 대해 병렬 연결된 솔레노이드코일 및 저항과 발광다이오드가 구성되며, 그 다이오드에는 전원공급부가 연결된 솔레노이드구동부가 구성되어 개방을 위한 구동전압 인가후 일정시간 경과시부터 기설정된 전압치로 강하되어 그 개방상태를 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 메인회로에서 발생되는 제어신호에 의해 상기 전력제어 출력부에서 발생하는 전압은 솔레노이드밸브의 개방상태를 유지시킬 정도의 유지전압인 것을 특징으로 하는 저전력 솔레노이드 밸브 제어장치.