KR20110098959A

KR20110098959A - 파일럿 작동 수도 밸브

Info

Publication number: KR20110098959A
Application number: KR1020117016746A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 제이. 팔머
Original assignee: 로버트쇼오콘트롤스컴퍼니
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-09-02
Also published as: CN102333982B; MX2011006749A; US20100155636A1; WO2010075396A2; US8453992B2; DE112009004389T5; KR101539008B1; WO2010075396A3; CN102333982A

Abstract

솔레노이드 작동 파일럿 밸브는 오프셋 파일럿 개구부와 레버 아암을 이용하여 솔레노이드의 열리는 힘을 증폭시키는 기계적 이점을 제공하여 솔레노이드의 크기를 줄일 수 있게 해준다. 파일럿 밸브 부재를 위치시키기 위한 레버 아암은 한 실시예에서 솔레노이드 구동 플런저를 통해 기계적으로 위치되고, 다른 플런저가 없는 실시예에서는 자기력만으로 위치된다. 상기 레버 아암은 상기 파일럿 밸브 부재가 완전히 닫힌 상태에서 완전히 열린 상태로 이동하면서 고정 받침점, 연속적으로 변하는 기계적 이점을 제공하는 경사진 받침대, 또는 불연속의 다른 기계적 이점을 제공하는 단차진 받침대를 축으로 피봇된다.

Description

파일럿 작동 수도 밸브{Pilot Operated Water Valve}

본 발명은 파일럿 작동 밸브, 특히 파일럿 작동 수도 밸브에서의 주 밸브 부재 작동에 이용되는 파일럿 밸브 부재의 위치 조정 방법에 관한 것이다.

밸브는 공정유체 흐름의 조정이 필요한 곳에 많이 적용된다. 공정유체로는 기름, 연료, 물 등의 액체와, 천연가스, 산소 등의 가스가 있다. 일부의 밸브는 통과하는 유체의 양을 조절하기 위해 사용되며 밸브를 통과하는 유체의 양을 계량하기 위해 밸브 부재의 위치를 정확히 조정하는 방식으로 작동된다. 다른 밸브는 통과하는 유체가 흐르거나 멈추도록 하는 스위치 방식으로 작동한다. 이와 같은 밸브는 예를 들어 정해진 양이 배출될 때까지 혹은 정해진 시간 동안 물이 흐르게 되어 있는 세탁기 등과 같은 가전제품에 이용될 수 있다. 이와 같은 밸브의 작동 조정은 일반적으로 밸브 내의 밸브 부재의 개폐를 위해 마이크로프로세서 기반의 컨트롤러와 같은 전자제어회로와 그와 관련된 구동회로에 의해 이루어진다.

이와 같은 스위치 밸브의 문제점은 밸브 부재의 일측에 작용하는 공정유체의 정압을 거슬러 밸브 부재를 열기 위해 필요한 힘이다. 구조에 따라, 이 압력은 특히 많은 가전제품의 경우에 대기압인 밸브 부재 반대측의 낮은 압력과 비교했을 때 상당히 클 수 있다. 밸브 부재를 닫힘 상태로 유지하기 위해 작용하는 유체의 정압에 더해, 많은 스위치 밸브는 밸브 부재에 힘을 가하기 위한 스프링을 포함한다. 이 탄성력은 구동신호의 중단과 동시에 밸브가 닫히도록 하여 밸브 부재에 기준 힘을 유지하여 닫힘 상태로 유지시킨다.

이와 같은 구조에서 밸브 액츄에이터는, 밸브를 닫힘 상태로 유지하기 위해 작용하는, 구조에 따라 다르고 크기가 상당할 수도 있는 유체정압과 탄성력을 모두 극복해야 한다. 그러나 이 두 힘을 넘어선 후에는, 밸브 부재면 양쪽의 압력차가 크게 줄어듦에 따라 밸브를 계속해서 완전히 열려진 상태를 유지하기 위해 필요한 힘이 크게 줄어든다. 이 압력이 같아진 후에는 엑츄에이터가 탄성력에만 맞서면 된다.

많은 전자제어 스위치 밸브는 밸브 부재를 열린 상태로 조정하기 위해 밸브 부재에 연결된 플런저에 직접적으로 작용하는 전기적으로 작동되는 솔레노이드를 포함한다. 불행히도, 닫혀 있는 밸브에 존재하는 큰 압력 차와 탄성력으로 인해, 모든 작동 조건과 구조 가운데 정상적으로 밸브를 작동시키기 위해서는 비교적 큰 엑츄에이터가 필요하다. 가전제품 산업과 같은 많은 산업에서, 엄격한 정부 기관과 인증 기관의 기준은 전력소모량에 강조를 두고 있다. 이에 따라, 밸브 부재를 신뢰성있게 열기 위해 큰 솔레노이드를 사용하는 직접 작용 솔레노이드 작동 밸브는, 에너지 스타 어플라이언스(Energy Star appliance) 등급과 같은 기관 인증을 받는 데 있어 가전제품 제조업체에 큰 불이익을 준다. 게다가, 가전제품 산업은 굉장히 경쟁적이어서 그와 같이 큰 솔레노이드의 가격 또한 큰 손해가 된다.

이러한 문제들을 극복하기 위해 많은 제조업체들은 밸브를 작동시키는 데 상당히 줄어든 크기의 솔레노이드 엑츄에이터를 사용할 수 있게 한 파일럿 밸브 구조를 선택하였다. 파일럿 작동 수도 밸브는 플런저를 이동시켜 밸브 부분 안에 작은 파일럿 개구부를 가진 소형 파일럿 밸브를 열기 위해 상대적으로 작은 솔레노이드를 이용한다. 이 파일럿 밸브는 열렸을 때 적은 양의 물이 흐르게 만들고, 압력차와 표면적의 원리를 이용해 다이어프렘을 연다. 다이어프렘은 공정유체의 주 흐름을 조정하는 주 밸브 부재를 연다. 다시 말해, 파일럿 작동 밸브는 밸브를 열고 닫는 데 있어 공정유체의 압력이 대부분의 일을 하도록 한다.

따라서 솔레노이드가 소형의 파일럿 밸브만을 열면 되기 때문에 그 크기를 크게 줄일 수 있다. 그에 따라 낮은 전력 소모와 낮은 가격으로 가전제품산업과 같은 많은 산업에서 큰 이점으로 작용한다. 그 결과, 가전제품 제조업체들은, 수백만개의 파일럿 작동 수도 밸브를 매년 제조한다.

파일럿 작동 수도 밸브가 직접 작용 솔레노이드 엑츄에이터 밸브에 비해 솔레노이드 크기의 감소와 그에 따른 가격의 감소를 수반하는 한편, 솔레노이드는 여전히 파일럿 밸브 엑츄에이터를 작동시키기 위한 자기력을 발생시키기 위해 구리선 와인딩을 필요로 한다. 일반적으로, 구리를 포함한 코일의 가격이 총 밸브 가격의 50% 이상을 차지한다. 그런데 경쟁적인 산업에서 불과 몇 센트의 차이가 대량판매나 판매 격감으로 이어질 수 있다. 따라서 사용되는 구리의 양을 줄여 재료비를 줄이는 새로운 파일럿 밸브 디자인이 필요하다. 그러나 구리의 양을 줄이면서도 매번 작동시 정상적인 작동과 밸브의 수명을 보장하지 않으면 안 된다.

본 발명의 실시예들은 정상적인 작동과 긴 수명을 보장하는 동시에 자재비를 줄인 파일럿 작동 수도 밸브를 제시한다. 이와 함께 본 발명의 추가적인 이점들과, 발명의 특징들은 이하의 발명에 대한 상세한 설명에서 드러날 것이다.

발명의 개요

위의 관점에서, 본 발명의 실시예들은 종래의 기술에 존재했던 하나 또는 그 이상의 문제점들을 해결한 새로운 개량된 파일럿 작동 수도 밸브를 제시한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예는 종래의 파일럿 작동 수도 밸브보다 더욱 소형화되고 전력소모가 적은 새로운 개량된 솔레노이드 작동 파일럿 밸브를 제시한다.

한 실시예에서, 소형 저전력 파일럿 작동 수도 밸브는 오프셋 파일럿 밸브 부재를 작동시키기 위해 레버 아암을 이용한다. 이와 같은 실시예에서, 레버 아암이 가져다 주는 기계적 이점은 필요 전력량을 크게 줄여주어, 파일럿 밸브를 작동시키는 솔레노이드의 크기를 줄여 준다. 이와 같은 레버 아암은 파일럿 밸브를 열기 위해 필요한 전력에 솔레노이드로부터 가능한 전력을 더욱 가깝게 맞추기 위해 한지점 또는 다지점 고정 받침대(fulcrum)를 이용하거나, 곡선의, 단차진, 또는 그외의 다양한 받침대를 이용할 수 있다.

본 발명의 특정한 실시예에서, 플런저가 파일럿 밸브 부재의 위치를 조정하기 위해 파일럿 밸브 레버 아암을 공정유체 안에 기계적으로 결합한다. 이 실시예에서는 플런저를 정지상태에 놓기 위해 탄성력을 이용하고, 레버 아암을 움직이기 위한 플런저를 움직이기 위해 솔레노이드 코일의 활성화시 발생하는 자기력을 이용한다. 이와 같은 자기력은, 공정유체로부터 파일럿 밸브 부재에 작용하는 정압에 더해, 파일럿 밸브 부재를 닫힘 상태로 유지하는 탄성력 또한 극복해야 한다. 하나의 실시예에서 탄성력이 플런저를 정지상태로 유지하기 위해 위치된 코일 스프링에 의해 제공된다. 다른 실시예에서는, 탄성력이 레버 아암 몸체로부터 형성된 스프링 아암에 의해 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에서는 플런저나 다른 기계적 접속이 없이 파일럿 밸브 부재의 레버 아암이 솔레노이드 코일 자체의 자기력에 의해 조정된다. 이와 같은 실시예에서는, 레버 아암이 적어도 부분적으로 강자성을 띤다. 이와 같은 실시예는 또한 파일럿 밸브 부재를 정지상태(quiescene state)로 유지하기 위해 탄성력을 이용한다. 이와 같은 실시예에서는 주 밸브실의 기계적 관통이 없기 때문에, 탄성력이 밸브 몸체 내의 스프링 구조에 의해 제공된다.

가전 냉장/냉동고의 얼음 제조기와 같은 유체의 흐름이 매우 느린 제품에서는, 파일럿 밸브 구조와 그 조정만을 이용하여 직접 작용하는 밸브를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 측면과 목적과 이점에 대해서는 첨부 도면과 함께 상세한 설명에서 더욱 명백해질 것이다.

명세서에 결합되고 그 일부를 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 몇 가지 실시예를 나타내고, 발명의 상세한 설명과 함께 발명의 원리를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 소형 저전력(CLP, 이하에서 'CLP'라 약칭함) 파일럿 작동 수도 밸브의 일 실시예의 부분절단 측면도이다.
도 2는 파일럿 밸브 부재의 위치 조정을 위해 플런저를 이용하고, 일직선으로 통하는 밸브 몸체 구조를 가진 도 1의 CLP 파일럿 작동 수도 밸브의 실시예가 닫힌 상태에 있을 때의 부분절단 도면이다.
도 3은 도 2의 CLP 파일럿 작동 수도 밸브의 실시예가 열린 상태에 있을 때의 부분절단 도면이다.
도 4는 파일럿 밸브 부재의 작동을 위한 레버 아암의 실시예를 나타내는 도 2의 CLP 파일럿 작동 수도 밸브의 부분절단 도면이다.
도 5는 도 4 의 저면도이다.
도 6은 도 2 와 비슷하게 플런저로 작동되지만 스프링이 있는 레버 아암을 이용한 다른 실시예의 CLP 파일럿 작동 수도 밸브의 저면도이다.
도 7은 도 1의 CLP 파일럿 작동 밸브에서 플런저가 없는 구조를 가지고 일직선으로 통하는 밸브 몸체 구조를 가진 다른 실시예에서 파일럿 밸브 부재가 닫힌 상태의 부분절단 도면이다.
도 8은 도 7의 실시예가 열린 상태에 있을 때의 부분절단 도면이다.
도 9는 레버 아암의 한 구조를 나타내는 도 7의 실시예의 저면도이다.
도 10은 파일럿 밸브 부재가 정지상태에 있도록 하는 스프링 구조를 포함하는 도 9의 실시예의 저면도이다.
도 11은 레버 아암 혹은 스프링 구조가 없이 주 밸브실 몸체 부재만을 나타내는 도 7의 CLP 파일럿 밸브의 다른 실시예의 저면도이다.
도 12는 도 11의 실시예에 설치되는 파일럿 밸브 부재를 작동하기 위한 레버 아암 구조의 실시예와 스프링 구조의 실시예의 저면도이다.
도 13은 경사진(profiled) 받침대를 이용하여 CLP 밸브 작동 중 여는 힘을 조절하는 도 7에 나타난 CLP 밸브의 다른 실시예가 닫힌 상태에 있는 것을 나타낸 부분 절단 측면도이다.
도 14는 파일럿 밸브 부재가 열린 상태에 있는 것을 나타내는 도 13의 실시예의 부분 절단 측면도이다.
도 15는 고정받침대를 이용한 솔레노이드에 의해 제공되는 자기력과 지렛대(Leverage)의 힘을 파일럿 밸브 부재를 작동시키기 위한 힘과 함께 나타낸 그래프이다.
도 16은 도 13의 경사진 받침대에 의해 제공되는 자기력과 지렛대의 힘을 파일럿 밸브 부재를 작동시키기 위한 힘과 함께 나타낸 그래프이다.
도 17은 단차진 받침대를 이용한 CLP 밸브의 다른 실시예가 닫힌 상태에 있는 것을 나타내는 부분 절단 측면도이다.
도 18은 도 17의 실시예가 열린 상태에 있는 것을 나타내는 부분 절단 측면도이다.
도 19는 도 17에 나타난 CLP 밸브의 실시예에 의해 제공되는 자기력과 지렛대의 힘을 파일럿 밸브 부재를 작동시키기 위해 필요한 힘과 함께 나타낸 그래프이다.
도 20은 파일럿 밸브가 닫힌 상태에 있을 때 주 밸브 부재에 작용하는 힘과 유체의 흐름을 나타내는 내부 바이패스를 가진 CLP 밸브의 실시예의 부분 절단 측면도이다.
도 21은 파일럿 밸브 부재가 열린 상태에 있을 때 내부 통로를 통하는 유체의 흐름과, 공정유체의 압력 차에 의해 주 밸브 부재가 열림에 따른 주 유체 흐름을 나타낸 도 20의 CLP 밸브의 실시예의 부분 절단 측면도이다.
도 22는 90도의 유체 흐름 구조를 가진 CLP 밸브의 다른 실시예의 도면이다.
도 23은 도 22에 나타난 CLP 밸브의 실시예의 부분 절단 측면도이다.
도 24는 도 22에 나타난 CLP 밸브의 실시예의 부분 가상도이다.
도 25는 스핀 링 몸체 구조를 이용한 파일럿 유체흐름 통로를 나타내는 도 22에 나타난 CLP 밸브의 부분 절단 도면이다.
도 26은 탑 햇(top hat) 구조를 이용한 도 22의 CLP 밸브의 다른 실시예의 부분 절단 도면이다.
도 27은 프로스트 플러그(frost plug) 구조를 이용한 도 22의 CLP 밸브의 다른 실시예의 부분 절단 도면이다.
도 28은 CLP 밸브의 몸체로부터 솔레노이드 코일의 분리를 나타낸 도 22의 CLP 밸브의 분해도이다.
도 29는 커피 메이커, 냉장고/냉동고 등의 가전제품을 위한 얼음제조기 용으로 직접 작용 밸브로 설계된 파일럿 밸브 작동 메카니즘의 다른 실시예의 개략 부분 절단 측면도이다.
이하 본 발명을 특정의 바람직한 실시예들과 관련하여 설명하겠지만, 본 발명을 이들 실시예에 한정시키려는 것은 아니다. 오히려 첨부하는 특허청구의 범위에 의해 정해지는 본 발명의 정신 및 범위 내에 포함되는 모든 대안, 수정 및 등가물을 포함하려는 것이다.

도 1에 본 발명에 따른 소형 저전력(CLP) 파일럿 작동 수도 밸브(100)가 나타나 있다. 이하의 설명이 다양한 실시예와 응용예를 기술하고 있지만, 해당 분야의 기술자는 다른 실시예와 응용예들이 본 발명의 범위 안에서 설계될 수 있음을 인지할 것이다. 당연히, 이하의 설명에서 해당 분야의 기술자들에게 명확해 지겠지만, 이하의 설명이 편의를 위해 하나의 밸브를 가진 실시예를 통해 본 발명의 다양한 측면을 논하는 한편, 파일럿 밸브 구조와 작동시키는 수단은 갱(gang) 밸브 구조, 예를 들면, 작동을 위해 둘 이상의 파일럿 밸브 구조와 함께 둘 이상의 밸브 구조를 갖는 믹스형(mixing-type) 밸브로 설계될 수 있다. 따라서, 다음의 설명은 실시예일 뿐이지 발명의 범위를 국한시키는 것이 아니다.

도 1에 나타난 것과 같이, CLP 밸브(100)는 인입구(104)와 토출구(106)를 갖는 밸브 몸체(102)를 이용한다. 도 1에 나타난 실시예가 인입구(104)와 토출구(106)가 90도 각도를 이루는 밸브 몸체(102)를 갖지만, 이어지는 도면에 나타나는 것과 같이 다른 인입구와 토출구의 구조가 가능하고, 따라서 그 구조는 본 발명의 범위에 대한 제한으로 받아들여져서는 안된다.

CLP 밸브(100)는 또한 CLP 밸브(100)의 작동 상태를 제어하기 위한 구동력을 제공하기 위한 솔레노이드 어셈블리(108)를 포함한다. 당업자라면 알수 있듯이, 솔레노이드 어셈블리(108)는 코일(110)과 코일(110)이 활성화 되었을 때의 자속의 분포를 정하는데 도움을 줄 자기 프레임 구조체(112)를 포함한다. 소형 솔레노이드 어셈블리(108)를 이용하기 위해, CLP 밸브(100)는 소량의 바이패스 유체의 흐름을 조절하여 주 공정유체로 주 밸브 부재의 위치를 조정하게끔 하는 소형 파일럿 밸브를 이용한다.

본 발명의 CLP 밸브(100)에서 특징적인 것은 파일럿 밸브 부재를 제어하기 위한 수단(114)이다. 아래 본 발명의 특정한 실시예를 들어 상세히 설명하겠지만, 파일럿 밸브 부재를 제어하는 수단(114)은 파일럿 밸브 개구부를 솔레노이드 어셈블리(108)의 중심축으로부터 떨어뜨려 위치시키는 것을 포함한다. 솔레노이드 어셈블리(108)의 중심축을 파일럿 밸브 개구부로부터 떨어뜨려 위치시키는 것은 상기 수단(114)으로 하여금 파일럿 밸브 부재를 닫힌 상태에서 열린 상태로 움직이기 위한 충분한 힘이 제공될 수 있도록 솔레노이드 어셈블리(108)에 의해 주어지는 힘의 역방향 힘의 배가 혹은 기계적 이점을 제공하기 위한 레버 아암(116)(예로 도 2를 참고)을 이용할 수 있도록 한다. 파일럿 밸브는 압력이 큰 공정유체를 주 밸브를 위한 구동에너지원으로 이용하기 때문에, 종래의 직접 작용 설계를 따르는 파일럿 밸브의 솔레노이드는 CLP 밸브(100)에 비해 상대적으로 크고 비싸다. 그 결과, CLP 밸브(100)는 종래의 기술에 비해 같은 성능을 가지면서도 50%-80%까지 전력 소모를 줄이고, 에너지 소비 효율을 높일 수 있다.

아래 더 상세히 설명하겠지만, 상기 수단(114)은 일 실시예에서 레버 아암(116)의 조작을 위해 플런저(118)(도 2 참조)를 포함하고, 다른 실시예(예로 도 7 참조)에서는 플런저가 없이 자기력에 의해 직접적으로 조작되는 강자성 레버 아암(116')을 포함하여 파일럿 밸브 부재의 위치를 조정한다.

구체적으로 도 2에서는, 파일럿 밸브 부재(120)를 제어하는 수단(114)의 일부로 레버 아암(116)에 기계적으로 결합된, 자기적으로 작동되는 플런저(118)을 이용하는 CLP 밸브(110')의 한 실시예가 나타나 있다. 도 2는 솔레노이드 어셈블리(108)의 내부 특징이 더 잘 드러나도록 코일을 포함하지 않고 있다.

구체적으로, 이 실시예에서, 코일 어셈블리(108)가 이동 가능한 플런저가 위치된 주 밸브실 몸체(142)로부터 형성된 가이드 튜브(122)를 둘러싸며 위치한다. 이 플런저(108)는 솔레노이드 코일이 활성화되지 않았을 때엔 스프링(124)에 의해 정지상태로 있는다. 도 2에 나타난 것과 같이, 이 CLP 밸브(100')의 이 실시예에서의 정지상태에서는 파일럿 밸브 부재(120)가 파일럿 밸브 개구부(126)와 접촉하거나 가깝게 유지되어, 주 밸브실(128)로부터 바이패스 채널(130)을 통해 토출구(106)로 유체가 흐르는 것이 방지된다. 이 상태에서, 당업자는 알 수 있듯이, 공정유체압력이 주 밸브 부재(132)를 닫힌 상태로 유지하여 공정유체가 인입구(104)에서 토출구(106)로 흐르는 것을 방지한다. 구체적으로, 주 밸브 부재(132)는 파일럿 밸브 부재(120)가 닫혀 있을 때 압력이 증가하여 주 밸브실(128)과 인입구의 압력이 같아지도록 하는 내부에 있는 작은 블리드 홀(bleed hole)(예로 도 7에 나타난 bleed holes(202) 참조)에 의해 닫혀진다. 도 2를 보면 당업자들이 알 수 있듯이, 플런저(118)가 주 밸브실(128)의 공정유체와 접촉한다. 따라서, 플런저(118)가 만들어지는 재료는 이 CLP 밸브(100')에 의해 조절되는 공정유체와 접촉하면서도 사용이 가능해야 한다.

솔레노이드 어셈블리(108)가 활성화된 이후에는, 코일(도시 생략)에 의해 발생되는 자기력이 도 3에 나타난 위치로 플런저(118)를 상방으로 움직인다. 이 때의 자기력은 스프링(124)의 탄성력과 파일럿 밸브 부재(120)에 가해지는 유체의 정압을 넘어설 만큼 충분해야 한다. 그러나, 파일럿 밸브 부재(120)를 조작하는 수단(114)이 받침대(134)를 축으로 움직이는 레버 아암(116)을 이용하기 때문에, 레버 아암(116)과 받침대(134)의 위치가 역방향 힘 증폭(inverse force multiplication)을 제공하므로, 솔레노이드 어셈블리(108)에 의해 발생되어야 하는 힘 자체가 유체 정압을 넘어서지는 않아도 된다. 이는 CLP 밸브(100')가 파일럿 밸브 부재(120)를 조정하는 수단(114)을 이용하지 않은 경우 필요한 크기보다 훨씬 작게 설계될 수 있도록 한다. 따라서, 더 작은 코일(도시 생략)을 사용할 수 있고, 이에 의한 작동 전력 감소와 코일의 선을 구성하는 구리의 현재, 미래의 가격을 고려했을 때 가격을 크게 줄일 수 있다.

당업자라면 알 수 있듯이, 파일럿 밸브 부재(120)가 레버 아암(116)이 받침대(134)를 축으로 움직이는 것을 통해 파일럿 밸브 개구부(126)로부터 떨어진 이후, 공정유체가 파일럿 밸브 개구부(126)로부터 바이패스 채널 가이드 부재(136)을 통해 바이패스 채널(130)로 들어가 토출구(106)로 흐르기 시작한다. 그 결과 주 밸브실(128) 내 주 밸브 부재(132) 위의 유체 압력이 감소된다. 인입구(104)로부터 주 밸브실(132) 하측에 주어지는 공정유체의 압력은 도 3의 주 밸브 부재(132)가 상승하도록 만들어 CLP 밸브(100')를 열어 공정유체가 인입구(104)로부터 토출구(106)로 자유롭게 흐르게 만든다.

솔레노이드 코일(도시 생략)이 비활성화되는 때에는, 스프링(124)에 의한 힘이 플런저(118)를 아래로 움직여, 레버 아암(116)과 받침대(134)를 통해, 파일럿 밸브 부재(120)가 파일럿 밸브 개구부(126)에 대하여 닫히도록 만든다. 이는 압력이 증가하여 주 밸브실(128)의 압력이 인입구 압력과 같아지도록 하는 주 밸브 부재(132)의 작은 블리드 홀을 통한 공정유체의 흐름으로 인해 주 밸브실(128) 내의 주 밸브 부재(132) 위의 공정유체 압력을 증가시켜, 주 밸브 부재(128)가 아래로 움직여 도 2에 나타난 바와 같이 CLP 밸브(100')가 다시 닫히도록 만든다.

도 4와 5에 자세히 나타난 것처럼, 레버 아암(116)이 받침대(134)의 지름이 긴 끝부분에 의해 도면에서와 같이 주 밸브실(128) 내에 고정된다. 받침대(134)는 또한 레버 아암(116)에 끼워져 주 밸브실 몸체(142) 내에 고정되는 소경축부(140)를 포함한다. 또한 레버 아암 가이드 쇼울더 쌍(138)이 레버 아암(116)을 제자리에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 이 실시예에서 나타난 것처럼, 레버 아암(116)은 또한 플런저(118)의 단경부(necked down portion)(146)을 끼우기 위한 플런저 수용 홈(144)을 포함한다. 플런저(118)가 레버 아암(116)을 조작하는 것을 보장하기 위해, 플런저(118)는 또한 지름이 플런저 수용 홈(144)의 폭보다 큰 대경 단부판(larger diameter end flare)(148)을 포함한다. 이와 같은 구조는 설계를 간소화하고 CLP 밸브(100')의 바이패스 파일럿 밸브 부분이 정상적으로 작동하도록 보장한다.

도 2-5에 나타난 실시예가 정지상태에서 플런저(118)를 위치시키기 위해 스프링(124)을 사용하는 반면, 도 6에 나타난 다른 실시예에서는 레버 아암(116) 구조의 일부로 스프링 아암 부재(150)를 제공함으로써 스프링(124)의 필요를 없앴다. 구체적으로, 이 실시예에서 레버 아암(116)이 피로 스트레스 실패 없이 지속적인 미세 변형을 허용하는 스프링 스틸 혹은 다른 탄성이 있는 재료로 만들어진다. 스프링 아암 부재(150)는 주 밸브실 몸체(142)에 대해 힘을 작용하여 솔레노이드 코일(도시 생략)이 활성화되지 않았을 때 플런저(118)를 정지상태로 유지한다.

솔레노이드 코일이 활성화되면, 플런저(118)에 작용하는 자기력은 플런저(118)를 도 6에 나타난 것과 같이 지면으로 들어가는 방향으로 스프링 아암 부재(150)의 힘에 맞서 이동시킨다. 레버 아암(116)의 우단부가 플런저(118)에 의해 움직이면, 파일럿 밸브 부재(120)가 반대방향으로 움직여, 레버 아암(116)의 받침대 아암(152)이 살짝 꼬이게 된다. 이 받침대 아암(152)은 그 외측부에서 주 밸브실 몸체(142)의 일부로 형성된, 부가된 받침대(134')에 고정된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 파일럿 밸브 부재(120)를 조정하는 수단(114)은 주 밸브실(128) 내의 공정유체와 접촉하는 플런저를 이용하지 않는 대신 도 7에 나타난 것처럼 솔레노이드 코일이 발생시키는 자기력을 이용하여 적어도 일부가 강자성인 레버 아암(116')을 움직인다. 플런저가 필요하지 않기에, 플런저를 수용하기위한 가이드 튜브가 필요하지 않아서, 자기 프레임 구조체(112)의 중앙 스핀들부는 도 7과 도 2를 예를 들어 비교했을 때 볼 수 있듯이 훨씬 작을 수 있다. 이는 훨씬 작은 코일 설계를 가능케 한다. 또한 자기 프레임 구조체(112)가 공정유체와 접촉하지 않기 때문에, 자속을 전도하는데 있어 더 효율적인 자기투과성이 높은 재료들을 사용할 수 있다. 나아가, 공정유체와 재료가 접촉하지 않기에 부식과 오염 문제가 크게 감소되므로, 일반적인 자성 재료 스테인레스 스틸에 비교해, 예를 들면 저탄소 스틸과 같은 저가의 재료를 사용하는 것이 가능하다. 레버 아암을 정지 상태로 유지하기 위한 플런저와 스프링이 없이, 이 실시예에서는 이 기능을 위해 주 밸브실(128) 내의 스프링 부재(154)를 이용한다. 바꿔 말해, 솔레노이드 코일이 비활성화 되었을 때, 스프링 부재(154)가 도 7에 나타난 위치에 레버 아암(116')을 유지하여 파일럿 밸브 부재(120)가 파일럿 밸브 개구부(126)에 대하여 닫힌 상태에 있도록 한다.

솔레노이드 어셈블리(108)의 코일이 활성화되면, 그에 따라 발생하는 자기장에 레버 아암(116')의 강자성 부분이 솔레노이드 어셈블리(108) 쪽으로 끌려서 도 8에 나타난 것과 같이 완전히 열린 위치에까지 이른다. 강자성 레버 아암(116)은 도면의 실시예에서 주 밸브실 몸체(142)의 일부로 형성된 받침대(134')를 축으로 하여 움직인다. 강자성 레버 아암(116')이 받침대(134')를 축으로 움직일 때, 파일럿 밸브 부재(120)가 파일럿 밸브 개구부(126)로부터 떨어져서 공정유체의 바이패스 채널 가이드 부재(136)을 통한 바이패스 채널(130)로의 흐름을 허용하여 주 공정유체가 주 밸브 부재(132)를 작동시켜 CLP 밸브(100'')를 연다.

솔레노이드 어셈블리(108) 코일의 비활성화와 동시에, 자기장이 사라지고, 스프링 부재(154)는 다시 강자성 레버 아암(116')을 정지 상태로 이동시켜, 도 7에 나타난 것과 같이 파일럿 밸브 부재(120)를 파일럿 밸브 개구부(126)에 대해 닫히게 만든다. 이 상태에서 주 밸브 부재(132) 위의 주 밸브실(128) 내의 공정유체압력의 증가로 주 밸브 부재(132)가 도 7에 나타난 것과 같이 CLP 밸브(100'')가 닫힐 때까지 하방으로 이동한다.

도 9에서 보이는 바와 같이, 도시된 실시예에서의 강자성 레버 아암(116')은 솔레노이드 어셈블리(108)에 의해 발생하는 자기장에 힘을 받는 자석 표면(156)을 포함한다. 이 자기 표면(156)은 그 자체로 자기성을 띨 필요는 없지만, 솔레노이드 어셈블리(108)의 코일에 의해 발생하는 것과 같은 자기장에 의해 끌리는 힘을 받는 강자성 및/또는 자기투과성을 띠는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 물론, 자기 표면(156)이 강자성 레버 아암(116')의 유일하게 강자성을 띠는 부분이어도 되지만 레버 아암(116') 전체가 같은 재료로 만들어지는 것이 제조상 편리할 것이다.

이 자기 표면(156)이 솔레노이드 어셈블리(108)의 자기장에 의해 힘을 받을 때 주 밸브실 몸체(142)의 내면에 대해 평면으로 맞닿게 하기 위해, 강자성 레버 아암(116)은 자기 표면(156)과 파일럿 밸브 부재(120)를 파지하는 강자성 레버 아암(116')의 부분이 적합한 각도를 이루도록 하는 지향 부분(orientation portion)(158)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 강자성 레버 아암(116')은 주 밸브실 몸체에 결합되거나 주 밸브실 몸체로부터 형성된 가이드 포스트 쌍(162) 내에 위치한 가이드 아암 쌍(160)을 포함한다.

도 10에 나타난 것과 같이, 스프링 부재(154)는 외측 스프링 아암 쌍(164)을 통해 가이드 포스트(162) 상부에 형성된 받침대 쌍(134')에 고정된다. 탄성력은 강자성 레버 아암(116')의 파일럿 밸브 부재(120) 근처의 지점에 중앙 스프링 아암(166)에 의해 주어진다.

도 11은 도 12에 그 실시예가 나타나 있는 강자성 레버 아암(116')과 스프링 부재(154)를 작동이 가능하게 지지하는 홈을 포함하는 주 밸브실 몸체(142)의 다른 실시예를 나타낸다. 이 다른 실시예에서 볼 수 있듯이, 받침대(134'')는 강자성 레버 아암(116')을 수용하는 홈 내의 중앙 돌기 부분으로 형성되어 있다. 이하에서 더욱 자세히 설명하겠지만, 이 받침대(134'')의 형태는 향상된 성능과 솔레노이드 어셈블리(108)의 크기의 추가적인 감소를 가져다 줄 수 있다.

구체적으로, 도 13을 참조하여 설명하면, 경사진 받침대(134'')는 솔레노이드 어셈블리(108)에 의해 발생된 자기장의 힘으로 강자성 레버 아암(116')이 정지상태에서 완전히 열린 위치로 이동함에 따라 힘의 증폭과 선형 이동속도를 바꾸어주는 움직이는 피봇점을 제공한다. 즉, 도 13에서 나타난 바와 같이, 파일럿 밸브 부재(120)가 파일럿 밸브 개구부(126)에 대해 닫혀 있고, 강자성 레버 아암(116')이 정지상태에 있을 때, 피봇점(168)은 레버리지 개구부비(leverage opening ratio)가 대략 5:1이 되도록 위치한다. 이것은 솔레노이드 코일의 활성화 초기에 파일럿 밸브 부재(120)에 큰 힘 증폭과 짧은 선형 이동을 제공한다. 이는 상대적으로 작은 솔레노이드 코일로, 강자성 레버 아암(116')을 통하여 파일럿 밸브 부재(120)에 작용하는 정지 닫힘 압력을 넘어서기에(그리고 탄성력을 넘어서기에) 충분한 힘을 제공할 수 있게끔 한다.

그러나, 파일럿 밸브 부재(120)가 파일럿 밸브 개구부(126)로부터 열린 후, 파일럿 밸브 부재를 완전히 열린 상태로 움직이기 위한 힘은 초기에 밸브를 열기 위해 필요한 힘보다 적게 든다. 그러나, 강자성 레버 아암(116')이 솔레노이드 코일과 가까워 짐에 따라 그에 작용하는 자기력은 크게 증가된다(자기력은 거리의 제곱에 반비례한다). 그러나, 파일럿 밸브 부재가 한번 열린 후 드는 힘이 크게 줄기 때문에 이와 같은 증가된 힘은 필요하지 않다. 경사진 받침대(134''')를 이용하는 경우, 피봇점(168)이 움직여 레버리지 개구부비(leverage opening ratio)를 대략 1.5:1로 바꾼다. 이는 레버 아암에 의한 힘 증폭량을 감소시키고, 도 14에 나타난 것과 같이 파일럿 밸브 부재(120)의 파일럿 밸브 개구부(126)로부터의 선형 이동속도를 높인다. 다시 말해, 경사진 받침대(134''')는 도 13에 나타난 것과 같이 초기 열림 시에는 그 순간 필요한 증가된 레버리지를 제공하는 한편, 도 14에 나타난 것과 같이 열린 후에는 그 순간에 필요한 증가된 이동을 제공한다.

이와 같은 경사진 받침대(134''')의 이점은 도 15에 나타나 있는 고정 피봇점 받침대의 실시예에 대한 자기력, 레버리지, 그리고 필요한 힘에 대한 그래프와 경사진 받침대(134''')의 실시예에 대한 도 16의 그래프를 분석함을 통해 알 수 있다. 구체적으로, 각 그래프는 강자성 레버 아암(116')이 닫힌 상태에서 열린 상태로(즉, 솔레노이드의 먼 쪽으로부터 가까운 쪽으로) 움직이면서 받는 자기력을 나타내는 그래프(trace)(170)를 포함한다.

고정점 받침대의 실시예에서는 그래프(172)로 알 수 있듯이 자기 이점 레버리지율(magnetic advantage leverage ratio)이 변하지 않기 때문에 강자성 레버 아암(116')에 의한 레버리지가 레버 아암(116')에 작용하는 자기력이 증가함에 따라서 증가한다. 그러나, 그래프(174)를 통해 보이듯이, 파일럿 밸브 부재(120)를 움직이기 위해 필요한 힘은 실제로는 닫힌 상태에서 열린 상태로 바뀜에 따라 감소한다.

그러나, 도 16에 나타난 바와 같이, 경사진 받침대(134''')에 의해 제공되는 레버리지는 자기력(170)과 함께 증가하지 않는 대신, 파일럿 밸브 부재를 열기 위해 필요한 충분한 힘을 제공하기 위해 조절될 수 있고, 증가된 힘이 필요하지 않을 때에는 작은 힘으로 많이 이동하도록 전환할 수 있다.

도 17-18은 비슷한 원리이지만, 도 13과 14에서 나타난 경사진 받침대 대신 도 19에 나타난 것과 같이 결과되는 힘의 단차 변동을 제공하기 위해 단차진 받침대(134'''')가 이용되었다.

도 20과 21은 내부 바이패스와 일직선으로 통하는 유체흐름 설계를 가진 CLP 밸브(100)의 다른 실시예를 나타낸다. 도 20에 나타난 바와 같이 닫힘 상태에서, 화살표(178)로 표시된 공정유체압력은 주 밸브 부재(132)를 통해 주 밸브실(128)로 흘러, 이 압력이 주 밸브 부재(132) 상면의 넓은 표면적에 작용하여 도 20에 나타난 바와 같이 닫힘 위치로 하강하도록 만든다. 그러나, 파일럿 밸브 부재가 강자성 레버 아암(116')의 인력으로 열린 후에는, 공정유체가 화살표(180)의 방향으로 바이패스 채널 가이드 부재(136)을 통해 바이패스 채널(130) 내로, 그리고 토출구(106) 밖으로 흐름에 따라 주 밸브실(128)의 압력이 감소한다. 주 밸브실(128)로부터 감소된 압력보다 화살표(178)로 나타난 공정유체의 압력이 커졌기 때문에, 주 밸브 부재(132)는 상방으로 움직여 주 흐름 화살표(182) 방향으로 공정유체가 인입구(104)로부터 토출구(106)로 흐르게 된다.

도 22는 인입구(104)와 토출구(106)가 90도를 이루는 구조로 되어 있는 CLP 밸브(100''')의 다른 실시예를 나타낸다. 이와 같은 실시예에서는, 내부 바이패스 채널(130)이 토출구(106)로 연결되기 위해 90도 각도 회전을 하여야 한다. 이런 실시예의 제조상의 편의를 위해, 바이패스 채널 뚜껑(184)이 외부환경으로부터 바이패스 채널(130)을 단절시키기 위해 이용된다. 바이패스 채널 뚜껑(184)은 밸브 몸체(102)에 스핀 용접(spin welded) 혹은 다른 방법으로 접합될 수 있다.

이런 구조에서, 바이패스 채널(130)은 도 23에 나타난 바이패스 채널 종점(186)으로 연결된다. 파일럿 밸브 개구부(126)로부터 바이패스 채널 종점(186)으로의 실제 흐름은 도 24의 부분 가상 다이어그램 또는 도 25의 부분절단도를 통해 잘 볼 수 있다. 이 도면들에서 보여지는 것처럼, 공정유체는 파일럿 밸브 개구부로 들어가 밸브 몸체(102)와 주 밸브실 몸체(142) 사이의 공간으로 흐른다.이 공간은 바이패스 채널(130)에 연결되어, 토출구(106)에 연통된다. 이 공간은 도 24와 25에 나타난 실시예에서 밸브 몸체(102)와 주 밸브실 몸체(142)에 접합된 스핀 링(190)으로 닫혀있다. 이 접합은 스핀 용접, 나사 조임, 혹은 다른 적합한 방법으로 이루어질 수 있다. 나사 조임 방식을 이용하는 실시예에서, 파일럿 밸브 몸체(142)는 보통 나사(coarse thread)를 포함하여 주 밸브 몸체(102)에 반회전 조임을 제공한다. "O" 링을 이용하여 어셈블리를 밀폐하는 것이 바람직하다. 이와 같은 실시예는 도 20의 실시예에서와 같이 바이패스 채널 가이드 부재를 사용할 필요를 없애 준다.

도 26에 나타난 본 발명의 다른 실시예에서, 별개의 스핀 링(190)은 밸브 몸체(102)에 직접적으로 연결함으로써 채널을 바이패스 채널에 결합한 탑 햇(top hat) 구조의 주 밸브실(142)의 구조를 통해 그 필요가 없어진다. 스핀 링에서와 같이, 밸브 몸체(102)와 주 밸브실 몸체(142)의 결합은 스핀 용접 혹은 다른 적합한 방법으로 이루어질 수 있다.

도 27의 실시예는 주 밸브실 몸체(142)와 밸브 몸체(102)의 접합을 위해 프로스트 플러그(frost plug) 구조와 비슷한 구조를 이용한다. 이 실시예에서, 접합될 표면은 초음파 용접, 접착(glue), 혹은 다른 적당한 방법으로 밀봉된다. 파일럿 밸브 개구부(126)로부터 바이패스 채널(130)로의 유체의 흐름은 밸브 몸체(102)의 내부 벽에서 이루어진다.

이런 구조는 주 밸브실 몸체(142)와 코일 어셈블리(108)로 하여금 주 밸브실(128)과 토출구(106) 사이에 바이패스 흐름 통로를 제공하는 동시에 어떠한 360도 방향으로도 위치할 수 있게 한다. 구조와 상관없이, 주 밸브실 몸체(142)가 밸브 몸체(102) 내에 고정된 후, 솔레노이드 어셈블리(108)가 솔레노이드 수용 홈(200)으로 삽입되어 도 28에 나타난 본 발명의 CLP 밸브(100'')의 구조를 완성한다.

도 29에 나타난 것과 같이, 파일럿 밸브 부재(120)의 위치를 조정하는 수단(114)이 직접 작용 밸브로서 커피 메이커, 가전 냉장고/냉동고 등의 얼음 제조기 등과 같은 저유량(low flow) 제품을 위한 CLP 저유량 밸브(100''')에서 이용될 수 있다. 이런 구조는 도 29에 나타나 있고, 경사진 받침대(134''')을 이용하여 최대의 이점을 얻는 것이 바람직하다.

여기서 인용한 공보, 특허출원서 및 특허를 포함한 모든 참고 문헌은 참조함으로써 각 문헌이 본 명세서의 일부가 되는 것으로 개별적으로 그리고 구체적으로 지시되고 여기에 그 전체 내용이 개시되는 것과 동일한 정도로 언급함으로써 본 명세서의 일부가 된다.

본 발명을 설명하는 것과 관련하여(특히 이후의 특허청구범위와 관련하여) "a" 및 "an" 그리고 "the"라는 용어를 사용하는 것은 여기서 달리 지시하지 않거나 또는 문맥에 의해 분명히 모순되지 않는 한은 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "포함하는(comprising)", "갖는(having)", "포함하는(including)" 및 "포함하는(containing)"이라는 용어는 특별한 언급이 없는 한 제한이 없는 용어(즉, "포함하지만 거기에 한정되지 않는다"는 것을 의미)로서 해석되어야 한다. 여기서 값의 범위의 서술은 달리 언급하지 않는 한은 그 범위 내에 속하는 각각의 별개 값을 개별적으로 참조하는 간단하고 명료한 표현방법의 역할을 하도록 하는 것이며, 각각의 별개의 값은 여기서 각기 서술한 것같이 본 명세서의 일부가 되는 것이다. 여기서 설명한 모든 방법은 여기서 달리 지시하지 않는 한 또는 달리 문맥에 의해 분명히 모순되지 않는 한 어떤 적절한 순서로도 실시될 수 있다. 임의의 예 및 모든 예, 또는 여기서 제공한 모범적인 용어(예를 들어, "같은(such as)")를 사용하는 것은 단지 본 발명을 보다 분명히 하려는 것으로서 달리 청구하지 않는 한 본 발명의 범위에 대한 한정을 제기하는 것이 아니다. 본 명세서의 어떤 용어라도 본 발명의 실시에 절대적으로 필요한 것으로서 청구하지 않은 어떤 요소도 지시하지 않는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명자에게 알려진 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 포함하여 여기서 설명한다. 이들 바람직한 실시예의 변형예들은 앞의 설명을 읽어보면 당업자에게 명확해질 수 있다. 본 발명자들은 당업자라면 이런 변형예를 적절하게 이용할 것이라고 예상하며, 본 발명자들은 본 발명을 여기서 구체적으로 설명한 이외의 방법으로 실시하고자 한다. 따라서, 본 발명은 적용법이 허용하는 대로 여기에 첨부된 특허청구범위에 기술된 대상의 모든 수정 및 등가물을 포함한다. 또한, 모든 가능한 변형예에서 전술한 요소들의 어떤 조합도 여기서 달리 지시하지 않거나 문맥에서 분명히 모순되지 않는 한은 본 발명에 포함되는 것이다.

Claims

인입구, 토출구와 그 사이에 형성되는 주 밸브실을 가지고, 토출구와 유체 연통되어 있는 바이패스 채널을 구획하는 밸브 몸체;
상기 주 밸브실을 에워싸며, 상기 밸브 몸체에 작동이 가능하게 결합되어 그 안에 파일럿 밸브 개구부를 형성하여 상기 주 밸브실과 상기 바이패스 채널 간 유체 연통을 제공하는 주 밸브실 몸체;
상기 주 밸브실 내에 위치하여 상기 인입구로부터 상기 토출구로 물의 주 흐름을 제어할 수 있도록 하고, 적어도 하나의 블리드 홀이 뚫려 있는 주 밸브 부재;
상기 주 밸브실로부터 상기 파일럿 밸브 개구부를 통한 상기 토출구로의 물의 바이패스 흐름을 제어하기 위해 위치되어 상기 주 밸브 부재의 위치를 제어하는 파일럿 밸브 부재; 및
레버 아암을 이용하여 상기 파일럿 밸브 부재의 위치를 조정하기 위해 역방향 힘 증폭을 제공하는 파일럿 밸브 부재 제어수단;
으로 이루어지는 파일럿 작동 수도 밸브.
제 1항에 있어서,
상기 파일럿 밸브 부재 제어수단이 상기 주 밸브실 몸체에 의해 형성된 가이드 튜브를 둘러싼 자기 프레임 구조체에 감긴 코일을 구비하고 상기 주 밸브실로 한끝이 열려있는 솔레노이드 어셈블리; 상기 가이드 튜브 내에 이동 가능하게 위치하여 상기 주 밸브실로 뻗어 있고, 상기 파일럿 밸브 부재가 결합된 제2단부의 반대쪽에 있는 상기 레버 아암의 제1단부에 결합된 플런저; 및 탄성력을 제공하기 위해 상기 레버 아암에 움직이게 결합된 스프링과 상기 레버 아암의 길이 방향으로 그 제2단부에 더 가까운 위치에 피봇가능하게 결합된 받침대;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 2항에 있어서,
상기 스프링이 상기 플런저에 탄성력을 가하여 상기 플런저를 정지상태로 상기 주 밸브실로 뻗게 하여 상기 파일럿 밸브 부재를 상기 바이패스 채널을 통한 물의 흐름을 방지하도록 위치시키는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 3항에 있어서,
상기 스프링이 상기 가이드 튜브의 닫힌 끝에 위치하여 상기 가이드 튜브 내의 상기 플런저의 제1단부에 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 4항에 있어서,
상기 받침대가 상기 레버 아암의 개구부로 뻗어서 상기 주 밸브실 몸체에 고정되는 축부와 상기 레버 아암이 피봇하는 상기 축부단부에 위치하는 대경부(larger diameter portion)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 5항에 있어서,
상기 주 밸브실 몸체가 상기 받침대에 피봇 축고정을 돕기 위해 상기 레버 아암에 대해 위치한 레버 아암 가이드 쇼울더 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 3항에 있어서,
상기 스프링이 상기 레버 아암의 제1단부에 그 일부로 형성되어, 상기 가이드 튜브 밖으로 나와 상기 주 밸브실 안으로 뻗은 상기 플런저의 제2단부에 탄성력을 제공하는 스프링 아암 부재 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 7항에 있어서,
상기 받침대가 상기 레버 아암의 양쪽에 위치된 받침대 쌍으로 이루어지고, 상기 레버 아암이 상기 받침대 쌍에 부착된 받침대 아암 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 3항에 있어서,
상기 코일이 활성화 되었을 때 상기 플런저를 상기 스프링에 의한 탄성력에 대항하여 상기 가이드 튜브 내로 끌어당겨, 상기 파일럿 밸브 개구부를 통하여 상기 바이패스 채널로 물이 흐르도록 상기 파일럿 밸브 부재를 위치시키는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 1항에 있어서,
상기 파일럿 밸브 부재 제어수단이 상기 주 밸브실 바깥쪽에 상기 주 밸브실과 떨어져 상기 주 밸브실 몸체의 벽에 장착되고, 자기 프레임 구조체에 감긴 코일을 가지는 솔레노이드 어셈블리;
상기 주 밸브실 내에 위치하여 상기 주 밸브실 내에 위치한 상기 레버 아암에 작동이 가능하게 결합되어 탄성력을 제공하여, 상기 파일럿 밸브 부재가 결합된 제2단부의 반대쪽인 상기 레버 아암의 제1단부를 상기 솔레노이드 어셈블리가 정지상태로 설치된 벽에서 떨어뜨려서, 파일럿 밸브 개구부를 통한 물의 흐름을 방지하도록 상기 파일럿 밸브 부재를 위치시키는 스프링; 및
상기 레버 아암을 상기 레버 아암의 길이 방향으로 그 제2단부에 더 가까운 위치에 피봇 가능하게 위치시키는 받침대;
로 이루어지고,
상기 제1단부 근처의 상기 레어 아암 부분이 적어도 부분적으로 강자성을 띠고, 상기 코일의 활성화로 자기장이 형성되어 상기 레버 아암이 받침대를 축으로 피봇되어 상기 레버 아암의 제1단부가 상기 벽쪽으로 이동하여 상기 파일럿 밸브 부재를 상기 파일럿 밸브 개구부로부터 떨어지게 하여 상기 바이패스 채널로의 물의 흐름을 허용하도록 된 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 10항에 있어서,
상기 레버 아암이 상기 제2단부에서 떨어진 지향부분(orientation portion) 만큼 떨어진 상기 제1단부 위치에 자기 표면을 가지고, 상기 지향부분은 상기 자기 표면이 상기 벽에 평행할 때 상기 제2단부가 상기 벽에서 예각(acute angle)을 이루며 떨어지도록 위치시키고, 상기 제1단부가 상기 벽에 평행할 때에는 상기 제1단부가 상기 벽과 예각을 이루도록 위치시키는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 10항에 있어서,
상기 받침대가 상기 레버 아암의 양쪽에 받침대 쌍을 가지고, 상기 레버 아암이 상기 받침대 쌍에 의해 고정된 가이드 아암 쌍을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 12항에 있어서,
상기 스프링이 상기 받침대 쌍에 결합된 외측 스프링 아암 쌍과 상기 외측 스프링 아암 쌍 가운데로 뻗어 상기 레버 아암의 제2단부에 힘을 가하는 중앙 스프링 아암을 가진 대략 평판상의 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 10항에 있어서,
상기 받침대가 상기 주 밸브실 몸체에 형성된 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 14항에 있어서,
상기 받침대가 상기 레버 아암이 상기 코일이 활성화 되었을 때 발생하는 자기장에 의해 끌릴 때 상기 레버 아암에 변동하는 피봇점을 제공하는 경사진(profiled) 받침대인 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 15항에 있어서,
상기 경사진 받침대가 제1단부가 상기 벽쪽으로 피봇할 때 상기 피봇점을 제2단부에서 멀어지는 쪽으로 상기 레버 아암을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 16항에 있어서,
상기 경사진 받침대와 상기 레버 아암이 상기 파일럿 밸브 부재의 열림 초기에 증가된 레버리지를 제공하여, 상기 파일럿 밸브 개구부로의 흐름을 허용하고, 제1단부에 대한 제2단부의 증가된 이동을 제공하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 14항에 있어서,
상기 받침대가 상기 레버 아암이 경사진 받침대를 축으로 피봇할 때 변동레버리지 개구부비를 제공하는 경사진 받침대인 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 18항에 있어서,
정지상태의 상기 레버리지 개구부비가 대략 5 대 1인 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 19항에 있어서,
제1단부가 상기 벽쪽으로 피봇 이동했을 때의 상기 레버리지 개구부비가 대략 1.5 대 1인 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 14항에 있어서,
상기 받침대가 상기 레버리지 개구부비를 불연속적인(discrete) 양으로 변화시키기 위해 코일이 활성화될 시에 발생하는 자기장에 의해 상기 레버 아암이 끌릴때 상기 레버 아암에 다른 불연속(discrete) 피봇점을 제공하는 단차진 받침대인 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 1항에 있어서,
상기 인입구와 상기 토출구가 공통된 축에 평행하고, 상기 파일럿 밸브 개구부와 상기 바이패스 채널을 잇는 바이패스 채널 가이드 부재를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 1항에 있어서,
상기 인입구가 상기 토출구의 축에 수직이고, 상기 주 밸브실 몸체가 상기 밸브 몸체와 상기 주 밸브실 몸체의 외벽 사이에 채널을 형성하여 상기 파일럿 밸브 개구부와 상기 바이패스 채널 간 유체 연통하도록 된 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 23항에 있어서,
상기 바이패스 채널이 상기 토출구의 축에 평행한 제1부분과 상기 토출구의 축에 수직이고 상기 제1부분과 상기 토출구와 유체 연통하는 제2부분을 포함하고, 외부 환경으로부터 상기 바이패스 채널을 단절시키기 위해 바이패스 채널 뚜껑을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 1항에 있어서,
상기 인입구가 상기 토출구의 축에 수직이고, 상기 주 밸브실 몸체가 상기 밸브 몸체와 상기 주 밸브실 몸체의 외벽 사이에 채널을 형성하여 상기 파일럿 밸브 개구부와 상기 바이패스 채널 간 유체 연통을 하고, 상기 채널이 상기 밸브 몸체와 상기 주 밸브실 몸체에 결합된 스핀 링에 의해 외부 환경과 단절되는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 10항에 있어서,
상기 주 밸브실 몸체가 그 외표면에 상기 솔레노이드 어셈블리를 수용하기 위한 솔레노이드 수용 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
인입구, 토출구와 그 사이의 공간으로 구획되는 주 밸브실로 이루어지는 밸브 몸체;
상기 주 밸브실로부터 상기 토출구로의 물의 흐름을 제어하기 위해 위치된 밸브 부재; 및
상기 밸브 부재를 위치시키기 위해 역방향 힘 증폭을 제공하기 위한 레버 아암을 이용하는 밸브 부재 제어수단;으로 이루어지고,
상기 밸브 부재 제어수단이 상기 주 밸브실 바깥쪽에 상기 주 밸브실과 떨어져 상기 밸브 몸체의 벽에 장착되고, 자기 프레임 구조체에 감긴 코일을 가지는 솔레노이드 어셈블리와; 상기 주 밸브실 내에 위치하여 상기 주 밸브실 내에 위치한 상기 레버 아암에 작동이 가능하게 결합되어 탄성력을 제공하여, 상기 밸브 부재가 결합된 제2단부의 반대쪽인 상기 레버 아암의 제1단부를 상기 솔레노이드 어셈블리가 정지상태로 설치된 벽에서 떨어뜨려서, 상기 토출구로의 물의 흐름을 방지하도록 상기 밸브 부재를 위치시키는 스프링; 및 제1단부 근처가 적어도 부분적으로 강자성을 띠고, 상기 레버 아암의 길이 방향으로 제2단부에 가까이 위치한 지점에서 상기 레버 아암을 피봇 가능하게 수용하는 받침대; 를 포함하고;
상기 코일의 활성화로 자기장이 형성되어 상기 레버 아암이 받침대를 축으로 피봇되어 상기 레버 아암의 제1단부가 상기 벽쪽으로 이동하여 상기 밸브 부재를 위치시켜 상기 밸브 몸체로의 물의 흐름을 허용하고;
상기 받침대가 상기 레버 아암이 상기 코일이 활성화 되었을 때 발생하는 자기장에 의해 끌릴 때 변동되는 피봇점을 제공하는 경사진(profiled) 받침대이고, 상기 경사진 받침대는 상기 제1단부가 상기 벽을 향해 피봇될 때 상기 피봇점을 상기 레버 아암을 따라 상기 제2단부로부터 멀어지도록 움직이는 것을 특징으로 하는 가전제품용 수도 밸브.
인입구와 토출구와 그 사이의 공간으로 구획되는 주 밸브실을 가지고, 상기 토출구와 유체 연통하는 바이패스 채널을 추가로 구획하는 밸브 몸체;
상기 주 밸브실을 밀봉하기 위해 상기 밸브 몸체에 작동이 가능하게 결합되고, 그 안에 파일럿 밸브 개구부를 형성하여 상기 주 밸브실과 상기 바이패스 채널 간 유체 연통을 제공하는 주 밸브실 몸체;
상기 주 밸브실에 위치하고 상기 인입구로부터 상기 토출구로의 물의 주 흐름을 제어할 수 있게 하는 주 밸브 부재;
상기 주 밸브실로부터 파일럿 밸브 개구부를 통해 상기 토출구로 흐르는 물의 바이패스 흐름을 제어하여 상기 주 밸브 부재의 위치를 조정하기 위해 위치된 파일럿 밸브 부재;
제1단부와 제2단부를 갖고, 상기 제1단부의 적어도 한 부분이 강자성을 띠고, 상기 제2단부가 상기 파일럿 밸브 부재에 결합된 레버 아암;
상기 레버 아암의 길이 방향으로 그 제2단부에 가까이 위치한 지점에서 상기 레버 아암을 피봇가능하게 수용한 받침대;
상기 주 밸브실 바깥쪽에 상기 주 밸브실과 떨어져 상기 밸브 몸체의 벽에 장착되고, 자기 프레임 구조체에 감긴 코일을 가지는 솔레노이드 어셈블리; 및
상기 주 밸브실 내에 위치하여 상기 주 밸브실 내에 위치한 상기 레버 아암에 작동이 가능하게 결합되어 상기 레버 아암에 탄성력을 제공하여, 상기 제1단부를 상기 솔레노이드 어셈블리가 정지상태로 장착된 벽에서 떨어뜨려서, 상기 파일럿 밸브 개구부를 통한 물의 흐름을 방지하도록 상기 파일럿 밸브 부재를 위치시키는 스프링;으로 이루어지고,
상기 코일의 활성화로 자기장이 형성되어 상기 레버 아암이 받침대를 축으로 피봇되어 상기 레버 아암의 제1단부가 상기 벽쪽으로 이동하여 상기 파일럿 밸브 부재를 상기 파일럿 밸브 개구부로부터 떨어지게 위치시켜 상기 바이패스 채널을 통한 물의 흐름을 허용하여 상기 주 밸브 부재를 열도록 된 특징으로 하는 파일럿 작동 수도 밸브.
제 28항에 있어서,
상기 레버 아암이 제2단부에서 지향부분만큼 떨어진 제1단부에 자기 표면을 가지고, 상기 지향부분은 자기 표면이 상기 벽에 평행할 때 제2단부가 상기 벽에서 예각을 이루며 떨어지도록 위치시키고, 제1단부가 상기 벽에 평행할 때에는 상기 제1단부가 상기 벽과 예각을 이루도록 위치시키는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 28항에 있어서,
상기 받침대가 상기 레버 아암의 양쪽에 받침대 쌍을 가지고, 상기 레버 아암이 상기 받침대 쌍에 의해 고정된 가이드 아암 쌍을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 30항에 있어서,
상기 스프링이 상기 받침대 쌍에 결합된 외측 스프링 아암 쌍과 상기 외측 스프링 아암 쌍 가운데로 뻗어 상기 레버 아암의 제2단부에 힘을 가하는 중앙 스프링 아암을 가진 대략 평판상의 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 28항에 있어서,
상기 받침대가 상기 레버 아암이 상기 코일이 활성화 되었을 때 발생하는 자기장에 의해 끌릴 때 변동되는 피봇점을 제공하여, 상기 레버 아암이 경사진 받침대를 축으로 피봇될 때, 정지상태에서는 레버리지 개구부비가 대략 5 대 1이고, 상기 제1단부가 상기 벽으로 피봇되었을 때의 레버리지 개구부비가 대략 1.5 대 1이 되도록 변동 레버리지 개구부비를 제공하는 경사진 받침대인 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 28항에 있어서,
상기 받침대가 상기 레버리지 개구부비를 불연속적인 양으로 변화시키기 위해 코일이 활성화될 시에 발생하는 자기장에 의해 상기 레버 아암이 끌릴때 상기 레버 아암에 다른 불연속 피봇점을 제공하는 단차진 받침대인 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 28항에 있어서,
상기 인입구가 상기 토출구의 축에 수직이고, 상기 주 밸브실 몸체가 상기 밸브 몸체와 상기 주 밸브실 몸체의 외벽 사이에 채널을 형성하여 상기 파일럿 밸브 개구부와 상기 바이패스 채널 간 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 28항에 있어서,
상기 인입구가 상기 토출구의 축에 수직이고, 상기 주 밸브실 몸체가 상기 밸브 몸체와 상기 주 밸브실 몸체의 외벽 사이에 채널을 형성하여 상기 파일럿 밸브 개구부와 상기 바이패스 채널 간 유체 연통하고, 상기 채널이 상기 밸브 몸체와 상기 주 밸브실 몸체에 결합된 스핀 링에 의해 외부 환경과 단절되는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.
제 28항에 있어서,
상기 주 밸브실 몸체가 그 외표면에 상기 솔레노이드 어셈블리를 수용하기 위한 솔레노이드 수용 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 파일럿 작동 수도 밸브.