KR20150008239A - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 솔레노이드 밸브는, 입구포트와 출구포트가 형성된 바디; 상기 바디의 개방된 단부를 마감하는 커버; 상기 커버에 고정되며, 코일이 권취된 보빈을 수용하는 하우징; 상기 하우징에 고정되며, 상기 보빈의 중심에 설치되는 코어가 형성된 코어브라켓; 상기 출구포트에 형성된 밸브시트; 상기 코어의 자화에 따라 슬라이딩 운동을 하는 플런저; 상기 플런저에 설치되어 상기 밸브시트를 개폐하는 밸브체; 및 상기 밸브체가 상기 밸브시트를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 인가하는 스프링;을 포함한다.
이때, 상기 코어브라켓이 하우징을 감싸도록 상기 바디에 고정결합되어 상기 하우징이 커버에 고정되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 솔레노이드 밸브에 구성된 오리피스(Orifice) 내경을 극대화 할 수 있어 우수한 대유량 배출 능력을 갖추게 되고, 구성품을 일체화함에 따라 공정을 단축할 수 있어 제품 제작 및 제품 관리가 용이한 효과가 있다.

Description

솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기체 또는 액체를 대량으로 유동시키는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 솔레노이드 밸브는 전원공급으로 인해 코어의 자화가 발생하여 그 흡인력으로 플런저가 이동됨에 따라, 기체 또는 액체 등의 유체가 유동하는 유로를 개폐하거나 전환해주는 기능을 수행하는 장치이다.

이러한 솔레노이드 밸브는 구조 특성상 유로의 크기와 플런저의 스트로크의 구조적 한계에 의해 유체를 대량으로 유동시키는 장치에서 사용되기에는 부적합하였다.

이와 같은 솔레노이드 밸브에 관한 대표적인 예가 본 출원인이 선출원한 하기 특허문헌 1(이하, 종래기술)의 '솔레노이드 밸브'에 개시되어 있다.

그러나, 종래기술의 솔레노이드 밸브도 유체의 유로를 구성하는 밸브시트(오리피스)가 작고 플런저의 스트로크가 제한적인 문제점이 있어, 유체를 대량으로 유동시키기 위해 개선되어야 할 단점을 지니고 있었다.

즉, 종래기술의 솔레노이드 밸브는 플런저와 코어 사이의 내부에 스프링이 장착된 구조 특성상 플런저의 스트로크가 짧아질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래기술의 솔레노이드 밸브는 플런저의 스트로크를 길게할 시에 스프링의 구조 특성상 플런저가 정확한 상하운동을 수행하기 힘든 구조를 가지게 되며, 플런저의 스트로크에 의해 플런저와 코어가 직접 접촉하여 접촉 소음이 발생하였다.

또한, 솔레노이드 부품의 결합에 있어서, 볼트 및 너트 체결방식에 의해 조립 공정이 번거로워짐에 따라 조립성이 저하되고 원가 절감에 어려움이 있었다.

따라서, 밸브시트의 단면적을 크게함과 동시에 플런저의 스트로크를 길게하여 유체를 대량으로 유동시키며, 솔레노이드를 이루는 구성품의 단순화 및 일체형 설계를 통해 조립성을 향상시키고 원가 절감이 가능한 솔레노이드 밸브의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제2011-0012263호(2011.02.09)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 밸브시트의 단면적을 크게 함과 동시에 플런저의 스트로크를 길게하여 유체를 대량으로 유동시키고, 구성품의 일체화를 통해 조립성을 향상시켜 원가를 절감시킬 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 솔레노이드 밸브는, 입구포트와 출구포트가 형성된 바디; 상기 바디의 개방된 단부를 마감하는 커버; 상기 커버에 고정되며, 코일이 권취된 보빈을 수용하는 하우징; 상기 하우징에 고정되며, 상기 보빈의 중심에 설치되는 코어가 형성된 코어브라켓; 상기 출구포트에 형성된 밸브시트; 상기 코어의 자화에 따라 슬라이딩 운동을 하는 플런저; 상기 플런저에 설치되어 상기 밸브시트를 개폐하는 밸브체; 및 상기 밸브체가 상기 밸브시트를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 인가하는 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코어브라켓이 하우징을 감싸도록 상기 바디에 고정결합되어 상기 하우징이 커버에 고정되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 코어브라켓은 바디에 압입되어 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코어브라켓은 수평플레이트와 제1,2수직플레이트로 구분형성되며 수평플레이트에 상기 코어가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바디에는 결합홈이 형성되고, 상기 제1,2수직플레이트의 끝단에는 결합홈에 압입되어지는 결합부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스프링은 상기 커버와 밸브체 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브체에는 걸림홈이 형성되고, 상기 플런저에는 상기 걸림홈에 대응되는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 걸림홈의 입구에는 경사진 가이드가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브체는 소경부와 대경부로 구분 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플런저에는 수용홈이 형성되며, 상기 수용홈에는 코어 및 플런저의 재질보다 무른 재질의 스페이서가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서는 플런저와 코어의 대면부위가 서로 접촉하지 않는 높이로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스프링은 하측에서 상측으로 갈수록 외경이 늘어나도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징에는 코어 및 플런저가 삽입되는 슬리브가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 솔레노이드 밸브에 따르면, 스프링이 하우징과 코일 사이에 개재되지 않고 플런저의 직접행정범위에 위치하는 구조로 개선하여 플런저의 스트로크를 늘임과 동시에 밸브시트의 직경을 넓히고, 이에 따라, 밸브체의 단면적을 크게하여 유체를 대량으로 유동시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 솔레노이드 밸브의 구조에 따른 소음 발생의 문제점을 코어가 맞닿는 플런저 내부에 스페이서를 구비함으로써 해소하게 된다.

또한, 스프링이 플런저와 밸브체 사이에 개재됨에 따라, 플런저의 상하운동 시 스프링에 발생하는 좌굴현상에 대한 내성이 증대되어 플런저의 스트로크를 길게 적용하기 용이할 뿐만 아니라, 스프링의 힘이 밸브체를 통해 밸브시트에 직접 가해짐으로써 밸브 클로징(Valve Closing) 상태의 기밀성이 향상된다.

여기서, 고무 재질의 밸브체와 플런저에는 걸림홈과 걸림턱이 각각 형성되어 있어 밸브체와 플런저의 조립성이 개선되고, 밸브체의 슬립 및 이탈을 방지하게 됨에 따라 밸브체는 플런저의 상하운동에 맞춰 민첩하게 작동하게 된다.

더욱이, 종래기술의 솔레노이드 밸브에 사용되는 코어와 하우징을 고정하는 브라켓이 일체형으로 구비됨으로써, 코어의 볼트체결을 생략함과 동시에 하우징을 바디에 손쉽게 고정할 수 있어 제작공정 단축 및 구조의 단순화에 의한 조립성 향상이 가능하다.

결과적으로, 플런저의 스트로크 길이를 길게 함과 동시에 원반 모양의 밸브체 및 대구경 밸브시트에 의해 오리피스(Orifice) 내경을 극대화 할 수 있어 우수한 대유량 배출 능력을 갖추게 되고, 하우징과 코어를 별도의 볼트 또는 용접 공정 없이 압입 공정만으로 조립하여 제작 및 제품 관리가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 작동 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 코어브라켓을 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 작동 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 코어브라켓을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브(A)는, 입구포트(110)와 출구포트(120)가 형성된 바디(100); 상기 바디(100)의 개방된 단부를 마감하는 커버(130); 상기 커버(130)에 고정되며, 코일(310)이 권취된 보빈(300)을 수용하는 하우징(200); 상기 하우징(200)에 고정되며, 상기 보빈(300)의 중심에 설치되는 코어(410)가 형성된 코어브라켓(400); 상기 출구포트(120)에 형성된 밸브시트(500); 상기 코어(410)의 자화에 따라 슬라이딩 운동을 하는 플런저(600); 상기 플런저(600)에 설치되어 상기 밸브시트(500)를 개폐하는 밸브체(700); 및 상기 밸브체(700)가 상기 밸브시트(500)를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 인가하는 스프링(800);을 포함한다.

먼저, 상기 하우징(200)은 외부 전원을 공급받기 위한 커넥터(202)가 일체로 사출 형성된다.

그리고, 상기 하우징(200)의 내부로 코일(310)이 감긴 보빈(300)이 고정되어 누설자속을 방지하여 원활한 작동이 이루어지게 된다.

또한, 상기 코어브라켓(400)이 하우징(200)을 감싸도록 상기 바디(100)에 고정결합되어 상기 하우징(200)이 커버(130)에 고정된다.

구체적으로, 상기 코어브라켓(400)은 'ㄷ'자 형상의 닫힌 부분이 위로 향한 형상이며, 상단에 수평플레이트(402)와 상기 수평플레이트(402)의 양끝단에 각각 90°로 절곡되어 형성된 제1수직플레이트(404)와 제2수직플레이트(406)으로 이루어진다. 여기서, 상기 수평플레이트(402)는 하우징(200)의 상단에 고정되며 상기 제1수직플레이트(404)와 제2수직플레이트(406)는 하우징(200)의 측면을 감싸며 상기 바디(100)에 고정된다.

여기서, 상기 코어브라켓(400)의 수평플레이트(402)에는 상기 하우징(200) 내부에 설치된 보빈(300)의 상단에 결합되는 코어(410)가 프레스(Press) 공정을 통해 형성된다.

또한, 상기 코어브라켓(400)의 제1,2수직플레이트(404,406)의 끝단에는 상기 바디(100)에 고정되도록 탄성력을 지닌 형태의 결합부(408)가 구비된다. 이로 인해, 상기 바디(100)에 형성된 결합홈(140)에 상기 코어브라켓(400)의 결합부(408)가 압입되어지고, 압입된 결합부(408)는 결합홈(140)에 수용됨에 따라 탄성력이 인가되어 상기 코어브라켓(400)이 바디(100)에 견고하게 고정된다.

이때, 상기 결합부(408)는 다수개로 구비되며 상기 하우징(200)에 요구되는 고정강도에 따라 개수를 가감할 수 있고, 상기 제1,2수직플레이트(404,406)의 양끝단에 각각 복수개로 구비되는 것을 기본사양으로 한다. 또한, 상기 결합부(408)의 구비 개수에 따라 결합홈(140)도 대응하여 형성된다.

이에 따라, 솔레노이드 밸브(A)에 구비되는 코어(410)와 하우징에 고정되는 브라켓(400)이 일체형으로 구비됨에 따라, 종래기술에 적용된 코어의 볼트체결을 생략함과 동시에 상기 하우징(200)을 바디(100)에 손쉽게 고정할 수 있어 제작 공정이 단축되고, 단순한 구조에 의해 조립성 향상이 가능하다.

한편, 상기 하우징(100)에는 코어(410) 및 플런저(600)가 삽입되는 슬리브(210)가 개재된다.

이에 따라, 상기 슬리브(210)에 의해 코어(410)와 플런저(600)의 움직임이 발생할 시 횡력에 의한 습동마찰을 최소화함과 동시에 작동 부품을 견고히 고정할 수 있다.

또한, 상기 보빈(300)은 권취릴 형태로 형성되어 있어 코일(310)이 감기기에 적합한 형태로 형성된다.

그리고, 상기 코어브라켓(400)은 연자성체로 이루어지며, 상기 코어브라켓(400)의 구조적 특성에 의해 상기 코일(310)이 권취되는 보빈(300)의 면적을 더 많이 감쌀 수 있어 누설자속 방지에 유리한 구조를 지니게 된다.

한편, 상기 스프링(800)은 상기 커버(130)와 밸브체(700) 사이에 설치된다.

또한, 상기 밸브체(700)에는 걸림홈(710)이 형성되고, 상기 플런저(600)에는 상기 걸림홈(710)에 대응되는 걸림턱(610)이 형성된다.

그리고, 상기 걸림홈(710)의 입구에는 경사진 가이드(720)가 형성되어 상기 걸림턱(610)을 상기 걸림홈(710)에 조립할 시 원활하게 삽입된다.

한편, 상기 밸브체(700)는 소경부(700a)와 대경부(700b)로 구분 형성된다. 이에 따라, 상기 밸브시트(500)와 접촉하는 대경부(700b)를 밸브시트(500)의 직경에 따라 형성하기 용이하다.

또한, 상기 플런저(600)에는 수용홈(620)이 형성되며, 상기 수용홈(620)에는 코어(410) 및 플런저(600)의 재질보다 무른 재질의 스페이서(900)가 설치된다.

이때, 상기 스페이서(900)는 플런저(600)에 형성된 수용홈(620)에 압입되어 결합된다.

그리고, 상기 스페이서(900)는 플런저(600)와 코어(410)의 대면부위가 서로 접촉하지 않는 높이로 형성되어 상기 플런저(600)와 코어(410)가 직접 접촉함에 따라 발생하는 소음을 억제하게 된다.

이에 따라, 상기 플런저(600)와 코어(410) 사이에 상대적으로 연질의 스페이서(900)를 설치함으로써, 상기 플런저(600)의 스트크로에 따른 코어(410)와의 접촉 소음을 스페이서(900)가 흡수하여 소음을 저감하게 된다.

더욱이, 상기 스페이서(900)에 의해 플런저(600)와 코어(410)의 상하 공극(Airgap) 축소로 인해 더 높은 자속밀도를 가질 수 있어 높은 흡인력으로 인해 응답성이 높아지게 된다.

또한, 상기 스페이서(900)에 의해 플런저(600)와 코어(410)의 상하 공극(Airgap) 축소로 인해 더 높은 자속밀도를 가질 수 있어 높은 흡인력에 의해 응답성이 증대된다.

여기서, 상기 스페이서(900)의 높이에 따라 플런저(600)의 스트로크를 달리할 수 있게 되며, 스페이서(900)의 교체만으로 플런저(600)의 스트로크를 조절할 수 있다.

그리고, 상기 스프링(800)은 하측에서 상측으로 갈수록 외경이 늘어나도록 형성되어 상기 스프링(800)의 좌굴 내성이 증대된다.

또한, 상기 하우징(200)에는 코어(410) 및 플런저(600)가 삽입되는 슬리브(210)가 구비되어 상기 플런저(600)의 정확하고 민첩한 상하운동이 가능하게 된다.

한편, 상기 하우징(200)에 구비되는 부품의 결합은 O링 및 O링홈이 병행되어 솔레노이드 밸브(A)의 기밀이 유지된다.

본 발명에 따르면, 상기 스프링(800)이 하우징(200)과 코일(310) 사이에 개재되지 않고 상기 플런저(600)의 직접행정범위에 위치하는 구조로 개선하여 플런저(600)의 스트로크를 늘임과 동시에 상기 밸브시트(500)의 직경을 넓히고 이에 따라 상기 밸브체(700)의 단면적을 크게하여 유체를 대량으로 유동시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 솔레노이드 밸브의 구조에 따른 소음 발생의 문제점을 상기 코어(410)가 맞닿는 플런저(600) 내부에 스페이서(900)를 구비함으로써 해소하게 되었다.

또한, 상기 스프링(800)이 플런저(600)와 밸브체(700) 사이에 개재됨에 따라, 상기 플런저(600)의 상하운동 시 스프링(800)에 발생하는 좌굴현상에 대한 내성이 증대되어 상기 플런저(600)의 스트로크를 길게 적용하기 용이할 뿐만 아니라, 상기 스프링(800)의 힘이 밸브체(700)를 통해 상기 밸브시트(500)에 직접 가해짐으로써 밸브 클로징(Valve Closing) 상태의 기밀성이 향상된다.

여기서, 고무 재질의 밸브체(700)와 상기 플런저(600)에는 걸림홈(710)과 걸림턱(610)이 각각 형성되어 있어 상기 밸브체(700)와 플런저(600)의 조립성이 개선되고, 상기 밸브체(700)의 슬립 및 이탈을 방지하게 됨에 따라 상기 밸브체(700)는 플런저(600)의 상하운동에 맞춰 민첩하게 작동할 수 있게 된다.

더욱이, 종래기술의 솔레노이드 밸브에 사용되는 코어와 하우징을 고정하는 브라켓이 일체형으로 구비됨으로써, 코어의 볼트체결을 생략함과 동시에 하우징을 바디에 손쉽게 고정할 수 있어 제작 공정 단축 및 구조의 단순화에 의한 조립성 향상이 가능하다.

결과적으로, 플런저의 스트로크 길이를 길게 함과 동시에 원반 모양의 밸브체 및 대구경 밸브시트에 의해 오리피스(Orifice) 내경을 극대화 할 수 있어 우수한 대유량 배출 능력을 갖추게 되고, 하우징과 코어를 별도의 볼트 또는 용접 공정 없이 압입 공정만으로 조립하여 제작 및 제품 관리가 용이한 효과를 지니게 된다.

이하, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 동작을 설명한다.

먼저, 상기 코일(310)을 통해 흐르는 전류는 자계가 되어 상기 코어(410)와 플런저(600)를 자화시키게 되고, 이때, 발생되는 흡인력으로 인해 자성체인 동시에 가동철심인 플런저(600)는 고정철심인 코어(410)에 붙게 된다.

따라서, 상기 플런저(400)가 승강함에 따라 상기 밸브체(700)는 밸브시트(500)를 개방하여 유체의 유동이 가능하게 된다.

반면, 상기 코일(310)에 흐르는 전류가 차단되면 상기 코어(410)와 플런저(600)에 인가된 자력은 상실되고, 이에 따라, 상기 커버(130)와 밸브체(700) 사이에 개재된 스프링(800)의 탄성력에 의해 개방된 밸브시트(500)는 폐쇄된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

A : 솔레노이드 밸브 100 : 바디
110 : 입구포트 120 : 출구포트
130 : 커버 140 : 결합홈
200 : 하우징 202 : 커넥터
210 : 슬리브 300 : 보빈
310 : 코일 400 : 코어브라켓
402 : 수평플레이트 404 : 제1수직플레이트
406 : 제2수직플레이트 408 : 결합부
410 : 코어 500 : 밸브시트
600 : 플런저 610 : 걸림턱
620 : 수용홈 700 : 밸브체
710 : 걸림돌 720 : 가이드
800 : 스프링 900 : 스페이서

Claims (13)

1. 입구포트와 출구포트가 형성된 바디;
   상기 바디의 개방된 단부를 마감하는 커버;
   상기 커버에 고정되며, 코일이 권취된 보빈을 수용하는 하우징;
   상기 하우징에 고정되며, 상기 보빈의 중심에 설치되는 코어가 형성된 코어브라켓;
   상기 출구포트에 형성된 밸브시트;
   상기 코어의 자화에 따라 슬라이딩 운동을 하는 플런저;
   상기 플런저에 설치되어 상기 밸브시트를 개폐하는 밸브체; 및
   상기 밸브체가 상기 밸브시트를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 인가하는 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 코어브라켓이 하우징을 감싸도록 상기 바디에 결합되어 상기 하우징이 커버에 고정되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 코어브라켓은 바디에 압입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 코어브라켓은 수평플레이트와 제1,2수직플레이트로 구분형성되며 수평플레이트에 코어가 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 바디에는 결합홈이 형성되고, 상기 제1,2수직플레이트의 끝단에는 결합홈에 압입되어지는 결합부가 구비되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 스프링은 상기 커버와 밸브체 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 밸브체에는 걸림홈이 형성되고, 상기 플런저에는 상기 걸림홈에 대응되는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 걸림홈의 입구에는 경사진 가이드가 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   
9. 제 5항에 있어서,
   상기 밸브체는 소경부와 대경부로 구분 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   
10. 제 5항에 있어서,
    상기 플런저에는 수용홈이 형성되며, 상기 수용홈에는 코어 및 플런저의 재질보다 무른 재질의 스페이서가 설치되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 스페이서는 플런저와 코어의 대면부위가 서로 접촉하지 않는 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
    
12. 제 5항에 있어서,
    상기 스프링은 하측에서 상측으로 갈수록 외경이 늘어나도록 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
    
13. 제 5항에 있어서,
    상기 하우징에는 코어 및 플런저가 삽입되는 슬리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
    

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