KR20180000059A - Solenoid actuator for controlling extra-high tension fluid - Google Patents

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KR20180000059A
KR20180000059A KR1020160077708A KR20160077708A KR20180000059A KR 20180000059 A KR20180000059 A KR 20180000059A KR 1020160077708 A KR1020160077708 A KR 1020160077708A KR 20160077708 A KR20160077708 A KR 20160077708A KR 20180000059 A KR20180000059 A KR 20180000059A
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김화영
안중환
이효렬
김복만
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a solenoid actuator for controlling an ultra-high pressure fluid, comprising: a valve body; a valve seat mounted to a lower portion of the valve body; a coil mounted to an outer circumferential surface of the valve body to be applied with power; a core mounted to an inner surface of the valve body; a lower plunger disposed on the inner surface of the valve body to be able to move, formed with an orifice, and integrally formed with a first adhered portion that is adhered to the valve seat on a lower surface thereof; and upper plunger disposed on an upper side of the lower plunger to be able to linearly move, connected to the lower plunger to operate the same, and integrally formed with a second adhered portion that is adhered to the orifice; and a spring disposed between the upper plunger and the core and pressing the upper plunger to maintain a valve closed state. Accordingly, an assembly structure between the upper plunger and the lower plunger is improved to improve assemblability, and adhered portions playing a role as the conventional packing member are integrally formed on a valve member as removing a packing member adhered to the valve seat and performing an airtight function so as to improve assemblability and simplify a manufacturing process. Also, it is possible to prevent a valve from being damaged by high pressure.

Description

초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터{SOLENOID ACTUATOR FOR CONTROLLING EXTRA-HIGH TENSION FLUID}[0001] SOLENOID ACTUATOR FOR CONTROLLING EXTRA-HIGH TENSION FLUID [0002]

본 발명은 고압용기에 저장된 원료가스를 고압용기에 충전하거나 가스 사용부로 공급할 때 원료가스의 흐름을 제어하는 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a solenoid actuator for ultra-high pressure fluid control for controlling the flow of a raw material gas when filling a raw material gas stored in a high-pressure container into a high-pressure container or supplying the gas to a gas-

근래의 수소 연료전지 시스템의 경우, 원료가스가 저장된 고압용기에 유체 제어용 밸브가 설치되어, 고압용기로 원료가스를 충전할 때 원료가스의 흐름을 제어하고, 고압용기에 저장된 원료가스를 가스 사용부로 공급할 때 원료가스의 흐름을 제어한다.BACKGROUND ART [0002] In recent hydrogen fuel cell systems, a fluid control valve is provided in a high-pressure vessel containing a raw material gas to control the flow of a raw material gas when filling the raw material gas with a high-pressure vessel, And controls the flow of the raw material gas at the time of supplying.

이러한 유체 제어용 밸브는 전기적인 신호에 따라 정밀하게 원료가스의 흐름을 제어하여야 하고, 압력용기에 저장된 유체의 압력을 일정하게 유지해야 하며, 수소 연료전지 자동차의 전복이나 화재 발생 시 고압용기의 폭발을 방지할 수 있어야만 한다.Such a fluid control valve must precisely control the flow of the raw material gas according to an electrical signal, maintain the pressure of the fluid stored in the pressure vessel constant, and prevent the explosion of the high- It must be able to prevent.

이와 관련하여, 종래의 솔레노이드 밸브는(등록특허공보 제10-0428184호), 가스관과 연결되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징 내에 감겨지는 코일과, 상기 코일로 전원이 인가됨에 따라 밸브 스프링의 힘을 이기고 저장탱크로 연결되는 가수관을 선택적으로 개방시키도록 하는 피스톤으로 구성된다.In this connection, a conventional solenoid valve (Japanese Patent Application No. 10-0428184) includes a valve housing connected to a gas pipe, a coil wound in the valve housing, and a valve spring And a piston for selectively opening the water pipe connected to the storage tank.

이때, 상기 피스톤은, 밸브 하우징 내에 설치되는 밸브 스프링의 일단에 결합되면서 저장탱크로 연결되는 가스관을 개방시키거나 또는 차단시키는 방향으로 밸브 하우징 내에서 직선운동을 하는 스틸 재질의 상부 피스톤과, 일단에 형성된 결합축을 매개로 상부 피스톤에 길이방향으로 끼워져서 결합됨과 더불어 상기 상부피스톤을 따라 연동되는 스틸 재질의 하부 피스톤과, 상기 하부 피스톤의 밑면에 축회전이 가능하도록 결합되면서 상기 상부피스톤을 따라 연동되어 저장탱크로 연결되는 가스관을 개방시키거나 또는 밀폐시키도록 하는 스틸 재질의 보조 피스톤으로 구성된다.At this time, the piston includes an upper piston made of a steel material, which is linearly moved in a valve housing in a direction to open or shut off a gas pipe connected to a storage tank while being connected to one end of a valve spring installed in the valve housing, A lower piston of a steel material which is engaged with the upper piston in the longitudinal direction through the formed coupling shaft and interlocked with the upper piston and a lower piston which is coupled to the lower surface of the lower piston so as to be rotatable about the axis, And an auxiliary piston made of steel which opens or closes the gas pipe connected to the storage tank.

그러나, 전술한 종래의 솔레노이드 밸브의 경우, 상부 피스톤과 하부 피스톤 사이가 결합축으로 연결되므로 결합축의 강성이 약할 경우 고압에 의해 파손될 위험이 있고, 하부 피스톤의 하부에 보조 피스톤이 회전 가능하게 설치되므로 장시간 사용하다 보면, 보조 피스톤의 회전으로 인하여 마모가 발생되고, 이에 따라 보조 피스톤이 파손될 우려가 있으며, 밸브의 오작동 및 누출이 발행될 위험이 있다.However, in the above-described conventional solenoid valve, since the upper piston and the lower piston are connected by the coupling shaft, there is a risk of breakage due to the high pressure when the rigidity of the coupling shaft is weak and the auxiliary piston is rotatably installed in the lower portion of the lower piston When the valve is used for a long time, wear of the auxiliary piston may occur due to rotation of the auxiliary piston, thereby damaging the auxiliary piston. This may result in malfunction and leakage of the valve.

KRKR 10-042818410-0428184 B1B1

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기존의 밸브 시트에 밀착되어 기밀작용을 하는 패킹부재를 없애고, 밸브 부재에 밀착부를 일체로 형성함으로써 조립성을 향상시키고 제조공정을 단순화할 수 있으며, 고압에 의해 밸브가 파손되는 것을 방지할 수 있는 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a valve member which is tightly attached to an existing valve seat to eliminate a hermetic sealing member and integrally formed with a valve member, Pressure fluid control solenoid actuator capable of preventing the valve from being damaged by the solenoid valve.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상부 플런저와 하부 플런저 사이의 조립 구조를 개선하여 조립성을 향상시킬 수 있는 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an solenoid actuator for ultra-high-pressure fluid control which improves the assembling structure between the upper plunger and the lower plunger to improve assembling performance.

또한, 본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the present invention is not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터는, 밸브 바디와, 상기 밸브 바디의 하부에 장착되는 밸브 시트와, 상기 밸브 바디의 외주면에 장착되어 전원이 인가되는 코일과, 상기 밸브 바디의 내면에 장착되는 코어와, 상기 밸브 바디의 내면에 이동 가능하게 배치되고 오리피스가 형성되며, 그 하면에 상기 밸브 시트에 밀착되는 제1 밀착부가 일체로 형성되는 하부 플런저와, 상기 하부 플런저의 상측에 직선 이동 가능하게 배치되고 상기 하부 플런저를 연동하여 작동시키며, 상기 오리피스에 밀착되는 제2 밀착부가 일체로 형성되는 상부 플런저와, 상기 상부 플런저와 코어 사이에 배치되어 밸브 닫힘 상태를 유지하도록 상기 상부 플런저를 가압하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solenoid actuator for controlling an ultra-high pressure fluid, comprising a valve body, a valve seat mounted on a lower portion of the valve body, a coil mounted on an outer circumferential surface of the valve body, A lower plunger movably disposed on an inner surface of the valve body and formed with an orifice and a first contact part integrally formed on the lower surface thereof to be in close contact with the valve seat; An upper plunger disposed in an upper portion of the lower plunger so as to be linearly movable and operable by interlocking the lower plunger to form a second tight contact integrally with the orifice; And a spring for pressing the upper plunger to maintain the upper plunger.

본 발명에 따르면, 밸브 시트에 밀착되어 기밀작용을 하는 패킹부재를 없애고, 밸브 부재에 기존의 패킹부재의 역할을 하는 밀착부를 일체로 형성함으로써, 조립성을 향상시키고 제조공정을 단순화할 수 있으며, 고압에 의해 밸브가 파손되는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the assembling property and simplify the manufacturing process by eliminating the packing member which is in close contact with the valve seat to perform a hermetic function, and integrally forming the tight fitting portion serving as a conventional packing member in the valve member, It is possible to prevent the valve from being damaged by the high pressure.

또한, 본 발명에 따르면, 상부 플런저와 하부 플런저 사이의 조립 구조를 개선하여 조립성을 향상시킬 수 있다.Further, according to the present invention, the assembling structure between the upper plunger and the lower plunger can be improved and the assembling property can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터의 단면도이다.1 is a sectional view of a solenoid actuator for controlling an ultra-high pressure fluid according to an embodiment of the present invention.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터의 단면도이다.1 is a sectional view of a solenoid actuator for controlling an ultra-high pressure fluid according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터는, 원료가스가 충전된 고압용기의 입구에 장착되고 복수의 밸브가 구비되고 복수의 유로가 형성되는 메인 밸브 바디(10)에 설치되어 전기적인 신호에 따라 유로를 자동으로 개폐하게 된다.The solenoid actuator for ultra-high pressure fluid control according to an embodiment of the present invention is installed in a main valve body 10 mounted on an inlet of a high-pressure vessel filled with a raw material gas and provided with a plurality of valves, The flow path is automatically opened and closed according to the signal.

본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 액추에이터는, 충전용 원료가스가 통과하는 제1유로와, 공급용 원료가스가 통과하는 제2유로가 각각 별도로 형성된 메인 밸브 바디(10)의 상기 제2유로에 설치되어, 전기적인 신호에 따라 제2유로를 자동으로 개폐하는 밸브 역할을 한다.The solenoid actuator according to an embodiment of the present invention includes a first flow path through which a raw material gas for charging flows and a second flow path through which a supply source gas flows are separately formed in the second flow path of the main valve body 10 And serves as a valve for automatically opening and closing the second flow path in accordance with an electrical signal.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the solenoid actuator for ultra-high pressure fluid control according to the present invention will be described with reference to FIG.

본 발명에 따른 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터는 전원 인가 시에 상기 제2유로를 자동으로 개폐하는 밸브로서, 크게 밸브 바디(60), 밸브 시트(68), 코일(66), 코어(70), 하부 플런저(62), 상부 플런저(64), 스프링(71)을 포함하여 구성된다.The solenoid actuator for ultra-high pressure fluid control according to the present invention is a valve for automatically opening and closing the second flow path when power is applied and includes a valve body 60, a valve seat 68, a coil 66, a core 70, A plunger 62, an upper plunger 64, and a spring 71.

메인 밸브 바디(10)에 장착되는 밸브 바디(60)는, 상면 및 하면이 개방된 원통 형태로 형성되고, 상면에는 밸브 바디(60)의 상면을 밀폐시키는 코어(70)가 장착된다.The valve body 60 mounted on the main valve body 10 is formed in a cylindrical shape having open top and bottom surfaces and a core 70 for sealing the top surface of the valve body 60 is mounted on the top surface.

또한, 밸브 바디(60)의 내부는 상부 플런저(64)가 이동 가능하게 밀착되는 제1공간부와, 상기 제1공간부의 하측에 상기 제1공간부에 비해 큰 내경을 갖도록 형성되고 하부 플런저(62)가 이동 가능하게 밀착되며 원료가스가 유입되는 제2공간부가 형성된다.The inner space of the valve body 60 is formed with a first space portion in which the upper plunger 64 is movably brought into close contact with the first space portion and a lower inner diameter portion which is formed below the first space portion to have a larger inner diameter than the first space portion, 62 are movably attached to each other and a second space portion into which the raw material gas flows is formed.

밸브 시트(68)는 밸브 바디(60)의 하면에 고정되고 원료가스가 배출되는 배출구에 형성된다. 여기서, 상기 배출구의 상단 부분, 즉, 하부 플런저(62)의 밀착부가 접촉되는 부분은 직각으로 형성되어 하부 플런저(62)의 밀착부와 초기에 선 접촉될 수 있도록 한다. 그리고 반복 사용에 의해 상기 배출구의 상단 부분에 면이 생성되어 하부 플런저(62)의 밀착부와 면접촉이 이루어진다.The valve seat 68 is fixed to the lower surface of the valve body 60 and is formed at a discharge port through which the raw material gas is discharged. A portion of the upper end of the discharge port, that is, a portion of the lower plunger 62 which is in contact with the close contact portion, is formed at a right angle so as to be initially in line contact with the close contact portion of the lower plunger 62. By repeated use, a surface is formed at the upper end portion of the discharge port and is brought into surface contact with the close contact portion of the lower plunger (62).

이때, 상기 배출구는 상기 제2유로와 연통된 상태일 수 있다.At this time, the outlet may be in communication with the second flow path.

코일(66)은 권선된 상태로서, 외주면에는 코일(66)을 보호하기 위한 코일 케이스(72)가 장착되고, 코일 케이스(72)의 상면에는 코어(70)를 감싸는 원판 부재(74)가 장착된다.A coil case 72 for protecting the coil 66 is mounted on the outer circumferential surface of the coil 66 and a disc member 74 for covering the core 70 is mounted on the upper surface of the coil case 72 do.

하부 플런저(62)는 상기 제2공간부의 내면에 밀착된 상태로 상하 이동 가능하게 배치되는 제1몸체부와, 상기 제1몸체부의 상면에 형성되어 상부 플런저(64)가 걸림되고 원료가스가 유입되는 요홈부와, 상기 제1몸체부의 하면에 형성되어 밸브 시트(68)에 밀착되어 밸브 시트(68)의 배출구를 밀폐하는 제1밀착부와, 상기 요홈부에서 수직으로 형성되어 원료가스가 통과하는 오리피스를 포함한다.The lower plunger 62 is formed on the upper surface of the first body portion so that the upper plunger 64 is caught and the raw material gas flows in. A first tight contact portion formed on the lower surface of the first body portion and closely attached to the valve seat 68 to seal the discharge port of the valve seat 68; Orifice.

하부 플런저(62)의 내면 중앙은 상측 방향으로 돌출되는 시트부가 형성되고, 상기 시트부에 오리피스가 형성된다. 그리고, 상기 요홈부의 개방된 상면 둘레방향으로 내측방향으로 연결된 걸림턱이 형성되어 상부 플런저(64)의 걸림돌기가 걸림된다.An inner surface of the lower plunger 62 is formed with a seat portion projecting upward, and an orifice is formed in the seat portion. An engaging step is formed in the inner circumferential direction of the open upper surface of the recess to engage the engagement protrusion of the upper plunger 64.

여기서, 하부 플런저(62)는 금속재질, 일 예로, 스테인레스 스틸 재질로 형성되고, 상기 제1몸체부와 상기 제1밀착부는 일체로 형성되어 원료가스의 유동 충격이나 압력에 의해 상기 밀착부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.Here, the lower plunger 62 is formed of a metal material, for example, stainless steel, and the first body portion and the first close contact portion are integrally formed, so that the close contact portion is broken by a flow shock or pressure of the raw material gas Can be prevented.

상부 플런저(64)는 밸브 바디(60)의 상기 제1공간부 내면에 밀착되어 직선 이동되는 제2몸체부와, 상기 제2몸체부의 하단에 일체로 형성되고 하부 플런저(62)의 요홈부에 직선 이동 가능하게 삽입되는 연결부와, 상기 연결부의 끝부분에 형성되어 하부 플런저(62)의 시트부에 밀착되어 오리피스를 밀폐하는 제2밀착부를 포함한다.The upper plunger 64 has a second body portion that is in close contact with the inner surface of the first space portion of the valve body 60 and moves linearly, and a second body portion that is formed integrally with the lower end of the second body portion, And a second adhered portion formed at an end of the connecting portion to closely contact the seat portion of the lower plunger 62 to seal the orifice.

이때, 상기 제2몸체부의 상면에는 스프링 안착홈이 형성되고, 상기 스프링 안착홈에 스프링(71)이 삽입된다.At this time, a spring seat groove is formed on the upper surface of the second body part, and a spring 71 is inserted into the spring seat groove.

여기서, 스프링(71)은 일단이 코어(70)의 하면에 지지되어 밸브 닫힘 상태가 되도록 상부 플런저(64)를 가압하는 코일 스프링으로 형성된다.Here, the spring 71 is formed by a coil spring which is supported on the lower surface of the core 70 at one end and presses the upper plunger 64 so as to be in the valve closed state.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 상부 플런저와 하부 플런저 사이의 조립 구조를 개선하여 조립성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 밸브 시트에 밀착되어 기밀작용을 하는 패킹부재를 없애고, 밸브 부재에 기존의 패킹부재의 역할을 하는 밀착부를 일체로 형성함으로써, 조립성을 향상시키고 제조공정을 단순화할 수 있으며, 고압에 의해 밸브가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, the assembly structure between the upper plunger and the lower plunger can be improved to improve the assemblability, and the packing member which is in close contact with the valve seat to perform a hermetic action can be eliminated, By integrally forming the tightly connecting portion serving as the member, it is possible to improve the assemblability and simplify the manufacturing process, and it is possible to prevent the valve from being damaged by the high pressure.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

10: 메인 밸브 바디 60: 밸브 바디
62: 하부 플런저 64: 상부 플런저
66: 코일 68: 밸브 시트
70: 코어 71: 스프링
72: 코일 케이스 74: 원판 부재10: main valve body 60: valve body
62: lower plunger 64: upper plunger
66: Coil 68: Valve seat
70: core 71: spring
72: coil case 74: disk member

Claims (1)

밸브 바디;
밸브 바디의 하부에 장착되는 밸브 시트;
상기 밸브 바디의 외주면에 장착되어 전원이 인가되는 코일;
상기 밸브 바디의 내면에 장착되는 코어;
상기 밸브 바디의 내면에 이동 가능하게 배치되고 오리피스가 형성되며, 그 하면에 밸브 시트에 밀착되는 제1밀착부가 일체로 형성되는 하부 플런저;
상기 하부 플런저의 상측에 직선 이동 가능하게 배치되고 하부 플런저를 연동하여 작동시키며, 상기 오리피스에 밀착되는 제2밀착부가 일체로 형성되는 상부 플런저; 및
상기 상부 플런저와 코어 사이에 배치되어 밸브 닫힘 상태를 유지하도록 상부 플런저를 가압하는 스프링을 포함하는 초고압 유체 제어용 솔레노이드 액추에이터.Valve body;
A valve seat mounted on a lower portion of the valve body;
A coil mounted on an outer circumferential surface of the valve body and being supplied with power;
A core mounted on the inner surface of the valve body;
A lower plunger movably disposed on the inner surface of the valve body and having an orifice formed therein and having a first contact portion integrally formed on a lower surface thereof to be in close contact with the valve seat;
An upper plunger disposed linearly movably above the lower plunger and operable to interlock the lower plunger and having a second contact integrally formed with the orifice; And
And a spring disposed between the upper plunger and the core to press the upper plunger to maintain the valve closed state.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102040860B1 (en) * 2018-07-05 2019-11-05 주식회사 유니크 Solenoid actuator
US11498415B2 (en) 2019-06-25 2022-11-15 Hyundai Motor Company Fuel supply valve
US11767928B2 (en) 2021-04-15 2023-09-26 Hanwha Aerospace Co., Ltd. Solenoid valve with explosion-proof structure, fuel feeding system, and method of manufacturing the solenoid valve with explosion-proof structure

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