KR20210115851A - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 일측에는 입구유로와 연통되는 제1공간이 마련되고, 다른 일측에는 출구유로와 연통되는 제2공간이 마련된 밸브하우징; 제1공간의 둘레를 감싸도록 밸브하우징의 내부에 마련되는 솔레노이드; 제1공간에 마련되며, 제1공간과 연통되는 유입유로가 형성된 유로가이드; 솔레노이드에 의해 유로가이드의 내부에서 직선 이동하는 플런저; 플런저에 연결되며, 플런저의 이동에 대응하여 출구유로를 개폐하는 밸브부재; 밸브부재가 출구유로를 차단하는 방향으로 이동하도록 탄성력을 제공하는 스프링부재; 및 플런저에 형성되며, 제1공간을 거쳐 유입유로로 공급된 유체를 선택적으로 제2공간으로 안내하는 유체안내부;를 포함하는 것에 의하여, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE}
본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
솔레노이드 밸브는 유체의 흐름을 단속하거나 압력을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 솔레노이드 밸브는 자동차의 엔진을 포함하는 파워트레인(power train) 등에 설치되어 연료, 오일 등 유체의 흐름을 단속하거나 압력을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 솔레노이드 밸브는, 연료계통에 장착되는 솔레노이드 밸브는 연료의 공급 및 분사를 제어할 수 있고, 냉각계통에 장착되는 솔레노이드 밸브는 윤활 및 냉각을 위한 순환을 제어할 수 있고, 동력전달계통에 장착되는 솔레노이드 밸브는 압력을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
일반적으로 솔레노이드 밸브는, 구동력을 제공하는 솔레노이드, 솔레노이드에 의해 작동하며 출구유로를 개폐하는 밸브부재, 및 밸브부재의 이동을 탄성적으로 지지하는 스프링부재를 포함한다.
또한, 최근에는 스프링부재의 탄성력이 밸브에 인가됨과 동시에, 솔레노이드 밸브에 공급되는 유체에 의한 압력이 밸브부재에 인가(밸브부재가 출구유로를 차단하는 방향으로 이동하도록 압력을 인가)되게 함으로써, 밸브부재에 의한 기밀성(출구유로의 차단 상태)을 스프링부재의 탄성력과 더불어 유체에 의한 압력에 의해 유지하는 방식이 제시된 바 있다.
그러나, 기존에는 밸브부재의 초기 개방시(밸브부재의 차단 상태가 밸브부재의 개방 상태로 전환될 시), 출구유로를 차단하도록 밸브부재의 후방을 가압하던 유체가 밸브부재의 전방으로 급격하게 유입함에 따른 압력 변화(밸브부재 전방의 압력 증가)에 의해 밸브부재의 이동 스트로크를 정확하게 제어하기 어렵고, 밸브부재의 비례제어(proportional control) 정확도가 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 솔레노이드 밸브의 기밀성을 확보하면서 비례제어 안정성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명에 따른 실시예는 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명에 따른 실시예는 솔레노이드 밸브의 기밀성을 보장하면서, 솔레노이드 밸브의 초기 개방시 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재의 이상 작동을 억제하고, 비례제어 정확도를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔레노이드 밸브는, 일측에는 입구유로와 연통되는 제1공간이 마련되고, 다른 일측에는 출구유로와 연통되는 제2공간이 마련된 밸브하우징; 제1공간의 둘레를 감싸도록 밸브하우징의 내부에 마련되는 솔레노이드; 제1공간에 마련되며, 제1공간과 연통되는 유입유로가 형성된 유로가이드; 솔레노이드에 의해 유로가이드의 내부에서 직선 이동하는 플런저; 플런저에 연결되며, 플런저의 이동에 대응하여 출구유로를 개폐하는 밸브부재; 밸브부재가 출구유로를 차단하는 방향으로 이동하도록 탄성력을 제공하는 스프링부재; 및 플런저에 형성되며, 제1공간을 거쳐 유입유로로 공급된 유체를 선택적으로 제2공간으로 안내하는 유체안내부;를 포함한다.
이는, 솔레노이드 밸브의 기밀성을 보장하면서, 솔레노이드 밸브의 초기 개방시 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재의 이상 작동을 억제하기 위함이다.
즉, 기존에는 스프링부재의 탄성력과 유체에 의한 압력이 밸브부재에 함께 작용하게 함으로써, 밸브부재에 의한 기밀성(출구유로의 차단 상태)은 유지할 수 있지만, 밸브부재의 초기 개방시(밸브부재의 차단 상태가 밸브부재의 개방 상태로 전환될 시), 출구유로를 차단하도록 밸브부재의 후방을 가압하던 유체가 밸브부재의 전방으로 급격하게 유입함에 따른 압력 변화(밸브부재 전방의 압력 증가)에 의해 밸브부재의 이동 스트로크를 정확하게 제어하기 어렵고, 밸브부재의 비례제어(proportional control) 정확도가 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 실시예는, 제1공간에 공급된 유체가 밸브부재가 배치되는 제2공간으로 상시(always) 유입되지 않고, 플런저의 이동에 대응하여 선택적으로 유입되도록 하는 것에 의하여, 밸브부재가 출구 유로를 개방하는 중에 제2공간의 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재의 이상 작동을 최소화하고 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 제어 정확도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명에 따른 실시예는 솔레노이드 밸브의 초기 개방시(밸브부재가 출구유로를 차단하는 제1위치에서 출구유로가 기설정된 초기 개방 구간까지 개방되는 제2위치로 이동하는 중에) 제2공간의 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재의 이상 작동을 억제할 수 있으므로, 밸브부재의 비례제어 정확도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 실시예는, 스프링부재에 의한 탄성력과 솔레노이드 밸브에 공급되는 유체의 압력이 밸브부재에 함께 작용하도록 하는 것에 의하여, 밸브부재가 출구유로를 차단하는 상태를 안정적으로 유지하고, 기밀성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유로가이드는 제1공간과 공간적으로 분리되는 유입 챔버를 제1공간의 내부에 형성하고, 유로가이드의 측벽부에는 제1공간과 유입 챔버를 서로 연통시키기 위한 유입유로가 형성된다.
바람직하게, 유입유로는 유로가이드의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성된다. 이와 같이, 유로가이드의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 유입유로를 형성하는 것에 의하여, 제1공간에 유입된 유체를 유로가이드의 원주 방향을 따라 균일하게 유입 챔버에 공급할 수 있으며, 유체의 공급 안정성 및 공급 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브부재의 하단에 출구유로에 탄성적으로 밀착되는 실링부재가 마련된다. 이와 같이, 밸브부재의 하단에 실링부재를 마련하는 것에 의하여 밸브부재에 의한 기밀성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
유체안내부는 플런저의 이동에 대응하여 제1공간에 공급된 유체를 선택적으로 제2공간에 안내할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유체안내부는, 플런저에 형성되며 플런저의 이동에 대응하여 선택적으로 유입유로와 연통되게 배치되는 제1안내유로, 및 일단은 제1안내유로에 연통되고 다른 일단은 제2공간에 노출되는 제2안내유로를 포함한다.
바람직하게, 밸브부재가 출구유로를 차단하는 제1위치에서 출구유로가 기설정된 초기 개방 구간까지 개방되는 제2위치로 이동하는 중에, 제1안내유로는 유입유로와 비연통 상태를 유지한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 솔레노이드 밸브의 초기 개방시(밸브부재가 출구유로를 차단하는 제1위치에서 출구유로가 기설정된 초기 개방 구간까지 개방되는 제2위치로 이동하는 중에), 제1안내유로와 유입유로가 비연통 상태(연통되지 않은 상태)를 유지하도록 하는 것에 의하여, 제2공간의 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재의 이상 작동을 억제할 수 있으므로, 밸브부재의 비례제어 정확도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게 제1안내유로는 플런저의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련된다.
제2안내유로의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 예로, 제2안내유로는, 제1안내유로와 연통되며 플런저의 내부를 따라 형성되는 제1유로, 및 일단은 제1유로에 연통되고 다른 일단은 제2공간에 노출되는 제2유로를 포함한다.
바람직하게, 제2유로는 플런저의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련된다. 이와 같이, 플런저의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 제2유로를 형성하는 것에 의하여, 제1유로를 따라 공급되는 유체를 플런저의 원주 방향을 따라 균일하게 제2공간 상에 공급할 수 있으며, 제2공간의 압력을 전체적으로 균일하게 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 복수개의 제1안내유로는 제1유로의 일단에 공통적으로 연결되고, 복수개의 제2유로는 제1유로의 다른 일단에 공통적으로 연결된다.
이와 같이, 복수개의 제1안내유로가 제1유로의 일단에 공통적으로 연결되고, 복수개의 제2유로가 제1유로의 다른 일단에 공통적으로 연결되도록 하는 것에 의하여, 복수개의 제1안내유로와 복수개의 제2유로를 연결하기 위해 단 하나의 제1유로만을 형성하면 되므로, 구조 및 제조 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수개의 제1안내유로와 복수개의 제2유로가 각각 서로 다른 복수개의 제1유로에 의해 연결되도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스프링 지지부에는 유체안내부와 제2공간에 연통되는 관통홀이 형성될 수 있다.
이와 같이, 스프링 지지부에 관통홀을 형성하고, 제1안내유로를 따라 제2안내유로로 안내되는 유체가 관통홀을 통해 제2공간에 공급되도록 하는 것에 의하여, 출구유로의 개방시 부하를 최소화하고 유체의 배출 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 요크와 플런저의 사이에는 간극에 형성될 수 있다. 바람직하게, 간극은 유체안내부보다 작은 단면적을 갖도록 형성된다.
이와 같이, 간극이 유체안내부보다 작은 단면적을 갖도록 하는 것에 의하여, 간극을 통과(간극을 통해 누설)하는 유체의 유량은 유체안내부를 통과하는 유체의 유량보다 매우 작게 형성될 수 있으므로, 솔레노이드 밸브의 초기 개방시 간극을 통해 제1공간에서 제2공간으로 누설되는 유체에 의한 순간적인 압력 변화는 무시 가능할 정도로 매우 작게 나타날 수 있다. 따라서, 솔레노이드 밸브의 초기 개방시 제2공간의 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재의 이상 작동을 억제할 수 있으며, 비례제어 정확도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
솔레노이드는 플런저의 구동을 위한 구동력을 제공할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔레노이드는, 플런저의 둘레를 감싸도록 밸브하우징의 내부에 마련되는 보빈, 보빈에 권선되는 코일, 및 보빈과 플런저 사이에 배치되는 요크를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 요크에 연장 형성되며 스프링부재를 지지하는 스프링 지지부를 포함한다.
이와 같이, 요크의 일부(예를 들어, 하부)를 연장하여 스프링 지지부를 형성하는 것에 의하여 스프링부재를 지지하기 위한 구조를 간소화하고, 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면 온/오프(on/off) 차단 방식의 솔레노이드 밸브의 기밀성(차단 안정성)을 보장하면서, 솔레노이드 밸브의 초기 개방시(플런저의 저스트로크 작동 상태) 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재의 이상 작동을 억제하고, 비례제어 정확도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브로서, 플런저를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브로서, 플런저를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브로서, 유로가이드를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브로서, 유로가이드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브로서, 출구유로를 차단 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브로서, 출구유로의 초기 개방 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브로서, 출구유로의 최대 개방 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성요소가 두 개의 구성요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(10)는, 일측에는 입구유로(112)와 연통되는 제1공간(S1)이 마련되고, 다른 일측에는 출구유로(114)와 연통되는 제2공간(S2)이 마련된 밸브하우징(110); 제1공간(S1)의 둘레를 감싸도록 밸브하우징(110)의 내부에 마련되는 솔레노이드(120); 제1공간(S1)에 마련되며, 제1공간(S1)과 연통되는 유입유로(132)가 형성된 유로가이드(130); 솔레노이드(120)에 의해 유로가이드(130)의 내부에서 직선 이동하는 플런저(140); 플런저(140)에 연결되며, 플런저(140)의 이동에 대응하여 출구유로(114)를 개폐하는 밸브부재(150); 밸브부재(150)가 출구유로(114)를 차단하는 방향으로 이동하도록 탄성력을 제공하는 스프링부재(160); 및 플런저(140)에 형성되며, 제1공간(S1)을 거쳐 유입유로(132)로 공급된 유체를 선택적으로 제2공간(S2)으로 안내하는 유체안내부(170);를 포함한다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(10)는 유체의 흐름을 단속하거나 압력을 제어하기 위한 용도로 다양한 대상체에 장착될 수 있으며, 솔레노이드 밸브(10)가 장착되는 대상체의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(10)는, 자동차의 엔진을 포함하는 파워트레인(power train) 등에 설치되어 연료, 오일 등 유체의 흐름을 단속하거나 압력을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 솔레노이드 밸브는, 연료계통에 장착되어 연료의 공급 및 분사를 제어하거나, 냉각계통에 장착되어 윤활 및 냉각을 위한 순환을 제어하거나, 동력전달계통에 장착되어 압력을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
밸브하우징(110)의 일측에는 유체가 공급(유입)되는 입구유로(112)가 형성되고, 다른 일측에 유체가 배출되는 출구유로(114)가 형성되며, 밸브하우징(110)의 내부에는 입구유로(112)와 연통되는 제1공간(S1)과, 출구유로(114)와 연통되는 제2공간(S2)이 마련된다.
일 예로, 밸브하우징(110)의 상부(도 1 기준)에는 입구유로(112) 및 입구유로(112)와 연통되는 제1공간(S1)이 형성될 수 있고, 밸브하우징(110)의 하부(도 1 기준)에는 출구유로(114) 및 출구유로(114)와 연통되는 제2공간(S2)이 마련될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 밸브하우징(110)의 좌측부에 입구유로(112)(또는 출구유로)를 형성하고, 밸브하우징(110)의 우측부에 출구유로(114)(또는 입구유로)를 형성하는 것도 가능하다.
참고로, 본 발명에서 제1공간(S1)과 제2공간(S2)은 공간적으로 완전하게 분리(밀폐)된 공간이거나, 미세한 간극(예를 들어, 도 7의 간극(G))을 통해 연통된 공간일 수 있다. 바람직하게, 제1공간(S1)과 제2공간(S2)은 미세한 간극(G)을 통해 연통되더라도, 간극(G)을 따라 이동(예를 들어, 제1공간(S1)의 유체가 간극(G)을 따라 제2공간(S2)으로 이동)하는 유체에 의한 순간적인 압력 변화는 매우 작거나 무시될 수 있다.
솔레노이드(120)는 플런저(140)를 구동(예를 들어, 상하 이동)시키기 위한 구동력을 제공하기 위해 마련되며, 제1공간(S1)의 둘레를 감싸도록 밸브하우징(110)의 내부에 배치된다.
솔레노이드(120)는 플런저(140)의 구동을 위한 구동력을 제공할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 솔레노이드(120)의 종류 및 구조에 의해 본 발명에 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 솔레노이드(120)는, 플런저(140)의 둘레를 감싸도록 밸브하우징(110)의 내부에 마련되는 보빈(122), 보빈(122)에 권선되는 코일(124), 및 보빈(122)과 플런저(140) 사이에 배치되는 요크(126)를 포함한다.
보빈(122)은 중공의 원통 형상으로 밸브하우징(110)의 내부 상측에 배치될 수 있으며, 보빈(122)의 내부에는 입구유로(112)와 연통되는 제1공간(S1)이 마련된다.
코일(124)은 보빈(122)의 둘레를 감싸도록 권선되며, 전원공급부(미도시)로부터 전원이 인가된다.
요크(126)는 보빈(122)의 내주면 일부를 덮도록 보빈(122)의 하부에 배치되며, 요크(126)의 내부에는 플런저(140)가 직선 이동 가능하게 수용된다.
참고로, 본 발명의 실시예에서, 제1공간(S1)이라 함은 보빈(122)의 내부에서 요크(126)와 플런저(140)의 상부에 마련되는 공간으로 정의될 수 있고, 제2공간(S2)이라 함은 밸브하우징(110)의 내부에서 요크(126)와 플런저(140)의 하부에 마련되는 공간으로 정의될 수 있다.
유로가이드(130)는 제1공간(S1)에 마련되며, 유체안내부(170)와 함께 입구유로(112)를 통해 제1공간(S1)에 유입된 유체를 선택적으로 제2공간(S2)에 공급하기 위해 마련된다.
유로가이드(130)의 구조 및 배치 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 예로, 유로가이드(130)는 하부(도 1 기준)가 개방된 중공의 드럼 형태로 형성될 수 있으며, 요크(126)의 상단에 지지되도록 제1공간(S1)에 배치된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 유로가이드(130)가 보빈(122)의 내벽에 직접 지지(예를 들어, 억지 끼워맞춤)되도록 구성하는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 유로가이드(130)는 제1공간(S1)과 공간적으로 분리되는 유입 챔버(134)를 제1공간(S1)의 내부에 형성하고, 유로가이드(130)의 측벽부에는 제1공간(S1)과 유입 챔버(134)를 서로 연통시키기 위한 유입유로(132)가 형성된다.
바람직하게, 유입유로(132)는 유로가이드(130)의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성된다. 일 예로, 유로가이드(130)의 측벽부에는 90도 간격으로 이격되게 4개의 유입유로(132)가 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 유로가이드(130)에 3개 이하 또는 5개 이상의 유입유로(132)를 형성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 유로가이드(130)의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 유입유로(132)를 형성하는 것에 의하여, 제1공간(S1)에 유입된 유체를 유로가이드(130)의 원주 방향을 따라 균일하게 유입 챔버(134)에 공급할 수 있으며, 유체의 공급 안정성 및 공급 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
플런저(140)는 솔레노이드(120)에 의해 유로가이드(130)의 내부에서 직선 이동하도록 마련된다.
보다 구체적으로, 플런저(140)는 보빈(122)(요크)의 내부에 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되며, 코일(124)에 전류가 인가됨에 따라 발생되는 자기력에 의해 보빈(122)의 내부(요크(126)의 내부)에서 상하 방향으로 직선 이동한다.
플런저(140)의 상단부는 유로가이드(130)의 내부에 이동 가능하게 수용되고, 플런저(140)의 하단부는 제2공간(S2)으로 노출된다.
참고로, 보빈(122)에 대한 플런저(140)의 이동(스트로크)은 코일(124)에 인가되는 전류값을 조절함으로써 제어될 수 있으며, 플런저(140)의 이동을 제어하여 밸브부재(150)에 의한 출구유로(114)의 개폐 정도(개도)를 제어하는 것에 의하여, 솔레노이드 밸브를 통과하는 유체의 유량 및 압력을 비례적으로 제어(비례제어)할 수 있다.
본 발명에 따른 솔레노이드 밸브는 상기의 구성과 작동원리를 가지는 공지된 기술내용의 보빈(122)과 플런저(140)를 포함한 구성을 그 실시예로 하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
밸브부재(150)는 플런저(140)에 연결되며 플런저(140)의 이동에 대응하여 출구유로(114)를 개폐하도록 마련된다.
일 예로, 밸브부재(150)는 플런저(140)의 하단에 일체로 연결될 수 있으며, 플런저(140)가 상부 방향을 이동하면, 플런저(140)와 함께 밸브부재(150)가 상부 방향으로 이동함으로써, 출구유로(114)가 개방될 수 있다. 반면, 플런저(140)가 하부 방향으로 이동하면, 플런저(140)와 함께 밸브부재(150)가 하부 방향으로 이동함으로써, 출구유로(114)가 차단(폐쇄)될 수 있다.
밸브부재(150)로서는 출구유로(114)를 개폐할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 밸브부재(150)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 밸브부재(150)의 하단에는 출구유로(114)에 탄성적으로 밀착되는 실링부재(180)(예를 들어, 고무 또는 실리콘 재질)가 마련된다. 이와 같이, 밸브부재(150)의 하단에 실링부재(180)를 마련하는 것에 의하여 밸브부재(150)에 의한 기밀성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
스프링부재(160)는 밸브부재(150)가 출구유로(114)를 차단하는 방향으로 이동하도록 탄성력을 제공하도록 마련된다.
일 예로, 스프링부재(160)로서는 밸브부재(150)의 이동을 탄성적으로 지지할 수 있는 통상의 스프링(예를 들어, 코일(124)스프링)이 사용될 수 있으며, 스프링부재(160)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 요크(126)의 하부에는 스프링 지지부(128)가 연장 형성되고, 스프링부재(160)는 스프링 지지부(128)와 밸브부재(150)의 사이에서 탄성적으로 압축 및 복원 가능하게 배치될 수 있다. 이와 같이, 요크(126)의 하부를 연장하여 스프링 지지부(128)를 형성하는 것에 의하여 스프링부재(160)를 지지하기 위한 구조를 간소화하고, 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는 밸브하우징(110)의 내벽에 스프링부재(160)를 지지하기 위한 별도의 지지부를 형성하는 것도 가능하다.
유체안내부(170)는 제1공간(S1)에 공급된 유체를 선택적으로 제2공간(S2)에 안내하기 위해 마련된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 제1공간(S1)에 공급된 유체가 밸브부재(150)가 배치되는 제2공간(S2)으로 상시(always) 유입되지 않고, 플런저(140)의 이동에 대응하여 선택적으로 유입되도록 하는 것에 의하여, 밸브부재(150)가 출구 유로를 개방하는 중에 제2공간(S2)의 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재(150)의 이상 작동을 최소화하고 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 제어 정확도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 실시예는, 스프링부재(160)에 의한 탄성력과 솔레노이드 밸브에 공급되는 유체의 압력이 밸브부재(150)에 함께 작용하도록 하는 것에 의하여, 밸브부재(150)가 출구유로(114)를 차단하는 상태를 안정적으로 유지하고, 기밀성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
유체안내부(170)는 플런저(140)의 이동에 대응하여 제1공간(S1)에 공급된 유체를 선택적으로 제2공간(S2)에 안내할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일 예로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 유체안내부(170)는, 플런저(140)에 형성되며 플런저(140)의 이동에 대응하여 선택적으로 유입유로(132)와 연통되게 배치되는 제1안내유로(172), 및 일단은 제1안내유로(172)에 연통되고 다른 일단은 제2공간(S2)에 노출되는 제2안내유로(174)를 포함한다.
바람직하게, 밸브부재(150)가 출구유로(114)를 차단하는 제1위치(도 6 참조)에서 출구유로(114)가 기설정된 초기 개방 구간까지 개방되는 제2위치(도 7 참조)로 이동하는 중에, 제1안내유로(172)는 유입유로(132)와 비연통 상태를 유지하도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 솔레노이드 밸브의 초기 개방시(밸브부재(150)가 출구유로(114)를 차단하는 제1위치에서 출구유로(114)가 기설정된 초기 개방 구간까지 개방되는 제2위치로 이동하는 중에), 제1안내유로(172)와 유입유로(132)가 비연통 상태(연통되지 않은 상태)를 유지하도록 하는 것에 의하여, 제2공간(S2)의 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재(150)의 이상 작동을 억제할 수 있으므로, 밸브부재(150)의 비례제어 정확도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
제1안내유로(172)는 플런저(140)가 기설정된 높이에 배치될 시(플런저(140)가 기설정된 스트로크로 이동할 시) 유입유로(132)와 연통되게 배치된다.
여기서, 제1안내유로(172)가 유입유로(132)와 연통되게 배치된다 함은, 제1안내유로(172)의 일부 또는 전체가 유입유로(132)와 연통되게 배치되는 것으로 정의된다.
일 예로, 제1안내유로(172)는 플런저(140)의 반경 방향(도 1 기준으로 수평 방향)을 따라 직선 형태로 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1안내유로(172)를 곡선 형상 또는 여타 다른 형상으로 형성하는 것도 가능하며, 제1안내유로(172)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게 제1안내유로(172)는 플런저(140)의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련된다. 일 예로, 플런저(140)에는 유입유로(132)에 대응하여 대략 십자(+) 형태를 이루도록 90도 간격으로 이격되게 4개의 제1안내유로(172)가 형성될 수 있다.
제2안내유로(174)의 일단은 제1유로(174a)에 연통되고, 다른 일단은 제2공간(S2)에 노출된다.
제2안내유로(174)의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제2안내유로(174)는, 제1안내유로(172)와 연통되며 플런저(140)의 길이 방향을 따라 플런저(140)의 내부에 형성되는 제1유로(174a), 및 일단은 제1유로(174a)에 연통되고 다른 일단은 플런저(140)의 측부를 관통하여 제2공간(S2)에 노출되는 제2유로(174b)를 포함한다.
예를 들어, 제1유로는 플런저의 일단을 드릴링한 후 제1유로의 단부를 마감부재(미도시)로 마감(밀봉)함으로써 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 여타 다른 방식으로 플런저의 내부에 제1유로를 형성하는 것도 가능한다.
참고로, 본 발명의 실시예에서는 제2안내유로(174)가 서로 교차하는 2개의 유로(제1유로 및 제2유로)를 포함하는 "L"자 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 제2안내유로를 단 하나의 유로(예를 들어, 플런저의 길이 방향에 대해 경사지게 배치되는 직선 유로)로 형성하는 것도 가능하다.
일 예로, 제2유로(174b)는 플런저(140)의 반경 방향(도 1 기준으로 수평 방향)을 따라 직선 형태로 플런저(140)의 측부를 관통하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2유로(174b)를 곡선 형상 또는 여타 다른 형상으로 형성하는 것도 가능하며, 제2유로(174b)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 제2유로(174b)는 플런저(140)의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련된다. 일 예로, 플런저(140)에는 대략 십자(+) 형태를 이루도록 90도 간격으로 이격되게 4개의 제2유로(174b)가 형성될 수 있다.
이와 같이, 플런저(140)의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 제2유로(174b)를 형성하는 것에 의하여, 제1유로(174a)를 따라 공급되는 유체를 플런저(140)의 원주 방향을 따라 균일하게 제2공간(S2) 상에 공급할 수 있으며, 제2공간(S2)의 압력을 전체적으로 균일하게 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 복수개의 제1안내유로(172)는 제1유로(174a)의 일단(상단)에 공통적으로 연결되고, 복수개의 제2유로(174b)는 제1유로(174a)의 다른 일단(하단)에 공통적으로 연결된다.
이와 같이, 복수개의 제1안내유로(172)가 제1유로(174a)의 일단에 공통적으로 연결되고, 복수개의 제2유로(174b)가 제1유로(174a)의 다른 일단에 공통적으로 연결되도록 하는 것에 의하여, 복수개의 제1안내유로(172)와 복수개의 제2유로(174b)를 연결하기 위해 단 하나의 제1유로(174a)만을 형성하면 되므로, 구조 및 제조 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수개의 제1안내유로(172)와 복수개의 제2유로(174b)가 각각 서로 다른 복수개의 제1유로(174a)에 의해 연결되도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스프링 지지부(128)에는 유체안내부(170)(제2유로)와 제2공간(S2)에 연통되는 관통홀(128a)이 형성될 수 있다.
스프링 지지부(128)에는 단 하나 또는 복수개의 관통홀(128a)이 형성될 수 있으며, 관통홀(128a)의 개수 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이와 같이, 스프링 지지부(128)에 관통홀(128a)을 형성하고, 제1안내유로(172)를 따라 제2안내유로(174)로 안내되는 유체가 관통홀(128a)을 통해 제2공간(S2)에 공급되도록 하는 것에 의하여, 출구유로(114)의 개방(밸브부재가 출구유로를 개방하는 위치로 이동)시 부하를 최소화하고 유체의 배출 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 요크(126)와 플런저(140)의 사이에는 간극(G)에 형성될 수 있다.
즉, 간극(G)은 요크(126)와 플런저(140)의 사이에는 플런저(140)의 상하 이동을 보장하기 위해 형성된다. 바람직하게, 간극(G)은 유체안내부(170)보다 작은 단면적(예를 들어, L2〈 L1)을 갖도록 형성된다.
이와 같이, 간극(G)이 유체안내부(170)보다 작은 단면적을 갖도록 하는 것에 의하여, 간극(G)을 통과(간극을 통해 누설)하는 유체의 유량(Q1)은 유체안내부(170)를 통과하는 유체의 유량(Q2)보다 매우 작게(Q1〈 Q2) 형성될 수 있으므로, 솔레노이드 밸브의 초기 개방시 간극(G)을 통해 제1공간(S1)에서 제2공간(S2)으로 누설되는 유체에 의한 순간적인 압력 변화는 무시 가능할 정도로 매우 작게 나타날 수 있다. 따라서, 솔레노이드 밸브의 초기 개방시 제2공간(S2)의 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재(150)의 이상 작동을 억제할 수 있으며, 비례제어 정확도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 6을 참조하면, 솔레노이드 밸브의 차단 상태(코일(124)에 전원이 인가되지 않는 상태)에서는, 스프링부재(160)의 탄성력(F1)과 솔레노이드 밸브에 공급되는 유체의 압력(P1)이 밸브부재(150)에 함께 작용함으로써, 밸브부재(150)에 의한 기밀성(출구유로가 차단된 상태)이 보장될 수 있다. 또한, 솔레노이드 밸브의 차단 상태에서는, 제1안내유로(172)는 유입유로(132)와 비연통되게 배치된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 코일(124)에 전원이 인가되면, 코일(124)에 인가되는 전류값에 따라 보빈(122)에 대해 플런저(140)가 이동함으로써, 밸브부재(150)에 의한 출구유로(114)의 개폐 정도가 제어된다.
도 7을 참조하면, 밸브부재(150)가 출구유로(114)를 차단하는 제1위치(도 6 참조)에서 출구유로(114)가 기설정된 초기 개방 구간까지 개방되는 제2위치(도 7 참조)로 이동하는 중에(솔레노이드 밸브의 초기 개방시), 제1안내유로(172)는 유입유로(132)와 비연통 상태를 유지하게 되므로, 솔레노이드 밸브의 초기 개방시 제2공간(S2)의 급격한 압력 변화에 따른 밸브부재(150)의 이상 작동을 억제할 수 있다.
도 8을 참조하면, 플런저(140)가 기설정된 높이에 배치(플런저(140)가 기설정된 스트로크로 상부로 이동)되면, 제1안내유로(172)는 유입유로(132)와 연통되게 배치될 수 있다. 제1안내유로(172)와 유입유로(132)가 연통됨으로써, 유입유로(132)에 유입된 유체는 제1안내유로(172) 및 제2안내유로(174)를 따라 제2공간(S2)으로 안내될 수 있으며, 제2공간(S2)에서 출구유로(114)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 솔레노이드 밸브
110 : 밸브하우징
112 : 입구유로
114 : 출구유로
120 : 솔레노이드
122 : 보빈
124 : 코일
126 : 요크
128 : 스프링 지지부
128a : 관통홀
130 : 유로가이드
132 : 유입유로
134 : 유입 챔버
140 : 플런저
150 : 밸브부재
160 : 스프링부재
170 : 유체안내부
172 : 제1안내유로
174 : 제2안내유로
174a : 제1유로
174b : 제2유로
180 : 실링부재

Claims (12)

  1. 일측에는 입구유로와 연통되는 제1공간이 마련되고, 다른 일측에는 출구유로와 연통되는 제2공간이 마련된 밸브하우징;
    상기 제1공간의 둘레를 감싸도록 상기 밸브하우징의 내부에 마련되는 솔레노이드;
    상기 제1공간에 마련되며, 상기 제1공간과 연통되는 유입유로가 형성된 유로가이드;
    상기 솔레노이드에 의해 상기 유로가이드의 내부에서 직선 이동하는 플런저;
    상기 플런저에 연결되며, 상기 플런저의 이동에 대응하여 상기 출구유로를 개폐하는 밸브부재;
    상기 밸브부재가 상기 출구유로를 차단하는 방향으로 이동하도록 탄성력을 제공하는 스프링부재; 및
    상기 플런저에 형성되며, 상기 제1공간을 거쳐 상기 유입유로로 공급된 유체를 선택적으로 상기 제2공간으로 안내하는 유체안내부;
    를 포함하는 솔레노이드 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체안내부는,
    상기 플런저에 형성되며, 상기 플런저의 이동에 대응하여 선택적으로 상기 유입유로와 연통되게 배치되는 제1안내유로; 및
    일단은 상기 제1안내유로에 연통되고, 다른 일단은 상기 제2공간에 노출되는 제2안내유로;
    를 포함하는 솔레노이드 밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브부재가 상기 출구유로를 차단하는 제1위치에서 상기 출구유로가 기설정된 초기 개방 구간까지 개방되는 제2위치로 이동하는 중에, 제1안내유로는 상기 유입유로와 비연통 상태를 유지하는 솔레노이드 밸브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2안내유로는,
    상기 제1안내유로와 연통되며, 상기 플런저의 내부를 따라 형성되는 제1유로; 및
    일단은 상기 제1유로에 연통되고, 다른 일단은 상기 제2공간에 노출되는 제2유로;
    를 포함하는 솔레노이드 밸브.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1안내유로는 상기 플런저의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련되고, 상기 제2유로는 상기 플런저의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련되되,
    상기 복수개의 상기 제1안내유로는 상기 제1유로의 일단에 공통적으로 연결되고, 상기 복수개의 상기 제2유로는 상기 제1유로의 다른 일단에 공통적으로 연결되는 솔레노이드 밸브.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유로가이드는 상기 제1공간의 내부에 상기 제1공간과 공간적으로 분리되는 유입 챔버를 형성하고,
    상기 유입유로는 상기 제1공간과 상기 유입 챔버에 연통되게 상기 유로가이드의 측벽부에 형성되는 솔레노이드 밸브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유입유로는 상기 유로가이드의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성되는 솔레노이드 밸브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드는,
    상기 플런저의 둘레를 감싸도록 상기 밸브하우징의 내부에 마련되는 보빈;
    상기 보빈에 권선되는 코일; 및
    상기 보빈과 플런저 사이에 배치되는 요크;
    를 포함하는 솔레노이드 밸브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 요크에 연장 형성되며, 상기 스프링부재를 지지하는 스프링 지지부를 포함하는 솔레노이드 밸브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스프링 지지부에는 상기 유체안내부와 상기 제2공간에 연통되는 관통홀이 형성되는 솔레노이드 밸브.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 요크와 상기 플런저의 사이에는 간극에 형성되고,
    상기 간극은 상기 유체안내부보다 작은 단면적을 갖도록 형성되는 솔레노이드 밸브.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 밸브부재에 마련되며, 상기 출구유로에 밀착되는 실링부재를 포함하는 솔레노이드 밸브.
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