KR20220152616A - 프레임 일체식 솔레노이드 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체의 이동을 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
상기 솔레노이드 밸브는, 자성체로 이루어지는 바디; 코일이 감겨지고 중앙에 개구가 형성되는 보빈; 상기 보빈의 개구 내로 삽입되는 코어; 상기 보빈의 개구 내로 삽입되고 상기 코어의 하부에 위치되는 플런저; 상기 플런저를 가압하는 스프링; 을 포함하고, 상기 바디의 하단부는 상기 플런저의 하단부보다 아래에 위치하고, 상기 바디는 유체가 이동하는 유로를 형성하기 위한 유로 형성부를 구비한다.
이러한 구성에 따르면, 자기장이 형성되는 프레임과 유로가 형성되는 밸브바디를 일체로 구성하여, 소비전력을 줄이면서 더욱 정밀한 제어가 가능하고, 생산성과 내구성을 향상시킬 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공할 수 있다.

Description

프레임 일체식 솔레노이드 밸브 {Solenoid valve with integrated frame}
본 발명은 유체의 이동을 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
솔레노이드 밸브는 유체가 유동하는 유로를 개폐하거나 전환해주는 기능을 수행하는 장치로서, 전원공급에 따라 코어의 자화가 발생하여 그 흡인력으로 플런저가 이동되면서 유로를 개폐시킨다.
도 1은 종래의 솔레노이드 밸브를 도시하는 도면이다.
상기 솔레노이드 밸브(10)는 전기에너지를 자기장으로 변환시키는 코일조립부와, 유체가 직접 흐르는 유로가 형성되어 있는 밸브로 구성된다.
코일조립부는 자기장을 모아주고 형성시키기 위해 자성 금속으로 제작되는 프레임(또는 요크)(11), 코일(12)이 감겨지는 보빈(13), 코어(14), 플런저(15)를 포함한다. 스프링(17)은 플런저(15)가 유로(21)를 폐쇄하는 방향으로 힘을 가한다.
밸브는 밸브의 몸체를 구성하는 밸브바디(20)를 포함하고, 이러한 밸브바디(20)의 구조에 의해 유로(21)가 형성된다.
플런저(15)의 하단에는 유로(21)를 차단하기 위해 씰링 디스크(16)가 형성되고, 평상시에 플런저(15)는 스프링(17)에 의해 유로(21)를 차단하도록 가압된다.
전원이 인가되면, 플런저(15)가 코어(14) 쪽으로 당겨지면서 유로(21)가 개방되어 유체가 흐르게 된다.
종래의 솔레노이드 밸브(10)는 코일조립부의 프레임(11)과, 유로가 형성되는 밸브바디(20)가 별개의 부재로 구성되어 조립된다.
이 경우, 플런저(15)는 밸브바디(20)에 형성되는 유로(21)를 폐쇄하기 위해 프레임(11)의 하단부 밖으로 돌출되어 형성된다.
코일(12)에 전원이 인가되면, 프레임(11)은 자기력선이 이동하는 통로가 되는데, 종래의 솔레노이드 밸브(10)에서 플런저(15)는 자기력선이 이동하는 프레임(11) 밖으로 돌출되어 있어서, 자기장에 의해 플런저(15)를 이동시키기 위해서는 매우 큰 코일힘(소비전력)이 필요하게 된다.
최근 전자제품 시장에서는 소비전력을 낮춰 에너지를 절감할 수 있는 제품이 요구되고 있으므로, 플런저(15)를 이동시키기 위해 필요한 소비전력을 최소로 할 필요가 있다.
또한, 프레임(11)과 밸브바디(20)가 별개의 부재로 구성되면, 조립이 복잡하면서 조립에 의한 오차가 발생되고, 이러한 오차에 의해 정밀한 제어가 어려워지고, 생산성과 내구성이 낮아지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1238760호
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 자기장이 형성되는 프레임과 유로가 형성되는 밸브바디를 일체로 구성하여, 소비전력을 줄이면서 더욱 정밀한 제어가 가능하고, 생산성과 내구성을 향상시킬 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공하고자 함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브는, 자성체로 이루어지는 바디; 코일이 감겨지고 중앙에 개구가 형성되는 보빈; 상기 보빈의 개구 내로 삽입되는 코어; 상기 보빈의 개구 내로 삽입되고 상기 코어의 하부에 위치되는 플런저; 상기 플런저를 가압하는 스프링; 을 포함한다.
또한, 상기 바디의 하단부는 상기 플런저의 하단부보다 아래에 위치하고, 상기 바디는 유체가 이동하는 유로를 형성하기 위한 유로 형성부를 구비한다.
또한, 상기 바디는, 원통형의 몸체부; 상기 몸체부에서 중앙으로 연장되어 상기 플런저가 지지되면서 상하로 이동하게 하는 개구 형성부; 상기 개구 형성부의 하부에 위치되고, 상기 몸체부에서 중앙으로 연장되어 상기 플런저의 이동에 의해 개방 및 폐쇄되는 유로가 형성되는 유로 형성부; 를 포함한다.
또한, 상기 플런저는 상기 유로를 폐쇄하도록 상기 플런저의 하단부에 부착되는 씰링 디스크를 포함하고, 상기 유로 형성부는 상기 씰링 디스크와 접촉되는 디스크 접촉부를 구비한다.
본 발명에 따르면, 자기장이 형성되는 프레임과 유로가 형성되는 밸브바디를 일체로 구성하여, 소비전력을 줄이면서 더욱 정밀한 제어가 가능하고, 생산성과 내구성을 향상시킬 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 솔레노이드 밸브를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2의 바디를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 솔레노이드 밸브에서 유로가 폐쇄된 상태와 개방된 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 솔레노이드 밸브에서 자기력선이 이동하는 경로를 표시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 솔레노이드 밸브에서 유로가 폐쇄된 상태와 개방된 상태를 도시하는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 구성을 도시하는 도면이다. 도 3은 도 2의 바디를 도시하는 도면이다. 도 4는 본 발명의 솔레노이드 밸브에서 유로가 폐쇄된 상태와 개방된 상태를 도시하는 도면이다. 도 5는 본 발명의 솔레노이드 밸브에서 자기력선이 이동하는 경로를 표시한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 솔레노이드 밸브(100)는 바디(110), 보빈(120), 코어(130), 플런저(140), 스프링(150) 등을 포함한다.
바디(110)는 솔레노이드 밸브의 외형을 구성하고 자성체로 이루어진다.
보빈(120)은 코일(121)이 감겨지는 부분으로 중앙에 개구가 형성된다.
코어(130)는 보빈(120)의 개구 내로 삽입된다. 코어(130)는 바디(110)에 형성된 나사산(111a)에 체결되어 고정될 수 있다. 코어(130)는 나사산(111a)에 체결되는 부분과, 보빈(120)의 개구 내로 삽입되는 부분이 일체로 형성되어 전체적으로 T자형 또는 십자형을 가질 수 있다. 코어(130)와 보빈(120) 사이에는 O-링(131)이 위치되어 유체 밀봉을 제공한다.
플런저(140)는 원통형으로 되어 보빈(120)의 개구 내로 삽입되고, 코어(130)의 하부에 위치하여 전원이 인가될 때 코어(130)에 작용하는 자력에 의해 상하로 이동한다. 플런저(140)는 유체가 이동하는 유로를 폐쇄하는 폐쇄 위치와, 유로를 개방하는 개방 위치 사이에서 이동한다.
스프링(150)은 코어(130)와 플런저(140) 사이에 위치되어 플런저(140)를 가압한다. 스프링(150)은 코어(130)에 연결되고 플런저(140)의 중앙에 형성되는 개구 내로 삽입되어 플런저(140)를 가압할 수 있다. 본 실시예에서, 스프링(150)은 유로가 폐쇄되는 폐쇄 위치로 플런저(140)를 가압하고 있다. 코일(121)에 전원이 인가될 때, 플런저(140)는 코어(130)에 작용하는 자력에 의해 스프링(150)의 힘을 이기고 코어(130) 쪽으로 이동하여 유로를 개방하게 된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 바디(110)는 몸체부(111), 개구 형성부(112), 유로 형성부(113)를 구비한다.
몸체부(111)는 내부에 공간을 갖는 원통형으로 형성된다. 몸체부(111)의 상부에는 코어(130)를 고정하기 위한 나사산(111a)이 형성된다.
개구 형성부(112)는 몸체부(111)에서 중앙으로 연장되어 개구를 형성하는 부분으로, 플런저(140)가 개구 형성부(112)의 개구벽에 지지되면서 개구를 통해 상하로 이동하게 한다. 개구 형성부(112)와 보빈(120) 사이에는 O-링(125)이 위치되어 유체 밀봉을 제공한다.
유로 형성부(113)는 개구 형성부(112)의 하부에 이격되어 위치되고, 몸체부(111)에서 중앙으로 연장되어 플런저(140)의 이동에 의해 개방 및 폐쇄되는 유로(R)를 형성하는 부분이다. 유로(R)는 유체가 유입되는 유입부와, 유체가 배출되는 배출부를 갖는다. 유로(R)는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 유로 형성부(113)는 플런저(140)의 하단부보다 아래에 위치하므로, 바디(110)의 하단부는 플런저(140)의 하단부보다 아래에 위치하게 된다.
플런저(140)는 유로(R)를 폐쇄하도록 플런저(140)의 하단부에 부착되는 씰링 디스크(141)를 포함한다. 유로 형성부(113)는 씰링 디스크(141)와 접촉되는 디스크 접촉부(113a)를 구비한다.
씰링 디스크(141)는 스프링(150)에 의해 가압되어 디스크 접촉부(113a)를 가압함으로써, 유체가 이동하는 유로(R)를 폐쇄한다.
도 4를 참조하면, 스프링(150)에 의해 플런저(140)가 가압됨으로써, 씰링 디스크(141)는 디스크 접촉부(113a)를 가압하여 유로(R)가 폐쇄된다.
코일(121)에 전류가 흐르면, 플런저(140)가 스프링(150)의 힘을 극복하여 코어(130) 쪽으로 이동하고, 그에 따라 유로(R)가 개방되어 화살표로 도시된 바와 같이 유체가 흐를 수 있다.
도 5를 참조하면, 코일(121)에 전류가 인가될 때 자성체로 이루어지는 바디(110)를 따라 형성되는 자기력선의 방향을 도시하고 있다.
본 발명에서 바디(110)의 하단부, 즉 유로 형성부(113)는 플런저(140)의 하단부보다 아래에 위치하므로, 코일(121)에 전류가 인가될 때 화살표 방향과 같이 유로 형성부(113)를 따라 플런저(140)의 하단부를 거치는 자기력선이 플런저(140)의 상부 이동을 용이하게 하여 낮은 코일힘(소비전력)으로도 유로를 개방할 수 있게 한다.
최근 전자제품 시장에서의 요구사항은 소비전력을 낮춤으로써 에너지 절감이 화두가 되고 있는 상황으로, 종래의 솔레노이드 밸브에서는 자기장이 형성되는 프레임과 유로가 형성되는 밸브바디가 별개의 몸체로 구성되어, 자기장의 영향이 플런저의 일부에만 미치고 전체적으로 미치지 못하였다.
본 발명에서는 바디(110)에 유로 형성부(113)가 일체로 구비되어 자기장이 플런저(140)에 전체적으로 미치게 하여, 소비전력을 줄이면서 플런저(140)의 더욱 정밀한 제어가 가능하게 하였다.
또한, 자기장이 형성되는 프레임과 유로가 형성되는 밸브바디를 별개로 제작하여 조립할 필요가 없으므로, 생산성이 향상되고 솔레노이드 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 구성을 도시하는 도면이다. 도 7은 도 6의 솔레노이드 밸브에서 유로가 폐쇄된 상태와 개방된 상태를 도시하는 도면이다.
본 실시예의 솔레노이드 밸브(200)는 바디(210), 보빈(220), 코어(230), 플런저(240), 스프링(250) 등을 포함한다.
바디(210)는 솔레노이드 밸브의 외형을 구성하고 자성체로 이루어진다.
보빈(220)은 코일(221)이 감겨지는 부분으로 중앙에 개구가 형성된다.
코어(230)는 보빈(220)의 개구 내로 삽입된다. 코어(230)는 바디(210)에 결합되어 고정될 수 있다. 예를 들어, 바디(210)의 단부가 절첩되어 코어(230)를 바디(210)에 고정할 수 있다. 코어(230)는 바디(210)에 결합되는 부분과, 보빈(120)의 개구 내로 삽입되는 부분이 일체로 형성되어 전체적으로 T자형 또는 십자형을 가질 수 있다. 코어(230)의 중앙에는 종방향으로 연장되는 유로(232)가 형성된다.
플런저(240)는 원통형으로 되어 보빈(220)의 개구 내로 삽입되고, 코어(230)의 하부에 위치하여 전원이 인가될 때 코어(230)에 작용하는 자력에 의해 상하로 이동한다. 플런저(240)는 유체가 이동하는 유로를 폐쇄하는 폐쇄 위치와, 유로를 개방하는 개방 위치 사이에서 이동한다. 플런저(240)의 중앙에는 스프링(250)이 삽입되는 중앙 개구(242)가 형성되고, 중앙 개구(242)의 단부에는 중앙 개구(242)와 연결되는 측방 개구(243)가 형성된다.
플런저(240)와 보빈(220) 사이에는 원통형의 슬리브(260)가 위치되어, 플런저(240)의 이동으로 보빈(220)의 내면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 도 2의 실시예에서도 마찬가지로 슬리브가 적용될 수 있다.
스프링(250)은 코어(230)와 플런저(240) 사이에 위치되어 플런저(240)를 가압한다. 스프링(250)은 코어(230)에 연결되고 플런저(240)의 중앙 개구(242) 내로 삽입되어 플런저(240)를 가압할 수 있다. 스프링(250)은 유로가 폐쇄되는 폐쇄 위치로 플런저(240)를 가압하고 있다. 코일(221)에 전원이 인가될 때, 플런저(240)는 코어(230)에 작용하는 자력에 의해 스프링(250)의 힘을 이기고 코어(230) 쪽으로 이동하여 유로를 개방하게 된다.
바디(210)는 몸체부(211), 개구 형성부(212), 유로 형성부(213)를 구비한다.
몸체부(211)는 내부에 공간을 갖는 원통형으로 형성된다.
개구 형성부(212)는 몸체부(211)에서 중앙으로 연장되어 개구를 형성하는 부분으로, 플런저(240)가 개구 형성부(212)의 개구벽에 지지되면서 개구를 통해 상하로 이동하게 한다.
유로 형성부(213)는 개구 형성부(212)의 하부에 이격되어 위치되고, 몸체부(211)에서 중앙으로 연장되어 플런저(240)의 이동에 의해 개방 및 폐쇄되는 유로(R2)를 형성하는 부분이다. 개구 형성부(212)와 유로 형성부(213) 사이에도 유체가 이동할 수 있는 유로(R1)가 형성된다.
본 실시예에서, 유체는 코어(230)에 형성되는 유로(232)로부터 플런저(240)의 중앙 개구(242) 및 측방 개구(243)를 지나 유로 형성부(213)의 유로(R2)를 따라 유동할 수 있다. 측방 개구(243)는 유로(R1)와 상시적으로 연결된다.
플런저(240)는 유로(R2)를 폐쇄하도록 플런저(240)의 하단부에 부착되는 씰링 디스크(241)를 포함한다. 유로 형성부(213)는 씰링 디스크(241)와 접촉되는 디스크 접촉부를 구비한다. 씰링 디스크(241)는 스프링(250)에 의해 가압되어 디스크 접촉부를 가압함으로써, 유체가 이동하는 유로(R2)를 폐쇄한다.
도 7을 참조하면, 좌측 도면에서 스프링(250)에 의해 플런저(240)가 가압됨으로써, 씰링 디스크(241)는 디스크 접촉부를 가압하여 유로(R2)가 폐쇄된다.
우측 도면에서와 같이 코일(221)에 전류가 흐르면, 플런저(240)가 스프링(250)의 힘을 극복하여 코어(230) 쪽으로 이동하고, 그에 따라 유로(R2)가 개방되어 화살표로 도시된 바와 같이 유로(232), 중앙 개구(242), 측방 개구(243), 유로(R1), 유로(R2)를 따라 유체가 흐를 수 있다.
본 실시예에서는 유로가 코어(230) 및 플런저(240)를 통해 형성되어 도 2에 도시된 실시예와 다른 유로 형태를 보여주고 있다.
본 실시예에서, 바디(210)에 유로 형성부(213)가 일체로 구비되어 자기장이 플런저(240)에 전체적으로 미치게 하여, 소비전력을 줄이면서 플런저(240)의 더욱 정밀한 제어가 가능하게 한다.
또한, 자기장이 형성되는 프레임과 유로가 형성되는 밸브바디를 별개로 제작하여 조립할 필요가 없으므로, 생산성이 향상되고 솔레노이드 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 솔레노이드 밸브
110 : 바디
111 : 몸체부
111a : 나사산
112 : 개구 형성부
113 : 유로 형성부
113a : 디스크 접촉부
120 : 보빈
121 : 코일
125 : O-링
130 : 코어
131 : O-링
140 : 플런저
141 : 씰링 디스크
150 : 스프링
R : 유로

Claims (4)

  1. 솔레노이드 밸브에 있어서,
    자성체로 이루어지는 바디;
    코일이 감겨지고 중앙에 개구가 형성되는 보빈;
    상기 보빈의 개구 내로 삽입되는 코어;
    상기 보빈의 개구 내로 삽입되고 상기 코어의 하부에 위치되는 플런저;
    상기 플런저를 가압하는 스프링;
    을 포함하는 솔레노이드 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바디의 하단부는 상기 플런저의 하단부보다 아래에 위치하고,
    상기 바디는 유체가 이동하는 유로를 형성하기 위한 유로 형성부를 구비하는 솔레노이드 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바디는,
    원통형의 몸체부;
    상기 몸체부에서 중앙으로 연장되어 상기 플런저가 지지되면서 상하로 이동하게 하는 개구 형성부;
    상기 개구 형성부의 하부에 위치되고, 상기 몸체부에서 중앙으로 연장되어 상기 플런저의 이동에 의해 개방 및 폐쇄되는 유로가 형성되는 유로 형성부;
    를 포함하는 솔레노이드 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플런저는 상기 유로를 폐쇄하도록 상기 플런저의 하단부에 부착되는 씰링 디스크를 포함하고,
    상기 유로 형성부는 상기 씰링 디스크와 접촉되는 디스크 접촉부를 구비하는 솔레노이드 밸브.
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