KR20240003574A - 유체 제어용 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 유체 제어용 솔레노이드 밸브는 유체가 유입되는 유입통로가 형성되고 유입통로의 상측에 밸브 시트부가 형성되는 제1밸브바디와, 상기 제1밸브바디에 결합되고 유체가 배출되는 배출통로가 형성되는 제2밸브바디와, 상기 제1밸브바디 내면에 직선 이동 가능하게 배치되고 밸브 시트부에 밀착되어 유입통로를 개폐하는 플런저와, 상기 제1밸브바디의 외면에 배치되어 전원이 인가되면 플런저를 직선 이동시키는 코일유닛과, 상기 플런저와 제2밸브바디의 내면 사이에 배치되어 플런저가 밸브 시트부에 밀착하는 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하고, 상기 유입통로와 배출통로는 일직선 상에 위치되어 유체의 흐름이 원활하게 이루어지고, 유체가 밸브 내부를 통과하면서 밸브의 냉각작용을 수행한다.

Description

유체 제어용 솔레노이드 밸브{Solenoid Valve for Fluid Control}

본 발명은 용기에 저장된 유체를 용기에 충전하거나 유체 사용부로 공급할 때 유체의 흐름을 제어하는 유체 제어용 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

현재, 수소 연료전지시스템의 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.

종래의 솔레노이드 밸브는 등록특허공보 10-1821597(2018년 01월 18일)에 개시된 바와 같이, 밸브 바디와, 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 밸브 시트에 밀착되는 밀착부가 일체로 형성되는 하부 플런저와, 상기 하부 플런저의 상측에 직선 이동 가능하게 배치되고 하부 플런저를 연동하여 작동되며, 상기 코일에 전원이 인가되면 직선 이동되고, 상기 오리피스에 밀착되는 작동봉이 형성되는 작동유닛으로 구성된다.

하지만, 이와 같은 종래의 솔레노이드 밸브는 유체가 수직방향으로 유입되고, 측방향으로 유출되어 유체의 흐름이 직각방향이므로 유체의 흐름에 방해되어 유동저항이 발생되는 문제가 있다.

또한, 종래의 솔레노이드 밸브는 유로의 개폐작용이 하단에서 이루어지므로 코일의 길이를 증가시키는 것에 한계가 있어 플런저의 이동거리가 짧아지는 문제가 있다.

등록특허공보 10-1821597(2018년 01월 18일) 등록특허공보 10-0002586(2012년 01월 30일)

따라서, 본 발명의 목적은 유체가 흐르는 유로가 일직선으로 이루도록 하여 유체의 흐름이 원활하게 이루어지고 이에 따라 안정화된 유량 제어가 가능한 유체 제어용 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유체가 밸브를 통과하도록 하여 유체에 의해 밸브의 냉각이 이루어지므로 내구성 및 내열성이 우수한 유체 제어용 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부품이 원통형 및 일직선 형태로 가공되어 가공이 용이하고, 부품수를 줄일 수 있는 유체 제어용 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유로의 개폐가 밸브의 내부에서 이루어지므로 코일의 높이를 크게할 수 있어 플런저의 이동거리를 늘릴 수 있고, 이에 따라 밸브의 작동 안정성을 향상시키고 밸브의 소형화가 가능한 유체 제어용 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유체 제어용 솔레노이드 밸브는 유체가 유입되는 유입통로가 형성되고 유입통로의 상측에 밸브 시트부가 형성되는 제1밸브바디와, 상기 제1밸브바디에 결합되고 유체가 배출되는 배출통로가 형성되는 제2밸브바디와, 상기 제1밸브바디 내면에 직선 이동 가능하게 배치되고 밸브 시트부에 밀착되어 유입통로를 개폐하는 플런저와, 상기 제1밸브바디의 외면에 배치되어 전원이 인가되면 플런저를 직선 이동시키는 코일유닛과, 상기 플런저와 제2밸브바디의 내면 사이에 배치되어 플런저가 밸브 시트부에 밀착하는 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하고, 상기 유입통로와 배출통로는 일직선상이 위치되는 특징이 있다.

상기 제1밸브바디는 유입통로가 형성되는 플랜지부와, 상기 플랜지부에 일체로 형성되고 원통형태이고 플런저가 직선 이동 가능하게 배치되고 유체가 유입되는 챔버가 형성되는 원통부를 포함하고, 상기 원통부의 하면과 유입통로의 상단 사이에는 원통부와 유입통로 사이를 연통하고 플런저가 밀착되는 밸브 시트부가 형성될 수 있다.

상기 제2밸브바디는 배출통로가 형성되고 제1밸브바디의 원통부 내면에 삽입되는 바디부와, 상기 바디부의 하측 내면에 형성되고 배출통로와 연통되고, 바디부의 수평방향으로 중앙을 관통하여 십자 형태로 형성되는 연결 통로부와, 상기 바디부의 하면과 연결 통로부 사이를 연통하고 바디부의 둘레방향으로 일정 간격으로 수직방향으로 형성되는 4 개의 제1통로부를 포함할 수 있다.

상기 플런저는 상기 원통부의 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되고 하면에는 밸브 시트부에 밀찰되는 밀폐부재가 장착되고, 유체가 통과하는 4개의 제2통로부가 관통되게 형성되며, 상기 제2통로부는 제1통로부와 일직선 상에 위치될 수 있다.

상기 제2밸브바디의 하면 중앙에는 하측방향으로 갈수록 외경이 작아지는 경사진 돌기부가 형성되고, 상기 플런저의 상측 중앙에는 상기 돌기부가 삽입되도록 돌기부의 경사각과 동일한 경사각을 갖는 경사홈부가 형성될 수 있다.

상기 스프링은 그 상단이 제1통로부의 하면에 형성되는 스프링 지지부에 지지되고, 그 하부는 상기 제2통로부의 상측에 내경이 크게 형성되는 스프링 삽입부에 삽입될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 유체 제어용 솔레노이드 밸브는 유체가 유입되는 유입통로와 유체가 배출되는 배출통로가 일직선상에 위치되어 유체의 흐름이 원활하게 이루어지고 이에 따라 안정화된 유량 제어가 가능하다.

또한, 밸브 내부에 유체가 통과하는 통로부 및 챔버가 형성되어 유체에 의해 밸브의 냉각이 이루어지므로 내구성 및 내열성이 우수한 밸브를 구현할 수 있다.

또한, 부품이 원통형 및 일직선 형태로 가공되어 가공이 용이하고, 부품수를 줄일 수 있다.

또한, 유로의 개폐가 밸브의 내부에서 이루어지므로 코일의 높이를 크게할 수 있어 플런저의 이동거리를 늘릴 수 있고, 이에 따라 밸브의 작동 안정성을 향상시키고 밸브의 소형화가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 솔레노이드 밸브의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 솔레노이드 밸브의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 일부 절개된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 작동 상태도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 솔레노이드 밸브의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 솔레노이드 밸브의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 솔레노이드 밸브의 일부 절개된 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 솔레노이드 밸브는 용기에 저장된 유체를 유체 사용부로 공급하고, 용기에 유체를 충전할 때 유체의 흐름을 제어하는 역할을 한다.

유체 제어용 솔레노이드 밸브는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 유체가 유입되는 유입통로(12)가 형성되고, 그 내부에 밸브 시트부(14)가 형성되는 제1밸브바디(10)와, 제1밸브바디(10)에 삽입되어 결합되고 유입통로(12)와 일직선상에 유체가 배출되는 배출통로(22)가 형성되는 제2밸브바디(20)와, 제1밸브바디(10) 내면에 직선 이동 가능하게 배치되고 밸브 시트부(14)에 밀착되어 유로를 개폐하는 플런저(30)와, 제1밸브바디(10)의 외면에 배치되어 전원이 인가되면 플런저(30)를 직선 이동시키는 코일유닛(40)과, 플런저(30)와 제2밸브바디(20)의 내면 사이에 배치되어 플런저(30)가 밸브 시트부(14)에 밀착하는 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링(50)을 포함한다.

제1밸브바디(10)는 유입통로(12)가 형성되는 플랜지부(16)와, 플랜지부(16)에 일체로 형성되고 원통형태이고 플런저(30)가 직선 이동 가능하게 배치되는 원통부(18)를 포함하고, 원통부(18)의 하면에는 플런저(30)가 밀착되고 유입통로(12)와 연통되는 밸브 시트부(14)가 형성된다.

그리고, 제1밸브바디(10)의 원통부(18) 내부에는 유체가 유입되는 챔버부(64)가 형성되고, 원통부(18)의 끝부분에는 둘레방향으로 제2밸브바디(20)가 끼움 결합되는 끼움 결합홈부(62)가 일정 간격으로 복수로 형성된다.

제2밸브바디(20)는 배출통로(22)가 형성되고 제1밸브바디(10)의 원통부(18)에 삽입되는 바디부(24)와, 바디부(24)의 하측 내면에 형성되고 배출통로(22)와 연통되고, 바디부(24)의 수평방향으로 중앙을 관통하여 십자 형태로 형성되는 연결 통로부(26)와, 바디부(24)의 하면과 연결 통로부(26) 사이를 연통하고 바디부(24)의 둘레방향으로 일정 간격으로 수직방향으로 형성되는 4 개의 제1통로부(28)를 포함한다.

제2밸브바디(20)의 하면 중앙에는 하측방향으로 갈수록 외경이 작아지는 일정 경사각을 갖는 돌기부(72)가 형성된다. 그리고 바디부(24)의 외면과 원통부(18) 내면 사이에는 시일링(96)이 장착되어 원통부(18)과 바디부(24) 사이의 기밀을 유지한다. 제1통로부(28)의 하면에는 4 개의 스프링(50)의 상단이 지지되는 스프링 지지부(104)가 형성된다.

제2밸브바디(20)의 외면에는 제1밸브바디(10)의 상단에 형성되는 끼움 결합홈부(62)에 끼움 결합되어 제1밸브바디(10)와 제2밸브바디(20) 사이의 위치가 정렬되도록 하는 끼움 결합돌기(86)가 형성된다.

플런저(30)는 원통부(18)의 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되고 하면에는 밸브 시트부(14)에 밀찰되는 밀폐부재(74)가 장착되고, 상면 중앙에는 돌기부(72)가 삽입되도록 돌기부(72)의 경사각과 동일한 경사각을 갖는 경사홈부(88)가 형성되고, 경사홈부(88)의 외측 둘레방향으로 유체가 통과하는 4개의 제2통로부(76)가 관통되게 형성된다.

여기에서, 제2통로부(76)에는 그 내경이 넓게 형성되어 스프링(50)이 삽입되는 스프링 삽입부(78)가 형성된다. 이와 같이, 스프링(50)은 그 상단이 제1통로부(28)의 하측에 형성되는 스프링 지지부(104)에 지지되고, 하단은 제2통로부(76)의 상측에 형성되는 스프링 삽입부(78)에 삽입되어 제1통로부(28)와 제2통로부(76)가 일직선을 유지할 수 있도록 한다.

원통부(18)의 하측 내면에는 내측방향으로 돌출되는 제1걸림턱부(84)가 형성되고, 플랜저(30)의 하측 외면에는 제2걸림턱부(82)가 형성되어 플랜저(30)가 하강하면 제1걸림턱부(84)에 제2걸림턱부(82)가 걸림되어 플랜저(30)가 더 이상 하강하지 않도록 스톱퍼 역할을 한다. 코일유닛(40)의 외면에는 하우징(102)이 장착되어 코일유닛(40)을 보호한다.

이와 같은 솔레노이드 밸브는 코일유닛(40)으로 전원이 인가되면 직선 이동되는데, 이때 플런저(30)의 이동거리는 코일유닛(40)의 길이에 의해 결정된다. 본 실시예에 따른 솔레노이드 밸브는 밸브 시트부(14)가 밸브의 내부에 위치될 수 있어 플런저(30)가 밸브의 중앙측에 배치될 수 있고, 코일유닛(40) 역시 밸브의 중앙측에 배치될 수 있어 코일유닛(40)의 길이를 증가시킬 수 있고, 플런저(30)의 이동거리를 늘릴 수 있어 유로 개방시 개방되는 면적을 늘릴 수 있어 유체의 흐름이 원할하게 이루어지고, 밸브의 사이즈를 줄일 수 있다.

또한, 유체의 흐름이 솔레노이드 밸브를 통과하는 일직선 흐름으로 하여 유체의 흐름시 저항을 최소화하고 이에 따라 원활한 유체의 흐름이 이루어질 수 있다.

이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 작용을 다음에서 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 작동 상태도이다.

코일유닛(40)으로 전원이 인가되면 플런저(30)가 스프링(50)의 탄성력을 극복하고 상승하게 되고, 플런저의 밀폐부재(74)가 밸브 시트부(14)에서 이탈되면서 유입통로(12)가 개방된다. 그러면 유입통로(12)의 유체는 챔버(64) 내부로 유입되고, 챔버(64)로 유입된 유체는 제2통로부(76) 및 제1통로부(28)를 통과하여 배출통로(22)를 통해 배출된다.

이때, 유입통로(12)과 배출통로(22)가 일직선 상에 배치되고 제1통로부(28)와 제2통로부(76)가 일직선 상에 위치되어 유체의 흐름이 일직선으로 되어 유체의 흐름이 원활하게 이루어지고, 유체가 밸브 내부를 통과하면서 밸브의 냉각작용을 수행한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10: 제1밸브바디 12: 유입통로
14: 밸브 시트부 20: 제2밸브바디
22: 배출통로 28: 제1통로부
30: 플런저 40: 코일유닛
50: 스프링 76: 제2통로부

Claims (6)

1. 유체가 유입되는 유입통로가 형성되고 유입통로의 상측에 밸브 시트부가 형성되는 제1밸브바디;
   상기 제1밸브바디에 결합되고 유체가 배출되는 배출통로가 형성되는 제2밸브바디;
   상기 제1밸브바디 내면에 직선 이동 가능하게 배치되고 밸브 시트부에 밀착되어 유입통로를 개폐하는 플런저;
   상기 제1밸브바디의 외면에 배치되어 전원이 인가되면 플런저를 직선 이동시키는 코일유닛; 및
   상기 플런저와 제2밸브바디의 내면 사이에 배치되어 플런저가 밸브 시트부에 밀착하는 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하고,
   상기 유입통로와 배출통로는 일직선 상에 위치되는 유체 제어용 솔레노이드 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1밸브바디는 유입통로가 형성되는 플랜지부와, 상기 플랜지부에 일체로 형성되고 원통형태이고 플런저가 직선 이동 가능하게 배치되고 유체가 유입되는 챔버가 형성되는 원통부를 포함하고,
   상기 원통부의 하면과 유입통로의 상단 사이에는 원통부와 유입통로 사이를 연통하고 플런저가 밀착되는 밸브 시트부가 형성되는 유체 제어용 솔레노이드 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2밸브바디는 배출통로가 형성되고 제1밸브바디의 원통부 내면에 삽입되는 바디부;
   상기 바디부의 하측 내면에 형성되고 배출통로와 연통되고, 바디부의 수평방향으로 중앙을 관통하여 십자 형태로 형성되는 연결 통로부; 및
   상기 바디부의 하면과 연결 통로부 사이를 연통하고 바디부의 둘레방향으로 일정 간격으로 수직방향으로 형성되는 4 개의 제1통로부를 포함하는 유체 제어용 솔레노이드 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 플런저는 상기 원통부의 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되고 하면에는 밸브 시트부에 밀찰되는 밀폐부재가 장착되고, 유체가 통과하는 4개의 제2통로부가 관통되게 형성되며,
   상기 제2통로부는 제1통로부와 일직선 상에 위치되는 유체 제어용 솔레노이드 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2밸브바디의 하면 중앙에는 하측방향으로 갈수록 외경이 작아지는 경사진 돌기부가 형성되고, 상기 플런저의 상측 중앙에는 상기 돌기부가 삽입되도록 돌기부의 경사각과 동일한 경사각을 갖는 경사홈부가 형성되는 유체 제어용 솔레노이드 밸브.
6. 제4항에 있어서,
   상기 스프링은 그 상단이 제1통로부의 하면에 형성되는 스프링 지지부에 지지되고, 그 하부는 상기 제2통로부의 상측에 제2통로부의 내경보다 크게 형성되는 스프링 삽입부에 삽입되는 유체 제어용 솔레노이드 밸브.
   
   

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