KR920010650B1 - 파일럿형 전자제어 밸브장치 - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명에 관한 전자 제어장치의 한가지 실시예를 나타낸느 종단면도.
제2도는 솔레노이드 구동 제어장치의 회로 구성도.
제3도는 본 발명에 관한 파일럿형 전자 베어 벨브장치의 사용예를 나타내는 수도 자동 검침시스템을 설명도.
제4도는 종전의 파일럿 부착 전자밸브의 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
F : 주밸브 G : 파일럿 밸브
H : 솔레이노이드 I : 구동 제어장치
본 발명은, 주로 수도의 급수 제어용동에 이용되는 것으로서, 소형화와 전력전압을 도모한 파일럿(pilot)형 전자 제어 밸브장치에 관한 것이다.
최근에 대도시의 급수시설에 있어서는, 마이크로 컴퓨터 내장의 수도미터를 이용한 소위 자동 검침시스템의 개발이 진행되고 있다.
제3도는 전기한 자동 검침시스템의 대표적인 구성예를 나타내는 것으로, 공급자측의 검침센터(A)와 사용자측의 집중 검침 제어장치(B)사이를 전환회선(C)등으로 연결하고, 검침센터(A)에서 집중 검침 제어장치(B)를 통해 각 가정용의 수도미터(D)의 판독 및 급수 제어 밸브장치(E)의 개폐등을 원격 집중 제어하도록 하고 있다.
그런데, 전기한 자동 검침시스템에 있어서의 급수 제어 밸브장치(E)에는, 통상 제4도에 나타내는 바와같이 파일럿형 전자 제어 밸브장치가 이용되고 있다.
즉, 원격제어에 의하여 솔레노이드의 코일(1)의 여자되어서, 플런저(2)가 끌러올려져 파일럿 밸브체(3)가 밸브시아트(4)로부터 떨어지면, 주밸브(F)의 덮개실(5)내의 수압이 통로(6)→ 파일럿 밸브실(7)→ 통로(8)을 통하여 2차측통로(9)로 개방되다.
그 결과, 1차유체압(P1)에 의하여 다이아프램(diaphragm)(11a)이 위쪽으로 압압되어서, 스프링(10)의 탄성력에 대항하여 주밸브체(11)가 위쪽으로 밀어올려진다.
이것에 의해서, 1차측통로(12)와 2차측통로(9)가 연통되어 주밸브(F)가 개방된다.
또, 코일(1)의 여자가 차단되면, 파일럿 밸브(3)가 아래쪽으로 하강하여 통로(8)가 폐쇄된다.
이것에 의해서, 1차압력 도입구(13)→파일럿 밸브실(7)→ 통로(6)을 통하여 1차측유체가 주밸브(F)의 덮개실(5)로 도입되고, 1차유체압에 의하여 덮개실(5)이 가압되어 주밸브체(11)가 아래쪽으로 밀어내려져서, 주밸브(F)가 폐쇄된다.
그러나, 전술한 바와같은 구조의 전자 제어장치에 있어서는, 주밸브(F)의 개방또는 폐쇄조작 중에 계속하여 큰 여자전류를 솔레노이드 코일로 공급하지 않으면 안되어서, 소요전력이나 소비전력량이 크게 되어 구동용 전원에 대용량의 것을 필요로 항과 아울러, 발열등의 문제를 발생하게 된다.
또, 구동용 전원을 내장하는 경우에는, 전술한 바와같이 대형의 전원을 필요로 하기 때문에 밸브의 소형화가 곤란하여서, 급수 제어장치가 현저하게 대형으로 된다는 문제가 있다.
본 발명은, 종전의 급수제어용 전자 제어 밸브장치에 있어서의 상술한 바와같은 문제, 즉, ① 장치의 개방 또는 폐쇄조작에 요하는 소요전력량이 크게 되어서, 대용량의 구동용 전원을 필요로 하는것, ② 장치의 소형화가 구조적으로 곤란하여서, 장치의 소형화를 도모할 수 없는 것 등의 문제를 해결하고자 하는 것으로서, 소형화와 저전력 및 에너지 절약을 가능하게한 급수제어용 전자 제어 벨브장치를 제공하는 것을 주목적으로 하는것이다.
일반적으로, 이러한 종류의 급수제어용 전자 제어 벨브장치는 빈번하게 개폐조작이 실시되는 것이 아니라, 장시간에 걸쳐서 개방 혹은 폐쇄의 상태로 유지되는 것으로서, 그 결과, 밸브장치의 개폐제어에 있어서도, 신속한 응답성이 문제로 되는 것은 거의 없다.
본 발명은, 전술한 바와같은 사용상의 특징에 착안하여 개발된 것으로, 솔레노이드에 자기유기형 솔레노이드를 사용함과 아울러, 일정한 시간을두고 콘덴서의 충전을 실시하고, 이 콘덴서의 방전전류를 이용하여 밸브의 개폐구동을 실시하는 것에 의해서, 장치의 소형화, 전원용량의 소형화 및 에너지 절약을 가능하게 한 것이다.
본 발명은, 밸브시이트(16)를 설치한 밸브상자(14), 다이아프램 밸브체(11), 덮개(15)를 구비한 주밸브(F)와, 주밸브(F)에 고정 설치된 밸브본체(15a), 파일럿 밸브체(3), 파일럿 밸브실(7)과 주밸브(F)의 덮개실(5) 사이를 연통하는 통로(6), 파일럿 밸브실(7)과 주밸브(F)의 1차측통로(12) 사이를 연통하는 1차 압력 도일통로(13), 파일럿 밸브실(7)과 주밸브(F)의 2차측통로(9) 사이를 연통함과 아울러 전기한 파일럿 밸브체(3)에 의하여 개폐되는 통로(8)등을 구비한 파일럿 밸브(G)와, 전기한 파일럿 밸브체(3)를 그 앞끝에 고정 부착한 플런저(2)를 구비하여서, 영구자석(20)에 의하여 플런저(2)를 흡착상태로 유지함과 아울러, 스프링(17)에 의하여 플런저(2)를 돌출상태로 유지하도록한 자기유지형 솔레노이드(H)와, 전기전원(24)을 구비하여서, 외부로 부터의 밸브 개폐신호에 의하여 콘덴서(C)의 방전전류를 전기한 솔레노이드(H)의 여자코일(1)에 공급하는 솔레노이드 구동 제어장치(I)을 발명의 기본구성으로 하는 것이다.
개방신호(또는 폐쇄신호)가 전자 제어자아치의 솔레노이드 구동 제어장치(I)로 입력되는 것에 의해서, 일정시간 동안 콘덴서(C1)(또는 C2)가 충전된다.
콘덴서(C1)(또는 C2)의 충전이 완료하면, 자동적으로 스위칭 회로가 작동하여서, 콘덴서(C1)(또는 C2)의 방전전류가 여자코일(1)로 유통함과 아울러, 전원전지(24)가 콘덴서(C1)(도는 C2)로부터 분리된다.
여자코일(1)로 펄스형상의 방전전류가 유통하면, 이것에 의하여 플런저(2)가 작동해서, 흡착위치(또는 돌출위치)로 위치된다.
이것에 의하여 팔일럿 밸브(G)가 개방(또는 폐쇄)되고, 주밸브(F)의 덮개실(5)내의 수압이 저하(또는 상승)되는 것에 의해서, 주밸브(F)가 개방(또는 폐쇄)된다.
본 발명에 있어서는, 주밸브(F)와 파일럿 밸브(G)를 조합시키고, 또 파일럿 밸브(G)의 작동용 솔레노이드(H)를 자기유지형 솔레노이드로 함과 아울러 그 여자코일(1)로, 솔레노이드 구동 제어장치(1)로부터 콘덴서(C)의 펄스형상의 방전전류를 여자코일로서 공급하는 것에 의해서, 파일럿 밸브(G)를 작동시키는 구성으로 하고 있다.
그 결과, 파일럿 밸브(G)는 펄스형상의 방전전류를 여자코일(1)로 극히 단시간동안 흐르게 하는 것만으로 소정의 개폐작동을 향할 수 있어서, 종래의 파일럿 전자밸브에 비교하여 대폭적인 에너지 절약이 도모됨과 아울러, 여자코일(1)의 과열사고등이 없게 된다.
이하, 제1도 및 제2도에 기초하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
또한, 제1도 및 제2도에 있어서 전기한 제4도와 동일한 부위에는, 동일한 부위에는, 동일한 참조번호를 사용한다.
제1도는 본 발명에 관한 파일럿형 전자 제어 벨브장치의 종단면도이다.
이 전자 제어 벨브장치는, 주밸브(F), 파일럿 밸브(G), 단안정자기유지형 솔레노이드(H) 및 솔레노이드 구동 제어장치(1)로 구성되어 있다.
전기한 주밸브(F)는, 밸브상자(14)와, 파일럿 밸브(G)를 일체적으로 부설한 덮개(15)와, 다이아프램 밸브체(11)로 형성되어 있고, 밸브상자(14)에는 1차측통로(12), 다이아프램 밸브시이트(16), 2차측통로(9)가 각각 형성되어 있다.
또, 전기한 다이아프램 밸브체(11)는 다이아프램(11a)과, 다이아프램 디스크(11b)로 형성되어 있는데, 스프링(10)을 개설한 후 덮개(15)와 밸브상자(14)사이에 배설되어서, 다이아프램 밸브시이트(16)에 맞닿음 및 이탈자재하게 부착되어 있다.
전기한 파일럿 밸브(G)는 덮개(15)에 일체적으로 형성되어 있으며, 파일럿 밸브실(7)과 밸브시이트(4)를 구비한 밸브본체(15a) 및 파일럿 밸브체(3)등으로 구성되어 있다.
이 파일럿 밸브(G)의 밸브실(7)은, 통로(6)를 통해 덮개실(5), 통로(13)를 통해 1차측통로(12)에, 통로(8)를 통해 2차측통로(9)에 각각 연통되어 있으며, 밸브체(3)의 상하작동에 의하여 통로(8)를 개폐하는 것에 의해서, 주밸브(F)의 다이아프램 밸브체(11)가 상하로 작동되어 주밸브(F)가 개폐된다.
즉, 후술하는 솔레노이드(H)의 플런저(2)가 아래쪽으로 돌출하고, 스프링(17)의 탄성력에 의하여 밸브체(3)가 밸브시이트(4)에 맞닿아 통로(8)가 폐쇄되는 것에 의해서, 토로(13)→ 밸브실(7)→ 통로(6)을 통하여 1차측 수압이 덮개실(5)내로 걸리며, 스프링(10)의 압압력에 의하여 다이아프램 밸브체(11)가 다이아프램 밸브시이트(16)에 맞닿아 밸브가 폐쇄상태로 된다.
또, 역으로, 플런저(2)가 스프링(17)의 탄력에 대항하여 상승해서, 통로(8)가 개방되며 덮개실(5)의 수압이 하강한다.
그 결과, 1차측수압(P1)에 의하여 다이아프램 밸브체(11)가 밀어올려져서, 주밸브(F)가 개방상태로 된다.
전기한, 단안정자유지형 솔레노이드(H)는 여자코일(1), 플런저(2), 스프링(17), 요우크(18), 철심(19), 영구자석(20)등으로 구성되어있으며, 플런저(2)의 앞끝에는 전기한 파일럿 밸브(G)의 밸브체(3)가 고정 부착되어있다.
이 단안정자기유지형 솔레노이드(G)는, 기동시의 극히 짧은 시간을 제외하고, 그 여자코일(1)의 전류는 0이며, 영구자석(20)→ 플런저(2)→ 철심(19)→ 요우크(18)→ 영구자석(20)을 통과하는 자속에 의해서, 플런저(2)는 스프링(17)의 탄력에 대항하여 흡착상태로 유지되어 있다.
그 결과, 밸브체(3)는 밸브시이트(4)로부터 떨어져서, 파일럿 밸브(G)가 개방됨과 아울러 주밸브(F)가 개방된다.
한편, 주밸브(F)를 폐쇄하는 경우에는, 후술되는 솔레노이드 구동 제어장치(I)로부터 여자코일(1)로 펄스형상의 여자전류가 입력되어서, 영구자석(20)의 자속을 상쇄하는 방향의 자속이 발생된다.
이것에 의해서, 플런저(2)내의 자속이 삽시간에 감소되어서, 유지력이 상실됨과아울러 스프링(17)의 탄성력에 의하여 플런저(2)가 아래쪽으로 압출되어 파일럿 밸브(G)가 폐쇄된다.
또, 플런저(2)는 스프링(17)의 탄성력에 의하여 아래쪽으로 돌출한 위치로 유지된다.
전기한 파일럿 밸브(G)의 폐쇄에 의해서, 주밸브(F)는 전술한 바와같이 폐쇄되게 된다.
제2도는 전기한 솔레노이드 구동 제어장치(I)의 회로구성의 한가지 예를 나타내는 것으로서, 도면에서 부호(1)는 여자코일, 부호(22)(23)은 SCR, 부호(22a)(23a)는 SCR의 게이트, 부호(24)는 전원용 전지, 부호(25)는 절환 스위치, 부호(26)는 신호 입력단자이다.
집중 검침 제어장치(B) 등으로부터 “제어밸브 개방”의 신호가 입력단자(26)에 입력되면, 평상시에는 개방위치에 있는 스위치(25)의 점검(25a)이 단자(25b)쪽으로 접속된다.
또, “제어밸브 폐쇄”의 신호가 입력단자(26)에 입력되면, 접점(25a)이 단자(25c)쪽으로 접속된다.
입력단자(26)에 “제어밸브 개방” 신호가 입력되어 전기(24)가 단자 (S1-Sc)사이에 접속되며, 우선 콘덴서(C1)의 충전이 개시된다.
콘덴서(C1)의 단자전압이 충전에 의하여 소정치까지 올라가고, 게이트(22a)의 입력전압이 작동치에 도달하면, SCR(22)이 도통되어서, 여자코일(1)의 일부에 콘덴서(C1)의 방전전류가 화살효(a)쪽으로 흐르게 된다.
그 결과, 플런저(2)가 흡착되어서 파일럿 밸브(G)가 개방되고, 주밸브(F)가 개방상태로 된다.
또, 역으로 입력단자(26)로 “제어밸브 폐쇄”신호가 입력되면, 전지(24)가 단자(S2-SC)사이로 접속되어서, 콘덴서(C2)의 충전이 개시된다.
콘덴서(C2)의 충전이 진행하여 게이트(22b)의 입력전압이 작동치에 도달하면, SCR(23)이 도통되어서 여자코일(1)의 일부에 콘덴서(C2)의 방전전류가 화살표(a)방향으로 흐르며, 파일럿 밸브(G)가 폐쇄되어 주밸브(F)가 폐쇄된다.
전기한 콘덴서(C1)(C2)의 충전시간은 약 30-120초 정도로, 또 SCR(22)(23)의 도통시간은 0.1-0.2초 정도로 각각 설정되어 있다.
또, 전기한 절환스위치(25)의 접점(25a)은, 콘덴서(C1)(C2)의 방전이 완료한 시점에서 입력단자(26)로의 입력을 끓는 것을 의하여 개방위치로 복귀된다.
또한, 전기한 전원용 전지(24)에는 태양전지나 리튬전지(1300mAH.6V)가 사용되고 있는데, 태양전지의 경우에는 반영구적으로, 리튬전지의 경우에는 1일 10회의 작동으로, 4년이상 확실하게 밸브(F)의 개폐작동을 할 수 있는것이 확인되어 있다.
또, 본 발명에 있어서는, 전진전원(24)에 의하여 일정시간에 걸쳐서 콘덴서(C)를 충전함과 아울러, 충전완료 후에 자동적으로 콘덴서(C)를 방전시켜서, 펄스형상의 방전류를 여자코일(1)에 공급하는 구성으로하고 있으므로, 용량이 비교적 작은 전지전원(24)이라도 솔레이노이드의 작동에 필요한 값의 펄스형상의 여자전류를 얻을 수가 있어서, 전지전원으로부터 직접 여자코일(1)로 작동에 필요한 크기의 여자전류를 공급하는 경우에 비교해서, 전지용량이 인하를 도모할 수 가 있다.
그 결과, 전지 전원의 소형화가 가능하게 되어서, 전자 제어장치의 대폭적인 소형화를 도모할 수가 있다.
본 발명은 상술한 바와같이, 우수한 실용적효과를 나타내는 것이다.
Claims (3)
- (a)밸브시이트(16)를 설치한 밸브상자(14), 다이아프램 밸브체(11), 및 덮개(15)를 구비한 주밸브(F)와, (b)전기한 주밸브(F)에 고정설치한 밸브본체(15a), 파일럿 밸브체(3), 파일럿 밸브실(7)과 주밸브(F)의 덮개실(5) 사이를 연통하는 통로(6), 파일럿 밸브실(7)과 주밸브(F)의 1차측통로(12) 사이를 연통하는 1차 압력 도입통로(13), 파일럿 밸브실(7)과 주밸브(F)의 2차측통로(9) 사이를 연통함과 아울러 전기한 파일럿 밸브체(3)에 의해 개폐되는 통로(8)등을 구비한 파일럿 밸브(G)와, (c)전기한 파이럿 밸브체(3)를 그 앞끝에 고정 부착한 플런저(2)를 구비하여서, 영구자석(20)에 의해 플런저(2)를 흡착 또는 돌출상태로 유지하도록 한 자기유지형 솔레노이드(H)와, (d) 전지전원(24)을 구비하여서, 외부로부터의 밸브 개폐신호에 의해 콘덴서(C)의 방전전류를 전기한 솔레노이드(H)의 여자코일(1)에 공급하는 솔레노이드 구동제어장치(I)로 구성되 있는 것을 특징으로 하는 파일럿형 전자 제어 벨브장치.
- 제1항에 있어서, 전기한 자기유지형 솔레노이드(H)를, 영구자석(20)에 의하여 플런저(2)를 흡착상태로 유지함과 아울러, 스프링(17)에 의하여 플런저(2)를 돌출사태로 유지하도록 한 자기유지형 솔레노이드로한 것을 특징으로 하는 파일럿형 전자 제어벨브 장치.
- 제1항에 있어서, 전지전원(24)을, 태양전지로 한 것을 특징으로 하는 파일럿형 전자 제어벨브 장치.
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