KR20240078150A - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

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KR20240078150A
KR20240078150A KR1020220160808A KR20220160808A KR20240078150A KR 20240078150 A KR20240078150 A KR 20240078150A KR 1020220160808 A KR1020220160808 A KR 1020220160808A KR 20220160808 A KR20220160808 A KR 20220160808A KR 20240078150 A KR20240078150 A KR 20240078150A
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valve
plunger
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solenoid valve
movable seat
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KR1020220160808A
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강민수
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 밸브유로가 마련된 밸브시트부, 밸브유로에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 직선 이동 가능하게 제공되는 플런저, 밸브유로를 마주하는 플런저의 단부에 마련되며 플런저의 이동에 대응하여 상기 밸브유로를 선택적으로 개폐하는 밸브부재, 및 밸브부재의 마모량에 기초하여 플런저에 대한 밸브시트부의 상대 위치를 선택적으로 조절하는 위치조절부를 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, 냉각수 등과 같은 유체의 흐름을 단속하거나 압력을 제어하는 역할을 수행할 수 있고, 수소 공급 라인에 장착되어 수소의 공급을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
일반적으로, 솔레노이드 밸브는, 구동력을 제공하는 솔레노이드, 솔레노이드에 의해 직선 이동하며 밸브시트부에 형성된 밸브유로를 개폐하는 플런저, 플런저의 직선 이동을 탄성적으로 지지하는 스프링부재, 및 밸브시트부를 마주하는 플런저의 단부에 마련되어 밸브유로에 탄성적으로 밀착되는 밸브부재(업소버)를 포함한다.
한편, 솔레노이드 밸브의 기밀 성능이 보장되지 않으면, 유체의 흐름을 정확하게 단속(on/off)하기 어려울 뿐만 아니라, 유량 제어 정확도가 저하되는 문제점이 있으며, 안전사고가 발생할 수 있으므로, 솔레노이드 밸브의 기밀성이 확보될 수 있어야 한다.
특히, 높은 기밀성이 요구되는 수소 공급 라인에 장착되는 솔레노이드 밸브에서 수소 리크가 발생하면, 부품 파손, 폭발, 화재 등의 안전 문제가 발생할 수 있으므로, 솔레노이드 밸브의 기밀성이 확보될 수 있어야 한다.
그런데, 기존에는 솔레노이드 밸브의 반복적인 작동(밸브부재와 밸브시트부의 반복적인 접촉)에 의해 밸브부재가 마모되면, 플런저가 밸브유로를 차단하는 위치로 이동함에도 불구하고 밸브부재와 밸브유로의 사이에 간극에 발생함에 따라, 솔레노이드 밸브의 기밀 성능을 확보하기 어려운 문제점이 있으며, 이로 인해 안정성 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 솔레노이드 밸브의 기밀성을 보장하고 안전성 및 신뢰성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명의 실시예는 솔레노이드 밸브의 반복적인 작동(밸브부재와 밸브시트부의 반복적인 접촉)에 의해 밸브부재가 마모가 발생하더라도, 솔레노이드 밸브의 기밀성을 보장할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
무엇보다도, 본 발명의 실시예는 밸브부재의 마모량에 따른 플런저의 이동에 기초하여 플런저에 대한 밸브시트부의 위치를 자동으로 조절할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 밸브부재의 수명을 연장하고 원가를 절감할 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, 밸브유로가 마련된 밸브시트부, 밸브유로에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 직선 이동 가능하게 제공되는 플런저, 밸브유로를 마주하는 플런저의 단부에 마련되며 플런저의 이동에 대응하여 상기 밸브유로를 선택적으로 개폐하는 밸브부재, 및 밸브부재의 마모량에 기초하여 플런저에 대한 밸브시트부의 상대 위치를 선택적으로 조절하는 위치조절부를 포함한다.
이는, 솔레노이드 밸브의 기밀성을 보장하고, 안정성 및 신뢰성을 향상시키기 위함이다.
즉, 기존에는 솔레노이드 밸브의 반복적인 작동(밸브부재와 밸브시트부의 반복적인 접촉)에 의해 밸브부재가 마모되면, 플런저가 밸브유로를 차단하는 위치로 이동함에도 불구하고 밸브부재와 밸브유로의 사이에 간극에 발생함에 따라, 솔레노이드 밸브의 기밀 성능을 확보하기 어려운 문제점이 있으며, 이로 인해 안정성 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 실시예는, 밸브부재의 마모량에 기초하여 플런저에 대한 밸브시트부의 상대 위치를 선택적으로 조절하는 것에 의하여, 기밀성을 보장하고, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과랄 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명의 실시예는, 밸브부재의 마모량에 기초하여 플런저에 대한 밸브시트부의 상대 위치를 선택적으로 조절하는 것에 의하여, 솔레노이드 밸브의 반복적인 작동(밸브부재와 밸브시트부의 반복적인 접촉)에 의해 밸브부재에 마모가 발생하더라도, 밸브부재와 밸브유로의 사이에 간극에 발생하는 것을 억제할 수 있으므로, 솔레노이드 밸브의 기밀성을 보장하고, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브시트부는, 고정시트부, 및 밸브유로를 정의하며 밸브부재에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 고정시트부의 내부에 수용되는 가동시트부를 포함할 수 있으며, 위치조절부는 플런저에 대한 가동시트부의 상대 위치를 조절할 수 있다.
고정시트부에 대한 가동시트부의 직선 이동 방식은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔레노이드 밸브는, 고정시트부의 내주면에 형성되는 제1나사산부, 및 제1나사산부와 치합(engage) 가능하게 가동시트부의 외주면 형성되는 제2나사산부를 포함할 수 있고, 고정시트부에 대한 가동시트부에 회전에 대응하여 가동시트부는 고정시트부에 대해 직선 이동할 수 있다.
위치조절부는 플런저에 대한 밸브시트부의 상대 위치를 선택적으로 조절 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 위치조절부는 밸브부재의 마모량에 따른 플런저의 이동에 기초하여 밸브시트부를 밸브부재에 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다.
위치조절부는 플런저에 대한 가동시트부의 상대 위치를 조절할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 위치조절부는, 플런저에 연결되며 플런저와 함께 직선 이동하는 직선이동부재, 및 부재에 직선 이동에 대응하여 회전하는 회전부재를 포함할 수 있고, 가동시트부는 회전부재의 회전에 대응하여 플런저에 접근 및 이격되는 방향으로 이동할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 위치조절부는 회전부재의 회전을 고정시트부에 대한 가동시트부의 직선 이동으로 전환하는 동력전환부를 포함할 수 있다.
동력전환부는 회전부재의 회전을 고정시트부에 대한 가동시트부의 직선 이동으로 전환할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 동력전환부는, 회전부재에 의해 회전하는 웜기어부재, 및 웜기어부재와 치합(engage) 가능하게 가동시트부에 마련되며 웜기어부재에 의해 회전하는 웜휠부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 웜기어부재는 회전부재와 동축적으로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 웜휠부재는 가동시트부와 함께 단일체(unitary)를 이루도록 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 웜휠부재와 가동시트부를 단일체로 구성하는 것에 의하여, 구조 및 제조 공정을 간소화하고, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔레노이드 밸브는, 고정시트부와 가동시트부의 사이 간극을 실링하는 실링부재를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 고정시트부와 가동시트부의 사이에 실링부재를 마련하는 것에 의하여, 고정시트부와 가동시트부의 사이 간극을 통해 유체(예를 들어, 수소)가 누설되는 것을 최소화하는 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 본 발명에 따른 실시예는 플런저의 이동 스트로크에 비례하여 밸브부재와 밸브시트부의 사이 간극을 일정하게 개방하고, 비례제어 정확도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 밸브부재의 소형화에 기여하고, 플런저의 성능을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브로서, 밸브시트부 및 밸브부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브로서, 위치조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 작동 구조를 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 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(10)는, 밸브유로(121)가 마련된 밸브시트부(100), 밸브유로(121)에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 직선 이동 가능하게 제공되는 플런저(200), 밸브유로(121)를 마주하는 플런저(200)의 단부에 마련되며 플런저(200)의 이동에 대응하여 상기 밸브유로(121)를 선택적으로 개폐하는 밸브부재(300), 및 밸브부재(300)의 마모량에 기초하여 플런저(200)에 대한 밸브시트부(100)의 상대 위치를 선택적으로 조절하는 위치조절부(400)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, 수소 공급 라인에 장착되어 수소의 공급을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
밸브시트부(100)는 밸브하우징(미도시)의 일측에 마련될 수 있고, 밸브시트부(100)에는 유체가 출입하는 밸브유로(121)가 형성된다.
밸브하우징은 밸브시트부(100)를 갖는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 밸브하우징의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 밸브하우징의 하단부에는 밸브시트부(100)가 마련될 수 있고, 밸브시트부(100)의 대략 중앙부에는 상하 방향(도 1 기준)을 따라 밸브시트부(100)를 관통하는 대략 원형홀 형태의 밸브유로(121)가 형성될 수 있다.
밸브유로(121)의 사이즈(예를 들어, 직경) 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 밸브유로(121)의 사이즈 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 밸브하우징의 하단부에는 밸브시트부(100)가 마련되는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브하우징의 측단부, 상단부 또는 여타 다른 위치에 밸브시트부를 마련하는 것도 가능하다.
밸브시트부(100)는 밸브유로(121)를 갖는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 밸브시트부(100)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브시트부(100)는, 고정시트부(110), 및 밸브유로(121)를 정의하며 밸브부재(300)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 고정시트부(110)의 내부에 수용되는 가동시트부(120)를 포함할 수 있다.
일 예로, 고정시트부(110)는 대략 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있다.
가동시트부(120)는 고정시트부(110)의 내부에 직선 이동 가능하게 수용될 수 있으며, 가동시트부(120)의 내부를 따라서는 유체의 출입을 위한 대략 직선 형태의 밸브유로(121)가 형성될 수 있다.
고정시트부(110)에 대한 가동시트부(120)의 직선 이동 방식은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔레노이드 밸브(10)는, 고정시트부(110)의 내주면에 형성되는 제1나사산부(112), 및 제1나사산부(112)와 치합(engage) 가능하게 가동시트부(120)의 외주면 형성되는 제2나사산부(122)를 포함할 수 있고, 고정시트부(110)에 대한 가동시트부(120)에 회전에 대응하여 가동시트부(120)는 고정시트부(110)에 대해 직선 이동할 수 있다.
일 예로, 제1나사산부(112)는 암나사 형태로 형성될 수 있고, 제2나사산부(122)는 수나사 형태로 형성될 수 있으며, 고정시트부(110)에 대해 가동시트부(120)를 회전(시계 방향 회전 또는 반시계 방향)시킴으로써, 고정시트부(110)에 대해 가동시트부(120)가 직선 이동(도 2를 기준으로 상하 이동)할 수 있다. 반면, 고정시트부(110)에 대한 가동시트부(120)의 회전이 정지된 상태에서는 제1나사산부(112)와 제2나사산부(122)의 간섭에 의해 고정시트부(110)에 가동시트부(120)의 배치 상태가 유지(구속)될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1나사산부를 수나사 형태로 형성하고, 제2나사산부를 암나사 형태로 형성하는 것도 가능하다.
플런저(200)는 밸브유로(121)에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 직선 이동 가능하게 마련된다.
보다 구체적으로, 플런저(200)는 솔레노이드(210)의 구동력에 의해 밸브유로(121)에 접근 및 이격되는 방향(도 1을 기준으로 상하 방향)으로 직선 이동하도록 마련된다.
솔레노이드(210)는 플런저(200)의 구동을 위한 구동력을 제공할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 솔레노이드(210)의 종류 및 구조에 의해 본 발명에 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 솔레노이드(210)는, 플런저(200)의 둘레를 감싸도록 밸브하우징의 내부에 마련되는 보빈(미도시), 보빈에 권선되는 코일(미도시), 및 보빈과 플런저(200) 사이에 배치되는 요크(미도시)를 포함할 수 있다.
참고로, 솔레노이드(210)에 대한 플런저(200)의 이동(이동 스트로크)은 코일에 인가되는 전류값을 조절함으로써 제어될 수 있으며, 플런저(200)의 이동을 제어하여 밸브부재(300)에 의한 밸브유로(121)의 개폐 정도(개도)를 제어하는 것에 의하여, 솔레노이드 밸브(10)를 통과하는 유체의 유량 및 압력을 비례적으로 제어(비례제어)할 수 있다.
본 발명에 따른 솔레노이드 밸브(10)는 상기의 구성과 작동원리를 가지는 공지된 기술내용의 보빈과 플런저(200)를 포함한 구성을 그 실시예로 하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
플런저(200)의 탄성적인 직선 이동은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔레노이드 밸브(10)는, 플런저(200)의 이동을 탄성적으로 지지하는 스프링부재를 포함할 수 있으며, 플런저(200)는 스프링부재의 탄성력에 의해 밸브유로(121)에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 이동할 수 있다.
일 예로, 밸브유로(121)를 마주하는 플런저(200)의 단부(도 1 기준으로 하단부)에는 플런저(200)보다 확장된 단면적을 갖는 플랜지부(미도시)가 마련될 수 있으며, 플랜지부와 솔레노이드(210)의 사이에는 플런저(200)의 이동을 탄성적으로 지지하는 스프링부재가 개재될 수 있다.
스프링부재로서는 플런저(200)의 이동을 탄성적으로 지지할 수 있는 통상의 스프링(예를 들어, 코일스프링)이 사용될 수 있으며, 스프링부재의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 스프링부재는 플런저(200)가 밸브유로(121)에 접근되는 방향(밸브부재가 밸브유로를 차단하는 방향)(도 1을 기준으로 하부 방향)으로 이동하도록 탄성력을 제공할 수 있다.
밸브부재(300)는 밸브유로(121)를 마주하는 플런저(200)의 단부에 마련되며, 플런저(200)의 이동에 대응하여 밸브유로(121)를 선택적으로 개폐하도록 마련된다.
일 예로, 밸브부재(300)는 플런저(200)의 단부에 마련된 수용부(미도시)에 수용될 수 있으며, 플런저(200)가 상부 방향(도 1 기준)(밸브유로로부터 이격되는 방향)으로 직선 이동하면, 플런저(200)와 함께 밸브부재(300)가 상부 방향으로 직선 이동함으로써, 밸브유로(121)가 개방될 수 있다. 반면, 플런저(200)가 하부 방향으로 이동하면, 플런저(200)와 함께 밸브부재(300)가 하부 방향으로 직선 이동함으로써, 밸브유로(121)가 차단(폐쇄)될 수 있다.
밸브부재(300)는 밸브유로(121)를 개폐할 수 있는 다양한 구조 및 재질로 형성될 수 있으며, 밸브부재(300)의 구조 및 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 밸브부재(300)는 대략 원통(또는 원판) 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 밸브유로(121)에 탄성적으로 밀착 가능한 탄성소재(예를 들어, 고무 또는 실리콘 재질)로 형성될 수 있다.
위치조절부(400)는 밸브부재(300)의 마모량에 기초하여 플런저(200)에 대한 밸브시트부(100)의 상대 위치를 선택적으로 조절하도록 마련된다.
이는, 솔레노이드 밸브(10)의 반복적인 작동(밸브부재와 밸브시트부의 반복적인 접촉)에 의해 밸브부재(300)가 마모되면, 플런저(200)가 밸브유로(121)를 차단하는 위치로 이동(하강)함에도 불구하고 밸브부재(300)가 밸브유로(121)에 밀착되지 못함(밸브부재와 밸브유로의 사이에 간극 발생)에 따라, 솔레노이드 밸브(10)의 기밀 성능을 확보하기 어렵다는 것에 기인한 것으로, 본 발명의 실시예는, 밸브부재(300)의 마모량에 기초하여 플런저(200)에 대한 밸브시트부(100)의 상대 위치(예를 들어, 높이)를 선택적으로 조절하는 것에 의하여, 솔레노이드 밸브(10)의 반복적인 작동(밸브부재와 밸브시트부의 반복적인 접촉)에 의해 밸브부재(300)에 마모가 발생하더라도(예를 들어, 마모에 의해 밸브부재의 두께가 얇아지더라도), 밸브부재(300)를 밸브유로(121)에 밀착시킬 수 있으므로, 밸브부재(300)와 밸브유로(121)의 사이에 간극에 발생하는 것을 억제하고 기밀성을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
위치조절부(400)는 플런저(200)에 대한 밸브시트부(100)의 상대 위치를 선택적으로 조절 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 위치조절부(400)의 구조 및 작동 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 위치조절부(400)는 밸브부재(300)의 마모량에 따른 플런저(200)의 이동에 기초하여 밸브시트부(100)를 밸브부재(300)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다.
일 예로, 위치조절부(400)는 밸브부재(300)의 마모량에 따른 플런저(200)의 이동에 기초하여 플런저(200)에 대한 가동시트부(120)의 상대 위치를 조절할 수 있다.
위치조절부(400)는 플런저(200)에 대한 가동시트부(120)의 상대 위치를 조절할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 위치조절부(400)는, 플런저(200)에 연결되며 플런저(200)와 함께 직선 이동하는 직선이동부재(410), 직선이동부재(410)에 직선 이동에 대응하여 회전하는 회전부재(420), 회전부재(420)의 회전을 고정시트부(110)에 대한 가동시트부(120)의 직선 이동으로 전환하는 동력전환부(430)를 포함할 수 있다.
직선이동부재(410)는 플런저(200)의 단부에 일체로 연결되어 플런저(200)가 솔레노이드(210)에 의해 직선 이동(도 2를 기준으로 상하 이동)함에 따라 플런저(200)와 함께 직선 이동하도록 구성된다. 일 예로, 직선이동부재(410)로서는 통상의 리니어기어가 사용될 수 있다.
회전부재(420)로서는 직선이동부재(410)에 직선 이동에 기초하여 회전할 수 있는 다양한 부재가 사용될 수 있으며, 회전부재(420)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것을 아니다.
일 예로, 회전부재(420)로서는 직선이동부재(410)(예를 들어, 리니어기어)에 치합 가능한 통상의 피니언기어가 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수개의 기어를 조합한 기어박스를 이용하여 회전부재를 구성하는 것도 가능하다.
동력전환부(430)는 회전부재(420)의 회전을 고정시트부(110)에 대한 가동시트부(120)의 직선 이동으로 전환하도록 마련된다.
동력전환부(430)는 회전부재(420)의 회전을 고정시트부(110)에 대한 가동시트부(120)의 직선 이동으로 전환할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 동력전환부(430)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 동력전환부(430)는, 회전부재(420)에 의해 회전하는 웜기어부재(432), 및 웜기어부재(432)와 치합(engage) 가능하게 가동시트부(120)에 마련되며 웜기어부재(432)에 의해 회전하는 웜휠부재(434)를 포함할 수 있다.
일 예로, 웜기어부재(432)는 회전부재(420)와 동축적으로 제공될 수 있으며, 회전부재(420)가 회전함과 동시에 웜기어부재(432)가 함께 회전할 수 있다. 다르게는 회전부재와 웜기어부재의 사이에 별도의 동력전달기어를 마련하고 회전부재의 회전력이 동력전달기어를 거쳐 웜기어부재에 전달되도록 구성하는 것도 가능하다.
바람직하게, 웜휠부재(434)는 가동시트부(120)와 함께 단일체(unitary)를 이루도록 제공될 수 있다.
일 예로, 웜휠부재(434)와 가동시트부(120)는 기계 가공(예를 들어, 절삭 가공)에 의해 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 웜휠부재를 가동시트부와 별도로 제작한 후, 가동시트부에 부착(또는 결합)하는 것도 가능하다. 다르게는 웜휠부재와 가동시트부를 사출 성형에 의해 일체로 형성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 웜휠부재(434)와 가동시트부(120)를 단일체로 구성하는 것에 의하여, 구조 및 제조 공정을 간소화하고, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔레노이드 밸브(10)는, 고정시트부(110)와 가동시트부(120)의 사이 간극을 실링하는 실링부재(140)를 포함할 수 있다.
실링부재(140)는 고정시트부(110)와 가동시트부(120)의 사이 간극을 실링하도록 마련되며, 실링부재(140)의 구조 및 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 실링부재(140)는 대략 링 형태를 갖도록 형성되어 고정시트부(110)의 내주면과 가동시트부(120)의 외주면의 사이에 개재될 수 있으며, 실링부재(140)는 고무, 실리콘, 우레탄과 같은 통상의 탄성소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 고정시트부(110)와 가동시트부(120)의 사이에는 2개의 실링부재(140)가 이격되게 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 고정시트부(110)와 가동시트부(120)의 사이에 실링부재(140)를 마련하는 것에 의하여, 고정시트부(110)와 가동시트부(120)의 사이 간극을 통해 유체(예를 들어, 수소)가 누설되는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이와 같은 구조에 의해 밸브부재(300)는 밸브부재(300)의 마모량에 구애받지 않고 밸브유로(121)를 차단 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
즉, 도 1을 참조하면, 밸브유로(121)의 닫힘 상태는 스프링부재의 탄성력에 의해 밸브부재(300)가 밸브유로(121)에 탄성적으로 밀착됨으로 유지될 수 있다. 참고로, 스프링부재의 탄성력은 밸브부재(300)의 초기 두께(T1)에 대응하여 설정될 수 있다.
반면, 도 4를 참조하면, 솔레노이드 밸브(10)의 반복적인 작동(밸브부재와 밸브시트부의 반복적인 접촉)에 의해 밸브부재(300)가 마모되면, 다시 말해서, 밸브부재(300)의 마모에 의해 밸브부재(300)의 두께(T2)가 감소(T2>T1)하면, 밸브부재(300)의 마모량(ΔT=T2-T1) 만큼 플런저(200)가 추가로 하강(밸브유로(121)에 접근되는 방향으로 이동)하게 된다.
이와 같이, 플런저(200)가 하강하면, 직선이동부재(410)가 플런저(200)와 함께 직선 이동(하강)함과 동시에 회전부재(420)가 회전하게 되고, 회전부재(420)의 회전에 의해 회전부재(420)에 치합된 웜기어부재(432) 및 웜휠부재(434)가 회전하게 된다.
웜휠부재(434)의 회전에 의해 가동시트부(120)는 고정시트부(110)에 대해 회전할 수 있으며, 가동시트부(120)의 회전에 의해 가동시트부(120)가 밸브부재(300)의 마모량(ΔT) 만큼 상승(밸브부재(300)에 접근되는 방향으로 이동)함으로써, 가동시트부(120)는 밸브부재(300)에 밀착될 수 있다. 예를 들어, 가동시트부(120)가 밸브부재(300)에 밀착된 상태에서, 밸브부재(300)에는 스프링부재에 의한 초기 탄성력(밸브부재가 마모되기 전에 밸브부재에 인가되는 초기 탄성력)에 대응하는 탄성력이 인가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 밸브부재(300)의 마모량에 기초하여 플런저(200)(밸브부재)에 대한 밸브시트부(100)의 상대 위치(예를 들어, 높이)를 선택적으로 조절하는 것에 의하여, 솔레노이드 밸브(10)의 반복적인 작동에 의해 밸브부재(300)에 마모가 발생하더라도, 밸브부재(300)의 마모량에 구애받지 않고 밸브부재(300)를 밸브유로(121)에 탄성적으로 밀착시킬 수 있으므로, 밸브부재(300)와 밸브유로(121)의 사이에 간극에 발생하는 것을 최소화하고 기밀성을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 밸브부재(300)의 마모량에 따른 플런저(200)의 이동에 연계하여 가동시트부(120)가 자동적으로 승강되도록 하는 것에 의하여, 밸브부재(300)에 인가되는 탄성력(스프링부재에 의한 탄성력)을 균일하게 유지(예를 들어, 초기 세팅값으로 유지)할 수 있으므로, 밸브부재(300)에 의한 기밀성을 확보하면서 밸브부재(300)에 과도한 탄성력이 인가됨에 따른 밸브부재(300)의 마모를 억제할 수 있고, 밸브부재(300)의 수명을 보다 연장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 밸브부재(300)의 마모량에 기초하여 위치조절부(400)가 플런저(200)에 대해 밸브시트부(100)를 이동시키는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 위치조절부가 밸브부재의 마모량에 기초하여 밸브시트부에 대해 플런저를 이동시키는 것도 가능하다.
또한, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 위치조절부(400)가 직선이동부재(410), 회전부재(420) 및 동력전환부(430)를 모두 포함하는 예를 들어, 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 별도의 동력전환부를 배제하고, 직선이동부재의 직선 이동에 의해 회전하는 회전부재를 매개로 가동시트부가 직접 승강(밸브부재에 접근 및 이격되는 방향으로 이동)하도록 구성하는 것도 가능하다. 가령, 가동시트부의 외면에 회전부재와 치합 가능한 랙기어부를 마련하고, 직선이동부재에 의해 회전하는 회전부재에 의해 가동시트부가 승강하도록 구성하는 것도 가능하다.
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
100 : 밸브시트부
110 : 고정시트부
112 : 제1나사산부
120 : 가동시트부
140 : 실링부재
121 : 밸브유로
122 : 제2나사산부
200 : 플런저
210 : 솔레노이드
300 : 밸브부재
400 : 위치조절부
410 : 직선이동부재
420 : 회전부재
430 : 동력전환부
432 : 웜기어부재
434 : 웜휠부재

Claims (10)

  1. 밸브유로가 마련된 밸브시트부;
    상기 밸브유로에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 직선 이동 가능하게 제공되는 플런저;
    상기 밸브유로를 마주하는 상기 플런저의 단부에 마련되며, 상기 플런저의 이동에 대응하여 상기 밸브유로를 선택적으로 개폐하는 밸브부재; 및
    상기 밸브부재의 마모량에 기초하여 상기 플런저에 대한 상기 밸브시트부의 상대 위치를 선택적으로 조절하는 위치조절부;
    를 포함하는 솔레노이드 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치조절부는 상기 밸브부재의 마모량에 따른 상기 플런저의 이동에 기초하여 상기 밸브시트부를 상기 밸브부재에 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 솔레노이드 밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브시트부는,
    고정시트부; 및
    상기 밸브유로를 정의하며, 상기 밸브부재에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 상기 고정시트부의 내부에 수용되는 가동시트부;를 포함하고,
    상기 위치조절부는 상기 플런저에 대한 상기 가동시트부의 상대 위치를 조절하는 솔레노이드 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정시트부의 내주면에 형성되는 제1나사산부; 및
    상기 제1나사산부와 치합(engage) 가능하게 상기 가동시트부의 외주면 형성되는 제2나사산부;를 포함하고,
    상기 고정시트부에 대한 상기 가동시트부에 회전에 기초하여 상기 가동시트부는 상기 고정시트부에 대해 직선 이동하는 솔레노이드 밸브.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 위치조절부는,
    상기 플런저에 연결되며, 상기 플런저와 함께 직선 이동하는 직선이동부재; 및
    상기 직선이동부재에 직선 이동에 대응하여 회전하는 회전부재;를 포함하고,
    상기 가동시트부는 상기 회전부재의 회전에 대응하여 상기 플런저에 접근 및 이격되는 방향으로 이동하는 솔레노이드 밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위치조절부는,
    상기 회전부재의 회전을 상기 고정시트부에 대한 상기 가동시트부의 직선 이동으로 전환하는 동력전환부를 포함하는 솔레노이드 밸브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 동력전환부는,
    상기 회전부재에 의해 회전하는 웜기어부재; 및
    상기 웜기어부재와 치합(engage) 가능하게 상기 가동시트부에 마련되며, 상기 웜기어부재에 의해 회전하는 웜휠부재;
    를 포함하는 솔레노이드 밸브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 웜기어부재는 상기 회전부재와 동축적으로 제공되는 솔레노이드 밸브.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 웜휠부재는 상기 가동시트부와 함께 단일체(unitary)를 이루도록 제공되는 솔레노이드 밸브.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 고정시트부와 상기 가동시트부의 사이 간극을 실링하는 실링부재를 포함하는 솔레노이드 밸브.
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