의의의의SMT(Stepping Motor Type) ValveSMT(Stepping Motor Type) ValveSMT(Stepping Motor Type) ValveSMT(Stepping Motor Type) Valve

사출 및 조립공정 기술 지원사출 및 조립공정 기술 지원사출 및 조립공정 기술 지원사출 및 조립공정 기술 지원

2004. 6. 302004. 6. 302004. 6. 302004. 6. 30

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원

지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 주 씨엔에스주 씨엔에스주 씨엔에스주 씨엔에스( )( )( )( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 의 사출 및 조립공정에 관한 기술“SMT(Stepping Motor Type) Valve

지원 지원기간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합”( : 2003. 06. 01~2004.05.31)

니다.

2004 . 05 . 31.2004 . 05 . 31.2004 . 05 . 31.2004 . 05 . 31.

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 기관명 한국기계연구원기관명 한국기계연구원기관명 한국기계연구원기관명 한국기계연구원( )( )( )( )

대표자 황 해 웅대표자 황 해 웅대표자 황 해 웅대표자 황 해 웅( )( )( )( )

지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 기업명 주 씨엔에스기업명 주 씨엔에스기업명 주 씨엔에스기업명 주 씨엔에스( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )

대표자 양 경 모대표자 양 경 모대표자 양 경 모대표자 양 경 모( )( )( )( )

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 윤소남윤소남윤소남윤소남::::

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 조정대조정대조정대조정대::::

- 3 -

별지 제 호 서식[ 9 ]

관리번호:

종합기술지원사업 자체평가서종합기술지원사업 자체평가서종합기술지원사업 자체평가서종합기술지원사업 자체평가서

사 업 명 의 사출 및 조립공정 기술 지원SMT(Stepping Motor Type) Valve

지원책임자소속 한국기계연구원:

성명 윤소남:지원기간

부터2003 . 06. 01.

까지2004 . 05. 31.

사업비 규모

총 백만원180

지원기관의

참여연구원조정대

정 부 출 연 금 백만원: 90

기업부담금현금 백만원: 54

현물 백만원: 36

기술지원

요청내용

의 사출공정 및 조립공정에서의 문제SMT(Stepping Motor Type) Valve

점을 개선하는 기술 지원을 통하여 정상적인 작동 및 규격에 요구하는

성능을 가질 수 있도록 하며 누설성능 등을 개선함, .

사출 재료 분석 및 내부 구조물에서의 유체 흐름 분석1)

용 의 재질 및 특성 분석2) Motor Magnet

시험평가3)

밸브 성능시험 규격 및 시험방안 분석4) SMT

기술지원

내용

실적( )

결함없는 의 생산을 위하여 사출공정SMT(Stepping Motor Type) Valve

에서의 절차 방법 및 구조를 보완하고 누설을 줄이는, , Commutation

을 제안하며 성능시험방법 및 절차 운용과 유지 및 보수Mechanism , ,

관련 기술을 지원함.

종합의견

부품 소재 종합 기술지원사업으로 수행된 본 과제는 한국기계연구원의ㆍ

끊임없는 노력과 연구로 인하여 당사제품의 기술력 및 국제적 경쟁력

확보에 큰 밑거름이 되었다 또한 한국기계연구원은 당초 본 과제에서. ,

제안한 기술지원 범위를 초과한 연구 및 기술지원을 수행하였으며 이,

는 당사 기술자들의 기술력 및 질적인 향상을 도모하였다 본 과제의.

성공적인 수행으로 인하여 대상제품은 국내수요를 충족시킬 뿐 아니라,

수출 및 고용증대를 통해 국가 산업발전에 조금이나마 일조를 할 수 있

을것으로 사료된다.

지원기업 대표 양 경 모:

기술책임자 오 원 석:

최종 평가의견 매우우수 우수 보통 미흡 매우미흡: ■ □ □ □ □

- 4 -

별지 제 호 서식[ 9 ]

관리번호:

종합기술지원사업 기술지원성과보고서종합기술지원사업 기술지원성과보고서종합기술지원사업 기술지원성과보고서종합기술지원사업 기술지원성과보고서

사 업 명 의 사출 및 조립공정 기술 지원SMT(Stepping Motor Type) Valve

지원책임자소속 한국기계연구원:

성명 윤소남:지원기간

부터2003 . 06. 01.

까지2004 . 05. 31.

사업비

규모

총 백만원180

지원기관의

참여연구원조정대

정 부 출 연 금 백만원: 90

기업부담금현금 백만원: 54

현물 백만원: 36

부품 소재종합기술지원사업운영요령 제 조의 규정에 의해 종합기술지원사업 수행에18ㆍ

대한 기술지원성과보고서를 제출합니다.

첨 부 : 기술지원성과보고서 요약서 전산출력물 부1. ( ) 5

기술지원성과보고서 부2. 5

년 월 일2004 05 31

작성자 지 원 책 임 자( ) : 윤 소 남

지원기관장 한국기계연구원장( ) : 황 해 웅직인( )

확인자 지원기업 대표( ) : 양 경 모

부품부품부품부품ㆍ소재통합연구단장 귀하소재통합연구단장 귀하소재통합연구단장 귀하소재통합연구단장 귀하

- 5 -

첨부 서식[ 1 ]

종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서

사업목표사업목표사업목표사업목표1.1.1.1.

결함없는 의 생산을 위하여 사출공정에서의 절차 방SMT(Stepping Motor Type) Valve ,

법 및 구조를 보완하고 누설을 줄이는 을 제안하며 성능 시, Commutation Mechanism ,

험방법 및 절차 운용과 유지 및 보수관련 기술을 지원함,

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2.2.2.2.

신규응용 검토중인 의 사출공정 및 조립공정에서의 문SMT(Stepping Motor Type) Valve

제점을 개선하는 기술 지원을 통하여 정상적인 작동 및 규격에 요구하는 성능을 가질

수 있도록 하며 누설성능을 개선함, .

사출 재료 분석1) Insert

사출시 내부 구조물에서의 유체 흐름 분석2) Insert

용 의 재질 및 특성 분석3) Motor Magnet

플라스틱 사출물을 이용한 밀폐시험4)

밸브 성능시험 규격 및 시험방안 분석5) SMT

기업기술자의 현장기술교육6)

지원실적지원실적지원실적지원실적3.3.3.3.

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

사출시 내부 구조물에서Insert

의 유체 흐름 분석유동손실 파악불가

유동특성 파악을 통한 성

능향상 도모

용 의 재질 및 특Motor Magnet

성 분석

자석재질이 스텝핑 모터에

미치는 성능 파악불가

타당한 재료의 선정방법

확보

밸브 성능시험 규격 및 시SMT

험방안 분석

규격에 준한 성능평가 불가

능

규격에 준한 성능평가 가

능

기업기술자의 현장기술교육기술자들의 계측기사용법 및

정자장 유동특성 미파악,

계측기 사용법 및 정자장,

유동특성 해석기법 확보

스텝핑모터 비데밸브 관련특허/

조사 및 기술동향 분석

최근 기술동향 및 특허 동향

미파악신기술 및 특허동향 파악

스텝핑 모터 유한요소해석스텝핑 모터 정자장 특성 파

악불가

스텝핑 모터 해석기법 확

보

밸브 역설계 및 모델링SMT 3D 조립시의 문제점 파악불가조립시 문제점 파악 및 보

완

밸브 형상 개선안 제안SMT밸브의 구조적인 문제SMT

점 수정불가능

밸브의 성능개선 기SMT

술 확보

- 6 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4.4.4.4.

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 비데 전기압력솥 냉장고 가스렌지 김치냉장고o : , , , ,

모 델 명o : SMT (Stepping Motor Type) Valve

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구 분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 일본Toto( ) 85/100 55/100

경쟁제품 대비 가격 일본Toto( ) 120/100 85/100

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년300 / ( 30%)

인건비 절감 백만원 년300 / ( 30%)

계 백만원 년600 / ( 30%)

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분당해연도

매출차년도 예상매출

전년대비

증가비율비고

내 수 백만원 년500 / 백만원 년7,000 / 1,400%

수 출 천달러 년0 / 천달러 년800 / 200%

계 백만원 년500 / 백만원 년8,000 / 1,600%

참고 적용제품 주요수출국 중국 동남아 유럽) 1. : , ,

작성당시 환율기준 원 달러2. : 1200 /

- 7 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

모델명 당해연도 수입액 차년도수입액 수입대체금액 비 고

SMT Valve 천달러 년20,000 / 천달러 년8,000 / 천달러 년12,000 /

계 천달러 년20,000 / 천달러 년8,000 / 천달러 년12,000 /

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

신제품 개발 국내최초 개발: SMT Valve□

공 정 개 선 사출구조 개선: Insert□

상용화 개발 각종 가전제품용 밸브개발:□

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

밸브 설계 조립과정 및 성능평가에 대한 국산화 기술 정립SMT , .

현재 전량수입에 의존하고 있는데 본 사업이 완료된 후 억원의 수입대체효과100% 140 .

수압 공압 분야에서 국제경쟁력확보가능/

밸브에 대한 고유특허 피드백 제어기술 컴팩트화 기술 성능평가기술 확보가능SMT ( , , )

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5. ,5. ,5. ,5. ,

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) ,1) ,1) ,1) ,

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종 류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( , )

특허비데의 세척노즐

작동장치2003206570000 우경섭 주 씨엔에스( ) 주 씨엔에스( ) 등록

특허 일체형 불분배장치 2003104940000 우경섭 주 씨엔에스( ) 주 씨엔에스( ) 등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6.6.6.6.

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건5 특허동향 분석 및 신기술 동향 파악

시제품제작 건2 우수 성능의 제품 경쟁력 확보

양산화개발 건1 양산화 기술 확보

공정개선 건0

품질향상 건5 구조 개선을 통한 성능향상 도모

시험분석 건2 규격 에 준한 시험평가기술 확보(ISO,JIS,KS)

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건8 당사연구원들의 기술력 증대

기술마케팅 경영자문/ 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건1

당사 대외 이미지 향상 논문 우수상 수상( )

회전형 세정수 제어시스템의 성능향상에 관한 연“

구 한국정밀공학회 춘계학술대회 논문집,” , PP.

986-989 , 2004. 05. 15

기 타 건1

종합의견종합의견종합의견종합의견7.7.7.7.

부품 소재 종합 기술지원사업으로 수행된 본 과제는 한국기계연구원의 끊임없는 노력ㆍ

과 연구로 인하여 당사제품의 기술력 및 국제적 경쟁력 확보에 큰 밑거름이 되었다 또.

한 한국기계연구원은 당초 본 과제에서 제안한 기술지원 범위를 초과한 연구 및 기술지,

원을 수행하였으며 이는 당사 기술자들의 기술력 및 질적인 향상을 도모하였다 본 과, .

제의 성공적인 수행으로 인하여 대상제품은 국내수요를 충족시킬 뿐 아니라 수출 및 고,

용증대를 통해 국가 산업발전에 조금이나마 일조를 할 수 있을것으로 사료된다.

- 9 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

기술지원 달성도기술지원 달성도기술지원 달성도기술지원 달성도1.1.1.1.

기술지원 수행내용기술지원 수행내용기술지원 수행내용기술지원 수행내용2.2.2.2.

가 특허동향 분석가 특허동향 분석가 특허동향 분석가 특허동향 분석....

나 삼차원 설계나 삼차원 설계나 삼차원 설계나 삼차원 설계....

다 전산유체 해석다 전산유체 해석다 전산유체 해석다 전산유체 해석....

라 스텝모터 정자장 유한요소 해석라 스텝모터 정자장 유한요소 해석라 스텝모터 정자장 유한요소 해석라 스텝모터 정자장 유한요소 해석....

마 모델 개선안마 모델 개선안마 모델 개선안마 모델 개선안. SMT Valve. SMT Valve. SMT Valve. SMT Valve

바 압력특성 시험결과바 압력특성 시험결과바 압력특성 시험결과바 압력특성 시험결과. SMT Valve. SMT Valve. SMT Valve. SMT Valve

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

가 기술지원 내용 및 추진 일정가 기술지원 내용 및 추진 일정가 기술지원 내용 및 추진 일정가 기술지원 내용 및 추진 일정....

나 세부수행실적나 세부수행실적나 세부수행실적나 세부수행실적....

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론3333

부 록부 록부 록부 록

월별 회의록월별 회의록월별 회의록월별 회의록1.1.1.1.

한국 정밀공학회 춘계학술대회 발표논문한국 정밀공학회 춘계학술대회 발표논문한국 정밀공학회 춘계학술대회 발표논문한국 정밀공학회 춘계학술대회 발표논문2. 20042. 20042. 20042. 2004

- 10 -

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

지원대상 기업인 주 씨엔에스의 의 사출 및 조립공정에 대한 기술지원( ) SMT Valve

의 필요성은 다음과 같다.

본 의 개발을 위하여 년전부터 설계를 시작하여 샘플을 진o SMT Valve 2 Mock-Up

행하였고 이에 수반되어야 할 기구를 설계 전자회로의 이해 등 모든 기술을 갖고, ,

있으나 의 사출기술이 부족하여 내부에 구조물 유로, Step Motor Magnet Magnet ( )

을 형성시키지 못하고 있음.

본 의 적용제품에 및 냉매제품이 있는데 이런 제품에서는 허용o SMT Valve Gas ,

누설치가 없어야 하나 현 프라스틱으로 디스크를 차단하는 구조에서는 완벽히 밀폐

할 수 있는 기술력이 부족함.

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

결함없는 의 생산을 위하여 사출공정에서의 절차SMT(Stepping Motor Type) Valve ,

방법 및 구조를 보완하고 누설을 줄이는 을 제안하며, Commutation Mechanism ,

성능시험방법 및 절차 운용과 유지 및 보수관련 기술을 지원함,

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

사출 재료 분석 지원o Insert

사출공정 관련 전문가 자문회의 개최-

사출재료의 환경 온도 가압력 속도 흐름성 수축력 조건 분석- ( , , , , )

사출시 내부 구조물에서의 유체 흐름 분석o Insert

사출시의 특성 분석-

압력 및 유체흐름속도 분석-

온도 밀도관계 분석- /

용 의 재질 및 특성 분석o Motor Magnet

의 특성 검토- Magnet B-H

가공성 및 내구성을 고려한 재질 특성 분석-

플라스틱 사출물을 이용한 밀폐시험o

시험조건 분석-

- 11 -

성능시험장치 구성 및 성능시험 결과분석 및 평가방법 제안- /

밸브 성능시험 규격 및 시험방안 분석o SMT

규격을 조사 분석- KS, JIS, ISO, DIN

성능시험기 구성을 위한 계산식 및 순서도 작성-

성능시험방법 및 절차 작성-

각종 계측기 선정 방법 및 컴퓨터 인터페이스 작성-

기업기술자 현장기술교육o

현장인력 밸브 구성품 취급 관련 기술 교육-

사출 및 가공시의 환경유지에 대한 기술 교육-

성능시험 관련 기술교육 시험방법 및 절차 센서취급기술- ( , )

시험결과서 판독방법 및 결과표 정리 방법-

스텝핑모터 비데밸브 관련특허 조사 및 기술동향 분석o /

스텝핑 모터 비데밸브 관련 특허 출원수 회사별 연도별 비교- /

국내에 출원된 국외 특허에 대한 분석을 통해 최근기술동향 파악-

스텝핑 모터 유한요소해석o

스텝핑 모터 설계시 기본적으로 고려해야 할 사항 제안-

유한요소 해석을 통한 스텝핑 모터의 성능평가-

스텝핑 모터의 개선을 위한 방안제시-

밸브 역설계 및 모델링o SMT 3D

밸브 역설계를 통한 기존설계도면 수정- SMT

모델링을 통한 밸브의 조립상태 및 문제점 파악- 3D SMT

밸브 형상 개선안 제안o SMT

각 부품들이 가지고 있는 구조적인 문제점들에 대한 해결방안을 제시함으로서-

밸브의 성능향상을 도모할것으로 사료됨SMT

- 12 -

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

기술지원 달성도기술지원 달성도기술지원 달성도기술지원 달성도1.1.1.1.

본 과제를 통한 의 사출 및 조립공정에 대한 기술지원계획대비 달성도를SMT Valve

나타낸 표 과 같다2.1 .

표 기술지원 달성도표 기술지원 달성도표 기술지원 달성도표 기술지원 달성도2.12.12.12.1

NO.NO.NO.NO. 기술지원내용기술지원내용기술지원내용기술지원내용 당초계획당초계획당초계획당초계획달성도달성도달성도달성도

(%)(%)(%)(%)

1 사출 재료 분석 지원Insert ○ 100

2 사출시 내부 구조물에서의 유체 흐름 분석Insert ○ 100

3 용 의 재질 및 특성 분석Motor Magnet ○ 100

4 플라스틱 사출물을 이용한 밀폐시험 ○ 100

5 밸브 성능시험 규격 및 시험방안 분석SMT ○ 100

6 기업기술자의 현장기술교육 ○ 100

7 스텝핑모터 비데밸브 관련특허 조사 및 기술동향 분석/ × 100

8 스텝핑 모터 유한요소해석 × 100

9 밸브 역설계 및 모델링SMT 3D × 100

10 밸브 형상 개선안 제안SMT × 100

기술지원 수행내용기술지원 수행내용기술지원 수행내용기술지원 수행내용2.2.2.2.

가 특허동향 분석가 특허동향 분석가 특허동향 분석가 특허동향 분석....

전체특허 분석 목록전체특허 분석 목록전체특허 분석 목록전체특허 분석 목록1)1)1)1)

본 과제 연구 분야 관련 특허 분석결과는 표 와 같다 비데 밸브와 스테핑 모터2.2 .

에 관한 총 특허수는 각각 건 및 건이 출원되었으며 본 특허 동향 분석과340 160 ,

관련하여 그 중 본 연구과제와 밀접한 관련이 있는 특허경향 각각 건식 확보하, 10

여 분석하였다, .

- 13 -

표 특허분석 목록표 특허분석 목록표 특허분석 목록표 특허분석 목록2.22.22.22.2

비데밸브관련 특허분석비데밸브관련 특허분석비데밸브관련 특허분석비데밸브관련 특허분석2)2)2)2)

가 비데 밸브 특허동향가 비데 밸브 특허동향가 비데 밸브 특허동향가 비데 밸브 특허동향))))

비데관련 국내 특허는 전체 개 그중 밸브관련 특허가 총 건으로 검색되었다340 , 34 .

이들에 대한 연도볕 현황을 보면 그림 과 같다 비데관련 특허는 년 초반부2.1 . 1990

터 등장을 하였으며 년도에 접어들면서 급히 증가하는 것을 알 수 있다 비데, 2000 .

밸브 경우도 마찬가지로 년도에 들면서 급히 증가하는 것을 알 수 있고 특허2000 ,

출원수는 년도에는 개로서 비데 밸브 관련 전체 출원특허의 의 분포2003 15 44.1%

를 보인다 비데관련특허가 년에는 전년에 비해 약간 감소하는 수치를 보이기. 2003

는 하나 비데 밸브 관련 특허는 계속 큰 수치로 증가하는 것을 볼 때 비데밸브관, ,

련 연구가 활발히 진행되어지는 것으로 판단된다 이와 관련하여 비데밸브 관련 특.

허 회사로는 웅진 코웨이의 경우가 건으로 제일 많았으며 그 외에 주 씨엔에스6 , ( ) ,

주 엔씨엠 대한중천산업등의 업체에서 특허 출원을 하였다( ) , .

그림 비데밸브 관련 년도별 특허현황그림 비데밸브 관련 년도별 특허현황그림 비데밸브 관련 년도별 특허현황그림 비데밸브 관련 년도별 특허현황2.12.12.12.1

- 14 -

나 특허내용 분석나 특허내용 분석나 특허내용 분석나 특허내용 분석))))

특허특허특허특허 1111①①①①

특허명 비데용 유량조정장치 출원인 주 대한중천산업( )

특허번호 년도( ) 20-2001-0032745 발명자 서명환

종래의

문제점

유량조절이 이루어지지 않음1)

물을 배출시키는 개소가 곳으로 한정2) 2

발명의 목적

및

특허포인트

물이 공급되는 유로의 전환과 유량이 동시에 조절가능1)

다수의 방향으로 물을 배출 시킬수 있도록 도모함2)

특허청구범위

스텝모터에 의해 구동되는 비데용 유로전환장치에 있어서1) ,

스텝모터에 의해 구동되는 비데용 유로전환장치에 있어서 하측에 상기 스텝모터의 회전- ,

축이 결합

스프링에 의해 탐지되는 원판형태의 조절판에는 회전체와 상기 조절판의 상면에 밀착되어-

조립됨

상기 메인홀 및 보조홀로부터 배출되는 물이 각각 분리되어 공급되도록 하는 배출구가 구-

비되는 하우징 을 포함하여 구성되어;

상기 회전체가 회전됨에 따라 유로의 개폐와 유량이 조절됨-

조절판은 상기 회전체 에 삽입되어 상하로 이동되어짐을 특징으로 하는 비데용 유로2) (200)

전환장치

특허특허특허특허 2222②②②②

특허명 일체형 물분배장치 출원인 주 씨엔에스( )

특허번호 년도( ) 20-2002-0038522 발명자 우경섭

종래의

문제점

종래특허 작동원리:

선출원된 비데용 유로전환장치는 하측에 스텝모터의 회전축이 결합,

되고 스프링에 의해 탐지되는 원판형태의 조절판에는 배출홈이 형성,

되어 회전이 이루어지게 되는 회전체가 구성되고 또한 양측에 물의, ,

공급구가 구비되고 메인홀 및 보조홀로부터 배출되는 물이 각각 분,

리되어 공급되도록 하는 배출구가 구비되는 하우징이 구성되어 상기

회전체가 회전됨에 따라 유로의 개폐와 유량이 조절되는 것이다.

문제점 조절판을 구동시키는 스텝모터를 체결수단을 사용하여 하우:

징에 체결 하여 구성이 복잡하고 제품제조단가 증가함

발명의 목적

및

특허포인트

고정자극 및 영구자석을 설치하여 영구자석의 회전에 의해 분사량 조절1) ,

작은 토크로 회전 조절판 작동-

스텝모터와의 일체형실현가능-

제품의 생산단가 저감-

특허청구범위

물 분배장치에 있어1)

유로가 확장되는 것을 특징으로 하는 일체형 물분배장치- .

회전조절판 의 물조절공 과 분배판 의 제 제 분배구 가 최대로 개방되- (60) (66) (70) 1, 2 (72)(74)

는 상태인 것을 특징으로 하는 일체형 물분배장치.

제 제 분배구 의 반대측에 크기가 작은 제 분배구 를 형성하는 것을 특징으- 1, 2 (72)(74) 3 (76)

로 하는 일체형 물분배장치.

- 15 -

특허특허특허특허 3333③③③③

특허명 비데용 세정수의 수로 및 유량 조절밸브 출원인 주 엔씨엠( )

특허번호 년도( ) 20-2003-0006073 발명자 임영균

종래의

문제점

종래특허 작동원리:

선출원된 비데용 유로전환장치는 하측에 스텝모터 의 회전축이, (50)

결합되고 스프링 에 의해 탐지되는 원판형태의 조절판 에는, (64) (65)

배출홈 이 형성되어 회전이 이루어지게 되는 회전체 가 구성(66) (60)

되고 또한 양측에 물의 공급구 가 구비되고 메인홀 및 보, , (81) , (71)

조홀 로부터 배출되는 물이 각각 분리되어 공급되도록 하는 배출(72)

구 가 구비되는 하우징 이 구성(82) (80)

문제점 :

유로전환장치는 재질이 합성수지로된 회전체의 조절판과 분배관1) ,

이 면접촉할 수 있도록 접촉면을 평면가공

생산공정의 복잡-

생산성 저하-

평면가공하는 가공비 상승-

평면가공된 접촉면의 표면이 불량-

누수가 발생-

금형제작의 어려움-

발명의 목적

및

특허포인트

세정수 배출 안내부재의 둘레를 패킹으로 고정1)

회전부재를 밀착시킴-

면가공 공정이 감소-

유량조절을 위한 안내장공이 회전부재에 원주방향으로 형성2)

금형제작과정이 용이-

제작비 감소-

특허청구범위

아래와 같은 구성을 이룸1)

회전축 을 정 역방향으로 회전시키는 스텝모터- (111) , (110)

회전축 에 연결되어 스텝모터 의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하는 샤프트- (111) (110)

조절부재(120)

샤프트조절부재 를 내부에 수용하며 세정수가 유입되는 하우징- (120) , (130)

회전부재 를 하우징 의 내부에서 견고하게 밀착시키는 스프링 이 구비된 수- (140) (130) (150)

로 및 유량조절밸브(100)

- 16 -

비데 노즐관련 국내 특허동향 및 분석비데 노즐관련 국내 특허동향 및 분석비데 노즐관련 국내 특허동향 및 분석비데 노즐관련 국내 특허동향 및 분석3)3)3)3)

가 비데 노즐 특허동향가 비데 노즐 특허동향가 비데 노즐 특허동향가 비데 노즐 특허동향))))

비데관련 국내 특허는 전체 개 그중 노즐관련 특허가 총 건으로 검색되었다340 , 44 .

비데 노즐에 대한 연도별 현황을 그림 에 보인다 비데 노즐의 경우도 마찬가지2.2 .

로 년도에 들면서 급히 증가하는 것을 알 수 있고 특허 출원수는 년도에2000 , 2003

개로서 제일 많다 년도는 비데관련 전체 특허출원에 대한 노즐관련특허의16 . 2003

비율이 제일 높기도 하며 그 비율은 에 달한다 비데관련 특허회사를 보게 되, 25% .

면 주 웅진코웨이개발 주 영지전자 주 삼흥사 주 그린월드 그린워터 주 노( ) , ( ) , ( ) , ( ) , ( )

비타 주 엔씨엠 등의 업체가 주류를 이루며 이들의 경우 건 이상의 특허출원, ( ) 10

을 보이고 있다 비데노즐관련특허는 년대에 접어들면서 위생적인 노즐세척. 2000 , ,

국부세정장치와 항문세정장치의 분배 세정액 장착등을 주 테마로 하고 있다 비데, .

분사성능 향상을 개선 시키는 특허나 노즐의 형상변화에 대한 특허는 거의 없는,

것으로 조사되었다.

그림 비데노즐 관련 년도별 특허현황그림 비데노즐 관련 년도별 특허현황그림 비데노즐 관련 년도별 특허현황그림 비데노즐 관련 년도별 특허현황2.22.22.22.2

나 특허 동향나 특허 동향나 특허 동향나 특허 동향))))

특허특허특허특허 1111①①①①

특허명 위생세정기용 노즐장치 출원인 주 노비타( )

출원번호 년도( ) 20-2001-0012527 발명자 김은수

종래의

문제점

펌프로 공급되는 비데의 세정수는 피스톤이 전진하면서 항문 및 비데로 세정수가 공급1.

인된다 이때 필요치 않는 부분까지 세정수를 분사하는 경우가 발생 할 수 있다. , .

세정시 세정노즐이 오염수에 의해 오염이 될 수 있다2. .

발명의 목적

및

특허포인트

모터와 스파이럴 스프링을 이용하여 노즐의 피스톤을 세정위치로 전진시키고 이후 세정1. ,

수를 공급하는 시스템구성 즉 자동으로 실린더의 세정위치로의 구동이 이루어지게 한다, , .

비데 세정수 분사구가 오염되는 것을 방지 할 수 있도록 한 위생세정기용 노즐장치제공2.

특허청구범위

비데 세정용 보조 실린더는 항문세정수 분사구의 하측에 위치하여 외부노출을 방지하1. ,

고 진출시 외부로 노출되도록 된 구조,

세정수 공급유로로 세정수가 공급 보조실린더진출2. →

세정수 공급차단 보조실린더를 공급유로의 내부로 진입시키는 스프링 구비.→

보조실린더의 진출입시 보조 실린더가 회전하는 것을 방지하도록 지지턱을 구비하는 것3.

을 특징으로함

- 17 -

특허특허특허특허 2222②②②②

특허명 세정액 분사기를 장착한 비데 출원인 주 그린죤( )

출원번호 년도( ) 20-2003-0022395 발명자 전광숙

종래의

문제점

종래 비데의 세정수는 지하수 또는 수도물을 그대로 사용 지하수 또는 수도물에 잔1. →

재하는 세균 및 미생물에 의한 감염의 가능성 존재 위생 및 청결유지에 문제발생→

종래의 비데는 노즐의 각도 및 길이만을 변화하여 사용할 뿐 세척은 물만을 분사하게2.

되므로 별도의 세정액을 통해 세척해주어야 하는 문제발생,

발명의 목적

및

특허포인트

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 비데에 청결유지액을 분사하는 질1. →

소압 분사방식의 분사기를 장착 물과 세정액을 프로그램 제어에 의해 질세척 노즐을 통→

해 혼합 분사함

세정액 분사방법 세정액 자동분사기 는 캔 내부의 밀봉팩 속에 세정액을 담고고 밀봉: (80) ,

팩 외부 캔 내부에는 일정압력의 질소가 충전되어 분사기 작동을 위한 솔레노이드 밸브 구

동시 캔 내부 압력을 유지하려는 질소가스압에 의해 상기 밀봉팩을 가압함으로써 분사

특허청구범위

일반 비데에 있어서 질세척노즐 에 세정액을 공급하는 공급관 조작버튼 입력부1. , (72) (31);

전원스위칭부 작동감지부 솔레노이드제어부 및 로 구성되어(91), (92), (93), (94) CPU(95)

작동 제어신호를 출력하는 제어부 및 상기 공급관 에 연결되고 전기적인 신호에 의(90) (40) ,

해 솔레노이드 밸브 가 작동하여 세정액이 분사되는 세정액 분사기 로 구성되는 구조(88) (80)

세정액 분사기간은 솔레노이드에 의하여 개폐가 되어지며 이는 에 의해 조절되어2. , CPU

진다.

제 항에 있어서 상기 제어부 에 전환버튼를 포함하여 세정액 분사기 를 자동분사3. 1 , (90) (80)

또는 수동분사로 전환할 수 있는 것을 특징으로 하는 세정액 분사기를 장착한 비데.

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특허특허특허특허 3333③③③③

특허명 노즐장치 세정용 세정수 분배수단을 갖는 비데 출원인 주 노비타( )

출원번호 년도( ) 20-2003-0002225 발명자 이동한

종래의

문제점

세정후 오염수가 항문세정수 분사노즐과 국부세정수 분사노즐 위로 떨어짐1. .

분사 노즐 세정수 유입구를 설치는 하였으나 상측에 위치한 항문세정수 분사노,

즐만 세정하고 이 오염수로 국부세정노즐을 세척하기 때문에 위생상의 문제가,

발생.

종래의 비데는 노즐의 각도 및 길이만을 변화하여 사용할 뿐 세척은 물만을2.

분사하게 되므로 별도의 세정액을 통해 세척해주어야 하는 문제발생,

발명의 목적

및

특허포인트

분사구 세정수 유입구를 통해 유입되는 세정수를 분배수단에 의해 항문세정수1.

분사노즐과 국부세정수 분사노즐로 분배되어 항문 분사노즐과 국부 분사노즐을,

고루세정하게 된다.

작동방법 아래의 우측의 그림으로부터 분사노즐 세정수 유입구 를 통해 분: (140)

사 노즐세정수 유입 이때 들어오는 유량중 일부 제 격벽 을 타고 항문1 (151)→ →

세척노즐을 세척 세척수는 가이드라인을 타고 흐름 제 격벽 을 타고. 2 (151b)→ →

나머지 세정수가 유입 국부세척노즐을 세척→

특허청구범위

항문세정수 분사노즐과 국부세정수 분사노즐은 상측으로 세정수를 분사하도록1.

구성된 비데에 있어서 전후방이 개구되어 분사노즐을 감싸도록 설치된 분사노즐,

커버 분사노즐세정수 유입구 세정수가 각 분사노즐로 분배되도록 하는 노즐장, ,

치 세정용 세정수 분배수단을 갖는 비데.

분사노즐세정수 유입구에서 항문세정수 분사노즐 방향으로 형성된 일면과 국2.

부세정수 분사노즐 방향으로 형성된 타면이 소정의 각도를 가지며 연결된 제 격1

벽 분사노즐세정수 유입구 아래부터 분사노즐 커버의 바닥면을 연결하는 제 격, 2

벽 분사노즐세정수 유입구와 대향되는 위치에 분사노즐 커버의 내부 상면과 바,

닥면을 연결하는 제 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐장치 세정용 세정3

수 분배수단을 갖는 비데.

- 19 -

특허특허특허특허 4444④④④④

특허명 편심 회전형 노즐을 갖는 비데 출원인 박근실

출원번호 년도( ) 10-2003-0039672 발명자 박근실

종래의

문제점

세척 노즐에 대한 세척기능이 없음 비정상 용변시 노즐오염1. → →

탄성 스플링 내구성 저하의 경우 노즐이 완전히 복귀되지 않음 분사위치와 세척대2. → →

상부와의 불일치 사용자의 불편→

발명의 목적

및

특허포인트

스프링방식이 아닌 기어방식 세척노즐 인출입 내구성 향상 수명증가1. → →

노즐자체 세척이 가능 위생 청결함도모2. /→

노즐팁 편심 회전 분사반경을 넓힘 사용자의 체형이나 착좌상태에 상관없이 충분3. → →

한 세척 및 세정을 가능케함

세척노즐 인출입 길이의 조절용이 어린이부터 노약자에 이르기까지 사용용이4. →

동작)

조작패널의 스위치를 누름 이송모터구동 웜회전 웜기어로부터 세척노즐 인출 터1. → → → →

치바가 리미트스위치로 이격된 후 수초후 자동으로 제 솔레노이드밸브 개방 세척수 항2 →

문세척수공급관을 타고 노즐팁으로 공급 동시에 구동모터구동 벨트회전→ →

세정완료후 조작버튼 오프누르 구동모터 구동정지 제 솔레노이드 밸브 폐쇄2. 2→ → →

세척수의 공급중단 인출시와 동일한 속도로 인입축소 터치 가 리미트스위치와 접촉→ → ㅂ

리미트 스위치 신호 송출 제 솔레노이드 밸브 수초간 개방 노즐 세척수 공급1→ → → →

스프레이 구멍을 통해 노즐티부위 세척

특허청구범위

제 솔레노이드밸브를 갖는 노즐세척수공급관이 연결 노즐하우징은 인출입가능하게 삽1. 1 ,

입 그 면에는 워엄기어가 형성되고 그 인출입상태에 따라 상기 제 솔레노이드밸브를 선, , 1

택적으로 개폐하는 세척노즐과 상기 세척노즐을 따라 내부에 배설 조작패널의 스위치에.

의해 개폐되는 제 솔레노이드밸브를 갖는 항문세척수공급관과 상기 워엄기어와 치합되는2 ,

워엄을 갖고 상기 노즐하우징의 내주면에 고정된 이송모터 다수의 분사구를 갖고 상기 항,

문세척수공급관의 노즐단부에 회전가능하게 편심고정된 노즐팁 상기 노즐팁에 고정된 종,

동풀리와 벨트에 의해 연결되는 구동풀리를 갖고 상기 세척노즐의 내주면에 고정된 구동

모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편심 회전형 노즐을 갖는 비데.

제 솔레노이드밸브는 노즐하우징의 스프레이구멍과 동일면에 고정된 리미트스위치와2. 1 ,

상기 리미트스위치와 접촉가능하게 세척노즐 외주면에 고정된 터치바의 접촉에 의해 정해

진 시간동안만 개방가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 편심 회전형 노즐을 갖는 비데.

- 20 -

특허특허특허특허 5555⑤⑤⑤⑤

특허명 편심 회전형 노즐을 갖는 비데 출원인 주 씨엔에스( )

출원번호 년도( ) 20-2003-0013363 발명자 우경섭

종래의 문제점

전후진 문제를 위해 랙기어를 이용 구조복잡 조립의 어려움1. →

기존모델의 작동원리)

하부에 가이드 판넬설치 하여 랙기어와 결함 모터 구동 피니언 기어회전 모터1) → → →

펌프로 유체압송 노즐로 분사 제어시스템에서 설정된 기간만큼 분사→ →

세척이 끝난후 모터반대방향으로 회전 동시에 세척수 공급중단 작동 부재 후2) → → →

진 위치감지센서와의 교차 모터구동이 멈춤→ →

발명의 목적 및

특허포인트

랙기어등을 종래보다 설치개수를 줄이면서 항문 세척노즐과 국부 세척노즐을 선택적으1.

로 전 후진 시킬 수있음ㆍ

간단한 구조 조립시간을 줄이고 설치가 용이한 비데의 세척노즐구동장치를 제공2. , ,

작동원리 노즐후진시( )

기어는 스텝핑 모터에 의해 반시계방향 회전 단기어 반시계회전 우측 노즐후퇴1 3→ →

가이드편의 제 스토퍼 돌기 를 약간 왼쪽으로 밀게됨 제 스토퍼 은 순간1 (220) 1 (530)→ →

적으로 제 기어와 치합 래치 이 왼쪽으로 이동 제 기어도 같이 이동 토글3 (520) , 3→ →

돌기를 토글홈의 중앙부로 이동 세척노즐 제 기어의 구속력에서 벗어남3→

특허청구범위

항문 세척노즐 또는 국부 세척노즐의 일측을 안착하도록 하단 양쪽 가장자리에 가이드1.

편이 형성된 커버 바디의 하면에 구비되어 정 역회전되는 스태핑모터 항문 세척노즐과; ;ㆍ

국부 세척노즐을 선택적으로 전 후진시키기 위한 구동력을 전달하는 구동부재 스태핑모;ㆍ

터의 구동력에 의해 선택적으로 상기 항문 세척노즐과 국부 세척노즐이 전 후진 작동되ㆍ

도록 하는 작동부재

구동부재는 상기 바디의 상면에서 수평하게 구비되며 스태핑모터와 연결되어 동일 방향2.

으로 회전되는 제 기어 제 기어와 치합되어 상호 반대방향으로 회전되는 제 기어 제1 ; 1 2 ;

기어와 치합되어 상호 반대방향으로 회전되며 제 기어보다 얇게 형성된 제 기어 제2 2 3 ; 3

기어와 선택적으로 치합되어 전 후진되는 래크기어로 이루어진 것을 특징으로 함ㆍ

래치를 선택적으로 좌 또는 우 방향으로 위치 이동시키는 제 스프링과 상기 래치의 하3. 1 ;

부에 형성된 삽입돌기와 상기 토글의 토글돌기에 각각 탄설되어 상기 제 기어와 치합돌2

기를 선택적으로 이격시키는 제 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징상기 래크기어는 호2

환성을 위해 축 방향에 대해 양측으로 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 비데의 세

척노즐 작동장치.

- 21 -

스텝핑 모터 관련 국내 특허동향스텝핑 모터 관련 국내 특허동향스텝핑 모터 관련 국내 특허동향스텝핑 모터 관련 국내 특허동향4)4)4)4)

가 스텝핑 모터 관련 국내 특허동향가 스텝핑 모터 관련 국내 특허동향가 스텝핑 모터 관련 국내 특허동향가 스텝핑 모터 관련 국내 특허동향))))

비데관련 국내 특허는 전체 개가 검색되었으며 이들에 대한 연도별 현황을 그158

림 에 보인다 스텝핑모터 관련특허는 년부터 등장하여 년대 중후반2.3 . 1984 , 1990

에 많은 특허출원이 되었으며 년도에 들어서부터는 출원수가 줄어들기 시작한, 2000

것을 알 수 있다 국내에서 출원된 특허 회사는 삼성 현대 엘지 하이닉스 반도체. , , ,

등 대기업에서의 특허 수가 많은 것을 확인 할 수 있다 이외에 국외기업중 국내.

특허 진출회사로는 일본의 소니 산요 도시바 캐논 엡슨 등이 있으나 출원수는, , , , ,

개 미만이다 각 회사별 특허 출원을 그림 에 보인다 전체 특허는 삼성계열사5 . 2.4 .

가 건 전체 출원의 로 제일 많았으며 이는 삼성전자 삼성전기 삼성반도체44 ( 34%) , ,

등을포함한다 엘지의 경우는 전체 건으로 전체의 를 차지하며 이는 엘지. 19 14.8% ,

산전 엘지전자 엘지 이노텍등을 포함한다, , .

그림 스텝핑 모터 년도별 특허 출원현황그림 스텝핑 모터 년도별 특허 출원현황그림 스텝핑 모터 년도별 특허 출원현황그림 스텝핑 모터 년도별 특허 출원현황2.32.32.32.3

그림 스텝핑 모터 기업별 특허 출원현황그림 스텝핑 모터 기업별 특허 출원현황그림 스텝핑 모터 기업별 특허 출원현황그림 스텝핑 모터 기업별 특허 출원현황2.42.42.42.4

- 22 -

나 특허내용분석나 특허내용분석나 특허내용분석나 특허내용분석))))

특허특허특허특허 1111①①①①

특허명 스텝핑 모터 출원인 삼성전기

출원번호 년도( ) 10-1998-0060589 발명자 손연호

종래의

문제점

회전자의 자극과 고정자의 요크가 겹치는 변적이 작아 충분한 토크를 발생시키지 못 한1)

다.

회전자의 표면이 매끄러운 상태이기 때문에 회전자의 회전시 에어의 순환이 전혀 이루2)

어지지 못하여 방열에 문제가 발생한다.

발명의 목적

및

특허 포인트

회전자의 자극을 경사지게 하여 고정자 요크와 접촉면을 넓게한다1) .

향상된 토크를 얻을 수 있다.→

회전자 자극사이에 일정 간격의 홈을 형성한다2) .

회전시 공기의 순환을 발생하게하여 열 방출 효과를 얻는다.→

특허청구범위

고정자의 요크들이 이루는 사선과 동일 경사각도록 자극이 배열 형성된 회전자를 포함1)

하여 된 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터.

회전자의 자극들은 상호 소정의 간극을 유지하는 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터2) .

회전자의 간극은 소정깊이로 형성된 경사홈에 의해 형성되는 것3)

회전자의 한극의 폭은 요크 간의 폭에 비하여 상대적으로 작도록 형성되는 것4) .

특허특허특허특허 2222②②②②

특허명 스텝핑 모터 출원인 삼성전기

등록번호 년도( ) 10-0297341(2001) 발명자 이인호

종래의

문제점

종래 스텝핑 모터에 있어서는 상 하부 고정자와 회전자가 상 하 플레이트를 통해 밀폐1) , ㆍ ㆍ

된 구조를 취하고 있으나 회전자의 표면이 매끄럽기 때문에 회전 시 아무런 에어의 흐름이,

발생되지 않기 때문에 갭이 있다 할지라도 발생된 열이 외부로 방출되지 못함으로써 전체,

모터가 과열되어 성능 열화를 초래하는 문제점이 야기된다.

발명의 목적

및

특허 포인트

스테이터 및 로터의 동작과정에서 발생되는 고열을 신속하게 방열시킴으로써 모터의 성능1)

열화를 미연에 방지할 수 있도록 한다.

로터가 회전될 때 로터의 외면에 형성된 돌기에 의해 내부에는 에어의 흐름이 발생되고2) ,

이와 같이 발생된 흐름력을 갖는 에어는 상 하부 플레이트와 상 하 스테이터에 형성된 복ㆍ ㆍ

수의 구멍을 통해 외부로 배출되게 한다.

특허청구범위

방열수단은 로터의 외면에 형성되며 에어의 흐름을 발생시키는 돌기로 이루어진 것을 특1) ,

징으로 하는 스텝핑 모터.

돌기가 로터의 상 하 표면과 측면을 따라 소정간격으로 형성되며 나선형태로 형성되는2) ㆍ

것을 특징으로 하는 스텝핑 모터.

돌기는 로터의 자극들 사이에 간극을 유지하도록 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 스텝3)

핑 모터.

상 하 플레이트와 스테이터의 외면에는 에어의 순환을 위한 복수의 구멍이 형성된 것을5) ㆍ

특징으로 하는 스텝핑 모터.

- 23 -

특허특허특허특허 3333③③③③

특허명 스텝핑 모터 출원인 삼성전기

특허번호 년도( ) 10-1998-0060622 발명자 최중호

종래의

문제점

기존의 스텝모터는 상 하부 고정자를 상 하부 플레이트를 통해 적층되는1) ㆍ ㆍ

형태로 고정하기 위하여 많은 부분을 용접해야만 했다.

작업성의 저하를 초래하는 문제점이 발생-

고가의 용접장비를 구입으로 인한 생산단가의 상승-

발명의 목적

및

특허 포인트

많은 용접작업이 수반되지 않아 작업성의 향상을 꾀한 이점이 있으며 고가의1) ,

용접장치가 필요치 않아 생산단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

상 하부 플레이트와 연장편을 통해 콕킹 작업과 끼움작업을 통해 상 하부2) ㆍ ㆍ

고정자를 적층시킨 형태로 고정시킨다.

특허청구범위

결합수단은 상부 고정자의 상면에 결합되며 일측면에 걸림홈이 형성되고 중1) , ,

심면에는 샤프트를 구름지지하는 베어링이 개재된 상부 플레이트와 하부 고정자

의 일측으로 부터 연장 형성되며 상부 플레이트의 걸림홈에 콕킹 결합되는 연,

장편과 하부 고정자의 외측면으로부터 상기 하부 스테이터의 측면을 따라 연장

형성되며 상단부에 하부 고정자의 측면에 탄력적으로 결합되는 걸림편이 연장,

형성된 하부 플레이트를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터.

기존의 구조기존의 구조기존의 구조기존의 구조 제안된 구조제안된 구조제안된 구조제안된 구조

- 24 -

특허특허특허특허 4444④④④④

특허명 스텝핑 모터의 치형상 실용신안권자 구산정부기술 주( )

등록번호 년도( ) 20-0234539(2001) 고안자 이상호 이진,

종래의

문제점

종래의 스테핑 모터의 고정자의 치와 회전자의 치들은 구조적으로 추력 리플1)

이 크며 기동 토오크가 작은 문제점이 있었다, .

발명의 목적

및

특허 포인트

고정자와 회전자의 치 들의 구조를 비둘기 꼬리형으로 변형하여 추력1) (tooth)

리플이 줄어들었고 기동 토오크가 증가시킬 것을 목적으로 한다.

특허청구범위고정자와 회전자를 포함한 스테핑 모터에 있어서 고정자와 회전자의 치1) ,

들을 비둘기 꼬리형 으로 하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터(tooth)

특허특허특허특허 5555⑤⑤⑤⑤

특허명 스텝핑 모터의 조립구조 실용신안권자 주 모아텍( )

등록번호 년도( ) 20-0213785(2000) 고안자 안혁상

종래의

문제점

종래의 스테핑 모터의 조립 구조는 탑카바와 탑요크간에 갭이 있어 모터 구1)

동시 소음이 발생되는 문제점이 있다.

보빈의 상부면 및 하부면이 평면으로 이루어져 요크와 전체가 맞닿게 결합되2)

어 진동 흡수가 되지 않는 문제점이 있다.

발명의 목적

및

특허 포인트

스텝핑 모터의 탑커버에 엠보싱부를 형성시켜 커버 조립시 탑커버와 탑요크1)

가 점접촉되어 모터 조립후 요크 떨림과 진동 소음이 감소되며 마그네트의 자,

기력에 의한 요크 떨림이 없게 된다.

요크와 보빈의 결합 구조를 개선하여 요크의 진동 및 소음을 감소시킨다2) .

특허청구범위

탑커버 의 하면에는 엠보싱부 가 다수개 형성되어 엠보싱부 에 의1) (50) (52) , (52)

해서 탑커버 와 탑요크 의 상부면이 점접촉되는 것을 특징으로 하는 스텝(50) (62)

핑 모터의 조립 구조.

보빈 은 코넥터 접속용 돌부 와 요크 의 홈 에 각각 정합2) (70) (72) (62, 64) (84,86)

되어 스탑핑하기 위한 스톱퍼 를 포함하며 보빈의 테두리는 단차부(74, 76) , (73)

로 이루어지며 스톱퍼 는 요크 의 구멍 에 정합되고 단차부, (74', 76') (62) (84, 86)

는 요크 의 돌선부 와 맞물리는 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터의 조(73) (62) (82)

립 구조.

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특허특허특허특허 6666⑥⑥⑥⑥

특허명 스텝핑 모터의 하우징 결합 구조 출원인 엘지이노텍 주( )

출원번호 년도( ) 10-2001-0084026(2001) 발명자 김용태

종래의

문제점

종래의 스텝핑 모터는 제 하우징과 제 하우징을 용접에 의해 결합시킴으로써1 2

하우징 사이에 공극이 발생하면 용접시 하우징이 용융되어도 서로 결합되지 않

고 홀이 발생되어 제품 불량이 유발되고 용접시 사용되는 텅스텐 전극의 마모,

가 심해 용접 품질의 관리가 어려우며 용접시 발생되는 열에 의해 보빈과 코일,

등이 파손되고 한번 용접이 정확하게 이루어지지 않은 경우 용접된 하우징의,

분해가 불가능하여 원가 부담을 가중시키는 문제점이 있다.

발명의 목적

및

특허 포인트

보빈에 클립을 형성하고 하우징에는 클립과 결합이 가능한 홀을 형성하여 원터,

치 방식으로 각 하우징을 결합시킴으로써 제품 불량 발생을 방지하고 원가를,

절감시키며 제조 시간을 단축시킬 수 있다, .

특허청구범위

보빈의 상단 내측에 고정 돌기를 구비한 클립이 측면 끝단으로부터 연장 형1)

성되고 하우징에는 클립 홀 및 가이드 홀이 각각 형성되며 모터의 결합시 보빈, ,

의 클립을 하우징의 클립 홀에 각각 상호 결합시키는 것을 특징으로 하는 스텝

핑 모터의 하우징 결합 구조.

하우징의 클립 홀은 클립의 고정 돌기와 결합이 가능하도록 하우징의 측면2) ,

끝단으로부터 소정 거리 이격된 상태에서 사각 형태로 형성되고 하우징의 가이,

드 홀은 클립이 삽입되도록 클립과 대응되는 형상으로 하우징의 측면 끝단으로

부터 내측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터의 하우징 결합 구조.

하우징을 보빈의 클립에 결합시에는 제 하우징에 형성된 클립 홀과 제3) , 1 2

하우징에 형성된 가이드 홀이 제 하우징에 형성된 가이드 홀과 제 하우징에1 2

형성된 클립 홀이 서로 대향되도록 한 상태에서 결합하는 것을 특징으로 하는

스텝핑 모터의 하우징 결합 구조.

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나 삼차원 설계나 삼차원 설계나 삼차원 설계나 삼차원 설계....

본 연구 대상인 의 조립상태확인 전산유체해석 및 정자장 해석을SMT Valve , FEM

위해 본 연구자들은 모델에 대하여 로 역설계를 하였으며 이를 바탕SMT Valve 2D ,

으로 설계를 하였다 역설계된 도면을 에 보이고 도면을 그림3D . 2.5 , 3D 2.6, 2.7

에 보인다.

역설계도면역설계도면역설계도면역설계도면1)1)1)1)

사이드 커버사이드 커버사이드 커버사이드 커버(a)(a)(a)(a) 스텝핑모터 커버스텝핑모터 커버스텝핑모터 커버스텝핑모터 커버(b)(b)(b)(b)

밸브 커버밸브 커버밸브 커버밸브 커버(c)(c)(c)(c) 드라이빙 휠드라이빙 휠드라이빙 휠드라이빙 휠(d)(d)(d)(d)

핀핀핀핀(e)(e)(e)(e) 상부 셀렉터상부 셀렉터상부 셀렉터상부 셀렉터(f)(f)(f)(f)

- 27 -

하부 셀렉터하부 셀렉터하부 셀렉터하부 셀렉터(g)(g)(g)(g) 조립도조립도조립도조립도(h)(h)(h)(h)

그림 역설계 도면그림 역설계 도면그림 역설계 도면그림 역설계 도면2.5 SMT Valve 2D2.5 SMT Valve 2D2.5 SMT Valve 2D2.5 SMT Valve 2D

그림 역설계 도면 구성부품그림 역설계 도면 구성부품그림 역설계 도면 구성부품그림 역설계 도면 구성부품2.6 SMT Valve 3D ( )2.6 SMT Valve 3D ( )2.6 SMT Valve 3D ( )2.6 SMT Valve 3D ( )

- 28 -

조립 단면도조립 단면도조립 단면도조립 단면도(a)(a)(a)(a)

전체 조립도전체 조립도전체 조립도전체 조립도(b)(b)(b)(b)

분해도분해도분해도분해도(c)(c)(c)(c)

그림 모델링그림 모델링그림 모델링그림 모델링2.7 SMT Valve 3D2.7 SMT Valve 3D2.7 SMT Valve 3D2.7 SMT Valve 3D

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다 전산유체 해석다 전산유체 해석다 전산유체 해석다 전산유체 해석....

단순 모델 전산유체해석결과단순 모델 전산유체해석결과단순 모델 전산유체해석결과단순 모델 전산유체해석결과1)1)1)1)

가가가가) C&S SMT Valve CFD (Computational Fluid Dynamics) Analysis) C&S SMT Valve CFD (Computational Fluid Dynamics) Analysis) C&S SMT Valve CFD (Computational Fluid Dynamics) Analysis) C&S SMT Valve CFD (Computational Fluid Dynamics) Analysis

그림 은 에서 생산하고 있는 내부구조를 보이는 것으로 차원2.8 C&S SMT Valve , 2

혹은 차원 유체유동해석을 하기에는 비교적 복잡한 모델이라 할 수 있다 본 단3 . 1

계 전산유체해석 과정에서는 연구자 혹은 개발자 입장을 고려할 때 유체 유동에 대

한 기본적인 해석 결과를 도출하는 것을 시작으로 점진적으로 복잡한 구조인 C&S

밸브를 해석하는 것이 바람직하다 사료된다 따라서 본 장에서는 이를 위한 단순화. ,

된 모델에서 밸브 모델에 접근해가며 각 모델에서의 유동해석결과를 보이도록C&S

한다.

먼저 차적인 해석내용으로는 다음장의 그림 와 같은 유체 물 유입구와 유체1 2.9 ( )

가 흐르는 부위만을 모델화하여 해석을 수행하였다.

그림 해석 모델그림 해석 모델그림 해석 모델그림 해석 모델2.8 C&S SMT valve2.8 C&S SMT valve2.8 C&S SMT valve2.8 C&S SMT valve

상하 대칭 확관 모델 해석결과 확관길이가 제품과 동일한 경우 모델상하 대칭 확관 모델 해석결과 확관길이가 제품과 동일한 경우 모델상하 대칭 확관 모델 해석결과 확관길이가 제품과 동일한 경우 모델상하 대칭 확관 모델 해석결과 확관길이가 제품과 동일한 경우 모델( C&S , 1)( C&S , 1)( C&S , 1)( C&S , 1)①①①①

입력 조건입력 조건입력 조건입력 조건㉮㉮㉮㉮

입구측 유로 제품 밸브와 동일 조건- : 3 × 10.8[mm] (C&S )�

확관 튜브 제품 밸브와 동일 조건- : 13.6 × 15.6[mm] (C&S )�

입구측 튜브위치 중앙 에 위치- : (cover center)

입구속도 분사조건 동일- : 14.24825m/s, ( = 1bar) ( )

그림 모델 해석격자 생성그림 모델 해석격자 생성그림 모델 해석격자 생성그림 모델 해석격자 생성2.9 -12.9 -12.9 -12.9 -1

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Velocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitude㉯㉯㉯㉯

그림 은 전술한 의 입력 조건으로 구해진 속도에 대한 벡터를 표시하는 것으2.10 ㉮

로 구간에서는 주어진 입구측 입력 속도가 거의 손실없이 흐르3 × 10.8[mm]�

고 있다는 것을 확인 할 수 있으며 거의 출구측 부근에서 유체 각란이 발생함을,

알 수 있다 이 결과로부터 확관부위에 밸브를 설치하는 경우는 각란이 발생하지.

않는 범위내에 존재토록 하던가 아니면 입구측 압력을 조금 높여서 사용할 필요가,

있다는 것을 예상 할 수 있다.

그림 은 그림 의 에서 유체 출구부위의 중심축을 기준으로2.11 2.10 velocity vector

했을때의 속도의 크기분포를 보이는 것으로 그림 의 그림에서도 예측했듯이, 2.10

각란의 영향으로 인하여 중앙지점을 기준으로하여 서서히 속도가 떨어지는 것을 알

수 있다.

그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포2.10 12.10 12.10 12.10 1 그림 모델 출구측 속도분포그림 모델 출구측 속도분포그림 모델 출구측 속도분포그림 모델 출구측 속도분포2.11 12.11 12.11 12.11 1

분포분포분포분포Total pressureTotal pressureTotal pressureTotal pressure㉰㉰㉰㉰

그림 는 그림 의 입력조건으로 구해진 을 보여준다2.12 2.9 Pressure contour line .

분사초기의 압력은 를 유지하다가 확관부위를 통과하며 급속히 감속하는 구조1bar ,

를 보인다 유체 출구측을 중심으로 반경방향으로 증가하면서 압력구배는 줄어드는.

것을 확인할 수 있다 그림 은 그림 의 에서 유체. 2.13 2.12 pressure contour lines

가 출구부위의 중심축을 기준으로 했을때의 압력구배를 보인다 압력 는 출구. peak

부의 중앙에서 나타나며 그 값은 약 정도되며 이를 중심으로 반경방항으로, 0.6bar ,

의 압력은 급격히 줄어드는 것을 알 수 있다 그리고 출구부의 중심을 기준으로 반. ,

경방향 약 까지는 압력이 존재하고 그 이후로는 압력이 존재하지 않는 압력분3mm ,

포를 보이고 있어 전형적인 노즐 흐름이라는 것을 예측할 수 있다, .

그림 모델 압력 분포그림 모델 압력 분포그림 모델 압력 분포그림 모델 압력 분포2.12 12.12 12.12 12.12 1 그림 모델 출구측 압력분포그림 모델 출구측 압력분포그림 모델 출구측 압력분포그림 모델 출구측 압력분포2.13 12.13 12.13 12.13 1

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상하 대칭 확관 모델 해석결과 확관 길이가 긴 경우 모델상하 대칭 확관 모델 해석결과 확관 길이가 긴 경우 모델상하 대칭 확관 모델 해석결과 확관 길이가 긴 경우 모델상하 대칭 확관 모델 해석결과 확관 길이가 긴 경우 모델( , 2)( , 2)( , 2)( , 2)②②②②

입력 조건입력 조건입력 조건입력 조건㉮㉮㉮㉮

입구측 유로 제품 밸브와 동일 조건- : 3 × 10.8[mm] (c&s )�

확관 튜브 제품 밸브와 다름- : 13.6 × 15.6[mm] (c&s )�

입구측 튜브위치 중앙 에 위치- : (cover center)

입구속도 분사조건 동일- : 14.24825m/s, ( = 1bar) ( )

본 내용은 확관의 길이가 긴 경우에 있어서 분사구조를 파악하기 위한 기초해석이

라 할 수 있다 모든 조건은 그림 같으며 단지 확관의 길이가 긴 경우이다. 2.9 , .

Velocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitude㉯㉯㉯㉯

그림 는 앞의 그림 의 입력 조건으로 구해진 속도에 대한 벡터를 표시한 것2.14 2.9

이다 확관을 통과후 분사되어진 유체는 속도가 축방향으로 가면서 점점 감소하다. ,

에서는 를 보이고 있다 또한 확관의 길이가 근방에 있어서25cm 4~6 [m/s] . , 30mm

는 속도구배가 크지 않는 것을 알 수 있다 또한 분사 영역에 있어 분무 외곽에. , ,

있어서는 가 발생하는 것을 알 수가 있는데 이는 분무 외곽 부위에 있어voltex , , ,

주위 공기와의 마찰로 전단력이 작용하기 때문으로 판단된다.

그림 는 그림 의 입력 조건으로 그림 과 동일한 위치 에서2.15 2.9 2.13 (x=15.6mm)

의 속도 구배를 보이는 것이다 또한 그림 에서 예측되었던 바와 같이. , 2.13 ±4mm

지점이후부터는 확관 파이프의 영향으로 압력이 여전히 존재하여 방향으로의 유속x

이 존재하고 있음을 알 수 있다 반경방향으로 속도가 줄어드는 것을 알 수있다. .

그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포2.142.142.142.14 그림 모델 출구측 속도분포그림 모델 출구측 속도분포그림 모델 출구측 속도분포그림 모델 출구측 속도분포2.15 22.15 22.15 22.15 2

분포분포분포분포Total pressureTotal pressureTotal pressureTotal pressure㉰㉰㉰㉰

그림 은 그림 의 압력조건으로 구해진 을 보여준다2.16 2.9 Pressure contour line .

그림 의 속도벡터와 마찬가지로 중심축 반경방향으로 압력이 감소하는 것을2.14 ,

알 수 있으며 확관 통과후 지점에서 압력이 크게 떨어지는 모습을 보인다, 25mm .

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그림 은 그림 과 동일지점 에서의 압력구배를 보인다 압력은2.17 2.13 (x=15.6mm) .

축중심에서 최고값을 보이며 값은, 6×104

로 그림 과 같은 값을 보이나[Pa] 2.13 ,

하강하는 기울기는 그림 보다 급하며 반경방향 지점후 에는 압력이 존2.13 , 2mm

재하는 않는 결과를 보인다.

그림 모델 압력 분포그림 모델 압력 분포그림 모델 압력 분포그림 모델 압력 분포2.16 22.16 22.16 22.16 2 그림 모델 출구측 압력분포그림 모델 출구측 압력분포그림 모델 출구측 압력분포그림 모델 출구측 압력분포2.17 22.17 22.17 22.17 2

상하 비대칭 확관 모델 해석결과 모델상하 비대칭 확관 모델 해석결과 모델상하 비대칭 확관 모델 해석결과 모델상하 비대칭 확관 모델 해석결과 모델( 3)( 3)( 3)( 3)③③③③

입력 조건입력 조건입력 조건입력 조건㉮㉮㉮㉮

입구측 유로 제품 밸브와 동일 조건- : 3 × 10.8[mm] (C&S )�

확관 튜브 제품 밸브와 다름- : 13.6 × 15.6[mm] (C&S )�

입구측 튜브위치 중앙 에서 편심되어 위치 제품- : (cover center) 3.5mm (C&S

과 동일 조건)

입구속도 분사조건 동일- : 14.24825m/s, ( = 1bar) ( )

본 모델은 그림 과 같으며 제품과 동일하게 노즐 입구측 튜브 위치를 중2.18 , C&S

앙 와 편심시켜 해석모델을 생성하였다 확관 튜브의 출구측 부cover center 3.5mm .

분은 을 설치하지 않아 전체적으로 출구측 부분은 직경 의 면이sealing , 13.6mm�

전부 로 정의 되었다out flow .

그림 모델 에 대한 해석격자 생성그림 모델 에 대한 해석격자 생성그림 모델 에 대한 해석격자 생성그림 모델 에 대한 해석격자 생성2.18 32.18 32.18 32.18 3

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Velocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitude㉯㉯㉯㉯

그림 는 그림 의 입력 조건으로 구해진 속도에 대한 벡터를 표시한 것이2.19 2.18

다 확관 통과전까지는 속도가 보존되다 확관을 통과후 축방향으로 진행하며 속도. ,

가 감소하는 것을 알 수 있다 또한 확관 통과후 근방이후에서는 가. x=10mm voltex

심하게 발생하여 분무 구조가 오른쪽으로 약간 휘는 모습을 보인다.

그림 은 확관 통과후 에서의 속도 구배를 보이는 것이다 전체적인2.20 x=15.6mm .

속도크기는 의 편심된 즉 입구 노즐이 위치한 곳에서 가장 큰over center 3.5mm , ,

값을 보였으며 반경방향으로 속도가 줄어 드는 결과를 보인다, .

그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포2.19 32.19 32.19 32.19 3 그림 모델 출구측 속도분포그림 모델 출구측 속도분포그림 모델 출구측 속도분포그림 모델 출구측 속도분포2.20 32.20 32.20 32.20 3

Total pressure distributionTotal pressure distributionTotal pressure distributionTotal pressure distribution㉰㉰㉰㉰

그림 은 이고 그림 는 유체가 출수되는2.21 Pressure contour line , 2.22 x=15.6mm

에서의 압력구배를 보인다 압력은 중심축으로부터 지점에서 값은. 3.5mm

6×104

로 그림 과 그림 과 같은 값을 보인다 압력은 로부[Pa] 2.13 2.17 . peak point

터 반경방향 를 벗어난 후에 에 가깝게 접근하는 특성을 보인다3.5mm 0 .

그림 모델 압력 분포그림 모델 압력 분포그림 모델 압력 분포그림 모델 압력 분포2.21 32.21 32.21 32.21 3 그림 모델 출구측 압력분포그림 모델 출구측 압력분포그림 모델 출구측 압력분포그림 모델 출구측 압력분포2.22 32.22 32.22 32.22 3

상하 비대칭 확관 모델 해석결과 포함 모델상하 비대칭 확관 모델 해석결과 포함 모델상하 비대칭 확관 모델 해석결과 포함 모델상하 비대칭 확관 모델 해석결과 포함 모델(sclaing , 4)(sclaing , 4)(sclaing , 4)(sclaing , 4)④④④④

입력 조건입력 조건입력 조건입력 조건㉮㉮㉮㉮

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입구측 유로 제품 밸브와 동일 조건- : 3 × 10.8[mm] (C&S )�

확관 튜브 제품 밸브와 동일조건- : 13.6 × 15.6[mm] (C&S )�

입구측 튜브위치 중앙 에서 편심되어 위치 제품- : (cover center) 3.5mm (C&S

과 동일 조건)

입구속도 분사조건 동일- : 14.24825m/s, ( = 1bar) ( )

입구와 출구의 사이각- (θ): 0° ,180°

본 모델은 그림 과 같으며 제품과 동일하게 노즐 입구측 튜브 위치를 중2.23 , C&S

앙 와 편심시켜 해석모델을 생성하였다 확관 튜브의 출구측 부cover center 3.5mm .

분에 프로그램으로부터 모델화된 를 포함하는pro-engineer 3D orifice sealing

을 포함시켜 유체 유동해석을 하였다model .

본 모델은 자료를 근거로 하여 모델을 생성시켰으며 확관 튜브와C&S CAD , sling

과의 직경에서 차이를 보인다 즉 자료를 근거로하면 자성체의 내부직경flat . , C&S ,

은 인데 반해서 의 직경은 의 값을 보인다 이에 대해13.6[mm] , sealing 12.6[mm] . ,

직경차이에 의해 외부 누설이 발생 할 수도 있지만 본 해석에 있어서는 외부 누설,

을 로 하여 밸브 입구로 들어오는 유량은 전량 의 오리피스를 통해 빠져0 , sealing

나가는 것으로 가정 해석하였다.

본 제품의 밸브 모델은 입구와 출구의 사이각이 의 회전으로 인하여C&S sealing

그 사이각 또한 변한다 이에 대해 입출구 포트 사이각을. 0° 와180° 로 하여 두,

경우에 있어 압력 및 속도구배를 비교 검토하였다.

그림 모델 에 대한 유동격자 생성그림 모델 에 대한 유동격자 생성그림 모델 에 대한 유동격자 생성그림 모델 에 대한 유동격자 생성2.23 42.23 42.23 42.23 4

Velocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitudeVelocity vector & magnitude㉯㉯㉯㉯

그림 는 출구의 사이각을2.24 0° 와 180° 로 하였을 경우에 대해서 그림 의 입2.23

력조건으로 구해진 속도에 대한 벡터를 표시한 것이다 또한 그림 는 이들 속. , 2.25

도벡터로부터 밸브 출구측의 중심을 지나는 을 생성하여 그 라인에서의 속도구line ,

배를 보인다.

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그림 의 로부터 분사된 유체는 과 충돌하는 현상을 볼 수 가 있2.24 (a)~(d) sealing

으며 의 오리피스 부분에 있어서는 속도가 증가하는 것을 알 수 있다 이는, Sealing .

밸브 입구 의 면적은tube 6.952×10-6[m

3인데 반해 출구측 의 오리피스] , Sealing

부분의 면적은 5.61×10-6[m

3로 의 면적이 입구측보다 의 작은] sealing orifice , 20%

면적을 가지고 있기 때문이다 전체적으로 의 속도구배를 보이며 이 값. 18~21m/s ,

들은 입출구측의 위치에 따라서 출구측 속도구배의 차이를 보인다 의 경우의, . (e)

평균속도는 약 이고 의 경우는 약 로서 전체적으로 의 속도차21m/s , (f) 18m/s 3m/s

이를 보인다 이러한 이유는 그림 로 설명이 가능하다. 2.25 .

그림 는 의 돌기부분에서의 속도벡터의 그림이다 는2.25 sealing . (a) θ= 0° 이고,

는(b) θ=180° 인 경우이다 의 경우 분사된 유체는 과의 큰 충돌없. (a) sliding float

이 오리피스로 유체가 이동하는 현상을 불 수 있으나 의 경우에 있어서는, (b)

의 밸브 쪽으로 튀어나온 돌기가 유체의 흐름을 저항하는 요소로 작용한다sealing .

이 때문에 유체는 바로 의 오리피스로 진행하지 못하고 이 돌기를 우회하, sealing ,

여 진행하는 모습을 보인다 따라서 이 부분에서의 운동량 손실로 인하여 최고. ,

의 속도차이를 보이는 것으로 판단된다3m/s .

(a) cross-section-front ( =0° )(a) cross-section-front ( =0° )(a) cross-section-front ( =0° )(a) cross-section-front ( =0° )θθθθ (b) cross-section-front ( =180° )(b) cross-section-front ( =180° )(b) cross-section-front ( =180° )(b) cross-section-front ( =180° )θθθθ

(c) cross-section-right ( =0° )(c) cross-section-right ( =0° )(c) cross-section-right ( =0° )(c) cross-section-right ( =0° )θθθθ (d) cross-section-right ( =180° )(d) cross-section-right ( =180° )(d) cross-section-right ( =180° )(d) cross-section-right ( =180° )θθθθ

- 36 -

(e) radial-section ( =0° )(e) radial-section ( =0° )(e) radial-section ( =0° )(e) radial-section ( =0° )θθθθ (f) radial-section-( =180° )(f) radial-section-( =180° )(f) radial-section-( =180° )(f) radial-section-( =180° )θθθθ

그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포그림 모델 속도 분포2.24 42.24 42.24 42.24 4

(a) outflow section ( =0° )(a) outflow section ( =0° )(a) outflow section ( =0° )(a) outflow section ( =0° )θθθθ (b) outflow section ( =180° )(b) outflow section ( =180° )(b) outflow section ( =180° )(b) outflow section ( =180° )θθθθ

그림 모델 출구측 속도 분포그림 모델 출구측 속도 분포그림 모델 출구측 속도 분포그림 모델 출구측 속도 분포2.25 42.25 42.25 42.25 4

(a) outflow section ( =0° )(a) outflow section ( =0° )(a) outflow section ( =0° )(a) outflow section ( =0° )θθθθ (b) outflow section ( =180° )(b) outflow section ( =180° )(b) outflow section ( =180° )(b) outflow section ( =180° )θθθθ

그림 모델 상부셀렉터 속도 분포그림 모델 상부셀렉터 속도 분포그림 모델 상부셀렉터 속도 분포그림 모델 상부셀렉터 속도 분포2.26 4 (appendix of sealing)2.26 4 (appendix of sealing)2.26 4 (appendix of sealing)2.26 4 (appendix of sealing)

- 37 -

Pressure distributionPressure distributionPressure distributionPressure distribution㉰㉰㉰㉰

그림 에 출구의 사이각을 로 하였을 경우에 대해서 그림2.27~2.28 0° , 180° 2.23

의 입력조건으로 부터 해석 결과를 보인다pressure contour line .

그림 은 의 구배로서 내부 공기의 압력분포를 보이는 것이다2.27 static pressure , .

의 오리피스 부분은 압력강하가 발생하는데 이는 밸브 입구 면적이sealing tube ,

의 오리피스 부분의 면적이 커 이 부분에서 속도가 증가하게되고 따라서 주sealing ,

위 공기는 압력강하가 발생하는 것으로 판단된다 또한 그림 은 로부. , 2.27 (a), (b)

터 두 경우 모두 분사된 유체는 의 돌기부분과 충돌하는 모습=0° , 180° sealingθ

을 보인다.

그림 은 로서 유체의 운동량에 기준을 둔 압력구배 및 분포2.28 dynamic pressure

도가 되겠다 이 경우에 있어서는 분사된 유체가 의 돌기부분과 충돌되는 현. sealing

상이 명확히 관찰되고 또한 그림 의 로부터 돌기 충돌부분에 있어서, , 2.28 (c), (d)

의 의 구배를 명확히 관찰 할 수 있다 인 경우는 분사dynamic pressure . (c) =0°θ

된 유체는 의 돌기부분만 충돌하고 바로 부분으로 토출이되나sealing , orifice , (d)

인 경우는 바닥면과 충돌한 후 부분으로 이동을 해야 하기=180° sealing officeθ

때문에 돌기를 우회하며 진행하는 과정에 있어 돌기부분과 출구부분에 비슷한 압,

력구배가 일어나는 것을 관찰 할 수 있다.

정압분포정압분포정압분포정압분포(a) ( =0° )(a) ( =0° )(a) ( =0° )(a) ( =0° )θθθθ 정압분포정압분포정압분포정압분포(b) ( =180° )(b) ( =180° )(b) ( =180° )(b) ( =180° )θθθθ

출구측 정압분포출구측 정압분포출구측 정압분포출구측 정압분포(c) ( =0° )(c) ( =0° )(c) ( =0° )(c) ( =0° )θθθθ 출구측 정압분포출구측 정압분포출구측 정압분포출구측 정압분포(d) ( =180° )(d) ( =180° )(d) ( =180° )(d) ( =180° )θθθθ

그림 모델 에 대한 정압분포그림 모델 에 대한 정압분포그림 모델 에 대한 정압분포그림 모델 에 대한 정압분포2.27 42.27 42.27 42.27 4

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동압분포동압분포동압분포동압분포(a) ( =0° , cross section)(a) ( =0° , cross section)(a) ( =0° , cross section)(a) ( =0° , cross section)θθθθ 동압분포동압분포동압분포동압분포(b) ( =180° , cross section)(b) ( =180° , cross section)(b) ( =180° , cross section)(b) ( =180° , cross section)θθθθ

동압분포동압분포동압분포동압분포(c) ( =0° , radial section)(c) ( =0° , radial section)(c) ( =0° , radial section)(c) ( =0° , radial section)θθθθ 동압분포동압분포동압분포동압분포(d) ( =180° , radial section)(d) ( =180° , radial section)(d) ( =180° , radial section)(d) ( =180° , radial section)θθθθ

출구측 동압분포출구측 동압분포출구측 동압분포출구측 동압분포(e) ( =0° )(e) ( =0° )(e) ( =0° )(e) ( =0° )θθθθ 출구측 동압분포출구측 동압분포출구측 동압분포출구측 동압분포(f) ( =180° )(f) ( =180° )(f) ( =180° )(f) ( =180° )θθθθ

그림 모델 에 대한 동압분포그림 모델 에 대한 동압분포그림 모델 에 대한 동압분포그림 모델 에 대한 동압분포2.28 42.28 42.28 42.28 4

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단순 모델 전산유체해석결과단순 모델 전산유체해석결과단순 모델 전산유체해석결과단순 모델 전산유체해석결과2)2)2)2)

가가가가) Mesh Creation) Mesh Creation) Mesh Creation) Mesh Creation

의 해석에 있어서 해석영역에 대한 격자 생성은 에SMT Valve CFD Fluent Family

속하는 사 프로그램을 이용하였으며 이들에 대한 유동영Fluent Gambit ver2.0.8 ,

역격자 생성 결과를 그림 에 보인다 해석모델은 실제 와 동일2.29 . C&S SMT valve

한 모델이다 이 부분에 있어 격자 생성시 고려되지 않은 부분은 과 하부. spring

케이스인데 이는 실제 해석에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단 해석에서 제외

시켰다.

그림 의 상단 두 그림은 실제 세정수 분사시 유동영역에 대한 격자 생성 그림2.29

이다 여기에서 밸브 출구부위에 대해서 긴 원통형의 격자를 생성시켰는데 이는 세. ,

정수가 밸브 출구를 벗어난 위치에서의 거동까지 살피기 위함이다.

전체 격자 생성에 있어서 최대 변수는 위치변화이다 실제 은selector . SMT motor

입력 에 따라 움직이며 이에 의해 이 회전하게 되고 이에 따라Pulse , magnetic

의 위치가 변하게 되는데 이때 변하는 위치를 각각 씩 나누어 각 경우selector , 45°

에서의 유동영역 격자를 생성하여 의 해석자료로 활용하였다CFD .

그림 밸브 해석격자 생성그림 밸브 해석격자 생성그림 밸브 해석격자 생성그림 밸브 해석격자 생성2.29 SMT2.29 SMT2.29 SMT2.29 SMT

나 해석 조건나 해석 조건나 해석 조건나 해석 조건))))

해석은 을 사용하여 유동해석을 실시하였으며 전 해석조건을 표Fluent ver 6.18 ,

에 보인다2.2 .

표 해석조건표 해석조건표 해석조건표 해석조건2.22.22.22.2

ArticleArticleArticleArticle ConditionConditionConditionCondition remarksremarksremarksremarks

Flow type Lamina flowbecause, Reynolds

number is too small)

Gravidity disregard

Ambient pressure atmospheric pressure

Ambient temperature 300K

Ambient gas Air

Selector position 0~270° (45° interval)

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다 국부세정시 유동 분포다 국부세정시 유동 분포다 국부세정시 유동 분포다 국부세정시 유동 분포))))

그림 그림 는 국부세정시의 유동에 대한 해석 결과로 세정수 분사시 일2.30~ 2.32

반세정 밸브가 열림에 따라 나타나는 밸브내부의 유동해석결과이다.

전체의 거동을 살펴보게 되면 분사된 세정수는 벽면을 따라 유동을 하게, magnetic

되고 의 상부와 충돌을 한 후 국부노즐쪽으로 강한 스월을 동반하여 이동, Selector ,

을 하며 국부노즐을 통해 세정수가 분사되어진다, .

내부의 세부유동과 관련하여 나타나는 현상들을 설명하면 다음과 같다.

분사된 세정수는 을 통과함과 동시에 급속히 압력강하가 일어남maginetic .①

이유 분사된 세정수는 의 벽면과 충돌을 일으켜 속도가 감소하게 되- : magnetic

고 이때 충돌된 세정수는 뒤따라오는 높은 속도를 지닌 세정수의 유동에 저항요소,

로 작용하기 때문으로 판단됨

로 접근하면서 분사시보다 의 속도감소가 발생Selector 8m/s②

이유 국부세정 노즐이 입구측 노즐의 반대편에 위치하기 때문에 와 충- : selector

돌하게 됨

국부 노즐 위치에서 세정수는 일부 국부 노즐쪽으로 빠지기도 하지만 magnetic③

의 상부로 역류하는 현상을 보임.

이유 초기 분사속도에 비해 속도가 많이 떨어진 세정수들이 국부 오리피스- : 1.

를 통해 빠져나가기에는 오리피스의 구멍이 작음selector

국부 세정 노즐로 이동하면서 세정수는 강한 을 지님 마그네틱 벽면과2. swirl 2→

차 충돌을 일으킴 일부세정수는 역류를 하게됨→

하부 의 윗면에서 의 속도로 충돌하는 현상을 보임selector 6~7m/s④

이유 과 는 전체 의 이격거리를 가지고 있음- : magnetic selector 1mm

입구세정수의 분사압을 로 하였을시 그때의 속도는 인데 반하여1bar , 14.3m/s ,⑤

출구측의 속도는 약 로 해석결과를 얻을 수 있었음3~6m/s .

이유 언급한 바와 같이 분사된 세정수의 진행에 있어서 저항요소가 많기 때문- :

임.

그림 은 종단면으로 를 잘라서 보여주는 속도구배이다 맨 아래쪽의 속2.32 surface .

도구배는 하부 와 상부 가 만나는 지점에서의 속도구배이다 여기selector selector .

에서는 누설없이 세정수가 분사되어지는 것을 보여준다 이 부분에서는 또한 입구. ,

측과 출구측의 위치가 다름에 따라 세정수가 출구측으로 선회를 하면서 이동하는,

모습이 관찰된다.

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그림 속도 분포그림 속도 분포그림 속도 분포그림 속도 분포2.302.302.302.30 그림 속도분포그림 속도분포그림 속도분포그림 속도분포2.312.312.312.31 그림 속도분포 종단면그림 속도분포 종단면그림 속도분포 종단면그림 속도분포 종단면2.32 ( )2.32 ( )2.32 ( )2.32 ( )

그림 는 밸브 출구면에 횡선을 그어서 그 부분에서의 속도와 압력 구배2.33, 2.34

를 보여주는 그래프이다 를 벗어난 부분에 있어서의 속도구배는 이었으. selector 0

며 를 통과하는 부분에서는 의 속도를 보이고 있다 이는 입구측, selector 3~6m/s .

초기속도의 의 속도를 보이는 값이다 또한 중심축을 중심으로 좌우 같은40~20% . ,

속도구배가 아닌 왼쪽에 더 높은 속도구배를 보이고 있는데 이는, selector orifice

의 왼쪽 부분이 밸브 입구 부분과 더 가깝기 때문이다.

그림 의 압력구배도 속도구배와 비슷한 경향을 보이며 중심보다는 왼쪽부분에2.34 ,

더 높은 압력을 가지는 것을 알 수 있다.

그림 출구측 속도분포그림 출구측 속도분포그림 출구측 속도분포그림 출구측 속도분포2.332.332.332.33 그림 출구측 압력분포그림 출구측 압력분포그림 출구측 압력분포그림 출구측 압력분포2.342.342.342.34

라 일반세정시의 유동라 일반세정시의 유동라 일반세정시의 유동라 일반세정시의 유동))))

그림 는 세정수가 일반세정출구를 통하여 토출될때의 속도 벡터그림이고 그림2.35 ,

은 세정수의 유체입자의 을 추적한 그림이다 이 경우 국부 세정과2.36 pass line .

비슷하게 입구 관로를 지난후 급속히 속도가 감소하며 내부에서 큰 스월을 보인,

후 낮은 속도 약 로 출구를 빠져나가는 현상이 관찰된다( 3~5m/s) .

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그림 속도벡터 분포그림 속도벡터 분포그림 속도벡터 분포그림 속도벡터 분포2.35 (all region)2.35 (all region)2.35 (all region)2.35 (all region) 그림 패스라인그림 패스라인그림 패스라인그림 패스라인2.36 (all region)2.36 (all region)2.36 (all region)2.36 (all region)

그림 과 그림 은 출구면에 횡선을 그어서 그 부분에서의 속도와2.37 2.38 selector

압력 구배를 보여주는 그래프이다 를 벗어난 부분에 있어서의 속도구배는. selector

이었으며 를 통과하는 부분에서는 의 속도를 보이고 있다 이 값0 , selector 3~5m/s .

은 국부세정의 경우 보다 정도 적은 속도 분포이다1~1.5m/s . dynamic pressure

의 경우도 2×104

정도 낮은 값을 보이고 있으나 두 경우 모두 큰 차이는 아니[pa] ,

라 보고 이에 대한 고찰은 생략하기로 한다.

그림 출구측 속도�