KR101763121B1 - 개선된 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 약액 가압 장치는 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징; 상기 제 2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤; 상기 피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈; 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징; 상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로; 상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 1 간접액 흐름 조절 장치; 상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 약액 가압 장치는 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징; 상기 제 2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤; 상기 피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈; 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징; 상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로; 상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 1 간접액 흐름 조절 장치; 상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 개선된 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 간접액을 피스톤과 벨로우즈에 의해 가압하되, 피스톤 전진 시 간접액의 압력 증가로 튜브의 체적을 감소시켜 튜브 내의 약액을 공급함과 동시에 피스톤과 벨로우즈 사이에 별도로 제공되는 간접액 흐름 조절 장치를 통해 피스톤 후진 시 벨로우즈 내부의 간접액을 간접액 챔버로 이동시켜 벨루우즈의 압축과 압력 상승을 방지하고, 또한 간접액 흐름 조절 장치를 이용하여 벨로우즈 내부의 간접액의 압력 및 속도를 조절하여 과압력으로 인한 부품의 수명 저하를 방지하여, 궁극적으로 약액 공급 장치의 응답성을 향상시킬 수 있는 개선된 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼, 자기 디스크, 다층 배선기판, PDP, LCD, 또는 OLED를 제조하기 위해서는 글래스와 같은 기재 상에 포토 레지스트액, 스피니언 글라스액(Spinion glass solution), 폴리이미드 수지액(Polyimide solution), 순수(pure water), 현상액, 에칭액, 유기 용제, 및 도액(coating liquids) 등과 같은 화학 약액(이하 약액이라 함)을 공급하여야 한다. 이러한 약액을 공급하기 위한 다양한 약액 공급 장치가 사용된다.
상술한 종래 기술의 약액 펌핑 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치의 하나가 2001년 12월 12일자로 약액공급 장치라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원번호 제10-2001-0078429호 출원되어, 2003년 6월 25일자로 공개된 대한민국 공개특허 제10-2003-0048515호(이하 종래 기술1이라 함)에 구체적으로 예시되어 있다.
도 1은 종래 기술1의 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술1의 약액 공급 장치(100)는 구동 펌프(11)와 펌프 구동부(12)를 구비한다. 구동 펌프(11)는 탄성부재에 의해 형성되어 직경 방향으로 탄성팽창 수축이 가능한 가요성 튜브(13), 및 가요성 튜브(13) 외측에 배치되며, 탄성부재에 의해 형성되고, 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈(14)를 구비하고 있다. 가요성 튜브(13)의 양쪽 단부에는 어댑터부(15,16)가 부착되고, 일측 어댑터부(15)에는 공급 유로(17)가 접속되고, 이 공급 유로(17)는 약액을 수용하는 약액 탱크(18)에 접속되어 있다. 타측 어댑터부(16)에는 토출 유로(19)가 접속되고, 이 토출 유로(19)는 약액을 토출 및 도포하는 노즐 장치(20)에 접속되어 있다. 공급 유로(17)에는 공급 유로(17)를 개폐하기 위한 공급측 개폐밸브(21)가 설치되며, 토출 유로(19)에는 토출 유로(19)를 개폐하기 위한 토출측 개폐밸브(22)가 설치되어 있다. 각각의 개폐밸브(21, 22)로서 전기신호에 의해 작동하는 솔레노이드 밸브, 공기압에 의해 작동하는 에어 동작 밸브(air operate valve) 또는 체크 밸브(check valves)가 사용될 수 있다.
한편, 벨로우즈(14)는 축방향 중앙부의 작동 디스크부(23), 작동 디스크부(23)에 일체로 형성되며 제 1 유효직경(d)을 갖는 소형 벨로우즈부(24), 상기 작동 디스크부(23)를 통하여 상기 소형 벨로우즈부(24)와 일체로 형성되고, 소형 벨로우즈부(24)의 유효직경(d) 보다도 큰 내경의 제 2 유효직경(D)을 갖는 대형 벨로우즈부(25)를 구비한다. 즉, 대형 벨로우즈부(25)는 소형 벨로우즈부(24) 보다 큰 단면적을 갖는다. 여기서, 제 1 및 제 2 유효직경(d,D)은 소형 벨로우즈부(24)와 대형 벨로우즈부(25)의 팽창 및 수축 시에 각각의 벨로우즈(24, 25)의 평균 내경을 의미한다. 가요성 튜브(13)와 벨로우즈(14) 사이의 공간이 펌프실(42)을 구성하며, 이 펌프실(42) 내에는 액체 등의 비압축성매체인 간접액(43)이 충전되어 있다. 따라서, 벨로우즈(14)를 중앙 부분의 작동 디스크부(23)에서 축방향으로 탄성 변형하면, 벨로우즈(14)의 전체 길이는 변하지 않으며, 소형 벨로우즈부(24)와 대형 벨로우즈부(25)의 내측 체적이 변화하게 된다. 이러한 방식으로 간접액(43)을 통해 가요성 튜브(13)가 직경방향으로 팽창 또는 수축함으로써 가요성 튜브(13)는 펌프 동작을 하게 된다.
그러나, 상술한 종래 기술의 약액 공급 장치(100)는 1) 압력 변화에 따른 가요성 튜브(13)의 체적 변화량을 정밀하게 제어하는 것이 어려워 약액의 정밀한 정량 도포가 어렵고, 2) 수지 재질의 벨로우즈(14)는 좌우 평탄도를 매우 정밀하게 조정하기 위해 장시간의 설치 시간이 요구되며, 3) 구조가 복잡하고, 4) 약액의 공급시 약액의 가요성 튜브(13) 내에서의 이동 속도가 일정하지 않아 바람직하지 않은 리플(ripples) 및 그에 따른 기포가 발생할 가능성이 높으며, 5) 약액 공급 장치(100)의 유지 보수가 복잡하고, 시간이 많이 걸리며, 6) 수명으로 짧다는 등의 문제점을 갖는다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 방안의 하나가 2011년 4월 20일자에 약액 공급 장치라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2011-0036605호로 출원되어, 2011년 10월 26일자로 대한민국 공개특허 제10-2011-0117023호(이하 종래기술2라 함)에 상세히 개시되어 있다.
좀 더 구체적으로, 도 2는 종래 기술2에 따른 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술2에 따른 약액 공급 장치(10a)는 하나의 구동 펌프(11)와 하나의 약액 펌프(12)를 포함하여 구성된다. 구동 펌프(11)는 구동 하우징(13a)을 가지며, 약액 펌프(12)는 약액 하우징(13b)을 가진다. 2개의 하우징들(13a 및 13b)이 일체화되어 하우징 부재(13)를 만들고, 하우징 부재(13)는 구동 유닛(14)에 부착된다. 원통형 수용공(15)이 구동 하우징(13a) 내측에 형성되고, 구동 하우징(13a)의 일단부(an end portion)는 폐쇄벽(blockage wall)(16)에 의해 폐쇄된 폐쇄 단부(blockage end)이며, 구동 하우징(13a)의 다른 단부에는 개구부(17)가 형성된다. 구동 로드(18)가 구동 하우징(13a) 내측에 선형으로 왕복 운동 가능하게 설치되고, 구동 유닛(14)에 설치된 구동 장치(미도시)에 의해 왕복 운동을 한다.
구동 하우징(13a) 내에 설치되는 것은 펌프 부재인 벨로우즈(21)이다. 벨로우즈(21)에서, 구동 로드(18)가 축 방향으로 왕복 운동을 할 때, 말단 플레이트부(23)는 구동 로드(18)와 함께 축 방향으로 이동되고, 아코디언 형상부(22)는 축방향으로 탄성 변형된다. 연통 챔버(25)가 구동 하우징(13a)의 수용공(15)의 내주면과 벨로우즈(21) 사이에 형성된다. 벨로우즈(21)의 내부는 구동 유닛(14)에 형성된 배기공(escape hole: 미도시)을 통해 외부와 연통하고, 외기(ambient air)가 구동 로드(18)의 왕복 운동에 따라 벨로우즈(21) 내부로 유입되며, 그와 동시에, 벨로우즈(21) 내부의 공기가 외부로 배출된다. 벨로우즈(21)의 말단 플레이트부(23)와 폐쇄벽(16) 사이는 구동 펌프(11)의 펌프 챔버(26)의 역할을 하고, 간접액의 유입과 유출이 펌프 챔버(26)와 연통 챔버(25) 사이에서 일어난다. 구동 로드(18)가 전진 이동될 때, 펌프 챔버(26)가 수축하고, 펌프 챔버(26) 내측의 간접액이 구동 하우징(13a)의 외부로 토출된다. 한편, 구동 로드(18)가 후퇴 이동될 때, 펌프 챔버(26)가 팽창하고, 간접액이 외부로부터 펌프 챔버(26) 내부로 흡입된다.
그러나, 상술한 종래 기술2에서는 1) 매우 복잡한 구조가 사용되어야 하고, 2) 간접액의 공급 시 스틱 슬립(섭동) 현상이 발생하여 간접액의 미세 토출 및 정량 토출이 어려우며, 3) 간접액의 공급량의 정량/정속 편차가 발생하고, 또한 빠른 압력 응답 특성을 얻기 어렵고, 4) 수명이 짧다는 등의 문제가 발생한다.
따라서, 상술한 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간접액을 피스톤과 벨로우즈에 의해 가압하되, 피스톤 전진 시 간접액의 압력 증가로 튜브의 체적을 감소시켜 튜브 내의 약액을 공급함과 동시에 피스톤과 벨로우즈 사이에 별도로 제공되는 간접액 흐름 조절 장치를 통해 피스톤 후진 시 벨로우즈 내부의 간접액을 간접액 챔버로 이동시켜 벨루우즈의 압축과 압력 상승을 방지하고, 또한 간접액 흐름 조절 장치를 이용하여 벨로우즈 내부의 간접액의 압력 및 속도를 조절하여 과압력으로 인한 부품의 수명 저하를 방지하여, 궁극적으로 약액 공급 장치의 응답성을 향상시킬 수 있는 개선된 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 약액 가압 장치는 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징; 상기 제 2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤; 상기 피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈; 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징; 상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로; 상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 1 간접액 흐름 조절 장치; 상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 약액 가압 장치는 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징; 상기 제 2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤; 상기 피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈; 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징; 상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로; 상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 2 간접액 흐름 조절 장치; 상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 약액 공급 장치는 내부에 가압 챔버를 구비하는 제 1 하우징; 상기 제 1 하우징의 일측에 제공되며, 약액을 수용하는 약액 탱크에 연결되는 약액 유입구; 상기 제 1 하우징의 타측에 제공되며, 상기 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치에 연결되는 약액 토출구; 상기 가압 챔버 내에 제공되며, 상기 약액이 공급되는 튜브; 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징; 상기 피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈; 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징; 상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로; 상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 1 간접액 흐름 조절 장치; 상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 약액 공급 장치는 내부에 가압 챔버를 구비하는 제 1 하우징; 상기 제 1 하우징의 일측에 제공되며, 약액을 수용하는 약액 탱크에 연결되는 약액 유입구; 상기 제 1 하우징의 타측에 제공되며, 상기 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치에 연결되는 약액 토출구; 상기 가압 챔버 내에 제공되며, 상기 약액이 공급되는 튜브; 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징; 상기 피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈; 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징; 상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로; 상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 2 간접액 흐름 조절 장치; 상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 개선된 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치를 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 간접액 흐름 조절 장치의 사용에 의해 벨루우즈의 압축과 압력 상승이 방지된다.
2. 벨로우즈 내부의 간접액의 압력 및 속도의 조절이 가능하여 과압력 발생이 방지된다.
3. 약액 공급 장치를 구성하는 부품의 수명 저하가 방지된다.
4. 약액 공급 장치의 응답성이 크게 향상된다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술1의 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 2는 종래 기술2에 따른 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 펌핑용 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 폐쇄된 경우의 부분 상세 도면이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 개방된 경우의 부분 상세 도면이다.
도 3d는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에서 제 1 간접액 흐름 조절 장치의 구비 유무에 따른 압력 분포를 도시한 그래프이다.
도 3e는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 폐쇄된 경우의 부분 상세 도면이다.
도 3f는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 개방된 경우의 부분 상세 도면이다.
도 3g 및 도 3h는 도 3e 및 도 3f에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치에서 발생하는 압력 차이에 따른 피스톤의 원점 위치 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 기술2에 따른 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 펌핑용 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 폐쇄된 경우의 부분 상세 도면이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 개방된 경우의 부분 상세 도면이다.
도 3d는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에서 제 1 간접액 흐름 조절 장치의 구비 유무에 따른 압력 분포를 도시한 그래프이다.
도 3e는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 폐쇄된 경우의 부분 상세 도면이다.
도 3f는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 개방된 경우의 부분 상세 도면이다.
도 3g 및 도 3h는 도 3e 및 도 3f에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치에서 발생하는 압력 차이에 따른 피스톤의 원점 위치 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 기술한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 펌핑용 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치의 개략적인 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 폐쇄된 경우의 부분 상세 도면이며, 도 3c는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치가 개방된 경우의 부분 상세 도면이고, 도 3d는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에서 제 1 간접액 흐름 조절 장치의 구비 유무에 따른 압력 분포를 도시한 그래프이다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약액 가압 장치(301)는 간접액이 수용되는 간접액 챔버(333)를 구비하는 제 2 하우징(335); 상기 제 2 하우징(335) 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤(336); 상기 피스톤(336)의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징(335)에 각각 연결되며, 상기 피스톤(336)의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈(334); 상기 피스톤(336)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335) 사이에 제 2 간접액 챔버(333a)를 형성하도록 상기 피스톤(336)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징(335a); 상기 내부 하우징(335a)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버(333)와 상기 제 2 간접액 챔버(333a) 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로(333b); 상기 간접액 흐름 통로(333b) 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로(333b)를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 1 간접액 흐름 조절 장치(350); 상기 피스톤(336)과 연결되며, 상기 피스톤(336)을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드(338); 및 상기 피스톤 로드(338)와 연결되며, 상기 피스톤 로드(338)를 구동하기 위한 구동 부재(340)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치(300)는 내부에 가압 챔버(305)를 구비하는 제 1 하우징(304); 상기 제 1 하우징(304)의 일측에 제공되며, 약액을 수용하는 약액 탱크(미도시)에 연결되는 약액 유입구(310); 상기 제 1 하우징(304)의 타측에 제공되며, 상기 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치(미도시)에 연결되는 약액 토출구(319); 상기 가압 챔버(305) 내에 제공되며, 상기 약액이 공급되는 튜브(306); 간접액이 수용되는 간접액 챔버(333)를 구비하는 제 2 하우징(335); 상기 제 2 하우징(335) 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤(336); 상기 피스톤(336)의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징(335)에 각각 연결되며, 상기 피스톤(336)의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈(334); 상기 피스톤(336)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335) 사이에 제 2 간접액 챔버(333a)를 형성하도록 상기 피스톤(336)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징(335a); 상기 내부 하우징(335a)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버(333)와 상기 제 2 간접액 챔버(333a) 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로(333b); 상기 간접액 흐름 통로(333b) 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로(333b)를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 1 간접액 흐름 조절 장치(350); 상기 피스톤(336)과 연결되며, 상기 피스톤(336)을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드(338); 및 상기 피스톤 로드(338)와 연결되며, 상기 피스톤 로드(338)를 구동하기 위한 구동 부재(340)를 포함한다.
이하에서는 약액 펌핑용 가압 장치(301) 및 이를 구비한 약액 공급 장치(300)의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
다시 도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약액 공급 장치(300)는 내부에 가압 챔버(305)를 구비하는 제 1 하우징(304)을 구비한다. 제 1 하우징(304)의 일측에는 약액 유입구(310)가 제공되고, 타측에는 약액 토출구(319)가 제공된다. 약액 유입구(310)는 약액을 수용하는 약액 탱크(미도시)와 연결되어 있으며, 약액 유입구(310)와 약액 탱크 사이에는 약액 유입구(310)를 개폐하기 위한 제 1 개폐밸브(321)가 제공된다. 또한, 약액 토출구(319)는 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치(미도시)와 연결되어 있으며, 약액 토출구(319)와 노즐 장치 사이에는 약액 토출구(319)를 개폐하기 위한 제 2 개폐밸브(322)가 제공된다. 상술한 제 1 및 제 2 개폐밸브(321,322)는 선택 사양으로 반드시 사용되어야 하는 것은 아니다. 또한, 제 1 및 제 2 개폐밸브(321,322)는 각각 전기신호에 의해 작동하는 솔레노이드 밸브, 공기압에 의해 작동하는 에어 동작 밸브(air operate valve) 또는 체크 밸브(check valves)로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약액 공급 장치(300)는 제 1 하우징(304)의 가압 챔버(305) 내에 제공되는 튜브(306)를 구비한다. 튜브(306)는 약액이 공급되는 통로로 후술하는 바와 같이 약액 가압 장치(301)에 의한 간접액의 가압 및 감압 동작에 의해 탄성 변형될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약액 공급 장치(300)는 약액 가압 장치(301)를 포함한다. 이러한 약액 가압 장치(301)는 간접액이 수용되는 간접액 챔버(333)를 구비하는 제 2 하우징(335)을 포함한다. 제 2 하우징(335) 및 간접액 챔버(333)는 각각 별개로 제공되어 결합되거나 또는 일체형으로 구현될 수 있다. 가압 챔버(305)와 간접액 챔버(333)는 연결부재(332)에 의해 서로 유체연통되도록 연결된다.
또한, 제 2 하우징(335) 내에 제공되는 피스톤(336)은 간접액을 가압할 수 있다. 피스톤(336)의 하단부 외측에는 벨로우즈(334)의 일측이 연결되어 있고, 제 2 하우징(335)의 내측에는 벨로우즈(334)의 타측이 연결되어 있다. 피스톤(336)에는 피스톤 로드(338)가 연결되어 있으며, 피스톤 로드(338)는 또한 구동 부재(340)와 연결되어 있다. 구동 부재(340)의 구동력에 의해 피스톤 로드(338) 및 피스톤 로드(338)와 연결된 피스톤(336)이 제 2 하우징(335) 내에서 축방향(전진 방향 및 후진 방향)으로 이동될 수 있다. 그에 따라, 벨로우즈(334)도 탄성변형 가능하게 피스톤(336)의 축방향을 따라 이동될 수 있다.
상술한 본 발명의 제 1 실시예 따른 약액 공급 장치(300)의 약액 가압 장치(301)는 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 간접액 흐름 조절 장치(350)를 포함한다. 이를 위해, 약액 가압 장치(301)는 피스톤(336)의 외측면과 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징(335a)을 포함한다. 이러한 내부 하우징(335a)은 피스톤(336)의 외측면과 제 2 하우징(335) 사이에 제 2 간접액 챔버(333a)를 형성한다. 또한, 내부 하우징(335a)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에는 간접액 흐름 통로(333b)가 제공되어, 간접액 챔버(333)와 상기 제 2 간접액 챔버(333a) 사이에서 간접액이 이동될 수 있다. 이러한 간접액 흐름 통로(333b)를 통한 간접액의 이동은 간접액 흐름 통로(333b) 내에 제공되는 제 1 간접액 흐름 조절 장치(350)에 의해 제어된다.
좀 더 구체적으로, 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약액 가압 장치(301)에서, 피스톤(336)이 전진 이동하는 경우(도 3b의 경우), 피스톤(336)이 간접액 챔버(333) 내의 간접액을 가압하여 연결부재(332)를 통해 가압 챔버(305) 내로 이동시킨다. 그에 따라, 튜브(306) 내의 약액이 간접액에 의해 가압되어 약액 토출구(319)를 통해 노즐 장치(미도시)로 공급된다. 그 후, 피스톤(336)이 후진 이동하는 경우(도 3c의 경우), 간접액이 연결부재(332)를 통해 가압 챔버(305)로부터 간접액 챔버(333) 내로 이동하고, 약액 탱크(미도시)에 연결되는 약액 유입구(310)를 통해 약액이 튜브(306) 내로 유입된다. 그 후, 피스톤(336)의 전진 이동 및 후진 이동에 따라 상술한 동작이 반복된다.
상술한 바와 같은 피스톤(336)과 벨로우즈(334)를 이용하여 간접액의 가압 및 감압 동작에 따라 간접액이 가압 챔버(305)와 간접액 챔버(333) 사이에서 이동하여 튜브(306) 내의 약액 펌핑 동작을 수행하게 된다.
그러나, 피스톤(336)과 벨로우즈(334)를 이용한 간접액의 가압 및 감압 동작이 지속적으로 수행되는 경우, 피스톤(336)과 제 2 하우징(335)/내부 하우징(335a) 사이에 제공되는 실링 부재(337)가 마모된다. 그에 따라, 피스톤(336)이 전진 이동하여 간접액 챔버(333) 내의 간접액을 가압하는 경우, 간접액 챔버(333) 내의 간접액의 일부가 제 2 간접액 챔버(333a) 내로 이동하게 된다. 제 2 간접액 챔버(333a) 내로 이동한 간접액은 벨로우즈(334)를 가압하여 압축 및 압력 상승을 일으키고, 그에 따라 벨로우즈(334)와 피스톤(336) 사이의 간접액의 압력 및 속도의 변형에 따른 과압력이 발생한다. 이러한 벨로우즈(334)의 과압력으로 인하여 간접액의 가압 시 도 3d에 도시된 바와 같이, 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1)이 정상 압력을 유지하다가 시간이 경과되면서 압력 저하가 발생한다. 그에 따라, 본 발명의 실시예 따른 약액 공급 장치(300)의 약액 가압 장치(301)를 지속적으로 사용할 경우, 약액 토출 시 정량 및 정속 편차가 발생하여, 약액의 정밀한 토출이 어려워질 뿐만 아니라, 벨로우즈(334)를 포함한 부품의 수명이 단축될 수 있다.
상술한 문제점은 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 간접액 흐름 조절 장치(350)에 의해 개선되거나 해결될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 다시 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약액 가압 장치(301)에서도, 피스톤(336)과 벨로우즈(334)의 지속적인 사용에 따라 실링 부재(337)가 마모되어, 간접액 챔버(333) 내의 간접액의 일부가 제 2 간접액 챔버(333a) 내로 이동하게 된다(도 3b 참조). 그러나, 이 경우 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약액 가압 장치(301)에 사용되는 제 1 간접액 흐름 조절 장치(350)에 의해 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 간접액을 간접액 챔버(333) 내로 이동시킴으로써, 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1)이 도 3d에 도시된 바와 같은 정상 압력을 유지하도록 해준다.
상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약액 가압 장치(301)에 사용되는 제 1 간접액 흐름 조절 장치(350)는 간접액 흐름 통로(333b) 내에 고정 방식으로 장착되는 탄성 부재(352), 및 상기 탄성 부재(352)와 접촉하여 이동 가능하게 제공되는 가동 부재(354)로 구성된다. 여기서, 탄성 부재(352)는 스프링으로 구현되고, 가동 부재(354)는 금속제 구체(spherical body)로 구현되는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 가동 부재(354)는 직육면체, 정육면체, 원추체, 다면체 등의 형상을 구비한 금속 재질, 나무 재질, 플라스틱 재질을 포함한 다양한 재질로 구현될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
상술한 제 1 간접액 흐름 조절 장치(350)는, 예를 들어, 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2)이 소정 압력 값(예를 들어, 5Kpa)을 초과하면, 탄성 부재(352)에 의해 제공되는 탄성력을 초과하게 되어, 탄성 부재(352)를 압축한다. 그 결과, 가동 부재(354)는 간접액 흐름 통로(333b)가 개방되도록 이동되어(도 3c의 경우), 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 간접액이 간접액 흐름 통로(333b)를 통해 간접액 챔버(333) 내로 이동하게 된다. 이러한 간접액의 이동은 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2)이 탄성 부재(352)에 의해 제공되는 탄성력 이하가 될 때까지 계속된다. 그 후, 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2)이 탄성 부재(352)에 의해 제공되는 탄성력 이하가 되면, 탄성 부재(352)의 탄성력이 가동 부재(354)를 간접액 흐름 통로(333b)가 폐쇄되도록 이동시킨다. 따라서, 피스톤(336)과 벨로우즈(334)의 지속적인 사용에 따라 실링 부재(337)가 마모되어 간접액 챔버(333) 내의 간접액의 일부가 제 2 간접액 챔버(333a) 내로 이동하게 되더라도, 제 1 간접액 흐름 조절 장치(350)에 의해 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 간접액이 다시 간접액 챔버(333)로 이동하게 되어 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2) 및 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1)이 각각 일정 압력을 유지할 수 있다. 그에 따라, 벨로우즈(334)를 가압하여 압축 및 압력 상승을 일으키고, 그에 따라, 벨로우즈(334)와 피스톤(336) 사이의 간접액의 과압력 발생이 방지되고, 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1)이 정상 압력을 계속 유지할 수 있으므로, 약액 토출 시 정량 및 정속 편차 발생이 방지되어 약액의 정밀한 토출이 가능해지고, 또한 벨로우즈(334)를 포함한 부품의 수명이 연장될 수 있다.
도 3e는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 폐쇄된 경우의 부분 상세 도면이고, 도 3f는 도 3a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 적용될 수 있는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치의 단면도 및 상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 개방된 경우의 부분 상세 도면이다.
도 3e 및 도 3f를 도 3a와 함께 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 약액 가압 장치(301)는 간접액이 수용되는 간접액 챔버(333)를 구비하는 제 2 하우징(335); 상기 제 2 하우징(335) 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤(336); 상기 피스톤(336)의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징(335)에 각각 연결되며, 상기 피스톤(336)의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈(334); 상기 피스톤(336)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335) 사이에 제 2 간접액 챔버(333a)를 형성하도록 상기 피스톤(336)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징(335a); 상기 내부 하우징(335a)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버(333)와 상기 제 2 간접액 챔버(333a) 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로(333b); 상기 간접액 흐름 통로(333b) 내에 제공되며, 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 2 간접액 흐름 조절 장치(360); 상기 피스톤(336)과 연결되며, 상기 피스톤(336)을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드(338); 및 상기 피스톤 로드(338)와 연결되며, 상기 피스톤 로드(338)를 구동하기 위한 구동 부재(340)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 약액 공급 장치(300)는 내부에 가압 챔버(305)를 구비하는 제 1 하우징(304); 상기 제 1 하우징(304)의 일측에 제공되며, 약액을 수용하는 약액 탱크(미도시)에 연결되는 약액 유입구(310); 상기 제 1 하우징(304)의 타측에 제공되며, 상기 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치(미도시)에 연결되는 약액 토출구(319); 상기 가압 챔버(305) 내에 제공되며, 상기 약액이 공급되는 튜브(306); 간접액이 수용되는 간접액 챔버(333)를 구비하는 제 2 하우징(335); 상기 제 2 하우징(335) 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤(336); 상기 피스톤(336)의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징(335)에 각각 연결되며, 상기 피스톤(336)의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈(334); 상기 피스톤(336)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335) 사이에 제 2 간접액 챔버(333a)를 형성하도록 상기 피스톤(336)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징(335a); 상기 내부 하우징(335a)의 외측면과 상기 제 2 하우징(335)의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버(333)와 상기 제 2 간접액 챔버(333a) 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로(333b); 상기 간접액 흐름 통로(333b) 내에 제공되며, 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 2 간접액 흐름 조절 장치(360); 상기 피스톤(336)과 연결되며, 상기 피스톤(336)을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드(338); 및 상기 피스톤 로드(338)와 연결되며, 상기 피스톤 로드(338)를 구동하기 위한 구동 부재(340)를 포함한다.
상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 약액 가압 장치(301) 및 이를 구비한 약액 공급 장치(300)는 제 2 간접액 흐름 조절 장치(360)가 사용된다는 점을 제외하고는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 약액 가압 장치(301) 및 이를 구비한 약액 공급 장치(300)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 약액 가압 장치(301) 및 이를 구비한 약액 공급 장치(300)는 제 2 간접액 흐름 조절 장치(360)의 구체적인 구성 및 동작만을 기술하기로 한다.
다시 도 3e 및 도 3f를 도 3a와 함께 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 약액 가압 장치(301)에 사용되는 제 2 간접액 흐름 조절 장치(360)는 상기 간접액 흐름 통로(333b) 내에 제공되는 개폐 밸브(364); 및 상기 간접액 흐름 통로(333b)의 양 단부측에 제공되며, 상기 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1)과 상기 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2)을 각각 측정하는 제 1 및 제2 압력 센서(362a,362b)로 구성된다. 여기서, 개폐 밸브(364)는 전자 개폐 밸브로 구현되는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치(360)는, 예를 들어, 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2)이 미리 설정된 최대 압력 값(예를 들어, 40Kpa)을 초과하면, 제 2 압력 센서(362b)가 이를 감지하여 개폐 밸브(364)를 개방하도록 한다(도 3f). 그에 따라, 개방된 간접액 흐름 통로(333b)를 통해 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 간접액이 간접액 챔버(333) 내로 이동하게 된다. 그 후, 피스톤(336)과 벨로우즈(334)의 지속적인 사용에 따라 실링 부재(337)가 마모되면, 간접액 챔버(333) 내의 간접액의 일부가 제 2 간접액 챔버(333a) 내로 이동하게 되어, 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2)은 상승하고, 또한 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1)은 저하되어 동일 조건으로 계속 피스톤(336)과 벨로우즈(334)를 사용할 경우, 제 1 압력(P1)의 저하에 따른 약액 도포 두께의 불균형이 발생한다. 이 경우, 이러한 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1) 저하에 따른 문제점을 해소하기 위해, 후술하는 도 3g 및 도 3h를 참조하하여 상세히 설명하는 바와 같이, 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1) 및 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2)을 실시간으로 체크(확인)하고, 압력 차(즉, P1-P2)가 일정 값 이상일 경우 이를 보상해 주기 위해 피스톤(336)의 초기 시작 위치(원점 위치)를 조정하여 재설정(re-setting)해준다.
그에 따라, 피스톤(336)과 벨로우즈(334)의 지속적인 사용에 따라 실링 부재(337)가 마모되어 간접액 챔버(333) 내의 간접액의 일부가 제 2 간접액 챔버(333a) 내로 이동하게 되더라도, 제 2 간접액 흐름 조절 장치(360)에 의해 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 간접액이 다시 간접액 챔버(333)로 이동하게 되어 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2) 및 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1)이 각각 일정 압력을 유지할 수 있다. 그 결과, 벨로우즈(334)가 미리 정해진 일정 최대 압력(예를 들어, 40Kpa)으로 압축 및 압력 상승을 일으키고, 벨로우즈(334)와 피스톤(336) 사이의 간접액의 과압력 발생이 방지되며, 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1)이 정상 압력을 계속 유지할 수 있으므로, 약액 토출 시 정량 및 정속 편차 발생이 방지되어 약액의 정밀한 토출이 가능해지고, 또한 벨로우즈(334)를 포함한 부품의 수명이 연장될 수 있다.
특히, 상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치(360)에서는, 제 1 및 제 2 압력 센서(362a,362b)를 이용하여 개폐 밸브(364)의 개방 및 폐쇄를 제어하므로, 약액의 정량 및 정속 토출을 매우 정밀하게 제어할 수 있다는 장점을 갖는다.
한편, 도 3g 및 도 3h는 도 3e 및 도 3f에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치가 구비된 약액 가압 장치에서 발생하는 압력 차이에 따른 피스톤의 원점 위치 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3g 및 도 3h를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 간접액 흐름 조절 장치(360)의 제 1 및 제 2 압력 센서(362a,362b)가 각각 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1) 및 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2)을 실시간으로 측정하고, 측정된 제 1 압력(P1) 및 제 2 압력(P2)이 각각 본 발명의 제 2 실시예에 따른 약액 공급 장치(300)에 제공되는 제어부를 구성하는 PLC(Programmable Logic Controller) 모듈(미도시)로 전송된다. PLC 모듈은 실시간으로 측정된 제 1 압력(P1) 및 제 2 압력(P2) 간의 압력 변동 값인 차이값(즉, P2 - P1)을 연산하고, 차이값이 미리 정해진 차이값(예를 들어, 2Kpa) 이상인 경우(예를 들어, 피스톤(336)과 벨로우즈(334)의 지속적인 사용에 따라 실링 부재(337)가 마모되어 간접액 챔버(333) 내의 간접액의 일부가 제 2 간접액 챔버(333a) 내로 이동하여 압력 편차가 미리 정해진 임계값 이상인 경우), 개폐 밸브(364)를 개방한다. 그 후, 개폐 밸브(364)가 개방된 상태에서 구동 모터(340)를 이용하여 피스톤(340)을 전방으로 소정 거리(예를 들어, 0.1mm)만큼 이동시킨다. 그 후, 개폐 밸브(364)가 개방된 상태에서 피스톤(340)을 전진 및 후진시키면서, 제 1 압력 센서(362a) 및 제 2 압력 센서(362b)에 의해 측정된 각각의 압력 값(P1 및 P2 값)의 변통 상황을 체크한다. 측정된 압력 차(즉, P2-P1)가 여전히 미리 정해진 임계값 이상인 경우, 개폐 밸브(364)를 개방한 상태로 다시 구동 모터(340)를 이용하여 피스톤(340)을 전방으로 소정 거리(예를 들어, 0.1mm)만큼 추가로 이동시킨다. 그 후, 측정된 압력 차(즉, P2-P1)가 미리 정해진 임계값 미만으로 확인될 때까지 상술한 동작을 반복한다. 측정된 압력 차(즉, P2-P1)가 미리 정해진 임계값 미만인 경우, 개폐 밸브(364)를 폐쇄한 후, 해당 위치를 피스톤(336)의 초기 시작 위치(원점 위치)로 재설정(re-setting)하고 등록한다(즉, 피스톤(336)의 원점 위치 조정). 그 후, 재설정된 피스톤(336)의 초기 시작 위치(원점 위치)에서 상술한 바와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 약액 가압 장치(301) 및 이를 구비한 약액 공급 장치(300)를 구동하여 약액 펌핑 동작을 수행할 수 있으며, 그에 따라, 피스톤(336)과 벨로우즈(334)의 지속적인 사용에 따른 실링 부재(337)의 마모 정도에 따라서 간접액 챔버(333) 내의 제 1 압력(P1) 및 제 2 간접액 챔버(333a) 내의 제 2 압력(P2) 간의 압력 편차 발생 시에 이들 압력 편차가 해소되도록 피스톤(336)의 원점 위치를 지속적으로 조정해 줌으로써, 약액의 정량 및 정속 토출을 추가적으로 매우 정밀하게 제어할 수 있다는 장점이 달성될 뿐만 아니라, 벨로우즈(334)와 피스톤(336) 사이의 간접액의 과압력 발생 방지, 약액 토출 시 정량 및 정속 편차 발생 방지, 및 벨로우즈(334)를 포함한 부품의 수명 연장 등이 장점이 추가적으로 달성될 수 있다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
10a,10b,100,300: 약액 공급 장치 11: 구동 펌프
12: 펌프 구동부/약액 펌프 13: 가요성 튜브/하우징 부재
13a,13b: 구동 하우징/약액 하우징 14: 벨로우즈/구동 유닛
15: 어댑터부/수용공 16: 어댑터부/폐쇄벽 17: 공급 유로/개구부
18: 약액 탱크/구동 로드 19: 토출 유로 20: 노즐 장치
21: 개폐밸브/벨로우즈 22: 개폐밸브/아코디언 형상부
23: 작동 디스크부/말단 플레이트부 24: 소형 벨로우즈부
25: 대형 벨로우즈부/연통 챔버 26: 펌프 챔버 42: 펌프실
43: 간접액 301: 약액 가압 장치 304: 제 1 하우징
305: 가압 챔버 306: 튜브 310: 약액 유입구
319: 약액 토출구 321,322: 제 1/제 2 개폐밸브 332: 연결부재
333: 간접액 챔버 333a: 제 2 간접액 챔버 333b: 간접액 흐름 통로
334: 벨로우즈 335: 제 2 하우징 335a: 내부 하우징
336: 피스톤 337: 실링 부재 338: 피스톤 로드
340: 구동 부재 350,360: 제 1/제 2 간접액 흐름 조절 장치
352: 탄성 부재 354: 가동 부재 362a,362b: 제 1/제2 압력 센서
364: 개폐 밸브
12: 펌프 구동부/약액 펌프 13: 가요성 튜브/하우징 부재
13a,13b: 구동 하우징/약액 하우징 14: 벨로우즈/구동 유닛
15: 어댑터부/수용공 16: 어댑터부/폐쇄벽 17: 공급 유로/개구부
18: 약액 탱크/구동 로드 19: 토출 유로 20: 노즐 장치
21: 개폐밸브/벨로우즈 22: 개폐밸브/아코디언 형상부
23: 작동 디스크부/말단 플레이트부 24: 소형 벨로우즈부
25: 대형 벨로우즈부/연통 챔버 26: 펌프 챔버 42: 펌프실
43: 간접액 301: 약액 가압 장치 304: 제 1 하우징
305: 가압 챔버 306: 튜브 310: 약액 유입구
319: 약액 토출구 321,322: 제 1/제 2 개폐밸브 332: 연결부재
333: 간접액 챔버 333a: 제 2 간접액 챔버 333b: 간접액 흐름 통로
334: 벨로우즈 335: 제 2 하우징 335a: 내부 하우징
336: 피스톤 337: 실링 부재 338: 피스톤 로드
340: 구동 부재 350,360: 제 1/제 2 간접액 흐름 조절 장치
352: 탄성 부재 354: 가동 부재 362a,362b: 제 1/제2 압력 센서
364: 개폐 밸브
Claims (16)
- 약액 가압 장치에 있어서,
간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징;
상기 제 2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤;
상기 피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈;
상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징;
상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로;
상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 1 간접액 흐름 조절 장치;
상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및
상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재
를 포함하는 약액 가압 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치는
상기 간접액 흐름 통로 내에 고정 방식으로 장착되는 탄성 부재; 및
상기 탄성 부재와 접촉하여 이동 가능하게 제공되는 가동 부재
로 구성되는 약액 가압 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 탄성 부재는 스프링으로 구현되고,
상기 가동 부재는 구체(spherical body), 직육면체, 정육면체, 원추체, 및 다면체 중 어느 하나의 형상을 구비하며, 금속 재질, 나무 재질, 및 플라스틱 재질 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 구현되는
약액 가압 장치. - 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치는 상기 제 2 간접액 챔버 내의 제 2 압력이 소정 압력 값을 초과하면, 상기 가동 부재를 상기 간접액 흐름 통로가 개방되도록 이동시키고, 상기 제 2 간접액 챔버 내의 상기 제 2 압력이 소정 압력 값 이하이면, 상기 가동 부재를 상기 간접액 흐름 통로가 폐쇄되도록 이동시키는 약액 가압 장치. - 약액 가압 장치에 있어서,
간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징;
상기 제 2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하기 위한 피스톤;
상기 피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈;
상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징;
상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로;
상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 2 간접액 흐름 조절 장치;
상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및
상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재
를 포함하는 약액 가압 장치. - 제 5항에 있어서,
상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치는
상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되는 개폐 밸브; 및
상기 간접액 흐름 통로의 양 단부측에 제공되며, 상기 간접액 챔버 내의 제 1 압력과 상기 제 2 간접액 챔버 내의 제 2 압력을 각각 측정하는 제 1 및 제2 압력 센서
로 구성되는 약액 가압 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치는 상기 제 2 압력이 소정 압력 값을 초과하면 상기 제 2 압력 센서가 이를 감지하여 상기 개폐 밸브를 개방하고, 상기 제 1 압력이 미리 정해진 기준 압력값을 초과하면 상기 제 1 압력 센서가 이를 감지하여 상기 개폐 밸브를 폐쇄하도록 제어하는 약액 가압 장치. - 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
상기 약액 가압 장치는
상기 제 1 압력 센서에 의해 측정된 상기 제 1 압력 및 상기 제2 압력 센서에 의해 측정된 상기 제 2 압력의 차이값이 미리 정해진 차이값 이상인 경우 상기 개폐 밸브를 개방한 후 상기 피스톤을 전진 방향으로 소정 거리만큼 이동시키는 동작을 반복하고,
상기 제 1 압력 센서에 의해 측정된 상기 제 1 압력 및 상기 제2 압력 센서에 의해 측정된 상기 제 2 압력의 차이값이 미리 정해진 차이값 미만인 경우 상기 개폐 밸브를 폐쇄한 후 해당 위치를 상기 피스톤의 원점 위치로 설정 등록하여 상기 피스톤의 원점 위치를 조정하는
약액 가압 장치. - 약액 공급 장치에 있어서,
내부에 가압 챔버를 구비하는 제 1 하우징;
상기 제 1 하우징의 일측에 제공되며, 약액을 수용하는 약액 탱크에 연결되는 약액 유입구;
상기 제 1 하우징의 타측에 제공되며, 상기 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치에 연결되는 약액 토출구;
상기 가압 챔버 내에 제공되며, 상기 약액이 공급되는 튜브;
간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징;
피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈;
상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징;
상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로;
상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 1 간접액 흐름 조절 장치;
상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및
상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재
를 포함하는 약액 공급 장치. - 제 9항에 있어서,
상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치는
상기 간접액 흐름 통로 내에 고정 방식으로 장착되는 탄성 부재; 및
상기 탄성 부재와 접촉하여 이동 가능하게 제공되는 가동 부재
로 구성되는 약액 공급 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 탄성 부재는 스프링으로 구현되고,
상기 가동 부재는 구체(spherical body), 직육면체, 정육면체, 원추체, 및 다면체 중 어느 하나의 형상을 구비하며, 금속 재질, 나무 재질, 및 플라스틱 재질 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 구현되는
약액 공급 장치. - 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
상기 제 1 간접액 흐름 조절 장치는 상기 제 2 간접액 챔버 내의 제 2 압력이 소정 압력 값을 초과하면, 상기 가동 부재를 상기 간접액 흐름 통로가 개방되도록 이동시키고, 상기 제 2 간접액 챔버 내의 상기 제 2 압력이 소정 압력 값 이하이면, 상기 가동 부재를 상기 간접액 흐름 통로가 폐쇄되도록 이동시키는 약액 공급 장치. - 약액 공급 장치에 있어서,
내부에 가압 챔버를 구비하는 제 1 하우징;
상기 제 1 하우징의 일측에 제공되며, 약액을 수용하는 약액 탱크에 연결되는 약액 유입구;
상기 제 1 하우징의 타측에 제공되며, 상기 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치에 연결되는 약액 토출구;
상기 가압 챔버 내에 제공되며, 상기 약액이 공급되는 튜브;
간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제 2 하우징;
피스톤의 하단부 외측 및 상기 제 2 하우징에 각각 연결되며, 상기 피스톤의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈;
상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징 사이에 제 2 간접액 챔버를 형성하도록 상기 피스톤의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되는 내부 하우징;
상기 내부 하우징의 외측면과 상기 제 2 하우징의 내측면 사이에 제공되며, 상기 간접액 챔버와 상기 제 2 간접액 챔버 사이에서 상기 간접액이 이동하도록 형성되는 간접액 흐름 통로;
상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되며, 상기 간접액 흐름 통로를 통한 상기 간접액의 이동을 제어하는 제 2 간접액 흐름 조절 장치;
상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및
상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재
를 포함하는 약액 공급 장치. - 제 13항에 있어서,
상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치는
상기 간접액 흐름 통로 내에 제공되는 개폐 밸브; 및
상기 간접액 흐름 통로의 양 단부측에 제공되며, 상기 간접액 챔버 내의 제 1 압력과 상기 제 2 간접액 챔버 내의 제 2 압력을 각각 측정하는 제 1 및 제2 압력 센서
로 구성되는 약액 공급 장치. - 제 14항에 있어서,
상기 제 2 간접액 흐름 조절 장치는 상기 제 2 압력이 소정 압력 값을 초과하면 상기 제 2 압력 센서가 이를 감지하여 상기 개폐 밸브를 개방하고, 상기 제 1 압력이 미리 정해진 기준 압력값을 초과하면 상기 제 1 압력 센서가 이를 감지하여 상기 개폐 밸브를 폐쇄하도록 제어하는 약액 공급 장치. - 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
상기 약액 공급 장치는
상기 제 1 압력 센서에 의해 측정된 상기 제 1 압력 및 상기 제2 압력 센서에 의해 측정된 상기 제 2 압력의 차이값이 미리 정해진 차이값 이상인 경우 상기 개폐 밸브를 개방한 후 상기 피스톤을 전진 방향으로 소정 거리만큼 이동시키는 동작을 반복하고,
상기 제 1 압력 센서에 의해 측정된 상기 제 1 압력 및 상기 제2 압력 센서에 의해 측정된 상기 제 2 압력의 차이값이 미리 정해진 차이값 미만인 경우 상기 개폐 밸브를 폐쇄한 후 해당 위치를 상기 피스톤의 원점 위치로 설정 등록하여 상기 피스톤의 원점 위치를 조정하는
약액 공급 장치.
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| KR20210077428A (ko) * | 2019-12-17 | 2021-06-25 | 주식회사 휴비츠 | 비접촉식 안압 측정 장치 |
| KR20210105524A (ko) | 2020-02-19 | 2021-08-27 | 주식회사 나래나노텍 | 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치 |
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2016
- 2016-02-29 KR KR1020160024661A patent/KR101763121B1/ko active Active
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