KR100673683B1 - 부력체를 이용한 자동 액체 공급 장치 - Google Patents

부력체를 이용한 자동 액체 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용기 내의 액체가 소진됨에 따라 자동으로 액체를 공급하는 자동 액체공급 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액체 자동공급 장치는, 수용된 액체의 유량이 감소하는 액체 소모 용기로 액체를 공급하는 장치에 있어서, 액체가 수용되며 소정의 연결관에 의해 액체 소모 용기와 연결되고, 액체 소모 용기로 유출되는 액체가 수용되는 유출부와, 유출부로 유입되는 액체가 수용되는 유입부 및 유출부와 유입부를 분리시키며, 유출부 및 유입부가 연통 되도록 통로가 마련된 구획 부재를 구비한 수위 조절 용기; 수위 조절 용기 내에 수용된 액체의 수위에 따라 상기 구획 부재의 통로를 개폐하여 액체 소모 용기로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 부력체; 및 수위 조절 용기에 연결되어, 유입부로 액체를 공급하는 액체 저장 용기;를 포함한다.
버블러, MCVD

Description

부력체를 이용한 자동 액체 공급 장치{Automatic apparatus of providing fluid using buoyance object}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 액체 공급 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 액체공급 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 액체 공급 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 액체 공급 장치의 부력체 및 통로를 확대한 확대도.
본 발명은 액체 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체가 소진되는 용기 내부로 자동으로 액체를 공급하여 용기 내의 액체를 일정한 수위로 조절하는 자동 액체공급 장치에 관한 것이다.
액체 소모 용기 내의 액체가 증발 또는 외부 공급 등에 의해 소진되는 경우에 액체를 보충시켜 줄 필요가 있다. 특히, MCVD 공정에 따라 광섬유 모재의 제조시에 사용되는 버블러는, 수용된 액체 상태의 화학 물질을 기체 상태로 만들어 모재 튜브 내로 공급함에 따라 점차 그 수위가 낮아지므로, 외부에서 화학 물질이 유입되지 않으면 모재 튜브 내부로 기화되는 화학 물질의 양이 줄어들어 증착 공정이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제가 있다.
따라서, 전자제어 장치를 이용하여 버블러 내의 액체 수위를 측정하여 부족한 액체를 유입시켜 주는 방법이 미국 특허 제4979545호에 제시되었다. 하지만, 이와 같은 방법은 고가의 전자제어 장치를 사용하므로 비용상의 부담이 있고, 잦은 고장으로 인해 작업의 효율성이 저하되는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 전자제어 장치를 사용하지 않는 액체 공급 장치가 미국 특허 제5921428호에 제시되었다.
도 1은 미국 특허 제5921428호에 제시된 종래의 액체 공급 장치(10)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래 액체공급 장치(10)는 내부에 캐리어 가스 주입관(13) 및 원료 가스 배출관(14)이 설치된 버블러(11), 상기 버블러(11)와 액상의 원료 물질을 수용하는 외부 용기(12)를 포함한다. 그리고 상기 버블러(11) 및 외부 용기(12)에는 자석(16, 17)이 구비되어 있고, 버블러(11)에는 외부 용기(12)로부터 액상의 원료 물질을 공급받는 홀(15)이 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래 액체공급 장치(10)의 동작을 설명하면 다음과 같 다. 버블러(11) 내부의 액상의 원료 물질이 MCVD 공정에 따라 소진되면 버블러(11)의 무게가 감소하게 되고, 이에 따라 외부 용기(12)의 액상 화학 물질에 잠겨있던 버블러(11)의 부력이 증가하여 버블러(11)는 상승하게 된다. 그러면, 외부 용기(12)로 액상의 화학 물질을 공급하는 액체 주입구(18)가 개방되고, 액체 주입구(18)를 통해 액상의 화학 물질이 유입되어 외부 용기(12)의 액체 수위가 상승하게 된다. 한편, 버블러(11)는 버블러(11)에 구비된 자석(17)과 외부 용기(12)에 구비된 자석(16) 사이의 자기력에 의해 상승이 억제되고, 외부 용기(12)의 액체 수위는 점점 증가하여 홀(15)을 통해 버블러(11)로 액상의 화학 물질이 유입된다. 그러면, 버블러(11)의 무게가 다시 증가하여 하강하게 되고, 이에 따라 액체 주입구(18)가 폐쇄되어 외부 용기(12) 내로 액상의 화학 물질이 유입되지 않는다. 이후에, 다시 버블러(11) 내의 화학 물질의 수위가 다시 감소하면 상술한 과정이 반복된다. 하지만, 이와 같은 액체공급 장치(10)는 그 구성이 복잡하여 고장이 잦은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서, 액체가 소진되는 용기 내부로 자동으로 액체를 공급할 수 있도록 간단한 구조로 구현되는 자동 액체공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 액체 공급 장치는 수용된 액체의 유량이 감소하는 액체 소모 용기로 액체를 공급하기 위한 장치이다.
즉, 본 발명에 따른 자동 액체 공급 장치는, 액체가 수용되며 소정의 연결관 에 의해 액체 소모 용기와 연결되고, 상기 액체 소모 용기로 유출되는 액체가 수용되는 유출부와, 상기 유출부로 유입되는 액체가 수용되는 유입부 및 상기 유출부와 상기 유입부를 분리시키며, 상기 유출부 및 유입부가 연통 되도록 통로가 마련된 구획 부재를 구비한 수위 조절 용기; 상기 수위 조절 용기 내에 수용된 액체의 수위에 따라 상기 구획 부재의 통로를 개폐하여 상기 액체 소모 용기로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 부력체; 및 상기 수위 조절 용기에 연결되어, 상기 유입부로 액체를 공급하는 액체 저장 용기;를 포함한다.
바람직하게, 구획 부재는, 상기 수위 조절 용기 내에 설치되어 상기 유출부와 상기 유입부를 분리시키는 별도의 칸막이로서, 소정 부위에 상기 유입부로부터 상기 유출부로 액체가 유입될 수 있도록 통로가 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 구획 부재는, 상기 유출부의 하단 벽체로서 하부로 연장된 통로를 구비하고, 상기 유입부는 상기 통로에 비해 상대적으로 큰 폭을 갖으며 상기 통로와 연결된 액체 유입도관인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 부력체는, 상기 유출부에 수용된 액체에 부분적으로 잠기는 몸체부와, 상기 몸체부로부터 소정의 길이로 연장되어 일정한 폭을 갖는 연결부 및 상기 연결부의 끝단에 설치되어 상기 통로를 개폐시키는 마개부를 포함한다.
바람직하게, 상기 부력체는 유출부 내의 액체 수위에 따라 승강함으로써 상기 마개부에 의해 통로가 개폐되어 상기 유입부로부터 유출부로 유입되는 액체의 유량을 조절한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 액체 공급장치(20)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 액체 공급 장치(20)는, 수용된 액체의 유량이 감소하는 액체 소모 용기(21)로 액체를 공급하는 장치로서, 액체가 수용되며 소정의 연결관에 의해 상기 액체 소모 용기(21)와 연결되고, 상기 액체 소모 용기(21)로 유출되는 액체가 수용되는 유출부(22a)와, 상기 유출부(22a)로 유입되는 액체가 수용되는 유입부(22b) 및 별도의 칸막이가 설치되어 상기 유출부(22a) 및 유입부(22b)를 분리하며, 상기 유입부(22b)로부터 상기 유출부(22a)로 공급되는 액체가 통과할 수 있는 통로(23a)가 마련된 구획 부재(23)로 구성된 수위 조절 용기(22)와, 상기 수위 조절 용기(22) 내에 수용된 액체의 수위에 따라 상기 구획 부재(23)의 통로(23a)를 개폐하여 상기 액체 소모 용기(21)로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 부력체(24) 및 상기 수위 조절 용기(22)에 연결되어, 상기 유 입부(22b)로 액체를 공급하는 액체 저장 용기(23)를 포함한다.
상기 수위 조절 용기(22)는 액체 소모 용기(21)로 액체를 공급하는 수단으로서, 액체가 저장되는 유출부(22a)와 상기 액체 저장 용기(23)로부터 액체가 공급되는 유입부(22b)로 분리된다. 여기서, 유출부(22a) 및 유입부(22b)는 각각 상부 연결관(26) 및 하부 연결관(27)을 통해 액체 소모 용기(21)와 연결되고, 상부 연결관(26)을 통해 액체 소모 용기(21) 및 수위 조절 용기(22) 내의 공기들이 연통 된다. 이에 따라 액체 소모 용기(21) 내부의 증기압과 수위 조절 용기(22) 내부의 증기압은 서로 동일하게 된다. 만약, 액체 소모 용기(21) 내의 액체 수위가 수위 조절 용기(22)의 수위보다 낮아지면, 하부 연결관(27)을 통해 수위 조절 용기(22)의 유출부(22a)로부터 액체 소모 용기(21)로 액체가 공급되어 수위 조절 용기(22) 및 액체 소모 용기(21)에 각각 수용된 액체 수위는 동일하게 된다.
이때, 상기 수위 조절 용기(22)를 상단의 유출부(22a) 및 하단의 유입부(22b)로 분리하는데에는, 별도의 구획 부재(23)가 설치된다.
구획 부재(23)는, 상기 수위 조절 용기(22) 내에 별도의 칸막이 형태로 설치되며, 액체 소모 용기(21)로 유출되는 액체를 수용하는 유출부(22a)와 유출부(22a)로 공급되는 액체가 수용되는 유입부(22b)를 분리한다. 또한, 구획 부재(23)에는 유입부(22b)로부터 유출부(22a)로 액체가 유입되도록 소정의 부위에 통로(23a)가 마련된다.
즉, 구획 부재(23)는 수위 조절 용기(22)를 유출부(22a) 및 유입부(22b)로 분리함으로써, 액체가 수위 조절 용기(22)로부터 액체 소모 용기(21)로 공급되는데 일차적으로 액체를 저장하여 액체의 공급을 용이하게 한다.
부력체(24)는 수위 조절 용기(22) 내에 설치되어 액체 소모 용기(21)로 공급되는 액체의 유량을 조절한다. 이때, 부력체(24)는 수위 조절 용기(22) 내의 액체보다 밀도가 낮아 수위 조절 용기(22) 내의 액체에 떠있는 부유체로, 부력체(24)의 중력과 수위 조절 용기(22) 내의 액체의 부력이 평형이 되는 만큼 부력체(24)는 액체 내에 부분적으로 잠기게 된다. 따라서, 부력체(24)의 밀도 및 크기와 액체의 종류가 정해지면, 부력체(24)는 일정한 부피로 액체에 잠겨 액체의 수위와 연동하여 상하로 움직인다.
부력체(24)는 구체적으로 구획 부재(23)에 형성된 통로(23a)를 개폐시켜 수위 조절 용기(22)의 유입부(22b)로부터 유출부(22a)로 공급되는 액체의 유량을 조절한다. 이를 위해, 부력체(24)는 유출부(22a)에 수용된 액체에 부분적으로 잠겨있는 몸체부(24a), 몸체부(24a)로부터 일정한 폭을 갖고, 소정의 길이로 구획 부재(23)에 마련된 통로(23a)의 일부까지 연장된 연결부(24b), 및 연결부(24b)의 끝단에 설치되어 통로(23a)를 개폐시키는 마개부(24c)를 구비한다. 이때, 마개부(24c)는 연결부(24b)에 연결된 부위에서 소정의 경사로 테이퍼진 형태로, 상술한 구획 부재(23)의 통로(23a)의 형상도 마개부(24c)와 닮은꼴인 것이 바람직하다. 이와 같은 부력체(24)의 형상은 수위 조절 용기(22) 내의 액체 수위에 따라 부력체(24)가 상하로 움직이고, 이때, 부력체(24)의 마개부(24c)에 의해 구획 부재(23)에 형성된 통로(23a)가 개폐되어 유입부(22b)로부터 유출부(22a)로 유입되는 액체 유량이 조절된다.
상기와 같은 구성은, 수위 조절 용기(22)의 소정 부위를 부력체(24)의 마개부(24c) 형상에 따라 제조하는 것보다, 수위 조절 용기(22) 내에 별도의 구획 부재(23)를 설치하고, 부력체(24)의 마개부(24c)에 의해 개폐가 가능하도록 구획 부재(23)에 형성된 통로(23a)를 부력체(24)의 마개부(24c) 형상과 닮은꼴로 제조함으로써, 그 제조 공정이 간편해 질 수 있다.
액체 저장 용기(23)는, 상기 수위 조절 용기(22)로 액체를 공급하도록 액체가 저장되는 수단이다. 따라서, 액체 저장 용기(23)는 수위 조절 용기(22)와 연결되는데, 구체적으로 수위 조절 용기(22)의 유입부(22b)와 액체 저장 용기(23) 사이에는 액체 주입관(28)이 설치되어 유입부(22b) 및 액체 저장 용기(23)를 연결한다.
여기서, 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22)로 액체가 공급되기 위해서는 액체 저장 용기(23)의 압력이 수위 조절 용기(22)의 압력보다 높아야 하기 때문에, 액체 저장 용기(23)에는, 압력 조절용 가스, 예컨대, 산소 또는 질소 가스를 공급할 수 있는 압력 조절용 가스관(29)을 구비하여 수위 조절 용기(22)보다 높은 압력을 유지시키는 것이 바람직하다.
또한, 액체 주입관(28)을 통해 액체 저장 용기(23)로부터 유입부(22b)로 액체를 공급함에 따라 유입부(22b)의 압력이 유출부(22a)의 압력보다 높아지고, 따라서 유입부(22b)로부터 유출부(22a)로 액체가 공급된다.
액체 소모 용기(21)에서는 증발 등에 의해 용기 내의 액체의 유량이 감소하는데, 도 2에서는 MCVD 공정에 사용되는 버블러가 액체 소모 용기(21)의 예로 도시되어 있다. 따라서, 버블러 내부의 액상의 화학 물질을 기화시키기 위해 외부로부 터 버블러 내부로 인입되는 캐리어 가스 주입관(21a), 기체 상태로 된 화학 물질이 배출되는 원료 가스 배출관(21b), 및 버블러 내의 화학 물질이 일정 온도를 유지하도록 열을 가해주는 가열장치(21c)가 도시되어 있다. 하지만, 본 발명의 액체 소모 용기(21)로는 버블러 이외의 목욕탕 수조, 수세식 변기 물탱크, 물 저장용 탱크 등 수용한 액체의 유량이 감소하는 어떠한 용기도 사용될 수 있음은 물론이다.
이하, 상기와 같이 구성된 자동 액체 공급 장치(20)의 동작을 설명한다.
액체 소모 용기(21) 내의 증기압에 의해 액체의 수위가 낮아지면, 액체 소모 용기(21)와 연통된 수위 조절 용기(22) 내의 액체의 수위도 낮아진다. 그러면, 수위 조절 용기(22) 내의 액체에 떠있는 부력체(24)는 아래로 움직이게 되고, 부력체 마개부(24c)에 의해 폐쇄되었던 구획 부재(23)의 통로(23a)는 개방된다.
이어서, 구획 부재(23)의 통로(23a)가 개방되면 유입부(22b)로부터 유출부(22a)로 액체가 유입되고, 유출부(22a)로 유입된 액체는 하부 연결관(27)을 통해 액체 소모 용기(21)로 공급된다. 그러면, 액체 소모 용기(21) 내의 액체의 수위가 높아지고, 이에 따라 수위 조절 용기(22) 내의 액체의 수위도 높아진다.
상술한 바와 같이, 수위 조절 용기(22) 내의 액체의 수위가 높아지면 부력체(24)가 다시 상승하게 되고, 개방된 구획 부재(23)의 통로(23a)는 부력체 마개부(24c)에 의해 폐쇄되어 유입부(22b)로부터 유출부(22a)로 더 이상 액체가 공급되지 않게 된다.
본 발명의 발명자는 액체 저장 용기(21)와 소정의 연결관(26,27)에 의해 연통되는 수위 조절 용기(22)를 준비하고, 수위 조절 용기(22)의 상, 하부(22a,22b) 를 구획하도록 구획 부재(23)를 설치한 후, 구획 부재(23)에 직경 5mm인 통로(23a)를 형성하였다. 그리고 테프론을 사용하여 두께 1mm, 외경 60mm, 높이 50mm인 원기둥 형상의 부력체(24)를 제조한 후, 제조한 부력체(24)를 상기 통로(23a)로 관통시켜 물로 채워진 수위 조절 용기(22) 내에 띄웠다. 그러자, 부력체 몸체부(24a)의 25mm가 물에 잠겼다. 그런 다음, 수위 조절 용기(22)의 유입부(22b)의 압력을 700mm H2O로 유지시킨 상태에서, 액체 소모 용기(21) 내의 물을 증발시켜 수위를 낮추었다. 그러자, 부력체(24)에 의해 상기 통로(23a)가 개방되고, 이에 따라 유입부(22b)로부터 유출부(22a)로 물이 공급되어 액체 소모 용기(21) 및 수위 조절 용기(22)의 수위는 급격한 변동 없이 5mm 이내로 조절되었다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 자동 공급 장치를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 액체 공급 장치의 다른 실시예의 구성을 도시한 도면으로, 여기서, 도 2의 참조부호와 동일한 부호를 가지는 구성요소는 동일한 구조와 기능을 가지게 된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 액체 공급 장치는, 액체가 수용되며 소정의 연결관에 의해 상기 액체 소모 용기(21)와 연결되고, 상기 액체 소모 용기(21)로 유출되는 액체가 수용되는 유출부(22a')와, 상기 유출부(22a')로 유입되는 액체가 수용되는 유입부(22b') 및 상기 유출부(22a')와 유입부(22b')를 분리시키는 구획 부재를 구비하되, 상기 구획 부재는 상기 유출부(22a')의 하단 벽체로서 하부로 연장된 통로(23a')를 구비하고, 상기 유입부(22b')는 상 기 통로(23a')에 비해 상대적으로 큰 폭을 갖으며 상기 통로(23a')와 연결된 액체 유입도관인 수위 조절 용기(22'); 상기 수위 조절 용기(22') 내에 수용된 액체의 수위에 따라 상기 구획 부재의 통로(23a')를 개폐하여 상기 액체 소모 용기(21)로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 부력체(24'); 및 상기 수위 조절 용기(22')의 유입부(22b')와 연결되어 유입부(22b')로 액체를 공급하는 액체 저장 용기(23);를 포함한다.
또한, 상기 수위 조절 용기(22') 내에 설치되어 상기 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22')로 유입되는 액체 유량을 조절하는 부력체(24')의 위치를 감지하는 감지 수단(25)을 더 포함한다.
상기 수위 조절 용기(22')는 액체 소모 용기(21)로 액체를 공급하는 수단으로서, 액체가 저장되는 유출부(22a')와 상기 액체 저장 용기(23)로부터 액체가 공급되는 유입부(22b')로 분리된다. 여기서, 유출부(22a')의 상, 하단에 설치된 상부 연결관(26) 및 하부 연결관(27)을 통해 액체 소모 용기(21)와 수위 조절 용기(22/)가 연결되고, 상부 연결관(26)을 통해 액체 소모 용기(21) 및 수위 조절 용기(22') 내의 공기들이 연통된다. 이에 따라 액체 소모 용기(21) 내부의 증기압과 수위 조절 용기(22') 내부의 증기압은 서로 동일하게 된다. 만약, 액체 소모 용기(21) 내의 액체 수위가 수위 조절 용기(22')의 수위보다 낮아지면, 하부 연결관(27)을 통해 수위 조절 용기(22')의 유출부(22a')로부터 액체 소모 용기(21)로 액체가 공급되어 수위 조절 용기(22') 및 액체 소모 용기(21)에 각각 수용된 액체 수위는 동일하게 된다.
이때, 상기 유출부(22a')는 상기 수위 조절 용기(22')의 몸체이고, 상기 유출부(22a')의 하단벽체가 상기 수위 조절 용기(22')를 유출부(22a') 및 유입부(22b')로 분리시킨다. 또한, 상기 유출부(22a')의 하단벽체는 하부로 연장된 통로(23a')를 구비하여 도 3에 도시된 부력체(24')의 마개부(24c')에 의해 통로(23a')가 개폐된다.
상기 유입부(22b')는 상기 유출부(22a')의 하단벽체의 하부로 연장된 통로(23a')와 연결되어 형성되는 것으로서, 그 폭이 상기 통로(23a')에 비해 상대적으로 넓은 액체 유입도관 형태인 것이 바람직하다.
이러한 구조는, 수위 조절 용기(22')를 유출부(22a') 및 유입부(22b')로 분리함으로써, 액체가 수위 조절 용기(22')로부터 액체 소모 용기(21)로 공급되는데 일차적으로 액체를 저장하여 액체의 공급을 용이하게 한다.
도 4는 도 3의 도시된 부력체를 확대한 도면이다.
도 4를 참조하면, 부력체(24')는 수위 조절 용기(22')에 수용된 액체에 부분적으로 잠겨있는 몸체부(24a'), 몸체부(24a')로부터 소정의 길이로 연장되어 수위 조절 용기의 통로(23a')를 관통하는 연결부(24b'), 및 연결부(24b')의 끝단으로부터 소정의 경사로 폭이 증가하는 제 1구간(24c1)과, 제 1구간(24c1) 끝단의 폭과 동일한 폭으로 유지되는 제 2구간(24c2)으로 형성되는 마개부(24c')를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성의 부력체(24')는 수위 조절 용기(22') 내의 액체 수위에 따라 상하로 움직이고, 이에 따라 부력체(24') 끝단의 마개부(24c')에 의해 상 기 통로(23a')가 개폐되어 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22')로 유입되는 액체 유량이 조절된다.
그리고, 수위 조절 용기(22')의 유입부(22b')는 그 하단이 액체 주입관(28)과 연통되어 액체 저장 용기(23)로 연결된다.
또한, 수위 조절 용기(22')에는, 부력체(24')의 위치를 감지하기 위한 감지 수단(25)이 설치된다.
감지 수단(25)은 수위 조절 용기(22')의 일측에 설치되어 부력체(24')의 위치를 감지하고, 액체 공급 장치(20')의 비 가동시 및 오작동시 액체 공급 파이프(28)에 설치된 밸브(미도시)를 제어함으로써 수위 조절 용기(22')로 유입되는 액체 유량을 제어한다. 감지 수단(25)으로는 광센서 등이 사용될 수 있다. 또한, 감지 수단(25)은 그 상부 위치가 수위 조절 용기(22') 내의 액체 수위보다 높은 것이 바람직하다.
이하, 상기와 같이 구성된 자동 액체 공급 장치(20')의 동작을 설명한다.
액체 소모 용기(21) 내의 증기압에 의해 액체의 수위가 낮아지면, 액체 소모 용기(21)와 연통된 수위 조절 용기(22') 내의 액체의 수위도 낮아진다. 그러면, 수위 조절 용기(22') 내의 액체에 떠있는 부력체(24')는 하강하게 되고, 부력체(24')의 마개부(24c')에 의해 유출부(22a')의 하단벽체 하부로 연장된 통로(23a')가 폐쇄되었다가 개방된다. 통로(23a')가 개방됨에 따라, 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22')로 유입되는 액체 유량이 증가하고, 수위 조절 용기(22')로 유입된 액체는 하부 연결관(27)을 통해 액체 소모 용기(21)로 공급된다. 한편, 소정의 경사를 가진 제 1구간(24c1)과 일정한 폭이 유지되는 제 2구간(24c2)으로 이루어진 마개부(24c)가 하강함에 따라, 액체 저장 용기(23)에서 수위 조절 용기(22')로 유입되는 액체의 유량이 점진적으로 증가하게 된다. 액체가 공급됨에 따라, 액체 소모 용기(21) 내의 액체의 수위가 높아지고, 이에 따라 수위 조절 용기(22') 내의 액체의 수위도 높아진다. 그리고 수위 조절 용기(22') 내의 액체의 수위가 높아짐에 따라 부력체(24')도 함께 상승하며, 그 결과 개방되었던 통로(23a')가 폐쇄되어 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22')로 유입되는 액체의 유량이 점진적으로 줄어들게 된다.
본 발명의 발명자는 부력체(24')가 상승함에 따라 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22')로 유입되는 액체 유량을 측정하기 위해 아래와 같은 실험을 하였다. 우선, 본 발명의 발명자는 수위 조절 용기(22')에 액체 저장 용기(23)와 연통되는 외경이 5mm인 통로(23a')를 형성하였다. 그리고 연결부(24b')의 직경 및 길이가 각각 4.7mm, 40mm이고, 마개부 제 1구간(24c1)의 길이는 20mm이며, 마개부 제 2구간(24c2)의 길이 및 직경은 각각 30mm, 4.99mm인 부력체(24')를 제조하였다. 그리고 제조한 부력체(24')를 상기 통로(23a')로 관통시켜 액체로 채워진 수위 조절 용기(22') 내에 띄웠다. 그리고 외부로부터 압력 조절용 가스 파이프(29)를 통해 액체 저장 용기(23)로 산소 가스를 공급하여, 액체 저장 용기(23) 내의 압력이 수위 조절 용기(22') 내의 압력보다 10 psi 높게 함으로써 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22') 내로 점성계수가 1 mPa·s인 액체가 공급되도록 하였다. 그러자, 수위 조절 용기(22') 내의 액체 수위가 증가하고, 이에 따라 부력체(24')는 상승하여 마개부 제 1구간의 10mm가 수위 조절 용기(22')의 통로(23a') 내로 진입하였다. 이때, 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22') 내로 유입되는 액체의 유량은 260.51 cc/min으로 측정되었다. 이 위치로부터 부력체(24')의 상승에 따라 유입되는 액체 유량은 다음과 같이 측정되었다.
부력체(24) 상승 높이(mm) 액체 유량(cc/min)
5 112.02
10 2.72
15 0.13
20 0.07
따라서, 부력체(24')가 상승함에 따라 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22') 내로 유입되는 액체 유량이 점진적으로 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 액체 저장 용기(23)로부터 수위 조절 용기(22') 내로 유입되는 액체 유량은 다음 식을 통해 구할 수 있다.
Figure 112005075042456-pat00001
(Q: 액체 유량, a: 통로의 폭, y(x): 부력체(24)의 상승에 따른 마개부의 폭
μ: 액체 점성계수, △P: 압력 구배)
이와 같이, 소정의 경사로 폭이 증가하는 제 1구간(24c1)과, 동일한 폭으로 유지되는 제 2구간(24c2)으로 형성되는 마개부(24c')를 이용하여 수위 조절 용기(22') 내로 유입되는 액체 유량을 점진적으로 제어할 수 있다.
이상과 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제는 달성되며, 본 발명이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 의하면, 별도의 전자제어 장치를 사용하지 않고 액체가 소진되는 용기 내로 액체를 공급할 수 있으므로 전자제어 장치의 사용에 따른 비용 부담 및 잦은 고장에 따른 불편이 해소되며, 특히 MCVD 공정이 진행됨에 따라 버블러에서 소모되는 액상의 화학 물질을 계속 공급할 수 있어 버블러 내부의 화학 물질의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있어 양질의 광섬유 모재를 제조할 수 있다.

Claims (12)

  1. 수용된 액체의 유량이 감소하는 액체 소모 용기로 액체를 공급하는 장치에 있어서,
    액체가 수용되며 소정의 연결관에 의해 상기 액체 소모 용기와 연결되고, 상기 액체 소모 용기로 유출되는 액체가 수용되는 유출부와, 상기 유출부로 유입되는 액체가 수용되는 유입부 및 상기 유출부와 상기 유입부를 분리시키며, 상기 유입부로부터 상기 유출부로 액체가 유입될 수 있도록 통로가 마련된 구획 부재를 구비한 수위 조절 용기;
    상기 수위 조절 용기 내에 수용된 액체의 수위에 따라 상기 구획 부재의 통로를 개폐하여 상기 액체 소모 용기로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 부력체; 및
    상기 수위 조절 용기에 연결되어, 상기 유입부로 액체를 공급하는 액체 저장 용기;를 포함하는 자동 액체 공급 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구획 부재는,
    상기 수위조절용기 내에 설치되어, 상기 유출부와 상기 유입부를 분리시키는 별도의 칸막이로서, 소정 부위에 상기 유입부로부터 상기 유출부로 액체가 유입될 수 있도록 통로가 형성된 것을 특징으로 하는 자동 액체 공급 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유출부는 상기 수위 조절 용기의 몸체이고,
    상기 구획 부재는 상기 유출부의 하단 벽체로서 하부로 연장된 통로를 구비하고,
    상기 유입부는 상기 통로에 비해 상대적으로 큰 폭을 갖으며 상기 통로와 연결된 액체 유입도관인 것을 특징으로 하는 자동 액체 공급 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 부력체는,
    상기 유출부에 수용된 액체에 부분적으로 잠기는 몸체부;
    상기 몸체부로부터 소정의 길이로 연장되어 일정한 폭을 갖는 연결부; 및
    상기 연결부의 끝단에 설치되어 상기 통로를 개폐시키는 마개부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 액체 공급 장지.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 마개부는,
    상기 연결부에서 소정의 경사로 폭이 증가하도록 테이퍼지다가 일정한 폭이 유지되는 형태인 것을 특징으로 하는 자동 액체 공급 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 부력체는,
    상기 유출부 내의 액체 수위에 따라 승강함으로써 상기 마개부에 의해 상기 통로가 개폐되어 상기 유입부로부터 상기 유출부로 유입되는 액체 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 자동 액체 공급 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 통로는 일정한 폭이 유지되다가 끝단에서부터 소정의 경사로 폭이 증가하도록 테이퍼진, 상기 마개부와 닮은꼴 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 액체 공급 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 액체 저장용기로부터 상기 유입부로 액체를 공급하도록 상기 유입부에 연결된 액체 주입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 액체 공급 장치.
  9. 수용된 액체의 유량이 감소하는 액체 소모 용기로 액체를 공급하는 장치에 있어서,
    액체가 수용되며 소정의 연결관에 의해 상기 액체 소모 용기와 연결되고, 상기 액체 소모 용기로 유출되는 액체가 수용되는 유출부와, 상기 유출부로 유입되는 액체가 수용되는 유입부 및 상기 유출부와 상기 유입부를 분리시키는 별도의 칸막이로서, 소정 부위에 상기 유입부로부터 상기 유출부로 액체가 유입될 수 있도록 통로가 형성된 구획 부재를 구비한 수위 조절 용기;
    상기 수위 조절 용기 내에 수용된 액체의 수위에 따라 상기 구획 부재의 통로를 개폐하여 상기 액체 소모 용기로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 부력체; 및
    상기 수위조절 용기에 연결되어, 상기 유입부로 액체를 공급하는 액체 저장 용기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 액체 공급 장치.
  10. 수용된 액체의 유량이 감소하는 액체 소모 용기로 액체를 공급하는 장치에 있어서,
    액체가 수용되며 소정의 연결관에 의해 상기 액체 소모 용기와 연결되고, 상기 액체 소모 용기로 유출되는 액체가 수용되는 유출부와, 상기 유출부로 유입되는 액체가 수용되는 유입부 및 상기 유출부와 상기 유입부를 분리시키는 구획 부재를 구비하되, 상기 유출부는 그 몸체에 해당되고, 상기 구획 부재는 상기 유출부의 하단 벽체로서 하부로 연장된 통로를 구비하고, 상기 유입부는 상기 통로에 비해 상대적으로 큰 폭을 갖으며 상기 통로와 연결된 액체 유입도관으로 이루어진 수위 조절 용기;
    상기 수위 조절 용기 내에 수용된 액체의 수위에 따라 상기 구획 부재의 통로를 개폐하여 상기 액체 소모 용기로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 부력체; 및
    상기 수위 조절 용기에 연결되어, 상기 유입부로 액체를 공급하는 액체 저장 용기;를 포함하는 자동 액체 공급 장치.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 수위 조절 용기의 일측에 상기 부력체보다 높게 설치되어, 상기 부력체의 위치를 감지하는 감지 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
  12. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 액체 저장 용기의 상부에 설치되고, 상기 액체 저장 용기와 연통되어 상기 액체 저장 용기로 가스를 공급하는 압력 조절용 가스관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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