KR100806960B1 - 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공계에 관한 것으로 특히, 고온의 플레이트와 이 플레이트에 의해 가열된 입자에 의해 변형되는 캔틸레버의 변형을 감지하여 진공 정도를 감지하는 진공계에 관한 것이다.

이러한 본 발명에 따른 진공계는 진공 공간 내에 설치되어 공간 내의 진공도를 측정하는 진공계에 있어서, 외부 전원에 의해 가열되어 진공 공간 중의 입자를 가열하는 발열판과 ; 상기 발열판에 의해 가열된 입자의 이동에 의해 변형되는 캔틸레버와 ; 가열된 입자에 의해 변형된 상기 캔틸레버의 변형량으로부터 진공 공간의 압력을 산출하는 컴퓨터를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

진공 센서, 캔틸레버, 반사막, 압저항, 빛

Description

발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계{vacuum gauge using hot plate and cantilever}

도 1은 본 발명에 따른 진공계의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 진공계를 구성하는 캔틸레버의 일예를 도시한 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 진공계를 구성하는 캔틸레버의 다른 일예를 도시한 사시도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

1 : 발열판

2 : 캔틸레버

2a : 충돌부 2b : 변형부

21 : 히트싱크 201 : 압저항 202 : 전극

210 : 광소자 211 : 발광소자 212 : 수광소자

220 : 반사막

3 : 컴퓨터

4 : 베이스

본 발명은 진공계에 관한 것으로서, 상세하게는 고온의 플레이트와 이 플레이트에 의해 가열된 입자에 의해 변형되는 캔틸레버의 변형을 감지하여 진공 정도를 감지하는 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계에 관한 것이다.

보다 상세하게는 진공도에 따라 달라지는 입자의 속도와 이러한 입자의 속도에 따른 캔틸레버의 변형을 감지하여 진공 정도를 감지하는 진공계에 관한 것이다.

통상적으로 소정의 진공 공간의 진공 정도를 측정하는 수단으로 진공계가 사용되고 있다.

이러한 진공계에는 피라니 진공계, 이온 진공계, TC진공계 등이 있다

이온 진공계는 전리 진공계라고도 하며, 열음극에서 방출하는 열전자가 기체분자와 충돌할 때 생기는 양이온을 음전압이 걸린 이온 컬렉터에 모아서 그 이온화전류[電離電流]를 증폭하도록 구성되어 있으며, 일정한 온도에서 동일한 기체에 대한 이온화전류는 전자전류와 기체 압력의 제곱에 비례하므로 이온화전류의 크기를 통하여 진공도를 측정하는 것이고, 피라니 진공계는 기체의 열전도율(熱傳導率)이 저압하에서는 거의 진공도(잔류기체의 압력)에 비례하는 것을 이용한 것으로, 필라멘트를 가진 관구(管球)의 한쪽 끝을 진공장치에 연결하고 필라멘트에 일정한 전류를 흘리게 한 후 필라멘트의 전기저항을 측정함으로써 그 온도, 즉 필라멘트에서 상실된 열을 알고, 그 측정값에서 간접적으로 진공장치 안의 진공도를 측정하는 것이다.

또한 TC(Thermocouple) 진공계는 압력 변화에 따른 필라멘트의 온도를 측정하여 진공도를 측정하는 장치이다.

이러한 장치들은 그 구조가 단순하여 구성이 용이하나 부피가 크고 쉽게 파손됨은 물론 대량 생산이 용이하지 못한 단점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 대량 제작이 용이하고 진공 공간의 외부에서도 진공도의 측정이 가능한 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계는 진공 공간 내에 설치되어 공간 내의 진공도를 측정하는 진공계에 있어서, 외부 전원에 의해 가열되어 진공 공간 중의 입자를 가열하는 발열판과 ; 상기 발열판에 의해 가열된 입자의 이동에 의해 변형되는 캔틸레버와 ; 가열된 입자에 의해 변형된 상기 캔틸레버의 변형량으로부터 진공 공간의 압력을 산출하는 컴퓨터를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 진공계의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 진공계를 구성하는 캔틸레버의 일예를 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 진공계를 구성하는 캔틸레버의 다른 일예를 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계는 외부 전원에 의해 가열되어 진공 공간 중의 입자를 가열하는 발열판(1)과 ; 상기 발열판에 의해 가열된 입자의 이동에 의해 변형되는 캔틸레버(2)와 ; 가열된 입자에 의해 변형된 상기 캔틸레버(2)의 변형량으로부터 진공 공간의 압력을 산출하는 컴퓨터(3)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계는 진공실의 벽에 고정 설치되데 각각의 구성요소는 진공실의 내부에 위치하고 금속 베이스(4)만이 외부로 노출되게 설치되며, 진공실의 내부에 설치된 각각의 구성 요소는 컴퓨터(3)와 접속되어 있다.

상기 발열판(1)은 전원공급수단(11)에 의해 공급되는 전기의 공급에 의해 발열되어 진공실 내부의 입자를 가열하여 입자가 고속 운동을 할 수 있도록 하기 위한 수단으로서 전원을 공급하기 위한 수단이 전원 입력단자는 외부로 노출되도록 구성되어 있다.

상기 발열판(1)의 발열에 의해 가열되어 운동력을 갖는 입자가 어느 한 방향으로 직선운동하고 이러한 입자의 직선 운동하는 입자의 운동에 의해 변형되어 입자의 운동에 따른 힘을 감지하기 위한 수단으로 상기 캔틸레버(2)가 구비되어 있다.

상기 캔틸레버(2)는 상기한 바와 같이 입자의 운동에 의해 변형되어 입자의 운동력을 감지하기 위한 수단으로서 얇은 박판으로 구성되며, 진공실 벽과 대향되는 단부에는 가열된 입자로부터 흡수한 열을 방출하기 위한 히트싱크(21)가 설치되 어 있다.

상기 캔틸레버(2)와 발열판(1)은 상기 컴퓨터(3)와 접속되어 변형량과 발열판의 온도가 컴퓨터(3)에 전송되고 컴퓨터(3)는 캔틸레버(2)의 변형량과 발열판의 온도를 가지고 기 설정된 압력표준기와의 비교 교정 자료와 연관 지어 계산함으로서 임의 용기 내부의 진공도를 계산해 낼 수 있다.

진공중의 입자는 먼 거리를 직선 운동하고 이러한 입자의 직선 운동 거리는 진공도에 따라 달라진다. 또한, 입자의 운동 속도는 온도가 높아짐에 따라 빨라지는 성질을 갖고 있다.

이에 따라 본 발명은 상기와 같이 진공실의 내부에 발열판(1)을 설치하여 진공실 내부의 입자의 운동을 가속시키고 이렇게 가속된 입자의 직선 운동에 의해 변형되는 캔틸레버(2)의 변형 정도를 감지함으로서 진공실 내부의 진공도를 감지할 수 있는 것이다.

이러한 진공도를 산출함에 있어서 사용되는 캔틸레버(2)의 휨강도 등은 이미 컴퓨터93)에 저장되어 있으며, 이렇게 기 저장된 캔틸레버(2)의 휨강도와 입자의 운동력에 의해 휘어진 캔틸레버(2)의 휨 정도를 대비하여 진공도를 산출할 수 있다.

위와 같이 구성된 진공계를 구성하는 캔틸레버(2)의 휨 정도를 감지하는 수단으로 상기 캔티레버(2)의 일측에 압저항(201)이 설치되어 있다.

상기 압저항(201)은 변형 즉 굽혀진 정도에 따라 다른 저항값을 갖는 전기 소자로서 이는 이미 많은 분야에 사용되고 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만 본 발명에서는 캔틸레버(2)의 일측에 설치되어 캔틸레버(2)가 입자의 직선 운동의 영향을 받아 휘어지고 이러한 캔틸레버(2)의 휘어짐에 따라 같이 휘어져 저항값이 변하고 이 저항값을 컴퓨터(3)에 전달하여 캔틸레버(2)가 휘어진 정도를 컴퓨터(3)에서 산출하게 한다.

상기 캔틸레버(2)에 설치된 압저항(201)은 캔틸레버(2)의 휨 작용에 영향을 적게 주도록 가능한 얇게 형성됨이 바람직하고 이러한 압저항(201)의 저항을 측정하기 위한 전극으로는 박판의 구리나 금등을 사용할 수 있으며, 이러한 전극은 진공실의 벽을 통하여 외부로 노출되어져 컴퓨터(3)와 연결되어 있다.

상기 캔틸레버(2)의 휘어진 정도를 감지하기 위한 수단으로는 광소자(210)를 이용할 수도 있다.

이를 도 3에 개략적으로 도시하였다.

광소자(210)를 이용한 캔틸레버(2)의 휨 정도 감지 방법은 캔틸레버(2)에 빛을 조사하고 반사되는 빛을 수광하여 조사된 각도와 수광된 각도를 계산함으로서 캔틸레버(2)의 휘어진 정도를 감지하는 것으로 캔틸레버(2)에 빛을 조사하는 발광소자(211)와 캔틸레버(2)에 반사되는 빛을 감지하는 수광소자(212)로 구성된다.

또한 상기 캔틸레버(2)에는 상기 발광소자(211)로부터 조사된 빛의 반사율을 높이기 위한 반사막(220)이 코팅되어 있다.

상기 반사막(220)은 빛의 반사율이 높은 금 등의 금속을 사용할 수 있다.

상기와 같이 구성된 캔틸레버(2)는 도시한 바와 같이 발열판(1)의 발열에 의해 가속된 입자와의 대행되는 면적을 넓히기 위해 입자가 충돌하는 광폭의 충돌 부(2a)와 ; 상기 충돌부(2a)로부터 연장되고 폭이 좁고 길며, 입자의 충돌에 의해 변형이 이루어지는 변형부(2b)로 구성된다.

또한, 상기 캔틸레버(2)를 중심으로 발열판(1)의 반대측에는 고진공용 발열판(1a)을 더 설치할 수 있다.

위에서 기술한 바와 같이 입자의 운동은 진공도에 따라 달라지고, 진공도가 높을수록 입자가 이동할 수 있는 거리는 길어진다.

따라서 진공도가 높을 경우에는 캔틸레버(2)와 가까이 설치된 발열판(1)에 의해 가속된 입자의 운동에 의해 캔틸레버(2)가 휘어지는 정도가 심하여 캔틸레버(2)의 휘어진 정도를 감지하기 어려워지게 되며, 이러한 문제를 해소할 수 있도록 상기 발열판(1)보다 멀리 떨어진 위치에 고진공용 발열판(1a)을 설치하여 구성하였다.

위와 같이 고진공용 발열판(1a)과 발열판(1)이 구비되어 있을 경우 진공도를 측정하는 과정에서는 둘 중 어느 하나만을 가동시켜 발열을 하게 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 진공계는 금속 베이스(4)에 고정 설치되어 구성되며, 상기 금속제 베이스(4)는 진공 공간의 외부로 노출되게 설치되며, 진공실의 내부에 구성된 각각의 구성요소와의 전기적 접속은 이러한 금속 베이스(4)를 관통하여 외부로 인출된다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 후술하는 청구범위에 의해 제시되는 본 발명의 범주와 기술적 사상을 벗어남이 없이 많은 수정 및 변형이 가능하다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명은 구성이 단순하여 제작이 용이하고 진공 공간의 외부에서 진공도의 측정이 가능하게 하는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 문언에 의해서만 제한 해석될 수 있다.

Claims (9)

1. 진공 공간 내에 설치되어 공간 내의 진공도를 측정하는 진공계에 있어서,

   외부 전원에 의해 가열되어 진공 공간 중의 입자를 가열하는 발열판(1)과 ;

   상기 발열판의 일측에 발열판과 수평으로 설치되어 발열판에 의해 가열된 입자의 이동에 의해 변형되는 캔틸레버(2)와 ;

   가열된 입자에 의해 변형된 상기 캔틸레버(2)의 변형량으로부터 진공 공간의 압력을 산출하는 컴퓨터(3)를 포함하여 구성되며,

   상기 캔틸레버(2)에는 캔틸레버의 변형에 따라 다른 저항값을 갖는 압저항(201)이 설치되고, 상기 압저항(201)의 저항값은 상기 컴퓨터(3)로 전송됨을 특징을 하는 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 캔틸레버(2)는 발생된 열을 흡수하여 배출하는 히트싱크(21)에 고정 설치됨을 특징으로 하는 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 캔틸레버(2)의 일면에는 반사막(220)이 더 설치되고,

   상기 반사막(220)의 일측에는 상기 반사막(220)에 조사되어 반사되는 빛의 입사광의 각도에 따라 캔틸레버의 변형량을 감지하는 광소자(210)가 더 설치되며, 상기 캔틸레버의 변형에 따라 달라지는 빛의 반사각 정보는 상기 컴퓨터(3)로 전송됨을 특징을 하는 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 캔틸레버(2)는 상기 발열판(1)에 의해 가열되어 이동하는 입자가 충돌하는 광폭의 충돌부(2a)와 ;

   상기 충돌부(2a)로부터 연장되고 폭이 좁고 길며, 입자의 충돌에 의해 변형이 이루어지는 변형부(2b)로 구성됨을 특징으로 하는 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 캔틸레버(2)를 중심으로 발열판(1)의 반대측에는 고진공용 발열판(1a)이 더 설치됨을 특징으로 하는 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 고진공용 발열판(1a)과 캔틸레버(2) 사이의 거리보다 발열판(1)과 캔틸레버(2) 사이의 거리가 더 멀게 설치됨을 특징으로 하는 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 진공계는 베이스(4)에 고정 설치되어 구성되며, 상 기 금속제 베이스(4)는 진공 공간의 외부로 노출되게 설치됨을 특징으로 하는 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 반사막(220)은 금으로 형성됨을 특징으로 하는 발열판과 캔틸레버를 이용한 진공계.

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