KR100916658B1 - 미세압력 발생 및 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세압력 발생 및 제어 장치에 관한 것으로서, 압력소스(10)로부터 기체가 공급되는 배관과 연결되고 상기 기체의 압력을 조절하는 적어도 하나 이상의 레귤레이터(20); 상기 레귤레이터(20)에 연결되어 상기 기체를 완충 수용하는 버퍼챔버(30); 상기 버퍼챔버에 연통된 피시험장치 플랫홈(40); 및 상기 버퍼챔버(30)와 연통되며 버퍼챔버내의 압력이 설정된 기준압력보다 큰 경우에 압력을 배출하는 압력 조정수단(100)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 기존 미세압력 발생 및 제어 장치에 비해 구조가 간단하고 저가이면서 신뢰도가 높다.

미세압력, 다이아프램, 발생

Description

미세압력 발생 및 제어 장치{Apparatus for generating and controlling small pressure}

도 1 은 본 발명에 따른 미세압력 발생 및 제어 장치의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.

도 2 는 본 발명에 따른 압력조정수단의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 3 은 본 발명에 따른 압력조정수단의 막음판 상부를 나타내는 평면도이다.

도 4 는 본 발명에 따른 미세압력 발생 및 제어 장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 압력소스 20: 레귤레이터(regulator)

30: 버퍼챔버(buffer chamber) 40: 피시험장치 플랫홈

50: 게이지 60: 구동수단

70: 컴퓨터 80: 밸브

100: 압력조정수단 102: 기체유입구

104: 기체유출구 106: 중공부

108: 피스톤 110: 다이아프램

112: 막음판 114: 실린더

200: 체크밸브

본 발명은 미세압력을 발생 및 제어 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 압력소스(10)로부터 기체가 공급되는 배관과 연결되고 상기 기체의 압력을 조절하는 적어도 하나 이상의 레귤레이터(20); 상기 레귤레이터(20)에 연결되어 상기 기체를 완충 수용하는 버퍼챔버(30); 상기 버퍼챔버에 연통된 피시험장치 플랫홈(40); 및 상기 버퍼챔버(30)와 연통되며 버퍼챔버내의 압력이 설정된 기준압력보다 큰 경우에 압력을 배출하는 압력 조정수단(100)을 포함하는 미세압력 발생 및 제어 장치에 관한 것이다.

본 발명에서 미세압력이라 함은 십 만분의 1기압에서 1기압 이하의 압력을 말한다.

일반적으로 미세압력의 측정분야는 각종 산업분야에 걸쳐 폭넓게 요구되고 있는 기술분야로서, 이러한 미세압력을 측정하는 장치를 통상적으로 미압계라 하며, 압력의 차이는 물론 그 시간적 변화도 측정하게 된다.

이러한 미압계는 압력차에 의한 액면의 움직임에 따라 그 높이의 차를 미압측정에 이용하는 것과, 격막의 변위를 미압측정에 이용하는 것 등 그 종류가 다양 하다.

보다 구체적으로 액면 움직임에 따른 높이차를 측정하는 것으로는 주로 영위법을 이용하는 것이 많으며, 그 외에도 경사관 압력계, 2액 마노미터, 로버츠 압력계, 베츠미측 압력계 등이 있다.

그런데 미세압력의 변화를 측정하는 기술 못지않게 중요한 것이 미세압력을 발생시키는 기술이다. 그러나 측정기술과는 달리 발생기술은 보통 고압의 가스용기와 연결된 밸브를 수작업으로 열고 닫는 동작으로 구현되고 있다. 또한, 미세압력을 발생시키고 버퍼챔버내의 압력을 준평형상태에 도달시키기 위해서는 장시간이 요구된다.

이에 따라 작업자의 손놀림 동작에 따라 그 발생압력의 차이가 현저함으로 인해 그 신뢰성 및 객관성에 문제가 많다. 또한, 1기압 이하의 미세압력조절기는 각 종 압력센서와 스위치 밸브가 결합되어 구조가 복잡하고 각 종 구성부품이 고가인 문제점이 있다. 아울러 작업자의 실수가 있을 경우 고가의 센서가 손상되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 버퍼챔버내의 압력이 설정된 기준압력보다 큰 경우에 버퍼챔버내의 압력을 배출하는 압력 조정수단으로 다이아프램을 이용함으로써 저가이면서 신뢰성 높은 미세압력 발생 및 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 압력조정수단으로 체크밸브를 이용함으로써 구 조가 간단하고 저가인 미세압력 발생 및 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 버퍼챔버와 연결된 피시험장치 플랫홈을 이용하여 시험장치에 조정된 미세압력을 인가하는 장치를 제공한다.

본 발명은 미세 압력을 발생하고 제어하는 장치에 있어서, 압력소스(10)로부터 기체가 공급되는 배관과 연결되고 상기 기체의 압력을 조절하는 적어도 하나 이상의 레귤레이터(20); 상기 레귤레이터(20)에 연결되어 상기 기체를 완충 수용하는 버퍼챔버(30); 상기 버퍼챔버에 연통된 피시험장치 플랫홈(40); 및 상기 버퍼챔버(30)와 연통되며 버퍼챔버내의 압력이 설정된 기준압력보다 큰 경우에 압력을 배출하는 압력 조정수단(100)을 포함하는 미세압력 발생 및 제어 장치이다.

상기 압력 조정수단(100)은 일측이 막음판(112)에 의해 폐쇄되고 중공부(106)를 지닌 실린더(114) 및 피스톤(108)을 구비하며, 상기 피스톤(108)과 연결된 구동축 및 상기 구동축에 연결되어 피스톤의 위치를 조절하는 구동수단(60)을 포함하며, 상기 막음판(112)에는 기체 유입구(102) 및 기체 유출구(104)가 구비되어 상기 기체 유입구(102)는 상기 버퍼챔버(30)에 연통되고 상기 기체 유출구(104)는 대기에 노출되며, 상기 막음판(112) 내측에는 상기 기체 유입구(102) 및 기체 유출구(104)를 상기 피스톤 중공부로부터 격리하는 다이아프램(110)이 설치된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 압력조정수단(100)은 버퍼챔버와 연통되어 설치되는 체크밸브(200)를 사용할 수도 있다.

이하 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 미세압력 발생 및 제어 장치의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.

압력소스로(10)부터 기체가 배관을 통하여 유입되고, 1차적으로 압력조절밸브인 레귤레이터(20)를 통과하면서 압력이 조절된다. 이 때, 상기 레귤레이터(20)는 통상의 것을 사용할 수 있으며, 기준 압력과의 차이를 조절하기 위하여 적어도 하나 이상을 포함하여 단계적으로 압력을 조절하는 것이 바람직하다.

상기 레귤레이터(20)는 컴퓨터(70)에 의하여 제어되는 것이 바람직하다.

이후, 레귤레이터(20)를 통과한 기체는 버퍼챔버(30)내에 완충 수용되며, 상기 압력조정수단(100)의 상기 막음판(112) 내측에 구비된 기체 유입구(102)를 통하여 상기 다이아프램(110)에 버퍼챔버내의 압력을 전달하게 된다.

상기 압력 조정수단(100)은 일측이 막음판(112)에 의해 폐쇄되고 중공부(106)를 지닌 실린더(114) 및 피스톤(108)을 구비하며; 상기 피스톤(108)과 연결된 구동축 및 상기 구동축에 연결되어 피스톤의 위치를 조절하는 구동수단(60)을 포함하며, 상기 막음판(112)에는 기체 유입구(102) 및 기체 유출구(104)가 구비되어 상기 기체 유입구(102)는 상기 버퍼챔버(30)에 연통되고 상기 기체 유출구(104)는 대기에 노출되며, 상기 막음판(112) 내측에는 상기 기체 유입구(102) 및 기체 유출구(104)를 상기 피스톤 중공부로부터 격리하는 다이아프램(110)이 설치된 것이 바람직하다.

피스톤(108)은 구동수단(60)에 의하여 그 위치가 조절되고 실린더내의 압력을 설정된 기준압력으로 발생 및 유지시켜준다.

또한 압력조정수단(100) 일측에 실린더 중공부(106)로 기체를 유입 또는 방출할 수 있는 배관 및 기체 유입 또는 방출량을 조절하는 밸브(80)를 구비하는 것이 바람직하다. 아울러 실린더 내부의 압력을 측정하고 외부로 표시할 수 있는 게이지(50)를 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 설정된 기준압력으로 상기 압력조정수단의 실린더 내부를 유지하기 위하여 압력조정수단(100)의 상기 구동수단(60)을 이용하여 피스톤(108)을 이동시킴으로써 실린더 중공부 내의 기준압력을 상기 다이아프램(110)에 전달하게 된다.

상기 구동수단(60)은 기계식 또는 전자식 등 통상의 방법을 이용할 수 있으며, 구체적으로 볼스크류 및 상기 볼스크류와 연결되어 구동력을 제공하는 스테핑 모터인 것이 바람직하다. 상기 스테핑 모터는 컴퓨터(70)에 연결되어 스텝구동이 조절되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동수단(60)은 볼스크류 방식의 전후진 수단을 갖추며 나사회전에 의하여 수작업으로 구동력을 제공하는 것도 가능하다.

이 때, 상기 다이아프램(110)의 양면에는 각각 버퍼챔버(30)내의 압력과 실린더 중공부내의 설정된 기준압력이 대향으로 작용하며, 버퍼챔버(30)내의 압력이 기준압력보다 더 큰 경우에는 상기 다이아프램(110)이 실린더 중공부 측으로 변형 되어 상기 막음판(112)과 상기 다이아프램(110) 사이에 공간이 형성되고 버퍼챔버(30)내의 기체가 기체 유출구(104)를 통하여 기체가 대기로 방출된다.

일정량의 기체를 기체 유출구(104)를 통하여 압력조정수단(100) 외부로 방출한 후, 버퍼챔버(30)내의 압력과 기준압력이 같아지게 되는 경우에는 상기 다이아프램(110)이 탄성 복원하여 기체유입구(102)와 기체유출구(104)를 막기 때문에 버퍼챔버(30)내의 압력은 기준압력과 같은 상태로 준평형상태(quasi-equilibrium)에 도달하게 되므로 미세압력을 발생 및 제어할 수 있다.

상기 피시험장치 플랫홈(40)은 버퍼챔버(30)의 일측에 연결되어 기준압력으로 조정된 버퍼챔버(30)내의 압력을 이용하여 시험장치에 조정된 압력을 인가한다. 여기서, 피시험장치 플랫홈(40)은 버퍼챔버를 통하여 조정된 미세 압력을 시험장치에 인가할 수 있는 통상의 기기로 구성될 수 있으며, 예를 들어 어댑터 또는 챔버로 구성될 수 있다.

상기 압력조정수단(100)에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2 은 본 발명에 따른 다이아프램(110)을 포함하는 압력조정수단의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.

본 발명에서 상기 압력조정수단(100)은 상기 막음판과와 상기 피스톤 중공부 사이에 다이아프램(110)이 구비되어 있다.

다이아프램은 변형식 탄성소재로 작은 압력 측정에 매우 적당하고, 넓은 측정 범위에서도 작은 압력의 변화에 매우 예민하게 작동한다.

본 발명에서 상기 다이아프램(110)은 비금속성 소재로서 미세한 압력에도 변형되고 탄성을 갖는 소재면 이용이 가능하고, 네오프렌 고무, 테플론, 폴리에틸렌, 실크, Koroseal, 실리콘, 또는 가죽 등을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 다이아프램(110)은 상기 실린더 내경보다 크게 형성하여 실린더 일단부에 장착한 후 상기 막음판을 체결함으로써 고정되는 것이 바람직하다.

도 4 는 본 발명에 따른 미세압력 발생 및 제어 장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.

본 실시예에서 압력조정수단은 버퍼챔버와 연통되며 미세한 압력차를 감지하는 체크밸브(200)를 사용할 수 있다.

일반적으로 체크밸브라 함은 유체의 흐름을 한 쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브로써, 유체의 역류를 방지하는 기능이 있다.

본 실시예에서는 상기 체크밸브(200)는 버퍼챔버(30)내의 압력이 기준압력보다 큰 경우에 상기 체크밸브(200)의 문이 열리고 압력을 배출하며, 버퍼챔버(30)내의 압력이 기준압력과 같거나 작은 경우에는 밸브가 닫혀 대기중의 기체가 버퍼챔버(30)내로 유입되는 것을 막아준다.

상기 기준압력은 체크밸브(200)내의 스프링 압력으로 조절되며, 버퍼챔버(30)내의 압력이 스프링 압력보다 큰 경우에 상기 체크밸브(200)가 열리고 압력을 배출함으로써 버퍼챔버(30)내의 압력은 기준압력과 같은 상태로 준평형상태(quasi-equilibrium)에 도달하게 되므로 미세압력을 발생 및 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 의한 미세압력 발생 및 제어장치는 버 퍼챔버내의 압력과 설정된 기준압력의 미세차이를 다이아프램 또는 체크밸브을 이용하여 버퍼챔버내의 압력을 기준압력으로 조정함으로써 구조가 간단하고 저가이면서 신뢰도가 높다.

Claims (11)

1. 미세 압력을 발생하고 제어하는 장치에 있어서,

   압력소스(10)로부터 기체가 공급되는 배관과 연결되고 상기 기체의 압력을 조절하는 적어도 하나 이상의 레귤레이터(20);

   상기 레귤레이터(20)에 연결되어 상기 기체를 완충 수용하는 버퍼챔버(30);

   상기 버퍼챔버에 연통된 피시험장치 플랫홈(40); 및

   상기 버퍼챔버(30)와 연통되며 버퍼챔버내의 압력이 설정된 기준압력보다 큰 경우에 압력을 배출하는 압력 조정수단(100)을 포함하되,

   상기 압력 조정수단(100)은 일측이 막음판(112)에 의해 폐쇄되고 중공부(106)를 지닌 실린더(114) 및 피스톤(108)을 구비하며, 상기 피스톤(108)과 연결된 구동축 및 상기 구동축에 연결되어 피스톤의 위치를 조절하는 구동수단(60)을 포함하며, 상기 막음판(112)에는 기체 유입구(102) 및 기체 유출구(104)가 구비되어 상기 기체 유입구(102)는 상기 버퍼챔버(30)에 연통되고 상기 기체 유출구(104)는 대기에 노출되며, 상기 막음판(112) 내측에는 상기 기체 유입구(102) 및 기체 유출구(104)를 상기 피스톤 중공부(106)로부터 격리하는 다이아프램(110)이 설치된 것을 특징으로 하는 미세압력 발생 및 제어 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이아프램(110)은 변형식 탄성소재인 고무로 된 것을 특징으로 하는 미세압력 발생 및 제어 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이아프램(110)은 상기 실린더 내경보다 크게 형성하여 실린더 일단부에 장착한 후 상기 막음판(112)을 체결함으로써 고정되는 것을 특징으로 하는 미세압력 발생 및 제어 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 압력조정수단(100)은 일측에 상기 중공부(106)와 연통되며 기체 유입 및 방출을 위한 밸브(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세압력 발생 및 제어 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 압력조정수단(100)은 실린더(114)내의 기준압력을 측정하기 위한 게이지(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세압력 발생 및 제어 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동수단(60)은 볼스크류를 구비하며 나사회전에 의하여 전후 구동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 미세압력 발생 및 제어 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동수단(60)은 볼스크류 및 상기 볼스크류에 연결되어 구동력을 제공하는 스테핑 모터인 것을 특징으로 하는 미세압력 발생 및 제어 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 스테핑모터는 컴퓨터(70)에 의하여 스텝구동이 제어되는 것을 특징으로 하는 미세압력 발생 및 제어 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 레귤레이터(20)는 컴퓨터에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 미세압력 발생 및 제어 장치.
11. 삭제

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