KR100945279B1

KR100945279B1 - 유량 제어장치

Info

Publication number: KR100945279B1
Application number: KR1020070126270A
Authority: KR
Inventors: 장도영; 이진관; 김철호
Original assignee: 가부시키가이샤 간또 엘 엔지니어링
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2010-03-03
Also published as: KR20090059418A; JP2009138933A; JP4569894B2

Abstract

본 발명에는 조작자가 직접 개폐밸브를 조작하지 않고도 유체 저장용기의 밸브를 조작할 수 있도록 하여 저장용기로부터 배출되는 유체량을 제어할 수 있도록 하는 유량 제어장치가 개시된다.

개폐밸브, 손잡이, 회전각 검출부, 저장용기, 컨트롤러

Description

유량 제어장치{control apparatus for discharging of fluid}

도 1은 본 발명의 저장용기와 유량 제어장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 유량 제어장치의 요부 단면도이다.

도 3은 본 발명의 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 회로블록도이다.

본 발명은 유량 제어장치에 관한 것으로, 특히 고압의 가스나 액체가 저장된 저장용기의 배출밸브를 개폐 제어하여 저장용기로부터 배출되는 유체의 양을 제어하기 위한 유량 제어장치에 관한 것이다.

반도체 공정을 비롯한 화학공정 등에서는 피작업물에 다양한 액체 및 가스(이하, 유체라 함)를 정량 주입시키는 것이 요구되고 있다.

이와 같은 유체의 정량 공급을 위하여 많은 전기적, 기구적 제어장치가 제안되어 왔으나, 이러한 장치의 대부분은 저장용기의 배출밸브를 일정하게 개방시킨 상태에서 배출밸브로부터 유출되는 유체량을 제어하여 공급하였다. 그러나, 이러한 방식은 배출밸브의 개방상태가 일정하게 고정되어 있으므로, 저장용기에 저장된 유체량에 따라서 유량 제어장치에 유입되는 유체량이 달라지기 때문에 정확한 제어가 이루어지기 곤란하였다.

특히, 저장용기의 배출밸브를 개폐시키기 위한 개폐부의 조작은 수동으로 이루어지기 때문에 빈번한 수동조작이 곤란하여 이러한 문제점이 심화하였으며, 더욱이 유체가 독성을 갖는 경우에는 조작자의 안전에도 심각한 문제를 야기할 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 저장용기에 잔존하는 유체의 양에 따라 개폐밸브를 제어하여 저장용기로부터 배출되는 유체량을 제어할 수 있는 유량 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 조작자가 직접 개폐밸브를 조작하지 않고도 자동으로 유체 저장용기의 밸브를 조작할 수 있도록 하여 저장용기로부터 배출되는 유체량을 제어할 수 있도록 하는 유량 제어장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 외주면에 홈과 돌출부가 교번적으로 형성된 손잡이를 갖는 개폐 밸브를 구비한 유체 저장용기로부터 배출되는 유량을 제어하는 유량 제어장치에 있어서: 고정 지지물; 중심에 설치된 회전축을 회전시키는 엑튜에이터; 상기 고정지지물에 설치되고, 하부에 상기 엑튜에이터가 결합되는 케이스를 구비하며 상기 회전축의 회전량에 따라서 신호를 발생시키는 회전각 검출부; 상기 회전축에 결합된 기어와 상기 기어에 의하여 구동되는 적어도 하나 이상의 구동기어들이 설치된 기어박스; 상기 구동기어들 중 하나에 축결합된 중심축과 상기 중심축의 하단부에 상기 손잡이와 결합되는 헤드가 형성된 손잡이 체결암; 상기 회전각 검출부의 신호를 입력받아 상기 엑튜에이터를 구동시키는 엑튜에이터 구동부를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 엑튜에이터는 모터이거나, 유압에 의하여 동작하는 회전 액튜에이터인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 중심축은 상기 구동기어들 중 하나에 축결합되는 상부축과, 상기 상부축에 조인트 결합되는 연결축과 상기 연결축에 조인트 결합되는 하부축으로 이루어지며, 상기 하부축의 단부에 상기 헤드가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 헤드는 상기 하부 축의 하단부가 중심에 설치된 원판 상의 헤드 판; 상기 헤드 판의 중심에 대하여 90° 간격으로 외주면에 인접되어 하향 돌출된 걸림대; 상기 헤드 판의 외주연 내측을 따라서 상기 걸림대들 사이에 형성된 관통공을 하부에서 삽입된 후 상단부에 나사에 의하여 체결되는 U자 형상의 걸림쇠들을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 걸림대는 다각형의 기둥형상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 기어박스의 하부에는 상기 중심축의 회전각도를 표시하기 위한 표식이 형성된 회전표시기가 더 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 연결축에는 고리가 설치되며, 상기 회전 표시기에는 걸쇠가 설치되어 상기 고리를 상기 걸쇠에 걸 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 저장용기의 무게를 감지하는 무게 감지센서가 더 설치되고, 상기 컨트롤러는 상기 무게 감지센서에서 전송되는 신호에 대응되는 상기 회전축의 회전되어야 할 적정 회전각을 산출하며, 상기 회전각 검출부로부터 전송되는 신호에 따라서 상기 회전축이 회전된 상태를 검출하여, 상기 적정 회전각과 상기 회전축의 회전각의 오차를 보정하도록 상기 엑튜에이터 구동부를 구동시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 저장용기에 잔존하는 유체의 압력을 감지하는 압력 감지센서가 더 설치되고, 상기 컨트롤러는 상기 압력 감지센서에서 전송되는 신호에 대응되는 상기 회전축의 회전되어야 할 적정 회전각을 산출하며, 상기 회전각 검출부로부터 전송되는 신호에 따라서 상기 회전축이 회전된 상태를 검출하고, 상기 적정 회전각과 상기 회전축의 회전각의 오차를 보정하도록 상기 엑튜에이터 구동부를 구동시키는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 제어장치를 나타내는 외관 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유체를 저장하는 저장용기(1)는 저장용기 체결장치(2)에 의하여 지지물(3)에 고정되어 있다.
저장용기(1)의 상단 입구에는 개폐밸브(5)가 설치되며, 이 개폐밸브(5)에 배출관(4)이 결합하여 개폐밸브(5)의 동작에 의해 저장용기(1) 내부의 유체를 외부로 배출시킨다.
개폐밸브(5)의 상부에는 개폐밸브 손잡이(6)가 설치되고, 이 개폐밸브 손잡이(6)를 회전시켜 개폐밸브(5)를 잠그거나 연다. 바람직하게, 개폐밸브 손잡이(6)의 가장자리는 요철 형상으로 이루어진다.

저장용기(1)에 저장되는 유체는 액체와 기체일 수 있으며, 본 발명에 따르면, 저장용기(1)에 액체가 저장되는 경우에 저장용기(1)에 잔존하는 액체의 양을 측정하는 무게 감지센서가 저장용기(1) 하단에 설치되며, 저장용기(1)에 기체가 저장되는 경우에는 기체의 압력을 감지하기 위한 압력 감지센서가 배출관(4)에 설치된다.

도 2는 본 발명의 유량 제어장치의 요부 단면도이다.

도 1과 2를 참조하면, 유량 제어장치(100)는 제어모듈이 장착된 인쇄회로기판을 내장한 고정 지지물(80)과, 고정 지지물(80)에 고정되고 회전력을 발생시키는 회전 액튜에이터(60)와, 회전 액튜에이터(60)의 회전축(61)의 회전수를 변화시키는 기어박스(40)와, 회전 액튜에이터(60) 상부에 설치되어 회전 액튜에이터(60)의 회전축(61)의 회전각에 따른 신호를 발생하는 회전각 검출유닛(70)과, 기어박스(40)의 기어(41)에 결합하여 회전하는 밸브개폐 아암(10)과, 기어박스(40)의 하부에 설치되고 밸브개폐 아암(10)의 메인 축(11)과 축 결합하여 회전하여 메인 축(11)의 회전각을 나타내는 회전각 표시유닛(90)으로 이루어진다.

상기의 실시예에서 회전 액튜에이터(60)는 유체에 의하여 회전되는 유압식 액튜에이터 이외에 스텝 모터에 의하여 동작하는 전기식 액튜에이터를 적용할 수 있으며, 이러한 것은 당업계의 통상의 기술자라면 설계변형이 가능한 것이다.

기어박스(40)의 프레임(42)에는 회전 액튜에이터(60)의 회전축(61)에 축 결합한 구동기어(43)와 이 구동기어(43)에 기어 결합하는 피동기어(41)가 수평으로 배치된다. 따라서, 회전 액튜에이터(60)의 회전축(61)이 회전함에 따라 구동기어(43) 및 이에 기어 결합한 피동기어(41)가 회전한다. 이때, 피동기어(41)의 회전수는 결합한 기어 비에 의해 결정된다.
피동기어(41)의 중심에는 밸브개폐 아암(10)의 메인 축(11)이 축 결합하여 피동기어(41)의 회전과 함께 회전한다.
또한, 바람직하게, 기어박스(40)의 하부에서 밸브개폐 아암(10)의 메인 축(11)에 축 결합하여 회전하는 회전각 표시유닛(90)은 원통형일 수 있으며, 그 외주면에 회전각을 나타내는 눈금이 표시될 수 있고, 눈금을 가리키는 눈금자(92)가 외주면에서 이격되도록 기어박스(40)의 하부에 설치될 수 있다.
밸브개폐 아암(10)은 상기의 메인 축(11)과, 메인 축(11)에 대하여 회전되도록 조인트 결합한 연결 축(12)과, 연결 축(12)에 대하여 조인트 결합한 체결 헤드(14)로 이루어진다.
체결 헤드(14)는 연결 축(12)에 회전가능하도록 조인트 결합하는 연결 축(13)과, 이 연결 축(13)이 돌출되는 원판 상의 헤드 판(15)과 헤드 판(15)의 이면 가장자리를 따라 90°간격으로 하향 돌출된 기둥 형상의 지지 포스트(16)와, 이면 가장자리보다 내측으로 헤드 판(15)에 분리 가능하게 결합하는 U자 형상의 클램프(17)로 이루어진다.
이 실시예에서는 클램프(17)가 헤드 판(15)에 형성된 관통공에 너트 결합으로 결합하는 것을 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 1에서는 한 쌍의 클램프(17)가 설치된 것을 예로 들고 있지만, 개폐밸브 손잡이(6)의 가장자리에 형성된 요철의 개수에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

삭제

체결 헤드(14)를 개폐밸브 손잡이(6)에 체결하기 위해서는 개폐밸브 손잡이(6)의 가장자리에 형성된 요철의 요부에 지지 포스트(16)가 위치하도록 체결 헤드(14)를 하강시킨 후, U자 형상의 클램프(17)를 하부로부터 헤드 판(15)에 끼우고 나비 너트(18)를 이용하여 결합한다. 이에 따라, 개폐밸브 손잡이(6)의 가장자리에 형성된 요철의 서로 인접하는 철부를 클램프(17)가 클램핑하고 이 철부 사이의 요부는 지지 포스트(16)가 접촉하여 지지하게 된다. 따라서, 체결 헤드(14)가 회전하게 되면, 클램프(17)와 지지 포스트(16)에 의해 개폐밸브 손잡이(6)의 가장자리를 확실하게 클램핑한 상태에서 개폐밸브 손잡이(6)를 회전시키게 된다.

바람직하게, 연결 축(12)에는 상하 유동 가능하도록 원판(19)이 설치되고, 원판(19)에는 걸림 링(20)이 설치되며, 체결 헤드(14)가 개폐밸브 손잡이(6)와 분리된 상태에서 걸림 링(20)은 회전각 표시유닛(90)에 설치된 걸림 고리(91)에 걸 수 있다. 걸림 링(20)을 걸림 고리(91)에 걸게 되면, 체결 헤드(14)가 체결위치보다 들어 올려지게 되고, 저장용기(1)의 유체가 모두 소진된 경우 이와 같이 올려진 상태에서 저장용기(1)의 교체작업이 편리하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 회전각 검출유닛(70)은, 회전 액튜에이터(60)의 회전축(61)을 중심으로 기설정 각도만큼 엇갈리게 배치된 부채꼴 형상의 다수개의 판상 접촉부재(71), 각각의 접촉부재(71)에 접촉될 때 신호를 제어모듈에 전송하는 복수의 리미트 스위치(72)로 이루어진다. 따라서, 회전 액튜에이터(60)의 회전축(61)이 회전할 때, 기설정된 각도에서 어느 하나의 접촉부재(71)와 리미트 스위치(72)가 접촉되고, 접촉된 리미트 스위치에 의하여 신호가 발생하여 제어모듈에 전송되며, 제어모듈에서 이 신호를 해석하여 회전축(61)의 회전각도를 검출한다.
도 3은 본 발명의 제어모듈을 나타내는 블록도이다.
제어모듈은 컨트롤러(92)와, 액튜에이터 구동부(94)로 이루어지며, 컨트롤러(92)는 무게 감지센서(93), 압력 감지센서(95)로부터 각각 감지신호를 수신하고, 회전각 검출유닛(70)의 리미트 스위치(72)로부터 회전각에 따른 신호를 수신한다.

이하, 본 발명의 컨트롤러의 동작을 도 2와 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

상기한 바와 같이, 저장용기(1)에 잔존하는 유체의 양은 저장된 유체가 기체인 경우에는 압력 감지센서(95)에 의하여 감지되며, 유체가 액체인 경우에는 무게 감지센서(93)에 의하여 감지된다.
컨트롤러(92)는 압력 감지센서(95) 또는 무게 감지센서(93)에서 전송되는 감지신호를 수신하고 이에 대응하여 회전 액튜에이터(60)의 회전축(61)이 회전되어야 하는 기준 회전각을 산출한다.
이어, 회전각 검출유닛(70)의 리미트 스위치(72)로부터 전송되는 신호에 따라서 실제 회전축(61)이 회전된 각도를 검출한다.
다음, 컨트로러(92)는 회전축(61)이 회전되어야 할 기준 회전각과 실제 회전축(61)이 회전된 회전각의 차이를 산출하고, 이 오차를 보정하도록 액튜에이터 구동부(94)에 구동신호를 전송한다.
액튜에이터 구동부(94)는 입력되는 구동신호에 따라서 회전 액튜에이터(60)의 작동 유체의 흐름을 제어하여 회전축(61)이 기준 회전각에 도달하도록 한다.

상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 유체 저장용기의 잔존하는 유체의 양에 따라서 적정하게 저장용기의 밸브를 개방하도록 함으로써 일정량의 유체가 배출되도록 할 수 있다.

또한, 저장용기의 개폐밸브 손잡이와 밸브개폐 아암(10)의 결합과 분리가 용이하도록 하여 작업 편리성과 안전성을 높인다.

특히, 밸브개폐 아암의 체결 헤드의 구조에 의하여 개폐밸브 손잡이와 견고히 결합함으로써, 미끄러짐 없이 개폐밸브 손잡이를 회전시킬 수 있다.

또한, 회전각 표시유닛에 표시된 표식과 눈금자에 의하여 육안으로 회전축의 회전상태를 감지할 수 있다.

Claims

삭제
개폐밸브를 구비한 유체 저장용기로부터 배출되는 유량을 제어하는 유량 제어장치로,

회전 액튜에이터;

상기 회전 액튜에이터의 회전축의 회전각에 따른 신호를 발생하는 회전각 검출유닛;

상기 회전 액튜에이터의 회전축에 축 결합하는 구동기어와 이 구동기어에 기어 결합하는 피동기어를 구비한 기어박스;

상기 피동기어의 중심에 축 결합하여 회전하며, 상기 유체 저장용기의 개폐밸브의 개폐밸브 손잡이와 분리 가능하게 결합하는 밸브개폐 아암; 및

상기 유체 저장용기에 잔존하는 유체의 양에 따른 감지신호를 수신하여 기준 회전각을 산출하고, 상기 회전각 검출유닛의 신호를 입력받아 실제 회전각을 검출하여, 상기 기준 회전각과 실제 회전각의 오차를 보정하도록 상기 회전 액튜에이터를 구동시키는 제어유닛;

상기 유체 저장용기에 잔존하는 유체의 양에 따른 상기 저장용기의 무게나 압력을 감지하여 상기 제어유닛에 상기 감지신호를 전송하는 감지센서;

상기 기어박스의 하부에 설치되고, 상기 피동기어와 축 결합하며 외주면에 회전각도를 나타내는 눈금이 표시된 회전각 표시유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어장치.
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삭제
삭제
삭제
청구항 2에 있어서,

상기 회전각 검출유닛은 상기 회전 액튜에이터의 상부에 설치되며,

상기 회전 액튜에이터의 회전축을 중심으로 기설정 각도만큼 엇갈리게 배치된 부채꼴 형상의 다수개의 판상 접촉부재; 및

상기 접촉부재 각각에 접촉될 때 회전각에 따른 신호를 상기 제어유닛에 전송하는 복수의 리미트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어장치.