KR101057782B1 - 실린지 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린지 펌프에 관한 것으로서, 내부가 비어있고 하단부가 흡입배관(11)과 연결되며 상단부가 개방되어 있는 실린지(10); 및 상기 실린지(10)의 개방된 상단부를 통해 삽입되어 실린지(10) 내부공간으로 흡입배관(11)을 통해 용액이 흡입되도록 하고 이 흡입된 용액을 배출배관(21)으로 배출시키는 피스톤(20)을 포함하여 구성되는 실린지 펌프에 있어서, 상기 실린지 펌프는 피스톤(20)이 고정되고 실린지(10)가 상하로 승강되는 방식으로 작동되며, 상기 실린지(10)를 상하로 승강시켜 용액을 흡입 및 배출시킬 수 있도록 하는 승강수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다. 따라서, 피스톤이 고정된 상태에서 실린지가 상하로 승강되도록 함으로써, 피스톤의 오링이 용액에 접촉되는 것을 최대한 방지하여 오링의 수명 연장 및 용액의 오염을 방지할 수 있도록 하고, 또한, 피스톤의 중심을 상하 방향으로 관통시켜 토출관로를 형성함으로써, 용액의 접촉 부위를 최대한 단순하게 하여 펌프 전체의 구조가 심플하게 되며, 또한, 실린지를 양쪽에 각각 마련하고 이에 따른 흡입 및 배출배관을 각각 구비하여 용액을 동시에 정량씩 토출이 가능하도록 함으로써, 제조라인의 생산성 향상에 기여할 수 있게 되고, 또한, 두 가닥의 흡입 및 배출배관을 단일 라인으로도 구성할 수 있도록 함으로써, 다양한 제조라인에 적절히 대응할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

실린지 펌프{Syringe pump}

본 발명은 실린지 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤이 고정된 상태에서 실린지가 상하로 승강되도록 함으로써, 피스톤의 오링이 용액에 접촉되는 것을 최대한 방지하여 오링의 수명 연장 및 용액의 오염을 방지할 수 있도록 하고, 또한, 피스톤의 중심을 상하 방향으로 관통시켜 토출관로를 형성함으로써, 용액의 접촉 부위를 최대한 단순하게 하여 펌프 전체의 구조가 심플하게 되며, 또한, 실린지를 양쪽에 각각 마련하고 이에 따른 흡입 및 배출배관을 각각 구비하여 용액을 동시에 정량씩 토출이 가능하도록 함으로써, 제조라인의 생산성 향상에 기여할 수 있게 되고, 또한, 두 가닥의 흡입 및 배출배관을 단일 라인으로도 구성할 수 있도록 함으로써, 다양한 제조라인에 적절히 대응할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 실린지 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치용 유리 기판, 반도체 웨이퍼, 필름 액정용 플렉시블 기판, 포토마스크용 기판, 컬러 필터용 기판 등의 각종 기판의 제조 공정에 있어서, 기판의 표면에 포토레지스트액 등의 처리액을 공급하는 기판 처리 장치가 알려져 있다.

이러한 기판 처리 장치는 처리액을 송급하기 위한 펌프를 구비하고 있으며, 이에 사용되는 펌프로서는 실린지 펌프(피스톤 펌프), 벨로우즈 펌프, 기어 펌프, 다이어프램 펌프, 또는 튜브 펌프 등이 사용되고 있지만, 그 중에서도 실린지 펌프는 토출 응답성이나 정류량성이 우수하여 기판 처리 장치에 있어서 가장 많이 사용되고 있다.

이러한 종래 기술의 실린지 펌프는 기본적으로 실린더와 피스톤을 갖고 있으며, 이 실린더 내에서 피스톤을 진퇴시킴으로써 실린더 내의 용액을 하류측으로 송급하도록 되어 있다.

그러나, 이러한 실린지 펌프에서는 피스톤을 후퇴시켰을 때에 피스톤의 측면에 부착된 처리액이 피스톤과 함께 실린더의 외부로 노출되어 경화되는 경우가 있었다.

그리고, 다시 피스톤을 전진시켰을 때에는 처리액의 경화에 의해 발생한 파티클이 실린더 내의 처리액 중에 혼입되는 경우가 있었다.

이를 방지하기 위해서 실린더와 피스톤의 미끄럼 접촉 부위에 시일 부재를 설치하는 방안이 있었다.

그러나, 이러한 종래 기술의 실린지 펌프는 실린더가 고정된 상태에서 피스톤이 상하로 승강되기 때문에, 피스톤의 오링이 용액에 접촉되는 경우가 많아 이에 따라 오링의 수명이 단축되고 용액이 오염되는 문제점이 있었고, 또한, 피스톤에 별도의 용액 토출관로가 마련되어 있지 않기 때문에, 용액의 접촉 부위가 많아져 전반적으로 펌프 전체의 구조가 복잡하게 되며, 또한, 단일 실린더 구조이기 때문에 용액을 동시에 정량씩 토출하는 것이 불가능하게 되어 제조라인의 생산성 향상을 도모할 수 없게 되고, 이러한, 단일 라인으로 구성에 의해 다양한 제조라인에 적절히 대응할 수 없게 되어 결과적으로 제품의 신뢰성이 하락하게 되는 문제점 등을 갖고 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 피스톤이 고정된 상태에서 실린지가 상하로 승강되도록 함으로써, 피스톤의 오링이 용액에 접촉되는 것을 최대한 방지하여 오링의 수명 연장 및 용액의 오염을 방지할 수 있도록 하고, 또한, 피스톤의 중심을 상하 방향으로 관통시켜 토출관로를 형성함으로써, 용액의 접촉 부위를 최대한 단순하게 하여 펌프 전체의 구조가 심플하게 되며, 또한, 실린지를 양쪽에 각각 마련하고 이에 따른 흡입 및 배출배관을 각각 구비하여 용액을 동시에 정량씩 토출이 가능하도록 함으로써, 제조라인의 생산성 향상에 기여할 수 있게 되고, 또한, 두 가닥의 흡입 및 배출배관을 단일 라인으로도 구성할 수 있도록 함으로써, 다양한 제조라인에 적절히 대응할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 실린지 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 실린지 펌프는 내부가 비어있고 하단부가 흡입배관과 연결되며 상단부가 개방되어 있는 실린지; 및 상기 실린지의 개방된 상단부를 통해 삽입되어 실린지 내부공간으로 흡입배관을 통해 용액이 흡입되도록 하고 이 흡입된 용액을 배출배관으로 배출시키는 피스톤을 포함하여 구성되는 실린지 펌프에 있어서, 상기 실린지 펌프는 피스톤이 고정되고 실린지가 상하로 승강되는 방식으로 작동되며, 상기 실린지를 상하로 승강시켜 용액을 흡입 및 배출시킬 수 있도록 하는 승강수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 실린지 펌프에 있어서, 상기 승강수단은 실린지와 일체로 연결되는 마운팅블록과, 이 마운팅블록과 나사 결합되어 모터 구동에 의해 정역 축 회전되면서 마운팅블록을 상하로 승강시킬 수 있도록 하는 볼스크류를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 실린지 펌프에 있어서, 상기 실린지는 마운팅블록의 양단에 각각 부착되는 한 쌍으로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 실린지 펌프에 있어서, 상기 피스톤은 그 하단부에서 상단부까지 관통되고 그 관통된 상단부가 배출배관과 연결되어 용액을 배출시킬 수 있도록 하는 토출관로가 마련된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 실린지 펌프에 있어서, 상기 각각의 실린지와 피스톤에 별도의 흡입배관 및 배출배관이 연결되고 이들 배관 상에 용액의 흐름을 단속하는 밸브가 마련된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 실린지 펌프에 있어서, 상기 각각의 실린지와 피스톤에 단일 흡입배관 및 배출배관이 분기 연결되고 이들 배관 상에 용액의 흐름을 단속하는 밸브가 마련된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 실린지 펌프에 있어서, 상기 모터와 각각의 배관 상의 밸브를 자동 제어하기 위한 콘트롤러가 더 구비된 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린지 펌프는 피스톤이 고정된 상태에서 실린지가 상하로 승강되도록 함으로써, 피스톤의 오링이 용액에 접촉되는 것을 최대한 방지하여 오링의 수명 연장 및 용액의 오염을 방지할 수 있도록 하고, 또한, 피스톤의 중심을 상하 방향으로 관통시켜 토출관로를 형성함으로써, 용액의 접촉 부위를 최대한 단순하게 하여 펌프 전체의 구조가 심플하게 되며, 또한, 실린지를 양쪽에 각각 마련하고 이에 따른 흡입 및 배출배관을 각각 구비하여 용액을 동시에 정량씩 토출이 가능하도록 함으로써, 제조라인의 생산성 향상에 기여할 수 있게 되고, 또한, 두 가닥의 흡입 및 배출배관을 단일 라인으로도 구성할 수 있도록 함으로써, 다양한 제조라인에 적절히 대응할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린지 펌프를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린지 펌프의 실린지가 상승하면서 토출관로를 통해 용액이 배출배관으로 배출되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린지 펌프의 실린지가 하강하면서 용액이 흡입배관을 통해 실린지로 흡입되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로서 실린지 펌프의 흡입 및 배출배관이 단일 라인으로 구성된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서 실린지와 피스톤의 상하 위치가 뒤 바뀐 상태를 나타낸 개략도이다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명을 다음의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린지 펌프는 내부가 비어있고 하단부가 흡입배관(11)과 연결되며 상단부가 개방되어 있는 실린지(10)와, 이 실린지(10)의 개방된 상단부를 통해 삽입되어 실린지(10) 내부공간으로 흡입배관(11)을 통해 용액이 흡입되도록 하고 이 흡입된 용액을 배출배관(21)으로 배출시키는 피스톤(20) 및 상기 실린지(10)를 상하로 승강시켜 용액을 흡입 및 배출시킬 수 있도록 하는 승강수단을 포함하는 구성으로 되어 상기 피스톤(20)이 고정되고 실린지(10)가 상하로 승강되는 방식으로 작동되도록 되어 있다.

상기 승강수단은 실린지(10)와 일체로 연결되는 마운팅블록(30)과, 이 마운팅블록(30)과 나사 결합되어 모터(40) 구동에 의해 정역 축 회전되면서 마운팅블록(30)을 상하로 승강시킬 수 있도록 하는 볼스크류(50)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 모터(40)는 고하중 상승 동작의 경우 위치완료 지점에서 관성에 저항하는 자유 낙하힘이 작용하여 무척 빠른 시간 내에 하향 안정되는 것이 가능하도록 스테핑 모터를 적용하는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 상기 실린지(10)는 마운팅블록(30)의 양단에 각각 부착되는 한 쌍으로 이루어져 있다.

미 설명부호 32는 볼스크류(50)의 하단부를 지지하여 축 회전 가능하도록 하는 축회전지지부를 나타낸 것이고, 34는 마운팅블록(30)이 상하 정 위치로 원활하게 승강되도록 하는 가이드축을 나타낸 것이다.

상기 피스톤(20)은 그 하단부에서 상단부까지 관통되고 그 관통된 상단부가 배출배관(21)과 연결되어 용액을 배출시킬 수 있도록 하는 토출관로(20a)가 마련되며, 그 상단부가 모터설치판(45)에 고정되고 그 하단부에 피스톤헤드(20b)가 마련된 구조로 되어 있다.

미 설명부호 20c는 오링을 나타낸 것이다.

그리고, 상기 각각의 실린지(10)와 피스톤(20)에는 별도의 흡입배관(11) 및 배출배관(21)이 연결되어 있고 이들 배관(11,21) 상에 용액의 흐름을 단속하는 밸브(12,22)가 마련되어 있다.

이에 대한 다른 실시예로서, 도 4에서 나타낸 것과 같이, 상기 각각의 실린지(10)와 피스톤(20)에 단일 흡입배관(15) 및 배출배관(25)이 분기되어 연결되고 이들 배관(15,25) 상에 용액의 흐름을 단속하는 밸브(16,26)가 마련된 구조가 되도록 할 수도 있을 것이다.

그리고, 상기 모터(40)와 각각의 배관(11,21,15,25) 상의 밸브(12,22,16,26)를 자동 제어하기 위한 콘트롤러(60)가 마련되어 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 특히 오링(20c)이 용액에 의해 마모되지 않는 등의 용액에 의해 거의 영향을 받지 않는 경우에 실린지(10)와 피스톤(20)이 상하 위치가 뒤바뀐 상태에서 용액을 흡입 및 배출시킬 수 있도록 함으로써 더욱 정밀한 토출 결과를 얻을 수 있게 할 수도 있을 것이다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 실린지 펌프는 볼스크류(50)와 나사 결합되어 있는 마운팅블록(30)의 양측에 각각 실린지(10)를 고정 설치하고, 이 실린지(10)의 개방된 상단부로 피스톤(20)의 피스톤헤드(20b)가 삽입되도록 하여 그 상단부는 모터설치판(45)에 고정되도록 하며, 이들 각각의 실린지(10)와 피스톤(20)에 흡입배관(11) 및 배출배관(21)을 연결하고 나서, 최종적으로 각 배관(11,21) 상의 밸브(12,22)와 모터(40)를 콘트롤러(60)에 연결하여 자동 제어될 수 있도록 함으로써 본 발명의 실린지 펌프가 완성된다.

이렇게 완성된 실린지 펌프의 작동을 살펴보면, 우선 모든 배출배관(21)의 밸브(22)를 개방시키고 흡입배관(11)의 밸브(12)는 폐쇄시킨 후 실린지(10)를 상승시켜 피스톤헤드(20b)가 실린지(10)의 내부공간 바닥면에 밀착되도록 함으로써 실린지(10)의 내부공간 내의 공기를 완전히 외부로 배출시킨다.

이렇게 하여 용액의 초기 토출시 공압에 의한 과다한 토출이 방지되도록 한다.

이러한 상태에서 실린지(10) 내부공간으로 용액을 흡입시, 흡입배관(11)의 밸브(12)를 각각 개방시키고 배출배관(21)의 밸브(22)는 폐쇄시킨 후 모터(40) 구동에 의한 볼스크류(50)를 축 회전시켜 마운팅블록(30)을 하강시키면 이에 따라 실린지(10)도 일체로 하강되면서 실린지(10)의 내부 공간에 흡입력이 생겨 흡입배관(11)으로부터의 용액이 실린지(10) 내부로 흡입되는 것이다.

그런 다음, 용액을 배출시키고자 할 경우, 이번에는 반대로 흡입배관(11)의 밸브(12)를 모두 폐쇄시키고 배출배관(21)의 밸브(22)는 개방시킨 후 모터(40) 구동에 의한 볼스크류(50)를 역 회전시켜 마운팅블록(30)을 상승시키면 이에 따라 실린지(10)도 일체로 상승되면서 실린지(10)의 내부 공간의 용액을 피스톤(20)의 토출관로(20a)를 통해 배출배관(21)으로 용액이 배출되는 것이다.

이렇게 하여, 양측의 실린지(10)와 피스톤(20)을 통해 동시에 동량의 용액이 해당 배출장소로 원활하게 배출될 수 있게 되는 것이다.

그리고, 실린지(10) 내부의 용액을 회수할 수도 있는데, 이때는 흡입배관(11)의 밸브(12)를 각각 개방시키고 배출배관(21)의 밸브(22)는 폐쇄시킨 후 모터(40) 구동에 의한 볼스크류(50)를 축 회전시켜 마운팅블록(30)을 상승시키면 이에 따라 실린지(10)도 일체로 상승되면서 상대적으로 피스톤헤드(20b)가 실린지(10)의 내부 공간을 하방으로 가압하는 상태가 되어 흡입배관(11)으로 용액을 회수할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 밸브(12,22) 및 모터(40)의 작동은 콘트롤러(60)에 의해 정밀 제어되는 것이 당연할 것이다.

이와 같은, 본 발명의 실린지 펌프는, 예를 들어 그 정밀도 범위는 1회 충진량을 300cc가 최대라고 할 때 그 내경이 40파이이고 스트로크 120mm 기준으로 분해능이 0.000025cc 정도가 된다.

이러한 정밀도는 일정량씩 지속적으로 정밀한 토출을 필요로 하는 제약, 정밀화학, 식품음료 및 도장분야 등에 적합할 것이다.

이렇게 본 발명의 실린지 펌프는 정밀도를 유지하기 위한 오차의 변수가 거의 없으며, 배관(11,21)의 노즐(미도시)이 오염되어 이 노즐 구경이 작아지더라도 동일한 토출량을 유지할 수 있으며, 이러한 기능을 활용하여 분사시 유체압의 모니터링을 통해 노즐의 오염 정도도 추적할 수 있을 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예를 기존의 공지기술과 단순히 주합 적용한 실시예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명을 단순 변형하여 이용할 수 있는 정도의 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 실린지 11 : 흡입배관

12 : 밸브 15 : 흡입배관

16 : 밸브 20 : 피스톤

20a : 토출관로 20b : 피스톤헤드

20c : 오링 21 : 배출배관

22 : 밸브 25 : 배출배관

26 : 밸브 30 : 마운팅블록

32 : 축회전지지부 34 : 가이드축

40 : 모터 45 : 모터설치판

50 : 볼스크류 60 : 콘트롤러

Claims (7)

1. 내부가 비어있고 하단부가 흡입배관(11)과 연결되며 상단부가 개방되어 있는 실린지(10); 및
   상기 실린지(10)의 개방된 상단부를 통해 삽입되어 실린지(10) 내부공간으로 흡입배관(11)을 통해 용액이 흡입되도록 하고 이 흡입된 용액을 배출배관(21)으로 배출시키는 피스톤(20);
   을 포함하여 구성되는 실린지 펌프에 있어서,
   상기 실린지 펌프는 피스톤(20)이 고정되고 실린지(10)가 상하로 승강되는 방식으로 작동되며, 상기 실린지(10)를 상하로 승강시켜 용액을 흡입 및 배출시킬 수 있도록 하는 승강수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 실린지 펌프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 승강수단은 실린지(10)와 일체로 연결되는 마운팅블록(30)과, 이 마운팅블록(30)과 나사 결합되어 모터(40) 구동에 의해 정역 축 회전되면서 마운팅블록(30)을 상하로 승강시킬 수 있도록 하는 볼스크류(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린지 펌프.
3. 제2항에 있어서,
   상기 실린지(10)는 마운팅블록(30)의 양단에 각각 부착되는 한 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 실린지 펌프.
4. 제3항에 있어서,
   상기 피스톤(20)은 그 하단부에서 상단부까지 관통되고 그 관통된 상단부가 배출배관(21)과 연결되어 용액을 배출시킬 수 있도록 하는 토출관로(20a)가 마련된 것을 특징으로 하는 실린지 펌프.
5. 제4항에 있어서,
   상기 각각의 실린지(10)와 피스톤(20)에 별도의 흡입배관(11) 및 배출배관(21)이 연결되고 이들 배관(11,21) 상에 용액의 흐름을 단속하는 밸브(12,22)가 마련된 것을 특징으로 하는 실린지 펌프.
6. 제4항에 있어서,
   상기 각각의 실린지(10)와 피스톤(20)에 단일 흡입배관(15) 및 배출배관(25)이 분기 연결되고 이들 배관(15,25) 상에 용액의 흐름을 단속하는 밸브(16,26)가 마련된 것을 특징으로 하는 실린지 펌프.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 모터(40)와 각각의 배관(11,21,15,25) 상의 밸브(12,22,16,26)를 자동 제어하기 위한 콘트롤러(60)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 실린지 펌프.

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