KR101261218B1 - 듀얼형 교반 스프레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 듀얼형 교반 스프레이 장치는 내부 공간에 혼합액이 수용되며 상기 혼합액이 유출되는 유출구가 하측에 형성된 시린지 및 상기 내부 공간에 압력을 가하는 시린지 에어가 유입되는 에어 유입구를 포함하는 제1 및 제2 교반기 유닛; 상기 혼합액이 이동 가능하도록 상기 제1 및 제2 교반기 유닛의 유출구를 상호 연결하는 유로관; 상기 제1 및 제2 교반기 유닛 각각에 유입되는 제1 및 제2 시린지 에어의 압력을 제어하는 제어부; 및 상기 유로관과 연결되며 상기 유로관에서 유입된 상기 혼합액을 외부로 유출시키는 유출유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 혼합액이 수용되는 교반기 유닛을 듀얼형으로 구성하고 혼합액이 양 교반기 유닛 사이를 교번적으로 이동가능하도록 구성하여 스프레이 형태로 분사되는 순간까지 혼합액의 일정한 농도를 유지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

듀얼형 교반 스프레이 장치{Dual type spray apparatus with agitator}

본 발명은 교반 및 스프레이 기능이 통합적으로 구현된 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 교반 기능을 수행하는 교반 유닛을 듀얼형으로 구성하고 양 교반 유닛 사이에서 혼합액이 상호 이동 가능하도록 구현함으로써 혼합액의 수용, 보관에서 분무에 이르는 전 과정에서 혼합액의 일정 농도가 지속적으로 이루어질 수 있는 듀얼형 교반 스프레이 장치에 관한 것이다.

레진 언더필(under-fill) 등의 반도체 제조 공정은 물론, 탈취 성분 물질을 일정 액상 물질과 함께 분사하는 공정, 바이오 LED 조명 등에서 특정 분상 원료를 베이스 구성에 코팅하기 위한 분사 공정, 기능성 물질을 패드 등에 도포하는 공정, 바이오 필터 제조 공정 등의 바이오 산업 등에 이르기까지 분사의 대상이 되는 객체에 소정의 분사 매체인 혼합액을 분사하는 다양한 장치와 방법이 이용되고 있다.

종래 일반적으로 적용되는 기술을 살펴보면, 우선, 종래 기술에서는 혼합액을 수용하여 보관하는 수용 장치와 상기 수용 장치로부터 공급되는 혼합액을 스프레이 작동 등에 의하여 분사시키는 스프레이 장치가 물리적으로 이원화되어 있는데, 이러한 장치 간 물리적 이원화는 혼합액의 이동 경로를 복잡하고 길어지게 하여 혼합액의 침전이 발생할 확률이 그만큼 높아 스프레이 효율을 저감시킨다.

또한, 일정한 혼합액의 농도를 유지하기 위한 자동화된 시스템 인프라가 구현되지 않아, 수시로 수용 장치의 결합을 해제하고 해제된 수용 장치 내의 혼합액의 상태를 관리자가 육안으로 확인하고 이에 따라 후속 조치를 취하는 등 상당히 인적(人的) 의존적인 방법에 머물러 있어 효율성이 상당히 낮다고 할 수 있다.

특히, 종래 스프레이 장치 등은 통상적으로 튜브 형상의 좁은 유로에 의하여 수용된 혼합액이 스프레이 수단으로 공급되게 되는데, 이 유로는 교반이 이루어지는 영역에서 배제되어 있고 이 유로에 존재하는 혼합액은 분사되기 전까지 일정 기간 흐르지 않고 머무르게 되므로 유로에 침전물이 발생하게 되고 이러한 침전물은 결국 스프레이 또는 도포 불량의 주요한 원인이 되고 있다. 이러한 종래 스프레이 장치 구조는 유로 분해 및 세척 작업 등이 빈번히 이루어져야 하므로 공정의 연속성이 이루어지지 않아 작업 효율이 현저히 감소되는 등의 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 이러한 배경에서 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 분사되는 혼합액의 농도를 일정하게 유지하는 교반기 유닛을 듀얼형으로 구성하고 양 교반기 유닛 사이에 혼합액이 이동가능한 구조로 구현함으로써 혼합액이 유로에서 머루르지 않고 지속적으로 왕복 이동하도록 유도하여 혼합액의 일정 농도를 지속적으로 유지함은 물론, 유로 등에서 침전물이 발생할 확률을 현저히 최소화시킬 수 있는 듀얼형 교반 스프레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의하여 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 듀얼형 교반 스프레이 장치는 내부 공간에 혼합액이 수용되며 상기 혼합액이 유출되는 유출구가 하측에 형성된 시린지 및 상기 내부 공간에 압력을 가하는 시린지 에어가 유입되는 에어 유입구를 포함하는 제1 및 제2 교반기 유닛; 상기 혼합액이 이동 가능하도록 상기 제1 및 제2 교반기 유닛의 유출구를 상호 연결하는 유로관; 상기 제1 및 제2 교반기 유닛 각각에 유입되는 제1 및 제2 시린지 에어의 압력을 제어하는 제어부; 및 상기 유로관과 연결되며 상기 유로관에서 유입된 상기 혼합액을 외부로 유출시키는 유출유닛을 포함하여 구성된다.

여기에서 본 발명의 상기 유출유닛은 압축 공기가 유입되는 공기 유입부; 및 상기 유로관과 연결되며 상기 압축 공기에 의하여 상기 혼합액이 분무되는 분무노즐을 포함하는 분무유닛으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 제1 및 제2 교반기 유닛은 상기 내부 공간의 중앙 부위에 위치하며 교반날이 구비된 교반축; 및 상기 교반축을 회전 구동시키는 회전모터를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 본 발명의 제어부는 상기 혼합액이 제1 및 제2 교반기 유닛 사이를 교번적으로 이동되도록 상기 제1 및 제2 시린지 에어의 압력 차이를 제어하도록 구성된다.

또한, 본 발명의 상기 제1 및 제2교반기 유닛은 각 시린지에 수용된 혼합액을 센싱하는 제1 및 제2 센서를 각각 더 포함하고, 이 때, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 센서 중 어느 하나에서만 혼합액이 감지되면, 감지된 센서에 해당하는 시린지 에어가 유입되도록 제어한다.

더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 상기 제어부는 상기 감지된 센서에서 혼합액이 감지되지 않을 때까지 상기 감지된 센서에 해당하는 시린지 에어가 유입되도록 제어하며, 또한, 상기 혼합액이 최초로 감지된 시기에서 상기 혼합액이 감지되지 않은 시점까지 상기 감지된 센서에 해당하는 시린지 에어의 압력이 점진적으로 증대되도록 제어한다.

또한, 상기 본 발명의 장치는 상기 유로관 사이에 개재되며, 상기 유로관 양 방향과 상기 분무노즐 방향에 대한 각각의 유로를 개폐하는 밸브유닛을 더 포함하고, 상기 밸브유닛은 상기 압축 공기가 상기 공기 유입부로 유입되는 경우 상기 압축 공기에 의하여 상기 혼합액이 분무되도록 상기 분무 노즐 방향의 유로를 개방하도록 구성된다.

이와 함께 상기 본 발명의 제어부는 상기 제1 및 제2 센서 모두에서 혼합액이 감지되지 않는 경우 알람 신호를 발생시키며, 제1 센서 또는 제2 센서로부터 혼합액 감지 신호가 입력되지 않으면, 입력되지 않은 센서에 해당하는 회전모터의 구동을 정지시키도록 구성하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게 본 발명의 장치는 상기 시린지 내부에 구비되며, 상기 수용된 혼합액의 농도를 측정하는 농도센서를 더 포함하고, 이 때, 상기 제어부는 상기 농도센서로부터 측정된 농도 값에 의하여 상기 회전 모터의 회전 속도를 가변적으로 제어하도록 구성된다.

여기에서 상기 본 발명의 농도 센서는 상기 시린지 내부의 서로 다른 높이에 복수 개로 구비되며, 이 때, 상기 제어부는 상기 복수 개 농도 센서로부터 입력된 농도 값의 차이가 클수록 상기 회전 모터의 회전 속도가 증가되도록 제어하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 듀얼형 교반 스프레이 장치에 의하면, 교반기능을 수행하는 유닛을 듀얼형으로 구성하고 양 구성 사이에 혼합액이 교번적으로 왕복 이동 가능하도록 구성함으로써 교반에 의한 혼합 효율을 더욱 효과적으로 구현할 수 있으며, 혼합액이 스프레이 형태로 분사되거나 토출되는 순간까지 혼합액의 일정한 농도를 유지할 수 있는 현저한 효과를 제공할 수 있다.

또한, 종래 장치에서 분사 노즐과 수용 용기 사이를 연결하는 유로 등에 잔존 혼합액이 고착하여 발생하는 작업 비효율 내지 불량 발생에 대한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있어 작업 효율성을 현저히 높일 수 있다.

본 발명은 수용된 혼합액의 농도를 모니터링하고 이에 대한 결과 정보를 교반을 위한 모터에 유기적으로 적용시킴으로써 분무되는 혼합액의 정밀한 농도를 자동적으로 일정하게 유지할 수 있으므로 인적 의존성을 최소화할 수 있고 특히 고도한 정밀성이 요구되는 의료 산업분야에서 뛰어난 성능을 실현할 수 있다.

또한, 혼합액의 농도 변화에 대한 정보 및 교반을 위한 모터 속도 정보 등을 상호 연계하여 실시간으로 DB화할 수 있어 공정 특성을 더욱 효과적이고 반복적으로 구현할 수 있음은 물론, 상기와 같은 본 발명의 특징에 기초하여 분무 공정과 관련된 자동화 설비의 인프라를 효율적으로 구축할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 듀얼형 교반 스프레이 장치의 정면도,
도 2는 도 1에 도시된 듀얼형 교반 스프레이 장치의 측면도,
도 3은 도 1에 도시된 듀얼형 교반 스프레이 장치의 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 듀얼형 교반 스프레이 장치에 의한 시린지 에어의 압력 조정에 의한 혼합액의 교번적 이동에 대한 프로세싱 과정을 도시한 흐름도,
도 5는 혼합액의 양 내지 수위에 따른 시린지 에어의 차등적 압력 관계를 도시한 도면,
도 6은 도 1에 도시된 듀얼형 교반 스프레이 장치의 분사유닛에 대한 구조를 도시한 단면도,
도 7은 도 1에 도시된 듀얼형 교반 스프레이 장치에 의한 스프레이 분사에 대한 프로세싱 과정을 도시한 흐름도,
도 8은 도 1에 도시된 듀얼형 교반 스프레이 장치의 제어 프로세싱을 구현하기 위한 구성의 블록도,
도 9는 도 1에 도시된 듀얼형 교반 스프레이 장치의 시린지에 수용되는 혼합액의 농도 분포 및 이에 따라 회전모터의 속도를 자동적으로 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 10은 도 1에 도시된 듀얼형 교반 스프레이 장치의 시린지에 수용되는 혼합액의 상부 및 하부 농도 분포를 도시한 도면,
도 11은 도 10에 따른 농도 분포 차이를 반영하여 모터의 속도를 자동적으로 제어하는 본 발명의 다른 일 실시예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 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 1 및 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 듀얼형 교반 스프레이 장치(이하 스프레이 장치로 지칭한다)(1000)의 구조를 각각 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 듀얼형 교반 스프레이 장치(1000)의 외형을 도시한 사시도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 스프레이 장치(1000)에 대한 기본적인 구성과 동작 관계를 설명하고, 혼합액의 농도 모니터링, 회전 모터의 속도 제어 및 사용자 인터페이싱과 제어 등에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

도 1 등에 도시된 바와 같이 본 발명의 스프레이 장치(1000)는 제1 교반기 유닛(100), 제2 교반기 유닛(200), 유로관(300) 및 분무유닛 등으로 구현될 수 있는 유출유닛(400)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 및 제2 교반기 유닛(100, 200)은 상호 대응되는 기능과 구성을 가진 유닛으로서 구체적으로 시린지(110, 210), 내부 공간(120, 220), 교반축(130, 230), 교반날(140, 240), 유출구(150, 250) 및 센서(160, 260) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 이하에서는 이해와 설명의 효율성을 높이기 위하여 제1 및 제2의 수식어를 통하여 양 교반기 유닛(100, 200)을 상대적으로 구분하며, 달리 특별한 언급이 없으면 양자 모두에 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 제1 및 제2 교반기 유닛(100, 200)의 시린지(110)는 분무의 대상이 되는 혼합액을 내부 공간(120)에 수용하며, 내부공간(120)에 수용된 혼합액은 시린지(110)의 아래 부분에 형성된 유출구(150, 250)와 양 유출구(150, 250)을 상호 연결하는 유로관(300)에 의하여 제1 교반기 유닛(100) 또는 제2 교반기 유닛(200) 사이를 교번적으로 상호 이동하게 된다. 유로관(300)은 후술되는 유출 유닛(400)과도 연결되는데 이러한 구조를 통하여 상기 혼합액은 특정 대상물에 스프레이 분사되거나 토출될 수 있게 된다.

분무의 대상이 되는 혼합액은 액상의 베이스와 베이스에 혼합되는 분상의 물질 등 2종 이상의 물질이 서로 혼합된 것으로서 반도체 공정을 비롯하여 의료 기기 산업 분야 등에서 코팅(coating), 디스펜싱(dispensing) 등을 위하여 분무되는 다양한 혼합액이 이용될 수 있다.

제1 및 제2 교반기 유닛(100, 200)은 에어 유입구(190, 290)를 포함하는데, 이 에어 유입구(190, 290)를 통하여 상기 내부 공간에 압력을 가하는 시린지 에어가 각각 유입된다.

이와 같이 유입된 시린지 에어는 일 교반기 유닛(100, 200)에서 타 교반기 유닛(200, 100)으로 혼합액이 효과적으로 이동하도록 시린지의 내부 공간 즉, 시린지에 수용된 혼합액에 압력을 가하게 되며 이러한 시린지 에어 각각의 압력은 본 발명의 제어부(180, 280)에 의하여 제어된다. 상기 제어부(180, 280)는 도면에 도시된 실시예를 포함하여 다양한 위치에 구비될 수 있으며 유선 또는 무선 네트워크를 통하여 장치(1000)와 이격된 물리적 형태로 구현될 수 있으며 물리적으로 단일 또는 이원화된 형태 등으로 구현될 수 있음은 물론이다.

상기 제어부(180, 280)는 각 교반기 유닛(100, 200)의 혼합액이 양 교반기 유닛(100, 200) 사이를 교번적으로 이동하도록 시린지 에어의 세기 내지 압력을 다양한 방법으로 조정하게 되는데 이에 대한 더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 본 발명의 각 교반기 유닛(100, 200)은 각 시린지에 수용된 혼합액의 존재 여부 등을 센싱하는 제1센서 및 제2센서(160, 260)를 더 포함할 수 있다.

상기 센서(160, 260)를 이용하여 각 시린지 에어의 압력을 제어하는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도포의 대상이 되는 혼합액을 교반기 유닛(100, 200)에 장착하게 되는데, 이 경우 양 교반기 유닛(100, 200) 각각에 안분하여 혼합액을 넣어도 되나 혼합액이 양 교반기 유닛(100, 200)을 잔존액 없이 번갈아 가면서 이동하도록 하여 교반의 효과를 향상시키기 위하여 한쪽의 교반기 유닛(이하 제1 교반기 유닛을 기준으로 설명한다)에 전량 혼합액을 수용시키는 것이 바람직하다(S600).

이와 같이 제1 교반기 유닛(100)에 혼합액이 수용되면, 제1 교반기 유닛(100)에 구비된 제1 센서(160)가 제1 교반기 유닛(100)에 혼합액이 존재함을 감지하게 된다(S610). 만약 제1 센서(160)에서 혼합액이 감지되지 않으면 혼합액 전량이 제2교반기 유닛(200)으로 이동되었다고 가정하여 제2센서(260)에서 혼합액을 감지하게 되며(S630), 실시형태에 따라 양 센서(160, 260) 모두 감지하는 구성으로 구현될 수 있음은 물론이다.

이와 같이 혼합액을 감지하는 센서(160)는 빛의 투과 여부, 반사 정도를 이용한 광센서, 필터와 같은 매체에 의하여 물리적으로 혼합액을 감지하는 센서, 혼합액 반응 시료 등에 의한 화학전 변화를 감지하는 센서 등 통상의 기술자 수준에서 다양한 적용예가 가능하다.

제1 센서(160)에서 혼합액이 감지되면 감지된 신호는 본 발명의 제어부(180, 280)로 입력되며, 제어부(180, 280)는 이에 따라 제1시린지 에어가 공급되도록 제어한다(S620). 제1 교반기 유닛(100)에 혼합액이 모두 수용되면 수용된 혼합액은 자체의 하중 및 제1 교반기 유닛(100)으로 입력되는 제1 시린지 에어의 압력에 의하여 유로관(300)을 통해 제2 교반기 유닛(200)으로 이동하게 된다.

특정한 종료 조건이나 사용자 등으로부터 종료 신호가 입력되지 않는 한 이와 같은 혼합액 감지 및 제1 시린지 에어 공급의 프로세싱은 반복적으로 수행된다(S625). 즉, 본 발명의 제어부(180, 280)는 제1 및 제2 센서 중 어느 하나에서만 혼합액이 감지되면 감지된 센서에 해당하는 시린지 에어가 유입되도록 제어하며, 하나의 센서에서 혼합액이 감지되면, 그 감지된 센서에서 혼합액이 감지되지 않을 때까지 시린지 에어가 유입되도록 제어한다.

혼합액이 제1 교반기 유닛에 모두 수용되었다고 전량 제2 교반기 유닛으로 이동된 후 다시 제1 교반기 유닛으로 이동되도록 구성하는 것이 더욱 바람직한데, 이는 제1 및 제2 교반기 유닛에 적절히 안분된 상태에서 혼합액이 상호 이동하도록 제1 또는 제2 시린지 에어가 공급되면 혼합액의 일정 부분은 항시적으로 특정 교반기 유닛에 머무르게 되어 혼합액의 균일한 교반 내지 혼합이 완전하지 않을 수 있기 때문이다.

또한, 제 1교반기 유닛(100)의 내부 공간을 가압하는 제1 시린지 에어의 압력을 일정하게 할 수도 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이 혼합액이 많이 존재하여 자체 하중이 클 때에는 제1 시린지 에어의 압력을 상대적으로 낮추고, 제2 교반기 유닛(200)으로 혼합액이 이동됨에 따라 혼합액 자체 하중이 줄어들수록 이에 함수적으로 제1 시린지 에어의 압력을 점진적으로 증대시켜 항시적이고 일정한 교반을 지속적으로 유지함으로써 교반의 효과를 더욱 향상시키는 것이 더욱 바람직하다.

도 5에서는 설명의 효율성을 위하여 시린지 에어의 압력 특성이 선형성을 가지는 형태로 도시되어 있으나, 앞서 설명된 기술 사상이 적용될 수 있다면 실시형태에 따라 시린지 에어의 압력이 비선형성을 가지는 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 제어부(180, 280)는 이를 위하여 혼합액이 최초로 감지된 시기에서 상기 혼합액이 감지되지 않을 때까지 감지된 센서에 해당하는 시린지 에어의 압력이 점진적으로 증대되도록 제어한다.

그 후 제1 센서(160)에서 혼합액이 더 이상 감지되지 않고, 제2센서(260)에서 혼합액이 감지되면(S630) 제1 시린지 에어의 공급을 중단하고, 앞서 설명된 프로세싱이 제2교반기 유닛(200)에서 이루어지게 된다. 이와 같은 프로세싱이 교호적으로 이루어짐으로써 혼합액은 끊임없이 제1교반기 유닛과 제2교반기 유닛을 반복적으로 이동하여 농도를 효과적으로 일정하게 유지하게 된다.

만약 제1 센서(160) 및 제2 센서(260)에서 모두 혼합액이 감지되지 않으면, 다양한 시각적 또는 청각적 매체 등을 활용하여 작업자 등에게 알람 신호를 출력(S640)함으로써 사용 중단 및 점검 등을 유도할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 혼합액이 그 수용되는 물리적 공간을 변화시켜가면서 교호적으로 반복되어 이동하므로 일정한 교반이 효과적으로 이루어지고 그 상태에서 스프레이 등의 분사가 이루어지므로 도포되는 특정 대상 내지 객체(object) 대상체에 도포되는 혼합액의 농도를 거의 균일하게 유지할 수 있는 현저한 효과를 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 유출 유닛(400)은 혼합액이 상호 교대적으로 이동하는 매체인 유로관(300)과 연결되어 사용자 등으로부터의 신호가 입력되면 상기 유로관(300)에서 상기 혼합액이 외부로 유출되도록 구성된다.

특히 유출 유닛(400)을 스프레이 상태로 분무시키는 분무유닛으로 구현하는 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 분무유닛(400)은 스프레이 스트림(spray stream) 방생을 위한 압축 공기가 유입되는 공기 유입부(410) 및 상기 유로관(300)과 연결되며 상기 압축 공기에 의하여 상기 혼합액이 분무되는 분무노즐(420)을 포함하여 구성된다. 상기 유출 유닛(400)을 혼합액을 토출시키는 소정의 펌프 유닛으로도 구현할 수 있음은 물론이다.

또한, 유로관(300)을 통하여 일정한 농도를 유지하며 이동하는 혼합액이 효과적으로 외부로 분사되기 위하여 밸브유닛(430)을 더 포함할 수 있는데 도 2 등에 도시된 바와 같이 상기 밸브유닛(430)은 상기 유로관(300) 사이에 개재되며, 제1 교반기 유닛을 향하는 방향(A), 제2 교반기 유닛을 향하는 방향(B) 및 상기 유로관(300)을 향하는 방향(C) 이 세 방향에 대한 유로를 전환 개폐하게 된다.

즉, 제1 교반기 유닛과 제2 교반기 유닛 사이를 혼합액이 교번적으로 이동할 때에는 A 및 B방향의 유로를 열고 C 방향의 유로를 닫으며, 특정 교반기 유닛에 수용된 혼합액을 외부로 분사시키는 경우, C 방향의 유로를 개방하게 된다.

이러한 3방향 유로 전환 밸브는 솔레노이드 또는 모터 등을 이용한 전기적 밸브를 비롯하여 물리적 방향을 전환하는 기계적 밸브 등 통상의 기술자 수준에서 다양한 응용례가 적용가능함은 물론이다. 특히, 인가되는 전기적 제어 신호 등에 의하여 구동되는 밸브구동모터(431)로 밸브를 구동시키는 경우 가장 최적화된 시간 내에 교반 모드 및 스프레이 분사 모드 등으로의 전환이 가능하고 혼합액이 누수되는 것을 최소화시킬 수 있어 바람직하다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 스프레이 분사에 대한 프로세싱 과정을 도시한 흐름도인데, 도 7에 도시된 바와 같이 제1센서에서 혼합액이 감지되면(S700) 스프레이 분사를 위한 압축 공기가 유입되도록 제어하고(S710), 이와 함께 밸브구동모터(431)를 제어하여 분무노즐 방향(도 3의 C방향)을 개방하여(S730), 유로관(300)에서 분사노즐(420)으로 유입된 혼합액이 유입된 압축 공기에 의하여 분사 노즐(420)의 외부 방향으로 스프레이 분사되도록 구성한다.

이와 같은 과정을 제1센서(150)에서 혼합액이 감지(S740)되는 동안 반복적으로 수행하며, 수용된 모든 혼합액이 스프레이 분사되어 시린지에 잔존하는 혼합액이 없는 경우(S740) 알람 신호를 발생시켜(S750) 작업의 종료 등을 작업자 등이 인지할 수 있도록 한다.

제1 센서에서 혼합액이 감지되지 않으면(S700), 제2센서에서 혼합액이 감지되는지 여부를 감지하여 앞서 제1 센서를 중심으로 설명된 과정을 반복적으로 수행한다. 만약, 최초 스프레이 과정이 시작된 후 제1센서 및 제2센서 모두에서 혼합액이 감지되지 않는 경우, 소정의 경고 내지 안내 정보에 대한 알람 신호가 발생되도록 구성하여 장비 점검 내지 혼합액 보충을 사용자 등에게 유도할 수 있도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

스프레이 분사가 이루어지는 과정에서도 혼합액의 자체 하중을 효과적으로 활용하여 더욱 원할하고 효율적인 스프레이가 이루어지도록 혼합액이 제1교반기 유닛 또는 제2교반기 유닛 중 어느 하나에 모두 수용되도록 제어한 후 앞서 설명된 스프레이 프로세싱이 이루어지도록 구성하는 것이 바람직하며, 스프레이 분사 과정에서도 시린지 에어를 공급하여 스프레이 분사의 효율성을 향상시킬 수 있도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 교반기 유닛(100, 200)들 사이의 혼합액 교환에 의한 교반과 함께 더욱 효과적인 교반 과정을 수행하기 위하여 본 발명은 도 1 등에 도시된 바와 같이 교반기 유닛(100, 200)의 시린지(110, 210) 내부 중앙 부위 등에 위치하며 교반날(140, 240)이 구비된 교반축(130, 230)과 이를 회전시키는 회전 모터(170, 270)를 더 포함할 수 있다.

시린지(110)의 내부 공간(120) 중앙 부위에 위치하는 교반축(130)은 회전 모터(170)와 물리적으로 연결되고 일단에 교반날(140)이 구비되어 있어, 회전모터(170)의 회전 구동력에 의하여 교반날(240)이 회전하게 된다. 상기 교반날은 도면에 도시된 바와 같이 말발굽 내지 U자 형태를 비롯하여 다양한 형상과 모양으로 구성될 수 있다. 혼합액의 점성이 크다면 도면에 도시된 U자 형태 및 이의 변형 형태가 바람직하다.

이와 함께, 회전모터(170)의 회전 구동력이 교반축(130)에 전달되는 힘과 속도의 비를 적절하게 조정하기 위하여 회전모터(160)와 교반축(130) 사이에는 기어, 베어링, 커플러 등으로 구성될 수 있는 구동 매개 장치(171)가 개재될 수 있다.

상기 혼합액은 농도 내지 점성 등에 따라 조금씩 차이가 있으나 일반적으로 시간이 지남에 따라 분상의 물질이 중력의 영향으로 아래 방향으로 가라앉게 되므로 혼합액은 일정한 농도를 유지할 수 없게 되므로 본 발명의 스프레이 장치(1000)를 작동시키는 관리자 등이 혼합액의 상태를 확인하고 확인된 현재 상태에 따라 적절하게 상기 회전 모터를 구동하거나 구동 속도를 제어할 수 있도록 상기 시린지(110)의 외부 케이스는 투명 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도 8 내지 도 11을 참조하여 혼합액의 농도 모니터링, 모터의 속도 제어 및 제어를 위한 사용자 인터페이싱 등에 대한 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 스프레이 장치(1000)의 제어 프로세싱을 구현하기 위한 구성 블록도이다. 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 스프레이 장치(1000)는 제어부(180, 280), DB부(181), 사용자 입력 인터페이스(182), 화면표시수단(183), 제1센서(160), 제2센서(260), 제1회전모터(170), 제2회전모터(270), 밸브구동모터(431) 및 농도센서(175, 275)을 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 제어 프로세싱에 대한 설명에 있어 상기 도 8에 도시된 본 발명의 각 구성요소는 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다. 즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위한 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 구성되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관히 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.

본 발명의 상기 제어부(180, 280)는 회전 모터(170, 270)를 구동하는 전력의 크기 등을 가변적으로 적용하여 회전 모터의 속도를 제어하도록 구성되는데, 터치 패드, 키 버튼 등으로 구현되는 사용자 입력 인터페이스(182)에 의하여 관리자 등이 모터의 특정 속도 정보를 입력하면, 상기 제어부(180, 280)가 입력된 정보를 분석하여 입력된 속도 정보에 대응되도록 상기 모터의 구동 속도를 제어한다.

현재 모터의 구동 여부 또는 현재 모터의 속도 정보(rpm 등) 등은 세븐 세그먼트(seven segment), LED, LCD 등으로 구현되는 화면표시수단(183)에 출력되도록 구성하여 더욱 사용자 지향적인 인터페이싱이 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 함께 상기 화면표시수단(183)에는 혼합액이 제1 또는 제2 교반기 유닛 중 어디에 존재하는지 또는 그 분포 정도는 어느 정도인지, 밸브유닛에 의하여 개방된 유로 정보 등이 시각적으로 표시되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

시린지에 수용된 혼합액은 시간이 지남에 따라 혼합액을 이루는 분상의 물질이 하방으로 가라앉게 되므로 도 9에 예시된 바와 같이 아래쪽 혼합액의 농도는 시간이 지남에 따라 위쪽 혼합액의 농도와 대비하여 상대적으로 높아지게 된다.

즉, 혼합액이 최초 C₁의 농도를 가지고 있다고 가정하는 경우, 시간이 지남에 따라 아래쪽 혼합액의 농도는 점진적으로 높아져 t₂에서는 C_M의 농도를 가지게 되므로 시간이 지남에 따라 혼합액은 일정한 농도를 유지하지 못하게 된다.

이러한 물리적 현상을 극복하고 이를 장치 제어에 효과적으로 반영하기 위하여 본 발명의 스프레이 장치(1000)는 시린지(110, 210) 내부에 구비되며 혼합액의 농도를 측정하는 센서(175, 275)를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 혼합액의 농도를 측정하는 농도센서(175, 275)로부터 현재 혼합액의 농도 정보가 측정되면 본 발명의 제어부(180, 280)는 상기 농도센서(175, 275)로부터 측정된 농도 값에 의하여 제1 및 제2 회전모터(170, 270)의 회전 속도를 가변적으로 제어한다. 도 9의 아래 도면에 도시된 바와 같이 측정된 농도가 높으면 모터의 속도를 상대적으로 빠르게 구동시키고, 측정된 농도가 낮아지면 모터의 속도가 상대적으로 낮아지도록 제어한다.

혼합액의 농도를 측정하는 센서는 통상의 기술자 수준에서 다양한 적용예가 가능한데, 필터 등을 통과하는 물질의 양을 측정하는 센서를 비롯하여, 가시광선 등의 빛 투과 정도를 차등적으로 수광 내지 인식하여 인식된 빛에 대응되는 크기의 전기 신호로 변환하는 광전소자 등을 이용할 수도 있다.

한편, 실시 형태에 따라 적정한 오차 범위를 고려하여 정해진 기준 농도(C_r) 이상으로 올라가는 경우에 한해 회전 모터의 구동이 개시되도록 제어할 수 있으며, 혼합액의 농도가 상기 기준 농도(C_r) 이하로 낮아지는 경우 회전 모터의 구동이 중단되도록 구성할 수 있다.

회전 모터의 구동이 중단된다고 하여도 관성에 의하여 모터 구동의 준단 이후 소정 시간 간격을 두고 혼합액의 교반이 중단되므로 모터 구동이 없어도 정해진 농도가 되도록 유도될 수 있으므로 더욱 실질적이고 경제적인 프로세싱이 가능하다. 상기 기준 농도는 혼합액의 종류, 적정 유지 농도, 분무되는 대상 등의 특성 등에 따라 다양한 기준에 의하여 설정될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 제어부(180, 280)는 회전 모터의 회전 속도뿐만 아니라 모터의 회전 방향 또한, 적절하게 변화시킴으로써 혼합액 내에서 와류 등이 형성되도록 유도하여 더욱 빠른 시간 내에 안정적인 농도가 유지될 수 있도록 구성할 수도 있다.

이와 같은 구성을 통하여 관리자 등이 항시적으로 혼합액의 상태를 주시하고 이에 따라 장치를 조작하지 않아도 현재 혼합액의 농도에 기초하여 혼합액의 교반을 위한 회전 모터의 구동 및 속도를 자동적으로 제어할 수 있고 이를 기초로 자동화 설비를 위한 인프라를 효과적으로 구축할 수 있음은 물론, 교반이 필요한 경우를 자동적으로 선별하여 제한적인 범위 내에서 회전 모터의 구동 및 속도를 제어할 수 있으므로 더욱 경제적인 운용이 가능해진다.

도 10은 본 발명의 시린지에 수용되는 혼합액의 상부 및 하부 농도 분포를 도시한 도면이다. 도 10를 참조하면, 앞서 설명된 물리적 현상에 기초하여 혼합액 상부의 농도는 최초 C₁농도에서 시간이 지남에 따라 t₁에서 C₂로 낮아지고, 혼합액 하부의 농도는 최초 C₁농도에서 t₁에서 C₃로 높아지게 된다.

즉, 시간이 지남에 따라 교반을 위한 특정 구동이 이루어지지 않으면, 혼합액의 상대적 상하 농도 차이는 커지게 되므로 이러한 혼합액의 상부 및 하부 농도 차이를 반영하여 이를 회전 모터 제어에 적용하면 더욱 정밀하고 정확한 농도 제어가 가능해진다.

이를 위하여 앞서 설명된 본 발명의 농도 센서(175, 275)를 각각 상기 시린지(110, 210) 내부의 서로 다른 높이에 복수 개로 구비시키고, 본 발명의 제어부(180, 280)는 도 11에 도시된 바와 같이 각각의 농도 센서로부터 입력된 농도 값의 차이가 클수록 회전 모터의 회전 속도가 증가되도록 회전 모터 구동을 제어한다. 도면 등에는 센서를 두 개로 예시하고 있으나, 측정의 정밀성, 혼합액의 특성 내지 종류 등에 따라 더욱 많은 센서를 구비할 수 있다.

예를 들어, 동일 높이에 복수 개의 농도 센서를 구비하여 동일 높이의 센서들로부터 측정되는 농도 값 정보의 통계적 정보를 활용하는 방법은 물론이며, 이와 조합적으로 서로 다른 높이에 구비되는 3개 이상의 센서를 구비시킬 수도 있다.

이 경우 서로 다른 높이에 구비되는 3개 이상의 농도 센서들로부터 혼합액의 수위별 농도 분포를 분석하고, 이에 따라 모터를 제어하거나 또는 교반날(140, 240)이 위치하는 물리적 높이가 조정되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

센서(175, 275)로부터 입력된 상부 또는 하부 혼합액의 농도, 회전 모터의 회전 속도 등에 대한 정보는 실시간 또는 특정 주기별로 본 발명의 DB부(181)에 저장되도록 제어하여 이력 데이터 또는 통계 데이터로 활용될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기 DB부(181)에는 사용자 입력 인터페이스를 통하여 입력된 정보는 물론, 앞서 설명된 기준 농도로 설정된 정보 등을 포함하여 교반, 모터 제어, 스프레이되는 시간 정보 등에 대한 다양한 정보가 함께 연계되어 저장될 수 있다.

이상에서 본 발명은 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 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명의 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 과장되거나 생략된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 기초로 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

또한, 본 발명의 설명에 있어 제1, 제2 또는 상부, 하부 또는 상하 등과 같은 표현은 상호 간의 각 구성을 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐, 특정의 순서, 우선순위, 중요성 등을 객관적이고 물리적인 기준에서 각각의 구성을 구분하기 위하여 사용되는 용어이거나 절대적이고 물리적인 기준에서 각각의 구성을 구분하기 위하여 사용된 용어가 아님은 자명하다.

1000 : 듀얼형 교반 스프레이 장치
100 : 제1 교반기 유닛 110 : 시린지
120 : 내부 공간 130 : 교반축
140 : 교반날 150 : 유출구
160 : 센서 170 : 회전모터
171 : 구동 매개 장치 175 : 농도 센서
180 : 제어부 190 : 에어 유입구
200 : 제2 교반기 유닛 300 : 유로관
400 : 유출유닛(분무유닛) 410 : 공기 유입부
420 : 분무노즐 430 : 밸브유닛
431 : 밸브구동모터

Claims (12)

1. 내부 공간에 혼합액이 수용되며 상기 혼합액이 유출되는 유출구가 하측에 형성된 시린지 및 상기 내부 공간에 압력을 가하는 시린지 에어가 유입되는 에어 유입구를 포함하는 제1 및 제2 교반기 유닛;
   상기 혼합액이 이동 가능하도록 상기 제1 및 제2 교반기 유닛의 유출구를 상호 연결하는 유로관;
   상기 제1 및 제2 교반기 유닛 각각에 유입되는 제1 및 제2 시린지 에어의 압력을 제어하는 제어부;
   상기 유로관과 연결되며 상기 유로관에서 유입된 상기 혼합액을 외부로 유출시키는 유출유닛; 및
   상기 시린지 내부에 구비되며, 상기 수용된 혼합액의 농도를 측정하는 농도센서;를 포함하고,
   상기 유출유닛은, 압축 공기가 유입되는 공기 유입부 및 상기 유로관과 연결되며 상기 압축 공기에 의하여 상기 혼합액이 분무되는 분무노즐을 포함하는 분무유닛을 구비하며,
   상기 제1 및 제2 교반기 유닛은, 상기 내부 공간의 중앙 부위에 위치하며 교반날이 구비된 교반축 및 상기 교반축을 회전 구동시키는 회전모터를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 농도센서로부터 측정된 농도 값에 의하여 상기 회전 모터의 회전 속도를 가변적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼형 교반 스프레이 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 혼합액이 제1 및 제2 교반기 유닛 사이를 교번적으로 이동되도록 상기 제1 및 제2 시린지 에어의 압력 차이를 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼형 교반 스프레이 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제1 및 제2교반기 유닛은,
   각 시린지에 수용된 혼합액을 센싱하는 제1 및 제2 센서를 각각 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 제1 및 제2 센서 중 어느 하나에서만 혼합액이 감지되면, 감지된 센서에 해당하는 시린지 에어가 유입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼형 교반 스프레이 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 감지된 센서에서 혼합액이 감지되지 않을 때까지 상기 감지된 센서에 해당하는 시린지 에어가 유입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼형 교반 스프레이 장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 혼합액이 최초로 감지된 시기에서 상기 혼합액이 감지되지 않은 시점까지 상기 감지된 센서에 해당하는 시린지 에어의 압력이 점진적으로 증대되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼형 교반 스프레이 장치.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 유로관 사이에 개재되며, 상기 유로관 양 방향과 상기 분무노즐 방향에 대한 각각의 유로를 개폐하는 밸브유닛을 더 포함하고,
   상기 밸브유닛은,
   상기 압축 공기가 상기 공기 유입부로 유입되는 경우 상기 압축 공기에 의하여 상기 혼합액이 분무되도록 상기 분무 노즐 방향의 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 듀얼형 교반 스프레이 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 제1 및 제2 센서 모두에서 혼합액이 감지되지 않는 경우 알람 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 듀얼형 교반 스프레이 장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 제어부는,
    제1 센서 또는 제2 센서로부터 혼합액 감지 신호가 입력되지 않으면, 입력되지 않은 센서에 해당하는 회전모터의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 듀얼형 교반 스프레이 장치.
11. 삭제
12. 제 1항에 있어서, 상기 농도 센서는,
    상기 시린지 내부의 서로 다른 높이에 복수 개로 구비되며,
    상기 제어부는,
    상기 복수 개 농도 센서로부터 입력된 농도 값의 차이가 클수록 상기 회전 모터의 회전 속도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼형 교반 스프레이 장치.

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