KR101272446B1 - 유체 토출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 토출시키기 위한 액추에이터의 왕복 로드와 이 왕복 로드가 접촉하는 튜브 간의 간격이 좁아 응답성이 향상되고 또한 왕복 로드에 의하여 반복적으로 눌려지는 튜브의 눌려짐 양이 최소화되어 튜브의 변형을 억제할 수 있는 튜브식 유체 토출 장치를 개시한다. 본 발명에 따른, 외부에서 공급된 유체를 토출하는 토출 장치는 토출된 용액이 담겨지며, 외부의 가압 수단에 연결된 유체 용기; 제 1 종단이 유체 용기에 연결되어 유체가 유동하는 중공의 튜브; 튜브의 제 2 종단에 장착되어 튜브에서 배출된 유체를 외부로 토출시키는 노즐 조립체; 및 노즐 조립체의 일측에 설치되며, 구동부 및 구동부에 의하여 왕복 이동하고 그 선단이 튜브에 대응하는 왕복 로드로 이루어진 액추에이터를 포함하며, 액추에이터의 왕복 로드의 왕복 이동에 따라 튜브가 노즐 조립체의 유체 유입구를 밀폐 및 개방시켜 유체를 외부로 토출시킨다.

Description

유체 토출 장치{Fluid dispenser}

본 발명은 토출 장치에 관한 것으로, 특히 유체의 압력 손실을 보상하고 토출을 위하여 눌려지는 튜브의 변형을 억제할 수 있는 구조를 갖는 튜브식 유체 토출 장치에 관한 것이다.

설정된 양의 유체를 토출하는 장치는 다양한 분야, 예를 들어 LSI (large scale integration), IC (integrated circuit), 인쇄 회로 기판, 발광 다이오드(LED)와 같은 전자 부품의 제조 공정에 사용되고 있다.

전자 부품의 제조 공정에서 토출 장치에 의하여 취급되는 유체는 특수성이 높은 접착제(2액 경화제, 자외선 경화제), 크림 솔더(초미립자 크림 솔더), 형광체(사이아론 형광체는 원료로서 실리콘 나이트라이드 (Si₃N₄), 질화 알루미늄(AlN), 탄산 칼슘(CaCO₃), 유로피움 옥사이드(Eu₂O₃)의 분말과 특수 수지를 혼합한 혼합물)등이 있다.

위와 같은 유체, 특히 세라믹 미세 분말이 포함된 형광체를 토출하는 토출 장치에서 발생하는 큰 문제점은 미세 분말에 의하여 토출 장치를 구성하는 금속제 부품이 마모되고 장시간 사용시 파손된다는 것이다. 이러한 조건에서는 토출 장치를 통하여 토출되는 형광체 내에 토출 장치의 부품에서 분리된 금속 입자가 포함될 수 있다.

특히, 토출 장치를 이용하여 이차 전지 내에 전해액을 주입하는 공정에서는, 전해액에 토출 장치의 구성 부재(금속 부재)의 마모로 인하여 발생한 금속 입자가 함유될 수 있으며, 이러한 전해액으로 인하여 이차 전지 내에서 열이 발생하여 이차 전지가 폭발할 가능성이 크다.

또한, 크림 솔더와 같은 바인더(유체)에는 금속 입자가 포함되어 있으며, 따라서 이 금속 입자로 인하여 토출 장치 내의 유로가 막히는 경우도 발생한다.

이와 함께, 특수 접착액을 구성하는 특정 성분에 의하여 토출 장치를 구성하는 금속 부재가 변질되는 문제점도 있다.

이와 같은 토출 장치의 부품 마모, 유체 내의 금속 입자의 함유 등과 같은 문제점을 해결하기 위하여, 튜브식 유체 토출 장치가 개발, 사용되고 있다. 튜브식 유체 토출 장치는 수지로 이루어진 튜브 내로 유체가 유입된 후 외부의 가압 수단에 의하여 튜브 내를 유동하고 최종적으로 튜브 종단의 토출구를 통하여 토출되는 구조를 갖는다.

튜브식 유체 토출 장치는 수지로 이루어진 튜브가 유체가 유동하는 경로로 이용되기 때문에 위생적이며, 따라서 혈액 및 액상 약제의 토출에 이용되고 있다.

튜브식 유체 토출 장치의 한 종류인 로타리형 튜브식 유체 토출 장치에서, 튜브는 고정된 상태로 설치되며, 튜브의 인접한 위치에는 다수의 롤러가 등각도 간격으로 원형으로 배치된 롤러 조립체가 회전 가능하게 설치된다.

롤러 조립체의 회전에 따라 롤러는 튜브와 접촉하게 되며, 이후 회전하는 롤러는 튜브를 가압한 상태에 회전한다. 이러한 롤러의 회전에 의하여 튜브 내의 유체가 외부로 배출된다. 즉, 튜브의 영역 중, 롤러와 롤러 사이의 공간에 대응하는 (가압되지 않은) 영역 내의 유체는 뒤이어 이송(회전)되어 오는 롤러에 밀려 토출구를 통하여 외부로 토출된다 (여기서, 유체에는 일정한 압력이 작용하여 토출된 양만큼의 유체가 튜브 내를 이용함은 물론이다).

그러나, 이러한 구조의 로타리형 튜브식 유체 토출 장치에서는 유체의 연속적인 토출이 가능하지만, 롤러가 튜브에 반복적으로 접촉, 가압하게 되어 반복적으로 작용하는 압력에 의하여 수지로 이루어진 튜브가 전체 직경에 걸쳐 반복적으로 눌려져 탄력이 저하된다는 문제점이 발생한다. 그 결과, 장시간 사용시 변형된 튜브로 인하여 설정된 양의 유체가 토출되지 않는다.

특히, 로타리형 튜브식 유체 토출 장치는 롤러 조립체 내에 다수의 롤러가 등간도 간격으로 배치되어 있을지라도 각 롤러의 위치에 따라 튜브에 가해지는 압력, 즉 유체의 토출 압력이 달라질 수 있으며, 따라서 정확한 양의 유체를 연속적으로 토출할 수 없다.

또 다른 튜브식 유체 토출 장치의 한 종류인 플런저형 튜브식 유체 토출 장치는 튜브가 가압대 상에 직선 형태로 배치된 상태에서 다수의 플런저가 튜브의 상부에 배치된 구조를 갖는다.

압력에 의하여 튜브 내에서 유체가 유입부로부터 토출부로 이동하는 과정에서, 가해지는 압력이 존재하는 상태에서, 초기 상태에서는 다수의 플런저(예를 들어, 3개의 플런저) 모두가 하향 이동되어 튜브를 가압하는 상태 (튜브의 토출 및 유입이 이루어지지 않음).

이후, 토출부에 인접한 플런저(편의상 "제 1 플런저"라 칭함)를 제외하고 제 1 플런저와 인접한 제 2 플런저와 제 3 플런저(유입부와 인접한 플런저)가 상향 이동한다. 따라서 유체는 유입부에서 제 1 플런저와 대응하는 영역까지 유입되는 반면에, 튜브 내의 유체는 제 1 플런저에 의하여 토출되지 않는다.

제 3 플런저가 하향 이동되어 튜브를 가압함으로써 유체는 제 3 플런저와 제 1 플런저 사이의 영역에서 소정의 압력을 가진 상태로 눌려진다.

이후, 제 1 플런저가 상향 이동한 상태에서 제 2 플런저가 하향 이동하여 튜브를 가압하면, 튜브의 제 3 플런저와 제 1 플런저 사이의 영역에서 존재하는 유체는 튜브의 토출부를 통하여 외부로 토출되기 시작하며, 이후 제 1 플런저가 하향 이동하여 튜브를 가압함으로써 유체는 완전히 토출된다. 이때, 제 3 플런저에 의하여 유체의 유입은 이루어지지 않는다.

이와 같은 동작이 연속적으로 진행됨으로써 소정 량의 유체(즉, 튜브의 제 3 플런저와 제 1 플런저 사이 영역의 체적)가 반복적으로 토출된다.

그러나, 이와 같은 플런저형 튜브식 유체 토출 장치 역시, 다수의 플런저가 수지 재료로 이루어진 튜브를 반복적으로 가압함으로써 반복적으로 작용하는 압력에 의하여 튜브가 전체 직경에 걸쳐 반복적으로 눌려져 튜브의 피로도가 증가하며, 이는 튜브의 내구성에 큰 영향을 미친다.

또한, 플런저형 튜브식 유체 토출 장치는 플런저의 장착 위치에 따라 토출되는 유체의 양이 결정되기 때문에 토출되는 유체의 양을 조절할 수 없다는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 플런저 또는 롤러가 튜브를 가압하여 유체를 토출시키는 플런저형 및 로타리형 튜브식 유체 토출 장치가 갖고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유체를 토출시키기 위한 액추에이터의 왕복 로드와 이 왕복 로드가 접촉하는 튜브 간의 간격이 좁아 응답성이 향상되고 또한 왕복 로드에 의하여 반복적으로 눌려지는 튜브의 눌려짐 양이 최소화되어 튜브의 변형을 억제할 수 있는 튜브식 유체 토출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유체가 존재하는 튜브 내의 압력을 정확하게 측정하여 유체의 토출에 의한 압력 손실을 보상할 수 있는 구조를 튜브식 유체 토출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유체가 토출되는 최종 노즐 부재를 새로운 노즐 부재로 용이하게 교체할 수 있는 튜브식 유체 토출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른, 외부에서 공급된 유체를 토출하는 토출 장치는 토출된 용액이 담겨지며, 외부의 가압 수단에 연결된 유체 용기; 제 1 종단이 유체 용기에 연결되어 유체가 유동하는 중공의 튜브; 튜브의 제 2 종단에 장착되어 튜브에서 배출된 유체를 외부로 토출시키는 노즐 조립체; 및 노즐 조립체의 일측에 설치되며, 구동부 및 구동부에 의하여 왕복 이동하고 그 선단이 튜브에 대응하는 왕복 로드로 이루어진 액추에이터를 포함하며, 액추에이터의 왕복 로드의 왕복 이동에 따라 튜브가 노즐 조립체의 유체 유입구를 밀폐 및 개방시켜 유체를 외부로 토출시킨다.

본 발명에 따른 유체 토출 장치를 구성하는 즐 조립체는 튜브의 제 2 종단부에 배치된 브라켓트; 및 브라켓트에 체결되며, 튜브의 하단부에 결합된 노즐을 포함하되, 노즐의 상단부는 튜브의 하단부 내부에 삽입되어 노즐의 외주면과 튜브의 내주면 사이에 소정의 간격을 형성하고, 노즐의 내부에는 튜브의 내부 공간과 연결된 유로가 형성되되, 유로의 제 1 종단은 유체가 토출되는 대상물과 대응하며, 제 2 종단은 노즐의 외주면과 튜브의 내주면 사이에 형성된 공간과 대응한다.

따라서, 액추에이터의 왕복 로드의 왕복 이동에 따라 튜브가 노즐 조립체의 노즐의 유로의 제 2 종단에 접촉 및 분리되어 제 2 종단을 밀폐 및 개방시킨다.

여기서, 노즐의 유로의 제 2 종단은 그 주변 영역이 평면 형상으로 이루어져 눌려진 튜브의 내주면이 평면 주변 영역에 완전히 밀착될 수 있다.

본 발명에 따른 튜브식 유체 토출 장치에 사용되는 액추에이터는 솔레노이드 방식의 액추에이터, 에어 실린더 방식의 액추에이터 및 압전 소자 방식의 액추에이터 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명에 따른 튜브식 유체 토출 장치에 사용되는 또 다른 형태의 노즐 조립체는 상단이 개방된 공간부가 형성되며, 일 측부에는 액추에이터가 장착되어 있어 액추에이터의 왕복 로드가 관통하는 제 1 블록; 제 1 블록의 내부면과 소정의 간격을 갖고 제 1 블록의 내부 공간에 배치되며, 내부에는 제 1 블록의 내부 공간과 연통된 유로가 형성되어 있는 제 2 블록을 포함한다.

여기서, 튜브는 제 1 블록과 제 2 블록 사이에 형성된 공간에 위치하되, 튜브와 제 2 블록의 일부 영역 사이에는 간격이 형성되며, 제 1 블록에 형성된 유로의 제 1 종단은 유체가 토출되는 대상물과 대응하며, 제 2 종단은 튜브의 내주면과 제 2 블록의 내주면 사이에 형성된 공간과 대응하여, 액추에이터의 왕복 로드의 왕복 이동에 따라 튜브가 노즐 조립체의 제 2 블록에 형성된 유로의 제 2 종단에 접촉 및 분리되어 제 2 종단을 밀폐 및 개방시킨다.

특히, 제 2 블록의 유로의 제 2 종단은 그 주변 영역이 평면 형상으로 이루어져 눌려진 튜브의 내주면이 평면 주변 영역에 완전히 밀착될 수 있다.

한편, 노즐 조립체의 제 2 블록은 그 하단에 소정 높이 돌출된 클램프 장착부가 형성되며, 제 2 블록의 유로의 제 2 종단과 연통하는 유로를 갖는 교체 노즐이 클램프를 통하여 클램프 장착부에 분리 가능하게 장착된다.

이와 함께, 제 2 블록은 그 내부에 유로와 소정의 간격을 두고 압력 측정용 공간이 형성되되, 압력 측정용 공간은 상단이 개방된 공간으로서, 튜브의 내부 공간과 연통되고 하부는 제 2 블록의 측부에 장착된 압력 센서와 대응한다.

바람직하게는, 노즐 조립체를 구성하는 제 2 블록은 그 내부에 유로와 소정의 간격을 두고 압력 측정용 공간이 형성되되, 압력 측정용 공간은 상단이 개방된 공간으로서, 튜브의 내부 공간과 연통되고 하부는 제 2 블록의 측부에 장착된 압력 센서와 대응한다.

본 발명에 따른 튜브식 유체 토출 장치에서의 압력 센서는 가압 수단을 제어하는 제어 유니트와 전기적으로 연결되어 있어 압력 센서에서 전달된 신호에 따라 제어 유니트는 외부 가압 수단을 제어하여 튜브의 압력을 조절할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 튜브식 유체 토출 장치는 유체를 토출시키기 위한 액추에이터의 왕복 로드와 이 왕복 로드가 접촉하는 튜브 간의 간격이 좁아 응답성이 향상되고 또한 왕복 로드에 의하여 반복적으로 눌려지는 튜브의 눌려짐 양이 최소화되어 튜브의 변형을 억제할 수 있는 효과가 있다.

이와 함께, 유체가 존재하는 튜브 내의 압력을 정확하게 측정하여 유체의 토출에 의한 압력 손실을 보상할 수 있어 토출 공정이 진행되는 과정에서 설정된 량의 유체를 지속적으로 토출할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 한 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치의 구성을 도시한 도면으로서, 도 1a는 유체 토출 전 상태를, 도 1b는 유체 토출 중의 상태를 도시한 도면.
도 2a는 도 1a의 "A" 부분의 상세도, 도 2b는 도 1b의 "B" 부분의 상세도.
도 2c는 도 2b의 선 "C-C"을 따라 절취한 상태의 단면도.
도 3a, 도 3b, 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치를 구성하는 액추에이터의 다양한 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 토출 장치의 전체 구성을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 선 D-D를 따라 절취한 상태의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치의 구성을 도시한 도면으로서, 도 1a는 유체가 토출 중인 상태를, 도 1b는 유체의 토출이 이루어지지 않는 상태를 각각 도시한다.

본 발명의 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치(10)는 토출될 유체가 담겨져 있는 유체 용기 조립체(100); 유체 용기 조립체(100)의 하단에 체결된 소정 길이의 튜브(200); 튜브(200)의 하단에 체결된 노즐 조립체(300); 및 튜브(200)의 하단부 일측에 배치된 액추에이터(400)를 포함한다.

튜브식 유체 토출 장치(10)를 구성하는 각 부재의 구성 및 기능을 구분하여 설명한다.

유체 용기 조립체(100)

유체 용기 조립체(100)는 상단이 개방되며 내부에 토출된 유체가 담기는 유체 용기(110) 및 유체 용기(110)에 장착되어 유체 용기(110)를 밀폐시키는 커버(120)를 포함한다.

유체 용기(110)의 하단에는 소정 길이의 배출로(111)가 형성되어 있다. 유체 용기(110)의 재료는 제한되지는 않지만, 일정한 압력에 그 형상을 유지할 수 있는 금속 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

커버(120)는 유체 용기(110)의 개방 상단에 장착되어 유체 용기(110)의 내부 공간을 밀폐시킨다. 한편, 커버(120)에는 유체 용기(110)의 내부 압력을 감지하는 압력 센서(121)가 장착될 수 있으며, 또한 외부의 가압 수단(도시되지 않음)에 연결된 압력 공급구(123)가 구성될 수 있다.

압력 센서(121) 및 압력 공급구(123)에 연결된 가압 수단의 기능 및 작용에 대해서는 후술하기로 한다.

튜브(200)

유체 용기(110)의 하단에 형성된 배출로(111)에는 소정 길이의 튜브(200)가 체결된다. 이 튜브(200)는 상단 및 하단이 개방된 중공(hollow)의 부재로서, 그 일단부(상단부)는 체결 수단(201)을 통하여 유체 용기(110)의 배출로(111)에 체결된다. 즉, 튜브(200)의 상단부 내에는 유체 용기(110)의 배출로(111)가 수용되며, 튜브(200)의 상단부 외주면에 체결 수단(201)이 고정됨으로써 튜브(200)와 배출로(111)는 밀봉된 상태로 체결된다.

여기서, 튜브(200)는 외력에 의하여 눌려진 후 최초 형상으로 복귀하는 탄성력을 갖는 조건을 만족한다면, 튜브(200)를 이루는 재료는 한정되지 않는다.

노즐 조립체(300)

튜브(200)의 하단부에 체결된 노즐 조립체(300)는 튜브(200)의 하단부에 배치된 원통형의 브라켓트(310; 후술할 도 3에 도시됨) 및 브라켓트(310)에 체결되며 튜브(200)의 하단부에 결합된 노즐(330)을 포함한다.

브라켓트(310)는 도시되지 않은 지지 부재에 지지되며, 튜브(200)의 하단부 외주면에 대응한다. 브라켓트(310)와 튜브(200)의 하단은 체결 수단(320)을 통하여 밀봉적으로 체결된다.

브라켓트(310)의 하단에는 노즐(330)이 고정적으로 체결된다. 즉, 노즐(330)의 외주면에는 수평으로 연장된 연장편(331)이 형성되며, 체결 수단을 통하여 이 연장편(331)이 브라켓트(310)의 하단에 고정된다.

도 2a는 도 1a의 "A" 부분의 상세도, 도 2b는 도 1b의 "B" 부분의 상세도로서, 튜브(200), 브라켓트(310) 그리고 노즐(330)의 관계를 도시하고 있다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 브라켓트(310)에 고정된 노즐(330)의 상단부는 튜브(200)의 하단부 내부에 삽입되며, 특히 노즐(330)의 상단부의 외주면과 튜브(200)의 내주면 사이에는 소정의 간격이 형성된다.

한편, 노즐(330)의 내부에는 튜브(200)의 내부 공간과 연결된 유로(333)가 형성된다. 유로(333)의 제 1 종단(333-1)은 유체가 토출되는 대상물과 대응하며, 제 2 종단(333-2)은 노즐(330)의 외주면과 튜브(200)의 내주면 사이에 형성된 공간과 대응한다.

액추에이터(400)

노즐 조립체(300)의 브라켓트(310) 외측에는 액추에이터(400)가 배치된다. 이 액추에이터(400)는 도시되지 않은 지지체에 고정된 상태이다.

액추에이터(400)는 구동부(410; 편의상 박스로 처리함) 및 구동부(410)에 의하여 직선 왕복 이동하는 왕복 로드(420)를 포함한다. 액추에이터(400)의 왕복 로드(420)는 노즐 조립체(300)의 브라켓트(310)를 관통하며, 그 선단은 튜브(200)의 외주면과 접촉한다. 한편, 액추에이터(400)의 왕복 로드(420)의 선단은 노즐(330)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2)에 대응한다.

한편, 왕복 로드(420)를 왕복 이동시키기 위한 액추에이터(400)는 다양한 구성을 가질 수 있으며, 구체적인 액추에이터(400)의 구성은 후술하기로 한다.

이하, 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b 그리고 도 3을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 유체 토출 장치(10)의 작동 및 유체 토출 기능을 상세히 설명한다. 여기서, 도 3은 도 2b의 C-C 선을 따라 절취한 상태의 단면도이다.

먼저, 초기 상태, 즉 노즐(300)을 통하여 유체가 토출되지 않은 상태는 액추에이터(400)의 왕복 로드(420)가 (튜브(200)를 향하여) 전진하여 튜브(200)를 소정의 압력으로 가압하는 상태이다 (도 1b, 도 2b 및 도 3의 상태).

이 상태에서는, 액추에이터(400)의 작동에 따라 왕복 로드(420)가 튜브(200)를 누르게 되며, 따라서 튜브(200)는 노즐(330)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2)을 밀폐시킨다. 이러한 조건에서는, 노즐(330)의 유로(333)로의 유체의 유입이 이루어지지 않으며, 결과적으로 대상물로의 유체의 토출이 이루어지지 않는다.

액추에이터(400)의 계속적인 작동에 따라, 왕복 로드(420)가 후방(튜브(200)의 반대 방향)으로 이동하여 왕복 로드(420)의 선단이 튜브(200)으로부터 이격되며, 이때 튜브(200)는 탄성력에 의하여 도 1a 및 도 2a에 도시된 최초 형상(원형 단면)으로 복원된다. 따라서, 튜브(200)와 노즐(330)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2) 사이에 공간(S)이 복원된다.

한편, 가압 수단에서 발생된 압력이 유체 용기 조립체(100)의 유체 용기(110)에 지속적으로 공급되는 상태이기 때문에, 이 압력에 의하여 유체는 소정의 압력이 작용하게 된다. 따라서, 유체는 이 압력에 의하여 튜브(200)와 노즐(330)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2) 사이에 공간(S) 및 노즐(330)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2)을 통하여 노즐(330)의 유로(333) 내로 공급되며, 최종적으로 노즐(330)의 유로(333)의 제 1 종단(333-1)을 통하여 대상물로 토출된다.

이후, 액추에이터(400)의 작동에 의하여 도 1b, 도 2b 및 도 3의 상태로 전화되며, 위와 같은 작동이 반복적으로 진행됨으로써 대상물로 유체가 반복적으로 토출된다.

이와 같이 작동하는 본 발명에 따른 튜브식 유체 토출 장치(10)에서, 액추에이터(400)의 왕복 로드(420)에 의하여 가압되는 튜브(200)는 튜브(200)와 노즐(330)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2) 사이의 간격(즉, 공간(S)의 폭) 범위 내에서 눌려짐과 복원이 반복적으로 이루어진다.

따라서, 튜브의 전체 폭(직경)에 걸쳐 반복적으로 눌려짐과 복원이 반복적으로 이루어져 튜브가 과도하게 변형되는 일반적인 튜브식 유체 토출 장치와 비교하여, 본 발명에서는 튜브의 일부 영역만이 눌려져 그 눌려짐 양이 최소화되며, 결과적으로 장시간 토출 기능을 수행할지라도 튜브의 피로도가 최소화된다. 그로 인하여 튜브는 물론 장치 전체의 내구성이 극대화될 수 있다.

이와 같이 작동하는 본 발명에 따른 유체 토출 장치(10)에서의 세부적인 특징을 설명한다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 튜브(200)는 수직으로 배치되어 있고, 튜브(200)에 접촉하는 액추에이터(400)의 왕복 로드(420)는 수평 방향, 즉 튜브(200)에 대하여 직교하는 방향으로 왕복 이동한다. 이러한 구조로 인하여, 왕복 로드(420)와 튜브(200) 간의 정확한 접촉 및 왕복 로드(420)로 인한 튜브(200)의 눌려짐이 이루어진다.

한편, 원통형인 튜브(200)가 왕복 로드(420)의 선단면과 접촉하여 내부를 향하여 눌려지면, 눌려진 부분에서의 튜브(200)의 내주면은 노즐(300)을 향하여 볼록한 곡면의 형상을 가지게 되며, 또한, 원통형 형상의 노즐(300)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2)의 주변 영역은 튜브(200)를 향하여 볼록한 곡면 형상을 갖는다. 따라서, 눌려진 튜브(200)의 내주면이 노즐(300)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2)의 주변 영역에 접촉할 때, 볼록한 두 곡면이 서로 접촉함으로써 노즐(300)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2)은 완벽하게 밀폐되지 않는다.

이러한 조건에서는, 완전하게 밀폐되지 않은 노즐(300)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2)을 통하여 유체가 유로(333) 내로 유입될 수 있다.

본 발명에서는 이러한 현상을 예방하기 위하여 도 2c에 도시된 바와 같이, 노즐(300)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2)의 주변 영역을 평면 형상(도 2c의 도면 부호 "333-3")으로 가공하였다. 이러한 구조에서는 눌려진 튜브(200)의 곡면형 내주면이 노즐(300)의 유로(333)의 제 2 종단(333-2)의 평면 주변 영역(333-3)에 완전히 밀착되어 제 2 종단(333-2)은 튜브(200)에 의하여 완전하게 밀폐된다.

위와 같이 과정을 통하여 노즐(300) 외부로 토출되는 유체의 토출량은 유체 용기(100) 내에서의 압력(이하, "작용 압력(P)"라 칭함), 노즐(300)의 제 1 종단(333-1)에서 유체 용기(100) 내의 유체 수면까지의 높이(도 1a의 "h"로서, 이하에서는 편의상 "유체의 높이(h)"라 칭함), 액추에이터(400)의 왕복 로드(420)의 왕복 이동 시간(즉, 튜브(200)와 노즐(300)의 제 2 종단(333-2) 사이에 공간(S)이 유지되는 시간으로서, 이하에서는 "개방 시간(t)"이라 칭함), 유체의 점도, 튜브(200)와 노즐(300)의 유로(333) 내에서의 유체 저항에 따라 결정된다.

위의 변수 중에서, 유체의 점도 그리고 튜브(200)와 노즐(300)의 유로(333) 내에서의 유체 저항은 변화가 없으며(즉, 상수), 유체의 토출량은 작용 압력(P), 유체의 높이(h)와 개방 시간(h)에 비례한다.

위에서 설명한 바와 같은 동작에 의하여 유체가 반복적으로 토출되면, 유체의 높이(h)는 감소하고, 그 결과 토출되는 유체의 양이 감소한다. 이러한 토출 유체 양 감소를 보상하기 위하여, 본 발명에 따른 유체 토출 장치는 커버(120)에 장착되어 유체 용기(110)의 내부 압력을 감지하는 압력 센서(도 1a 및 도 1b의 "121") 및 압력 센서와 연결되어 외부의 가압 수단을 제어하는 제어 유니트(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.

유체의 토출에 따라 유체 용기(110)의 내부 압력이 변화(설정된 압력 이하로 감소)하면, 압력 센서(121)에 의하여 측정된 압력 정보를 기준으로 제어 유니트는 가압 수단을 조절하며, 따라서 가압 수단은 커버(120)에 설치된 압력 공급구(123)를 통하여 유체 용기(110)에 압력을 공급하여 내부 압력을 설정된 압력이 되도록 한다. 그 결과, 노즐(330)로부터 토출되는 유체의 양은 일정하게 유지될 수 있다.

본 발명에 따른 튜브식 유체 토출 장치(10)는 튜브(200)를 가압하여 유체를 토출시키기 위하여 다양한 형태의 액추에이터(400)를 구비할 수 있다. 이하에서는 본 발명에 적용될 수 있는 액추에이터의 예를 설명한다.

도 3a, 도 3b, 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치를 구성하는 액추에이터의 다양한 구성을 도시한 도면으로서, 도 3a는 솔레노이드 방식의 액추에이터, 도 3b는 에어 실린더 방식의 액추에이터, 그리고 도 3c는 압전 소자 방식의 액추에이터를 각각 도시한다. 각 도면에서, 액추에이터에는 도면 부호 "400"에 "a", "b" 및 "c"를 부여하였다.

도 3a에 도시된 솔레노이드 방식의 액추에이터(400a)는 구동부(410a) 및 구동부(410b)에 의하여 직선 왕복 이동하는 왕복 로드(420a)를 포함한다.

구동부(410a)는 코일(412a)이 감겨진 제 1 케이싱(411a), 제 1 케이싱(411a)의 후방에 일체화된 제 2 케이싱(413a) 및 제 1 케이싱(411a)과 제 2 케이싱(413a) 사이에 배치된 복귀 스프링(414a)을 포함한다. 한편, 편의상 도면에서는 코일(412a)에 연결되어 전원을 공급하는 케이블은 도시하지 않았다.

구동부(410a)의 제 1 케이싱(411a)과 제 2 케이싱(413a) 내에 수용된 왕복 로드(420a)는 및 제 2 케이싱(413a) 내에 배치된 복귀 스프링(414a)을 포함한다.

왕복 로드(420a)는 금속 재료로 이루어져 철심 기능을 수행한다. 왕복 로드(420a)의 전방부는 구동부(410a)의 제 1 케이싱(411a) 내에 위치하며, 특히 전방 종단은 전술한 노즐(330)의 제 2 종단(333-2)에 대응한다.

왕복 로드(420a)의 후방부는 구동부(410a)의 제 2 케이싱(413a) 내에 위치하며, 특히 왕복 로드(420a)의 후방부와 구동부(410a)의 제 2 케이싱(413a) 사이에 복귀 스프링(414a)이 배치된다.

왕복 로드(420a)의 후방부에는 후단에 형성된 제 1 턱부(421a)와 전단에 형성된 제 2 턱부(422a)를 포함한다. 제 1 턱부(421a)는 구동부(410a)의 제 2 케이싱(413a)의 후단에 형성된 관통공 주변과 대응하며, 제 2 턱부(422a)는 구동부(410a)의 제 1 케이싱(411a)의 후단에 형성된 관통공 주변에 대응한다.

초기 위치, 즉 왕복 로드(420a)가 튜브(200)를 향하여 이동하기 전 상태에서는 왕복 로드(420a)의 제 2 턱부(422a)와 구동부(410a)의 제 1 케이싱(411a)의 후단 간에는 소정의 간격(D1)이 유지되며, 이 간격(D1)은 왕복 로드(420a)의 이송 거리(스트로크)이다.

이와 같은 구조의 액추에이터(400a)에서, 코일(412a)에 전류가 흘러 자계가 발생하면, 철심 기능을 하는 왕복 로드(420a)는 전방(즉, 튜브(200)를 향하여)으로 이동(간격 D1)하여 위에서 설명한 바와 같이 튜브(200)를 가압하여 누르게 된다 (도 2b의 상태). 이때, 왕복 로드(420a)의 제 2 턱부(422a)가 제 1 케이스(411a) 후방면에 접촉함으로써 왕복 로드(420a)는 간격 (D1)만큼만 이동한다.

이후, 전류의 공급을 차단하면, 왕복 로드(420a)의 제 1 턱부(421a)와 제 1 케이싱(411a)의 후방 사이에서 압축된 복귀 스프링(414a)의 복원력에 의하여 왕복 로드(420a)는 최초 위치(도 3a의 상태)로 복귀하고, 튜브(200)의 눌러짐은 해제된다 (도 2a의 상태).

코일(412a)로의 전류의 공급 및 차단이 반복적으로 이루어짐에 따라 위와 같은 왕복 로드(420a)의 왕복 이동이 반복적으로 이루어져 유체의 토출이 일정한 시간 간격을 두고 이루어진다.

도 3b에 도시된 에어 실린더 방식의 액추에이터(400b)는 구동부(410b) 및 구동부에 의하여 직선 왕복 이동하는 왕복 로드(420b; 피스톤)로 이루어진다.

구동부(410b)는 전면에 소정 직경의 개구가 형성된 하우징(416b; 실린더), 하우징(416b)의 후방에 결합된 헤더(413b), 헤더(413b)에 결합된 공기 공급/배출 유니트(412b) 및 공기 공급/배출 유니트(412b)를 제어하는 에어 솔레노이드 밸브(411b)를 포함한다.

공기압 공급/배출 유니트(412b)에는 공기압 유입구(412b-1)와 공기압 배출구(412b-2)가 각각 연결되며, 에어 솔레노이드 밸브(411b)에 의하여 그 내부 유로가 개방/차단된다.

헤더(413b)의 내부에는 공기압 유로(414b)가 형성되어 있다. 이 공기압 유로(414b)의 일단은 공기 공급/배출 유니트(412b) 내의 공기압 유로에, 그리고 다른 일단은 하우징(416b)의 내부 공간에 대응한다.

하우징(416b) 내에는 직선 왕복 이동하는 왕복 로드(420b)가 배치되어 있다. 왕복 로드(420b)는 하우징(416b)의 전면에 형성된 개구를 통하여 외부로 노출되어 튜브(200) 및 노즐(333)의 제 2 종단(333-2)에 대응하는 제 1 부분(421b), 외부면이 하우징(416b)의 내주면에 접촉하고 후면이 헤더(413b)와 대응하는 제 2 부분(422b) 및 제 1 부분(421b)과 제 2 부분(422b)을 연결하는 제 3 부분(423b)으로 구분된다.

제 3 부분(423b)은 제 2 부분(422b)의 직경보다 작은 직경을 가지며, 그 외주면에는 스프링(417b)이 감겨져 있다. 또한, 제 1 부분(421b)은 제 3 부분(423b)의 직경보다 작은 직경을 가지며, 따라서 제 3 부분(423b)의 전면 외곽부는 하우징(416b)의 전면에 형성된 개구의 주변 영역과 대응한다.

도 3b에서의 미설명 부호 "P"는 헤더(413b)와 하우징(416b) 사이, 그리고 왕복 로드(420b)의 제 2 부분(422b)과 하우징(416b) 사이에 설치된 패킹을 지시한다.

초기 위치, 즉 왕복 로드(420b)가 튜브(200)를 향하여 이동하기 전 상태에서는 왕복 로드(420b)의 제 2 부분(422b)의 후면(422b-1)이 헤더(413b)의 전면과 접촉하는 상태를 유지한다.

이 상태에서, 에어 솔레노이드 밸브(411b)가 작동되면, 공기압 유입구(412b-1)를 통하여 공기압 공급/배출 유니트(412b)의 내부 공기압 유로로 공기압이 공급되며, 이 공기압은 헤더(413b) 내의 공기 유로(414b)를 거쳐 왕복 로드(420b)의 제 2 부분(422b)의 후면(422b-1)에 작용하여 왕복 로드(420b)를 전방으로 (튜브(200)를 향하여)이동시켜(도 3b의 상태) 위에서 설명한 바와 같이 튜브(200)를 가압하여 누르게 된다 (도 2b의 상태).

이때, 왕복 로드(420b)는 제 2 부분(422b)의 후면(422b-1)과 헤더(413b)의 전면 사이의 간격(D2)만큼 이동한 후에는, 제 3 부분(423b)의 전면 외곽부가 하우징(416b)의 개구 주변 영역과 접촉함으로써 더 이상 이동하지 않는다.

이후, 에어 솔레노이드 밸브(411b)의 작동이 정지되면, 헤더(413b)로의 공기압 유입이 차단되며, 왕복 로드(420b)의 제 2 부분(422b)의 전면과 하우징(416)의 전면 사이에서 압축된 스프링(417b)의 복원력에 의하여 왕복 로드(420b)는 최초 위치로 복귀하고, 튜브(200)의 눌러짐은 해제된다 (도 2a의 상태).

에어 솔레노이드 밸브(411b)의 작동과 정지가 반복적으로 이루어짐에 따라 위와 같은 왕복 로드(420b)의 왕복 이동이 반복적으로 이루어져 유체의 토출이 일정한 시간 간격을 두고 이루어진다.

한편, 하우징(416b)의 소정 위치, 즉 스프링(417b)이 배치된 부분 공간과 대응하는 하우징(416b)의 영역에는 외부와 연통된 구멍(419b)이 형성되어 있다. 위에서 설명한 바와 같이 스프링(417b)의 압축과 복원이 반복적으로 이루어짐에 따라 소정의 압력이 하우징(416b)의 내부 공간에 누적되며, 이는 왕복 로드(420b)의 왕복 이동을 방해하는 요인으로 작용한다. 하우징(416b)에 형성된 이 구멍(419b)은 이러한 압력을 외부로 배출시킴으로써 왕복 로드(420b)의 원활한 왕복 이동을 가능하게 한다.

도 3c에 도시된 압전 소자 방식의 액추에이터(400c) 역시 구동부(410c) 및 구동부(410c)에 의하여 직선 왕복 이동하는 왕복 로드(420c)로 이루어진다.

구동부(410b)는 전면에 소정 직경의 개구가 형성되고 내부에 공간(411c-1)이 형성된 하우징(411c) 및 하우징(411c)의 내부 공간(411c-1)에 배치된 압전 소자 유니트(412c)를 포함한다. 여기서, 압전 소자 유니트(412c)는 다수의 압전 소자가 적층 상태로 배치된 부재이다.

일반적으로 압전 소자(piezoelectric element)는 플레이트 스프링 및 플레이트 스프링의 양면에 부착된 2개의 압전 세라믹을 포함하며, 각 압전 세라믹의 양 표면에는 (＋) 전극과 (－) 전극을 설치한다.

이러한 압전 소자에서, 2개의 압전 세라믹을 공통으로 1극으로 하고 플레이트 스프링을 1 극으로 하면, 외부로부터 전압이 인가되었을 때 2개의 압전 세라믹의 스트레인은 동일한 방향이 된다. 즉, 2개의 압전 세라믹은 동일한 방향으로 굴곡되며, 따라서 플레이트 스프링도 동일한 방향으로 굴곡된다.

압전 세라믹의 굴곡 방향은 외부의 전계의 극성에 의하여 변화하기 때문에 교류 전압을 가하면 교류의 주파수에 동기하여 압전 소자는 좌측과 우측으로의 굴곡이 반복적으로 이루어진다.

본 발명에서의 압전 소자 방식의 액추에이터(400c)는 위와 같은 압전 소자의 변위를 이용하여 왕복 로드(420c)를 왕복 이송시킨다.

한편, 하우징(411c) 내에는 직선 왕복 이동하는 왕복 로드(420b)가 배치되어 있다. 왕복 로드(420c)는 선단부 일부가 하우징(411c)의 전면에 형성된 개구를 통하여 외부로 노출되어 튜브(200) 및 노즐(333)의 제 2 종단(333-2)에 대응하는 제 1 부분(421c) 및 제 1 부분(421c)의 후단에 일체로 형성되어 압전 소자 유니트(412c)에 결합된 제 2 부분(422c)으로 구분된다.

초기 위치, 즉 왕복 로드(420c)가 튜브(200)를 향하여 이동하기 전 상태(도 3c 상태)에서, 압전 소자 유니트(412c)에 교류 전압이 인가되면, 위와 같은 각 압전 소자의 작동에 따라 왕복 로드(420b)를 전방으로 (튜브(200)를 향하여)이동시켜 튜브(200)를 가압하여 누르게 된다 (도 2c의 상태). 이때, 왕복 로드(420c)는 각 압전 소자의 굴곡량과 동일한 거리(도 3c의 "D3")를 이동한다.

교류 전압의 극성 변화에 따라 압전 소자 유니트(412c)의 각 압전 소자의 굴곡 방향이 반대로 전환되면, 왕복 로드(420c)는 반대 방향(후방)으로 이동하며, 따라서 왕복 로드(420c)는 최초 위치로 복귀하고, 튜브(200)의 눌러짐은 해제된다 (도 2a의 상태).

압전 소자 유니트(412c)에 인가되는 교류 전압의 극성 변화에 따라 위와 같은 동작이 반복적으로 이루어지며, 따라서 위와 같은 왕복 로드(420c)의 왕복 이동이 반복적으로 이루어져 유체의 토출이 일정한 시간 간격을 두고 이루어진다.

한편, 왕복 로드(420c)의 제 2 부분(422c)은 제 1 부분(421c)의 직경보다 크며, 제 1 부분(421c)의 외주면에는 스프링(413c)이 감겨져 있다. 이 스프링(413c)의 한 종단은 왕복 로드(420c)의 제 2 부분(422c)의 전면에, 또 다른 종단은 하우징(411c)의 전면에 대응되어 있다. 압전 소자 유니트(412c)에 의하여 왕복 로드(420c)가 전방으로 이동할 때, 이러한 스프링(413c)은 왕복 로드(420c)의 제 2 부분(422c)과 하우징(411c)의 전면 사이에서 압축되어 왕복 로드(420c)에 가해지는 이동 충격을 완화시키며, 또한 왕복 로드(420c)의 안정적인 복귀를 유도한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치의 전체 구성을 도시한 도면으로서, 이전 도면과 동일한 부재에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였다.

한편, 도 4에서는 도 3a에 도시된 솔레노이드 방식의 액추에이터(400a)를 포함하는 튜브식 유체 토출 장치가 예를 들어 도시되어 있으나, 도 3b 및 도 3c에 도시된 에어 실린더 방식의 액추에이터 및 압전 소자 방식의 액추에이터가 장착될 수 있음은 물론이다. 이와 함께, 액추에이터(400a)의 구조 및 기능에 대해서는 반복 설명을 생략한다.

이와 함께, 본 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치를 구성하는 튜브(200)는 도 1 내지 도 2에 도시된 튜브(200)의 구조 및 기능과 동일하며, 이에 대한 구체적인 설명 역시 생략한다.

도 4에 도시된 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치의 가장 큰 특징은 노즐 조립체에 압력 센서를 장착하고, 노즐 조립체가 유체가 토출되는 부분에 교체 가능한 보조 노즐을 포함하는 것이다.

본 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치를 구성하는 노즐 조립체(500)는 노즐 블록(510) 및 노즐 블록(510)에 장착되는 압력 측정 센서(560)를 포함한다.

노즐 블록(510)은 상단이 개방된 공간부가 형성된 제 1 블록(511) 및 제 1 블록(511)의 내부 공간 내에 배치된 제 2 블록(512)을 포함한다.

제 1 블록(511)의 일 측부에는 위에서 설명한 액추에이터(400a)가 장착되어 있으며, 액추에이터(400a)의 왕복 로드(420a)는 제 1 블록(511)을 관통한다. 제 1 블록(511)의 내부 공간은 상단이 개방되어 있어 (유체 용기(도 1a의 100)에 연결된)튜브(200)의 일단부가 배치된다.

소정 높이를 갖는 제 2 블록(512)은 제 1 블록(511)의 내주면과 소정 간격 이격된 상태로 형성된다. 튜브(200)의 하단부는 제 2 블록(512)의 외주면과 제 1 블록(511)의 내주면 사이에 형성된 공간에 위치한다.

한편, 제 2블록(512) 하단에는 소정 높이 돌출된 클램프 장착부(5121)가 형성되며, 이 클램프 장착부(5121)의 외주면에는 클램프(540)와의 결합을 위한 구조(예를 들어, 나선부)가 형성되어 있다.

여기서, 제 1 블록(511)과 제 2 블록(512)은 단일의 부재일 수 있다.

제 2 블록(512)의 내부에는 소정의 간격을 두고 압력 측정용 공간(520)과 유체 유로(530)가 독립된 공간으로 형성되어 있다.

압력 측정용 공간(520)은 상단이 개방된 공간으로서, 그 내부에도 튜브(200) 내로 공급된 유체가 유입된다. 이 압력 측정용 공간(520)의 하부는 밀폐되어 있다. 한편, 제 2 블록(512)의 일측에는 압력 센서(560)가 장착되는 압력 센서 장착용 공간(521)이 형성되어 있으며, 이 압력 센서 장착용 공간(521)은 압력 측정용 공간(520)과 연통된다.

압력 센서 장착용 공간(521)의 일측에는 유체 유로(530)가 형성되어 있다. 이 유체 유로(530)는 튜브(200) 내에 존재하는 유체가 유동하는 공간으로서, 제 2 블록(512)의 하단에 형성된 클램프 장착부(512-1)의 하단면까지 연장되어 있다.

유체가 토출되는 유체 유로(530)의 제 1 종단(531)은 클램프 장착부(512-1)의 하단면에 위치하며, 유체가 유입되는 제 2 종단(532)은 제 2 블록(512)의 측표면에 위치하여 제 1 블록(511)과 제 2 블록(512) 사이의 공간에 대응한다. 여기서, 유체 유로(530)의 제 2 종단(532)은 액추에이터(400a)의 왕복 로드(420a)에 대응하며, 따라서 한다. 액추에이터(400a)의 작동에 따른 왕복 로드(420a)의 반복 왕복 이송 과정에서 유체 유로(530)의 제 2 종단(532)은 튜브(200)에 의하여 밀폐 및 개방이 반복적으로 이루어진다.

한편, 제 2 블록(512)의 하단면에서 연장된 클램프 장착부(512-1)에는 클램프(540)에 의하여 교환 노즐(550)이 분리 가능하게 장착된다. 교환 노즐(550)의 내부에는 유체 유로(530)의 제 1 종단(531)과 대응하는 토출로(531)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치를 통한 유체 토출 과정은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 튜브식 유체 토출 장치에서의 유체 토출 과정과 동일하다. 따라서 이하의 설명에서는 본 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치의 특징적인 구조 및 기능만을 설명한다.

도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 튜브식 유체 토출 장치는 유체 용기(100) 내의 압력을 측정하여 가해지는 압력을 조절하는 방식을 채용하고 있다. 그러나, 이러한 구조 및 방식에서는 유체의 높이(h)의 변화, 즉 유체 감소에 따른 유체의 압력 변화를 정확하게 측정할 수 없다.

이러한 점을 보완하기 위하여, 본 실시예에 따른 튜브식 유체 토출 장치에서는 노즐 조립체(500)의 유로(530)가 형성된 제 1 블록(512)에 압력 측정용 공간(520)을 형성하고 이 압력 측정용 공간(520) 내에 존재하는 유체의 압력을 측정한다.

압력 측정용 공간(520)은 유체가 토출되는 경로인 유로(530)와 함께 튜브(200)의 내부 공간과 연통되어 있으며, 따라서 압력 측정용 공간(520) 내에서의 유체의 압력은 튜브(200) 내의 유체의 압력과 동일한 값을 갖기 때문에 실제로 유체에 작용하는 압력을 정확하게 측정할 수 있다.

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 블럭(512)의 압력 센서 장착용 공간(521)에 장착된 압력 센서(560)의 일부가 압력 측정용 공간(520) 내에 위치함으로써 정확한 압력 측정이 가능하다.

압력 센서(560)는 외부의 가압 수단을 제어하는 제어 유니트(도시되지 않음)와 전기적으로 연결되어 있음은 물론이며, 압력 센서(560)에서 전달된 신호에 따라 제어 유니트는 압력 용기(도 1의 120)에 연결된 외부 가압 수단을 제어하여 압력 용기(120)의 내부 압력, 즉 튜브(200)의 내부 압력을 조절한다.

한편, 유체의 정확한 압력을 측정하기 위해서는 압력 측정용 공간(520)을 충분히 넓게 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 본 실시예에서는 노즐 조립체(500)의 제 2 블록(512)의 일측, 즉 튜브(200)의 중심선(T1)의 외측 영역에 유로(530)를 형성하고 또 다른 일측, 즉 튜브(200)의 중심선(T1)을 포함하는 영역에 압력 측정용 공간(520)을 배치하였다. 여기서, 압력 측정용 공간(520)의 중심선(T3)은 유로(530)의 중심선(T2)의 반대 쪽 위치에서 튜브(200)의 중심선(T1)과 오프셋되어 있다. 즉, 이러한 구조에 의하여 압력 측정용 공간(520)은 유로(530)와 중첩되지 않고 최대의 체적을 가질 수 있다.

도 5는 도 4의 선 D-D를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 튜브(200), 제 2 블록(512)에 형성된 유로(530) 및 압력 측정용 공간(520)의 관계를 도시한다. 한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 유체가 유입되고 왕복 로드(420a)에 의하여 튜브(200)가 접촉되는 유로(530)의 제 2 종단(532)의 주변부(532-1)는 평면 형상을 가질 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 도 1 및 도 2에 도시된 튜브식 유체 토출 장치에서는 유체가 노즐 조립체(300)의 노즐(330)을 통하여 토출된다. 유체는 소정의 점도를 갖고 있으며, 따라서 노즐(330), 특히 유체가 토출되는 노즐(330)의 제 1 종단(331-1)에는 유체의 잔해가 존재할 수 있다. 이러한 잔해는 정확한 양의 유체 토출을 저해하는 요인으로 작용한다.

한편, 대상물로의 유체의 토출은 도포, 적하, 점도포, 선긋기, 충진 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 이와 같은 다양한 형태의 유체 토출을 위해서는 공정을 진행하기 전에 적합한 형태 또는 규격을 갖는 노즐을 노즐 조립체에 장착해야 한다.

이러한 문제를 해결하고 또한 해당 공정을 수행하기 위하여 노즐을 교체하는 것이 바람직하나. 노즐(330)을 교체하기 위해서는 노즐 조립체(300)를 튜브(200)에서 분리하여야 한다.

이러한 점을 고려하여 본 실시예에 따른 유체 토출 장치에서는 노즐 조립체(510)의 제 2 블록(512; 내부에 유로(530)가 형성됨)의 하단에 클램프 장착부(512-1)가 형성되고, 이 클램프 장착부(512-1)에는 클램프(540)를 통하여 (교체) 노즐(550)이 분리 가능하게 장착된다. 따라서, 노즐 조립체(510)를 분리하지 않고 유체가 토출되는 최종 부재인 노즐(550)만을 용이하게 교체할 수 있다.

도 4에서의 미설명 부호 "P"는 튜브(200)와 노즐 조립체(500)의 제 2 블록(512) 사이를 밀봉하는 패킹 부재이다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

1. 외부에서 공급된 유체를 토출하는 토출 장치에 있어서,
   토출된 용액이 담겨지며, 외부의 가압 수단에 연결된 유체 용기;
   제 1 종단부가 유체 용기에 연결되어 내부에서 유체가 유동하는 튜브;
   튜브의 제 2 종단부에 배치된 결합된 노즐을 포함하되, 노즐의 상단부는 튜브에 삽입되어 노즐의 외주면과 튜브의 내주면 사이에 간격이 형성되고, 노즐의 내부에는 튜브의 내부 공간과 연결된 유로가 형성되되, 유로의 제 1 종단은 유체가 토출되는 대상물과 대응하며, 제 2 종단은 노즐의 외주면과 튜브의 내주면 사이에 형성된 공간과 대응하여 튜브에서 배출된 유체를 외부로 토출시키는 노즐 조립체; 및
   노즐 조립체의 일측에 설치되며, 구동부에 의하여 왕복 이동하고 그 선단이 튜브에 대응하는 왕복 로드를 갖는 액추에이터를 포함하여,
   액추에이터의 왕복 로드의 왕복 이동에 따라 튜브가 노즐 조립체의 노즐의 유로의 제 2 종단에 접촉 및 분리되어 제 2 종단을 밀폐 및 개방시키는 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 노즐의 유로의 제 2 종단은 그 주변 영역이 평면 형상으로 이루어져 눌려진 튜브의 내주면이 평면 주변 영역에 완전히 밀착되는 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 액추에이터는 솔레노이드 방식의 액추에이터, 에어 실린더 방식의 액추에이터 및 압전 소자 방식의 액추에이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 유체 용기에 체결되어 유체 용기를 밀폐하는 커버 및 커버에 장착되어 유체 용기 내의 압력을 감지하는 감지 센서를 더 포함하는 튜브식 유체 토출 장치.
5. 외부에서 공급된 유체를 토출하는 토출 장치에 있어서,
   토출된 용액이 담겨지며, 외부의 가압 수단에 연결된 유체 용기;
   제 1 종단이 유체 용기에 연결되어 내부에서 유체가 유동하는 튜브;
   상단이 개방된 공간부가 형성되며, 제 1 블록 및 제 1 블록의 내부면과 간격을 갖고 제 1 블록의 내부 공간에 배치되며, 내부에는 제 1 블록의 내부 공간과 연통된 유로가 형성되어 있는 제 2 블록을 포함하되, 튜브는 제 1 블록과 제 2 블록 사이에 형성된 공간에 위치하되, 튜브와 제 2 블록의 일부 영역 사이에는 간격이 형성되어 있는 노즐 조립체; 및
   노즐 조립체의 일측에 설치되며, 구동부에 의하여 노즐 조립체의 제 1 블록 내에서 왕복 이동하고 그 선단이 튜브에 대응하는 왕복 로드를 갖는 액추에이터를 포함하여,
   노즐 조립체의 제 1 블록에 형성된 유로의 제 1 종단은 유체가 토출되는 대상물과 대응하며, 제 2 종단은 튜브의 내주면과 제 2 블록의 내주면 사이에 형성된 공간과 대응하여, 액추에이터의 왕복 로드의 왕복 이동에 따라 튜브가 노즐 조립체의 제 2 블록에 형성된 유로의 제 2 종단에 접촉 및 분리되어 제 2 종단을 밀폐 및 개방시키는 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 제 2 블록의 유로의 제 2 종단은 그 주변 영역이 평면 형상으로 이루어져 눌려진 튜브의 내주면이 평면 주변 영역에 완전히 밀착되는 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 제 2 블록은 그 하단에 클램프 장착부가 형성되며, 제 2 블록의 유로의 제 2 종단과 연통하는 유로를 갖는 교체 노즐이 클램프를 통하여 클램프 장착부에 분리 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
8. 제 5 항에 있어서, 제 2 블록은 그 내부에 유로와 간격을 두고 압력 측정용 공간이 형성되되, 압력 측정용 공간은 상단이 개방된 공간으로서, 튜브의 내부 공간과 연통되고 하부는 제 2 블록의 측부에 장착된 압력 센서와 대응하는 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 제 2 블록은 그 내부에 유로와 간격을 두고 압력 측정용 공간이 형성되되, 압력 측정용 공간은 상단이 개방된 공간으로서, 튜브의 내부 공간과 연통되고 하부는 제 2 블록의 측부에 장착된 압력 센서와 대응하는 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 유로는 튜브 중심선의 외측 영역에 형성되고, 압력 측정용 공간은 튜브의 중심선을 포함하는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 압력 측정용 공간의 중심선은 유로의 중심선의 반대 위치에서 튜브의 중심선과 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
12. 제 8 항에 있어서, 압력 센서는 가압 수단을 제어하는 제어 유니트와 전기적으로 연결되어 있어 압력 센서에서 전달된 신호에 따라 제어 유니트는 외부 가압 수단을 제어하여 튜브의 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
13. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 액추에이터는 솔레노이드 방식의 액추에이터, 에어 실린더 방식의 액추에이터 및 압전 소자 방식의 액추에이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 튜브식 유체 토출 장치.
    
    
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