KR102016575B1 - 디스펜서와 이의 작동 방법 - Google Patents

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강병주
이준희
김완두
박수아
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Abstract

디스펜서와 이의 작동 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스펜서는, 일단에 액상을 토출하는 노즐(nozzle)이 구비되고, 상기 액상을 수용하는 배럴(barrel); 및 상기 배럴에 수용된 상기 액상을 상기 노즐 방향으로 가압하도록 직접 접촉하는 푸셔(pusher) 및 상기 푸셔의 일측에 마련되어, 상기 푸셔를 상기 노즐 방향으로 가압하는 피스톤 헤드(piston head)를 포함하는 피스톤을 포함하되, 상기 푸셔는 상기 가압에 의해 상기 액상이 상기 푸셔에 제공하는 반발력에 따라 상기 피스톤 헤드에 대하여 배출 위치 또는 밀폐 위치에 위치하도록 상대 이동하며, 상기 푸셔가 상기 배출 위치에 위치하는 경우, 상기 배럴 내 잔류 공기가 외부로 배출되도록 상기 푸셔는 상기 피스톤 헤드에 대하여 소정 간격 이격되고, 상기 푸셔가 상기 밀폐 위치에 위치하는 경우, 상기 액상이 상기 노즐을 통해서만 외부로 배출되도록 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 사이의 상기 이격이 밀폐될 수 있다.

Description

디스펜서와 이의 작동 방법{Dispenser and Operating Method thereof}
본 발명은 디스펜서와 이의 작동 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 잔류 공기 배출이 가능한 디스펜서와 이의 작동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 디스펜서는 밀폐 용기 내부에 충진된 기체, 액체 또는 젤 타입의 내용물을 가압에 의해 일정량씩 토출하는 펌핑장치이다. 이러한 디스펜서는 내용물이 저장된 용기의 일측에 마련되어 내용물이 토출되도록 구성된다.
디스펜서의 토출구로 정량의 내용뮬을 균일하게 토출시키는 것이 중요하다. 토출 과정에서 디스펜서의 내부에 잔류하는 공기가 디스펜서의 토출구로 배출되지 않고, 내용물의 토출에 방해를 주지 않은 상태로 외부로 배출되어야 한다.
디스펜서는 다양한 분야에서 사용되고 있고 그중 3D 프린팅 분야에서 그 사용이 급증하는 추세이다.
이러한 3D 프린팅에 관한 연구는 기존 해상도를 향상시키기 위한 연구에서 전기적, 화학적 혹은 기계적 특성을 갖는 기능성 3D 프린팅 구조물에 관한 연구로 옮겨가고 있는 실정이다.
프린팅의 결과물이 전기적 성능을 갖기 위해서는 금속재료의 사용이 필수적이고, 금속재료를 사용할 수 있는 기술은 SLA(Stereolithography)와 SLS(Selective laser sintering) 방식이 있다. 하지만 두 방식 모두 고가의 프린팅 시스템을 갖출 필요가 있고, 시스템을 사용하기 위해서 사용자는 장기간의 교육을 받을 필요가 있다. 또한 단일 재료만을 이용할 수 있고, 프린팅 시간도 오래 걸리는 단점이 있다.
이에 본 발명은 기존 SLS와 SLA 방식의 단점을 보완하여 금속성 액상을 노즐을 통해 토출시켜 3차원 혹은 2차원 구조물을 제작하는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 잔류 공기를 배출하는 디스펜서 및 디스펜서의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 자동적으로 잔류 공기를 배출하는 디스펜서 및 디스펜서의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 간단한 구조로 잔류 공기를 배출하는 디스펜서 및 디스펜서의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 액상이 균일하게 토출되도록 한 디스펜서 및 디스펜서의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 노즐로 도전성 액상을 토출시키는 데 있어 잔류공기의 잔량을 통전 여부로 확인할 수 있는 디스펜서 및 디스펜서의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 아니하며, 이하의 설명에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 디스펜서를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 디스펜서는, 일단에 액상을 토출하는 노즐(nozzle)이 구비되고, 상기 액상을 수용하는 배럴(barrel); 및 상기 배럴에 수용된 상기 액상을 상기 노즐 방향으로 가압하도록 직접 접촉하는 푸셔(pusher) 및 상기 푸셔의 일측에 마련되어, 상기 푸셔를 상기 노즐 방향으로 가압하는 피스톤 헤드(piston head)를 포함하는 피스톤을 포함하되, 상기 푸셔는 상기 가압에 의해 상기 액상이 상기 푸셔에 제공하는 반발력에 따라 상기 피스톤 헤드에 대하여 배출 위치 또는 밀폐 위치에 위치하도록 상대 이동하며, 상기 푸셔가 상기 배출 위치에 위치하는 경우, 상기 배럴 내 잔류 공기가 외부로 배출되도록 상기 푸셔는 상기 피스톤 헤드에 대하여 소정 간격 이격되고, 상기 푸셔가 상기 밀폐 위치에 위치하는 경우, 상기 액상이 상기 노즐을 통해서만 외부로 배출되도록 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 사이의 상기 이격이 밀폐될 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스펜서는, 상기 피스톤 헤드는 내측에 일정 깊이로 유격 조절 홈이 형성되고, 상기 피스톤은, 일단이 상기 푸셔의 일 측에 고정 결합되고 타단이 상기 유격 조절 홈 내측으로 인입하되, 상기 배출 위치 또는 상기 밀폐 위치에 따라 인입되는 깊이가 상이한 체결구를 더 포함하고, 상기 유격 조절 홈의 일 면과 상기 유격 조절 홈의 일 면과 대향하는 상기 체결구의 일 면 사이의 간격은, 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 간 이격된 소정 간격보다 멀 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스펜서는, 상기 반발력이 기준 반발력보다 크면 상기 푸셔는 상기 피스톤 헤드에 대하여 상기 밀폐 위치에 위치하고, 상기 반별력이 상기 기준 반발력보다 작으면 상기 푸셔는 상기 피스톤 헤드에 대하여 상기 배출 위치에 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스펜서는, 상기 푸셔가 상기 배출 위치에 위치하는 경우, 상기 푸셔의 일 면과 상기 푸셔의 일 면과 대향하는 상기 피스톤 헤드의 일 면이 상기 가압 방향으로 상기 소정 간격 이격할 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스펜서는, 상기 피스톤의 일단은 상기 푸셔와 결합되고 타단은 제1 걸림턱 및 제2 걸림턱을 가지며, 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 간의 상대적인 위치를 조절하는 스냅 핏을 더 포함하며, 상기 푸셔가 상기 배출 위치에 위치하는 경우, 상기 피스톤 헤드의 단면이 상기 제2 걸림턱을 지지하여 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드가 소정 간격 이격됨으로써, 상기 배럴 내 잔류 공기가 외부로 배출되고, 상기 푸셔가 상기 밀폐 위치에 위치하는 경우, 상기 피스톤 헤드의 단면이 상기 제1 걸림턱을 지지하여 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 사이의 상기 이격이 밀폐될 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스펜서는, 상기 피스톤 헤드 내측에는 스냅 핏 가이드구가 형성되고, 상기 스냅 핏은 상기 스냅 핏 가이드구 내에서 이동하며, 상기 제1 걸림턱과 상기 제2 걸림턱의 단차에 의하여 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 간 이격 간격이 조절될 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스펜서는, 상기 피스톤의 일단은 상기 푸셔와 결합되고 타단은 걸림턱을 가지며, 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 간의 상대적인 위치를 조절하는 스냅 핏을 더 포함하며, 상기 피스톤 헤드는 상기 피스톤 헤드의 외주연에 마련되어, 상기 걸림턱이 결합되는 걸림턱 안착면을 더 포함하되, 상기 푸셔가 상기 배출 위치에 위치하는 경우, 상기 걸림턱 안착면과 상기 걸림턱이 결합 해제되어 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드가 소정 간격 이격함으로써, 상기 배럴 내 잔류 공기가 외부로 배출되고, 상기 푸셔가 상기 밀폐 위치에 위치하는 경우, 상기 걸림턱이 상기 걸림턱 안착면에 결합되어, 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 사이의 상기 이격이 밀폐될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 디스펜서는, 일단에 도전성 액상을 토출하는 노즐이 구비되고, 상기 도전성 액상을 수용하는 배럴; 상기 배럴에 수용된 상기 도전성 액상을 상기 노즐 방향으로 가압하여 토출시키되, 상기 배럴의 내측면과 절연된 피스톤; 및 상기 피스톤과 상기 배럴 간의 통전 여부에 따라, 상기 피스톤과 상기 도전성 액상의 직접 접촉 여부를 알려주는 알람 센서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스펜서는, 상기 피스톤의 일 단에는 상기 배럴 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기 배출유로가 마련되고, 상기 피스톤은 상기 공기 배출유로 내에 상기 피스톤에 대하여 상대 이동하는 공기 배출조절 로드를 더 포함하고, 상기 공기 배출조절 로드는 상기 피스톤과 상기 도전성 액상이 직접 접촉한 경우, 상기 공기 배출유로의 입구를 밀폐시키고, 상기 피스톤과 상기 도전성 액상이 비-접촉하는 경우, 상기 공기 배출유로의 입구를 개방하여 상기 배럴 내 잔류 공기를 상기 공기 배출유로를 통하여 배출시킬 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 디스펜서의 작동 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따른 디스펜서의 작동 방법은, 푸셔 및 상기 푸셔의 일측에 마련된 피스톤 헤드를 통하여 배럴에 수용된 액상을 노즐 방향으로 가압하는 단계; 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 사이의 이격을 통하여 상기 배럴 내 잔류 공기를 배출하는 단계; 및 상기 푸셔가 상기 액상에 직접 접촉하는 경우 상기 액상이 상기 피스톤 헤드 방향으로 상기 푸셔에 가하는 반발력에 의하여, 상기 이격이 밀폐되고, 상기 액상이 상기 노즐을 통하여 토출되는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스펜서의 작동 방법은, 피스톤으로 배럴에 수용된 도전성 액상을 노즐 방향으로 가압하는 단계; 상기 피스톤의 일 단에 마련된 공기 배출유로를 통하여 배럴 내 잔류 공기를 배출하는 단계; 및 상기 피스톤과 상기 도전성 액상의 직접 접촉을 알려주는 알람 센서가 통전되는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스펜서의 작동 방법은, 상기 피스톤은 상기 공기 배출유로 내에 상기 피스톤에 대하여 상대 이동하는 공기 배출조절 로드를 더 포함하되, 상기 피스톤과 상기 도전성 액상이 직접 접촉한 경우, 상기 공기 배출유로의 입구를 상기 공기 배출조절 로드로 밀폐시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 디스펜서는, 피스톤의 가압에 의한 액상이 푸셔에 가하는 반발력을 이용하여 용이하게 배럴 내 잔류 공기를 배출할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스펜서는, 피스톤 헤드와 푸셔 간 소정 이격을 조절함으로써 균일하게 가압력을 유지하면서도, 액상의 토출 성능을 저해시키지 않는 가운데 비중이 적은 잔류 공기를 배출 시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 디스펜서는, 알람 센서를 구비함으로써 배럴 내 공기의 잔류 여부를 손쉽게 검출 할 수 있고, 나아가 공기 배출조절 로드를 구비함으로써 피스톤의 가압 면적을 증가시켜 토출되는 액상에 대한 가압력을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 디스펜서는. 디스펜서의 구조를 단순화시켜 제작 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디스펜서를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디스펜서의 피스톤을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 디스펜서의 작동상태를 보인 정단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 디스펜서의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예의 제1 변형 예에 따른 피스톤의 각 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 제1 변형 예에 따른 피스톤의 작동상태를 보인 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예의 제2 변형 예에 따른 피스톤의 각 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 제2 변형 예에 따른 피스톤의 작동상태를 보인 사시도이다.
도 9는 도 7에 도시된 제2 변형 예에 따른 피스톤의 작동상태를 보인 정단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예의 제3 변형 예에 따른 피스톤의 정단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 제3 변형 예에 따른 피스톤의 작동상태를 보인 정단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디스펜서의 각 구성을 보여주는 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 제2 실시 예에 따른 디스펜서의 작동상태를 보인 정단면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 제2 실시 예에 따른 피스톤을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디스펜서의 작동 방법을 보여주는 순서도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디스펜서의 작동 방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
제1 실시 예
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디스펜서(dispenser, 10)를 도시하고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디스펜서(10)의 피스톤(200)을 상세하게 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 따른 디스펜서의 작동상태를 보인 정단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 디스펜서의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스펜서(10)는, 노즐(nozzle, 110)을 통한 액상의 토출시, 토출 흐름에 방해되지 않도록 배럴(barrel, 100) 내 잔존하는 공기를 외부로 배출시키고, 액상에 균일한 가압력을 제공하여 노즐(110)을 통해 액상을 토출시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 디스펜서(10)는, 액상에 비해 비중이 적은 잔류공기의 특성을 이용해 배럴(100) 내 잔류공기를 액상의 토출 경로에 영향을 주지 않으면서도 외부로 배출시킬 수 있도록 하여, 정량의 액상을 균일하게 토출시킬 수 있다. 또한 액상 내 공기가 제거되므로 높은 신뢰도의 프린팅을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 액상이라 함은, 인쇄 전자에서 사용되는 은, 구리 등의 물질뿐 아니라, 3D 프린터에서 사용하는 액상을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
디스펜서(10)는, 배럴(100)과 피스톤(piston, 200)을 포함할 수 있다. 배럴(100)은, 액상을 수용하며, 일단에 액상을 토출하는 노즐(110)을 구비할 수 있다.
배럴(100)은, 상기 배럴(100) 내에서 피스톤(200)이 왕복 이동할 수 있도록 중공을 가질 수 있다.
배럴(100)은, 금, 은, 팔라듐, 백금, 구리, 니켈, 코발트, 텅스텐, 철, 알루미늄 및 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 열 전도성 금속 재질이거나 규소, 폴리머, 세라믹, 혼성 폴리머(copolymer) 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 비금속 재질로 이루어질 수 있다.
노즐(110)은, 배럴(100)의 일단에 구비될 수 있다. 노즐(110)은, 배럴(100)에 수용된 액상에 토출 경로를 제공할 수 있다. 노즐(110)은, 배럴(100)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
또한 배럴(100)은, 히터(heater, 600)와 히팅 블록(heating block, 610), 단열제(700), 케이스(case, 800)를 구비할 수 있고, 나아가 교반기(미도시)를 더 구비할 수 있다.
히터(600)는, 배럴(100) 외측에 구비되어, 배럴(100)에 수용된 액상을 용융시키기 위해 배럴(100)에 열을 가할 수 있다. 배럴(100) 내 고상 분말 또는 작은 덩어리 형태로 제공될 수 있고, 고상 분말 또는 작은 덩어리 형태를 용융해서 액상으로 상 변화시킬 수 있다. 이로써, 배럴(100) 내에서 토출을 위한 액상이 준비될 수 있다.
히팅 블록(610)은, 배럴(100)과 히터(600)를 지지 고정하며, 히터(600)의 열을 배럴(100)로 전달해주기 위하여 열 전도성 금속 재질로 이루어질 수 있다.
단열제(700)는, 히터(600)의 외연에 구비되어, 히터(600)의 열이 내측 배럴로 전달되도록 열차단 기능을 할 수 있다. 단열제(700)는, 열의 차단을 위하여 실리카 울(silica wool), 유리솜(glass wool) 등의 낮은 열전도성 재질로 이루어질 수 있다.
케이스(800)는, 배럴(100)과 히터(600), 히팅 블록(610)을 고정시키기 위해 마련되며, 전체 시스템과 연결되는 구성으로 안정성을 고려해 PTFE, PBI, PEEK, 석면 등 열전도도가 낮으면서 강도가 높아 지지할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.
교반기(미도시)는, 고상 분말 또는 작은 덩어리 형태로 제공되는 내용물에 균일하게 열원을 가하여 용융될 수 있도록 배럴(100)에 수용되는 내용물을 교반시킬 수 있다. 교반기(미도시)는, 배럴(100) 내부에 수용되어 외부 회전력에 의해 축 회전하는 프로펠러(propeller)이거나 배럴(100) 일측에 마련되어 자석에 의해 배널(100) 내부로 진동을 가하는 압전기(piezoelectric)일 수 있다.
피스톤(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 배럴(100) 내부에 수용된 액상이 노즐(110)을 통해 토출되도록 노즐(110) 방향으로 액상을 가압할 수 있다. 피스톤(200)은, 푸셔(pusher, 210)와 피스톤 헤드(piston head, 220), 피스톤 로드(piston rod, 240) 및 체결구(250)를 포함할 수 있다. 피스톤(200)은, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220), 피스톤 로드(240)가 서로 대향하며 순차적으로 배치 마련될 수 있다.
푸셔(210)는, 배럴(100) 내 수용된 액상을 노즐(110) 방향으로 가압하여 액상을 토출시키는 기능을 수행할 수 있다. 또한 푸셔(210)는, 피스톤 헤드(220)와의 상대적인 위치 관계에 따라 공기 배출유로(f)를 개폐할 수 있다.
푸셔(210)는, 배럴(100)에 수용된 액상을 노즐(110) 방향으로 가압하도록, 액상과 직접 접촉할 수 있다. 이를 위하여 푸셔(210)는, 배럴(100) 내부에 수용되도록 배럴(100)의 내측 액상 수용부에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 즉 배럴(100) 내부에서 피스톤(200)의 승강 이동시 푸셔(210) 측면은 배럴(100)의 내측면과 유격이 없도록 마련될 수 있다. 따라서 푸셔(210)는, 액상을 토출하기 위하여 피스톤(200)에 전해지는 힘을 액상에 균일하게 전달할 수 있다.
피스톤 헤드(220)는, 액상에 소정의 압력을 가하거나, 배럴(100) 내 잔류 공기가 외부로 배출될 수 있도록 공기 배출유로(f)를 제공할 수 있다. 피스톤 헤드(220)는, 푸셔(210)와 피스톤 로드(240)의 사이에 마련되어 피스톤 로드(240)에 가해지는 힘을 푸셔(210)로 전달할 수 있다. 피스톤 헤드(220)는, 푸셔(210)의 일 측에 마련되어, 푸셔(210)를 노즐 방향으로 가압하도록 힘을 전달할 수 있다.
피스톤 헤드(220)의 내측에는 일정 깊이로 유격 조절 홈(230)이 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 유격 조절 홈(230)은, 푸셔(210)의 승강 이동을 축 방향으로 가이드할 수 있다. 유격 조절 홈(230)은, 후술할 체결구(250)의 체결구 헤드 형상에 대응되는 형상으로 피스톤 헤드(220)의 축 상에 형성 마련될 수 있다. 유격 조절 홈(230)은, 체결구(250)의 승강 이동되는 높이보다 깊도록 유격 조절 홈의 제1 면(231)으로부터 유격 조절 홈의 제2 면(232)까지 일정 깊이의 단차(g)를 가질 수 있다. 이 경우 유격 조절 홈의 제1 면(231)은, 노즐(110) 방향으로 가압하는 방향에 마련된 면일 수 있고, 유격 조절 홈의 제2 면(232)은, 유격 조절 홈의 제1 면(231)으로부터 단차(g)만큼 이격된 거리로 제공될 수 있다.
보다 구체적으로, 유격 조절 홈의 일정 깊이의 단차(g)는, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 간 이격된 소정 간격보다 멀 수 있다. 더 나아가 유격 조절 홈의 제2 면(232)과 후술할 체결구의 제2 면(254) 사이의 간격은, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 간 이격된 소정 간격보다 멀 수 있다. 이로써, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(200) 간의 이격 간격이 제공될 수 있고, 이격 간격은 공기 배출유로로 활용될 수 있다.
체결구(250)는, 푸셔(210)에 결합하여 푸셔(210)를 배출 위치와 밀폐 위치로 승강 이동시킬 수 있다. 체결구(250)는, 체결구 헤드(251)와 체결구 바디(252)를 포함할 수 있다. 체결구 헤드(251)는, 체결구의 제1 면(253)과 체결구의 제2 면(254)을 가질 수 있다. 체결구의 제1 면(253)은, 노즐(110) 방향으로 가압하는 방향에 마련된 유격 조절 홈의 제1 면(231)에 직접 접촉되는 면일 수 있다. 체결구의 제2 면(254)는, 체결구(250)의 승강 이동에 따라 유격 조절 홈의 제2 면(232) 측으로 상방 승강 이동하는 면일 수 있다.
체결구 바디(252)는, 일단이 푸셔(210)의 일 측에 고정 결합되고 타단은 체결구 헤드(251)와 함께 유격 조절 홈(230) 내측으로 인입되어 승강 이동할 수 있다. 체결구(250)는, 배출 위치 또는 밀폐 위치에 따라 유격 조절 홈(230)에서의 인입되는 깊이가 상이해질 수 있다.
이하 체결구(250)가 유격 조절 홈(230) 내에서의 위치 관계에 따라 배출 위치 및 밀폐 위치가 제공될 수 있는 바, 도 3 및 도 4를 참조하여 작동 메커니즘을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
이하에서는 제1 실시 예에 따른 작동 관계를 살펴본다.
도 3은 도 2에 따른 디스펜서(10)의 작동상태를 보인 정단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 디스펜서의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 3과 도 4에 도시된 대로 푸셔(210)는, 가압에 의하여 액상이 푸셔(210)에 제공되는 반발력에 따라 피스톤 헤드(220)에 대하여 배출 위치 또는 밀폐 위치에 위치하도록 상대 이동할 수 있다.
배출 위치라 함은, 푸셔(210)가 피스톤 헤드(220)와 소정 간격 이격함으로써, 배럴(100) 내 잔류 공기가 외부로 배출될 수 있도록 공기 배출유로(f)를 제공하는 위치 관계를 의미할 수 있다.
이와 달리 밀폐 위치라 함은, 푸셔(210)가 피스톤 헤드(220)와 밀착함으로써, 공기 배출유로(f)가 밀폐되는 위치 관계를 의미할 수 있다. 다른 관점에서 푸셔(210)의 상면과 피스톤 헤드(220)의 하면이 밀착함으로써, 공기 배출유로(f)가 밀폐될 수 있다.
이를 위하여, 상술한 바와 같이 체결구(250)의 일단은 푸셔(210)의 일 측에 고정 결합되고, 체결구(250)의 타단은 피스톤 헤드(220) 내부의 유격 조절 홈(230)에 인입 마련될 수 있다. 가압에 의해 체결구(250)가 유격 조절 홈(230) 내에서 승강 운동에 의하여, 푸셔(210)를 배출 위치와 밀폐 위치로 상대 이동시킬 수 있다.
도 3(a)와 도 4를 참조하면 푸셔(210)가 배출 위치에 위치하는 경우, 유격 조절 홈의 제1 면(231)과 체결구의 제1 면(253)이 서로 맞닿을 수 있다. 또한 푸셔의 일 면(211)과 푸셔의 일 면(211)과 대향하는 피스톤 헤드의 일 면(221)이 가압 방향으로 소정 간격 이격될 수 있다. 이로써, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 사이에 소정 간격 이격된 공간과 공기 배출유로(f)를 따라 배럴(100) 내 잔류 공기가 외부로 배출될 수 있다.
한편, 푸셔(210)가 액상을 가압함에 있어서, 액상이 푸셔(210)에 대하여 기준 반발력보다 큰 반발력을 제공하는 경우, 푸셔(210)와 피스톤(220) 간의 위치 관계가 배출 위치에서 밀폐 위치로 전환될 수 있다.
이 때 반발력은, 푸셔(210)가 액상에 직접 접촉하여 가압하는 작용에 대하여 액상이 푸셔(210)를 반대 방향으로 미는 반작용을 의미하는 것일 수 있다.
만약, 액상이 푸셔(210)에 제공하는 반발력이 기준 반발력보다 작으면 푸셔(210)는 피스톤 헤드(220)에 대하여 배출 위치에 위치할 수 있다. 이에 따라, 푸셔(210)가 배출 위치에 위치함으로써, 배럴(100) 내부의 잔류 공기를 외부로 원활히 배출하기 위한 배출경로를 확보할 수 있다.
이와 달리, 액상이 푸셔(210)에 제공하는 반발력이 기준 반발력보다 크면 피스톤 헤드(220)가 푸셔(210)를 가압하는 힘보다 액상이 푸셔(210)를 피스톤 헤드(220) 방향으로 미는 힘이 커져, 피스톤 헤드(220)에 대하여 푸셔(210)가 상방 이동하여 푸셔(210)가 밀폐 위치에서 피스톤 헤드(220)와 면 접촉할 수 있다. 푸셔(210)가 밀폐 위치에 위치함으로써, 피스톤 헤드(220)와 푸셔(210)의 접촉면을 통해 피스톤 헤드(220)가 푸셔(210)로 더 큰 힘을 전달하여, 액상에 큰 힘으로 가압할 수 있다. 구체적인 설명을 위하여 도 3(b)를 참조하기로 한다.
도 3(b)를 참조하면 푸셔(210)가 밀폐 위치에 위치하는 경우, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 간 이격이 밀폐될 수 있도록 유격 조절 홈(230)에서 체결구(250)가 상방으로 승강 이동할 수 있다. 즉, 유격 조절 홈의 제2 면(232) 측으로 체결구의 제2 면(253)이 상방으로 승강 이동할 수 있다. 이 경우 액상이 노즐(110)을 통해서만 외부로 배출되도록 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 사이의 이격은 밀폐될 수 있다. 이로써, 밀폐 위치가 제공될 수 있다.
이상 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예를 설명하였다. 이하에서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예들이 설명된다. 설명의 명확성을 위하여 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다. 변형 예들에서는 피스톤 헤드(220)와 푸셔(210)를 결합하는 구성에 있어서, 차이가 있는 바, 먼저 도 5 및 도 6을 참조하여 제1 변형 예를 설명하기로 한다.
제1 실시 예의 제1 변형 예
도 5는 본 발명의 제1 실시 예의 제1 변형 예에 따른 피스톤의 각 구성을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 제1 변형 예에 따른 피스톤의 작동상태를 보인 정단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 피스톤(200)은, 체결구(250) 대신 후술할 스냅 핏(snap fit, 340)을 포함할 수 있다.
스냅 핏(340)은, 그 일단이 푸셔(210)와 결합되고, 타단은 단차 형성된 제1 걸림턱(341)과 제2 걸림턱(342)을 가질 수 있다. 스냅 핏(340)의 일단은 예를 들어, 나사 체결을 통해 푸셔(210)의 측면에 결합될 수 있다. 스냅 핏(340)의 단부에 제2 걸림턱(342)이 마련되고, 제2 걸림턱(342)으로부터 소정 간격 아래에 제1 걸림턱(341)이 마련될 수 있다. 이 때 제1 및 제2 걸림턱(341, 342)는, 피스톤 헤드(220)의 반경 방향 외측으로 연장되는 구조를 가지되, 제1 걸림턱(341) 보다 제2 걸림턱(342)이 더 반경 방향 외측으로 연장되는 구조를 가질 수 있다.
스냅 핏(340)의 제1 걸림턱(341)과 제2 걸림턱(342) 중 어느 걸림턱이 피스톤 헤드(220)에 고정되느냐에 따라, 배출 위치와 밀폐 위치 중 특정 위치가 결정될 수 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
스냅 핏(340)은, 제1 및 제2 걸림턱(341, 342)이 후술할 걸림턱 안착면(331a)에 용이하게 고정될 수 있도록 소정의 탄성을 가질 수 있다.
스냅 핏(340)의 구동에 의하여 배출 위치와 밀폐 위치가 구현될 수 있는 바, 스냅 핏(340)의 구동을 위하여, 피스톤 헤드(220)는, 스냅 핏 가이드구(330)를 더 포함할 수 있다.
스냅 핏 가이드구(330)는, 스냅 핏(340)을 지지하며, 상대 이동하는 스냅 핏(340)의 이동 방향을 가이드할 수 있다. 스냅 핏 가이드구(330)는, 푸셔(210)가 배출 위치에서 밀폐 위치로 상하 이동할 수 있도록, 스냅 핏(340)의 이동을 가이드할 수 있다.
이를 위하여, 스냅 핏 가이드구(330)는, 피스톤 헤드(220)의 내측에 형성된 개구로 이루어지되, 피스톤 헤드(220)의 두께 방향으로 전체를 관통하는 구조를 가질 수 있다. 다시 말해, 스냅 핏(340)은, 스냅 핏 가이드구(330)를 통하여 피스톤 헤드(220) 내측에서 상하 이동할 수 있는 것이다.
이 때, 피스톤 헤드(220)의 단면은, 걸림턱 안착면(331a)으로 정의될 수 있는데, 상기 걸림턱 안착면(331a)은, 스냅 핏(340)의 일 단부와 면 접촉 결합될 수 있다. 걸림턱 안착면(331a)에는 제1 걸림턱(341)과 제2 걸림턱(342) 중 특정 걸림턱이 선택적으로 고정 결합될 수 있다. 만약 제1 걸림턱(341)이 걸림턱 안착면(331a)에 결합되는 경우, 밀폐 위치가 제공될 수 있고, 이와 달리, 제2 걸림턱(342)이 걸림턱 안착면(331a)에 결합되는 경우, 배출 위치가 제공될 수 있다.
이하에서는 제1 실시 예의 제1 변형 예에 따른 작동 관계를 살펴본다.
도 6(a)에 도시된 대로 제2 걸림턱(342)이 걸림턱 안착면(331a)에 면 결합 지지되는 경우, 배출 위치가 제공될 수 있다. 즉, 제2 걸림턱(342)이 걸림턱 안착면(331a)에 의하여 지지되는 경우, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220)는 소정 간격 이격될 수 있다. 이로써, 배럴(100) 내 잔류 공기가 공기 배출유로(f)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이와 달리 도 6(b)에 도시된 대로 제1 걸림턱(341)이 걸림턱 안착면(331a)에 면 결합 지지되는 경우, 밀폐 위치가 제공될 수 있다. 즉, 제1 걸림턱(341)이 걸림턱 안착면(331a)에 의하여 지지되는 경우, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220)는 서로 면 접촉하여 공기 배출유로(f)가 폐쇄될 수 있다. 이로써, 배럴(100) 내 액상은 노즐(110)을 통하여 토출될 수 있다.
한편, 초기 상태에서는 제2 걸림턱(342)이 걸림턱 안착면(331a)에 의하여 지지됨으로써, 공기 배출유로(f)를 통하여 배럴(100) 내 잔류 공기가 외부로 배출될 수 있다. 이후 지속적인 피스톤(200)의 가압이 이루어지면, 푸셔(210)가 액상과 면 접촉하게 되는데, 이 경우, 푸셔(210)가 피스톤 헤드(220) 방향으로 밀림에 따라 스냅 핏(340)이 승강 이동할 수 있다. 이로써, 자동적으로 걸림턱 안착면(331a)에 의하여 지지되는 제2 걸림턱(342)이 제1 걸림턱(341)으로 변환될 수 있다.
제1 변형 예에 따르면, 스냅 핏(340)은, 제1 걸림턱(341)과 제2 걸림턱(342)이 외연을 향하도록 마련됨으로써, 걸림턱 안착면(331a)에 안착되는 구조를 제공할 수 있다. 외연을 향하도록 걸림턱들이 제공되기 때문에 사용 편의성이 향상될 수 있다. 즉, 피스톤을 통하여 배럴 내 액상을 토출하는 과정에 있어서, 푸셔와 피스톤 헤드의 상대적인 위치 관계가 배출 위치에서 밀폐 위치로 변환되게 되는데, 이후 다시 배럴 내 액상을 충진하여 토출시키기 위해서는 푸셔와 피스톤 헤드 간의 상대적인 위치 관계가 배출 위치로 초기화되어야 한다. 이 때, 걸림턱들이 피스톤 헤드 외측을 향하여 돌출되어 있기 때문에, 편리하게 밀폐 위치에서 배출 위치로 변환이 가능한 것이다.
이상 도 5 및 도 6을 참조하여 제1 실시 예의 제1 변형 예를 설명하였다. 이하에서는 제1 실시 예의 제2 변형 예를 설명하기로 한다.
제1 실시 예의 제2 변형 예
도 7은 본 발명의 제1 실시 예의 제2 변형 예에 따른 피스톤의 각 구성을 보여주는 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 제2 변형 예에 따른 피스톤의 작동상태를 보인 사시도이며, 도 9는 도 7에 도시된 제2 변형 예에 따른 피스톤의 작동상태를 보인 정단면도이다. 도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 변형 예에 따른 피스톤(200)은, 스냅 핏(350)을 포함할 수 있다.
스냅 핏(350)은, 일단이 푸셔(210)와 결합되고, 타단은 걸림턱(351a)을 가질 수 있다. 스냅 핏(340)의 일단은 예를 들어, 나사 체결을 통해 푸셔(210)의 측면에 결합될 수 있다. 걸림턱(351a)은, 피스톤 헤드(220)의 반경 방향 내측으로 연장하는 구조를 가질 수 있다. 걸림턱(351a)은, 피스톤 헤드(220)의 걸림턱 안착면(331b)에 결합 또는 결합 해제될 수 있다.
피스톤 헤드(220)에는, 피스톤 헤드(220)의 외주연에 단차 형성된 걸림턱 안착면(331b)이 마련될 수 있다. 이 경우, 걸림턱(351a)은, 걸림턱 안착면(331b)에 결합하여, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 간 밀폐 위치가 제공될 수 있고, 이와 달리, 걸림턱(351a)은, 걸림턱 안착면(331b)으로부터 결합 해제되어, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 간 배출 위치가 제공될 수 있다.
이하에서는 제1 실시 예의 제2 변형 예에 따른 작동 관계를 살펴본다.
도 8(a)와 도 9(a)에 도시된 대로 걸림턱(351a)이 걸림턱 안착면(331b)과 결합 해제되는 경우, 배출 위치가 제공될 수 있다. 즉, 걸림턱(351a)이 걸림턱 안착면(331b)으로부터 지지 해제되는 경우, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220)는 소정 간격 이격될 수 있다. 이로써, 배럴(100) 내 잔류 공기가 공기 배출유로(f)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이와 달리 도 8(b)와 도 9(b)에 도시된 대로 걸림턱(351a)이 걸림턱 안착면(331b)에 면 결합 지지되는 경우, 밀폐 위치가 제공될 수 있다. 즉, 걸림턱(351a)이 걸림턱 안착면(331b)에 의하여 지지되는 경우, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220)는 서로 면 접촉하여 공기 배출유로(f)가 폐쇄될 수 있다. 이로써, 배럴(100) 내 액상은 노즐(110)을 통하여 토출될 수 있다.
한편, 초기 상태에서는 걸림턱(351a)이 걸림턱 안착면(331b)으로부터 지지 해제됨으로써, 공기 배출유로(f)를 통하여 배럴(100) 내 잔류 공기가 외부로 배출될 수 있다. 이후 지속적인 피스톤(200)의 가입이 이루어지면, 푸셔(210)가 액상과 면 접촉하게 되는데, 이 경우, 푸셔(210)가 피스톤 헤드(220) 방향으로 밀림에 따라 스냅 핏(350)이 승강 이동할 수 있다. 이로써, 자동적으로 걸림턱 안착면(331b)에 걸림턱(351a)가 지지되도록 변환될 수 있다.
앞서 설명한 제1 변형 예에서는 스냅 핏(350)이 피스톤 헤드(220)의 내측을 관통하는 스냅 핏 가이드구(330) 내에서 상하 운동함으로써, 밀폐 위치 및 배출 위치를 제공하였으나, 제2 변형 예에서는 스냅 핏(350)이 피스톤 헤드(220)의 외측을 따라서 상하 운동함으로써, 밀폐 위치 및 배출 위치를 제공한다는 점에서 차이가 있다. 따라서 제2 변형 예에 따르면, 스냅 핏(350)의 이동 경로가 외부로 노출되므로 유지 보수가 용이한 이점이 있다.
이상 도 7 및 도 9를 참조하여 제1 실시 예의 제2 변형 예를 설명하였다. 이하에서는 제1 실시 예의 제3 변형 예를 설명하기로 한다.
제1 실시 예의 제3 변형 예
도 10은 본 발명의 제1 실시 예의 제3 변형 예에 따른 피스톤(200)의 정단면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 제3 변형 예에 따른 피스톤의 작동상태를 보인 정단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제3 변형 예에 따른 피스톤(200)은, 스냅 핏(350)을 포함할 수 있다.
스냅 핏(350)은, 일단이 푸셔(210)와 결합되고, 타단은 축 방향으로 일정 각도 기울어진 걸림턱(351b)을 가질 수 있다. 걸림턱(351b)은, 피스톤 헤드(220)의 소정 각도로 기울어진 걸림턱 안착면(331c)에 결합 또는 결합 해지될 수 있다.
피스톤 헤드(220)에는, 피스톤 헤드(220)의 외주연에 단차 형성되되, 걸림턱(351b)에 대응되는 기울기로 기울어져 형성된 걸림턱 안착면(331c)이 마련될 수 있다. 이 경우, 걸림턱(351b)은, 경사져 마련된 걸림턱 안착면(331c)에 면 접촉한 채 결합하여, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 간 밀폐 위치가 제공될 수 있고, 이와 달리, 걸림턱(351b)은, 걸림턱 안착면(331c)으로부터 결합 해제되어, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 간 배출 위치가 제공될 수 있다.
이하에서는 제1 실시 예의 제3 변형 예에 따른 작동 관계를 살펴본다.
도 11(a)에 도시된 대로 걸림턱(351b)이 걸림턱 안착면(331c)과 결합 해제되는 경우, 배출 위치가 제공될 수 있다. 즉, 걸림턱(351b)이 걸림턱 안착면(331c)에 의하여 지지가 해제되는 경우,푸셔(210)와 피스톤 헤드(220)는 소정 간격 이격될 수 있다. 이로써, 배럴(100) 내 잔류 공기가 공기 배출유로(f)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이와 달리 도 11(b)에 도시된 대로 걸림턱(351b)이 경사져 마련된 걸림턱 안착면(331c)을 따라 슬라이딩 이동하며 면 결합 지지되는 경우, 밀폐 위치가 제공될 수 있다. 즉, 걸림턱(351b)이 걸림턱 안착면(331c)에 의하여 지지되는 경우, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220)는 서로 면 접촉하여 공기 배출유로(f)가 폐쇄될 수 있다. 이로써, 배럴(100 내 액상은 노즐(110)을 통하여 토출될 수 있다.
앞서 설명한 제2 변형 예에서는, 걸림턱(351a)과 걸림턱 안착면(331b)의 각 끝단부가 직각의 외형을 가졌으나, 제3 변형 예에서는, 경사져 마련된 걸림턱 안착면(331c)과 이에 대응되도록 경사 각도로 마련된 걸림턱(351b)이 제공된다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 푸셔(210)가 배출 위치에서 밀폐 위치로 상하 운동시, 걸림턱 안착면(331c)이 슬라이딩 이동하는 걸림턱(351b)의 승강 운동을 가이드함으로써, 상하 운동을 용이하게 하는 이점이 있다.
이상 제1 실시 예를 설명하였다. 이하에서는 제2 실시 예를 설명하기로 한다.
제2 실시 예
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디스펜서(10)의 각 구성을 보여주는 도면이고, 도 13은 도 12에 도시된 제2 실시 예에 따른 디스펜서의 작동상태를 보인 정단면도이고, 도 14는 도 13에 도시된 제2 실시 예에 따른 피스톤(200)을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 디스펜서(10)는, 배럴(100) 내 잔존 공기가 전량 외부로 배출되었는지 여부를 확인할 수 있고, 아울러 디스펜서(10) 내 공기 유출로를 차단해 도전성 액상에 보다 큰 힘을 가하여 도전성 액상을 노즐(110)을 통해 토출시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 디스펜서(10)는, 도전성 액상의 전류가 통하는 특성을 이용하여 배럴(100) 내 잔류공기가 잔존 여부를 확인할 수 있도록 하고, 나아가 액상에 가해지는 힘의 크기를 증가시킬 수 있도록 피스톤(200)의 가압면적을 증대시킬 수 있다.
디스펜서(10)는, 배럴(100)과 피스톤(200), 알람 센서(500)를 포함할 수 있다. 배럴(100)은, 도전성 액상을 수용할 수 있다.
본 명세서에서 도전성 액상이라 함은, 액상의 한 종류로써, 전기가 통하는 성질을 가지는 액상으로 이해될 수 있다. 도전성 액상은 배럴 내 수용된 금속 가루가 히터에 의하여 용융됨에 따라 준비될 수 있다.
알람 센서(500)는, 피스톤(200)과 배럴(100) 간의 통전 여부에 따라 피스톤(200)과 도전성 액상의 직접 접촉 여부를 감지할 수 있다. 도 13(a)에 도시된 대로 피스톤(200)과 도전성 액상 사이에 공기가 잔류할 경우에는, 전기가 통하지 않아 알람 센서(500)는 작동하지 않는다. 이와 달리 도 13(b)에 도시된 대로 배럴(100)과 피스톤(200), 도전성 액상의 접촉시에만 알람 센서(500)가 작동할 수 있다. 이를 위하여, 피스톤, 배럴을 기본 구성으로 하되, 상황에 따라 도전성 액상이 포함되는지 여부에 따라 온/오프 구동할 수 있다.
피스톤(200)과 도전성 액상의 직접 접촉 여부를 알려주기 위한 알람 센서(500)에는, 전기적으로 작동하는 LED, 부저(buzzer) 또는 진동발생자 등이 이에 해당될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 피스톤(200)의 일 면 예를 들어, 배럴(100)의 내측면과 마주보는 외주연은 절연성을 가질 수 있다. 즉, 도전성 액상과 피스톤(200)의 직접 접촉 여부를 판별할 수 있도록, 피스톤(200)의 외주연은 절연성을 가질 수 있다. 다시 말해, 도 13(a)와 같이 피스톤과 도전성 액상이 접촉하지 않는 경우에는 알람 센서(500)가 오프 상태를 가질 수 있다.
한편 피스톤(200)의 일 단에는 배럴(100) 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기 배출유로(f)가 마련될 수 있다. 피스톤(200)은, 공기 배출조절 로드(440)를 더 포함할 수 있다.
공기 배출조절 로드(440)는, 배럴(100) 내 잔류 공기가 전량 외부로 배출된 경우, 배럴(100) 내 도전성 액상을 노즐(110)을 통해 효과적으로 토출시키기 위해, 공기 배출유로(f)의 차단으로 도전성 액상과 접촉면을 증대시킴으로써 피스톤(200)의 가압력을 향상시킬 수 있다.
공기 배출조절 로드(440)는, 피스톤(200)과 도전성 액상이 직접 접촉한 경우 공기 배출유로(f)의 입구를 밀폐시킬 수 있고, 반면에, 피스톤(200)과 도전성 액상이 비-접촉하는 경우, 공기 배출유로(f)의 입구를 개방하여 배럴 내 잔류 공기를 공기 배출유로(f)를 통하여 배출시킬 수 있다. 즉, 공기 배출조절 로드(440)는, 공기 배출유로(f) 내 인입되어 축 상에서 승강운동하며 공기 배출유로(f)의 입구를 개방 또는 밀폐시킬 수 있다. 공기 배출조절 로드(440)는, 일단에 위치 고정 레버(441)가 돌출 형성되고 타단에는 밀폐돌기(442)가 마련될 수 있다.
더 나아가 피스톤(200)의 일측에는 소정 길이로 레버 가이드부(430)가 형성될 수 있다. 레버 가이드부(430)는, 공기 배출조절 로드(440)를 공기 배출유로(f) 내의 특정 높이로 고정 지지할 수 있다. 레버 가이드부(430)에는, 일단부에 레버턱(431)이 형성되고 타단에는 차폐단(432)이 형성될 수 있다.
이하에서는 제2 실시 예에 따른 작동 관계를 살펴본다.
도 13(a) 및 도 14(a)에 도시된 대로 피스톤과 도전성 액상이 비-접촉한 경우, 레버 가이드부(430) 단부의 레버턱(431)에 공기 배출조절 로드(440)의 위치 고정 레버(441)가 지지 결합되어, 공기 배출조절 로드(440)는 배출 위치에 위치할 수 있다. 공기 배출조절 로드(440)가 배출 위치에 위치할 경우, 배럴(100) 내 잔류 공기는 공기 배출유로(f)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
한편 피스톤과 배럴이 서로 측면에서 접촉하되, 절연성으로 이루어져 있으므로 알람 센서(500)는 오프 상태를 유지할 수 있다. 즉, 피스톤이 노즐 방향으로 이동함에 있어서, 배럴 내 잔류 관계가 배출되는 동안은, 알람 센서(500)가 오프 상태로 유지되는 상태로 유지될 수 있는 것이다. 이 동안, 배럴 내 잔류 공기가 배출될 수 있음은 물론이다.
이와 달리 도 13(b) 및 도 14(b)에 도시된 대로 피스톤(200)과 도전성 액상이 직접 접촉한 경우, 레버 가이드부(430) 단부의 차폐단(432)에 공기 배출조절 로드(440)의 위치 고정 레버(441)가 지지 결합되어, 공기 배출조절 로드(440)는 밀폐 위치에 위치하며, 공기 배출조절 로드(440)의 밀폐돌기(442)가 공기 배출유로(f)의 입구에 억지 끼움결합되어 공기 배출유로(f)의 입구를 막아, 공기 배출유로(f)를 밀폐시킬 수 있다.
이 때, 잔류 공기 배출 위치에서 밀폐 위치로의 전환이 필요하다는 시점에 대한 정보를 알람 센서(500)가 제공할 수 있다. 알람 센서(500)는 피스톤이 배럴과 도전성 액상을 매개로 도통된 것을 알수 있다. 이 경우, 알람을 통하여 배럴 내 잔류 공기가 모두 배출되었음을 알릴 수 있는 것이다. 또한 도통에 따라 자동적으로 공기 배출조절 로드(440)의 위치를 제어함으로써, 밀폐 위치를 제공할 수 있다.
이로써, 제2 실시 예에 따르면, 사용자에게 배출 위치 및 밀폐 위치의 변환 시점에 대한 정보를 제공할 수 있음은 물론, 사용 자동화를 구현함으로써 편의성을 도모할 수 있다.
이하에서는 제1 실시 예에 따른 작동 방법을 살펴본다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디스펜서(10)의 작동 방법을 보여주는 순서도이다. 도 15를 참조하여 설명하는 작동 방법은, 본 발명의 제1 실시 예 뿐 아니라, 제1 및 제2 변형 예에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 15를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스펜서(10)의 작동 방법은, 액상을 노즐(110) 방향으로 가압하는 단계(S110), 배럴(100) 내 잔류 공기를 배출하는 단계(S120) 및 노즐(110)을 통하여 액상이 토출되는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
S110 단계를 수행하기 전 준비 단계를 포함할 수 있다. 준비 단계로서, 배럴(100) 내부에 토출하고자 하는 재료를 넣을 수 있다. 이때 재료는 파우더이거나 덩어리 형태로 이루어질 수 있고, 일정한 온도로 내용물을 만들기 위해 히터(600)를 작동시켜 배럴(100) 내부의 재료를 용융시킬 수 있다. 재료를 완전히 용융시킨 뒤, 배널(100) 내 피스톤(200)을 삽입할 수 있다. 배럴 내 수용되는 재료는 3D 프린팅을 위한 재료 중에 선택될 수 있다. 또한, 미리 액상으로 준비된 재료가 배럴 내 제공될 수 있음은 물론이다.
S110 단계에서는, 푸셔(210) 및 푸셔(210)의 일측에 마련되어, 푸셔(210)를 노즐(110) 방향으로 가압하는 피스톤 헤드(220)를 통하여 배럴(100)에 수용된 액상을 노즐 방향으로 가압할 수 있다.
S120 단계에서는, 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 사이의 이격을 통하여 배럴(100) 내 잔류 공기를 배출할 수 있다.
S130 단계에서는, 푸셔(210)가 액상에 직접 접촉하는 경우 액상이 피스톤 헤드(220) 방향으로 푸셔(210)에 가하는 반발력에 의하여 푸셔(210)와 피스톤 헤드(220) 사이의 이격이 밀폐될 수 있다. S130 단계에서는, 액상이 노즐(110)을 통하여 토출될 수 있다.
도 16는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디스펜서(10)의 작동 방법을 보여주는 순서도이다.
도 16을 참조하면 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스펜서(10)의 작동 방법은, 액상을 노즐(110) 방향으로 가압하는 단계(S210), 배럴(100) 내 잔류 공기를 배출하는 단계(S220) 및 피스톤(200)과 도전성 액상의 직접 접촉을 알려주는 단계(S230)를 포함하고, 나아가 공기 배출조절 로드(440)로 공기 배출유로(f)의 입구를 밀폐시키는 단계(S240)를 더 포함할 수 있다.
S210 단계는 S110 단계와 S220 단계는 S120 단계와 서로 대응될 수 있다.
S230 단계에서는, 피스톤(200)과 도전성 액상의 직접 접촉 여부를 알람 센서(500)에 의하여 감지 할 수 있다. 즉, 피스톤(200)의 전도성 면이 도전성 액상과 직접 접촉에 의한 전기적 연결됨으로써 통전에 의해 알람 센서(500)가 이를 감지할 수 있다.
S230 단계에서는, 피스톤(200)과 도전성 액상이 직접 접촉한 경우, 공기 배출유로(f)의 입구를 공기 배출조절 로드(440)로 밀폐시킬 수 있다. 즉, 배럴(100) 내 잔류 공기가 외부로 전량 배출에 의해 피스톤(200)과 도전성 액상이 직접 접촉됨에 따라, 공기 배출유로(f)의 입구를 공기 배출조절 로드(440)로 밀폐시킴으로써, 피스톤(200)과 액상과의 접촉면을 넓혀 액상에 더 큰 힘을 가할 수 있다.
이상 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한 제1 실시 예, 그 변형 예들 및 제2 실시 예에 따르면, 배럴(100) 내 액상과 잔류 공기의 비중 차이를 이용하여, 액상에 잔류 공기가 섞이지 않도록 노즐(110)로 토출할 수 있도록 함과 동시에, 잔류 공기의 적은 비중 특성을 이용해 외부로 용이하게 공기를 배출시킬 수 있다. 이로써, 보다 우수한 프린팅 품질을 제공할 수 있다.
또한 제2 실시 예에 따르면, 디스펜서(10) 내 잔량 공기의 유무를 손쉽게 확인할 수 있고, 잔량 공기가 모두 외부로 배출되었을 경우 공기 배출유로(f)를 밀폐시킴으로써, 피스톤(200)이 액상과 직접 접촉하는 면적 증대로 도전성 액상에 전면적에 걸쳐 균일하게 힘을 가할 수 있어 노즐(110)을 통해 토출되는 도전성 액상의 토출량 조절이 보다 용이할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10 : 디스펜서
100 : 배럴 110 : 노즐
200 : 피스톤 210 : 푸셔
211 : 푸셔의 일 면
220: 피스톤 헤드 221 : 피스톤 헤드의 일 면
230 : 유격 조절 홈
231 : 유격 조절 홈의 제1 면
232 : 유격 조절 홈의 제2 면
240 : 피스톤 로드
250 : 체결구 251 : 체결구 헤드
252 : 체결구 바디 253 : 체결구의 제1 면
254 : 체결구의 제2 면
330 : 스냅 핏 가이드구
331a 내지 331c : 걸림턱 안착면
340 : 스냅 핏 341 : 제1 걸림턱
342 : 제2 걸림턱
350 : 스냅 핏
351a 내지 351b : 걸림턱
430 : 레버 가이드부
440 : 공기 배출조절 로드 441 : 위치 고정 레버
442 : 밀폐돌기
500 : 알람 센서
f : 공기 배출유로 g : 단차

Claims (12)

  1. 일단에 액상을 토출하는 노즐(nozzle)이 구비되고, 상기 액상을 수용하는 배럴(barrel); 및
    상기 배럴에 수용된 상기 액상을 상기 노즐 방향으로 가압하도록 직접 접촉하는 푸셔(pusher) 및 상기 푸셔의 일측에 마련되어, 상기 푸셔를 상기 노즐 방향으로 가압하는 피스톤 헤드(piston head)를 포함하는 피스톤을 포함하되,
    상기 피스톤의 일단은 상기 푸셔와 결합되고 타단은 제1 걸림턱 및 제2 걸림턱을 가지며, 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 간의 상대적인 위치를 조절하는 스냅 핏을 더 포함하고,
    상기 푸셔는 상기 가압에 의해 상기 액상이 상기 푸셔에 제공하는 반발력에 따라 상기 피스톤 헤드에 대하여 배출 위치 또는 밀폐 위치에 위치하도록 상대 이동하며,
    상기 푸셔가 상기 배출 위치에 위치하는 경우, 상기 배럴 내 잔류 공기가 외부로 배출되도록 상기 스냅 핏이 상기 제2 걸림턱과 결합함으로써, 상기 푸셔는 상기 피스톤 헤드에 대하여 소정 간격 이격되고,
    상기 푸셔가 상기 밀폐 위치에 위치하는 경우, 상기 액상이 상기 노즐을 통해서만 외부로 배출되도록 상기 스냅 핏이 상기 제1 걸림턱과 결합함으로써, 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 사이의 상기 이격이 밀폐되는, 디스펜서(dispenser).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 헤드는 내측에 일정 깊이로 유격 조절 홈이 형성되고,
    상기 피스톤은, 일단이 상기 푸셔의 일 측에 고정 결합되고 타단이 상기 유격 조절 홈 내측으로 인입하되, 상기 배출 위치 또는 상기 밀폐 위치에 따라 인입되는 깊이가 상이한 체결구를 더 포함하고,
    상기 유격 조절 홈의 일 면과 상기 유격 조절 홈의 일 면과 대향하는 상기 체결구의 일 면 사이의 간격은, 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 간 이격된 소정 간격보다 먼, 디스펜서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반발력이 기준 반발력보다 크면 상기 푸셔는 상기 피스톤 헤드에 대하여 상기 밀폐 위치에 위치하고,
    상기 반발력이 상기 기준 반발력보다 작으면 상기 푸셔는 상기 피스톤 헤드에 대하여 상기 배출 위치에 위치하는, 디스펜서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 푸셔가 상기 배출 위치에 위치하는 경우, 상기 푸셔의 일 면과 상기 푸셔의 일 면과 대향하는 상기 피스톤 헤드의 일 면이 상기 가압 방향으로 상기 소정 간격 이격하는, 디스펜서.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 헤드 내측에는 스냅 핏 가이드구가 형성되고,
    상기 스냅 핏은 상기 스냅 핏 가이드구 내에서 이동하며
    상기 제1 걸림턱과 상기 제2 걸림턱의 단차에 의하여 상기 푸셔와 상기 피스톤 헤드 간 이격 간격이 조절되는, 디스펜서.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 푸셔 및 상기 푸셔의 일측에 마련된 피스톤 헤드를 통하여 배럴에 수용된 액상을 노즐 방향으로 가압하는 단계;
    상기 피스톤 헤드의 타 단이 제2 걸림턱을 지지하여, 상기 푸셔가 상기 피스톤 헤드의 일 단으로부터 소정 간격 이격하는 배출 위치에 위치시켜, 상기 배럴 내 잔류 공기가 상기 소정 간격을 통하여 외부로 배출되는 단계; 및
    상기 푸셔가 상기 액상에 직접 접촉하는 경우 상기 액상이 상기 피스톤 헤드 방향으로 상기 푸셔에 가하는 반발력에 의하여, 상기 피스톤 헤드의 타 단이 제1 걸림턱을 지지하여 상기 푸셔가 상기 피스톤 헤드의 일 단과 밀폐적으로 접촉하는 밀폐 위치에 위치됨으로써, 상기 소정 간격 이격이 밀폐되고, 상기 액상이 상기 노즐을 통하여 토출되는 단계를 포함하는 디스펜서의 작동 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
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