KR102308023B1 - 정량 공급장치 - Google Patents

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KR102308023B1
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Abstract

본 발명은 정량 공급장치에 관한 것으로, 소재가 이송되는 공급관에 구비되어 소재를 정량 공급하고 수용장치에서 발생되는 압력을 차단하여 정량 공급의 오류를 해소하도록 한 정량 공급밸브를 포함하는 정량 공급장치로서, 정량 공급밸브는 공급관에 입구부와 출구부로 연통되게 연결되는 밸브 하우징; 밸브 하우징 내에 실링된 상태로 회전되게 구비되는 한편 소재가 삽입되어 수용되는 공급홈을 갖는 회전구;를 포함하여, 회전구의 공급홈에 소재가 삽입된 상태에서 회전구가 회전되어 밸브 하우징의 출구부로 소재를 배출시켜 정량 공급하는 정량 공급장치를 제공한다.

Description

정량 공급장치{Quantitative feeding apparatus}
본 발명은 정량 공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공급하고자 하는 소재를 정량화하여 정확히 공급할 수 있는 정량 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 소재 즉 원료를 공급하여 특정 대상의 생산물을 생산하는 경우나 제조하는 경우에는 공급되는 소재를 정해진 양으로 정량 공급하는 것이 생산물이나 제조물의 품질을 결정하는 매우 중요한 요소로 작용하게 된다.
이러한 소재는 그 형태에 따라 고체, 액체, 기체의 형태로 구비되어 정량 공급될 수 있다.
특히, 소재가 고체인 경우는 볼트와 너트 등의 공업용 부품, 산업 기계를 구성하는 핵심 부품, 또는 들깨나 참깨와 같은 식용 작물 등을 예로 들 수 있고, 소재가 액체인 경우는 화학 결합 또는 분해를 위한 특수 용액이나, 참기름, 식용류와 같은 식용 기름 등을 예로 들 수 있으며, 소재가 기체인 경우는 화학 반응 또는 결합을 위한 LNG, LPG, 수소와 같은 가스 등을 예로 들 수 있다.
한편, 소재 즉 원료를 정량 공급하기 위한 정량 공급장치의 적용 사례로, 대한민국 등록특허 제10-2206004호(이하 '선행기술문헌'이라 한다)에 개시된 '수소 연료 생산시스템'을 일례로 들어 설명한다.
선행기술문헌에 개시된 수소 연료 생산시스템은 원료공급부의 호퍼에 담긴 알루미늄원료를 계단식공급장치를 통해 단계적으로 승강시켜 원료정렬/이송부로 공급하고, 원료정렬/이송부에 의해 이송되는 알루미늄 원료가 한 방향으로 정렬하여 자유낙하 형태로 수직이송부로 공급되며, 수직이송부로 공급된 알루미늄원료가 연료이송부재에 안착되면, 승하강실린더에 의해 연료이송부재가 상승하여 원료투입부의 제1투입실린더 또는 제2투입실린더가 작동되어 푸쉬부재를 이동시켜 알루미늄원료를 수소가스발생부로 투입시켜 알루미늄원료와 반응혼합물에 의한 화학반응에 의해 생산된 수소를 생산하고, 생산된 수소를 여과부에 의해 이물질이 제거된 깨끗한 수소를 생산하는 기술이다.
이와 같은 수소 연료 생산시스템에서는 원료정렬/이송부에서 정렬된 알루미늄원료가 자유낙하로 수직이송부로 공급되고, 수직이송부로 공급된 알루미늄원료가 연료이송부재에 안착되면, 승하강실린더가 연료이송부재를 상승시킨 상태에서 원료투입부의 제1투입실린더 또는 제2투입실린더에 의한 푸쉬부재가 이동되면서 알루미늄원료를 수소가스발생부로 투입시키게 된다.
하지만, 종래의 수소 연료 생산시스템에서는 본 수소 연료 생산시스템에 적합한 특정 형상으로 제조된 알루미늄원료만을 일정량으로 공급할 수 있게 된다.
즉, 종래의 수소 연료 생산시스템에서의 알루미늄원료는 원기둥 형태로 정형화된 고체 원료로서, 본 수소 연료 생산시스템에서는 원기둥 형태의 고체형 소재만을 정량으로 공급할 수 있을 뿐, 다양한 형태로 제조된 소재는 정량 공급할 수 없다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2206004호
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소재의 형태에 무관하게 공급하고자 하는 소재를 정량화하여 정확히 공급할 수 있도록 하고, 수용장치에서 발생되는 압력을 차단하여 정량 공급의 오류를 해소하도록 한 정량 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정량 공급장치는, 소재가 이송되는 공급관에 구비되어 소재를 정량 공급하는 정량 공급밸브를 포함하는 정량 공급장치로서, 정량 공급밸브는 공급관에 입구부와 출구부로 연통되게 연결되는 밸브 하우징; 밸브 하우징 내에 실링된 상태로 회전되게 구비되는 한편 소재가 삽입되어 수용되는 공급홈을 갖는 회전구;를 포함하여, 회전구의 공급홈에 소재가 삽입된 상태에서 회전구가 회전되어 밸브 하우징의 출구부로 소재를 배출시켜 정량 공급하는 정량 공급장치를 특징으로 한다.
그리고, 회전구에는 공급홈이 일방향으로만 개구되게 구비되거나 또는 반대되는 양 방향으로 각각 개구되게 구비될 수 있다.
또한, 회전구에는 밸브 하우징을 관통하여 외측으로 돌출되는 회전축이 구비되고, 회전축에는 기어수단으로 연결되는 모터가 구비되어, 모터에 의해 회전구가 밸브 하우징 내에서 제자리 회전되게 구비될 수 있다.
그리고, 정량 공급밸브의 전방의 공급관에는 정량의 소재를 정량 공급밸브로 공급함과 더불어 가스의 누출을 차단(즉 압력을 차단)하는 보조 공급밸브가 더 구비될 수 있다.
구체적으로, 보조 공급밸브는 정량 공급밸브 전방의 공급관에 입구부와 출구부로 연통되게 연결되는 밸브 하우징; 밸브 하우징 내에 실링된 상태로 회전되게 구비되는 한편 그 일측에는 소재가 관통 이동되는 공급로를 갖는 회전구; 회전구의 공급로를 가로막은 상태로 이동되게 구비되는 피스톤;을 포함하여, 회전구의 공급로에 소재와 피스톤이 차례로 위치된 상태에서 회전구가 회전되어 밸브 하우징의 출구부로 소재를 배출시켜 정량 공급하도록 구비될 수 있다.
게다가, 밸브 하우징의 입구부는 회전구의 공급로보다 작은 내경을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 회전구에는 밸브 하우징을 관통하여 외측으로 돌출되는 회전축이 구비되고, 회전축에는 기어수단으로 연결되는 모터가 구비되어, 모터에 의해 회전구가 밸브 하우징 내에서 제자리 회전되게 구비될 수 있다.
본 발명의 정량 공급장치에 따르면, 소재의 형태에 무관하게 공급하고자 하는 소재를 정해진 일정량으로 정확히 정량 공급함으로써 최종 생산물이나 제조물의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 정량 공급장치가 수소 연료 생산시스템에 적용된 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 정량 공급장치에 구성되는 제 1 실시예의 정량 공급밸브를 도시한 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 정량 공급장치에 구성되는 제 2 실시예의 정량 공급밸브를 도시한 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정량 공급장치에 구성되는 보조 공급밸브를 도시한 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 보조 공급밸브의 작동도로서, 도 5a는 보조 공급밸브에 소재가 공급된 상태이고, 도 5b는 보조 공급밸브의 회전구가 회전된 상태이며, 도 5c는 보조 공급밸브에서 소재가 배출된 상태의 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정량 공급밸브의 작동도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정량 공급밸브의 작동도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 정량 공급장치 및 정량 공급장치가 적용된 수소 연료 생산시스템을 도시한 도면들이다.
먼저, 본 발명에서는 정량 공급장치가 수소 연료 생산시스템에 설치되어 구성된 경우를 일례로 예시하여 설명하나, 본 발명의 정량 공급장치는 본 실시예 이외에도 산업 전반의 다양한 분야에서 소재의 형태와 무관하게 적용되어 사용될 수 있다.
한편, 본 실시예에서의 정량 공급장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 수소 연료 생산시스템에 설치되어 구성된다.
본 발명의 정량 공급장치를 설명하기에 앞서, 수소 연료 생산시스템을 간략히 설명하면, 수소 연료 생산시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 소재 즉 알루미늄원료(1)가 투입되어 공급되는 공급관(10)과, 공급관(10)에 연결되어 공급된 알루미늄원료(1)와 물이 혼합되어 화학 반응에 의해 수소가 생산되는 반응조(20)와, 반응조(20)에서 생산된 수소 연료가 배출되는 배출관(30)과, 공급관(10)과 배출관(30)을 연결하도록 구비되는 바이패스관(40)을 포함한다.
그리고, 상기와 같은 수소 연료 생산시스템의 공급관(10)에는 본 발명의 정량 공급장치가 구성되어 소재인 알루미늄원료(1)를 반응조(20)에 정량 공급하는 한편 반응조(20)에서 생산된 수소 연료가 공급관(10)으로 누출되는 것을 효율적으로 차단할 수 있게 된다.
게다가, 도 1에서는 공급관(10)이 반응조(20)에 하향 경사진 구조로 연결된 형태를 예시하고 있고, 이런 공급관(10)을 통해 투입되는 알루미늄원료(1)는 공급관(10)의 경사에 의해 반응조(20)로 원활히 공급될 수 있다. 이러한 공급관(10)의 경사도는 효율적인 소재 공급을 위해 소재의 형태에 따라 다양한 각도로 변경될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 정량 공급장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 알루미늄원료(1)를 공급하는 공급관(10)에 각각 설치되는 정량 공급밸브(100)(100a)와 보조 공급밸브(200)를 포함한다.
먼저, 정량 공급밸브(100)(100a)는 공급관(10)에 경사지게 구비되어, 정량 공급밸브(100)(100a)를 지난 알루미늄원료(1)가 정량 공급밸브(100)(100a)에서 자유 낙하되어 반응조(20) 내로 공급된다.
이러한 정량 공급밸브(100)(100a)는 후술될 회전구(120)에 형성되는 공급홈의 구조에 따라 각기 다른 실시예로 구성된다.
제 1 실시예에 따른 정량 공급밸브(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 공급관(10)에 연통되게 연결되는 밸브 하우징(110)과, 밸브 하우징(110) 내에 회전되게 구비되는 한편 소재 즉 정량의 알루미늄원료(1)가 삽입되어 수용되는 공급홈(121)을 갖는 회전구(120)를 포함한다.
밸브 하우징(110)은 내부가 빈 중공의 구체로 형성되고, 밸브 하우징(110)의 양측부에는 각각 중공관 형태의 입구부(111)와 출구부(112)가 각각 돌출 형성된다.
이러한 입구부(111)와 출구부(112)는 밸브 하우징(110)에 동일 선상으로 구비됨이 바람직하지만, 이에 국한되거나 한정되지 않고 다양한 형태와 구조로 변경될 수 있다.
한편, 상기와 같은 밸브 하우징(110)은 입구부(111)와 출구부(112)를 통해 공급관(10)에 연통된 상태로 연결되어 구비된다.
그리고, 회전구(120)는 밸브 하우징(110) 내에 삽입되어 회전 가능하게 구비되는 구체로 형성되고, 그 일측에는 회전구(120)의 원주면에서 내측 중심을 향하는 하나의 공급홈(121)이 형성된다.
이러한 공급홈(121)은 일단부는 회전구(120)의 원주면 측으로 개구되게 형성되고, 반대편의 타단부는 폐쇄되게 형성되며, 공급홈(121)의 개구부는 회전구(120)의 회전에 의해 밸브 하우징(110)의 입구부(111) 또는 출구부(112)와 선택적으로 연통되게 구비된다.
따라서, 밸브 하우징(110)의 입구부(111)로 유입된 소재 즉 알루미늄원료(1)는 회전구(120)의 공급홈(121)에 삽입된 후, 회전구(120)의 180도 회전에 의해 밸브 하우징(110)의 출구부(112)를 통해 배출됨으로써, 소재가 고체 또는 액체, 기체 등 그 형태와 관계없이 항상 공급홈(121)의 내부 체적만큼씩 소재를 정량 공급할 수 있다.
이때, 밸브 하우징(110)의 입구부(111) 또는 회전구(120)의 공급홈(121)에는 소재의 삽입을 감지하여 정량을 측정할 수 있는 정량 감지센서(미도시) 등과 같은 감지수단이 구비될 수 있다.
한편, 상기와 같은 정량 공급밸브(100)에 의해 정형화된 알루미늄원료 뿐만 아니라 비정형화된 알루미늄원료도 모두 정량 공급할 수 있게 된다.
그리고, 상기와 같이 회전구(120)에는 알루미늄원료(1)가 공급홈(121)에 삽입되면 회전구(120)를 평면상으로 180도 자동 회전시키는 회전수단이 구비된다. 이러한 회전수단은 도 2에 도시된 바와 같이, 회전구(120)의 상단부에서 밸브 하우징(110)을 관통하여 외측으로 돌출되게 구비되는 회전축(140)과, 회전축(140)에 기어수단으로 연결되어 구비되는 모터(150)를 포함한다.
이러한 모터(150)는 회전구(120)의 회전각도를 정밀 제어할 수 있는 스텝모터나 서보모터로 구성될 수 있다.
그리고, 기어수단은 회전축(140)의 상단부에 고정된 기어(141)와, 모터(150)에 의해 회전 구동되는 기어(151)가 베벨기어 타입 또는 웜기어 타입으로 연결되어 구비될 수 있다. 이러한 모터(150)는 정.역 회전이 가능할 뿐 아니라 회전구(120)의 회전을 정밀 제어할 수 있는 스텝모터 또는 서보모터로 구비될 수 있다.
따라서, 모터(150)의 구동에 의해 회전구(120)는 밸브 하우징(110)을 관통한 회전축(140)을 기준으로 밸브 하우징(110) 내에서 회전축(140)과 직교되는 수평 방향으로 제자리 회전되고, 이러한 회전구(120)의 회전에 의해 회전구(120)의 공급홈(121)은 밸브 하우징(110)의 입구부(111) 또는 출구부(112)와 선택적으로 연통되게 구비된다.
한편, 상기와 같이 밸브 하우징(110) 내에서 제자리 회전되는 회전구(120)와 밸브 하우징(110) 사이에는 기밀 유지 패킹(130)이 구비되어, 회전구(120)와 밸브 하우징(110) 사이로 반응조(20)에서 생산된 수소 가스가 누출되는 것을 사전에 완벽히 차단할 수 있게 된다.
그리고, 제 2 실시예에 따른 정량 공급밸브(100a)는 도 3에서와 같이, 회전구(120)에 형성된 공급홈(121a)(121b)의 구성만이 제 1 실시예의 정량 공급밸브(100)와 차이가 있을 뿐, 나머지는 모두 제 1 실시예의 정량 공급밸브(100)와 동일하게 구성된다.
이에, 제 2 실시예에 따른 정량 공급밸브(100a)를 설명함에 있어, 전술한 제 1 실시예의 정량 공급밸브(100)와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여함과 더불어 중복되는 설명은 생략하고, 차이가 있는 상이한 부분에 대해서만 자세히 설명하기로 한다.
제 2 실시예에 따른 정량 공급밸브(100a)는 도 3에 도시된 바와 같이, 회전구(120)의 양측에 회전구(120)의 원주면에서 내측 중심을 향하는 공급홈(121a)(121b)이 각각 형성되고, 양 공급홈(121a)(121b)은 내측벽에 의해 이격되어 독립된 개체로 각각 구비된다.
그리고, 양 공급홈(121a)(121b)은 동일 선상으로 구비되어, 일측의 제 1 공급홈(121a)이 밸브 하우징(110)의 입구부(111)에 일치되면, 타측의 제 2 공급홈(121b)은 밸브 하우징(110)의 출구부(112)에 일치되게 구비된다.
이로써, 밸브 하우징(110)의 입구부(111)로 유입된 소재 즉 다양한 형태의 알루미늄원료(1)가 회전구(120)의 제 1 공급홈(121a)에 삽입된 상태에서 회전구(120)가 180도 회전되면, 회전구(120)의 제 1 공급홈(121a)은 밸브 하우징(110)의 출구부(112)와 일치되게 위치되고, 회전구(120)의 제 2 공급홈(121b)은 밸브 하우징(110)의 입구부(111)와 일치되게 구비된다.
따라서, 회전구(120)의 제 1 공급홈(121a)에 삽입돼 있던 알루미늄원료(1)는 밸브 하우징(110)의 출구부(112)를 통해 배출되고, 이와 동시에 회전구(120)의 제 2 공급홈(121b)에는 알루미늄원료(1)가 다시 삽입됨으로써 알루미늄원료(1)의 정량 공급은 물론 전술한 제 1 실시예의 정량 공급밸브(100)보다 2배 빠른 속도로 알루미늄원료(1)를 연속하여 공급할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기와 같은 정량 공급밸브(100)(100a)의 전방의 공급관에는 정량의 소재를 정량 공급밸브(100)(100a)로 공급함은 물론 공급관을 통한 수소 가스의 누출을 원천 차단하는 보조 공급밸브(200)가 구비된다.
이러한 보조 공급밸브(200)는 반응조(20)에서 생산되는 생산물이나 제조물의 종류에 따라 선택적으로 구비될 수 있다.
즉, 본 실시예에서와 같이 반응조(20)가 수소 연료를 생산하는 고압 탱크인 경우에는 반응조(20) 내에서 휘발되는 수소 가스가 공급관(10)으로 유입되고, 이는 정량 공급밸브(100)(100a)에서 반응조(20) 측을 향한 회전구(120)의 빈 공급홈(121)(121a)(121b)으로 유입되었다가 회전구(120)의 회전에 의해 정량 공급밸브(100)(100a) 전방의 공급관(10)을 통해 대기 중으로 방출될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 경우에는 반드시 정량 공급밸브(100)(100a) 전방의 공급관(10)에 보조 공급밸브(200)를 구성하여 수소 가스의 대기 방출을 차단해야 한다.
이와 같은 보조 공급밸브(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 정량 공급밸브(100)(100a) 전방의 공급관(10)에 입구부(211)와 출구부(212)로 연통되게 연결되는 밸브 하우징(210)과, 밸브 하우징(210) 내에 실링된 상태로 회전되게 구비되는 한편 그 일측에는 소재가 관통 이동되는 공급로(221)를 갖는 회전구(220)와, 회전구(220)의 공급로(221)를 가로막은 상태로 이동되게 구비되는 피스톤(222)을 포함한다.
여기서, 보조 공급밸브(200)의 밸브 하우징(210)은 전술한 정량 공급밸브(100)(100a)의 밸브 하우징(110)과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생락하기로 한다.
밸브 하우징(210) 내에 회전 가능하게 삽입되어 구비되는 회전구(220)는 구체로 형성되고, 그 일측에는 회전구(220)를 일직선 형태로 관통하는 공급로(221)가 형성된다.
이러한 회전구(220)의 공급로(221)는 밸브 하우징(210)의 입구부(211)와 출구부(212)를 연통시키게 됨으로써, 밸브 하우징(210)의 입구부(211)로 유입된 다양한 형태의 알루미늄원료(1)는 회전구(220)의 공급로(221)를 관통하여 밸브 하우징(210)의 출구부(212)로 이동되어 배출된다.
그리고, 피스톤(222)은 회전구(220)의 공급로(221)에 대응한 외경을 갖는 원판으로 형성되고, 그 외주면에는 공급로(221)의 내주면에 접하여 기밀을 유지하는 복수의 O링(223)이 각각 결합되어 구비된다.
따라서, 피스톤(222)은 회전구(220)의 공급로(221)를 가로막아 차단한 상태로 구비되고, 이 상태에서 후술될 실린더(260)의 로드(261)에 의해 공급로(221)에서 직선 이동되게 구비된다.
또한, 상기와 같은 회전구(220)에는 이를 평면상으로 180도 자동 회전시키는 회전수단이 구비되고, 이 회전수단은 회전축(240)과 기어(241) 및 모터(250)와 기어(251)로서 전술한 정량 공급밸브(100)(100a)의 회전수단과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한편, 상기와 같이 보조 공급밸브(200)에 의한 소재 즉 알루미늄원료(1)의 이동과정을 설명하면, 밸브 하우징(210)의 입구부(211)로 유입된 알루미늄원료(1)가 회전구(220)의 공급로(221)에 삽입되면 도 5a에서와 같이 피스톤(222)은 공급로(221)의 말단부에 위치되어 알루미늄원료(1), 피스톤(222) 순으로 구비된다.
이 상태에서 회전구(220)가 모터(250)에 의해 180도 회전되면서 알루미늄원료(1)와 피스톤(222)의 위치가 도 5b에서와 같이 반전되어 피스톤(222), 알루미늄원료(1) 순으로 구비되고, 이 상태에서 후술될 실린더(260)의 로드(261)가 피스톤(222)을 전진 이동시킴으로써 도 5c에서와 같이 알루미늄원료(1)를 회전구(220)의 공급로(221)에서 밸브 하우징(210)의 출구부(212) 측으로 배출시켜 공급하게 된다.
이러한 소재 공급과정을 통해 알 수 있듯이, 보조 공급밸브(200)에서는 회전구(220)의 180도 회전이 피스톤(222)이 공급로의 말단부에 위치된 상태에서만 이루어져 공급로(221) 상의 알루미늄원료(1)와 피스톤(222)의 위치가 반전됨으로써 회전구(220)의 공급로(221)에는 수소 가스가 유입되지 못할 뿐 아니라 설령 피스톤(222)의 이동 전에 수소 가스가 유입되었더라도 피스톤(222)의 전진 이동에 의해 모두 배출되어 남아 있지 않게 되므로 보조 공급밸브(200)를 통한 수소 가스의 누출을 완벽히 차단된다.
게다가, 보조 공급밸브(200)의 회전구(220) 역시도 전술한 정량 공급밸브(100)(100a)의 회전구(120)와 마찬가지로 180도 회전되어 알루미늄원료(1)를 배출함으로써, 소재가 고체 또는 액체, 기체 등 그 형태와 관계없이 항상 공급로(221)의 내부 체적만큼씩 정량화된 소재를 공급할 수 있게 된다.
한편, 보조 공급밸브(200)와 정량 공급밸브(100)(100a) 사이의 공급관(10)에는 고압의 수소 가스가 유입될 수 있고, 이 경우 고압의 수소 가스가 회전구(220)의 공급로(221)를 통해 피스톤(222)에 작용되어 피스톤(222) 및 알루미늄원료(1)를 공급 반대 방향으로 밀어낼 수 있으므로 밸브 하우징(210)의 입구부(211) 내경을 회전구(220)의 공급로(221) 내경보다 작은 직경으로 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 밸브 하우징(210)의 입구부(211)가 회전구(220)의 공급로(221)보다 작은 내경을 가짐으로써 입구부(211)의 말단부에는 공급로(221)와의 경계를 이루는 단턱이 형성되고, 이 단턱에 의해 피스톤(222)이 걸림되므로 회전구(220)에서 피스톤(222)의 이탈을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 회전구(220)의 공급로(221) 또는 밸브 하우징(210)에는 피스톤(222)의 위치를 감지하는 위치 감지센서(미도시)가 구비될 수 있다.
또한, 상기와 같이 밸브 하우징(210) 내에서 제자리 회전되는 회전구(220)와 밸브 하우징(210) 사이에는 전술한 정량 공급밸브(100)(100a)와 마찬가지로 기밀 유지 패킹(230)이 구비되어 회전구(220)와 밸브 하우징(210) 사이를 실링하여 기밀하게 된다.
그리고, 공급관(10)의 전방에는 다양한 형태의 알루미늄원료(1)를 공급관(10)으로 투입하기 위한 실린더(260)가 구비되고, 공급관(10)과 마주하는 실린더(260)의 일단부에는 로드(261)가 출입 가능하게 구비된다.
따라서, 실린더(260)에서 인출되는 로드(261)가 알루미늄원료(1)를 공급관(10)으로 밀어 투입하게 된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 정량 공급장치의 작동관계를 수소 연료 생산시스템을 토대로 설명한다.
실린더(260)에서 인출되는 로드(261)에 의해 공급관(10)의 선단부로 알루미늄원료(1)가 삽입되어 투입되고, 투입된 알루미늄원료(1)는 도 5a에서와 같이 보조 공급밸브(200)의 밸브 하우징(210)의 입구부(211)를 통해 회전구(220)의 공급로(221) 내로 유입된다.
이와 같이 유입되는 알루미늄원료(1)에 의해 피스톤(222)은 공급로(221)의 말단부 측으로 이동되어 공급로(221) 내에는 알루미늄원료(1), 피스톤(222) 순으로 위치된다.
이 상태에서 모터(250)에 의해 회전구(220)가 밸브 하우징(210) 내에서 180도 제자리 회전되고, 이에 알루미늄원료(1)와 피스톤(222)의 위치가 도 5b와 같이 반전되어 피스톤(222), 알루미늄원료(1) 순으로 위치된다.
이후, 실린더(260)의 로드(261)가 재인출되어 피스톤(222)을 공급로(221)의 말단부까지 밀어 이동시킴으로써 알루미늄원료(1)는 도 5c에서와 같이 회전구(220)의 공급로(221)를 벗어나 밸브 하우징(210)의 출구부(212)를 통해 보조 공급밸브(200) 후방의 공급관(10)으로 배출된다.
이러한 알루미늄원료(1)의 공급과정에선 항상 피스톤(222)이 공급로(221)의 말단부에 위치되므로 공급관(10) 내의 수소 가스는 절대로 공급로(221) 내부로 유입되지 못한다.
한편, 보조 공급밸브(200)를 통한 알루미늄원료(1)는 정량 공급밸브(100)(100a)의 밸브 하우징(110)의 입구부(111)로 유입되고, 입구부(111)를 통한 알루미늄원료(1)는 밸브 하우징(110)의 입구부(111)를 향하고 있는 회전구(120)의 공급홈(121) 또는 제 1 공급홈(121a)으로 삽입되어 수용된다.
이후, 모터(150)가 구동되어 정량 공급밸브(100)(100a)의 밸브 하우징(110) 내에서 회전구(120)를 180도 제자리 회전시키고, 이에 따라 공급홈(121) 또는 제 1 공급홈(121a)의 위치가 반전되어 밸브 하우징(110)의 출구부(112)를 향하도록 위치된다.
따라서, 알류미늄원료(1)는 밸브 하우징(110)의 출구부(112) 측으로 배출되어 공급관(10)을 통해 반응조(20) 내부로 공급홈(121)(121a)(121b)의 내부 체적만큼씩 정량 공급된다.
이때, 제 2 실시예와 같이 회전구(120)의 양측에 제 1,2 공급홈(121a)(121b)이 각각 형성돼 있는 경우는 제 1 실시예에 따른 정량 공급밸브(100)보다 알루미늄원료(1)를 2배 빠른 속도로서 정량 공급할 수 있게 된다.
그리고, 알루미늄원료(1)를 반응조(20)로 공급한 후 회전구(120)의 빈 공급홈(121)(121a)(121b)에는 반응조(20)에서 휘발된 수소 가스가 채워질 수 있고, 이 수소 가스는 회전구(120)의 180도 회전에 의해 정량 공급밸브(100)(100a)와 보조 공급밸브(200) 사이의 공급관(10)으로 배출되지만, 배출된 수소 가스는 전술한 바와 같은 보조 공급밸브(200)의 작동에 의해 보조 공급밸브(200) 측으로의 누출은 완전히 차단된다. 이로써, 수소 가스는 공급관(10) 내에 잔류돼 있다가 보조 공급밸브(200)에서 알루미늄원료(1)를 공급하는 공급압 및 반응조(20)에서 휘발된 수소 가스가 배출관(30)을 통해 배출되는 배출압 등에 의해 바이패스관(40)을 통해 배출관(30)으로 배출된다.
따라서, 본 발명의 정량 공급장치에서는 소재를 정량으로 공급할 수 있을 뿐 아니라 정량 공급장치를 통한 가스의 누출을 완벽히 차단할 수 있게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
10 : 공급관 20 : 반응조
30 : 배출관 40 : 바이패스관
100,100a : 정량 공급밸브 110 : 밸브 하우징
111 : 입구부 112 : 출구부
120 : 회전구 121,121a,121b : 공급홈
130 : 기밀 유지 패킹 140 : 회전축
141 : 기어 150 : 모터
151 : 기어 200 : 보조 공급밸브
210 : 밸브 하우징 211 : 입구부
212 : 출구부 220 : 회전구
221 : 공급로 222 : 피스톤
223 : O링 230 : 기밀 유지 패킹
240 : 회전축 241 : 기어
250 : 모터 251 : 기어
260 : 실린더 261 : 로드

Claims (7)

  1. 소재인 알루미늄원료가 투입되어 공급되는 공급관과, 공급관에 연결되어 공급된 알루미늄원료와 물의 혼합으로 발생되는 화학 반응에 의해 수소가 생산되는 반응조를 포함하는 수소 연료 생산시스템에 구성되는 정량 공급장치로서,
    정량 공급장치는 공급관에 구비되어 정량의 알루미늄원료를 정량 공급함과 더불어 수소 가스의 누출을 차단하는 보조 공급밸브와, 보조 공급밸브와 반응조 사이에 구비되어 알루미늄원료를 반응조로 정량 공급하고 반응조에서 발생되는 가스 압력을 차단하여 정량 공급의 오류를 해소하도록 한 정량 공급밸브를 포함하고,
    보조 공급밸브는 정량 공급밸브 전방의 공급관에 입구부와 출구부로서 연통되게 연결되는 밸브 하우징; 밸브 하우징 내에 실링된 상태로 회전되게 구비되는 한편 그 일측에는 알루미늄원료가 관통 이동되는 공급로를 갖는 회전구; 회전구의 공급로를 가로막은 상태로 이동되게 구비되는 피스톤;을 포함하여, 회전구의 공급로에 알루미늄원료와 피스톤이 차례로 위치된 상태에서 회전구가 회전되어 밸브 하우징의 출구부로 알루미늄원료를 배출시켜 정량 공급하도록 구성되며,
    보조 공급밸브에 구비된 밸브 하우징의 입구부는 회전구의 공급로보다 작은 내경을 갖도록 형성되고,
    보조 공급밸브의 밸브 하우징에는 피스톤의 위치를 감지하는 위치 감지센서가 구비되어, 피스톤이 공급로의 말단부에 위치된 상태에서만 회전구가 회전되도록 구비되며,
    정량 공급밸브는 공급관에 입구부와 출구부로 연통되게 연결되는 밸브 하우징; 밸브 하우징 내에 실링된 상태로 회전되게 구비되는 한편 알루미늄원료가 삽입되어 수용되는 공급홈을 갖는 회전구;를 포함하여, 회전구의 공급홈에 알루미늄원료가 삽입된 상태에서 회전구가 회전되어 밸브 하우징의 출구부로 알루미늄원료를 배출시켜 정량 공급하도록 구비되고,
    보조 공급밸브와 정량 공급밸브 사이의 공급관에는 수소 가스를 바이패스시키는 바이패스관이 구비되는 정량 공급장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    회전구에는 공급홈이 일방향으로만 개구되게 구비되거나 또는 반대되는 양 방향으로 각각 개구되게 구비되는 정량 공급장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    회전구에는 밸브 하우징을 관통하여 외측으로 돌출되는 회전축이 구비되고, 회전축에는 기어수단으로 연결되는 모터가 구비되어,
    모터에 의해 회전구가 밸브 하우징 내에서 제자리 회전되게 구비되는 정량 공급장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 회전구에는 밸브 하우징을 관통하여 외측으로 돌출되는 회전축이 구비되고, 회전축에는 기어수단으로 연결되는 모터가 구비되어, 모터에 의해 회전구가 밸브 하우징 내에서 제자리 회전되게 구비되는 정량 공급장치.
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