KR20080084659A - 액체를 일정 유량으로 반복해 방출하기 위한 액체방출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 방출장치에 관한 것으로, 구체적으로는 방출되는 유량을 일정하게 유지하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 입구와 출구의 높이차를 튜브 어셈블리를 이용해 일정하게 유지한다. 모든 오버플로 액체가 용기로 들어가지 못하게 우회시키는 오버플로 어셈블리를 설치하여 액체 수위를 일정하게 유지한다. 입구에 밸브를 연결하고, 센서가 오버플로 어셈블리의 오버플로를 감지하면 이 밸브를 닫는다.

Description

액체를 일정 유량으로 반복해 방출하기 위한 액체방출장치{Method and apparatus for providing constant liquid rates and dispensing precisely repeatable liquid volumes}

본 발명은 액체 방출장치에 관한 것으로, 구체적으로는 방출되는 유량을 일정하게 유지하는 장치에 관한 것이다.

여러 액체를 정확하게 혼합해야 하는 경우가 많이 있다. 액체를 특정 유량으로 방출하면 액체 혼합을 조절할 수 있다. 이 과정에서 대부분 계량펌프나 저울을 사용한다. 계량펌프는 액체 유량을 일정하게 할 수 있다. 그러나, 펌프나 저울 어느 것도 정밀도 유지를 위해 주기적으로 점검해야 한다. 저울이나 계량펌프가 잘못되었음이 발견되면, 마지막으로 점검한 뒤의 모든 계량작업이 문제가 있는 것이므로, 관련된 모든 물건이나 제품을 리콜해야 한다.

따라서, 주기적인 점검 없이도 액체의 방출량과 유량을 정확히 측정해 조절하는 기술이 크게 필요하다.

본 발명은 특정 양이나 일정 유량으로 액체를 방출하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 입구와 출구의 높이차를 튜브 어셈블리를 이용해 일정하게 유지한다. 모든 오버플로 액체가 용기로 들어가지 못하게 우회시키는 오버플로 어셈블리를 설치하여 액체 수위를 일정하게 유지한다. 입구에 밸브를 연결하고, 센서가 오버플로 어셈블리의 오버플로를 감지하면 이 밸브를 닫는다.

또, 위아래로 높낮이를 조절할 수 있는 튜브 어셈블리에 밸브를 설치하고, 이 밸브는 중력에 의해 액체를 천천히 배출하는데 사용된다. 한편, 액체의 수위가 수위센서나 오버플로 어셈블리에 의해 유지될 수도 있다. 용기내 수위를 원하는 높이로 유지하면, 액체의 높이를 일정하게 유지할 수 있어, 출구를 나가는 액체에 작용하는 수두를 일정하게 유지하고, 이는 결국 유량을 일정하게 한다.

또, 본 발명의 방출장치는 한쪽으로는 밸브를 통해 입구에 연결되고 오버플로 어셈블리에도 연결되며 반대쪽으로는 튜브 어셈블리에 연결되는 직립 용기; 및 튜브 어셈블리를 통해 상기 용기에 연결되는 출구;를 포함하고, 입구와 밸브를 통해 용기에 들어간 액체가 일정 유량으로 출구를 나가며, 이 유량은 입구와 출구의 높이차로 결정된다. 방출장치에서 나가는 액체 량을 일정하게 반복해 방출할 수 있 다.

또, 용기내 수위를 일정하게 유지해 액체의 유량을 일정하게 유지할 수 있는데, 일정한 액체높이로 인해 출구에서 나가는 액체에 작용하는 수두가 일정하여, 유량도 일정해지는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 액체 방출장치를 이용하면, 주기적인 점검 없이도 액체의 방출량과 유량을 정확히 조절할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더 자세히 설명한다.

도 1~를 참조하여 본 발명을 설명하겠지만, 당업자라면 알 수 있듯이, 이하의 설명은 어디까지나 예를 든 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아님을 알아야 한다.

도면에서 동일한 번호는 동일한 부분을 나타낸다. 도 1은 본 발명에 따라 정량의 액체를 정확하게 방출하기 위해 U형 튜브를 이용하는 시스템을 보여준다. 화학약품과 같은 액체가 입구(1)와 밸브(2)를 통과하는데, 이때 밸브(2)는 열려있다. 용기(8)가 가득 차 있지 않으면, 액체가 용기(8)에 들어가 모인다. 용기(8)는 탱크일 수 있고, 튜브의 일부 구간이 액체로 채워질 수 있다. 액체가 16 높이에 이르렀는데도 입구(1)에서 계속 들어오는 오버플로 액체는 오버플로 어셈블리로 흐르는데, 오버플로 어셈블리는 튜브(4)와 환기구(5)와 오버플로 튜브(7)로 이루어진다. 튜브(4)로 들어온 오버플로 액체는 오버플로 튜브(7)에 들어가고, 이곳에서 환기 구(5)를 통해 작용하는 중력에 의해 다른 용기(도시 안됨)로 떨어진다.

시스템 안에 기포가 쌓이거나 들어가는 것을 막는데 구멍(3)을 이용하는 것이 좋지만, 반드시 필요한 것은 아니다. 튜브(4)의 오버플로는 센서(6)로 감지한다. 센서(6)가 오버플로를 감지하면, 밸브(2)를 닫아 액체 진입을 중단한다. 센서(6)가 오버플로가 없음을 감지하면, 밸브(13)를 열어 액체를 방출한다. 높이차(17)로 인해, 용기(8)가 (거의 오버플로가 일어나는 높이인) 16 높이까지 충만될 때마다 정량의 액체를 방출할 수 있다. 마찬가지로, 출구(14)에서 나오는 액체가 없음을 센서(28)가 감지하면, 다음 사이클을 위해 밸브를 닫는다. 즉, 입구(1)와 밸브(2)를 통해 용기(8)를 채운다.

용기(8)에 연결된 것은 튜브(10), 밸브(11), 출구밸브(13), 출구(14), 환기구(15) 및 센서(28)로 이루어진 어셈블리(9)이다. 액체가 방출될 경우, 액체는 중력에 의해 계속해서 튜브(10)와 밸브(13)를 통해 출구(14)를 나간다. 첫 사이클을 위한 준비단계에서, 튜브(10)에 19 높이까지 액체를 채우면서 튜브(10)에 갇혀있던 모든 공기를 출구(14)와 환기구(15)를 통해 내보낼 수 있다. 이제 밸브(13)를 닫는다. 계속해서 어셈블리(9)가 완전히 액체로 채워진 다음, 용기(8)가 16 높이로 채워질 때까지 계속해서 액체의 높이가 상승한다. 그 뒤에도 밸브(2)가 열려있으면 액체가 측면 튜브(4)를 통해 오버플로 튜브(7)로 흐른다. 오버플로 튜브(7)로 흐르는 잉여 액체는 용기에 모인 다음, 펌프로 입구(1)로 되돌려질 수 있다.

센서(6)가 튜브(7)의 오버플로를 감지하면 밸브(2)를 닫게 한다. 오버플로 액체가 튜브(7)를 통해 다 배출되었음을 센서(6)가 감지하면, 밸브(13)가 열려 출 구(14)에서 액체를 방출하면서, 용기(8) 내부의 액체 수위가 16 높이에서 낮아지기 시작한다. 용기(8)내 액체 수위가 19에 이르면 출구(14)에서의 액체 방출이 중단된다.

환기구(15)로 인해 빨대효과가 생기지 않는데, 환기구가 없다면 액체가 계속 흘러 용기(8)내 높이가 19 밑으로 내려간다. 출구(14)에서의 액체 방출이 멈추면, 방출이 끝났음을 센서(28)가 감지하여 밸브(13)를 닫는다. 이제 충전방출 과정이 반복된다.

출구(14)를 19 높이에 유지하면, 어셈블리(9)에 흐르는 액체에 작용하는 중력을 높이차(17)로 정밀하게 조절할 수 있다. 따라서, 작동 사이클마다 정확히 정량의 액체가 출구(14)에서 방출된다. 어셈블리(9)가 21 위치에서 22 위치로 움직이면, 출구(14)도 20 높이로 이동하여 더 큰 높이차(18)가 생겨, 액체를 더 많이 방출할 수 있다.

도 1의 시스템은 액체를 일정하게 방출하는데에도 사용할 수 있다. 입구(1)로 들어간 액체가 밸브(2)와 구멍(3)을 통해 용기(8)와 튜브(10)로 들어간다. 이 액체는 밸브(13)를 통과해 출구(14)로 나간다. 밸브(2)를 통과하는 유량이 출구(14)로 나가는 유량보다 많아 용기(8)내 수위가 튜브(4) 높이에까지 이르면 튜브(7)를 통해 오버플로한다. 센서(6)가 오버플로를 감지하면 밸브(2)가 닫혀 (용기(8)와 어셈블리(9))를 포함한 시스템의 액체량을 일정하게 유지할 수 있다. 용기(8)내 수위를 16 높이로 유지하면, 액체의 높이차(17)가 일정하게 유지된다. 이런 일정한 높이차로 인해 출구(14)를 나가는 액체에 작용하는 수두가 일정해지고, 결국 유량이 일정해진다. 튜브(7)를 통과하는 모든 과량의 액체는 별도의 용기에 모인 다음 펌프에 의해 입구(1)로 되돌려진다.

도 2의 실시예는 액체의 방출량을 달리하도록 수위를 조절하는 액체센서를 추가하였다. 액체가 입구(1)와 밸브(2)를 통해 구멍(3)으로 들어가, 용기(8)와 어셈블리(9)로 흘러가면서 튜브(10)내 공기를 밸브(13)를 통해 출구(14)로 내보낸다. 공기가 (모든 튜브와 어셈블리와 용기를 포함한) 시스템에서 나가면서, 센서(28)가 액체의 흐름을 감지하면 밸브(13)를 닫는다. 이제 어셈블리(9)를 액체가 채운 다음 수위가 상승해 센서(27) 높이까지 도달하면, 이 높이까지 액체가 용기(8)를 가득 채웠음을 센서(27)가 감지하여 밸브(2)를 닫도록 한다.

밸브(2)를 통과하는 액체 유량이 많으면, 용기(8)네 수위가 원하는 높이(23)를 넘는다. 수위가 높다는 것을 다른 센서(26)가 감지하면 밸브(11)를 열어 중력에 의해 액체가 튜브(10)를 서서히 빠져나가게 한다. 수위가 23이나 그보다 약간 밑으로 내려가면, 센서(27)가 이를 감지하여 밸브(11)를 닫는다. 이 실시예에서는, 반복된 방출사이클에서 액체가 감지될 때 센서(26)가 경고신호를 낸다.

용기(8)내 수위가 안정되면 밸브(13)가 열려 출구(14)를 통해 액체를 방출한다. 용기(8)내 수위가 19 높이에 이르면 액체의 방출이 중단된다. 출구(14)에 액체가 없음이 센서(28)에 의해 감지되면, 밸브(13)가 닫히고 밸브(2)가 열려, 다음 사이클을 준비한다.

방출되는 액체량은 높이차(24)에 의해 제한된다. 어셈블리(9)가 21에서 22 위치로 움직이면, 출구(14)가 20 높이에 위치하게 되어, 배출될 액체량이 높이 차(25)만큼 증가한다.

한편, 몇개 센서를 이용해 수위를 일정 높이로 조절해 유량을 일정하게 하는데 도 2의 시스템을 사용할 수도 있다. 액체가 입구(1)와 밸브(2)를 통해 구멍(3)으로 들어가 용기(8)와 어셈블리(9)로 들어가면서, 튜브(10)내 공기를 밸브(13)를 통해 출구(14)에서 내보낸다. 밸브(2)를 통과하는 유입량이 밸브(13)의 배출량보다 많으면, 용기(8)내 수위가 센서(27)가 감지할 수 있는 높이까지 상승한다. 이렇게 되면 밸브(2)가 닫혀 수위가 센서(27) 밑으로 떨어진다. 센서(27)가 더이상 액체를 감지하지 못하면, 밸브(2)가 다시 열린다. 이 과정을 통해 액체 수위가 23으로 유지되어 19 높이 위로 일정한 높이차가 유지되어 출구(14)를 나가는 액체에 작용하는 수두도 일정하게 유지된다. 결과적으로, 일정한 유량으로 액체가 배출될 수 있다.

액체의 종류에 따라 높이차를 다르게 하면 액체의 방출량을 조절할 수 있음을 알 수 있다. 입출구 위치를 고정하기만 해도, 액체 방출량이 원래 정해진데서 요동치지 않지만, 입구와 출구의 높이차를 재조정하기만 해도 액체 방출량을 쉽게 조절할 수 있다. 입구와 출구의 고정점은 기계식 체결구나 원격조절 액튜에이터로 쉽게 조절할 수 있다. 펌프, 압력용기, 고압용기 등의 다양한 수단을 이용해 시스템에 액체를 보낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 U형 튜브를 이용하는 장치의 개략도;

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 U형 튜브를 이용하는 장치의 개략도.

Claims (17)

1. 한쪽으로는 밸브를 통해 입구에 연결되고 오버플로 어셈블리에도 연결되며 반대쪽으로는 튜브 어셈블리에 연결되는 직립 용기; 및

   튜브 어셈블리를 통해 상기 용기에 연결되는 출구;를 포함하고,

   입구와 밸브를 통해 용기에 들어간 액체가 일정 유량으로 출구를 나가며, 이 유량은 입구와 출구의 높이차로 결정되는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
2. 제1항에 있어서, 액체 높이가 상기 오버플로 어셈블리보다 높아지면, 액체가 오버플로 튜브로 흐르는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 오버플로 어셈블리가 환기구와 오버플로 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
4. 제3항에 있어서, 오버플로 튜브에서 나오는 액체를 모으는 용기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
5. 제2항에 있어서, 오버플로 어셈블리가 센서를 더 구비하고, 이 센서는 오버플로 어셈블리에 오버플로가 없을 때 이를 감지하여 밸브를 닫도록 하며 일정 유량이 방출된 뒤에는 밸브를 열도록 하는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 입구가 상기 높이차만큼 출구보다 높이 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
7. 제6항에 있어서, 튜브 어셈블리를 재위치시켜 상기 출구를 승강시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 튜브 어셈블리가 배출밸브를 더 포함하고, 이 배출밸브가 열리면 액체가 중력에 의해 튜브 어셈블리에서 천천히 배출되는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
9. 제8항에 있어서, 용기에 제1 센서와 제2 센서를 더 설치하되, 제1 센서는 용기내 액체 수위를 감지하고, 제2 센서는 제1 센서 높이를 넘는 액체 수위를 감지하는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
10. 제9항에 있어서, 액체 수위가 제1 센서의 높이와 같거나 그보다 약간 밑으로 떨어지면 제1 센서가 배출밸브를 닫는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
11. 제9항에 있어서, 밸브를 통과하는 액체 유량이 많아 용기내 액체 수위가 제1 센서 높이보다 높아지면 제2 센서가 이를 감지하여 밸브를 닫는 것을 특징으로 하 는 액체 방출장치.
12. 제1항에 있어서, 용기를 열어 방출장치 안에 기포가 쌓이거나 들어오는 것을 막는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
13. 제1항에 있어서, 출구와 튜브 어셈블리 사이에 출구밸브를 설치하는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
14. 제13항에 있어서, 용기에 액체가 들어올 때 방출장치에 갇힌 공기를 배출하도록 상기 출구밸브가 열리는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
15. 제13항에 있어서, 액체가 오버플로 어셈블리 높이까지 용기에 채워지는 동안에는 상기 출구밸브가 닫혀있는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
16. 제15항에 있어서, 특정 유량을 방출하는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.
17. 제1항에 있어서, 용기내 수위를 유지하여 액체의 높이를 일정하게 유지하고, 이런 일정한 액체 높이는 출구를 통해 나가는 액체에 작용하는 수두를 일정하게 유지하도록 하여, 유량을 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 액체 방출장치.

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