KR20090059418A

KR20090059418A - 유량 제어장치

Info

Publication number: KR20090059418A
Application number: KR1020070126270A
Authority: KR
Inventors: 장도영; 이진관; 김철호
Original assignee: 가부시키가이샤 간또 엘 엔지니어링
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-06-11
Also published as: JP2009138933A; JP4569894B2; KR100945279B1

Abstract

본 발명에는 조작자가 직접 개폐밸브를 조작하지 않고도 유체 저장용기의 밸브를 조작할 수 있도록 하여 저장용기로부터 배출되는 유체량을 제어할 수 있도록 하는 유량 제어장치가 개시된다.

개폐밸브, 손잡이, 회전각 검출부, 저장용기, 콘트롤러

Description

유량제어장치{control apparatus for discharging of fluid}

도 1은 본 발명의 저장용기와 유량제어장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 유량제어장치의 요부 단면도이다.

도 3은 본 발명의 콘트롤러의 동작을 설명하기 위한 회로블록도이다.

본 발명은 고압의 가스나 액체가 저장된 저장용기의 개폐밸브를 제어하여 용기로부터 배출되는 유체의 양을 제어하기 위한 유량 제어장치에 관한 것이다.

반도체 공정을 비롯한 화학공정 등에서는 피작업물에 다양한 액체 및 가스를 정량 주입시키는 것이 요구되고 있다.

이와 같은 유체의 정량주입을 위하여 많은 전기적, 기구적 물체가 발명되었으나 이러한 장치의 대부분은 저장용기의 배출밸브를 일정하게 개방시킨 상태에서 배출밸브로부터 유출되는 유체량을 제어하여 피작업물에 주입하였다. 그러나, 이러한 방식은 배출밸브의 개방상태가 일정하게 고정되어 있으므로, 저장용기에 저장된 유체량에 따라서 유량제어장치에 유입되는 유체량이 달라지기 때문에 정확한 제어가 이루어지기 곤란하였다.

특히, 저장용기의 배출밸브를 개폐시키기 위한 개폐부의 조작은 수동으로 이루어지기 때문에 빈번한 수동조작이 곤란하여 이러한 문제점이 심화되어졌으며, 더욱이 유체가 독성을 갖는 경우에는 조작자의 안전에도 심각한 문제를 야기할 우려가 있다.

본 발명의 기술적 과제는 조작자가 직접 개폐밸브를 조작하지 않고도 유체 저장용기의 밸브를 조작할 수 있도록 하여 저장용기로부터 배출되는 유체량을 제어할 수 있도록 하는 유량 제어장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 외주면에 홈과 돌출부가 교번적으로 형성된 손잡이를 갖는 개폐 밸브를 구비한 유체 저장용기로부터 배출되는 유량을 제어하는 유량제어장치에 있어서: 고정 지지물; 중심에 설치된 회전축을 회전시키는 엑튜에이터; 상기 고정지지물에 설치되고, 하부에 상기 엑튜에이터가 결합되는 케이스를 구비하며 상기 회전축의 회전량에 따라서 신호를 발생시키는 회전각 검출부; 상기 회전축에 결합된 기어와 상기 기어에 의하여 구동되는 적어도 하나 이상의 구동기어들이 설치된 기어박스; 상기 구동기어들 중 하나에 축결합된 중심축과 상기 중심축의 하단부에 상기 손잡이와 결합되는 헤드가 형성된 손잡이 체결암; 상기 회전각 검출부의 신호를 입력받아 상기 엑튜에이터를 구동시키는 엑튜에이터 구동부를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 엑튜에이터는 모터이거나, 유압에 의하여 동작 하는 로타리 엑튜에이터인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 중심축은 상기 구동기어들 중 하나에 축결합되는 상부축과, 상기 상부축에 조인트 결합되는 연결축과 상기 연결축에 조인트 결합되는 하부축으로 이루어지며, 상기 하부축의 단부에 상기 헤드가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 헤드는 상기 하부 축의 하단부가 중심에 설치된 원판 상의 헤드 판; 상기 헤드 판의 중심에 대하여 90° 간격으로 외주면에 인접되어 하향 돌출된 걸림대; 상기 헤드 판의 외주연 내측을 따라서 상기 걸림대들 사이에 형성된 관통공을 하부에서 삽입된 후 상단부에 나사에 의하여 체결되는 U자 형상의 걸림쇠들을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 걸림대는 다각형의 기둥형상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 기어박스의 하부에는 상기 중심축의 회전각도를 표시하기 위한 표식이 형성된 회전표시기가 더 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 연결축에는 고리가 설치되며, 상기 회전 표시기에는 걸쇠가 설치되어 상기 고리를 상기 걸쇠에 걸 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 저장용기의 무게를 감지하는 무게 감지센서가 더 설치되고, 상기 콘트롤러는 상기 무게 감지센서에서 전송되는 신호에 대응되는 상기 회전축의 회전되어야 할 적정 회전각을 산출하며, 상기 회전각 검출부로부터 전송되는 신호에 따라서 상기 회전축이 회전된 상태를 검출하여, 상기 적정 회전각과 상기 회전축의 회전각의 오차를 보정하도록 상기 엑튜에이터 구동부를 구동시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 저장용기에 잔존하는 유체의 압력을 감지하는 압력 감지센서가 더 설치되고, 상기 콘트롤러는 상기 압력 감지센서에서 전송되는 신호에 대응되는 상기 회전축의 회전되어야 할 적정 회전각을 산출하며, 상기 회전각 검출부로부터 전송되는 신호에 따라서 상기 회전축이 회전된 상태를 검출하고, 상기 적정 회전각과 상기 회전축의 회전각의 오차를 보정하도록 상기 엑튜에이터 구동부를 구동시키는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유체를 저장하는 저장용기(1)는 저장용기 체결장치(2)에 의하여 지지물(3)에 고정되어져 있다. 또한, 저장용기(1)에는 저장용기(1)내부의 유체를 외부로 배출시키기 위한 배출관(4)이 설치되어 있으며, 배출관(4)을 개폐시키기 위한 개폐밸브가 상부에 설치되어 있으며, 개폐밸브는 개폐밸브 손잡이(6)에 의하여 열리고 닫힌다. 개폐밸브 손잡이(6)의 외주면은 곡면으로 형성된 홈부와 돌출부가 교번적으로 형성되어 있어 조작자가 손으로 잡기에 편리하게 구성되어있다.

또한, 저장용기(1)에 저장되는 유체는 액체와 기체일 수 있으며, 저장용기에 액체가 저장되는 경우에 저장용기(1)에 잔존하는 액체 양을 측정하는 무게 감지센서가 설치되며, 저장용기(1)에 기체가 저장되는 경우에는 기체의 압력을 감지하기 위한 압력 감지센서가 저장용기(1) 또는 저장용기(1)로부터 기체가 배출되는 배관에 설치된다.

도 2는 본 발명의 유량제어장치의 요부 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 유량제어장치(100)는 내부에 콘트롤러 및 구동부가 설치되는 고정 지지물(80)과, 유압에 의하여 회전력을 발생시키는 통상의 로타리 엑튜에이터(60)와, 로타리 엑튜에이터(60)의 회전축(61)의 하부에 설치되어 회전축(61)의 회전수를 변화시키는 기어박스(40)와, 기어박스(40)의 기어(41)의 회전에 의하여 회전되는 손잡이 체결아암(10)과, 고정 지지물(80)에 상부가 결합되며, 하부에 로타리 엑튜에이터(60)가 설치되며 로타리 엑튜에이터(60)의 회전축(61)의 회전각을 검출하는 회전각 검출부(70)와, 기어박스(40)의 하부에 설치되며, 중심에 상부축(11)이 관통하면서 축결합되어 상부축(11)과 함께 회전되고, 외면에 상부축의 회전정도를 식별할 수 있도록 식별표시가 도시된 회전표시기(90)로 이루어진다.

도시된 실시예의 로타리 엑튜에이터(60)는 유체에 의하여 회전되는 유압식 엑튜에이터로 구성되어 있으나, 스텝 모터에 의하여 동작되는 전기식 엑튜에이터로도 물론 실시가능하며, 이러한 것은 당업계의 통상의 기술자라면 설계변형이 가능한 것이다.

기어박스(40)의 프레임(42)에는 베어링에 의하여 지지되는 두 개의 기어(41), (43)가 수평으로 치합되게 설치되며, 기어(43)의 중심에는 로타리 엑튜에이터(60)의 회전축(61)이 축결합되어 로타리 엑튜에이터(60)의 회전축(61)이 회전되면 같이 회전된다. 또한, 기어(43)가 회전됨에 따라서 기어(43)와 치합되는 기 어(41)가 회전된다.

손잡이 체결아암(10)은 기어(41)의 중심과 축결합된 상부 축(11)과, 상부 축(11)에 대하여 유동되도록 조인트 결합된 연결 축(12)과, 연결 축(12)에 대하여 조인트 결합된 하부 축(13), 하부 축(13)의 하단부에는 헤드(14)가 설치되고, 헤드(14)는 저장용기(1)의 개폐밸브 손잡이(6)에 체결된다.

헤드(14)는 하부 축(13)의 하단부가 중심에 설치된 원판 상의 헤드 판(15)과 헤드 판(15)의 중심에 대하여 90° 간격으로 외주면에 인접되어 하향 돌출된 다각형의 기둥형상의 걸림대(16)와, 헤드 판(15)의 외주연 내측을 따라서 걸림대(16)들 사이에 형성된 관통공을 통과하여 체결되는 U자 형상의 걸림쇠(17)들로 이루어진다.

헤드(14)를 개폐밸브 손잡이(6)에 체결하기 위해서는 개폐밸브 손잡이(6)의 홈부들에 걸림대(16)를 삽입시키고, 헤드 판(15)의 특정 걸림대(16)를 중심으로 양쪽에 형성된 관통공에 걸림쇠(17)의 양단부를 하부에서 상부로 통과시킨 후 나비너트(18)로 체결한다. 이때, 걸림쇠(17)에 의하여 특정 걸림대(16)에 접촉되는 개폐밸브 손잡이(6)의 양쪽의 돌출부가 받쳐지게 되어 개폐밸브 손잡이(6)와 헤드(14)는 체결되게 되며, 다각형의 기둥형상의 걸림대(16)에 회전토크가 발생되면 개폐밸브 손잡이(6)가 회전하게 된다.

또한, 연결축(12)에는 상하 유동 가능하도록 원판(19)이 설치되고, 원판(19)에는 고리(20)가 설치되며, 고리(20)는 회전 표시기(90)에 설치된 걸쇠(91)에 걸 수 있다. 고리(20)를 걸쇠(91)에 걸게 되면, 헤드(14)가 체결위치보다 들어올려 지 게 되고, 이와 같이 올려진 상태에서는 저장용기(1)의 유체가 다 소진된 경우 저장용기(1)의 교체작업이 편리하게 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 회전각 검출부(70)는 로터리 엑튜에이터(60)의 회전축(61)을 중심으로 기설정 각도만큼 엇갈리게 배치된 부채꼴 형상의 판상부재로 이루어진 복수의 접촉부(71)들, 각각의 접촉부(71)들에 접촉될 때 신호를 콘트롤러에 전송하는 복수의 리미트 스위치(72)들로 이루어진다. 회전축(61)이 회전할 때, 기설정된 각도에서 특정 접촉부(71)와 특정 리미트 스위치(72)가 접촉되고, 접촉된 리미트 스위치에 의하여 신호가 발생하여 콘트롤러에 전송되며, 콘트롤러에서 이 신호를 해석하여 회전축(61)의 회전각도를 검출한다.

이하, 본 발명의 콘트롤러의 동작을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

저장용기(1)에 잔존되는 유체량은 저장된 유체가 기체인 경우에는 압력 감 지센서(95)에 의하여 감지되며, 유체가 액체인 경우에는 무게 감지센서(93)에 의하여 감지된다. 콘트롤러(92)는 압력 감지센서(95) 또는 무게 감지센서(93)에서 전송되는 신호에 대응되는 회전축(61)이 회전되어야 하는 적정 회전각을 산출하며, 리미트 스위치(72)로부터 전송되는 신호에 따라서 회전축(61)이 회전된 상태를 검출하여, 회전축(61)이 회전되어야 할 적정 회전각과 실제 회전축(61)이 회전된 회전각의 오차를 보정하도록 로타리 엑튜에이터(94) 구동부에 구동신호를 전송한다. 로타리 엑튜에이터 구동부(94)는 입력되는 구동신호에 따라서 로타리 엑튜에이터(60)의 작동 유체의 흐름을 제어하여 회전축(61)이 적정 회전각에 도달하도록 한다.

상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 유체 저장용기(1)의 잔존하는 유체량에 따라서 적정하게 저장용기(1)의 밸브를 개방하도록 함으로써 일정량의 유체가 배출되도록 할 수 있다.

또한, 저장용기(1)의 개폐밸브 손잡이(6)와 손잡이 체결암(10)의 결합과 분리가 용이하도록 하여 작업 편리성과 안전성을 높인다.

특히, 체결암(10)의 헤드(14)의 걸림대(16)와 걸림쇠(17)의 구조에 의하여 견고히 결합되고, 다각형 기둥 형상의 걸림대(16)로부터 가해지는 토크에 의하여 미끄러짐 없이 개폐밸브 손잡이(6)가 회전되게 된다.

또한, 회전표시기(90)에 표시된 표식과 눈금자에 의하여 육안으로 회전축(61)의 회전상태를 감지할 수 있도록 한다.

Claims

외주면에 홈과 돌출부가 교번적으로 형성된 손잡이를 갖는 개폐 밸브를 구비한 유체 저장용기로부터 배출되는 유량을 제어하는 유량제어장치에 있어서:

고정 지지물;

중심에 설치된 회전축을 회전시키는 엑튜에이터;

상기 고정지지물에 설치되고, 하부에 상기 엑튜에이터가 결합되는 케이스를 구비하며 상기 회전축의 회전량에 따라서 신호를 발생시키는 회전각 검출부;

상기 회전축에 결합된 기어와 상기 기어에 의하여 구동되는 적어도 하나 이상의 구동기어들이 설치된 기어박스;

상기 구동기어들 중 하나에 축결합된 중심축과 상기 중심축의 하단부에 상기 손잡이와 결합되는 헤드가 형성된 손잡이 체결암;

상기 회전각 검출부의 신호를 입력받아 상기 엑튜에이터를 구동시키는 엑튜에이터 구동부를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어장치.
청구항 1에 있어서, 상기 엑튜에이터는 모터인 것을 특징으로 하는 유량제어장치.
청구항 1에 있어서, 상기 엑튜에이터는 유압에 의하여 동작하는 로타리 엑튜에이터인 것을 특징으로 하는 유량제어장치.
청구항 1에 있어서, 상기 중심축은 상기 구동기어들 중 하나에 축결합되는 상부축과, 상기 상부축에 조인트 결합되는 연결축과 상기 연결축에 조인트 결합되는 하부축으로 이루어지며, 상기 하부축의 단부에 상기 헤드가 형성되는 것을 특징으로 하는 유량제어장치.
청구항 4에 있어서, 상기 헤드는

상기 하부 축의 하단부가 중심에 설치된 원판 상의 헤드 판;

상기 헤드 판의 중심에 대하여 90° 간격으로 외주면에 인접되어 하향 돌출된 걸림대;

상기 헤드 판의 외주연 내측을 따라서 상기 걸림대들 사이에 형성된 관통공을 하부에서 삽입된 후 상단부에 나사에 의하여 체결되는 U자 형상의 걸림쇠들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어장치.
청구항 5에 있어서, 상기 걸림대는 다각형의 기둥형상인 것을 특징으로 하는 유량제어장치.
청구항 5에 있어서, 상기 기어박스의 하부에는 상기 중심축의 회전각도를 표시하기 위한 표식이 형성된 회전표시기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 유량제어장치.
청구항 7에 있어서, 상기 연결축에는 고리가 설치되며, 상기 회전 표시기에는 걸쇠가 설치되어 상기 고리를 상기 걸쇠에 걸 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유량제어장치.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저장용기의 무게를 감지하는 무게 감지센서가 더 설치되고, 상기 콘트롤러는 상기 무게 감지센서에서 전송되는 신호에 대응되는 상기 회전축의 회전되어야 할 적정 회전각을 산출하며, 상기 회전각 검출부로부터 전송되는 신호에 따라서 상기 회전축이 회전된 상태를 검출하고, 상기 적정 회전각과 상기 회전축의 회전각의 오차를 보정하도록 상기 엑튜에이터 구동부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 유량제어장치.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저장용기에 잔존하는 유체의 압력을 감지하는 압력 감지센서가 더 설치되고, 상기 콘트롤러는 상기 압력 감지센서에서 전송되는 신호에 대응되는 상기 회전축의 회전되어야 할 적정 회전각을 산출하며, 상기 회전각 검출부로부터 전송되는 신호에 따라서 상기 회전축이 회전된 상태를 검출하고, 상기 적정 회전각과 상기 회전축의 회전각의 오차를 보정하도록 상기 엑튜에이터 구동부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 유량제어장치.