KR20100009700A

KR20100009700A - 유변유체의 유량제어밸브, 밸브 제어방법, 이를 이용한유량제어댐퍼 및 댐퍼 제어방법

Info

Publication number: KR20100009700A
Application number: KR1020080070446A
Authority: KR
Inventors: 양태헌; 권동수; 안진웅
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2010-01-29
Also published as: KR100980857B1

Abstract

본 발명은 유변유체의 유량제어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유변유체의 점성을 제어하여 유량을 제어하는 유변유체의 유량제어밸브, 밸브 제어방법, 이를 이용한 유량제어댐퍼 및 댐퍼 제어방법에 관한 것이다. 이를 위해, 유변유체가 수용되는 제 1 수용부; 및 제 1 수용부와 연통되는 유동홀이 형성되고, 유동홀내의 유변유체에 전기장 또는 자기장을 인가할 수 있는 유동제어부;로 구성되어 전기장 또는 자기장의 세기에 따라 유동홀내의 유변유체의 점성이 변화하여 유동이 제어되는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브가 제공된다. 그리고, 하우징 내에 제 2 수용부를 구비한 유량제어댐퍼가 제공된다.

햅틱, 유변유체, 전기, 자기, 유동홀, 전단력, 유동저항, 댐퍼, 수용부

Description

유변유체의 유량제어밸브, 밸브 제어방법, 이를 이용한 유량제어댐퍼 및 댐퍼 제어방법{Flow control valve of rheological fluid, control method thereof, flow control damper using thereof and control method thereof}

본 발명은 유변유체의 유량제어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유변유체의 점성을 제어하여 유량을 제어하는 유변유체의 유량제어밸브, 밸브 제어방법, 이를 이용한 유량제어댐퍼 및 댐퍼 제어방법에 관한 것이다.

유변유체와 같은 스마트 물질(smart material)이란 외부에서 인가되는 전기에너지(예 : 전기장) 혹은 자기에너지(예 : 자기장)에 반응하여 액체 자체의 점성이 가변되는 물질이다. 그리고, 유변유체는 전기장에 반응하는 전기유변유체와 자기장에 반응하는 자기유변유체로 대별된다.

최근에는 이러한 유변유체를 이용하여 휴대단말(예 휴대폰, PDA, 노트북, PMP, MP3 플레이어, 전자사전 등)에서 햅틱 효과를 제공하거나 로봇의 액츄에이터로 사용하거나, 촉감전달장치로 사용하거나 댐퍼로 사용하는 등 응용분야가 점차 확대되어가는 추세이다. 따라서, 유변유체의 유동을 제어하기 위한 기술의 개발이 크게 활발해지고 있다.

그러나, 유변유체가 전기장이나 자기장에 반응하여 점성이 증가하는 영역이 작고, 많은 양의 유변유체 전체의 점성을 변화시키기 위해서는 강한 전기장이나 자기장을 필요로 하기 때문에 전력소모가 심하다는 단점때문에 응용에 제약이 있었다. 특히, 유변유체를 이용하여 휴대단말의 촉감전달장치로 사용할 경우 전력 소모가 심해지는 단점이 있었다. 이는 로봇이나 진동저감장치(예 : 댐퍼)에서 마찬가지였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 작은 전력 소모로도 전체 유변유체의 딱딱함을 변화시킬 수 있는 유변유체의 유량제어밸브, 밸브 제어방법, 이를 이용한 유량제어댐퍼 및 댐퍼 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 유변유체의 유량을 효율적으로 제어함으로서 밸브 뿐만 아니라 진동저감 댐퍼 등으로 활용할 수 있는 유변유체의 유량제어밸브, 밸브 제어방법, 이를 이용한 유량제어댐퍼 및 댐퍼 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 본 발명중 물건 발명의 카테고리로서, 유변유체가 수용되는 제 1 수용부; 및

제 1 수용부와 연통되는 유동홀이 형성되고, 유동홀내의 유변유체에 전기장 또는 자기장을 인가할 수 있는 유동제어부;로 구성되어

전기장 또는 자기장의 세기에 따라 유동홀내의 유변유체의 점성이 변화하여 유동이 제어되는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브에 의해 달성될 수 있다.

그리고, 제 1 수용부(122, 322)는, 내부가 빈 중공형 하우징(110, 310);

하우징(110, 330)내의 일측에 구비되어, 하우징(110, 330) 내에서 이동 가능한 제 1 압력판(120, 320); 및

하우징(110, 330)내에 위치하는 유동제어부(150, 350)의 일면으로 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 하우징(110, 310)은 단면이 원형, 사각형, 타원형, 다각형 등의 중공실린더 부재인 것이 바람직하다.

뿐만 아니라, 유동제어부(150, 350)는 중공실린더형 하우징(110, 310)의 중간영역 또는 타측에 위치하는 것이 바람직하다.

그리고, 유동홀(160)의 단면은 부분 환형일 수 있다.

또한, 제 1 실시예로서, 유변유체는 자기유변유체이고, 유동제어부(150)는,

유동홀(160)이 형성된 보빈(165); 및 보빈(165)의 주위에 권취된 코일(155);일 수 있다.

또한, 외부로부터 코일(155)까지 전기적으로 연결되는 단자(180)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그 밖의 제 2 실시예로서, 유변유체는 전기유변유체이고, 유동제어부(350)는,

유동홀(360)이 형성된 유동제어판(355);

유동홀(360)내에 노출되도록 통과하는 양극선(357); 및

유동홀(360)내에 노출되도록 통과하면서 양극선(357)에 근접하는 음극 선(359);으로 구성될 수 있다.

아울러, 음극선(359)은 양극선(357)에 대해 수직한 방향으로 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 외부로부터 양극선(357)과 음극선(359)까지 전기적으로 연결되는 단자(380)를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 구성에 따른 유변유체의 유량제어밸브; 및

유동제어부의 유동홀을 통과한 유변유체를 수용하기 위한 제 2 수용부(442)로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어댐퍼에 의해서도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

아울러, 제 2 수용부(442)는,

내부가 빈 중공형 하우징(110);

하우징(110)내의 타측에 구비되어, 하우징(110) 내에서 이동 가능한 제 2 압력판(140); 및

하우징(110)내에 위치하는 유동제어부(150)의 타면으로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 본 발명의 또 다른 카테고리로서, 유변유체가 수용된 제 1 수용부를 가압하는 단계(S100);

제 1 수용부내의 유변유체가 가압됨에 따라 유동제어부의 유동홀을 통과하는 단계(S200);

유동홀에 대해 전기장 또는 자기장을 인가하는 단계(S300);

인가된 전기장 또는 자기장에 의해 유동홀내의 유변유체의 점성이 변화하는 단계(S400);

변화된 유변유체의 점성에 의하여 유동저항이 변하고, 이에 따라 유동홀을 통과하는 유변유체의 유량이 변화하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브 제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.

그리고, 점성변화단계(S400)에서, 전기장의 세기 또는 자기장의 세기가 커짐에 따라 유변유체의 점성도 증가하는 것이 바람직하다.

또한, 유량변화단계(S500)의 유동저항은 유동홀과 유변유체 사이의 전단력에 의해 유발되는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 유변유체가 수용된 제 1 수용부를 가압하는 단계(S100);

유동홀에 대해 전기장 또는 자기장을 인가하는 단계(S300);

변화된 유변유체의 점성에 의하여 유동저항이 변하고, 이에 따라 유동홀을 통과하는 유변유체의 유량이 변화하는 단계(S500); 및

유동홀을 통과한 유변유체가 제 2 수용부에 저장되는 단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어댐퍼 제어방법에 의해서도 본 발명의 목적 을 달성할 수 있다..

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 적은 전력으로도 최소량의 유변유체 점성을 변화시키지만 유변유체의 비압축성으로 인해 전체 유변유체의 딱딱함이 변화하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 휴대기기의 전력소모를 최소화할 수 있다.

또한, 유량제어밸브를 통과한 유변유체를 제 2 수용부에 수용함으로써 댐퍼나 진동저감부재로 사용할 수 있는 효과가 있다.

특히, 유량제어밸브를 휴대단말에 적용할 경우, 패시브 햅틱 피드백의 액츄에이터로 사용할 수 있다. 이 경우, 사용자가 휴대단말을 누를 때마다 응용프로그램의 실행에 의하여 딱딱한 느낌을 전달받거나(햅틱 피드백), 부드러운 느낌을 전달받을 수 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

(제 1 실시예의 구성)

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 유변유체의 유량제어밸브의 구성에 관하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유변유체의 유량제어밸브의 제 1 실시예로서, 자기유변유체를 사용한 유량제어밸브의 개략적인 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 자기유변유체의 유량제어밸브(100)는 원통형 하우징(100)과 몇가지 부속부재로 이루어져 있다.

하우징(100)은 원통 형상이고, 내부가 비어 있으며, 일단에는 제 1 압력판(120)이 끼워져 있고, 중간영역에는 유동제어부(150)가 끼워져 있다. 단자(180)는 하우징(110)의 외면에 노출되어 있으며, 유동제어부(150)에 전기 에너지를 전달하도록 내부로 배선되어 있다.

제 1 가압판(120)은 하우징(110)에 끼워져 외부에서 가해지는 힘(20)에 따라 하우징(110)내에서 전진 혹은 후진할 수 있다. 외부에서 가해지는 누르는 힘(20)은 일정한 힘, 하중, 회전기계에 의한 불규칙한 진동 혹은 손가락에 의해 터치되는 힘 등이 될 수 있다.

자기유변유체는 제 1 압력판(120)과 유동제어부(150) 사이의 제 1 수용부(122)에 수용된다. 자기유변유체(Magneto-Rheological Fluid, MRF)는 자기장에 따라 점성이 변하는 유체이다. 즉, 자기유변유체는 자기장이 없을 때는 낮은 점성상태이다가 자기장이 인가되었을 때 딱딱하게 굳은 것과 같은 높은 점성상태로 변하게 된다. 즉, 자기유변유체가 고점성상태가 되었을 때, 유동저항이 증가하게 된다. 자기유변유체는 인가된 자기장의 영향하에 입자들이 자기장 방향으로 사슬모양의 구조로 배열하기 때문에 점도가 급격히 증가하는 것이다. 자기유변유체는 인가되는 자기장의 세기에 비례하여 점도가 증가하는 것이다. 자기유변유체는 높은 인 장성과 낮은 점성, 강성, 안정성 및 넓은 온도 편차, 신속한 응답성(10 ms 이내) 등의 장점을 가지고 있고, 비압축성이라는 특성을 갖고 있다.

도 2는 도 1에 도시된 유량제어밸브의 동작상태를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 1중 유동제어부(130)의 분해사시도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유동제어부(150)는 디스크 형상이고, 크게 보빈(165), 코일(155) 및 마감판(170)으로 구성되어 있다.

보빈(165)은 둥근 형상이고, 내부 둘레에 코일(155)이 권취되어 수용될 수 있도록 공간이 형성되어 있다. 보빈(165)의 중심에는 2개의 유동홀(160)이 형성되어 있다. 유동홀(160)은 유변유체가 통과할 수 있는 관통공이며, 단면이 부분 환형 형상이고, 2개가 대칭적으로 형성되어 있다. 유동홀(160)은 유변유체와의 사이에서 전단력이 발생하는 곳이므로 길이방향으로 충분히 길고, 홀의 폭이 매우 좁게(혹은 유동홀의 단면적이 매우 작게) 형성하는 것이 바람직하다.

코일(155)은 수회 ~ 수십회 권취되어 보빈(165)의 내부 둘레에 수용되고, 단자(180)로부터 인가되는 전기에너지를 이용하여 자기장을 발생시킨다.

마감판(170)은 보빈(165)과 결합하여 유동제어부(150)의 일면을 형성하게 된다.

(제 1 실시예의 동작)

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 자기유변유체의 유량제어밸브의 동작방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

우선, 제 1 가압판(120)이 누르는 힘(20)에 의해 하우징(110) 내부로 진입하 면 제 1 수용부(122) 내의 자기유변유체가 압력(124)을 받게 된다(S100).

그 다음, 제 1 수용부(122)내의 자기유변유체는 가압됨에 따라 유동제어부(150)의 유동홀(160)을 통과하게 된다(S200). 이 때, 유동홀(160)은 단면이 매우 작고, 길이가 긴 것이 전단력 발생에 유리하다.

그 다음, 유동홀(160)에 대해 자기장을 인가한다(S300). 즉, 단자(180)를 통해 전기가 인가되면 코일(155)에서 자기장이 형성되고, 코일(155)과 인접한 유동홀(160) 내부에도 강한 자기장이 형성된다.

그러면, 인가된 자기장에 의해 유동홀(160)내의 자기유변유체의 점성이 증가하게 된다(S400). 이 때, 자기장이 약하면, 유동홀(160)의 내면에 인접한 자기유변유체의 점성만이 증가하여 딱딱해지고, 유동홀(160) 중심영역의 점성은 액체 상태를 유지하게 된다. 이는 마치 유동홀(160)의 면적이 감소하는 것과 같게 된다. 따라서, 유동홀(160)을 지나는 자기유변유체에는 더 큰 전단력이 작용하게 되고, 이는 결국 더 큰 유동저항으로 이어지게 된다.

따라서, 딱딱하게 증가된 유변유체의 점성에 의하여 유동저항이 높아지고, 이에 따라 유동홀(160)을 통과하는 유변유체의 유량이 감소한다(S500).

만약, 매우 큰 자기장을 형성하게 되면, 유동홀(160) 전체가 딱딱한 자기유변유체에 의해 막힐 수도 있다.

그리고, 인가된 자기장의 세기를 약하게 하면, 딱딱해진 자기유변유체의 점성이 작아지면서 부드러운 유체의 성질로 되돌아 온다. 그러면, 유동저항이 작아져서 유변유체의 유량이 증가하게 된다.

유동제어부(150)를 통과한 자기유변유체는 후술하는 제 2 수용부(442)에 보관되어 재사용되거나 역으로 사용될 수도 있고, 다음 공정으로 보내질 수도 있다.

(제 2 실시예의 구성)

도 4는 본 발명에 따른 유변유체의 유량제어밸브의 제 2 실시예로서, 전기유변유체를 사용한 유량제어밸브(300)의 개략적인 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(310), 제 1 가압판(320), 제 1 수용부(322)의 구성은 제 1 실시예와 동일하거나 유사하므로 구체적인 설명은 제 1 실시예의 것으로 갈음한다.

제 1 수용부(322)내의 전기유변유체(Electro-Rheological Fluid, ERF)는 전기장에 따라 점성이 변하는 유체이다. 즉, 전기유변유체는 절연성의 유체에 분극성이 강한 미립자를 분산시킨 현탁액으로서, 전기장이 없을 때는 낮은 점성상태이다가 전기장에 인가되었을 때 딱딱하게 굳은 것과 같은 높은 점성상태로 변하게 된다. 즉, 전기유변유체가 고점성상태가 되었을 때, 유동홀(360) 내부의 전단력을 증가시켜 유동저항을 높이게 된다. 전기유변유체는 인가된 전기장의 영향하에 입자들이 전기장 방향으로 사슬모양의 구조로 배열하기 때문에 점도가 급격히 증가하는 것이다. 전기유변유체는 인가되는 전기장의 세기에 비례하여 점도가 증가하는 것이다. 전기유변유체는 높은 인장성과 낮은 점성, 강성, 안정성 및 넓은 온도 편차, 신속한 응답성(10 ms 이내) 등의 장점을 가지고 있고, 비압축성이어서 햅틱 분야에도 적용될 수 있다.

이러한 전기유변유체의 개략적인 성분은 전도성 입자로서 폴리아닐린/타이타늄 다이옥사이드 복합재로 구성된다. 즉, 전기유변유체는, 전도성 고분자인 폴리아 닐린과 유전상수가 높은 타이타늄 다이옥사이드의 유·무기 복합 화합물을 비전도성 용매에 분산시켜서 제조한다. 이 경우, 분극 정도가 높아 전기유변효과를 증대시키며, 전도성 입자로 유·무기 입자를 사용하므로 온도나 외부 환경의 장애요인없이 작동할 수 있는 이점이 있다. 보다 구체적으로는, 전기유변유체는 전도성입자로서 TiO₂ 입자의 양이 폴리아닐린에 대하여 15 ~ 35 중량% 첨가되어 이루어진 폴리아닐린/TiO₂ 유·무기 복합재이다.

또한, 하우징(310)의 일측에는 한쌍의 전극(380)이 구비된다. 전극(380)은 하우징(310)을 통해 유동제어부(350)까지 배선되어 있다.

도 5는 도 4에 도시된 유량제어밸브의 동작상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 4중 유동제어부(350)의 사시도이며, 도 7은 도 6중 유동홀(360) 주변의 부분확대사시도이다. 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 유동제어부(350)는 유동제어판(355)과 양극선(357) 그리고 음극선(359)으로 이루어져 있다.

유동제어판(355)는 원형의 디스크 형상이고, 중앙에는 유동홀(360)이 관통되어 있다. 유동제어판(355)의 일면에는 반원형의 홈(352)이 2개 형성되어 있으며, 이들은 십자(+) 형태로 위치한다. 2개의 홈(352)중 하나에는 양극선(357)이 지나가고, 나머지 하나의 홈(352)에는 음극선(359)가 지나간다. 특히, 이들 2개 홈은 중앙 영역에서 교차하고, 교차하는 지점에는 유동홀(360)이 유동제어판(355)의 두께 방향으로 관통 형성되어 있다. 따라서, 양극선(357)과 음극선(359)은 유동홀(360) 내에서 노출된다. 그리고, 양극선(357)을 위한 홈(352)의 깊이가 음극선(359)을 위 한 홈(352)의 깊이 보다 깊다. 따라서, 유동홀(360)내에서 노출된 양극선(357)과 음극선(359)은 서로 접하지 않고 미세하게 이격된 채로 교차하게 된다.

또한, 유동홀(360)의 적어도 일단 형상은 전기유변유체의 흐름을 원활히 하기 위하여 깔대기 형상으로 곡면가공한다.

(제 2 실시예의 동작)

이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자기유변유체의 유량제어밸브의 동작에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

우선, 제 1 가압판(320)이 누르는 힘(20)에 의해 하우징(310) 내부로 진입하면 제 1 수용부(322) 내의 전기유변유체가 압력(324)을 받게 된다(S100).

그 다음, 제 1 수용부(322)내의 전기유변유체는 가압됨에 따라 유동제어부(350)의 유동홀(360)을 통과하게 된다(S200).

그 다음, 유동홀(360)에 대해 전기장을 인가한다(S300). 즉, 단자(380)를 통해 전기가 인가되면 양극선(357)과 음극선(359)이 인접한 영역에서 강한 전기장이 형성되고, 유동홀(360) 내부에도 강한 전기장이 형성된다.

그러면, 인가된 전기장에 의해 유동홀(360)내의 전기유변유체의 점성이 증가하게 된다(S400). 이 때, 전기장이 약하면, 유동홀(360)의 내면에 인접한 전기유변유체의 점성만이 증가하여 딱딱해지고, 유동홀(360) 중심영역의 점성은 액체 상태를 유지하게 된다. 이는 마치 유동홀(360)의 면적이 감소하는 것과 같게 된다. 따라서, 유동홀(360)을 지나는 전기유변유체에는 더 큰 전단력이 작용하게 되고, 이는 결국 더 큰 유동저항으로 이어지게 된다.

따라서, 딱딱하게 증가된 전기유변유체의 점성에 의하여 유동저항이 높아지고, 이에 따라 유동홀(360)을 통과하는 전기유변유체의 유량이 감소한다(S500).

만약, 매우 큰 전기장을 형성하게 되면, 유동홀(360) 전체가 딱딱한 자기유변유체에 의해 막힐 수도 있다.

그리고, 인가된 전기장의 세기를 약하게 하면, 딱딱해진 전기유변유체의 점성이 작아지면서 부드러운 유체의 성질로 되돌아 온다. 그러면, 유동저항이 작아져서 전기유변유체의 유량이 증가하게 된다.

유동제어부(350)를 통과한 전기유변유체는 후술하는 제 2 수용부(442)에 보관되어 재사용되거나 역으로 사용될 수도 있고, 다음 공정으로 보내질 수도 있다.

( 변형예 )

도 8은 본 발명에 따른 유량제어댐퍼의 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 타측에는 제 2 압력판(140)이 구비되어 있다. 제 2 압력판(140)은 하우징(110) 내에서 길이 방향으로 이동 가능하다. 가장 바람직한 형태는 제 1, 2 압력판(120, 140)을 같는 구성으로 구비하는 것이다.

따라서, 유동제어부(150)의 타면, 하우징(110) 및 제 2 압력판(140)에 의해 형성된 공간은 제 2 수용부(442)가 된다. 이러한 제 2 수용부(442) 내에는 유동제어부(150)를 통과한 유변유체가 모여진다. 모여지는 유변유체의 양과 압력에 따라 제 2 압력판(140)이 하우징(110) 내에서 움직이게 된다. 그러나, 제 1, 2 압력판(120, 140)은 최대 이동을 제한하도록 구성(예, 스토퍼, 미도시)되어 있다.

도 8과 같이 유량제어댐퍼를 구성할 경우 제 1 압력판(120)으로 가해지는 힘, 진동, 충격, 하중 등을 하우징(110)이나 제 2 압력판(140)을 통해 그대로 전달하지 않고, 감쇄시켜서 전달하게 된다. 또한, 필요에 따라 하우징(110)의 양단을 바꿔서 사용하거나 양단에 각각 작용하는 힘 등을 감쇄시킬 목적으로 양방향 댐퍼로서도 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 유량제어밸브 혹은 유량제어댐퍼는 소형으로 제작하여 행렬형태(예 4×4)로 배열함으로서 보다 큰 용량의 힘을 감쇄하거나 유량을 제어할 수 있다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 제 1, 2 수용부를 삭제하고, 유변유체를 유동의 상류로부터 공급받아 하류로 흘려보내도록 구성할 수도 있다. 본 발명의 제 1, 2 수용부는 유변유체를 수용하는 의미로 넓게 해석될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유변유체의 유량제어밸브의 제 1 실시예로서, 자기유변유체를 사용한 유량제어밸브의 개략적인 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 유량제어밸브의 동작상태를 나타내는 단면도,

도 3은 도 1중 유동제어부(130)의 분해사시도,

도 4는 본 발명에 따른 유변유체의 유량제어밸브의 제 2 실시예로서, 전기유변유체를 사용한 유량제어밸브의 개략적인 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 유량제어밸브의 동작상태를 나타내는 단면도,

도 6은 도 4중 유동제어부(350)의 사시도,

도 7은 도 6중 유동홀(360) 주변의 부분확대사시도,

도 8은 본 발명에 따른 유량제어댐퍼의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 누르는 힘,

100 : 자기유변유체의 유량제어밸브,

110 : 하우징,

120 : 제 1 압력판,

122 : 제 1 수용부,

124 : 압력,

126 : 유동선,

140 : 제 2 압력판,

150 : 유동제어부,

155 : 코일,

160 : 유동홀,

165 : 보빈,

170 : 마감판,

180 : 단자,

300 : 전기유변유체의 유량제어밸브,

310 : 하우징,

320 : 제 1 압력판,

322 : 제 1 수용부,

324 : 압력,

326 : 유동선,

350 : 유동제어부,

352 : 홈,

355 : 유동제어판,

357 : 양극선,

359 : 음극선,

360 : 유동홀

380 : 단자,

400 : 유량제어댐퍼,

442 : 제 2 수용부.

Claims

유변유체가 수용되는 제 1 수용부; 및

상기 제 1 수용부와 연통되는 유동홀이 형성되고, 상기 유동홀내의 유변유체에 전기장 또는 자기장을 인가할 수 있는 유동제어부;로 구성되어

상기 전기장 또는 자기장의 세기에 따라 상기 유동홀내의 유변유체의 점성이 변화하여 유동이 제어되는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 수용부(122, 322)는,

내부가 빈 중공형 하우징(110, 310);

상기 하우징(110, 330)내의 일측에 구비되어, 상기 하우징(110, 330) 내에서 이동 가능한 제 1 압력판(120, 320); 및

상기 하우징(110, 330)내에 위치하는 유동제어부(150, 350)의 일면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
제 2 항에 있어서,

상기 하우징(110, 310)은 중공실린더형 부재인 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
제 3 항에 있어서,

상기 유동제어부(150, 350)는 상기 중공 실린더형 하우징(110, 310)의 중간영역 또는 타측에 위치하는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 유동홀(160)의 단면은 부분 환형인 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 유변유체는 자기유변유체이고,

상기 유동제어부(150)는,

상기 유동홀(160)이 형성된 보빈(165); 및

상기 보빈(165)의 주위에 권취된 코일(155);인 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
제 6 항에 있어서,

상기 외부로부터 상기 코일(155)까지 전기적으로 연결되는 단자(180)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 유변유체는 전기유변유체이고,

상기 유동제어부(350)는,

상기 유동홀(360)이 형성된 유동제어판(355);

상기 유동홀(360)내에 노출되도록 통과하는 양극선(357); 및

상기 유동홀(360)내에 노출되도록 통과하면서 상기 양극선(357)에 근접하는 음극선(359);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
제 8 항에 있어서,

상기 음극선(359)은 상기 양극선(357)에 대해 수직한 방향으로 구비되는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
제 8 항에 있어서,

상기 외부로부터 상기 양극선(357)과 상기 음극선(359)까지 전기적으로 연결되는 단자(380)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브.
상기 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 의한 유변유체의 유량제어밸브; 및

상기 유동제어부의 유동홀을 통과한 유변유체를 수용하기 위한 제 2 수용부(442)로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어댐퍼.
제 11 항에 있어서,

상기 제 2 수용부(442)는,

내부가 빈 중공형 하우징(110);

상기 하우징(110)내의 타측에 구비되어, 상기 하우징(110) 내에서 이동 가능한 제 2 압력판(140); 및

상기 하우징(110)내에 위치하는 상기 유동제어부(150)의 타면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어댐퍼.
유변유체가 수용된 제 1 수용부를 가압하는 단계(S100);

상기 제 1 수용부내의 유변유체가 가압됨에 따라 유동제어부의 유동홀을 통과하는 단계(S200);

상기 유동홀에 대해 전기장 또는 자기장을 인가하는 단계(S300);

인가된 전기장 또는 자기장에 의해 상기 유동홀내의 유변유체의 점성이 변화하는 단계(S400);

변화된 유변유체의 점성에 의하여 유동저항이 변하고, 이에 따라 상기 유동홀을 통과하는 유변유체의 유량이 변화하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브 제어방법.
제 13 항에 있어서,

상기 유량변화단계(S500)의 상기 유동저항은 상기 유동홀과 상기 유변유체 사이의 전단력에 의해 유발되는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어밸브 제어방법.
유변유체가 수용된 제 1 수용부를 가압하는 단계(S100);

상기 제 1 수용부내의 유변유체가 가압됨에 따라 유동제어부의 유동홀을 통과하는 단계(S200);

상기 유동홀에 대해 전기장 또는 자기장을 인가하는 단계(S300);

인가된 전기장 또는 자기장에 의해 상기 유동홀내의 유변유체의 점성이 변화하는 단계(S400);

변화된 유변유체의 점성에 의하여 유동저항이 변하고, 이에 따라 상기 유동홀을 통과하는 유변유체의 유량이 변화하는 단계(S500); 및

상기 유동홀을 통과한 유변유체가 제 2 수용부에 저장되는 단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체의 유량제어댐퍼 제어방법.