KR20230160013A - 액체 공급 장치 및 이를 포함하는 액체 공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시 예들에 따른 액체 공급 장치는, 액체를 수용하는 챔버, 상기 챔버의 일측에 배치되어 상기 액체를 분사시키는 분사기 및 상기 챔버의 타측으로부터 상기 챔버의 내측을 향해 연장되도록 형성되는 피스톤을 포함하고, 상기 챔버는, 상기 액체가 저장되는 제1 영역 및 상기 제1 영역과 상기 분사기 사이에 배치되는 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역으로부터 전달되어 상기 제2 영역에 수용된 액체는 상기 피스톤의 구동에 의하여 가압될 수 있다.

Description

액체 공급 장치 및 이를 포함하는 액체 공급 시스템 {APPARATUS FOR SUPPLYING LIQUID AND SYSTEM FOR SUPPLYING LIQUID COMPRISING THE SAME}
아래의 다양한 실시 예들은 액체 공급 장치 및 이를 포함하는 액체 공급 시스템에 관한 것이다.
액체를 분사시켜 공급하는 장치에 있어서, 정확한 양의 액체를 분사하기 위해 정밀 제어 기술이 요구되는 실정이다.
다양한 실시 예들에 따른 액체 공급 장치는, 액체를 수용하는 챔버, 상기 챔버의 일측에 배치되어 상기 액체를 분사시키는 분사기 및 상기 챔버의 타측으로부터 상기 챔버의 내측을 향해 연장되도록 형성되는 피스톤을 포함하고, 상기 챔버는, 상기 액체가 저장되는 제1 영역 및 상기 제1 영역과 상기 분사기 사이에 배치되는 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역으로부터 전달되어 상기 제2 영역에 수용된 액체는 상기 피스톤의 구동에 의하여 가압될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 영역의 너비는 상기 제1 영역의 너비 보다 작게 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 챔버는, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 배치되는 제3 영역을 더 포함하고, 상기 제3 영역의 너비는 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 영역을 향해 진행될수록 점진적으로 작아질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 액체 공급 장치는, 상기 챔버의 상기 타측에 배치되고 개구가 형성된 캡을 더 포함하고, 상기 피스톤은 상기 개구에 삽입된 상태로 이동될 수 있으며, 상기 캡에 대한 상기 피스톤의 상대적 이동에 의하여 개방 또는 차단될 수 있는 제1 유로에 의하여 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 선택적으로 유동될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 개구의 내측면을 따라 제1 돌기가 형성되고, 상기 피스톤의 외측면을 따라 제2 돌기가 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 피스톤이 제1 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기가 맞닿음으로써 상기 제1 유로가 차단되어 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 없다.
일 실시 예에서, 상기 피스톤이 제2 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기가 서로 이격됨으로써 상기 개구의 내측면과 상기 피스톤의 외측면 사이에 상기 제1 유로가 개방되어 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 개구의 내측면의 일부분에 제1 그루브가 형성되고, 상기 피스톤의 외측면을 따라 제3 돌기가 형성되며, 상기 제3 돌기의 일부분에는 제2 그루브가 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 피스톤이 제3 위치에 배치되는 경우, 상기 개구의 내측면의 타부분과 상기 제3 돌기가 맞닿음으로써 상기 제1 유로가 차단되어 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 없다.
일 실시 예에서, 상기 피스톤이 제4 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 그루브와 상기 제2 그루브가 서로 마주하는 방향으로 배치됨으로써 상기 개구의 내측면과 상기 피스톤의 외측면 사이에 상기 제1 유로가 개방되어 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 챔버의 상기 제2 영역의 일부분에 제3 그루브가 형성되고, 상기 피스톤의 하부의 외측면의 일부분에 제4 그루브가 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 피스톤이 제5 위치에 배치되는 경우, 상기 제3 그루브와 상기 제4 그루브가 서로 마주하는 방향으로 배치됨으로써 상기 제3 영역으로부터 상기 제4 그루브를 경유하여 상기 제2 영역으로 이어지는 제2 유로가 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 액체 공급 장치는, 상기 챔버와 연통될 수 있는 추가적인 챔버를 더 포함하 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 액체 공급 장치는, 상기 캡의 상측에 배치되는 홀더를 더 포함하고, 상기 홀더에 의하여 상기 피스톤이 상기 캡으로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 캡의 내측에는 불활성 기체를 수용할 수 있는 저장소가 형성되고, 상기 캡의 상기 저장소와 상기 챔버의 상기 제1 영역을 연결하는 제1 밸브를 포함하며, 상기 제1 밸브를 통하여 상기 불활성 기체는 상기 저장소로부터 상기 제1 영역으로 유동될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 액체 공급 장치는, 상기 캡의 상단에는 배치되는 제2 밸브를 더 포함하며, 상기 제2 밸브를 통하여 불활성 기체가 상기 저장소로 공급될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 액체 공급 장치는, 상기 제2 영역에 배치되는 제3 밸브를 더 포함하며, 상기 제3 밸브에 의하여 상기 액체는 상기 제2 영역으로부터 상기 분사기를 향하는 단일 방향으로 유동될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 액체 공급 시스템은, 액체를 분사하는 액체 공급 장치 및 상기 액체 공급 장치를 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 액체 공급 장치는, 액체가 저장되는 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 전달되는 상기 액체를 분사시키는 제2 영역을 지니는 챔버 및 상기 제2 영역 내에 수용된 상기 액체를 가압하는 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤의 구동은 상기 컨트롤러에 의하여 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 영역의 너비는 상기 제1 영역의 너비 보다 작게 형성되고, 상기 챔버는, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 배치되는 제3 영역을 더 포함하며, 상기 제3 영역의 너비는 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 영역을 향해 진행될수록 점진적으로 작아질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 액체 공급 장치는, 상기 챔버의 상기 상측에 배치되고 개구가 형성된 캡을 더 포함하고, 상기 피스톤은 상기 개구에 삽입된 상태로 이동될 수 있으며, 상기 캡에 대한 상기 피스톤의 상대적 이동에 의하여 개방 또는 차단될 수 있는 제1 유로에 의하여 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 선택적으로 유동될 수 있다.
도1은 다양한 실시 예들에 따른 액체 공급 장치의 분해도이다.
도2는 다양한 실시 예들에 따른 액체 공급 장치의 사시도이다.
도3은 일 실시 예에 따른 캡과 피스톤을 나타낸다.
도4는 도3의 캡과 피스톤을 포함하는 액체 공급 장치의 단면도이다.
도5는 도4의 액체 공급 장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도6은 다른 실시 예에 따른 캡과 피스톤을 나타낸다.
도7은 도6의 캡과 피스톤을 포함하는 액체 공급 장치의 단면도이다.
도8은 도7의 액체 공급 장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도9는 일 실시 예에 따른 피스톤의 하부와 챔버의 제2 영역을 나타낸 도면이다.
도10은 도9의 피스톤과 챔버를 포함하는 액체 공급 장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도11은 일 실시 예에 따른 추가적인 챔버를 포함하는 액체 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도12는 일 실시 예에 따른 홀더가 배치된 캡을 나타낸 도면이다.
도13은 일 실시 예에 따른 밸브들을 포함하는 액체 공급 장치를 나타낸 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시 예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시 예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시 예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도2는 각각 다양한 실시 예들에 따른 액체 공급 장치의 분해도 및 사시도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 다양한 실시 예들에 따른 액체 공급 장치(10)는, 액체를 수용하는 챔버(110), 챔버의 일측(예: 하측)에 배치되어 액체를 분사시키는 분사기(120), 챔버(110)의 타측(예: 상측)으로부터 챔버의 내측을 향해 연장되도록 형성되는 피스톤(130) 및 챔버(10)의 타측에 배치되고 개구(141)가 형성된 캡(140)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 액체는 물일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류의 액체일 수 있음은 자명하다. 예를 들어, 액체는 비압축성 액체 또는 압축성 액체일 수 있다.
일 실시 예에서, 피스톤(130)은 개구(141)에 삽입된 상태로 상하로 이동될 수 있으며, 캡(140)에 대한 피스톤(130)의 상대적 이동에 의하여 개방 또는 차단될 수 있는 제1 유로가 형성될 수 있다. 상기 제1 유로에 대한 구체적인 매커니즘은 이하에서 설명한다.
즉, 제1 유로에 의하여 챔버(110)의 외측으로부터 챔버(110)의 내측으로 기체가 선택적으로 유동될 수 있다. 다시 말하면, 피스톤(130)의 캡(140)에 대한 상대적 이동에 의하여 제1 유로가 차단되는 경우 챔버의 외측으로부터 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 없으며, 피스톤(130)의 캡(140)에 대한 상대적 이동 의하여 제1 유로가 개방되는 경우 챔버의 외측으로부터 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기체는 공기일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류의 기체일 수 있다.
도3 및 도4는 일 실시 예에 따른 피스톤(130) 및 캡(140)을 포함하는 유체 공급 장치(10)를 나타낸다.
도3 및 도4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 액체 공급 장치의 캡(140)의 개구의 내측면을 따라 제1 돌기(142)가 형성되고, 피스톤(130)의 외측면을 따라 제2 돌기(131)가 형성될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 챔버(110)는, 액체가 저장되는 제1 영역(111), 제1 영역(111)과 분사기(120) 사이에 배치되는 제2 영역(112) 및 상기 제1 영역(111)과 제2 영역(112) 사이에 배치되는 제3 영역(113)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 영역(112)의 너비는 제1 영역(111)의 너비 보다 작게 형성될 수 있으며, 제3 영역(113)의 너비는 제1 영역(111)으로부터 제2 영역(112)을 향해 진행될수록 점진적으로 작아질 수 있다.
내측의 너비가 일정하게 형성된 챔버를 포함하는 액체 공급 장치 구조에서는 피스톤이 챔버의 내측에 수용된 액체의 전량에 대하여 압력을 가하는 구조이다. 이 경우, 물과 같이 비압축성 액체를 사용할 경우 피스톤을 구동에 대응하여 액체가 빠른 속도로 토출될 수 있으나, 화학용 유기 시약과 같이 압축성 액체를 사용하는 경우 피스톤의 구동에 의하여 압력을 가한 후 액체가 분사되기까지 오랜 시간이 소요될 수 있다. 특히, 액체 공급 장치 내부에 수용된 액체의 양이 많은 경우, 보다 많은 시간이 소요되기에 정확한 분사가 어렵다.
반면, 일 실시 예와 같이, 챔버 내의 영역을, 액체를 저장하기 위한 제1 영역(111)과 피스톤(130)에 의한 압력을 액체에 집중적으로 전달하기 위한 제2 영역(112)으로 구획하는 경우, 액체 공급 장치 내에 많은 양의 액체를 저장하면서도 정밀한 양의 분사가 가능하다.
즉, 피스톤의 구동에 의한 가압력은 제2 영역(112) 내에 수용된 액체에만 전달될 뿐, 제1 영역(111)에 수용된 액체에는 전달되지 않는다. 그에 따라, 제2 영역(112) 내에 수용된 소량의 액체에만 피스톤에 의한 가압력이 집중될 수 있다.
이 경우, 제3 영역(113)의 구조를 통하여 액체를 제1 영역(111)으로부터 제2 영역(112)으로 안정적으로 이동시킬 수 있으며, 피스톤의 하부 또한 안정적으로 제2 영역(112) 내로 안내될 수 있다.
이하에서는, 도5를 참조하여 일 실시 예에 따른 캡 및 피스톤을 포함하는 유체 공급 장치의 작동 상태를 설명한다.
도5의 (a)를 참조하면, 피스톤(130)이 캡(140)에 대하여 기 설정된 제1 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 피스톤(130)의 하부의 외주면은 챔버의 제2 영역(112) 내측면과 맞닿을 수 있다. 또한, 캡(140)의 제1 돌기(142)와 피스톤(130)의 제2 돌기(131)가 맞닿을 수 있다.
따라서, 제1 영역(111) 및 제3 영역(113) 내에 수용된 액체는 제2 영역(112)으로 유동될 수 없는 상태이며, 캡(140)과 피스톤(130) 사이에 형성될 수 있는 제1 유로는 차단되어 챔버의 외측으로부터 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 없는 상태이다.
도5의 (b)를 참조하면, 피스톤(130)이 캡(140)에 대하여 상측으로 이동함에 따라, 피스톤(130)은 제2 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 피스톤(130)의 하부의 외주면은 챔버의 제2 영역(112) 내측면과 이격될 수 있다. 또한, 캡(140)의 제1 돌기(142)와 피스톤(130)의 제2 돌기(131)가 서로 이격될 수 있다.
따라서, 제1 영역(111) 및 제3 영역(113) 내에 수용된 액체는 제2 영역(112)으로 유동(F1)될 수 있으며, 캡(140)과 피스톤(130) 사이에 형성될 수 있는 제1 유로(G1)은 개방된 상태이다. 개방된 제1 유로(G1)에 의하여 챔버의 외측으로부터 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 있다.
이와 같은 구조를 통하여, 별도의 밸브 구성을 포함하지 않고도 외부의 기체를 챔버 내로 유입시킬 수 있는 간소화된 구조를 구현할 수 있다.
도5의 (C)를 참조하면, 피스톤(130)이 캡(140)에 대하여 하측으로 이동함에 따라, 피스톤(130)은 다시 제1 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 영역(111) 및 제3 영역(113) 내에 수용된 액체는 다시 제2 영역(112)으로 유동될 수 없는 상태이며, 캡(140)과 피스톤(130) 사이에 형성될 수 있는 제1 유로 또한 다시 차단된 상태이다.
도5의 (d)를 참조하면, 피스톤(130)이 더 하측으로 이동됨에 따라 피스톤의 하부가 제2 영역(112) 내에 수용될 수 있다. 그에 따라, 피스톤의 구동에 의한 가압력은 제2 영역(112) 내에 수용된 액체에만 집중적으로 전달될 수 있다. 제2 영역 내에 수용된 액체는 분사기(120)를 통하여 액체 공급 장치의 외측으로 분사될 수 있다.
도6 및 도7은 다른 실시 예에 따른 피스톤(230) 및 캡(240)을 포함하는 액체 공급 장치(20)를 나타낸다.
도6 및 도7을 참조하면, 다른 실시 예에 따른 액체 공급 장치(20)는 앞서 설명한 챔버(110) 및 분사기(120)를 동일하게 포함한다. 따라서, 다른 실시 예에 따른 피스톤(230) 및 캡(240)을 중심으로 이하에서 설명한다.
다른 실시 예에 따른 캡(240)의 개구(241)의 내측면의 일부분에 제1 그루브(242)이 형성되고, 피스톤(230)의 외측면을 따라 제3 돌기(231)가 형성되며, 제3 돌기(231)의 일부분에는 제2 그루브(232)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 그루브(242)은 캡(240)의 개구(241)의 내측면의 적어도 일 부분에 형성될 수 있다. 다만, 제1 그루브(242)은 캡의 상면부터 캡의 하면까지 연장되어 형성되는 것은 아니며, 캡의 상면부터 기 설정된 범위까지만 형성될 수 있다. 따라서, 캡의 제1 그루브(242)의 하측에는 필연적으로 피스톤을 향하는 방향으로 돌출된 부분이 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 그루브(232)은 적어도 피스톤(230)의 제3 돌기(231)의 일 부분에 형성될 수 있습니다. 다만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라, 제2 그루브(232)은 피스톤(230)의 제3 돌기(231)의 일 부분을 넘어 제3 돌기가 형성되지 않은 피스톤의 외측면까지 연장되어 형성될 수 있다.
이하에서는, 도8을 참조하여 다른 실시 예에 따른 캡 및 피스톤을 포함하는 액체 공급 장치의 작동 상태를 설명한다.
도8의 (a)를 참조하면, 피스톤(230)이 캡(240)에 대하여 기 설정된 제3 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 피스톤(230)의 하부의 외주면은 챔버의 제2 영역(112) 내측면과 맞닿을 수 있다. 또한, 제1 그루브(242)이 형성되지 않은 개구의 내측면의 타부분(243)과 피스톤의 제3 돌기(231)가 맞닿을 수 있다.
따라서, 제1 영역(111) 및 제3 영역(113) 내에 수용된 액체는 제2 영역(112)으로 유동될 수 없는 상태이며, 캡(240)과 피스톤(230) 사이에 형성될 수 있는 제1 유로는 차단되어 챔버의 외측으로부터 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 없는 상태이다.
도8의 (b)를 참조하면, 피스톤(230)이 캡(240)에 대하여 상측으로 이동함과 동시에 일 방향으로 회전됨에 따라, 피스톤(230)은 제4 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 피스톤(230)의 하부의 외주면은 챔버의 제2 영역(112) 내측면과 이격될 수 있다. 또한, 캡의 제1 그루브(242)과 피스톤의 제2 그루브(232)이 서로 마주하는 방향으로 배치됨으로써 개구의 내측면과 피스톤의 외측면 사이에 제1 유로가 형성될 수 있다.
따라서, 제1 영역(111) 및 제3 영역(113) 내에 수용된 액체는 제2 영역(112)으로 유동(F1)될 수 있으며, 캡(240)과 피스톤(230) 사이에 형성될 수 있는 제1 유로(G1)은 개방된 상태이다. 개방된 제1 유로(G1)에 의하여 챔버의 외측으로부터 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 있다.
도8의 (C)를 참조하면, 피스톤(230)이 캡(240)에 대하여 하측으로 이동함에 따라, 다시 피스톤(230)의 하부의 외주면은 챔버의 제2 영역(112) 내측면과 맞닿을 수 있다. 따라서, 1 영역(111) 및 제3 영역(113) 내에 수용된 액체는 다시 제2 영역(112)으로 유동될 수 없는 상태이다.
다만, 여전히 캡의 제1 그루브(242)과 피스톤의 제2 그루브(232)이 서로 마주하는 방향으로 배치된 상태를 유지하고 있다. 따라서, 개방된 제1 유로(G1)에 의하여 챔버의 외측으로부터 챔버의 내측으로 기체가 지속적으로 유입될 수 있다.
도8의 (d)를 참조하면, 피스톤(230)이 타 방향으로 회전됨에 따라, 캡의 제1 그루브(242)과 피스톤의 제2 그루브(232)이 서로 마주하지 않도록 배치될 수 있다. 따라서, 제1 그루브(242)이 형성되지 않은 개구의 내측면의 타부분(243)과 피스톤의 제3 돌기(231)가 다시 맞닿을 수 있다. 캡(240)과 피스톤(230) 사이에 형성될 수 있는 제1 유로 또한 다시 차단된 상태이다.
도8의 (e)를 참조하면, 피스톤(230)이 더 하측으로 이동됨에 따라 피스톤의 하부가 제2 영역(112) 내에 수용될 수 있다. 그에 따라, 피스톤의 구동에 의한 가압력은 제2 영역(112) 내에 수용된 액체에만 집중적으로 전달될 수 있다. 제2 영역 내에 수용된 액체는 분사기(120)를 통하여 액체 공급 장치의 외측으로 분사될 수 있다.
도9을 참조하면, 다른 실시 예에 따른 챔버의 제2 영역(112)의 일부분에 제3 그루브(1121)이 형성되고, 피스톤(230)의 하부의 외측면의 일부분에 제4 그루브(233)이 형성될 수 있다.
이하에서는, 도10을 참조하여 다른 실시 예에 따른 피스톤을 포함하는 액체 공급 장치의 작동 상태를 설명한다.
도10의 (a)를 참조하면, 피스톤(230)이 캡(240)에 대하여 기 설정된 제5 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 액체를 분사한 후 피스톤(230)이 상측으로 다시 이동하는 과정에서 챔버의 제2 영역의 제3 그루브(1121)과 피스톤의 제4 그루브(233)이 서로 마주하는 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 제3 영역(113)으로부터 제4 그루브(233)을 경유하여 제2 영역(112)으로 이어지는 제2 유로(F2)가 형성될 수 있다.
따라서, 피스톤이 제2 영역(112) 내에서 수용된 상태에서 상측으로 이동하는 경우에도, 제2 유로(F2)를 통하여 제1 영역(111) 또는 제3 영역(113)으로부터 제2 영역(112)으로 액체의 유동이 용이할 수 있다.
도10의 (b)를 참조하면, 피스톤(230)이 타 방향으로 회전됨에 따라, 챔버의 제2 영역의 제3 그루브(1121)과 피스톤의 제4 그루브(233)이 서로 마주하지 않도록 배치될 수 있다.
따라서, 제4 그루브(233)이 형성되지 않은 피스톤(230)의 하부의 외측면의 타부분과 챔버의 제2 영역의 내측면이 다시 맞닿을 수 있다. 피스톤(230)의 하부와 제2 영역 사이에 형성될 수 있는 제2 유로 또한 다시 차단된 상태이다.
도11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 액체 공급 장치는 챔버(110)와 연통될 수 있는 추가적인 챔버(150)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 필요에 따라 액체 공급 장치가 수용할 수 있는 액체의 양을 선택적으로 조절할 수 있다.
도12을 참조하면, 일 실시 예에 따른 액체 공급 장치는 캡의 상측에 배치되는 홀더(160)를 더 포함할 수 있다. 홀더(160)에는 피스톤을 향하는 방향으로 연장되는 리브(161)가 형성될 수 있다. 이와 같은 리브(161)는 피스톤의 제2 돌기(131)와 맞닿음으로써, 피스톤(130)이 일정 범위 이상으로 캡(140)에 대하여 상측으로 이동되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 피스톤(130)이 캡(140)으로부터 완전히 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도13을 참조하면, 일 실시 예에 따른 캡(140)의 내측에는 불활성 기체를 수용할 수 있는 저장소(143)가 형성될 수 있다. 캡의 저장소(143)와 챔버의 제1 영역(111)을 연결하는 제1 밸브(171)를 포함할 수 있다.
따라서, 제1 밸브(171)를 통하여 캡 내측에 수용된 불활성 기체는 저장소(143)로부터 제1 영역(111)으로 유동될 수 있다. 예를 들어, 불활성 기체는 질소(N2)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따른 다른 종류의 불활성 기체가 사용될 수 있다.
이와 같은 구조를 통하여, 챔버 내에 저장되어 있던 액체가 분사됨에 따라 챔버 내측에 형성되는 빈 공간의 부피가 점진적으로 커지는 경우, 상기 빈 공간이 공기가 아닌 불활성 기체로 채워지도록 할 수 있다. 따라서, 챔버 내에 저장된 액체와 반응함으로써 상기 액체를 변질시킬 수 있는 공기 대신 불활성 기체를 챔버 내에 주입함으로써 액체의 순도를 유지시킬 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 액체 공급 장치는 추가적으로 캡(140)의 상단에는 배치되는 제2 밸브(172)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 캡의 내측에 수용된 불활성 기체가 소진되는 경우, 제2 밸브(172)를 통하여 불활성 기체를 캡의 저장소(143)로 다시 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따른 액체 공급 장치는 챔버(110)의 제2 영역(112)에 배치되는 제3 밸브(173)을 더 포함할 수 있다. 제3 밸브(173)에 의하여 제2 영역(112)에 수용된 액체는 제2 영역으로부터 분사기를 향하는 단일 방향으로 유동될 수 있다. 또한, 챔버의 제2 영역(112)을 대기압보다 높은 압력을 유지시킴으로써 챔버의 제1 영역 등 상부 측에 저장된 액체의 부피에 영향을 받지 않고 정밀하게 소량 분사가 가능할 수 있다.
일 실시 예에 따른 액체 공급 시스템은, 액체를 분사하는 액체 공급 장치 및 액체 공급 장치를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 액체 공급 장치는, 액체가 저장되는 제1 영역과 제1 영역으로부터 전달되는 액체를 분사시키는 제2 영역을 지니는 챔버 및 제2 영역 내에 수용된 상기 액체를 가압하는 피스톤을 포함할 수 있다. 피스톤의 구동은 컨트롤러에 의하여 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따른 액체 공급 시스템은 앞서 설명한 액체 공급 장치의 구성요소들을 선택적으로 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 액체 공급 시스템은 컨트롤러에 의하여 자동적으로 액체를 분사할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 액체 공급 시스템은 별도의 분사기를 지니지 않고 챔버의 일측(예 : 하측)이 노즐과 같은 형상으로 형성되어 챔버가 직접적으로 액체를 분사할 수 있는 구조를 지닐 수 있다.
일 실시 예에서, 액체 공급 시스템은 약품 제조, 식품 제조, 또는 음식 조리를 위한 로봇에 적용될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각종 제조 설비, 수술 장비 등 액체를 정밀하게 분사 및 제어하여야 하는 다양한 기술 분야에 적용될 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (20)

  1. 액체를 수용하는 챔버;
    상기 챔버의 일측에 배치되어 상기 액체를 분사시키는 분사기; 및
    상기 챔버의 타측으로부터 상기 챔버의 내측을 향해 연장되도록 형성되는 피스톤;
    을 포함하고,
    상기 챔버는,
    상기 액체가 저장되는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역과 상기 분사기 사이에 배치되는 제2 영역;
    을 포함하며,
    상기 제1 영역으로부터 전달되어 상기 제2 영역에 수용된 액체는 상기 피스톤의 구동에 의하여 가압되는, 액체 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 너비는 상기 제1 영역의 너비 보다 작게 형성되는, 액체 공급 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 챔버는,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 배치되는 제3 영역;
    을 더 포함하고,
    상기 제3 영역의 너비는 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 영역을 향해 진행될수록 점진적으로 작아지는, 액체 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버의 상기 타측에 배치되고 개구가 형성된 캡;
    을 더 포함하고,
    상기 피스톤은 상기 개구에 삽입된 상태로 이동될 수 있으며,
    상기 캡에 대한 상기 피스톤의 상대적 이동에 의하여 개방 또는 차단될 수 있는 제1 유로에 의하여 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 선택적으로 유동될 수 있는, 액체 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개구의 내측면을 따라 제1 돌기가 형성되고,
    상기 피스톤의 외측면을 따라 제2 돌기가 형성되는, 액체 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피스톤이 제1 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기가 맞닿음으로써 상기 제1 유로가 차단되어 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 없는, 액체 공급 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 피스톤이 제2 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기가 서로 이격됨으로써 상기 개구의 내측면과 상기 피스톤의 외측면 사이에 상기 제1 유로가 개방되어 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 있는, 액체 공급 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 개구의 내측면의 일부분에 제1 그루브가 형성되고,
    상기 피스톤의 외측면을 따라 제3 돌기가 형성되며,
    상기 제3 돌기의 일부분에는 제2 그루브가 형성되는, 액체 공급 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 피스톤이 제3 위치에 배치되는 경우, 상기 개구의 내측면의 타부분과 상기 제3 돌기가 맞닿음으로써 상기 제1 유로가 차단되어 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 없는, 액체 공급 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 피스톤이 제4 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 그루브와 상기 제2 그루브가 서로 마주하는 방향으로 배치됨으로써 상기 개구의 내측면과 상기 피스톤의 외측면 사이에 상기 제1 유로가 개방되어 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 유입될 수 있는, 액체 공급 장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 챔버의 상기 제2 영역의 일부분에 제3 그루브가 형성되고,
    상기 피스톤의 하부의 외측면의 일부분에 제4 그루브가 형성되는, 액체 공급 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 피스톤이 제5 위치에 배치되는 경우, 상기 제3 그루브와 상기 제4 그루브가 서로 마주하는 방향으로 배치됨으로써 상기 제3 영역으로부터 상기 제4 그루브를 경유하여 상기 제2 영역으로 이어지는 제2 유로가 형성되는, 액체 공급 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버와 연통될 수 있는 추가적인 챔버를 더 포함하는, 액체 공급 장치.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 캡의 상측에 배치되는 홀더를 더 포함하고,
    상기 홀더에 의하여 상기 피스톤이 캡으로부터 분리되는 것이 방지될 수 있는, 액체 공급 장치.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 캡의 내측에는 불활성 기체를 수용할 수 있는 저장소가 형성되고,
    상기 캡의 상기 저장소와 상기 챔버의 상기 제1 영역을 연결하는 제1 밸브를 포함하며,
    상기 제1 밸브를 통하여 상기 불활성 기체는 상기 저장소로부터 상기 제1 영역으로 유동될 수 있는, 액체 공급 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 캡의 상단에는 배치되는 제2 밸브를 더 포함하며,
    상기 제2 밸브를 통하여 불활성 기체가 상기 저장소로 공급될 수 있는, 액체 공급 장치.
  17. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 영역에 배치되는 제3 밸브를 더 포함하며,
    상기 제3 밸브에 의하여 상기 액체는 상기 제2 영역으로부터 상기 분사기를 향하는 단일 방향으로 유동되는, 액체 공급 장치.
  18. 액체를 분사하는 액체 공급 장치; 및
    상기 액체 공급 장치를 제어하는 컨트롤러;
    를 포함하고,
    상기 액체 공급 장치는,
    액체가 저장되는 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 전달되는 상기 액체를 분사시키는 제2 영역을 지니는 챔버; 및
    상기 제2 영역 내에 수용된 상기 액체를 가압하는 피스톤;
    을 포함하고,
    상기 피스톤의 구동은 상기 컨트롤러에 의하여 제어되는, 액체 공급 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 너비는 상기 제1 영역의 너비 보다 작게 형성되고,
    상기 챔버는,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 배치되는 제3 영역;
    을 더 포함하며,
    상기 제3 영역의 너비는 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 영역을 향해 진행될수록 점진적으로 작아지는, 액체 공급 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 액체 공급 장치는,
    상기 챔버의 상측에 배치되고 개구가 형성된 캡;
    을 더 포함하고,
    상기 피스톤은 상기 개구에 삽입된 상태로 이동될 수 있으며,
    상기 캡에 대한 상기 피스톤의 상대적 이동에 의하여 개방 또는 차단될 수 있는 제1 유로에 의하여 상기 챔버의 외측으로부터 상기 챔버의 내측으로 기체가 선택적으로 유동될 수 있는, 액체 공급 시스템.

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