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KR102781539B1 - 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치 - Google Patents

약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치 Download PDF

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KR102781539B1
KR102781539B1 KR1020200020109A KR20200020109A KR102781539B1 KR 102781539 B1 KR102781539 B1 KR 102781539B1 KR 1020200020109 A KR1020200020109 A KR 1020200020109A KR 20200020109 A KR20200020109 A KR 20200020109A KR 102781539 B1 KR102781539 B1 KR 102781539B1
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indirect liquid
indirect
piston
housing
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김익현
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주식회사 나래나노텍
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Abstract

본 발명의 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치는 내부에 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제2 하우징; 상기 제2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하는 피스톤; 상기 제2 하우징의 내측면과 상기 피스톤의 외측면 사이에 미세유로를 형성하면서 상기 제2 하우징의 내측면에 장착되는 실링 부재; 상기 제2 하우징의 하부를 밀폐하도록 제공되고, 상기 간접액 챔버에 수용된 간접액의 일부가 상기 미세유로를 지나 수용되는 회수용 간접액 수용부를 구비하는 컵부재; 상기 회수용 간접액 수용부에 수용된 간접액을 상기 간접액 챔버로 회수시키는 간접액 회수 유닛; 상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재를 포함한다.

Description

약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치{Device for Pressing Chemical Liquids, and A Feeding Apparatus of Chemical Liquids Having the Same}
본 발명은 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 피스톤과 간접액 챔버 사이의 실링 구조를 개선하여 실링 부재의 마모로 인한 이물질 발생을 방지하고, 간접액 회수 유닛을 통해 간접액 챔버 내의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있는 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼, 자기 디스크, 다층 배선기판, PDP, LCD, 또는 OLED를 제조하기 위해서는 글래스와 같은 기재 상에 포토 레지스트액, 스피니언 글라스액(Spinion glass solution), 폴리이미드 수지액(Polyimide solution), 순수(pure water), 현상액, 에칭액, 유기 용제, 및 도액(coating liquids) 등과 같은 화학 약액(이하 약액이라 함)을 공급하여야 한다. 이러한 약액을 공급하기 위한 다양한 약액 공급 장치가 사용된다.
상술한 종래 기술의 약액 펌핑 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치의 하나가 2001년 12월 12일자로 약액 공급 장치라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원번호 제10-2001-0078429호 출원되어, 2003년 6월 25일자로 공개된 대한민국 공개특허 제10-2003-0048515호(이하 종래 기술 1이라 함)에 구체적으로 예시되어 있다.
도 1은 종래 기술 1의 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술1의 약액 공급 장치(100)는 구동 펌프(11)와 펌프 구동부(12)를 구비한다. 구동 펌프(11)는 탄성부재에 의해 형성되어 직경 방향으로 탄성팽창 수축이 가능한 가요성 튜브(13), 및 가요성 튜브(13) 외측에 배치되며, 탄성부재에 의해 형성되고, 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈(14)를 구비하고 있다. 가요성 튜브(13)의 양쪽 단부에는 어댑터부(15,16)가 부착되고, 일측 어댑터부(15)에는 공급 유로(17)가 접속되고, 이 공급 유로(17)는 약액을 수용하는 약액 탱크(18)에 접속되어 있다. 타측 어댑터부(16)에는 토출 유로(19)가 접속되고, 이 토출 유로(19)는 약액을 토출 및 도포하는 노즐 장치(20)에 접속되어 있다. 공급 유로(17)에는 공급 유로(17)를 개폐하기 위한 공급측 개폐밸브(21)가 설치되며, 토출 유로(19)에는 토출 유로(19)를 개폐하기 위한 토출측 개폐밸브(22)가 설치되어 있다. 각각의 개폐밸브(21, 22)로서 전기신호에 의해 작동하는 솔레노이드 밸브, 공기압에 의해 작동하는 에어 동작 밸브(air operate valve) 또는 체크 밸브(check valves)가 사용될 수 있다.
한편, 벨로우즈(14)는 축방향 중앙부의 작동 디스크부(23), 작동 디스크부(23)에 일체로 형성되며 제 1 유효직경(d)을 갖는 소형 벨로우즈부(24), 상기 작동 디스크부(23)를 통하여 상기 소형 벨로우즈부(24)와 일체로 형성되고, 소형 벨로우즈부(24)의 유효직경(d) 보다도 큰 내경의 제 2 유효직경(D)을 갖는 대형 벨로우즈부(25)를 구비한다. 즉, 대형 벨로우즈부(25)는 소형 벨로우즈부(24) 보다 큰 단면적을 갖는다. 여기서, 제 1 및 제 2 유효직경(d,D)은 소형 벨로우즈부(24)와 대형 벨로우즈부(25)의 팽창 및 수축 시에 각각의 벨로우즈(24, 25)의 평균 내경을 의미한다. 가요성 튜브(13)와 벨로우즈(14) 사이의 공간이 펌프실(42)을 구성하며, 이 펌프실(42) 내에는 액체 등의 비압축성매체인 간접액(43)이 충전되어 있다. 따라서, 벨로우즈(14)를 중앙 부분의 작동 디스크부(23)에서 축방향으로 탄성 변형하면, 벨로우즈(14)의 전체 길이는 변하지 않으며, 소형 벨로우즈부(24)와 대형 벨로우즈부(25)의 내측 체적이 변화하게 된다. 이러한 방식으로 간접액(43)을 통해 가요성 튜브(13)가 직경방향으로 팽창 또는 수축함으로써 가요성 튜브(13)는 펌프 동작을 하게 된다.
그러나, 상술한 종래 기술의 약액 공급 장치(100)는 1) 압력 변화에 따른 가요성 튜브(13)의 체적 변화량을 정밀하게 제어하는 것이 어려워 약액의 정밀한 정량 도포가 어렵고, 2) 수지 재질의 벨로우즈(14)는 좌우 평탄도를 매우 정밀하게 조정하기 위해 장시간의 설치 시간이 요구되며, 3) 구조가 복잡하고, 4) 약액의 공급시 약액의 가요성 튜브(13) 내에서의 이동 속도가 일정하지 않아 바람직하지 않은 리플(ripples) 및 그에 따른 기포가 발생할 가능성이 높으며, 5) 약액 공급 장치(100)의 유지 보수가 복잡하고, 시간이 많이 걸리며, 6) 수명으로 짧다는 등의 문제점을 갖는다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 방안의 하나가 2011년 4월 20일자에 약액 공급 장치라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2011-0036605호로 출원되어, 2011년 10월 26일자로 대한민국 공개특허 제10-2011-0117023호(이하 종래기술 2라 함)에 상세히 개시되어 있다.
좀 더 구체적으로, 도 2는 종래 기술 2에 따른 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술2에 따른 약액 공급 장치(10a)는 하나의 구동 펌프([0011] 11)와 하나의 약액 펌프(12)를 포함하여 구성된다. 구동 펌프(11)는 구동 하우징(13a)을 가지며, 약액 펌프(12)는 약액 하우징(13b)을 가진다.
2개의 하우징들(13a 및 13b)이 일체화되어 하우징 부재(13)를 만들고, 하우징 부재(13)는 구동 유닛(14)에 부착된다. 원통형 수용공(15)이 구동 하우징(13a) 내측에 형성되고, 구동 하우징(13a)의 일단부(an end portion)는 폐쇄벽(blockage wall)(16)에 의해 폐쇄된 폐쇄 단부(blockage end)이며, 구동 하우징(13a)의 다른 단부에는 개구부(17)가 형성된다. 구동 로드(18)가 구동 하우징(13a) 내측에 선형으로 왕복 운동 가능하게 설치되고, 구동 유닛(14)에 설치된 구동 장치(미도시)에 의해 왕복 운동을 한다.
구동 하우징(13a) 내에 설치되는 것은 펌프 부재인 벨로우즈(21)이다. 벨로우즈(21)에서, 구동 로드(18)가 축방향으로 왕복 운동을 할 때, 말단 플레이트부(23)는 구동 로드(18)와 함께 축 방향으로 이동되고, 아코디언 형상부(22)는 축방향으로 탄성 변형된다. 연통 챔버(25)가 구동 하우징(13a)의 수용공(15)의 내주면과 벨로우즈(21) 사이에 형성된다. 벨로우즈(21)의 내부는 구동 유닛(14)에 형성된 배기공(escape hole: 미도시)을 통해 외부와 연통하고, 외기(ambient air)가 구동 로드(18)의 왕복 운동에 따라 벨로우즈(21) 내부로 유입되며, 그와 동시에, 벨로우즈(21) 내부의 공기가 외부로 배출된다. 벨로우즈(21)의 말단 플레이트부(23)와 폐쇄벽(16) 사이는 구동 펌프(11)의 펌프 챔버(26)의 역할을 하고, 간접액의 유입과 유출이 펌프 챔버(26)와 연통 챔버(25) 사이에서 일어난다. 구동 로드(18)가 전진 이동될 때, 펌프 챔버(26)가 수축하고, 펌프 챔버(26) 내측의 간접액이 구동 하우징(13a)의 외부로 토출된다. 한편, 구동 로드(18)가 후퇴 이동될 때, 펌프 챔버(26)가 팽창하고, 간접액이 외부로부터 펌프 챔버(26) 내부로 흡입된다.
그러나, 상술한 종래 기술 2에서는 1) 매우 복잡한 구조가 사용되어야 하고, 2) 간접액의 공급 시 스틱 슬립(섭동) 현상이 발생하여 간접액의 미세 토출 및 정량 토출이 어려우며, 3) 간접액의 공급량의 정량/정속 편차가 발생하고, 또한 빠른 압력 응답 특성을 얻기 어렵고, 4) 수명이 짧다는 등의 문제가 발생한다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 방안의 하나가 2016년 2월 29일자에 개선된 약액 가압장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2016-0024661호로 출원되어, 2017년 7월 25일자로 대한민국 등록특허 제10-1763121호(이하 종래기술 3이라 함)에 상세히 개시되어 있다.
좀 더 구체적으로, 도 3은 종래 기술 3에 따른 약액 공급 장치의 단면도이다.
종래 기술 3에 따른 약액 공급 장치(300)의 약액 가압 장치(301)는 간접액이 수용되는 간접액 챔버(333)를 구비하는 제 2 하우징(335), 제 2 하우징(335) 내에 제공되며, 간접액을 가압하기 위한 피스톤(336), 피스톤(336)의 하단부 외측 및 제 2 하우징(335)에 각각 연결되며 피스톤(336)의 축방향으로 탄성변형이 가능한 벨로우즈(334), 피스톤(336)과 연결되며, 피스톤(336)을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드(338), 및 피스톤 로드(338)와 연결되며, 피스톤 로드(338)를 구동하기 위한 구동 부재(439)를 포함한다.
이러한 약액 공급 장치는 피스톤(336)과 벨로우즈(334)를 이용한 간접액의 가압 및 감압 동작이 지속적으로 수행되는 경우, 피스톤(336)과 제 2 하우징(335) 사이에 제공되는 실링 부재(337)가 마모된다. 즉, 종래기술 3은 피스톤(336) 동작에 의해 실링 부재(337)가 마모됨에 따라 마모된 실링 부재(337)에서 발생되는 이물질이 간접액에 포함되어 간접액과 함께 이동됨으로써, 장치의 내구성이 저하되는 것과 동시에 이물질에 의해 공정불량이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 상술한 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
1. 대한민국 공개특허 제10-2003-0048515호 2. 대한민국 공개특허 제10-2011-0117023호 3. 대한민국 등록특허 제10-1763121호
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피스톤과 간접액 챔버 사이의 실링 구조를 개선하여 실링 부재의 마모로 인한 이물질 발생을 방지하고, 간접액 회수 유닛을 통해 간접액 챔버 내의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있는 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치는 내부에 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제2 하우징; 상기 제2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하는 피스톤; 상기 제2 하우징의 내측면과 상기 피스톤의 외측면 사이에 미세유로를 형성하면서 상기 제2 하우징의 내측면에 장착되는 실링 부재; 상기 제2 하우징의 하부를 밀폐하도록 제공되고, 상기 간접액 챔버에 수용된 간접액의 일부가 상기 미세유로를 지나 수용되는 회수용 간접액 수용부를 구비하는 컵부재; 상기 회수용 간접액 수용부에 수용된 간접액을 상기 간접액 챔버로 회수시키는 간접액 회수 유닛; 상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치는 내부에 가압 챔버를 구비하는 제1 하우징; 상기 제1 하우징의 일측에 제공되며, 약액을 수용하는 약액 탱크에 연결되는 약액 유입구; 상기 제1 하우징의 타측에 제공되며, 상기 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치에 연결되는 약액 토출구; 상기 가압 챔버 내에 제공되며, 상기 약액이 공급되는 튜브; 내부에 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제2 하우징; 상기 제2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하는 피스톤; 상기 제2 하우징의 내측면과 상기 피스톤의 외측면 사이에 미세유로를 형성하면서 상기 제2 하우징의 내측면에 장착되는 실링 부재; 상기 제2 하우징의 하부를 밀폐하도록 제공되고, 상기 간접액 챔버에 수용된 간접액의 일부가 상기 미세유로를 지나 수용되는 회수용 간접액 수용부를 구비하는 컵부재; 상기 회수용 간접액 수용부에 수용된 간접액을 상기 간접액 챔버로 회수시키는 간접액 회수 유닛; 상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 약액 가압 장치, 및 이를 구비한 약액 공급 장치를 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 실링 부재가 피스톤과 비접촉 방식으로 장착되고, 제2 하우징의 하부에 회수용 간접액 수용부를 형성하는 컵부재에 의해, 종래의 실링 부재의 마모로 인한 이물질 발생을 방지함으로써, 약액 가압 장치의 내구성을 향상시키고 이물질에 의한 공정불량을 최대한 방지할 수 있다.
2. 간접액 회수 유닛의 사용에 의해, 회수용 간접액 수용부에 수용된 간접액을 간접액 챔버로 회수될 수 있도록 하여 간접액 챔버의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술 1의 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 2는 종래 기술 2에 따른 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 3은 종래 기술 3에 따른 약액 공급 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치의 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에서 피스톤이 후진된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치에서 간접액 회수 유닛의 작동전 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치에서 간접액 회수 유닛의 작동후 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤의 이동에 의한 컵부재 내의 간접액이 차지하는 면적 변화를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
이하, 첨부된 도면 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 핀 및 이를 포함하는 구비된 검사용 소켓에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치의 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치 및 이를 구비한 약액 공급 장치에서 피스톤이 후진된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치에서 간접액 회수 유닛의 작동전 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치에서 간접액 회수 유닛의 작동후 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치(301)는 내부에 간접액이 수용되는 간접액 챔버(433)를 구비하는 제2 하우징(435); 상기 제2 하우징(435) 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하는 피스톤(436); 상기 제2 하우징(435)의 내측면과 상기 피스톤(436)의 외측면 사이에 미세유로(433a)를 형성하면서 상기 제2 하우징(435)의 내측면에 장착되는 실링 부재(437); 상기 제2 하우징(435)의 하부를 밀폐하도록 제공되고, 상기 간접액 챔버(433)에 수용된 간접액의 일부가 상기 미세유로(433a)를 지나 수용되는 회수용 간접액 수용부(441)를 구비하는 컵부재(440); 상기 회수용 간접액 수용부(441)에 수용된 간접액을 상기 간접액 챔버(433)로 회수시키는 간접액 회수 유닛(450); 상기 피스톤(436)과 연결되며, 상기 피스톤(436)을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드(438); 및 상기 피스톤 로드(438)와 연결되며, 상기 피스톤 로드(438)를 구동하기 위한 구동 부재(439)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치(400)는 내부에 가압 챔버(405)를 구비하는 제1 하우징(404); 상기 제1 하우징(404)의 일측에 제공되며, 약액을 수용하는 약액 탱크(미도시)에 연결되는 약액 유입구(410); 상기 제1 하우징의(404) 타측에 제공되며, 상기 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치(미도시)에 연결되는 약액 토출구(419); 상기 가압 챔버(405) 내에 제공되며, 상기 약액이 공급되는 튜브(406); 내부에 간접액이 수용되는 간접액 챔버(433)를 구비하는 제2 하우징(435); 상기 제2 하우징(435) 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하는 피스톤(436); 상기 제2 하우징(435)의 내측면과 상기 피스톤(436)의 외측면 사이에 미세유로(433a)를 형성하면서 상기 제2 하우징(435)의 내측면에 장착되는 실링 부재(437); 상기 제2 하우징(435)의 하부를 밀폐하도록 제공되고, 상기 간접액 챔버(433)에 수용된 간접액의 일부가 상기 미세유로(433a)를 지나 수용되는 회수용 간접액 수용부(441)를 구비하는 컵부재(440); 상기 회수용 간접액 수용부(441)에 수용된 간접액을 상기 간접액 챔버(433)로 회수시키는 간접액 회수 유닛(450); 상기 피스톤(436)과 연결되며, 상기 피스톤(436)을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드(438); 및 상기 피스톤 로드(438)와 연결되며, 상기 피스톤 로드(438)를 구동하기 위한 구동 부재(439)를 포함한다.
이하에서는 약액 가압 장치(401) 및 이를 구비한 약액 공급 장치(400)의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
다시 도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치(400)는 내부에 가압 챔버(405)를 구비하는 제1 하우징(404)을 구비한다. 제1 하우징(404)의 일측에는 약액 유입구(410)가 제공되고, 타측에는 약액 토출구(419)가 제공된다. 약액 유입구(410)는 약액을 수용하는 약액 탱크(미도시)와 연결되어 있으며, 약액 유입구(410)와 약액 탱크 사이에는 약액 유입구(410)를 개폐하기 위한 제1 개폐밸브(421)가 제공된다. 또한, 약액 토출구(419)는 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치(미도시)와 연결되어 있으며, 약액 토출구(419)와 노즐 장치 사이에는 약액 토출구(419)를 개폐하기 위한 제2 개폐밸브(422)가 제공된다. 상술한 제1 및 제2 개폐밸브(421,422)는 선택 사양으로 반드시 사용되어야 하는 것은 아니다. 또한, 제1 및 제2 개폐밸브(421,422)는 각각 전기신호에 의해 작동하는 솔레노이드 밸브, 공기압에 의해 작동하는 에어 동작 밸브(air operate valve) 또는 체크 밸브(check valves)로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치(400)는 제1 하우징(404)의 가압 챔버(405) 내에 제공되는 튜브(406)를 구비한다. 튜브(406)는 약액이 공급되는 통로로 후술하는 약액 가압 장치(401)에 의해 공급되는 간접액의 가압 및 감압 동작에 의해 탄성 변형될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치(400)는 약액 가압 장치(401)를 포함한다. 이러한 약액 가압 장치(401)는 간접액이 수용되는 간접액 챔버(433)를 구비하는 제2 하우징(435)을 포함한다. 제2 하우징(435) 및 간접액 챔버(433)는 각각 별개로 제공되어 결합되거나 또는 일체형으로 구현될 수 있다. 가압 챔버(405)와 간접액 챔버(433)는 연결부재(432)에 의해 서로 유체 연통되도록 연결된다.
한편, 제2 하우징(435)의 하부는 개방된 구조로 형성될 수 있으며, 제2 하우징(435)의 하부는 후술하는 컵부재(440)에 의해 밀폐될 수 있다.
또한, 제2 하우징(435) 내에 제공되는 피스톤(436)은 간접액을 가압할 수 있다. 피스톤(436)에는 피스톤 로드(438)가 연결되어 있으며, 피스톤 로드(438)에는 구동 부재(439)와 연결되어 있다. 구동 부재(439)의 구동력에 의해 피스톤 로드(438) 및 피스톤 로드(438)와 연결된 피스톤(436)이 제2 하우징(435) 내에서 축방향(전진 방향 및 후진 방향)으로 이동될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 하우징(435)의 내측면과 피스톤(436)의 외측면 사이에 미세유로(433a)를 형성하면서 제2 하우징(435)의 내측면에 장착되는 비접촉 타입의 실링 부재(437)가 구비될 수 있다. 이때, 앞서 상술한 바와 같이 제2 하우징(435)의 하부에는 간접액 챔버(433)에 수용된 간접액의 일부가 미세유로(433a)를 지나 수용되는 회수용 간접액 수용부(441)를 형성하는 컵부재(440)가 구비된다.
도시되지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치에 사용되는 컵부재(440)는 탄성변형 가능한 외부 탄성 부재, 및 외부 탄성 부재의 내측에서 외부 탄성 부재에 부착되는 내부 보강 부재로 구현될 수 있다. 외부 탄성 부재로는 예를 들어 수지 재질 또는 고무 재질(구체적으로는, 예를 들어 EPDM(ethylene propylene diene monomer))이 사용될 수 있고, 내부 보강 부재로는 예를 들어 천 재질(cloth material)이 사용될 수 있다. 이러한 천 재질은 천의 결방향으로 인하여 피스톤(436)의 축방향으로는 외부 탄성 부재의 탄성 변형을 방지하지만 피스톤(436)의 원주방향으로는 탄성 변형을 가능하게 한다.
컵부재(440)의 끝단부는 제2 하우징(435)의 하단부에 고정 장착될 수 있으며, 컵부재(440)는 후술하는 지지부재(460)의 상부 및 측면 일부에 덧씌워진 상태로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치는 상부 및 측면 일부가 컵부재(440)에 의해 덧씌워진 상태로 상기 피스톤(436)의 하부에 제공되어, 피스톤(436)을 지지하는 지지부재(460)가 추가로 구비될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 컵부재(440)는 지지부재(460)의 상부 및 측면 일부에 덧씌워진 상태로 피스톤(436)의 하부와 지지부재(460)의 상부 사이에 배치된다. 이때, 피스톤 로드(438)는 지지부재(460)를 관통한 상태로 피스톤(436)과 연결되며, 피스톤 로드(438)에 의해 피스톤(436)이 축방향으로 이동되면 피스톤(436)과 함께 지지부재(460) 또한 축방향으로 이동된다. 이 경우, 피스톤(436)이 후진 동작에 의해 지지부재(460)가 후진 동작을 하면 컵부재(440)는 지지부재(460)의 측면 일부가 벗겨지고, 피스톤(436)의 전진 동작에 의해 지지부재(460)가 전진 동작을 하면 컵부재(440)는 지지부재(460)가 후진 동작을 하면서 벗겨진 만큼 다시 씌워진다. 상술한 바와 같은 피스톤(436) 전후진 동작이 반복 수행되는 동안 간접액 챔버(433) 내의 간접액은 미세유로(433a)를 통해 컵부재(440)의 회수용 간접액 수용부(411) 내로 이동한 후, 다시 간접액 챔버(433) 내로 회수된다.
즉, 제2 하우징(435)의 내측면에 실링 부재(437)가 비접촉 타입으로 구비되고, 제2 하우징(435)의 하부가 컵부재(440)에 의해 밀폐됨에 따라, 종래와 같이 실링 부재의 마모로 인한 이물질 발생되는 것을 방지할 수 있어, 장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 것과 동시에 이물질에 의한 공정불량을 최대한 줄일 수 있게 된다.
도 6 및 도 7을 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치에서는 간접액 회수 유닛(450)을 포함한다. 이러한 간접액 회수 유닛(450)은 일측이 미세유로(433a)의 상부에서 간접액 챔버(433)와 연통되도록 연결되고, 타측이 미세유로(433a)의 하부에서 간접액 챔버와 연통되도록 연결되는 간접액 회수관(451)을 포함한다.
간접액 회수관(451)은 회수용 간접액 수용부(441)에 수용된 간접액을 간접액 챔버(433)로 회수될 수 있도록 한다. 좀 더 구체적으로, 컵부재(440)의 회수용 간접액 수용부(441)에 수용된 간접액은 피스톤의 후진 동작(피스톤이 후진하여 간접액 챔버(433)에서 회수용 간접액 수용부(441)로 이동하는 동작)에 의해 회수용 간접액 수용부(441)의 압력이 상승되면, 그 상승된 압력에 의해 회수용 간접액 수용부(441)에 수용된 간접액이 간접액 회수관(451)을 통해 이동된다.
이때, 간접액 회수관(451)을 통해 이동되는 간접액은 간접액 회수관(451) 상에 구비되는 개폐부(452)에 의해 조절될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 가압 장치(301)에서는, 피스톤(436)의 지속적인 상하 이동에 따라 간접액 챔버(433)에 수용된 간접액이 미세유로(433a)를 통하여 회수용 간접액 수용부(441) 내로 이동한 후, 간접액 회수 유닛(450)에 의해 회수용 간접액 수용부(441) 내의 간접액이 간접액 챔버(433) 내로 이동됨으로써, 간접액 챔버(333) 내의 압력이 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 개폐부(452)는 간접액 회수관(451) 내에 고정 방식으로 장착되는 탄성 부재(453), 및 탄성 부재(453)와 접촉하여 이동 가능하게 제공되는 가동 부재(454)로 구현될 수 있다. 여기서, 탄성 부재(453)는 스프링으로 구현되고, 가동 부재(454)는 금속제 구체(spherical body)로 구현되는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 가동 부재(454)는 직육면체, 정육면체, 원추체, 다면체 등의 형상을 구비한 금속 재질, 나무 재질, 플라스틱 재질을 포함한 다양한 재질로 구현될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
상술한 간접액 회수 유닛(450)은 예를 들어, 피스톤(436)의 후진 동작에 의해 회수용 간접액 수용부(441) 내의 압력이 소정 압력 값을 초과하면, 탄성 부재(453)에 의해 제공되는 탄성력을 초과하게 되어, 탄성 부재(453)를 압축한다. 그 결과, 가동 부재(454)는 간접액 회수관(451)이 개방되도록 이동되어, 회수용 간접액 수용부(441) 내의 간접액이 간접액 회수관(451)을 통해 간접액 챔버(333) 내로 이동하게 된다. 이러한 간접액의 이동은 회수용 간접액 수용부(441) 내의 압력이 탄성 부재(453)에 의해 제공되는 탄성력 이하가 될 때까지 계속된다. 그 후, 피스톤의 전진 동작에 의해 회수용 간접액 수용부(441) 내의 압력이 탄성 부재(453)에 의해 제공되는 탄성력 이하가 되면, 탄성 부재(453)의 탄성력이 가동 부재(454)를 간접액 회수관(451)이 폐쇄되도록 이동시킨다. 따라서, 피스톤(436)의 지속적인 사용에 따라 간접액 챔버(433) 내의 간접액의 일부가 회수용 간접액 수용부(441) 내로 이동하게 되더라도, 간접액 회수유닛(350)에 의해 회수용 간접액 수용부(441) 내의 간접액이 다시 간접액 챔버(433)로 이동하게 되어 회수용 간접액 수용부(441) 내의 압력 및 간접액 챔버(433) 내의 압력이 각각 일정 압력을 유지할 수 있게 된다. 이에 따라, 간접액 챔버(433) 내의 압력이 정상 압력을 계속 유지할 수 있으므로, 약액 토출 시 정량 및 정속 편차 발생이 방지되어 약액의 정밀한 토출이 가능해지게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤의 이동에 의한 컵부재 내의 간접액이 차지하는 면적 변화를 설명하기 위한 도면이다. 여기서 도 8의 (a)는 피스톤이 후진하기 전 상태를 나타낸 것이고, 도 8의 (b)는 피스톤이 중간 정도 후진한 상태를 나타낸 것이며, 도 8의 (c)는 피스톤이 최대로 후진한 상태를 나타낸 것이다.
도 8을 참조하여, 피스톤(436)의 이동에 의해 컵부재(440) 내의 압력이 변화되는 것을, 피스톤(436)의 이동전 상태, 중간 이동 상태, 및 최대 이동된 상태에서의 회수용 간접액 수용부(441)에 간접액이 차지하는 면적을 가지고 예를 들어 설명한다.
이동전 면적 중간 이동면적 최대 이동면적
제1 면적(A1) (x1 - y1)a (x2 - y2)a (x3 - y3)a
제2 면적(A2) (a + b)y1 (a + b)y2 (a + b)y3
제3 면적(A3) 동일 동일 동일
면적 합계 [(x1-y1)a + (a+b)y1] [(x2 - y2)a + (a+b)y2] [(x3 - y3)a + (a+b)y3]
표 1은 피스톤(436)의 이동에 따른 간접액의 면적 변화를 계산한 것으로서, 제1 면적(A1)은 피스톤(436)이 회수용 간접액 수용부(441) 내에 위치하고 있는 영역에서의 간접액이 차지하는 면적이고, 제2 면적(A2)은 피스톤(436)이 회수용 간접액 수용부(441)에 위치하지 않은 영역에서의 간접액이 차지하는 면적이며, 제3 면적(A3)은 컵부재(440)의 아래로 볼록한 부위에서의 간접액이 차지하는 면적일 수 있다. 이때, 컵부재(440)가 피스톤(436)의 길이방향을 기준으로 대칭구조라는 가정하에 한쪽 부분의 간접액 변화 면적을 계산하였다.
계산식 1
[(x1 - y1)a + (a + b)y1] - [(x2 - y2)a + (a + b)y2] = (b - a)(y1 - y2) > 0 (조건, y1-y2 > 0, b-a > 0)
계산식 1은 이동전 면적(도 8의 (a) 참조)에서 중간 이동면적(도 8의 (b) 참조)을 뺀 계산식이며, 그 결과 값이 0보다 크기 때문에 피스톤(436)이 이동전 위치에서 중간 이동 위치로 후진 이동함에 따라 회수용 간접액 수용부(441)에 수용된 간접액의 면적이 감소하는 것을 알 수 있다.
계산식 2
[(x2 - y2)a + (a + b)y2] - [(x3 - y3)a + (a + b)y3] = (b - a)(y2 - y3) > 0 (조건, y2-y3 > 0, b-a > 0)
계산식 2는 중간 이동면적(도 8의 (b)참조)에서 최대 이동면적(도 8의 (c) 참조)을 뺀 계산식이며, 그 결과 값이 0보다 크기 때문에 피스톤(436)이 중간 이동 위치에서 최대 이동 위치로 후진 이동함에 따라 회수용 간접액 수용부(441)에 수용된 간접액의 면적이 감소하는 것을 알 수 있다.
결과적으로, 피스톤(436)이 후진 이동함에 따라 회수용 간접액 수용부(441)에 수용된 간접액의 면적이 감소하는 것을 알 수 있고, 이에 따라 회수용 간접액 수용부(441) 내의 압력 변화가 발생하여 회수용 간접액 수용부(441)에 수용된 간접액이 간접액 회수 유닛(450)을 통해 간접액 챔버(433)로 회수될 수 있게 된다.
이상으로 본 발명에 관하여 실시예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능하다.
10a,10b,100,300,400: 약액 공급 장치 11: 구동 펌프
12: 펌프 구동부/약액 펌프 13: 가요성 튜브/하우징 부재
13a,13b: 구동 하우징/약액 하우징 14: 벨로우즈/구동 유닛
15: 어댑터부/수용공 16: 어댑터부/폐쇄벽
17: 공급 유로/개구부 18: 약액 탱크/구동 로드
19: 토출 유로 20: 노즐 장치
21: 개폐밸브/벨로우즈 22: 개폐밸브/아코디언 형상부
23: 작동 디스크부/말단 플레이트부 24: 소형 벨로우즈부
25: 대형 벨로우즈부/연통 챔버 26: 펌프 챔버
42: 펌프실 43: 간접액
301: 약액 가압 장치 304: 제1 하우징
305: 가압 챔버 306: 튜브
310: 약액 유입구 319: 약액 토출구
321,322: 제 1/제 2 개폐밸브 332: 연결부재
333: 간접액 챔버 335: 제2 하우징
336: 피스톤 337: 실링 부재
338: 피스톤 로드 339: 구동 부재
401: 약액 가압 장치 404: 제1 하우징
405: 가압 챔버 406: 튜브
410: 약액 유입구 419: 약액 토출구
421,422: 제 1/제 2 개폐밸브 432: 연결부재
433: 간접액 챔버 433a: 미세유로
435: 제2 하우징 436: 피스톤
437: 실링 부재 438: 피스톤 로드
439: 구동 부재 440: 컵부재
441: 회수용 간접액 수용부 450: 간접액 회수 유닛
451: 간접액 회수관 452: 개폐부
453: 탄성 부재 454: 가동 부재
460: 지지부재

Claims (12)

  1. 약액 가압 장치에 있어서,
    내부에 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제2 하우징;
    상기 제2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하는 피스톤;
    상기 제2 하우징의 내측면과 상기 피스톤의 외측면 사이에 미세유로를 형성하면서 상기 제2 하우징의 내측면에 장착되는 실링 부재;
    상기 제2 하우징의 하부를 밀폐하도록 제공되고, 상기 간접액 챔버에 수용된 간접액의 일부가 상기 미세유로를 지나 수용되는 회수용 간접액 수용부를 구비하는 컵부재;
    상기 회수용 간접액 수용부에 수용된 간접액을 상기 간접액 챔버로 회수시키는 간접액 회수 유닛;
    상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및
    상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재
    를 포함하는 약액 가압 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컵부재의 끝단부는 상기 제2 하우징의 하단부에 고정 장착되는
    약액 가압 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상부 및 측면 일부가 상기 컵부재에 의해 덧씌워진 상태로 상기 피스톤의 하부에 제공되어, 상기 피스톤을 지지하는 지지부재
    를 더 포함하는 약액 가압 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 간접액 회수 유닛은
    일측이 상기 미세유로의 상부에서 상기 간접액 챔버와 연통되도록 연결되고, 타측이 상기 미세유로의 하부에서 상기 간접액 챔버와 연통되도록 연결되는 간접액 회수관; 및
    상기 간접액 회수관 상에 배치되며, 상기 회수용 간접액 수용부의 압력 변화에 따라 상기 간접액 회수관을 개폐하는 개폐부
    를 포함하는 약액 가압 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 개폐부는
    상기 간접액 회수관 내에 배치되어 탄성력을 제공하는 탄성 부재; 및
    상기 탄성 부재와 접촉하여 이동 가능하게 제공되는 가동 부재
    를 포함하는 약액 가압 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 개폐부는 상기 피스톤의 후진에 의해 상기 회수용 간접액 수용부 내의 압력이 상승하면 상기 가동 부재를 상기 간접액 회수관이 개방되도록 이동시키고, 상기 피스톤의 전진에 의해 상기 회수용 간접액 수용부 내의 압력이 하강하면 상기 가동 부재를 상기 간접액 회수관이 폐쇄되도록 이동시키는 약액 가압 장치.
  7. 약액 공급 장치에 있어서,
    내부에 가압 챔버를 구비하는 제1 하우징;
    상기 제1 하우징의 일측에 제공되며, 약액을 수용하는 약액 탱크에 연결되는 약액 유입구;
    상기 제1 하우징의 타측에 제공되며, 상기 약액을 토출하여 도포하는 노즐 장치에 연결되는 약액 토출구;
    상기 가압 챔버 내에 제공되며, 상기 약액이 공급되는 튜브;
    내부에 간접액이 수용되는 간접액 챔버를 구비하는 제2 하우징;
    상기 제2 하우징 내에 제공되며, 상기 간접액을 가압하는 피스톤;
    상기 제2 하우징의 내측면과 상기 피스톤의 외측면 사이에 미세유로를 형성하면서 상기 제2 하우징의 내측면에 장착되는 실링 부재;
    상기 제2 하우징의 하부를 밀폐하도록 제공되고, 상기 간접액 챔버에 수용된 간접액의 일부가 상기 미세유로를 지나 수용되는 회수용 간접액 수용부를 구비하는 컵부재;
    상기 회수용 간접액 수용부에 수용된 간접액을 상기 간접액 챔버로 회수시키는 간접액 회수 유닛;
    상기 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 피스톤 로드; 및
    상기 피스톤 로드와 연결되며, 상기 피스톤 로드를 구동하기 위한 구동 부재
    를 포함하는 약액 공급 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컵부재의 끝단은 상기 제2 하우징의 하단부에 고정 장착되는
    약액 공급 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상부 및 측면 일부가 상기 컵부재에 의해 덧씌워진 상태로 상기 피스톤의 하부에 제공되어, 상기 피스톤을 지지하는 지지부재
    를 더 포함하는 약액 공급 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 간접액 회수 유닛은
    일측이 상기 미세유로의 상부에서 상기 간접액 챔버와 연통되도록 연결되고, 타측이 상기 미세유로의 하부에서 상기 간접액 챔버와 연통되도록 연결되는 간접액 회수관; 및
    상기 간접액 회수관 상에 배치되며, 상기 회수용 간접액 수용부의 압력 변화에 따라 상기 간접액 회수관을 개폐하는 개폐부
    를 포함하는 약액 공급 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 개폐부는
    상기 간접액 회수관 내에 배치되어 탄성력을 제공하는 탄성 부재; 및
    상기 탄성 부재와 접촉하여 이동 가능하게 제공되는 가동 부재
    를 포함하는 약액 공급 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 개폐부는 상기 피스톤의 후진에 의해 상기 회수용 간접액 수용부 내의 압력이 상승하면 상기 가동 부재를 상기 간접액 회수관이 개방되도록 이동시키고, 상기 피스톤의 전진에 의해 상기 회수용 간접액 수용부 내의 압력이 하강하면 상기 가동 부재를 상기 간접액 회수관이 폐쇄되도록 이동시키는 약액 공급 장치.
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