KR100884764B1 - Micro valve - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유체와의 친화력에 따라 상호 밀착 또는 분리되는 다수의 비드를 유체 통로에 밀착 구비하여, 유체 온도 변화에 따라 유체 통로를 선택적으로 개방하도록 하는 마이크로 밸브에 관한 것이다. The present invention relates to a microvalve which is provided with a plurality of beads in close contact with or separated from each other in accordance with the affinity with the fluid to the fluid passage to selectively open the fluid passage in accordance with the fluid temperature change.
이를 위한 본 발명의 마이크로 밸브는, 작동 유체의 유동을 허용하거나 제한하기 위한 마이크로 밸브에 있어서, 작동 유체가 공급되는 유체 공급부와, 상기 유체 공급부로부터의 유체가 유출되도록 유체 공급부의 일측에 형성된 다수의 유체 통로와, 상기 유체 공급부 내부의 유체 통로에 밀착 구비되고 상기 다수의 유체 통로를 선택적으로 개방하는 다수의 비드를 포함하여 구성되되, 상기 다수의 비드는 유체 온도, 염 농도, pH 농도 중 어느 하나에 따라 유체와의 친화력이 변화하여 상호 밀착 또는 분리되는 특성을 통해 상기 각 유체 통로를 선택적으로 개방한다. To this end, the microvalve of the present invention is a microvalve for allowing or restricting the flow of a working fluid, the microvalve including a fluid supply portion to which a working fluid is supplied and a plurality of fluid supply portions formed at one side of the fluid supply portion so that the fluid from the fluid supply portion flows out. And a plurality of beads provided in close contact with the fluid passage inside the fluid supply and selectively opening the plurality of fluid passages, wherein the plurality of beads are any one of fluid temperature, salt concentration, and pH concentration. The affinity with the fluid is changed to selectively open each fluid passage through the property of being in close contact or separation with each other.
마이크로 밸브, 비드, 유체, 친화력, 친수성, 소수성 Microvalve, Bead, Fluid, Affinity, Hydrophilic, Hydrophobic
Description
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 밸브 평면도.1 is a plan view of a microvalve according to the present invention.
도 2는 도 1의 A-A'선 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1.
도 3은 도 1의 B-B'선 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of FIG.
도4는 온도 변화에 따라 유체와의 친화력 변화에 따라 상호 밀착 또는 분리되는 비드의 특성을 나타낸 사진.Figure 4 is a photograph showing the characteristics of the beads in close contact or separation with each other in accordance with the change in affinity with the fluid with temperature changes.
도 5 및 도 6은 본 발명의 마이크로 밸브의 작용을 설명하기 위한 단면도.5 and 6 are cross-sectional views for explaining the action of the microvalve of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 유체 공급부1: fluid supply part
11 : 비드가이드 11: Bead Guide
2 : 유체 통로2: fluid passage
3 : 비드3: bead
4 : 유체4: fluid
본 발명은 마이크로 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체와의 친화 력에 따라 상호 밀착 또는 분리되는 다수의 비드를 유체 통로에 밀착 구비하여, 유체 온도 변화에 따라 유체 통로를 선택적으로 개방하도록 하는 마이크로 밸브에 관한 것이다. The present invention relates to a microvalve, and more particularly to a microvalve having a plurality of beads closely contacted to or separated from each other according to an affinity with a fluid to selectively open the fluid passage according to a change in fluid temperature. It is about a valve.
최근에 마이크로 머시닝(Micro-machining) 기술의 비약적인 발전은 다양한 기능을 하는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS:Micro Electro Mechanical System)의 개발을 가능하게 하였다. Recent breakthroughs in micro-machining technology have enabled the development of multi-functional micro electro mechanical systems (MEMS).
이러한 MEMS 장치들은 크기, 비용 및 신뢰성의 관점에서 많은 장점을 가지고 있으므로 광범위한 적용예를 위해 개발되고 있다. These MEMS devices have many advantages in terms of size, cost and reliability and are being developed for a wide range of applications.
특히, 유체시스템을 초소형화시켜 하나의 칩상에 구현하려는 연구가 진행되고 있으며, 이처럼 초소형화된 유체시스템에는 작동유체의 유동을 허용 또는 제한하기 위한 마이크로 밸브가 기본요소로서 사용되고 있다.In particular, research into miniaturizing a fluid system and implementing it on a single chip is being conducted. In such a miniaturized fluid system, a microvalve for allowing or restricting a flow of a working fluid is used as a basic element.
이러한 마이크로 밸브는, 압력차에 의해 개폐되는 패시브 밸브(Passive valve)와, 챔버를 히터로 가열하여 챔버를 팽창시키고 자연냉각으로 챔버를 수축시키면서 유체통로를 개폐시키는 써멀밸브(Thermal valve)등의 다양한 형태로 개발되어 사용되고 있다.Such micro valves include a passive valve that opens and closes due to a pressure difference, and a thermal valve that opens and closes the fluid passage while expanding the chamber by heating the chamber with a heater and contracting the chamber by natural cooling. It is developed and used in the form.
그러나, 상기 패시브 밸브의 경우, 밸브 양측의 압력차에 의해 개폐되므로 밸브의 개폐시기 및 작동유체의 미세유량 제어가 어렵다.However, in the case of the passive valve, opening and closing by the pressure difference between both sides of the valve, it is difficult to control the opening and closing time of the valve and the micro flow rate of the working fluid.
또한, 상기 써멀밸브는 챔버의 냉각을 자연냉각에 의존하므로서 고온의 작동유체를 사용하는 유체시스템에는 챔버를 수축하는 것이 어려워 적용될 수 없다는 단점이 있다.In addition, the thermal valve has a disadvantage in that it is difficult to contract the chamber in a fluid system using a high temperature working fluid because the cooling of the chamber is dependent on natural cooling.
이에, 온도에 민감하게 작동되는 마이크로 밸브의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, the development of a microvalve that operates sensitive to temperature is required.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 유체의 온도에 따라 유체와의 친화력이 변화하여 상호 밀착 또는 분리되는 다수의 비드를 유체 통로에 밀착 구비하고, 유체의 온도를 변화시켜 유체 통로를 선택적으로 개방하도록 하는 마이크로 밸브를 제공함에 있다. An object of the present invention for improving the problems according to the prior art is provided with a plurality of beads in close contact with the fluid passage in close contact with or separated from the fluid by changing the affinity with the fluid in accordance with the temperature of the fluid, by changing the temperature of the fluid A microvalve is provided to selectively open the fluid passage.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 마이크로 밸브는, 작동 유체의 유동을 허용하거나 제한하기 위한 마이크로 밸브에 있어서, 작동 유체가 공급되는 유체 공급부와, 상기 유체 공급부로부터의 유체가 유출되도록 유체 공급부의 일측에 형성된 다수의 유체 통로와, 상기 유체 공급부 내부의 유체 통로에 밀착 구비되고 상기 다수의 유체 통로를 선택적으로 개방하는 다수의 비드를 포함하여 구성되되, 상기 다수의 비드는 유체 온도, 염 농도, pH 농도 중 어느 하나에 따라 유체와의 친화력이 변화하여 상호 밀착 또는 분리되는 특성을 통해 상기 각 유체 통로를 선택적으로 개방한다. The microvalve of the present invention for solving the above technical problem, in the microvalve for allowing or restricting the flow of the working fluid, the fluid supply portion to which the working fluid is supplied, and the fluid supply portion so that the fluid from the fluid supply flows out It comprises a plurality of fluid passages formed on one side and a plurality of beads provided in close contact with the fluid passages inside the fluid supply unit and selectively opening the plurality of fluid passages, wherein the plurality of beads are fluid temperature, salt concentration, The affinity with the fluid changes according to any one of the pH concentrations to selectively open each of the fluid passages through the property of being in close contact or separation from each other.
여기서, 상기 다수의 비드는 그 표면이 엘라스틴형 폴리펩티드(Elastin-Like Polypeptide;ELP)로 코팅될 수 있다.Here, the plurality of beads may be coated on the surface of the elastin-type polypeptide (Elastin-Like Polypeptide; ELP).
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다. The invention will become more apparent through the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings. Hereinafter will be described in detail to enable those skilled in the art to easily understand and reproduce through embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 밸브 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B'선 단면도이다.1 is a plan view of a microvalve according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 1.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 작동 유체의 유동을 허용하거나 제한하기 위한 마이크로 밸브에 관한 것으로서, 유체 공급부(1)와, 다수의 유체 통로(2)와, 다수의 비드(3)를 포함하여 구성된다. 1 to 3, the present invention relates to a microvalve for allowing or restricting the flow of a working fluid, comprising a fluid supply 1, a plurality of
여기서, 유체 공급부(1)는 플레이트와 같은 몸체로 이루어지며 공간부를 통해 작동 유체(4)가 공급되는 것이고, 다수의 유체 통로(2)는 유체 공급부(1)로부터의 유체가 유출되도록 유체 공급부(1)의 일측에 형성된다. Here, the fluid supply part 1 is formed of a body such as a plate and is supplied with the working fluid 4 through the space part, and the plurality of
이때, 유체 공급부(1)와 유체 통로(2)의 형상 및 유체 통로(2)의 위치는 여기에 한정되지 않고 다양한 실시예를 통해 변형될 수 있다. In this case, the shape of the fluid supply unit 1 and the
그리고, 다수의 비드(3)는 다수의 유체 통로(2)를 선택적으로 개방하도록 유체 공급부(1) 내부의 유체 통로(2)에 밀착 구비되며, 비드(3)가 유체 통로(2)의 하부에서 이탈하지 않도록 유체 공급부(1)에는 비드가이드(11)가 형성된다.In addition, the plurality of
여기서, 다수의 비드(3)는 유체에 가해지는 온도에 따라 유체와의 친화력이 변화하여 상호 밀착 또는 분리되는 특성을 가지는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the plurality of
이때, 다수의 비드는 물의 온도 변화에 따라 친수성 또는 소수성을 나타내는 엘라스틴형 폴리펩티드로 그 표면이 코팅됨이 바람직하다. In this case, the plurality of beads are preferably coated with an elastin-type polypeptide showing hydrophilicity or hydrophobicity according to the temperature change of water.
본 발명의 실시예에서는 유체의 온도에 따라 비드와 유체 사이의 친화력 변 화를 이용하는 것으로 기재하였으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 다수의 비드가 염 농도 또는 pH 농도에 따라 유체와의 친화력이 변화하는 원리를 이용할 수 있다. In the embodiment of the present invention, it is described that the affinity between the fluid and the fluid is changed according to the temperature of the fluid, but the present invention is not limited thereto, and the affinity with the fluid varies according to the salt concentration or the pH concentration. You can use the principle.
도 4는 온도 변화에 따라 유체와의 친화력 변화에 따라 상호 밀착 또는 분리되는 비드의 특성을 나타낸 사진이다.Figure 4 is a photograph showing the characteristics of the beads are in close contact or separation with each other according to the change in affinity with the fluid with temperature changes.
도 4를 참조하면, 유체의 온도가 일정 온도 이하일 경우 비드들은 유체와의 친화력이 높아 상호 분리된 상태를 유지하고, 유체를 가열시켜 유체의 온도를 일정 온도 이상이 되게 하면, 비드들은 유체와의 친화력이 낮아져 유체와 분리되려는 성질을 나타내어 비드들끼리 밀착된다. Referring to FIG. 4, when the temperature of the fluid is lower than or equal to a certain temperature, the beads have a high affinity with the fluid and thus remain separated from each other. When the fluid is heated to make the temperature of the fluid higher than or equal to the predetermined temperature, the beads may be in contact with the fluid. The affinity is lowered to show a property of separating from the fluid close to the beads.
이후, 유체를 다시 냉각하면 비드와 유체와의 친화력이 높아져 다수의 비드는 상호 분리되고, 유체를 또 다시 가열시켜 유체가 일정 온도 이상이 되면 다수의 비드들은 상호 밀착된다. Thereafter, when the fluid is cooled again, the affinity between the beads and the fluid increases, so that the plurality of beads are separated from each other. When the fluid is heated again and the fluid is above a certain temperature, the plurality of beads closely adhere to each other.
도 5 및 도 6은 본 발명의 마이크로 밸브의 작용을 설명하기 위한 단면도로서, 도 1의 A-A'선 단면도이다. 5 and 6 are cross-sectional views illustrating the action of the microvalve of the present invention, and are taken along line AA ′ of FIG. 1.
여기서, 도 5는 유체의 온도가 일정 온도 이하일 경우를 나타낸 마이크로 밸브 단면도이고, 도 6은 유체의 온도가 일정 온도 이상일 경우를 나타낸 마이크로 밸브 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of a microvalve showing the case where the temperature of the fluid is below a predetermined temperature, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the microvalve showing the case where the temperature of the fluid is above a certain temperature.
도 5를 참조하면, 유체의 온도가 일정 온도 이하일 경우 예를 들어 물의 온도가 일정 온도 이하일 경우 다수의 비드(3)는 물과 친수성을 띄게 된다. 이에 따라, 물과 친화력이 높은 각각의 비드는 위치 이동 없어 유체 통로(2) 폐쇄 상태를 유지한다. Referring to FIG. 5, when the temperature of the fluid is below a certain temperature, for example, when the temperature of the water is below a certain temperature, the plurality of
도 6을 참조하면 물의 온도가 일정 온도 이상이 되면 다수의 비드(3)는 물과의 소수성을 띄게 되고, 이로 인하여 물과의 반발력에 의해 유체 통로(2)를 폐쇄하고 있던 각각의 비드가 상호 밀착된다. Referring to FIG. 6, when the temperature of the water exceeds a certain temperature, the plurality of
이에 따라, 유체 통로(2)를 폐쇄하고 있던 비드의 위치 이동이 발생함에 따라 유체 통로가 개방되는 것이다. As a result, the fluid passage is opened as the positional movement of the beads closing the
이후, 물의 온도가 일정 온도 이하로 낮아지면 다수의 비드는 물과의 친수성을 띄어 각각의 비드가 다시 분리되어 원위치를 찾게 되므로 도 4에 도시된 바와 같이 유체 통로(2)를 폐쇄하게 된다. Thereafter, when the temperature of the water is lowered below a certain temperature, the plurality of beads show hydrophilicity with water, and each bead is separated again to find its original position, thereby closing the
상기 종래 기술에 따른 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 유체의 온도에 따라 유체와의 친화력이 변화하여 상호 밀착 또는 분리되는 다수의 비드를 유체 통로에 밀착 구비하고, 유체의 온도를 변화시켜 유체 통로를 선택적으로 개방하도록 함으로써, 유체의 온도 제어를 통해 밸브를 개폐시킴에 따라 밸브 개폐 제어 및 미세 유량 제어가 용이한 이점이 있다. An object of the present invention for improving the problems according to the prior art is provided with a plurality of beads in close contact with the fluid passage in close contact with or separated from the fluid by changing the affinity with the fluid in accordance with the temperature of the fluid, by changing the temperature of the fluid By selectively opening the fluid passage, there is an advantage that the valve opening and closing control and the fine flow rate control is easy by opening and closing the valve through the temperature control of the fluid.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many different and obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Therefore, the scope of the invention should be construed by the claims described to include many such variations.
Claims (3)
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KR1020070053505A KR100884764B1 (en) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | Micro valve |
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US6615855B2 (en) * | 2000-02-25 | 2003-09-09 | Science & Technology Corporation @T Unm | Stimuli-responsive hybrid materials containing molecular actuators and their applications |
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2007
- 2007-05-31 KR KR1020070053505A patent/KR100884764B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6615855B2 (en) * | 2000-02-25 | 2003-09-09 | Science & Technology Corporation @T Unm | Stimuli-responsive hybrid materials containing molecular actuators and their applications |
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