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KR102644286B1 - 기포제거가 가능한 약액 정량공급펌프 - Google Patents

기포제거가 가능한 약액 정량공급펌프 Download PDF

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KR102644286B1
KR102644286B1 KR1020210155006A KR20210155006A KR102644286B1 KR 102644286 B1 KR102644286 B1 KR 102644286B1 KR 1020210155006 A KR1020210155006 A KR 1020210155006A KR 20210155006 A KR20210155006 A KR 20210155006A KR 102644286 B1 KR102644286 B1 KR 102644286B1
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Abstract

본 발명은 약액저장탱크(10)의 약액을 기포를 제거하여 약액용기(20)로 정량공급하는 약액 정량공급펌프에 관한 것으로서, 상기 약액저장탱크(10)의 하부에 구비되는 프레임(110)과; 상기 프레임(110)의 내부에 수직방향으로 기립배치되며 상기 약액저장탱크(10)로부터 약액을 공급받은 후 상기 약액용기(20)로 약액을 배출하는 시린지(130)와; 상기 프레임(110)의 상부에 구비되며 상기 약액저장탱크(10)로부터 상기 시린지(130)로 약액이 공급되거나 상기 시린지(130)로부터 상기 약액저장탱크(10)로 기포와 약액이 회수되게 하는 상부경로조절밸브부(140)와; 상기 상부경로조절밸브부(140)와 상기 시린지(130) 사이에 구비되어 상기 상부경로조절밸브부(140)와 상기 시린지(130)를 연결하거나 상기 시린지(130)와 상기 약액용기를 연결하여 상기 시린지(130)의 약액이 상기 약액용기(20)로 배출되게 하는 하부경로조절밸브부(150)와; 상기 약액저장탱크(10)로부터 상기 시린지(130)로 기준량 보다 일정량 많은 초기량만큼 공급되면 상기 시린지(130)로부터 약액이 상기 약액저장탱크(10)로 상기 초기량과 상기 기준량의 차이만큼 회수되게 하여 상기 시린지(130)의 내부에 포함된 기포가 제거되게 하고, 기포가 제거된 약액이 상기 시린지(130)로부터 상기 약액용기(20)로 배출되게 상기 상부경로조절밸브부(140)와 상기 하부경로조절밸브부(150)를 제어하는 제어부(180)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기포제거가 가능한 약액 정량공급펌프{Quantitative supply pump of chemical liquid to remove bubbles}
본 발명은 약액 정량공급펌프에 관한 것으로서, 보다 자세히는 약액탱크에 저장된 약액을 약액용기에 기포 없이 정량으로 공급할 수 있는 기포제거가 가능한 약액 정량공급펌프에 관한 것이다.
제약, 바이오, 화장품, 반도체 등의 산업분야에서는 다양한 종류의 약액을 소량으로 용기에 정량 공급할 필요가 있다. 이에 이들 산업분야에서는 펌프를 이용해 약액저장탱크의 약액을 약액용기에 공급하여 사용한다.
그런데, 펌프를 이용해 약액탱크의 약액을 약액용기에 공급하는 과정에서 다량의 기포가 발생되는 경우가 있다.
이렇게 기포가 존재하게 되는 경우, 펌프의 토출정밀도가 낮아진다. 즉, 약액 대신 기포가 약액용기로 들어가게 되므로 토출정밀도가 낮아진다.
또한, 약액이 공급된 약액용기를 시약을 이용하여 반응을 유도하는 경우, 약액에 기포가 있게 되면 시약 양이 부족해 반응여부 검출시 검출 오류가 유발되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 약액을 약액용기로 공급할 때 기포를 제거하여 약액만 공급할 수 있는 약액 정량공급펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
상술한 본 발명의 목적은 약액저장탱크의 약액을 기포를 제거하여 약액용기로 정량공급하는 약액 정량공급펌프에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 약액 정량공급펌프는, 상기 약액저장탱크(10)의 하부에 구비되는 프레임(110)과; 상기 프레임(110)의 내부에 수직방향으로 기립배치되며 상기 약액저장탱크(10)로부터 약액을 공급받은 후 상기 약액용기(20)로 약액을 배출하는 시린지(130)와; 상기 프레임(110)의 상부에 구비되며 상기 약액저장탱크(10)로부터 상기 시린지(130)로 약액이 공급되거나 상기 시린지(130)로부터 상기 약액저장탱크(10)로 기포와 약액이 회수되게 하는 상부경로조절밸브부(140)와; 상기 상부경로조절밸브부(140)와 상기 시린지(130) 사이에 구비되어 상기 상부경로조절밸브부(140)와 상기 시린지(130)를 연결하거나 상기 시린지(130)와 상기 약액용기(20)를 연결하여 상기 시린지(130)의 약액이 상기 약액용기(20)로 배출되게 하는 하부경로조절밸브부(150)와; 상기 약액저장탱크(10)로부터 상기 시린지(130)로 기준량 보다 일정량 많은 초기량만큼 공급되면 상기 시린지(130)로부터 약액이 상기 약액저장탱크(10)로 상기 초기량과 상기 기준량의 차이만큼 회수되게 하여 상기 시린지(130)의 내부에 포함된 기포가 제거되게 하고, 기포가 제거된 약액이 상기 시린지(130)로부터 상기 약액용기(20)로 배출되게 상기 상부경로조절밸브부(140)와 상기 하부경로조절밸브부(150)를 제어하는 제어부(180)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 약액저장탱크(10)는 상기 시린지(130)로 약액을 공급하는 약액공급관(11)과, 상기 시린지(130)로부터 약액이 회수되는 약액회수관(13)이 상기 상부경로조절밸브부(140)와 연결되고, 상기 시린지(130)의 상부에는 상기 하부경로조절밸브부(150)와 연결되는 시린지연결관(133)이 구비되고, 상기 상부경로조절밸브부(140)는, 상부밸브블럭(141)과; 상기 하부경로조절밸브부(150)와 상기 상부밸브블럭(141)을 연결하는 하부밸브연결관(142)과; 상기 상부밸브블럭(141)의 내부에 구비되어 상기 하부밸브연결관(142)과 상기 약액공급관(11)을 연결하는 공급연결로(145)와; 상기 상부밸브블럭(141)의 내부에 구비되어 상기 하부밸브연결관(142)과 상기 약액회수관(13)을 연결하는 회수연결로(147)와; 상기 하부밸브연결관(142)과 상기 공급연결로(145) 및 상기 회수연결로(147)의 결합영역에 구비되어 상기 제어부(180)의 제어에 의해 상기 하부밸브연결관(142)을 상기 공급연결로(145) 또는 상기 회수연결로(147) 중 어느 하나와 연결시켜 약액의 이동경로를 조절하는 상부경로조절밸브(143)를 포함하며, 상기 하부경로조절밸브부(150)는, 상기 상부밸브블럭(141)의 하부에 구비되는 하부밸브블럭(151)과; 상기 하부밸브블럭(151)의 외부에 구비되어 상기 약액용기(20)로 약액을 배출하는 약액배출구(153)와; 상기 하부밸브블럭(151)의 내부에 형성되어 상기 시린지연결관(133)과 상기 하부밸브연결관(142)을 연결하는 탱크연결로(155)와; 상기 하부밸브블럭(151)의 내부에 형성되어 상기 시린지연결관(133)과 상기 약액배출구(153)를 연결하는 배출구연결로(157)와; 상기 시린지연결관(133)과 상기 탱크연결로(155) 및 상기 배출구연결로(157)의 결합영역에 구비되어 상기 제어부(180)의 제어에 의해 상기 시린지연결관(133)을 상기 탱크연결로(155) 또는 상기 배출구연결로(157) 중 어느 하나와 연결시켜 약액의 이동경로를 조절하는 하부경로조절밸브(159)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 시린지(130)의 내부에는 상기 제어부(180)의 제어에 의해 하부에서 상부로 상하이동하며 약액이 주입되거나 배출되게 하는 플런져(135)가 구비되며, 상기 시린지(130)의 내부에는 상기 플런져(135)의 상하 이동에 연동하여 상기 시린지(130) 내부에 충진된 약액 내부에서 이동하며 기포를 제거하는 기포제거부재(160,170)가 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기포제거부재(160)는 상기 시린지(130)의 단면에 대응되는 형상을 가지고, 탄성을 갖는 소재로 형성되며 중심영역에 제1약액입출공(161)이 형성되며 상기 플런져(135)의 상승시에 상기 시린지(130)의 상면과 접촉하며 미세기포를 가압하여 분리 및 제거할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기포제거부재(170)는 상기 시린지(130)의 단면에 대응되는 형상을 가지고, 원판형태로 형성되며 중심영역에 제2약액입출공(171)이 형성되고, 상기 제2약액입출공(171)으로부터 외주연을 향해 점차 높이가 낮아지는 임펠러(173,175)가 상면과 하면에 복수개 형성되며, 상기 플런져(135)의 상하 이동시에 상기 시린지(130)의 내부에서 회전하며 상기 시린지(130)의 내벽면을 닦아 기포를 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 약액 정량공급펌프는 약액을 시린지로 기준량 보다 일정량 많게 충진한 후 일부약액을 약액저장탱크로 회수하면서 시린지 내부의 기포도 함께 약액저장탱크로 배출하여 제거한다.
이에 의해 기포 없이 순수 약액만 약액용기로 공급하여, 토출 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 시린지 내부에 별도의 기포제거부재를 수용하여 플런져 구동에 연동하여 상하로 이동하며 내부의 시린지 내부상면과 플런져의 상면에 잔류하는 기포를 제거하며 기포제거 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 약액 정량공급펌프의 외부구성을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 약액 정량공급펌프의 측면구성을 도시한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 약액 정량공급펌프의 내부 구성을 개략적으로 도시한 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 약액 정량공급펌의 상부경로조절밸브의 단면구성을 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 약액 정량공급펌프의 약액보충과정과 기포제거과정을 도시한 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 약액 정량공급펌프의 약액배출과정을 도시한 예시도,
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 약액 정량공급펌프의 기포제거부재의 기포 제거과정을 도시한 예시도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어 지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 약액 정량공급펌프(100)의 외부구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 약액 정량공급펌프(100)의 측면구성을 도시한 측면도이고, 도 3은 약액 정량공급펌프(100)의 내부구성을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 약액 정량공급펌프(100)는 약액저장탱크(10)에 저장된 약액을 약액용기(20)에 설정된 기준량만큼 정량 분배하여 공급한다. 이 과정에서 기포를 제거한 상태로 약액만 용기로 공급하여 약액의 토출 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 약액 정량공급펌프(100)를 통해 약액용기(20)에 정량 공급되는 약액은 약품, 의약품, 화장품, 반도체 웨이퍼 세정액, 식염수 등 다양한 종류일 수 있다.
약액 정량공급펌프(100)는 약액저장탱크(10)의 하부에 배치되는 함체 형태의 프레임(110)과, 프레임(110)의 내부에 수용되어 약액저장탱크(10)로부터 약액(A)을 공급받아 기포제거 과정을 수행하는 복수개의 시린지(130)와, 복수개의 시린지(130)의 상부에 개별적으로 구비되어 시린지(130)를 약액저장탱크(10) 또는 약액용기(20) 중 어느 하나와 연결하는 하부경로조절밸브(159)와, 하부경로조절밸브(159)와 약액저장탱크(10) 사이에 구비되어 약액(A)이 시린지(130)로 공급되거나 약액저장탱크(10)로 기포와 함께 회수되게 하는 복수개의 상부경로조절밸브(143)와, 약액저장탱크(10)로부터 공급된 약액이 시린지(130)로 공급된 후 기포가 제거되어 약액용기(20)로 공급되도록 하부경로조절밸브(159)와 상부경로조절밸브(143)를 제어하는 제어부(180)를 포함한다.
약액저장탱크(10)는 약액 정량공급펌프(100)의 상부 또는 외부에 구비되며, 내부에 약액(A)이 저장된다. 약액저장탱크(10)는 프레임(110) 내부에 구비된 상부경로조절밸브(143)와 약액공급관(11)과 약액회수관(13)에 의해 연결된다. 약액공급관(11)은 약액저장탱크(10)의 약액(A)을 시린지(130) 측으로 공급하는데 사용되며, 약액회수관(13)은 시린지(130)로부터 반송된 기포와 일부 약액을 다시 약액저장탱크(10)로 회수하는데 사용된다.
약액공급관(11)과 약액회수관(13)은 각각 구비되나, 약액회수관(13)을 통해 이동된 약액은 약액저장탱크(10)에 회수된 후 내부의 약액과 혼합된 후 다시 약액공급관(11)으로 이동된다.
프레임(110)은 약액저장탱크(10)의 하부에 구비되어 복수개의 시린지(130)와, 상부경로조절밸브부(140)와 하부경로조절밸브부(150)를 수용한다. 프레임(110)은 함체 형태로 형성되어 시린지(130)를 통한 약액의 기포제거가 원활히 이루어지도록 각 구성들을 지지한다.
프레임(110)의 외부는 내부가 은폐되도록 커버에 의해 덮혀지며, 외부로는 도 1에 도시된 바와 같이 복수개의 시린지(130)와, 각 시린지(130) 별 약액배출구(153)만 노출된다. 노출된 약액배출구(153)에는 약액배출관(30)이 결합되어 약액(A)을 약액용기(20)로 토출한다. 경우에 따라 약액배출관(30)의 단부에는 노즐이 구비될 수 있다.
시린지(130)는 프레임(110)의 전방에 수직하게 구비되어 약액저장탱크(10)로부터 약액을 공급받아 기포를 제거한 후 약액용기(20)로 공급한다. 본 발명의 약액 정량공급펌프(100)는 프레임(110) 내부에 복수개의 시린지(130)가 나란하게 구비된다. 복수개의 시린지(130)는 제어부(180)의 제어에 의해 동시 또는 독립적으로 약액을 약액용기(20)로 공급한다.
복수개이 시린지(130)는 각각 도 3에 도시된 바와 같이 상부에 약액입출구(131)가 형성된다. 각 시린지(130)의 내부에는 상하로 승강하며 약액(A)이 유입 및 배출되게 흡입압력 및 배출압력을 인가하는 플런져(135)가 구비된다.
플런져(135)는 플런져축(135a)과 연결되며, 플런져축(135a)은 플런져구동부(137)의 구동에 의해 상하로 이동된다. 플런져구동부(137)는 제어부(180)의 제어에 의해 동작된다.
약액입출구(131)는 시린지연결관(133)에 의해 하부경로조절밸브부(150)와 연결된다. 시린지연결관(133)은 하부경로조절밸브부(150)의 경로조절에 의해 약액저장탱크(10)로부터 약액을 시린지(130)로 공급하거나, 시린지(130)로부터 약액을 약액배출구(153)로 배출시킬 수 있다.
플런져구동부(137)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 플런져축(135a)을 아래로 하강시켜 내부에 흡입압을 인가하여 시린지(130) 내부로 약액(A)이 유입되게 한다. 반면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 플런져축(135a)을 상승시켜 시린지(130) 내부에 인출압을 인가하여 시린지(130) 외부로 약액(A)이 배출되게 한다. 플런져구동부(137)는 제어부(180)의 제어신호에 의해 플런져축(135a)을 상하로 구동시킨다.
상부경로조절밸브부(140)는 약액저장탱크(10)로부터 시린지(130)로 약액(A)이 공급되게 하거나, 시린지(130)로부터 약액(A)과 기포(B)가 함께 회수되게 한다. 상부경로조절밸브부(140)는 프레임(110)의 상부에 구비된 상부밸브블럭(141)과, 하부경로조절밸브부(150)와 연결된 하부밸브연결관(142)과, 하부밸브연결관(142)과 약액공급관(11)을 연결하는 공급연결로(145)와, 하부밸브연결관(142)과 약액회수관(13)을 연결하는 회수연결로(147)와, 하부밸브연결관(142)과 공급연결로(145) 및 회수연결로(147)의 결합영역에 구비되어 약액의 공급경로를 조절하는 상부경로조절밸브(143)를 포함한다.
도 4는 상부경로조절밸브(143)의 단면구성을 도시한 단면도이고, 도 5의 (a)와 (b) 및 도 6은 상부경로조절밸브부(140)와 하부경로조절밸브부(150)의 동작과정을 도시한 예시도이다. 도 5의 (a)는 약액 충진과정을 도시한 예시도이고, 도 5의 (b)는 기포제거과정을 도시한 예시도이고, 도 6는 약액토출과정을 도시한 예시도이다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 상부경로조절밸브(143)는 삼방밸브의 형태로 구비되며 제어부(180)의 제어에 의해 전기적으로 동작되며 하부밸브연결관(142)을 공급연결로(145)와 회수연결로(147) 중 어느 하나와 연결한다. 상부경로조절밸브(143)는 회동축(143a)을 기준으로 좌우로 회동되며 공급연결로(145)와 회수연결로(147) 중 어느 하나를 개방하고 나머지 하나는 폐쇄한다.
도 4의 (a)와 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 플런져(135)가 하강하며 시린지(130)에 흡입압력이 인가될 경우 상부경로조절밸브(143)는 회수연결로(147)를 닫고 공급연결로(145)를 열어 약액저장탱크(10)의 약액(A)이 하부밸브연결관(142)으로 이동되게 한다.
반면, 도 4의 (b)와 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 플런져(135)가 상승하면 상부경로조절밸브(143)는 회수연결로(147)를 개방하고 공급연결로(145)를 닫아 시린지(130)로부터 하부밸브연결관(142)을 통해 이동된 약액(A)과 기포(B)가 함께 회수연결로(147)로 회수되게 한다.
이 과정에서 시린지(130)의 상부에 모여있던 기포(B)가 약액저장탱크(10)로 회수되며 시린지(130)의 기포(B)가 제거된다.
또한, 기포 제거가 완료되면, 도 6에 도시된 바와 같이 상부경로조절밸브(143)는 닫혀져 시린지(130)로부터 하부밸브연결관(142)을 통한 약액 이동을 차단한다.
상부경로조절밸브부(140)가 시린지(130)와 약액저장탱크(10) 간의 약액이 이송방향을 조절한다면, 하부경로조절밸브부(150)는 시린지(130)와 약액저장탱크(10) 또는 약액배출구(153) 사이의 경로를 조절한다.
하부경로조절밸브부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부밸브블럭(151)과, 하부밸브블럭(151)의 외부에 노출되어 약액배출관(30)과 연결되는 약액배출구(153)와, 하부밸브연결관(142)과 연결되는 탱크연결로(155)와, 약액배출구(153)와 연결되는 배출구연결로(157)와, 탱크연결로(155)와 배출구연결로(157) 및 시린지연결관(133)의 결합영역에 구비되어 약액의 이동경로를 조절하는 하부경로조절밸브(159)를 포함한다.
약액배출구(153)는 도 1에 도시된 바와 같이 약액배출관(30)과 연결되어 약액을 배출한다. 배출구연결로(157)는 시린지연결관(133)과 연결되어 약액을 약액배출관(30)으로 이동시킨다. 탱크연결로(155)는 시린지연결관(133)과 연결되어 약액을 하부밸브연결관(142)으로 이동시킨다.
하부경로조절밸브(159)는 도 4에 도시된 상부경로조절밸브(143)와 동일한 삼방밸브 형태로 구비되어 배출구연결로(157)와 탱크연결로(155)를 선택적으로 닫는다.
도 5의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 하부경로조절밸브(159)는 배출구연결로(157)를 닫고 탱크연결로(155)를 열어 시린지(130)가 상부경로조절밸브부(140)와 연결되어 약액(A)을 약액저장탱크(10)로부터 공급받거나 내부의 약액(A)과 기포(B)를 약액저장탱크(10)로 회수할 수 있다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이 하부경로조절밸브(159)는 배출구연결로(157)를 열고 탱크연결로(155)를 닫아 시린지(130) 내부의 약액이 약액배출구(153)를 통해 약액용기(20)로 배출되게 한다.
여기서, 시린지(130)의 내부에는 도 5의 (a)에 도시된 약액 충진과정과 도 5의 (b)에 도시된 기포 제거과정에서 기포 제거를 돕는 제1기포제거부재(160)가 구비될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 시린지(130)는 원통형상으로 형성되고 플런져(135)가 접촉한 상태로 상하운동을 하기 때문에 시린지(135)의 외부 상면에는 기포(B)가 발생하지 않는다. 미세기포(B)는 시린지(130)의 내부상면(132)과 플런져(135)의 상면(135b)에 발생된다.
제1기포제거부재(160)를 시린지(130) 내에 넣는 이유는 앞서 설명한 상부경로조절밸브부(140)와 하부경로조절밸브부(150)의 개폐제어에 의해 약액저장탱크(10)로부터 최대량의 약액(A)을 충진받고 기준량과의 차이에 해당하는 약액(A)과 기포(B)를 함께 약액저장탱크(10)로 회수하는 방법만으로는 시린지(130)의 내부상면(132)과 플런져(135)의 상면(135b)에 잔류하는 기포를 완전히 제거할 수 없기 때문이다.
시린지(130)의 내부상면(132)에 붙어있는 기포와 플런져(135)의 상면(135b)에 붙어있는 기포는 플런져(135)의 빠른 상하운동과 외부 충격으로도 분리되지 않기에 제거 할 수 없다. 미세기포는 토출정밀도에 영향을 주지 않으나 펌핑작업이 계속 되면서 미세기포가 조금씩 커져 큰 기포가 되었을 때 토출정밀도에 영향을 준다.
제1기포제거부재(160)은 시린지(130)에 약액을 충진할 때 마다 시린지(130)의 내부상면(132)과 플런져(135)의 상면(135b)을 물리적으로 접촉하여 큰 기포가 되기 전에 미세기포를 분리 및 제거하는데 있다.
도 7은 제1기포제거부재(160)의 기포제거과정을 도시한 예시도이다. 도시된 바와 같이 제1기포제거부재(160)는 시린지(130)의 단면에 대응되는 형상을 갖는 원판 형태로 구비된다.
제1기포제거부재(160)는 스펀지와 같은 탄성을 갖는 소프트 러버 재질로 형성된다. 제1기포제거부재(160)의 중심에는 시린지(130)의 약액입출구(131)와 동축상으로 관통형성되어 약액(A)이 출입되는 제1약액입출공(161)이 구비된다.
시린지(130) 내부에 약액이 충진된 후, 플런져(135)가 일정 높이 상승하며 약액(A)과 시린지(130) 상부의 기포(B)를 약액저장탱크(10)로 회수할 때, 제1기포제거부재(160)는 플런져(135)의 상승에 연동하여 시린지(130) 내부를 상승한다.
이 과정에서 제1기포제거부재(160)는 플런져(135)에 의해 상승하며 시린지(130)의 내부상면(132) 및 플런져(135)의 상면(135b)과 닿으면서 시린지(130) 상부의 기포(B)를 가압하여 기포(B)가 제거되게 한다.
한편, 도 8은 제2기포제거부재(170)가 시린지(130) 내부에서 기포를 제거하는 과정을 도시한 예시도이다.
제2기포제거부재(170)는 시린지(130)의 단면에 대응되는 형상을 갖는 원판 형태로 구비된다. 앞서 설명한 제1기포제거부재(160)는 스펀지와 같은 소프트 러버 재질로 형성되고, 제2기포제거부재(170)는 고무나 실리콘과 같은 하드 러버 재질로 형성된다. 제2기포제거부재(170)의 중심영역에는 제2약액입출공(171)이 관통형성된다.
그리고, 제2기포제거부재(170)의 상면과 하면에는 서로 대향되는 방향으로 상부임펠러(173)와 하부임펠러(175)가 돌출되게 형성된다.
제2기포제거부재(170)는 플런져(135)가 상하로 이동될 때 내부 약액(A)의 유속에 의해 시린지(130) 내부에서 회전하며 시린지(130) 내벽면을 닦으며 시린지(130) 내벽면과 시린지(130)의 내부상면(132)과 플런져(135)의 상면(135b)에 존재하는 기포(B)를 제거한다.
제어부(180)는 기설정된 알고리즘에 의해 플런져구동부(137)와 상부경로조절밸브부(140) 및 하부경로조절밸브부(150)를 제어하여 약액(A)의 기포가 제거된 후 약액용기(20)로 공급되게 한다.
제어부(180)는 약액용기(20)에 담겨질 기준용량의 약액 보다 일정량 더 많은 초기량의 약액(A)이 약액저장탱크(10)로부터 시린지(130)로 충진되게 하고, 초기량과 기준용량 사이의 차이량만큼의 약액을 다시 약액저장탱크(10)로 회수시킨다. 이 과정에서 도 5의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 시린지(130)의 상부에 잔류하는 기포(B)가 송출압력에 의해 약액저장탱크(10)로 보내진다. 이에 의해 시린지(130) 내부에는 기포(B)가 존재하지 않게 되다.
기포제거가 완료되면, 제어부(180)는 시린지(130) 내부의 약액(A)이 약액용기(20)로 배출되게 한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 약액 정량공급펌프(100)의 동작과정을 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 약액 정량공급펌프(100)는 약액저장탱크(10)의 하부에 설치되고, 공급연결로(145)와 회수연결로(147)는 각각 약액공급관(11)과 약액회수관(13)과 연결된다. 그리고 약액배출구(153)에는 약액배출관(30)이 연결된다.
약액 공급공정이 시작되면, 제어부(180)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 플런져구동부(137)를 구동하여 플런져(135)가 하부로 하강하게 한다. 이 때, 상부경로조절밸브(143)는 공급연결로(145)가 개방되고 회수연결로(147)가 닫혀지게 동작되고, 하부경로조절밸브(159)는 탱크연결로(155)가 개방되고 배출구연결로(157)가 닫혀지게 동작된다.
플런져(135)가 하부로 하강하면서 발생되는 흡입압력에 의해 약액(A)이 약액공급관(11)으로부터 이동되어 공급연결로(145), 하부밸브연결관(142), 탱크연결로(155), 시린지연결관(133)을 순차적으로 경유하여 시린지(130) 내부에 충진된다.
시린지(130) 내부로 설정된 초기량의 약액이 충진되면, 제어부(180)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 기포제거공정을 수행한다. 이를 위해 제어부(180)는 플런져(135)를 일정높이 상승시켜 기준량과 초기량 사이의 차이에 해당하는 약액이 약액저장탱크(10)로 회수되게 한다.
이 때, 하부경로조절밸브(159)는 탱크연결로(155)가 개방되게 동작되고, 상부경로조절밸브(143)는 회수연결로(147)가 개방되고 공급연결로(145)는 닫혀지게 동작된다. 이에 의해 약액(A)과 시린지(130) 상부의 기포(B)가 함께 시린지연결관(133)과, 탱크연결로(155), 하부밸브연결관(142), 회수연결로(147)를 경유하여 약액저장탱크(10)로 회수된다.
이 과정에서 시린지(130) 내부에는 도 7과 도 8에 도시된 제1기포제거부재(160) 또는 제2기포제거부재(170)가 동작되며 시린지(130) 상단에 위치된 기포(B)를 제거한다. 구체적으로 제1기포제거부재(160)는 시린지(130)의 내부상면(132)과 플런져(135)의 상면(135b)에 위치한 기포를 제거하며, 제2기포제거부재(170)는 시린지(130) 내벽면과 시린지(130)의 내부상면(132)과 플런져(135)의 상면(135b)에 존재하는 기포(B)를 제거한다.
기포 제거가 완료되면, 제어부(180)는 도 6에 도시된 바와 같이 상부경로조절밸브(143)를 닫고, 하부경로조절밸브(159)를 배출구연결로(157)가 개방되게 동작시킨다. 그리고, 플런져(135)를 상승시켜 약액(A)이 시린지연결관(133), 배출구연결로(157), 약액배출관(30)을 경유하여 약액용기(20)로 배출되게 한다. 여기서, 이러한 약액배출과정은 다단에 걸쳐 동작될 수 있다.
여기서, 프레임(110)에 구비된 복수개의 시린지(130)는 서로 동시에 동작될 수 있고, 경우에 따라 서로 시간차를 두고 동작될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 약액 정량공급펌프는 약액을 시린지로 기준량 보다 일정량 많게 충진한 후 일부약액을 약액저장탱크로 회수하면서 시린지 내부의 기포도 함께 약액저장탱크로 배출하여 제거한다.
이에 의해 기포 없이 순수 약액만 약액용기로 공급하여, 토출 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 시린지 내부에 별도의 기포제거부재를 수용하여 플런져 구동에 연동하여 상하로 이동하며 내부의 기포를 제거하며 기포제거 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 약액 정량공급펌프의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 약액저장탱크 11 : 약액공급관
13 : 약액회수관 20 : 약액용기
30 : 약액배출관 100 : 약액 정량공급펌프
110 : 프레임 130 : 시린지
131 : 약액입출구 132 : 시린지내부상면
133 : 시린지연결관 135 : 플런져
135a : 플런져축 135b : 플런져상면
137 : 플런져구동부 140 : 상부경로조절밸브부
141 : 상부밸브블럭 142 : 하부밸브연결관
143 : 상부경로조절밸브 145 : 공급연결로
147 : 회수연결로 150 : 하부경로조절밸브부
151 : 하부밸브블럭 153 : 약액배출구
155 : 탱크연결로 157 : 배출구연결로
159 : 하부경로조절밸브 160 : 제1기포제거부재
161 : 제1약액입출공 170 : 제2기포제거부재
171 : 제2약액입출공 173 : 상부임펠러
175 : 하부임펠러 180 : 제어부
A : 약액
B : 기포

Claims (5)

  1. 약액저장탱크(10)의 약액을 기포를 제거하여 약액용기(20)로 정량공급하는 약액 정량공급펌프에 있어서,
    상기 약액저장탱크(10)의 하부에 구비되는 프레임(110)과;
    상기 프레임(110)의 내부에 수직방향으로 기립배치되며 상기 약액저장탱크(10)로부터 약액을 공급받은 후 상기 약액용기(20)로 약액을 배출하는 시린지(130)와;
    상기 프레임(110)의 상부에 구비되며 상기 약액저장탱크(10)로부터 상기 시린지(130)로 약액이 공급되거나 상기 시린지(130)로부터 상기 약액저장탱크(10)로 기포와 약액이 회수되게 하는 상부경로조절밸브부(140)와;
    상기 상부경로조절밸브부(140)와 상기 시린지(130) 사이에 구비되어 상기 상부경로조절밸브부(140)와 상기 시린지(130)를 연결하거나 상기 시린지(130)와 상기 약액용기(20)를 연결하여 상기 시린지(130)의 약액이 상기 약액용기(20)로 배출되게 하는 하부경로조절밸브부(150)와;
    상기 약액저장탱크(10)로부터 상기 시린지(130)로 기준량 보다 일정량 많은 초기량만큼 공급되면 상기 시린지(130)로부터 약액이 상기 약액저장탱크(10)로 상기 초기량과 상기 기준량의 차이만큼 회수되게 하여 상기 시린지(130)의 내부에 포함된 기포가 제거되게 하고, 기포가 제거된 약액이 상기 시린지(130)로부터 상기 약액용기(20)로 배출되게 상기 상부경로조절밸브부(140)와 상기 하부경로조절밸브부(150)를 제어하는 제어부(180)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기포제거가 가능한 약액 정량공급펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 약액저장탱크(10)는 상기 시린지(130)로 약액을 공급하는 약액공급관(11)과, 상기 시린지(130)로부터 약액이 회수되는 약액회수관(13)이 상기 상부경로조절밸브부(140)와 연결되고,
    상기 시린지(130)의 상부에는 상기 하부경로조절밸브부(150)와 연결되는 시린지연결관(133)이 구비되고,
    상기 상부경로조절밸브부(140)는,
    상부밸브블럭(141)과;
    상기 하부경로조절밸브부(150)와 상기 상부밸브블럭(141)을 연결하는 하부밸브연결관(142)과;
    상기 상부밸브블럭(141)의 내부에 구비되어 상기 하부밸브연결관(142)과 상기 약액공급관(11)을 연결하는 공급연결로(145)와;
    상기 상부밸브블럭(141)의 내부에 구비되어 상기 하부밸브연결관(142)과 상기 약액회수관(13)을 연결하는 회수연결로(147)와;
    상기 하부밸브연결관(142)과 상기 공급연결로(145) 및 상기 회수연결로(147)의 결합영역에 구비되어 상기 제어부(180)의 제어에 의해 상기 하부밸브연결관(142)을 상기 공급연결로(145) 또는 상기 회수연결로(147) 중 어느 하나와 연결시켜 약액의 이동경로를 조절하는 상부경로조절밸브(143)를 포함하며,
    상기 하부경로조절밸브부(150)는,
    상기 상부밸브블럭(141)의 하부에 구비되는 하부밸브블럭(151)과;
    상기 하부밸브블럭(151)의 외부에 구비되어 상기 약액용기(20)로 약액을 배출하는 약액배출구(153)와;
    상기 하부밸브블럭(151)의 내부에 형성되어 상기 시린지연결관(133)과 상기 하부밸브연결관(142)을 연결하는 탱크연결로(155)와;
    상기 하부밸브블럭(151)의 내부에 형성되어 상기 시린지연결관(133)과 상기 약액배출구(153)를 연결하는 배출구연결로(157)와;
    상기 시린지연결관(133)과 상기 탱크연결로(155) 및 상기 배출구연결로(157)의 결합영역에 구비되어 상기 제어부(180)의 제어에 의해 상기 시린지연결관(133)을 상기 탱크연결로(155) 또는 상기 배출구연결로(157) 중 어느 하나와 연결시켜 약액의 이동경로를 조절하는 하부경로조절밸브(159)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기포제거가 가능한 약액 정량공급펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시린지(130)의 내부에는 상기 제어부(180)의 제어에 의해 하부에서 상부로 상하이동하며 약액이 주입되거나 배출되게 하는 플런져(135)가 구비되며,
    상기 시린지(130)의 내부에는 상기 플런져(135)의 상하 이동에 연동하여 상기 시린지(130) 내부에 충진된 약액 내부에서 이동하며 기포를 제거하는 기포제거부재(160,170)가 구비되는 것을 특징으로 하는 기포제거가 가능한 약액 정량공급펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기포제거부재(160)는 상기 시린지(130)의 단면에 대응되는 형상을 가지고, 탄성을 갖는 소재로 형성되며 중심영역에 제1약액입출공(161)이 형성되며 상기 플런져(135)의 상승시에 상기 시린지(130)의 상면과 접촉하며 미세기포를 가압하여 분리 및 제거하는 것을 특징으로 하는 기포제거가 가능한 약액 정량공급펌프.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기포제거부재(170)는 상기 시린지(130)의 단면에 대응되는 형상을 가지고, 원판형태로 형성되며 중심영역에 제2약액입출공(171)이 형성되고, 상기 제2약액입출공(171)으로부터 외주연을 향해 점차 높이가 낮아지는 임펠러(173,175)가 상면과 하면에 복수개 형성되며, 상기 플런져(135)의 상하 이동시에 상기 시린지(130)의 내부에서 회전하며 상기 시린지(130)의 내벽면을 닦아 기포를 제거하는 것을 특징으로 하는 기포제거가 가능한 약액 정량공급펌프.
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