KR100884764B1 - 마이크로 밸브 - Google Patents

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.

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.

마이크로 밸브, 비드, 유체, 친화력, 친수성, 소수성

Description

마이크로 밸브{MICRO VALVE}

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 밸브 평면도.

도 2는 도 1의 A-A'선 단면도.

도 3은 도 1의 B-B'선 단면도.

도4는 온도 변화에 따라 유체와의 친화력 변화에 따라 상호 밀착 또는 분리되는 비드의 특성을 나타낸 사진.

도 5 및 도 6은 본 발명의 마이크로 밸브의 작용을 설명하기 위한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 유체 공급부

11 : 비드가이드

2 : 유체 통로

3 : 비드

4 : 유체

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.

최근에 마이크로 머시닝(Micro-machining) 기술의 비약적인 발전은 다양한 기능을 하는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS:Micro Electro Mechanical System)의 개발을 가능하게 하였다.

이러한 MEMS 장치들은 크기, 비용 및 신뢰성의 관점에서 많은 장점을 가지고 있으므로 광범위한 적용예를 위해 개발되고 있다.

특히, 유체시스템을 초소형화시켜 하나의 칩상에 구현하려는 연구가 진행되고 있으며, 이처럼 초소형화된 유체시스템에는 작동유체의 유동을 허용 또는 제한하기 위한 마이크로 밸브가 기본요소로서 사용되고 있다.

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.

그러나, 상기 패시브 밸브의 경우, 밸브 양측의 압력차에 의해 개폐되므로 밸브의 개폐시기 및 작동유체의 미세유량 제어가 어렵다.

또한, 상기 써멀밸브는 챔버의 냉각을 자연냉각에 의존하므로서 고온의 작동유체를 사용하는 유체시스템에는 챔버를 수축하는 것이 어려워 적용될 수 없다는 단점이 있다.

이에, 온도에 민감하게 작동되는 마이크로 밸브의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

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.

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.

여기서, 상기 다수의 비드는 그 표면이 엘라스틴형 폴리펩티드(Elastin-Like Polypeptide;ELP)로 코팅될 수 있다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 밸브 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B'선 단면도이다.

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.

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.

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.

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.

여기서, 다수의 비드(3)는 유체에 가해지는 온도에 따라 유체와의 친화력이 변화하여 상호 밀착 또는 분리되는 특성을 가지는 것이 바람직하다.

이때, 다수의 비드는 물의 온도 변화에 따라 친수성 또는 소수성을 나타내는 엘라스틴형 폴리펩티드로 그 표면이 코팅됨이 바람직하다.

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.

도 4는 온도 변화에 따라 유체와의 친화력 변화에 따라 상호 밀착 또는 분리되는 비드의 특성을 나타낸 사진이다.

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.

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.

도 5 및 도 6은 본 발명의 마이크로 밸브의 작용을 설명하기 위한 단면도로서, 도 1의 A-A'선 단면도이다.

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.

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.

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.

이에 따라, 유체 통로(2)를 폐쇄하고 있던 비드의 위치 이동이 발생함에 따라 유체 통로가 개방되는 것이다.

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.

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.

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.

Claims (3)

1. 작동 유체의 유동을 허용하거나 제한하기 위한 마이크로 밸브에 있어서,

   작동 유체가 공급되는 유체 공급부(1)와,

   상기 유체 공급부로부터의 유체가 유출되도록 유체 공급부의 일측에 형성된 다수의 유체 통로(2)와,

   상기 유체 공급부 내부의 유체 통로에 밀착 구비되고 상기 다수의 유체 통로를 선택적으로 개방하는 다수의 비드(3)를 포함하여 구성되되,

   상기 다수의 비드(3)는 유체 온도 또는 염농도 또는 pH 농도 중 어느 하나에 따라 유체와의 친화력이 변화하여 상호 밀착 또는 분리되는 특성을 통해 상각 유체 통로를 선택적으로 개방하는 것을 특징으로 하는 마이크로 밸브.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 다수의 비드(3)는 표면에 엘라스틴형 폴리펩티드가 코팅된 것을 특징으로 하는 마이크로 밸브.

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