KR102157826B1 - 질량유량계의 플런져 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 질량유량계에 구비되는 플런져 몸체의 상면에 플런져 스프링을 결합시킴으로써, 플런져 몸체가 하우징의 상부로 이동하여 밸브를 개방할 때, 플런져 몸체의 하면과 결합된 밸브 스프링과 하우징의 충돌에 의하여 발생하는 밸브 스프링의 충격을 완화시켜 밸브 스프링의 내구성을 극대화하는 질량유량계의 플런져 장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 본 발명은 가스 공급부에 형성된 제1 유로 및 노즐에 형성된 제2 유로를 개폐하고, 상기 가스 공급부 및 상기 노즐과 결합된 하우징 내부에 수용되는 질량유량계의 플런져 장치에 있어서, 상기 하우징 내부에 수용되는 플런져 몸체와, 상기 플런져 몸체 하부에 결합되며, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 개폐하는 밸브 스프링과, 상기 플런져 몸체 상면에 결합되는 플런져 스프링을 포함하되, 상기 하우징은 상기 플런져 몸체의 적어도 일부분 및 상기 플런져 스프링이 수용되는 제1 공간부와 상기 제1 공간부의 하부와 연결되되, 상기 제1 공간부의 직경보다 큰 직경으로 형성되고, 상기 플런져 몸체의 타부분 및 상기 밸브 스프링이 수용되는 제2 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 질량유량계의 플런져 장치를 제공한다.

Description

질량유량계의 플런져 장치{A plunger device of the mass flow meter}

본 발명은 질량유량계의 플런져 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질량유량계에 구비되는 플런져 몸체의 상면에 플런져 스프링을 결합시킴으로써, 플런져 몸체가 하우징의 상부로 이동하여 밸브를 개방할 때, 플런져 몸체의 하면과 결합된 밸브 스프링과 하우징의 충돌에 의하여 발생하는 밸브 스프링의 충격을 완화시켜 밸브 스프링의 내구성을 극대화하는 질량유량계의 플런져 장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 질량유량계(MFC)는 반도체 장치의 제조, 특히 에칭 및 기상 증착 공정에 사용되는 인체에 유해하고 대기에 노출되었을 때 고반응성을 갖는 유독성 또는 고반응성 가스와 같은 유체의 질량 유동률을 제어하기 위한 반도체 공정의 정밀유량조절기로 주로 사용되었다.

최근에는 각 연구소, 실험실 및 산업 플랜트 등으로 확산되어, 산업 전분야에 걸쳐 공기, 산소 등을 비롯한 모든 가스 플랜트의 유량지시 및 유량제어의 목적으로 사용되고 있다.

이러한 질량유량계에는 일반적으로 가스와 같은 유체가 흐를 수 있는 유로가 형성되며, 상기 유로를 개폐시키는 밸브를 사용한다.

질량유량계에서 사용 가능한 여러 종류의 밸브 중 하나인 솔레노이드 밸브는 전기적 신호를 받아 유량이나 공기의 흐름을 제어하는 장치로서, 전자석코일에 펄스신호가 가해지면 플런져가 전자석코일에 흡입되면서, 이에 일체로 형성된 밸브가 개방되어 작동 유체의 흐름 경로를 개방시키게 되는 것이다.

이때, 플런져가 상하로 이동함에 따라 상기 플런져와 결합된 밸브 스프링과 상기 플런져를 수용하는 하우징이 충돌함에 따라 밸브 스프링이 손상되어 파손되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1308082호 (발명의 명칭: 질량유량계, 공고일: 2013.09.12.)

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 질량유량계에 구비되는 플런져 몸체의 상면에 플런져 스프링을 결합시킴으로써, 플런져 몸체가 하우징의 상부로 이동하여 밸브를 개방할 때, 플런져 몸체의 하면과 결합된 밸브 스프링과 하우징의 충돌에 의하여 발생하는 밸브 스프링의 충격을 완화시켜 밸브 스프링의 내구성을 극대화하는 질량유량계의 플런져 장치를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 가스 공급부에 형성된 제1 유로 및 노즐에 형성된 제2 유로를 개폐하고, 상기 가스 공급부 및 상기 노즐과 결합된 하우징 내부에 수용되는 질량유량계의 플런져 장치에 있어서, 상기 하우징 내부에 수용되는 플런져 몸체와, 상기 플런져 몸체 하부에 결합되며, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 개폐하는 밸브 스프링과, 상기 플런져 몸체 상면에 결합되는 플런져 스프링을 포함하되, 상기 하우징은 상기 플런져 몸체의 적어도 일부분 및 상기 플런져 스프링이 수용되는 제1 공간부와, 상기 제1 공간부의 하부와 연결되되, 상기 제1 공간부의 직경보다 큰 직경으로 형성되고, 상기 플런져 몸체의 타부분 및 상기 밸브 스프링이 수용되는 제2 공간부를 포함하고, 상기 플런져 스프링은 판 스프링으로 구성되며, 상기 플런져 스프링은 상기 플런져 몸체 상면을 기준으로 중심부보다 가장자리부가 위쪽 방향 더 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 질량유량계의 플런져 장치를 제공한다.

여기서, 상기 플런져 몸체의 상면 중심부와 상기 플런져 스프링의 중심부는 용접에 의해 결합되고, 상기 플런져 몸체의 중심부와 이격되어 배치되며, 상기 플런져 몸체의 상면에 결합되는 제1 플런져 스프링 지지부를 더 포함하며, 상기 제1 플런져 스프링 지지부는 상기 플런져 스프링의 가장자리부를 지지할 수 있다.

또한, 하단은 상기 플런져 몸체와 결합되고, 상단은 상기 플런져 스프링과 결합되어 상기 플런져 스프링을 지지하는 제2 플런져 스프링 지지부를 더 포함할 수 있다

본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치는 플런져 몸체의 상면에 플런져 스프링을 결합시킴으로써, 플런져 몸체가 하우징의 상부로 이동하여 밸브를 개방할 때, 플런져 몸체의 하면과 결합된 밸브 스프링과 하우징의 충돌에 의하여 발생하는 밸브 스프링의 충격을 완화시켜 밸브 스프링의 내구성을 극대화할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치가 구비되는 질량유량계를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 질량유량계의 플런져 장치의 이동에 따른 제1 유로 및 제2 유로의 개폐를 설명한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치의 제2 실시예를 도시한 도면이다.

이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치의 제1 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치를 설명하기에 앞서, 질량유량계의 플런져 장치가 장착되는 질량유량계를 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 질량유량계는 코어(100), 하우징(200), 가스 공급부(300), 노즐부(400) 및 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치를 포함한다.

상기 코어(100)는 보빈에 전기를 통과시킬 때 전자석이 되어, 자력을 이용해 상기 하우징(200) 내부의 공간에서 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치를 상측으로 들어올리는 역할을 한다.

상기 가스 공급부(300)는 가스가 이동하는 제1 유로(310)가 형성되어 있으며, 상기 노즐에는 상기 가스가 이동하는 제2 유로(410)가 형성되어 있고, 상기 하우징(200)은 상기 제1 유로(310)와 상기 제2 유로(410)를 이동하는 가스가 외부로 유출되지 않도록 하는 동시에 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치가 이동하는 공간이 형성된다.

즉, 상기 제1 유로(310)를 이동한 가스는 상기 하우징(200)의 내부 공간을 거쳐 상기 제2 유로(410)로 이동한다. 따라서, 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치가 상기 코어(100)에 의하여 상하이동할 때, 상기 제1 유로(310)와 상기 제2 유로(410)는 개방 및 폐쇄되어 가스의 흐름을 조절한다.

다시, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치의 제1 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치의 제1 실시예는 플런져 몸체(500), 밸브 스프링(600), 플런져 스프링(700) 및 제1 플런져 스프링 지지부(800)를 포함한다.

상기 플런져 몸체(500)는 상기 하우징(200) 내부에 수용되어 상기 코어(100)의 자력에 의하여 상하로 이동한다. 이때, 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치의 제1 실시예에 따른 상기 플런져 몸체(500)가 수용되는 상기 하우징(200)은 제1 공간부(210)와 제2 공간부(220)를 포함한다.

상기 제1 공간부(210)는 상기 플런져 몸체(500)의 적어도 일부분 및 후술하게 될 상기 플런져 스프링(700)이 수용되며, 상기 제2 공간부(220)는 상기 제1 공간부(210)의 하부와 연결되되, 상기 제1 공간부(210)의 직경보다 큰 직경으로 형성되고, 상기 플런져 몸체(500)의 타부분 및 후술하게 될 상기 밸브 스프링(600)이 수용되며, 상기 제1 공간부(210)와 상기 제2 공간부(220)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상기 밸브 스프링(600)은 판 스프링으로 구성되어 상기 플런져 몸체(500) 하부에 결합되며, 상기 제2 공간부(220)에 수용되고, 상기 제1 유로(310) 및 상기 제2 유로(410)를 개폐한다. 이때, 상기 밸브 스프링(600)의 직경은 상기 제1 공간부(210)의 직경보다 큰 직경으로 형성된다.

이에 따라, 상기 플런져 몸체(500)가 상기 코어(100)에 의하여 상측으로 이동할 때, 상기 플런져 몸체(500)와 함께 상측으로 이동하다가 상기 제2 공간부(220)의 단부와 접촉함으로써 상기 플런져 몸체(500)의 이동을 제한한다.

이후, 상기 밸브 스프링(600)은 코어(100)가 자력을 잃을 때, 상기 플런져 몸체(500)가 중력에 의하여 하부로 이동하거나 또는 스프링의 복원력(탄성력)을 이용하여 상기 제1 유로(310)와 상기 제2 유로(410)를 폐쇄함으로써 가스의 이동을 제한할 수 있다.

상기 플런져 스프링(700)은 상기 플런져 몸체(500)의 상면에 결합되며, 상기 제1 공간부(210)에 수용되며, 본 실시예에 따른 질량유량계의 플런져 장치에서 상기 플런져 몸체(500)의 상면 중심부와 상기 플런져 스프링(700)의 중심부는 용접 또는 접착 등에 의해 결합된다.

상기 제1 플런져 스프링 지지부(800)는 상기 플런져 몸체(500)의 중심부와 이격되어 배치되며, 상기 제1 플런져 스프링 지지부(800)는 상기 플런져 몸체(500)의 상면에 결합되어 상기 플런져 스프링(700)을 지지하여 상기 플런져 스프링(700)의 가장자리부가 위쪽 방향을 향하도록 한다.

이때, 상기 제1 플런져 스프링 지지부(800)는 환형상으로 형성되어 상기 플런져 스프링(700)을 전체적으로 지지할 수도 있고, 또는 복수개로 구성되어 방사형으로 상기 플런져 몸체(500) 상면에 결합됨으로써 상기 플런져 스프링(700)을 영역별로 지지할 수 있다.

상기 제1 플런져 스프링 지지부(800)의 형상 또는 갯수가 변경되어도, 상기 제1 플런져 스프링 지지부(800)가 상기 플런져 스프링(700)을 지지함에 따라 상기 플런져 스프링(700)의 가장자리부는 중심부보다 위쪽 방향으로 돌출되도록 형성된다.

한편, 상기 플런져 몸체(500)가 상기 코일(100)의 자력에 의하여 상기 하우징(100) 내부에서 상측으로 이동할 때, 상기 플런져 몸체(500)는 정확하게 수직방향으로 이동하지 않고, 좌우로 진동하며 상측으로 이동하게 된다.

이때, 상기 플런져 몸체(500)의 상면과 결합된 상기 플런져 스프링(700)의 가장자리부가 상기 제1 공간부(210) 상면에 먼저 접촉하고, 이후 상기 플런져 몸체(500)가 상기 제1 공간부(210) 내측으로 이동함에 따라, 상기 밸브 스프링(600)이 상기 제2 공간부(220) 상면에 접촉하게 된다.

즉, 상기 코어(100)의 자력에 의하여 상기 플런져 몸체(500)가 상측으로 이동해 상기 제1 유로(310) 및 상기 제2 유로(410)를 개방할 때, 상기 플런져 스프링(700)과 상기 제1 공간부(210) 상면의 접촉이 상기 밸브 스프링(600)과 제2 공간부(220) 상면의 접촉보다 먼저 이루어지게 된다.

따라서, 상기 플런져 몸체(500)의 하면과 결합된 상기 밸브 스프링(600)과 상기 하우징(200)의 충돌에 의하여 발생하는 상기 밸브 스프링(600)의 충격을 완화시킴으로써 상기 밸브 스프링(600)이 손상되어 파손되는 것을 방지할 수 있게 되므로, 상기 밸브 스프링(600)의 내구성을 극대화할 수 있게 된다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치의 제2 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 질량유량계의 플런져 장치에서 하우징이 제1 공간부와 제2 공간부를 포함하고, 상기 플런져 몸체(500')가 상기 코어의 자력에 의하여 상하이동함으로써 상기 제1 유로와 제2 유로를 개폐하는 내용은 상술한 본 발명에 따른 질량유량계의 플런져 장치의 제1 실시예와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

다만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 질량유량계의 플런져 장치는 상술한 제1 실시예와 달리 제2 플런져 스프링 지지부(900a, 900b)를 포함한다. 또한, 상기 플런져 스프링(700')은 상기 제2 플런져 스프링 지지부(900a, 900b)에 의하여 상기 플런져 몸체(500')와 결합된다.

구체적으로, 상기 제2 플런져 스프링 지지부(900a, 900b)는 하단은 상기 플런져 몸체(500')와 결합되고, 상단은 상기 플런져 스프링(700')과 결합되어 상기 플런져 스프링(700')을 지지한다. 상기 제2 플런져 스프링 지지부(900a, 900b)는 도 4에서와 같이 한개의 부품으로 구성되어 상기 플런져 스프링(700')을 지지할 수도 있고, 도 5에서와 같이 복수개의 부품으로 구성되어 상기 플런져 스프링(700')을 지지할 수도 있다.

이로 인하여, 상기 코어의 자력에 의하여 상기 플런져 몸체(500')가 상측으로 이동해 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 개방할 때, 상기 플런져 스프링(700')과 상기 제1 공간부 상면의 접촉이 상기 밸브 스프링(600')과 제2 공간부 상면의 접촉보다 먼저 이루어지게 된다.

따라서, 상기 플런져 몸체(500')의 하면과 결합된 상기 밸브 스프링(600')과 상기 하우징의 충돌에 의하여 발생하는 상기 밸브 스프링(600')의 충격을 완화시킴으로써 상기 밸브 스프링(600')이 손상되어 파손되는 것을 방지할 수 있게 되므로, 상기 밸브 스프링(600')의 내구성을 극대화할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

100: 코어
200: 하우징
210: 제1 공간부
220: 제2 공간부
300: 가스 공급부
310: 제1 유로
400: 노즐부
410: 제2 유로
500, 500': 플런져 몸체
600, 600': 밸브 스프링
700, 700': 플런져 스프링
800: 제1 플런져 스프링 지지부
900a, 900b: 제2 플런져 스프링 지지부

Claims (3)

1. 가스 공급부에 형성된 제1 유로 및 노즐에 형성된 제2 유로를 개폐하고, 상기 가스 공급부 및 상기 노즐과 결합된 하우징 내부에 수용되는 질량유량계의 플런져 장치에 있어서,
   상기 하우징 내부에 수용되는 플런져 몸체;
   상기 플런져 몸체 하부에 결합되며, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 개폐하는 밸브 스프링;
   상기 플런져 몸체 상면에 결합되는 플런져 스프링;을 포함하되,
   상기 하우징은,
   상기 플런져 몸체의 적어도 일부분 및 상기 플런져 스프링이 수용되는 제1 공간부; 및
   상기 제1 공간부의 하부와 연결되되, 상기 제1 공간부의 직경보다 큰 직경으로 형성되고, 상기 플런져 몸체의 타부분 및 상기 밸브 스프링이 수용되는 제2 공간부;를 포함하고,
   상기 플런져 스프링은 판 스프링으로 구성되며,
   상기 플런져 스프링은 상기 플런져 몸체 상면을 기준으로 중심부보다 가장자리부가 위쪽 방향 더 돌출되도록 형성되고,
   상기 플런져 몸체의 상면 중심부와 상기 플런져 스프링의 중심부는 용접에 의해 결합되고,
   상기 플런져 몸체의 중심부와 이격되어 배치되며, 상기 플런져 몸체의 상면에 결합되는 제1 플런져 스프링 지지부를 더 포함하며,
   상기 제1 플런져 스프링 지지부는 상기 플런져 스프링의 가장자리부를 지지하는 것을 특징으로 하는 질량유량계의 플런져 장치.
2. 가스 공급부에 형성된 제1 유로 및 노즐에 형성된 제2 유로를 개폐하고, 상기 가스 공급부 및 상기 노즐과 결합된 하우징 내부에 수용되는 질량유량계의 플런져 장치에 있어서,
   상기 하우징 내부에 수용되는 플런져 몸체;
   상기 플런져 몸체 하부에 결합되며, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 개폐하는 밸브 스프링;
   상기 플런져 몸체 상면에 결합되는 플런져 스프링;을 포함하되,
   상기 하우징은,
   상기 플런져 몸체의 적어도 일부분 및 상기 플런져 스프링이 수용되는 제1 공간부; 및
   상기 제1 공간부의 하부와 연결되되, 상기 제1 공간부의 직경보다 큰 직경으로 형성되고, 상기 플런져 몸체의 타부분 및 상기 밸브 스프링이 수용되는 제2 공간부;를 포함하고,
   상기 플런져 스프링은 판 스프링으로 구성되며,
   상기 플런져 스프링은 상기 플런져 몸체 상면을 기준으로 중심부보다 가장자리부가 위쪽 방향 더 돌출되도록 형성되고,
   하단은 상기 플런져 몸체와 결합되고, 상단은 상기 플런져 스프링과 결합되어 상기 플런져 스프링을 지지하는 제2 플런져 스프링 지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량유량계의 플런져 장치.
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