KR102420517B1 - 질량유량제어기 - Google Patents

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KR102420517B1
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Abstract

본 발명은 플런저 혹은 노즐구멍의 단면을 기울어진 형태로 가공하거나, 밸브 스프링의 일부분의 강성을 다르게 가공하고, 또는 플런저와 밸브 스프링 사이에 스페이서를 구비하여, 플런저가 노즐구멍의 일부분만을 개폐하도록 함으로써 저유량 제어 성능을 향상시키기 위한 질량유량제어기를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

질량유량제어기{Mass Flow Controller}
본 발명은 질량유량제어기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플런저가 노즐구멍의 일부분만을 개폐하여 저유량 제어 성능을 향상시키기 위한 질량유량제어기에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 질량유량제어기(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 질량유량제어기에는 일반적으로 가스와 같은 유체가 흐를 수 있는 유로가 형성되며, 상기 유로를 개폐시키기 위하여 밸브를 사용한다.
질량유량제어기에서 사용 가능한 여러 종류의 밸브 중 하나인 솔레노이드 밸브는 전기적 신호를 받아 유량이나 공기의 흐름을 제어하는 장치로써, 전자석코일에 펄스신호가 가해지면 플런저가 전자석코일에 흡입되면서 상측으로 이동하여 노즐구멍을 개방하면서 작동유체의 흐름경로를 개방시키게 되는 것이다.
이 때, 플런저가 노즐구멍을 개방하는 데 있어서 노즐구멍의 크기가 작을수록 저유량을 제어하는데 유리하다. 하지만, 노즐구멍 가공의 한계로 인해 저유량 질량유량제어기를 제작하기 어려운 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제 10-1749936호 (발명의 명칭: 질량유량계 유량제어밸브의 온오프 구조, 공고일: 2017.06.22.)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플런저 혹은 노즐구멍의 단면을 기울어진 형태로 가공하거나, 밸브 스프링의 일부분의 강성을 다르게 가공하고, 또는 플런저와 밸브 스프링 사이에 스페이서를 구비하여 플런저가 노즐구멍의 일부분만을 개폐하도록 함으로써 저유량 제어 성능을 향상시키기 위한 질량유량제어기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 질량유량제어기는, 밸브 및 노즐부를 포함하는 질량유량제어기에 있어서, 상기 노즐부는 노즐구멍이 형성되며, 상기 밸브는, 상기 노즐구멍을 개폐하는 플런저 및 상기 플런저에 결합되어 상기 플런저에 탄성력을 발생시키는 밸브 스프링을 포함하고, 상기 플런저는 상기 노즐구멍의 일부분만을 개폐할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플런저는, 상기 플런저의 하면 중앙에서 아래로 돌출되어 상기 노즐구멍의 직경보다 큰 직경으로 형성되며 상기 노즐구멍을 개폐하는 플런저 하면 돌출부를 포함하되, 상기 플런저 하면 돌출부는 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성될 수 있다.
또한, 상기 노즐구멍의 단면은 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성될 수 있다.
또한, 상기 플런저는, 상기 플런저의 하면 중앙에서 아래로 돌출되어 상기 노즐구멍의 직경보다 큰 직경으로 형성되며 상기 노즐구멍을 개폐하는 플런저 하면 돌출부 및 상기 플런저 하면 돌출부 외측에 형성되는 플런저 하면 가장자리부를 포함하고, 상기 밸브 스프링은, 상기 플런저의 직경보다 큰 직경으로 형성되되, 원형의 판 스프링으로 구성되어 중앙에 홀이 형성되고, 상기 홀은 상기 플런저 하면 돌출부에 끼워지며, 상기 홀의 외측면의 일부분이 상기 플런저 하면 가장자리부에 결합되고, 상기 밸브 스프링과 상기 플런저 하면 가장자리부 사이의 일측면에 결합되는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸브 스프링의 일부분이 타부분에 비하여 강성이 더 크거나 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 질량유량제어기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 노즐구멍의 일부분만 개폐하여 동일한 압력에서 기존의 질량유량제어기보다 더 낮은 유량 영역까지 제어할 수 있어 저유량 제어 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
둘째, 구조가 간단하여 제작이 용이하고 비용절감이 가능한 이점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 질량유량제어기의 구조를 설명하기 위한 측단면도이다.
도 2는 종래의 질량유량제어기의 유량제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질량유량제어기에 대한 일부 구조도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플런저의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질량유량제어기에 대한 일부 구조도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 노즐구멍 단면의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 질량유량제어기에 대한 일부 구조도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 질량유량제어기에 대한 일부 구조도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 밸브 스프링을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 질량유량제어기를 설명하기에 앞서, 도 1을 참조하여 종래의 질량유량제어기의 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 종래의 질량유량제어기의 구조를 설명하기 위한 측단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 질량유량제어기는 메인바디(100), 노즐부(200), 밸브(300), 하우징(400), 솔레노이드(500)를 포함하여, 메인바디(100)의 가스유입구(110)로 유입된 가스가 제1 유로(111)를 지나 노즐부(200)로 진입하고 솔레노이드(500)의 자기력에 의해 밸브(300)가 하우징(400) 내부 공간에서 상측으로 이동하면 노즐부(200)에 형성된 노즐구멍(220)이 개방되어 제2 유로(121)를 따라 가스유출구(120)로 빠져나가도록 구성된다.
상기 메인바디(100)에는 가스유입구(110), 제1 유로(111), 제2 유로(121) 및 가스유출구(120)가 형성된다. 가스유입구(110)와 가스유출구(120)는 메인바디(100)의 양 단부에 형성되고, 제1 유로(111)는 가스유입구(110)와 연결되어 유입된 가스가 노즐부(200)로 이동하기 위한 통로가 형성되며, 제2 유로(121)는 일단은 노즐부(200), 타단은 가스유출구(120)와 연결되어 노즐부(200)를 통과한 가스가 가스유출구(120)로 빠져나가기 위한 통로가 형성된다.
상기 노즐부(200)는 후술하는 하우징(400) 내부에 수용되고, 노즐부(200) 하단이 메인바디(100)에 결합되어 제1 유로(111) 및 제2 유로(121)와 연결된다.
노즐부(200)에는 제1 유로(111)와 연결되어 상기 제1 유로(111)를 이동한 가스가 유량 제어를 위하여 노즐부(200)로 진입하기 위한 노즐진입구(210)가 형성되며, 제2 유로(121)와 연결되어 상기 노즐진입구(210)를 통과한 가스를 제2 유로(121)로 내보내기 위한 노즐구멍(220)이 형성된다. 여기서, 노즐구멍(220)은 노즐부(200) 중심에 형성되어 노즐구멍(220)의 상단부가 상측으로 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 밸브(300)는 자성체인 플런저(310) 및 밸브 스프링(320)을 포함하여, 노즐구멍(220)을 통과하는 가스의 유량을 조절할 수 있다.
상기 플런저(310)는 플런저(310)의 하면 중앙에서 아래로 돌출되어 노즐구멍(220)을 개폐하기 위해서 상기 노즐구멍(220)의 직경보다 큰 직경으로 형성되는 플런저 하면 돌출부(311) 및 플런저 하면 돌출부(311) 외측의 플런저 하면 가장자리부(312)를 포함한다.
여기서, 플런저 하면 돌출부(311)는 노즐부(200)에 형성된 노즐구멍(220)을 긴밀하게 막을 수 있도록 테프론(teflon) 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 밸브 스프링(320)은 원형의 판 스프링으로 구성되어 상기 플런저(310)의 직경보다 큰 직경으로 형성된다. 밸브 스프링(320)의 중앙에는 홀이 형성되어, 상기 홀은 상기 플런저 하면 돌출부(311)에 끼워지고, 홀의 외측면의 일부분이 상기 플런저 하면 가장자리부(312)에 결합된다.
밸브 스프링(320)은 조립 전에는 평평하게 형성되어 있으나, 조립 시에는 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 플런저 하면 돌출부(311)가 노즐구멍(220)을 폐쇄하도록 밸브 스프링(320)의 홀 부분이 밸브 스프링(320)의 가장자리부보다 상측에 배치되게 조립한다. 이에 따라, 밸브 스프링(320)의 홀 부분이 원래의 평평한 판 스프링 형태로 돌아가고자 아래 방향으로 탄성력(복원력)이 발생하게 된다. 따라서, 밸브 스프링(320)의 홀에 결합되어 있는 플런저 하면 돌출부(311)가 아래 방향으로 탄성력을 받게 되고, 조립된 후에는 평상시에 항상 플런저 하면 돌출부(311)가 노즐구멍(220)을 폐쇄하고 있게 된다.
상기 하우징(400)은 노즐부(200), 플런저(310) 및 밸브 스프링(320)을 수용하도록 형성된다.
상기 하우징(400)의 상단부는 플런저(310)의 상하 이동을 가이드 하도록 플런저(310)를 감싸면서 형성되되, 후술하는 솔레노이드(500) 방향으로 플런저(310)가 이동하는 거리를 제한한다. 여기서, 하우징(400)의 상단부는 플런저(310)의 직경과 거의 동일한 직경으로 형성되어, 플런저(310)가 하우징(400) 상단부에 끼워진 상태로 하우징(400) 내부 공간에서 상하 이동할 수 있다.
상기 하우징(400)의 하단부는 상단부의 직경보다 큰 직경으로 형성되어 밸브 스프링(320) 및 노즐부(200)를 수용한다.
상기 솔레노이드(500)는 하우징(400) 상측에 위치하여, 제어부(미도시)에 의해 전기적 신호가 가해지면 전자석이 되어, 자기력을 이용해 플런저(310)를 상하 이동시키는 역할을 한다.
솔레노이드(500)에 가해지는 전류량에 따라, 밸브(300)가 상하 이동하며 노즐구멍(220)의 개도를 조절함으로써 노즐구멍(220)을 통과하는 가스의 유량을 조절할 수 있다.
도 2는 종래의 질량유량제어기의 유량제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 종래의 질량유량제어기의 유량제어 과정에 대하여 좀 더 자세히 설명한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 플런저 하면 돌출부(311)는 평상시에 밸브 스프링(320)의 복원력 즉, 아래 방향으로 작용하는 탄성력에 의하여 노즐구멍(220)을 막고 있다가, 도 2b에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(500)가 작동되어 자기장이 발생하면, 자력에 의해 플런저(310)가 밸브 스프링(320)의 탄성력을 이기며 솔레노이드(500) 방향 즉, 상방향으로 이동하여 플런저 하면 돌출부(311)가 노즐구멍(220)을 개방하고, 노즐진입구(210)를 통과한 가스가 노즐구멍(220)을 통해 제2 유로(121)로 빠져나간다. 이 때, 솔레노이드(500)에 가해지는 전류량에 따라, 플런저 하면 돌출부(311)가 상하 이동하며 노즐구멍(220)의 개도를 조절함으로써 노즐구멍(220)을 통과하는 가스의 유량이 조절된다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 의한 질량유량제어기를 설명하기 위하여 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
설명에 앞서, 본 발명의 실시예들에 의한 질량유량제어기는 플런저(310)가 노즐구멍(220)의 일부분만 개폐할 수 있는 것이 특징이다.
종래 기술과 다르지 않은 부분으로써 발명의 기술적 사상을 이해하는데 필요하지 않은 사항은 설명에서 제외하나, 본 발명의 기술적 사상과 그 보호범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저, 도 3 및 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 질량유량제어기에 대하여 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질량유량제어기에 대한 일부 구조도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플런저의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 질량유량제어기는 플런저 하면 돌출부(311`)의 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 일반적으로는 플런저 하면 돌출부(311`)의 단면이 일정한 기울기를 가지고 형성될 수 있으나, 도 4b에 도시된 바와 같이, 플런저 하면 돌출부(311``)의 단면이 임의의 형상으로 형성될 수도 있다.
다시 도 3를 참조하면, 플런저 하면 돌출부(311`)는 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성되어 노즐구멍(220)의 일부분만을 개폐할 수 있다.
플런저 하면 돌출부(311`)의 일부분이 타부분에 비하여 아래 방향으로 더 높게, 즉 아래 방향으로 더 돌출되어 형성됨에 따라, 밸브 스프링(320)의 탄성력에 의해 노즐구멍(220)을 막고 있던 플런저 하면 돌출부(311`)가 솔레노이드(500)의 자기력에 의해 상측으로 이동하면, 플런저 하면 돌출부(311`)에서 타부분에 비하여 아래 방향으로 더 낮게 형성되어 있는 부분이 노즐구멍(220)의 일부분을 먼저 개방하게 되고, 제1 유로(111)를 이동하여 노즐진입구(210)를 통과한 가스가 노즐구멍(220)을 통과하여 제2 유로(121)로 흐르게 된다.
마찬가지로, 솔레노이드(500)의 자기력에 의해 상측으로 이동한 플런저 하면 돌출부(311`)가 솔레노이드(500)에 가해지는 전류량이 조절됨에 따라 다시 하측으로 이동 시, 플런저 하면 돌출부(311`)에서 타부분에 비하여 아래 방향으로 더 높게 형성되어 있는 부분이 노즐구멍(220)의 일부분을 먼저 폐쇄하게 되고, 이에 따라 노즐구멍(220)의 일부분만 개방되어, 제1 유로(111)를 이동하여 노즐진입구(210)를 통과한 가스가 노즐구멍(220)을 통과하여 제2 유로(121)로 흐르게 된다.
여기서, 노즐구멍(220)의 일부분이 먼저 열리거나 혹은 일부분이 먼저 닫히기 때문에 기존의 질량유량제어기보다 저유량의 가스가 흐르도록 하여 미세한 유량 조절이 가능하고, 이에 따라 기존의 질량유량제어기보다 동일한 압력에서 더 낮은 유량 영역까지 제어할 수 있어 저유량 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 플런저 하면 돌출부(311`)의 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성되는 정도를 조절함으로써 동일한 압력에서 제어할 수 있는 유량 제어 범위를 조절할 수 있다.
다음으로, 도 5 및 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 질량유량제어기에 대하여 자세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질량유량제어기에 대한 일부 구조도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 노즐구멍 단면의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 질량유량제어기는 노즐구멍(220`)의 단면의 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성될 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 일반적으로는 노즐구멍(220`)의 단면이 일정한 기울기를 가지고 형성될 수 있으나, 도 6b에 도시된 바와 같이, 노즐구멍(220``)의 단면이 임의의 형상으로 형성될 수도 있다.
다시 도 5를 참조하면, 노즐구멍(220`)의 단면의 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성되어 플런저 하면 돌출부(311)에 의해 노즐구멍(220`)의 일부분만 개폐될 수 있다.
노즐구멍(220`)의 단면의 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성됨에 따라, 밸브 스프링(320)의 탄성력에 의해 노즐구멍(220`)을 막고 있던 플런저 하면 돌출부(311)가 솔레노이드(500)의 자기력에 의해 상측으로 이동하면, 노즐구멍(220`)의 단면에서 타부분에 비하여 더 낮게 형성되어 있는 부분이 먼저 개방되고, 제1 유로(111)를 이동하여 노즐진입구(210)를 통과한 가스가 노즐구멍(220`)을 통과하여 제2 유로(121)로 흐르게 된다.
마찬가지로, 솔레노이드(500)의 자기력에 의해 상측으로 이동한 플런저 하면 돌출부(311)가 솔레노이드(500)에 가해지는 전류량이 조절됨에 따라 다시 하측으로 이동 시, 노즐구멍(220`)의 단면에서 타부분에 비하여 더 높게 형성되어 있는 부분이 먼저 폐쇄되고, 이에 따라 노즐구멍(220`)의 일부분만 개방되어, 제1 유로(111)를 이동하여 노즐진입구(210)를 통과한 가스가 노즐구멍(220`)을 통과하여 제2 유로(121)로 흐르게 된다.
여기서, 노즐구멍(220`)의 일부분이 먼저 열리거나 혹은 일부분이 먼저 닫히기 때문에 기존의 질량유량제어기보다 저유량의 가스가 흐르도록 하여 미세한 유량 조절이 가능하고, 이에 따라 기존의 질량유량제어기보다 동일한 압력에서 더 낮은 유량 영역까지 제어할 수 있어 저유량 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 노즐구멍(220`)의 단면의 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성되는 정도를 조절함으로써 동일한 압력에서 제어할 수 있는 유량 제어 범위를 조절할 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 질량유량제어기에 대하여 자세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 질량유량제어기에 대한 일부 구조도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 질량유량제어기는 밸브 스프링(320)과 플런저 하면 가장자리부(312) 사이의 일측면에 결합되는 스페이서(600)를 더 포함할 수 있다.
스페이서(600)는 일정 두께로 형성되어, 밸브 스프링(320)의 중앙에 형성되는 홀 외측면의 일부분이 플런저 하면 가장자리부(312)에 결합될 시 그 사이의 일측면에 용접 또는 접착 등에 의하여 결합될 수 있다. 따라서, 스페이서(600)에 의해 플런저(310)가 기울어진 상태로 하우징(400) 내부 공간에서 상하 이동하여 노즐구멍(220)의 일부분만을 개폐할 수 있다.
즉, 스페이서(600)에 의해 플런저 하면 돌출부(311)가 기울어진 상태로 노즐부(200)에 접촉하고, 밸브 스프링(320)의 탄성력에 의해 노즐구멍(220)을 막고 있던 플런저 하면 돌출부(311)가 솔레노이드(500)의 자기력에 의해 상측으로 이동하면, 스페이서(600)가 결합되어 있는 방향의 플런저 하면 돌출부(311)가 노즐구멍(220)의 일부분을 먼저 개방하게 되고, 제1 유로(111)를 이동하여 노즐진입구(210)를 통과한 가스가 노즐구멍(220)을 통과하여 제2 유로(121)로 흐르게 된다.
마찬가지로, 솔레노이드(500)의 자기력에 의해 상측으로 이동한 플런저 하면 돌출부(311)가 솔레노이드(500)에 가해지는 전류량이 조절됨에 따라 다시 하측으로 이동 시, 스페이서(600)가 결합되어 있지 않은 방향의 플런저 하면 돌출부(311)가 노즐구멍(220)의 일부분을 먼저 폐쇄하게 되고, 이에 따라 노즐구멍(220)의 일부분만 개방되어, 제1 유로(111)를 이동하여 노즐진입구(210)를 통과한 가스가 노즐구멍(220)을 통과하여 제2 유로(121)로 흐르게 된다.
여기서, 노즐구멍(220)의 일부분이 먼저 열리거나 혹은 일부분이 먼저 닫히기 때문에 기존의 질량유량제어기보다 저유량의 가스가 흐르도록 하여 미세한 유량 조절이 가능하고, 이에 따라 기존의 질량유량제어기보다 동일한 압력에서 더 낮은 유량 영역까지 제어할 수 있어 저유량 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 스페이서(600)의 두께에 따라 플런저(310)가 기울어지는 정도가 조절됨으로써 동일한 압력에서 제어할 수 있는 유량 제어 범위를 조절할 수 있다.
다음으로, 도 8 및 9를 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 질량유량제어기에 대하여 자세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 질량유량제어기에 대한 일부 구조도이고, 도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 밸브 스프링을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 질량유량제어기는 밸브 스프링(320`)의 일부분이 타부분에 비하여 강성이 더 크거나 작게 형성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 일반적으로는 복수의 날개가 형성되는 밸브 스프링(320`) 날개의 일부분을 상대적으로 얇게 형성하여 해당 부분의 강성을 타부분에 비하여 작게 만들 수 있으나, 판 스프링으로 구성되는 밸브 스프링(320)을 일측면에서 타측면으로 갈수록 두께를 얇게 형성하거나 밸브 스프링(320)을 탄성계수가 다른 둘 이상의 스프링을 결합하여 가공하는 등 여러가지 방법으로 밸브 스프링(320)의 일부분의 강성을 타부분에 비하여 더 크거나 작게 형성할 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 밸브 스프링(320`)의 탄성력에 의해 노즐구멍(220)을 막고 있던 플런저 하면 돌출부(311)가 솔레노이드(500)의 자기력에 의해 상측으로 이동하면, 밸브 스프링(320`)에서 타부분에 비하여 강성이 더 작게 형성되어 있는 부분이 상대적으로 다른 부분보다 탄성력이 약하기 때문에, 밸브 스프링(320`)에서 타부분에 비하여 강성이 더 작게 형성되어 있는 부분 방향의 플런저 하면 돌출부(311)가 먼저 위로 상승하면서 노즐구멍(220)의 일부분을 먼저 개방하게 되고, 제1 유로(111)를 이동하여 노즐진입구(210)를 통과한 가스가 노즐구멍(220)을 통과하여 제2 유로(121)로 흐르게 된다.
마찬가지로, 솔레노이드(500)의 자기력에 의해 상측으로 이동한 플런저 하면 돌출부(311)가 솔레노이드(500)에 가해지는 전류량이 조절됨에 따라 다시 하측으로 이동 시, 밸브 스프링(320`)에서 타부분에 비하여 강성이 더 크게 형성되어 있는 부분이 상대적으로 다른 부분보다 탄성력이 강하기 때문에, 밸브 스프링(320`)에서 타부분에 비하여 강성이 더 크게 형성되어 있는 부분 방향의 플런저 하면 돌출부(311)를 탄성력에 의하여 먼저 아래로 끌어당기면서 노즐구멍(220)의 일부분이 먼저 폐쇄되고, 이에 따라 노즐구멍(220)의 일부분만 개방되어, 제1 유로(111)를 이동하여 노즐진입구(210)를 통과한 가스가 노즐구멍(220)을 통과하여 제2 유로(121)로 흐르게 된다.
여기서, 노즐구멍(220)의 일부분이 먼저 열리거나 혹은 일부분이 먼저 닫히기 때문에 기존의 질량유량제어기보다 저유량의 가스가 흐르도록 하여 미세한 유량 조절이 가능하고, 이에 따라 기존의 질량유량제어기보다 동일한 압력에서 더 낮은 유량 영역까지 제어할 수 있어 저유량 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 밸브 스프링(320`)의 일부분이 타부분에 비하여 강성이 더 크거나 작게 형성되는 정도를 조절함으로써 동일한 압력에서 제어할 수 있는 유량 제어 범위를 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 메인바디
110: 가스유입구
111: 제1 유로
120: 가스유출구
121: 제2 유로
200: 노즐부
210: 노즐진입구
220, 220`, 220``: 노즐구멍
300: 밸브
310: 플런저
311, 311`, 311``: 플런저 하면 돌출부
312: 플런저 하면 가장자리부
320, 320`: 밸브 스프링
400: 하우징
500: 솔레노이드
600: 스페이서

Claims (5)

  1. 밸브 및 노즐부를 포함하는 질량유량제어기에 있어서,
    상기 노즐부는 노즐구멍이 형성되며,
    상기 밸브는,
    상기 노즐구멍을 개폐하는 플런저; 및
    상기 플런저에 결합되어 상기 플런저에 탄성력을 발생시키는 밸브 스프링을 포함하되,
    상기 플런저는,
    상기 플런저의 하면 중앙에서 아래로 돌출되어 상기 노즐구멍의 직경보다 큰 직경으로 형성되며 상기 노즐구멍을 개폐하는 플런저 하면 돌출부; 및
    상기 플런저 하면 돌출부 외측에 형성되는 플런저 하면 가장자리부를 포함하고,
    상기 밸브 스프링은,
    상기 플런저의 직경보다 큰 직경으로 형성되되, 원형의 판 스프링으로 구성되어 중앙에 홀이 형성되고, 상기 홀은 상기 플런저 하면 돌출부에 끼워지며, 상기 홀의 외측면의 일부분이 상기 플런저 하면 가장자리부에 결합되고,
    상기 밸브 스프링의 외측면의 일측면에 용접으로 결합된 스페이서를 더 포함하며,
    상기 스페이서의 두께에 따라서 상기 플런저의 기울어지는 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 질량유량제어기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플런저는,
    상기 플런저의 하면 중앙에서 아래로 돌출되어 상기 노즐구멍의 직경보다 큰 직경으로 형성되며 상기 노즐구멍을 개폐하는 플런저 하면 돌출부를 포함하되,
    상기 플런저 하면 돌출부는 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성되는 질량유량제어기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 노즐구멍의 단면은 일부분이 타부분에 비하여 더 높거나 낮게 형성되는 질량유량제어기.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브 스프링의 일부분이 타부분에 비하여 강성이 더 크거나 작게 형성되는 질량유량제어기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2762920B2 (ja) * 1994-03-28 1998-06-11 株式会社島津製作所 流量制御弁
KR101164882B1 (ko) * 2010-01-13 2012-07-19 씨케이디 가부시키 가이샤 유량 컨트롤러 및 비례전자기밸브
KR101749936B1 (ko) * 2015-10-29 2017-06-22 엠케이프리시젼 주식회사 질량유량계 유량제어밸브의 온오프 구조

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