KR200249520Y1 - The structure of magnetostrictive materal for a continuans ultrasonic wave - Google Patents
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Abstract
본 고안은 연속 초음파 자기 왜곡 변환기의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체 내부에 혼(horn)과 일체로 형성된 변환기를 고정시키되, 그 일측에 냉각수 유입관과 냉각수 배출관을 조립시켜 지속적으로 냉각수를 공급하므로 인하여 변환기의 연속파 구동에 따른 온도상승을 저하 시킬 수 있으며, 또한 연속 초음파 자기 왜곡 변환기의 선단에서 방사되는 연속파에 의해 멸균, 에멀션, 연료개질용착, 용접, 봉제, 세척 등을 할 수 있는 연속 초음파용 변환기를 제공하여 많은 분야에서 폭넓게 사용할 수 있는 특징과 함께 압전 소자의 단점을 보완하여 제품의 품질개선 및 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a structure of a continuous ultrasonic magnetic distortion transducer, and more specifically, to fix the transducer formed integrally with the horn (horn) inside the main body, the cooling water inlet pipe and the cooling water discharge pipe on one side of the continuous cooling water Due to the supply, it is possible to reduce the temperature rise due to the continuous wave driving of the transducer and also to perform sterilization, emulsion, fuel reforming welding, welding, sewing, washing, etc. by the continuous wave radiated from the tip of the continuous ultrasonic magnetic distortion transducer. By providing an ultrasonic transducer, it is possible to improve the product quality and save energy by supplementing the shortcomings of piezoelectric elements with the feature that can be widely used in many fields.
Description
본 고안은 연속 초음파 자기 왜곡 변환기의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체 내부에 혼(horn)과 일체로 형성된 변환기를 고정시키되, 그 일측에 냉각수 유입관과 냉각수 배출관을 조립시켜 지속적으로 냉각수를 공급하므로 인하여 변환기의 연속파 구동에 따른 온도상승을 저하 시킬 수 있는 연속 초음파 자기 왜곡 변환기의 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a continuous ultrasonic magnetic distortion transducer, and more specifically, to fix the transducer formed integrally with the horn (horn) inside the main body, the cooling water inlet pipe and the cooling water discharge pipe on one side of the continuous cooling water The present invention relates to a device for a continuous ultrasonic magnetic distortion converter that can reduce the temperature rise due to the continuous wave drive of the converter.
일반적으로 초음파의 이용방법 중에는 펄스 파(음향파워0.5∼1.5W)와 연속파(평균출력0.6∼4KW)를 이용하는 방법이 있으며, 그중 자기 왜곡 변환기의 초음파 이용은 상기 펄스 파에 국한되어 왔으며, 연속파의 이용은 지금까지 이용되지 않고 있다.In general, there are methods of using ultrasonic waves such as pulse wave (acoustic power 0.5 ~ 1.5W) and continuous wave (average output 0.6 ~ 4KW). Among them, the use of ultrasonic wave of the magnetic distortion converter has been limited to the pulse wave. Use has not been used so far.
또한, 연속파 구동에 따른 온도상승으로 인한 감겨진 전선의 사용온도의 한계 및 퀴리 포인트(자기 왜곡변환의 한계온도) 등의 문제와 함께 초음파의 에너지 손실을 최소화하기 위한 조치 등의 기술적 한계로 인하여 국내에는 자기 왜곡 변환기의 연속파 이용 기술은 전무한 실정이다.In addition, due to technical limitations such as the limitation of the use temperature of the wound wire and the Curie point (the limit temperature of the magnetic distortion conversion) due to the temperature rise due to continuous wave driving, and the measures to minimize the energy loss of the ultrasonic wave, There is no technique for using continuous waves in a magnetic distortion converter.
그리고 초음파는 공기중을 진행하는 음파처럼 종파의 형태이거나 고체내에서는 횡파나 전단파가 될 수도 있으며, 또한 초음파중 어떤 것은 고체 표면을 따라서 진행하는 레일리파와 가느다란 막대기와 같은 물체의 절단면을 따라서 진행하는 램파로 구분되어 있다.Ultrasonic waves may be in the form of longitudinal waves, such as sound waves propagating in the air, or transverse or shear waves in solids, and some of the ultrasonic waves travel along the cutting plane of objects such as Rayleigh waves and thin rods that travel along the solid surface. It is divided into lamb waves.
그리고 상기의 초음파를 발생, 감지하는 방법에는 여러 가지가 있고, 이중 가장 널리 쓰이는 것은 자기변형 변환기나 압전 변환기를 사용하는 것인데, 이들은 고주파의 교류자기장이나 전류를 기계적인 진동으로 변환시키게 된다.In addition, there are various methods of generating and detecting the ultrasonic waves, and the most widely used ones are magnetostrictive transducers or piezoelectric transducers, which convert high frequency alternating magnetic fields or currents into mechanical vibrations.
또한, 초음파는 매체 내에 변형을 일으키는지의 여부에 따라 고출력, 저출력 초음파로 구분되며, 상기의 초음파 고출력 응용에는 초음파 용접, 초음파 드릴링 초음파 조사 등에 이용된다.In addition, the ultrasonic waves are classified into high power and low power ultrasonic waves according to whether or not they cause deformation in the medium, and the ultrasonic high power application is used for ultrasonic welding, ultrasonic drilling ultrasonic irradiation, and the like.
그리고 초음파의 저출력는 수중 탐지 및 항해 그리고 해저의 형태와 성분을 알아내어 지도화하는데 사용되는 소나장치에 이용되며, 그 밖에도 비파괴 검사 및 의학분야에서 X 선 대신 저출력 초음파를 사용하기도 한다.The low power of ultrasound is used in sonar devices used for underwater detection and navigation, and the identification and mapping of the seabed shape and components. In addition, low power ultrasound is used instead of X-rays in non-destructive testing and medicine.
따라서 이와 같은 성질을 가진 초음파를 이용하여 여러 형태의 스케일 제거용 초음파 발생장치 및 기타 이용 장치가 개발되어 사용하고 있다.Therefore, various types of ultrasonic generators for descaling and other apparatuses have been developed and used using ultrasonic waves having such properties.
상기와 같은 선행기술로는 본원의 선출원된 실용신안등록출원제98-15907호의 '스케일방지장치의 초음파변환기'와 실용신안등록출원제98-15908호의 '스케일 및 슬라임방지용 초음파발생장치'와 실용신안등록출원제98-15909호의 '초음파를 이용한 배관스케일 방지장치' 그리고 실용신안등록출원제2000-21877호의 '박판용 초음파 자기 왜곡 변환기'에도 기술되어 있다.As the prior art as described above, the 'Ultrasonic transducer of the anti-scale device' of the utility model registration application No. 98-15907 and the utility model registration application No. 98-15908 of the present application and the utility model It is also described in the ultrasonic pipe distortion prevention device of the registered application No. 98-15909, and the ultrasonic magnetic distortion transducer for the thin plate of Utility Model Registration No. 2000-21877.
그러나 이상과 같은 종래의 자기 왜곡 변환기의 초음파 이용기술은 펄스 파에 국한 되어 왔으며, 연속파를 이용한 자기 왜곡 변환기의 사용기술은 아직 실용화 되지 않고 있는 실정이며 현실적으로 이용하기 위해서는 여러가지의 문제점을 해결해야 하는 단점이 있다.However, the conventional technique of using the ultrasonic wave of the conventional magnetic distortion converter has been limited to the pulse wave, and the technique of using the magnetic distortion transducer using the continuous wave has not been put to practical use yet. There is this.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 먼저 자기 왜곡 변환기의 선단에서 발생되는 연속 초음파를 방사하여 제품의 멸균 에멀션, 연료개질, 용착, 용접, 봉제, 세척 등을 할 수 있는 연속파용 변환기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, by first emitting a continuous ultrasonic wave generated at the tip of the magnetic distortion transducer can be sterilized emulsion, fuel reforming, welding, welding, sewing, cleaning, etc. of the product. Its purpose is to provide a converter for continuous waves.
상기의 목적을 달성하기 위하여 자기 왜곡 변환기의 외부에 냉각수를 흐르게할 수 있도록 상기 자기 왜곡 변환기에 냉각수 유입관과 냉각수 배출관을 형성시키되, 냉각수의 유출을 막기 위한 밀봉은 초음파 주파수의 파장에 맞추어 초음파의 진동에너지가 최소화 되는 부분에 패킹처리하여 초음파의 손실을 최소화 하므로서 압전소자가 가지는 사용온도의 한계와 사용시간의 제약 및 쉽게 파손되는 문제를 해결할 수 있는 연속 초음파 자기 왜곡 변환기의 구조에 관한 것이다.In order to achieve the above object, a coolant inlet tube and a coolant outlet tube are formed in the magnetic distortion transducer to allow the coolant to flow outside of the magnetic distortion transducer. The present invention relates to a structure of a continuous ultrasonic magnetic distortion converter capable of solving problems of limitations of use temperature, limitation of use time, and easy breakage of piezoelectric elements by minimizing the loss of ultrasonic wave by minimizing the ultrasonic energy by packing the vibration energy.
도 1은 본 고안의 일실시례에 의해 구성된 변환기의 단면도1 is a cross-sectional view of a transducer constructed by one embodiment of the present invention
도 2는 본 고안의 요부인 변환기의 조립사시도Figure 2 is an assembled perspective view of the main part of the transducer of the present invention
도 3은 본 고안의 요부가 부착되어 작동하는 상태의 작업 흐름도3 is a work flow diagram of the state that the main portion of the present invention is attached and operating
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10. 본체 11. 냉각수 유입관10. Main unit 11.Cooling water inlet pipe
12. 냉각수 배출관 13. 패킹12. Coolant outlet line 13. Packing
14. 변환기 15. 초음파 발생기14. Transducer 15. Ultrasonic Generator
16. 혼(horn) 17. 전기배선16. Horn 17. Electrical wiring
18. 체결너트 19. 테프론 패킹18. Fastening nut 19. Teflon packing
본 고안은 먼저 연속 초음파 자기 왜곡 변환기를 원통의 본체(10) 내부에 고정시키되, 상기 원통의 본체(10) 일측에 냉각수 유입관(11) 및 냉각수 배출관(12)을 형성하여 변환기 외부에 지속적으로 냉각수를 흐르게 구성하였다.The present invention first secures the continuous ultrasonic magnetic distortion transducer inside the cylinder body 10, and forms a coolant inlet tube 11 and a coolant discharge tube 12 on one side of the cylinder body 10 to continuously outside the transducer. The cooling water was configured to flow.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안의 일실시례에 의해 구성된 냉각장치의 사시도이며, 도 2는 본 고안의 요부인 변환기의 단면도이고, 도 3은 본 고안의 사용 상태도이다.1 is a perspective view of a cooling apparatus constructed by one embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the converter which is the main part of the present invention, Figure 3 is a state diagram of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본체(10)의 내부에는 초음파 발생기(15)와 연결된 변환기(14) 및 혼(horn)(16)이 일체로 구성된다.As shown in FIG. 1, a transducer 14 and a horn 16 connected to the ultrasonic generator 15 are integrally formed inside the main body 10.
상기의 초음파 발생기(15)에서 발생된 연속 초음파의 주파수 파장은 혼(horn)(16)을 통하여 진동에너지로 변환된다.The frequency wavelength of the continuous ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator 15 is converted into vibration energy through a horn 16.
이와 같은 상기의 상황에서 변환기(14)에 감겨진 전선(20)에 전력이 공급되면서 본체(10) 내부의 온도는 급격히 상승하게 된다.In this situation, while the power is supplied to the wire 20 wound around the converter 14, the temperature inside the main body 10 is rapidly increased.
이때, 본체(10) 내부 일측에 조립된 냉각수 유입관(11)은 상기 변환기(14)에감겨진 전선(20) 주위에 고르게 형성된다.At this time, the coolant inlet pipe 11 assembled at one side of the main body 10 is evenly formed around the wire 20 wound on the transducer 14.
그리고 상기 냉각수 유입관(11)을 통하여 냉각수가 계속적으로 유입됨과 동시에 다시 냉각수 배출관(12)을 통해 외부로 빠져 나가면서 변환기(14)에서 발생된 높은 온도를 조절할 수 있게 구성된다.In addition, the coolant is continuously introduced through the coolant inlet pipe 11, and the high temperature generated by the converter 14 can be adjusted while exiting through the coolant discharge pipe 12 again.
한편, 상기의 냉각수 누출을 막기 위한 밀봉은 초음파 주파수의 파장에 맞추어 초음파의 진동에너지가 최소화 되는 부분에 혼(horn)을 좁은 간격으로 직경을 크게 한, 상태에서 본체(10) 일측에 조립한 후, 패킹으로 막아 초음파의 손실을 최소화 되도록 구성하였다.On the other hand, the sealing for preventing the leakage of the cooling water is assembled to one side of the main body 10 in a state in which the diameter of the horn (horn) is enlarged at a narrow interval to minimize the ultrasonic vibration energy in accordance with the wavelength of the ultrasonic frequency. It was configured to minimize the loss of ultrasonic wave by blocking with packing.
따라서 지금까지 압전소자가 가지는 사용온도의 한계와 사용시간의 제약 및 파손, 제품수명의 문제를 상기의 연속 초음파 자기 왜곡 변환기에 의해 처리할 수 있게 된다.Therefore, it is possible to deal with the limit of the use temperature of the piezoelectric element, the limitation and the use time of the piezoelectric element, and the problem of product life by the continuous ultrasonic magnetic distortion converter.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안의 작용과 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention made of the above configuration as follows.
먼저 초음파 발생기(15)와 연결된 변환기(14)는 본체(10) 내부에 고정되어 있으며, 상기 본체(10) 내부에는 냉각수로 충전되어 있다.First, the transducer 14 connected to the ultrasonic generator 15 is fixed inside the main body 10, and the main body 10 is filled with cooling water.
상기의 냉각수는 본체(10) 일측에 조립된 냉각수 유입관(11)으로 유입되어 냉각수 배출관(12)을 통해 외부로 배출되도록 하였다.The coolant is introduced into the coolant inlet pipe 11 assembled at one side of the main body 10 to be discharged to the outside through the coolant discharge pipe 12.
상기 상황에서 냉각수의 역활은 초음파 발생기(15)와 연결된 전선에 전력이 공급되면서 혼(horn)은 높은 온도까지 상승하게 되므로 이를 적당한 온도로 항상 유지시킬 수 있는 것이다.In this situation, the role of the cooling water is that the horn is raised to a high temperature while power is supplied to the wires connected to the ultrasonic generator 15 so that it can always be maintained at a proper temperature.
이때, 상기의 초음파 발생기(15)에서 발생된 연속 초음파의 주파수 파장은 혼(horn)(16)을 통하여 진동에너지로 변환되어 방사하게 된다.At this time, the frequency wavelength of the continuous ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator 15 is converted into vibration energy through the horn 16 to radiate.
즉, 작업의 조건에 따라 본체(10)에 고정된 변환기(14)와 일체로 형성된 혼(horn)의 길이는 체결너트(18)와 패킹(13)을 이용하여 그 길이를 조절할 수 도 있으며, 또한 초음파 주파수의 파장에 맞추어 초음파의 진동에너지가 최소화 되는 부분에 혼(horn)을 좁은 간격으로 직경을 크게 한, 상태에서 본체(10) 일측에 조립한 후, 상기 패킹과 같은 부재를 이용하여 냉각수의 누수를 막아 초음파의 손실을 최소화 시켜 압전소자가 가지는 사용온도의 한계와 사용시간의 제약에서 벗어날 수있는 것이다.That is, the length of the horn integrally formed with the transducer 14 fixed to the main body 10 according to the working conditions may be adjusted by using the fastening nut 18 and the packing 13, In addition, after the horn (horn) is enlarged at a narrow interval to the portion where the vibration energy of the ultrasonic wave is minimized in accordance with the wavelength of the ultrasonic frequency, assembled on one side of the main body 10, the cooling water using the same member as the packing By preventing the leakage of the ultrasonic wave to minimize the loss of the piezoelectric element has a limit of the operating temperature and the use of time constraints.
따라서 상기의 연속 초음파를 방사하여 제품의 멸균, 에멀션, 연료개질, 용착, 용접, 봉제, 세척등의 작업과 연계하여 변환체에서 발생한 연속 초음파를 상기 대상몸체에 보다 효율적으로 방사할 수 있다.Therefore, the continuous ultrasonic waves generated in the transformant can be more efficiently radiated to the target body in connection with the sterilization, emulsion, fuel reforming, welding, welding, sewing, washing, etc. of the product by radiating the continuous ultrasonic waves.
이상에서 설명한 본 고안은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.The present invention described above is possible to those skilled in the art to which the present invention belongs to various modifications and changes can be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention in the foregoing embodiments and the accompanying drawings. It is not limited.
이상과 같은 본 고안은 초음파 발생기와 연결되는 변환기의 혼(horn)을 본체 내부에 고정시켜 연속 초음파를 방사시키므로 인하여 제품의 멸균, 에멀션, 연료개질, 용착, 용접, 봉제, 세척 등의 많은 분야에서 폭넓게 사용할 수 있는 특징과 함께 압전 소자의 단점을 보완하여 제품의 품질개선 및 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above is fixed in the main body of the transducer (horn) connected to the ultrasonic generator to emit a continuous ultrasonic wave, so in many fields such as sterilization, emulsion, fuel reforming, welding, welding, sewing, cleaning of the product Along with the widely used features, it is possible to compensate for the shortcomings of piezoelectric elements and to improve product quality and save energy.
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