KR100334067B1 - 초음파 세정기용 진동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 내측에 공간이 형성된 방수캡; 상기 방수캡의 내측에 차례로 수용되어 밀봉되는 제 1 진동자 혼, 제 1 및 제 2 압전 소자, 제 2 진동자 혼; 상기 제 2 진동자 혼의 단부에 배치되어 상기 방숙캡에 결합되는 진동부; 상기 진동부의 단부에 결합되는 링크부;를 구비하며, 상기 링크부는 다른 방수캡에 대하여 결합 가능하게 형성되어 있는 초음파 세정기용 진동 장치가 제공된다.

Description

초음파 세정기용 진동 장치{Vibration for ultrasonic cleaning machine}

본 발명은 초음파 세정기의 진동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파 세정기의 용량에 따라서 다양하게 적용될 수 있도록 표준화된 크기를 가진 초음파 세정기용 진동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 정밀 세정 분야에서는 초음파를 이용하여 세정을 실시한다. 초음파 세정 작업은 세정조의 내측에 초음파 진동 장치를 설치하고 세정액을 채운 다음에, 세정 대상을 세정액에 담그게 된다. 초음파 발진부에서 초음파가 발진하게 되면 세정조내의 진동부가 진동하게 되고, 그에 따라서 세정액도 같이 진동하게 된다. 세정액의 진동은 세정 대상물의 표면에 붙어있는 미세한 입자들을 세정 대상으로부터 이탈시킴으로써 세정이 수행된다.

도 1에 도시된 것은 종래 기술에 따른 초음파 세정기용 진동 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 진동 장치(10)는 진동판(11)의 내측에 설치된 다수의 진동자(12)를 구비한다. 각각의 진동자(12)에 대해서 배선을 연결할 수 있도록 진동판(11)의 일측에는 배선 인출구(13)가 형성되어 있다. 진동판(11)은 도면에서 보는 바와 같이 육면체의 공간을 형성하여 그 내측에 진동자(12)를 부착할 수 있도록 되어 있다. 진동 장치는 진동판(11)의 뚜껑을 폐쇄시킨 상태에서 사용하게 된다.

위와 같은 진동 장치(10)의 제작 과정을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 진동판(11)은 통상적으로 스테인레스 스티일로 제작되는데, 소재를 평판으로 준비하여 육면체를 형성할 수 있도록 재단하여 절곡시킨다. 다음에 진동자(12)를 진동판의내표면에 잘 접합시킬 수 있도록 진동자(12)의 내표면을 샌드 블라스팅 가공하여, 필요한 갯수 만큼의 진동자(12)를 접합시킨다. 이후에 진동판(11)의 뚜껑을 덮고 밀봉 용접하게 되며, 부식을 방지하기 위해 크롬으로 코팅하게 된다. 배선 인출구(13)에도 밀봉 처리가 이루어진다.

위와 같은 진동 장치를 구비한 초음파 세정기는 진동 장치(10)의 주요 부품인 진동자(12)가 표준화되어 있지 못하며, 따라서 주문에 의해 생산된다는 문제점이 있다. 즉, 초음파 세정기의 세정조는 필요에 따라서 다양한 크기로 제작되는데, 그러한 다양한 크기의 세정조에 적용할 수 있는 진동자(12) 및 진동판(11)은 주문에 의해서 제작되어야만 하는 것이다. 따라서 표준화되지 못한 진동판(11) 및 진동자(12)를 제작하는데 소요되는 비용 및 시간이 많이 든다는 문제점이 있다. 즉, 진동판(11)의 재단과 용접, 진동자(12)의 접합, 진동판(11)의 도금등이 각각 다른 공정을 통해서 이루어지므로 제작 비용 및 시간이 증가하게 되는 것이다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 표준화된 크기를 가진 초음파 세정기용 진동 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 초음파 세정기용 진동 장치의 개략적인 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 단위 진동 장치의 개략적인 분해 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 단위 진동 장치를 서로 연결한 것을 도시하는 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 진동 장치에 반사판이 더 구비된 것을 도시하는 개략적인 사시도.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

11. 진동판 12. 진동자

13. 인출구 21. 방수캡

22. 내측 나선부 23. 외측 나선부

24.27. 진동자 혼 25.26. 압전 소자

28. 진동부 33. 샤프트

36. 링크부 37. 나선부

38.39. 배선 40. 배선 인출부

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 내측에 공간이 형성된 방수캡; 상기 방수캡의 내측에 차례로 수용되어 밀봉되는 제 1 진동자 혼, 제 1 및 제 2 압전 소자, 제 2 진동자 혼; 상기 제 2 진동자 혼의 단부에 배치되어 상기 방숙캡에 결합되는 진동부; 상기 진동부의 단부에 결합되는 링크부;를 구비하며, 상기 링크부는 다른 방수캡에 대하여 결합 가능하게 형성되어 있는 초음파 세정기용 진동 장치가 제공된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 방수캡은 원통형으로 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 진동자 혼과, 상기 제 1 및 제 2 압전 소자와 상기 진동부는 중심부에 관통공들이 형성된 원통형으로 형성되며, 상기 관통공들을 통해서 양 단부에 나선부가 형성된 샤프트가 삽입되고, 상기 샤프트의 나선부는 상기 진동부 및 상기 제 1 진동자 혼의 관통공 내측에 형성된 나선부에 결합된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 압전 소자에는 배선이 연결되고, 상기 배선은 상기 방수캡의 내측면과 상기 제 1 진동자 혼의 외측면 사이에서 연장되어 상기 방수캡의 저면을 통해 인출되며, 상기 배선은 다른 진동 장치의 진동부, 중공형 샤프트의 중공부를 통해서 계속 연장된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 방수캡의 단부 외측과 상기 링크부의 단부 내측에는 나선부가 형성된다. 이러한 나선부는 다른 진동 장치의 링크부 나선부와 방수캡에 각각 결합됨으로써 다수의 단위 진동 장치가 서로 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 진동 장치로부터 발생되는 초음파를 반사할 수 있도록 만곡된 판의 형상을 가지는 반사판이 상기 방수캡에 설치된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2 에 도시된 것은 본 발명에 따른 초음파 세정기용 진동 장치에 대한 개략적인 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 진동 장치는 원통형의 방수캡(21)과, 상기 방수캡(21)의 내측에 수용되는 제 1 진동자 혼(24), 제 1 및 제 2 압전 소자(25,26), 제 2 진동자 혼(27)과, 상기 제 2 진동자 혼(27)의 단부에 결합되는 진동부(28)와, 상기 진동부(28)의 단부에 결합되는 링크부(36)를 구비한다. 상기 제 1 및 제 2 진동자 혼(24,27)과, 제 1 및 제 2 압전 소자(25,26)와, 상기 진동부(28)에는 중심에 관통공(30)이 형성되며, 그 관통공(30)을 통해서 샤프트(33)가 삽입된다. 샤프트(33)의 양 단부에는 나선부(34,35)가 형성되어 있으며, 나선부(34)는 진동부(28)의 관통공(30)에 형성된 나선부에 결합되고, 다른 나선부(34)는 제 1 진동자혼(24)의 관통공에 형성된 나선부에 결합됨으로써, 상기 진동자 혼(24,27)과 압전 소자(25,26)들은 진동부(28)과 결합 상태를 유지할 수 있다. 샤프트(33)도 중공형으로 형성되며, 샤프트(33)의 중공부(33a)를 통해서 다른 단위 진동 장치의 배선이 통과할 수 있다.

진동자 혼(24,27)과 압전 소자(25,26)들의 결합체는 방수캡(21)의 원통형 공간내에 수용되며, 이때 진동부(28)의 단부 일부도 방수캡(21)의 내측에 수용된다. 방수캡(21)의 상단 내측에는 나선부(22)가 형성될 수 있으며, 이러한 나선부(22)는 진동부(28)의 외표면에 형성된 외측 나선부(41)에 결합될 수 있다. 다른 예에서는 나선부가 아닌 접착제에 의한 접합이 이루어질 수도 있으며, 어떠한 경우에라도 방수캡(21)의 내측에 수용된 진동자 혼(24,27)과 압전 소자(25,26)를 밀봉하여야 한다.

방수캡(21)은 제 1 및 제 2 진동자 혼(24,27)과 제 1 및 제 2 압전소자(25,26)를 세정액으로부터 밀봉하는 역할을 한다. 제 1 압전 소자(25)와 제 2 압전 소자(26)에는 단자(31,32)가 형성되며, 상기 단자(31,32)를 통해서 각각 배선(38,39)이 연결되는데, 이러한 배선(38,39)은 방수캡(21)의 내측면과 상기 결합체의 외측면 사이에서 연장되어 방수캡(21)의 저면에 형성된 배선 인출부(40)를 통해 외부로 인출된다. 배선 인출부(40)를 통해서 세정액이 방수캡(21)의 내측으로 유입될 수 없도록 배선 인출부(40)도 밀봉된다. 한편, 진동부(28)의 일측에 형성된 나선부(29)는 링크부(36)의 저면 내측에 형성된 나선부에 결합된다. 링크부(36)에도 관통공(30)에 대응하는 관통공이 형성된다.

위와 같은 진동 장치에서 배선(38)을 통해 전기 신호가 인가되면, 세라믹 재료로 제작된 압전 소자(25,26)는 수축과 팽창을 반복하게 된다. 이로부터 발생된 초음파 진동 에너지는 진동자 혼(24,27)에 의해서 확대되는데, 이러한 진동자 혼(24,27)은 음향 임피던스가 좋은 알루미늄 재료로 제작된 것이다. 압전 소자(25,26)의 압전 효과는 진동부(28)에 초음파 에너지를 전달하게 되는데, 이러한 초음파 에너지에 의해서 캐비테이션이 발생하여 세정 효과를 극대화시켜 주게 된다. 링크부(36)는 다수의 진동 장치를 연속적으로 연결시켜서 사용할 수 있도록 해주는 부분인데, 링크부(36)의 나선부(37)는 다른 단위 진동 장치의 방수 캡(21)에 형성된 외측 나선부(23)에 결합하게 된다.

도 3에 도시된 것은 도 2에 도시된 진동 장치가 2 개 연결된 것을 도시하는 개략적인 사시도이다.

도면을 참조하면, 진동 장치는 2 개의 단위 진동 장치가 서로 연결되어 있는 상태이다. 즉, 하측에 위치한 단위 진동 장치의 링크부(36)가 상측에 위치한 단위 진동 장치의 방수캡(21)에 대하여 나선부를 통해서 결합된 상태를 유지한다. 이때 상측에 위치한 단위 진동 장치의 배선은 하측에 위치한 단위 진동 장치에 구비된 진동부(28)의 관통부와, 샤프트(33)의 중공부와 배선 인출구를 통해서 발진부(45)에 연결된다. 발진부(45)는 실질적으로 세정조의 외부에 설치되며, 통상적으로 20 KHz 이상의 전기 신호를 발생시키는 오실레이터이다.

통상적으로 단위 진동 장치는 300 W 의 용량을 가지도록 설계된다. 따라서, 도 3에 도시된 진동 장치는 전체적으로 600 W 의 용량을 가지게 되는 것이다. 만일 1200 W 의 용량이 필요하다면, 4 개의 단위 진동 장치들을 도 3에 도시된 방식으로 서로 연결한다.

도 4에 도시된 것은 반사판이 구비된 진동 장치를 개략적인 사시도로 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 2 개의 단위 진동 장치가 상호 연결된 상태에서 그 일측에는 반사판(49)이 설치되어 있다. 반사판(49)은 스테인레스 스티일, 티타늄, FRP 재료등으로 제작될 수 있으며, 진동 장치로부터 발생하는 초음파가 세정액 매질을 통해서 전달되는 형상을 참작하여 도면에 도시된 바와 같은 만곡형으로 제작되는 것이 바람직스럽다. 이러한 반사판(49)은 지지부(47)와 브랙킷(48)을 통해서 방수캡(21)에 부착된다.

반사판(49)은 진동 장치로부터 발생한 초음파가 세정조를 부식하는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 진동 장치는 통상적으로 세정조의 일 벽면에 근접한 상태로 설치되는데, 인접한 벽면과 진동 장치 사이에 반사판(49)을 배치함으로써 진동 장치로부터 발생된 강력한 초음파가 인접한 세정조의 벽면을 부식시키는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다. 이러한 반사판(49)의 설치는 선택적으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 세정기용 진동 장치는 표준화되어 있으므로, 필요한 용량에 따라서 다수의 단위 진동 장치를 서로 연결하여 설치할 수 있으므로 사용이 간편하며, 표준화된 단위 장치를 미리 제작하여 준비해놓을 수 있다는 장점이 있다. 즉, 주문 제작에 의존하던 종래 방식에 비해서 제작 기간이 단축된다. 이외에도 본 발명에 따른 진동 장치는 다음과 같은 장점이 있다.

종래의 진동 장치는 진동판을 재단하고 절곡시켜 도금하는등의 공정이 필요했으나, 본 발명의 진동 장치는 미리 마련된 표준화 부품을 조립하는 공정만으로 사용 가능하다. 또한 본 발명의 진동 장치는 용접 공정이 결여되어 있으므로, 불량이 발생할 경우 용접 부분을 해체하지 않고 용이하게 수리가 가능하다.

한편, 단위 진동 장치들의 연속체는 초음파가 방사되는 방향이 방사 방향이므로, 기존 진동 장치보다 2 배 이상의 에너지 전달 효율이 발생되며, 기존 진동 장치보다 부피가 작고 설치가 용이하며, 세정액의 사용량도 줄일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 내측에 공간이 형성된 방수캡;

   상기 방수캡의 내측에 차례로 수용되어 밀봉되며, 중심부에 관통공이 형성되어 있는 제 1 진동자 혼, 제 1 및 제 2 압전 소자, 제 2 진동자 혼;

   상기 제 2 진동자 혼의 단부에 배치되어 상기 방수캡에 결합되며 중심부에 관통공이 형성되어 있는 진동부;

   상기 진동부의 단부에 결합되는 링크부;

   상기 제 1 진동자 혼, 제 1 및, 제 2 압전 소자, 제 2 진동자 혼에 형성된 관통공들을 통해서 삽입되는 중공형 샤프트;를 구비하고,

   상기 링크부는 다른 방수캡에 대하여 결합 가능하게 형성되어 있으며,

   상기 제 1 및, 제 2 압전 소자에는 배선이 연결되고, 상기 배선은 상기 방수캡의 내측면과 상기 제 1 진동자 혼의 외측면 사이에서 연장되어 상기 방수캡의 저면을 통해 인출되며, 상기 인출된 배선은 다른 진동 장치의 진동부의 관통공 및, 중공형 샤프트의 중공부를 통해서 상기 다른 진동 장치의 방수캡의 저면을 통해 계속 연장될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 세정기용 진동 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방수캡, 상기 제 1 및, 제 2 진동자 혼과, 상기 제 1 및, 제 2 압전 소자와, 상기 진동부는 원통형으로 형성되고, 상기 중공형 샤프트의 양 단부에는 나선부가 형성되며, 상기 중공형 샤프트의 나성부는 상기 제 1 진동자 혼의 관통공 내측에 형성된 나선부에 결합되는 것을 특징으로 하는 초음파 세정기용 진동 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 방수캡의 단부 외측과 상기 링크부의 단부 내측에는 나선부가 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 세정기용 진동 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 장치로부터 발생되는 초음파를 반사할 수 있도록 만곡된 판의 형상을 가지는 반사판이 상기 방수캡에 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 세정기용 진동 장치.