KR100429176B1 - 액체분사장치 - Google Patents

Abstract

전자기적 힘을 이용한 액체분사장치에 관한 것으로, 영구자석으로 이루어진 기판과, 기판상의 가장자리영역에 형성되는 갭층과, 갭층상에 걸쳐 형성되는 다이아프램과, 기판과 마주보도록 다이아프램 하부에 형성되는 박막 코일과, 다이아프램상에 형성되는 액체 저장부와, 액체 저장부상에 형성되는 복수개의 노즐을 갖는 오러피스 플레이트로 구성됨으로써, 액체분사장치의 집적화, 소형화, 고성능화가 가능하고, 제조공정이 간단하여 전체적인 공정가를 줄일 수 있다.

Description

액체분사장치

본 발명은 액체분사장치에 관한 것으로, 특히 전자기적 힘을 이용한 액체분사장치에 관한 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액체분사장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 액체분사장치를 보여주는 구조단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 액체분사장치는 복합체(manifold)(1) 상부에 형성되는 전자석부(2)와, 복합체(1) 중앙에 형성되는 액체 저장부(3)와, 복합체(1) 하부에 형성되는 노즐부(4)로 구성된다.

이때, 전자석부(2)는 코일(10)에 감겨있는 L자 형태의 지지대(11)와, 지지대(11) 앞에 부착되는 바(bar)(12)와, 액체 저장부(3)의 액체와 접촉되는 다이아프램(diaphragm)(13)으로 이루어져 있으며, 노즐부(4)는 액체(17)를 기록 매체(14)에 분사하는 오러피스 플레이트(orifice plate)(15)와, 오러피스 플레이트(15)에 형성되는 복수개의 노즐(16)로 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 액체분사장치의 동작 원리는 다음과 같다.

먼저, 코일(10)에 전류를 인가하면, 코일(10)에 감겨있는 L자 형태의 지지대(11) 주위에 자기장(magnetic field)이 발생한다.

이 자기장으로 인하여 지지대(11) 앞에 부착되는 바(bar)(12)와, 액체 저장부(3)의 액체와 접촉되는 다이아프램(diaphragm)(13)에 서로 반대인 두 개의 극성이 형성된다.

극성이 반대이므로 다이아프램(13)은 바(12)쪽으로 끌리게 되었다가 코일(10)에 인가되는 전류가 끊어지게 되면, 다이아프램(13)의 복원력으로 인하여 액체 저장부(3)의 액체(17)를 밀어내게 된다.

이 액체(17)는 오러피스 플레이트(15)의 노즐(16)를 통해 기록 매체(14)로 분사된다.

종래 기술에 따른 액체분사장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

복합체의 상부에 전자석 장치를 형성함으로써, 액체분사장치의 전체적인 크기가 커지게 되어 집적화 및 소형화에 부적합하다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 집적화 및 소형화 시킬 수 있는 액체분사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 액체분사장치를 보여주는 구조단면도

도 2는 본 발명에 따른 액체분사장치를 보여주는 구조단면도

도 3은 본 발명에 따른 액체분사장치의 박막 코일을 보여주는 도면

도 4는 전류의 흐름에 의한 박막 코일에서 발생하는 자기장을 보여주는 도면

도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 액체분사장치의 동작을 보여주는 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 기판22 : 갭층

23 : 다이아프램24 : 박막 코일

25 : 베리어층26 : 액체 저장부

27 : 노즐28 : 오러피스 플레이트

본 발명에 따른 액체분사장치는 영구자석으로 이루어진 기판과, 기판상의 가장자리영역에 형성되는 갭층과, 갭층상에 걸쳐 형성되는 다이아프램과, 기판과 마주보도록 다이아프램 하부에 형성되는 박막 코일과, 다이아프램상에 형성되는 액체 저장부와, 액체 저장부상에 형성되는 복수개의 노즐을 갖는 오러피스 플레이트로 구성됨에 그 특징이 있다.

본 발명의 다른 특징은 박막 코일이 스파이럴(spiral) 형태로 형성되는데 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 박막 코일이 각 노즐에 상응되도록 다이아프램 하부에 복수개로 형성되는데 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 다이아프램이 강자성체가 아닌 금속 물질, 고분자 물질, 세라믹 물질 중 어느 하나로 형성되는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액체분사장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 액체분사장치를 보여주는 구조단면도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 영구자석으로 이루어진 기판(21)상의 가장자리영역에 갭(gap)층(22)이 형성되고, 갭층(22)상에 걸쳐 강자성체가 아닌 금속 물질, 고분자 물질, 세라믹 물질 중 어느 하나로 이루어진 다이아프램(diaphragm)(23)이 형성된다.

그리고, 영구자석으로 이루어진 기판(21)과 마주보도록 다이아프램(23) 하부에 박막 코일(24)이 형성되고, 다이아프램(23)상의 가장자리영역에 베리어(barrier)층(25)이 형성되어 베리어층(25) 사이에 액체 저장부(26)가 형성되며, 베리어층(25)상에 복수개의 노즐(27)을 갖는 오러피스 플레이트(orifice pla -te)(28)가 형성된다.

이때, 영구자석으로 이루어진 기판(21)은 약 0.5∼15mm 정도의 두께를 가지며, 다이아프램(23)은 3∼30㎛ 정도의 두께를 가진다.

그리고, 박막 코일(24)은 각 노즐(27)에 상응되도록 다이아프램 하부에 복수개로 형성할 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 액체분사장치의 박막 코일을 보여주는 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 박막 코일(24)은 스파이럴(spiral) 형태로 다이아프램(23)상에 형성된다.

이때, 스파이럴 코일의 형상은 원형이나 방형이라도 관계없으며, 박막 코일(24)은 약 1∼20㎛ 정도의 두께를 가지며, 약 5∼50㎛ 정도의 폭을 갖는다.

또한, 스파이럴 형태로 이루어진 박막 코일(24)의 회전 수는 약 1∼10 정도이고, 박막 코일(24)의 가장 안쪽의 직경은 약 50∼150㎛ 정도이다.

이와 같이, 구성되는 본 발명에 따른 액체분사장치의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 전류의 흐름에 의한 박막 코일에서 발생하는 자기장을 보여주는 도면이고, 도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 액체분사장치의 동작을 보여주는 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 먼저, 박막 코일에 전원을 인가하면 전류가 박막 코일로 흐르게 된다.

이 전류의 흐름으로 인하여 도 4에 도시된 바와 같이, 박막 코일의 중앙 부근에서 자기력이 발생하게 된다.

그러므로, 박막 코일은 영구자석으로 이루어진 기판과 극성이 반대로 되어 박막 코일과 기판은 서로 끌어 당기게 된다.

이 박막 코일로 인해 다이아프램도 기판쪽으로 끌리게 된다.

이때, 순간적으로 액체 저장부의 부피가 증가하게 되고 이 부피만큼 액체 유입구로부터 액체가 유입된다.

그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 박막 코일에 전류의 흐름을 반대로 하여 박막 코일의 중앙 부근에서 발생하는 자기력의 극성을 반대로 하면, 영구자석으로 이루어진 기판과 박막 코일의 극성은 동일하게 되어 서로 밀어내게 된다.

이 박막 코일에 척력이 작용되므로, 다이아프램은 액체 저장부의 액체를 밀어냄으로써, 노즐을 통해 액체가 외부로 분사된다.

이어, 도 5c에 도시된 바와 같이, 박막 코일에 전원을 오프(off)하면, 다이아프램 자체의 탄성력으로 인해 원상태로 복귀되고 액체 유입구로부터 액체가 유입되어 원래의 상태를 유지한다.

본 발명에 따른 액체분사장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 영구자석과 박막 코일의 전자기적 힘을 이용하므로, 액체분사장치의 집적화, 소형화, 고성능화가 가능하다.

둘째, 액체분사장치의 제조공정이 간단하여 전체적인 공정가를 줄일 수 있다.

셋째, 전기력을 조절하여 분사되는 액체의 양을 조절할 수 있기 때문에, 효율적인 액체 공급이 이루어지며 소자의 안정성이 향상된다.

Claims (7)

1. 영구자석으로 이루어진 기판;

   상기 기판상의 가장자리영역에 형성되는 갭층;

   상기 갭층상에 걸쳐 형성되는 다이아프램;

   상기 기판과 마주보도록 상기 다이아프램 하부에 형성되는 박막 코일;

   상기 다이아프램상에 형성되는 액체 저장부;

   상기 액체 저장부상에 형성되는 복수개의 노즐을 갖는 오러피스 플레이트로 구성됨을 특징으로 하는 액체분사장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 박막 코일은 스파이럴 형태로 형성됨을 특징으로 하는 액체분사장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 박막 코일은 상기 각 노즐에 상응되도록 다이아프램 하부에 복수개로 형성됨을 특징으로 하는 액체분사장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 다이아프램은 강자성체가 아닌 금속 물질, 고분자 물질, 세라믹 물질 중 어느 하나로 형성됨을 특징으로 하는 액체분사장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 영구자석으로 이루어진 기판의 두께는 0.5∼15mm임을 특징으로 하는 액체분사장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 박막 코일의 두께는 1∼20㎛이고, 박막 코일의 폭은 5∼50㎛임을 특징으로 하는 액체분사장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 다이아프램의 두께는 3∼30㎛임을 특징으로 하는 액체분사장치.

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