KR100840346B1 - Humidifier piezoelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 내부결함에 의해 불량이 발생한 압전소자의 단면을 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view of a piezoelectric element in which a failure occurs due to a conventional internal defect.
도 2는 종래의 기술에 따른 압전소자의 일예를 도시한 전개도 및 단면도이다.2 is an exploded view and a cross-sectional view showing an example of a piezoelectric element according to the related art.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 전개도이다.3 is an exploded view of an ultrasonic piezoelectric element for a humidifier having enhanced durability according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 내구성을 평가한 실험 결과를 나타낸 도면이다.Figure 4 is a view showing the results of the evaluation of the durability of the ultrasonic piezoelectric element for a humidifier with enhanced durability according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 이실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 전개도이다.5 is an exploded view of an ultrasonic piezoelectric element for a humidifier having enhanced durability according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 이실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 내구성을 평가한 실험 결과를 나타낸 도면이다.Figure 6 is a view showing the results of the evaluation of the durability of the ultrasonic piezoelectric element for a humidifier with enhanced durability according to this embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 삼실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 전개도이다.7 is an exploded view of an ultrasonic piezoelectric element for a humidifier having enhanced durability according to a third embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 삼실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 내구성을 평가한 실험 결과를 나타낸 도면이다.8 is a view showing the results of experiments evaluating the durability of the ultrasonic piezoelectric element for the enhanced durability according to the third embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 앞면전극 100: front electrode
110 : 측면전극110: side electrode
120 : 뒷면전극120: back electrode
120a : 연속전극120a: continuous electrode
120c : 더미전극120c: dummy electrode
본 발명은 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압전소자의 패턴을 환상으로 형성하여 초음파 진동자가 구동시 압전소자 내부의 결함으로부터 유기된 크랙이 발생하여 진동자의 구동중 압전성능이 열화되어 성능이 나빠지는 문제를 해결하기 위한 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic piezoelectric element for a humidifier with enhanced durability, and more particularly, to form an annular pattern of the piezoelectric element in an annular shape, so that cracks induced from defects in the piezoelectric element are generated when the ultrasonic vibrator is driven, thereby driving the vibrator. The present invention relates to an ultrasonic piezoelectric element for a humidifier having enhanced durability for solving the problem of deterioration in piezoelectric performance.
일반적으로 가습기용 초음파 압전소자는 통상 PZT산화물을 주성분으로 하는 압전소자를 일반적인 건식성형법에 의해 성형하고 소성하며, 이후 원하는 구동 주 파수에 맞는 공진 주파수를 갖도록 소정의 두께로 가공 후 소자의 전면과 후면에 전극을 형성하여 제작한다.In general, ultrasonic piezoelectric elements for humidifiers are usually formed and fired by piezoelectric elements mainly composed of PZT oxides by a general dry molding method, and then processed to a predetermined thickness to have a resonant frequency suitable for a desired driving frequency, and then the front and rear surfaces of the elements. The electrode is formed in the fabrication.
압전소자는 공진 주파수 부근에서 가장 큰 변위를 일으키므로, 초음파 구동을 위한 전자회로가 압전소자의 공진 주파수 부근의 고주파 전력을 압전소자에 인가하면 압전소자는 소자의 표면으로부터 발산하게 되며, 이 초음파 에너지에 의하여 세척기, 가습기, 의료기 등에 효과를 발휘하게 된다.Since the piezoelectric element causes the largest displacement near the resonance frequency, when the electronic circuit for driving the ultrasonic wave applies the high frequency power near the resonance frequency of the piezoelectric element to the piezoelectric element, the piezoelectric element emits from the surface of the element, and the ultrasonic energy As a result, the washing machine, the humidifier, and the medical device are effective.
이때 압전소자는 큰 에너지로 진동하므로 소자 내부의 결함이 존재할 경우 소자 내부에 크랙이 발생하고 사용 시간이 길어짐에 따라 크랙이 점점 성장하여 압전소자의 진동상태가 나빠지게 되고, 결국 초음파 출력이 줄어드는 불량이 발생하는 경우가 많다.At this time, the piezoelectric element vibrates with a large amount of energy, so if there is a defect in the element, there is a crack in the element, and as the usage time becomes longer, the crack gradually grows and the vibration state of the piezoelectric element worsens, and eventually, the ultrasonic output decreases. This often happens.
소자 내부의 결함은 주로 성형시 충진이 불완전한 경우 충진되지 않는 부분의 성형밀도가 낮고, 따라서 소성 후 충진되지 않은 부분의 소성 밀도가 낮아, 그렇지 않은 부분에 대하여 상대적으로 기계적 강도가 나빠지게 된다. 그리고 압전소자가 변형을 일으키며 구동시 압전소자의 최대 응력을 받는 부위는 소자 중심이고 거의 無疲勞 한계 응력치에 가까운 응력을 받는다. 이를 수식으로 나타내면 아래와 같다.Defects inside the device are mainly low in forming density of the unfilled portion when the filling is incomplete during molding, and thus low in the density of plasticity of the unfilled portion after firing, so that the mechanical strength of the non-filled portion is relatively poor. The piezoelectric element deforms, and the portion of the piezoelectric element that receives the maximum stress during driving is the element center and receives a stress close to the limitless limit stress value. This is expressed as a formula below.
T=ρCVT = ρCV
이때, ρ는 압전소자의 밀도, C는 압전소자 내부의 음속, V는 진동속도, ξ는 진동진폭, d33 은 종방향압전정수, E는 구동전압, Qm은 물부하시의 Q이고, V=2 πfξ(f는 구동주파수), ξ=d33EQm, 로 계산되어 진다.Where ρ is the density of the piezoelectric element, C is the sound velocity inside the piezoelectric element, V is the vibration speed, ξ is the vibration amplitude, d 33 is the longitudinal piezoelectric constant, E is the driving voltage, and Q m is Q under water load. V = 2 π fξ (f is the driving frequency), ξ = d 33 EQ m , is calculated.
각 변수의 값을 ρ=7800kg/m3, C=4000m/sec, f=1.65×106Hz, d33=388×10-12m/v, E=64V, Qm=10이라 할때, 위의 식에 각 변수의 값을 넣어서 계산을 하면 한계응력치인 80 X 106 N/m2에 가까운 81.1 X 106 N/m2 값이 된다. When the value of each variable is ρ = 7800kg / m 3 , C = 4000m / sec, f = 1.65 × 10 6 Hz, d 33 = 388 × 10 -12 m / v, E = 64V, Q m = 10, If you calculate the value of each variable in the above equation, it becomes 81.1 X 10 6 N / m 2 which is close to the limit stress value of 80 X 10 6 N / m 2 .
따라서 진동자의 내부결함이 있다면 큰 응력집중이 발생하여 crack이 발생한다. 내부결함이 소자중앙부에 있다면 10W/cm2인가시 큰 응력집중이 발생하여 도 1에 도시한 바와 같이, 국부적 층상 Crack이 발생하게 된다.Therefore, if there is an internal defect of the vibrator, a large stress concentration occurs and cracking occurs. If the internal defect is in the center of the device, a large stress concentration occurs when 10 W / cm 2 is applied, and as shown in FIG. 1, a local layer crack occurs.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,Accordingly, the present invention has been made to solve the above conventional problems,
본 발명의 목적은 압전소자의 구동시 진동자의 중앙부에 집중되는 응력의 영향으로 인하여 압전소자의 내부에 결함이 발생하여 압전소자의 특성이 열화되는 문제점을 개선하기 위해 내구성이 우수한 초음파 진동자용 압전소자를 제공하는 데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a durable piezoelectric element for ultrasonic oscillator to improve the problem that the characteristics of the piezoelectric element is deteriorated due to the defect generated inside the piezoelectric element due to the stress concentrated in the center of the vibrator when the piezoelectric element is driven. The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압 전소자는,The ultrasonic piezoelectric element for a humidifier with enhanced durability of the present invention for achieving the above object,
압전소자에 있어서,In a piezoelectric element,
앞면과 뒷면에 전극을 형성함에 있어, 앞면 전극은 전면에 전극을 형성하고 뒷면전극은 중앙부의 전극 일부분을 제거하여 전극 패턴을 형성한 것을 특징으로 한다.In forming the electrodes on the front and back, the front electrode is formed on the front electrode and the back electrode is characterized in that the electrode pattern is formed by removing a portion of the electrode in the center.
이때, 상기 제거된 전극의 형태가 원형인 것을 특징으로 한다.At this time, the removed electrode is characterized in that the circular shape.
또한, 본 발명의 다른 양상에 따라 상기 제거된 전극의 형태가 다각형인 것을 특징으로 한다.In addition, according to another aspect of the invention is characterized in that the shape of the removed electrode is a polygon.
또한, 본 발명의 부가적인 다른 양상에 따라 상기 제거된 전극의 내부에 더미전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.Further, according to an additional aspect of the present invention, a dummy electrode is formed inside the removed electrode.
그리고, 상기 앞면전극은,And, the front electrode,
질화티타늄박막(TiN; Titanium Nitride)인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the titanium nitride thin film (TiN; Titanium Nitride).
한편, 본 발명인 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자는,On the other hand, the ultrasonic piezoelectric element for the humidifier of the present invention is enhanced durability,
압전소자에 있어서,In a piezoelectric element,
전체면에 전극이 형성되는 앞면전극과;A front electrode having an electrode formed on its entire surface;
상기 앞면전극과 연이어 전극이 형성되는 측면전극과;A side electrode on which the electrode is formed in series with the front electrode;
상기 측면전극과 연이어 일부분에 연속전극이 형성되며, 중앙부에 전극 일부분을 제거한 전극패턴이 형성되는 뒷면전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A continuous electrode is formed at a portion of the side electrode and connected to the side electrode, and a rear electrode is formed in which an electrode pattern from which a portion of the electrode is removed is formed.
이때, 상기 뒷면전극의 형태는,At this time, the shape of the back electrode,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the ultrasonic piezoelectric element for a humidifier of the present invention is enhanced durability.
도 2는 종래의 기술에 따른 압전소자의 일예를 도시한 전개도 및 단면도이다.2 is an exploded view and a cross-sectional view showing an example of a piezoelectric element according to the related art.
도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 압전소자는 As shown in Figure 2, the conventional piezoelectric element
압전소자(40)와;A
전체면에 전극이 형성되는 앞면전극(10)과;A
상기 앞면전극과 연이어 전극이 형성되는 측면전극(20)과;A
상기 측면전극과 연이어 연속전극(30a)이 형성되며, 중앙부에 일정한 크기의 원형 전극(30b)이 형성되는 뒷면전극(30)을 포함하여 구성하고 있다.The continuous electrode 30a is formed in succession with the side electrode, and includes a
상기한 압전소자는 큰 에너지로 진동하므로 소자 내부의 결함이 존재할 경우 소자 내부에 크랙이 발생하고 사용 시간이 길어짐에 따라 크랙이 점점 성장하여 압전소자의 진동상태가 나빠지게 되고, 결국 초음파 출력이 줄어드는 불량이 발생하는 경우가 많으며, 특히 내부결함이 소자 중앙부에 있다면 큰 응력집중이 발생하여 도 1에 도시한 바와 같이 국부적인 층상 크랙이 발생하게 되는 문제점을 가지게 되는 것이다.Since the piezoelectric element vibrates with a large amount of energy, if there is a defect in the element, there is a crack in the element and as the usage time becomes longer, the crack gradually grows and the vibration state of the piezoelectric element deteriorates, resulting in a decrease in the ultrasonic output. Defects often occur, and particularly, if the internal defects are located at the center of the device, large stress concentrations occur and local layer cracks are generated as shown in FIG. 1.
따라서, 상기한 종래의 압전소자의 문제점을 개선하기 위하여 본 발명이 안출된 것으로서 이에 대한 기술적 해결 과제를 아래에 구체적으로 설명하도록 한다.Accordingly, the present invention has been made in order to improve the problems of the conventional piezoelectric element, and the technical problem thereof will be described in detail below.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 전개도이다.3 is an exploded view of an ultrasonic piezoelectric element for a humidifier having enhanced durability according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자는,As shown in Figure 3, the ultrasonic piezoelectric element for a humidifier with enhanced durability of the present invention,
압전소자에 있어서,In a piezoelectric element,
앞면과 뒷면에 전극을 형성함에 있어, 앞면 전극은 전면에 전극을 형성하고 뒷면전극은 중앙부의 전극 일부분을 제거하여 전극 패턴을 형성한 것을 특징으로 한다.In forming the electrodes on the front and back, the front electrode is formed on the front electrode and the back electrode is characterized in that the electrode pattern is formed by removing a portion of the electrode in the center.
이때, 제거된 전극의 형태가 원형인 것을 특징으로 한다.At this time, the removed electrode is characterized in that the circular shape.
또한, 본 발명의 다른 양상에 따라 제거된 전극의 형태가 다각형인 것을 특징으로 한다.Further, according to another aspect of the invention is characterized in that the shape of the removed electrode is a polygon.
한편, 본 발명의 다른 양상에 따라 제거된 전극의 내부에 더미전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, according to another aspect of the invention is characterized in that the dummy electrode is formed inside the removed electrode.
상기 앞면전극은,The front electrode,
질화티타늄박막(TiN; Titanium Nitride)인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the titanium nitride thin film (TiN; Titanium Nitride).
한편, 본 발명은 압전소자에 있어서,On the other hand, in the piezoelectric element,
전체면에 전극이 형성되는 앞면전극(100)과;A
상기 앞면전극과 연이어 전극이 형성되는 측면전극(110)과;A
상기 측면전극과 연이어 일부분에 연속전극(120a)이 형성되며, 중앙부에 전극 일부분을 제거한 전극패턴이 형성되는 뒷면전극(120)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.A
이때, 상기 뒷면전극의 형태는,At this time, the shape of the back electrode,
좀 더 구체적으로 설명하자면, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 PZT산화물을 건식성형법으로 성형 후 1200도-2시간 동안 소성하여 소결체를 제작한 후, 소정의 두께로 가공하고, 소자의 앞면, 뒷면 그리고 측면에 전극을 형성한 후 분극처리하여 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자를 완성하게 된다.In more detail, the present invention for achieving the above object is to produce a sintered body by firing the PZT oxide in a dry molding method for 1200 degrees-2 hours after molding, and then processed to a predetermined thickness, the front, back of the device The electrode is formed on the side and polarized to complete the ultrasonic piezoelectric element for the humidifier.
더욱이 본 발명의 목적은 상기 뒷면전극의 형성시 소자의 중앙부에 전극이 존재하지 않는 환상의 패턴으로 제작함에 의해 이루어진다.Furthermore, an object of the present invention is achieved by fabricating an annular pattern in which no electrode exists in the center of the device when the back electrode is formed.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자는 압전소자(40)에 앞면전극(100), 뒷면전극(120), 측면전극(110)을 형성시켜 구성된다. As shown in the drawing, the ultrasonic piezoelectric element for a durable humidifier according to the present invention is formed by forming the
상기 압전소자(40)는 압전성이 우수한 것으로 이미 잘 알려져 있는 티탄산지르콘산납(PZT ; Pb(Zr,Ti)O3)계 압전세라믹 소재를 사용한다. The
상기 압전세라믹 소재는 원료물질인 PbO, ZrO2, TiO2 산화물을 소정의 배합비에 따라 혼합하되, 통상 PbO 1몰에 대하여 ZrO2 0.5몰, TiO2 0.5몰의 비율로 혼합한후, 소결성향상과 품질계수 향상을 위한 첨가제로 Nb2O5와 MnO2를 1wt% 내외로 첨가한다. The piezoceramic material is mixed with PbO, ZrO2 and TiO2 oxides as raw materials according to a predetermined blending ratio, but is usually mixed at a ratio of 0.5 mol of ZrO2 and 0.5 mol of TiO2 with respect to 1 mol of PbO, thereby improving the sintering property and improving the quality coefficient. As an additive, Nb 2
이후 잘 알려진 고상합성법으로 압전분말을 제조한 후 건식성형법에 의하여 성형후 1200도에서 2시간동안 소성하여 소결체을 완성한다. Thereafter, piezoelectric powders are manufactured by a well-known solid phase synthesis method, and then fired at 1200 ° C. for 2 hours by dry molding to complete the sintered body.
이때 소결체의 직경은 바람직하게는 20mm이며, 소결체는 1.6MHz 부근의 공진주파수를 갖도록 1.3mm의 두께로 래핑 가공된 후 뒷면전극과 측면전극은 도전성 페이스트를 스크린인쇄법에 의하여 형성한 후, 750도에서 10분간 소부하여 인쇄된 전극이 압전소자의 표면에 밀착하게 한다. 이때 바람직하게는 뒷면전극의 내경(중앙의 전극이 없는 부분)은 3mm, 외경은 15mm으로 형성한다.At this time, the diameter of the sintered body is preferably 20 mm, and the sintered body is wrapped to a thickness of 1.3 mm to have a resonance frequency around 1.6 MHz, and then the back electrode and the side electrode are formed with a conductive paste by screen printing. 10 minutes at 10 minutes to ensure that the printed electrode is in close contact with the surface of the piezoelectric element. At this time, preferably the inner diameter of the back electrode (the part without the center electrode) is 3mm, the outer diameter is formed to 15mm.
이후 전면에는 진공증착법에 의하여 질화티타늄박막(TiN; Titanium Nitride)을 성막하여 앞면전극을 형성한다.Thereafter, a titanium nitride thin film (TiN; TiN) is formed on the front surface by vacuum deposition to form a front electrode.
이후 120도의실리콘 오일중에 3KV/mm의 고전압을 압전소자의 앞면전극과 뒷면전극사이에 10분간 인가하여 분극 처리하여 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자로 완성한다.Thereafter, a high voltage of 3KV / mm in a 120 degree silicon oil is applied between the front electrode and the rear electrode of the piezoelectric element for 10 minutes to polarize to complete the ultrasonic piezoelectric element for durability.
본 발명의 압전소자의 내구성을 평가하기 위하여 상기 실시예에 따라 압전소자를 제작하되 본 발명에 따른 전극형상을 갖는 경우와 도2의 종래기술에 따른 전극형상을 갖는 경우로 제작하여, 이를 초음파 가습기에 적용할 경우 초음파 가습기의 동작전압인 48V 구동조건에서 1차 검사후 양품의 경우 60V 구동조건의 가혹동작조건 2차 그리고 3차 평가를 실시하였다. 이때 양불의 판단기준은 시간당 320cc이상의 가습량을 양품으로 320cc이하의 경우를 불량으로 판단하였다. 실험한 결과를 도4에 나타내었다. In order to evaluate the durability of the piezoelectric element of the present invention, the piezoelectric element is manufactured according to the embodiment, but the electrode shape according to the present invention and the electrode shape according to the prior art of FIG. In the case of, the first and second inspections were conducted at 48V driving condition, which is the operating voltage of the ultrasonic humidifier, and the second and third evaluations of the harsh operation condition of the 60V driving condition were performed. At this time, the criterion of the good and bad was judged that the quantity of humidifying more than 320cc per hour was good and less than 320cc. The experimental results are shown in FIG.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 내구성을 평가한 실험 결과를 나타낸 도면이다.Figure 4 is a view showing the results of the evaluation of the durability of the ultrasonic piezoelectric element for a humidifier with enhanced durability according to an embodiment of the present invention.
도 4에서와 같이 종래의 기술에 따른 전극패턴을 갖는 압전소자의 경우 가혹구동시 압전소자내부의 결함에 의해서 유기된 크랙이 발생하여 2차검사시 5%의 불량률이 발생하였고 3차 검사시에도 2차검사시 유발된 결함에 의한 크랙이 발생하여 2%의 불량이 발생하였으나, 본 발명에 따른 전극패턴을 갖는 압전소자의 경우 2차 가혹조건에서는 1%의 불량이 발생하였으나 3차 가혹조건에서는 불량이 발생하지 않아 이로부터 본 발명에 따른 압전소자가 종래의 경우보다 내구성이 우수함을 알 수 있다.In the case of the piezoelectric element having an electrode pattern according to the prior art as shown in FIG. 4, cracks induced by defects in the piezoelectric element during severe driving were generated, resulting in a defective rate of 5% during the second inspection and the third inspection. 2% defects occurred due to cracks caused by defects caused during the secondary inspection. In the case of piezoelectric elements having an electrode pattern according to the present invention, 1% defects occurred in the secondary harsh conditions, but in the third severe conditions Since no defect occurs, it can be seen that the piezoelectric element according to the present invention has superior durability than the conventional case.
도 5는 본 발명의 이실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 전개도이다.5 is an exploded view of an ultrasonic piezoelectric element for a humidifier having enhanced durability according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 이실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 내구성을 평가한 실험 결과를 나타낸 도면이다.Figure 6 is a view showing the results of the evaluation of the durability of the ultrasonic piezoelectric element for a humidifier with enhanced durability according to this embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 뒷면전극의 제거된 전극의 형태가 다각형인 것을 특징으로 한다.As shown in Figure 5, the shape of the removed electrode of the back electrode of the present invention is characterized in that the polygon.
좀 더 상세히 설명하자면, 제거된 전극의 형태가 사각형으로 제시하고 있지만 어떠한 형태이든지 상관은 없다.More specifically, the shape of the removed electrode is shown as a square, but it does not matter what shape.
도 5에 도시한 이실시예에서는 일실시예에서의 압전소자 제조 공정과 동일한 방법으로 압전소자를 제조하되, 압전소자의 구동시 압전소자의 중앙부에 집중되는 응력에 의해 발생하는 내부크랙을 회피하고자하는 본 발명의 기술사상에 의거 압전소자의 뒷면전극의 패턴을 형성시 뒷면패턴의 중앙부를 다양한 형태로 제거하여, 그 효과를 일실시예에서와 같은 방법으로 검증하였다.In this embodiment shown in Figure 5 to produce a piezoelectric element in the same manner as the piezoelectric element manufacturing process in one embodiment, to avoid internal cracks caused by stress concentrated in the center portion of the piezoelectric element when the piezoelectric element is driven. According to the technical concept of the present invention, when the pattern of the back electrode of the piezoelectric element was formed, the center part of the back pattern was removed in various forms, and the effect thereof was verified in the same manner as in the embodiment.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이 압전소자의 정중앙을 포함하는 사각형 모양을 압전소자의 뒷면패턴 형성시 배제한 형태로 제작하였다. 이때 상기 사각형은 바람직하게는 가로세로가 3mm인 정사각형이며, 이에 따른 결과를 도 6에 나타내었다. That is, as shown in FIG. 5, the rectangular shape including the center of the piezoelectric element is manufactured in a form in which the piezoelectric element is excluded when the back pattern is formed. At this time, the square is preferably a square having a vertical length of 3mm, the result is shown in FIG.
도 6에서 알 수 있듯이 이실시예에서도 일실시예와 같은 불량 억제 효과가 있음을 입증할 수 있다. As can be seen in Figure 6 it can be proved that this embodiment also has the same poor inhibitory effect as in one embodiment.
도 7은 본 발명의 삼실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 전개도이다.7 is an exploded view of an ultrasonic piezoelectric element for a humidifier having enhanced durability according to a third embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 삼실시예에 따른 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자의 내구성을 평가한 실험 결과를 나타낸 도면이다.8 is a view showing the results of experiments evaluating the durability of the ultrasonic piezoelectric element for the enhanced durability according to the third embodiment of the present invention.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 뒷면전극에서 제거된 전극의 내부에 더미전극(120c)을 형성하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 7, the
본 발명의 삼실시예에서 압전소자의 정중앙을 포함하는 원형 모양을 압전소자의 뒷면패턴 형성시 배제하되 제거된 원형 패턴안에 더미형태의 원형패턴을 남겨두는 형태로 제작하였다. 일실시예와 이실시예에서의 압전소자의 중앙부를 포함하는 부분에 전극을 형성하지 않아 압전소자의 중앙부의 변형을 억제하여 응력에 의한 불량발생을 억제한 한 기술사상에 더하여, 본 삼실시예에서는 중앙부의 무전극부에 뒷면전극과 전기적으로 연결되지 않는 더미 전극을 형성한 것으로, 더미전극의 하중에 의하여 압전소자의 구동시 중앙부의 변형을 더욱 억제하는 효과가 발생한다. 이때, 상기 원형패턴과 더미전극의 크기는 바람직하게는 각각 3mm와 2mm이다. In the third embodiment of the present invention, the circular shape including the center of the piezoelectric element is excluded in forming the backside pattern of the piezoelectric element, but the dummy shape is left in the removed circular pattern. In addition to the technical concept in which the electrode is not formed in the portion including the center portion of the piezoelectric element in one embodiment and this embodiment, the deformation of the center portion of the piezoelectric element is suppressed to suppress the occurrence of defects caused by stress. In the non-electrode portion of the center is formed a dummy electrode that is not electrically connected to the back electrode, the effect of further suppressing the deformation of the center portion when the piezoelectric element is driven by the load of the dummy electrode. At this time, the size of the circular pattern and the dummy electrode is preferably 3mm and 2mm, respectively.
상기한 더미 전극의 형상은 원형으로 국한되지 않으며 필요에 따라 다른 형상으로 구성하는 것은 용이하게 실시가 가능함은 당연한 것이다.The shape of the dummy electrode is not limited to a circular shape, and it is natural that the shape of the dummy electrode may be easily implemented as needed.
상기한 삼실시예에 따른 실험 결과를 도 8에 나타내었다. Experimental results according to the above three examples are shown in FIG. 8.
도 8에 도시한 바와 같이, 일실시예 및 이실시예와 같은 불량 억제 효과가 나타났다. As shown in FIG. 8, the same defect suppression effect as in one embodiment and this embodiment was observed.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. Those skilled in the art to which the present invention pertains as described above may understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not restrictive.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the invention is indicated by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the invention. do.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 내구성이 강화된 가습기용 초음파 압전소자는,As described above, the ultrasonic piezoelectric element for the humidifier with enhanced durability of the present invention,
압전소자의 표면중 일측면의 중앙부에 전극을 제거함으로써 압전소자의 내부결함에서 유기된 크랙 발생을 억제하여 내구성이 우수한 압전소자를 제작할 수 있는 효과를 제공한다.By removing the electrode in the center of one side of the surface of the piezoelectric element to suppress the generation of cracks induced from the internal defect of the piezoelectric element provides an effect that can be manufactured with a durable piezoelectric element.
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|---|---|---|---|
| KR1020070007169A KR100840346B1 (en) | 2007-01-23 | 2007-01-23 | Humidifier piezoelectric element |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101123726B1 (en) * | 2009-10-29 | 2012-03-16 | (주) 래트론 | Ultrasonic vibtator for humidifier coated glass film and method for fabricating the same |
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| KR19980039041A (en) * | 1996-11-27 | 1998-08-17 | 우덕창 | Piezoelectric Oscillator for Ultrasonic Humidifier |
| KR19990083156A (en) * | 1998-04-13 | 1999-11-25 | 무라타 야스타카 | Piezoelectric Ceramic and Method for Producing Piezoelectric Ceramic Element |
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- 2007-01-23 KR KR1020070007169A patent/KR100840346B1/en active IP Right Grant
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