KR100910049B1 - Inertial Switch Using Micro Droplet of Liquid-metal and Method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 관성 스위치에 관한 것으로서, 유로가 일 방향을 따라 길게 연통되게 형성된 본체, 유로의 제1 공간에 놓여지면서 유로를 따라 거동하고 전기 전도성을 갖는 액체금속 액적, 유로의 제2 공간에 일부가 노출되면서 전기적으로 단절된 상태로 유지되며 전기 도통 여부에 따라 스위치 신호를 외부로 전달하는 한 쌍의 전극 연결선들을 포함한다. 그리고, 제1 공간은 유로의 일측에 위치하고, 제2 공간은 유로의 타측에 위치하며, 제1 공간과 제2 공간 사이의 유로에는 제1 공간의 유로 폭보다 작은 유로 폭을 갖는 네크(neck)부가 형성된다The present invention relates to an inertial switch, wherein a flow path is disposed in a long communication in one direction, and is disposed in a first space of a flow path, and a liquid metal droplet which moves along the flow path and has electrical conductivity, and a part of the flow path is partially formed in a second space of the flow path. It is exposed and electrically disconnected and includes a pair of electrode connecting wires for transmitting the switch signal to the outside depending on the electrical conduction. The first space is located on one side of the flow path, the second space is located on the other side of the flow path, and the neck between the first space and the second space has a flow path width smaller than the flow path width of the first space. An addition is formed

이와 같이 본 발명에 따른 관성 스위치는 탄성 스프링을 이용한 종래기술의 관성 스위치에 비교할 때, 그 크기를 상대적으로 작게 제작할 수 있으며, 그 제작비용도 상대적으로 저렴하다. 또한, 본 발명에 따른 관성 스위치는 관성력이 작용하는 시점에서 보다 확실하게 작동 신호를 발생시킴으로써, 자동차 에어백 시스템의 센서부, 로봇의 이동 시스템, 휴대용 시스템 등과 같이 관성력을 이용한 스위치 분야에 널리 적용될 수 있다. As described above, the inertial switch according to the present invention can be manufactured relatively small in size compared to the inertial switch of the related art using an elastic spring, and the manufacturing cost is relatively low. In addition, the inertial switch according to the present invention generates an operation signal more reliably at the time of inertial force, so that it can be widely applied to the field of switch using inertial force, such as the sensor unit of a car airbag system, a mobile system of a robot, a portable system, and the like. .

관성, 관성 스위치, 관성 센서, 액체금속, 미세 액적, 미세 요철, 유로, 전극 Inertial, inertial switch, inertial sensor, liquid metal, fine droplet, fine unevenness, flow path, electrode

Description

미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치 및 그 제작방법{Inertial Switch Using Micro Droplet of Liquid-metal and Method thereof}Inertial Switch Using Micro Droplet of Liquid-metal and Method

본 발명은 관성 스위치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치 및 그 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inertial switch, and more particularly, to an inertial switch using a fine liquid metal droplet and a manufacturing method thereof.

관성(慣性)은 자신의 운동상태를 그대로 지속하는 성질을 말한다. 이런 관성은 생활 속에서 쉽게 발견할 수 있는데, 버스에 탄 승객이 버스가 멈추더라도 외부의 힘에 의해 잡아 당겨지는 것과 같이 앞으로 쏠리는 현상이 이를 대표한다. Inertia (慣性) refers to the nature of maintaining their own state of movement. This inertia can easily be found in life, as the passengers on the bus are pulled forward by the external force even if the bus stops.

이러한 관성을 이용한 기계장치로는 관성 스위치(inertial switch)가 있으며, 관성 스위치는 대표적으로 에어백 시스템(Airbag System)에 적용된다. 일반적으로 에어백 시스템은 자동차의 충격을 감지하는 센서부와, 센서부의 신호에 따라 에어백을 전개시키는 제어부로 구성된다. 여기서 관성 스위치는 센서부에 사용된다. 센서부는 보통 앞범퍼 등과 같이 자동차의 전방부에 설치되어 자동차의 충돌시 충격 정도가 설정된 범위 이상인 경우에 그 신호를 제어부로 전달하게 된다. 종래기술에 따른 관성 스위치는 센서부로서 설정된 범위 이상의 충격이 전달되는 경우에 작동 신호를 발생시킬 수 있도록, 도 6에 도시된 바와 같은 관성력을 이용 한 구조를 갖는다.Mechanical devices using such inertia include an inertial switch, which is typically applied to an airbag system. In general, the airbag system is composed of a sensor unit for detecting the impact of the vehicle, and a control unit for deploying the airbag according to the signal of the sensor unit. Here the inertial switch is used in the sensor unit. The sensor unit is usually installed at the front of the vehicle, such as the front bumper, and transmits the signal to the controller when the impact degree of the vehicle is greater than the set range. The inertial switch according to the related art has a structure using an inertial force as shown in FIG. 6 so as to generate an operation signal when an impact exceeding a range set as a sensor part is transmitted.

도 6은 종래기술에 따른 스프링 상수와 관성과의 관계를 이용하여 제작한 관성 스위치의 개략도이다.6 is a schematic diagram of an inertial switch fabricated using a relationship between a spring constant and an inertia according to the prior art.

도 6에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 관성 스위치(200)는 본체(210)의 내부에 탄성 스프링(220)이 설치되고, 탄성 스프링(220)의 일단에 자석(240)이 구비된다. 그러면, 종래기술의 관성 스위치(200)는 자동차 충돌과 같이 관성력이 급격하게 커지면 자석(240)이 탄성 스프링(220)을 가압하게 된다. 이로 인해, 종래기술의 관성 스위치(200)는 자석(240)이 접점 지점(250)을 연결시키고, 접점 지점(250)의 작동신호를 외부 제어부로 전달하게 된다.As shown in FIG. 6, the inertial switch 200 according to the related art has an elastic spring 220 installed inside the main body 210 and a magnet 240 provided at one end of the elastic spring 220. Then, in the inertial switch 200 of the prior art, when the inertia force increases rapidly, such as a car collision, the magnet 240 presses the elastic spring 220. Therefore, the inertial switch 200 of the related art has a magnet 240 connects the contact point 250, and transmits the operation signal of the contact point 250 to the external controller.

하지만, 종래기술의 관성 스위치(200)는 접점 지점(250)을 연결시키기 위해 비교적 큰 자석(240)과, 이를 지지하는 탄성 스프링(220)을 각각 구비해야 함으로써, 비교적 큰 구조이면서 그에 따른 제작비용도 높아진다.However, the inertial switch 200 of the prior art has a relatively large magnet 240 and an elastic spring 220 for supporting the contact point 250, respectively, so that the inertial switch 200 has a relatively large structure and a corresponding manufacturing cost. Also increases.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 미세 액체금속 액적을 관성력 작동 물체로 이용함으로써 종래기술에 비해 상대적으로 단순한 구조이면서도 민감하게 스위치 작동할 수 있고, 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 관성 스위치 및 그 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art as described above, by using a fine liquid metal droplet as an inertial force working object, a relatively simple structure and sensitive switch operation compared to the prior art, and at a low cost Its purpose is to provide an inertial switch which can be manufactured and a method of manufacturing the same.

본 발명에 따른 관성 스위치는 유로가 일 방향을 따라 길게 연통되게 형성된 본체, 상기 유로의 제1 공간에 놓여지면서 상기 유로를 따라 거동하고 전기 전도성을 갖는 액체금속 액적, 상기 유로의 제2 공간에 일부가 노출되면서 전기적으로 단절된 상태로 유지되며 전기 도통 여부에 따라 스위치 신호를 외부로 전달하는 한 쌍의 전극 연결선들을 포함한다. 상기 제1 공간은 상기 유로의 일측에 위치하고, 상기 제2 공간은 상기 유로의 타측에 위치하며, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 사이의 유로에는 상기 제1 공간의 유로 폭보다 작은 유로 폭을 갖는 네크(neck)부가 형성된다. An inertial switch according to the present invention includes a main body in which a flow path is formed to be in long communication with one direction, a liquid metal droplet which is disposed in a first space of the flow path and moves along the flow path and has electrical conductivity, and partially in the second space of the flow path. Is exposed and is electrically disconnected and includes a pair of electrode connection lines for transmitting the switch signal to the outside depending on whether the electrical conduction. The first space is located on one side of the flow path, the second space is located on the other side of the flow path, and the flow path between the first space and the second space has a flow path width smaller than the flow path width of the first space. The neck part which has is formed.

상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 상기 액체금속 액적을 수용하는 체적으로 각각 형성된다. The first space and the second space are each formed in a volume accommodating the liquid metal droplets.

상기 네크부는 상기 제2 공간으로 치우쳐 형성된다.The neck portion is formed to be biased to the second space.

상기 유로는 상기 제1 공간에서 상기 네크부로 진행할수록 그 유로 폭이 점 점 좁아진다.As the flow passage proceeds from the first space to the neck portion, the flow passage width becomes narrower.

상기 유로는 상기 네크부와 상기 제2 공간과의 경계에 걸림턱이 형성된다.The flow path has a locking step formed at a boundary between the neck part and the second space.

상기 한 쌍의 전극 연결선들은 각각의 노출된 부위가 상기 제2 공간에서 상호 대향하면서 이격된다.The pair of electrode leads are spaced apart with each exposed portion facing each other in the second space.

상기 한 쌍의 전극 연결선들은 각각의 노출된 부위들의 이격 거리가 상기 액체금속 액적의 직경보다 작다. The pair of electrode leads has a separation distance of each exposed portion less than the diameter of the liquid metal droplet.

상기 본체는 상기 유로의 개방면을 커버하는 밀폐부재를 구비한다.The main body includes a sealing member covering an open surface of the flow path.

본 발명에 따른 관성 스위치의 제작방법은 상기 유로를 향해 미세 입자를 분사하여, 상기 유로의 내부 표면에 미세 요철을 형성시킨다.In the manufacturing method of the inertial switch according to the present invention by spraying the fine particles toward the flow path, to form the fine irregularities on the inner surface of the flow path.

그리고, 관성 스위치의 제작방법은 상기 본체 중에서 상기 유로를 외부로 노출시키면서 상기 본체의 다른 영역을 마스크로 감싼 후에, 상기 미세 입자를 분사시킨다. In the method of manufacturing an inertial switch, the fine particles are injected after the other area of the main body is wrapped with a mask while exposing the flow path to the outside of the main body.

상기 미세 입자는 모래 입자이고, 상기 미세 입자를 분사시키는 작업은 샌드 블라스터(sand blaster)를 이용하여 실시한다.The fine particles are sand particles, and the spraying of the fine particles is performed using a sand blaster.

본 발명에 따른 관성 스위치의 제작방법은 테프론 코팅 방식 또는 SAM 코팅방식 중 어느 하나에 의해 상기 유로의 내부 표면에 미세 요철을 갖는 코팅막을 형성시킨다.The method of manufacturing the inertial switch according to the present invention forms a coating film having fine unevenness on the inner surface of the flow path by either Teflon coating or SAM coating.

본 발명에 따른 관성 스위치는 탄성 스프링을 이용한 종래기술의 관성 스위치에 비교할 때, 구조가 비교적 단순하면서 그 크기도 상대적으로 작게 제작할 수 있는 장점이 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 관성 스위치는 구조적으로 단순하여 그 제작비용도 상대적으로 저렴하다. The inertial switch according to the present invention has an advantage of being relatively simple in structure and relatively small in size when compared to the inertial switch of the related art using an elastic spring. Moreover, the inertial switch according to the present invention is structurally simple and its manufacturing cost is relatively low.

또한, 본 발명에 따른 관성 스위치는 구조적으로 단순하여 자동차 충돌시와 같이 관성력이 작용하는 시점에서 보다 확실하게 작동 신호를 발생시킬 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 따른 관성 스위치는 자동차 에어백 시스템의 센서부 뿐만 아니라, 로봇의 이동 시스템, 휴대용 시스템 등과 같이 관성력을 이용한 스위치 분야에 널리 적용할 수 있다.In addition, the inertial switch according to the present invention is structurally simple, so that it is possible to generate the operation signal more reliably at the time of inertial force such as in a vehicle crash. For this reason, the inertial switch according to the present invention can be widely applied to the field of the switch using inertial force, such as not only the sensor unit of the vehicle airbag system, but also a mobile system, a portable system, and the like of a robot.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 본 실시예에 따른 관성 스위치의 사시도이다.1 is a perspective view of an inertial switch according to this embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 관성 스위치(100)는 관성력에 의해 거동하는 작동 물체로서 미세 액체금속 액적(140)을 이용한다. 그리고, 관성 스위치(100)는 자동차 충돌과 같은 관성력이 작용하는 어느 설정값에서 미세 액체금속 액적(140)이 거동하여 전극 연결선(150)들을 전기적으로 상호 도통시킴으로써, 전극 연결선(150)을 통해 스위치 작동 신호를 전달한다.As shown in FIG. 1, the inertial switch 100 of the present embodiment uses the fine liquid metal droplet 140 as a working object behaving by inertial force. In addition, the inertial switch 100 operates by electrically connecting the electrode connection lines 150 by operating the liquid micro liquid droplets 140 at a predetermined value at which an inertial force such as an automobile collision acts, thereby switching through the electrode connection line 150. Deliver the operation signal.

관성 스위치(100)의 구조에 대해 보다 자세하게 살펴보면, 관성 스위치(100)는 유로(120)가 형성된 본체(110)를 구비한다. 본체(110)는 그 외부 형상에 제약 을 받지 않으나, 유로(120)가 일 방향을 따라 길게 형성될 수 있도록 대략적으로 길이에 비해 폭이 좁은 직육면체 형상을 갖는다.Looking at the structure of the inertial switch 100 in more detail, the inertial switch 100 has a main body 110 is formed with a flow path (120). The main body 110 is not restricted by its external shape, but has a rectangular parallelepiped shape having a width narrower than its length so that the flow path 120 can be formed long in one direction.

유로(120)는 본체(110)의 일면에 내부로 파여진 홈을 지칭한다. 유로(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 공간(121)이 일측에 위치하고, 제2 공간(122)이 타측에 위치하며, 제1 공간(121)과 제2 공간(122) 사이에 유동 공간(123)이 위치한다.The flow path 120 refers to a groove dug inwardly on one surface of the main body 110. As shown in FIG. 2, the flow path 120 includes a first space 121 located at one side, a second space 122 located at the other side, and a space between the first space 121 and the second space 122. Flow space 123 is located.

제1 공간(121)은 초기 제작단계에서 미세 액체금속 액적(140)이 위치하는 지점이고, 제2 공간(122)은 미세 액체금속 액적(140)이 관성력에 의해 거동하여 수용되는 지점이다. 그리고, 유동 공간(123)은 제1 공간(121)과 제2 공간(122) 사이를 연결하는 지점으로서, 미세 액체금속 액적(140)이 관성력에 의해 유동하도록 마련된 통로이다. 다만, 제1 공간(121), 제2 공간(122), 및 유동 공간(123)은 유로(120) 내에서 명확한 경계선에 의해 구분되지 않고, 임의적인 경계 기준에 따라 구분된다. 그 경계 기준은 설계상으로 주어진 유로(120)의 폭, 유로(120)의 체적, 유로(120)의 유동방향 진행 각도, 또는 미세 액체금속 액적(140)의 체적에 의해 결정된다.The first space 121 is a point where the fine liquid metal droplet 140 is positioned in the initial manufacturing step, and the second space 122 is a point where the fine liquid metal droplet 140 behaves and is accommodated by an inertial force. In addition, the flow space 123 is a point connecting the first space 121 and the second space 122, and is a passage provided so that the fine liquid metal droplet 140 flows by inertial force. However, the first space 121, the second space 122, and the flow space 123 are not distinguished by clear boundaries in the flow path 120, but are classified according to arbitrary boundary criteria. The boundary reference is determined by the width of the flow path 120 given by design, the volume of the flow path 120, the traveling angle of the flow direction of the flow path 120, or the volume of the micro liquid metal droplet 140.

제1 공간(121) 및 제2 공간(122)은 각각 미세 액체금속 액적(140)을 수용하는 체적으로 각각 형성된다. 제1 공간(121)과 유동 공간(123)은 그 유로 폭이 연속적으로 연결되는 형상이지만, 유동 공간(123)은 미세 액체금속 액적(140)의 체적에 비해 그 유로 폭이 좁다. 즉, 제1 공간(121)과 유동 공간(123)은 그 경계기준이 미세 액체금속 액적(140)의 체적에 준하는 유로 폭으로 결정된다. 그리고, 유 동 공간(123)은 제1 공간(121)에서 제2 공간(122)으로 진행할수록 그 유로 폭이 점점 좁아진다. The first space 121 and the second space 122 are each formed in a volume accommodating the micro liquid metal droplet 140. The first space 121 and the flow space 123 have a shape in which the flow path widths are continuously connected, but the flow space 123 has a narrow flow path width compared to the volume of the fine liquid metal droplet 140. That is, the boundary of the first space 121 and the flow space 123 is determined to have a flow path width corresponding to the volume of the fine liquid metal droplet 140. In addition, the flow width of the flow space 123 becomes narrower as it proceeds from the first space 121 to the second space 122.

이때, 유동 공간(123)은 제1 공간(121)의 유로 폭보다 작은 유로 폭을 갖는 네크(neck)부(124)를 갖는데, 이런 네크부(124)는 유동 공간(123)의 유동 방향으로의 여러 지점 중에서 가장 작은 유로 폭을 갖는 지점을 지칭한다. 네크부(124)는 미세 액체금속 액적(140)이 관성력에 의해 유동 공간(123)을 벗어나 제2 공간(122)으로 진입하는 경계 영역을 한다. 이런 네크부(124)는 제2 공간(122)에 치우쳐 형성된다. 그리고, 유동 공간(123)은 제1 공간(121)에서 네크부(124)로 진행할수록 그 유로 폭이 점점 좁아지다가, 네크부(124)와 제2 공간(122)과의 경계에서 걸림턱이 형성된다. 즉, 제1 공간(121)의 최대 유로 폭(L1)은 네크부(124)에서의 최소 유로 폭 (L2)에 비해 크다.At this time, the flow space 123 has a neck portion 124 having a flow path width smaller than the flow path width of the first space 121, the neck portion 124 in the flow direction of the flow space 123 It refers to a point having the smallest flow path width among several points of. The neck portion 124 is a boundary region in which the fine liquid metal droplet 140 leaves the flow space 123 by the inertial force and enters the second space 122. The neck portion 124 is formed to be biased in the second space 122. As the flow space 123 progresses from the first space 121 to the neck portion 124, the width of the flow path becomes narrower. Is formed. That is, the maximum flow path width L 1 of the first space 121 is larger than the minimum flow path width L 2 of the neck portion 124.

미세 액체금속 액적(140)은 전기 전도성을 갖는 금속이면서도, 상온에서 액체상태를 유지하는 물질이다. 특히, 미세 액체금속 액적(140)은 표면장력이 아주 크기 때문에, 대략적으로 구형의 액체방울로 유지된다. 미세 액체금속 액적(140)은 액체금속 특성을 지닌 소재라면 어느 것이라도 사용 가능하며, 그 한 예로 수은이 사용될 수 있다.The fine liquid metal droplet 140 is a material having electrical conductivity and maintaining a liquid state at room temperature. In particular, since the fine liquid metal droplet 140 has a very large surface tension, it is maintained as a substantially spherical droplet. The fine liquid metal droplet 140 may be used as long as the material has liquid metal characteristics, and mercury may be used as an example.

미세 액체금속 액적(140)은 도 2의 (a)와 같이 관성 스위치(100)의 제작단계에서 유로(120)의 제1 공간(121)에 위치한다. 미세 액체금속 액적(140)은 유동 공간(123)의 유로 폭에 비해 커서, 관성력이 작용하지 않는 상태에서 제1 공간(121) 내에서 정상상태의 액적으로 유지된다. 정상상태의 액적은 외력에 의해 형상이 변형되지 않은 상태를 말한다. The fine liquid metal droplet 140 is positioned in the first space 121 of the flow path 120 in the manufacturing step of the inertial switch 100 as shown in FIG. The fine liquid metal droplet 140 is larger than the flow path width of the flow space 123, and maintains the droplet in the steady state in the first space 121 in the state in which the inertial force is not applied. The steady state droplet refers to a state in which the shape is not deformed by an external force.

그리고, 미세 액체금속 액적(140)은 관성력이 작용하는 경우에 유동 공간(123)으로 진입하면서, 외력에 의해 형상이 변형된다.In addition, the fine liquid metal droplet 140 enters the flow space 123 when the inertial force acts, and the shape thereof is deformed by the external force.

그리고, 미세 액체금속 액적(140)은 관성력이 설정된 값(이하, 작동 관성력이라 함) 이상으로 작용하는 경우에 액적 형상이 더 변형되면서, 유동 공간(123)의 네크부(124)를 통과한다. 즉, 작동 관성력은 미세 액체금속 액적(140)이 네크부(124)를 통과하여 제2 공간(122)에 유입될 수 있는 힘을 지칭한다. 그러면, 미세 액체금속 액적(140)은 도 2의 (b)와 같이 유로(120)의 제2 공간(122)으로 유입하여 위치한다.In addition, the fine liquid metal droplet 140 passes through the neck portion 124 of the flow space 123 while the droplet shape is further deformed when the inertial force acts above a set value (hereinafter, referred to as an inertial force). That is, the operating inertia force refers to the force that can be introduced into the second space 122 through the neck portion 124, the fine liquid metal droplet 140. Then, the fine liquid metal droplet 140 flows into the second space 122 of the flow path 120 as shown in FIG.

전극 연결선(150)은 스위치 신호를 외부로 전달하는 수단이다. 이런 전극 연결선(150)은 전기적으로 단절된 상태로 유지되는 한 쌍으로 이루어지며, 유로(120)의 제2 공간(122)에 일부가 각각 노출된다. 이렇게 한 쌍의 전극 연결선(150)들은 각각의 노출된 부위가 제2 공간(122)에서 상호 대향하면서 이격되는데, 그 이격 거리는 미세 액체금속 액적(140)의 최소 직경보다 작은 것이 바람직하다. 그러면, 한 쌍의 전극 연결선(150)들은 미세 액체금속 액적(140)이 관성력에 의해 제2 공간(122)으로 유입된 경우에 전기적으로 도통되어, 스위치 신호를 외부로 전달하게 된다.The electrode connection line 150 is a means for transmitting the switch signal to the outside. The electrode connection line 150 is formed of a pair which is maintained in an electrically disconnected state, and part of the electrode connection line 150 is exposed to the second space 122 of the flow path 120, respectively. The pair of electrode connection lines 150 are spaced apart from each other while the exposed portions face each other in the second space 122, and the separation distance is preferably smaller than the minimum diameter of the fine liquid metal droplet 140. Then, the pair of electrode connection lines 150 are electrically conducted when the micro liquid metal droplet 140 is introduced into the second space 122 by the inertial force, thereby transmitting the switch signal to the outside.

그리고, 본체(110)는 미세 액체금속 액적(140)이 유로(120)의 개방면을 통해 외부로 빠져 나가지 못하도록, 유로(120)의 개방면을 커버하는 밀폐부재(160)를 더 구비할 수도 있다.In addition, the main body 110 may further include a sealing member 160 covering the open surface of the flow path 120 so that the fine liquid metal droplet 140 does not escape to the outside through the open surface of the flow path 120. have.

그리고, 본 실시예의 관성 스위치(100)는 유로(120)의 내부 표면이 미세 요철을 갖는 비젖음성(Non wetting) 표면으로 형성되어, 미세 액체금속 액적(140)이 유로(120) 내에서 보다 용이하게 유동된다. 아래에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여, 유로(120)의 내부 표면을 비젖음성 표면으로 가공하는 관성 스위치(100)의 제작방법에 대해 설명한다. In addition, the inertial switch 100 of the present embodiment is formed as a non-wetting surface having a fine unevenness on the inner surface of the flow path 120, so that the fine liquid metal droplet 140 is easier in the flow path 120. To flow. 3 to 5, the manufacturing method of the inertial switch 100 for processing the inner surface of the flow path 120 to a non-wetting surface will be described.

도 3은 도 2에 도시된 관성 스위치의 본체에 미세 입자를 분사하는 공정을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a process of spraying fine particles to the body of the inertial switch shown in FIG.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 관성 스위치(100)의 제작방법은 벌크 마이크로머시닝(bulk micromachining) 가공기술을 이용하여, 본체(110)에 유로(120)를 형성한다. 그리고, 관성 스위치(100)의 제작방법은 미세 입자(11)를 유로(120)로 분사하여, 유로(120)의 내부 표면을 비젖음성 표면으로 가공한다. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the manufacturing method of the inertial switch 100 forms a flow path 120 in the main body 110 by using a bulk micromachining processing technique. In the method of manufacturing the inertial switch 100, the fine particles 11 are injected into the flow path 120 to process the inner surface of the flow path 120 into a non-wetting surface.

이때, 미세 입자 분사기(10)는 그 한 예로서 모래 입자를 미세 입자(11)로 이용하는 샌드 블라스터(sand blaster)가 사용되며, 그 외에 여러 다양한 가공방식이 사용될 수 있다. At this time, the fine particle injector 10 is used as an example of the sand blaster (sand blaster) using the sand particles as the fine particles (11), a variety of other processing methods can be used.

그리고, 관성 스위치(100)의 제작방법은 유로(120)를 외부로 노출시키고, 본체(110)의 다른 영역을 마스크(mask)로 감싸는 것이 바람직하다. 이로 인해, 미세 입자(11)는 본체(110)의 다른 영역이 보호된 상태여서 유로(120)의 내부 표면에만 충돌한다. 유로(120)의 내부 표면은 미세 입자(11)의 충격 에너지에 의해 변형이 발생되면서, 미세 요철을 갖는 비젖음성 표면으로 형성된다.In addition, in the manufacturing method of the inertial switch 100, it is preferable to expose the flow path 120 to the outside and to wrap another area of the main body 110 with a mask. For this reason, the fine particles 11 are in a state where the other area of the main body 110 is protected, and thus only collides with the inner surface of the flow path 120. The inner surface of the flow path 120 is formed as a non-wetting surface having fine unevenness while deformation is generated by the impact energy of the fine particles 11.

도 4 및 도 5를 참조해서 더 설명하면, 유로(120)에 형성된 미세 요철(113)은 요(凹)부(111)의 깊이, 철(凸)부(112)의 높이, 또는 철부(112) 사이의 간격으로 그 크기를 판단한다. 이런 미세 요철(113)의 크기는 미세 입자 분사기(10)의 미세 입자(11) 분사속도, 분사압력 및 미세 입자(11)의 크기를 조절하여 설정된 값으로 조절할 수 있다. 그러면, 유로(120)의 내부 표면은 미세 액체금속 액적(140)과의 접촉각이 더 커지게 되어, 미세 액체금속 액적(140)이 표면을 적시지 않고 쉽게 흐를 수 있는 비젖음성 표면으로 형성된다. 4 and 5, the minute unevenness 113 formed in the flow path 120 may include the depth of the recess 111, the height of the iron 112, or the recess 112. The size is determined by the interval between The size of the fine concave-convex 113 may be adjusted to a set value by controlling the fine particle 11 injection speed, the injection pressure and the size of the fine particle 11 of the fine particle injector 10. Then, the inner surface of the flow path 120 has a larger contact angle with the fine liquid metal droplet 140, so that the fine liquid metal droplet 140 is formed as a non-wetting surface that can easily flow without wetting the surface.

다만, 본 실시예는 상기와 같이 미세 입자(11)를 분사하여 미세 요철(113)을 형성하는 기계적인 가공방식 이외에도 여러 방식에 의해 미세 요철(113)을 형성할 수 있으며, 그 예로서 테프론(Teflon) 코팅 방식 또는 SAM 코팅 방식에 의해 미세 요철(113)을 갖는 코팅막을 형성하는 화학적인 가공방식이 있다.However, the present embodiment may form the fine concavo-convex 113 by various methods in addition to the mechanical processing method of spraying the fine particles 11 to form the fine concave-convex 113 as described above. There is a chemical processing method for forming a coating film having fine unevenness 113 by Teflon) coating method or SAM coating method.

그리고, 본 실시예의 관성 스위치(100)은 유로(120)의 경사 각도(제1 공간에서 네크부 사이의 유로 폭 변화정도)를 변화시킴으로써, 미세 액체금속 액적(140)이 네크부(124)를 통과할 수 있는 작동 관성력이 발생되는 설계값을 조절할 수 있다. 또한, 관성 스위치(100)는 미세 액체금속 액적(140)의 체적에 따른 유로(120)의 형상을 달리함으로써, 작동 관성력이 발생되는 설계값을 조절할 수도 있다.Then, the inertial switch 100 of the present embodiment changes the inclination angle of the flow path 120 (degree of change in the width of the flow path between the neck portions in the first space), whereby the fine liquid metal droplet 140 moves the neck portion 124. It is possible to adjust the design value at which operating inertial forces can be passed. In addition, the inertia switch 100 may adjust the design value at which the inertial force is generated by varying the shape of the flow path 120 according to the volume of the fine liquid metal droplet 140.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.That is, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

도 1은 본 발명의 본 실시예에 따른 관성 스위치의 사시도이다.1 is a perspective view of an inertial switch according to this embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 관성 스위치의 작동관계를 나타낸 평면도이다.2 is a plan view illustrating an operation relationship of the inertial switch illustrated in FIG. 1.

도 3은 도 2에 도시된 관성 스위치의 본체에 미세 입자를 분사하는 공정을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a process of spraying fine particles to the body of the inertial switch shown in FIG.

도 4는 도 3에 도시된 관성 스위치의 본체를 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a main body of the inertial switch illustrated in FIG. 3.

도 5는 도 4에 도시된 A 영역을 확대하여 미세 요철 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a fine uneven cross section by enlarging a region A shown in FIG. 4.

도 6은 종래기술에 따른 스프링 상수와 관성과의 관계를 이용하여 제작한 관성 스위치의 개략도이다.6 is a schematic diagram of an inertial switch fabricated using a relationship between a spring constant and an inertia according to the prior art.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100, 200 : 관성 스위치 110, 210 : 본체100, 200: inertia switch 110, 210: main body

120 : 유로 140 : 액체금속 액적120: euro 140: liquid metal droplets

150 : 전극 연결선150: electrode connection line

Claims (13)

유로가 일 방향을 따라 길게 연통되게 형성된 본체;A main body in which the flow path is formed to communicate in a long direction; 상기 유로의 제1 공간에 놓여지면서 상기 유로를 따라 거동하고, 전기 전도성을 갖는 액체금속 액적;Liquid metal droplets disposed in the first space of the flow path and behaving along the flow path and having electrical conductivity; 상기 유로의 제2 공간에 일부가 노출되면서 전기적으로 단절된 상태로 유지되며, 전기 도통 여부에 따라 스위치 신호를 외부로 전달하는 한 쌍의 전극 연결선들;을 포함하고,And a pair of electrode connection lines which remain electrically disconnected while a portion of the flow path is exposed to the second space, and transmits a switch signal to the outside depending on whether electrical conduction is present. 상기 제1 공간은 상기 유로의 일측에 위치하고, 상기 제2 공간은 상기 유로의 타측에 위치하며, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 사이의 유로에는 상기 제1 공간의 유로 폭보다 작은 유로 폭을 갖는 네크(neck)부가 형성되며 상기 네크부는 상기 제2 공간으로 치우쳐 형성되는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치.The first space is located on one side of the flow path, the second space is located on the other side of the flow path, and the flow path between the first space and the second space has a flow path width smaller than the flow path width of the first space. And a neck portion having a neck portion, wherein the neck portion is formed to be biased into the second space. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유로의 내부 표면은 미세 요철을 갖는 비젖음성 표면인 것을 특징으로 하는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치.And an inner surface of the flow path is a non-wetting surface having fine unevenness. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 상기 액체금속 액적을 수용하는 체적으로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치.The first space and the second space are inertial switches using fine liquid metal droplets, characterized in that each of the volume is formed to accommodate the liquid metal droplets. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유로는 상기 제1 공간에서 상기 네크부로 진행할수록 그 유로 폭이 점점 좁아지는 것을 특징으로 하는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치.The flow path of the inertial switch using fine liquid metal droplets, characterized in that the flow path becomes narrower as the flow proceeds from the first space to the neck portion. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 유로는 상기 네크부와 상기 제2 공간과의 경계에 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치.The flow path is an inertial switch using fine liquid metal droplets, characterized in that the locking step is formed on the boundary between the neck portion and the second space. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 한 쌍의 전극 연결선들은 각각의 노출된 부위가 상기 제2 공간에서 상호 대향하면서 이격되는 것을 특징으로 하는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치.The pair of electrode connecting lines are inertial switches using fine liquid metal droplets, wherein each exposed portion is spaced apart from each other in the second space. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 한 쌍의 전극 연결선들은 각각의 노출된 부위들의 이격 거리가 상기 액 체금속 액적의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치.The pair of electrode connecting lines inertial switch using a fine liquid metal droplet, characterized in that the separation distance of each exposed portion is smaller than the diameter of the liquid metal droplet. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 본체는 상기 유로의 개방면을 커버하는 밀폐부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치.The main body is an inertial switch using fine liquid metal droplets, characterized in that it comprises a sealing member covering the open surface of the flow path. 유로가 일 방향을 따라 길게 연통되게 형성된 본체;A main body in which the flow path is formed to communicate in a long direction; 상기 유로의 제1 공간에 놓여지면서 상기 유로를 따라 거동하고, 전기 전도성을 갖는 액체금속 액적;Liquid metal droplets disposed in the first space of the flow path and behaving along the flow path and having electrical conductivity; 상기 유로의 제2 공간에 일부가 노출되면서 전기적으로 단절된 상태로 유지되며, 전기 도통 여부에 따라 스위치 신호를 외부로 전달하는 한 쌍의 전극 연결선들;을 포함하고,And a pair of electrode connection lines which remain electrically disconnected while a portion of the flow path is exposed to the second space, and transmits a switch signal to the outside depending on whether electrical conduction is present. 상기 제1 공간은 상기 유로의 일측에 위치하고, 상기 제2 공간은 상기 유로의 타측에 위치하며, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 사이의 유로에는 상기 제1 공간의 유로 폭보다 작은 유로 폭을 갖는 네크(neck)부가 형성되며, 상기 네크부는 상기 제2 공간으로 치우쳐 형성되는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치의 제작 방법에 있어서,The first space is located on one side of the flow path, the second space is located on the other side of the flow path, and the flow path between the first space and the second space has a flow path width smaller than the flow path width of the first space. In the neck portion having a neck portion is formed, the neck portion in the manufacturing method of the inertial switch using a fine liquid metal droplet formed to be biased to the second space, 상기 본체에 유로를 형성하는 단계; 및Forming a flow path in the body; And 상기 제 1 항에 기재된 관성 스위치에서 상기 유로를 향해 미세 입자를 분사하여, 상기 유로의 내부 표면에 미세 요철을 형성시키는 단계를 포함하는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치의 제작방법.A method of manufacturing an inertial switch using fine liquid metal droplets, comprising: injecting fine particles toward the flow path in the inertial switch according to claim 1 to form fine unevenness on the inner surface of the flow path. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 본체 중에서 상기 유로를 외부로 노출시키면서 상기 본체의 다른 영역을 마스크로 감싼 후에, 상기 미세 입자를 분사시키는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치의 제작방법.A method of manufacturing an inertial switch using fine liquid metal droplets for spraying the fine particles after wrapping the other area of the main body with a mask while exposing the flow path to the outside of the main body. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 미세 입자는 모래 입자이고, The fine particles are sand particles, 상기 미세 입자를 분사시키는 작업은 샌드 블라스터(sand blaster)를 이용하여 실시하는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치의 제작방법.The operation of spraying the fine particles is a method of manufacturing an inertial switch using a fine liquid metal droplet is carried out using a sand blaster (sand blaster). 유로가 일 방향을 따라 길게 연통되게 형성된 본체;A main body in which the flow path is formed to communicate in a long direction; 상기 유로의 제1 공간에 놓여지면서 상기 유로를 따라 거동하고, 전기 전도성을 갖는 액체금속 액적;Liquid metal droplets disposed in the first space of the flow path and behaving along the flow path and having electrical conductivity; 상기 유로의 제2 공간에 일부가 노출되면서 전기적으로 단절된 상태로 유지되며, 전기 도통 여부에 따라 스위치 신호를 외부로 전달하는 한 쌍의 전극 연결선들;을 포함하고,And a pair of electrode connection lines which remain electrically disconnected while a portion of the flow path is exposed to the second space, and transmits a switch signal to the outside depending on whether electrical conduction is present. 상기 제1 공간은 상기 유로의 일측에 위치하고, 상기 제2 공간은 상기 유로의 타측에 위치하며, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 사이의 유로에는 상기 제1 공간의 유로 폭보다 작은 유로 폭을 갖는 네크(neck)부가 형성되며, 상기 네크부는 상기 제2 공간으로 치우쳐 형성되는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치의 제작 방법에 있어서,The first space is located on one side of the flow path, the second space is located on the other side of the flow path, and the flow path between the first space and the second space has a flow path width smaller than the flow path width of the first space. In the neck portion having a neck portion is formed, the neck portion in the manufacturing method of the inertial switch using a fine liquid metal droplet formed to be biased to the second space, 상기 본체에 유로를 형성하는 단계; 및Forming a flow path in the body; And 상기 제 1 항에 기재된 관성 스위치의 제작방법으로서, 테프론 코팅 방식 또는 SAM 코팅방식 중 어느 하나에 의해 상기 유로의 내부 표면에 미세 요철을 갖는 코팅막을 형성시키는 미세 액체금속 액적을 이용한 관성 스위치의 제작방법.A method of manufacturing the inertial switch according to claim 1, wherein the method of manufacturing an inertial switch using fine liquid metal droplets to form a coating film having fine unevenness on the inner surface of the flow path by either Teflon coating or SAM coating. .
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