KR101658987B1 - 압전소자 폴링장치 - Google Patents

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허신
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Abstract

본 발명은 압전소자 폴링장치에 관한 것으로, 진공챔버를 이용한 압전소자 폴링장치와 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치로 이루어진다.
먼저, 진공챔버를 이용한 압전소자 폴링장치는 챔버(100); 챔버(100)의 내부에 구비되어, 압전소자(A)가 상단에 위치되는 받침부(200); 상기 받침부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되고, 탐침(310)이 상기 압전소자(A) 방향으로 돌출 형성되는 탐침부(300); 상기 챔버(100)와 연결되어, 상기 챔버(100) 내부의 압력을 조절하는 진공부(400); 및 상기 탐침부(300) 및 받침부(200)와 연결되어, 전원을 인가하는 전원부(500);를 포함하여 이루어진다.
한편, 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치는 챔버(100); 챔버(100)의 내부에 구비되어, 압전소자(A)가 상단에 위치되는 받침부(200); 상기 받침부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되고, 탐침(310)이 상기 압전소자(A) 방향으로 돌출 형성되는 탐침부(300); 상기 챔버(100)의 상단에 구비되는 순환팬(600); 상기 챔버(100)의 하단에 천공되어 형성되는 적어도 하나 이상의 제1 순환공(610); 및 상기 탐침부(300) 및 받침부(200)와 연결되어, 전원을 인가하는 전원부(500); 를 포함하여 이루어진다.

Description

압전소자 폴링장치{APPARATUS FOR POLING PIEZOELECTRIC ELEMENT}
본 발명은 압전소자 폴링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공챔버를 이용한 압전소자 폴링장치와 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치에 관한 것이다.
압전 소자는 기계적 압력을 인가하면 전압이 발생하고, 전압을 인가하면 기계적 변형이 생기는 소자이다. 이러한 압전소자를 제작하는 공정 중에는 코로나 방전을 통해 폴링하는 공정이 있다.
코로나 방전(corona discharge)은 기체 중에서 두 전극간의 전압을 상승시키면 불꽃 방전이 발생하는데, 이때 빛이 발생되는 부분에서 전리가 활발하게 이루어진다. 이때, 다이폴들이 일정한 방향으로 배치되며, 이러한 과정을 폴링이라고 한다. 또한, 다이폴(Dipole)은 크기가 같고 부호가 반대인 두 전하가 나란히 배치된 것을 말한다.
도 1a는 압전소자를 폴링하기 전 다이폴들의 모식도이며, 도 1b는 압전소자를 폴링한 후 다이폴들의 모식도이다. 도1a 및 도1b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 도1a에서 보는 바와 같이, 압전소자의 다이폴들은 폴링하기 전에는 불규칙한 방향으로 배치되어 있다. 그러나, 도1b에서 보는 바와 같이, 코로나 방전이 일어나면, 압전소자의 다이폴들은 일정한 방향으로 정렬되어 폴링된다. 예를 들어 설명하면, 상부가 + 전압이 들어오고, 하부가 - 전압이 들어오게 되면, 다이폴들은 - 를 띄는 부분은 상부방향으로, + 를 띄는 부분은 하부방향으로 정렬된다. 이렇게 다이폴들이 일정한 방향으로 정렬되면, 압전소자의 압전값이 폴링하기 전보다 증가하게 되는 특징이 있다.
이와 관련하여, 일본공개특허 제2005-128284호 ("비선형 광학 소자의 제조 방법", 공개일 2005.05.19., 이하 '선행기술')는 코로나 방전을 이용하여 폴링하는 내용에 대해 기재하고 있다. 다만, 상기 선행기술은 외부의 환경(공기의 흐름, 온도 및 습도)에 많은 영향을 받아, 동일한 압전값을 나타내는 압전소자를 제작하기 어려운 문제점을 가지고 있다.
따라서, 압전소자를 폴링할 때, 외부 환경의 영향이 미치지 않는 압전소자 폴링 장치에 대해 요구되고 있다.
일본공개특허 제2005-128284호 ("비선형 광학 소자의 제조 방법", 공개일 2005.05.19.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 진공챔버를 이용하여 공기의 흐름, 외부 온도 및 습도의 영향을 받지 않는 압전소자 폴링장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 순환팬을 이용하여 챔버 내의 공기를 한 방향(고전압이 흐르는 방향)으로 흐르게 하여, 압전소자의 다이폴들이 균일하게 폴링되는 압전소자 폴링장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 히터부를 이용하여 압전소자에 열을 공급하여, 압전소자의 다이폴들이 균일하게 폴링되는 압전소자 폴링장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 유체를 통해 열을 공급하여, 전기적인 영향이 미치지 않는 압전소자 폴링장치를 제공함에 있다.
본 발명은 압전소자 폴링장치에 관한 것으로, 진공챔버를 이용한 압전소자 폴링장치는 챔버(100); 챔버(100)의 내부에 구비되어, 압전소자(A)가 상단에 위치되는 받침부(200); 상기 받침부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되고, 탐침(310)이 상기 압전소자(A) 방향으로 돌출 형성되는 탐침부(300); 상기 챔버(100)와 연결되어, 상기 챔버(100) 내부의 압력을 조절하는 진공부(400); 및 상기 탐침부(300) 및 받침부(200)와 연결되어, 전원을 인가하는 전원부(500);를 포함하여 이루어진다.
한편, 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치는 챔버(100); 챔버(100)의 내부에 구비되어, 압전소자(A)가 상단에 위치되는 받침부(200); 상기 받침부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되고, 탐침(310)이 상기 압전소자(A) 방향으로 돌출 형성되는 탐침부(300); 상기 챔버(100)의 상단에 구비되는 순환팬(600); 상기 챔버(100)의 하단에 천공되어 형성되는 적어도 하나 이상의 제1 순환공(610); 및 상기 탐침부(300) 및 받침부(200)와 연결되어, 전원을 인가하는 전원부(500); 를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 챔버(100)는 상기 받침부(200)와 연결되어, 상기 받침부(200)로 열을 공급하는 히터부(700)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 받침부(200)는 압전소자(A)가 상단에 위치되는 전극판(210); 상기 전극판(210)이 상단에 위치되는 받침판(220); 및 상단은 상기 받침판(220)과 결합되고 하단은 상기 챔버(100)의 내부 하단에 고정 결합되어, 상기 받침판(220)을 상하방향으로 이동시키는 리프트(230); 를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 받침판(220)은 내부에 유체가 유통되는 유체순환로(240)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 탐침(310)은 적어도 한 개 이상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 받침판(220)은 천공되어 형성되는 복수개의 제2 순환공(221)을 더 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 전극판(210)은 천공되어 형성되는 복수개의 제3 순환공(211)을 더 포함하여 이루어진다.
상술한 바와 같이 본 발명은 압전소자 폴링장치에 관한 것으로, 본 발명은 진공챔버를 이용하여 공기의 흐름, 외부 온도 및 습도의 영향을 받지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 순환팬을 이용하여 챔버 내의 공기를 한 방향으로 흐르게 하여, 압전소자의 다이폴들이 균일하게 폴링되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 히터부를 이용하여 압전소자에 열을 공급하여, 압전소자의 다이폴들이 균일하게 폴링되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유체를 통한 열을 공급하여, 전기적인 영향이 미치지 않는 효과가 있다.
도 1a는 압전소자를 폴링하기 전 다이폴들의 모식도
도 1b는 압전소자를 폴링한 후 다이폴들의 모식도
도 2는 본 발명에 따른 진공챔버를 이용한 압전소자 폴링장치의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 압전소자 폴링장치의 내부구성의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 압전소자 폴링장치의 받침판의 단면도
도 5는 본 발명에 따른 압전소자 폴링장치의 탐침의 실시예
도 6은 본 발명에 따른 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치의 사시도
도 7은 본 발명에 따른 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치의 받침판 및 전극판의 실시예
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 진공챔버를 이용한 압전소자 폴링장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 압전소자 폴링장치의 내부구성의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압전소자 폴링장치의 받침판의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 압전소자 폴링장치의 탐침의 실시예이다.
또한, 도 6은 본 발명에 따른 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치의 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치의 받침판및 전극판의 실시예이다.
본 발명의 압전소자 폴링장치는 진공챔버를 이용한 압전소자 폴링장치(실시예 1)와 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치(실시예 2)로 이루어진다.
[실시예 1]
도 2 및 도 3을 참조하여, 진공챔버를 이용한 압전소자 폴링장치에 대해 설명한다.
진공챔버를 이용한 압전소자 폴링장치는 챔버(100), 받침부(200), 탐침부(300), 진공부(400) 및 전원부(500)로 이루어지며, 히터부(700)가 더 구비된다.
챔버(100)는 진공상태를 유지할 수 있는 진공챔버를 말한다. 상기 챔버(100)는 내부에 받침부(200) 및 탐침부(300)가 구비되고, 외부에 진공부(400), 전원부(500) 및 히터부(700)가 구비되어 챔버(100)와 연결된다. 또한, 상기 받침부(200)는 상단에 압전소자(A)가 구비된다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 받침부(200) 및 탐침부(300)는 챔버(100) 외부의 전원부(500)와 연결되어 전압이 인가된다. 이때, 상기 받침부(200) 및 탐침부(300) 사이에서 코로나 방전이 일어나며, 그 사이에 위치된 압전소자(A)는 다이폴들이 일정하게 정렬되는 폴링이 일어난다. 또한, 상기 진공부(400)는 챔버(100) 내부를 일정한 진공상태로 유지시켜, 챔버(100) 내부의 공기 흐름에 의한 영향을 줄이는 역할을 한다. 또한, 상기 챔버(100)는 내부의 압력을 측정하는 압력계, 온도를 측정하는 온도계 및 습도를 측정하는 습도계가 구비된다. 또한 상기 히터부(700)는 챔버(100) 외부에 구비되어, 상기 받침부(200)와 연결된다. 상기 히터부(700)는 상기 받침부(200)로 열을 공급하여 압전소자(A)를 가열시킨다. 코로나 방전에 의해 폴링이 일어날 때, 가열된 압전소자(A)는 다이폴들이 열에 의해 전체적으로 균일하게 정렬된다. 이하 각부에 대해 보다 상세히 설명한다.
받침부(200)는 상기 챔버(100)의 내부에 구비되며, 전극판(210), 받침판(220) 및 리프트(230)를 포함하여 이루어진다.
상기 전극판(210)은 상단에 압전소자(A)가 위치되며, 전원부(500)와 연결되어 전압이 인가된다. 상기 전압은 수천 볼트의 고전압을 사용한다. 또한, 상기 전극판(210)은 전기전도도가 높은 구리(Cu)와 같은 소재를 사용하며, 그라운드(ground) 역할을 한다.
상기 받침판(220)은 상단에 상기 전극판(210)이 위치된다. 즉, 압전소자(A), 전극판(210) 및 받침판(220) 순으로 적층되어 구성된다. 또한, 상기 받침판(220)은 챔버(100) 외부의 히터부(700)와 연결된다. 상기 받침판(220)은 상기 히터부(700)로부터 열을 공급받아 상기 압전소자(A)를 가열시키는 역할을 한다. 이때, 상기 히터부(700)는 전기 저항을 이용하는 열선을 통해 열을 공급할 경우, 압전소자(A)에 전기적인 영향을 끼칠 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 상기 히터부(700)는 가열된 유체로 열을 공급하는 것이 바람직하다.
도4에서 보는 바와 같이, 상기 받침판(220)은 내부에 유체가 유통되는 유체순환로(240)가 구비된다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 히터부(700)는 유체를 가열시켜, 상기 받침판(220)으로 가열된 유체를 공급한다. 가열된 유체는 상기 받침판(220) 내부의 유체순환로(240)를 순환하면서 받침판(220), 전극판(210) 및 압전소자(A)를 가열한다. 상기 유체는 일반적으로 사용하는 물 또는 실리콘 오일을 사용한다.
리프트(230)는 상기 받침판(220)을 상하방향으로 이동시키는 역할을 하며, 상단이 상기 받침판(220)과 결합되고, 하단이 챔버(100)의 하단에 고정 결합된다. 상기 리프트(230)는 도 3에서 보는 바와 같이, X 자형 또는 지그재그 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 리프트(230)는 유압 또는 공압을 이용할 수도 있다.
탐침부(300)는 상기 받침부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되며, 탐침(310)이 상기 압전소자(A) ??향으로 돌출되어 형성된다. 또한, 상기 탐침부(300)는 탐침(310)과 상기 탐침(310)을 지지하는 지지대(320)로 이루어진다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 지지대(320)는 상기 탐침(310)이 압전소자(A)와 일정거리 이격되도록 지지하는 역할을 한다. 상기 지지대(320)는 상단이 상기 탐침(310)과 연결되고, 하단이 챔버(100)의 하단 또는 받침판(220)과 연결된다. 또한, 상기 지지대(320)는 길이를 조절할 수 있어, 상기 탐침(310)의 위치를 자유롭게 조절할 수 있다.
도 3 및 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 탐침(310)은 끝단이 하나의 바늘과 같은 형상으로 형성될 수도 있고, 끝단이 복수개로 갈라진 형상으로 형성될 수도 있다. 상기 탐침(310)의 끝단이 하나로 형성되었을 때는 압전소자(A)의 폴링이 일부 국소적으로 일어나며, 상기 탐침(310)의 끝단이 복수개로 갈라진 형상일 경우, 압전소자(A)의 폴링이 다면적 또는 전체적으로 이루어진다.
진공부(400)는 상기 챔버(100)의 외부에 구비되며, 상기 챔버(100)와 연결된다. 상기 진공부(400)는 상기 챔버(100) 내부의 압력을 낮춰 진공 상태를 만드는 역할을 한다. 챔버(100)가 진공상태로 유지되면, 상기 챔버(100) 내부는 공기의 흐름이 일어나지 않아, 폴링이 일어날 때 압전소자(A)에 영향을 끼치지 않게 된다. 또한, 상기 진공부(400)는 일반적으로 진공펌프를 사용할 수도 있지만, 상황에 따라 다양한 장치를 이용할 수도 있다.
[실시예 2]
도 6을 참조하여 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치에 대해 설명하면, 상기 순환팬을 이용한 압전소자 폴링장치는 챔버(100), 받침부(200), 탐침부(300), 순환팬(600), 제1 순환공(610) 및 전원부(500)로 이루어지며, 히터부(700)가 더 구비된다.
챔버(100)는 내부의 받침부(200) 및 탐침부(300)가 구비되고, 외부에 전원부(500) 및 히터부(700)가 구비되어 챔버(100)와 연결된다. 또한, 상기 챔버(100)는 상단에 순환팬(600)이 구비되고, 하단에 제1 순환공(610)이 복수개 구비된다. 또한, 상기 챔버(100)는 공기의 유량을 측정하는 유량계, 온도를 측정하는 온도계 및 습도를 측정하는 습도계가 구비된다. 상기 받침부(200), 탐침부(300), 전원부(500) 및 히터부(700)는 실시예 1의 구성과 동일하여 상세한 설명은 생략한다.
순환팬(600)은 상기 챔버(100)의 상단에 구비되며, 챔버(100) 내부의 공기를 한 방향(고전압이 흐르는 방향)으로 이동시키는 역할을 한다.
제1 순환공(610)은 챔버(100)의 하단에 적어도 하나 이상 천공되어 형성된다. 또한, 상기 제1 순환공(610)은 공기가 챔버(100)로 내외부로 유통되도록 통로 역할을 한다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 제1 순환공(610)은 상기 순환팬(600)이 구동될 때, 챔버(100) 내부의 공기가 외부로 배출되거나, 외부의 공기가 챔버(100)의 내부로 유입되는 통로이다. 즉, 상기 제1 순환공(610)은 챔버(100) 내부의 공기가 한 방향으로 원활히 흐를 수 있게 한다. 또한, 상기 순환팬(600)과 제1 순환공(610)은 상황에 따라 챔버(100)의 하단 또는 상단에 뒤바뀌어 구비될 수도 있다.
또한, 받침판(220)은 제2 순환공(221)이 구비되며, 전극판(210)은 제3 순환공(211)이 구비될 수도 있다. 상기 제2 순환공(221) 및 제3 순환공(211)은 순환팬(600)에 의해 챔버(100) 내부의 공기가 한방향으로 이동될 때, 공기가 받침판(220)과 전극판(210)의 방해없이 원활하게 이동하게 한다.
따라서, 공기의 흐름이 한 방향으로 이동시켜 폴링할 경우, 압전값이 일정한 압전소자(A)를 제작할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 챔버
110 : 압력계 또는 유량계
120 : 온도계 및 습도계
200 : 받침부
210 : 전극판
220 : 받침판
221 : 제2 순환공
230 : 리프트
231 ; 제3 순환공
240 : 유체순환로
300 : 탐침부
310 : 탐침
320 : 지지대
400 : 진공부
500 : 전원부
600 : 순환팬
610 : 제1 순환공
700 : 히터부

Claims (13)

  1. 챔버(100);
    챔버(100)의 내부에 구비되며, 상단에 압전소자(A)가 위치되는 전극판(210)과, 상단에 상기 전극판(210)이 위치되고, 천공되는 복수개의 제2 순환공(221)이 형성되는 받침판(220)을 포함하는 받침부(200);
    상기 받침부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되고, 탐침(310)이 상기 압전소자(A) 방향으로 돌출 형성되는 탐침부(300);
    상기 챔버(100)와 연결되어, 상기 챔버(100) 내부의 압력을 조절하는 진공부(400); 및
    상기 탐침부(300) 및 받침부(200)와 연결되어, 전원을 인가하는 전원부(500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  2. 챔버(100);
    챔버(100)의 내부에 구비되어, 압전소자(A)가 상단에 위치되는 받침부(200);
    상기 받침부(200)의 상측에 일정거리 이격되어 형성되고, 탐침(310)이 상기 압전소자(A) 방향으로 돌출 형성되는 탐침부(300);
    상기 챔버(100)의 상단에 구비되는 순환팬(600);
    상기 챔버(100)의 하단에 천공되어 형성되는 적어도 하나 이상의 제1 순환공(610); 및
    상기 탐침부(300) 및 받침부(200)와 연결되어, 전원을 인가하는 전원부(500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버(100)는
    상기 받침부(200)와 연결되어, 상기 받침부(200)로 열을 공급하는 히터부(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 받침부(200)는
    상단은 상기 받침판(220)과 결합되고 하단은 상기 챔버(100)의 내부 하단에 고정 결합되어, 상기 받침판(220)을 상하방향으로 이동시키는 리프트(230);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 받침판(220)은
    내부에 유체가 유통되는 유체순환로(240)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탐침(310)은
    적어도 한 개 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극판(210)은
    천공되어 형성되는 복수개의 제3 순환공(211)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 챔버(100)는
    상기 받침부(200)와 연결되어, 상기 받침부(200)로 열을 공급하는 히터부(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 받침부(200)는
    압전소자(A)가 상단에 위치되는 전극판(210);
    상기 전극판(210)이 상단에 위치되는 받침판(220); 및
    상단은 상기 받침판(220)과 결합되고 하단은 상기 챔버(100)의 내부 하단에 고정 결합되어, 상기 받침판(220)을 상하방향으로 이동시키는 리프트(230);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 받침판(220)은
    내부에 유체가 유통되는 유체순환로(240)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 받침판(220)은
    천공되어 형성되는 복수개의 제2 순환공(221)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전극판(210)은
    천공되어 형성되는 복수개의 제3 순환공(211)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 폴링장치.
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