KR102129692B1 - 세척용 진동자 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 세척용 진동자 유닛은, 중공을 구비하는 진동자 하우징과, 상기 진동자 하우징의 중공에 수용되는 전극 및 압전 세라믹을 포함하는 진동자; 상판과 상기 상판의 테두리로부터 하향 절곡된 제1 절곡부를 구비한 것으로서, 상기 진동자 하우징이 상기 상판의 내면에 일체적으로 가공 성형 또는 사출 성형된 상태에서 하방을 향해 돌출 형성된 상부 케이싱; 상기 상부 케이싱의 하부에 상기 상부 케이싱과 소정의 갭(gap)을 가지고 형성된 것으로서, 하판과 상기 하판의 테두리로부터 상향 절곡된 제2 절곡부를 구비한 하부 케이싱; 및 상기 상부 케이싱 및 상기 하부 케이싱을 결합시키는 것으로서, 상기 갭을 밀봉하는 실링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

세척용 진동자 유닛{VIBRATOR UNIT FOR CLEANING}
본 발명은 세척용 진동자 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동자 하우징이 상부 케이싱의 상판의 내면에 일체적으로 가공 성형 내지 사출 성형되어 진동자가 상부 케이싱으로부터 분리 및 이탈되는 것을 방지함은 물론, 진동자의 진동을 다양한 방향으로 랜덤(random)하게 전달할 수 있는 세척용 진동자 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 초음파 진동자는 전기를 인가할 경우 초음파 주파수대 (약 20,000Hz 이상)의 진동을 일으키는 소자로서, 세척기, 피부 안마기, 칫솔 등을 통해 진동에 의한 세척 효과 등을 볼 수 있는 제품 분야에서 활용되어 왔다.
초음파 진동자는 전기를 인가할 시 전기적 신호를 기계적인 초음파 진동으로 변환하여 내부에 전달하는 역할을 수행하는 것으로서, 그 내부에 압전 소자(Piezo electric element)를 포함하여 압전 소자에서 발생한 진동이 전달되는 구조로 형성된다.
이러한 압전 소자가 적용된 진동자 중 란쥬반형 진동자가 세척기에 적용되어 널리 이용되고 있는데, 란쥬반형 진동자는 압전소자에 금속재를 부착하여 진동을 확대하는 구조를 지닌 것으로서, 원판형 압전소자에서 발생하는 경방향(radial)의 진동을 압전소자의 양면에 부착한 금속을 통해 종방향(longitudinal)의 진동으로 변환하고 확대하여 내부에 진동을 전달하게 된다.
이러한 란쥬반형 진동자를 구비하는 세척기의 구조를 살펴보면, 대한민국 등록특허 제10-1914644호에서와 같이, 일반적으로 란쥬반형 진동자가 본체의 일면에 형성된 장착홈에 끼움 결합되도록 구성하여 진동자에서 발생한 진동이 본체로 전달되도록 하고 있다.
그러나, 이와 같은 진동자가 구비되는 세척기의 경우, 진동자가 진동을 발생시키는 과정에서 충격이 발생됨으로써 본체로부터 쉽게 이탈되는 문제가 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 진동자와 본체 간의 보강된 결합 구조를 지닌 신규하고 진보한 초음파 세척용 진동자 유닛의 구조를 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 진동자 하우징이 상부 케이싱의 상판의 내면에 일체적으로 가공 형성 또는 사출 성형되어 진동자가 상부 케이싱으로부터 분리 및 이탈되는 것을 방지함은 물론, 진동자의 진동을 다양한 방향으로 랜덤하게 전달할 수 있는 세척용 진동자 유닛을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 세척용 진동자 유닛은, 중공을 구비하는 진동자 하우징과, 상기 진동자 하우징의 중공에 수용되는 전극 및 압전 세라믹을 포함하는 진동자; 상판과 상기 상판의 테두리로부터 하향 절곡된 제1 절곡부를 구비한 것으로서, 상기 진동자 하우징이 상기 상판의 내면에 일체적으로 사출 성형된 상태에서 하방을 향해 돌출 형성된 상부 케이싱; 상기 상부 케이싱의 하부에 상기 상부 케이싱과 소정의 갭(gap)을 가지고 형성된 것으로서, 하판과 상기 하판의 테두리로부터 상향 절곡된 제2 절곡부를 구비한 하부 케이싱; 및 상기 상부 케이싱 및 상기 하부 케이싱을 결합시키는 것으로서, 상기 갭을 밀봉하는 실링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 전극은 복수개로 구비되며 상기 압전 세라믹은 상기 복수개의 전극들 사이에 개재되고, 상기 진동자는 두 개의 최외각 전극들의 외측 면 각각에 접촉 위치된 알루미나 절연 세라믹을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 진동자는 상기 진동자 하우징의 중공에 수용 결합된 것으로, 상기 압전 세라믹, 상기 전극 및 상기 알루미나 절연 세라믹이 끼움 결합되는 볼트; 및 상기 압전 세라믹, 상기 전극 및 상기 알루미나 절연 세라믹을 커버하는 형태로 상기 볼트의 외측 단에 결합되는 메스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 세척용 진동자 유닛에 따르면, 진동자 하우징이 상판의 내면에 일체적으로 가공 성형 또는 사출 성형됨에 따라, 외부의 충격이나 내부의 진동 등이 발생되는 경우에도 진동자 하우징이 상판으로부터 분리되지 않을 수 있으며, 이에 따라 종래의 세척용 진동자 유닛에서 전극, 압전 세라믹 등이 수용된 진동자 하우징이 상부 케이싱에 별도의 결합수단을 통해 결합됨에 따라 진동자에 의해 진동이 발생되는 경우 결합수단이 이탈되고 진동자 하우징과 상부 케이싱의 분리가 발생되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 지지대에서 하판과 결합되는 제1 측이 지지판과 결합되는 제2 측 보다 넓은 면적을 갖도록 형성됨에 따라, 지지판을 보다 안정적으로 지지함과 아울러 지지판에 전달되는 진동을 보다 더 효과적으로 하판에 전달할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 절편들은 선팽창계수를 갖는 재질로 형성되며, 특히 제1 절편은 제2 절편보다 곡률반경은 작고 선팽창계수는 큰 재질로 이루어짐에 따라, 제2 절편보다 온도변화, 외부 충격에 의해 기민하게 신축되는 성질을 가질 수 있으며, 이로 인해 진동자의 진동을 외부 환경에 따라 다양한 방향으로 랜덤하게 전달할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.
나아가, 실링부의 LED광 노출파트가 투명 재질 및 반투명 재질 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 구성됨에 따라 LED 빛을 투과시킬 수 있으며, 이에 따라 외부에서 실링부를 통해 LED 빛을 가시적으로 확인할 수 있어 본 발명의 세척용 진동자 유닛(10)의 작동 여부의 확인이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 세척용 진동자 유닛을 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 세척용 진동자 유닛을 A 방향에서 관측한 측면도.
도 3은 도 1의 세척용 진동자 유닛의 상부 케이싱 및 진동자 하우징이 일체로 형성된 상태를 도시한 사시도.
도 4는 도 1의 세척용 진동자 유닛의 진동자가 도 3의 진동자 하우징의 중공에 수용되는 상태를 도시한 사시도.
도 5는 도 1의 세척용 진동자 유닛의 하부 케이싱 및 지지대를 도시한 사시도.
도 6은 도 1의 세척용 진동자 유닛의 씰링부를 도시한 사시도.
도 7은 도 1의 세척용 진동자 유닛의 지지부를 도시한 사시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 세척용 진동자 유닛을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 세척용 진동자 유닛을 A 방향에서 관측한 측면도이고, 도 3은 도 1의 세척용 진동자 유닛의 상부 케이싱 및 진동자 하우징이 일체로 형성된 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 1의 세척용 진동자 유닛의 진동자가 도 3의 진동자 하우징의 중공에 수용되는 상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 1의 세척용 진동자 유닛의 하부 케이싱을 도시한 사시도이고, 도 6은 도 1의 세척용 진동자 유닛의 씰링부를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 1의 세척용 진동자 유닛의 지지부를 도시한 사시도이다.
먼저 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 세척용 진동자 유닛(10)은 진동자(100), 상부 케이싱(200), 하부 케이싱(300), 실링부(400), 지지부(500) 및 패킹부(600)를 포함하고, 여기서 상기 진동자(100)는 진동자 하우징(110), 전극(120), 압전 세라믹(130), 알루미나 절연 세라믹(140)을 포함한다.
여기서, 도 1 및 도 2는 본 발명의 세척용 진동자 유닛(10)의 내부 구조를 도시하기 위해 단면 일부를 절단한 도면으로서, 본 발명의 세척용 진동자 유닛(10)은 도시하지 않았으나 상부 케이싱(200) 및 하부 케이싱(300)이 내부를 완전히 커버하는 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 진동자 하우징(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 후술하는 상부 케이싱(200)과 일체로 형성되는 것으로, 상기 상판(210)의 내면에서 하방을 향해 돌출 형성되며 중공(112)을 구비한다.
이 경우, 상기 진동자 하우징(110)은 상기 상부 케이싱(200)과 일체로 형성되어 중공에 전극(120, 도 4 참조), 압전 세라믹(130, 도 4 참조) 등이 수용되도록 함으로써, 종래의 세척용 진동자 유닛에서 전극, 압전 세라믹 등이 수용된 진동자 하우징이 상부 케이싱에 별도의 결합수단을 통해 결합됨에 따라 진동자에 의해 진동이 발생되는 경우 결합수단이 이탈되고 진동자 하우징과 상부 케이싱의 분리가 발생되는 것과는 달리, 상기 진동자 하우징(110) 내부에서 진동이 발생되는 경우, 상기 진동자 하우징(110) 및 상기 상부 케이싱(200)의 이탈 및 분리가 발생되지 않도록 할 수 있다.
다시 말해, 금속재 또는 합성수지로 제작되는 통상의 거푸집을 통해 상기 진동자 하우징(110)이 상기 상판(210)의 내면에 일체적으로 사출 성형되거나 가공 성형됨에 따라, 종래 기술과 달리 외부의 충격이나 내부의 진동 등이 발생되는 경우에도 상기 진동자 하우징(110)이 상기 상판(210)으로부터 분리되지 않을 수 있다.
이 경우, 상기 전극(120), 상기 압전 세라믹(130) 등은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 진동자 하우징(110)의 하부를 통해 투입되어 상기 진동자 하우징(110)의 내부에 차례로 적층되어 수용될 수 있다. 이 경우, 상기 압전 세라믹(130)은 진동을 발생시키는 기능을 포함하며, 상기 전극(120)은 상기 압전 세라믹(130)에 전원을 제공하여 상기 압전 세라믹(130)이 진동을 발생시키도록 하는 기능을 포함한다.
나아가, 상기 진동자 하우징(110)의 내부에는 나사산(도 3참조)이 형성될 수 있으며 상기 나사산에 볼트(160)가 결합되면 상기 볼트(160)에 상기 압전 세라믹(130) 및 상기 전극(120)이 끼움 결합됨으로써 상기 압전 세라믹(130) 및 상기 전극(120) 등이 상기 진동자 하우징(110)의 내부에 수용될 수 있게 된다.
이 경우 상기 볼트(160)는 일 측이 상기 진동자 하우징(110)의 중공에 수용 결합되며 타측에는 상기 압전 세라믹(130) 및 상기 전극(120)이 끼움 결합되는 것으로, 공지 기술의 볼트일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 진동자(100)는 복수개의 전극(120)을 포함하며, 상기 전극들(120) 사이에는 압전 세라믹(130)이 개재되는데, 이 경우 도시된 바와 같이 상기 전극들(120)이 세 개로 구성되는 경우 상기 압전 세라믹(130)은 상기 세 개의 전극들(120) 각각의 사이에 개재되도록 두 개로 구성될 수 있다.
한편, 상기 진동자(100)는 알루미나 절연 세라믹(140)을 더 포함하는데, 이 경우 상기 알루미나 절연 세라믹(140)은 상기 복수개의 전극들(120) 중 최외곽에 있는 전극들(120)이 사이에 개재되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 알루미나 절연 세라믹(140)은 상기 전극(120)을 기준으로 상기 압전 세라믹(130)과 반대 방향에 형성되는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전극(120)과 상기 진동자 하우징(110)의 사이 및 상기 전극(120)과 메스(150)의 사이에 각각 형성되어, 상기 전극(120)을 통해 흐르는 전기가 상기 진동자 하우징(110) 및 메스(150)에 전달되는 것을 차단할 수 있다.
다시 말해, 상기 알루미나 절연 세라믹(140)은 두 개의 최외각 전극들의 외측 면 각각에 접촉 위치된다. 이 경우, 상기 알루미나 절연 세라믹(140)에서 상기 진동자(100)의 높이 방향을 기준으로 중간 지점을 바라보는 방향을 내측 면이라 하고 상기 내측 면에 대향되는 면을 외측 면이라 한다.
이 경우, 상기 알루미나 절연 세라믹(140)은 상기 전극(120) 및 상기 압전 세라믹(130)과 마찬가지로 상기 볼트(160)의 타 측에 끼움 결합될 수 있는데, 상기 볼트(160)보다 큰 직경을 갖는 중공 구조의 절연 부싱(170)이 상기 볼트(160)에 끼워진 후 상기 절연 부싱(170)에 상기 전극(120), 상기 압전 세라믹(130) 및 상기 알루미나 절연 세라믹(140)이 끼움 결합될 수 있다. 여기서, 상기 절연 부싱(170)은 상기 전극(120), 상기 압전 세라믹(130) 및 상기 알루미나 절연 세라믹(140)이 상기 볼트(160)에 결합되는 것을 보조하기 위한 수단이다.
한편, 상기 메스(150)는 상기 전극(120), 상기 압전 세라믹(130) 및 상기 알루미나 절연 세라믹(140)이 상기 볼트(160)에 끼움 결합되면, 상기 전극(120), 상기 압전 세라믹(130) 및 상기 알루미나 절연 세라믹(140)을 커버하는 형태로 상기 볼트(160)의 타 측(상기 상판을 향하는 내측 단에 대향되는 외측 단)에 결합될 수 있다. 이를 위해 상기 메스(150)는 상기 전극(120), 상기 압전 세라믹(130) 및 상기 알루미나 절연 세라믹(140) 보다 큰 직경을 갖는 중공 구조로 형성될 수 있다.
한편, 다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 상부 케이싱(200)은 상판(210) 및 제1 절곡부(220)를 포함한다.
상기 상판(210)은 플레이트(flate)형상으로 일 방향을 향해 연장된 형태를 이룰 수 있으며, 상기 제1 절곡부(220)는 상기 상판(210)의 테두리로부터 소정 면적을 가지며 하향 절곡된 형태를 이룰 수 있다.
이 때, 상기 진동자 하우징(110)은 앞서 설명한 바와 같이 상기 상판(210)의 내면에 일체적으로 결합되는 것으로, 상기 상판(210)의 내면에서 하방으로 연장된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 진동자 하우징(110)은 도시된 바와 같이 원추 형태를 이룰 수 있으며 이는 상기 전극(120), 상기 압전 세라믹(130) 및 상기 알루미나 절연 세라믹(140)이 보다 용이하게 내부에 적층되며 수용되도록 하기 위함이다.
도 5를 참조하면, 이와 같은 상기 상부 케이싱(200)의 하부에서, 상기 상부 케이싱(200)과 마주보도록 위치되는 본 발명의 하부 케이싱(300)은 하판(310) 및 제2 절곡부(320)를 포함한다.
상기 하판(310)은 상기 상판(210)과 마찬가지로 일 방향을 향해 연장된 플레이트 형상을 가지며, 상기 제2 절곡부(320)는 상기 제1 절곡부(220)와 마주보도록 대응되는 형상을 갖는 것으로 상기 하판(310)으로부터 상향 절곡된다.
이 경우, 상기 제1 절곡부(220) 및 제2 절곡부(320)는 서로 맞닿지 않도록 소정의 갭(gap)을 형성하며, 상기 실링부(400)에 의해 서로 결합될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 절곡부(220, 320)들이 소정의 갭을 형성함에 따라 상기 상부 케이싱(200) 및 상기 하부 케이싱(300)이 서로 이격되고, 상기 실링부(400)가 상기 갭을 밀봉함으로써 상기 상부 케이싱(200) 및 상기 하부 케이싱(300)을 서로 결합시키는 것이다.
또한, 상기 제1 절곡부(220)가 소정 면적을 가지며 상기 상판(210)의 테두리로부터 하향 절곡되고 상기 제2 절곡부(320)가 소정 면적을 가지며 상기 하판(310)의 테두리보터 상향 절곡됨에 따라, 서로 결합된 상기 상부 케이싱(200) 및 상기 하부 케이싱(300)의 내부에는 공간이 형성되는데, 상기 진동자는 상기 공간에 위치된다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실링부(400)는 소정 면적을 가지고 상기 상부 케이싱(200) 및 상기 하부 케이싱(300)의 사이에 형성되는 것으로, 상기 제1 및 제2 절곡부(220, 320)들의 끝단면들을 따라 연장되는 폐곡면 형상으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 실링부(400)는 LED광 노출파트(410) 및 보강 파트(420)를 포함한다.
상기 LED광 노출파트(410)는 투명 재질 및 반투명 재질 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 이루어진 것으로, 이에 따라 후술하는 LED 모듈(700)에서 발산하는 LED 빛을 투과시킬 수 있으며, 또한 앞서 설명한 상기 제1 및 제2 절곡부들(220, 320) 사이의 갭에 위치됨으로써 상기 갭을 밀봉시킬 수 있다.
이 경우, 상기 LED 광 노출파트(410)는 상기 갭과 상기 갭 주변의 상기 제 1,2 절곡부(220, 320) 표면 일부 영역을 덮도록 연장되며, 상기 보강 파트(420)는 상기 LED 광 노출파트(410)의 외측 둘레 영역과 상기 LED 광 노출파트(410) 외측 주변의 상기 제 1,2 절곡부(220, 320) 표면 일부 영역을 덮도록 형성된다.
다시 말해, 상기 보강 파트(420)는 상기 LED광 노출파트(410)가 상기 갭을 밀봉한 상태에서, 상기 제 1,2 절곡부(220, 320) 표면 일부 영역을 커버함으로써 상기 LED광 노출파트(410)를 상기 제1 및 제2 절곡부들(220, 320) 사이에 고정시킬 수 있으며, 상기 LED광 노출파트(410)의 외측 일부만을 커버함으로써 후술하겠으나 외부에서 상기 LED광 노출파트(410)를 투과하는 LED 빛을 확인할 수 있도록 한다.
한편, 도 7을 참조하면, 본 발명의 지지부(500)는 상기 실링부(400)에 의해 결합된 상기 상부 케이싱(200) 및 상기 하부 케이싱(300)의 내부에 위치되는 것으로, 지지판(510) 및 지지대(520, 도 5 참조)를 포함한다.
상기 지지판(510)은 플레이트 형상으로서 상기 상부 케이싱(200) 및 상기 하부 케이싱(300)의 내부에 위치되되, 상기 진동자(100)의 끝단부의 일부를 커버할 수 있도록 상기 진동자(100)의 끝단부의 높이와 대응되는 높이를 가지도록 형성될 수 있다.
다시 말해, 상기 지지판(510)은 상기 진동자(100)의 끝단부가 관통되는 것으로 상기 진동자(100)의 끝단부가 관통될 수 있는 높이에 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하부 케이싱(300)의 내부에 위치될 수 있으나 이와 달리 상기 상부 케이싱(200)의 내부에 위치될 수 있는 것으로서, 형성되는 위치는 상기 진동자(100)의 끝단부의 높이에 따라 다양하게 설계 변경될 수 있다.
한편, 상기 지지판(510)은 상기 진동자(100)가 관통되도록 일면 상에 관통공(530)을 구비할 수 있으며, 이에 따라 상기 진동자(100)의 끝단부가 상기 관통공(530)을 관통하는 경우 상기 관통공(530)이 상기 진동자의 측면부를 커버할 수 있게 되어 상기 진동자(100)가 진동하는 경우 상기 진동자(100)를 지지할 수 있게 된다.
상기 지지대(520)는 이와 같은 상기 지지판(510)을 지지하는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 바(bar) 형상을 가질 수 있으며, 상기 하판(310)의 내면에 기립되는 동시에 상기 지지판(510)의 하부에 결합됨으로써 상기 지지판(510)을 지탱할 수 있게 된다.
상기 지지판(510)은 상기 진동자(100)를 지지하는 역할을 수행함과 아울러, 상기 진동자(100)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 상판(210)과 일체로 형성되는 것으로서 진동을 발생시켜 상기 상판(210)에 진동을 전달할 수 있는데, 상기 진동자(100)가 진동에 의해 움직임이 발생되면서 상기 관통공(530)의 내면에 접촉됨에 따라 상기 관통공을 통해 상기 지지판(510)이 진동을 전달받게 되므로 상기 지지판(510) 및 상기 지지대(520)에 의해 상기 하판(310)으로도 진동 전달이 가능할 수 있다.
그리하여, 상기 진동자(100)에 의해 발생한 진동이 상기 상부 케이싱(200) 및 상기 하부 케이싱(300)에 고르게 전달될 수 있으며, 이에 더하여 상기 상부 케이싱(200) 및 상기 하부 케이싱(300)의 사이에 형성된 상기 실링부(400)도 상기 진동을 전달하는 역할, 즉 상기 상부 케이싱(200)으로부터 전달되는 진동을 상기 하부 케이싱(300)으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
나아가, 상기 지지대(520)는 상기 지지판(510)을 보다 안정적으로 지지함과 아울러 상기 지지판(510)에 전달되는 진동을 보다 더 효과적으로 상기 하판(310)에 전달하기 위해, 상기 하판(310)과 결합되는 제1 측(521)을 상기 지지판(510)과 결합되는 제2 측(522) 보다 상대적으로 더 넓은 면적을 갖도록 형성할 수 있다.
예를 들어, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 지지대(520)는 상기 제1 측(521)보다 상기 제2 측(522)이 보다 넓은 면적을 가지도록 역T자 형상으로 이루어질 수 있으며, 다른 예로, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 하부 방향으로 갈수록 넓은 직경을 갖도록 테이퍼(taper)지게 형성될 수 있다.
이와 같이 상기 지지대(520)에서 상기 하판(310)에 결합되는 제2 측(522)의 면적이 상기 지지판(510)에 결합되는 제1 측(511)의 면적 보다 넓게 형성됨으로써 상기 지지판(510)을 지지할 수 있는 구조적 안정성을 극대화시키는 동시에 상기 진동자(100)에 의해 상기 지지판(510)으로 전달된 진동을 상기 하부 케이싱(300)으로 보다 효과적으로 전달할 수 있게 된다.
더 나아가, 이와 같이 상기 지지판(510)이 상기 관통공(530)을 통해 상기 진동자(100)를 지지하고 이와 동시에 상기 진동자(100)에 의해 발생된 진동을 전달하는 경우, 상기 진동자(100)의 외면이 상기 관통공(530)에 보다 더 밀착되어 효과적으로 지지되도록, 본 발명의 패킹부(600)가 상기 관통공(530)의 내면을 따라 형성될 수 있다. 즉, 상기 패킹부(600)는 상기 관통공(530) 보다 더 작은 직경을 가지며 상기 관통공(530)의 둘레 부위를 패킹하는 것으로서, 상기 진동자의 외면에 근접하게 형성되되, 상기 진동자(100)가 진동하지 않는 경우에는 상기 진동자(100)의 외주면이 접촉되지 않고 상기 진동자(100)가 진동하는 경우에만 상기 진동자(100)의 외주면이 밀착되도록 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 패킹부(600)는 완충 재질, 예를 들어 고무 및 실리콘 중 적어도 어느 하나를 포함하는 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 진동자(100)가 진동을 발생시키는 경우 상기 진동자(100)를 지지하되 상기 진동자(100)에 의해 발생된 진동을 전달하여야 하므로 상기 진동을 완전히 흡수시키지는 않는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이에 더하여, 상기 패킹부(600)는 제1 및 제2 절편들(610, 620)을 포함할 수 있다. 상기 제1 절편(610)은 상기 관통공(530)의 내면 일부분을 따라 라운딩(rounding) 된 형상을 가지며 상기 관통공(530)의 상기 내면 일부분을 패킹할 수 있고, 상기 제2 절편(620)은 상기 제1 절편(610)에 대응되는 형상으로 상기 관통공(530)의 내면에서 상기 제1 절편(610)에 의해 패킹되지 않은 일부분을 패킹할 수 있도록 라운딩 된 형상을 가질 수 있다.
이 경우, 상기 제1 및 제2 절편들(610, 620)은 서로 다른 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 진동자(100)가 진동하는 경우 기울여지면서 상기 제1 및 제2 절편들(610, 620) 각각이 진동하는 진동자(100)의 외면에 접하게 되는데, 이 경우 진동하는 과정에서 상기 진동자(100)의 기울기는 소정 시간 마다 변화될 수 있다. 이 때, 상기 제1 및 제2 절편들(610, 620) 각각이 서로 다른 곡률을 가지도록 형성됨에 따라 상기 진동자(100)가 특정 기울기로 기울여지는 상태에서 상기 제1 및 제2 절편들(610, 620)중 어느 하나에 맞닿을 수 있게 되며, 이에 따라 상기 진동자(100)의 기울기 차이가 발생하는 경우에도 상기 진동자(100)의 지지를 용이하게 수행할 수 있게 된다.
나아가, 상기 제1 및 제2 절편들(610, 620)은 상기 진동자(100)에 지지력을 제공할 뿐만 아니라, 상기 진동자(100)의 진동을 랜덤(random)한 방향으로 전달하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 진동자(100)가 진동하는 경우 상기 관통공(530)의 일 측에만 닿게 되어 상기 일 측에만 진동이 전달될 수 있는데, 이 때 상기 제1 및 제2 절편들(610, 620)이 서로 다른 곡률을 형성함으로써 보다 다양한 기울기로 진동하는 상기 진동자(100)와 닿을 수 있게 되어 진동을 랜덤한 방향으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
더 나아가, 상기 제1 및 제2 절편들(610, 620)은 선팽창계수를 갖는 재질로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 제1 절편(610)은 상기 제2 절편(620)보다 곡률반경이 작게 형성되어 상기 제2 절편(620)보다 더욱 휘어진 형상으로 형성될 수 있다. 이에 더하여 상기 제1절편(610)은, 상기 관통공(530)의 둘레 부위의 높이보다 큰 높이를 가지되, 상기 제2 절편(620)보다 얇은 두께로 형성된 상태에서, 상기 제2 절편(620) 보다 선팽창계수보다 큰 재질로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 절편(610)은 상기 관통공(530)의 둘레 높이보다 크게 형성되어 상기 지지판(510)의 상하 방향 중 적어도 어느 일 방향으로 튀어나온 형상을 가지며, 상기 제2 절편(620) 보다 큰 선팽창계수를 갖는 재질로 이루어져 상기 제2 절편(620)보다 온도변화, 외부 충격에 의해 기민하게 신축되는 성질을 가질 수 있다.
이로 인해, 상기 제1 절편(610)은 상기 진동자(100)의 진동을 다양한 방향으로 랜덤하게 전달할 수 있는 기반을 제공할 수 있으며, 본 발명의 세척용 진동자 유닛(10)이 수조의 세척을 위해 수조 내부에 투입되는 경우 수조 내부의 물의 온도에 따라, 저온인 경우 수축되고 고온인 경우 팽창되는 성질을 나타내어 외부의 다양한 온도 환경에서 진동을 보다 다양한 방향으로 랜덤하게 전달할 수 있는 역동성을 발휘할 수 있다.
한편, 다시 도 2를 참조하면, 상기 지지판(510)의 일면 상에는 도시된 바와 같이 복수개의 LED 모듈(700)이 형성될 수 있다. 상기 LED 모듈(700)은 LED 빛을 발산하는 것으로서 도시하지 않았으나 전원을 제공하는 전원모듈과 연결되어 특히 본 발명의 세척용 진동자 유닛(10)이 작동하는 경우 LED 빛을 발산할 수 있다.
이 경우, 앞서 설명한 바와 같이 상기 실링부(400)의 상기 LED광 노출파트(410)가 투명 재질 및 반투명 재질 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 구성되어 상기 LED 빛을 투과시킬 수 있으며, 이에 따라 외부에서 상기 실링부(400)를 통해 상기 LED 빛을 가시적으로 확인할 수 있게 되어 본 발명의 세척용 진동자 유닛(10)의 작동 여부를 알 수 있게 된다.
상기 LED 모듈(700)은 도시한 바와 같이 복수개로 구성되어 상기 지지판(510) 상에 서로 소정 간격으로 이격 형성될 수 있으며, 이 때 상기 LED 모듈(700)의 개수는 제한되지 않고 상기 실링부(400)를 통해 LED 빛을 투과시킬 수 있도록 상기 상부 케이싱(200) 및 상기 하부 케이싱(300)의 크기에 따라 다양하게 설계 변경될 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 세척용 진동자 유닛의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
100 : 진동자 110 : 진동자 하우징
120 : 전극 130 : 압전 세라믹
140 : 알루미나 절연 세라믹 200 : 상부 케이싱
210 : 상판 220 : 제1 절곡부
300 : 하부 케이싱 310 : 하판
320 : 제2 절곡부 400 : 실링부
500 : 지지부 510 : 지지판
520 : 지지대 600 : 패킹부
700 : LED 모듈

Claims (11)

  1. 세척용 진동자 유닛으로서,
    중공을 구비하는 진동자 하우징과, 상기 진동자 하우징의 중공에 수용되는 전극 및 압전 세라믹을 포함하는 진동자;
    상판과 상기 상판의 테두리로부터 하향 절곡된 제1 절곡부를 구비한 것으로서, 상기 진동자 하우징이 상기 상판의 내면에 일체적으로 가공 성형 또는 사출 성형된 상태에서 하방을 향해 돌출 형성된 상부 케이싱;
    상기 상부 케이싱의 하부에 상기 상부 케이싱과 소정의 갭(gap)을 가지고 형성된 것으로서, 하판과 상기 하판의 테두리로부터 상향 절곡된 제2 절곡부를 구비한 하부 케이싱; 및
    상기 상부 케이싱 및 상기 하부 케이싱을 결합시키는 것으로서, 상기 갭을 밀봉하는 실링부;
    상기 실링부에 의해 결합된 상부 케이싱 및 하부 케이싱의 내부에 위치된 것으로서, 상기 진동자를 지지하는 지지부;를 포함하되,
    상기 지지부는,
    플레이트 형상으로 형성되며 상기 진동자가 관통되는 관통공을 구비하는 지지판 및, 상기 지지판의 하부에 결합되어 상기 지지판을 지지하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는, 세척용 진동자 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 복수개로 구비되며 상기 압전 세라믹은 상기 복수개의 전극들 사이에 개재되고,
    상기 진동자는,
    두 개의 최외각 전극들의 외측 면 각각에 접촉 위치된 알루미나 절연 세라믹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 세척용 진동자 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진동자는,
    상기 진동자 하우징의 중공에 수용 결합된 것으로, 상기 압전 세라믹, 상기 전극 및 상기 알루미나 절연 세라믹이 끼움 결합되는 볼트; 및
    상기 압전 세라믹, 상기 전극 및 상기 알루미나 절연 세라믹을 커버하는 형태로 상기 볼트의 외측 단에 결합되는 메스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 세척용 진동자 유닛.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관통공의 둘레 부위를 패킹하여 상기 진동자의 외면에 근접하는 패킹부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 세척용 진동자 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 패킹부는,
    완충 재질을 포함하는 제1 및 제2 절편들로 구성되며,
    상기 제1절편은 상기 제2 절편보다 곡률반경이 작은 것을 특징으로 하는, 세척용 진동자 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1절편은,
    상기 관통공의 둘레 부위의 높이보다 큰 높이를 가지되,
    상기 제2 절편보다 얇은 두께로 형성된 상태에서, 상기 제2 절편 보다 선팽창계수가 큰 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는, 세척용 진동자 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지대는, 상기 하판의 내면에서 기립되되,
    상기 하판과 결합되는 제1 측이 상기 지지판과 결합되는 제2 측 보다 넓은 면적을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 세척용 진동자 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지대는,
    상기 하판을 향하는 방향으로 갈수록 직경이 좁아지도록 테이퍼(taper)진 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 세척용 진동자 유닛.
  10. 삭제
  11. 삭제
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CN113301478A (zh) * 2021-05-16 2021-08-24 西北工业大学 一种加筋式的凹筒型弯张换能器结构及方法

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