KR200184350Y1 - 다주파용 진동자 - Google Patents

Abstract

본 고안은 세척기에 사용되는 다주파용 진동자에 관한 것으로 특히, 세정액 중에 강력한 초음파를 방사하여 세척물 표면의 오염물을 제거시킴으로서 공업제품의 품질 향상에 크게 기여 할 수 있도록 한 것이다. 이를 위하여 본 고안은 진동자 두 개가 설치되는 장방향블럭의 양 진동자 사이에 홈을 형성하여 두 개의 진동부가 독자적인 진동을 하게 함으로서 종진동의 효율을 극대화 시키는 한편, 횡진동시 간섭을 최대한 억제함은 물론 홈 부위에서 발생되는 진동이 증폭되어 출력 향상에 기여 하도록 함으로서 출력 증진과 아울러 전체적으로 비교적 균일한 진동이 발생되어 균일 세척이 가능하고 정전용량이 기존에 비해 55％ 수준으로 낮아지게 되는 것이다.

Description

다주파용 진동자

본 고안은 세척기에 사용되는 다주파용 진동자에 관한 것으로 특히, 세정액 중에 강력한 초음파를 방사하여 세척물 표면의 오염물을 제거시킴 으로서 공업제품의 품질 향상에 크게 기여 할 수 있도록 한 것이다.

초음파 세척기의 기본 원리는 초음파에 의해서 공동현상(Cavitation),가속도, 직진류(Acoustic Streaming)등이 세정액 및 오염물에 직접적 또는 간접적으로 작용함으로서 세정될 수 있도록 하는 것으로서, 공동현상은 증기성 공동 현상과 기체성 공동 현상이 있는데 증기성 공동 현상은 액체중에 무수한 기체 분자가 용해되어 분산되어 있으므로 그 액체 중에 강력한 초음파를 방사하면 초음파 진동에 의하여 감압력(팽창력)과 압축력이 반복됨으로서 진공의 공동에 의하여 기체는 고온고압하에서 압축된 기포상태로 있다가 소멸하면서 기포를 감싸고 있던 액분자는 기포가 소멸되는 곳으로 일제히 몰려들어 충돌함으로서 강력한 충격성의 음파를 액중에 방사하게 된다. 이 충격파는 커다란 파괴력을 갖게 되어 피 세정물에 붙어있는 오염물을 용해 하거나 직접 파괴하여 세정액 중에 분산 시킨다. 기체성 공동현상은 초음파 진동에 의한 감압력에 의해 기포가 발생하면 기체는 초음파의 음압에 대응하여 진동을 반복하면서 커지게 되어 액면에 도달하여 소멸한다. 이러한 기체성 공동현상은 액체중의 탈기를 촉진하여 초음파의 감쇄를 작게함에 따라 피세정물의 부착 기포를 제거 하는데 기여하여 액의 작용영역을 넓게하는 것이다. 가속도는 액체중에 초음파를 방사하면 액입자도 당연히 진동하므로 이때 발생하는 가속도는 주파수가 높아지면 커지게 된다. 보통 액입자의 가속도는 중력 가속도의 10⁵배정도 되기 때문에 이러한 거대한 속도가 세정물 표면의 오염물에 전달되어 진동하면서 떨어져 나가게 된다. 직진류는 피세정물 부근의 교반이 이루어 지면서 오염물 표면의 세정액도 대류하여 오염물을 용해한 오염액이 새로운 액으로 대체되어 용해 속도를 증가시키거나 오염물을 운반하는 역할을 하게 되는 것이다.

종래의 초음파용 진동자는 이러한 원리를 응용한 것으로서 통상 널리 사용되고 있는 28㎑나 40㎑진동자의 경우 하나의 원형 블록에 전극과 압전소자,Mass등을 순차적으로 결합한 상태에서 단일 주파수의 공진을 일으키는 형태로 되어 있으나 진동자가 부하에 의하여 공진 주파수가 변하거나 정재파(Standing Wave)현상에 의하여 액면에 수직으로 입사하는 입사파와 반사파가 중합하여 파의 진행을 억제할 수 있으므로 세척이 불균일 하게 될 수 있고, 출력에도 영향을 주게 되는 결점이 있었다.

이와같은 결점을 보완하기 위하여 안출된 선행고안(출원번호:93-1209,공고번호95-4725)에서는 기존 하나의 진동자를 두 개로 장방향블럭에 체결하여 종진동과 횡진동의 복합진동을 일으키게 함으로서 하나의 진동자로 40 ∼ 90㎑까지 다양한 초음파를 동시에 만들어 낼 수 있도록 하였으나 이 경우 공진을 일으키는 두 개의 진동자 주파수가 약간의 차이에 의해서도 횡진동시 간섭에 의하여 출력이 불균일 하게 되는 문제점이 있다.

본 고안은 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 진동자 두 개가 설치되는 장방향블럭의 양 진동자 사이에 홈을 형성하여 두 개의 진동부가 독자적인 진동을 하게 함으로서 종진동의 효율을 극대화 시키는 한편, 횡진동시 간섭을 최대한 억제함은 물론 홈 부위에서 발생되는 진동이 증폭되어 출력 향상에 기여 하도록 함으로서 출력 증진과 아울러 전체적으로 비교적 균일한 진동이 발생되어 균일 세척이 가능하고 정전용량이 기존에 비해 55％ 수준으로 낮아지게되는 것이다.

도 1 - 본 고안의 사시도

도 2 - 도 1의 A - A 선 단면도

도 3 - 본 고안을 세척기에 적용시킨 상태의 예시 단면도

장방향 방사블럭(1)의 중앙에 경계선 홈(2)을 형성하고 그 양쪽 각 중앙부에 각각 체결공(3)을 형성한 다음 각각에 순차적으로 제1전극판(4a)과 제1압전소자(5a), 제2전극판(4b),제2압전소자(5b),백매스(Back Mass)(6)를 결합하여 체결하기 위하여 각 부재들의 중앙에 삽입공(7)을 각각 형성하여 절연부싱(8)을 끼워넣고 체결볼트(9)와 너트(10)로써 조립 체결한다. 또한, 상기 장방향 방사블럭(1)의 바닥면은 샌딩처리로 미세 요철되게 형성 함으로써 세척기의 세척조(S) 바닥 이면에 접착시 접착효율을 높여 진동에 의하여 진동자(B)의 방사블럭이 세척조로 부터 분리됨을 방지하게 된다.

이와같이 구성된 본 고안은 제1,제2 전극판(4a)(4b)에 전원이 인가되면 여기에 연결설치된 두께 진동 모드의 제1,제2 압전소자(5a)(5b)가 하나의 장방향 방사블록으로 연결되어 있으므로 상하,좌우로 수축팽창하는 기계적 진동을 일으키게 됨으로서 종진동 및 횡진동을 통하여 세척조에 강한 초음파가 발생되고, 장방향 구조로 인하여 복합진동이 발생하게 된다.

이와같은 본고안은 장방향 방사블럭(1)의 가운데에 경계선 홈(2)이 형성되어 있어 두 개의 진동부가 독자적인 진동을 하게 됨으로 종진동의 효율이 증대되고, 횡진동시 간섭이 최대한 억제됨은 물론 홈부위에서 발생되는 진동이 증폭되어 출력향상에 기여 함으로서 출력증진과 전체적으로 비교적 균일한 진동이 발생되어균일 세척이 가능하고 정전용량이 기존에 비해 55％ 수준으로 낮아지는 잇점이 있다. 따라서, 본 고안은 상업용 초음파 세척기, 가정용 및 업소용 식기 세척기, 하이테크 제품 즉, TV 브라운관, 반도체, 기타 정밀을 요하는 부품, 금속 및 비금속 제품,가공품,광학부품,치과 의료용구, 실험기기, 시계, 귀금속, 안경, 악세서리등 주로 정밀세척을 요하는 부품의 세척에 널리 활용될수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 장방향 방사블럭(1)의 양측에 각각 제1 전극판(4a)과 제1 압전소자(5a), 제2전극판(4b), 제2 압전소자(5b), 백 매스(6)를 체결볼트(9)와 너트(10)로 체결하여 구성된 진동자에 있어서, 상기 장방향 방사블럭(1)의 양 진동자 사이의 중간에 경계선 홈(2)을 형성하여 종진동의 증폭과 횡진동의 간섭이 억제될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 다주파용 진동자.