KR20020046416A - 향 분사 장치 및 이 장치용 초소형 노즐의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

향 분사 장치 및 이 장치용 초소형 노즐의 제조 방법을 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 향 분사 장치는 본체 케이스를 포함한다. 본체 케이스 내부에는 향이 저장된 카트리지가 수납된다. 카트리지는 향이 토출되는 토출구와, 공기가 유입되는 통기구를 갖는다. 통기구에 공기 주머니가 연결되어, 공기 주머니내로 외부 공기가 선택적으로 유입된다. 본체 케이스의 외면에는 향을 기화시켜 분사하는 노즐이 설치된다. 향 분사후, 노즐 내부의 압력은 감소되고, 따라서 카트리지내의 향이 노즐 내부로 유입된다. 이와 동시에, 외부 공기가 공기 주머니로 유입되므로써, 카트리지 내부가 팽창된 공기 주머니에 의해 압력이 원래대로 유지되어, 후속 분사 동작을 대기하게 된다. 본체 케이스에 설치된 컨트롤러가 노즐의 동작을 제어하게 된다.

Description

향 분사 장치 및 이 장치용 초소형 노즐의 제조 방법{SCENT INJECTION APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING A MICRO NOZZLE FOR THE APPARATUS}

본 발명은 향 분사 장치 및 이 장치용 초소형 노즐의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 매우 작은 크기, 특히 얇은 두께를 갖는 초소형 노즐을 가져서 소형의 전자기기에 부착되어 사용자가 원하는 시점에 전술된 노즐을 통해서 향을 분사하는 향 분사 장치와, 이 장치용으로 향을 분사하는 노즐을 제조하는 방법에 관한 것이다.

현대인들은 텔레비젼이나 인터넷과 같은 각종 미디어 매체를 통해서 각종 정보와 오락을 충분히 향유하고 있다. 그런데, 미디어 매체를 통해서 전달되는 정보와 오락은 오직 시각적인 것인 관계로 현대인들의 다양하고 끊임없는 욕구를 완벽하게 충족시키지는 못하고 있는 실정이다.

현대인들의 이러한 욕구 중에서 가장 절실한 것으로 시각적인 것과 동시에 제공되는 후각적인 정보와 오락을 들 수 있다. 예를 들어서, 텔레비젼의 향수 광고시 텔레비젼으로부터 직접 제품향을 맡을 수 있다던가, 영화를 보면서 해당 장면에 어울리는 향기를 느끼고 싶다거나, 게임기로 게임하는 도중에 해당 장면과 어울리는 향이 발현되도록 한다거나, 또는 휴대폰이나 컴퓨터를 통해 장미꽃을 선물받으면서 장미향을 맡고 싶다던지 등의 욕구들이 있다.

이러한 욕구를 충족시키기 위해서 다양한 연구가 수행되어 왔고, 이에 따라 관련기술중 특허출원되어 조기공개된 자료(발명의 명칭 : 향 발현 장치 및 방법, 공개번호 제2000-0023928호)가 있으며, 이 장치의 구조가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다. 도 1 및 도 2는 향 발현 장치의 블럭 구성도이고, 도 3은 향 분사 유니트의 단면도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 향 발현 장치는 복수개의 향 분사 유니트(7)를 포함한다. 각 향 분사 유니트(7)의 입구측에는 분배기(9)가 연결되어 있고, 출구측에는 혼합기(10)가 연결되어 있다. 분배기(9)는 여러 가지 향을 각 향 분사 유니트(7)로 분배하는 기능을 하고, 혼합기(10)는 선택된 향들을 혼합하여 피험자에게로 분사하는 기능을 한다. 한편, 분배기(9)와 혼합기(10)는 공기 공급을 위해 다른 통로를 통해서 직접 연결되어 있고, 그 사이에 공기 공급 제어를 위한 밸브(6)가 설치되어 있다. 분배기(9)에는 향 분배 작동원인 공기압을 제공하는 공기공급펌프(5)가 연결되어 있고, 그 사이에 공기내의 먼지와 습기 등을 제거하기 위한 필터(8)가 배치되어 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 향 분사 유니트(7)와 공기공급펌프(5) 및 밸브(6)의 동작은 제어기(1)에 의해 제어되도록 되어 있다. 제어기(1)에는 향 분사 유니트(7)의 위치 정보가 저장된 데이터베이스(2)와, 각 향 분사 유니트(7)에 제공되는 향에 대한 정보가 저장된 데이터베이스(3), 및 향 분사 유니트(7)가 향을 분사하는 시점을 제어하기 위한 타이머(4)가 연결되어서, 제어기(1)가 향 분사 유니트(7)와 펌프(5) 및 밸브(6)의 동작을 제어하게 된다.

도 3은 향 분사 유니트(7)의 내부 구조를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 카트리지(19)의 상부에는 리드(11)가 회동 개폐식으로 설치되어 있다. 향 원액(13)이 저장된 원액용기(12)가 카트리지(19) 내부에 배치되어 있고, 그 하부에 히터(14)가 배치되어서, 히터(14)에서 제공된 열에 의해 원액용기(12)의 향원액(13)이 증발된다. 카트리지(19)의 양측으로는 공기 흡입구(15)와 향 배출구(16)가 각각 형성되어 있고, 각각에 설치된 솔레노이드 밸브(17,18)에 의해 공기 흡입구(15)와 향 배출구(16)의 개폐가 제어된다.

이와 같이 구성되어서, 사용자가 원하는 향을 선택하면, 제어기(1)가 이에 따라 각 데이터베이스(2,3)를 판독하여, 해당 향이 어느 향 분사 유니트(7)에 배치되어 있는지를 판별한다. 판별후, 제어기(1)의 신호로 펌프(5)가 구동되어, 카트리지(19)내로 공기 흡입구(15)를 통해 공기가 공급된다. 이와 동시에, 히터(14)도 작동되어, 향 원액이 증발된다. 증발된 향은 공기와 함께 향 배출구(16)를 통해서 사용자에게 분사된다.

이러한 구성으로 이루어진 종래의 향 분사 장치는 사용자의 선택에 따라 원하는 향을 원하는 시점에 분사할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 종래의 향 분사 장치는 카트리지에 펌프와 히터가 구비되어야 하고 또한 솔레노이브 밸브도 설치되어야 하기 때문에 소형화에 제한이 따른다. 이러한 제한으로 인해, 휴대폰이나 게임기와 같은 소형 전자기기에 장착되어 사용될 수 없는 문제점을 종래의 향 분사 장치가 안고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 매우 작은 크기, 특히 두께가 매우 얇은 노즐을 가지므로써 소형 전자기기에 부착되어 사용될 수 있는 향 분사 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 향 분사 장치에 사용되는 초소형 노즐의 제조 방법을 제공하는데 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 향 발현 장치의 블럭 구성도.

도 3은 종래 향 분사 유니트의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 향 분사 장치의 외관을 나타낸 사시도.

도 5는 초소형 노즐을 나타낸 단면도.

도 6은 노즐의 제 1 기판을 나타낸 평면도.

도 7은 노즐의 제 2 기판을 나타낸 평면도.

도 8은 노즐의 제 3 기판을 나타낸 평면도.

도 9는 노즐의 제 4 기판을 나타낸 저면도.

도 10의 a 내지 d는 제 1 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도.

도 11의 a 내지 g는 제 2 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도.

도 12의 a 내지 k는 제 3 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도.

도 13의 a 내지 e는 제 4 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도.

도 14의 a 및 b는 향 분사 장치의 카트리지로부터 노즐로 향이 공급되는 방식을 나타낸 동작 설명도.

도 15는 노즐의 체크 밸브막의 성능 시험 기구를 나타낸 도면.

도 16은 시험 기구를 통해 얻은 압력에 따른 체크 밸브막의 누출유량 그래프.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

100 ; 노즐 110 ; 제 1 기판

111 ; 주입구 120 ; 제 2 기판

121 ; 유입실 122 ; 함몰부

123 ; 체크 밸브막 124 ; 유입공

130 ; 제 3 기판 131 ; 유입구

132 ; 이동 통로 133 ; 가열실

134 ; 감광성 수지막 135 ; 실리콘 러버막

140 ; 제 4 기판 141 ; 분사구

142 ; 가열판 200 ; 본체 케이스

210 ; 컨트롤러 220 ; 카트리지

221 ; 토출구 222 ; 통기구

223 ; 공기 주머니

상기된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 향 분사 장치는 본체 케이스를 포함한다. 본체 케이스 내부에는 향이 저장된 카트리지가 수납된다. 카트리지는 향이 토출되는 토출구와, 공기가 유입되는 통기구를 갖는다. 통기구에 공기 주머니가 연결되어, 공기 주머니내로 외부 공기가 선택적으로 유입된다. 본체 케이스의 외면에는 향을 기화시켜 분사하는 노즐이 설치된다. 향 분사후, 노즐 내부의 압력은 감소되고, 따라서 카트리지내의 향이 노즐 내부로 유입된다. 이와 동시에, 외부 공기가 공기 주머니로 유입되므로써, 카트리지 내부가 팽창된 공기 주머니에 의해 압력이 원래대로 유지되어, 후속 분사 동작을 대기하게 된다. 본체 케이스에 설치된 컨트롤러가 노즐의 동작을 제어하게 된다.

노즐은 중첩된 4개의 얇은 기판을 포함한다. 최하부에 배치되는 제 1 기판은 향이 주입되는 주입구를 갖는다. 제 1 기판상에 중첩되는 제 2 기판은 그의 일측에 상하로 관통 형성되고 주입구와 연통된 유입실을 갖고, 또한 그의 타측 표면에 형성된 함몰부를 갖는다. 제 1 및 제 2 기판 사이에는 유입실로 유입된 향이 주입구 방향으로 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브막이 개재된다. 유입실에 위치하는 체크 밸브막 부분에 유입공이 형성된다. 제 3 기판은 탄성막을 매개로 제 2 기판상에 중첩된다. 탄성막은 대기압 이상의 압력에 의해 탄성적으로 위치 변동이 되는 특성을 갖는다. 이러한 제 3 기판은 유입실과 연통되는 유입구를 일측에 갖고, 타측에는 유입구에 이동통로를 매개로 연통되어 공급된 향이 가열되는 가열실이 상하 관통되게 형성된다. 가열실은 함몰부 상부에 배치되고, 가열실과 함몰부 사이에 위치하는 탄성막상에는 개폐 보스가 설치되어서, 이 개폐 보스가 가열실내의 압력에 따른 탄성막의 상하 이동과 함께 상하로 움직이게 된다. 제 3 기판상에 중첩되는 제 4 기판은 가열실과 연통되면서 개폐 보스의 상부면 상부에 배치되는 분사구를 갖는다. 분사구가 개폐 보스에 의해 선택적으로 개폐된다. 분사구 주위에 있는 제 4 기판의 밑면 부분에 가열실로 열을 제공하기 위한 가열판이 부착된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 노즐을 제조하는 방법은 주입구를 갖는 제 1 기판을 제조하는 단계를 포함한다. 이어서, 주입구와 연통되는 유입실을 일측에 갖고, 타측 표면에는 함몰부를 가지며, 밑면에는 체크 밸브막이 형성된 제 2 기판을 제조한다. 그런 다음, 유입실과 연통되는 유입구를 일측에 갖고, 타측에는 함몰부 상부에 위치하면서 유입구와 연통되는 가열실을 가지며, 밑면에는 탄성막이 형성된 제 3 기판을 제조한다. 이어서, 가열실과 연통되는 분사구를 가지며, 분사구 주위의 밑면에는 가열판이 부착된 제 4 기판을 제조한다. 마지막으로, 주입구와 유입실 및 유입구가 연통되게 동시에 함몰부와 가열실 및 분사구가 연통되도록 4개의 기판을 접합한다.

제 1 기판 제조 단계는 기판의 상하면 각각에 절연막을 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 하부 절연막의 소정 부분을 제거한 후, 잔존하는 하부 절연막을 식각 장벽막으로 한 이방성 식각에 의해 노출된 기판 부분과 상부 절연막을 제거하여, 위로 갈수록 좁아지는 형상의 주입구를 형성한다.

제 2 기판 제조 단계는 기판의 상하면 각각에 절연막을 형성하는 단계를 포함한다. 그런 다음, 기판의 타측 상부에 위치한 상부 절연막 부분을 제거한다. 이어서, 노출된 기판 부분을 소정 두께만큼 식각하여 함몰부를 형성한 후, 함몰부 표면에만 다시 절연막을 형성한다. 그리고, 기판의 일측 상부에 위치한 상부 절연막 부분을 제거한다. 하부 절연막 밑면에 체크 밸브막을 형성하고, 체크 밸브막에 유입공을 형성한다. 이어서, 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하고 체크 밸브막을 식각 정지막으로 하여 노출된 기판과 하부 절연막을 식각하여 유입실을 형성한다.

제 3 기판 제조 단계는 기판의 상하면에 절연막을 각각 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 기판의 타측에 위치한 상부 절연막의 소정 부분만이 남도록 나머지 상부 절연막 부분을 제거한다. 그런 다음, 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하여 노출된 기판의 표면을 소정 두께만큼 식각한다. 식각된 기판의 상부면에 다른 상부 절연층을 형성한다. 유입구 위치가 되는 기판의 일측에 위치하는 다른 상부 절연막 부분과, 개폐보스 위치가 되는 최초 상부 절연막의 주위를 둘러싸도록 위치한 다른 상부 절연막 부분을 제거한다. 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하여, 노출된 기판 부분을 소정 두께만큼 식각한다. 유입구 위치와 개폐보스 위치 사이에 배치된 상부 절연막 부분을 제거한다. 이어서, 기판의 밑면에 탄성막을 형성한다. 탄성막을 식각 정지막으로 하고 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하여, 노출된 기판 부분과 하부 절연막 일부분을 제거하여, 기판에 유입구와 개폐보스가 배치된 가열실이 형성되면서, 기판의 유입구와 가열실 사이 부분이 다른 부분보다 낮아지게 된다. 마지막으로, 유입구 하부에 위치된 탄성막을 제거하여, 유입구를 상하로 관통되게 한다.

제 4 기판 제조 단계는 기판의 상하면에 절연막을 형성하는 단계를 포함한다. 기판의 타측 상부에 위치한 상부 절연막을 제거한다. 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하여 노출된 기판과 하부 절연막을 이방성 식각하므로써, 분사구를 형성한다. 분사구 주위에 있는 하부 절연막 밑면에 가열판을 부착한다.

상기와 같이 구성되어서, 가열실내의 향은 가열판에 의해 가열되어 증기화되면서 가열실 내부의 압력이 상승되고, 이 압력에 의해 탄성막이 하강하게 되어 개폐부재가 분사구를 개방시키게 되므로써, 개방된 분사구를 통해 향이 분사된다. 한편, 유입실내의 상승된 압력은 체크 밸브막을 아래로 누르게 되므로, 주입구를 통해서 역류되지 않게 된다. 향 분사후, 개폐밸브가 탄성막에 의해 원위치로 복귀되어 분사구를 폐쇄시킨다. 따라서, 밀폐된 유입실과 가열실 내부 압력은 낮아지게 되고, 따라서 카트리지내의 향이 가열실로 공급된다. 이와 동시에, 카트리지 내부의 압력이 낮아지게 되므로, 외부의 공기가 공기 주머니로 유입되어 공기 주머니가 팽창되고, 후속 동작을 대기하게 된다.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 향 분사 장치의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 5는 초소형 노즐을 나타낸 단면도이며, 도 6은 노즐의 제 1 기판을 나타낸 평면도이고,도 7은 노즐의 제 2 기판을 나타낸 평면도이며, 도 8은 노즐의 제 3 기판을 나타낸 평면도이고, 도 9는 노즐의 제 4 기판을 나타낸 저면도이며, 도 10의 a 내지 d는 제 1 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도이고, 도 11의 a 내지 g는 제 2 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도이며, 도 12의 a 내지 k는 제 3 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도이고, 도 13의 a 내지 e는 제 4 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도이며, 도 14의 a 및 b는 향 분사 장치의 카트리지로부터 노즐로 향이 공급되는 방식을 나타낸 동작 설명도이고, 도 15는 분사 노즐의 체크 밸브막의 성능 시험 기구를 나타낸 도면이며, 도 16은 시험 기구를 통해 얻은 압력에 따른 체크 밸브막의 누출유량 그래프이다.

도 4에 본 발명에 따른 향 분사 장치가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 향 분사 장치는 본체 케이스(200)를 포함하고, 향을 분사하는 노즐(100)이 본체 케이스(200)의 전면 하단에 설치된다. 노즐(100)의 동작을 제어하는 컨트롤러(210)가 본체 케이스(200)의 상부면에 설치된다. 한편, 향이 저장된 카트리지(미도시)가 본체 케이스(200)에 내장되어 노즐(100)과 연결된다.

도 5에 초소형 노즐이 단면도로 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 노즐(100)은 중첩된 4개의 얇은 제 1 내지 제 4 기판(110,120,130,140), 본 실시예에서는 실리콘 재질의 기판을 포함한다. 최하부에 배치된 제 1 기판(110)은 도 6과와 같이, 그의 좌측에 형성되어 유체, 본 실시예에서는 향이 주입되는 주입구(111)를 갖는다.

도 5 및 도 7을 참조로, 제 1 기판(110)상에 중첩되는 제 2 기판(120)은 좌측에 형성된 유입실(121)과, 우측에 형성된 함몰부(122)를 갖는다. 따라서, 유입실(121)은 주입구(111)과 연통되는데, 주입구(111)는 유입실(121)의 우측에 위치하게 된다. 한편, 유입실(121)로 유입된 향이 주입구(111)로 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브막(123)이 제 1 및 제 2 기판(110,120) 사이에 개재된다. 유입실(121)로의 향 유입을 위한 수백 마이크론 크기를 갖는 유입공(124)이 체크 밸브막(123)의 중앙에 형성된다. 따라서, 유입공(124)과 주입구(111)는 동일 수직선상에 위치하지 않고, 그러므로 주입구(111)를 통해서 주입된 향은 향의 압력에 의해 위로 들어올려진 체크 밸브막(123)의 하부를 지나 유입공(124)을 통해 유입실(121)로 공급된다. 여기서, 체크 밸브막(123)으로는 사진 식각공정으로 패터닝이 가능한 감광성 수지막이 사용될 수 있다.

도 5 및 도 8을 참조로, 제 2 기판(120)상에 중첩되는 제 3 기판(130)은 유입실(121)과 연통되는 유입구(131)와, 함몰부(122)과 연통되면서 상부가 개구된 가열실(133)을 포함한다. 가열실(133)과 유입구(131)는 이동 통로(132)를 통해 서로 연결된다. 탄성막이 제 2 및 제 3 기판(120,130) 사이에 개재되는데, 유입구(131)와 유입실(121) 사이에 위치한 탄성막 부분은 제거되어 있는 상태이다. 탄성막 상부에 제 3 기판(130)보다 두꺼운 두께를 갖는 개폐 보스(136)가 설치된다. 따라서, 제 4 기판(140)의 평평한 하부면에 의해 눌려지는 개폐 보스(136)는 탄성막을 아래로 약간 누르게 되고, 그러므로 탄성막에 의해 개폐 보스(136)가 상향으로 탄력 지지를 받게 된다. 개폐 보스(136)는 가열실(133)의 압력 증가에 의해 탄성막과 함께 하강되어야 하므로, 개폐 보스(136)의 두께는 함몰부(122)의 깊이 범위내로 제한된다. 한편, 탄성막은 위로부터 감광성 수지막(134)과 실리콘 러버막(135)으로 구성되는 것이 바람직하다. 탄성막은 단순히 고탄성 재질인 실리콘 러버막(135)만으로도 구성될 수는 있지만, 이 실리콘 러버막(135)의 내수성이 취약한 관계로 그 상부에 감광성 수지막(134)이 구비된다. 이동 통로(132)는 제 3 기판(130)의 상부면과 제 4 기판(140)의 하부면 사이에 형성된 통로로서, 제 3 기판(130)의 상부면이 소정 두께만큼 제거되어 형성되어진다.

도 5 및 도 9를 참조로, 제 3 기판(130) 상부에 중첩되는 제 4 기판(140)은 가열실(133)의 상부벽을 구성하게 된다. 제 4 기판(140)은 개폐 보스(136)에 의해 선택적으로 개폐되어 향을 분사하는 분사구(141)를 갖는다. 분사구(141) 주위의 제 4 기판(140) 밑면에는 가열실(133)에 수용된 향을 가열하여 증기화시키는 가열판(142)이 부착된다. 가열판(142)으로는 금과 같은 금속 또는 반도체가 바람직하고, 향 원액과의 반응을 피하고 내구성 향상을 위해 절연층, 특히 질화막으로 코팅되는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 초소형 분사 노즐을 제조하는 방법을 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 10를 참조로 제 1 기판(110)을 제조하는 방법을 설명한다. 도 10a에 도시된 바와 같은 제 1 기판(110)의 상하면 각각에 도 10b와 같이 절연막, 본 실시예에서는 상하부 산화막(112,113)을 형성한다. 이어서, 도 10c에 도시된 바와 같이, 주입구가 위치할 부분의 하부 산화막(113) 부분을 제거한다. 마지막으로, 잔존하는 하부 산화막(113)을 식각 장벽막으로 하여 노출된 제 1 기판(110) 부분과이에 대응하는 상부 산화막(112) 부분을 이방성 식각하여, 위로 갈수록 폭이 점진적으로 줄어드는 깔때기 형상의 주입구(111)를 도 10d와 같이 형성하므로써, 제 1 기판(110)을 제조한다.

이어서, 도 11에 도시된 단계에 따라 제 2 기판(120)을 제조한다. 먼저, 도 11a에 도시된 제 2 기판(120)의 상하면 각각에 도 11b와 같이 상하부 절연막(125,126)을 형성한다. 그런 다음, 전술된 함몰부가 배치되는 상부 산화막(125) 부분을 도 11c와 같이 제거한다. 이어서, 도 11d에 도시된 바와 같이, 잔존하는 상부 산화막(125)을 식각 장벽막으로 하여 노출된 제 2 기판(120) 부분을 소정 두께만큼 식각하여 함몰부(122)를 형성한다. 도 11e를 참조로, 함몰부(122)의 저면에 다른 상부 산화막(127)을 형성한다. 물론, 함몰부(122)에 형성된 다른 상부 산화막(127)은 다른 상부 산화막(125)보다 낮게 위치하게 된다.

이어서, 도 11f에 도시된 바와 같이, 하부 산화막(126) 밑면에 감광성 수지막인 체크 밸브막(123)을 도포 또는 형성한 후, 유입공(124)을 체크 밸브막(123)에 형성한다. 마지막으로, 잔존하는 상부 산화막(125,127)을 식각 장벽막으로 하고 체크 밸브막(123)을 식각 정지막으로 하여, 노출된 제 2 기판(120)을 이방성 식각하므로써, 도 11g에 도시된 바와 같이 제 2 기판(120)에 유입실(121)을 형성한다.

제 2 기판(120) 제조가 완료되면, 도 12에 도시된 순서에 따라 제 3 기판(130)을 제조한다. 도 12a에 도시된 제 3 기판(130)의 상하부면에 도 12b와 같이 상하부 산화막(137,138)을 형성한다. 이어서, 상부 산화막(137)중에서 전술된 개폐 보스의 상부면이 되는 부분만 남도록, 도 12c와 같이 나머지 상부산화막(137) 부분을 제거한다. 이러한 상태에서, 도 12d와 같이 잔존하는 상부 산화막(137)을 식각 장벽막으로 하여 제 3 기판(130)의 상부면을 소정 두께만큼 제거한다. 따라서, 잔존하는 상부 산화막(137) 하부에 위치한 제 3 기판(130) 부분은 주위의 다른 부분보다 높게 위치하게 된다. 그런 다음, 소정 두께가 제거되어 노출된 상태로 있는 제 3 기판(130)의 상부면에 도 12e와 같이 다른 상부 산화막(139)을 형성한다. 이어서, 전술된 유입구가 형성될 위치인 상부 산화막(139) 부분과, 가열실이 형성될 위치로서 다른 부분보다 높게 위치한 최초 상부 산화막(137)의 주위에 있는 다른 상부 산화막(139) 부분을 도 12f와 같이 제거하여, 최초 상부 산화막(137)을 다른 상부 산화막(139)과 격리시킨다.

그런 다음, 도 12g에서와 같이, 잔존하는 상부 산화막(137,139)을 식각 장벽막으로 하여 노출된 제 3 기판(130)을 식각하여 소정 두께만큼 제거한다. 그러면, 제 3 기판(130)에 유입구 일부와 가열실 일부가 형성된다. 이어서, 도 12h와 같이, 감광성 수지막(134)을 하부 산화막(138) 밑면에 형성하고, 아울러 유입구 일부와 가열실 일부 사이에 위치한 상부 산화막(139) 부분을 제거한다. 그런 다음, 도 12i에 도시된 바와 같이, 실리콘 러버막(135)을 감광성 수지막(134) 밑면에 형성하므로써, 실리콘 러버막(135)과 감광성 수지막(134)으로 구성된 탄성막을 최종 형성한다. 이어서, 도 12j와 같이, 잔존하는 상부 산화막(137,139)을 식각 장벽막으로 하고 탄성막을 식각 정지막으로 하여, 노출된 제 3 기판(130) 부분을 이방성 식각하면, 제 3 기판(130)에 유입구(131)와 가열실(133)이 최종적으로 형성되고, 아울러 유입구(131)와 가열실(133) 사이에 위치한 제 3 기판(130) 부분도 소정 두께만큼같이 제거되므로써 이동통로(132)도 형성된다. 한편, 가열실(133) 내부에 배치되는 제 3 기판(130) 부분이 다른 부분과 완전 격리되면서 오직 탄성막으로 지지되는 개폐보스(136)가 되는데, 이 부분상에 배치된 최초 상부 산화막(137)은 다른 상부 산화막(139)보다 높게 위치하게 된다. 즉, 최초 상부 산화막(137) 하부에 있는 제 3 기판(130) 부분인 개폐보스(136)의 두께가 제 3 기판(130)의 다른 부분의 두께보다 두꺼워지게 된다. 마지막으로, 도 12k에서와 같이, 유입구(131)의 하부에 위치한 탄성막을 제거하여, 제 2 기판의 유입실과 연통되는 유입구(131)를 최종적으로 형성한다.

마지막으로, 제 4 기판(140)을 제조하는 방법을 도 13을 참고로 하여 설명한다. 도 13a에 도시된 제 4 기판(140)의 상하면 각각에 도 13b와 같이 상하부 산화막(143,144)을 형성한다. 이어서, 가열실과 연통되는 위치, 즉 전술된 분사구가 형성될 위치인 상부 산화막(143) 부분을 도 13c와 같이 제거한다. 그런 다음, 잔존하는 상부 산화막(143) 부분을 식각 장벽막으로 한 이방성 식각에 의해, 도 13d와 같이 노출된 제 4 기판(140)와 하부 산화막(144)을 제거하여 위로 갈수록 폭이 길어지는 깔때기 형상의 분사구(141)를 형성한다. 이어서, 하부 산화막(144)의 밑면에 분사구(141)의 주위를 따라 금 재질의 가열판(142)을 부착 또는 증착한다.

이러한 각 공정을 통해서 4개의 기판(110,120,130,140)이 완성되면, 주입구(111)와 유입실(121) 및 유입구(131)가 서로 연통되도록 하고 또한 함몰부(122)와 가열실(133) 및 분사구(141)가 서로 연통되도록 4개의 기판(110,120,130,140)을 중첩하여 접합시키면, 도 5에 도시된 초소형 노즐(100)이완성된다.

도 14는 카트리지(220)와 노즐(100)의 연결 구조 및 작동 방식을 나타낸 단면도로서, 도시된 바와 같이 카트리지(220)는 노즐(100)의 주입구와 연결되는 토출구(221)를 갖는다. 또한, 카트리지(220)는 외부 공기가 유입되는 통기구(222)도 갖는다. 통기구(222)에는 카트리지(220)의 내부 압력에 따라 외부 공기압에 의해 팽창 및 수축되는 공기 주머니(223)가 연결된다. 따라서, 카트리지(220)에 저장된 향은 외부 공기와 접촉하지 않게 된다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 향 분사 장치가 향을 분사하는 동작을 상세히 설명한다.

향이 저장된 카트리지(220)의 토출구(221)를 노즐(100)의 주입구(111)에 연결하여, 향이 유입실(121)과 유입구(131)와 이동 통로(132) 및 가열실(133)에 충진되도록 한다. 이때, 주입구(111)로 주입된 향의 압력으로 체크 밸브막(123)을 위로 살짝 밀게 되고, 따라서 체크 밸브막(123)과 제 1 기판(110)의 표면 사이에 틈새가 형성된다. 따라서, 향은 이 틈새를 지나 유입공(124)을 통해 유입실(121)로 유입되어진다. 그리고, 개폐 보스(136)는 제 3 기판(130)의 두께보다 약간 더 두꺼운 두께를 가지므로, 탄성막(134,135)에 의해 상향으로 탄력 지지를 받게 된다. 따라서, 개폐 보스(136)가 분사구(141)를 확실하게 폐쇄시킬 수가 있게 되므로, 이러한 상태에서의 향 누출 현상은 발생되지 않는다.

이러한 상태에서, 컨트롤러(210)로 가열판(142)으로 전기를 공급하면, 가열판(142)에서 제공되는 열에 의해 가열실(133)내의 향이 기화된다. 아울러, 기화열에 의해 가열실(133) 내부의 압력이 상승된다. 이 압력에 의해 탄성막이 함몰부(122)내로 밀려지게 되므로, 분사구(141)를 막고 있던 개폐 보스(136)가 탄성막과 함께 하강되어 분사구(141)가 개방된다. 따라서, 기화된 향이 개방된 분사구(141)를 통해 외부로 분사된다. 이때, 가열실(133)의 상승된 압력은 이동 통로(132)와 유입구(131)를 통해서 유입실(121)로 전달되는데, 이 압력은 체크 밸브막(123)을 아래로 밀게 된다. 따라서, 체크 밸브막(123)과 제 1 기판(110)의 표면간에는 틈새가 존재하지 않게 되고, 향이 유입공(124)을 경유해서 주입구(111)로 역류하는 현상이 방지된다. 이러한 동작에 의해, 체크 밸브막(123)이 향의 역류를 방지하게 된다.

이와 같이, 일정량의 기화된 향이 분사구(141)를 통해 외부로 분사된 후, 가열판(142)으로부터 열 공급이 멈추면, 개폐보스(136)가 탄성막에 의해 다시 원위치로 복귀되므로써 분사구(141)를 폐쇄하게 된다. 한편, 밀폐된 가열실(133)과 이동 통로(132)와 유입구(131) 및 유입실(121) 내부의 압력은 분사된 향이 갖던 압력 정도만큼 감소하게 된다. 따라서, 카트리지(220)내의 향이 노즐(100)로 유입되므로써, 서로 연통된 카트리지(220)와 노즐(100) 내부 압력이 균등해지게 된다. 카트리지(220) 내부의 압력이 감소되므로, 도 14a 상태에서 수축되어 있던 공기 주머니(223)내로 외부 공기가 유입되고, 따라서 공기 주머니(223)는 도 14b와 같이 팽창하게 되므로써, 향에 압력을 가하는 상태로 되어 후속 분사 동작을 대기하게 한다.

한편, 도 15는 체크 밸브막(123)의 성능을 위한 시험 기구를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 노즐(100)의 분사구에 관을 연결하고, 이 관을 물이 저장된 비이커에 담그어서 성능 시험을 행하였다. 즉, 관을 통해 노즐(100)로 유입된 물이 체크 밸브막을 통해 어느 정도 유출되는지의 여부를 시험하였다.

도 16은 상기 시험의 결과를 나타낸 그래프로서, 종축은 물의 유량(㎕/min)이고, 횡축은 체크 밸브막에 가해지는 압력(㎜H₂O)를 나타낸다. 그래프를 분석해보면, 정방향과 역방향 압력에 따른 유량은 정방향 압력이 크면 클수록 현저하게 차이가 발생되었으나, 역방향 압력이 가해지는 순간부터는 약 분당 2㎕ 정도로 미소한 누출 유량을 보인다는 것을 알 수 있다. 그런데, 실제 가열판에 의해 가열실에 발생되는 압력은 수십 ㎜H₂O 이상이므로, 노즐의 성능에는 큰 영향을 미치지 않는다. 결론적으로, 본 발명에 따른 노즐의 체크 밸브막은 실질적으로 우수한 성능을 갖고 있다는 것을 알 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 수 개의 얇은 기판을 이용해서 노즐을 구현할 수가 있게 되므로, 분사 노즐을 초소형, 특히 초박형으로 구현시킬 수 있는 효과가 있다.

따라서, 이러한 초소형 노즐을 갖는 향 분사 장치도 초소형으로 제작하는 것이 가능해지므로, 휴대폰이나 게임기와 같은 소형 전자기기에 향 분사 장치를 부착하여 사용자의 시각적 만족 뿐만 아니라 후각적 만족까지 성취시킬 수 있는 크나큰잇점이 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

Claims (21)

1. 본체 케이스;

   상기 본체 케이스에 내장되고, 내부에는 향이 저장되며, 상기 향이 토출되는 토출구와 외부의 공기가 유입되는 통기구를 갖는 카트리지;

   상기 본체 케이스의 외면에 설치되고, 상기 카트리지의 토출구와 연결되어, 상기 토출구를 통해 유입된 향을 기화시켜 분사하는 노즐;

   상기 카트리지 내부에 배치되면서 상기 통기구에 연결되어, 상기 노즐로부터 분사된 향의 압력만큼 낮아진 카트리지의 내부 압력에 따라 외부 공기를 수용하여 팽창되어, 상기 향에 대기압을 가하는 공기 주머니; 및

   상기 본체 케이스에 설치되어, 상기 노즐의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐은

   카트리지의 토출구와 연결되는 주입구를 갖는 제 1 기판;

   상기 제 1 기판상에 중첩되고, 상기 제 1 기판의 주입구와 연통되는 유입실; 그의 상부면 소정 부위에 형성된 함몰부; 및 그의 하부면에 형성되어 향 통과를 위한 유입공을 가지면서, 상기 유입실에서 주입구측으로 향의 역류를 방지하는 체크 밸브막을 포함하는 제 2 기판;

   상기 제 2 기판상에 중첩되고, 상기 제 2 기판의 유입실과 연통되는 유입구; 측면으로는 상기 유입구와 연통되고, 하부로는 상기 함몰부와 연통된 가열실; 상기 제 2 및 제 3 기판으로 지지되면서 가열실과 함몰부 사이에 배치되어, 상기 가열실의 내부 압력에 따라 상하로 미소 이동하는 탄성막; 및 상기 탄성막상에 설치된 개폐 보스를 포함하는 제 3 기판; 및

   상기 제 3 기판상에 중첩되고, 상기 개폐 보스에 의해 선택적으로 개폐되는 분사구; 및 상기 가열실내의 향을 기화시키는 가열판을 포함하는 제 4 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 주입구는 위로 갈수록 점진적으로 폭이 줄어드는 형상인 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 체크 밸브막의 재질은 감광성 수지인 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 유입구와 가열실은 이동 통로에 의해 연통되고, 상기 이동 통로는 제 3 기판의 상부면과 제 4 기판의 하부면 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 탄성막의 재질은 실리콘 러버인 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 실리콘 러버 재질의 탄성막상에는 내수성 강화를 위해 감광석 수지막이 코팅된 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 개폐 보스는, 상기 탄성막에 의해 상향으로 탄력지지되어 상기 분사구를 확실하게 폐쇄시키도록, 상기 함몰부의 깊이 범위내에서 제 3 기판의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
9. 제 2 항에 있어서, 상기 분사구는 위로 갈수록 점진적으로 폭이 길어지는 형상인 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
10. 제 2 항에 있어서, 상기 가열판의 재질은 금속 또는 반도체인 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 가열판은 절연막으로 코팅된 것을 특징으로 하는 향 분사 장치.
12. 주입구를 갖는 제 1 기판을 제조하는 단계;

    상기 주입구와 연통되는 유입실을 일측에 갖고, 타측 표면에는 함몰부를 가지며, 밑면에는 체크 밸브막이 형성된 제 2 기판을 제조하는 단계;

    상기 유입실과 연통되는 유입구를 일측에 갖고, 타측에는 상기 함몰부 상부에 위치하면서 상기 유입구와 연통되는 가열실을 가지며, 밑면에는 탄성막이 형성되고, 상기 탄성막으로 상향 지지되면서 상기 가열실내에 배치된 개폐보스를 갖는 제 3 기판을 제조하는 단계;

    상기 가열실과 연통되는 분사구를 가지며, 분사구 주위의 밑면에는 가열판이 부착된 제 4 기판을 제조하는 단계; 및

    상기 주입구와 유입실 및 유입구가 연통되게 함과 동시에 함몰부와 가열실 및 분사구가 연통되도록 4개의 기판을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 향 분사 장치용 초소형 노즐의 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 기판 제조 단계는

    기판의 상하면 각각에 절연막을 형성하는 단계; 및

    상기 하부 절연막의 소정 부분을 제거한 후, 잔존하는 하부 절연막을 식각 장벽막으로 한 식각에 의해, 노출된 상기 기판 부분과 상부 절연막을 제거하여, 상기 주입구를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 향 분사 장치용 초소형 노즐의 제조 방법.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 기판 제조 단계는

    기판의 상하면 각각에 절연막을 형성하는 단계;

    상기 기판의 함몰부가 위치하게 될 타측 상부에 위치한 상부 절연막 부분을 제거하는 단계;

    상기 노출된 기판 부분을 소정 두께만큼 제거하여, 상기 함몰부를 형성하는 단계;

    상기 함몰부의 저면에 다른 상부 절연막을 형성하는 단계;

    상기 기판의 유입실이 위치하게 될 일측 상부에 위치한 상부 절연막 부분을 제거하는 단계;

    상기 하부 절연막 밑면에 체크 밸브막을 형성하고, 상기 체크 밸브막에 유입공을 형성하는 단계;

    상기 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하고 상기 체크 밸브막을 식각 정지막으로 하여, 상기 노출된 기판과 하부 절연막을 식각하여 상기 유입실을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 향 분사 장치용 초소형 노즐의 제조 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 체크 밸브막의 재질은 감광성 수지인 것을 특징으로 하는 향 분사 장치용 초소형 노즐의 제조 방법.
16. 제 12 항에 있어서, 상기 제 3 기판 제조 단계는

    기판의 상하면에 절연막을 각각 형성하는 단계;

    상기 기판의 가열실이 위치하게 될 타측에 위치한 상부 절연막의 소정 부분만이 남도록 나머지 상부 절연막 부분을 제거하는 단계;

    상기 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하여, 상기 노출된 기판의 표면을 소정 두께만큼 식각하는 단계;

    상기 식각된 기판의 상부면에 다른 상부 절연층을 형성하는 단계;

    상기 기판의 일측에 위치하는 다른 상부 절연막 부분과, 상기 최초 상부 절연막의 주위를 둘러싸도록 위치한 다른 상부 절연막 부분 각각을 제거하는 단계;

    상기 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하여, 노출된 기판 부분을 소정 두께만큼 식각하여, 상기 유입구 일부와 가열실 일부를 형성하는 단계;

    상기 유입구와 가열실 사이에 위치한 상부 절연막을 제거하는 단계;

    상기 기판의 밑면에 탄성막을 형성하는 단계;

    상기 탄성막을 식각 정지막으로 하고 상기 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하여, 상기 노출된 기판 부분과 하부 절연막을 제거하여, 상기 유입구와 가열실을 형성하고 그 사이에 위치한 기판 부분의 높이가 다른 부분보다 낮아지게 함과 아울러 상기 가열실 내부에 배치되면서 탄성막으로 상향 지지되는 개폐보스를 형성하는 단계; 및

    상기 유입구 하부에 위치한 탄성막 부분을 제거하여, 상기 제 2 기판의 유입실과 연통되는 유입구를 최종적으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 향 분사 장치용 초소형 노즐의 제조 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 탄성막의 재질은 실리콘 러버인 것을 특징으로 하는 향 분사 장치용 초소형 노즐의 제조 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 실리콘 러버 재질의 탄성막 표면에 감광성 수지막을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 분사 노즐의 제조방법.
19. 제 12 항에 있어서, 상기 제 4 기판 제조 단계는

    기판의 상하면에 절연막을 형성하는 단계;

    상기 기판의 분사구가 위치할 타측 상부에 위치한 상부 절연막 부분을 제거하는 단계;

    상기 잔존하는 상부 절연막을 식각 장벽막으로 하여, 상기 노출된 기판과 하부 절연막을 식각하여 상기 분사구를 형성하는 단계; 및

    상기 분사구 주위에 있는 하부 절연막 밑면에 가열판을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 향 분사 장치용 초소형 노즐의 제조 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 가열판의 재질은 금속 또는 반도체인 것을 특징으로 하는 향 분사 장치용 초소형 노즐의 제조 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 가열판에 절연막을 코팅하는 것을 특징으로 하는 향 분사 장치용 초소형 노즐의 제조 방법.