KR200306948Y1 - 수류가 형성되는 초음파 세척기 - Google Patents

수류가 형성되는 초음파 세척기 Download PDF

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KR200306948Y1 KR20-2002-0035770U KR20020035770U KR200306948Y1 KR 200306948 Y1 KR200306948 Y1 KR 200306948Y1 KR 20020035770 U KR20020035770 U KR 20020035770U KR 200306948 Y1 KR200306948 Y1 KR 200306948Y1
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김정현
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(주)은성엔지니어링
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Abstract

초음파 진동을 이용하여 각종 부품, 공구 및 실험용구 등을 세척하는 초음파 세척기가 개시되어 있다. 본 고안에 따른 초음파 세척기는 내부에 피세척물과 세척액이 담겨지는 수조와 상기 수조의 하부면에 결합되는 초음파 진동자 및 상기 초음파 진동자에 전기적으로 연결되어 전원공급을 제어하는 구동회로부를 포함한다. 이와 같은 구동회로부는 초음파 진동자중 일부만을 선택적으로 접속하여 구동함으로써 구동되는 초음파 진동자 그룹과 구동되지 않는 그룹 사이에 방사압의 차이를 만들어 유체의 흐름이 발생되도록 하고 이때, 구동하기 위해 선택하는 초음파 진동자 그룹을 순차적으로 변화시켜 줌으로써 전체적으로 세척액의 교반이 이루어질 수 있도록 한다.

Description

수류가 형성되는 초음파 세척기{Supersonic waves washer making stream}
본 고안은 초음파 세척기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수조 하부에 초음파 진동자를 구동시켜 각종 부품, 공구 및 실험용구 등을 세척하는 수류가 형성되는 초음파 세척기에 관한 것이다.
일반적으로, 초음파 진동은 통상적으로 20,000Hz 이상의 진동파를 말하는 것으로, 초음파 세척기, 초음파 용착기, SONAR 등으로 대표되는 초음파 센서 및 의료기기 분야에 널리 이용되고 있다. 초음파에 의해 세척이 이루어지는 과정은 크게 케비테이션(cavitation), 가속도에너지 및 직진류(micro streaming)의 3가지로 분류할 수 있다.
케비테이션은 액체중에 가해진 감압력에 의해 공동(空洞, cavity)이 발생되고 발생된 공동이 가압력에 의해 파괴되면서 대단히 커다란 압력이 발생하여 피세척물 표면에 묻어 있는 오염물을 떨구어 내는 과정으로서, 주파수 범위가 20khz ~ 100khz인 통상적인 산업용 초음파 세척기에서 중요한 역할을 담당한다. 세척액중에 초음파를 발생시키면 액입자는 진동하게 되고 이때 발생하는 가속도는 주파수가 높아짐에 따라 증가하게 된다. 사용 주파수가 MHz 단위로 상승하면 강력한 가속도에너지가 발생되며 이것이 피세척물 표면의 오염물에 전달되고, 오염물은 가속도의 힘으로 흔들려 떨어지게 된다. 반도체, LCD의 세척에 적용되며 1㎛ 이하의 미세한 오염물을 제거하는데 적합한 특성을 갖는다.
한편, 직진류는 방사압의 차이에 따라 초음파의 전달방향으로 발생되는 유체의 흐름을 말하며 이에 의해 피세척면 부근에 미세한 교반현상이 발생되고 이에 따라 세정액의 순환, 오염물의 운반등의 효과가 부가되어 세척효율을 향상시킬 수 있다. 그러나 실제의 경우 직진류의 발생은 매우 미약하여 특별한 교반 효과를 기대하기 어려우며 이에 따라 저주파 대역(khz 대역)의 초음파 세척기에는 케비테이션이, 고주파 대역(MHz 대역)의 초음파 세척기에서는 가속도에너지가 주요 세척 메커니즘으로 작용한다, 따라서, 세척액의 교반에 의해 세척 효율을 향상시키고자 할경우는 교반기나 순환 펌프 등 별도의 장치를 설치하여야 하는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 수조 하부에 부착되어 있는 초음파 진동자를 선택적으로 구동시킴으로써, 수조내에 수류를 형성하여 세척효과를 극대화 시킬 수 있는 수류가 형성되는 초음파 세척기를 제공하는데 있다.
도 1a는 본 고안에 따른 수류가 형성되는 초음파 세척기를 나타낸 사시도이고,
도 1b는 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도이며, 그리고
도 2a, 2b, 2c 및 2d는 도 1b의 초음파 진동자가 구동되는 사용상태를 나타낸 도면이다.
<도면의주요부분에대한부호의설명>
100 : 초음파 세척기 10 : 본체
20 : 수조 30 : 초음파 진동자
110 : 구동회로부 112 : 전원 공급선
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 고안은,
전원코드, 작동스위치, 조절스위치 및 타이머 스위치가 장착된 본체와 본체의 내측 상부에 배치되면서 세척액이 채워진 수조와 수조의 하부면상에 장착된 초음파 진동자로 이루어진 초음파 세척기에 있어서,
초음파 진동자중 일부만을 선택적으로 구동하고 선택내용을 주기적으로 변화시켜 주어 수조내의 세척액에 수류가 형성될 수 있도록 하는 구동회로부를 포함하는 수류가 형성되는 초음파 세척기를 제공하는데 있다.
본 고안에 따르면, 본체, 본체의 상부에 배치되면서 세척액이 채워진 수조, 수조의 하부면상에 장착된 초음파 진동자 및 초음파 진동자를 선택적으로 구동시키는 구동회로부를 구비하고 선택된 초음파 진동자가 구동회로부에 의해 규칙적으로 구동되어 세척액에 수류가 형성됨으로써, 별도의 교반장치가 없이도 수조내의 세척액을 교반 시킬 뿐만 아니라 피세척물의 세척효과를 극대화 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 수류가 형성되는 초음파 세척기에 대해 설명한다.
도 1a는 본 고안에 따른 수류가 형성되는 초음파 세척기를 나타낸 사시도이며, 그리고 도 1b는 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 1a 및 1b를 참고하면, 본 고안에 따른 수류가 형성되는 초음파 세척기(100)는 본체(10), 본체(10)의 상부에 배치되면서 세척액이 채워진 수조(30), 수조(30)의 하부면상에 장착된 초음파 진동자(40) 및 초음파 진동자(40)를 선택적으로 구동시키는 구동회로부(110)를 구비한다.
본체(10)는 상부가 개방된 박스(box) 형상을 가지며, 전면에는 작동 스위치(12), 강약을 조절하는 조절 스위치(14) 및 세척시간을 선택할 수 있는 타이머 스위치(16)가 배치된다. 또한, 본체(10)는 양측중 어느 하나의 면상에는 전원을 인가할 수 있도록 콘센트(도시되지 않음)와 연결되는 전원코드(18)가 장착되며, 본체(10)의 양측에는 본체(10) 내부의 공기를 순환시키기 위한 환풍구(20)와 손잡이(22)가 장착된다. 이러한 본체(10) 내부에는 수조(30)와 초음파 진동자(40) 및 구동회로부(110)가 상단에서부터 하단까지 순차적으로 배치된다.
수조(30)는 상부가 개방된 형상을 가진다. 이때, 수조(30)의 상부면과 본체(10)의 상부면이 평형을 이루도록 배치되면서 내부에는 세척액(32)이 채워진다. 이러한 수조(30)의 하부면상에는 수조(30) 내부로 초음파를 방사 시키는 초음파 진동자(40)가 다수개 장착된다. 바람직하게는 초음파 진동자(40)는 수조(30)의 하부면에 골고루 분포되게 배치된다. 더욱 바람직하게는 초음파 진동자(40)에 사용되는 진동자로는 압전진동자, 전왜진동자 및 자왜진동자가 사용된다.
한편, 각각의 초음파 진동자(40)에 전원을 공급해주는 각각의 전원 공급선(112)은 구동회로부(110)에 연결된다. 이러한 구동회로부(110)는 전원코드(18)와 연결되어 전원을 인가받아 각각의 초음파 진동자(40)에 전원을 공급해준다. 이때, 구동회로부(110)는 조절스위치(14) 및 타이머 스위치(16)와 연결되어 초음파의 세기와 진동시간을 제어하게 된다. 또한, 구동회로부(110)는 초음파 진동자(40)중 일부만을 선택적으로 접속하여 구동시킴으로써 구동되는 초음파 진동자(40) 그룹과 구동되지 않는 초음파 진동자(40) 그룹 사이에 방사압의 차이를 만들어 유체의 흐름이 발생되도록 하고 이때, 구동하기 위해 선택하는 초음파 진동자(40) 그룹을 순차적으로 변화시켜 줌으로써 전체적으로 세척액(32)의 교반이 이루어질 수 있도록 한다. 바람직하게는 구동회로부(110)는 전자 스위치(도시되지 않음)에 의해 개별적인 초음파 진동자(40)와의 전기적 접속을 하며, 입력된 프로그램에 의해 선택되는 구동대상 및 구동시간을 제어한다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 의 사용상태를 간략하게 설명한다.
먼저, 수조(30) 내부로 피세척물을 안치 시킨다. 이때, 피세척물은 세척액(32)에 잠기도록 안치시킨다. 다음은 전원코드(18)를 콘센트에 꽂고, 조절스위치(14) 및 타이머 스위치(16)를 맞춘 후, 작동스위치(12)를 누른다. 이와 같이 작동스위치(12)를 누르면 구동회로부(110)에 전원이 공급되고 공급된 전원은 각각의 전원 공급선(112)을 따라 각각의 초음파 진동자(40)로 공급된다. 이때, 각각의 초음파 진동자(40)는 수조(30)의 하부면에서 수조(30)의 내측으로 초음파를 방사한다. 이러한 초음파에 의해서 수조(30) 내부에 안치된 피세척물이 세척되게 된다.
한편, 수조(30)내의 세척액(32)을 교반시키기 위해서는 초음파 진동자(40)를 선택적으로 구동시켜야 된다. 도 2a, 2b, 2c 및 2d는 초음파 진동자가 구동되는 사용상태를 나타낸 도면이다. 세척액(32)을 교반시키기 위해서는 1단계로 도 2a에서 보는 바와 같이 좌측상부 2개를 제외한 6개의 초음파 진동자(40)가 선택되어 구동되면, 구동부위와 비구동부위 사이에는 방사압의 차이가 발생되므로 수조(30) 하부측에서는 비구동부위에서 구동부위측으로 수류가 형성된다. 2단계로 일정시간이 경과한 뒤 선택을 변화시켜 도 2에서 보는 바와 같이 우측상부 2개를 제외한 6개의 초음파 진동자(40)를 구동시키면 이에 따라 수류의 형성에도 변화가 발생되며 마찬가지 방법으로 도 3 및 4와 같이 3단계 및 4단계 과정을 거치면 최초의 상태로 돌아가게 된다. 각 단계마다 수류의 형성은 변화하지만 전체적으로 보면 구동되지 않는 초음파 진동자(40)가 선택되는 방향을 따라 지속적인 수류의 흐름이 이어지고 이로 인해 별도의 교반장치를 사용하지 않고도 세척액(32)이 교반되는 효과를 얻을 수 있다. 이때, 초음파 진동자(40)를 선택하는 방법 및 단계별 선택시간에 따라 형성되는 방향 및 강도를 조절하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 고안에 따른 수류가 형성되는 초음파 세척기는 외형상 통상적인 초음파 세척기와 동일한 구조를 가지지만 구동회로부에서 초음파 진동자를 선택적으로 구동하고 선택내용을 주기적으로 변화시켜 줌으로써, 수조내부에 수류를 형성할 수 있고 이에 따라 별도의 교반장치를 구비하지 않고도 교반작용에 의해 세척효율을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.
상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 전원코드(18), 작동스위치(12), 조절스위치(14) 및 타이머 스위치(16)가 장착된 본체(10)와 상기 본체(10)의 내측 상부에 배치되면서 세척액(32)이 채워진 수조(30)와 상기 수조(30)의 하부면상에 장착된 초음파 진동자(40)로 이루어진 초음파 세척기에 있어서,
    상기 초음파 진동자(40)중 일부만을 선택적으로 구동하고 선택내용을 주기적으로 변화시켜 주어 상기 수조(30)내의 세척액(32)에 수류가 형성될 수 있도록 하는 구동회로부(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수류가 형성되는 초음파 세척기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동회로부(110)는 전자 스위치에 의해 개별적인 초음파 진동자(40)와의 전기적 접속을 하는 것을 특징으로 하는 수류가 형성되는 초음파 세척기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파 진동자(40)는 압전진동자, 전왜진동자 및 자왜진동자중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수류가 형성되는 초음파 세척기.
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