KR200442120Y1 - 초음파센서 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 원통형 벽체(12)와 저면측의 초음파방사면(14)을 갖는 원통형상 케이스(10)의 내부에 하측으로부터 차례로 초음파방사면(14)에 밀착되는 음향정합층(16), 압전소자(18) 및 후면정합층(20)으로 구성되는 초음파진동부(22)가 삽입되고 상기 케이스(10)의 내면과 상기 초음파진동부(22) 사이의 공간에 합성수지재질의 몰딩재(24)가 충전되는 초음파센서에 관한 것이다. 본 고안에 따라서, 상기 케이스(10)의 상기 벽체(12)내에 상기 케이스(10)의 내부저면측으로부터 외부로 상기 케이스(10)내의 공기를 방출할 수 있도록 하는 하나 이상의 공기방출로(26)가 형성되어 있다.
초음파센서, 초음파진동부, 몰딩재, 공기방출로.
Description
도 1은 본 고안 초음파센서의 분리사시도.
도 2는 본 고안의 단면도.
도 3은 본 고안 초음파센서의 다른 실시형태를 보인 분리사시도.
도 4는 도 3에서 보인 실시형태의 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호설명
10... 케이스 12... 원통형 벽체
22... 초음파진동부 24... 몰딩재
26... 공기방출로
본 고안은 초음파센서에 관한 것으로, 특히 초음파진동부와 이러한 초음파진동부가 수용되는 케이스의 내면사이에 충전되어 초음파진동부를 케이스에 대하여 고정하는 몰딩재가 주입될 때 케이스내의 공기가 효과적으로 방출될 수 있도록 하여 몰딩재의 완전한 충전이 이루어져 초음파진동부의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한 초음파센서에 관한 것이다.
일반적으로, 초음파 진동자(ultrasonic resonator)는 전기 에너지를 기계적 진동으로 변환시켜 초음파를 발생시킨다. 이러한 초음파 진동자는 초음파 가습기, 초음파 자극기, 초음파 피부마사지기와 같은 생활용품으로부터 초음파 세척기, 초음파 융착기, 정밀계측을 위한 초음파센서 등과 같은 산업분야 등에 적용되며, 군사용으로 잠수함의 음향탐지기, 어업용으로 어군탐지기 및 의료용으로 초음파 진단기, 초음파 수치료기 등에까지 활용된다.
특히, 초음파센서는 소정 주파수의 초음파를 공기, 물등의 대상 물질에 방사하고 반사되어 돌아오는 신호를 수신하여 분석함으로써 거리계측, 지형탐사, 수로측량등에 이용되며 전파나 광파의 이용이 극히 제한적인 수중에서 특히 유용하게 이용될 수 있다.
상기 초음파센서는 소정 주파수의 초음파를 발생하는 압전소자 및 상기 초음파의 전달효율을 높이기 위한 음향정합층과 전체적인 진동을 제어하기 위한 후면정합층으로 구성되는 초음파진동부, 내부 공간에 상기 초음파진동부가 장착되는 케이스로 구성되며 상기 케이스 내부벽면과 초음파진동부사이의 공간은 소정의 몰딩재로 충진되어 일체화 됨으로써 방수 및 내충격 특성을 갖도록 설계된다. 이때 상기 압전소자의 형상으로는 원판형 및 원환형 모두 가능하며, 몰딩공정시 일정한 점도를 갖는 몰딩재가 불완전 충전되는 부분 없이 완전 충전되도록 하기 위하여 원환형 소자를 사용하는 것이 유리하다.
그러나, 이러한 초음파센서는 압전소자, 음향정합층, 몰딩층, 케이스, 초음파방사면으로 이어지는 초음파의 전달경로에 불균일성이 존재할 때 그 특성이 크게 저하될 수 있어 제조공정에서 세심한 주의가 요구된다. 몰딩재로서는 다양한 물질이 사용가능하나 점도, 경도, 음향적 특성, 사용의 편의성등을 고려하여 적당한 점도를 갖는 2액형 에폭시계 몰딩재가 보편적으로 이용된다.
종래, 이와 같은 초음파센서에 있어서는 케이스의 내부에 음향정합층, 압전소자 및 후면정합층으로 구성되는 초음파진동부를 수용하고 케이스의 내부와 초음파진동부 사이의 공간에 액상의 몰딩재를 주입하여 충전할 때 케이스내의 공기가 완전히 방출되지 못하고 몰딩재의 경화후에 몰딩재와 초음파진동부, 또는 초음파진동부와 케이스의 초음파방사면을 구성하는 저면부 사이에 공극이 존재하여 초음파센서의 특성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이와 같은 점을 고려하여, 본 고안은 초음파진동부를 수용하고 있는 케이스내의 공간에 액상 몰딩재가 주입될 때 케이스 내부의 공기가 외부로 완전히 방출될 수 있도록 함으로서 몰딩재가 케이스 내부의 공간에 완전히 충전되어 몰딩재의 불완전 충전에 따른 센서특성의 저하를 방지하고 센서의 지속적인 안정성과 신뢰성을 유지할 수 있도록 하는 초음파센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위하여, 본 고안에 있어서는 원통형 벽체와 저면측의 초음파방사면을 갖는 원통형상 케이스의 내부에 하측으로부터 차례로 초음파방사면에 밀착되는 음향정합층, 압전소자 및 후면정합층으로 구성되는 초음파진동부가 삽입되고 상기 케이스의 내면과 상기 초음파진동부 사이의 공간에 합성수지재질의 몰딩재가 충전되는 초음파센서가 제공된다. 본 고안에 따라서, 상기 케이스의 상기 벽체내에 상기 케이스의 내부저면측으로부터 외부로 상기 케이스내의 공기를 방출할 수 있도록 하는 하나 이상의 공기방출로가 형성되어 있다.
본 고안에 따라서, 상기 공기방출로는 상기 케이스의 상기 벽체내에서 내부저면측으로 개방된 유입구를 갖는 수평통로와 하측이 상기 수평통로에 연통하고 유출구가 상기 벽체의 상부면측에 형성된 수직통로로 구성된다.
또한, 본 고안에 따라서, 상기 공기방출로는 상기 케이스의 상기 벽체내에서 내부저면측으로 개방된 유입구와 상기 벽체의 중간외면측으로 개방된 유출구를 갖는 경사형 제1공기방출통로와, 상기 케이스의 상기 벽체내에서 내부중간측으로 개방된 유입구와 상기 벽체의 상부외면측으로 개방된 유출구를 갖는 경사형 제2공기방출통로로 구성될 수도 있다.
본 고안을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2는 본 고안의 제1실시형태를 보인 것이다. 도 1과 도 2에서 케이스(10)는 원통형 벽체(12)와 저면측의 초음파방사면(14)을 갖는 상부개방형의 원통형상으로 구성된다. 본 고안의 도 1, 2에서는 케이스(10)가 원통형상의 벽체(12)를 구비하는 것으로 도시하였으나, 본 고안에 의한 벽체(12)는 원통형상, 타원형상 등의 모든 적용가능한 형상을 포함하며 이에 한정되지 아니한다. 이러한 케이스(10)의 내부에는 케이스(10)의 내부에서 하측으로부터 차례로 초음파방사면(14)에 밀착되는 음향정합층(16), 압전소자(18) 및 후면정합층(20)으로 구성되는 초음파진동부(22)가 삽입되어 수용된다. 초음파진동부(22)를 구성하는 음향정합층(16), 압전 소자(18) 및 후면정합층(20)은 각각 케이스(10)의 내경보다 작은 외경을 갖는 원환형의 형태이고 이들 각각은 서로 밀착되게 배치된다. 초음파진동부(22)를 구성하는 음향정합층(16), 압전소자(18) 및 후면정합층(20)이 케이스(10)의 내부에 수용되었을 때 이러한 초음파진동부(22) 전체를 포함할 수 있도록 하고 케이스(10)의 내부에서 케이스(10)의 내면과 초음파진동부(22) 사이의 공간에 합성수지재질의 액상 몰딩재(24)가 충전되어 경화된다. 이러한 몰딩재(24)는 케이스(10)의 내면에 강한 결합력과 밀착력으로 결합되는 것이 좋다.
종래기술의 설명에서 언급된 바와 같이, 케이스(10)의 내부에서 케이스(10)의 내면과 초음파진동부(22) 사이의 공간에 합성수지재질의 액상 몰딩재(24)가 충전될 때, 케이스(10)의 내부에 있는 공기가 효과적으로 방출되어야 한다.
본 고안에 따라서, 케이스(10)의 내부에서 케이스(10)의 내면과 초음파진동부(22) 사이의 공간에 액상 몰딩재(24)가 충전될 때, 케이스(10) 내부의 공기가 방출될 수 있도록 하기 위하여, 케이스(10)의 원통형 벽체(12)내에는 하나 이상의 공기방출로(26)가 형성된다. 본 고안의 제1실시형태에 따라서, 공기방출로(26)는 케이스(10)의 벽체(12)내에서 내부저면측으로 개방된 유입구(28)를 갖는 수평통로(30)와 하측이 수평통로(30)에 연통하고 유출구(32)가 벽체(12)의 상부면측에 형성된 수직통로(34)로 구성된다. 이와 같은 본 고안은 케이스(10)의 원통형 벽체(12)내에 하나 이상의 공기방출로(26)가 형성되어 있고 이러한 공기방출로(26)는 벽체(12)내에서 내부저면측으로 개방된 유입구(28)를 갖는 수평통로(30)와 유출구(32)가 벽체(12)의 상부면측에 형성된 수직통로(34)로 구성되며 수평통로(30)와 수직통로(34)가 연통되어 있어 케이스(10)내에 음향정합층(16), 압전소자(18) 및 후면정합층(20)으로 구성된 초음파진동부(22)를 배치한 다음 이러한 초음파진동부(22)와 케이스(10)내의 공간에 액상 몰딩재(24)를 주입하여 충전할 때 케리스(10)내의 공기가 벽체(12)내에서 내부저면측으로 개방된 공기방출로(26)의 유입구(28)에서 수평통로(30)와 수직통로(34)를 지나 케이스(10)의 벽체(12)의 상부측에 형성된 유출구(32)를 통하여 외부로 방출됨으로서 몰딩재(24)의 내부, 몰딩재(24)와 케이스(10)의 내면, 또는 몰딩재(24)와 초음파진동부(22)사이에 방출되지 못하고 갇힌 공기에 의한 공극이 형성되지 않는다. 따라서, 초음파의 전달경로의 이상에 의한 센서의 특성이 저하되지 않는다.
또한, 본 고안의 제2실시형태를 보인 도 3과 도 4에서, 케이스(10)의 내부에서 케이스(10)의 내면과 초음파진동부(22) 사이의 공간에 액상 몰딩재(24)가 충전될 때, 케이스(10) 내부의 공기가 방출될 수 있도록 하기 위하여, 케이스(10)의 원통형 벽체(12)내에는 상기 제1실시형태와는 구조가 약간 상이하나 기능이 동일한 하나 이상의 공기방출로(26)가 형성된다.
본 고안의 제2실시형태에 따라서, 공기방출로(26)는 케이스(10)의 벽체(12)내에서 내부저면측으로 개방된 유입구(28a)를 가지고 벽체(12)의 중간외면측으로 개방된 유출구(32a)를 갖는 경사형 제1공기방출통로(26a)와, 케이스(10)의 벽체(12)내에서 내부중간측으로 개방된 유입구(28b)를 가지고 벽체(12)의 상부외면측으로 개방된 유출구(32b)를 갖는 경사형 제2공기방출통로(26b)으로 구성되며, 이들 제1공기방출통로(26a)와 제2공기방출통로(26b)는 케이스(10)의 벽체(12)에서 동위 상의 상하측에 배치된 것이 케이스(10)의 둘레에 하나 이상 형성되어 있다.
이와 같은 본 고안의 제2실시형태에서는 케이스(10)의 원통형 벽체(12)내에 하나 이상의 공기방출로(26)가 형성되어 있고 이러한 공기방출로(26)는 케이스(10)의 벽체(12)내에서 내부저면측으로 개방된 유입구(28a)와 벽체(12)의 중간외면측으로 개방된 유출구(32a)를 갖는 경사형 제1공기방출통로(26a), 그리고, 케이스(10)의 벽체(12)내에서 내부중간측으로 개방된 유입구(28b)와 벽체(12)의 상부외면측으로 개방된 유출구(32b)를 갖는 경사형 제2공기방출통로(26b)로 구성되어 있어,
케이스(10)내에 음향정합층(16), 압전소자(18) 및 후면정합층(20)으로 구성된 초음파진동부(22)를 배치한 다음 이러한 초음파진동부(22)와 케이스(10)내의 공간에 액상 몰딩재(24)를 주입하여 충전할 때 케리스(10)내의 공기가 이들 경사형 제1공기방출통로(26a)와 경사형 제2공기방출통로(26b)로 구성된 공기방출로(26)를 통하여 보다 원활하게 외부로 방출됨으로서 몰딩재(24)의 내부, 몰딩재(24)와 케이스(10)의 내면, 또는 몰딩재(24)와 초음파진동부(22)사이에 방출되지 못하고 갇힌 공기에 의한 공극이 형성되지 않아 초음파의 전달경로의 이상에 의한 센서의 특성이 저하되지 않도록 한다.
이와 같이, 본 고안은 초음파진동부를 수용하고 있는 케이스내의 공간에 액상 몰딩재가 주입될 때 케이스 내부의 공기가 외부로 완전히 방출될 수 있도록 함으로서 몰딩재가 케이스 내부의 공간에 완전히 충전되어 몰딩재의 불완전 충전에 따른 센서특성의 저하를 방지하고 센서의 지속적인 안정성과 신뢰성을 유지할 수 있도록 하는 초음파센서를 제공한다.
Claims (3)
- 벽체와 저면측의 초음파방사면을 갖는 케이스의 내부에 하측으로부터 차례로 초음파방사면에 밀착되는 음향정합층, 압전소자 및 후면정합층으로 구성되는 초음파진동부가 삽입되고 상기 케이스의 내면과 상기 초음파진동부 사이의 공간에 합성수지재질의 몰딩재가 충전되는 초음파센서에 있어서,상기 케이스의 상기 벽체 내에 상기 케이스의 내부저면측으로부터 외부로 상기 케이스 내의 공기를 방출할 수 있도록 하는 적어도 하나 이상의 공기방출로가 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파센서.
- 제1항에 있어서,상기 공기방출로가 상기 케이스의 상기 벽체 내에서 내부저면측으로 개방된 유입구를 갖는 수평통로와 하측이 상기 수평통로에 연통하고 유출구가 상기 벽체의 상부면측에 형성된 수직통로로 구성됨을 특징으로 하는 초음파센서.
- 제2항에 있어서,상기 공기방출로가 상기 케이스의 상기 벽체 내에서 내부저면측으로 개방된 유입구와 상기 벽체의 중간외면측으로 개방된 유출구를 갖는 경사형 제1공기방출통로와, 상기 케이스의 상기 벽체 내에서 내부중간측으로 개방된 유입구와 상기 벽체의 상부외면측으로 개방된 유출구를 갖는 경사형 제2공기방출통로로 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파센서.
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