KR20120015944A - Piezoelectric sealing cap and assembly including the same - Google Patents

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김범석
정승교
박은태
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삼성전기주식회사
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    • B65D2539/001—Details of closures arranged within necks or pouring opening or in discharge apertures, e.g. stoppers

Abstract

PURPOSE: A sealing cap and an assembly including thereof are provided to prevent the danger caused by the leaking of a reagent bottle for storing materials with strong volatility by improving sealing force. CONSTITUTION: A sealing cap comprises the following: a piezoelectric element(150) generating the displacement by the driving voltage; a sealing unit(130) surrounding the outside of the piezoelectric element for sealing a bottle neck, and elastically transforming by the displacement of the piezoelectric element; electrode layers(120) formed on the upper and lower surface of the piezoelectric element for generating the displacement when the driving voltage applied to the electrode layers; and a power unit(250) applying the driving voltage to the piezoelectric element. The sealing unit is produced with rubber to have elasticity.

Description

압전 실링캡 및 이를 포함하는 조립체{Piezoelectric sealing cap and assembly including the same}Piezoelectric sealing cap and assembly including the same

본 발명은 압전 실링캡 및 이를 포함하는 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시약병에 휘발성 강한 물질 또는 인체에 유해한 물질 등을 완벽하게 밀봉시키도록 하는 압전 실링캡 및 이를 포함하는 조립체에 관한 것이다.
The present invention relates to a piezoelectric sealing cap and an assembly including the same, and more particularly, to a piezoelectric sealing cap and an assembly including the same to completely seal a volatile material or a substance harmful to a human body in a reagent bottle.

연구를 위한 실험용 시약이나 음료등의 유체를 보관하는 경우 외부로 유출되는 것을 차단해야 하며, 특히 휘발성이 강한 물질이나 인체에 유해한 물질의 경우 외부 유출 차단 기능은 가장 중요한 요소 중 하나이다.When storing fluids such as experimental reagents or beverages for research, the outflow to the outside should be blocked. Especially, in case of highly volatile materials or harmful substances to humans, the outflow blocking function is one of the most important factors.

즉, 실험용 시약과 같은 화학물질의 경우 내용물의 밀봉 기능이 가장 중요하게 여겨지고 있으며, 시약병에 있어서 캡의 역할은 대단히 중요한 기능을 한다.That is, the sealing function of the contents is considered to be the most important in the case of chemicals such as laboratory reagents, and the role of the cap in the reagent bottle plays a very important function.

종래의 시약병의 캡은 시약병의 개구부를 수용하도록 내부공간을 형성하여 상기 개구부를 수용하게 되고, 상기 개구부의 외주면과 캡의 내주면에 나사결합을 하여 체결하게 된다.The cap of a conventional reagent bottle forms an inner space to accommodate the opening of the reagent bottle to accommodate the opening, and is screwed to the outer circumferential surface of the opening and the inner circumferential surface of the cap.

또한, 상기 방법 이외에도 포도주같이 고급의 내용물을 보관하는 경우에는 코르크 마개의 탄력성을 이용하여 내용물이 외부로 유출되는 것을 방지하고 있다.In addition to the above method, when storing high-quality contents such as wine, the elasticity of the cork stopper prevents the contents from leaking to the outside.

그러나, 종래의 나사결합에 의한 캡은 나사결합부의 완벽한 결합을 형성하기 어려운 점이 있으며, 제조상에서도 암나사와 수나사의 정교한 수치에 의한 제조가 어렵다는 문제가 있다.However, the cap by the conventional screw coupling is difficult to form a perfect coupling of the screw coupling portion, there is a problem that the manufacturing by the precise value of the female screw and the male screw is difficult in manufacturing.

또한, 나사결합의 경우 회전력이 약한 경우 밀봉이 약하다는 문제가 발생하였으며, 밀봉을 강하게 하기 위해 회전력을 강하게 하는 경우에는 밀봉 해체시 큰 토크가 필요하다는 문제가 발생하였다.In addition, in the case of screw coupling, a problem occurs in that the sealing is weak when the rotational force is weak, and in the case of strengthening the rotational force in order to strengthen the sealing, a problem arises that a large torque is required when dismantling the sealing.

또한, 코르크를 이용한 캡의 경우 코르크의 탄성력을 이용하므로 별도의 캡 오프너가 필요하며, 한번 개방한 후에는 다시 밀봉하기가 매우 어렵다는 문제가 있다.In addition, in the case of the cap using the cork, since the elastic force of the cork is used, a separate cap opener is required, and once opened, there is a problem that it is very difficult to seal again.

따라서, 휘발성이 강한 물질이나 인체에 유해한 물질을 보관하는 경우 밀봉을 완벽하게 유지하면서도 밀봉의 해체가 간편하게 하는 캡, 즉 시약병의 실링캡에 대한 연구가 시급한 실정이다.
Therefore, when storing a highly volatile material or a substance harmful to the human body, it is urgent to study a cap that easily dismantles the seal, that is, a sealing cap of a reagent bottle while maintaining a perfect seal.

본 발명의 목적은 휘발성이 강한 물질 등을 보관하는 시약병의 밀봉력을 향상시켜 유출로 인한 위험을 방지하고 간편하게 밀봉을 해체할 수 있도록 하는 압전 실링캡 및 이를 포함하는 조립체를 제공한다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric sealing cap and an assembly including the same, which improves the sealing force of a reagent bottle storing a highly volatile material and the like, thereby preventing the risk of spillage and easily dismantling the seal.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡은 구동전압에 의해 변위가 발생하는 압전소자; 및 상기 압전소자를 포위하도록 형성되고 상기 압전소자가 병목에 삽입되는 경우 상기 병목을 밀봉하도록 하는 실링부;를 포함할 수 있다.The piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention is a piezoelectric element that displacement is generated by the drive voltage; And a sealing part formed to surround the piezoelectric element and sealing the bottleneck when the piezoelectric element is inserted into the bottleneck.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡의 상기 실링부는 상기 압전소자의 외측을 덮도록 형성되며, 상기 압전소자의 변위에 따라 탄성 변형되는 것을 특징으로 할 수 있다.The sealing portion of the piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention is formed to cover the outside of the piezoelectric element, it may be characterized in that the elastic deformation according to the displacement of the piezoelectric element.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡의 상기 실링부는 탄성을 구비하도록 러버로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The sealing portion of the piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention may be characterized in that made of rubber to have elasticity.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡의 상기 압전소자는 상측면 및 하측면에 전극층을 형성하고, 상기 전극층에 구동전압이 인가되는 경우 상기 압전소자의 내부 전하와 상기 구동전압 간에 인력 또는 반발력이 작용하여 변위가 발생하는 것을 특징으로 할 수 있다.The piezoelectric element of the piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention forms an electrode layer on the upper side and the lower side, when the driving voltage is applied to the electrode layer between the internal charge and the driving voltage of the piezoelectric element and the driving voltage This action can be characterized in that displacement occurs.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡의 상기 일측의 전극층의 구동단자는 상기 전극층에 구동전압을 인가하기 위해 타측의 전극층 방향으로 돌출되어 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.The driving terminal of the electrode layer on one side of the piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention may be formed to protrude in the direction of the electrode layer on the other side to apply a driving voltage to the electrode layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡의 상기 일측의 전극층의 구동단자는 상기 실링부를 관통하여 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
The driving terminal of the electrode layer of the one side of the piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention may be characterized in that formed through the sealing.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 압전 실링캡 조립체는 구동전압에 의해 변위가 발생하는 압전소자; 상기 압전소자를 포위하도록 형성되고 상기 압전소자가 병목에 삽입되는 경우 상기 병목을 밀봉하도록 하는 실링부; 및 상기 압전소자의 내부 전하와 상기 구동전압 간에 인력이 작용하여 상기 병목의 폭보다 상기 압전소자의 폭이 작도록 상기 압전소자에 상기 구동전압을 인가하는 전원부;를 포함할 수 있다.A piezoelectric sealing cap assembly according to another embodiment of the present invention includes a piezoelectric element in which displacement occurs by a driving voltage; A sealing part formed to surround the piezoelectric element and sealing the bottleneck when the piezoelectric element is inserted into the bottleneck; And a power supply unit applying the driving voltage to the piezoelectric element such that the attraction force acts between the internal charge of the piezoelectric element and the driving voltage so that the width of the piezoelectric element is smaller than the width of the bottleneck.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 압전 실링캡 조립체의 상기 실링부는 상기 압전소자의 외측을 덮도록 형성되며, 상기 압전소자의 변위에 따라 탄성 변형되는 것을 특징으로 할 수 있다.The sealing portion of the piezoelectric sealing cap assembly according to another embodiment of the present invention is formed to cover the outside of the piezoelectric element, it may be characterized in that the elastic deformation according to the displacement of the piezoelectric element.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 압전 실링캡 조립체의 상기 실링부는 탄성을 구비하도록 러버로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The sealing portion of the piezoelectric sealing cap assembly according to another embodiment of the present invention may be characterized in that made of rubber to have elasticity.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 압전 실링캡 조립체의 상기 압전소자에 상기 구동전압이 차단되면 상기 압전소자의 내부 전하와 상기 구동전압 간에 인력이 상실되어 상기 압전소자 및 상기 실링부의 폭이 증가되는 것을 특징으로 할 수 있다.When the driving voltage is cut off by the piezoelectric element of the piezoelectric sealing cap assembly according to another embodiment of the present invention, attraction between the internal charge of the piezoelectric element and the driving voltage is lost, thereby increasing the width of the piezoelectric element and the sealing part. It may be characterized by.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 압전 실링캡 조립체의 상기 압전소자는 상측면 및 하측면에 전극층을 형성하고, 상기 전극층에 구동전압이 인가되는 것을 특징으로 할 수 있다.The piezoelectric element of the piezoelectric sealing cap assembly according to another embodiment of the present invention may be characterized in that the electrode layer is formed on the upper side and the lower side, and a driving voltage is applied to the electrode layer.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 압전 실링캡 조립체의 상기 일측의 전극층의 구동단자는 상기 전극층에 구동전압을 인가하기 위해 타측의 전극층 방향으로 돌출되어 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.The driving terminal of the electrode layer on one side of the piezoelectric sealing cap assembly according to another embodiment of the present invention may be formed to protrude in the direction of the electrode layer on the other side to apply a driving voltage to the electrode layer.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 압전 실링캡 조립체의 상기 일측의 전극층의 구동단자는 상기 실링부를 관통하여 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
The driving terminal of the electrode layer of the one side of the piezoelectric sealing cap assembly according to another embodiment of the present invention may be formed through the sealing portion.

본 발명에 따른 압전 실링캡 및 이를 포함하는 압전 실링캡 조립체에 의하면, 휘발성이 강한 물질 및 인체에 유해한 물질 등을 완벽하게 밀봉할 수 있으므로 안정성이 확보될 수 있다.According to the piezoelectric sealing cap according to the present invention and the piezoelectric sealing cap assembly including the same, it is possible to completely seal the volatile substances and substances harmful to the human body can be ensured stability.

또한, 구동전압에 의해 압전 실링캡의 크기가 변하므로 손쉽게 밀봉하거나 밀봉후의 해체도 간편하게 할 수 있다.
In addition, since the size of the piezoelectric sealing cap is changed by the driving voltage, it can be easily sealed or dismantled after sealing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡을 포함하는 압전 실링캡 조립체를 도시한 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡을 포함하는 압전 실링캡 조립체를 도시한 개략 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡에 의해 병목이 실링되는 것을 도시한 개략 사시도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡의 분극처리를 도시한 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡의 압전소자와 구동전압과의 관계를 도시한 개략 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 압전 실링캡의 압전소자와 구동전압과의 관계를 도시한 개략 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 압전 실링캡의 압전소자와 구동전압과의 관계를 도시한 개략 사시도.1 is a schematic perspective view showing a piezoelectric sealing cap assembly including a piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic exploded perspective view showing a piezoelectric sealing cap assembly including a piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic perspective view showing that the bottleneck is sealed by a piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention.
Figures 4a to 4c is a schematic cross-sectional view showing the polarization treatment of the piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between the piezoelectric element and the driving voltage of the piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between the piezoelectric element and the driving voltage of the piezoelectric sealing cap according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic perspective view showing the relationship between the piezoelectric element and the driving voltage of the piezoelectric sealing cap according to the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail a specific embodiment of the present invention. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may deteriorate other inventions or the present invention by adding, modifying, or deleting other elements within the scope of the same idea. Other embodiments that fall within the scope of the inventive concept may be readily proposed, but they will also be included within the scope of the inventive concept.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
In addition, the components with the same functions within the scope of the same idea shown in the drawings of each embodiment will be described using the same reference numerals.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡을 포함하는 압전 실링캡 조립체를 도시한 개략 사시도이다.
1 is a schematic perspective view of a piezoelectric sealing cap assembly including a piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡(100)을 포함하는 압전 실링캡 조립체(300)는 압전 실링캡(100) 및 시약병(200)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a piezoelectric sealing cap assembly 300 including a piezoelectric sealing cap 100 according to an embodiment of the present invention may include a piezoelectric sealing cap 100 and a reagent bottle 200.

상기 압전 실링캡(100)의 구체적인 실시예들은 이하에서 상술하기로 하며, 본 발명에 따른 압전 실링캡 조립체(300)는 상기 압전 실링캡(100)의 각 실시예들의 구체적인 특징 전부를 가질 수 있다.Specific embodiments of the piezoelectric sealing cap 100 will be described in detail below, and the piezoelectric sealing cap assembly 300 according to the present invention may have all the specific features of each embodiment of the piezoelectric sealing cap 100. .

상기 시약병(200)은 화학약품을 넣어 두는 병으로 휘발성이 강한 물질이나 인체에 유해한 물질을 담아 보관하는 병일 수 있다.The reagent bottle 200 may be a bottle for storing chemicals and storing a volatile substance or a substance harmful to a human body.

다만, 상기 시약병(200)은 화학약품을 보관하는 것에 한정하지 않으며, 일상생활에서 마시는 음료나 물 등 일반적인 유체를 보관하기 위한 용기로 치환가능할 수 있음을 밝혀둔다.However, the reagent bottle 200 is not limited to the storage of chemicals, it turns out that it may be replaced with a container for storing a general fluid, such as beverages or water drinking in daily life.

상기 시약병(200)은 보관을 위한 유체가 유입되는 개구부(220)를 구비할 수 있으며, 상기 개구부(220)는 병목(210)을 포함할 수 있다.The reagent bottle 200 may include an opening 220 through which fluid for storage is introduced, and the opening 220 may include a bottleneck 210.

상기 병목(210)에는 상기 시약병(200)의 내용물을 밀봉하기 위한 상기 압전 실링캡(100)이 삽입될 수 있다.The piezoelectric sealing cap 100 for sealing the contents of the reagent bottle 200 may be inserted into the bottleneck 210.

여기서, 상기 압전 실링캡(100)의 형상은 상기 병목(210)의 내주면의 형상에 대응되는 형상일 수 있으며, 상기 병목(210)의 내주면의 형상은 원형 또는 다각형일 수 있다.Here, the piezoelectric sealing cap 100 may have a shape corresponding to the shape of the inner circumferential surface of the bottleneck 210, and the shape of the inner circumferential surface of the bottleneck 210 may be circular or polygonal.

또한, 상기 병목(210)은 일정한 폭을 가지는 홀일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상기 시약병(200)의 하단부를 향할 수록 점점 증가하거나 감소하는 폭을 구비할 수 있다.
In addition, the bottleneck 210 may be a hole having a predetermined width, but is not necessarily limited thereto, and may have a width gradually increasing or decreasing toward the lower end of the reagent bottle 200.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡을 포함하는 압전 실링캡 조립체를 도시한 개략 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡에 의해 병목이 실링되는 것을 도시한 개략 사시도이다.
2 is a schematic exploded perspective view showing a piezoelectric sealing cap assembly including a piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is that the bottleneck is sealed by a piezoelectric sealing cap according to an embodiment of the present invention It is a schematic perspective view shown.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡(100)은 전원부(250)에 의해 구동전압이 인가되면 상기 압전 실링캡(100)의 직경은 상기 시약병(200)의 개구부(220)의 직경보다 작은 직경으로 축소될 수 있다.2 and 3, when the driving voltage is applied by the power supply unit 250 in the piezoelectric sealing cap 100 according to an embodiment of the present invention, the diameter of the piezoelectric sealing cap 100 is the reagent bottle 200. It may be reduced to a diameter smaller than the diameter of the opening 220 of.

여기서, 상기 압전 실링캡(100)의 변위 발생 원리에 대해서는 도 4 내지 도 7를 참조로 후술하기로 하며, 여기서는 상기 압전 실링캡(100)과 상기 시약병(200)의 개구부(220)의 관계에 대해 설명하기로 한다.Herein, the displacement generation principle of the piezoelectric sealing cap 100 will be described later with reference to FIGS. 4 to 7, and here, the relationship between the piezoelectric sealing cap 100 and the opening 220 of the reagent bottle 200 will be described. This will be explained.

상기 전원부(250)에 의해 구동전압이 인가되면, 상기 압전 실링캡(100)의 직경은 감소하여 상기 시약병(200)의 병목(210)의 내주면의 직경보다 작게 된다.When a driving voltage is applied by the power supply unit 250, the diameter of the piezoelectric sealing cap 100 is reduced to be smaller than the diameter of the inner circumferential surface of the bottleneck 210 of the reagent bottle 200.

따라서, 상기 압전 실링캡(100)은 상기 병목(210)에 쉽게 삽입될 수 있다.Therefore, the piezoelectric sealing cap 100 may be easily inserted into the bottleneck 210.

상기 압전 실링캡(100)은 삽입된 이후에도 상기 병목(210)내에서 상하로 이동 가능할 수 있으며, 고정을 원하는 위치로 이동한 후에 상기 전원부(250)의 구동전압을 차단할 수 있다.The piezoelectric sealing cap 100 may be moved up and down within the bottleneck 210 even after being inserted, and may block the driving voltage of the power supply 250 after moving to a desired position.

이때, 상기 전원부(250)의 구동전압 차단을 위해 별도의 스위치(미도시)를 구비할 수 있으며, 상기 스위치에 의해 구동전압의 인가 및 차단을 자유롭게 할 수 있다.In this case, a separate switch (not shown) may be provided to cut off the driving voltage of the power supply unit 250, and the application of the driving voltage may be freely applied and cut off by the switch.

상기 전원부(250)의 구동전압을 차단하게 되면, 상기 압전 실링캡(100)의 직경은 증가하게 되고, 결과적으로 상기 시약병(200)의 병목(210)의 내주면에 밀착하게 된다.When the driving voltage of the power supply unit 250 is cut off, the diameter of the piezoelectric sealing cap 100 increases, resulting in close contact with the inner circumferential surface of the bottleneck 210 of the reagent bottle 200.

따라서, 상기 시약병(200)의 내용물은 상기 압전 실링캡(100)에 의해 밀봉될 수 있으며, 밀봉을 해체하는 경우에는 상기 언급한 과정을 역으로 진행시키면 된다.Therefore, the contents of the reagent bottle 200 may be sealed by the piezoelectric sealing cap 100, and in the case of disassembling the seal, the above-mentioned process may be reversed.

즉, 상기 압전 실링캡(100)에 차단하였던 구동전압을 다시 인가하게 되면 상기 압전 실링캡(100)의 직경은 감소하게 되어 손쉽게 상기 병목(210)에서 뺄 수 있게 된다.
That is, when the driving voltage cut off to the piezoelectric sealing cap 100 is applied again, the diameter of the piezoelectric sealing cap 100 is reduced, so that the bottleneck 210 can be easily removed.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 실링캡의 분극처리를 도시한 개략 단면도이며, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 압전 실링캡의 압전소자와 구동전압과의 관계를 도시한 개략 단면도 및 사시도이다.
4A to 4C are schematic cross-sectional views illustrating a polarization process of a piezoelectric sealing cap according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 5 to 7 illustrate a relationship between a piezoelectric element and a driving voltage of the piezoelectric sealing cap according to the present invention. It is a schematic sectional drawing and a perspective view shown.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 압전 실링캡(100)은 압전소자(150) 및 실링부(130)을 포함할 수 있다.5 and 6, the piezoelectric sealing cap 100 according to the present invention may include a piezoelectric element 150 and a sealing unit 130.

상기 압전소자(150)는 상부전극(120a), 하부전극(120b) 및 압전체(110)를 포함할 수 있으며, 상기 상부전극(120a) 및 하부전극(120b)은 상기 압전체(110)에 구동전압을 제공하여 상기 압전소자(150)의 변위를 발생시킬 수 있다.The piezoelectric element 150 may include an upper electrode 120a, a lower electrode 120b, and a piezoelectric body 110, and the upper electrode 120a and the lower electrode 120b may drive voltages on the piezoelectric body 110. It can provide a displacement of the piezoelectric element 150.

상기 압전체(110)는 상기 상부전극(120a)과 상기 하부전극(120b) 사이에서 점도가 있는 압전체 액이 고화되어 형성될 수 있으며, 상기 압전체(110)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 또는 반대로 변환할 수 있는 물질이다.The piezoelectric body 110 may be formed by solidifying a piezoelectric liquid having a viscosity between the upper electrode 120a and the lower electrode 120b, and the piezoelectric body 110 may convert electrical energy into mechanical energy or vice versa. It can be a substance.

즉, 상기 압전체(110)는 외부의 기계적인 압력이 가해졌을때 물질 내부에 분극이 유도되거나 혹은 외부 전기장에 의하여 기계적인 변형이 일어나는 물질을 의미한다. That is, the piezoelectric body 110 refers to a material in which polarization is induced inside the material or mechanical deformation occurs by an external electric field when an external mechanical pressure is applied.

상기 압전체(110)는 그 재료로서 티탄산지르콘산납(Pb(Zr,Ti)O3 :PZT) 세라믹일 수 있으며, 이는 페로브스카이트 결정 구조를 가질 수 있다.The piezoelectric material 110 may be a lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3: PZT) ceramic as a material thereof, and may have a perovskite crystal structure.

또한, 상기 압전체(110)는 상기 언급한 특성을 지니기 위해 폴링공정이 요구될 수 있다.In addition, the piezoelectric body 110 may require a polling process to have the aforementioned characteristics.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 상기 압전체(110)의 상부 및 하부에 위치하는 상부 및 하부전극(미도시)에 전압을 인가하여 직류전계(260)를 발생시키면, 이 직류전계(260)에 의해 인접한 다이폴의 방향이 점차 일치하게 된다.4A to 4C, when a DC electric field 260 is generated by applying a voltage to upper and lower electrodes (not shown) positioned above and below the piezoelectric body 110, the DC electric field 260 is applied to the DC electric field 260. As a result, the directions of adjacent dipoles gradually coincide.

즉, 상기 압전체(110)에 직류전계(260)를 인가한 후 다시 제거하는 것을 분극처리(polling)라고 하며, 이하 분극처리(polling)에 대해 설명하기로 한다.In other words, the application of the direct current electric field 260 to the piezoelectric body 110 and then the removal of the DC electric field 260 again is referred to as polarization, which will be described below.

도 4a는 상기 압전체(110)의 초기상태의 내부구조를 도시한 단면도로 상기 압전체(110)의 초기상태의 분극은 랜덤한 배열을 하고 있다.4A is a cross-sectional view showing the internal structure of the initial state of the piezoelectric body 110, and the polarization of the initial state of the piezoelectric body 110 is in a random arrangement.

다결정체인 상기 압전체(110)의 초기 상태에 있어서 각각의 결정립 내부는 일반적으로 분극방향이 다른 몇개의 분극으로 나누어져 있으며, 이 상태에서 전체의 분극은 상쇄되어 외부로는 표현되지 않는다.In the initial state of the piezoelectric body 110, which is a polycrystal, each crystal grain is generally divided into several polarizations having different polarization directions. In this state, the whole polarization is canceled and is not expressed to the outside.

초기 상태의 상기 압전체(110)는 전체적으로 분극이 형성되지 않아 외부의 기계적인 압력이 가해졌을때 물질 내부에 분극이 유도되거나 혹은 외부 전기장에 의하여 기계적인 변형이 일어날 수 없다.The piezoelectric body 110 of the initial state is not formed as a whole, the polarization is induced inside the material when the external mechanical pressure is applied or mechanical deformation may not occur due to the external electric field.

따라서, 도 4b에서 도시한 바와 같이 초기상태의 상기 압전체(110)의 상부 및 하부전극(미도시)에 직류전계(260)를 인가하여 분극을 유도할 수 있다.Therefore, as illustrated in FIG. 4B, the DC electric field 260 may be applied to the upper and lower electrodes (not shown) of the piezoelectric body 110 in an initial state to induce polarization.

즉, 초기상태의 상기 압전체(110)에 직류전계(260)를 가하면 결정 내부의 분극방향이 직류전계방향에 따라 분극되고 동시에 결정립의 길이가 전계방향으로 늘어나게 된다(115).That is, when the DC electric field 260 is applied to the piezoelectric body 110 in the initial state, the polarization direction in the crystal is polarized in accordance with the DC electric field direction, and at the same time, the length of the crystal grain is increased in the electric field direction (115).

이후, 인가하였던 직류전계(260)를 제거하게 되는데 직류전계(260)를 제거한 상기 압전체(110)의 내부구조는 도 4c에 도시되어 있다.Thereafter, the applied DC field 260 is removed, but the internal structure of the piezoelectric body 110 from which the DC field 260 is removed is illustrated in FIG. 4C.

도 4c를 참조하면, 초기상태인 도 4a와 비교하여 분극 축으로 늘어난 상태로 변화된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4C, it can be seen that the initial state is changed to the polarization axis in comparison with FIG. 4A.

즉, 초기상태의 상기 압전체(110)에 직류전계(260)를 가한 후 이를 제거해도 처음 상태로 되돌아가지 않고, 전체가 거의 분극된 상태를 유지하게 된다.That is, even if the DC electric field 260 is applied to the piezoelectric body 110 in the initial state and then removed, the entire state remains almost polarized without returning to the initial state.

이는 분극처리로 인하여 상기 압전체(110)에 잔류변형(115: remnant strain)과 잔류분극(remnant polarization)이 생성되었기 때문이다.This is because a polarization treatment generates residual strain 115 and residual polarization in the piezoelectric body 110.

여기서 잔류변형(115: remnant strain)은 분극처리로 인해 결정립의 상태가 변한 것이며, 잔류분극(remnant polarization)은 분극이 인가된 전계방향으로 형성된 것을 의미한다.Herein, the remnant strain 115 is a state in which crystal grains change due to polarization treatment, and a remnant polarization means that the polarization is formed in an electric field direction to which polarization is applied.

따라서, 상기 압전체(110)는 전체적으로 상부에는 (-)전하가, 하부에는 (+)전하가 포집되게 된다.Therefore, the piezoelectric body 110 is negatively charged at the upper portion and positively charged at the lower portion thereof.

이렇게 분극처리를 통한 상기 압전체(110)는 더욱더 치밀해지고 전기적인 특성을 갖게 되어 본 발명에 따른 압전 실링캡(100)의 기능을 수행할 수 있게 된다.
Thus, the piezoelectric body 110 through the polarization process is more dense and has an electrical characteristic to perform the function of the piezoelectric sealing cap 100 according to the present invention.

상기 압전 실링캡(100)은 상기 언급한 바와 같이 상부 및 하부전극(120a, 120b)과 압전체(110)로 구성된 압전소자(150) 및 실링부(130)를 포함할 수 있다.As described above, the piezoelectric sealing cap 100 may include a piezoelectric element 150 and a sealing unit 130 including upper and lower electrodes 120a and 120b and a piezoelectric body 110.

여기서, 상기 상부 및 하부전극(120a, 120b)은 상기 압전체(110)의 상부 및 하부에 위치한 전극층(120)이며, 전원부(250)의 구동전압이 상기 압전체(110)에 고르게 인가될 수 있도록 상기 압전체(110)의 상부 및 하부 전체에 고르게 위치할 수 있다.Here, the upper and lower electrodes 120a and 120b are electrode layers 120 disposed on the upper and lower portions of the piezoelectric body 110, and the driving voltage of the power supply unit 250 may be evenly applied to the piezoelectric body 110. The upper and lower parts of the piezoelectric body 110 may be evenly positioned.

상기 전극층(120)은 Pt, Au, Ag, Ni, Ti 및 Cu 등의 물질중 어느 하나의 물질일 수 있으며, 상기 전극층(120)은 상기 압전체(110)의 상부면 및 하부면에 잉크젯 프린팅, E-beam Evaporator, 화학적 증착(CVD: Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링(Sputtering), 스크린프린팅 및 도금 등의 공정을 사용하여 형성할 수 있다.The electrode layer 120 may be any one of materials such as Pt, Au, Ag, Ni, Ti, and Cu, and the electrode layer 120 may be inkjet printed on the top and bottom surfaces of the piezoelectric body 110. It may be formed using a process such as an E-beam evaporator, chemical vapor deposition (CVD), sputtering, screen printing and plating.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 압전 실링캡(100)은 상기 언급한 분극처리를 통해 분극이 형성되어 있으며 전체적으로 상부에는 (-)전하가 하부에는 (+)전하가 분리되어 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the piezoelectric sealing cap 100 according to the present invention has polarization formed through the above-mentioned polarization treatment, and the negative charge may be formed on the upper part and the positive charge is separated on the lower part. .

이때, (-)전하가 밀집한 상부전극(120a)에는 전원부(250)의 (+)단자를 연결하고, (+)전하가 밀집한 하부전극(120b)에는 상기 전원부(250)의 (-)단자를 연결한다.At this time, the (+) terminal of the power supply unit 250 is connected to the upper electrode 120a where the (-) charges are concentrated, and the (-) terminal of the power supply unit 250 is connected to the lower electrode 120b where the (+) charges are concentrated. Connect.

상기 전원부(250)와 상기 전극층(120)이 전기적으로 연결되면, 상기 압전소자(150)의 내부 전하와 상기 전원부(250)의 인가전압의 인력으로 인해 상기 압전소자(150)가 팽창하는 현상이 나타난다.When the power supply unit 250 and the electrode layer 120 are electrically connected to each other, the piezoelectric element 150 may expand due to an attraction force between the internal charge of the piezoelectric element 150 and the applied voltage of the power supply unit 250. appear.

즉, 상기 압전 실링캡(100)의 폭은 시약병(200)의 병목(210)의 내주면보다 작게 되어 상기 병목(210)에 손쉽게 삽입할 수 있다(도 2 참조).That is, the width of the piezoelectric sealing cap 100 is smaller than the inner circumferential surface of the bottleneck 210 of the reagent bottle 200 can be easily inserted into the bottleneck 210 (see Fig. 2).

다만, 상기 전극층(120)의 하부전극(120b)의 구동단자는 압전 실링캡(100)의 특성상 상부전극(120a) 방향으로 돌출되어 형성될 수 있으며, 후술할 실링부(130)를 관통하여 상부로 돌출될 수 있다.However, the driving terminal of the lower electrode 120b of the electrode layer 120 may be formed to protrude in the direction of the upper electrode 120a due to the characteristics of the piezoelectric sealing cap 100, and penetrate the sealing part 130 to be described later. Can protrude.

상기 압전 실링캡(100)을 상기 병목(210)에 삽입한 후 상기 전원부(250)의 구동전압을 차단하게 되면 상기 압전소자(150)의 폭은 점점 증가하게 되고, 결국 상기 병목(210)을 완전하게 밀봉시킬 수 있다(도 3 참조).When the piezoelectric sealing cap 100 is inserted into the bottleneck 210 and the driving voltage of the power supply unit 250 is cut off, the width of the piezoelectric element 150 gradually increases, and eventually the bottleneck 210 is removed. It can be sealed completely (see FIG. 3).

즉, 상기 압전소자(150)에 상기 구동전압이 차단되면, 상기 압전소자(150) 내부전하와 상기 구동전압 간의 인력이 상실되어 상기 압전소자(150)의 폭이 증가되어 상기 병목(210)을 밀봉시키는 것이다.That is, when the driving voltage is cut off by the piezoelectric element 150, the attraction force between the internal charge of the piezoelectric element 150 and the driving voltage is lost, so that the width of the piezoelectric element 150 is increased, thereby reducing the bottleneck 210. To seal.

따라서, 시약병(200) 내부에 있는 휘발성이 강한 물질이나 인체에 유해한 물질이 유출되는 것을 방지할 수 있으며, 시약병(200)의 병목(210)에 상기 압전 실링캡(100)을 손쉽게 삽입할 수 있다.Therefore, it is possible to prevent the highly volatile material or harmful substances to the human body spilled inside the reagent bottle 200, the piezoelectric sealing cap 100 can be easily inserted into the bottleneck 210 of the reagent bottle 200. .

또한, 상기 압전 실링캡(100)을 상기 병목(210)으로부터 분리하려고 하는 경우, 앞선 과정을 역으로 진행하게 되면 가능할 수 있으며, 다시 말하면 상기 압전소자(150)의 전극층(120)에 상기 전원부(250)에 의한 구동전압만 인가하면 된다.In addition, when the piezoelectric sealing cap 100 is to be separated from the bottleneck 210, it may be possible if the above process is reversed. It is only necessary to apply the driving voltage by 250).

여기서, 상기 압전 실링캡(100)은 실링부(130)를 포함할 수 있으며, 상기 실링부(130)는 상기 압전소자(150)를 포위하도록 형성되고, 상기 압전소자(150)가 상기 병목(210)에 삽입되는 경우 상기 병목(210)을 밀봉하도록 할 수 있다.Here, the piezoelectric sealing cap 100 may include a sealing portion 130, the sealing portion 130 is formed to surround the piezoelectric element 150, the piezoelectric element 150 is the bottleneck ( When inserted into 210, the bottleneck 210 may be sealed.

여기서, 상기 실링부(130)는 상기 압전소자(150)의 외측을 덮도록 형성될 수 있으며, 상기 압전소자(150)의 변위에 따라 탄성 변형될 수 있다.Here, the sealing unit 130 may be formed to cover the outside of the piezoelectric element 150, it may be elastically deformed in accordance with the displacement of the piezoelectric element 150.

또한, 상기 실링부(130)는 탄성을 구비하도록 러버로 이루어질 수 있으며, 상기 언급한 바와 같이 상기 압전소자(150)의 일측의 전극층(120)의 구동단자가 상부로 돌출되도록 상기 구동단자가 관통될 수 있다.In addition, the sealing unit 130 may be formed of a rubber to have elasticity, and as mentioned above, the driving terminal penetrates so that the driving terminal of the electrode layer 120 on one side of the piezoelectric element 150 protrudes upward. Can be.

상기 실링부(130)는 상기 압전 실링캡(100)이 상기 병목(210)에 삽입되는 경우 완전하게 밀봉하도록 할 수 있으며, 도 6과 같이 상기 압전 실링캡(100)의 상부면은 개방되게 포위할 수 있다.The sealing part 130 may be completely sealed when the piezoelectric sealing cap 100 is inserted into the bottleneck 210, and the upper surface of the piezoelectric sealing cap 100 is surrounded to be opened as shown in FIG. 6. can do.

이상의 실시예는 압전소자(150)의 상부는 분극처리에 의해 (-)전하가, 하부에는 (+)전하가 분리되어 형성된 실시예를 설명하였으나, 반대의 경우도 자명한 사실이다.In the above embodiment, the upper part of the piezoelectric element 150 has been described in which the negative charge is separated by the polarization treatment, and the positive charge is separated from the lower part, but the reverse is obvious.

즉, 전원부(250)의 (+)단자 및 (-)단자를 반대로 연결함으로써 상기 압전소자(150)의 내부전하와 상기 전원부(250)의 구동전압이 반발력을 일으켜 상기 압전 실링캡(100)이 팽창할 수도 있다. That is, by connecting the (+) terminal and the (-) terminal of the power supply unit 250 in reverse, the internal charge of the piezoelectric element 150 and the driving voltage of the power supply unit 250 generate a repulsive force, so that the piezoelectric sealing cap 100 It may expand.

다만, 이 경우에는 병목(210)을 밀봉하는 경우가 전원부(250)를 연결한 경우이고, 시약병(200)의 내용물을 보관하는 경우 항상 전원부(250)를 연결하여야 하므로 인력에 의해 밀봉하는 경우가 바람직하다고 볼 수 있다.
In this case, however, the bottleneck 210 is sealed when the power supply unit 250 is connected, and when the contents of the reagent bottle 200 are stored, the power supply unit 250 must be connected at all times. It may be considered preferable.

이상의 실시예를 통해, 본 발명에 따른 압전 실링캡(100)은 압전체(110)의 전기적인 특성을 이용하여 휘발성이 강한 물질이나 인체에 유해한 물질을 시약병(200)보관하는 경우 상기 시약병(200)의 밀봉력을 향상시켜 내용물의 유출로 인한 위험을 방지할 수 있으며, 밀봉 후 해체시에도 간편하게 해체할 수 있다.
Through the above embodiment, when the piezoelectric sealing cap 100 according to the present invention stores the reagent bottle 200, a highly volatile material or a substance harmful to the human body by using the electrical properties of the piezoelectric body 110, the reagent bottle 200 By improving the sealing power of the risk can be prevented due to the leakage of the contents, can be easily dismantled even when dismantling after sealing.

100: 압전 실링캡 110: 압전체
120: 전극층 130: 실링부
150: 압전소자 250: 전원부
300: 압전 실링캡 조립체100: piezoelectric sealing cap 110: piezoelectric
120: electrode layer 130: sealing portion
150: piezoelectric element 250: power supply
300: piezoelectric sealing cap assembly

Claims (13)

구동전압에 의해 변위가 발생하는 압전소자; 및
상기 압전소자를 포위하도록 형성되고 상기 압전소자가 병목에 삽입되는 경우 상기 병목을 밀봉하도록 하는 실링부;를 포함하는 압전 실링캡.
A piezoelectric element in which displacement occurs due to a driving voltage; And
And a sealing portion formed to surround the piezoelectric element and sealing the bottleneck when the piezoelectric element is inserted into the bottleneck.
제1항에 있어서,
상기 실링부는 상기 압전소자의 외측을 덮도록 형성되며, 상기 압전소자의 변위에 따라 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 압전 실링캡.
The method of claim 1,
The sealing portion is formed to cover the outside of the piezoelectric element, the piezoelectric sealing cap, characterized in that the elastic deformation according to the displacement of the piezoelectric element.
제1항에 있어서,
상기 실링부는 탄성을 구비하도록 러버로 이루어진 것을 특징으로 하는 압전 실링캡.
The method of claim 1,
The sealing portion is a piezoelectric sealing cap, characterized in that made of rubber to have elasticity.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는 상측면 및 하측면에 전극층을 형성하고, 상기 전극층에 구동전압이 인가되는 경우 상기 압전소자의 내부 전하와 상기 구동전압 간에 인력 또는 반발력이 작용하여 상기 압전소자의 변위가 발생하는 것을 특징으로 하는 압전 실링캡.
The method of claim 1,
The piezoelectric element forms an electrode layer on the upper side and the lower side, and when a driving voltage is applied to the electrode layer, the attraction or repulsive force acts between the internal charge of the piezoelectric element and the driving voltage, thereby causing displacement of the piezoelectric element. Piezoelectric sealing cap characterized in that.
제4항에 있어서,
상기 일측의 전극층의 구동단자는 상기 전극층에 구동전압을 인가하기 위해 타측의 전극층 방향으로 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 압전 실링캡.
The method of claim 4, wherein
The driving terminal of the electrode layer of one side is a piezoelectric sealing cap, characterized in that formed to protrude in the direction of the electrode layer of the other side in order to apply a driving voltage to the electrode layer.
제5항에 있어서,
상기 일측의 전극층의 구동단자는 상기 실링부를 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 압전 실링캡.
The method of claim 5,
The driving terminal of the electrode layer on one side of the piezoelectric sealing cap, characterized in that formed through the sealing.
구동전압에 의해 변위가 발생하는 압전소자;
상기 압전소자를 포위하도록 형성되고 상기 압전소자가 병목에 삽입되는 경우 상기 병목을 밀봉하도록 하는 실링부; 및
상기 압전소자의 내부 전하와 상기 구동전압 간에 인력이 작용하여 상기 병목의 폭보다 상기 압전소자의 폭이 작도록 상기 압전소자에 상기 구동전압을 인가하는 전원부;를 포함하는 압전 실링캡 조립체.
A piezoelectric element in which displacement occurs due to a driving voltage;
A sealing part formed to surround the piezoelectric element and sealing the bottleneck when the piezoelectric element is inserted into the bottleneck; And
And a power supply unit applying the driving voltage to the piezoelectric element such that the attraction force acts between the internal charge of the piezoelectric element and the driving voltage to make the width of the piezoelectric element smaller than the width of the bottleneck.
제7항에 있어서,
상기 실링부는 상기 압전소자의 외측을 덮도록 형성되며, 상기 압전소자의 변위에 따라 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 압전 실링캡 조립체.
The method of claim 7, wherein
The sealing portion is formed to cover the outside of the piezoelectric element, the piezoelectric sealing cap assembly, characterized in that the elastic deformation according to the displacement of the piezoelectric element.
제7항에 있어서,
상기 실링부는 탄성을 구비하도록 러버로 이루어진 것을 특징으로 하는 압전 실링캡 조립체.
The method of claim 7, wherein
The piezoelectric sealing cap assembly, characterized in that the sealing portion made of a rubber to have elasticity.
제7항에 있어서,
상기 압전소자에 상기 구동전압이 차단되면 상기 압전소자의 내부 전하와 상기 구동전압 간에 인력이 상실되어 상기 압전소자 및 상기 실링부의 폭이 증가되는 것을 특징으로 하는 압전 실링캡 조립체.
The method of claim 7, wherein
And when the driving voltage is blocked by the piezoelectric element, attraction force is lost between the internal charge of the piezoelectric element and the driving voltage, thereby increasing the width of the piezoelectric element and the sealing part.
제7항에 있어서,
상기 압전소자는 상측면 및 하측면에 전극층을 형성하고, 상기 전극층에 구동전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 압전 실링캡 조립체.
The method of claim 7, wherein
The piezoelectric element is a piezoelectric sealing cap assembly characterized in that the electrode layer is formed on the upper side and the lower side, the driving voltage is applied to the electrode layer.
제11항에 있어서,
상기 일측의 전극층의 구동단자는 상기 전극층에 구동전압을 인가하기 위해 타측의 전극층 방향으로 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 압전 실링캡 조립체.
The method of claim 11,
The driving terminal of the electrode layer of the one side is a piezoelectric sealing cap assembly, characterized in that protruding in the direction of the electrode layer of the other side to apply a driving voltage to the electrode layer.
제12항에 있어서,
상기 일측의 전극층의 구동단자는 상기 실링부를 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 압전 실링캡 조립체.The method of claim 12,
The piezoelectric sealing cap assembly, characterized in that the driving terminal of the electrode layer of the one side is formed through the sealing portion.
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