KR20170070499A - 자동차의 와셔 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와셔액이 분사되는 와셔 분사구의 외부 빙결로 인한 분사 불량을 개선하기 위한 자동차의 와셔 노즐에 관한 것으로서, 내부에 설치된 초음파 진동자를 통해 발생시킨 초음파 진동을 이용하여 와셔 분사구의 표면에 빙결된 얼음 및 이물질을 제거할 수 있는 자동차의 와셔 노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 와셔 분사구를 가지는 노즐 커버와 와셔액 통로를 가지는 노즐 바디를 포함하며, 상기 노즐 바디의 내부에는 초음파 진동을 발생시키기 위한 초음파 진동자가 설치되고, 상기 초음파 진동자는 와셔 분사구의 하부에 배치되어 와셔 분사구 측으로 초음파 진동을 제공하게 된 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐을 제공한다.

Description

자동차의 와셔 노즐 {Washer nozzle for vehicle}
본 발명은 자동차의 와셔 노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 와셔액이 분사되는 와셔 분사구의 외부 빙결로 인한 분사 불량을 개선하기 위한 자동차의 와셔 노즐에 관한 것이다.
일반적으로 와셔 노즐은 자동차의 전면유리에 와셔액을 분사하여 전면유리에 부착되어 있는 이물질 등을 제거해줌으로써 운전자의 전방 시야를 확보할 수 있도록 해주는 수단이다.
상기 와셔 노즐은 단시간에 적당량의 와셔액을 전면유리상의 넓은 영역에 분사할 수 있는 기능을 갖는다.
종래의 와셔 노즐은 통상 노즐 커버의 토출구에 조립된 와셔 분사구를 통해 전면유리에 와셔액을 분사하게 되는데, 혹한기에 상기 와셔 분사구의 외부 빙결로 인해 발생하는 분사 불량을 방지하기 위하여 발열소자의 열전달을 통해 와셔 분사구의 외부 빙결을 해빙한다.
그런데, 이러한 와셔 노즐은 발열소자로부터 발생한 열이 와셔 분사구로 전달되는 과정에서 와셔 노즐의 내부 및 외부 환경에 의해 손실되어 해빙 성능이 저하되고, 따라서 와셔 분사구의 외부 빙결로 인해 운전자 전방 시야의 확보가 어려워지는 문제점이 있다.
공개실용신안공보 제1999-006449호 등록특허공보 제10-1262591호
본 발명은 내부에 설치된 초음파 진동자를 통해 발생시킨 초음파 진동을 이용하여 와셔 분사구의 표면에 빙결된 얼음 및 이물질을 제거할 수 있는 자동차의 와셔 노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 와셔 분사구를 가지는 노즐 커버와 와셔액 통로를 가지는 노즐 바디를 포함하며, 상기 노즐 바디의 내부에는 초음파 진동을 발생시키기 위한 초음파 진동자가 설치되고, 상기 초음파 진동자는 와셔 분사구의 하부에 배치되어 와셔 분사구 측으로 초음파 진동을 제공하게 된 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 초음파 진동자는 외부로부터 인가되는 전류가 통전되는 전극부와 상기 전극부의 하부에 적층되어 전극부의 전위차에 의해 초음파 진동을 발생하는 압전 레이어로 이루어진 적어도 하나의 압전센서부와, 최상층의 전극부 상부에 적층되어 압전 레이어에서 발생한 초음파 진동을 와셔 분사구에 증폭시켜 전달하는 제1 매칭 레이어, 및 최하층의 압전 레이어 하부에 적층되어 노즐 바디의 하부로 전달되는 진동을 감쇠하는 제2 매칭 레이어를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 매칭 레이어는 그 상부에, 와셔 분사구와 연결되는 혼을 갖는 증폭 레이어가 결합되고, 상기 혼은 그 끝단부가 점차 좁아지도록 테이퍼지게 형성된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 초음파 진동자는 댐퍼를 매개로 와셔액 통로의 전방에서 노즐 바디 내부에 설치되고, 상기 댐퍼는 노즐 바디로 전달되는 초음파 진동을 감쇠하게 된다.
본 발명에 따른 자동차의 와셔 노즐에 의하면, 와셔 분사구의 외부 빙결로 인한 와셔액 분사 불량을 방지할 수 있으며, 따라서 혹한 지역에서도 운전자의 전방 시계를 확보하도록 할 수 있어 상품성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 와셔 노즐의 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 와셔 노즐의 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자와 와셔 분사구 간에 연결 형태를 나타낸 도면
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 보면, 본 발명의 실시예에 따른 와셔 노즐은 그 내부에 저전압을 이용하여 고진동을 발생시킬 수 있는 초음파 진동자(130)를 설치하여 와셔 분사구(114)의 표면에 빙결된 얼음 및 먼지 등의 이물질을 제거할 수 있도록 한 것으로서, 전위차에 의해 발생하는 전기적 펄스를 진동으로 변환할 수 압전센서부(131)를 통해 발생된 초음파 진동을 이용하여 와셔 분사구(114) 외부에 이물질을 제거할 수 있는 구조로 이루어진다.
이를 위하여 상기 와셔 노즐은 기본적으로 상부의 노즐 커버(110)와 하부의 노즐 바디(120)의 조합으로 이루어지며, 상기 노즐 커버(110)에는 복수 개의 토출구(112)가 형성되고, 상기 각 토출구(112)에는 와셔액 분사를 위한 와셔 분사구(114), 예를 들면 삼각형 배치를 이루는 3개의 와셔 분사구(114)가 조립되며, 상기 노즐 바디(120)에는 와셔 분사구(114)와 와셔액 유동이 가능하게 연결되는(혹은 연통하는) 와셔액 통로(122)가 형성된다.
그리고, 상기 노즐 바디(120)의 내부에는 와셔액 통로(122)의 전방에서 와셔 분사구(114)의 하부에 배치되는 초음파 진동자(130)가 설치된다.
상기 초음파 진동자(130)는 노즐 바디(120)의 내측에서 초음파 진동을 발생시켜 와셔 분사구(114) 측으로 제공하기 위한 것으로서, 도 2 및 도 3에 보듯이 하나 이상의 압전센서부(131)와 상기 압전센서부(131)를 상하 양측에서 감싸는 제1 매칭 레이어(matching layer)(134) 및 제2 매칭 레이어(135)를 포함하여 구성된다.
상기 압전센서부(131)는 외부로부터 인가되는 전류가 통전되는 전극부(132)와 상기 전극부(132)의 하부에 적층되어 전극부(132)의 전위차에 의해 초음파 진동을 발생하는 압전 레이어(piezoelectric layer)(133)로 이루어진다.
즉, 초음파 진동자(130)는, 외부로부터 인가되는 전류를 기반으로 초음파 진동을 발생하기 위하여, 상하로 서로 적층 배치되는 적어도 하나의 전극부(132)와 적어도 하나의 압전 레이어(133)를 포함한다.
여기서, 초음파 진동자(130)는 상하로 적층 배치된 2개의 압전센서부(131)를 포함하는 구조를 가지며, 각 압전센서부(131)의 전극부(132)는 일측 단부의 음극 단자와 타측 단부의 양극 단자 사이에 와이어(137)를 통해 인가되는 전류가 통전되는 구조로 형성됨으로써 외부로부터 전류 인가시 상기 일측 단부와 타측 단부 사이에 전위차가 발생하게 된다.
압전 레이어(133)는 그 상부에 면접촉 형태로 적층된 전극부(132)에 생성되는 전위차에 의해 초음파 진동을 발생하며, 이를 위하여 교류 전류의 전기적 진동(펄스)을 기계적 진동으로 변환시켜주는 압전 효과를 가진 피에조 물질(piezo-material), 예를 들면 피에조 세라믹(piezo ceramic)을 이용하여 가공 형성된다.
이러한 압전 레이어(133)는 중앙부가 천공된 납작한 판상의 고리 모양으로 형성되고, 전극부(132)는 상기 압전 레이어(133)에 상응하여 중앙부가 천공된 납작한 판상의 고리 모양으로 형성된다.
제1 매칭 레이어(134)는 최상층의 전극부 상부에 적층되어 압전 레이어(133)에서 발생한 초음파 진동을 와셔 분사구(114)에 전달하는 역할을 하고, 제2 매칭 레이어(135)는 최하층의 압전 레이어 하부에 적층되어 노즐 바디(120)의 하부로 전달되는 후류 진동을 감쇠하는 역할을 한다.
제1 및 제2 매칭 레이어(134,135)는 메탈 소재를 이용하여 가공 형성된 것으로서, 제1 매칭 레이어(134)는 메탈 소재가 갖는 고유 임피던스에 의해 압전 레이어(133)에서 발생한 압축 및 팽창된 주기적인 파형의 초음파 진동을 파형의 증폭 및 정합성을 매칭시켜 와셔 분사구(114) 측으로 전달하고, 다시 말해 제1 매칭 레이어(134)는 압전 레이어(133)의 진동 특성을 와셔 분사구(114) 측으로 그대로 전달하여서 정합성을 구현하고 확보하며, 제2 매칭 레이어(135)는 메탈 소재가 갖는 고유 임피던스에 의해 노즐 바디(120)의 하부로 전달되는 진동을 감쇠한다.
여기서, 상기 제1 및 제2 매칭 레이어(134,135)의 소재가 동일한 메탈 소재로 한정되는 것은 아니다.
이러한 제1 및 제2 매칭 레이어(134,135)는 그 사이에 적층 구조로 배치되는 2개의 압전센서부(131)를 면접촉 형태로 상하 양측에서 지지하게 되며, 이를 위하여 제1 매칭 레이어(134)의 저면에 압전센서부(131) 및 제2 매칭 레이어(135)의 중앙부를 관통하는 결합돌기(134a)가 돌출 형성되고, 상기 결합돌기(134a)는 제2 매칭 레이어(135)의 중앙부에 삽입 고정된다.
이때 상기 결합돌기(134a)는 전극부(132)의 통전에 간섭을 일으키지 않도록 하며, 예를 들어 통전이 불가능한 비금속 소재로 가공되어 제1 매칭 레이어(134)의 저면에 부착될 수 있다.
그리고, 제1 매칭 레이어(134)의 상부에는 와셔 분사구(114)와 직접 닿아서 연결되는 혼(horn)(136a)을 갖는 증폭 레이어(amplication layer)(136)가 결합되고, 상기 혼(136a)은 그 끝단부가 길이방향을 따라 점차 좁아지도록 테이퍼지게 형성됨으로써 제1 매칭 레이어(134)를 통해 증폭 레이어(136)의 넓은 영역에 전달된 진동이 증폭 레이어(136)의 좁은 영역으로 수렴되어 증폭되는 효과를 일으킨다. 즉, 제1 매칭 레이어(134)를 통해 증폭된 초음파 진동이 증폭 레이어(136)에서 한번 더 증폭되어 와셔 분사구(114)로 전달된다.
상기 증폭 레이어(136)는 와셔액이 분사되는 와셔 분사구(114)의 갯수에 따라 복수 개의 혼(136a)이 분기 형성되어 각각의 와셔 분사구(114)와 연결되고, 각각의 혼(136a)은 그 끝단부가 점차 좁아지도록 테이퍼지게 형성된다.
즉, 증폭 레이어(136)의 형상은 와셔 분사구(114)의 갯수 및 형태에 종속하여 적절하게 변경 형성된다.
도 4에 도시한 와셔 노즐은 3개의 와셔 분사구(114)를 갖는 3웨이 와셔 노즐이기 때문에 3개의 혼(136a)을 갖는 증폭 레이어(136)가 적용되었으나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
이러한 초음파 진동자(130)는 댐퍼(124)를 매개로 와셔액 통로(122)의 전방 및 와셔 분사구(114)의 하부에서 노즐 바디(120) 내부에 설치된다.
상기 댐퍼(124)는 초음파 진동자(130)를 둘러싸고 있는 노즐 바디(120)로 전달되는 초음파 진동을 감쇠하기 위한 것으로서, 초음파 진동자(130)를 내장한 상태로 노즐 바디(120) 내부에 삽입되어 고정되게 설치되고, 노즐 바디(120)의 와셔액 통로(122) 전방 및 노즐 커버(110)의 와셔 분사구(114) 하부에 배치되어서 초음파 진동자(130)의 혼(136a)이 와셔 분사구(114)와 접촉할 수 있도록 지지한다.
상기 초음파 진동자(130)는 압전센서부(131)에서 발생한 초음파 진동이 증폭 레이어(136)에서 증폭되어 와셔 분사구(114) 측으로 전달되고, 이때 와셔 분사구(114)와 와셔 분사구(114)의 표면에 생성된 얼음층 사이의 공기층, 즉 매질 경계층에 전달되는 진동에 의해 상기 얼음층이 부서지면서 와셔 분사구(114)의 빙결이 해빙된다.
이러한 초음파 진동자(130)는 증폭 레이어(136)의 혼(136a)을 통해 와셔 분사구(114) 측으로 전달되는 방향의 진동을 제외한 나머지 방향의 진동이 상기 댐퍼(124) 및 제2 매칭 레이어(135)를 통해 감쇠된다.
상기의 초음파 진동자(130)를 내장한 와셔 노즐은 초음파의 파장 특성을 활용하여 최단시간에 와셔 분사구(114)의 빙결을 제거할 수 있으며, 저전압을 사용하여 고진동의 초음파 진동을 구현하므로 와셔 노즐의 소형화를 도모할 수 있도록 한다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
110 : 노즐 커버 112 : 토출구
114 : 와셔 분사구 120 : 노즐 바디
122 : 와셔액 통로 124 : 댐퍼
130 : 초음파 진동자 131 : 압전센서부
132 : 전극부 133 : 압전 레이어
134 : 제1 매칭 레이어 134a : 결합돌기
135 : 제2 매칭 레이어 136 : 증폭 레이어
136a : 혼 137 : 와이어

Claims (6)

  1. 와셔 분사구를 가지는 노즐 커버와 와셔액 통로를 가지는 노즐 바디를 포함하며, 상기 노즐 바디의 내부에는 초음파 진동을 발생시키기 위한 초음파 진동자가 설치되고, 상기 초음파 진동자는 와셔 분사구의 하부에 배치되어 와셔 분사구 측으로 초음파 진동을 제공하게 된 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 진동자는 적어도 하나의 압전센서부를 포함하며, 상기 압전센서부는 외부로부터 인가되는 전류가 통전되는 전극부와 상기 전극부의 하부에 적층되어 전극부의 전위차에 의해 초음파 진동을 발생하는 압전 레이어로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 초음파 진동자는 최상층의 전극부 상부에 적층되어 압전 레이어에서 발생한 초음파 진동을 와셔 분사구에 증폭시켜 전달하는 제1 매칭 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 초음파 진동자는 최하층의 압전 레이어 하부에 적층되어 노즐 바디의 하부로 전달되는 진동을 감쇠하는 제2 매칭 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 매칭 레이어는 그 상부에, 와셔 분사구와 연결되는 혼을 갖는 증폭 레이어가 결합되고, 상기 혼은 그 끝단부가 점차 좁아지도록 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 진동자는 댐퍼를 매개로 와셔액 통로의 전방에서 노즐 바디 내부에 설치되고, 상기 댐퍼는 노즐 바디로 전달되는 초음파 진동을 감쇠하게 된 것을 특징으로 하는 자동차의 와셔 노즐.
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