KR100856345B1

KR100856345B1 - 초음파를 이용한 휴대용 미용장치

Info

Publication number: KR100856345B1
Application number: KR1020070037471A
Authority: KR
Inventors: 최용훈
Original assignee: 주식회사 정훈기공
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2008-09-04

Abstract

본 발명은 초음파를 이용하는 휴대용 피부미용장치의 출력을 향상시킬 수 있는 회로적인 수단을 마련하여 성능을 향상시킨다. 아울러 소정의 높은 출력을 유지하면서도 초음파 진동자를 절반으로 줄일 수 있는 수단을 제공함으로써 원가를 절감할 수 있는 대책을 마련한다. 또한, 본 발명의 휴대용 피부미용장치 내부구조가 혁신된다. 그 내부구조에서는 진동판을 기준으로 위쪽에 부착되는 증폭판의 높이(두께)와 아래쪽에 부착되는 증폭판의 높이에 차이가 있는 비대칭구조의 증폭판을 도입함으로써 소망하는 성능을 만족시킨다.

초음파, 출력, 증폭판, 진동자, 진동판, 직류/직류 컨버터, 비대칭

Description

초음파를 이용한 휴대용 미용장치{PORTABLE BEAUTY APPARATUS USING SUPERSONIC FOR SKIN}

도 1은 종래의 초음파를 이용한 휴대용 미용장치의 케이스 내부 구성단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예 따른 개략적인 회로도다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스 내부 구성단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 제 1 증폭판과 제 2 증폭판과의 대응관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.

※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 돋구기 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아님을 첨언한다.

<기술분야>

본 발명은 초음파를 이용한 미용장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 초음파를 이용하여 피부를 활성화시키는 휴대용 장치로서 압전 소자에 전압을 인가함으로써 발생되는 초음파 진동을 피부에 전달하여 피부의 활성화와 피부미용을 도모하는 장치에 관한 것이다. 본 발명과 관련되는 휴대용 미용장치는 저주파 인가 기능 또는 이온영동법에 의한 이온도입기능 등의 다른 피부미용 기능을 더 포함할 수도 있으나, 기본적으로 진동판을 통해 피부에 초음파 진동을 전달하여 피부 표면의 각질층을 제거하거나 피부를 활성화시키는 목적의 미용장치와 관련된다.

이와 같은 피부미용장치에 대한 더 상세한 설명에 대해서는 본 출원인이 이미 보유 중인 특허 제607148호 등록특허공보를 참조할 수 있다.

<종래기술의 문제점>

일반적으로 휴대용 배터리를 사용하는 휴대용 장치들은 작은 출력이 문제가 되고 있다. 따라서 출력을 향상시키는 수단은 휴대용 장치들에 있어 기술적 관건이며 또한 향상된 출력으로부터 향상된 성능을 기대할 수 있기 때문에, 이는 단순히 기술적 고려의 차원을 넘어 소비자들의 구매와 직결되는 비즈니스 또는 산업적 요구라 할 것이다. 종래의 피부미용장치의 경우에는 내장된 2차 전지의 3.7V 직류전압을 내부의 트랜스를 이용하여 대략 140V 크기의 교류전압으로 승압하여 진동자를 진동시켜 왔다.

한편, 도 1을 참조해 보자. 종래 초음파 진동자(4)는 진동판(1)을 사이에 두고 상하로 부착된 절연판(3) 상에 각각 2개씩 접착되었다. 그리고 한 쌍의 증폭 판(2)의 두께는 서로 동일하고, 한 쌍의 절연판(3)의 두께도 서로 동일한 것으로 구조화되었다. 초음파 진동자(4)의 개수는 미용장치의 출력의 크기에 직접적인 연관을 가진다. 초음파 진동자(4)의 개수가 작으면 진동자가 만들어내는 물리적 변위가 작아지고, 반대로 초음파 진동자(4)의 개수가 많아지면 생성되는 물리적 변위가 커지기 때문에 결국 피부에 인가되는 출력도 커질 것으로 기대한다.

즉 초음파 미용장치의 출력과 관계되는 것은 회로적인 요소와 물성적인 요소가 있다고 볼 수 있다. 그러나 이것을 모두 향상시키는 것이 능사는 아니다. 왜냐하면 회로적인 요소를 개선하기 위한 수단은 비용상승의 요소가 되며, 또한 초음파 진동자를 더 많이 구비하는 것 또한 원재료 상승 및 휴대용 장치의 부피(크기) 증가라는 치명적인 문제를 초래하기도 한다. 따라서 휴대용 장치로서의 소형화 및 원가절감을 지속적으로 도모하되 출력을 향상시키는 효율적인 기술방안이 요청된다.

본 발명은 위와 같은 종래기술의 요청에 부응하기 위하여 오랜 연구 끝에 안출된 것으로서, 휴대용 피부미용장치의 출력을 향상시킬 수 있는 회로적인 수단을 마련하여 휴대용 피부미용장치의 성능을 향상함에 본 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 종래의 초음파를 이용한 피부미용장치 이상의 성능을 내면서도 원가를 절감할 수 있는 방법을 제공함으로써 초음파를 이용한 피부미용장치의 경쟁력을 고양시킬 수 있도록 함에 있다.

또한, 본 발명은 미용장치 내부의 구조를 종래와 완전히 다르게 변형하고 있 고, 또한 그러한 예가 없었기 때문에 소망하는 효과를 얻을 수 있는 특유의 구성을 개시함에 또 다른 목적이 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 케이스에 내장된 배터리로부터의 직류 전원을 이용하여 초음파 진동자를 진동하고, 그 물리적인 진동을 진동판을 통해 사용자의 피부에 인가하는 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치에 있어서,

상기 배터리의 직류전압을 미리 정해진 크기의 직류전압으로 승압하는 직류/직류 컨버터 회로와; 미리 설정한 공진주파수를 출력하는 마이컴과 마이컴에서 나오는 공진주파수를 스위칭하는 스위칭부를 포함하는 제어부; 및

상기 직류/직류 컨버터 회로를 통해 승압된 직류전압을, 상기 마이컴에서 나오는 공진주파수와 상기 스위칭부의 스위칭 작용을 하는 입력신호로서 1차측 전압으로 하고, 이를 승압하여 상기 초음파 진동자로 공급하는 2차측의 출력전압으로 만드는 트랜스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치의 상기 케이스 내부에는 상기 진동판을 기준으로 한쪽 면 위에만 초음파 진동자가 위치하며, 상기 진동판과 상기 초음파 진동자 사이에는, 금속재질의 제 1 증폭판이 위치하여 부착되고 그 제 1 증폭판과 상기 초음파 진동자 사이의 전기적인 절연을 위한 절연판이 부착되고,

상기 진동판의 다른 쪽 면 위에는 금속재질의 제 2 증폭판이 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 증폭판의 두께는, 상기 제 1 증폭판의 두께보다 1.5배 초과 2.8배 미만인 것이 좋다.

또한, 상기 초음파 진동자는 2개인 것이 좋다.

또한, 상기 직류/직류 컨버터 회로는 토로이드 코일을 포함하는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치는 케이스에 내장된 배터리로부터의 직류 전원을 이용하여 초음파 진동자를 진동하고, 그 물리적인 진동을 진동판을 통해 사용자의 피부에 인가하는 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치에 있어서,

상기 케이스 내에서 이루어지는 물리적인 적층 구조는,

피부에 상기 초음파 진동자의 물리적인 진동을 전달하는 금속재질의 탄성을 가진 진동판과, 상기 진동판의 한쪽 면 위에 부착되며 초음파 진동자의 진동을 증폭하여 진동판에 전달하는 제 1 증폭판과, 상기 제 1 증폭판 위에 부착되며 상기 초음파 진동자와 상기 제 1 증폭판을 전기적으로 절연하는 절연판과, 상기 절연판 위에 2개가 독립하여 부착되는 초음파 진동자; 및

상기 진동판의 다른쪽 면 위에 부착되는 제 2 증폭판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증폭판들의 두께는 상호 비대칭을 이루는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시례를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 등 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 출력을 회로적인 수단에 의해 향상시킨 실시예를 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다. 도 2는 피부미용장치 하우징 내부 구성의 회로구성을 개략적으로 나타낸다. 먼저 충전가능한 2차 전지(20)의 대략 3.7V 직류전압은 직류/직류 컨버터(22)으로 입력되며, 직류/직류 컨버터(22)는 3.7V 직류전압을 대략 7~8V의 직류 전압으로 승압한다. 승압된 약 7~8V의 소스 전압을 제어부(25)의 제어를 받아 트랜스(28)의 1차측 전압으로 인가한다. 상기 직류/직류 컨버터(22)는 7~8V 크기로 승압하였는데, 반드시 이 범위에 한정되는 것은 아니며 출력의 성능을 고려하여 그 범위를 보다 다양하게 정할 수 있다.

제어부(25)는 마이컴(24)과 스위칭부(26)로 이루어지며, 마이컴(24)은 초음파 진동자의 진동을 위해 미리 설정되어 있는 공진 주파수를 출력하며, 스위칭부(26)는 FET를 사용하여 고속 스위칭 작용을 함으로써 입력신호를 만들어 1차측에 인가하게 된다(도면에 나타난 공진주파수의 파형은 단지 펄스가 인가된다는 것을 나타내는 것일뿐 본 실시예의 정확한 파형태를 지시하는 것은 아니다). 그리고 트랜스(28)는 1차측에 인가된 전압을 미리 정한 크기 만큼으로 다시 승압하는데, 본 실시예에서는 부하시 대략 300V 정도의 교류전압으로 승압하였다. 이렇게 트랜스(28)의 2차 측에 유기된 진동 전압은 케이블을 통해 초음파 진동자(30)에 인가된다. 초음파 진동자(30)에 2차 측에 유기된 전압이 인가되면 초음파 진동자가 물리적으로 진동하며, 이 진동은 진동판을 매개체로 하여 사용자의 피부에 인가된다. 즉 본 발명에서는 종래와 달리 2차에 걸친 승압을 통해서 초음파 진동자의 진동의 강도를 크게 향상시켰다. 한편, 배터리(20)의 직류전압은 스위칭부(26)의 고속 스위칭에 의하여 교류형태의 파형이 만들어지며, 결국 트랜스(28)의 2차 측에 유기된 전압은 교류전압의 특성을 갖는다.

상기 직류/직류 컨버터 내부에 진동자의 에너지를 견디기 위하여 토로이드(toroid) 코일을 사용하여 승압시 일정한 힘을 유지하도록 한다.

이상의 실시예를 통하여 우리는 초음파 진동자에 인가되는 진동전압의 출력을 향상시킬 수 있었다. 이제 성능을 향상시킨 장점을 유지하면서 원가를 절감할 수 있는 수단을 강구하였다. 본 실시예에서는 하우징(케이스) 내에서 이루어지는 물리적인 적층 구조의 개선에 초점에 맞추어진다. 종래에는 진동판을 기준으로 상하에 위치하는 2쌍의 초음파 진동자, 즉 총 4개의 진동자가 진동판의 위와 아래에서 팽창과 수축을 반복하여 줌으로써 진동판을 통해 전달되는 물리적인 진동의 크기를 향상시켰다. 한편, 초음파 진동자를 3쌍 이상으로 하게 되면 핸드셋 미용장치의 케이스가 커져서 휴대용으로 적합하지 못하며, 이 초음파 진동자 모두를 진동시키기 위해 인가되는 진동전압의 출력에도 문제가 있기 때문에 통상은 도 1과 같이 2쌍의 초음파 진동자를 구비하였다. 그런데 초음파 진동자의 숫자는 초음파를 이용한 미용장치의 원가 상승과 직결되는 문제점이 있다. 만일 초음파 진동자의 개수를 절반으로 줄일 수 있다면 그만큼 원가를 절감하여 경제적인 효과를 거둘 수 있음을 의미하며, 본 발명은 이를 실현하고자 초음파 진동자의 개수를 반으로 줄이고, 종래 초음파 진동자의 위치가 진동판을 사이에 두고 상하로 쌍을 이루던 것을 진동판의 한쪽 방향에만 초음파 진동자를 두고, 이에 따라 예상되는 성능의 변화를 구조적인 개선에 의해 해결하였다.

도 3을 참조하여 실시예를 살펴본다. 한쪽 끝이 피부에 접촉하고 다른 한쪽 끝은 케이스 내의 피부반대방향 끝 부분에 위치하며 스테인레스 강판 또는 경질의 박동판 등의 금속재질이며 적당히 휘는 탄성을 가진 진동판(10)은, 케이스 내부의 대략 중심위치에서 길이방향으로 관통하여 케이스 외부로 노출되며(이에 대해서는 미도시 하였으나, 당업자에게는 자명한 사항이며, 특허 제607148호 등록특허공보의 도면을 참조하라), 이 진동판(10)을 기준으로 한쪽 면 위에만 초음파 진동자(16)(17)가 위치하고, 이 초음파 진동자(16)(17)에는 진동전압을 인가하기 위한 케이블(미도시)이 연결된다. 이 초음파 진동자(16)(17)는 PZT계의 원판상의 압전 세라믹판으로 이루어지며, 경질의 에폭시 수지 등으로 이루어진 박판인 절연판(14) 위에 접착된다. 절연판(14)는 초음파 진동자(16)(17)를 증폭판(12) 및 진동판(10)으로부터 전기적으로 절연함과 아울러 음향적으로는 초음파 진동자(16)(17)와 증폭판(12)를 거의 완전하게 탄성 결합시킨다. 이러한 절연판(14)은 종래의 도 1과 달리 진동판(10)을 기준으로 한쪽 면 위에만 구비된다. 또한, 진동판(10)의 한쪽 면 위에 강하게 접착되어 있는 제 1 증폭판(12)은 알루미늄 등의 금속재질이며, 상기 초음파 진동자(16)(17)의 횡적으로 수축 팽창하는 물리적인 변위를 피부에 인가하게 적합한 종적인 물리적인 변위로 증폭시켜주는 역할을 한다.

그런데, 초음파 진동자(16)(17)들을 진동판(10)의 한쪽 면 위에만 위치시킨 결과, 진동판(10)에 가해지는 물리적인 변위는 진동판(10)의 한쪽에만 생기기 때문에 물리적인 변위의 불균형이 만들어질 것으로 예상되고 이로부터 미용장치의 성능에 영향을 미칠 것으로 예상되기 때문에 물리적인 변위의 균형을 마련해는 조치를 취하여야 하는 이론적인 요청이 발생하였다. 그 요청 아래에서 제 2 증폭판(18)을 구비하였으며, 이 제 2 증폭판(18)을 진동판(10)을 기준으로 제 1 증폭판(12)에 대응하는 위치의 진동판(10) 다른 쪽 면 위에 강하게 접착하였다.

그런데, 진동판(10)을 기준으로 한쪽 면 위에만, 초음파 진동자(16)(17), 절연판(14), 제 1 증폭판(12)을 상호 적층, 접착하여 두고서, 진동판(10)의 다른 쪽 면 위에는 알루미늄 증폭판(18)만을 별도로 접착한 구조는 전혀 알려지지 않은 신규한 구성으로서, 제 1 증폭판(12)과 제 2 증폭판(18)의 종적인 물리적인 변위에 조화 및 균형을 찾아내어야 하는 새로운 요청에 직면하였으며, 더 구체적으로는 제 1 증폭판(12)에 미치는 초음파 진동자의 물리적인 변위의 영향력이 제 2 증폭판(18)보다 크기 때문에 이에 대한 균형 마련 조치로서 제 2 증폭판(18)의 두께(Δ₂ )는 제 1 증폭판(12)의 두께(Δ₁)보다 더 크게 하여야 필요성이 있었다(증폭판 두께의 비대칭형). 도 4를 참조하라.

표 1은 알루미늄판인 제 2 증폭판(18)의 제 1 증폭판(12)의 대비 적정한 두께 비율의 변화에 따른 시험결과다. 미스트는 물 0.03g을 진동판 위에 떨어뜨린 후 진동판의 진동에 의해 물이 모두 없어지는 데 소요되는 시간을 의미하며, 그 시간이 300(3초를 의미)을 넘으면 불량으로 간주하였다.

AL Plate			시험결과값
두께비율(%)	가로	세로	미스트(S)	소음	종합판정
150	36	68	1040	중	불량
200	36	68	147	상	양품
210	36	68	219	상	양품
220	36	68	157	중	양품
230	36	68	149	중	양품
240	36	68	188	중	양품
250	36	68	109	중	양품
260	36	68	116	중	양품
270	36	68	150	상	양품
280	36	68	1115	상	불량
290	36	68	315	상	불량
300	36	68	922	상	불량

위와 같은 시험결과, 두께비율(Δ₁:Δ₂)이 150 초과 280 미만에서 상기 요청을 만족시켰다. 가장 출력이 좋은 결과는 두께비율을 250(Δ₂=2.5Δ₁)으로 하였을 때라는 결론에 이르고 그 조건하에서 다시 시험한 결과가 아래의 표 2다. 실험장소의 온도, 습도, 먼지 등의 실험환경이 미스트 결과에 다소 영향을 미친 것으로 보이지만, 모두 기준치인 300 아래로서 양호하다.

AL Plate			시험결과값
두께비율(%)	가로	세로	미스트(S)	소음	종합판정
250	36	68	87	중	양품
250	36	68	145	중	양품
250	36	68	132	중	양품
250	36	68	110	중	양품
250	36	68	166	중	양품
250	36	68	92	중	양품
250	36	68	78	중	양품
250	36	68	97	중	양품
250	36	68	191	중	양품
250	36	68	143	중	양품

진동판에 떨어뜨린 0.03g의 물은 최대 1.91초 최소 0.78초 안에 사라질 정도의 우수한 출력이 다시 확인되었으며, 소음도 높지 않기 때문에 제 1 증폭판과 제 2 증폭판의 두께비율을 250(Δ₂=2.5Δ₁)으로 하였을 때 바람직한 결과를 얻었다.

한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시례에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서의 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 첨언한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 기존의 배터리를 그대로 이용하면서도 출력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 종래의 4개짜리 초음파 진동자의 개수를 2개로 줄이면서도 충분한 성능의 초음파 진동 출력을 낼 수 있는 장점이 있다.

이러한 장점으로 말미암아 본 발명은 휴대용 초음파 미용장치의 원가 절감 및 우수한 성능 유지 개선을 동시에 충족한 뛰어난 효과가 있다. 이러한 효과는 본 발명이 속한 기술분야에서 더욱 큰 경쟁력을 갖게 되었다.

나아가, 본 발명은 미용장치 내부의 구조가 종래와 완전히 다르게 변형되었으며, 어떠한 내용을 가지면서 변형하였으며, 그 결과 소망하는 효과를 어떻게 얻을 수 있는지에 대한 특유의 구성을 공중에 알린 점도 간과되어서는 아니 된다.

본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

Claims

케이스에 내장된 배터리로부터의 직류 전원을 이용하여 초음파 진동자를 진동하고, 그 물리적인 진동을 진동판을 통해 사용자의 피부에 인가하는 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치에 있어서,

상기 배터리의 직류전압을 미리 정해진 크기의 직류전압으로 승압하는 직류/직류 컨버터;

미리 설정한 공진주파수를 출력하는 마이컴과 마이컴에서 나오는 공진주파수를 스위칭하는 스위칭부를 포함하는 제어부; 및

상기 직류/직류 컨버터를 통해 승압된 직류전압을, 상기 마이컴에서 나오는 공진주파수와 함께 상기 스위칭부의 스위칭 작용을 하여 입력신호로서 1차측 전압으로 하고, 이를 승압하여 상기 초음파 진동자로 공급하는 2차측의 출력전압으로 만드는 트랜스;를 포함하는 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치.
제 1 항에 있어서,

상기 케이스 내부에는 상기 진동판을 기준으로 한쪽 면 위에만 초음파 진동자가 위치하며, 상기 진동판과 상기 초음파 진동자 사이에는, 금속재질의 제 1 증폭판이 위치하여 부착되고 그 제 1 증폭판과 상기 초음파 진동자 사이의 전기적인 절연을 위한 절연판이 부착되고,

상기 진동판의 다른 쪽 면 위에는 금속재질의 제 2 증폭판이 부착되는 것을 특징으로 하는, 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 증폭판의 두께는, 상기 제 1 증폭판의 두께보다 1.5배 초과 3배 미만인, 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치.
제 2 항에 있어서,

상기 초음파 진동자는 2개인, 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치.
제 1 항에 있어서,

상기 직류/직류 컨버터는 토로이드 코일을 포함하는, 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치.
케이스에 내장된 배터리로부터의 직류 전원을 이용하여 초음파 진동자를 진동하고, 그 물리적인 진동을 진동판을 통해 사용자의 피부에 인가하는 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치에 있어서,

상기 케이스 내에서 이루어지는 물리적인 적층 구조는,

피부에 상기 초음파 진동자의 물리적인 진동을 전달하는 금속재질의 탄성을 가진 진동판;

상기 진동판의 한쪽 면 위에 부착되며 초음파 진동자의 진동을 증폭하여 진동판에 전달하는 제 1 증폭판;

상기 제 1 증폭판 위에 부착되며 상기 초음파 진동자와 상기 제 1 증폭판을 전기적으로 절연하는 절연판;

상기 절연판 위에 2개가 독립하여 부착되는 초음파 진동자; 및

상기 진동판의 다른쪽 면 위에 부착되는 제 2 증폭판;을 포함하며,

상기 제 2 증폭판의 두께는, 상기 제 1 증폭판의 두께보다 1.5배 초과 2.8배 미만인, 초음파를 이용하는 휴대용 미용장치.
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