KR20140106578A - 전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치, 및 그러한 액츄에이터 장치를 포함하는 세정제 토출 장치 - Google Patents

전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치, 및 그러한 액츄에이터 장치를 포함하는 세정제 토출 장치 Download PDF

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세르지오 다밀라노
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비트론 폴란드 에스피. 제트 오.오.
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Abstract

전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치, 및 그러한 액츄에이터 장치를 포함하는 세정제 토출 장치.
전기적으로-제어가능한 액츄에이터 장치(1)로서, 상기 액츄에이터 장치는,
정지상태인 지지 구조체(2, 3),
상기 구조체(2, 3)에 상대적으로 변위가능한 이동가능 부재(5), 및
상기 구조체(2, 3) 내에 상기 앵커 요소들(15, 16)과 상기 이동가능 부재(5, 6) 사이에서 연장되는 형상-기억 와이어로 만들어진 와이어(SMW)로서, 상기 와이어(SMW)는 전류가 거기를 통하여 흐를 때 짧아지고, 대립 수단(8)의 작용에 맞서 상기 이동가능 부재의 변위를 일으키는, 와이어(SMW)를 포함한다.
상기 구조체(2, 3) 내에는, 상기 형상-기억 와이어(SMW)의 경로를 따라 배치된 2개의 굴곡 부재들(21, 22; 23, 24)이 제공되고, 그 각각의 하나는 상기 이동가능 부재(5, 6)와 상기 와이어(SMW)의 대응되는 앵커 요소(15, 16) 사이에 제공되어, 각각의 앵커 요소(15, 16)와 상기 각각의 이동가능 부재(5, 6) 사이에서 상기 와이어(SMW)의 굴곡을 일으킨다.

Description

전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치, 및 그러한 액츄에이터 장치를 포함하는 세정제 토출 장치{Electrically-controlled actuator device, and washing agents dispensing device comprising such an actuator device}
본 발명은 일반적으로 전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치에 관한 것이며, 특히 가정용 전기 기기들 내에서 이용되는 전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치에 관한 것이다.
더 구체적으로는, 본 발명은,
작동 중에 정지상태인 지지 구조체,
상기 구조체에 상대적으로 이동가능한 변위가능한 부재, 및
상기 구조체 내에 2개의 앵커 요소들(anchoring elements)과 상기 이동가능 부재 사이에서 연장되는 형상-기억 재료로 된 와이어로서, 상기 와이어는 전류가 거기를 통하여 흐를 때 짧아지고, 대립 수단(contrast means)의 작용에 맞서 상기 이동가능 부재의 변위를 일으키는, 와이어를 포함하는 종류의, 전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치에 관한 것이다.
형상-기억 재료로 만들어진 와이어를 포함하는, 전기적으로 작동가능한 액츄에이터 장치들은 예를 들어 세정제 토출 또는 분배 장치 내의 사용에 대한 미국 특허 제7,270,135 B2호에 개시된다.
상기 선행 문헌에서 특히 거기의 도 3 및 도 4를 참조하면, 형상-기억 와이어가 2개의 앵커 요소들과 이동가능 부재 사이에서 연장되어, 상기 형상-기억 와이어가 실질적으로 V-형 경로를 따르도록 되는, 액츄에이터 장치들이 개시되어 있다.
그러나 그러한 액츄에이터 장치들은, 결부된 이동가능 부재의 제한된 변위만을 일으킬 수 있다. 사실, 그러한 변위의 크기는 이용가능한 형상-기억 와이어의 길이에 종속적이다.
본 발명의 목적은, 위에서 특정된 종류에 있어, 실질적으로 전체 치수의 변화 없이 상기 이동가능 부재의 변위의 크기가 증가되도록 할 수 있는 개량된 액츄에이터 장치을 제공하는 것이다.
이 목표 및 다른 목표들은 본 발명에 따른, 처음에 특정됐던 종류의 전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치에 의해 달성되며, 상기 장치는, 상기 구조체 내에, 상기 형상-기억 와이어의 경로를 따라 배치된 2개의 굴곡 부재들(deflection members)이 제공되고, 그 각각의 하나는 상기 이동가능 부재와 상기 와이어의 대응되는 앵커 부재 사이에 제공되어, 각각의 앵커 부재와 상기 각각의 이동가능 부재 사이에서 상기 와이어의 굴곡을 일으킴을 특징으로 한다.
상기 굴곡들 덕분에, 상기 형상-기억 와이어의 이용가능한 유용한 길이가 증가되고, 이에 대응하여 상기 이동가능 부재의 가능한 제어된 변위의 크기가 증가된다.
일 실시예에서 상기 앵커 요소들 및 상기 결부된 굴곡 부재들은 상기 이동가능 부재에 대해 대향하는 측에 위치하며, 상기 형상-기억 와이어는 전체적으로는 실질적으로 M자와 같은 형태로 된 경로를 따르도록 구성된다.
본 발명은, 위에서 특정된 바와 같은 전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치를 포함하는 세정제 토출 또는 분배 장치 등등, 특히 식기 세척기를 위한 세정제 토출 또는 분배 장치 등등에 관한 것이기도 하다.
본 발명의 다른 특성들 및 장점들은 첨부된 도면들을 참조하여 단지 비제한적인 예시로서만 제공되는 아래 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 상기 도면들은 다음과 같다:
도 1은 본 발명에 따른 전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치의 사시도이다.
도 2에는 지지 구조체가 없는 도 1의 장치가 도시된다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 전기적으로-제어되는 액츄에이터 장치를 포함하는 식기 세척기를 위한 세정제 토출 장치의 배면 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기적으로 제어되는 액츄에이터 장치(1)는 작동 중 정지상태인 지지 구조체(2)를 포함하며, 상기 지지 구조체는 예를 들어, 몰딩된(moulded) 플라스틱 재료와 같은 절연성 재료로 만들어진다.
도시된 실시예에서, 상기 지지 구조체(2)는, 실질적으로 박스 또는 통(tub)과 같은 형태로 된 엔벨로프(envelope; 3)를 포함하며, 상기 엔벨로프에는 도면들에 미도시된 폐쇄 커버(closing cover)가 함께 제공될 수 있다.
도시된 실시예에서, 상기 엔벨로프(3)는 일 단부에서 외부 튜브형 구조(external tubular formation; 4)를 구비하며, 여기서 통로가 한정되는 바, 축 방향으로 병진가능한(translatable) 로드(rod; 5)가 상기 통로를 통해 연장된다.
상기 로드(5)는 주로 상기 엔벨로프(3) 내측에서 연장되며, 도 1에서 표시된 그것의 단부(5a)로 외측에 돌출된다.
상기 로드(5)의 다른 단부(5b)는 상기 엔벨로프(3)의 내측으로 연장되고, 실질적으로 반원형인 굴곡 구조(deflecting formation; 6)를 유지(carry)하며, 이에 대응하여 상기 굴곡 구조에는 반원형인 주위 홈(peripheral groove; 7)이 함께 제공된다.
상기 엔벨로프(3)의 내측에서 나선형 스프링(8)은 상기 로드(5) 주변으로 배치되며, 상기 나선형 스프링은 상기 로드(5)를 상기 엔벨로프(3) 내에 후퇴(retract)된 상태로 강제하는 경향이 있다.
상기 엔벨로프(3)의 내부 영역은, 상기 로드(5)가 그 안에서 연장되는 주 챔버(9), 및 인쇄된(printed) 회로 보드(11)가 그 안에 고정되는 인접 챔버(adjacent chamber; 10)로 나뉘어진다.
상기 플레이트(11)는 2개의 연결 부재들(12 및 13)을 가지며, 상기 2개의 연결 부재들은 도시된 실시예에서는 수컷형 플러그 블레이드들(male plug blades)의 형태로 된 전기전도성 재료로 만들어진다.
상기 연결 부재들(12 및 13) 그 자체는, 상기 튜브형 구조(4)의 반대쪽에서 상기 엔벨로프(3)와 함께 일체로 제공되는 구조(formation; 14) 내측에서 연장된다.
상기 구조(14)는 적어도 부분적으로는 외측을 향해 열려있어, 상기 연결 부재들(12 및 13)이 외부 제어 회로(미도시)에 결합될 수 있도록 한다.
상기 플레이트(11)에 납땜 결합된(혹은 연결된) 단부들을 갖는 형상-기억 와이어가 상기 엔벨로프(3) 내측에 있으며, 도면들에서 SMW로 표시된다.
도면들에 도시된 실시예에서, 상기 와이어(SMW)의 단부들 가까이에는, 예를 들어 디스크와 같은 형태로 된, 체결된(fastened) 각각의 앵커 요소들(15 및 16)이 있으며, 이것들은 상기 챔버(10) 위에 상기 엔벨로프(3) 내에 미리 배치된(predisposed) 각각의 수용부들(17 및 18) 내에 맞물리고 유지된다.
도 1을 참조하면, 상기 수용부들(17 및 18)의 상부벽 및 하부벽은 각각의 슬롯들을 가짐으로써, 대응되는 앵커 요소들(15 및 16)의 양쪽으로부터 연장되는 상기 와이어(SMW)의 부분들(portions)의 통과를 가능하게 한다.
상기 앵커 요소들(15, 16)과 상기 플레이트(11) 사이에 포함된 상기 와이어(SMW)의 부분들(19, 20)은 상대적으로 느슨하다.
위에서 설명된 해결법 덕분에 작동 중에, 전류가 상기 와이어를 통과함으로 인한 상기 와이어(SMW)의 짧아짐에 의해, 상기 와이어 단부들의 상기 플레이트(11)로의 납땜 지점들(soldering points)에 응력이 가해지지 않는다.
상기 형상-기억 와이어(SMW)는 상기 앵커 요소(15)로부터 시작되어, 상기 로드(5)의 하단부(lower end)에 대해 더 높은 수준에 배치된 제1 굴곡 부재(21)에 이르기까지 (도 1 및 도 2의 관찰자에 대해서는 상방으로) 상기 엔벨로프(3)의 챔버(9) 내에서 연장된다.
상기 굴곡 부재(21)는 편리하게는 상기 엔벨로프(3)에 연속된 핀, 및 상기 핀을 중심으로 회전가능하게 배치된 부시(bush; 22)를 포함하며, 상기 부시는 예를 들어 금속으로 만들어진다.
상기 와이어(SMW)는 상기 로드(5)의 단부 구조(end formation; 6)를 향해 하방으로, 상기 부시(22) 주변으로 굴곡된다.
상기 와이어(SMW)는 상기 구조(6)의 반원형 홈(7) 내에 슬라이드 가능하게 맞물리며, 거기로부터 나와서 제2 굴곡 부재(23)를 향해 (도 1 및 도 2의 관찰자에 대해서는 여전히 상방으로) 연장되는 바, 상기 제2 굴곡 부재도 마찬가지로 상기 엔벨로프(3)의 챔버(9) 내에서, 상기 로드(5)에 대해 상기 굴곡 부재(21)의 반대쪽에서 상기 로드(5)의 하단부(5b)보다 더 높은 수준에 제공된다.
또한 부재(23)는 편리하게는 엔벨로프(3)에 연속된 핀으로서, 그 위에 예를 들어 금속으로 만들어진 부시(24)가 회전가능하게 장착되는 핀을 포함할 수 있다.
상기 형상-기억 와이어(SMW)는 상기 부시(24) 주변으로 통과하며, 그 후 상기 앵커 요소(16)로 하방으로 연장되며, 그러고 나서 상기 인쇄된-회로 보드 또는 플레이트(11)에 이르기까지 연장된다.
상기 보드 또는 플레이트(11)에서 상기 형상-기억 와이어(SMW)의 단부들은 상기 연결 부재들(12 및 13)에 연결되며, 여기서 상기 와이어의 단부들은, 상기 와이어(SMW)를 통해 흐르는 전류를 작동 중에 제한하도록 의도되며 정온도계수를 갖는 저항기(PCT 저항기)를 통해 상기 연결 부재들에 연결될 수 있다. 상기 이동가능한 로드(5)의 하단부(5b, 6)와 상기 앵커 요소들(15 및 106) 사이에 굴곡 부재들(21, 22 및 23, 24)이 존재함으로 인해, 상기 형상-기억 와이어(SMW)는, 상기 굴곡 부재들에서 분명한(conspicuous) 만곡들을 형성하는 2번의 굴곡들을 겪는다.
전체적으로, 상기 앵커 요소들(15 및 16) 사이에서 상기 형상-기억 와이어(SMW)는 실질적으로 M자와 같은 형태로 된 경로를 따른다.
상기 와이어(SMW) 경로의 복수개의 굴곡들 덕분에, 상기 와이어의 유용한 길이는 상당히 두드러지며(quite remarkable), 상기 로드(5)의 변위는 큰 크기를 가질 수 있게 되는 반면에 상기 액츄에이터 장치(1)의 전체 치수는 작은 채로 머물 수 있게 된다.
전류가 상기 와이어(SMW)를 통과하게 되는 때에 상기 와이어는 축방향 짧아짐을 겪는다.
상기 앵커 요소들(15 및 16)이 고정되기 때문에, 상기 와이어(SMW)의 상기 짧아짐은 상기 로드(5)의 상기 상단부(5b)를 상방으로 돌출되도록 하며, 따라서 후퇴된 상태에서 (상대적으로 더) 추출된 상태로 지나가는 바, 상기 추출된 상태에서 상기 로드의 상기 상단부가 상기 엔벨로프의 상기 튜브형 구조(4)를 통해 상기 엔벨로프(3) 외측으로 상당히(remarkably) 돌출된다.
상기 와이어(SMW) 내의 전류의 통과가 해제(turn off)되면, 상기 와이어는 냉각되고 재팽창되어, 대립 스프링(contrast spring; 8)의 작용 하에서 상기 로드(5)가 그것의 후퇴된 상태로 복귀할 수 있도록 된다.
상기 부시들(22 및 24)이 상기 굴곡 핀들(deflection pins; 21 및 23) 상에 존재함으로 인해, 상기 와이어(SMW)가 상기 굴곡 핀들을 마모시키는 것은 회피할 수 있게 된다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 일반적으로 모든 액츄에이터들이 형상-기억 와이어들을 이용하는 것으로 위에서 설명되어 왔던 액츄에이터는, 극히 높은 수의 활성화 또는 작동 사이클에 대해 반복할 수 있는 특징들과 함께 신뢰할 수 있는 작동을 갖는다.
도 3에서, 그것 자체로 알려진 종류의 것이며, 특히 식기 세척기를 위한 세정제 토출 장치가 전체적으로 D에 표시된다.
상기 장치(D)는, 분말 세제와 같은 세정제 및 액체 린스제(liquid rinsing agent) 각각의 토출을 위한 2개의 토출부들(30 및 40)을 실질적으로 포함한다.
그러한 종류의 토출 장치들은 예를 들어 독일 특허출원 DE 19 756 679호 및 DE 19 545 773호에 개시된다.
상기 토출 장치(D)는 상기 (그 자체로 알려진) 종류의 것이며, 여기서 상기 2개의 토출부들(30 및 40)이 동일 제어 부재(50)의 순차적 활성화를 통해 순서대로 선택적으로 활성화될 수 있으며, 상기 활성화들은 편리하게는 상기 토출 장치(D) 내에 일체화된 위에서 설명된 종류의 전기적으로 작동가능한 액츄에이터 장치를 통해 발생된다.
도 3에 도시된 용례에서 본 발명에 따른 상기 액츄에이터 장치(1)는 편리하게는 전통적인 전기적 솔레노이드 액추에이터를 교체하는데, 상기 액츄에이터 장치는 전통적인 전기적 솔레노이드 액추에이터보다 훨씬 더 단순하고, 덜 비싸고 더 신뢰할 수 있다.
물론, 본 발명의 원리가 그대로 유지되면서도 실시예들 및 구성의 세부사항이, 첨부된 청구항들에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 이탈함 없이 비제한적인 예시로서 설명되고 도시되어온 것에 대하여 광범위하게 다양화될 수 있다.

Claims (11)

  1. 전기적으로-제어가능한 액츄에이터 장치(1)로서, 상기 액츄에이터 장치는,
    작동 중에 정지상태인 지지 구조체(2, 3),
    상기 구조체(2, 3)에 상대적으로 변위가능한 이동가능 부재(5), 및
    상기 구조체(2, 3) 내에 상기 앵커 요소들(anchoring elements; 15, 16)과 상기 이동가능 부재(5, 6) 사이에서 연장되는 형상-기억 와이어로 만들어진 와이어(SMW)로서, 상기 와이어(SMW)는 전류가 상기 와이어를 통하여 흐를 때 짧아지고, 대립 수단(contrast means; 8)의 작용에 맞서 상기 이동가능 부재(5, 6)의 변위를 일으키는, 와이어(SMW)를 포함하며;
    상기 액츄에이터 장치(1)는, 상기 구조체(2, 3) 내에, 상기 형상-기억 와이어(SMW)의 경로를 따라 배치된 2개의 굴곡 부재들(deflection members: 21, 22; 23, 24)이 제공되고, 그 각각의 하나는 상기 이동가능 부재(5, 6)와 상기 와이어(SMW)의 대응되는 앵커 요소(15, 16) 사이에 제공되어, 각각의 앵커 요소(15, 16)와 상기 각각의 이동가능 부재(5, 6) 사이에서 상기 와이어(SMW)의 굴곡을 일으킴을 특징으로 하는,
    액츄에이터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 앵커 요소들(15, 16) 및 이에 결부(associate)되는 굴곡 부재들(21, 22; 23, 24)은 상기 이동가능 부재(5, 6)에 대해 대향하는 측에 위치하며, 상기 형상-기억 와이어(SMW)는 실질적으로 M-형상(M-shaped) 경로를 따르도록 구성되는, 액츄에이터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형상-기억 와이어(SMW)의 짧아짐(shortening)은, 상기 대립 수단(15, 16) 및 상기 이동가능 부재(5, 6)의 작용에 맞서 후퇴 위치(retracted position)와 추출 위치(extracted position) 사이에서, 상기 구조체(2, 3)에 대한 상기 이동가능 부재(5, 6)의 변위를 일으킬 수 있도록 구성되는, 액츄에이터 장치.
  4. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대립 수단은, 상기 이동가능 부재(5, 6)에 결부된 탄성 부재(resilient member; 8)를 포함하는, 액츄에이터 장치.
  5. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 구조체(2, 3)는, 실질적으로 박스형(box-shaped)인 엔벨로프(envelope; 3)를 포함하고, 상기 이동가능 부재(5, 6)는, 상기 엔벨로프(3)의 대응되는 개구(4)를 통해 이동가능한 로드(rod; 5)를 포함하는, 액츄에이터 장치.
  6. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 구조체(2,3) 내에, 상기 형상-기억 와이어(SMW)의 단부들에 연결된 한 쌍의 전기 연결 부재들(12, 13)을 유지하고 외측으로부터 접근가능한, 회로 보드 또는 플레이트(11)가 배치되는, 액츄에이터 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연결 부재들(12, 13) 중 적어도 하나와 상기 형상-기억 와이어(SMW) 사이에, 정온도계수(PTC)를 갖는 저항기가 개재되는, 액츄에이터 장치.
  8. 제5항, 및 제6항 또는 제6항에 있어서, 상기 이동가능 부재(5)가 상기 후퇴 상태와 상기 추출 상태 사이로 변위가능함에 있어서 상기 이동가능 부재가 통과하는 쪽의 반대쪽에서 상기 연결 부재들(12, 13)이 상기 구조체(2, 3)의 외측으로부터 접근가능한, 액츄에이터 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 형상-기억 와이어(SMW)의 상기 단부들에, 개별의 앵커 요소들(15, 16)이, 바람직하게는 디스크 형상인 앵커 요소들이, 상기 지지 구조체(2, 3) 내에 미리 배치된(predisposed) 개별의 보유 안착부들(retaining seats; 19, 20) 안으로 삽입되어 고정되고, 상기 앵커 요소들(15, 16)과 상기 회로 보드 또는 플레이트(11) 사이에서 상기 와이어(SMW)의 느슨한 단부 부분들(loose end portions)이 연장되는, 액츄에이터 장치.
  10. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 굴곡 부재들은, 상기 지지 구조체(2, 3)에 연속된(solid) 개별의 정지상태 핀들(21, 23)을 포함하고, 상기 지지 구조체(2, 3) 상에는 회전가능하게 장착된 개별의 부시들(bushes; 22, 24)이 있어, 상기 형상-기억 와이어(SMW)가 상기 개별의 부시들 주위로 통과하는, 액츄에이터 장치.
  11. 토출 장치(dispensing device), 특히 식기 세척기를 위한 토출 장치로서, 상기 토출 장치(D)는, 제1 세정제의 양 및 그 후에 제2 세정제 등등의 양을 토출하기 위해, 전기한 항들 중 하나 이상에 따른 전기적으로-제어가능한 액츄에이터(1)에 의한 동일 제어 부재의 순차적 활성화의 결과로서, 순서대로, 선택적으로 활성화되도록 적합화된 제1 토출 수단 및 제2 토출 수단(30, 40)을 포함하는, 토출 장치.
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