KR200430954Y1 - 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기 - Google Patents

미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기 Download PDF

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Abstract

본 고안은 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기에 관한 것으로서, 물이 수용되는 제 1물통과; 제 1물통의 하한 수위를 감지하는 하한수위 감지센서와; 상기 제 1물통에 수용되어 있는 물을 수송하는 펌프와; 상기 펌프를 통해 수송된 물이 수용되고 내부에는 지지대가 형성된 제 2물통과; 상기 제 2물통의 기준 수위를 감지하는 기준수위 감지센서와; 상기 제 2물통 내부에 형성된 지지대에 회동 가능하도록 설치되되, 압전진동자, 압전진동자의 일단에 부착되고 복수개의 미세 구멍이 형성된 미세공판 및 상기 미세공판에 부력이 작용하도록 설치된 부력부재를 갖는 분사모듈과; 전원이 온 되면 설정 주파수를 발생시켜 상기 분사모듈의 압전진동자에 전달하고 압전진동자에 전원을 인가하여 압전진동자의 작동으로 미세공판이 진동함에 따라 미세 구멍을 통해 제 2물통에 수용된 물로부터 무화 입자를 발생시키도록 제어하되, 상기 기준수위 감지센서가 제 2물통의 기준 수위를 감지하면 상기 펌프가 작동하여 제 1물통의 물이 제 2물통으로 수송되도록 제어하고, 상기 하한수위 감지센서가 제 1물통의 하한 수위를 감지하면 설정 주파수의 발생을 멈추고 압전진동자로의 전원을 차단시키는 제어모듈로 이루어진 것을 특징으로 한다.
미세공판, 부표, 초음파 가습기

Description

미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기{ULTRASONIC HUMIDIFIER OF FLOAT FORM UTILIZING PLATE WITH MINUTE HOLES}
도 1은 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기를 나타내는 사사도.
도 2는 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기를 나타내는 분해 사사도.
도 3은 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기를 나타내는 단면도.
도 4는 분사모듈의 작동을 설명하기 위한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 부표방식의 초음파 가습기 110 : 본체
111 : 전원 스위치 112 : 분사량 조절볼륨
113 : 분사량 표시램프 114 : 조명 스위치
115 : 조명등 작동 표시램프 116 : 조명등
120 : 제 1물통 121 : 하한수위 감지센서
122 : 뚜껑 130 : 제 2물통
131 : 지지대 132 : 기준수위 감지센서
133 : 분사 안내관 140 : 분사모듈
141 : 압전진동자 142 : 내부 고정부재
143 : 미세공판 144 : 외부 고정부재
145 : 부력부재 150 : 펌프
160 : 제어모듈 131a: 힌지홈부
144a : 힌지핀부
본 고안은 초음파 가습기에 관한 것으로서, 특히 압전진동자에 부착된 미세공판이 수면에 위치하여 물의 표면장력으로 물과 미세공판이 연결된 상태에서 진동되어 무화 입자가 공기 중에 발산되도록 하는 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기에 관한 것이다.
일반적으로, 가습기는 가정이나 사무실 등의 실내에 설치되어 공기 중에 습기를 공급하게 된다. 가습기의 종류로는, 흡입한 물을 원심력으로 날려서 부딪치게 하여 입자화하는 원심분무식과, 전기회로에서 설정된 주파수의 전기신호를 발생시켜 물 속에 놓인 진동자로 전달하여 초음파를 발생시키면 케비테이션(cavitation:추진기 등의 뒤에 생기는 진동현상)이 일어나 가느다란 안개가 발생하는 초음파 가습기와, 히터나 전극용으로 물을 가열시켜 증기를 발생시키는 전열식 가습기 등이 있다.
이 중에서 초음파 가습기에 대하여 구체적으로 살펴보면, 무화 입자가 25~45㎜ 정도 깊이의 물을 뚫고 나오는 구조로서 AC 48V 전압으로 1.65MHz~2.45MHz 발진장치로 압전진동자를 진동시켜 발생되는 초음파를 액체 내에서 액체의 표면으로 방사시키면 압전진동자에 접촉하고 있는 물이 공진을 일으키고 진폭이 커지면서 물보라와 물방울을 튕기면서 무화 입자가 물속에서 밖으로 나오게 되는 것이다.
그런데, 이러한 구조의 초음파 가습기는 근본적으로 다음과 같은 문제점이 있다. 첫째로, 무화 입자가 물속을 뚫고 밖으로 나와야 하므로 무화 입자가 커지게 되고 수면에서 발산 속도가 낮아짐으로써 무화 후 곧바로 응축되어 떨어지고, 또한 압전진동자에 접촉하고 있는 물이 공진을 일으켜 진폭이 커지면서 물보라가 생기면서 물방울이 튀어서 소음이 발생하는 문제점이 있었다. 둘째로, 물보라와 소음이 발생됨에 따라 필요없는 에너지가 소모될 뿐만 아니라 무화 입자를 공기 중으로 발산시키기 위하여 별도의 송풍 장치가 반드시 필요하게 되어 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.
이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 물보라에 의한 소음과 소비전력을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 송풍 장치를 없앨 수 있도록 압전진동자에 부착된 미세공판을 수면에 위치시켜 미세공판을 통과하여 발생되는 무화 입자가 물속을 통과하지 않고 곧바로 공기 중으로 발산될 수 있도록 하는 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기는, 전원을 온/오프시키는 스위치와; 물이 수용되는 제 1물통과; 상기 제 1물통의 하한 수위를 감지하는 하한수위 감지센서와; 상기 제 1물통에 수용되어 있는 물을 수송하는 펌프와; 상기 펌프를 통해 수송된 물이 수용되고 내부에는 지지대가 형성된 제 2물통과; 상기 제 2물통의 기준 수위를 감지하는 기준수위 감지센서와; 상기 제 2물통 내부에 형성된 지지대에 회동 가능하도록 설치되되, 압전진동자, 압전진동자의 일단에 부착되고 복수개의 미세 구멍이 형성된 미세공판 및 상기 미세공판에 부력이 작용하도록 설치된 부력부재를 갖는 분사모듈과; 상기 스위치가 조작되어 전원이 온 되면 설정 주파수를 발생시켜 상기 분사모듈의 압전진동자에 전달하고 압전진동자에 전원을 인가하여 압전진동자의 작동으로 미세공판이 진동함에 따라 미세 구멍을 통해 제 2물통에 수용된 물로부터 무화 입자를 발생시키도록 제어하되, 상기 기준수위 감지센서가 제 2물통의 기준 수위를 감지하면 상기 펌프가 작동하여 제 1물통의 물이 제 2물통으로 수송되도록 제어하고, 상기 하한수위 감지센서가 제 1물통의 하한 수위를 감지하면 설정 주파수의 발생을 멈추고 압전진동자로의 전원을 차단시키는 제어모듈로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기준수위 감지센서는 적어도 상기 분사모듈 미세공판의 일부가 물 속에 잠기거나 미세공판이 물 표면에 접촉되어 물과 미세공판 사이에 표면장력이 발생될 수 있는 위치에 설치하는 것이 좋다.
또한, 상기 제 1물통, 제 2물통 및 분사모듈은 청소 및 유지 보수가 용이하 도록 각각 탈·부착이 가능하도록 설치하는 것이 좋다.
또한, 상기 초음파 가습기는 사용자가 가습기의 상태를 확인할 수 있도록 상기 제 1물통의 수위 상태 및 상기 분사모듈의 작동 상태를 표시하는 표시램프를 더 구비하는 것이 좋다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기를 나타내는 사사도이고, 도 2는 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기를 나타내는 분해 사사도이고, 도 3은 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기를 나타내는 단면도이고, 도 4는 분사모듈의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기(100)는 크게 본체(110)와, 일차적으로 물을 수용하는 제 1물통(120)과, 제 1물통(120)의 물을 수송받아서 이차적으로 수용하는 제 2물통(130)과, 상기 제 2물통(130) 내에 설치되어 제 2물통(130)에 수용된 물을 무화(霧化) 입자로 만들어서 곧바로 공기 중으로 분사하는 분사모듈(140)과, 상기 제 1물통(120)의 물을 제 2물통(130)으로 수송하는 펌프(150)와, 설정된 주파수를 발생시켜서 상기 분사모듈(140)에 전달하고 분사모듈(140)을 제어함으로써 무화 입자를 발생시켜서 공기 중으로 분사할 수 있도록 하고, 또한 상기 펌프(150)를 제어함으로써 제 1물통(120)의 물이 제 2물통(130)으로 수송될 수 있도록 하는 제어모듈(160)을 구비한 다.
상기 본체(110)의 전면에는 전원을 온/오프시킬 수 있는 스위치(111)와, 분사량을 강,중,약으로 조절할 수 있는 분사량 조절볼륨(112)과, 분사량을 구분하여 표시하는 분사량 표시램프(113)와, 미관을 위해 설치된 조명등(116)을 작동시킬 수 있는 조명 스위치(114)와, 조명등(116)의 작동을 표시하는 표시램프(115)가 배치된다. 이 때, 상기 제 1물통(120)의 수위 상태를 나타내는 수위 표시램프를 추가로 배치할 수 있다.
상기 제 1물통(120)은 물을 수용할 수 있도록 내부에 일정한 공간이 형성되고 상부가 개방된 형태로서 수용된 물의 하한 수위를 감지할 수 있는 센서(121)가 설치된다. 또한, 상기 제 1물통(120)은 소정의 뚜껑(122)을 사용하여 상부를 개폐할 수 있다.
상기 제 2물통(130)은 물을 수용할 수 있도록 내부에 일정한 공간이 형성되고 소정 위치에는 분사모듈(140)을 설치할 수 있도록 힌지홈부(131a)를 구비한 지지대(131)가 형성되며 상부가 개방된 형태로서 수용된 물의 기준 수위를 감지할 수 있는 센서(132)가 설치된다. 또한, 제 2물통(130)은 설치된 분사모듈(140)을 보호하고 분사모듈(140)에서 분사되는 무화 입자를 원하는 방향으로 유도할 수 있는 유도구가 형성된 소정의 분사 안내관(133)을 사용하여 상부를 개폐할 수 있다. 이 때, 상기 제 1물통(120) 및 제 2물통(130)은 청소 및 유지 보수가 용이하게 본체(110)로부터 탈·부착이 가능하도록 설치하는 것이 좋다.
상기 분사모듈(140)은 상기 제 2물통(130)에 형성된 지지대(131)의 힌지홈 부(131a)에 삽입될 수 있는 힌지핀부(144a)를 구비하여 수위가 변동됨에 따라 자유자재로 회동이 가능하도록 힌지 구조로 설치된다. 이러한 분사모듈(140)은 소정의 주파수를 전달받아 초음파를 발생시키는 압전진동자(141), 압전진동자(141)를 고정시키되 압전진동자(141)에서 발생되는 초음파가 감쇄되지 않도록 연성의 실리콘 재질인 내부 고정부재(142), 압전진동자(141)의 일단에 부착되어 압전진동자(141)의 초음파 발생에 따라 진동하여 무화 입자를 공기 중으로 분사할 수 있도록 복수개의 미세 구멍이 형성된 미세공판(143), 상기 제 2물통(130)에 형성된 지지대(131)의 힌지홈부(131a)에 결합되는 힌지핀부(144a)를 구비하고 내부 고정부재(142)에 고정된 압전진동자(141)와 미세공판(143)을 외부에서 고정시키는 외부 고정부재(144) 및 미세공판(143)이 수면에서 무화 입자를 발생시켜서 공기 중으로 직접 분사할 수 있도록 미세공판(143)에 일정한 부력이 작용하게 설치된 고무발포제품 등과 같은 부력부재(145)를 구비한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 미세공판(143)은 부력부재(145)의 작용으로 물에 뜬 상태로 물의 표면장력으로 물과 미세공판(143)이 연결된 상태에서 진동함으로써 미세한 무화 입자를 발생시켜서 공기 중에 곧바로 발산할 수 있다.
여기서, 상기 분사모듈(140)의 압전진동자(141)는 부착된 미세공판(143)이 양호한 진동특성을 가질 수 있도록 Zr/Ti비와 MnO2 첨가량에 의한 전기기계 결합계수와 품질계수를 향상시킬 수 있는 소재이면 좋다. 또한, 상기 미세공판(143)은 니켈 소재의 판(두께: 약 50㎛)에 그물망 형식의 미세 구멍(전면: 약 60~80㎛, 후면: 약 2~5㎛을 뚫을 수 있도록 전주도금(Electroforming) 공법의 Photo-electroforming 기술을 이용하여 제작할 수 있다.
그런데, 상기 제 2물통(130)에 설치된 기준수위 감지센서(132)는 적어도 상기 분사모듈(140) 미세공판(143)의 일부가 물 속에 잠기거나 미세공판(143)이 물 표면에 접촉되어 물과 미세공판(143) 사이에 표면장력이 발생될 수 있는 위치에 설치함으로써 무화 입자를 효과적으로 발생할 수 있도록 하는 것이 좋다.
상기 분사모듈(140)은 청소 및 유지 보수가 용이하게 제 2물통(130)으로부터 탈·부착이 가능하도록 설치하는 것이 좋다.
상기 펌프(150)는 상기 제 1물통(120)의 물을 제 2물통(130)으로 수송할 수 있도록 구동 모터, 펌핑기어 및 수송관 등으로 이루어진다.
상기 제어모듈(160)은 오실레이터 및 마이컴 등을 구비한 회로로서 설정된 주파수를 발생시켜서 상기 분사모듈(140)의 압전진동자(141)에 적합한 진동수를 전달할 수 있도록 설계된다. 상기 제어모듈(160)의 기능을 구체적으로 살펴보면, 먼저 상기 전원 스위치(111)가 조작되어 전원이 온 되게 되면 설정된 주파수를 발생시켜 상기 분사모듈(140)의 압전진동자(141)에 전달하고 압전진동자(141)에 전원을 인가하여 전달된 주파수로부터 초음파를 발생시키도록 함으로써 미세공판(143)이 진동하여 형성된 미세 구멍을 통해 무화 입자를 발생시켜서 공기 중으로 발산시킬 수 있도록 제어한다.
또한, 상기 제어모듈(160)은 기준수위 감지센서(132)가 제 2물통(130)의 기준 수위를 감지하게 되면 상기 펌프(150)가 작동하여 제 1물통(120)의 물이 제 2물 통(130)으로 수송되도록 제어하고, 상기 하한수위 감지센서(121)가 제 1물통(120)의 하한 수위를 감지하게 되면 설정 주파수의 발생을 멈추고, 아울러 압전진동자(141)로 인가되는 전원을 차단시킨다.
또한, 상기 제어모듈(160)은 상기 하한수위 감지센서(121)가 하한 수위를 감지하게 되면 상기 표시램프(115)에서 그 상태를 외부로 표시할 수 있도록 소정 신호를 출력하고, 상기 분사량 조절볼륨(112)이 조작되면 분사량 표시램프(113)에서 분사량의 상태를 표시할 수 있도록 소정 신호를 출력한다.
상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기의 작동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사전에 사용자는 본체(110)로부터 제 1물통(120) 및 제 2물통(130)을 분리하여 물을 채운 후에 설치하거나 제 1물통(120) 및 제 2물통(130)이 설치된 상태에서 뚜껑(122)을 분리하여 물을 채운 후에 뚜껑(122)을 닫는다. 사용자가 가습기를 작동시키기 위해 전원 스위치(111)를 조작하게 되면 전원이 온 되어 분사모듈(140)의 압전진동자(141)가 작동하게 된다.
그러면, 미세공판(143)이 압전진동자(141)의 진동에너지를 전달받아 진동하게 되어 제 2물통(130)에 수용된 물로부터 미세 구멍을 통해 아주 작은 수많은 무화 입자들을 발생시킴에 따라 분사 안내관(133)을 통해 공기 중으로 분사된다.
제 2물통(130)에 수용된 물이 점차로 줄어들어 기준수위 감지센서(132)가 기준 수위를 감지하게 되면 펌프(150)에 전원이 인가되어 작동하게 됨으로써 제 1물 통(120)의 물이 제 2물통(130)으로 수송된다.
만약에, 하한수위 감지센서(121)가 제 1물통(120)에 수용된 물이 점차로 줄어들게 됨으로써 제 1물통(120)의 하한 수위를 감지하게 되면 압전진동자(141)에 인가되던 전원이 차단되어 작동을 멈추게 되고, 분사량 표시램프(113) 및 조명등 작동 표시램프(115)는 물 보충을 외부에 알릴 수 있도록 소등된다.
한편, 본 고안에 따른 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 고안의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 고안과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
본 고안에 따르면, 미세공판을 이용하여 수면 위에서 무화 입자를 발생시켜 곧바로 공기 중으로 분사시킴으로써 송풍장치가 필요없어 생산단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 소음과 소비전력을 절감할 수 있는 잇점이 있다. 또한, 미세공판의 구멍 크기와 진동수를 조절함으로써 인체에 가장 적정한 크기의 무화 입자를 발생시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 제 1물통, 제 2물통 및 분사모듈의 탈·부착이 가능함으로써 청소 및 유지 보수가 용이한 잇점이 있다.

Claims (4)

  1. 전원을 온/오프시키는 스위치와;
    물이 수용되는 제 1물통과;
    상기 제 1물통의 하한 수위를 감지하는 하한수위 감지센서와;
    상기 제 1물통에 수용되어 있는 물을 수송하는 펌프와;
    상기 펌프를 통해 수송된 물이 수용되고 내부에는 지지대가 형성된 제 2물통과;
    상기 제 2물통의 기준 수위를 감지하는 기준수위 감지센서와;
    상기 제 2물통 내부에 형성된 지지대에 회동 가능하도록 설치되되, 압전진동자, 압전진동자의 일단에 부착되고 복수개의 미세 구멍이 형성된 미세공판 및 상기 미세공판에 부력이 작용하도록 설치된 부력부재를 갖는 분사모듈과;
    상기 스위치가 조작되어 전원이 온 되면 설정 주파수를 발생시켜 상기 분사모듈의 압전진동자에 전달하고 압전진동자에 전원을 인가하여 압전진동자의 작동으로 미세공판이 진동함에 따라 미세 구멍을 통해 제 2물통에 수용된 물로부터 무화 입자를 발생시키도록 제어하되, 상기 기준수위 감지센서가 제 2물통의 기준 수위를 감지하면 상기 펌프가 작동하여 제 1물통의 물이 제 2물통으로 수송되도록 제어하고, 상기 하한수위 감지센서가 제 1물통의 하한 수위를 감지하면 설정 주파수의 발생을 멈추고 압전진동자로의 전원을 차단시키는 제어모듈로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기준수위 감지센서는 적어도 상기 분사모듈 미세공판의 일부가 물 속에 잠기거나 미세공판이 물 표면에 접촉되어 물과 미세공판 사이에 표면장력이 발생될 수 있는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1물통, 제 2물통 및 분사모듈은 각각 탈·부착이 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 초음파 가습기는 상기 제 1물통의 수위 상태 및 상기 분사모듈의 작동 상태를 표시하는 표시램프를 더 구비한 것을 특징으로 하는 미세공판을 이용한 부표방식의 초음파 가습기.
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WO2015008997A1 (en) * 2013-07-15 2015-01-22 Dong Jin Seo Floating type humidifier

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