머리카락을 퍼머할 때 모발에 수분을 공급하거나 피부맛사지 등을 할 때 피부에 수분, 영양분 등을 공급하여 머리카락과 피부가 탄력을 갖도록 해주기 위하여미용실에서 피부 미용 스팀기를 사용하고 있다. 구체적으로 피부 미용 스팀기는 퍼머(permanent)시술시 퍼머액을 정착시키거나, 모발 손상을 초래하는 열에 의한 드라이를 대체하는 수분보급 드라이 시술을 하거나, 염색약을 정착시키거나, 육모제를 두피에 침투시킬 때 사용될 수 있다.
통상적으로 미용 스팀의 조건은 입자의 크기가 약 3㎛이고, 온도가 62℃인 것으로 알려져 있다. 상기 조건을 갖춘 스팀을 발생시키기 위하여, 피부 미용 스팀기는 물을 공급받는 수조 및 상기 수조의 내부에 충전된 물을 초음파 진동 또는 가 열시켜 이를 증기로 무화시키는 초음파 진동자나 히터가 구비되어 있는데, 진동자에 의해 기화된 물입자를 방출전에 히터에 의해 가열하여 62℃의 스팀이 최종적으로 분사되도록 한 구성이 대부분이다. 하지만, 이들 피부 미용 스팀기는 진동자에 의해 기화된 물입자가 출구에 장착된 고온의 히터 표면을 거치면서 증발하게 되어, 증기의 손실이 발생되는 문제점이 있었다. 상기 문제점을 해결하기 위하여 진동자의 수를 다량으로 설치하여 손실된 증기의 양을 보충하고자 하였으나, 진동자 작동에 소모되는 전력소비량이 증가되는 또 다른 문제점이 있었다.
진동자의 수 및 증기의 손실을 줄이기 위하여 대한민국 공개실용신안공보 제1999-012237호는 물탱크로부터 수조에 채워지는 물의 양을 조절할 수 있는 수위조절기가 장착된 이온 스티머를 개시하였으나, 이는 수위 조절기 센서(전극봉)가 수조 내부에 설치되어 있어, 물 속에 함유되어 있는 미네랄 성분 등에 의해 오염되어 오작동이 일어나거나, 물탱크로부터 수조에 물이 채워지는 동안에는 증기 방출이 멈추게되고, 또한 수조의 압력이 일정하지 않아 증기 방출시 수포가 분출되는 문제점이 있었다.
또한, 모발 및 피부에 처리하는 연화제, 환원제, 세정제, 영양제 등의 미용약제를 수조에 넣어 스팀으로 방출시킬 경우, 미용 효과를 극대화시킬 수 있지만, 수조 내부에 장착된 수위 조절기 센서의 오염이 발생되기 때문에 통상적으로 모발 및 피부에 미용약제를 직접 처리한 후, 스팀을 가함으로써 침투시키고 있다. 대한민국 등록실용 제20-0375362호는 저수용기 등에 다원소광물 파우더를 혼입 또는 코팅시킴으로써 방출되는 원적외선이나 음이온과 스팀을 이용하여 효과적으로 얼굴 피부를 관리할 수 있는 미안용 스티머를 개시하였지만, 이는 상기 문제점을 근본적으로 해결하지는 못하였다.
한편, 대한민국 등록실용 제20-0343314호는 정전용량 센서를 감지수단으로 하여 링거용기 내의 액체유무를 대기간의 정전용량으로 감지토록한 링거액 감지기를 개시하였고, 대한민국 공개특허 제10-2007-0025849호는 정전용량센서를 이용한 비데용 온수탱크의 수위 감지장치를 개시한 바 있으나, 아직까지 미용 스티머의 수위조절을 위하여 정전용량 센서가 사용한 예는 없었다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 정전용량센서가 부착된 수위레벨 조절장치를 보일러 탱크(수조) 외부에 설치하면, 정전용량센서가 오염될 우려가 없기 때문에 미용 약제를 물과 함께 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 보일러 탱크에서 증발된 물의 양을 소량 단위로 감지하고, 증발된 양만큼의 물을 공급하여 보일러 탱크의 압력을 고압으로 일정하게 유지함으로써, 수포의 발생없이 나노입자의 증기를 일정하게 분출할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알 려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 추가로 명확히 전달하기 위함이다.
본 발명은 일 관점에서, (A) 물 또는 미용약제 수용액을 저장하는 저장탱크; (B) 상기 저장탱크로부터 공급받은 물 또는 미용약제 수용액을 증기로 변환시키는 가열수단이 장착된 보일러 탱크; (C) 상기 보일러 탱크 외부의 일측면에 위치하고, 상기 보일러 탱크 내부의 물 또는 미용약제 수용액의 수위를 정전용량센서를 이용하여 감지 및 조절하는 수위레벨 조절장치; 및 (D) 상기 보일러 탱크에서 발생된 증기가 외부로 방출되는 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적으로 증기 방출이 가능한 미용 스티머에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미용 스팀기의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명에 있어서, 상기 저장탱크(1)는 물 또는 미용약제 수용액을 저장하는 곳으로써, 재질, 용량 등 특별한 제한없이 통상적인 저장수단을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 미용 스티머는 상기 저장탱크(1)에 저장된 물 또는 미용약제 수용액에 함유된 불순물을 제거하기 위한 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 필터는 양이온 및 음이온 교환수지 필터(2, 3)를 사용할 수 있다. 전극봉 방식으로 수위를 감지하는 통상적인 미용 스티머는 양이온 및 음이온 교환수지 필터를 함께 사용할 경우, 저항 전도도의 차이가 발생하여 전극이 저장탱 크의 수위를 감지하지 못하기 때문에, Ca2+, Na+ 등의 양이온을 제거할 수 있는 양이온 교환수지 필터만을 사용하였으나, 상기 미용 스티머는 정전용량센서를 이용하여 수위를 감지하므로, 양이온 및 음이온 교환수지 필터를 모두 사용할 수 있고, 따라서, 초 순수 증기를 방출할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 보일러 탱크(8)에는 상기 저장탱크(1)로부터 공급받은 물 또는 미용약제 수용액을 증기로 변환시키는 가열수단(9, 14)이 장착되어 있으며, 상기 가열수단으로는 히터, 초음파 진동자 등을 예시할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 보일러 탱크(8)는 물 또는 미용약제 수용액을 증기로 변환시키기 위한 제 1히터(9)가 하부에 장착되어 있고, 발생된 증기를 추가로 가열시키는 제 2히터(14)가 상부에 장착된 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 상기 제 1히터의 온도는 800 내지 1100℃인 것이 바람직하고, 제 2히터의 온도는 400 내지 600℃인 것이 바람직하다.
상기 제 2히터(14)는 발생된 증기를 추가로 가열시켜 약 0.3nm 입자 크기의 기체화된 과열 증기를 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 나노 사이즈의 미세 증기는 모발 내부까지 침투하여 콜텍스 내의 마이크로 피브릴 섬유 사이에 물을 침투시키고, 침투된 물이 팽윤을 일으켜 모발의 큐티클을 열어주기 때문에 모발에 손상을 주지 않고, 수분 또는 미용약제를 침투시킬 수 있다.
또한, 상기 보일러 탱크(8)는 상기 제 1히터(9) 및 제 2히터(14)의 사이에 은나노 볼(11), 음이온 볼(12) 및 원적외선 볼(13)로 구성된 군에서 선택되는 기능 성 볼이 1종류 이상 충진되어 있는 기능성 볼 충진부(10) 및 상기 기능성 볼 충진부(10)에 관의 일 부분이 접촉하고 있는 증기 포집관(15)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기능성 볼은 미용 효과를 극대화 시키기 위한 것으로써, 통상적으로 알려진 것들을 제한없이 사용할 수 있으며, 상기 기능성 볼의 지름은 3 내지 20㎜인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 은나노 볼(11)은 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), 이산화규소(SiO2), 알루미나(Al2O3), 은(Ag) 등을 포함할 수 있으며, 항균활성, 특히 비듬균 제거 효과가 있다. 상기 음이온 볼(12)은 지르코늄(Zr), 오산화인(P2O5), 알루미나(Al2O3), 이산화규소(SiO2), 이산화티탄(TiO2) 등을 포함할 수 있으며, 물분자를 추가로 분해하는 클러스터(cluster) 현상을 유발하여 피부 또는 모발에 증기의 침투를 촉진시키고, 혈액순환을 촉진하는 효과가 있다. 상기 원적외선 볼(13)은 이산화규소(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe2O3), 이산화티탄(TiO2) 등을 포함할 수 있으며, 방사된 원적외선이 피부 또는 모발에 열을 전달함으로써, 증기의 침투를 촉진시키고, 혈액순환을 촉진하는 효과가 있다.
상기 기능성 볼 충진부(10)는 상기 보일러 탱크(8) 내부에 기능성 볼이 충진되는 공간으로써, 상기 보일러 탱크(8) 내부에 그물망 형태의 받침을 장착시킴으로써 충진공간을 확보할 수 있다. 상기 그물망은 상기 기능성 볼이 빠져 나가지 않을 정도의 홀 크기를 갖는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으나, 고열에 견딜 수 있는 스테인레스 스틸(stainless steel) 등으로 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 장착되는 그물망의 수는 특별히 제한되지 않으나 사용되는 기능성 볼의 종류에 따라 1 내지 3개를 일정 간격을 유지하며 층층히 장착하는 것이 바람직하다. 상기 그물망을 보일러 탱크에 장착하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를들면 납땜 등으로 장착하거나, 보일러 탱크 내부에 상기 그물망이 걸쳐질 수 있도록 설치된 걸림대 등을 이용하여 장착할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 증기 포집관(15)은 상기 보일러 탱크(8)에 장착된 제 1히터(9)에 의해 발생된 증기를 포집하기 위한 것으로서, 상기 기능성 볼 충진부(10)에 관의 일 부분이 접촉, 즉 충진된 기능성 볼 사이에 증기 포집관(15)이 박혀 있는 것이 바람직하다. 상기 증기 포집관(15)은 속이 비어 있는 관 모양이며, 하부 끝단은 막혀져 있고, 증기 포집을 위하여, 상기 기능성 볼 충진부(10)와 접촉하고 있는 일 부분은 다수의 기공이 형성되어 있고, 상부 끝단은 상기 기공을 통하여 포집된 증기를 방출하기 위하여 열려있다. 따라서, 본 발명에 따른 미용 스티머는 원적외선, 음이온 및 은나노를 증기와 함께 방출할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 수위레벨 조절장치(4)는 상기 보일러 탱크(8) 내부의 물 또는 미용약제 수용액의 수위를 감지 및 조절하기 위한 것으로서, 정전용량센서(6) 및 상기 정전용량센서의 온도 조절을 위한 열교환기(5)가 외부 일 측면에 각각 부착된 것을 특징으로 한다.
상기 수위레벨 조절장치(4)는 상기 보일러 탱크(8) 외부의 일측면에 위치하 는 것이 바람직하며, 특히 수위레벨 조절장치(4)의 외부에 부착된 정전용량센서(6)가 보일러 탱크(8) 내부의 물 또는 미용약제 수용액의 수위를 감지할 수 있도록 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 수위레벨 조절장치(4)는 일 측면에 부착된 정전용량센서(6)가 상기 보일러 탱크(8)의 표면으로부터 15㎝ 이내로 이격되도록 설치되는 것이 바람직하며, 상기 정전용량센서(6)가 상기 보일러 탱크(8)의 특정 높이에 수면이 도달했는지 여부를 감지하고, 그 결과를 전기적 신호로 주인쇄회로기판(main PCB)에 있는 주제어장치(MCU)에 전달하도록 설치 되는 것이 바람직하다. 예를들면 상기 보일러 탱크(8)에 설치된 제 1히터(9)의 상부 끝단으로부터 위쪽으로 5 내지 8㎝ 이격된 높이의 수면을 감지하도록, 이와 동일한 높이에 상기 정전용량센서(6)를 설치할 수 있다.
상기 수위레벨 조절장치(4)는 보일러 탱크(8)와 연결되어 증기 및 물 또는 미용약제 수용액이 이동하는 통로인 동파이프 및 냉각수가 이동하는 열교환기(5)의 동파이프와 연결되어 있으므로, 특별한 고정장치 없이 원하는 위치에 설치할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 증기 및 물 또는 미용약제 수용액은 펌프에 의하여 이동할 수 있다.
상기 정전용량센서(6)의 작동방식은 다음과 같다. 수위레벨 조절장치(4)에 부착된 정전용량센서(6)가 작동되어 물 등의 감지물체가 근접하면 정전용량센서(6)의 검출전극과 감지물체 표면에 전기분극이 발생되어 대기간 정전용량(electrostatic capacity)이 발생되는 원리에 의하여 감지물체의 근접 여부 상태를 감지할 수 있게 되는 것이다. 따라서 본 발명의 수위레벨 조절장치(4)가 위치한 지점의 레벨 이상으로 감지물체인 물 또는 미용약품 수용액이 채워져 있으면, 수위레벨 조절장치(4)에 장착된 정전용량센서(6)의 검출전극과 보일러 탱크(8) 내부에 수용된 물 또는 미용약제 수용액의 표면으로 발생되는 전기분극에 의하여 정전용량이 발생되고, 이후 제 1히터(9)에 의하여 물 또는 미용약제 수용액이 증기로 변환되어 점점 감소됨에 따라 본 발명의 수위레벨 조절장치(4)가 위치한 지점의 레벨 이하로 되면서 정전용량센서의 검출전극에 접촉되어 물 또는 미용약제 수용액이 소진되면 정전용량이 점차로 감소되게 됨으로서 정전용량에 변화가 발생되게 되는 것이다. 이후, 감지된 정전용량 변화 값은 전기적 신호로 주인쇄회로기판(main PCB)(미도시)에 있는 주제어장치(MCU)(미도시)에 전달되어, 감소된 양만큼의 물 또는 미용약제 수용액을 보일러 탱크(8)로 보충시킨다.
따라서, 상기 정전용량센서(6)는 60 내지 100ml(보일러 탱크 단면적에 대하여 1mm 높이)로 물 또는 미용약제 수용액을 상기 보일러 탱크(8)에 공급함으로써, 보일러 탱크(8) 내부의 압력을 0.3 내지 0.45Mpa의 고압으로 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.
반면, 일반적으로 보일러 탱크의 압력은 물 또는 미용약제 수용액의 양이 변화함에 따라 함께 변화한다. 따라서, 최종적으로 브러쉬(17)로 방출되는 증기의 압력은 일정하지 않으며, 보일러 탱크에 물이 보충되는 동안에는 증기 방출이 멈추게 된다. 방출되는 증기의 압력이 일정하지 않을 경우, 소음이 발생하기 때문에 미용 시술시 불쾌감이 유발될 수 있으며, 증기가 방출되기 전에 수포가 방출되는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 정전용량센서(6)는 물과 직접 접촉을 하지 않으면서, 수위를 감지하고 조절할 수 있으므로, 물 뿐만 아니라, 연화제, 환원제(예: 브롬산, 과산화수소), 세정제, 영양제(예: 케라틴) 등의 미용약제를 물과 함께 사용할 수 있어, 피부 및 모발의 미용 효과를 극대화시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 수위레벨 조절장치(4)의 케이스는 고 내열성이면서, 정전용량센서가 작동할 수 있는 재질인 합성수지 또는 유리인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 합성수지로는 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketones; PEEK) 등을 예시할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 열교환기(5)는 상기 정전용량센서(6)의 열에 의한 고장, 손상 등을 방지하기 위하여 수위레벨 조절장치에 부착되어 있는 정전용량센서(6)와 근접한 곳에 부착되는 것이 바람직하며, 상기 열교환기(5)로는 알루미늄 등으로 이루어진 라디에이터를 예시할 수 있다. 상기 저장탱크(1)에 저장된 물 또는 미용약제 수용액 일부는 냉각수 기능을 수행하기 위하여 상기 저장탱크(1)와 상기 열교환기(5)에 연결된 동파이프를 통하여 순환한다.
본 발명에 따른 미용 스티머는 상기 보일러 탱크(8)와 연결된 물 또는 미용약제 수용액이 이동하는 동파이프 및 증기가 이동하는 동파이프에 상기 2개의 동파이프를 연결하는 바이패스관(7)이 추가로 설치되어 상기 보일러 탱크(8) 내부의 압력을 일정하게 유지하고, 상기 수위레벨 조절장치(4)의 온도를 조절하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 바이패스관(7)을 설치함으로써 수위레벨 조절장치(4)로 들어가는 보일러 탱크(8)의 고온 증기의 양을 조절할 수 있고, 따라서, 고온으로부터 정전용량센서(6)를 보호하여, 정전용량센서가 정밀하게 작동되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 미용 스티머는 상기 보일러 탱크(8)에서 발생된 증기가 외부로 방출되는 브러쉬(17)를 포함한다. 상기 브러쉬(17)의 내부에는 히터(18)가 장착되어 있고, 은나노 볼, 음이온 볼 및 원적외선 볼로 구성된 군에서 선택되는 기능성 볼(19)이 1종류 이상 충진되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 보일러 탱크(8)의 제 1히터에 의하여 증기로 전환되고, 제 2히터에서 더욱 가열된 증기는 최종적으로 브러쉬(17)에 설치된 히터(18)를 통과하면서 130 내지 150℃로 노즐(20)을 통하여 방출될 수 있다. 상기 보일러 탱크(8)의 증기는 실리콘 호스를 통하여 상기 브러쉬(17)로 이동하고, 노즐(20)로 방출된다. 상기 실리콘 호스의 내경은 상기 보일러 탱크(8)의 압력에 따라 달라질 수 있으나, 1.2 내지 1.8㎜인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.4 내지 1.6㎜인 것을 사용하면 소음없이, 고압의 증기를 방출할 수 있다.
상기 브러쉬(17)의 내부에 충진된 기능성 볼(19)은 앞서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 따라서, 최종적으로 방출되는 증기는 은나노, 음이온 및 원적외선과 함께 방출되므로 피부미용 효과를 최대화할 수 있으며, 히터(18)에 의해 가열된 기능성 볼(19)은 장시간동안 온도를 유지할 수 있으므로, 증기가 방출되지 않아도 브러쉬에 결로현상이 발생하지 않는다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통 상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.