KR102099931B1 - 돌판을 이용한 스팀 가습 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유용한 광물로 이루어진 돌판을 가열 후 물을 접촉시켜 스팀을 발생시키는 핀란드식 사우나 모델을 적용하여 겨울철 실내 가습뿐 아니라 난방이 효율적으로 이루어지도록 하는 돌판을 이용한 스팀 가습 구조에 관한 것이다.

Description

돌판을 이용한 스팀 가습 구조 {STEAM HUMIDIFIER USING STONE PLATE}

본 발명은 가습기에 관한 것으로, 자세하게는 유용한 광물로 이루어진 돌판을 가열 후 물을 접촉시켜 스팀을 발생시키는 핀란드식 사우나 모델을 적용하여 겨울철 실내 가습뿐 아니라 난방이 효율적으로 이루어지도록 하는 돌판을 이용한 스팀 가습 구조에 관한 것이다.

가습기는 공기 중에 포함된 습도를 조절하기 위해 물 분자의 내부에너지를 증가시켜 수증기를 발생함으로써 습도를 증가시키는 장치로서, 일반적으로 많이 사용되는 가습기인 초음파 방식은 초음파를 발진시키는 진동자를 통해 물을 미세 분자화시켜 가습시키는 방법을 사용하고 있다.

이러한 초음파 방식의 가습기는 빠른 동작특성과 저전력 구동이 가능한 장점이 있으나 세균증식에 취약하여 잦은 물갈이 및 세척이 요구될 뿐 아니라 겨울에 사용시 실내의 온도를 떨어뜨리는 결과를 초래하는 단점이 있다.

이에 대한 대안으로 물을 가열하여 스팀을 발생시켜 가습이 이루어지도록 하는 가열방식의 가습기가 있으나 가열을 위한 전력의 소모가 많고 다량의 스팀발생과 신속한 동작특성에서 다소 불리함이 있다.

일반적인 가열방식의 가습기의 구조는 물을 수용한 저장탱크 및 이를 통해 공급되는 물을 가열하여 스팀을 발생시키는 전기방식의 히터와, 저장탱크에 내부의 적정수위를 유지하기 위한 수위센서 등을 구비한다.

이때 저장탱크 내에 수 리터(ℓ) 이상의 상량의 물이 저장되어 지속적으로 공급됨에 따라 이를 기화점까지 가열하는데 상당한 시간이 소요될 뿐 아니라 기화점에 도달하더라도 스팀을 통해 적정상태로 실내 가습이 이루어지는 데까지 시간이 소요되면서 요구되는 동작특성에 미치지 못하기도 하였다.

이뿐 아니라 종래의 가열방식 가습기는 저장탱크에 수용된 물을 가열시 별도의 가열공간을 분할하여 증발로 인한 수위저하시 낮은 온도의 물을 보충하는 방식이 적용되어 보충된 물을 다시 기화점까지 상승하는데 시간이 소요되면서 스팀발생 및 가습 효율이 크게 저하되는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1060134호 (2011.08.23)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 장소의 실내에서 핀란드식 사우나 원리를 통해 생성된 스팀으로 신속한 가습 및 난방과 함께 신체적으로 유익한 다양한 효과 함께 얻을 수 있는 돌판을 이용한 스팀 가습 구조를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적은 위한 본 발명은 가습기에 있어서, 화산암으로 이루어지되 하측에 가열튜브가 삽입될 수 있는 삽입홈이 다수 형성된 판형의 돌판; 상기 돌판을 지지하되 전열 방식으로 가열되며 상기 삽입홈에 삽입되는 가열튜브를 구비한 제1가열부; 근적외선을 방출하는 램프를 구비하며 상기 돌판 상측으로 빛을 비춰줌으로 복사방식으로 가열하는 제2가열부; 상기 돌판 상측으로 물을 뿌릴 수 있도록 구성되는 노즐 및 밸브를 구비하는 물공급부; 향을 갖는 목재로 이루어져 상기 돌판 상측에 위치하되 다수의 통공이 형성되는 덮개; 프로그램에 따라 상기 제1가열부 및 제2가열부와 밸브를 제어하는 제어부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 돌판 하측에 위치하여 내부에 물이 수용되되, 상기 돌판을 수용 가능하도록 향을 갖는 목재로 이루어진 통 형상의 수용부; 상기 돌판 또는 수용부를 승하강시켜 상기 돌판을 상기 수용부에 수용된 물에 담글 수 있도록 구성된 승하강부; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 승하강부는 상기 수용부 또는 돌판 하측에 수직으로 설치되며 외측에 수나사부가 형성된 종동기어와, 상기 종동기어에 물려 회전하며 종동기어를 승하강시키는 주동기어와, 상기 주동기어를 회전시키는 전동모터로 이루어지며, 상기 제어부는 상기 돌판 측의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 수용부의 수위를 측정하는 수위센서와, 타이머와, 동작설정을 위한 인터페이스부를 포함하여 설정된 수위 범위에서 설정된 온도를 유지하도록 설정된 시간 동안 가습제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 승하강부는 상기 수용부 또는 돌판 하측에 수직으로 설치되며 외측에 수나사부가 형성된 종동기어와, 상기 종동기어에 물려 회전하며 종동기어를 승하강시키는 주동기어와, 상기 주동기어를 회전시키는 핸들로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명을 통해 뜨겁게 달구어진 돌판에 물을 분사시켜 뜨거운 스팀을 빠르게 발생시킬 수 있어 매우 빠른 실내 가습과 난방이 이루어질 수 있으며, 스팀 자체와 돌판에서 발산되는 열기에 의해 난방 효과를 더욱 높일 수 있다.

이와 더불어 가습시 돌판에서 방출되는 원적외선과 음이온과 목재구조에서 방출되는 피톤치드에 의해 쾌적하고 인체에 유용한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 1 실시예에 따른 사시도,
도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 1 실시예에 따른 측단면도,
도 4는 본 발명의 2 실시예에 따른 사시도,
도 5는 본 발명의 2 실시예에 따른 측단면도,
도 6은 본 발명의 전기적인 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도 이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 같은 목적은 위한 본 발명 돌판을 이용한 스팀 가습 구조를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 1 실시예에 따른 사시도, 도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 분해 사시도, 도 3은 본 발명의 1 실시예에 따른 측단면도, 도 6은 본 발명의 전기적인 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도 이다.

본 발명에서는 핀란드식 사우나의 원리를 적용함에 따라 물을 가열하기 위한 매체로서 돌판을 활용하게 되므로, 화산암으로 이루어지는 판형의 돌판(110)을 구비하게 된다. 다양한 광석의 돌판이 사용 가능하나 본 발명에서 사용할 수 있는 대표적인 화산암으로 현무암과 화강암을 들 수 있다. 이 두 화산암 모두 거친 촉감과 여러 알갱이가 섞인 형태라는 유사점이 있으며, 알갱이의 크기를 비롯하여 암석의 색 및 외형에서 차이가 있다.

이러한 화산암은 공통적으로 단단하고 열에 매우 강한 특성이 있으므로 고온의 스팀발생을 위한 열 매개체로 매우 적절한 특징이 있으며, 본 발명에서 상기 돌판(110) 상측은 평평한 형태로 전체적으로 판형으로 이루어지되 하측에는 가열튜브가 삽입될 수 있는 삽입홈(111)이 다수 형성되도록 구성된다.

본 발명에서는 상기 돌판(110)을 가열하기 위한 수단으로 전기를 활용하게 되며, 상기 돌판(110)을 지지하되 상기 삽입홈(111)에 삽입되어 전열 방식으로 가열되는 가열튜브로 이루어지는 제1가열부(120)와, 근적외선을 방출하는 램프(131)를 구비하며 상기 돌판 상측으로 빛을 방출하는 제2가열부(130)가 구성된다.

상기 제1가열부(120)는 다양한 방식의 전열 방식의 히터가 스테인리스와 같은 부식에 강하면서도 열전도도가 뛰어난 재질의 전열튜브에 내장되어 방수특성이 있도록 구성되며, 상기 돌판(110)의 구조적 강도를 유지하는 범위에서 가능한 삽입홈(111)을 깊게 형성하여 전열튜브를 깊게 삽입하여 전열튜브로부터 돌판(110)으로 원활한 열전도가 이루어질 수 있도록 한다.

상기 제2가열부(130)는 공기를 불필요하게 데우지 않으면서 물체에만 열을 전달하는 방식의 수단으로 돌판(110)에 대한 열 침투력이 매우 뛰어난 근적외선을 통해 상기 제1가열부(120)와 더불어 돌판을 효과적으로 가열하게 된다. 다양한 램프형태의 발열체를 사용하게 되며 램프(131)에 근적외선 방출을 위한 특수코팅을 함으로 상기 돌판(110) 상측으로 떨어진 상태에서도 효과적으로 가열이 이루어질 수 있다.

즉 상기 제1가열부(120)는 전도방식으로, 상기 제2가열부(130)는 복사방식으로 각각 하측과 상측에서 상기 돌판(110)을 가열하게 되며, 이러한 복합방식의 가열을 통해 신속하게 돌판(110)을 스팀 생성이 가능한 온도로 가열하고 가열된 온도를 유지할 수 있게 된다.

또한, 가열된 상태의 돌판(110) 상측에서 물을 뿌려 스팀을 발생시킬 수 있도록 물공급부(140)가 구비되며, 세부구성으로 복수의 노즐(141)과, 상기 노즐(141)로 공급되는 물을 단속하는 밸브(142)가 구비된다. 또한, 공급될 물을 저장하는 탱크나 수도관 등에 연결되는 물 공급관이 연결될 수 있으며, 구비되는 탱크가 상기 노즐(141)보다 상측에 위치하는 경우 별도의 펌프가 필요 없으나, 후술되는 2 실시예와 같이 물이 수용되는 수용부(160)가 상기 돌판(110) 하측에 위치하는 경우 물을 흡입 및 가압하여 돌판 상측에서 뿌려줄 수 있도록 펌프(143)가 구비될 수 있다.

상기 노즐(141)은 돌판(110)의 규격에 대응하여 돌판(110) 전면에 고른 분사가 이루어질 수 있도록 적절한 개수가 구비되며, 이에 대응하여 상기 돌판(110)은 상측면을 평평하게 하는 것보다는 살짝 함몰된 형태의 요홈(112)을 다수 형성함으로 증발 가능한 양 이상의 물이 분사되더라도 측면으로 흘러내리지 않고 돌판(110) 상측면에 머무르며 증발이 최대한 이루어질 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 돌판(110) 상측으로는 고온의 스팀으로 인한 사용자의 상해를 방지하고 물건이나 이물질이 삽입되어 상기 돌판(110)에 접촉되는 것을 방지하기 위한 덮개(150)가 구비된다. 본 발명에서 상기 덮개(150)는 향을 갖는 목재로 이루어져 상기 돌판(110) 상측에 위치하여 내부 구조물을 보호하되 다수의 통공(151)이 형성되어 하측에서 발생한 스팀이 상측으로 원활히 방출될 수 있도록 구성된다.

이를 위한 다양한 목재가 사용될 수 있으며 바람직하게는 편백나무를 비롯하여 다양한 향이나 피톤치드를 발생시키는 목재를 사용할 수 있다.

편백나무는 세균에 대한 항균 및 살균 작용이 뛰어나 근래 웰빙용품 소재로 많이 사용되는 목재로, 일본에서 최고급 내장재로 사용되어 왔으며, '히노끼'라고도 불리면서 욕탕이나 사우나 등에서 많이 사용되고 있다. 특히 편백나무에는 피톤치드라는 천연 항균물질이 많이 함유되어 있어 살균 작용이 뛰어나고, 내수성이 강해 물에 닿으면 고유의 향이 진하게 퍼져 다양한 잡냄새를 없애주는 특징이 있다.

또한, 피톤치드는 나무가 해충과 병균으로부터 자신을 보호하기 위해 내뿜는 자연 항균 물질로서, 스트레스 해소, 심폐기능 강화, 살균작용의 효과가 있으며 아토피를 유발하는 집 먼지 진드기의 번식을 억제하는 기능이 있다. 본 발명에서는 발생하는 스팀에 피톤치드가 함유되도록 함으로 실내공기를 정화해 쾌적한 기분을 느낄 수 있고, 숲 속에서 삼림욕을 하는 효과도 얻을 수 있다.

이러한 구성과 더불어 외부로부터 전력을 공급받아 스팀의 발생 및 가습, 난방을 위한 제어동작을 수행하는 제어부(180)가 구비되며, 구체적으로 프로그램에 따라 상기 제1가열부(120) 및 제2가열부(130)와 밸브(142)를 제어하게 된다.

이와 더불어 상기 제어부(180)는 실내의 습도를 측정하기 위한 습도센서(182)를 비롯하여 상기 돌판(110)의 온도를 측정하는 온도센서(181)와 동작시간의 제어를 위한 타이머(183) 및 제어동작의 입력 및 상태출력을 위한 인터페이스부(184)를 함께 구비함으로 실내 환경에 맞는 습도조절과 더불어 돌판(110)의 온도가 설정된 범위를 유지할 수 있도록 상기 제1가열부(120) 및 제2가열부(130)의 구동, 사용자의 시간 설정에 따른 타이머(183) 연계동작을 통한 제어가 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 2 실시예에 따른 사시도, 도 5는 본 발명의 2 실시예에 따른 측단면도로서, 1 실시예와 같이 달구어진 돌판(110) 상측에 물공급부(140)를 통해 물을 분사하는 방식에 더하여 역으로 달구어진 돌판(110)을 물에 잠기도록 하여 순간적으로 많은 스팀을 발생시킬 수 있는 구성을 제시하고 있다.

이를 위해 상기 돌판(110) 하측에 위치하여 내부에 물이 수용되되, 상기 돌판을 수용 가능하도록 향을 갖는 목재로 이루어진 통 형상의 수용부(160)가 구비된다.

이때 상기 돌판(110) 하측에 제1가열부(120)가 설치됨에 따라 돌판(110)이 수용부 내측에 들어갈 때 지장이 없도록 한쪽에 전열튜브를 위한 홈이나 공간을 형성할 수 있으며, 상기 덮개(150)와 마찬가지로 편백나무를 비롯하여 다양한 향이나 피톤치드를 발생시키는 목재를 사용함으로 발생하는 스팀에 유익한 향이나 효능을 부여할 수 있다.

이러한 수용부(160)가 구비됨에 따라 상기 물공급부(140)와 연계하여 물 공급을 위한 별도의 탱크를 구비하지 않더라도 상기 수용부(160)에 수용된 물을 펌프(143)를 통해 흡입 및 가압하여 상기 노즐(141)로 배출되도록 구성할 수 있으며, 과도한 물 분사로 증발이 이루어지지 않은 물은 돌판(110) 측면으로 흘러 떨어지며 다시 수용부(160)로 저장된다.

이에 대응하여 상기 제어부(180)는 상기 수용부(160)의 수위를 측정하는 수위센서(185)를 포함하게 되며, 상기 수용부(160) 내부에 물이 없을 경우 사용자에게 알리거나 동작이 OFF 되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 돌판(110)을 상기 수용부(160)에 수용된 물에 잠길 수 있도록 상기 돌판(110) 또는 수용부(160)를 승하강시키는 승하강부(170)가 구성된다. 즉 상기 돌판(110)이나 수용부(160) 중 선택되는 구성을 선택적으로 승하강 시킴으로 돌판(110)이 물에 잠기는 동작이 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 상기 돌판(110)이 고온으로 가열된 상태일 뿐 아니라 전열 방식의 제1가열부(120)가 방수구조를 통해 누전이 발생하지 않도록 구성됨에 따라 이를 승하강시킬 경우 승하강부(170)의 구조가 다소 복잡해질 수 있어 수용부(160)가 승하강하는 것을 모습을 실시예로 제시하고 있으나, 필요에 따라서는 수용부(160)가 고정된 상태에서 돌판(110)을 승하강시키는 방식도 가능하다.

상기 승하강부(170)는 다양한 방식으로 구성할 수 있으나, 첨부된 도면에서는 상기 수용부(160) 하측에 수직으로 설치되며 외측에 수나사부가 형성된 종동기어(172)와, 상기 종동기어(172)에 물려 회전하며 종동기어(172)를 승하강시키는 주동기어(171)와, 상기 주동기어(171)를 회전시키는 전동모터(175)로 이루어지는 모습을 도시하고 있다.

즉 상기 수용부(160)의 승하강시 흔들림이나 치우침이 발생하지 않도록 2개 이상의 종동기어(172)가 대칭되는 위치의 수용부(160) 하측에 수직으로 설치된다. 이때 상기 종동기어(172)의 외측에는 수나사부가 형성되며, 상기 수나사부에 대응하는 나사부가 형성된 주동기어(171)가 상기 종동기어(172)에 접촉하여 회전 가능하되 상하 위치가 고정되도록 설치된다. 첨부된 도면에서 상기 주동기어(171)는 상기 수나사부에 대응하는 암나사부를 구비하여 종동기어(172)를 감싸는 형태로 이루어지며 회전은 가능하나 상하방향으로 이동하지 않도록 위치 고정되어 주동기어(171)가 회전함에 따라 종동기어(172)가 상하방향으로 움직이며 수용부(160)의 승하강이 이루어지게 된다.

이러한 기어 구조에서 전동모터(175)를 통해 상기 주동기어(171)를 돌려줌으로 수용부(160)의 승하강이 이루어지게 되며, 전동모터(175)의 회전축과 상기 주동기어(171)를 직접 접촉시켜 동력을 전달할 수도 있으나 공간활용의 효율이 떨어질 뿐 아니라 수용부(160) 하측으로 물이 누설될 경우 누전 등의 문제가 발생할 가능성이 있으므로 가급적 수용부(160)의 하측을 피해 전동모터(175)를 설치할 필요가 있다.

본 발명의 첨부된 도면에서는 이러한 필요와 함께 단일의 전동모터(175)를 통해 복수의 주동기어(171)를 동시에 돌려줄 수 있도록 상기 전동모터(175)의 축과 수평으로 형성되는 구동바(174)를 설치하게 되며 상기 구동바(174)와 각 주동기어(171) 사이에서 회전방향을 변환하여 동력을 전달하도록 웜기어 또는 미도시하였지만 베벨기어 등으로 이루어진 전환기어(173)를 구비한 모습을 도시하고 있다.

또한, 이러한 전동방식에 더하여 필요에 따라 수동으로 수용부(160)를 승하강시킬 수 있도록 상기 주동기어(171)를 회전시키는 핸들(176)을 구비할 수도 있다. 이때 외측에서 사용자가 상기 핸들(176)을 돌리는 동작이 편하게 이루어질 수 있도록 상기 구동바(174)의 단부와 함께 외측으로 노출되도록 핸들(176)을 설치함으로 이를 돌릴시 동시에 다수의 주동기어(171)로 회전을 전달하며 안정적으로 수용부(160)가 승하강될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하며, 필요에 따라서는 전동방식과 수동방식을 모두 적용시킬 수도 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

110: 돌판 111: 삽입홈
112: 요홈 120: 제1가열부
130: 제2가열부 131: 램프
140: 물공급부 141: 노즐
142: 밸브 143: 펌프
150: 덮개 151: 통공
160: 수용부 170: 승하강부
171: 주동기어 172: 종동기어
173: 전환기어 174: 구동바
175: 전동모터 176: 핸들
180: 제어부 181: 온도센서
182: 습도센서 183: 타이머
184: 인터페이스부 185: 수위센서

Claims (4)

1. 가습기에 있어서,
   화산암으로 이루어지되 하측에 가열튜브가 삽입될 수 있는 삽입홈(111)이 다수 형성되고, 상측에 함몰된 형태의 요홈(112)이 다수 형성된 판형의 돌판(110);
   상기 돌판(110)을 지지하되 전열 방식으로 가열되며 상기 삽입홈(111)에 삽입되는 가열튜브를 구비한 제1가열부(120);
   근적외선을 방출하는 램프(131)를 구비하며 상기 돌판 상측으로 빛을 비춰줌으로 복사방식으로 가열하는 제2가열부(130);
   상기 돌판(110) 하측에 위치하여 내부에 물이 수용되되, 상기 돌판(110)을 수용 가능하도록 향을 갖는 목재로 이루어진 통 형상의 수용부(160);
   상기 돌판(110) 상측으로 물을 뿌릴 수 있도록 구성되는 노즐(141) 및 밸브(142)와, 상기 수용부(160)의 물을 흡입 및 가압하여 공급하는 펌프(143)를 구비하는 물공급부(140);
   향을 갖는 목재로 이루어져 상기 돌판(110) 상측에 위치하되 다수의 통공(151)이 형성되는 덮개(150);
   상기 수용부(160) 또는 돌판(110) 하측에 수직으로 설치되며 외측에 수나사부가 형성된 종동기어(172)와, 상기 종동기어(172)에 물려 회전하며 종동기어(172)를 승하강시키는 주동기어(171)와, 상기 주동기어(171)를 회전시키는 전동모터(175) 및 핸들(176)로 이루어져, 상기 돌판(110) 또는 수용부(160)를 승하강시켜 상기 돌판(110)을 상기 수용부(160)에 수용된 물에 담글 수 있도록 구성된 승하강부(170);
   프로그램에 따라 상기 제1가열부(120) 및 제2가열부(130)와 밸브(142)를 제어하되, 상기 돌판(110) 측의 온도를 측정하는 온도센서(181)와, 상기 수용부(160)의 수위를 측정하는 수위센서(185)와, 타이머(183)와, 동작설정을 위한 인터페이스부(184)를 포함하여 설정된 수위 범위에서 돌판의 온도가 설정된 온도를 유지하도록 설정된 시간 동안 가습제어하는 제어부(180); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 돌판을 이용한 스팀 가습 구조.
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