KR102235925B1 - 세라믹 히터를 포함하는 무선 헤어드라이어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄화규소(SiC)를 주성분으로 하는 허니컴형 세라믹 히터; 상기 세라믹 히터의 전후면에 설치되고 상기 세라믹 히터를 압착 고정시키는 히터 고정 부재; 상기 히터 고정 부재의 일측 둘레에 부착되어 상기 세라믹 히터에 전류를 인가하는데 사용되는 전류 연결 단자; 공기 유입구를 통해 유입된 공기를 회전시켜 공기 배출구로 유도하는 송풍팬과 상기 송풍팬을 작동시키는 비엘디씨(BLDC) 모터(Brushless Direct Current motor); 및 착탈이 용이한 배터리부를 포함하는, 허니컴형 세라믹 히터를 포함하는 무선 헤어드라이어를 제공한다. 본 발명에 의하면, 낮은 저항을 갖는 세라믹 히터와 고속 회전속도를 나타내는 비엘디씨 모터에 의하여 저전력에서 높은 발열량 및 송풍량을 발생시킬 수 있어, 충분한 모발 건조능을 제공하고 세라믹 히터의 장착에 간편해진 구조를 도입시켜 기기의 제작이 용이해진 무선 헤어드라이어를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 무선 헤어드라이어에 관한 것으로서, 구체적으로 저전력에서도 발열량 및 송풍량이 탁월한 세라믹 히터와 BLDC 모터를 이용한 무선 헤어드라이어에 관한 것이다.
일반적으로 무선 헤어드라이어는 배터리로부터 전원을 공급받으므로 사용할 수 있는 에너지 양에 제약이 따른다. 따라서, 발열체의 에너지 소비량이 크면 발열체를 가열하기 위하여 대용량의 배터리를 필요로 하므로 고가의 제품을 초래하기 마련이다. 하지만, 제품의 가격을 낮추기 위해 저전력의 배터리를 사용한다면 무선 헤어드라이어에 공급 가능한 에너지가 줄어 들어 공기의 온도를 충분하게 올릴 수 없다는 문제가 있다.
특히, 일반 유선 헤어드라이어에 사용되는 히터 중 니크롬선 코일 히터는 열 효율성이 낮아 DC12V와 같은 배터리 용량으로는 머리 건조 및 스타일링에 필요한 온도 및 시간 동안 작동을 유지하기가 어렵다. 또한, 다공체 형상으로 제조되어 높은 발열 효율을 나타내는 것으로 잘 알려져 있는 기존의 허니컴형 세라믹 히터는 교류 전류로 사용하게끔 제작된 것이어서 무선 헤어드라이어에는 적용하기 어려운 상황이다.
따라서, 열효율성은 높고 소비전력이 낮아 저전력에서도 높은 발열량과 송풍량을 제공하는 무선헤어드라이어는 본 기술분야에서 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있다.
본 발명은 상기된 바와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로써, 허니컴형 히터를 제작함에 있어서 DC12V와 같은 저전력에서 충분한 발열량을 나타내는 세라믹 허니컴 히터를 제공하고, 모터 역시 발열억제와 소비전력억제와 같은 효율이 높고 제어성이 높은 BLDC 모터를 이용함으로써, 무선으로 사용할 수 있는 헤어드라이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 허니컴형 세라믹 히터를 포함하는 무선 헤어드라이어는, 탄화규소(SiC)를 주성분으로 하고 외주면에는 별도의 고정 수단을 두지 않아서 전열 단면적을 최대화한 허니컴 형상의 세라믹 히터; 상기 세라믹 히터의 전후면에 설치되어 상기 세라믹 히터를 용이하게 탈부착시킬 수 있는 히터 고정 부재; 상기 히터 고정 부재의 일측 둘레의 한 지점에 부착되어 상기 세라믹 히터에 전류를 인가하는데 사용되는 전류 연결 단자; 공기 유입구를 통해 유입된 공기를 회전시켜 공기 배출구로 유도하는 송풍팬과 상기 송풍팬을 작동시키는 비엘디씨(BLDC) 모터(brushless direct current motor); 및 착탈이 용이한 배터리부를 포함하는, 무선 헤어드라이어이다.
일 실시예로서, 상기 세라믹 히터는 탄화규소(SiC)와 실리콘(Si), 카본(C) 또는 탄화붕소(Boron Carbide) 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 조성물, 및 오스테니틱 발열체(NiCr 합금), 펠리틱 발열체(FeCrAl 합금), 구리(Cu), 실리콘(Si), 실민 합금(Al-Si 합금) 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제2 조성물을 포함하는 복합 세라믹 물질로 제조되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 탄화규소는 1 내지 100 마이크로미터의 입자 사이즈를 갖는 분말로 사용되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 세라믹 히터는 원통형 단면의 직경이 20 내지 50 mm이고, 길이가 20 내지 50 mm인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 세라믹 히터는 상기 허니컴 형상의 셀(cell) 밀도가 100 내지 200 CPSI(Cell Per Square inch)인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 세라믹 히터는 표면적이 70,000 내지 80,000 mm2인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 히터 고정 부재는 이 부재의 좌측 및 우측 중 어느 한측면의 상부 및 하부 말단 돌출부가 각각 헤어드라이어 본체 내부의 내벽으로부터 사출된 상부 및 하부의 안착홈에 장착되고 스프링 방식으로 작동하는 "E"자 모양을 가진 이중 판형의 고정 부재인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 히터 고정 부재는 전기전도성이 높은 금속 재질인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 헤어드라이어에 의하면, 저항이 낮은 세라믹 히터와 BLDC 모터의 사용으로 인하여 저전력에서 머리 건조에 충분한 발열량과 풍속을 나타내는 무선헤어드라이어가 제공된다. 또한, 본 발명의 무선헤어드라이어에 사용된 상기 세라믹 히터는 상기 히터의 전후면이 고정 부재에 의해 이격없이 고정되며, 또한 상기 고정 부재가 스프링 방식으로 작동하여 상기 세라믹 히터의 탈부착이 용이하여 제품의 제작 간편성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 헤어드라이어의 전체 구성을 보여주기 위한 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 A를 확대한 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 헤어드라이어의 세부 구성요소를 나타낸 해부 단면도이다.
도 4는 본 발명에 포함되는 배터리부의 탈부착 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 무선 헤어드라이어에 사용된, 세라믹 히터의 고정에 사용되는 히터 고정부재로서, 일측면에 전류 전달 단자가 부착되어 있는 것을 다양한 방향에서 도시한 도면이다. 붉은 화살표 부분이 전류 전달 단자이다.
도 2는 상기 도 1의 A를 확대한 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 헤어드라이어의 세부 구성요소를 나타낸 해부 단면도이다.
도 4는 본 발명에 포함되는 배터리부의 탈부착 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 무선 헤어드라이어에 사용된, 세라믹 히터의 고정에 사용되는 히터 고정부재로서, 일측면에 전류 전달 단자가 부착되어 있는 것을 다양한 방향에서 도시한 도면이다. 붉은 화살표 부분이 전류 전달 단자이다.
이하, 본 발명에 의한 헤어드라이어의 다양한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 발명에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 무선헤어드라이어를 전체적으로 도시한 사시도이다. 원으로 표시된 부분(A)은 본 발명의 세라믹 히터 부분을 강조한 것이다.
도 2와 도 3을 참조하여 자세하게 설명하면, 본 발명의 무선헤어드라이어는 공기 유입구, 상기 유입구를 통해 유입된 공기를 외부로 배출시키는 배출구를 포함하는 본체; 상기 본체의 공기 배출구 측 내부에 구비되는, 본체의 내주면에 밀접하게 원통형 구조로 구성되고 허니컴 단면을 갖는 세라믹 히터(1); 상기 세라믹 히터의 전후면에서 세라믹 히터를 탈부착이 용이하게 압착 고정시키는 스프링 방식으로 작동하는 고정 부재(4); 상기 고정 부재의 일측 둘레에 부착되는, 상기 세라믹 히터에 전류를 인가하는데 사용되는 전류 연결 단자(5); 상기 유입구를 통해 유입된 공기를 회전시켜 상기 배출구로 배출시키는 송풍팬과 상기 송풍팬을 작동시키는 BLDC 모터; 및 착탈이 용이한 충전식 배터리 부를 포함한다.
상기 세라믹 히터는 열전도도 특성이 우수하고 온도가 증가함에 따라 저항이 줄어들어 급속 발열체로 매우 적합한 탄화규소(SiC)를 주 성분으로 하여 단면을 허니컴 구조로 제작함으로써, 셀 밀도의 증가로 인해 단위 부피당 표면적으로 효과적으로 늘이는데 적합함은 물론 셀 밀도의 증가에 따라 허니컴의 셀 간의 벽 두께가 얇아져서 공기의 흐름을 극대화한다. 따라서, 본 발명의 허니컴 히터의 셀 밀도는 100 내지 200 CPSI인 것이다. 상기 허니컴 히터 사이즈의 단면은 20 내지 50 mm이고, 길이가 20 내지 50mm이며, 표면적은 70,000 내지 80,000 mm2 인 것이다. 한편, 이러한 히터 단면적은 히터가 위치하는 부분의 통풍구 단면적의 90 내지 98%에 해당하는 것으로서, 통풍구 단면적의 대부분을 허니컴 히터가 채움으로써 공기 가열 효율성을 극대화하는 효과가 있다.
본 발명의 탄화규소 허니컴 히터의 경우 기공율은 30 내지 60%이므로, 단위부피당 표면적이 더욱 넓어져 공기의 흐름에 방해 없이 연속적으로 공기를 가열하는데 유리하다. 헤어드라이어 본체의 단면적 사이즈에 근접하게 허니컴 히터의 제작이 가능하므로 종래 세라믹 히터의 단점이었던 낮은 발열량을, 세라믹 히터의 단면적 확대를 통해 극대화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 반대로, 세라믹 히터가 드라이어 본체의 단면적 사이즈에 최대한 가깝게 제작될 수 있으므로, 소형 헤어드라이어의 경우 본체 단면적이 축소되어도 히터의 최대 가능 단면적의 확대 및 최적의 허니컴 셀 수를 통해 충분한 발열량과 송풍량을 갖는 소형 헤어드라이어의 제작이 가능하다.
또한, 본 발명의 세라믹 히터는 상온 저항값이 0.1 내지 1.5 Ω인 것으로 제조된다. 이러한 낮은 저항은 본 발명의 제1 조성물의 성분, 즉 탄화규소(SiC), 실리콘(Si), 탄소 및 탄화붕소의 분말의 사이즈가 1 내지 100 마이크로미터, 바람직하게 1 내지 5 마이크로미터인 것을 사용함으로써 달성된다. 이와 같이 분말의 입경을 감소시켜 세라믹 소결체를 제조함으로써 분말 입자간의 접촉점이 증가하여 소결체의 기공률이 감소하고 낮은 저항값이 달성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 무선 헤어드라이어에 사용되는 세라믹 히터는 탄화규소(SiC)와, 실리콘(Si), 카본(C), 탄화붕소(Boron Carbide) 중에서 선택되는 하나 이상을 혼합하여 제조한 제1 조성물, 및 오스테니틱 발열체(NiCr 합금), 펠리틱 발열체(FeCrAl 합금), 구리(Cu), 실리콘(Si), 실민 합금(Al-Si 합금) 중에서 선택되는 하나 이상의 혼합하여 제조한 제2 조성물을 포함하는 복합 세라믹 물질로 제조된다.
특히, 히터의 저항을 조절하기 위하여 본 발명의 세라믹 히터를 제조하는데 사용되는 탄화규소는 분말의 입자 사이즈가 1 내지 100 마이크로미터인 탄화규소(SiC)를 사용한다. 더욱 바람직하게는, 분말의 입자 사이즈는 1 내지 5 마이크로미터인 것이 좋다. 또한, 탄화규소에 혼합되는 실리콘(Si), 카본(C), 탄화붕소(Boron Carbide) 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 혼합 성분도 탄화규소와 같은 분말 사이즈인 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 분말 사이즈의 조정을 통해 제조된 세라믹 히터는 충진 밀도가 높아져 전류의 전달 속도를 높여줄 수 있다.
또한, 상기 제1 조성물에서 탄화규소(SiC)는 50 내지 95 중량부로 사용되고, 실리콘(Si), 카본(C), 탄화붕소(Boron Carbide) 중에서 단수 또는 복수개로 선택되는 성분이 5 중량부로 사용된다. 즉, 상기 탄화규소(SiC)는 허니컴 히터의 주된 재료로서, 상기 탄화규소(SiC)는 높은 에너지 효율을 제공하고 전자파를 발생시키지 않는 역할을 한다. 특히, SiC 소결체의 전기 저항은 SiC의 분말 사이즈가 1 내지 100 마이크로미터, 특히 1 내지 5 마이크로미터인 것을 사용한 경우, 목적하는 상온 저항값인 0.1 내지 1.5 Ω을 나타내므로, 저전력에서도 높을 발열량을 나타낼 수 있는 본 발명의 세라믹 히터에 매우 바람직하다. 또한, 제1 조성물에 소량으로 사용되는 실리콘, 카본, 탄화붕소 중 어느 한 성분 또는 이의 조합도 역시 분말의 입자 사이즈가 1 내지 100 마이크로미터, 바람직하게는 1 내지 5 마이크로미터인 것이 바람직하다.
상기 SiC의 분말 사이즈가 1 마이크로미터 미만인 경우에는 상온 저항값이 0.1 Ω 보다 낮게 떨어지고, 저항값이 0.1 Ω 보다 낮은 경우에는 소비전력이 지나치게 높아져 배터리의 사용 시간이 단축되어 바람직하지 않다. 또한, 분말 사이즈가 100 마이크로미터보다 큰 경우에는, 큰 SiC 입자가 서로 긴밀하게 접촉하지 못하여 접촉점이 저하되어 세라믹 히터에 필요한 발열량을 달성하는데 요구되는 저항을 달성할 수 없다.
또한, 상기 탄화붕소는 내마모제, 내화용 산화방지제, 소결용 소재, 금속 매트릭스 조성물로 사용되는 것이다.
상기 제2 조성물은 저항 조절용 분말로서, 오스테니틱 발열체(NiCr 합금), 펠리틱 발열체(FeCrAl 합금), 구리(Cu), 실리콘(Si), 실민 합금(Al-Si 합금) 중에서 선택되는 단수 또는 복수개인 것이다.
여기서, 상기 오스테니틱 발열체(NiCr 합금)은 발열성이 높고, 크리프 강도가 크며, 방사율이 높고, 부식에 대한 저항성이 높은 재료인 것이다.
또한, 상기 펠리틱 발열체(FeCrAl 합금)는 수명이 길고, 발열체의 밀도가 낮으며, 고유저항이 크고, 황화물의 부식에 대한 저항성이 좋은 재료인 것이다.
또한, 상기 실민 합금(Al-Si 합금)은 사형 및 금형 주조용 합금과 다이캐스팅용 합금 모두가 가능할 것이다.
상기 사형 및 금형 주조용 합금 중에 하나인 Al-Si계 합금은 Silmin이라 부르는 합금으로서, 주조가 대단히 쉬우며, 특히 Al-Si계의 공정점에 가까운 조성이 되면 열간 취성이 제거되고, 유동성과 용접성 및 내식성이 우수하여 주로 두꺼운 대형 주물이나 형상이 복잡한 주물에 많이 이용된다. 응고속도가 늦으면 Si가 조직 내에 침상으로 조대하게 석출되어 기계적 성질과 절삭성을 저하시키고 두꺼운 부분에는 결함발생을 쉽게 하는 재료인 것이다.
상기 다이캐스팅용 합금 중에 하나인 Al-고Si 합금은 Al-Si계 합금(AC3A)과 동일한 조성인 Al-12%Si 2원 공정 합금이지만, 다이캐스팅 작업시 불순물, 특히 Fe가 적을 때는 금형에 Al이 용착하기 때문에 일반적으로 1% 정도의 Fe를 첨가했을 때 최적의 주조성과 강도가 나온다. 때문에 강도보다는 오히려 내식성이 요구되는 부품에 주로 사용되어지는 재료인 것이다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 조성물은 45 내지 55 중량부로 사용되고, 상기 제2조성물이 45 내지 55 중량부로 사용된다.
상기 허니컴 히터(1)는 전류 전달 단자(5)를 통해 히터 몸체에 전류가 공급될 때, 히터 몸체의 셀들을 통해 허니컴 히터의 내부로 유입되는 공기가 통과할 수 있다. 이때, 복수개의 셀들에 의해 넓은 표면적이 확보되어 공기와 히터 몸체 사이에 열교환이 충분히 발생할 수 있고, 히터 몸체로부터 배출되는 공기의 온도가 상승하여 열풍이 배출될 수 있다. 본 발명에서 허니컴 히터의 크기는 헤어드라이어의 본체 단면적에 최대한 근접하게 제조될 수 있으며, 이로 인해 드라이어 내로 유입된 모든 공기가 히터의 셀을 통과하여 음이온 발생과 열풍의 발생을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 세라믹 히터는 주요 성분인 탄화규소의 조성과 분말 입자의 크기를 조절함으로써 바람직한 저항 범위를 갖는 히터로 제조할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 허니컴 히터의 히터 몸체는 약 40 내지 60 중량부의 탄화규소, 약 5 중량부의 카본, 약 20 내지 30 중량부의 실리콘 및 약 10 내지 30 중량부의 산화물을 이용하여 제조하고 탄화규소의 분말을 입자 크기가 1 내지 100 마이크로미터, 바람직하게는 1 내지 5 마이크로미터인 것을 사용함으로써 저항이 0.1 내지 1.5Ω 범위인 세라믹 히터가 수득된다. 이와 같은 저항 범위로 제조된 세라믹 히터는 DC12V와 같은 저전력의 배터리에 의해서도 280 내지 480 kcal/hr의 발열량을 발생할 수 있다. 하지만, 허니컴 히터의 히터 몸체 내에 포함되는 각각의 성분들의 함량, 요구되는 발열량, 요구되는 저항값, 사용되는 전력 등에 따라 히터의 저항은 다양하게 조절될 수 있다.
상기 허니컴 히터의 제조는 예시적인 실시예에 따르면, 탄화규소, 카본, 실리콘 및 산화물이 각각 소정의 함량으로 포함되도록 혼합된 혼합물을 압출 성형한 이후, 상기 압출 성형된 구조를 약 1500℃의 고온에서 소결함으로써 제조할 수 있다. 그러나, 본 발명의 히터 제조 방법은 상기 방법으로만 한정되는 것은 아니다.
구체적인 실시예에서, 상기 허니컴 히터는 입자의 분말 사이즈가 1 내지 5 마이크로미터인 탄화규소(SiC) 55 중량부와, 카본(C) 5 중량부와, 실리콘(Si) 20 중량부, 원적외선 방사 세라믹분말을 함유하여 원적외선을 방출하는 원적외선 방사 산화물 20 중량부를 혼합한 후 압출 성형하고, 바인딩 열처리한 다음, 1500℃ 정도에서 진공 또는 불활성 소결하여 제작한 것이다.
또한, 본 발명의 세라믹 히터는 스프링 방식으로 작동하는 세라믹 히터 고정 부재(4)에 의해 고정 배치되는 것을 특징으로 한다. 상기 고정 부재는 스프링 방식으로 작동하므로 세라믹 히터의 탈부착을 매우 용이하게 하므로, 제작 공정의 간편성을 향상시켜 준다.
또한, 상기 세라믹 히터 고정 부재에는 그 일측의 둘레에 전류 전달 단자가 부착되며, 이 전류 전달 단자를 통해 전류가 세라믹 히터의 몸체로 공급된다. 따라서, 기존의 히터 외주부에 히터 전극을 포함하고 전극 고정용 볼트에 의해 고정 플레이트에 고정되는 세라믹 히터보다 큰 단면적을 갖도록 세라믹 히터를 제작할 수 있어 히터의 발열량을 최대한 높일 수 있고, 대안적으로 세라믹 히터의 크기에 거의 부합하도록 상기 본체의 사이즈를 줄일 수 있어 헤어드라이어의 경량화에 상당한 도움을 줄 수 있다.
상기 전류 전달 단자를 통해 히터 몸체에 전류가 공급되는 경우, 히터 몸체의 셀을 통해 허니컴 히터의 내부로 유입된 공기가 셀을 통과하여 허니컴 히터의 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 약 100 내지 200 개의 셀들을 통해 공기가 히터 몸체의 넓은 표면적에 접촉하여, 공기와 히터 몸체 사이에 충분한 열교환이 발생할 수 있어, 히터 몸체로부터 배출되는 공기의 온도를 70 내지 80℃까지 상승시킬 수 있으며, 허니컴 구조의 넓은 표면적으로 인하여 열교환 효율이 높아서, 순간적으로 대량의 공기를 열풍으로 변환시킬 수 있다. 하지만, 상기 셀의 밀도가 100개 미만인 경우에는 충분한 표면적이 확보되지 않아서 셀을 통과하는 공기의 온도를 충분히 상승시킬 수 없고, 상기 셀의 밀도가 200 개를 초과하는 경우에는 히터 단면적에서 셀 벽이 차지하는 면적이 너무 커져 공기의 흐름을 제한할 우려가 있어 바람직하지 않다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 허니컴형 세라믹 히터의 제어는 전류제어 방식으로 이루어질 수 있다. 이러한 전류제어 방식은 허니컴 히터의 소재인 탄화규소를 이용하여 이의 분말 사이즈를 조정하여, 온도가 올라갈수록 저항이 떨어지고, 저항이 떨어지는 만큼 전류가 늘어가는 특징을 이용한 제어방식이다. 전압이 고정된 상태에서 저항이 떨어지면 전류가 상승하며, 이 상승한 전류만큼 전력(온도)가 상승되므로 히터 손실없이 헤어드라이어기의 제어가 가능하다. 이러한 제어 방식은 저항값을 측정하여 콘트롤 회로에서 초단위로 콘트롤하여 전력을 손실값 없이 제어하는 방식이다.
상기 허니컴형 세라믹 히터의 사이즈는 단면이 20 내지 50 mm이고, 길이가 20 내지 50mm이며, 표면적은 70,000 내지 80,000 mm2 인 것이다. 바람직하게는, 약 78,000 mm2 인 것이다.
전술한 바와 같이, 헤어드라이어 본체 내에 배치되는 본 발명의 허니컴 세라믹 히터는 단면적 및 표면적이 극대화된 허니컴 구조를 가짐에 따라 열교환 효율이 높고, 순간적으로 대량의 공기를 열풍으로 변환시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따라 제조된 상기 허니컴형 세라믹 히터는 상온에서 전기 저항값이 0.1 내지 1.5 Ω, 바람직하게는 0.3 내지 0.9 Ω인 것이어서, 일 예로서, 상기 표면적이 약 78,000 mm2 인 세라믹 히터를 사용한 경우, 본 발명의 무선 헤어드라이어는 DC12V 배터리에 의해서 280 내지 480 kcal을 발열량을 나타내므로, 일반적으로 사용되는 유선 헤어드라이어(115v)에 크게 떨어지지 않는 발열량을 제공한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 무선 헤어드라이어는 또한 BLDC 모터를 포함한다. BLDC 모터(Brushless DC motor)는 2상, 3상 또는 4상의 전기자 코팅을 갖는 고정자와 영구자석의 회전자로 이루어지고 정류자를 갖지 않는 모터로, 가변속 구동을 위한 모터로 널리 활용되고 있다. BLDC 모터의 구동원리는 3상 권선으로 이루어진 고정자 권선에 회전자계를 인가하면, 상기 회전자계에 의한 자속과 영구자석의 자속이 상호작용하여 회전자가 일정한 방향으로 회전하면서 토크를 발생시키게 된다.
상기 BLDC 모터의 수명은 반영구적이고, 토크가 높아 고속회전이 가능하므로 배터리와 같이 DC12V의 낮은 전력에 의해서도 송풍팬을 높은 회전속도로 구동시킬 수 있어 무선 헤어드라이어에 매우 바람직하다. 또한, BLDC 모터는 모터 드라이브 회로에서 전류 제어가 용이하여 속도조절을 쉽게 할 수 있는 장점도 갖고 있다.
일 실시예로서, BLDC 모터가 탑재된 본 발명의 무선 헤어드라이어는 DC12V 배터리를 장착하여 전류를 인가한 경우, 풍속 및 회전속도를 측정한 결과 32 m/s 의 풍속 및 7500 rpm의 회전 속도를 나타낸다. 또한, 이러한 BLDC 모터의 소비 전력은 60 내지 70 W이므로, 본 발명의 무선 헤어드라이어에 의해서 소비되는 총 소비전력은 약 300W 이내임에도 불구하고 높은 발열과 풍속 및 풍량을 나타내는 무선 헤어드라이어를 제공한다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 헤어드라이어의 제작 방식의 측면에서도 본 발명의 세라믹 히터는 간편한 스프링 방식의 고정 부재(4)(예컨대, E 자 모양의 이중 금속 구조물(도 5 참조))에 의해 헤어드라이어 본체에 쉽게 배치될 수 있다. 특히, 상기 고정부재는 스프링 방식으로 작동하여 세라믹 히터를 압착 고정함으로써 히터와 고정부재 사이에 이격이 발생할 가능성이 없고, 고정부재의 높은 전기전도성으로 인해 세라믹 히터의 전면에 전류가 일시에 인가될 수 있으므로 드라이어의 작동과 동시에 고온의 열풍을 토출시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 스프링 방식으로 작동하는 고정 부재(4)는 세라믹 히터의 전후부에 배치되며, 상기 고정 부재의 좌측 및 우측 중 어느 한측의 상부 및 하부 말단 돌출부가 각각 헤어드라이어 본체 내부의 내벽으로부터 사출된 상부 및 하부의 안착홈(6)에 삽입되어 장착된다. 상기 고정 부재는 열전도도가 높은 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 일 예로 동(Cu)이 도금된 스테인리스 재질로 제조될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스프링형 고정 부재는 "E"자 모양의 이중 판형 금속체로서, 세라믹 히터의 셀들로 유입되는 공기의 흐름에 영향을 미치지 않으면서, 전류의 인가 시 세라믹 히터의 단면 전체에 일시에 전류 전도가 이루어질 수 있게 하고, 헤어드라이어의 사용 중이나 외부 충격에도 영향을 받지 않을 정도의 압착력을 부여한다.
상기와 같이, 상기 고정 부재는 스프링 방식으로 작동하는 것을 특징으로 하는 것으로서, 대략 "E"자 모양의 이중 판형 형상인 것으로 기술하였으나, 세라믹 히터를 확실하게 압착하면서 고정하는 스프링 방식으로 작동하고 세라믹 히터의 셀 내로 유입되는 공기의 흐름을 크게 방해하지 않는 형상이라면, 어떠한 형상이라도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 고려되어야 한다.
또한, 상기 고정 부재의 일측 둘레에는 세라믹 히터로 전류의 전달을 제어하기 위한 전류 전달 단자(5)가 부착되어 있다. 이러한 전류 전달 단자를 통해 배터리와 직접 연결되어 있어, 전원의 온/오프 작동 시 전류 전달이 즉시 제어되어 불필요한 누수 전류가 발생하지 않을 수 있다.
본 발명의 무선 헤어드라이어는 착탈가능하고 충전식 전지가 내장되는 배터리부를 포함한다. 특히, 배터리의 조립성을 간편하게 하기 위하여, 배터리 전원부의 전원공급 단자(8)와 구동부 전원 전달 단자(9)가 암수 방식으로 탈부착될 수 있도록 구성될 수 있다. 이와 같은 탈부착 방식에 의해 배터리가 본 발명의 헤어드라이어 본체에 단단히 고정됨으로써, 본 발명의 히터 및 모터에 전류의 흐름이 용이하며 누수 전류가 발생하지 않도록 하는 장점이 있다. 또한, 본 발명에서 배터리는 충전식일 수 있으며, 특히 충전식 리튬 전지인 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고로 하여 설명하였지만, 구체적인 실시형태, 즉 히터의 개수나 간격 등과 같은 구성요소는 헤어드라이어에 요구되는 발열 및 송풍의 양 등의 요건에 따라 다양하게 변형 설계가 가능하다는 것을 이해하고 있어야 한다.
1: 허니컴 히터 2: BLDC 모터
3: 배터리 결합 장치 4: 고정 부재
5: 전류전달장치 6: 사출형 안착홈
7: 구동부 전원 전달 단자 8: 배터리 전원부 전원 공급 단자
10: 헤어드라이어
20 : 공기 유입구 30: 공기 배출구
3: 배터리 결합 장치 4: 고정 부재
5: 전류전달장치 6: 사출형 안착홈
7: 구동부 전원 전달 단자 8: 배터리 전원부 전원 공급 단자
10: 헤어드라이어
20 : 공기 유입구 30: 공기 배출구
Claims (7)
- 세라믹 히터를 포함하는 무선헤어드라이어로서,
탄화규소(SiC) 40 내지 60 중량부 및 실리콘 20 내지 30 중량부를 포함하여 구성되고 상온 저항값은 0.1 내지 1.5Ω이며 외주면에는 별도의 고정 수단을 두지 않아서, 전열 단면적을 최대화한 허니컴 형상의 세라믹 히터;
상기 세라믹 히터의 전후면에 설치되어 상기 세라믹 히터를 용이하게 탈부착시킬 수 있는 히터 고정 부재;
상기 히터 고정 부재의 일측 둘레의 한 지점에 부착되어 상기 세라믹 히터에 전류를 인가하는데 사용되는 전류 연결 단자;
공기 유입구를 통해 유입된 공기를 회전시켜 공기 배출구로 유도하는 송풍팬과 상기 송풍팬을 작동시키는 비엘디씨(BLDC) 모터(brushless direct current motor); 및
착탈이 용이한 배터리부를 포함하는, 무선 헤어드라이어. - 제1항에 있어서, 상기 세라믹 히터는 탄화규소(SiC)와 실리콘(Si), 카본(C) 또는 탄화붕소(Boron Carbide) 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 조성물, 및 오스테니틱 발열체(NiCr 합금), 펠리틱 발열체(FeCrAl 합금), 구리(Cu), 실리콘(Si), 실민 합금(Al-Si 합금) 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제2 조성물을 포함하는 복합 세라믹 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는, 무선 헤어드라이어.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄화규소는 분말의 입자 사이즈가 1 내지 100 마이크로미터인 것을 특징으로 하는, 무선 헤어드라이어.
- 제1항에 있어서, 상기 허니컴 형상의 셀(cell) 밀도가 100 내지 200 CPSI(Cell Per Square inch)인 것을 특징으로 하는, 무선 헤어드라이어.
- 제1항에 있어서, 상기 세라믹 히터는 표면적이 70,000 내지 80,000 mm2인 것을 특징으로 하는, 무선 헤어드라이어.
- 제1항에 있어서, 상기 히터 고정 부재는 이 부재의 좌측 및 우측 중 어느 한측의 상부 및 하부 말단 돌출부가 각각 헤어드라이어 본체 내부의 내벽으로부터 사출된 상부 및 하부의 안착홈에 장착되고 스프링 방식으로 작동하는 "E"자 모양을 가진 이중 판형의 고정 부재인 것을 특징으로 하는, 무선 헤어드라이어.
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