KR200404941Y1 - 스팀 청소기의 가열 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전자식 온도 센서에 의해 수온을 측정하고 그에 따라 히터에 효율적으로 전력을 공급하여 스팀 발생량을 제어할 수 있는 스팀 청소기를 제공하고자 하는 것이다. 물탱크는 스팀으로 변환시킬 물을 저장한다. 히터는 전력을 공급받아 상기 물탱크 내의 물을 가열한다. 온도 센서는 히터에 의해 가열되는 물의 온도를 감지한다. 전력 공급부는 히터에 전력을 공급한다. 또한, 마이콤은 최초 물의 가열 시에는 히터에 제 1 전력을 공급하여 물을 가열함으로써 온도 센서에 의한 감지 온도가 소정 시간내에 소정값으로 도달하도록 하고, 감지 온도가 소정값에 도달하면, 히터에 제 2 전력을 공급하여 감지 온도가 소정값으로 유지되도록 공급 전력을 제어한다.

스팀 청소기, 온도 센서

Description

스팀 청소기의 가열 장치{HEATER OF STEAM CLEANER}

도 1은 일반적인 스팀 청소기를 나타낸 도면.

도 2는 스팀 청소기에 내장되는 본 고안에 따른 가열 장치의 구성 요소를 나타낸 블록도.

도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 고안에 따른 스팀 청소기의 가열 장치에 있어서, 히터로 공급되는 전력, 물탱크의 물의 온도, 및 물탱크 내의 스팀 발생량의 관계를 나타낸 그래프.

도 4(a) 내지 도 4(c)는 종래의 스팀 청소기의 가열장치에 있어서, 히터로 공급되는 전력, 물탱크의 물의 온도, 및 물탱크 내의 스팀 발생량의 관계를 나타낸 그래프.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 스팀 청소기

10 : 물탱크

12 : 히터

13 : 온도 센서

14 : 전력 공급부

15 : 마이콤

16 : 버튼 조작부

17 : 표시부

18 : 음향 출력부

19 : 물 주입구

20 : 스팀 배출구

21 : 압력 측정 센서

22 : 전원 플러그

본 고안은 스팀 청소기의 가열 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열 히터로 공급되는 전력을 효율적으로 제어하여 소비 전력량을 경감할 수 있는 스팀 청소기의 가열 장치에 관한 것이다.

일반적으로 청소기는 여러 가지 종류가 있는바, 특히 가장 널리 사용되는 청소기로는 진공압을 이용하여 먼지를 흡입함으로써 청소를 진행하는 진공 청소기가 있다. 진공 청소기는 전원을 이용하여 진공압을 발생시키고 바닥의 먼지를 흡입한 다음 흡입된 먼지가 필터에 의해 걸러지고 먼지 주머니에 저장되도록 하여 청소를 진행하는 것이다.

그러나 이러한 진공 청소기는 바닥면의 먼지를 흡입하는 용도로만 사용할 수 있는 것으로서, 특히 서양의 카펫 문화에 적합한 것이지, 우리나라와 같은 온돌 문 화에는 적합하지 않다. 우리나라의 경우에는 통상적으로 장판을 깔게 되므로 바닥을 청소할 때 먼지를 제거하는 것뿐만 아니라 바닥면을 물청소하게 된다. 따라서 빗자루 또는 진공 청소기를 이용하여 먼지를 1차적으로 제거한 후, 다시 물걸레 등을 이용하여 2차로 먼지를 제거하게 된다.

최근에는 이러한 청소 방법을 간단하게 수행할 수 있도록, 스팀을 장판으로 분사하여 먼지 및 오염물을 장판으로부터 분리시킨 후 물걸레로 제거하는, 스팀 청소기가 개발되어 상용화되어 있다.

도 1은 이러한 스팀 청소기의 일례를 나타낸 도면이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 스팀 청소기(1)는, 스팀을 발생하는 가열 장치(도시되지 않음)와 이 가열 장치를 수용하며 하부에 물걸레를 장착할 수 있는 청소기 본체(25)와 청소기 본체(25)를 청소 대상면에 접촉한 상태로 이동시키기 위한 손잡이(26)로 이루어진다. 또한, 청소기 본체(25)는 물탱크에 물을 주입하기 위한 물 주입구(19)와 물탱크의 물의 잔여량을 확인할 수 있는 물 잔여량 표시창(23)을 구비하며, 청소기 본체(25)로부터 연장된 손잡이(26)는 스팀 청소기(1)의 작동을 지시하기 위한 버튼 조작부(16)를 구비한다.

이와 같은 구성을 갖는 스팀 청소기에 있어서, 분사되는 스팀의 압력(또는 스팀의 발생량)를 조절하는 종래의 방법에서는, 물탱크 내의 물을 히터에 의해 가열하고, 물이 끓기 시작하면 히터의 전원을 차단하며, 물의 온도가 낮아지면 스팀 발생량이 작아진 것으로 판단하여 히터를 다시 가동함으로써 물을 가열하도록 하였다. 이러한 제어 방식을 도 4에 나타내고 있다. 도 4(a) 내지 도 4(c)는 히터에 공 급되는 전력, 히터에 의해 가열된 물의 온도, 및 가열에 의한 스팀의 발생량과의 관계를 나타낸 그래프이다.

먼저, 스팀 청소기의 전원이 온되어 가열 장치가 가동되면, 히터에 소정 전력이 공급되어 물을 가열하기 시작한다. 이후 시간이 경과하여 물이 끓기 시작하면 히터에 전력 공급이 중지되어 히터가 가열을 정지한다. 이때 스팀의 발생량은 수온이 100℃에 가까워짐에 따라 증가하여 물이 끓기 시작한 후 소정 발생량에 도달한다. 그러나 물이 끓기 시작함과 동시에 히터의 가열이 정지되었기 때문에 물은 온도가 낮아지고 스팀의 발생량도 적어진다. 물의 온도가 소정 온도까지 낮아지면, 다시 히터에 전력이 공급되어 물이 가열되고 스팀의 발생량도 다시 상승한다.

이와 같은 종래의 제어 방법은, 물의 온도에 기초하여 히터의 가열 동작을 온/오프하였기 때문에, 물의 온도를 일정하게 유지하기 어려웠으며, 스팀의 발생량을 일정하게 유지하는 것도 불가능하였다.

따라서, 스팀 청소기의 사용자는 충분한 스팀을 얻기 위해 과도한 전력을 공급하게 되어(예를 들면, 조작 스위치를 '강'으로 설정), 필요 이상의 스팀을 발생시킬 수밖에 없게 되는 경우가 있다. 이는 불필요한 전력을 소모하게 되는 것이므로, 사용자에 의한 전력 사용 요금 부담에 대한 불만이 발생하게 된다.

본 고안은 전력 공급의 온/오프로 수온을 조절하여 스팀 발생량을 제어하던 종래의 기술을 개선하여, 전자식 온도 센서에 의해 수온을 측정하고 그에 따라 히터에 효율적으로 전력을 공급하여 스팀 발생량을 제어할 수 있는 가열 장치를 제공 하고자 하는 것이다.

상기한 과제를 해결하고자 하는 본 고안의 스팀 청소기는, 스팀으로 변환시킬 물을 저장하고 있는 물탱크, 전력을 공급받아 물탱크 내의 물을 가열하는 히터, 가열되는 물의 온도를 감지하는 온도 센서, 히터에 전력을 공급하는 전력 공급부, 및 최초 가열 시에는 히터에 제 1 전력을 공급하여 물을 가열함으로써 온도 센서에 의한 감지 온도가 소정 시간내에 소정값으로 도달하도록 하고, 감지 온도가 소정값에 도달하면, 히터에 제 2 전력을 공급하여 감지 온도가 소정값으로 유지되도록 공급 전력을 제어하는 마이콤을 포함하는 가열 장치를 제공한다.

또한, 본 고안의 가열 장치는, 온도 센서는 히터에 의해 발생하는 스팀의 온도를 측정하며, 히터에 공급되는 제 1 전력은 제 2 전력보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 가열 장치는 마이콤에 연결된 음향 출력부를 더 구비하고, 히터의 가열에 의해 측정되는 온도 센서의 온도 상승 속도가 소정 속도를 초과할 경우, 물탱크에 물이 부족한 것으로 판단하고, 소정 경고음을 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 가열 장치는 물탱크 내의 스팀의 압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 구비하고, 마이콤이 압력 측정 센서에 의해 측정되는 물탱크 내부에 적체된 스팀의 압력에 기초하여 히터에 공급되는 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 스팀 청소기에 내장되어 청소용 스팀을 발생시키기 위한, 본 고안에 따른 가열 장치의 구성 요소를 블록화하여 나타낸 도면이다. 이러한 가열 장치는, 물탱크(10), 가열 히터(이하, '히터'라고 함), 온도 센서(13), 전력 공급부(14), 마이콤(15)을 포함하여 이루어진다.

물탱크(10)는, 청소용 스팀을 발생시키기 위한 물을 저장하는 탱크이다. 물탱크(10)의 구조는 투명 또는 불투명의 재질로 이루어지며, 소정 압력을 견딜 수 있도록 견고하게 만들어진다. 또한, 물탱크(10)의 적어도 일측에는 물을 보충하기 위한 보충구와 발생된 스팀을 배출하기 위한 스팀 배출구를 구비한다.

물탱크(10)는 하나 또는 그 이상의 저장 공간을 포함할 수 있으며, 이 저장 공간 중의 적어도 하나에는 후술할 히터(12)가 장착되어 내부의 물을 가열한다. 물탱크(10)에는 저장된 물이 스팀으로 변환되어 배출되는 스팀 배출구(20)와 배출되어 부족해진 물을 보충하기 위해 물을 공급하는 물 주입구(19)를 포함한다.

히터(12)는, 공급되는 전력을 열로 변환시켜, 물탱크(10) 내부의 물을 가열한다. 이러한 히터(12)의 재질 및 형상, 장착 위치는 본 고안에서 특정하게 한정되지 않는다.

온도 센서(13)는, 물탱크(10) 내에서 가열 히터(12)에 의해 가열되는 물의 온도 또는 가열되어 배출되는 스팀의 온도를 측정하며, 바이메탈을 이용하는 기계식 온도 센서보다는 전자식 온도 센서인 것이 바람직하다. 온도 센서(13)가 본 고 안의 가열 장치에 장착되는 위치 또한 특별히 한정되지는 않는다.

전력 공급부(14)는, 전원 플러그(22)로부터 가정용 교류 전원을 입력받아 스팀 청소기의 각부의 동작 전원을 공급하며, 이와 같이 공급되는 전력의 대부분은 후술되는 마이콤(15)의 제어에 따라 히터(12)에 제공된다.

마이콤(15)은, 버튼 조작부(16)에 의해 입력되는 사용자의 지시에 따라, 히터(12)의 온/오프 및 가열 세기, 발생하는 스팀이 외부로 분사되는 세기 등을 제어한다. 또한, 스팀 청소기(1)의 각부의 동작 상황 및 버튼 조작부(16)의 눌림을 나타내기 위한 정보를 생성하여 표시부(17) 및 음향 출력부(18)를 통해 출력한다.

이하에서 상기한 마이콤(15)에서 수행하는 히터(12)의 가열 동작 제어에 대해서 상세히 설명한다. 먼저, 사용자에 의한 버튼 조작부(16)의 버튼의 눌림에 의해 스팀 청소기(1)의 가열 장치에 전원이 온되면, 마이콤(15)은 히터(12)에 제 1 전력에 해당하는 전력을 공급하도록 전력 공급부(14)를 가동한다. 이때의 제 1 전력은 전력 공급부(14)에서 허용하는 최대의 전력으로 설정되어, 히터(12)에 의해 물이 신속히 가열될 수 있도록 한다. 이러한 제 1 전력에 의해 물이 가열되어 증발하기 시작하고, 온도 센서(13)가 물의 온도가 소정값(예를 들면 100℃)에 도달하였음 감지하면 마이콤(15)은 히터(12)로의 공급 전력을 제 2 전력으로 변환한다. 이때의 제 2 전력은 제 1 전력보다 작은 값인 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 전력보다 낮은 제 2 전력을 지속적으로 히터(12)에 공급하여 물을 가열하기 때문에, 종래의 가열 장치와는 달리 물의 온도를 소정값으로 유지하여 꾸준하게 스팀을 발생시킬 수 있게 된다.

상기의 내용을 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 고안에 따른 스팀 청소기의 가열 장치에 있어서, 히터(12)로 공급되는 전력, 물탱크(10)의 물의 온도, 및 물탱크(10) 내의 스팀의 발생량의 관계를 그래프로 나타낸 것이다. 도면에 따르면, 최초 전원이 온되면(ON 지점) 제 1 전력이 히터(12)로 공급되고, 수온이 100℃가 되는 동시에 히터(12)에 제 2 전력이 공급되고 있는 상태를 보여주고 있다. 이때 스팀의 발생량은 수온이 100℃에 가까워짐과 동시에 증가하기 시작하여, 100℃에 도달한 이후에 소정 발생량을 유지하게 된다.

또한, 본 고안에 따른 스팀 청소기(1)는 가열 장치에 구비된 온도 센서(13)를 이용하여, 히터(12)에 의해 물탱크(10) 내의 물을 가열할 때 측정되는 물의 온도가 비정상적으로 급격히 상승하거나 소정값 이상으로 상승하게 되면 물탱크(10) 내에 물이 부족한 것으로 판단하여, 표시부(17) 및 음향 출력부(18)에서 물부족 경보 신호를 불빛 또는 경고음으로써 출력하도록 할 수도 있다.

또한, 본 고안의 가열 장치에서는, 제 2 전력이 다수의 값으로 설정될 수도 있으며, 주로 '강' 전력과 '약' 전력으로 설정하도록 한다. 따라서, 사용자가 강한 스팀 분사 압력으로 청소를 수행하고자 할 때에는 버튼 조작부(16)에 구비된 '강' 버튼을 입력한다. 그러면 마이콤(15)에서는 히터(12)에 제 1 전력을 공급함으로써 가열되는 물의 온도가 소정값에 도달하도록 한 후(또는, 가열에 의해 발생하는 스팀 발생량이 '강'의 목표값에 이르면), 미리 설정된 값을 갖는 제 2 전력을 히터(12)에 공급한다. 또한, 사용자가 약한 스팀 분사 압력으로 청소를 수행하고자 하는 경우에는, 버튼 조작부(16)에 구비된 '약' 버튼을 입력한다. 그러면 마이콤(15) 에서는 히터(12)에 상기한 '강'의 경우와 동일한 값의 제 1 전력을 히터(12)에 공급하여 물을 가열하고, 이후 물의 온도가 소정 값에 도달하게 되면(스팀 발생량이 '약'의 목표값에 이르면), 공급 전력을 상기 '강'의 경우보다 작은 값을 갖는 제 2 전력으로 제어하여 물의 온도를 유지하도록 한다.

본 고안에 있어서, 제 1 전력은 1200W로 설정되며, '강'의 경우의 제 2 전력은 800W로, '약'의 경우의 제 2 전력은 400W로 설정하였다. 그러나 제 1 전력 및 제 2 전력은 상기한 값으로 한정되는 것은 아니며, 가열되는 물의 온도 또는 분사되는 스팀의 압력을 고려하여 적절히 변경될 수 있다.

또한, 본 고안에서는 히터(12)에 공급되는 전력은 물탱크(10) 내의 수온에 기초하여 결정되고 있지만, 스팀 배출구(20)를 통해 배출되는 스팀의 온도에 의거하여 결정할 수도 있다. 또한, 공급 전력은 물탱크(10) 내부에 적체된 스팀의 압력 또는 스팀 배출구(20)을 통해 배출되는 스팀의 압력을 측정하여 결정할 수도 있으며, 이 경우에는 온도 센서(13)와는 별도로 적어도 하나의 압력 측정용 센서를 추가 장착할 필요가 있다.

상기한 바와 같은 본 고안은, 전자식 온도 센서로 가열되는 물 또는 가열에 의해 발생되는 스팀의 온도를 측정하고 그 측정된 값에 따라 히터를 효율적으로 제어함으로써 물의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있게 되어 충분한 스팀을 꾸준히 발생시킬 수 있고, 이에 따라 사용자가 충분한 스팀을 이용하기 위해 히터에 불필요한 전력을 공급하는 것을 방지할 수 있게 되어 스팀 청소기에서 소모되는 전력량을 줄일 수 있게 된다는 탁월한 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 스팀으로 변환시킬 물을 저장하고 있는 물탱크;

   전력을 공급받아 상기 물탱크 내의 물을 가열하는 히터;

   상기 히터에 의해 가열되는 물의 온도를 감지하는 온도 센서;

   상기 히터에 전력을 공급하는 전력 공급부; 및

   상기 물탱크 내의 물을 최초 가열할 때에는 상기 히터에 제 1 전력을 공급하여 상기 물의 온도가 소정 시간내에 소정값으로 도달하도록 하고, 상기 물의 온도가 상기 소정값에 도달하게 되면 상기 히터에 제 2 전력을 공급하여 물의 온도가 상기 소정값을 유지할 수 있도록 상기 공급되는 전력을 제어하는 마이콤을 포함하는 스팀 청소기의 가열 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 온도 센서는 상기 물탱크 내의 물의 온도 또는 상기 히터에 의해 발생하여 상기 물탱크 내에 적체되는 스팀의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 스팀 청소기의 가열 장치.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서,

   상기 히터에 공급되는 상기 제 1 전력은 상기 제 2 전력보다 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 스팀 청소기의 가열 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 가열 장치는 상기 마이콤에 연결된 음향 출력부를 더 구비하고,

   상기 히터의 가열에 의해 측정되는 상기 온도 센서의 온도 상승 속도가 소정 속도를 초과할 경우, 상기 물탱크에 물이 부족한 것으로 판단하고, 소정 경고음을 출력하는 것을 특징으로 하는 스팀 청소기의 가열 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 가열 장치는 상기 물탱크 내에 적체된 스팀의 압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 구비하고, 상기 마이콤은 상기 압력 측정 센서에 의해 측정되는 상기 스팀의 압력에 기초하여 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 스팀 청소기의 가열 장치.

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