KR20070119256A - A steam cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 스팀 청소기의 내부구조를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a conventional steam cleaner.
도 2는 본 발명에 따른 스팀 청소기의 전체구조를 설명하기 위한 개념도.Figure 2 is a conceptual diagram for explaining the overall structure of the steam cleaner according to the present invention.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 스팀 청소기의 헤드부의 다양한 변형 실시 예를 도시한 예시도.3A to 3D are exemplary views illustrating various modified embodiments of the head portion of the steam cleaner according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 스팀 청소기의 내부 구조를 설명하기 위한 요부 단면도.Figure 4 is a sectional view of the main part for explaining the internal structure of the steam cleaner according to the present invention.
도 5a는 도 4의 "A"부 상세도이고, 도 5b는 증기분출공 형성구조를 도시한 상세도.FIG. 5A is a detailed view of portion “A” of FIG. 4, and FIG. 5B is a detailed view illustrating a vapor ejection hole forming structure.
도 6은 본 발명에 따른 스팀 청소기의 다른 실시예를 설명하기 위한 개념도.6 is a conceptual view illustrating another embodiment of a steam cleaner according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 발열부의 일실시 예를 설명하기 위한 단면구조를 도시한 확대 단면도.Figure 7 is an enlarged cross-sectional view showing a cross-sectional structure for explaining an embodiment of the heat generating unit according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 발열부의 다른 실시 예를 설명하기 위한 단면구조를 도시한 확대 단면도.Figure 8 is an enlarged cross-sectional view showing a cross-sectional structure for explaining another embodiment of the heat generating unit according to the present invention.
도 9 내지 11는 본 발명에 따른 박막 히터 상에 형성되는 도전체 패턴의 다양한 실시 예를 보여주는 예시도.9 to 11 are exemplary views showing various embodiments of a conductor pattern formed on a thin film heater according to the present invention.
도 12 내지 13은 본 발명에 따른 금속패드 및 박막 히터의 다양한 배치 패턴의 실시 예를 보여주는 예시도.12 to 13 are exemplary views showing embodiments of various arrangement patterns of the metal pad and the thin film heater according to the present invention.
도 14는 본 발명에 따른 발열부의 발열특성을 실험하기 위한 시편의 제원을 나타낸 개략도.Figure 14 is a schematic diagram showing the specifications of the specimen for testing the heat generating characteristics of the heat generating unit according to the present invention.
도 15는 도 14의 시편에 일정한 전류(50W)를 인가한 상태에서 시간 변위에 따른 온도변화 값을 측정한 그래프.15 is a graph measuring a temperature change value according to time displacement in a state in which a constant current (50 W) is applied to the specimen of FIG. 14.
도 16은 도 14의 시편에 규정된 시간(10초)동안 인가되는 전류량의 변위에 따른 온도변화 값을 측정한 그래프.FIG. 16 is a graph measuring a temperature change value according to a displacement of an amount of current applied for a time (10 seconds) specified in the specimen of FIG. 14.
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 헤드부 101: 케이스100: head 101: case
103: 밀대 결합부 105: 전원 연결부103: pusher coupling portion 105: power connection portion
110: 스팀 가열판 113: 정합돌기110: steam heating plate 113: registration protrusion
120: 발열부 122: 절연막120: heat generating portion 122: insulating film
123: 박막 히터 124: 도전체 패턴123: thin film heater 124: conductor pattern
125: 금속패드 127: 보호층125: metal pad 127: protective layer
130: 걸레 부착판 131: 보스130: mop attachment plate 131: boss
131a: 열융착부 133: 증기분출공131a: heat-sealed portion 133: steam jet hole
135: 패킹부재 140: 교환용 걸레135: packing member 140: replacement mop
200: 밀대부 210: 조인트 어셈블리200: pusher 210: joint assembly
211: 회동연결부재 211a: 노즐211:
213: 커플링 부재 213a: 너링부213:
213b: 나사부 220: 연결관213b: screw 220: connector
221: 전원공급라인 223: 물공급라인221: power supply line 223: water supply line
300: 본체부 301: 본체 케이스300: main body 301: main body case
302: 손잡이 310: 물탱크302: handle 310: water tank
311: 물저장부 320: 모터 펌프 311: water reservoir 320: motor pump
330: 전원 제어부 331: 조작버튼 330: power control unit 331: operation button
340: 전원공급부 341: 충전식 배터리340: power supply 341: rechargeable battery
본 발명은 스팀 청소기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막히터에 의한 발열부의 고온발열이 순간적으로 진행되고, 청소에 필요한 물만을 순간 가열시켜 스팀화하는 구조의 스팀 청소기에 관한 것이다.The present invention relates to a steam cleaner, and more particularly, to a steam cleaner having a structure in which a high temperature heat generation of a heat generating unit by a thin film heater proceeds instantaneously, and only water necessary for cleaning is instantaneously heated and steamed.
일반적인 스팀청소기는 도 1에 도시된 바와 같이 본체(10)와, 손잡이봉(20)으로 구성된다.The general steam cleaner is composed of a main body 10 and the
이때, 상기 본체(10)는 손잡이봉(20) 하단에 결합된 히터가 내장된 물탱크(11)와, 상기 물탱크(11)의 저면에 결합되는 걸레 결합부(12)로 구성된다.At this time, the main body 10 is composed of a
상기와 같은 구성의 종래기술은 전원코드를 이용해 가정용 콘센트와 전기적 결합되어 전원을 인가받게 되고, 상기 전원을 이용해 내부에 장착된 히터를 발열시키게 된다. The prior art of the configuration as described above is electrically coupled with the household outlet using a power cord is applied to the power, and generates a heater mounted therein using the power.
이때, 상기 히터의 발열에 의해 물탱크(11) 내에 충전된 세척수가 가열되고, 일정온도 이상에서 고온의 증기가 발생되어 본체(10)의 바닥으로 분출되도록 한다.At this time, the washing water filled in the
여기서, 상기 본체(10)의 바닥면에는 탈부착 가능케 형성된 걸레 결합부(12)가 결합되고, 상기 걸레 결합부(12)를 통해 바닥면의 찌든 때를 용이하게 청소할 수 있게 된다.Here, the
그러나 상기와 같은 구성으로 이루어지는 종래기술의 스팀 청소기는 히터의 발열이 더디게 이루어지고, 물탱크(11)에 저장된 물을 끊여 증기가 발생되도록 하기 때문에 물을 끊이는데 많은 시간이 소요되어 신속하게 사용할 수 없어 청소시간이 길어지는 문제가 있었다.However, the steam cleaner of the prior art made of the above configuration is slow to generate heat, and because the steam is generated by cutting off the water stored in the
또한, 상기 종래기술은 히터 자체를 발열시키는데 많은 전력소모가 따를 뿐 만 아니라, 물탱크(11) 전체를 끓이는 데에도 많은 전력소모가 따르는 것으로서, 스팀 청소에 따른 전력소모가 많은 문제가 있었다.In addition, the prior art is not only a lot of power consumption to heat the heater itself, but also a lot of power consumption to boil the
또한, 상기 종래기술은 전원케이블을 이용해 가정용 전원을 공급받는 것으로서, 이동이 자유롭지 못한 문제가 있고, 전원케이블이 외부로 드러나게 됨에 따라 미관상 보기 좋지 못한 문제점이 있었다.In addition, the prior art has a problem that the home power is supplied by using a power cable, the movement is not free, and as the power cable is exposed to the outside aesthetically unsightly.
또한, 상기 종래기술은 구조가 복잡하고, 부피가 커서, 장롱 밑이나 구석 청 소가 어려울 뿐만 아니라, 제조비용이 고가이고, 헤드부 만을 별도로 분리하여 교체할 수 없는 구조로서, 수리 및 교체가 어려운 문제가 있었다.In addition, the prior art is a structure that is complicated, bulky, difficult to clean the bottom or corners, and the manufacturing cost is expensive, and can not be separated and replaced only the head portion, difficult to repair and replace There was a problem.
또한, 상기 종래기술은 청소가 끝난 후에는 일정 냉각시간을 필요로 하게 되어 신속한 뒤처리가 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 물탱크(11)에 남은 뜨거운 물을 버리게 됨에 따라 열손실이 매우 큰 문제가 있었다.In addition, the prior art requires a constant cooling time after the cleaning is completed, not only does not quickly perform a post-treatment, but also a large problem of heat loss as the hot water left in the
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 박막히터에 의한 발열부의 고온발열이 순간적으로 진행되고, 청소에 필요한 물만을 순간 가열시켜 스팀화하는 구조의 스팀 청소기를 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to provide a steam cleaner having a structure in which the high temperature heat generation of the heat generating portion by the thin film heater is instantaneously progressed, and only the water required for cleaning is instantaneously heated and steamed.
본 발명의 다른 목적은 저 전력 구동에 따른 충전용 배터리의 탑재가 가능하도록 하여 무선화를 이루도록 함으로써, 휴대 및 이동이 간편하도록 한 스팀 청소기를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a steam cleaner that is portable and mobile by making it possible to mount the rechargeable battery according to the low power drive to achieve wireless.
본 발명의 또 다른 목적은 조인트 어셈블리 구조에 의해 밀대부로부터 헤드부를 착탈 할 수 있도록 함으로써, 헤드부의 고장시 쉽게 교환하거나 수리할 수 있도록 하고, 청소 장소에 따라 다양한 형태의 헤드부를 교체하여 사용할 수 있도록 하는 스팀 청소기를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to be able to attach and detach the head portion from the pusher by the joint assembly structure, so that in case of failure of the head portion can be easily replaced or repaired, and can be used to replace various types of head portion depending on the cleaning place To provide a steam cleaner.
본 발명의 또 다른 목적은 스팀 청소에 필요한 물만을 모터펌프를 이용해 공급하게 됨으로써, 물을 끓이는데 필요한 열량을 최소로 유지할 수 있도록 하는 동시에 청소가 끝난 후에는 냉각시간을 두지 않고 곧바로 보관이 가능한 스팀 청소기 를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to supply only the water required for steam cleaning by using a motor pump, to maintain the minimum amount of heat required to boil water and at the same time after the end of cleaning steam can be stored immediately without leaving a cooling time In providing a cleaner.
본 발명의 또 다른 목적은 헤드부를 슬림화시켜 다양한 디자인 설계가 가능하도록 함은 물론, 장롱 밑이나 구석 등을 청소하는데 매우 유리한 조건을 갖도록 하는 스팀 청소기를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a steam cleaner that has a very advantageous condition for cleaning the bottom or corner of the cabinet, as well as allowing a variety of design design by slimming the head.
상기한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명의 실시 예에 따른 스팀 청소기는 박막히터를 이용한 발열부가 장착된 스팀 가열판이 구비된 헤드부; 상기 헤드부의 상측에 다축 회전 가능한 상태로 조인트 결합되어 전원 및 물공급이 이루어지도록 연결 통로를 형성하는 밀대부; 및 상기 밀대부를 통해 전원 및 물을 공급하기 위한 전원공급부 및 물탱크를 포함하고, 이들을 제어하기 위한 제어부가 구비된 본체부;를 포함하는 구성을 특징으로 한다.Steam cleaner according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a head portion having a steam heating plate equipped with a heating unit using a thin film heater; A pusher unit coupled to an upper side of the head unit in a rotatable state to form a connection passage for supplying power and water; And a main body unit including a power supply unit and a water tank for supplying power and water through the pushing unit, and having a control unit for controlling them.
여기서, 상기 헤드부는, 상면 중앙에 밀대 결합부를 형성하는 케이스; 상기 케이스 내부에 설치되는 스팀 가열판; 상기 스팀 가열판 저면에 박막히터를 포함하는 소정의 적층구조를 통해 전기적 발열이 이루어지도록 한 발열부; 및 상기 스팀 가열판의 하측에 소정간격 이격되어 설치되는 걸레 부착판;을 포함하는 구성이 바람직하다.Here, the head portion, a case for forming a push rod coupling in the center of the upper surface; A steam heating plate installed inside the case; A heat generator configured to generate electric heat through a predetermined stack structure including a thin film heater on a bottom surface of the steam heating plate; And a mop attachment plate disposed below the steam heating plate at predetermined intervals.
여기서, 상기 밀대부는 소정길이 연장된 연결관; 상기 연결관의 하부 끝단에 헤드부와 다축 회동 가능한 상태로 결합되는 조인트 어셈블리; 상기 연결관 내부통로를 따라 설치되어 헤드부의 전원 연결부와 연결되도록 하는 전원공급라인; 및 상 기 연결관 내부통로를 따라 설치되어 조인트 어셈블리를 관통하도록 결합되는 물공급라인을 포함하는 구성이 바람직하다.Here, the pusher is connected to the tube extending a predetermined length; A joint assembly coupled to the lower end of the connecting pipe in a state capable of multi-axial rotation with the head; A power supply line installed along an inner passage of the connection pipe so as to be connected to a power connection part of a head part; And a water supply line installed along the connection pipe inner passage and coupled to penetrate the joint assembly.
여기서, 상기 본체부는 밀대부와 결합되는 본체 케이스; 상기 본체 케이스 저면에 착탈 가능한 상태로 결합되는 물탱크; 상기 물탱크 내에 저수된 물이 물공급라인을 따라 헤드부의 스팀 가열판에 일정한 압력으로 공급될 수 있도록 유압을 제공하도록 된 모터펌프; 상기 모터펌프 및 발열부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 및 상기 전원공급부의 전원 공급을 제어하도록 된 조작버튼이 구비된 전원 제어부를 포함하는 구성을 특징으로 한다.Here, the main body portion is a main body case coupled to the push rod; A water tank coupled to the bottom of the main body case in a detachable state; A motor pump configured to provide hydraulic pressure so that water stored in the water tank is supplied at a constant pressure to the steam heating plate of the head along the water supply line; A power supply unit for supplying power to the motor pump and the heating unit; And a power control unit provided with an operation button for controlling the power supply of the power supply unit.
이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for the configuration and operation according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명에 따른 스팀 청소기의 전체구조를 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating the overall structure of a steam cleaner according to the present invention.
동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명에 따른 스팀 청소기는 박막히터(123)를 이용한 발열부(120)가 장착된 스팀 가열판(110)이 구비된 헤드부(100)와, 상기 헤드부(100)의 상측에 다축 회전 가능한 상태로 조인트 결합되어 전원 및 물공급이 이루어지도록 연결 통로를 형성하는 밀대부(200)와, 상기 밀대부(200)를 통해 전원 및 물을 공급하기 위한 전원공급부(340) 및 물탱크(310)가 구비되고, 이들을 제어하기 위한 전원 제어부(330)가 형성되는 본체부(300)를 포함한다.Steam cleaner according to the present invention as shown in the Figure is a
우선, 상기 본체부(300)는 밀대부(200)와 결합되는 본체 케이스(301)와, 상기 본체 케이스(301) 저면에 착탈 가능한 상태로 결합되는 물탱크(310)와, 상기 물탱크(310) 내에 저수된 물이 물공급라인(223)을 따라 헤드부(100)의 스팀 가열판(110)에 일정한 압력으로 공급될 수 있도록 유압을 제공하도록 된 모터펌프(320)와, 상기 모터펌프(320) 및 발열부(120)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(340) 및 상기 전원공급부(340)의 전원 공급을 제어하도록 된 조작버튼(331)이 구비된 전원 제어부(330)를 포함한다.First, the
상기 본체 케이스(301)는 그 내부에 각종 기구적 장치가 설치되는 외형틀을 제공하게 되는데, 전방에 밀대부(200)의 연결관(220)이 결합되고, 상부 일측에 손잡이(302)가 형성되며, 상기 손잡이(302) 앞쪽에 전원공급을 제어하기 위한 조작버튼(331)이 형성되고, 하단 외측으로부터 물탱크(310)가 착탈 가능한 상태로 결합된다.The
또한, 상기 본체 케이스(301)의 배면으로부터 착탈 가능한 상태의 충전용 배터리(341)가 결합되는데, 상기 충전용 배터리(341)는 본체 케이스(301)로부터 분리시켜 별도의 충전용 기기에서 충전시켜 사용하거나, 본체 케이스(301)에 장착된 상태에서 외부전원을 공급받아 충전이 이루어지도록 할 수도 있다.In addition, the rechargeable battery 341 in a detachable state from the rear of the
물론, 상기 충전용 배터리(341)를 사용하지 않고 가정용 전원을 직접 연결시켜 사용할 수도 있다.Of course, the home battery may be directly connected without using the rechargeable battery 341.
그리고, 상기 물탱크(310)는 본체 케이스(301) 저면에 수직방향으로 장착되는 것이 바람직한데, 외부에서 저수량을 확인할 수 있도록 투명재질의 합성수지재 로 제작될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 모터펌프(320)는 물탱크(310)가 장착되는 상측에 설치되어 물탱크(310) 내에 저수된 물을 펌핑시켜 압송시키는 역할을 수행하게 된다. 상기 펌핑된 물은 물공급라인(223)을 통해 압송되는데, 이때의 물공급라인(223)은 직경이 매우 좁은 미세관을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the
그리고, 상기 전원공급부(340)는 모터펌프(320) 및 발열부(120)에 전원을 공급시키게 되는데, 전원 제어부(330)를 통해 사용자의 조작이 가능하게 된다.In addition, the
다음, 상기 밀대부(200)는 소정길이 연장된 연결관(220)과, 상기 연결관(220)의 하부 끝단에 헤드부(100)와 다축 회동 가능한 상태로 결합되는 조인트 어셈블리(210)와, 상기 연결관(220) 내부통로를 따라 설치되어 헤드부(100)의 전원 연결부(105)와 연결되도록 하는 전원공급라인(221) 및 상기 연결관(220) 내부통로를 따라 설치되어 조인트 어셈블리(210)를 관통하도록 결합되는 물공급라인(223)을 포함한다.Next, the
이때, 상기 연결관(220)은 원통형 관으로 제작되는 것이 바람직하고, 필요에 따라 축방향의 길이를 조절할 수 있도록 다 단계 결합형식으로 제작될 수 있도록 한다.At this time, the connecting
그리고, 상기 조인트 어셈블리(210)는 도 3a 내지 도 3d에서 자세히 도시되고 있는 바와 같이 일단이 연결관(220)과 결합되는 원통형상으로 이루어지고, 상기 원통형상의 일 끝단에 연장되어 구체가 형성되며, 그 중심이 관통되는 노즐(211a) 을 형성하도록 된 회동연결부재(211) 및 일단이 상기 회동연결부재(211)의 구체를 감싸는 형태로 영구 결합되어 상대적인 회동이 이루어지고, 타단이 헤드부(100)의 밀대 결합부(103)와 탈착 가능한 상태로 결합되는 나사부(213b)를 형성하도록 된 커플링 부재(213)를 포함한다.In addition, the
이때, 상기 커플링 부재(213)를 용이하게 회전시킬 수 있도록 그 외경에 너링부(213a)를 형성하거나 스패너 등이 결합되기 위한 가압면을 형성할 수 있다.At this time, the
이와 같은 커플링 부재(213)에 의해 결합 및 분리되는 본 발명의 헤드부(100)는 슬림형으로 제작할 수 있고, 다양한 형태로 제작될 수 있는데, 이는 헤드부(100)를 구성하는 발열부(120) 및 스팀 가열판(110)의 구조가 간단하고 얇게 제작됨으로써, 가능하게 된다.The
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 스팀 청소기의 헤드부의 다양한 변형 실시 예를 도시한 예시도로서, 동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명에 따른 헤드부(100)는 원형, 사각형, 삼각형 등 다양한 형태의 제작이 가능하게 된다.3A to 3D are exemplary views illustrating various modified embodiments of the head portion of the steam cleaner according to the present invention, and the
도 4는 본 발명에 따른 스팀 청소기의 헤드부 내부 구조를 설명하기 위한 요부 단면도이고, 도 5a는 도 4의 "A"부 상세도이며 도 5b는 증기분출공 형성구조를 도시한 상세도 이다.Figure 4 is a cross-sectional view of the main part for explaining the internal structure of the head of the steam cleaner according to the present invention, Figure 5a is a detailed view "A" part of Figure 4 and Figure 5b is a detailed view showing the steam jet hole formation structure.
동 도면에서 보는 바와 같은 상기 헤드부(100)는 상면 중앙에 밀대 결합 부(103)를 형성하는 케이스(101)와, 상기 케이스(101) 내부에 설치되는 스팀 가열판(110)과, 상기 스팀 가열판(110) 저면에 박막히터(123)를 포함하는 소정의 적층구조를 통해 전기적 발열이 이루어지도록 한 발열부(120) 및 상기 스팀 가열판(110)의 하측에 소정간격 이격되어 설치되는 걸레 부착판(130)을 포함한다.As shown in the drawing, the
이때, 상기 스팀 가열판(110)은 열전도성이 우수한 도전성 또는 비 도전성 재질로 제작될 수 있고, 그 저면으로 소정길이 돌출되는 복수 개의 정합돌기(113) 들이 형성된다. 이러한, 정합돌기(113)들은 중앙이 관통된 형상으로 제작되는데, 각각이 걸레 부착판(130)의 보스(131) 내경과 정합되어, 스팀 가열판(110) 및 걸레 부착판(130)이 관통되는 증기분출공(133)을 형성하게 된다. In this case, the
또한, 상기 스팀 가열판(110)과 걸레 부착판(130) 사이에는 수밀을 위한 별도의 패킹부재(135)가 삽입되도록 할 수 있다.In addition, a
그리고, 상기 발열부(120)는 박막형태로 증착되는데, 그 두께가 0.2mm 미만으로 증착되어 제품의 슬림화가 가능하게 될 뿐만 아니라 저 전력(예; 300 W 등) 구동이 가능한 박막 히터(123)를 사용함으로써, 외부 전원이 공급에 의해 매우 빠른 속도로 발열되어 스팀 청소기의 신속한 사용이 가능하게 된다.In addition, the
이와 같은 발열부(120)의 물성 및 재질 특성에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.The physical properties and material properties of the
그리고, 도 5a에서 보는 바와 같이 걸레 부착판(130)의 보스(131) 들 중 일 부가 스팀 가열판(110)의 상측으로 돌출되는 돌기를 형성하도록 하고, 상기 돌출된 돌기들을 별도의 가열수단을 이용해 열 융착시켜 영구적 결합이 이루어지는 열 융착부(131a)가 형성되도록 한다.As shown in FIG. 5A, one of the
이와 같은 구성으로 이루어지는 헤드부(100)의 저면에는 교환용 걸레(140)가 장착되도록 하는데, 상기 걸레(140)는 탈부착이 용이해야 한다. 이에 상기 걸레 부착판(130) 저면에 걸레(140)가 부착되기 위한 벨크로 테이프를 형성시켜 탈부착이 용이하도록 할 수 있다.The lower surface of the
물론, 상기 걸레(140)는 헤드부(100) 전체를 감싸서 묶는 형태로 씌워질 수도 있다.Of course, the
도 6은 본 발명에 따른 스팀 청소기의 다른 실시 예를 설명하기 위한 개념도로서, 동 도면에서 보는 바와 같은 구성은 도 2에서의 물탱크(310)를 연결관(220) 내에 형성함으로써, 본체부(300)의 크기를 줄이도록 하는 실시 예이다.FIG. 6 is a conceptual view for explaining another embodiment of the steam cleaner according to the present invention. The configuration as shown in FIG. 2 includes a
이를 위해, 연결관(220)은 상부 일정구간이 물을 채울수 있는 물저장부(311)를 형성하게 된다.To this end, the
그리고, 상기 물저장부(311)에 저장된 물은 모터펌프(320)에 의해 끌어올려져 압력이 형성된 상태로 물공급라인(223)을 따라 헤드부(100)로 공급되도록 한다.Then, the water stored in the
이때, 상기 물공급라인(223)은 연결관(220) 내부를 관통하도록 설치될 수 있으나, 연결관(220)외부로 형성시켜 고정되도록 하는 것이 바람직하다.At this time, the
여기서, 상기 물공급라인(223)과 함께 전원공급라인(221) 역시 연결관(220) 의 외측으로 형성할 수 있으며, 조인트 어셈블리(210)가 결합되는 지점에서 분기되도록 한다.Here, the
분기된 물공급라인(223)은 회동연결부재(211)의 노즐(211a)에 삽입되도록 하고, 전원공급라인(221)은 헤드부(100)의 전원 연결부(105)에 접속되도록 한다.The branched
도 7은 본 발명에 따른 발열부의 일실시 예를 설명하기 위한 단면구조를 도시한 확대 단면도로서, 본 발명의 발열부(120)가 비 도전성 재질로 제작된 스팀 가열판(110) 이면에 설치되는 예를 설명하고 있다.7 is an enlarged cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure for explaining an embodiment of the heat generating unit according to the present invention, in which the
동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명의 발열부(120)는 비 도전성 재질로 제작된 스팀 가열판(110)과, 상기 스팀 가열판(110)의 외면에 박막 형태로 장착되어 외부로부터 전원을 공급받아 자체 전기 저항에 따른 순간가열에 의하여 순간적으로 고온 발열되는 박막 히터(123)와, 상기 박막 히터(123)에 전기적 접합이 이루어지고, 외부로부터 공급된 전원이 박막 히터(123) 전면에 균일하게 인가될 수 있도록 하는 특정 패턴을 갖는 금속패드(125)와, 상기 금속패드(125) 및 박막 히터(123)가 외부환경으로부터 보호되도록 소정 두께로 코팅된 보호층(127)으로 구성된다.Heat generating
이때, 상기 비 도전성 재질의 스팀 가열판(110)의 소재로는 적어도 250℃ 이상에서도 견디는 열 강화 플라스틱, 내열성 수지, 세라믹, 유리, 도자기, 석재 등이 사용될 수 있다.In this case, as the material of the
도 8은 본 발명에 따른 발열부의 다른 실시 예를 설명하기 위한 단면구조를 도시한 확대 단면도로서, 본 발명의 발열부(120)가 도전성 재질로 제작된 스팀 가열판(110) 이면에 설치되는 예를 설명하고 있다.8 is an enlarged cross-sectional view showing a cross-sectional structure for explaining another embodiment of the heat generating unit according to the present invention, an example in which the
동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명의 발열부(120)는 도전성 재질로 제작된 스팀 가열판(110)과, 상기 스팀 가열판(110)의 내면에 소정 두께로 코팅되어 전기적 절연특성이 제공되는 동시에 우수한 열전도 특성이 제공되도록 한 절연막(122)과, 상기 절연막(122)의 하부에 박막 형태로 장착되어 외부로부터 전원을 공급받아 자체 전기 저항에 따른 순간가열에 의하여 순간적으로 고온 발열되는 박막 히터(123)와, 상기 박막 히터(123)에 전기적 접합이 이루어지고, 외부로부터 공급된 전원이 박막 히터(123) 전면에 균일하게 인가될 수 있도록 하는 특정 패턴을 갖는 금속패드(125)와, 상기 금속패드(125) 및 박막 히터(123)가 외부환경으로부터 보호되도록 소정 두께로 코팅된 보호층(127)으로 구성된다.Heat generating
여기서, 상기 도전성 재질로 제작된 스팀 가열판(110)의 두께는 0.3mm ~ 2mm로 제작하는 것이 바람직하며, 그 소재로는 알루미늄, 스테인레스 스틸 또는 알루미늄과 스테인레스 스틸의 합금 등과 같은 금속이 사용되도록 할 수 있다.Here, the thickness of the
이때, 도 7, 도 8에서와 같이 상기 박막 히터(123) 상에 별도의 도전체 패턴(124)를 형성함으로써, 전류가 박막 히터(123)의 전체면에 고르게 분산 공급되도록 하여 박막 히터(123)의 특정부위에 과도한 발열이 집중되는 것을 방지시켜 발열특성이 안정되도록 할 수 있다.In this case, as shown in FIGS. 7 and 8, by forming a
이하, 본 발명의 발열부(120)를 구성하는 절연막(122), 박막히터(123), 도전체 패턴(124), 금속패드(125) 및 보호층(127) 등 각 구성요소에 대해 요구되는 물성 및 구성 조건에 대해 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, required for each component such as the insulating
우선, 절연막(122)은 박막 히터(123)에서 발열된 열이 빠른 속도로 스팀 가열판(110)으로 전도될 수 있도록 최대한 두께를 얇게 함과 아울러 스팀 가열판(110)과 박막 히터(123) 간을 전기적으로 절연시킬 수 있도록 알루미나(산화 알루미늄, Al2O3) 또는 마그네시아(산화 마그네슘, MgO) 등과 같은 세라믹 재질 또는 폴리머 물질을 이용한 절연막 또는 상기 두 가지 절연막의 혼합 물질 등으로 이루어진다.First, the insulating
그리고, 상기 절연막(122)은 박막 히터(123)에서 발열된 열이 빠른 속도로 스팀 가열판(110)으로 전도될 수 있을 정도의 얇은 두께를 갖도록 함과 아울러 스팀 가열판(110)과 박막 히터(123) 간을 전기적으로 절연시킬 수 있을 정도로 0.5 μm ~ 500 μm 범위, 특히 0.5 μm ~ 200 μm 범위가 바람직하며, 재질에 따라 두께에 차이가 발생할 수도 있다.In addition, the insulating
이러한 절연막(122)의 조건은 다음과 같다. The conditions of the insulating
먼저 절연막(122)이 스팀 가열판(110)과 박막 히터(123) 간을 전기적으로 절연시켜야 하며, 외부 전원을 공급받는 박막 히터(123)를 전기적으로 고 립(Electrical isolation) 시키기 위해서는 박막 히터(123)로 100V 정도의 전압이 인가될 때에 절연막(122)의 파괴가 발생하지 않아야 하고 절연막(122)의 전기적 누설 전류가 20 μA 이하로 되어야 한다.First, the insulating
또한, 박막 히터(123)에서 고온의 열이 발생할 때에 절연막(122)이 스팀 가열판(110) 및 박막 히터(123)로부터 각각 물리적 탈착이 발생하지 않도록 절연막(122)과 스팀 가열판(110)간의 접촉성, 절연막(122)과 박막 히터(123) 간의 접촉성이 우수해야 한다.In addition, when the high temperature heat is generated in the
또한, 박막 히터(123)에서 고온의 열이 발생할 때에 절연막(122)이 스팀 가열판(110) 및 박막 히터(123)와 각각 화학적 반응을 일으키지 않으며 절연막(122)의 표면 조도가 우수해야 한다. In addition, when high temperature heat is generated in the
즉, 절연막(122)의 표면 조도가 우수하지 못할 경우에 절연막(122)이 박막 히터(123)의 전기적 비저항 특성에 영향을 미치기 때문에 절연막(122)은 박막 히터(123)의 전기적 비저항 특성에 영향을 미치지 않을 정도의 표면 조도를 갖는 것이 바람직하다.That is, when the surface roughness of the insulating
전술한 바와 같은 조건을 만족시킬 수 있도록 절연막(122)으로는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 등과 같은 금속 소재의 스팀 가열판(110) 표면을 아크(Arc)로 산화시킨 산화 절연막이 사용되거나 스팀 가열판(110) 표면에 세라믹, 유리, 도자기 등이 코팅된 절연막 또는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 등과 같은 금속 소 재의 스팀 가열판(110) 표면에 폴리머(Polymer) 계열 물질(Polyimide, Polyamide, Teflon, PET 등)을 코팅시킨 폴리머 절연막 중 하나 또는 두 가지 이상을 스팀 가열판(110) 표면에 형성시킨 절연막 등이 사용된다.In order to satisfy the above conditions, the insulating
산화 절연막을 형성하는 방법의 일실시 예는 다음과 같다.An embodiment of a method of forming an oxide insulating film is as follows.
먼저, 알칼리 전해액에 담가져 있는 알루미늄(Al) 또는 베릴륨(Be) 또는 티타늄(Ti) 또는 스테인레스 스틸(Stainless Steel) 등의 금속 소재의 스팀 가열판(110) 표면에 외부로부터 아크 등의 전기적 에너지를 인가시켜 스팀 가열판(110) 표면 상의 금속 원자와 외부의 산소가 전기/화학적 반응을 일으키도록 하여 스팀 가열판(110) 표면의 특성을 산화막 형태로 변환시키는 것에 의해 형성되도록 한다.First, electric energy such as an arc is applied from the outside to the surface of the
이러한, 산화 절연막으로는 Al2O3, ZrO3, Y2O3 등이 사용되며, 상기 산화 절연막을 스팀 가열판(110) 위에 플라즈마 스프레이 코팅 방식(Plasma Spray Coating) 등으로 형성할 수도 있다. As the oxide insulating layer, Al 2 O 3, ZrO 3, Y 2 O 3, or the like may be used, and the oxide insulating layer may be formed on the
이하, 산화 절연막을 스팀 가열판(110) 표면에 형성하는 공정의 일실시 예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the process of forming the oxide insulating film on the surface of the
먼저, 용기(bath) 내에 채워져 있는 알칼리 전해액의 농도를 평가하고, 알루미늄 소재의 스팀 가열판(110)에 외부 전원이 공급될 수 있도록 알루미늄 소재의 스팀 가열판(110)에 도선을 연결한 상태에서 이 알루미늄 소재의 스팀 가열판(110) 을 용기 내의 알칼리 전해액에 담그고 나서 이 알루미늄 소재의 스팀 가열판(110)으로 외부 전원을 공급하여 알루미늄 소재의 스팀 가열판(110) 표면을 산화시킨다.First, the concentration of the alkaline electrolyte solution filled in the bath is evaluated, and the aluminum is connected to the
다음, 산화 절연막 형성 공정에 의해 고주파 교류(AC) 형태의 강한 전원이 알루미늄 소재의 스팀 가열판(110)에 가해짐에 따라 순간적으로 알루미늄 소재의 스팀 가열판(110) 표면에 아크(Arc)가 발생되며, 그에 따라 산화가 치밀하고 핀홀(pinhole)의 농도가 매우 작은 산화 절연막이 알루미늄 소재의 스팀 가열판(110) 표면에 형성된다.Next, an arc is generated on the surface of the
이러한 산화 절연막 형성 공정을 이용하여 알루미늄 소재의 스팀 가열판(110) 표면에는 산화 알루미늄이 형성될 수 있거나 티타늄 소재의 스팀 가열판(110) 표면에는 산화 티타늄이 형성될 수 있거나 베릴륨 소재의 스팀 가열판(110) 표면에는 산화 베릴륨이 형성될 수 있는 것이다.Aluminum oxide may be formed on the surface of the
한편, 폴리머 절연막은 금속 소재의 스팀 가열판(110) 표면에 전기적 절연성이 확보되는 폴리머 계열의 물질을 균일한 두께로 코팅시키는 것에 의해 형성된다.On the other hand, the polymer insulating film is formed by coating a polymer-based material having a uniform thickness on the surface of the
특히, 이러한 폴리머 절연막은 박막 히터(123)에서 열이 발열될 때에 열적 변형이 적어야 된다. 또한, 폴리머 절연막은 박막 히터(123)에서 고온의 열이 발열될 때에, 스팀 가열판(110) 및 박막 히터(123)로부터 각각 물리적 탈착이 발생되지 않도록 접촉성이 우수해야 되고, 스팀 가열판(110) 및 박막 히터(123)와 각각 화학적 반응을 일으키지 않아야 하며 표면 조도가 우수해야 한다.In particular, the polymer insulating film should be less thermally deformed when heat is generated in the
상기 폴리머 절연막을 형성하는 공정의 일 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the process of forming the polymer insulating film will be described below.
우선, 폴리머 절연막은 액상의 유기 폴리머 물질이 이용되어 형성되는데, 금속 소재의 스팀 가열판(110) 표면에 균일한 두께로 코팅된다.First, the polymer insulating film is formed using a liquid organic polymer material, and is coated with a uniform thickness on the surface of the
여기서, 코팅 방식으로는 스핀 코팅 방식(spin coating), 스프레이 코팅 방식(spray coating), 디핑 코팅 방식(dipping coating), 스크린 프린팅 방식(screen printing) 등이 사용된다.Here, as the coating method, a spin coating method, a spray coating method, a dipping coating method, a screen printing method, or the like is used.
또한, 폴리머 물질로는 폴리이미드(polyimide) 계열 물질, 폴리아미드(polyamide) 계열 물질, 테프론(teflon) 계열 물질, 페인트(paint) 계열 물질, 실버-스톤(silver-ston), 테프젤-에스(tefzel-s), 에폭시(epoxy), 고무(rubber) 등이 사용되거나 자외선(UV)에 대한 감광성이 있는 물질도 사용될 수 있다.In addition, the polymer material may be a polyimide-based material, a polyamide-based material, a teflon-based material, a paint-based material, silver-ston, Tefgel-S ( tefzel-s), epoxy, rubber, or the like, or a material that is sensitive to ultraviolet light (UV) may be used.
예를 들어, 폴리이미드 계열 물질을 스프레이 코팅 방식으로 스팀 가열판(110)에 형성하는 공정의 일실시 예는 다음과 같다.For example, an embodiment of the process of forming the polyimide-based material on the
우선, 스팀 가열판(110)을 아세톤(aceton), 아이소 프로필 알코올(IPA; Iso Propyl Alcohol) 등으로 유기 세척시키고 나서, 스팀 가열판(110)을 고속(예; 2,000 rpm 이상)으로 자전시키면서 폴리이미드 계열 물질을 스팀 가열판(110)에 분사한 후에 스팀 가열판(110) 표면에 코팅된 폴리이미드 계열 물질을 열처리한다.First, the
이러한, 스프레이 코팅 방식의 폴리머 절연막 형성 공정에 의해 스팀 가열판(110) 표면에는 열적 안정성이 우수하고 글래시 템퍼러쳐(GT; glassy temperature)가 300 ℃이상인 폴리머 절연막이 형성된다.The polymer insulating film having a high thermal stability and a glassy temperature (GT) of 300 ° C. or more is formed on the surface of the
또한, 폴리이미드 계열 물질 열처리 과정에서 폴리이미드 계열 물질을 서서히 냉각시킴으로써 폴리머 절연막과 스팀 가열판(110) 간의 접착성이 우수해 지며, 스프레이 코팅 과정에서 폴리머 계열 물질을 스팀 가열판(110) 표면에 코팅시킴으로써 두께 균일도가 우수해지며, 폴리머 절연막의 핀홀의 농도가 매우 작아져서 전기적 누설 전류가 발생하지 않는다.In addition, by slowly cooling the polyimide-based material during the heat treatment of the polyimide-based material, the adhesion between the polymer insulating film and the
한편, 산화 절연막과 폴리머 절연막의 이중 절연막은 금속 소재의 스팀 가열판(110) 표면에 산화 절연막을 형성시키고 나서 이 산화 절연막 위에 폴리머 계열의 물질을 균일한 두께로 코팅시키거나 반대로 금속 소재의 스팀 가열판 표면에 폴리머 계열 물질을 코팅하고 그 위에 산화 절연막을 형성시킬 수 있다.On the other hand, the double insulating film of the oxide insulating film and the polymer insulating film forms an oxide insulating film on the surface of the
이러한 산화 절연막과 폴리머 절연막의 이중 절연막의 전체 두께는 산화 절연막을 단독으로 스팀 가열판(110) 표면에 형성시킨 결과의 두께 및 폴리머 절연막을 단독으로 스팀 가열판(110) 표면에 형성시킨 결과의 두께 각각의 합에 비해 작게 할 수 있으며, 각각의 단독 절연막에 비해 절연 파괴를 최소화 시킬 수 있다.The total thickness of the double insulating film of the oxide insulating film and the polymer insulating film is the thickness of the result of forming the oxide insulating film on the surface of the
여기서, 산화 절연막 절연 파괴의 주된 사유로는 산화 절연막에 형성되는 핀 홀에 기인하여 이 핀홀 내로 박막 히터(123)로 공급된 외부 전원이 전달되는 것에 의해 절연 파괴가 발생될 수도 있다.Here, the main reason for the oxide insulating film dielectric breakdown may be due to the pinhole formed in the oxide insulating film, and the dielectric breakdown may be caused by the external power supplied to the
그리고, 폴리머 절연막 절연 파괴의 주된 사유로는 폴리머 절연막 형성 시에 액상의 피알(PR) 도포에 의한 기포 발생 등에 기인하여 폴리머 절연막이 고화된 후 기포가 있던 부분에 절연 파괴가 발생될 수도 있다.The main reason for the breakdown of the polymer insulating film may be due to bubble generation due to the application of liquid Pr at the time of forming the polymer insulating film, and then the dielectric breakdown may occur at the portion where the bubble was present after the polymer insulating film was solidified.
따라서, 산화 절연막 또는 폴리머 절연막 각각에 내재된 절연 파괴 발생을 산화 절연막과 폴리머 절연막의 이중 절연막으로 보완하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to compensate for the occurrence of dielectric breakdown inherent in each of the oxide insulating film or the polymer insulating film with a double insulating film of the oxide insulating film and the polymer insulating film.
이러한 절연막(122)의 두께는 0.5 μm ~ 500 μm 범위, 특히 0.5 μm ~ 200 μm 범위가 열 효율성을 위해 바람직하며(재질에 따라 두께에 차이가 발생함), 절연막(122)의 절연 파괴 전압(breakdown voltage)은 1,000 V 이상이며, 절연막(122)의 누설 전류(leakage current)는 100 V 전압이 될 때에 20 μA 이하이며, 박막 히터(123)에서 열이 발열될 때에(thermal cycle) 절연막(122)이 스팀 가열판(110) 및 박막 히터(123) 각각으로부터 탈착(박리)이 발생되지 않도록 한다.The thickness of the insulating
다음으로 박막 히터(123)에 대해 설명하면, 상기 박막 히터(123)는 절연막(122) 위에 0.05 μm ~ 수 μm 범위(예, 0.05 μm ~ 2 μm )의 두께를 갖는 박막 형태로 장착되며, 금속패드(125)를 통하여 외부 전원(직류 전원 또는 교류 전원)이 공급되면 자체 전기 저항에 의해 줄열(joule heating)을 발생시킨다.Next, the
여기서, 박막 히터(123)의 박막 특성, 즉 작은 부피로 인해 발열 속도 및 냉각 속도가 매우 빠르게 이루어질 수 있고, 자체 전기 저항에 의해 발열되는 온도가 500 ℃를 초과할 수도 있고, 기존의 히터와는 다르게 아주 빠른 온도 상승도 가능하다.Here, due to the thin film characteristics of the
이러한 박막 히터(123)의 조건은 다음과 같다.The conditions of the
우선, 박막 히터(123)는 박막 특성으로 인해 기존의 히터에 비해 빠른 속도로 온도 상승이 가능하나, 이러한 박막 특성으로 인해 전류 흐름 속도(current flux) 등이 매우 커질 수 있기 때문에 자체적인 전기적/열적/화학적 내성이 요구된다.First, the
즉, 박막 히터(123)는 전기적으로 높은 내압(heater strength)을 가져야 되며, 금속패드(125)를 통하여 지속적으로 인가되는 에너지에 대한 자체 저항성이 높아야지만 박막 히터(123)의 장시간 수명 유지가 가능하다.That is, the
또한, 박막 히터(123)는 절연막(122) 위에 장착되는데, 발열로 인해 절연막(122)이 탈착되지 않도록 하고 스팀 가열판(110)과 절연막(122)간의 박리가 발생되지 않도록 해야 된다.In addition, the
또한, 박막 히터(123)는 열 충격이 지속적으로 가해지는 소자인데, 이러한 열충격에 의해 자체 저항 변화의 현저한 증가가 일어나지 않도록 해야 한다.In addition, the
또한, 박막 히터(123)는 공기 중(산소)에 노출된 상태로 고온으로 발열하는 경우도 있는데, 이러한 산화에 의해 자체 저항의 현저한 증가가 일어나지 않도록 해야 한다.In addition, the
전술한 바와 같은 조건을 만족시킬 수 있도록 박막 히터(123)의 소재로는 융점이 높은 단일 금속(예; Ta, W, Pt, Ru, Hf, Mo, Zr, Ti 등)이 사용되거나 이들 금속을 조합한 2성분계 금속 합금물(예; TaW 등)이 사용되거나 금속-질화물(metal-nitride)을 조합한 2성분계 금속-질화물 계열(예; WN, MoN, ZrN 등)이 사용되거나 금속-규화물(metal-silicide)을 조합한 2성분계 금속-규화물 계열(예; TaSi, WSi 등)이 사용된다.In order to satisfy the above conditions, a thin metal having a high melting point (eg, Ta, W, Pt, Ru, Hf, Mo, Zr, Ti, etc.) may be used as the material of the
그리고, 박막 히터(123)가 수 μm 이하(예; 0.05 μm ~ 2 μm 범위 등, 재질에 따라 두께에 차이가 발생함)의 두께를 갖도록 한다.In addition, the
특히, 박막 히터(123)의 온도가 순간적으로 상승되게 하기 위해서, 즉 자체적으로 뜨겁게 달궈지는데 걸리는 시간이 최소화되기 위해서는 박막 히터(123) 자체의 히트 커패시티(heat capacity)를 매우 작게 하면 된다.In particular, the heat capacity of the
즉, 박막 히터(123)의 히트 커패시티는 두께를 매개변수로 하는 함수로 표현되는데, 박막 히터(123)의 두께가 얇아질수록 그 값이 작아진다. 반면에 박막 히터(123)의 수명은 두께가 얇아질수록 짧아질 수 있다.That is, the heat capacity of the
따라서, 본 발명에서는 박막 히터(123)의 온도를 순간적으로 상승시키고 수 명을 연장시키기 위한 두 가지 조건을 만족시키기 위해 다양한 시뮬레이션과 실험을 통하여 박막 히터(123)의 최적 두께 범위를 도출할 수 있다. 한편, 박막 히터(123)의 소재에 따라 약간의 차이는 있으나 미세한 차이임을 밝혀 둔다.Therefore, in the present invention, the optimum thickness range of the
즉, 다음의 수식에 근거하여 박막 히터(123)의 최적의 두께를 도출한다.That is, the optimum thickness of the
여기서, (resistivity)는 박막 히터(123) 소재의 고유한 비저항값이고, Rs(sheet resistance)는 박막 히터(123)의 면 저항값이고, t(thickness of film)는 박막 히터(123)의 두께이다. 한편, 두께와 고유 비저항값은 비례 관계에 있음을 알 수 있다.here, (resistivity) is a specific resistivity value of the
따라서, 박막 히터(123) 소재의 비저항값 범위를 고려하여 전술한 매개변수를 입력 데이터로 이용하여 시뮬레이션을 하면 각 제품의 특성에 맞게 박막 히터(123)의 최적 두께 범위가 재질에 따라(예; 0.05 μm ~ 2 μm 등) 도출된다.Therefore, when the simulation using the above-described parameters as input data in consideration of the specific resistance range of the
이러한 박막 히터(123)는 진공 증착 방식에 의해 절연막(122) 위에 형성되는데, 진공 증착 방식으로는 PVD(Sputtering, Reactive Sputtering, Co-Sputtering, Evaporation, E-beam 등) 및 CVD(LPCVD, PECVD 등)가 사용된다.The
도 9 내지 11는 본 발명에 따른 박막 히터 상에 형성되는 도전체 패턴의 다 양한 실시 예를 보여주는 예시도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 박막 히터(123) 상에는 박막 히터보다 전기 저항이 낮으며 열전도율이 높은 도전체 패턴(124)을 여러 가지 형상 및 모양을 다양한 간격으로 형성할 수 있다. 9 to 11 are exemplary views showing various embodiments of a conductor pattern formed on a thin film heater according to the present invention. As shown in the drawing, the electrical resistance of the
만약, 도전체 패턴(124)이 형성되지 않은 박막 히터(123)를 사용할 경우, 전원 공급 초기에 박막 히터(123)의 전극 도입부와 중앙 부분 사이에 온도 차가 발생하여 박막 히터(123) 면 전체에 균일한 온도 분포가 이루어지지 못하거나 박막 히터(123)의 일 부분에 과 발열 현상이 발생하여 박막 히터(123)나 절연막(122) 등에 치명적인 손상(열화)을 발생시킬 수 있고 결과적으로 박막히터(123)의 수명이 극단적으로 짧아지게 될 수도 있다.If the
즉, 이러한 현상을 방지하고 전원 공급 초기에 보다 빠른 시간 안에 박막 히터(123)의 면 전체에 균일한 발열이 일어날 수 있도록 하기 위하여, 박막 히터(123) 상에 도 9 내지 11과 같이 여러 가지 형태 및 모양의 도전체 패턴(124)을 형성하게 되는 것이다.That is, in order to prevent such a phenomenon and to generate uniform heat generation on the entire surface of the
이처럼, 박막 히터(123)에 도전체 패턴(124)을 형성하게 되면, 박막 히터(123)의 생산공정에서 도전체 패턴이 형성되지 않은 단일 박막 히터보다 생산 수율을 향상시킬 수 있게 되는데, 이는 도전체 패턴이 형성되지 않은 단일 박막 히터가 박막 히터 전체 중 일부분의 미세한 두께 차이나 스크래치 등의 일부 박막의 손상으로도 전체 저항체의 품질 저하로 이어지는 종래 문제점을 해결할 수 있게 되기 때문이다.As such, when the
다음으로 금속패드(125)에 대해 설명하면, 상기 금속패드(125)는 박막 히터(123) 상에 장착되어, 외부로부터 공급된 전원을 박막 히터(123)로 균일하게 공급하는 역할을 수행하게 된다. 여기서, 상기 금속패드(125)를 박막 히터(123) 면 전체에 고르게 접지되도록 설치함으로써, 박막 히터(123)의 모든 면에서 균일한(일정한) 전류 밀도를 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Next, with reference to the
특히, 박막 히터(123)의 모든 면에서 균일한 전류 밀도를 가질 수 있도록 하기 위해서 금속패드(125)의 폭(두께)을 박막 히터(123)의 폭(두께)보다 더 크거나 같게 하는 것이 좋다.In particular, the width (thickness) of the
도 12 내지 13은 본 발명에 따른 금속패드 및 박막 히터의 다양한 배치 패턴의 실시 예를 보여주는 예시도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 금속패드(125)의 형상을 복수 개의 발열 박막 셀이 형성되도록 여러 가지 위치, 모양, 크기 및 개수를 가지는 패턴으로 형성할 수 있다. 12 to 13 are exemplary views showing various arrangement patterns of the metal pad and the thin film heater according to the present invention. As shown in the drawing, the plurality of heat generating thin film cells may be formed in the shape of the
이러한 박막 셀을 형성하는 이유는 한번에 많은 전력이 공급될 때 전력 공급되는 부위의 금속패드(125)와 박막히터(123)의 접지부위가 과열로 인해 파괴되는 것을 방지시키는 동시에 발열 영역을 여러 개로 분할시켜 각 영역별 저항값의 제어가 가능하도록 하기 위함이다.The reason for forming the thin film cell is to divide the heat generating area into several parts while preventing the ground parts of the
상기한 바와 같은 금속패드(125)를 형성하는 소재는 박막 히터(123)에서 열이 발열 될 때에, 금속패드(125)의 온도에 대한 안정성을 보장하고, 산화에 의한 저항 증가를 막고, 박막 히터(123)로부터 탈착되지 않도록 하기 위한 Al, Au, W, Pt, Ag, Ta, Mo, Ti, H, Cu 등과 같은 금속이 사용될 수 있다.The material forming the
마지막으로, 상기 보호층(127)은 박막 히터(123) 및 금속 패드(125)의 외면에 장착되어 외부환경으로부터 박막 히터(123), 금속 패드(125)를 전기적/화학적으로 보호하게 되는데, 이러한 보호층(127)의 소재로는 SiNx, SiOx, AlOx, Polymer, Polyimide, 테프론 등이 사용될 수 있으며, 상기 보호층(127)의 두께는 열전도율과 보호기능을 발휘할 수 있는 최적의 두께로 재질에 따라 정해지며, 약 0.1 μm 내지 20 μm 범위인 것이 바람직하다.Finally, the
이러한, 보호층(127)은 도전체 패턴(124)이 형성된 박막 히터(123)와 도전체 패턴이 형성되어 있지 않은 상태의 박막 히터(123) 모두에 형성될 수 있다.The
도 14는 본 발명에 따른 발열부의 발열특성을 실험하기 위한 시편의 제원을 나타낸 개략도이고, 도 15는 도 14의 시편에 일정한 전류(50W)를 인가한 상태에서 시간 변위에 따른 온도변화 값을 측정한 그래프가 도시되어 있으며, 도 16은 도 14의 시편에 규정된 시간(10초)동안 인가되는 전류량의 변위에 따른 온도변화값을 측정한 그래프가 도시되어 있다.14 is a schematic view showing the specifications of the specimen for testing the heating characteristics of the heat generating unit according to the present invention, Figure 15 is to measure the temperature change value according to the time displacement in a state in which a constant current (50W) is applied to the specimen of Figure 14 One graph is shown, and FIG. 16 shows a graph measuring a temperature change value according to the displacement of the amount of current applied during the time (10 seconds) specified in the specimen of FIG.
이때, 상기 도 14 내지 도 16을 통해 측정된 온도 값은 박막 히터(123), 도전체 패턴(124), 절연막(122), 금속패드(125), 스팀 가열판(110) 등과 같은 각 구성 요소의 저항값, 두께, 소재 등에 따라 서로 다른 결과로 도출될 수 있음을 밝혀 둔다.In this case, the temperature values measured through FIGS. 14 to 16 are measured for each component such as the
도 15에 도시된 바와 같이, 50 와트 전력이 인가될 시 일정 시간이 경과하면 287 ℃에서 임계(saturation) 특성이 나타남을 알 수 있다.As shown in FIG. 15, it can be seen that a saturation characteristic appears at 287 ° C. after a predetermined time when 50 watt power is applied.
도 16에 도시된 바와 같이, 전력 변화에 따라 10초 동안 증가하는 표면 온도 변화는 선형적 증가 특성을 가지는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 16, it can be seen that the surface temperature change that increases for 10 seconds according to the power change has a linear increase characteristic.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 발열부(120)는 제품의 설계조건을 반영하여 박막 히터, 도전체 패턴, 절연막, 금속패드, 박막셀, 발열판 등과 같은 각 구성 요소의 저항값, 두께, 소재 등을 서로 다르게 적용하여 표면 온도 도달 시간 및 소비 전력을 제품 특성에 맞게 감소시켜 최적의 제품을 생산할 수 있도록 한다.The
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 스팀 청소기의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the steam cleaner according to the present invention having the configuration as described above are as follows.
우선, 본체부(300)에 형성된 조작버튼(331)을 조작하여 전원을 온(on) 시키도록 한다. 이때의 전원은 스팀 청소기 후단에 마련된 충전식 전원공급부(340)를 통해 공급되도록 한다.First, the
상기와 같은 전원은 전원공급라인(221)을 통해 헤드부(100)의 발열부(120)에 인가되어 스팀 가열판(110)이 가열되도록 한다. 이때, 발열부(120)로 인가된 전원은 금속패드(125)로 입력되고, 다시 박막 히터(123)의 전체 면적에 균일하게 공급되어 자체 발열이 이루어지게 되며, 상기 박막 히터(123)의 발열을 스팀 가열판(110)으로 열전도시키게 된다.The power is applied to the
또한, 상기 스팀 가열판(110)이 발열됨과 동시에 모터펌프(320)가 구동되어 물탱크(310) 내에 저수된 물을 펌핑시켜 상기 가열된 스팀 가열판(110)에 상면에 물이 뿜어지도록 하여 스팀을 발생시키게 된다.In addition, the
상기와 같이 발생된 스팀은 증기분출공(133)을 통해 외부로 분출된다. 이때, 분출되는 스팀은 걸레 부착판(130)에 장착된 걸레를 통과하여 스팀 청소 대상면에 분사되거나 걸레에 적셔지게 된다.The steam generated as described above is ejected to the outside through the
상기와 같은 뜨거운 스팀은 찌든 때나 얼룩을 효과적으로 분해시키는 역할을 수행하게 되는 것으로서, 이후 헤드부(100)에 장착된 걸레로 간단히 제거할 수 있게 된다.As such hot steam is to serve to effectively disintegrate when stained or stains, it can be easily removed by the mop mounted to the
이와 같은, 상기 박막 히터(123)는 저 전력의 외부 전원으로도 급속 발열이 이루어지게 되는데, 이는 350W 전원을 인가했을 경우를 보면, 20초 만에 섭씨 150도 이상으로 급속 가열되는 특성을 갖게 됨에 따라 급속 사용이 가능하게 된다.As described above, the
상기와 같이 본 발명은 스팀 청소에 필요한 물만을 가열하기 때문에 열효율이 매우 뛰어난 이점을 갖는 것으로서, 청소가 끝난 후에는 본체부(300)에서 물탱크(310)를 분리시켜 남은 물을 버린 후 다시 장착하여 보관하게 된다.As described above, the present invention has a very excellent thermal efficiency because only the water required for steam cleaning is heated, and after the cleaning is completed, the
이상, 본 발명이 실시 예를 들어 설명되었으나, 본 발명의 실시 예는 단지 예시에 불과하며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명이 속하는 분야의 기술자는 본원의 특허청구범위에 기재된 원리 및 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변형 또는 변경할 수 있다.As mentioned above, although the present invention has been described by way of examples, the embodiments of the present invention are merely examples and should not be construed as limiting the scope of the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains may modify or alter the present invention in various forms within the principles and scope described in the claims herein.
상기와 같은 구성 및 작용을 갖는 본 발명은 박막히터에 의한 발열부의 고온발열이 순간적으로 진행되고, 청소에 필요한 물만을 순간 가열시켜 스팀화시키는 구조여서, 물탱크의 물을 끓여 스팀화시키는 번거로움 없이 곧바로 사용할 수 있게 되는 편리함이 있고, 청소 시간을 단축할 수 있도록 하는 효과를 갖게 된다.The present invention having the configuration and action as described above is a structure in which the high temperature heat generation of the heat generating unit by the thin film heater proceeds instantaneously, and heats only the water necessary for cleaning for instantaneous heating, so that there is no need to boil and steam the water in the water tank immediately. There is a convenience that can be used, has the effect of reducing the cleaning time.
또한, 본 발명의 발열부는 저 전력 구동이 가능한 박막히터를 사용함에 따라서, 전력소비에 따른 비용부담이 적고, 스팀 청소기에 충전용 배터리를 탑재시켜 사용할 수 있게 되고, 이와 같은 구성은 스팀 청소기의 무선화를 가능하게 함으로써, 휴대 및 이동이 간편하여, 집안 청소는 물론이고, 유리창 청소나 차량청소 등에도 이용할 수 있게 되는 효과를 갖는다.In addition, the heat generating unit of the present invention uses a thin film heater capable of low power driving, so that the cost burden due to power consumption is less, it is possible to use a rechargeable battery mounted on the steam cleaner, such a configuration is a wireless cleaner of the steam cleaner By making it possible to carry and move easily, it has the effect that it can be used not only for cleaning a house but also for cleaning a window or cleaning a vehicle.
또한, 본 발명의 스팀 청소기는 조인트 어셈블리 구조에 의해 헤드부를 착탈 할 수 있도록 함으로써, 헤드부의 고장시 쉽게 교환하거나 수리할 수 있게 되며, 청소 장소에 따라 다양한 형태의 헤드부를 교체하여 사용할 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, the steam cleaner of the present invention can be detachable to the head by the joint assembly structure, it is easy to replace or repair when the head is broken, the effect of being able to use the various parts of the head replacement depending on the cleaning place There is.
또한, 본 발명은 스팀 청소에 필요한 물만을 모터펌프를 이용해 공급하게 됨으로써, 물을 끓이는데 필요한 열량을 최소로 유지할 수 있게 되어 열효율이 매우 뛰어나 에너지 절감에 일조하게 되는 효과가 있고, 청소가 끝난 후에는 냉각시간을 두지 않고 곧바로 보관이 가능한 편리함을 갖는 효과가 있다.In addition, the present invention by supplying only the water required for steam cleaning using a motor pump, it is possible to maintain the minimum amount of heat required to boil the water is very effective thermal efficiency is conducive to energy saving, after cleaning is finished The effect of having the convenience that can be stored immediately without placing a cooling time.
그리고, 본 발명은 헤드부의 슬림화로 인한 다양한 디자인 설계가 가능함은 물론, 장롱 밑이나 구석 등을 청소하는데 매우 유리한 조건을 갖게 되는 효과가 있다.In addition, the present invention is not only possible to design a variety of designs due to the slimming of the head portion, there is an effect that has a very advantageous condition for cleaning the bottom and corners.
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