KR20190062382A - 배터리 구동식 헤어 드라이어에서 열을 전달하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

배터리 구동식 헤어 드라이어에서 열을 전달하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20190062382A
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Abstract

배터리 구동식 헤어 드라이어는 부착된 배터리 팩에 의해 전력이 공급될 수 있는 새로운 발열체 기술을 갖는다. 발열체는 현재의 방법에 비해 상대적으로 낮은 전력 소비로 높은 열을 방출하는 적외선 전구를 포함한다. 또한, 본 발명 특허는 모발을 드라이하는 작업을 최적으로 수행하기 위한 배터리 셀들의 독특한 구성을 설명한다.

Description

배터리 구동식 헤어 드라이어에서 열을 전달하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2016년 7월 29일자로 출원된 미국 가특허 출원번호 제62/368,962호 및 2017년 7월 26일자로 출원된 미국 특허 출원번호 제15/660,601호의 우선권을 주장하며, 이들의 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 헤어 드라이어의 일반적인 분야에 관한 것으로서, 구체적으로는 강력한 열 출력을 전달하는 독특한 배터리 구동식 헤어 드라이어(blow dryer)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 헤어 드라이어가 모발을 스타일링 및 드라이하기에 충분히 뜨거워질 수 있을 뿐만 아니라 휴대하기에 충분히 가벼울 수 있는 새로운 발열체 기술을 사용하는 배터리 작동식 헤어 드라이어에 관한 것이다.
헤어 드라이어는 거의 수십년간 사용되어 왔다. 가열을 위해, 전통적인 헤어 드라이어는 형태를 위해 절연 코어(일반적으로 운모 시트) 둘레에 감겨진 저항성 와이어(일반적으로 니크롬)로 제조된 발열체를 사용한다. 일 실시예가 도 1에 도시된다. 드라이어가 다양한 전력 레벨(예를 들어, 고, 중, 저)로 작동됨에 따라, 저항성 와이어를 통해 가변하는 양의 전류가 흐르고, 원하는 레벨의 열 출력이 달성된다. 이러한 발열체 구조는 저렴하고, 신속하게 가열되며, 와이어의 길이 또는 두께를 조정함으로써 전력 소비가 미세 조정될 수 있다. 이러한 이유로, 이들은 오늘날 압도적 대다수의 헤어 드라이어들로 대중화되었다.
헤어 드라이어는 또한 발열체가 불충분하게 절연되기 때문에 많은 열을 낭비한다. 도 2는 열 카메라 하에서 사용 중인 전형적인 상업용 헤어 드라이어의 케이싱의 열 화상을 도시한다. 드라이어에 의해 소비되는 대부분의 전력은 발열체로 인한 것이지만, 도면은 그 전력의 상당 부분이 드라이어의 케이싱을 데우고 있음을 보여준다.
헤어 드라이어는 전형적으로 벽 콘센트 내로 플러깅된 코드를 통해 전달되는 전력을 수신하므로, 드라이어가 사용될 수 있는 곳이 제한된다. 배터리 작동식 헤어 드라이어를 구현하는데 있어서 가장 중요한 기술적 장벽 중 하나는 적절한 양의 전력을 공급하는 것이다. 상업용 헤어 드라이어는 1600W 내지 2000W 범위에 속하는 경향이 있으며, 이는 배터리로부터 전력을 공급하는데 난제를 야기한다. 이러한 전력을 제공하는 요소들을 분석해보면, 10% 내지 20%의 전력은 모터를 통해 소비되고 나머지 양의 전력은 발열체에 의해 소비된다는 것을 보여준다. 결과적으로, 발열체를 변경하면, 배터리가 장치에 전력을 공급할 수 있는 시점까지 전력 소비를 감소시킬 수 있는 상당한 기회를 제공한다.
낮은 전력 소비를 위한 발열체 설계를 통해 배터리 작동식 헤어 드라이어를 개발하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 부착된 배터리 팩에 의해 전력이 공급될 수 있는 새로운 발열체 기술을 갖는 배터리 구동식 헤어 드라이어에 관한 것이다. 발열체는 현재의 방법에 비해 상대적으로 낮은 전력 소비로 높은 열을 방출하는 적외선 전구를 포함한다. 또한, 본 발명 특허는 모발을 드라이하는 작업을 적절히 수행하기 위한 배터리 셀들의 독특한 구성을 설명한다.
제1 양태에서, 본 발명의 실시형태는 공기 유입구 및 공기 배출구를 가진 공기 유동 채널을 갖는 케이스, 공기 유입구와 공기 배출구 사이의 공기 유동 채널 내에 위치된 발열체, 및 하나 이상의 전력 최적화 모드를 발열체에 제공하도록 구성된 발열체에 결합된 전력 제어 회로를 갖는 배터리 작동식 헤어 드라이어를 제공한다. 공기 유동 채널 내에 팬 조립체가 위치되고, 적어도 하나의 배터리는 전력 제어 회로 및 팬 조립체에 전력을 제공하도록 구성된다. 사용시, 팬 조립체는 공기 유입구를 통해 공기를 흡기하고, 공기는 공기 유동 채널을 통해 유동되며 발열체에 걸쳐서/발열체를 통하여 송풍되어 공기를 가열하고, 가열된 공기는 공기 배출구를 통해 배출된다.
많은 실시형태에서, 배터리 작동식 헤어 드라이어는 하나 이상의 저항성 와이어를 더 포함한다.
많은 실시형태에서, 전력 최적화 모드는 하나 이상의 적외선 전구의 펄스 폭 변조(PWM)를 포함한다.
많은 실시형태에서, 하나 이상의 전력 최적화 모드는 적외선 전구와 저항성 와이어 간에 전력의 균형을 맞추기 위한 시간-지연 가열 회로를 포함한다.
많은 실시형태에서, 하나 이상의 전력 최적화 모드는 제1 시간 기간 및/또는 도달되는 설정 온도 동안에 저항성 와이어에 전력을 제공한 다음, 저항성 와이어에 대한 전력을 조정하는 전력 조정 회로를 포함한다.
많은 실시형태에서, 배터리 작동식 헤어 드라이어는 모발의 온도를 검출하고 이상적인 모발 온도에 도달하는 경우 발열체에 대한 전력을 조정하도록 구성된 전력 제어 회로에 결합된 모발 온도 센서를 더 포함한다.
많은 실시형태에서, 적외선 전구는 석영 텅스텐 전구이다.
많은 실시형태에서, 저항성 와이어는 니크롬 와이어이다.
많은 실시형태에서, 배터리는 교체식 및/또는 충전식이다.
많은 실시형태에서, 케이스는 손잡이 부분을 포함하고, 배터리는 손잡이 부분 내에 위치된다. 손잡이 부분은 팬 작동 동안에 배터리에 걸쳐서 기류를 가능하게 하도록 구성된 하나 이상의 공기 유입구를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명의 실시형태는 하나 이상의 적외선 전구, 및 하나 이상의 전력 최적화 모드를 제공하도록 구성된 적외선 전구에 결합된 배터리 구동식 전력 제어 회로를 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어를 위한 에너지 효율적인 발열체 시스템을 제공한다.
많은 실시형태에서, 발열체 시스템은 제어 회로에 결합된 하나 이상의 저항성 와이어를 더 포함한다.
많은 실시형태에서, 전력 최적화 모드는 하나 이상의 적외선 전구의 펄스 폭 변조(PWM)를 포함한다.
많은 실시형태에서, 하나 이상의 전력 최적화 모드는 적외선 전구와 저항성 와이어 간에 전력의 균형을 맞추기 위한 시간-지연 가열 회로를 포함한다.
많은 실시형태에서, 하나 이상의 전력 최적화 모드는 제1 시간 기간 및/또는 도달되는 설정 온도 동안에 저항성 와이어에 전력을 제공한 다음, 저항성 와이어에 대한 전력을 조정하는 전력 조정 회로를 포함한다.
본 실시형태들은 첨부된 도면들과 함께 읽었을 때 이하의 상세한 설명으로부터 이해될 수 있다. 도면의 다양한 특징부들은 반드시 축척대로 도시될 필요는 없다는 점을 강조한다. 그와 반대로, 다양한 특징부들의 치수는 명료함을 위해 임의적으로 확장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 종래기술의 발열체의 도면을 도시한다.
도 2는 종래기술의 헤어 드라이어의 열 특성을 도시한다.
도 3은 배터리 구동식 헤어 드라이어의 일 실시형태를 도시한다.
도 4는 배터리 구동식 헤어 드라이어의 구성 요소들의 분해도를 도시한다.
도 5는 발열체 시스템의 일 실시형태를 도시한다.
도 6은 발열체 시스템의 다른 실시형태를 도시한다.
도 7은 적외선 전구 상의 코팅을 도시한다.
도 8은 발열체 시스템의 다른 실시형태를 도시한다.
도 9는 발열체 시스템의 개략도를 도시한다.
도 10은 배터리 셀 주위에 기류 유동을 갖는 일 실시형태를 도시한다.
도 11은 배터리를 냉각시키는 다른 실시형태를 도시한다.
도 12A 내지 도 12F는 하나 이상의 배터리 및 전자 장치를 배치하기 위한 상이한 실시형태들을 도시한다.
도 13은 배터리 팩의 일 실시형태를 도시한다.
도 14는 배터리 팩/손잡이를 도시한다.
도 15는 배터리 구동식 헤어 드라이어를 도시한다.
도 16은 전원 코드가 커넥터 내로 직접 플러깅된 실시형태를 도시한다.
도 17은 상이한 열원들을 나타내는 가열 램프 차트를 도시한다.
이제 본 발명의 실시형태가 도면을 참조하여 설명될 것이며, 도면에서 전반적으로 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 반영한다. 본원에서 제공되는 설명에 사용된 용어는 단순히 본 발명의 특정한 구체적인 실시형태에 대한 상세한 설명과 관련하여 사용되기 때문에, 임의로 한정되거나 제한적인 방식으로 해석되도록 의도되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시형태는 몇 가지 새로운 특징들을 포함할 수 있으며, 그 중 단지 하나의 특징만이 이의 바람직한 특성들에 단독으로 책임이 있거나 또는 본원에서 설명되는 발명을 실시하는데 필수적인 것은 아니다.
배터리 구동식 드라이어로 모발을 드라이하기에 충분한 열을 제공하기 위한 종래의 시도는 종래의 발열체 고유의 높은 전력 소비로 인해 실패하였다. 본 발명은 내부 배터리에 의해 전력이 공급되는 낮은 전력 소비로 높은 레벨의 열을 제공하는 새로운 발열체 기술을 사용함으로써 이러한 문제를 해결하는 헤어 드라이어를 개시한다. 이러한 독특한 조합을 통해 헤어 드라이어는 모발을 스타일링하기에 충분히 뜨거워질 수 있을 뿐만 아니라, 휴대하기에도 충분히 가벼울 수 있다.
강력한 무선 헤어 드라이어는 수많은 용도 및 이점을 갖는다. 본 발명의 새로운 발열체를 사용함으로써 야기되는 움직임의 자유 및 높은 열 출력은 물론, 헤어 드라이어를 사용하여 이전에 불가능했던 장소에서 코드 없이 보다 편안한 방식으로 모발을 스타일링 및 드라이하기 위해 사용될 수 있다. 아래의 일부 실시예들을 참조한다:
* 집 안에서의 신속한 스타일링
* 커피 머신을 시동하기 위해 아래층으로 내려가기
* 욕실에 있는 당신의 배우자를 밖으로 내보내기
* 샤워 증기로 김이 서리지 않는 거울로 가기
* 전원 코드 플러그 때문에 싸우지 않기
* 도시에서 비바람을 맞고 택시 안에서 모발 드라이하기
* 한 손만을 사용해서 잡으면서 다른 손은 집안일/심부름하는데 사용
* 코드가 원하는 위치까지 도달하지 않는 경우
* 코드가 뒤얽히거나 콘센트가 없는 경우
* 이동 중에 자신의 모발을 드라이하는 사람
* 스포츠 팀 또는 헬스클럽 회원들을 위한 라커룸
* 퓨즈가 끊어졌거나 전기가 나간 경우
* 저녁 약속 때문에 서두르는 중에, 남편은 운전하고, 아내는 드라이 마무리하기
* 리조트로 가는 도중에 차안에서의 "여자아이들의 위크엔드(Girls weekend)"
* 비좁은 공유 호텔 욕실에서의 "여자아이들의 위크엔드"
* 글램핑
* 미용실
* 촬영 영화 세트장 스타일리스트의 "현장(on-the-set)"
* 전용 항공기 - 도중에 비행기 안에서의 스타일링
* 자동차 서비스, 리무진
* 보트 안에서
도 3은 손잡이(110)를 갖는 케이스(105), 발열체 시스템(115), 발열체(115)에 인접하여 위치된 팬(120), 전자 장치(125), 및 구성 요소들에 전력을 공급하기 위해 손잡이(110)의 내부에 위치된 하나 이상의 배터리(130)를 갖는 배터리 구동식 헤어 드라이어(100)의 일 실시형태를 도시한다. 케이스는 공기 유입구(135) 및 공기 배출구(140)를 갖는 공기 유동 채널을 포함한다. 도시된 실시형태에서, 팬은 유입구(135)를 통해 공기(145a)를 흡기하고, 공기(145b)는 케이스를 통해 유동되며 발열체에 걸쳐서/발열체를 통하여 송풍되어 가열되고, 가열된 공기(145c)는 배출구(140)를 통해 배출된다.
도 4는 배터리 구동식 헤어 드라이어(100)의 구성 요소들의 분해도를 도시한다. 발열체(115), 팬 조립체(120), 및 전자 장치(125)는 케이스의 내부에 위치된다. 케이스는 케이스(105a 및 105b)와 같이 다수의 부분으로 제조될 수 있다. 유입구(135)는 스크린(135a)을 포함할 수 있고, 배출구는 스크린 또는 확산기(140a)를 포함할 수 있다.
배터리는 일체형일 수 있거나, 또는 드라이어 배럴과 별도로 충전/업그레이드/교환될 수 있는 별도의 교체식 장치 또는 모듈일 수 있다. 상이한 용량의 배터리들은 상이한 가격대를 제공하는데 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 비-제한적인 실시예로서, 배터리 장치는 리튬 이온 셀들 또는 하나 이상의 리튬 폴리머 파우치로 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 배터리는 부피를 숨기기 위해 배럴 또는 공기 채널 내로 연장될 수 있다.
일부 실시형태에서, 배럴 또는 공기 채널은 구성 요소들이 후방으로부터 삽입된 일체형(이음매 없는) 플라스틱 쉘일 수 있다.
발열체
도 5는 전력 소비를 개선하고 배터리 구동식 헤어 드라이어가 장시간 동안 기능하여 현재의 드라이어보다 더 많은 열을 제공할 수 있도록 하기 위해, 배터리 구동식 헤어 드라이어에서 작동되도록 설계된 적외선 전구(150a)를 포함하는 발열체 시스템(115a)의 일 실시형태를 도시한다. 적외선 가열 전구를 사용하는 것은 중간에 있는 공기를 데우지 않고 모발을 가열할 수 있기 때문에, 니크롬 와이어 요소보다 드라이어로부터 모발로 더 효과적인 열 전달을 제공한다. 이는 본 발명의 발열체가 일부 실시형태에서, 600W의 보다 낮은 전력을 도출할 수 있게 한다.
도 6은 배터리 구동식 헤어 드라이어에서 작동되도록 설계된 다른 유형의 적외선 전구(150b)를 포함하는 발열체 시스템(115b)의 다른 실시형태를 도시한다. 열이 바람직하지 않은 방향으로 방출되는 것을 방지하기 위해, 적외선 전구는 도 7에 도시된 금 코팅과 같은 코팅(165)으로 전구(160)를 도포함으로써 방향성 전구로 제조될 수 있다. 이러한 기술은 드라이어의 케이싱을 데우는 폐열을 감소시키기 위한 헤어 드라이어 설계에 활용될 수 있다.
그러나, 적외선 전구의 부정적인 측면 중 하나는 저항성 와이어 요소에 비해 이의 피크 온도에 도달하는데 더 긴 시간이 걸린다는 점이다. 도 17은 1) 니크롬; 2) IR 전구의 2개의 열원에 대한 초기 온도 예열 램프를 도시한다. 일부 실시형태에서, 전구는 저항성 와이어보다 부피가 더 커서 배출구를 통하는 기류를 제한할 수 있다. 결과적으로, 2가지 열원을 모두 사용하는 하이브리드 설계가 바람직할 수 있다.
도 8은 헤어 드라이어가 턴 온된 경우 정상 상태의 열을 제공하기 위해, 저항성 와이어 구성 요소(155)와 결합된 적외선 전구(150c)를 결합하는 발열체 시스템(115c)의 다른 실시형태를 도시한다. 이는 적외선 전구(150)가 예열되는 동안 헤어 드라이어에 즉각적인 열을 제공하도록 저항성 와이어 구성 요소(155)에 전력을 공급함으로써 달성된다. 예열되면, 적외선 전구(150)가 열을 제공하고, 그 다음 저항성 와이어 구성 요소(155)가 턴 오프될 수 있다. 대안적으로, 저항성 와이어 발열체와 적외선(예를 들어, 석영 텅스텐)의 혼합체가 동시에 나란히 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 발열체는 2x 200W IR 전구 및 200W의 니크롬 와이어로 구성된다.
도 9는 발열체 시스템(115c)의 개략도를 도시하며, 발열체는 2x 200W 적외선 전구(150c), 1x 200W 니크롬 와이어 구성 요소(155), 및 몇몇 제어 회로(125)로 구성된다. 테스트시에, 이러한 발열체에 의해 구동된 드라이어는 실온 표면(73.4 ℉)을 6인치 떨어진 곳에서부터 112.4 ℉의 평균 온도로 가열할 수 있었다. 6000 mAh 배터리 팩은 이러한 구성에서 12분간 지속되었다.
전력을 감소시키기 위한 기술
이의 가장 단순한 형태로서, 제어 회로(125)는 단지 드라이어가 고/중/저 전력 모드로 작동될 수 있게 한다. 그러나, 보다 진보된 전기적 및 물리적 기술이 전력 최적화를 가능하게 하기 위해 이용될 수 있다.
시간-지연 가열 회로
적외선 전구는 이의 피크 온도에 도달하는데 10초가 걸릴 수 있기 때문에, 챔버 및 적외선 전구를 예열하는 초기에 니크롬 와이어 구성 요소를 향해 추가적인 전력이 충당되도록 하는 것이 바람직하다. 차단 시간 및/또는 온도에 도달되었다면, 추가적인 니크롬 요소가 파워 오프된다. 구체적인 시간 및 온도는 고정 상수일 수 있거나, 또는 조정 가능한 사용자 파라미터들을 통해 구성 가능할 수 있다.
이러한 회로는 RC망 또는 555 타이머 IC를 사용하여 비용 효율적인 방식으로 구현될 수 있다. 보다 복잡한 타이밍 요건을 위해, 마이크로컨트롤러가 사용될 수 있다. 열 출력을 조절하기 위해 장치에 의해 수행될 더 복잡한 계산을 필요로 하는 다른 개선예들과 결합되는 경우, 마이크로컨트롤러 접근법이 바람직할 수 있다.
보다 낮은 피크 전류 정격을 갖는 배터리를 위한 차선책
전형적인 리튬 이온 배터리 셀은, 오래 지속되는 시간 기간 동안 셀이 안전하게 방전될 수 있는 전류량을 정의하는 연속 방전 전류, 및 더 짧은 시간 버스트 동안 셀이 안전하게 방전될 수 있는 전류량을 정의하는 피크 방전 전류의 2개의 전류 정격을 갖는다. 높은 피크 방전 전류를 갖는 리튬 이온 셀은 트레이드오프로서 더 낮은 용량을 갖는 경향이 있으므로, 전력 요건을 여전히 충족시키면서 가급적 낮은 피크 방전율을 갖는 셀을 얻는 것이 바람직하다.
이러한 제한사항은 전류 요건이 더 높은 피크 전류를 지시할 수 있기 때문에, 장치가 처음 파워 온되는 경우 가열 전력을 부가하는 것에 대한 문제점을 제기한다. 그러나, 적외선 전구 주위의 코일에 니크롬 와이어를 배치함으로써, 장치가 처음 파워 온되는 경우 상당 부분의 전류 공급(아마도 전부)이 니크롬 와이어로 지향될 수 있다. 이는 와이어가 일정한 양의 시간 동안 챔버 및 적외선 전구를 가열할 수 있게 한 다음, 챔버가 니크롬에 의해 가열된 후에 전력이 적외선 전구로 전환될 수 있다.
이러한 설계는 초기 작동 단계에서 더 높은 피크 전류를 필요로 하지 않으면서 시간-지연 가열 회로의 이점이 달성될 수 있게 한다.
열 출력을 제어하기 위한 PWM 활용
가정용 조명 공간에서, LED 조명은 백열등 전구 또는 형광등 전구에 비해 전력 소비가 감소되기 때문에, 최근에 그 인기가 높아지고 있다. 그러나, 이러한 다른 유형의 전구와 달리, LED는 본질적으로 이진법이고, 이는 이들이 온 또는 오프만 될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 많은 조명들의 조도 조절이 가능해질 것으로 예상되기 때문에, 가정용 조명 관점에서 난제를 제기한다. 이러한 문제에 대한 한가지 해결책은 펄스 폭 변조(PWM)라고 알려진 기술을 사용하는 것이다. PWM에서는, 시간에 따라 정전압원으로 LED를 구동하는 대신에, 특정 비율의 시간 동안에 전압원이 온된다. 이로 인해 육안으로 식별할 수 없는 속도로 LED가 온 및 오프로 점멸되며, 각각의 상태의 지속시간은 듀티 사이클로 알려진 기준에 좌우된다. 100%의 듀티 사이클을 갖는 PWM 신호는 모든 시간에 온이고, 75%는 75%의 시간에서만 온되어, 인식된 휘도를 감소시킨다.
점멸이 사람의 눈으로 식별될 수 없을 정도로 충분히 빠른 빈도 및 PWM을 사용함으로써, PWM은 LED 조명의 조도가 낮아지고 있다는 인상을 줄 수 있으며, 이는 실제로는 각각의 상태에서 미리 결정된 양의 시간 동안 완전히 온 및 오프 간에 온 및 오프로 점멸되고 있는 것이다.
다른 일반적인 가정용 회로는 전파 정류기이다. 최신 발전소는 교류(AC)의 형태로 전기를 전송하는 반면에, 대부분의 소비자 전자 장치들은 직류(DC)로 작동된다. 이는 AC의 특성으로 인해 전송 효율이 더 높아질 수 있고, DC의 특성으로 인해 전류가 더 짧은 거리를 이동하는 경우에 장치들이 보다 비용 효율적이게 된다는 사실 때문이다. 전파 정류기 회로는 AC 전력을 DC로 변환한다.
전파 정류기의 핵심 구성 요소들 중 하나는 입력 전압의 리플을 거의 평탄한 레벨로 평활화하는 출력 커패시터이다. 이러한 평활화가 없다면, 출력에 노이즈가 매우 많아서, DC 전자 장치가 기능할 수 없을 것이다.
일 실시형태에서, 적외선 전구는 전파 정류기 회로의 커패시터와 유사한 특성을 공유하고 있으며, 발열체에 의한 전력 소비는 PWM을 사용함으로써 추가로 감소될 수 있다. 전류는 PWM의 "온" 상태에서만 배터리로부터 도출되므로, 장치가 "오프" 상태에 있는 경우에 절전된다. 적외선 전구는 (전파 정류기의 커패시터와 유사한) 관성을 갖기 때문에, 냉각시키는데 약간의 시간이 걸린다. 이러한 특성은 절전을 위해 정전압 대신에 PWM 신호로 LED를 구동하기 위해 본원에서 이용될 수 있다. 적외선 전구는 PWM 신호의 피크 및 저점을 최종 사용자의 관점에서 본질적으로 일정한 것으로 평활화한다.
출력 온도의 심한 급강하를 완화시키기 위해, 니크롬 와이어는 적외선 전구와 같은 극단적인 관성 특성을 나타내지 않기 때문에 정전압원에 연결될 수 있다.
과열을 감소시키기 위한 센서 기술 추가
적외선 가열 전구의 다른 특성은 중간에 공기 없이 적외선 가열 전구가 지향되는 표면을 가열한다는 점이다. 결과적으로, 도달하는 타겟 온도는 발열체의 온도에 좌우되는 것이 아니라, 모발의 멀리 떨어진 온도에 좌우된다. 비접촉식 적외선 온도계와 같은 센서를 추가함으로써, 드라이어는 모발의 멀리 떨어진 온도를 측정할 수 있고, 이상적인 모발 온도에 도달했을 경우 전력 출력을 감소시킬 수 있다(예를 들어, PWM 듀티 사이클을 감소). 이러한 메커니즘은, 1) 드라이어가 모발을 손상시키는 것을 방지하고, 2) 초과되지 않아야 하는 온도 상한을 제공함으로써 전력 소비를 감소시키는, 2가지 관점에서 바람직할 것이다.
출력을 증가시키기 위한 배터리 열 통기(venting)
리튬 이온 배터리 셀은 방전될 때 가열된다. 셀의 차단 온도에 도달하는 경우, 셀은 더 이상 동일한 속도로 방전될 수 없다. 도 10은 표면 온도를 감소시키기 위해 배터리 셀 주위에 기류(170) 유동을 갖는 일 실시형태를 도시한다. 도시된 실시형태에서, 팬은 유입구(135)를 통해 공기(145a)를 흡기하고, 공기(145b)는 배터리 셀 주위에 유동되며 케이스를 통하여 계속되고, 발열체에 걸쳐서 송풍되어 가열되며, 가열된 공기(145c)는 배출구(140)를 통해 배출된다.
도면에 도시된 바와 같이, 공기는 발열체에 도달하기 전에 배터리에 의해 데워지거나 예열된다. 드라이어 내에 설계되어 있지 않다면, 이러한 열은 방전된 배터리로 얻어지는 열로서 폐열이 되고, 드라이어의 성능에 추가되지 않는다. 배터리 팩을 드라이어의 기류를 따라서 배치하는 설계를 사용함으로써, 팩으로부터 배터리 열을 도출하여 발열체로 공급할 수 있다.
도 11은 배터리 케이스 또는 손잡이(110)가 흡기구(110a) 및 배기구(110b)를 포함하는 배터리를 냉각시키는 다른 실시형태를 도시한다.
도 12A 내지 도 12F는 하나 이상의 배터리(130) 및 전자 장치(125)를 배치하기 위한 상이한 실시형태들을 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 다수의 전자 회로 기판이 있을 수 있다.
배터리는 장치의 중량의 대부분을 차지하기 때문에, 전체 제품 설계에 있어서 몇 가지 난제를 제시한다. 이들은 그러한 전체 중량의 상당 부분을 차지하기 때문에, 인체 공학적 방식으로 배치될 필요가 있다.
또한, 이들은 6S2P 구성으로 전기적으로 연결될 필요가 있다. 6개의 배터리로 이루어진 2개의 스택이 전기적인 관점에서 이상적이지만, 그러한 형태는 소형 드라이어에서 다루기가 힘들다. 따라서 다른 기하학적 구조가 고려되었다. 이러한 다른 기하학적 구조는 배터리 셀들 사이에 전기 커넥터를 필요로 한다. 이러한 커넥터는 저항(열)을 부가하기 때문에, 여전히 양호한 인체 공학을 달성하면서 폐열을 최소화하도록 균형이 조정된다.
도 12는 이러한 주어진 제약에서 실현 가능한 것으로 고려되는 많은 개선된 구성예들을 도시한다.
배터리 팩
도 13은 헤어 드라이어(100)를 형성하기 위해 케이싱(105) 내로 플러깅되는 손잡이(110)의 일부로서 배터리 팩(130)의 일 실시형태를 도시한다. 팩은 배터리를 전자 장치(125)에 연결하고 구성 요소들에 전력을 공급하는 전기 커넥터(170)를 포함한다. 팩의 바닥부는 배터리를 충전 및 재충전하는데 사용될 수 있는 충전 전기 커넥터(175)를 포함할 수 있다.
도 14는 케이싱(105)에 조립되는 배터리 팩/손잡이(110)를 도시한다. 또한 도면에는 배터리를 충전하기 위해 커넥터(175)와 인터페이싱하는 전원 코드(190) 및 충전 커넥터(185)를 갖는 도킹 또는 충전 스테이션(180)이 도시된다.
도 15는 장치를 충전 또는 보관하기 위해 도킹 스테이션(180)에 결합된 배터리 구동식 헤어 드라이어(100)를 도시한다.
도 15는 전원 코드(190)가 커넥터(175) 내로 직접 플러깅된 실시형태를 도시한다. 이는 배터리가 충전되는 동안 헤어 드라이어를 사용할 수 있게 한다.
본 발명의 다른 용도 또는 적용예
본 발명은 사람의 모발을 드라이하는 것으로 한정되지 않고, 휴대용 열 및 기류 공급원으로서 사용될 수 있다. 성에 방지 유리: 휴대용 팬 또는 히터로서 역할을 한다. 예를 들어, 나이트 클럽의 DJ가 이를 사용하여 제어 패널로부터 색종이 조각을 날려버릴 수 있거나, 또는 오지의 설상차-스키(cat-skiing) 운영시에 이를 사용하여 운행 중간에 고객의 장갑을 따뜻하게 할 수 있다.
* 군사 분야 운영.
* 사냥꾼 및 낚시꾼은 이를 사용하여 장비와 의류를 드라이할 수 있다.
* 영화 세트에서, 특수 효과 장비의 일부로서 주위에 물건들을 날려버리는 장비.
* 페인트 또는 접착제의 경화/건조.
* 손이 닿기 어려운 구역의 청소.
* 애완 동물/가축의 드라이.

Claims (20)

  1. 배터리 작동식 헤어 드라이어로서,
    공기 유입구 및 공기 배출구를 가진 공기 유동 채널을 갖는 케이스;
    상기 공기 유입구와 공기 배출구 사이의 상기 공기 유동 채널 내에 위치되고, 하나 이상의 적외선 전구를 포함하는 발열체;
    상기 발열체에 하나 이상의 전력 최적화 모드를 제공하도록 구성된 상기 발열체에 결합된 전력 제어 회로;
    상기 공기 유동 채널 내에 위치된 팬 조립체;
    상기 전력 제어 회로 및 팬 조립체에 전력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 배터리를 포함하며,
    상기 팬 조립체는 상기 공기 유입구를 통해 공기를 흡기하고, 상기 공기는 상기 공기 유동 채널을 통해 유동되며 상기 발열체에 걸쳐서/상기 발열체를 통하여 송풍되어 상기 공기를 가열하고, 상기 가열된 공기는 상기 공기 배출구를 통해 배출되는,
    배터리 작동식 헤어 드라이어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 최적화 모드는 상기 하나 이상의 적외선 전구의 펄스 폭 변조(PWM)를 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 하나 이상의 저항성 와이어를 더 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 최적화 모드는 상기 적외선 전구와 저항성 와이어 간에 전력의 균형을 맞추기 위한 시간-지연 가열 회로를 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 최적화 모드는 제1 시간 기간 및/또는 도달되는 설정 온도 동안 상기 저항성 와이어에 전력을 제공한 다음, 상기 저항성 와이어에 대한 상기 전력을 조정하는 전력 조정 회로를 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  6. 제1항에 있어서,
    모발의 온도를 검출하고 이상적인 모발 온도에 도달하는 경우 상기 발열체에 대한 상기 전력을 조정하도록 구성된 상기 전력 제어 회로에 결합된 모발 온도 센서를 더 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 전구는 석영 적외선 전구인, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 저항성 와이어는 니크롬 와이어인, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리는 교체식 및/또는 충전식인, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 손잡이 부분을 포함하며, 상기 적어도 하나의 배터리는 상기 손잡이 부분 내에 위치되는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 손잡이 부분은 팬 조립체 작동 동안에 상기 배터리에 걸쳐서 기류를 가능하게 하도록 구성된 하나 이상의 공기 유입구를 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  12. 배터리 작동식 헤어 드라이어로서,
    손잡이 부분과 함께 공기 유입구 및 공기 배출구를 가진 공기 유동 채널을 갖는 케이스;
    상기 공기 유입구와 공기 배출구 사이의 상기 공기 유동 채널 내에 위치되고, 하나 이상의 적외선 전구 및 하나 이상의 저항성 와이어를 포함하는 발열체;
    상기 발열체에 하나 이상의 전력 최적화 모드를 제공하도록 구성된 상기 발열체에 결합된 전력 제어 회로;
    상기 공기 유동 채널 내에 위치된 팬 조립체;
    상기 발열체, 전력 제어 회로, 및 팬 조립체에 전력을 제공하도록 구성된 상기 손잡이 부분 내에 위치된 적어도 하나의 교체식 및/또는 충전식 배터리를 포함하며,
    상기 팬 조립체는 상기 공기 유입구를 통해 공기를 흡기하고, 상기 공기는 상기 공기 유동 채널을 통해 유동되며 상기 발열체에 걸쳐서/상기 발열체를 통하여 송풍되어 상기 공기를 가열하고, 상기 가열된 공기는 상기 공기 배출구를 통해 배출되는,
    배터리 작동식 헤어 드라이어.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 최적화 모드는 상기 하나 이상의 적외선 전구의 펄스 폭 변조(PWM)를 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 최적화 모드는 상기 적외선 전구와 저항성 와이어 간에 전력의 균형을 맞추기 위한 시간-지연 가열 회로를 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 최적화 모드는 제1 시간 기간 및/또는 도달되는 설정 온도 동안 상기 저항성 와이어에 전력을 제공한 다음, 상기 저항성 와이어 및 적외선 전구에 대한 상기 전력을 조정하는 전력 조정 회로를 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  16. 제12항에 있어서,
    모발의 온도를 검출하고 이상적인 모발 온도에 도달하는 경우 상기 전력 출력을 조정하도록 구성된 상기 전력 제어 회로에 결합된 모발 온도 센서를 더 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 손잡이 부분은 팬 조립체 작동 동안에 상기 배터리에 걸쳐서 기류를 가능하게 하도록 구성된 하나 이상의 공기 유입구를 포함하는, 배터리 작동식 헤어 드라이어.
  18. 배터리 작동식 헤어 드라이어를 위한 에너지 효율적인 발열체 시스템으로서,
    하나 이상의 적외선 전구;
    하나 이상의 전력 최적화 모드를 제공하도록 구성된 상기 적외선 전구에 결합된 배터리 구동식 전력 제어 회로를 포함하는,
    배터리 작동식 헤어 드라이어를 위한 에너지 효율적인 발열체 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어 회로에 결합된 하나 이상의 저항성 와이어를 더 포함하는, 발열체 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전력 최적화 모드는,
    펄스 폭 변조(PWM);
    시간-지연 가열 회로; 및
    제1 시간 기간 및/또는 도달되는 설정 온도 동안 전력을 제공한 다음, 상기 전력을 조정하는 전력 조정 회로로 이루어진 그룹에서 선택되는, 발열체 시스템.
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