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KR101856649B1 - 가습기 - Google Patents

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KR101856649B1
KR101856649B1 KR1020120025462A KR20120025462A KR101856649B1 KR 101856649 B1 KR101856649 B1 KR 101856649B1 KR 1020120025462 A KR1020120025462 A KR 1020120025462A KR 20120025462 A KR20120025462 A KR 20120025462A KR 101856649 B1 KR101856649 B1 KR 101856649B1
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dust collecting
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droplet
unit
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윤병철
이두웅
이유섭
이준영
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 물을 대전시키고 대전된 물을 대전 액적으로 분사하는 분무부; 분사된 대전 액적의 증발이 이루어지고 증발에 의해 발생된 수증기 및 대전 액적 내의 불순물을 외부로 안내하는 증발부; 전기장을 형성시켜 증발부 내 불순물을 집진하는 집진부를 포함한다.
본 발명은 대전된 액적의 발생을 통해 대용량 가습을 수행할 수 있고, 전기력을 이용하여 액적 속의 불순물을 제거할 수 있다. 이로써 가습의 청정도를 향상시킬 수 있다. 또한 전기장을 이용하여 증발을 가속시킴으로써 증발부의 크기를 감소시킬 수 있고, 이로 인해 컴팩트한 크기로 가습기를 제작할 수 있다.

Description

가습기 {Humidifier}
본 발명은 물을 청정 상태로 분무하기 위한 가습기에 관한 것이다.
가습기는 실내의 공기 중 습도를 상승 또는 유지시키는 장치로, 물을 액적상태로 분무하거나 혹은 수증기로 만들어 외부로 뿜어낸다.
가습기의 종류에는 가열식과, 초음파식과, 가열식과 초음파식이 합쳐진 복합식과, 물을 원심력으로 날려 스크린에 부딪히게 해 작은 입자로 쪼개서 내 보내는 원심분무식, 젖은 필터로 공기가 통하게 하여 물을 증발시켜 습기를 만드는 필터기화식 등이 있다.
이 중 초음파식 가습기는 초음파 진동자의 진동을 이용하여 물을 전기적으로 미세한 액적 상태로 변화시킨 후 팬의 송풍력으로 미세한 액적을 공간 상으로 분사한다.
이와 같이 액적을 분무하는 가습기는 상대적으로 전력소모가 적고 액적 발생량을 조절할 수 있으나 잔류하는 물에 세균이 번식되고 이 세균이 액적과 함께 분사되어 실내 공기 중으로 전파될 수 있으며, 물 속에 포함된 무기질 또한 백분의 형태로 분사되어 실내 오염을 야기시킨다.
최근 가습기의 살균을 위해 살균화학약품이 개발되었으나, 이 살균화, 약품에 대한 유해성 논란이 가중되면서 살균화학약품을 사용함에 있어 소비자의 주의가 필요하다.
필터기화식 가습기는 습윤시킨 디스크나 필터 등에 공기를 통과시키고 그 과정에서 자연 증발되는 습기를 이용하여 실내를 가습시킨다. 이 경우 액적이 발생되지 않으므로 청정 가습이 가능하나 그 원리 상 단위 면적당 가습량이 적어 대용량 가습에 부적합하며, 고유량의 공기흐름을 위한 팬의 구동에 의해 소음을 발생시키는 문제가 있다.
일 측면은 대전된 액적을 분무하는 가습기를 제공한다.
다른 측면은 액적을 실내 건조공기와 혼합하여 증발시키되, 증발 후 남게 되는 물 속의 세균, 미생물, 무기질 입자 등의 불순물을 전기적으로 제거하여 청정 상태의 액적을 분무하는 가습기를 제공한다.
또 다른 측면은 팬의 회전을 제어하여 세척을 수행하는 가습기를 제공한다.
또 다른 측면은 밸브의 개도를 제어하여 분무량을 조절하는 가습기를 제공한다.
일 측면에 따른 가습기는, 물을 대전시키고 대전된 물을 대전 액적으로 분사하는 분무부; 분사된 대전 액적의 증발이 이루어지고 증발에 의해 발생된 수증기 및 대전 액적 내의 불순물을 외부로 안내하는 증발부; 전기장을 형성시켜 증발부 내 불순물을 집진하는 집진부를 포함한다.
증발부는, 분사된 대전 액적 중 미증발된 대전 액적을 외부로 안내하고, 집진부는, 미증발된 대전 액적을 집진한다.
일 측면에 따른 가습기는 외부의 공기를 증발부에 유입시키고 대전 액적에 이동력을 부가하는 송풍부를 더 포함한다.
일 측면에 따른 가습기는 세척 모드를 입력받는 입력부; 세척 모드가 입력되면 대전 액적의 증발이 감소되도록 송풍부의 회전 속도를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
일 측면에 따른 가습기는 물을 저장하고 저장된 물을 분무부에 공급하는 저수 챔버; 저수 챔버와 분무부 사이에 연결되어 저수 챔버에 저장된 물을 분무부로 안내하는 제1배관을 더 포함한다.
일 측면에 따른 가습기는 제1배관에 배치되고 저수 챔버에서 분무부로 공급되는 물의 유량이 조절되도록 제1배관의 개도를 조절하는 밸브를 더 포함한다.
일 측면에 따른 가습기는 가습 모드 및 분무량이 입력되는 입력부; 가습 모드 및 분무량이 입력되면 입력된 분무량에 기초하여 밸브의 개도를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
일 측면에 따른 가습기는 분사된 대전 액적 중 미증발된 대전 액적을 저장하는 트레이를 더 포함한다.
일 측면에 따른 가습기는 저수 챔버와 증발부 사이에 연결된 제2배관; 제2배관에 배치되어 증발부의 물을 펌핑하여 저수 챔버에 공급하는 펌프; 제2배관에 배치되고 증발부의 물을 필터링하여 펌프에 공급하는 필터를 더 포함한다.
분무부는, 물을 수용하는 수용부와, 복수의 삽입 홀이 형성된 몸체; 복수의 삽입홀에 각각 삽입되고 수용부의 물을 공급받아 각각 분사하는 복수의 노즐; 물을 대전시키는 제1도전부재; 몸체와 일정 거리 이격 설치되고 복수의 노즐의 위치와 대응하는 위치에 복수의 노출 홀이 각각 형성되고 제1도전부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2도전부재를 포함한다.
복수의 노즐은, 복수의 삽입 홀로부터 분리 가능하다.
일 측면에 따른 가습기는 제1도전부재와 제2도전부재에 전압을 인가하는 제1전압 발생부를 더 포함한다.
일 측면에 따른 가습기는 복수의 노즐이 배치된 어레이 부재를 더 포함한다.
집진부는, 대전된 물의 극성과 다른 극성의 전기가 인가되는 제1집진부재와, 제1집진부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2집진부재를 포함한다.
제1집진부재는 증발부에 밀착되어 위치하고, 제2집진부재는 제1집진부재 사이에 위치한다.
일 측면에 따른 가습기는 제1집진부재와 제2집진부재 사이에 전기장이 형성되도록 제1집진부재와 제2집진부재에 전압을 인가하는 제2전압 발생부를 더 포함한다.
증발부의 길이는 액적의 크기 및 액적의 증발 시간에 기초한다.
분무부는, 물에 전기를 인가하는 제1도전부재와, 전기가 인가된 물을 대전된 액적 상태로 분사하는 진동자를 포함한다.
분무부는, 물을 저장하는 분무 챔버; 분무 챔버 내에 마련되고 물에 전기를 인가하는 제1도전부재; 분무 챔버 내에 배치되어 물을 가압하는 피스톤; 피스톤에 의해 가압된 물을 대전된 액적 상태로 분사하는 노즐을 포함한다.
집진부는, 전기장이 형성되는 필터를 포함한다.
집진부는, 전기장이 형성되는 사이클론을 포함한다.
다른 측면에 따른 가습기는, 물을 대전시키는 제1도전부재; 제1도전부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2도전부재를 가지고, 제1도전부재 및 제2도전부재 사이에 형성된 전기장을 이용하여 대전된 물을 대전 액적으로 분사하는 분무부; 분사된 대전 액적의 증발이 이루어지고 증발에 의해 발생된 수증기 및 대전 액적 내의 불순물을 외부로 안내하는 증발부; 제1도전부재와 다른 극성의 전기가 인가되어 대전 액적에 상대 속도가 인가되도록 하는 제3도전부재; 전기장을 형성시켜 증발부 내 불순물을 집진하는 집진부를 포함한다.
분무부는, 물을 수용하는 수용부와 복수의 삽입 홀이 형성된 몸체와, 복수의 삽입홀에 각각 삽입되고 수용부의 물을 공급받아 각각 분사하는 복수의 노즐을 포함하고, 제1도전부재는 수용부에 위치하고, 제2도전부재는 몸체와 일정 거리 이격 설치되고 복수의 노즐의 위치와 대응하는 위치에 형성된 복수의 노출 홀을 가진다.
다른 측면에 따른 가습기는, 제1도전부재, 제2도전부재 및 제3도전부재에 고전압을 인가하는 제1전압 발생부를 더 포함하고, 제1전압발생부는, 제3도전부재에 제2도전부재의 전압보다 더 큰 전압을 인가한다.
집진부는, 제1도전부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제1집진부재와, 제1집진부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2집진부재를 포함하고, 제1집진부재와 제2집진부재 사이에 전기장이 형성되도록 제1집진부재와 제2집진부재에 전압을 인가하는 제2전압 발생부를 더 포함한다.
제1집진부재는 증발부의 내주면에 밀착되어 위치하고, 제2집진부재는 제1집진부재 사이에 위치한다.
일 측면에 따르면, 대전된 액적의 발생을 통해 대용량 가습을 수행할 수 있고, 전기력을 이용하여 액적 속의 불순물을 제거할 수 있다. 이로써 가습의 청정도를 향상시킬 수 있다.
또한 전기장을 이용하여 증발을 가속시킴으로써 증발부의 크기를 감소시킬 수 있고, 이로 인해 컴팩트한 크기로 가습기를 제작할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 가습기의 예시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 저수 챔버의 상세 예시도이다.
도 3 내지 도 7은 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 분무부의 상세 예시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 가습기의 유량에 따른 액적의 크기 분포 그래프이다.
도 9는 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 증발부의 상세 예시도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 가습기에서 분사된 액적의 크기별 증발 시간 표이다.
도 11은 일 실시예에 따른 가습기에서 분사된 액적의 크기별 증발 거리의 그래프 및 표이다.
도 12는 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 증발부의 다른 예시도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 증발기 내에서 주위 공기와의 상대 속도에 따른 액적의 증발 시간의 그래프이다.
도 14는 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 증발부의 또 다른 예시도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 가습기의 다른 예시도이다.
도 16a 내지 도 16d는 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 집진부의 예시도이다.
도 17a 및 도 17b는 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 송풍부의 예시도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 가습기의 제어 구성도이다.
도 19는 다른 실시예에 따른 가습기의 예시도이다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 가습기의 예시도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 가습기의 예시도로, 도 2 내지 도 16을 참조하여 설명한다.
여기서 도 2는 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 저수 챔버(200)의 상세 예시도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 분무부(300)의 상세 예시도이고, 도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 가습기에 마련된 분무부(300)의 분해 사시도이다.
가습기는 본체(100), 저수 챔버(200), 분무부(300), 증발부(400), 집진부(500), 송풍부(600)를 포함한다.
본체(100)는 가습기의 외관을 형성하는 것으로, 저수 챔버(200), 분무부(300), 증발부(400), 집진부(500), 송풍부(600)가 수용되는 수용 공간과, 수증기가 분출되는 분출구(110)를 포함한다.
저수 챔버(200)는 실내 가습에 이용될 물을 저장하고, 저장된 물을 분무부(300)에 공급한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 저수 챔버(200)는 외관을 형성하는 제1하우징(210)을 포함한다. 제1하우징(210)의 바닥 면에는 물을 배출하기 위한 복수의 홀(220)이 형성되어 있고, 각 홀(220)에는 제1하우징(210) 내 물을 분무부(300)로 안내하는 제1배관(230)이 장착된다.
복수의 홀(220)의 수는, 분무부(300)를 이루는 분무 어셈블리의 수와 대응한다. 여기서 제1배관(230)은 홀(220)로부터 분리 가능하다.
도 2b에 도시된 바와 같이 제1하우징(210)은 하나의 홀(220)을 포함하는 것도 가능하다. 이 하나의 홀(220)에는 하나의 제1배관(230)이 연결된다.
이 제1배관(230)은 복수의 분기관을 포함한다. 이때 제1배관(230)에서 분기된 분기관의 수는 복수의 분무 어셈블리의 수와 대응한다.
아울러 가습기는 제1배관(230)을 통해 흐르는 물의 유량을 조절하기 위한 밸브(240)를 포함하는 것도 가능하다.
즉, 가습기는 가습 모드 시 사용자에 의해 분무량이 선택되면 선택된 분무량에 기초하여 밸브(240)의 개도를 제어하여 제1배관(230) 내 유로의 개방 정도를 조절함으로써 제1배관(230)을 통해 흐르는 물의 양을 조절하고, 가습 모드 해제 시 밸브(240)를 오프 제어함으로서 제1배관(230)의 유로가 폐쇄되도록 하는 것도 가능하다.
이와 같이 제1배관(230)에 연결된 밸브(240)를 통해 분무부(300)의 노즐(320)과 저수 챔버(200)를 연결함으로서, 수두에 의한 압력을 이용하여 일정유량의 물을 분사할 수 있다.
분무부(300)는 저수 챔버(200)의 하측에 위치하고, 제1배관(230)을 통해 저수 챔버(200)로부터 물을 공급받는다. 분무부(300)는 저수 챔버로부터 공급된 물을 대전시키고, 대전된 물을 대전된 액적의 상태로 분사한다.
이러한 분무부(300)를 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이 분무부(300)는 복수의 분무 어셈블리(300a, 300b, 300c, 300d)를 포함한다.
복수의 분무 어셈블리(300a, 300b, 300c, 300d)에는 제1배관(230)이 각각 연결된다. 즉, 각 분무 어셈블리(300a, 300b, 300c, 300d)는 제1배관(230)을 통해 저수 챔버(200)로부터 물을 공급받고 공급된 물을 증발부(400)로 분사한다.
이러한 복수의 분무 어셈블리(300a, 300b, 300c, 300d)는 서로 동일한 구조로 이루어진다. 이 중 분무 어셈블리(300a)를 예를 들어 설명한다.
분무 어셈블리(300a)는 물을 수용하는 수용부(312)가 형성된 몸체(310)와, 몸체(310)의 수용부 내에 마련된 제1도전부재(318)과, 물을 분사하는 복수의 노즐(320)과, 몸체(310)에 일정 거리 이격 설치된 제2도전부재(330)와, 저수 챔버(200)에 고정시키기 위한 고정부재(340)를 포함한다.
여기서 제1도전부재(318)에는 수용부(312)의 물을 대전시키기 위한 제1극성의 전기가 인가되고, 제2도전부재(330)에는 제1극성과 반대 극성인 제2극성의 전기가 인가된다.
예를 들어, 제1도전부재(318)에 양극성의 전기가 인가되는 경우 제2도전부재(330)에는 음극성의 전기가 인가되거나 접지되고, 제1도전부재(318)에 음극성의 전기가 인가되거나 접지되는 경우 제2도전부재(330)에는 양극성의 전기가 인가된다.
이에 따라 제1도전부재(318)와 제2도전부재(330) 사이에는 전기장이 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이 몸체(310)는, 제1배관(230)의 연결이 가능하도록 외부로 돌출 형성된 유로부재(311)와, 유로부재(311)를 통해 공급된 물을 수용하는 수용부(312)를 포함한다.
여기서 유로부재(311)에는 제1배관(230)을 통해 공급된 물이 이동되는 제1유로가 형성되어 있다.
또한 몸체(310)에는 복수의 삽입홀(313)이 형성되어 있다. 이 복수의 삽입홀(313)에는 노즐(320)이 각각 삽입된다. 이를 위해 복수의 삽입 홀(313)의 직경은 노즐(320)의 직경과 대응한다. 이로써 노즐(320)을 삽입 홀(313)에 밀착시킬 수 있다.
아울러 각 삽입 홀(313) 내에는 노즐(320)이 안착되는 안착부(314)가 형성되어 있다. 이로 인해 복수의 노즐(320)이 삽입홀(313)에 균일한 깊이로 삽입될 수 있다. 또한, 몸체(310)로부터 돌출되는 노즐(320)의 높이를 균일하게 할 수 있다.
안착부(314)와 수용부(312) 사이의 삽입 홀(313)은 물이 흐르는 제2유로(315)를 형성하는데 이 제2유로(315)의 직경은 노즐(320) 내 유로의 직경과 대응한다.
즉, 삽입홀(313)에 노즐(320)이 삽입되면 제2유로(315)와 노즐(320) 내의 유로가 서로 연결되고, 이로 인해 수용부(312)의 물이 제2유로(315)와 노즐(320)의 유로를 통해 흐르게 된다.
몸체(310)는 복수의 연결 홈(316)을 더 포함한다. 복수의 연결 홈(316)은 제2도전부재(330)가 연결되는 홈이다.
몸체(310)는 복수의 연결 홈(316)과 제2도전부재(330)를 연결하기 위한 연결부재(317)를 더 포함한다.
연결부재(317)는 일 측 단부가 연결홈(316)에 삽입되고, 타 측 단부가 제2도전부재(330)의 연결 홀(331)에 삽입되어 몸체(310)와 제2도전부재(330)를 기계적으로 연결시킨다.
이때 연결부재(317)의 일측 단부의 직경(r1)을 타측 단부의 직경(r2)보다 크게 형성시킴으로써 제2도전부재(330)가 몸체(310)로부터 일정 거리(d) 이격된 상태에서 고정되도록 한다.
즉, 연결부재(317)의 타 측 단부의 직경(r2)과 제2도전부재(330)에 형성된 연결 홀(331)의 직경이 대응되도록 함으로써 제2도전부재(330)가 연결부재(317)에 삽입된 상태에서 연결부재(317)의 중간에 안착되도록 한다.
이때 몸체(310)와 제2도전부재(330)는 전기적으로 분리되어 있다.
여기서 연결부재(317)는 몸체(310)와 일체형으로 형성시키는 것도 가능하다.
몸체(310)는 물을 대전시키기 위한 제1도전부재(318)를 포함한다. 이때 제1도전부재(318)는 유로부재(311)를 통해 삽입된 후 수용부(312) 내에 위치한다. 이러한 제1도전부재(318)는 수용부(312) 내에 수용된 물과 접촉한다.
이에 따라 제1도전부재(318)에 양극성의 전기가 인가된 경우 인가된 양극성의 전기가 수용부(312)의 물에 전달됨으로써 수용부(312)의 물이 양극성으로 대전되고, 물이 양극성으로 대전된 상태에서 노즐(320)을 통해 액적 상태로 분사된다.
이러한 제1도전부재(318)는 노즐(320)과 인접 설치하는 것도 가능하다. 이때 노즐(320)은 도전 가능하다.
즉, 제1도전부재(318)에 양극성의 전기가 인가된 경우 제1도전부재(318)에 인가된 양극성의 전기가 노즐(320)에 인가되고, 이때 노즐(320)에 인가된 양극성의 전기는 노즐(320)내의 물에 전달된다. 이로 인해 노즐(320)은 양극성의 전기로 대전된 물을 액적 상태로 분사한다.
복수의 노즐(320)은 액체를 분사시킬 때 미세한 노즐의 팁에 집중되는 전기장에 의해 전기적 분무가 가능하도록 제작된 것으로, 내부에 액체가 흐를 수 있는 유로가 형성되어 있다.
이러한 노즐(320)이 몸체(310)의 삽입 홀(313)에 삽입되면 노즐(320) 내 유로가 몸체(310) 내의 제2유로(315)에 연결된다.
이로써 저수 챔버(200) 내의 물이 몸체(310)의 수용부(312), 몸체(310)의 제2유로(315) 및 노즐(320)의 유로를 통해 미세한 액적 상태로 외부로 분사된다. 즉 복수의 노즐(320)은 대전된 물을 대전된 액적 상태로 각각 분사한다.
각 분무 어셈블리는 약 2.5mm의 간격으로 배치된 104개의 노즐을 포함한다.
이러한 분무부(300)의 분무 어셈블리는 약 4개로, 분무부(300)의 총 단면적은 가로 약 5cm, 세로 약 5cm 정도이다. 이는 일반 초음파식 가습기의 진동자가 장착되어 있는 분무조와 유사한 크기로 노즐당 약 1cc/h의 분무를 통해 약 8.5평 기준 가습량인 400cc/h의 분무를 수행할 수 있다.
이와 같이 복수의 노즐을 이용하여 대전 액적을 분사함으로써 청정 상태의 수증기로 실내를 가습할 수 있고 또한 많은 양의 수증기로 실내를 가습할 수 있다.
제2도전부재(330)는 몸체(310)로부터 일정 거리(d), 약 3cm 거리에 위치한다.
제2도전부재(330)는 복수의 제1연결 홀(331)을 포함한다. 이 복수의 제1연결 홀(331)에 연결부재(317)이 각각 삽입됨으로써 제2도전부재(330)와 몸체(310)가 기계적으로 연결된다.
제2도전부재(330)는 복수의 노출 홀(332)을 포함한다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2도전부재(330)에 형성된 복수의 노출 홀(332)의 위치는 복수의 노즐(320)의 위치와 각각 대응하고, 각 노즐 홀(332)은 각 노즐(320)과 서로 근접하되 서로 기계적으로 분리되어 있다.
각 노출 홀(332)을 통해 복수의 노즐(320)이 외부로 노출되고, 이로 인해 노즐(320)은 노출 홀(332)을 통해 액적을 외부로 분사시키는 것이 가능하다.
제2도전부재(330)에는 제1도전부재(318)와 반대 극성의 전기가 인가된다.
제1도전부재(318)에 양극성의 전기가 인가된 경우 제2도전부재(330)에는 음극성의 전기가 인가되거나 접지되고, 제1도전부재(318)에 음극성의 전기가 인가되거나 접지된 경우 제2도전부재(330)에는 양극성의 전기가 인가된다.
이로 인해 제2도전부재(330)의 노출홀(332)과 노즐(320) 사이에는 전기장이 형성된다. 이때 양단간에 전압은 약 15kV 이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2도전부재(330)에 음극성의 전기가 인가되고 노즐(320) 내 물에 양극성의 전기가 인가된 경우 제2도전부재(330)와 노즐(320) 사이에 인력이 작용한다. 이로 인해 노즐(320) 내에 대전된 물이 제2도전부재(330)의 노출홀(332) 방향으로 끌려 나오게 된다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 저수 챔버(200) 내의 물과 노즐(320)의 단부 내 물 사이에 액압이 작용한다.
노즐(320)과 제2도전부재(330)에 전압이 차단되면 노즐(320)과 제2도전부재(330)는 동전위가 되고 이로 인해 액압은 균형을 이룬다. 따라서 노즐(320) 내의 물이 외부로 유출되지 않는다.
반면 노즐(320)과 제2도전부재(330)에 전압이 인가되면 노즐(320)과 제2도전부재(300) 사이에 전위 차가 발생되고 이로 인해 노즐(320)의 단부 주변에 전기장이 형성된다. 또한, 노즐(320) 내의 물이 분극되고 노즐(320) 단부의 주변에 양(+) 전하가 모인다. 그리고, 노즐(320) 내의 물에 쿨롱 힘이 작용한다. 그 결과, 노즐(320)의 단부로부터 물이 당겨져 원추형이 되고, 이 원추형의 정점부에서 물이 흩어지면서 액적이 되어 분사된다.
아울러 노즐(320) 내의 물이 양극성으로 대전된 경우, 액적은 양극성으로 대전된 상태로 분사된다.
고정부재(340)는 분무 어셈블리(300a)를 본체(100) 내에 고정시키기 위한 부재이다.
고정부재(340)는 분무 어셈블리(300a)의 몸체(310) 중 물이 분사되는 면을 제외한 면에 위치한다.
이러한 고정부재(340)는 저수 챔버(200) 또는 본체(100)의 벽면에 장착 가능하다. 이로써 물이 분사되는 힘에 의해 분무 어셈블리(300a)가 흔들리는 것을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 분무 어셈블리(300a)의 복수 노즐(320)은 서로 독립된 형태 또는 서로 연결된 어레이 형태로 형성 가능하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 복수 노즐(320)이 서로 독립된 형태로 형성된 경우 각 노즐(320)에 제1도전부재(318)를 장착시키는 것도 가능하고 또한 제1도전부재(318)를 몸체(310) 내 수용부(312)에 위치시키는 것도 가능하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수 노즐(320)이 어레이 형태로 형성된 경우 복수 노즐(320)이 형성된 어레이 부재(321)에 제1도전부재(318)를 장착시키는 것이 가능하다. 이때 어레이 부재(321) 및 복수 노즐(320)은 전기가 흐르는 도전체로 이루어진다.
아울러, 어레이 부재(321)는 제2연결 홀(322)을 포함한다. 이때 제2연결홀(322)에 연결부재(317)의 삽입이 가능하도록 제2연결홀(322)의 위치는 연결홈(316)의 위치와 대응하고 제2연결홀(322)의 직경은 연결부재(317)의 몸통의 직경과 대응한다.
이에 따라 제2연결홀(322)에 연결부재(317)를 삽입시킨 상태에서 어레이 부재(321)를 몸체(310) 측으로 밀면 어레이 부재(321)가 몸체(310)에 접촉되고 이때 복수 노즐이 삽입홀(313)에 삽입된다. 이로 인해 어레이 부재(321) 및 복수 노즐을 몸체(310)에 고정시킬 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 분무부(300)의 복수 노즐(320) 내 물에 전기력을 가함으로써 노즐을 통해 분사되는 대전 액적을 단분산 크기 분포로 분사시킬 수 있다. 이때 전기력만을 이용하여 액적 분무와 동시에 액적의 대전이 가능하다.
노즐을 통해 분사된 대전 액적은 공간 전하 효과에 의해 단분산 분포를 가지며 액적 표면이 대전되어 있어 액적끼리 서로 잘 결합하지 않아 대전 액적의 유동 제어가 용이하며, 또한 노즐의 형태와 구조가 단순하여 분무부의 제작성이 우수하다.
이와 같은 정전전기식 분무 방식은, 도 8에 도시된 바와 같이 다른 분무 방식에 비해 미세한 크기(수 nm 내지 수 um)의 액적을 발생시킬 수 있다.
도 8은 복수 노즐(320)을 통해 분사된 유량별 액적 크기의 분포 그래프이다.
도 8은 노즐(320)을 이용하여 분사된 액적의 크기를 노즐(320)의 단부로부터 약 2cm 정도 떨어진 거리에서 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) 장치를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
노즐당 1ml/h의 분무조건에서는 분무된 액적의 대부분이 10um 이하의 크기로 측정됨을 알 수 있다.
좀 더 구체적으로 액적의 기하평균 입경은 4.5um 정도이고, 액적 개수 기준으로 66% 이상이 5um 이하, 99% 이상의 액적이 8um 이하이다.
분무액적의 체적 기준으로는 총 분무량의 33%가 5um 이하 크기의 액적 상태로 분무되며, 90%는 8um 이하 크기의 액적 상태로 분무됨을 알 수 있다.
증발부(400)는 분무부(300)에서 분사된 액적이 증발되는 공간으로, 액적이 증발되면 액적의 증발에 의해 생성된 수증기와 증발 후 남은 불순물을 외부로 안내한다. 이때 대전 액적에서 증발된 수증기는 중성을 띠고, 수증기의 증발로 인해 대전 액적은 불순물만이 남고 이 불순물은 양극성을 띤다.
이러한 증발부(400)는 덕트로 이루어지고, 액적은 증발부(400) 내의 공간에서 자연 증발한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 증발부(400)는 외관을 형성하는 제2하우징(410)을 포함한다.
제2하우징(410)은 대전 액적이 유입되는 제1유입구(420)와, 외부 공기가 유입되는 제2유입구(430)와, 수증기, 대전 액적, 불순물 등이 유출되는 유출구(440)를 포함하고, 제2하우징(410)은 분무부(300)에서 분사된 대전 액적이 증발되는 공간을 포함한다.
제1유입구(420)는 분무부(300)의 분사 측과 대면한다. 이로 인해 분무부(300)에서 분사된 액적이 제1유입구(420)를 통해 증발부(400)에 유입된다.
아울러 분무부(300)에서 분사된 액적이 증발부(400)의 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해, 분무부(300)의 노즐이 제1유입구(420)를 통해 증발부(400) 내부로 일부 삽입되도록 하는 것도 가능하다.
제2유입구(430)는 송풍부(600)의 송풍 방향과 대면한다. 이로 인해 송풍부(600)에서 발생된 공기가 제2유입구(430)를 통해 증발부(400)에 유입된다.
유출구(440)는 대전 액적에서 증발된 수증기, 대전 액적에서 증발되고 남은 불순물, 증발이 일어나지 않은 대전 액적 등을 실내 공간인 외부로 내보내기 위한 개구이다.
제2하우징(410)은 굴곡된 형상이나, 액적의 분사 방향에 따라 직선의 형상으로 형성하는 것도 가능하다.
아울러 제2하우징(410)의 길이는 액적의 크기별 액적 증발에 필요한 액적의 증발 시간에 기초하여 정해진다.
여기서 증발 시간은 액적의 크기, 증발부 내부의 상대 습도(RHn) 및 증발부의 유출구(440)의 상대습도(RHo)에 기초하여 예측 가능하다.
외부 공기와의 상대속도를 고려치 않은 조건에서 입경크기 dp인 액적의 증발 시간은 다음의 식으로 근사할 수 있다.
Figure 112012020166934-pat00001
여기서, t는 분무액적 증발시간(droplet life time, evaporation time), R은 기체 상수(gas constant), ρp는 액적 밀도(density of the droplet), dp는 액적 직경(diameter of the droplet), Dν는 액적 성분 분자의 공기 중 확산 계수(diffusion coefficient of the droplet molecule in air), M은 액적의 분자량(molecular weight of the droplet), Pd, Td는 액적 표면에서의 증기압(p) 및 온도(T)(partial pressure and temperature at the droplet surface), P∞, T∞는 대기 중 증기압(p) 및 온도(T)(partial pressure and temperature of the air away from the droplet surface)이다.
이 식에 의해 계산된 액적의 증발시간을 액적 크기에 따라 계산한 결과는 도 10과 같다. 즉 도 10은 액적의 크기 및 액적 주변 공기의 상대습도에 따른 액적의 증발시간을 수치화한 표이다.
도 10에 도시된 바와 같이 액적의 증발시간은 액적 주위 공기의 상대습도(RHn)에 따라 편차를 보이기는 하나 약 80% 정도일 때 8um 크기의 액적의 경우 약 0.3초 정도의 시간이 지난 후에는 완전히 증발됨을 알 수 있다.
아울러 8um 이하 크기의 액적의 경우에는 더 짧은 시간이 소요될 것이라 예측 가능하다.
이와 같이 예측된 액적 크기별 증발 시간에 기초하여 증발부(400)의 길이의 예측이 가능하다. 이를 도 11을 참조하여 설명한다.
증발부(400)는 가로, 세로 각 10cm의 사각 형상의 단면을 갖는 증발부이고, 증발부 내부의 상대 습도가 80%일 때를 예를 들어 설명한다.
도 11의 (a)는 상대 습도에 따른 액적 크기별 증발 거리의 그래프이고, 도 11의 (b)는 상대 습도 및 풍량에 따른 액적 크기별 증발 거리를 수치화한 표이다.
도 11의 (a) 및 (b)에 기초하여 증발부(400) 내부에서의 액적의 증발시간을 기준으로 액적의 증발에 필요한 증발부(400)의 길이(L)의 예측이 가능하다.
도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 증발부(400)의 유출구(440)에서의 상대습도가 80% 이상 유지되면 8um 이하 크기의 액적들이 완전히 증발하는 데 약 50cm 이하 길이의 증발부(400)가 필요함을 알 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이 증발부(400)는 제3도전부재(460)를 더 포함하는 것도 가능하다.
제3도전부재(460)는 증발부(400)의 제2하우징(410) 내에 위치하고, 제1도전부재(318)의 극성과 반대 극성의 전기가 인가되어 분사된 액적과의 사이에 전기장을 형성한다. 즉, 제3도전부재(460)에는 제2도전부재(330)와 동일 극성의 전기가 인가된다.
예를 들어 제1도전부재(318)에 양극성의 전기가 인가된 경우 제3도전부재(460)에는 음극성의 전기가 인가되거나 접지되고, 제1도전부재(318)에 음극성의 전기가 인가되거나 접지된 경우 제3도전부재(460)에는 양극성의 전기가 인가된다.
이러한 제3도전부재(460)는 도 12의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 증발부(400) 내에 수직 또는 수평하게 설치 가능하다.
도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 제3도전부재(460)를 증발부(400) 내에 수직으로 설치한 경우, 전극 부재(460)에 의해 송풍부(600)에서 발생된 공기의 흐름이 막힐 수 있기 때문에 증발부(400) 내에서 공기가 이동되도록 전극 부재(460)로 메쉬 형상의 제3도전부재를 이용한다.
제3도전부재(460)에는 제2도전부재(330)보다 더 큰 크기의 음 전압이 인가되어 제2도전부재(330) 측으로 이동하는 양극성의 액적에 인력을 인가한다.
이와 같이 분사된 대전 액적이 제3도전부재(460) 측으로 이동되도록 하는 전기적 이동속도를 이용함으로써 송풍부(600)에서 송풍된 공기와의 상대속도를 상승시켜 액적의 증발 시간을 감소시킬 수 있다.
또한 증발 시간의 감소에 따라 증발부(400)의 길이를 줄일 수 있어 가습기의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.
이를 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13은 직경 2mm 크기의 액적에 대해 공기와의 상대속도에 따른 증발시간의 변화 그래프로, 공기와의 상대속도가 5m/s로 상승하게 되면 액적의 증발시간은 약 40% 정도로 감소함을 알 수 있다.
증발부(400)는 트레이(450)를 더 포함하는 것도 가능하다.
도 14에 도시된 바와 같이, 증발부(400)의 제2하우징(410)의 하측에는 트레이(450)가 배치된다. 이 트레이(450)는 분무부(300)를 통해 분사된 대전 액적 중 외부로 배출되지 못한 대전 액적, 외부로 배출되지 못한 수증기를 저장하고, 또한 집진부(500)에 집진된 후 흘러 내린 대전 액적 등을 저장한다.
또한, 트레이(450)는 가습기의 세척 모드 시 증발부(400)의 제2하우징(410) 및 집진부(500)에서 흘러내린 물을 저장한다.
트레이(450)는 제2하우징(410)으로부터 분리 가능하다. 이러한 트레이(450)는 사용자에 의해 분리되고, 이 후 사용자에 의해 저장된 물이 제거된다.
가습기는 순환부(700)를 더 포함하는 것도 가능하다.
도 15에 도시된 바와 같이 순환부(700)는 제2하우징(410)에 저장된 물을 저수 챔버(200)로 순환시키기 위한 것으로, 제2배관(710), 필터(720) 및 펌프(730)를 더 포함한다.
제2배관(710)은 제2하우징(410)과 저수 챔버(200) 사이에 위치하고 제2하우징(410)과 저수 챔버(200)를 연결한다.
제2배관(710)은 제2하우징(410) 내의 물을 저수 챔버(200)로 안내한다.
이때 제2하우징(410) 내의 물은, 가습 모드 시 분사된 대전 액적 중 외부로 배출되지 못한 대전 액적, 외부로 배출되지 못한 수증기, 집진부(500)에 집진된 후 흘러 내린 대전 액적 등이 모인 물이다. 또한, 가습기의 세척 모드 시 증발부(400)의 제2하우징(410) 및 집진부(500)에서 흘러내린 물이다.
필터(720)는 제2배관(710)에 위치하고, 제2하우징(410)에서 저수 챔버(200)로 공급되는 물 속의 불순물을 필터링한다.
펌프(730)는 제어부의 명령에 따라 구동하여 제2하우징(410) 내의 물을 펌핑하여 저수 챔버(200)에 전달한다. 이때 펌프(730)에 공급되는 물은, 필터(720)를 통해 필터링된 물이다.
즉, 저수 챔버(200)는 제2배관(710)을 통해 유입된 물을 재사용하여 가습하는데 이용한다.
집진부(500)는 유출구(440)의 단부인 분출구(110)에 인접하여 위치한다. 또한 집진부(500)는 제2하우징(410) 내의 유출구(440) 주변에 배치하는 것도 가능하다.
도 9에 도시된 바와 같이 집진부(500)의 형상은 증발부(400)의 형상과 대응한다. 이러한 집진부(500)는 증발부(400)의 내부 또는 증발부(400)의 단부에 밀착되어 있다. 이로 인해 증발부(400) 내의 수증기가 외부로 바로 분출되는 것을 방지할 수 있다.
집진부(500)는 증발부(400) 내에서 외부로 이동되는 대전 액적 및 불순물을 집진한다.
즉, 집진부(500)는 증발부(400)에서 증발되지 않은 미증발 액적과, 증발 후 남게 된 입자상의 불순물, 예를 들어 미생물 및 미네랄 입자, 유해성 화학물질 등을 전기적으로 집진한다. 이로 인해 수증기만이 외부로 분출될 수 있다.
이러한 집진부(500)는 불순물 및 미증발 액적을 집진하기 위해 전기장을 형성시킨다. 이를 도 16a 내지 도 16d를 참조하여 설명한다.
도 16a에 도시된 바와 같이 집진부(500)는 제1도전부재(318)의 극성과 반대 극성의 전기가 인가되는 제1집진부재(510)와, 제1집진부재(510)의 극성과 반대 극성의 전기가 인가되는 제2집진부재(520)를 포함한다. 즉, 제1집진부재(510)는 대전된 액적의 극성과 반대 극성을 띤다.
제1집진부재(510)와 제2집진부재(520)는 전기가 흐를 수 있는 도전체로 이루어진다.
여기서 제1집진부재(510)는 증발부(400)의 형상에 대응되는 관 형상으로 이루어지고, 제2집진부재(520)는 제1집진부재(510) 내에 위치한다. 이로 인해 제1집진부재(510)의 면적이 제2집진부재(520)의 면적보다 넓게 형성된다.
즉 액적이 양극성의 전기로 대전된 경우, 액적에서 분리된 양극성의 불순물의 집진이 최대화되도록 하기 위해 불순물과 반대 극성인 제1집진부재(510)의 면적을 제2집진부재(520)의 면적보다 넓게 형성시키는 것이다.
이 제1집진부재(510)와 제2집진부재(520)에 인가된 전기에 의해 제2집진부재(520)를 중심으로 양측에 전기장이 형성된다.
즉, 증발부(400)의 유출구(440) 측에 형성된 전기장에 의해 증발부(400) 내부에서 외부로 이동하는 수증기 내의 불순물 및 대전 액적이 집진된다. 그리고 중성의 수증기만이 전기장을 통과하여 외부로 분출된다.
도 16b는 집진부(500) 내부에 대전된 입자의 궤적(T)을 시뮬레이션한 결과이다. 여기서 입자는 미증발 액적 및 액적의 증발 후 남게 된 입자상의 불순물, 예를 들어 세균 등 미생물 및 미네랄 입자 등을 포함한다.
액적 증발 후 남게 되는 입자상 물질의 크기는 세균성 미생물의 경우 1~3um, 미네랄 입자의 경우 0.5um 이하이며, 이 입자들은 초기 분무된 약 5um 크기의 액적이 가진 하전량과 같은 하전량을 가지게 된다. 이 때문에 집진부(500)는 유입된 입자상 물질을 약 100% 제거할 수 있다.
아울러 집진부(500)는 메쉬 형상으로 형성 가능하다.
또한 집진부(500)는 전기장이 인가될 수 있는 필터 및 사이클론 중 어느 하나로 구현 가능하다.
도 16c에 도시된 바와 같이, 집진부(500)는 증발부의 유출구(400) 형상과 대응하는 형상인 사각 박스 형상으로 이루어진 제3하우징(530)과, 제3하우징(530)의 내주면 중 서로 마주보는 면에 장착되고 제1도전부재(318)의 극성과 반대 극성의 전기가 인가되는 복수의 제1집진부재(540)와, 복수의 제1집진부재(540) 사이에 배치되고 복수의 제1집진부재(540)의 극성과 반대 극성의 전기가 인가되는 제2집진부재(550)를 포함한다. 즉, 복수의 제1집진부재(540)는 대전된 액적의 극성과 반대 극성을 띤다.
그리고 복수의 제1집진부재(540)와 제2집진부재(550)는 전기가 흐를 수 있는 도전체로 이루어지고, 판 형상으로 이루어진다.
복수의 제1집진부재(540)와 제2집진부재(550)에 각각 인가된 전기에 의해 제2집진부재(520)와 복수의 제1집진부재(540) 사이에는 각각 전기장이 형성된다.
이로 인해 액적의 극성과 반대 극성을 띠는 복수의 제1집진부재(540)에는 불순물이 집진된다. 이 불순물은 액적에서 수증기가 증발된 후에 남은 것으로 대전된 액적의 극성과 동일 극성을 띤다. 이에 따라 불순물은 반대 극성인 제1집진부재(540)에 집진되는 것이다. 아울러 제1집진부재(540)에는 증발이 일어나지 않은 액적이 집진되기도 한다.
그리고, 액적에서 증발된 수증기는 중성을 띠고, 이 중성의 수증기만이 전기장을 통과하여 외부로 분출된다.
도 16d에 도시된 바와 같이, 집진부(500)는 증발부의 유출구(400) 형상과 대응하는 형상인 사각 박스 형상으로 이루어지고 내부에 원통 형상의 집진 홀이 형성된 제3하우징(560)과, 제3하우징(560) 내의 집진 홀에 장착되되 제3하우징(560)의 내주면에 밀착되어 장착되고 제1도전부재(318)의 극성과 반대 극성의 전기가 인가되는 제1집진부재(570)와, 제1집진부재(570) 사이에 배치되고 제1집진부재(570)의 극성과 반대 극성의 전기가 인가되는 제2집진부재(580)를 포함한다.
제1집진부재(570)는 대전된 액적의 극성과 반대 극성을 띠고, 원통 형상으로 이루어지며 제2집진부재(580)는 와이어 형상으로 이루어지고 원통 형상의 제1집진부재(570)의 중심을 관통한다.
그리고 제1집진부재(570)와 제2집진부재(580)는 전기가 흐를 수 있는 도전체로 이루어진다.
제1집진부재(570)와 제2집진부재(580)에 각각 인가된 전기에 의해 제2집진부재(580)를 중심으로 제1집진부재(570) 측으로 전하가 이동하는 전기장이 형성된다.
이로 인해 액적의 극성과 반대 극성을 띠는 원통 형상의 제1집진부재(570)에는 불순물이 집진된다. 또한 제1집진부재(540)에는 증발이 일어나지 않은 액적이 집진되기도 한다. 그리고, 액적에서 증발된 수증기는 중성을 띠고, 이 중성의 수증기만이 전기장을 통과하여 외부로 분출된다.
도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이 송풍부(600)는 제3하우징(610)과, 제3하우징(610) 내에 배치된 팬(620)과, 팬(620)을 회전시키는 모터(630)를 포함한다.
송풍부(600)는 증발부(400)의 주변에 위치하고, 실내의 건조한 공기를 가습기 내의 증발부(400) 내로 유입시켜 증발부(400) 내 대전 액적의 증발을 촉진시키며, 증발부(440)의 유출구(440) 측으로 이동되는 수증기, 불순물, 미증발된 대전 액적에 이동력을 부가한다.
송풍부(600)는 송풍방향이 분무부(300)의 분무 방향과 수직하게 되도록 설치 가능하고 또한 분무부(300)의 분무 방향과 순/역방향으로 평행하게 설치 가능하다.
송풍부(600)는 팬(620)을 포함하고, 이 팬(620)은 선택된 모드 및 분무량, 노즐(320) 및 액적의 크기, 미리 정해진 증발부(400)의 길이 등에 기초하여 회전속도를 조절한다. 여기서 액적의 크기는 인가 전압의 크기에 따라 결정된다.
도 17a에 도시된 바와 같이 송풍부(600)는 증발부(400)에 인접하여 위치하되 증발부(400) 내의 액적이 유동되는 방향의 반대 방향에 위치한다.
즉, 송풍부(600)는 증발부(400)를 사이에 두고 분출구(110)의 위치와 상반되는 위치에 배치한다.
이에 따라 분무부(300)에서 분무된 액적은 송풍부(600)의 송풍력을 이용하여 증발부(400)의 유출구 쪽으로 이동하면서 증발한다. 이때 액적에서 증발되고 남은 불순물이 집진부(500)에 집진되고 증발된 수증기만이 집진부(600)를 통과한 후 외부로 이동한다. 여기서 송풍부(600)는 수증기의 분출 방향의 반대 쪽에서 액적에 이동력을 부가한다.
도 17b에 도시된 바와 같이 송풍부(600)는 집진부(500)와 분출구(110) 사이에 배치하는 것도 가능하다.
증발부(400) 내에서 액적의 증발이 이루어지고, 증발부(400) 내의 증발에 의해 분리된 수증기와 불순물은 증발부(400)의 유출구(400)까지 이동한다. 이때 불순물이 집진부(500)에 집진되고 집진부(500)에 집진되지 않은 수증기만이 송풍부(600)를 통과한 후 분출구(110)로 분출된다. 여기서 송풍부(600)는 분출구(110) 쪽에서 액적에 이동력을 부가한다.
도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이, 송풍부(600)는 분무부(300)의 분무 위치 및 수증기의 분출 방향을 중심으로 서로 상반되는 위치에 배치되어 있다. 따라서 증발부(400) 내 액적에게 이동력을 부가하기 위해서는 송풍부(600)의 위치에 따라 팬의 회전 방향을 서로 상이하게 제어해야 한다.
도 18은 일 실시예에 따른 가습기의 제어 구성도이다.
가습기는 입력부(810), 제어부(820), 제1전압발생부(830), 제2전압발생부(840), 밸브 구동부(850), 팬 구동부(860), 펌프 구동부(870) 및 표시부(880)을 포함한다.
입력부(810)는 전원 온오프 버튼, 모드 선택 버튼 등을 포함한다. 여기서 모드는, 가습 모드 및 세척 모드를 포함한다.
입력부(610)는 가습 모드 온오프 선택, 살균 모드 선택 등의 명령을 입력받는다.
제어부(620)는 가습 모드가 온 선택되면 가습 모드를 수행하고, 가습 모드가 오프 선택되면 가습 모드를 해제하며, 세척 모드가 선택되면 미리 정해진 세척 시간 동안 세척 모드를 수행한다.
아울러, 제어부(620)는 미리 설정된 주기에 따라 세척 모드를 수행하는 것도 가능하다.
제어부(620)는 가습 모드가 선택되면 밸브(240)를 온 제어하여 제1배관(230)의 유로가 개방되도록 한다. 이로 인해 저수 챔버(200) 내의 물이 분무부(300)로 이동되도록 한다. 이때 사용자에 의해 선택된 분무량에 따라 밸브(240)의 개도를 제어하는 것도 가능하다.
또한 제어부(620)는 가습 모드가 선택되면 제1 전압발생부(830)를 제어하여 제2도전부재(330) 및 제1도전부재(318)에 대략 15kV의 고전압이 인가되도록 하고, 제 2 전압발생부(840)를 제어하여 제2집진부재(520) 및 제1집진부재(510)에 대략 1kV/cm의 고전압이 인가되도록 한다.
아울러, 가습기에 제3도전부재(460)가 마련된 경우, 제어부(620)는 제2전압발생부(840)를 제어하여 제3도전부재(460)에 전압이 인가되도록 한다.
이로 인해 분무부(300)를 통해 물이 분사되고, 분사된 액적 속에 포함되어 있는 불순물을 제거할 수 있다.
또한 대전 액적의 이동속도를 이용함으로써 송풍부(600)에서 송풍된 공기와의 상대속도를 상승시켜 액적의 증발 시간을 감소시킬 수 있다.
제어부(620)는 가습 모드가 선택되면 분무량 및 미리 정해진 액적의 크기 및 증발부의 길이에 기초하여 팬 구동부(860)를 제어하여 송풍부(600)의 팬(620)의 속도가 조절되도록 한다. 이로 인해 대전 액적의 증발이 최대화되도록 한다.
제어부(620)는 세척 모드가 선택되면 팬 구동부(860)를 제어하여 대전 액적의 증발이 최소화되도록 하고, 밸브(240)를 온 제어하여 제1배관(230)의 유로가 개방되도록 하고 미리 정해진 세척 시간이 경과되면 팬이 정지되도록 하고 밸브(240)를 오프 제어하여 제1배관(230)의 유로가 폐쇄되도록 한다.
아울러 제어부(620)는 대전 액적의 증발이 최소화되도록 가습 모드 시의 팬의 속도를 세척 모드 시의 팬의 속도보다 보다 느리게 제어한다.
또한 제어부(620)는 세척 모드가 선택되면 제1 전압발생부(830)를 제어하여 제2도전부재(330) 및 제1도전부재(318)에 고전압이 인가되도록 하고, 제 2 전압발생부(840)를 제어하여 제2집진부재(520) 및 제1집진부재(510)에 고전압이 인가되도록 하고, 미리 정해진 세척 시간이 경과되면 제1, 2 전압발생부(830, 840)에 인가되는 전압이 차단되도록 한다.
이로 인해 대부분의 대전 액적이 외부로 분출되지 못한 채 증발부(400)의 제2하우징(410)에 부딪혀 바닥으로 흘러 내리거나, 집진부(500)에 집진된 후 전압 차단으로 인해 증발부(400)의 바닥 측으로 흘러 내리도록 함으로써 제2하우징(410)의 내부가 세척되도록 한다.
제어부(560)는 미리 정해진 주기가 되면 펌프(730)의 구동을 제어하여 증발부(400)에 저장된 물이 저수 챔버(200)에 다시 공급되도록 한다.
제1전압발생부(830)는 제1단자와 제2단자를 가지고 제1단자와 제2단자를 통해 양 전압과 음 전압을 출력한다.
제1단자는 제1도전부재(318)에 연결되어 제1도전부재에 전기를 인가하고 제2단자는 제2도전부재(330)에 연결되어 제2도전부재에 전기를 인가한다.
예를 들어 제1단자에 양극성의 전기가 출력되고 제2단자에 음극성의 전기가 출력되는 경우, 제1단자는 제1도전부재(318)에 양 전압을 인가하고 제2단자는 제2도전부재(330)에 음 전압을 인가한다.
제2전압발생부(840)는 제3단자와 제4단자를 가지고, 제3단자와 제4단자를 통해 양 전압과 음 전압을 출력한다.
제3단자는 제1집진부재(510)에 연결되어 제1집진부재(510)에 전기를 인가하고 제2단자는 제2집진부재(520)에 연결되어 제2집진부재(520)에 전기를 인가한다.
예를 들어 제3단자에 음극성의 전기가 출력되고 제4단자에 양극성의 전기가 출력되는 경우, 제3단자는 제1집진부재(510)에 음 전압을 인가하고 제4단자는 제2집진부재(520)에 양 전압을 인가한다.
아울러 제1전압발생부(830)는 제5단자를 더 포함하는 것도 가능하다.
여기서 제5단자는 제3도전부재(460)에 연결되어 제3도전부재(460)에 제1도전부재(318)에 인가되는 극성과 반대되는 극성의 전기를 인가한다.
만약, 제1도전부재(318)에 양 극성의 전기가 인가되고 제2도전부재(330)에 음 극성의 전기가 인가된 경우, 제3도전부재(460)에는 음극성의 전기가 인가된다. 이때 제3도전부재(460)에 인가되는 음 전압은 제2도전부재(330)에 인가되는 음 전압의 크기보다 크다.
그 이유는, 양극성을 띠는 대전 액적이 더 큰 전위차를 갖는 제3도전부재(460)로 이동되도록 하기 위해서이다.
밸브 구동부(850)는 제어부(820)의 명령에 따라 밸브(240)의 온오프 및 밸브(240)의 개도를 조절하고, 팬 구동부(860)는 제어부(820)의 명령에 따라 모터(630)를 회전시켜 송풍부(600)의 팬(620)의 회전 속도를 조절한다. 이로 인해 풍량이 조절된다.
펌프 구동부(870)는 제어부(820)의 명령에 따라 펌프(730)를 구동시킨다.
표시부(880)는 제어부(820)의 명령에 따라 전원 온오프, 저수 챔버(200) 내의 물의 양, 선택된 분무량, 선택된 모드 등을 표시한다.
아울러, 가습기는 저수 챔버(200) 내 수위를 감지하기 위한 수위 센서를 더 포함하는 것도 가능하다.
도 19는 다른 실시예에 따른 가습기의 예시도이다. 다른 실시예에 따른 가습기는 초음파식 가습기이다.
다른 실시예에 따른 가습기(910)는 물을 저장하는 저수 챔버(911)와, 저수 챔버(911)의 물을 분무 챔버(913)에 전달하는 배관(912)과, 배관(912)을 통해 공급된 물을 저장하는 분무 챔버(913)와, 분무 챔버(913) 내의 물을 미세화된 액적으로 변화시켜 분무하는 분무부(914)와, 미세화된 액적을 외부로 안내하는 덕트(915)와, 미세화된 액적에 이동력을 부가하는 송풍부(916)와, 미세화된 액적 속의 불순물을 집진하는 집진부(917)를 포함한다.
분무부는 물을 대전된 액적 상태로 분사하기 위해 물을 대전시키는 제1도전부재(918)를 더 포함한다.
이 제1도전부재(918)는 분무 챔버(913)에 배치되어 분무 챔버(913) 내의 물에 양극성의 고전압을 인가한다. 이로 인해, 분무 챔버(913) 내의 물은 양극성을 띤 물이 된다. 즉 양극성의 물이 초음파에 의해 대전된 액적 상태로 분사된다.
좀 더 구체적으로 분무부(914)는 진동자와 진동판을 포함한다.
이러한 분무부(914)는 교류 전류에 대응되는 주파수에 따라 진동자의 크기를 변화시키고 진동자의 크기 변화에 따라 진동자에 접촉되어 있는 진동판을 진동시키며 진동판의 진동에 따라 초음파를 발생시키고 발생된 초음파를 통해 대전된 물을 진동시킨다. 이때 대전된 물이 미세화되어 대전된 액적 상태로 변화되고 대전된 액적이 덕트(915)를 통해 외부로 분사된다.
이때 덕트(915) 측으로 분사되는 대전 액적은 증발이 일어난다. 그리고 송풍부(914)에서 발생된 바람에 의해 증발이 가속화된다. 즉 대전 액적은 증발에 의해 중성의 수증기와 대전된 불순물로 분리된 상태에서 덕트(915)를 통과한다.
이때 덕트(915) 내에 마련된 집진부(917)에 대전된 불순물이 집진된다. 이로 인해 실내로는 청정 수증기만이 분출된다.
여기서 집진부(917)는 일 실시예의 집진부(500)와 동일하여 설명을 생략한다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 가습기의 예시도로서, 또 다른 실시예에 따른 가습기는 가압식 가습기이다.
다른 실시예에 따른 가습기(910)는 물을 저장하는 저수 챔버(921)와, 저수 챔버(921)의 물을 분무 챔버(923)에 전달하는 배관(922)과, 배관(922)을 통해 공급된 물을 액적 상태로 분사하는 분무부와, 분사된 액적을 외부로 안내하는 덕트(928)와, 미세화된 액적 속의 불순물을 집진하는 집진부(929)를 포함한다.
여기서 분무부는 배관(922)을 통해 공급된 물을 저장하는 분무 챔버(923)와, 분무 챔버(923) 내의 물이 분무되는 노즐(924)과, 분무 챔버(923) 내의 물이 노즐(924)를 통해 분사되도록 분무 챔버(923) 내의 물을 가압하는 피스톤(925)과, 피스톤(925)에 이동력을 인가하는 모터(926)와, 분무 챔버(923) 내의 물에 양 전압을 인가하는 제1도전부재(927)를 포함한다.
좀 더 구체적으로, 분무 챔버(923)에는 양극성의 고전압이 인가되는 제1도전부재(927)가 배치된다. 이로 인해, 분무 챔버(923) 내의 물에 고전압이 인가되고 분무 챔버(923) 내의 물은 양극성을 띤 물이 된다.
가습 모드가 선택됨에 따라 모터(926)가 회전하여 분무 챔버(923) 내의 피스톤(925)에 이동력을 인가하면, 피스톤(925)은 노즐(924) 측으로 이동하면서 분무 챔버(923) 내 양극성의 물에 압력을 인가한다. 이때, 피스톤(925)의 가압에 의해 분무 챔버(923) 내 양극성의 물이 노즐(924)를 통해 미세한 대전 액적 상태로 분사된다.
덕트(915) 측으로 분사되는 대전 액적은 증발이 일어나면서 중성의 수증기와 대전된 불순물로 분리되고 수증기와 불순물로 분리된 상태에서 덕트(928)를 통과한다.
이때 덕트(928) 내에 마련된 집진부(929)에 불순물이 집진된다. 이로 인해 실내로는 청정 수증기만이 분출된다. 여기서 집진부(917)는 일 실시예의 집진부(500)와 동일하여 설명을 생략한다.
이와 같이 집진부의 전기력을 이용하여 액적 속의 불순물을 제거할 수 있다. 이로써 가습의 청정도를 향상시킬 수 있다.
100: 본체 200: 저수 챔버
300: 분무부 400: 증발부
500: 집진부 600: 송풍부
700: 순환부

Claims (32)

  1. 불순물이 함유된 물을 대전시키고 대전된 물을 대전 액적으로 분사하는 분무부; 및
    상기 분사된 대전 액적이 액체 상태에서 기체 상태인 수증기로 변화되고 상기 변화된 수증기 및 상기 대전 액적에 함유되어 있던 불순물을 외부로 안내하는 덕트를 포함하고,
    상기 분무부는, 상기 물을 수용하는 수용부와 복수의 삽입 홀이 형성된 몸체; 상기 복수의 삽입홀에 각각 삽입되고 상기 수용부의 물을 공급받아 각각 분사하는 복수의 노즐; 상기 몸체에 설치되고 상기 물을 대전시키는 제1도전부재; 상기 몸체와 일정 거리 이격 설치되고 상기 복수의 노즐의 위치와 대응하는 위치에 각각 형성된 복수의 노출 홀을 갖고 상기 제1도전부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2도전부재를 포함하는 가습기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전기장을 형성시켜 상기 덕트 내의 불순물을 집진하는 집진부를 포함하는 가습기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 덕트는, 상기 분사된 대전 액적 중 미증발된 대전 액적을 외부로 안내하고,
    상기 집진부는, 상기 미증발된 대전 액적을 집진하는 가습기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    외부의 공기를 상기 덕트에 유입시키고 상기 대전 액적에 이동력을 부가하는 송풍부를 더 포함하는 가습기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    세척 모드를 입력받는 입력부;
    상기 세척 모드가 입력되면 상기 대전 액적의 증발이 감소되도록 상기 송풍부의 회전 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 가습기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 물을 저장하고 저장된 물을 상기 분무부에 공급하는 저수 챔버;
    상기 저수 챔버와 상기 분무부 사이에 연결되어 상기 저수 챔버에 저장된 물을 상기 분무부로 안내하는 제1배관을 더 포함하는 가습기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1배관에 배치되고 상기 저수 챔버에서 상기 분무부로 공급되는 물의 유량이 조절되도록 상기 제1배관의 개도를 조절하는 밸브를 더 포함하는 가습기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    가습 모드 및 분무량이 입력되는 입력부;
    상기 가습 모드 및 분무량이 입력되면 상기 입력된 분무량에 기초하여 상기 밸브의 개도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 가습기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 분사된 대전 액적 중 미증발된 대전 액적을 저장하는 트레이를 더 포함하는 가습기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 저수 챔버와 상기 덕트 사이에 연결된 제2배관;
    상기 제2배관에 배치되어 상기 덕트의 물을 펌핑하여 상기 저수 챔버에 공급하는 펌프;
    상기 제2배관에 배치되고 상기 덕트의 물을 필터링하여 상기 펌프에 공급하는 필터를 더 포함하는 가습기.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐은, 상기 복수의 삽입 홀로부터 분리 가능한 가습기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1도전부재와 상기 제2도전부재에 전압을 인가하는 제1전압 발생부를 더 포함하는 가습기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐이 배치된 어레이 부재를 더 포함하는 가습기.
  15. 제 2 항에 있어서, 상기 집진부는,
    상기 대전된 물의 극성과 다른 극성의 전기가 인가되는 제1집진부재와,
    상기 제1집진부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2집진부재를 포함하는 가습기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1집진부재는 상기 덕트에 밀착되어 위치하고,
    상기 제2집진부재는 상기 제1집진부재 사이에 위치하는 가습기.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1집진부재와 제2집진부재 사이에 전기장이 형성되도록 상기 제1집진부재와 제2집진부재에 전압을 인가하는 제2전압 발생부를 더 포함하는 가습기.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 덕트의 길이는 상기 액적의 크기 및 액적의 증발 시간에 기초하는 가습기.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 분무부는,
    상기 수용부에 배치되어 상기 물을 가압하고 상기 가압된 물을 상기 노즐로 안내하는 피스톤을 더 포함하는 가습기.
  20. 제 2 항에 있어서, 상기 집진부는,
    전기장이 형성되는 필터를 포함하는 가습기.
  21. 제 2 항에 있어서, 상기 집진부는,
    전기장이 형성되는 사이클론을 포함하는 가습기.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 덕트에 위치하고 상기 제1도전부재와 다른 극성의 전기가 인가되고 상기 제1도전부재와의 사이에서 전기장을 형성시켜 상기 대전 액적에 상대 속도가 인가되도록 하는 제3도전부재를 더 포함하는 가습기.
  23. 삭제
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1도전부재, 상기 제2도전부재 및 제3도전부재에 고전압을 인가하는 제1전압 발생부를 더 포함하고,
    상기 제1전압발생부는, 상기 제3도전부재에 상기 제2도전부재의 전압보다 더 큰 전압을 인가하는 가습기.
  25. 제 2 항에 있어서,
    상기 집진부는, 상기 제1도전부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제1집진부재와, 상기 제1집진부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2집진부재를 포함하고,
    상기 제1집진부재와 상기 제2집진부재 사이에 전기장이 형성되도록 상기 제1집진부재와 제2집진부재에 전압을 인가하는 제2전압 발생부를 더 포함하는 가습기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1집진부재는 상기 덕트의 내주면에 밀착되어 위치하고,
    상기 제2집진부재는 상기 제1집진부재 사이에 위치하는 가습기.
  27. 물에 전기를 인가하고 상기 전기가 인가된 물을 진동을 통해 대전된 상태로 분사하는 분무부;
    상기 대전된 상태로 분사된 물의 증발이 이루어지고 상기 증발에 의해 분리된 수증기 및 불순물을 외부로 안내하는 덕트; 및
    전기장을 형성시켜 상기 덕트 내 불순물을 집진하는 집진부를 포함하고,
    상기 분무부는, 상기 물을 수용하는 수용부와 복수의 삽입 홀이 형성된 몸체; 상기 복수의 삽입홀에 각각 삽입되고 상기 수용부의 물을 공급받아 각각 분사하는 복수의 노즐; 상기 몸체에 설치되고 상기 물을 대전시키는 제1도전부재; 상기 몸체와 일정 거리 이격 설치되고 상기 복수의 노즐의 위치와 대응하는 위치에 각각 형성된 복수의 노출 홀을 갖고 상기 제1도전부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2도전부재를 포함하는 가습기.
  28. 제 27 항에 있어서,
    외부의 공기를 상기 덕트에 유입시키고 상기 수증기 및 불순물에 이동력을 부가하는 송풍부를 더 포함하는 가습기.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 집진부는,
    상기 대전된 물과 다른 극성의 전기가 인가되는 제1집진부재와, 상기 제1집진부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2집진부재를 포함하는 가습기.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제1도전부재와 상기 제2도전부재에 전기를 인가하는 제1전압발생부와,
    상기 제1집진부재와 상기 제2집진부재 사이에 전기장이 형성되도록 상기 제1집진부재와 제2집진부재에 전압을 인가하는 제2전압발생부를 더 포함하는 가습기.
  31. 삭제
  32. 물을 대전시키고 대전된 물을 대전 액적으로 토출하는 분무부; 및
    상기 분무부에서 토출된 대전 액적을 기체 상태인 수증기로 토출하는 토출부를 포함하고,
    상기 분무부는, 상기 물을 수용하는 수용부와 복수의 삽입 홀이 형성된 몸체; 상기 복수의 삽입홀에 각각 삽입되고 상기 수용부의 물을 공급받아 각각 분사하는 복수의 노즐; 상기 몸체에 설치되고 상기 물을 대전시키는 제1도전부재; 상기 몸체와 일정 거리 이격 설치되고 상기 복수의 노즐의 위치와 대응하는 위치에 각각 형성된 복수의 노출 홀을 갖고 상기 제1도전부재와 다른 극성의 전기가 인가되는 제2도전부재를 포함하는 가습기.
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