KR20140118088A - 차량용 정전 무화 장치 - Google Patents

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KR20140118088A
KR20140118088A KR1020130033360A KR20130033360A KR20140118088A KR 20140118088 A KR20140118088 A KR 20140118088A KR 1020130033360 A KR1020130033360 A KR 1020130033360A KR 20130033360 A KR20130033360 A KR 20130033360A KR 20140118088 A KR20140118088 A KR 20140118088A
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정홍희
김태완
백창현
윤서준
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김진형
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Abstract

창문에 습기가 끼지 않도록 가습 방식을 개선함과 아울러, 차량 실내에서의 가습 수단의 위치를 최적화하고 탑승자의 탑승 여부에 따라 가습량을 자동 제어가 가능하며 창문에는 습기를 일으키지 않으면서 인체의 피부에만 이로운 효과를 제공할 수 있는 차량용 정전 무화 장치가 개시된다. 차량용 정전 무화 장치는 유체를 공급받아 미스트화된 액적을 일 방향으로 분무하는 노즐과, 전압이 인가되어 상기 노즐로 공급되는 유체를 정전 분무되도록 하는 전극부를 포함하며, 상기 노즐의 직경 사이즈는 50㎛ 이하로 형성하고, 상기 노즐에 인가되는 전압은 6kV 내지 10kV 범위로 형성된다. 따라서, 창문에는 습기를 일으키지 않으면서 인체의 피부에만 이로운 효과를 제공할 수 있고, 탑승자의 탑승 여부에 따라 가습량을 자동 제어가 가능하며, 노즐 사이즈, 액적 사이즈 및 인가 전압을 최적화하여 코로나 방전이 일어나지 않는 범위 내에서 하전량을 최대로 함과 아울러 인체의 모공에 흡착이 용이하여 보습 성능을 극대화시킬 수 있다.

Description

차량용 정전 무화 장치{ELECTROSTATICALLY ATOMIZING DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 정전 무화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극에 고전압을 인가하여 물 또는 화장수를 미세 입자의 미스트 형태로 분무함으로써 차량 실내의 가습을 수행하는 차량용 정전 무화 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 정전 무화 장치는 방전 전극과 대향 전극에 인가된 고전압에 의해 방전 전극에 공급되는 물로부터 대전 액체 미립자의 미스트를 생성하는 장치이다.
선 출원된 대한민국 공개특허공보 2001-0019970호(2001.03.15)에는 가습기가 부착된 차량용 냉난방장치가 개시된바 있다. 도 1은 종래의 가습기가 부착된 차량용 냉난방장치를 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 냉온기 공급부(1)의 일측에 덕트(2)를 설치하고, 이 덕트(2) 내에 송풍팬(3)과 증발기(4) 및 히터(5)를 설치하며, 상기 냉온기 공급부(1)로부터 공급된 냉기 또는 온기를 덕트(2)를 통하여 차량의 실내로 공급하도록 한다.
이 때, 상기 덕트(2)의 토출부(6) 일측에 설치된 가습기(7)를 가동시키면, 가열수단(8)에 의하여 물이 수증기 상태로 되고, 수위센서(9)가 가습기(7) 내의 수위를 안정화시키면서 수증기를 공급관(10)으로 보내게 된다. 상기 공급관(10)으로 보내진 수증기는 토출부(6)의 위치에 설치되는 토출구(11)에 의하여 토출되면서 토출부(6)를 통하여 차량의 실내로 공급되며 차량 실내에서 적정한 가습이 이루어지게 된다. 아울러, 차량 실내에 설치된 습도센서(12)가 습도의 상태를 감지하여 컨트롤러로 신호를 인가하고, 이 신호에 따라 가습기(7)가 작동하면서 차량 실내를 적정 습도로 가습하게 된다.
하지만, 상기 종래의 차량용 가습 수단은 물을 가열하여 차량 실내를 가습하는 방식이고 가습기의 장착 위치가 공조장치의 덕트 내에 설치되어 차량 실내를 가습하기 때문에, 효과적인 가습이 어렵고 창문에 습기가 발생되는 문제점이 있다. 아울러, 수증기가 결로에 의하여 덕트 내에 고이는 문제가 발생하여 공조 성능을 저하하는 문제점 등이 있다.
한편, 선 출원된 대한민국 공개특허공보 2009-0018179호(2009.02.19)에는 차실내의 쾌적성을 향상시킬 수 있는 습도 제어 장치가 개시된바 있다. 도 2는 종래의 습도 제어 장치를 도시한 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 습도 제어 장치(10)는 차량(30)에 탑재되는 것으로서, 가습 수단인 가습기(12)와, 조작 패널(14)과, 거리 센서(16)와, 제어 수단인 제어 유닛(18)을 구비한다.
가습기(12)는 차실(32)의 천정부(34)에 설치되며, 노즐을 구비하여 탑승자의 헤드부(P)에 국소적으로 습기(St)를 분사할 수 있도록 구성되어 있다. 조작 패널(14)은 차량(30)의 인스트루먼트 패널(36)에 일체로 설치된다. 상기 조작 패널(14)에는 다양한 모드의 스위치가 형성되어, 탑승자에 의해 조작된다. 거리 센서(16)는 천정부(34)에 가습기(12)와 인접하여 설치된다. 제어 유닛(18)은 CPU, ROM, RAM 등을 구비한 전기 회로로 구성된다.
하지만, 상기 종래의 차량용 가습 수단도 역시 창문에 습기가 발생하는 문제가 있으며, 물을 함유한 통풍성 필터가 외부에 노출되어 봄 또는 가을철에 습기가 창문에 부착되어 포깅 발생이 유리한 문제점이 있다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 2001-0019970호(2001.03.15) 특허문헌 2 : 대한민국 공개특허공보 2009-0018179호(2009.02.19)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 창문에 습기가 끼지 않도록 가습 방식을 개선함과 아울러, 차량 실내에서의 가습 수단의 위치를 최적화하고 탑승자의 탑승 여부에 따라 가습량을 자동 제어가 가능하며 창문에는 습기를 일으키지 않으면서 인체의 피부에만 이로운 효과를 제공할 수 있는 차량용 정전 무화 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 정전 무화 장치는 유체를 공급받아 미스트화된 액적을 일 방향으로 분무하는 노즐과, 전압이 인가되어 상기 노즐로 공급되는 유체를 정전 분무되도록 하는 전극부를 포함하며, 상기 노즐의 직경 사이즈는 50㎛ 이하로 형성하고, 상기 노즐에 인가되는 전압은 6kV 내지 10kV 범위로 형성된다.
본 발명에 따른 차량용 정전 무화 장치는 창문에는 습기를 일으키지 않으면서 인체의 피부에만 이로운 효과를 제공할 수 있고, 탑승자의 탑승 여부에 따라 가습량을 자동 제어가 가능하며, 노즐 사이즈, 액적 사이즈 및 인가 전압을 최적화하여 코로나 방전이 일어나지 않는 범위 내에서 하전량을 최대로 함과 아울러 인체의 모공에 흡착이 용이하여 보습 성능을 극대화시킨 매우 유용한 발명이다.
도 1은 종래의 가습기가 부착된 차량용 냉난방장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 종래의 습도 제어 장치를 도시한 구성도며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치가 설치된 상태를 도시한 차량 내부의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치를 개략적으로 도시한 구성도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치의 노즐부를 개략적으로 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치의 물의 유속과 전압의 관계를 도시한 그래프이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치의 액적 직경과 농도의 관계를 도시한 그래프이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 정전 무화 장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치가 설치된 상태를 도시한 차량 내부의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치의 노즐부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치(100)는 크게 노즐부(120)와, 펌핑부(130)와, 유체용기(140)와, 송풍기(110) 및 제어부(150)를 포함한다.
노즐부(120)는 노즐(121)과, 전극부를 포함한다. 노즐(121)은 유체를 공급받아 미스트(Mist)화된 액적을 일 방향으로 분무하는 것으로서, 상기 유체는 물 또는화장수(이하 물로 통일하여 설명하기로 한다)로 구성된다.
전극부는 제1 전극(122)과 제2 전극(124)으로 구성된다. 제1 전극(122)은 전압이 인가되어 상기 노즐(121)로 공급되는 유체를 정전 분무되도록 한다. 상기 제1 전극(122)은 메인 전극의 기능을 하는 것으로서, 노즐(121)로 공급된 물을 정전 분무하도록 미세 입자 형태의 미스트화된 액적으로 형성시킨다. 제2 전극(124)은 보조 전극의 기능을 하는 것으로서, 노즐(121)로부터 분무되는 액적의 유동 방향의 하류 측에 배치됨과 아울러, 상기 제1 전극(122)과 평행하게 배치된다.
상기 노즐(121)로부터 분무된 액적은 상기 제1 전극(122)과 제2 전극(124)의 사이에 일시적으로 포획(Trap)된다. 즉, 제1 전극(122)에 전압을 인가함에 따라 노즐(121)로부터 미스트화된 액적이 분무되고, 상기 분무된 액적은 분무 방향 하류측에 배치된 제2 전극(124)과 제1 전극(122) 간의 정전기력에 의해 잠시 포획된다. 상기 포획된 액적은 송풍기(110)로부터 송풍되는 공기와 함께 차량 실내로 송풍된다. 따라서, 제1 전극(122)과 제2 전극(124)의 사이에 일시적으로 포획된 액적이 송풍기(110)로부터 송풍되는 공기와 충분히 혼합되어 차량 실내로 분무됨에 따라, 미스트화된 액적이 차량 실내 전지역에 고르게 충분히 도달할 수 있게 된다.
펌핑부(130)는 유체용기(140)에 수용된 물을 노즐(121) 측으로 강제 이송시켜 노즐(121)로 물을 공급하도록 펌핑하는 기능을 한다. 유체용기(140)는 물을 수용하며, 외부로부터 물을 공급받도록 개폐 가능하게 구성되거나 별도의 관을 연결시킬 수 있다. 상기 유체 용기(140)와 노즐(121)은 공급관(123)을 통해 연결되며, 유체 용기(140)에 수용된 물은 공급관(123)을 통해 노즐(121)로 이송된다. 상기 펌핑부(130)는 공급관(123) 상에 설치될 수 있다.
송풍기(110)는 노즐(121)에서 발생된 미스트화된 액적을 차량 실내로 송풍하는 기능을 하는 것으로서, 차량용 공조장치의 송풍기를 이용할 수 있으며, 공조장치의 송풍기와는 별도로 설치되는 것도 가능하다.
제어부(150)는 노즐(121)의 직경 사이즈와 노즐(121)에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 기능을 수행한다. 아울러, 상기 제어부(150)는 제1 전극(122)의 인가 전압량 및 작동 ON/OFF를 제어하고, 펌핑부(130)의 작동 ON/OFF, 송풍기(110)의 ON/OFF 제어 등을 수행한다.
겨울철 차량의 탑승자가 장시간 뜨거운 바람에 노출될 경우, 얼굴, 손 등의 피부를 건조시키고 호흡기 질환을 일으킬 수 있으며 안전 운행에도 지장을 주게 되는데, 정전 분무를 이용한 차량 실내를 적정하게 가습하여 운전자의 안전 운행을 도모하고 호흡기 질환 예방 및 피부 건조를 방지할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐부(120)는 통상의 수증기를 이용한 가습 구조와 비교하여 적은 분무량과 하전을 띤 미스트가 차량 실내로 분무됨에 따라, 차량 실내를 가습시 창문에 습기를 끼게 하거나 전자 기기에 해를 끼치는 등 주변의 영향을 최소화하면서 미스트가 인체의 피부에만 반응하여 노출된 피부에 국부적으로 가습을 수행하게 된다.
특히, 상기 노즐(121)의 직경 사이즈는 50㎛ 이하로 형성하고, 노즐(121)에 인가되는 전압은 6kV 내지 10kV 범위로 형성된다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치의 물의 유속과 전압의 관계를 도시한 그래프로서, 도 6을 참조하면, 상기 노즐(121)의 직경은 50㎛ 이하인 경우, 물을 매체로 하여 정전 분무가 잘 일어나는 최적의 조건이 된다. 아울러, 노즐(121)에 인가되는 전압이 6kV 내지 10kV 범위로 형성될 때, 코로나 방전이 일어나지 않는 범위를 만족하여 오존 발생이 없으면서 이온화가 될 수 있도록 하는 것이다.
또한, 상기 노즐(121)로부터 분무되는 액적은 직경 사이즈가 2.5㎛ 내지 7.5㎛ 범위로, 더욱 바람직하게는 2.5㎛ 내지 6.25㎛ 범위로 형성되도록 한다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치의 액적 직경과 농도의 관계를 도시한 그래프로서, 도 7을 참조하면, 액적의 직경을 90% 이상이 2.5㎛ 내지 7.5㎛ 범위로 형성하게 되면, 인체의 모공 크기가 대략 20㎛ 전후 이므로 액적이 모공보다 작아 피부 내의 흡착이 원활히 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 노즐(121)은 다수개가 일렬로 나란하게 배치되어 멀티 노즐로 구성된다. 즉, 노즐(121)로부터 분무되어 송풍기(110)에 의해 차량 실내로 분무되는 미스트화된 액적은 인체 피부의 모공보다 작은 수 마이크로미터 수준이므로, 차량 실내로 날아가는 도중에 증발하는 경우가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에서는 노즐(121)을 멀티 노즐의 구조로 구성함으로써 효과적인 가습을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 노즐(121)들 간의 간격은 1㎝ 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 노즐(121)들 상호간 미스트이 간섭없이 액적 생성량을 충분히 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 노즐(121)로부터 분무되어 차량 실내로 송풍되는 액적의 토출구 위치는 전석 또는 후석 탑승자의 전방에 배치되도록 한다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 정전 무화 장치(100)는 전석(202)의 전방에, 그리고 후석(203)의 전방에 각각 배치되도록 한다. 이와 같이, 차량용 정전 무화 장치(100)가 탑승자의 전방에 위치함에 따라, 차량의 운행 중 전방(도 3에서 우측)에서 후방(도 3에서 좌측)으로 형성되는 실내의 기류에 의해 하전된 액적의 정전기력이 인체의 노출된 피부로 더욱 용이하게 이동할 수 있다. 따라서, 전석(202) 및 후석(203)의 탑승자 모두에게 효과적으로 가습을 수행할 수 있다.
이 경우, 차량용 정전 무화 장치(100)는 탑승자 인식센서(201)를 더 구비한다. 탑승자 인식센서(201)는 탑승자가 전석(202) 또는 후석(203)에 탑승한 상태 유무를 감지하는 것으로서, 시트 센서, 안전 벨트 록킹(Locking) 센서 등을 활용할 수 있다. 상기 제어부(150)는 탑승자 인식센서(201)와 연동하여, 노즐(121)의 액적 분무량을 제어하게 된다. 따라서, 탑승자가 탑승시에만 노즐(121)에 인가되는 전압을 조절하여 인체에 유해함 없이 고르게 미스트가 분무되며 인체에 빠르게 반응함으로써 효율적인 보습이 가능하다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 정전 무화 장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 차량용 정전 무화 장치
110 : 송풍기 120 : 노즐부
121 : 노즐 122 : 제1 전극
123 : 공급관 124 : 제2 전극
130 : 펌핑부 140 : 유체용기
150 : 제어부
201 : 탑승자 인식센서

Claims (6)

  1. 유체를 공급받아 미스트화된 액적을 일 방향으로 분무하는 노즐(121)과, 전압이 인가되어 상기 노즐(121)로 공급되는 유체를 정전 분무되도록 하는 전극부를 포함하며;
    상기 노즐(121)의 직경 사이즈와 상기 노즐(121)에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 제어부(150)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 정전 무화 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐(121)의 직경 사이즈는 50㎛ 이하로 형성하고, 상기 노즐(121)에 인가되는 전압은 6kV 내지 10kV 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 정전 무화 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐(121)로부터 분무되는 액적은 직경 사이즈가 2.5㎛ 내지 7.5㎛ 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 정전 무화 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐(121)은 다수개가 일렬로 나란하게 배치되고, 상기 노즐(121)들 간의 간격은 1㎝ 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 정전 무화 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐(121)로부터 분무되어 차량 실내로 송풍되는 액적의 토출구 위치는 전석 또는 후석 탑승자의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 정전 무화 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    탑승자가 좌석에 탑승한 상태 유무를 감지하는 탑승자 인식센서(201)를 구비하며,
    상기 제어부(150)는 상기 탑승자 인식센서(201)와 연동하여 상기 노즐(121)의 액적 분무량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 정전 무화 장치.
KR1020130033360A 2013-03-28 2013-03-28 차량용 정전 무화 장치 Ceased KR20140118088A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107000546A (zh) * 2014-11-26 2017-08-01 法雷奥热系统公司 特别用于车辆乘客舱的通风装置
CN115716399A (zh) * 2022-11-24 2023-02-28 星河智联汽车科技有限公司 一种车内湿度调控系统

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