KR20210108158A - 사용자 피부 건강을 증진시키는 샤워기 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐비테이션 및 코안다 효과를 유도하여 사용자의 피부 건강을 향상시키는 샤워기 헤드에 관한 것으로, 본 발명에 의한 샤워기 헤드는 사용자에게 분사되는 유체가 캐비테이션 효과에 따라 미세 기포가 발생되며 이와 같이 발생된 미세 기포가 코안다 효과에 따라 대상물 표면을 따라 흐르게 되어 대상물의 표면 세척, 자극, 온도 저하 및 윤활성등의 효과를 향상시킬 수 있다.

Description

사용자 피부 건강을 증진시키는 샤워기 헤드 {Shower Head}

본 발명은 샤워기 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캐비테이션 및 코안다 효과를 유도하여 사용자의 피부 건강을 향상시키는 샤워기 헤드에 관한 것이다.

샤워기는 사용자가 샤워를 할 때 사용자를 향해 물을 분사하여 사용자가 샤워를 할 수 있도록 하는 장치이다.

그러나 일정 수준 이상의 높은 압력 또는 많은 물을 사용자에게 공급하여 준다고 하더라도 이와 정비례하여 사용자의 샤워 효과 및 만족도는 향상되지 않는다.

한국 등록특허 제10-1350135호(유체 소용돌이 발생장치) 한국 공개특허 제2003-0093374호(공작기계용 절삭유 혼합 및 공급장치)

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명은 대상물 표면에 공급되는 유체에 캐비테이션 및 코안다 효과를 발생시켜 대상물 표면 오염 제거 및 윤활성을 향상시킬 수 있는 샤워기 헤드를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들에 따른 샤워기 헤드는, 유입된 유체가 프로펠러 형태의 날개부를 따라 회전하여 기포형 캐비테이션(Bubble Cavitation) 현상으로 유입된 유체 내부에 미세 기포가 발생되도록 하는 캐비테이션 발생부 및 상기 캐비테이션 발생부 후단부에 구비되며, 상기 미세 기포를 포함하는 유체가 코안다 발생 돌기부들을 지나며 유속이 상승하다 압력이 저하되어 유체가 물체 표면을 따라 흐르는 코안다(Coanda) 효과가 발생하도록 하는 코안다 발생부를 포함한다.

본 발명에 의한 샤워기 헤드는 사용자에게 분사되는 유체가 캐비테이션 효과에 따라 미세 기포가 발생되며 이와 같이 발생된 미세 기포가 코안다 효과에 따라 대상물 표면을 따라 흐르게 되어 대상물의 표면 세척, 자극, 온도 저하 및 윤활성등의 효과를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체 공급장치의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 유체 공급장치의 선단부 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체 공급장치의 내부 구조를 예시한 참조도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 유체 공급장치에 적용되는 코안다 발생 돌기부들의 모습을 나타낸 참조도이다.
도 7 내지 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체 공급장치의 모습을 나타낸 참조도이다.
도 9는 도 7 내지 도 8에 따른 유체 공급장치에 적용된 유체 베어링의 모습을 나타낸 참조도이다.
도 10는 본 발명의 제3실시예에 따른 유체 공급장치의 모습을 나타낸 참조도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 유체 공급장치에 구비 가능한 외부 케이스부 모습을 나타낸 참조도이다.

본 발명에 따른 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명 또는 첨부 도면에 도시된 구성에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 사용되거나 수행될 수 있다.

또한, 본 명세서에 사용되는 표현이나 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에 사용되는, "장착된", "설치된", "접속된", "연결된", "지지된", "결합된" 등의 표현은, 다른 것을 나타내는 것으로 지시하거나 한정하고 있는 않는 한, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 설치, 접속, 연결, 지지, 및 결합을 모두 포함하는 광범위한 표현으로 사용되고 있다. "접속된", "연결된", "결합된"이라고 하는 표현은, 물리적인 또는 기계적인 접속, 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.

그리고 본 명세서에서, 상부, 하부, 하향, 상향, 후방, 바닥, 전방, 후부 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 도면을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 이러한 용어는, 편의를 위해 도면에 대해 상대적인 방향(정상적으로 봤을 때)을 나타내는 것이다. 이러한 방향을 나타내는 용어는, 어떠한 형태로든 본 발명을 그 문자대로 한정하거나 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 상대적인 중요도를 의미하는 것으로 고려되어서는 안 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 캐비테이션 및 코안다 효과를 유도하는 유체 공급장치(10)(이하 '유체 공급장치'로 칭한다.)의 모습을 나타낸 사시도로서, 본 발명의 제1실시예에 따른 유체 공급장치(10)는 크게 캐비테이션 발생부(100), 코안다 발생부(200)를 포함한다.

캐비테이션 발생부(100)는 캐비테이션 효과를 통해 유체에 미세 기포가 포함되도록 하며, 코안다 발생부(200)는 코안다 효과를 통해 미세 기포가 포함된 유체가 원형등 다양한 형상을 가지는 가공 대상물 표면을 따라 흐르게 하여 가공 대상물의 온도 저감 및 윤활성등의 효과를 극대화한다.

먼저 캐비테이션 발생부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 원통형의 몸체부가 구비되며 상기 몸체부의 둘레를 따라 날개부(110)가 형성된다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이 선단부의 표면 중심부에는 제1유체 확산부(122)가 형성된다.

그리고 선단부의 표면 중심 둘레를 따라 난류 형성부(120)가 형성된다.

날개부(110)는 상기 원통형의 몸체부 둘레를 따라 프로펠러 형태로 형성되며 프로펠러 형태는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 프로펠러의 날개는 두껍고 받음각은 작은 형태로 구비된다. 이를 통해 날개부(110)의 최대 두께 위치 근처에서 미세 기포가 발생하는 형태의 기포형 캐비테이션(bubble cavitation) 현상이 발생되도록 유도한다.

따라서 상기 캐비테이션 현상을 통해 발생된 미세 기포는 가공 대상물 표면으로 공급되어 가공 대상물 표면에 미세 진동을 발생하여 가공 대상물 표면에 생성되는 이물질을 제거하도록 하며 가공 대상물의 윤활성을 향상시킨다.

다음으로 캐비테이션 발생부(100)의 선단부는 도 2에 도시된 바와 같이 절단된 것과 같은 평평한 면을 가진다. 이는 캐비테이션 발생부(100)로 공급되는 유체가 평평한 면에 부딪혀 난류 및 와류가 발생되도록 하기 위함이다. 이와 같이 캐비테이션 발생부(100) 선단부에서 난류 및 와류가 발생되면 날개부(110)에서 발생되는 캐비테이션 현상이 증가하여 미세 기포의 발생량이 증가하도록 한다.

또한, 캐비테이션 발생부(100) 선단부에는 삼각홈 형태의 난류 형성부(120)가 구비되어 캐비테이션 발생부(100)로 공급되는 유체는 서로 평평한 면에 부딪히거나 삼각홈에 유입된 후 되돌아 나오면서 섞이는 등 캐비테이션 발생부(100) 선단부에서 발생되는 난류 및 와류의 발생 효과를 더욱 향상시킨다.

난류 형성부(120)의 형상은 도 2에 도시된 삼각홈 형상 이외에 사용자의 선택에 따라 자유롭게 실시가 가능하다.

다음으로 캐비테이션 발생부(100) 선단부에는 제1유체 확산부(122)가 형성된다. 제1유체 확산부(122)는 유체의 유속을 증가시키기 위해 형성된다.

즉, 캐비테이션 발생부(100)를 지나는 유체는 평평한 선단부 또는 날개부(110)에서의 저항으로 인하여 유속이 낮아질 수 있으며 이와 같이 유속이 낮아지는 경우 코안다 발생부(200)에서의 코안다 현상 발생 효과 저하 또는 가공 대상물로의 유체 공급 속도 저하가 이루어져 윤활 효과를 감소시킬 수 있다.

이에 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 제1유체 확산부(122)를 통하여 유체가 큰 저항없이 유속이 가장 높은 캐비테이션 발생부(100) 중심부를 관통하여 상기 원통형의 몸체부 외주면으로 분사되도록하여 캐비테이션 발생부(100)의 평평한 선단부 또는 날개부(110)를 지나는 유체와 만나 유속을 증가하도록 한다.

제1유체 확산부(122)는 도 3에 도시된 형태 이외에 유속을 더욱 증가시키거나 압력을 더욱 증가시키는 형상등 사용자의 선택에 따라 실시 가능하다. 즉, 유출구의 크기를 유입구보다 작게하거나 또는 이와 반대로 형성하여 주거나 내부 관로의 단면적을 변화시키는등 다양한 형태로 실시가 가능하다.

다음으로 코안다 발생부(200)에 대하여 설명하면 코안다 발생부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 원통형의 코안다 몸체부의 둘레를 따라 코안다 발생 돌기부(210)가 복수로 형성된다.

코안다 효과는 빠르게 분사되는 유체가 물체와 만나게 되면 물체면으로 달라붙어 흐르는 효과를 말하며 가공 유체에 분사되는 윤활 유체에 코안다 효과가 발생하게 되면 다양한 형상 및 홈을 가지는 가공 대상물 표면에 밀접하게 윤활 유체가 달라 붙어 흐르게 됨으로써 윤활 효과를 극대화 시킬 수 있다.

본 발명은 유체를 코안다 발생 돌기부(210)를 지나게 함으로써 빠르게 가속하여 유체에 코안다 효과가 발생하도록 유도한다.

또한, 상기 캐비테이션 현상을 통해 발생된 미세 기포가 코안다 발생 돌기부(210)가 부딪혀 좀더 작은 크기의 미세 기포로 분할되게 하여 미세 기포의 발생량이 및 미세 기포로 인한 효과를 증대시키도록 한다.

코안다 발생 돌기부(210)는 도 1에 도시된 마름모 형상, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 내측에 곡률을 가지는 마름모 형상(a), 각이진 8자 형상(b), 또는 삼각 기둥 형상(c) 등 사용자의 선택에 따라 자유롭게 실시가 가능하다.

그리고 코안다 발생 돌기부(210)의 배치는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 원통형의 코안다 몸체부의 둘레를 따라 코안다 발생 돌기부(210)들이 동일선상 및 동일 방향으로 배치되는 형태와 도 6에 도시된 바와 같이 코안다 발생 돌기부(210)들이 서로 직각을 이루는 형태등 사용자의 선택에 따라 자유롭게 실시가 가능하다.

그러나 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코안다 발생 돌기부(210)는 도 5에 도시된 바와 같이 마름모 형상을 가지며 마름모들의 꼭지점이 서로 동일 선상에 위치하며(X, Y), 마름모들의 빗변이 서로 동일 선상에 위치(Z)하는 것이 바람직하다.

아래는 이와 같은 다양한 실시예들에 대한 실험예로서 동일한 조건(윤활 유체 공급량, 공급속도, 압력 및 가공공구 상태등)에서 다양한 실시예들을 통해 윤활 유체를 공급하여 절삭 공구를 가공한 실험예로서 코안다 발생 돌기부(210)가 마름모 형상을 가지며 마름모들의 꼭지점이 서로 동일 선상에 위치하며(X, Y), 마름모들의 빗변이 서로 동일 선상에 위치(Z)하는 경우에 가장 높은 생산량(가공대수)을 나타내었다.

[실험예]

구분	마름모 형상	내측 곡률 마름모	각이진 8자 형상	삼각 기둥 형상
동일선상 위치	120개	112개	108개	113개
직각 위치	108개	101개	97개	105개

그리고 이와 같이 코안다 발생 돌기부(210)가 마름모 형상을 가지며 마름모들의 꼭지점이 서로 동일 선상에 위치하며(X, Y), 마름모들의 빗변이 서로 동일 선상에 위치(Z)하는 경우 유체 공급장치(10)의 가공이 용이하기 때문에 생산 효율도 더욱 향상된다.

코안다 발생 돌기부(210) 사이의 간격은 코안다 발생부(200) 후단부로 갈수록 확대되도록 하여 코안다 효과 발생을 극대화하도록 하는 것이 가능하다.

다음으로 코안다 발생부(200)에는 도 3에 도시된 바와 같이 제2유체 확산부(124)가 형성된다.

제2유체 확산부(124)는 코안다 발생 돌기부(210)를 관통하는 통공으로서 유체가 상기 원통형의 코안다 몸체부 외측으로 원활히 확산되도록 한다.

제2유체 확산부(124)는 도 7에 도시된 바와 같이 유체 공급장치(20)의 길이 방향을 따라 지그재그 형태로도 실시가 가능하다.

다음으로 도 4에 도시된 바와 같이 코안다 발생 돌기부(210)는 중심축선을 기준으로 상단부(a)는 하단부(b)보다 짧은 길이를 가진다. 즉, 상단부(a) 및 하단부(b)는 1 : 0.85~0.95의 비율을 가지는 것이 바람직한데 이는 이와 같은 비율을 가짐으로써 하단부로 갈수록 유속이 빨라져 코안다 효과가 극대화되기 때문이다.

다음으로 코안다 발생 돌기부(210)의 중심축선 길이(c)는 상단부(a) 길이의 80% 내지 90% 의 길이를 가지는 것이 바람직하며, 코안다 발생 돌기부(210)들 사이의 간격(d)은 상단부(a) 길이의 80% 내지 90%의 길이를 가지는 것이 바람직하다.

이는 코안다 발생 효과 및 미세 기포 분쇄효과를 극대화하기 위함으로 코안다 발생 돌기부(210)들 사이의 간격(d)이 넓어지는 경우 유속이 감속하여 코안다 효과가 감소되며, 코안다 발생 돌기부(210)들 사이의 간격(d)이 좁아지는 경우 압력이 증가하여 압력 증가에 따라 미세 기포들이 서로 합쳐져 기포 발생량이 감소하기 때문이다.

다음으로 코안다 발생부(200)는 유체 공급부(300)를 포함하는데 유체 공급부(300)는 이와 같이 미세 기포를 포함하고 코안다 효과가 발생할 수 있도록 코안다 발생 돌기부(210)들을 통과한 유체가 곡면을 이루는 유체 공급부(300)를 지나며 압력이 저하함에 따라 코안다 효과가 극대화되어 유체가 곡면을 따라 배출되도록 한다.

이를 위하여 유체 공급부(300)는 타원형 형상을 가지며 외부 케이스의 형상도 동일한 형상으로 이루어진다.

본 발명의 제1실시예에 따른 유체 공급장치(10)는 이와 같은 구성을 통하여 공급되는 유체의 윤활 효과를 크게 향상시킨다.

이하에서는 도 7을 참조로 하여 본 발명의 제2실시예에 따른 유체 공급장치(20)에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 유체 공급장치(20)는 제1실시예와 동일한 구성을 가지지만 캐비테이션 발생부(100)와 코안다 발생부(200)가 서로 분리되어 있으며 유체 베어링을 통해 캐비테이션 발생부(100)가 회전 가능하도록 구성된다.

즉, 캐비테이션 발생부(100)와 코안다 발생부(200)는 도 7 및 9에 도시된 바와 같이 캐비테이션 발생부(100) 후단부는 외측 유체 베어링부(120)를 형성하며 코안다 발생부(200)의 선단부는 외측 유체 베어링부(120)에 삽입되는 내측 유체 베어링부(230)를 형성한다.

이를 통해 도 7 및 9에 도시된 바와 같이 외측 유체 베어링부(120)의 내측 둘레면과 내측 유체 베어링부(230)의 외측 둘레면 사이에는 유체가 삽입되며 저널(Journal) 베어링부가 형성된다.

다음으로 외측 유체 베어링부(120) 내측 바닥면과 내측 유체 베어링부(230) 상단면에는 유체가 삽입되어 트러스트(Trust) 베어링부가 형성된다.

그리고 외측 유체 베어링부(120)의 내측 둘레면 또는 내측 유체 베어링부(230)의 상단면에는 오일 그루브(121, 232)를 형성하여 줄 수 있으며, 내측 유체 베어링부(230)의 상단면은 도 8의 (c)와 같이 평탄면과 테이퍼진 면을 형성하여 오일이 압력에 의해 평탄면에서 테이퍼진 면으로 확산될 수 있도록 구성 가능하다.

이와 같이 캐비테이션 발생부(100)가 회전 가능하도록 구성되면 기포형 캐비테이션 발생을 극대화하여 미세 기포의 발생을 증가시킬 수 있다.

그리고 일반적인 구름 베어링을 사용하는 경우 이물질의 혼입, 장시간 사용에 의한 마모등이 발생하여 성능 저하, 제품 교환에 따른 생산량 저하가 발생될 수 있지만 본 발명의 제2실시예에 따른 유체 공급장치(10)는 캐비테이션 발생부(100)가 코안다 발생부(200)에 유체를 통해 부양되는 형태로 지지됨으로써 반영구적으로 사용 가능하며, 외부 충격에도 서로 직접 접촉하는 일이 발생하지 않아 제품이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명의 제2실시예에 따른 유체 공급장치(20)는 도 7에 도시된 바와 같이 코안다 발생부(200)가 서로 구분된 3개의 모듈로 형성되며 각각 베어링을 통해 연결되어 상호 다른 방향으로 회전하거나 어느 하나가 회전 가능하도록 구성하여 줄 수 있다.

이를 통하여 와류와 난류의 발생을 증가시킴으로써 코안다 효과 발생을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 도 8에 도시된 바와 같이 캐비테이션 발생부(100) 후단부에 유체 베어링 삽입부(120)를 형성하며, 코안다 발생부(200)의 선단부에 유체 베어링 삽입홈부(120)를 형성하여 주는 형태로도 실시가 가능하다.

이하에서는 본 발명의 제3실시예에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 제3실시예에 따른 유체 공급장치(30)는 도 10에 도시된 바와 같이 코안다 발생부(200)가 서로 다른 직경을 가지는 형태로 형성된다. 그리고 사용자의 선택에 따라서는 구분된 모듈로 형성하여 주며 상호 다른 방향으로 회전하거나 어느 하나가 회전 가능하도록 구성하여 줄 수 있다.

이를 통하여 와류와 난류의 발생을 증가시킴으로써 코안다 효과 발생을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 유체 공급장치를 둘러싸는 외부 케이스부의 모습을 나타낸 참조도로서 외부 케이스부는 서로 체결가능한 전단 케이스부(420) 및 후단 케이스부(510)를 포함한다.

전단 케이스부(420) 및 후단 케이스부(510)는 내측에 유체 공급장치가 수용될 수 있도록 유체 공급장치 형상을 가지며 중공형으로 형성된다.

그리고 후단 케이스부(510) 하단부에는 외부 유체 투입부(514)가 구비된다. 외부 유체 투입부(514)는 후단 케이스부(510)를 관통하는 통공 형태로 이루어지며 외부에서 유체 공급장치 후단부로 유체가 투입되어 와류와 난류의 발생을 증가시키도록 구성된다.

다음으로 캐비테이션 발생부(100)의 표면에는 나노 섬유가 코팅된다. 나노섬유는 지름이 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세실을 의미하는데 이와 같은 상기 나노 섬유가 코팅되면 난류 및 와류의 발생효과가 더욱 향상되기 때문이다.

본 발명의 실시예들에 따른 유체 공급장치는 이와 같은 구성을 통하여 가공 대상물에 공급되는 유체에 많은 미세 기포들이 형성되게 하며, 공급되는 유체가 가공 대상물의 다양한 형상 및 홈등에 밀착하여 흐르게 함으로써 가공 대상물의 윤활성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 이와 같은 실시예들에 따른 유체 공급장치(10)를 샤워기 헤드에 적용하여 사용자 피부 건강을 증진시키고자 한다.

즉, 유체 공급장치(10)를 통해 공급되는 유체에 캐비테이션 효과 및 코안다 효과를 발생시켜 사용자의 피부 표면에 미세 기포를 통한 자극을 줌으로써 사용자의 피부 표면 이물질을 제거하여 주며 사용자의 피부 표면을 따라 유체가 흐르게 함으로써 피부 자극을 통한 사용자 피부 활력을 증진시킨다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

10: 유체 공급장치 100: 캐비테이션 발생부 120: 난류 형성부
122: 제1유체 확산부 200: 코안다 발생부 210: 코안다 발생 돌기부
300: 유체 공급부 514: 외부 유체 투입부

Claims (1)

1. 샤워기 헤드에 있어서,
   유입된 유체가 프로펠러 형태의 날개부를 따라 회전하여 기포형 캐비테이션(Bubble Cavitation) 현상으로 유입된 유체 내부에 미세 기포가 발생되도록 하는 캐비테이션 발생부(100); 및
   상기 캐비테이션 발생부(100) 후단부에 구비되며, 상기 미세 기포를 포함는 유체가 코안다 발생 돌기부(210)들을 지나며 유속이 상승하다 압력이 저하되어 유체가 물체 표면을 따라 흐르는 코안다(Coanda) 효과가 발생하도록 하는 코안다 발생부(200);를 포함하는 캐비테이션 및 코안다 효과를 유도하는 유체 공급장치;를 포함하는 샤워기 헤드.

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