KR0152690B1 - 바닥의 홀을 이용한 청소 및 환기방법과 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기 방법과 그 장치에 관한 것으로 벽으로 둘러싸인 실내의 바닥으로부터 다소 이격된 상부에 복수 개의 수직 홀이 형성되고 하부에 받침대가 설치된 상부 바닥재를 기밀 유지되게 설치하여 바닥과 상부 바닥재 사이에 배기통로를 형성하고, 배기통로의 일측에 실외로 돌출되는 연결관을 설치하고, 실외로 돌출된 연결관의 끝 부분에 진공펌프를 연결하여 실내의 먼지와 오염 공기와 오염 물질을 홀과 배기통로 및 연결관을 통하여 진공펌프로 흡입한 다음 실외로 배출시켜 청소와 환기를 달성하도록 한 것으로, 청소기의 운반에 따른 번거로움을 없애 주고 청소 시간을 단축시킬 수 있고 청소의 사각 지대를 없애 주며, 또한 원하는 부분에 홀을 조성시켜 주면 청소의 효과를 높일 수 있다.

또한, 일반 바닥의 경우 난방 파이프와 모르타르를 사용함으로 인하여 철거공사나 개수공사 및 기타 설비 공사를 할 때 건축 폐기물이 발생되나, 본 발명의 경우 회수 및 재활용 그리고 설치등이 용이하여 폐기물 발생 량을 줄일 수 있으며 설치비용이 저렴한 등의 효과가 있다.

Description

바닥의 홀을 이용한 청소 및 환기 방법과 그 장치

본 발명은 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기방법과 그 장치에 관한 것으로, 바닥의 상부에 다수의 홀이 적정 간격으로 형성된 바닥재를 이격 설치하여 바닥과 상부 바닥 사이에 배기통로를 형성하고, 배기통로의 일측으로는 진공펌프(배기펌프)를 설치하여 실내의 먼지와 오염공기와 오염물질이 상부바닥의 홀을 통하여 실외로 배출되게 함으로써 청소와 환기 목적을 달성할 수 있도록 한 것이다.

본 발명에서 실내라 함은 인간이 거주하는 주거시설이나 거주하지 않는 비주거시설을 포함하여 일정형태의 공간과 바닥을 갖는 모든 시설물의 실내공간을 뜻하는 것으로, 예컨대 사람이 거주할 수 있는 각종 건축물이나 버스, 승용차, 열차, 선박, 항공기 등과 같은 교통운송수단 들과 물품을 보관하는 창고나, 공장과 같은 각종 설비물의 실내공간을 총칭한다.

일반적으로 먼지는 공기중을 떠 다니는 현상(부유현상)과 바닥에 착지하는 상태를 육안으로 관찰할 수 없을 정도로 크기가 미세한 편이다.

이러한 먼지는 그 크기에 비해 표면적인 증가로 인하여 표면 에너지가 높은 상태가 되므로 어떠한 매질에 흡착하여 먼저 자신의 표면적을 줄여 줌으로써 표면 에너지를 낮출려는 경향을 나타내며(열역학 제2법칙) 이러한 경향은 주변에 위치하는 의복이나 각종 물체의 표면에 안착함으로써 안정화된 상태를 취하게 된다.

이러한 먼지의 상태를 보다 자세히 관찰해 보면 비 표면적(比表面積:단위량의 분체에 함유되어 있는 입자의 표면적 총화)이 극히 큰 먼지는 흡착력이 높아서 실내의 형광등이나 TV브라운관 및 각 가전제품의 표면을 가리지 않고 스스로 붙게 되며, 비 표면적이 적은 먼지는 표면에너지 보다 먼지 자신의 무게에 의한 중력의 힘이 더욱 크게 작용되므로 바닥에 착지하려는 경향을 갖게 된다.

상기에서 각종 주거 시설물의 실내 공간에 존재하는 먼지는 후자에 속하며 이들은 공기의 대류에 아주 민감하게 반응하고, 문의 개폐나 사람의 움직임에 따라 먼지의 거동(去動)은 큰 영향을 받게 된다.

상기한 먼지의 양태는 미세한 먼지인 분진과 분진의 결합으로 성장된 큰 입자와 옷이나 이불과 같은 섬유 제품으로부터 이탈되는 잔 섬유(毛羽)들이 대부분들이다.

이들 먼지의 거동 상태를 살펴보면 먼지의 미세함에 의해 표면 에너지가 높은 상태이므로 실내의 바닥에 착지하는 것보다는 바닥과 벽 사이, 벽과 벽사이, 가구나 집기류와 같은 물체와 벽 사이, 물체와 바닥 사이의 모서리 부분과 이들이 교차하는 구석진 부분에 착지하는 것이 자신의 표면적을 더욱 줄일 수 있어서 에너지적으로 안정화되므로 이러한 부분에 주로 모이게 된다.

상기한 모서리 부분이나 구석진 부분에는 사람의 움직이나 문의 개폐 및 자연 대류현상에 의한 맴돌림 현상이 발생되므로 거동 중인 먼지가 벽이나 물체 또는 먼지끼리 비교 마찰 또는 상호 마찰하면서 정전기가 발생되고 정전기력에 의해 부유하는 먼지들이 모서리 부분이나 구석 부분으로 응집되는 현상이 더욱 가중된다.

이러한 먼지들은 인간의 활동에 의해 매일 쌓이게 되고 먼지의 건조도(함수율)에 따라 농도가 낮은 곳으로 확산 이동하게 되며, 습한 분위기에서는 습기와 먼지의 상호작용으로 곰팡이나 진드기의 서식 및 번식환경이 조성되어 각종 피부병과 호흡기 질환을 일으키게 되므로 청소를 통하여 이들을 제거함으로써 청결한 실내 공간을 유지할 수 있게 된다.

청소의 개념은 먼지나 오염물을 제거하여 깨끗이 하는 것으로 종래의 청소 방법으로는 먼지털이와 빗자루, 쓰레받기 그리고 물걸레 등을 동원하여 먼지와 분진(미세한 먼지)을 휘져어 부유 시킨 다음, 미세한 분진급에 해당하는 먼지들은 일부 환기를 통하여 실외로 배기시키고 나머지는 빗자루나 걸레를 통하여 제거하므로서 실내의 청소목적을 달성하였으나, 현대에는 진공청소기의 등장으로 빗자루질이나 먼지털이가 없어지고 대신 진공 청소기와 걸레를 줄어들었으며, 이또한 불편하여 물걸레와 진공흡입기가 일체로 결합된 진공청소기의 등장과 사용에 이르렀고, 이제는 부피가 크고 소음이 심한 진공청소기의 휴대가 곤란하다는 이유로 진공청소기를 외부에 장치하고, 각 실내공간의 외벽에 진공청소기에 연결된 진공흡입구를 설치하여 단지 흡입구와 흡입호스 만 갖고서도 실내공간의 청소를 쉽게 할 수 있도록 한 중앙 집중식 청소(central cleaning system)방법이 도입되고 있다.

이러한 청소 기술의 발달은 인간의 생활을 보다 더 편하게 하고, 번잡함을 들어주게 되나, 이러한 진공청소기도 실내 공간에 설치된 가구나 비품의 모서리 부분이나 구석진 곳 및 보이지 않는 곳을 청소하기 위해서는 각 용도에 걸맞는 흡입구로 교환해 주어야 하는 불편이 따르며 이것 마저 용이하지 않을 때에는 청소가 불가능한 문제점이 있다.

비단 청소뿐 만 아니라, 실내의 환기 또한 인체의 건강에 큰 영향을 미치는 중요한 요소 중의 하나이며, 살내 환기에서 특히 중요한 점은 기류가 실내의 전체 공간으로 골고루 미치도록 하는 것이다.

이를 위하여 일반 주거용 아파트나 주택의 경우는 간단하게 창문을 열어서 자연 환기를 시켜 주면 어느 정도의 환기를 달성할 수 있으나, 공동주택이나 공연장, 관람시설, 호텔, 빌딩, 대형 교통수단과 같은 집단환경 시설에서는 자연환기가 불가능하므로 대부분이 공조(공기 조화)시스템을 채용하여 강제 환기방법을 취하고 있으며, 이러한 공조 시스템의 채용에도 불구하고 실내의 오염 공기를 실외로 효과적으로 배출시키지 못하고 있는 실정이다.

실제로 상기한 실내 공간에는 각종 오염 공기들이 다량 존재하여 부유(浮游)하게 되며, 호흡기나 피부 접촉을 통하여 인체에 흡수되므로 여러 가지의 질병이 발생되고 현재에도 이와 같은 위험성이 존재하고 있다.

특히 이들 실내 공간에서 발생되는 병적인 현상 중의 하나인 빌딩병 증후군(sick building syndrome)은 이들 실내 공간에서 근무하는 대부분의 사람들이 몸의 불편을 호소하게 되는 것으로, 알레르기, 포름 알데히드, 곰팡이, VOC(휘발성 유기 화합물)등의 작용과 환기 부족으로 파악되고 있으며, 이러한 빌딩병 증후군을 줄이기 위한 한 방편으로 일부에서는 필요 환기량을 설정하여 이를 엄격히 지키게 하고 있다.

즉, 한 사람이 한시간당 호흡에 필요한 산소를 공급하기 위한 필요 환기량은 약 1m³정도 필요하고, 사람의 몸에서 나는 체취를 희석하는데 필요한 환기량은 국가와 인종에 따라 다소 달라질 수 있으나 한사람이 한 시간당 15-25m³정도 필요한 것으로 보고되고 있다.(참고1.김광영著 : [공기 청정 기술 제6권 제2호] 1993, PP.45-50, 참고2. 김윤선著 : [실내 환경 과학] 민음사 발행 1994, PP.196 실내 환경 과학에서는 36m³/h로 제시하고 있다.)

그리고, 특히 빌딩 등에 설치된 대부분의 공조 시스템은 약 70%의 실내 내기(內氣)와 약 30%의 외기(外氣)를 혼합한 다음 실내로 공급하는 것으로 알려져 있는바,(참고3 월간 빌딩 : vol.8, 1993, PP.42-57)100%환기된 공기를 사용하지 않는 이유로는 에너지의 재활용과 절약 때문이다.

즉, 환기의 양은 공조 시스템에 의해 좌우되고 공조 시스템은 에너지 절약과 맞물려 있기 때문에 인체에 해가 없는 범위 내에서 최소의 에너지로 환기시키도록 함이 바람직하기 때문이다.

또한, 공조 시스템의 환기구(배기구)는 주로 천정에서 설치하는 바 오염공기들에는 상승 기류가 작용되고, 또한 실내 공기 중의 무거운 오염 물질들은 중력에 의해 아래쪽으로의 방향성을 가지게 되므로 오염 물질들이 환기구로 재 유입되지 않게 되어 상대적으로 청결한 공기를 취할 수 있도록 하기 위함이며, 이와 같은 이유로 국소 배기나 희석 배기에 상관없이 천정 부근에 환기구를 설치하게 된다.

그러나, 이러한 의도와는 달리 실제적으로 인체에 해를 끼치는 마이크로 급의 먼지와 미세한 오염 물질들은 공조 통로인 환기구의 덕트(duct)에 주로 흡착되어 있으므로, 계절의 변화와 냉난방의 가동에 의해 곰팡이와 세균들이 먼지에 혼재되고, 혼재된 먼지와 세균들이 공조시 실내로 재 유입되므로 인체에 각종 혜약을 끼치게 된다.

또한, 전기한 바와 같이 먼지의 표면 에너지가 매우 크면서 크기가 미세한 입자인 경우에는 그 어떤 곳에도 잘 흡착되고 또한, 서로 뭉쳐지는 것을 더욱 선호하게 되는데, 이는 서로의 표면적을 줄여 줌으로서 안정화 할려는 경향 때문이며, 이러한 이유로 공조 통로에 다량의 먼지가 적층되며 곰팡이나 진드기가 유리하게 서식할 수 있는 환경을 아울러 제공하게 된다.

그러므로 공조 통로인 덕트는 필요할 때마다 수시로 청소 등을 해주어야 하나 공조 통로로의 접근이 쉽지 아니하므로 먼지의 완벽한 제거나 청소가 곤란하며 그에 따른 불편과 경비 지출이 초래된다.

일견하여 청소와 환기는 각각 별개의 방식과 독자적인 영역으로 서로 명확하게 구분되어 있으며, 당면 문제를 해결하기 위한 접근 방식도 판이하게 다른 과학 기술적 영역을 가지고 있다.

청소와 환기의 차이점과 개별성은 과학의 발달에 따라 각기 나름대로의 영역을 갖고 발달과 진보를 거듭해 왔으며, 첨단의 청소 기법과 최적의 공조 시스템의 개발은 사무실과 병원 그리고 일반 주택 및 빌딩 설비 기술의 변화를 주도하고 있으며, 인간들은 이러한 문명의 이기를 나름대로 이용하여 자신의 편리함과 쾌적한 환경 그리고, 사무 능력의 향상을 도모함으로써 산업 발달에 보이지 않는 기여를 하고 있다.

그러나, 이러한 개별적 발달은 상대적으로 자신의 능력과 기반을 망각하고 발전이라는 그늘 아래서 독자적인 성장과 자신의 영역 확대를 도모함으로써 기초적인 에너지 환경과 상호간의 협력을 통한 에너지 절약과 보다 단순화를 통한 설비의 간소화 그리고 경비 절약 등의 부가적은 장점들을 도외시하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 청소와 환기 상호간의 공통점을 서로 결부하고, 이들의 결합을 통하여 새로운 장점들을 창출하도록 하며, 앞서 기술한 바와 같은 문제점들을 갖는 청소와 환기 방법이 아닌 전혀 새로운 형태의 청소방법 및 환기방법과 그 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 일반 주택과 빌딩 그리고 병원 등의 각종 시설들에서 추구하고 있는 급기와 배기 그리고 청소를, 급기와 배기 혹은 배기 하나만으로도 급기와 청소 효과를 동시에 향유할 수 있는 기술로 빌딩과 크린룸 등에서 한계점에 해당하는 냉난방이 지역별 위치별로 체감하는 감열효과의 차이를 극복할 수 있는 기술로 기대된다.

이를 위하여 실내의 바닥에 다수의 홀(holes)이 천공된 상부 바닥을 설치하여 실내의 먼지와 오염물질 및 오염공기를 홀을 통하여 실외로 강제 배출시키도록 함으로써 청소와 환기의 목적을 동시에 달성할 수 있도록 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 실내의 바닥 상부에 적정 크기와 적정 간격을 갖는 홀을 수직으로 다수 조성하여서 된 상부 바닥재를 설치하여 바닥과 상부 바닥 사이에 배기 통로를 형성하고, 배기 통로의 일측에는 진공펌프를 설치하여 진공펌프를 가동시키면 실내의 먼지와 오염된 공기가 상부 바닥재에 조성된 홀과 배기통로를 통하여 실외로 배출되게 한다.

한편, 일반 주거시설의 실내에는 홀의 바로 위에 장롱 이나 침대, 탁자와 같은 가구가, 빌딩이나 사무실에는 통기성 바닥재와 각종 비품이 오염된 공기의 흐름을 일률적이지 않고 마구 흐트려 놓게되므로 공기의 흐름이 변형되며, 이러한 공기 흐름의 변형은 그 홀 주변의 먼지와 오염 물질들을 부유시키게 되고, 그 결과 안착된 먼지나 오염물질들이 공기와 더불어 홀로 유입된 다음 배기통로와 진공펌프를 통하여 실외로 배출하게 된다.

또한, 일반 아파트나 주택의 바닥에 홀을 조성할 경우 홀의 직경이 작더라도 미관을 해칠 수 있으므로 바닥의 가장자리 부분이나 가구나 집기류가 위치하는 부분에 치중하여 조밀히 분포시킨다.

즉, 실내 공간의 구석진 곳이나 벽 쪽에는 장롱 이나 책상 그리고 침대를 설치해 놓는데 그렇게 함으로 방과 거실 등의 면적을 크게 보이고 활동 면적을 높이므로서 인간들의 활동을 보다 용이하고 편리하게 하고자 함이다.

이러한 편리성의 의도와는 달리 대부분의 먼지들은 사람의 움직임에 따른 대류 현상과 방안 공기의 온도분포 차이에 따라 움직이게 되고, 결국 구석진 자리로 공기중의 먼지와 오염된 분진들이 모이게 되는 것이다.

그러므로 가정이나 거실 그리고 주거용의 가옥들은 벽쪽을 기준하여 폭20cm의 띠 모양으로 홀들을 두르면 이들 먼지와 분진이 모여있는 곳에 진공청소기의 흡입기가 안성맞춤으로 놓여 있는 형태가 되므로, 먼지와 분진들이 방과 거실을 중심으로 재 유입되는 것을 막아주게 된다.

그리고, 실제적으로 주거용 바닥의 경우 홀의 직경을 약 2-3mm로 형성하면 멀리서 육안으로 관찰하더라도 표시가 거의 나타나지 않는 것도 큰 의미가 있다고 하겠다.

제1도는 (a)는 본 발명의 평면도.

(b)는 본 발명의 단면도.

제2도는 본 발명의 일 실시예로, 일반 주거용도를 갖는 실내바닥에 홀을 조성한 상태의 평면도.

제3도는 본발명 홀의 확대 단면도.

제4도는 본 발명 홀을 통과하는 기류의 양태도로서,

(a)는 순수한 수직 흡입 응력이 작용되는 상태도.

(b)는 무질서한 흡입응력이 작용되는 상태도.

(c)는 전단 흡입 응력이 작용되는 상태도.

제5도는 본 발명 홀 주변의 기압 관계를 나타낸 평면도로서,

(a)는 기압 벡터의 합이 0인 상태도.

(b)는 홀의 직경 차이로 인하여 와류가 생성되는 생태도.

(c)는 홀간의 이격 거리 차이로 와류가 생성되는 상태도.

제6도는 본 발명에서 청소 및 환기 구간을 구획할 수 있음을 보여주는 평면도.

제7도는 본 발명에서 홀의 내주연에 매질이 다른 별도의 금속란을 삽입 설치할 수 있음을 보여주는 다른 실시예의 단면도.

제8도는 본 발명 홀의 다른 실시예 단면도.

제9도는 본 발명에 의한 청소 및 환기 시 기류의 흐름을 도시한 개략도.

제10도는 본 발명에서 바닥의 가장자리나 모서리에 위치하는 홀의 상부에 가구가 위치하는 경우의 기류 흐름을 나타낸 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

a :( 홀이 조성된)상부 바닥재 2 : 바닥판

4,4a,4b,4c : 홀 (holes) 6 : 받침대

8 : 벽 10 : 실내

12 : 바닥 14 : 배기통로

16 : 진공펌프 18 : 연결관

20 : 확개부 22 : 공기차폐기

24 : 격리판 26 : 보조연결관

28 : 금속관

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다. 제1도(a)(b)는 본 발명의 핵심 기술인 상부 바닥재를 설치한 상태의 평면도와 정면도로서, 바닥판(2)에 적정 간격과 적정 크기의 내경을 갖는 수직 홀(hole: 4)을 다수 형성하고, 바닥판(2)의 저면에 하향 받침대(6)를 일정 간격으로 형성하여 상부 바닥재(a)를 구성한 다음, 벽(8)으로 둘러 싸여 일정 형태의 공간을 갖는 실내(10) 바닥(12)의 상부에 얹어 설치함으로써 바닥(12)과 상부 바닥재(a)사이에 배기통로(14)를 형성하고, 바닥(8)과 상부 바닥재(a)가 설치되는 각 접합부 예컨대 벽(8)과 상부 바닥재(a), 벽(8)과 바닥(12), 상부바닥재(a)와 상부 바닥재(a)는 기밀이 유지되게 접착함으로써 배기통로(14)의 진공도를 유지하도록 한다.

변(8)의 외측에는 집진필터(도시않됨)를 갖춘 공지된 고성능의 진공펌프(16)를 설치한 다음 벽(8)을 관통하는 연결관(18)으로 배기통로(14)와 진공펌프(16)를 연결하여 진공펌프(16)가 가동되면 실내(10)의 먼지와 오염공기와 오염 물질들이 바닥판(2)에 조성된 홀(4)과 배기통로(14)와 연결관(18)과 진공펌프(16)를 차례로 지나면서 실외로 배출되게 한다.

본 발명에서 홀(4)이 천공된 상부 바닥재(a)의 재질로는 내열성과 내화학성을 갖는 강화 플라스틱이나 알루미늄과 같은 경질의 금속판을 사용함이 바람직하고, 바닥판(2)의 두께는 바닥판(2)이 지닌 경도와 받침대(6)간의 이격 거리와 바닥판(2)의 적재하중 등을 고려하여 적절한 두께로 하도록 한다.

또한, 홀(4)의 직경을 언급함에 있어서 먼저, 바닥재(a)에 형성된 홀(4)들의 크기를 합산한 전체 크기는 연결관(18)의 직경에 접근하거나 그 보다 작아야 충분한 흡입력이 달성되므로 먼지들이 홀(4)로 효과적으로 흡입되며, 또한 홀(4)들의 크기가 필요이상으로 너무 큰 경우 제거하고자 하는 먼지 이외의 불필요한 사물들이 홀 안으로 유입되거나 유입되면서 구멍 막힘을 유발할 수 있으며, 또한 홀(4)을 약 7mm이상의 크기로 조성하는 경우 홀(4)의 개수를 줄일 수밖에 없으므로 흡입력과 홀(4)의 분포가 고르지 못하므로 홀(4)의 크기를 약 7mm이하로 형성함이 바람직하며, 반면 홀(4)의 직경을 약 2mm이하로 형성하는 경우 먼지의 원활한 흡입이 어려울 뿐 아니라 마찬가지로 홀(4)의 구멍 막힘이 발생될 수 있으므로 홀(4)의 직경은 2mm내지 7mm로 형성함이 미관을 해치지 않으면서 먼지나 오염 공기 및 오염 물질을 효과적으로 배출시킬 수 있다.

또한, 상부 바닥재(a)위에 그 어떤 소재가 놓여도 상관은 없으나 공기와 먼지들이 흡기될 수 있는 통기성을 지니고 있어야 하며, 통기성이 없는 소재의 경우에는 홀(4)과 대응한 위치에 통기공을 형성하여 소기의 청소와 환기 목적을 달성하도록 한다.

한편, 제2도는 본 발명이 실시된 일반 주거용 아파트나 주택의 바닥을 보여주는 일 실시 예의 평면도로서 각 홀(4)의 간격과 홀(4)의 직경은 사용하는 진공펌프(16)의 흡입력과 풍량에 따라 계산하여 조절할 수 있다.

예를 들어, 연결관(18)의 반경이 10cm이고 진공펌프(16)의 흡입 풍량이 360m³/h이고, 실내 공간의 크기가 가로 5m, 세로 4m, 높이 3m로 되어 체적이 30m³일 경우, 배출 시간이 5분 소요되면 완전한 환기가 가능하다는 계산이 산출된다.

그리고 200mm의 띠 내에 20mm의 간격으로 홀(4)을 조성할 경우 전체 홀의 수는 가로 5m의 변이 2개이므로 모두 10개씩 500개 들어가고, 세로 4m의 변 2개에는 10개씩 400개가 들어가고, 그중 서로 교차하는 200mm띠가 4개 중복되므로 400개의 홀을 감산하면 8,600개의 홀이 존재하는 것으로 산출된다.

직경이 2mm인 홀의 면적은 3.14mm²이며 전체 홀의 면적을 합산하면 27,004m²가되며 이것을 하나의 원으로 가정하여 그 반경을 구하여 보면 연결관(18)의 반경보다 적은 약 9cm가 되며, 이와 같은 방식으로 진공펌프(16)에 적합한 홀(4)의 개수와 직경을 고려해 볼 수 있는데 표1은 각 변수를 조절하여 최적 조건의 홀의 수와 배치간격 및 그 직경을 나타낸 것이다.

또한, 이것을 산출식으로 표시하면 다음과 같다.

여기서, X는 실내공간의 가로길이, Y는 실내공간의 세로길이, A는 홀 사이의 간격, r은 홀의 반경, n은 홀의 개수, t는 홀의 띠의 폭, R은 연결관의 반경이다.

상기 식에서 홀(4)의 반경을 줄여 주면 홀(4)사이의 간격을 줄이면서 홀(4)의 숫자를 많이 늘릴 수 있고, 반면에 홀의 반경을 늘여 주면 홀(4)사이의 간격을 늘여 주면서 홀의 숫자를 줄여야 하며, 홀의 크기도 크게 하면서 배치 숫자를 증가시키는 경우에 흡입력이 높은 진공펌프를 사용하면 적절히 대응할 수 있음을 알 수 있다.

먼저 제거방법에 있어서, 바닥에 안착하거나 임시적으로 정착되어 안정화 상태로 있는 먼지와 오염물을 어떠한 방법으로 휘저어서 부유시키고, 또한 수거하는가가 중요한 관건이 되며, 본 발명이 주안점을 둔 부분이 바로 이 부분으로 바닥의 표면에 안착 및 정착되어 있는 먼지를 와류로 분리시킨 다음 홀(4)을 통하여 수거하도록 한다.

보편적으로 진공청소기의 흡입구 주변에는 회전되거나 고정된 브러쉬(Brush)를 설치하여 바닥의 표면에 안착 및 정착되어 있는 먼지를 분리하여 부유시키고 있으나 수직 흡입 상태로 응력이 유지되고 있는 상태에서는 바닥에 안착되어 있는 질양이 작은 먼지라도 이를 분리 제거하는 데에는 많은 량의 에너지가 요구된다.

그러나, 먼지가 바닥으로부터 일단 분리만 된다면 높은 기압에서 낮은 기압 쪽으로 기류의 이동이 있는 것처럼 움직이게 되므로 바닥에 안착된 먼지와 바닥 사이에 최대 정지 마찰력만 능가하는 힘이 작용되면 먼지가 기류에 편승하여 유동하게 된다.

따라서, 먼지를 수평으로 움직이는데 소요되는 물리적 에너지의 양은 거의 필요치 않게 되는 바, 제3도는 본 발명의 홀(4)을 확대한 단면도로서, 실내(10)에 접한 호(4)의 상부에 역삼각형의 확개부(20)를 형성함으로써 홀(4)사이의 간격을 줄여 주는 역할을 하게 되고, 또한 제4도(a)와 같은 순수한 수직 흡입응력이 확개부(20)에 의해서 제4도(b)와 같은 무질서한 흡입 응력이나 제4도(c)와 같은 전단 흡입 응력 상태로 변환되어 대류의 방향을 연직 수직이 아닌 확개부(20)의 표면에 와류를 간적적으로 형성하게 된다.(상기에는 응력(stress=force/m²)은 단위 면적 당 가한 힘이라 정의한다.)

따라서, 힘이 같은 대류 현상의 중간 부분에는 힘의 공백으로 말미암아 미약하나마 파형의 맴돌이 현상이 일어나게 되고 이러한 와류성 대류는 최대 정지 마찰력을 능가하여 바닥에 흡착되어 있는 먼지나 미세 오염 물질들을 뒤흔들어서 진공청소기의 브러쉬와 같은 역할을 하므로 먼지가 바닥으로부터 분리되고 분리된 먼지는 가까운 홀(4)을 통하여 실외로 배기 된다.

상기에서 홀(4)의 직경이 2mm내지 7mm일 경우 확개부(20)의 최대 거리가 2mm내지 10mm로 되게 확개부(20)의 경사를 적절히 할 수 있으며 이에 따라 기압의 등고선이 입체적으로 형성된다.

즉, 제5도(a)와 같이 같은 직경의 홀(4)을 3개 조성한 다음(설명의 편의상 홀을 3개 조성한 것으로 함), 기압 상태를 살펴보면 기압이 가장 낮은 곳이 홀(4)의 중심 부분이고 홀(4)의 중심으로부터 멀어 지면 멀어질수록 기압은 높아지게 된다.

그리하여 양쪽 기압이 동일한 등고선 상에서는 백터(vector)의 합이 0이 되므로 먼지에 작용하는 힘이 없어지며, 힘의 공백인 부분(빗금친 부분)은 대체적으로 삼각형이 되며, 삼각형의 중심에도 3변의 인장응력(tensile stress)에 의해 0에 해당하는 힘이 작용하여 먼지의 움직임이 없어진다.

그러나, 홀(4)의 직경을 제5도(b)와 같이 일률적이지 않도록 크거나 작게 형성하면 이 힘의 공백 상태는 훨씬 줄어들게 된다. 즉, 직경이 작은 홀(4a)에서 발생되는 기압의 분포곡선은 직경이 큰 양쪽 홀(4b)의 힘에 의해 찌그러 들고, 작은홀(4a)의 기압 분포 곡선은 제일 안정한 모양인 원의 모양을 유지하려 할 것이고, 유지하려는 경향의 힘과 직경의 큰 홀(4b)의 힘 사이에 간섭에 의한 부분 와류가 발생된다.

상기한 부분 와류는 전기한 전단 흡입응력의 힘과 같이 바닥판(2)의 표면에 안착된 먼지나 오염물질을 휘저어 부유시키므로, 이또한 부유된 먼지나 오염 물질들이 가까운 홀(4)로 유입되어 실외로 배출된다.

또한, 홀(4c)간의 이격거리를 제5도(c)에서와 같이 교호로 달리하면 상기의 홀 직경을 달리하는 경우에 준하는 작용과 효과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 제6도는 실내(10)의 바닥 면적이 크거나, 실내(10)가 벽(12)의 밑 부분에 의해 다수로 구획된 경우를 고려하여 솔레노이드 밸브와 같은 전자식공기 개폐기(22)를 채용하여 흡입력이 한정된 진공펌프(16)나 단일의 진공펌프(16)로도 실내의 청소와 환기를 충분히 달성할 수 있도록 한 것이다.

즉, 바닥면적이 큰 경우에는 배기통로(14)에 진공펌프(16)의 흡입능력에 부합하는 면적 단위로 배기통로(14)가 구획되게 격리판(24)을 각각 설치하여 진공도를 갖도록 하고, 연결관(18)은 연장하여 각 배기통로(14)에 걸쳐 위치토록 한 다음, 각 배기통로(14)와 연결되게 보조 연결관(26)을 연결하고, 보조 연결관(26)의 단부나 중간부에는 전기력에 의해 기로(공기유통로)가 개폐되는 공기 개폐기(22)를 각각 설치한다.

상기의 공기 개폐기(22)는 전기력이 인가되지 않은 상태에서는 기로를 폐쇄하고 반대로 전기력이 인가 작용된 상태에서는 기로를 개방시키도록 하며, 이렇게 함으로써 공기 개폐기(22)를 순차적으로 또는 임의적으로 각각 개방하면서 구획된 구간별로 청소와 환기를 행할 수 있게 된다.

또한, 실내(10)가 벽(12)에 의해 다수로 구획된 경우에도 배기통로(14)와 배기통로(14)사이에 위치하는 벽의 밑 부분이 격리판(24)의 역할을 하게 되므로 상기한 바와 같이 벽(8)의 밑 부분으로 연결관을 연장하여 각 배기통로에 걸쳐 위치하도록 한 다음, 보조 연결관과 공기 개폐기를 설치하면 되며 그 작용 효과는 물론 동일하다.

제7도는 본 발명의 다른 실시예로, 바닥판(2)에 천공된 홀(4)의 내주연에 매질이 다른 금속관(28)을 홀(4)과 같은 형상으로 억지로 끼워 고정할 수 있음을 보여주는 단면도이다.

상기의 경우는 바닥판(2)의 재질이 다소 연질이거나 하여 홀(4)의 흐름 저항이 높은 경우, 표면이 매끄럽게 가공된 금속관(28)을 사용함으로써 이를 통과하는 기류의 배기 저항을 줄일 수 있도록 한 것이며 장식적인 효과를 가미하기 위한 방편으로도 사용할 수 있다.

제8도는 본 발명의 다른 실시 예로 홀(4)의 직경을 하부로 진행할수록 조금씩 넓어지게 하여 불순물이나 이물이 홀(4)내에 끼이게 되면 뾰족한 송곳등을 이용하여 홀의 상부로부터 불순물이나 이물을 가압하여 배출통로(14)로 쉽게 떨어뜨릴 수 있게 한 것이다.

미 설명 부호 (30)은 단열재, (32)는 창문, (34)는 출입문, (36)은 배기관, (38)은 난방 파이프, (40)은 전선 또는 수도 배관용 파이프이다.

이와 같이 구성하여서 된 본 발명은 통상의 경우 공기 개폐기(22)가 오프(OFF)되어 기로가 패쇄되고 진공펌프(16)또한 정지된 상태로 유지되나, 청소 및 환기의 필요성이 있는 경우에는 실외공기가 실내로 유입될 수 있게 창문(32)이나 출입문(34)을 활짝 열어 젖힌 다음 공기 개폐기(22)와 진공펌프(16)를 가동시키면 기로가 개방되면서 제9도와 같이 진공펌프(16)의 진공 흡입력에 의해 일차적으로 실내(10)의 오염공기가 다수의 홀(4)과 배기통로(14)와 연결관(18) 및 진공펌프(16)와 배기관(36)을 차례로 통과하여 실외로 배출되고, 이어서 실외의 신선한 공기가 열린 창문(32)을 통하여 실내(10)로 유입되므로 공기의 순환이 이루어져 환기가 달성된다.

상기에서 실내(10)의 각종 공기나 오염물질이 홀(4)을 통하여 배기되면서 확개부(20)에 의해서 홀(4)의 주변 상부에는 와류가 생성되고, 또한 제3도 (b)(c)에 도시한 바와 같이 무질서 한 흡입응력과 전단 흡입응력이 작용되므로 홀(4)과 홀(4)사이의 바닥 표면에 안착 및 정착된 먼지가 분리되어 부유하게 되고 근접하는 홀(4)을 통하여 실외로 배출되어 청소된다. 즉, 청소와 환기가 동시에 이루어진다.

한편, 각종 가구나 기물이 위치하는 실내 공간의 가장자리나 모서리에 공간이 생성된 경우에는 많은 량의 먼지나 오염 물질들이 바닥에 안착되어 있을 것이다. 상기의 경우는 조성된 홀의 간격이 제9도와 같이 상대적으로 조밀하므로 바닥(A)의 중앙부와 거의 같은 청소 효과를 갖게 된다.

본 발명에서 바닥판(2)의 상부 표면에 장판지 등을 깔 수 있으나 합성수지와 같이 비 통기성 장판지를 깔 경우 기류의 흐름이 차단되므로 홀(4)의 위치에 대응하여 장판지에 홀을 형성할 필요성이 있으며 통기성을 갖는 매트나 카페트의경우에는 청소와 환기가 가능하므로 이를 무시할 수 있다.

한편 빌딩, 관람장, 공연장, 호텔, 판매장 등의 대형 건축물과 같이 실내(10)의 바닥 면적이 크거나 일반 주택이나 아파트와 같이 바닥 면적이 비교적 작은 실내(10)가 벽(12)에 의해 다수로 구획된 경우(제6도)에는 격리판(24)이나 벽(8)의 밑 부분에 의해 배기통로(14)가 복수 개로 구획되므로 공기 개폐기(22)를 순차적이거나 임의적으로 개방하면서 구획된 배기통로(14)별로 청소와 환기를 달성할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에서 배기통로(14)에 난방 파이프(38)를 비교적 쉽게 설치할 수 있으며 이 경우에는 상부 바닥재(a)가 금속인 경우 열전도율이 높으므로 방바닥이 흙이나 모르타르로 된 난방 방식에 비하여 열전달 속도가 수십 내지 수백배 빠르고, 또한 홀(4)을 통하여 온기가 일부 상승되므로 난방 속도가 빠르며 흙이나 모르타르의 비열에 의한 효과에 비하여 열량 소비량은 소규모로밖에 소요되지 않는다.

그러므로 일반의 방에서 겨울 중 보일러 가동 후 혹은 아파트의 온기 스위치 작동 후 실내온도가 충분할 정도로 상승할 때 까지는 적어도 10-20분의 시간이 소요되지만, 본 발명에서는 수분 이하로 대폭 감소됨을 예견할 수 있으며 이에 따라 에너지를 절약할 수 있다.

또한, 배기통로(14)에 수도 및 전기 공급용 배관 파이프를 쉽게 설치할 수 있고, 이들의 철거 또한 쉬우며 본 발명의 시공과 철거 시에도 상부 바닥재(a)가 금속등으로 되어 있으므로 자원 재활용도가 높아서 건축 폐자재 발생량을 대폭 줄일 수 있다.

본 발명에서 진공 방향을 역순으로 변경할 수 있는 진공펌프(16)를 채용하여 실외의 공기를 진공펌프(16)와 연결관(18)과 배기통로(14) 및 홀(4)을 통하여 실내(10)로 유입시킬 수도 있으며 이 경우는 홀(4)내에 삽입되어 있는 이물을 제거할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 청소기의 운반에 따른 번거로움을 없애 주고 청소시간을 단축시킬 수 있으며 청소의 사각 지대를 없애 주며, 또는 원하는 부분에 홀을 조성시켜 주면 청소의 효과를 높일 수 있게 된다.

또한, 청소 및 환기부분에 있어서 가정 자동화(HA)의 합리적인 대안으로 적용할 수 있으며, 일반 상부 바닥재를 이용한 것으로 추가적인 개발에 따른 시간의 지연과 개발비용이 소요되지 않는다.

또한, 일반 바닥의 경우 난방 파이프와 모르타르를 사용함으로 인하여 철거공사나 개수공사 및 기타 설비 공사를 할 때 건축 폐기물이 발생되나, 본 발명의 경우 회수 및 재활용 그리고 설치 등이 용이하여 폐기물 발생량을 줄일 수 있으며 설치비용이 저렴하다.

또한 주거 환경 시설 뿐 아니라 도서관이나 독서실 등의 종이 먼지와 분진이 많은 서재 및 지하도 등에 채용할 경우 이들 환경개선에 일조를 할 수 있으며, 공장의 먼지와 공장 내부에서 발생하는 여러 가지 먼지성 오염 물질들을 제거하고, 환기 효과도 동시에 제공할 뿐 아니라 악취 제거에도 일익을 담당하게 된다.

또한 택시나 특히 청소하기가 아주 곤란하고 번거롭고 또한 늘 특유의 냄새로 이용자들의 불만을 싸는 버스 그리고 지하철 등의 일반 운송시설에서는 청소의 애로가 있으며 그 많은 먼지와 분진등을 사람 손으로 일일이 제거하지 못하므로 어쩔 수 없이 오염된 공기와 더불어 있어야 하는 처지에 놓이므로 이런 곳에서도 실용의 가능성이 높다.

또한, 창고 그리고 기타 저장소에서도 공기의 흐름을 제어해주고, 또한 필요한 공기의 분위기(예를 들면 산소, 질소, 아르곤등의 분위기)를 조성해 주려는 그 어떤 곳에도 적용할 수 있으며, 크린룸, 병원, 사무실 등이 있는 빌딩 등 매일 청소하기 곤란할뿐더러 환기하기 어려운 기타 바닥이 있는 모든 건물 등에 적용할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (8)

1. 벽으로 둘러싸인 실내의 바닥으로부터 다소 이격된 상부에 복수개의 수직홀이 형성되고 하부에 받침대가 설치된 상부 바닥재를 기밀 유지되게 설치하여 바닥과 상부 바닥재 사이에 배기통로를 형성하고, 배기통로의 일측에 실외로 돌출되는 연결관을 설치하고, 실외로 돌출된 연결관의 끝 부분에 진공펌프를 연결하여 실내의 먼지와 오염 공기와 오염 물질을 홀과 배기통로 및 연결관을 통하여 진공펌프로 흡입한 다음 실외로 배출시켜 청소와 환기를 달성하도록 한 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기방법.
2. 저면에 받침대(6)가 설치된 바닥판(2)에 다수의 홀(holes: 4)을 형성하여 상부 바닥재(a)를 형성하고, 벽(8)으로 둘러싸인 실내(10)의 바닥(12)상부에 상부 바닥재(a)를 기밀 유지되게 설치하여 바닥판(2)과 상부 바닥재(a)사이에 배기통로(14)를 형성하고, 배기통로(14)의 일측에 실외로 돌출되는 연결관(18)을 설치하고, 연결관(18)의 끝 부분에 진공펌프(16)를 연결하여 실내의 먼지와 오염 공기와 오염 물질을 실외로 배출시키도록 한 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기장치.
3. 제2항에 있어서, 홀(4)의 지름은 약 2mm내지 7mm의 크기로 형성함을 특징으로 하는 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 홀(4)의 상부에 확개부(20)를 형성함을 특징으로 하는 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기장치.
5. 제4항에 있어서, 홀(4)의 지름을 하부로 진행할수록 점차적으로 넓어지게 형성한 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기장치.
6. 제4항에 있어서, 홀(4)의 내주연에 홀(4)과 같은 형상이고, 그 중심에 또 다른 홀이 형성된 금속관(28)을 억지끼움으로 고정하여서 된 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기장치.
7. 제2항에 있어서, 배기통로914)를 격리판(24)이나 벽(8)으로 배기통로를 다수 구획하고, 구획된 배기통로에는 연결관(18)에 각각 연결되고 또한 공기 개폐기(22)가 부설된 보조 연결관(26)을 설치하여 구획돈 배기통로 별로 청소와 환기를 할 수 있도록 함을 특징으로 하는 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기장치.
8. 제2항에 있어서, 상부 바닥재(a)의 홀(4)을 먼지의 응집도가 높은 부분에 밀집되게 설치함을 특징으로 하는 바닥의 홀(holes)을 이용한 청소 및 환기장치.