KR101764498B1 - 공기정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기정화장치에 관한 것으로, 필터를 통과한 공기의 유속에 회전하는 센싱팬과, 상기 센싱팬의 회전속도를 적외선을 이용하여 측정하는 센서를 포함하는 센서부를 구비하여, 상기 센서부를 통해 청정화 능력지수를 도출함으로써 필터의 교체 시기를 알려줄 수 있는 공기정화장치를 제공함으로써, 제조비용이 현저하게 절감되면서도 신뢰도가 매우 높은 공기정화장치를 제공하는 것으로 특징으로 한다.

Description

공기정화장치{AIR CLEANING APPARATUS}
본 발명은 공기정화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기정화기에 설치되는 필터를 통과한 공기의 유속에 의해 회전하는 센싱팬의 회전속도를 토대로 하여 필터의 교체시기를 알려줄 수 있는 공기정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공기청정기는 실내의 공기를 송풍에 의해 강제순환시키는 과정에서 흡입구로 흡입된 공기 내에 있는 오염물질, 미세분진 등을 걸러내어 청결해진 공기만을 토출구로 배출하는 위생기기이다.
이러한 공기청정기의 흡입구에는 오염된 실내공기를 집진, 살균 및 탈취하기 위한 필터가 설치되어 있다. 이와 같은 필터는 소정기간 사용 후 필터가 막히면 교환하여야 하며, 공기청정기가 유효성능을 발휘하기 위해서는 필터의 교환시기를 적정하게 하여야 한다.
막힌 필터의 교환시기를 판단하는 종래의 방법은, 외부의 오염된 공기를 흡입하기 위한 팬 모터가 회전하는 경우에 발생하는 클럭신호를 입력받아 팬 모터의 회전량 또는 회전시간을 계산하고, 누적된 회전량 또는 회전시간을 미리 설정된 필터교환값과 비교하여 설정된 값보다 큰 경우 필터의 교환시기로 판단하는 것이었다.
이러한 종래의 필터 교환시기 판단방법은 공기청정기가 동작하는 실내의 오염도가 낮은 때에는 필터교환의 필요성이 없어도 필터교환시기로 판단하고, 실내의 오염도가 높은 때에는 필터교환이 필요하여도 필터교환시기가 되지 않은 것으로 판단하여 필터 교체 시기 판단의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다.
이에 따라, 공개특허 제10-1997-0064687호에서도 필터로부터 토출되는 공기의 풍속을 측정하는 풍속센서를 구비하는 기술과, 공개특허 제10-2002-0075656호에서는 필터의 전후 풍량차를 센싱하는 풍량센서를 구비하여 필터 교체 시기를 알려주는 기술이 제안되었으나, 상기 필터로부터 직접 토출되는 유속을 측정하기 위한 센서가 고가여서 제품가격이 현저하게 높아지는 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공기정화장치의 필터를 통과한 공기의 유속에 의해 회전하는 센싱팬을 설치하고, 상기 센싱팬의 회전속도를 측정하여 이를 토대로 필터 교체 시기를 알려줄 수 있는 공기정화장치를 제공함에 있다.
또한, 필터를 통과한 공기의 유속을 가격이 매우 저렴한 적외선을 이용한 센서를 사용함으로써 제조비용을 현저하게 절감할 수 있는 공기정화장치를 제공함에 있다.
또한, 필터를 통과한 공기의 유속을 가격이 매우 저렴한 적외선을 이용한 센서를 사용하더라도 공기정화장치의 청정화 능력지수의 이론치와 실질적으로 거의 동일한 청정화 능력지수를 도출할 수 있어, 필터 교체 시기를 정확하게 판단할 수 있는 공기정화장치를 제공함에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따라, 공기정화장치에 있어서, 외부 공기가 유입되는 유입구와 내부 공기가 토출되는 토출구가 마련되는 마련되는 본체 하우징; 상기 본체 하우징의 내부에 설치되는 필터부; 상기 필터부의 후단에 설치되어 상기 필터부 전단의 공기를 상기 필터부의 후단으로 토출시키는 송풍팬; 및, 상기 필터부와 상기 송풍팬 사이에 배치되거나 상기 송풍팬의 후단에 배치되며, 상기 필터부를 통과한 공기의 유속에 의해 회전하는 센싱팬과, 상기 센싱팬의 회전속도를 적외선을 이용하여 측정하는 센서를 포함하는 센서부;를 포함하며, 측정된 상기 센싱팬의 회전속도를 토대로 하여 상기 필터부를 통과한 공기의 유속을 산출하고, 상기 유속을 토대로 하여 상기 필터부의 교체시기를 알려주는 공기정화장치에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 센서부에서 측정된 회전속도를 토대로 하여 상기 필터부를 통과한 공기의 유속을 산출하고, 산출된 유속에 상기 센싱팬의 단면적을 곱하여 상기 필터부를 통과한 공기의 유량을 산출하며, 산출된 유량에 상기 필터부의 필터 집진효율을 곱한 값인 청정화 능력지수를 도출한 후, 도출된 청정화 능력지수가 설정된 기준지수보다 작으면 알림부를 작동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서는 상기 센싱팬을 사이에 두고 마주보도록 배치되는 발광소자와 수광소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터부는 공기 흐름 방향을 따라 전처리 필터와 기능성 필터 및 후처리 필터가 순서대로 배열될 수 있다.
또한, 상기 필터부는 각 필터가 일체로 마련되어 교체가능하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 필터부는 각 필터가 개별적으로 교체가능하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 필터부와 상기 송풍팬 및 상기 센서부는 상기 본체 하우징의 유입구 또는 상기 본체 하우징의 토출구 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 공기정화장치의 필터를 통과한 공기의 유속에 의해 회전하는 센싱팬을 설치하고, 상기 센싱팬의 회전속도를 측정하여 이를 토대로 필터 교체 시기를 알려줄 수 있는 공기정화장치가 제공된다.
또한, 필터를 통과한 공기의 유속을 가격이 매우 저렴한 적외선을 이용한 센서를 사용함으로써 제조비용을 현저하게 절감할 수 있는 공기정화장치가 제공된다.
또한, 필터를 통과한 공기의 유속을 가격이 매우 저렴한 적외선을 이용한 센서를 사용하더라도 공기정화장치의 청정화 능력지수의 이론치와 실질적으로 거의 동일한 청정화 능력지수를 도출할 수 있어, 필터 교체 시기를 정확하게 판단할 수 있는 공기정화장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기정화장치의 개략도,
도 2는 도 1의 부분단면도,
도 3은 도 2의 센서부의 상세도,
도 4 및 도 5는 도 2의 센서부의 센싱상태도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기정화장치의 실험그래프이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 공기정화장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기정화장치의 개략도이고, 도 2는 도 1의 부분단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 공기정화장치는 본체 하우징(10), 필터부(20), 송풍팬(30), 센서부(40), 제어부(50) 및 알림부(60)를 포함하여 구성된다.
상기 본체 하우징(10)은 내부에 공간이 형성되는 대략 육면체 형상으로 마련되며, 외부 공기가 유입되는 유입구(미도시)와 내부 공기가 외부로 토출되는 토출구(11)가 형성된다.
상기 필터부(20)는 내부로 유입되는 공기를 필터링하도록 마련되며, 상기 본체 하우징(10)의 내부에 공기 흐름 방향을 따라 전처리 필터(21)와 기능성 필터(22) 및 후처리 필터(23)가 순서대로 배열되어 토출구(11) 측에 설치된다.
상기 필터부(20)의 각 필터는 일체로 마련되어 교체가능하도록 설치되거나, 각 필터가 개별적으로 교체가능하도록 설치될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 필터부(20)와, 상기 송풍팬(30) 및 상기 센서부(40)가 토출구(11) 측에 설치된 것이 도시되어 있으며, 필요에 따라 유입구 측에 동일한 구조로 설치될 수도 있다.
상기 송풍팬(30)은 필터부(20)의 후단에 설치되어 필터부(20) 전단의 공기를 상기 필터부(20)의 후단으로 토출시킨다.
즉, 송풍팬(30)은 필터부(20)와 토출구(11) 사이에 배치되어 본체 하우징(10)의 내부 공기를 필터부(20)를 통과하여 토출구(11) 측으로 배출시키는 공기 흐름을 형성한다.
도 3은 도 2의 센서부의 상세도이다. 도 3을 참조하면, 상기 센서부(40)는 센싱팬(41)과 센서를 포함하여 필터부(20)와 송풍팬(30) 사이에 배치되거나 송풍팬(30)의 후단에 배치된다. 본 실시예에서는 센서부(40)가 필터부(20)와 송풍팬(30) 사이에 배치되는 것이 도시되어 있다.
상기 센싱팬(41)은 필터부(20)를 통과한 공기의 유속에 의해 회전하도록 설치된다. 상기 센서는 센싱팬(41)을 사이에 두고 마주보도록 배치되는 발광소자(42)와 수광소자(43)를 포함하여, 발광소자(42)로부터 생성되는 적외선을 수광소자(43)에서 수광하도록 설치된다.
도 4 및 도 5는 도 2의 센서부의 센싱상태도이다. 센싱팬(41)의 회전시에는 센싱팬(41)의 날개가 발광소자(42)와 수광소자(43)의 사이에 위치하게 되는 경우와 위치하지 않는 경우가 발생하게 된다.
즉, 도 4를 참조하면, 센싱팬(41)의 날개가 발광소자(42)와 수광소자(43)의 사이에 위치하게 되는 경우에는 발광소자(42)에서 생성되는 적외선은 센싱팬(41)의 날개에 가로막혀 수광소자(43)에 도달하지 못하게 된다.
또한, 도 5를 참조하면, 센싱팬(41)의 날개가 발광소자(42)와 수광소자(43) 사이에 위치하지 않는 경우에는 발광소자(42)에서 생성되는 적외선은 센싱팬(41)을 통과하여 수광소자(43)에 도달하게 된다.
결과적으로, 수광소자(43)는 센싱팬(41)의 회전속도가 빠를수록 수광과 비수광이 연속적으로 더 빠르게 나타나게 된다.
이 같은 적외선의 수광 또는 비수광에 대한 디지털 신호는 제어부(50)로 전송된다.
상기 제어부(50)는 센서부(40)에서 측정된 회전속도를 토대로 하여 상기 필터부(20)를 통과한 공기의 유속을 산출하고, 산출된 유속에 센싱팬(41)의 단면적을 곱하여 상기 필터부(20)를 통해 토출되는 공기의 유량을 산출하며, 산출된 유량에 상기 필터부(20)의 필터 계수를 곱한 값인 청정화 능력지수를 도출한다.
구체적으로, 수광소자(43)로부터 전송되는 수광과 비수광에 대한 디지털 펄스에 의해 센싱팬(41)의 회전속도(rpm)를 산출하고, 상기 회전속도를 사전에 저장된 소정의 알고리즘을 통해 유속(v)으로 산출한다.
산출된 유속(v)에 센싱팬(41)의 면적을 곱하여 유량(Q)을 산출하고, 산출된 유량에 필터부(20)의 필터 집진효율(η)를 곱하여 청정화 능력지수(P)를 도출한다. 이때, 필터 집진효율(η)은 헤파 필터의 경우 90% ~ 95%이다.
그리고, 도출된 청정화 능력지수가 사전에 설정된 기준지수(통상적으로 50%)보다 작으면 알림부(60)를 작동시키도록 할 수 있다. 이때, 알림부(60)는 음성, 음악 또는 램프 등일 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기정화장치의 실험그래프이다. 도 6을 참조하면, 공기정화장치에서 각 필터에 먼지가 포집되어 쌓이는 무게별로 나타나는 청정화 능력의 이론치와, 본 발명에서와 같이 센싱팬(41)의 회전속도를 적외선을 이용하여 측정한 실험치가 실질적으로 거의 동일하게 나타난다.
즉, 본 발명에서와 같은 센싱팬(41)의 회전속도를 적외선을 이용하여 측정하여 필터의 정확한 교체시기를 판단함에 있어 신뢰도가 현저하게 향상될 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 본체 하우징 11 : 토출구
20 : 필터부 21 : 전처리 필터
22 : 기능성 필터 23 : 후처리 필터
30 : 송풍팬 40 : 센서부
41 : 센싱팬 42 : 발광소자
43 : 수광소자 50 : 제어부
60 : 알림부

Claims (7)

  1. 공기정화장치에 있어서,
    외부 공기가 유입되는 유입구와 내부 공기가 토출되는 토출구가 마련되는 마련되는 본체 하우징;
    상기 본체 하우징의 내부에 설치되는 필터부;
    상기 필터부의 후단에 설치되어 상기 필터부 전단의 공기를 상기 필터부의 후단으로 토출시키는 송풍팬; 및,
    상기 필터부와 상기 송풍팬 사이에 배치되거나 상기 송풍팬의 후단에 배치되며, 상기 필터부를 통과한 공기의 유속에 의해 회전하는 센싱팬과, 상기 센싱팬의 회전속도를 적외선을 이용하여 측정하는 센서를 포함하는 센서부;를 포함하며,
    측정된 상기 센싱팬의 회전속도를 토대로 하여 상기 필터부를 통과한 공기의 유속을 산출하고, 상기 유속을 토대로 하여 상기 필터부의 교체시기를 알려주는 공기정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부에서 측정된 회전속도를 토대로 하여 상기 필터부를 통과한 공기의 유속을 산출하고, 산출된 유속에 상기 센싱팬의 단면적을 곱하여 상기 필터부를 통과한 공기의 유량을 산출하며, 산출된 유량에 상기 필터부의 필터 집진효율을 곱한 값인 청정화 능력지수를 도출한 후, 도출된 청정화 능력지수가 설정된 기준지수보다 작으면 알림부를 작동시키는 제어부를 더 포함하는 공기정화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 센싱팬을 사이에 두고 마주보도록 배치되는 발광소자와 수광소자를 포함하는 공기정화장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 공기 흐름 방향을 따라 전처리 필터와 기능성 필터 및 후처리 필터가 순서대로 배열되는 공기정화장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필터부는 각 필터가 일체로 마련되어 교체가능하도록 설치되는 공기정화장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 필터부는 각 필터가 개별적으로 교체가능하도록 설치되는 공기정화장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필터부와 상기 송풍팬 및 상기 센서부는 상기 본체 하우징의 유입구 또는 상기 본체 하우징의 토출구 중 적어도 어느 하나에 설치되는 공기정화장치.
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