KR101988741B1 - 필터가 필요 없는 공기청정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염된 실내의 공기를 정화하여 배출하는 공기청정기로서, 일부분에 흡입구가 형성되어 있어 외기가 흡입되며 정화된 공기가 배출되는 본체와 본체의 내부에 설치되며 흡입구에 연결되어 흡입구를 통해서 외기를 유입하는 공기흡입유닛과 공기흡입유닛과 연결되며 공기흡입유닛으로 흡입되는 외기를 온도 변화로 상변화시키면서 정화하는 공기정화유닛과 본체의 내부에 설치되고 공기흡입유닛과 연결되어 공기정화유닛을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛과 본체의 일부분에 설치되어 공기정화유닛을 통해서 액화된 외기를 저장하고, 저장된 물의 양을 감지하면서 상기 본체 내로 물의 출입을 제어하는 물출입 제어유닛 및 본체의 내부에 설치되며 공기흡입유닛, 공기정화유닛, 공기배출유닛 및 물출입 제어유닛과 연결되어 공기흡입유닛, 공기정화유닛, 공기배출유닛 및 물출입 제어유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 공기정화유닛은, 공기흡입유닛으로 흡입되는 외기의 상변화를 통해서 외기에 포함된 이물질을 흡착 및 흡수현상으로 제거하는 것을 특징으로 한다.

Description

필터가 필요 없는 공기청정기{AIR CLEANER WITHOUT FILTER}

본 발명은 공기청정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 설정된 습도를 유지하여 쾌적한 환경을 조성하면서 먼지의 흡착에도 유리한 선순환 구조로, 필터의 교체가 필요 없고 온도의 변화로 공기를 정화하는 필터가 필요 없는 공기청정기에 관한 것이다.

최근 현대인들은 주택, 사무실, 지하공간 등의 실내공간에서 하루의 약 80% 정도를 생활하고 있는데, 이처럼 실내에서 대부분의 시간을 보내는 현대인에게 있어 쾌적한 실내 환경은 일의 효율성을 증대시킬 수 있으며, 나아가서 건강을 유지하는데 매우 중요한 요소로 부각되고 있다. 특히, 인간의 생활수준이 향상됨에 따라 본인 스스로도 보다 쾌적한 실내 환경에 대한 요구가 높아지고 있다.

그러나 일반적으로 밀폐된 공간의 공기는 내실자의 호흡이나 흡연 등에 의해 시간이 지나면서 악취 및 유해가스의 함량이 증가하게 되어 내실자의 호흡에 지장을 주게 되며, 사람의 신체나 옷에서 발생하는 각종 먼지가 섞이게 되어 내실자에게 블쾌감을 유발시키게 된다.

이와 같은 불쾌감을 해결하기 위하여, 실내 공기의 먼지나 악취, 유해가스 등을 제거할 수 있는 공기청정기가 다양한 형태로 개발되고 있는 실정이다. 최근에는 이러한 공기청정기에 공기청정기능 뿐만아니라 제습과 같은 습도조절기능까지도 겸비한 공기청정기가 개발되어 보급되는 추세이다.

습도조절기능이 겸비된 종래의 공기청정기는, 본체의 내부로 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지와 냄새성분 등을 제거하는 필터와, 공기가 본체의 내부로 흡입되도록 공기의 흐름을 유발시키는 송풍기와, 상기 필터를 통해 정화된 공기의 습도를 조절하는 열전소자가 구비된 습도조절부를 포함한다. 상기 송풍기는 상기 습도조절부의 방열판에서 발산되는 열을 식혀주는 역할도 한다.

그러나, 이러한 종래의 공기청정기는 상기 필터가 헤파 필터나 활성탄 필터와 같은 습기에 약한 재질의 필터이기 때문에 습도가 높은 외부의 공기가 장기간 동안 지속적으로 통과될 경우 필터가 축축해지거나 부식될 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 필터가 곰팡이나 세균 등에 의해 오염될 수 있다는 문제점이 있다.

그리고, 필터의 성능과 내구성이 저하될 수 있다는 문제점이 있다. 나아가, 고가의 필터를 교체해야 하는 필요성이 제기되기 때문에 공기청정기의 유지비용이 높아질 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허번호 제10-2011-0047371호(발명의 명칭 : 공기청정기 및 이의 운전방법)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 소모품인 필터를 사용하지 않고 물질의 상태변화를 이용하여 공기 중의 먼지 등의 이물질을 제거하면서 정화할 수 있는 필터가 필요 없는 공기청정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 실내 공기의 정화와 함께 실내에 수증기를 가하면서 습도를 조절할 수 있는 필터가 필요 없는 공기청정기를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 필터가 필요 없는 공기청정기는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 오염된 실내의 공기를 정화하여 배출하는 공기청정기로서, 일부분에 흡입구가 형성되어 있어 외기가 흡입되며 정화된 공기가 배출되는 본체; 상기 본체의 내부에 설치되며 상기 흡입구에 연결되어 상기 흡입구를 통해서 외기를 유입하는 공기흡입유닛; 상기 공기흡입유닛과 연결되며 상기 공기흡입유닛으로 흡입되는 외기를 온도 변화로 상변화시키면서 정화하는 공기정화유닛; 상기 본체의 내부에 설치되고 상기 공기흡입유닛과 연결되어 상기 공기정화유닛을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛; 상기 본체의 일부분에 설치되어 상기 공기정화유닛을 통해서 액화된 외기를 저장하고, 저장된 물의 양을 감지하면서 상기 본체 내로 물의 출입을 제어하는 물출입 제어유닛; 및 상기 본체의 내부에 설치되며 상기 공기흡입유닛, 공기정화유닛, 공기배출유닛 및 물출입 제어유닛과 연결되어 상기 공기흡입유닛, 공기정화유닛, 공기배출유닛 및 물출입 제어유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고, 상기 공기정화유닛은, 상기 공기흡입유닛으로 흡입되는 외기의 상변화를 통해서 외기에 포함된 이물질을 흡착 및 흡수현상으로 제거할 수 있다.

또한, 상기 공기흡입유닛은, 상기 본체의 흡입구에 연결되며 상기 공기정화유닛에 인접한 상태로 설치되어 외기가 흡입되는 통로를 제공하는 흡입유로; 상기 흡입유로의 일부분에 설치되며 상기 흡입유로를 통해서 외기의 흡입이 가능하도록 바람을 생성하여 공기의 흐름을 유도하는 흡입팬; 및 상기 흡입팬에 연결되어 상기 흡입팬이 회전하는 동력을 제공하는 팬구동기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기정화유닛은. 상기 본체의 내부에 설치되며 기체 냉매를 고온, 고압의 상태로 압축하는 콤프레셔; 상기 콤프레셔와 연결되며 상기 콤프레셔를 통해 토출된 냉매가 유입되고 유동되면서 열을 외부로 방출하여 상기 냉매를 저온, 저압의 상태로 액화하는 방열기; 및 상기 방열기와 연결되며 상기 방열기를 통해서 액화된 냉매가 상기 흡입구로 흡입된 외기에서 열을 흡수하여 기화하는 냉각덕트;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기정화유닛은 열전 소자로 구성되어 상기 열전 소자를 이용하여 상기 공기흡입유닛을 통해서 흡입된 외기를 냉각할 수 있다.

또한, 상기 공기배출유닛은, 상기 공기흡입유닛과 연결된 상태로 상기 본체의 일부분에 설치되어 상기 컨트롤러의 제어에 의한 개폐로 상기 공기정화유닛을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출하는 배출윈도우; 상기 물출입 제어유닛에 연결되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 실내의 습도에 따라 상기 배출윈도우를 차폐하면서 개폐되어, 상기 정화된 공기를 상기 물출입 제어유닛으로 이송하는 이송윈도우; 및 상기 배출윈도우와 이송윈도우에 각각 연결되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 각각의 배출윈도우와 이송윈도우의 개폐가 가능하도록 동력을 제공하는 윈도우 구동기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기배출유닛은, 상기 공기흡입유닛과 연결된 상태로 상기 본체의 일부분에 설치되며 개폐가 가능하여 상기 공기정화유닛을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출하는 통로를 제공하는 배출창;일 수 있다.

또한, 상기 물출입 제어유닛은, 상기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 본체에 저장된 물의 수위를 감지하여 상기 본체에 저장된 물이 부족하거나 넘치는 경우에 외부에 알려주는 수위감지센서; 상기 본체의 일부분에 설치되며 물유입구가 형성되어 있어 상기 수위감지센서가 물 부족을 알리는 경우 외력에 의한 가압으로 상기 본체 내로 물을 분사하는 워터스프레이; 상기 본체의 내부에 설치되며 상기 공기정화유닛을 통해서 상변화되어 액화된 물을 저장하고 상기 본체에 서랍식으로 분리가능하게 결합되는 저장탱크; 및 상기 저장탱크의 상부에서 상기 공기흡입유닛과 연결되는 부분에 설치되며 상기 저장탱크로 액화된 공기의 유입을 위해 상기 컨트롤러에 의해 개폐가 제어되는 제어밸브;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 물출입 제어유닛은, 상기 수위감지센서, 워터스프레이 및 제어밸브를 포함하고, 상기 저장탱크를 대신하여 상기 본체의 일부분에 설치되며 상기 공기흡입유닛과 상기 공기배출유닛에 각각 연결되어 상기 공기정화유닛을 거치면서 액화된 공기를 저장하고, 상기 공기배출유닛을 통해서 정화된 공기가 이송되며 개폐를 통해 수증기가 배출되는 배출구가 형성된 저수조가 구비되며, 상기 저수조의 하부에 설치되며 상기 컨트롤러의 제저에 의해 상기 저수조에 열을 가하여 상기 저수조에 축적된 얼음을 녹이는 저수조 히터; 및 상기 저수조의 일부분에 설치되며 밸브의 개폐를 통해 상기 저수조에 저수된 물을 외부로 배출하는 물배출포트;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 물출입 제어유닛은, 상기 수위감지센서, 저수조, 제어밸브, 저수조 히터 및 물배출포트를 포함하고, 상기 워터스프레이를 대신하여 상기 저수조의 일부분에 설치되며 상기 물배출포트와 함께 상기 수위감지센서에 연결된 상기 컨트롤러에 의해 밸브의 개폐가 제어되어 물의 출입을 조절하는 물유입포트가 구비되고, 상기 저수조에 연결되며 상기 컨트롤러의 제어의 의해 상기 저수조에 압력을 가하여 상기 저수조에 축적되는 이물질과 물을 혼합하는 에어펌프;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 외기의 온도와 습도를 측정하는 온습도측정기;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기흡입유닛의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 흡입된 외기가 냉각되어 상기 공기흡입유닛에 얼어붙을 경우 열을 가하여 융해하는 융해히터;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 물출입 제어유닛의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 물출입 제어유닛에 저수된 물에 자외선을 가하여 살균하는 자외선 램프;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 물출입 제어유닛의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 물출입 제어유닛에 저수된 물입자에 초음파로 진동을 가하여 차가운 수증기를 발생시키는 초음파 진동자;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡입팬의 외측에 설치되며 활성탄을 이용하여 상기 공기배출유닛으로 배출되는 공기 중의 포함된 휘발성 유기화합물을 제거하는 VOC 필터;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 소모품인 필터를 사용하지 않고 냉각덕트가 포함된 공기정화유닛을 이용하여 외기를 냉각시켜서 공기 중의 먼지 등의 이물질을 제거하면서 정화되므로 소모품인 필터의 교체없이 지속적인 사용이 가능하여 비용이 절감되고 관리가 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 공기정화유닛을 통한 실내 공기의 정화와 함께 정화과정에서 생성되는 액체를 수증기화하여 컨트롤러의 제어에 의해 실내에 적절히 제공하여 실내의 습도를 쾌적하게 조절할 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터가 필요없는 공기청정기의 개념도이다.
도 2는 상기 공기청정기의 컨트롤러를 통한 전체 제어 블럭도이다.
도 3은 상기 공기청정기의 공기배출유닛에 대한 구성 블럭도이다.
도 4는 상기 공기청정기의 공기정화유닛에 대한 구성 블럭도이다.
도 5는 상기 공기청정기의 공기흡입유닛에 대한 구성 블럭도이다.
도 6은 상기 공기청정기의 물출입 제어유닛에 대한 구성 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 필터가 필요없는 공기청정기의 개념도이다.
도 8은 상기 제 2 실시예에 따른 공기청정기의 물출입 제어유닛에 대한 구성 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 필터가 필요없는 공기청정기의 개념도이다.
도 10은 상기 제 3 실시예에 따른 공기청정기의 물출입 제어유닛에 대한 구성 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터가 필요없는 공기청정기의 개념도이고, 도 2는 상기 공기청정기의 컨트롤러를 통한 전체 제어 블록도이며, 도 3은 상기 공기청정기의 공기배출유닛에 대한 구성 블록도이고, 도 4는 상기 공기청정기의 공기정화유닛에 대한 구성 블록도이며, 도 5는 상기 공기청정기의 공기흡입유닛에 대한 구성 블록도이고, 도 6은 상기 공기청정기의 물출입 제어유닛에 대한 구성 블록도이며, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 필터가 필요없는 공기청정기의 개념도이고, 도 8은 상기 제 2 실시예에 따른 공기청정기의 물출입 제어유닛에 대한 구성 블록도이며, 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 필터가 필요없는 공기청정기의 개념도이고, 도 10은 상기 제 3 실시예에 따른 공기청정기의 물출입 제어유닛에 대한 구성 블록도이다.

도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 오염된 실내의 공기를 정화하여 배출하는 공기청정기로서, 본 발명은 본체(100), 공기흡입유닛(200), 공기정화유닛(300), 공기배출유닛(400), 물출입 제어유닛(500) 및 컨트롤러(600)를 포함할 수 있다.

본체(100)는 일부분에 흡입구(20)가 형성되어 있어 외기가 흡입되며 정화된 공기가 배출되는 구조일 수 있다.

공기흡입유닛(200)은 본체(100)의 내부에 설치되며 흡입구(20)에 연결되어 흡입구(20)를 통해서 외기를 유입할 수 있다.

공기흡입유닛(200)은 흡입유로(210), 흡입팬(220) 및 팬구동기(230)를 포함할 수 있다.

흡입유로(210)는 본체(100)의 흡입구(20)에 연결되며 공기정화유닛(300)에 인접한 상태로 설치되어 외기가 흡입되는 통로를 제공할 수 있다.

흡입팬(220)은 흡입유로(210)의 일부분에 설치되며 흡입유로(210)를 통해서 외기의 흡입이 가능하도록 바람을 생성하여 공기의 흐름을 유도할 수 있다.

팬구동기(230)는 흡입팬(220)에 연결되어 흡입팬(220)이 회전하는 동력을 제공할 수 있다.

공기정화유닛(300)은 공기흡입유닛(300)과 연결되며 공기흡입유닛(200)으로 흡입되는 외기를 온도 변화로 상변화시키면서 정화할 수 있다.

공기정화유닛(300)은 공기흡입유닛(300)으로 흡입되는 외기의 상변화를 통해서 외기에 이물질을 흡착 및 흡수현상으로 제거할 수 있다.

즉, 예를 들어, 흡입되는 외기 중의 먼지 및 수증기는 공기정화유닛(300)의 내부벽면에 흡착되어 고체상이 되고 설정된 시간이 지나면 공기정화유닛(300)에 열이 가해져서 다시 고체 덩어리가 액상으로 변화는 과정에서 지나가는 공기 중의 먼지들이 액상에 흡수되어 제거되는 이중의 효과가 있다.

공기정화유닛(300)은 콤프레셔(310), 방열기(320) 및 냉각덕트(330)를 포함할 수 있다.

콤프레셔(310)는 본체(100)의 내부에 설치되며 기체 냉매를 고온, 고압의 상태로 압축할 수 있다.

방열기(320)는 콤프레셔(310)와 연결되며 콤프레셔(310)를 통해 토출된 냉매가 유입되고 유동되면서 열을 외부로 방출하여 냉매를 저온, 저압의 상태로 액화할 수 있다.

냉각덕트(330)는 방열기(320)와 연결되며 방열기(320)를 통해서 액화된 냉매가 흡입구(20)로 흡입된 외기에서 열을 흡수하여 기화할 수 있다.

구체적으로, 공기정화유닛(300)는 냉각기의 원리를 이용하여 외기를 냉각시켜서 얼리는 과정에서 미세먼지나 초미세먼지 또는 유해가스 등의 이물질을 흡착하고 얼음을 융해하면서 상기 이물질 들을 액체에 흡수하여 공기를 정화시키는 것이다.

여기서, 대표적인 냉각기인 냉장고의 원리에 대해서 알아보면, 먼저, 냉매인 프레온이 증발기 속에서 기화될 때 저장실 내의 열을 기화열로 흡수하여 냉각시키며, 외부에서는 반대로 액화하여 흡수한 열을 발산한다.

이러한 작용이 전동기에 의하여 반복되어 저장실 안의 온도는 일정한 저온 상태를 유지한다. 피부에 알코올을 바르면 시원해지는데, 이는 알코올이 증발하면서 주위 열을 빼앗아 가기 때문이다.

냉장고의 작용 방식을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 콤프레셔가 자전거의 공기 펌프가 밖의 공기를 흡입하여 압축하듯 냉매인 프레온 가스를 흡입하여 압축 → 압축되면 프레온은 온도상승 → 압축된 뜨거운 가스는 응축기로 이송 → 여기서 프레온의 열은 밖으로 방출되어 다시 온도가 내려가고, 프레온은 기체에서 액체로 상변화 → 액체 프레온은 증발기로 이송 → 냉동실의 공기의 열이 증발기로 흘러 들어 액체 프레온을 증발시키고 기체로 변환됨 → 열을 빼앗긴 냉동실은 냉각 → 프레온은 열을 받아 기체로 되돌아가 콤프레셔로 돌아간다. 이렇게 프레온은 콤프레셔 → 응축기 → 증발기 사이를 순환하며 같은 작업을 되풀이한다. 이러한 과정을 거쳐 냉장고 안의 열은 반복해서 밖으로 이동한다.

또한, 공기정화유닛(300)의 다른 실시에로는, 공기정화유닛(300)은 열전 소자(300a)로 구성되어 공기정화유닛(300)을 통해서 흡입된 외기를 냉각할 수 있다.

여기서, 열전 소자(300a)와 펠티어 효과에 대해서 알아보면, 열전 소자(300a)는 일측면을 통해 흡열을 하고 타측면으로 방열을 한다. 열전 소자(300a)는 일반적으로 펠티어 소자로 불리우며, 공급되는 전류에 의해 흡열과 방열을 동시에 수행한다.

즉, 열전 소자(300a)는 전류가 흐르면 일측면을 통해 흡수된 열이 타측면으로 방열되는 반도체 소자로 구성된다. 냉각판은 열전 소자(300a)의 일측면에 설치되어 열전 소자(300a)에 의해 냉각된다. 이에 따라 냉각판에 접촉하는 공기는 냉각판에 의해 냉각되고 결국, 공기의 온도가 이슬점 아래로 하강하여 냉각판에는 수분이 응축된다.

펠티어 효과(Peltier effect)란, 두 종류의 도체를 결합하고 전류를 흐르도록 할 때, 한 쪽의 접점은 발열하여 온도가 상승하고 다른 쪽의 접점에서는 흡열하여 온도가 낮아지는 현상이다. 펠티어가 1834년 발견한 것으로, 최근에는 도체에 사용하는 열전 소자의 연구가 진행되어 전자 냉동 등에서 이용하고 있다.

또한, 열전 소자(300a)를 통한 냉각과 증발과정에서 발생하는 열기의 원활한 배출을 위해서 본체(100)의 일부분에 열기 배출용 창이 추가로 형성될 수 있다.

공기배출유닛(400)은 본체(100)의 내부에 설치되고 공기흡입유닛(200)과 연결되어 공기정화유닛(300)을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출할 수 있다.

공기배출유닛(400)은 배출윈도우(410), 이송윈도우(420) 및 윈도우 구동기(430)를 포함할 수 있다.

배출윈도우(410)는 공기흡입유닛(200)과 연결된 상태로 본체(100)의 일부분에 설치되어 컨트롤러(600)의 제어에 의한 개폐로 공기정화유닛(300)을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출할 수 있다.

이송윈도우(420)는 물출입 제어유닛(500)에 연결되며 컨트롤러(600)의 제어에 의해 실내의 습도에 따라 배출윈도우(410)를 차폐하면서 개폐되어, 정화된 공기를 물출입 제어유닛(500)으로 이송할 수 있다.

윈도우 구동기(430)는 각각의 배출윈도우(410)와 이송윈도우(420)에 각각 연결되며 컨트롤러(600)의 제어에 의해 배출윈도우(410)와 이송윈도우(420)의 개폐가 가능하도록 동력을 제공할 수 있다.

또한, 공기배출유닛(400)의 다른 실시예로, 공기배출유닛(400)은 공기흡입유닛(200)과 연결된 상태로 본체(100)의 일부분에 설치되며 개폐가 가능하여 공기정화유닛(300)을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출하는 통로를 제공하는 배출창(400a)일 수 있다.

물출입 제어유닛(500)은 본체(100)의 일부분에 설치되어 공기정화유닛(300)을 통해서 액화된 외기를 저장하고, 저장된 물의 양을 감지하면서 본체(100) 내로 물의 출입을 제어할 수 있다.

물출입 제어유닛(500)은 수위감지센서(510), 워터스프레이(520), 저장탱크(530), 제어밸브(540)를 포함할 수 있다.

수위감지센서(510)은 본체(100)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(600)의 제어에 의해 본체(100)에 저장된 물의 수위를 감지하여 본체(100)에 저장된 물이 부족하거나 넘치는 경우에 외부에 알려줄 수 있다.

워터스프레이(520)는 본체(100)의 일부분에 설치되며 물유입구(50)가 형성되어 있어 수위감지센서(510)이 물 부족을 알리는 경우 외력에 의한 가압으로 본체(100) 내로 물을 분사할 수 있다.

저장탱크(530)는 본체(100)의 내부에 설치되며 공기정화유닛(300)을 통해서 상변화되어 액화된 물을 저장하고 본체(100)에 서랍식으로 분리가능하게 결합될 수 있다.

제어밸브(540)는 저장탱크(530)의 상부에서 공기흡입유닛(200)과 연결되는 부분에 설치되며 저장탱크(530)로 액화된 공기의 유입을 위해 컨트롤러(600)에 의해 개폐가 제어될 수 있다.

구체적으로, 열을 가할 때 일종의 솔레노이드 밸브로서 제어밸브(540)는 컨트롤러(600)의 제어에 의해 작동하여 액상의 물이 저수조(540-2) 쪽으로 떨어진다. 그 외에는 제어밸브(540)가 항시 닫혀져 있다.

물출입 제어유닛(500)의 다른 실시예로, 물출입 제어유닛(500)은 수위감지센서(510), 워터스프레이(520) 및 제어밸브(540)를 포함하고, 저장탱크(530)를 대신하여 본체(100)의 일부분에 설치되며 공기흡입유닛(200)과 공기배출유닛(400)에 각각 연결되어 공기정화유닛(300)을 거치면서 액화된 공기를 저장하고, 공기배출유닛(400)을 통해서 정화된 공기가 이송되며 개폐를 통해 수증기가 배출되는 배출구(30)가 형성된 저수조(530-2)가 구비되며, 저수조 히터(550)와 물배출포트(560)가 더 포함될 수 있다.

저수조 히터(550)는 저수조(530-2)의 하부에 설치되며 컨트롤러(600)의 제어에 의해 저수조(530-2)에 열을 가하여 저수조(530-2)에 축적된 얼음을 녹일 수 있다.

물배출포트(560)는 저수조(530-2)의 일부분에 설치되며 밸브(40)의 개폐를 통해 저수조(530-2)에 저수된 물을 외부로 배출할 수 있다.

물출입 제어유닛(500)의 또 다른 실시예로, 물출입 제어유닛(500)은 수위감지센서(510), 저수조(530-2), 제어밸브(540), 저수조 히터(550) 및 물배출포트(560)를 포함하고, 워터스프레이(520)를 대신하여 저수조(530-2)의 일부분에 설치되며 물배출포트(560)와 함께 수위감지센서(510)에 연결된 컨트롤러(600)에 의해 밸브(40)의 개폐가 제어되어 물의 출입을 조절하는 물유입포트(520-2)가 구비되고, 에어펌프(570)를 더 포함할 수 있다.

에어펌프(570)는 저수조(530-2)에 연결되며 컨트롤러(600)의 제어에 의해 저수조(530-2)에 압력을 가하여 저수조(530-2)에 축적되는 이물질과 물을 혼합할 수 있다.

즉, 에어펌프(570)로 저수조(530-2)에 바람을 가하여 저수조(530-2)의 바닥에 침전되는 이물질과 물을 혼합시켜서 물배출포트(560)를 통해서 저수조(530-2)의 외부로 배출시킬 수 있다.

구체적으로, 저수조(530-2)에서 발생하는 수증기를 배출구(30)를 통해서 실내로 배출하여 공기청정기와 함께 가습기의 역할도 가능하여 쾌적한 실내 환경의 형성이 가능하다.

이때. 저수조 히터(550)를 이용하여 상변화로 축적되는 얼음을 녹이거나 수증기로 변화시킬 수 있다.

컨트롤러(600)는 본체(100)의 내부에 설치되며 공기흡입유닛(200), 공기정화유닛(300), 공기배출유닛(400) 및 물출입 제어유닛(500)과 연결되어 공기흡입유닛(200), 공기정화유닛(300), 공기배출유닛(400) 및 물출입 제어유닛(500)의 작동을 제어할 수 있다.

본 발명 필터가 필요 없는 공기청정기는 온습도측정기(610), 융해히터(620), 자외선 램프(630), 초음파 진동자(640) 및 VOC 필터(650)를 더 포함할 수 있다.

초음파 진동자(640)는 물을 안개화하여 쉽게 수분을 배출시킬 수 있제 한다.

온습도측정기(610)는 본체(100)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(600)의 제어에 의해 외기의 온도와 습도를 측정할 수 있다. 특히, 외부습도에 따라 컨트롤러(600)를 적절히 작동하여 실내의 습도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

또한, 초기에 실내의 습도가 너무 낮은 경우(도 1, 7의 참고)에는 물유입구(50)를 통하여 물이 아래의 저장탱크(530)나 저수조(530-2)로 바로 흐르게 하여 습도를 조절할 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 수분유입구(60)가 설치된 물탱크(520-3)를 공기청정기(10)의 상부에 설치하여, 습도가 너무 낮은 경우에는 수분유입(60)구 자체에 초음파 진동자(640)나 융해히터(620)를 두어 외부 공기의 습도를 직접 조절할 수 있다.

융해히터(620)는 공기흡입유닛(200)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(600)의 제어에 의해 흡입된 외기가 냉각되어 공기흡입유닛(200)에 얼어붙을 경우 열을 가하여 융해할 수 있다.

자외선 램프(630)는 물출입 제어유닛(500)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(600)의 제어에 의해 물출입 제어유닛에 저수된 물에 자외선을 가하여 살균할 수 있다.

구체적으로, 자외선 램프(630)는 저장탱크(530)나 저수조(530-2)의 일부분에 설치되어 공기정화유닛(300)을 통해서 외기가 액화되어 저장탱크(530)나 저수조(530-2)에 저수된 물에 컨트롤러(600)의 제어를 통해 자외선을 조사하여 살균할 수 있다.

초음파 진동자(640)는 물출입 제어유닛(500)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(600)의 제어에 의해 물출입 제어유닛(500)에 저수된 물입자에 초음파로 진동을 가하여 차가운 수증기를 발생시킬 수 있다.

구체적으로, 초음파 진동자(640)는 저장탱크(530)나 저수조(530-2)의 바닥면의 일부분에 설치되어 공기정화유닛(300)을 통해서 외기가 액화되어 저장탱크(530)나 저수조(530-2)에 저수된 물입자에 컨트롤러(600)의 제어를 통해서 초음파로 진동을 가하여 차가운 수증기를 발생시키고 배출구(30)를 개폐하여 외부로 배출하여 능동적인 가습이 가능하다.

VOC 필터(650)는 흡입팬(220)의 외측에 분리 가능하게 설치되며 활성탄을 이용하여 공기배출유닛(400)으로 배출되는 공기 중의 포함된 휘발성 유기화합물을 제거할 수 있다. 또한, VOC 필터(650)는 분리가 가능하므로 분리하여 청소하거나 새걸로 교체하여 사용할 수 있다.

휘발성 유기화합물은 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기화합물로서, 대기 중에서 광화학반응을 일으켜 오존 등 광화학 산화성물질을 생성시켜 광화학스모그를 유발하는 물질이다. 대기 오염 뿐만 아니라 발암성 물질이며, 지구온난화의 원인물질이므로 국가마다 배출을 줄이기 위해 정책적으로 관리하고 있다. 벤젠, 아세틸렌, 휘발유 등을 비롯하여 산업체에서 사용되는 용매 등 다양하다.

활성탄은 흡착성이 강하고, 대부분의 구성 물질이 탄소질로 된 물질로, 흡착제로 기체나 습기를 흡수시키는데, 또는 탈색제로 사용된다. 목재나 갈탄 등을 염화아연 등의 약품으로 처리, 건조시켜 제조한다.

또한, 본 발명은 본체(100)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(600)에 연결되어 컨트롤러(600)의 제어에 의해 공기청정기(10)의 상황을 외부에서 볼 수 있도록 출력해주는 디스플레이와 본체(100)의 외부에 설치되어 컨트롤러(600)의 제어에 의해 공기청정기(10)의 압력이나 온도 저수된 물의 양을 모니터하면서 설정된 정도를 넘어서는 경우에는 이용자에게 알려주는 알람경보 등이 추가로 설치될 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 공기청정기
20 : 흡입구
30 : 배출구
40 : 밸브
50 : 물유입구
60 : 수분유입구
100 : 본체
200 : 공기흡입유닛
210 : 흡입유로
220 : 흡입팬
230 : 팬구동기
300 :　공기정화유닛
300a : 열전 소자
310 : 콤프레셔
320 : 방열기
330 : 냉각덕트
400 : 공기배출유닛
400a : 배출창
410 : 배출윈도우
420 : 이송윈도우
430 :　윈도우 구동기
500 : 물출입 제어유닛
510 : 수위감지센서
520 : 워터스프레이
520-2 : 물유입포트
520-3 : 물탱크
530 : 저장탱크
530-2 : 저수조
540 : 제어밸브
550 : 저수조 히터
560 : 물배출포트
570 : 에어펌프
600 : 컨트롤러
610 :　온습도측정기
620 : 융해히터
630 : 자외선 램프
640 : 초음파 진동자
650 : VOC 필터

Claims (14)

1. 오염된 실내의 공기를 정화하여 배출하는 공기청정기로서,
   일부분에 흡입구가 형성되어 있어 외기가 흡입되며 정화된 공기가 배출되는 본체;
   상기 본체의 내부에 설치되며 상기 흡입구에 연결되어 상기 흡입구를 통해서 외기를 유입하는 공기흡입유닛;
   상기 공기흡입유닛과 연결되며 상기 공기흡입유닛으로 흡입되는 외기를 온도 변화로 상변화시키면서 정화하는 공기정화유닛;
   상기 본체의 내부에 설치되고 상기 공기흡입유닛과 연결되어 상기 공기정화유닛을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛;
   상기 본체의 일부분에 설치되어 상기 공기정화유닛을 통해서 액화된 외기를 저장하고, 저장된 물의 양을 감지하면서 상기 본체 내로 물의 출입을 제어하는 물출입 제어유닛; 및
   상기 본체의 내부에 설치되며 상기 공기흡입유닛, 공기정화유닛, 공기배출유닛 및 물출입 제어유닛과 연결되어 상기 공기흡입유닛, 공기정화유닛, 공기배출유닛 및 물출입 제어유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
   상기 공기정화유닛은,
   상기 공기흡입유닛으로 흡입되는 외기의 상변화를 통해서 외기에 포함된 이물질을 흡착 및 흡수현상으로 제거하며,
   상기 물출입 제어유닛은,
   상기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 본체에 저장된 물의 수위를 감지하여 상기 본체에 저장된 물이 부족하거나 넘치는 경우에 외부에 알려주는 수위감지센서;
   상기 본체의 일부분에 설치되며 물유입구가 형성되어 있어 상기 수위감지센서가 물 부족을 알리는 경우 외력에 의한 가압으로 상기 본체 내로 물을 분사하는 워터스프레이;
   상기 본체의 내부에 설치되며 상기 공기정화유닛을 통해서 상변화되어 액화된 물을 저장하고 상기 본체에 서랍식으로 분리가능하게 결합되는 저장탱크; 및
   상기 저장탱크의 상부에서 상기 공기흡입유닛과 연결되는 부분에 설치되며 상기 저장탱크로 액화된 공기의 유입을 위해 상기 컨트롤러에 의해 개폐가 제어되는 제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기흡입유닛은,
   상기 본체의 흡입구에 연결되며 상기 공기정화유닛에 인접한 상태로 설치되어 외기가 흡입되는 통로를 제공하는 흡입유로;
   상기 흡입유로의 일부분에 설치되며 상기 흡입유로를 통해서 외기의 흡입이 가능하도록 바람을 생성하여 공기의 흐름을 유도하는 흡입팬; 및
   상기 흡입팬에 연결되어 상기 흡입팬이 회전하는 동력을 제공하는 팬구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기정화유닛은.
   상기 본체의 내부에 설치되며 기체 냉매를 고온, 고압의 상태로 압축하는 콤프레셔;
   상기 콤프레셔와 연결되며 상기 콤프레셔를 통해 토출된 냉매가 유입되고 유동되면서 열을 외부로 방출하여 상기 냉매를 저온, 저압의 상태로 액화하는 방열기; 및
   상기 방열기와 연결되며 상기 방열기를 통해서 액화된 냉매가 상기 흡입구로 흡입된 외기에서 열을 흡수하여 기화하는 냉각덕트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기정화유닛은 열전 소자로 구성되어 상기 열전 소자를 이용하여 상기 공기흡입유닛을 통해서 흡입된 외기를 냉각하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기배출유닛은,
   상기 공기흡입유닛과 연결된 상태로 상기 본체의 일부분에 설치되어 상기 컨트롤러의 제어에 의한 개폐로 상기 공기정화유닛을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출하는 배출윈도우;
   상기 물출입 제어유닛에 연결되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 실내의 습도에 따라 상기 배출윈도우를 차폐하면서 개폐되어, 상기 정화된 공기를 상기 물출입 제어유닛으로 이송하는 이송윈도우; 및
   상기 배출윈도우와 이송윈도우에 각각 연결되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 각각의 배출윈도우와 이송윈도우의 개폐가 가능하도록 동력을 제공하는 윈도우 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기배출유닛은,
   상기 공기흡입유닛과 연결된 상태로 상기 본체의 일부분에 설치되며 개폐가 가능하여 상기 공기정화유닛을 통해서 정화된 공기를 외부로 배출하는 통로를 제공하는 배출창;인 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
   
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 물출입 제어유닛은,
   상기 수위감지센서, 워터스프레이 및 제어밸브를 포함하고,
   상기 저장탱크를 대신하여 상기 본체의 일부분에 설치되며 상기 공기흡입유닛과 상기 공기배출유닛에 각각 연결되어 상기 공기정화유닛을 거치면서 액화된 공기를 저장하고, 상기 공기배출유닛을 통해서 정화된 공기가 이송되며 개폐를 통해 수증기가 배출되는 배출구가 형성된 저수조가 구비되며,
   상기 저수조의 하부에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 의해 상기 저수조에 열을 가하여 상기 저수조에 축적된 얼음을 녹이는 저수조 히터; 및
   상기 저수조의 일부분에 설치되며 밸브의 개폐를 통해 상기 저수조에 저수된 물을 외부로 배출하는 물배출포트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 물출입 제어유닛은,
   상기 수위감지센서, 저수조, 제어밸브, 저수조 히터 및 물배출포트를 포함하고, 상기 워터스프레이를 대신하여 상기 저수조의 일부분에 설치되며 상기 물배출포트와 함께 상기 수위감지센서에 연결된 상기 컨트롤러에 의해 밸브의 개폐가 제어되어 물의 출입을 조절하는 물유입포트가 구비되고,
   상기 저수조에 연결되며 상기 컨트롤러의 제어의 의해 상기 저수조에 압력을 가하여 상기 저수조에 축적되는 이물질과 물을 혼합하는 에어펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 외기의 온도와 습도를 측정하는 온습도측정기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기흡입유닛의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 흡입된 외기가 냉각되어 상기 공기흡입유닛에 얼어붙을 경우 열을 가하여 융해하는 융해히터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 물출입 제어유닛의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 물출입 제어유닛에 저수된 물에 자외선을 가하여 살균하는 자외선 램프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
    
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 물출입 제어유닛의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 물출입 제어유닛에 저수된 물입자에 초음파로 진동을 가하여 차가운 수증기를 발생시키는 초음파 진동자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.
    
14. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡입팬의 외측에 설치되며 활성탄을 이용하여 상기 공기배출유닛으로 배출되는 공기 중의 포함된 휘발성 유기화합물을 제거하는 VOC 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 필요 없는 공기청정기.

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