KR102031158B1 - 공기 청정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 청정기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기 청정기는 하부가 개방되어 있으며, 하방으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔 형상을 가짐으로써 상방의 측면 방향에서 유입되는 공기가 회전되면서 하방으로 갈수록 회전 속도가 빨라지도록 하는 사이클론유도기; 상기 사이클론유도기의 하측에 물이 위치되도록 물을 수용하며, 외곽을 구성하는 케이스; 외부의 공기를 상기 사이클론유도기의 상부 쪽으로 인입시켜서 하방의 물에 부딪힌 후 외부로 빠져나가도록 하는 송풍기; 및 상기 케이스의 하부에 있는 물을 증기화시켜서 물에 의해 1차적으로 먼지가 제거된 공기가 증기에 의해 2차적으로 제거되도록 하는 초음파진동자; 를 포함한다.
본 발명에 따르면 공기 중의 먼지는 제거하면서도 오염된 증기의 배출을 최대한 억제함으로써 궁극적으로 실내의 오염을 빠르게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

공기 청정기{AIR PURIFIER}

본 발명은 증기식 공기 청정기에 관한 것이다.

폐쇄된 실내의 공기는 요리 등의 생활 또는 실내에서 키우는 애완동물에 의해서 발생하는 초미세 먼지, 미세 먼지, 먼지 등(이하 '먼지'라 통칭 함)에 의해 오염될 수 있어서 공기 중의 먼지를 제거해 주기 위해 공기 청정기가 사용되고 있다.

그런데, 공기 청정기를 사용한다고 하더라도, 밀폐된 실내는 이산화탄소의 농도가 높아지기 때문에 간헐적인 환기가 필요하다.

한편, 근래에는 미세 먼지로 인하여 종종 실외 활동마저 위협되는 지경에 이를 정도로 미세 먼지가 매우 극심해진 상태에 있다.

그래서 실내 환기를 위해 창문을 열어 두면, 실외의 미세 먼지가 대거 실내로 유입되어 건강에 유해한 상태가 되어 버린다. 이에 따라 공기 청정기에 대한 관심이 크게 고조되고 있는 형편이다.

일반적으로 종래의 공기 청정기는 송풍기에 의해 공기가 강제로 필터를 통과되도록 하여 필터에 의해 공기 중의 먼지를 제거하도록 하는 방식을 사용하고 있었다.

그러나 초미세 먼지와 같은 입자가 매우 작은 먼지의 경우에는 필터에 걸러지지 않고 그대로 토출된다. 따라서 대한민국 공개특허 10-2014-0070132호(이하 '종래기술 1'이라 함)와 대한민국 공개특허 10-2018-0083296호(이하 '종래기술 2'라 함)와 같은 기술들이 제안되었다.

종래기술 1은 물을 분사시켜서 공기 중의 먼지를 제거시키기 위한 기술인데, 물의 분사 위치를 직접 통과하지 않는 경로의 공기에 있는 미세 먼지는 걸러지지 않는다는 점이 있어서 실내의 공기로부터 미세 먼지가 제거되는 속도가 다소 느릴 수 있다.

종래기술 2는 사이클론 바디 내부에서 비산된 물에 의해 미세 먼지 등이 제거될 수는 있으나, 미세 먼지가 달라붙은 물 입자가 실내로 배출되어서 사용자의 위생에 해로울 수 있다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 증기를 이용하여 공기 중의 먼지 등을 제거하면서도 미세 먼지가 달라붙은 증기가 실내로 배출되는 것을 억제시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 공기 청정기는 하부가 개방되어 있으며, 하방으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔 형상을 가짐으로써 상방의 측면 방향에서 유입되는 공기가 내벽면을 타고 회전되면서 하방으로 갈수록 회전 속도가 빨라지도록 하는 사이클론유도기; 상기 사이클론유도기의 하측에 물이 위치되도록 물을 수용하며, 외곽을 구성하는 케이스; 외부의 공기를 상기 사이클론유도기의 상부 쪽으로 인입시켜서 하방의 물에 부딪힌 후 외부로 빠져나가도록 하는 송풍기; 상기 케이스의 하부에 있는 물을 증기화시켜서 물에 의해 1차적으로 먼지가 제거된 공기가 증기에 의해 2차적으로 제거되도록 하는 초음파진동자; 상기 사이클론유도기를 빠져나오는 공기가 케이스에 수용된 물에 먼저 부딪힌 후 상기 초음파진동자에 의해 발생된 증기와 접촉하도록 유도하는 분리부재; 및 상기 사이클론유도기를 빠져나온 공기가 물과의 부딪히는 면적을 늘릴 수 있도록 물을 강제적으로 회전시키며, 상기 분리부재의 내측에 구비되는 회전펌프; 를 포함하고, 상기 송풍기에 의해 이동하는 공기는 상기 사이클론유도기의 내부를 빠져나와서 물에 부딪힌 후 상기 분리부재와 상기 사이클론유도기 사이를 통과하여 증기와 접촉하며, 상기 초음파진동자는 상기 사이클론유도기의 외측에 증기가 존재하도록 상기 분리부재의 외측에 구비된다.

삭제

삭제

상기 공기 청정기는 공기와의 접촉에 의해 먼지를 보유하게 된 증기가 달라붙어서 물방울로 전환될 수 있게 하는 액화필터; 를 더 포함할 수 있다.

상기 액화필터는 복수개로 구비되며, 복수개의 액화필터 사이는 공기가 이동하는 유로로 제공됨으로써 상기 송풍기에 의해 강제로 이동하는 공기가 상기 사이클론유도기를 빠져나온 후 적어도 1회 이상 하방으로 이동하는 경로를 취하도록 되어 있다.

상기 복수개의 액화필터 중 가장 내측에 있는 액화필터의 내벽과 상기 사이클론유도기의 외벽 사이로 상기 초음파진동자에 의해 발생된 증기를 유도하는 증기유도부재; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 1차적으로 물에 의해 먼지를 제거하고, 2차적으로 증기에 의해 먼지를 제거함으로써 실내에 있는 먼지를 빠르게 제거할 수 있다.

둘째, 오염된 증기의 배출은 최대한 억제시킴으로써 궁극적으로 실내의 오염을 빠르게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정기에 대한 개념적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 공기 청정기의 주요 부위에 대한 발췌 사시도이다.
도 3은 도 1의 공기 청정기에 적용된 액화필터를 설명하기 위한 참조도이다.
도 4는 도 1의 공기 청정기의 작동을 설명하기 위한 참조도이다.
도 5는 도 1의 공기 청정기에 증기유도부재를 적용한 예를 설명하기 위한 참조도이다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 설명의 간결함을 위해 주지되거나 중복되는 기술적 내용은 가급적 생략하거나 압축한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정기(10)에 대한 개념적인 구성도이다.

도 1에서와 같이, 본 실시예에 따른 공기 청정기(10)는 사이클론유도기(11), 케이스(12), 송풍기(13), 초음파진동자(14), 분리부재(15), 회전펌프(16), 제1 액화필터(17), 제2 액화필터(18)를 포함한다.

사이클론유도기(11)는 주요 부위를 발췌한 도 2에서 참조되는 바와 같이 하부가 개방되어 있으며, 하방으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔 형상을 가진다. 그래서 상방의 측면 방향에서 유입되는 공기가 사이클론유도기(11)의 내벽면을 타고 회전되면서 하방으로 갈수록 회전 속도와 하방 이동 속도가 빨라지게 된다.

케이스(12)는 사이클론유도기(11)의 하측에 물(W)이 위치되도록 물(W)을 수용하며, 공기 청정기(10)의 외곽을 구성한다. 이를 위해 케이스(12)는 물(W)을 뺄 수 있는 배출구와 물(W)을 넣을 수 있는 유입구를 가지며, 일부에 투명창이 구비되어서 사용자가 물(W)의 상태를 확인할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하게 고려될 수 있다. 물론, 배출구나 유입구를 개폐할 수 있는 마개나, 밸브가 구성되는 것이 바람직하게 고려될 수 있다. 그리고 실시하기에 따라서는, 물(W)을 담을 수 있는 별도의 용기가 케이스(12)에 탈착 가능하게 구비되는 것도 충분히 고려될 수 있다.

송풍기(13)는 외부의 공기를 사이클론유도기(11)의 상부 쪽 측방으로 유입시켜서 하방으로 이동하여 하방에 있는 물(W)에 부딪힌 후 외부로 빠져나가도록 하기 위해 사이클론유도기(11)로 공기를 강제로 유입시키는 기능을 수행한다.

초음파진동자(14)는 초음파 진동을 통해 케이스(12) 하부에 있는 물(W)을 증기화시킨다. 이렇게 초음파진동자(14)에 의해 발생된 증기에 공기 중의 먼지 등이 달라붙어 공기 중의 먼지가 포집될 수 있게 된다.

분리부재(15)는 사이클론유도기(11)를 빠져나오는 공기가 케이스(12)에 수용된 물(W)에 먼저 부딪힌 후 초음파진동자(14)에 의해 발생된 증기와 접촉하도록 유도한다. 그래서 분리부재(15)는 초음파진동자(14)에 의해 발생된 증기가 사이클론유도기(11)의 외측 공간에 포집되어 머물 수 있도록 하는 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이에 따라 초음파진동자(14)는 분리부재(15)의 외측에 구비됨이 바람직하다.

회전펌프(16)는 케이스(12)의 하부에 있는 물(W)에 강한 회전 흐름을 발생시켜서 물(W)의 표면적을 늘리고, 더불어 회전 이동에 의해 물(W)과 하강하는 공기 간의 시간당 접촉량을 늘린다.

제1 액화필터(17) 및 제2 액화필터(18)는 도 3의 발췌도에서와 같이 원통 형상으로 구비되며, 증기가 달라붙어 뭉쳐서 물방울로 전환될 수 있게 한다. 즉, 공기의 흐름에 따라 증기가 이동하면서 제1 액화필터(17)와 제2 액화필터(18)의 표면에 부딪히고, 이 과정에서 증기가 제1 액화필터(17)와 제2 액화필터(18)에 달라붙으면서 물방울로 전환되고, 증기가 보유한 먼지가 제1 액화필터 및 제2 액화필터에 의해 포집되거나 물방울과 함께 낙하하여 하방의 물(W)에 포집된다.

한편, 제1 액화필터(17)와 제2 액화필터(18)는 동축으로 구비되며, 제1 액화필터(17)의 외측에 제2 액화필터(18)가 위치한다. 그래서 제1 액화필터(17)와 제2 액화필터(18) 사이에는 공기가 이동할 수 있는 유로가 제공된다.

계속하여 위와 같은 구조를 가진 공기 청정기(10)의 작동에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다.

전원이 공급되면, 송풍기(13)가 작동하여 실내의 공기가 사이클론유도기(11)의 상측 측면 방향으로 유입(①)되기 시작한다. 그리고 유입된 공기는 사이클론유도기(11)의 내벽면을 타고 회전하면서 하방으로 이동(②)하게 된다. 이 때, 유입된 공기는 송풍기(13)에 의해 유입되는 양만큼 밀려서 하방으로 이동해야 되기 때문에, 하방으로 갈수록 폭이 좁아지는 사이클론유도기(11)의 구조 때문에 점점 더 빠른 회전 속도와 하방 이동 속도를 가지게 된다.

한편, 전원의 공급에 의해 초음파진동자(14)와 회전펌프(16)가 작동됨으로써, 사이클론유도기(11)의 외측 공간에는 가습에 의해 증기가 형성되고, 물(W)은 회전하게 된다. 이와 같은 상태에서 사이클론유도기(11)의 내부에서 하방으로 이동하던 공기는 사이클론유도기(11)를 빠져나와 물(W)에 부딪힌다. 이 때, 공기는 하강 속도와 회전 속도가 최대로 증가하여 사이클론유도기(11)로부터 뿜어져 나오기 때문에 물(W)과 강하게 충돌하면서도 공기와 물(W)의 회전에 의해 그 접촉량 또한 최대가 된다. 이 과정에서 공기 중의 먼지 등이 1차적으로 물(W)에 의해 포집된다.

이어서 공기가 물(W)에 부딪힌 후 제1 액화필터(17)와 사이클론유도기(11) 사이로 이동(③)하게 되면서 이동 공간의 확장에 의해 공기의 속도는 느려지게 된다. 이에 따라 이동하는 공기에 섞인 먼지가 증기에 달라붙는 시간이 충분히 확보된다. 증기는 공기의 이동 흐름에 의해 쓸려서 함께 상방으로 이동(④)하게 되는데, 공기는 물(W)의 표면과의 마찰 등으로 인해 난류의 이동 흐름을 가지기 때문에, 증기 또한 수평 방향으로의 난해한 이동 성분을 가지면서 상방으로 이동하게 된다. 그래서 이 과정에서 저온의 증기가 지속적으로 제1 액화필터(17)의 내벽면에 부딪히면서 제1 액화필터(17)에 달라붙게 되면서 물방울로 전환되어서 하방으로 낙하하게 된다. 물론, 이 과정에서 증기에 달라붙은 먼지도 제1 액화필터(17)의 내벽면에 포집되거나 뭉쳐진 물방울에 포집된 채로 하방으로 낙하하게 된다.

또한, 제1 액화필터(17)와 사이클론유도기(11) 사이를 지나고 난 공기는 다시 하방으로 이동 방향이 전환되어서 제1 액화필터(17)의 외벽면과 제2 액화필터의 내벽면 사이를 이동(⑤)하면서 위와 동일한 과정에 의해 먼지가 제거된다. 이처럼 제1 액화필터(17)와 제2 액화필터(18)는 증기에 의해 공기 중의 먼지가 포집될 수 있는 하방 이동 경로를 형성함으로써 궁극적으로 공기가 이동하는 경로를 늘리는데, 이는 궁극적으로 공기 중의 먼지가 제거될 수 있는 경로를 늘리는 것이 된다. 따라서 공기가 이동하는 경로를 더 늘리려면 액화필터를 3개 이상 구비하는 것도 바람직하게 고려할 수 있다. 또한, 공기가 이동하는 경로가 늘어나는 것은 증기와 액화필터(17, 18) 간의 접촉면적을 늘리는 것과 같다. 따라서 이렇게 복수의 액화필터(17, 18)를 구성하는 것은 증기가 외부로 배출되지 않고 물방울로 전환되어 공기 청정기 내에서 자체적으로 순환할 수 있도록 하는데도 기여한다. 그리고 하방 이동이 완료되면 공기는 제2 액화필터(18)와 케이스(10)의 내벽면 사이를 통해 상방으로 이동(⑥)된 후 배출된다. 물론, ⑥의 과정에서도 나머지 증기는 제2 액화필터(18)의 외벽면에 달라붙어 뭉치면서 물방울로 전환되어 낙하되며, 공기 중의 먼지 또한 제거된다.

위와 같이 본 발명에 따른 공기 청정기(10)는 사이클론유도기(11)에 의해 공기의 회전과 이동 속도를 빠르게 전환시킨 다음, 물(W)에 의해 1차적으로 공기 중의 먼지를 제거하고, 증기에 의해 2차적으로 먼지를 제거하는 방식을 취한다. 그리고 증기는 가급적 공기 청정기(10)로부터 실내로 배출되지 않고 액화필터(17, 18)에 의해 물방울로 전환될 수 있는 구조를 가짐으로써 공기 중의 먼지를 제거하면서도 오염된 증기가 배출되는 것을 최대한 억제시킨다.

한편, 도 5는 증기유도부재(19)를 더 구비한 공기 청정기(10)를 도시하고 있다.

증기유도부재(19)는 초음파진동자(14)에 의해 발생된 증기를 제1 액화필터(17)의 내벽과 사이클론유도기(11)의 외벽 사이로 유도한다. 따라서 증기가 이동하는 경로가 길어지므로 증기가 제1 액화필터(17)와 제2 액화필터(18)에 달라붙어 물방울로 전환되는 양이 많아지므로 오염된 증기가 실내로 배출될 가능성이 최대한 억제된다. 즉, 복수개의 액화필터들이 구비될 때, 증기유도부재(19)는 가장 내측에 있는 액화필터의 내벽과 사이클론유도기(11)의 외벽 사이로 증기를 유도함으로써 오염된 증기가 배출되는 것이 최대한 억제될 수 있다.

또한, 더 나아가 초음파진동자(14)에 의한 시간당 증기의 발생량은 오염된 증기의 배출이 이루어지지 않도록 적절히 제어될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등범위로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 공기 청정기
11 : 사이클론유도기 12 : 케이스
13 : 송풍기 14 : 초음파진동자
15 : 분리부재 16 : 회전펌프
17 : 제1 액화필터 18 : 제2 액화필터
19 : 증기유도부재

Claims (6)

1. 하부가 개방되어 있으며, 하방으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔 형상을 가짐으로써 상방의 측면 방향에서 유입되는 공기가 내벽면을 타고 회전되면서 하방으로 갈수록 회전 속도가 빨라지도록 하는 사이클론유도기;
   상기 사이클론유도기의 하측에 물이 위치되도록 물을 수용하며, 외곽을 구성하는 케이스;
   외부의 공기를 상기 사이클론유도기의 상부 쪽으로 인입시켜서 하방의 물에 부딪힌 후 외부로 빠져나가도록 하는 송풍기;
   상기 케이스의 하부에 있는 물을 증기화시켜서 물에 의해 1차적으로 먼지가 제거된 공기가 증기에 의해 2차적으로 제거되도록 하는 초음파진동자;
   상기 사이클론유도기를 빠져나오는 공기가 케이스에 수용된 물에 먼저 부딪힌 후 상기 초음파진동자에 의해 발생된 증기와 접촉하도록 유도하는 분리부재; 및
   상기 사이클론유도기를 빠져나온 공기가 물과의 부딪히는 면적을 늘릴 수 있도록 물을 강제적으로 회전시키며, 상기 분리부재의 내측에 구비되는 회전펌프; 를 포함하고,
   상기 송풍기에 의해 이동하는 공기는 상기 사이클론유도기의 내부를 빠져나와서 물에 부딪힌 후 상기 분리부재와 상기 사이클론유도기 사이를 통과하여 증기와 접촉하며,
   상기 초음파진동자는 상기 사이클론유도기의 외측에 증기가 존재하도록 상기 분리부재의 외측에 구비되는
   공기 청정기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   공기와의 접촉에 의해 먼지를 보유하게 된 증기가 달라붙어서 물방울로 전환될 수 있게 하는 액화필터; 를 더 포함하는
   공기 청정기.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 액화필터는 복수개로 구비되며,
   복수개의 액화필터 사이는 공기가 이동하는 유로로 제공됨으로써 상기 송풍기에 의해 강제로 이동하는 공기가 상기 사이클론유도기를 빠져나온 후 적어도 1회 이상 하방으로 이동하는 경로를 취하도록 되어 있는
   공기 청정기.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 복수개의 액화필터 중 가장 내측에 있는 액화필터의 내벽과 상기 사이클론유도기의 외벽 사이로 상기 초음파진동자에 의해 발생된 증기를 유도하는 증기유도부재; 를 더 포함하는
   공기 청정기