KR102111867B1 - 공기청정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기청정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전체적인 사이즈가 컴팩트 하면서도 공기청정의 효율이 극대화 되도록 한 구조를 갖는 공기청정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 공기청정 장치로서, 각각에 외부와 공기가 통하도록 복수의 관통구멍이 형성된 상부 케이스 및 하부 케이스를 구비하는 본체와, 상기 본체의 내부에 마련되어 공기를 유입하기 위한 회전력을 제공하는 모터 및 모터의 회전력으로 공기의 흐름을 발생하기 위한 팬을 포함하는 구동부와, 상기 구동부를 지지하며, 상기 구동부에 의해 유입되는 공기의 불순물을 제거하기 위한 지지 필터부를 포함하며, 상기 지지 필터부는, 상기 팬과 마주보는 부위에 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍을 덮도록 구비되는 필터유닛이 장착되는 프레임 유닛을 더 포함하고, 상기 프레임 유닛은 상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스가 일정간격 이격되도록 하고, 상기 이격된 공간으로 외부의 공기가 필터유닛 측으로 유입되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

Description

공기청정 장치{The air clean machine}

본 발명은 공기청정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전체적인 사이즈가 컴팩트 하면서도 공기청정의 효율이 극대화 되도록 한 구조를 갖는 공기청정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기청정 장치(空氣淸淨器, Air cleaner)는 오염된 공기를 전화하여 신선한 공기로 바꾸는 장치를 일컫는 것으로, 오염된 공기를 팬으로 흡입하여 미세한 먼지나 세균류를 집진하거나 필터링하고 생활냄새나 담배냄새 등의 악취를 탈취하는 기능을 한다.

최근, 주택, 사무소, 차량 등에 있어 외부와의 열전달에 의한 열손실을 차단하고 외부로부터 먼지의 실내 유입을 차단하기 위하여 기밀성을 가진 창문 설치의 일반화가 진행되고 있으며, 실내공기의 자연환기를 위해서는 수시로 창문을 개방시켜 환기를 시켜주어야 하나, 창문 개방이 불편하고, 또 개방할 수 있는 창문의 크기도 매우 작아져 환기성이 좋지 않은 등에 의해, 건물의 내장재를 구성하는 합판, 바닥장판, 벽지를 벽면에 도포하기 위해 사용되는 접착제, 실내 벽면에 바르는 도료 등으로부터 발생하는 포름알데히드나 톨루엔 등의 휘발성 유기화합물(VOC)이나 실내에서 발생하는 먼지, 곰팡이, 하우스 더스트, 진드기, 애완동물의 털, 담배의 연기 등이 실내에 계속해서 체류하거나, 분진이나 꽃가루 등의 각종 입자상 물질 등이 인체나 의복 등에 부착되어서 옥외로부터 실내로 유입되거나 해서 인체에 나쁜 영향을 미치게 하고, 건강 피해를 야기할 경우가 있다.

특히 최근 편서풍을 타고 중국에서 유입되는 각종 이물질 등 중 각종 중금속 등의 유해성분뿐만 아니라 미세 먼지는 창문 틈 사이를 통해 실내로 유입되는 방지할 수 없을 정도로 크기가 작아 건강에 매우 나쁜 영향을 미치고 있어 미세먼지의 여과처리가 중요한 화두가 되어 가정이나 사무소 등에 공기 정화기가 널리 보급되고 있는 실정이다.

공기 중을 부유하는 먼지에 대해 좀 더 자세히 설명하면, 미세먼지(微細-, Particulate Matter, PM) 또는 분진(粉塵)이란 아황산가스, 질소 산화물, 납, 오존, 일산화탄소 등과 함께 수많은 대기오염물질을 포함하는 대기오염 물질로 자동차, 공장 등에서 발생하여 대기 중 장기간 떠다니는 입경 10㎛ 이하의 미세한 먼지로 PM10이라 하고, 그중 입자가 2.5㎛ 이하인 경우는 PM 2.5라고 쓰고 초미세먼지(超微細 먼지, Ultra-Particulate Matter)라고 부르며, 학술적으로는 총칭해서 에어로졸(aerosol)이라고 부른다. 미세먼지(fine particles) 는 부유 분진(Suspended particles), 입자상 물질(Particulate matter) 등으로도 불리며 명칭에 따라 약간씩 다른 의미를 가지고 있으며, 입자상 물질은 공기역학적 입경(지름)이 10nm에서 100㎛ 정도이며, 이보다 입경이 큰 경우는 중력에 의한 침강 효과로 대기중 체류시간이 아주 짧기 때문에 크게 문제가 되지 않으나, 미세 먼지, 특히 초미세 먼지는 대기 중에 장기간 체류하면서 기류 이동에 따라 자유롭게 이동하고 입자 크기가 너무 작아 일반적인 필터를 통해서는 여과시키기가 어려워, 면역력이 약한 노인층과 임산부 및 태아에 나쁜 영향을 미치며, 그 밖에 천식이나 두통, 아토피를 유발하고, 기타 인슐린 저항성을 높여 혈당을 높여 대사증후군은 물론 심장병· 당뇨병등까지 초래할 수 있는 위험성을 가진 것으로 의학계에 보고되고 있다.

상기 공기청정 장치는, 전면 외관을 형성하는 전면패널, 측면과 후면 외관을 형성하는 케이싱, 상기 케이싱 내부에 설치되어 외부공기를 정화하기 위한 필터, 상기 필터의 후방에 설치되어 실내공기를 흡입하고, 필터를 통해 정화된 공기를 외부로 토출하는 송풍팬을 포함하는 필터 조립체를 구비한다.

상기와 같이 구성되는 공기청정기를 작동시키게 되면, 실내공기가 케이싱 내부로 유입되어 프리필터, 집진 및 탈취필터 등의 필터를 통과하면서 실내의 오염된 공기가 정화되고 정화된 공기는 송풍팬에 의해 외부로 토출되어 공기를 정화시키게 된다.

한편, 상기와 같은 공기청정기의 기본적인 성능은 팬의 크기와 팬을 구동하는 모터의 회전력이 결정적인 역할을 하게 되는데, 상대적으로 큰 사이즈의 팬과 그 팬을 구동하기 위한 모터를 대형으로 마련하면 공기청정기의 기본적인 성능은 좋아지지만, 전체적인 제품 사이즈를 고려할 때 상기와 같은 조건은 피해야 하는 전제조건이 되어야 한다. 즉, 상대적으로 작은 사이즈의 팬과, 해당 사이즈의 팬을 적절히 구동하는 모터를 채용해야 하는바 동일한 팬 사이즈 및 회전력의 조건에서 외부 공기의 유입과 배출을 고려한 공기청정기는 찾아보기가 힘들다.

한편, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0405172호로 공기청정기의 필터장치를 살펴보면, 내부에 세척수조를 마련하여 구동모터의 구동으로 필터를 회전시켜 오염된 공기를 정화하도록 구성된다.

그러나, 상기와 같은 공기청정기는 필터를 세척수로 세척하여 사용하는 이점은 있으나 별도의 세척수조를 마련하여 일정량의 물을 저장해야 하므로 세척수가 오염되면 오염된 필터에 의해 실내공기가 더욱더 오염되는 경우가 발생하기도 하며, 세척수의 교체가 어려울 뿐만 아니라 공기청정기의 대형화로 인한 제품의 성품성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 일본국 공개특허공보 2014-046552 A1 및 WO 2015/088003호에서는 각기 금속재 또는 섬유재를 사용하여 부직포 형태로 형성한 섬유 집합체와 상기 섬유 집합체의 양 평면에 복설된 복수의 구멍부분을 가진 금속제의 보형부재와 상기 섬유 집합체 및 상기 보형 부재의 외표면에 형성되어 광촉매 기능을 가지는 금속 화합물을 포함한 용사 피막을 구비하는 필터를 제안하여, 단위 체적 당의 섬유의 표면적이 커서 공기 중의 미립자와의 접촉 면적을 증대시킬 수 있고, 섬유 집합체의 섬유의 표면에 PM2.5와 같은 미립자가 접촉해서 부착되기 쉽고, 미립자를 흡착하는 힘이 강하기 때문에 미립자를 놓치지 않고 포집할 수 있음과 아울러 포집한 미립자를 확실하게 유지할 수 있는 효과를 가진 것으로 기재하고 있다.

그러나 상기한 여과 방식도 섬유체의 기공성을 이용한 여과처리 방식이어서, 이들 역시 필터의 미세 기공들이 쉽게 막힐 수 있고, 통기성이 좋지 않아 저항을 유발하여 공기 유동을 나쁘게 하는 단점이 지적되고 있다.

특히 차량용으로 구비되는 공기 청정장치의 경우, 그 전체적인 부피가 실내용으로 사용되는 것보다 작아야 하나, 차량내부의 발판 및 직물시트 등에서 발생하는 내부 유해요소 및 차량외부의 미세먼지 등에 의한 외부 유해요소를 모두 감안한 정화솔루션이 구비되어야 하는 문제가 있다. 따라서, 공기청정의 효율이 상당히 높게 구비되어야 함과 동시에, 기구적인 케이스의 구조 또한 정화된 공기를 토출되는 부위를 제외한 전방향에서 오염된 공기를 유입하여야 하는 등의 다양하게 솔루션을 찾아야 하는 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 팬에 의한 공기의 압력이 향상되도록 하는 구조를 채용하여 동일 사이즈의 팬과, 동일 회전력의 팬을 이용하더라도 공기청정의 성능이 향상되는 공기청정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 공기청정 장치를 설치방향, 즉 길이방향으로 길게 위치하거나 길이방향으로 세워서 위치하여도 공기청정을 위한 공기유동이 자유로운 공기청정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기청정 장치로서, 각각에 외부와 공기가 통하도록 복수의 관통구멍이 형성된 상부 케이스 및 하부 케이스를 구비하는 본체와, 상기 본체의 내부에 마련되어 공기를 유입하기 위한 회전력을 제공하는 모터 및 모터의 회전력으로 공기의 흐름을 발생하기 위한 팬을 포함하는 구동부와, 상기 구동부를 지지하며, 상기 구동부에 의해 유입되는 공기의 불순물을 제거하기 위한 지지 필터부를 포함하며, 상기 지지 필터부는, 상기 팬과 마주보는 부위에 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍을 덮도록 구비되는 필터유닛이 장착되는 프레임 유닛을 더 포함하고, 상기 프레임 유닛은 상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스가 일정간격 이격되도록 하고, 상기 이격된 공간으로 외부의 공기가 필터유닛 측으로 유입되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 공기청정 장치에서, 상기 프레임 유닛은, 상기 팬과 마주보는 면에서 반대방향으로 좁아지도록 테이퍼지게 연장 형성되어, 상기 하부 케이스와 상기 테이퍼진 공간 사이로 외부의 공기가 유입되도록 되어 있는 것을 한다.

또한, 본 발명의 공기청정 장치에서, 상기 구동부의 팬은 적어도 2개 이상이 구비되어 있으며, 상기 복수의 팬은 상호 인접하게 나란히 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 공기청정 장치에서, 상기 프레임유닛에서, 관통구멍은 상기 인접하게 나란히 배치된 복수의 팬과 대응되는 크기로 마련되며, 상기 필터유닛은 상기 관통구멍에 대응하는 크기로 마련된 것을 한다.

또한, 본 발명의 공기청정 장치에서, 상기 상부케이스에는 사용자의 조작을 위한 UI 영역이 더 구비되어 있으며, 상기 구동부에는 상기 상부 케이스의 UI영역과 대응되는 위치에 사용자의 터치에 반응하는 터치 구동유닛이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 공기청정 장치에서, 상기 구동유닛에는, 외부의 장치에 전원을 공급하여 충전을 제공하기 위한 충전 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 공기청정 장치는 팬의 구동에 의한 공기의 유입이 하방 및 측방으로 이루어져, 공기청정 장치를 길이방향으로 길게 위치하거나 세워서 위치하여도 공기청정이 원활히 이루어지는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 장치를 보이는 사시도
도 2는 도 1에 도시된 공기청정 장치의 분해 사시도
도 3은 도 1에 도시된 공기청정 장치의 사용상태를 설명하기 위한 도면
도 4는 도 1에 도시된 공기청정 장치의 사용상태를 설명하기 위한 도면으로서, 세운상태를 보이는 도면

본 명세서에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 즉, 구성요소들을 상기 용어들에 의해 한정하고자 함이 아니다. 본 명세서에서 '포함하다' 라는 표현으로 언급되는 구성요소, 특징, 및 단계는 해당 구성요소, 특징 및 단계가 존재함을 의미하며, 하나 이상의 다른 구성요소, 특징, 단계 및 이와 동등한 것을 배제하고자 함이 아니다.

본 명세서에서 단수형으로 특정되어 언급되지 아니하는 한, 복수의 형태를 포함한다. 즉, 본 명세서에서 언급된 구성요소 등은 하나 이상의 다른 구성요소 등의 존재나 추가를 의미할 수 있다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의하여 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다.

즉, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 장치를 보이는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 공기청정 장치의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 공기청정 장치의 사용상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 공기청정 장치의 사용상태를 설명하기 위한 도면으로서, 세운상태를 보이는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 공기청정 장치(1000)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 각각에 외부와 공기가 통하도록 복수의 관통구멍(111,211)이 형성된 상부 케이스(100) 및 하부 케이스(200)를 구비하는 본체(100,200)와, 상기 본체(100,200)의 내부에 마련되어 공기를 유입하기 위한 회전력을 제공하는 모터(미도시) 및 모터의 회전력으로 공기의 흐름을 발생하기 위한 팬(310)을 포함하는 구동부(300)와, 상기 구동부(300)를 지지하며, 상기 구동부(300)에 의해 유입되는 공기의 불순물을 제거하기 위한 지지 필터부(400)를 포함하며, 상기 지지 필터부(400)는, 상기 팬(310)과 마주보는 부위에 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍을 덮도록 구비되는 필터유닛(420)이 장착되는 프레임 유닛(410)을 더 포함하고, 상기 프레임 유닛(410)은 상기 하부 케이스(200)와 상기 상부 케이스(100)가 일정간격 이격되도록 하고, 상기 이격된 공간으로 외부의 공기가 필터유닛(420) 측으로 유입되도록 마련되어 있다.

본 실시예에서 상기 상부 케이스(100) 및 하부 케이스(200)는 각각 덮개(110, 210)에 의해 덮는 구조로 되어 있고, 관통구멍(111,211)은 상기 덮개(110, 210)에 형성된 것을 일예로 하나, 이에 한정되는 것은 아니고 일체형으로 마련됨도 당업자에게는 당연히 유추될 것이다.

상기 프레임 유닛(410)에 의해 상기 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)가 상호간에 이격되도록 구비됨으로서 팬(310)에 의한 공기의 유입이 상기 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)의 사이, 즉 측면에서도 이루어짐이 가능한 것이다.

이는 도 3과 도 4에서 도시된 바와 같이 공기의 유입이 측면에서도 이루어짐으로서, 공기청정 장치(1000)를 길이방향으로 길게 위치하거나, 길게 세워 위치하여도 공기청정이 이루어지는 장점이 있는 것이다. 이러한 기구적인 설계로 인해 본 실시예의 공기청정 장치(1000)는 그 구비위치가 자유로운 장점이 있다.

상기 프레임 유닛(410)은, 상기 팬(310)과 마주보는 면에서 반대방향, 즉 도 2에서 도면상으로 하부 케이스(200) 방향으로 좁아지도록 테이퍼지게 연장 형성되어, 상기 하부 케이스(200)와 상기 테이퍼진 공간 사이로 외부의 공기가 유입됨이 가능한 것이다.

특히, 본 실시예의 공기청정 장치(1000)는, 상기 구동부(300)의 팬(310)이 2개로 구비하고, 상기 2개의 팬(310)이 병렬식으로 상호 인접하게 나란히 배치되도록 구비하여 공기청정의 효율이 뛰어나도록 되어 있다. 이때, 상기 프레임유닛(410)에서, 필터유닛(420)에 의해 덮혀있는 관통구멍(도면번호 미부여)은 상기 인접하게 나란히 배치된 2의 팬(310)과 대응되는 크기로 마련되며, 상기 필터유닛(420)은 상기 관통구멍을 덮도록 되어 있는 것이다.

한편, 본 실시예의 공기청정 장치(1000)에서, 상기 상부케이스(100)에는 사용자의 조작을 위한 UI 영역(130)이 더 구비되어 있으며, 상기 구동부(300)에는 상기 상부 케이스(100)의 UI영역(130)과 대응되는 위치에 사용자의 터치에 반응하는 터치 구동유닛(320)이 더 구비되어 있다. 따라서, 사용자는 상기 상부케이스(100)의 UI 영역(130)을 터치함으로서 공기청정의 세기 등을 조작할 수 있는 것이다.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(100)에는 외부의 장치에 전원을 공급하여 충전을 제공하기 위한 충전 인터페이스(120)가 더 구비되어 있는데, 이는 내부의 구동유닛(320)에 충전을 위한 회로등이 설치됨으로서 달성이 가능해 진다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100 : 상부 케이스 200 : 하부 케이스
300 : 구동부 400 : 지지필터부
1000 : 공기청정 장치

Claims (6)

1. 공기청정 장치로서,
   각각에 외부와 공기가 통하도록 복수의 관통구멍이 형성된 상부 케이스 및 하부 케이스를 구비하는 본체와,
   상기 본체의 내부에 마련되어 공기를 유입하기 위한 회전력을 제공하는 모터 및 모터의 회전력으로 공기의 흐름을 발생하기 위한 팬을 포함하는 구동부와,
   상기 구동부를 지지하며, 상기 구동부에 의해 유입되는 공기의 불순물을 제거하기 위한 지지 필터부를 포함하며,
   상기 지지 필터부는,
   상기 팬과 마주보는 부위에 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍을 덮도록 구비되는 필터유닛이 장착되는 프레임 유닛을 더 포함하고,
   상기 프레임 유닛은 상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스가 일정간격 이격되도록 하고, 상기 이격된 공간으로 외부의 공기가 필터유닛 측으로 유입되도록 마련된 것을 특징으로 하는 공기청정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레임 유닛은,
   상기 팬과 마주보는 면에서 반대방향으로 좁아지도록 테이퍼지게 연장 형성되어, 상기 하부 케이스와 상기 테이퍼진 공간 사이로 외부의 공기가 유입되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기청정 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 구동부의 팬은 적어도 2개 이상이 구비되어 있으며,
   상기 복수의 팬은 상호 인접하게 나란히 배치된 것을 특징으로 하는 공기청정 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 프레임유닛에서,
   관통구멍은 상기 인접하게 나란히 배치된 복수의 팬과 대응되는 크기로 마련되며,
   상기 필터유닛은 상기 관통구멍에 대응하는 크기로 마련된 것을 특징으로 하는 공기청정 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 상부케이스에는 사용자의 조작을 위한 UI 영역이 더 구비되어 있으며,
   상기 구동부에는 상기 상부 케이스의 UI영역과 대응되는 위치에 사용자의 터치에 반응하는 터치 구동유닛이 더 구비된 것을 특징으로 하는 공기청정 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 구동유닛에는,
   외부의 장치에 전원을 공급하여 충전을 제공하기 위한 충전 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정 장치.

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