KR102172253B1 - 이온발생장치를 포함하는 웨어러블 공기정화기 - Google Patents
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Abstract
이온발생장치를 포함하는 웨어러블 공기정화기가 제시된다. 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기는, 착용자의 안면 또는 두상의 일부에 착용되어 착용자의 호흡기에 정화된 공기를 제공하는 웨어러블 공기정화기로서, 착용자의 안면 또는 두상의 일부분과 대응되는 구조이고, 내부에 수납 공간이 형성되어 있으며, 일측 또는 양측에 착용자의 두상의 일부분을 감싸는 형태로 고정되는 고정부재가 장착된 본체부; 상기 본체부의 내부 수납공간에 장착되고, 일측면으로부터 공기를 흡입하는 회전팬 및 회전팬과 본체부의 일측면 사이에 장착되는 필터를 구비하는 공기 흡입부; 상기 본체부의 내부 수납공간에 장착되고, 외부 공기가 흡입되는 전방부에 장착되는 제 1 전극 및 제 1 전극과 소정 거리만큼 이격되어 장착되는 제 2 전극을 포함하고, 제 1 전극과 제 2 전극에 고전압을 인가하는 이온발생부; 및 상기 본체부의 내부 수납공간과 연통되고, 착용자의 코구멍 및 입과 인접하는 위치로 연장된 구조의 정화공기 공급부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 오존이 발생되지 않는 이온발생부를 이용하여 공기 중에 포함된 먼지를 효과적으로 제거하여 착용자에게 보다 더 깨끗한 공기를 제공할 수 있는 웨어러블 공기정화기를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 오존이 발생되지 않는 이온발생부를 이용하여 공기 중에 포함된 먼지를 효과적으로 제거하여 착용자에게 보다 더 깨끗한 공기를 제공할 수 있는 웨어러블 공기정화기를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 공기정화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 착용자의 안면 또는 두상에 착용할 수 있는 구조의 웨어러블 공기정화기에 관한 것이다.
일반적으로 전기 집진기는, 코로나 방전을 일으키는 전극봉을 이용하여 공기 중에 섞여 있는 먼지와 같은 미립자들을 제거하는 장치로서, 전극봉들 사이로 공기를 통과시키면서 방전을 유도하면, 공기 중의 미립자들이 전기적인 힘을 받아서 인접한 집진판에 달라붙어 제거되는 구조를 가지고 있다.
도 1은 이러한 전기 집진기의 일 예로서, 미국특허 4,514,195호에 개시된 구조를 도시한 것이다. 도면과 같이 이 전기 집진기(10)는 공기가 들어오고 나가는 입구(24)와 출구(26)가 마련된 절연 하우징(12)과, 그 하우징(12) 안에 설치된 다수의 방전극(20) 및 집진판(23) 등을 구비하고 있다. 따라서, 방전극(20)에서 방전을 일으키면, 하우징(12) 안을 통과하는 공기(28) 중에 섞여 있던 분진들이 집진판(23)에 달라붙게 되며, 분진이 제거된 깨끗한 공기(28)는 출구(26)를 통해 빠져나가게 된다. 그런데, 이와 같은 집진기(10)에서는 방전극(20)이 밋밋한 봉 형상으로 형성되어 있기 때문에, 방전에 의해 분진에 작용하는 전기적 힘이 집중되지 못하고 약해지는 단점이 있다. 즉, 전기적 힘이 집중되서 작용해야 분진을 집진판(23)에 강하게 밀어붙일 수 있는데, 방전극(20)이 밋밋한 형상이면 집중효과가 떨어져서 충분한 힘을 발휘하지 못하게 된다.
더욱이, 이와 같은 전기집진기는 고전압에 의하여 발생하는 코로나 방전으로 공기를 이온화시킴으로써 다량의 오존을 발생시키는 단점이 있으며, 기타 유해가스 처리시 유해가스를 이온화시키는 과정에서 2차 오염물질을 발생시키고, 입자 포집효율을 높이기 위해서는 집진극에 더욱더 큰 고전압을 인가시켜야 함으로서 전압의 상승에 따라 전류 또한 상승하여 전력소모가 많은 단점이 있다. 또한 방전극과 접지극이 금속이므로 강산성의 유해가스에 의해서 부식이 쉽게 이루어져 내구성에 많은 문제가 있다.
특히 전기집진기의 오존발생은 현재 가정에서 사용되는 집진기 방식으로 전기집진방식을 사용하지 못하는 걸림돌이 되고 있으며, 설치를 위해서는 오존만을 처리하는 별도의 후처리 시설이 있어야 한다.
더욱이, 상기 언급한 전기집진기는 크기가 크고 비교적 무거운 중량을 가지고 있어, 휴대하기 곤란하다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 착용 가능한 공기정화기에 대한 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 오존이 발생되지 않는 이온발생부를 이용하여 공기중에 포함된 먼지를 효과적으로 제거하여 착용자에게 보다 더 깨끗한 공기를 제공할 수 있는 웨어러블 공기정화기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 웨어러블 공기정화기는, 착용자의 안면 또는 두상의 일부에 착용되어 착용자의 호흡기에 정화된 공기를 제공하는 웨어러블 공기정화기로서, 착용자의 안면 또는 두상의 일부분과 대응되는 구조이고, 내부에 수납 공간이 형성되어 있으며, 일측 또는 양측에 착용자의 두상의 일부분을 감싸는 형태로 고정되는 고정부재가 장착된 본체부; 상기 본체부의 내부 수납공간에 장착되고, 일측면으로부터 공기를 흡입하는 회전팬 및 회전팬과 본체부의 일측면 사이에 장착되는 필터를 구비하는 공기 흡입부; 상기 본체부의 내부 수납공간에 장착되고, 외부 공기가 흡입되는 전방부에 장착되는 제 1 전극 및 제 1 전극과 소정 거리만큼 이격되어 장착되는 제 2 전극을 포함하고, 제 1 전극과 제 2 전극에 고전압을 인가하는 이온발생부; 및 상기 본체부의 내부 수납공간과 연통되고, 착용자의 코구멍 및 입과 인접하는 위치로 연장된 구조의 정화공기 공급부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 본체부는, 상기 수납 공간의 바깥 방향에 형성되고, 내측에 필터를 장착하며, 장착된 필터의 바깥쪽 측면 일부를 감싸는 형태로 수납 공간의 진입구를 개방하는 개폐도어가 장착되는 필터 장착부; 및 상기 수납공간의 필터 장착부와 인접하여 내측 방향에 형성되고, 필터를 통해 외부로부터 공기를 흡입하여 본체부의 내부에 전달하는 회전팬이 장착되는 회전팬 장착부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 본체부는, 상기 수납 공간의 회전팬 장착부와 인접하여 형성되고, 제 1 전극이 장착되는 제 1 전극장착부; 및 상기 수납 공간의 제 1 전극장착부와 인접하여 형성되고, 제 2 전극이 장착되는 제 2 전극장착부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 본체부의 일측에는, 상기 제 1 전극장착부 및 제 2 전극장착부;를 외부로 개방하는 개폐도어가 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극은, 상기 제 1 전극장착부의 내측면과 대응되는 판상형 구조의 전극지지부; 및 상기 전극지지부의 일측에 일정 간격 이격되어 다수 장착되는 핀 구조의 전극핀;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 전극지지부의 일측면에는, 소정 길이만큼 돌출되고 제 1 전극이 제 1 전극장착부에 장착되는 방향으로 연장된 돌기가 형성되어 있고, 상기 제 1 전극장착부에는, 제 1 전극의 돌기와 대응되는 구조의 슬라이딩 레일이 형성될 수 있다.
이때, 상기 전극핀은, 50 내지 70 wt%의 오산화이바나듐(V2O5)을 포함하는 소재로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 2 전극은, 상기 제 2 전극장착부의 내측면과 대응되는 판상형 구조의 전극지지부; 및 상기 전극지지부의 일측에 일정 간격 이격되어 다수 장착되며, 판상형 구조의 전극판;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 전극지지부의 일측면에는, 소정 길이만큼 돌출되고 제 2 전극이 제 2 전극장착부에 장착되는 방향으로 연장된 돌기가 형성되어 있고, 상기 제 2 전극장착부에는, 제 2 전극의 돌기와 대응되는 구조의 슬라이딩 레일이 형성될 수 있다.
이때, 상기 전극판은, 인접하는 제 1 전극을 향하는 방향에 곡률반경 중심이 위치하도록 굴곡진 형상이고, 상기 전극판의 측단면 형상은, 공기 흡입부로부터 흡입된 공기가 정화공기 공급부 방향으로 유동하도록 휘어진 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극장착부와 제 2 전극장착부에는, 제 1 전극 및 제 2 전극의 장착위치를 고정하는 고정 돌기가 일정 거리만큼 이격되어 다수 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 최단 거리는 5 내지 7 mm 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극은, 50 내지 70 wt%의 오산화이바나듐(V2O5)을 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 제 2 전극은, 바나듐계 금속산화물을 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정화공기 공급부는, 착용자에 의해 구부러져 원하는 위치에 고정될 수 있는 유연한 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 웨어러블 공기정화기는, 상기 정화공기 공급부의 일측에 장착되고, 착용자의 안면 중 코와 입 주위를 감싸는 구조이며, 일측에 착용자의 호기를 배출하는 체크밸브가 장착된 안면마스크부;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 웨어러블 공기정화기에 따르면, 특정 구조의 본체부, 공기 흡입부, 이온발생부 및 정화공기 공급부를 구비함으로써, 오존이 발생되지 않는 이온발생부를 이용하여 공기 중에 포함된 먼지를 효과적으로 제거하여 착용자에게 보다 더 깨끗한 공기를 제공할 수 있는 웨어러블 공기정화기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 웨어러블 공기정화기에 따르면, 특정 구조의 개폐도어를 구비함으로써, 일정 기간 사용 후 공기 흡입부 및 이온발생부를 손쉽게 교체하여 유지 관리할 수 있어, 더욱 편리하게 활용될 수 있는 웨어러블 공기정화기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 웨어러블 공기정화기에 따르면, 특정 구성의 오산화이바나듐 내지 바나듐계 금속산화물을 포함하는 소재로 구성된 제 1 전극 및 제 2 전극을 구비하고, 제 1 전극과 제 2 전극을 특정 위치에 배치함으로써, 오존이 발생되지 않는 코로나 방전을 이용하여 집진효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 공기정화기를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기를 착용한 모습을 나타내는 사용 상태도이다.
도 4는 도 3에 도시된 웨어러블 공기정화기를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 웨어러블 공기정화기의 내부 모습을 나타내는 투시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 웨어러블 공기정화기의 개폐도어가 개방되는 모습을 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기의 필터 장착부, 제 1 전극장착부 및 제 2 전극장착부로부터 필터, 제 1 전극 및 제 2 전극을 탈거하는 모습을 나타내는 부분 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 전극의 전극핀과 제 2 전극 한 쌍만을 발췌하여 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 웨어러블 공기정화기를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 본체부를 발췌하여 내부 구조를 나타낸 평면 투시도이다.
도 12는 도 11의 A-A'방향 측면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 본체부의 개폐도어가 개방되는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기의 본체부로부터 필터, 제 1 전극 및 제 2 전극을 탈거하는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 14의 B-B'선 절단면도이다.
도 16은 도 14의 C-C'선 절단면도이다.
도 17은 도 14의 D-D'선 절단면도이다.
도 18은 도 14의 E-E'선 절단면도이다.
도 19는 도 14의 F-F'선 절단면도이다.
도 20은 도 13의 G부분 확대도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 본체부의 내부 구조를 나타내는 평면 투시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기를 착용한 모습을 나타내는 사용 상태도이다.
도 4는 도 3에 도시된 웨어러블 공기정화기를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 웨어러블 공기정화기의 내부 모습을 나타내는 투시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 웨어러블 공기정화기의 개폐도어가 개방되는 모습을 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기의 필터 장착부, 제 1 전극장착부 및 제 2 전극장착부로부터 필터, 제 1 전극 및 제 2 전극을 탈거하는 모습을 나타내는 부분 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 전극의 전극핀과 제 2 전극 한 쌍만을 발췌하여 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 웨어러블 공기정화기를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 본체부를 발췌하여 내부 구조를 나타낸 평면 투시도이다.
도 12는 도 11의 A-A'방향 측면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 본체부의 개폐도어가 개방되는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기의 본체부로부터 필터, 제 1 전극 및 제 2 전극을 탈거하는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 14의 B-B'선 절단면도이다.
도 16은 도 14의 C-C'선 절단면도이다.
도 17은 도 14의 D-D'선 절단면도이다.
도 18은 도 14의 E-E'선 절단면도이다.
도 19는 도 14의 F-F'선 절단면도이다.
도 20은 도 13의 G부분 확대도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 본체부의 내부 구조를 나타내는 평면 투시도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기를 착용한 모습을 나타내는 사용 상태도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 웨어러블 공기정화기를 나타내는 정면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4에 도시된 웨어러블 공기정화기의 내부 모습을 나타내는 투시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기(100)는, 착용자의 안면 또는 두상의 일부에 착용되어 착용자의 호흡기에 정화된 공기를 제공하는 착용 가능한 공기정화기로서, 특정 구조의 본체부(110), 공기 흡입부(120), 이온발생부(130) 및 정화공기 공급부(140)를 구비함으로써, 오존이 발생되지 않는 이온발생부를 이용하여 공기중에 포함된 먼지를 효과적으로 제거하여 착용자에게 보다 더 깨끗한 공기를 제공할 수 있는 착용 가능한 공기정화기를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치를 설명하기에 앞서 이온발생원리인 코로나 방전에 대해서 살펴보면, 고전압으로 연결된 전극주변에 있는 기체분자의 전기적 파괴로 인하여 전기적으로 파괴된 기체분자는 전자를 방출한다. 이러한 기체의 전자방출에 의해 생성된 자유전자는 전극 주위에 형성된 강한 전기장의 영향을 받게 된다.
자유전자는 강한 전기장 내에서 매우 큰 에너지를 갖고 빠른 속도로 이동하여 공기중에 있는 분자들과 충돌하거나 코로나 방전에 의한 전계영향이 없는 곳으로 이동한다. 코로나 방전은 방전극의 극성에 따라 양극 코로나 방전과 음극 코로나 방전으로 나눌수 있다.
도 2는 음극 코로나 방전이 발생하는 이온발생장치를 도시한 도면이며, 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기는 음극 코로나 방전을 이용한 장치로 제한되는 것은 아니다.
단 양극 코로나인 경우는 제 1 전극(30)과 제 2 전극(40)의 극성은 같고, 방전침(31)을 포함하는 제 1 전극(30)과 고전압이 인가되는 제 2 전극(40) 이외에 접지전극을 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 제 1 전극(30) 주위의 강한 전계는 기체 내에 존재하고 있는 자유전자를 가속시킨다. 이렇게 가속된 자유전자는 빠른 속도로 이동하면서 다른 분자에 충돌하게 되며, 충돌된 분자는 양이온으로 되면서 자유전자를 하나 더 배출한다. 이 자유전자는 연쇄적으로 기체분자와 충돌하여 많은 수의 양 이온과 자유전자를 생성시키는데 이와 같은 이온증가 과정을 애벌런치(avalanche) 증배라고 한다. 이런 증배현상은 고속도의 가속 전자가 기체분자와 충돌하여 이온을 생성시킬 수 있는 속도를 가지는 한 계속되고, 전계강도(E)에 의해 결정된다.
증배현상이 도 2에 도시된 전리영역에서 연쇄적으로 일어나면서 생성된 자유전자는 전기장을 따라 집진부로 향하는 전자군의 흐름을 형성한다.
전자군을 형성하는 자유전자들이 전리영역 즉 코로나 방전 범위를 벗어나면 극간영역에 이르게 된다. 극간영역에서는 전계강도가 코로나 영역보다 작기 때문에 자유전자의 속도는 급격히 감소한다. 극간영역에서 전자가 기체분자와 충돌해도 코로나 영역에서와 같이 기체분자를 이온화시킬 정도의 속도 유지가 불가능하여 기체분자를 이온화시키지 못한다. 따라서 자유전자는 기체분자 표면에 흡착되어 도 2에서와 같이 음이온을 띤 기체분자를 만들고 음이온을 띤 기체분자가 공기중의 분진입자에 충돌, 흡착되어 분진을 전기적으로 하전시킨다. 전기적으로 하전된 분진입자는 고전압이 인가된 제2전극(200)으로 이동하여 쌓이게 된다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치가 집진기에 적용될 경우, 제 2 전극(40)은 집진판일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기(100)를 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 6에는 도 5에 도시된 웨어러블 공기정화기의 개폐도어가 개방되는 모습을 나타내는 정면도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기의 필터 장착부, 제 1 전극장착부 및 제 2 전극장착부로부터 필터, 제 1 전극 및 제 2 전극을 탈거하는 모습을 나타내는 부분 확대도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 본체부(110)는, 착용자의 안면 또는 두상의 일부분과 대응되는 구조이고, 내부에 수납 공간이 형성되어 있으며, 일측 또는 양측에 착용자의 두상의 일부분을 감싸는 형태로 고정되는 고정부재(150)가 장착된 구성일 수 있다.
상기 언급한 고정부재(150)는, 착용자의 안면 또는 두상의 일부분을 감싸는 형태의 평면상 O자형 또는 C자형 밴드 구조일 수 있다.
이때, 정화공기 공급부(140)는, 착용자에 의해 구부러져 원하는 위치에 고정될 수 있는 유연한 구조일 수 있다.
한편, 본체부(110)의 내부에는 필터 장착부(112) 및 회전팬 장착부(113)가 형성될 수 있다.
필터 장착부(112)는, 수납 공간의 바깥 방향에 형성되고, 내측에 필터(122)를 장착하며, 장착된 필터(122)의 바깥쪽 측면 일부를 감싸는 형태로 수납 공간의 진입구를 개방하는 개폐도어(111)가 장착될 수 있다.
또한, 회전팬 장착부(113)는, 수납공간의 필터 장착부(112)와 인접하여 내측 방향에 형성되고, 필터(122)를 통해 외부로부터 공기를 흡입하여 본체부(110)의 내부에 전달하는 회전팬(121)이 장착될 수 있다.
본 실시예에 따른 공기 흡입부(120)는, 본체부(110)의 내부 수납공간에 장착되고, 일측면으로부터 공기를 흡입하는 회전팬(121) 및 회전팬(121)과 본체부(110)의 일측면 사이에 장착되는 필터(122)를 구비하는 구성일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 이온발생부(130)는, 본체부(110)의 내부 수납공간에 장착되고, 외부 공기가 흡입되는 전방부에 장착되는 제 1 전극(160) 및 제 1 전극(160)과 소정 거리만큼 이격되어 장착되는 제 2 전극(170)을 포함하고, 제 1 전극(160)과 제 2 전극(170)에 고전압을 인가하는 구성일 수 있다.
이때, 본체부(110)는, 상기 언급한 수납 공간의 회전팬 장착부(113)와 인접하여 형성되고 제 1 전극(160)이 장착되는 제 1 전극장착부(114)를 포함하는 구성일 수 있다. 또한, 수납 공간의 제 1 전극장착부(114)와 인접하여 제 2 전극장착부(115)가 형성되어 제 2 전극(170)을 장착할 수 있다.
경우에 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 본체부(110)의 일측에는, 제 1 전극장착부(114) 및 제 2 전극장착부(115)를 외부로 개방하는 개폐도어(112)가 장착될 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기(100)는, 일정 기간 사용 후 공기 흡입부(120) 및 이온발생부(130)를 손쉽게 교체하여 유지 관리할 수 있어, 더욱 편리하게 활용될 수 있는 웨어러블 공기정화기를 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 제 1 전극(160)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 특정 구조의 전극 지지부(162) 및 전극핀(161)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 전극 지지부(162)는, 제 1 전극장착부(114)의 내측면과 대응되는 판상형 구조일 수 있다. 또한, 전극핀(161)은, 전극지지부(162)의 일측에 일정 간격 이격되어 다수 장착되는 핀 구조일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제 2 전극(170)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 특정 구조의 전극 지지부(171) 및 전극판(172)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 전극지지부(171)는, 제 2 전극장착부(115)의 내측면과 대응되는 판상형 구조일 수 있다. 또한, 전극판(172)은, 전극지지부(171)의 일측에 일정 간격 이격되어 다수 장착되며, 판상형 구조일 수 있다.
바람직하게, 본 실시예에 따른 전극판(172)은, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 인접하는 제 1 전극(160)을 향하는 방향에 곡률반경 중심이 위치하도록 굴곡진 형상일 수 있다. 즉, 전극판(172)의 측단면 형상은, 공기 흡입부(120)로부터 흡입된 공기가 정화공기 공급부(140) 방향으로 유동하도록 휘어진 형상임이 바람직하다.
본 실시예에 따른 제 1 전극(160)의 전극핀(161)은, 바나듐계 금속산화물을 포함할 수 있으며, 바람직하게 바나듐계 금속산화물은 오산화이바나듐(V2O5)일 수 있다. 또한 방전침(110)은 바나듐계 금속산화물로서 오산화이바나듐(V2O5)을 포함하고, 산화바륨(BaO), 산화제이철(Fe2O3) 및 산화아연(ZnO)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일반적인 금속 산화물은 산화물내의 산소원자의 빈자리(Oxygen Vacancy)에 따라서 금속특성을 갖기도 하고 절연 특성을 갖기도 한다. 산소원자의 빈자리가 금속 산화물 내에 많이 분포하고 있는 경우 금속 산화물은 금속에 가까운 전도특성을 갖고, 산소원자의 빈자리가 금속 산화물 내에 적게 분포하고 있는 경우 금속 산화물은 절연체에 가까운 특성을 갖는다. 이러한 산소원자의 빈자리는 물질을 이루는 금속의 종류와 온도에 따라서 달라진다.
제 1 전극(160)의 전극핀(161)이 포함하고 있는 바나듐계 금속 산화물, 특히 오산화이바나듐(V2O5)은 금속에 가까운 전도특성을 갖는다. 또한 바나듐계 금속 산화물을 포함하는 방전침(110)은 강산성에 잘 부식이 잘 되지 않고, 내부식성이 우수하다.
본 실시예에 따른 제 1 전극(160)의 전극핀(161)은, 바나듐계 금속산화물인 오산화이바나듐을 포함하고, 산화바륨, 산화제이철 및 산화아연으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 금속 산화물이 용융된 재료를 냉각롤에 통과시켜 급속동결된 분말을 수득한다. 바람직하게는 급속동결된 분말에는 50 내지 70wt% 오산화이바나듐이 포함될 수 있다.
분말을 분쇄하여 3μm크기의 분말과 80nm크기의 분말을 제조하여 섞고, 사출성형하여 연필심과 같은 날카로운 형태를 만든다. 사출성형으로 연필심과 같은 날카로운 형상으로 압축한 전극핀(161)을 녹는점 이하의 온도인 550℃로 가열하여 분말들 사이를 서로 밀착하여 고결시키는 상압소결과정을 거친다. 상압소결이 완결된 전극핀(161)을 금속박이나 유리로 밀봉하여 불활성 기체에 의해 등방적으로 가압하면서 가압 소결하는 핫 아이소스태틱 프레스(hot isostatic press)과정을 거쳐 균질한 고밀도의 전극핀(161) 내의 기공을 제거한다.
연필심과 같은 날카로운 형상을 갖는 전극핀(161) 주위에 강한 전계가 형성된다. 전극핀(161) 주위의 강한 전계가 발생할 것이라는 것은 전하가 도체 표면에 분포하는 특성과 가우스 법칙(Gauss's law)에 의해 예측 가능하다.
고전압이 인가되는 제 2 전극(170)의 전극판(172)은 앞서 설명한 바와 같이 코로나 방전에 의해서 음이온과 충돌하여 중성분자에서 음이온분자로 변환된 분자가 향하는 전극이고, 본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치를 포함하는 집진기에서는 음이온분자와 결합한 분진입자가 모이는 집진부로서 기능한다.
제 1 전극(160) 전극핀(161)과 제 2 전극(170)의 전극판(172)은 코로나 방전이 최상의 조건으로 생성될 수 있는 거리라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는, 도 8에 도시된 바와 같이, 5 내 7 mm의 거리로 이격될 수 있다.
제 2 전극(170)의 전극판(172)은 금속합금유닛과 바나듐계 금속산화물을 함유하는 금속산화물유닛을 포함한다.
경우에 따라서, 판형상의 전극판(172)은 금속합금유닛과 바나듐계 금속산화물을 함유한 금속산화물유닛이 결합된 구성일 수 있으며, 금속합금유닛의 소정 영역 표면에 금속산화물유닛이 코팅되어 구성될 수도 있다.
본 실시예에서는 제 1 전극(160)과 제 2 전극(170)을 서로 분리한 구조를 제시하였으나, 도 21에 도시된 바와 같이, 일체형 구조로 제작할 수 있음은 물론이다.
도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9에 도시된 웨어러블 공기정화기를 나타내는 평면도가 도시되어 있으며, 도 11에는 도 10에 도시된 본체부를 발췌하여 내부 구조를 나타낸 평면 투시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기(100)는, 도 3에 도시된 실시예 대비 안면마스크부(180)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 실시예에 따른 안면마스크부(180)는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 정화공기 공급부(140)의 일측에 장착되고, 착용자의 안면 중 코와 입 주위를 감싸는 구조이며, 일측에 착용자의 호기를 배출하는 체크밸브(181)가 장착된 구성일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기(100)는, 착용자의 양측 뺨부위와 대응되는 부분에 공기 흡입부(120)와 이온발생부(130)를 포함하는 본체부(110)를 각각 하나씩 장착하고 있다.
이 경우, 도 3에 도시된 웨어러블 공기정화기 대비 더 많은 양의 공기를 정화하여 착용자에게 공급할 수 있다.
도 12에는 도 11의 A-A'방향 측면도가 도시되어 있고, 도 13에는 도 11에 도시된 본체부의 개폐도어가 개방되는 모습을 나타내는 평면도가 도시되어 있으며, 도 14에는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기의 본체부로부터 필터, 제 1 전극 및 제 2 전극을 탈거하는 모습을 나타내는 평면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 웨어러블 공기정화기(100) 역시, 특정 구조의 개폐도어(111, 116, 117)를 구비함으로써, 일정 기간 사용 후 공기 흡입부(120) 및 이온발생부(130)를 손쉽게 교체하여 유지 관리할 수 있어, 더욱 편리하게 활용될 수 있는 웨어러블 공기정화기를 제공할 수 있다.
도 15에는 도 14의 B-B'선 절단면도가 도시되어 있고, 도 16 내지 도 19에는 각각의 절단선에 해당하는 절단면도가 각각 도시되어 있다.
우선 도 15 및 도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 제 2 전극(170)을 구성하는 전극지지부(171)의 일측면에는, 소정 길이만큼 돌출되고 제 2 전극(170)이 제 2 전극장착부(115)에 장착되는 방향으로 연장된 돌기(173)가 형성될 수 있다. 이때, 제 2 전극장착부(115)에는, 제 2 전극(170)의 돌기(173)와 대응되는 구조의 슬라이딩 레일(118)이 형성될 수 있다.
이 경우, 돌기(173)와 슬라이딩 레일(118)을 이용하여, 제 2 전극(170)을 제 2 전극장착부(115)에 정확하고 손쉽게 장착할 수 있다.
다음으로, 도 16 및 도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 제 1 전극(160)을 구성하는 전극지지부(162)의 일측면에는, 소정 길이만큼 돌출되고 제 1 전극(160)이 제 1 전극장착부(114)에 장착되는 방향으로 연장된 돌기(163)가 형성될 수 있다. 이때, 제 1 전극장착부(114)에는, 제 1 전극(160)의 돌기와 대응되는 구조의 슬라이딩 레일(118)이 형성될 수 있다.
이 경우 역시, 돌기(163)와 슬라이딩 레일(118)을 이용하여 제 1 전극(160)을 제 1 전극장착부(114)에 정확하고 손쉽게 장착할 수 있다.
또한, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 필터(122)의 외주면에도 돌기(123)를 형성하고, 필터 장착부(112)에 돌기(123)와 대응되는 구조의 슬라이딩 레일(118)을 형성함으로써, 필터(122)의 탈부착을 보다 더 손쉽게 할 수 있다.
도 20에는 도 13의 G부분 확대도가 되시되어 있다.
도 20을 도 13과 함께 참조하면, 제 1 전극장착부(114)와 제 2 전극장착부(115)에는, 제 1 전극(160) 및 제 2 전극(170)의 장착위치를 고정하는 고정 돌기(119)가 일정 거리만큼 이격되어 다수 형성될 수 있다.
이 경우, 제 1 전극(160)과 제 2 전극(170) 사이의 거리를 정확하게 손쉽게 조정할 수 있어, 운용자의 의도에 따라 이온발생부(130)의 운용 효율 또는 운용 상태를 손쉽게 변경시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 웨어러블 공기정화기에 따르면, 특정 구조의 본체부, 공기 흡입부, 이온발생부 및 정화공기 공급부를 구비함으로써, 오존이 발생되지 않는 이온발생부를 이용하여 공기 중에 포함된 먼지를 효과적으로 제거하여 착용자에게 보다 더 깨끗한 공기를 제공할 수 있는 웨어러블 공기정화기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 웨어러블 공기정화기에 따르면, 특정 구조의 개폐도어를 구비함으로써, 일정 기간 사용 후 공기 흡입부 및 이온발생부를 손쉽게 교체하여 유지 관리할 수 있어, 더욱 편리하게 활용될 수 있는 웨어러블 공기정화기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 웨어러블 공기정화기에 따르면, 특정 구성의 오산화이바나듐 내지 바나듐계 금속산화물을 포함하는 소재로 구성된 제 1 전극 및 제 2 전극을 구비하고, 제 1 전극과 제 2 전극을 특정 위치에 배치함으로써, 오존이 발생되지 않는 코로나 방전을 이용하여 집진효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
10: 착용자의 두상
11: 코
12: 입
13: 귀
100: 웨어러블 공기정화기
110: 본체부
111: 개폐도어(필터 탈착용)
112: 필터 장착부
113: 회전팬 장착부
114: 제 1 전극장착부
115: 제 2 전극장착부
116: 개폐도어(전극 탈착용)
117: 개폐도어(전원부 탈착용)
118: 슬라이딩 레일
119: 고정 돌기
120: 공기 흡입부
121: 회전팬
122: 필터
123: 돌기
130: 이온 발생부
140: 정화공기 공급부
141: 공기 유동로
142: 분사구
150: 고정부재
160: 제 1 전극
161: 전극핀
162: 전극지지부
163: 돌기
170: 제 2 전극
171: 전극지지부
172: 전극판
173: 돌기
180: 안면마스크부
181: 체크밸브
190: 전원부
11: 코
12: 입
13: 귀
100: 웨어러블 공기정화기
110: 본체부
111: 개폐도어(필터 탈착용)
112: 필터 장착부
113: 회전팬 장착부
114: 제 1 전극장착부
115: 제 2 전극장착부
116: 개폐도어(전극 탈착용)
117: 개폐도어(전원부 탈착용)
118: 슬라이딩 레일
119: 고정 돌기
120: 공기 흡입부
121: 회전팬
122: 필터
123: 돌기
130: 이온 발생부
140: 정화공기 공급부
141: 공기 유동로
142: 분사구
150: 고정부재
160: 제 1 전극
161: 전극핀
162: 전극지지부
163: 돌기
170: 제 2 전극
171: 전극지지부
172: 전극판
173: 돌기
180: 안면마스크부
181: 체크밸브
190: 전원부
Claims (16)
- 착용자의 안면 또는 두상의 일부에 착용되어 착용자의 호흡기에 정화된 공기를 제공하는 웨어러블 공기정화기(100)로서,
착용자의 안면 또는 두상의 일부분과 대응되는 구조이고, 내부에 수납 공간이 형성되어 있으며, 일측 또는 양측에 착용자의 두상의 일부분을 감싸는 형태로 고정되는 고정부재(150)가 장착된 본체부(110);
상기 본체부(110)의 내부 수납공간에 장착되고, 일측면으로부터 공기를 흡입하는 회전팬(121) 및 회전팬(121)과 본체부(110)의 일측면 사이에 장착되는 필터(122)를 구비하는 공기 흡입부(120);
상기 본체부(110)의 내부 수납공간에 장착되고, 외부 공기가 흡입되는 전방부에 장착되는 제 1 전극(160) 및 제 1 전극(160)과 소정 거리만큼 이격되어 장착되는 제 2 전극(170)을 포함하고, 제 1 전극(160)과 제 2 전극(170)에 고전압을 인가하는 이온발생부(130); 및
상기 본체부(110)의 내부 수납공간과 연통되고, 착용자의 코구멍 및 입과 인접하는 위치로 연장된 구조의 정화공기 공급부(140);
를 포함하여 구성되되
상기 제 2 전극(170)은, 바나듐계 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 본체부(110)는,
상기 수납 공간의 바깥 방향에 형성되고, 내측에 필터(122)를 장착하며, 장착된 필터(122)의 바깥쪽 측면 일부를 감싸는 형태로 수납 공간의 진입구를 개방하는 개폐도어(111)가 장착되는 필터 장착부(112); 및
상기 수납공간의 필터 장착부(112)와 인접하여 내측 방향에 형성되고, 필터(122)를 통해 외부로부터 공기를 흡입하여 본체부(110)의 내부에 전달하는 회전팬(121)이 장착되는 회전팬 장착부(113);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 2 항에 있어서,
상기 본체부(110)는,
상기 수납 공간의 회전팬 장착부(113)와 인접하여 형성되고, 제 1 전극(160)이 장착되는 제 1 전극장착부(114); 및
상기 수납 공간의 제 1 전극장착부(114)와 인접하여 형성되고, 제 2 전극(170)이 장착되는 제 2 전극장착부(115);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 본체부(110)의 일측에는,
상기 제 1 전극장착부(114) 및 제 2 전극장착부(115);를 외부로 개방하는 개폐도어(112)가 장착되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 전극(160)은,
상기 제 1 전극장착부(114)의 내측면과 대응되는 판상형 구조의 전극지지부(162); 및
상기 전극지지부(162)의 일측에 일정 간격 이격되어 다수 장착되는 핀 구조의 전극핀(161);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 5 항에 있어서,
상기 전극지지부(162)의 일측면에는, 소정 길이만큼 돌출되고 제 1 전극(160)이 제 1 전극장착부(114)에 장착되는 방향으로 연장된 돌기(163)가 형성되어 있고,
상기 제 1 전극장착부(114)에는, 제 1 전극(160)의 돌기와 대응되는 구조의 슬라이딩 레일(118)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 5 항에 있어서,
상기 전극핀(161)은, 50 내지 70 wt%의 오산화이바나듐(V2O5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 전극(170)은,
상기 제 2 전극장착부(115)의 내측면과 대응되는 판상형 구조의 전극지지부(171); 및
상기 전극지지부(171)의 일측에 일정 간격 이격되어 다수 장착되며, 판상형 구조의 전극판(172);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 8 항에 있어서,
상기 전극지지부(171)의 일측면에는, 소정 길이만큼 돌출되고 제 2 전극(170)이 제 2 전극장착부(115)에 장착되는 방향으로 연장된 돌기(173)가 형성되어 있고,
상기 제 2 전극장착부(115)에는, 제 2 전극(170)의 돌기(173)와 대응되는 구조의 슬라이딩 레일(118)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 8 항에 있어서,
상기 전극판(172)은, 인접하는 제 1 전극(160)을 향하는 방향에 곡률반경 중심이 위치하도록 굴곡진 형상이고,
상기 전극판(172)의 측단면 형상은, 공기 흡입부(120)로부터 흡입된 공기가 정화공기 공급부(140) 방향으로 유동하도록 휘어진 형상인 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 전극장착부(114)와 제 2 전극장착부(115)에는, 제 1 전극(160) 및 제 2 전극(170)의 장착위치를 고정하는 고정 돌기(119)가 일정 거리만큼 이격되어 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극(160)과 제 2 전극(170) 사이의 최단 거리는 5 내지 7 mm 인 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극(160)은, 50 내지 70 wt%의 오산화이바나듐(V2O5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 정화공기 공급부(140)는, 착용자에 의해 구부러져 원하는 위치에 고정될 수 있는 유연한 구조인 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 웨어러블 공기정화기(100)는,
상기 정화공기 공급부(140)의 일측에 장착되고, 착용자의 안면 중 코와 입 주위를 감싸는 구조이며, 일측에 착용자의 호기를 배출하는 체크밸브(181)가 장착된 안면마스크부(180);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 공기정화기.
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