KR102201233B1

KR102201233B1 - 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치

Info

Publication number: KR102201233B1
Application number: KR1020190049479A
Authority: KR
Inventors: 정상태
Original assignee: 주식회사 뉴마웰
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2021-01-11
Also published as: KR20200126032A; WO2020222432A1

Abstract

본 발명은 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 중의 미세먼지나 오염물질을 정화시킨 후 적정량의 정화 공기를 사용자가 착용하는 착용구에 에어커튼 방식으로 코와 입 주위로 공급, 일상생활에 충분한 보호수준으로 쾌적한 호흡을 할 수 있도록 한 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 공기를 정화하고 정화된 공기를 공급하도록 구성되는 정화공기 공급유닛; 상기 정화공기 공급유닛을 신체의 소정 부위에 거치하거나 장착하여 착용하도록 구성되는 정화공기공급유닛 거치수단; 상기 정화공기 공급유닛에 의해 정화되어 공급되는 공기를 안면부에 에어커튼(air-curtain) 형태로 분출하도록 구성되는 정화공기 분사유닛; 및, 상기 정화공기 분사유닛을 신체의 목부위에 거치하거나 귀에 착용하도록 구성되는 정화공기분사유닛 거치수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치{AIR-CURTAIN TYPE PORTABLE AIR PURIFYING RESPIRATOR}

본 발명은 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 중의 미세먼지나 오염물질을 정화시킨 후 적정량의 정화 공기를 사용자가 착용하는 착용구에 에어커튼 방식으로 코와 입 주위로 공급, 일상생활에 충분한 보호수준으로 쾌적한 호흡을 할 수 있도록 한 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 관한 것이다.

전 세계적으로 대기 환경오염 문제로 인한 미세먼지 발생 빈도와 정도가 지속적으로 증가함으로 인한 공기의 오염은 일반시민들의 건강을 위협하는 요소가 되고 있다.

일반인들의 가장 보편적인 대처방법으로, 미세먼지용 마스크를 착용하는 것이다. 미세먼지 마스크에 사용되는 필터 자체의 차단성능은 높으나 마스크 주변부의 안면 밀착의 불완전성으로 인해 착용 방법에 따라 효과가 크게 달라지고 오랜 시간 착용시 호흡 저항으로 인한 피로감을 많이 느끼고 미관상 문제로 사용을 기피하는 경우가 많다.

한편, 산업현장에서 많이 사용되는 분진마스크는 마스크 주변부의 밀폐성은 뛰어나지만 큰 호흡저항으로 일상생활용으로는 적합지 않다. 대신 호흡저항 없이 장시간 사용할 수 있는 산업용 전동식 공기여과호흡기보호구(powered air purifying respirator: PAPR)가 있으나 일반인이 사용하기에 고가일 뿐 아니라 장비가 무거워 생활용으로 적절한 장비라 할 수 없다.

또한, 다른 선행기술로서 전동식으로 정화된 공기를 공급하는 PARR와 개념적으로 유사하지만 공기공급 방법이 고글 형태로 얼굴 안면에 정화된 공기를 적정량 지속적으로 공급함으로써 완벽한 외부공기의 차단은 이루지 못하지만 일상생활용으로 간편하게 활용될 수 있는 기술이다.

그러나 이러한 선행기술의 단점은 얼굴에 착용해야 하는 고글과 또 머리 부분에 연결된 공기라인이 일상 활동에 불편할 수 있으며 외적 미관의 문제도 여전히 있다.

일상생활 용도로 개발된 기타 여러 형태의 휴대용 호흡기보호구 대부분의 경우, 상기에 언급한 불편함과 미관문제 때문에 대중적인 활용이 되고 있지 못하다. 특히 공기공급장치가 신체의 머리 가까이에 위치한 경우 연결된 공기공급라인이 없는 장점은 있으나 송풍장치의 소음과 장치의 무게로 인한 불편함이 있는 문제점이 있다.

다시 말해, 종래에는 안경, 모자, 헬맷 등의 형태로 얼굴에 장착된 호흡보호구의 경우 장치 무게와 소음으로 인한 불편함으로 사용성이 떨어지고, 별도 공기공급방식의 경우 머리 움직임에 따른 연결된 송기 라인의 거추장스러움이 있으며, 머리와 안면 부분에 부착된 장착구로 인한 외관의 미적 손상이 발생하는 문제점이 있다.

(문헌 1) 대한민국 등록특허 제10-1874076호(등록일자 : 2018.06.27.) (문헌 2) 대한민국 등록특허 제10-1574021호(등록일자 : 2015.11.26.) (문헌 3) 대한민국 등록특허 제10-1940638호(등록일자 : 2019.01.15.) (문헌 4) 대한민국 공개특허 제10-2015-0145667호(공개일자 : 2015.12.30.)

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기 중의 미세먼지나 오염물질을 정화시킨 후 적정량의 정화 공기를 사용자가 착용하는 착용구에 에어커튼 방식으로 코와 입 주위로 공급함으로써 입과 코의 안면부를 커버함에 따른 불편함과 미적 손상을 최소화할 수 있도록 하는 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 얼굴 안면부에 층류 흐름을 형성함으로써 일상 환경에서 오염된 외부공기의 혼입을 최소화하여 일상 생활에 충분한 보호수준으로 쾌적한 호흡을 할 수 있도록 하는 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공기를 정화하고 정화된 공기를 공급하도록 구성되는 정화공기 공급유닛; 상기 정화공기 공급유닛을 신체의 소정 부위에 거치하거나 장착하여 착용하도록 구성되는 정화공기공급유닛 거치수단; 상기 정화공기 공급유닛에 의해 정화되어 공급되는 공기를 안면부에 에어커튼(air-curtain) 형태로 분출하도록 구성되는 정화공기 분사유닛; 및, 상기 정화공기 분사유닛을 신체의 목부위에 거치하거나 장착하여 착용하도록 구성되는 정화공기분사유닛 거치수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정화공기 공급유닛은, 소정 형태의 함체형으로 형성되는 유닛 바디와, 상기 유닛 바디의 일측에 탈부착 가능하게 구비되어 공기를 정화시키는 정화 모듈과, 상기 유닛 바디에 구비되어 상기 정화 모듈을 통해 공기를 흡입하여 송풍시키도록 구성되는 송풍 모듈과, 상기 송풍 모듈로부터의 공기를 상기 정화공기 분사유닛으로 공급하도록 연결되는 송기 호스를 포함한다.

더하여, 상기 정화 모듈은, 공기 유입을 위한 복수의 슬롯(slot)이 형성되고, 상기 유닛 바디에 탈장착 가능하게 결합되는 정화 커버와, 상기 정화 커버에 교체가능하게 구비되는 정화 필터를 포함하며, 상기 송풍 모듈은, 정화공기를 송풍하도록 구비되는 공기 블로어와, 상기 공기 블로어의 구동력을 제공하기 위한 배터리와, 상기 유닛 바디의 일측에 구비되어 상기 공기 블로어를 제어 조작하기 위한 조작 스위치를 포함한다.

또한, 상기 정화 모듈은, 상기 정화 커버의 일측에 구성되어 정화 필터의 교체 시기를 확인하도록 구성되는 교체 지시계를 더 포함한다.

더하여, 상기 송기 호스는, 플렉시블한 호스로 형성되되, 일단부는 상기 정화공기 분사유닛에 탈장착될 수 있는 구조로 구성되고, 상기 송풍 모듈은, 상기 송기 호스의 타단부와 연통 연결되는 회전 가능한 접속구와, 상기 접속구에 회전 탄성력을 제공하는 자동당김 스프링부재와, 상기 유닛 바디에 구성되어 상기 송기 호스의 인·입출시 걸림고정하고 고정해제하는 일방향 클러치 수단을 더 포함한다.

또한, 상기 정화공기 분사유닛은, 상기 송기 호스의 일단부와 탈장착 가능한 체결구조를 갖고 구성되어 공급되는 정화공기를 안면부 측으로 층류 공기 흐름으로 분출하도록 구성되는 정화공기 분사모듈과, 상기 정화공기 분사모듈이 중앙부에 결합되는 플렉시블한 재질의 지지체, 및 및 상기 지지체의 상부에 구비되어 외부의 공기 유입을 최소화하도록 하는 투명 가림막을 포함한다.

더하여, 상기 정화공기 분사모듈은, 상기 송기 호스의 타단부와 탈장착 가능하게 결합되며 공기가 유입되도록 구성되는 체결구와, 상기 체결구와 연통되어 형성되며 상향 층류 흐름을 형성하여 에어커튼 공기흐름을 발생시키도록 구성되는 분사 노즐구, 및 일단부는 상기 체결구의 외측으로 노출되고, 타단부는 상기 체결구와 분사 노즐구의 연통로에 구비되어 상기 분사 노즐구로 유입되는 공기량을 조절하는 조절 밸브를 포함하고, 상기 분사 노즐구는, 상향 층류 흐름을 형성하는 개구부를 가지며, 내측에 가이드 베인을 포함한다.

또한, 상기 정화공기 분사유닛은, 상기 지지체의 하단에서 외측으로 더 연장되는 소정 두께의 판상 연장부와, 상기 체결구 및 지지체 중 적어도 하나에 탈부착되게 구성되는 보조스크린 수단, 및 목에 걸치거나 귀에 거는 거치수단 중 적어도 하나를 더 포함한다.

더하여, 상기 보조스크린 수단은, 투명수지 또는 부직포 재질의 스크린 부재와, 상기 스크린 부재의 복수 개소에 구비되는 탈부착 부재와, 상기 스크린 부재의 상단부에 구비되는 변형 가능한 유연 와이어를 포함한다.

또한, 상기 정화공기 분사유닛은, 상기 지지체의 하단에서 외측으로 더 연장되는 소정 두께의 판상 연장부와, 상기 지지체에 높이 조정 가능하게 구비되는 보조스크린 수단 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 보조스크린 수단은, 양단부가 상기 지지체에 힌지 결합되는 투명 스크린 부재, 및 상기 스크린 부재의 상단부에 구비되는 변형 가능한 유연 와이어를 포함한다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치는, 얼굴에 고정 착용하는 장착구 없이도 다양한 사용모드를 통하여 얼굴에 착용하는 장착구 없이도 안면 측으로 공기를 에어커튼방식으로 공급함으로써, 매우 나쁨 수준의 미세먼지 환경 가운데서도 외관의 미적손상이 없이 좋은 공기 수준으로 쾌적한 호흡을 가능하게 하는 효과를 가져다준다.

또한, 필요시 투명한 전면 보조 스크린을 부착하여 입과 코의 안면부를 일부 커버하지만 미적 손상을 최소화하면서도 바람이 심한 경우에 안정적으로 쾌적한 호흡을 가능하게 하는 효과가 있다.

이와 함께, 가볍고 전력소모가 적은 전동식 공기정화장치와 길이 조정이 가능한 공기공급 호스를 공기정화장치에 일체화시킴으로써, 휴대 기능을 향상시켜 휴대성과 자유로운 활동성을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치의 구성관계를 나타낸 장치구성도.
도 2는 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 있어서, 정화공기 공급유닛의 구성관계를 나타낸 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 있어서, 정화공기 분사유닛에 구비되는 보조스크린 부재의 개략적인 구성관계를 나타낸 예시구성도.
도 4(a)(b)(c)는 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치의 실시예를 나타낸 사용상태도.
도 5(a)(b)(c)는 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 있어서, 정화공기 분사유닛의 실시예를 나타낸 사용상태도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

첨부도면 중 도 1은 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치의 구성관계를 나타낸 장치구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 있어서 정화공기 공급유닛의 구성관계를 나타낸 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 있어서 정화공기 분사유닛에 구비되는 보조스크린 부재의 개략적인 구성관계를 나타낸 예시구성도이고, 도 4(a)(b)(c)는 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치의 실시예를 나타낸 사용상태도이며, 도 5(a)(b)(c)는 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 있어서 정화공기 분사유닛의 실시예를 나타낸 사용상태도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치는, 공기를 정화하고 정화된 공기를 공급하도록 구성되는 정화공기 공급유닛(100)과, 상기 정화공기 공급유닛(100)을 신체의 소정 부위에 거치하거나 장착하여 착용하도록 구성되는 정화공기공급유닛 거치수단과, 상기 정화공기 공급유닛(100)에 의해 정화된 공기를 안면부에 에어커튼(air-curtain) 형태로 분출하도록 구성되는 정화공기 분사유닛(200)과, 상기 정화공기 분사유닛(200)을 신체의 목부위에 거치하거나 장착하여 착용하도록 구성되는 정화공기분사유닛 거치수단을 포함한다.

정화공기 공급유닛(100)은, 앞서 설명한 바와 같이 공기를 정화하고 정화된 공기를 공급하도록 구성되는 것으로, 원형 또는 다각형의 형태로 형성되며 내부 장착 공간을 갖는 유닛 바디(110)와, 상기 유닛 바디(110)의 일측에 탈부착 가능하게 구비되어 공기를 정화시키는 정화 모듈(120)과, 상기 유닛 바디(110)의 장착 공간 일측에 구비되어 상기 정화 모듈(120)을 통해 공기를 흡입하여 송풍시키도록 구성되는 송풍 모듈(130), 및 상기 송풍 모듈(130)로부터의 공기를 상기 정화공기 분사유닛(200)으로 공급하도록 구성되는 송기 호스(140)를 포함한다.

상기 유닛 바디(110)는, 도면에서 원형 함체 형태로 형성되는 경우를 예시하여 나타내고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 사각형 등의 다각형의 함체 형태로 형성될 수 있다.

후술하겠지만, 상기 유닛 바디(110)는 송기 호스(140)가 그 유닛 바디(110)의 내부 장착 공간에 수용될 수 있게 구성되는데, 이때 상기 송기 호스(140)는 유니 바디(110)에 수용된 상태에서 인출 가능하고, 소정 길이 인출된 상태에서 고정될 수 있으며, 상기 정화공기 분사유닛(200)과의 연결 해제시 상기 유닛 바디(110)의 내부 장착 공간으로 자동으로 인입될 수 있도록 구성되게 된다.

계속해서, 상기 정화 모듈(120)은, 공기 유입을 위한 복수의 슬롯(slot / 홈)이 형성되며, 상기 유닛 바디(110)에 탈장착 가능하게 결합되는 정화 커버(121), 상기 정화 커버(121)에 교체가능하게 구비되는 정화 필터(122)를 포함한다.

상기 정화 커버(121)는, 예컨대 유닛 바디(110)와 나사산 체결방식 또는 베이오넷 체결방식으로 탈장착 가능하게 결합되며, 원형 뚜껑 형태로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 베이오넷(bayonet) 체결방식은, 정화 커버(121)와 유닛 바디(110) 중 하나의 단부가 한 쌍의 "ㄱ"자형 체결홈이 대칭되게 형성되는 원통형 체결부로 형성되고, 다른 하나의 단부는 한 쌍의 체결돌기가 대칭되게 형성되는 원통형 체결부로 형성되어, 상기 체결 돌기를 "ㄱ"자형 체결홈의 수직방향으로 끼운 다음, 다시 수평 방향으로 회전시켜서(예컨대, 8도에서 30도 사이) 한 번에 체결하여 고정하는 방식이다.

상기 정화 필터(122)는, 헤파 필터(Hepa Filter)로 이루어질 수 있는바, 초미세먼지를 99% 이상 제거할 수 있는 여과면적 100~300Cm²의 교체용 헤파필터인 것이 바람직하다. 사용용도에 따라 냄새 등의 공기 중 오염물질을 제거할 수 있는 섬유상 활성탄이 복합된 다기능 필터를 적용할 수도 있다.

여기서, 상기 정화 모듈(120)은, 상기 정화 커버(121)의 일측에 구성되어 정화 필터(122)의 오염 정도를 확인하여 정화 필터(122)의 교체시기를 확인할 수 있는 교체 지시계(123)를 더 포함할 수 있다,

상기 교체 지시계(123)는, 일 실시 예로 상기 정화 필터(122)의 장시간 사용시 미세먼지로 막히게 되면 후술하는 송풍모듈(120)의 공기 블로어의 흡입압력 음압의 증가에 따른 힘을 이용하여 전기적 센서가 없이 물리적으로 작동하는 지시계로 구성될 수 있다. 또한, 전자식 압력센서 지시계로 구성될 수도 있다.

이와 같이 구성되는 정화 모듈(120)은, 사용자가 용이하게 탈장착할 수 있으며, 정화 필터(122)의 교체 시기를 쉽게 확인할 수 있어 적절한 시기에 정화 필터(122)를 교체하여 효과적으로 사용할 수 있게 된다.

계속해서, 상기 송풍 모듈(130)은, 상기 정화 모듈(120)을 통해 공기를 흡입하여 상기 송기 호스(140)로 정화공기를 송풍하도록 구비되는 공기 블로어(131), 상기 공기 블로어(131)의 구동력을 제공하기 위한 배터리(132), 상기 유닛 바디(110)의 일측에 구비되어 상기 공기 블로어(131)를 제어 조작하기 위한 조작 스위치 또는 조작 버튼을 포함한다.

본 발명에서, 상기 공기 블로어(131)는, 상기 정화 모듈(120)을 통해 여과된 정화 공기를 송풍시키기 위하여 최대 100리터/분, 흡입-토출 압력차를 250파스칼 이상 유지할 수 있도록 2단 이상의 소형 터빈형식 공기블로어를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공기 블로어(131)의 작동은 5W 이하로 사용전력을 최소화 하면서 회전소음을 줄이기 위해 터빈의 회전수는 5000rpm이하로 낮게 유지하고, 그 터빈 직경은 50mm 이하로 최소화 하여, 휴대성을 위한 최적화 설계로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 배터리(132)는 소모형 베터리 혹은 재충전식 배터리를 사용할 수 있다.

참고로, 본 발명의 발명자는 시제작품에 대한 실험을 통해 12V-2Ah 용량의 재충전이 가능한 리튬이온 배터리를 이용하여 50리터/분의 공기유량으로 초미세먼지 100㎍/m³ 수준을 정화모듈(120)를 통해 0㎍/m³ 수준으로 8시간 이상 동안 99% 이상의 완벽한 제거가 가능함을 확인하였다.

계속해서, 상기 송기 호스(140)는, 유연성이 큰 주름식의 플렉시블 호스로 이루어지며, 일단부(공기 흐름을 기준으로 하류 측 단부)는 상기 정화공기 분사유닛(200)에 탈장착될 수 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 상기 송기 호스(140)의 일단부는, 정화공기 분사유닛(200)의 연결구에 신속체결방식으로 쉽게 탈장착이 가능한 체결구조를 갖는 탈장착구로 이루어진다.

본 발명에서, 상기 송기 호스(140)는, 최대 80Cm길이, 최소 내경 15mm의 가볍고 유연성이 큰 주름식 송기 호스로 이루어질 수 있음이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 본 발명은 상기 송기 호스(140)를 사용하지 않을 때 유닛 바디(110) 내에 감겨져 있도록 하고, 사용시에는 사용자가 원하는 길이로 쉽게 인출하여 사용할 수 있도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 송풍 모듈(130)로부터 공기를 제공받을 수 있게 구비되며, 상기 송기 호스(140)의 타단부와 연통 연결되는 회전 가능한 접속구(150)와, 상기 송기 호스(140)가 유닛 바디(110)의 내부 장착 공간으로 말아 인입될 수 있게 상기 접속구(150)에 회전 탄성력을 제공하는 자동당김 스프링부재(160), 및 상기 유닛 바디(110)에 구성되어 상기 송기 호스(140)의 인·입출시 걸림고정하고 고정해제하는 일방향 클러치 수단(170)을 포함한다.

상기 접속구(150)와 자동당김 스프링부재(160) 및 일방향 클러치 수단(170)은, 공지의 구성이나 구조를 채용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 상기 자동당김 스프링부재(160)에 의해 당김되어 유닛 바디(110)의 수용 공간에 수용 될 때, 정화공기 분사유닛(200)에 연결되는 측의 송기 호스(140)의 단부는 유닛 바디(110) 내부로 인입되지 않도록 구성된다.

다음으로, 상기 정화공기 공급유닛(100)을 신체의 소정 부위에 거치하거나 장착하여 착용하도록 구성되는 정화공기공급유닛 거치수단은, 어깨에 걸어 착용하거나 허리부에 걸어 착용할 수 있는 띠방식(벨트식) 착용구, 또는 허리띠나 포켓 등에 꼽아 착용할 수 있는 클립방식 착용구로 구성될 수 있다. 도면에서는 어깨에 걸어 착용하는 띠방식 착용구(101)를 예시로 나타내고 있다.

이어서, 상기 정화공기 공급유닛(100)에 의해 정화된 공기를 안면부에 에어커튼(air-curtain) 형태로 분출하도록 구성되는 정화공기 분사유닛(200)에 대하여 설명한다.

정화공기 분사유닛(200)은, 상기 정화공기 공급유닛(100)에 의해 정화된 공기를 안면부에 에어커튼(air-curtain) 형태로 분출하도록 구성되는 것으로, 상기 송기 호스(140)에 탈장착 가능한 체결구조를 갖고 구성되어 정화공기를 공급받아 안면부 측으로 층류 공기 흐름의 정화공기를 분출하도록 구성되는 정화공기 분사모듈(210)과, 상기 정화공기 분사모듈(210)이 중앙부에 결합되는 유연한 재질의 지지체(220)를 포함한다.

상기 정화공기 분사모듈(210)은, 상기 송기 호스(140)의 타단부와 암수 체결구조로 탈장착 가능하게 결합되어 정화공기가 유입되도록 구성되는 체결구(211)와, 상기 체결구(211)와 연통되어 일체로 형성되며 상향 층류 흐름을 형성하여 에어커튼 공기흐름을 발생시키도록 구성되는 분사 노즐구(212), 및 일단부는 상기 체결구(211)의 외측으로 노출되고, 타단부는 상기 체결구(211)와 분사 노즐구(212)의 연통로에 구비되어 상기 분사 노즐구(212)로 유입되는 공기량을 조절하는 조절 밸브(213)를 포함한다.

상기 분사 노즐구(212)는, 상향 층류 흐름을 형성하는 개구부를 가지며, 내측에 유선형의 가이드 베인을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 유선형 가이드 베인을 따라 공기흐름이 유도되고, 그 개구부는 반달형으로 형성된다. 또한, 공기흐름이 반달형 개구부까지 유선형으로 확대되는 구조를 가지며, 개구부로부터 층류의 공기 흐름이 형성되어 분사되게 된다.

상기 지지체(220)는, 실리콘과 같은 유연성 재질로 이루어지며, 소정 두께와 형태로 형성되는 밴드형 틀 지지체로 이루어질 수 있다. 또한, 정화공기 분사모듈(210)이 중앙부에 장착 고정되도록 구성된다.

여기서, 본 발명은 상기 지지체(220)의 상부에 구비되어 외부의 공기 유입을 최대한 막을 수 있는 투명 가림막(221)을 더 포함할 수 있다. 이러한 투명 가림막(221)이 더 포함되는 경우, 후술하는 보조스크린 수단(240)이 상기 투명 가림막(221)에 탈부착되게 구비될 수 있다.

본 발명에서, 상기 정화공기 분사유닛(200)은 지지체(210)의 하단에서 외측으로 더 연장되는 소정 두께의 판상 연장부(230)를 더 포함한다. 상기 판상 연장부(230)는 지지체(210)와 동일하게 실리콘 재질로 이루어진다.

이러한 판상 연장부(230)는, 얼굴형에 따라 밀착하여 외부공기의 유입을 최대한 억제할 수 있게 한다.

또한, 상기 정화공기 분사유닛(200)은, 상기 체결구(210) 및/또는 지지체(220)에 탈부착되는 보조스크린 수단(240)을 더 포함할 수 있다. 여기서의 상기 보조스크린 수단(240)은, 투명하고 얇은 수지 재질 또는 부직포 재질의 스크린 부재(241), 상기 스크린 부재(241)의 복수 개소에 구비되는 탈부착 부재(242)를 포함한다.

상기 탈부착 부재(242)는, 접착 테이프, 버턴 또는 벨크로로 이루어질 수 있다.

상기 보조스크린 수단(240)은, 체결구(210) 및/또는 지지체(220)의 상부에 부착되어 외부 공기의 유입을 방지하거나 최소화할 수 있다.

또한, 상기 보조스크린 수단(240)에서 상기 스크린 부재(241)의 상단부에는 변형 가능한 유연 와이어(243)가 구비된다. 상기 와이어(243)는 임베딩(embedding)되어 구비될 수 있다.

이러한 와이어(243)는, 외부공기의 유입을 최소화하며, 사용자의 코 근처의 형태에 맞게 구부릴 수 있게 한다.

또한, 상기 보조스크린 수단(240)의 스크린 부재(241)는, 탈부착 부재(242)를 통한 탈부착 방식이 아닌, 양단부가 힌지결합되어 상하로 올리고 내리는 방식으로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 정화공기 분사유닛(200)은, 정화공기 공급유닛(100)으로부터 공급되는 정화공기를 조절 밸브(213)를 통해 조절하고 유선형 가이드 베인의 분사 노즐구(212)를 통하여 상방향으로 배출되어 얼굴 하부에 에어커튼을 만들어 준다.

이때, 분사 공기 유량이 너무 많든지 흐름의 교란이 생기면 난류를 형성하여 외부 공기의 다량 혼입을 초래하고 장시간 안면에 과도한 찬 공기의 흐름으로 호흡기에 좋지 못한 영향을 줄 수도 있으므로, 본 발명의 발명자가 시제작한 시제작품 실험에 따르면, 안면에 적정 풍속 0.3~0.6m/sec를 유지할 때 개구부에서 고른 풍향이 유지되고 층류공기 형성이 원활함을 확인하였다.

다음으로, 상기 정화공기 분사유닛(200)을 신체의 목부위에 거치하거나 장착하여 착용하도록 구성되는 정화공기분사유닛 거치수단은, 신체의 목부위에 거치하거나 귀에 장착할 수 있는 구성이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.

도면에 나타낸 실시 예로서, 상기 정화공기분사유닛 거치수단은 상기 지지체(220)의 양단부 각각에 구비되어 사용자의 목에 걸치는 끈(321)과 귀에 걸 수 있는 끈(바람직하게는, 신축가능한 끈)(310)으로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 정화공기 분사유닛(200)의 위치를 조정하기 위하여 지지체(220)에 좌우 두 끈(321)과 손잡이(322)를 이용하여 조거나 풀 수 있도록 구성할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 대한 본 발명의 발명자의 실험에 따르면, 초미세먼지 농도가 매우 나쁜 수준의 대기오염(예: 76㎍/m³ 이상) 가운데서도 안면 하부에 적정량의 정화된 공기를 불어 에어커튼 방식으로 층류흐름(laminar flow)을 형성해 주게 되면, 적정 보호 수준(예: 환경부 좋음 수준 0~15㎍/m³)의 호흡이 충분히 가능함을 알 수 있었다. 이는 층류흐름을 통하여 공기분사시 오염된 외부 공기의 혼입을 최소화 할 수 있는데 이러한 층류 흐름을 유지하기 위해서는 적절한 공기분사 방식과 적정 공기속도를 유지하는 것이 중요하였으며, 필요시 보조스크린 수단 및 연장부와 같은 수단을 통해 외부 바람에 의한 교란을 차단하였다.

구체적으로, 본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치의 사용 예에 대하여 세가지 모드를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치는, 주변 환경상황에 따라 세 가지 작동 모드로 사용할 수 있으며, 시제작한 시제작품을 통한 실험 결과와 함께 설명한다.

첫 번째 사용모드로서, 실내와 같이 외부 바람의 간섭이 거의 없을 때는 도3과 도 4(a)에서와 같이 목 하부에 목걸이 형태로 위치하여 안면 하부에서 분사해도 충분히 쾌적한 수준의 공기를 흡입할 수 있다.

실시 예로서, 초미세먼지 70㎍/m³의 외부공기 가운데 개구면적 20Cm³의 분사노즐로 정화공기를 50리터/분 분사했을 때 입 코 주변에서 평균 12 ㎍/m³ 수준으로 비교적 좋은 공기수준을 유지할 수 있었다. 즉, 외부공기의 혼입률이 1/4 이하로 유지될 수 있음을 보여주었다. 이때 사용자가 얼굴 위치를 약간 하향 조정함으로써 훨씬 많은 정화공기를 흡입할 수 있다. 이 위치는 얼굴에 전혀 착용이 되지 않은 상태로서 외적 미관 측면에서 가장 좋은 방식이라 할 수 있다.

두 번째 사용모드는, 야외에서 외부바람이 조금 있을 때 도 3과 도 4(b)와 같이 턱 아래에 위치시켜 분사하는 방식이다. 이때 턱 아래의 고정을 위하여 귀에 끈(310)을 걸어 착용한다. 이때 정화공기 분사유닛(200)의 아래 부분은 유연한 실리콘 재질의 연장부(230)가 얼굴형에 따라 밀착하여 외부 공기의 유입을 최대한 억제할 수 있게 한다. 착용시 안면 하부 가까이 형성되는 에어커튼은 1m/sec 이하의 약한 바람에 의한 외부 공기의 혼입을 충분히 막을 수 있다. 첫 번째 위치보다는 외적 미관 측면에서 불리하지만 자연스런 안면 외관은 그대로 유지할 수 있으며 대화가 가능하고 음식 섭취도 부분적으로 가능하다.

세 번째 사용모드는, 외부의 바람이 셀 경우 도 3과 도 4(c)와 같이 턱 아래에 고정하되 바람을 막을 수 있도록 보조스크린 수단(240)의 투명한 스크린부재(241)를 부착하여 콧등까지 가리는 방식이다. 이 스크린부재(241)를 사용함으로써 혼입을 일으키는 외부 바람은 대부분 차단할 수 있어 최고 수준의 정화 공기를 흡입할 수 있다. 이는, 실내나 바람이 없는 경우에도 집중적인 정화 공기의 흡입이 필요할 때 사용할 수 있다. 또한. 스크린 부재(241)에는 변형 가능한 유연 와이어(243)가 구비되어 있어 사용자의 코 근처의 형태에 맞게 구부려 외부 바람의 유입을 더욱 확실하게 차단할 수 있게 된다. 이러한 세 번째 모드의 경우, 공기의 양이 너무 많아 호흡에 불편을 줄 수도 있으므로 사용자가 조절밸브(213)를 이용하여 공기량을 조절할 수 있다.

여기서, 심한 바람이 있을 때는 일반 마스크를 정화공기 분사유닛(200) 위에 착용하여 더욱 완벽한 차단을 할 수도 있다. 이 경우, 굳이 미세먼지용 마스크를 착용할 필요가 없으며 바람막이용 일반 천마스크 정도면 충분하고 이 경우도 정화공기가 계속 공급되므로 호흡 저항은 전혀 지장을 주지 않는다.

정리하여, 본 발명의 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치에 의하면, 세 가지 사용모드를 통하여 얼굴에 고정 착용하는 장착구 없이도 안면 측으로 공기를 에어커튼방식으로 공급함으로써, 매우 나쁨 수준의 미세먼지 환경 가운데서도 외관의 미적손상이 없이 좋은 공기 수준으로 쾌적한 호흡을 가능하게 하며, 사용자가 필요시 투명한 전면 보조 스크린을 부착함으로써 바람이 심한 경우에도 안정적으로 쾌적한 호흡을 가능하게 하는 효과를 거둘 수 있다.

이상의 실시로 인한 효과를 요약하면, 가볍고 전력소모가 적은 전동식 공기정화장치와 길이 조정이 가능한 공기공급 호스를 공기정화장치에 일체화시키고, 안면의 기구 착용을 최소화하여 외곽상 미적 손상을 최소화 하면서도 휴대성과 자유로운 활동성 도모가 가능한 효과를 거둘 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 정화공기 공급유닛, 101 : 착용구
110 : 유닛 바디, 120 : 정화 모듈
121 : 정화 커버, 122 : 정화 필터
123 : 교체 지시계, 130 : 송풍 모듈
131 : 공기 블로어, 132 : 배터리
140 : 송기 호스, 150 : 접속구
160 : 자동당김 스프링부재, 170 : 일방향 클러치 수단
200 : 정화공기 분사유닛, 210 : 정화공기 분사모듈
211 : 체결구, 212 : 분사 노즐구
213 : 조절 밸브, 220 : 지지체
221 : 투명 가림막, 230 : 판상 연장부
240 : 보조스크린 수단, 241 : 스크린 부재
242 : 탈부착 부재, 243 : 와이어
310, 321 : 끈, 322 : 손잡이

Claims

공기를 정화하고 정화된 공기를 공급하도록 구성되는 정화공기 공급유닛;
상기 정화공기 공급유닛을 신체의 소정 부위에 거치하거나 장착하여 착용하도록 구성되는 정화공기공급유닛 거치수단;
상기 정화공기 공급유닛에 의해 정화되어 공급되는 공기를 안면부에 에어커튼(air-curtain) 형태로 분출하도록 구성되는 정화공기 분사유닛; 및,
상기 정화공기 분사유닛을 신체의 목부위에 거치하거나 장착하여 착용하도록 구성되는 정화공기분사유닛 거치수단;을 포함하고,
상기 정화공기 공급유닛은, 소정 형태의 함체형으로 형성되는 유닛 바디와, 상기 유닛 바디의 일측에 탈부착 가능하게 구비되어 공기를 정화시키는 정화 모듈과, 상기 유닛 바디에 구비되어 상기 정화 모듈을 통해 공기를 흡입하여 송풍시키도록 구성되는 송풍 모듈과, 상기 송풍 모듈로부터의 공기를 상기 정화공기 분사유닛으로 공급하도록 연결되는 송기 호스를 포함하고,
상기 정화공기 분사유닛은, 상기 송기 호스의 일단부와 탈장착 가능한 체결구조를 갖고 구성되어 공급되는 정화공기를 안면부 측으로 층류 공기 흐름으로 분출하도록 구성되는 정화공기 분사모듈과, 상기 정화공기 분사모듈이 중앙부에 결합되는 플렉시블한 재질의 지지체, 및 상기 지지체의 상부에 구비되어 외부의 공기 유입을 최소화하도록 하는 투명 가림막을 포함하고,
상기 정화공기 분사모듈은, 상기 송기 호스의 타단부와 탈장착 가능하게 결합되며 공기가 유입되도록 구성되는 체결구와, 상기 체결구와 연통되어 형성되며 상향 층류 흐름을 형성하여 에어커튼 공기흐름을 발생시키도록 구성되는 분사 노즐구, 및 일단부는 상기 체결구의 외측으로 노출되고, 타단부는 상기 체결구와 분사 노즐구의 연통로에 구비되어 상기 분사 노즐구로 유입되는 공기량을 조절하는 조절 밸브를 포함하며,
상기 분사 노즐구는, 상향 층류 흐름을 형성하는 개구부를 가지며, 내측에 가이드 베인을 포함함을 특징으로 하는 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 정화 모듈은, 공기 유입을 위한 복수의 슬롯(slot)이 형성되고, 상기 유닛 바디에 탈장착 가능하게 결합되는 정화 커버와, 상기 정화 커버에 교체가능하게 구비되는 정화 필터를 포함하며,
상기 송풍 모듈은, 정화공기를 송풍하도록 구비되는 공기 블로어와, 상기 공기 블로어의 구동력을 제공하기 위한 배터리와, 상기 유닛 바디의 일측에 구비되어 상기 공기 블로어를 제어 조작하기 위한 조작 스위치를 포함함을 특징으로 하는 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 송기 호스는, 플렉시블한 호스로 형성되되, 일단부는 상기 정화공기 분사유닛에 탈장착될 수 있는 구조로 구성되고,
상기 송풍 모듈은, 상기 송기 호스의 타단부와 연통 연결되는 회전 가능한 접속구와, 상기 접속구에 회전 탄성력을 제공하는 자동당김 스프링부재와, 상기 유닛 바디에 구성되어 상기 송기 호스의 인·입출시 걸림고정하고 고정해제하는 일방향 클러치 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 정화공기 분사유닛은, 상기 지지체의 하단에서 외측으로 더 연장되는 소정 두께의 판상 연장부와, 상기 체결구 및 지지체 중 적어도 하나에 탈부착되게 구성되는 보조스크린 수단, 및 목에 걸치거나 귀에 거는 거치수단 중 적어도 하나를 더 포함함을 특징으로 하는 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치.
제8항에 있어서,
상기 보조스크린 수단은, 투명수지 또는 부직포 재질의 스크린 부재와, 상기 스크린 부재의 복수 개소에 구비되는 탈부착 부재와,
상기 스크린 부재의 상단부에 구비되는 변형 가능한 유연 와이어를 포함함을 특징으로 하는 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치.
제1항에 있어서,
상기 정화공기 분사유닛은, 상기 지지체의 하단에서 외측으로 더 연장되는 소정 두께의 판상 연장부와, 상기 지지체에 높이 조정 가능하게 구비되는 보조스크린 수단 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 보조스크린 수단은, 양단부가 상기 지지체에 힌지 결합되는 투명 스크린 부재, 및 상기 스크린 부재의 상단부에 구비되는 변형 가능한 유연 와이어를 포함함을 특징으로 하는 에어커튼 방식 휴대용 호흡 보호장치.