KR102288426B1 - 공기질 관리기, 이를 관리하는 시스템, 및 그의 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리기는 몸체; 상기 몸체 내에 구비되고, 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입하는 공기 흡입부; 공기이동관을 따라 이동하는 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하는 센서부; 상기 공기이동관 내로 자외선 및 오존을 공급하여 상기 흡입된 공기를 살균하는 공기살균부; 상기 흡인된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스를 필터링하는 공기필터부; 상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하는 공기 송풍부; 상기 송품팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하는 공간면적 산출부; 및 상기 공간면적 산출부에서 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍부를 제어하는 정보처리부를 포함한다.

Description

공기질 관리기, 이를 관리하는 시스템, 및 그의 방법{Air quality controllers, systems and methods for managing them}
본 발명은 공기질 관리기, 시스템 및 그의 방법에 관한 것이다.
산업 환경의 변화로 인해 인체에 치명적인 질환을 유발하는 공기중 오염물질의 증가와 부유세균과 유해물질에 대한 관심이 점차 높아지면서 제균, 항균, 살균 기능등 공기 매개형 생활 가전기기(에어컨, 제습기, 공기청정기, 선풍기 등)의 판매가 증가하고 있으며 다양한 신기술이 적용된 가전기기의 개발도 늘어나고 있다.
그러나 위와 같은 가전기기는 대부분 단일 기능(공기청정 또는 공기살균 등) 또는 단일 기능으로 구성되어 있어 사용자 환경과 목적의 변화에 대응할 수 없다.
공개특허공보 제10-2009-0095077호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 공기질 관리기 및 이를 관리하는 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리기는 몸체; 상기 몸체 내에 구비되고, 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입하는 공기 흡입부; 공기이동관을 따라 이동하는 상기 공기 흡입부에서 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하는 센서부; 상기 공기이동관 내로 자외선 및 오존을 공급하여 상기 공기 흡입부에서 흡입된 공기를 살균하는 공기살균부; 상기 공기 흡입부에서 흡인된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스를 포집하는 공기필터부; 상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하는 공기 송풍부; 상기 송풍팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하는 공간면적 산출부; 및 상기 공간면적 산출부에서 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 상기 공기 송풍부를 제어하는 정보처리부를 포함하고, 상기 공기필터부는 기 설정된 간격으로 이격된 복수 개의 공기필터; 상기 공기필터 간에 위치하고, 공기필터를 통과하는 공기량에 따라 회전수가 가변되는 복수 개의 무동력 팬; 및 상기 무동력 팬의 RPM을 측정하는 RPM 측정부를 포함하고, 상기 정보처리부는 상기 복수 개의 무동력 팬의 RPM를 산출하여 상기 공기필터부에서 포집된 미세먼지의 포집량 및 공기 차압을 산출하는 것을 특징으로 한다.
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상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리 시스템은 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입한 후, 공기이동관을 따라 이동하는 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하고, 상기 공기이동관 내로 자외선 및 오존을 공급하여 상기 흡입된 공기를 살균처리 및 상기 흡인된 공기 내의 미세먼지, 유해가스 및 오존을 흡착시켜 필터링하고, 상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하되, 상기 송품팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하고, 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍부를 제어하는 공기질 관리기; 및 상기 공기질 관리기의 동작을 모니터링하고, 모니터링 정보와 학습된 공간별 공기질 관리운영정보를 비교하여 상기 공기질 관리기의 동작상태의 이상유무를 판단하는 공기질 관리기 관리서버를 포함하고, 상기 공기질 관리기는 몸체; 상기 몸체 내에 구비되고, 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입하는 공기 흡입부; 공기이동관을 따라 이동하는 상기 공기 흡입부에서 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하는 센서부; 상기 공기이동관 내로 자외선 및 오존을 공급하여 상기 공기 흡입부에서 흡입된 공기를 살균하는 공기살균부; 상기 공기 흡입부에서 흡인된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스를 필터링하는 공기필터부; 상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하는 공기 송풍부; 상기 송품팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하는 공간면적 산출부; 및 상기 공간면적 산출부에서 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 상기 공기 송풍부를 제어하는 정보처리부를 포함하고, 상기 공기필터부는 기 설정된 간격으로 이격된 복수 개로 공기필터; 상기 공기필터 간에 위치하고, 공기필터를 통과하는 공기량에 따라 회전수가 가변되는 복수 개의 무동력 팬; 및 상기 무동력 팬의 RPM을 측정하는 RPM 측정부를 포함하고, 상기 정보처리부는 상기 복수 개의 무동력 팬의 RPM를 산출하여 상기 공기필터부에서 포집된 미세먼지의 포집량 및 공기 차압을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리기의 동작방법은 공기 흡입부에서 기 설정된 시간동안 공간 내의 공기를 흡입하는 단계; 센서부에서 흡입된 공기 내의 미세먼지 농도 및 유해가스의 농도를 검출하고, 공기필터부에서 상기 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스의 포집량을 정보처리부에서 산출하는 단계; 공기살균부에서 상기 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스를 포집 및 제거하는 과정에서 상기 공기에 자외선 및 오존을 공급하여 상기 흡인된 공기를 살균시키는 단계; 공기 송풍부에서 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하는 단계; 공간면적 산출부에서 상기 송풍팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하는 단계; 및 상기 정보처리부에서 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍량을 조절하는 단계를 포함하고, 상기 포집량을 정보처리부에서 산출하는 단계는 상기 공기필터부 내에 기 설정된 간격으로 이격된 복수 개의 공기필터 사이에 배치된 복수 개의 무동력 팬 각각의 RPM을 기초로 공기 차압을 산출하고, 산출된 공기 차압을 기초로 공기필터의 포집량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공간 면적 인식 기능과 인체감지기능을 통해 최적의 CFM을 구성할 수 있고, 효과적인 실내 공기 정화 시간 및 이의 제어과정을 통해 공기관리기의 에너지 사용량을 절감할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 정확한 센서별 운영 구조를 통해 센서별 오차범위를 축소한 데이터 생성 환경과 기기가 설치된 환경의 센서별 데이터를 저장 및 운영하는 학습 기능을 통해 공간 내 공기 유해 알림과 조치방안 안내를 통해 유해요소 회피 환경을 제공할 수 있다는 이점을 제공한다.
또한, 공기중 유해물질 정화에 주기적인 교체와 관리가 필요한 필터의 장기적인 재활용을 통해 산업쓰레기 양산을 감소시킬 수 있고, 공기관리의 모든 기능을 통합운영하고 표준화하여 단일 효율과 기능만을 갖춘 공기정화기기들의 반복구매를 통한 산업쓰레기 양상을 줄여주는 데 이바지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리 시스템의 네트워크 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기질 관리기의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 공간면적에 따라 토출유로의 개방률 및 유속의 변화를 설명하기 위한 일 예시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 공기살균부의 세부구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명에서 개시된 공기필터의 적층형태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 공기필터부 내의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 도 1에 도시된 공기질 관리기의 몸체에 구비된 인체감지센서 및 통신부의 위치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 공기질 관리기의 동작방법의 흐름도이다.
도 9는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 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.
명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 한편, '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, '~부'는 어드레싱 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체 지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 명세서에 있어서 단말, 장치 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말, 장치 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말, 장치 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.
본 명세서에서 있어서, 단말과 매핑(Mapping) 또는 매칭(Matching)으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는, 단말의 식별 정보(Identifying Data)인 단말기의 고유번호나 개인의 식별정보를 매핑 또는 매칭한다는 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들에 기초하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리기, 이를 관리하는 시스템 및 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리 시스템의 네트워크 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 공기질 관리기의 세부구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 공간면적에 따라 토출유로의 개방률 및 유속의 변화를 설명하기 위한 일 예시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 공기살균부의 세부구성을 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 본 발명에서 개시된 공기필터의 적층형태를 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 도 2에 도시된 공기필터부 내의 구조를 설명하기 위한 예시도이고, 도 7은 도 1에 도시된 공기질 관리기의 몸체에 구비된 인체감지센서 및 통신부의 위치를 설명하기 위한 예시도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리 시스템(500)은 공기질 관리기(100), 중계단말(200) 및 공기질 관리서버(300)를 포함한다.
상기 공기질 관리기(100)는 중계단말과 근거리 통신망을 통해 연결되고, 상기 중계단말(200)과 공기질 관리서버(300)는 네트워크로 통신한다.
여기서, 네트워크는 복수의 단말 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의 미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 RF, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5GPP(5th Generation Partnership Project) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스 (Bluetooth) 네트워크, NFC 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
하기에서, 적어도 하나의 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 또한 각 구성요소가 단수 또는 복수로 구비되는 것은 실시예에 따라 변경가능하다 할 것이다.
먼저, 본원에서 언급하는 공기질 관리기(100)는 다양한 환경에서 사용할 수 있는 다목적 기능과 구조를 표준화해 폐가전 수요를 감소시키고 공간별 유해물질 데이터의 최대 수집을 통해 다양한 실내환경에 따른 질병 발생의 원인을 찾을 수 있도록 정확한 센서별 데이터 수집구조를 표준으로 구성하여 사용자별 실내 공기환경 개선에 필요한 기능과 편의를 제공하기 위한 장치일 수 있다.
보다 구체적으로, 공기질 관리기(200)는 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입한 후, 공기이동관을 따라 이동하는 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하고, 상기 공기이동관 내로 자외선 및 오존을 공급하여 상기 흡입된 공기를 살균처리 및 상기 흡인된 공기 내의 미세먼지, 유해가스 및 오존을 흡착시켜 필터링하고, 상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하되, 상기 송품팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하고, 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍부를 제어하는 장치일 수 있다.
또한, 상기 공기질 관리기(100)는 도 3 참조, 공간 내의 공기흐름이 단방향 대류 현상이 발생하도록 정화 또는 살균한 공기를 단방향으로 배출하는 방향고정장치(FLAP)가 장착된 장치일 수 있다.
또한, 상기 공기질 관리기(100)는 송풍팬의 시간당 유속량이 일정하게 유지될 경우, 단계별로 토출유로의 개방률 또는 토출유속을 증대 또는 감소시켜 공기순환면적에 따라 빠른 공기순환이 이루어지도록 동작하는 장치일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 공기질 관리기(200)는 몸체부(101), 공기흡입부(110), 공기필터부(120), 센서부(130), 공기살균부(140), 공기송풍부(150), 공간면적 산출부(160) 및 정보처리부(170)를 포함한다.
상기 공기질 관리기(100)는 설정된 반경에 위치한 인체를 감지하는 인체 감지 센서 및 중계단말(300)과 근거리통신하는 통신부를 포함할 수 있다.
상기 인체감지센서(PIR)는 기 설정된 반경에 인체를 감지하면, 후술하는 공기살균부(140) 및 정보처리부(170)로 인체감지신호를 출력하고, 공기살균부(140)는 오존을 생성하여 공급하는 이오나이져의 동작을 정지시킬 수 있다.
한편, 상기 몸체부(101)는 원통형, 직육면체 등 다양한 다면체 형상으로 제작된 구조물로서, 이동을 위한 바퀴, 손잡이 등이 마련될 수 있다.
다음으로, 공기 흡입부(110)는 위치한 공간 내의 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입하는 구성으로, 흡입팬 및 흡입모터 등을 포함할 수 있고, 공기흡입부(120)는 몸체부(101)의 하단, 측면 등에 위치할 수 있다.
다음으로, 센서부(130)는 공기 흡입부(110)를 통해 흡입된 공기 내의 (초)미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하기 위한 복수 개의 센서들로 구성될 수 있다.
여기서, 복수 개의 센서들은 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄가스, 황화수소, 라돈 등의 유해가스를 농도를 검출하는 센서를 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 센서들은 공기 내의 온도/습도를 검출하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 센서들은 (초)미세먼지의 농도를 검출하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
다음으로, 공기살균부(140)는 도 4를 참조, 공기 흡입부(110)와 공기 필터부(120) 간에 위치하여 유입된 공기의 유해물질을 제거 또는 살균시키는 구성일 수 있다.
보다 구체적으로, 공기살균부(140)는 UV 램프부(141), 이오나이저(142), 오존농도 감지부(143) 및 오존농도 조절부(144)를 포함할 수 있다.
UV 램프부(141)는 공기필터부에서 필터링된 공기 중으로 자외선을 조사하는 적어도 하나 이상의 제1 UV 램프 및 제2 UV 램프로 구성될 수 있다.
상기 제1 UV 램프는 공기흐름관을 내측 공간에 일정간격으로 이격배치되어, 후술하는 정보처리부(170)의 제어신호에 따라 생성된 기 설정된 광량의 제1 자외선(400 ~ 410)nm UV-A 파장)을 조사할 수 있다.
여기서, 제1 UV 램프는 아크방전형 UV램프 및/또는 아르곤가스형 UV램프 일 수 있다. 상기 아크방전형 UV 램프는 자외선의 강도를 높이기 위하여 HID((High intensity discharge)타입의 램프일 수 있다.
또한, HID((High intensity discharge)타입의 램프에 수은 촉매제와 아르곤가스의 비율을 조정하여 UV-A파장의 영역중 400 ~ 410nm영역의 자외선 파장을 생성하여 조사가능한 램프일 수 있다.
참고로, 상기 UV-A 파장은 공기 중 부유세균내 존재하는 포피린 물질과 반응하여 포피린 반응 분해효과를 만들어 세균속 구성물질을 파괴하는 역할을 하며, 아크방전형 램프의 특성상 램프 표면온도와 공기무동상태 20cm 범위 내에서 200℃~350℃의 고온의 복사열을 만들어 초고온(UHT) 열살균 작용도 기대할 수 있다.
한편, 상기 제2 UV 램프는 공기흐름관의 내측 공간에 일정간격으로 이격배치되어, 후술하는 정보처리부(170)의 제어신호에 따라 생성된 기 설정된 광량의 제2 자외선(185 ~ 260nm UV-C 파장)을 조사하는 램프일 수도 있다.
상기 제2 UV 램프는 아크방전형 UV램프 및/또는 아크방전형 UV 램프 내에 수은 촉매제와 아르곤가스의 비율을 조정하여 UV-C 파장의 영역중 260nm~270nm영역의 자외선 파장을 생성하여 조사하는 램프일 수 있다.
즉, UV 램프부(141)는 제1 UV 램프(141a) 및 제2 UV 램프(141a)가 교번으로 배치되어, 공기흐름관을 따라 이동하는 공기 중으로 UV-C 및 UV-A를 교번하여 조사하여 공기 내의 유해물질을 살균처리하는 구성일 수 있다.
다음으로, 이오나이저(142)는 공기흐름관을 이동하는 공기 중으로 오존을 공급하는 구성일 수 있다. 이오나이저(142)는 산소와 산소의 불안정한 상태(라디컬)의 결합을 촉진시켜 오존(O3)을 생성한다.
한편, 공기살균부(140)는 상술한 인체감지센서의 인체감지신호 및/또는 농도제한초과신호를 수신하면, 이오나이저(142)의 오존 발생을 저감시키도록 동작된다. 다음으로, 오존농도 감지부(143)는 흡입된 공기가 이동하는 공기이동관 내의 오존 농도를 감지하는 구성일 수 있다.
상기 오존농도 감지부(143)는 공기이동관 내의 검출된 오존 농도가 기준치를 초과할 경우, 후술하는 조절부(144)로 초과신호를 출력한다.
상기 오존농도 조절부(144)는 오존농도 감지부에서 출력된 초과신호를 기초로 이오나이저의 오존 생성동작을 제어하는 구성일 수 있다.
다음으로, 공기 필터부(120)는 자외선 및 오존으로 살균된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스를 흡착하여 필터링하는 구성일 수 있다.
보다 구체적으로, 공기 필터부(120)는 복수 개의 공기필터(121), 복수 개의 무동력 팬(122) 및 RPM 측정부(123)를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 공기필터(121)는 기 설정된 간격으로 이격되어 배치되고, 공기필터 간에는 무동력 팬(122)이 배치된다.
상기 RPM 측정부(123)는 공기필터를 통과한 공기량에 비례하여 회전하는 팬의 RPM 즉, 팬 회전수를 측정하는 구성일 수 있다. 따라서, 각각의 무동력 팬은 서로 다른 RPM(회전수)으로 회전될 수 있다. 상술한 무동력 팬(122)의 RPM은 공기필터에 흡착된 (초)미세먼지 및 유해가스 입자의 흡략량과 반비례함에 따라 추후 공기질 상태, 공기필터의 교체 및 수명 주기를 판단하는 근거로 사용될 수 있다.
한편, 상기 RPM 측정부(123)에서 측정된 무동력 팬의 RPM(회전수)는 후술하는 정보처리부(170)로 제공되며, 정보처리부(170)는 무동력 팬(123)의 RPM을 기초로 공기질 상태, 공기필터 교체 및 수명주기를 산출(공기필터 수명 예측부)한다.
또한, 정보처리부(170)는 각 무동력 팬의 회전수를 비교하여 공기필터 간의 공기차압을 산출하고, 산출된 공기 차압을 기초로 공기필터의 잔여 포집량을 산출할 수 있다. 상술한 정보처리부(170)의 보다 상세한 설명은 후술하도록 한다.
한편, 복수 개의 공기필터(121) 각각은 제1 커버(121-1), 제1 헤파필터(121-2), 제2 헤파필터(121-3), 카본필터(121-4) 및 제2 커버(121-5)로 구성될 수 있다.
상기 제1 헤파필터(121-2)는 제1 커버(121-1)의 하부에 적층되고, 0.1 ~ 0.5 μm 범위 내의 제1 입자크기를 갖는 휘발성유기화학물(VoC)을 흡착하는 필터일 수 있다.
상기 제2 헤파필터(121-3)는 상기 제1 헤파필터(121-2)의 하단에 적층되고, 0.5 ~ 3 μm 범위 내의 제2 입자크기를 갖는 휘발성유기화합물(VoC)을 흡착하는 필터일 수 있다.
상기 카본필터는 상기 제2 헤파필터를 통과한 공기 내의 유해가스인 휘발성유기화학물(VoC)을 정화시키도록 카본입자가 과밀상태로 코팅된 필터일 수 있다.
또한, 상기 카본필터는 공기 내의 오존을 흡착 분해하여 공기 필터부를 통과하는 공기 내의 오존을 기준 농도로 저감시키도록 작용하는 기능을 제공한다.
제2 커버(121-5)는 상기 카본필터(121-4)의 하부와 탈착되며, 상기 제1 커버와 탈착되는 구조를 갖는 프레임일 수 있다.
참고로, 제1 헤파필터 및 제2 헤파필터는 유리섬유 등으로 만들어진 시트모양의 필터로 섬유간격이 0.5~3.0마이크로미터(㎛)로 구성 되기 때문에, 공기가 헤파필터를 통과하면서 섬유표면과 사이 등에 공기중에 미세입자들이 걸리게 됨으로서, 일반 필터에 비해 미세먼지의 포집효과가 뛰어난 특징을 갖는다
또한, 본 발명에서 언급하는 헤파필터는 유리섬유의 원사에 은나노가 함유된 폴리머 박막이 코팅처리된 필터일 수 있다.
은나노가 함유된 폴리머 박막을 통해 공기의 세균입자들의 포집을 탁월하게 할 수 있고, 상술한 은나노 입자는 공기중의 산소와 반응하여 산화성이 강한 히드록실 라디칼(OH - )과 슈퍼 옥사이드 이온(O2 - )을 발생시켜 강한 산화작용에 의해 헤파필터에 오염된 포도상구균 대장균 바이러스 세균 등을 살균하고 포름알데히드, VOC, 암모니아, 휘발성 유기화합물의 유해가스를 산화 분해 탈취할 수 있다.
또한 헤파필터는 폴리우레탄 소재에 탄소나노튜브(CNT)를 코팅한 필터를 적용한 필터 일수 있다. 나노 기공이 포함된 폴리우레탄소재에 CNT 코팅을 통해 VOC와 초미세먼지 흡착효율을 높힐 수 있으며 나노기공의 소재내 공기의 경로가 많아 일정한 차압을 제공해 관리 수명을 늘릴 수 있다.
즉, 본원에서 언급하는 공기필터부(120)는 미세먼지 및 유해가스를 필터링하는 기능과 동시에 살균목적으로 공급된 오존농도를 기준치로 저감시키는 기능을 제공하는 구성일 수 있다.
다음으로, 공기 송풍부(150)는 공기필터부(120)에서 (초)미세먼지 및 유해가스가 제거된 공기를 공간으로 배출하는 구성으로, 센서부(130)에서 검출한 상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량 및 토출구의 개방률을 조절한다.
상기 공기 송풍부(150)의 송풍팬의 시간당 유속량 정보는 후술하는 정보처리부 및 공간면적 산출부로 제공된다.
다음으로, 공간면적 산출부(160)는 공기 송풍부(150)의 송품팬의 시간당 유속량, 미세먼지/유해가스의 검출 변화량을 기초로 공간의 면적을 산출한다.
예컨대, 상기 공간면적 산출부(160)는 공기 송풍부(150)에서 공급되는 송풍팬의 시간당 유속량이 일정하게 유지되는 유속량을 기초로 공간면적을 산출한다.
이는 단방향 대류현상을 이용하는 것으로 무게를 가지고 있는 공기의 특성과 대부분 공간은 사각형 구조라는 특정을 적용해 배출되는 공기의 흐름을 단방향 대류현상과 일치되도록 함으로써, 공기순환면적으로 추정할 수 있다.
한편, 추청된 공간면적에 대한 정보는 후술하는 관리서버로 제공된다.
다음으로, 정보처리부(170)는 각 구성들의 동자을 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 공간면적 산출부(170)에서 산출된 공기순환면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍부의 송풍모터의 RPM을 제어한다.
또한, 정보처리부(170)는 인체가 감지되거나 또는 기 설정된 시간동안 공기 차압이 기준값 도달하면, 전기소모량이 감소되도록 상기 송풍팬의 RPM를 제어하는 구성일 수 있다.
또한, 정보처리부(170)는 흡입된 공기흐름을 통해 회전하는 무동력 팬의 RPM을 수집한 후, 이를 통해 공기필터에 흡착된 미세먼지 및 유해가스의 포집량을 계산하고, 공기필터의 잔여효율을 산출하는 구성일 수 있다.
또한, 정보처리부(170)는 송풍팬의 시간당 유속량을 통해 미세먼지 농도의 구간별 체류시간을 산출하고, 산출된 체류시간정보를 상술한 공간면적 산출부로 제공하는 구성일 수 있다.
또한, 정보처리부(170)는 인체감지신호를 수신하거나 또는 송풍팬의 RPM이 일정하게 유지되면, 송풍팬의 회전수를 저감시켜(최소한의 송풍량이 토출) 전력낭비를 차단하도록 동작할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 공기질 관리기(200)는 흡입된 공기 및 배출되는 공기 내의 (초)미세먼지, 휘발성유기화합물, 일산화탄소, 이산화탄소, 오존, 이산화질소, 온도, 습도, 라돈, 가스, 메탄가스, 황화수소가스 중 적어도 하나 이상의 농도를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 중계단말(200)은 공기질 관리기(100)의 동작정보를 수신하여 후술하는 관리서버로 중계하는 구성일 수 있다.
상기 중계단말(200)은 공기질 관리기(100)와 근거리 통신(와이파이)하고, 관리서버와 네트워크 통신한다.
여기서, 네트워크는 복수의 단말 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일예에는 RF, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5GPP(5rd Generation Partnership Project) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, NFC 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
하기에서, 적어도 하나의 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 또한, 각 구성요소가 단수 또는 복수로 구비되는 것은, 실시예에 따라 변경가능하다 할 것이다.
다음으로, 공기질 관리기 관리서버(300)는 상기 공기질 관리기(100)의 운영동작을 모니터링하고, 모니터링 정보와 학습된 공간별 공기질 관리운영정보를 비교하여 상기 공기질 관리기(100)의 동작상태의 이상유무를 판단하는 구성일 수 있다.
또한, 공기질 관리기 관리서버(300)는 공기질 관리기(100)에서 제공된 공간면적, 공간면적에 따라 동작된 공기질 운영정보(가령, 미세먼지 농도 및 유해가스 농도 변화에 따른 송풍팬의 분당 공기토출량 등)을 통해 각 공간별 공기질 운영패턴을 학습하는 구성일 수 있다.
또한, 공기질 관리기 관리서버(300)는 해당 공기질 관리기에서 계측한 온도, 습도, 미세먼지 농도, 유해가스(일산화탄소, 이산화탄소 등)의 실시간 변화값을 기초로 대기질 정화시간을 예측한 예측정보를 해당 공기질 관리기로 제공하는 구성일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 공기질 관리기의 동작방법을 설명한 흐름도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리기의 동작방법(S700)은 먼저, 기 설정된 시간동안 일정량의 공기를 흡입(S710)한 후, 자외선(UV) 및 오존(O3)을 이용하여 흡입된 공기 내의 유해물질을 살균처리하는 동시에 공기 내의 (초)미세먼지 및 유해가스 별 농도를 검출(S720)한다.
이후, 공기필터부(120)에서 살균 처리된 공기 내의 (초)미세먼지 및 유해가스를 포집하고, 공급된 오존농도가 기준치가 되도록 필터링 과정(S730)을 수행한다.
한편, 정보처리부(170)에서 공기필터부 내의 공기필터 간의 공기압차 및 미세먼지/유해가스의 포집량을 산출한 후, 산출값을 기초로 송풍팬의 시간당 유속량을 조절(S740)하고, 유속량이 가변하는 송품팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출(S750)한다.
이후, 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 학습된 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍량을 조절(S760)한다.
상기 S720 과정은 오존 감지부의 계측값이 오존 기준값으로 유지되도록 이오나이저의 오존 생성량을 조절하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 S720 과정은 인체감지부에서 인체를 감지하면, 정보처리부(170)에서 이오나이저의 오존 생성동작을 정지 또는 저감시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 S740 과정은 공기필터부 내의 기 설정된 간격으로 이격된 복수 개로 공기필터 사이에 배치된 복수 개의 무동력 팬의 RPM을 기초로 (초)미세먼지 포집량 및 공기필터 간의 공기 차압을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 관리기의 동작방법(S700)은 상기 미세먼지 농도/포집량 산출부에서 산출된 포집량을 기초로 상기 공기 필터부의 잔여 수명(효율성)을 예측하는 과정을 더 포함할 수 있다.
또한, 인체가 감지되거나 또는 기 설정된 시간동안 공기 차압이 기준값 도달하면, 전기소모량이 감소되도록 상기 송풍팬의 RPM를 낮추는 단계를 더 포함할 수 있다.
먼저, 본원에서 언급하는 공기질 관리기(100)는 다양한 환경에서 사용할 수 있는 다목적 기능과 구조를 표준화해 폐가전 수요를 감소시키고 공간별 유해물질 데이터의 최대 수집을 통해 다양한 실내환경에 따른 질병 발생의 원인을 찾을 수 있도록 정확한 센서별 데이터 수집구조를 표준으로 구성하여 사용자별 실내 공기환경 개선에 필요한 기능과 편의를 제공하기 위한 장치일 수 있다.
보다 구체적으로, 공기질 관리기(200)는 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입한 후, 흡입된 공기 내의 미세먼지 농도 및 포집량을 산출하고, 상기 흡인된 공기 내의 미세먼지를 필터링한 후, 상기 미세먼지의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하고, 상기 송품팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하고, 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍부를 제어하는 장치일 수 있다.
또한, 상기 공기질 관리기(100)는 공간 내의 공기흐름이 단방향 대류 현상이 발생하도록 정화 또는 살균한 공기를 단방향으로 배출하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 공기질 관리기(100)는 송풍팬의 시간당 유속량이 일정하게 유지될 경우, 단계별로 토출유속을 증대 또는 감소시켜 공기순환면적에 따라 빠른 공기순환이 이루어지도록 동작한다.
상기 공기질 관리기(200)는 몸체부(101), 공기흡입부(110), 공기필터부(120), 센서부(140), 연산부(150) 및 정보처리부(170)를 포함한다.
상기 공기질 관리기(200)는 설정된 반경에 위치한 인체를 감지하는 인체 감지 센서 및 중계단말과 근거리통신하는 통신부를 포함할 수 있다.
상기 인체감지센서(PIR)는 기 설정된 반경에 인체를 감지하면, 후술하는 공기살균부(140) 및 정보처리부(170)로 인체감지신호를 출력하고, 공기살균부(140)는 오존을 생성하여 공급하는 이오나이져의 동작을 정지시킬 수 있다.
한편, 상기 몸체부(101)는 원통형, 직육면체 등 다양한 다면체 형상으로 제작된 구조물로서, 이동을 위한 바퀴, 손잡이 등이 마련될 수 있다.
다음으로, 공기 흡입부(110)는 위치한 공간 내의 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입하는 구성으로, 흡입팬 및 흡입모터 등을 포함할 수 있고, 공기흡입부(120)는 몸체부(101)의 하단, 측면 등에 위치할 수 있다.
다음으로, 센서부(130)는 공기 흡입부(110)를 통해 흡입된 공기 내의 (초)미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하기 위한 복수 개의 센서들로 구성될 수 있다.
여기서, 복수 개의 센서들은 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄가스, 황화수소가스 등의 유해가스를 농도를 검출하는 센서를 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 센서들은 공기 내의 온도/습도를 검출하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 센서들은 (초)미세먼지의 농도를 검출하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
다음으로, 공기살균부(140)는 공기 흡입부(110)와 공기 필터부(120) 간에 위치하여 유입된 공기의 유해물질을 제거 또는 정화시키는 구성일 수 있다.
보다 구체적으로, 공기살균부(140)는 UV 램프부(141), 이오나이저(142) 및 오존농도 감지부(143)를 포함할 수 있다.
UV 램프부(141)는 공기필터부에서 필터링된 공기 중으로 자외선을 조사하는 적어도 하나 이상의 제1 UV 램프 및 제2 UV 램프로 구성될 수 있다.
상기 제1 UV 램프는 공기흐름관을 내측 공간에 일정간격으로 이격배치되어, 후술하는 정보처리부(170)의 제어신호에 따라 생성된 기 설정된 광량의 제1 자외선(400 ~ 410)nm UV-A 파장)을 조사할 수 있다.
여기서, 제1 UV 램프는 아크방전형 UV램프 및/또는 아르곤가스형 UV램프 일 수 있다. 상기 아크방전형 UV 램프는 자외선의 강도를 높이기 위하여 HID((High intensity discharge)타입의 램프일 수 있다.
또한, HID((High intensity discharge)타입의 램프에 수은 촉매제와 아르곤가스의 비율을 조정하여 UV-A파장의 영역중 400 ~ 410nm영역의 자외선 파장을 생성하여 조사가능한 램프일 수 있다.
참고로, 상기 UV-A 파장은 공기 중 부유세균내 존재하는 포피린 물질과 반응하여 포피린 반응 분해효과를 만들어 세균속 구성물질을 파괴하는 역할을 하며, 아크방전형 램프의 특성상 램프 표면온도와 공기무동상태 20cm 범위 내에서 200℃~350℃의 고온의 복사열을 만들어 초고온(UHT) 열살균 작용도 기대할 수 있다.
한편, 상기 제2 UV 램프는 공기흐름관의 내측 공간에 일정간격으로 이격배치되어, 후술하는 정보처리부(170)의 제어신호에 따라 생성된 기 설정된 광량의 제2 자외선(185 ~ 260nm UV-C 파장)을 조사하는 램프일 수도 있다.
상기 제2 UV 램프는 아크방전형 UV램프 및/또는 아크방전형 UV 램프 내에 수은 촉매제와 아르곤가스의 비율을 조정하여 UV-C 파장의 영역중 260nm~270nm영역의 자외선 파장을 생성하여 조사하는 램프일 수 있다.
즉, UV 램프부(141)는 제1 UV 램프(141a) 및 제2 UV 램프(141a)가 교번으로 배치되어, 공기흐름관을 따라 이동하는 공기 중으로 UV-C 및 UV-A를 교번하여 조사하여 공기 내의 유해물질을 살균처리하는 구성일 수 있다.
다음으로, 이오나이저(142)는 공기흐름관을 이동하는 공기 중으로 오존을 공급하는 구성일 수 있다. 이오나이저(142)는 산소와 산소의 불안정한 상태(라디컬)의 결합을 촉진시켜 오존(O3)을 생성한다.
한편, 공기살균부(140)는 상술한 인체감지센서의 인체감지신호 및/또는 농도제한초과신호를 수신하면, 이오나이저(142)의 오존 발생을 저감시키도록 동작된다. 다음으로, 오존농도 감지부(143)는 흡입된 공기가 이동하는 공기이동관 내의 오존 농도를 감지하는 구성일 수 있다.
상기 오존농도 감지부(143)는 공기이동관 내의 검출된 오존 농도가 기준치를 초과할 경우, 후술하는 조절부(144)로 초과신호를 출력한다.
상기 오존농도 조절부(144)는 오존농도 감지부에서 출력된 초과신호를 기초로 이오나이저의 오존 생성동작을 제어하는 구성일 수 있다.
다음으로, 공기 필터부(120)는 자외선 및 오존으로 살균된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스를 흡착하여 필터링하는 구성일 수 있다.
보다 구체적으로, 공기 필터부(120)는 복수 개의 공기필터(121), 복수 개의 무동력 팬(122) 및 RPM 측정부(123)를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 공기필터(121)는 기 설정된 간격으로 이격되어 배치되고, 공기필터 간에는 무동력 팬(122)이 배치된다.
상기 RPM 측정부(123)는 공기필터를 통과한 공기량에 비례하여 회전하는 팬의 RPM 즉, 팬 회전수를 측정하는 구성일 수 있다. 따라서, 각각의 무동력 팬은 서로 다른 RPM(회전수)으로 회전될 수 있다. 상술한 무동력 팬(122)의 RPM은 공기필터에 흡착된 (초)미세먼지 및 유해가스 입자의 흡략량과 반비례함에 따라 추후 공기질 상태, 공기필터의 교체 및 수명 주기를 판단하는 근거로 사용될 수 있다.
한편, 상기 RPM 측정부(123)에서 측정된 무동력 팬의 RPM(회전수)는 후술하는 정보처리부(170)로 제공되며, 정보처리부(170)는 무동력 팬(123)의 RPM을 기초로 공기질 상태, 공기필터 교체 및 수명주기를 산출한다.
또한, 정보처리부(170)는 각 무동력 팬의 회전수를 비교하여 공기필터 간의 공기차압을 산출하고, 산출된 공기 차압을 기초로 공기필터의 잔여 포집량을 산출할 수 있다. 상술한 정보처리부(170)의 보다 상세한 설명은 후술하도록 한다.
한편, 복수 개의 공기필터(121) 각각은 제1 커버(121-1), 제1 헤파필터(121-2), 제2 헤파필터(121-3), 카본필터(121-4) 및 제2 커버(121-5)로 구성될 수 있다.
상기 제1 헤파필터(121-2)는 제1 커버(121-1)의 하부에 적층되고, 0.1 ~ 0.5 μm 범위 내의 제1 입자크기를 갖는 휘발성유기화학물(VoC)을 흡착하는 필터일 수 있다.
상기 제2 헤파필터(121-3)는 상기 제1 헤파필터(121-2)의 하단에 적층되고, 0.5 ~ 3 μm 범위 내의 제2 입자크기를 갖는 휘발성유기화합물(VoC)을 흡착하는 필터일 수 있다.
상기 카본필터는 상기 제2 헤파필터를 통과한 공기 내의 유해가스인 휘발성유기화학물(VoC)을 정화시키도록 카본입자 또는 탄소나노튜브(CNT)가 과밀상태로 코팅된 필터일 수 있다.
또한, 상기 카본필터는 공기 내의 오존을 흡착 분해하여 공기 필터부를 통과하는 공기 내의 오존을 기준 농도로 저감시키도록 작용하는 기능을 제공한다.
제2 커버(121-5)는 상기 카본필터(121-4)의 하부와 탈착되며, 상기 제1 커버와 탈착되는 구조를 갖는 프레임일 수 있다.
참고로, 제1 헤파필터 및 제2 헤파필터는 유리섬유 등으로 만들어진 시트모양의 필터로 섬유간격이 0.5~3.0마이크로미터(㎛)로 구성 되기 때문에, 공기가 헤파필터를 통과하면서 섬유표면과 사이 등에 공기중에 미세입자들이 걸리게 됨으로서, 일반 필터에 비해 미세먼지의 포집효과가 뛰어난 특징을 갖는다
또한, 본 발명에서 언급하는 헤파필터는 유리섬유의 원사에 은나노가 함유된 폴리머 박막이 코팅처리된 필터일 수 있다.
은나노가 함유된 폴리머 박막을 통해 공기의 세균입자들의 포집을 탁월하게 할 수 있고, 상술한 은나노 입자는 공기중의 산소와 반응하여 산화성이 강한 히드록실 라디칼(OH - )과 슈퍼 옥사이드 이온(O2 - )을 발생시켜 강한 산화작용에 의해 헤파필터에 오염된 포도상구균 대장균 바이러스 세균 등을 살균하고 포름알데히드, VOC, 암모니아, 휘발성 유기화합물의 유해가스를 산화 분해 탈취할 수 있다.
즉, 공기필터부(120)는 미세먼지 및 유해가스를 필터링하는 기능과 동시에 살균목적으로 공급된 오존농도를 기준치로 저감시키는 기능을 제공하는 구성일 수 있다.
다음으로, 공기 송풍부(150)는 공기필터부(120)에서 (초)미세먼지 및 유해가스가 제거된 공기를 공간으로 배출하는 구성으로, 센서부(130)에서 검출한 상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절한다.
상기 공기 송풍부(150)의 송풍팬의 시간당 유속량 정보는 후술하는 정보처리부 및 공간면적 산출부로 제공된다.
다음으로, 공간면적 산출부(160)는 공기 송풍부(150)의 송품팬의 시간당 유속량, 미세먼지/유해가스의 검출 변화량을 기초로 공간의 면적을 산출한다.
예컨대, 상기 공간면적 산출부(160)는 공기 송풍부(150)에서 공급되는 송풍팬의 시간당 유속량이 일정하게 유지되는 유속량을 기초로 공간면적을 산출한다.
이는 단방향 대류현상을 이용하는 것으로 무게를 가지고 있는 공기의 특성과 대부분 공간은 사각형 구조라는 특정을 적용해 배출되는 공기의 흐름을 단방향 대류현상과 일치되도록 함으로써, 공기순환면적으로 추정할 수 있다.
한편, 추청된 공간면적에 대한 정보는 후술하는 관리서버로 제공된다.
다음으로, 정보처리부(170)는 각 구성들의 동자을 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 공간면적 산출부(170)에서 산출된 공기순환면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍부의 송풍모터의 RPM을 제어한다.
또한, 정보처리부(170)는 인체가 감지되거나 또는 기 설정된 시간동안 공기 차압이 기준값 도달하면, 전기소모량이 감소되도록 상기 송풍팬의 RPM를 제어하는 구성일 수 있다.
또한, 정보처리부(170)는 흡입된 공기흐름을 통해 회전하는 무동력 팬의 RPM을 수집한 후, 이를 통해 공기필터에 흡착된 미세먼지 및 유해가스의 포집량을 계산하고, 공기필터의 잔여효율을 산출하는 구성일 수 있다.
또한, 정보처리부(170)는 송풍팬의 시간당 유속량을 통해 미세먼지 농도의 구간별 체류시간을 산출하고, 산출된 체류시간정보를 상술한 공간면적 산출부로 제공하는 구성일 수 있다.
또한, 정보처리부(170)는 인체감지신호를 수신하거나 또는 송풍팬의 RPM이 일정하게 유지되면, 송풍팬의 회전수를 저감시켜(최소한의 송풍량이 토출) 전력낭비를 차단하도록 동작할 수 있다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 공간 면적 인식 기능과 인체감지기능을 통해 최적의 CFM을 구성할 수 있고, 효과적인 실내 공기 정화 시간 및 이의 제어과정을 통해 공기관리기의 에너지 사용량을 절감할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 정확한 센서별 운영 구조를 통해 센서별 오차범위를 축소한 데이터 생성 환경과 기기가 설치된 환경의 센서별 데이터를 저장 및 운영하는 학습 기능을 통해 공간 내 공기 유해 알림과 조치방안 안내를 통해 유해요소 회피 환경을 제공할 수 있다는 이점을 제공한다.
또한, 공기중 유해물질 정화에 주기적인 교체와 관리가 필요한 필터의 장기적인 재활용을 통해 산업쓰레기 양산을 감소시킬 수 있고, 공기관리의 모든 기능을 통합운영하고 표준화하여 단일 효율과 기능만을 갖춘 공기정화기기들의 반복구매를 통한 산업쓰레기 양상을 줄여주는 데 이바지할 수 있다.
도 9는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면으로, 상술한 하나 이상의 실시예를 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 컴퓨팅 디바이스(1100)가 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다. 상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크(1200)에 의해 상호접속될 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 "구성요소", "시스템" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭하는 것이다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
500: 공기질 관리 시스템
100: 공기질 관리기
101: 몸체부
110: 공기흡입부
120: 공기필터부
121: 공기필터
121-1: 제1 커버
121-2: 제1 헤파필터
121-3: 제2 헤파필터
121-4: 카본필터
121-5: 제2 커버
122: 무동력 팬
123: RPM 측정부
130: 센서부
140: 공기살균부
141: UV 램프부
142: 이오나이저
143: 오존농도 감지부
144: 오존농도 조절부
150: 공기송풍부
160: 공간면적 산출부
170: 정보처리부
200: 중계단말
300: 공기질 관리기 관리서버

Claims (27)

  1. 몸체;
    상기 몸체 내에 구비되고, 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입하는 공기 흡입부;
    공기이동관을 따라 이동하는 상기 공기 흡입부에서 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하는 센서부;
    상기 공기이동관 내로 자외선 및 오존을 공급하여 상기 공기 흡입부에서 흡입된 공기를 살균하는 공기살균부;
    상기 공기 흡입부에서 흡인된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스를 포집하는 공기필터부;
    상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하는 공기 송풍부;
    상기 송풍팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하는 공간면적 산출부; 및
    상기 공간면적 산출부에서 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 상기 공기 송풍부를 제어하는 정보처리부를 포함하고,
    상기 공기필터부는
    기 설정된 간격으로 이격된 복수 개의 공기필터;
    상기 공기필터 간에 위치하고, 공기필터를 통과하는 공기량에 따라 회전수가 가변되는 복수 개의 무동력 팬; 및
    상기 무동력 팬의 RPM을 측정하는 RPM 측정부를 포함하고,
    상기 정보처리부는 상기 복수 개의 무동력 팬의 RPM를 산출하여 상기 공기필터부에서 포집된 미세먼지의 포집량 및 공기 차압을 산출하는 공기질 관리기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는
    기 설정된 반경에 위치한 인체를 감지하는 인체 감지 센서를 더 포함하는 공기질 관리기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공기 흡입부 및 공기 필터부 간에 위치하여 이동하는 공기를 살균하는 공기 살균부를 더 포함하고,
    상기 공기살균부는
    상기 공기이동관 내에서 이동하는 공기 중으로 UV 자외선을 조사하는 적어도 하나 이상의 UV 램프;
    상기 이동하는 공기 중으로 오존을 생성하여 공급하는 이오나이져;
    상기 이동하는 공기의 오존 농도를 감지하는 오존 감지부; 및
    상기 오존 감지부의 계측값을 오존 기준값으로 유지되도록 상기 이오나이져의 오존 생성량을 조절하는 조절부를 포함하는 공기질 관리기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 인체 감지 센서(PIR)에서 기 설정된 반경에 인체를 감지하면, 상기 정보처리부는 이오나이져의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기질 관리기.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공기필터는
    제1 커버;
    상기 제1 커버의 하부에 적층되고, 0.1 ~ 0.5 μm 범위 내의 제1 입자크기를 갖는 휘발성유기화학물(VoC)을 흡착하는 제1 헤파필터;
    상기 제1 헤파필터의 하단에 적층되고, 0.5 ~ 3 μm 범위 내의 제2 입자크기를 갖는 휘발성유기화합물(VoC)을 흡착하는 제2 헤파필터;
    상기 제2 헤파필터를 통과한 공기 내의 오존농도를 저감시키도록 카본입자가 코팅된 카본필터; 및
    상기 카본필터의 하부에 부착된 제2 커버를 포함하는 공기질 관리기.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 정보처리부는
    상기 공기필터부에 흡착된 미세먼지 및 유해가스의 포집량을 기초로 상기 공기 필터부의 잔여 수명(효율성)을 예측하는 공기필터 수명 예측부를 더 포함하는 공기질 관리기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정보처리부는
    인체가 감지되거나 또는 기 설정된 시간동안 공기 차압이 기준값 도달하면, 전기소모량이 감소되도록 상기 송풍팬의 RPM를 낮추는 것을 특징으로 하는 공기질 관리기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공기질 관리기는
    흡입된 공기 및 배출되는 공기 내의 (초)미세먼지, 휘발성유기화합물, 일산화탄소, 이산화탄소, 오존, 이산화질소, 온도, 습도, 라돈, 가스, 메탄가스, 황화수소가스 중 적어도 하나 이상의 농도를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기질 관리기.
  11. 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입한 후, 공기이동관을 따라 이동하는 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하고, 상기 공기이동관 내로 자외선 및 오존을 공급하여 상기 흡입된 공기를 살균처리 및 상기 흡입된 공기 내의 미세먼지, 유해가스 및 오존을 흡착시켜 필터링하고, 상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하되, 상기 송풍팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하고, 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍부를 제어하는 공기질 관리기; 및
    상기 공기질 관리기의 동작을 모니터링하고, 모니터링 정보와 학습된 공간별 공기질 관리운영정보를 비교하여 상기 공기질 관리기의 동작상태의 이상유무를 판단하는 공기질 관리기 관리서버를 포함하고,
    상기 공기질 관리기는
    몸체;
    상기 몸체 내에 구비되고, 기 설정된 시간단위로 일정량의 공기를 흡입하는 공기 흡입부;
    공기이동관을 따라 이동하는 상기 공기 흡입부에서 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스 농도를 검출하는 센서부;
    상기 공기이동관 내로 자외선 및 오존을 공급하여 상기 공기 흡입부에서 흡입된 공기를 살균하는 공기살균부;
    상기 공기 흡입부에서 흡인된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스를 필터링하는 공기필터부;
    상기 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하는 공기 송풍부;
    상기 송풍팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하는 공간면적 산출부; 및
    상기 공간면적 산출부에서 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 상기 공기 송풍부를 제어하는 정보처리부를 포함하고,
    상기 공기필터부는
    기 설정된 간격으로 이격된 복수 개로 공기필터;
    상기 공기필터 간에 위치하고, 공기필터를 통과하는 공기량에 따라 회전수가 가변되는 복수 개의 무동력 팬; 및
    상기 무동력 팬의 RPM을 측정하는 RPM 측정부를 포함하고,
    상기 정보처리부는 상기 복수 개의 무동력 팬의 RPM를 산출하여 상기 공기필터부에서 포집된 미세먼지의 포집량 및 공기 차압을 산출하는 것을 특징으로 하는 공기질 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공기질 관리기 관리서버는
    상기 공기질 관리기에서 계측한 온도, 습도, 미세먼지 농도, 일산화탄소, 이산화탄소의 실시간 변화값을 기초로 대기질 정화시간을 예측한 예측정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 공기질 관리 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 공기질 관리기는
    기 설정된 반경에 위치한 인체를 감지하는 인체 감지 센서를 더 포함하는 공기질 관리 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공기질 관리기는
    상기 공기 흡입부 또는 공기 송풍부에 위치하여 내부의 공기를 살균하는 공기 살균부를 더 포함하고,
    상기 공기살균부는
    상기 공기이동관 내에서 이동하는 공기 중으로 UV 자외선을 조사하는 적어도 하나 이상의 UV 램프를 포함하는 UV 램프부;
    상기 공기이동관 내에서 이동하는 공기 중으로 오존을 생성하여 공급하는 이오나이져;
    상기 공기이동관 내에서 이동하는 공기의 오존 농도를 감지하고, 감지된 오존농도가 기준치를 초과할 경우 초과신호를 출력하는 오존농도 감지부; 및
    상기 오존농도 감지부에서 출력된 초과신호를 기초로 상기 이오나이져의 오존 생성동작을 조절하는 오존 농도 조절부를 포함하는 공기질 관리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 공기질 관리기는
    상기 인체 감지 센서(PIR)에서 기 설정된 반경에 인체를 감지하면, 상기 이오나이져의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기질 관리 시스템.
  16. 삭제
  17. 제11항에 있어서,
    상기 공기필터는
    제1 커버;
    상기 제1 커버의 하부에 적층되고, 0.1 ~ 0.5 μm 범위 내의 제1 입자크기를 갖는 휘발성유기화학물(VoC)을 흡착하는 제1 헤파필터;
    상기 제1 헤파필터의 하단에 적층되고, 0.5 ~ 3 μm 범위 내의 제2 입자크기를 갖는 휘발성유기화합물(VoC)을 흡착하는 제2 헤파필터;
    상기 제2 헤파필터를 통과한 공기를 정화시키도록 카본입자가 코팅된 카본필터; 및
    상기 카본필터의 하부에 부착된 제2 커버를 포함하는 공기질 관리 시스템
  18. 삭제
  19. 제11항에 있어서,
    상기 정보처리부는
    상기 공기 필터부에 흡착된 미세먼지의 포집량을 기초로 상기 공기 필터부의 잔여 수명(효율성)을 예측하는 공기필터 수명 예측부를 더 포함하는 공기질 관리 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 정보처리부는
    인체가 감지되거나 또는 기 설정된 시간동안 공기 차압이 기준값 도달하면, 전기소모량이 감소되도록 상기 송풍팬의 RPM를 낮추는 것을 특징으로 하는 공기질 관리 시스템.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 공기질 관리기는
    흡입된 공기 및 배출되는 공기 내의 (초)미세먼지, 일산화탄소, 이산화탄소 농도를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기질 관리 시스템.
  22. 공기 흡입부에서 기 설정된 시간동안 공간 내의 공기를 흡입하는 단계;
    센서부에서 흡입된 공기 내의 미세먼지 농도 및 유해가스의 농도를 검출하고, 공기필터부에서 상기 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스의 포집량을 정보처리부에서 산출하는 단계;
    공기살균부에서 상기 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 유해가스를 포집 및 제거하는 과정에서 상기 공기에 자외선 및 오존을 공급하여 상기 흡입된 공기를 살균시키는 단계;
    공기 송풍부에서 흡입된 공기 내의 미세먼지 및 상기 유해가스의 농도값에 따라 송풍팬의 시간당 유속량을 조절하는 단계;
    공간면적 산출부에서 상기 송풍팬의 시간당 유속량, 미세먼지의 농도변화량을 기초로 공간의 면적을 산출하는 단계; 및
    상기 정보처리부에서 산출된 공간면적에 상응하는 송풍팬의 RPM을 공간별 송풍팬 RPM 레퍼런스로 수렴되도록 송풍량을 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 포집량을 정보처리부에서 산출하는 단계는
    상기 공기필터부 내에 기 설정된 간격으로 이격된 복수 개의 공기필터 사이에 배치된 복수 개의 무동력 팬 각각의 RPM을 기초로 공기 차압을 산출하고, 산출된 공기 차압을 기초로 공기필터의 포집량을 산출하는 단계를 포함하는 공기질 관리기의 동작방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 공기를 살균시키는 단계는
    상기 공기살균부의 오존 감지부의 계측값이 오존 기준값으로 유지되도록 오존 농도 조절부를 통해 이오나이져의 오존 생성량을 조절하는 단계를 포함하는 공기질 관리기의 동작방법.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 제22항에 있어서,
    상기 정보 처리부에서 산출된 공기필터의 포집량을 기초로 상기 공기 필터부의 잔여 수명(효율성)을 예측하는 단계를 더 포함하는 공기질 관리기의 동작방법.
  27. 제22항에 있어서,
    인체가 감지되거나 또는 기 설정된 시간동안 공기 차압이 기준값 도달하면, 전기소모량이 감소되도록 상기 송풍팬의 RPM를 낮추는 단계를 더 포함하는 공기질 관리기의 동작방법.
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