KR102590181B1 - 공기청정 실링팬 - Google Patents

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KR102590181B1
KR102590181B1 KR1020210127046A KR20210127046A KR102590181B1 KR 102590181 B1 KR102590181 B1 KR 102590181B1 KR 1020210127046 A KR1020210127046 A KR 1020210127046A KR 20210127046 A KR20210127046 A KR 20210127046A KR 102590181 B1 KR102590181 B1 KR 102590181B1
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정주영
정나연
윤석현
박남용
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한국기술교육대학교 산학협력단
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Abstract

외부프레임과, 상기 외부프레임과 이격되어 위치하는 내부프레임을 포함하고 상부가 개방된 프레임부재; 상기 외부프레임과 내부프레임 사이에 슬라이딩 방식으로 결합되는 필터케이스와, 상기 필터케이스에 수납되는 필터를 포함하는 필터부재; 및상기 내부프레임의 하단부에 결합되는 회전모터와, 상기 회전모터의 하단부에 결합되는 공기흡입 날개와, 상기 공기흡입 날개의 하부에 소정의 간격으로 이격되고 상기 회전모터와 동축으로 결합되는 공기순환 날개를 포함하는 실링팬부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정 실링팬을 제공한다.

Description

공기청정 실링팬{The air cleaning fan}
본 발명은 공기청정 실링팬에 대한 것으로 실내 공기를 정화하고, 정화된 공기를 실내 전체로 순환시켜 넓은 면적의 공기를 효율적으로 정화할 수 있으며, 유지보수가 용이한 공기청정 실링팬에 관한 것이다.
높은 천장과 큰 창문이 있는 카페와 같이 개방감이 큰 공간은 사람들에게 여유와 행복감을 느끼게 하고, 이것은 현대인들이 자주 찾는 장소의 특징 중 하나라 볼 수 있다. 개방감이 크다는 것은 높은 층고를 가진다는 것을 의미하고, 큰 창문과 높은 층고는 열 손실의 증가를 가져오므로 냉난방 효율이 그만큼 떨어짐은 자명하다고 볼 수 있다.
최근에는 코로나 19 확산과 해마다 심각해지는 미세먼지 문제로 카페와 같이 면적이 큰 실내 공간에서는 실내 공기질 관리가 더욱 효율적으로 이루어져야 하며, 기존 공기청정기로는 한계가 있을 수 있다. 효과적인 실내 공기순환과 청정관리를 위해 등록실용신안공보 제20-0239376호, '실링팬의 공기정화장치' 및 한국등록특허 제10-2134702호,'필터 부재가 구비된 천장부착 복합 기능 실링팬'이 공지된 바 있다. 등록실용신안공보 제20-0239376호에는 집진필터와 전기집진기를 수납, 분리가능하게 설치하여서 실내의 공기청정으로 신선한 실내공기를 유지하여 쾌적한 환경을 이루는 실링팬의 공기정화장치가 개시된 바 있고, 한국등록특허 제10-2134702호에는 회전날개의 장측과 단부에 상측방향으로 기울어지게 형성된 기류조절부재를 구비하는 회전날개와 회전날개의 하부면에 설치된 필터부재를 포함하는 실링팬이 개시된 바 있다. 하지만, 인테리어 측면을 포함하면서 효율적인 실내 공기순환 및 청정도 관리에 대한 요구와 관심은 앞으로도 지속적으로 더욱 높아질 것이라 볼 수 있다.
한국등록실용신안공보 제20-0239376호(등록일: 2001년 07월 10일) 한국등록특허 제10-2134702호(등록일: 2020년 07월 10일)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 하나의 모터에 결합된 두 가지의 날개를 동시에 회전시키며 실내공기를 효율적으로 순환시킬 수 있으며, 넓은 면적의 공기를 효율적으로 정화하여 실내공기의 청정도를 높일 수 있는 공기청정 실링팬을 제공하는 것에 목적이 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 유지보수가 용이한 공기청정 실링팬을 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 외부프레임과, 상기 외부프레임과 이격되어 위치하는 내부프레임을 포함하고 상부가 개방된 프레임부재; 상기 외부프레임과 내부프레임 사이에 슬라이딩 방식으로 결합되는 필터케이스와, 상기 필터케이스에 수납되는 필터를 포함하는 필터부재; 및상기 내부프레임의 하단부에 결합되는 회전모터와, 상기 회전모터의 하단부에 결합되는 공기흡입 날개와, 상기 공기흡입 날개의 하부에 소정의 간격으로 이격되고 상기 회전모터와 동축으로 결합되는 공기순환 날개를 포함하는 실링팬부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정 실링팬을 제공할 수 있다.
상기 외부프레임은 일측면에 복수 개의 슬릿 또는 홀이 형성된 것일 수 있다.
상기 필터부재는, 상기 필터케이스의 하단부 외측에 마련되되 상기 슬릿 또는 홀과 대응되는 위치에 복수 개의 청소솔을 구비하는 것일 수 있다.
상기 공기흡입 날개는 이중팬 형상을 가지는 것일 수 있다.
상기 필터부재는, 상기 필터케이스와 결합되어 연동하며 상기 외부프레임의 외주면을 따라 승강 또는 하강하는 필터 핸들을 포함할 수 있다.
상기 실링팬부재의 중앙영역 하단부는 미세먼지 인디케이터가 마련될 수 있다.
상기 공기청정 실링팬은, 전원케이블 또는 강선을 상기 내부프레임 내의 중심영역에 결합하고, 상기 전원케이블 또는 강선은 외부 승강장치와 연결하여 승강 또는 하강하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 공기청정 실링팬은 하나의 모터에 결합된 공기흡입 날개 및 공기순환 날개를 포함한 두 가지의 날개를 동시에 회전시키며 실내공기를 효율적으로 순환시킬 수 있으며, 유입된 공기를 필터부재를 통하여 넓은 면적의 공기를 효율적으로 정화하여 실내공기의 청정도를 높일 수 있다. 또한, 외부 승강장치와 연결되어 승하강이 가능하므로 필터 교체 및 유지보수가 용이한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬의 필터부재와 프레임부재의 결합관계를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬의 실링팬부재를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬의 결합관계를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬을 나타낸 분해사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬의 필터교체 과정을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬이 가동되는 경우 전산 유체역학의 개념을 적용한 공기의 흐름을 나타낸 그림이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬을 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬의 필터부재와 프레임부재의 결합관계를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬의 실링팬부재를 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬의 결합관계를 나타낸 단면도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬을 나타낸 분해사시도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬의 필터교체 과정을 나타낸 사시도, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬이 가동되는 경우 전산 유체역학의 개념을 적용한 공기의 흐름을 나타낸 그림이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬(1)은 외부프레임(110)과, 상기 외부프레임(110)과 이격되어 위치하는 내부프레임(120)을 포함하고 상부가 개방된 프레임부재(100); 상기 외부프레임(110)과 내부프레임(120) 사이에 슬라이딩 방식으로 결합되는 필터케이스(210)와, 상기 필터케이스(210)에 수납되는 필터(220)를 포함하는 필터부재(200); 및 상기 내부프레임(120)의 하단부에 결합되는 회전모터(330)와, 상기 회전모터(330)의 하단부에 결합되는 공기흡입 날개(310)와, 상기 공기흡입 날개(310)의 하부에 소정의 간격으로 이격되고 상기 회전모터(330)와 동축으로 결합되는 공기순환 날개(320)를 포함하는 실링팬부재(300);를 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 프레임부재(100)는 외부프레임(110)과 내부프레임(120)의 결합으로 구비될 수 있다. 상기 외부프레임(110)은 일측면에 복수 개의 슬릿(111) 또는 홀이 형성될 수 있다. 상기 공기흡입 날개(310)로부터 유도되어 상기 프레임부재(100) 내부로 흡입된 실내 공기는 상기 필터부재(200)와 상기 외부프레임(110)의 일측면, 즉 슬릿(111) 또는 홀을 통과하여 공기청정이 이루어지고, 청정된 공기는 상기 공기순환 날개(320)의 회전으로 실내에 다시 공급되는 것일 수 있다. 즉, 상기 공기흡입 날개(310)는 실내 공기를 프레임부재(100) 내부로 유입(F1)되도록 실내 공기의 흐름을 유도하고, 프레임부재(100) 내부로 유입된 공기는 개방된 상부로 일부 이동하거나 필터부재(200)를 통하여 이동(F2)할 수 있으며, 상기 공기순환 날개(320)의 회전(R)으로 실내에 다시 공급될 수 있다. 따라서, 공기청정 실링팬(1)은 상기의 과정이 지속시키며 실내 공기를 정화하며 순환시킬 수 있다.
필터케이스(210)와 필터(220)를 포함하는 필터부재(200)는 상기 외부프레임(110)과 내부프레임(120) 사이에 슬라이딩 방식으로 결합될 수 있다. 예로써, 상기 필터(220)는 헤파(HEPA)필터, 프리 필터(Pre-Filter), 울파(ULPA) 필터 등에서 채택할 수 있고, 바람직하게는 헤파(HEPA)필터가 사용될 수 있다. 상기 필터(220)는 탈취 및 항균기능 성분을 더욱 포함할 수 있으며, 공기 중의 악취를 제거하는 기능을 더 제공할 수 있다.
나아가서, 상기 필터부재(200)는, 상기 필터케이스(210)와 결합되어 연동하며 상기 외부프레임(110)의 외주면을 따라 승강 또는 하강하는 필터 핸들(240)을 포함할 수 있다. 예로써, 상기 ??터케이스(210)의 하단부는 돌출구가 형성된 필터핸들 결합부(211)를 구비하여 상기 돌출구는 상기 슬릿(111)을 관통하며 상기 필터 핸들(240)과 결합될 수 있다. 따라서, 도 6과 같이, 필터(220)의 교체 시기가 되면(a), 필터 핸들(240)을 상승시켜 필터부재(200)를 프레임부재(100)로부터 상측으로 노출시킬 수 있으며(b), 필터케이스(210)로부터 사용완료한 필터(220)를 제거하고(c), 새로운 필터(200)를 부착한 후 필터 핸들(240)을 이용하여 필터부재(200)를 프레임부재(100) 내부로 슬라이딩시킴으로써 다시 결합할 수 있다.
이 경우, 상기 필터부재(200)는, 상기 필터케이스(210)의 하단부 외측에 마련되되 상기 슬릿(111) 또는 홀과 대응되는 위치에 복수 개의 청소솔(230)을 구비하는 것일 수 있다. 따라서, 필터(220) 교체 시 필터케이스(210)의 승하강으로 슬릿(111) 또는 홀에 부착된 먼지를 효과적으로 동시에 제거할 수 있는 장점이 있다.
상기 공기청정 실링팬(1)은, 전원케이블 또는 강선(400)을 상기 내부프레임(120) 내의 중심영역, 즉 허브영역에 결합하고, 상기 전원케이블 또는 강선(400)은 외부 승강장치와 연결하여 승강 또는 하강하는 것일 수 있다. 따라서, 공기청정 실링팬(1)의 유지보수와 필터(220) 교체 시 공기청정 실링팬(1)을 자동으로 승하강시킬 수 있으므로, 사다리 사용과 같은 불편함이 제거되므로 사용자의 편의성와 안전성이 더욱 확보될 수 있다.
상기 실링팬부재(300)는 상기 내부프레임(120)의 하단부에 결합되는 회전모터(330)와, 상기 회전모터(330)의 하단부에 결합되는 공기흡입 날개(310)와, 상기 공기흡입 날개(310)의 하부에 소정의 간격으로 이격되고 상기 회전모터(330)와 동축으로 결합되는 공기순환 날개(320)를 포함할 수 있다. 즉, 하나의 회전모터(330)에 두 가지 날개를 동축으로 결합하여 동시에 회전시킬 수 있다.
이 경우, 상기 공기흡입 날개(310)는 이중팬 형상을 가지는 것일 수 있다. 회전 중심으로부터 수평 경사를 가지며 인접한 날개 간의 단부가 수직선 상에서 위치하는 이중팬 형상의 날개는, 회전 시 주변 공기의 난류 발생을 줄여줌으로써 흡기와 배기를 효과적으로 만들어낼 수 있으므로, 공기흡입 날개(310)는 효율적인 실내 공기의 흡입과 흡입된 공기의 필터부재(200)로의 효과적인 이동을 위해 이중팬 형상을 가지는 것이 바람직할 수 있다.
상기 공기순환 날개(320)는 상기 공기흡입 날개(310)와 소정의 경사각을 가지도록 결합되는 것일 수 있으며, 예로써 13 내지 17도의 경사각을 가지며 회전하도록 공기순환 날개(320)와 공기흡입 날개(310)는 결합될 수 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬이 가동되는 경우 전산 유체역학의 개념을 적용한 공기의 흐름을 나타낸 것이다. 전산 유체 역학의 경우, 유체 현상을 기술한 비선형계 편미분방정식인 나비에-스토크스 방정식을 유한차분법, 유한요소법, 유한체적법 등의 방법들을 사용하여 이산화하여 대수 방정식으로 변환하고, 이를 수치 기법의 알고리즘을 사용하여 유체 유동 문제를 풀고 해석하는 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 실링팬부재(300)를 회전수 500rpm, 상기 공기순환 날개(320)가 상기 공기흡입 날개(310)와 경사각이 15도를 가지며 회전하는 것을 적용하여 실내 공기의 흐름을 예측한 결과, 공기의 흐름과 순환이 잘 이루어짐을 알 수 있다.
상기 실링팬부재(300)의 중앙영역 하단부, 즉 허브 영역의 하단부는 미세먼지 인디케이터(340)가 마련될 수 있다. 나아가서, 공기청정 실링팬(1)은 상기 미세먼지 인디케이터(340)의 실내 미세먼지 측정결과를 실시간으로 전송받을 수 있는 제어부(미도시)를 구비할 수 있으며, 상기 제어부는 실내 미세먼지의 측정결과에 따라 회전모터(330)의 회전 rpm을 제어할 수 있다. 예로써, 상기 제어부는 무선통신 모듈을 포함하여, 사용자의 단말기로 실내 공기의 상태를 전달할 수 있으며, 사용자는 단말기를 이용하여 공기청정 실링팬(1)을 작동시킬 수 있다. 이 경우, 사용자의 단말기는 외부 승강장치의 승하강 또한 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기청정 실링팬(1)은 하나의 회전모터(330)에 결합된 공기흡입 날개(310) 및 공기순환 날개(320)를 포함한 두 가지의 날개를 동시에 회전시키며 실내공기를 효율적으로 순환시킬 수 있으며, 유입된 공기를 필터부재(200)를 통하여 넓은 면적의 공기를 효율적으로 정화하여 실내공기의 청정도를 높일 수 있다. 또한, 외부 승강장치와 연결되어 승하강이 가능하므로 필터 교체 및 유지보수가 용이한 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1; 공기청정실링팬
100; 프레임부재
110; 외부프레임
120; 내부프레임
200; 필터부재
210; 필터케이스
220; 필터
230; 청소솔
240; 필터 핸들
300; 실링팬부재
310; 공기흡입 날개
320; 공기순환 날개
330; 회전모터
340; 미세먼지 인디케이터
400; 강선

Claims (7)

  1. 외부프레임과, 상기 외부프레임과 이격되어 위치하는 내부프레임을 포함하고 상부가 개방된 프레임부재;
    상기 외부프레임과 내부프레임 사이에 슬라이딩 방식으로 결합되는 필터케이스와, 상기 필터케이스에 수납되는 필터를 포함하는 필터부재; 및
    상기 내부프레임의 하단부에 결합되는 회전모터와, 상기 회전모터의 하단부에 결합되는 공기흡입 날개와, 상기 공기흡입 날개의 하부에 소정의 간격으로 이격되고 상기 회전모터와 동축으로 결합되는 공기순환 날개를 포함하는 실링팬부재; 를 포함하며,
    상기 필터부재는, 상기 필터케이스와 결합되어 연동하며 상기 외부프레임의 외주면을 따라 승강 또는 하강하는 필터 핸들을 포함하며,
    상기 필터의 교체가 필요할 경우, 상기 필터 핸들을 상승시켜 상기 필터케이스를 상기 프레임부재로부터 상측으로 노출시켜 상기 필터케이스에 결합된 기존의 필터를 제거하고, 상기 필터케이스에 새로운 필터를 장착한 후 상기 필터 핸들을 하강시켜 상기 필터케이스를 상기 프레임부재 내부로 슬라이딩시키는 것을 특징으로 하는 공기청정 실링팬.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부프레임은 일측면에 복수 개의 슬릿 또는 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기청정 실링팬.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터부재는, 상기 필터케이스의 하단부 외측에 마련되되 상기 슬릿 또는 홀과 대응되는 위치에 복수 개의 청소솔을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기청정 실링팬.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기흡입 날개는 이중팬 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 공기청정 실링팬.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링팬부재의 중앙영역 하단부는 미세먼지 인디케이터가 마련되는 것을 특징으로 하는 공기청정 실링팬.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기청정 실링팬은, 전원케이블 또는 강선을 상기 내부프레임 내의 중심영역에 결합하고,
    상기 전원케이블 또는 강선은 외부 승강장치와 연결하여 승강 또는 하강하는 것을 특징으로 하는 공기청정 실링팬.
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