KR102611532B1 - 환기형 공기청정기 - Google Patents

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KR102611532B1
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김수경
최효준
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주식회사 엔이알
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Abstract

신뢰성이 향상된 환기형 공기청정기가 개시된다. 미들 케이스의 후면에 일정 간격으로 이격되어 미들 커버가 결합하고, 상기 미들 커버는 상기 미들 케이스에 설치된 팬에 대응하는 개구가 형성되고, 상기 개구에 인접한 위치에 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍에 UV LED가 실장된 회로기판이 설치되어 상기 관통구멍을 통하여 상기 미들 커버의 후면으로 상기 UV LED가 노출되어 상기 필터유닛을 살균한다.

Description

환기형 공기청정기{Ventilation typed air filtering apparatus}
본 발명은 환기형 공기청정기에 관한 것으로, 특히 신뢰성이 향상된 환기형 공기청정기에 관련한다.
일반적으로 건축물의 실내에서 공기순환이 원활하지 않으면 공기가 오염되고 이렇게 오염된 공기 속의 각종 먼지, 미생물들은 호흡기 질병과 각종 알레르기를 유발하는 원인이 된다.
따라서, 주로 창문을 열어 실내의 공기를 환기시키는데, 창문을 열고 환기를 시키는 경우에 강한 바람이 유입되거나 외부의 빗물이나 먼지 등이 실내로 유입되고, 박테리아나 세균을 포함하는 미세 먼지나 매연이 함유된 공기가 실내로 바로 유입되기 때문에 환기에 의해 오히려 실내 공기가 더 나빠질 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하고자, 창틀과 창유리 사이에 환기장치를 설치하여 자연환기가 이루어지도록 하되 전후로 관통된 공기통로와, 공기통로를 개폐하여 환기조절을 하기 위한 환기조절구와, 실외 공기 내에 함유된 오염물질 및 빗물 등이 실내로 유입되는 것을 차단하고 다수의 유입공이 형성된 그릴 등이 설치된 구성의 창호용 환기장치가 다수 개시되어 있다.
이러한 창호용 환기장치의 예로는, 본 출원인에 의한 공개특허 2021-0055530가 있는데, 프론트 보디 유닛이 미들 프레임과 프론트 커버로 구성되는데, 미들 프레임에 동일한 구조를 갖는 흡기 팬 유닛과 배기 팬 유닛이 각각 구획되어 장착되고, 각 팬 유닛을 프로그램 제어하는 제어 모듈이 설치되며, 각 팬 유닛은 팬 어셈블리와 밸브 어셈블리를 구비하여 밸브 어셈블리가 팬 어셈블리에 밀착함으로써 각 팬 유닛을 통하여 유입되는 외부공기를 차단하는 환기형 공기청정기를 개시하고 있다.
상기의 공개특허에서, 제어모듈은 미들 프레임에 설치되고 미들 프레임의 후면에 외기가 유입되어 필터링되는 복합 필터가 장착되는데, 유입되는 외기의 온도와 습도에 의해 복합 필터의 내면에 결로가 발생하게 된다.
상기한 것처럼, 복합 필터는 미들 프레임과 결합되고 미들 프레임의 후면에 설치된 제어모듈, 가령 PCB 기판이 복합 필터의 내면에 발생한 결로에 의해 쇼트가 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 밸브 어셈블리에서 밸브 판과 모터 유닛이 두께 방향으로 나란히 배열되기 때문에 밸브 어셈블리의 두께가 지나치게 두껍다는 문제점이 있다.
또한, 별도의 히터를 구비하고 있지 않아 외기의 온도가 낮을 때 이를 적정한 온도로 가열하여 실내에 공급하지 못한다는 문제점이 있다.
또한, 외기에 포함된 바이러스 등의 유해균을 제거하지 못한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 결로에 의해 전자부품이 쇼트되는 것을 방지할 수 있는 환기형 공기청정기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밸브 유닛의 두께를 최소화할 수 있는 환기형 공기청정기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외기를 적정한 온도로 가열하여 실내에 공급하고, 외기에 포함된 바이러스를 살균할 수 있는 환기형 공기청정기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외부공기를 가열하는 히터와 살균유닛을 구비하면서도 컴팩트한 구조를 갖도록 한 환기형 공기청정기를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 필터유닛, 상기 필터유닛에 결합하는 미들 케이스를 구비한 환기형 공기청정기로서, 상기 미들 케이스의 후면에 일정 간격으로 이격되어 미들 커버가 결합하고, 상기 미들 커버는 상기 미들 케이스에 설치된 팬에 대응하는 개구가 형성되고, 상기 개구에 인접한 위치에 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍에 UV LED가 실장된 회로기판이 설치되어 상기 관통구멍을 통하여 상기 미들 커버의 후면으로 상기 UV LED가 노출되어 상기 필터유닛을 살균하는 것을 특징으로 하는 환기형 공기청정기에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 이격 공간 내에서 전자부품 유닛이 상기 미들 케이스의 후면에 실장된다.
바람직하게, 상기 미들 케이스의 전면에서 상기 팬의 출력 측에 히터가 설치되고, 상기 히터의 전극은 상기 회로기판에 전기적으로 연결된다.
바람직하게, 상기 미들 케이스의 전면에서 상기 팬에 인접한 부분에 밸브유닛이 설치되고, 상기 밸브유닛은, 모터를 구비한 구동부와 상기 구동부에 의해 직선운동하여 상기 개구를 선택적으로 개폐하는 밸브 판으로 구성되며, 상기 모터와 상기 밸브 판은 수평으로 나란히 배치된다.
바람직하게, 상기 구동부는, 모터가 장착되는 지지 플레이트; 상기 모터의 회전력을 전달하는 다수의 기어 열; 상기 기어 열 중 하나의 기어에 일단이 고정되는 이송 스크류; 및 상기 이송 스크류와 나사 결합하여 상기 회전력에 의해 직선운동을 하는 브래킷을 포함하고, 상기 브래킷에 상기 밸브 판이 결합한다.
바람직하게, 상기 지지 플레이트의 전면에 상기 이송 스크류가 통과하는 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍을 중심으로 다수의 안내 축이 돌출되어 상기 브래킷에 슬라이드 가능하게 결합하고, 상기 모터는, 모터 축이 상기 지지 플레이트를 관통하도록 상기 지지 플레이트의 전면에 장착된다.
바람직하게, 상기 브래킷은, 상기 이송 스크류와 나사 결합하여 직선 운동하는 주행 브래킷; 상기 주행 브래킷이 결합하고 다수의 안내 파이프가 돌출 형성된 안내 브래킷으로 구성되고, 상기 지지 플레이트의 전면에 상기 이송 스크류가 통과하는 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍을 중심으로 다수의 안내 축이 돌출되어 상기 안내 파이프에 슬라이드 가능하게 끼워진다.
바람직하게, 상기 미들 케이스의 전면에서, 상기 개구의 가장자리에는 일정한 높이를 갖는 리브가 상기 밸브 판의 형상과 크기에 대응하여 돌출 형성되고, 상기 리브와 상기 개구의 가장자리 사이에 일정한 폭의 접촉부가 마련된다.
본 발명에 의하면, 복합필터의 후면에 생기는 결로에 의해 전자부품 유닛이 쇼트되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
또한, 외부공기를 적정한 온도로 가열하여 실내에 공급하고, 외부공기에 포함된 바이러스를 살균할 수 있다.
또한, 외부공기를 가열하는 히터와 살균유닛을 구비하면서도 컴팩트한 구조를 갖도록 할 수 있다.
또한, 밸브 구동부와 밸브 판을 수평으로 나란히 설치함으로써 밸브 유닛의 두께를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 환기형 공기청정기를 분해한 사시도이다.
도 2는 미들 케이스와 이에 관련된 구성부품을 보여준다.
도 3은 미들 케이스의 후면을 보여준다.
도 4는 미들 커버가 결합한 미들 케이스의 후면을 보여준다.
도 5는 히터와 LED 기판의 전기적 연결 구조를 보여준다.
도 6은 밸브유닛을 보여준다.
도 7은 밸브 유닛의 분해 사시도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 환기형 공기청정기를 분해한 사시도이다.
환기형 공기청정기는 창짝과 창틀에 형성된 간격에 설치되는데, 미들 플레이트(120)를 창틀에 고정한 다음, 리어 보디 유닛(100)을 미들 플레이트(120)에 부착하고 실리콘 고무로 실링한다.
이후, 프론트 보디 유닛을 리어 보디 유닛(100)에 끼워 고정하여 공기청정기의 장착을 완료한다.
리어 보디 유닛(100)의 내측에는 프리 필터(110)와 복합 필터(112)가 순차로 적층되어 설치된다.
복합 필터(112)는, 잘 알려진 것처럼, 미세먼지를 여과하는 헤파(HEPA: High Efficiency Particulate Air) 필터, 유해가스를 제거하는 필터, 및 박테리아와 세균을 여과하는 필터가 복합적으로 구성될 수 있다.
프론트 보디 유닛은 미들 케이스(140), 미들 케이스(140)의 후면에 결합하는 미들 커버(130), 및 미들 케이스(140)의 전면에 결합하는 프론트 커버(160)로 구성된다.
도 2는 미들 케이스와 이에 관련된 구성부품을 보여준다.
미들 케이스(140)는 단일 몸체로 구성되고, 한 쌍의 팬(180)이 각각 설치되는 팬 설치구멍(141)이 쌍으로 형성된다.
팬(180)은 후술하는 제어모듈에 의해 회전속도가 제어되는데, 감지센서에 의한 감지값에 의한 실내 공기질에 따라 5단계로 제어될 수 있다.
미들 케이스(140)의 내측으로 각 팬 설치구멍(141)의 가장자리에는 사각형상으로 일정한 높이를 갖는 리브(142)가 돌출 형성되는데, 리브(142)와 팬 설치구멍(141)의 가장자리 사이에는 일정한 폭의 접촉부(143)가 마련된다.
후술하는 것처럼, 리브(142)의 형상과 크기는 밸브유닛(150)의 밸브 판(160)의 형상과 크기에 대응한다.
또한, 리브(142)의 외측 부분에 밸브 판(160)이 슬라이드 가능하게 끼워져 안내되는 안내 돌기(144)가 돌출 형성된다.
도 3은 미들 케이스의 후면을 보여주고, 도 4는 미들 커버가 결합한 미들 케이스의 후면을 보여준다.
도 1과 같이, 미들 커버(130)에는 팬 설치구멍(141)에 대응하는 형상과 크기의 개구(135)가 형성된다.
미들 커버(130)는 적절한 수단에 의해 미들 케이스(140)의 후면에 결합되기 때문에, 팬(180)으로 외기가 유입될 수 있도록 개구(135)가 형성된다.
도 3을 보면, 미들 케이스(140)의 후면에는 제어 모듈(230), SMPS(220), 및 전자식 릴레이(240)와 같은 전자부품 유닛이 집합적으로 설치되는데, 미들 케이스(140)의 후면에 형성된 펜스(140a)에 의해 공간이 확보되고, 도 4와 같이, 미들 커버(130)가 이 공간에서 미들 케이스(140)와 일정 간격으로 이격하여 미들 케이스(140)에 결합된다.
결과적으로, 이들 전자부품 유닛은 미들 케이스(140)와 미들 커버(130) 사이의 이격된 공간에 위치하게 되어 복합필터(112)의 후면에서 발생하는 결로의 영향을 방지하거나 최소화할 수 있다.
도 5는 히터와 LED 기판의 전기적 연결 구조를 보여준다.
도 4와 5를 참조하면, 각 개구(135)의 네 모서리에 인접하여 관통구멍(131)이 형성되고, 미들 커버(130)의 전면에 LED 기판(210)이 설치되고 LED 기판(210)의 표면에 실장된 UV LED(212)가 미들 커버(130)의 후면으로 노출된다.
또한, 도 5의 확대한 원안에 나타낸 것처럼, LED 기판(210)의 이면에는 전극(214)이 대향하여 돌출되고, 전극(214)에 히터(190)의 전극(192)이 전기적으로 연결된다.
도 1과 같이, 히터(190)는 미들 케이스(140)의 전면에 설치되어 기구적으로 결합하는데, 히터(190)의 전극(192)은 미들 케이스(140)를 관통하여 연장되어 미들 커버(130)의 LED 기판(210)의 전극(214)에 전기적으로 연결된다.
다시 말해, 미들 커버(130)에 관통구멍(131)을 형성하고 관통구멍(131)에 UV LED(212)를 실장한 LED 기판(210)을 설치하여 관통구멍(131)을 통하여 미들 커버(130)의 후면으로 UV LED(212)가 노출되어 복합 필터(112)에 자외선을 조사하도록 하고, 미들 커버(130)의 전면으로 전극(214)이 노출되도록 하여 미들 케이스(140)에 설치된 히터(190)의 전극(192)에 전원이 공급되도록 한다.
결과적으로, 미들 케이스(140)에 설치된 팬(180)의 출구 양측에 히터(190)를 설치하고 전원은 미들 커버(130)로부터 공급되도록 함으로써, 히터(190)의 전극(192)에 의해 미들 케이스(140)와 기구적으로 결합하고 LED 기판(210)을 전원 공급용으로 사용하여 컴팩트한 구조를 제공할 수 있다.
히터(190)는 제어모듈(230)에 의해 제어되는데, 가령 외부공기가 차가울 때 외부공기와 실내공기를 비교하여 기준온도보다 낮은 경우 제어모듈(230)은 히터(190)를 온(ON)하고 전원을 듀티(duty) 제어하여 외부 공기를 가열하여 적절한 온도로 실내에 공급한다.
본 발명에 의하면, 제어모듈(230)은 히터(190)가 온되어 있는 상태에서 전원이 오프될 때, 히터(190)의 온도를 측정하여 일정 온도 이하가 될 때까지 팬(180)을 구동한다.
이러한 구조에 의하면, 히터(190)의 온도가 높은 상태에서 전원을 오프시키더라도 팬(180)을 일정 시간 회전시킴으로써 히터(190)의 온도를 낮추어 화재가 발생할 위험성을 제거할 수 있다.
도 6은 밸브유닛을 보여주고, 도 7은 밸브 유닛의 분해 사시도이다.
밸브유닛(150)은, 크게 구동부(160)와 구동부(160)에 의해 왕복 이송하는 밸브 판(170)으로 구성된다.
구동부(160)는, 지지 플레이트(151), 모터(154), 기어열(155, 156, 157), 이송 스크류(158), 주행 브래킷(161), 및 안내 브래킷(163)으로 이루어진다.
지지 플레이트(151)는 모터(154)가 장착되고, 기어열(155, 156, 157)을 지지하는 역할을 하며, 모터(154)의 축이 통과하는 관통구멍(152a)과 이송 스크류(158)가 통과하는 관통구멍(152)이 형성된다.
지지 플레이트(151)의 전면에는 관통구멍(152)을 중심으로 4개의 안내 축(153)이 돌출되는데, 각 안내 축(153)은 안내 브래킷(163)의 안내 파이프(164)에 슬라이드 가능하게 삽입된다.
또한, 지지 플레이트(151)의 후면에는 기어 덮개(미도시)가 일체로 형성된다.
모터, 가령 스테핑 모터(154)는 지지 플레이트(151)의 전면에 고정되고, 모터 축이 관통구멍(152a)를 통해 후면으로 돌출되고, 모터 축에 결합된 축 기어(155), 기어(156), 및 기어(157)의 기어 결합을 통하여 모터(154)의 회전력이 이송 스크류(158)에 전달된다.
이와 같이, 모터(154)를 모터 축이 지지 플레이트(151)의 후면으로 돌출되도록 거꾸로 설치함으로써 안내 축(153)만큼 차지하는 밸브유닛(150)의 두께에 모터(154)에 의한 두께를 추가로 더하지 않기 때문에 밸브유닛(150)의 두께가 얇아진다.
이송 스크류(158)가 끼워지는 주행 브래킷(161)의 내부에는 나사가 형성되고, 하단에는 결합 돌기(162)가 돌출되어 밸브 판(170)에 끼워져 결합된다.
또한, 이송 스크류(158)의 회전에 의해 주행 브래킷(161)이 직선 운동을 하는데 주행 중 흔들림이 있을 수 있어 이를 안내 브래킷(163)을 이용하여 안정시킨다.
구체적으로, 주행 브래킷(161)은 안내 브래킷(163)에 결합되는데, 상기한 것처럼, 안내 브래킷(163)에는 지지 플레이트(151)에서 돌출된 안내 축(153)에 대응하여 안내 파이프(164)가 형성되고, 안내 축(153)이 안내 파이프(164)에 끼워진 상태에서 안내 브래킷(163)이 주행시 안내 브래킷(163)이 상하좌우로의 흔들림을 막아준다.
더욱이, 이송 스크류(158)의 일단은 기어(157)에 고정되고, 타단은 안내 브래킷(163)에 회전 가능하게 고정되기 때문에 이송 스크류(158)의 회전을 안정적으로 지지하는 역할도 한다.
이 실시 예와 달리, 주행 브래킷(161)과 안내 브래킷(163)을 하나의 몸체로 구성할 수 있음은 물론이다.
이 실시 예에서, 밸브 판(170)은 미들 케이스(140)의 리브(142)가 형성한 형상과 같은 사각형상으로 이루어지는데, 밸브 판(172)에는 관통구멍(172)이 형성되어 후술하는 것처럼 미들 케이스(140)의 안내돌기(144)가 끼워진다.
또한, 밸브 판(170)의 후면에는 가장자리 부분으로 일정 폭만큼 떨어져서 단차를 이루는 밀폐부(171)가 형성되는데, 후술하는 것처럼, 미들 케이스(140)의 개구(141)에 정합되어 개구(141)를 밀폐하는 역할을 한다.
이하, 밸브유닛의 동작에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2에서, 밸브유닛(150)이 미들 케이스(140)에 장착되면, 밸브 판(170)의 안내 구멍(172)에 미들 케이스(140)의 안내돌기(144)가 끼워진 상태에서, 모터(154)의 초기화 동작으로 밸브 판(170)의 가장자리 부분이 리브(142) 내측의 접촉부(143)에 접촉하게 된다.
이 상태가 닫힌(closed) 상태이고, 상기한 것처럼, 밸브 판(170)의 밀폐부(171)가 개구(141)를 완전히 막아 밀폐된 상태를 이룬다.
밸브 판(170)을 열기 위해, 모터(154)가, 가령 정방향으로 구동하면 모터 축에 결합된 축 기어(155) - 기어(156) - 기어(157)을 통하여 이송 스크류(158)에 회전력이 전달된다.
그 결과, 이송 스크류(158)에 이송 가능하게 나사 결합된 주행 브래킷(161)이 전방으로 직선운동을 하고, 주행 브래킷(161)과 결합한 안내 브래킷(163)도 직선운동을 하며, 주행 브래킷(161)에 결합된 밸브 판(170)이 리브(142)로부터 빠져나와 일정 거리 주행한다.
따라서, 팬(180)으로부터 출력되는 외부공기는 리브(142)와 밸브 판(170) 사이의 간극을 통하여 배출된다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 해석되어야 한다.
100: 리어 보디 유닛
110: 프리 필터
112: 복합필터
120: 미들 플레이트
130: 미들 커버
140: 미들 케이스
150; 밸브유닛
160: 프론트 커버
190: 히터

Claims (8)

  1. 필터유닛, 상기 필터유닛에 결합하는 미들 케이스를 구비한 환기형 공기청정기로서,
    상기 필터유닛에 대향하는 상기 미들 케이스의 후면에 일정 간격으로 이격 공간을 형성하도록 미들 커버가 결합하여 상기 필터유닛의 후면에서 결로가 발생하는 것을 방지하거나 최소화하고,
    상기 미들 커버에서, 상기 미들 케이스에 설치된 팬에 대응하는 개구가 형성되고, 상기 개구에 인접한 위치에 관통구멍이 형성되고,
    상기 미들 커버의 전면에 상기 관통구멍을 덮도록 회로기판이 설치되고, 상기 회로기판의 한 면에 실장된 UV LED가 상기 관통구멍을 통하여 상기 미들 커버의 후면으로 노출되어 상기 필터유닛을 살균하고,
    상기 미들 케이스의 전면에서 상기 팬의 출력 측에 히터가 설치되되, 상기 히터의 전극은 상기 회로기판의 반대 면에 형성된 전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 환기형 공기청정기.
  2. 청구항 1에서,
    상기 이격 공간 내에서 전자부품 유닛이 상기 미들 케이스의 후면에 실장되는 것을 특징으로 하는 환기형 공기청정기.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에서,
    상기 미들 케이스의 전면에서 상기 팬에 인접한 부분에 밸브유닛이 설치되고,
    상기 밸브유닛은, 모터를 구비한 구동부와 상기 구동부에 의해 직선운동하여 상기 개구를 선택적으로 개폐하는 밸브 판으로 구성되며,
    상기 모터와 상기 밸브 판은 수평으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 환기형 공기청정기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 4에서,
    상기 미들 케이스의 전면에서, 상기 개구의 가장자리에는 일정한 높이를 갖는 리브가 상기 밸브 판의 형상과 크기에 대응하여 돌출 형성되고,
    상기 리브와 상기 개구의 가장자리 사이에 일정한 폭의 접촉부가 마련된 것을 특징으로 하는 환기형 공기청정기.
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