KR102635888B1 - 공기청정기 - Google Patents

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KR102635888B1
KR102635888B1 KR1020190031439A KR20190031439A KR102635888B1 KR 102635888 B1 KR102635888 B1 KR 102635888B1 KR 1020190031439 A KR1020190031439 A KR 1020190031439A KR 20190031439 A KR20190031439 A KR 20190031439A KR 102635888 B1 KR102635888 B1 KR 102635888B1
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강성 이 데이비드
전종건
정해융
곽대영
박소희
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 공기청정기에는, 팬과 필터를 가져 정화된 청정공기를 토출구로 토출하는 본체; 및 상기 토출구에 마련되고, 상기 토출구의 상방으로 떠오르는 부상체가 포함된다. 이에 따르면, 토출구를 막힘없이 제공하여 유동손실을 줄일 수 있다.

Description

공기청정기{Air purifyer}
본 발명은 공기청정기에 관한 것이다.
공기청정기는 오염된 공기를 흡입하여 정화한 후, 정화된 공기를 배출시키는 장치로 이해할 수 있다. 일 예로, 공기청정기에는, 외부의 공기를 공기청정기의 내부로 유입시키기 위한 송풍장치, 및 공기 중 먼지나 세균 등을 필터링 할 수 있는 필터가 포함될 수 있다. 일반적으로, 공기청정기는 가정이나 사무실과 같은 실내공간을 정화하도록 구성된다.
근래 들어서, 소비자는 신속하게 공기를 정화시키기 위하여 대용량 공기청정기에 대한 소비니즈가 크다.
본 출원인은 출원번호 10-2016-0077888, 공기청정기를 출원한 바가 이다.
상기 기술에는 다단으로 구성되는 공기청정기가 개시되고, 2단 공기청정기의 상단에는 유동전환장치(300)가 제공된다. 상기 유동전환장치는 원하는 위치로 신속하게 청정공기를 송풍할 수 있기 때문에, 부스터라고도 불리운다.
상기 유동전환장치는 공기청정기의 상단에서, 틸팅동작 및 회전동작을 수행하고, 내부에 수용되는 팬을 동작시켜 청정공기를 송풍한다.
출원번호 10-2016-0077888, 공기 청정기의 유동전환장치(300)와 관련되는 내용
본 발명은, 상기 부스터의 동작을 위하여 필요한 틸팅기구, 회전기구, 및 팬에 의해서, 역으로 공기청정기의 토출측의 토출공간을 좁혀서 공기의 유동손실을 일으키는 문제를 해결하는 공기청정기를 제안한다.
본 발명은, 항상 부스터를 사용함으로써, 사용자의 선택을 제한하는 문제를 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 틸팅기구 및 회전기구에 의해서 좁아졌던 공간을 활용하는 방안을 제안하는 공기청정기를 제안한다.
본 발명은, 사용자의 주목성이 뛰어난 공기 청정기의 헤드 부분에 대한 활용성을 넓여 더 편리하고 효율적으로 공기청정기를 사용하는 방안을 제안한다.
본 발명에 따른 공기청정기에는, 팬과 필터를 가져 정화된 청정공기를 토출구로 토출하는 본체; 및 상기 토출구에 마련되고, 상기 토출구의 상방으로 떠오르는 부상체가 포함된다. 이에 따르면, 토출구를 막힘없이 제공하여 유동손실을 줄일 수 있다.
상기 부상체는 자력에 의해서 상기 본체로부터 부상할 수 있어서, 부상체와 본체와의 사이에 방해가 되는 물품이 위치하지 않을 수 있다.
상기 부상체에 놓이는 자성체; 및 상기 본체에서 상기 자성체와 대응하여 제공되는 하측모듈이 마련되어, 서로 이격되는 두 자기부재에 의해서 자기력이 전달될 수 있다.
상기 하측모듈에는, 상하로 승강하는 승강부재; 상기 승강부재에 제공되고, 자력을 발생시키는 자력발생부; 및 상기 자성체에 가하여지는 자력을 조절하는 자력조절부가 포함된다. 이에 따르면, 상기 부상체의 자세가 유지될 수 있다.
상기 하측모듈에 마련되는 홀센서가 더 포함되고, 상기 홀센서로 자장을 측정하고, 상기 자력조절부를 제어하여 상기 부상체의 중심위치를 유지할 수 있다. 이에 따르면, 순간순간 외력에 의해서 변하는 부상체의 자세를 균형상태로 유지할 수 있다.
상기 자력조절부는, 상기 부상체를 경사지게 조절할 수 있고, 상기 자력조절부는, 상기 부상체의 경사방향을 조절할 수 있다. 이에 따르면, 부상체의 방향과 풍속을 조절하여, 공기청정기에서 토출되는 청정공기를 다양하게 송풍할 수 있다.
상기 자력 조절부에는, 상기 부상체의 중심위치를 유지하는 제 1 자력조절부; 및 상기 부상체의 경사각조조절, 및 상기 부상체의 경사방향조절 중의 적어도 하나를 수행하는 제 2 자력조절부가 포함된다. 본 발명에 따르면, 상기 부상체의 자세, 경사각, 및 경사방향을 함께 조절할 수 있고, 사용자는 상기 부상체를 다양한 청정공기 송풍용도로 사용할 수 있다.
상기 부상체와 상기 본체에는 각각 WPT모듈이 마련되어, 상기 부상체는 상기 본체로부터 무선으로 전력이 공급된다. 이에 따르면 상기 본체로부터 상기 부상체로 에너지 공급이 편리하게 이루어질 수 있다.
상기 WPT모듈에 의해서, 상기 부상체와 상기 본체는 통신을 수행되어, 부상체 및 본체간에 제어동작이 수행될 수 있다.
상기 본체는 상하방향으로 길게 제공되고, 상기 본체의 상단에 상기 토출구가 제공되고, 상기 부상체를 안착시키기 위하여 상기 토출구의 상면이 아래쪽으로 함몰되어 제공되는 안착그릴이 포함된다. 이에 따르면, 가급적 실내공간이 높은 곳에서 청정공기가 송풍되도록 하여, 더 넓은 실내공간으로 청정공기가 공급되도록 할 수 있다.
상기 안착그릴은 선형부재가 격자형상으로 제공되어 청정공기가 통과할 수 있도록 하여, 청정공기의 토출유로에 저항이 줄어들도록 할 수 있다.
상기 안착그릴의 직근 하측에 제공되어 상기 부상체와 상호작용하는 본체모듈이 포함되어, 부상체와 본체와의 상호작용이 원활하게 일어나도록 할 수 있다.
상기 본체모듈에는, 상기 부상체에 놓이는 자성체과 대응하여 제공되는 하측모듈; 및 상기 부상체에 놓이는 WPT모듈과 대응하는 또 다른 WPT모듈이 제공된다. 이에 따르면, 본체와 부상체 간의 접속이 필요한 부속품 들은 단일의 본체모듈에 제공되도록 함으로써, 상호간의 원격작용이 원활하게 일어날 수 있도록 한다.,
상기 부상체에는, 팬이 제공되어, 실내공간의 더 멀리로 청정공기를 송풍할 수 있다.
상기 부상체에는, 공기질센서가 제공되어, 토출되는 공기의 질을 사용자에게 알릴 수 있다.
상기 부상체에는, 램프가 제공되어, 사용자의 시인성을 향상시킬 수 있다.
상기 부상체에는, 디스플레이가 제공되어, 부상체 및 본체의 동작상태를 쉽게 알도록 할 수 있다. 상기 디스플레이에는 터치패널이 제공되어, 사용자가 부상체 및 본체를 조작할 수도 있다.
다른 측면에 따른 본 발명의 공기청정기에는, 청정공기를 토출구로 토출하는 본체; 및 자력에 의해서 상기 본체로부터 부상하는 부상체가 포함된다. 본 발명에 따르면, 본체의 동작 시에 본체의 토출구가 완전히 개방되도록 하여 유로저항이 줄어들고, 본체와 부상체 간의 연결구조물이 없음으로 인하여 상기 토출구의 개구가 커지는 장점이 있다.
공기를 토출구로 토출하는 본체; 및 상기 토출구로부터 부상하여 상기 공기를 확산시키는 부상체가 포함된다. 본 발명에 따르면, 청정공기를 더 멀리 공급할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 부스터과 본체 간의 간격이 크게 제공되고, 공기의 유동경로 상에 방해물이 없어지므로, 공기청정기에서 토출되는 청정공기의 토출효율이 증가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 부스터를 사용할 지의 여부를 사용자가 선택할 수 있기 때문에, 사용자의 선택권이 증진되고, 공기청정기의 다양한 운전모드를 구현할 수 있고, 사용자가 원하는 상태로 공기청정기를 운전할 수 있다.
본 발명에 따르면, 부스터와 본체 간의 간격, 부스터 내부의 넓어진 공간을 더 다양한 기능을 탑재하여 사용자가 더 편리하게 공기청정기를 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용자가 주로 관찰하게 되는 공기 청정기의 부스터를 통하여 시각정보를 전달할 수 있기 때문에, 더욱 편리하게 공기청정기를 사용할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 공기청정기의 정면도.
도 2는 른 공청기의 내부 구성을 보여주는 단면도.
도 3은 공청기의 상부를 확대하여 보이는 도면.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 부상체 및 하측몸체가 도시되는 개략적인 정면도로서, 도 4는 상대적으로 낮게 공중 부양된 부상체가 나타내는 도면이고, 도 5는 상대적으로 높게 공중 부양된 부상체를 나타내는 도면.
도 6 및 도 7은 하측몸체의 내부모습을 보이는 사시도로서, 도 6은 상대적으로 낮은 높이(h1)에 위치하는 승강부재를 나타내고, 도 7은 상대적으로 높은 높이(h2)에 위치하는 승강부재를 나타내는 도면.
도 8은 부상 부스터의 작용을 설명하는 도면.
도 9와 도 10은 각각 부상체와 본체의 블럭도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위내에 포함된다고 할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 공기청정기의 정면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 공기청정기(1)에는, 원통형상으로 상하방향으로 길게 제공되는 본체(116)와, 상기 본체(116)의 상단부에 마련되는 부상체(400)가 포함된다.
상기 본체(116)는 측면 및 하면 중의 적어도 어느 일면에서 공기를 흡입하여 상면으로 토출한다. 상기 본체(116)로부터 토출되는 공기는, 상기 부상체(400)를 경유하여, 유동속도가 높아지고, 유동방향이 바뀔 수 있다.
상기 본체(116)에는 내부에 공간을 형성하는 원통형의 외벽(101)과, 상기 외벽의 하단에 베이스(2)가 포함된다. 상기 외벽(101)의 하측에는 흡입부(102)가 제공되어 외기가 흡입될 수 있다. 상기 본체(500)의 상단에는 본체 디스플레이(500)가 마련되어, 본체(116)의 동작상태 또는 외기상태 등을 표시할 수 있다.
상기 부상체(400)는 상방으로 떠 오를 수 있다. 상기 부상체는 내부에 팬에 의한 송풍을 하거나, 토출되는 청정공기에 의한 수동적인 회전에 의해서 풍동을 전환하거나 풍동을 집중하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같이 청정공기에 추가적인 작용을 수행할 수 있으므로 부상 부스터(400)라고도 할 수 있다.
상기 부상체(400)는 별도의 회전기구, 및 틸팅기구 등을 가지지 않은 상태에서 자력에 의해서 부상할 수 있다. 상기 부상체(400)와 상기 본체(116)의 사이 간격부에 상기 부상체(400)의 부상을 위하여 개입되는 물품이 없다.
상기 부상체(400)가 부상하면 상기 부상체(400)와 상기 본체(116)사이는 빈공간이 되고, 청정공기의 유동에 방해가 되는 물품은 없다.
도면에서 상기 부상체(400)는 부상된 상태이고, 상기 부상체(400)의 부상거리는 조절될 수 있다. 상기 부상체(400)가 높게 부상할수록, 상기 본체(116)로부터의 청정공기는 더 원활히 배출될 수 있다.
상기 부상체(400)는 성긴 뼈대를 이용하여 외형을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 부상체(400)가 부상하지 않은 상태에서도, 상기 본체(116)에서 토출되는 청정공기는 상기 부상체(400)를 통하여 토출될 수 있다.
상기 부상체(400)는 무선전력전송(WPT: Wireless Power Transfer)에 의해서 상기 본체(116)로부터 전력전송을 받을 수 있다. 상기 부상체(400)는 상기 본체와의 상호 자력작용에 의해서 부상할 수 있다. 상기 부상체(400)의 내부에는 팬이 수용되어 부상 부스터의 회전 및 팬을 통한 송풍작용을 수행할 수 있다. 이 경우에는 부상 부스터의 기능이 수행될 수 있다.
이하에서는 실시예에 따른 공청기를 내부구성과 함께 더 상세하게 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 공청기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1에서, 외벽(101) 등의 구성이 제거된 상태로 이해할 수 있다. 도 2을 기준으로, 상하 방향을 축방향이라 이름하고, 가로 방향으로 반경방향으로 이름한다. 여기서 상하방향은 중력방향과 같다고 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 공청기(1)는 공기유동을 발생시킬 수 있다. 이 경우, 상기 공기유동은 상기 공청기(1)의 하부에 존재하는 실내공기를 흡입할 수 있다.
상기 축방향은 팬(260)의 중심축 방향, 즉 팬의 모터 축 방향에 대응될 수 있다. 상기 반경방향은 상기 축 방향의 수직한 방향으로서 이해될 수 있다. 상기 축 방향을 중심으로 하고 상기 반경방향의 거리를 회전반경으로 하여 회전할 때 형성되는 가상의 원 방향은 원주방향이라고 할 수 있다.
상기 공청기(1)에는, 상기 외벽(101)의 하측에 제공되며 바닥에 놓이는 베이스(20)가 포함될 수 있다. 상기 베이스(20)는, 상기 외벽(101)의 하단부로부터 하방으로 이격되어 위치할 수 있다. 상기 외벽(101)과 상기 베이스(20) 사이의 이격 공간에는 베이스측 흡입부(103)가 형성될 수 있다.
상기 베이스측 흡입부(103)를 통하여 흡입되는 공기는, 상기 베이스(20)의 상측에 구비되는 흡입그릴(210)의 흡입구(112)를 통하여 상방으로 유동될 수 있다.
상기 흡입그릴(210)의 상측에 배치하며, 공기를 필터링하는 필터부재(120)가 더 포함될 수 있다. 상기 흡입구(112) 및 상기 베이스흡입부(103)를 통하여 흡입된 공기는 필터부재(120)를 통과할 수 있다. 공기는 원통형인 필터부재(120)의 외주면을 관통하여 그 내부로 유입될 수 있다. 상기 필터부재(120)는, 원통형으로 구비되어 공기를 필터링하는 필터면을 가질 수 있다.
상기 공청기(1)에는, 상기 필터부재(120)의 장착공간을 형성하는 필터프레임(130)이 더 포함될 수 있다. 상기 필터프레임(130)은 상기 외벽(101)의 내부에서 공청기(1)의 기능을 수행하는 각 부품의 전체 하중을 지지하는 구성으로 작용할 수 있다.
상기 필터부재(120)가 원통형의 형상을 가짐으로써, 상기 필터부재(120)를 기준으로, 어느 방향에서나 공기의 유입이 가능하다. 이에 따라서, 공기의 필터링 면적이 증가할 수 있다.
상기 장착공간은 상기 필터부재(120)의 형상에 대응하여 원통형으로 구비될 수 있다. 상기 필터부재(120)는 장착과정에서, 상기 장착공간을 향하여 슬라이딩 가능하게 인입될 수 있다. 반대로, 상기 필터부재(120)는 분리과정에서, 상기 장착공간으로부터 슬라이딩 가능하게 인출될 수 있다.
상기 외벽(101)의 내부에서 공기유동을 제공하는 송풍장치가 마련된다. 상기 송풍장치에는, 상기 필터부재(120)의 출구측에 설치되는 팬하우징(250)이 포함된다. 상기 팬하우징(250)에는 팬(260)이 수용된다. 상기 팬하우징(250)은 상기 필터프레임(130)에 의하여 지지될 수 있다.
상기 송풍장치에는, 회전을 통하여 공기의 유동압력을 제공하는 팬(260)이 더 포함될 수 있다. 상기 팬(260)은 상기 팬유입부(152)의 상측에 놓여진다. 상기 팬(260)으로는, 축 방향으로 공기를 유입하여 반경방향 상측으로 공기를 배출시키는 원심팬이 제공될 수 있다.
상기 송풍장치에는, 상기 팬(260)의 상측에 결합되어 상기 팬(260)을 통과한 공기의 유동을 가이드 하는 에어가이드 장치(270)가 더 포함될 수 있다. 상기 에어가이드 장치(270)는 상기 팬하우징(250)의 상측에 위치할 수 있다. 일 예로, 상기 에어가이드 장치(270)는 상기 팬하우징(250)의 외경과 동일하게 적층되어 상기 팬(260)을 통과한 공기의 유동을 가이드 할 수 있다.
상기 공청기(1)의 상부에는 토출부(105)가 형성될 수 있다. 상기 토출부(105)는, 상기 공청기(1)에 구비되는 토출가이드장치(190)의 토출그릴에 형성될 수 있다. 상기 토출가이드장치(190)는 상기 공청기(1)의 상단부 외관을 형성한다.
상기 토출가이드장치(190)에는 상기 부상체(400)를 안착하는 안착그릴(106)이 더 포함될 수 있다. 상기 안착그릴(106)은 상기 부상체(400)의 외면과 대응되는 형상으로 제공되어, 상기 부상체(400)가 부상하지 않고 안착되는 때에 정확하게 자리잡도록 할 수 있다.
상기 안착그릴(106)은 다수의 선형부재가 교차되는 격자형상으로 제공될 수 있다. 상기 안착그릴(106)에 의해서, 상기 팬(260)에서 토출되는 청정공기의 유동저항이 최소화되도록 할 수 있다. 상기 안착그릴(106)은 상기 토출그릴(105)의 상방에 제공될 수 있다.
상기 안착그릴 가운데부분의 아래에는, 상기 부상체(400)와 상호작용하는 본체모듈(118)이 제공될 수 있다. 상기 본체모듈(118)에는, 상기 부상체(400)를 하측에서 지지하는 하측몸체(10), 및 본체 WPT모듈(117)이 제공될 수 있다.
상기 하측몸체(10)에는, 상기 부상체(400)의 동작을 위하여 필요한 부재가 수용될 수 있다. 상기 본체모듈(118)은 상기 토출그릴(105)을 비롯한 토출가이드장치(190)에 고정될 수 있다.
상기 본체모듈(118)은 내부에 놓이는 부품으로 인하여 다소 무거운 부재이다. 상기 토출그릴(105)이 상하로 이격되는 한 쌍으로 제공되도록 하고, 상기 본체모듈(118)은 상기 한 쌍의 토출그릴(105)에 의해서 지지될 수 있다. 상기 토출그릴(105)과는 구분되는 별도의 부재, 예를 들어 안착그릴(106)의 하면에 상기 본체모듈(118)을 지지할 수도 있다.
다만, 상기 본체모듈(118)은, 하측몸체(10)에 의해서 상기 부상체(400)가 중력을 이기고 부상할 수 있도록 하기 위하여, 상기 부상체(400)의 하측에 놓일 수 있다.
상기 안착그릴(106) 및 상기 토출그릴(105)는 상기 토출가이드장치(190)의 일 부재로서 제공되는 것으로 설명된다. 다만, 각각의 기능을 다하기 위하여, 상기 안착그릴(106) 및 상기 토출그릴(105)는 상기 에어가이드장치(270) 및 상기 팬하우징(250) 등의 다른 부재와 체결되는 일 부재로서 제공될 수 있다.
상기 외벽(101)의 상단부에는 본체 디스플레이(500)가 마련될 수 있다. 상기 본체 디스플레이(500)에는 동작상태와 현재의 공기질 등을 디스플레이 할 수 있다. 상기 본체 디스플레이(500)에는 터치패널이 마련되어 사용자가 공청기(1)의 조작부로 사용할 수도 있다.
상기 본체 디스플레이(500)에는 상기 부상체(400)의 조작부가 마련될 수 있다. 상기 부상체(400)에는 별도의 디스플레이가 마련되지 않을 수도 있다. 다만, 이하의 설명에 있어서는, 이해의 편의를 위하여 부상체(400)에도 별도의 부상체 디스플레이(440)이 제공되는 것으로 설명한다.
만약, 상기 부상체에 디스플레이(440)가 마련되지 않는 경우에, 상기 부상체 디스플레이(440)가 위치하는 공간은 공기가 유동할 수 있다. 결국, 부상체(400)를 통과하거나 지나는 청정공기의 유동을 그만큼 차단하지 않기 때문에, 유로저항이 더 줄어드는 장점을 얻을 수 있다.
상기 부상체(400)에는, 부상체의 부상을 위하여 외부의 자기력선에 대응하는 힘을 생성하는 자성체(410), 무선으로 전력을 수신하는 부상체 WPT모듈(420), 및 공청기의 동작에 필요한 다양한 부재인 작용부(430)가 제공될 수 있다.
상기 부상체(400)와 상기 하측모듈(10) 간의 상세한 상호작용은 후술한다.
도 3은 실시예에 따른 공청기의 상부를 확대하여 보이는 도면이다.
도 3을 참조하면, 이미 설명된 바와 같이, 상기 본체(116)의 상단에는 안쪽으로 경사지게 본체 디스플레이(500)가 제공된다. 상기 본체 디스플레이(500)는, 본체 및 부상체 모두의 제어상태를 보여주고, 본체 및 부상체 모두의 조작을 수행할 수 있다.
보이지는 않지만, 상기 본체(116)의 상면에는 아래쪽으로 함몰되는 안착그릴(106)이 제공되고, 상기 안착그릴(106)의 내부에는 상기 부상체(400)가 놓인다.
상기 부상체(440)의 상측부(23)의 테두리에는 부상체 디스플레이(440)가 놓여서 상태 디스플레이 및 터치패널을 이용한 조작부의 기능을 수행할 수 있다.
상기 부상체(400)의 중간부(22)의 몸체는 아래쪽으로 갈수록 축소되는 형상으로 회전그릴(431)을 제공하여 하측부(21)까지 연장되어 있다. 상기 부상체(400)의 하단에는 바닥부(432)가 제공될 수 있다.
상기 회전그릴(431)에는 다수개의 리브(4311)가 상하로 연장되고 일방향으로 구부러지는 블레이드 형상으로 제공될 수 있다. 상기 회전그릴(431)에 토출공기가 송풍됨으로써, 상기 리브에 힘을 가하여 상기 부상체(400)를 회전시킬 수 있다. 상기 부상체(400)를 통과한 청정공기는 유속이 저하되어, 공청기의 주변부에 청정공기를 공급할 수 있다.
상기 회전그릴(431)에는 상기 리브(4311)가 브레이드 형상이 아니라 일자형으로 제공될 수도 있다. 이 경우에는 상기 본체(116)으로부터 청정공기가 토출되더라도 회전하지 않을 수 있다. 이 경우에는 청정공기의 유속에 손실이 줄어들기 때문에, 더 넓은 구역으로 청정공기가 퍼질 수 있다.
이하에서는 상기 부상체 및 상기 하측몸체의 상호 작용에 대하여 더 상세하게 설명한다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 부상체 및 하측몸체가 도시되는 개략적인 정면도로서, 도 4에는 상대적으로 낮게 공중 부양된 부상체가 도시되고, 도 5에는 상대적으로 높게 공중 부양된 부상체가 도시된다.
도 6 및 도 7은 하측몸체의 내부모습을 보이는 사시도로서, 도 6은 상대적으로 낮은 높이(h1)에 위치하는 승강부재가 도시되고, 도 7은 상대적으로 높은 높이(h2)에 위치하는 승강부재가 도시된다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 먼저 자기력을 발생시키는 하측몸체(10)와, 상기 하측몸체(10)로부터 제공되는 자기력에 의한 척력을 이용하여 공중으로 부양되게 구비되는 부상체(400)가 도시된다.
상기 하측몸체(10)는 상기 부상체(400)의 하측에 배치된다. 하측몸체(10)는 외관을 형성하는 케이스(11)를 포함할 수 있다. 케이스(11)는 상측에서 바라볼 때 원형으로 형성될 수 있다. 케이스(11)는 내부 공간을 형성한다. 케이스(11)는 후술할 승강 부재(280), 상기 승강부재(280)를 승강시키는 리프팅기구(300)를 내부에 수용할 수 있다. 하측몸체(10)는 상기 본체모듈(118)을 통하여 상기 토출그릴(105)에 지지될 수 있다. 물론, 팬하우징과 연결되는 다른 부분에 체결될 수도 있다.
상기 부상체(400)의 하측부(21) 내부에 자성체(410)가 배치될 수 있다.
상기 하측몸체(10)는 상하로 이동 가능하게 구비되는 승강 부재(280)를 포함한다. 하측몸체(10)는 승강 부재(280)를 상하 방향으로 이동시키는 리프팅기구(300)를 포함한다.
상기 승강 부재(280)는 부상체(400)를 공중으로 띄우기 위한 자기장을 발생시키는 자력 발생부(250)를 포함한다. 자력 발생부(250)는 자성체(410)와의 관계에서 자기력을 발생시킨다. 자력 발생부(250)는 전자석으로 구비될 수도 있으나, 본 실시예에서 링 형의 영구 자석으로 구비된다. 자력 발생부(250)의 상측면 및 하측면 중 어느 하나가 N극이고 다른 하나가 S극이다. 이하, 본 실시예에서 자력 발생부(250)의 상측면이 N극인 것을 기준으로 설명한다.
상기 자력 발생부(250)에서 발생한 자기력 선 들 중 일부는, N극(자력 발생부의 상측면)에서 시작하여 원심 반대 방향으로 꺾여 중심축(X) 상에서 부상체(400) 및 하측몸체(10)를 상하로 관통하고, S극(자력 발생부의 하측면)으로 돌아온다.
상기 자력 발생부(250)에서 발생한 자기력 선 들 중 다른 일부는, N극(자력 발생부의 상측면)에서 시작하여 원심 방향으로 꺾여 S극(자력 발생부의 하측면)으로 돌아온다. 이 경우, 중심축(X) 상에서는 상측이 S극이 되고 하측이 N극이 된다.
상기 부상체(400)는 중심축(X) 상에서 공중 부양을 하기 위해, 자성체(410)의 하측면이 S극이 되고 상측면이 N극이 되도록 구성된다. 다시 말하면, 상기 부상체(400)의 자성체(410)의 하측면과 하측몸체(10)의 링 형상의 자력발생부(250)의 상측면이 서로 반대 극성을 가지게 놓인다.
상기 중심축(X) 상에서 부상체(400)가 자력 발생부(250)에 가깝게 위치할수록 자기력(척력)은 강해진다. 부상체(400)에 하측 방향으로 작용하는 중력과 상측 방향으로 작용하는 자기력(척력)이 평형을 이루는 위치에서, 부상체(400)의 부상높이가 유지된다. 이하, 부상체(400)에 작용하는 중력과 자기력이 평형을 이루어 부상체(400)가 공중 부양된 상태를, '평형 상태'라고 정의한다.
평형 상태에서 부상체(400)와 자력 발생부(250)와의 상대적 위치는 일정하므로, 자력 발생부(250)의 높이를 상하로 변경시키면 부상체(400)의 공중 부양 높이도 상하로 변경된다.
예를 들어, 상기 자력 발생부(250)를 하측으로 이동하였을 때, 상기 부상체(400)가 상기 안착그릴(106)에 안착되도록 할 수 있다. 이 경우에는 상기 부상체(400)의 부상동작이 정지한 때 일 수 있다.
상기 승강 부재(280)는 자력 발생부(250)가 고정되는 프레임(210)을 포함한다. 상기 프레임(210)은 자력 발생부(250)를 지지한다. 상기 프레임(210)은 상측에서 바라볼 때 원형으로 형성될 수 있다. 자력 발생부(250)는 상측에서 바라볼 때 프레임(210)의 중앙부에 배치된다. 프레임(210)의 상측에 자력 발생부(250)가 배치된다.
상기 승강 부재(280)는 중심축(X) 상에 배치된 홀 센서(270)를 포함한다. 홀 센서(270)는 자속을 감지한다. 자력 발생부(250)에 의해 발생된 자속만 존재하는 경우에, 홀 센서(270)에서 감지하는 자속을 '기준 자속값'이라 정의한다. 평형 상태인 부상체(400)의 자성체(410)에 의해서도 '기준 자속값'은 변경되지 않는다.
만약, 상기 부상체(400)가 중심축(X)을 벗어나게 되는 경우(평형 상태가 순간적으로 깨지는 경우)에, 자성체(410)의 자속에 의해 홀 센서(270)에서 감지하는 자속값은 상기 기준 자속값과 다른 값이 된다.
승강 부재(280)는 부상체(400)가 중심축(X) 상에서 벗어나는 것을 막기 위해 구비된 자력 조절부(260)를 포함한다. 자력 조절부(260)는 코일에 의해 구비된 전자석으로 구비될 수 있다. 복수의 자력 조절부(260)가 중심축(X)을 중심으로 원주 방향으로 서로 이격 배치된다.
본 실시예에서, 4개의 자력 조절부(260a, 260b, 260c, 260d)가 원주 방향으로 서로 일정 간격 이격되며 배치된다. 자력 조절부(260)의 어느 요소에 전류가 인가되면, 자력 조절부(260)의 적어도 어느 일 요소의 상측면 및 하측면 중 어느 하나는 N극이 되고 다른 하나는 S극이 되어 추가적인 자속을 발생시키며, 이를 이용하여 부상체(400)를 중심축(X) 상에 배치되도록 유도할 수 있다. 상기 네 개의 자력 조절부는 적어도 세 개의 자력 조절부를 가지는 것에 의해서 자력을 조절할 수도 있다. 이 경우에는 하나의 자력 조절부가 120도의 범위를 커버할 수 있다.
예를 들어, 평형 상태였던 부상체(400)가 일측 방향으로 중심축(X)을 벗어나는 미세한 움직임을 보인 경우, 홀 센서(270)는 이에 따른 자속 변화를 감지하여, 상기 일측 방향에 배치된 자력 조절부(260a)에 전류가 인가된다. 전류가 인가된 자력 조절부(260a)의 상측면이 S극이 되면 부상체(400)를 중심축(X) 상으로 다시 밀어낼 수 있다.
상기 4개의 자력 조절부(260a, 260b, 260c, 260d)의 바깥쪽에 추가하여, 4개의 자력 조절부를 방사상으로 추가로 더 배치하여 이를 제 2 자력 조절부라고 할 수 있다. 이와 같은 중첩적인 배치에 따르면, 상기 부상체(400)를 기울이는 자력 제어가 가능하다. 이 경우에 상기 4개의 자력 조절부(260a, 260b, 260c, 260d)는 제 1 자력 조절부라고 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 2 자력 조절부 중 마주보는 한 쌍의 자력 조절부를 택하여, 어느 하나의 자력은 약하게 하고, 다른 하나의 자력은 강하게 할 수 있다. 이 경우에는 상기 자성체(410)는 기울어질 수 있다.
이 때에도 상기 제 1 자력 조절부의 작용은 계속 유지할 수 있다. 이 경우에 중심위치가 유지되는 작용은 계속 수행될 수 있다. 이를 위하여, 제어부가, 상기 홀센서(270)로 감지되는 신호를 해석할 때에는, 상기 부상체(400)를 기울이기 위하여 상기 제 2 자력 조절부에 인위적으로 자력신호가 인가된 것을 감안할 수 있다. 예를 들어, 홀 센서의 감지신호에, 상기 제 2 자력 조절부로 판단되는 신호를 삭제할 수 있다.
상기 부상체(400)가 기울어진 상태에서 상기 부상체(400)의 내부에 수용되는 팬이 회전되면, 상기 부스터의 기능이 수행되도록 할 수 있다.
상기 제 2 자력 조절부를 방사상으로 다수 제공할 수 있다. 예를 들어, 24개의 자력조절부를 방사상으로 배치할 수 있다. 상기 제 2 자력 조절부를 이루는, 마주보는 한 쌍의 자력 조절부를, 원주방향으로 계속해서 연속해서 이동시킬 수 있다. 이 경우에는 상기 부상체(400)의 경사방향이 계속해서 변할 수 있다. 이때에 상기 청정공기의 토출방향은 회전될 수 있다.
상기 부상체(400)가 기울어지는 방향이 회전하고 상기 부상체(400)의 내부에 수용되는 팬이 회전되는 것에 의해서, 상기 부스터가 여러 방향으로 청정공기를 송풍할 수 있다.
상기 승강 부재(280)는 상기 리프팅기구(300)에 의해서 상하로 움직일 수 있다. 상기 리프팅기구는 모터에 의한 랙 피니언기구 및 워엄기구, 플런저에 의해서 동작되는 유압기구 등의 다양한 리프팅 기구가 적용될 수 있다.
도 6에서는 상기 승강부재(280)가 승강하는 중간에 있는 것을 표시한다. 상기 승강부재(280)가 h1만큼 상승하였고, 이에 따라서, 도 4에서 상기 부상체(400)는 d1만큼 상승한 것을 볼 수 있다.
도 7에서는 상기 승강부재(280)가 다 상승한 것을 표시한다. 상기 승강부재(280)가 h2만큼 상승하였고, 이에 따라서, 도 5에서 상기 부상체(400)는 d2만큼 상승한 것을 볼 수 있다.
상기 승강부재(280)가 가장 아래쪽 높이는, 상기 부상체(400)가 상기 안착그릴(106)에 놓이도록 높이와 대응하는 것은 이미 살펴본 바와 같다.
상기 부상체(400)의 내부에는, 부상체가 부상하는 작용을 위한 자성체(410), 부상체(400)가 에너지를 전달받기 위한 WPT모듈(420), 전달받은 에너지를 이용하여 다양한 작용을 수행하기 위한 작용부(430)가 마련된다. 이미 설명된 바와 같이 부상체 디스플레이(440)도 마련된다. 이외에 전원을 저장하는 배터리(미도시)도 포함될 수 있다.
상기 부상체(400)를 높이로 구분할 때 세 부분으로 구획할 수 있다. 먼저, 상기 상측부(23)에는 사용자의 눈에 띄이기 위한 부상체 디스플레이(440)가 위치할 수 있다. 상기 중간부(22)에는 부상체(400)에 의해서 수행될 수 있는 기능이 수행되는 작용부(430)가 놓일 수 있다. 상기 하측부(21)에는 본체(116)으로부터 자력 및 에너지를 공급받거나 통신을 수행하는 자성체(410) 또는 부상체 WPT 모듈(420)이 놓일 수 있다.
상기되는 구성에 따르면 부상체(400)의 기능이 충실히 수행될 수 있다. 이하에서는 상기 부상 부스터의 작용을 더 상세하게 설명한다.
도 8은 부상 부스터의 작용을 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 부상체(400)는 상단부가 가장 넓고 하측이 좁게 마련된다. 이에 따르면 무게중심이 중앙에 위치하여 부상체(400)가 전도되는 우려를 줄일 수 있다. 무거운 상기 자성체(410)가 가장 하측의 가운데에 위치하는 것도 전도우려를 줄일 수 있는 일 방편이 될 수 있다.
상기 상측부(23)에는 부상체 디스플레이(440)가 놓여 사용자가 편리하게 부상체 및 본체의 상황을 살필 수 있고, 명령을 할 수 있다.
상기 중간부(22)에는 상기 작용부(430)가 위치할 수 있다. 상기 작용부로는 다양한 구성이 채용될 수 있다.
예를 들어, 작용부의 예로 램프가 제공될 수 있다. 상기 램프는 공기질에 따라서 색상을 달리하여 소비자의 시인성을 높일 수 있다.
상기 작용부의 다른 예로 팬이 제공될 수 있다, 상기 팬이 회전되는 것에 의해서 상기 본체측의 토출가이드장치(190)로부터 출력되는 토출풍을 더 멀리 송풍할 수 있다. 이 경우에 상기 부상체(400)는 부스터로 동작될 수 있다. 상기 부상체(400)는 경사진 상태에서 회전이 가능하므로 부스터가 송풍하는 방향의 조절이 가능할 수 있다.
상기 팬이 회전되는 경우에는, 작용과 반작용의 작용에 의해서 상기 부상체(400)가 회전될 수 있다. 다만, 팬의 자중과 상기 부상체의 자중은 큰 차이가 나므로, 부상체의 회전수는 안전에 우려할 정도의 회전속도에 이르지 않는다. 상기 부상체의 저속회전은 사용자에게 공청기의 동작 중임을 더 쉽게 알릴 수 있다.
상기 작용부의 다른 예로, 공기질 센서가 제공될 수 있다. 상기 공기질 센서는 토출되는 청정공기의 공기질을 측정할 수 있다. 이 경우에는 실시예에 따른 공청기의 성능을 가시화하여 사용자에게 보여줄 수 있어서, 상기 필터부재(120)의 교체시점을 편리하게 알려줄 수 있다.
상기 작용부(430)의 하측에는 부상체 WPT모듈(420) 놓일 수 있다.
상기 부상체 WPT모듈(420)은 상기 본체의 본체 WPT모듈(도 2의 117)과 함께 무선전력전송의 기능을 수행한다. 상기 부상체 WPT모듈(420)는 상기 본체 WPT모듈(117)로부터 전력을 수신할 수 있다.
상기 무선전력전송(WPT: Wireless Power Transfer)은, 무선으로 전력을 전송하는 기술이다. 상기 무선전력전송기술에는, 자기유도방식(Inductive coupling)과 자기공진방식(Magnetic resonance)이 있다.
상기 자기유도방식은, 1, 2차 코일간 전자기 유도현상을 이용하여 송신전력을 수신전력으로 전달하는 기술이다. 상기 자기유동방식은, 주파수 대역은 무선전력을 위하여 100~205Hz(WPC), 232~278kHz 및 205~300kHz(PMA)의 대역을 사용하고, 통신을 위해서는 In-band 방식을 적용한다.
상기 자기공진방식은, 공진 주파수를 갖는 송신과 수신 두개의 코일사이의 공명현상을 이용하여 전력을 송수신하는 기술이다. 상기 자기공진방식의 주파수 대역은 무선전력을 위하여 6.78MHz ± 15kHz(A4WP)의 대역을 사용하고, 통신을 위하여 Out-band방식으로 BLE 2.4GHz를 사용한다.
상기 두 기술은, 전송용량, 및 그 사용처 별로 선호도의 구분이 있다. 실시예의 경우에는 어느 방식이나 적용될 수 있을 것이다.
상기 자성체(410)는 영구자석으로 마련될 수 있다.
상기 부상체(400)의 외관은, 상기 회전그릴(431)과 상기 회전그릴(431)의 저면에 제공되는 바닥부(432)로 제공될 수 있다.
상기 바닥부(432)와 상기 회전그릴(431)은, 상기 안착그릴(106)의 내면에 면접될 수 있다. 이로써, 상기 하측몸체(10)와의 상호 작용에 의해서 상기 부상체(400)가 떠 오를때 전도되는 등의 우려가 줄어들 수 있다.
도 9와 도 10은 각각 부상체와 본체의 블럭도이다.
도 9와 도 10을 참조하여, 부상체와 본체의 상호작용을 설명한다. 이하의 설명에서는 위에서 이미 설명된 구성요소 임에도, 이해의 편의를 위하여 별도의 도면번호를 사용하여 설명할 수 있다. 예를 들어, 본체측에 제공되는 디스플레이는 본래는 500번의 도면부호를 사용하지만 본 설명에서는 733의 번호를 사용한다. 다른 예로 상기 리프팅기구는 본체에서는 300을 사용하지만 본 설명에서는 735를 사용한다.
상기 부상체(400) 및 상기 본체(116)에는, 제어부(600)(700), 메모리(610)(710), 및 통신부(620)(720)가 제공되어, 각 기기를 스스로 제어하고, 필요한 정보가 저장되고, 서로 간에 통신을 수행할 수 있다.
상기 부상체(400)의 구동부로는, 디스플레이(631), 팬모터(632), 공기질센서(633), 및 램프(634)가 제공될 수 있다, 상기 본체(116)의 구동부로는, 자력조절부(731), 팬모터(732), 디스플레이(733), 리프팅기구(735), 및 공기질센서(734)가 제공될 수 있다.
상기 부상체 및 상기 본체의 각 기구는 모든 구성이 다 제공될 수도 있고, 본 발명의 설명에서 이해되는 바와 같이 관련없는 구성은 삭제되거나 제공되지 않을 수 있다.
사용자가 부상체를 이용하지 않는 일반모드로 동작할 때에는, 상기 부상체(400)는 움직이지 않고, 청정공기가 통과하는 유로만을 제공할 수 있다. 이 때에는 이미 설명된 바와 같이, 각 구성은 평면구조가 아닌 격자구조로 제공되고, 디스플레이도 테두리 부분에만 제공하여 공기유동에 방해를 주지 않을 수 있다.
사용자가 부상체를 사용하고자 할 때에는, 상기 리프팅기구(735)를 이용하여 상기 부상체(400)를 부상시킬 수 있다. 부상되는 중이거나, 부상된 다음에는 상기 자력조절부(731)에 의해서 수평상태가 유지될 수 있다. 부상체의 사용이 종료된 다음에는 상기 리프팅기구(735)를 역으로 동작시켜서 상기 안착그릴(106)에 안착시킬 수 있다.
사용자가 상기 부상체를 부스터로 사용하고 할 때에는, 상기 팬 모터(632)를 동작시킬 수 있다. 이 때에는 부스터를 통하여 더 많은 공기가 더 멀리까지 송풍될 수 있다.
사용자가 상기 부상체를 부스터로 사용하면서 다양한 방향으로 더 멀리 청정공기를 공급하고 싶을 때에는, 상기 부상체가 상승된 상태에서 상기 자력조절부(731)를 조절할 수 있다. 이 때에는 상기 부상체가 경사질 수 있고, 경사진 상태에서 회전할 수도 있다. 이 때에는 실내의 먼 공간으로 청정공기를 송풍할 수 있다.
사용자가 상기 부상체를 이용하여 청정공기의 공기질을 사용자에게 알리고 싶을 때에는, 상기 공기질 센서(633)를 동작시킬 수 있다. 상기 공기질 센서(633)에 의해서 알려진 정보는, 부상체 및 본체 중의 적어도 하나에 표시될 수 있다. 상기 청정공기의 공기질이 표시됨과 동시에, 상기 본체의 공기질 센서(734)에 의해서 측정된 정보가 함께 표시될 수도 있다.
상기 부상체에 전력을 공급하기 위하여, 상기 본체의 WPT모듈(736)과 상기 부상체의 WPT모듈(635)가 서로 함께 동작할 수 있다. 상기 WPT모듈(736)(635)는 통신을 수행할 수 있기 때문에, 상기 통신부(620)(720)의 역할을 함께 수행할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 공기청정기에서 청정공기의 공급을 다양한 방식으로 수행할 수 있다. 이 경우에, 상기 부스터의 동작 시에 유로저항이 줄어드는 이점이 있고, 공기청정기의 공간활용성을 높여서 더 다양하게 소비자를 만족시킬 수 있다.
1: 공기청정기
116: 본체
118: 본체모듈
400: 부스터

Claims (20)

  1. 팬과 필터를 가져 정화된 청정공기를 토출구로 토출하는 본체; 및
    상기 토출구에 마련되고, 상기 토출구의 상방으로 떠오르는 부상체가 포함되고,
    상기 부상체는 상기 본체의 축방향을 중심축으로 자전이 가능하고,
    상기 부상체에 팬이 제공되고, 상기 팬의 회전작용에 의한 반작용으로 상기 부상체가 부상한 상태에서 자전하거나,
    상기 부상체에 다수 개의 리브를 가지는 회전그릴이 제공되어 상기 회전그릴을 통과하는 토출공기에 의해서 상기 부상체가 부상한 상태에서 자전할 수 있는 공기청정기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부상체는 자력에 의해서 상기 본체로부터 떠오르는 공기청정기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 부상체에 놓이는 자성체; 및
    상기 본체에서 상기 자성체와 대응하여 제공되는 하측모듈이 마련되고,
    상기 하측모듈에는,
    상하로 승강하는 승강부재;
    상기 승강부재에 제공되고, 자력을 발생시키는 자력발생부; 및
    상기 자성체에 가하여지는 자력을 조절하는 자력조절부가 포함되는 공기청정기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하측모듈에 마련되는 홀센서가 더 포함되고,
    상기 홀센서로 자장을 측정하고, 상기 자력조절부를 제어하여 상기 부상체의 중심위치를 유지하는 공기청정기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 자력조절부는, 상기 부상체를 경사지게 조절할 수 있는 공기청정기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 자력조절부는, 상기 부상체의 경사방향을 조절할 수 있는 공기청정기.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 자력 조절부에는,
    상기 부상체의 중심위치를 유지하는 제 1 자력조절부; 및
    상기 부상체의 경사각조조절, 및 상기 부상체의 경사방향조절 중의 적어도 하나를 수행하는 제 2 자력조절부가 포함되는 공기청정기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 부상체와 상기 본체에는 각각 WPT모듈이 마련되어, 상기 부상체는 상기 본체로부터 무선으로 전력이 공급되는 공기청정기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 WPT모듈에 의해서, 상기 부상체와 상기 본체는 통신을 수행하는 공기청정기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체는 상하방향으로 길게 제공되고, 상기 본체의 상단에 상기 토출구가 제공되고,
    상기 부상체를 안착시키기 위하여 상기 토출구의 상면이 아래쪽으로 함몰되어 제공되는 안착그릴이 포함되는 공기청정기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 안착그릴은 선형부재가 격자형상으로 제공되어 청정공기가 통과할 수 있는 공기청정기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 안착그릴의 직근 하측에 제공되어 상기 부상체와 상호작용하는 본체모듈이 포함되는 공기청정기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 본체모듈에는,
    상기 부상체에 놓이는 자성체과 대응하여 제공되는 하측모듈; 및
    상기 부상체에 놓이는 WPT모듈과 대응하는 또 다른 WPT모듈이 제공되는 공기청정기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 부상체에는, 팬이 제공되는 공기청정기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 부상체에는, 공기질센서가 제공되는 공기청정기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 부상체에는, 램프가 제공되는 공기청정기.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 부상체에는, 디스플레이가 제공되는 공기청정기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 디스플레이에는 터치패널이 제공되는 공기청정기.
  19. 삭제
  20. 삭제
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