KR102645225B1 - 가정용 공기청정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가정용 공기청정기에 관한 것이다. 하우징은 외부 공기를 내부로 흡입하는 흡기구와, 내부를 거친 공기를 외부로 배출하는 배기구를 갖는다. 송풍기는 하우징 내부에 배치되어 흡기구로부터 외부 공기를 하우징 내부로 흡입해서 배기구로 송출한다. 세라믹 필터는 하우징 내부에 배치되어 공기를 통과시키면서 공기 중의 미세먼지를 걸러낸다. 히터는 흡기구 쪽에 배치되어 흡입 공기를 가열해서 가열된 공기가 세라믹 필터를 통과하면서 살균하게 한다. 제어기는 설정 모드에 따라 송풍기와 히터를 제어한다.

Description

가정용 공기청정기{Household air purifier}
본 발명은 가정의 실내 공간에 비치되어 실내 공기 중의 미세먼지와 같은 오염물질을 제거하여 깨끗한 공기로 정화하는 공기청정기에 관한 것이다.
미세먼지는 우리 눈에 보이지 않을 정도로 가늘고 작은 먼지 입자로 지름 10㎛ 이하이며, 2.5㎛ 이하인 경우에 초미세먼지라고 부른다. 이러한 미세먼지는 사람의 폐포까지 깊숙하게 침투해 각종 호흡기 질환의 직접적인 원인이 되며 우리 몸의 면역 기능을 떨어뜨린다. 그에 따라, 최근에는 가정에서 실내 공기질 관리를 위해 공기청정기가 많이 사용되고 있다.
기존의 공기청정기는 헤파 필터(Hepa filter)를 채용해서 공기 중의 미세한 입자를 제거하는 것이 일반적이다. 그런데, 헤파 필터는 정전기 방식으로 미세먼지를 흡착해서 포집하므로, 유입되는 공기 중에 수분이 많으면 필터링 성능이 급격히 떨어질 수 있다.
또한, 헤파 필터에 수분이 잔존하게 되면 세균 증식의 온상이 될 수 있으므로, 자외선(ultraviolet, UV)으로 살균하는 방식이 이용되고 있다. 하지만, 자외선 살균 방식의 경우, 필터 표면에만 살균되어 살균 효과가 좋지 못한 문제가 있다.
본 발명의 과제는 세라믹 필터의 살균 효과를 높이면서 필터링 성능을 유지할 수 있는 가정용 공기청정기를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 가정용 공기청정기는 하우징과, 송풍기와, 세라믹 필터와, 히터, 및 제어기를 포함한다. 하우징은 외부 공기를 내부로 흡입하는 흡기구와, 내부를 거친 공기를 외부로 배출하는 배기구를 갖는다. 송풍기는 하우징 내부에 배치되어 흡기구로부터 외부 공기를 하우징 내부로 흡입해서 배기구로 송출한다. 세라믹 필터는 하우징 내부에 배치되어 공기를 통과시키면서 공기 중의 미세먼지를 걸러낸다. 히터는 흡기구 쪽에 배치되어 흡입 공기를 가열해서 가열된 공기가 세라믹 필터를 통과하면서 살균하게 한다. 제어기는 설정 모드에 따라 송풍기와 히터를 제어한다.
추가 양상으로, 가정용 공기청정기는 하우징의 배기구 쪽 배기 공간으로 물을 분무해서 분무된 물이 공기와 함께 배기구를 통해 배출되어 가습되게 제어기에 의해 제어되는 물 분무기를 포함할 수 있다.
추가 양상으로, 하우징은 내부에 배기구 쪽의 배기 공간을 흡기구 쪽의 흡기 공간과 연결하는 순환유로가 형성될 수 있다. 공기청정기는 흡기구를 개폐하는 흡기구 댐퍼와, 배기구를 개폐하는 배기구 댐퍼, 및 순환유로를 개폐하는 순환유로 댐퍼를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가정의 실내 공간에 비치되어 세라믹 필터의 살균 효과를 높이면서 필터링 성능을 유지함으로써, 실내 생활자의 건강을 보호할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가정용 공기청정기에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1에 대한 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 대한 정단면도이다.
도 4는 물 분무기의 일 예에 대한 구성도이다.
도 5는 도 1에 대한 측단면도이다.
도 6은 도 5에 있어서, 순환유로의 작용을 설명하기 위한 측단면도이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가정용 공기청정기에 대한 사시도이다. 도 2는 도 1에 대한 일부 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 대한 정단면도이다. 도 4는 물 분무기의 일 예에 대한 구성도이다. 도 5는 도 1에 대한 측단면도이다. 도 6은 도 5에 있어서, 순환유로의 작용을 설명하기 위한 측단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가정용 공기청정기는 하우징(110)과, 송풍기(120)와, 세라믹 필터(130)와, 히터(140), 및 제어기(150)를 포함한다.
하우징(110)은 외부 공기를 내부로 흡입하는 흡기구(111)와, 내부를 거친 공기를 외부로 배출하는 배기구(112)를 갖는다. 하우징(110)은 내부에 흡기구(111) 쪽의 흡기 공간과, 배기구(112) 쪽의 배기 공간과, 흡기 공간과 배기 공간을 연결하면서 세라믹 필터(130)를 장착하는 필터 장착 공간을 갖는다.
흡기구(111)는 하우징(110)의 전방 하측에 배치되고, 배기구(112)는 하우징(110)의 전방 상측에 배치될 수 있다. 흡기구(111)와 배기구(112)는 예시된 바에 한정되지 않고 다양하게 배치될 수 있다.
송풍기(120)는 하우징(110) 내부에 배치되어 흡기구(111)로부터 외부 공기를 하우징(110) 내부로 흡입해서 배기구로 송출한다. 송풍기(120)는 공기 흡입 부위가 세라믹 필터(130)의 공기 출구단에 가깝게 배치되어 하우징(110)의 배기 공간에 수용될 수 있다.
따라서, 송풍기(120)는 하우징(110)의 흡기 공간에 공기 흡입력을 작용해서 흡입 공간의 공기가 세라믹 필터(130)를 거쳐 배기 공간으로 송출될 수 있게 한다. 다른 예로, 송풍기(120)는 공기 배출 부위가 세라믹 필터(130)의 공기 입구단에 가깝게 배치되어 하우징(110)의 흡입 공간에 수용될 수도 있다. 송풍기(120)는 제어기(150)에 의해 구동 제어된다.
세라믹 필터(130)는 하우징(110) 내부에 배치되어 공기를 통과시키면서 공기 중의 미세먼지를 걸러낸다. 세라믹 필터(130)는 송풍기(120)의 공기 흡입력에 의해 공기를 통과시킬 수 있다. 세라믹 필터(130)는 하우징(110)의 필터 장착 공간에 장착된다. 세라믹 필터(130)는 바깥 둘레 부위가 하우징(110)의 내벽과 기밀을 유지한 상태로 공기 입구단이 흡기 공간을 향하고 공기 출구단이 배기 공간을 향하게 배치된다.
세라믹 필터(130)는 다공성을 갖고 표면적이 넓은 구조로 이루어진다. 세라믹 필터(130)는 공기를 통과시키면서 표면에 공기 중의 미세먼지가 달라붙어 제거될 수 있게 한다. 세라믹 필터(130)는 산업 표준 기준에 맞게 초미세먼지를 포집할 수 있게 구성될 수 있다.
세라믹 필터(130)는 세라믹 파이버로 구성된 세라믹 부직포 필터로 이루어질 수 있다. 여기서, 세라믹 파이버는 탄화규소(SiC), 코디에라이트(codierite), 알루미나(alumina) 중 적어도 어느 하나의 소재로 만들어질 수 있다. 세라믹 필터(130)는 헤파 필터와 달리 유입 공기에 수분이 많더라도 성능 저하가 최소화될 수 있다.
세라믹 필터(130)는 1~2년 주기로 청소될 수 있다. 이 경우, 하우징(110)은 필터 장착 공간과 대응되는 부위에 형성된 필터 출입구(116)와, 필터 출입구(116)를 개폐하는 도어(117)를 포함할 수 있다. 필터 출입구(116)는 하우징(110)의 전방에 배치될 수 있다. 하우징(110)은 세라믹 필터(130)를 필터 출입구(116)에 대해 전후 방향으로 슬라이드 안내해서 출입시키는 가이드 레일을 가질 수 있다.
도어(117)는 필터 출입구(116)를 개방시킨 상태에서 세라믹 필터(130)가 필터 장착 공간에 대해 장착되거나 분리될 수 있게 한다. 도어(117)는 세라믹 필터(130)가 필터 장착 공간에 장착된 상태에서 필터 출입구(116)를 폐쇄시켜 공기 누설을 방지할 수 있게 한다. 하우징(110)은 필터 출입구(116)의 주변을 따라 안착 홈이 형성되어 도어(117)의 주변을 안착시킬 수 있다.
도어(117)는 필터 출입구(116)를 폐쇄한 상태에서 패킹재(미도시)를 매개로 필터 출입구(116) 주변과 밀봉됨과 아울러 세라믹 필터(130)와 밀봉될 수 있다. 도어(117)는 필터 출입구(116)를 향한 내면에 패킹재를 장착할 수 있다.
다른 예로, 하우징(110)은 필터 출입구(116) 주변의 안착 홈에 도어와 밀봉을 위한 패킹재를 장착할 수도 있다. 세라믹 필터(130)는 필터 출입구(116)를 기준으로 전,후면에 도어(117)의 내면과 밀봉을 위한 패킹재를 장착할 수 있고, 좌,우면에 하우징(110)의 내벽과 밀봉을 위한 패킹재를 장착할 수 있다.
도어(117)는 필터 출입구(116)에 대해 분리 가능한 분리형 도어로 이루어질 수 있다. 도어(117)는 필터 출입구(116)에 장착된 상태에서 공지의 다양한 잠금기구(미도시)에 의해 잠금 또는 해제될 수 있다. 다른 예로, 도어(117)는 필터 출입구(116)의 주변에 힌지 결합되어 회동함에 따라 필터 출입구(116)를 개폐할 수도 있다.
히터(140)는 흡기구(111) 쪽에 배치되어 흡입 공기를 가열해서 가열된 공기가 세라믹 필터(130)를 통과하면서 살균하게 한다. 히터(140)에 의해 가열된 공기는 송풍기(120)의 공기 흡입력에 의해 세라믹 필터(130)를 통과할 수 있다.
흡입 공기는 히터(140)에 의해 설정 온도, 예컨대, 80~120℃ 온도로 가열되어 세라믹 필터(130)의 전체 표면에 고르게 열을 가함으로써, 세라믹 필터(130)의 표면에 번식된 세균을 사멸시킬 수 있게 하고, 세라믹 필터(130)의 표면을 건조시켜 미세먼지 포집 성능을 유지시킬 수 있게 한다. 히터(140)는 전기 열선을 이용한 히터 등으로 이루어질 수 있다. 히터(140)는 제어기(150)에 의해 구동 제어된다.
제어기(150)는 설정 모드에 따라 송풍기(120)와 히터(140)를 제어한다. 제어기(150)는 전원공급장치(Switching Mode Power Supply, SMPS)를 통해 상용 전원 등과 같은 외부 전원을 공급받을 수 있다. 제어기(150)는 하우징(110)의 외부에 장착된 조작 패널(151) 또는 리모컨의 조작 패널을 통해 각종 명령을 입력 받을 수 있다. 하우징(110) 외부의 조작 패널(151)은 터치 방식으로 명령을 입력하는 터치 패널로 구성될 수 있다.
조작 패널(151)에는 사용자가 공기청정기의 전원 온/오프 명령, 공기청정 수동/자동 모드, 필터 살균 수동/자동 모드 등과 같은 각종 모드를 입력할 수 있게 하는 버튼이 구비될 수 있다.
공기청정 수동 모드는 사용자가 공기청정을 수동으로 실행하게 하는 모드이다. 공기청정 수동 모드에서, 공기청정 단수가 조작 패널(151)을 통한 사용자의 조작에 따라 변경될 수 있다. 이때, 제어기(150)는 사용자의 공기청정 단수 조작에 따라 송풍기(120)의 풍량을 단계적으로 조절할 수 있다.
공기청정 자동 모드는 실내의 미세먼지 농도에 따라 공기청정을 자동으로 실행하게 하는 모드이다. 공기청정 자동 모드에서, 제어기(150)는 미세먼지 센서(152)에 의해 측정된 미세먼지 농도를 기반으로 송풍기(120)를 제어할 수 있다. 이때, 제어기(150)는 미세먼지 농도에 따라 송풍기(120)의 풍량을 자동으로 조절할 수 있다.
필터 살균 수동 모드는 사용자가 필터 살균을 수동으로 실행하게 하는 모드이다. 이때, 제어기(150)는 사용자의 필터 살균 조작에 따라 송풍기(120)를 가동시키면서 히터(140)를 가동시켜 세라믹 필터(130)를 가열함에 따라 살균할 수 있다.
필터 살균 자동 모드는 설정 시간대에 필터 살균을 자동으로 실행하게 하는 모드이다. 일반적으로, 낮 시간대에는 실내 거주자의 활동이 잦아 미세먼지가 비교적 많이 발생되고, 야간 시간대에는 실내 거주자의 활동이 뜸해 미세먼지가 비교적 적게 발생된다. 따라서, 낮 시간대에는 히터(140) 가동 없이 공기청정이 실행되고, 야간 시간대에 타이머를 통해 설정된 시간 동안 히터(140)가 가동되어 필터 살균이 자동으로 실행될 수 있다.
추가 양상으로, 가정용 공기청정기(100)는 하우징(110)의 배기구(112) 쪽 배기 공간으로 물을 분무해서 분무된 물이 공기와 함께 배기구(112)를 통해 배출되어 가습되게 제어기(150)에 의해 제어되는 물 분무기(160)를 포함할 수 있다.
조작 패널(151)에는 사용자가 가습 모드를 입력할 수 있게 하는 버튼이 구비될 수 있다. 가습 모드는 사용자가 가습을 실행하게 하는 모드이다. 이때, 제어기(150)는 사용자의 가습 조작에 따라 물 분무기(160)를 가동시킨다. 가습 모드는 냉가습 모드와 온가습 모드를 포함할 수 있다.
냉가습 모드시, 제어기(150)는 히터(140) 가동 없이 송풍기(120)와 물 분무기(160)를 가동시킨다. 따라서, 물 분무기(160)에 의해 분무된 물은 저온 상태의 정화 공기와 함께 배기구(112)를 통해 외부로 배출되어 냉가습할 수 있다.
온가습 모드시, 제어기(150)는 송풍기(120)와 물 분무기(160)와 함께 히터(140)를 가동시킨다. 따라서, 물 분무기(160)에 의해 분무된 물은 고온 상태의 정화 공기와 함께 배기구(112)를 통해 외부로 배출되어 온가습할 수 있다.
가습 모드에서, 물 분무량 단수가 조작 패널(151)을 통한 사용자의 조작에 따라 변경될 수 있다. 이때, 제어기(150)는 사용자의 물 분무량 단수 조작에 따라 물 분무기(160)의 물 분무량을 단계적으로 조절할 수 있다. 제어기(150)는 타이머를 통해 설정된 시간 동안 물 분무기(160)를 가동시켜 가습할 수 있다.
일 예로, 물 분무기(160)는 물 저장탱크(161)와, 급수관(162)과 급수 펌프(163) 및 분무 노즐(164)들을 포함할 수 있다. 물 저장탱크(161)는 하우징(110)의 하측에 출입 가능하게 장착된다. 따라서, 물 저장탱크(161)는 사용자에 의해 물이 채워질 수 있다.
급수관(162)은 물 저장탱크(161) 내의 물을 분무 노즐(164)들로 공급한다. 급수 펌프(163)는 물 저장탱크(161) 내의 물을 급수관(162)을 통해 분무 노즐(164)들로 압송한다. 급수 펌프(163)는 제어기(150)에 의해 구동 제어된다. 분무 노즐(164)들은 급수관(163)으로부터 공급되는 물을 공급받아 안개 형태로 분무한다.
물 저장탱크(161)의 배수구에는 배수밸브(161a)가 장착될 수 있다. 예컨대, 배수밸브(161a)는 물 저장탱크(161)의 배수구를 폐쇄한 상태로 있다가, 물 저장탱크(161)가 하우징(110)에 인입되어 급수관(162)과 접속되면 배수구를 개방시켜 물을 배출하도록 작동할 수 있다. 배수밸브(161a)는 전술한 기능을 수행할 수 있는 범주에서 공지의 다양한 밸브로 이루어질 수 있다.
추가 양상으로, 하우징(110)은 내부에 배기구(112) 쪽의 배기 공간을 흡기구(111) 쪽의 흡기 공간과 연결하는 순환유로(113)가 형성될 수 있다. 순환유로(113)는 하우징(110)의 내부 후방에 형성될 수 있다.
이 경우, 공기청정기(100)는 흡기구(111)를 개폐하는 흡기구 댐퍼(111a)와, 배기구(112)를 개폐하는 배기구 댐퍼(112a), 및 순환유로(113)를 개폐하는 순환유로 댐퍼(113a)를 포함할 수 있다. 흡기구 댐퍼(111a)와 배기구 댐퍼(112a) 및 순환유로 댐퍼(113a)는 제어기(150)에 의해 구동 제어된다.
흡기구 댐퍼(111a)는 댐퍼 블레이드가 흡기구(111) 주변에 댐퍼 축에 의해 회전 가능하게 결합되고 댐퍼 회전모터에 의해 개폐 동작하도록 구성될 수 있다. 댐퍼 블레이드의 개폐 동작 여부는 근접 센서에 의해 감지되어 제어기(150)로 입력될 수 있다.
제어기(150)는 근접 센서로 감지된 신호를 입력받아 댐퍼 회전모터를 구동 제어할 수 있다. 배기구 댐퍼(112a)와 순환유로 댐퍼(113a)는 흡기구 댐퍼(111a)와 동일하게 구성될 수 있다.
공기정정 수동/자동 모드시, 제어기(150)는 흡기구 댐퍼(111a)와 배기구 댐퍼(112a)를 제어해서 흡기구(111)와 배기구(112)를 개방시키고, 순환유로 댐퍼(113a)를 제어해서 순환유로(113)를 폐쇄한다. 이 상태에서, 제어기(150)는 히터(140) 가동 없이 송풍기(120)만 가동시킨다.
따라서, 외부로부터 흡기구(111)를 통해 흡입된 공기는 송풍기(120)에 의해 세라믹 필터(130)를 거쳐 정화된 후 배기구(112)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
필터 살균 수동/자동 모드시, 제어기(150)는 흡기구 댐퍼(111a)와 배기구 댐퍼(112a)를 제어해서 흡기구(111)와 배기구(112)를 폐쇄시키고, 순환유로 댐퍼(113a)를 제어해서 순환유로(113)를 개방한다. 이 상태에서, 제어기(150)는 송풍기(120)와 히터(140)를 가동시킨다.
따라서, 하우징(110) 내의 공기는 흡기 공간에서 히터(140)에 의해 가열된 상태로 송풍기(120)에 의해 세라믹 필터(130)를 통과해서 가열한 후 배기 공간과 순환유로(113)를 차례로 거쳐 흡기 공간으로 되돌아가는 방식으로 순환한다.
이와 같이, 가열 공기는 흡기구(111)와 배기구(112)가 폐쇄된 상태에서 순환유로(113)를 통해 하우징(110) 내부를 순환하면서 세라믹 필터(130)를 가열하므로, 열손실을 최소화하면서 세라믹 필터(130)의 가열 효과를 높일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..하우징 111..흡기구
111a..흡기구 댐퍼 112..배기구
112a..배기구 댐퍼 113..순환유로
113a..순환유로 댐퍼 120..송풍기
130..세라믹 필터 140..히터
150..제어기 160..물 분무기

Claims (3)

  1. 외부 공기를 내부로 흡입하는 흡기구와, 내부를 거친 공기를 외부로 배출하는 배기구를 갖는 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되어 상기 흡기구로부터 외부 공기를 상기 하우징 내부로 흡입해서 상기 배기구로 송출하는 송풍기;
    상기 하우징 내부에 배치되어 공기를 통과시키면서 공기 중의 미세먼지를 걸러내는 세라믹 필터;
    상기 흡기구 쪽에 배치되어 흡입 공기를 가열해서 가열된 공기가 상기 세라믹 필터를 통과하면서 살균하게 하는 히터; 및
    설정 모드에 따라 상기 송풍기와 히터를 제어하는 제어기;를 포함하며,
    상기 히터는 흡입 공기가 80~120℃ 온도로 가열되어 상기 세라믹 필터의 표면에 열을 가하여 상기 세라믹 필터의 표면에 번식된 세균을 사멸시키고 상기 세라믹 필터의 표면을 건조시키며;
    상기 하우징의 배기구 쪽 배기 공간으로 물을 분무해서 분무된 물이 공기와 함께 상기 배기구를 통해 배출되어 가습되게 제어기에 의해 제어되는 물 분무기를 포함하며,
    상기 제어기는 냉가습 모드시 상기 히터 가동 없이 상기 송풍기와 물 분무기를 가동시키며, 온가습 모드시 상기 송풍기 및 물 분무기와 함께 상기 히터를 가동시키며;
    상기 하우징은 필터 장착 공간과 대응되는 부위에 형성된 필터 출입구와, 상기 필터 출입구를 개폐하는 도어와, 상기 세라믹 필터를 상기 필터 출입구에 대해 전후 방향으로 슬라이드 안내해서 출입시키는 가이드 레일을 구비하는 것을 특징으로 하는 가정용 공기청정기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 내부에 상기 배기구 쪽의 배기 공간을 상기 흡기구 쪽의 흡기 공간과 연결하는 순환유로가 형성되며;
    상기 흡기구를 개폐하는 흡기구 댐퍼와,
    상기 배기구를 개폐하는 배기구 댐퍼, 및
    상기 순환유로를 개폐하는 순환유로 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 공기청정기.
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