KR102645713B1 - 실내 공기정화 시스템 및 이를 이용한 실내 공기정화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 실내에서 사용자가 어디에 있든 사용자가 위치한 곳의 공기를 집중적으로 정화시킬 수 있는 수단이 구비되는 실내 공기정화 시스템 및 공기정화 방법에 관한 것으로서, 공기청정기와, 휴대 가능한 크기로 제작되며, 공기 오염도 측정 모듈 및 블루투스 통신 모듈이 내장되어, 무선 블루투스 통신으로 위치 정보와 공기 오염도 측정 정보를 송출하는 측정기와, 상기 측정기로부터 위치 정보와 공기 오염도 측정 정보를 수신하여 상기 공기청정기로 송신하는 비컨을 포함하고, 상기 공기청정기는 비컨으로부터 수신받는 상기 측정기의 공기 오염도와 측정기의 위치 정보를 기반으로 상기 측정기의 위치를 중심으로 한 공간에 공기 정화 작용이 집중될 수 있도록 상기 토출 모듈에 설치되는 공기 토출 각도와 방향을 조절시키는 수단을 포함함으로써, 공기 정화 작용이 필요 없는 곳까지 정화 작용이 수행됨으로 인한 전력 낭비가 방지되면서 사용자에 대한 공기 정화 서비스가 신속하게 이루어질 수 있고, 공기 오염도가 설정된 기준보다 작더라도 공기가 오염되는 추세를 파악하여 미리 공기 정화 작용을 수행함으로써, 이미 설정된 공기 오염도를 초과하여 계속 오염도가 증가되는 상황에서 비로소 공기 정화 작용이 작동됨으로 인해 초래되는 비효율과 공기정화 작용의 지연 및 전력 낭비가 최소화될 수 있는 실내 공기정화 시스템 및 이를 이용한 실내 공기정화 방법을 제공하고자 한다.

Description

실내 공기정화 시스템 및 이를 이용한 실내 공기정화 방법{Indoor air purification system and indoor air purification method using same}
본 발명은 실내 공기정화 시스템 및 이를 이용한 실내 공기정화 방법으로서, 특히 실내에서 사용자가 어디에 있든 사용자가 위치한 곳의 공기를 집중적으로 정화시킬 수 있는 수단이 구비되는 실내 공기정화 시스템 및 공기정화 방법에 관한 것이다.
통상의 실내 공기정화 시스템은 실내에서 사용자가 위치한 위치에 무관하게 공기정화 장치가 있는 위치로부터 시작하여 실내 전체의 공기를 점진적으로 정화시키도록 제작된다.
그런데 생활 수준이 향상되면서 집의 면적이 커지고 1인 가구가 증가하면서 1인당 평균 실내 할당 면적이 커지면서 정화되어야 할 공간 또한 커진다. 그리고 가정 외에도 사무실이나 공장 또는 각종 시설물의 경우에는 이용자의 위치는 전체 실내 면적 중에서 일부인 경우가 많아 이용자에게 쾌적한 실내 환경을 조성해 주기 위해 전체 실내 공간을 정화시키는 경우, 이용자가 없는 공간까지 공기를 정화시키게 되므로 공기정화시설의 용량이 불필요하게 증가되고 전력 소모량 또한 과다해지는 문제가 있다.
도 1을 살펴보면, 문을 개방하였을 때와 문을 폐쇄하였을 경우의 공기정화 장치의 가동 효과가 도시되어 있다. 도 1에서 공기정화 장치의 공기정화 체크 항목은 위의 세 개와 아래의 세 개의 그림 모두 합하여 여섯 개의 그림마다 각각 초미세먼지, 미세먼지, 휘발성 유기화합물, 이산화탄소의 네 가지 항목으로 측정치가 표시되어 있다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 문이 닫히면서 아래 세 개의 도면처럼 공기청정 효과는 공기청정기 주변과 거실과 부엌에서 모두 나타나고 그중에서 공기청정기 주변이 공기청정 효과가 가장 좋은 것으로 나타난다.
하지만 사용자가 부엌에서 장시간 조리나 설거지 등 일을 하는 경우 부엌보다는 거실이나 공기청정기 주변의 공기가 먼저 정화된 후에 부엌의 공기가 정화되므로 사용자가 없는 공간까지 공기가 정화되는 관계로 불필요한 전력이 소모되고, 정작 사용자가 위치하는 공간이 정화되기까지 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
이러한 문제는 사용자의 위치가 공기정화 장치에 반영되지 못하기 때문이며, 또한 공기정화 장치에서 정화된 공기의 토출 방향이 제어되지 않기 때문이다.
그리고 종래에 공기의 오염상태를 파악하여 특정한 설정 오염 농도를 초과하는 경우에만 작동이 시작되는 공기정화 장치의 경우, 사용자가 위치하는 공간에서의 공기가 점차 미세먼지나 휘발성 유기화합물 등이 실시간으로 증가되는 추세에 있음에도 절대 오염 수치가 아직 설정 오염 농도에 미달된다는 이유로 공기정화 장치의 작동이 지연된다면, 이후에 설정 오염 농도에 도달되는 경우에는 오염물질의 증가 추세로 인해, 공기정화 장치가 작동되더라도 공기 수준을 정상 상태로 돌려놓기에는 장시간이 소요될 수 있다.
이처럼 공기가 오염되는 추세에 있는 경우에는 공기정화 장치가 미리 작동될 필요가 있음에도, 종래의 공기정화 장치는 특정한 설정 오염 농도만을 기준으로 작동 여부가 결정되므로 오히려 공기 정화 작용이 지연되고 정상 상태가 되기까지 전력 소모가 더 커지는 문제가 있다.
공개특허공보 제10-2016-0087565호(공개일자: 2016. 07. 22)
이에 본 발명은 실내에서 사용자의 위치가 어디 있는지를 파악하여 사용자의 위치를 중심으로 공기를 정화시킴으로써 공기 정화 작용이 필요 없는 곳까지 정화 작용이 수행됨으로 인한 전력 낭비가 방지되면서 사용자에 대한 공기 정화 서비스가 신속하게 이루어질 수 있고, 공기 오염도가 설정된 기준보다 작더라도 공기가 오염되는 추세를 파악하여 미리 공기 정화 작용을 수행함으로써, 이미 설정된 공기 오염도를 초과하여 계속 오염도가 증가되는 상황에서 비로소 공기 정화 작용이 작동됨으로 인해 초래되는 비효율과 공기정화 작용의 지연 및 전력 낭비가 최소화될 수 있는 실내 공기정화 시스템 및 이를 이용한 실내 공기정화 방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실내 공기정화 시스템은 공기를 흡입한 후 정화하여 정화된 공기를 토출하기 위한 정화 필터와, 송풍 팬과, 토출 모듈이 마련되는 공기청정기와, 휴대 가능한 크기로 제작되며, 공기 오염도 측정 모듈 및 블루투스 통신 모듈이 내장되어, 무선 블루투스 통신으로 위치 정보와 공기 오염도 측정 정보를 송출하는 측정기와, 상기 측정기로부터 위치 정보와 공기 오염도 측정 정보를 수신하여 상기 공기청정기로 송신하는 비컨을 포함하고, 공기청정기는 비컨으로부터 수신받는 상기 측정기의 공기 오염도와 측정기의 위치 정보를 기반으로 상기 측정기의 위치를 중심으로 한 공간에 공기 정화 작용이 집중될 수 있도록 상기 토출 모듈에 설치되는 공기 토출 각도와 방향을 조절시키는 수단을 포함한다.
여기서 상기 비컨은 바람직하게는 적어도 둘 이상의 복수개로 마련되고, 각각의 비컨에서 상기 측정기의 위치를 수신하는 신호 강도의 상대 비교를 통하여 상기 측정기의 위치가 감지될 수 있다.
이 경우 상기 측정기의 위치는 바람직하게는 어느 하나의 비컨에서 감지하는 상기 측정기의 신호 강도로 파악되는 거리를 반경으로 하는 구와, 나머지 비컨에서 감지하는 상기 측정기의 신호 강도로 파악되는 거리를 반경으로 하는 구가 서로 겹치면서 형성되는 원 중에서 상기 측정기가 위치가능한 높이 범위로 설정된 값에 상기 원이 포함되는 구역으로 결정될 수 있다.
또한 상기 공기청정기 또는 상기 측정기에는 측정기가 감지하는 공기 오염도 측정값에 대하여, 바람직하게는 측정값의 변화를 실시간으로 그래프 형태의 시계열 데이터로 연산하여, 측정되는 오염도가 증가하는 구간이 설정된 오염 가중 시간 이상으로 지속 되면 공기 정화 작용이 필요한 구간으로 판단하는 히스테리시스 제어 연산 알고리즘이 탑재되는 제어부가 마련될 수 있다.
이때 상기 공기청정기에서 상기 정화 필터와 송풍 팬은 바람직하게는 상기 공기청정기의 몸체를 이루는 본체 케이스에 내장되고, 상기 토출 모듈은 상기 본체 케이스에 대해 상대 가변이 가능하도록 연결되되, 상기 토출 모듈에는 토출되는 공기의 수평 방향을 조절하는 수평 회전 유닛과, 공기의 수직 각도를 조절하는 수직 각도 조절 유닛이 마련되고, 상기 수평 회전 유닛은 토출 모듈의 수평 방향을 조절시키는 수직축 서보모터와, 수직축 서보모터로 회전되는 제1 기어와, 제1 기어에 맞물려 함께 회전되는 제2 기어를 포함하며, 상기 수직 각도 조절 유닛은 상기 토출 모듈의 선단에 형성되는 토출구에 적어도 하나 이상이 설치되어 토출되는 공기의 풍향을 안내하는 풍향 조절 날개와, 풍향 조절 날개의 단부에 결합되는 날개 조절 휠과, 날개 조절 휠에 연결되어 날개 조절 휠을 일정한 각도만큼 회전시키는 휠 구동 풀리와, 휠 구동 풀리를 회전 구동시키는 풀리 구동 서보모터를 포함함으로써, 상기 원이 포함되는 구역에 대하여 집중적으로 공기 정화 작용이 이루어질 수 있도록 상기 토출 모듈로부터 토출되는 공기의 방향이 제어될 수 있다.
특히 상기 제어부에는 바람직하게는 상기 비컨의 신호 세기를 안정화시키는 메디안 필터 알고리즘이 탑재되어, 비컨이 추가될수록 오염도 측정값과 상기 측정기의 위치 산출 값의 정확도가 커질 수 있다.
한편 상술한 바와 같이 구성되는 실내 공기정화 시스템을 이용한 실내 공기정화 방법은, 상기 측정기로 측정기가 위치하는 공간의 실내 오염도를 실시간으로 측정하는 단계와, 상기 비컨으로 상기 측정기로부터 수신되는 신호의 강도를 이용하여 상기 측정기의 위치를 산출하는 단계와, 상기 측정기에서 측정된 오염도의 측정값을 비컨이 수신한 후에 상기 공기청정기로 송신하는 단계와, 공기청정기가 수신한 상기 오염도의 측정값을 연산하여 상기 공기청정기의 작동 여부를 결정하는 단계와, 공기청정기가 수신한 상기 측정기의 위치 정보를 토대로 토출되는 공기가 상기 측정기가 위치하는 지점을 향하도록 토출 모듈의 토출 방향을 조절하는 단계를 포함한다.
여기서 상기 측정기의 위치를 산출하는 단계는 바람직하게는 어느 하나의 상기 비컨에서 감지하는 상기 측정기의 신호 강도로 파악되는 상기 비컨과 측정기 사이의 거리를 반경으로 하고, 상기 비컨을 중심으로 하는 가상의 제1구면을 산출하는 단계와, 어느 하나의 비컨을 제외한 나머지 비컨에서 감지하는 상기 측정기의 신호 강도로 파악되는 상기 나머지 비컨과 측정기 사이의 거리를 반경으로 하고, 상기 나머지 비컨을 중심으로 하는 가상의 제2구면을 산출하는 단계와, 제1구면과 제2구면의 경계가 서로 중첩되면서 형성되는 측정기의 위치 추정 원을 산출하는 단계와, 상기 위치 추정 원에서 상기 측정기가 위치가능한 높이 범위로 설정된 값에 상기 위치 추정 원이 포함되는 구역인 원호를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기 공기청정기의 작동 여부를 결정하는 단계는 바람직하게는 상기 비컨으로부터 수신 받는 공기 오염도 측정값의 변화를 실시간으로 그래프 형태의 시계열 데이터로 연산하는 단계와, 상기 그래프 형태에서 오염도가 증가하는 구간이 산출되는 경우에, 미리 설정된 오염 가중 시간 이상으로 상기 구간이 지속되는지를 판단하는 단계와, 상기 미리 설정된 오염 가중 시간보다 상기 오염도가 증가하는 구간이 더 길어질 경우, 상기 공기청정기를 구동하여 청정작용을 시작하면서 상기 토출 모듈을 통하여 토출되는 공기가 상기 측정기가 위치하는 것으로 추정되는 상기 원호 지역으로 집중되도록 토출 모듈의 토출 방향을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실내 공기정화 시스템 및 이를 이용한 실내 공기정화 방법은 실내에서 사용자의 위치가 어디 있는지를 파악하여 사용자의 위치를 중심으로 공기를 정화시킴으로써 공기 정화 작용이 필요 없는 곳 까지 정화 작용이 일어남으로 인한 전력 낭비가 방지되면서 사용자에 대한 공기 정화 서비스가 신속하게 이루어질 수 있고, 공기 오염도가 설정된 기준보다 작더라도 공기가 오염되는 추세를 파악하여 미리 공기 정화 작용을 수행함으로써, 이미 설정된 공기 오염도를 초과하여 계속 오염도가 증가되는 상황에서 비로소 공기 정화 작용이 작동됨으로 인해 초래되는 비효율과 공기정화 작용의 지연 및 전력 낭비가 최소화될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 공기정화 시스템의 작용 효과를 나타내는 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 공기정화 시스템을 나타내는 개념도,
도 3은 도 2에서 공기청정기를 나타낸 사시도,
도 4a는 도 3에서 토출 모듈을 확대한 사시도,
도 4b는 도 4a의 토출 모듈의 측면 투시도,
도 4c는 도 4b에서 토출 덕트의 형상을 나타내는 개념도,
도 5는 측정기의 위치를 감지하는 개념도,
도 6은 오염도의 변화 추이에 따른 공기청정기 가동 여부의 결정 원리를 나타내는 개념도,
도 7a는 비컨으로 측정기의 위치를 감지하는 원리를 나타내는 개념도,
도 7b는 도 7a에서 A로 표현된 원으로 측정기의 위치를 한정하는 개념도,
도 8은 메디안 필터의 적용으로 비콘 간의 신호세기를 안정화시키는 개념도,
도 9는 본 발명에 따른 공기청정기로 정화되는 항목을 표로 나타낸 도면,
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 공기정화 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 공기청정기(10)와, 공기오염 정도를 측정하는 측정기(20)와, 비컨(30)을 포함한다.
공기청정기(10)는 통상의 공기청정기와 같이 공기를 흡입한 후 정화하여 정화된 공기를 토출하기 위한 정화 필터와 송풍 팬이 내장되는 본체 케이스(11)와, 본체 케이스(11)에 설치되는 토출 모듈(12)을 포함한다.
다만 본 발명에서의 토출 모듈(12)은 도 3에 도시된 바와 같이 정화된 공기가 토출되는 방향이 오염 정도와 오염 위치에 따라 제어될 수 있도록 본체 케이스(11)로부터 일부위가 상대 가변이 가능하도록 돌출되는 형태로 설치된다.
측정기(20)는 측정기(20)가 위치하는 주변 공간의 공기오염 정도를 측정하는 기기이다. 측정기(20)가 측정하는 공기오염 항목은 도 9의 표에 나타난 바와 같이 미세먼지 뿐만아니라 이산화탄소, 일산화탄소, 폼알데하이드 등의 휘발성 유기화합물을 포함할 수 있다.
특히 측정기(20)는 공기정화를 원하는 사용자가 휴대할 수 있는 크기로 제작되어, 언제든지 사용자가 위치를 이동할 때 마다 가지고 다니면서 이동한 공간의 오염 정도가 체크될 수 있고, 후술하는 바와 같이 오염 정도 또는 공기의 오염 추세가 설정된 값에 도달될 경우 공기청정기(10)가 사용자의 위치 주변 공기를 우선적으로 정화시키도록 할 수 있다.
따라서 측정기(20)는 공기오염을 실시간으로 측정하는 수단과 함께, 후술하게 될 측정기(20) 위치감지 및 측정기(20)의 측정값을 수신하여 공기청정기로 송신하는 비컨(30)과 무선으로 연결되도록 블루투스 통신 모듈이 내장된다.
비컨(30)은 측정기(20)가 측정한 오염 정도의 측정값을 수신하여 공기청정기(10)로 송신하는 한편, 사용자가 실내에서 이동하면서 측정기(20)를 이동한 장소로 옮길 때마다 측정기(20)의 위치를 감지할 수 있도록 측정기(20)로부터 수신하는 신호의 강도를 측정하는 수단이 내장된다.
특히 토출 모듈(12)은 공기가 토출되는 각도와 방향이 조절되는 수단이 구비됨으로써, 비컨(30)으로부터 수신받는 측정기(20)의 공기 오염도와 측정기(20)의 위치 정보를 기반으로 측정기(20)의 위치를 중심으로 한 공간에 공기 정화 작용이 집중될 수 있다. 여기서 측정기(20)의 위치를 중심으로 한 공간은 바로 측정기(20)를 휴대한 사용자가 위치하는 공간이므로, 사용자가 있는 공간을 중심으로 공기정화 작용이 집중되어, 공기정화 시스템의 효율이 최대화 될 수 있다.
비컨(30)은 적어도 둘 이상의 복수개로 마련될 수 있다. 이때 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 비컨(30)에서 측정기의 위치를 수신하는 신호 강도의 상대 비교를 통하여 측정기(20)의 위치가 감지될 수 있다. 따라서 공기청정기(10)에서는 측정기(20)가 있는 것으로 파악되는 지점을 향하여 정화된 공기를 집중적으로 토출하게 된다.
비컨(30)으로 측정기(20)의 위치가 파악되는 원리는 보다 구체적으로 도 7a에 도시된 바와 같이, 먼저 각 비컨이 측정기로부터 수신하는 신호의 강도에 따라 비컨(30)을 중심으로 하여 비컨(30)과 측정기(20)의 거리를 반경으로 하는 가상의 구가 비컨(30)마다 형성될 수 있다.
이때 측정기(20)의 위치는 도 7a와 같이 비컨이 두 개일 경우에는 두 개의 가상의 구가 서로 중첩되면서 형성되는 일명 등거리 원(A)의 원주상에 놓이게 된다.
여기서 가상의 구를 각각 도 7a와 같이 sa와 sb로 표시할 경우, sa와 sb가 만나면서 겹치는 라인을 따라 형성되는 원이 바로 등거리 원(A)이다.
등거리 원(A)을 정면에서 바라본 모습이 도 7b에 도시되어 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이 측정기(20)는 등거리 원(A)의 원주상에 놓이게 된다. 이 경우 먼저 측정기(20)가 사용자의 키 높이보다 더 높은 곳에 위치할 가능성은 거의 없다고 볼 수 있으므로, 먼저 사람의 키에 해당되는 L1의 높이 이하에 위치하는 원주상에 측정기(20)가 있음을 알 수 있다.
이때 사전에 측정기(20)가 위치 가능한 높이가 미리 설정될 수 있다. 여기서 측정기(20)가 위치 가능한 높이란, 실내 바닥부터 측정기(20)가 편하게 거치될 수 있는 탁자나 식탁 또는 책상이나 소파 정도의 높이를 말한다. 이러한 측정기(20)가 위치 가능한 높이가 바로 L2부터 L3까지의 범위이다.
이처럼 측정기(20)가 위치 가능한 높이가 L2부터 L3로 미리 설정되면, 측정기(20)의 위치는 도 7b에 도시된 가장 작은 점선 박스 내부임을 알 수 있다. 이로써 측정기(20)의 위치는 단 두 개의 비컨(30)만으로도 최대한 작은 오차로 특정될 수 있다. 이로써 공기정화 작용이 집중되어야 하는 영역이 특정된다.
참고로 비컨(30)이 세 개가 되는 경우에는 등거리 원(A)이 아니라 단 두 개의 점으로 측정기(20)의 위치가 추정될 수 있고 비컨(30)이 네 개가 되면 측정기(20)의 위치는 단 하나의 점으로 특정될 수 있다.
또한 데이터 베이스(DB)가 제어부에 구비되어 미리 설정된 시간에 따른 오염속도값 허용치가 입력될 수 있으며, 주변 환경 데이터를 별도로 인터넷 망으로 수신할 수도 있다.
다음으로 공기청정기(10) 또는 측정기(20)에는 측정기(20)가 감지하는 공기 오염도 측정값에 대하여, 측정값의 변화를 도 6에 도시된 바와 같이 실시간으로 그래프 형태의 시계열 데이터로 연산하여, 측정되는 오염도가 증가하는 구간이 설정된 오염 가중 시간 이상으로 지속 되면 공기 정화 작용이 필요한 구간으로 판단하는 히스테리시스 제어 연산 알고리즘이 탑재되는 제어부(도시되지 않음)가 마련될 수 있다.
즉 도 6에 도시된 바와 같이 오염도가 점차 증가하면서 도6에서 너울 모양의 산 위치까지 도달되면 너울 모양의 산 정상이 설령 오염도가 종래 공기청정기의 작동 설정 오염도에 미치지 못한다고 하더라도, 시간에 따른 오염 추이로 볼 때 종래의 공기청정기의 경우조차도 공기청정이 필요한 설정 오염치에 곧 도달할 것으로 예상되므로 본 발명에 따른 공기정화 시스템에서는 공기정화 작용이 시작된다.
따라서 종래에는 실내 공기가 요리나 기타 요인으로 이미 오염되는 추세임에도 설정된 오염수치에 도달해야만 비로소 공기정화 작용이 시작되어 공기를 정화시키는데에 상당한 시간과 전력이 소요되는데 비하여, 본 발명에 따른 공기정화 시스템에서는 이러한 시간과 전력 소모가 대폭 단축되고 사용자의 건강에도 큰 도움이 될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 측정기(20)의 위치 확인이 완료되고, 측정기(20)의 위치에서 오염도 증가로 인해 공기청정기의 작동이 시작되면 측정기(20)의 위치에 우선적으로 청정공기를 공급하기 위하여 토출 모듈(12)이 가변된다.
토출 모듈(12)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 토출되는 공기의 수평 방향을 조절하는 수평 회전 유닛과, 공기의 수직 각도를 조절하는 수직 각도 조절 유닛이 마련된다.
여기서 상기 수평 회전 유닛은 토출 모듈(12)의 수평 방향을 조절시키는 수직축 서보모터(121)와, 수직축 서보모터(121)로 회전되는 수직축 제1 기어(122)와, 수직축 제1 기어(122)에 맞물려 함께 회전되는 수직축 제2 기어(123)를 포함한다.
따라서 수평 회전 유닛은 토출되는 공기의 수평 진행 방향을 측정기 방향으로 향하게 하는 작용을 한다. 여기서 수직축 제1기어(122)는 통상의 스퍼 기어에 해당되고, 수직축 제2기어(123) 또한 스퍼 기어 또는 피니언 기어일 수 있다.
수직 각도 조절 유닛은 도 4b에 도시된 바와 같이 토출 모듈(12)의 선단에 형성되는 토출구에 적어도 하나 이상이 설치되어 토출되는 공기의 풍향을 안내하는 풍향 조절 날개(127)와, 풍향 조절 날개(127)의 단부에 결합되는 날개 조절 휠(1271)과, 날개 조절 휠(1271)에 연결되어 날개 조절 휠(1271)을 일정한 각도만큼 회전시키는 휠 구동 풀리(1272)와, 휠 구동 풀리(1272)를 회전 구동시키는 풀리 구동 서보모터(1274)를 포함함으로써, 측정기(20)가 위치하는 구역에 대하여 집중적으로 공기 정화 작용이 이루어질 수 있도록 토출 모듈(12)로부터 토출되는 공기의 방향이 제어된다.
여기서 수직축 서보모터(121)와 풀리 구동 서보모터(1274)는 모두 앞서 서술한 제어부에서 구동시킬 수 있다. 이때 제어부에는 비컨(30)의 신호 세기를 안정화시키는 메디안 필터 알고리즘이 탑재되어, 비컨(30)이 추가될수록 오염도 측정값과 상기 측정기(20)의 위치 산출 값의 정확도가 도 8에 도시된 바와 같이 증가될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 실내 공기정화 시스템을 이용한 실내 공기정화 방법은 측정기(20)로 측정기(20)가 위치하는 공간의 실내 오염도를 실시간으로 측정하는 단계와, 비컨(30)으로 측정기(20)로부터 수신되는 신호의 강도를 이용하여 측정기(20)의 위치를 산출하는 단계와, 측정기(20)에서 측정된 오염도의 측정값을 비컨(30)이 수신한 후에 공기청정기(10)로 송신하는 단계와, 공기청정기(10)가 수신한 오염도의 측정값을 연산하여 공기청정기(10)의 작동 여부를 결정하는 단계와, 공기청정기(10)가 수신한 측정기(20)의 위치 정보를 토대로 토출되는 공기가 측정기(20)가 위치하는 지점을 향하도록 토출 모듈(12)의 토출 방향을 조절하는 단계를 포함한다.
여기서 측정기(20)의 위치를 산출하는 단계는 어느 하나의 비컨(30)에서 감지하는 측정기(20)의 신호 강도로 파악되는 비컨(30)과 측정기(20) 사이의 거리를 반경으로 하고, 비컨(30)을 중심으로 하는 가상의 제1구면(sa)을 산출하는 단계와, 어느 하나의 비컨(30)을 제외한 나머지 비컨(30)에서 감지하는 측정기(20)의 신호 강도로 파악되는 나머지 비컨(30)과 측정기(20) 사이의 거리를 반경으로 하고, 나머지 비컨(30)을 중심으로 하는 가상의 제2구면(sb)을 산출하는 단계와, 제1구면(sa)과 제2구면(sb)의 경계가 서로 중첩되면서 형성되는 측정기(20)의 위치 추정 원인 등거리 원(A)을 산출하는 단계와, 등거리 원(A)에서 측정기(20)가 위치가능한 높이 범위로 설정된 값에 등거리 원(A)이 포함되는 구역인 원호를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 공기청정기(10)의 작동 여부를 결정하는 단계는 비컨(30)으로부터 수신 받는 공기 오염도 측정값의 변화를 실시간으로 그래프 형태의 시계열 데이터로 연산하는 단계와, 그래프 형태에서 오염도가 증가하는 구간이 산출되는 경우에, 미리 설정된 오염 가중 시간 이상으로 상기 구간이 지속되는지를 판단하는 단계와, 상기 미리 설정된 오염 가중 시간보다 상기 오염도가 증가하는 구간이 더 길어질 경우, 공기청정기(10)를 구동하여 청정작용을 시작하면서 토출 모듈(12)을 통하여 토출되는 공기가 측정기(20)가 위치하는 것으로 추정되는 상기 원호 지역으로 집중되도록 토출 모듈(12)의 토출 방향을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서 실내 공기정화 방법에 대한 추가적인 구체적인 설명은 앞서 공기정화 시스템에서 대부분 설명되었으므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
A : 등거리 원 10 : 공기청정기
11 : 본체 케이스 12 : 토출 모듈
20 : 측정기 30 : 비컨
40 : 측정기 스탠드 121 : 수직축 서보 모터
122 : 수직축 제1기어 123 : 수직축 제2기어
125 : 플랜지 슬리브 베어링 126 : 토출 덕트
127 : 풍향 조절 날개 128 : 덕트지지 챔버
1271 : 날개 조절 휠 1272 : 휠 구동 풀리
1273 : 동력 전달 풀리 1274 : 풀리 구동 서보 모터

Claims (5)

  1. 공기를 흡입한 후 정화하여 정화된 공기를 토출하기 위한 정화 필터와, 송풍 팬과, 토출 모듈이 마련되는 공기청정기와;
    휴대 가능한 크기로 제작되며, 공기 오염도 측정 모듈 및 블루투스 통신 모듈이 내장되어, 무선 블루투스 통신으로 위치 정보와 공기 오염도 측정 정보를 송출하는 측정기와;
    상기 측정기로부터 위치 정보와 공기 오염도 측정 정보를 수신하여 상기 공기청정기로 송신하는 비컨;을 포함하고,
    상기 공기청정기는 비컨으로부터 수신받는 상기 측정기의 공기 오염도와 측정기의 위치 정보를 기반으로 상기 측정기의 위치를 중심으로 한 공간에 공기정화 작용이 집중될 수 있도록 상기 토출 모듈에 설치되는 공기 토출 각도와 방향을 조절시키는 수단을 포함하며,
    상기 비컨은 적어도 둘 이상의 복수개로 마련되고, 각각의 비컨에서 상기 측정기의 위치를 수신하는 신호 강도의 상대 비교를 통하여 상기 측정기의 위치가 감지되며,
    상기 측정기의 위치는 어느 하나의 비컨에서 감지하는 상기 측정기의 신호 강도로 파악되는 거리를 반경으로 하는 구와, 나머지 비컨에서 감지하는 상기 측정기의 신호 강도로 파악되는 거리를 반경으로 하는 구가 서로 겹치면서 형성되는 원 중에서 상기 측정기가 위치가능한 높이 범위로 설정된 값에 상기 원이 포함되는 구역으로 결정되고,
    상기 공기청정기 또는 상기 측정기에는 측정기가 감지하는 공기 오염도 측정값에 대하여, 측정값의 변화를 실시간으로 그래프 형태의 시계열 데이터로 연산하여, 측정되는 오염도가 증가하는 구간이 설정된 오염 가중 시간 이상으로 지속 되면 공기 정화 작용이 필요한 구간으로 판단하는 히스테리시스 제어 연산 알고리즘이 탑재되는 제어부가 마련되는 것을 특징으로 하는 실내 공기정화 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공기청정기에서 상기 정화 필터와 송풍 팬은 상기 공기청정기의 몸체를 이루는 본체 케이스에 내장되고, 상기 토출 모듈은 상기 본체 케이스에 대해 상대 가변이 가능하도록 연결되되,
    상기 토출 모듈에는 토출되는 공기의 수평 방향을 조절하는 수평 회전 유닛과, 공기의 수직 각도를 조절하는 수직 각도 조절 유닛이 마련되고,
    상기 수평 회전 유닛은 토출 모듈의 수평 방향을 조절시키는 수직축 서보모터와, 수직축 서보모터로 회전되는 제1 기어와, 제1 기어에 맞물려 함께 회전되는 제2 기어를 포함하며,
    상기 수직 각도 조절 유닛은 상기 토출 모듈의 선단에 형성되는 토출구에 적어도 하나 이상이 설치되어 토출되는 공기의 풍향을 안내하는 풍향 조절 날개와, 풍향 조절 날개의 단부에 결합되는 날개 조절 휠과, 날개 조절 휠에 연결되어 날개 조절 휠을 일정한 각도만큼 회전시키는 휠 구동 풀리와, 휠 구동 풀리를 회전 구동시키는 풀리 구동 서보모터를 포함함으로써,
    상기 원이 포함되는 구역에 대하여 집중적으로 공기 정화 작용이 이루어질 수 있도록 상기 토출 모듈로부터 토출되는 공기의 방향이 제어되는 것을 특징으로 하는 실내 공기정화 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부에는 상기 비컨의 신호 세기를 안정화시키는 메디안 필터 알고리즘이 탑재되어, 비컨이 추가될수록 오염도 측정값과 상기 측정기의 위치 산출 값의 정확도가 커지는 것을 특징으로 하는 실내 공기정화 시스템.
  5. 제4항으로 구성되는 실내 공기정화 시스템을 이용한 실내 공기정화 방법으로서,
    상기 측정기로 측정기가 위치하는 공간의 실내 오염도를 실시간으로 측정하는 단계와;
    상기 비컨으로 상기 측정기로부터 수신되는 신호의 강도를 이용하여 상기 측정기의 위치를 산출하는 단계와;
    상기 측정기에서 측정된 오염도의 측정값을 비컨이 수신한 후에 상기 공기청정기로 송신하는 단계와;
    상기 공기청정기가 수신한 상기 오염도의 측정값을 연산하여 상기 공기청정기의 작동 여부를 결정하는 단계와;
    상기 공기청정기가 수신한 상기 측정기의 위치 정보를 토대로 토출되는 공기가 상기 측정기가 위치하는 지점을 향하도록 토출 모듈의 토출 방향을 조절하는 단계;를 포함하되,
    상기 측정기의 위치를 산출하는 단계는
    어느 하나의 상기 비컨에서 감지하는 상기 측정기의 신호 강도로 파악되는 상기 비컨과 측정기 사이의 거리를 반경으로 하고, 상기 비컨을 중심으로 하는 가상의 제1구면을 산출하는 단계와,
    상기 어느 하나의 비컨을 제외한 나머지 비컨에서 감지하는 상기 측정기의 신호 강도로 파악되는 상기 나머지 비컨과 측정기 사이의 거리를 반경으로 하고, 상기 나머지 비컨을 중심으로 하는 가상의 제2구면을 산출하는 단계와,
    상기 제1구면과 제2구면의 경계가 서로 중첩되면서 형성되는 측정기의 위치 추정 원을 산출하는 단계와,
    상기 위치 추정 원에서 상기 측정기가 위치가능한 높이 범위로 설정된 값에 상기 위치 추정 원이 포함되는 구역인 원호를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 공기청정기의 작동 여부를 결정하는 단계는
    상기 비컨으로부터 수신 받는 공기 오염도 측정값의 변화를 실시간으로 그래프 형태의 시계열 데이터로 연산하는 단계와,
    상기 그래프 형태에서 오염도가 증가하는 구간이 산출되는 경우에, 미리 설정된 오염 가중 시간 이상으로 상기 구간이 지속되는지를 판단하는 단계와,
    상기 미리 설정된 오염 가중 시간보다 상기 오염도가 증가하는 구간이 더 길어질 경우, 상기 공기청정기를 구동하여 청정작용을 시작하면서 상기 토출 모듈을 통하여 토출되는 공기가 상기 측정기가 위치하는 것으로 추정되는 상기 원호 지역으로 집중되도록 토출 모듈의 토출 방향을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 공기정화 방법.
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