KR20190014363A - 모듈형 차량용 공기청정기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 모듈형 차량용 공기청정기는 팬 모듈(100), 광촉매 모듈(300), 미세먼지 제거 모듈(500)을 포함하며, 상기 모듈들은 각각의 모듈에 형성되어 있는 결합부들을 서로 결합하여 조립된다.

Description

모듈형 차량용 공기청정기{MODULAR AIR PURIFIERS FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 공기청정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고객들의 요구에 맞추어 제공이 가능한 모듈형 차량용 공기청정기에 관한 것이다.

현재 성장기에 들어선 휴대용 공기청정기 시장에 발맞추기 위해 다양한 차량용 공기청정기가 개발되고 있으나, 공기청정기의 성능과 비례하여 고성능일수록 제품 가격이 높아질 수밖에 없다. 이에, 차량에 적합한 새로운 디자인의 공기청정기를 낮은 원가에 제조하는 솔루션을 도출하고, 소비자들의 요구에 부응하는 차량용 공기청정기가 필요하다. 차량용 공기청정기의 고객들은 탈취효과와 미세먼지 제거 기능을 추가적으로 원하고, 제품 구매에 가장 영향을 주는 요인으로 공기청정성능을 생각하며, 차량 내 설치된 위치를 중요하게 생각하고 있다. 즉, 차량용 공기청정기의 광촉매 필터 성능을 최소화하면서 가격 경쟁력을 확보하고, 역학 설계를 통하여 소비자가 원하는 탈취 및 미세먼지 제거 성능을 강화시키며, 차량에 적합한 디자인으로 최적화시키는 것이 요구된다.

차량용 공기청정기에 대하여, 어린 자녀가 있는 부모는 자녀의 건강에 민감하여 유해 세균, 먼지 등을 우려할 것이고, 이것에 따라 가격은 좀 비싸지만 미세먼지 제거 기능은 물론 살균 기능과 유해 화합물 기능도 있는 제품을 원할 것이다. 또한, 흡연자인 중년 회사원은 잦은 회식과 흡연으로 차량 내부의 퀴퀴한 냄새를 제거하고 싶어 미세먼지 기능과 빠른 탈취 기능이 있는 공기청정기를 원할 것이며, 유행에 민감한 젊은 직장인 같은 경우는 트렌디한 디자인과 부가기능도 원해 좀 더 미적이고 패셔너블(fashionable) 한 제품을 원할 것이다. 즉, 현재 차량용 공기 청정기의 문제점들을 정리하자면, 소비자 입장에서는 직관적이지 못한 정보로 인해 제품 선택에 어려움을 겪는다는 점과, 회사 입장에서는 단일 제품으로 다양한 고객층을 타겟팅 하기 어렵다는 것이다.

따라서, 본 발명은 차량용 공기 청정기의 성능 유지를 하면서 원가 절감, 소형화를 바탕으로 하여, 다양한 고객들의 요구에 유연하게 대처하고 고객들에게 직관적으로 제품을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기청정기는, 팬 모듈, 광촉매 모듈, 미세먼지 제거 모듈 및 상기 모듈들을 결합시키는 모듈 결합부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기청정기는 상기 결합부들이 스크류 형태로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기청정기는 블루투스 통신을 이용하여 이동 단말과 연동이 가능한 블루투스 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기청정기는 향기가 나는 디퓨저 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기청정기는 상기 광촉매 필터에 MnO₂를 첨가하여 광촉매 살균 기능을 강화할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 모듈화를 통해서 공기청정기 시장에서의 다양한 요구에 유연하게 대처할 수 있는 디자인을 갖추고, 기능별로 모듈을 분리하여, 여러 개의 모듈을 조립하여 제품을 구성할 수 있도록 디자인했다. 모듈화로 인해서 소비자들은 다양한 기능이 담긴 모듈들을 기호에 맞게 조립하여 제품을 커스터마이징할 수 있다.

또한, 생활 방식이나 주변 환경의 변화로 요구나 확장되었을 때 모듈을 추가로 구매하여 이에 유연하게 대처할 수 있다.

또한, 공급자들은 획일화된 금형을 가진 모듈로 인해 생산단가를 절약할 수 있게 되었으며 다양한 요구하게 대처할 수 있는 모듈로 인해 많은 고객들을 확보할수 있어서, 브랜드 충성도를 유지하고 성장시켜나갈 수 있다.

그리고, 본 발명은 시장의 성숙하지 않은 고객들에게 제품의 기능을 직관적으로 알려주며, 모듈화를 도입함으로써 이는 더욱 중요한 문제가 되었다. 그래서 본 발명은 고객들에게 직관적인 가이드라인을 제시함으로써 이를 해결하고자 했다. 고객들은 제품의 구매링크에 접속한 후, 자신의 상황과 환경에 맞는 보기를 선택하여, 자신이 원하는 기능이 담긴 모듈을 추천 받게 된다. 이 과정을 통해서 고객은 자신의 요구를 제대로 인지하게 되며, 요구에 맞는 기능이 무엇인지 학습할 수 있다. 이러한 학습은 고객에게 추후 차량용 공기청정기 시장에서 조금 더 신중한 결정을 내릴 수 있도록 도와줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기 전체를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈의 내부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈의 팬을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈의 전체 외관을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈의 거치대를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈이 차량에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기의 세 가지 모듈을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기의 미세먼지 제거 실험장면을 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기의 미세먼지 제거 실험결과 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기의 연기 제거 실험장면을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기 전체를 나타낸 도면이다.
도 12a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기 중 살균형 모듈을 나타낸 도면이다.
도 12b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모듈형 공기 청정기 중 미세먼지형 모듈을 나타낸 도면이다.
도 12c는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기 중 LED형 모듈을 나타낸 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기 전체를 나타낸 도면이다. 도 1에 있어서, 사각기둥 형태에 모듈 결합부는 원형 스크류로 설계했다. 예를 들어, 가로, 세로가 각각 8cm이고, 길이는 팬모듈과 광촉매모듈, 미세먼지제거모듈을 모두 결합하였을 때 기존 제품보다 짧은 약 25cm가 되도록 했다. 또한, 금형 부분은 3D 프린터를 사용해 제작할 수 있으며, 프린터 모델로는 Cubicon style 프린터가 있고, PLA을 사용할 수 있다. 조립 단계에서 세분화를 고려해 한 개의 모듈을 3~4 파트로 나누어 프린팅한 뒤 조립이 가능하다. 모듈 결합부는 스크류를 돌려서 정합이 되었을 때 그 이상 스크류가 돌아가지 않도록 제작된다. 또한, 공기청정기 특성상 공기의 누출(leakage)을 최소화 하는 것이 중요하기 때문에 퍼티와 서페이서를 사용해 프린팅 과정에서 생긴 틈과 모서리 등을 정리해줄 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈의 내부를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈의 팬을 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3를 참조하면, 모듈형 차량용 공기 청정기 팬은 EVERCOOL사의 EL7015 모델을 사용 가능하고, Pre필터와 HEPA필터, 광촉매 필터는 퓨어시스사에서 사용하는 필터들을 사이즈에 맞게 재단하여 사용할 수 있다. UV램프도 기존 제품으로 사용이 가능하다.

또한, 회로 제작 과정에서 가장 중요한 부분은 모듈을 연결했을 때 모듈끼리 회로가 연결되도록 하는 것이었다. 이를 위해 스크류의 좌우에 납작한 전도체를 삽입하여 모듈을 결합하면 전도체 판끼리 맞닿아 전류가 통하도록 하였다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈의 전체 외관을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈의 거치대를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 청정기 모듈이 차량에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 6를 참조하면, 모듈형 차량용 공기청정기를 차량에 간편하게 설치하도록 도와주는 거치대를 제작할 수 있다. 제작된 거치대에 모듈형 차량용 공기 청정기를 장착하고 정상 작동 시, 차량의 급출발 및 급제동 상황에서도 잘 지지될 수 있다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기의 세 가지 모듈을 나타낸 도면이다. 총 세 가지 모듈로 구성되며, 각 모듈의 구성은 표 1과 같다.

모듈명	팬모듈(a)	미세먼지제거 모듈(b)	광촉매 TiO2 모듈(c)
구성	팬, 전원부 회로, 스위치	Pre필터, HEPA필터	TiO2필터, UV램프, 회로

대표적인 세 가지 모듈만을 제작했지만 그 밖의 확장 모듈을 제작할 수 있다. 예를 들어 블루투스 통신을 이용해 휴대폰과 연동이 가능한 블루투스 모듈, 향이 나는 디퓨저 모듈, 광촉매 살균 기능을 강화한 MnO2 모듈 등이 추가 가능하다.

또한, 고성능 차량용 공기청정기와 비교하여 팬모듈과 미세먼지제거 모듈만을 결합한 모델의 경우, 고성능 차량용 공기청정기 대비 부피가 72% 감소했고, 세 모듈을 모두 결합한 모델의 경우 56%가 감소하였다. 이처럼 모듈화를 통해 제작한 공기청정기가 고성능 차량용 공기청정기 대비 소형화 되었다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기의 미세먼지 제거 실험장면을 나타낸 도면이며, 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기의 미세먼지 제거 실험결과 그래프이다.

모듈형 차량용 공기 청정기의 기술적 성능과 시장성을 검증하기 위해 실험을 진행했다. 이를 위해 Puresys All-in-one 차량용 공기청정기(고성능)와 오에이치 코리아 사의 에어백신 BAQA 두 제품을 비교모델로 선정했다. 가장 대중적인 가격군 두 개를 설정하여 이에 맞는 모델을 구성했다. 에어백신을 선정한 이유는 기존 제품과 유사한 가격대의 제품 중 현재 시장에서 가장 인기 있는 제품이기 때문이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 세 제품의 미세먼지 제거 능력을 위해 밀폐된 챔버에 미세먼지 측정기를 두고 공기청정기를 작동시켜 시간에 따른 미세먼지 농도의 변화를 측정했다. 이 때 미세먼지를 크기별로 분류해 크기마다 농도를 따로 측정했다.

모듈형 차량용 공기청정기 미세먼지 제거 데이터(프로토타입)

시간(초)	0	70	140	210	280	350	420	490	560	630	700	770
0.3μm	172878	70561	29574	15212	8816	6747	6320	5043	5613	6638	6123	5710
1.0μm	15679	7770	2691	1016	534	273	184	184	159	159	214	212
2.5μm	6234	2823	857	274	99	29	30	22	16	23	24	31

고성능 차량용 공기청정기 제품 미세먼지 제거 데이터(퓨어시스)

시간(초)	0	70	140	210	280	350	420	490	560	630	700	770
0.3μm	174942	58576	28780	19485	15194	16022	12342	9566	9367	9813	9303	8331
1.0μm	17281	4798	1889	892	504	377	362	252	336	203	393	219
2.5μm	7124	1514	481	197	78	60	62	44	26	49	40	29

에어백신 미세먼지 제거 데이터

시간(초)	0	70	140	210	280	350	420	490	560	630	700	770
0.3μm	148888	169990	173872	179616	175557	173333	176554	176587	173036	172809	173587	170978
1.0μm	9717	9188	8677	7772	7296	6676	6610	6313	6306	6165	5819	5615
2.5μm	3072	2641	2161	1916	1643	1414	1303	1141	1039	1024	918	851

표 2 내지 표 4를 참조하면, 실험 결과 모듈형 차량용 공기청정기는 기존 제품(그래프 범례 상에서 ‘퓨어시스’)은 5분 안에 모든 입자 크기에서 96% 이상의 제거율을 보였다. 반면 에어백신 제품은 10분이 넘게 모든 입자 크기에서 미세먼지를 절반도 제거 하지 못했다. 특히 Hepa 필터가 장착되지 않은 에어백신 제품은 0.3μm 이하의 미세먼지를 전혀 제거할 수 없었다.

또한, 도 9에 있어서, 200초 이전 초반에 기하급수적으로 감소하는 구간에서 기존 제품의 감소 기울기가 모듈형 차량용 공기청정기보다 조금 빠르긴 하지만, 두 제품 다 5분 안에 대부분의 미세먼지를 제거하였다는 점에서 프로토타입의 성능이 기존 제품에 비해 크게 뒤처지지 않음을 알 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기의 연기 제거 실험장면을 나타낸 도면이다. 세 제품의 오염물질 제거 능력을 시각적으로 확인 및 비교하기 위해 향 연기를 제거하는 실험을 진행했다(도 12참조). 밀폐된 챔버 내부에 향을 피워 흰색 연기를 가득 채우고, 안에서 공기청정기를 작동 시켜 6분동안 내부의 변화를 동영상으로 촬영했다. 이 때 시각적으로 쉽게 비교할 수 있도록 투명한 아크릴 챔버를 검정색 종이로 감싸고, 가운데에 하얀 구멍을 만들었다. 맨 처음 향 연기가 가득 차있을 때와 6분 후로 비교한 결과, 시각적으로 확연히 고성능 차량용 공기청정기가 가장 많은 연기를 제거해서 내부가 맑게 보였고, 모듈형 차량용 공기청정기가 그 다음으로 많은 연기를 제거했다. 반면 에어백신은 육안으로 확인했을 때 변화가 거의 없었다.

미세먼지 제거 실험과 향 연기 제거 실험의 결과를 종합해 보면, 모듈형 차량용 공기청정기는 크기가 기존 제품보다 크게 줄어들었고, 모듈화를 했음에도 불구하고 경쟁사 제품인 에어백신 BAQA보다 훨씬 우수하며, 고성능 차량용 공기청정기에 비해서도 크게 떨어지지 않는 성능을 보였다. 따라서 고성능 차량용 공기청정기 대비 효율을 유지하고 경쟁제품 대비 더 나은 효율 만족시켰다.

도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기 전체를 나타낸 도면이다. 도 11에 있어서, 모듈형 차량용 공기 청정기의 또 다른 실시예로 원통형 모듈을 결합한 제품이 있다. 이 때, 모듈 결합부는 스크류를 돌려서 정합이 되었을 때 그 이상 스크류가 돌아가지 않도록 제작된다. 원통 형태로 설계한 이유는 스크류 방식의 모듈 결합부에 가장 최적화된 형태가 원형이기 때문이었다. 그러나 원통 형태의 제품은 금형이 까다롭고, 필터 재단 과정에서 원가가 상승하는 문제점이 있어 사각기둥 형태로 재설계하였다.

도 12a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기 중 살균형 모듈을 나타낸 도면이고, 도 12b은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모듈형 공기 청정기 중 미세먼지형 모듈을 나타낸 도면이며, 도 12c는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모듈형 차량용 공기 청정기 중 LED형 모듈을 나타낸 도면이다. 도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 모듈형 차량용 공기 청정기는 크게 살균형, 미세먼지형 및 LED형으로 유 나눠질 수 있다. 또한, 모듈형을 확장하여 공기 청정기를 제작할 수 있다.

본 발명은, 모듈화를 통해서 공기청정기 시장에서의 다양한 요구에 유연하게 대처할 수 있는 디자인을 갖춰야 했고, 기능별로 모듈을 분리하여, 여러 개의 모듈을 조립하여 제품을 구성할 수 있도록 디자인되었다. 모듈화로 인해서 소비자들은 다양한 기능이 담긴 모듈들을 기호에 맞게 조립하여 제품을 커스터마이징할 수 있다.

또한, 생활 방식이나 주변 환경의 변화로 요구나 확장되었을 때 모듈을 추가로 구매하여 이에 유연하게 대처할 수 있다.

또한, 공급자들은 획일화된 금형을 가진 모듈로 인해 생산단가를 절약할 수 있게 되었으며 다양한 요구하게 대처할 수 있는 모듈로 인해 많은 고객들을 품을 수 있어서, 브랜드 충성도를 유지하고 성장시켜나갈 수 있다.

그리고, 본 발명은 시장의 성숙하지 않은 고객들에게 제품의 기능을 직관적으로 알려줘야 했으며, 제품에 모듈화를 도입함으로써 이는 더욱 중요한 문제가 되었다. 그래서 본 발명은 고객들에게 직관적인 가이드라인을 제시함으로써 이를 해결할 수 있고, 고객들은 제품의 구매링크에 접속한 후, 자신의 상황과 환경에 맞는 보기를 선택하여, 자신이 원하는 기능이 담긴 모듈을 추천 받게 된다. 이 과정을 통해서 고객은 자신의 요구를 제대로 인지하게 되며, 요구에 맞는 기능이 무엇인지 학습할 수 있다. 이러한 학습은 고객에게 추후 차량용 공기청정기 시장에서 조금 더 신중한 결정을 내릴 수 있도록 도와줄 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 팬 모듈(100);
   광촉매 모듈(300); 및
   미세먼지 제거 모듈(500)을 포함하며,
   상기 모듈들은 각각의 모듈에 형성되어 있는 결합부들을 서로 결합하여 조립되는 모듈형 차량용 공기청정기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합부들이 스크류 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 모듈형 차량용 공기청정기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   블루투스 통신을 이용하여 이동 단말과 연동이 가능한 블루투스 모듈을 더 포함하는 모듈형 차량용 공기청정기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   향기가 나는 디퓨저 모듈을 더 포함하는 모듈형 차량용 공기청정기.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 광촉매 모듈은,
   MnO₂를 첨가하여 광촉매 살균 기능을 강화한 모듈형 차량용 공기청정기.

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