KR20190027160A

KR20190027160A - 미세먼지 차단이 가능한 스마트 환풍기

Info

Publication number: KR20190027160A
Application number: KR1020170113873A
Authority: KR
Inventors: 임현철
Original assignee: 주식회사 아모그린텍
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2019-03-14
Also published as: KR102429469B1

Abstract

본 발명은 PM(Particulate Matter)2.5 이하의 초미세먼지 등을 차단할 수 있는 필터부재를 채용하면서, 환기량을 증가시키고 필터의 교체가 용이하며 미세먼지 차단이 가능한 스마트 환풍기에 관한 것이다.
본 발명의 스마트 환풍기는 실내와 실외를 관통하는 부분에 설치되며 내부에 공간을 갖는 통 형상의 프레임; 상기 프레임의 실외 측에 장착되어 외부로부터 유입되는 공기를 정화하는 필터모듈; 및 상기 프레임의 실내 측에 설치되어 외부 공기를 강제 흡인하는 송풍모듈;을 포함하며, 상기 필터모듈은 3차원 미세 기공을 갖는 필터부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세먼지 차단이 가능한 스마트 환풍기{Smart Ventilator Capable of Filtering Fine Particles}

본 발명은 미세먼지 차단이 가능한 스마트 환풍기에 관한 것으로, 특히 PM(Particulate Matter)2.5 이하의 초미세먼지 등을 차단할 수 있는 필터부재를 채용하면서, 필터의 교체가 용이하며 미세먼지 차단이 가능한 스마트 환풍기에 관한 것이다.

일반적으로 환기장치는 실외공기를 실내로 유입시키고 실내공기를 실외로 배출시켜 실내공기를 쾌적한 상태를 유지하는 장치이다.

최근 환경오염에 따른 대기 오염이 심각해지고 황사나 미세먼지의 발생이 증가하면서 실외공기와 실내공기를 순환시키는 단순 환기만으로는 실내공기를 깨끗하게 유지할 수 없는 실정이다.

따라서, 실내에 설치되어 실내공기를 정화시키는 공기정화장치가 증가하고 있다. 하지만, 실내에 설치되는 공기정화장치는 이미 오염된 실내공기를 정화시키기 때문에 실내환경을 항상 쾌적한 상태로 유지하기 어려운 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하고자 실외공기를 직접 정화한 후 실내로 공급하여 환기와 공기정화 역할을 동시에 수행하는 창문형 공기정화 시스템이 개발되고 있다.

그러나, 이러한 창문형 공기정화 시스템이 채택된 윈도우형 창문 또는 시스템 창호는 제조업체와 건설회사마다 다양한 종류와 규격을 가지고 있을 뿐 아니라 이미 건물이 완공되어 사용 중에 있는 경우는 기존에 설치된 윈도우형 창문 또는 시스템 창호를 개조하여 새로운 타입과 새로운 규격의 공기정화 시스템을 설치하는 것이 비용과 시간 등에서 어려움이 많다.

일반적으로 환풍기는 실내의 오염된 공기를 실외로 배출함에 의해 오염된 공기의 밀도를 희석시키면서 깨끗한 공기로 바꾸어주는 장치로서, 실내의 오염된 공기를 실외로 배출시키는 용도로 사용되고 있다.

환풍기는 공장이나 식당, 빌딩, 주차장, 목욕탕, 화장실, 축사 등에 광범위하게 설치되고 있다.

그런데, 일반 주택이 밀집되어 있는 지역이나 각종 업종이 밀집되어 있는 상가 등에서 주방에서 오염된 공기를 환기시키거나 또는 화장실 내부를 환기시키기 위해 환풍기를 가동시킬 경우 환풍기를 통해 배출되는 오염된 공기가 밀집되어 있는 이웃의 실내로 유입되는 문제가 발생되고 있으며, 특히 환풍기를 통해 배출되는 오염된 공기가 대기환경을 오염시키게 되어 이웃의 사람들의 건강을 해치게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있는 실정이다. 특히, 바이러스와 같은 병원균이 포함될 수 있는 병실의 오염된 공기를 배출하는 경우 대기환경의 오염을 유발할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 한국 등록특허공보 제10-1414562호(특허문헌 1)에는 밀폐된 실내의 오염된 공기에서 먼지, 냄새 등을 제거 및 탈취함과 동시에 살균처리하여 깨끗하게 정화된 공기를 실외로 배출시키도록 함으로써 깨끗하고 신선한 대기환경을 유지시킬 수 있는 친환경 환풍기가 제안되어 있다.

이를 위해 특허문헌 1은 필터케이스의 내부에 프리 필터, 블랙 라이트등, 광촉매 필터와, 이산화규소, 게르마늄 및 탄소 성분으로 구성된 분말이 펠릿상으로 압축 성형되어 악취와 같은 냄새를 탈취 정화하는 기능을 가진 셀라이트 필터를 포함하는 4단 구조 필터를 채용하고 있으나, 필터 구조가 복잡하고 가격이 비싸다는 문제가 있다.

또한, 창문형 환풍기는 일정시간 사용시에는 필연적으로 환풍기의 내외부, 특히 팬에 먼지가 쌓이게 되는 문제점이 발생하고 있어, 비위생적이며, 통상 벽걸이 형으로 높은 곳에 설치되는 등 이를 분리하여 세척하는 작업이 매우 번거로운 문제점이 있다.

특히, 식당이나 유증기가 발생하는 곳에 설치되는 환풍기에는 유분이나 미세먼지를 1차적으로 흡착하여 줄 어떠한 여과장치도 없어, 장기간 사용시에는 유분과 미세먼지가 결합되어 아래로 흐르는 경우가 발생하는 등, 위생에 심각한 우려를 줄 수가 있을 뿐만 아니라, 화재의 위험에도 노출이 될 여지가 있다.

이러한 문제점을 해결하고자 한국 등록특허공보 제10-1700302호(특허문헌 2)에는 내부 공기를 외부로 배출시키는 팬이 장착된 본체의 전방측에 배치되는 필터, 공기흡입부 및 본체커버를 배치한 창문형 환풍기가 제안되어 있다.

특허문헌 2는 팬의 전방에 필터가 장착되어, 내부의 오염된 공기가 팬을 거쳐 외부로 유출되기 전에 필터를 통과할 수 있도록 하여, 실내에서 발생하는 미세먼지나 유분 등이 1차적으로 여과되도록 함으로써, 팬에는 먼지나 유분 등의 흡착이 최소화되도록 하여 위생적이면서, 안전한 이용이 가능한 환풍기를 제공하는 것이다.

아파트의 거실은 주방과 연결되어 있어 주방에서 가스레인지를 이용하여 음식을 조리하는 경우 실내의 이산화탄소(CO₂) 농도가 크게 증가한다. 이 경우, 특허문헌 1 및 2와 같이, 실내공기를 외부로 배출하는 것보다 실외의 신선한 공기를 실내로 유입하는 것이 실내의 이산화탄소(CO₂) 농도를 줄이는 데에는 효과적이다.

또한, 일반적으로 환풍기는 환풍기가 설치된 건물의 벽, 예를 들어, 화장실의 창문 두께보다 슬림한 구조를 가지고 있다. 따라서, 특허문헌 2와 같은 본체커버를 분리하고 필터를 교체하는 경우, 필터는 실내 벽면보다 깊은 곳에 배치되어 있으므로 필터의 교체 작업이 용이하지 못하다.

*일반적인 시스템 창호에 구비된 환기장치 또는 필터(또는 방충망)는 입자가 큰 미세먼지, 화분, 곤충 등을 차단하는 것은 가능하나, PM2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 등을 차단하지 못하였다. 필터가 PM2.5 이하의 초미세먼지를 차단하는 경우, 환기량이 부족하여 자연환기방식에는 적용할 수 없다.

: 한국 등록특허공보 제10-1414562호 : 한국 등록특허공보 제10-1700302호

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 PM(Particulate Matter)2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 등을 차단하기 위해 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹을 이용한 1단 구조의 필터부재를 채용하면서, 필터의 교체가 용이한 미세먼지 차단이 가능한 스마트 환풍기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 대면적의 필터부재와 강제환기 구조를 적용하여 환기량을 증가시키며 양질의 공기를 실내에 공급할 수 있는 미세먼지 차단이 가능한 스마트 환풍기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 필터부재에 걸리는 공기압 또는 부압을 측정하여 필터를 능동적 또는 주기적으로 교체하도록 사용자에게 알려주는 기능을 갖는 미세먼지 차단이 가능한 스마트 환풍기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실내의 공기 오염도를 측정하여 외부 공기를 실내로 환기시키는 강제환기를 능동적으로 제어할 수 있는 미세먼지 차단이 가능한 스마트 환풍기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스마트 환풍기는 실내와 실외를 관통하는 부분에 설치되며 내부에 공간을 갖는 통 형상의 프레임; 상기 프레임의 실외 측에 장착되어 외부로부터 유입되는 공기를 정화하는 필터모듈; 및 상기 프레임의 실내 측에 설치되어 외부 공기를 강제 흡인하는 송풍모듈;을 포함하며, 상기 필터모듈은 3차원 미세 기공을 갖는 필터부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 필터부재는 PM2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 입자를 차단할 수 있는 나노섬유 웹을 구비할 수 있다.

상기 필터부재는, 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 일측면 또는 양측면에 적층되며 나노섬유에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹;을 포함할 수 있다.

상기 필터부재는 나노섬유 웹의 두께가 1~5㎛이고, 공기투과도는 10~20 cfm일 수 있다. 또한, 상기 나노섬유 웹은 섬유의 직경이 0.05~3㎛이고, 평균기공크기가 0.2~10㎛일 수 있다.

이 경우, 상기 다공성 기재와 나노섬유 웹은 모두 소수성 고분자 물질로 이루어질 수 있다.

상기 나노섬유 웹은 먼지의 흡착을 방해하도록 불소계 발수제를 이용한 발수코팅층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 필터부재는 주름형으로 절첩된 구조를 가질 수 있다.

상기 송풍모듈은 송풍팬과 상기 송풍팬을 구동하는 모터를 구비하는 송풍기; 및 상기 송풍기를 지지하며 일측변이 상기 프레임의 일측에 한쌍의 힌지를 통하여 설치되는 모터 지지부;를 포함하며, 상기 모터 지지부는 도어식으로 프레임에 개폐 가능하게 결합될 수 있다.

상기 모터 지지부는 상기 모터를 지지하며 다수의 슬롯이 간격을 두고 형성된 모터 지지판; 및 상기 모터 지지판과의 사이에 공간이 형성되도록 결합되어 모터의 후단부를 지지하며 다수의 슬롯이 간격을 두고 형성된 모터 보호판;을 포함할 수 있다.

본 발명의 스마트 환풍기는 실내의 공기 오염도를 측정하는 오염도 측정센서; 및 상기 오염도 측정센서에 의해 검출된 실내의 공기 오염도가 기준값을 초과하는 경우 상기 송풍기를 구동시키는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 스마트 환풍기는 상기 송풍기가 동작할 때, 상기 프레임의 공간에 걸리는 부압을 측정하는 부압측정센서;를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 측정된 부압이 기준값을 초과하는 경우, 상기 필터부재에 외부 공기의 흡입 방향과 반대인 역방향의 충격파 기류를 인가하여 필터부재를 세정하기 위한 필터 세정 모드를 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 스마트 환풍기는 상기 제어부의 제어에 따라 송풍기 모터의 회전방향을 변경하는 모터구동부를 더 포함하며, 상기 필터 세정 모드인 경우, 상기 제어부는 모터구동부를 제어하여 송풍기의 회전방향을 반대로 설정하며, 송풍기 모터를 가변적 속도로 구동하거나, 펄스형 구동전압을 인가함에 의해 충격파 기류를 발생할 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는 필터 세정 모드를 실행한 횟수 또는 필터의 사용기간이 미리 설정한 기준값을 초과하는 경우, 알람장치를 통하여 필터 교체 안내를 사용자에게 알릴 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 필터부재의 주름방향은 상기 모터 지지부에 형성된 슬롯의 방향과 직각방향으로 배열될 수 있다.

더욱이, 상기 필터모듈은 프레임에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 송풍모듈을 도어식으로 개방한 후, 교체될 수 있다.

상기 프레임은 원통형으로 이루어지며, 상기 송풍모듈과 필터모듈은 프레임 내부에 내장되어 콤팩트하게 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 스마트 환풍기는 상기 프레임 내부에 조립되는 송풍모듈과 필터모듈 사이에 배치되어 송풍모듈과 필터모듈 사이의 간격을 설정하는 필터 스토퍼; 원통부가 상기 프레임의 전단부에 결합되어 송풍모듈과 프레임을 고정하며, 환풍기의 고정에 이용되는 플랜지가 원통부로부터 연장된 프론트 커버; 및 상기 프레임의 후단부에 결합되어 필터모듈을 필터 스토퍼에 고정하는 필터 홀더;를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 PM2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 등을 차단하기 위해 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹을 이용한 1단 구조의 필터부재를 채용하면서, 대면적의 필터부재와 강제환기 구조를 적용하여 환기량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 1단 구조의 단순하고 심플한 슬림형 필터를 채용하면서도 PM2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 등을 차단할 수 있으며, 적은 유지비용으로 실내의 공기를 청정한 상태로 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 필터부재에 걸리는 공기압을 측정하여 교체 주기를 사용자에게 알려주며, 실내의 공기 오염도를 측정하여 외부 공기를 실내로 환기시키는 강제환기를 능동적으로 자동 제어할 수 있는 스마트 기능을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 외부 공기를 실내로 환기시키는 강제환기시에 필터부재에 걸리는 공기압을 측정하여 필터 세정 모드를 실시함에 의해 필터의 사용기한을 최대한으로 늘릴 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 실내에서 송풍모듈을 도어식으로 개방하고 필터모듈을 사용자가 용이하게 교체 설치할 수 있으며, 오염시에는 주기적으로 교체할 수 있어, 사용이 편리하며, 유지 및 관리가 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 스마트 환풍기는 원통형 프레임의 내부에 필터모듈과 송풍모듈을 조립할 때, 필터 스토퍼를 송풍모듈과 필터모듈 사이에 삽입하고 프론트 커버와 필터 홀더를 프레임의 전단부와 후단부에 각각 결합함에 의해 볼트나 너트를 사용하지 않고 조립과 고정이 이루어질 수 있다.

또한, 원통형 프레임의 내부에 조립되는 필터모듈, 송풍모듈의 하우징, 필터 스토퍼, 프론트 커버 및 필터 홀더를 모두 탄성력을 갖는 합성수지 등으로 제작하는 경우, 경량화와 함께 상호간에 탄성적으로 결합이 이루어질 수 있어 안정된 결합상태를 유지할 수 있고 제작이 용이하다.

도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 차단이 가능한 사각형 스마트 환풍기의 사시도, 정면도 및 배면도이다.
도 2a는 도 1a에 도시된 스마트 환풍기의 완전 분해 사시도이다.
도 2b는 도 1a에 도시된 스마트 환풍기의 모듈별 분해 사시도이다.
도 3a 내지 도 3d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 환풍기에서 필터모듈을 교체하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 환풍기에서 필터모듈을 교체하기 위해 송풍모듈을 개방한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 환풍기의 저면도이다.
도 6은 도 5의 A-A선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 환풍기의 우측면도이다.
도 8은 도 7의 B-B선 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 필터부재를 이용한 필터모듈의 단면 구조를 보여주는 사시도이다.
도 10은 도 9의 필터부재에 사용되는 다공성 나노섬유 웹의 확대도이다.
도 11은 도 9의 필터부재에 사용되는 다공성 나노섬유 웹의 확대도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 필터부재의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 필터부재의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 환풍기의 제어 시스템을 나타내는 개략 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 환풍기의 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 환풍기의 제어 시스템을 나타내는 개략 블록도이다.
도 17a 내지 도 17e는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 차단이 가능한 원형 스마트 환풍기의 사시도, 측면도, 길이방향 단면도, 분해 사시도 및 부분 분해 사시도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해질 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.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 환풍기(100)는 도 1a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 실내와 실외를 관통하는 부분에 설치되며 내부에 공간(13)을 갖는 통 형상의 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 실외측에 장착되어 공기를 정화하는 필터모듈(20)과, 상기 프레임(10)의 실내측에 설치되어 외부 공기를 강제 흡인하는 송풍모듈(30)을 포함한다.

도시된 스마트 환풍기(100)는 프레임(10)이 사각형상으로 이루어진 것으로 전체적으로로도 사각형상을 이룬다. 그러나, 본 발명의 스마트 환풍기는 프레임(10)과 전체의 형상을 원형, 타원형, 다각형 등으로 변형될 수 있다.

상기 스마트 환풍기(100)는 실외측에 필터모듈(20)을 각종 해충이나 강풍 등으로부터 보호하기 위한 방충망 또는 셔터장치(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 이 경우, 바람직한 것은 빗물 등은 차단하고 공기는 투과하는 것이다.

상기 프레임(10)과, 필터모듈(20) 및 송풍모듈(30)은 통상 사각형상으로 이루어지며, 바람직하게는 정사각 형상으로 이루어질 수 있다.

프레임(10)은 내부에 공간(13)을 갖는 사각통 형상의 프레임 몸체(11)와, 프레임 몸체(11)의 실외측에 직각으로 절곡되어 연장된 플랜지(12)를 포함하고 있다. 프레임 몸체(11)와 플랜지(12)는 각각 별개로 제작된 후 상호 결합하여 구성될 수 있다.

상기 플랜지(12)에는 환풍기(100)를 실내와 실외를 관통하는 부분에 설치할 때 고정나사를 사용하여 고정하도록 적어도 4 모서리에 나사결합용 관통구멍(13)이 형성되어 있다.

상기 필터모듈(20)은 사각통 형상의 프레임 몸체(11) 내주부에 조립되도록 사각형상으로 이루어지며, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 기공을 갖는 필터부재(22)와, 필터부재(22)의 가장자리에 장착되어 필터부재(22)를 지지하는 필터 프레임(21)를 포함한다.

이 경우, 필터부재(22)를 지지하는 구조는 도 2a와 같이 필터 프레임(21)의 홈에 필터부재(22)를 수용한 후 덮개(23)를 결합하거나, 다른 구조를 채용할 수 있다.

제1실시예에 따른 필터부재(22)는 도 10에 도시된 다공성 나노섬유 웹(23)을 공기와의 접촉면적을 넓게 하여 공기 정화성능을 향상시키도록 주름진 형태로 절곡 형성되며, 필터 프레임(21)는 필터부재(22)의 가장자리를 둘러싸면서 필터부재(22)를 지지한다.

또한, 필터부재(22)가 주름진 형태를 가지지 않고 평판 형태일 경우 필터 프레임는 필터부재(22)의 외주부를 몰딩하는 단일 부재로 이루어질 수 있다.

필터부재(22)에 사용되는 다공성 나노섬유 웹(Nanofiber Web)(23)은 전기 방사 가능한 고분자 물질과 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 이 방사용액을 예를 들어, 전기방사방법에 의해 방사하여 방사되는 다수의 나노섬유(24)를 콜렉터 또는 트랜스퍼 시트에 축적하여 3차원 네트워크를 형성하는 나노섬유(24) 사이에 미세 기공(25)을 갖도록 형성된다(도 10 참조).

상기 필터모듈(20)은 사각통 형상의 프레임 몸체(11) 내주부에 조립될 때, 도 2a와 같이, 고정 브라켓(13)을 이용하여 프레임 몸체(11) 내주부에 조립된 필터모듈(20)을 안정되게 고정할 수 있다.

또한, 상기 필터모듈(20)은 사각통 형상의 프레임 몸체(11) 내주부에 조립될 때, 고정 브라켓(14)을 사용하지 않고 고정볼트나 고정나사를 사용하여 고정되거나, 또는 스냅결합방식으로 결합 고정될 수 있다.

상기 송풍모듈(30)은 송풍기(31)와, 모터지지부(38)를 포함하고 있다.

송풍기(31)는 예를 들어, 로터의 회전축으로부터 다수의 블레이드가 방사상으로 배열된 송풍팬(33)과, 상기 송풍팬(33)을 회전시키는 모터(32)를 포함하고 있다.

모터지지부(38)는 중앙부에 송풍기(31)의 모터(32)를 지지하며 다수의 슬롯(35)이 간격을 두고 형성된 모터 지지판(34)과, 모터 지지판(34)과의 사이에 공간이 형성되도록 결합되어 모터(31)의 후단부를 지지하며 다수의 슬롯(37)이 간격을 두고 형성된 모터 보호판(36)을 포함하고 있다.

모터 지지판(34)과 모터 보호판(36)은 이들 사이에 공간이 형성되도록 4변으로부터 직각 절곡된 측벽(34a,36a)이 결합되어 있다. 모터 지지판(34)과 모터 보호판(36)에 구비된 다수의 슬롯(35,37)은 이물질과 곤충들이 내부로 침입하는 것을 차단하고, 실내에서 송풍기(31)의 동작 상태를 확인할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 송풍기(31)의 송풍팬(33)은 프레임(10)의 내부에 공간(13)에 배치되며, 역회전 시에 실외 공기를 실내로 흡입하도록 설정되어 있다. 상기 송풍팬(33)은 모터(32)의 회전방향에 따라 역회전과 정회전이 이루어지며, 역회전 시에 실외 공기를 실내로 흡입하고 정회전시에 실내 공기를 실외로 배출하도록 구성될 수도 있다.

송풍기(33)는 후술하는 제어부(도 14 참조)의 제어에 따라 역회전과 정회전을 선택하여 구동할 수 있다.

상기 송풍모듈(30)은 모터지지부(38)와 프레임(10) 사이에 한쌍의 힌지(39a,39b)를 통하여 연결되어 있어, 용이하게 개폐가 이루어질 수 있으며, 모터지지부(38)의 외측에는 송풍모듈(30)의 개폐시에 이용되는 손잡이(40)가 설치되어 있다.

따라서, 필터모듈(20)을 교체하는 경우 도 3a와 같이, 손잡이(40)를 잡고 모터지지부(38)를 도어식으로 개방하면, 쉽게 필터모듈(20)을 프레임(11)으로부터 분리할 수 있다.

이어서, 도 3b와 같이 새로운 필터모듈(20)을 프레임(11)에 조립하고, 손잡이(40)를 잡고 개방된 모터지지부(38)를 프레임(11)에 닫아서(도 3c), 고정하면 필터모듈(20)의 교체가 완료된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 필터모듈(20)을 교체할 때, 환풍기(100)가 설치된 벽면의 실내에서 송풍모듈(30)을 도어식으로 개방함에 의해 필터모듈(20)의 교체가 쉽게 이루어질 수 있다.

상기 모터지지부(38)의 다수의 슬롯(35,37)은 수평방향을 따라 형성되어 있는 데 필터모듈(20)의 조립은 필터부재(22)의 주름이 수직방향으로 이루어져서 수평방향의 슬롯과 크로스 형태로 배치되는 것이 바람직하다.

이하에 도 10 내지 도 13을 참고하여 본 발명에 따른 필터모듈(20)에 사용되는 필터부재(22)에 대하여 설명한다.

제1실시예에 따른 필터부재(22)에 사용되는 다공성 나노섬유 웹(23)은 전기 방사 가능한 고분자 물질과 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 이 방사용액을 예를 들어, 전기방사방법에 의해 방사하여 방사되는 다수의 나노섬유(24)를 콜렉터 또는 트랜스퍼 시트에 축적하여 3차원 네트워크를 형성하는 나노섬유(24) 사이에 미세 기공(25)을 갖도록 형성된다(도 10 참조).

상기 미세 기공(25)은 3차원 네트워크를 형성하는 나노섬유(24) 사이에 형성되는 것이므로 상호 연결된 3차원 구조를 갖는다. 그 결과, 다공성 나노섬유 웹(23)은 빗물을 차단하는 방수성을 갖게 되며, 기공 크기에 따라 PM(Particulate Matter)2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 입자 등을 차단하는 것이 가능하게 된다.

상기 고분자 물질은 전기 방사가 가능한 것으로 예를 들면, 합성 및 천연 고분자가 사용될 수 있으며, 이러한 고분자들을 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

고분자 물질 중에서 본 발명의 필터재료로 특히 바람직한 것은 폴리아크릴로 나이트릴(PAN), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리에스테르 설폰(PES), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PU), 나일론, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 단독으로 사용하거나, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)와 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 혼합하거나, PVdF와 PES, PVdF와 열가소성 폴리우레탄(TPU: Thermoplastic Polyurethane), PVC, PC 등을 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 고분자 물질로는 나노섬유 웹이 방수성을 갖도록 소수성 성질을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 대표적인 소수성 성질을 갖는 고분자 물질로는 PVDF, PVC, PC, PU, PMMA, PS, Nylon 중 하나 또는 2종 이상이 혼합된 것을 사용할 수 있다.

더욱이, 상기 나노섬유 웹은 항균성을 부여하도록 은나노 물질 또는 천연물을 담지할 수 있다.

본 발명에서는 상기 전기방사는 일반적인 전기방사(electrospinning), 에어 전기방사(AES: Air-Electrospinning), 전기분사(electrospray), 전기분사방사(electrobrown spinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning), 펄스전기방사 및 버블전기방사 등의 방법을 적용할 수 있으며, 방사 방법으로는 노즐이 장착된 상향타입, 하향타입 및 노즐이 없이 방사 가능한 Nozzleless 타입이 사용 가능하며, 이들 공정들 중에서 적절히 채택하여 사용할 수 있다.

다공성 나노섬유 웹(23)은 전기 방사방법으로 제조되므로 고분자 물질의 방사량에 따라 두께가 결정된다. 따라서, 다공성 나노섬유 웹(23)의 두께를 원하는 두께로 만들기가 쉬운 장점이 있다.

따라서, 다공성 나노섬유 웹(23)의 두께에 따라 기공수 및 기공의 평균 사이즈가 결정되므로 공기정화장치로 사용되는 환풍기에서 나노 사이즈의 미세 먼지를 필터링하기 적합한 기공 평균 사이즈를 제어할 수 있다.

또한, 나노섬유 웹(23)의 평균 기공크기는 0.2~10.0㎛, 섬유 직경은 0.05~3㎛로 설정되며, 가능한 한 공기저항을 최소화할 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 통기량 확보측면에서는 3㎛까지 가능하다.

나노섬유 웹을 구성하는 섬유의 평균 직경은 웹의 기공도 및 기공크기 분포에 매우 큰 영향을 미친다. 섬유 직경이 작을수록 기공 크기가 작아지며, 기공 크기 분포도 작아진다.

본 발명에서는 나노섬유 웹의 평균 기공크기가 0.2~10.0㎛인 것을 예시하고 있으나, 비, 곤충, 미세먼지, 화분, 악취, 병원균 및 박테리아 중에서 차단하고자 하는 물질의 크기와 통풍량을 고려하여 나노섬유 웹의 평균 기공크기를 적절하게 조절할 수 있다.

본 발명에서는 PM(Particulate Matter)2.5의 초미세먼지는 물론 PM10의 미세먼지를 필터링할 수 있도록 나노섬유의 직경과 평균 기공크기를 제어할 수 있다.

전기방사에 의해 제조되는 나노섬유는 통상 1㎛ 미만이나 3㎛까지 제작이 가능하다.

본 실시예에 따른 필터모듈(20)은 외부로 노출된 상태로 설치되기 때문에 기본적으로 다공성 나노섬유 웹(23)은 빗물이 통과할 수 없는 기공 사이즈를 가질 수 있다. 또한, 다공성 나노섬유 웹(23)의 표면에는 발수 코팅층을 형성하여 빗물이 다공성 나노섬유 웹(23)의 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

다공성 나노섬유 웹(23)은 외부로 노출된 상태이기 때문에 다공성 나노섬유 웹(23) 표면에 스크래치 등이 발생되는 것을 방지하기 위해 도 11에 도시된 바와 같이, 강도 보강층(26)이 적층될 수 있다.

강도 보강층(26)은 안료, 바인더 및 용매를 일정 비율로 혼합되고 다공성 나노섬유 웹(23)의 표면에 도포된다. 강도 보강층(26)에 사용되는 안료는 검정 또는 컬러 색상의 안료를 사용하게 되는데, 안료의 사용량, 종류에 따라 다양한 색상, 톤을 구현할 수 있다.

강도 보강층(26)의 도포 방법은 그라비아 인쇄, 코팅 등을 사용할 수 있고, 다공성 나노섬유 웹(23)을 만드는 방법과 마찬가지로 전기 방사에 의해 만드는 것도 가능하다.

이러한 강도 보강층(26)에는 다공성 나노섬유 웹(23)의 강도를 강화시키는 바인더가 포함되어 다공성 나노섬유 웹(23)의 표면 강도를 강화시켜 내스크래치성을 갖게 된다.

즉, 다공성 나노섬유 웹(23)은 전기 방사방법에 의해 제조되어 나노섬유(24)가 축적된 형태이므로 나노섬유 사이에 미세 기공(25)이 형성되고, 강도 보강층(26)이 나노섬유(24)가 서로 만나는 지점에 도포되어 다공성 나노섬유 웹(23)의 강도를 강화시키게 된다. 따라서, 외부의 충격이나 소리의 압력에 다공성 나노섬유 웹(23)이 변형되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

제2실시예에 따른 필터부재(22a)는 도 12에 도시된 바와 같이, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재(27)와, 다공성 기재(27)에 적층되고 전기 방사방법에 의해 형성되는 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹(nano web)(23)을 포함한다.

제2실시예에 따른 필터부재(22a)에 사용되는 다공성 나노섬유 웹(23)은 일 실시예에서 설명한 다공성 나노섬유 웹(23)과 동일하다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 다공성 기재(27)는 상기 나노섬유 웹(23)을 통과한 외기가 통과할 수 있도록 다공성의 기재일 수 있으며, 비제한적인 예로서 상기 다공성 기재는 공지의 직물, 편물 또는 부직포 중 어느 하나일 수 있다.

다공성 기재(27)로 사용되는 부직포는 써멀본드 부직포, 스펀본드 부직포, 케미칼본드 부직포, 에어레이드 부직포 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

또한, 상기 다공성 기재(27)는 나노섬유 웹을 지지하는 강도 보강층으로 나노섬유의 물리적 특성을 보완하고, 취급성을 향상시킬 수 있는 소재로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

상기 다공성 기재(27)는 예를 들어, 소수성 고분자 물질인 PET, PE, PP, PVC 등으로 구성된 부직포나 직포를 사용할 수 있으며, 상기 나노섬유 웹(23)에 적층되는 경우, 동일소재로 구성되거나 이종소재로 구성할 수 있다.

상기 필터부재(22a)는 빗물이 내부로 침투하는 것을 차단하도록 실외측에 배치되는 막이 소수성 소재로 이루어진 막으로 구성되는 것이 바람직하다.

다공성 기재(27)와 다공성 나노섬유 웹(23)은 열에 의해 융착될 수 있고, 다공성 기재(27)의 가장자리에 양면 접착 테이프를 형성하여 상호 접착될 수 있다.

이때, 다공성 나노섬유 웹(23)의 두께는 1~5㎛이고, 공기투과도는 10~20 CFM일 수 있다.

다공성 기재(27)와 다공성 나노섬유 웹(23)이 적층된 경우 다공성 기재의 두께에 따라 전체 두께가 달라질 수 있다.

제3실시예에 따른 필터부재(22b)는 도 13에 도시된 바와 같이, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재(27)와, 다공성 기재(27)의 일면에 적층되고 전기 방사방법에 의해 형성되는 다수의 기공을 갖는 제1다공성 나노섬유 웹(23a)과, 다공성 기재의 타면에 적층되고 전기 방사방법에 의해 형성되는 제2다공성 나노섬유 웹(23b)을 포함한다.

제3실시예에 따른 필터부재(22b)는 다공성 기재(27)의 양면에 각각 다공성 나노섬유 웹(23a,23b)이 적층되어 공기투과도는 저하되지만 필터링 성능을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 제3실시예에 따른 필터부재(22b)의 공기투과도는 7~20 CFM이다.

상기한 바와 같이 본 발명의 필터모듈(20)에 사용 가능한 필터부재는 제1 내지 제3 실시예에 따른 단층 또는 다층 구조의 다공성 필터부재(Membrane Filter)를 사용할 수 있다.

이 경우, 다공성 나노섬유 웹(23,23a,23b)은 고가일 뿐 아니라 강도가 약하므로, 필터부재는 다공성 기재(27)의 일면 또는 양면에 박막의 다공성 나노섬유 웹(23a,23b)가 합지된 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이때, 예를 들어, 부직포로 이루어지는 다공성 기재(27)는 다공성 지지체로서 역할과 함께 저렴한 비용으로 필터부재를 구현할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 다층 구조의 필터부재(22a,22b)는 나노섬유 웹(23)을 형성한 후, 열압착 또는 라미네이팅 방법에 의해 다공성 기재(27)의 일측면 또는 양측면에 나노섬유 웹(23)과 복합화하여 형성한다.

또한, 본 발명에 따른 환풍기는 벌레나 해충이 통과하는 것을 방지하도록 건물의 외측에 메쉬망 형태의 방충망을 별도로 구비할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 스마트 환풍기(100)는 필터모듈(20)의 필터부재(22)에 메쉬망 형태의 방충망이 부착되어 단일체로 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 방충망은 메쉬, 망, 필라멘트, 그리드, 기타 형태로 구성될 수 있다.

상기 메쉬, 망 또는 필라멘트 형태의 방충망은 예를 들어, 은사 또는 금속사를 사용하여 나노섬유 웹(23)의 제조시에 내부에 매입하여 설치하거나 또는 외부에 설치함에 따라 항균 또는 멸균 기능을 부여할 수 있다.

이때, 상기 나노섬유 웹(23)은 미세먼지를 차단할 수 있도록 상기 미세 기공(25)이 상기 방충망의 통공보다 상대적으로 작은 사이즈를 갖도록 형성될 수 있다. 일례로, 상기 나노섬유 웹의 미세 기공은 평균 공경이 10㎛일 수 있다. 그러나, 상기 미세 기공의 평균 공경을 이에 한정하는 것은 아니며, PM2.5 이하의 초미세먼지를 차단할 수 있도록 기공 사이즈가 2.5㎛이하일 수 있다. 더불어, 상기 나노섬유 웹에 형성되는 미세 기공의 사이즈는 차단이 필요한 미세먼지의 사이즈에 맞게 적절하게 변경될 수 있다.

또한, 상기 필터부재(22a,22b)는 다공성 나노섬유 웹(23)과 다공성 기재(27)가 모두 소수성 고분자로 구성되어 있기 때문에 외부로부터 비나 습기가 내부로 침투하는 것을 차단할 수 있게 된다. 더욱이, 나노섬유 웹(23)은 직경 3㎛ 미만의 나노섬유(24)에 의해 집적되어 3차원 미세 기공(25)을 가지며, 평균 기공크기는 0.2~10.0㎛이므로 공기저항을 최소화하면서도 물 분자가 기공을 통하여 내부로 침투하는 것을 차단하는 방수 기능을 가진다. 또한, 섬유의 직경이 작을수록 섬유의 비표면적이 증대되므로 방수성능도 증가하게 된다.

더욱이, 필터부재(22a,22b)로 사용되는 나노섬유 웹과 다공성 기재의 적층체로 이루어지는 필터는 먼지가 달라붙는 것을 방해하도록 발수 및 발유 처리 공정을 거칠 수 있다. 즉, 멤브레인 필터에 예를 들어, 불소계 발수제 용액을 전사방법으로 코팅한 후 100~120℃에서 에이징 처리함에 의해 섬유의 표면에 발수 코팅층을 형성할 수 있다. 그 결과, 빗물이 다공성 나노섬유 웹(23)의 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 필터에 먼지가 달라붙는 것이 방해되고 빗물에 의해 세정이 이루어질 수 있다.

이하에 도 14 및 도 15를 참고하여 본 발명에 따른 스마트 환풍기의 작용을 설명한다.

본 발명에서는 실내의 공기 오염도를 측정하여 외부 공기를 실내로 환기시키는 강제환기 시간과 주기를 능동적으로 제어하여, 양질의 공기를 실내에 공급할 수 있는 스마트 환풍기를 제공한다.

본 발명에 따른 스마트 환풍기는 도 14에 도시된 바와 같은 제어 시스템을 가지고 있고, 예를 들어, 도 15와 같은 제어 프로그램에 의해 제어 시스템이 작동될 수 있다.

도 14를 참고하면 제어 시스템(170)은 제어부(171)의 일력측에 오염도 측정센서(172), 부압 측정센서(173)가 연결되어 있으며, 출력측에 송풍기(31)를 구동하는 모터구동부(174)와 모터(32; M1) 및 알람장치(176)가 연결되어 있다.

또한, 제어 시스템(170)은 사용자의 편의를 위해 원격으로 제어 시스템(170)을 구동 제어할 수 있도록 리모콘(remote control)(180)을 구비하는 것도 가능하다. 이 경우, 제어부(171)에는 주지된 무선통신방식에 따라 예를 들어, 초음파를 수신하는 수신기(171a)를 내장할 수 있다.

상기 제어부(171)는 스마트 환풍기의 제어 시스템(170)을 전체적으로 제어하기 위한 시스템 제어 프로그램이 내장된 메모리장치를 내장한 마이콤(micom)이나 별도의 메모리장치를 구비하는 마이크로프로세서(microprocessor), 프로그래밍 가능한 논리 소자나 어레이(programmable logic array), 마이크로컨트롤러, 신호 처리기, 또는 이들의 일부를 포함하는 조합일 수 있다.

오염도 측정센서(172)는 실내에 설치되며 실내의 이산화탄소(CO₂)나 휘발성유기화합물(VOC) 또는 주방에서 발생되는 음식물 냄새 등의 오염물에 대한 오염도를 측정하여 전기신호로 출력한다.

부압 측정센서(173)는 송풍기(31)의 작동시에 필터모듈(20)에 포함된 필터부재의 기공도에 따라서 공간(15)에 부압이 걸리는 것을 측정하는 센서이다.

미세 기공을 갖는 나노섬유 웹(23) 단독 또는 다공성 기재(27)와 합지된 필터부재(22,22a)의 미세 기공에 먼지, 이물질, 화분 등이 흡착되면 필터의 기공도가 낮아지면서 공간(13)에 걸리는 부압이 증가하게 된다.

상기 제어부(171)의 출력측에 접속되는 모터구동부(174)와 모터(32; M1)는 송풍팬(33)을 회전 구동함에 따라 송풍기(31)를 구성한다.

상기 송풍팬(33)은 모터(32)의 회전방향에 따라 역회전과 정회전이 이루어지며, 역회전 시에 실외 공기를 실내로 흡입하고 정회전시에 실내 공기를 실외로 배출하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 모터구동부(174)에는 제어부(171)의 제어신호 인가에 따라 모터(32; M1)의 회전방향을 변경하는 방향절환회로(175)를 구비할 수 있다.

알람장치(176)는 발광다이오드(LED)를 사용하여 점멸 구동하거나, 부저를 이용하여 경보음을 발생하게 할 수 있다.

이하에 본 발명에 따른 스마트 환풍기의 동작을 도 15를 참고하여 설명한다.

본 발명에 따른 스마트 환풍기는 환풍기(100)의 전면에 설치된 전원 스위치를 턴-온시키는 것으로 제어 시스템(170)을 기동시켜서 동작을 개시하게 할 수 있다(S11). 또는 리모콘(180)을 이용하여 제어 시스템을 구동시키는 파워공급신호를 무선으로 전송하여 제어 시스템(170)을 기동시켜서 동작을 개시하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 스마트 환풍기(100)는 자동 모드와 수동 모드를 가지고 있다. 시스템 전원이 공급될 때 제어 시스템(170)은 자동 모드로 구동되도록 설정되어 있다.

그러나, 본 발명에서는 사용자가 실내 공기의 오염상황을 미리 예측할 수 있는 경우, 리모콘(remote control)(180)을 조작하여 수동 모드로 설정하고 송풍기(31)를 구동할 수 있다.

이하의 설명은 스마트 환풍기(100)의 제어 시스템(170)이 자동 모드로 설정되어 있는 경우를 설명한다.

제어 시스템(170)을 기동시켜서 동작을 개시하는 경우, 제어부(171)는 우선 오염도 측정센서(172)를 통하여 실내의 오염도를 측정한다(S12).

측정된 오염도가 기준값을 초과하는 지를 판단하여(S13), 만약 측정된 오염도가 오염도 기준값을 초과하는 경우, 제어부(171)는 송풍기(31)를 작동하도록 모터구동부(174)에 구동신호를 인가하면 모터구동부(174)에서 모터(42)에 구동전원을 인가하여 모터(32)를 동작시킨다(S14).

이에 따라 모터(32)가 역회전 방향으로 구동되면, 도 6과 같이 송풍팬(33)이 회전되면서 공간(13)의 공기가 모터지지부(38)의 슬롯(35,37)을 통하여 실내로 배출되며, 그 결과 공간(13)에 부압 또는 흡인력이 발생하면서 필터부재(22,22a) 주위의 외기가 흡입력에 의해 필터부재(22,22a)를 통과하여 미세먼지가 제거되면서 상기 공간(13) 측으로 유입된다. 이후, 상기 공간(13)으로 유입된 외기는 모터지지부(38)의 슬롯(35,37)을 통하여 실내로 배출된다.

제어부(171)는 송풍기(31)가 작동할 때, 공간(13)에 부압이 걸리는 것을 부압 측정센서(173)를 사용하여 측정하고(S15), 측정된 부압값을 메모리장치에 저장한다.

메모리장치에 저장된 부압값이 미리 설정된 기준값과 비교하여(S16), 만약 측정된 부압이 기준값보다 더 큰 경우 필터부재(22,22a)의 미세 기공에 먼지, 이물질, 화분 등이 흡착되어 축적되면서 필터의 기공도가 낮아진 것으로 판단하여 필터 세정 모드를 실시한다(S17).

필터 세정 모드는 필터부재(22,22a)에 외기를 실내로 유입하는 방향과 반대인 역방향의 충격파 기류를 인가하여 필터부재(22,22a)의 표면과 기공에 축적된 먼지, 이물질, 화분 등을 외부로 털어내기 위한 것이며, 동시에 실내 공기를 외부로 배출하는 역할도 한다.

필터 세정 모드일 때, 제어부(171)는 모터구동부(174)의 방향절환회로(175)에 제어신호를 인가하여, 모터(32; M1)의 회전방향을 역회전에서 정회전으로 회전방향을 변경한다.

이 상태에서, 송풍기(31)를 작동시키면, 실내로부터 모터지지부(38)의 슬롯(35,37)을 통하여 유입된 실내 공기는 공간(13)을 거쳐 필터부재(22,22a)에 가압된 공기가 인가된다.

특히, 송풍기(31)의 모터(32)를 작동시킬 때, 가변적 속도로 구동하여 리듬 기류를 형성하거나, 간헐 구동이 이루어지도록 펄스형 구동전압을 인가함에 의해 충격파 기류를 발생하여 필터부재(22,22a)에 충격을 인가하면 필터부재(22,22a)의 세정 효율을 높일 수 있다.

또한, 필터부재(22,22a)에 대한 필터 세정 모드를 주기적으로 실행하는 것은 필터의 미세 기공에 먼지 등이 흡착되어 축적되는 것을 미연에 차단하도록 관리하는 것이 신선한 외기를 실내로 도입할 수 있다는 점에서 바람직하다.

이 경우, 필터 세정 모드는 주간에 실시하거나 야간에 미리 설정된 시간동안 세정 모드를 실행할 수 있다.

그러나, 필터부재(22,22a)에 구비된 나노섬유 웹은 사용시간이 증가하면 점차적으로 필터의 미세 기공 내부에 먼지 등이 축적되어 세정이 어려운 경우에 도달할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 점을 고려하여 필터 세정 모드를 실행한 횟수 또는 필터를 사용한 기간을 고려하여 미리 설정한 기준값을 초과하는 경우, 알람장치(176)를 통하여 필터 교체 안내를 사용자에게 알린다(S18).

상기한 알람장치(171)는 발광다이오드(LED)를 사용하여 점멸 구동하거나, 경보음을 발생하게 할 수 있다. 이 경우, 사용자는 모터지지부(38)를 개방한 후 사용 중인 필터부재(22,22a)를 인출하여 적절한 세정제를 사용하여 필터부재(22,22a)의 미세 기공에 축적된 먼지 등을 제거한 후 재사용하거나, 새로운 필터로 교체하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는 누구나 쉽게 필터부재(22,22a)를 교체할 수 있다.

상기한 실시예 설명에서는 송풍기(모터)의 회전방향에 따라 실외 공기의 실내 흡입과 실내 공기의 실외 배출을 수행할 수 있도록 한 것이다.

그러나, 본 발명에서는 도 16에 도시된 바와 같이, 한쌍의 송풍기를 구동하는 한쌍의 모터(32,32a)를 사용하여 하나의 송풍기는 실외 공기의 실내 흡입에 사용하고, 다른 하나의 송풍기는 실내 공기의 실외 배출에 사용하도록 구현할 수 있다. 이 경우, 하나의 송풍기는 거실에 배치하고 다른 하나의 송풍기는 주방에 배출함에 의해 맞통풍 효과를 구현할 수 있다.

도 16에서 다른 구성요소는 도 14의 제어 시스템(170)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 17a 내지 도 17e는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 차단이 가능한 원형 스마트 환풍기의 사시도, 측면도, 길이방향 단면도, 분해 사시도 및 부분 분해 사시도이다.

도 17a 내지 도 17e를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원형 스마트 환풍기(102)는 실내와 실외를 관통하는 부분에 설치되며 내부에 공간(113)을 갖는 원통 형상의 프레임(110)과, 상기 프레임(110)의 실외측에 장착되어 공기를 정화하는 필터모듈(120)과, 상기 프레임(10)의 실내측에 설치되어 외부 공기를 강제 흡인하는 송풍모듈(130)을 포함한다.

도시된 스마트 환풍기(102)는 프레임(110)이 원통 형상으로 이루어진 것으로 필터모듈(120)과 송풍모듈(130)도 원통 형상을 이룬다.

프레임(110)은 내부에 공간(113)을 갖는 원통으로 이루어지며, 내부 공간(113)에 필터모듈(120)과 송풍모듈(130)이 조립된다. 이 경우, 프레임(110)은 금속 또는 합성수지로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, SUS로 이루어질 수 있다.

상기 필터모듈(120)은 원통 형상의 프레임(110) 내부에 조립되도록 원형으로 이루어지며, 다수의 기공을 갖는 원형 필터부재(122)와, 필터부재(122)의 가장자리에 장착되어 필터부재(122)를 지지하는 환형 필터 프레임(121)을 포함한다.

필터부재(122)는 상기한 다공성 나노섬유 웹(Nanofiber Web)(23)을 포함하는 필터부재(22~22b)를 사용할 수 있다.

상기 송풍모듈(130)은 원통형 하우징(132)과, 원통형 하우징(132) 내부에 조립되는 송풍기(131)와, 모터지지부(136)를 포함하고 있다.

송풍기(131)는 예를 들어, 로터의 회전축으로부터 다수의 블레이드가 방사상으로 배열된 송풍팬과, 상기 송풍팬을 회전시키는 모터(132)를 포함하고 있다.

송풍기(131)는 선단부가 모터지지부(136)에 연결되어 있으며, 모터지지부(136)는 중앙에 배치되어 송풍기(131)와 결합되는 지지몸체(137)와, 지지몸체(137)로부터 원통형 하우징(132)의 내주부와 연결되는 복수의 브리지(138)를 포함하고 있다.

또한, 상기 원통형 하우징(132)의 선단부와 후단부 외주면에는 각각 프론트 커버(139)와 필터 스토퍼(123)가 조립되는 단차부(132a,132b)가 형성되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 원형 스마트 환풍기(102)는 원통형 프레임(110) 내부에 필터모듈(120)과 송풍모듈(130) 사이에 필터 스토퍼(123)를 배치하고, 상호간에 간격을 두고 조립이 이루어진다.

필터 스토퍼(123)는 원통형으로 이루어지며, 후단 내주부에 필터모듈(120)을 조립할 때 환형 필터 프레임(121)을 위치설정하기 위한 링형 돌기부(123b)가 돌출되어 있다. 또한, 필터 스토퍼(123)의 링형 돌기부(123b)로부터 후단부 사이에는 필터 홀더(124)와 나사결합이 이루어지도록 필터 홀더(124)의 외주부에는 숫나사산부(124a)가 형성되고 필터 스토퍼(123)의 내주부에는 암나사산부(123a)가 형성되어 있다.

본 발명에 따른 스마트 환풍기(102)의 조립과정을 이하에 설명한다.

먼저, 송풍모듈(130)의 원통형 하우징(132)에 구비된 전/후 단차부(132a,132b)에 각각 프론트 커버(139)와 필터 스토퍼(123)를 조립한 후, 원통형 프레임(110) 내부에 삽입한다.

그 후, 원통형 프레임(110)의 후단부 내부에 필터모듈(120)을 조립하고, 필터 홀더(124)를 결합하여 조이면 나사결합이 이루어지면서 필터모듈(120)의 필터 프레임(121)은 필터 스토퍼(123)의 링형 돌기부(123b)와 필터 홀더(124)에 의해 고정되면서, 원통형 프레임(110) 내부에 삽입된 송풍모듈(130)도 고정이 이루어지게 된다. 상기한 스마트 환풍기(102)의 조립순서는 변형된 순서로 이루어질 수 있다.

상기 프론트 커버(139)는 원통부(139a)와, 원통부(139a)로부터 직각방향으로 연장된 플랜지(139b)를 포함하고 있다. 상기 원통부(139a)는 원통형 프레임(110)과 원통형 하우징(132) 사이에 압입되어 결합되며, 외부로 노출되는 플랜지(139b)에는 스마트 환풍기(102)를 벽에 고정할 때 이용되는 나사조립구멍(139c)이 복수개 형성되어 있다.

본 발명에 따른 스마트 환풍기(102)는 송풍모듈(130)을 구동하는 경우 필터모듈(120)과 송풍모듈(130) 사이의 공기가 실내로 유입되면서, 필터모듈(120)과 송풍모듈(130) 사이의 공간에 부압이 발생된다.

이에 따라 필터모듈(120)의 외부에 위치한 외부공기가 필터모듈(120)의 필터부재(22~22b)를 통과하면서 PM2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 등이 걸러지고 깨끗한 공기만이 실내로 유입된다.

본 발명에 따른 스마트 환풍기(102)는 원통형 프레임(110)의 내부에 필터모듈(120)과 송풍모듈(130)을 조립할 때, 필터 스토퍼(123)를 송풍모듈(130)과 필터모듈(120) 사이에 삽입하고 프론트 커버(139)와 필터 홀더(124)를 프레임(110)의 전단부와 후단부에 각각 결합함에 의해 볼트나 너트를 사용하지 않고 조립과 고정이 이루어질 수 있다.

또한, 원통형 프레임(110)의 내부에 조립되는 필터모듈(120), 송풍모듈(130)의 하우징(132), 필터 스토퍼(123), 프론트 커버(139) 및 필터 홀더(124)를 모두 탄성력을 갖는 합성수지 등으로 제작하는 경우, 경량화와 함께 상호간에 탄성적으로 결합이 이루어질 수 있어 안정된 결합상태를 유지할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 스마트 환풍기(102)는 대부분의 부품을 합성수지 등을 사용하여 제작이 용이하고, 조립성이 양호하며, 필터모듈(120)의 세정과 교체시에 분해와 결합이 용이하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 실내의 오염 정도에 따라 송풍기(31)의 구동을 자동 또는 수동으로 제어하여 신속한 공기 정화가 이루어지도록 하면서, 송풍기(31)가 작동할 때, 프레임 내부의 공간(13)에 걸리는 부압의 정도에 따라 필터 세정 모드를 실행함에 의해 필터부재(22~22b)의 사용기간을 늘릴 수 있다.

본 발명에서는 PM2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 등을 차단할 수 있는 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹을 이용한 1단 구조의 단순하고 심플한 필터부재(22~22b)를 채용하면서 강제환기 구조를 채용함에 따라 PM2.5 이하의 초미세먼지 차단과 동시에 실내로 유입되는 외부의 신선한 공기에 대한 환기량을 증가시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

본 발명은 PM2.5 이하의 초미세먼지 등을 차단할 수 있는 1단 구조의 필터부재를 채용하면서, 강제 순환 구조를 부가하여 환기량을 증가시킴에 의해 방수, 방충, 방오, 방취 및 병원균의 차단이 가능한 스마트 환풍기에 적용할 수 있다.

10,110: 프레임 11: 프레임 몸체
12,139b: 플랜지 13: 관통구멍
14: 고정 브라켓 15,113: 공간
20,120: 필터모듈 21,121: 필터 프레임
22-22b,122: 필터부재 23-23b: 나노섬유 웹
24: 나노섬유 25: 미세 기공
26: 강도 보강층 27: 다공성 기재
30,130: 송풍모듈 31,131: 송풍기
32,32a,132: 모터 33: 송풍팬
34: 모터 지지판 34a,36a: 측벽
35,37: 슬롯 36: 모터 보호판
38,136: 모터지지부 39a,39b: 힌지
40: 손잡이 123: 필터 스토퍼
124: 필터 홀더 132: 하우징
132a,132b: 단차부 137: 지지몸체
138: 브리지 139: 프론트 커버
139a: 원통부 170: 제어 시스템
171: 제어부 172: 오염도 측정센서
173: 부압 측정센서 174: 모터구동부
175: 방향절환회로 176: 알람장치
180: 리모콘 123b: 돌기부

Claims

실내와 실외를 관통하는 부분에 설치되며 내부에 공간을 갖는 통 형상의 프레임;
상기 프레임의 실외 측에 장착되어 외부로부터 유입되는 공기를 정화하는 필터모듈; 및
상기 프레임의 실내 측에 설치되어 외부 공기를 강제 흡인하는 송풍모듈;을 포함하며,
상기 필터모듈은 3차원 미세 기공을 갖는 필터부재를 구비하는 스마트 환풍기.
제1항에 있어서,
상기 필터부재는 PM2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 입자를 차단할 수 있는 나노섬유 웹을 구비하는 스마트 환풍기.
제1항에 있어서,
상기 필터부재는,
다공성 기재; 및
상기 다공성 기재의 일측면 또는 양측면에 적층되며 나노섬유에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹;을 포함하는 스마트 환풍기.
제3항에 있어서,
상기 나노섬유 웹은 두께가 1~5㎛이고, 공기투과도는 10~20 cfm인 스마트 환풍기.
제3항에 있어서,
상기 나노섬유 웹은 섬유의 직경이 0.05~3㎛이고, 평균기공크기가 0.2~10㎛인 스마트 환풍기.
제3항에 있어서,
상기 다공성 기재와 나노섬유 웹은 모두 소수성 고분자 물질로 이루어진 스마트 환풍기.
제3항에 있어서,
상기 나노섬유 웹은 먼지의 흡착을 방해하도록 불소계 발수제를 이용한 발수코팅층을 더 포함하는 스마트 환풍기.
제3항에 있어서,
상기 필터부재는 주름형으로 절첩된 구조를 갖는 스마트 환풍기.
제1항에 있어서,
상기 송풍모듈은
송풍팬과 상기 송풍팬을 구동하는 모터를 구비하는 송풍기; 및
상기 송풍기를 지지하며 일측변이 상기 프레임의 일측에 한쌍의 힌지를 통하여 설치되는 모터 지지부;를 포함하며,
상기 모터 지지부는 도어식으로 프레임에 개폐 가능하게 결합되는 스마트 환풍기.
제9항에 있어서,
상기 모터 지지부는
상기 모터를 지지하며 다수의 슬롯이 간격을 두고 형성된 모터 지지판; 및
상기 모터 지지판과의 사이에 공간이 형성되도록 결합되어 모터의 후단부를 지지하며 다수의 슬롯이 간격을 두고 형성된 모터 보호판;을 포함하는 스마트 환풍기.
제1항에 있어서,
실내의 공기 오염도를 측정하는 오염도 측정센서; 및
상기 오염도 측정센서에 의해 검출된 실내의 공기 오염도가 기준값을 초과하는 경우 상기 송풍기를 구동시키는 제어부;를 더 포함하는 스마트 환풍기.
제11항에 있어서,
상기 송풍기가 동작할 때, 상기 프레임의 공간에 걸리는 부압을 측정하는 부압측정센서;를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 측정된 부압이 기준값을 초과하는 경우, 상기 필터부재에 외부 공기의 흡입 방향과 반대인 역방향의 충격파 기류를 인가하여 필터부재를 세정하기 위한 필터 세정 모드를 실시하는 스마트 환풍기.
제12항에 있어서,
상기 제어부의 제어에 따라 송풍기 모터의 회전방향을 변경하는 모터구동부를 더 포함하며,
상기 필터 세정 모드인 경우, 상기 제어부는 모터구동부를 제어하여 송풍기의 회전방향을 반대로 설정하며, 송풍기 모터를 가변적 속도로 구동하거나, 펄스형 구동전압을 인가함에 의해 충격파 기류를 발생하는 스마트 환풍기.
제12항에 있어서,
상기 제어부는 필터 세정 모드를 실행한 횟수 또는 필터의 사용기간이 미리 설정한 기준값을 초과하는 경우, 알람장치를 통하여 필터 교체 안내를 사용자에게 알리는 스마트 환풍기.
제1항에 있어서,
상기 필터부재의 주름방향은 상기 모터 지지부에 형성된 슬롯의 방향과 직각방향으로 배열되는 스마트 환풍기.
제1항에 있어서,
상기 필터모듈은 프레임에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 송풍모듈을 도어식으로 개방한 후, 교체될 수 있는 스마트 환풍기.
제1항에 있어서,
상기 프레임은 원통형으로 이루어지며,
상기 송풍모듈과 필터모듈은 프레임 내부에 내장되는 스마트 환풍기.
제17항에 있어서,
상기 프레임 내부에 조립되는 송풍모듈과 필터모듈 사이에 배치되어 송풍모듈과 필터모듈 사이의 간격을 설정하는 필터 스토퍼;
원통부가 상기 프레임의 전단부에 결합되어 송풍모듈과 프레임을 고정하며, 환풍기의 고정에 이용되는 플랜지가 원통부로부터 연장된 프론트 커버; 및
상기 프레임의 후단부에 결합되어 필터모듈을 필터 스토퍼에 고정하는 필터 홀더;를 더 포함하는 스마트 환풍기.