KR20190048715A - 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기오염물질(미세먼지 등)로부터 착용자의 호흡기를 보호(청정호흡)함에 더해 착용환경의 쾌적화를 달성할 수 있도록 한 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 충격으로부터의 머리보호를 위해 머리에 착용하는 헬멧본체; 상기 헬멧본체와 연결되고, 외기에 혼재된 오염물질을 정화 후 헬멧본체 내부공간으로 공급하는 공기정화기; 상기 공기정화기로부터 공급되는 청정공기가 상기 헬멧본체 내 안면공간부 또는 상기 헬멧본체 내 착용공간 전반으로 분포분출 또는/및 분산분출될 수 있도록 기체 이동 및 분출흐름을 유도하는 배기파트; 및, 상기 헬멧본체의 내기오염도 측정 및 해당 측정결과를 사용자 전달하는 센서모듈;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

공기정화 기능을 구비한 안전헬멧{SAFETY HELMET HAVING AN AIR PURIFYING FUNCTION}

본 발명은 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기오염물질(미세먼지 등)로부터 착용자의 호흡기를 보호(청정호흡)함에 더해 착용환경의 쾌적화를 달성할 수 있도록 한 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 관한 것이다.

산업(産業, industry)의 고도화(高度化) 및 생활패턴의 변화로 인해, 화석연료를 사용하는 각종 교통수단이 발달하여 도시지역의 대기오염이 날로 심각해져만 가고 있다. 이는, 생활수준 향상, 자가용 이용률 증가, 도심지 정체, 대기오염물질 배출량 증가, 대기오염문제 발생 단계를 거쳐 다각적으로 발현되고 있다.

이와 관련하여, 범정부적(汎政府的) 차원에서 자전거 이용활성화에 초점을 맞춘 관련정책들이 쏟아져 나오고는 있으나, 도심지역을 운행하는 차량에서 발생되는 대기오염물질은 물론 중국발 미세먼지로 인한 2차 대기오염(大氣汚染, air pollution)은 자전거 이용자에게 불쾌감, 나아가서는 건강상 위해요인으로 작용한다.

이에, 가장 간편한 미세먼지 방어의 수단으로 마스크를 착용하고는 있으나, 시중에서 유통되는 대다수의 미세먼지용 마스크는 안면밀착의 불완전성으로 인한 오염물질 제거효율이 미약하다. 한편, 오염물질의 제거효율이 높은 고밀착 산업용 분진마스크는 오랜 시간 착용시나 호흡량이 많을 때 호흡저항의 불편에 따른 피로감으로 레저스포츠(leisure & sports)의 용도로 사용하기에는 현실적으로 부적합하다.

이밖에도, 호흡저항이 거의없는 산업용 전동식 공기여과호흡기보호구(powered air purifying respirator; PAPR)가 있으나, 고가일 뿐만 아니라 무겁고 불편한 점이 많아 산업용 또는 특수목적으로만 활용할 뿐 일상생활이나 레저스포츠를 위한 보급용으로의 조달이 여의치 않다.

이러한 제반문제점을 다소나마 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제10-2004-0074452호를 통해, 오토바이용 헬멧에 원적외선과 음이온을 발생하는 바이오패드를 결합시킨 바이오 건강 헬멧이 개시된바 있으나, 오토바이(또는 자전거 등)와 같이 비교적 빠른 속도로 주행중일 때 유입되는 대기오염물질을 차단한다는 것은 사실상 불가능하였다.

그리고, 대한민국 등록실용신안 제 20-0260975호를 통해, 모자에 음이온 발생기를 설치하여 착용자의 안면에 정화된 공기를 제공하는 음이온발생기를 구비한 모자가 개시된바 있으나, 유입되는 유해물질을 차단하기 위해 모자 내부에 송풍팬이 더 설치됨에 따라, 구조가 복잡해지고 헬멧의 크기가 비대해질 수밖에 없으며 송풍팬의 구동시 그에 따른 소음 및 진동이 착용자에게 그대로 전달되는 문제가 있어 일반 헬멧에 적용하는데 한계가 뒤따랐다.

결국, 대기오염물질로부터의 호흡기 보호기능을 적절히 유지하면서도 경제적이고 효율적인 보호장구로서, 특히 자전거용 또는 오토바이용 안전헬멧 그리고 산업현장에서 사용하는 안전모에 적합한 기능성 헬멧의 연구와 개발이 절실히 요구된다.

(0001) 대한민국 공개특허 제10-2004-0074452호(공개일자 : 2004. 08. 25.) (0002) 대한민국 등록실용신안 제20-0260975호(등록일자 : 2002. 01. 04.)

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대기 중 미세먼지나 세균, 기체상 각종 오염물질이 혼재된 대기(大氣)를 공기정화기로 정화 후 호흡하기에 충분한 청정공기를 헬멧본체 내부공간(착용자 안면공간 등)으로 공급하여, 대기오염물질로부터 호흡기를 보호하는 착용자의 청정호흡이 지속적으로 가능할 수 있도록 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 공기정화기로부터 공급되는 청정공기의 이동 및 분출흐름을 헬멧본체 내부에서 다변화시켜 착용자 안면공간으로의 분포분출은 물론 내부공간 전반에 걸쳐 고르게 분산분출되도록 하여, 무더운 여름 헬멧 내부온도 상승으로 인한 땀 발생 억제 등 착용환경의 쾌적화가 가능할 수 있도록 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 충격으로부터의 머리보호를 위해 머리에 착용하는 헬멧본체; 상기 헬멧본체와 연결되고, 외기에 혼재된 오염물질을 정화 후 헬멧본체 내부공간으로 공급하는 공기정화기; 상기 공기정화기로부터 공급되는 청정공기가 상기 헬멧본체 내 안면공간부 또는 상기 헬멧본체 내 착용공간 전반으로 분포분출 또는/및 분산분출될 수 있도록 기체 이동 및 분출흐름을 유도하는 배기파트; 및, 상기 헬멧본체의 내기오염도 측정 및 해당 측정결과를 사용자 전달하는 센서모듈;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 헬멧본체는, 반구형 구조를 이루며, 충격강도를 지닌 외부셀과, 상기 외부셀 내면에 밀착된 상태로 충격감쇄를 도모하는 충격흡수제와, 상기 외부셀에 힌지결합되고 헬멧 전방에 위치된 상태로 상,하 회동을 이룸으로써, 착용자 안면부위를 감싸 보호함이 가능하며 착용자 안면보호시 전방주시 시야확보에 영향을 주지 않도록 투시성이 높은 투명체로 된 페이스쉴드를 더 포함한다.

더하여, 상기 공기정화기는, 외기의 흡입 및 그렇게 흡입된 외기를 상기 헬멧본체로 공급하는 송풍부와, 상기 송풍부을 통해 상기 헬멧본체로 공급되는 외기에 혼재된 오염물질을 제거하여 청정공기로 만드는 필터부와, 상기 필터부로부터 일정길이를 갖도록 길게 연장되고, 상기 송풍부를 통해 이동흐름을 갖는 청정공기를 상기 헬멧본체로 공급하는 연결호스부로 구성된다.

또한, 상기 배기파트는, 상기 공기정화기로부터 공급되는 청정공기의 상기 헬멧본체 내 이동흐름의 유도 및 안면공간부로의 분포분출이 가능한 공급로와, 상기 공급로로부터 분기되며, 상기 헬멧본체 내 착용공간 전반에 걸친 청정공기의 분포흐름 유도 및 분산분출이 가능한 분배로와, 상기 공급로를 통해 공급되는 청정공기가, 상기 공급로 또는/및 상기 분배로로 선택적 이동흐름을 갖도록 기체 이동흐름을 컨트롤하는 방향전환밸브로 구성된다.

더하여, 상기 센서모듈은, 상기 헬멧본체 내 안면공간부 근접위치에 구비된 상태로 내기오염도를 측정하는 감지센서와, 상기 감지센서로부터 송출받은 신호를 근거로 한 내기오염도의 사용자 알림 및 청정공기 공급과 그 공급량 조절의 장치작동 전반을 관장하는 마이콤과, 상기 감지센서에 의한 내기오염도 및 오염도 상승시 상기 마이콤으로부터 신호를 전달받아 비프음을 출력하는 부저와, 상기 감지센서와 상기 마이콤 그리고 상기 부저의 전기적 작동을 위한 전력공급의 제2배터리로 구성된다.

또한, 상기 송풍부는, 외기의 흡입과 해당 흡입기체 공급의 기체이동을 위한 블로워와, 상기 블로워로 전력을 공급하는 제1배터리로 조합되는 한편, 상기 송풍부는, 평균 100ℓ/min 이상의 공기유량에서 적어도 250Pa 이상의 토출압력을 얻을 수 있고, 총 5W 이내로 소비전력이 유지된다.

더하여, 상기 필터부는, 오염물질을 걸러내는 여과재인 정화필터가 내재수용된 카트리지가 인출·입 가능한 상태로 구비되는 한편, 상기 필터부는, 100ℓ/min 이상의 공기투과량에서 압력강하가 10Pa 이내를 유지하면서 미세먼지가 2.5μm입자인 경우 98%의 제거효율을, 0.3μm입자의 경우 85%의 제거호율을 나타내는 나노필터를 사용하여, 총 여과면적 270㎠ 이상을 총 용적 50㎤과 공기통과방향 단면적 38㎠ 내에 두는 구조로 설계하여 크기를 최소화한다.

또한, 상기 공급로는, 상기 헬멧본체 내 안면공간부로 청정공기를 배출하는 제1토출구가 전방에 관통형성되되, 상기 제1토출구는, 착용자 안면부 전반으로 청정공기가 분포분출 가능토록 다수로 분기된다.

더하여, 상기 분배로는, 상기 공급로의 미리 정한 부위로부터 분기되며, 상기 헬멧본체 내 착용공간부 전반에 걸쳐 청정공기가 분산분출 가능토록 다수의 제2토출구가 분포 및 분포위치로부터 각각 관통형성된다.

또한, 상기 방향전환밸브는, 상기 공급로의 단일 개통, 또는 상기 제1토출구로의 기체 이동은 차단한 상기 분배로의 단일 개통, 또는 상기 공급로와 상기 분배로 동시 개통의 3경로 개폐가 선택적으로 가능한 관밸브이다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧은, 기존의 안전헬멧과 마찬가지로 착용자 머리보호의 기능을 나타내면서도 미세먼지 등 각종 대기오염물질을 공기정화기로 제거하여서 된 청정공기가 헬멧 내부공간에서 분포 및 분산분출됨으로써, 착용자가 청정호흡을 지속할 수 있도록 하는 효과를 가져다준다.

또한, 상기 공기정화기를 통해 일상호흡에 필요한 공기량보다 월등히 많은 량(100 내지 200ℓ/min)의 청정공기가 헬멧본체 내부공간로 공급됨으로써 착용자 호흡이 보다 편안하게 되며, 착용자의 안면공간부로 분포분출됨에 의거 자전거 또는 오토바이 주행시 헬멧본체 내부공간으로의 미세먼지 유입을 미연에 차단할 수 있고, 이로써 라이딩(riding)을 즐기는 이들은 물론이거니와 대기오염도가 높은 산업현장 근로자의 청정호흡(淸淨呼吸)과 아울러 머리보호 및 호흡기보호에 적합한 보호장구(안전헬멧, 안전모)로써 충분한 기능성을 나타내는 효과가 있다.

이와 함께, 머리보호용 안전헬멧, 보안경, 마스크 등 다양한 기능의 복합적 발휘의 효과, 그리고 헬멧본체 내부공간 전반으로의 청정공기 분산분출에 따른 내부온도 저하로 들숨날숨에 의한 페이스쉴드(앞가리개)의 김서림 방지와 함께 무더운 여름철(하절기) 착용자 안면부위를 포함한 머리부위 전체로부터의 땀 발생을 줄여 쾌적한 착용환경이 달성되는 효과, 장치구성요소 간소화 및 소형화 등의 구조개선을 통해 여러 보호장구 중복착용으로 인한 불편함과 번거로움을 줄여주는 등 소비자 구매만족도 충족에 따른 판매경쟁력 확보를 통한 제조기업의 이익창출과 아울러 관련산업의 발전 및 활성화에 크게 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧의 전체구조를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 있어서, 헬멧본체의 구성관계를 나타낸 단면구조도.
도 3은 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 있어서, 센서모듈의 구성관계를 나타낸 장치구성도.
도 4는 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 있어서, 헬멧본체로부터의 청정공기 분출관계를 나타낸 평면예시도.
도 5는 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 있어서, 배기파트의 방향전환밸브의 구성관계를 나타낸 사용상태도.
도 6은 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧의 착용관계를 나타낸 사용상태도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

첨부도면 중 도 1은 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧의 전체구조를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 있어서 헬멧본체의 구성관계를 나타낸 단면구조도이며, 도 3은 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 있어서 센서모듈의 구성관계를 나타낸 장치구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 있어서 헬멧본체로부터의 청정공기 분출관계를 나타낸 평면예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧에 있어서 배기파트의 방향전환밸브의 구성관계를 나타낸 사용상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧의 착용관계를 나타낸 사용상태도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧(A)은, 충격으로부터의 머리보호를 위해 머리에 착용하는 헬멧본체(1)와, 상기 헬멧본체(1)와 연결되고 대기에 혼재된 오염물질을 정화 후 헬멧본체(1) 내부공간으로 공급하는 공기정화기(2)와, 상기 공기정화기(2)로부터 공급되는 청정공기가 착용자의 안면공간부 또는 착용공간 전반을 통해 분포/분산분출될 수 있도록 기체 이동 및 분출흐름을 유도하는 배기파트(3)와, 상기 헬멧본체(1)의 내기오염도 측정 및 그 측정결과를 사용자 전달하는 센서모듈(4)을 포함하여 구성된다.

헬멧본체(helmet main body, 1)는, 충격으로부터 머리보호를 위해 사용자가 자신의 머리에 착용하는 보호장구인 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 사람 머리 모양에 대응한 반구형 구조를 이루는 한편, 충격강도(衝擊强度, impact strength)를 지닌 외부셀(11)과, 상기 외부셀(11) 내면에 밀착된 상태로 충격감쇄를 도모하는 충격흡수제(12)로 구성된다.

또한, 바람이나 모레, 흙, 먼지 등 각종 미세물질의 안면충돌로 인한 얼굴의 상처발생 및 전방 시야확보 어려움 등의 문제해소를 목적하여, 상기 외부셀(11)에 힌지결합되고 헬멧 전방에 위치된 상태로 상,하 회동을 이룸으로써 착용자 안면부위를 감싸 보호함이 가능하며 또한 착용자 안면보호시 전방주시 시야확보에 영향을 주지 않도록 투시성이 높은 투명체로 된 페이스쉴드(13)를 더 포함한다.

상기 외부셀(rigid outer shell, 11)은, 외부충격으로부터 사용자의 머리보호를 위해 강화플라스틱이나 혹은 경량합금 등 충분한 내구성과 강도를 지닌 소재로 제작됨이 바람직하다.

상기 충격흡수제(impact absorbing liner, 12)는, 상기 외부셀(11)로 외력이 전해질 때의 그 충격이 착용자 머리에 전달되지 않도록 하는 충격감쇄가 용이토록 스펀지 혹은 스티로폴 등과 같이 완충력과 신축성이 동시 발휘되는 소재로 이루어짐이 바람직하며, 그 외부는 땀 흡수과 더불어 각종 이물질 흡착 등의 오염방지는 물론 착용감을 높여주는 내피(inside skin, 121)로 둘러쌓여있다.

상기 페이스쉴드(13)는, 앞서 설명한 바와 같이 투시성이 높은 투명한 강화플라스틱인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 다양한 색상의 필름코팅을 통해 시력보호의 기능이 부여된 반투명체일 수도 있다. 아울러, 바람에 의한 저항을 최대한 줄일 수 있도록 상기 외부셀(11)의 곡선형태에 대응하는 굴곡을 갖는다.

이와 함께, 상기한 페이스쉴드(13)의 상부 및 측면 하부 가장자리에는 실리콘과 같은 유연재질의 테두리부재(131)를 부가하여, 사람마다 다른 얼굴크기와 얼굴형태 차이에 따른 틈새발생의 문제를 해소하여 외기 유입 차단 기능이 더 부여될 수 있도록 한다.

공기정화기(air cleaner, 2)는, 상기 헬멧본체(1)의 내부공간으로 청정공기를 불어넣어 오염된 내기(내부공기)를 외부로 배출시키고 또한 내부공간의 온도를 낮춰 땀 발생을 억제하는 등 쾌적한 착용환경의 사용자 제공을 위한 것으로, 외기(대기)의 흡입 및 그렇게 흡입된 외기를 상기 헬멧본체(1)로 공급하는 송풍부(21)와, 상기 송풍부(21)을 통해 헬멧본체(1)로 공급되는 외기에 혼재된 오염물질을 제거(여과)하여 청정공기로 만드는 필터부(22)와, 상기 필터부(22)로부터 일정길이를 갖도록 길게 연장되고 상기 송풍부(21)를 통해 이동흐름을 갖는 청정공기를 상기 헬멧본체(1)로 공급하는 연결호스부(23)로 구성된다(도 1 참조).

상기 송풍부(21)는, 외기의 흡입 및 그렇게 흡입된 외기를 상기 헬멧본체(1)로 공급시켜주기 위한 기체이동수단으로써, 외기의 흡입과 해당 흡입기체 공급의 기체이동을 위한 블로워(211)와, 상기 블로워(211)로 전력을 공급하는 제1배터리(212)로 조합된다.

여기서, 상기한 송풍부(21)는, 평균 100ℓ/min 이상의 공기유량에서 250Pa 이상의 토출압력을 얻을 수 있고, 또한 총 5W 이내로 소비전력이 유지되는 절전형 송풍장치인 것이 바람직하다.

상기 제1배터리(212)는, 물리 또는 화학 반응으로 전위차를 발생시켜 전기 에너지를 공급하는 통상의 전지(battery), 혹은 외부로부터 공급된 일정용량의 전력을 얼마간 저장해 둘 수 있고 그렇게 저장된 전력을 다른 전기장치로 공급 가능한 통상의 충전식 배터리인 축전지(蓄電池, storage battery) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 필터부(22)는, 상기 블로워(211)를 통해 유입된 외기로부터 오염물질을 제거하여 청정공기로 바꾸는 여과수단으로써, 오염물질을 걸러내는 여과재(濾過材, filter media)인 정화필터(221-1)가 내재수용되는 카트리지(221)가 인출·입 가능한 상태로 구비된다.

여기서, 상기한 필터부(22)는, 압력강하의 최소화 및 소형화를 위해 상기 카트리지(221)의 체적을 최소화하는바, 바람직하게는 적정 공기투과량(예: 100ℓ/min)에서 압력강하가 10Pa 이내를 유지하면서 미세먼지 제거효율이 2.5μm입자인 경우 98%, 0.3μm입자의 경우 85%인 나노필터를 사용하여, 총 여과면적 270㎠ 이상을 총 용적 50㎤과 공기통과방향 단면적 38㎠ 내에 두는 구조로 설계하여 크기를 최소화한다.

이를 고려하여, 상기 여과재는 황사나 미세먼지를 제거하는데 널리 쓰이는 부직포형식의 헤파(HEPA)필터나 산업용 마스크에 사용되는 분진제거용 필터를 사용함이 바람직하다. 그리고, 두께가 헤파필터보다 상대적으로 얇으면서도 구조적 강도가 높고 고효율 여과가 가능한 나노필터가 사용될 수도 있고, 나노필터 사용시 집적화의 간편화를 이룰 수 있으며, 미세 나노세공을 통하여 여과가 이루어지므로 습도가 높아도 여과효율이 유지될 수 있는 장점을 얻을 수 있게 된다. 더불어, 헤파필터, 산업용 분진필터 또는 나노필터 등 모든 필터 사이에 주름진 지지체를 촘촘하게 배치하여 좁은 여과공간 내에서도 상기 여과재 표면적을 크게 높여 소형화를 이룰 수 있고, 대상오염물질의 종류와 필요 제거효율을 동시에 높일 수 있다.

또한, 유기성 증기나 수은증기 또는 산·염기 가스를 포함하는 기체상 유해물질을 제거·정화하는 용도로도 사용될 수 있는데, 이 경우 입상 활성탄소나 활성탄소 여과포와 같은 형태의 활성탄소를 상기 카트리지(221)에 단독 또는 분진제거필터와 병행하여 적용할 수도 있다.

상기 연결호스부(23)는, 적정 송풍량 100ℓ/min을 기준으로 할 때 내경이 13㎜ 이상의 유연성이 좋고 가벼운 경량 합성수지 주름관으로써, 이에 따라 굴곡의 전환이 용이하며 상기 헬멧본체(1)로부터 탈부착이 손쉽고 착용자가 머리를 상하좌우로 움직이는 신체활동시 당김현상 등과 같은 불편사항이 초래되지 않는다.

배기파트(exhaustion part, 3)는, 상기 공기정화기(2)로부터 공급되는 청정공기를 착용자의 안면공간부 또는 착용공간부 전체로의 선택적 분출를 위한 기체흐름유도수단인 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공기정화기(2)의 연결호스부(23)로부터 공급되는 청정공기의 상기 헬멧본체(1) 내 이동흐름 유도 및 안면공간부로의 분포분출이 가능한 메인관로가 되는 공급로(31)와, 상기 공급로(31)로부터 분기되며 착용공간 전반에 걸친 청정공기의 분포흐름 유도 및 분산분출이 가능한 서브관로가 되는 분배로(32)와, 상기 공급로(31)를 통해 공급되는 청정공기가 상기 공급로(31) 또는/및 분배로(32)로 선택적 이동흐름을 갖도록 기체 이동흐름을 컨트롤하는 방향전환밸브(33)로 구성된다.

상기 공급로(31)는, 상기 공기정화기(2)의 연결호스부(23)로부터 공급되는 청정공기의 상기 헬멧본체(1) 내 최초 유입과 이후의 이동흐름을 이어가도록 함에 더해 착용자 안면공간부로의 청정공기 배출 및 상기 분배로(32)로의 기체분배를 위한 메인관로로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1토출구(311)가 전방에 관통형성되되, 상기 제1토출구(311)는 착용자 안면부 전반에 걸친 분포분출이 가능토록 다수로 분기됨이 바람직하다.

여기서, 상기한 공급로(31)는, 충격흡수제(12)의 형성굴곡에 대응하는 곡선형태로 구현하여, 전체경로를 따라 이동흐름을 가질 때와 상기 제1토출구(311)를 통해 최종 분출되는 흐름을 가질 때의 분출압력손실이 야기되지 않도록 함이 바람직하다.

상기 분배로(32)는, 상기 공급로(31)를 통해 공급되는 청정공기의 분배유입 및 그에 따라 착용공간부(착용자 머리부분) 전반에 걸친 기체분배를 위한 서브관로로써, 상기 공급로(31)의 미리 정한 부위로부터 분기되며 착용공간부 전반에 걸친 기체분출이 가능토록 다수의 제2토출구(321)가 고르게 분포된 위치로부터 관통형성됨이 바람직하다.

상기 방향전환밸브(33)는, 청정공기의 안면공간부 분포분출 및 착용공간부 전반에 걸친 분산분출이 가능토록 하기 위한 기체 이동제어수단으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 공급로(31)의 단일 개통, 상기 제1토출구(311)로의 기체 이동은 차단한 상기 분배로(32)의 단일 개통, 상기 공급로(31)와 분배로(32) 동시 개통의 3way(3 경로) 개폐가 선택적으로 가능한 관밸브(pipe valve)인 것이 바람직하다.

센서모듈(sensor module, 4)은, 상기 헬멧본체(1)의 내기오염도를 측정하고 해당 측정결과를 사용자에게 알려주는 한편 이를 기반으로 한 상기 공기정화기(2)의 청정공기 공급 및 공급량 조절을 이루기 위한 장치컨트롤수단인 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 헬멧본체(1) 내 착용자 안면공간부와 근접위치에 구비된 상태로 내기오염도를 측정하는 감지센서(41)와, 상기 감지센서(41)로부터 송출받은 신호를 근거로 한 내기오염도의 사용자 알림 및 청정공기 공급과 그 공급량 조절의 장치작동 전반을 관장(제어)하는 중앙처리장치인 마이콤(42)과, 상기 감지센서(41)에 의한 내기오염도 및 오염도 상승시 상기 마이콤(42)으로부터 신호를 전달받아 비프음(beep sound / 경보음)을 출력하는 부저(buzzer, 43)와, 상기 감지센서(41)와 마이콤(42) 그리고 부저(43)의 전기적 작동을 위한 전력공급의 제2배터리(44)로 구성된다.

상기 감지센서(41)는, 상기 헬멧본체(1) 내 미세먼지의 분포량 및 상승량을 아울러 측정하는 것으로, 소형이며 헬멧본체(1) 내 안면공간부에 배치됨이 바람직하다.

상기 마이콤(42)은, 상기 감지센서(41)로부터 신호를 받아들이고 이를 기반으로 한 기설정 프로그램 구동에 의거 상기 부저(43)를 작동시키는 메인회로기판(main circuit board)으로써, 소형이며 상기 헬멧본체(1) 내 미리 정한 위치에 내장됨이 바람직하다.

상기 부저(43)는, 상기 마이콤(42)으로부터 송출된 신호(전력)에 따라 비프음(beef sound)을 출력하여 상기 헬멧본체(1) 착용자가 해당 피프음을 듣고 미세먼지 분포량 및 상승의 상황을 즉시 파악할 수 있도록 하는 것인바, 소형이며 착용자 귀가 위치하게 되는 상기 헬멧본체(1) 내 미리 정한 위치에 내장됨이 바람직하다.

상기 제2배터리(44)는, 물리 또는 화학 반응으로 전위차를 발생시켜 전기 에너지를 공급하며, 방전시 교체가 가능한 통상의 전지(battery)인 것이 바람직하다.

미 설명부호, (c)는 상기 공기정화기의 연결호스부와 상기 헬멧본체 내 배기파트 상호 간의 관이음(pipe joint)을 위한 원터치커플러이고, (c-1)는 상기 원터치커플러 중 상기 연결호스부 선단에 결합된 접속플러그이며, (c-2)는 상기 원터치커플러 중 상기 배기파트의 공급로 선단에 결합됨으로써 상기 접속플러그와 상호 체결/분리되는 접속소켓이다.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧(A)의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 자전거 또는 오토바이와 같은 이륜차 운전자나 동승자 혹은 산업현장의 근로자가 안전을 위해 본 발명의 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧(A)을 착용하게 되는바, 오염된 대기(외기)의 흡입 후 미세먼지 등의 각종 오염물질을 걸러낼 수 있고 그에 따라 생성된 청정공기를 배출시키는 공기정화기(2)를 사용자가 머리에 착용하는 상기 헬멧본체(1)에 연결한다.

이를 위해, 상기 연결호스부(23) 선단에 구비된 접속플러그(c-1)를 상기 헬멧본체(1) 내 충격흡수제(12) 일측에 구비된 접속소켓(c-2)에 접속시켜 원터치커플러(c)가 상호 체결상태가 되도록 함으로써, 도 1에 도시된 바와 같이, 헬멧본체(1)와 공기정화기(2)가 하나로 연결되도록 한다.

여기서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 페이스쉴드(13)를 아래로 끌어내려 착용자 안면이 보호되도록 하는바, 예컨대 자전거 및 오토바이 주행시 불어오는 바람의 영향으로 인한 착용자의 호흡곤란 그리고 바람에 섞인 이물질 등이 착용자 호흡기로 유입되지 않도록 할 수 있으며, 더불어 흙이나 모레 등의 미세입자 충돌로 인한 얼굴의 상처 발생 등으로부터 착용자의 안면이 보호될 수 있다.

이후, 상기 공기정화기(2)의 송풍부(21) 전원을 온(ON)시켜, 상기 송풍부(21)의 제1배터리(212)로부터 공급되는 전력에 의해 블로워(211)가 작동되도록 하고, 이와 같은 블로워(211)에 따라 외기(대기)가 송풍부(21)로 강제유입되는 것이며, 상기 공기정화기(2) 필터부(22)의 카트리지(221)에 수납된 정화필터(221-1)에 의해 외기에 혼재된 미세먼지를 포함한 각종 오염물질이 제거(여과)된 후 상기 연결호스부(23)를 통해 헬멧본체(1) 내 배기파트(3)로 공급되는 것이다.

이어서, 전술한 바와 같이 상기 배기파트(3)로 공급되는 청정공기는 상기 충격흡수제(12) 내부에 형성된 공급로(31)로 유입 및 이동흐름을 이어간 후, 상기 공급로(31)를 통해 안면공간부 또는 착용공간부 전반에 걸쳐 분포/분산분출되는 최종 배출을 이루는바, 이때의 청정공기 이동흐름은 상기 외부셀(11) 외부로 노출된 상기 방향전환밸브(33)를 사용자가 직접 조작하는 것으로 변경할 수 있다.

즉, 상기 공급로(31)로 공급된 청정공기를 안면공간부 즉, 착용자의 얼굴이 위치한 헬멧본체(1) 내 전방공간으로 배출(분포분출)되게 할 수 있고, 또한 착용자의 안면공간을 배제한 착용공간 즉, 상기 헬멧본체(1) 내 전체공간으로 고르게 배출(분산분출)되도록 할 수 있으며, 아울러 착용자의 안면공간 및 두피공간 모두로 배출(분포/분산분출)될 수 있도록 할 수 있는바, 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방향전환밸브(33)에 형성된 서로 다른 각각의 관통공들이 상기 공급로(31)와 선택적으로 연통되는 방식으로의 방향전환에 의거 이루어질 수 있다.

이와 같이, 상기 방향전환밸브(33) 조작으로 안면공간부(헬멧본체 내 착용자 얼굴이 위치하는 부위의 공간)로 청정공기가 분포분출되는 경우, 비교적 빠른 속도로 주행하는 자전거나 오토바이에 탑승한 운전자 또는 동승자가 바람의 영향으로 상기 헬멧본체(1) 내부공간으로 오염물질을 포함하는 외기(대기)의 유입이 차단될 수 있으며, 청정공기를 이용한 사용자 청정호흡이 지속적으로 가능케 되는 것이다.

그리고, 상기 방향전환밸브(33) 조작으로 착용공간부(헬멧본체 내 착용자의 머리가 위치하는 부위의 공간)로 청정공기가 분산분출되는 경우, 상기 헬멧본체(1) 내부온도를 떨어뜨려 땀 발생을 억제하고 이로써 쾌적한 착용환경의 달성이 가능하다.

아울러, 상기 방향전환밸브(33) 조작으로 상기 헬멧본체(1) 내 안면공간부 및 착용공간부 모두로 청정공기가 착용자의 안면공간과 두비공간 모두로 청정공기가 동시에 분포분출 및 분산분출되는 경우, 전술한 바와 같은 착용자의 청정호흡은 물론이거니와 상기한 헬멧본체(1) 내 쾌적한 착용환경의 동시달성이 가능하다.

이와 함께, 지금까지 설명한 바와 같은 청정공기의 헬멧본체(1) 내 배출작용의 기능실현에 있어, 상기 센서모듈(4)의 감지센서(41)에 의한 상기 헬멧본체(1) 내부공간의 공기오염도 측정 및 오염도 상승의 측정이 가능하며, 해당 상황은 상기 마이콤(42)으로부터 전달된 신호로 작동하는 부저(43)로부터 출력되는 비프음을 착용자가 듣는 것으로 용이하고도 신속히 파악할 수 있게 되는 것이다.

정리하여, 본 발명에 따른 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧(A)에 의하면, 착용자의 얼굴이 위치하는 헬멧본체(1)의 내 안면공간부로의 청정공기 배출(분포분출)을 통한 착용자 청정호흡의 지속 및 불어오는 바람을 통한 헬멧본체(1) 내 유입 차단의 효과를 거둘 수 있다.

또한, 착용자의 머리를 둘러 감싸는 상기 헬멧본체(1)의 착용공간부로의 청정공기 배출(분산분출)에 따른 헬멧본체(1) 내부온도 저하를 통해, 무더운 여름철 땀 발생을 억제시켜 사용자가 쾌적함을 느끼도록 하는 착용환경의 사용제 제공의 효과를 거둘 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

A : 안전헬멧, 1 : 헬멧본체
2 : 공기정화기, 3 : 배기파트
4 : 센서모듈, 11 : 외부셀
12 : 충격흡수제, 13 : 페이스쉴드
21 : 송풍부, 22 : 필터부
23 : 연결호스부, 31 : 공급로
32 : 분배로, 33 : 방향전환밸브
41 : 감지센서, 42 : 마이콤
43 : 부저, 44 : 제2배터리
121 : 내피, 131 : 테두리부재
211 : 블로워, 212 : 제1배터리
221 : 카트리지, 221-1 : 정화필터
311 : 제1토출구, 321 : 제2토출구

Claims (10)

1. 충격으로부터의 머리보호를 위해 머리에 착용하는 헬멧본체;
   상기 헬멧본체와 연결되고, 외기에 혼재된 오염물질을 정화 후 헬멧본체 내부공간으로 공급하는 공기정화기;
   상기 공기정화기로부터 공급되는 청정공기가 상기 헬멧본체 내 안면공간부 또는 상기 헬멧본체 내 착용공간 전반으로 분포분출 또는/및 분산분출될 수 있도록 기체 이동 및 분출흐름을 유도하는 배기파트; 및,
   상기 헬멧본체의 내기오염도 측정 및 해당 측정결과를 사용자 전달하는 센서모듈;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 헬멧본체는, 반구형 구조를 이루며, 충격강도를 지닌 외부셀과,
   상기 외부셀 내면에 밀착된 상태로 충격감쇄를 도모하는 충격흡수제와,
   상기 외부셀에 힌지결합되고 헬멧 전방에 위치된 상태로 상,하 회동을 이룸으로써, 착용자 안면부위를 감싸 보호함이 가능하며 착용자 안면보호시 전방주시 시야확보에 영향을 주지 않도록 투시성이 높은 투명체로 된 페이스쉴드를 더 포함함을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 공기정화기는, 외기의 흡입 및 그렇게 흡입된 외기를 상기 헬멧본체로 공급하는 송풍부와,
   상기 송풍부을 통해 상기 헬멧본체로 공급되는 외기에 혼재된 오염물질을 제거하여 청정공기로 만드는 필터부와,
   상기 필터부로부터 일정길이를 갖도록 길게 연장되고, 상기 송풍부를 통해 이동흐름을 갖는 청정공기를 상기 헬멧본체로 공급하는 연결호스부로 구성됨을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 배기파트는, 상기 공기정화기로부터 공급되는 청정공기의 상기 헬멧본체 내 이동흐름의 유도 및 안면공간부로의 분포분출이 가능한 공급로와,
   상기 공급로로부터 분기되며, 상기 헬멧본체 내 착용공간 전반에 걸친 청정공기의 분포흐름 유도 및 분산분출이 가능한 분배로와,
   상기 공급로를 통해 공급되는 청정공기가, 상기 공급로 또는/및 상기 분배로로 선택적 이동흐름을 갖도록 기체 이동흐름을 컨트롤하는 방향전환밸브로 구성됨을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 센서모듈은, 상기 헬멧본체 내 안면공간부 근접위치에 구비된 상태로 내기오염도를 측정하는 감지센서와,
   상기 감지센서로부터 송출받은 신호를 근거로 한 내기오염도의 사용자 알림 및 청정공기 공급과 그 공급량 조절의 장치작동 전반을 관장하는 마이콤과,
   상기 감지센서에 의한 내기오염도 및 오염도 상승시 상기 마이콤으로부터 신호를 전달받아 비프음을 출력하는 부저와,
   상기 감지센서와 상기 마이콤 그리고 상기 부저의 전기적 작동을 위한 전력공급의 제2배터리로 구성됨을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 송풍부는, 외기의 흡입과 해당 흡입기체 공급의 기체이동을 위한 블로워와, 상기 블로워로 전력을 공급하는 제1배터리로 조합되는 한편,
   상기 송풍부는, 평균 100ℓ/min 이상의 공기유량에서 적어도 250Pa 이상의 토출압력을 얻을 수 있고, 총 5W 이내로 소비전력이 유지됨을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.
   
7. 제3항에 있어서,
   상기 필터부는, 오염물질을 걸러내는 여과재인 정화필터가 내재수용된 카트리지가 인출·입 가능한 상태로 구비되는 한편,
   상기 필터부는, 100ℓ/min의 공기투과량에서 압력강하가 10Pa 이내를 유지하면서 미세먼지가 2.5μm입자인 경우 98%의 제거효율을, 0.3μm입자의 경우 85%의 제거호율을 나타내는 나노필터를 사용하여, 총 여과면적 270㎠ 이상을 총 용적 50㎤과 공기통과방향 단면적 38㎠ 내에 두는 구조로 설계하여 크기를 최소화함을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 공급로는, 상기 헬멧본체 내 안면공간부로 청정공기를 배출하는 제1토출구가 전방에 관통형성되되,
   상기 제1토출구는, 착용자 안면부 전반으로 청정공기가 분포분출 가능토록 다수로 분기됨을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 분배로는, 상기 공급로의 미리 정한 부위로부터 분기되며,
   상기 헬멧본체 내 착용공간부 전반에 걸쳐 청정공기가 분산분출 가능토록 다수의 제2토출구가 분포 및 분포위치로부터 각각 관통형성됨을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 방향전환밸브는, 상기 공급로의 단일 개통, 또는 상기 제1토출구로의 기체 이동은 차단한 상기 분배로의 단일 개통, 또는 상기 공급로와 상기 분배로 동시 개통의 3경로 개폐가 선택적으로 가능한 관밸브임을 특징으로 하는 공기정화 기능을 구비한 안전헬멧.

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