KR20190124602A - 집중 흡입 구조를 구비한 공기 정화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 유동을 발생시키는 메인 팬(30)과 필터(50)를 구비하는 케이스(21)의 상부에 상부 흡입부(22)를 구비하고, 케이스(21)의 측면이나 하부에 정화된 공기를 토출하는 토출구(27)를 구비하는 메인바디(20)의 상부에, 상기 상부 흡입부(22)에서 흡입되는 공기의 흡입 거리를 연장시킬 수 있는 집중흡입부(60)를 설치하고, 상기 집중흡입부(60)가 원하는 방향을 바라볼 수 있도록 제어함으로써, 정화하고자 하는 공간 내에서 집중적인 정화가 필요한 공간의 오염된 공기를 집중적으로 흡입할 수 있도록 한 공기 정화기를 제공한다.

Description

집중 흡입 구조를 구비한 공기 정화기{An Air Purifier Having Concentrated Suction Structure}

본 발명 공기 정화기의 상부에 흡입 방향을 조절할 수 있는 집중 흡입부를 설치하여, 오염원 부근의 공기를 집중적으로 흡입하여 정화하는 공기 정화기에 관한 것이다.

공기 정화기는 정화하고자 하는 공기를 흡입하여 필터 등을 통해 정화한 후 토출하는 가전기기이다. 공기 정화기는, 공기의 유동을 발생시키기 위한 회전 팬과, 팬에 의해 유동하는 공기가 흐르는 규정된 공간을 제공하는 하우징과, 상기 하우징에 설치되어 흐르는 공기가 통과하며 공기 내에 있는 이물질을 걸러주는 필터를 포함한다.

종래의 공기 정화기는 공기 정화기 주변의 공기를 흡입하여 정화한 후 토출하는 구조로 이루어져 있을 뿐이어서, 좀 더 넓은 공간의 공기를 정화하기 위해서는 그만큼 팬의 크기가 크고 필터의 크기가 큰 공기 정화기를 사용하였다.

하지만, 종래의 공기 정화기는 그 주변의 공기만을 지속적으로 정화할 뿐이어서, 공기 정화기에 가까이 갈수록 공기의 질은 높아지고, 멀리 갈수록 공기의 질은 떨어진다는 문제가 있었다.

이에 공기 정화기가 정화한 공기를, 실제 사람이 있는 공간으로 토출하여 정화된 공기를 사람이 실제 있는 공간에 먼저 공급하는 시도가 있어 왔다.

특허문헌 1에는 주변의 공기를 흡입하여 정화한 후, 먼 위치까지 정화된 공기를 토출할 수 있는 공기정화기가 개시되어 있다. 이는 공기 정화기의 토출구가 바라보는 방향을 조정하고, 먼 공간까지 정화된 공기가 도달할 수 있도록 고풍량으로 공기를 토출하는 기능을 제공한다.

이와 같은 구조의 공기 정화기는 정화된 공기를 사람이 있는 공간에 우선적으로 송풍한다는 점에서 종래의 공기 정화기보다 우수하다 할 수 있다. 하지만, 여전히 공기 정화기 주변의 공기를 흡입하여 정화한다는 점에서, 공기 정화가 이루어져야 하는 공간의 오염에 대한 근본적인 정화 효과의 향상을 가져오지는 않는다.

또한 먼 거리까지 고풍량으로 공기를 토출할 때 상당한 소음이 발생할 수 있다. 이러한 소음은 실내에 있는 사람들에게 상당한 불편함을 준다.

대한민국 공개특허공보 제2017-40163호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소정의 공간에 설치되어 공기를 정화하는 공기정화기가, 해당 공간의 공기 오염원 쪽의 공기를 집중적으로 흡입할 수 있도록 하는 집중 흡입 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 공기 흡입량을 증가시키지 않고서도 원하는 공간에 대한 흡입력을 집중적으로 높일 수 있는 집중 흡입 구조를 구비한 공기정화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 팬의 풍량의 증가를 최소화하면서도, 먼 거리에까지 흡입력이 미칠 수 있는 집중 흡입 구조를 구비한 공기정화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 소음의 증가를 최소화하면서도 공기 흡입 효율을 높일 수 있는 공기정화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 공기 유동을 발생시키는 메인 팬(30)과 필터(50)를 구비하는 케이스(21)의 상부에 상부 흡입부(22)를 구비하고, 케이스(21)의 측면이나 하부에 정화된 공기를 토출하는 토출구(27)를 구비하는 메인바디(20)의 상부에, 상기 상부 흡입부(22)에서 흡입되는 공기의 흡입 거리를 연장시킬 수 있는 집중흡입부(60)를 설치하고, 상기 집중흡입부(60)가 원하는 방향을 바라볼 수 있도록 제어함으로써, 정화하고자 하는 공간 내에서 집중적인 정화가 필요한 공간의 오염된 공기를 집중적으로 흡입할 수 있도록 한 공기 정화기를 제공한다.

이러한 공기 정화기에 따르면, 사람이 있는 공간으로 정화된 공기를 보내는 것과 달리, 공간 내에서 공기 오염이 더 심한 공간의 공기를 우선적으로 정화함으로써, 소정의 공간 내의 공기 전체를 가장 빠르게 정화할 수 있는 직접적인 효과를 가진다. 그리고 공기 정화기의 용량 자체를 크게 늘리지 않고서도, 위와 같은 효과를 가질 수 있다.

상기 메인바디(20)는: 상부가 개방된 상부 흡입부(22)를 구비하는 통형의 케이스(21); 상기 케이스(21) 내부에 설치되어 상기 상부 흡입부(22)로부터 공기를 흡입하는 메인 팬(30); 상기 케이스(21) 내부에 설치되어 상기 메인 팬(30)에 의해 상기 케이스 내부를 유동하는 공기를 정화하는 필터(50); 및 상기 필터(50)에 의해 정화된 공기를 상기 케이스 외부로 토출하는 토출구(27);를 구비한다.

그리고 상기 집중흡입부(60)는, 상기 케이스(21) 상부에 설치되어 상기 메인 팬(30)에 의해 상부 흡입부(22)로 흡입되는 공기에 대한 흡입 영향 거리를 연장한다. 상기 집중흡입부(60)는 집중흡입부에서 와류를 발생시킴으로써 흡입 거리를 연장시키는 것으로서, 메인 팬(30)의 흡입 용량을 키우지 않더라도, 원하는 공간의 공기를 우선적으로 흡입할 수 있다.

상기 와류 발생 원리에 따르면, 메인 팬(30)에 의해 발생하는 흡입력을 더욱 향상시킨다. 즉 집중흡입부(60)의 작동 없이 메인 팬(30)으로 공기를 흡입하면, 집중흡입부(60) 주변의 넓은 공간의 공기가 고루 흡입되지만(도 8 참조), 집중 흡입부(60)로부터 멀리 떨어진 공간의 공기는 잘 흡입되지 않는다. 만약 메인 팬(30) 만으로 더욱 멀리 있는 공간의 공기를 흡입하고자 한다면, 메인 팬(30)을 더욱 세게 회전시켜야 하는 반면, 유효 흡입 거리는 그에 비해 크게 증가하지 않는다. 반면 메인 팬(30)의 회전 속도를 거의 증가시키지 않고서도 와류를 발생시키기 의해 집중흡입부(60)를 추가적으로 작동시키면, 소음의 증가를 최소화하면서도 유효 흡입 거리가 길어져서 원거리에 있는 공기를 흡입하는 것이 가능하다.

또한 상기 와류 발생 원리에 따르면, 먼 거리의 오염원까지 흡입 유로를 집중하는 것이 가능하다. 따라서 적은 유량으로 높은 흡입성능을 유지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 집중흡입부(60)가 바라보는 방향을 조정할 수 있도록 함으로써, 흡입 유로를 집중하고 유효 흡입 거리를 증가시킬 수 있는 집중흡입부(60)의 설치 효과를 더욱 배가시킬 수 있다.

이를 위해 본 발명은, 상기 집중흡입부(60)를 상기 상부 흡입부(22)에 대해 틸팅(tilting) 가능하게 설치한다. 상기 틸팅 작동은 자동으로, 또는 수동으로 이루어질 수 있다. 구체적인 틸팅 구동 또는 작동 원리는 다양할 수 있다.

구체적으로 상기 집중흡입부(60)는: 상기 상부 흡입부(22)에 틸팅 가능하게 설치되는 안내부재(62); 상기 안내부재(62)의 일측 단부에 마련되고 상기 상부 흡입부(22)와 대향하는 방향으로 개방된 흡입홀(61); 상기 안내부재(62)의 타측 단부에 마련되어 상기 상부 흡입부(22)를 마주하는 방향으로 개방되어, 상기 안내부재(62) 내부의 공간을 상기 케이스(21) 내부의 공간과 연결하는 연통홀(63); 및 상기 흡입홀(61)에 설치되는 와류 형성장치(70);를 포함한다.

상기 안내부재(62)는 흡입홀(61)을 통해 흡입된 공기를 연통홀(63) 쪽으로 안내한다. 따라서 안내부재(62)는 공기의 유동이 원활하게 이루어질 수 있는 형상을 가지는 것이 바람직하다.

따라서 메인 팬(30)이 작동하면, 흡입홀(61)이 바라보는 전방 공간의 공기는 상기 흡입홀(61)을 통해 집중흡입부(60)로 흡입되고, 안내부재(62)에 의해 가이드되어 연통홀(63)을 지나 케이스(21) 내부로 흡입될 수 있다. 그리고 메인 팬(30)과 함께 와류형성장치(70)가 작동하면, 좀 더 먼 거리에 있는 공기가 흡입될 수 있다.

아울러 상기 집중흡입부(60)는 스위블 가능하게 설치될 수 있다.

일 예로서, 상기 집중흡입부(60)의 스위블 구조는, 집중흡입부(60)와 케이스(21) 사이에 마련될 수 있다.

다른 일 예로서, 집중흡입부(60)가 설치된 케이스(21)의 상부가 케이스(21)의 하부에 대해 스위블 가능하도록 설치되어, 집중흡입부(60)가 스위블 가능하도록 할 수도 있다. 구체적으로 상기 케이스(21)는, 상기 상부 흡입부(22)가 마련된 상부 케이스(211) 및 상기 상부 케이스 하부에 설치되는 하부케이스(212)를 포함하고, 상기 상부 케이스(211)는 상기 하부케이스(212)에 대해 수직의 회전축을 기준으로 스위블 가능하게 설치될 수 있다.

상기 스위블 동작은 수동으로, 또는 자동으로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 자동 동작을 위해, 상기 메인 팬(30)은 상부 케이스(211)에 설치되고, 상기 상부 케이스(211)는 상기 메인 팬(30)을 구동하는 제1구동부(40)의 동력에 의해 스위블 동작하도록 할 수 있다. 메인 팬(30)은 공기 정화기 작동 중에는 항상 회전하도록 운용되므로, 메인 팬(30)을 구동하는 제1구동부(40)의 동력 일부를 상기 스위블 동작에, 그리고 필요에 따라서는 상기 틸팅 동작에 활용하는 것이 가능하다.

그리고 상기 필터(50)와 토출구(27)는 하부케이스(212)에 구비된다. 이로서, 상술한 동작을 위해 필요한 구동부와 동력 전달 구성이 있는 상부 케이스를 회피하여, 하부 케이스에 필터를 설치할 수 있다. 교체나 유지보수가 필요한 필터의 특성 상, 하부 케이스에는 개폐 가능한 커버나 도어가 설치되어, 상기 필터를 탈착하는 것이 용이하도록 할 수 있다. 따라서 이를 하부 케이스에 설치하면, 그만큼 유지 보수에 필요한 착탈 구조를 간단하게 설계할 수 있다.

상기 집중흡입부(60)와 메인바디(20) 사이에 공기 유동의 틈새가 있으면, 메인바디(20) 내에서 메인 팬(30)이 회전하면서 발생하는 흡입력이 분산되어, 그만큼 공기 정화기의 흡입력이 저하될 우려가 있다. 즉 공기 유동은 상기 집중흡입부(60)의 흡입홀(61)로부터 연통홀(63)을 거치는 경로에 집중되어야 한다.

이를 위해, 집중흡입부(60)의 연통홀(63)과 케이스(21)의 상부 흡입부(22)를 연통하되, 그 외에는 밀봉이 유지되도록 하는 다양한 방안을 모색할 수 있다. 가령, 플렉시블 신축 관 형태의 덕트를 연통홀(63)과 상부흡입부(22) 사이에 연결할 수도 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 케이스(21)의 상부 흡입부(22) 둘레에 상기 안내부재(62)와 접하여 상기 안내부재(62)의 틸팅을 안내하는 가이드면(23)을 마련하고, 이러한 가이드면(23)이 상기 안내부재(62)와 밀착되도록 한다.

즉 상기 안내부재(62)와 가이드면(23)은, 상기 안내부재(62)가 틸팅하더라도 상기 가이드면(23)과 상기 안내부재(62) 사이에 틈이 발생하지 않도록 밀봉되는 표면 프로파일을 가지도록 할 수 있다. 그러면, 안내부재와 가이드면에 의해, 밀봉과 안내부재(62)의 틸팅이 함께 이루어질 수 있다.

한편 상기 와류 형성장치(70)는: 상기 흡입홀(61)에 배치되어 와류를 형성하기 위해 회전하는 스월러(710); 상기 스월러를 회전시키는 제2구동부(720); 및 상기 흡입홀(61)에 배치되어 상기 스월러(710)의 회전에 의해 유동하는 공기를 상기 흡입홀(61)의 전방으로 안내하는 유동가이드(730);를 포함한다.

스월러(710)가 회전하면, 반경 방향으로 외향하는 공기 유동이 발생한다. 그리고 상기 공기 유동은 유동가이드(730)에 의해 전방으로 방향이 전환된다. 그러면 메인 팬(30)의 흡입에 의해 발생하는 공기 유동이 흡입홀(61)의 중앙부에 집중되는 현상이 발생하고, 이에 따라 유효 흡입 거리가 좁지만 길게 연장된다.

상기 스월러(710)가 흡입홀(61)에 배치되도록 하면서 상기 유동가이드(730)를 상기 안내부재(62)의 흡입홀(61) 둘레에 고정할 수 있다. 따라서, 상기 와류 형성장치(70)를 안내부재(62)에 간단하게 설치할 수 있다.

상기 흡입홀(61)의 개방 면적, 보다 구체적으로 상기 유동가이드(730)의 개방 면적보다 상기 메인 팬(30)의 흡입 면적이 더 넓게 하면, 그만큼 흡입력을 집중시킬 수 있어 유효 흡입 거리가 더 연장될 수 있다.

위와 같은 공기 정화기는, 오염도가 더 높은 공간의 공기를 우선적으로 흡입할 수 있다.

이러한 기능을 더욱 발휘하기 위한 공기 정화기 제어 방법으로서, 본 발명은 공기 정화기가 설치된 공간에서 공기 오염원이 밀집된 공기 오염 위치를 감지하는 단계; 및 상기 집중흡입부(60)가 상기 공기 오염 위치를 바라보도록 상기 집중 흡입부(60)를 틸팅 시키고 스위블 시키는 단계;를 포함하는 공기 정화기의 제어 방법을 제공한다.

그리고, 집중흡입부(60)의 작동 여부에 따라 유효 흡입 거리를 조정할 수 있으므로, 상기 집중흡입부(60)와 상기 공기 오염 위치 간의 거리가 기준 거리 이하인 경우 상기 메인 팬(30)은 작동시키고 상기 집중흡입부(60)는 작동시키지 아니하고, 상기 집중흡입부(60)와 상기 공기 오염 위치 간의 거리가 기준 거리 이상인 경우 상기 메인 팬(30)과 집중흡입부(60)를 모두 작동시킴으로써, 메인 팬의 회전 속도를 크게 증가시키지 않아 소음의 발생은 최소화하면서도 매우 효율적인 공기 정화가 가능하다.

본 발명의 집중 흡입 구조가 적용된 공기 정화기에 의하면, 공기 정화가 필요한 공간에서 공기 오염원 쪽의 공기를 집중적으로 흡입할 수 있기 때문에 공기 정화에 대한 근본적인 해결책이 된다.

또한 본 발명에 따르면, 공기 흡입량을 증가시키지 않고서도 원하는 공간에 대한 흡입력을 집중적으로 높일 수 있기 때문에, 보다 넓은 공간의 공기 정화를 보다 적은 용량의 공기 정화기로도 효율적으로 할 수 있다.

또한 본 발명은 집중 흡입부의 방향 제어를 통해 공기 오염도가 높은 공간의 공기를 선택적으로 먼저 흡입하여 정화할 수 있으므로, 팬의 풍량의 증가를 최소화하면서도, 공기 정화 속도가 매우 빠르다.

또한 본 발명에 따르면, 팬의 소음 증가를 최소화하면서도 공기 흡입 효율을 높일 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 집중 흡입 구조가 적용된 공기 정화기의 집중흡입부가 메인바디로부터 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 공기 정화기의 집중흡입부가 상방을 향한 상태를 나타낸 측면 단면도이다.
도 3은 도 2의 공기 정화기의 집중흡입부가 일측 상방을 비스듬히 바라보도록 틸팅 된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 집중흡입부에 설치되는 와류 형성장치의 정면도이다.
도 5는 도 4의 와류 형성장치의 후면도이다.
도 6은 도 5의 와류 형성장치의 분해 사시도이다.
도 7은 메인 팬과 집중흡입부가 함께 작동하고 있는 상태에서 공기 정화기에 흡입되는 공기의 유효 흡입 거리와 흡입 유로 집중도를 나타낸 도면이다.
도 8은 메인 팬만 작동하고 있는 상태에서 공기 정화기에 흡입되는 공기의 유효 흡입 거리와 흡입 유로 집중도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 공기 정화기의 다른 실시예의 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[공기 정화기의 구조]

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 공기 정화기는 메인바디(20)와, 메인바디(20) 상부에 설치되는 집중흡입부(60)를 구비한다. 메인바디(20)는 대략 원통형이거나 원뿔대 형상으로 이루어지고, 상부가 개방된 형태의 케이스(21)를 포함한다.

케이스(21) 상부의 공기 흡입부(22)는 케이스(21) 외부 공간의 공기가 상기 케이스(21) 내부 공간으로 유입되는 통로가 된다. 상기 상부 흡입부(22) 둘레에는 상기 상부 흡입부(22)를 규정하고, 집중흡입부(60)가 안착되는 가이드면(23)이 구비된다.

가이드면(23)은 상기 집중흡입부(60)를 지지하고, 상기 집중흡입부(60)의 틸팅을 안내하며, 상기 집중흡입부(60)와 밀착되어 상기 집중흡입부(60)와 가이드면(23) 사이의 틈으로 공기가 유동하는 것을 방지하거나 최소화한다.

케이스(21)의 하부에는 복수 개의 토출구(27)가 마련되어 있다. 상기 토출구(27)는 케이스(21)의 둘레를 따라 모든 방향으로 마련될 수 있다.

상기 케이스(21)의 내부에는 메인 팬(30)이 설치된다. 상기 메인 팬(30)은 수직의 회전축을 중심으로 회전하는 축류 팬일 수 있다. 상기 메인 팬(30)은 상기 케이스(21) 내에서 상부 흡입부(22) 하부에 배치된다. 상기 메인 팬(30)과 상부 흡입부(22) 사이에는 상부룸(24)이 마련된다. 상부품(24)은, 측방으로는 케이스(21)에 의해 막혀 있으며, 상방에는 상부 흡입부(22)가 배치되고, 하부에는 상기 메인 팬(30)이 설치되어 있다.

메인 팬(30)의 중앙에는 상기 메인 팬(30)을 회전시키기 위한 제1구동부(40)가 설치된다. 상기 제1구동부(40)는 모터일 수 있다. 상기 제1구동부(40)는 상기 메인 팬(30)의 상부에 마련되고, 상기 케이스(21)에 고정될 수 있다. 도면에는 설명의 편의를 위해 제1구동부(40)를 상기 케이스(21)에 고정하기 위한 구조를 도시하지 아니하였다.

메인 팬(30)이 제1구동부(40)에 의해 회전하면, 상부 룸(24)의 공기를 하부로 강제 유동시키게 된다. 따라서, 메인 팬(30)의 유동하면, 케이스(21) 외부의 공기는 상기 케이스(21)의 상부 흡입부(22)를 통해 상부 룸(24)에 유입되고, 상부 룸(24)에 유입된 공기는 상기 메인 팬(30)에 의해 케이스(21)의 하부 공간으로 유동한다.

케이스(21) 내부에서 상기 메인 팬(30)의 하부에는 필터(50)가 설치된다. 상기 필터(50)는 상기 공기 유동을 가로막도록 설치되고 상기 공기가 반드시 지나가도록 설치된다. 상기 필터(50)는 두루마리 휴지와 같은 원통 형태일 수 있다. 상기 필터(50)의 측면 둘레에는 필터부재가 설치되고, 상기 필터(50)의 상단부와 하단부는 각각 케이스(21) 내부에 마련된 필터결합부(26)에 끼워져 고정될 수 있다.

일 예로서 상기 필터부재는 헤파 필터일 수 있다. 이 외에도 상기 필터부재는 집진 필터일 수 있다. 또한 상기 필터부재는 가습 필터일 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 복합적으로 사용될 수 있다.

상기 필터부재는 교체 내지 착탈 가능하게 상기 필터 결합부(26)에 결합된다. 상기 필터 결합부(26)의 측면에 마련된 케이스는, 커버 또는 도어를 포함한 개방 가능한 구조를 가진다. 따라서 사용자는 케이스(21)의 측면을 개방하고 상기 필터 결합부(26)에 필터(50)를 착탈할 수 있다.

상기 메인 팬(30)이 회전하여 메인 팬(30) 하부로 유동한 공기는 상기 필터(50)를 통과하며 정화되고, 상기 케이스(21) 하부에 마련된 토출구(27)를 통해 외부로 토출될 수 있다. 상기 하부의 토출구는 케이스의 둘레를 따라 전체적으로 마련되고, 필터도 원통형으로 케이스의 내부 둘레를 따라 전체적으로 마련된다. 즉 메인 팬(30) 부근의 공기의 유동 단면적과 대비하여 상기 필터와 토출구를 지나는 공기의 유동 단면적인 크게 확대된다. 따라서 필터에 의해 발생하는 공기 유동 저항을 크게 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 공기 유동을 발생시키는 메인 팬(30)이 필터(50)보다 공기 유동의 상류에 배치된다. 따라서 필터(50)를 통과하는 공기의 유동은 팬의 흡입에 의해 발생하는 것이 아니라 팬의 토출에 의해 발생한다. 필터를 케이스의 측면 둘레를 따라 배치하면, 팬의 토출에 의한 공기 유동이라 하더라도, 공기의 유동이 원활하게 이루어진다. 넓은 토출 면적으로 골고루 토출되는 공기는 유속이 높지 않으므로, 토출구로부터 멀리까지 배출되지는 아니한다.

본 발명의 공기 정화기는 그 상부에서 공기를 흡입하되 공기 정화기로부터 멀리 있는 공기를 집중 흡입하므로, 메인바디(20) 주변에 정화된 공기가 배출되더라도 정화된 공기가 다시 공기 정화기의 상부로 재유입 되는 현상을 줄일 수 있다.

필터(50)는 메인 팬(30)보다 공기 유동의 하류에 있으므로, 메인 팬(30)의 상류 측의 공기 흡입력은 더욱 높아진다. 게다가 본 발명에 따르면, 메인 팬(30)보다 상류에 집중 흡입부(60)가 더 설치되어 유효 흡입 거리를 더 연장시킨다.

상기 집중 흡입부(60)는, 상기 메인바디(20)의 상부 흡입부(22) 상부에 설치된다. 집중 흡입부(60)는 상기 가이드면(23)에 접하는 안내부재(62)를 포함한다. 안내부재(62)는 대략 반구 형태의 곡면을 가진다. 상기 안내부재(62)의 내부는 비어 있으며, 상기 안내부재(62)의 상부에는 넓은 원형의 흡입홀(61)이 마련되고, 상기 안내부재(62)의 하부에는 좁은 원형의 연통홀(63)이 마련된다.

흡입홀(61)은 대략 반구의 중심을 지나는 위치에 마련된다. 상기 연통홀(63)은 상기 케이스(21)의 내부에 배치되며, 상기 상부룸(24)에 위치한다. 따라서 상기 상부룸(24)와 안내부재(62)의 내부 공간은 연통홀(63)에 의해 서로 연결된다. 반면 상기 안내부재(62)의 외부 표면과 상기 가이드면(23)은 서로 접한다. 따라서 상기 상부 흡입부(22)를 통해 케이스(21) 내부의 상부룸(24)으로 공기가 유입되기 위해서는, 상기 안내부재(62)의 흡입홀(61)과 연통홀(63)을 거쳐야 한다.

상기 안내부재(62)의 내부 공간에는 공기가 유동하므로, 상기 안내부재(62)의 내부 표면은 상기 흡입홀(61)에서 흡입된 공기가 상기 연통홀(63)로 원활하게 유동하도록 안내하는 유선의 형상을 가질 수 있다.

상기 안내부재(62)는 상기 가이드면(23)과 접하며 틸팅(T)이 이루어질 수 있다. 상기 안내부재(62)의 외부 표면은 상기 가이드면(23)과 접하도록 하는 형상일 수 있다. 또한 상기 안내부재(62)의 외부 표면은 상기 안내부재(62)가 틸팅되더라도 상기 가이드면(23)과 접한 상태를 유지할 수 있는 형상일 수 있다.

상기 안내부재(62)가 운전 범위 내에서 틸팅 되더라도, 상기 흡입홀(61)은 상기 상부룸(24)에 위치한다. 상기 안내부재(62)가 틸팅되면 상기 안내부재(62)의 흡입홀(61)이 바라보는 방향이 함께 틸팅된다.

와류 형성장치(70)는 상기 흡입홀(61)에 설치된다. 와류 형성장치(70)는 상기 흡입홀(61)의 가장자리에서 전방으로 외향하는 방향으로 공기를 송풍하며 와류를 형성한다. 상기 메인 팬(30)에 의해 상기 흡입홀(61)에는 상기 케이스(21) 내부로 향하는 공기 흡입력이 작용하므로, 상기 와류 형성장치(70)에 의해 전방으로 송풍된 공기는 상기 메인 팬(30)에 의한 흡입 공기의 본류와 합류하며 강한 와류를 형성한다.

따라서 메인 팬(30)에 의해 흡입되는 공기의 흡입 유로가 집중되고, 이에 따라 상기 메인 팬(30)의 공기 흡입력에 의한 유효 흡입 거리는 더 연장된다.

즉 메인 팬(30)만 작동하는 경우에는 흡입홀(61)과 가까이 위치하는 공간의 공기가 전체적으로 흡입홀(61)로 유입되지만, 메인 팬(30)과 와류 형성장치(70)가 함께 작동하면, 흡입 유로가 집중되어, 흡입홀(61)의 바라보는 방향에서 멀리 있는 공간의 공기도 상기 흡입홀(61)로 유입된다.

상기 케이스(21)는 상부 케이스(211)와 하부 케이스(212)로 상하 분할되어 형성될 수 있으며, 상부 케이스(211)는 하부 케이스(212)에 대해 수직의 회전축을 중심으로 회전 가능하게, 즉 스위블(S) 가능하게 설치된다.

상기 상부 케이스(211)에는 메인 팬(30)과 제1구동부(40)가 배치될 수 있고, 하부 케이스(212)에는 필터(50)와 필터 결합부(26)와 토출구(27)가 배치될 수 있다. 상기 스위블(S)은 상기 제1구동부(40)에 의해 이루어질 수 있다. 즉 상기 제1구동부(40)의 동력의 일부는, 필요에 따라 상기 스위블(S) 동작의 구동원으로 사용될 수 있다. 제1구동부(40)가 상기 상부 케이스(211)를 스위블 시키기 위한 구체적인 구성은 공지의 방식을 활용할 수 있을 것이다.

틸팅(T)과 스위블(S) 동작에 의해 상기 집중흡입부(60)가 바라보는 방향은 조정 가능하다. 이러한 방향 조정은 사용자가 수동으로 할 수도 있고, 미도시한 제어부에 의해 자동으로 될 수도 있다.

하부 케이스(212)의 필터(50)는 2층 이상 설치될 수 있다. 가령, 도 9에 도시된 바와 같이, 필터(50)가 설치된 케이스(21), 구체적으로는 하부 케이스가 2 이상 적층되어 사용될 수 있다. 그리고 상기 케이스(21)에 설치되는 필터(50)는 서로 다를 수 있다. 케이스를 이와 같이 적층하면, 집중흡입부(60)의 배치 높이를 더 높일 수 있다.

[와류 형성장치의 구조]

이하 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 공기 정화기의 집중 흡입부에 설치되는 와류 형성장치를 설명한다.

상기 집중흡입부(60)의 흡입홀(61)에 설치되는 와류 형성장치(70)는, 스월러(710)와 제2구동부(720) 및 유동가이드(730)를 포함한다.

스월러(710)는, 흡입홀(61)에 배치되며, 흡입홀(61) 주위에 와류를 형성하기 위해 회전될 수 있다. 이러한 스월러(710)는, 회전판(711)과 날개부(715)를 포함하여 이루어질 수 있다.

회전판(711)은 중앙부가 비어 있고 가장자리에 날개부(715)가 구비된 대략 원형 판 형상이다. 회전판(711)은 흡입홀(61)보다는 약간 후방에 배치되되, 안내부재(62)로 둘러싸인 영역 내에 배치되도록 설치된다. 이러한 회전판(711)은 그 중심부가 제2구동부(720)의 샤프트와 연결되며, 샤프트의 축 방향을 중심으로 회전 가능하게 설치된다.

회전판(711)의 중심에는 회전판(711)을 제2구동부(720)의 샤프트와 결합시키기 위한 결합부(712)가 마련된다. 이는 판재의 중앙에 홀이 형성된 형태이다. 그리고 회전판(711)의 내부에는 상기 흡입홀(61)을 통해 케이스 내부로 흡입되는 공기를 통과시키기 위한 관통공이 형성된다.

본 실시예에서, 회전판(711)은 원형 링 형태로 형성되는 것으로 예시된다. 이에 따르면, 회전판(711)의 관통공은 회전판(711)의 외주면과 결합부(712) 사이에 관통되게 형성된다. 그리고 결합부(712)는 관통공에 의해 둘러싸이는 위치에서 회전판(711)의 중심부에 마련된다. 결합부(712)는, 회전판(711)의 외측 가장자리와 결합부(712) 사이를 가로지르는 방사상의 연결부(713)에 의해 회전판(711) 상에 고정될 수 있다. 일례로서, 회전판(711)은 회전판(711)의 외주와 결합부(712)와 연결부(713)가 "ⓧ" 형상으로 연결된 형태로 형성될 수 있다.

날개부(715)는, 회전판(711)의 지름방향 외측을 에워싸도록 배치된다. 이러한 날개부(715)는, 회전판(711)을 포함하는 평면에 대해 소정의 각을 가지고 세워진 형태로 배치된다. 상기 날개부(715)는 회전판(711)의 일부가 절곡되어 형성될 수 있다. 상기 날개부(715)는, 상기 회전판(711)의 가장자리에서 상기 회전판(711)의 회전 중심에 대해 반경 방향으로 외향 연장된다. 상기 복수 개의 날개부(715)는, 상기 회전판(711)의 가장자리에서 소정의 간격을 두고 방사상으로 설치된다.

날개부(715)는, 회전판(711)과 함께 회전되면서 공기를 회전판(711)의 반경 방향 외측으로 밀어내는 작용을 하며, 와류형성장치(70)는 이러한 날개부(715)의 작용에 의해 흡입홀(61) 주위에서 와류를 발생시킬 수 있다.

상기와 같은 스월러(710)를 구비하는 와류 형성장치(70)는, 흡기가 이루어지는 흡입홀(61) 상에 설치된다. 따라서 흡입홀(61)를 통해 흡입되는 공기의 흐름은 와류 형성장치(70)의 동작에 영향을 미칠 수 있고, 와류 형성장치(70)는 흡입홀(61)를 통해 흡입되는 공기의 흐름에 영향을 미칠 수 있다.

예를 들어, 와류 형성장치(70)의 동작이 이루어지는 과정에서, 흡입홀(61) 측으로 흡입되는 공기가 스월러(710)과 충돌하는 빈도가 높으면, 이때 발생되는 저항으로 인해 스월러(710)의 회전 속도가 저하되어 와류 형성이 제대로 이루어지지 못할 수도 있으며, 이와 함께 흡입홀(61)를 통한 공기의 흡입도 방해 받게 되는 현상이 발생될 수 있다.

이를 고려하여, 본 실시예의 와류 형성장치(70)에는, 이웃하는 날개부(715) 사이가 어느 정도 비어 있는 통로를 형성하도록 할 수 있다. 이에 따르면, 흡입홀(61)을 통해 유입되는 공기 중 날개부(715) 쪽으로 유입되는 공기의 일부는 날개부(715)의 작용에 의해 스월러(710)의 외측방향으로 밀어내어져 와류를 형성하게 되고, 나머지는 날개부(715) 사이의 공간을 통과하여 케이스(21) 내부로 흘러가게 된다.

이로써 흡입홀(61) 측으로 흡입되는 공기와 스월러(710) 간의 충돌로 인해 발생되는 저항을 감소시켜 와류 형성장치(70)의 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 될 뿐 아니라, 흡입홀(61)를 통한 공기의 흡입도 더욱 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

한편 제2구동부(720)는, 스월러(710)를 회전시키기 위한 동력을 제공하도록 마련되며, 안내부재(62)의 내부에 설치된다. 제2구동부(720)는, 와류 형성장치(70)의 구성 중에서 가장 후방에 배치되며, 회전력을 전달하는 샤프트가 전방으로 연장된 형태의 모터를 포함하여 이루어질 수 있다.

유동가이드(730)는, 흡입홀(61)에 배치되며, 스월러(710)를 외측 후방에서 감싸는 형태로 마련되어 스월러(710)의 회전 과정에서 유동하는 공기를 전방으로 안내하는 역할을 한다. 상기 유동가이드(730)는 커버면(731)과 안내면(732)을 포함하여 이루어질 수 있다.

커버면(731)은, 유동가이드(730)의 후면을 형성하는 부분으로서, 스월러(710)의 후방에 배치된다. 본 실시예에서는, 커버면(731)이 스월러(710)보다 약간 큰 직경을 갖는 원판 형상으로 형성되는 것으로 예시된다.

안내면(732)은, 스월러(710)의 측부에서 스월러(710)의 외측을 감싸는 형태로 마련된다. 이러한 안내면(732)은, 원판 형상으로 형성된 커버면(731)의 외측 테두리로부터 전방 외향하도록 경사지게 연장되는 형태로 형성된다.

즉 유동가이드(730)는, 스월러(710)의 후방에 배치된 커버면(731)과 스월러(710)의 측부 외측에 배치된 안내면(732)이 스월러(710)의 후방과 측방을 감싸는 형태로 제공된다.

스월러(710)가 일 방향으로 회전하면, 스월러(710)의 날개부(715)는 상기 날개부(715)를 향하여 유동하는 흡입 공기 중 일부를 상기 회전판(711)의 반경방향 바깥쪽으로 밀어낸다.

이때, 반경방향으로 밀려난 공기가 전방으로 유동하되, 스월러(710)의 중심으로 멀어지는 방향으로 유동하여야 유동가이드(730)의 전방에서 와류가 형성될 수 있다. 이와 같은 공기의 유동을 유도하기 위해, 본 실시예에서는 안내면(732)이 전방 외향하도록 경사지게 연장되는 형태로 형성된다.

상기 유동가이드(730)의 커버면(731)은, 상기 스월러(710)의 날개부(715)가 위치하는 영역과 대응하는 영역의 대부분 혹은 전부, 그리고 상기 제2구동부(720)를 설치하기 위해 지지연결부(734)가 마련된 영역 외에는, 개방되어 있다.

이에 따르면 날개부(715) 부분의 후방에는 커버면(731)이 위치하여 와류 형성을 더욱 크게 할 수 있으면서, 날개부(715)보다 안쪽으로 유입되는 공기는 커버면의 개방된 부분을 통해 원활하게 유입될 수 있다.

메인 팬(30)만으로는 흡입홀(61)로부터 멀리 있는 공간의 공기를 흡입하기 어렵다. 메인 팬(30)의 흡입 유속을 증가시키지 않는 조건에서 공기 정화기의 흡입홀(61)로부터 멀리 위치하는 공간의 공기에 대한 흡입 성능을 높이기 위한 방법으로는, 흡입홀(61)의 전방에 형성되는 와류의 크기를 키우는 방법이 있다.

이를 고려하여, 본 실시예에서는 스월러(710)의 날개부(715) 후방에 위치하는 유동가이드의 커버면은 막혀 있고, 그보다 안쪽 영역은 최대한 개방되도록 하여, 와류 형성장치(70)에 의한 와류 형성이 더 크게 이루어지도록 하되 메인 팬(30)에 의한 흡입력은 그대로 유지되도록 한다.

유동가이드(730)의 안내면(732)의 외측 가장자리에는, 반경 방향으로 외향 연장되는 고정플랜지(733)가 마련된다. 고정플랜지(733)는 상기 흡입홀(61)을 규정하는 상기 안내부재(62)의 전방 단부 가장자리에 고정될 수 있다.

한편, 본 실시예의 와류 형성장치(70)의 전방에는, 사용자의 손이나 이물질이 내부로 삽입되어 상기 스월러(710)와 부딪히는 것을 방지하기 위한 흡입그릴(740)을 더 포함할 수 있다. 상기 흡입그릴(740)은, 안내부재(62)에 결합되거나 상기 유동가이드(730)에 고정될 수 있다.

흡입그릴(740)에는 큰 먼지의 유입을 방지하는 전방 필터(메쉬 필터나 프리 필터 등)가 더 설치될 수 있다. 이는 공기 유동 저항은 최소화하면서도 큰 먼지는 걸러주는 필터일 수 있다.

본 발명에 따르면 필터(50)는 메인 팬(30)보다 더 하류에 배치된다. 따라서 상기 흡입그릴(740)에 설치되는 메쉬 필터나 프리 필터는 큰 먼지가 유입되어 스월러나 메인 팬에 붙게 되는 문제를 방지해준다.

상기 흡입그릴(740)은 상기 고정플랜지(733)에 고정되거나, 상기 안내부재(62)의 전방 단부 가장자리에 고정될 수 있다. 상기 흡입그릴(740)은 착탈 가능하게 설치되어, 사용자가 와류 형성장치의 내부 청소를 위해 분리하거나, 전방 필터를 교체하거나 청소하기 위해 분리할 수 있다.

[공기 정화기의 작동]

이하 본 발명의 공기 정화기의 작동에 대해 설명한다.

상기 공기 정화기는 공기의 오염도를 감지할 수 있는 센서를 구비할 수 있다. 상기 센서는 상기 하나 또는 둘 이상 메인바디(20)에 설치 되고/되거나, 상기 집중흡입부(60)에 설치될 수 있다. 상기 센서는 공기 정화기와 분리된 형태로, 정화가 필요한 공간 내의 다른 위치에 설치될 수 있다.

상기 센서들은 단순히 공기의 오염도만을 감지하는 것이 아니라, 어떠한 공간이 더 오염도가 높은지도 감지할 수 있도록 설치된다. 센서 자체는 오염도만을 측정할 수 있지만, 센서가 바라보는 방향을 통해, 복수 개의 센서에서 측정된 오염도를 종합하면, 오염도가 높은 공간 정보를 도출하는 것이 가능하다. 이러한 알고리즘은 제어부에 의해 이루어질 수 있다.

그러면 제어부는, 현재 집중흡입부(60)가 바라보는 방향과 공기 오염 위치를 비교하여, 상기 집중흡입부(60)가 감지된 공기 오염 위치를 바라보도록 상기 집중 흡입부(60)를 틸팅 시키고 스위블 시킨다.

다음으로, 상기 제어부는, 집중흡입부(60)와 공기 오염 위치 간의 거리를 확인한다. 확인 결과, 상기 집중흡입부(60)와 상기 공기 오염 위치 간의 거리가 기준 거리 이하인 경우 상기 메인 팬(30)은 작동시키고 상기 집중흡입부(60)는 작동시키지 아니한다. 그러면 공기정화기는 도 8에 도시된 바와 같이 가까운 거리에 있는 공간의 공기를 흡입한다.

반면 확인 결과, 상기 집중흡입부(60)와 상기 공기 오염 위치 간의 거리가 기준 거리 이상인 경우 상기 메인 팬(30)과 집중흡입부(60)를 모두 작동시킨다. 그러면 도 9에 도시된 바와 같이, 보다 먼 거리에 있는 공기까지 흡입할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

20: 메인바디
21: 케이스
211: 상부케이스
212: 하부케이스
22: 상부 흡입부
23: 가이드면
24: 상부룸
26: 필터결합부
27: 토출구
30: 메인 팬
40: 제1구동부
50: 필터
60: 집중흡입부
61: 흡입홀
62: 안내부재
63: 연통홀
70: 와류 형성장치
710: 스월러
711: 회전판
712: 결합부
713: 연결부
715: 날개부
720: 제2구동부
730: 유동가이드
731: 커버면
732: 안내면
733: 고정플랜지
734: 지지연결부
740: 흡입그릴

Claims (10)

1. 상부가 개방된 상부 흡입부(22)를 구비하는 통형의 케이스(21)와, 상기 케이스(21) 내부에 설치되어 상기 상부 흡입부(22)로부터 공기를 흡입하는 메인 팬(30)과, 상기 케이스(21) 내부에 설치되어 상기 메인 팬(30)에 의해 상기 케이스 내부를 유동하는 공기를 정화하는 필터(50)와, 상기 필터(50)에 의해 정화된 공기를 상기 케이스 외부로 토출하는 토출구(27)를 포함하는 메인바디(20); 및
   상기 케이스(21) 상부에 설치되어 상기 메인 팬(30)에 의해 상부 흡입부(22)로 흡입되는 공기에 대한 흡입 영향 거리를 연장하는 집중흡입부(60);를 포함하는 공기 정화기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 집중흡입부(60)는:
   상기 상부 흡입부(22)에 틸팅 가능하게 설치되는 안내부재(62);
   상기 안내부재(62)의 일측 단부에 마련되고 상기 상부 흡입부(22)와 대향하는 방향으로 개방된 흡입홀(61);
   상기 안내부재(62)의 타측 단부에 마련되어 상기 상부 흡입부(22)를 마주하는 방향으로 개방되어, 상기 안내부재(62) 내부의 공간을 상기 케이스(21) 내부의 공간과 연결하는 연통홀(63); 및
   상기 흡입홀(61)에 설치되는 와류 형성장치(70);를 포함하는 공기 정화기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 케이스(21)는, 상기 상부 흡입부(22)가 마련된 상부 케이스(211) 및 상기 상부 케이스 하부에 설치되는 하부케이스(212)를 포함하고,
   상기 상부 케이스(211)는 상기 하부케이스(212)에 대해 수직의 회전축을 기준으로 스위블 가능하게 설치되는 공기 정화기.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 메인 팬(30)은 상부 케이스(211)에 설치되고,
   상기 상부 케이스(211)는 상기 메인 팬(30)을 구동하는 제1구동부(40)의 동력에 의해 스위블 동작하는 공기 정화기.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 필터(50)와 토출구(27)는 하부케이스(212)에 구비되는 공기 정화기.
   
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 케이스(21)의 상부 흡입부(22) 둘레에는 상기 안내부재(62)와 접하여 상기 안내부재(62)의 틸팅을 안내하는 가이드면(23)이 마련되고,
   상기 안내부재(62)와 가이드면(23)은, 상기 안내부재(62)가 틸팅하더라도 상기 가이드면(23)과 상기 안내부재(62) 사이에 틈이 발생하지 않도록 밀봉되는 표면 프로파일을 가지는 공기 정화기.
   
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 와류 형성장치(70)는:
   상기 흡입홀(61)에 배치되어 와류를 형성하기 위해 회전하는 스월러(710);
   상기 스월러를 회전시키는 제2구동부(720); 및
   상기 흡입홀(61)에 배치되어 상기 스월러(710)의 회전에 의해 유동하는 공기를 상기 흡입홀(61)의 전방으로 안내하는 유동가이드(730);를 포함하고,
   상기 유동가이드(730)가 상기 안내부재(62)에 고정되는 공기 정화기.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 유동가이드(730)의 개방 면적보다 상기 메인 팬(30)의 흡입 면적이 더 넓은 공기 정화기.
   
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 공기 정화기의 제어 방법으로서,
   공기 정화기가 설치된 공간에서 공기의 오염도가 더 높은 위치를 감지하는 단계; 및
   상기 집중흡입부(60)가 감지된 공기 오염 위치를 바라보도록 상기 집중 흡입부(60)를 틸팅 시키고 스위블 시키는 단계;를 포함하는 공기 정화기의 제어 방법.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 집중흡입부(60)와 상기 공기 오염 위치 간의 거리가 기준 거리 이하인 경우 상기 메인 팬(30)은 작동시키고 상기 집중흡입부(60)는 작동시키지 아니하고,
    상기 집중흡입부(60)와 상기 공기 오염 위치 간의 거리가 기준 거리 이상인 경우 상기 메인 팬(30)과 집중흡입부(60)를 모두 작동시키는 공기 정화기의 제어 방법.
    

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