KR20200055566A - 휴대용 공기청정기 - Google Patents

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KR20200055566A
KR20200055566A KR1020180139340A KR20180139340A KR20200055566A KR 20200055566 A KR20200055566 A KR 20200055566A KR 1020180139340 A KR1020180139340 A KR 1020180139340A KR 20180139340 A KR20180139340 A KR 20180139340A KR 20200055566 A KR20200055566 A KR 20200055566A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기는 소형 이동수단에 연결할 수 있으며, 외부 공기를 흡입하여 이온을 방출하는 공기청정부, 해충 퇴치를 위해 기 설정된 주파수의 초음파를 출력하는 초음파 발생부, 상기 공기청정부의 이온 방출량과 상기 초음파 발생부의 동작을 제어하는 제어부, 연결된 외부 기기를 충전하고 상기 공기청정기에 전원을 공급하는 배터리부, 외부전원 또는 상기 외부 기기와 연결되는 충전포트 및 상기 이동수단과 상기 공기청정기를 연결하는 연결부를 포함하고 상기 공기청정부는 다량의 전자를 방사하여 공기 중에 음이온을 발생시키는 음이온 방전부, 상기 음이온 방전부와 일정 간격을 두고 배치되며 다량의 전자를 방사함으로써 공기 중에 양이온을 발생시키는 양이온 방전부, 상기 음이온 방전부에 음극의 고전압을 인가하고 상기 양이온 방전부에 양극의 고전압을 인가하는 고전압 인가부 및 상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부 사이에 배치되는 격리판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 공기청정기{PORTABLE AIR CLEANER}
본 발명은 공기청정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대성을 갖추어 외부에서 활용하기에 유용한 휴대용 공기청정기에 관한 것이다.
일반적으로 각종 산업시설 및 청정환경을 요구하는 시설에는 다양한 공기정화 설비가 적용되고 있으며, 에어컨이나 공기정화기 등과 같은 기기에는 실내 또는 실외로부터 흡입되는 공기 중의 미세먼지 등 이물질을 포집하여 제거하는 집진필터를 갖추고 있다.
종래의 집진필터는 물리적 포집 필터로서, 공기가 통과하는 유로 상에 설치되어 필터 여지의 미세 기공보다 사이즈가 큰 먼지 입자를 물리적으로 걸러주어 포집한다. 이러한 집진필터로는 부직포 형태의 필터 여지를 사용하는 부직포 필터가 널리 사용되고 있으며, 포집 효율을 높이기 위해 복수 개의 필터 여지를 적층하여 사용하기도 한다.
그러나, 포집된 먼지나 이물질 등의 오염물질은 필터를 교환하기 전까지 그대로 남아 있게 되어 곰팡이의 발생 등에 의하여 악취가 실내로 유입될 수 있음은 물론 이러한 악취 및 오염물질로 인한 공기의 오염에 의하여 불쾌감 및 각종 질병이 유발되는 문제점이 있다.
이에 따라 필터를 사용하지 않는 음이온 발생 방식의 공기청정기가 제안되었다.
음이온 발생 방식의 공기정화 원리는 다음과 같다.
부유물질은 양(+)의 대이온으로 대전되어 있는데, 실내에 많은 음이온이 있을 경우에는 내부의 분극화 과정을 거쳐 음의 대이온으로 변한다. 실내에 음이온이 가득 차면 벽과 바닥은 양(+)으로 대전된다. 음의 대이온은 주위의 음이온과 반력 작용하고, 양의 대전된 바닥과는 인력 작용하게 되어 바닥으로 떨어지므로 부유물질이 제거된다. 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이나 기타 공기 중의 화학물질은 양(+)으로 대전되어 있기 때문에, 이런 물질들이 음이온에 의해 중화가 되어 공기 중에 떠있지 못하고 바닥으로 떨어져 공기 중에서 제거되는 바, 음이온은 냄새 제거제로서도 사용 될 수 있다.
음이온 방식의 공기청정기는 침상의 방전전극을 (-)극으로 하고 이에 대향하는 접지전극을 (+)극으로 하여, 상기 방전전극과 접지전극 사이에 직류고전압을 인가하여 양극 사이에 코로나 방전을 발생시킴으로써 공기중에 다량의 전자를 방출시킨다. 그러나 음이온 방식의 경우 고전압을 인가함으로써 양극 사이에 방전이 일어나는 무성방전 (無聲放電)으로 인해, 음이온 생성시 산화성이 높고 인체에 유해한 영향을 끼치는 오존(
Figure pat00001
)도 발생시킨다.
상기 무성방전에 의한 오존 발생에 대한 기본반응식을 나타내면 아래와 같다.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
이와 같이 산소는 방전을 통해 오존이 생성되고, 생성된 오존을 오염물질과 작용하여 산소로 환원된다. 오존은 산화제로 사용될 때 유해 잔류물을 전혀 남기지 않고, 살균력이 매우 강하여 박테리아와 바이러스 균을 제거하며 강력한 표백작용을 가질 뿐만 아니라, 담배연기 및 기타 악취를 내는 가스, 각종 유해물질 등의 유기물질과 반응하여 무해화시키는 작용을 갖는 이점이 있으나, 인체에 유해한 작용을 일으키기도 한다.
오존은 어린이, 노약자, 심장병환자 등에게 심각한 영향을 미치는데, 오존농도가 0.1ppm 올라가면 사망자 수가 7%나 늘어난다는 연구결과가 나올 정도로 위험한 기체중의 하나이다. 이런 이유로 각국에서는 오존의 허용농도를 지정하여 강력하게 규제하고 있는 실정이다.
종래의 음이온 발생 공기청정기는, 무성방전에 의해 음이온을 발생시킴과 동시에 부산물인 오존을 필연적으로 발생시키는 문제점이 있었고, 특히, 상기와 같은 오존 발생을 줄이기 위해서는 낮은 전압을 사용하여야 하나, 이러한 경우 오히려 음이온이 적게 발생됨으로써, 본래 의도하는 실내의 공기정화 효과를 충분히 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.
음이온 발생만으로 공기중의 부유 세균을 효과적으로 제거할 수 없다는 점에 근거하여 음이온 이외에 양이온도 함께 발생시켜 공기를 정화하는 음/양이온 발생기를 구비한 공기청정방식이 사용되고 있다.
종래 기술은 전압 인가수단에 의해 인가전극에 양극과 음극의 전압을 교대로 인가하면, 유전체가 분극을 일으켜서 접지전극에 접해 있는 공기층에 플라즈마 방전을 발생시킨다. 이에 따라 접지전극 근방에 플라즈마 영역이 형성되어 공기 중의 물분자나 산소분자를 전리 또는 해리시킴으로써 음이온(
Figure pat00006
)과 양이온(
Figure pat00007
)을 발생시키고, 이렇게 발생된 음이온과 양이온은 송풍팬에 의해 적정 공간으로 송풍되면서 공기 중에 부유하고 있는 각종 균류, 유해물질 및 악취 등을 클러스터(cluster) 형태로 둘러싸서 무해화시킴으로써 공기를 정화하게 된다.
그러나, 상기 종래기술에 의한 음/양이온 발생기는 세라믹 칩을 유전체로 하여 공기 중에 플라즈마를 직접적으로 방전하도록 하는 플라즈마 방전방식이기 때문에, 방전소음이 발생되는 문제점이 있고, 또한 좁은 지역에서 공기정화효율이 높은 반면 넓은 지역에서 공기정화효율이 낮다는 문제점이 있었다.
특히, 플라즈마 방전에 따라 이온 발생량이 적을 뿐만 아니라, 발생된 이온이 공기중의 활성산소(
Figure pat00008
)와 반응하면서 인체에 유해한 오존(
Figure pat00009
), 질소산화물(
Figure pat00010
) 등의 2차 오염물질을 발생시킴으로써, 역효과를 초래하는 문제점이 있었다.
한편, 미세먼지가 심각해지는 기후 상황에서 불가피하게 외출을 하여야 하는 경우에는 실내에 배치된 공기청정기의 효용을 누릴 수가 없다. 특히 유모차에 아이를 태우고 외출하는 경우 야외에서도 깨끗한 공기를 공급받는 것이 중요하므로 공기청정기에 휴대성도 구비될 것이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 인체에 유해한 2차 오염물질을 발생시킴이 없고 방전 소음 없이 다량의 이온을 발생시켜 공기를 정화하는 휴대용 공기청정기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기는 소형 이동수단에 연결할 수 있고 외부 공기를 흡입하여 이온을 방출하는 공기청정부, 해충 퇴치를 위해 기 설정된 주파수의 초음파를 출력하는 초음파 발생부, 상기 공기청정부의 이온 방출량과 상기 초음파 발생부의 동작을 제어하는 제어부, 연결된 외부 기기를 충전하고 상기 공기청정기에 전원을 공급하는 배터리부, 외부전원 또는 상기 외부 기기와 연결되는 충전포트 및 상기 이동수단과 상기 공기청정기를 연결하는 연결부를 포함한다.
상기 공기청정부는 다량의 전자를 방사하여 공기 중에 음이온을 발생시키는 음이온 방전부, 상기 음이온 방전부와 일정 간격을 두고 배치되며 다량의 전자를 방사함으로써 공기 중에 양이온을 발생시키는 양이온 방전부, 상기 음이온 방전부에 음극의 고전압을 인가하고 상기 양이온 방전부에 양극의 고전압을 인가하는 고전압 인가부 및 상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부 사이에 배치되는 격리판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기 설정된 주파수는 50Hz이상 2000Hz이하인 것을 특징으로 한다.
상기 이동수단은 유모차이고 상기 연결부는 상기 유모차의 프레임 직경에 따라 크기를 조절할 수 있는 클립 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 격리판은 전기적으로 중성인 것을 특징으로 한다.
상기 일정 간격은 상기 양이온과 상기 음이온의 간섭을 고려하여 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 공기청정기의 동작정보와 상기 배터리부의 배터리 잔량을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 초음파 발생부는 기 설정된 간격으로 온/오프 동작을 반복하는 것을 특징으로 한다.
상기 휴대용 공기청정기는 상기 공기청정부 및 상기 초음파 발생부의 동작에 관한 입력을 받는 조작부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기는 전자방사 방식을 이용하여 인체에 유해한 2차 오염물질을 발생시킴이 없고 방전소음 없이 이온을 발생시켜 공기를 정화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 휴대용 공기청정기는 방전부 간에 격리판을 배치하여 음이온과 양이온의 상호 간섭 및 충돌현상을 방지하여 양이온 및 음이온 방출 효율이 증대되는 바, 보다 효율적으로 공기를 정화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 휴대용 공기청정기는 보조배터리로서 사용 가능하고 해충 퇴치가 가능한 바, 외출 시 유용하게 사용할 수 있도록 휴대성과 편의성이 증대되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 공기 청정 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정부의 격리판을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 공기청정 동작 및 해충 퇴치 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 연결부를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 공기청정기를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기(100)는 공기청정부(200), 초음파 발생부(300), 배터리부(400), 디스플레이부(500), 충전포트(600), 제어부(700), 연결부(800) 및 조작부(900)를 포함할 수 있다.
휴대용 공기청정기(100)는 소형 이동수단에 연결할 수 있다. 상기 소형 이동수단은 유모차, 자전거를 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않고 전동 킥보드 및 오토바이와 같이 다양한 1인 이동수단을 모두 포함할 수 있다.
공기청정부(200)는 외부 공기를 흡입하여 이온을 방출한다.
구체적으로 공기청정부(200)는 종래의 코로나방전 방식 또는 플라즈마 방전 방식과는 달리, 양(+)극과 음(-)극을 갖는 한 쌍의 방전전극을 구비하여 대기를 유전체로 하여 상기 방전전극으로부터 전자를 방전시키는 전자방사 방식을 이용한다.
공기청정부(200)는 한 쌍의 방전전극에 고전압 펄스(고전압이지만 에너지량이 작은 펄스)를 인가하여 공기 중에 직접 전자를 방사시킴으로써, 방사소음을 일으키는 일 없이 방사된 전자가 공기 중의 산소 및 수분과 결합되면서 다량의 클러스터(Cluster) 음이온과 양이온을 발생시키면서도 인체에 유해한 오존, 질소 산화물 등의 2차 오염물질을 발생시키지 않는다.
초음파 발생부(300)는 해충 퇴치를 위해 기 설정된 주파수의 초음파를 생성하여 방출한다. 상기 기 설정된 주파수는 50hz이상 2000hz이하일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며 해충의 종류, 사용 장소 내지 목적에 따라 다른 값으로 설정될 수 있다.
초음파 발생부(300)는 기 설정된 간격으로 온/오프 동작을 반복하면서 초음파를 생성할 수 있다. 구체적으로 초음파 발생부(300)는 1ms 동안 상기 초음파를 생성하고 그 다음 1ms동안 초음파 생성 동작을 중지하는 것을 반복할 수 있다. 상기 기 설정된 간격은 해충 퇴치와 전력 효율을 고려하여 다른 값으로 설정될 수 있다.
배터리부(400)는 연결된 외부 기기를 충전하고 휴대용 공기청정기(100)에 전원을 공급한다. 구체적으로 배터리부(400)는 상기 외부 기기나 외부 전원과는 충전포트(600)를 통해 연결된다. 상기 외부 기기에 연결되는 경우 배터리부(400)는 해당 기기를 충전한다. 상기 외부 전원에 연결되는 경우 배터리부(400)가 충전된다.
상기 외부 기기는 스마트 폰, 태블릿, 블루투스 이어폰 등 배터리를 구비한 각종 전자 기기를 모두 포함한다. 상기 외부 전원은 배터리부(400)의 규격에 맞는 전력을 공급해줄 수 있는 전원을 의미하며 기존의 스마트폰 충전기에 의해 공급되는 전원을 포함한다.
배터리부(400)의 배터리 셀은 리튬 이온 배터리일 수 있다.
배터리부(400)는 상기 외부 기기를 충전하는 보조배터리 동작을 제어부(700)의 제어에 따라 수행할 수 있다.
배터리부(400)는 전원을 공급할 뿐만 아니라 상기와 같이 보조 배터리로서 동작할 수도 있는 바 휴대용 공기청정기(100)의 유용성(utility)이 증대된다.
디스플레이부(500)는 휴대용 공기청정기(100)의 동작 정보와 배터리부(400)의 배터리 잔량을 표시한다. 구체적으로 디스플레이부(500)는 배터리부(400)의 충전/방전(보조 배터리 동작)시 배터리 잔량을 표시한다. 디스플레이부(500)는 공기청정부(200), 초음파 발생부(300)의 동작 유무와 그에 관한 정보를 더 표시할 수 있다. 상기 정보에는 초음파 발생부(300)가 방출하는 초음파의 주파수(hz)가 포함될 수 있다.
충전포트(600)는 상기 외부 전원 또는 상기 외부 기기와 연결된다. 구체적으로 충전포트(600)는 상기 외부 전원에서 전력을 공급받고 상기 외부 기기를 충전하기 위해 복수의 포트(610, 620)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 포트(610, 620)는 마이크로 5핀, 라이트닝 방식 또는 C타입에 따른 단자가 삽입될 수 있도록 형성될 수 있다. 다만 상기 복수의 포트(610, 620)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니며 다른 USB 타입이나 상기 외부 기기의 규격에 따른 모든 형태를 포함할 수 있다.
제어부(700)는 휴대용 공기청정기(100)의 각 구성(200 내지 500)의 동작을 제어한다.
공기청정부(200)의 동작과 관련, 제어부(700)는 휴대용 공기청정기(100)의 전원이 켜지면 공기청정부(200)가 동작을 시작하도록 제어한다. 다른 실시예에 따라 센서부(미도시)를 구비하는 경우 제어부(700)는 상기 센서부가 감지한 오염도의 높고 낮음에 따라 공기청정부(200)의 이온방출량을 상기 오염도에 상응하도록 조절할 수 있다.
초음파 발생부(300)의 동작과 관련, 제어부(700)는 휴대용 공기청정기(100)의 전원이 켜지고, 추가 입력을 받는 경우 초음파 발생부(300)가 동작을 시작하도록 제어할 수 있다. 이 때 제어부(700)는 초음파 발생부(300)가 생성하는 초음파의 주파수 및 세기를 조절할 수 있다. 다른 실시예에 의하면 제어부(700)는 휴대용 공기청정기(100)의 전원이 켜질 때 공기청정부(200)와 함께 동작하도록 초음파 발생부(300)를 제어할 수 있다.
배터리부(400)의 동작과 관련, 제어부(700)는 충/방전 동작 여부를 결정할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 공기청정기(100)는 공기를 정화하는 것이 주된 용도이나 해충 퇴치기로서의 용도 및 보조 배터리로서의 용도를 함께 가진다. 사용자에 따라 상기한 세 가지 용도에 따른 사용을 동시에 하는 경우도 있을 것이며 한 가지 용도에 따른 사용만 하는 경우도 있을 수 있다.
이 점에서 전원을 효율적으로 사용하여야 할 필요가 있는 바, 제어부(700)는 배터리부(400)의 충/방전 동작을 결정한다.
구체적으로 제어부(700)는 충전을 요하는 외부 기기가 휴대용 공기 청정기(100)에 연결되었을 때 배터리부(400)가 상기 외부 기기를 충전할 지 여부를 결정할 수 있다.
상기 방전 동작 여부에 관한 조건은 하기와 같이 설정될 수 있다.
1) 사용자의 입력을 받아 제어부가(700)가 온/오프 방식으로 변경
2) 배터리부(400)의 배터리 잔량이 기 설정된 범위 내이면 방전 동작
3) 상기 외부 기기가 휴대용 공기청정기(100)에 연결되었을 때 방전 동작
상기 1)의 조건에 따라 사용자는 휴대용 공기청정기(100)를 보조배터리로서 사용하고 싶지 않은 경우 배터리부(400)가 방전 동작을 하지 않도록 설정할 수 있고, 사용자가 휴대용 공기청정기(100)를 보조 배터리로서 자주 사용하는 경우 3)의 조건에 따라 항상 보조배터리 동작을 수행하도록 설정할 수도 있다.
상기 외부 기기를 충전하는 방전 동작과는 달리 충전 동작의 경우 제어부(700)는 상기 외부 전원이 연결되는 경우에 다른 조건 없이 곧 바로 배터리부(400)가 충전 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
연결부(800)는 상기 소형 이동수단과 휴대용 공기청정기(100)를 연결한다. 구체적으로 연결부(800)는 상기 소형 이동수단에 휴대용 공기청정기(100)를 견고하게 고정할 수 있도록 휴대용 공기청정기(100)를 밴드(810)와 클립(820)을 포함할 수 있다.
조작부(900)는 공기청정부(200) 및 초음파 발생부(300)의 동작에 관한 입력을 받는다. 구체적으로 조작부(900)는 공기청정부(200) 및 초음파 발생부(300)의 동작 유무에 관한 입력을 받아 그에 따른 신호를 생성하여 제어부(700)로 전달한다.
조작부(900)의 입력을 단순화하기 위해 휴대용 공기청정기(100)의 전원이 켜지면 공기청정부(200)가 바로 동작하는 것으로 설정된 경우 공기청정부(200)의 동작에 관한 입력은 곧 휴대용 공기청정기(100)의 전원에 관한 입력과 동일하다. 이 경우 조작부(900)를 통해 휴대용 공기청정기(100)의 턴온 입력을 받으면 공기청정부(200)도 함께 턴온 된다.
다른 실시예에 의하면 조작부(900)는 휴대용 공기청정기(100)의 전원 턴온/턴오프 신호와 공기청정부(200) 동작의 턴온/턴오프 신호를 별개의 것으로 구분하여 생성할 수 있다. 이 경우 사용자는 조작부(900)를 통해 휴대용 공기청정기(100)의 전원을 켠 후 추가적인 입력을 하여야 공기청정부(200)를 턴온 시킬 수 있다.
조작부(900)는 버튼으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않고 레버, 조그 다이얼 및 터치 패널 등 다양한 입력 방식으로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 공기 청정 방식을 설명하기 위한 도면이다.
클러스터 이온이란 음이온, 양이온이 수십 개의 물분자에 둘러 쌓여 소이온 상태로 형성된 것을 말한다. 클러스터 이온은 이온에 비해 수명시간이 길고 바람 등에 의해 이동함으로써 이온보다 더욱 멀리 이동할 수 있으며 동시에 그릴(Grill) 등과 같은 장애물에 대해 소멸률이 현저하게 낮아 공간 속 구석구석 도달 할 수 있는 장점이 있다.
도 2를 참조하면, 공기청정부(200)에서 생성된 양이온(
Figure pat00011
)과 음이온(
Figure pat00012
)에 물분자(
Figure pat00013
)가 달라붙어서 클러스터 이온이 된다. 상기 클러스터 이온은 유해물질을 둘러싼다. 상기 유해물질을 둘러싼 상기 클러스터 이온은 주위의 물분자와 반응하여 활성종인 과산화수소(
Figure pat00014
, 인산화수소(
Figure pat00015
또는 히드록시 라디칼(OH)을 생성한다.
이렇게 생성된 과산화수소(
Figure pat00016
, 인산화수소(
Figure pat00017
또는 히드록시 라디칼(OH)은 강력한 활성을 나타내기 때문에, 공기 중의 각종 유해물질(또는 악취)의 세포막에 있는 수소(H)를 빼앗아 물분자(
Figure pat00018
)로 변환되며, 이 때 세포막에서 수소(H)를 제거당한 유해물질 및 악취는 세포막이 파괴되어 비활성화되고 무해한 물질로 전환된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정부(200)는 방전부(210), 고전압 인가부(220), 격리판(230), 흡입부(240), 송풍부(250) 및 배출부(260)를 포함할 수 있다.
방전부(210)는 다량의 전자를 방전시켜 이온을 발생시킨다. 방전부(210)는 한 쌍의 방전부로서 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)를 포함한다.
음이온 방전부(211)는 인가되는 고전압 펄스에 의해 다량의 전자를 방사하여 공기 중에 음이온을 발생시키고 양이온 방전부(212)는 인가되는 고전압 펄스에 의해 다량의 전자를 방사하여 공기 중에 양이온을 발생시킨다.
음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)는 일정 간격(d)을 두고 배치된다. 상기 일정 간격이란 음이온 방전부(211)에서 방출되는 음이온과 양이온 방전부(212)에서 방출되는 양이온간 상호 간섭이나 충돌을 방지할 수 있는 정도의 간격을 의미한다.
구체적으로 상기 간격(d)은 전기 안전성, 살균성(또는 항균성) 및 이온발생량을 고려하여 2~5cm 범위 내일 수 있다.
상기 간격(d)이 2cm 미만인 경우에는, 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)로부터 이온발생시 접촉으로 인한 스파크 등의 위험성이 있다.
또한 상기 간격(d)이 5cm를 초과하는 경우에는, 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)로부터 발생되는 이온이 넓게 분산되어 살균성이 저하되는 문제가 있다. 상기한 바를 고려하면 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)간의 간격(d)은 3cm일 수 있다.
방전부(210)는 방전 표면적을 넓게 하기 위해 브러쉬(Brush)형상의 전극일 수 있다. 다른 실시예에 의하면 방전부(210)는 와이어 형상의 전극일 수 있으며 방전 표면적을 넓게 하기 위해 그 표면에 미세한 돌기를 구비할 수 있다. 이 경우 방전 표면적이 넓어지는 바 더 많은 이온을 발생시킬 수 있다.
고전압 인가부(220)는 방전부(210)가 클러스터 이온을 발생시키도록 방전부(210)에 연결되며 고전압 펄스를 인가한다.
구체적으로 고전압 인가부(220)는 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)에 각각 연결되어 있으며, 음(-)의 고전압과 양(+)의 고전압을 각각 해당 방전부(211, 212)에 출력한다. 고전압 인가부(220)는 제어부(700)의 제어에 따라 출력하는 전압의 크기를 조절함으로써 이온의 발생량을 조절할 수 있다.
격리판(230)은 음이온 방전부(211)에서 방출되는 음이온과 양이온 방전부(212)에서 방출되는 양이온 간에 충돌이나 간섭을 방지하는 역할을 한다.
각 방전부(211, 212)에서 이온의 방출은 방사형으로 이루어지는 바, 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)가 마주보는 방향을 향해서도 이온이 방출된다. 이 경우 상기 음이온과 상기 양이온간에 상호 간섭 및 충돌이 일어날 수 있다.
이를 방지하기 위해 격리판(230)은 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)의 사이에 배치된다. 격리판(230)은 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212) 사이의 간격(d)의 2분의 1이 되는 지점에 배치될 수 있다.
격리판(230)은 상기 상호 간섭 및 충돌 현상을 적절히 방지할 수 있도록 전기적으로 중성인 재질로 형성될 수 있다.
격리판(230)의 형상은 판 형일 수 있으나 이에 한정되지 않고 상기 상호 간섭 및 충돌 현상을 막기 위해 각 방전부(211, 212)에서 방출되는 이온들이 적절히 격리될 수 있도록 방전부(210)의 형상을 고려하여 결정될 수 있다.
흡입부(240)는 외부 공기를 공기청정부(200)에 제공한다. 공기청정부(200)는 전자방사 방식을 이용하는 바, 유전체에 해당하는 공기를 필요로 사용하기 때문이다.
구체적으로 흡입부(240)는 휴대용 공기청정기(100)의 일면에 배치되어 흡입부(240)로 유입되는 외부 공기를 공기청정부(200)에 제공한다. 흡입부(240)는 복수로 존재하여 휴대용 공기청정기(100)의 각 면에 배치될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 흡입부(240)의 수와 위치는 공기의 유입과 이온의 배출을 고려하여 적절하게 증감되거나 변경될 수 있다.
송풍부(250)는 외부 공기가 흡입부(240)에서 공기청정부(200)를 향하도록 기류를 형성한다. 송풍부(250)는 팬(미도시)을 구비한다. 송풍부(250)는 원활한 기류형성을 위해 복수로 존재할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면 송풍부(250)는 휴대용 공기청정기(100)의 소형화를 위해 공기청정부(200)에 포함되지 않을 수도 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면 공기청정부(200)는 센서부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 센서부는 휴대용 공기청정기(100)의 주변 공기 오염도를 측정한다.
상기 센서부는 가스센서(미도시)를 구비할 수 있다. 가스 센서로는 산화주석을 주원료로 하고, 여기에 귀금속 촉매를 넣어 응답속도 및 선택성을 개선한 것을 많이 사용하는데, 실내 공기 중에 가연성 가스, 환원성 가스, 유기용제 가스, 수증기 등이 많으면 그 저항이 작아지는 원리를 이용하여 실내 가스의 양을 감지하게 된다.
다른 실시예에 의하면 상기 센서부는 먼지 농도 센서(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 먼지 농도 센서는 유입되는 공기 중에 포함되어 있는 먼지의 농도를 측정한다.
상기 센서부는 제어부(700)와 연결되어 측정한 외부 공기의 오염도를 제어부(700)에 전달한다. 여기서 오염도는 양수로서 값이 증가할수록 오염 정도가 심한 것을 의미한다.
공기청정부(200)가 상기 센서부를 포함하는 경우 디스플레이부(500)는 상기 오염도에 관한 정보를 더 표시할 수 있다.
상기 센서부를 통해 휴대용 공기청정기(100)의 사용자는 주변 공기의 오염 정도를 파악하고 상기 이동수단을 이용하여 다른 곳으로 이동할 수 있다.
제어부(700)는 상기 오염도를 전달받은 뒤 고전압 인가부(220)가 출력하는 전압의 크기를 조절하여 공기청정부(200)에서 방출하는 이온량을 제어할 수 있다.
상기 센서부에서 측정된 오염도가 기 설정된 상한 값 이상인 경우 제어부(700)는 고전압 인가부(220)가 전압을 기준 전압보다 높이도록 제어한다. 더 많은 클러스터 이온을 통해 빠르게 공기를 정화하기 위함이다.
상기 센서부에서 측정된 오염도가 기 설정된 하한 값 이하인 경우 제어부(700)는 고전압 인가부(220)가 출력하는 전압을 기준 전압보다 낮추도록 제어한다.
상기 센서부에서 측정된 오염도가 기 설정된 상한 값보다 작고 하한 값보다 큰 경우 제어부(700)는 고전압 인가부(220)가 기준 전압을 출력하도록 제어한다.
상기 기준 전압은 고전압 인가부(220)의 최대 출력과 방전부(210)에서 방출되는 이온의 양을 고려하여 설정될 수 있다. 상기 기준 전압의 값은 5kV이상 11kV이하 일 수 있다.
제어부(700)가 고전압 인가부(220)를 제어함에 있어 상기한 세 가지 경우의 수로 나누는 것은 예시이며, 제어부(700)는 상기 측정된 오염도를 복수의 구획으로 나누어 그에 상응하는 전압을 고전압 인가부(220)가 출력하도록 제어할 수도 있다.
상기와 같이 제어부(700)는 공기의 오염 정도에 따라 고전압 인가부(220)를 제어하는 바, 휴대용 공기청정기(100)의 전력소모를 줄일 수 있다.
배출부(260)는 공기청정부(200)에서 발생한 이온을 배출한다. 구체적으로 배출부(260)는 흡입부(240)를 통해 유입된 공기와 함께 각 방전부(211, 212)에서 발생한 음이온과 양이온을 배출한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정부의 격리판을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)가 격리판(230)을 사이에 두고 배치되어 있다. 각 방전부(211, 212)는 브러쉬 형상인 바 굵기와 상기 브러쉬의 촘촘한 정도는 실제와 다르나 설명의 편의를 위해 예시적으로 도시되었다.
음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)는 각각 음이온과 양이온을 방출한다. 그 방향은 방사형이므로 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)가 마주 보는 방향으로도 이온이 방출된다. 상기 마주 보는 방향으로 방출되는 양이온과 음이온이 만나면 결국 클러스터 이온이 되기 전에 사라지게 되어 이온 발생량이 낮아지게 된다.
격리판(230)은 음이온 방전부(211)와 양이온 방전부(212)가 마주보는 방향인 그 사이 지점에 배치되어 이러한 간섭 및 충돌 현상을 방지한다. 도 4를 기준으로 하측에서 상측으로 향하는 기류가 형성된 경우 방출되는 양이온과 음이온은 간섭을 최소화하면서 방출되어 더 많은 이온이 클러스터화 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 구현된 휴대용 공기청정기(100)의 예시적인 형태를 도시한 것이다.
연결부(800)는 클립형태로 형성되어 휴대용 공기청정기(100)의 몸체와 연결되어 있다.
조작부(900)는 버튼 형태로 형성되어 있고 디스플레이부(500)는 배터리의 잔량만을 표시하도록 LED 램프를 이용하여 구현되었다.
상기 LED 램프를 이용하여 다음와 같이 배터리부(400)의 배터리 잔량을 표시할 수 있다.
1) 1개의 램프가 점등: 0~25%
2) 2개의 램프가 점등: 25~50%
3) 3개의 램프가 점등: 50~75%
4) 4개의 램프가 점등: 75~100%
상기 표시 방식과 형식은 예시적인 것이므로 디스플레이부(500)가 LCD 패널로 구현되는 경우 배터리 잔량이 직접 숫자로 표시될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고 디스플레이부(500)는 휴대용 공기청정기(100)의 휴대성을 감소시키지 않는 한도 내에서 공기청정기(100)의 크기와 배터리부(400)의 용량을 고려하여 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
충전포트(600)는 배터리부(400)를 충전하기 위한 제1 포트(610)는 마이크로 5핀 형태로 구현되었고, 외부 기기를 충전하기 위한 제2 포트(620)가 그 아래에 배치되어 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 공기청정 동작 및 해충 퇴치 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에서는 설명의 편의를 고려하여 일부 구성은 생략되었으며 각 구성의 위치와 크기, 비율 등은 본 발명의 일 실시예에 따라 구현된 것으로 예시적인 것이다.
도 6을 참조하면 흡입부(240)는 휴대용 공기청정기(100)의 후면, 좌우 측면인 3면에 배치되어 있다. 화살표 방향으로 외부 공기가 휴대용 공기청정기(100)로 유입되어 공기청정부(200)에 전달된다. 휴대용 공기청정기(100)의 전면에는 배출부(260)가 배치되어 있다. 유입된 외부공기는 전자방사를 위한 유전체로서 작용하여 각 방전부(211, 212)에 의해 발생한 음이온과 양이온은 배출부(260)를 통해 배출된다.
초음파 발생부(300)는 휴대용 공기청정기(100)의 전면 아래쪽에 배치되어 있다. 초음파 발생부(300)는 배출부(260)와 유사하게 원형의 구멍으로 형성되어 있으나 해충 퇴치 효율을 고려하여 다른 모양으로 다른 위치에 배치될 수 있다.
초음파 발생부(300)에서 기 설정된 주파수에 따른 초음파를 생성하여 휴대용 공기청정기(100)의 반경 5미터 이내의 해충을 퇴치할 수 있다.
상기 초음파는 인간이 청취할 수는 없지만 해충, 조류 혹은 그 밖의 동물이 청취할 수 있는 음파에 해당한다. 상기 해충이나 조류 및 그 밖의 동물들 또한 각각의 종류에 따라 초음파 주파수 대역이나 세기에 다르게 반응한다.
이 점에서 초음파 발생부(300)가 발생시키는 초음파의 주파수 및 세기가 조절될 수 있어야 한다. 다른 입력이 없는 경우 초음파 발생부(300)는 기본 설정값(default)에 따른 주파수와 세기로 초음파를 생성한다. 사용자는 조작부(900)를 통해 별도로 상기 주파수 및 세기에 관한 입력을 할 수 있다. 이 경우 조작부(900)는 단순히 하나의 버튼보다는 터치 패널로 구현하거나 버튼과 조그다이얼의 조합으로 구현하는 것이 바람직하다.
조작부(900)는 상기 주파수 및 세기에 관한 입력을 받으면 이를 제어부(700)로 전달한다. 상기 초음파의 주파수 및 세기에 관한 입력을 전달받은 제어부(700)는 초음파 발생부(300)가 상기 입력에 따른 초음파를 생성하도록 제어한다.
일 실시예에 의하면 퇴치하고자 하는 해충이 모기에 해당하는 경우 초음파 발생부(300)는 모기가 싫어하는 대역대의 초음파를 생성하여 방출한다. 해당 초음파는 모기의 천적인 잠자리의 날개짓에 해당하는 주파수일 수 있다. 이 때 특정 주파수의 초음파만 반복하여 방출하는 경우 내성이 생길 수 있으므로 초음파 발생부(300)는 해당 상기 대역대 안에서 기 설정된 주기마다 주파수를 변경하여 방출할 수 있다.
도 6에서 흡입부(240)는 복수개의 홀로 형성되어 공기청정기(100)의 3면에 배치되어 구현되었으나 이에 한정되는 것은 아니며 외부 공기만이 유입되도록 하고 배출부(260)의 위치와 공기청정 효율을 고려하여 다양한 위치와 형태로 구현될 수 있다.
다른 실시예에 의하면 흡입부(240)는 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 필터는 먼지보다 큰 부유물질을 걸러낼 수 있다. 상기 필터에는 헤파필터, 탈취필터 등 다양한 필터가 포함된다.
상기 헤파필터는 공기 중의 먼지 등을 제거하는 에어필터로서 등급에 따라 3μm의 입자에 대해 85~99.975%의 포집능력을 가진다. 상기 탈취필터의 종류로는 물리적 방식으로 냄새 분자를 흡착하는 활성탄 필터와 화학적 방식으로 유해가스를 분해하는 광촉매 필터가 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 공기청정기의 연결부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 연결부(800)는 밴드(810)를 통해 공기청정기(100)의 몸체와 연결되고 클립(820)을 통해 이동 수단에 연결될 수 있다. 밴드(810)는 우레탄 재질일 수 있으나 이에 한정되지 않고 신축성과 마찰력이 있는 종류의 재질을 이용하여 형성될 수 있다.
클립(820)은 상기 이동 수단에 따라 크기를 조절하는 것이 가능하다. 구체적으로 상기 이동 수단이 유모차인 경우 상기 유모차의 프레임 직경에 따라 클립(820)을 조절함으로써 공기청정기(100)를 상기 유모차와 연결할 수 있다.
시중에 판매되는 유모차의 프레임 직경은 매우 다양한 바, 클립(820)의 직경은 상기 유모차와 공기청정기(100)간의 고정이 헐거워지는 경우나 고정 자체가 불가능한 경우가 발생하지 않도록 설정되어야 한다.
구체적으로 클립(820)의 직경은 프레임 직경이 가장 작은 유모차와 가장 큰 유모차의 차이 및 클립(820)의 가동 범위를 함께 고려하여 공기청정기(100)를 해당 유모차에 견고하게 고정할 수 크기의 직경으로 형성된다.
클립(820)은 마찰력을 높이기 위해 상기 유모차의 프레임에 맞닿는 부위에 고무로 형성된 돌기를 구비할 수 있다.
본 발명은 특정 기능들 및 그의 관계들의 성능을 나타내는 방법 단계들의 목적을 가지고 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 요소들 및 방법 단계들의 경계들 및 순서는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다.
상기 특정 기능들 및 관계들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들 및 순서들이 정의될 수 있다. 임의의 그러한 대안적인 경계들 및 순서들은 그러므로 상기 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
추가로, 이러한 기능적 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 어떠한 중요한 기능들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들이 정의될 수 있다. 마찬가지로, 흐름도 블록들은 또한 어떠한 중요한 기능성을 나타내기 위해 여기에서 임의로 정의되었을 수 있다.
확장된 사용을 위해, 상기 흐름도 블록 경계들 및 순서는 정의되었을 수 있으며 여전히 어떠한 중요한 기능을 수행한다. 기능적 구성 요소들 및 흐름도 블록들 및 순서들 둘 다의 대안적인 정의들은 그러므로 청구된 본 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 실시 예들의 용어로, 적어도 부분적으로 설명되었을 수 있다. 본 발명의 실시 예는 본 발명, 그 측면, 그 특징, 그 개념, 및/또는 그 예를 나타내기 위해 여기에서 사용된다. 본 발명을 구현하는 장치, 제조의 물건, 머신, 및/또는 프로세스의 물리적인 실시 예는 여기에 설명된 하나 이상의 실시 예들을 참조하여 설명된 하나 이상의 측면들, 특징들, 개념들, 예들 등을 포함할 수 있다.
더구나, 전체 도면에서, 실시 예들은 상기 동일한 또는 상이한 참조 번호들을 사용할 수 있는 상기 동일하게 또는 유사하게 명명된 기능들, 단계들, 모듈들 등을 통합할 수 있으며, 그와 같이, 상기 기능들, 단계들, 모듈들 등은 상기 동일한 또는 유사한 기능들, 단계들, 모듈들 등 또는 다른 것들일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 휴대용 공기청정기
200 : 공기청정부
300 : 초음파 발생부
400 : 배터리부
500 : 디스플레이부
600 : 충전포트
700 : 제어부
800 : 연결부
900 : 조작부

Claims (8)

  1. 소형 이동수단에 연결하여 공기를 정화하는 휴대용 공기청정기에 있어서,
    외부 공기를 흡입하여 이온을 방출하는 공기청정부;
    해충 퇴치를 위해 기 설정된 주파수의 초음파를 출력하는 초음파 발생부;
    상기 공기청정부의 이온 방출량과 상기 초음파 발생부의 동작을 제어하는 제어부;
    연결된 외부 기기를 충전하고 상기 공기청정기에 전원을 공급하는 배터리부;
    외부전원 또는 상기 외부 기기와 연결되는 충전포트; 및
    상기 이동수단과 상기 공기청정기를 연결하는 연결부;를 포함하고
    상기 공기청정부는,
    다량의 전자를 방사하여 공기 중에 음이온을 발생시키는 음이온 방전부;
    상기 음이온 방전부와 일정 간격을 두고 배치되며 다량의 전자를 방사함으로써 공기 중에 양이온을 발생시키는 양이온 방전부;
    상기 음이온 방전부에 음극의 고전압을 인가하고 상기 양이온 방전부에 양극의 고전압을 인가하는 고전압 인가부; 및
    상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부 사이에 배치되는 격리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 공기청정기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기 설정된 주파수는 50Hz이상 2000Hz이하인 것을 특징으로 하는 휴대용 공기청정기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 이동수단은 유모차이고
    상기 연결부는
    상기 유모차의 프레임 직경에 따라 크기를 조절할 수 있는 클립 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 공기청정기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 격리판은 전기적으로 중성인 것을 특징으로 하는 휴대용 공기청정기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 일정 간격은 상기 양이온과 상기 음이온의 간섭을 고려하여 설정된 것을 특징으로 하는 휴대용 공기청정기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 공기청정기의 동작정보와 상기 배터리부의 배터리 잔량을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 공기청정기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 초음파 발생부는 기 설정된 간격으로 온/오프 동작을 반복하는 것을 특징으로 하는 휴대용 공기청정기.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 공기청정부 및 상기 초음파 발생부의 동작에 관한 입력을 받는 조작부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 공기청정기.
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