KR20200134103A - 공기청정용 팬 기구 및 이를 구비하는 공기청정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선풍기 등과 같은 구동장치에 연결하면 공기청정기로 사용할 수 있고, 정전방식 집진필터의 유효성능 수명을 늘릴 수 있으며, 구동장치의 회전력을 전기 에너지로 변환하여 전계 형성에 사용할 수 있는 공기청정용 팬 기구 및 이를 구비하는 공기청정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기청정용 팬 기구는, 제1 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 제1 디스크와; 제2 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 제2 디스크와; 상기 제1 디스크와 상기 제2 디스크 사이에, 상기 제1 디스크 또는 상기 제2 디스크의 둘레방향을 따라 배치되는 집진필터부와; 상기 제1 디스크의 내면 상에, 상기 제1 디스크의 둘레방향을 따라 구비되는 제1 전극부와; 상기 제2 디스크의 내면 상에, 상기 제2 디스크의 둘레방향을 따라 구비되는 제2 전극부; 및 상기 제1 디스크 또는 상기 제2 디스크를 상기 구동부에 연결시키는 체결구;를 포함한다.
그리고, 상기 집진필터부는, 분극물질이 함유되어 있는 내측 필터층; 분극물질이 함유되어 있는 외측 필터층; 및 상기 내측 필터층과 외측 필터층 사이에 개재되고, 분극물질이 함유되어 있는 중간 필터층을 포함한다.

Description

공기청정용 팬 기구 및 이를 구비하는 공기청정장치{FAN APPARATUS FOR AIR CLEANING AND AIR CLEANER WITH THE SAME}

본 고안은 공기정화를 위한 팬 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선풍기 등과 같은 구동장치에 연결하면 공기청정기로 사용할 수 있고, 정전방식 집진필터의 유효성능 수명을 늘릴 수 있으며, 구동장치의 회전력을 전기 에너지로 변환하여 전계 형성에 사용할 수 있는 공기청정용 팬 기구 및 이를 구비하는 공기청정장치에 관한 것이다.

선풍기는 바람을 일으켜 시원함을 제공하는 기기로서 가격은 저렴하면서도 효율이 좋아 매우 광범위하게 이용되고 있다. 이러한 선풍기는 주로 기온이 높은 여름철을 전후하여 많이 사용되다가, 기온이 내려가는 계절에는 사용 용도가 없어 별도 장소에 보관만하는 계절성 가전제품의 특성을 갖고 있다.

최근에는 미세먼지 및 각종 유해가스 환경으로부터 실내공기를 정화하기 위하여 공기청정기가 많이 사용 보급되고 있으나, 일반적인 가정환경의 공간을 공기정화하기 위해서는 비교적 고가의 공기청정기를 구입해야하는 단점이 있었다.

따라서, 대부분의 가정에서 흔히 사용하고 있는 선풍기를 공기청정기로도 전용할 수 있다면, 선풍기 사용용도의 계절성은 물론 종래 공기청정기의 비용 문제 모두를 동시 해결할 수 있는 바, 그 비용적, 상업적, 용도적 효과가 상당할 수 있다.

종래 공기청정기능을 갖는 선풍기로서 다음과 같은 형태가 개시되어 있다. 한국공개특허 제10-2006-0061418호의 경우 일반 선풍기에 공기청정기능을 부여하기 위하여, 회전날개의 후면부 즉, 보호망 후면 상에 하전된 필름 형태의 필터를 부착시킨 선풍기를 개시하고 있고, 한국공개특허 제10-2004-0093359호의 경우 제올라이트 등과 같은 흡착식 탈취필터를 보호망에 착탈 가능하게 구성한 선풍기를 개시하고 있다.

그런데, 이와 같은 종래 공기청정기능을 갖는 선풍기들은 모두 공기정화 필터를 선풍기의 보호망에 탈부착하는 방식을 채용하고 있어, 필터 표면 상에서의 충분한 풍압을 발생시킬 수 없었고, 이에 따라 필터를 통과하는 공기의 양이 작은 문제가 있었다. 결국, 종래 공기청정기능을 갖는 선풍기는 필터에 의한 풍량 감소는 커지고 미세먼지와 유해가스 제거 성능은 미비하여 선풍기 본래의 기능은 물론 공기청정기로도 부적합한 한계가 있었다.

한편, 집진필터에 의해 공기가 정화되는 과정을 살펴보면, 정화대상 공기는 집진필터 초입(즉, 공기 유입면) 부근에서 상대적으로 더 많은 미세입자가 우선적으로 포집되고, 이에 따라 공기가 유출되는 유출면 쪽으로 갈수록 해당 필터에 포집되는 미세입자의 양이 줄어들게 된다.

따라서, 집진필터 초입 부근에 위치하는 필터층의 공극이 미세입자에 의해 금방 막히게 되어, 결국 유출면 쪽의 필터층은 필터성능이 유효함에도 불구하고, 집진필터를 전체 교체해야 하는 비효율적인 문제가 있었다.

또한, 선풍기의 회전력을 전기에너지로 바꿔 램프 등의 전력으로 사용하는 에너지변환장치가 제안되었다. 그런데, 종래 선풍기용 에너지변환장치는 한국공개특허 제10-2001-0096698호와 같이 선풍기에 일체형 구조로 제작되어 있어, 선풍기 제조시 이러한 에너지변환장치가 탑재되지 않은 통상의 선풍기는 이러한 에너지변환기능을 사용할 수 없는 한계가 있었다.

한국공개특허 제10-2006-0061418호 (2006.06.08 공개) 한국공개특허 제10-2004-0093359호 (2004.11.05 공개) 한국공개특허 제10-2001-0096698호 (2001.11.08 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 단순히 선풍기 날개를 교체하는 방식만으로 통상의 선풍기를 공기청정기로 전용할 수 있는 공기청정용 팬 기구를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 공기 유출면 쪽에 가까운 필터층일수록 상대적으로 더 많은 미세입자가 우선적으로 포집될 수 있어, 결국 집진필터의 유효성능 수명을 늘릴 수 있는 공기청정용 팬 기구 및 공기청정장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 에너지변환장치를 통상의 선풍기와 별개의 구성으로 제공할 수 있고, 이러한 에너지변환장치를 사용 중인 선풍기에 손쉽게 장착 사용할 수 있으며, 이를 통해 선풍기의 회전력을 전기에너지로 바꿔 사용할 수 있는 공기청정용 팬 기구 및 공기청정장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기청정용 팬 기구는, 제1 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 제1 디스크와; 제2 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 제2 디스크와; 상기 제1 디스크와 상기 제2 디스크 사이에, 상기 제1 디스크 또는 상기 제2 디스크의 둘레방향을 따라 배치되는 집진필터부와; 상기 제1 디스크의 내면 상에, 상기 제1 디스크의 둘레방향을 따라 구비되는 제1 전극부와; 상기 제2 디스크의 내면 상에, 상기 제2 디스크의 둘레방향을 따라 구비되는 제2 전극부; 및 상기 제1 디스크 또는 상기 제2 디스크를 상기 구동부에 연결시키는 체결구;를 포함한다.

그리고, 상기 집진필터부는, 분극물질이 함유되어 있는 내측 필터층; 분극물질이 함유되어 있는 외측 필터층; 및 상기 내측 필터층과 외측 필터층 사이에 개재되고, 분극물질이 함유되어 있는 중간 필터층을 포함한다.

그리고, 상기 내측 필터층, 상기 외측 필터층 및 상기 중간 필터층은, 상기 제1,2 공기 유입구를 통해 유입되는 공기가 상기 내측 필터층, 상기 중간 필터층 및 상기 외측 필터층 순서로 통과하도록 배치된다.

그리고, 집진필터부는 다음의 조건식 1을 만족하도록 구성된다.

조건식 1

K1〈 K2〈 K3

(여기서, K1: 내측 필터층의 분극물질 함유량, K2: 중간 필터층의 분극물질 함유량, K3: 외측 필터층의 분극물질 함유량)

본 발명에 따른 공기청정용 팬 기구 및 공기청정장치에 의하면, 일상생활에서 흔히 사용하는 선풍기에 팬 유닛을 단순 장착하기만 하면 선풍기를 공기청정기로 전용할 수 있는 바, 계절성 가전제품이였던 선풍기를 사계절 가전제품으로 사용할 수 있고, 특히 별도의 공기청정기를 구입 또는 비치하지 않고도 비교적 저렴한 비용으로 통상의 공기청정기 수준의 공기정화기능을 향유할 수 있게 되었다.

본 발명에 따른 공기청정용 팬 기구 및 공기청정장치에 의하면, 공기 유출면 쪽에 가까운 필터층일수록 상대적으로 더 많은 미세입자가 우선적으로 포집될 수 있어, 결국 집진필터의 유효성능 수명을 늘릴 수 있게 되었다.

본 발명에 따른 공기청정용 팬 기구 및 공기청정장치에 의하면, 구동장치의 회전력을 전기에너지로 변환하는 에너지변환장치를 통상의 선풍기와 별개의 구성으로 제공할 수 있고, 이러한 에너지변환장치를 사용 중인 선풍기에 손쉽게 장착하여 전력원으로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 팬 기구의 제1 디스크의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 팬 기구의 제2 디스크의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 팬 기구의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 분극물질을 포함하는 집진필터부의 각 필터층을 나타낸 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 제1 디스크의 내면 상에 배치된 집진필터부를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 제2 디스크의 내면 상에 배치된 집진필터부를 도시한 평면도.
도 7은 본 발명의 집진필터에 함유된 분극물질이 분극된 상태를 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 구동부로서 선풍기의 모터 및 구동축을 도시한 측면도.
도 9는 본 발명에 따른 제1 체결구 및 이에 형성된 삽입홀과 제1,2,3 요홈부를 도시한 상측면도.
도 10은 본 발명에 따른 발전유닛의 고정자의 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 발전유닛의 회전자의 사시도.
도 12는 본 발명에 따른 발전유닛의 분해 사시도.
도 13은 본 발명에 따른 발전유닛의 결합 사시도.
도 14는 본 발명에 따른 발전유닛이 선풍기 모터의 구동축에 결합된 모습을 나타낸 단면도.
도 15는 본 발명에 따른 팬 기구를 구비하는 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 16은 본 발명에 따른 팬 기구를 구비하는 공기청정기의 분해 사시도.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "갖다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것인데, 이는 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 본 명세서에서 지칭하는 "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 경우뿐만 아니라 대상 부분의 앞 또는 뒤에 위치하는 경우도 포함한다.

또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 팬 기구의 제1 디스크의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 팬 기구의 제2 디스크의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 팬 기구의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 공기청정용 팬 기구는 선풍기 모터와 같은 구동부로부터 회전력을 받아 축 회전함으로써 공기청정을 수행하는 기구로서, 제1 디스크(10), 제2 디스크(60), 집진필터부(20), 전극부(91,92) 및 체결구(40)를 포함하고, 바람직하게는 발전유닛을 더 포함한다.

제1 디스크(10)는 집진필터부(20)를 지지하는 베이스 플레이트로서, 집진필터부(20)를 사이에 두고 제2 디스크(60)와 대향하는 구조로 배치된다.

제1 디스크(10)는 선풍기 모터와 같은 구동부(1)에 연결되어 모터(1)로부터 회전력을 받아 그 중심을 축으로 회전 동작하도록 구성된다.

제1 디스크(10)는 공기 유입구(이하, '제1 공기 유입구(13)'라 칭함)가 관통 형성되어 있어, 제1 디스크(10)의 회전시 제1 공기 유입구(13)를 통해 외부공기가 내부로 유입되고, 유입 공기는 기압차에 의해 집진필터부(20) 측으로 이동하게 된다. 제1 공기 유입구(13)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 예컨대 원형, 원호형, 다각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 제1 디스크(10)는 제1 공기 유입구(13)가 중심부에 형성되어 있는 환형의 판체로 구성될 수 있고, 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

또 다른 실시예로서, 제1 디스크(10)는 원판형으로 구성되고, 이 원판에 다수 개의 제1 공기 유입구(13)가 관통 형성되어 있는 형태로 구성될 수 있다. 상기 경우 제1 공기 유입구(13)는 원형, 원호형, 다각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

제2 디스크(60)는 제1 디스크(10)와 함께 집진필터부(20)를 지지하는 또 다른 베이스 플레이트로서, 집진필터부(20) 상에 배치되어 이 집진필터부(20)를 사이에 두고 제1 디스크(10)와 대향하는 구조로 구비된다.

제2 디스크(60)는 접착제 등을 통해 집진필터부(20) 상에 부착 고정되거나, 또는 제2 디스크(60)에 형성된 체결구(70)를 통해 선풍기 모터 등의 구동부(1)에 연결될 수 있다. 도 2 실시예의 경우, 제2 디스크(60)는 이의 중심부에 구비되는 체결구(70)를 통해 제1 디스크(10)의 중심부에 구비되는 체결구(40)와 결합되고, 이를 통해 모터(1)의 구동축(2)에 연결되도록 구성하였다.

제2 디스크(60)는 제1 디스크(10)와 마찬가지로 공기 유입구(이하, '제2 공기 유입구(63)'라 칭함)가 관통 형성될 수 있다. 상기 경우, 제2 디스크(60)의 회전시 제2 공기 유입구(63)를 통해 유입되는 공기는 기압차에 의해 집진필터부(20) 측으로 이동하게 된다. 제2 공기 유입구(63)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 예컨대 원형, 원호형, 다각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

제1 디스크(10)에는 공기 유입구(13)가 필수적으로 형성되어야 하나, 제2 디스크(60)는 공기 유입구(63)가 형성되지 않더라도 무방하며, 만약 공기 유입구가(63)가 형성될 경우 제1 공기 유입구의 총면적보다 작은 면적으로 설계하는 것이 바람직하다. 이는, 제1 공기 유입구(13)와 제2 공기 유입구(63)의 단위 시간당 공기 유입량에 차이를 부여함으로써 모터 과열 문제를 해결할 수 있기 때문이다. 이와 같은 제1,2 공기 유입구(13,63) 간의 면적차를 부여하기 위해, 제2 디스크(60)에는 제2 공기 유입구(63)의 크기를 조절하기 위한 차폐판(61)이 더 장착될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 제2 디스크(60)는 플라스틱 재질의 원판형 모양으로 구성될 수 있으며, 이 원판에 제2 공기 유입구(63)가 관통 형성되어 있는 형태로 구성될 수 있다. 상기 경우 제2 공기 유입구(63)는 원형, 원호형, 다각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 분극물질을 포함하는 집진필터부의 각 필터층을 나타낸 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1 디스크의 내면 상에 배치된 집진필터부를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제2 디스크의 내면 상에 배치된 집진필터부를 도시한 평면도이다. 참고로, 도 4에서 'D1,D2,D3'는 공기 유동 방향으로서, 'D1,D2'는 정화처리 전의 공기가 집진필터로 유입되는 방향을 의미하고, D3는 정화가 완료된 후 외부로 배출되는 방향을 의미한다.

집진필터부(20)는 제1,2 공기 유입구(13,63)를 통해 유입되는 공기 내의 유해 미세입자를 걸러내기 위한 필터로서, 전체적으로 원형 또는 다각형의 띠 형상으로 구성되어 제1 디스크(10)와 제2 디스크(60) 사이에 제1 디스크(10) 또는(및) 제2 디스크(60)의 둘레를 따라 배치된다.

집진필터부(20)는 다수의 미세공이 형성되어 있는 필터를 사용할 수 있고, 부직포, 천, 스폰지, 세라믹 등 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 헤파 필터(HEPA filter) 내지 부직포 필터와 같이 불규칙하게 배열된 섬유 구조로 이루어진 필터로 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 집진필터부(20)는 제1 디스크(10)의 내면 상에 양면이 지그재그로 반복 절곡된 구조로 형성될 수 있다. 상기 경우, 집진필터부(20)는 제1 디스크(10)의 원형 둘레를 따라 요철 모양이 반복된 파형 모양을 이루게 된다.

이러한 집진필터부(20)는 다수 겹으로 이루어지고, 상기 다수 겹은 적어도 내측 필터층(21), 외측 필터층(24) 및 중간 필터층(22)을 포함한다.

내측 필터층(21)은 헤파필터, 부직포, 섬유 등의 필터에 분극물질(30)이 함유되어 있는 필터재로서, 분극물질(30)이 함유된 필터층들 중 최내곽에 배치되는 필터층에 해당한다.

여기서, 내측 필터층(21)이 배치되는 상기 '최내곽'이 의미하는 바에 대하여 부가적으로 설명하면 다음과 같다. 집진필터부(20)는 분극물질(30)이 포함되는 않는 필터층을 더 포함할 수 있는데, 상기 경우, 분극물질(30)이 포함되는 않는 필터층은 배제한 상태를 가정했을 때, 분극물질(30)이 함유된 필터층들 중에서 내측 필터층(21)이 최내곽에 배치됨을 의미하는 것이다.

외측 필터층(24)은 헤파필터, 부직포, 섬유 등의 필터에 분극물질(30)이 함유되어 있는 필터재로서, 분극물질(30)이 함유된 필터층들 중 최외곽에 배치되는 필터층에 해당한다.

여기서, 외측 필터층(24)이 배치되는 상기 '최외곽'이 의미하는 바에 대하여 부가적으로 설명하면 다음과 같다. 집진필터부(20)는 분극물질(30)이 포함되는 않는 필터층을 더 포함할 수 있는데, 상기 경우, 분극물질(30)이 포함되는 않는 필터층은 배제한 상태를 가정했을 때, 분극물질(30)이 함유된 필터층들 중에서 외측 필터층(24)이 최외곽에 배치됨을 의미하는 것이다.

중간 필터층(22)은 헤파필터, 부직포, 섬유 등의 필터에 분극물질(30)이 함유되어 있는 필터재로서, 내측 필터층(21)과 외측 필터층(24) 사이에 개재되는 필터층에 해당한다.

따라서, 내측 필터층(21), 외측 필터층(24) 및 중간 필터층(22)은 제1,2 공기 유입구를 통해 유입되는 공기가 내측 필터층(21), 중간 필터층(22) 및 외측 필터층(24) 순으로 통과하도록 배치되는 구조를 갖는다.

특히, 내측 필터층(21), 외측 필터층(24) 및 중간 필터층(22)은 다음의 조건식 1을 만족하도록 구성된다.

조건식 1

K1〈 K2〈 K3

(여기서, K1: 내측 필터층의 분극물질 함유량, K2: 중간 필터층의 분극물질 함유량, K3: 외측 필터층의 분극물질 함유량)

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 분극물질(30)이 함유된 필터층들 중, 내측 필터층(21)이 분극물질 함유량이 가장 적고, 중간 필터층이 그 다음으로 분극물질 함유량이 적으며, 외측 필터층(24)이 분극물질 함유량이 가장 크도록 구성된다.

따라서, 집진필터부(20)는 내측 필터층(21)에서 외측 필터층(24)으로 갈수록 분극물질 함유량이 더 높아지도록 구성된다.

한편, 중간 필터층(22)은 한 개의 필터층으로 이루어지거나, 또는 도 4의 실시예와 같이 복수 개의 필터층으로 이루어질 수 있다. 중간 필터층이 다수 개의 필터층으로 구성될 경우, 중간 필터층은 제1 중간필터층(22), 제2 중간필터층 (23),..., 제N 중간필터층을 포함하는 다수 겹으로 구성된다.

중간 필터층이 다수의 필터층을 포함하는 다수 겹으로 구성될 경우, 다수 개의 중간 필터층은 외측 필터층(24)에 가까운 중간 필터층일수록 분극물질 함유량이 더 높아지도록 구성된다.

즉, 집진필터부(20)가 내측 필터층(21), 제1 중간필터층(22), 제2 중간필터층(23), 제3 중간필터층 및 외측 필터층(24)으로 순으로 적층된 경우를 가정하면, 중간 필터층은 제1 중간필터층(22), 제2 중간필터층(23) 및 제3 중간필터층 순으로 분극물질 함유량이 증가하도록 구성된다.

조건식 1에서 설명한 바와 같이, 제1 중간필터층(22)의 분극물질 함유량은 내측 필터층(21)의 분극물질 함유량보다는 많고, 외측 필터층(24)의 분극물질 함유량보다는 적은 것은 물론이다.

마찬가지로, 제2 중간필터층(23)의 분극물질 함유량은 내측 필터층(21)의 분극물질 함유량보다는 많고, 외측 필터층(24)의 분극물질 함유량보다는 적은 것은 물론이다.

집진필터부(20)의 필터층들이 조건식 1을 만족하도록 구성하는 이유에 대하여 설명하면 다음과 같다.

집진필터에 의해 공기가 정화되는 과정을 살펴보면, 정화대상 공기는 집진필터 초입(즉, 공기 유입면) 부근에서 상대적으로 더 많은 미세입자가 우선적으로 포집되고, 이에 따라 공기가 유출되는 유출면 쪽으로 갈수록 해당 필터에 포집되는 미세입자의 양이 줄어들게 된다.

따라서, 집진필터 초입 부근에 위치하는 필터층의 공극이 미세입자에 의해 금방 막히게 되어, 결국 유출면 쪽의 필터층은 필터성능이 유효함에도 불구하고, 집진필터를 전체 교체해야 하는 비효율적인 문제가 발생하게 된다.

그런데, 본원 발명과 같이 내측 필터층(21)에서 외측 필터층(24)으로 갈수록 분극물질 함유량이 증가하도록 구성하면, 공기 유출면 쪽에 가까운 필터층일수록 상대적으로 더 많은 미세입자가 우선적으로 포집되어 결국 집진필터의 유효성능 수명을 늘릴 수 있게 된다.

이와 같이, 내측 필터층(21), 중간 필터층 및 외측 필터층(24)에 함유되는 분극물질(30)은 유전체 또는 도전체를 포함한다.

분극물질(30)은 유전체 분말일 수 있으며, 상기 경우 유전체 분말은 TiO₂ 또는 BaTiO₂와 같은 강유전체 분말일 수 있다.

분극물질(30)은 도전체 분말일 수 있으며, 상기 경우 도전체 분말은 금속 분말일 수 있다.

분극물질(30)이 함유된 내측 필터층(21), 중간 필터층 및 외측 필터층(24)은 다음과 같은 방법으로 형성할 수 있다.

예컨대, 폴리머와 분극물질(30)을 혼합방사하여 필라멘트의 섬유재를 제조할 수 있다. 또는, 섬유형성용액에 분극물질(30) 분말을 혼합하여 전기방사용액을 제조한 후, 이를 전기방사하여 정전성능을 가지 내측/중간/외측 필터층을 제조할 수 있다.

또 다른 예로, 헤파 필터 또는 부직포 필터와 같은 섬유재에 분극물질(30)을 코팅하나, 섬유재 표면에 직접 도포하거나, 분극물질(30)이 분산된 용액에 섬유재를 침지하거나, 또는 화학적 증착법, 분무법, 함침법 등을 통해, 분극물질(30)이 함유된 필터층을 제조할 수 있다.

분극물질(30)이 함유된 필터층의 제조가 완료되면, 이를 방전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

방전처리는 코로나(Corona) 방전처리일 수 있다. 상기 경우, 코로나방전처리는 산소 분위기하에서 10 ~ 100KV의 통상적인 방법으로 실시할 수 있다. 이와 같이 코로나 방전처리를 수행하면, 정전기력이 20 ~ 50% 상승될 수 있고, 정전성능 지속기간을 증가시킬 수 있다.

내측/중간/외측 필터층의 분극물질 함유량은 각각 해당 필터층의 중량 대비 0.05 내지 10 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는, 분극물질 함유량이 0.05 중량% 미만이면 제조된 필터층이 집진에 유효한 정전성능을 나타내지 못하게 되고, 10 중량%를 초과하면 섬유에 비드(beed)가 발생하여 표면특성이 저하되기 때문이다.

전극부는 집진유닛의 집진성능을 더욱 높이기 위해 전계를 형성하는 구성으로서, 제1 전극부(91)와 제2 전극부(92)를 포함한다.

그리고, 제1 전극부(91)와 제2 전극부(92)는 후술할 발전유닛과 전기적으로 연결되어, 선풍기 모터(1)의 구동시 상기 발전유닛에 의해 생성되는 전력이 인가되어 전계를 형성하도록 구성된다.

제1 전극부(91)는 제1 디스크(10)의 내면 상에, 제1 디스크(10)의 둘레방향을 따라 형성된다. 따라서, 제1 전극부(91)는 집진필터부(20) 상단부 위에 구비되고, 공기가 집진필터부(20)를 통과하는 방향과 대략 평행하게 배치되는 구조를 이루게 된다.

제1 전극부(91)는 도전성 물질이 제1 디스크(10)의 내면에 코팅된 코팅층 형태로 형성되거나, 또는 별도의 도전성 박판으로 형성되어 제1 디스크(10)의 내면에 부착될 수도 있다.

제2 전극부(92)는 제2 디스크(60)의 내면 상에, 제2 디스크(60)의 둘레방향을 따라 형성된다. 따라서, 제2 전극부(92)는 집진필터부(20) 하단부 밑에 구비되고, 공기가 집진필터부(20)에 유입/유출되는 방향과 대략 평행하게 배치되는 구조를 이루게 된다.

제2 전극부(92)는 도전성 물질이 제2 디스크(60)의 내면에 코팅된 코팅층 형태로 형성되거나, 또는 별도의 도전성 박판으로 형성되어 제1 디스크(10)의 내면에 부착될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 집진필터에 함유된 분극물질이 분극된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

제1 전극부(91)와 제2 전극부(92)에 전력이 인가되면, 공기의 집진필터 통과 방향에 대략 수직하게 전계가 형성되고, 이로 인해 집진필터부 내부를 통과하는 먼지입자는 두 가지의 힘을 받게 된다.

외부 전기장하에서, 분극물질(30)이 함유된 집진필터부(20)를 통과하는 먼지입자는 정전기적 분극력(Polarization Force)을 받게 된다. 집진필터부(20)에 인가된 전기장으로 인해 발생한 정전기력은 유입되는 먼지입자와 분극물질(30)에 쌍극자 모멘트를 유도하여 먼지입자와 분극물질(30)을 분극시킨다. 이때, 먼지입자에 작용하는 분극력의 크기는 전기장 세기의 제곱에 비례한다. 이와 같이 분극된 먼지입자가 분극된 분극물질(30)에 가까워지면 정전기적 분극력이 작용하게 되고, 이에 의해 해당 먼지입자는 집진필터부(20)에 포집 제거된다.

또한, 대전된 먼지입자는 분극된 분극물질(30) 주변의 전기장으로 인해 정전기력인 쿨롱력(Coulombic Force)을 받게 되어 집진필터부(20)에 포집됨으로써 제거된다. 이때, 쿨롱력의 크기는 먼지입자의 대전량와 전기장의 세기에 비례한다.

도 9는 본 발명에 따른 제1 체결구 및 이에 형성된 삽입홀과 제1,2,3 요홈부를 도시한 상측면도이다.

체결구(40)는 구동부(1)(예컨대, 선풍기 모터)의 회전구동을 팬 기구에 연동시키기 위한 구성으로서, 제1 디스크(10) 또는 제2 디스크(60)를 구동부의 구동축(2)에 연결시킬 수 있도록 구성된다.

일 실시예에 따르면, 체결구(40)는 지지대(50)를 통해 제1 디스크(10)에 연결될 수 있다. 상기 경우, 체결구(40)는 원통형으로 구성되어 제1 디스크(10)의 중심부 즉, 원형의 공기 통과공의 중심에 위치하고, 체결구(40)에 형성된 삽입홀(41)이 제1 디스크(10)의 중심축 상에 위치하도록 구성된다. 여기서, 제1 디스크(10)의 상기 '중심축'은 제1 디스크의 회전축일 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 체결구(40)는 지지대(53)를 통해 제2 디스크(60)에 연결 및 고정될 수도 있다. 상기 경우, 제2 디스크(60)는 원형 또는 환형의 판체로 구성되고, 체결구(40)는 이 원형 또는 환형 판체의 중심부에 위치하여 체결구(40)의 삽입홀(41), 제2 디스크(60)의 중심축 및 제1 디스크(10)의 중심축이 모두 동일 선상에 있도록 구성된다.

구동부(1)에 결합되는 체결구(이하, '제1 체결구(40)'라 함)는 다수 개의 지지대(50)를 통해 제1 디스크(10)와 연결되며 제1 디스크(10)의 중심부에 고정되게 구성될 수 있다. 그리고 제2 디스크(60)의 중심부에는 다수 개의 지지대(53)를 통해 제2 디스크(60)에 연결 고정되는 또 다른 체결구(이하, '제2 체결구(70)'라 함)를 형성하여, 이 체결구(70)를 통해 제2 디스크(60)가 제1 디스크(10)에 결합될 수 있도록 구성될 수 있다.

제1 체결구(40)는 구동부(1)의 구동축(2)이 삽입 관통할 수 있도록 그 중심부에 형성되어 있는 삽입홀(41), 및 제1 체결구(40)의 일면에 상기 삽입홀(41)을 중심으로 형성되는 한 쌍의 제1 요홈부(45)를 포함하고, 바람직하게는 제2 요홈부(46)를 더 포함할 수 있다.

제1 체결구(40)의 삽입홀(41)은 선풍기 모터(1)의 구동축(2)과 실질적으로 결합되는 구성으로서, 제1 체결구(40)의 높이방향을 따라 제1 체결구(40)에 관통 형성되는 중공 구조로 이루어진다. 여기서, 제1 체결구(40)의 높이방향이란 제1 체결구(40)가 모터(1)의 구동축(2)에 결합된 상태를 기준으로 이 구동축(2)의 장축방향을 지칭한다.

바람직한 실시예에 따르면, 삽입홀(41)은 제1 체결구(40)의 중심축에 형성되어, 제1 디스크(10)의 중심축, 제1 체결구(40)의 중심축 및 삽입홀(41)의 중심축이 모두 동일 선상에 위치하도록 구성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 구동부로서 선풍기의 모터 및 구동축을 도시한 측면도이다. 통상의 선풍기 모터(1)는 모터(1)의 전면으로 돌출되어 종래 선풍기 날개와 결합되는 구동축(2)이 설치되어 있고, 이 구동축(2)의 후단부에는 한 쌍의 걸림쇠(3)가 대칭 구조로 형성되어 있으며, 전단부에는 나사산부(4)가 형성되어 있다. 그리고 이 나사산부(4)에는 조임캡이 나사체결되어 종래 선풍기 날개를 구동축(2)에 결합 고정시키도록 구성되어 있다. "모터 구동축(2)의 장축길이(L1)"는 이처럼 구동축(2)의 전체 길이 중 걸림쇠(3)부터 나사산부(4) 선단(즉, 구동축(2)의 일측 종단)까지의 길이를 지칭한다.

제2 디스크(60) 및 제1 디스크(10)는 제1 체결구(40)를 통해 선풍기 모터(1)와 연결되어 모터(1)의 회전력을 전달받고, 제1 체결구(40)는 삽입홀(41)을 통해 모터(1)의 구동축(2)과 연결되도록 구성된다.

제1 요홈부(45)는 제1 체결구(40)의 일면에 삽입홀(41)을 중심으로 상호 대칭 구조로 형성되는 걸림쇠 결합홈으로서, 제1 체결구(40)의 삽입홀(41)에 선풍기 모터(1)의 구동축(2)을 삽입하면 이 구동축(2)의 후단부에 돌출 형성되어 있는 한 쌍의 걸림쇠(3)가 제1 요홈부(45)에 삽입 결합된다.

이와 같은 제1 요홈부(45)와 걸림쇠(3) 간의 결합에 의해 구동축(2)의 회전력이 제1 체결구(40)로 전달될 수 있어 선풍기의 온(On)시 모터(1) 구동에 연동하여 제1 체결구(40)가 축회전하게 되고, 이에 의해 제2 디스크(60)와 제1 디스크(10)의 회전동작을 유발됨으로써 본 발명의 팬 기구가 공기정화 기능을 수행할 수 있게 된다.

바람직한 실시예에 따르면, 요홈부는 제1 요홈부(45) 외에 제2 요홈부(46)를 더 포함할 수 있다.

더 나아가 본 고안의 집진유닛은 제3 요홈부(47), 제4 요홈부,..., 제N 요홈부를 더 포함할 수 있다. 상기 경우, 제3 요홈부(47)는 제1 체결구(40)의 일면에 삽입홀(41)을 중심으로 상호 대칭 구조로 형성되는 걸림쇠 결합홈으로서, 그 기능은 제1 요홈부(45)와 동일하다. 그리고, 제1,2,3 및 제N 요홈부는 요홈의 깊이가 모두 다르게 형성된다.

이와 같이 제2 요홈부(46) 내지 제N 요홈부를 더 구비할 경우, 본 발명의 팬 기구에 호환성을 부여할 수 있게 된다. 즉, 현재 가정 또는 업소용으로 생산 판매되고 있는 대부분의 선풍기의 경우 그 모터 구동축(2)의 장축길이(L1)는 30 ~ 80㎜ 범위 내에서 다양한 길이로 제조되고 있다. 따라서, 각 선풍기는 제조사 별로 나사산부(4)에서 걸림쇠(3)까지의 길이가 상이하다.

한편, 본 발명의 팬 기구의 모터 구동축(2) 결합 구조를 살펴보면, 구동축(2)이 제1 체결구(40)의 삽입홀(41) 및 제2 체결구(70)의 삽입홀(71)을 순차적으로 관통한 후 구동축(2)의 나사산부(4)가 제2 체결구(70) 외부로 돌출되고, 이렇게 돌출된 나사산부(4)에 회전캡(300)을 나사체결함으로써 제1,2 체결구(40,70)가 구동축(2)에 연결 고정된 상태가 된다.

그리고, 각 선풍기는 제조사 별로 구동축(2)의 장축길이(L1)가 다수 개 타입으로 존재하는 바, 이와 같이 구동축(2)의 다양한 장축길이(L1)에 상관없이 제1 체결구(40)를 모터 구동축(2)에 결합 고정시킬 수 있어야 한다.

그런데, 본 발명의 팬 기구는 제1 체결구(40)에 제1 요홈부(45) 외에 제2 요홈부(46), 제3 요홈부(47)와 같이 다양한 깊이의 요홈부를 형성함으로써, 하나의 집진유닛으로 다양한 구동축(2) 길이(L1)에 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 팬 기구에 의하면, 상이한 깊이로 구성된 다수 개의 요홈부 중, 사용자 선풍기의 구동축 장축길이(L1)에 알맞은 요홈부를 선택 적용할 수 있어, 하나의 집진유닛으로 제조사별 다양한 선풍기에 호환 사용할 수 있게 된다.

결국, 본 발명의 팬 기구는 일상생활에서 흔히 사용하는 선풍기에 특화된 구조로 구성됨으로써, 선풍기의 종류에 상관없이 종래 선풍기 팬을 탈거하고 대신 본 발명의 팬 기구를 장착하기만 하면 종래 선풍기를 공기청정기로도 전용할 수 있게 되는 것이다.

제2 체결구(70)는 제2 디스크(60)와 제1 디스크(10)를 상호 결합시키기 위한 구성으로서, 모터 구동축(2)이 삽입 관통할 수 있도록 그 중심부에 삽입홀(71)이 형성되어 있다. 참고로, 제2 체결구(70)는 제1 체결구(40)와 동일한 모양 및 구조로 형성하여도 무방하다.

일 실시예에 따르면, 제1 체결구(40)에 복수의 체결공(48)이 형성되고, 제2 체결구(70) 역시 복수의 체결공(78)이 형성될 수 있다. 상기 경우, 제1 체결구(40)의 체결공(48)을 관통하여 제2 체결구(70)의 체결공(78)에 나사결합되는 장나사를 통해, 제1 체결구(40)와 제2 체결구(70)가 상호 결합될 수 있고, 이에 의해 제2 디스크(60)와 제1 디스크(10)가 상호 조립되어 하나의 집진유닛을 구성할 수 있게 된다.

지지대(50)는 제1 디스크(10)의 중심축 상에 삽입홀(41)이 위치하도록 제1 체결구(40)를 지지 고정하는 구성으로서, 일단부는 제1 체결구(40)에 연결되고, 타단부는 제1 디스크(10) 또는 제2 디스크(60)에 연결되는 막대형 부재로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 지지대(50)의 일단부는 제1 체결구(40)에 연결되고, 타단부는 제1 디스크(10)에 연결되어, 제1 디스크(10)의 중심부에 제1 체결구(40)가 고정되도록 구성될 수 있다.

지지대(50)를 막대형 부재로 구성할 경우, 지지대(50)는 다수 개로 구비될 수 있고, 다수 개의 지지대(50)는 제1 체결구(40)를 중심으로 방사상 또는 십자형으로 뻗어 있는 구조로 구성할 수 있다.

본 발명의 팬 기구가 제2 체결구(70)를 더 포함할 경우, 제2 디스크(60)의 중심축 상에 제2 체결구(70)가 위치하도록 이를 지지하는 지지대(53)를 더 포함할 수 있다. 상기 경우, 지지대(53)의 일단부는 제2 체결구(70)에 연결되고, 타단부는 제2 디스크(60)에 연결되는 막대형 부재로 이루어져, 제2 디스크(60)의 중심부에 제2 체결구(70)를 고정시킬 수 있다.

한편, 제2 디스크(60)에 제2 공기유입구(63)가 형성되지 않을 경우, 전술한 별도의 지지대(53) 없이, 제2 디스크(60)의 판체 중 중심부 영역에 제2 체결구(70)가 부착 내지 장착되거나 또는 일체형으로 성형 구비될 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 발전유닛의 고정자의 사시도이고, 도 11은 본 발명에 따른 발전유닛의 회전자의 사시도이고, 도 12는 본 발명에 따른 발전유닛의 분해 사시도이고, 도 13은 본 발명에 따른 발전유닛의 결합 사시도이고, 도 14는 본 발명에 따른 발전유닛이 선풍기 모터의 구동축에 결합된 모습을 나타낸 단면도이다.

도 10 내지 도 14를 참조하면, 발전유닛은 회전캡(300), 회전자(200), 고정자(100) 및 무게추(150)를 포함한다.

회전캡(300)은 선풍기 모터(1)의 구동축(2)에 결합되어 이 구동축(2)의 회전시 함께 회전하도록 구성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 회전캡(300)은 통상의 선풍기 모터(1)의 구동축(2)의 일단부에 나사결합되어 팬 유닛이 구동축(2)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 선풍기날개 조임캡 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 '팬 유닛'이란, 통상의 선풍기 모터(1)의 구동축(2)에 장착되어 바람을 일으키는 선풍기 날개이거나 또는 본 발명의 팬 기구일 수 있다.

회전캡(300)을 조임캡 형태로 형성할 경우, 회전캡(300)은 중심에 체결홈이 형성되고, 이 체결홈이 구동축(2)의 전단부에 형성된 나사산부(4)에 나사체결됨으로써 회전캡(300)이 구동축(2)에 결합되고, 이 구동축(2)의 회전시 함께 회전하게 된다.

회전자(200)는 회전캡(300)에 고정되어 구동부(1)의 구동에 따른 회전캡(300)의 회전시 함께 회전하도록 구성된다. 이러한 회전자(200)는 코일(240) 및 코일 고정 베이스(210)를 포함한다.

코일(240)은 구동부(1)의 회전력을 이용하여 자기장의 변화를 유도하고 이를 통해 유도기전력을 발생시키는 도체로서, 코일 고정 베이스(210)의 릴(230)에 감겨있는 권선 형태로 구비될 수 있다.

코일 고정 베이스(210)는 코일(240)이 고정되는 부재로서, 구체적으로 코일(240)이 권취된 형태로 구비될 수 있도록 하고, 이 권취코일(240)이 회전캡(300) 상에 고정되어 회전캡(300)의 회전시 함께 회전할 수 있도록 하는 부재이다.

코일 고정 베이스(210)는 중심체(220), 샤프트홀(260) 및 다수 개의 릴(230)을 포함할 수 있다. 상기 경우, 다수 개의 릴(230)은 중심체(220)의 둘레를 따라 돌출되게 형성될 수 있고, 바람직하게는 중심체(220)의 중심을 기준으로 방사상 구조 형성될 수 있다.

그리고, 코일(240)은 각각의 릴(230)에 감겨있는 다수 개의 권취 코일 형태로 구비될 수 있다. 따라서, 본 고안의 코일(240)은 다수 개의 권취 코일이 중심체(220)를 중심으로 환형으로 배치된 구조를 이루게 된다.

샤프트홀(260)은 중심체(220)의 중심부에 구비되어 고정자(100)의 샤프트(120)와 결합된다. 일 실시예에 따르면, 샤프트홀(260)은 중심체(220)의 중심에 관통 형성된 장홀 내지 장홈 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 샤프트홀(260)은 중심체(220)와는 별도의 부재에 형성될 수 있다. 즉, 중공의 관체가 중심체(220)의 중심에 고정되게 형성할 수 있으며, 상기 경우, 이 관체의 중공이 샤프트홀(260)에 해당하게 된다.

코일 고정 베이스(210)는 고정체(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 경우, 중심체(220)는 고정체(250)의 상면 상에 고정 형성되고, 이 고정체(250)가 회전캡 (200)의 일면 상에 부착됨으로써 코일(240)이 회전캡(200) 상에 고정될 수 있다.

고정체(250)는 판체로 형성되어, 접착제/실리콘 부착 또는 나사체결 등의 방식으로 회전캡(300)의 상부 외면 상에 고정될 수 있다. 여기서, 상기 '회전캡(300)의 상부 외면'이란 회전캡(300)을 모터 구동축(2)에 결합할 경우 선풍기의 정면을 향하는 일면을 지칭한다.

고정자(100)는 회전자(200)에 결합되어 코일(240) 주변에 자계를 형성하기 위한 구성으로서, 영구자석(110) 및 자석 고정 베이스(130)를 포함하고, 바람직하게는 샤프트(120)를 더 포함할 수 있다.

영구자석(110)은 고정자(100)가 회전자(200)에 결합될 시 코일(240)에 근접하게 배치되어, 유도기전력을 발생시키기 위한 자계를 형성한다.

영구자석(110)은 자석 고정 베이스(130)에 N극(110a)과 S극(110b)이 교번하는 구조로 형성된다. 일 실시예에 따르면, 영구자석(110)은 원통형의 자석 고정 베이스(130)의 내측 둘레면을 따라 N극(110a)과 S극(110b)이 교번하는 구조로 형성될 수 있다.

따라서, 고정자(100)를 회전자(200)에 결합시, 자석 고정 베이스(130)의 내주면에 형성되어 있는 N,S극의 영구자석들(110a,110b)은 각 권취 코일(240)에 근접한 상태에서 자계를 형성하게 된다.

자석 고정 베이스(130)는 영구자석(110)이 고정되는 부재로서, 구체적으로 샤프트(120)를 통해 코일 고정 베이스(210)에 결합되고, 상기 결합시 영구자석(110)이 코일(240)에 근접하게 배치된 상태를 유지할 수 있도록 구성된다.

자석 고정 베이스(130)는 일면에 개방구(140)가 형성되어 있는 원통형의 커버체로 구성될 수 있다. 상기 경우, 자석 고정 베이스(130)는 회전자(200)를 덮는 형태로 회전자(200)와 결합되고, 코일(240)은 상기 개방구(140)를 통해 자석 고정 베이스(130) 내부로 인입된다. 그리고, 고정자(100)와 회전자(200) 간의 결합이 완료되면, 회전자(200)의 코일(240)은 자석 고정 베이스(130) 내부에 수용되어 영구자석(110)과 근접한 위치에 있게 된다.

샤프트(120)는 자석 고정 베이스(130)의 중심 상에 형성되어 회전자(200)의 샤프트홀(260)에 끼워진다. 구체적으로, 샤프트(120)는 샤프트홀(260)에 삽입 결합되되 샤프트홀(260) 내에서 자유롭게 회전 가능하도록 구성된다. 바람직하게는, 샤프트(120)와 샤프트홀(260)은 구동부(1)의 구동축(2)과 동일한 선 상에 위치하도록 구성되는 것이 좋다.

따라서, 샤프트(120)를 샤프트홀(260)에 삽입하면, 자석 고정 베이스(130)가 코일(240)을 내부로 수용하며 감싸는 구조로 회전자(200)와 결합된 상태를 이루게 된다. 그리고, 고정자(100)가 회전자(200)에 결합되더라도, 고정자(100)는 샤프트(120)를 통해 회전자(200)에 대하여 자유롭게 회전 가능한 상태에 있게 된다.

무게추(150)는 고정자(100)에 형성되어, 고정자(100)에 대하여 중력방향으로 하중을 가하는 구성이다.

일 실시예에 따르면, 무게추(150)는 고정자(100)의 일 지점에 고정되는 연결부재(153) 및 이 연결부재(153)의 하단부에 형성되는 추(151)를 포함할 수 있다. 상기 경우, 연결부재(153)는 봉 또는 와이어 형태로 구성될 수 있다.

전술한 바와 같은 구성에 따르면, 모터(1)의 구동에 따른 회전캡(300)의 회전시, 이 회전캡(300)에 고정되어 있는 회전자(200)는 회전캡(300)과 함께 축회전하게 되고, 반면 회전캡(300)에 결합되어 있는 고정자(100)는 무게추(150)의 자중에 의해, 회전하지 않고 정지되어 있는 상태를 유지하게 된다.

즉, 샤프트(120)가 샤프트홀(260)에 삽입 결합됨으로써 고정자(100)가 회전자(200)에 설치되는데, 이때 샤프트(120)는 샤프트홀(260) 내에서 자유롭게 회전 가능하도록 구성되는 바, 고정자(100)에 가해지는 무게추(150)의 자중에 의해 해당 샤프트(120)는 샤프트홀(260) 내에서 헛돌게 된다. 이에 의해 회전자(200)는 구동축(2)의 회전시 이에 연동하여 회전하고, 반면 고정자(100)는 회전하지 않고 정지된 상태에 있게 된다.

따라서, 무게추(150)는 회전자(200)의 회전시 샤프트(120)가 이에 연동하여 회전되는 것을 억제하여 헛돌게 할 수 있는 무게를 갖고 있어야 하는데, 이러한 무게추(150)의 무게는 회전자(200)의 코일(240) 용량에 따라 결정될 수 있다.

상기와 같이, 고정자(100)는 정지되어 있는 상태에서 회전자(200)가 축회전하게 되면, 회전자(200)의 코일(240)은 영구자석과 근접된 상태에서 구동부(선풍기 모터)(1)의 회전력에 의해 고속으로 회전하게 되고, 이때 영구자석(110)의 N극(110a)과 S극(110b)에 대해 반복적으로 교번함으로써 전자기를 유도하게 된다. 이에 따라, 코일 고정 베이스(210)에 감겨있는 코일(240)에 전류가 흐르게 되어 전력을 생성할 수 있게 된다.

도 15는 본 발명에 따른 팬 기구를 구비하는 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 16은 본 발명에 따른 팬 기구를 구비하는 공기청정기의 분해 사시도이다.

이하에서는, 도 15 및 도 16을 참조하여, 본 발명에 따른 팬 기구가 장착된 선풍기 조립체의 공기정화 동작에 대하여 설명하도록 한다.

(1) 발전 유닛의 구동

발전유닛의 회전캡(300)을 모터(1)의 구동축(2)에 결합 고정시킨 후 모터(1)를 동작(On)시키면, 구동축(2)의 회전에 의해 회전캡(300)이 회전하고 동시에 이 회전캡(300)에 고정되어 있는 회전자(200) 역시 함께 회전하게 된다.

반면, 고정자(100)에 가해지는 무게추(150)의 자중에 의해 고정자(100)의 샤프트(120)는 회전자(200)의 샤프트홀(260) 내에서 헛돌게 되고, 이에 의해 고정자(100)는 회전하지 않고 정지된 상태에 있게 된다.

회전자(200)의 코일(240)은 영구자석(110)과 근접된 상태에서 선풍기 모터(1)의 회전력에 의해 고속으로 회전하게 되고, 이때 영구자석(110)의 N극 (110a)과 S극(110a)에 대해 반복적으로 교번함으로써 자기장이 변화하여 코일(240)에 유도기전력이 발생되며, 이렇게 발생되는 전력은 제1,2 전극부(91,92)로 공급된다.

(1) 공기정화 동작

구동부(예컨대, 선풍기 모터)(1)를 온(On)시키면, 모터(1) 구동에 연동하여 이 모터(1)에 결합된 제1 체결구(40)가 축회전하게 되고, 이에 의해 제1,2 디스크(10, 60)의 회전동작이 유발된다.

팬 기구의 회전이 시작되면, 회전력에 의해 내부의 공기가 외부로 배출되고, 이로 인해 팬 기구의 중심부와 외부 간에 기압차가 발생되어, 외부 공기는 도 15의 화살표 방향(D1,D2)과 같이 제1,2 공기 유입공(15,65)을 통해 팬 유닛 내부로 유입되게 된다.

팬 기구는 이의 중심부에서 외측으로 갈수록 원심력이 급격히 상승하여 집진유닛의 최외곽에 있는 외측 필터층(24) 위치에서 풍압이 가장 높게 형성된다. 이에 따라, 팬 기구의 중심부로 유입된 공기는 각 필터층(21,22,23,24)를 원활히 통과하며 미세먼지 등이 효과적으로 걸러진 후 팬 유닛의 양측면 방향(D3)으로 배출된다.

한편, 선풍기를 온(On)시키면 발전유닛도 함께 구동하여 전력을 발생시키게 된다. 그리고, 발전유닛에 의해 발생되는 전력은 전극부로 공급되어 제1,2 전극부 간에 전계를 형성하게 되고, 이로 인해 집진필터(20)로 유입되는 먼지입자는 정전기적 분극력과 쿨롱력을 받게되어 공기청정성능을 높일 수 있게 된다.

그리고, 공기 유출면 쪽에 가까운 필터층일수록 상대적으로 더 많은 미세입자가 우선적으로 포집되어 결국 집진필터의 유효성능 수명을 늘릴 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 팬 기구는 통상의 선풍기 모터(1)의 구동축(2)에 장착되어 선풍기 조립체 형태의 공기청정기로 제공될 수 있다. 상기 경우, 본 발명의 공기청정기는 공기 통과공이 형성되어 있고 내부에 팬 유닛이 수용되는 팬 보호망(5)과, 구동축(2)이 연결되어 있고 이 구동축(2)의 축회전을 일으키는 모터(1), 및 이 모터(1)의 구동축(2)에 결합되어 구동축(2)의 축회전시 이에 연동하여 회전하는 집진유닛과 발전유닛을 포함하여 구성될 수 있다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

1: 구동부 2: 구동축
3: 걸림쇠 6: 조임캡
10: 제1 디스크 13: 제1 공기 유입구
20: 집진필터부 21: 내측 필터층
22: 제1 중간 필터층 23: 제2 중간 필터층
24: 외측 필터층 30: 분극물질
40: 제1 체결구 60: 제2 디스크
63: 제2 공기 유입구 70: 제2 체결구
91: 제1 전극부 92: 제2 전극부
100: 고정자 110: 영구자석
120: 샤프트 130: 자석 고정 베이스
150: 무게추 200: 회전자
210: 코일 고정 베이스 240: 코일
260: 샤프트홀 300: 회전캡

Claims (11)

1. 구동부에 연결되어 회전하는 팬 기구로서,
   제1 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 제1 디스크;
   제2 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 제2 디스크;
   상기 제1 디스크와 상기 제2 디스크 사이에, 상기 제1 디스크 또는 상기 제2 디스크의 둘레방향을 따라 배치되는 집진필터부;
   상기 제1 디스크의 내면 상에, 상기 제1 디스크의 둘레방향을 따라 구비되는 제1 전극부;
   상기 제2 디스크의 내면 상에, 상기 제2 디스크의 둘레방향을 따라 구비되는 제2 전극부; 및
   상기 제1 디스크 또는 상기 제2 디스크를 상기 구동부에 연결시키는 체결구;를 포함하고,
   상기 집진필터부는,
   분극물질이 함유되어 있는 내측 필터층; 분극물질이 함유되어 있는 외측 필터층; 및 상기 내측 필터층과 외측 필터층 사이에 개재되고, 분극물질이 함유되어 있는 중간 필터층을 포함하고,
   상기 내측 필터층, 상기 외측 필터층 및 상기 중간 필터층은,
   상기 제1,2 공기 유입구를 통해 유입되는 공기가 상기 내측 필터층, 상기 중간 필터층 및 상기 외측 필터층 순서로 통과하도록 배치되고,
   다음의 조건식 1을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기청정용 팬 기구.
   조건식 1
   K1〈 K2〈 K3
   (여기서, K1: 내측 필터층의 분극물질 함유량, K2: 중간 필터층의 분극물질 함유량, K3: 외측 필터층의 분극물질 함유량)
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 분극물질은 도전체 또는 유전체를 포함하고,
   상기 내측 필터층, 상기 중간 필터층 및 상기 외측 필터층의 분극물질 함유량은 각각 해당 필터층의 중량 대비 0.05 ~ 10 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기청정용 팬 기구.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 중간 필터층은 제1 중간필터층, 제2 중간필터층, 및 제N 중간필터층을 포함하고,
   상기 제1 중간필터층, 상기 제2 중간필터층, 및 상기 제N 중간필터층은, 상기 외측 필터층에 가까운 중간필터층일수록 분극물질 함유량이 더 높은 것을 특징으로 하는 공기청정용 팬 기구.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 전극부는 상기 집진필터부 상단부 위에 구비되고,
   상기 제2 전극부는 상기 집진필터부 하단부 밑에 구비되어,
   상기 제1,2 전극부는 공기가 상기 집진필터부를 통과하는 방향과 평행하게 배치되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기청정용 팬 기구.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 구동부의 회전력을 전기에너지로 변환하는 발전유닛을 더 포함하고,
   상기 발전 유닛은,
   상기 구동부의 구동축에 연결되어 상기 구동축의 회전시 함께 회전하는 회전캡;
   상기 회전캡에 고정되어 상기 회전캡의 회전시 함께 회전하는 코일을 포함하는 회전자;
   상기 코일에 근접하게 배치되는 영구자석을 포함하는 고정자(100); 및
   상기 고정자에 형성되어 중력방향으로 하중을 가하는 무게추;를 포함하도록 구성되어,
   상기 구동부의 구동에 따른 상기 회전캡의 회전시,
   상기 무게추의 자중에 의해 상기 고정자는 회전하지 않는 상태를 유지하고, 상기 회전자는 상기 회전캡과 함께 회전하여 유도전력을 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기청정용 팬 기구.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 회전자는,
   상기 코일(이 고정되는 코일 고정 베이스; 및 상기 코일 고정 베이스의 중심에 형성되는 샤프트홀;을 더 포함하고,
   상기 고정자는,
   상기 영구자석이 고정되는 자석 고정 베이스; 및 상기 자석 고정 베이스의 중심 상에 형성되는 샤프트;를 더 포함하며,
   상기 샤프트는,
   상기 샤프트홀 삽입 결합되되, 상기 샤프트홀 내에서 자유롭게 회전 가능하도록 구성되어,
   상기 고정자는,
   상기 무게추(의 자중에 의해 상기 샤프트가 상기 샤프트홀 내에서 헛돌아 상기 회전하지 않는 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 공기청정용 팬 기구.
   
7. 제6 항에 있어서,
   상기 자석 고정 베이스는,
   일면에 개방구가 형성되어 있고, 상기 개방구를 통해 상기 코일을 내부로 수용하며 상기 회전자와 결합되는 통형의 커버체로 형성되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 기구.
   
8. 제6 항에 있어서,
   상기 코일 고정 베이스는,
   중심에 상기 샤프트홀이 구비되는 중심체; 및 상기 중심체의 둘레를 따라 방사상 구조로 형성되는 다수 개의 릴을 포함하고,
   상기 코일은,
   상기 다수 개의 릴에 각각 감겨있는 권취코일 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 공기청정용 팬 기구.
   
9. 제7 항에 있어서,
   상기 영구자석은 상기 통형의 자석 고정 베이스의 내주면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 공기청정용 팬 기구.
   
10. 제5 항에 있어서,
    상기 제1,2 전극부는 상기 발전유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 구동부의 구동시 상기 발전유닛에 의해 생성되는 전력이 인가되어 전계를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기청정용 팬 기구.
    
11. 축회전하는 구동축을 갖는 모터; 및 상기 구동축에 연결되어 상기 구동축의 축회전시 이에 연동하여 회전하는 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 공기청정용 팬 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정장치.

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