KR20210038071A - 공기 정화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 실시예에 따라 공기를 정화할 수 있는 공기 정화 장치가 개시된다. 상기 공기 정화 장치는 공기를 정화하기 위한 바이오 필터를 포함하며, 적어도 하나 이상으로 구성된 바이오 필터부; 상기 바이오 필터부를 내부에 수용할 수 있는 공간을 가지고, 상기 바이오 필터부를 지지하는 외부 프레임; 상기 공기 정화 장치의 내외부 환경을 모니터링 할 수 있는 환경 모니터링부; 및 상기 바이오 필터부의 식생 환경을 유지하기 위해 상기 환경 모니터링부의 환경 데이터에 기초하여 상기 공기 정화 장치를 제어하는 환경 제어부를 포함하고, 그리고, 상기 바이오 필터부는, 수경 재배를 위한 식물의 뿌리가 통과할 수 있는 크기를 가진 하나 이상의 구멍을 포함하고 한 개 이상으로 구성된 수경 재배 주머니 또는 식물이 자랄 수 있는 식생 배지 중 적어도 하나로 구성되는 식재 유닛; 상기 식재 유닛을 지지할 수 있는 식재 프레임; 및 상기 식물에 수분을 공급하며 상기 공기를 정화하는 워터 필터;를 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 공기를 정화할 수 있는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 공기 중의 미세먼지를 제거할 수 있는 바이오 필터를 갖는 공기 정화 장치에 관한 것이다.
미세먼지는 지름이 10㎛ 또는 2.5㎛ 이하의 작은 입자로, 머리카락의 지름보다 5배 또는 20배로 작은 크기를 가진 입자이다. 여러가지 구성 성분들로 구성되는 미세먼지는 화석연료 및 자동차 배기가스 또는 공장의 굴뚝에서 나오는 매연의 대기 오염물질이 공기 중에서 화학 반응하여 형성되는 황산염, 질산염 등을 50%이상 포함한다. 미세먼지는 입자 지름이 매우 작아 인체에 그대로 스며들게 되고, 인체에 스며든 미세먼지는 호흡기 질환 및 알레르기성 질환을 일으킬 수 있으며, 세계보건기구(WHO)에 의해 석면 또는 벤젠과 같은 1군 발암물질로 지정되었다.
이러한 미세먼지의 발생을 방지하거나, 발생된 미세먼지를 제거하기 위한 여러가지 방안들이 제시되는 가운데, 식물을 이용하여 미세먼지를 제거하는 방안도 제시되고 있다. 식물의 잎에 흡수된 미세먼지는 대사산물로 이용되어 제거될 수 있고, 뿌리가 포함된 흙으로 들어온 미세먼지는 뿌리 중의 미생물에 의해 분해될 수 있다. 또한, 식물은 음이온, 향, 산소, 수분 등의 다양한 물질을 방출하여 식물 주변 환경을 쾌적하게 만들 수 있다.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 공기를 정화할 수 있는 바이오 필터를 포함하는 공기 정화 장치를 제공하기 위한 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 공기를 정화할 수 있는 공기 정화 장치가 개시된다. 상기 공기 정화 장치는 공기를 정화하기 위한 바이오 필터를 포함하며, 적어도 하나 이상으로 구성된 바이오 필터부; 상기 바이오 필터부를 내부에 수용할 수 있는 공간을 가지고, 상기 바이오 필터부를 지지하는 외부 프레임; 상기 공기 정화 장치의 내외부 환경을 모니터링 할 수 있는 환경 모니터링부; 및 상기 바이오 필터부의 식생 환경을 유지하기 위해 상기 환경 모니터링부의 환경 데이터에 기초하여 상기 공기 정화 장치를 제어하는 환경 제어부를 포함하고, 그리고, 상기 바이오 필터부는, 수경 재배를 위한 식물의 뿌리가 통과할 수 있는 크기를 가진 하나 이상의 구멍을 포함하고 한 개 이상으로 구성된 수경 재배 주머니 또는 식물이 자랄 수 있는 식생 배지 중 적어도 하나로 구성되는 식재 유닛; 상기 식재 유닛을 지지할 수 있는 식재 프레임; 및 상기 식물에 수분을 공급하며 상기 공기를 정화하는 워터 필터;를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 워터 필터는 상기 바이오 필터에 의해 정화된 공기를 액체로 추가 정화시키기 위해 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 제어되는 한 개 이상의 액체 분사 유닛; 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 운전 속도가 제어되는 상기 공기를 이동시키기 위한 팬; 상기 액체 분사 유닛 및 상기 팬이 수용되고 그리고 공기가 이동 가능한 공간을 갖는 워터 필터 프레임; 상기 바이오 필터부로부터 배수된 액체를 저수할 수 있는 수조; 및 상기 수조에 저수된 액체를 상기 식물에 재사용하기 위해 상기 수조에서 상기 액체 분사 유닛까지 연결된 수로관을 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 수조는 내부에 저수된 액체를 정수하기 위한 여과기; 내부에 저수된 액체를 작은 입자로 분할하기 위한 초음파 트랜스듀서; 및 상기 수로관으로 상기 액체를 전달하기 위한 펌프를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 액체는 물, 양액 또는 혼합액을 포함하고, 그리고, 상기 양액은, 상기 식물의 생존에 필수적인 다량원소 및 미량원소를 포함하는 필수 성분; 및 상기 식물의 생장에 도움을 줄 수 있는 비료 성분을 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 여과기는 다공성 소재로 구성된 물리 여과기; 및 조류로 구성된 바이오 여과기 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
대안적으로, 상기 외부 프레임은 정화된 공기를 공급 대상 공간에 공급하기 위한 덕트; 및 상기 덕트를 통해 공급 대상 공간으로 정화된 공기를 이동시키며, 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 운전 속도가 제어되는 송풍기를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 환경 모니터링부는 상기 공기 정화 장치의 내외부 환경 정보를 센싱하기 위한 센서 유닛; 상기 센서 유닛에 의해 측정된 환경 데이터들을 상기 환경 제어부 또는 외부 컴퓨터 중 적어도 하나로 전송하기 위한 통신 유닛; 또는 상기 바이오 필터부의 상태를 시각적으로 모니터링 하기 위한 카메라 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 센서 유닛은 상기 바이오 필터부의 온도 및 습도를 모니터링할 수 있는 온습도 센서; 상기 바이오 필터부의 광량을 측정하기 위한 광량 센서; 상기 공기 정화 장치 내외부의 미세 입자 농도를 측정할 수 있는 미세 입자 센서; 상기 공기 정화 장치 내외부의 공기 성분을 측정할 수 있는 공기 성분 측정 센서; 또는 상기 공기 정화 장치의 흡기 또는 배기 중 적어도 하나의 풍량을 측정할 수 있는 풍량 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 공기 정화 장치는 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 공기 정화 장치의 온도를 제어하는 온도 제어부를 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 공기 정화 장치는 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 바이오 필터부에 제공되는 광량을 조절할 수 있는 광 제어부를 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 광 제어부는 상기 공기 정화 장치의 외부 광을 상기 공기 정화 장치의 내부로 전달할 수 있는 광 전달 유닛; 및 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 광 전달 유닛의 광량을 조절하기 위한 광 조절 유닛을 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 광 제어부는 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 바이오 필터부 내부에 빛을 공급할 수 있는 조명부를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 공기 정화 장치는 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 바이오 필터부에 양액을 공급할 수 있는 양액 공급부를 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 공기 성분 측정 센서는 적외선을 이용해 기체의 성분에 따라 상이한 적외선 흡수량을 센싱(sensing)하여 기체의 성분을 측정하는 광학적 방식의 가스 센서를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 공기 정화 장치는 상기 공기 정화 장치를 통과하는 공기가 적어도 한번 더 정화되도록 하는 헤파 필터부를 더 포함할 수 있다.
본 개시는 공기를 정화할 수 있는 바이오 필터를 포함하는 공기 정화 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 공기 정화 장치(1000)의 내부 구조를 설명하기 위해 외부 프레임 부품(1230)의 일부를 제외시킨 공기 정화 장치(1000)의 사시도이다.
도 2은 본 개시의 일 실시예에 따른 워터 필터(300)의 예시도이다.
도 3는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 내부를 도시하기 위해 외부 프레임 부품(1230)을 제외한 평면도이다.
도 6은 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 내부를 도시하기 위해 외부 프레임 부품(1230)을 제외한 평면도이다.
도 7은 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 내부를 도시하기 위해 외부 프레임 부품(1230)을 제외한 평면도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 환경 모니터링부(1300) 및 환경 제어부(1400)를 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 제어 시스템에 대한 블록 구성도이다.
도 2은 본 개시의 일 실시예에 따른 워터 필터(300)의 예시도이다.
도 3는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 내부를 도시하기 위해 외부 프레임 부품(1230)을 제외한 평면도이다.
도 6은 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 내부를 도시하기 위해 외부 프레임 부품(1230)을 제외한 평면도이다.
도 7은 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 내부를 도시하기 위해 외부 프레임 부품(1230)을 제외한 평면도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 환경 모니터링부(1300) 및 환경 제어부(1400)를 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 제어 시스템에 대한 블록 구성도이다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 구성요소를 나타내기 위해서 사용된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 공기 정화 장치(1000)의 내부 구조를 설명하기 위해 외부 프레임 부품(1230)의 일부를 제외시킨 공기 정화 장치(1000)의 사시도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 공기 정화 장치(1000)는 외부에서 미세 입자를 포함한 공기가 바이오 필터부를 통과하면서 정화될 수 있다. 예를 들어 미세 입자는 초미세먼지를 포함하도록 지름이 2.5㎛이하인 입자를 지칭할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 식물로 구성된 바이오 필터를 포함하는 식재 유닛(100)과, 수분 및 양액을 포함한 액체를 공급할 수 있는 액체 분사 유닛(310)을 포함하는 워터 필터(300)를 포함하는 바이오 필터부는 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있다. 2개 이상으로 구성된 바이오 필터부의 경우에, 외부에 노출된 식재 유닛(100)은 공기 정화 장치(1000) 내부에 위치된 식재 유닛(100)과 상이한 기능으로 사용될 수 있다. 즉, 내부에 위치된 식재 유닛(100)은 공기 정화 기능에 중점을 둔 식물로 구성되고, 외부에 노출된 식재 유닛(100)은 공기 정화 기능보다 미관상의 기능에 중점을 둔 식물로 구성될 수 있다. 이에 따라, 외부에 노출된 식재 유닛(100)의 식물이 포자 생식 또는 꽃가루를 이용한 유성 생식을 하는 식물을 포함하는 경우에, 외부에 알레르기성 포자 및 꽃가루가 퍼지는 것을 방지하기 위해 외부에 노출된 식재 유닛(100)에 유리 차단막을 설치할 수 있다. 유리 차단막은 식물의 포자 및 꽃가루의 분사 경로를 차단할 수 있는 면을 제외한 다른 어느 한 면에 공기가 들어올 수 있는 구멍을 하나 이상 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 유리 차단막은 외부에 노출된 식재 유닛(100)을 포함하는 식재 프레임(200)과 결합하여 설치되거나 식재 프레임(200)과 분리가 용이하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 식재 유닛(100)은 바이오 필터를 구성하는 식물을 재배하기 위한 방법으로는 토양 또는 무토양 재배 방법 중 한가지 방법을 선택하여, 식물을 재배할 수 있는 식생 배지로 구성될 수 있다. 토양 재배의 경우, 식생 배지는 흙으로 구성될 수 있고, 무토양 재배의 경우에 식생 배지는 고형 배지 또는 수경 재배가 가능하도록 구성될 수 있다. 고형 배지는 젤라틴, 한천 등의 무지질에 영양 물질을 더한 고체의 배지로, 천연 유기물 재료인 피트모스, 훈탄, 왕겨, 바크, 코코피트, 목탄 등과 광물질인 암면, 모래, 자갈, 버미큘라이트, 펄라이트 등을 포함할 수 있지만 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 식재 유닛(100)은 수경 재배가 가능하도록, 식생 배지 대신에, 식물의 뿌리가 통과할 수 있는 크기를 가진 하나 이상의 구멍을 포함하고 한 개 이상으로 구성된 수경 재배 주머니를 포함하여 구성될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른, 식재 유닛(100)은 식재 프레임(200)에 의해 지지되고, 식재 프레임(200)과 식재 유닛(100)은 탈부착 가능하여 식재 유닛(100)이 교체가 필요하거나 청소가 필요한 경우에 식재 프레임(200)으로부터 식재 유닛(100)을 분리할 수 있다. 또한, 식재 프레임(200)은 식재 유닛(100)과 접촉된 면에 워터 필터(300)의 액체 분사 유닛(310)에 의해 분사된 액체가 통과할 수 있는 크기보다 큰 구멍을 하나 이상 포함할 수 있다. 구멍의 모양은 서로 상이할 수 있고, 사각형, 동그라미 및 마름모형 등으로 구성될 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 또한, 구멍은 서로 불규칙하게 배치될 수 있다. 또한, 식재 프레임(200)은 식재 유닛(100)을 지지할 수 있는 브라켓 구조물을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 식재 프레임(200)은 온도나 습도에 따른 변형 및 파괴가 잘 일어나지 않도록 강도와 강성이 높은 재료인 복합 플라스틱이나 알루미늄 및 스테인리스강 같은 금속 또는 합금 재료 등으로 구성될 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 또한, 식재 프레임(200)은 위생 관리를 위해 외부 프레임(1200) 또는 워터 필터(300)와 탈부착이 가능한 구조를 가질 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)은 공기 정화 장치(1000)의 외부 공기와 바이오 필터부를 통과하여 공기 정화 장치(1000)의 내부에 분포하는 정화된 공기가 서로 분리될 수 있도록 한다. 바이오 필터부의 크기 및 모양은 바이오 필터부를 내부에 수용하는 외부 프레임(1200)의 크기 및 모양에 따라 결정될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 프레임(1200)은 하나 이상으로 구성된 바이오 필터부를 수용하기 위해 사각 형상으로 구성되거나 원통형의 파이프 형상으로 구성될 수도 있으나, 본 개시는 외부 프레임(1200)의 형상에 제한되지 않는다. 또한, 바이오 필터부의 크기 및 모양은 외부 프레임(1200)과 상이하게 구성될 수도 있다. 이에 따라, 공기 정화 장치(1000) 내부의 공기 이동 경로를 연장시키기 위해, 서로 상이한 크기 및 모양을 가진 적어도 2개 이상의 바이오 필터부가 구성될 수 있다. 또한, 2개 이상의 바이오 필터부는 형상학적 중심이 서로 상이한 위치에 위치될 수 있다. 외부와 차단된 공간을 형성하도록 외부 프레임 부품(1230)을 포함하여 구성될 수 있고, 외부와 차단된 공간의 이산화탄소의 밀도가 증가될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 식재 유닛(100)이 2개 이상으로 구성될 경우에, 중 공기 정화 장치(1000) 내부에 위치한 식재 유닛(100)의 식물의 이산화탄소 흡수량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 공기 정화 장치(1000) 내부의 산소 생산량이 증가되어 생산된 산소를 외부로 공급할 수 있다. 외부 프레임 부품(1230)에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 4를 통해 후술한다. 외부 프레임(1200)은 워터 필터(300) 및 식재 프레임(200)을 지지하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라, 워터 필터(300)와 결합되는 구조를 가질 수 있고, 또한, 하나 이상의 실시예에 따라 식재 프레임(200)과 결합 가능한 구조를 가질 수도 있다. 외부 프레임(1200)에 대한 다양한 실시예들을 이하 도 5 내지 도 7을 통해 도시하고, 이에 대한 자세한 설명을 후술한다. 외부 프레임은(1200)은 미세 입자로 인한 마모 및 부식에 강하고, 높은 내구성을 갖도록 금속 재료로 구성될 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 외부 프레임(1200)은 정화된 공기를 이동시킬 수 있는 하나 이상으로 구성된 송풍기(1220) 및 송풍기(1220)에 의해 정화된 공기가 이동할 수 있는 덕트(1210)를 하나 이상 포함할 수 있다. 덕트(1210) 및 송풍기(1220)에 대한 자세한 설명은 도 3을 통해 후술한다.
본 개시의 일 실시예에 따른, 워터 필터(300)는 하나 이상으로 구성된 액체 분사 유닛(310)을 포함하며, 액체 분사 유닛(310)은 수분 또는 양액을 포함하는 액체를 공기 중의 미세 입자를 정화할 수 있는 크기로 분사할 수 있는 스프링쿨러 및 분무 노즐 장치로 구성될 수 있다. 분사된 액체는 식재 유닛(100) 및 식재 프레임(200)을 향해 분사될 수 있으며, 식재 유닛(100) 및 식재 프레임(200)을 통과한 액체는 식재 유닛(100)의 식물에 공급되거나 수조(350)에 저수될 수 있다. 수조(350)는 저수된 액체를 여과할 수 있는 여과기(351)를 내부에 포함할 수 있으며, 수조(350)의 내부에 적어도 하나 이상의 측벽으로 구성될 수 있다. 수조(350)를 이루는 측벽들 중 적어도 하나는 식재 프레임(200)과 이격이 없도록 구성되어, 식재 유닛(100)을 통과하지 않은 외부 공기를 차단할 수 있다. 액체 분사 유닛(310)에서 분사된 액체에 의해 정화된 공기는 식재 프레임(200)과 외부 프레임(1200)의 사이에 위치된 하나 이상의 팬(320)을 통해 이동될 수 있다. 하나 이상의 팬(320)은 수조(350)의 수위보다 높은 위치에 위치되도록 설치되고, 팬(320)의 운전 속도는 환경 제어부(1400)에 의해 제어되며, 이에 관한 자세한 설명은 이후에 도 8을 참조하여 후술한다.
본 개시의 일 실시예에 따른, 공기 정화 장치(1000)를 통과하는 공기가 추가적인 공기 정화 과정을 가질 수 있도록 공기 정화 장치(1000)는 적어도 하나 이상의 헤파 필터로 구성된 헤파 필터부를 추가로 포함할 수 있다. 헤파 필터부는 식재 프레임(200)과 워터 필터(300) 사이 또는 워터 필터(300)와 외부 프레임(1200)사이에 위치할 수 있고, 적어도 하나 이상 구성될 수 있다.
도 2은 본 개시의 일 실시예에 따른 워터 필터(300)의 예시도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 워터 필터(300)는 워터 필터 프레임, 액체 분사 유닛(310), 팬(320), 수조(350)로 구성될 수 있다. 워터 필터 프레임은 하나 이상의 액체 분사 유닛(310)이 설치될 수 있는 워터 필터 제 2 부품(332)과, 워터 필터 제 2 부품(332)을 양측면에서 지지하는 워터 필터 제 1 부품(331)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 워터 필터 제 2 부품(332)은 워터 필터 제 1 부품(331)으로 인해 양쪽으로 고정 지지가 된 보의 형태를 이루게 되고, 워터 필터 제 2 부품(332) 아래는 적어도 하나 이상의 팬(320)을 수용할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 또한, 워터 필터 제 2 부품(332)의 위치를 고정시키는 방식은 외부 프레임(1230)과의 결합을 통해 이루어질 수도 있으며, 이에 대한 다양한 실시예들을 이하 도 5 내지 도 7을 통해 자세한 설명을 후술한다. 워터 필터 제 2 부품(332)에 설치된 하나 이상의 액체 분사 유닛(310)은 미세 입자를 흡착하여 공기를 정화하도록 액체를 분사한다. 액체에 의해 정화된 공기는 하나 이상의 팬(320)에 의해 이동되도록 워터 필터 제 2 부품(332) 아래에 위치될 수 있으며, 식재 유닛(100)과 팬(320)의 사이 거리가 식재 유닛(100)과 액체 분사 유닛(310)의 사이 거리보다 멀도록 위치될 수 있다. 액체 분사 유닛(310)의 액체는 수조(350)에 보관된 액체일 수 있고, 물, 양액 또는 혼합액 등을 포함할 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 양액은 식물의 생존에 필수적인 다량원소 및 미량원소를 포함하는 필수 성분을 포함할 수 있다. 다량원소는 식물의 생존에 다량으로 필요한 양분 성분인 탄소, 인, 수소, 질소, 칼슘 등으로 구성될 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 미량원소는 식물의 생존에 소량으로 필요하지만 필수 불가결한 양분 성분인, 아연, 니켈, 붕소, 구리 등으로 구성될 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 또한, 양액은 식물의 성장에 도움을 줄 수 있는 비료 성분을 포함할 수 있다. 혼합액은 양액에서 제시된 성분들 중 하나 이상을 포함하는 물이거나 소독을 위한 약품 등 두가지 이상의 무기적 성분 및 유기적 성분을 포함하는 액체를 포함할 수 있다. 액체 분사 유닛(310)은 식재 유닛(100)과 공기가 통과할 수 있는 거리를 두고 배치될 수 있으며, 식재 유닛(100)을 향해서 액체를 분사할 수 있는 위치에 설치될 수 있다. 이에 따라, 액체 분사 유닛(310)은 식재 유닛(100)의 식물에 수분 및 양액을 공급하도록 제어될 수 있고, 또한, 식재 유닛(100)을 통과한 공기를 추가 정화하도록 환경 제어부(1400)에 의해 제어된다. 이에 관한 자세한 설명은 이후에 도 8을 참조하여 후술한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 수조(350)는 액체 분사 유닛(310)이 분사한 액체를 저수할 수 있도록 액체 분사 유닛(310) 및 식재 유닛(100)보다 아래에 위치된다. 수조(350)는 외부 프레임(1200)에 수용되어 위치가 고정될 수 있다. 수조(350)는 액체에 대한 내부식성 및 내구성을 가질 수 있는 세라믹 또는 합금 등의 재료로 구성될 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 수조(350)의 내부에 분리 결합이 가능하고, 저수된 액체를 정수할 수 있는 여과기(351)는 다공성 소재로 구성된 물리 여과기 및 조류를 포함하는 바이오 여과기로 구성될 수 있다. 조류는 녹조류 등으로 구성되지만 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 또한, 바이오 여과기는 조류를 바이오 매스로서 연료나 친환경 나노 소재인 나노 셀룰로오스로 활용될 수 있도록 수조(350)와 분리 가능한 구조로 구성될 수 있다. 여과기(351)를 통해 정수된 액체는 수로관(340)을 통해 펌프(352)로 전달되며, 수로관(340)은 수조(350)의 일면 및 액체 분사 유닛(310)과 연결되도록 구성된다. 이에 관한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다. 여과기(351)는 수조(350) 내부에 구성된 하나 이상의 측벽 역할을 하여 수조(350) 내부는 분리된 공간이 형성될 수 있다. 또한, 액체가 저수된 수조(350)는 내부에 초음파 트랜스듀서(Ultrasonic Transducer)를 추가로 구성하여 진동에 의해 작은 입자로 분할된 액체가 공기 중으로 분출될 수 있다. 액체의 작은 입자는 공기 중에 떠다닐 수 있는 크기를 가지며, 공기 정화 장치(1000) 내부의 습도를 조절하고, 공기 중의 미세 입자를 추가로 제거할 수 있다. 또한, 공기 중으로 분출된 작은 입자들은 식생 유닛(100)의 식물에 수분을 공급할 수도 있다. 초음파 트랜스듀서는 수조(350) 내부에 포함될 수 있는 크기 및 형상을 가지며, 압전 효과(Piezoelectricity)를 이용하여 초음파를 발생시킬 수 있도록 압전 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 압전 재료는 PZT(Lead zirconate titanate)계 합성 재료, BaTiO3 등의 다결정 압전 세라믹 재료 중 적어도 한가지 재료를 포함할 수 있다. 전술한 압전 재료의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 초음파 트랜스듀서는 초음파 대역을 넓히기 위해 압전 재료의 진동 방향에 기초하여 적어도 하나 이상의 다층으로 구성될 수 있다. 이에 따라 구성된 압전 재료 층은 전기를 공급받기 위해 압전 재료 층의 마주보는 어느 한쌍의 면에 각각 접하는 전극층을 포함할 수 있고, 압전 재료 층의 내부에 전기가 흐를 수 있도록 전극층을 구성할 수 있다. 이에 따라 전극층은 2개 이상의 층으로 구성된 압전 재료 층에 대해서 압전 재료 층끼리 마주보는 면 사이에 전극층이 추가로 구성될 수 있다. 또한, 초음파 트랜스듀서는 압전 재료 층의 초음파 진동을 수조(350) 내부의 액체로 전달할 수 있는 진동판이 어느 한 전극과 접하도록 구성될 수 있다. 진동판의 진동 전달 효율을 높이기 위해 초음파 트랜스듀서는 수조(350) 내부의 어느 한 면에 고정된 상태에서 작동될 수 있고, 초음파 트랜스듀서의 진동 속도는 환경 제어부(1400)에 의해 제어될 수 있다.
도 3는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 단면도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 공기 정화 장치(1000)는 외부 프레임(1200) 및 외부 프레임 부품(1230)으로 구성되어 바이오 필터부를 외부와 차단된 공간을 가질 수 있다. 이에 따라, 공기 정화 장치(1000)의 내부에 포함된 이산화탄소의 농도가 증가하고, 온실이 형성될 수 있다. 식재 유닛(100)이 하나 이상으로 구성되는 경우에, 내부에 형성된 온실에 식재 유닛(100)이 위치되어 식재 유닛(100)의 식생 환경 조성이 용이할 수 있다. 외부 프레임 부품(1230)의 일면은 식재 프레임(200), 워터 필터 제 2 부품(332) 및 외부 프레임(1200) 일면과 각각 고정 결합될 수 있다. 따라서, 공기 정화 장치(1000)의 외부와 차단된 공간은 외부 프레임 부품(1230) 및 외부 프레임(1200)의 결합에 의해 형성될 수 있다. 외부 프레임(1200)은 수로관(340)을 내부에 포함할 수 있다. 또한, 수로관(340)은 워터 필터 제 2 부품(332) 내부에 포함될 수 있고, 도 3에는 도시되지 않은 워터 필터 제 1 부품(331) 내부에 포함될 수 있다. 외부 프레임(1200) 내부에 위치된 펌프(352) 및 수조(350)는 수로관(340)을 통해 서로 연결될 수 있고, 펌프(352) 및 액체 분사 유닛(310) 또한 수로관(340)을 통해 서로 연결될 수 있다. 이에 따라, 수조(350) 내부의 액체는 펌프(352) 및 수로관(340)을 통해 액체 분사 유닛(310)으로 전달될 수 있다. 수로관(340)이 연결된 수조(350)의 공간은 여과기(351)에 의해 분리된 공간들 중 하나이며, 펌프(352)의 작동에 의해 다른 공간에 저수된 액체가 여과기(351)를 통과하도록 구성된다. 펌프(352)는 물을 퍼 올릴 수 있는 수중 펌프 및 농공업용 관수 펌프 등이 사용될 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 수조(350)는 식재 유닛(100)을 통과한 액체 분사 유닛(310)이 분사한 액체가 집수 되도록 식재 프레임(200)의 아래에 위치될 수 있고, 식재 유닛(100) 및 식재 프레임(200)을 통과하지 못한 액체도 저수할 수 있는 크기를 가지도록 구성될 수 있다. 공기 정화 장치(1000)의 외부 공기와 내부 공기를 완벽히 분리하기 위해, 외부에 노출된 식재 유닛(100)을 포함하는 식재 프레임(200)은 수조(350)에 저수된 액체와 접촉할 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 또한, 식재 프레임(200)은 수조(350)에 저수된 액체와 접촉할 수 있는 위치에 위치될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 덕트(1210)는 공기 정화 장치(1000)의 내부가 외부와 연결될 수 있는 유일한 통로로 구성될 수 있으나, 다른 일 실시예에 따라 구성된 외부 프레임 부품(1230)에 의해 제외되거나 추가 통로로 구성될 수 있다. 이에 대한 설명은 이후에 도 4를 참조하여 후술한다. 덕트(1210)는 공기 정화 장치(1000)의 외부에 정화된 공기를 공급할 수 있다. 정화된 공기는 덕트(1210)의 위치에 기초하여 공급될 수 있다. 이에 따라, 정화된 공기가 공급되는 공간은 정화된 공기의 공급 대상 공간이 될 수 있다. 예를 들어, 건물 내부의 환기를 위한 공기 조화 시스템에 공기 정화 장치(1000)가 포함될 경우에, 정화된 공기의 공급 대상 공간은 건물 전체 혹은 건물 내부의 방 등 외벽으로 둘러싸인 공간일 수 있다. 또한, 정화된 공기의 공급 대상 공간은 건물 외부일 수도 있다. 덕트(1210) 내부에 위치한 송풍기(1220)에 의해 공기가 이동될 수 있다. 송풍기(1220)는 환경 모니터링부(1300)의 공기에 대한 환경 데이터를 전달받은 환경 제어부(1400)의 제어 신호에 기초하여 운전 속도가 제어될 수 있으며, 이에 관한 자세한 설명은 이후에 도 8를 참조하여 후술한다.
도 4는 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 단면도이다.
본 개시의 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)은 외부 프레임 부품(1230)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)가 독자적으로 정화된 공기를 제공할 수 있도록 도 4와 같이 구성될 수 있다. 외부 프레임 부품(1230)은 식재 프레임(200) 및 워터 필터 제 2 부품의 일면과 고정 결합되도록 구성될 수 있고, 이에 따라, 외부 프레임(1200)은 외부 프레임 부품(1230)과 결합되지 않은 면을 포함할 수 있다. 즉, 공기 정화 장치(1000)의 외부와 차단된 공간은 외부 프레임 부품(1230)과 워터 필터 제 2 부품 및 식재 프레임(200)의 결합에 의해 형성될 수 있다. 액체 분사 유닛(310)에 의해 정화된 공기는 공기 정화 장치(1000)의 개방된 쪽으로 팬(320)을 통해 이동될 수 있고, 외부로 공급될 수 있다. 덕트(1210)는 장치 구성의 단순화를 위해 제외될 수 있으나, 공기 조화 시스템의 효율성을 높이기 위해 추가로 구성될 수도 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 내부를 도시하기 위해 외부 프레임 부품(1230)을 제외한 평면도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)및 워터 필터 제 1 부품(331)은 식재 프레임(200)과 서로 고정 결합될 수 있고, 세척 및 관리를 위해 탈부착이 가능하도록 구성될 수 있다. 식재 프레임(200) 및 워터 필터 제 2 부품(332)은 외부 프레임(1200)과 마주보는 면을 포함하도록 설치되고, 액체 분사 유닛(310)과 식재 프레임(200)의 사이의 거리 또는 워터 필터 제 2 부품(332)과 외부 프레임(1200)의 사이의 거리는 적어도 공기가 통과할 수 있는 거리를 포함하도록 구성될 수 있다. 수조(350)의 바닥면은 식재 프레임(200) 단면적 및 식재 유닛(100) 단면적의 합보다 큰 넓이를 가지도록 구성될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 공기 정화 장치(1000)는 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230), 또는, 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 6은 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 내부를 도시하기 위해 외부 프레임 부품(1230)을 제외한 평면도이다.
본 개시의 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)은 도 6에 도시된 바와 같이 구성되어, 워터 필터 제 1 부품(331) 및 식재 프레임(200)과 고정 결합되거나, 서로 탈부착이 가능하도록 구성될 수 있다. 식재 프레임(200) 및 워터 필터 제 2 부품(332)은 외부 프레임(1200)과 마주보는 면을 포함하도록 설치되고, 외부 프레임(1200) 및 워터 필터 제 2 부품(332)의 사이 거리와 액체 분사 유닛(310) 및 식재 프레임(200) 사이 거리, 수조(350)의 바닥면 넓이는 도 5에 기술한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 또한, 다른 일 실시예에 따른 공기 정화 장치(1000)는 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230) 또는, 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 7은 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)을 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 내부를 도시하기 위해 외부 프레임 부품(1230)을 제외한 평면도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 외부 프레임(1200)은 도 6에 도시된 바와 같이 구성되어, 식재 프레임(200) 및 워터 필터 제 2 부품(332)과 고정 결합 또는 서로 탈부착이 가능하도록 구성될 수 있다. 식재 프레임(200) 및 워터 필터 제 2 부품(332)은 외부 프레임(1200)과 마주보는 면을 포함하도록 설치되고, 외부 프레임(1200) 및 워터 필터 제 2 부품(332)의 사이 거리와 액체 분사 유닛(310) 및 식재 프레임(200) 사이 거리, 수조(350)의 바닥면 넓이는 도 5에 기술한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 또한, 또 다른 일 실시예에 따른 공기 정화 장치(1000)는 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230) 또는 다른 일 실시예에 따른 외부 프레임 부품(1230)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 환경 모니터링부(1300) 및 환경 제어부(1400)를 포함하는 공기 정화 장치(1000)의 제어 시스템에 대한 블록 구성도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 환경 모니터링부(1300)는 식물 재배를 위한 온도, 습도 및 광에 대한 식생 환경 요소 및 미세 입자를 포함하는 공기에 대한 환경 요소 등을 포함한 환경 데이터를 측정할 수 있는 센서 유닛(1310)을 포함하고, 이에 따라, 센서 유닛(1310)은 온습도 센서, 광량 센서, 미세 입자 센서, 공기 성분 측정 센서 및 풍량 센서 등 환경을 측정할 수 있는 센서를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 온습도 센서는 온도 및 습도를 측정할 수 있는 센서이며, 온습도 센서는 온도 센서 및 습도 센서로 각각 나뉘어 구성되거나, 온도 및 습도를 하나의 센서에 의해 측정할 수 있도록 구성된 온습도 센서로 구성될 수 있다. 광량 센서는 햇빛 등과 같은 자연적인 광원 및 조명으로 인한 인조 광원 등을 포함하는 모든 광원에 의해 생성되는 빛의 양을 측정할 수 있는 센서를 포함한다. 또한, 온습도 센서 및 광량 센서는 식재 유닛(100)의 식물 혹은 바이오 필터부 내부의 온습도 및 광량을 모니터링할 수 있도록 바이오 필터부의 내부 및 외부에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. 미세 입자 센서는 공기 정화 장치(1000)의 내부 및 외부의 미세 입자 농도를 측정할 수 있으며, 미세 입자는 미세 먼지를 분류할 수 있는 적어도 하나 이상의 기준을 포함하는 입자로 설정될 수 있다. 또한, 공기 성분 측정 센서를 통해 공기 정화 장치(1000)의 내부 및 외부의 공기 성분을 측정하여 미세 먼지를 구성하는 대기 오염 물질들을 분류하고, 공기에 대한 대기 오염 물질이 구성하는 비율을 측정할 수 있다. 이에 따라, 공기 성분 측정 센서는 기체상의 물질을 감시하기 위해 가스 오염원의 종류에 따라 반도체식, 접촉 연소식, 열선식, 고체 전해질식, 정전위 전해식, 비분산 적외선식, SAW 방식, 열전 방식, 화학발광 방식, 아크 자외광 분광 방식 등이 활용된 가스 센서(Gas senseor)를 적어도 하나 이상 포함시킬 수 있다. 금속산화물반도체를 감지 소재로 이용하는 반도체식 가스 센서, 가연성 가스 감지에 적용되는 접촉연소식 가스 센서, 일반적으로 전해실과 세 개의 전극(Reference Electrode, Counter Electrode, Working Electrode)으로 구성되어 있는 전기화학식 가스 센서, 공진자 위에 형성된 감지 소재가 가스의 흡탈착에 따라 공진 주파수의 변화가 일어나는 정도를 측정하는 공진자 센서, 센싱 물질이 목표 가스에 노출되었을 때의 resistance 변화에 의존하는 반도체 나노선 기반 FET 가스 센서(MOSFET)는 감지 소재를 이용하여 가스의 흡탈착에 따른 전기적 신호의 변화를 이용하는 방식의 가스 센서이다. 가스에 따라 광 흡수 변화를 전기적으로 측정하는 광학적 방식의 가스 센서는 NDIR(Non-Dispersive Infrared; 비분산적외선) 방식의 가스 센서가 포함될 수 있다. NDIR 센서는 적외선 광원과 적외선 센서 사이에 존재하는 적외선 밴드패스 필터를 이용하여, 특성 가스에서의 적외선 광 흡수 정도에 따라 적외선 센서에 도달하는 광량 감소 정도에 따라 감소하는 적외선 센서의 전기적 신호에 기초하여 가스의 농도를 측정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른, 광학적 방식의 가스 센서는 특정 오염 가스 및 악취 가스의 종류 및 농도를 검출할 수 있다. 특정 오염 가스 및 악취 가스는 인체에 해로운 가스 및 호흡에 의해 감지될 수 있는 특유의 역한 냄새를 포함할 수 있다. 이에 따라, 광학적 방식의 가스 센서는 질소화합물, 황화합물, 저급지방산류, 카르보닐 화합물, 에스테르류, 페놀 크레졸류, 알코올류, 탄화수소류, 염소화합물에 포함되는 성분을 포함하는 오염 가스 및 악취 가스의 종류를 감지하고 가스의 농도를 검출할 수 있다. 광학적 방식의 가스 센서를 통해 측정된 오염 가스 및 악취 가스의 농도는 환경 제어부(1400)에 전송될 수 있다. 환경 제어부(1400)는 수신한 오염 가스 및 오염 가스의 종류에 기초하여 적어도 하나의 농도가 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우에, 바이오 필터부의 교환을 요청하는 알림을 생성하는 신호를 생성할 수 있다. 환경 제어부(1400)에 미리 설정된 임계값은 하나 이상의 가스 종류에 기초하여 미리 입력된 농도에 대한 값일 수 있다. 바이오 필터부의 교환을 요청하는 알림을 생성하는 신호는 환경 제어부(1400)를 통해 외부 컴퓨터(1800)에 전달될 수 있다. 예를 들어, 질소화합물에 해당되는 암모니아의 농도에 대한 임계값은 5 ppm으로 환경 제어부(1400)에 미리 입력되어 설정될 수 있다. 또한, 황화합물에 해당되는 메킬메르캅탄의 농도에 대한 임계값은 0.01ppm으로 환경 제어부(1400)에 미리 입력되어 설정될 수 있다. 광학적 방식의 가스 센서가 감지한 가스가 암모니아를 포함하고 암모니아의 농도가 4.9ppm일 경우에, 환경 제어부(1400)는 바이오 필터부의 교환을 요청하는 알림을 생성하는 신호를 생성할 수 있다. 생성된 신호는 환경 제어부(1400)를 통해 외부 컴퓨터(1800)로 전달되고, 외부 컴퓨터(1800)는 바이오 필터부의 교환을 요청하는 알림을 생성할 수 있다. 알림은 알람 소리 및 화면에 표시되는 메시시 등을 포함하는 청각적 및 시각적 메시지를 포함할 수 있다.
전술한 가스 센서의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 풍량 센서는 워터 필터(300)의 팬(320) 및 덕트(1210)의 송풍기(1220)의 풍량을 측정하거나 공기 정화 장치(1000)에 흡기 및 배기되는 공기의 풍량을 측정하기 위해 사용된다. 이에 따라, 풍량 센서는 공기 정화 장치(1000)에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 환경 모니터링부(1300)는 공기 정화 장치(1000)의 내부 및 외부 상태를 시각적으로 모니터링 할 수 있도록 적어도 하나 이상의 카메라 유닛(1330)을 포함할 수 있다. 특히, 공기 정화 장치(1000)의 내부 청결 유지를 위해 카메라 유닛(1330)이 내부에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. 또한, 식재 유닛(100)의 식물 상태를 시각적으로 모니터링하기 위해 적어도 하나 이상의 카메라 유닛(1330)이 공기 정화 장치(1000)에 설치될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 환경 모니터링부(1300)는 또한, 센서 유닛(1310)과 카메라 유닛(1330)에서 측정된 환경 데이터들을 환경 제어부(1400)로 전송하도록 통신 유닛(1320)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 환경 제어부(1400)는 통신 유닛(1320)을 통해 수신한 하나 이상의 환경 데이터들을 종합적으로 판단하고 처리하여, 공기 정화 장치(1000)의 식생 환경을 조성하거나 외부의 미세 먼지 농도를 줄일 수 있는 여러 장치들로 명령을 전달할 수 있다.
예를 들어, 식재 유닛(100)의 식물에 맞는 식생 환경을 조성하기 위하여, 센서 유닛(1310)의 온습도 센서 및 광량 센서의 데이터를 환경 제어부(1400)에 전달할 수 있다. 환경 제어부(1400)는 통신 유닛(1320)을 통해 온도 및 습도와 광량 데이터를 각각 전달받고, 온도 및 습도와 광량 데이터를 식재 유닛(100)의 식생 환경에 따라 설정된 온도 및 습도, 광량 데이터와 각각 비교 판단할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 온도 및 습도 데이터에 기초하여, 환경 제어부(1400)는 발열 장치 및 냉각 장치 포함하여 공기 정화 장치(1000) 내외부의 온도를 높이거나 낮출 수 있도록 구성된 온도 제어부(1500)를 제어할 수 있는 제어 신호를 생성할 수 있다. 온도 제어부(1500)는 탄소 나노 튜브(CNT)를 활용한 박막형 발열체 및 공기 가열식(PCT) 발열체 중 적어도 하나의 발열체를 포함할 수 있다. 또한, 온도 및 습도 데이터에 기초하여, 온도를 조절하기 위해 팬(320) 및 송풍기(1220)의 운전 속도를 제어하는 제어 신호를 생성하고, 온도 및 습도를 조절하기 위해 액체 분사 유닛(310)의 분사량을 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 광량 데이터에 기초하여, 환경 제어부(1400)는 바이오 필터부에 제공되는 광량을 조절할 수 있는 제어 신호를 생성할 수 있고, 제어 신호를 광 제어부(1600)에 전달할 수 있다. 광 제어부(1600)는 공기 정화 장치(1000)의 외부 광원으로부터 전달받은 광을 공기 정화 장치(1000)의 내부로 전달할 수 있는 광 전달 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 전달 유닛은 공기 정화 장치(1000)외부의 광을 내부로 전달할 수 있는 광 튜브를 포함할 수 있으나 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 외부 광원은 자연적인 광원으로서 태양 또는 인공적인 광원으로서 외부 조명 등을 포함할 수 있다. 또한, 광 제어부(1600)는 광 전달 유닛의 광량을 조절할 수 있는 광 조절 유닛을 포함하여, 광 조절 유닛을 통해 환경 제어부(1400)의 제어 신호에 기초하여 공기 정화 장치(1000)의 내부로 전달되는 광량이 제어되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 조절 유닛은 광 튜브 형태의 광 전달 유닛이 외부 광원에 노출되는 면적을 조절함으로써, 광 전달 유닛에서 전달되는 광량을 조절할 수 있다. 또한, 광 제어부(1600)는 외부 광원뿐 아니라, 내부 광원으로서, 환경 제어부(1400)의 제어 신호에 기초하여 바이오 필터부 내부에 빛을 공급할 수 있는 조명부를 포함할 수 있다. 조명부는 적어도 하나 이상의 식물 재배용 LED 조명 장치, 또는 식생 유닛(100)의 식물에 광을 제공할 수 있는 하나 이상의 광원 장치를 포함하며, 바(bar) 및 판(plate) 또는 한 개 이상의 전구 형태로 구성될 수 있으나 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따른 공기 정화 장치(1000)의 외부 및 내부의 미세 입자에 대한 환경 데이터가 센서 유닛(1310)의 미세 입자 센서 및 공기 성분 측정 센서에 의해 측정되며, 환경 데이터에 기초하여 팬(320) 및 송풍기(1220)와 액체 분사 유닛(310)을 제어하기 위한 제어 신호가 환경 제어부(1400)에서 생성된다. 이에 따라, 센서 유닛(1310)의 풍량 센서는 팬(320) 및 송풍기(1220)의 운전에 따른 풍량 데이터를 측정하고, 통신 유닛(1320)을 통해 환경 제어부(1400)에 풍량 데이터를 전달한다. 보다 상세한 설명을 위해 예를 들면, 환경 제어부(1400)는 공기 정화 장치의 외부 미세 입자 농도가 높을 경우, 정화된 공기를 더 제공하도록 팬(320) 및 송풍기(1220)의 운전 속도를 높일 필요가 있다. 따라서, 미세 입자 센서 및 공기 성분 측정 센서에 의해 측정된 농도가 높은 미세 입자에 대한 데이터를 통신 유닛(1320)을 통해 환경 제어부(1400)에 전달하고, 환경 제어부(1400)는 풍량 센서에 의해 측정된 현재 풍량에 대한 데이터에 기초하여 팬(320) 및 송풍기(1220)의 운전 속도를 높이도록 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 높은 농도의 외부 미세 입자가 식재 유닛(100)의 바이오 필터를 거치더라도 이전보다 높은 농도의 미세 입자를 유지한 채로 워터 필터(300)를 통과할 수 있다. 이에 따라, 공기 제어 장치(1000) 내부의 미세 입자 센서 및 공기 성분 측정 센서가 측정한 미세 입자에 대한 데이터를 통신 유닛(1320)을 통해 환경 제어부(1400)에 전달하여, 액체 분사 유닛(310)의 분사량을 늘리는 제어 신호를 생성할 수 있다. 공기 정화 장치(1000)는 수조(350)에 담긴 액체에 양액을 추가로 공급할 수 있도록 양액 공급부(1700)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 양액 공급부(1700)는 수조(350)에 공급하는 양액의 농도를 조절할 수 있도록 환경 제어부(1400)에 의해 제어될 수 있다. 이 경우에, 환경 제어부(1400)는 미리 입력된 식생 유닛(100)의 식물에 대한 데이터 및 양액을 포함하는 액체가 액체 분사 유닛(310)을 통해 분사된 시간에 기초하여 양액 공급부(1700)의 양액을 수조(350)로 공급하는 시간을 계산할 수 있다. 또한, 환경 제어부(1400)는 양액 공급부(1700)의 양액이 수조(350)로 공급된 시간에 기초하여 액체 분사 유닛(310)을 통해 수조(350)의 액체가 식물에 공급되는 시간이 설정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 환경 모니터링부(1300)의 센서 유닛(1310) 및 카메라 유닛(1330)에 의해 측정된 환경 데이터들은 통신 유닛(1320)을 통해 외부 컴퓨터(1800)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 외부 컴퓨터(1800)를 통해 환경 데이터들을 기록하고 저장할 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
Claims (15)
- 공기 정화 장치로서,
공기를 정화하기 위한 바이오 필터를 포함하며, 적어도 하나 이상으로 구성된 바이오 필터부;
상기 바이오 필터부를 내부에 수용할 수 있는 공간을 가지고, 상기 바이오 필터부를 지지하는 외부 프레임;
상기 공기 정화 장치의 내외부 환경을 모니터링 할 수 있는 환경 모니터링부; 및
상기 바이오 필터부의 식생 환경을 유지하기 위해 상기 환경 모니터링부의 환경 데이터에 기초하여 상기 공기 정화 장치를 제어하는 환경 제어부;
를 포함하고, 그리고,
상기 바이오 필터부는,
수경 재배를 위한 식물의 뿌리가 통과할 수 있는 크기를 가진 하나 이상의 구멍을 포함하고 한 개 이상으로 구성된 수경 재배 주머니 또는 식물이 자랄 수 있는 식생 배지 중 적어도 하나로 구성되는 식재 유닛;
상기 식재 유닛을 지지할 수 있는 식재 프레임; 및
상기 식물에 수분을 공급하며 상기 공기를 정화하는 워터 필터;
를 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 워터 필터는,
상기 바이오 필터에 의해 정화된 공기를 액체로 추가 정화시키기 위해 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 제어되는 한 개 이상의 액체 분사 유닛;
상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 운전 속도가 제어되는 상기 공기를 이동시키기 위한 팬;
상기 액체 분사 유닛 및 상기 팬이 수용되고 그리고 공기가 이동 가능한 공간을 갖는 워터 필터 프레임;
상기 바이오 필터부로부터 배수된 액체를 저수할 수 있는 수조; 및
상기 수조에 저수된 액체를 상기 식물에 재사용하기 위해 상기 수조에서 상기 액체 분사 유닛까지 연결된 수로관;
을 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 수조는,
내부에 저수된 액체를 정수하기 위한 여과기;
내부에 저수된 액체를 작은 입자로 분할하기 위한 초음파 트랜스듀서; 및
상기 수로관으로 상기 액체를 전달하기 위한 펌프;
를 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 액체는,
물, 양액 또는 혼합액을 포함하고, 그리고,
상기 양액은,
상기 식물의 생존에 필수적인 다량원소 및 미량원소를 포함하는 필수 성분; 및
상기 식물의 생장에 도움을 줄 수 있는 비료 성분;
을 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 여과기는,
다공성 소재로 구성된 물리 여과기; 및
조류로 구성된 바이오 여과기;
중 적어도 하나로 구성되는,
공기 정화 장치
- 제 1항에 있어서,
상기 외부 프레임은,
정화된 공기를 공급 대상 공간에 공급하기 위한 덕트; 및
상기 덕트를 통해 상기 공급 대상 공간으로 정화된 공기를 이동시키며, 상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 운전 속도가 제어되는 송풍기;
을 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 환경 모니터링부는,
상기 공기 정화 장치의 내외부 환경 정보를 센싱하기 위한 센서 유닛;
상기 센서 유닛에 의해 측정된 환경 데이터들을 상기 환경 제어부 또는 외부 컴퓨터 중 적어도 하나로 전송하기 위한 통신 유닛; 또는
상기 바이오 필터부의 상태를 시각적으로 모니터링 하기 위한 카메라 유닛;
중 적어도 하나를 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 7항에 있어서,
상기 센서 유닛은,
상기 바이오 필터부의 온도 및 습도를 모니터링할 수 있는 온습도 센서;
상기 바이오 필터부의 광량을 측정하기 위한 광량 센서;
상기 공기 정화 장치 내외부의 미세 입자 농도를 측정할 수 있는 미세 입자 센서;
상기 공기 정화 장치 내외부의 공기 성분을 측정할 수 있는 공기 성분 측정 센서; 또는
상기 공기 정화 장치의 흡기 또는 배기 중 적어도 하나의 풍량을 측정할 수 있는 풍량 센서;
중 적어도 하나를 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 공기 정화 장치의 온도를 제어하는 온도 제어부;
를 더 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 바이오 필터부에 제공되는 광량을 조절할 수 있는 광 제어부;
를 더 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 광 제어부는,
상기 공기 정화 장치의 외부 광을 상기 공기 정화 장치의 내부로 전달할 수 있는 광 전달 유닛; 및
상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 광 전달 유닛의 광량을 조절하기 위한 광 조절 유닛;
를 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 광 제어부는,
상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 바이오 필터부 내부에 빛을 공급할 수 있는 조명부;
를 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 환경 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 바이오 필터부에 양액을 공급할 수 있는 양액 공급부;
를 더 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 8항에 있어서,
상기 공기 성분 측정 센서는,
적외선을 이용해 기체의 성분에 따라 상이한 적외선 흡수량을 센싱(sensing)하여 기체의 성분을 측정하는 광학적 방식의 가스 센서를 포함하는,
공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 공기 정화 장치를 통과하는 공기가 적어도 한번 더 정화되도록 하는 헤파 필터부;
를 더 포함하는,
공기 정화 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020190120743A KR102350159B1 (ko) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 공기 정화 장치 |
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| KR20210038071A true KR20210038071A (ko) | 2021-04-07 |
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- 2019-09-30 KR KR1020190120743A patent/KR102350159B1/ko active IP Right Grant
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