KR20210099269A - 공기 청정 및 환기 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 청정 및 환기 장치를 제공한다. 본 발명은 기체의 유동경로가 설정된 내부 공간을 가지는 하우징 유닛과, 상기 하우징 유닛의 일측에 배치되며, 적어도 일부가 투명한 재질로 형성된 투광창 유닛, 및 상기 투광창 유닛과 상기 하우징 유닛의 일측 사이에 배치되며, 가시광선에 활성화 되는 광 촉매를 포함하는 제1 필터를 포함한다.

Description

공기 청정 및 환기 장치{AIR CLEANING AND VENTILATION APPRATUS}
본 발명은 공기 청정 및 환기 장치에 관한 것이다.
급속한 산업화와 이동 오염원의 증가 및 최근 중국으로부터 유입되는 각종 유해성분 및 미세먼지의 농도는 인류의 건강에 치명적인 영향을 미치는 수준으로 증가하였고, 이에 국내외적으로 막대한 비용과 노력으로 대기질 개선에 주력하고 있다. 이러한 외부 공기의 오염은 창문을 통한 환기를 어렵게 하여 실내 공기질의 오염을 더 증가시키는 결과를 초래하고 있으며, 실내 공기의 오염이 외부 공기에 의한 오염보다 인간의 건강에 미치는 영향이 더 큰 것으로 조사되고 있다.
실내 공기의 오염원은 주로 건물의 내장재를 구성하는 합판, 바닥장판, 벽지를 벽면에 도포하기 위해 사용되는 접착제, 실내 벽면에 바르는 도료 등으로부터 발생하는 포름알데히드나 톨루엔 등의 휘발성 유기 화합물(VOC)과 실내에서 발생하는 먼지, 곰팡이, 하우스 더스트, 진드기, 애완동물의 털, 담배의 연기 등 실내에 계속해서 체류하는 성분 그리고 인체나 의복 등에 부착되어서 옥외로부터 실내로 유입되는 분진이나 꽃가루 등의 각종 입자상 물질 등으로 구분된다.
미세먼지(Particulate Matter, PM)는 아황산가스, 질소 산화물, 납, 오존, 일산화탄소 등과 함께 수많은 대기오염물질을 포함하는 입경(지름)이 10nm에서 100㎛ 정도인 분진으로 주로 자동차, 공장 등에서 발생한다. 입경 10㎛ 이하의 미세한 먼지를 PM10이라 하고, 그중 입자가 2.5㎛ 이하인 경우는 PM 2.5라고 표기하고 초미세먼지(超微細 먼지, Ultra-Particulate Matter)라고 부른다. 이러한 미세먼지는 입경(지름)이 100㎛ 보다 큰 경우는 중력에 의한 침강 효과로 대기중 체류시간이 아주 짧기 때문에 문제가 되지 않으나, 초미세 먼지의 경우 대기 중에 장기간 체류하면서 기류 이동에 따라 자유롭게 이동하고 입자 크기가 너무 작아 일반적인 필터를 통해서는 여과시키기가 어렵기 때문에 2013년부터 세계보건기구(World health organization, WHO)에서는 호흡기 질환, 심장질환 등 인체에 심각한 피해를 미치는 미세먼지(PM10) 및 초미세먼지(PM25)를 1급 발암 물질로 지정하였다.
최근 공기청정기 시장의 급격한 성장은 실내 공기질 개선에 대한 급격한 인식의 변화를 보여주는 사례로 가정, 사무실, 학교, 병원 등에서 수요가 증가하고 있다. 그러나 공기청정기는 단지 실내의 공기를 정화시키는 기능만 있으며 별도 환기의 기능은 가지고 있지 않기 때문에 사람이 밀집된 다중이용시설에서는 이산화탄소의 증가로 인해 천식, 두통, 어지럼증이 발생하고 있는 실정이다. 이에 건축법(11조 4항), 학교 보건법(3조 11항) 등 정책에 따라 다중이용시설에는 환기 시설을 필수적으로 설치하도록 권장하고 있으나, 대부분 천장형 환기장치이기 때문에 기 건축된 건물에는 공사가 어렵거나 비용의 문제로 인해 필요성에 비하여 설치율이 낮은 단점을 지니고 있다.
최근 위의 문제점을 해결하고자 헤파필터가 부착된 창문형 환기시스템의 제품들이 출시되고 있는데, 시공이 간단한 장점을 지니고 있는 반면 열교환소자의 부재로 환기 시 차가운 외부공기가 실내로 유입되는 단점을 지니기 때문에 열전달에 의한 열손실을 차단하고 외부로부터 먼지의 실내 유입을 차단하기 위한 창문형 환기 장치의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 공기를 효과적으로 정화할 수 있는 공기 청정 및 환기 장치를 제공하는 것을 목적으로 하며 열교환기 기술 및 가시광 촉매를 접목하여 난방열과 냉방열의 손실을 최소화하는 기능 뿐만 아니라 외부 및 내부의 공기를 유해물질로부터 정화함으로 써 에너지 절감과 국민의 건강 증진에 부합하는 제품으로 예상된다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일측면은, 기체의 유동경로가 설정된 내부 공간을 가지는 하우징 유닛과, 상기 하우징 유닛의 일측에 배치되며, 적어도 일부가 투명한 재질로 형성된 투광창 유닛, 및 상기 투광창 유닛과 상기 하우징 유닛의 일측 사이에 배치되며, 가시광선에 활성화 되는 광 촉매를 포함하는 제1 필터를 포함하는 공기 청정 및 환기 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1 필터는 상기 투광창 유닛을 투과하는 가시광선에 의해서 활성화되되, 상기 투광창 유닛에서 상기 하우징 유닛으로 이동하는 기체나 상기 하우징 유닛에서 상기 투광창 유닛으로 이동하는 기체를 정화할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터는 상기 투광창 유닛의 일측에 배치된 장착 슬릿에 삽입 또는 인출될 수 있다.
또한, 상기 제1 필터는 반도체 물질과 전도성 물질을 포함하는 나노섬유 복합체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징 유닛의 내부 공간에 설치되며, 각각 관통하는 제1 기체와 제2 기체 사이의 열을 전달하는 열 교환기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열 교환기의 일측에 설치되는 제2 필터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열 교환기는 서로 다른 경로로 이동하는 상기 제1 기체와 상기 제2 기체의 습도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 공기 청정 및 환기 장치는 상기 제1 기체가 상기 투광창 유닛, 상기 제1 필터를 통과하여, 상기 하우징의 제1 유입구로 이동하고, 상기 열 교환기를 통과하여 상기 하우징의 제1 토출구로 배출되는 제1 유동 경로, 및 상기 제2 기체가 상기 제1 토출구와 인접하게 배치된 상기 하우징의 제2 유입구로 유입되어, 상기 열 교환기를 통과하여 상기 하우징의 제2 토출구, 제1 필터 및 상기 투광창 유닛을 통과하여 외부로 배출되는 제2 유동 경로를 가질 수 있다.
또한, 상기 하우징 유닛의 내부에 설치되며, 상기 기체를 순환시키는 팬 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 팬 유닛의 토출구에 배치되는 제3 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 외부에 배치되며, 투명한 재질로 형성된 투광창 유닛과 가시광선에 활성화되는 광 촉매를 포함하는 제1 필터를 가지는 정화 모듈, 및 일측에 상기 정화 모듈이 장착되되, 상기 정화 모듈을 통과한 제1 기체를 실내로 배출하고, 상기 실내의 제2 기체를 상기 정화 모듈로 이동시키는 구동 모듈을 구비하는 공기 청정 및 환기 장치를 제공한다.
또한, 상기 정화 모듈은 상기 투광창 유닛을 투과하는 가시광선에 의해서 활성화되되, 상기 정화 모듈을 통과하는 상기 제1 기체 또는 상기 제2 기체를 정화할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터는 반도체 물질과 전도성 물질을 포함하는 나노섬유 복합체를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 청정 및 환기 장치는 외부 공기와 실내 공기의 흐름을 형성하고, 기체를 순환 및 청정할 수 있다. 공기 청정 및 환기 장치는 가시 광선에 의해서 활성화 되는 제1 필터에 의해서 순환하는 기체를 정화 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 청정 및 환기 장치는 나노 파이버로 형성된 제1 필터를 포함하고, 제1 필터가 가시 광선에 활성화되어, 기체를 신속하고 효과적으로 정화할 수 있다. 제1 필터는 페라이트 폴리 아닐린을 포함하는 나노 파이버로 형성되어, 투광창 유닛을 투과하는 가시광선에 의해서 기체를 정화할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 및 환기 장치가 설치 상태를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 및 환기 장치를 도시하는 사시도이다.
도 3는 도 2의 공기 청정 및 환기 장치의 분해 사시도이다.
도 4은 도 2의 공기 청정 및 환기 장치의 내부를 도시하는 평면도이다.
도 5는 도 2의 투광창 유닛을 포함하는 정화 모듈을 도시하는 사시도이다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 및 환기장치(100)의 설치 상태를 도시하는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 및 환기 장치(100)를 도시하는 사시도이고, 도 3는 도 2의 공기 청정 및 환기 장치(100)의 분해 사시도이고, 도 4은 도 2의 공기 청정 및 환기 장치(100)의 내부를 도시하는 평면도이다.
도 1 내지 도 4 참조하면, 공기 청정 및 환기 장치(100)는 공기를 순환시키고, 필터에서 공기를 정화할 수 있다. 공기 청정 및 환기 장치(100)는 후방으로부터 외부의 제1 기체를 정화하고, 실내로 배출시키고, 실내의 오염된 제2 기체를 외부로 배출할 수 있다.
일 실시예로, 공기 청정 및 환기 장치(100)는 하우징 유닛(110, 120), 투광창 유닛(130), 제1 필터(140), 열 교환기(150), 팬 유닛(160), 제2 필터(170) 및 전방 커버(190)를 구비할 수 있다. 추가적으로 공기 청정 및 환기 장치(100)는 제3 필터(180)를 더 구비할 수 있다.
하우징 유닛은 기체의 유동경로가 설정된 내부 공간을 가질 수 있다. 하우징 유닛은 제1 하우징(110)과 제2 하우징(120)을 구비할 수 있다.
제1 하우징(110)의 내부공간에는 열 교환기(150), 팬 유닛(160), 제2 필터(170)가 배치될 수 있다. 추가적으로 제1 하우징(110)의 내부공간에는 제3 필터(180)가 더 배치될 수 있다. 상기와 같은 배치로, 제1 하우징(110)의 내부공간은 4개의 구역으로 구획될 수 있다.
상세히, 제1 공간(S1)은 제1 기체가 유입되는 공간으로 정의된다. 제1 공간(S1)은 제1 유입구(111)가 배치되고, 제1 기체가 제1 유입구(111)로 유입될 수 있다. 제2 공간(S2)은 열 교환기(150)를 통과한 제1 기체가 유입되고, 실내로 토출되기 위한 공간으로 정의된다. 제2 공간(S2)은 제1 팬(161)이 배치될 수 있으며, 제1 팬(161)이 구동하여, 제1 기체가 실내로 배출될 수 있다. 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)은 대각 방향으로 배치될 수 있다.
제3 공간(S3)은 제2 기체가 유입되는 공간으로 정의된다. 제3 공간(S3)은 제2 하우징(120)의 제2 유입구(121)로 유입될 수 있다. 제4 공간(S4)은 열 교환기(150)를 통과한 제2 기체가 유입되고, 제1 하우징(110)의 제2 토출구(112)로 배출된다. 제4 공간(S4)에는 제2 팬(162)이 배치되어, 유입된 제2 기체를 제2 토출구(112)로 토출할 수 있다. 제3 공간(S3)과 제4 공간(S4)은 대각 방향으로 배치될 수 있다.
제1 공간(S1) 내지 제4 공간(S4)은 열 교환기(150)를 중심으로 기 설정된 부피로 구획될 수 있다. 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)은 제1 기체의 유동을 허용하여, 제1 유동 경로를 형성한다. 제3 공간(S3)과 제4 공간(S4)은 제2 기체의 유동을 허용하여 제2 유동 경로를 형성한다. 이때, 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 공간적으로 분리되므로, 제1 기체와 제2 기체는 섞이지 않는다.
제2 하우징(120)은 제1 하우징(110)에 조립되며, 공기 청정 및 환기 장치(100)의 전방을 커버할 수 있다. 제2 하우징(120)의 일측에는 제1 기체가 실내로 배출되는 제1 토출구(122)를 가지고, 타측에는 제2 기체가 공기 청정 및 환기 장치로 유입되도록 하는 제2 유입구(121)를 구비할 수 있다.
제2 하우징(120)은 일측에 제1 개구(123)를 구비할 수 있다. 제1 개구(123)로 제2 필터(170)가 장착 또는 탈착 될 수 있다. 즉, 사용자는 제1 개구(123)로 제2 필터(170)를 교환할 수 있다.
제2 하우징(120)은 중앙에 배치되는 제2 개구(124)를 구비할 수 있다. 제2 개구(124)의 내측에는 열 교환기(150)가 배치될 수 있으며, 전방 커버(190)의 내측에 배치된 센서(미도시)를 통해서 열 교환기(150)의 열교환 온도를 제어 할 수 있다. 또한, 제2 개구(124)로 열 교환기(150)를 장착 또는 탈착될 수 있다. 즉, 사용자는 제2 개구(124)로 열 교환기(150)를 교환할 수 있다.
이러한 제1 개구(123) 및 제2 개구(124)는 제2 하우징(120)에 각각 구비되는 것으로 되었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 제1 개구(123) 및 제2 개구(124)는 하나로 형성될 수도 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 공기 청정 및 환기 장치(100)는 하우징 유닛(110, 120), 투광창 유닛(130), 제1 필터(140), 열 교환기(150), 팬 유닛(160), 제2 필터(170) 및 전방 커버(190) 등을 포함하는 본체를 포함할 수 있다. 본체가 창문 등에 설치될 때, 본체의 높이(하우징 유닛 또는 투광창 유닛의 높이)가 창문의 높이보다 낮은 경우가 발생한다. 이로 인해, 창문과 본체 사이에 틈이 발생하게 된다. 본 실시예에 따른 공기 청정 및 환기 장치(100)는 이러한 틈을 막기 위하여, 차단 유닛(200)을 더 포함할 수 있다.
차단 유닛(200)은 하우징 유닛(110, 120) 또는 투광창 유닛(130)의 너비와 동일하거나 유사한 폭을 가진다. 그리고 차단 유닛(200)은 창문과 하우징 유닛(110, 120)의 간격과 동일하거나 유사한 높이를 가진다. 또는 차단 유닛(200)은 창문과 투광창 유닛(130)의 간격과 동일하거나 유사한 높이를 가진다.
이때, 본체와 창문 간의 높이가 설치되는 장소에 따라 다르기 때문에, 차단 유닛(200)은 높이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 차단 유닛(200)은 창문과 본체 사이에 설치되는 차단 프레임(210)과, 차단 프레임(210)에 설치되며, 개폐 가능한 차단 패널(220)을 포함한다. 차단 패널(220)은 대략 차단 프레임(210)을 따라 슬라이딩 이동되며, 차단 프레임(210)의 내부를 개폐한다.
또는 차단 패널(220)는 차안 프레임(210)에 설치되며, 차안 프레임(210)을 덮도록 설치될 수 있다. 차단 패널(220)는 외부 공기가 내부로 유입될 수 있도록, 복수개의 날개들로 형성될 수 있다. 차단 패널(220)는 날개들 사이의 공간으로 외부 공기가 유입되거나, 내부 공기가 유출될 수 있다. 또한, 차단(220)는 날개의 각도를 조절할 수 있다.
도 1에는 차단 유닛(200)을 공기 청정기(100)의 상부에 배치된 것을 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 차단 유닛(200)은 공기 청정기(100)의 일측에 배치될 수 있다. 또한, 차단 유닛(200)은 공기 청정기(100)가 설치되는 장소 또는 위치에 따라 복수개로 설치될 수 있으며, 크기가 다양하게 형성될 수 있다.
도 5는 도 2의 정화 모듈을 도시하는 사시도이다
도 3 및 도 5를 참조하면, 투광창 유닛(130)은 하우징 유닛의 일측에 배치될 수 있다. 투광창 유닛(130)은 제1 하우징(110)의 후방에 배치될 수 있으며, 내부에 제1 필터(140)가 배치될 수 있다. 투광창 유닛(130)은 장착 슬릿(131)을 구비하고, 제1 필터(140)가 장착 슬릿(131)으로 교환 할 수 있다.
투광창 유닛(130)은 적어도 일부가 투명한 재질로 형성될 수 있다. 투광창 유닛(130)은 외부의 가시광이 투과할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 투광창 유닛(130)이 외부 공간에 배치되므로, 도 4와 같이 가시광선은 투광창 유닛(130)을 통과하여, 제1 필터(140)를 활성화 할 수 있다.
예를 들어, 투광창 유닛(130)은 후술하는 제1 통풍구(132) 및 제2 통풍구(133)가 구비되는 부분이 가시광이 투과할 수 있는 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로 투광창 유닛(130)은 백 패널(134)이 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 그리고 투광창 유닛(130)은 백 패널(134)를 제외한 부분이 투명한 재질이거나 불투명한 재질일 수 있다.
일 실시예로, 투광창 유닛(130)은 제1 통풍구(132) 및 제2 통풍구(133)를 구비할 수 있다. 제1 통풍구(132)는 투광창 유닛(130)의 길이 방향으로 연장되며, 외부의 제1 기체가 제1 필터(140)로 유입될 수 있으며, 제1 필터(140)를 통과한 제2 기체가 외부로 배출될 수 있다.
제2 통풍구(133)는 제1 하우징(110)의 제2 토출구(112)에 대응하게 배치될 수 있다. 제2 통풍구(133)를 통과하는 제2 기체는 제1 필터(140)를 통과한 후에, 바로 제2 통풍구(133)로 배출될 수 있다. 제2 통풍구(133)와 제2 토출구(112)는 서로 오버랩되도록 배치되므로, 제2 기체가 신속하게 외부로 배출될 수 있다.
제1 기체는 제1 통풍구(132)를 통해 유입되고, 제2 기체는 제2 통풍구(133)를 통해 유입된다. 따라서 제1 기체 및 제2 기체가 섞이지 않도록 제1 통풍구(132)와 제2 통풍구(133)는 이격되어 배치된다. 보다 구체적으로 제1 통풍구(132)는 백 패널(134)의 일단부에 인접하게 배치된다. 그리고 제2 통풍구(133)는 백 패널(134)의 타단부에 인접하게 배치된다. 여기서 백 패널(134)의 일단부와 타단부는 상호 가장 먼 모서리이다. 예컨대, 백 패널(134)은 도시된 바와 같이 사각형으로 이루어지고, 백 패널(134)의 일단부와 타단부는 상호 인접하지 않은 변을 의미한다.
제1 필터(140)는 투광창 유닛(130)과 하우징 유닛의 일측 사이에 배치될 수 있다. 제1 필터(140)는 투광창 유닛(130)의 장착 슬릿(131)에 삽입 또는 인출될 수 있다. 사용기한을 초과한 제1 필터(140)는 장착 슬릿(131)으로 인출되어 폐기되고, 미사용된 제1 필터(140)는 장착 슬릿(131)으로 투광창 유닛(130)에 장착될 수 있다.
제1 필터(140)는 투광창 유닛(130)의 전체 면적을 커버하도록 배치될 수 있다. 제1 필터(140)가 투광창 유닛(130)의 전면에 배치되므로, 통과하는 제1 기체 또는 제2 기체의 반응 영역이 확장될 수 있다.
제1 필터(140)는 가시 광선에 활성화 되는 광 촉매를 포함할 수 있다. 제1 필터(140)는 투광창 유닛(130)을 투과하는 가시광선에 의해서 활성화되되, 투광창 유닛(130)에서 하우징 유닛으로 이동하는 기체나 하우징 유닛에서 투광창 유닛(130)으로 이동하는 기체를 정화할 수 있다. 상세히, 투광창 유닛(130)이 투명한 재질로 형성되므로, 가시광선은 투광창 유닛(130)을 통과하여, 제1 필터(140)를 활성화 시킬 수 있다. 제1 필터(140)가 활성화되면, 제1 기체 및 제2 기체 중 적어도 하나가 정화될 수 있다.
일 실시예로, 제1 필터(140)는 나노섬유 복합체를 포함할 수 있다. 여기서 나노섬유 복합체는 반도체 물질과 전도상 물질을 포함한다.
보다 싱세히 반도체 물질은 자성체(Ferrites((MFe2O4, M = metal cation)), 티나늄(TiO2), 텅스텐옥사이드(WO3), 또는 질화탄소(C3N4) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 전도성 물질은 그라펜(graphene), 옥사이드그라펜(oxidized graphene)과 탄소나노튜브(carbon nanotube), 전도성고분자(conducting polymer)을 포함할 수 있다.
특히 본 발명에 따른 제1 필터(140)는 자성체중에 CoMnFe2O4와 전도성고분자의 일종인 PANI로 이루어진 나노섬유 복합체를 포함할 수 있다.
또는 제1 필터(140)는 반도체 물질로 자성체의 일종인 CoMnFe2O4을 포함할 수 있고, 전도체 물질로 전도성고분자의 일종인 폴리 아닐린(polyaniline, PANI)을 포함할 수 있다. 바람직하게, 제1 필터(140)는 CoMnFe2O4-폴리 아닐린 나노 파이버를 포함할 수 있다. CoMnFe2O4-폴리 아닐린 나노 파이버는 가시광선에 의해서 활성화될 수 있으므로, 제1 필터(140)에 가시광선을 비추면, 제1 필터(140)를 통과하는 제1 기체 또는 제2 기체를 정화할 수 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 열 교환기(150)는 하우징 유닛의 내부 공간에 설치되며, 각각 관통하는 제1 기체와 제2 기체 사이의 열을 전달할 수 있다. 열 교환기(150)에서 제1 기체의 제1 유동 경로와 제2 기체의 제2 유동 경로는 교차하고, 이때, 제1 기체와 제2 기체 사이에서 열 교환이 발생한다. 이때, 히터(미도시)에서 열을 전달 받아 제1 기체 또는 제2 기체의 온도를 조절할 수 있다.
열 교환기(150)는 서로 다른 경로로 이동하는 제1 기체 또는 제2 기체의 습도를 조절할 수 있다. 열 교환기(150)는 열 교환 과정에서 제1 기체 또는 제2 기체의 습도를 조절할 수 있다. 열 교환기(150)는 열과 수분이 전달되는 전열용지 소재로 제작되며, 기체가 서로 교차는 하지만 섞이지 않으면서 실내의 오염된 내기 및 신선한 외기를 순환시켜는 역할과 전열 및 현열까지 열회수가 가능한 전열교환소자가 될 수도 있고, 그 외에 냉매를 사용하는 공조용 열교환기 또는 히트파이프가 삽입된 열교환기일수 있다.
팬 유닛(160)은 하우징 유닛의 내부에 설치되며, 기체를 순환시킬 수 있다. 팬 유닛(160)은 제1 유동 경로 상에 배치되는 제1 팬(161)과 제2 유동 경로 상에 배치되는 제2 팬(162)을 포함할 수 있다.
제1 팬(161)은 제2 공간(S2)에 배치되며, 제1 기체를 열 교환기(150)로부터 흡입하여, 제2 하우징(120)의 제1 토출구(122)로 배출할 수 있다. 제2 팬(162)은 제4 공간(S4)에 배치되며, 제2 기체를 열 교환기로부터 흡입하여, 제1 하우징(110)의 제2 토출구(112)로 배출할 수 있다.
팬은 실·내외 공기를 흡입할 수 있도록 도와주는 장치로, 신선한 외기와 오염된 내기를 순환시켜 실내의 미세먼지, 이산화탄소, 온도 및 습도를 최적상태로 유지하여야 하며, 환기량 및 소음도는 단체 표준인증기준을 준수하는 수준에 도달할 수 있으며, 소음은 최소화되고 전력 소모량이 최대한 적은 팬의 사용이 바람직하다.
제2 필터(170)는 열 교환기(150)의 일측에 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 필터(170)는 제1 공간(S1)에 배치되어, 열 교환기(150)로 유입되는 제1 기체를 2차적으로 정화할 수 있다. 제2 필터(170)는 필터는 외부에서 실내로 유입되는 오염물질을 제거하기 위해 정전필터, 프리필터, 헤파필터, 카본필터가 결합된 필터로 구성될 수 있다.
제1 기체는 공기 청정 및 환기 장치(100)를 통과하면서, 외부 환경에서 실내로 전달된다. 제1 필터(140)에서 1차적으로 정화된 제1 기체는 제2 필터(170)를 통과하면서, 다시 정화될 수 있다.
제2 필터(170)는 제2 하우징(120)의 제1 개구(123)를 통해서 교체 가능하다. 즉, 사용자는 전방 커버(190)를 제거한 후에, 제2 필터(170)를 쉽게 교체할 수 있다.
제3 필터(180)는 팬 유닛(160)의 토출구에 배치될 수 있다. 예컨대, 제3 필터(180)는 제1 팬(161)의 토출구에 배치되어, 실내로 배출되는 제1 기체를 다시 한번 정화할 수 있다. 또한, 공기 청정 및 환기 장치(100)를 미 사용시에, 제1 팬(161)으로 실내 공기가 유입시에, 필터링 할 수 있다.
전방 커버(190)는 제2 하우징(120)의 전방에 설치되며, 선택적으로 장착 또는 탈착 할 수 있다. 전방 커버(190)에는 디스플레이(195)가 배치되어, 공기 청정 및 환기 장치(100)의 상태, 공기의 상태 등에 관한 정보를 표시할 수 있다.
전방 커버(190)의 내부에는 컨트롤러(미도시), 통신 장비(미도시), 센서 장치(미도시) 등이 설치될 수 있고, IoT기능을 탑재하여 실내의 미세먼지, 온도, CO2, 습도 등을 실시간으로 감지하여 사용자가 곧바로 실내의 공기질을 파악할 수 있을 수 있다.
또한 추가로 바이패스 댐퍼를 설치하여 실내의 공기만 순환하거나, 실내·외 온도차가 크지 않은 봄, 가을에는 환기만 가능하도록 바이패스 유로 설정이 가능하도록 하고, 때에 따라서 필터에 공기를 집중시켜 탈진이 필요한 경우 실내 공기가 실외 방향으로만 흐를 수 있도록 설계할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 공기 청정 및 환기 장치(100)는 구동 모듈(100A)과 정화 모듈(100B)을 구비할 수 있다. 구동 모듈(100A)은 실내에 노출되며, 공기 청정 및 환기 장치(100)의 구동력을 생성할 수 있다. 정화 모듈(100B)은 외부 환경에 노출되며, 유동하는 공기를 필터링 할 수 있다.
구동 모듈(100A)은 일측에 정화 모듈(100B)이 장착되되, 정화 모듈(100B)을 통과한 제1 기체를 실내로 배출하고, 실내의 제2 기체를 정화 모듈(100B)로 이동시킬 수 있다. 구동 모듈(100A)은 제1 하우징(110), 제2 하우징(120), 열 교환기(150), 팬 유닛(160), 제2 필터(170), 제3 필터(180) 및 전방 커버(190)를 포함 할 수 있다.
정화 모듈(100B)을 외부에 배치되며, 1차적으로 외부 공기를 필터링 할 수 있다. 특히, 가시 광선에 활성화 될 때 제1 기체가 정화될 수 있다. 정화 모듈(100B)은 투광창 유닛(130)과 제1 필터(140)를 포함 할 수 있다. 투광창 유닛(130)은 투명한 재질로 형성되고, 제1 필터(140)는 가시광선에 활성화 되는 광 촉매를 포함한다.
도 3을 참조하면, 공기 청정 및 환기 장치(100)가 구동시에, 기체의 흐름을 설명할 수 있다. 제1 기체가 이동하는 경로는 제1 유동 경로로 정의되고, 제2 기체가 이동하는 경로를 제2 유동 경로로 정의할 수 있다.
제1 유동 경로는 제1 기체가 투광창 유닛(130), 제1 필터(140)를 통과하여, 하우징의 제1 유입구(111)로 이동하고, 열 교환기(150)를 통과하여, 제2 하우징의 제1 토출구(122)로 배출될 수 있다.
상세히, 공기 청정 및 환기 장치(100)가 구동되면, 제1 기체는 외부 환경에서 공기 청정 및 환기 장치(100)로 유입된다. 제1 기체는 투광창 유닛(130)의 제1 통풍구(132)를 통해서 유입되어 제1 필터(140)를 통과한다.
제1 필터(140)는 투광창 유닛(130)을 투과하는 가시광선에 의해서 활성화 되면, 제1 기체를 정화시킨다. 제1 팬(161)은 제1 기체의 유동성을 제공하므로, 제1 팬(161)이 구동되고, 정화된 제1 기체는 제1 하우징(110)의 제1 유입구(111)를 통해서 제1 공간(S1)으로 유입된다.
제1 기체는 제2 필터(170)를 통과하면서 다시 한번 더 필터링되고, 열 교환기(150)를 통과한다. 열 교환기(150)를 통과하면서, 제1 기체는 컨트롤러(미도시)에 의해서 설정된 온도와 습도를 가질 수 있다. 이후, 제1 기체는 제2 공간(S2)으로 이동하고, 제1 팬(161)에서 배출되어, 제2 하우징(120)의 제1 토출구(122)를 통해서 실내로 배출된다.
제1 기체의 유동과 동시에, 제2 기체도 함께 유동하게 된다. 제2 유동 경로는 제2 유체가 제1 토출구(122)와 인접하게 배치된 하우징의 제2 유입구(121)로 유입되어, 열 교환기(150)를 통과하여 하우징의 제2 토출구(112), 제1 필터(140) 및 투광창 유닛(130)을 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
상세히, 공기 청정 및 환기 장치(100)가 구동되면, 제2 기체는 제2 하우징(120)의 제2 유입구(121)를 통해서 제3 공간(S3)으로 유입된다. 제2 팬(162)이 구동되므로, 제2 기체는 열 교환기(150)를 통과하면서 제3 공간(S3)에서 제4 공간(S4)으로 이동한다. 열 교환기(150)를 통과시에, 제2 기체는 제1 기체와 열교환 할 수 있다.
제4 공간(S4)으로 이동한 제2 기체는 제2 팬(162)을 통과하여, 제1 하우징(110)의 제2 토출구(112)로 배출된다. 제2 하우징(120)은 제1 필터(140)를 통과하고, 투광창 유닛(130)의 제2 통풍구(133)를 통해서 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 청정 및 환기 장치(100)는 외부 공기와 실내 공기의 흐름을 형성하고, 기체를 순환 및 청정할 수 있다. 공기 청정 및 환기 장치(100)는 가시 광선에 의해서 활성화 되는 제1 필터에 의해서 순환하는 기체를 정화 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 청정 및 환기 장치(100)는 나노 파이버로 형성된 제1 필터(140)를 포함하고, 제1 필터(140)가 가시 광선에 활성화되어, 기체를 신속하고 효과적으로 정화할 수 있다. 제1 필터(140)는 페라이트와 폴리 아닐린을 포함하는 나노 파이버로 형성되어, 투광창 유닛(130)을 투과하는 가시 광선에 의해서 기체를 정화할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 공기 청정 및 환기 장치
110: 제1 하우징
111: 제1 유입구
120: 제2 하우징
130: 투광창 유닛
140: 제1 필터
150: 열 교환기
160: 팬 유닛

Claims (13)

  1. 기체의 유동경로가 설정된 내부 공간을 가지는 하우징 유닛;
    상기 하우징 유닛의 일측에 배치되며, 적어도 일부가 투명한 재질로 형성된 투광창 유닛; 및
    상기 투광창 유닛과 상기 하우징 유닛의 일측 사이에 배치되며, 가시광선에 활성화 되는 광 촉매를 포함하는 제1 필터;
    를 포함하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 필터는
    상기 투광창 유닛을 투과하는 가시광선에 의해서 활성화되되, 상기 투광창 유닛에서 상기 하우징 유닛으로 이동하는 기체나 상기 하우징 유닛에서 상기 투광창 유닛으로 이동하는 기체를 정화하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 필터는
    상기 투광창 유닛의 일측에 배치된 장착 슬릿에 삽입 또는 인출되는, 공기 청정 및 환기 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 필터는
    반도체 물질과 전도성 물질을 포함하는 나노섬유 복합체를 포함하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징 유닛의 내부 공간에 설치되며, 각각 관통하는 제1 기체와 제2 기체 사이의 열을 전달하는 열 교환기;를 더 포함하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 열 교환기의 일측에 설치되는 제2 필터;를 더 포함하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 열 교환기는
    서로 다른 경로로 이동하는 상기 제1 기체와 상기 제2 기체의 습도를 조절하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 공기 청정 및 환기 장치는
    상기 제1 기체가 상기 투광창 유닛, 상기 제1 필터를 통과하여, 상기 하우징의 제1 유입구로 이동하고, 상기 열 교환기를 통과하여 상기 하우징의 제1 토출구로 배출되는 제1 유동 경로; 및
    상기 제2 기체가 상기 제1 토출구와 인접하게 배치된 상기 하우징의 제2 유입구로 유입되어, 상기 열 교환기를 통과하여 상기 하우징의 제2 토출구, 상기 제1 필터 및 상기 투광창 유닛을 통과하여 외부로 배출되는 제2 유동 경로;를 가지는, 공기 청정 및 환기 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징 유닛의 내부에 설치되며, 상기 기체를 순환시키는 팬 유닛;을 더 포함하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 팬 유닛의 토출구에 배치되는 제3 필터;를 더 포함하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  11. 외부에 배치되며, 투명한 재질로 형성된 투광창 유닛과 가시광선에 활성화 되는 광 촉매를 포함하는 제1 필터를 가지는 정화 모듈; 및
    일측에 상기 정화 모듈이 장착되되, 상기 정화 모듈을 통과한 제1 기체를 실내로 배출하고, 상기 실내의 제2 기체를 상기 정화 모듈로 이동시키는 구동 모듈;을 구비하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 정화 모듈은
    상기 투광창 유닛을 투과하는 가시광선에 의해서 활성화되되, 상기 정화 모듈을 통과하는 상기 제1 기체 또는 상기 제2 기체를 정화하는, 공기 청정 및 환기 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 필터는
    반도체 물질과 전도성 물질을 포함하는 나노섬유 복합체, 가시광 촉매 공기 청정 및 환기 장치.
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