KR20210100622A - 공기 청정기 - Google Patents

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Abstract

제거 가능한 미립자 필터(4), 모터가 동력을 제공하는 팬(2) 또는 임펠러, 공기가 공기 유동 방향으로 통과하고 정화되는 공기 덕트(1)를 포함하고, 상기 공기 덕트(1)는 덕트 벽을 포함하고, 상기 공기 덕트 벽(1)의 일부가 가스 필터(3)를 포함하는 가정용 공기 청정 시스템 및 이러한 시스템에서 가스 필터를 지나감으로써 주변 공기로부터 원치 않는 가스를 제거하는 방법.

Description

공기 청정기
본 발명은 공기 청정 시스템의 발전과 관련한 것이다.
US 2006/0191415(Johnson)는 디젤 엔진으로부터의 배기가스에 부유하는 미립자 물질(particulate matter)을 포획하고 가스를 미립자로부터 분리하기 위한 장치를 개시한다. 이 장치는 유동에 동반된 미립자가 메쉬에 의해 포착되도록 안내하는 나선형 배기가스 채널을 포함하는 반면, 가스는 나선에 의해 영향을 받지 않고 별도로 포착된다.
CN 205372827(Yiming)은 덕트형 플라즈마 공기 살균 청정기를 개시한다. 이 덕트형 플라즈마 공기 살균 청정기는 박스 몸체, 팬(fan), 플라즈마 발생기 및 음이온 발생기를 포함하며, 2개의 팬들은 측벽과 박스 몸체의 상단부에 별도로 배치되고, 각 팬의 외부측에는 팬 하우징이 제공되고, 유동 안내 시트(flow guiding sheet)가 2개의 팬 하우징들 사이에 연결되고, 유동 안내 채널은 유동 안내 시트에 의해 형성되고, 플라즈마 발생기와 음이온 발생기는 박스 몸체의 하단부에 별도로 고정되어 배치되고, 플라즈마 발생기와 음이온 발생기의 전극들은 유동 안내 시트를 관통하고 유동 안내 채널에 배치된다.
종래 기술에도 불구하고, 공기 청정 시스템, 특히 가정 환경에서의 사용이 의도된 독립형 공기 청정 시스템에 대한 추가 개선의 필요성이 남아 있다.
따라서 제1 양태에서, 제거 가능한 미립자 필터, 모터가 동력을 제공하는 팬 또는 임펠러(impeller), 공기가 공기 유동 방향으로 통과하고 정화되는 공기 덕트를 포함하고, 상기 공기덕트는 덕트 벽을 포함하고, 상기 공기 덕트 벽의 일부가 가스 필터를 포함하는 가정용 공기 청정 시스템이 제공된다.
본 발명자들은 놀랍게도 유해한 가스의 효율적 제거가 공기 유동 방향에 배치된 가스 필터를 이용함으로써 달성될 수 있다는 것을 발견했다. 이는 동일한 가스 필터가 공기 유동 방향을 가로지르도록 의도적으로 배치되어서 공기를 가스 필터에 강제로 통과시키는, 문헌의 및 시중에 나와 있는 공기 청정기들과 대조적이다. 이러한 설계는 공기가 장치를 통해 유동함에 따라 원하지 않는 압력 강하를 초래한다. 압력 강하는 소비자의 입장에서 둘 다 바람직하지 않은 성능 특성인 증가된 팬 속도와 증가된 소리로 이어진다. 이는 조용하지만 효율적인 성능이 크게 요구되는 침실에서 및 밤에 장치가 이용되는 경우에 특히 그러하다.
바람직하게는, 가스 필터는 탄성 또는 굴곡 가능 재료를 포함한다. 이는 필터가 공기 청정 시스템의 설계에 따라 위치하고, 그에 따라 조작되지 않는 것을 허용한다.
바람직하게는, 가스 필터는 관련 기술분야에 공지된 탄소 필터이다. 바람직하게는, 이는 활성화 탄소 필터이다.
바람직하게는, 가스 필터는 덕트 표면을 포함하고, 덕트 표면은 덕트 벽과 동일 평면 상에 있다. 공기 덕트 내 가스 필터의 이러한 배치는 장치를 통한 공기 유동을 향상시키면서도 여전히 허용할 수 있는 수준의 성능을 유지한다.
바람직하게는, 가스 필터는 덕트 벽에 부착하기 위한 수단을 포함한다. 덕트 벽은 따라서 바람직하게는 가스 필터를 수용하기 위한 수단을 포함한다.
적절히 바람직한 부착 수단들은 러그(lug), 슬롯, 마찰 끼움(friction fit) 및 스냅 끼움(snap-fit) 배열체를 포함한다. 바람직하게는, 가스 필터는 개선된 끼움 수단을 제공하기 위해 상당히 강성인 프레임을 포함한다. 이러한 프레임은 금속이나 플라스틱으로 구성될 수 있고, 주연 프레임이나 메쉬형 프레임 배열체를 형성할 수 있다. 더 바람직하게는, 가스 필터를 덕트 벽에 부착하는 수단은 상당히 강성인 프레임 상에 배치된다. 더 바람직한 실시예에서, 가스 필터는 상기 프레임으로부터 제거 가능하여, 프레임의 사용을 유지하는 동안 가스 여과 매체의 교체가 수행될 수 있다.
바람직하게는, 공기 덕트는 장치를 통과하는 도중 공기 유동 방향이 적어도 한번 변하도록 구성된다. 공기 유동이 방향을 변화시키는 곳은 굴곡부로 지칭되거나, 또는 방향의 변화가 45도 또는 90도인 곳은 엘보(elbow)로 지칭된다. 방향의 변화는 케이싱(casing) 또는 유동 안내부, 예를 들어 굴곡부, 이음부, 구조부(construction), 메쉬 등에 의해서도 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 낮은 압력 강하와 에너지 입력으로 공기의 방향이 변하는 도중에 공기는 여과될 것이다. 따라서, 장치는 가스 여과의 맥락에서 더 에너지 효율적이다.
전형적으로, 본 발명에 따른 시스템들은 공기를 일 방향으로 시스템 내로 견인하는 것과 다른 방향으로 공기를 배출하는 것을 포함했다. 그 사이에, 공기 유동은 시스템의 설계에 따라 한번 이상 방향을 변화시킬 수 있다. 다시 말해, 공기 변위 수단으로부터 미립자 필터까지의 공기 유동 내, 또는 공기 유동이 시스템을 나가는 곳에는 하나 이상의 굴곡부가 있을 수 있다.
공기 유동 방향의 변화가 있는 곳은 일반적으로 팬과 미립자 필터 사이이다. 바람직하게는, 가스 필터는 공기 유동 방향이 변하는 곳에 배치되고, 더 바람직하게는 가스 필터는 굴곡부의 원위 벽(far wall)에 배치된다.
바람직하게는, 시스템은 제거 가능한 미립자 필터를 추가적으로 포함한다. 공기가 공기 유동 내의 미립자 필터를 통과함에 따라, 미립자 필터는 미립자 물질 포착을 담당한다. 바람직하게는, 제거 가능한 미립자 필터는 높은 효율 미립자 공기(High efficiency Particulate Air, HEPA) 필터다. 공기 청정기의 필터 부분은 공기 청정기 기능의 중요한 부분이지만, 공기 청정기들은 일반적으로 필터가 적소에 제조되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 이들은 사실상 항상 분리되어 제조되고, 가장 중요하게는, 종종 공기 청정기 자체의 제조사보다는 다른 상업적 기업에서 제조된다. 필터의 제조사가 다른 제조사가 만든 다른 공기 청정 모델을 위한 필터들을 제조하는 것도 전형적이다. 미립자 필터는 사전 필터(pre-filter) 또는 현재 존재하는 임의의 먼지 필터와 대조를 이룬다. 사전 필터와 먼지 필터는 HEPA 필터에서 보여지는 미립자 포착 능력을 가지고 있지 않기 때문에, HEPA 필터로 간주되지 않는다.
바람직하게는, 미립자 필터는 공기 유동 방향을 따라 지나가는 공기가 미립자 필터를 통과하도록 배치된다.
시스템은 공기 변위 수단을 포함한다. 전형적인 공기 변위 수단은 팬과 임펠러를 포함한다. 공기 변위 수단은 공기가 시스템을 통해 가압되거나 당겨지도록 공기 유동의 시작에, 또는 끝에 배치될 수 있다. 전형적인 팬은 방사형 팬(radial fan)과 축류형 팬(axial fan)을 포함한다. 본 발명에 따른 장치는 방사형 팬을 포함하는 것이 바람직하다. 방사상 팬은 축 팬보다 훨씬 에너지 효율적이고, 또한, 시스템의 덕트 벽을 따라 배치된 가스 필터를 지나갈 때 난류를 초래할 가능성이 낮은 공기 유동을 형성한다.
이러한 시스템에서 공기가 가스 필터를 반드시 통과하지는 않더라도 가스 필터를 지나감으로써, 원치 않는 가스가 공기에서 정화(cleansing)된다. 놀라운 이점은 공기가 이런 필터를 통과하기보다는 단지 지나감으로써, 공기에서 가스가 정화될 뿐만 아니라 이러한 시스템에 가스 정화 능력 손실이 없다는 점이다. 따라서, 동일한 가스 양이 동일한 에너지 소비로 정화될 수 있다. 팬 속도는 저하될 수 있고, 이에 따라 시스템을 통한 공기 유동을 구동하기 위해 에너지가 덜 사용된다.
바람직하게는, 가스 필터는 다공성 부재를 가지고 있고, 바람직하게는 발포성 필터를 갖는다.
바람직한 가스 필터는 상업적으로 이용 가능한 탄소 형태이며, 가스 필터를 더욱 다공성으로 만들기 위해 처리된 활성화 탄소를 포함한다.
바람직하게는, 가스 필터들은 교체될 수 있다. 그러나, 이들이 내부적으로 위치하는 관점에서 보면, 시스템이 가스 필터들로의 적절한 접근을 허용하는 수단들도 포함하는 것이 선호된다. 바람직하게는, 시스템은, 개방되어 가스 필터의 제거 또는 교체를 허용하는, 도어 또는 다른 적절한 접근부를 포함한다.
시스템은 바람직하게는 공기 유입구 및/또는 유출구에 사전 필터나 먼지 필터도 포함한다. 이러한 필터들은 PM10과 PM2.5 입자와 같은 작은 입자를 위한 필터로서 작용하는 물리적 밀도가 부족하기 때문에 HEPA 필터가 아니지만, 이들은 먼지가 시스템에 진입하는 것을 차단하고, 사용자나 시스템에 대한 부상이나 손상을 막는 포크 가드(poke guard)로서도 작용할 것이다.
바람직하게는, 시스템은 주변 공기 안의 특정 가스의 농도를 감지하기 위한 센서도 포함한다. 더 바람직하게는, 시스템의 작동 파라미터는 센서로부터 얻어진 결과에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 더 많은 포름알데히드가 검출된다면, 팬 속도가 증가될 수 있다. 대안적으로, 가스 레벨이 작업의 수정이 유익할 수 있는 정도라는 것을 사용자 인터페이스를 통해 또는 스마트폰을 통해 소비자에게 표시할 수 있다. 예를 들어, 팬 속도가 수정될 수 있거나, 필터가 변경을 필요로 할 수 있거나, 또는 가정 환경에서 시스템의 배치가 변경될 수 있다.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 설명된 바와 같이, 제2 양태에서, 시스템 내의 가스 필터를 지나감(passing over)으로써 주변 공기로부터 원치 않는 가스를 제거하는 방법이 제공된다. 원치 않는 가스는 포름알데히드, 이산화질소, 및 휘발성 유기 탄소 모이어티를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 후속하는 비제한적 도면들을 참조하여 이제 설명된다.
도 1은 많은 상업적 제품들에서 발견되는 전형적인 구조이다. 공기 덕트(1)는 팬(2)에 의해 생성됨에 따라 공기 유동(A)를 형성한다. 공기는 미립자 필터(4)와 활성화 탄소 필터(3)를 통과한다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예이고, 공기 유동이 활성화 탄소 필터를 통과하는 것이 아닌 지나가도록, 활성화 탄소 필터(3)는 공기 덕트(1)의 측면에 배치된다. 미립자 필터(4)는 도 1과 동일한 위치에 있다.
도 3은 추가 실시예이고, 덕트는 엘보를 형성하도록 (5에서) 굴곡된다. 활성화 탄소 필터(3)는 이 경우에 굴곡부에서 공기 덕트(1)의 원위 표면 상에만 배치된다. 이 실시예에서 미립자 필터(4)는 탄소 필터(3) 이전에 배치된다.

Claims (6)

  1. 제거 가능한 미립자 필터(4), 모터가 동력을 제공하는 팬(2) 또는 임펠러, 공기가 공기 유동 방향으로 통과하고 정화되는 공기 덕트(1)를 포함하는 가정용 공기 청정 시스템이며, 상기 공기 덕트(1)는 덕트 벽을 포함하고, 상기 덕트 벽(1)의 일부는 가스 필터(3)를 포함하는, 가정용 공기 청정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 가스 필터(3)는 덕트 표면을 포함하고, 덕트 표면은 덕트 벽과 동일 평면 상에 있는, 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공기 덕트(1)는, 장치를 통과하는 도중 공기 유동 방향이 적어도 한번 변하도록 구성되는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 미립자 필터(4)는, 공기 유동 방향을 따라 지나가는 공기가 미립자 필터(4)를 통과하도록 배치되는, 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 필터(3)는 발포성 구성요소를 포함하는, 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 설명된 시스템 내의 가스 필터를 지나감으로써 주변 공기로부터 원치 않는 가스를 제거하는, 방법.
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