KR20220000819U - 개인용 공기 여과 시스템 - Google Patents

Abstract

적어도 부분적으로 그 테두리를 따라 위치하는 밀봉(3)을 가지고 사용자의 얼굴에 착용되는 보호 마스크(2)와, 제1 유입구 및 제1 유출구(11, 21) 및 제1 공기 필터(16)를 가지는 적어도 하나의 제1 흐름 채널(6)과, 그리고 제2 유입구 및 제2 유출구(12, 22) 및 제1 공기 필터(17)를 가지는 적어도 하나의 제2 흐름 채널(7)을 가지는, 부유입자를 포함하는 공기 흐름을 정화하는 공기 여과 시스템(1)이 청구된다. 이 여과 시스템(1)은 오직 제1 흐름 채널에만 위치하여 제1 흐름 채널(6) 내에 공기 흐름을 생성하는 송풍기(10)와, 이 송풍기(10)의 작동을 제어하는 제어 유닛(18)과, 전력 공급 유닛(19)과, 및 그 사용 동안 마스크(2) 밑의 과도한 기압을 배출하는 배출 유닛(5)을 가진다. 제2 흐름 채널(7)의 제2 유출구(22)는 제1 흐름 채널(6)의 제1 유출구(21)에 바로 근접하여 위치한다. 제1 및 제2 흐름 채널(6, 7)과, 제어 유닛(18)과, 및 전력 공급 장치(19)들은, 보호 마스크(2)의 상부에 장착되고 마스크(2)를 사용자의 머리 위에 고정하는 유일한 요소인 단일한 케이싱(4) 내에 위치한다.

Description

개인용 공기 여과 시스템{PERSONAL AIR FILTRATION SYSTEM}

본 고안은 부유입자(suspended particles)를 포함하는 공기 흐름을 정화시키는 청구항 1의 전제부에 따른 제어 가능한 공기 입력을 가지는 공기 여과 시스템(air filtration system)에 관한 것이다. 특히 청구된 시스템은 먼지, 그을음(soot), 꽃가루(pollen), 물 또는 기름 액적(drop), 및 다른 고체 입자 및 액체 등 공기 흐름에 포함된 부유입자의 개인 정화에 사용될 수 있다.

거기 포함된 부유입자로부터 공기 흐름을 정화하는 개인 시스템이 알려져 있다. 그 한 예로 공보 WO 2020/120930 A1이 인용될 수 있는데, 이는 외관이 헤드폰을 닮고 각각에 필터와 외부로부터 공기를 인입시키는 팬(fan)이 위치하여 공기 필터로 정화하여 호흡을 위한 사용자의 코와 입의 영역으로 통과시킨다. 이 시스템의 단점은 사용자의 마스크가 비 기밀(non-air-tight) 맞춤(fit)이어서 사용자의 얼굴을 부분적으로 덮으므로, 주변 공기로부터의 오염물이 흡기(inhaled air)에 혼입되어 호흡하는 사용자에 도달할 가능성이 있다는 것이다. 뿐만 아니라, 팬의 위치가 사용자의 귀 위에 바로 위치하여 이 팬들의 작동 동안 음향적 및 기계적 불편을 야기한다. 다른 공보인 KR 20180092363 A에서는 필터를 가지는 팬이 그 위에 위치하는 마스크가 제안되는데, 이는 사용자 얼굴의 코와 입 부분을 덮는다. 필터를 가지는 팬으로 구성되는 유닛(unit)의 중량 때문에, 이 설계는 마스크를 무겁게 하여 중력의 작용 하에서 마스크를 하방으로 미끄러뜨리는 경향이 있다. 이는 사용자의 머리에 마스크를 보강 고정하는 것을 필요로 하고, 그 결과 이러한 마스크를 쓰는 것이 불편해진다. 뿐만 아니라, 이 공보에 제안된 마스크는 사용자의 눈을 덮지 않는데, 그 결과 공기 중에 포함된 부유입자가 방해받지 않고 사용자의 눈에 들어가, 불편 또는 눈병을 야기할 수 있다.

제안된 본 고안은 전술한 문제들을 해결하여, 여과 시스템을 사용자의 머리에 편안히 위치시키고, 이에 따라 사용자가 인식하는 송풍기(air blower)로부터의 소음 수준을 저감시키고 사용자의 코와 입 부분만을 주변 대기에 포함된 부유입자로부터 보호할 뿐 아니라 필요하다면 사용자가 안경을 쓸 수 있게 하면서 눈도 보호할 수 있도록 한다.

본 고안의 목적은 사용자의 전체 얼굴을 보호함과 동시에 보조 고정 장치 없이 사용자의 머리에 편안하게 착용할 수 있고 사용자에 감지되는 송풍기 소음을 저감시킬 수 있는, 독립적인(autonomous) 개인용 공기 여과 시스템을 제공하는 것이다.

이 과제는 청구항 1에 따른 공기 여과 시스템에 의해 달성된다. 본 고안의 바람직한 실시예들은 종속항들에 제시된다.

본 고안에 따라 청구된 공기 여과 시스템은 적어도 부분적으로 그 모서리를 따라 위치하는 밀봉(seal)을 가짐으로써 마스크의 내면과 사용자의 얼굴 및 이에 따른 사용자의 머리 부분 사이에 밀폐 공간(enclosed space)을 형성하는 사용자의 얼굴에 착용하는 보호 마스크를 가진다. 마스크의 테두리 부를 따라 위치하는 밀봉은 또한 부분적으로 마스크를 사용자의 머리에 유지시키는 기능도 수행하여 맞춤(fitting) 후의 위치의 어떤 변경을 방지한다. 보호 호흡 마스크(protective breathing mask)의 상부에는 사용자 머리에 인접한 부분에 의해 사용자 머리의 정수리 부를 둘러싸는 케이싱(casing)이 위치한다. 이는 기본적으로 케이싱을 사용자 머리의 정수리 부에 맞춤으로써 마스크가 머리 위에 유지되도록 하는데, 이 케이싱이 마스크를 사용자의 머리 위에 고정하는 유일한 부재이다. 마스크와 사용자 얼굴 사이의 공간에 공기를 강제 공급하는 것은 케이싱 내에 위치한 적어도 하나의 제1 흐름 채널과 적어도 하나의 제2 흐름 채널에 의해 이뤄지는데, 오직 제1 흐름 채널에만 그 내부에, 제1 공기 필터를 통과하여 제1 흐름 채널의 제1 유출구(exit aperture)로의 공기의 흐름을 생성하는 송풍기(blower)가 장착되고, 이후 공기는 마스크의 내면과 사용자의 얼굴로 경계 지어지는 공간에 유입된다. 제1 흐름 채널을 통과한 강제 공기 흐름은 제2 흐름 채널의 제2 유출구가 제1 흐름 채널의 제1 유출구와 바로 인접해있으므로 제2 흐름 채널을 통한 추가적 공기 흐름을 인출(entrain)시키는데, 제2 흐름 채널에도 역시 필터가 장착되어 있다. 이러한 방식으로, 제1 채널을 통과하는 주(main) 강제 공기 흐름이 추가적 제2 채널로부터 공기를 마스크 하부에 위치한 공간으로 도입시킴으로써 마스크와 사용자 얼굴 사이의 공간으로 강제 유입되는 공기의 양이 팬의 출력 증강 없이도 증가될 수 있게 해준다. 또한 이는 송풍기에 의해 도입되는 음향적 및 진동 스트레스를, 각각 그 내부에 팬이 장착된 하나 또는 복수의 채널이 존재하는 종래기술에 비해 저감되도록 해준다.

공기가 마스크와 사용자 얼굴 사이의 공간으로 유입되므로 거기에 과압(excess pressure)이 형성되는데, 그 최대값은 사용 도중 마스크 밑에서 과압을 배출하는 배출 유닛(discharge unit)에 의해 제어된다. 단일한 케이싱 내에는 또한 팬의 작동을 제어하는 제어 유닛과 전력 공급 유닛(electrical supply unit)이 장착된다. 마스크를 경량의 플렉시글래스(plexiglass)로 구성함으로써 여과 시스템의 주 질량은 명백히 케이싱의 중심에 모이는데, 그러면 마스크의 외면에 대한 손상, 즉 여과 시스템을 제거하고 평탄면 상에 위치시킬 때의 손상을 저감시키고, "오뚝이(roly-poly toy)" 원리에 따라 케이싱의 표면이 마스크가 위치된 표면에 접촉하도록 자동으로 위치 설정시키는 추가적 이점이 발생된다.

본 고안의 주 실시예에 따르면, 제2 유출구는 제1 유출구와 어떤 거리에 위치하여, 제1 유출구로부터의 공기 흐름의 제트(jet)가 분출 원리(ejection principle)에 따라 그 후방에 제2 유출구로부터 공기를 인출(entrain)시킨다.

바람직하기로, 제1 및 제2 유출구들은 예를 들어 원형, 타원형, 정사각형, 마름모꼴, 또는 삼각형 등의 다양한 형상을 가질 수 있는 제1 유출구의 최소 단면 크기의 1/4 미만의 거리로 서로 이격된다.

청구된 시스템의 실시예들 중 하나에 따르면, 제2 유출구는 제1 유출구에 인접하여 위치한다. 이 경우 분출 효과가 최대이다.

본 고안 시스템의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 및 제2 유입구(inlet aperture)들은 제1 유입구의 최소 단면 크기의 1/4를 초과하는 거리로 서로 이격된다. 여기서 제1 및 제2 유입구들은 예를 들어 원형, 타원형, 정사각형, 마름모꼴, 또는 삼각형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 제2 유입구는 제1 유입구를 둘러싸는 링(ring)형을 가질 수 있는데, 제2 유입구로부터 제1 유입구까지의 간격은 그 사이의 최소 거리로 결정된다, 또한 몇 개의 제2 유입구들이 위치할 수 있고, 이들은 다양한 형상을 가질 수 있으며 제1 유입구와 나란히 배치되거나 이를 둘러쌀 수 있다.

청구된 시스템의 실시예들 중 하나에 따르면, 제1 흐름 채널은 제1 유입구로부터 제2 유입구 방향으로 수렴하는 가속 챔버(forcing chamber)를 가진다. 그러면 제1 유입구를 통해 배출된 흐름이 가속되고, 이에 따라 분출 효과가 강화될 수 있다. 이 경우 가속 챔버는 제1 흐름 채널의 임의 부분에 위치할 수 있다.

청구된 시스템의 다른 실시예에 따르면, 사용 동안 마스크 밑의 과압을 배출하는 배출 유닛은 마스크의 테두리의 적어도 일부를 따라 위치하는 부분적 통기성(air-permeable) 밀봉의 형태, 또는 마스크와 사용자 얼굴 사이의 압력이 소정의 상승된 수준일 때 개방되는 배출 밸브 형태 중의 어느 것으로 구성된다. 부분적 통기성 밀봉으로는 예를 들어 부분 통기성 발포 고무(foam rubber)가 사용될 수 있다. 배출 밸브로는 밀봉에 통합된 직물 밸브(textile valve), 또는 마스크와 사용자 얼굴 사이의 압력이 소정의 상승된 수준이 되면 마스크 밑에서 공기를 배출하도록 개방되고 압력이 저하되면 폐쇄되는 공지의 설계의 기계적 밸브 중의 어느 것이 사용될 수 있다. 이 밸브들은 마스크 표면의 둘레 부분 상, 또는 공기를 외부로 배출하는 케이싱 내의 어느 것에 위치할 수 있다. 이와는 달리, 이 밸브들이 제2 채널 내 또는 이에 따라 제2 채널들 내에 위치할 수 있다.

본 고안의 여과 시스템의 구성예들 중의 하나는 마스크의 내면과 얼굴, 이에 따라 사용자의 머리의 표면으로 둘러싸인 공간과 연통되는 압력 센서를 포함할 수 있다. 이 경우, 제어 유닛은 이 압력 센서로 측정된 압력에 따라 송풍기에 의해 마스크로 통과되는 공기의 리듬과 용적을 제어할 수 있게 구성됨으로써 사용자가 흡기(inhale)할 때의 압력 강하와 사용자가 호기(exhale)할 때의 압력 상승을 기반으로 송풍기의 작동될 수 있게 해준다.

본 고안 여과 시스템의 다른 실시예는 마스크와 사용자 얼굴 사이의 압력을 적어도 호기 동안 대기압보다 0.01-20% 더 높게 유지할 수 있는 제어 유닛의 구성을 포함할 수 있다. 또한 추가적으로 마스크와 사용자 얼굴 사이의 압력을 흡기 동안 대기압과 동일한 수준으로 유지하도록 할 수 있다. 그러면 사용자는 전적으로 또는 대부분, 필터를 구비한 제1 및 제2 유입구들을 통과한 새로운 정화된 공기를 연속적으로 공급 받을 수 있게 된다.

본 고안 여과 시스템의 구성예들 중의 하나에 따르면, 보호 마스크는 투명하거나 광변색층(photochromic layer)으로 피복된 전면 바이저(full-face visor)의 형태로 구성되는데, 그 테두리는 기본적으로 이에 인접한 사용자의 얼굴의 윤곽을 모사한다(replicate). 가장 바람직하기로, 마스크는 더 큰 머리 크기 또는 더 작은 머리 크기의 사용자가 하나의 크기의 마스크를 사용할 수 있도록, 사용자 머리의 다양한 형상에 마스크의 형상을 맞추기 위해 유연하게 구성된다. 가장 바람직하기로, 마스크는 사용자의 턱 밑으로 통과하도록 구성되는데, 이 경우 마스크 하부의 부드럽고 두툼한(bulky) 밀봉이 사용자의 턱 밑의 긴밀한 접촉을 보장하여 마스크의 하부가 전후방으로 이동하는 것을 방지한다. 마스크의 상부 또는 전체 마스크가 전체적으로 광변색층으로 피복됨으로써 외부로부터의 조명의 강도에 따라 마스크의 흑화도(degree of darkening)를 맞추도록 할 수 있다.

본 고안 여과 시스템의 또 다른 실시예에 따르면, 전술한 마스크의 부재들을 내부에 포함한 케이싱의 전체적 무게중심은 사용자 머리의 정수리 영역에 들어오도록 구성될 수 있는데, 그러면 케이싱을 가진 마스크가 보조적인 유지 기구 없이도 사용자의 머리 위에 신뢰성 있게 유지될 수 있게 된다.

바람직하기로, 마스크는 사용자의 눈의 영역에서 충분히 넓게 구성되어, 안경을 쓴 사용자가 이 마스크를 쓸 수 있게 한다. 이 경우, 안경다리는 밀봉으로 밀착되게 둘러싸여 마스크의 기밀성에 악영향을 줄 수 있는 안경다리 둘레의 갭을 형성하지 않고 마스크의 옆 테두리 부에 위치한다.

바람직하기로, 제1 및 제2 공기 필터는 그 장기 사용(prolonged use) 후 교체할 수 있게 구성된다. 바람직하기로, HEPA 또는 ULPA 방식의 필터들이 공기 필터로 사용된다.

전면 마스크와 그 상부에 위치한 케이싱을 가지는 청구된 여과 시스템은 또한 내비게이션 시스템이 케이싱 내에 위치하여 호흡 마스크의 내면을 내비게이션 시스템 디스플레이로 사용할 수 있게 한다.

청구된 시스템의 또 다른 실시예는 무선 단말기(mobile device)를 사용자 제어 인터페이스 및/또는 여과 시스템의 기능적 파라미터들의 디스플레이를 위한 인터페이스로 사용하는 것을 포함한다. 이 경우, (본 고안) 여과 시스템의 제어를 위해 케이싱 상에 버튼 및 다른 제어 요소들을 위치시킬 필요가 없어진다.

도 1은 청구된 시스템의 실시예들 중의 하나의 외부도.
도 2는 도 1에 도시된 케이싱의 단면 A-A의 개략도;
도 3은 여과 시스템 내와 이로부터 배출되는 공기 흐름을 보이는 여과 시스템의 개략 정면도.

본 고안은 부유 입자들을 포함하는 공기 흐름을 정화하는 독립적(autonomous) 공기 여과 시스템을 기술한다. 도 1은 청구된 여과 시스템의 실시예들 중의 하나를 보인다. 이 여과 시스템(1)은 그 상부에 부착된 케이싱(casing; 4)을 가지는 전면(full-face) 보호 마스크(2)를 가진다. 이 보호 마스크(2)는 유연하고 투명한 플렉시글래스로 제조되는데, 케이싱(4)이 부착되는 마스크의 부분을 제외하고는 마스크의 내측 테두리를 따라 부드러운 발포 고무로 제조되고 마스크(2)의 내측 테두리와 얼굴, 이에 따라 사용자의 머리 사이의 공간을 밀봉하도록 설계된 밀봉(seal; 3)이 위치된다. 마스크(2)의 아래 측부에는 밀봉(3)의 일부가 통기성 발포 고무의 형태로 구성되어, 사용 동안 마스크(2) 밑으로부터의 과도한 기압을 배출하는 배출 유닛으로 작용한다. 밀봉(3)과 배출 유닛(5)은 갭 없이 서로 연결(pass into)되도록 구성된다. 마스크(2)와 밀봉(3)과 배출 유닛(5)의 내면과, 케이싱(4)의 내면, 그리고 마스크 밑에 위치하는 얼굴, 즉 케이싱 밑의 사용자 머리의 일부는 밀폐 공간(enclosed space)을 형성한다. 케이싱(4)의 앞 상부의 케이싱(4)이 마스크(2)에 연결되는 영역에는, 원형의 제1 유입구(11)와 이와 동심으로 어떤 거리를 이격하는 제2 유입구(12)들이 위치한다. 제1 및 제1 유입구(11, 12)들의 관계는 도 2에 대한 논의에서 후술한다. 케이싱(4) 자체는 평면도에서 연장된 대략 타원형으로 구성되는데, 마스크에서 먼 그 일부는 마스크 측 상에 위치하는 케이싱(4)의 하면이 사용자 머리의 정수리 부의 형상을 가지는 방식으로 마스크를 향해 하방으로 굴곡되도록 구성된다. 케이싱(4)의 중간 부분의 상면에는 송풍기(blower)의 작동을 제어하는 두 버튼이 위치한다(도 2 참조).

도 2는 도 1에 도시된 선 A-A를 따른 케이싱(4)의 부분 단면을 도시한다. 도 2의 중앙부에는 케이싱(4)의 상면 상에 제1 유입구(11)와 케이싱(4)의 하면 상에 제2 유출구(21)를 가지는 제1 흐름 채널(6)이 도시되어 있다. 제1 흐름 채널(6)의 상부에는 제1 공기 필터(16)가 위치한다. 제1 흐름 채널(6)의 하부에는 공기 매질(air medium)을 위한 송풍기(blower; 10)가 위치한다. 공기 매질을 송출하기 위한 종래기술에 알려진 팬(fan), 공기 펌프 또는 다른 어떤 장치가 송풍기로 사용될 수 있다. 이와는 달리, 도 2에 도시된 송풍기(10)의 위치와 대조적으로 제1 흐름 채널(6)의 어느 부분에건 위치할 수 있다. 송풍기(10)는 제1 흐름 채널(6)의 내부에 제1 유입구(11)로부터 제1 유출구(21)의 방향으로 공기 흐름을 형성하도록 기능한다. 제1 흐름 채널에 유입되는 공기 흐름이 화살표 8로 표시된 한편, 제1 유출구에서 유출되는 공기 흐름은 화살표 9로 표시되어 있다. 제1 흐름 채널(6)의 상부에는 제1 유입구(11)로부터 제1 유출구(21)를 향해 단면이 감소하는 가속 챔버(forcing chamber; 23)가 위치한다. 제1 흐름 채널(6)을 통과하는 공기는 제1 필터(16)에 의해 여과된다. 도 2에서, 제1 흐름 채널(6)의 좌우에는 제1 흐름 채널(6)의 둘레에 동심으로 구성된 제2 흐름 채널(7)이 위치한다. 제2 흐름 채널(7)은 단면에 있어 그 전체 길이에 따라 동일한 폭을 가지고 케이싱(4) 상면의 제2 유압 구멍(12)에서 시작하여 케이싱(4) 하면의 제2 유출구(22)로 종단되도록 연장된다. 제2 흐름 채널(7)의 상부에는 제2 필터(17)가 위치한다. 도시된 여과 시스템 실시예의 예에서는, 제2 유입구(12)이 대략 제1 유입구(11)의 직경의 절반과 동일한 거리로 제1 유입구와 이격되는 한편, 제2 유출구(22)는 제1 유출구(21)에 인접하여 위치한다. 이 실시예와 달리, 제1 및 제2 유입구(11, 12)들이 제1 유입구(11)의 최소 단면 크기의 1/4을 초과하는 거리로 서로 이격되는 한편, 제1 및 제2 유출구(21, 22)들은 제1 유출구(21)의 최소 단면 크기의 1/4 미만의 거리로 서로 이격될 수 있다. 이러한 유출구들의 위치 설정은 전적으로, 제1 유출구(22)로부터 흘러나오는 공기 제트의 분출 원리(principle of ejection), 즉 그 후방에 제2 흐름 채널(22)로부터의 공기를 인출(entrain)시킬 필요성을 충족하는 필수 조건에 의해 결정된다. 달리 말해, 제1 흐름 채널(6)로부터 유출되는 공기 흐름(9)은 그 후방에 제2 흐름 채널(7)로부터 유출되는 공기 흐름(15)을 인출시킴으로써 제2 흐름 채널(7)에 추가적 송풍기의 설치를 필요로 하지 않는다.

도 2의 아래 우측부의 케이싱(4)의 저면 상에는, 송풍기(10)의 작동을 제어하는 제어 유닛(18)이 위치하는데, 이에는 전력 공급 유닛(19)과, 또한 마스크(2)의 내면과 얼굴, 이에 따라 사용자 머리의 표면으로 둘러싸인 공간과 연통되는 압력 센서(20)가 연결된다. 압력 센서(20)가 상기 공간의 압력을 측정하는 한편, 제어 유닛(18)은 압력 센서(20)로 측정된 압력에 따라 송풍기(10)에 의해 마스크(2)로 통과되는 공기의 리듬과 용적을 제어할 수 있게 구성된다. 이는 송풍기(10)의 작동이 압력 센서(20)로 측정된 압력에 따라 제어될 수 있게 해준다. 이에 따라 사용자가 흡기할 때는 전술한 공간의 압력이 강하되고, 그 결과 제어 유닛(18)이 송풍기(10)에 제1 흐름 채널(6) 내의 공기의 송출 강도를 증가시키라는 신호를 제공함으로써 마스크와 사용자 얼굴 사이의 압력을 외부 대기압보다 0.01-20% 더 높게 유지시킨다. 사용자가 호기할 때는 마스크 밑의 압력이 증가되는데, 이는 압력 센서(20)에 의해 감지되고 이에 따라 제어 유닛(18)은 송풍기(10)가 공기의 송출 용적을 저감시키거나 송출기의 작동을 일시적으로 중지하라는 명령을 송풍기(10)에 제공한다. 이로 인해 사용자가 호기할 때 마스크와 사용자 얼굴 사이의 압력 역시 대기압보다 0.01-20% 더 높게 유지된다. 도 1에 도시된 과압 배출 유닛(5)에 의해 마스크 밑의 과도한 기압을 배출하므로 사용자가 호기할 때의 마스크 밑으로부터의 과압이 강하된다.

본 고안 여과 시스템의 대체적인 실시예에서는, 여과 시스템이 압력 센서(20)(미도시) 없이 구성됨으로써 송풍기(10)의 작동 강도가 일정하게 유지되는데, 이에 따라 송풍기 작동의 이 일정한 수준이 제어 유닛(18)에 연결되고 도 1에 도시된 송풍기의 작동을 제어하는 버튼(13)들에 의해 제어될 수 있다. 여과 시스템의 이 실시예에서는 송풍기(10)가 일정하게 작동하며 마스크(2) 밑의 공간에 과압을 형성하는데, 과압 배출 유닛(Excess air pressure discharge unit; 5)에 의한 마스크 밑으로부터의 공기의 배출에 의해 사용자가 호기할 때의 과압이 대기압 이상의 일정한 수준으로 유지된다.

본 고안 여과 시스템의 작동 원리가 도 3의 정면도에 개략적으로 도시되어 있다. 공기 흐름(8)은 제1 흐름 채널에 진입되어 송풍기(10)로 가속되고 제1 흐름 채널로부터 배출되는 공기 흐름(9)의 형태로 마스크 밑의 공간으로 유출되어, 분출 효과에 의해 그 후방에 제2 흐름 채널로부터 배출되는 공기 흐름(15)을 인출하고, 그 결과 제2 흐름 채널로 유입되는 공기 흐름(14)이 제2 흐름 채널(7)로 흡인된다. 마스크 밑의 과압은 마스크의 아래 측부에 위치한 과압 배출 유닛(5)에 의해 강하된다. 본 고안 여과 시스템의 대체적 실시예에서는, 과압 배출 유닛(5)들의 수와 위치가 도 3에 도시된 것과 다를 수 있다. 과압 배출 유닛(5)들은 밀봉(3)과 한 선 위에 연속적으로 위치하는 부분적 통기성(air-permeable) 밀봉(5)의 형태, 또는 마스크(2)와 사용자 얼굴 사이의 소정의 상승된 압력 수준에서 개방되는 배출 밸브(미도시)의 형태 중의 어느 것으로 구성될 수 있다. 그러나 대체적인 실시예에서는 배출 밸브들이 마스크(2)의 표면, 또는 케이싱(4) 내, 또는 제2 흐름 채널(7) 내 중의 어느 것에 위치할 수 있다.

본 고안 여과 시스템의 대체적 실시예들에서 제2 흐름 채널(7)들의 수와 위치는 도 2에 도시된 것과 다를 수 있다.

케이싱(4)의 가장 바람직한 구성은 HEPA 또는 ULPA 방식의 필터인 제1 및 제2 공기 필터(16, 17)를 교체할 수 있도록 구성하는 것이다.

마스크(2)를 제외한 여과 시스템의 모든 요소를 케이싱(4) 내에 콤팩트하게 위치시키고, 또한 마스크(2)를 전면 마스크로 구성하면, 내비게이션 시스템이 케이싱(4) 내에 위치하고 상기 내비게이션 시스템의 디스플레이가 보호 마스크(2)(미도시)의 내면이 되도록 할 수 있다. 본 고안 여과 시스템의 또 다른 실시예에 따르면, 무선 단말기(mobile device)를 사용자 제어 인터페이스 및/또는 마스크 밑의 압력의 유지 수준 등 여과 시스템의 기능적 파라미터들의 디스플레이를 위한 인터페이스로 응용할 수 있다.

1 공기 여과 시스템(Air filtration system)
2 보호 마스크(Protective mask)
3 밀봉(Seal)
4 케이싱(Casing)
5 과압 배출 유닛(Excess air pressure discharge unit)
6 제1 흐름 채널(First flow channel)
7 제2 흐름 채널(Second flow channel)
8 (제1 흐름 채널에 유입되는) 공기 흐름(Air flow entering first flow channel)
9 (제1 흐름 채널에서 배출되는) 공기 흐름(Air flow exiting from first flow channel)
10 송풍기(Blower)
11 (제1 흐름 채널의) 제1 유입구(First inlet aperture of first flow channel)
12 (제2 흐름 채널의) 제2 유입구(Second inlet aperture of second flow channel)
13 (송풍기 작동을 제어하는) 버튼들(Buttons for controlling blower operation)
14 (제2 흐름 채널에 유입되는) 공기 흐름(Air flow entering second flow channel)
15 (제2 흐름채널에서 유출되는) 공기 흐름(Air flow exiting from second flow channel)
16 제1 필터(First filter)
17 제2 필터(Second filter)
18 (송풍기 작동을 제어하는) 제어 유닛(Control unit for controlling blower operation)
19 전력 공급 유닛(Electrical supply unit)
20 압력 센서(Pressure sensor)
21 (제1 흐름 채널의) 제1 유출구(First exit aperture of first flow channel)
22 (제1 흐름 채널의) 제1 유출구(Second exit aperture of second flow channel)
23 (제1 흐름 채널의) 가속 챔버(Forcing chamber of first flow channel)
24 (마스크로부터의) 공기 흐름(Air flows exiting from mask)

Claims (16)

1. 적어도 부분적으로 그 테두리를 따라 위치하는 밀봉(3)이 구비되고 사용자의 얼굴에 착용하는 보호 마스크(2)와,
   제1 유입구(11), 제1 유출구(21), 및 내부에 위치하는 제1 공기 필터(16)를 가지는 적어도 하나의 상기 제1 흐름 채널(6)과,
   제2 유입구(12), 제2 유출구(22), 및 내부에 위치하는 제2 공기 필터(17)를 가지는 적어도 하나의 제2 흐름 채널(7)를 구비하고,
   부유입자를 포함하는 공기 흐름(air flow)을 정화하는 공기 여과 시스템(1)에 있어서,
   상기 공기 여과 시스템(1)은,
   상기 제1 흐름 채널(6)에만 배치되어 있고 상기 제1 흐름 채널(6) 내에 상기 제1 유입구(11)로부터 상기 제1 유출구(21)로 공기 흐름을 생성하는 송풍기(10)와,
   상기 송풍기(10)의 작동을 제어하는 제어 유닛(18)과,
   전력 공급 유닛(19)과,
   사용 동안 상기 마스크 밑으로부터의 과도한 공기압을 배출시키는 배출 유닛(5)을 가지며,
   상기 제2 흐름 채널(7)의 상기 제2 유출구(22)가 상기 제1 흐름 채널(6)의 상기 제1 유출구(21)에 바로 근접하여 위치하고,
   상기 제1 및 제2 흐름 채널(6, 7)들, 상기 제어 유닛(18), 및 상기 전력 공급 장치는 단일의 케이싱(4) 내에 위치하며, 상기 단일의 케이싱(4)은 상기 보호 마스크(2)의 상부에 장착되며 상기 마스크(2)를 사용자 머리에 고정하는 유일한 부재인 것을 특징으로 하는 공기 여과 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 유출구(22)가 상기 제1 유출구(21)로부터 일정 거리에 위치하여 상기 제1 유출구(21)로부터 흘러나오는 공기의 제트가 분출 원리에 의해 그 후방에 상기 제2 유출구(22)로부터의 공기를 인출하는 공기 여과 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 유출구(21, 22)들이 상기 제1 유출구(21)의 최소 단면 크기의 1/4 미만의 거리로 서로 이격되는 공기 여과 시스템.
4. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
   상기 제2 유출구(22)가 상기 제1 유출구(21)에 인접하여 위치하는 공기 여과 시스템.
5. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 유입구(11, 12)들이 상기 제1 유입구(11)의 최소 단면 크기의 1/4을 초과하는 거리로 서로 이격되는 공기 여과 시스템.
6. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
   상기 제1 유입구(11)로부터 상기 제2 유입구(12) 방향으로 수렴하는 가속 챔버(23)가 상기 제1 흐름 채널(6)의 구성부인 공기 여과 시스템.
7. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
   그 사용 동안 상기 마스크(2) 밑으로 과도한 기압을 배출하는 배출 유닛(5)은,
   적어도 부분적으로 상기 마스크(2)의 테두리를 따라 위치하는 부분적 통기성 밀봉(5)의 형태, 또는
   상기 마스크(2)와 사용자 얼굴 사이의 소정의 상승 압력 수준에서 개방되는 배출 밸브의 형태
   중의 어느 것으로 구성되는 공기 여과 시스템.
8. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
   상기 마스크(2)의 내면과 상기 사용자 머리 표면으로 둘러싸인 공간과 연통되는 압력 센서(20)를 가지며,
   상기 제어 유닛(18)이 상기 압력 센서(20)로 측정된 압력에 따라 상기 송풍기(10)를 통해 상기 마스크(2)로 통과되는 공기의 리듬과 용적을 제어할 수 있도록 구성되고 상기 송풍기(10)의 작동은 상기 사용자가 흡기할 때의 상기 마스크(2) 내의 압력 강하와 상기 사용자가 호기할 때의 압력 상승을 기반으로 제어되는 공기 여과 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어 유닛(18)이 상기 마스크와 상기 사용자 얼굴 사이의 압력을 상기 사용자가 흡기할 때와 호기할 때 양자 모두 대기압보다 0.01-20% 더 높게 유지할 수 있도록 구성되는 공기 여과 시스템.
10. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
    상기 보호 마스크(2)가 투명 또는 광변색층으로 피복된 전면 바이저 형태로 구성되고, 그 테두리가 기본적으로 이에 인접한 상기 사용자의 얼굴을 모사하는 공기 여과 시스템.
11. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
    하나의 상기 제1 흐름 채널(6)과 그 둘레에 위치하는 몇 개의 상기 제2 흐름 채널(7)들을 가지는 공기 여과 시스템.
12. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
    상기 케이싱(4)과 상기 마스크(2)의 전체적 무게 중심이 상기 사용자 머리의 정수리 영역에 들어오도록 구성되는 공기 여과 시스템.
13. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 공기 필터(16, 17)를 교체할 수 있도록 구성되는 공기 여과 시스템.
14. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
    상기 공기 필터(16, 17)들이 HEPA 또는 ULPA 방식의 필터들인 공기 여과 시스템.
15. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
    상기 케이싱(4) 내에 내비게이션 시스템을 포함하고, 그 디스플레이가 상기 보호 마스크(2)의 내면인 공기 여과 시스템.
16. 선행하는 항들 중의 한 항에 있어서,
    무선 단말기가 사용자 제어 인터페이스 및/또는 상기 공기 여과 시스템(1)의 기능적 파라미터들을 디스플레이하기 위한 인터페이스로 응용되는 공기 여과 시스템.

Images