KR20220038227A - 광촉매 필터 및 그를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

광촉매 필터 및 그를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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KR20220038227A
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김새미
김준호
박수민
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Abstract

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면 광촉매 필터에 있어서, 유체가 통과할 수 있는 내부 공간이 형성된 기재; 상기 내부 공간에 마련되는 복수의 광촉매 비드; 및 상기 기재와 연결되고 상기 유체의 흐름에 따라 열리거나 닫히는 개폐부를 포함하며, 상기 개폐부의 일 면에는 상기 개폐부가 닫혔을 때, 상기 비드에 도달하는 광량을 증가시키도록 빛을 반사시키기 위한 반사판이 형성된 광촉매 필터를 제공할 수 있다.
본 개시의 광촉매 필터 및 이를 포함하는 전자 장치는 이 밖에 다양한 실시예가 적용될 수 있다.

Description

광촉매 필터 및 그를 포함하는 전자 장치{PHOTOCATALYST FILTER AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THEREOF}
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 광촉매 필터 및 그를 포함하는 전자 장치 에 관한 것이다.
고농도 미세 먼지 및/또는 황사에 의한 대기 환경의 악화, 세균, 바이러스를 포함한 감염병 문제와 같은 요인으로 인해 실내 공간에서의 위생 관리 및 청결도를 유지하는 것이 더욱 중요해지고 있다.
이에 따라 실내 공기를 정화하기 위한 공기 정화 장치(예: 공기 청정기)에 대한 수요가 증가하면서, 다양한 방식의 공기 정화 장치가 개시되었다.
한편, 실내 공간에서는 가구, 장식 및 건축 자재로부터 발생되는 휘발성 유기 화합물(VOCs)이 문제될 수 있는데, 상기 휘발성 유기 화합물은 실내 환경의 질의 저하, 두통, 알레르기, 메스꺼움 등 다양한 유형의 인체에 대한 건강 문제를 일으킬 수 있다.
이러한 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위하여 활성탄을 포함하는 흡착제 탈취 필터가 포함된 공기 정화 장치가 개시되었다.
다만, 상기 흡착제 탈취 필터는 내구성이 좋지 않고, 흡착된 악취 가스의 탈착 및 흡착된 유해한 미생물의 증식으로 인한 악취 발생의 문제가 있었다.
이러한 한계점을 극복하기 위하여 광촉매 분해(photocatalytic degradation) 작용을 이용하는 필터(이하, '광촉매 필터'라 함)가 포함된 공기 정화 장치가 개시되었다.
상기 광촉매 필터는 발성 유기 화합물(VOCs)을 인체에 무해한 이산화탄소와 물로 완전히 분해시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자외선을 이용하는 경우 세균이나 미생물 제거에도 효과적일 수 있다. 예를 들면, 광촉매 필터로서, 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2)을 포함하는 광촉매 필터가 사용될 수 있다. 이산화티타늄은 자외선을 받으면 라디칼(예: OH)을 생성하는데, 이러한 라디칼이 가지는 강한 산화력에 의해 미생물을 살균할 수 있고, 악취를 유발하는 냄새 물질을 분해시킬 수도 있다.
광촉매 필터는 광원을 이용하여 필터 내에 흡착된 오염 유발 물질들을 분해시킬 수 있어 반영구적인 사용이 가능하다. 따라서, 사용자로 하여금 필터 교체로 인한 유지 비용의 절감성, 관리의 용이성 측면에서 이점을 제공하기도 한다.
광촉매 물질을 포함하는 광촉매 필터를 사용하기 위해서는 공기 정화 장치에 LED와 같은 광원이 구비될 필요가 있다. 광원이 많을수록 광촉매 반응이 증가하여 공기 정화 효과가 증가될 수 있으나, 그만큼 제조 비용 및 에너지 소비량도 증가할 수 있다.
또한, 광촉매 필터의 가장자리 부근 및 후면에는 광원에서 방출된 빛이 도달하지 않는 사각지대(blind spot)가 형성될 수 있으며, 이 부분에는 공기 중에 포함된 오염물질이 잔류하여, 공기 정화 효과를 저하시키는 원인이 될 수 있다.
본 개시에서는 에너지 소비를 절감할 수 있으면서도 공기 정화 효과를 향상시킬 수 있는 광촉매 필터 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공하고자 한다.
본 개시에서는 사각지대에 오염물질이 잔류하는 것을 방지하여 공기 정화 효과 및 광촉매 필터의 재생 효율을 높인 광촉매 필터 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공하고자 한다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치에 있어서, 하우징; 광촉매 필터; 상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서; 상기 하우징 내부에 공기를 유입하는 송풍팬; 상기 광촉매 필터에 광을 조사하는 광원; 및 상기 송풍팬과 상기 광원의 구동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서와, 상기 하우징 외에 배치된 다른 적어도 하나의 센서의 센서값의 차이 또는 센서값의 변화율에 기반하여 상기 광촉매 필터의 오염도를 판단하고, 상기 광촉매 필터의 오염도에 따라 상기 광촉매 필터를 재생시키는 것을 특징으로 하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 필터에 있어서,유체가 통과할 수 있는 내부 공간이 형성된 기재; 상기 내부 공간에 마련되는 복수의 광촉매 비드; 및 상기 기재와 연결되고 상기 유체의 흐름에 따라 열리거나 닫히는 개폐부를 포함하며, 상기 개폐부의 일 면에는 상기 개폐부가 닫혔을 때, 상기 비드에 도달하는 광량을 증가시키도록 빛을 반사시키기 위한 반사판이 형성된 광촉매 필터를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광촉매 필터 및 전자 장치에 따르면, 광원의 수량과 광량을 증가 시키지 않고도 공기 정화 효과 및 필터 재생 효과를 향상시킬 수 있어 제조 비용 및 에너지 소비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광촉매 필터 및 전자 장치에 따르면, 광촉매 필터의 사각지대에 오염물질이 잔류하지 않도록 함으로써 공기 정화 효과 및 필터 재생 효과를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
일 실시예에 따르면, 본 개시의 전자 장치는 금속 호일과 같은 형태를 가진 개폐부를 제공하고, 이로 인해 광촉매 필터 내부의 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 구성됨으로써 제조 비용을 크게 증가시키지 않고도 필터 재생 효과를 현저히 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 산화 현상을 일으켜 유체 상의 오염 성분을 분해하는 광촉매 물질과, 유체 상의 오염 물질을 흡착시키는 흡착제를 포함하는 하이브리드 비드를 개시한다. 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 공기 청정의 방식으로서 초기 정화 속도가 느린 분해식과, 미생물의 제거가 어려우며 필터의 교환이 필요한 흡착식의 단점을 보완한 하이브리드 방식의 공기 정화 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 필터의 재생 시기를 판별하는 다양한 방법들을 제시하고, 이를 통해 광촉매 필터의 재생을 자동으로 수행하는 이점을 제공할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치 및 외부 전자 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광촉매 필터를 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광촉매 필터에서 개폐부 공기의 흐름에 따라 개폐부가 열리거나 닫히는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광촉매 필터에서 개폐부가 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광촉매 필터에서 개폐부가 닫힌 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 개시의 일 실시예들에 따른, 필터 재생 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 9는, 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 필터 재생 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 10은, 본 개시의 또 다른 실시예들에 따른, 필터 재생 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 11은, 본 개시의 또 다른 실시예들에 따른, 필터 재생 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 12는, 일 실시예에 따른, 광원을 이용하여 광촉매 필터 재생 효율을 높이는 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은, 도 12와 다른 실시예에 따른, 광원을 이용하여 광촉매 필터 재생 효율을 높이는 방법을 나타내는 도면이다.
도 14는, 도 12와 또 다른 실시예에 따른, 광원을 이용하여 광촉매 필터 재생 효율을 높이는 방법을 나타내는 도면이다.
도 15는, 도 12와 또 다른 실시예에 따른, 광원을 이용하여 광촉매 필터 재생 효율을 높이는 방법을 나타내는 도면이다.
도 16은, 광촉매 필터의 적어도 하나의 셀을 통해 공기가 순방향(F)으로 또는 역방향(RF)으로 유동하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 17은, 공기가 순방향(F)으로 유동하는 경우에 있어서, 공기 중에 포함된 입자들이 비드에 흡착되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 18은, 공기가 역방향(RF)으로 유동하는 경우에 있어서, 공기 중에 포함된 입자들이 비드에 흡착되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 19는, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 광촉매 필터에 포함된 복수 개의 서브 필터가 스위칭되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 20은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광촉매 필터의 사이클(cycle)별 가스 제거 효율을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하 여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장 또는 축소된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(10)를 나타내는 도면이다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(10)는 공기 정화 장치 (또는 공기 조화 장치)가 해당될 수 있다. 공기 정화 장치는 일반 가정, 사무실 등 건물 실내에 설치되어 공기를 청정화하는 기능을 구비한 모든 디바이스를 의미할 수 있다. 공기 정화 장치는 공기 중에 부유하는 분진 포집 또는 가스제거를 위해 사용되는 송풍기를 내장한 장치일 수 있다. 공기 정화 장치는 또한, 실내 공기의 온도 및 습도를 조절하는 장치일 수 있다. 예컨대, 공기 정화 장치는 공기청정기, 에어컨, 가습기 등으로 구현될 수 있다. 또는, 공기 정화 장치는 냉장고, 김치 냉장고, 세탁기, 건조기, 의류 관리 장치, 신발장, 벽장, 정화조, 공조시스템 등에 구비된 공기 정화 부품으로 구현될 수도 있다. 이 밖에도 공기 정화 장치는 실내 공기의 정화, 탈취를 위한 목적의 다양한 디바이스에 대한 예시를 포함할 수 있다.
전자 장치(10)는 내부에 공간을 형성하고, 외관을 형성하는 하우징(11), 하우징(11)의 일측에 형성되며 공기를 흡입하기 위한 흡입구(12), 하우징(11) 내부로 유입되어 정화된 공기가 토출되는 배출구(13a, 13b), 사용자 명령을 입력하기 위한 입력부(14), 공기 정화 장치(10)의 동작 상태를 표시하기 위한 표시부(15, 115)를 포함할 수 있다.
하우징(11)은 본체(11a), 상기 본체(11a)와 결합 가능한 전면 커버(11b), 상부 커버(11c)를 포함할 수 있다. 하우징(11)에는 상기 언급한 구성요소 중 일부가 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들이 더 추가될 수 있다. 도 1에는 상기 본체(11a)가 상기 전면 커버(11b), 상부 커버(11c)와 분리된 구성이 도시되나 이와 달리 일체로 형성될 수도 있다. 이 밖에 다양한 실시예들이 적용 가능할 수 있다.
흡입구(12) 및 배출구(13a, 13b)의 개수 및 위치는 어떤 특정한 실시예에 한정되지 않는다. 도 1에는 흡입구(12)가 하우징(11)의 전면 커버(11b)에 형성된 것이 도시되고 제1, 2 배출구(13a, 13b)가 각각 전면 커버(11b) 및 상부 커버(11c)에 형성된 것이 도시되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
입력부(14)는 전자 장치(10)를 턴온(turn-on) 또는 턴오프(turn-off)시키기 위한 전원 버튼, 공기 정화 장치(10)의 구동 시간을 설정하기 위한 타이머 버튼, 입력부의 오 조작을 방지하기 위해 입력부의 조작을 제한하기 위한 잠금버튼을 포함할 수 있다. 이 밖에도 전자 장치(10)의 각종 제어정보를 입력하기 위한 버튼을 포함할 수 있다. 이때, 입력부(14)는 사용자의 가압을 통해 입력신호를 발생시키는 방식의 푸시 스위치(push switch) 또는 사용자의 신체 일부의 터치를 통해 입력 신호를 발생시키는 터치 스위치(touch switch) 방식이 채택될 수 있다. 만약, 입력부(14)가 터치 스위치 방식을 채용하는 경우, 입력부(14)는 표시부(15)와 일체형으로 구현되는 것도 가능할 수 있다.
표시부(15, 115)는 전자 장치(10)의 상태에 대한 정보를 표시할 수 있다. 예컨대, 이후 후술하는 광촉매 필터(240)의 오염도에 대한 정보, 광촉매 필터(240)의 교체 시기에 대한 정보, 광촉매 필터(240) 내의 비드(300)의 충진율에 대한 정보(예컨대, 충진수, 시점별 충진 비율, 충진 필요 여부 등에 대한 정보), 광촉매 필터(240)의 상태에 대한 정보(예컨대, 광촉매 비드 충진 후 사용 일수 또는 누적 시간에 대한 정보), 현재 진행 중인 활동에 대한 정보(예컨대, 공기질 센싱 단계 또는 필터링 단계인지에 대한 정보, 공기 이동방향에 대한 정보)를 표시할 수 있다. 이와 같은 정보는 광촉매 필터(240) 내 복수의 공간 별로 제공될 수 있다. 한편, 이와 같은 정보는 표시부(15, 115)를 통해 제공될 수 있고, 또 다른 실시 예에 따르면 전자 장치(10)와 통신하는 스마트 폰과 같은 외부 장치에서 제공될 수 있다. 표시부(15, 115)는 사용자가 쉽게 시인할 수 있도록 할 수 있는 위치라면, 하우징(11) 상의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 도 1에서는 표시부(15, 115)로서, 상부 커버(11c)에 배치된 표시부(15)와 본체(11a)에 배치되는 표시부(115)가 배치되나, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 일 실시 예에 따르면 상술한 것과 같은 정보들을 포함한 UI가 전자 장치(10)의 표시부(15) 또는 외부 장치에서 표시될 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(10)를 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(10)및 외부 전자 장치(20, 30)를 나타내는 사시도이다.
전자 장치(10)는 프리 필터(210), 헤파 필터(HEPA filter)(220), 광원(230), 광촉매 필터(photocatalyst filter)(240) 및 송풍팬(250)을 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(10)는 상기 송풍팬(250)의 구동, 광원(230)의 조사 및 광촉매 필터(240)의 재생(recycling)을 위한 동작을 수행하기 위한 컨트롤러(280)를 포함할 수 있고, 전자 장치(10) 내부의 공기질을 검출하기 위한 제 1 센서(270)를 포함할 수 있다.
프리 필터(210)는 비교적 큰 먼지 입자를 걸러내기 위한 구성으로서 흡입구(12)에 가장 가까이 배치될 수 있다. 헤파 필터(220)는 프리 필터(210)의 후방에 배치되어 프리 필터(210)에서 걸러지지 않은 미세 먼지 등을 거르기 위한 구성일 수 있다. 프리 필터(210)에서 일차적으로 먼지를 걸러내고, 프리 필터(210)보다 상대적으로 고성능인 헤파 필터(220)에서 이차적으로 먼지를 걸러낼 수 있다. 여기서 헤파 필터(220)는 예컨대 유리 섬유로 구성될 수 있다. 도면에 도시되진 않았으나, 프리 필터(210)와 헤파 필터(220) 사이 또는 헤파 필터(220)의 후방에 활성탄을 포함하는 탈취 필터를 더 포함할 수 있다. 필터들의 배치 순서는 도 2에 도시된 바에 따를 수 있고, 다른 순서로 배치되는 것도 가능하다. 또는 상기 필터들(210, 220) 중 어느 하나의 필터(예: 프리 필터(210))를 생략하는 것도 가능하다.
광원(230)은 광촉매 필터(240)를 향해 빛을 조사하기 위한 구성일 수 있다. 광촉매 필터(240)의 광촉매 물질은 광원(230)으로부터 조사되는 빛과 반응하여 유해 가스, 냄새 물질, 미생물 등을 제거할 수 있다. 광원(230)은 광촉매 필터(240)에 포함된 광촉매 물질에서 광촉매 반응을 일으키기에 적합한 빛을 발광할 수 있다. 예컨대, 광원(230)은 형광등, 백열등과 같은 소자 또는 LED로 구현될 수 있으며, 백색광, 적색광, 녹색광, 청색광, 자외선, 가시광선, 적외선 중 적어도 한 종류의 빛을 발광할 수 있다. 예컨대, 광원(230)은 프레넬 렌즈, 볼록렌즈, 오목렌즈와 같은 렌즈 어셈블리와 조립체로서 함께 구현될 수 있다. 또는 광원(230)은 광원(230)에서 방출된 빛이 일 방향(예: 광촉매 필터(240))를 향하는 방향으로 조사되고, 다른 방향으로 누설되지 않도록 하는 광 가이드 부재(미도시)와 조립체로서 함께 구현될 수도 있다. 상기 광원(230)은 컨트롤러(280)에 의해 밝기, 온도, 색, 광 초첨(포커싱), 발광 시점, 발광 방향 중 적어도 하나의 파라미터가 제어될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광원(230)은 광촉매 필터(240)의 전방에 위치하여, 광촉매 필터(240)를 향해 빛을 조사할 수 있다. 여기서, '전방' 은 전자 장치(10)의 하우징(11) 내 유동하는 공기의 흐름 상에 있는 구성요소들의 위치를 나타내기 위한 용어일 수 있다. 예를 들면, 광촉매 필터(240)를 기준으로 그 전방에는 프리필터(210), 헤파필터(220), 광원(230)이 배치되고, 후방에는 송풍팬(250)이 배치될 수 있다. 광원(230) 광촉매 필터(240)로부터 기 설정된 거리만큼 이격된 위치에 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광원(230)은 복수의 발광소자(예: LED)가 일렬로 배열된 발광소자 조립체, 예를 들면, 램프 형태로 구성될 수 있다. 도 2에서는 광원(230)이 세 개의 램프인 것으로 도시하였으나, 하나, 둘 또는 네 개 이상의 램프로 구성될 수 있다. 이들 램프의 개수 및 배열은 다양할 수 있다. 예컨대, 도 2 에서는 광원(230)이 높이 방향으로 직립되어 설치된 것이 도시되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 뉘여진 형태 등 다른 다양한 배치 형태를 가질 수 있다. 광촉매 필터(240)를 이용해 대기정화, 탈취, 항균, 방오, 정수 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 광촉매 필터(240)는 공기 중의 질소산화물(NOx), 유황산화물(SOx), 포름알데히드 등과 같은 유해물질을 제거(대기정화 작용)할 수 있다. 또한, 아세트알데히드, 암모니아, 황화수소 등의 악취를 흡착 및/또는 분해(탈취 작용)할 수 있으며, 각종 바이러스, 병원균과 박테리아를 살균하고 부패를 방지할 수 있으며(항균 작용), 담배연기, 기름찌꺼기 등 유기물질을 분해(방오 작용)할 수 있으며, 오· 폐수 중에 포함된 유해성 유기화합물을 분해(정수 작용)할 수도 있다.
광촉매 필터(240)는 광원(230)에서 조사된 빛과 반응하여 공기를 정화하기 위한 광촉매 물질을 포함할 수 있다. 광촉매 물질은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황화카드늄(CdS), 산화텅스텐(WO3), 산화바나듐(V2O3)가 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 광촉매 물질은 그 자체 또는 광촉매 물질과 추가의 다른 물질(예: 제올라이트)을 포함하여 비드(이하 후술하는 도 3의 비드(300))를 형성할 수 있다.
광촉매 필터(240)는 전방 및/또는 후방에 상기 비드의 유출을 방지하기 위한 커버(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 커버(미도시)는 통기성의 커버로서, 예를 들면 전자 장치(10) 내부의 공기가 유동하는 통공이 촘촘하게 형성된 메쉬 형태로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면 커버(미도시)는 광촉매 필터(240)와 일체로 구성될 수도 있다.
송풍팬(250)은 전자 장치(10) 외부의 공기가 흡입구(12)를 통해 하우징(11) 내부로 유입되도록 하는 구성일 수 있다. 송풍팬(250)에 의해 흡입된 공기는 각종 필터들(프리 필터(210), 헤파 필터(220), 광촉매 필터(240))을 거치며 청정화된 상태로 배출구(13a, 13b)를 통해 전자 장치(10) 외부로 배출될 수 있다. 송풍팬(250)은 컨트롤러(280)의 제어에 의해 동작할 수 있으며, 컨트롤러(280)의 제어에 의해 공기의 흐름을 제어할 수 있다.
제 1 센서(270)는 전자 장치(10) 내부의 공기의 질을 측정하는 센서일 수 있다. 제 1 센서(270)를 이용하여 공기에 포함된 물질의 종류 및 농도를 측정할 수 있다. 제 1 센서(270)는 전자 장치(10) 내부 공간, 예를 들면, 전자 장치(10)의 배출구(13a, 13b)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 또는 제 1 센서(270)는 전자 장치(10)의 내부 공간에서, 광촉매 필터(240)에 인접한 위치에 배치될 수도 있다. 제 1 센서(270)의 종류는 다양할 수 있다. 예컨대, 반도체식, 확산식, 자동 흡입식, 전기 화학식, 접촉 연소식, 광학식을 포함한 다양한 방식으로 구동되는 가스 센서일 수 있다. 제 1 센서(270)를 이용하여 황화수소(H2S), 이산화황(SO2), 시안화수소(HCN), 일산화탄소(CO), 염소(Cl2), 이산화질수(NO2), 암모니아(NH3), 이산화염소(ClO2), 오존(O3), 휘발성유기화합물(VOCs)를 포함한 다양한 가스를 감지할 수 있다.
컨트롤러(280)는 전자 장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있는 구성으로서, 예컨대, 컨트롤러(280)는 광원(230)과 송풍팬(250)의 구동을 제어할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 컨트롤러(280)는 상기 제 1 센서(270)와 이하 후술하는 외부 전자 장치(20, 30)의 제 2 센서(22, 32)에서의 공기에 대한 검출 결과를 기초로, 공기의 질을 판단하고, 공기의 질에 따라 전자 장치(10)의 광원(230) 및/또는 송풍팬(250)을 제어할 수 있다. 컨트롤러(280)는 프로세서와 같은 용어로 명령될 수 있다. 예를 들면, 프로그램(소프트웨어)를 실행하여 컨트롤러(280)에 연결된 전자 장치(10)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 컨트롤러(280)(또는 프로세서)는 다른 구성요소(예: 센서 또는 통신 모듈)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하고, 휘발성 메모리에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다. 컨트롤러(280)는 하나의 CPU(또는 DSP, MPU 등), RAM, ROM, 시스템 버스를 포함할 수 있다. 컨트롤러(280)는 MICOM(MICRO COMPUTER), ASIC(application specific integrated circuit) 등으로 구현될 수 있다.
컨트롤러(280)는 사용자의 입력에 따라, 또는 기 설정된 알고리즘에 따라 자동으로, 도 2를 통해 전술한 적어도 일부 구성요소를 이용하여 전자 장치(10)의 공기 청정 모드와 필터 재생 모드를 구현할 수 있다. 여기서, 전자 장치(10)가 공기 청정 모드로 구현된다는 것은, 예를 들면 광원(230) 및 송풍팬(250)을 모두 활성화(active)하여 광원(230)에서 광촉매 필터(240)를 향해 빛을 조사하고, 송풍팬(250)을 통해 전자 장치(10)의 외부 공기를 전자 장치(10) 내부로 유입시킴으로써 외부 공기가 정화되는 것일 수 있다. 여기서, 전자 장치(10)가 필터 재생 모드로 구현된다는 것은, 예를 들면 송풍팬(250)은 비활성화(non-active)된 상태에서, 광원(230)이 활성화되어, 광원(230)에서 광촉매 필터(240)를 향해 빛을 조사함으로써 필터의 오염물질이 제거되는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 필터 재생 모드에서 광원(230)이 활성화되어 광촉매 필터(240)를 향해 빛을 조사하는 시간은 상기 공기 청정 모드에서 광원(230)이 활성화되어 광촉매 필터(240)를 향해 빛을 조사하는 시간보다 길게 설정될 수 있다. 이에 따르면 필터 재생 모드에서 광촉매 필터(240)에 보다 많은 광량을 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 상기 공기 청정 모드 및 필터 재생 모드는, 상술한 구성요소의 활성화 및 동작 이외 이밖에 다른 구성요소의 활성화 및 그를 이용한 동작의 수행을 수반할 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들면, 이후 도 16 내지 도 18의 실시예를 통해 상세히 후술하겠지만, 상기 필터 재생 모드에서 송풍팬(250)을 활성화(active) 시키되, 전자 장치(10) 내부의 공기가 역방향(RF)으로 유동하여 광촉매 필터(240)를 통과하도록 함으로써 필터 재생 효율을 더 향상시키는 것도 가능하다. 한편, 필터 재생 모드에서는, 부가적으로 전자 장치(10)의 흡입구(12) 및 토출구(13a, 13b) 중 적어도 하나의 공기 유동 통로를 차단하는 밀폐 모드를 포함함으로써, 공기 중의 오염물질이 전자 장치(10) 내부로 추가로 유입되는 것을 방지할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 전자 장치(10)는 적어도 하나의 외부 전자 장치(20, 30)와 통신을 수행할 수 있으며, 전자 장치(10)에 대한 정보(예: 필터 교체 시기와 관련된 정보) 등을 적어도 하나의 외부 전자 장치(20, 30)에 전달할 수 있다. 전자 장치(10) 및 외부 전자 장치(20, 30) 간의 통신은 근거리 통신망(LAN: Local Area Network) 및 인터넷망을 통해 외부 기기에 접속되는 형태뿐만 아니라, 무선 통신(예를 들어, Z-wave, 4LoWPAN, RFID, LTE D2D, BLE, GPRS, Weightless, ZigBee, Edge Zigbee, ANT+, NFC, IrDA, DECT, WLAN, 블루 투스, 와이파이(WiFi), Wi-Fi Direct, GSM, UMTS, LTE, WiBRO, Cellular (3/4/5G), 초음파 등의 무선 통신) 방식을 포함한 다양한 방식이 적용될 수 있다.
도 3에는 외부 전자 장치(20, 30)로서, 에어컨(20), 냉장고(30)가 도시되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 장치(10)와 통신 및 정보 전달을 수행하는 외부 전자 장치(20, 30)로서 에어컨(20), 또는 냉장고(30)중 어느 하나의 전자 제품이 선택될 수 있다. 또한, 이에 대체적으로 또는 추가적으로, 본 개시의 외부 전자 장치(20, 30)에 다른 전자 제품이 적용될 수 있다. 외부 전자 장치(20, 30)에 대한 예시는 다양할 수 있다. 예를 들면, 에어컨, 냉장고, TV를 포함한 다양한 가전 제품, 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑, 노트북을 포함하는 다양한 전자 제품을 포함할 수 있다. 외부 전자 장치(20, 30)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(10)는 5G 통신 기술 및/또는 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 외부의 다른 전자 장치(20, 30)에는 표시부(21, 31)를 포함할 수 있고, 이를 통해 전자 장치(10)로부터 전송받은 정보(예: 필터 교체 시기와 관련된 정보)를 표시할 수도 있다.
외부 전자 장치(20, 30)는 제 2 센서(22, 32)를 포함할 수 있다. 제 2 센서(22, 32)는 전자 장치(10) 외부의 공기의 질을 측정하는 센서일 수 있다. 제 2 센서(22, 32)를 이용하여 전자 장치(10) 외부 공기에 포함된 물질의 종류 및 농도를 측정할 수 있다. 제 2 센서(22, 32)의 종류 또한 다양할 수 있다. 예컨대, 반도체식, 접촉 연소식, 광학식을 포함한 다양한 방식으로 구동되는 가스 센서일 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 제 2 센서(22, 32)는 제 1 센서(270)와 달리 전자 장치(10) 외부에 배치되므로, 제 1 센서(270) 보다 전자 장치(10)의 필터로부터 더 먼 위치에서의 공기의 질을 판별할 수 있다. 제 2 센서(22, 32)를 이용해 전자 장치(10) 외부의 공기의 질을 판별할 수 있게 됨으로써, 전자 장치(10) 외부의 공기의 질과 전자 장치(10) 내부를 유동하는 공기의 질을 비교가능하고, 이를 통해 전자 장치(10)의 필터 교체 필요성을 판별할 수 있다. 필터 재생 및 교체 절차에 대해서는 이하 도 8 이하의 실시예에서 더욱 상세히 후술한다.
도 4는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광촉매 필터(240)를 나타내는 사시도이다.
광촉매 필터(240)는 공기가 통과할 수 있는 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f, 240g, 240h, 240i, 240j, 240k, 240l, 240m, 240n, 240o)이 형성된 기재(body, 241)와 기재(241)의 상기 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f, 240g, 240h, 240i, 240j, 240k, 240l, 240m, 240n, 240o)을 정의하는 복수 개의 격벽(242, 243)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f, 240g, 240h, 240i, 240j, 240k, 240l, 240m, 240n, 240o)의 내부 공간에는 복수의 비드(300)들이 채워질 수 있다. 상기 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f, 240g, 240h, 240i, 240j, 240k, 240l, 240m, 240n, 240o)은 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 상기 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f, 240g, 240h, 240i, 240j, 240k, 240l, 240m, 240n, 240o)은 실시예에 따라 다양한 개수, 형상 및 크기로 정의될 수 있다. 광촉매 필터(240) 내부에 수용된 비드(300)의 형태 및 크기또한 다양할 수 있다.
비드(300)는 광촉매 비드로서, 광촉매 물질 자체 또는 광촉매 물질과 다른 추가의 물질들의 결합으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 비드(300)는 불순물을 좀 더 잘 흡착시킬 수 있도록 상기 광촉매 물질과 다른 추가의 물질로서, 흡착제(ex. 제올라이트(zeolite), 세피올라이트(sepiolite), 메조포러스 실리카(mesoporous SiO2), 실리카(SiO2), 활성탄(Activated carbon), 점토(clay) 등)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 비드(300)는 물(water), 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2) 및 제올라이트를 소량(예: 2~20wt%) 첨가하여 형성될 수 있다. 여기서 제올라이트는 천연 제올라이트, 합성 제올라이트(A제올라이트, X제올라이트, Y제올라이트, ZSM-5제올라이트, 베타 제올라이트)를 포함할 수 있다. 또 한 예를 들면, 상기 비드(300)는 물(water), 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2) 및 제올라이트가 섞여 과립(granulation)되고, 거름(sieving) 및 건조(drying) 단계를 거쳐 형성될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(10))는, 공기 중의 오염 물질을 제거하여 깨끗한 공기를 생성하는 방식(공기 청정 방식)으로서, 광촉매 현상을 일으켜 공기 중의 오염 물질을 분해하는 방식인 분해식과, 오염 물질을 흡착 시키는 방식인 흡착식을 결합한 하이브리드식 전자 장치일 수 있다.
비드(300)의 형상, 크기는 제거할 가스의 종류, 제거율, 제거 속도에 따라 적정한 것으로 선택될 수 있다. 비드(300)의 형태는 예를 들어 구형 형상, 원통 형상, 육면체, 다공성 형상일 수 있고 비드(300)의 크기는 예를 들어 0.5mm 내지 5mm일 수 있으며, 특정한 형태 및 크기에 한정되는 것은 아니고 어떠한 형태 및 크기라도 가능할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 비드(300)는 매끈한 표면을 가질 수 있고, 반응 표면적을 넓히기 위해 표면에 돌기를 가질 수도 있다.
도 5는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광촉매 필터(240)에서 개폐부(244) 공기의 흐름에 따라 개폐부(244)가 열리거나 닫히는 모습을 나타내는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 광촉매 필터(240)는 기재(241)의 후면에 개폐부(244)가 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면 개폐부(244)는 하나의 광촉매 필터(240) 내에서 복수 개 구비될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 개폐부(244)들은 광촉매 필터(240)의 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f, 240g, 240h, 240i, 240j, 240k, 240l, 240m, 240n, 240o) 마다 배치되어, 상기 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f, 240g, 240h, 240i, 240j, 240k, 240l, 240m, 240n, 240o) 내를 유동하는 공기의 흐름을 개방하거나 차단하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 개폐부(244)는 기재(241)의 일측에서 회동가능하게 결합되어 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 개방되거나, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 차단될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 개폐부(244)는 광촉매 필터(240)로부터 소정거리(예: 0.1cm 내지 3cm)만큼 이격된 위치에 배치될 수 있다. 이하 후술하는 도 6 및 도 7에는 개폐부(244)가 광촉매 필터(240)에 일체로 형성된 것을 도시하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 개폐부(244)가 하우징 내에서 광촉매 필터(240)와 분리된 구성으로서도 구비될 수 있음을 유의해야 한다.
일 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 개폐부(244)의 개방 및 폐쇄 동작은 개폐부(244)를 통과하는 공기의 유량에 기반하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(10)가 청정 모드로 동작하는 경우와 같이, 송풍팬(250)이 다량의 외부 공기를 전자 장치(10) 내부로 흡인할 때, 상기 개폐부(244)는 개방될 수 있다. 이와 달리 전자 장치(10)가 꺼지거나(턴 오프), 필터 재생 모드로 동작하는 경우와 같이, 송풍팬(250)의 공기 흡인 동작이 필요치 않을 때 상기 개폐부(244)는 폐쇄될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 개폐부(244)의 개방 및 폐쇄 동작은 상기 전자 장치(10) 내부에서 개폐부(244)를 통과하는 공기의 유동량에 따라 수동적으로 구현될 수도 있다. 예를 들면, 개폐부(244)는 송풍팬(250)이 가동되어 공기가 전자 장치(10) 내부로 흡인된 경우, 개폐부(244)의 전방 측에서 후방 측으로 유동하는 다량의 공기에 의해 밀림으로써강제로 개방될 수 있다. 한 예를 들면 송풍팬(250)이 가동하지 않거나 개폐부(244)를 가압하는 공기의 양이 적게 형성된 경우에는 개폐부(244)가 개방되지 않고 폐쇄된 상태를 유지할 수 있다. 또, 한 예를 들면, 최초 개폐부(244)가 닫힌 상태에서 송풍팬(250)이 가동되거나 개폐부(244)를 가압하는 공기의 양이 늘어나면 개폐부(244)는 열리게 되고, 이후 송풍팬(250)의 가동이 중지되거나, 개폐부(244)를 가압하는 공기의 양이 줄어들 때에는 개방된 상태에서 폐쇄된 상태로 복원될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 개폐부(244)는 닫힐 때 개폐부(244)에 작용하는 중력에 의해 닫히도록 형성될 수 있다.
단, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에 따르면, 상기 개폐부(244)의 개방 및 폐쇄 동작은 모터(motor)와 같이 컨트롤러(280)의 제어를 받는 능동 소자의 동작에 의해 구현될 수도 있다.
도 6은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광촉매 필터(240)에서 개폐부(244)가 열린 상태를 나타내는 도면이다. 도 7은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광촉매 필터(240)에서 개폐부(244)가 닫힌 상태를 나타내는 도면이다. 예컨대, 상기 도 6 및 도 7은 도 4에 도시된 광촉매 필터(240)를 A-A' 방향으로 자른 단면의 모식도일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 기재(241)는 기재의 전면에 형성된 제 1 개구(241a)와 상기 기재의 후면에 형성된 제 2 개구(241b)를 포함할 수 있다. 전자 장치에 유입된 공기는 순방향 흐름에서 제 1 개구(241a)를 통해 광촉매 필터(240)로 유입되어 제 2 개구(241b)를 통해 광촉매 필터(240)에서 토출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 개폐부(244)는 광촉매 필터(240)의 기재(241)와 연결되는 힌지 구조(hinge structure)(246)를 포함할 수 있고, 또 한 실시예에 따르면, 개폐부(244)는 개방 및 폐쇄 동작 간에 그 형상을 유지할 수 있는 단단한 플레이트(plate) 구조를 가질 수도 있다. 일 실시예에 따르면 힌지 구조(246)는 탄성을 갖는 재질로 형성되어 개폐부(244)를 여닫는 역할을 할 수 있다. 단, 이에 한정되는 것은 아니며, 개폐부(244) 또는 그 주변 구성 요소의 연결관계와, 배치 및/또는 형태는 실시예에 따라 다양할 수 있다. 개폐부(244)는 송풍팬(250)의 동작 및/또는 개폐부(244)를 통과하는 공기의 유량에 기반하여 개방 또는 패쇄될 수만 있으면 어떤 구성요소, 배치, 및/또는 형태를 갖더라도 무방하다. 예를 들면, 개폐부(244)는 얇은 금속막 형태로 제작되어, 송풍팬(250)의 동작 및/또는 개폐부(244)를 통과하는 공기의 유량에 따라 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 개폐부(244)가 얇은 금속막 형태로 제작된 경우에는 상기 힌지 구조(246)가 생략될 수 있다. 예를 들어, 개폐부(244)는 별도로 구분된 힌지 구조(246)를 포함하지 않고, 제 1 개구(241a) 및 제 2 개구(241b)를 통과하는 공기의 유량에 의해 개방되고, 중력에 의해 폐쇄되는 형태를 가질 수도 있다.
개폐부(244)의 회동각은, 도 6 및 도 7을 참조로 하면, 개폐부(244)의 닫힘(폐쇄)상태를 기준으로 0도에서 90도까지 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 개폐부(244)는 추가적으로 또는 대체적으로 반사판(245)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 개폐부(244)의 전면(공기가 개폐부(244)를 향해 유입되는 방향의 면)에는 반사판(245)이 형성될 수 있다. 개폐부(244)가 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f, 240g, 240h, 240i, 240j, 240k, 240l, 240m, 240n, 240o)마다 형성된 경우, 반사판(245)도 상기 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f, 240g, 240h, 240i, 240j, 240k, 240l, 240m, 240n, 240o) 각각의 개폐부(244)의 전면에 형성될 수 있다.
반사판(245)은 광원(230)에서 광촉매 필터(240)를 향해 후방으로 조사한 빛을 광촉매 필터(240)의 각 셀의 전방으로 집광하기 위한 구성일 수 있다. 예컨대, 반사판(245)은 개폐부(244)의 개방 또는 폐쇄 동작에 따라(즉, 송풍팬의 동작 및/또는 개폐부(244)를 통과하는 공기의 유량에 따라), 광원(230)에서 조사된 빛을 광촉매 필터(240) 내부에 형성된 비드(300)를 향해 집광하거나, 집광하지 않을 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 반사판(245)은 개폐부(244)가 개방된 상태에서는 광원(230)에서 조사된 빛을 비드를 향해 집광시키지 않을 수 있다. 이와 달리, 도 7에 도시된 바와 같이, 반사판(245)은 개폐부(244)가 폐쇄된 상태에서는 광원(230)에서 조사된 빛을 비드를 향해 집광시킬 수 있다.
광원(230)으로부터 방출된 빛은 광촉매 필터(240)를 향해 방사상으로 조사되어 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c)에 입사될 수 있다. 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c)에 입사된 빛이 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c)의 공간 상에 배치된 비드(300)에 도달하면, 비드(300)에 포함된 광촉매 물질과 반응하여 라디칼(예: OH)을 생성하고 이를 통해 공기 중의 오염된 물질을 분해할 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c)은 빛의 진행 방향에 대하여 소정의 깊이를 가지는 공간을 형성하므로, 상기 셀 내의 공간에서 전방에 위치한 비드(300)에 비해 후방에 위치한 비드(300)까지는 빛이 닿지 않을 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c)은 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c)의 중앙을 가로지르는 가상의 선 B-B'을 기준으로 전방 영역(FS, front section)과 후방 영역(RS, rear section)로 나뉘어질 수 있다. 이때, 광원(230)에서 방출된 빛은 상기 전방 영역(FS) 및 후방 영역(RS)에 배치된 비드(300)에 도달할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광원(230)에서 방출된 빛은 그 일부가 상기 전방 영역(FS) 및 후방 영역(RS)을 통과하여 광촉매 필터(240)의 뒤편까지 도달할 수 있으나, 후방 영역(RS)의 가장자리에 배치된 비드(300)에는 도달하지 않을 수 있다. 한편, 도 7에 도시된 바와 같이 개폐부(244)에 반사판(245)이 형성된 상태에서 개폐부(244)가 닫힌 상태에서는, 빛이 반사판(245)에 의해 반사되어 적어도 하나의 셀(240a, 240b, 240c)의 후방 영역(RS)의 가장자리에 배치된 비드(300)에까지 도달할 수 있다.
즉, 광원(230)이 광촉매 필터(240)를 향해 빛을 조사했을 때, 만약 개폐부(244)에 반사판(245)이 형성되지 않거나, 개폐부(244)에 반사판(245)이 있더라도 개폐부(244)가 개방된 상태에서는, 광원(230)에서 조사된 빛이 광촉매 필터(240) 내부의 비드(300)에 도달하는 범위가 도 6에 도시된 실시예와 같이 빗금친 영역에 국한될 수 있다. 이와 달리, 광원(230)이 광촉매 필터(240)를 향해 (후방으로) 빛을 조사했을 때, 빛은 반사판(245)에 의해 반사되므로 광촉매 필터(240) 내부의 비드(300)에 도달하는 범위가 도 7에 도시된 실시예와 같이 확장될 수 있다. 도 7에 도시된 실시예에서는 광원(230)에서 조사된 빛이 비드(300)에 직접적으로 도달하는 것에 더하여, 반사판(245)으로부터 반사되어 광촉매 필터(240) 내부의 사각지대(blind spot) 또는 후방 영역(RS)에 위치한 비드(300)에 도달할 수 있게 되므로, 결과적으로 광원(230)에 의해 반응하는 비드(300)의 양이 늘어나게 되어 광촉매 필터의 효율이 향상될 수 있다.
전술한 바와 같이 개폐부(244)는 광촉매 필터(240)의 후면(또는 제 2개구(241b))로부터 소정거리(예: 0.1cm 내지 3cm)만큼 이격된 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라 반사판(245) 또한 광촉매 필터(240)의 후면(또는 제 2개구(241b))로부터 소정거리(예: 0.1cm 내지 3cm)만큼 이격된 위치에 형성될 수 있다. 반사판(245)이 광촉매 필터(240)의 후면(또는 제 2개구(241b))로부터 소정 간격 이격되어 있음에 따라 반사판(245)에 도달한 빛이 광촉패 필터(240) 후방의 대부분의 영역을 커버할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 반사판(245)은 반사경, SUS, 또는 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속 재질을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 반사판(245)은 가벼운 고분자 물질 시트(sheet) 형태 또는 플라스틱 플레이트(plate)로 형성될 수 있다. 또 한 실시예에 따르면, 반사판(245)은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일 형태로 제작될 수도 있다. 상기 반사판(245)은 상기 개폐부(244)와 일체로 형성될 수 있으며, 공기 흐름 개방/폐쇄 역할을 하는 상기 개폐부(244)를 실질적으로 대체하는 구성일 수 있다. 이 밖에도, 본 개시의 다양한 실시예들은, 개폐부(244)가 알루미늄 호일과 같은 금속 호일 형태로 제작되고, 반사판(245)이 호일의 적어도 일면에 형성된 금속 박막에 해당되는 실시예 또한 포함될 수 있다.
상술한 다양한 실시예들에 따른 광촉매 필터(240)는 전자 장치(10)의 사용에 따라 오염되어 필터링 효율이 저하될 수 있다. 예컨대 광촉매 필터(240)에 포함된 비드(300)에는 공기 중에 포함된 오염물질이 흡착될 수 있고, 광원(230)으로부터 충분한 빛을 제공 받지 못한 경우(예: 광촉매 필터 내부 빛이 닿지 않는 사각지대에 오염된 물질에 흡착된 비드가 존재 하는 경우)에는, 광촉매 필터(240)의 필터링 성능이 충분히 발휘되지 않을 수 있다.
필터링 성능이 저하된 필터는 통상 사용자가 직접 교체하는 작업을 통해 새로운 필터로 마련될 수 있다. 이와 달리, 본 개시에서는 필터링 성능이 저하된 광촉매 를 자동으로 재생하는 방법에 대한 다양한 실시예들을 제공한다.
도 8은, 본 개시의 일 실시예들에 따른, 필터 재생 절차를 나타내는 흐름도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 필터 재생 절차는 동작 801 내지 동작 805 중 적어도 하나의 동작을 포함하여 수행될 수 있다.
동작 801과 관련하여, 전자 장치(10)(예: 공기 청정기)의 공기 청정 모드가 종료된 상태(또는 실행되지 않은 상태)에서, 컨트롤러(280)는 일정 시간 동안 전자 장치(10)의 내부 및 주변 공기의 질을 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 컨트롤러(280)는 전자 장치(10) 내부의 제 1 센서(270)와 외부 전자 장치(20 및/또는 30)의 제 2 센서(22 및/또는 32)를 이용하여 일정 시간(예: t1 시간) 동안 전자 장치(10) 내부 공기의 질 및 전자 장치(10) 외부 공기의 질을 측정할 수 있다.
동작 802와 관련하여, 제 1 센서(270)를 이용하여 전자 장치(10) 내부 공기의 특정 오염물질(예: 가스)의 농도를 검출하고, 제 2 센서(22 및/또는 32)를 이용하여 전자 장치(10) 외부 공기의 특정 오염물질(예: 가스)의 농도를 검출할 수 있다. 컨트롤러(280)는 제 1 센서(270) 및 제 2 센서(22 및/또는 32)에서 검출된 오염물질과 관련된 데이터를 획득하고 이를 기반으로, 광촉매 필터(240)의 오염 여부를 판단할 수 있다. 상기 데이터는 전자 장치(10) 내/외부의 공기의 오염과 관련된 파라미터(예: 악취 증가량 또는 악취도)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(280)는 획득된 데이터를 이용하여 이 파라미터의 시간에 따른 증가량(이하 '센서값 증가량'이라 함) 또는 감소량(이하 '센서값 감소량'이라 함)을 확인할 수 있다.
동작 803과 관련하여, 제 1 센서(270) 및 제 2 센서(22 및/또는 32)의 센서값 증가량을 비교할 수 있다. 이에 대한 검출결과로서, 전자 장치(10) 내부 공기의 오염도가 전자 장치(10) 외부 공기의 오염도보다 크게 측정될 수 있다. 즉, 제 1 센서(270)의 센서값 증가량이 제 2 센서(22 및/또는 32)의 센서값 증가량보다 크게 측정될 수 있다. 이 경우에는 전자 장치(10)의 공기 청정 모드가 종료 또는 공기 청정 모드가 실행되지 않은 상태에서 전자 장치(10) 내부에 배치된 필터(예: 광촉매 필터)에 오염물질이 잔류한 것으로 추정할 수 있다. 이는 곧, 필터의 성능이 저하된 것으로 추정할 수 있다.
동작 804과 관련하여, 필터의 성능이 저하된 것으로 추정되면, 필터 재생 모드를 가동할 수 있다. 이때 필터 재생 모드는 자동으로 실행될 수 있다. 더불어, 전자 장치(10)의 표시부(15, 115)나, 외부 전자 장치(20 및/또는 30)의 표시부(21 및/또는 31)를 통해 필터 재생에 대한 알림을 표시할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 필터 재생 모드가 시작된 경우에는 센서를 통해 측정된 오염도 값에 기반하여 광원(230)에서 조사되는 빛의 광량을 조절함으로써 필터 재생을 수행할 수 있다. 필터의 오염도 값이 높으면 높을수록 광원(230)에서 더 많은 광량(또는 더 센 광량)의 빛을 조사할 수 있다. 필터 재생 모드에서, 송풍팬(250)의 가동은 중지될 수 있다. 앞서 본 개시의 다양한 실시예들을 통해 전술한 바와 같이 필터 재생 모드에서는, 개폐부(244)가 닫힐 수 있으며, 광원(230)에서 조사된 빛이 반사판(245)에 의해 반사되어 비드(300)에 고루 도달함으로써, 광촉매 필터(240)의 필터링 효율이 높아질 수 있다.
동작 805와 관련하여, 필터 재생 모드 진입 후 일정 시간(예: t2 시간)이 경과한 뒤, 또는 사용자의 입력에 따라 필터 재생이 종료된 이후, 전자 장치(10)는 재생된 필터를 이용하여 공기 청정 기능을 가동할 수 있다.
도 9는, 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 필터 재생 절차를 나타내는 흐름도이다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 필터 재생 절차는 동작 801 내지 동작 807 중 적어도 하나의 동작을 포함하여 수행될 수 있다.
동작 901과 관련하여, 전자 장치(10)(예: 공기 청정기)의 공기 청정 모드가 가동 중인 상태에서, 컨트롤러(280)는 일정 시간 동안 전자 장치(10)의 내부 및 주변 공기의 질을 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 컨트롤러(280)는 전자 장치(10) 내부의 제 1 센서(270)와 외부 전자 장치(20 및/또는 30)의 제 2 센서(22 및/또는 32)를 이용하여 일정 시간(예: t1 시간) 동안 전자 장치(10) 내부 공기의 질 및 전자 장치(10) 외부 공기의 질을 측정할 수 있다.
동작 902와 관련하여, 제 1 센서(270)를 이용하여 전자 장치(10) 내부 공기의 특정 오염물질(예: 가스)의 농도를 검출하고, 제 2 센서(22 및/또는 32)를 이용하여 전자 장치(10) 외부 공기의 특정 오염물질(예: 가스)의 농도를 검출할 수 있다. 컨트롤러(280)는 제 1 센서(270) 및 제 2 센서(22 및/또는 32)에서 검출된 오염물질과 관련된 데이터를 획득하고 이를 기반으로, 광촉매 필터(240)의 오염 여부를 판단할 수 있다. 상기 데이터는 전자 장치(10) 내/외부의 공기의 오염과 관련된 파라미터(예: 악취 증가량 또는 악취도)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(280)는 획득된 데이터를 이용하여 이 파라미터의 시간에 따른 증가량(이하 '센서값 증가량'이라 함) 또는 감소량(이하 '센서값 감소량'이라 함)을 확인할 수 있다. 상기 동작 902는 전술한 실시예의 동작 802와 동일할 수 있다.
동작 903과 관련하여, 제 1 센서(270) 및 제 2 센서(22 및/또는 32)의 센서값 감소량을 비교할 수 있다. 센서값이 감소한다는 것은 센서로부터 검출되는 오염물질이 줄어드는 것을 의미할 수 있다. 즉, 센서값 감소량이 크다는 것은 오염물질에 대한 제거 기능이 원활하게 수행되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제 1 센서(270)의 센서값 감소량이 제 2 센서(22 및/또는 32)의 센서값 감소량보다 큰 경우에는 제 1 센서(270) 주변의 광촉매 필터(240)의 오염 물질 제거 성능이 양호한 것을 의미할 수 있다.
이와 달리, 동작 904와 관련하여, 제 1 센서(270)의 센서값 감소량이 제 2 센서(22 및/또는 32)의 센서값 감소량보다 크지 않을 수 있다.
동작 904 및 동작 905와 관련하여, 제 1 센서(270)의 센서값 감소량이 제 2 센서(22 및/또는 32)의 센서값 감소량과 유사한 경우에는, 광촉매 필터의 성능이 저하되어 필터링 기능이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 추정할 수 있다. 여기서 두 개의 센서의 센서값 감소량 유사하다는 것은, 센서값 감소량이 기 설정된 오차 범위만큼의 차이를 가지는 것을 의미할 수 있다. 이 경우, 동작 905와 관련하여 필터의 성능이 저하된 것으로 추정되면, 필터 재생 모드를 가동할 수 있다. 더불어, 사용자로 하여금 필터 재생의 필요성을 인식할 수 있도록 또는 공기 청정 기능이 정상적으로 작동하지 않을 수 있음을 인식할 수 있도록, 필터 재생에 대한 알림을 표시할 수 있다. 동작 905는, 사용자의 선택에 따라 필터 재생 모드를 가동할 지, 가동하지 않을 지 여부가 결정될 수 있다.
동작 906과 관련하여, 제 1 센서(270)의 센서값 감소량이 제 2 센서(22 및/또는 32)의 센서값 감소량보다 작은 경우에도, 광촉매 필터의 필터링 기능이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 추정할 수 있다. 이때는 제 1 센서(270)의 센서값 감소량이 제 2 센서(22 및/또는 32)의 센서값 감소량과 유사한 값으로 측정되는 경우보다, 필터의 성능이 더 저하된 것으로 추정하여, 필터 재생 모드를 자동으로 가동할 수 있다.
동작 907과 관련하여, 필터 재생 모드 진입 후 일정 시간(예: t2 시간)이 경과한 뒤, 또는 사용자의 입력에 따라 필터 재생이 종료된 이후, 전자 장치(10)는 재생된 필터를 이용하여 공기 청정 기능을 가동할 수 있다.
도 10은, 본 개시의 또 다른 실시예들에 따른, 필터 재생 절차를 나타내는 흐름도이다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 필터 재생 절차는 동작 1001 내지 동작 1007 중 적어도 하나의 동작을 포함하여 수행될 수 있다.
동작 1001과 관련하여, 전자 장치(10)(예: 공기 청정기)의 공기 청정 모드가 가동 중인 상태에서, 컨트롤러(280)는 일정 시간 동안 전자 장치(10)의 내부 및 주변 공기의 질을 측정할 수 있다. 본 실시예에서는, 전자 장치(10)는 반드시 공기 청정 모드가 가동 중인 상태를 요구하지 않을 수 있다. 예컨대, 동작 1001은 전자 장치(10)의 공기 청정 모드 종료 상태 또는 공기 청정 모드가 실행되지 않은 상태에서도 구현 가능하다. 컨트롤러(280)는 전자 장치(10) 내부의 제 1 센서(270)와 외부 전자 장치(20 및/또는 30)의 제 2 센서(22 및/또는 32)를 이용하여 일정 시간(예: t1 시간) 동안 전자 장치(10) 내부 공기의 질 및 전자 장치(10) 외부 공기의 질을 측정할 수 있다.
동작 1002와 관련하여, 컨트롤러(280)는 제 1 센서(270)에서 획득되는 데이터를 이용하고, 센서의 기 설정된 알고리즘에 기반하여, 전자 장치(10)의 공기 청정 모드 가동 시 가스를 저감하는 량(이하 '가스 저감량'이라 함)을 판단할 수 있다. 기 지정된 센서의 알고리즘이란 일정 시간내 가스의 종류별 저감되는 량과 관련된 알고리즘일 수 있다. 상기 알고리즘은 컨트롤러(280) 또는 상기 센서에 별도로 마련된 센서 IC의 메모리에 저장될 수 있다. 상기 알고리즘에 따르면, 공기 청정 기능 동작 중에 어떤 가스가 얼마만큼 저감되었는지를 판별할 수 있다.
동작 1003과 관련하여, 컨트롤러(280)는 특정 가스의 가스 저감량(예: 톨루엔 기준 60ppm)을 광촉매 필터(240)의 흡착 한도와 비교할 수 있다. 예컨대, 광촉매 필터(240)의 제작시에 어떤 특정한 가스에 대한 흡착 한도는 미리 설정될 수 있다. 예컨대, 가스 저감량이 흡착 한도보다 작은 경우에는 광촉매 필터(240)의 필터링 성능이 유효한 것으로 판단할 수 있다.
동작 1004, 및 동작 1005와 관련하여, 가스 저감량이 흡착 한도와 유사한 경우에는, 광촉매 필터의 필터링 한계에 근접한 것으로 예측할 수 있다. 여기서 가스 저감량과 흡착 한도가 유사하다는 것은, 기 설정된 오차 범위만큼의 차이를 가지는 것을 의미할 수 있다. 이 경우, 동작 1005와 관련하여 필터의 성능이 저하된 것으로 추정되면, 필터 재생 모드를 가동할 수 있다. 더불어, 사용자로 하여금 필터 재생의 필요성을 인식할 수 있도록 또는 공기 청정 기능이 정상적으로 작동하지 않을 수 있음을 인식할 수 있도록, 필터 재생에 대한 알림을 표시할 수 있다. 동작 1005는, 사용자의 선택에 따라 필터 재생 모드를 가동할 지, 가동하지 않을 지 여부가 결정될 수 있다.
동작 1006과 관련하여, 가스 저감량이 흡착 한도 보다 많은 경우에는, 광촉매 필터가 필터링 한계를 넘어 필터의 성능이 저하될 것으로 예측할 수 있다. 이때는 필터 재생 모드를 자동으로 가동할 수 있다.
동작 1007과 관련하여, 필터 재생 모드 진입 후 일정 시간(예: t2 시간)이 경과한 뒤, 또는 사용자의 입력에 따라 필터 재생이 종료된 이후, 전자 장치(10)는 재생된 필터를 이용하여 공기 청정 기능을 가동할 수 있다.
도 11은, 본 개시의 또 다른 실시예들에 따른, 필터 재생 절차를 나타내는 흐름도이다.
동작 1101과 관련하여, 컨트롤러(280)는 일정 시간 동안 전자 장치(10)의 내부 및 주변 공기의 질을 측정할 수 있다. 제 1 센서(270)를 이용하여 전자 장치(10) 내부 공기의 질과, 제 2 센서(22 및/또는 32)를 이용하여 전자 장치(10) 외부 공기의 질에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
동작 1102와 관련하여, 컨트롤러(280)는 제 1 센서(270) 및 제 2 센서(22 및/또는 32)에서 공기의 질과 관련되어 획득된 데이터를 기반으로 전자 장치(10)의 주변 공기가 깨끗한 공기의 기준을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서 깨끗한 공기의 기준을 만족하는 지 여부를 판단하는 것은, 필터를 재생하기 위한 최적 환경을 조성하기 위한 것일 수 있다.
전자 장치(10)의 주변 공기가 깨끗한 것으로 판단된 경우, 동작 1103과 관련하여, 광촉매 필터의 재생(또는 교체)가 일정 시간을 초과하였는지 여부를 추가로 판단할 수 있다. 예컨대, 광촉매 필터가 필터의 기 지정된 재생 주기 또는 교체 주기를 초과하지 않은 경우에는 광촉매 필터의 필터링 성능이 유효한 것으로 추정할 수 있고, 필터의 기 지정된 재생 주기 또는 교체 주기를 초과한 경우에는 광촉매 필터의 필터링 성능이 저하된 것으로 추정할 수 있다.
동작 1104와 관련하여, 광촉매 필터가 필터의 기 지정된 재생 주기 또는 교체 주기를 초과한 경우에는 필터 재생 모드를 가동할 수 있다. 더불어, 사용자로 하여금 필터 재생의 필요성을 인식할 수 있도록 또는 공기 청정 기능이 정상적으로 작동하지 않을 수 있음을 인식할 수 있도록, 필터 재생에 대한 알림을 표시할 수 있다.
동작 1105와 관련하여, 필터 재생 모드 진입 후 일정 시간(예: t2 시간)이 경과한 뒤, 또는 사용자의 입력에 따라 필터 재생이 종료된 이후, 전자 장치(10)는 재생된 필터를 이용하여 공기 청정 기능을 가동할 수 있다.
이하에서는, 광촉매 필터의 필터링 효율을 증가시키기 위한 다양한 예시들을 설명할 수 있다. 예를 들어, 도 12 내지 도 15의 실시예는 광원(230)을 이용하여 광촉매 필터 효율을 높이는 다양한 예시들을 개시할 수 있다. 또 한 예를 들어, 도 16 내지 도 18의 실시예는 송풍팬(250)의 송풍 방향을 변경시켜 광촉매 필터 효율을 높이는 다양한 예시들을 개시할 수 있다. 또 한 예를 들어, 도 19의 실시예는, 앞선 실시예와 다른 실시예에 따른 광촉매 필터를 적용하여 광촉매 필터 효율을 높이는 다양한 예시들을 개시할 수 있다.
도 12는, 일 실시예에 따른, 광원(230)을 이용하여 광촉매 필터 재생 효율을 높이는 방법을 나타내는 도면이다. 도 13은, 도 12와 다른 실시예에 따른, 광원(230)을 이용하여 광촉매 필터 재생 효율을 높이는 방법을 나타내는 도면이다. 도 14는, 도 12와 또 다른 실시예에 따른, 광원(230)을 이용하여 광촉매 필터 재생 효율을 높이는 방법을 나타내는 도면이다. 도 15는, 도 12와 또 다른 실시예에 따른, 광원(230)을 이용하여 광촉매 필터 재생 효율을 높이는 방법을 나타내는 도면이다.
도 12 내지 도 15에서는 광촉매 필터(240)의 전방에 위치한 광원(230)의 발광 소자의 개수, 발광 세기, 조사각의 변화 등을 이용하여 광촉매 필터(240)에 입사되어 비드(300)에 도달하는 광량을 증가시키기 위한 다양한 실시예들을 개시할 수 있다.
도 12를 참조하면, 전자 장치(10) 내에 복수 개의 광원(230)들이 존재하고, 상기 복수 개의 광원(230)들이 각각 복수 개의 발광소자(예: LED)들을 포함하는 경우, 빛을 발하는 발광소자의 개수를 늘려 광량을 증가시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 광원(230)에서 방출되는 빛의 세기를 조절 가능한 경우, 광원(230)에서 보다 강한 빛을 방출하도록 하여 광촉매 필터 효율을 높일 수 있다.
상기 도 12 및 도 13의 실시예는, 광촉매 필터(240)의 필터 재생 모드에서의 동작을 나타내는 것이다. 도 12 및 도 13의 실시예에 따르면, 공기 청정 모드에서 광원(230)에서 방출되는 광량 대비 더 많은 광량의 빛이 광촉매 필터(240)에 조사될 수 있게 함으로써, 광촉매 필터(240)가 보다 신속하게 재생되도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전술한 도 10의 실시예를 도 13의 실시예와 함께 참조하여 설명할 수도 있다. 광촉매 필터(240)에 흡착되는 가스의 량이 적은 상태에서 필터(240)의 재생을 수행하는 경우에는 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이 광원(230)에서 약한 빛을 방출하고, 광촉매 필터(240)에 흡착되는 가스의 량이 많은 상태에서 필터(240)의 재생을 수행하는 경우에는 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이 광원(230)에서 강한 빛을 방출하도록 할 수 있다.
도 14 및 도 15를 함께 참조하면, 광원(230)의 빛의 조사 방향을 변경하여, 광촉매 필터의 내부 공간에 도달하는 광량을 증가시킴으로써 광촉매 필터의 효율을 높일 수도 있다. 광원(230)의 조사 방향을 변경하는 방법은 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 실시예에 따라 다양할 수 있다.
도 16은, 광촉매 필터(10)의 적어도 하나의 셀을 통해 공기가 순방향(F)으로 또는 역방향(RF)으로 유동하는 모습을 도시하는 도면이다. 도 17은, 공기가 순방향(F)으로 유동하는 경우에 있어서, 공기 중에 포함된 입자들이 비드(300)에 흡착되는 모습을 나타내는 도면이다. 도 18은, 공기가 역방향(RF)으로 유동하는 경우에 있어서, 공기 중에 포함된 입자들이 비드(300)에 흡착되는 모습을 나타내는 도면이다.
전자 장치(10)의 내부에서 유동하는 공기는 광촉매 필터(10)의 적어도 하나의 셀을 통과하며, 송풍팬(250)의 동작에 의해 순방향(F)으로 유동할 수 있고, 또는 송풍팬(250)의 동작에 의해 순방향(F)과 반대인 역방향(RF)으로 유동할 수도 있다.
예를 들어, 송풍팬(250)은 전자 장치(10) 외부로부터 공기를 유입시킬 수 있으며, 전자 장치(10)의 내부 공간에 유입된 공기는 흡입구에서 토출구 방향으로 순방향으로 유동할 수 있다. 전자 장치(10)는 예컨대 공기 청정 모드 가동시 상기 순방향(F)의 공기 유동을 통해 전자 장치(10) 외부 공기를 정화시킬 수 있다. 도 6을 다시 참조하면, 순방향(F) 유동의 경우 공기는 광촉매 필터(240)의 제 1 개구(241a) 및 제 2 개구(241b)를 순차적으로 통과할 수 있다.
또, 한 예를 들면, 송풍팬(250)은 공기를 상기 순방향 유동시와 반대되는 역방향(RF)으로 유동시킬 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 송풍팬(250)을 이용하여 전자 장치(10) 내부에 존재하는 공기를 소정 시간 동안 역방향(RF)으로 유동시킬 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 송풍팬(250)을 이용한 역방향(RF) 유동을 통해 전자 장치(10) 외부로부터 공기를 유입시키는 것도 가능할 수 있다. 이 경우, 전자 장치(10)의 내부 공간에 유입된 공기는 토출구에서 흡입구 방향으로 역방향 유동할 수 있다. 전자 장치(10)는 예컨대 필터 재생 모드 시 상기 역방향(RF)의 공기 유동을 통해 필터 내에 흡착된 오염 물질을 제거할 수 있다. 도 6을 다시 참조하면, 역방향(RF) 유동의 경우 공기는 광촉매 필터(240)의 제 2 개구(241b) 및 제 1 개구(241a)를 순차적으로 통과할 수 있다.
전자 장치(10)는 필터 재생 모드에서 상기 도 16의 (b), 이하 도 17 및 도 18에 도시된 실시예와 같이, 공기를 역풍(RF)으로 유동하게 하여 광촉매 필터(240)의 후방 영역에 흡착된 오염 물질의 재탈착을 유도할 수 있다. 공기의 역풍(RF)으로 인해 광촉매 필터(240)의 후방 영역의 비드에 흡착된 채로 분해되지 못한 오염 물질이 광촉매 필터(240)의 전방 영역의 비드로 전달 및 분해되는 과정을 구현할 수 있다.
도 17(a)를 참조하면, 순방향(F) 공기 유동과정에서 전자 장치(10) 내부에 유입된 공기에는 복수 개의 오염물질 입자들(301)이 포함될 수 있다. 복수 개의 오염물질 입자들(301)은 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이 광촉매 필터(240)에 배치된 복수 개의 비드(300)의 전체 영역에 걸쳐 고루 흡착될 수 있다. 예컨대, 도 6 및 도 7에 도시된 실시예를 통해 전술한 바와 같이 광촉매 필터(240)의 재생 과정에서, 복수 개의 오염물질 입자들(301) 중 일부는 오염 성분이 제거된 입자(302)가 될 수 있으나, 다른 일부, 예컨대 광원(230)이 배치된 영역과 먼 광촉매 필터(240)의 후방 영역에 위치한 입자들(301)은 필터 재생 과정에도 불구하고 오염된 상태로 존재할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 필터(240)의 재생 모드 시, 상기 송풍팬(250)의 송풍 방향을 반대로 전환함으로써 광촉매 필터(240)에 흡착된 오염물질을 제거할 수 있다. 이하, 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)의 실시예는 전술한 도 17의 (a), 및 도 17의 (b)의 실시예에 따른 광촉매 필터(240)의 재생 과정에 이어서 연속적으로 수행될 수 있다.
도 18의 (a)를 참조하면, 광촉매 필터(240) 내 후방 영역에서 비드(300)에 흡착된 오염물질(301)은 역방향(F) 공기 유동과정에서 광촉매 필터(240) 내 전방 영역으로 이동될 수 있다. 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)를 참조하면, 촉매 필터(240)의 후방 영역에 위치한 입자들(301)은 촉매 필터(240)의 전방 영역으로 이동된 상태에서 광촉매 반응에 의해 오염물질이 제거될 수 있다. 이를 통해 비드(300)내 흡착된 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 도 16 내지 도 18의 실시예에 따른 역풍을 이용한 필터 재생 모드는 적어도 하나의 센서(270, 22, 32)를 통해 실내 공기의 오염도가 일정 수치 이하로 낮게 형성되는 경우에만 작동될 수 있다.
도 19는, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 광촉매 필터에 포함된 복수 개의 서브 필터가 스위칭되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 19를 참조하면, 광촉매 필터(240)는 분리된 복수 개의 서브 필터를 포함하여 이루어질 수 있다. 도 19의 (b)에서 확대된 도면을 살펴보면, 광촉매 필터(240)는 폭 방향으로 분리된 복수 개의 서브 필터들(240')을 포함할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 필터(240)의 재생 모드 시, 상기 복수 개의 서브 필터의 전방 영역과 후방 영역을 스위칭할 수 있다.
복수 개의 서브 필터들(240')은 필터의 중앙 영역을 통과하는 가상의 선을 기준으로 최초 광원(230)을 향해 위치한 제 1 부분(240-1)과 제 1 부분(240-1)의 반대 방향을 향하는 제 2 부분(240-2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(10)의 공기 청정 모드 종료 시 또는 가동 시 상기 복수 개의 서브 필터들(240')의 제 2 부분(240-2)에 위치한 비드에는 오염물질이 제거되지 않고 흡착된 상태로 잔류할 수 있다. 이의 오염물질을 제거하여 재생 효율을 높이기 위해, 복수 개의 서브 필터들(240')의 제 1 부분(240-1)과 제 2 부분(240-2)을 스위칭할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수 개의 서브 필터들(240')은 필터의 중앙에 형성된 축(240-3)을 중심으로 180도 회전할 수 있다. 예컨대, 광촉매 필터(240)의 1차 재생 이후, 복수 개의 서브 필터들(240')의 제 1 부분(240-1)과 제 2 부분(240-2)을 스위칭하여 제 2 부분(240-2)이 광원(230)을 향하게 배치되고 제 1 부분(240-1)이 광원(230)과 반대 방향을 향해 배치되도록 한 뒤 2차 광촉매 필터(240)의 재생을 수행할 수 있다.
도 19에 도시된 실시예에 따르면, 광촉매 필터(240) 내 비드(300)를 섞는 효과로 인해 필터 재생 효과를 증대시킬 수 있다.
도 20은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광촉매 필터(240)의 사이클(cycle)별 가스 제거 효율을 나타내는 도면이다.
예컨대, 도 20을 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광촉매 필터(240)를 이용한 공기 청정 기능 가동 시, 가스 제거율은 공기 청정기의 가동 횟수(cycle)에 따라 점차적으로 저하될 수 있다. 광촉매 필터(240)의 비드(300)에 흡착된 오염물질이 제거되지 않고 적체되면, 공기 청정 기능을 반복적으로 사용할 때 마다 그 가스 제거 효율은 급격히 저하될 수 있다. 따라서, 공기 청정 기능을 소정 횟수 이상 사용한 이후에는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광촉매 필터(240)를 재생시키는 것이 바람직하다. 도 20에는 예컨대 30분 주기의 1사이클 마다 광촉매 필터(240)의 가스제거율이 저하되는 모습이 도시된다. 일정 사이클 이후, 도 1 내지 도 19의 실시예를 통해 전술한 본 개시의 다양한 실시예들에 따라, 소정의 시간(예: 24시간) 동안 광촉매 필터(240)를 재생시켜주면, 가스 제거효율이 최초 상태와 유사하게 복원되는 것을 확인할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 하우징(예: 도 2의 하우징(11)); 광촉매 필터(예: 도 2의 광촉매 필터(240)); 상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서(예: 도 2의 제 1 센서(270)); 상기 하우징 내부에 공기를 유입하는 송풍팬(예: 도 2의 송풍팬(250)); 상기 광촉매 필터에 광을 조사하는 광원(예: 도 2의 광원(230)); 및 상기 송풍팬과 상기 광원의 구동을 제어하는 컨트롤러(예: 도 2의 컨트롤러(280));를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서와, 상기 하우징 외에 배치된 다른 적어도 하나의 센서(예: 도 3의 제 2 센서(22, 32))의 센서값의 차이 또는 센서값의 변화율에 기반하여 상기 광촉매 필터의 오염도를 판단하고, 상기 광촉매 필터의 오염도에 따라 상기 광촉매 필터를 재생시키는 것을 특징으로 하는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(10))를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 광촉매 필터는, 유체가 통과할 수 있는 내부 공간이 형성된 기재(예: 도 6의 기재(241)), 상기 내부 공간에 마련되는 복수의 광촉매 비드(예: 도 6의 비드(300)) 및 상기 기재와 연결되어 상기 유체의 흐름에 따라 열리거나 닫히는 개폐부(예: 도 6의 개폐부(244))를 포함하고, 상기 개폐부의 일 면에는 상기 개폐부가 닫혔을 때, 상기 비드에 도달하는 광량을 증가시키도록 빛을 반사시키기 위한 반사판(예: 도 6의 반사판(245))이 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기재는 상기 기재의 전면에 형성된 제 1 개구(예: 도 6의 제 1 개구(241a)) 및 상기 기재의 후면에 형성된 제 2 개구(예: 도 6의 제 2 개구(241b))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 개폐부는 상기 제 2 개구를 개방하거나 차단하도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 반사판은 상기 개폐부가 상기 제 2 개구를 차단시 상기 제 1 개구를 향할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 개폐부는 상기 송풍팬의 구동에 따른 공기의 흐름에 따라 열리거나 개폐되는 수동형 개폐부일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 비드는 광촉매 산화 현상을 일으켜 유체 상의 오염 성분을 분해하는 광촉매 물질과, 유체 상의 오염 물질을 흡착시키는 흡착제를 포함하는 하이브리드 비드일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 반사판은 광 산란 물질을 포함하거나 표면에 광을 산란시키기 위한 형상이 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 하우징에 상기 유체의 흐름에 따라 열리거나 닫히는 개폐부를 포함하고, 상기 개폐부의 일 면에는 상기 개폐부가 닫혔을 때, 상기 비드에 도달하는 광량을 증가시키도록 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 전자 장치의 공기 청정 모드 종료 후, 상기 제 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서에서 획득된 제 1 센서값 증가량이 상기 하우징 외에 배치된 적어도 하나의 센서로부터 획득된 제 2 센서값 증가량 보다 큰 경우 상기 광촉매 필터를 재생 시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 전자 장치의 공기 청정 모드 가동 중, 상기 제 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서에서 획득된 제 1 센서값 감소량이 상기 하우징 외에 배치된 적어도 하나의 센서로부터 획득된 제 2 센서값 감소량 보다 작은 경우 상기 광촉매 필터를 재생시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 광촉매 필터는 상기 컨트롤러에 의해 자동으로 재생될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 광원이 더 큰 광량의 빛을 발하도록 발광소자의 개수를 증가시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 광원이 더 큰 광량의 빛을 발하도록 발광소자의 세기를 증가시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 광원의 빛의 조사 방향을 변경할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 송풍팬에 의한 공기 유동 방향을 반대로 전환할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 광촉매 필터는 분리된 복수 개의 서브 필터를 포함하여 이루어지고, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 복수 개의 서브 필터의 전방 영역과 후방 영역을 스위칭할 수 있다.
이상에서 설명한 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 광촉매 필터 및그를 포함하는 전자 장치는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 문서에 개시된 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전자 장치: 10
외부 전자 장치: 20, 30
흡입구: 12
토출구: 13a, 13b
표시부: 15, 115
프리 필터: 210
헤파 필터: 220
광원: 230
광촉매 필터: 240
기재 : 241
제 1 개구: 241a
제 2 개구: 241b
개폐부: 244
반사판: 245
힌지부: 246
송풍팬: 250
제 1 센서: 270
컨트롤러: 280

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    하우징;
    광촉매 필터;
    상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서;
    상기 하우징 내부에 공기를 유입하는 송풍팬;
    상기 광촉매 필터에 광을 조사하는 광원; 및
    상기 송풍팬과 상기 광원의 구동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서와, 상기 하우징 외에 배치된 다른 적어도 하나의 센서의 센서값의 차이 또는 센서값의 변화율에 기반하여 상기 광촉매 필터의 오염도를 판단하고, 상기 광촉매 필터의 오염도에 따라 상기 광촉매 필터를 재생시키는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광촉매 필터는,
    유체가 통과할 수 있는 내부 공간이 형성된 기재;
    상기 내부 공간에 마련되는 복수의 광촉매 비드; 및
    상기 기재와 연결되어 상기 유체의 흐름에 따라 열리거나 닫히는 개폐부를 포함하고,
    상기 개폐부의 일 면에는 상기 개폐부가 닫혔을 때, 상기 비드에 도달하는 광량을 증가시키도록 빛을 반사시키기 위한 반사판이 형성된 전자 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기재는 상기 기재의 전면에 형성된 제 1 개구와 상기 기재의 후면에 형성된 제 2 개구를 포함하고,상기 개폐부는 상기 제 2 개구를 개방하거나 차단하도록 형성되며,
    상기 반사판은 상기 개폐부가 상기 제 2 개구를 차단시 상기 제 1 개구를 향하도록 상기 개폐부의 일면에 형성된 전자 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 개폐부는 상기 송풍팬의 구동에 따른 공기의 흐름에 따라 열리거나 개폐되는 수동형 개폐부인 전자 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 비드는 광촉매 산화 현상을 일으켜 유체 상의 오염 성분을 분해하는 광촉매 물질과, 유체 상의 오염 물질을 흡착시키는 흡착제를 포함하는 하이브리드 비드인 전자 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사판은 광 산란 물질을 포함하거나 표면에 광을 산란시키기 위한 형상이 형성된 전자 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징에 상기 유체의 흐름에 따라 열리거나 닫히는 개폐부를 포함하고,
    상기 개폐부의 일 면에는 상기 개폐부가 닫혔을 때, 상기 비드에 도달하는 광량을 증가시키도록 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하는 전자 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 전자 장치의 공기 청정 모드 종료 후, 상기 제 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서에서 획득된 제 1 센서값 증가량이 상기 하우징 외에 배치된 적어도 하나의 센서로부터 획득된 제 2 센서값 증가량 보다 큰 경우 상기 광촉매 필터를 자동으로 재생 시키는 전자 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 전자 장치의 공기 청정 모드 가동 중, 상기 제 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 센서에서 획득된 제 1 센서값 감소량이 상기 하우징 외에 배치된 적어도 하나의 센서로부터 획득된 제 2 센서값 감소량 보다 작은 경우 상기 광촉매 필터를 자동으로 재생 시키는 전자 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광촉매 필터는 상기 컨트롤러에 의한 재생 시기 판별에 기반하여 자동으로 재생되는 전자 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 광원이 더 큰 광량의 빛을 발하도록 발광소자의 개수를 증가시키는 전자 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 광원이 더 큰 광량의 빛을 발하도록 발광소자의 세기를 증가시키는 전자 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 광원의 빛의 조사 방향을 변경시키는 전자 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 송풍팬에 의한 공기 유동 방향을 반대로 전환하는 전자 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광촉매 필터는 분리된 복수 개의 서브 필터를 포함하여 이루어지고, 상기 광촉매 필터의 재생 모드 시, 상기 복수 개의 서브 필터의 전방 영역과 후방 영역을 스위칭하는 전자 장치.
  16. 광촉매 필터에 있어서,
    유체가 통과할 수 있는 내부 공간이 형성된 기재;
    상기 내부 공간에 마련되는 복수의 광촉매 비드; 및
    상기 기재와 연결되고 상기 유체의 흐름에 따라 열리거나 닫히는 개폐부를 포함하며,
    상기 개폐부의 일 면에는 상기 개폐부가 닫혔을 때, 상기 비드에 도달하는 광량을 증가시키도록 빛을 반사시키기 위한 반사판이 형성된 광촉매 필터.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기재는 상기 기재의 전면에 형성된 제 1 개구와 상기 기재의 후면에 형성된 제 2 개구를 포함하는 광촉매 필터.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 개폐부는 상기 제 2 개구를 개방하거나 차단하도록 형성된 광촉매 필터.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 반사판은 상기 개폐부가 상기 제 2 개구를 차단시 상기 제 1 개구를 향하는 광촉매 필터.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 비드는 광촉매 산화 현상을 일으켜 유체 상의 오염 성분을 분해하는 광촉매 물질과, 유체 상의 오염 물질을 흡착시키는 흡착제를 포함하는 하이브리드 비드인 광촉매 필터.

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