KR20220045794A - 강제 송풍식 마스크 및 이를 이용한 호흡용 공기 순환 방법 - Google Patents

Abstract

강제 송풍식 마스크는, 흡기된 공기를 정화하기 위한 필터(filter), 및 상기 필터를 통해 정화된 공기를 이동시킴으로써 공기를 공급하기 위한 팬을 포함하는 필터부; 상기 필터부에 의하여 공급된 공기가 수용되기 위한 에어포켓(air pocket)을 포함하며, 상기 에어포켓 내의 공기를 사용자가 흡입할 수 있도록 하기 위한 하나 이상의 흡입구 및 사용자의 날숨을 외부로 배출하기 위한 하나 이상의 배기구를 포함하고, 사용자의 얼굴에 밀착되도록 구성된 마스크 몸체; 및 상기 필터부에 의해 공급된 공기를 상기 에어포켓 내로 공급하도록 상기 필터부 및 상기 마스크 몸체를 연결하는 하나 이상의 송풍관을 포함하는 연결부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 하나 이상의 흡입구는, 상기 하나 이상의 흡입구를 통과하는 공기의 와류(渦流)가 형성되도록 소용돌이 형태로 배열될 수 있다.

Description

강제 송풍식 마스크 및 이를 이용한 호흡용 공기 순환 방법{MASK WITH FORCED AIR SUPPLY AND METHOD FOR CIRCULATING AIR FOR BREATHING USING THE SAME}

실시예들은 강제 송풍식 마스크 및 이를 이용한 호흡용 공기 순환 방법에 대한 것이다. 보다 구체적으로는, 실시예들은 외부 동력에 의해 필터링(filtering)된 공기를 강제 송풍하여 마스크 몸체에 주입함으로써 마스크 착용으로 인한 사용자의 호흡 곤란 문제를 해결하고 사용자의 원활한 외부 활동이 가능한 강제 송풍식 마스크와 이를 이용한 호흡용 공기 순환 방법에 대한 것이다.

황사 및 미세먼지 등으로 인한 공기 오염이 날로 심각해지면서, 호흡기를 보호하기 위하여 마스크를 착용해야 하는 경우가 늘어나고 있다. 특히, 최근에는 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)가 전세계적으로 창궐하여 많은 사람들의 생명과 건강을 위협하고 있어, 공공 장소에서의 마스크 착용이 의무화되는 등 앞으로는 호흡기 보호 및 전염병 예방을 목적으로 마스크를 착용하는 것이 일상화될 것으로 예상된다.

그런데, 마스크는 이를 착용한 사용자가 흡입하는 공기 내의 입자 등을 차단하는 것이므로, 차단 성능이 높을수록 호흡할 공기량이 부족하여 사용자가 호흡 곤란을 느끼는 문제가 있다. 마스크를 착용한 상태에서 격한 활동을 하거나 또는 마스크를 장시간 착용할 경우 호흡 곤란으로 인한 두통 등이 발생할 수 있고, 특히 폐활량이 성인보다 적은 아이들의 경우 장시간의 마스크 착용 시 폐와 심장에 악영향이 생길 수 있는 위험이 있다. 그러나, 호흡이 용이한 마스크를 착용하게 되면, 호흡은 쉬워지지만 마스크 착용의 본래 목적인 오염 물질의 차단이 충분히 달성되지 않는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 기술로, 등록특허공보 제10-1925388호는 송풍팬의 회전에 의하여 외부 공기가 흡입구로 틀어오는 형태의 송풍식 마스크를 개시한다. 그러나, 등록특허공보 제10-1925388호에 개시된 것과 같은 종래의 송풍식 마스크는, 안면 착용을 위해 크기가 제한적일 수 밖에 없는 마스크에 필터 및 송풍팬을 배치한 것이므로, 공급할 수 있는 공기량이 많지 않은 한계가 있다. 또한, 종래의 송풍식 마스크에서는 사용자의 날숨이 마스크 안쪽에 머물면서 필터링된 외부 공기와 섞이게 되어, 사용자가 자신의 날숨을 다시 들이마시게 되므로 호흡에 문제가 발생할 수 있다.

등록특허공보 제10-1925388호

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부 동력에 의해 필터링(filtering)된 공기를 강제 송풍하여 마스크 몸체에 주입함으로써, 마스크의 성능이 좋을수록 이와 비례하여 사용자의 호흡 곤란이 증가하는 종래의 문제점을 해결하고, 사용자의 호흡에 문제 없을 정도의 공기량의 송풍이 가능하면서 사용자가 쉽게 착용할 수 있는 외관을 가져 사용자의 원활한 외부 활동이 가능한 강제 송풍식 마스크와 이를 이용한 호흡용 공기 순환 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 강제 송풍식 마스크는, 흡기된 공기를 정화하기 위한 필터(filter), 및 상기 필터를 통해 정화된 공기를 이동시킴으로써 공기를 공급하기 위한 팬을 포함하는 필터부; 상기 필터부에 의하여 공급된 공기가 수용되기 위한 에어포켓(air pocket)을 포함하며, 상기 에어포켓 내의 공기를 사용자가 흡입할 수 있도록 하기 위한 하나 이상의 흡입구 및 사용자의 날숨을 외부로 배출하기 위한 하나 이상의 배기구를 포함하고, 사용자의 얼굴에 밀착되도록 구성된 마스크 몸체; 및 상기 필터부에 의해 공급된 공기를 상기 에어포켓 내로 공급하도록 상기 필터부 및 상기 마스크 몸체를 연결하는 하나 이상의 송풍관을 포함하는 연결부를 포함한다. 이때, 상기 하나 이상의 흡입구는, 상기 하나 이상의 흡입구를 통과하는 공기의 와류(渦流)가 형성되도록 소용돌이 형태로 배열된다.

일 실시예에서, 상기 마스크 몸체는, 사용자의 안면에 밀착되기 위한 테두리부를 포함하며, 상기 하나 이상의 배기구가 형성된 안면 밀착부; 상기 안면 밀착부에 결합되도록 구성되며, 상기 에어포켓에 상응하는 돌출부를 갖는 외측 커버; 및 상기 안면 밀착부 및 상기 외측 커버에 결합되도록 구성되며, 상기 하나 이상의 흡입구가 형성된 내측 커버를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 하나 이상의 흡입구는, 상기 내측 커버의 일 영역에 형성된 하나 이상의 제1 흡입구; 및 상기 하나 이상의 제1 흡입구를 둘러싸도록 배치되며 상기 일 영역을 중심으로 한 폐곡선을 따라 배열되는 하나 이상의 제2 흡입구를 포함한다. 이때, 상기 하나 이상의 제2 흡입구는 상기 내측 커버의 표면을 상기 표면에 경사진 방향으로 관통하여 형성된 것이다.

일 실시예에서, 상기 하나 이상의 배기구는, 사용자가 상기 마스크 몸체를 착용하였을 때 상기 하나 이상의 흡입구에 비해 사용자에게 가깝게 위치하도록 상기 테두리부에 형성된다. 이때, 상기 하나 이상의 배기구의 평균 직경은 상기 하나 이상의 흡입구의 평균 직경에 비해 크다.

일 실시예에서, 상기 필터부는, 내부에 상기 필터 및 상기 팬이 수용되며 외부에 하나 이상의 흡기구가 형성된 필터 본체를 더 포함한다. 이때, 상기 필터는, 상기 필터 본체에 탈착 가능하게 결합되며 지그재그 형상의 단면을 갖는다.

일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크는, 상기 팬은 상기 필터에 의하여 둘러싸여 상기 필터 내측에 위치하며, 상기 팬의 회전에 의해 공기 흐름을 생성하기 위한 하나 이상의 날개를 포함하고, 상기 날개 사이의 간격이 서로 상이한 복수 개의 영역으로 구분된다.

일 실시예에서, 상기 필터부는, 상기 팬에 전원을 공급하기 위한 하나 이상의 배터리를 더 포함하되, 상기 하나 이상의 배터리는 다른 배터리와 탈착 가능하게 구성되어 다른 배터리와 전기적으로 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 필터 본체에서 상기 흡기구가 형성된 일 방향의 표면은 굴곡지게 형성된다.

일 실시예에서, 상기 연결부는, 상기 에어포켓에 연결된 제1 송풍관; 상기 필터부에 연결된 제2 송풍관; 및 상기 제1 송풍관 및 상기 제2 송풍관에 각각 연결되며, 상기 제1 송풍관 또는 상기 제2 송풍관의 연결 위치를 조절 가능하도록 상기 제1 송풍관 또는 상기 제2 송풍관에 결합되는 복수 개의 홈이 형성된 길이 조절관을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 호흡용 공기 순환 방법은, 강제 송풍식 마스크의 필터부를 통해 흡기된 공기를 필터에 의해 정화시키는 단계; 상기 필터부의 팬을 회전시킴으로써, 상기 필터에 의해 정화된 공기를 송풍관 내로 공급하는 단계; 상기 송풍관을 통해 이동한 공기를, 사용자의 얼굴에 밀착되도록 구성된 마스크 몸체의 에어포켓 내부로 공급하는 단계; 상기 에어포켓 내의 공기를 사용자가 흡입할 수 있도록, 상기 마스크 몸체에 형성된 하나 이상의 흡입구를 통하여 상기 에어포켓 내의 공기를 사용자에게 공급하는 단계; 및 사용자의 날숨을 상기 마스크 몸체에 형성된 하나 이상의 배기구를 통하여 상기 마스크 몸체 외부로 배출하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 에어포켓 내의 공기를 사용자에게 공급하는 단계는, 소용돌이 형태로 배열된 상기 하나 이상의 흡입구를 통과하는 공기의 와류를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른 강제 송풍식 마스크와 이를 이용한 호흡용 공기 순환 방법에 의하면, 사용자의 안면에 착용하는 마스크 몸체와 별개로 외부의 필터(filter)에서 동력에 의해 필터링된 공기를 강제 송풍하여 마스크 몸체에 주입함으로써, 사용자가 활동을 하면서 호흡하는데 문제가 없을 정도의 공기량을 사용자에게 공급할 수 있다. 이를 통하여, 종래에 마스크의 성능이 좋을수록 사용자에게 공급되는 공기량은 적어져 사용자의 호흡이 불편하였던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 강제 송풍식 마스크와 이를 이용한 호흡용 공기 순환 방법에 의해 사용자에게 강제 송풍되는 공기는, 소용돌이 형태로 배열된 흡입구를 통하여 와류(渦流)를 형성하면서 모든 위치에서 균일하게 사용자에게 공급되고, 한편 사용자의 날숨은 배기구를 통하여 바로 마스크 몸체 외부로 배출된다. 따라서, 종래의 마스크와 같이 마스크를 착용한 사용자의 날숨이 마스크 내측에 잔류하고 있다가 사용자가 다시 이를 흡입하게 되는 문제가 발생되지 않는다.

나아가, 본 발명의 일 측면에 따른 강제 송풍식 마스크는 와류 형성을 위한 마스크 몸체가 사용자의 안면에 밀착되는 형상으로 되어 있으며, 또한 마스크 몸체 외부의 필터부는 사용자가 허리춤 등에 쉽게 착용할 수 있는 형태로 되어 있어, 사용자가 강제 송풍식 마스크를 착용한 상태에서도 원활하게 외부 활동이 가능한 이점이 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 분해 사시도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 분해 단면도이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체가 결합되어 사용자가 이를 착용한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 필터부의 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 필터부의 분해 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 필터부의 필터 몸체의 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 내측 커버에 형성된 흡입구를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 외측 커버의 후면을 나타내는 사시도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 외측 커버의 후면에 형성되는 공기 흐름을 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체에서 외측 커버, 안면 밀착부 및 내측 커버의 결합을 나타내는 부분 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 연결부의 송풍관의 결합 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 연결부의 송풍관의 길이 조절관을 나타내는 도면이다.
도 13은 사용자가 실시예들에 따른 강제 송풍식 마스크를 착용한 모습을 나타내는 개념도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.

본 명세서에서 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.

본 명세서에서 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션(section)들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

본 명세서에서 "아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90° 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.

다르게 정의하지는 않았지만, 본 명세서에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 사시도이며, 도 2는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크는 마스크 몸체(1) 및 외부의 필터(filter)부(미도시)에 의하여 필터링된 공기를 마스크 몸체(1) 내부로 공급하기 위한 연결부(2)를 포함한다. 필터부는 마스크 몸체(1)와 분리되어 위치하며, 예컨대, 사용자가 허리 등에 착용할 수 있도록 구성될 수 있다. 필터부에 대해서는 상세히 후술한다.

마스크 몸체(1)는 공기가 수용될 수 있는 에어포켓(air pocket)을 포함하고 있다. 동력을 이용하여 필터에 의해 필터링된 공기가 연결부(2)를 통해 에어포켓 내부로 주입되고, 에어포켓 내부의 공기가 마스크 몸체(1)의 흡입구(140)를 통하여 사용자에게 들숨으로써 들이마셔진다. 한편, 사용자가 내뱉은 날숨은 마스크 몸체(1)에서 사용자의 코와 입에 가깝게 형성된 배기구(130) 및 마스크 몸체(1) 에 형성된 배기 필터(111)를 통하여 마스크 몸체(1)의 외부로 배출된다.

일 실시예에서, 마스크 몸체(1)는 외측 커버(12), 안면 밀착부(13) 및 내측 커버(14)를 포함한다. 또한 일 실시예에서, 마스크 몸체(1)는 마스크 몸체(1)의 다른 부재들의 위를 덮으면서 연결부(2)에 결합되는 마스크 외피(11)를 더 포함할 수 있다.

외측 커버(12)는 일 부분이 사용자로부터 먼 방향으로 돌출되는 돌출부(120) 형태로 되어 있어, 돌출부(120)의 내측에 에어포켓이 형성되도록 하는 부분이다. 일 실시예에서, 마스크 외피(11)의 중앙 부분은 개구부(110) 형태로 되어 있으며, 마스크 외피(11)가 외측 커버(12)의 위(즉, 사용자로부터 먼 방향의 표면)을 덮되 외측 커버(12)의 돌출부(120)는 마스크 외피(11) 중앙의 개구부(110)를 통하여 외부로 노출될 수 있다.

마스크 외피(11)는 마스크 몸체(1)의 다른 부재들의 외부 표면을 덮도록 배치되어, 마스크 몸체(1)가 사용자에 의해 착용되었을 때의 외관을 정의한다. 즉, 외측 커버(12)의 돌출부(120)를 제외한 다른 부분은 마스크 외피(11)에 가려져 외부로 노출되지 않게 할 수 있다. 또한, 마스크 외피(11)는 교환이 가능하도록 마스크 몸체(1)의 다른 부재들에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

마스크 외피(11)의 적어도 일부 영역에는 배기 필터(111)가 형성되며, 배기 필터(111)는 마스크 몸체(1)를 착용한 사용자의 날숨이 외부로 배출될 때 배기 필터(111)를 통과하도록 함으로써 이를 정화하는 기능을 한다. 예를 들어, 배기 필터(111)는 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 재질로 된 부직포 필터, 정전집진 필터, 헤파(HEPA) 필터 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 배기 필터(111)는 마스크 외피(11)의 일부 영역을 대체하거나 또는 해당 영역에서 마스크 외피(11) 내에 삽입되거나 마스크 외피(11)의 내측면에 부착되는 형태로 위치할 수 있다.

도 1에 도시된 배기 필터(111)의 형상, 크기 및 배치는 예시적인 것으로서, 배기 필터(111)의 형상, 크기 및 배치는 이에 한정되는 것은 아니며 마스크 외피(11)를 구성하는 각 부분의 조립을 고려하여 적절한 하나 이상의 위치에 배기 필터(111)가 형성될 수 있다.

또한, 외측 커버(12)에는 연결부(2)의 송풍관(21)이 에어포켓에 연결될 수 있도록 하기 위한 하나 이상의 삽입구(121, 122)가 형성될 수 있다. 외측 커버(12)의 삽입구(121, 122)는 후술하는 안면 밀착부(13)의 삽입구(131, 132) 및 내측 커버(14)의 삽입구(141, 142)와 각각 정렬되어, 연결부(2)의 송풍관(21)이 이들 정렬된 삽입구를 통하여 외측 커버(12) 안쪽의 에어포켓에 연결되어 에어포켓 내부로 필터링된 공기를 공급할 수 있도록 한다.

일 실시예에서, 외측 커버(12)에는 하나 이상의 상단 삽입구(121) 및 하나 이상의 하단 삽입구(122)가 각각 형성되며, 연결구(2)의 송풍관(21) 역시 이에 상응하여 상단과 하단으로 분리되어 에어포켓에 연결될 수 있다. 그러나, 삽입구 또는 송풍관의 개수 및 배치는 이에 한정되는 것은 아니다. 도 2에서 상단 및 하단 삽입구(121, 122)는 외측 커버(12)의 가장자리가 일부 내측으로 후퇴한 형태로 형성되나, 이는 예시적인 것으로, 다른 실시예에서 상단 및 하단 삽입구(121, 122) 각각은 외측 커버(12)의 가장자리에 반원 형태로 형성되거나, 또는 외측 커버(12)의 일부를 관통하는 개구의 형태로 형성되는 것도 가능하다.

내측 커버(14)는 외측 커버(12)와 대향하여 위치하며 외측 커버(12)와 결합되도록 구성되면서, 사용자의 코와 입을 바로 덮도록 구성된 부분으로서 사용자가 숨을 쉴 수 있게 하는 하나 이상의 흡입구(140)를 포함한다. 하나 이상의 흡입구(140)는, 흡입구(140)를 통과하는 공기가 와류(渦流)를 형성하도록 그 크기, 개수 및 방향 등이 결정되며 소용돌이 형태로 배열될 수 있다. 사용자가 들숨을 들이마실 때 에어포켓 내부의 공기가 흡입구(140)를 통과하여 와류를 형성하면서 이동하므로, 균일한 공기 흡입이 가능하고 들숨과 날숨이 서로 섞이는 것을 방지할 수 있다.

내측 커버(14)에는, 송풍관(21)이 통과하기 위한 삽입구(141, 142)가 형성될 수 있다. 삽입구(141, 142)는, 내측 커버(14)가 안면 밀착부(13)에 결합되며 또한 외측 커버(12) 및 내측 커버(14)가 서로 결합되었을 때 외측 커버(121)의 삽입구(121, 122) 및 안면 밀착부(13)의 삽입구(131, 132)와 각각 정렬되는 위치에 형성될 수 있다.

안면 밀착부(13)는 내측 커버(14) 및 외측 커버(12)에 결합되도록 구성된다. 예를 들어, 안면 밀착부(13)는 서로 결합된 외측 커버(12)와 내측 커버(14)의 측면을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서는 안면 밀착부(13)를 사이에 두고 외측 커버(12)와 내측 커버(14)가 상호 결합될 수도 있다. 또한, 안면 밀착부(13)는 사용자의 안면에 밀착되기 위한 테두리부를 포함하여, 사용자의 코와 입을 둘러싸도록 안면 밀착부(13)의 테두리를 사용자의 안면에 밀착시킴으로써 사용자가 마스크 몸체(1)를 착용하도록 구성될 수 있다.

안면 밀착부(13)에는, 송풍관(21)이 통과하기 위한 삽입구(131, 132)가 형성될 수 있다. 삽입구(131, 132)는, 외측 커버(12) 및 내측 커버(14)가 서로 결합되었을 때 외측 커버(12)의 삽입구(121, 122) 및 내측 커버(14)의 삽입구(141, 142)와 각각 정렬되는 위치에 형성될 수 있다.

또한, 안면 밀착부(13)는 하나 이상의 배기구(130)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 배기구(130)는 사용자의 날숨을 마스크 몸체(1) 외부로 배출하기 위한 것이다. 날숨이 마스크 몸체(1) 내의 에어포켓으로 섞이지 않고 빠르게 외부로 배출되도록 하기 위하여, 배기구(130)는 후술하는 내측 커버(14)의 흡입구(140)에 비하여 평균 직경이 상대적으로 큰 개구의 형태를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 외측 커버(12), 안면 밀착부(13) 및 내측 커버(14)는 합성 수지 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 안면 밀착부(13)는 사용자의 얼굴에 직접 밀착되는 부분이므로, 안면 밀착부(13) 전체 또는 안면 밀착부(13)의 적어도 테두리 부분은 고무, 실리콘 등 유연한(flexible) 재질로 이루어질 수도 있다. 또한, 마스크 외피(11)는 마스크 몸체(1)의 외부 표면을 형성하는 것으로서 부직포 또는 천 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

연결부(2)는 필터링된 공기를 마스크 몸체(1)의 에어포켓으로 공급하기 위한 하나 이상의 송풍관(21-23)을 포함한다. 일 실시예에서, 연결부(2)는 마스크 몸체(1)의 각 부재에 형성된 삽입구(121, 122, 131, 132, 141, 142)를 통하여 에어포켓으로 연결되는 제1 송풍관(21)과, 필터링된 공기를 공급하는 필터부에 연결된 제2 송풍관(22), 및 제1 송풍관(21)과 제2 송풍관(22) 사이를 연결하는 길이 조절관(23)을 포함할 수 있다.

길이 조절관(23)은 제1 송풍관(21) 및/또는 제2 송풍관(22)의 결합 위치를 조절 가능하도록 구성된 부분으로서, 길이 조절관(23)을 이용하여 연결부(2)를 늘린 상태에서 마스크 몸체(1)를 사용자가 얼굴에 착용한 뒤, 다시 길이 조절관(23)을 이용하여 제1 송풍관(21)과 제2 송풍관(22) 사이의 간격이 좁아지도록 연결부(2)를 줄임으로써 마스크 몸체(1)를 얼굴에 쉽게 착용할 수 있다. 제1 송풍관(21)이 상단 송풍관과 하단 송풍관으로 구분되는 경우, 길이 조절관(23) 또한 이에 상응하여 상단과 하단에 각각 위치할 수 있다.

도 1에서, 연결부의 제1 송풍관(21)은 부분적으로 마스크 외피(11)에 덮이며 부분적으로 노출되도록 구성된다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 마스크 외피(11)는 길이 조절관(23)과 닿도록 연장되어 위치함으로써 제1 송풍관(21)을 완전히 덮거나, 또는 마스크 외피(11)가 길이 조절관(23)까지 덮도록 마스크 몸체(1)를 구성하는 것도 가능하다.

제2 송풍관(22)는 필터링된 공기를 공급하는 필터부에 직접 연결되거나 또는 다른 추가적인 송풍관(미도시)을 통하여 필터부에 연결되며, 필터로부터 공급된 공기를 제1 송풍관(21)에 공급하는 역할을 한다. 일 실시예에서, 제2 송풍관(22)은 사용자의 귀에 걸쳐지며 사용자의 귀 뒤를 통하여 필터부에 연결되도록 C자 형태로 구부러진 형상을 가질 수 있으며, 그 양단이 각각 상단과 하단의 제1 송풍관(21)에 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 제2 송풍관(22)은 필터부에 연결되기 위하여 사용자의 머리 부분으로부터 후방 또는 하방으로 분기되는 분기관(220)을 포함할 수 있으며, 분기관(220)이 직접 또는 다른 추가적인 송풍관을 통하여 필터부에 연결되어 필터링된 공기를 공급받을 수 있다. 필터링된 공기를 원활하게 공급받기 위하여, 제2 송풍관(22)의 직경은 제1 송풍관(21)의 직경에 비해 클 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일 실시예에서, 분기관(220)의 끝은 마감 덮개(221)와 결합될 수 있도록 구성되어, 제2 송풍관(22)을 사용하지 않는 경우에는 마감 덮개(221)로 분기관(220) 끝을 막아 이물질이나 외기가 송풍관(21-23) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 양 귀에 걸쳐진 제2 송풍관(22) 중 어느 하나는 필터부에 연결하여 사용하고, 사용하지 않는 제2 송풍관(22)은 그 끝을 마감 덮개(221)로 막아둘 수 있다.

또한 일 실시예에서, 제2 송풍관(22)은 그 외부 표면에 형성된 하나 이상의 고리(222)를 포함한다. 고리(222)는 이에 스트랩(strap) 등을 연결하여 마스크 몸체(1)를 들거나 거는 것이 쉽게 하기 위한 것이다. 예를 들어, 사용자의 양쪽 귀에 걸리는 한 쌍의 제2 송풍관(22)에 각각 고리(222)를 형성하고, 스크랩의 양 끝을 두 개의 제2 송풍관(22)의 고리(222)에 각각 연결함으로써, 스트랩이 사용자의 목 뒤에 걸리도록 할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 마스크 몸체(1)를 착용하지 않을 경우에도 스트랩을 이용하여 마스크 몸체(1)를 목에 걸 수 있으므로 마스크 몸체(1)의 소지가 용이한 이점이 있다.

도 3a는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 분해 단면도이며, 도 3b는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체가 결합되어 사용자가 이를 착용한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 3a를 참조하면, 일 실시예에서 마스크 외피(11)의 내측면(즉, 마스크 몸체를 착용한 사용자를 향하는 방향의 표면)에는 마스크 외피(11)를 외측 커버(12)에 결합하기 위한 링 형상의 부재(113)가 위치하며, 외측 커버(12)에는 링 형상의 부재(113)가 삽입되어 고정되기 위한 홈(123)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 링 형상의 부재(113)는 마스크 외피(11) 중앙부의 개구부(110)의 테두리 안쪽에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 일 실시예에서, 외측 커버(12)의 상부면(즉, 사용자로부터 먼 방향의 표면)에는 결합 고리(124)가 위치하며, 마스크 외피(11)의 내측면에는 결합 고리(124)가 결합되기 위한 개구부(124)가 형성될 수 있다. 결합 고리(124)는 전술한 부재(113)와 마찬가지로 링 형상으로 형성되며 개구부(124) 역시 이에 상응하는 링 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 외측 커버(12)의 일 영역에만 결합 고리(124)를 형성할 수도 있다.

외측 커버(12)는 적어도 일부 영역에서 사용자로부터 먼 방향으로 돌출된 형상을 가지며, 그 결과 외측 커버(12)의 안쪽에 에어포켓(125)에 해당하는 공간이 형성된다. 외측 커버(12), 안면 밀착부(13) 및 내측 커버(141)의 정렬된 삽입구(121, 131, 131) 및 삽입구(122, 132, 142)를 통하여 송풍관이 에어포켓(125)에 연결되어, 필터링된 공기를 에어포켓(125) 내로 공급할 수 있다.

일 실시예에서, 안면 밀착부(13)는 사용자의 코와 눈 주변에서 사용자의 얼굴이 밀착되는 테두리부(133)를 포함한다. 테두리부(133)는 고무, 실리콘 등 유연한 재질로 되어 있어, 사용자의 얼굴에 밀착되어 사용자와 코와 입 부분을 밀폐시킴으로써 외부의 공기가 사용자의 코나 입으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 에어포켓 내부의 공기는 사용자(10)의 들숨 시 흡입구(140)를 통해 이동하여 사용자(10)에게 흡입된다. 한편, 사용자(10)의 날숨은 안면 밀착부(13)의 배기구(130)를 통과한 후 마스크 외피(11)의 배기 필터(111)를 통하여 마스크 몸체 외부로 배출된다. 이때, 사용자의 날숨이 에어포켓 내부로 혼입되는 것을 방지하도록, 배기구(130)로부터 사용자(10)까지의 거리(d₁)는 내부 커버(14)의 흡입구(140)로부터 사용자(10)까지의 거리(d₂)에 비해 작다. 즉, 흡입구(140)에 비해 배기구(130)가 사용자(10)에게 더 가까이 위치한다.

또한, 에어포켓 내부에는 정화된 공기가 주입되면서 양(+)의 압력이 형성되므로, 에어포켓 내(즉, 외부 커버(12)와 내부 커버(14) 사이)의 공기 압력이 내부 커버(14) 안쪽의 공기 압력에 비해 크다. 이상의 배기구(130) 위치 및 에어포켓의 공기 압력으로 인하여 사용자의 날숨이 흡입구(140)를 통해 에어포켓 내로 들어가지 않고, 사용자가 내뱉은 날숨은 배기구(130)를 통해 배출되므로 종래의 마스크와 같이 사용자가 자신의 날숨을 다시 들이마시는 문제를 해결할 수 있다.

일 실시예에서, 하나 이상의 배기구(130)의 평균 직경은 하나 이상의 흡입구(140)의 평균 직경보다 크도록 구성된다. 예를 들어, 하나 이상의 배기구(130)의 평균 직경은 하나 이상의 흡입구(140)의 평균 직경의 3배에서 15배 사이의 값을 가질 수 있다. 또는/또한, 복수 개의 배기구(130) 각각의 면적을 합한 총 배기 면적은, 복수 개의 흡입구(140) 각각의 면적을 합한 총 흡입 면적 이상이 되도록 각 배기구(130) 및 각 흡입구(140)의 직경을 결정할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 배기구(130) 및 흡입구(140)의 직경은 본 명세서에 기재된 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.

이상의 구성으로 인하여, 사용자(10)의 날숨은 흡입구(140)에 비해 더 크고 또는/또한 더 가까운 배기구(130)를 통하여 즉각 마스크 몸체(1)의 외부로 배출될 수 있다. 이상의 설명에서 사용자(10)까지의 거리(d₁, d₂)는 사용자(10)의 코 위치를 기준으로 정의되었으나, 이는 예시적인 것으로서, 사용자(10)의 입 또는 다른 부분을 기준으로 거리를 정의할 수도 있다. 한편, 흡입구(140)는 흡입구(140)를 통과하는 공기의 와류를 형성하도록 소용돌이 형태로 배치되며, 이에 대해서는 도 7을 참조하여 상세히 후술한다.

도 4는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 필터부의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 필터부(3)는 필터 본체(30)를 포함한다. 필터 본체(30)는 합성 수지, 금속 또는 다른 적절한 재질로 이루어지며, 필터 본체(30) 내에는 흡기된 공기를 정화하기 위한 필터(미도시) 및 정화된 공기를 이동시키는 팬(미도시)이 수용될 수 있다. 필터와 팬에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.

필터 본체(30)의 외부 표면에는 하나 이상의 흡기구(300)가 형성된다. 흡기구(300)는 팬의 동작에 의하여 외부의 공기가 필터 본체(30) 내로 흡입되도록 하기 위한 부분이다. 흡기구(300)를 통해 필터 본체(30) 내부로 유입된 공기는 필터부의 필터에 의하여 정화되며, 정화된 공기는 팬의 동작에 의하여 송풍관(24)을 통해 마스크 몸체로 주입될 수 있다. 도 4에서 흡기구(300)는 일 방향으로 연장되는 슬릿(slit)의 형태를 가지나, 흡기구(300)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 필터 본체(30)의 일부는 배터리(301)로 되어 있거나, 또는 필터 본체(30) 내에 부분적으로 배터리(301)가 수용될 수 있다. 배터리(301)는 필터부의 팬에 전력을 공급하는 역할을 한다.

일 실시예에서, 필터 본체(30)의 일 방향의 표면은 굴곡지게 형성될 수 있다. 필터 본체(30)의 일 영역을 굴곡지게 형성함으로써, 굴곡의 안쪽 방향을 사용자의 몸(예컨대, 허리춤)에 밀착시키고 벨트나 스트랩 등 고정 수단을 이용하여 고정시킴으로써, 사용자가 필터 본체(30)를 용이하게 착용할 수 있다. 또한, 필터 본체(30)의 일부를 굴곡지게 함으로써, 필터 본체(30)가 바닥면에 놓였을 때 흡기구(300)가 바닥에 밀착되어 공기 흐름이 막히는 것을 방지할 수 있는 이점도 있다. 이때 곡률 반경(R)은 필터 본체(30)의 크기의 1배 내지 5배 사이의 값일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 4에서는 곡률 반경(R)의 중심을 기준으로 필터 본체(30)의 바깥쪽 방향의 면에 흡기구(300)가 형성된 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로서, 흡기구(300)는 굴곡을 가진 면 중 내측면 및/또는 외측면에 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 필터 본체(30)에 구비된 배터리(301)는 연결 단자(311)를 이용하여 하나 이상의 추가적인 배터리(302)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 각 배터리(301, 302)는 연결 단자(311)를 통해 전기적인 병렬 연결을 형성하여, 따라서 하나 이상의 배터리를 추가하여 동일 출력을 더 오랜 시간 동안 공급할 수 있다. 마찬가지로, 추가적인 배터리(302) 역시 이에 구비된 연결 단자(311)를 이용하여 하나 이상의 다른 추가적인 배터리(303)에 연결될 수 있으며, 따라서 필터 본체(30)에 결합하여 사용할 수 있는 배터리의 개수는 특별히 제한되지 않는다.

일 실시예에서, 필터 본체(30)에는 필터부(3)의 동작 상태나 배터리(301) 잔량 등을 표시하기 위한 표시부(312), 배터리(301)의 전력을 다른 장치에도 출력할 수 있도록 하기 위한 외부 출력 단자(313), 외부 전원에 의해 배터리(301)를 충전하기 위한 충전 단자(314), 및/또는 전원 출력 여부 및 강도나 필터부(3)의 동작 상태를 조절하기 위한 조작부(315) 등이 더 위치할 수 있다. 이상의 소자들은 배터리(301)에 전기적으로 연결되어 배터리(301) 상에 위치할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 소자들은 필터 본체(30)의 다른 상이한 위치에 형성될 수도 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 필터부의 분해 사시도이며, 도 6은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 필터부의 필터 몸체의 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 필터부(3)의 필터 본체(30) 내에는 외부 공기를 정화하기 위한 필터(32)와, 외부 공기를 필터 본체(30) 내로 끌어들이고 정화된 공기를 마스크 몸체로 공급하기 위한 팬(33)이 수용된다. 또한, 필터 본체(30) 내에는 배터리(301)로부터 공급된 전력을 이용하여 팬(33)을 회전시키기 위한 모터(31)가 더 위치하며, 모터(31)에 연결된 회전 축(34)에 원통 형태의 팬(33)이 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 모터(31)는 제어가 용이하며 소비 전력이 적은 브러시리스 모터(Brushless Direct Current motor,　BLDC motor)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

필터(32)는 필터 본체(30) 내부에 수용되며 내부에 팬(33)을 수용할 수 있는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 필터(32)는 속이 빈 원통 형상을 가지며, 비어 있는 원통의 내부에 모터(31), 회전축(34) 및 팬(33)이 상호 결합되어 위치할 수 있다. 한편, 원통의 길이 방향에 수직한 방향의 필터(32)의 단면은 지그재그(zigzag) 형태의 단면을 가져, 흡기구(300)를 통해 필터 본체(30) 내부로 유입된 공기와 필터(32)의 접촉 면적이 증가되도록 할 수 있다. 또한, 필터(32)는 필터 본체(30)를 열고 교체할 수 있도록 구성될 수 있다.

팬(33)은 원통 형상의 몸체의 외주부를 따라 나사선 형태로 형성된 하나 이상의 날개(330)를 포함하며, 각각의 날개(330)는 팬(33)이 회전축(34)을 중심으로 회전하는 경우 날개(330)와 날개(330) 사이의 공기를 팬(33)의 상부(즉, 도면의 우측)으로 이동시키는 공기 흐름을 발생시킨다. 팬(33)의 회전에 의해 발생된 공기 흐름에 의하여 송풍관(24, 36, 38) 내로 공기가 주입될 수 있다.

일 실시예에서, 팬(33)은 영역 별로 날개(330) 사이의 간격이 상이하도록 구성될 수도 있다. 이는 팬(33)의 하부(즉, 도면의 좌측)에서 상부(즉, 도면의 우측)으로 갈수록 가속된 공기 흐름을 형성함으로써, 팬(33)의 회전에 의해 효율적으로 많은 양의 공기를 공급하기 위한 것이다. 예를 들어, 팬(33)은 날개(330) 사이의 간격(d₃)이 상대적으로 작은 제1 영역(33-1)과, 날개(330) 사이의 간격(d₄)이 상대적으로 큰 제2 영역(33-2)으로 구분될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 팬(33)은 더 많은 수의 영역으로 구분될 수도 있고, 또한 팬(33)의 일 영역(33-1)으로부터 다른 영역(33-2)에 이르기까지 날개(330) 사이의 간격이 점진적으로 증가하거나 감소하도록 구성될 수도 있다.

또한, 도면에 도시된 실시예에서는 팬(33)의 제1 영역(33-1)의 날개(330) 사이의 간격(d₃)이 제2 영역(33-2)의 날개(330) 사이의 간격(d₄)에 비해 상대적으로 작지만, 다른 실시예에서는 제1 영역(33-1)의 날개(330) 사이의 간격(d₄)이 제2 영역(33-2)의 날개(330) 사이의 간격(d₃)에 비해 상대적으로 크게 구성되는 것도 가능하다.

일 실시예에서, 팬(33)에 의해 발생된 공기 흐름을 통해 공기가 주입되는 송풍관(36, 38)은 서로 직경이 상이한 복수 개의 종류로 구성될 수 있다. 또한, 각각의 송풍관(36, 38)은 이에 대응되는 연결구(35, 37)에 의하여 필터 본체(30)에 결합될 수 있다. 연결구(35, 37)는 필터 본체(30)로부터 토출되는 공기 흐름을 송풍관(36, 38) 내로 연결하기 위한 것으로서 필터 본체(30) 방향으로부터 송풍관(36, 38) 방향으로 갈수록 직경이 작아지는 깔대기 형태를 가질 수 있다.

예를 들어, 팬(33)에 의해 공급되는 공기량에 따라 공기량이 상대적으로 적을 경우 제1 송풍관(36)을 제1 연결구(35)에 의해 필터 본체(30)에 결합하여 사용하고, 공급되는 공기량이 상대적으로 많을 때는 대용량에 해당하는 제2 송풍관(38)을 제2 연결구(37)에 필터 본체(30)에 결합하여 사용할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서, 필터 본체(30)에 결합되는 송풍관의 종류나 그 결합 방식은 실시예들에 따라 상이할 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 내측 커버에 형성된 흡입구를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 내측 커버(14)에는 이를 관통하는 흡입구(140)들이 형성되어 있는데, 흡입구(140)들은 이를 통과하는 공기 흐름에 와류가 형성되도록 소용돌이 형태로 배열된다. 소용돌이 형태의 배열의 일 예로서, 내측 커버(14)에 형성된 흡입구(140)들은 하나 이상의 제1 흡입구(1401) 및 하나 이상의 제2 흡입구(1402)로 구분될 수 있다. 제1 흡입구(1401)는 내측 커버(14)의 일 영역(14-1)에 형성되는 것으로서, 예컨대, 내측 커버(14)의 중앙에 형성될 수 있다. 한편, 제2 흡입구(1402)는 제1 흡입구(1401)를 둘러싸도록 배치되며, 제2 흡입구(1402)가 형성된 영역(14-2)은 제1 흡입구(1401)가 형성된 영역(14-1)을 중심으로 한 폐곡선 상에 위치한다. 이때 폐곡선은 원 또는 타원 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 폐곡선은 부분적으로 직선인 구간 및/또는 부분적으로 곡선인 구간을 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 제1 흡입구(1401)들은 제1 흡입구(1401)들 중에서도 안쪽에 위치하는 제1 흡입구(1401)를 에워싸는 형태로 바깥쪽의 제1 흡입구(1401)들이 동심원, 타원 또는 임의의 폐곡선 형태로 배열될 수 있으며, 하나 이상의 열로 배열될 수 있다. 또한, 이때 제2 흡입구(1402)들은 제1 흡입구(1401)들을 에워싸는 동심원, 타원 또는 임의의 폐곡선 형태로 배열될 수 있으며, 마찬가지로 하나 이상의 열로 배열될 수 있다.

또한 일 실시예에서, 제1 흡입구(1401)가 형성된 영역(14-1)을 둘러싸고 제2 흡입구(1402) 외에 제3 흡입구(1403) 및/또는 제4 흡입구(14-4)가 더 형성될 수도 있다. 제2 내지 제4 흡입구(1402-1404)는, 제1 흡입구(1401)가 형성된 영역(14-1)을 둘러싸는 폐곡선을 따라 위치하는 각 영역(14-2 내지 14-4) 내에 배치된다. 또한, 각각의 영역(14-2 내지 14-4) 내에서도 제1 흡입구(1401)가 형성된 영역(14-1)을 둘러싸는 형태로 제2 내지 제4 흡입구(1402-1404)들이 배치될 수 있다.

각각의 흡입구(1401-1404)들은, 도 7의 좌측에 도시된 것과 같이 흡입구(140)가 형성된 위치의 내측 커버(14)의 표면에 일정 각도(θ)만큼 경사진 방향으로 내측 커버(14)를 관통하도록 형성되어 방향성을 갖는다. 즉, 각각의 흡입구(140)는 내측 커버(14)의 바깥쪽(즉, 사용자로부터 먼 쪽)으로부터 내측 커버(14)의 안쪽(즉, 사용자를 향하는 쪽)을 향하면서 내측 커버(14)의 표면을 이에 경사진 방향으로 관통한다. 내측 커버(14)의 표면에 대한 각 흡입구(140)의 경사각(θ)은 흡입구(140)가 형성된 위치에 따라 상이할 수 있다. 예컨대, 내측 커버(14)의 중앙으로부터 더 멀리 위치하는 흡입구(140)일수록 흡입구(140) 표면에 대한 경사각(θ)이 크도록 내측 커버(14)의 표면을 관통하여 각 흡입구(140)가 형성될 수 있다.

이상의 구성을 종합하면, 하나 이상의 제1 흡입구(1401), 하나 이상의 제2 흡입구(1402), 하나 이상의 제3 흡입구(1403) 및 하나 이상의 제4 흡입구(1404) 들은 전체적으로 보아 중앙의 흡입구들을 그 주변의 흡입구들이 하나 이상의 열을 형성하면서 둘러싸는 동심원 형태로 배열되되, 각 흡입구는 내측 커버(14)의 표면을 관통하는 방향에 있어서 방향성을 가지므로 이들 흡입구(1401-1404)들이 전체적으로 소용돌이 형태로 배열된다. 이는, 흡입구(1401-1404)를 통과하는 공기가 소용돌이의 회전 방향을 따라 회전하면서 와류를 형성하도록 하는 역할을 하며, 이를 통해 내측 커버(14)의 각 영역(14-1 내지 14-4)을 공기가 균일하게 통과할 수 있도록 한다.

도 8은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 외측 커버의 후면을 나타내는 사시도이며, 도 9는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체의 외측 커버의 후면에 형성되는 공기 흐름을 나타내는 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 전술한 내측 커버의 흡입구 배치를 통한 공기 흐름에 대응되도록, 외측 커버(12)의 내측면(즉, 사용자를 향하는 면)에도 와류 형성을 위한 구조물들이 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 외측 커버(12)는 송풍관이 삽입될 각 삽입구(121, 122)에 대응하여 각 삽입구(121, 122)의 일측 또는 양측에 형성되어 외측 커버(12)의 안쪽으로 돌출된 가이드(guide)판(1201, 1202)을 포함할 수 있다. 또한, 외측 커버(12)는 각 삽입구(121, 122) 사이의 외측 커버(12)의 내벽으로부터 안쪽으로 돌출된 가이드판(1203) 및/또는 외측 커버(12)의 중앙에 형성되며 상호 교차하는 한 쌍의 판으로 된 열 십(十)자 형태의 가이드판(1204)을 더 포함할 수도 있다.

외측 커버(12)의 내측면에 형성된 각 가이드판(1201-1204)은, 외측 커버(12) 전체적으로 볼 때 일 방향(예컨대, 반시계 방향)으로 공기 흐름이 형성되도록 굴곡진 형상을 갖는다. 그 결과, 외측 커버(12)의 삽입구(121, 122)를 통하여 에어포켓 내부로 주입된 공기는, 삽입구(121, 122)로부터 에어포켓 내부로 이어지는 각 가이드판(1201-1204)과 부딪히면서 도 9에 도시된 것과 같이 일 방향(예컨대, 반시계 방향)으로 회전하는 공기 흐름을 형성하게 된다. 이러한 공기 흐름이 도 7을 참조하여 전술한 흡입구(140)의 배치 및 형상과 맞물려, 에어포켓 내부의 공기가 와류를 형성하면서 사용자에게 흡입되도록 하는 기능을 할 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 마스크 몸체에서 외측 커버, 안면 밀착부 및 내측 커버의 결합을 나타내는 부분 단면도이다.

도 10을 참조하면, 외측 커버(12)의 후면(즉, 사용자를 향하는 표면)과 내측 커버(14)의 상부면(즉, 사용자로부터 먼 방향의 표면) 사이의 공간이 에어포켓에 해당하며, 상호 간에 정렬된 외측 커버(12)의 삽입구(121), 안면 밀착부의 삽입구(131) 및 내측 커버(14)의 삽입구(141)를 통해 에어포켓 내로 정화된 공기가 주입된다. 에어포켓 내에 공급된 정화된 공기는, 외측 커버(12)의 후면과 내측 커버(14)에 경사지게 형성된 흡입구(140)로 인하여 와류를 형성하면서 사용자에게 들숨으로 흡입된다.

한편, 외측 커버(12)와 내측 커버(13)는 상호 간에 맞물리게 결합되며, 사용자의 얼굴에 밀착되기 위한 테두리부(133)를 포함하는 안면 밀착부가 상호 결합된 외측 커버(12) 및 내측 커버(13)의 외부를 둘러싸는 형태로 결합된다. 상호 간의 결합을 위하여, 일 실시예에서 내측 커버(14)는 외측 커버(12)에 형성된 홈에 맞물리는 형상으로 된 돌출부(146)를 포함한다. 또한, 안면 밀착부는 내측 커버(14)에 외부 표면에 형성된 홈에 맞물리는 형상으로 된 돌출부(126)를 포함한다.

그러나 이는 예시적인 것으로서, 내측 커버(14), 외측 커버(12) 및 안면 밀착부는 본 명세서의 실시예들에 기재된 것과 다른 상이한 방식으로 상호 간에 결합될 수도 있다. 예를 들어, 도 10에서 안면 밀착부는 내측 커버(14)의 외부 표면에 결합되었으나, 다른 실시예에서 안면 밀착부는 외측 커버(12)의 외부 표면에 결합될 수도 있다. 또한, 도 10에서는 내측 커버(14)와 외측 커버(12)가 직접 결합되나, 다른 실시예에서는 내측 커버(14)와 외측 커버(12)의 사이에 안면 밀착부의 적어도 일부가 배치되는 형태로 내측 커버(14)와 외측 커버(12)가 결합되는 것도 가능하다.

도 11은 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 연결부의 송풍관의 결합 구조를 나타내는 도면이다.

도 11의 (a)는 송풍관의 분기관(220)이 마감 덮개(221)와 결합되는 형태를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 분기관(220)은 그 끝 또는 끝 부분에 인접하여 형성된 돌기(2201)를 포함하며, 마감 덮개(221)는 그 표면의 일 영역이 내측으로 함몰되어 형성된 홈(2211)을 포함한다. 분기관(220)의 돌기(2201)를 마감 덮개(221)의 홈(2211)에 삽입함으로써, 분기관(220)의 끝을 마감 덮개(221)로 막을 수 있다. 이상의 결합 방식은, 분기관(220)과 마감 덮개(221)의 결합뿐만 아니라 연결부의 하나 이상의 송풍관과 다른 송풍관의 연결에도 적용될 수 있다.

도 11의 (b)는 두 개의 송풍관(24, 25)이 체결관(26)을 이용하여 결합되는 것을 나타내는 사시도이며, 도 11의 (c)는 체결관(26) 내의 홈이 복수 개인 형태의 단면도이다. 도시되는 바와 같이, 체결관(26)의 내측에는 하나 이상의 홈이 형성되어 있으며, 각 송풍관(24, 25)의 끝 또는 끝 부분에 인접하여 형성된 돌기(2501)를 체결관(26)의 홈 내에 삽입하는 방식으로 체결관(26)을 이용하여 두 개의 송풍관(24, 25)을 연결할 수 있다. 이러한 연결 방식은 도 13을 참조하여 후술하는 연결부의 형태에서 임의의 두 송풍관 사이의 연결에 적용될 수 있다.

도 12는 일 실시예에 따른 강제 송풍식 마스크의 연결부의 송풍관의 길이 조절관을 나타내는 도면으로서, 도 12의 (a)는 길이 조절관(23) 내로 송풍관(21)이 삽입되기 전의 상태를 나타내며, 도 12의 (b)는 길이 조절관(23) 내로 송풍관(21)이 삽입된 상태를 나타낸다.

도 12에 도시된 길이 조절관(23)을 이용한 결합 방식은, 도 11을 참조하여 전술한 체결관을 이용한 결합에 있어서 체결관 내의 홈을 복수 개로 하여 결합 길이의 조절이 가능하게 한 것이다. 즉, 길이 조절관(23)의 내측에는 상호 간에 간격을 두고 이격하여 배치된 복수 개의 홈(2301)이 형성된다. 한편, 길이 조절관(23)에 삽입될 송풍관(21)은 그 끝 또는 끝 부분에 인접하여 형성된 돌기(2101)를 포함한다.

이때, 송풍관(21)의 돌기(2101)가 길이 조절관(23) 내측의 홈(2301)에 걸리도록 송풍관(21)을 길이 조절관(23) 내로 삽입함으로써, 송풍관(21)을 길이 조절관(23) 및 이에 연결된 송풍관(22)과 결합시킬 수 있다. 또한, 송풍관(21)의 돌기(2101)가 길이 조절관(23) 내측의 복수 개의 홈(2301) 중 어느 홈(2301)에 걸리도록 하는지에 의하여, 송풍관(21)과 송풍관(22) 사이의 간격을 조절하면서 송풍관(21)을 길이 조절관(23)에 결합시킬 수 있다.

도 13은 사용자가 실시예들에 따른 강제 송풍식 마스크를 착용한 모습을 나타내는 개념도이다.

도 13의 (a)를 참조하면, 사용자는 마스크 몸체를 착용한 후 양 귀에 걸쳐지는 송풍관 중 어느 하나의 송풍관 만을 필터부에 연결하여 사용할 수 있다. 이 경우, 필터부에 연결된 송풍관(25)은 체결관(26)을 통하여 마스크 몸체의 어느 한 방향의 송풍관(22)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 송풍관(22)은 공기를 공급받기 위한 분기관(220)을 포함하고, 분기관(220)이 체결관(26)을 통하여 송풍관(25)에 연결될 수도 있다. 송풍관(22)은 길이 조절관(23)을 통해 마스크 몸체의 내측에 위치한 송풍관과 연결되어, 송풍관(25)으로부터 공급된 정화된 공기를 마스크 몸체 내의 에어포켓에 공급할 수 있다.

또한 도 13의 (b)를 참조하면, 사용자는 마스크 몸체를 착용한 후 양 귀에 걸쳐지는 송풍관 모두를 필터부에 연결하여 사용할 수도 있다. 이 경우, 사용자의 귀 양쪽에 위치한 각 송풍관(22)의 분기관(220)이 체결관(26)을 통하여 송풍관(25)에 각각 연결될 수 있으며, 한 쌍의 송풍관(25)은 분기관(27)을 통하여 대용량 송풍관(28)에 연결될 수 있다.

분기관(27)은 체결관(26)과 동일한 구성을 가지면서 한 방향에는 1개의 관이 연결되고 반대 방향에는 2개의 관이 연결되도록 한 것이므로, 분기관(27)의 내부 구성에 대해서는 자세한 설명을 생략한다. 또한, 송풍관(28)은 송풍관(25)에 비하여 많은 양의 공기를 운반할 수 있도록 직경을 키운 관으로서, 예컨대, 도 5를 참조하여 전술한 제1 송풍관(36)이 도 13의 (b)의 송풍관(25)에 해당하며, 도 5를 참조하여 전술한 대용량의 제2 송풍관(38)이 도 13의 (b)의 송풍관(28)에 해당하는 것일 수 있다.

한편, 사용자는 도 13의 (a)와 같은 착용 상태에서 필터부에 연결되지 않는 부분의 송풍관(22)의 끝을 도 13의 (c)에 도시된 것과 같이 마감 덮개(221)로 막아둘 수 있다. 예를 들어, 송풍관(22)에서 필터부에 연결되기 위한 분기관(220)의 끝에 마감 덮개(221)를 결합할 수 있다. 또한, 강제 송풍식 마스크를 사용하지 않는 경우에도 송풍관(22)의 끝을 마감 덮개(221)로 막아둘 수 있다. 송풍관(22)과 마감 덮개(221)의 결합 방식은 도 11의 (a)를 참조하여 전술하였으므로, 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 측면에 따른 호흡용 공기 순환 방법은, 이상에서 설명한 실시예들에 따른 강제 송풍식 마스크를 이용하여 수행될 수 있다.

도 1 및 도 4를 참조하여 설명하면, 일 실시예에 따른 호흡용 공기 순환 방법은, 강제 송풍식 마스크의 필터부(3)를 통해 흡기된 공기를 필터(31)에 의해 정화시키는 단계, 필터부(3)의 팬(33)을 회전시킴으로써 정화된 공기를 송풍관(21-23) 내로 공급하는 단계, 송풍관(21-23)을 통해 이동한 공기를 마스크 몸체(1)의 에어포켓 내부로 공급하는 단계, 에어포켓 내의 공기를 사용자가 흡입할 수 있도록 마스크 몸체(1)에 형성된 하나 이상의 흡입구(140)를 통해 공기를 사용자에게 공급하는 단계, 및 사용자의 날숨을 마스크 몸체(1)에 형성된 배기구(130) 및 배기 필터(111)를 통해 마스크 몸체(1) 외부로 배출하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 에어포켓 내의 공기를 사용자에게 공급하는 단계는, 소용돌이 형태로 배열된 흡입구(140)에 의해 흡입구(140)를 통과하는 공기의 와류를 형성하는 과정을 수반할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

1. 흡기된 공기를 정화하기 위한 필터, 및 상기 필터를 통해 정화된 공기를 이동시킴으로써 공기를 공급하기 위한 팬을 포함하는 필터부;
   상기 필터부에 의하여 공급된 공기가 수용되기 위한 에어포켓을 포함하며, 상기 에어포켓 내의 공기를 사용자가 흡입할 수 있도록 하기 위한 하나 이상의 흡입구 및 사용자의 날숨을 외부로 배출하기 위한 하나 이상의 배기구를 포함하고, 사용자의 얼굴에 밀착되도록 구성된 마스크 몸체; 및
   상기 필터부에 의해 공급된 공기를 상기 에어포켓 내로 공급하도록 상기 필터부 및 상기 마스크 몸체를 연결하는 하나 이상의 송풍관을 포함하는 연결부를 포함하되,
   상기 하나 이상의 흡입구는, 상기 하나 이상의 흡입구를 통과하는 공기의 와류가 형성되도록 소용돌이 형태로 배열된 강제 송풍식 마스크.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 마스크 몸체는,
   사용자의 안면에 밀착되기 위한 테두리부를 포함하며, 상기 하나 이상의 배기구가 형성된 안면 밀착부;
   상기 안면 밀착부에 결합되도록 구성되며, 상기 에어포켓에 상응하는 돌출부를 갖는 외측 커버; 및
   상기 안면 밀착부 및 상기 외측 커버에 결합되도록 구성되며, 상기 하나 이상의 흡입구가 형성된 내측 커버를 포함하는 강제 송풍식 마스크.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 하나 이상의 흡입구는,
   상기 내측 커버의 일 영역에 형성된 하나 이상의 제1 흡입구; 및
   상기 하나 이상의 제1 흡입구를 둘러싸도록 배치되며 상기 일 영역을 중심으로 한 폐곡선을 따라 배열되는 하나 이상의 제2 흡입구를 포함하되,
   상기 하나 이상의 제2 흡입구는 상기 내측 커버의 표면을 상기 표면에 경사진 방향으로 관통하여 형성된 것인 강제 송풍식 마스크.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 하나 이상의 배기구는, 사용자가 상기 마스크 몸체를 착용하였을 때 상기 하나 이상의 흡입구에 비해 사용자에게 가깝게 위치하도록 상기 테두리부에 형성되며,
   상기 하나 이상의 배기구의 평균 직경은 상기 하나 이상의 흡입구의 평균 직경에 비해 큰 강제 송풍식 마스크.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 필터부는, 내부에 상기 필터 및 상기 팬이 수용되며 외부에 하나 이상의 흡기구가 형성된 필터 본체를 더 포함하되,
   상기 필터는, 상기 필터 본체에 탈착 가능하게 결합되며 지그재그 형상의 단면을 갖는 강제 송풍식 마스크.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 팬은 상기 필터에 의하여 둘러싸여 상기 필터 내측에 위치하며, 상기 팬의 회전에 의해 공기 흐름을 생성하기 위한 하나 이상의 날개를 포함하고, 상기 날개 사이의 간격이 서로 상이한 복수 개의 영역으로 구분되는 강제 송풍식 마스크.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 필터부는, 상기 팬에 전원을 공급하기 위한 하나 이상의 배터리를 더 포함하되,
   상기 하나 이상의 배터리는 다른 배터리와 탈착 가능하게 구성되어 다른 배터리와 전기적으로 연결될 수 있는 강제 송풍식 마스크.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 필터 본체에서 상기 흡기구가 형성된 일 방향의 표면은 굴곡지게 형성되는 강제 송풍식 마스크.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 연결부는,
   상기 에어포켓에 연결된 제1 송풍관;
   상기 필터부에 연결된 제2 송풍관; 및
   상기 제1 송풍관 및 상기 제2 송풍관에 각각 연결되며, 상기 제1 송풍관 또는 상기 제2 송풍관의 연결 위치를 조절 가능하도록 상기 제1 송풍관 또는 상기 제2 송풍관에 결합되는 복수 개의 홈이 형성된 길이 조절관을 포함하는 강제 송풍식 마스크.
   
10. 강제 송풍식 마스크의 필터부를 통해 흡기된 공기를 필터에 의해 정화시키는 단계;
    상기 필터부의 팬을 회전시킴으로써, 상기 필터에 의해 정화된 공기를 송풍관 내로 공급하는 단계;
    상기 송풍관을 통해 이동한 공기를, 사용자의 얼굴에 밀착되도록 구성된 마스크 몸체의 에어포켓 내부로 공급하는 단계;
    상기 에어포켓 내의 공기를 사용자가 흡입할 수 있도록, 상기 마스크 몸체에 형성된 하나 이상의 흡입구를 통하여 상기 에어포켓 내의 공기를 사용자에게 공급하는 단계; 및
    사용자의 날숨을 상기 마스크 몸체에 형성된 하나 이상의 배기구를 통하여 상기 마스크 몸체 외부로 배출하는 단계를 포함하되,
    상기 에어포켓 내의 공기를 사용자에게 공급하는 단계는, 소용돌이 형태로 배열된 상기 하나 이상의 흡입구를 통과하는 공기의 와류를 형성하는 단계를 포함하는 호흡용 공기 순환 방법.

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