KR20230013491A

KR20230013491A - 마스크 장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20230013491A
Application number: KR1020210094297A
Authority: KR
Inventors: 박수용; 박진무; 이성훈; 권준찬; 김민수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2023-01-26
Also published as: US20230015788A1; EP4122546A3; EP4122546A2; CN115634390B; CN115634390A

Abstract

본 발명에 따른 마스크 장치의 제어방법은, 압력 센서를 이용하여 마스크에 대한 현재 압력값을 측정하는 단계; 미리 설정된 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치를, 상기 현재 압력값과 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라서 상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치를 갱신하는 단계; 및 상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

마스크 장치 및 그 제어방법{Mask apparatus and controlling method thereof}

본 발명은 마스크 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

마스크는, 사용자의 코와 입을 가려서, 사용자가 숨을 들이쉴 때 공기 중에 포함된 병균이나 먼지를 포함하는 유해 물질이 걸러지도록 하고, 사용자가 숨을 내쉴 때 배출되는 바이러스 또는 구취가 주위 사람에게 전파되는 것을 최소화할 수 있는 위생 용품으로 정의될 수 있다.

최근에는, 확산성과 전염성이 매우 강한 바이러스가 창궐함에 따라 전염을 최소화하기 위하여 개개인은 안전을 위하여 마스크를 착용하고 외출할 것을 권고하고 있는 실정이다.

현재 시중에는 다양한 종류와 형태의 마스크가 출시되고 있으며, 특히 공기 중에 포함된 유해 물질이 마스크 착용자의 호흡기로 직접 유입되는 것을 최소화하기 위하여, 필터 모듈이 장착된 마스크가 많이 판매되고 있다.

선행문헌 중국특허 103127633 (공개일: 2013년06월05일)에는 커뮤니티 시스템이 구비된 다기능 마스크가 개시된다.

상기 선행문헌에 개시된 마스크에는 필터가 구비된 마스크 바디와, 마스크 바디에 결합되는 증폭 모듈, 통신 모듈, 조명 모듈 및 도움 호출 모듈이 포함된다.

특히, 사용자가 마스크를 착용한 상태에서 대화 시, 상기 증폭 모듈에 의해 음성이 증폭된 후 스피커를 통해 외부로 출력될 수 있다.

그러나, 상기 선행문헌의 경우 마스크를 벗은 상태에서도 스피커를 통해 특정 소음이 발생하는 문제점이 있었다.

구체적으로, 마스크는 구조 특성 상 스피커와 마이크로폰이 서로 인접한 지점에 배치되므로, 스피커에서 출력된 소리가 마이크로폰에 입력됨으로써, 스피커에서 하울링(howling) 현상에 따른 잡음이 발생하는 문제가 있다.

또한, 마스크를 벗은 상태에서는 마스크에 구비된 팬의 회전 소음이 마이크로폰에 입력되어 팬 소음을 유발시키는 문제가 있다.

또한, 마스크를 벗은 상태에서도 스피커와 팬이 정상적으로 작동되므로, 소비 전력이 낭비되고 배터리가 방전되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 마스크의 착용 여부를 판단하고 그에 따라 스피커의 음성 출력을 제어할 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 마스크를 벗은 상태에서 팬 소음 또는 하울링 현상에 의한 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 외부의 환경 변화에 관계없이 마스크 착용 여부를 정확히 판단할 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 마스크 착용 여부를 판단하기 위한 데이터 처리시간이 단축되고 메모리 용량을 최소화할 수 있는 마스크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법은, 압력 센서를 이용하여 마스크에 대한 현재 압력값을 측정하는 단계; 미리 설정된 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치를, 상기 현재 압력값과 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라서 상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치를 갱신하는 단계; 및 상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계는, 상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이값을 계산하는 단계와, 상기 차이값과 기준 압력값을 비교하는 단계와, 상기 차이값과 상기 기준 압력값의 비교 결과에 따라서 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 차이값이 상기 기준 압력값 보다 작을 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능이 비활성화되거나 음소거 처리될 수 있다.

상기 차이값이 상기 기준 압력값 보다 클 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능을 활성화되거나 음소거 상태가 해제될 수 있다.

상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치는, 상기 압력 센서에서 측정된 압력값들 중 최대 압력값과 최소 압력값의 사이에서 정의되는 압력값이다.

상기 비교 결과에 따라서 상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치를 갱신하는 단계는, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값 이하일 경우, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치를 상기 현재 압력값으로 갱신하고, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 가중치를 반영하여 갱신하는 단계를 포함한다.

상기 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값을 초과할 경우, 상기 이전에 설정된 대기압 최소 추정치와 상기 현재 압력값을 비교하고, 상기 이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 상기 현재 압력값 이상일 경우, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 상기 현재 압력값으로 갱신하고, 상기 이전에 설정된 대기압 최대 추정치를 가중치를 반영하여 갱신할 수 있다.

상기 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값을 초과하고, 상기 이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 상기 현재 압력값 미만일 경우, 상기 이전에 설정된 대기압 최대 추정치와 상기 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 각각 가중치를 반영하여 갱신할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법은, 압력 센서를 이용하여 마스크의 현재 압력값을 일정시간 동안 측정하는 단계; 상기 일정시간 동안 측정된 압력값들 중에서, 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값을 계산하는 단계; 및 상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계는, 상기 차이값과 기준 압력값을 비교하는 단계와, 상기 차이값과 상기 기준 압력값의 비교 결과에 따라서, 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 차이값과 상기 기준 압력값 보다 작을 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능을 비활성화되거나 음소거 처리될 수 있다.

상기 차이값과 상기 기준 압력값 보다 클 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능을 활성화되거나 음소거 상태가 해제될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치는, 마이크로폰과 스피커가 설치되는 마스크 바디; 상기 마스크 바디에 결합되며 사람의 안면에 밀착되고, 내측에 호흡 공간이 형성되는 페이스 가드; 상기 마스크 바디에 설치되며, 상기 호흡 공간의 압력을 측정하는 압력 센서; 및 미리 설정된 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치를, 상기 압력 센서에서 측정된 현재 압력값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라서 상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치를 갱신하고, 상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이에 기초하여, 상기 스피커의 음성 출력을 제어하는 제어부를 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 마스크의 압력값을 통하여 마스크의 착용 여부를 판단하고 그에 따라 스피커의 음성 출력을 제어할 수 있으므로, 소비전력이 절감되고 사용 편의성이 향상되는 장점이 있다.

둘째, 마스크를 벗은 상태에서는 음성 출력이 자동적으로 제한되므로, 팬 소음 또는 하울링 현상에 의한 소음이 발생하는 것을 방지하는 장점이 있다.

셋째, 마스크에서 측정된 압력값을 기반으로 대기압 추정치를 추정하고, 대기압 추정치와 현재 압력값을 비교하여 마스크 착용 여부를 판단하므로, 외부의 환경 변화에 관계없이 마스크 착용 여부를 정확히 판단할 수 있다는 장점이 있다.

넷째, 마스크 착용 여부를 판단하기 위하여 최소한의 데이터값이 요구되므로, 메모리 용량이 최소화되고 데이터 처리시간이 단축될 수 있다. 따라서, 신속한 마스크 착용 여부가 판단되고 비용이 저렴해진다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치의 정면도.
도 2는 상기 마스크 장치의 배면 사시도.
도 3은 상기 마스크 장치의 분해 사시도.
도 4는 프런트 바디가 분리된 마스크 장치의 전면 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치를 구성하는 프런트 바디의 배면 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치를 구성하는 리어 바디의 전면 사시도.
도 7은 상기 리어 바디의 배면 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치의 횡단면도.
도 9는 상기 마스크 장치의 종단면도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 간략히 보여주는 순서도.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 상세히 보여주는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크의 현재 압력값과 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치 및 대기압 추정치의 상관 관계를 보여주는 그래프.
도 13은 도 12에서 대기압 최소 추정치와 대기압 추정치가 생략된 그래프.
도 14는 도 12에서 대기압 최대 추정치와 대기압 추정치가 생략된 그래프.
도 15는 사용자가 마스크를 착용한 상태와 벗은 상태에서, 마스크의 현재 압력값과 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치 및 대기압 추정치의 상관 관계를 보여주는 그래프.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 보여주는 순서도.
도 17은 사용자가 마스크를 착용한 상태와 벗은 상태에서, 마스크의 현재 압력값을 보여주는 그래프.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치의 정면도이고, 도 2는 상기 마스크 장치의 배면 사시도이며, 도 3은 상기 마스크 장치의 분해 사시도이고, 도 4는 프런트 바디가 분리된 마스크 장치의 전면 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치(10)는, 마스크 바디(11)와, 상기 마스크 바디(11)의 배면에 고정 또는 분리 가능하게 결합되는 페이스 가드(14)와, 상기 마스크 바디(11)의 내부에 장착되는 에어 클리닝 모듈(30)을 포함한다.

상세히, 상기 마스크 바디(11)는, 전면 외형을 이루는 프런트 바디(12)와, 상기 프런트 바디(12)의 배면에 결합되어 배면 외형을 이루는 리어 바디(13)를 포함한다. 상기 프런트 바디(12)의 전면은 상기 마스크 장치(10)의 전면을 형성하고, 상기 리어 바디(13)의 배면은 사용자(또는 착용자)의 안면과 마주한다.

또한, 상기 페이스 가드(14)는 상기 리어 바디(13)의 배면에 결합되어 사용자의 안면에 밀착되며, 신축성을 가지는 실리콘 또는 고무 소재로 성형될 수 있다. 상기 페이스 가드(14)의 내측에는 호흡 공간이 형성되며, 사용자가 상기 마스크 장치(10)를 착용하면, 사용자의 코와 입이 상기 호흡 공간에 수용된다. 따라서, 상기 에어 클리닝 모듈(30)을 통과하면서 정화된 외부 공기가 상기 호흡 공간으로 안내되어, 사용자가 들이마시게 되고, 사용자가 내쉴 때 발생하는 공기도 상기 호흡 공간으로 배출된다.

상기 프런트 바디(12)와 상기 리어 바디(13) 사이에는 소정의 공간이 형성되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 리어 바디(13)의 전면에 각종 전장 부품이 장착된다. 그리고, 상기 각종 전장 부품은 상기 프런트 바디(12)에 의하여 차폐되어 외부로 노출되지 않는다.

또한, 상기 에어 클리닝 모듈(30)은, 상기 리어 바디(13)에 형성된 수용부(133 : 도 6 참조)에 놓이는 팬 모듈(31)과, 상기 팬 모듈(31)의 후방에 놓이는 필터(33)를 포함한다. 상기 팬 모듈(31)은 축방향으로 공기를 흡입하여 반경 방향으로 토출하는 원심팬을 포함한다.

상기 에어 클리닝 모듈(30)은, 상기 필터(33)의 후방에 놓이는 필터 하우징(34)을 더 포함하고, 상기 필터 하우징(34)에는 외부 공기가 흡입되는 흡입구가 형성된다. 상기 필터 하우징(34)은 상기 리어 바디(13)에 회동 가능하게 결합될 수 있고, 상기 흡입구는 도시된 바와 같이 흡입 그릴(343) 형태로 제공될 수 있다.

상세히, 상기 필터 하우징(34)은, 상기 필터(33)의 세 측면을 감싸는 필터 프레임(341)과, 상기 필터 프레임(341)의 배면에 형성되는 필터 커버(342)를 포함한다. 상기 필터 커버(342)에는 상기 흡입 그릴(343)이 포함된다.

상기 흡입 그릴(343)은 다수의 흡입 슬릿(3431)과, 인접하는 흡입 슬릿들(343) 사이에 배치되는 다수의 구획 리브(3432)로 이루어지는 구조로 이해될 수 있다. 상기 흡입 그릴(343)은, 하나의 커다란 흡입구가 상기 다수의 구획 리브들(3432)에 의하여 다수의 폭이 좁고 긴 흡입 슬릿들(3431)로 분할되는 구조로 이해될 수도 있다. 그리고, 상기 다수의 폭이 좁고 긴 흡입 슬릿들(3431)은 보강 리브(3422)에 의하여 상부 슬릿과 하부 슬릿으로 구획될 수 있다. 이하에서, 외부 공기의 흡입을 위하여 상기 마스크 장치(10)의 배면에 형성되는 흡입구는, 상기 흡입 그릴(343)을 비롯한 다양한 형태의 구멍을 포함하는 것으로 정의하며, 상기 마스크 바디(11)의 흡입구와 상기 흡입 그릴(343)은 동일한 의미로 해석되어야 함을 밝혀둔다.

그리고, 상기 흡입구로부터 상기 리어 바디(13)의 중심 방향으로 이격되는 지점에는 토출구(101)가 형성된다. 상기 팬 모듈(31)의 작동에 의하여 상기 흡입구 또는 흡입 그릴(343)을 통하여 흡입되는 외부 공기는 상기 필터(33)와 상기 팬 모듈(31)을 차례로 통과한 뒤 상기 토출구(101)를 통하여 상기 호흡 공간으로 토출된다.

상기 흡입구, 즉 흡입 그릴(343)은 상기 페이스 가드(14)의 외측에 배치되고, 상기 토출구(101)는 상기 페이스 가드(14)의 내측에 배치된다. 즉, 상기 흡입 그릴(343)은 상기 호흡 공간의 외측에 위치하고, 상기 토출구(101)는 상기 호흡 공간의 내측에 위치하여, 흡입되는 외부 공기와 사용자가 내쉬는 공기가 서로 혼합되지 않는다.

한편, 상기 에어 클리닝 모듈(30)은, 상기 팬 모듈(31)의 후방에 배치되는 유동 가이드(32)를 더 포함한다.

또한, 상기 마스크 장치(10)는, 메인 제어 모듈(15)과, 전원 모듈(16)과, 인디케이터 모듈(18)과, 무선 통신 모듈(17)과, 스피커 모듈(19)과, 배터리(20), 및 배기 밸브(21) 중 적어도 하나를 더 포함한다.

상세히, 상기 메인 제어 모듈(15)은 상기 팬 모듈(31)과 상기 스피커 모듈(19) 및 후술하게 될 압력 센서와 마이크 등의 작동을 제어하기 위한 모듈이다. 상기 메인 제어 모듈(15)은 상기 리어 바디(13)의 전면 중앙의 상부에 배치될 수 있다.

상기 전원 모듈(16)은, 상기 마스크 장치(10)에 장착되는 전장 부품들로 전원을 공급하기 위한 제어 모듈이다. 상기 전원 모듈(16)은 상기 리어 바디(13)의 전면 우측 하단에 배치될 수 있다.

상기 전원 모듈(16)에는, 전원 공급 및 데이터 전송을 위한 케이블의 단자가 삽입되는 케이블 커넥터와, 마스크 장치(10)의 작동 상태를 알려주기 위해 사용되는 엘이디 모듈이 장착될 수 있다. 그리고, 상기 엘이디 모듈에서 조사되는 빛은 상기 인디케이터 모듈(18)을 통하여 확산 및 가이드되어 마스크 장치(10)의 외부로 방출된다.

상기 무선 통신 모듈(17)은 블루투스를 비롯한 다양한 형태의 근거리 무선 통신 모듈 중 어느 하나일 수 있다. 상기 무선 통신 모듈(17)은 상기 리어 바디(13)의 전면 좌측 하단에 배치될 수 있다. 상기 무선 통신 모듈(17)은 상기 리어 바디(13)와 교차하는 방향, 일례로 수평하게 상기 리어 바디(13)의 전면에 장착될 수 있다. 상기 무선 통신 모듈(17)은, 상기 리어 바디(13)의 전면에서 돌출되는 한 쌍의 기판 삽입 리브(1315)에 의하여 수평한 상태로 상기 리어 바디(13)의 전면에 장착될 수 있다. 상기 무선 통신 모듈(17)의 양 측단부는 상기 한 쌍의 기판 삽입 리브(1315)에 의하여 지지된다.

상기 스피커 모듈(19)은 상기 무선 통신 모듈(17)의 하측에 해당하는 상기 리어 바디(13)의 전면 좌측 하단에 배치될 수 있다.

상기 배터리(20)는 상기 리어 바디(13)의 전면 중앙에 배치될 수 있고, 상기 배기 밸브(21)는 상기 리어 바디(13)의 전면 중앙의 하측에 형성된 배기구를 차폐하도록 배치될 수 있다. 즉, 사용자가 숨을 내쉴 때 상기 배기 밸브(21)는 상기 배기구를 개방하고, 사용자가 숨을 들이쉴 때 상기 배기 밸브(21)는 상기 배기구를 차폐할 수 있다. 상기 배기 밸브(21)는 휘어짐이 가능하고 납작한 플랩 형태로 제공될 수 있다.

여기서, 상기 마스크 바디(11)의 전면, 후면, 좌측, 및 우측은, 사용자가 마스크 장치(10)를 착용한 상태를 기준으로 정의됨을 밝혀둔다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치를 구성하는 프런트 바디의 배면 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치(10)를 구성하는 프런트 바디(12)는 상기 마스크 장치(10)의 전면 외관을 형성한다.

상기 프런트 바디(12)의 전면에는 별도의 부품이 장착되지 않고 매끈하게 단일체로 이루어지는 것이 외관상 깔끔하게 보이는 장점이 있다. 상기 프런트 바디(12)의 좌측과 우측에 흡입구가 형성되는 경우, 상기 마스크 장치(10)를 벗어서 상기 흡입구가 위를 향하도록 놓으면, 상기 흡입구를 통하여 이물질이 마스크 장치(10) 내부로 유입될 가능성이 높은 단점이 있다.

뿐만 아니라, 상기 흡입구를 차폐하여 이물질 유입을 최소화하기 위하여 별도의 커버를 장착하는 경우, 상기 커버의 가장자리와 상기 프런트 바디(12)의 전면 사이에는 외부 공기의 유입이 가능하도록 갭이 형성될 필요가 있다. 즉, 상기 별도의 커버가 상기 프런트 바디(12)의 전면으로부터 돌출되는 형태로 상기 프런트 바디(12)의 전면에 결합되어야 하는 제한이 따르게 된다.

그 결과, 상기 별도의 커버가 외력에 의하여 파손되거나, 주변 장애물에 걸려서 상기 프런트 바디(12)로부터 분리될 가능성이 높다. 이러한 이유로부터, 상기 프런트 바디(12)에는 가능하면 외부 공기 흡입을 위한 흡입구가 형성되지 않도록 하여, 상기 프런트 바디(12)의 전면에 별도의 부품이 추가로 장착되어 돌출되지 않도록 설계하는 것이 외관상 유리할 뿐 아니라, 내구성 확보를 위해서도 유리하다.

이러한 측면을 고려하여, 본 발명의 실시예에 따른 상기 프런트 바디(12)의 전면에는 외부 공기 흡입을 위한 흡입구가 형성되지 않을 뿐 아니라, 커버를 포함하는 추가 부품이 전혀 장착되지 않아, 전면이 매끄럽고 연속된 단일면을 형성하도록 설계되었다. 다만, 사용자의 음성이 외부로 출력되도록 하기 위하여 하부 일측에 스피커 홀(123)이 형성된다.

한편, 상기 프런트 바디(12)의 배면에는 다수의 돌기 구조가 형성된다.

상세히, 상기 프런트 바디(12)의 배면 중앙의 상단에는 하나 또는 다수의 기판 고정 리브(125)가 돌출된다. 상기 하나 또는 다수의 기판 고정 리브(125)는, 상기 프런트 바디(12)의 가장자리가 상기 리어 바디(13)의 전면 가장자리에 결합되면, 상기 리어 바디(13)에 장착되는 상기 메인 제어 모듈(15)의 전면을 가압하여, 상기 메인 제어 모듈(15)이 요동하는 것을 방지한다.

상기 프런트 바디(12)의 배면에는 밸브 지지 리브(121)가 수평하게 돌출된다. 상기 밸브 지지 리브(121)는, 상기 프런트 바디(12)가 상기 리어 바디(13)에 결합될 때, 배기 밸브(21)의 상단이 위치하는 지점에 형성되어, 상기 배기 밸브(21)의 전면 상단을 가압한다. 일례로, 상기 밸브 지지 리브(121)는 상기 프런트 바디(12)의 배면 중앙으로부터 하측으로 소정 거리 이격되는 지점에서 소정의 폭을 가지고 후방으로 소정 길이 연장될 수 있다.

또한, 상기 프런트 바디(12)의 배면에는 한 쌍의 마그넷 가압 리브(126)가 돌출될 수 있다. 상세히, 상기 리어 바디(13)의 배면에는 상기 페이스 가드(14)가 장착되며, 상기 페이스 가드(14)의 전면에 마그넷이 장착되고, 상기 리어 바디(13)의 전면에도 상기 마그넷과 인력을 작용하는 마그넷이 장착된다. 그 결과, 상기 페이스 가드(14)는 마그넷의 자력에 의하여 상기 리어 바디(13)의 배면에 탈부착 가능하게 장착된다.

이때, 상기 리어 바디(13)의 전면에는 상기 마그넷의 장착을 위한 한 쌍의 하부 마그넷 장착부(135 : 도 6 참조)가 형성된다. 그리고, 상기 한 쌍의 마그넷 가압 리브(126)는 상기 한 쌍의 하부 마그넷 장착부(135)에 장착되는 한 쌍의 마그넷을 각각 가압하는 기능을 한다.

또한, 상기 프런트 바디(12)의 배면에는 상기 무선 통신 모듈(17)을 구성하는 기판의 전단부에 접촉하는 기판 가압 리브(127)가 돌출된다. 상세히, 상기 프런트 바디(12)와 상기 리어 바디(13)가 서로 결합되면, 상기 기판 가압 리브(127)는 상기 무선 통신 모듈(17)을 구성하는 기판의 전단부를 가압하여, 상기 무선 통신 모듈(17)이 요동하거나 상기 기판 삽입 리브(1315)로부터 탈거되지 않도록 기능한다.

또한, 상기 스피커홀(123)의 가장자리에 해당하는 상기 프런트 바디(12)의 배면에는 상기 스피커 모듈(19)의 전단부 가장자리를 감싸서 지지하는 지지 리브(122)가 형성된다. 상기 지지 리브(122)는 상기 스피커 모듈(19)의 전면부 형상에 대응하는 형상으로 둘러질 수 있다.

또한, 상기 프런트 바디(12)의 배면에는 상기 전원 모듈(16)의 전면을 가압하는 기판 고정 리브(124)가 돌출된다. 상기 기판 고정 리브(124)는, 상기 전원 모듈(16)을 구성하는 기판의 전면을 가압하여, 상기 전원 모듈(16)이 요동하거나 상기 리어 바디(13)로부터 탈거되지 않도록 기능한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치를 구성하는 리어 바디의 전면 사시도이고, 도 7은 상기 리어 바디의 배면 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치(10)를 구성하는 리어 바디(13)는, 사용자의 안면을 덮는 안면 커버부(131)와, 상기 안면 커버부(131)의 가장자리에서 전방으로 절곡되는 융착부(132)를 포함한다.

상세히, 상기 융착부(132)는, 상기 안면 커버부(131)의 상면 가장자리, 양 측면 가장자리, 및 하면 가장자리를 따라 연속적으로 형성된다. 그리고, 상기 안면 커버부(13)의 하면 가장자리를 따라 절곡되어 전방으로 연장되는 상기 융착부(132)의 전후 방향 폭이 가장 크다.

상기 융착부(132) 중, 상기 안면 커버부(131)의 하면 가장자리에 형성되는 부분은 특별히 연장턱으로 정의될 수 있다. 상기 연장턱은, 상기 리어 바디(13)의 양 측단으로부터 중앙으로 갈수록 전후 방향 폭이 증가하는 형태로 볼록하게 라운드지는 형상을 이룬다.

연장턱으로 정의되는 상기 융착부(132)의 중앙에는 하면 배기구(1362)가 형성되고, 상기 하면 배기구(1362)로부터 상기 리어 바디(13)의 측단부 쪽으로 이격되는 지점에 버튼홀(1321)이 형성될 수 있다. 상기 버튼홀(1321)에는 전원 버튼이 삽입된다. 상기 버튼홀(1321)의 좌측 및 우측 가장자리로부터 이격되는 지점에는 인디케이션 홀(1322)이 각각 형성된다.

상기 전원 모듈(16)에 실장된 발광 수단으로부터 조사되는 빛은 상기 한 쌍의 인디케이션 홀(1322)을 통하여 외부로 방출된다. 상기 발광 수단은 LED 모듈을 포함한다.

상기 한 쌍의 인디케이션 홀(1322) 중 어느 하나를 통하여 외부로 빛이 방출되면 상기 마스크 장치(10)의 전원이 온된 상태임을 의미할 수 있다. 그리고, 상기 한 쌍의 인디케이션 홀(1322) 중 다른 하나를 통하여 방출되는 빛의 색깔에 따라 상기 배터리(20)의 잔량을 예측할 수 있다.

상기 버튼홀(1321)로부터 상기 리어 바디(13)의 측단부 쪽으로 더 이격되는 지점에는 단자 삽입구(1323)가 형성된다. USB(Universal Serial Bus) 케이블이 상기 단자 삽입구(1323)를 관통하여 상기 전원 모듈(16)에 형성된 단자 연결부(terminal connector)에 삽입될 수 있다. 상기 USB 케이블을 통하여 상기 배터리(20)가 충전되고, 상기 USB 케이블을 통하여 전송되는 데이터에 의하여 상기 마스크 장치(10)의 버전 또는 기능이 업데이트 또는 업그레이드될 수 있다.

상기 리어 바디(13)에는 상기 에어 클리닝 모듈(30)을 수용하기 위한 수용부(133)가 형성된다. 상기 수용부(133)는 상기 리어 바디(13)의 중심으로부터 좌측과 우측에 각각 형성되며, 상기 한 쌍의 수용부(133)는 상기 리어 바디(13)의 중심을 지나는 수직선을 기준으로 대칭된다.

상기 수용부(133)는, 상기 안면 커버부(131)의 전면으로부터 전방으로 돌출됨으로써, 상기 에어 클리닝 모듈(30)을 수용하는 공간을 형성한다. 상기 수용부(133)는, 상기 에어 클리닝 모듈(30), 구체적으로 상기 팬 모듈(31)이 안착되는 안착면(1331)과, 상기 안면 커버부(131)의 측단부에서 상기 안착면(1331)의 외측 가장자리를 연결하는 체결면(1335)과, 상기 안착면(1331)의 내측 가장자리에서 상기 안면 커버부(131)의 전면을 연결하는 에어 가이드면(1334)을 포함한다.

또한, 상기 수용부(133)는, 상기 안착면(1331), 에어 가이드면(1334), 및 체결면(1335)의 상단들과 상기 안면 커버부(131)의 전면을 연결하는 상면(1332)을 더 포함한다. 그리고, 상기 수용부(133)는, 상기 안착면(1331), 에어 가이드면(1334), 및 체결면(1335)의 하단들과 상기 안면 커버부(131)의 전면을 연결하는 하면(1333)을 더 포함한다.

상기 체결면(1335)에는 하나 또는 다수의 체결 수단, 일례로 체결 후크가 형성된다.

상기 안착면(1331)에는 팬 장착홀(1336)이 형성되고, 상기 상면(1332)과 상기 하면(1334)은 수평하게 연장되고, 서로 평행하게 연장될 수 있다.

상기 체결면(1335)은 상기 리어 바디(13)의 바깥쪽을 향하여 볼록하게 라운드지되, 상기 안면 커버부(131)로부터 상기 안착면(1331)으로 갈수록 상기 리어 바디(13)의 중심을 향하여 경사지게 형성될 수 있다.

상기 에어 가이드면(1334)은, 상기 안착면(1331)으로부터 상기 안면 커버부(131)를 향하여 볼록하게 라운드지게 연장되어, 상기 팬 모듈(31)에 의하여 흡입되는 공기가 상기 에어 가이드면(1334)을 따라 상기 토출구(101) 쪽으로 부드럽게 안내되도록 설계될 수 있다.

다른 예로서, 상기 에어 가이드면(1334)은, 상기 안착면(1331)의 안쪽 가장자리에서 소정 곡률로 라운드지는 라운드부와, 상기 라운드부의 단부에서 상기 안면 커버부(131)를 평평하되 경사지게 연결하는 경사부로 이루어질 수 있다.

상기 수용부(133)는, 상기 리어 바디(13)의 중심으로부터 좌측에 형성되는 좌측 수용부와, 상기 리어 바디(13)의 중심으로부터 우측에 형성되는 우측 수용부를 포함한다. 상기 좌측 수용부와 우측 수용부는 상기 리어 바디(13)의 중심으로부터 소정 간격 이격되고, 상기 좌측 수용부와 우측 수용부 사이의 공간에 상기 배터리(20)가 장착된다.

상기 리어 바디(13)의 전면에는 배터리 장착부(138)가 형성될 수 있다. 상세히, 상기 배터리 장착부(138)는, 한 쌍의 배터리 안착 리브(1381)와, 배터리 지지 리브(1382)를 포함한다.

상기 한 쌍의 배터리 안착 리브(1381)는, 상기 안면 커버부(131)의 전면 또는 상기 에어 가이드면(1334)의 가장자리에서 전방으로 돌출되고, 수직 방향으로 평행하게 연장된다. 상기 한 쌍의 배터리 안착 리브(1381)는 상기 배터리(20)의 배면을 지지한다.

상기 배터리 지지 리브(1382)의 일 단부는 좌측의 에어 가이드면(1334)과 우측의 에어 가이드면(1334) 중 어느 일측에서 연장되고, 타 단부는 좌측의 에어 가이드면(1334)과 우측의 에어 가이드면(1334) 중 다른 일측에 연결된다.

상기 배터리 지지 리브(1382)는 n자 형상으로 이루어져서, 상기 배터리(20)의 전면과 양 측면을 지지한다. 따라서 상기 배터리 지지 리브(1382)에 의하여 상기 배터리(20)가 상기 리어 바디(13)로부터 분리되는 현상이 방지될 수 있다.

또한, 상기 배터리 지지 리브(1382)의 중심부는 전방으로 돌출되어 크기가 다른 배터리를 선택적으로 장착 가능하게 한다.

상세히, 상기 배터리 지지 리브(1382)는, 상기 한 쌍의 에어 가이드면(1334)으로부터 전방으로 연장되는 한 쌍의 연장부와, 가로 방향으로 연장되어 상기 한 쌍의 연장부를 연결하는 연결부를 포함하는 것으로 설명될 수 있다.

그리고, 상기 연결부의 일부가 전방으로 절곡 및 연장되어, 상기 배터리 지지 리브(1382)가 제 1 배터리 지지부(1382a)와 제 2 배터리 지지부(1382b)로 이루어지는 것으로 설명될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 배터리 지지부(1382a)는 상대적으로 폭이 넓고 두께가 얇은 배터리를 지지하는데 사용되고, 상기 제 2 배터리 지지부(1382b)는 상대적으로 폭이 좁고 두께가 두꺼운 배터리를 지지하는데 사용될 수 있다.

상기 제 2 배터리 지지부(1382b)는, 상기 제 1 배터리 지지부(1382a)를 구성하는 연결부의 일부분이 전방으로 다수 회 절곡되어 형성되는 것으로 설명될 수 있다. 또는, 상대적으로 크기가 큰 n자 형상의 제 1 배터리 지지부(1382a)의 전면에서 상대적으로 크기가 작은 n자 형상의 제 2 배터리 지지부(1382b)가 돌출 형성되는 것으로 설명될 수 있다.

상기 배터리 장착부(138)의 하측에 해당하는 상기 안면 커버부(131)의 전면으로부터 배기 유로 가이드(136)가 전방으로 돌출된다. 상세히, 상기 배기 유로 가이드(136)는 상기 배터리 장착부(138)의 하측에 형성되어, 상기 배터리 장착부(138)에 장착된 배터리(20)의 하단부가 상기 배기 유로 가이드(136)의 상면에 의하여 지지된다. 그 결과, 상기 배터리(20)가 상기 배터리 장착부(138)에 끼워진 상태에서 중력에 의하여 하측으로 빠지는 현상이 방지될 수 있다.

상기 배기 유로 가이드(136)는 대략 터널 형태의 종단면을 형성할 수 있고, 상기 배기 유로 가이드(136)의 내측에 해당하는 상기 안면 커버부(131)에는 전면 배기구(1361)가 형성될 수 있다.

상기 전면 배기구(1361) 및 상기 하면 배기구(1362) 중 적어도 하나는, 다수의 그릴 또는 구획 리브에 의하여 다수의 작은 배기구로 분할되는 배기 그릴 형태로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 전면 배기구(1361)는 상기 배기 밸브(21)에 의하여 선택적으로 개폐된다.

상기 안면 커버부(131)의 전면 중앙 상단에는 상부 마그넷 장착부(134)가 형성되고, 상기 안면 커버부(131)의 전면 하단에는 한 쌍의 하부 마그넷 장착부(135)가 형성된다.

상세히, 상기 하부 마그넷 장착부(135)는 상기 배기 유로 가이드(136)의 좌측 가장자리와 우측 가장자리에 각각 형성된다. 그리고, 상기 하부 마그넷 장착부(135)에 장착되는 마그넷은, 상기 프런트 바디(12)의 배면에서 돌출되는 상기 한 쌍의 마그넷 가압 리브(126 : 도 5 참조)에 의하여 가압된다.

상기 리어 바디(13)의 좌측단부와 우측 단부에는 스트랩 연결부(137)가 각각 형성된다. 상세히, 상기 스트랩 연결부(137)는, 사용자의 귀에 걸리거나 사용자의 후두부를 감싸는 스트랩 또는 밴드의 단부가 연결되는 부분이다. 상기 스트랩 연결부(137)는 상기 리어 바디(13)의 좌측단 상부와 하부, 우측단 상부와 하부에 각각 형성된다.

한 쌍의 스트랩 중 어느 하나의 양 단부는 좌측 상단과 하단에 구비되는 스트랩 연결부(137)에 각각 연결되고, 다른 하나의 양 단부는 우측 상단과 하단에 구비되는 스트랩 연결부(137)에 각각 연결될 수 있다. 그러면, 상기 한 쌍의 스트랩은 사용자의 양 쪽 귀에 각각 걸리도록 할 수 있다.

다른 방법으로서, 한 쌍의 스트랩 중 어느 하나의 양 단부는 좌측 상단과 우측 상단에 구비되는 스트랩 연결부(137)에 각각 연결되고, 다른 하나의 양 단부는 좌측 하단과 우측 하단에 구비되는 스트랩 연결부(137)에 각각 연결될 수 있다. 그러면, 상기 한 쌍의 스트랩은 사용자의 후두부에 둘러질 수 있다.

상기 네 개의 스트랩 연결부(137) 각각은, 상기 리어 바디(13)의 전면에서 함몰되되, 가로 방향(리어 바디의 폭 방향)으로 연장되는 스트랩 홈(1373)과, 상기 스트랩 홈(1373)의 어느 지점에 형성되는 스트랩 홀(1374)과, 상기 스트랩 홈(1373)의 상면과 하면을 연결하는 스트랩 바(1372)와, 상기 스트랩 홀(1374)의 가장자리에 해당하는 상기 리어 바디(13)의 배면에서 연장되는 통 형상의 방수 리브(1371)를 포함한다.

한편, 상기 리어 바디(13)의 전면에는 메인 제어 모듈 장착부(139)가 형성된다.

상세히, 상기 메인 제어 모듈 장착부(139)는, 상기 안면 커버부(131)의 전면에서 전방으로 돌출되는 기판 고정 후크(1391)와, 상기 메인 제어 모듈(13)의 배면을 지지하는 기판 안착 리브(1393) 및 기판 지지 리브(1392)를 포함한다.

상세히, 상기 기판 고정 후크(1391)는, 상기 수용부(133)의 상측에 위치하는 한 쌍의 제 1 기판 고정 후크(1391a)와, 마주보는 상기 한 쌍의 수용부(133) 사이에 위치하는 한 쌍의 제 2 고정 후크(1391b)를 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 제 1 기판 고정 후크(1391a)는, 좌측 수용부의 상면으로부터 상측으로 이격되는 지점과, 우측 수용부의 상면으로부터 상측으로 이격되는 지점에 배치될 수 있다. 상기 한 쌍의 제 1 기판 고정 후크(1391a)는 상기 메인 제어 모듈(15)의 좌측 및 우측 단부를 고정하는 기능을 한다.

또한, 상기 한 쌍의 제 2 기판 고정 후크(1391b)는, 상기 한 쌍의 수용부(133)의 내측 상단에 해당하는 지점에 각각 위치할 수 있다. 상세히, 상기 한 쌍의 제 2 기판 고정 후크(1391b) 중 어느 하나는, 우측 수용부의 상측 모서리와 상기 안면 커버부(131)의 전면이 만나는 지점에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 한 쌍의 제 2 기판 고정 후크(1391b) 중 다른 하나는, 좌측 수용부의 상측 모서리와 상기 안면 커버부(131)의 전면이 만나는 지점에 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 제 2 기판 고정 후크(1391b)는 상기 메인 제어 모듈(15)을 구성하는 제어 기판의 하단부를 고정하는 기능을 한다.

그리고, 상기 기판 안착 리브(1392)는 상기 한 쌍의 제 2 기판 고정 후크(1391b) 사이에 해당하는 상기 안면 커버부(131)의 전면으로부터 돌출되어, 상기 메인 제어 모듈(15)을 구성하는 제어 기판의 하단부 배면을 지지할 수 있다.

또한, 상기 메인 제어 모듈(15)의 상단부 배면은 상기 상부 마그넷 장착부(134)의 전단부에 의하여 지지될 수 있다. 상기 메인 제어 모듈(15)은, 상기 상부 마그넷 장착부(134)와 기판 안착 리브(1393)에 의하여 상기 안면 커버부(131)로부터 이격된 상태로 놓이고, 상기 기판 고정 후크(1391)에 의하여 흔들림 없이 안정적으로 상기 리어 바디(13)에 결합되는 효과가 있다.

한편, 상기 안면 커버부(131)의 전면 상부 중앙에는 압력 센서 장착부(또는 호흡 센서 장착부)(130)가 형성될 수 있다. 상기 압력 센서 장착부(130)에 장착되는 압력 센서(후술함)는 상기 페이스 가드(14) 내측에 정의되는 호흡 공간 내부의 압력을 감지한다. 즉, 호흡 공간 내부의 압력 변화에 따라 사용자가 현재 숨을 들이쉬는 중인지 내쉬는 중인지 여부가 판단될 수 있다. 상기 압력 센서는 호흡 센서로 정의될 수도 있으며, 용어는 다르더라도 동일한 기능을 수행하는 센서로 이해되어야 함을 밝혀둔다.

상기 압력 센서 장착부(130)는, 상기 리어 바디(13)의 전면에 제공되되, 상기 메인 제어 모듈(15)이 상기 메인 제어 모듈 장착부(139)에 장착되면, 상기 메인 제어 모듈(15)의 배면에 실장된 압력 센서(또는 호흡 센서)가 위치하는 지점에 위치한다. 따라서, 상기 메인 제어 모듈(15)이 상기 메인 제어 모듈 장착부(139)에 장착되면, 상기 압력 센서는 상기 압력 센서 장착부(130) 내에 수용된다. 그리고, 상기 압력 센서 장착부(130)의 전단부는 상기 메인 제어 모듈(15)의 제어 기판 배면에 밀착된다.

또한, 상기 압력 센서 장착부(130)의 바닥을 정의하는 부분은 상기 리어 바디(13)의 후방으로 돌출되고, 후방으로 돌출되는 부분의 하면에는 통공(1301)이 형성된다. 상기 통공(1301)에 의하여, 상기 리어 바디(13)의 배면과 상기 페이스 가드(14)에 의하여 정의되는 호흡 공간과 상기 압력 센서 장착부(130)의 내부 공간이 서로 연통하게 된다. 그 결과, 사용자가 숨을 내쉴 때 발생하는 공기의 일부가 상기 통공(1301)을 통하여 상기 압력 센서 장착부(130)의 내부 공간으로 흘러 들어간다. 그리고, 상기 압력 센서 장착부(130)에 수용된 상기 압력 센서에서 상기 압력 센서 장착부(130) 내부의 압력을 감지하게 된다. 그리고, 감지된 압력값은 상기 메인 제어 모듈(15)의 마이콤(후술함)으로 전송되어, 사용자의 호흡 상태가 판단된다.

한편, 상기 상부 마그넷 장착부(134)의 직후면에 해당하는 상기 리어 바디(13)의 배면과, 상기 한 쌍의 하부 마그넷 장착부(135)의 직후면에 해당하는 상기 리어 바디(13)의 배면에는 마그넷 장착홈(1314)이 각각 형성된다.

상기 마그넷 장착홈(1314)은, 상기 상부 마그넷 장착부(134)의 직후면에 형성되는 제 1 마그넷 장착홈(1311)과, 상기 하부 마그넷 장착부(134)의 직후면에 형성되는 제 2 마그넷 장착홈(1312) 및 제 3 마그넷 장착홈(1313)을 포함한다.

상기 제 1 내지 제 3 마그넷 장착홈(1311 ~ 1313)에는 상기 페이스 가드(14)에 장착된 세 개의 마그넷이 각각 자기력에 의하여 부착된다. 그리고, 사용자가 상기 자기력보다 큰 힘으로 상기 페이스 가드(14)를 잡아당기면, 상기 페이스 가드(14)는 상기 리어 바디(13)로부터 쉽게 분리 가능하다.

한편, 이미 설명한 바와 같이, 상기 수용부(133)를 구성하는 안착면(1331)에는 팬 장착홀(1336)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 팬 장착홀(1336)로부터 상기 안착면(1331)의 외측 가장자리 쪽으로 이격되는 지점에는 하나 또는 다수의 유동 가이드 체결홀(1331a)이 형성된다. 상기 유동 가이드(32)는 상기 유동 가이드 체결홀(1331a)을 관통하는 체결부재에 의하여 상기 수용부(133)에 고정된다.

그리고, 상기 수용부(133)를 구성하는 체결면(1335)에는 유동 가이드 후크(1339)와 필터 후크(1338)가 각각 전후 방향으로 이격되어 형성된다. 상기 필터 후크(1338)보다 상기 유동 가이드 후크(1339)가 상기 안착면(1331)에 더 가까이 위치한다.

그리고, 상기 필터 후크(1338)의 후방에 해당하는 상기 리어 바디(13)의 배면 측단에는 파지홈(1337)이 형성된다. 상세히, 상기 융착부(132)와, 상기 체결면(1335)이 만나는 지점에 상기 파지홈(1337)이 형성되는 것으로 설명될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 장치의 횡단면도이고, 도 9는 상기 마스크 장치의 종단면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 사용자가 전원 버튼을 눌러서 상기 팬 모듈(31)을 작동시키면, 상기 마스크 장치(10)의 배면 좌측과 우측에 형성된 흡입 그릴(343)(또는 흡입구)을 통하여 외부 공기가 상기 마스크 장치(10) 내부로 유입된다.

상기 흡입 그릴(343)을 통하여 유입되는 외부 공기는 상기 필터(33)를 통과하면서 정화된다. 그리고, 상기 필터(33)를 통과한 공기는 상기 팬 모듈(31)의 축 방향으로 흡입된 후 반경 방향으로 토출된다.

상기 팬 모듈(31)의 전면은, 도 8에 보이는 바와 같이, 상기 안착면(1331)에 안착되고, 상기 팬 모듈(31)의 배면은 개방된다. 그리고, 개방된 상기 팬 모듈(31)의 배면은 상기 유동 가이드(32)에 의하여 차폐되고, 상기 유동 가이드(32)에는 상기 팬모듈(31)의 흡입구로 기능하는 연통홀이 형성된다. 상기 필터(33)를 통과한 공기는 상기 연통홀을 통과하여 상기 팬 내부로 유입된다.

또한, 상기 유동 가이드(32)의 측면과, 상기 에어 가이드면(1334) 사이에 에어 덕트(102)가 정의된다. 그리고, 상기 에어 덕트(102)의 입구는 상기 팬 모듈(31)의 출구(또는 토출구)와 연통하고, 상기 에어 덕트(102)의 출구는 상기 토출구(101)와 연통한다.

그리고, 상기 토출구(101)는, 상기 페이스 가드(14)와 상기 리어 바디(13)의 배면에 의하여 정의되는 상기 호흡 공간 내에 위치한다. 따라서, 상기 팬 모듈(31)에 의하여 흡입되는 외부 공기는 상기 호흡 공간으로 토출되어, 사용자가 흡입 가능하게 한다.

그리고, 상기 에어 가이드 면(1334)은 상기 팬 모듈(31)의 출구로부터 상기 토출구(101)를 향하여 부드럽게 라운드지게 형성되어, 상기 팬 모듈(31)의 반경 방향으로 토출되는 공기가 상기 토출구(101)를 향하여 흐르는 과정에서 유동 방향의 급격한 전환이 없다.

상세히, 원심팬의 경우, 축방향으로 흡입되어 반경 방향으로 토출되도록 하는 것은 원추형(cone) 또는 절단된 원추형(truncated cone) 허브의 형상에서 기인한다. 즉, 원심팬의 축방향으로 흡입되는 공기는, 상기 허브의 라운드진 면을 따라 부드럽게 유동 방향이 90도로 전환된다.

여기서, 상기 팬 모듈(31)을 구성하는 허브의 라운드지는 방향과, 상기 에어 가이드면(1334)의 라운드지는 방향이 같기 때문에, 팬 모듈(31)로 흡입되는 공기는 한 방향으로만 부드럽게 유동 전환을 하게 된다.

만일, 상기 흡입 그릴(343)이 상기 프런트 바디(12)에 형성된다면, 상기 팬 모듈(31)의 흡입구는 상기 프런트 바디(12)를 향하게 되고, 그 결과, 팬 모듈을 구성하는 허브의 라운드지는 방향과 상기 에어 가이드면(1334)의 라운드지는 방향이 반대가 된다. 그 결과, 상기 팬 모듈(31)로부터 토출되는 공기는 상기 에어 덕트(102)의 입구에 해당하는 상기 에어 가이드면(1334)의 시작 부분에 부딪혀서 유동 저항 및 유동 소음을 발생시킨다.

즉, 상기 팬 모듈(31)의 축방향으로 흡입되는 공기는 실질적으로 S 자 형태의 유동을 형성하게 되어, C 자 또는 n 자 형태의 유동을 형성하는 본 발명 구조에 비하여 유동 손실이 크게 된다.

한편, 사용자가 내쉴 때 사용자의 입과 코를 통하여 배출되는 공기는 상기 호흡 공간에 모이게 된다. 그리고, 상기 호흡 공간에 모인 공기의 미세한 일부는 상기 통공(1301)을 통하여 상기 압력 센서 장착부(130) 내부로 유입된다.

그리고, 상기 호흡 공간에 모인 공기의 대부분은 하강하여 상기 전면 배기구(1361) 및 상기 하면 배기구(1362)를 통하여 외부로 배출된다. 여기서, 사용자가 숨을 내쉴 때 발생하는 공기의 압력에 의하여 상기 배기 밸브(20)가 전방으로 휘어지면서 상기 전면 배기구(1361)가 개방된다. 그리고, 사용자가 숨을 들이마실 때는 상기 호흡 공간 내부의 압력이 대기압보다 낮아지면서 상기 배기 밸브(20)가 원위치로 되돌아와서 상기 전면 배기구(1361)를 차폐하게 된다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 간략히 보여주는 순서도이다.

도 10을 참조하면, 상기 마스크 장치(10)는 상기 압력 센서를 이용하여 마스크의 현재 압력값을 측정한다.

상기 압력 센서는, 상기 마스크 바디(11)에 형성된 압력 센서 장착부(130)에 장착될 수 있다. 상기 압력 센서는 적어도 일부가 상기 압력 센서 장착부(130)의 내부에 위치되어 호흡 공간의 압력을 감지할 수 있다.

여기서, 상기 마스크의 현재 압력값은, 사용자의 안면과 상기 페이스 가드(14)에 의해 정의되는 호흡 공간의 압력을 의미할 수 있다.

상기 압력 센서는 유입되는 공기의 유량 또는 바람세기를 이용하여, 밀폐된 공간의 압력 또는 공기압을 측정하는 기압 센서일 수 있다. 또는 상기 압력 센서는 밀폐된 공간의 압력 변화를 측정하는 차압 센서가 적용될 수 있다(S11).

상기 마스크 장치(10)는 미리 설정된 대기압 추정치와 대기압 최소 추정치를 각각 현재 압력값과 비교하고, 비교 결과에 따라서 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치를 갱신한다.

여기서, 상기 대기압 최대 추정치는, 상기 압력 센서에서 일정시간 동안 측정된 압력값들 중 최대 압력값에 따라 실시간으로 변화 또는 갱신될 수 있다.

상기 대기압 최소 추정치는, 상기 압력 센서에서 일정시간 동안 측정된 압력값들 중 최소 압력값에 따라 실시간으로 변화 또는 갱신될 수 있다(S12,S13).

상기 마스크 장치(10)는 갱신된 대기압 최대 추정치와 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어한다.

상기 마스크 장치(10)는, 갱신된 대기압 최대 추정치와 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이가 기준 압력값 보다 작을 경우, 사용자가 마스크를 벗은 것으로 판단하고 스피커의 음성 출력 기능을 비활성화하거나 음소거 처리할 수 있다.

또한, 상기 마스크 장치(10)는, 갱신된 대기압 최대 추정치와 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이가 기준 압력값 보다 클 경우, 사용자가 마스크를 착용한 것으로 판단하고 스피커의 음성 출력 기능을 활성화하거나 음소거 상태를 해제할 수 있다(S14).

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 상세히 보여주는 순서도이다.

도 11을 참조하면, 상기 마스크 장치(10)의 전원이 온 되면, 상기 스피커(19)의 전원이 온 되는지 여부를 판단한다.

상기 마스크 장치(10)의 전원은 상기 마스크 장치(10)의 일측에 구비된 전원 버튼(또는 조작부)을 누름으로써 온 시킬 수 있다. 이때 상기 전원 버튼을 일정시간 이상 누를 경우 상기 마스크 장치(10)의 전원이 온 될 수 있다.

상기 마스크 장치(10)의 전원이 온 된 상태에서, 상기 전원 버튼이 다시 선택되면 상기 스피커(19)의 전원이 온 될 수 있다. 이때 상기 스피커(19)의 전원이 온 된 상태에서 상기 전원 버튼이 다시 선택되면, 상기 스피커(19)의 전원이 오프 될 수 있다.

그리고 상기 마스크 장치(10)의 전원이 온 된 상태에서 상기 전원 버튼을 일정시간 이상 누를 경우 상기 마스크 장치(10)의 전원이 오프 될 수 있다.

또한, 상기 마스크 장치(10)의 전원 및 상기 스피커(19)의 전원은, 통신 연결된 외부 장치에 의해서 조작될 수 있다. 예를 들어, 상기 마스크 장치(10)는 외부 장치(예: 이동단말기, 컴퓨터, 웨어러블 장치 등)로부터 제어 명령을 수신하고, 상기 제어 명령에 따라 상기 마스크 장치(10)의 전원 또는 상기 스피커(19)의 전원이 온 되거나 오프될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 사용자는 상기 마스크 장치(10)를 착용한 상태에서 대화를 할 경우에만 상기 스피커(19)를 동작시킬 수 있다. 그리고 간편한 전원 버튼 조작에 의해서 상기 마스크 장치(10)의 전원과 상기 스피커(19)의 전원이 모두 조작될 수 있다(S21,S22).

상기 마스크 장치(10)는 상기 압력 센서를 이용하여 마스크의 현재 압력값을 측정하고, 측정된 현재 압력값과 이전의 대기압 추정치를 비교한다.

여기서, 상기 대기압 추정치는, 상기 압력 센서에서 일정시간 동안 측정된 압력값들 중 최대 압력값과 최소 압력값의 사이에서 정의되는 압력값일 수 있다.

상기 대기압 추정치는 현재 압력값을 추종하여 실시간으로 갱신될 수 있다. 현재의 대기압 추정치는, 이전의 대기압 추정치와 현재 압력값에 기초하여 갱신될 수 있다. 상기 갱신된 대기압 추정치는 상기 마스크 장치(10)의 메모리에 누적하여 저장될 수 있다.

본 실시 예에서 상기 대기압 추정치는, 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치를 합한 값의 중간값으로 설정될 수 있다. 상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치는, 현재 압력값을 추종 또는 수렴하여 갱신될 수 있다.

상기 마스크 장치(10)는 이전에 설정된 대기압 최대 추정치와 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 각각 현재 압력값과 비교하고, 그 차이에 기초하여 현재의 대기압 추정치를 갱신할 수 있다(S23,S24).

이하에서는 현재 압력값과 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치 및 대기압 추정치의 상관 관계에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크의 현재 압력값과 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치 및 대기압 추정치의 상관 관계를 보여주는 그래프이고, 도 13은 도 12에서 대기압 최소 추정치와 대기압 추정치가 생략된 그래프이고, 도 14는 도 12에서 대기압 최대 추정치와 대기압 추정치가 생략된 그래프이고, 도 15는 사용자가 마스크를 착용한 상태와 벗은 상태에서, 마스크의 현재 압력값과 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치 및 대기압 추정치의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.

도 12 내지 도 15에서 그래프의 가로축은 시간의 경과를 나타내고 그래프의 세로축은 압력의 변화량을 나타낸다. 도 12 내지 도 15에서 점선(S)은 현재 압력값을 나타내고, 굵은 실선(H)은 대기압 최대 추정치를 나타내고, 가는 실선(L)은 대기압 최소 추정치를 나타내고, 일점 쇄선(A)은 대기압 추정치를 나타낸다.

도 12 내지 도 15를 참조하면, 상기 압력 센서에서 측정된 센서 압력값(S)의 그래프는 사람의 호흡주기 즉, 들숨 및 날숨에 의해서 사인파(Sine wave)를 그리게 된다.

예를 들어, 사용자가 숨을 들이마시는 흡기 상태에서는 상기 센서 압력값(S)이 감소하게 되고, 사용자가 숨을 내쉬는 호기 상태에서는 상기 센서 압력값(S)이 증가하게 된다.

상기 센서 압력값(S)은 각 호흡주기에 따라 최대 압력값(H1,H2,H3)과 최소 압력값(L1,L2,L3)을 가질 수 있다.

본 발명에서는 상기 센서 압력값(S)의 최대 압력값(H1,H2,H3)과 최소 압력값(L1,L2,L3)을 추종하여 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치를 갱신하고, 갱신된 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치에 기초하여 대기압 추정치를 갱신할 수 있다.

구체적으로, 상기 마스크 장치(10)는 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 현재 압력값 이하인지 여부를 판단한다. 이때, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 현재 압력값 이하이면, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치를 현재 압력값으로 갱신하고, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 가중치를 반영하여 갱신한다.

이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 현재 압력값 이하인 것으로 판단되면, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치는 현재 압력값을 추종할 수 있다. 즉, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 현재 압력값 이하인 것으로 판단되면, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치는 현재 압력값을 따라 상승하여 현재 압력값과 동일해질 수 있다.

여기서, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 현재 압력값 이하일 때, 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값으로 갱신되는 구간(시점)을 제1갱신 구간(R1,R2)으로 정의할 수 있다(S25,S26).

한편, 상기 마스크 장치(10)는 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 현재 압력값을 초과하면, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 현재 압력값 이상인지 여부를 판단한다. 이때, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 현재 압력값 이상이면, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 현재 압력값으로 갱신하고, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치를 가중치를 반영하여 갱신한다.

이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 현재 압력값 이상인 것으로 판단되면, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치는 현재 압력값을 추종할 수 있다. 즉, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 현재 압력값 이상인 것으로 판단되면, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치는 현재 압력값을 따라 하강하여 현재 압력값과 동일해질 수 있다.

여기서, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 현재 압력값 이상일 때, 대기압 최소 추정치가 상기 현재 압력값으로 갱신되는 구간(시점)을 제2갱신 구간(R3,R4,R5)으로 정의할 수 있다.

이때, 상기 제1갱신 구간(R1,R2)과 상기 제2갱신 구간(R3,R4,R5)은 중첩되지 않는다(S27,S28).

한편, 상기 마스크 장치(10)는 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 현재 압력값을 초과하고, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 현재 압력값 미만이면, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치와 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 각각 가중치를 반영하여 갱신할 수 있다.

상세히, 상기 마스크 장치(10)는 대기압 최대 추정치가 현재 압력값을 추종하여 갱신되지 않을 경우, 대기압 최대 추정치를 가중치를 반영하여, 이전에 설정된 대기압 추정치에 수렴되도록 갱신할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 대기압 최대 추정치를 가중치를 반영하여 갱신하는 수학식은 다음과 같다.

수학식 1에서, "APME"는 대기압 최대 추정치(Atmospheric Pressure Maximum Estimation)이고, "APE"는 대기압 추정치(Atmospheric Pressure Estimation)이고, "Weight"는 미리 설정된 가중치를 나타낼 수 있다.

상기 "Weight"는 미리 설정된 상수로서, 사람의 "최대 호흡시간(sec)"과 "센서 갱신 주기(Hz)"를 곱한 값의 역수(reciprocal number)가 될 수 있다.

일례로, 상기 최대 호흡시간은 4초가 될 수 있고, 상기 센서 갱신 주기는 75 Hz가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 최대 호흡시간과 상기 센서 갱신 주기는 다양하게 설정될 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따르면, 대기압 최소 추정치를 가중치를 반영하여 갱신하는 수학식은 다음과 같다.

수학식 2에서, "APNE"는 대기압 최소 추정치(Atmospheric Pressure Minimum Estimation)이고, "APE"는 대기압 추정치(Atmospheric Pressure Estimation)이고, "Weight"는 미리 설정된 가중치를 나타낼 수 있다.

이와 같이, n번째의 대기압 최대 추정치는, n-1번째의 대기압 최대 추정치와 n-1번째의 대기압 추정치에 기초하여 갱신되고, n번째의 대기압 최소 추정치는, n-1번째의 대기압 최소 추정치와 n-1번째의 대기압 추정치에 기초하여 갱신될 수 있다.

따라서, 대기압 추정치를 갱신하기 위하여, 현재의 압력값과 이전의 대기압 추정치 데이터만이 요구되므로, 데이터 누적을 위한 메모리 용량이 최소화되고 데이터 처리시간이 단축되는 장점이 있다.

여기서, 대기압 최대 추정치가 대기압 추정치에 수렴하게 갱신되는 구간(시점)을 제1수렴 구간(W1,W2,W3)으로 정의하고, 대기압 최소 추정치가 대기압 추정치에 수렴하게 갱신되는 구간(시점)을 제2수렴 구간(W4,W5)으로 정의할 수 있다.

정리하면, 상기 마스크 장치(10)는 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치가 일정 조건에 부합하면, 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치를 현재 압력값으로 추종하여 갱신하도록 하고, 일정 조건에 부합하지 않을 경우, 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치에 가중치(수학식 1,2 적용)를 반영하여 대기압 추정치에 수렴하게 갱신하도록 한다(S27,S29).

단계 S24 내지 단계 S29에서 설명된 바와 같이, 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치가 갱신되면, 상기 마스크 장치(10)는 갱신된 대기압 최대 추정치와 갱신된 대기압 최대 추정치의 차이값이 기준 압력값보다 작은지 여부를 판단한다.

여기서, 갱신된 대기압 최대 추정치와 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이값이 기준 압력값보다 작은지 여부를 판단하는 이유는, 사용자가 마스크를 착용하였는지 여부를 확인하기 위함이다.

구체적으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 사람이 마스크 장치(10)를 착용한 상태에서 호흡할 경우, 대기압 최대 추정치(H)와 대기압 최소 추정치(L)의 차이값은 5 파스칼(Pa) 이상이 될 수 있다. 평균적으로는, 사람이 마스크 장치(10)를 착용한 상태에서 호흡할 경우, 대기압 최대 추정치(H)와 대기압 최소 추정치(L)의 차이값은 10 ~ 20 파스칼이 될 수 있다.

반대로, 사람이 마스크 장치(10)를 벗은 상태에서는, 대기압 최대 추정치(H)와 대기압 최소 추정치(L)의 차이값은 5 파스칼 미만이 될 수 있다. 평균적으로는, 사람이 마스크 장치(10)를 착용하지 않은 상태에서는, 대기압 최대 추정치(H)와 대기압 최소 추정치(L)의 차이값은 1 ~ 3 파스칼이 될 수 있다.

따라서, 본 실시 예에서는 대기압 최대 추정치(H)와 대기압 최소 추정치(L)의 차이값이 5 파스칼 미만일 경우에는, 사용자가 마스크를 벗은 상태인 것으로 판단하고, 5 파스칼 이상일 경우에는, 사용자가 마스크를 착용한 상태인 것으로 판단한다. 다만, 상기 기준 압력값은 5 파스칼이 될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다(S30).

판단 결과, 갱신된 대기압 최대 추정치와 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이값이 기준 압력값 이상일 경우, 상기 마스크 장치(10)는 음성 출력 기능을 활성화한다.

구체적으로, 갱신된 대기압 최대 추정치와 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이값이 기준 압력값보다 크다는 것은, 사용자가 마스크를 착용한 상태이고 발화를 할 수 있는 상태를 의미한다. 따라서, 상기 마스크 장치(10)는 상기 스피커(19)의 음성 출력을 활성화할 수 있다.

이때, 상기 스피커(19)의 음성 출력을 활성화한다는 것은, 마이크로폰에서 입력된 음성 신호의 입력 신호 레벨을 증폭시키거나, 상기 마이크로폰의 음소거 상태를 해제하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 사용자는 마스크를 착용한 상태에서 발화 시 음성이 증폭되어 외부로 출력될 수 있다(S31).

반면에, 갱신된 대기압 최대 추정치와 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이값이 기준 압력값 미만으로 감지된 시간이 일정시간 이상 유지될 경우, 상기 마스크 장치(10)는 음성 출력 기능을 비활성화한다.

여기서, 상기 차이값이 상기 기준 압력값 미만으로 감지된 시간이 일정시간 이상 유지되는 것을 판단하는 이유는, 마스크의 착용 여부를 정확히 판단하기 위함이다. 일례로, 상기 마스크 장치(10)는 상기 차이값이 상기 기준 압력값 미만으로 감지된 시간이 1초 이상 유지되는지 여부를 판단할 수 있다.

구체적으로, 갱신된 대기압 최대 추정치와 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이값이 기준 압력값보다 작다는 것은, 사용자가 마스크를 미착용한 상태를 의미한다. 따라서, 상기 마스크 장치(10)는 상기 스피커(19)의 음성 출력을 비활성화할 수 있다.

이때, 상기 스피커(19)의 음성 출력을 비활성화한다는 것은, 상기 마이크로폰에서 입력된 음성 신호의 입력 신호를 무시하거나, 상기 마이크로폰을 음소거 처리하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 사용자가 상기 마스크 장치(10)를 벗은 상태에서 발생되는 팬 소음 및 하울링 현상에 의한 소음이 상기 스피커(19)를 통해 외부로 출력되는 것을 방지할 수 있다(S32,S33).

이후 상기 마스크 장치(10)는 상기 스피커(19)의 전원이 오프 되었는지 여부를 판단하고, 상기 스피커(19)의 전원이 오프되지 않았으면, 단계 S23으로 진입하여 마스크의 현재 압력값을 다시 측정한다(S34).

만일, 상기 스피커(19)의 전원이 오프된 경우, 상기 마스크 장치(10)는 마스크 전원이 오프된지 여부를 판단하고, 마스크 전원이 오프되었으면 본 알고리즘을 종료하고, 마스크 전원이 오프되지 않았으면 단계 S22로 진입하여 상기 스피커(19)의 전원이 온되었는지를 다시 판단한다(S35).

도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마스크 장치의 제어방법을 보여주는 순서도이고, 도 17은 사용자가 마스크를 착용한 상태와 벗은 상태에서, 마스크의 현재 압력값을 보여주는 그래프이다.

도 16을 참조하면, 상기 마스크 장치(10)의 전원이 온 되면, 상기 스피커(19)의 전원이 온 되는지 여부를 판단한다(S41,S42).

상기 스피커(19)의 전원이 온 되면, 상기 마스크 장치(10)는 상기 압력 센서를 이용하여 마스크에 대한 압력값을 일정시간 동안 측정한다.

예를 들어, 상기 마스크 장치(10)는 상기 압력 센서를 통하여 2초 동안 마스크의 압력값을 획득할 수 있다. 또는 상기 마스크 장치(10)는 상기 압력 센서를 통하여 사용자의 일회 호흡주기에 해당하는 시간 동안 마스크의 압력값을 획득할 수 있다.

여기서, 상기 마스크 장치(10)가 일정시간 동안 압력값을 측정하는 이유는, 사용자의 마스크 착용 여부를 정확히 판단하기 위함이다. 상기 일정시간은 2초가 될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다(S43).

상기 마스크 장치(10)는 일정시간 동안 측정된 압력값들 중에서, 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값을 계산하고, 계산된 차이값이 기준 압력값 보다 작은지 여부를 판단한다.

여기서, 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값이 기준 압력값보다 작은지 여부를 판단하는 이유는, 사용자가 마스크를 착용하였는지 여부를 확인하기 위함이다.

구체적으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 사람이 마스크 장치(10)를 착용한 상태에서 호흡할 경우, 압력 센서에서 측정된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값은 5 파스칼(Pa) 이상이 될 수 있다. 평균적으로는, 사람이 마스크 장치(10)를 착용한 상태에서 호흡할 경우, 측정된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값은 10 ~ 20 파스칼이 될 수 있다.

반대로, 사람이 마스크 장치(10)를 벗은 상태에서는, 측정된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값은 5 파스칼 미만이 될 수 있다. 평균적으로는, 사람이 마스크 장치(10)를 착용하지 않은 상태에서는, 측정된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값은 1 파스칼 ~ 3 파스칼이 될 수 있다.

따라서, 본 실시 예에서는 측정된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값이 5 파스칼 미만일 경우에는, 사용자가 마스크를 벗은 상태인 것으로 판단하고, 5 파스칼 이상일 경우에는, 사용자가 마스크를 착용한 상태인 것으로 판단한다. 다만, 상기 기준 압력값은 5 파스칼이 될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다(S44,S45).

판단 결과, 측정된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값이 기준 압력값 이상일 경우, 상기 마스크 장치(10)는 음성 출력 기능을 활성화한다.

구체적으로, 측정된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값이 기준 압력값보다 크다는 것은, 사용자가 마스크를 착용한 상태이고 발화를 할 수 있는 상태를 의미한다. 따라서, 상기 마스크 장치(10)는 상기 스피커(19)의 음성 출력을 활성화할 수 있다.

이때, 상기 스피커(19)의 음성 출력을 활성화한다는 것은, 마이크로폰에서 입력된 음성 신호의 입력 신호 레벨을 증폭시키거나, 상기 마이크로폰의 음소거 상태를 해제하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 사용자는 마스크를 착용한 상태에서 발화 시 음성이 증폭되어 외부로 출력될 수 있다(S46).

반면에, 측정된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값이 기준 압력값 미만으로 감지된 시간이 일정시간 이상 유지될 경우, 상기 마스크 장치(10)는 음성 출력 기능을 비활성화한다.

구체적으로, 측정된 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값이 기준 압력값보다 작다는 것은, 사용자가 마스크를 미착용한 상태를 의미한다. 따라서, 상기 마스크 장치(10)는 상기 스피커(19)의 음성 출력을 비활성화할 수 있다.

이때, 상기 스피커(19)의 음성 출력을 비활성화한다는 것은, 상기 마이크로폰에서 입력된 음성 신호의 입력 신호를 무시하거나, 상기 마이크로폰을 음소거 처리하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 사용자가 상기 마스크 장치(10)를 벗은 상태에서 발생되는 팬 소음 및 하울링 현상에 의한 소음이 상기 스피커(19)를 통해 외부로 출력되는 것을 방지할 수 있다(S47,S48).

이후 상기 마스크 장치(10)는 상기 스피커(19)의 전원이 오프 되었는지 여부를 판단하고, 상기 스피커(19)의 전원이 오프되지 않았으면, 단계 S43으로 진입하여 마스크의 현재 압력값을 다시 측정한다(S49).

만일, 상기 스피커(19)의 전원이 오프된 경우, 상기 마스크 장치(10)는 마스크 전원이 오프된지 여부를 판단하고, 마스크 전원이 오프되었으면 본 알고리즘을 종료하고, 마스크 전원이 오프되지 않았으면 단계 S42로 진입하여 상기 스피커(19)의 전원이 온되었는지를 다시 판단한다(S50).

Claims

압력 센서를 이용하여 마스크에 대한 현재 압력값을 측정하는 단계;
미리 설정된 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치를, 상기 현재 압력값과 비교하는 단계;
상기 비교 결과에 따라서 상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치를 갱신하는 단계; 및
상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계를 포함하는 마스크 장치의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계는,
상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이값을 계산하는 단계와,
상기 차이값과 기준 압력값을 비교하는 단계와,
상기 차이값과 상기 기준 압력값의 비교 결과에 따라서, 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계를 포함하는 마스크 장치의 제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 차이값이 상기 기준 압력값 보다 작을 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능을 비활성화하거나 음소거 처리하는 마스크 장치의 제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 차이값과 상기 기준 압력값 보다 클 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능을 활성화하거나 음소거 상태를 해제하는 마스크 장치의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치는, 상기 압력 센서에서 측정된 압력값들 중 최대 압력값과 최소 압력값의 사이에서 정의되는 압력값인 마스크 장치의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 비교 결과에 따라서 상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치를 갱신하는 단계는,
이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값 이하일 경우, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치를 상기 현재 압력값으로 갱신하고, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 가중치를 반영하여 갱신하는 단계를 포함하는 마스크 장치의 제어방법.
제 6 항에 있어서,
이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값을 초과할 경우, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치와 상기 현재 압력값을 비교하고,
이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 상기 현재 압력값 이상일 경우, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 상기 현재 압력값으로 갱신하고, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치를 가중치를 반영하여 갱신하는 마스크 장치의 제어방법.
제 7 항에 있어서,
이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값을 초과하고, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 상기 현재 압력값 미만일 경우, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치와 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 각각 가중치를 반영하여 갱신하는 마스크 장치의 제어방법.
압력 센서를 이용하여 마스크의 압력값을 일정시간 동안 측정하는 단계;
상기 일정시간 동안 측정된 압력값들 중에서, 최대 압력값과 최소 압력값의 차이값을 계산하는 단계; 및
상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계를 포함하는 마스크 장치의 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 최대 압력값과 상기 최소 압력값의 차이값에 기초하여 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계는,
상기 차이값과 기준 압력값을 비교하는 단계와,
상기 차이값과 상기 기준 압력값의 비교 결과에 따라서, 스피커의 음성 출력을 제어하는 단계를 포함하는 마스크 장치의 제어방법.
제 10 항에 있어서,
상기 차이값이 상기 기준 압력값 보다 작을 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능을 비활성화하거나 음소거 처리하는 마스크 장치의 제어방법.
제 10 항에 있어서,
상기 차이값이 상기 기준 압력값 보다 클 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능을 활성화하거나 음소거 상태를 해제하는 마스크 장치의 제어방법.
마이크로폰과 스피커가 설치되는 마스크 바디;
상기 마스크 바디에 결합되며 사람의 안면에 밀착되고, 내측에 호흡 공간이 형성되는 페이스 가드;
상기 마스크 바디에 설치되며, 상기 호흡 공간의 압력을 측정하는 압력 센서; 및
미리 설정된 대기압 최대 추정치와 대기압 최소 추정치를, 상기 압력 센서에서 측정된 현재 압력값과 비교하고,
상기 비교 결과에 따라서 상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치를 갱신하고,
상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이에 기초하여, 상기 스피커의 음성 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 마스크 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 갱신된 대기압 최대 추정치와 상기 갱신된 대기압 최소 추정치의 차이값을 계산하고, 상기 차이값과 기준 압력값의 비교 결과에 따라서, 상기 스피커의 음성 출력을 제어하는 마스크 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 차이값이 상기 기준 압력값 보다 작을 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능을 비활성화하거나 음소거 처리하는 마스크 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 차이값이 상기 기준 압력값 보다 클 경우, 상기 스피커의 음성 출력 기능을 활성화하거나 음소거 상태를 해제하는 마스크 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 대기압 최대 추정치와 상기 대기압 최소 추정치는, 상기 압력 센서에서 측정된 압력값들 중 최대 압력값과 최소 압력값의 사이에서 정의되는 압력값인 마스크 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제어부는, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값 이하일 경우, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치를 상기 현재 압력값으로 갱신하고, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 가중치를 반영하여 갱신하는 마스크 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 제어부는, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값을 초과할 경우, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치와 상기 현재 압력값을 비교하고,
이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 상기 현재 압력값 이상일 경우, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 상기 현재 압력값으로 갱신하고, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치를 가중치를 반영하여 갱신하는 마스크 장치.
제 19 항에 있어서,
상기 제어부는, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치가 상기 현재 압력값을 초과하고, 이전에 설정된 대기압 최소 추정치가 상기 현재 압력값 미만일 경우, 이전에 설정된 대기압 최대 추정치와 이전에 설정된 대기압 최소 추정치를 각각 가중치를 반영하여 갱신하는 마스크 장치.