KR20230167167A

KR20230167167A - 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자

Info

Publication number: KR20230167167A
Application number: KR1020220065822A
Authority: KR
Inventors: 강석환
Original assignee: (주) 유니플라텍
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-12-08

Abstract

본 발명은 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자에 관한 것이다. 보다 상세하게로는, 그림 또는 사진이 부착되는 패널과, 패널을 둘러싸는 사각의 프레임으로 이루어진 액자를, 난방장치 및 공기정화장치 겸용으로 사용하기 위한 것이다. 본 발명에 의한 스마트액자는, 액자의 패널에 면상발열체를 포함하도록 하고, 액자를 구성하는 사각의 프레임 내부에 공기가 유통되는 공기통로를 만들어 놓고, 그 안에 공기가 정화될 수 있는 공기정화모듈을 설치해 놓은 것으로서, 공기흡입구와 흡입팬을 통하여 공기를 흡입하여 공기정화모듈로 정화시킨 후, 정화된 공기를 면상발열체에 의하여 발열되는 패널 위로 배출시킴으로써, 정화되고 가열된 공기가 실내에 대류될 수 있도록 하는, 실내 난방기능과 실내공기 정화기능을 갖는 스마트액자에 관한 것이다.

Description

공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자{Smart photo frame having air purifier and heater}

겨울철에는 아파트, 주택 또는 사무공간 등의 실내난방을 위해 기름이나 가스 등을 사용하는 보일러 설비나 전기를 사용하는 온풍 시스템 등과 같은 시스템적인 난방설비가 많이 사용된다. 그리고 이와 함께 난로나 히터 등과 같은 다양한 난방장치들이 보조적이고 국소적인 난방기구로 많이 사용되고 있다. 일반적으로 가정이나 업소 등에서 사용하는 이와 같은 보조 난방기구로는, 전기난로나 전기 라지에이터 또는 전기 온풍기 등과 같은 전열기기와 함께 석유 난로 또는 가스 스토브 등과 같은 연료를 사용하는 난방기구들이 사용되곤 한다.

통상적으로 이와 같은 난방기구들은 집이나 사무실 등의 건물 자체에 내장되어 있는 시스템 난방기구와는 달리 별도의 기기로서 존재하기 때문에, 그 사용에 있어 적절한 실내공간을 차지하게 되는데, 대부분의 난방기구에서는 고열을 발생시키기 때문에 화재 등을 예방하기 위해 벽이나 가구 등으로부터 적정거리를 이격시켜 사용하다 보니 이에 맞는 적절한 위치에 배치해야 하고, 이에 따라 실내공간을 많이 차지하게 된다. 이뿐만 아니라, 고열을 발생하는 장치이다 보니, 특별한 안전장치가 필요하고, 항상 화재위험에 대비하여야 하기 때문에 사용하는 사람들의 활동에 제약이 많이 가해지는 문제점도 있어 왔고, 난방기구를 사용하지 않는 계절에는 별도의 장소에 보관해야 하기 때문에 보관을 위한 장소도 별도로 차지하게 되는 문제점도 있어 왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 벽걸이형 난방기구가 개발되고 있는데, 일반 난방기구를 벽에 걸어서 벽걸이용 난방기구로 사용하는 경우도 있다. 그러나, 일반 난방기구는 고열을 발생하기 때문에 벽에 걸어서 사용하다 보면, 벽에 과열이 가해져서 화재위험이 있고, 통행하는 사람의 안면 등에 너무 가깝게 되는 경우가 있어, 화상의 위험이 있었다. 이를 해결하기 위해서, 면상발열체를 이용하여 액자 형태로 제작하는 다양한 기술들도 개발되어 왔다. 면상발열체를 사용하는 벽걸이 난방기구에 관한 종래기술로는, 활성탄 섬유로 만든 면발열체를 이용한 액자형 전기 벽난로(등록실용신안 제20-0263205호, 2002.02.04.), 액자형 난방장치(등록실용신안 제20-0308911호, 2003.03.31.), 액자형 난방장치(등록특허 제10-0782143호, 2007.12.06.) 등이 있다. 그러나, 이와 같은 면상발열체를 사용하는 벽걸이형 난방기구는, 면상발열체 자체의 한계로 인하여 그 사용에 있어 많은 제약이 따르게 된다. 즉 고열이 발생하는 면상발열체를 사용하게 되면 화재위험이 있을 뿐만 아니라, 사용자들이 부지불식간에 접촉하여 화상 등을 입을 우려가 있기 때문에, 화재 및 화상의 위험이 없는 범위의 적정온도 이하로 면상발열체의 온도를 제어하다 보니 너무 온도가 낮게 되어 난방효율이 떨어지고, 이로 인하여 난방기구로서의 실용성이 저하되어 소비자들이 사용을 꺼리는 실정이었다. 따라서, 액자형 난방기구는 점차 사양화되는 결과를 초래하였다.

한편, 산업의 발전과 차량보급의 확대로 인하여 공장 등에 발생하는 매연과 차량 등의 배출가스로 인하여 대기오염이 발생하고, 이로 인하여 오염된 공기와 미세먼지가 점점 증가하여 사람들이 호흡을 통하여 유해물질이 체내 축적되고, 호흡기 질환을 유발하는 등 대기오염이 인간의 삶을 위협하는 상황이 점점 더 심화되고 악화되고 있다. 이에 더하여 최근에는 주변국으로부터의 오염물질의 이동으로 인하여 대기오염의 심각성이 점점 더해가고 있는 실정이다. 따라서 깨끗한 공기에 대한 사람들의 요구가 늘어나서 공기청정기 또는 공기정화장치의 수요도 급증하는 추세이다.

이뿐만 아니라 2019년 말부터 시작된 코로나19의 창궐로 인하여 바이러스나 세균에 의하여 오염된 공기에 대한 두려움이 증가하여 공기정화장치를 이용한 실내공기의 정화 필요성이 점점 더 급증하는 상황이다. 그러나 공기청정장치 또는 공기정화장치 등도 시스템적인 공기청정설비가 갖추어지지 않는 한, 별도의 독립적인 장치로 마련해야 하기 때문에 그 사용 및 보관 등에 따른 장소문제는 앞서 설명한 난방기구와 마찬가지의 문제로 존재하게 된다. 뿐만 아니라, 겨울철에는 난방기구와 공기정화장치를 같이 해야 하는 관계로, 실내공간이 협소한 경우 사용 시 설치장소를 차지하게 되고, 이로 인한 통행의 불편 등 불편함이 증가하게 된다.

한편, 공기정화장치에는 다양한 종류의 필터가 사용되는데, 그중에는 TiO2를 이용하는 필터가 있다. 반도체 재료인 TiO2는 가전자띠(valance band)와 전도띠 (conduction band) 구조 사이에 3.2eV 정도의 밴드갭이 존재한다. 이 밴드갭에 해당하는 에너지를 가진 근자외선(380nm 부근)광을 조사하면 전자(electron), 전공대(electron hole)가 형성되면서 강한 산화력을 가진 하이드록시 라티칼(-OH)과 슈퍼 옥사이드(O2-)를 생성한다. 이 하이드록시 라티칼과 슈퍼옥사이드가 유기화합물을 산화 분해시켜 물(H2O)과 탄산가스 (CO2)로 변화시킨다. 또한 공기 중의 오염물질을 산화, 분해시켜 무해한 물과 탄산가스로 변화시키거나 수중의 오염물질인 유기화합물을 분해시켜 물과 탄산가스로 변환시키고 세균도 유기화합물이므로 TiO2 의 광촉매 특성에 의하여 산화 분해되어 살균된다. 그러나 TiO2는 밴드갭이 3.2eV가 되기 때문에 가시광선만으로는 전자와 정공이 생성되지 않고 이에 따라 자외선을 조사해야만 강력한 산화력이 발휘되는 문제점이 있어왔다.

등록실용신안 제20-0263205호 (2002.02.04.) 등록실용신안 제20-0308911호 (2003.03.31.) 등록특허 제10-0782143호 (2007.12.06.)

상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자는, 공기정화장치와 난방장치를 하나의 액자형태로 제공할 수 있도록 하여, 공기청정기 및 난방기구의 설치에 따른 공간 절약과 함께 실내 인테리어 기능을 통하여 심미감을 높일 수 있는 공기정화장치 및 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 공기정화기능을 통하여 실내의 악취를 제거하고 오염된 공기를 살균 및 정화시킨 후 깨끗해진 공기로 난방을 할 수 있는, 액자형 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 사용자의 부주의로 인한 화상이나 화재위험이 없도록, 낮은 온도범위(70 ~ 80℃)로 난방을 하더라도 프레임을 통하여 면상발열체 위로 공기를 대류 시킴으로써 난방효율이 높은 액자형 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 면상발열체의 복사에너지를 이용하여 난방을 수행함과 아울러 면상발열체 위로 공기를 대류시켜 난방을 함으로써, 복사와 대류에 의하여 난방 에너지를 전달할 수 있도록 함으로써 열효율이 높은 액자형 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 면상발열체 위로 공기를 대류시키더라도 프레임에서 분출되는 공기가 패널에 부착된 그림 또는 사진에 직접적으로 닿지 않으면서도, 가열된 공기가 효율적으로 대류될 수 있도록 함으로써, 그림 또는 사진이 오랫동안 보존될 수 있는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 스스로 온도제어를 할 수 있는 발열체를 이용하여 난방을 제공할 수 있는 난방장치를 제공함으로써 난방기구 사용에 따른 화재나 화상의 위험을 예방하는 등 안전성을 제고시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 살균 및 탈취기능을 갖는 광촉매 물질을 이용하여 공기를 정화하도록 함으로써, 공기 중의 오염물질을 산화, 분해 시킨 후 정화된 공기를 공급할 수 있는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 광촉매에 가시광선만 조사하여도 산화력 발생이 가능하고, 자외선을 조사하는 경우 강력한 산화력이 발생할 수 있는 광촉매를 가지는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 상술한 바와 같은, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자를 소형화하고 난방출력을 낮추어 책상 밑 등에 설치하여 사용할 수 있는 데스크형 난방장치로 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 그림 또는 사진이 부착되는 패널과 상기 패널을 둘러싸는 사각의 프레임으로 이루어진 액자에서, 상기 패널은, 단열판 위에 적층되며 과열방지 PPTC소자를 가지는 면상발열체를 포함하며, 상기 사각의 프레임을 이루는 네 개의 프레임 각각은, 속이 비어있고 그 단면이 다각형 또는 원형으로 된 공기통로를 포함하며, 상기 네 개의 프레임 중 하나 이상에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 공기흡입구와 흡입된 공기를 정화하는 공기정화모듈을 포함하며, 상기 공기정화모듈은, 상기 공기흡입구를 통하여 외부공기를 흡입하는 흡입 팬, 상기 흡입 팬이 흡입한 공기를 통과시키면서 오염된 공기를 분해하는 광촉매필터 및 상기 광촉매필터에 대하여 자외선을 조사하는 자외선램프 또는 자외선 LED를 포함하며, 상기 네 개의 프레임 중 하나 이상에는, 상기 공기정화모듈을 통과하여 상기 공기통로로 유통되는 공기를 상기 패널의 상면 위로 배출시키는 공기배출구를 포함하도록 함으로써, 상기 패널의 상면 위로 배출된 공기가 상기 면상발열체의 발열에 의하여 가열되어 대류될 수 있는 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자로 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 그림 또는 사진이 부착되는 패널과 상기 패널을 둘러싸는 사각의 프레임으로 이루어진 액자에서, 상기 패널은, 단열판 위에 적층되며 과열방지 PPTC소자를 가지는 면상발열체를 포함하며, 상기 사각의 프레임을 이루는 네 개의 프레임 각각은 속이 비어있고, 그 단면이 다각형 또는 원형으로 된 공기통로를 포함하며, 상기 네 개의 프레임 중 하나의 프레임에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 공기흡입구와 흡입된 공기를 정화하는 공기정화모듈을 포함하며, 상기 공기정화모듈은, 상기 공기흡입구를 통하여 외부공기를 흡입하는 흡입 팬, 상기 흡입 팬이 흡입한 공기를 통과시키면서 오염된 공기를 분해하는 광촉매필터 및 상기 광촉매필터에 대하여 자외선을 조사하는 자외선램프 또는 자외선 LED를 포함하며, 상기 네 개의 프레임 중 하나 또는 두 개의 프레임에는, 상기 공기정화모듈을 통과하여 상기 공기통로로 유통되는 공기를 배출시키는 공기배출구를 포함하도록 함으로써, 상기 공기흡입구로 흡입된 공기가 상기 네 개의 프레임 중 둘 이상의 프레임에 형성된 공기통로를 차례로 통과한 후, 상기 공기배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자로 하는 것도 바람직하다.

본 발명은 또한 상술한 특징들에 더하여, 상기 공기흡입구는 상기 패널의 상면 위쪽에 있는 공기를 흡입할 수 있도록, 상기 프레임 중 상기 패널의 상면 위쪽과 접한 쪽에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자로 하는 것도 가능하며, 이에 더하여 제2공기흡입구, 제2공기배출구 및 투명판을 더 포함하며, 상기 공기배출구는, 상기 프레임 중 상기 패널의 상면 위쪽과 접한 쪽에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공으로 이루어지며, 상기 제2공기흡입구는, 상기 공기배출구가 위치한 프레임의 반대쪽 프레임에서, 상기 패널의 상면 위쪽과 접한 쪽에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공으로 이루어지며, 상기 제2공기배출구는, 상기 제2공기흡입구가 위치한 프레임에서, 상기 제2공기흡입구가 위치한 쪽의 반대쪽에 형성되는 다수의 통기공으로 이루어지며, 상기 투명판은, 상기 패널의 상면 위쪽에서, 상기 투명판과 상기 패널과의 사이에 일정한 밀폐공간이 형성될 수 있도록 상기 사각의 프레임에 결합되되, 상기 공기배출구 및 상기 제2공기흡입구가 상기 패널과 상기 투명판 사이에 위치하도록 결합함으로써, 상기 공기배출구로 배출된 공기가 상기 밀폐공간을 지나 상기 제2공기흡입구로 흡입된 후, 상기 제2공기배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자로 하는 것도 바람직하다.

본 발명은 또한 상술한 특징들에 더하여, 상기 공기배출구의 통기공은, 공기가 배출되는 방향을 향하여 상향 경사지도록 형성되거나, 공기가 배출되는 방향을 향하여 상향 경사진 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부는 상기 공기통로의 내부 쪽으로만 돌출된 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자로 하는 것도 가능하며, 상기 광촉매필터는 망상구조물 표면에 TiO2와 WO3를 혼합하여 코팅한 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자로 하는 것도 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 ‘공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자’는, 액자의 프레임 속에 공기정화모듈을 가지고 있고, 액자의 패널은 단열판 위에 면상발열체가 적층되며, 면상발열체 위에는 사용자의 기호에 따라 명화, 사진 등을 부착할 수 있는 구조이기 때문에, 공기정화기능을 가지는 난방장치를 벽에 붙이는 액자형으로 설치할 수 있고, 이에 따라 공기청정기 및 난방기구 설치에 따른 공간 절약을 할 수 있을 뿐만 아니라, 실내 인테리어 효과 및 심미감을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 액자의 프레임 속에 공기정화모듈이 설치되어 있고, 프레임에 형성된 공기흡입구를 통하여 흡입된 공기가 공기정화모듈에 의하여 정화된 뒤, 프레임 중 패널 위쪽에 접한 면에 형성된 공기배출구를 통하여 정화된 공기가 배출되며, 배출된 공기는 패널에 포함된 면상발열체에 의하여 가열되어 실내로 대류되므로 살균 및 악취가 제거되어 정화된 공기로 따뜻한 난방을 할 수 있는 효과가 있다.

이뿐만 아니라, 이와 같이 공기배출구를 통하여 패널 위로 배출된 공기가, 패널에 포함된 면상발열체에 의하여 가열되어 실내로 대류되는 한편, 면상발열체 자체는 복사열을 실내로 전달하고 있는 구조이어서, 복사와 대류에 의하여 난방 에너지를 전달할 수 있으므로 난방장치의 열효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

따라서, 사용자 부주의로 인한 화상이나 화재위험이 없도록, 낮은 온도범위(70 ~ 80℃)로 난방을 하더라도 복사와 대류를 통하여 난방효율이 높은 액자형 난방장치를 제공할 수 있게 된다. 그러므로 위험예방을 위해 발열온도를 낮게 해야 하는 액자형 난방장치에 있어서도 난방효율을 높여서 실용성을 제고하고, 이에 따라 액자형 난방기구의 제조, 판매 및 사용을 활성화 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 또한 공기배출구의 통기공은, 배출 방향을 향하여 상향경사지는 구조를 가지고 있기 때문에, 면상발열체 위로 공기를 배출시켜 대류시키더라도 프레임에서 분출되는 공기가 패널에 부착된 그림 또는 사진에 직접 닿지 않으면서도, 가열된 공기가 효율적으로 대류될 수 있게 된다. 따라서 통기공으로 배출되는 공기가 그림 또는 사진을 손상시키지 않으며, 이에 따라 액자에 전시되는 사진 또는 그림이 오랫동안 보존될 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 또한 PPTC소자를 면상발열체로 사용하기 때문에 면상발열체가 스스로 온도제어를 할 수 있어 정해진 온도 이상으로 올라가지 않게 되므로, 사용자 부주의로 인한 화상이나 화재로부터 안전한 난방장치를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 또한 살균 및 탈취기능을 갖는 광촉매물질을 이용하여 공기를 정화하도록 함으로써, 공기 중의 오염물질을 산화, 분해 시킨 후 정화된 공기를 공급할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 또한 광촉매에 가시광선만 조사하여도 산화력 발생이 가능하고, 자외선을 조사하는 경우에는 더욱 강력한 산화력이 발생할 수 있는 광촉매를 가지는 공기정화장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 포함된 공기정화모듈의 광촉매필터는, 알루미나 발포소재 또는 카본직조 섬유에 TiO2 광촉매를 박막코팅하여 사용하기 때문에, 거친 표면으로 인하여 박막의 유효 표면적이 증가되고, 이에 따라 광활성 효과가 증가 될 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 또한 광분해 효율이 좋지만 밴드갭 에너지가 높아(3.2eV) 특정 파장대 이하의 자외선을 조사해야 광분해가 일어나는 Tio2에 대하여, 광분해 효율은 낮지만 밴드갭 에너지가 낮아(2.5eV) 가시광에서도 반응할 수 있는 WO3를 첨가한 물질을 광촉매로 사용하기 때문에, 본 발명에 포함된 광촉매필터는 가시광에서도 감응하면서도, 자외선을 조사하는 경우 광분해 효율이 매우 높아질 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 또한, 상술한 특징들을 가지는 스마트액자를 소형화하고 난방출력을 낮추어서 책상 밑 등과 같은 소형 공간에 설치하여 사용할 수 있으므로, 옷이나 종이 등과 같이 발화가 용이한 소재가 많은 책상 밑 공간 등에서 화재위험이나 화상의 우려가 없이 효율적인 국부난방을 할 수 있을 뿐만 아니라, 책상에서 장시간 근로해야 사무직 근로자 등에 대하여 쾌적한 사무공간을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자의 제1실시예에 대한 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명 제1실시예에 의한 스마트액자의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 스마트액자에 포함된 공기정화모듈의 상세도이다.
도 4는 본 발명에 의한 스마트액자에 포함된 공기정화모듈의 다른 실시예이다.
도 5는 본 발명에 의한 스마트액자에서 공기배출구의 통기공 구조에 대한 상세도이다.
도 6는 본 발명에 의한 스마트액자에서 공기배출구의 통기공 구조에 따른 작동원리를 설명하기 위한 도면을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명 제1실시예에 의한 스마트액자의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 스마트액자의 제2실시예에 대한 외관 사시도이다.
도 9는 본 발명 제2실시예에 의한 스마트액자의 분해사시도이다.
도 10는 본 발명 제2실시예에 의한 스마트액자의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 스마트액자의 제3실시예에 대한 외관 사시도이다.
도 12는 본 발명 제3실시예에 의한 스마트액자의 분해사시도이다.
도 13은 본 발명 제3실시예에 의한 스마트액자의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 의한 스마트액자의 제4실시예에 대한 외관 사시도이다.
도 15는 본 발명 제4실시예에 의한 스마트액자의 분해사시도이다.
도 16는 본 발명 제4실시예에 의한 스마트액자의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 17 및 도 18은 본 발명 제5실시예에 의한 스마트액자를 도시한 것이다.

이하에서 상술한 목적과 특징이 분명해지도록 본 발명을 상세하게 설명할 것이며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련한 공지기술 중 이미 그 기술 분야에 익히 알려져 있는 것으로서, 그 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 실시 예들에 대한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예들을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

실시 예들은 여러 가지 형태로 변경을 가할 수 있고 다양한 부가적 실시 예들을 가질 수 있는데, 여기에서는 특정한 실시 예들이 도면에 표시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 실시 예들을 특정한 형태에 한정하려는 것이 아니며, 실시 예들의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경이나 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

다양한 실시 예들에 대한 설명 가운데 “제1”, “제2”, “첫째” 또는“둘째”등의 표현들이 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 상세하게 설명한다. 먼저 도 1은 본 발명에 의한 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자의 제1실시예에 대한 외관 사시도이며, 도 2는 본 발명 제1실시예에 의한 스마트액자의 분해사시도이다. 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 스마트액자는, 그림 또는 사진(130)이 부착되는 패널(100)과 상기 패널(100)을 둘러싸는 사각의 프레임(200)으로 이루어진 액자로 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 패널(100)은, 단열판(110) 위에 PPTC(Polymeric Positive Temperature Coefficient) 소자를 가진 면상발열체(120)가 적층되고, 상기 면상발열체(120) 위에 상기 그림 또는 사진(130)을 부착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명에 의한 스마트액자를 책상 밑 등에서 사용하기 위한 국부난방기구로 사용하는 경우에는, 그림 또는 사진(130)을 통하여 심미감을 높일 필요가 없으므로, 그림 또는 사진(130)을 부착되지 않은 패널(100)을 사용하는 것도 바람직하다.

그리고 상기 사각의 프레임(200)을 이루는 네 개의 프레임(200) 각각은 속이 비어있도록 함으로써, 상기 사각의 프레임(200) 안에, 그 단면이 다각형 또는 원형으로 된 공기통로(210)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 공기통로(210)들 각각은 필요에 따라 서로 연결되어 하나의 통로를 만들던가 아니면 필요에 따라 격벽(220 ~ 240)에 의하여 막혀있는 구조로 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편 상기 면상발열체(120)는 카본(Carbon Fiber, Carbon Powder)을 주재료로 사용한 신소재의 발열체를 면상(판 형태)으로 제작하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 면상발열체(120)에 사용되는 카본발열체는 전기 비저항이 높은 카본을 거미줄처럼 미세하게 연결시켜 전기가 흐르게 만든 발열소재로서, 카본을 통해 전기가 흐름으로서 발열되는 발열체로 하는 것이 바람직한데, 카본발열체는 카본의 종류와 후처리 방법에 따라 다소 차이는 있으나 87%~90%의 원적외선 복사열을 방출한다. 즉 카본 자체가 원적외선 복사체이기 때문이며 발열된 열에 의해 더 많은 복사에너지가 방출하기고 이에 따라 실내를 효율적으로 덥혀주는 역할을 한다. 또한, 상기 면상발열체(120)는 소재 자체를 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소재로 하거나 일반적인 면상발열체에 PPTC(Polymeric Positive Temperature Coefficient) 소자를 결합하여 일정온도가 넘어서면 자동으로 전원을 차단하고, 온도가 내려가면 다시 복구시키도록 하는 것도 가능하다. 상기 PTC소재는, 전기공급에 의하여 가열되더라도, 제작 시에 미리 정해진 일정 온도에 도달하게 되면 더 이상 발열이 안되며, 일정 온도 미만으로 온도가 강하하면 다시 가열되는 소재이며, 상기 PPTC소자는 폴리스위치라고도 하는 재복구 가능한 퓨즈 소자로서 반영구적으로 사용할 수 있는 특징이 있는데 회로에 과전류가 유입되면 열에 의하여 저저항체에서 고저항체로 변하게되고 이에 따라 과전류를 제한하여 내부회로를 보호하게 된다.

그리고 상기 네 개의 프레임(200) 중 적어도 하나(200a) 이상에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 공기흡입구(300)와 흡입된 공기를 정화하는 공기정화모듈(500)을 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 네 개의 프레임(200) 중 적어도 하나(200b, 200c 또는 200d) 이상에는, 상기 공기정화모듈(500)을 통과하여 상기 공기통로(210)로 유통되는 공기를 상기 프레임(200)의 밖으로 배출시키는 공기배출구(400)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 공기흡입구(300)와 상기 공기정화모듈(500)을 포함하는 프레임(200a)에는 상기 공기흡입구(300)로 흡입된 공기가 상기 공기정화모듈(500)쪽으로만 흡입될 수 있도록 상기 프레임(200a)의 한 쪽 종단에 격벽(220)을 포함하도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 그리고 상기 공기흡입구(300)는, 상기 프레임(200) 중 일면 이상에 형성되는 다수의 통기공(301)으로 이루어지도록 하는 것이 바람직한데, 더욱 바람직하게는, 상기 패널(100)의 상면 위쪽과 접한 쪽이 아닌 면에 형성되도록 하는 것이 좋다. 그러나 가장 바람직하게는, 스마트액자를 앞에서 바라다볼 때, 잘 보이지 않도록 상기 프레임(200)의 바깥쪽 면에 형성되도록 하는 것이다. 그리고, 상기 공기배출구(400)는, 상기 프레임(200) 중 상기 패널(100)의 상면과 접한 면에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공(401)으로 이루어지도록 함으로써, 상기 공기배출구(400)로 배출되는 공기가 상기 패널(100)의 상면 위쪽으로 배출되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 도 2에서 보는 바와 같이 네 개의 프레임(200) 중 하나의 프레임(200a)에는, 상기 프레임(200a) 중 상기 패널(100)의 상면과 접한 쪽의 반대쪽 면인 상기 프레임(200)의 바깥쪽 면에 상기 공기흡입구(300)를 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 네 개의 프레임(200) 중 나머지 세 개의 프레임(200b, 200c, 200d)에는 상기 패널(100)의 상면과 접한 쪽의 면인 상기 프레임(200)의 안쪽 면에, 다수의 통기공(401)으로 이루어진 상기 공기배출구(400)가 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 더불어 상기 공기흡입구(300)가 형성된 프레임(200a) 중 상기 공기정화모듈(500)을 중심에 놓고 볼 때, 상기 공기흡입구(300)의 반대쪽에도, 상기 프레임(200a)의 내면에 상기 공기배출구(400)가 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 경우에 따라서는, 이같이 네 개의 프레임의 안쪽 모두에 상기 공기배출구(400)를 형성하지 않고, 하나 또는 두 개의 프레임에만 형성하도록 하는 것도 물론 가능하다.

한편, 도 3 및 도 4에는 본 발명에 의한 스마트액자(10)에 포함된 상기 공기정화모듈(500)의 상세도가 도시되어 있다. 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 상기 공기정화모듈(500)은, 상기 공기흡입구(300)를 통하여 외부공기를 흡입하는 흡입 팬(510)과, 상기 흡입 팬(510)에서 흡입한 공기를 통과시키면서, 오염된 공기를 분해하는 광촉매필터(520) 및 상기 광촉매필터(520)를 향하여 자외선을 조사하는 자외선램프 또는 자외선 LED(530)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 광촉매필터(520)는 발포알루미나 등과 같이 그물망을 가지는 입체형상으로 된 망상구조물의 표면에 TiO2와 WO3를 혼합하여 코팅한 것으로 하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 광촉매필터(520)는, 발포알루미나 등과 같은 망상 구조물에 형성된 구멍(521)들을 통하여 공기가 통과하는 구조이며, 상기 구멍(521)들의 표면에는 광촉매인 TiO2나 텅스텐 산화물 또는 그들의 혼합물이 코팅되어 있기 때문에, 상기 광촉매필터(520)에 형성된 구멍들(521)을 통과하는 과정에서 오염된 공기가 살균 및 정화되게 된다.

상기 자외선램프 또는 자외선 LED(530)는 도 3에서 보는 것처럼 기둥형태로 하여 상기 광촉매필터(520)를 향하여 자외선을 조사하도록 하는 것도 바람직하지만, 도 4에서 보는 것처럼 면상 발광원으로 하여 상기 광촉매필터(520)의 저면이나 한쪽 측면 전체에 대하여 자외선을 조사하도록 하는 것도 바람직하다. 상기 광촉매필터(520)에 코팅하는 광촉매 등에 대한 상세 내용은 후술하기로 한다. 그리고 본 발명에는 상기 면상발열체 등에 대한 제어나 온도 감시 등을 위해서는 제어수단(900)이 포함되어야 한다. 따라서 온도 등을 감시하기 위한 표시수단(920)과 온도 조절 등을 위한 조절수단(910)으로 이루어 진 상기 제어수단(900)이 상기 네 개의 프레임(200) 중 어느 하나의 프레임 일 측면에 설치되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 조절수단(910)은 도 1에 도시된 것처럼 노브(knob) 형식으로 하는 것도 가능하지만, 버튼형식으로 하는 것도 바람직하다. 그리고 상기 제어수단(900)에는 적외선 또는 무선통신수단(미도시)을 포함하도록 함으로써, 무선 리모콘(미도시)을 통하여 상기 제어수단(900)이 제어되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 도 5에는 본 발명에 의한 스마트액자에서 상기 공기배출구(400)의 통기공(401)에 대한 상세구조가 도시되어 있으며, 도 6에는 이와 같은 통기공(401) 구조에 따른 작동원리를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 본 발명에서, 상기 공기배출구(400)에 포함된 각각의 통기공(401)은, 도 5(a)에서 보는 바와 같이 공기가 배출되는 방향을 향하여 상향 경사지도록 형성되거나, 도 5(b)에서 보는 바와 같이 공기가 배출되는 방향(w3)을 향하여 상향 경사진 빨대모양 돌출부(402)를 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 빨대모양의 돌출부(402)는 상기 공기통로(210)의 내부 쪽으로만 돌출되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

도 5(a)에서 보는 바와 같이 상기 통기공(401)이, 공기가 배출되는 방향(w3)을 향하여 상향 경사지게 형성되면, 상기 통기공(401)을 통하여 배출되는 공기(w3)는, 상기 패널(100)의 상면 위쪽으로 배출되지만, 상기 통기공(401)의 경사진 구조로 인하여 상기 그림이나 사진(130)의 표면 쪽으로 가지 않고 상부(HP) 쪽으로만 향하게 된다. 그리고 상기 상부(HP)쪽으로 공기가 배출되면 상기 상부(HP)쪽으로 빠른 공기의 흐름이 생기게 되므로(w3), 베르누이 법칙에 따라 상기 상부(HP) 쪽은 주변에 비하여 압력이 높아지게 된다. 그리고 상기 상부(HP) 쪽의 압력이 높아지게 되면, 상기 패널(100)의 상면 위쪽 공간에서는 베르누이 법칙에 따른 공기흐름이 형성되는데, 상기 상부(HP) 쪽의 압력이 높아지게 되면, 하부(LP)쪽에서 상기 상부(HP)쪽으로의 공기흐름(w5)이 형성되며, 상기 하부(LP)쪽은 압력이 낮아지게 된다. 이에 따라 상기 패널(100)의 상면 위쪽에는, 중심부 쪽으로부터 상기 공기배출구(400)가 형성된 프레임(200) 쪽으로의 공기흐름(w4)이 형성되게 된다. 또한 상기 패널(100)의 중심부로부터 상기 프레임(200)으로 향하는 공기흐름(w4)이 상기 프레임(200) 근처로 오게 되면, 상기 상부(HP)쪽의 빠른 공기흐름(w3)에 의하여 위로 올라가는 공기흐름(w5)이 형성된다. 따라서, 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 패널(100)의 중심부에서 상기 프레임(200)쪽으로 이동하는 과정에서, 상기 패널(100)에 포함된 상기 면상발열체(120)의 발열에 의하여 덥혀진 상기 공기흐름(w4)은, 상기 프레임(200) 근처에서 상기 상부(HP) 쪽의 빠른 공기흐름(w3)에 의하여 딸려 올라가게 되므로, 결과적으로 상기 프레임(200) 근처에서는, 액자의 전방을 항하여 이동하는 따뜻한 공기대류를 발생시키게 되며(w3 + w5), 상기 패널(100)의 중심부에서는 주변의 차가운 공기를 빨아들이는 공기흐름(w0)를 형성하게 된다.

본 발명은 이와 같은 통기공(401) 구조로 인하여 액자의 전방을 항하여 따뜻한 공기의 대류를 활발하게 발생시킬 뿐만 아니라, 상기 패널(100)에 포함된 상기 면상발열체(120)에서 복사열도 또한 발생되므로 대류와 복사에 의한 이중 난방을 실시할 수 있으므로 난방효율을 높일 수 있게 된다. 또한, 상기 면상발열체(120)는 최고 온도로 가열된 상태에서는 더 이상 가열이 안되지만, 상기 패널(100)의 상면 위쪽에서 대류 현상이 활발하게 발생하므로, 상기 면상발열체(120)가 최고 온도로 올라가더라도 대류현상에 의하여 열을 공급하게 되면, 상기 면상발열체(120)가 온도가 내려가게 되고, 상기 면상발열체(120)의 온도가 내려가게 되면 상기 면상발열체(120)에 대하여 계속되어 가열할 수 있게 되므로, 낮은 온도범위(70 ~ 80℃)로 난방을 하더라도 계속하여 열을 공급할 수 있게 된다. 따라서 낮은 온도로 가동해야 하는 액자형 난방기구에서도 충분한 난방효과를 발휘할 수 있게 된다. 이뿐만 아니라 본 발명의 이와 같은 통기공(401) 구조로 인하여, 상기 패널(100) 위에 그림이나 사진(130)이 부착된 경우에, 그림이나 사진(130)의 표면에는, 강제적으로 배출되는 바람이 직접적으로 닿지 않게 되므로, 바람이 지나간 자국이 발생되지 않고, 표면에 바람으로 인한 먼지나 얼룩 또는 오염이 생긴다거나 손상되는 일이 없게 된다. 따라서 상기 패널(100)의 상면 위쪽에서 바람이 배출되더라도 그림이나 사진(130)을 오랫동안 보존할 수 있게 된다.

한편, 도 5(b)에서 보는 바와 같이 상기 통기공(401)에, 공기가 배출되는 방향(w3)을 향하여 상향 경사진 빨대모양 돌출부(402)를 형성하는 경우, 상기 통기공(401)만 상향경사지게 하는 경우보다, 상기 공기가 배출되는 방향(w3)을 더욱 명확하게 상향 경사지게 할 수 있게 된다. 따라서 상기 프레임(200)의 재질이 얇아서 상기 통기공(401)의 상향경사 효과가 충분하지 않는 경우에는 이와 같이 빨대모양의 상기 돌출부(402)를 이용하여 통기공(401)을 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 빨대모양 돌출부(402)는 상기 공기통로(210)의 내부 쪽으로만 돌출되도록 하는 경우, 외부로 돌출됨에 따른 외관상 심미감 저하 등을 예방할 수 있는 반면, 공기가 배출되는 방향(w3)을 상향경사지게 하는 효과는 그대로 거둘 수 있게 된다. 상기 빨대모양 돌출부(402)는 상기 프레임(200)의 외부에서 안쪽을 향하여 하향 경사지게 펀칭하는 방법으로 상기 통기공(401)을 형성하는 것도 바람직하다. 즉 상기 프레임(200)의 외부에서 상기 공기통로(210) 안쪽을 향하여 하향 경사지게 펀칭하는 경우, 상기 통기공(401)은 상기 프레임(200)의 안쪽에는 공기가 배출되는 방향(w3)을 향하여 상향 경사진 돌출부(402)가 생기게 된다. 이와 같이 펀칭방식에 의하여 상기 통기공(401)을 형성하는 경우 간편한 방법으로 상기 돌출부(402)를 가진 통기공(401)을 형성할 수 있게 되므로 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명 제1실시예에 의한 스마트액자의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다. 이상에서 설명한 바와 같이 상기 공기흡입구(300)를 통하여 흡입되는 외부 공기(w1)는 상기 공기정화모듈(500)을 통과하면서 살균 및 정화된 뒤, 상기 프레임(200)에 형성된 상기 공기통로(210)들을 이동하다가 상기 공기배출구(400)를 통하여 상기 패널(100)의 상면 위쪽으로 배출되는데(w3), 상기 공기배출구(400)의 통기공(401)이 공기의 배출방향을 향하여 상향 경사져 있기 때문에, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 상기 패널(100)의 중심부에서 상기 공기배출구(400)가 형성된 프레임(200) 쪽으로 공기가 이동하면서 데워지고, 데워진 공기가 상기 공기배출구(400)의 통기공(401)으로 배출되는 공기(w3)와 함께 액자의 전면을 향하여 대류되게 된다. 또한 이와 더불어 상기 패널(100)에서는 상기 면상발열체(120) 자체에서 발열되는 열에 의한 복사열(h)이 액자의 전면을 향하여 전달된다.

한편, 도 8은 본 발명에 의한 스마트액자의 제2실시예에 대한 외관 사시도이며, 도 9는 본 발명 제2실시예에 의한 스마트액자의 분해사시도이고, 도 10는 본 발명 제2실시예에 의한 스마트액자의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 도 8 내지 도 10를 참조하여 본 발명 제2실시를 설명한다. 본 발명 제2실시예는, 상술한 바 있는 제1실시예와 마찬가지로, 상기 그림 또는 사진(130)이 부착되는 패널(100)과 상기 패널(100)을 둘러싸는 사각의 프레임(200)으로 이루어진 액자에서, 상기 패널(100)은, 상기 단열판(110) 위에 적층되는 PTC소재로 되어 있거나 PPTC소자를 포함하는 면상발열체(120)를 포함하며, 상기 사각의 프레임(200)을 이루는 네 개의 프레임 각각은 속이 비어있도록 함으로써, 그 단면이 다각형 또는 원형으로 된 공기통로(210)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 네 개의 프레임(200) 중 하나 이상의 프레임(200a)에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 공기흡입구(300)와 흡입된 공기를 정화하는 공기정화모듈(500)을 포함하도록 하는 것이 바람직한데, 상기 공기정화모듈(500)의 경우 본 발명 제1실시예와 마찬가지로, 상기 공기흡입구(300)를 통하여 외부공기를 흡입하는 흡입 팬(510), 상기 흡입 팬(510)이 흡입한 공기를 통과시키면서 오염된 공기를 분해하는 광촉매필터(520) 및 상기 광촉매필터(520)에 대하여 자외선을 조사하는 자외선램프 또는 자외선 LED(530)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 공기흡입구(300)와 상기 공기정화모듈(500)을 포함하는 프레임(200a)에는 상기 공기흡입구(300)로 흡입된 공기가 상기 공기정화모듈(500)쪽으로만 흡입될 수 있도록 상기 프레임(200a)의 한쪽 종단에 격벽(220)을 포함하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

그러나 본 발명 제2실시예에서는, 상기 공기흡입구(300)를 제1실시예와 달리하는 것이 바람직하다. 즉 도 9에서 보는 바와 같이, 상기 공기흡입구(300)는, 상기 패널(100)의 상면 위쪽에 있는 공기를 흡입할 수 있도록, 상기 프레임(200) 중 상기 패널(100)의 상면 위쪽과 접한 쪽에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하게 되면, 도 10에서 보는 바와 같이, 흡입되는 공기(w1) 또한 상기 패널(100) 위에서 덥혀진 공기(h)를 흡입하게 되므로 난방효율이 더욱 높아지게 되는 장점이 있다. 이 경우 상기 공기흡입구(300)의 통기공 각각은 상기 공기배출구(400)의 통기공(401)과 마찬가지로 내부에서 외부로 상향경사지게, 즉 공기가 흡입되어 진행하는 방향을 향하여 하향 경사지게 하는 것이 더욱 바람직한데, 이와 같이 상기 공기흡입구(300)의 통기공을, 공기가 흡입되어 진행되는 방향을 향하여 하향 경사지게 하게 되면, 흡입되는 과정에서 상기 그림이나 사진(130)의 표면에 바람이 지나간 흔적을 남기지 않게 되므로 상기 그림이나 사진(130) 표면에 손상이 안 생기게 오랫동안 보존할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 도 11은 본 발명에 의한 스마트액자의 제3실시예에 대한 외관 사시도이며, 도 12는 본 발명 제3실시예에 의한 스마트액자의 분해사시도이고, 도 13은 본 발명 제3실시예에 의한 스마트액자의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명 제3실시예를 설명한다. 본 발명 제3실시예는, 상술한 바 있는 제1실시예 및 제2실시예와 마찬가지로, 상기 그림 또는 사진(130)이 부착되는 패널(100)과 상기 패널(100)을 둘러싸는 사각의 프레임(200)으로 이루어진 액자에서, 상기 패널(100)은, 상기 단열판(110) 위에 적층되는 PPTC소자로 된 면상발열체(120)를 포함하며, 상기 사각의 프레임(200)을 이루는 네 개의 프레임 각각은 속이 비어있고, 그 단면이 다각형 또는 원형으로 된 공기통로(210)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

다만, 제1실시예 또는 제2실시예와 달리 상기 네 개의 프레임(200) 중 단 하나의 프레임(200a)에만, 외부로부터 공기를 흡입하는 공기흡입구(300)와 흡입된 공기를 정화하는 공기정화모듈(500)을 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 공기정화모듈(500)의 경우 본 발명 제1실시 및 제2실시예와 마찬가지로, 상기 공기흡입구(300)를 통하여 외부공기를 흡입하는 흡입 팬(510), 상기 흡입 팬(510)이 흡입한 공기를 통과시키면서 오염된 공기를 분해하는 광촉매필터(520) 및 상기 광촉매필터(520)에 대하여 자외선을 조사하는 자외선램프 또는 자외선 LED(530)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 네 개의 프레임(200) 중 하나의 프레임(200d) 또는 두 개의 프레임(200c, 200d)에는, 상기 공기정화모듈(500)을 통과하여 상기 공기통로(210)로 유통되는 공기를 배출시키는 공기배출구(400)를 포함하도록 함으로써, 상기 공기흡입구(300)로 흡입된 공기가 상기 네 개의 프레임(200) 중 둘 이상의 프레임(200a, 200b)에 형성된 공기통로(210)를 차례로 통과한 후, 상기 공기배출구(300)로 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 공기배출구(300)는 도 13에서 보는 바와 같이 상기 프레임(200d)의 바깥쪽 즉, 상기 프레임(200d)중 상기 패널(100) 위에 접한 쪽이 아닌 그 반대쪽을 향하여 공기가 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 공기흡입구(300)의 경우 제2실시예와 같이 상기 프레임(200a)의 안쪽 즉, 상기 프레임(200a)중 상기 패널(100) 위에 접한 쪽에서 덥혀진 공기를 흡입하도록 하는 것도 바람직하다. 그리고 상기 공기흡입구(300)와 상기 공기정화모듈(500)을 포함하는 프레임(200a)에는 상기 공기흡입구(300)로 흡입된 공기가 상기 공기정화모듈(500)쪽으로만 흡입될 수 있도록 상기 프레임(200a)의 한쪽 종단에 격벽(220)을 포함하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명 제3실시예에서는 도 13에서 보는 바와 같이 상기 공기흡입구(300)로 흡입된 공기가 상기 프레임(200)의 공기통로(210)를 통하여 이동하면서(w2), 상기 패널(100)에 포함된 상기 면상발열체(120)에서 발열되어 상기 프레임(200)을 통하여 전달되는 열을 흡수하게 되며, 이렇게 열을 흡수한 공기가 상기 공기배출구(400)를 통하여 외부로 배출되게 된다(w3). 따라서 상기 공기배출구(400)를 통하여 덥혀진 공기가 액자의 하방을 향하여 배출될 뿐만 아니라 상기 패널(100)위로 전달되는 상기 면상발열체(120)의 복사열(h)이 액자의 전면을 향하여 전달되게 된다.

한편, 도 14는 본 발명에 의한 스마트액자의 제4실시예에 대한 외관 사시도이며, 도 15는 본 발명 제4실시예에 의한 스마트액자의 분해사시도이고, 도 16은 본 발명 제4실시예에 의한 스마트액자의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 도 14 내지 도 16을 참조하여 본 발명 제4실시예를 설명한다. 본 발명 제4실시예는, 상술한 바 있는 제1실시예와 마찬가지로, 상기 그림 또는 사진(130)이 부착되는 패널(100)과 상기 패널(100)을 둘러싸는 사각의 프레임(200)으로 이루어진 액자에서, 상기 패널(100)은, 상기 단열판(110) 위에 적층되는 PPTC소자로 된 면상발열체(120)를 포함하며, 상기 사각의 프레임(200)을 이루는 네 개의 프레임 각각은 속이 비어있고, 그 단면이 다각형 또는 원형으로 된 공기통로(210)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 네 개의 프레임(200) 중 하나 이상의 프레임(200a)에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 공기흡입구(300)와 흡입된 공기를 정화하는 공기정화모듈(500)을 포함하도록 하는 것이 바람직한데, 상기 공기정화모듈(500)의 경우 본 발명 제1실시예와 마찬가지로, 상기 공기흡입구(300)를 통하여 외부공기를 흡입하는 흡입 팬(510), 상기 흡입 팬(510)이 흡입한 공기를 통과시키면서 오염된 공기를 분해하는 광촉매필터(520) 및 상기 광촉매필터(520)에 대하여 자외선을 조사하는 자외선램프 또는 자외선 LED(530)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

다만, 제1실시예 내지 제3실시예와 달리, 본 발명 제4실시예에서는, 제2공기흡입구(700), 제2공기배출구(800) 및 투명판(600)을 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 투명판은 유리나 투명플라스틱 등과 같은 소재로 함으로써, 상기 그림 또는 사진(130)을 명확하게 볼 수 있도록 함과 아울러 상기 면상발열체(120)에서 발열되는 복사열(h)이 액자의 전면으로 충분히 전달될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 공기배출구(400)는, 상기 프레임(200) 중 상기 패널(100) 위와 접한 쪽에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공(401)으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2공기흡입구(700)는, 상기 공기배출구(400)가 위치한 프레임(200b)의 반대쪽 프레임(200d)에서, 상기 패널(100)의 상면 위쪽과 접한 쪽에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공(701)으로 이루어지도록 하고, 상기 제2공기배출구(800)는, 상기 제2공기흡입구(700)가 위치한 프레임(200d)에서, 상기 제2공기흡입구(700)가 위치한 쪽의 반대쪽에 형성되는 다수의 통기공(801)으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 투명판(600)은, 상기 패널(100) 위에서 상기 투명판(600)과 상기 패널(100)과의 사이에 일정한 밀폐공간이 형성될 수 있도록, 상기 사각의 프레임(200)에 결합되도록 하되, 상기 공기배출구(400) 및 상기 제2공기흡입구(700)가 상기 패널(100)과 상기 투명판(600) 사이에 위치하도록 결합함으로써, 상기 공기배출구(400)로 배출된 공기가 상기 밀폐공간을 지나 상기 제2공기흡입구(700)로 흡입된 후, 상기 제2공기배출구(800)로 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 공기흡입구(300)와 상기 공기정화모듈(500)을 포함하는 프레임(200a)에는 상기 공기흡입구(300)로 흡입된 공기가 상기 공기정화모듈(500)쪽으로만 흡입될 수 있도록 상기 프레임(200a)의 한 쪽 종단이 격벽(220)에 의하여 막혀있도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 공기배출구(400)가 포함된 프레임(200b)에는 상기 공기통로(210)를 통하여 이동되어 온 공기가 상기 공기배출구(400)로만 빠져나갈 수 있도록 그 종단이 제2격벽(230)에 의하여 막혀있도록 하는 것이 바람직하며, 상기 제2공기흡입구(700)가 포함된 프레임(200d)에는, 상기 제2공기흡입구(700)로 흡입된 공기가 상기 제2공기배출구(800)로만 배출될 수 있도록, 상기 격벽(220)에 의하여 막힌 반대쪽 종단이 제3격벽(240)에 의하여 막히도록 하는 것이 바람직하다.

이같이 본 발명 제4실시예에서는 도 16에서 보는 바와 같이 상기 공기흡입구(300)로 흡입된 공기(w1)가 상기 프레임(200)의 공기통로(210)를 통하여 이동하다가 상기 공기배출구(400)로 배출된 뒤에(w3), 상기 패널(100)과 상기 투명판(600) 사이에 형성된 상기 밀폐공간을 지나 상기 제2공기흡입구(700)로 흡입된 후, 상기 제2공기배출구(800)로 배출되게 된다(w6). 상기 공기배출구(400)로 배출된(w3) 공기가, 상기 패널(100)과 상기 투명판(600) 사이에 형성된 상기 밀폐공간을 지나는 과정에서, 상기 패널(100)에 적층된 상기 면상발열체(120)의 발열에 의하여 덥혀지게 되므로, 상기 제2공기흡입구(700)로 흡입되어 상기 제2공기배출구(800)로 배출되는 공기는 따뜻한 공기로 되어 실내에 대류하게 된다. 이와 같이 하게 되면, 대류되는 공기를 더욱 따뜻하게 덥힐 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라 상기 밀폐공간은 상기 투명판(600)에 의하여 막혀있기 때문에 상기 면상발열체(120)에서 발열되는 복사열(h)이 액자의 전면으로 충분히 전달되고, 이에 따라 복사와 대류에 의한 이중난방을 할 수 있게 된다.

도 17 및 도 18에는, 본 발명 제5실시예에 의한 스마트액자를 도시한 것이다. 본 발명 제5실시예는, 상기 패널(100)이 상기 프레임(200)의 앞쪽을 덮는 구조를 가지는 실시예로서, 나머지 구조나 작동원리는 실시예 3과 동일하다. 그러나, 도 18처럼 하나의 프레임(200d)에 상기 공기흡입구(300), 상기 제어수단(900), 상기 공기정화모듈(500), 상기 공기배출구(400)를 모두 포함도록 하는 것도 가능하다. 본 발명은 또한, 상술한 특징들을 가지는 스마트액자를 소형화하고 난방출력을 낮추어서 책상 밑 등과 같은 소형 공간에 설치하여 사용할 수 있다. 이에 따라 옷이나 종이 등과 같이 발화가 용이한 소재가 많은 책상 밑 공간 등에서 화재위험이나 화상의 우려가 없이 효율적인 국부난방을 할 수 있게 되므로, 책상에서 장시간 근로해야 사무직 근로자 등에 대하여 따뜻하면서도 쾌적한 사무공간을 제공할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 포함된 공기정화모듈(500)에서 사용되는 공기정화기술은 광촉매 분해기술이다. 따라서 본 발명에서 공기정화물질에 적용되는 광촉매는 광에너지에 의하여 활성화되어 살균 및 탈취기능을 갖는 광촉매 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되는 산화티타늄(TiO2)은 대표적인 광촉매 물질 중 하나이며, 유기물과의 흡착력이 뛰어나고, 광 에너지에 노출되면 여기(勵起)되어 여러 형태의 라디칼(radical)을 형성시켜 준다. 따라서 강력한 산화력에 의하여 미생물을 살균하는 동시에, 발생되는 라디칼이 악취를 유발하는 냄새 물질과 반응하면서 냄새를 분해할 수 있게 된다. TiO2는 388㎚ 이하의 자외선을 흡수하여 반응함으로써 전자(전 도대)와 정공(가전자대)이 생성되며, 생성된 전자와 정공은 매우 강한 산화력과 환원력을 가지고 있으므로 공기 중의 수증기(H2O)나 산소(O2) 등과 반응하여 히드록시(OH) 라디칼, 수소(H) 라디칼, 슈퍼 옥사이드엔아이온(O2-) 등의 활성산소를 발생시킨다.

이러한 라디칼들은 다른 성분과 강한 결합력을 가지고 있기 때문에, 냄새 물질의 결합을 파괴하게 되어 탈취작용이 이루어지게 된다. 특히 히드록시(OH) 라디칼은 냄새를 유발하는 유기물의 결합을 깨고 직접 결합하게 되어 최종적으로 수증기와 이산화탄소가 남게 되므로 냄새 성분이 제거되게 된다. 그리고 히드록시(OH) 라디칼은 미생물을 살균시키는 강한 산화력을 갖고 있으므로 살균작용을 하게 된다. 즉 알레르겐 미생물은 아미노산이 폴리펩티드결합한 단백질이 주성분인데, 히드록시(OH) 라디칼은 아미노산의 폴리펩티드결합을 파괴하여 단백질을 변성시킬 수 있게 된다. 따라서 알레르겐이 분해되고, 미생물이 살균된다. 그리고 전자나 정공은 유기물과 직접 결합하여 유기물의 결합을 깨는 반응을 하므로 결국 수증기와 이산화탄소가 남게 되어 탈취작용을 하게 된다. 즉, 광촉매를 이용하면 상기와 같은 원리로 살균, 탈취 및 알레르겐 분해작용을 할 수 있게 된다.

한편, TiO2는 광분해 효율은 좋은 반면, 밴드갭 에너지가 높아(3.2eV) 특정 파장대 이하의 자외선을 조사해야만 광분해가 일어난다. 따라서 본 발명에서는 광분해 효율은 낮더라도 밴드갭 에너지가 낮은 금속이온을 TiO2에 도핑하여 광촉매 물질로 사용한다. 즉 TiO2에 금속이온을 도핑한 광촉매 물질을 지지체에 코팅하여 광촉매 필터를 제조하도록 하는 것이다. 기존의 TiO2 촉매는 자외선에서만 반응하나, 본 발명에서는 금속이온의 도핑을 통하여 가시광선에서도 반응하며, 자외선을 조사하면 반응 수율이 더욱 높아지는 Tio2 촉매를 제공하게 된다. 따라서 본 발명에 의한 광촉매는 순수 가시광선만으로도 반응된다. 그러나 반응 수율을 더욱 높이기 위하여 자외선을 조사할 수 있는 자외선램프 또는 자외선 LED를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. TiO2에 도핑할 금속이온으로는 WO3가 바람직하다.

TiO2 입자는 넓은 밴드갭 에너지(3.2eV)를 가지고 있기 때문에 380nm이하의 파장을 가진 빛을 흡수하여 들뜨게 되면, 정공과 전자쌍을 형성하여 이것들이 표면으로 이동하여 전자 전이를 일으키게 되는데, 자외선 영역의 환경에서만 감응한다. 그러나 자외선은 인체에 유해한 광선이기 때문에 자외선으로 광촉매 작용을 시키게 되면 인체에 위험부담이 발생하게 되는 문제점이 있다. 한편, 삼산화텅스텐(WO3)은 n형 반도체 물질이며, 2.5ev의 밴드갭 에너지를 가지기 때문에 가시광에 감응하는 물질이다. 그러나 WO3는 conduction band에서 생성된 광 캐리어들이 빠르게 재결합 하기 때문에 광분해 효율이 좋지 않은 단점이 있다. 그러나 밴드갭 에너지가 낮기 때문에(2.5eV) TiO2에 도핑하게 되면 WO3의 격자 구조가 TiO2의 격자 구조에 영향을 주어 광분해효율이 증가하여, TiO2에 대하여 가시광에서도 반응할 수 있는 광촉매 물질로 만들어 준다.

이하에서는 실시예, 실험예 및 제조실시예 등을 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예 등은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 일 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 이와 같이 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다

<필터 지지체 및 전처리>

광촉매 활성은 박막의 표면에서 분해 반응이 일어나기 때문에, 박막의 표면 거칠기 특성은 아주 중요한 요소이다. 따라서 박막의 표면 거칠기가 거칠수록 박막의 유효 표면적이 증가하기 때문에 광활성 효과가 증가한다. 이에 따라, 필터 지지체는 세라믹 소재로서 카본섬유나 발포 알루미나를 사용하였고, 이에 대한 전처리로서 산처리가 진행되었다. 전처리에 있어 종전에는 수산화칼륨(KOH)이나 인산 등을 사용하였으나, 산처리 후 중화 등 환경에 대한 부담문제 때문에 본 발명에서는 친환경적인 개미산(HCOOH)을 사용하였다. 개미산을 농도 20ml/L 로 적용하여 60℃에서 교반가압 챔버에서 2시간 동안 교반한 후, 발포 알루미나를 세정하였다. 개미산 처리시료는 건조성 및 끈적임이 없었고, 전처리 결과 아래 표에서 보는 바와 같이 비 표면적이 1,109 ㎡/g에서 1,209 ㎡/g으로 증가하였다.

인산(H3PO4)	비표면적 (m²/g)	개미산(HCOOH)	비표면적 (m²/g)	수산화칼륨(KOH)	비표면적 (m²/g)	미처리	비표면적 (m²/g)
H-1	1,250	HC-01	1,209	K-1	960	1	1,109
H-2	1,604	HC-02	1,510	K-2	1,340	2	1,140
H-3	1,356	HC-03	1,210	K-3	905	3	1,209
H-4	1,403	HC-04	1,302	K-4	과산화됨	-	-
H-5	1,483	HC-05	1,311	K-5	과산화됨	-	-
H-6	1,380	HC-06	1,201	K-6	과산화됨	-	-

<코팅방법 비교>

광촉매로서 적용소재는 TiO2(아나타제 구조) POWDER를 코팅한 후, WO3 POWDER를 코팅하는 순차코팅하는 방법과 TiO2와 WO3를 혼합하는 방법을 모두 사용해 본 후 두 방법을 서로 비교하였다.

(순차코팅) 전 처리된 지지체에 대하여 TiO2 코팅을 먼저 한 다음에, WO3 코팅을 순차적으로 하였다. 즉, 높은 에너지 벤드갭으로 활성화가 어려운 기재를 먼저 코팅한 후, 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 기재를 그 위에 코팅함으로써 복합 LAYER 코팅층을 구현하였다.

- 각층의 두께는 1:1 두께로 각 10미크론 ~ 30미크론 수준으로 하였으며, 최적의 두께는 20미크론이었다.

(혼합코팅) TiO2 Powder에 WO3를 강제 혼합하여 혼합 상 세라믹을 1:1로 구성한 후, 전 처리된 지지체에 대하여 혼합 상 세라믹을 코팅하였다.

(결과 비교) 순차코팅으로 하나, 혼합코팅으로 하나 광분해 효율의 차이는 나타나지 않았다. 따라서 공정이 간편한 혼합코팅으로 하는 것으로 결정하였다.

<바인더 제조>

지지체에 TiO2 powder를 직접 고정시키기 위하여 Si바인더를 제조하였는데, Si바인더는 Tetraethyl orthosilicate(99.999% TEOS, Aldrich, USA) 와 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)를 각각 사용하거나 또는 TEOS와 HMDSO를 1;1로 혼합제조한 것을 사용하는 방법 모두 가능하였다.

TEOS와 증류수는 Si바인더 전구체와 Solvent로 사용되었으며, 질산용액 60% conc Nitric acid(60%, Yakuri Pure Chemical, Japan)는 혼합물의 가수분해 촉매로 사용하였다.

<광촉매 제조>

Ethyl alcohol anhydrous(99.9%, Ethanol, Carlo Erba, France)와 제조된 Si바인더를 혼합한 후 TiO2 아나타제-50 나노스케일 powder를 첨가하여 약 60분간 80℃ 분위기 가열온도에서 교반하였다.

고효율의 TiO2 powder solution을 제조하기 위해, TiO2와 Si바인더의 농도를 달리하여, solvent인 ethanol의 양은 30㎖로 고정하고 Si 바인더와 TiO2 아나타제 powder의 첨가량을 각각 달리하여 세 가지 형태의 solution으로 제조하였다.

<실험>

1) TiO2를 고정하고, TEOS/HMDSO 각각 또는 1;1 화합비로 변화시켰다.

2) TEOS/HMDSO 각각 또는 1;1 화합비로 고정하고, TiO2 파우더를 변화시켰다.

3) 1항과 2항의 최적화되어 있는 배합비에 희석재를 가변시켜, 침착농도의 최적화를 실험하였다

4) 코팅은 dip코팅을 하였으며, 코팅된 지지체는 500도에서 1시간 소성하였다.

구분	Si 바인더	고정화 효율 -아나타제피크치	비고
Tio2 파우더를 10.5g으로 고정하고 Si바인더를 변화시킬 때 고정화 효율 비교	35g	2800 A.U
	40g	4000 A.U	TIO2 - 21% 고용분
	50g	3600 A.U
	60g	3200 A.U
	80g	3000 A.U

구분	최적 배합비의 TIO2 고용분 변화	비고
Tio2/ SI 바인더최적비율 21%를 기준으로 한 희석제 농도변화 희석제: Ethylalcoholanhydrous (99.9%,Ethanol,CarloErba,France)	10% (TIO2 고용분)
	15%
	20%
	25%	광활성이 제일 높음
	30%

<실시예 - 지지체에 광촉매 코팅>

1) 지지체는 발포 알루미나가 사용되었고, 이에 대한 전처리로서 산처리가 진행되었다. 개미산(HCOOH)을 농도 20ml/L로 적용하여 60℃에서 교반가압 챔버에서 2시간 동안 교반한 후 세정하였다.

2) 광촉매 적용소재는 TiO2(아나타제 구조) POWDER와 WO3 POWDER를 1:1로 혼합하여 사용하였다.

- Tio2 Powder에 WO3를 강제 혼합하여 Tio2-WO3 혼합파우더를 제조하였다.

3) 지지체에 Tio2-WO3 혼합파우더를 고정시키기 위한 Si 바인더는 Tetraethyl orthosilicate(99.999% TEOS, Aldrich, USA)를 사용하였다.

4) Ethyl alcohol anhydrous(99.9%, Ethanol, Carlo Erba, France)와 Si 바인더를 4:1로 혼합하여 혼합용액을 만들었다.

5) 혼합용액 40g에 Tio2-WO3 혼합파우더 10.5g을 첨가하여, 약 60분간 80℃ 분위기 가열온도에서 교반하여 코팅용액을 제조하였다.

6) 코팅용액에 전처리 된 지지체를 함침하여 dip코팅 한 후 코팅된 지지체를 500℃에서 1시간 동안 소성하여 광촉매 필터를 제조하였다.

상술한 여러 가지 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 패널
110 단열판 120 면상발열체
130 그림 또는 사진
200 프레임
210 공기통로 220 격벽
230 제2격벽 240 제3격벽
300 공기흡입구
301 통기공
400 공기배출구
401 통기공 402 돌출부
500 공기정화모듈
510 흡입 팬 520 광촉매필터
521 구멍 530 자외선램프 또는 자외선 LED
600 투명판
700 제2공기흡입구
701 통기공
800 제2공기배출구
900 제어수단
910 조절수단 920 표시수단

Claims

패널과 상기 패널을 둘러싸는 사각의 프레임으로 이루어진 액자에서,
상기 패널은, 단열판 위에 적층되며 과열방지 PPTC소자를 가지는 면상발열체를 포함하며,
상기 사각의 프레임을 이루는 네 개의 프레임 각각은, 속이 비어있고 그 단면이 다각형 또는 원형으로 된 공기통로를 포함하며,
상기 네 개의 프레임 중 하나 이상에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 공기흡입구와 흡입된 공기를 정화하는 공기정화모듈을 포함하며,
상기 공기정화모듈은, 상기 공기흡입구를 통하여 외부공기를 흡입하는 흡입 팬, 상기 흡입 팬이 흡입한 공기를 통과시키면서 오염된 공기를 분해하는 광촉매필터 및 상기 광촉매필터에 대하여 자외선을 조사하는 자외선램프 또는 자외선 LED를 포함하며,
상기 네 개의 프레임 중 하나 이상에는, 상기 공기정화모듈을 통과하여 상기 공기통로로 유통되는 공기를 상기 패널의 상면 위로 배출시키는 공기배출구를 포함하도록 함으로써, 상기 패널의 상면 위로 배출된 공기가 상기 면상발열체의 발열에 의하여 가열되어 대류될 수 있는 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자
패널과 상기 패널을 둘러싸는 사각의 프레임으로 이루어진 액자에서,
상기 패널은, 단열판 위에 적층되며 과열방지 PPTC소자를 가지는 면상발열체를 포함하며,
상기 사각의 프레임을 이루는 네 개의 프레임 각각은 속이 비어있고, 그 단면이 다각형 또는 원형으로 된 공기통로를 포함하며,
상기 네 개의 프레임 중 하나의 프레임에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 공기흡입구와 흡입된 공기를 정화하는 공기정화모듈을 포함하며,
상기 공기정화모듈은, 상기 공기흡입구를 통하여 외부공기를 흡입하는 흡입 팬, 상기 흡입 팬이 흡입한 공기를 통과시키면서 오염된 공기를 분해하는 광촉매필터 및 상기 광촉매필터에 대하여 자외선을 조사하는 자외선램프 또는 자외선 LED를 포함하며,
상기 네 개의 프레임 중 하나 또는 두 개의 프레임에는, 상기 공기정화모듈을 통과하여 상기 공기통로로 유통되는 공기를 배출시키는 공기배출구를 포함하도록 함으로써, 상기 공기흡입구로 흡입된 공기가 상기 네 개의 프레임 중 둘 이상의 프레임에 형성된 공기통로를 차례로 통과한 후, 상기 공기배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공기흡입구는 상기 패널의 상면 위쪽에 있는 공기를 흡입할 수 있도록, 상기 프레임 중 상기 패널의 상면 위쪽과 접한 쪽에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자
제1항에 있어서,
제2공기흡입구, 제2공기배출구 및 투명판을 더 포함하며,
상기 공기배출구는, 상기 프레임 중 상기 패널의 상면 위쪽과 접한 쪽에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공으로 이루어지며,
상기 제2공기흡입구는, 상기 공기배출구가 위치한 프레임의 반대쪽 프레임에서, 상기 패널의 상면 위쪽과 접한 쪽에 일정 간격으로 형성되는 다수의 통기공으로 이루어지며,
상기 제2공기배출구는, 상기 제2공기흡입구가 위치한 프레임에서, 상기 제2공기흡입구가 위치한 쪽의 반대쪽에 형성되는 다수의 통기공으로 이루어지며,
상기 투명판은, 상기 패널의 상면 위쪽에서, 상기 투명판과 상기 패널과의 사이에 일정한 밀폐공간이 형성될 수 있도록 상기 사각의 프레임에 결합되되, 상기 공기배출구 및 상기 제2공기흡입구가 상기 패널과 상기 투명판 사이에 위치하도록 결합함으로써, 상기 공기배출구로 배출된 공기가 상기 밀폐공간을 지나 상기 제2공기흡입구로 흡입된 후, 상기 제2공기배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자
제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기배출구의 통기공은, 공기가 배출되는 방향을 향하여 상향 경사지도록 형성되거나, 공기가 배출되는 방향을 향하여 상향 경사진 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부는 상기 공기통로의 내부 쪽으로만 돌출된 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자
제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광촉매필터는 망상구조물 표면에 TiO2와 WO3를 혼합하여 코팅한 것을 특징으로 하는, 공기정화기능과 난방기능을 가지는 스마트액자