WO2023191142A1 - 강제 송풍식 마스크 및 이를 이용한 호흡용 공기 순환 방법 - Google Patents

강제 송풍식 마스크 및 이를 이용한 호흡용 공기 순환 방법 Download PDF

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WO2023191142A1
WO2023191142A1 PCT/KR2022/004598 KR2022004598W WO2023191142A1 WO 2023191142 A1 WO2023191142 A1 WO 2023191142A1 KR 2022004598 W KR2022004598 W KR 2022004598W WO 2023191142 A1 WO2023191142 A1 WO 2023191142A1
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filter
mask
user
blowing
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변진영
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변진영
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/02—Masks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators

Definitions

  • Embodiments relate to a forced air mask and a method of circulating air for breathing using the same. More specifically, the embodiments are forced-blowing masks that solve the user's breathing difficulties caused by wearing a mask by forcefully blowing air filtered by external power and injecting it into the mask body, and enable the user to smoothly engage in outdoor activities. and a method of circulating air for breathing using this.
  • the mask blocks particles in the air inhaled by the user wearing the mask, the higher the blocking performance, the more the mask has insufficient air volume to breathe, causing the user to have difficulty breathing. If you engage in strenuous activities while wearing a mask or wear the mask for a long time, headaches due to breathing difficulties may occur. In particular, for children whose lung capacity is less than that of adults, wearing a mask for a long period of time may have adverse effects on the lungs and heart. There is a risk. However, when wearing an easy-to-breathe mask, breathing becomes easier, but there is a problem in that the original purpose of wearing the mask, which is blocking pollutants, is not sufficiently achieved.
  • Patent Registration No. 10-1925388 discloses a blowing mask in which external air is blown into the intake port by the rotation of a blowing fan.
  • the conventional blowing mask such as the one disclosed in Registered Patent Publication No. 10-1925388 is a filter and blowing fan placed on a mask whose size is inevitably limited for face wear, so the amount of air that can be supplied is limited. There is.
  • the user's exhaled breath stays inside the mask and mixes with the filtered outside air, causing the user to inhale his or her own exhaled breath again, which may cause breathing problems.
  • air filtered by external power is forcefully blown and injected into the mask body, thereby solving the conventional problem that the user's breathing difficulty increases proportionally as the performance of the mask improves.
  • a forced-air blowing mask capable of blowing an amount of air that does not cause problems for the user's breathing and having an appearance that the user can easily wear, allowing the user to participate in smooth outdoor activities, and a method of circulating air for breathing using the same can be provided.
  • a forced-air blowing mask includes a filter unit including a filter for purifying intake air, and a fan for supplying air by moving the purified air through the filter; It includes an air pocket for receiving the air supplied by the filter unit, one or more intake ports for allowing the user to inhale the air in the air pocket, and one for discharging the user's exhaled breath to the outside.
  • a mask body including at least one exhaust port and configured to fit closely to the user's face; and a connecting portion including one or more blowing pipes connecting the filter portion and the mask body to supply air supplied by the filter portion into the air pocket.
  • the one or more intake ports are arranged in a vortex shape so that a vortex of air passing through the one or more intake ports is formed.
  • the mask body includes an edge portion for being in close contact with the user's face, and a face fitting portion in which the one or more exhaust ports are formed.
  • an outer cover configured to be coupled to the facial contact portion and having a protrusion corresponding to the air pocket; and an inner cover configured to be coupled to the face contact portion and the outer cover, and having the one or more suction ports.
  • the one or more inlet ports include one or more first inlet ports formed in one area of the inner cover; and one or more second intake ports arranged to surround the one or more first intake ports and arranged along a closed curve centered on the one area. At this time, the one or more second intake ports are formed by penetrating the surface of the inner cover in a direction inclined to the surface.
  • the one or more exhaust ports are formed on the edge portion to be located closer to the user compared to the one or more intake ports when the user wears the mask body. At this time, the average diameter of the one or more exhaust ports is larger than the average diameter of the one or more intake ports.
  • the filter unit further includes a filter body that accommodates the filter and the fan inside and has one or more intake ports formed on the outside. At this time, the filter is detachably coupled to the filter body and has a zigzag-shaped cross section.
  • the fan is surrounded by the filter and located inside the filter, and includes one or more blades for generating air flow by rotation of the fan, and a gap between the blades. It is divided into a plurality of different areas.
  • the filter unit further includes one or more batteries for supplying power to the fan, and the one or more batteries may be configured to be detachable from other batteries and electrically connected to the other batteries.
  • the surface of the filter body in one direction where the intake port is formed is curved.
  • connection part includes: a first blowing pipe connected to the air pocket; a second blowing pipe connected to the filter unit; and each connected to the first blowing pipe and the second blowing pipe, and adjusting the length of a plurality of grooves coupled to the first blowing pipe or the second blowing pipe to adjust the connection position of the first blowing pipe or the second blowing pipe.
  • a method of circulating air for breathing includes the steps of purifying air taken in through a filter part of a forced air mask using a filter; supplying the air purified by the filter into the blowing pipe by rotating the fan of the filter unit; supplying the air moving through the blowing pipe into the air pocket of the mask body configured to be in close contact with the user's face; Supplying air in the air pocket to the user through one or more inlet ports formed in the mask body so that the user can inhale the air in the air pocket; And discharging the user's exhaled breath out of the mask body through one or more exhaust ports formed in the mask body.
  • the step of supplying air in the air pocket to the user includes forming a vortex of air passing through the one or more intake ports arranged in a vortex shape.
  • filtered air is forcefully blown by power from an external filter separately from the mask body worn on the user's face.
  • an external filter separately from the mask body worn on the user's face.
  • the air forcefully blown to the user by the forced blowing mask and the breathing air circulation method using the same forms a vortex through the intake ports arranged in a vortex shape and is uniform in all positions. It is supplied to the user, while the user's exhaled breath is discharged directly out of the mask body through the exhaust port. Therefore, as with conventional masks, there is no problem in which the exhaled breath of the user wearing the mask remains inside the mask and then the user inhales it again.
  • the mask body for forming a vortex is shaped to be in close contact with the user's face, and the filter part outside the mask body is in a shape that the user can easily wear on the waist, etc. This has the advantage of allowing users to smoothly engage in outdoor activities even while wearing a forced-air mask.
  • Figure 1 is a perspective view of a forced air blowing mask according to one embodiment.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the mask body of a forced air mask according to one embodiment.
  • Figure 3a is an exploded cross-sectional view of the mask body of a forced air mask according to one embodiment.
  • Figure 3b is a cross-sectional view showing a state in which the mask body of the forced air mask according to one embodiment is combined and worn by the user.
  • Figure 4 is a perspective view of the filter portion of a forced air mask according to an embodiment.
  • Figure 5 is an exploded perspective view of the filter portion of a forced air mask according to an embodiment.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the filter body of the filter part of the forced air mask according to one embodiment.
  • Figure 7 is a diagram showing an inlet formed in the inner cover of the mask body of a forced air mask according to an embodiment.
  • Figure 8 is a perspective view showing the rear of the outer cover of the mask body of the forced air mask according to one embodiment.
  • Figure 9 is a diagram showing the air flow formed on the back of the outer cover of the mask body of the forced blowing mask according to one embodiment.
  • Figure 10 is a partial cross-sectional view showing the combination of the outer cover, the face fitting portion, and the inner cover in the mask body of the forced air mask according to one embodiment.
  • Figure 11 is a diagram showing the coupling structure of the blowing pipe of the connection part of the forced air blowing mask according to one embodiment.
  • Figure 12 is a diagram showing the length adjustment pipe of the blowing pipe of the connection part of the forced air blowing mask according to one embodiment.
  • Figure 13 is a conceptual diagram showing a user wearing a forced blowing mask according to embodiments.
  • first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and/or sections, but are not limited thereto. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first part, component, region, layer or section described below may be referred to as the second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
  • Figure 1 is a perspective view of a forced-air mask according to an embodiment
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the mask body of a forced-air mask according to an embodiment.
  • the forced blowing mask supplies air filtered by the mask body 1 and an external filter unit (not shown) into the mask body 1.
  • the filter unit is located separately from the mask body 1 and, for example, may be configured so that the user can wear it on the waist, etc.
  • the filter unit will be described in detail later.
  • the mask body 1 includes an air pocket that can accommodate air. Using power, the air filtered by the filter is injected into the air pocket through the connection part (2), and the air inside the air pocket is inhaled by the user through the intake port 140 of the mask body (1). Meanwhile, the exhaled breath from the user is discharged to the outside of the mask body (1) through the exhaust port (130) formed close to the user's nose and mouth and the exhaust filter (111) formed in the mask body (1). .
  • the mask body 1 includes an outer cover 12, a face fitting portion 13, and an inner cover 14. Also, in one embodiment, the mask body 1 may further include a mask shell 11 that covers other members of the mask body 1 and is coupled to the connection portion 2.
  • One part of the outer cover 12 is in the form of a protrusion 120 that protrudes in a direction away from the user, so that an air pocket is formed inside the protrusion 120.
  • the central portion of the mask shell 11 is in the form of an opening 110, and the mask shell 11 covers the top of the outer cover 12 (i.e., the surface facing away from the user) and the outer cover 11 covers the outer cover 12.
  • the protrusion 120 of (12) may be exposed to the outside through the opening 110 in the center of the mask shell 11.
  • the mask shell 11 is arranged to cover the outer surfaces of the other members of the mask body 1, defining the appearance of the mask body 1 when worn by a user. That is, other parts of the outer cover 12 except for the protruding portion 120 may be covered by the mask shell 11 and not exposed to the outside. Additionally, the mask shell 11 may be detachably coupled to other members of the mask body 1 to enable exchange.
  • An exhaust filter 111 is formed in at least a portion of the mask shell 11, and the exhaust filter 111 allows the exhaled breath of a user wearing the mask body 1 to pass through the exhaust filter 111 when it is discharged to the outside. It has the function of purifying it.
  • the exhaust filter 111 may be a non-woven filter made of a material such as polypropylene, an electrostatic dust collection filter, or a HEPA filter, but is not limited thereto.
  • the exhaust filter 111 may replace a portion of the mask shell 11 or may be inserted into the mask shell 11 in the corresponding area or attached to the inner surface of the mask shell 11.
  • the shape, size, and arrangement of the exhaust filter 111 shown in FIG. 1 are exemplary, and the shape, size, and arrangement of the exhaust filter 111 are not limited thereto, and the assembly of each part constituting the mask shell 11 Considering this, the exhaust filter 111 may be formed at one or more appropriate locations.
  • one or more insertion holes 121 and 122 may be formed in the outer cover 12 to allow the blowing pipe 21 of the connection part 2 to be connected to the air pocket.
  • the insertion ports 121 and 122 of the outer cover 12 are respectively aligned with the insertion ports 131 and 132 of the face fitting portion 13 and the insertion ports 141 and 142 of the inner cover 14, respectively, to form the connection portion 2.
  • the blowing pipe 21 is connected to the air pocket inside the outer cover 12 through these aligned insertion holes to supply filtered air into the air pocket.
  • the outer cover 12 is formed with one or more upper insertion holes 121 and one or more lower insertion holes 122, and the blowing pipe 21 of the connector 2 is also correspondingly separated into upper and lower parts. It can be connected to an air pocket.
  • the number and arrangement of insertion holes or blowing pipes are not limited to this.
  • the top and bottom inserts 121 and 122 are formed in a shape in which the edge of the outer cover 12 is partially retreated inward, but this is an example, and in other embodiments, the top and bottom inserts 121 and 122 are respectively It is possible to be formed in a semicircular shape at the edge of the outer cover 12, or in the form of an opening penetrating a part of the outer cover 12.
  • the inner cover 14 is located opposite the outer cover 12 and is configured to be coupled to the outer cover 12, and is a part configured to directly cover the user's nose and mouth, with one or more inlets ( 140).
  • the size, number, and direction of the one or more inlet ports 140 are determined so that the air passing through the inlet port 140 forms a vortex, and may be arranged in a vortex shape.
  • the air inside the air pocket passes through the intake port 140 and moves while forming a vortex, thereby enabling uniform air intake and preventing inhalation and exhalation from mixing with each other.
  • Insertion holes 141 and 142 through which the blowing pipe 21 passes may be formed in the inner cover 14.
  • the insertion ports 141 and 142 are connected to the insertion ports 121 of the outer cover 121 when the inner cover 14 is coupled to the face contact portion 13 and the outer cover 12 and the inner cover 14 are coupled to each other. 122) and may be formed at positions aligned with the insertion holes 131 and 132 of the facial contact portion 13, respectively.
  • the face fitting portion 13 is configured to be coupled to the inner cover 14 and the outer cover 12.
  • the face fitting portion 13 may be configured to surround the sides of the outer cover 12 and the inner cover 14 that are coupled to each other.
  • the outer cover 12 and the inner cover 14 may be coupled to each other with the face fitting portion 13 interposed therebetween.
  • the face-fitting portion 13 includes an edge portion for coming into close contact with the user's face, and the edge of the face-fitting portion 13 is brought into close contact with the user's face to surround the user's nose and mouth, allowing the user to use the mask body (1). It may be configured to be worn.
  • Insertion holes 131 and 132 through which the blowing pipe 21 passes may be formed in the face fitting portion 13.
  • the insertion ports 131 and 132 are the insertion ports 121 and 122 of the outer cover 12 and the insertion ports 141 and 142 of the inner cover 14 when the outer cover 12 and the inner cover 14 are coupled to each other. It can be formed in each aligned position.
  • the face fitting portion 13 may include one or more exhaust ports 130.
  • One or more exhaust ports 130 are for discharging the user's exhaled breath to the outside of the mask body (1).
  • the exhaust port 130 has the shape of an opening with a relatively large average diameter compared to the intake port 140 of the inner cover 14, which will be described later. You can have it.
  • the outer cover 12, the face fitting portion 13, and the inner cover 14 may be made of synthetic resin material.
  • the face contact part 13 is a part that is directly in contact with the user's face, the entire face contact part 13 or at least the edge portion of the face contact part 13 may be made of a flexible material such as rubber or silicone. there is.
  • the mask shell 11 forms the outer surface of the mask body 1 and may be made of non-woven fabric or cloth, but is not limited thereto.
  • connection portion 2 includes one or more blowing pipes 21-23 for supplying filtered air to the air pockets of the mask body 1.
  • the connection part 2 includes a first blowing pipe 21 connected to the air pocket through the insertion hole 121, 122, 131, 132, 141, 142 formed in each member of the mask body 1, and a filtering It may include a second blowing pipe 22 connected to the filter unit that supplies the air, and a length adjusting pipe 23 connected between the first blowing pipe 21 and the second blowing pipe 22.
  • the length adjusting pipe 23 is a part configured to adjust the coupling position of the first blowing pipe 21 and/or the second blowing pipe 22, and when the connection portion 2 is extended using the length adjusting pipe 23, After the user wears the mask body (1) on the face, the length adjustment pipe (23) is used again to shorten the connection portion (2) to narrow the gap between the first blower pipe (21) and the second blower pipe (22).
  • the mask body (1) can be easily worn on the face.
  • the length adjustment pipe 23 may also be located correspondingly at the top and bottom, respectively.
  • the first blowing pipe 21 of the connection part is configured to be partially covered and partially exposed by the mask shell 11.
  • the mask shell 11 is extended to contact the length adjustment pipe 23 and completely covers the first blowing pipe 21, or the mask shell 11 is positioned to extend to contact the length adjustment pipe 23. It is also possible to configure the mask body (1) to cover up to (23).
  • the second blowing pipe 22 is connected directly to the filter part that supplies filtered air or is connected to the filter part through another additional blowing pipe (not shown), and supplies the air supplied from the filter to the first blowing pipe 21. It plays a role.
  • the second blowing pipe 22 may have a C-shaped curved shape so that it hangs over the user's ear and is connected to the filter unit through behind the user's ear, and both ends of the first blowing pipe (22) are at the top and bottom, respectively. 21).
  • the second blowing pipe 22 may include a branch pipe 220 that branches backward or downward from the user's head in order to be connected to the filter unit, and the branch pipe 220 may be connected directly or through another additional pipe. It is connected to the filter unit through a blowing pipe and can receive filtered air. In order to smoothly receive filtered air, the diameter of the second blowing pipe 22 may be larger than the diameter of the first blowing pipe 21, but is not limited thereto.
  • the end of the branch pipe 220 is configured to be coupled to the finishing cover 221, so that when the second blowing pipe 22 is not used, the end of the branch pipe 220 is connected to the finishing cover 221. It is possible to prevent foreign substances or external air from flowing into the blowing pipe (21-23).
  • one of the second blowing pipes 22 over both ears of the user can be used by connecting to the filter unit, and the end of the unused second blowing pipe 22 can be closed with a closing cover 221. .
  • the second blower pipe 22 includes one or more rings 222 formed on its outer surface.
  • the hook 222 is designed to make it easy to lift or hang the mask body 1 by connecting a strap, etc. thereto.
  • the strap can be hung behind the user's neck. According to this embodiment, even when the mask body 1 is not worn, the mask body 1 can be hung around the neck using a strap, so there is an advantage in that the mask body 1 can be easily carried.
  • FIG. 3A is an exploded cross-sectional view of the mask body of a forced-air mask according to an embodiment
  • FIG. 3B is a cross-sectional view showing a state in which the mask body of a forced-air mask according to an embodiment is combined and worn by a user.
  • the inner surface of the mask shell 11 (i.e., the surface facing the user wearing the mask body) is provided with a ring for coupling the mask shell 11 to the outer cover 12.
  • a shaped member 113 is located, and a groove 123 for inserting and fixing the ring-shaped member 113 may be formed in the outer cover 12.
  • the ring-shaped member 113 may be formed inside the edge of the opening 110 in the center of the mask shell 11, but is not limited to this.
  • a coupling ring 124 is located on the upper surface of the outer cover 12 (i.e., the surface facing away from the user), and the coupling ring 124 is coupled to the inner surface of the mask shell 11.
  • An opening 124 may be formed.
  • the coupling ring 124 is formed in a ring shape like the above-described member 113, and the opening 124 may also be formed in a corresponding ring shape, but is not limited thereto and is limited to only one area of the outer cover 12.
  • a binding ring 124 may be formed.
  • the outer cover 12 has a shape that protrudes away from the user in at least some areas, and as a result, a space corresponding to the air pocket 125 is formed inside the outer cover 12.
  • the blowing pipe is connected to the air pocket (125) through the aligned insertion holes (121, 131, 131) and insertion holes (122, 132, 142) of the outer cover (12), the face contact part (13), and the inner cover (141). , filtered air can be supplied into the air pocket (125).
  • the face fitting portion 13 includes an edge portion 133 around the user's nose and eyes that adheres to the user's face.
  • the edge portion 133 is made of a flexible material such as rubber or silicone, and is in close contact with the user's face to seal the user's nose and mouth, thereby preventing external air from entering the user's nose or mouth.
  • the air inside the air pocket moves through the intake port 140 and is inhaled by the user 10 when the user 10 inhales. Meanwhile, the exhaled breath of the user 10 passes through the exhaust port 130 of the face fitting portion 13 and is then discharged outside the mask body through the exhaust filter 111 of the mask shell 11.
  • the distance (d 1 ) from the exhaust port 130 to the user 10 is the distance from the intake port 140 of the inner cover 14 to the user 10. It is small compared to the distance (d 2 ). That is, the exhaust port 130 is located closer to the user 10 than the intake port 140.
  • the average diameter of the one or more exhaust ports 130 is configured to be greater than the average diameter of the one or more intake ports 140.
  • the average diameter of the one or more exhaust ports 130 may have a value between 3 and 15 times the average diameter of the one or more intake ports 140.
  • the diameter of each exhaust port 130 and each intake port 140 may be adjusted so that the total exhaust area of the sum of the areas of each of the plurality of exhaust ports 130 is greater than or equal to the total suction area of the sum of the areas of each of the plurality of intake ports 140. can be decided.
  • this is an example, and the diameters of the exhaust port 130 and the intake port 140 are not limited by the embodiments described in this specification.
  • the exhaled breath of the user 10 can be immediately discharged to the outside of the mask body 1 through the exhaust port 130, which is larger and/or closer than the intake port 140.
  • the distance (d 1 , d 2 ) to the user 10 is defined based on the position of the nose of the user 10, but this is an example and the distance is defined based on the mouth or other parts of the user 10. It can also be defined.
  • the intake port 140 is arranged in a vortex shape to form a vortex of air passing through the intake port 140, which will be described in detail later with reference to FIG. 7.
  • Figure 4 is a perspective view of the filter portion of a forced air mask according to an embodiment.
  • the filter unit 3 of the forced air mask includes a filter body 30.
  • the filter body 30 is made of synthetic resin, metal, or another suitable material. Inside the filter body 30, there is a filter (not shown) to purify the intake air and a fan (not shown) to move the purified air. It can be accepted.
  • the filter and fan will be described later with reference to FIG. 5.
  • One or more intake ports 300 are formed on the outer surface of the filter body 30.
  • the intake port 300 is a part that allows external air to be sucked into the filter body 30 by the operation of the fan.
  • the air that flows into the filter body 30 through the intake port 300 is purified by the filter of the filter unit, and the purified air can be injected into the mask body through the blowing pipe 24 by the operation of the fan.
  • the intake port 300 has the shape of a slit extending in one direction, but the shape of the intake port 300 is not limited to this.
  • a portion of the filter body 30 may be made of a battery 301, or the battery 301 may be partially accommodated within the filter body 30.
  • the battery 301 serves to supply power to the fan in the filter unit.
  • the surface of the filter body 30 in one direction may be curved.
  • the inner direction of the curve is brought into close contact with the user's body (e.g., waist) and fixed using a fixing means such as a belt or strap, so that the user can hold the filter main body 30. It can be worn easily.
  • a fixing means such as a belt or strap
  • the radius of curvature (R) may be a value between 1 and 5 times the size of the filter body 30, but is not limited thereto.
  • the intake port 300 is shown as being formed on the outer surface of the filter body 30 based on the center of the radius of curvature (R). However, this is an example, and the intake port 300 has a curved shape. It may be formed on the inner surface and/or the outer surface.
  • the battery 301 provided in the filter body 30 may be configured to be electrically connected to one or more additional batteries 302 using the connection terminal 311.
  • each battery 301 and 302 forms an electrical parallel connection through the connection terminal 311, so that the same output can be supplied for a longer period of time by adding one or more batteries.
  • the additional battery 302 can also be connected to one or more other additional batteries 303 using the connection terminal 311 provided therein, and therefore the number of batteries that can be used in combination with the filter body 30 is particularly limited. It doesn't work.
  • the filter body 30 includes a display unit 312 for displaying the operating status of the filter unit 3 or the remaining amount of the battery 301, and a display unit 312 for outputting power from the battery 301 to other devices.
  • an external output terminal 313 for charging the battery 301 with an external power source, and/or a control unit 315 for controlling power output and the intensity or operating state of the filter unit 3. ), etc. may be further located.
  • the above elements may be electrically connected to the battery 301 and located on the battery 301, but the present invention is not limited thereto, and these elements may be formed in other different positions of the filter body 30.
  • Figure 5 is an exploded perspective view of the filter portion of a forced-air mask according to an embodiment
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the filter body of the filter portion of a forced-air mask according to an embodiment.
  • a filter 32 for purifying external air there is a filter 32 for purifying external air, external air is drawn into the filter body 30, and the purified air is used as a mask.
  • a fan 33 for supplying water to the body is accommodated.
  • a motor 31 for rotating the fan 33 using power supplied from the battery 301 is further located within the filter body 30, and a cylindrical shaft 34 connected to the motor 31 is installed.
  • a fan 33 of the form may be combined.
  • the motor 31 may be a brushless direct current motor (BLDC motor) that is easy to control and consumes low power, but is not limited thereto.
  • BLDC motor brushless direct current motor
  • the filter 32 is accommodated inside the filter body 30 and may have a shape that can accommodate the fan 33 therein.
  • the filter 32 has the shape of a hollow cylinder, and the motor 31, the rotation shaft 34, and the fan 33 may be coupled to each other and positioned inside the empty cylinder.
  • the cross section of the filter 32 in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the cylinder has a zigzag cross section, and the air flowing into the filter main body 30 through the intake port 300 and the filter 32 The contact area can be increased.
  • the filter 32 may be configured so that the filter body 30 can be opened and replaced.
  • the fan 33 includes one or more blades 330 formed in a spiral shape along the outer periphery of the cylindrical body, and each blade 330 is a blade when the fan 33 rotates around the rotation axis 34. Generates an air flow that moves the air between 330 and the blade 330 to the upper part of the fan 33 (i.e., the right side of the drawing). Air may be injected into the blowing pipes 24, 36, and 38 by the air flow generated by the rotation of the fan 33.
  • the fan 33 may be configured so that the spacing between the blades 330 is different for each region. This forms an accelerated air flow from the lower part (i.e., the left side of the drawing) to the upper part (i.e., the right side of the drawing) of the fan 33, thereby efficiently supplying a large amount of air by rotating the fan 33.
  • the fan 33 has a first region 33-1 where the gap d 3 between the blades 330 is relatively small, and a first area 33-1 where the gap d 4 between the blades 330 is relatively large. It can be divided into 2 areas (33-2). However, this is an example, and in other embodiments, the fan 33 may be divided into a larger number of areas, and may be divided from one area 33-1 of the fan 33 to another area 33-2.
  • the gap between wings 330 may be configured to gradually increase or decrease.
  • the distance d 3 between the blades 330 in the first area 33-1 of the fan 33 is the distance between the blades 330 in the second area 33-2.
  • the spacing (d 4 ) between the wings 330 of the first region 33-1 is between the wings 330 of the second region 33-2. It is also possible to configure it to be relatively large compared to the spacing (d 3 ).
  • the blowing pipes 36 and 38 through which air is injected through the air flow generated by the fan 33 may be composed of a plurality of types with different diameters. Additionally, each blowing pipe (36, 38) may be coupled to the filter body (30) by the corresponding connectors (35, 37).
  • the connectors 35 and 37 are for connecting the air flow discharged from the filter body 30 into the blowing pipes 36 and 38, and are funnels whose diameters become smaller as they move from the direction of the filter body 30 toward the blowing pipes 36 and 38. It can have a shape.
  • the first blowing pipe 36 is used by connecting it to the filter main body 30 through the first connector 35, and the amount of air supplied is used.
  • the second blowing pipe 38 corresponding to a large capacity can be used by combining the second connector 37 with the filter main body 30.
  • this is an example, and the type of blowing pipe coupled to the filter body 30 or its coupling method may vary depending on the embodiments.
  • Figure 7 is a diagram showing an inlet formed in the inner cover of the mask body of a forced air mask according to an embodiment.
  • the inner cover 14 is formed with suction ports 140 penetrating the inner cover 14.
  • the suction ports 140 are arranged in a vortex shape so that a vortex is formed in the air flow passing through the inner cover 14.
  • the inlet ports 140 formed in the inner cover 14 may be divided into one or more first inlet ports 1401 and one or more second inlet ports 1402.
  • the first inlet 1401 is formed in one area 14-1 of the inner cover 14, and may be formed in the center of the inner cover 14, for example.
  • the second inlet 1402 is arranged to surround the first inlet 1401, and the area 14-2 where the second inlet 1402 is formed is the area 14-1 where the first inlet 1401 is formed.
  • the closed curve may be in the form of a circle or an ellipse, but is not limited thereto, and the closed curve may include a partially straight section and/or a partially curved section.
  • the first inlet 1401 surrounds the first inlet 1401 located inside among the first inlet 1401, and the outer first inlet 1401 has a concentric circle, ellipse, or arbitrary shape. It can be arranged in the form of a closed curve and can be arranged in one or more columns. Additionally, at this time, the second intake ports 1402 may be arranged in a concentric circle, ellipse, or arbitrary closed curve shape surrounding the first intake ports 1401, and may also be arranged in one or more rows.
  • a third inlet 1403 and/or a fourth inlet 14-4 may be further formed surrounding the area 14-1 where the first inlet 1401 is formed, in addition to the second inlet 1402. It may be possible.
  • the second to fourth intake ports 1402 to 1404 are disposed in each region 14-2 to 14-4 located along a closed curve surrounding the region 14-1 where the first intake port 1401 is formed. Additionally, within each region 14-2 to 14-4, second to fourth suction ports 1402 to 1404 may be arranged to surround the region 14-1 where the first suction port 1401 is formed. .
  • Each of the inlet ports 1401-1404 is disposed on the inner cover 14 in a direction inclined at a certain angle ⁇ to the surface of the inner cover 14 at the position where the inlet 140 is formed, as shown on the left side of FIG. 7. It is formed to penetrate and has directionality. That is, each suction port 140 is directed from the outside of the inner cover 14 (i.e., the side away from the user) toward the inside of the inner cover 14 (i.e., the side facing the user). It penetrates the surface in an inclined direction.
  • the inclination angle ⁇ of each suction port 140 with respect to the surface of the inner cover 14 may be different depending on the position at which the suction port 140 is formed. For example, each inlet 140 is formed penetrating the surface of the inner cover 14 so that the farther the inlet 140 is located from the center of the inner cover 14, the larger the inclination angle ⁇ with respect to the surface of the inlet 140 is. It can be.
  • the intake ports are arranged in a concentric circle forming one or more rows, but each intake port has a direction in the direction penetrating the surface of the inner cover 14, so these intake ports 1401-1404 are arranged in a swirl shape overall. do. This serves to cause the air passing through the intake ports 1401-1404 to form a vortex while rotating along the direction of rotation of the vortex, thereby forming each region 14-1 to 14-4 of the inner cover 14. Allow air to pass through evenly.
  • Figure 8 is a perspective view showing the rear of the outer cover of the mask body of a forced-air mask according to an embodiment
  • Figure 9 is an air flow formed on the rear of the outer cover of the mask body of a forced-air mask according to an embodiment. This is a drawing showing .
  • structures for forming vortices may also be formed on the inner surface of the outer cover 12 (i.e., the surface facing the user) to correspond to the air flow through the arrangement of the intake port of the inner cover described above.
  • the outer cover 12 is formed on one or both sides of each insertion hole 121 and 122 corresponding to each insertion hole 121 and 122 into which the blowing pipe is to be inserted, and is a guide protruding inward of the outer cover 12. It may include (guide) plates 1201 and 1202.
  • the outer cover 12 is formed at the center of the guide plate 1203 and/or the outer cover 12 protruding inward from the inner wall of the outer cover 12 between each insertion hole 121 and 122 and intersecting each other. It may further include a guide plate 1204 in the shape of a pair of plates.
  • Each guide plate (1201-1204) formed on the inner surface of the outer cover 12 has a curved shape so that air flows in one direction (eg, counterclockwise) when viewed as a whole of the outer cover 12.
  • the air injected into the air pocket through the insertion ports 121 and 122 of the outer cover 12 collides with each guide plate 1201-1204 extending from the insertion ports 121 and 122 to the inside of the air pocket, as shown in Figure 9.
  • an air flow rotating in one direction (eg, counterclockwise) is formed.
  • This air flow in conjunction with the arrangement and shape of the suction port 140 described above with reference to FIG. 7, can function to allow the air inside the air pocket to be sucked in by the user while forming a vortex.
  • Figure 10 is a partial cross-sectional view showing the combination of the outer cover, the face fitting portion, and the inner cover in the mask body of the forced air mask according to one embodiment.
  • the space between the rear surface of the outer cover 12 (i.e., the surface facing the user) and the upper surface of the inner cover 14 (i.e., the surface facing away from the user) corresponds to an air pocket
  • Purified air is injected into the air pocket through the insertion hole 121 of the outer cover 12, the insertion hole 131 of the face fitting portion, and the insertion hole 141 of the inner cover 14, which are aligned with each other.
  • the purified air supplied into the air pocket is inhaled by the user while forming a vortex due to the suction port 140 formed at an angle on the rear of the outer cover 12 and the inner cover 14.
  • the outer cover 12 and the inner cover 13 are coupled to each other, and the outer cover 12 and the inner cover ( 13) It is combined in a form that surrounds the outside.
  • the inner cover 14 includes a protrusion 146 shaped to engage a groove formed in the outer cover 12.
  • the face fitting portion includes a protrusion 126 shaped to engage a groove formed on the outer surface of the inner cover 14.
  • the inner cover 14, the outer cover 12, and the face fitting portion may be coupled to each other in a different manner than described in the embodiments of the present specification.
  • the face-fitting portion is coupled to the outer surface of the inner cover 14, but in other embodiments the face-fitting portion may be coupled to the outer surface of the outer cover 12.
  • the inner cover 14 and the outer cover 12 are directly coupled, but in another embodiment, at least a portion of the facial contact portion is disposed between the inner cover 14 and the outer cover 12. It is also possible for the cover 14 and the outer cover 12 to be combined.
  • Figure 11 is a diagram showing the coupling structure of the blowing pipe of the connection part of the forced air blowing mask according to one embodiment.
  • Figure 11 (a) shows a form in which the branch pipe 220 of the blowing pipe is combined with the finishing cover 221.
  • the branch pipe 220 includes a protrusion 2201 formed at or adjacent to its end, and the finishing cover 221 has a groove 2211 formed by a region of the surface being depressed inward. Includes.
  • the protrusion 2201 of the branch pipe 220 By inserting the protrusion 2201 of the branch pipe 220 into the groove 2211 of the finishing cover 221, the end of the branch pipe 220 can be blocked with the finishing cover 221.
  • the above coupling method can be applied not only to the coupling of the branch pipe 220 and the finishing cover 221, but also to the connection of one or more blowing pipes in the connection part with other blowing pipes.
  • Figure 11 (b) is a perspective view showing that two blowing pipes 24 and 25 are coupled using the fastening pipe 26, and Figure 11 (c) shows a plurality of grooves in the fastening pipe 26.
  • This is a cross-sectional view. As shown, one or more grooves are formed on the inside of the fastening pipe 26, and a protrusion 2501 formed adjacent to the end or end of each blowing pipe 24 and 25 is inserted into the groove of the fastening pipe 26.
  • the two blowing pipes (24, 25) can be connected by inserting them using the fastening pipe (26). This connection method can be applied to the connection between any two blower pipes in the form of a connection part described later with reference to FIG. 13.
  • Figure 12 is a diagram showing the length adjustment pipe of the blowing pipe of the connection part of the forced air mask according to an embodiment, and Figure 12 (a) shows the state before the blowing pipe 21 is inserted into the length adjusting pipe 23. 12(b) shows a state in which the blowing pipe 21 is inserted into the length adjusting pipe 23.
  • the coupling method using the length adjusting tube 23 shown in FIG. 12 enables adjustment of the coupling length by providing a plurality of grooves in the coupling tube in coupling using the coupling tube described above with reference to FIG. 11. That is, a plurality of grooves 2301 are formed inside the length adjustment pipe 23 and spaced apart from each other. Meanwhile, the blowing pipe 21 to be inserted into the length adjusting pipe 23 includes a protrusion 2101 formed at or adjacent to the end thereof.
  • the blowing pipe 21 is inserted into the length adjusting pipe 23 so that the protrusion 2101 of the blowing pipe 21 is caught in the groove 2301 inside the length adjusting pipe 23, so that the blowing pipe 21 is connected to the length adjusting pipe 23. It can be combined with (23) and the blowing pipe (22) connected thereto. In addition, depending on which groove 2301 of the plurality of grooves 2301 inside the length adjustment pipe 23 is caught by the protrusion 2101 of the blow pipe 21, the distance between the blow pipe 21 and the blow pipe 22 is determined.
  • the blowing pipe (21) can be coupled to the length adjusting pipe (23) while adjusting the spacing.
  • Figure 13 is a conceptual diagram showing a user wearing a forced blowing mask according to embodiments.
  • the blowing pipe 25 connected to the filter unit may be connected to the blowing pipe 22 in any direction of the mask body through the fastening pipe 26.
  • the blowing pipe 22 includes a branch pipe 220 for receiving air, and the branch pipe 220 may be connected to the blowing pipe 25 through the fastening pipe 26.
  • the blowing pipe 22 is connected to the blowing pipe located inside the mask body through the length adjustment pipe 23, and can supply the purified air supplied from the blowing pipe 25 to the air pocket in the mask body.
  • the user can use it by connecting both air pipes over both ears to the filter unit.
  • the branch pipes 220 of each blowing pipe 22 located on both sides of the user's ears may be respectively connected to the blowing pipe 25 through the fastening pipe 26, and the pair of blowing pipes 25 may be connected to the branch pipe 27.
  • the large-capacity blowing pipe (28) can be connected to the large-capacity blowing pipe (28).
  • the branch pipe 27 has the same configuration as the fastening pipe 26, with one pipe connected in one direction and two pipes connected in the opposite direction, the internal configuration of the branch pipe 27 will be described in detail. omit.
  • the blowing pipe 28 is a pipe with an increased diameter to be able to transport a large amount of air compared to the blowing pipe 25.
  • the first blowing pipe 36 described above with reference to FIG. 5 is shown in (b) of FIG. 13. It corresponds to the blowing pipe 25 of , and the large-capacity second blowing pipe 38 described above with reference to FIG. 5 may correspond to the blowing pipe 28 in FIG. 13(b).
  • the user can block the end of the blowing pipe 22 that is not connected to the filter unit with the finishing cover 221 as shown in Figure 13 (c) in the wearing state as shown in Figure 13 (a).
  • the finishing cover 221 may be coupled to the end of the branch pipe 220 to be connected to the filter unit in the blowing pipe 22.
  • the end of the blowing pipe 22 can be blocked with the closing cover 221. Since the method of combining the blowing pipe 22 and the finishing cover 221 was described above with reference to (a) of FIG. 11, detailed description will be omitted.
  • the method of circulating air for breathing according to one aspect of the present invention can be performed using the forced ventilation mask according to the embodiments described above.
  • the method of circulating air for breathing includes the steps of purifying the air taken in through the filter part 3 of the forced air mask by the filter 31, the filter Supplying purified air into the blowing pipe (21-23) by rotating the fan (33) of the unit (3), supplying the air moving through the blowing pipe (21-23) into the air pocket of the mask body (1)
  • the step of supplying air in the air pocket to the user may involve the process of forming a vortex of air passing through the inlet 140 by the inlet 140 arranged in a vortex shape.
  • Embodiments relate to a forced air mask and a method of circulating air for breathing using the same. More specifically, the embodiments are forced-blowing masks that solve the user's breathing difficulties caused by wearing a mask by forcefully blowing air filtered by external power and injecting it into the mask body, and enable the user to smoothly engage in outdoor activities. and a method of circulating air for breathing using this.

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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
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.
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.
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.

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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