KR20190112481A - 인공지능에 기반한 창문형 집진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부환경요인에 따라 효율적으로 미세먼지의 유입을 차폐시키는 창문형 집진장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 창문형 집진장치는, 센서부에서 측정한 풍속 또는 미세먼지 농도에 따라, 집진부에 인가되는 전력의 세기를 조절함으로써, 미세먼지 차폐에 필요한 전력을 최적화할 수 있다.

Description

창문형 집진장치{Window type dust collector}
본 발명은 외부환경요인에 따라 효율적으로 미세먼지의 유입을 차폐시키는 창문형 집진장치에 관한 것이다.
실내의 공기를 환기시키기 위해 주거공간의 일면에 창틀프레임을 설치하고, 창틀프레임에 슬라이딩 가능하게 설치되는 창문을 통하여 주거공간의 내부공기를 환기시킨다. 그러나 창문을 열게 되면 외부의 각종 해충과 이물질들이 실내로 그대로 유입될 수 있다. 이러한 해충과 먼지들을 막기 위해, 종래에는 외부로부터 들어오는 공기를 통과시키고 해충의 출입을 막는 방충망이 주로 이용되었다. 다만, 방충망은 외부의 미세먼지를 걸러내지 못하는 단점이 있었다.
국내 등록 특허(KR 10-1757187)와 국내 등록 특허(KR 10-1792228)를 참조하면 종래의 미세먼지 차단장치가 도시되어 있는바, 이를 참조하여, 종래의 미세먼지를 차단하기 위한 장치에 대해 살펴보도록 한다.
도 1 내지 도 4는 종래의 미세먼지 차단장치를 나타내는 도면이다. 여기에서, 도면에 도시된 도번은 도 1 내지 도 4의 설명에만 적용되는 도번이다.
우선, 도 1 및 도 2에 개시된 국내 등록 특허(KR 10-1757187)의 미세먼지 차단장치는, 방충망의 외부로부터 유입되는 미세먼지를 차단하도록 물의 분사를 통해 워터커튼(water curtain)을 형성한다.
이때, 미세먼지 차단장치의 외측루버(561)는 차단프레임(510)의 내부에 상하로 배열 설치되고, 각각의 하단이 방충망프레임(300)의 내측 하방을 향하도록 경사지게 배치된다.
내측루버(562)는 차단프레임(510)의 내부에 외측루버(561) 각각과 대칭되도록 설치되고, 하단이 방충망프레임(300)의 외측 하방을 향하도록 경사지게 형성된다.
외측루버(561)의 하단이 내측루버(562)의 하단보다 상향으로 설치되는 경우, 분사노즐(550)을 통해 분사된 물이 먼저 외측루버(561)의 경사면을 따라 흐르게 되고, 외측루버(551)의 하단에서 떨어진 물이 내측루버(562)의 경사면을 따라 흐르게 되며, 내측루버(562)의 하단에서 떨어진 물은 다시 외측루버(551)의 경사면을 따라 흐르게 된다. 이를 통해, 미세먼지 차단장치는 워터커튼(water curtain)을 형성함으로써 미세먼지의 유입을 막을 수 있다.
다만, 이러한 미세먼지 차단장치는 물을 지속적으로 끌어올려 순환시켜야 하고, 영하 기온에서는 물이 어는 것을 방지하기 위해 물을 가열시켜야 하므로 전력소비가 과다하게 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 반복적으로 물을 사용하다 보면 냄새와 악취가 생겨 주기적으로 세척이 필요한 단점이 있었다.
한편, 도 3 및 도 4에 개시된 국내 등록 특허(KR 10-1792228)의 미세먼지 차단장치는, 창틀 형상의 제1 프레임부(10), 제1 프레임부(10)의 내측에 격자무늬로 형성되는 메시부(100), 메시부(100)의 격자무늬를 따라 형성되는 전도부(200) 및 전도부(200)에 연결되는 전원부(300)를 포함한다.
이때, 정전기를 이용한 먼지 차단 방충망은 전도부(300)에 미세전류가 흐름으로써 발생되는 정전기를 이용함으로써, 메시부(100)를 통과하는 먼지를 집진할 수 있다. 이러한 미세먼지 차단장치는 물을 사용하지 않고 정전기만으로 미세먼지를 차폐할 수 있으며, 적은 전력으로 운용이 가능하다.
다만, 이러한 미세먼지 차단장치의 경우, 바람의 세기나 미세먼지의 양과는 무관하게 일정한 크기의 전원이 전도부(200)에 인가되므로, 바람의 세기가 세거나, 미세먼지의 양이 많은 경우, 미세먼지를 제대로 집진하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 외부환경요인에 따라 인가되는 전력의 크기를 조절함으로써 미세먼지의 유입을 효율적으로 차폐할 수 있는 창문형 집진장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 외부와 내부의 온습도 차이를 이용하여 제습기로써 동작되며, 제습과정에서 생기는 수분을 이용하여 미세먼지를 효율적으로 차폐할 수 있는 창문형 집진장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 집진부의 자가 클리닝이 가능한 창문형 집진장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 창문형 집진장치는, 센서부에서 측정한 풍속 또는 미세먼지 농도에 따라, 집진부에 인가되는 전력의 세기를 조절함으로써, 미세먼지 차폐에 필요한 전력을 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 창문형 집진장치는, 이슬점 온도를 산출하는 이슬점 센서와, 집진부의 표면온도가 이슬점 온도보다 낮아지도록 제어하는 제어부를 포함함으로써, 인입되는 공기를 제습시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 창문형 집진장치는, 우량을 측정하는 우적센서와, 측정된 우량에 따라 상기 집진부의 각도를 조절하고 집진부 하부에 배치되는 수로를 개방시키는 제어부를 포함함으로써, 집진부를 자가 클리닝 할 수 있다.
본 발명에 따른 창문형 집진장치는, 외부에서 유입되는 공기의 풍속 또는 미세먼지의 양에 따라 인가되는 전력의 크기를 조절함으로써, 최소한의 전력으로 미세먼지의 유입을 효율적으로 차폐할 수 있다. 이를 통해, 사용전력량을 감소시킴으로써 에너지를 절약할 수 있으며, 유지비를 최소화함으로써 사용자의 경제적 부담을 덜어줄 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 창문형 집진장치는, 외부와 내부의 온습도 차이를 이용하여 외부에서 유입되는 공기의 습도를 조절함으로써, 제습기로써 동작할 수 있다. 이를 통해, 별도의 제습기를 구비하지 않아도 내부의 습도를 조절할 수 있으므로 장치의 운용 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제습과정에서 생기는 수분을 이용하여 미세먼지를 효율적으로 차폐할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 창문형 집진장치는, 제습과정에서 생기는 수분을 이용하여 집진부의 자가 클리닝이 가능하므로, 집진장치에 요구되는 청소 주기를 늘려 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한, 외부에서 비가 오는 경우, 집진부의 각도를 조절함으로써 빗물로 집진부의 먼지를 제거할 수 있어, 효율적으로 집진장치를 관리할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도1 내지 도 4는 종래의 미세먼지 차단장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 집진장치를 나타내는 블럭도이다.
도 6은 도 5의 집진부를 나타내는 부분 사시도이다.
도 7은 도 5의 집진부의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 도 7의 S 영역을 확대한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 집진장치의 설치 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 집진장치에 포함된 스위치부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 집진장치에 포함된 집진부를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 창문형 집진장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 창문형 집진장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 창문형 집진장치에 관하여 도 5 내지 도 17을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 창문형 집진장치를 나타내는 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 창문형 집진장치(1000)는, 집진부(100), 제어부(200), 전원부(300), 센서부(400), 통신부(500), 스위치부(600)를 포함한다.
집진부(100)는 창문형 집진장치(1000)로 인입되는 바람에 포함된 먼지 또는 미세먼지를 집진한다. 집진부(100)는 음극으로 도전되는 제1 집진판(110)과, 양극으로 도전되는 제2 집진판(120)을 포함한다. 이때, 제1 집진판(110)과 제2 집진판(120) 상에는 도전되는 전하에 의해 전자기장이 형성된다.
제1 집진판(110)은 미세먼지의 유입 시, 제1 집진판(110)이 만들어내는 전자기장에 의해 음극 전하를 띄는 미세먼지를 외부로 밀어낸다. 한편, 제1 집진판(110)은 양극 전하를 띄는 미세먼지를 흡착한다.
반대로, 제2 집진판(120)은 미세먼지의 유입 시, 제2 집진판(120)이 만들어내는 전자기장에 의해 양극 전하를 띄는 미세먼지를 외부로 밀어내고, 음극 전하를 띄는 미세먼지를 흡착한다.
제1 집진판(110)은 제2 집진판(120)보다 바람이 유입되는 입구 가까이에 배치될 수 있다. 이때, 유입되는 바람은 제1 집진판(110)을 먼저 통과하므로, 제1 집진판(110)은 우선적으로 바람에 포함된 음극 전하를 띄는 미세먼지를 외부로 밀어내고, 양극 전하를 띄는 미세먼지를 흡착한다. 즉, 제1 집진판(110)은 1차적으로 유입되는 바람에 포함된 미세먼지를 필터링한다.
다만, 강한 풍속이나 높은 미세먼지 농도로 인하여, 제1 집진판(110)을 통과한 미세먼지의 경우, 제2 집진판(120)에 의해 2차적으로 필터링된다.
이때, 제1 집진판(110)를 통과한 음극 전하를 띄는 미세먼지는 제2 집진판(120) 상에 흡착될 수 있으며, 양극 전하를 띄는 미세먼지는 제2 집진판(120)에서 생성되는 전자기장에 의해 튕겨나가 제1 집진판(110) 상에 흡착될 수 있다.
참고로, 제1 집진판(110)와 제2 집진판(120) 사이의 배치는 얼마든지 변경되어 실시될 수 있다.
집진부(100)는 집진프레임(도 13의 WF)의 개구부 상에 배치될 수 있다. 이때, 집진부(100)는 집진프레임(WF) 내에서 종래의 방충망과 일정 비율로 배치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 13을 참조하여 후술하도록 한다.
제어부(200)는 집진부(100)에 전원의 인가 여부와, 인가되는 전력의 세기를 제어한다. 이때, 제어부(200)는 외부환경요인을 기초로 집진부(100)에 인가되는 전력의 세기를 제어할 수 있다. 여기에서 외부환경요인은, 외부 온도, 습도, 풍속, 미세먼지의 양, 우량(비의 양) 등이 될 수 있다.
제어부(200)는 센서부(400)로부터 측정된 외부환경요인에 관한 데이터를 수신하며 이를 기초로 집진부(100)에 인가되는 전력의 크기를 제어한다.
예를 들어, 풍속이 세거나 미세먼지의 농도가 높아지는 경우, 제어부(200)는 집진부(100)에 인가되는 전력의 크기를 높여, 내부로 유입되는 미세먼지를 효과적으로 필터링 할 수 있다.
반대로, 풍속이 약해지거나 미세먼지의 농도가 낮아지는 경우, 제어부(200)는 집진부(100)에 인가되는 전력의 크기를 줄여, 창문형 집진장치(1000)에서 소비되는 전력량을 감소시켜 에너지 효율을 높일 수 있다.
이때, 제어부(200)는 일정크기 이하(예를 들어, 2.5 μm)의 초미세먼지를 통과시키지 못하는 조건의 전력소모량 및 전자기력의 크기를 산출하여, 집진부(100)에 인가되는 전력을 계산할 수 있다. 이를 통해, 창문형 집진장치(1000)는 최적의 에너지 효율로 동작될 수 있다.
또한, 제어부(200)는 사용자로부터 먼지제거신호가 입력되는 경우, 순간적으로 제1 집진판(110)에 양극 전원을 인가하고, 제2 집진판(120)에 음극 전원을 인가한 뒤, 전원을 턴오프(turn-Off) 시킨다.
이를 통해 제어부(200)는 집진부(100) 상에 흡착된 먼지를 밀어내어 떨어뜨림으로써, 집진부(100)의 자가 클리닝이 가능하도록 제어할 수 있다.
참고로, 먼지제거신호에 대한 제어부(200)의 제어 방식은 하나의 예시에 불과하며, 본 발명은 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.
또한, 제어부(200)는 센서부(400)에 벌레가 감지되는 경우, 집진부(100)에 순간적으로 높은 전압을 인가함으로써, 벌레를 감전시켜 벌레가 내부로 들어오지 못하게 할 수 있다.
전원부(300)는 집진부(100)에 전원을 제공한다. 전원부(300)는 양극 전원과 음극 전원을 집진부(100)에 제공할 수 있다. 구체적으로 전원부(300)는 제1 집진판(110)에 음극 전원을 제공함으로써 제1 집진판(110)의 표면이 음극 전하로 도전되도록 한다. 또한, 전원부(300)는 제2 집진판(120)에 양극 전원을 제공함으로써 제2 집진판(120)의 표면이 양극 전하로 도전되도록 한다.
전원부(300)는 내부에 배터리를 포함한다. 이때, 배터리는 탈착식으로 교체 가능하도록 구성될 수 있다.
전원부(300)는 집진프레임(WF)의 내측 또는 일측에 배치될 수 있으며, 유선포트를 통해 연결된 외부 전원에 의해 충전되거나, 배터리를 교체함으로써 연속적으로 창문형 집진장치(1000)의 각 구성요소에 전원을 공급할 수 있다.
센서부(400)는 외부환경요인을 감지하는 복수의 센서를 포함한다. 구체적으로, 센서부(400)는 집진부(100)로 인입되는 바람의 풍속을 측정하는 블로우 센서(Blow sensor), 미세먼지의 크기와 농도를 측정하는 미세먼지 센서, 외부의 온도 및 습도를 측정하는 온습도센서, 및 우량을 측정하는 우적센서를 포함할 수 있다.
참고로, 센서부(400)는 추가적으로 다양한 센서를 더 포함할 수 있다.
센서부(400)에서 측정된 데이터는 제어부(200)에 전달되어 집진부(100)에 인가되는 전력의 크기 또는 동작 방식을 제어하는데 이용된다.
또한, 센서부(400)에서 측정된 데이터는 통신부(500)를 통하여 외부 장치에 전달될 수 있다.
통신부(500)는 유무선으로 다른 장치에 데이터를 송수신한다. 여기에서, 데이터는, 센서부(400)에서 측정한 센싱 데이터(예를 들어, 외부 온습도, 풍속, 미세먼지 농도, 우량 등), 창문형 집진장치(1000)의 동작 상태, 소비전력 상태를 포함할 수 있다.
통신부(500)는 허브 단말장치(1100)를 통해 사용자 단말기(1200)에 데이터를 전달 할 수 있다. 또한, 통신부(500)는 허브 단말장치(1100) 또는 사용자 단말기(1200)로부터 사용자의 명령을 수신하여 제어부(200)에 전달할 수 있다.
이때, 사용자는 창문형 집진장치(1000)의 동작 여부, 동작 방식, 동작 모드 등에 대한 명령을 선택할 수 있으며, 선택된 명령은 제어부(200)에 전달된다.
예를 들어, 사용자는 창문형 집진장치(1000)의 먼지제거 명령을 선택할 수 있으며, 제어부(200)는 먼지제거에 대한 신호가 수신되는 경우, 집진부(100)에 현재 인가되는 전원과 반대되는 전원을 인가한 뒤, 전원을 턴오프(turn-off) 시킬 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하고, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
통신부(500)에서 이용하는 무선 통신망으로는 무선랜(WLAN), 와이 파이(Wi-Fi), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), IEEE802.16, 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등이 포함될 수 있다.
또한, 통신부(500)에서 이용되는 근거리 무선 통신망으로는 비콘(Beacon), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 및 지웨이브(Z-Wave) 등이 포함될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
스위치부(600)는 창문형 집진장치(1000)가 설치된 창문의 개폐 여부를 감지한다. 스위치부(600)에서 감지된 신호는 제어부(200)에 전달된다.
예를 들어, 스위치부(600)의 제1 전극(610)은 집진프레임의 일측에 배치되고, 제2 전극(620)은 창문의 일측에 배치됨으로써, 제1 전극(610)과 제2 전극(620)이 통전되는 경우 창문의 개방 여부를 감지할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 11 및 도 12를 참조하여 후술하도록 한다.
창문형 집진장치(1000)는 허브 단말장치(1100) 및 사용자 단말기(1200)와 유무선으로 연결될 수 있다.
이때, 허브 단말장치(1100)는 사용자의 음성을 인식하여, 사용자의 음성 인식 명령을 창문형 집진장치(1000)에 전달할 수 있다.
또한, 허브 단말장치(1100)는 창문형 집진장치(1000)로부터 수신한 외부환경요인에 대한 정보(예를 들어, 현재 외부의 온습도, 풍속, 미세먼지 농도, 우량 등)를 사용자에게 음성으로 안내할 수 있다.
마찬가지로, 사용자 단말기(1200)는 창문형 집진장치(1000)에 관련된 어플리케이션을 통해 창문형 집진장치(1000)에 대한 제어 명령을 선택할 수 있다. 또한, 사용자 단말기(1200)는 창문형 집진장치(1000)의 상태 정보 및 외부환경요인에 대한 정보를 수신하여 디스플레이할 수 있다.
참고로, 이는 하나의 예시에 불과하며, 허브 단말장치(1100)와 사용자 단말기(1200)는 창문형 집진장치(1000)와 연계되어 다양하게 활용될 수 있다.
도 6은 도 5의 집진부를 나타내는 부분 사시도이다. 도 7은 도 5의 집진부의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 8은 도 7의 S 영역을 확대한 도면이다.
이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 창문형 집진장치(1000)의 집진 원리에 대해 설명하도록 한다.
우선 도 6을 참조하면, 집진부(100)는 제1 방향으로 평행하게 배치되는 복수의 제1 서브 집진판으로 구성된 제1 집진판(110)과, 제2 방향으로 평행하게 배치되는 복수의 제2 서브 집진판으로 구성된 제2 집진판(120)을 포함한다.
제1 방향과 제2 방향은 서로 교차하도록 배치된다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은 직교할 수 있다.
예를 들어, 제1 집진판(110)은 세로로 길게 연장되는 복수의 제1 서브 집진판으로 구성되고, 복수의 제1 서브 집진판은 등간격으로 배치된다. 또한, 제2 집진판(120)은 가로로 길게 연장되는 복수의 제2 서브 집진판으로 구성되고, 복수의 제2 서브 집진판은 등간격으로 배치된다.
이때, 전원부(300)는 제1 집진판(110) 및 제2 집진판(120)과 전기적으로 연결되어, 제1 집진판(110)에 음극 전원을 제공하고, 제2 집진판(120)에 음극 전원을 제공한다.
전원부(300)는 집진부(100)의 일측에 배치되며, 도면에 명확하게 도시되지는 않았으나 집진프레임(WF) 내에 실장되도록 배치될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 외부에서 집진부(100)로 인입되는 바람에는 미세먼지가 포함되어 있다. 이때, 미세먼지는 음극 전하를 띄는 입자 또는 양극 전하를 띄는 입자로 구성된다.
집진부(100)로 인입되는 바람은 1차적으로 제1 집진판(110)을 통과하고, 2차적으로 제2 집진판(120)을 통과한다.
이때, 제1 집진판(110)은 음극 전원과 연결되어, 표면이 음극 전하로 도전된다. 제1 집진판(110) 상에는 자기장(E1)이 형성되어, 외부로부터 인입되는 바람에 포함된 미세먼지 중에서 음극 전하를 띄는 입자를 외측으로 밀어낸다.
반대로, 외부로부터 인입되는 바람에 포함된 미세먼지 중에서 양극 전하를 띄는 입자는 제1 집진판(110)의 표면에 흡착된다.
한편, 제2 집진판(120)은 양극 전원과 연결되어, 표면이 양극 전하로 도전된다. 이때, 제2 집진판(120)은 제1 집진판(110)을 통과한 미세먼지 중에서 음극 전하를 띄는 입자를 흡착한다.
반대로, 제1 집진판(110)을 통과한 미세먼지 중에서 양극 전하를 띄는 입자는 제2 집진판(120)의 주위에 형성된 자기장(E2)을 통해 외측으로 튕겨져 나가게 된다. 즉, 제2 집진판(120)은 양극 전하가 제1 집진판(110)에 집진되도록 양극 전하의 이동 경로를 변경시킨다.
이를 통해, 집진부(100)는 외부로부터 인입되는 바람에 포함된 미세먼지를 집진함으로써, 집진부(100)를 통과한 바람에 포함된 미세먼지를 필터링할 수 있다.
이때, 집진부(100)에 인가되는 전력의 세기는, 집진부(100)에 인입되는 바람의 풍속과, 바람에 포함된 미세먼지의 양에 따라 가변될 수 있다.
예를 들어, 풍속이 세거나 미세먼지의 농도가 높아지는 경우, 제어부(200)는 집진부(100)에 인가되는 전력의 크기를 증가시킴으로써 제1 집진판(110) 또는 제2 집진판(120)에서 발생되는 자기장의 세기를 증가시키고, 이를 통해 내부로 유입되는 미세먼지를 효과적으로 필터링 할 수 있다.
반대로, 풍속이 약해지거나 미세먼지의 농도가 낮아지는 경우, 제어부(200)는 집진부(100)에 인가되는 전력의 크기를 줄임으로써, 창문형 집진장치(1000)에서 소비되는 전력량을 감소시키고, 에너지 효율을 높일 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 집진장치의 설치 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 집진장치에 포함된 스위치부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 창문형 집진장치(1000)는 창문(W)의 일측에 설치될 수 있다.
구체적으로, 창문(W)은 창틀의 외관을 이루는 창틀 프레임(WH)과, 창틀 프레임(WH)의 내부에 각각 슬라이딩 가능하게 설치되어 창틀 프레임(WH)을 개폐하는 제1 창문(W1)과 제2 창문(W2)을 포함한다.
제1 창문(W1)과 제2 창문(W2)이 서로 오버랩되는 경우, 창문(W)는 개방되어 외부의 공기가 내부로 들어오도록 할 수 있다. 반대로, 제1 창문(W1)과 제2 창문(W2)이 서로 오버랩되지 않는 경우, 창문(W)는 닫히게 되어 외부의 공기가 들어오는 것을 막을 수 있다.
창문형 집진장치(1000)는 제1 창문(W1) 또는 제2 창문(W2)의 일측에 배치된다. 창문형 집진장치(1000)는 제1 창문(W1) 또는 제2 창문(W2)이 개방되는 경우, 외부의 공기가 개구부를 통하여 내부로 인입되도록 설치될 수 있다.
도면에 명확하게 도시하지는 않았으나, 창문형 집진장치(1000)는 집진부(100)를 창틀프레임(WH)에 고정시키는 집진프레임(WF)을 포함한다.
이때, 집진프레임(WF)의 개구부 상에는 앞에서 설명한 집진부(100)가 설치되고, 집진프레임(WF)의 몸체부에는 앞에서 설명한 제어부(200), 전원부(300), 센서부(400), 통신부(500), 및 스위치부(600)가 구비될 수 있다.
창문형 집진장치(1000)는 제1 창문(W1) 또는 제2 창문(W2) 중 어느 하나에 오버랩되도록 설치될 수 있다. 이하에서는 창문형 집진장치(1000)가 제1 창문(W1)에 오버랩되도록 설치된 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 창문형 집진장치(1000)는 창문(W)의 개폐 여부를 감지하는 스위치부(600)를 포함한다.
스위치부(600)는 제1 전극(610)과 제2 전극(620)을 포함한다.
스위치부(600)의 제1 전극(610)은 집진프레임(WF)의 일측에 배치되고, 제2 전극(620)은 제1 창문(W1)의 일측에 배치된다. 이때, 제1 전극(610)과 제2 전극(620)은 각각 집진프레임(WF)과 제1 창문(W1)의 서로 마주보는 면에 배치될 수 있다.
제1 창문(W1)과 제2 창문(W2)이 서로 비오버랩되어 외부의 공기가 창문(W) 내부로 들어오지 못하도록 닫혀있는 경우, 제1 전극(610)과 제2 전극(620)은 서로 이격된다.
반면, 제1 창문(W1)과 제2 창문(W2)이 서로 오버랩되어 외부의 공기가 창문(W) 내부로 들어오도록 개방된 경우, 제1 전극(610)과 제2 전극(620)은 서로 접할 수 있다.
제어부(200)는 제1 전극(610)과 제2 전극(620)이 서로 접하는지 여부를 감지함으로써, 창문(W)의 개폐 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어부(200)는 스위치부(600)의 저항값 또는 전류값의 변화를 기초로 제1 전극(610)과 제2 전극(620)이 접하는지 여부를 판단할 수 있다.
참고로 이는 하나의 예시에 불과하며, 스위치부(600)와 제어부(200)는 다양한 방식으로 창문(W)의 개폐 여부를 판단할 수 있다.
제어부(200)는 창문(W)이 닫히는 경우(예를 들어, 도 11), 집진부(100)에 전원을 미인가하고, 창문형 집진장치(1000)의 동작을 턴오프 시킨다.
반대로, 제어부(200)는 창문(W)이 열리는 경우(예를 들어, 도 12), 집진부(100)에 전원을 인가함으로써, 외부에서 들어오는 바람에 포함된 미세먼지를 집진한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 집진장치에 포함된 집진부를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 집진장치(1000)의 집진프레임(WF) 상에는 집진부(100) 또는 방충망이 일정 비율로 배치된다.
창문형 집진장치(1000)의 일 예에서, <A> 타입을 참고하면, 집진프레임(WF)의 개구부 상에는 집진부(100)만이 배치된다. 즉, 창문형 집진장치(1000)에는 방충망은 미포함되고, 집진부(100)만이 집진프레임(WF)의 개구부에 설치될 수 있다.
반면, 창문형 집진장치(1000)의 다른 예에서, 집진프레임(WF)의 개구부 상에는 집진부(100)와 방충망이 일정한 비율로 형성된다.
<B> 타입을 참조하면, 집진프레임(WF)의 개구부 상에는 방충방(B2)과 집진부(100)가 배치될 수 있다. 이때, 방충방(B2)의 너비는 집진부(100)의 너비보다 크게 설치될 수 있다. 예를 들어, 방충방의 너비(D11)와 집진부(100)의 너비(D12) 비율은 3:1일 수 있다.
또한, <C> 타입을 참조하면, 집진프레임(WF)의 개구부 상에는 방충방(B3)과 집진부(100)가 배치될 수 있고, 방충방(B3)과 집진부(100)의 너비는 서로 비슷하거나, 집진부(100)의 너비가 더 크게 설치될 수 있다. 예를 들어, 방충방의 너비(D21)와 집진부(100)의 너비(D22) 비율은 1:1일 수 있다.
이때, <B> 및 <C> 타입은 <A> 타입과 비교할 때 집진부(100)의 면적이 감소됨에 따라 집진부(100)의 동작에 필요한 전력도 감소될 수 있다.
즉, 평소에 창문(W)을 조금만 열어두는 사용자의 경우, <A> 타입보다는 <B> 또는 <C> 타입의 창문형 집진장치(1000)가 더 경제적이고 효율적일 수 있다. 따라서, 사용자는 자신의 집안 구조에 따라 <A> 내지 <C> 타입 중 어느 하나를 선택하여 이용할 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 창문형 집진장치를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서, 도 14의 SS 영역은 A-A 선을 따라 자른 단면을 나타낸다.
이하에서는 앞에서 설명한 창문형 집진장치의 내용과 중복되는 내용은 생략하고, 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 창문형 집진장치(1001)의 집진부(101)는 복수의 집진 구조체(140)를 포함한다.
집진 구조체(140)는 베이스부(141)와, 베이스부(141)의 일면에 배치되는 제1 집진판(143)과, 베이스부(141)의 타면에 배치되는 제2 집진판(145)을 포함한다.
여기에서, 제1 집진판(143)과 제2 집진판(145)은 앞에서 설명한 제1 집진판(110) 및 제2 집진판(120)과 실질적으로 동일하게 동작한다.
즉, 제1 집진판(143)은 음극 전원과 연결되어 음극으로 도전됨으로써, 음극 전하를 띄는 미세먼지를 외부로 밀어내고, 양극 전하를 띄는 미세먼지를 집진한다.
또한, 제2 집진판(145)은 양극 전원과 연결되어 양극으로 도전됨으로써, 양극 전하를 띄는 미세먼지를 외부로 밀어내고, 음극 전하를 띄는 미세먼지를 집진한다.
베이스부(141)는 제1 집진판(143)과 제2 집진판(145)에 인가되는 각각의 전하가 서로 이동하지 않도록 절연하는 절연체로 구성될 수 있다. 또한, 베이스부(141)는 빛을 투과하는 투명 재질(예를 들어, 유리 기판)로 구성될 수 있다.
제1 집진판(143)과 제2 집진판(145)은 빛을 투과시키는 투명 소재의 전도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 집진판(143)과 제2 집진판(145)은 투과성 재질인 ITO(Indium Tin Oxide)로 구성될 수 있다.
이를 통해, 창문형 집진장치(1001)는 빛을 투과함으로써 내부 공간의 조도를 높이고, 사용자의 시인성을 확보하여 개방감을 높일 수 있게 된다. 또한, 제1 집진판(143)과 제2 집진판(145) 상에 먼지가 과다하게 집진되는 경우 집진부(101)의 집진 성능은 저하될 수 있으나, 투명한 재질의 집진부(101)는 먼지의 집진량을 한눈에 파악할 수 있어, 사용자가 청소시기를 쉽게 알 수 있게 된다.
이러한 집진부(101)는 복수의 집진 구조체(140)를 포함하며, 복수의 집진 구조체(140)는 일정한 간격으로 배치된다. 복수의 집진 구조체(140)는 동일 방향을 향해 연장되도록 배치될 수 있으며, 도 15에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 틸팅(tilting)되도록 설치될 수 있다.
도면에 명확하게 도시되지는 않았으나, 센서부(400)는 비의 양을 측정하는 우적센서를 포함할 수 있다. 이때, 제어부(200)는 외부에서 내리는 비의 양에 따라 집진 구조체(140)의 각도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 외부에서 내리는 비의 각도와 비의 양에 따라, 집진 구조체(140)의 각도는 조절될 수 있으며, 이를 통해 집진 구조체(140) 상에 집진된 먼지는 자동으로 세척되어 제거될 수 있다.
또한, 제어부(200)는 순간적으로 제1 집진판(110)에 양극 전원을 인가하고, 제2 집진판(120)에 음극 전원을 인가한 뒤, 전원을 턴오프(turn-Off) 시킨다. 이를 통해 제어부(200)는 집진부(100) 상에 흡착된 미세먼지를 밀어내어 떨어뜨림으로써, 집진부(100)의 자가 클리닝이 가능하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 사용자의 명령에 따라 집진 구조체(140)의 각도를 조정함으로써, 맑은 날 실내로 들어오는 채광량을 조절하고, 비오는 날 실내로 빗물이 들어오지 않도록 할 수 있다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 창문형 집진장치를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 앞에서 설명한 창문형 집진장치의 내용과 중복되는 내용은 생략하고, 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 창문형 집진장치(1002)의 집진부(102)에서 제1 집진판(110) 또는 제2 집진판(120)는 내부에 냉각 유로를 포함한다.
이하에서는 제1 집진판(110)을 예로 들어 냉각 유로를 포함하는 집진부(102)에 대해 자세히 설명하도록 한다.
제1 집진판(110)은 내측에 냉매(116)가 흐르는 유로가 구비되고, 표면에 전원이 인가되는 도전체(112)와, 도전체(112)의 내부에 배치되는 열선(114)을 포함한다.
도면에 명확히 나타내지는 않았으나, 제2 집진판(120)는 실질적으로 제1 집진판(110)와 동일한 구조를 갖는다. 제1 집진판(110)와 제2 집진판(120)의 내부에 흐르는 냉매(116)는 냉각기(미도시)에 의해 온도가 조절된다. 제어부(200)는 냉매의 온도를 조절함으로써 제1 집진판(110)과 제2 집진판(120) 상에 이슬이 맺히도록 제어한다.
제어부(200)는 제1 집진판(110)과 제2 집진판(120)의 표면의 온도가 현재 공기의 이슬점 온도보다 낮아지도록 냉매(116)의 온도를 제어한다. 여기에서 이슬점 온도는 일정한 기압 하에서 수분의 증감 없이 공기가 냉각되어 포화상태가 되면서 응결이 일어날 때의 대기의 온도를 의미한다.
이때, 센서부(400)는 이슬점 온도를 산출하는 이슬점 센서를 포함한다. 여기에서 이슬점 센서는, 실내의 온습도에 대한 정보를 이용하여 이슬점 온도를 산출할 수 있다.
이슬점 센서에서 산출된 이슬점 온도는 제어부(200)에 전달된다.
제어부(200)는 산출된 이슬점 온도보다 제1 집진판(110)과 제2 집진판(120)의 표면의 온도가 낮아지도록 냉매(116)의 온도를 낮춘다. 이를 통해, 공기 중의 수분(H)이 제1 집진판(110)과 제2 집진판(120) 상에 응결됨으로써, 미세먼지의 집진력은 더욱 높아지고, 집진된 미세먼지(D)는 응결된 수분(H)과 함께 하방으로 떨어지게 된다.
추가적으로, 하방으로 떨어진 수분(H)은 미세먼지(D)와 함께 집수부(700)로 인입된다. 집수부(700)는 집진프레임(WF)의 하부에 구비될 수 있으며, 하방으로 떨어진 수분(H)을 집수하는 수로(710)와, 수로(710)에 집수된 물을 배출하는 배수노즐(720)이 구비된다.
제어부(200)는 수로(710)에 일정 수위 이상 물이 집수되는 경우, 배수노즐(720)을 개방하여 물을 배출시킨다.
참고로, 제어부(200)는 외부에서 내리는 비의 양에 따라 배수노즐(720)을 개방 여부를 결정한다. 이때, 제어부(200)는 센서부(400)에 포함된 비의 양을 측정하는 우적센서로부터 수신한 데이터를 이용할 수 있다.
제1 집진판(110)과 제2 집진판(120)은 응결된 수분에 의해 자가 클리닝되므로, 창문형 집진장치(1002)에 요구되는 청소 주기는 늘어날 수 있다. 즉, 창문형 집진장치(1000)의 유지 보수를 위한 비용과, 청소를 위한 사용자의 시간 소모가 줄어들게 되므로 사용자의 편의성이 개선될 수 있다.
또한, 집진부(102)로 인입되는 공기의 수분이 응결됨으로써 실내로 유입되는 공기의 습도가 조절됨에 따라, 창문형 집진장치(1002)는 제습기로써 동작할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 별도의 제습기를 구비하지 않아도 창문형 집진장치(1002)를 통하여 실내의 습도를 조절할 수 있게 되므로, 창문형 집진장치(1000)의 운용 효율은 향상되고, 사용자의 편의성도 증가된다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 집진부 110: 제1 집진판
120: 제2 집진판 140: 집진 구조체
200: 제어부 300: 전원부
400: 센서부 500: 통신부
600: 스위치부 700: 집수부
1000: 창문형 집진장치 1100: 허브 단말장치
1200: 사용자 단말기

Claims (12)

  1. 창틀에 결합되는 창문형 집진장치에 있어서,
    양극 및 음극 전원을 제공하는 전원부;
    상기 음극 전원에 연결되어 음극 전하로 도전되는 제1 집진판과, 상기 제1 집진판과 이격되어 배치되고 상기 양극 전원에 연결되어 양극 전하로 도전되는 제2 집진판을 포함하는 집진부;
    풍속 또는 미세먼지 농도를 측정하는 센서부; 및
    상기 센서부에서 측정한 상기 풍속 또는 상기 미세먼지 농도에 따라, 상기 제1 집진판과 상기 제2 집진판에 인가되는 전력의 세기를 조절하는 제어부를 포함하는
    창문형 집진장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 집진판은, 제1 방향으로 평행하게 배치된 복수의 제1 서브 집진판을 포함하고,
    상기 제2 집진판은, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 평행하게 배치된 복수의 제2 서브 집진판을 포함하는
    창문형 집진장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 풍속 또는 상기 미세먼지의 농도가 증가되는 경우, 상기 제1 및 제2 집진판에 인가되는 전력의 세기를 증가시킴으로써 상기 제1 및 제2 집진판에서 발생되는 자기장의 세기를 증가시키는
    창문형 집진장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부는, 이슬점 온도를 산출하는 이슬점 센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 또는 제2 집진판의 표면온도가 상기 이슬점 센서에서 측정된 이슬점 온도보다 낮아지도록 제어하는
    창문형 집진장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 집진판은,
    내측에 냉매가 흐르는 유로가 구비되고, 표면에 상기 양극 또는 음극 전원이 인가되는 도전체과,
    상기 도전체의 내부에 배치되는 열선을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 냉매의 온도가 상기 이슬점 온도보다 낮아지도록 상기 냉매의 온도를 낮추는 냉각기를 제어하는
    창문형 집진장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 집진부는, 일면에 상기 제1 집진판이 배치되고, 타면에 상기 제2 집진판이 배치되는 복수의 집진 구조체를 포함하고,
    상기 복수의 집진 구조체는, 서로 동일 간격으로 이격되어 평행하게 배치되는
    창문형 집진장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 센서부는, 우량을 측정하는 우적센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 우적센서에 측정된 우량에 따라 상기 집진부의 각도를 조절하고, 상기 집진부 하부에 배치되는 수로를 개방시키는
    창문형 집진장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 집진판은, 투명 전도체로 구성되는
    창문형 집진장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 창틀의 외관을 이루는 창틀프레임과,
    상기 창틀프레임 내부에 각각 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 창틀프레임을 개폐하는 제1 및 제2 창문과,
    상기 제1 및 제2 창문의 외측에 배치되고, 상기 집진부를 상기 창틀프레임에 고정시키는 집진프레임과,
    상기 집진프레임의 일측에 배치되고, 상기 창틀프레임의 개방상태를 검출하는 스위치부를 포함하는
    창문형 집진장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 스위치부는, 상기 집진프레임의 일측에 배치되는 제1 전극과, 상기 제2 창문의 일측에 배치되는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 접하는 경우, 상기 집진부에 전원을 인가하는
    창문형 집진장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 사용자로부터 먼지제거신호가 입력되는 경우, 순간적으로 상기 제1 집진판에 양극 전원을 인가하고, 상기 제2 집진판에 음극 전원을 인가한 뒤, 상기 집진부에 인가되는 전원을 오프시키는
    창문형 집진장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    사용자 단말기로부터 상기 먼지제거신호를 수신하고, 상기 센서부에 측정한 데이터를 상기 사용자 단말기에 송신하는 통신부를 더 포함하는
    창문형 집진장치.
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