KR100491779B1 - 휴대용 살균성 공기 필터 - Google Patents

휴대용 살균성 공기 필터 Download PDF

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KR100491779B1
KR100491779B1 KR10-1999-7009505A KR19997009505A KR100491779B1 KR 100491779 B1 KR100491779 B1 KR 100491779B1 KR 19997009505 A KR19997009505 A KR 19997009505A KR 100491779 B1 KR100491779 B1 KR 100491779B1
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섬머스조지로버트
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엔지니어링 다이나믹스 리미티드
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    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
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    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/14—Filtering means

Abstract

본 발명은 가정용 또는 개인 용도로 경량의 휴대용 살균성 공기 필터(10)에 관한 것이다. 상기 공기 필터(10)는 정전기 공기 필터(28)와 자외선 램프(26) 및 포물선형 리플렉터(36) 또는 램프에 의해서 발산된 자외선을 공기 필터의 상류 측부에 초점을 맞추기 위한 볼록 렌즈(54)를 수용하는 캐비넷(12)을 포함한다. 리플렉터 또는 렌즈는 일정하게 발진하여서 살균 수준의 방사선으로 필터의 상류 측부를 조직적으로 청소한다. 필터의 하류 측부에 인접하게 배치된 팬(30,32)은 필터를 통하여 공기를 끌어들여서 캐비넷(12)의 측벽에 있는 공기 배기구(20)를 위한 영역을 통하여 배출한다. 본 발명에 따른 살균성 공기 필터는 단순하고 경량이면서 제조하기에 저렴하고 부품 수가 매우 적다.

Description

휴대용 살균성 공기 필터{Portable germicidal air filter}
본 발명은 공기로부터 부유 미립자 물체를 제거하는 과정, 특히 여과과정 및 제거된 미립자 물체에서 미생물을 살균하는 과정으로 공기에서 미립자 물체를 제거하는 과정에 관한 것이다.
병원성 유기체, 특히 호흡기 병원성 유기체의 공기 전달과정은 심각한 문제점으로 인식되어 왔다. 건강 보호 기관 및 공중 생물학자들은, 예를 들어, 연쇄상 구균 및 결핵균의 항생제 내성 변형체의 진화과정으로 인한 문제점을 인식하고 있다. 비록, 질병의 공기 전달과정을 폭 넓게 이해하지는 않았지만, 박테리아 및 바이러스로 인하여 유발된 많은 질병들이 주로 공기 흐름에 의하여 숙주에서 숙주로 전달되는 것이 거의 확실하다. 결핵성 박테리아와 같은 어떤 전염성 매체는 공기중에 부유되는 상태에서 장시간 동안 생존할 수 있다. 오염된 공기는 내성 박테리아를 제거하여 살균하도록 처리하지 않는다면, 결국 감염되지 않은 사람이 있는 공간으로 이동하기 때문에, 내성 박테리아 변형체로 감염된 환자를 격리시키는 것이 단지 임시 방편으로서 최선의 해결책이다. 이러한 목적을 위해서, 살균성 공기 필터를 발명하였다. 이러한 보기의 필터는 1994년 7월 19일자 더블유. 이. 피크에게 허여되어서 출원인에게 양도된 미국 특허 제 5,330,722 호에 기재되어 있다. 이 특허에 기재된 살균성 공기 여과 시스템은 공기중에서 미생물을 제거하여 살균하는데 매우 효과적인 것으로 입증되었지만, 상기 공기 여과 시스템은 영구적인 또는 반영구적인 설치과정에 적합하지만, 가정이나 개인 용도로 발명된 경량의 휴대용 필터로서는 적합하지 않다.
현대 생활에서 인식하고 있는 다른 위험 요소는 먼지 진드기이다. 기밀하게 밀폐되고, 중앙 냉난방 시스템 등의 현대 주거 형태는 카페트를 까는 작업시에 외부로부터의 공기 흐름을 통해서 먼지 진드기가 서식하기에 이상적인 조건을 제공한다. 이러한 진드기는 거의 미세하고 공기를 통해서 전달된다. 공기에 부유중인 진드기는 필연적으로 흡입되며, 이것은 개인에 따라 알레르기를 유발하여 질병을 발생시킨다. 특히, 침실에서는 적당한 여과 장치를 사용하여서, 공기중에서 먼지 진드기를 제거 및 살균할 수 있고, 그에 의해서 공기중에 부유중인 진드기 등의 영향을 제한하여서 전염병을 예방한다. 침실 공간에서 살균성 공기 필터 유닛은 먼지 진드기를 통제하는 데 기여할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 휴대할 수 있고 가정 및/또는 개인 용도에 적합한 경량의 살균성 공기 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 최소의 가동 부품을 요구하는 살균성 공기 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 조립하기가 단순하고 제조 비용이 저렴한 경량의 살균성 공기 필터를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 살균성 공기 필터를 위한 캐비넷의 외부를 도시한 투시도.
도 2는 자외선 소스 및 필터 매체의 양호한 위치를 도시하는 유닛의 전방에서 서비스 도어가 개방된, 도 1에 도시된 캐비넷을 도시한 투시도.
도 3은 도 1에 도시된 휴대용 살균성 공기 필터의 3-3 라인에 따른 평면도.
도 4는 도 1에 도시된 휴대용 살균성 공기 필터에서 자외선 소스에 의해서 발산된 자외선의 초점을 맞추기 위한 렌즈 또는 포물선형 리플렉터를 발진시키는 메카니즘을 도시한 개략적인 입면도.
도 5a 내지 도 5c는 자외선이 휴대용 살균성 공기 필터의 필터 매체의 상류 측부에 초점이 맞추어지는 방식을 설명하기 위해, 도 1에 도시된 휴대용 살균성 공기 필터의 5-5 라인에 따른 횡단면도.
도 6은 렌즈 및 리플렉터의 결합체가 자외선을 필터 매체에 초점을 맞추고, 자외선의 초점을 맞추는 다른 장치를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 휴대용 살균성 공기 필터에 적당한 배선도.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 여과되는 공기 흐름으로부터 적어도 일부의 미생물을 포함한 미립자 물체를 제거하고, 여과되는 공기에 노출된 상류 측부를 가지는 필터매체(28)와, 필터 매체의 적어도 일부의 상류 측부를 자외선에 노출시키기 위해 필터 매체의 상류 측부에 인접하게 위치하는 적어도 하나의 자외선 소스(26)를 포함하고, 필터 매체의 상류 측부를 살균 수준의 자외선에 조직적으로 노출시키기 위해서 필터 매체와 자외선 소스중 어느 하나가 다른 하나에 대해서 이동할 수 있는 살균성 공기 필터(10)에 있어서, 상기 필터 매체(28)와 자외선 소스(26)가 인접하게 고정식으로 설치되고, 자외선 소스에 의해서 발산된 자외선의 초점을 맞추기 위한 수단(36,54)이 필터 매체의 거의 모든 상류 측부가 조직적으로(systematically) 조사되고 자외선이 필터 매체의 소정의 영역으로 초점이 맞추어지도록, 자외선 소스에 대하여 발진하는 것을 특징으로 하는 살균성 공기 필터에서 실현된다.
본 발명에 따른 살균성 공기 필터는 캐비넷을 통해서 유입된 거의 모든 공기가 필터 매체를 통과하도록, 공기 방출 영역 사이에 배치된 필터 매체와 함께 공기 흡입 영역과 공기 배출 영역을 갖는 캐비넷을 포함한다. 필터 매체는 양호하게는 평면형 필터이고 더욱 양호하게는, 예를 들어, 1990년 12월 18일과 1989년 12월 12일에 각각 발행된 미국 특허 제 4,978,372호와 미국 특허 제 4,886,526호에 기재된 형식으로서 정전기적으로 보강된 평면형 필터이다. 공기는 양호하게는 필터 매체의 하류 측부에 인접하게 배치된 팬에 의해서 캐비넷을 통과하여 이동한다. 자외선 소스는 필터 매체의 상류 측부에 인접하게 배치되고, 양호하게는 필터 매체의 상류 측부 부근에 고정식으로 설치된 자외선 램프이다. 필터 매체의 거의 전면이 공지된 미생물을 죽일 수 있는 수준의 방사선으로 노출되는 것을 보장하기 위해, 자외선 소스에 의해서 발산된 방사선의 초점을 맞추는 수단이 방사선이 필터 표면의 소정의 영역으로 초점이 모아지는 방식으로 제공되고, 자외선의 초점을 모으는 수단이 필터의 거의 모든 면이 공지된 미생물을 죽일 수 있는 강도 수준의 방사선으로 조직적으로 조사되는 것이 바람직하다.
자외선의 초점을 맞추는 동작은 자외선 소스에 의해서 발산된 거의 모든 자외선이 필터 표면의 상류 측부에 상대적으로 좁게 연장된 대역으로 초점이 맞추어지도록, 전구 앞에 배치된 연장 렌즈와 결합한 리플렉터 또는 전구 뒤에 배치된 포물선형 리플렉터에 의해서 실행된다. 자외선의 초점을 맞추는 수단, 즉 리플렉터 또는 연장 렌즈는, 예를 들어, 필터 매체의 상류 측부의 소정의 조사동작을 실행하기 위해 소정의 비율로 캠축 조립체를 구동하는 전기 모터에 의해서 방사선 소스의 축선에 평행한 축선 주위에서 발진한다. 모터는 양호하게는 캠축 조립체를 각 30 초에 대해서 필터 표면을 청소할 수 있는 약 2rpm으로 캠축 조립체를 회전시키지만, 다른 발진 비율도 동일하게 효과적인 것이 입증될 수 있다. 본 발명에 따른 살균성 공기 필터는 부품 수가 매우 적고, 상기 부품은 무게 면에서 가볍기 때문에, 취급하기 용이하고 가정용 및/또는 작업장과 같은 개인 용도로 사용될 수 있는 살균성 공기 필터를 제공할 수 있다.
도 1은 부호 "10"으로 지정된 휴대용 살균성 공기 필터의 외부를 도시한 투시도이다. 살균성 공기 필터(10)는 전벽(14)과 대향하는 측벽(16)을 갖는 캐비넷(12)을 포함한다. 전벽(14)은 거친 개방 셀 형태의 플라스틱 포옴(도시생략) 또는 그 유사물로 커버되거나 또는 (도시된 바와 같이) 미들 창(louver)이 나 있는 공기 흡입구(18)를 위한 영역을 포함한다. 공기 흡입을 위한 영역으로 인하여 공기는 여과되어서 캐비넷 안으로 들어갈 수 있다. 측벽(16)은 그리드에 의해서 양호하게 커버되거나 또는 미들 창 또는 그 유사물로 커버될 수 있는 공기 배기구(20)를 위한 영역을 각각 포함한다. 전벽(14)의 상부는 더욱 상세하게는 도 7과 함께 설명되는 제어 패널(22)을 포함한다.
도 2는 서비스 도어(24)가 개방된 상태의 살균성 공기 필터(10)를 도시한다. 상기 서비스 도어(24)는 전벽(14)의 실질적인 부분을 구성하고 측벽(16)과 힌지 결합되어서 필터의 내부를 보조하도록 편리하게 개방된다. 서비스 도어(24)의 중심에는 자외선 소스(26), 양호하게는 자외선 램프가 설치된다. 자외선 램프(26)는 필터의 살균 효과를 촉진하면서 보강하기 위한 오존 발생 램프일 수 있다. 자외선 램프(26)를 설치하고 이 자외선 램프(26)가 발산하는 자외선의 초점을 맞추는 메카니즘에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 6과 함께 하기에 기술된다. 공기 필터(28)는 서비스 도어(24)와 공기 배기구(20)를 위한 영역 사이에 배치되며, 그 필터의 구성 및 작동과정은 하기에서 더욱 상세히 설명한다. 전력 케이블(25)은 캐비넷(12)의 상부의 격벽에 수용된 변압기(도 7 참조) 및 적당한 안정기(ballast)로부터 자외선 램프(26)와 전기 모터(도 3 참조)에 작동 전류를 공급한다.
도 3은 도 1의 3-3 라인에 따른 캐비넷(12)의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 팬 모터(30)와 팬 블레이드(32)로 구성되는 팬은 캐비넷(12)의 후벽(15)에 설치된다. 팬 블레이드(32)는 양호하게는 300 내지 400의 피치로 세팅되어서, 캐비넷(12)의 전벽(14)에 있는 공기 흡입구를 위한 영역을 통해서 공기를 끌어들이고 캐비넷(12)의 측벽(16)에 있는 공기 배기구(20)를 위한 영역을 통해서 공기를 방출한다. 팬 블레이드의 피치는 양호하게는 300 내지 400의 범위에 있으며, 이 범위의 피치가 소음 발생을 최소로 줄이면서 공기를 캐비넷을 통하여 이동시키기에 가장 효과적이다. 이 피치에서, 팬 블레이드는 공기를 공기 배기구(20)를 위한 영역을 통해서 옆으로 청소하여서 그에 따른 진공 상태가 공기를 공기 흡입구(18)를 통하여 유입한다. 공기는 그에 의해서 공기 필터(28)를 통하여 유입되고, 이 공기 필터(28)는 양호하게는, 예를 들어, 1989년 12월 12일에 발행된 미국 특허 제 4,886,526 호에 기재되고 당기술에서 널리 공지된 충전 미디어 타입의 정전기 공기 필터이다. 공기 필터(28)는 캐비넷(12)으로부터 서비스 도어(24)를 통하여 필터를 제거함으로써 사용될 수 있다. 공기 필터를 캐비넷(12)으로부터 제거한 후에, 예를 들어, 미국 특허 제 4,886,526 호에 기재되고 당기술에서 널리 공지된 방식으로 실행된다.
상기 특허에 기재된 필터(28)에 대하여 진보된 유일한 구성은, 여러 가지로 변형되어서 자외선이 필터 캐비넷에서 공기 흡입구(18)를 위한 영역을 통해서 뒤로 반사되지 않는 것을 보장하게 된다. 반사를 줄이기 위해서, 알루미늄 필터 프레임은 매트 블랙(matte black)으로 페인트되고, 이것은 필터(28)의 상류 측부에 있는 외부 스크린이다. 또한, 섬유성 필터 매체는 양호하게는 유리 혼합물에 카본 블랙을 첨가한 색상의 유리 섬유 패드로 제조된다. 다른 색상은 자외선에 노출될 때, 불안정하고 변하는 것으로 입증되었다. 서비스 도어(24)와 필터(28) 사이에 있는 캐비넷(12)의 내부는(도 2 참조) 양호하게는 매트 블랙으로 페인트되어서 반사를 줄인다.
한쌍의 지지 브라켓(34)은 자외선 램프(26)를 서비스 도어(24)의 중심에 설치한다. 명확한 도시를 위해서, 단지 바닥 브라켓(34) 만이 도 3에 도시된다. 서비스 도어(24)가 폐쇄 상태에 있을 때, 자외선 램프(26)에서 필터(28)의 상류 측부까지의 거리는 양호하게는 약 6.73 cm(2.65 인치)이다. 필터 매체의 상류 측부는 약 25.4cm(10 인치)의 폭을 가지며 캐비넷은 약 30.48cm(12 인치)의 폭을 가진다. 주어진 크기에서, 자외선 램프(26)와 필터(28)의 상류 측부의 외부 에지까지의 거리는 약 14.94cm(5.88 인치)이다. 단일 자외선 램프(26)는 필터의 전체면을 살균 수준까지 방사하는 데 적합하지 않다. 무게, 제조 및 보수 유지과정을 준수하고 자외선의 허용되지 않는 수준이 캐비넷(12)에서 벗어나지 않는 것을 보장하기 위해서, 유닛은 단지 한 자외선 램프(26)를 포함하는 것이 양호하다. 따라서, 램프로부터의 자외선을 필터(28)의 상류 측부의 소정의 영역으로 초점을 맞추는 메카니즘이 바람직하다. 자외선의 초점을 맞추는 양호한 메카니즘은 포물선형 리플렉터(36)이고, 이 리플렉터(36)는 초점이 맞추어진 자외선을 필터(28)의 상류 측부를 가로질러 구조적으로 내몰기 위해 램프(26) 주위에서 발진한다. 포물선형 리플렉터(36)가 발진하는 과정은 플라이 휠(40)을 구동하는 당기술에 널리 공지된 24 볼트 쌍의 코일기어 감속 모터(38)에 의해서 이루어진다. 회전하는 플라이 휠(40)은 캠축 조립체(42)를 이동시키고, 상기 캠축 조립체(42)는 도 4를 참고로 하기에 더욱 상세히 기술된 바와 같이, 플라이 휠(40)에 연결된 제 1 아암과 포물선형 리플렉터(36)를 지지하는 축에 연결된 제 2 아암을 구비한다.
도 4는 포물선형 리플렉터(36)를 발진시키는 양호한 메카니즘의 입면도이다. 자외선 램프(26)는 양호하게는 고정식이고 램프 소켓(44)에 연결된다. 각 램프 소켓(44)은 각 지지 브라켓(34)에 부착된 U형 브라켓(46)으로 지지되고, 상기 각 지지 브라켓(34)은 서비스 도어(24)의 내부의 중심에 설치된다. 포물선형 리플렉터(36)의 대향 단부에 부착된 리플렉터 지지 브라켓(50)을 지지하는 스터브 축(stub shaft;49)을 수용하는 베어링(48)은 U형 브라켓(46) 밑에 설치된다. 리플렉터(36)의 상단부에서, 스터브 축(49)은 리플렉터 지지 브라켓(50)을 캠축 조립체(42)로 상호 연결하고, 상기 캠축 조립체(42)는 감속 모터의 플라이 휠(40)에 교대로 연결된다. 감속 모터가 작동할 때, 양호하게는 약 분당 2 회전으로 플라이 휠(40)을 회전시킨다. 플라이 휠의 회전동작은 캠축 조립체(42)가 포물선형 리플렉터(36)를 발진시키도록 유발하고, 상기 포물선형 리플렉터(36)는 자외선을 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 필터(28)의 상류 측부를 가로질러 청소한다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 5-5 라인에 따른 횡단면도이다. 포물선형 리플렉터는 양호하게는 밝은 광택면을 갖는 알루미늄 합금의 시트 금속으로 제조되어서 반사작용이 향상된다. 상기 시트 금속은, 예를 들어, 캐나다 토론토 소재의 아이디얼 메탈회사로부터 구입할 수 있으며 알루미늄 브라이트(1100-H24)로 알려져 있다. 시트 금속은 통상적으로 당기술에서 널리 공지된 기술을 사용하여서 소정의 형태로 펴진다. 포물선형 리플렉터(36)의 초점 길이는 양호하게 구성되어서, 공기 필터의 상류 측부에서의 살균 효과가 가능한 일정하도록, 자외선이 공기 필터(28)의 상류 측부의 에지에서 초점이 맞추어질 때, 자외선 램프(26)에 의해서 발산된 자외선이 대부분 모아진다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 양호한 실시예에서, 포물선형 리플렉터(36)의 초점 길이는 양호하게는 14.94cm(5.88 인치)이다. 포물선형 리플렉터(36)가 발진하여 빔이 필터의 중심을 향해 이동할 때(도 5b참조), 자외선이 필터 매체(28)의 상류 측부에서 초점이 덜 모아지지만, 자외선의 크기는 소스로부터의 거리에 반비례하므로, 더욱 큰 영역에 걸쳐서 동일한 살균 효과가 얻어지는 것이 확실하다. 따라서, 발진과정이 도 5c에 도시된 바와 같이 살균작업을 종료할 때, 필터 매체의 상류면의 외부 에지에서 초점이 최대 강도가 될 때까지, 자외선 램프로부터의 거리가 증가함에 따라서 자외선은 초점이 더욱 잘 모아진다. 당기술에 숙련된 기술자는 포물선형 리플렉터(36)의 발진이 공기 필터(28)의 상류 측부에서 자외선의 입사 각도를 일정하게 변경하는 유리한 효과를 가진다는 사실을 이해할 수 있으며, 이것은 공기 필터 매체 안으로 자외선이 더욱 깊이 관통하는 작업을 촉진하며, 박테리아, 바이러스 또는 공기중에 부유하는 미생물이 생존할 수 있는 음습한 영역을 제거한다.
도 6은 자외선 램프(26)에 의해서 발산된 자외선의 초점을 맞추는 다른 장치를 도시한다. 이 실시예에서, 초점이 맞추어진 포물선형 리플렉터(36)가 아닌 다른 리플렉터(52)는 자외선을 볼록 렌즈(54) 상으로 반사하고, 상기 볼록 렌즈(54)는 포물선형 리플렉터(36)와 같은 방식으로 자외선의 초점을 맞춘다. 상기 볼록 렌즈(54)는 양호하게는, 예를 들어, 미국 뉴 저지, 마운트 앨링톤 소재의 사이로 인더스트리즈(Cyro industries)에서 구입할 수 있는 아크릴레이트 플라스틱으로 제조된 플라스틱 렌즈이다. 플라스틱은 경량이면서 산산이 쪼개지지 않으므로 볼록 렌즈(54)에 비하여 양호하다. 아크릴레이트 플라스틱은 자외선의 영향에 대하여 내구성이 있으며 대부분의 자외선이 자체를 관통하므로 양호하다. 렌즈(54)는 자외선 램프(26)에 의해서 발산된 자외선이 공기 필터(28)의 상류 측부 에지에서 초점이 모아질 때, 상기 자외선이 가장 집중되는 초점 길이를 갖도록 양호하게 설계된다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 양호한 실시예에서, 볼록 렌즈(54)의 초점 길이는 그에 따라서 양호하게는 약 14.94cm(5.88 인치)이다. 볼록 렌즈(54)가 자외선 램프(26)를 여과될 공기중에 부유중인 먼지 입자에 노출되는 것으로부터 보호한다는 사실이 중요하지만, 포물선형 리플렉터(36)의 형태도 역시 자외선 램프(26)를 여과될 공기중에 부유중인 먼지 입자에 노출되는 것으로부터 보호한다는 사실을 주목해야 한다. 공기는 리플렉터(36) 주위에서 끌어들여져서, 리플렉터의 형상으로 인하여 자외선 램프(26) 주위에서 거의 정적인 진공상태가 만들어지며, 이것은 여과될 공기중에 부유중인 먼지 입자가 자외선 램프(26)와 접촉하는 것을 차단하므로 자외선 램프(26)를 청결하게 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 살균성 공기 필터(10)를 배선하기에 적합한 배선도이다. 3 가닥의 전력 플러그(54)는 통상적으로 120VAC 입력 전류를 공급하는 라인 코드(56)에 접속된다. 라인 코드(56)의 접지 도체는 접지(58)되고 라인 코드(56)의 전력 도체(55)는 휴즈(60)에 의해서 차단되어서 회로를 과부하에서 보호한다. 서비스 도어(24)와 관련하여 작동하는 인터로크 스위치(62)는 라인 코드(56)의 전력 도체(55)를 차단하여서, 서비스 도어(24)가 부근에 있는 사람을 자외선으로부터 보호하기 위해 개방될 때마다(도 2참조), 유닛이 차단된다. 도체(63)는 라인 코드(56)의 전력 도체(55)를 제어 패널(22)에 설치된 이중 속도의 팬모터 스위치(64)에 접속한다. 이중 속도의 팬모터 스위치(64)는 팬 모터(30)의 동작을 조절하고 고전압 일렉트로닉스(66)에 전류를 공급하며, 상기 일렉트로닉스(66)는 충전된 미디어 형식의 정전기 공기 필터(28)를 당기술에 널리 공지된 방식으로 전력을 공급한다. 이중 속도의 팬모터 스위치(64)의 각 전극은 변압기(68)에 전류를 공급하기 위해 도체(65)에 접속되어 있다. 변압기(68)의 리턴 도체는 다른 도체(67)에 의해서 라인 코드(56)의 리턴 도체(57)에 접속된다. 고전압 일렉트로닉스(66)는 변압기(68)에 의해서 출력되는 AC 전류를 필요로 한다. 라인 코드(56)의 전력 도체(55)는 램프에 접속되고 바람직하다면 필터 매체의 자외선이 팬과 정전기 필터의 동작과는 무관하게 조절될 수 있게 하는 모터 스위치(70)를 발진시킨다. 이 스위치(70)는 선택사항이지만, 자외선 유닛이 서비스 도어(24)를 개방시키지 않고 또는 라인 코드(56)를 접속해제하지 않고 조절될 수 있기 위해서 선택된다. 팬/필터 및 자외선 램프 발진기의 독립적인 동작으로 인하여 필터 매체(28)는 팬이 일시중단된 후에, 1분 또는 2분 동안 계속 방사할 수 있어서, 필터 매체(28)의 어떤 살아있는 미생물이 필터로 여과되기 전에 확실하게 살균되며, 이러한 특징은 항생물질에 내성이 있는 미생물이 존재하는 것으로 알려진 환경에서 필터를 사용할 때 중요하다.
밸러스트(74)는 도체(72)에 의해서 램프 및 발진 모터 스위치(70)에 접속되고, 상기 도체(72)는 다른 도체(73)에 의해서 라인 코드(56)의 리턴 도체(57)에 접속된다. 밸러스트(74)는 120 볼트의 AC 입력 전압을 자외선 램프(26)를 구동하기에 적합한 전압으로 변압한다. 라인 코드(56)의 리턴 도체(57)에 접속된 변압기(76)는 도체(75)에 의해서 램프 및 발진 모터 스위치(70)에 역시 접속된다. 변압기(76)는 두쌍의 코일 기어 감속 모터(38)를 구동하기 위해 24 볼트의 AC 전류를 출력한다. 변압기(68), 밸러스트(74) 및 변압기(76)는 공기 필터(28) 위와 제어 패널(22) 뒤에 위치한(도 2참조) 캐비넷(12)의 칸막이(도시생략)의 바닥벽에 양호하게 설치된다. 당기술에 숙련된 기술자는 본 배선도가 단지 예시적이며 다른 배선 장치도 동일하게 작용할 수 있다는 사실을 이해할 수 있다.
공기 필터의 살균 효과는 미국 특허 제 5,330,772호에 기재된 바와 같이 주위 공기로 채워진 70 ft3 실험실에서 시험하였다. 이 시험에서, 세균 배양기를 수용하는 페트리 접시(petri dish)를 실험실의 공기에 노출시켜서 상기 실험실에 설치된 살균성 공기 필터를 사용하기 전에 실험실의 공기중에 부유중인 박테리아의 조절 샘플을 수집한다. 실험실의 온도는 18.3℃(65℉)이고 상대 습도는 시험 시간에 50 퍼센트이다. 조절 샘플을 취한 후, 살균성 공기 필터는 5분의 주기 동안 작동한다. 필터를 통과하는 공기 흐름은 분당 약 250 ft3이다. 5분의 작동 시간 후에, 세균 배양기를 수용하는 동일한 페트리 접시는 조절 샘플에 대해서 사용된 동일 절차를 사용함으로써 실험실의 공기에 노출되고, 양 페트리 접시는 여과과정 전과 여과과정 후에 박테리아 포집 입자의 수를 결정하기 위해 배양된다. 조절 샘플에서 65개의 박테리아 포집 입자가 수집되었다. 5분의 작동시간이 지난 후에 시험 샘플에서는 박테리아 포집 인자는 수집되지 않았다. 배양 방법으로 공기로 운반되는 박테리아의 존재를 시험할 수 있는 한, 실험실에서 그러한 박테리아를 완전히 제거하였다. 따라서, 살균성 공기 필터가 공기중에 부유중인 미생물의 적어도 일부를 제거하여 살균하기에 매우 효과적인 것이 명백하다.
본 발명에 따라서 가정용 및/또는 개인 용도에 적합하고 단순하면서 경량의 살균성 공기 필터를 제공한다. 필터는 여과된 공기중에 부유중인 적어도 일부의 미생물을 제거하여 필터 매체의 상류 측부에서 구조적으로 살균 수준으로 초점이 모아지는 자외선으로 상기 미생물을 살균한다. 그러한 공기 필터는 박테리아, 먼지 진드기와 같은 미세한 곤충을 포함하는 미생물에 대해서는 효과적인 것으로 공지되어 있다. 따라서, 본 발명에 따른 살균성 공기 필터는 개인에게 적합하면서 안전하고 적당한 가격으로 제조될 수 있는 가정 및 개인 용도에 적합한 휴대용 유닛을 제공한다.
상기 기술된 양호한 실시예의 구성은 단지 예시적으로 기술되었다. 비록, 휴대용 정전기 공기 필터를 참고로 기술하였지만, 본 발명은 휴대용 또는 정전기적으로 보강된 필터 매체에 국한되지 않는다. 본 발명은 공기 처리 시스템 또는 큰 벽 또는 천장에 매달려 있는 여과 유닛에서 영구적으로 설치하기에도 적합하다. 당기술에 숙련된 기술자는 다양하게 변형 및 변화시킬 수 있으며, 본 발명의 범주는 단지 첨부된 청구범위 내에서 한정된다.

Claims (14)

  1. 여과되는 공기 흐름으로부터 적어도 일부의 미생물을 포함한 미립자 물체를 제거하고, 여과되는 공기에 노출된 상류 측부를 가지는 필터매체(28)와 필터 매체의 적어도 일부의 상류 측부를 자외선에 노출시키기 위해 필터 매체의 상류 측부에 인접하게 위치하는 적어도 하나의 자외선 소스(26)를 포함하며, 필터 매체의 상류 측부를 살균 수준의 자외선에 조직적으로 노출시키기 위해서 필터 매체와 자외선 소스중 어느 하나가 다른 하나에 대해서 이동할 수 있는 살균성 공기 필터(10)에 있어서,
    필터 매체(28)와 자외선 소스(26)는 인접하게 고정식으로 설치되고, 자외선 소스에 의해서 발산된 자외선의 초점을 맞추기 위한 수단(36,54)은 필터 매체의 거의 모든 상류 측부가 조직적으로(systematically) 조사되고 자외선이 필터 매체의 소정의 영역상에 초점이 맞추어지도록, 자외선 소스에 대하여 발진하는 것을 특징으로 하는 살균성 공기 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자외선 소스에 의해서 발산된 자외선의 초점을 맞추기 위한 수단은 연장된 좁은 대역의 자외선을 필터 매체 상에 초점을 맞추는 포물선형 리플렉터(36)를 포함하는 살균성 공기 필터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 자외선의 초점을 맞추는 수단은 연장된 대역의 자외선을 필터 매체 상에 초점을 맞추는 연장 렌즈(54)와 리플렉터(52)인 살균성 공기 필터.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 리플렉터(36,52)를 발진시키는 수단은 필터 매체의 상류 측부가 초점이 맞추어진 자외선에 조직적으로 노출되도록 축선 주위에서 리플렉터를 발진시키는 캠 조립체와 기어 감속 모터인 살균성 공기 필터.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 매체는 섬유성 필터 매체인 살균성 공기 필터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 섬유성 필터 매체는 공기를 여과하는 용도로 적합한 주름진 종이 매체인 살균성 공기 필터.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 섬유성 필터 매체는 공기를 여과하는 용도로 적합한 섬유 유리 매체인 살균성 공기 필터.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 섬유성 필터 매체는 필터 섬유가 여과되는 공기중에 부유중인 미립자 물체를 포획하는 데 있어서 필터 매체의 성능을 향상시키기 위해서 정전기장에 의해서 극성을 갖도록 정전기적으로 보강된 살균성 공기 필터.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 섬유성 필터 매체는 필터 매체의 상류 측부로부터 자외선이 반사되는 것을 최소로 줄이기 위해서 카본 블랙(carbon black)이 주입되는 살균성 공기 필터.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 자외선 소스는 자외선 램프인 살균성 공기 필터.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 매체(28), 자외선 소스(26) 및 이 자외선 소스에 의해서 발산된 자외선의 초점을 맞추는 수단(36,54)은 공기 흡입구(18)를 위한 적어도 한 영역과 공기 배기구(20)를 위한 적어도 한 영역을 갖는 캐비넷(12)에 설치되는 살균성 공기 필터.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 공기 흡입구를 위한 적어도 한 영역은 공기를 유입하는 미들창(louver)이 형성된 전방 패널을 갖는 서비스 액세스 도어(24)를 포함하는 살균성 공기 필터.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 공기 배기구를 위한 적어도 한 영역은 캐비넷의 각 측벽에 있는 그리드를 포함하는 살균성 공기 필터.
  14. 제 11 항에 있어서, 필터 매체의 상류 측부는 필터 매체를 포위하는 프레임과 이 프레임에 부착된 섬유성 필터 매체를 커버하는 충전 스크린을 포함하고, 프레임, 충전 스크린 및 필터 매체의 상류의 캐비넷 내부는 매트 블랙(matte black)으로 페인트되어서 자외선이 반사되는 것을 최소로 줄이는 살균성 공기 필터.
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