KR100551215B1 - 살균기능이 있는 필터 및 이를 이용한 여과기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 필터부재에 광촉매작용을 할 수 있는 물질을 도포한 다음 이 필터부재에 자외선(UV; Ultraviolet)을 조사할 수 있는 자외선 발광다이오드(LED; Lighting-Emitting Diode)를 설치하여 필터부재에 걸러진 진드기나 박테리아, 세균 등을 제거할 수 있는 살균기능이 있는 필터 및 이를 이용한 여과기기에 관한 것으로서, 유체에 함유된 불순물을 걸러주는 필터부재와, 상기 필터부재의 적어도 일면에 자외선을 조사할 수 있도록 설치되는 자외선 발광다이오드를 포함하면서, 상기 필터부재와 자외선 발광다이오드 사이에 형성된 망사형 광촉매층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균기능이 있는 필터 및 이러한 필터가 유체통로 상에 착탈 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 여과기기를 제공한다.
이와 같이, 본 발명은 자외선 발광다이오드를 유체를 여과하는 필터에 장착하여 걸러진 진드기나 세균들을 자외선으로 조사하여 살균 및 제거함으로써 2차 번식을 방지할 수 있음과 동시에 탈취효과도 있다.
필터, 자외선발광다이오드, 광촉매층, 헤파필터, PCB기판
Description
도 1은 일반적인 필터를 도시한 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터를 도시한 사시도;
도 3은 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터를 도시한 분리 사시도;
도 4는 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터를 구성하는 자외선 발광다이오드의 모듈을 도시한 사시도;
도 5는 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터를 확대 도시한 일부 단면도;
도 6은 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터가 적용된 여과기기인 진공청소기를 도시한 사시도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
10: 필터부재 11: 필터 케이스
12: 광촉매층 13: 자외선 발광다이오드
14: PCB기판
본 발명은 살균기능이 있는 필터 및 이를 이용한 여과기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 필터부재에 광촉매작용을 할 수 있는 물질을 도포한 다음 이 필터부재에 자외선(UV; Ultraviolet)을 조사할 수 있는 자외선 발광다이오드(LED; Lighting-Emitting Diode)를 설치하여 필터부재에 걸러진 진드기나 박테리아, 세균 등을 제거할 수 있는 살균기능이 있는 필터 및 이를 이용한 여과기기에 관한 것이다.
일반적으로 공기청정기나 진공청소기 등에 사용되는 에어필터(Air Filter)는 도 1에 도시된 바와 같이, 소정 형상의 필터케이스(1)와 이의 내부공간에 일정두께 또는 여러 겹으로 겹쳐서 제작된 필터부재인 여과지(2)를 장착함으로써 구성된다.
근래에 들어서는 상기한 필터부재인 여과지로서 고효율의 입자제거를 목적으로 하는 헤파필터(HEPA Filter; High Efficiency Particulate Air Filter)를 이용하게 된다. 상기 헤파필터는 미세한 유해물질과 오염된 먼지까지도 걸러주는 특수 대전섬유인 석면섬유를 여과지로 적용함으로써, 강한 흡착력으로 공기에 함유된 인체에 해로운 먼지, 진드기, 바이러스, 곰팡이 등과, 인체에 가장 해로운 미립자인 0.3㎛ 크기의 먼지입자까지도 99% 이상 깨끗하게 제거하는 정화능을 가지고 있다.
상기한 기능을 지니는 헤파필터가 공기정화를 목적으로 하는 기기(공기청정기 또는 진공청소기, 제습기 등)에 적용되었을 경우, 공기 중에 함유된 유해한 입자를 99% 이상 제거할 수 있지만, 걸러진 입자를 살균처리할 수 있는 기능은 포함하고 있지 않기 때문에 여과지에서 박테리아, 진드기 또는 세균들이 2차 번식을 하게 되는 문제점이 있다.
상기한 바와 같이, 2차 번식된 인체에 해로운 박테리아, 진드기 또는 세균들은 기기의 사용시간이 증가함에 따라 그대로 공기 중에 방출되어 인체에 침투함으로써 사람에게 천식이나 알레르기를 일으키는 원인이 되고 있다.
또한, 종래의 헤파필터는 사용시간이 증가할수록 2차 번식된 박테리아, 진드기 또는 세균으로 인하여 불쾌한 찌든 냄새나 인체 유해한 냄새를 발산하여 주거공간의 환경을 오염시키는 원인이 되고 있는 실정이다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 필터부재에 소정 파장의 자외선(UV; Ultraviolet)을 조사할 수 있는 자외선 발광다이오드(이하 ‘UV LED’; Ultraviolet Lighting-Emitting Diode)를 설치하여 필터부재에 걸러진 진드기나 박테리아, 세균 등을 제거할 수 있으면서 탈취효과가 있는 살균기능이 있는 필터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 필터부재에 소정 파장의 자외선(UV; Ultraviolet)을 조사할 수 있는 자외선 발광다이오드(이하 ‘UV LED’; Ultraviolet Lighting-Emitting Diode)가 설치된 살균기능이 있는 필터를 유도된 유체가 통과하는 통로 상에 설치하여 유입되는 유체 중에 함유된 진드기나 박테리아, 세균 등을 제거할 수 있는 여과기기를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 정화용 필터부재와, 상기 필터부재의 적어도 일면에 자외선을 조사할 수 있도록 설치되는 자외선 발광다이오드를 포함하는 살균기능이 있는 필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 필터부재와 자외선 발광다이오드에 근접하도록 설치된 망사형 광촉매층을 더 포함하면서, 상기 광촉매층이 TiO2, ZnO, CdS, ZrO2, SnO2
, V2O2, WO3 및 SrTiO3 중에서 선택되도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 자외선 발광다이오드는 PCB기판에 장착된 모듈형태로 상기 필터부재를 지지하는 필터 케이스에 설치되도록 한다.
한편, 본 발명은 상기한 각각의 필터 중 어느 하나가 유체통로 상에 착탈 가능하게 장착된 여과기기를 제공하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터를 구성하는 자외선 발광다이오드의 모듈을 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터를 확대 도시한 일부 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 미세한 유해물질과 오염된 먼지까지도 걸러주는 특수 대전섬유인 석면섬유인 헤파필터(HEPA Filter)를 필터부재(10)로 적용하여 이 필터부재(10)에 소정 파장의 자외선을 조사하여 필터부재(10)에 잔존하는 먼지 진드기, 박테리아, 세균 등을 박멸하도록 하는 것이다.
즉, 본 발명은 살균기능을 하는 자외선의 공급원인 자외선 발광다이오드(UV LED; 13)가 자외선 조사방향이 필터부재(10)의 상부 또는 하부면을 향하도록 상기 필터부재(10)를 고정하는 필터 케이스(11) 상에 설치하는 것이다.
상기 자외선 발광다이오드(13)는 통상적으로 200~400㎚ 파장의 자외선을 발광할 수 있는데, 200~300㎚ 파장의 자외선은 살균기능이 있는 반면에 파장이 300㎚를 초과하게 되면 살균작용이 저하되는 측면이 있다.
따라서, 본 발명에서는 설치된 자외선 발광다이오드(13)로부터 조사되는 자외선의 파장이 200~300㎚인 직접살균 파장대의 경우에는 자외선을 그대로 필터부재(10)에 조사시켜 이용하는 것이 바람직하며, 상기 자외선 발광다이오드(13)로부터 조사되는 자외선의 300㎚ 이상의 간접살균 파장대일 경우에는 살균작용을 높이도록 광촉매층(Photo Cataysis Layer; 12)을 필터부재(10)의 근접하도록 형성시키는데, 상기 자외선 발광다이오드(13)와 필터부재(10) 사이에 광촉매층(12)이 위치하는 것이 바람직하다.
상기 광촉매층(12)의 광촉매에 의한 살균원리는 식물의 엽록소가 빛에너지인 자외선(UV)를 받아 이산화탄소를 산소로 바꾸는 광합성 작용과 같이 광촉매물질이 자외선에너지를 이용 공기 중의 산소나 물로부터 활성산소라고 불리는 물질을 생성하여 이의 강한 산화력으로 필터부재 표면에 부착된 각종의 유기물을 분해하고, 세균을 죽이고 냄새를 분해하는 작용을 하는 것이다.
상기한 광촉매로서 사용할 수 있는 물질로는 TiO2(anatase, rutile), ZnO, CdS, ZrO2, SnO2, V2O2, WO3 및 페로브스카이트형 복합금속산화물인 SrTiO3 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 이중에서도 광학적으로 활성이 있으면서 광부식이 없 고, 생물학적으로나 화학적으로 비활성임일 뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 저렴한 산화티타늄(TiO2)이 널리 적용되고 있는 실정이다.
특히, 본 발명에서는 상기한 광촉매 물질을 망사형의 직물지나 금속망에 도포하여 제작된 광촉매층(12)을 필터부재(10)의 근접하도록 설치하는데, 이는 유입된 정화대상의 유체(물 또는 공기)가 이 광촉매층(12)의 존재에 상관없이 필터부재(10)로 통과되도록 하면서, 자외선 발광다이오드(13)로부터 발광된 자외선이 필터부재(10) 표면에 직접 조사될 수 있도록 하기 위함이다.
도 4는 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터를 구성하는 자외선 발광다이오드의 모듈을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터를 확대 도시한 일부 단면도이다.
또한, 본 발명은 상기 자외선 발광다이오드(13)를 모듈형태로 필터부재(10)를 지지하는 필터 케이스(11) 상에 설치되도록 한다. 즉 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 자외선 발광다이오드(13) 및 이를 일정간격으로 장착할 수 있는 PCB기판(14)을 하나의 모듈을 구성하여 상기 필터 케이스(11)에 형성된 삽입홈에 착탈식으로 장착하도록 한다.
상기 자외선 발광다이오드(13) 및 이를 장착한 PCB기판(14)으로 이루어지는 모듈은 필터부재(10) 여과면과 이의 상부에 위치하는 광촉매층(12)의 상부에 설치되는 것이 바람직하나, 살균효과의 증대를 위해서는 필터부재(10) 여과면 뿐만 아니라 여과면의 반대면에도 자외선 발광다이오드(13)을 설치하는 것이 더욱 바람직 한 구성이다.
또한, 본 발명을 구성하는 상기 모듈을 구성하는 자외선 발광다이오드(13)와 이를 장착하는 PCB기판(14)은 방수 처리되는 것이 바람직하다. 즉 본 발명에 따른 살균기능의 필터가 다습한 환경의 공기정화에 적용될 때와 또는 물의 정수를 위한 기기에 적용될 때 수분 침투를 차단하기 위하여 방수 처리되어야 한다. 이러한 방수처리는 자외선 발광다이오드(13)가 PCB기판(14)에 장착된 다음 자외선이 통과할 수 있는 특수방수수지로서 코팅을 하거나, 자외선이 잘 통과될 수 있는 재질로 제작된 방수케이스에 내장시켜 방수효과를 얻을 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 살균기능이 있는 필터가 적용된 여과기기인 진공청소기를 도시한 사시도이다. 본 발명에 따른 필터는 어떠한 유체(물, 기름, 공기, 가스 등)를 필터링하여 정화하기 위한 여과기능이 있는 모든 여과기기에 적용이 가능한다. 즉 진공청소기용 에어필터뿐만 아니라 공기청정기용 에어필터 및 정수용 필터와 같은 유체를 정화시키는 모든 여과기기에도 적용가능하다는 것이다.
예를 들어 진공청소기(20)에 본 발명의 살균기능이 있는 필터가 적용될 경우 청소기(20)의 전원공급부와 본 발명의 PCB기판(14)이 연결되어 자외선 발광다이오드(13)에 전원을 인가하게 됨으로써 자외선이 조사되도록 하며, 이러한 조사시간은 진공청소기(20)를 제어하는 제어부에서 조절되어 기기가 작동할 때 또는 작동이 멈춘 후 소정시간동안, 아니면 기기의 충전시간 동안 필터부재(10) 및 광촉매층(12)에 자외선을 조사하여 살균작용을 하도록 한다.
본 발명의 진공청소기(20)에 적용된 살균기능이 있는 필터는 진공청소기(20) 가 흡입하는 공기통로에 착탈 가능하도록 장착되어 흡입된 공기 중에 포함된 먼지 및 진드기를 필터링하며, 필터링되어 필터부재(10) 상에 존재하는 진드기 또는 세균, 박테리아를 필터에 장착된 자외선 발광다이오드(13)가 자외선을 발광하여 박멸하게 되는 것이다.
즉, 본 발명의 진공청소기에서는 설치된 자외선 발광다이오드(13)로부터 조사되는 자외선의 파장이 200~300㎚인 직접살균 파장대의 경우에는 자외선을 그대로 필터부재(10)에 조사시켜 멸균 및 탈취작용을 하도록 하며, 자외선의 300㎚ 이상의 간접살균 파장대일 경우에는 설치된 광촉매층(12)에 의한 광촉매효과에 의해서 멸균 및 탈취작용이 일어나도록 하는 것이다.
또한, 본 발명에서 여과기기에 장착되는 살균기능이 있는 필터는 기기 내부의 유체통로 상에 착탈이 용이하도록 여과기기에 형성된 고정홈에 삽입식으로 고정되는 방식 등과 같이 고정되어 필터의 수명이 다하거나 파손되면 교체가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 자외선 발광다이오드를 유체를 여과하는 필터에 장착하여 걸러진 진드기나 세균들을 자외선으로 조사하여 살균 및 제거함으로써 2차 번식을 방지할 수 있다. 또한 본 발명은 자외선의 파장대에 따라 광촉매가 코팅된 광촉매층을 이용하여 직접적인 살균작용이 없는 파장대의 자외선의 파장에서도 광촉매 현상을 이용하여 세균에 대한 강력한 살균, 항균, 탈취효과가 나타나도록 하였으며, 특히 자외선 발광다이오드는 소비전력이 종래의 자외선 수은램프보다 월등히 낮을 뿐 아니라 사이즈가 현저히 작기 때문에 필터와 최대한 근접하도록 설치될 수 있어 살균효과가 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 자외선 발광다이오드는 내구성 및 내충격성이 우수하여 살균효과가 오래 지속되는 효과가 있다.
Claims (5)
- 대략 사각틀 형상을 갖는 필터 케이스와;상기 필터 케이스에 고정 설치되어 유체에 함유된 불순물을 걸러주는 필터부재와;상기 필터부재와 나란하게 인접하며, 상기 필터 케이스 상에 설치되는 망사형 광촉매층과;상기 필터부재와 상기 망사형 광촉매층에 인접하도록 설치되며, PCB 기판 및 그 PCB 기판 상에 장착되는 복수의 발광 다이오드를 구비한 자외선 발광다이오드 모듈을;포함하는 것을 특징으로 하는 살균기능이 있는 필터.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 상기 광촉매층은 TiO2, ZnO, CdS, ZrO2, SnO2, V2O2, WO3 및 SrTiO3 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 살균기능이 있는 필터.
- 삭제
- 청구항 1 또는 청구항 3에 따른 필터가 유체통로 상에 착탈 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 여과기기.
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