KR101104902B1 - Dust collecting filter for printer having carbon nanotubes-chitosan membrane, filtering system comprising the same and printer having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터에 대한 것으로서, 특히 전기장을 이용하여 프린터의 미세입자를 집진하는 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터에 관한 것이다. 본 발명은 카본 나노튜브-키토산 멤브레인과 전기장을 이용하여 프린터에서 발생되는 미세입자를 효과적으로 집진할 수 있는 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 환경 친화적인 재료인 카본 나노튜브와-키토산 멤브레인으로 제작된 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 태양전지에서 공급된 전원으로 집진에 필요한 전기장을 형성하여 환경 친화적인 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터를 제공할 수 있다.The present invention relates to a dust collecting filter for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane, a filtering system and a printer including the same, and in particular, a dust collecting for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane for collecting fine particles of a printer using an electric field. A filter, a filtering system and a printer including the same. The present invention can provide a dust collecting filter for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane which can effectively collect fine particles generated in a printer using a carbon nanotube-chitosan membrane and an electric field, and a filtering system and a printer including the same. have. In addition, the present invention can provide a dust collecting filter for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane made of carbon nanotubes and a chitosan membrane, which are environmentally friendly materials, and a filtering system and a printer including the same. In addition, the present invention can provide a dust collecting filter for a printer including an environmentally friendly carbon nanotube-chitosan membrane by forming an electric field required for dust collection with a power supplied from a solar cell, and a filtering system and a printer including the same.
집진, 필터, 탄소 나노튜브, 키토산, 전기장 Dust collection, filters, carbon nanotubes, chitosan, electric fields
Description
본 발명은 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터에 대한 것으로서, 특히 전기장을 이용하여 프린터의 미세입자를 집진하는 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a dust collecting filter for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane, a filtering system and a printer including the same, and in particular, a dust collecting for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane for collecting fine particles of a printer using an electric field. A filter, a filtering system and a printer including the same.
먼지란 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질의 하나로 보통 0.1 내지 500 마이크로미터의 입경범위를 가진다. 이러한 먼지는 입자의 크기에 따라 강하분진과 부유분진으로 분류할 수 있으며, 무거워서 침강하기 쉬운 것을 강하분진이라 하며 입자가 미세하고 가벼워서 좀처럼 침강하기 어려워 장기간 대기 중에 떠다니는 것을 부유분진이라 한다. 또한, 미세한 입자인 부유분진은 다시 입자의 크기가 10 마이크로미터 이하인 PM-10과, 입자의 크기가 2.5 마이크로미터 이하인 먼지인 PM-2.5 등으로 분류할 수 있다.Dust is one of particulate matter floating or scattering in the air and usually has a particle size range of 0.1 to 500 micrometers. These dusts can be classified into falling dust and floating dust according to the size of the particles. Dropping dust is heavy and easy to settle, and floating dust is hard to settle because the particles are fine and light. In addition, fine particles of suspended dust can be further classified into PM-10 having a particle size of 10 micrometers or less, PM-2.5 having a particle size of 2.5 micrometers or less, and the like.
입자의 크기가 작을수록 건강에 미치는 영향이 크며, 이에 따라 선진국에서는 90년대 후반부터 미세입자에 대한 환경기준을 도입하기 시작하였다. 세계보건기구(WHO)가 환경보건지표로 제시하고 있는 환경성 질병부담(EBD) 평가 결과, 대도시 대기오염과 실내 공기질이 국민건강에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 더욱이, 오피스 내에 설치되어 있는 프린터에서 발생하는 미세 입자가 폐에 쌓여 종양을 일으킬 수 있다는 연구결과가 제시됨과 더불어 환경 친화적인 재료에 대한 관심이 증폭됨에 따라, 환경 친화적인 미세 입자 집진 시스템에 대한 요구가 증대되고 있다.The smaller the particle size, the greater the health impact. Accordingly, developed countries have introduced environmental standards for fine particles in the late 90s. As a result of the environmental health burden (EBD) evaluation, which the World Health Organization (WHO) has presented as an environmental health index, it was found that air pollution and indoor air quality in large cities have the greatest impact on public health. Moreover, as the results of research showing that the microparticles generated by the printer installed in the office can accumulate in the lungs and cause tumors, and the interest in environmentally friendly materials are amplified, there is a need for an environmentally friendly microparticle dust collection system. Is increasing.
본 발명의 목적은 프린터에서 발생되는 미세입자를 효과적으로 집진할 수 있는 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터를 제공하는 것이다.Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide a dust collecting filter for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane capable of effectively collecting fine particles generated in a printer, a filtering system and a printer including the same.
본 발명의 다른 목적은 환경 친화적인 재료로 제작된 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a dust collecting filter for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane made of an environmentally friendly material, a filtering system and a printer including the same.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 고정 부재와, 상기 고정 부재에 구비되며, 탄소 나노튜브와 키토산 복합재인 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인, 및 상기 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인에 전원을 공급하는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터용 집진필터를 제공한다. 상기 고정 부재는 제 1 고정부재와 제 2 고정부재를 포함하고, 상기 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인은 상기 제 1 고정부재와 상기 제 2 고정부재 사이에 구비된다. 또한, 상기 전극은 상기 제 1 고정부재와 상기 제 2 고정부재에 각각 구비된 산화전극과 환원전극을 포함하며, 상기 고정부재는 절연체를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a fixing member, a carbon nanotube-chitosan membrane which is provided on the fixing member, and a carbon nanotube and chitosan composite, and an electrode for supplying power to the carbon nanotube-chitosan membrane. It provides a dust collecting filter for a printer comprising a. The fixing member includes a first fixing member and a second fixing member, and the carbon nanotube-chitosan membrane is provided between the first fixing member and the second fixing member. In addition, the electrode includes an anode electrode and a reduction electrode provided in the first fixing member and the second fixing member, respectively, and the fixing member includes an insulator.
또한, 본 발명은 고정 부재와, 상기 고정 부재에 구비되며 탄소 나노튜브와 키토산 복합재인 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인과, 상기 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인에 전원을 공급하는 전극, 및 상기 전극에 전원을 공급하는 전원공급부를 포 함하는 것을 특징으로 하는 프린터용 집진 필터링 시스템을 제공한다. 상기 고정 부재는 제 1 고정부재와 제 2 고정부재를 포함하고, 상기 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인은 상기 제 1 고정부재와 상기 제 2 고정부재 사이에 구비된다. 또한, 상기 전극은 상기 제 1 고정부재와 상기 제 2 고정부재에 각각 구비된 산화전극과 환원전극을 포함하며, 상기 전원공급부는 태양전지를 포함할 수 있다.The present invention also provides a fixing member, a carbon nanotube-chitosan membrane which is provided on the fixing member and is a carbon nanotube and chitosan composite, an electrode for supplying power to the carbon nanotube-chitosan membrane, and a power source for the electrode. It provides a dust collecting filtering system for a printer, characterized in that it comprises a power supply for supplying. The fixing member includes a first fixing member and a second fixing member, and the carbon nanotube-chitosan membrane is provided between the first fixing member and the second fixing member. In addition, the electrode may include an oxidation electrode and a reduction electrode provided in the first fixing member and the second fixing member, respectively, and the power supply unit may include a solar cell.
또한, 본 발명은 용지를 공급하는 인쇄용지 공급구와 상기 인쇄용지 공급부에 공급된 용지를 인쇄하는 인쇄부 및 상기 인쇄부에서 인쇄된 용지를 출력하는 인쇄용지 출력구를 포함하는 프린터에 있어서, 고정 부재와 상기 고정 부재에 구비되며 탄소 나노튜브와 키토산 복합재인 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인과 상기 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인에 전원을 공급하는 전극 및 상기 전극에 전원을 공급하는 전원공급부를 가지는 프린터용 집진필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터를 제공한다. 상기 고정 부재는 제 1 고정부재와 제 2 고정부재를 포함하고, 상기 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인은 상기 제 1 고정부재와 상기 제 2 고정부재 사이에 구비된다. 상기 전극은 상기 제 1 고정부재와 상기 제 2 고정부재에 각각 구비된 산화전극과 환원전극을 포함하며, 이 경우, 상기 산화전극과 상기 환원전극에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함한다. 상기 전원공급부는 태양전지를 포함할 수 있다. 상기 집진필터는 상기 인쇄용지 출력구에 위치된다. 또한, 상기 프린터는 배기구를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 집진필터는 상기 배기구에 위치된다.In addition, the present invention is a printer comprising a printing paper supply port for supplying paper, a printing unit for printing the paper supplied to the printing paper supply unit and a printing paper output port for outputting the paper printed in the printing unit, the fixing member And a dust collecting filter for a printer provided in the fixing member and having a carbon nanotube-chitosan membrane which is a carbon nanotube and chitosan composite, an electrode for supplying power to the carbon nanotube-chitosan membrane, and a power supply unit for supplying power to the electrode. It provides a printer comprising a. The fixing member includes a first fixing member and a second fixing member, and the carbon nanotube-chitosan membrane is provided between the first fixing member and the second fixing member. The electrode includes an anode electrode and a reduction electrode provided in the first fixing member and the second fixing member, respectively, in this case, a power supply unit for supplying power to the anode and the reduction electrode. The power supply unit may include a solar cell. The dust collecting filter is located at the printing paper output port. In addition, the printer may further include an exhaust port, in which case the dust collecting filter is located at the exhaust port.
본 발명은 카본 나노튜브-키토산 멤브레인과 전기장을 이용하여 프린터에서 발생되는 미세입자를 효과적으로 집진할 수 있는 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터를 제공할 수 있다.The present invention can provide a dust collecting filter for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane which can effectively collect fine particles generated in a printer using a carbon nanotube-chitosan membrane and an electric field, and a filtering system and a printer including the same. have.
또한, 본 발명은 환경 친화적인 재료인 카본 나노튜브와-키토산 멤브레인으로 제작된 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a dust collecting filter for a printer including a carbon nanotube-chitosan membrane made of carbon nanotubes and a chitosan membrane, which are environmentally friendly materials, and a filtering system and a printer including the same.
또한, 본 발명은 태양전지에서 공급된 전원으로 집진에 필요한 전기장을 형성하여 환경 친화적인 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인을 포함한 프린터용 집진필터와 이를 포함하는 필터링 시스템 및 프린터를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a dust collecting filter for a printer including an environmentally friendly carbon nanotube-chitosan membrane by forming an electric field required for dust collection with a power supplied from a solar cell, and a filtering system and a printer including the same.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.
도 1은 본 발명에 따른 필터링 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 집진 필터의 개략 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 필터링 시스템이 프린터의 출력구에 장착된 것을 도시한 개략 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 필터링 시스템이 프린터의 배기구에 장착된 것을 도시한 개략 사시도이다. 이때, 도 2 는 본 발명에 따른 필터링 시스템이 프린터에 사용된 것을 예시하였다.1 is a conceptual diagram of a filtering system according to the present invention, Figure 2 is a schematic perspective view of a dust collecting filter according to the present invention. 3 is a schematic perspective view showing that the filtering system according to the present invention is mounted to the output port of the printer, and FIG. 4 is a schematic perspective view showing the filtering system according to the present invention to the exhaust port of the printer. 2 illustrates that the filtering system according to the present invention is used in a printer.
본 발명에 따른 필터링 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 집진 필터(100)와, 전원공급부(200)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the filtering system according to the present invention includes a
집진 필터(100)는 전원 공급부(200)에서 공급된 전원을 이용한 전기장과 멤브레인으로 미세 입자를 포집하기 위한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정부재(110)와, 전극(120)과, 멤브레인(130)을 포함한다.The
고정부재(110)는 전극(120)과 멤브레인(130)을 고정하기 위한 것으로서, 본 실시예는 평면도를 기준으로 직사각 형상의 고정부재를 예시한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 고정부재(110)는 평면도를 기준으로 직사각 형상뿐만 아니라 원 형상, 타원 형상, 반원 형상, 반타원 형상, 다각 형상일 수 있다. 이러한 고정부재(110)는 제 1 고정부재(112)와 제 2 고정부재(114)를 포함한다.The
제 1 고정부재(112)는 멤브레인(130)과 산화전극(122)을 고정시켜 지지하기 위한 것으로서, 멤브레인(130)과 산화전극(122)은 제 1 고정부재(112)의 일면에 구비되어 고정된다. 제 1 고정부재(112)는 절연체인 것이 효과적이며, 이러한 절연체는 합성수지, 유리 등을 포함하는 무기재료 등을 포함할 수 있다. 본 실시예는 제 1 고정부재(112)로 합성수지이며 평면도를 기준으로 소정 두께를 갖는 직사각 형상의 예시한다.The
제 2 고정부재(114)는 환원전극(124)을 고정시켜 지지하기 위한 것으로서, 환원전극(124)은 제 2 고정부재(114)의 일면에 구비되어 고정된다. 제 2 고정부 재(114)는 제 1 고정부재(112)와 동일한 형상인 것이 바람직하며, 제 1 고정부재(112)가 평면도를 기준으로 직사각 형상이므로 제 2 고정부재(114) 역시 직사각 형상인 것이 바람직하다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 고정부재(112)와 제 2 고정부재(114)의 형상은 서로 상이할 수도 있다. 또한, 제 2 고정부재(114)는 제 1 고정부재(112)와 동일한 재료로 제작되거나 서로 상이한 재료로 제작될 수 있으며, 본 실시예는 제 1 고정부재(112)와 동일하게 합성수지로 제작되며 평면도를 기준으로 직사각 형상인 제 2 고정부재(114)를 예시한다.The
전극(120)은 외부에서 인가된 전원에 의해 전기장을 형성하기 위한 것으로서, 산화전극(122)과 환원전극(124)을 포함한다.The
산화전극(122)은 환원전극(124)과 함께 외부전원을 인가받아 전기장을 발생기키기 위한 것으로서, 얇은 판형으로 제작되어 제 1 고정부재(112)에 구비될 수 있다. 이러한 산화전극(122)은 제 1 고정부재(112)와 동일하게 평면도를 기준으로 얇은 직사각 형상이되, 제 1 고정부재(112)보다 적은 면적을 가지도록 제작되는 것이 바람직하다. 물론, 산화전극(122)은 제 1 고정부재(112)와 형상이 상이할 수도 있다.The
환원전극(124)은 산화전극(122)과 동일하게 얇은 판형으로 제작되어 제 2 고정부재(114)에 구비된다. 이러한 환원전극(124)은 산화전극과 마찬가지로 제 2 고정부재(114)와 동일하게 평면도를 기준으로 얇은 직사각 형상이되 제 2 고정부재(114)보다 적은 면적을 가지도록 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 산화전극(122)과 환원전극(124)은 각각이 제 1 고정부재(112)와 제 2 고정부재(114)에 구 비되되, 제 1 고정부재(112)와 제 2 고정부재(114) 사이에 구비된다.The
멤브레인(130)은 나노입자들이 갖는 전기적 특성을 이용하여 공기중에 포함된 미세입자를 집진하기 위한 것으로서, 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인(Carbon nanotubes-Chitosan Membrane, CNT-CS MB)을 포함한다.The
탄소 나노튜브-키토산 멤브레인은 탄소 나노튜브와 키토산이 결합된 것으로서, 키토산 자체가 자연에서 얻은 물질이므로 필터로 사용한 이후 처리할 경우 기타 환경유해요소가 발생되지 않는 장점이 있다. 또한, 카본 나노튜브는 지름이 2 내지 수십 나노미터이며, 길이는 1 센티미터 이하로 지름대비 길이의 비가 106 이상이다. 이러한 카본 나노튜브는 멤브레인 표면에 탄소 나노튜브 네트워크를 형성하고 있으므로, 그 구조적이 특성에 의해 1 마이크로미터 이하의 미세 입자도 포집할 수 있다. 즉, 무극성 분자에서 전자의 운동으로 순간적인 쌍극자가 형성되면, 무극성 분자의 주변에 위치한 분자도 일시적인 편극이 발생되어 유발 쌍극자가 생성된다. 이러한 순간적인 쌍극자와 유발 쌍극자의 인력인 반 데르 발스 힘에 의해 미세입자를 집진할 수 있다. 카본 나노튜브와 키토산이 결합된 카본 나노튜브-키토산 멤브레인은 전도성 폴리머의 성질을 가지고 있으므로 외부전원에서 공급된 전압으로 필터링 시스템에 전기장을 적용하여 반 데르 발스 힘만을 사용하는 것보다 미세 입자를 전기적으로 더욱 많이 결합할 수 있다. 이러한 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인은 탄소 나노튜브와 키토산을 1:2 내지 1:20 중량비로 혼합하여 제작할 수 있다. 이때, 집진 효과를 극대화하기 위해서는 1:3.25 내지 1:6.5 중량비로 탄소 나 노튜브와 키토산을 혼합하는 것이 바람직하다.The carbon nanotube-chitosan membrane is a combination of carbon nanotubes and chitosan, and since chitosan itself is a material obtained in nature, there is an advantage that other environmentally harmful elements do not occur when used as a filter. In addition, the carbon nanotubes have a diameter of 2 to several tens of nanometers, and the length is 1 centimeter or less, and the ratio of length to diameter is 10 6 or more. Since such carbon nanotubes form a carbon nanotube network on the surface of the membrane, their structural properties can also capture fine particles of 1 micrometer or less. That is, when a momentary dipole is formed by the movement of electrons in a non-polar molecule, a molecule located near the non-polar molecule also generates a temporary polarization to generate an induced dipole. Fine particles can be collected by van der Waals forces, which are the attraction force of such momentary dipoles and induced dipoles. The carbon nanotube-chitosan membrane, which is a combination of carbon nanotubes and chitosan, has the property of conductive polymer, so that the electric field is applied to the filtering system with the voltage supplied from an external power source, so that the microparticles are electrically charged rather than using only van der Waals forces. You can combine more. The carbon nanotube-chitosan membrane may be prepared by mixing carbon nanotubes and chitosan in a weight ratio of 1: 2 to 1:20. At this time, in order to maximize the dust collection effect, it is preferable to mix carbon nanotubes and chitosan in a weight ratio of 1: 3.25 to 1: 6.5.
전원공급부(200)는 집진 필터(100)의 전극(120)에 전원을 공급하여 전기장을 발생시키기 위한 것으로서, 태양전지를 포함한다.The
본 발명에 따른 필터링 시스템은 상용되고 있는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 프린터의 인쇄물이 외부로 출력되는 인쇄용지 출력구와 프린터의 내부에 존재하는 미세입자가 프린터의 외부로 이동될 수 있는 배기구에 부착하여 적용이 가능하다. 물론, 도시된 바와 같이, 필터링 시스템 중 집진 필터는 인쇄용지 출력구에서 출력되는 인쇄용지가 원활하게 외부로 출력될 수 있도록, 인쇄용지 출력구의 하면에 구비되는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 집진 필터는 인쇄용지 출력구의 상단 또는 측단에 구비될 수도 있다. 또한, 배기구에 구비되는 집진 필터 역시, 배기구를 막지 않도록 배기구의 테두리에 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 본 발명에 따른 필터링 시스템은 엔진과 드럼과 토너 및 가열 롤러와 같은 인쇄에 필요한 구성인 인쇄부를 포함하는 레이저 프린터와, 잉크젯 프린터, 컬러 프린터 등 인쇄용지 출력구 및/또는 배기구가 구비된 모든 프린터에 적용이 가능하다. 또한, 프린터의 출력구에 적용되는 필터링 시스템은 카본 나노튜브와 키토산을 혼합하여 멤브레인을 제작할 시 A4 사이즈에 맞도록 210ㅧ10(mmㅧmm)의 크기로 준비하고, 프린터의 배기구 쪽에 설치할 멤브레인은 배기구의 크기에 맞게 제작한다. 물론, 멤브레인 양 끝단에 전도성 금속으로 전극을 제작하고, 이를 외부전원, 예를 들어, 태양전지의 전극과 전선으로 연결하여 직류 전원을 공급하는 것이 집진의 성능 향상에 효과적이다. 또한, 본 발명에 따른 필터링 시스템이 프린터 에 적용될 경우, 저전력을 사용하므로 태양열을 이용하는 태양전지에서 발생된 전원을 외부전원으로 이용할 수 있다. 또한, 이에 따라, 프린터에 전력이 공급되지 않는 순간에도 지속적인 집진 효과를 보여줄 수 있다. 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 프린터의 전원을 필터링 시스템의 외부전원으로 이용할 수도 있다.As shown in FIGS. 3 and 4, which are commonly used, the filtering system according to the present invention can print out the printing paper output port through which the printed matter of the printer is output to the outside and the fine particles existing in the printer can be moved to the outside of the printer. It can be attached to the exhaust port. Of course, as shown, the dust collecting filter of the filtering system is preferably provided on the lower surface of the printing paper output port so that the printing paper output from the printing paper output port can be smoothly output to the outside. However, the present invention is not limited thereto, and the dust collecting filter may be provided at an upper end or a side end of the printing paper output port. In addition, it is preferable that the dust collecting filter provided at the exhaust port is also provided at the edge of the exhaust port so as not to block the exhaust port. In this case, the filtering system according to the present invention includes a laser printer including a printing unit, which is a component necessary for printing such as an engine, a drum, a toner and a heating roller, and an ink jet printer, a color printer, and a printing paper output port and / or an exhaust port. Applicable to printers. In addition, the filtering system applied to the output port of the printer is prepared in a size of 210 ㅧ 10 (mm 크기 mm) to fit the A4 size when manufacturing the membrane by mixing carbon nanotube and chitosan, and the membrane to be installed on the exhaust side of the printer Made to fit the size of the exhaust vent. Of course, it is effective to improve the performance of the dust collecting the electrode by using a conductive metal at both ends of the membrane, and supplying a DC power by connecting it to an external power source, for example, a solar cell electrode and a wire. In addition, when the filtering system according to the present invention is applied to a printer, since the low power is used, the power generated from the solar cell using solar heat may be used as an external power source. In addition, according to this, it is possible to show a continuous dust collection effect even when the power is not supplied to the printer. Of course, the present invention is not limited thereto, and the printer power may be used as an external power source of the filtering system.
한편, 본 발명은 태양전지에서 생산된 전원을 필터링 시스템에 적합하게 조절하는 전력조절장치(300)와, 생산된 전원을 충전하는 충전지(400)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the present invention may further include a
다음은 전술된 구조를 갖는 본 발명에 따른 필터링 시스템의 성능 실험에 대해 도면을 참조하여 간략히 설명한다.The following briefly describes the performance experiment of the filtering system according to the present invention having the above-described structure with reference to the drawings.
도 5는 프린터의 출력구에 설치된 본 발명에 따른 필터링 시스템의 전기전송 특성값에 대한 저항값 측정 그래프이고, 도 6은 프린터의 배기구에 설치된 본 발명에 따른 필터링 시스템의 전기전송 특성값에 대한 저항값 측정 그래프이다. 즉, 도 5와 도 6은 측정된 전류의 변화를 저항으로 환산하여 프린터에서 발생하는 파티클(Particle)들이 필터링 시스템에 집진되기 전과 후의 저항값을 비교한 것이다. 또한, 도 7은 집진 실험 전 본 발명에 따른 나노튜브-키토산 복합재의 표면 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 이미지이고, 도 8은 집진 실험 후 본 발명에 따른 나노튜브-키토산 복합재의 표면 주사 전자 현미경 이미지이다. 도 8은 프린터의 배기구에 설치한 후 전기장을 인가하여 집진 실험을 실시하였다. 이때, 도 7과 도 8의 오른쪽 이미지(2)는 왼쪽 이미지(1)의 점선 영역을 확대한 것 이다.5 is a resistance measurement graph of the electrical transmission characteristic value of the filtering system according to the present invention installed in the output port of the printer, Figure 6 is a resistance to the electrical transmission characteristic value of the filtering system according to the present invention installed in the exhaust port of the printer Value measurement graph. That is, FIGS. 5 and 6 compare resistances before and after particles generated in the printer are collected in the filtering system by converting the measured current change into resistance. In addition, Figure 7 is a surface scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope, SEM) image of the nanotube-chitosan composite according to the present invention before the dust collection experiment, Figure 8 is a surface scanning of the nanotube-chitosan composite according to the present invention after the dust collection experiment Electron microscope image. Figure 8 was installed in the exhaust port of the printer was applied to the electric field was carried out dust collection experiment. In this case, the
이때, 전기전송 특성은 Semiconductor parameter analyzer(Agilent, E5262A)로 측정하였으며, 전압의 범위를 -30V 내지 30V로 조절하면서 측정대상에 흐르는 전류의 변화를 측정하였다. 측정 결과를 비교하기 위해 태양전지로 전압을 인가하여 전기장을 발생한 R+ 샘플과 전압을 인가하지 않은 R+ref. 샘플을 동일한 위치에 두어 실험을 진행하였다. 본 실험은 프린터를 설치하여 프린터의 출력구와 배기구에 제작된 필터링 시스템을 설치한 후, 직렬 연결된 14V, 40mA(0.55W)의 태양전지를 이용하여 필터링 시스템에 전원을 공급하였다. 또한, 직렬 연결된 태양전지 어레이와 전력 저장용 축전지 및 전력 조정기를 하나의 모듈로 제작하여 일사량의 강도에 따라 전압의 차가 발생하지 않도록 균일하게 전원을 공급하였으며, 실험 중 해당 프린터로 약 120장을 출력하였다.At this time, the electrical transmission characteristics were measured by a semiconductor parameter analyzer (Agilent, E5262A), and the change in the current flowing through the measurement object was measured while adjusting the voltage range to -30V to 30V. To compare the measurement results, R + sample generated an electric field by applying voltage to the solar cell and R + ref without voltage applied. The experiment was conducted by placing the sample in the same position. In this experiment, we installed a printer, installed a filtering system at the output and exhaust ports of the printer, and then supplied power to the filtering system using 14V, 40mA (0.55W) solar cells connected in series. In addition, the solar cell array, power storage battery and power regulator connected in series were made into a single module so that power was supplied uniformly to prevent voltage difference according to the intensity of solar radiation. It was.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 필터링 시스템이 프린터의 출력구에 설치될 경우, 실험 전 전기장을 걸어주지 않은 R+ref.의 저항값은 약 15MΩ이며, 실험 후 R+ref.의 저항값은 약 400MΩ으로 저항이 26배 증가함을 알 수 있다. 이에 반해 R+ 샘플은 실험 전 약 3MΩ의 저항값을 나타내었지만, 전기장을 인가하여 실험한 결과, R+after에서는 약 2200MΩ으로 실험 전에 비해 730배 정도의 저항값이 증가한 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 5, when the filtering system according to the present invention is installed at the output port of the printer, the resistance value of R + ref. Without applying an electric field before the experiment is about 15 MΩ, and the resistance value of R + ref. After the experiment. It can be seen that the resistance is increased by 26 times at about 400MΩ. On the contrary, the R + sample showed a resistance value of about 3MΩ before the experiment, but the result of the experiment by applying the electric field, it was confirmed that the resistance value of 730 times increased to about 2200MΩ in the R + after.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 필터링 시스템이 프린터의 배기구에 설치될 경우, 실험 전과 실험 후의 변화가 도 5의 결과와 일치함을 알 수 있다. 즉, 실험 전 전기장을 인가하지 않은 R+ref.의 저항값은 76MΩ이었으나, 실험 후 R+ref. 의 저항값은 740MΩ으로 약 9.7배 증가하였다. 하지만, 전기장을 인가한 R+의 실험 전 저항값이 11.6MΩ에서 실험 후 1533MΩ으로 약 132배 증가함을 알 수 있다. 물론, 전기장을 인가하지 않아도 탄소 나노튜브-키토산 멤브레인의 구조적 특성과 프린터에서 발생하는 미세입자들의 반 데르 발스 힘과 정전기적 인력에 의하여 다소의 필터링 효과를 나타내는 것이 확인되었으나, 전기장을 인가하게 되면 미세입자와 필터링 시스템간의 전기적 결합력이 더해지므로 더 많은 미세입자들을 필터링할 수 있게 됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, when the filtering system according to the present invention is installed at the exhaust port of the printer, it can be seen that the change before and after the experiment coincides with the result of FIG. 5. That is, the resistance value of R + ref. Without applying the electric field before the experiment was 76 MΩ, but after the experiment R + ref. The resistance of was increased by about 9.7 times to 740MΩ. However, it can be seen that the resistance value before the experiment of R + applied with the electric field increased by about 132 times from 11.6MΩ to 1533MΩ after the experiment. Of course, even though the electric field is not applied, the structural characteristics of the carbon nanotube-chitosan membrane and the van der Waals forces and the electrostatic attraction of the microparticles generated in the printer have been shown to show some filtering effects. The electrical coupling between the particles and the filtering system adds up to the ability to filter out more microparticles.
즉, 도 7을 참조하면, 전도성 폴리머인 키토산 멤브레인 안에 나노튜브가 존재하여 표면에 드러나 있는 것을 확인 할 수 있다. 또한, 도 8을 참조하면, 복합재 표면에 나노튜브 네트워크가 나타나있는 것을 확인 할 수 있으며, 표면에 두드러진 나노튜브 네트워크 방향에 따라 미세 입자들이 다량으로 집진되어 표면에 나타나 있는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 미세입자들이 나노튜브-키토산 복합재 표면에 다량으로 집진되어 있을 경우, 전류가 멤브레인을 통과할 때 접촉저항의 증가로 인하여 전류의 흐름을 방해하게 되어 전체 저항이 증가하게 되는 원인으로 파악된다. 이를 통해 친환경 재료이며 전도성 폴리머인 탄소 나노튜브-키토산 복합재를 필터링 시스템에 적용할 경우, 프린터에서 발생하는 나노입자에 대한 집진이 가능하다는 것을 확인 할 수 있다. 더불어, 본 발명은 외부전원으로 태양전지를 이용하여 별도의 전원을 사용하지 않고, 저전력으로 구동할 수 있으므로 에너지 절약 측면에서도 장점이 있다.That is, referring to FIG. 7, it can be seen that the nanotubes are present on the surface of the chitosan membrane, which is a conductive polymer. In addition, referring to Figure 8, it can be seen that the nanotube network appears on the surface of the composite, it can be seen that a large amount of fine particles are collected on the surface according to the direction of the prominent nanotube network on the surface. As such, when the microparticles are collected in a large amount on the surface of the nanotube-chitosan composite, it is understood that as the current flows through the membrane, the current resistance is disturbed due to an increase in contact resistance, thereby increasing the overall resistance. Through this, carbon nanotube-chitosan composites, which are eco-friendly materials and conductive polymers, can be applied to the filtering system, and it is possible to collect dust on the nanoparticles generated in the printer. In addition, the present invention has advantages in terms of energy saving since it can be driven at low power without using a separate power source using a solar cell as an external power source.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙 련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit of the invention described in the claims below. I can understand.
도 1은 본 발명에 따른 필터링 시스템의 개념도.1 is a conceptual diagram of a filtering system according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 집진 필터의 개략 사시도.2 is a schematic perspective view of a dust collecting filter according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 필터링 시스템이 프린터의 출력구에 장착된 것을 도시한 개략 사시도.Figure 3 is a schematic perspective view showing that the filtering system according to the present invention is mounted on the output port of the printer.
도 4는 본 발명에 따른 필터링 시스템이 프린터의 배기구에 장착된 것을 도시한 개략 사시도.4 is a schematic perspective view showing that the filtering system according to the present invention is mounted in the exhaust port of the printer.
도 5는 프린터의 출력구에 설치된 본 발명에 따른 필터링 시스템의 전기전송 특성값에 대한 저항값 측정 그래프.5 is a resistance measurement graph for the electrical transmission characteristic value of the filtering system according to the present invention installed in the output port of the printer.
도 6은 프린터의 배기구에 설치된 본 발명에 따른 필터링 시스템의 전기전송 특성값에 대한 저항값 측정 그래프.6 is a resistance measurement graph for the electric transmission characteristic value of the filtering system according to the present invention installed in the exhaust port of the printer.
도 7은 집진 실험 전 본 발명에 따른 나노튜브-키토산 복합재의 표면 주사 전자 현미경 이미지.7 is a surface scanning electron microscope image of a nanotube-chitosan composite according to the present invention before dust collection experiments.
도 8은 집진 실험 후 본 발명에 따른 나노튜브-키토산 복합재의 표면 주사 전자 현미경 이미지.8 is a surface scanning electron microscope image of a nanotube-chitosan composite according to the present invention after a dust collection experiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 집진 필터 110: 고정부재100: dust collecting filter 110: fixing member
112: 제 1 고정부재 114: 제 2 고정부재112: first fixing member 114: second fixing member
120: 전극 122: 산화전극120: electrode 122: anode
124: 환원전극 130: 멤브레인124: cathode 130: membrane
200: 전원공급부 300: 전력조절장치200: power supply unit 300: power regulator
400: 충전지400: rechargeable battery
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