KR101879440B1 - Electrostatic filter structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전필터 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2장의 정전필터 사이에, 녹는점이 200℃이상인 전도성 고분자막으로 이루어진 면상발열체가 적어도 하나 삽입되며, 상기 2장의 정전필터는 융착됨으로써, 포집된 유기물질 및 입자를 분해시킬 수 있고, 감전 및 누전의 위험이 없고, 항온특성을 나타내어 과열방지회로가 요구되지 않으며, 내열성 및 박막화가 우수한 정전필터 구조체에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an electrostatic filter structure, in which at least one surface heating element made of a conductive polymer membrane having a melting point of 200 ° C or higher is inserted between two electrostatic filters, and the two electrostatic filters are fused, The present invention relates to an electrostatic filter structure which is capable of decomposing substances and particles, is free from the risk of electric shock and electric leakage, exhibits a constant temperature characteristic and does not require an overheat prevention circuit, and is excellent in heat resistance and thin film thickness.
Description
본 발명은 면상발열체가 구비된 3층구조의 정전필터 구조체에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrostatic filter structure having a three-layer structure provided with an area heating element.
에어필터(air filter)는 크게 자동차 캐빈 필터, 공조 필터, 공기청정 필터 등과 같은 생활환경용과 백필터와 같은 산업환경용으로 나눌 수 있다. 이들은 또한 그 용도에 따라 전처리 필터(pre-filter), 중성능 필터, 헤파 필터, 울파 필터로 나뉘어진다. Air filters can be broadly divided into living environments such as automobile cabin filters, air conditioning filters, and air purifying filters, and industrial environments such as bag filters. They are also divided into pre-filters, mid-performance filters, HEPA filters and ULPA filters depending on their applications.
공기청정을 위해 가장 일반적으로 사용되어지는 헤파 필터(HEPA filter)는 지지층(supporting layer), 필터층(filtering layer) 및 커버층(covering layer)으로 구성되어 있다.The HEPA filter, which is most commonly used for air cleaning, consists of a supporting layer, a filtering layer and a covering layer.
한편, 필터에 작용하는 입자의 여과 메카니즘으로는 확산(diffusion), 관성력(inertia), 중력(gravitational force), 직접차단(direct interception), 정전기력(electrostatic force) 등이 있다. On the other hand, the filtration mechanism of the particles acting on the filter includes diffusion, inertia, gravitational force, direct interception, and electrostatic force.
확산에 의한 입자의 여과는 공기의 흐름과 관계 없이 브라운 운동을 하고 있는 비교적 작은 입자들이 필터의 섬유 사이의 이동하는 동안 섬유에 걸리는 포집 효과이다. The filtration of particles by diffusion is a trapping effect of the relatively small particles in the Brownian motion that are trapped in the fibers during the movement of the filter between the fibers, regardless of the air flow.
관성에 의한 입자의 여과는 유체의 흐름을 타고 섬유에 접근한 입자가 자신의 관성에 의해 기류로부터 벗어나 필터의 섬유에 충돌되는 포집 효과이다. Filtration of particles by inertia is a trapping effect in which the particles approaching the fiber in the flow of the fluid collide with the fibers of the filter by escaping from the airflow by their own inertia.
중력에 의한 입자의 여과는 공기의 흐름을 타고 섬유에 접근한 입자가 자신의 중력 때문에 흐름을 벗어나 필터의 섬유상에 침강되는 포집 효과이다. Filtration of particles by gravity is a trapping effect in which the particles approaching the fiber in the air flow are settled on the fiber of the filter because of their own gravity.
직접차단에 의한 입자의 여과는 입자가 유체의 흐름을 타고 운동을 하고 있어도 입자의 크기에 의해 필터의 섬유에 걸리는 포집 효과이다. The filtration of particles by direct blocking is a trapping effect that is caught by the fibers of the filter due to the size of the particles even though the particles are moving in the fluid flow.
또한, 정전기력에 의한 입자의 여과는 공기 중에 부유하고 있는 입자가 대전되어 있는 필터 섬유의 영향으로 섬유상에 포집되는 효과이다.In addition, the filtration of particles by electrostatic force is an effect that particles suspended in the air are collected in the form of fibers due to the influence of the charged filter fibers.
종래의 에어필터에 사용되는 정전필터층은 극세사로 제조된 폴리올레핀계 멜트블로운(melt-blown) 부직포나 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 스펀본드 부직포에 코로나 방전, 플라즈마 대전 처리를 하거나 물방울을 이용한 수(水) 대전 등의 정전 처리를 한 것이 주류를 이루었다[한국특허공개 제2004-0026079호 및 한국특허공개 제2003-0042554호].The electrostatic filter layer used in the conventional air filter is formed by applying a corona discharge, a plasma charging treatment to a polyolefin melt-blown nonwoven fabric, a polyolefin or a polyester spunbond nonwoven fabric produced by microfiber fabrication, And the like have become mainstream (Korean Patent Laid-Open Nos. 2004-0026079 and 2003-0042554).
그러나 상기 정전필터층은 유기물질에 노출되는 경우 집진효율이 급격히 저하되는 단점이 있다.
However, the electrostatic filter layer is disadvantageous in that the efficiency of dust collection is drastically lowered when the electrostatic filter layer is exposed to organic materials.
본 발명은 필터에 포집된 유기물질로 인한 집진성능 저하를 개선할 수 있는 정전필터 구조체를 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an electrostatic filter structure capable of improving deterioration of dust collection performance due to organic substances trapped in a filter.
또한, 본 발명은 필터의 교체 및 별도의 추가 공정 없이 필터를 재생할 수 있는 정전필터 구조체를 제공하는 데 그 목적이 있다.
It is also an object of the present invention to provide an electrostatic filter structure capable of regenerating a filter without replacement of the filter and without any additional process.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 2장의 정전필터 사이에, 녹는점이 200℃이상인 전도성 고분자막으로 이루어진 면상발열체가 적어도 하나 삽입되며, 상기 2장의 정전필터는 융착된 것임을 특징으로 하는 정전필터 구조체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an electrostatic filter structure, wherein at least one surface heating element made of a conductive polymer membrane having a melting point of 200 ° C or higher is inserted between two electrostatic filters, and the two electrostatic filters are fused. to provide.
상기 면상발열체는 말단에 전극띠가 부착되고, 전기접점이 인출될 수 있다.The surface heating element has an electrode strip attached to its end, and the electrical contact can be drawn out.
바람직하기로, 상기 전도성 고분자막은 녹는점이 400℃이상일 수 있다.Preferably, the conductive polymer membrane has a melting point of 400 ° C or higher.
상기 전도성 고분자막은 폴리피롤, 폴리아세틸렌, 폴리티오펜 및 폴리아닐린으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 고분자로 이루어질 수 있다.The conductive polymer membrane may be composed of at least one polymer selected from the group consisting of polypyrrole, polyacetylene, polythiophene, and polyaniline.
상기 정전필터는 녹는점이 100℃이상인 고분자로 이루어질 수 있다.The electrostatic filter may be formed of a polymer having a melting point of 100 ° C or higher.
상기 정전필터는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리-3-메틸-1-부텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 폴리비닐리덴플루로라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리설폰 및 폴리페닐렌옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자로 이루어질 수 있다.Wherein the electrostatic filter is selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, poly-3-methyl-1-butene, poly-4-methyl-1-pentene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, polystyrene, And at least one polymer selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride,
바람직하기로, 상기 정전필터는 폴리프로필렌으로 이루어질 수 있다.
Preferably, the electrostatic filter may comprise polypropylene.
본 발명에 따른 정전필터 구조체는 필터에 포집된 유기물질 및 입자를 분해시켜 종래 유기물질의 오염으로 인한 집진성능 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.The electrostatic filter structure according to the present invention has an advantage in that organic matter and particles trapped in the filter are decomposed to prevent deterioration of dust collection performance due to contamination of conventional organic materials.
또한, 본 발명에 따른 정전필터 구조체는 저항이 낮고 저전압으로 작동이 가능하여 감전 및 누전의 위험이 없는 이점이 있다.In addition, the electrostatic filter structure according to the present invention has an advantage that it is low in resistance and can operate at a low voltage so that there is no danger of electric shock or short circuit.
또한, 본 발명에 따른 정전필터 구조체는 일정 이상의 온도에 도달하여 일정시간이 지나면 최종발열온도에 도달하게 되며 더 이상 발열온도가 증가하지 않고 항온특성을 나타내어 과열방지회로가 요구되지 않는 이점이 있다.In addition, the electrostatic filter structure according to the present invention has an advantage that a final heating temperature is reached after a certain time has elapsed after reaching a certain temperature, and the heating temperature is not increased any more, and a constant temperature characteristic is exhibited.
또한, 본 발명에 따른 정전필터 구조체는 내열성 및 박막화가 우수한 이점이 있다.
Further, the electrostatic filter structure according to the present invention has an advantage of excellent heat resistance and thinning.
도 1은 본 발명에 따른 정전필터 구조체의 개념도를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 면상발열체의 개념도를 나타낸 것이고,
도 3은 종래 정전필터의 초미세 먼지의 제거효율을 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명에 따라 면상발열체를 이용한 정전필터의 초미세 먼지의 제거효율을 나타낸 것이다.1 is a conceptual diagram of an electrostatic filter structure according to the present invention,
2 is a conceptual diagram of the planar heating element according to the present invention,
3 shows the removal efficiency of the ultrafine dust of the conventional electrostatic filter,
4 shows the removal efficiency of the ultrafine dust in the electrostatic filter using the planar heating element according to the present invention.
본 발명은 면상발열체가 구비된 3층구조의 정전필터 구조체에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrostatic filter structure having a three-layer structure provided with an area heating element.
도 1 및 도 2를 이용하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
본 발명의 정전필터 구조체는 2장의 정전필터(10, 30) 사이에, 녹는점이 200℃이상인 전도성 고분자막으로 이루어진 면상발열체(20)가 적어도 하나 삽입되며, 상기 2장의 정전필터는 융착되어 이루어진다.
In the electrostatic filter structure of the present invention, at least one
정전필터(10, 30)는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 녹는점이 100℃이상인 고분자에 하전하여 제조하는 것이 바람직하다.The
상기 녹는점이 100℃이상인 고분자는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리-3-메틸-1-부텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 폴리비닐리덴플루로라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리설폰 및 폴리페닐렌옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 이중 정전기 보유율 등을 고려하면 폴리프로필렌이 바람직하다.The polymer having a melting point of 100 ° C or higher may be at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, poly-3-methyl-1-butene, poly-4-methyl-1-pentene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, polystyrene , Polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polyamide, polyacrylonitrile, polysulfone, and polyphenylene oxide. In consideration of the electrostatic holding ratio and the like, polypropylene desirable.
또한, 본 발명은 단위면적당 먼지 포집량을 향상시키기 위하여, 부직포원단을 제조할 때 섬유원단을 웨브(Web)에서 펠트(Felt)로 직조한 후 바인더와 함께 정전물질을 내부 섬유조직에 침투시켜, 직조된 섬유에 정전기력을 반영구적으로 띄게 하는 방법으로 제조된 정전필터를 제조한다.In order to improve the amount of dust collected per unit area, the present invention provides a method of fabricating a nonwoven fabric by weaving a fabric from a web to a fabric, An electrostatic filter manufactured by a method in which electrostatic force is semi-permanently applied to woven fibers is manufactured.
본 발명의 면상발열체(20)는 전도성 고분자를 이용한 것으로서, 전도성 고분자를 용매에 투여하여 용해시키는 용해단계; 용해단계에서 생성된 전도성 고분자 용액을 몰딩 기판에 투입한 후, 전도성 고분자 용액에 포함된 용매를 제거하여 전도성 고분자 필름을 생성하는 필름생성단계; 전도성 고분자를 수소이온으로 도핑하는 도핑단계; 전도성 고분자 필름의 말단에 전극띠를 부착시키고 전기접점을 인출시키는 전원 공급부 생성단계를 포함하는 공정에 의해 제조된다.The
본 발명에서 상기 도핑단계는 그 구체적인 순서 및 방법에 따라 구분될 수 있다.In the present invention, the doping step may be classified according to the specific order and method.
즉, 본 발명에서 도핑단계는 전도성 고분자 필름을 제조한 이후에 전도성 고분자 필름을 산성용액에 침지시키거나, 산성용액을 분사하여 수소이온으로 도핑하는 단계일 수 있다. 이 경우, 수소이온은 도핑시간이 충분치 않을 경우에 전도성 고분자 필름이 형성된 이후에 필름의 표면에만 도핑되기 때문에 도핑효과가 다소 떨어질 수도 있다. 따라서 본 발명은 도핑효과를 극대화시키기 위한 또 다른 공정을 제공한다.That is, in the present invention, the step of doping may be a step of immersing the conductive polymer film in an acidic solution after the conductive polymer film is produced, or injecting acidic solution and doping it with hydrogen ions. In this case, when the doping time is not sufficient, the doping effect may be somewhat lowered because the hydrogen ion is doped only on the surface of the film after the conductive polymer film is formed. Therefore, the present invention provides another process for maximizing the doping effect.
즉, 본 발명에서 용해단계에서 고분자를 용해시킴과 동시에 산 성분을 용매에 추가로 첨가하여 액상에서 전도성 고분자를 수소이온으로 도핑 할 수도 있는 것이다.That is, in the present invention, the polymer may be dissolved in the dissolution step, and at the same time, the acid component may be further added to the solvent so that the conductive polymer may be doped with hydrogen ions in the liquid phase.
본 발명에서 상기 전도성 고분자는 녹는점이 200℃이상, 바람직하기로는 400℃이상이고, 고분자 상태에서 어느 정도 전자의 흐름이 가능한 화학구조를 갖는 다양한 종류의 것을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 전도성 고분자는 폴리피롤, 폴리아세틸렌, 폴리티오펜 및 폴리아닐린으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 고분자인 것이 보다 바람직하다.In the present invention, the conductive polymer may be of various types having a melting point of 200 ° C or higher, preferably 400 ° C or higher, and having a chemical structure capable of flowing electrons to some extent in a polymer state. More specifically, the conductive polymer may be at least one polymer selected from the group consisting of polypyrrole, polyacetylene, polythiophene, and polyaniline.
상기 용매는 전도성 고분자를 용해시킬 수 있는 용매로서, 특히 NMP(N-메틸-2-피롤리돈), m-크레졸, p-크레졸, 3-에틸페놀, 2-Cl-페놀, 2-F-페놀, 클로로포름, DMF(디메틸 포름아마이드), 벤질알콜, 3-이소프로필페놀, 2-OCH3-4-CH3-페놀, 아세트산, DMSO(디메틸 설폭사이드), o-클로로페놀, 포름산, 디클로로메탄, 트리플루오로아세틱 에시드 및 벤젠으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The solvent is a solvent capable of dissolving the conductive polymer, in particular, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), m-cresol, p-cresol, 3-ethylphenol, 2- 2-OCH 3 -4-CH 3 -phenol, acetic acid, DMSO (dimethylsulfoxide), o-chlorophenol, formic acid, dichloromethane (dimethylformamide), benzyl alcohol, , Trifluoroacetic acid, and benzene.
상기 도펀트는 수소이온을 제공할 수 있는 것으로, 구체적으로 HCl(hydrochloric acid), HCSA(camphorsulfonic acid), HDBSA(dodecylbenzenesulfonic acid) 등과 같은 산인 것이 바람직하다.The dopant is capable of providing hydrogen ions and is preferably an acid such as hydrochloric acid (HCl), camphorsulfonic acid (HCSA), dodecylbenzenesulfonic acid (HDBSA) or the like.
본 발명에서는 전도성 고분자 필름의 전기 저항값을 낮추어 전력을 보다 적게 소모하도록 하기 위하여 탄소분말을, 본 발명에 의한 면상발열체가 발열할 때 인체에 유익한 원적외선을 방출하도록 하기 위하여 세라믹스 분말을 첨가할 수 있다. 이때 이들의 첨가량은 전도성 고분자에 대하여 각각 0.01 내지 0.5중량부인 것이 바람직하다. 0.01중량부 미만이면 원하는 효과가 미미하게 발현되며, 0.5중량부 초과이면 필름의 물성을 현저하게 저하시키는 부작용이 있다. 분말 입자의 직경은 0.5 내지 50㎛ 범위인 것을 사용할 수 있으며, 평균입경이 10㎛인 것이 바람직하다.In the present invention, a ceramic powder may be added in order to lower the electric resistance value of the conductive polymer film so as to consume less power, so as to emit far infrared rays, which are beneficial to the human body when the surface heating element according to the present invention generates heat . At this time, the addition amount of each of them is preferably 0.01 to 0.5 parts by weight with respect to the conductive polymer. When the amount is less than 0.01 part by weight, a desired effect is insignificantly expressed. When the amount is more than 0.5 part by weight, there is a side effect of significantly lowering the physical properties of the film. The powder particles having a diameter in the range of 0.5 to 50 mu m can be used, and it is preferable that the average particle diameter is 10 mu m.
탄소분말 및/또는 세라믹스 분말을 용해단계에서 직접 첨가하여, 이들 분말 입자가 전도성 고분자와 혼합되어 결국 필름의 내부에 균일하게 혼재되도록 할 수도 있고, 필름생성단계에서 고분자용액을 몰딩 기판에 투입한 후 투입된 용액의 표면에 이들 분말을 균일하게 산포(散布)하여 분말 입자가 표면에만 존재하도록 할 수도 있다.The carbon powder and / or the ceramics powder may be added directly in the dissolving step so that the powder particles are mixed with the conductive polymer so as to be uniformly mixed with the inside of the film. Alternatively, the polymer solution may be added to the molding substrate These powders may be uniformly dispersed on the surface of the charged solution so that the powder particles exist only on the surface.
원적외선 세라믹스 분말로는 종래 원적위선 방출효과가 알려진 어떠한 것도 사용이 가능하며, 구체적으로는 알루미나 분말, 탄화규소 분말, 질화 알루미나 분말 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.As the far infrared ray ceramic powder, any one having a known original hypotonic release effect can be used, and specifically, alumina powder, silicon carbide powder, alumina nitride powder, or a mixture thereof can be used.
본 발명은 상기와 같이 제조된 전도성 고분자 필름을 이용하여 면상발열체를 제조하며, 상기 면상발열체는 전도성 고분자부(23)와 정전필터의 융착부(40)가 교대로 나타날 수 있도록 격자 구조로 구성되는 것이 바람직하다.In the present invention, a planar heating element is manufactured using the conductive polymer film prepared as described above, and the planar heating element is composed of a grid structure so that the
또한, 상기 면상발열체(20)의 양 말단에 전도성 고분자부(23)와 접하도록 전극띠(25) 및 전기접점(미도시)을 부착시켜 제조한다.An
상기 제조된 면상발열체는 정전필터 사이에 삽입한 후, 상기 정진필터를 융착시킨다. 이때, 면상발열체에 부착된 전극띠 및 전기접점에는 정전필터가 융착되지 않도록 수행한다.
The prepared plane heating element is inserted between the electrostatic filters, and then the damping filter is fused. At this time, the electrostatic filter is not fused to the electrode strip and the electrical contact attached to the surface heating element.
하기 도 3 및 4는 유기서 입자와 초미세 먼지를 함유한 혼합물의 초미세 먼지 제거효율을 나타낸 것으로, 도 3은 종래 정전필터를 이용한 것이고, 도 4는 본 발명에 따라 면상발열체가 삽입된 정전필터 구조체를 이용한 것이다.FIGS. 3 and 4 show the removal efficiencies of ultrafine dusts of a mixture containing organic matter particles and ultrafine dust. FIG. 3 shows a conventional electrostatic filter, FIG. 4 shows an electrostatic filter Structure.
그 결과, 본 발명에 따른 정전필터 구조체를 이용한 도 4는 종래의 정전필터를 이용한 도 3에 비해 초미세 먼지 제거효율이 우수하게 유지된다는 것을 확인할 수 있었다.
As a result, it can be seen that FIG. 4 using the electrostatic filter structure according to the present invention maintains excellent ultrafine dust removal efficiency as compared with FIG. 3 using the conventional electrostatic filter.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
10: 제1 정전필터
20: 면상발열체
23: 전도성 고분자부 25: 전극띠
30: 제2 정전필터
40: 정전필터의 융착부10: 1st electrostatic filter
20: Planar heating element
23: Conductive polymer part 25: Electrode strip
30: second electrostatic filter
40: Fused portion of electrostatic filter
Claims (7)
Wherein at least one planar heating element made of a conductive polymer membrane having a melting point of 200 ° C or higher is inserted between the two electrostatic filters and the two electrostatic filters are fusion bonded.
The electrostatic filter structure according to claim 1, wherein the area heating element has an electrode strip attached to a distal end thereof, and an electrical contact is drawn out.
The electrostatic filter structure according to claim 1, wherein the conductive polymer membrane has a melting point of 400 ° C or higher.
[Claim 4] The electrostatic filter structure according to claim 3, wherein the conductive polymer membrane is made of at least one polymer selected from the group consisting of polypyrrole, polyacetylene, polythiophene, and polyaniline.
The electrostatic filter structure according to claim 1, wherein the electrostatic filter is formed of a polymer having a melting point of 100 ° C or higher.
[6] The electrostatic filter according to claim 5, wherein the electrostatic filter is at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, poly-3-methyl-1-butene, poly- Wherein the polymer electrolyte membrane is made of at least one polymer selected from the group consisting of polystyrene, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polyamide, polyacrylonitrile, polysulfone, and polyphenylene oxide.
7. The electrostatic filter structure according to claim 6, wherein the electrostatic filter is made of polypropylene.
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2014
- 2014-10-23 KR KR1020140144146A patent/KR101879440B1/en active IP Right Grant
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