KR102198299B1 - 오존필터 및 이를 구비한 공기청정기 - Google Patents

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Abstract

오존필터는 에틸(메타) 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리글리세롤(메타) 아크릴레이트, 카르복실메틸셀룰로오스 중 하나 이상에서 유래하는 반복단위를 포함하는 고분자염을 포함하여 공기를 통과시키면서 공기 중의 오존을 제거한다.

Description

오존필터 및 이를 구비한 공기청정기{Ozone filter and air cleaner with the same}
실시예들은 오존필터 및 이를 구비한 공기청정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 중의 오존을 효과적으로 제거할 수 있는 오존필터와, 오존필터를 구비하여 공기청정 성능이 향상된 공기청정기를 제공한다.
최근 미세먼지로 인한 공기오염 현상이 심화됨에 따라 공기오염에 관한 관심이 증대되어 공기청정기의 수요도 급속히 증가하고 있다.
실내공기를 정화하는 용도로 실내에 설치되는 공기청정기는 주로 여과식을 채택한다. 여과식은 공기를 통과시키는 필터를 사용하여 공기에 포함된 이물질을 걸러내는 방식으로서 2~3개월의 잦은 주기로 필터를 교체하여야 한다. 그러나 잦은 필터 교체 주기로 인해 공기청정기의 관리에 대한 사용자의 주의가 필요하므로 소비자 불만 요소로 작용하고 있다.
여과식 장치에서의 잦은 필터 교체 주기의 문제점을 해결하기 위한 공기청정기 기술로서 전기집진식이 사용되기도 한다. 전기집진식 공기청정기에서는 필터의 관리주기가 6개월 이상으로 증가하며 필터를 세척한 후 재사용이 가능하므로 소비자에게 공기청정기의 관리와 관련된 편리함을 제공할 수 있다.
그러나 전기집진기에서는 코로나 방전에 의한 오존이 발생하기 때문에, 밀폐된 실내 환경에서 전기집진기를 이용한 공기청정기를 이용하는 데 어려운 기술적 한계가 존재한다.
일반적으로 전기집진기의 집진 효율은 코로나 방전 전류에 비례하여 증가한다. 따라서 전기집진기를 채용한 공기청정기에서는 방전극에 수 kV 수준의 높은 전압을 인가하는데, 높은 방전전압으로 인하여 오존이 발생한다. 즉 공기청정기의 성능을 확보하기 위해 집진효율을 높이는 과정에서 오존 발생량도 증가하는 문제점이 존재한다.
오존을 제거하기 위하여 공기청정기에 활성탄소 필터를 추가하는 방안을 고려할 수 있으나, 오존제거 성능이 낮으며 활성탄소 필터도 주기적으로 교체해야 하는 단점이 있다.
또한 일본 공개특허공보 제2002-253656호와 같이 공기청정기의 내부에 오존발생장치를 추가로 설치하여 공기 중의 세균 등을 살균하는 기능을 구현한 기술들이 알려져 있다. 그러나 이와 같은 오존 살균 기능을 갖는 공기청정기에서 발생한 오존이 실내로 유출되는 문제점이 있어서, 공기청정기의 오존을 제거하기 위한 기능이 추가적으로 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 제2002-253656호 (2002.09.10)
실시예들은 오존을 효과적으로 제거할 수 있는 오존필터 및 오존필터를 구비하여 공기청정 성능이 향상된 공기청정기를 제공한다.
실시예들은 또한 필터를 교체할 필요가 없어서 사용이 편리한 공기청정기를 제공한다.
실시예들은 또한 전기집진기를 포함하여 공기 중의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 전기집진기에서 발생할 수 있는 오존을 충분히 제거함으로써 안전하면서도 청정한 공기로 정화할 수 있는 공기청정기를 제공한다.
실시예들은 오존필터 및 이를 구비한 공기청정기를 제공한다.
일 실시예에 관한 오존필터는 에틸(메타) 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리글리세롤(메타) 아크릴레이트, 카르복실메틸셀룰로오스 중 하나 이상에서 유래하는 반복단위를 포함하는 고분자염을 포함하며, 공기를 통과시키면서 공기 중의 오존을 제거한다.
고분자염은 1족 또는 2족 원소인 Li, Be, Na, Mg, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba, Fr 및 Ra로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다.
고분자염이 포함하는 원소는 Li, Na, Mg, K, 및 Ca 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 관한 공기청정기는 외부로부터 공기가 유입되는 유입구와, 공기를 외부로 배출하는 배출구를 포함한 케이스와, 케이스의 내부에 배치되며 에틸(메타) 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리글리세롤(메타) 아크릴레이트, 카르복실메틸셀룰로오스 중 하나 이상에서 유래하는 반복단위를 포함하는 고분자염을 포함하여 공기를 통과시키면서 공기 중의 오존을 제거하는 오존필터를 포함한다.
공기청정기는 케이스의 내부에서 오존필터의 상류 측에 배치되어 전기방전에 의해 공기 중의 이물질을 집진하는 전기집진기를 더 포함할 수 있다.
공기 청정기의 케이스의 내부에서 오존필터의 상류 측에 배치되어 공기를 냉각하는 공기 냉각기를 더 포함할 수 있다.
공기청정기는 케이스의 내부에서 오존필터의 상류 측에 배치되어 공기를 가열하는 공기 가열기를 더 포함할 수 있으며, 공기 가열기에 의해 가열된 공기가 오존필터를 통과함으로써 오존필터가 재생될 수 있다.
케이스는 공기를 정화하는 정화구역과, 공기를 통과시키며 오존필터를 재생하는 재생구역으로 구획될 수 있고, 오존필터는 케이스의 내부에서 정화구역과 재생구역의 사이에서 회전 가능하게 배치될 수 있으며, 정화구역에 위치하는 오존필터의 일 영역은 공기를 통과시키면서 공기 중의 수분을 흡수하며 공기 중의 오존을 흡착할 수 있고, 재생구역에 위치하는 오존필터의 다른 영역은 공기를 통과시키면서 공기 중으로 오존을 배출함으로써 재생될 수 있다.
공기청정기는 오존필터를 회전시키는 속도를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 오존필터에 의하면, 오존필터에 포함된 고분자염의 작용에 의해 공기 중의 오존을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한 전기집진기와 오존필터를 구비한 공기청정기에 의하면, 전기집진기에 의해 공기 중의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있음과 동시에 전기집진기에 의해 발생한 오존을 오존필터를 이용하여 제거할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 오존필터를 예시적으로 도시한 사진이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 관한 오존필터의 성능 실험 결과의 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 관한 오존필터의 사용과 관련하여 오존의 물에 대한 용해도의 특성을 도시한 그래프이다.
도 4는 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 실시예에 관한 공기청정기의 구성요소들의 연결관계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 오존필터 및 이를 구비한 공기청정기의 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 관한 오존필터를 예시적으로 도시한 사진이다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 오존필터(10)는 고분자 주쇄(main chain)에 에틸(메타) 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리글리세롤(메타) 아크릴레이트, 카르복실메틸셀룰로오스 중 하나 이상에서 유래하는 반복단위를 포함하는 고분자염(polymeric salt)을 포함한다.
오존필터(10)는 예를 들어 도 1에 도시된 것과 같이 공기를 통과시킬 수 있는 복수 개의 통기공(11)을 포함하는 부직포 형태로 제작될 수 있다.
그러나 실시예는 오존필터(10)의 구현예, 즉 제작 방법에 의해 제한되는 것은 아니며 오존필터(10)는 공기를 통과시킬 수 있는 규칙적인 패턴의 복수 개의 통기공(11)을 포함하는 직포로 제작될 수 있으며, 예를 들어 삼차원 인쇄법(3D printing)에 의해 제작될 수도 있다.
오존필터(10)의 복수 개의 통기공(11)은 압력손실을 최소화할 수 있는 패턴으로 배열될 수 있다. 복수 개의 통기공(11)의 배열 패턴은 예를 들어 허니컴(honeycomb; 벌집형상)이나, 사각형, 원형, 또는 다각형의 구멍들이 연속적으로 배치되는 구조를 포함할 수 있다.
오존필터(10)에 포함되는 고분자염은 1족 또는 2족 원소인 Li, Be, Na, Mg, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba, Fr 및 Ra로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다. 특히, 고분자염이 포함하는 원소는 Li, Na, Mg, K, 및 Ca 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상술한 실시예에 관한 오존필터(10)는 예를 들어 공기청정기의 전기집진기에서 발생하는 오존을 효과적으로 제거할 수 있다. 오존필터(10)에 포함된 고분자염은 공기 중에 포함된 습기(수분)를 흡수함으로써 이온화되며, 이온화로 인한 정전기력에 의해 극성분자(polar molecule)를 흡착할 수 있다.
오존은 쌍극자 모멘트(dipole moment) 0.53D(debye)를 갖는 극성분자이며, 비극성분자인 산소와 비교할 때 물에 대한 용해도가 수 십배 크다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 관한 오존필터의 성능 실험 결과의 그래프이다.
오존을 포함하는 오염된 공기가 오존필터(10)의 통기공(11)을 통과하는 과정에서 오존필터(10)의 고분자염이 공기 중의 수분을 흡수하여 이온화됨과 동시에 극성분자인 오존을 정전기력에 의해 효과적으로 흡착할 수 있다. 그 결과, 오존필터(10)의 입구에서 측정된 높은 오존 농도가 오존필터(10)의 출구에서 급격이 낮아짐으로써 오존을 효과적으로 흡착하는 오존필터(10)의 성능을 확인할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 관한 오존필터의 사용과 관련하여 오존의 물에 대한 용해도의 특성을 도시한 그래프이며, 오존농도가 1%일 때의 오존 용해도의 변화를 도시한다.
도 3을 참조하면 오존의 물에 대한 용해도는 온도의 변화에 따라 달라지며, 온도가 낮아질수록 오존의 물에 대한 용해도가 높아진다.
이와 같은 온도의 변화에 따라 오존의 물에 대한 용해도가 변화하는 특성을 이용함으로써 오존필터(10)의 오존제거 성능(오존흡착 성능)을 향상시킬 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 실시예에 관한 공기청정기(20)는 도 3에 도시된 온도의 변화에 따라 오존의 물에 대한 용해도가 변화하는 특성을 이용함으로써 오존필터(10)의 오존제거 성능을 향상시킨 공기청정기의 예시이다.
공기청정기(20)는 외부로부터 공기가 유입되는 유입구(25a)와 내부의 공기를 외부로 배출하는 배출구(25b)를 포함한 케이스(25)와, 케이스(25)의 내부에 배치되어 공기를 통과시키면서 공기 중의 오존을 제거하는 오존필터(10)를 포함한다.
케이스(25)는 내부가 비어 있는 형상으로 제작되므로, 유입구(25a)를 통해 외부에서 유입된 공기가 케이스(25)의 내부의 공간을 통과하여 흐르는 공기의 흐름을 형성한 후 배출구(25b)를 통해 케이스(25)의 외부로 배출될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서 케이스(25)를 통과하는 공기의 흐름은 대략 일직선의 방향으로 형성되지만, 케이스(25)의 형상은 도 4에 도시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니며 공기의 흐름을 안내하는 케이스(25)의 내부의 공간이 굴곡을 갖는 형상으로 제작되어 공기의 흐름이 원형, 타원형, 호 형상으로 만곡되게 형성될 수 있다.
공기청정기(20)의 케이스(25)의 내부에서 오존필터(10)에 대해 공기의 흐름 방향을 따라 상류 측에는 공기 냉각기(21)가 배치된다. 공기 냉각기(21)는 공기를 통과시키면서 공기의 온도를 떨어뜨리는 공기 냉각 기능을 수행하는 요소이다. 공기 냉각기는 예를 들어 공기보다 낮은 온도를 갖는 냉매가 내부에 흐르는 열교환튜브(열교환 핀)를 포함할 수 있다.
공기 냉각기(21)는 온도의 변화에 따라 오존의 물에 대한 용해도가 변화하는 특성을 이용함으로써 오존필터(10)의 오존제거 성능(오존흡착 성능)을 향상시키는 기능을 수행한다. 즉 유입구(25a)를 통해 케이스(25)의 내부로 유입된 공기가 오존필터(10)의 상류 측에 배치된 공기 냉각기(21)를 먼저 통과하는 동안 공기의 온도가 공기 냉각기(21)에 의해 낮아진다. 공기 냉각기(21)에 의해 냉각된 공기는 공기 냉각기(21)의 하류에 배치된 오존필터(10)를 통과하는데, 이미 온도가 낮아진 공기가 오존필터(10)를 통과하기 때문에 오존필터(10)가 오존을 흡착하는 성능이 더욱 높아질 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 공기청정기(20a)는 온도의 변화에 따라 오존의 물에 대한 용해도가 변화하는 특성을 이용함으로써 오존필터(10)의 재생 기능을 구현한 공기청정기의 예시이다. 즉 도 5에 도시된 실시예에 관한 공기청정기(20a)는 온도가 증가함에 따라 오존 용해도가 감소되는 현상을 이용하여 오존필터(10)를 재생하는 기능을 수행할 수 있다.
공기청정기(20a)는 외부로부터 공기가 유입되는 유입구(25a)와 내부의 공기를 외부로 배출하는 배출구(25b)를 포함한 케이스(25)와, 케이스(25)의 내부에 배치되어 공기를 통과시키면서 흡착하였던 오존을 공기 중으로 배출하는 오존필터(10)를 포함한다.
공기청정기(20a)의 케이스(25)의 내부에서 오존필터(10)에 대해 공기의 흐름 방향을 따라 상류 측에는 공기 가열기(22)가 배치된다. 공기 가열기(22)는 공기를 통과시키면서 공기의 온도를 증가시키는 공기 가열 기능을 수행하는 요소이다. 공기 가열기는 예를 들어 공기보다 높은 온도를 갖는 열매체가 내부에 흐르는 열교환튜브를 포함할 수 있다.
공기 가열기(22)는 온도의 변화에 따라 오존의 물에 대한 용해도가 변화하는 특성을 이용함으로써 오존필터(10)의 재생 기능을 수행한다. 즉 유입구(25a)를 통해 케이스(25)의 내부로 유입된 외부 공기는 낮은 오존 농도를 갖는다. 케이스(25)의 내부로 유입된 외부 공기가 오존필터(10)의 상류 측에 배치된 공기 가열기(22)를 먼저 통과하는 동안 공기의 온도가 공기 가열기(22)에 의해 높아진다. 공기 가열기(22)에 의해 가열된 공기는 공기 가열기(22)의 하류에 배치된 오존필터(10)를 통과하는데, 온도가 높아진 공기가 오존필터(10)를 통과하는 동안 오존필터(10)에 흡착되었던 오존이 다시 오존필터(10)로부터 분리되어 공기 중으로 배출된다.
도 5에 도시된 실시예에 관한 공기청정기(20a)는 단독으로 사용되기보다는 공기의 오존을 흡착하는 기능을 계속 수행한 후 오존흡착 성능이 저하된 오존필터(10)를 재생하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 도 5에 도시된 실시예에 관한 공기청정기(20a)는 도 4에 도시된 공기청정기(20)와 병렬적으로 사용되거나 도 4에 도시된 공기청정기(20)에 삽입하여 사용될 수 있다. 즉 도 4에 도시된 공기청정기(20)에서 반복적으로 사용됨으로써 오존흡착 성능이 저하된 오존필터(10)를 도 5에 도시된 공기청정기(20a)에 배치하면 오존필터(10)가 재생될 수 있다. 도 5에 도시된 공기청정기(20a)의 배출구(25b)는 실외로 연결되어 오존필터(10)가 재생되는 과정에서 배출하는 오존을 실외로 배출할 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6에 나타난 실시예에 관한 공기청정기(30)는 외부로부터 공기가 유입되는 유입구(25a)와 내부의 공기를 외부로 배출하는 배출구(25b)를 포함한 케이스(25)와, 케이스(25)의 내부에 배치되어 공기를 통과시키면서 오존을 흡착하는 오존필터(10)와, 오존필터(10)의 상류 측에 배치되어 전기방전에 의해 공기 중의 이물질을 집진하는 전기집진기(50)를 포함한다.
전기집진기(50)는 외부에서 인가되는 전기신호에 의해 작동하여 방전하는 전극(51)을 포함한다. 전기집진기(50)의 전극(51)은 전기방전을 수행함으로써 공기 중에 포함된 이물질(71)을 효과적으로 집진한다. 전극(51)이 전기방전을 수행하는 과정에서 발생하는 오존(72)은 전기집진기(50)의 하류 측에 배치된 오존필터(10)에 의해 흡착되므로 공기청정기(30)에서는 이물질(71)과 오존(72)이 효과적으로 제거되어 높은 수준으로 정화된 공기가 실내공간으로 배출될 수 있다.
공기청정기(30)는 오존필터(10)와 전기집진기(50)의 사이에 배치되어 공기를 냉각하는 공기 냉각기(23)를 더 포함할 수 있다. 공기 냉각기(23)는 전기집진기(50)를 통과한 공기가 오존필터(10)로 유입되기 이전에 공기를 냉각하는 기능을 수행한다. 공기 냉각기(23)는 온도의 변화에 따라 오존의 물에 대한 용해도가 변화하는 특성을 이용함으로써 오존필터(10)의 오존제거 성능(오존흡착 성능)을 향상시키는 기능을 수행한다. 즉 유입구(25a)를 통해 케이스(25)의 내부로 유입된 공기가 전기집진기(50)를 통과한 후 오존필터(10)의 상류 측에 배치된 공기 냉각기(23)를 먼저 통과하는 동안 공기의 온도가 공기 냉각기(23)에 의해 낮아진다. 공기 냉각기(23)에 의해 냉각된 공기는 공기 냉각기(23)의 하류에 배치된 오존필터(10)를 통과하는데, 이미 온도가 낮아진 공기가 오존필터(10)를 통과하기 때문에 오존필터(10)가 오존을 흡착하는 성능이 더욱 높아질 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7에 도시된 실시예에 관한 공기청정기(130)는 공기가 유입되는 유입구(125a, 126a)와 공기가 배출되는 배출구(125b, 126b)와 공기가 통과하는 복수 개의 통로들인 정화구역(121)과 재생구역(122)을 포함하는 케이스(125)와, 케이스(125)의 내부에서 정화구역(121)과 재생구역(122)의 사이에서 회전하도록 배치되어 공기 중의 오존을 흡착하는 오존필터(110)와, 정화구역(121)에서 오존필터(110)의 상류 측에 배치된 전기집진기(50)를 포함한다.
케이스(125)는 내부가 비어 있으며 사각형 또는 원형의 단면 형상을 갖는다. 케이스(125)의 내측에는 공기가 통과할 수 있는 통로들인 정화구역(121)과 재생구역(122)이 서로 대략 평행하게 형성된다. 정화구역(121)과 재생구역(122)은 도 7에서 케이스(125)의 내측을 수평한 방향으로 가로지르며 연장하는 격벽(127)에 의해 분할된다.
정화구역(121)은 도 7에서 좌측에 형성된 유입구(125a)와 우측에 형성된 배출구(125b)를 구비한다. 또한 재생구역(122)은 도 7에서 우측에 형성된 유입구(126a)와 좌측에 형성된 배출구(126b)를 구비한다.
정화구역(121)과 재생구역(122)의 각각의 내부에는 공기의 흐름을 강제로 형성하는 송풍기(141, 142)가 배치될 수 있다.
도 7에서는 정화구역(121)과 재생구역(122)의 각각의 유입구(125a, 126a)와 배출구(125b, 126b)는 좌우 방향으로 서로 반대되게 배치되지만, 이러한 배치 구조를 다양하게 변형할 수 있다. 예를 들어 도 7에서 정화구역(121)의 유입구(125a)와 재생구역(122)의 유입구(126a)를 모두 좌측에 배치하고, 정화구역(121)의 배출구(125b)와 재생구역(122)의 배출구(126b)를 모두 우측에 배치할 수 있다.
정화구역(121)의 유입구(125a)에는 실외의 공기 또는 실내에서 환기를 위해 배출된 공기가 공급되어 정화구역(121)으로 공기가 유입될 수 있다. 정화구역(121)의 전기집진기(50)와 오존필터(110)를 통과하며 정화된 청정한 공기는 배출구(125b)를 통해 케이스(125)의 외부의 실내 공간으로 배출된다.
재생구역(122)의 유입구(126a)에는 예를 들어 실외의 공기가 유입될 수 있고, 오존필터(110)를 통과하며 오존필터(110)의 재생 기능을 수행한 공기는 재생구역(122)의 배출구(126b)를 통해 실외로 배출된다.
케이스(125)의 내측에는 오존필터(110)가 정화구역(121)과 재생구역(122)을 가로지르는 방향, 즉 도 7에서 세로 방향으로 회전할 수 있게 배치된다. 오존필터(110)가 케이스(125)에 대하여 회전함으로써 정화구역(121) 및 재생구역(122)을 통과하는 공기와 오존필터(110)가 접촉하여 공기와 오존필터(110)의 사이에 수분과 오존의 흡착 또는 오존의 배출(분리) 작용이 이루어질 수 있다.
오존필터(110)는 외측 가장자리가 원형을 이루는 원판 또는 원통 형상으로 제조될 수 있다. 오존필터(110)의 외측 가장자리가 케이스(125)의 내측 벽면에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 따라서 오존필터(110)의 외측 가장자리를 지지하는 케이스(125)의 내측 벽면은 원형의 단면 형상을 가질 수 있다. 오존필터(110)는 회전축에 의해 격벽(127)에 회전 가능하게 설치된다. 모터와 같은 구동부가 오존필터를 회전시킬 수 있다.
전기집진기(50)는 외부에서 인가되는 전기신호에 의해 작동하여 전기방전을 수행함으로써 공기 중에 포함된 이물질을 효과적으로 집진한다.
전기집진기(50)가 전기방전을 수행하는 과정에서 발생하는 오존은 정화구역(121)에서 전기집진기(50)의 하류 측에 배치된 오존필터(110)에 의해 흡착되므로 공기청정기(130)의 정화구역(121)의 배출구(125b)에서는 이물질과 오존이 제거되어 높은 수준으로 정화된 공기가 실내공간으로 배출될 수 있다.
정화구역(121)에 위치하는 오존필터(110)의 일 영역(110a)은 공기를 통과시키면서 공기 중의 수분을 흡수하며 공기 중의 오존을 흡착하는 기능을 수행할 수 있다.
재생구역(122)에 위치하는 오존필터(110)의 다른 영역(110r)은 공기를 통과시키면서 흡착하였던 오존을 공기 중으로 배출함으로써 재생된다.
오존필터(110)의 일 영역(110a)이 미리 정해진 작동시간 동안 오존을 흡착하는 기능을 수행한 후에는 오존 흡착 성능이 저하되므로, 오존필터(110)가 정화구역(121)과 재생구역(122)의 사이에서 회전함으로써 오존필터(110)의 일 영역(110a) 중 오존 흡착 성능이 저하된 부분이 재생구역(122)으로 이동하여 재생의 대상인 다른 영역(110r)이 된다. 또한 재생구역(122)에 위치하는 오존필터(110)의 다른 영역(110r)이 미리 정해진 작동시간 동안 재생구역(122)에 머무르는데, 재생구역(122)에서는 오존필터(110)에 흡착되었던 오존이 오존필터(110)의 다른 영역(110r)으로부터 분리된 후 공기의 흐름과 함께 재생구역(122)의 배출구(126b)를 통해 실외로 배출된다. 재생이 완료된 오존필터(110)의 다른 영역(110r)은 오존필터(110)의 회전 운동에 의해 정화구역(121)으로 이동함으로써 오존을 흡착하는 기능을 하는 일 영역이 된다.
상술한 실시예에 관한 공기청정기에서는 전기집진기(50)에 의해 공기 중의 이물질이 효과적으로 제거될 수 있으며, 정화구역(121)에 위치하는 오존필터(110)의 일 영역(110a)이 전기집진기(50)에서 발생한 오존을 흡착하고 재생구역(122)에 위치하는 오존필터(110)의 다른 영역(110r)은 오존 농도가 낮은 공기를 이용하여 재생된다. 또한 오존필터(110)가 회전함으로써 오존필터(110)의 재생을 자동적으로 실시할 수 있으므로 공기청정기의 오존필터(110)를 교체하지 않아도 오존필터(110)의 오존 흡착 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 관한 공기청정기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8에 도시된 실시예에 관한 공기청정기(230)는 공기가 유입되는 유입구(125a, 126a)와 공기가 배출되는 배출구(125b, 126b)와 공기가 통과하는 복수 개의 통로들인 정화구역(121)과 재생구역(122)을 포함하는 케이스(125)와, 케이스(125)의 내부에서 정화구역(121)과 재생구역(122)의 사이에서 회전하도록 배치되어 공기 중의 오존을 흡착하는 오존필터(110)와, 정화구역(121)에서 오존필터(110)의 상류 측에 배치된 전기집진기(50)와, 정화구역(121)의 내부에서 전기집진기(50)와 오존필터(110)의 사이에서 오존필터(110)의 상류 측에 배치되어 공기를 냉각하는 공기 냉각기(222)와, 재생구역(122)의 내부에서 오존필터(110)의 상류 측에 배치되어 공기를 가열하는 공기 가열기(221)를 포함한다.
도 7에 도시된 실시예에 관한 공기청정기와 마찬가지로, 정화구역(121)의 유입구(125a)를 통하여 실외의 공기 또는 환기를 위해 실내 공간으로부터 배출된 공기가 정화구역(121)으로 유입될 수 있다. 정화구역(121)의 전기집진기(50)와 오존필터(110)를 통과하며 정화된 청정한 공기는 배출구(125b)를 통해 케이스(125)의 외부의 실내 공간으로 배출된다.
재생구역(122)의 유입구(126a)에는 예를 들어 실외의 공기가 유입될 수 있고, 오존필터(110)를 통과하며 오존필터(110)의 재생 기능을 수행한 공기는 재생구역(122)의 배출구(126b)를 통해 실외로 배출된다.
정화구역(121)과 재생구역(122)의 각각의 내부에는 공기의 흐름을 강제로 형성하는 송풍기(141, 142)가 배치될 수 있다.
케이스(125)의 내측에는 오존필터(110)가 정화구역(121)과 재생구역(122)을 가로지르는 방향, 즉 도 8에서 세로 방향으로 회전할 수 있게 배치된다. 오존필터(110)가 케이스(125)에 대하여 회전함으로써 정화구역(121) 및 재생구역(122)을 통과하는 공기와 오존필터(110)가 접촉함으로써 공기와 오존필터(110)의 사이에 수분과 오존의 흡착 또는 오존의 배출(분리) 작용이 이루어질 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 실시예에 관한 공기청정기의 구성요소들의 연결관계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
오존필터(110)는 외측 가장자리(110h)가 원형을 이루는 원판 또는 원통 형상으로 제조될 수 있다. 오존필터(110)의 외측 가장자리가 케이스(125)의 내측 벽면에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 따라서 오존필터(110)의 외측 가장자리를 지지하는 케이스(125)의 내측 벽면은 원형의 단면을 가질 수 있다.
오존필터(110)는 회전축(129)에 의해 격벽(127)에 회전 가능하게 설치된다. 구동부(128)가 회전축(129)과 오존필터(110)를 회전시킬 수 있다. 구동부(128)는 예를 들어 전기모터로 구현될 수 있다.
도 8을 참조하면, 정화구역(121)의 내부에서 오존필터(110)에 대해 공기의 흐름 방향을 따라 상류 측에 공기 냉각기(222)가 배치된다. 공기 냉각기(222)는 공기를 통과시키면서 공기의 온도를 떨어뜨리는 공기 냉각 기능을 수행하는 요소이다. 공기 냉각기는 예를 들어 공기보다 낮은 온도를 갖는 냉매가 내부에 흐르는 열교환튜브를 포함할 수 있다.
공기 냉각기(222)는 온도의 변화에 따라 오존의 물에 대한 용해도가 변화하는 특성을 이용함으로써 오존필터(110)의 오존제거 성능(오존흡착 성능)을 향상시키는 기능을 수행한다. 즉 유입구(125a)를 통해 정화구역(121)으로 유입된 공기가 오존필터(110)의 상류 측에 배치된 공기 냉각기(222)를 먼저 통과하는 동안 공기의 온도가 공기 냉각기(222)에 의해 낮아진다. 공기 냉각기(222)에 의해 냉각된 공기는 공기 냉각기(222)의 하류에 배치된 오존필터(110)의 일 영역(110a)을 통과하는데, 이미 온도가 낮아진 공기가 오존필터(110)를 통과하기 때문에 오존필터(110)가 오존을 흡착하는 성능이 더욱 높아질 수 있다.
재생구역(122)의 내부에서 오존필터(110)에 대해 공기의 흐름 방향을 따라 상류 측에는 공기 가열기(221)가 배치된다. 공기 가열기(221)는 공기를 통과시키면서 공기의 온도를 증가시키는 공기 가열 기능을 수행하는 요소이다. 공기 가열기는 예를 들어 공기보다 높은 온도를 갖는 열매체가 내부에 흐르는 열교환튜브를 포함할 수 있다.
공기 가열기(221)는 온도의 변화에 따라 오존의 물에 대한 용해도가 변화하는 특성을 이용함으로써 오존필터(110)의 재생 기능을 수행한다. 유입구(126a)를 통해 재생구역(122)으로 유입된 외부 공기는 낮은 오존 농도를 갖는다. 재생구역(122)으로 유입된 외부 공기가 오존필터(110)의 상류 측에 배치된 공기 가열기(221)를 먼저 통과하는 동안 공기의 온도가 공기 가열기(221)에 의해 높아진다. 공기 가열기(221)에 의해 가열된 공기는 공기 가열기(221)의 하류에 배치된 오존필터(110)의 다른 영역(110r)을 통과하는데, 온도가 높아진 공기가 오존필터(10)를 통과하는 동안 오존필터(110)에 흡착되었던 오존이 다시 오존필터(110)의 다른 영역(110r)으로부터 분리되어 공기 중으로 배출된다. 재생구역(122)의 배출구(126b)는 실외로 연결되어 오존필터(110)의 다른 영역(110r)이 재생되는 과정에서 배출하는 오존을 실외로 배출할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제어기(80)는 오존필터(110)를 회전시키는 구동부(128)와, 공기 냉각기(222) 및 공기 가열기(221)와, 전기집진기(50)와, 오존필터(110)를 구동하는 구동부(128) 등과 전기적으로 연결됨으로써 각각의 구성요소들의 작동을 제어한다.
도 9에서 도시가 생략되었으나, 제어기(80)는 도 8에 도시된 송풍기(141, 142)와 전기적으로 연결되어 송풍기(141, 142)의 작동을 제어함으로써 공기 흐름의 송풍량을 조절할 수 있다.
또한 제어기(80)는 센서들(89)과 전기적으로 연결됨으로써 센서들(89)의 신호를 수신할 수 있다. 센서들(89)은 예를 들어 공기 정화의 대상인 실내의 온도나 실내의 습도나, 정화구역(121) 및 재생구역(122)의 각각의 공기의 온도, 습도나, 공기 냉각기(222)의 냉매 및 공기 가열기(221)의 열매체의 온도나 유량이나, 실내의 공기의 오염도를 측정하는 등의 기능을 수행할 수 있다.
제어기(80)는 오존필터(110)를 회전시키는 구동부(128)를 구동하는 구동 제어부(83)와, 센서들(89)의 신호를 수신하는 센서 수신부(82)와, 전기집진기(50)를 제어하는 전기집진기 제어부(81)와, 공기 냉각기(222) 및 공기 가열기(221)의 작동을 제어하는 온도 제어부(84)와, 사용자 입력부(86)로부터 전달되는 사용자의 조작 신호를 수신하는 사용자 입력 수신부(85)를 포함한다.
사용자 입력부(86)는 사용자가 공기청정기를 작동시키기 위한 작동모드를 선택할 수 있게 하는 기능을 수행한다. 예를 들어 사용자 입력부(86)는 적외선 신호 등을 이용한 무선통신이나 유선통신에 의해 제어기(80)와 연결되는 원격 컨트롤러(리모트 컨트롤러)나, 공기청정기의 케이스(125)에 장착되는 버튼이나 터치 디스플레이 등의 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
제어기(80)는 컴퓨터나, 반도체 칩과 회로기판 등을 포함하는 제어보드(control board)나, 소프트웨어를 내장하는 반도체 칩 등으로 구현될 수 있다. 또한 제어기(80)의 각 구성요소는 별도의 제어보드로 구현될 수도 있고, 컴퓨터나 제어보드나 반도체 칩 등에 내장되는 소프트웨어 등으로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이 제어기(80)의 구동 제어부(83)로부터 구동부(128)에 제어신호가 인가됨으로써 오존필터(110)의 회전속도가 변경될 수 있다. 오존필터(110)의 회전속도가 변경됨에 따라 오존필터(110)의 통기공(111)을 통과하는 공기(A, B)와 오존필터(110)의 사이에 발생하는 물리적 현상의 특성이 변화할 수 있다. 즉 전기집진기(50)의 전기방전 기능을 강하게 작동시켜 공기 중의 이물질을 제거하는 기능을 강력하게 실행할 때에는 오존이 더 많이 발생할 것이므로, 이러한 상황변화에 의해 오존을 흡착하는 오존필터(110)의 일 영역의 성능이 쉽게 저하될 수 있다. 따라서 전기집진기(50)의 전기방전을 강하게 작동시킬 때에는 이에 맞추어 오존필터(110)의 회전 속도를 증가시킬 수 있다.
또한 제어기(80)는 정화구역으로 유입되는 실내 공기의 온도 변화나 습도 변화 등을 감지함으로써 공기 냉각기(222)의 작동여부를 결정하거나, 공기가 오존필터(110)를 통과하기 전에 정화구역의 공기의 온도를 더 낮게 냉각시키기 위하여 공기 냉각기(222)의 목표 냉각 온도를 변화시킬 수 있다.
또한 제어기(80)는 재생구역으로 유입되는 외부 공기의 온도 변화나 습도 변화 등을 감지함으로써 공기 가열기(221)의 작동여부를 결정하거나, 공기가 오존필터(110)를 통과하기 전에 재생구역의 공기의 온도를 더 높게 가열시키기 위하여 공기 가열기(221)의 목표 가열 온도를 변화시킬 수 있다.
상술한 실시예에 관한 공기 청정기에 의하면, 전기집진기(50)에 의해 공기 중의 이물질이 효과적으로 제거될 수 있으며, 정화구역(121)에 위치하는 오존필터(110)의 일 영역(110a)이 전기집진기(50)에서 발생한 오존을 흡착하고 재생구역(122)에 위치하는 오존필터(110)의 다른 영역(110r)은 오존 농도가 낮은 공기를 이용하여 재생된다. 또한 오존필터(110)가 회전함으로써 오존필터(110)의 재생을 자동적으로 실시할 수 있으므로 공기청정기의 오존필터(110)를 교체하지 않아도 오존필터(110)의 오존 흡착 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 오존필터 83: 구동 제어부
11: 통기공 84: 온도 제어부
21, 23, 222: 공기 냉각기 85: 사용자 입력 수신부
22, 221: 공기 가열기 86: 사용자 입력부
25, 125: 케이스 89: 센서들
20, 20a, 30, 130, 230: 공기청정기 110r: 다른 영역
25b, 125b, 126b: 배출구 110: 오존필터
25a, 125a, 126a: 유입구 110h: 외측 가장자리
50: 전기집진기 110a: 일 영역
51: 전극 111: 통기공
71: 이물질 122: 재생구역
72: 오존 127: 격벽
80: 제어기 128: 구동부
81: 전기집진기 제어부 129: 회전축
82: 센서 수신부 141, 142: 송풍기
121: 정화구역

Claims (11)

  1. 에틸(메타) 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리글리세롤(메타) 아크릴레이트, 카르복실메틸셀룰로오스 중 하나 이상에서 유래하는 반복단위를 포함하는 고분자염을 포함하며, 공기를 통과시키면서 공기 중의 오존을 제거하는 오존필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자염은 1족 또는 2족 원소인 Li, Be, Na, Mg, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba, Fr 및 Ra로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 오존필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고분자염이 포함하는 상기 원소는 Li, Na, Mg, K, 및 Ca 중 하나 이상을 포함하는 오존필터.
  4. 외부로부터 공기가 유입되는 유입구와, 공기를 외부로 배출하는 배출구를 포함한 케이스; 및
    상기 케이스의 내부에 배치되며 에틸(메타) 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리글리세롤(메타) 아크릴레이트, 카르복실메틸셀룰로오스 중 하나 이상에서 유래하는 반복단위를 포함하는 고분자염을 포함하여 공기를 통과시키면서 공기 중의 오존을 제거하는 오존필터;를 포함하는 공기청정기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오존필터의 상기 고분자염은 1족 또는 2족 원소인 Li, Be, Na, Mg, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba, Fr 및 Ra로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 공기청정기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오존필터의 상기 고분자염이 포함하는 상기 원소는 Li, Na, Mg, K, 및 Ca 중 하나 이상을 포함하는 공기청정기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 공기 청정기의 상기 케이스의 상기 내부에서 상기 오존필터의 상류 측에 배치되어 전기방전에 의해 공기 중의 이물질을 집진하는 전기집진기를 더 포함하는 공기청정기.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 공기 청정기의 상기 케이스의 상기 내부에서 상기 오존필터의 상류 측에 배치되어 공기를 냉각하는 공기 냉각기를 더 포함하는 공기청정기.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 공기청정기의 상기 케이스의 상기 내부에서 상기 오존필터의 상류 측에 배치되어 공기를 가열하는 공기 가열기를 더 포함하여, 상기 공기 가열기에 의해 가열된 공기가 상기 오존필터를 통과함으로써 상기 오존필터가 재생되는 공기청정기.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 케이스는 공기를 정화하는 정화구역과, 공기를 통과시키며 상기 오존필터를 재생하는 재생구역으로 구획되고,
    상기 오존필터는 상기 케이스의 상기 내부에서 상기 정화구역과 상기 재생구역의 사이에서 회전 가능하게 배치되며,
    상기 정화구역에 위치하는 상기 오존필터의 일 영역은 공기를 통과시키면서 공기 중의 수분을 흡수하며 공기 중의 오존을 흡착하고,
    상기 재생구역에 위치하는 상기 오존필터의 다른 영역은 공기를 통과시키면서 공기 중으로 오존을 배출함으로써 재생되는, 공기청정기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 오존필터를 회전시키는 속도를 제어하는 제어기를 더 포함하는, 공기청정기.
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