KR102333795B1 - 세척이 가능한 헤파 필터 - Google Patents

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Abstract

세척과 살균이 가능한 헤파 필터가 개시된다. 상기 헤파 필터는, 지지대, 및 일단이 지지대에 매립되어 외부와 연통하는 유출구가 형성되고, 타단이 막힌 독립된 다수의 필터 튜브로 구성되며, 필터 튜브의 측면에 다수의 유입구가 형성된다.

Description

세척이 가능한 헤파 필터{Washable HEPA filter}
본 발명은 헤파 필터에 관한 것으로, 특히 세척과 살균이 가능한 헤파 필터에 관련한다.
헤파(HEPA, High Efficiency Particulate Air) 필터는 강한 흡착력을 가진 필터로서, 공기에 함유되어 있는 집먼지, 알레르겐, 진드기, 바이러스 같은 유해물질과 미립자 크기의 오염먼지를 제거할 수 있다.
따라서, 가정용 공기청정기에 헤파 필터가 많이 사용되고 있으며, 예를 들어, 국내 등록특허 제1205293호, 공개특허 2020-242 등에 개시되어 있다.
종래 공기청정기의 헤파 필터를 보면, 플라스틱 재질로 성형된 케이스와, 케이스 내부에 끼워져 PM 2.5의 미세먼지나 곰팡이 등을 제거하도록 부직포 형태로 가공된 필터부로 이루어진다.
그런데, 종래 헤파 필터의 경우, 필터 표면에 쌓인 미세먼지에 의해 공기가 유입되는 구멍이 막히거나, 필터 표면에 잔류하는 곰팡이 등이 생장을 계속해 장시간 사용시 냄새를 유발하는 등 공기정화 성능을 저하시키는 2차 오염의 원인으로 작용하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위해 헤파 필터를 세척하는 것을 고려할 수 있지만, 필터부를 구성하는 부직포와 같이 재료 특성상 세척할 경우 필터의 재사용이 곤란하기 때문에 헤파 필터 자체를 교체하는 수밖에 없다.
특히, 정전 방식의 헤파 필터의 경우, 미세먼지가 쌓이거나 필터부에 함유된 습도가 증가하는 경우 정전 성능이 저하하여 필터링 효율이 떨어진다.
따라서, 본 발명의 목적은 세척이 가능한 헤파 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 세척과 살균이 쉽고 편리한 헤파 필터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 외부공기에 함유되어 있는 집먼지, 알레르겐, 또는 진드기를 포함하는 유해물질과 미세먼지를 제거하는 헤파 필터로서, 지지대; 및 일단이 상기 지지대에 매립되어 외부와 연통하는 유출구가 형성되고, 타단이 막힌 독립된 다수의 필터 튜브로 구성되며, 상기 필터 튜브의 측면에 다수의 유입구가 형성되고, 상기 외부공기는 상기 유입구로부터 상기 유출구로 강제 배출되어 상기 외부공기가 필터링되고, 상기 필터 튜브는 세척액에 의해 세척되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터가 제공된다.
바람직하게, 상기 지지대는 경화성 폴리우레탄(PU)으로 구성되고, 상기 필터 튜브는 소수성 폴리에틸렌(PE)으로 구성되며, 더욱 바람직하게 상기 필터 튜브는 다공성 발포체로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기의 헤파 필터; 내부에 수용공간이 형성되어 사익 수용공간에 상기 헤파 필터가 장착되는 하우징; 상기 하우징의 측면을 감싸 설치되는 프리 필터; 및 상기 지지대의 상부에 설치되는 흡입 팬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 하우징의 바닥을 개방하여 세척액이 담긴 세척조가 결합하며, 상기 세척조는, 상기 필터 튜브의 유입구가 상기 세척액에 모두 잠기도록 상승하거나 상기 세척액으로부터 노출되도록 하강한다.
바람직하게, 상기 하우징의 상부 가장자리에 다수의 분사노즐이 설치되며, 상기 분사노즐로부터 상기 필터 튜브의 유출구 위에 세척액을 분사하면서 상기 흡입 팬을 역회전하여 상기 세척액이 상기 필터 튜브의 유입구를 통하여 배출되도록 하여 상기 필터 튜브를 세척한다.
본 발명에 의하면, 헤파 필터 표면의 다공에 쌓이는 미세 먼지를 세척액을 이용하여 세척할 수 있기 때문에 공기 정화 성능을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 헤파 필터의 표면에 배출되지 못하고 남아있는 곰팡이 등이 생장하여 장시간 사용시 냄새를 유발하는 문제를 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 헤파 필터를 주기적으로 교체할 필요가 없기 때문에 운영비용이 저감된다.
또한, 필터 튜브를 담그는 세척조를 하우징과 결합하거나 세척액 분사노즐을 하우징에 설치함으로써 쉽고 편리하게 헤파 필터를 세척할 수 있다.
도 1(a)은 본 발명의 실시 예에 따른 헤파 필터를 보여주고, 도 1(b)은 헤파 필터의 동작 원리를 보여준다.
도 2는 도 1의 헤파 필터를 적용한 필터 장치의 일 예를 보여준다.
도 3(a) 내지 3(c)은 필터 장치의 헤파 필터를 세척하는 방법의 일 예를 보여준다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1(a)은 본 발명의 실시 예에 따른 헤파 필터를 보여주고, 도 1(b)은 헤파 필터의 동작 원리를 보여준다.
헤파 필터(100)는, 지지대(110), 일단이 지지대(110)에 고정되고 타단이 막힌 다수의 필터 튜브(120)로 구성된다.
지지대(110)는, 가령 경화성 폴리우레탄(PU)으로 구성될 수 있고, 이 실시 예와 같은 사각형상이나 원형 등과 같은 다른 형상으로 형성될 수 있으며, 두께는 적절하게 설계될 수 있다.
필터 튜브(120)는, 가령 소수성 폴리에틸렌(PE)으로 구성될 수 있고, 바람직하게 다공성 발포체로 이루어질 수 있다.
도 1(a)를 보면, 다수의 독립된 필터 튜브(120)가 지지대(110)에 고정되어 매달린 형상을 구비하는데, 필터 튜브(120)의 일단에 유출구(121)가 형성되어 외부와 연통한다.
외관상으로 볼 때, 지지대(110)에 다수의 관통구멍이 형성되고, 이 관통구멍에 필터 튜브(120)가 연결되는 구조로 보이지만, 후술하는 것처럼, 제조과정을 고려하면 필터 튜브(120)의 일단이 지지대(110)에 매립되어 고정되는 구조를 갖는다.
도 1(b)를 보면, 필터 튜브(120)는 일단에 유출구(121)가 형성되고 타단이 막힌 형상으로, 측면에 다수의 유입구(122)가 형성된다.
따라서, 흡입 팬(도 2의 150)에 의해, 도 1(b)에 화살표로 나타낸 것처럼, 다수의 유입구(122)를 통하여 공기가 유입되는 유출구(121)를 통하여 배출되며, 유입구(122)의 직경을 조정함으로써 유입되는 공기에 포함된 미세 먼지나 부유 미생물을 효율적으로 제거할 수 있다.
필터 튜브(120)는, 가령 0.6㎜ 내지 0.8㎜ 정도의 내경을 구비할 수 있고, 유입구(122)의 직경은 대략 0.05㎛ 내지 5㎛ 범위 내에서 용도에 따라 적절하게 설계될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
특히, 필터 튜브(120)를 발포체로 구성함으로써 발포과정에서 연신속도를 조정하여 유입구(122)의 사이즈를 적절하게 조절할 수 있다.
헤파 필터를 제조하는 방법을 보면, 사각 용기 내에 액상의 경화성 폴리머 수지를 채우고, 다수의 필터 튜브(120)의 타단을 지그로 잡은 상태에서 일단을 폴리머 수지에 담근 다음 폴리머 수지를 경화한다.
액상의 폴리머 수지는 필터 튜브(120)의 일단으로부터 일정 높이로 침투하며, 폴리머 수지가 경화된 다음 해당 높이 위에서 폴리머 수지를 절단하면, 일정한 두께의 지지대(110)가 형성되면서 필터 튜브(120)의 일단에 유출구(121)가 형성된다.
또한, 필터 튜브(120)의 타단은, 가령 열 융착 등에 의해 막히도록 하여 일단으로 공기가 배출되도록 한다.
이 실시 예와 달리, 지지대(110)를 플라스틱으로 사출 성형하되 정해진 비율의 다수의 관통구멍을 형성한 후 접착제를 개재하여 필터 튜브(120)를 관통구멍에 꽂아 고정할 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 지지대(110)의 형상을 다양하게 변형할 수 있다는 이점이 있고, 장착되는 지지대(110)의 표면적 대비 필터 튜브(120)의 개수 비율을 조정하기 쉽다.
도 2는 헤파 필터를 적용한 필터 장치의 일 예를 보여준다.
필터 장치는, 헤파 필터(100), 내부에 수용공간이 형성되어 헤파 필터(100)가 장착되는 하우징(130), 하우징(130)의 측면의 일부를 감싸 설치되는 프리 필터(140), 및 지지대(110)의 상부에 설치되는 흡입 팬(150)으로 구성되며, 하우징(130)의 바닥에는 커버(131)가 분리 가능하게 결합할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 흡입 팬(150)이 작동하여 음(-)압이 형성되면, 외부의 공기는 프리 필터(140)를 통하여 유입되는데, 유입되는 과정에서 비교적 사이즈가 큰 먼지가 1차 필터링된다.
1차 필터링된 공기는 필터 튜브(120)의 유입구(122)를 통하여 필터 튜브(120)의 내부로 유입된 후 유출구(121)를 통하여 외부로 배출되는데, 이 과정에서 공기에 포함된 미세 먼지나 부유 미생물이 필터 튜브(120)의 유입구(122)에 걸려 필터링된다.
도 3(a) 내지 3(c)은 필터 장치의 헤파 필터를 세척하는 방법의 일 예를 보여준다.
도 3(a)을 보면, 필터 장치는 세척액(210)이 채워진 세척조(200)를 구비한다.
세척조(200)의 크기는 하우징(130)의 바닥으로부터 내부의 수용공간으로 끼워질 수 있는 정도의 크기이며, 세척액(210)은 필터 튜브(120)의 유입구(122)가 모두 잠길 정도의 양으로 채워지면 된다.
일 예로, 세척조(200)는 하우징(130)과 결합되고, 상하로 이동할 수 있는 동력 구조를 가질 수 있다.
다시 말해, 하우징(130)의 바닥을 개방하여 세척조(200)가 결합하되 세척조(200)가 모터와 이송 스크류에 의해 승강할 수 있도록 구성하여 세척시 세척조(200)가 상승하고 세척이 완료되면 세척조(200)가 하강하도록 할 수 있다.
도 3(b)을 보면, 세척조(200)가 상승하여 하우징(130)의 내부 수용공간에 끼워지고, 필터 튜브(120)는 모구 세척조(200)의 세척액(210)에 잠기게 된다.
여기서, 세척액(210)은 살균 온도인 60℃ 내지 80℃의 온도를 구비할 수 있고, 항균제 또는 살균제가 포함될 수 있다. 또한, 방향 기능의 방향제가 첨가될 수 있다.
필터 튜브(120)가 세척조(200)의 세척액(210)에 일정 시간 감긴 상태를 유지하는 과정에서, 필터 튜브(120)의 유입구(122)에 잔류하는 미세 먼지는 세척액(210)에 용해되어 유입구(122)로부터 떨어져 나가고 미생물은 살균된다.
도 3(c)을 보면, 세척조(200)를 하강시켜 필터 튜브(120)가 세척조(200)의 세척액(210)으로부터 모두 노출되도록 한다.
이 상태에서, 흡입 팬(150)을 역회전시키면 외부의 공기가 필터 튜브(120)의 유출구(121)를 통하여 유입되고 필터 튜브(120)의 내부로부터 유입구(122)를 통하여 강제 배출된다.
그 결과, 필터 튜브(120)의 내부에 잔류하는 세척액은 강제 배출되는 공기에 의해 유입구(122)를 통하여 배출되어 세척조(200)로 낙하하며, 이 과정에서 세척액에 함유된 미세 먼지도 함께 제거된다.
또한, 필터 튜브(120) 내부의 세척액이 모두 배출되면, 이후에는 유입되는 외부 공기에 의해 필터 튜브(120)의 내부가 건조된다.
이 실시 예에서는 세척조를 이용하여 필터 튜브(120)를 세척하는 것을 예로 들었지만, 하우징(130)의 상부 가장자리에 설치한 다수의 노즐을 통하여 필터 튜브(120)의 유출구(121) 위에 세척액을 분사하면서 흡입 팬(150)을 역회전하여 세척액이 필터 튜브(120)의 유입구(122)를 통하여 배출되도록 함으로써 동일한 세척 효과를 얻을 수 있다.
물론, 이 경우, 드레인을 구비한 집수조가 하우징(130)의 하부에 결합될 수 있다.
이상에서 설명한 것처럼, 헤파 필터 표면의 다공에 쌓이는 미세 먼지를 세척액을 이용하여 세척할 수 있기 때문에 공기 정화 성능을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 헤파 필터의 표면에 배출되지 못하고 남아있는 미생물이 생장하여 장시간 사용시 냄새를 유발하는 문제를 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 헤파 필터를 주기적으로 교체할 필요가 없기 때문에 운영비용이 저감된다.
또한, 세척조를 하우징과 결합하는 구조를 구비함으로써 쉽고 편리하게 헤파 필터를 세척할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 해석되어야 한다.
100: 헤파 필터
110: 지지대
120: 필터 튜브
121: 유출구
122: 유입구

Claims (6)

  1. 외부공기에 함유되어 있는 집먼지, 알레르겐, 또는 진드기를 포함하는 유해물질과 미세먼지를 제거하는 헤파 필터로서,
    지지대; 및
    일단이 상기 지지대에 매립되어 외부와 연통하는 유출구가 형성되고, 타단이 막힌 독립된 다수의 필터 튜브로 구성되며,
    상기 필터 튜브의 측면에 다수의 유입구가 형성되고,
    상기 외부공기는 상기 유입구로부터 상기 유출구로 강제 배출되어 상기 외부공기가 필터링되고,
    상기 필터 튜브는 세척액에 의해 세척되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터.
  2. 청구항 1에서,
    상기 지지대는 경화성 폴리우레탄(PU)으로 구성되고, 상기 필터 튜브는 소수성 폴리에틸렌(PE)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터.
  3. 청구항 2에서,
    상기 필터 튜브는 다공성 발포체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 헤파 필터.
  4. 청구항 1의 헤파 필터;
    내부에 수용공간이 형성되어 사익 수용공간에 상기 헤파 필터가 장착되는 하우징;
    상기 하우징의 측면을 감싸 설치되는 프리 필터; 및
    상기 지지대의 상부에 설치되는 흡입 팬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 장치.
  5. 청구항 4에서,
    상기 하우징의 바닥을 개방하여 세척액이 담긴 세척조가 결합하며,
    상기 세척조는, 상기 필터 튜브의 유입구가 상기 세척액에 모두 잠기도록 상승하거나 상기 세척액으로부터 노출되도록 하강하는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 장치.
  6. 청구항 4에서,
    상기 하우징의 상부 가장자리에 다수의 분사노즐이 설치되며,
    상기 분사노즐로부터 상기 필터 튜브의 유출구 위에 세척액을 분사하면서 상기 흡입 팬을 역회전하여 상기 세척액이 상기 필터 튜브의 유입구를 통하여 배출되도록 하여 상기 필터 튜브를 세척하는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 장치.
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