KR102359553B1 - 창문형 공기정화 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 창틀에 장착되고 내부에 공간을 갖는 프레임과, 프레임의 실외에 배치되는 전면판에 형성된 공기 유입구에 장착되어 공기를 정화하는 필터유닛과, 상기 프레임의 실내에 배치되는 후면판에 형성된 공기 공급구에 설치되어 공기를 강제 송풍하는 송풍유닛과, 상기 프레임의 후면판에 형성된 개구부에 장착되어 상기 개구부를 개방하면 자연 환기모드가 되고 개구부를 밀폐하면 강제 송풍모드가 되는 도어로 구성되어, 야간에는 자연 환기모드를 수행하고, 주간에는 강제 송풍모드를 수행하여 야간에는 소음이 없어 조용한 상태를 유지할 수 있고, 낮에는 공기 정화 성능을 좋게 할 수 있다.

Description

창문형 공기정화 시스템{WINDOW TYPE AIR CLEANING SYSTEM}
본 발명은 창틀에 설치되어 실외공기를 직접 정화하여 실내로 유입시킬 수 있어 환기와 공기정화를 동시에 수행하는 창문형 공기정화시스템에 관한 것이다.
일반적으로 환기장치는 실외공기를 실내로 유입시키고 실내공기를 실외로 배출시켜 실내공기를 쾌적한 상태를 유지하는 장치이다.
최근 환경오염에 따른 대기 오염이 심각해지고 황사나 미세먼지의 발생이 증가하면서 실외공기와 실내공기를 순환시키는 단순 환기만으로는 실내공기를 깨끗하게 유지할 수 없는 실정이다.
따라서, 실내에 설치되어 실내공기를 정화시키는 공기정화장치가 증가하고 있다. 하지만, 실내에 설치되는 공기정화장치는 이미 오염된 실내공기를 정화시키기 때문에 실내환경을 항상 쾌적한 상태로 유지하기 어려운 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하고자 실외공기를 직접 정화한 후 실내로 공급하여 환기와 공기정화 역할을 동시에 수행하는 창문형 공기정화 시스템이 개발되고 있다.
종래의 창문용 미세먼지 차단필터는 대한민국 공개특허공보 10-2016-0104130(2016년 09월 05일)에 개시된 바와 같이, 창문틀에 설치되는 프레임과, 프레임 내부에 설치되어 실외공기를 정화하는 방진필터시트로 구성되고, 방진필터시트는 부직포 또는 면재질의 섬유질 시트이고, 미세먼지 및 황사의 유입을 차단하는 다공질 흡착재가 포함된다.
하지만, 종래의 창문용 미세먼지 차단필터는 공기가 자연통풍에 의해 통과할 수 있는 통기도를 가져야 된다. 이 경우 PM 2.5 이하의 미세 먼지를 필터링할 수 없어 정화 성능이 떨어지는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2016-0104130(2016년 09월 05일)
따라서, 본 발명의 목적은 창틀에 설치되어 실외공기를 직접 정화하여 실내로 공급하여 환기와 공기정화를 동시에 수행하고, 나노 섬유 웹을 필터로 사용하여 입자가 작은 미세 먼지의 필터링 성능을 향상시킬 수 있어 공기정화 성능을 향상시킬 수 있는 창문형 공기정화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자연 환기모드와 강제 송풍모드 두가지 모드를 구비하여 야간에는 자연 환기모드를 수행하여 소음 발생을 방지하고, 낮에는 강제 송풍모드를 수행하여 통기량을 증가시킬 수 있는 창문형 공기정화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 창틀에 장착되고 내부에 공간을 갖는 프레임과, 프레임의 실외에 배치되는 전면판에 형성된 공기 유입구에 장착되어 공기를 정화하는 필터유닛과, 상기 프레임의 실내에 배치되는 후면판에 형성된 공기 공급구에 설치되어 공기를 강제 송풍하는 송풍유닛과, 상기 프레임의 후면판에 형성된 개구부에 장착되어 상기 개구부를 개방하면 자연 환기모드가 되고 개구부를 밀폐하면 강제 송풍모드가 되는 도어를 포함한다.
상기 공기 유입구는 상기 프레임의 전면판 중앙에 관통되게 형성되고, 상기 공기 공급구는 상기 프레임의 후면판 모서리에 형성되며, 상기 후면판에 형성되는 개구부는 상기 공기 유입구와 마주보게 형성될 수 있다.
상기 프레임 내부에는 상기 후면판의 공기 공급구와 개구부 사이를 구획하는 구획판이 장착되고, 구획판에는 공기가 통과하는 통로가 형성될 수 있다.
상기 필터유닛은 전기 방사방법에 의해 형성되는 다수의 기공을 갖는 필터부재와, 상기 다공성 나노 웹의 가장자리에 장착되어 필터부재를 지지하는 지지부재를 포함할 수 있다.
상기 필터부재는 전기 방사 가능한 고분자 물질과 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 상기 방사용액을 전기 방사에 의해 방사하여 나노 섬유를 만들고, 상기 나노 섬유가 축적되어 미세 기공을 갖는 다공성 나노 웹으로 형성될 수 있다.
상기 나노 섬유의 직경은 0.5~3㎛ 범위이고, 평균 기공의 크기는 0.2~10㎛ 으로 형성될 수 있다.
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상기 다공성 나노 웹의 두께는 1~5㎛이고, 공기투과도는 10~20 CFM으로 형성될 수 있다.
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상기한 바와 같이, 본 발명에서는 공기정화 시스템이 창틀에 설치되어 실외공기를 직접 정화하여 실내로 공급하여 환기와 공기정화를 동시에 수행하고, 나노 섬유 웹을 필터로 사용하여 입자가 작은 미세 먼지의 필터링 성능을 향상시킬 수 있어 공기정화 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 자연 환기모드와 강제 송풍모드 두가지 모드를 구비하여 야간에는 자연 환기모드를 수행하여 소음 발생을 방지하고, 낮에는 강제 송풍모드를 수행하여 통기량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 공기정화 시스템의 전면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 공기정화 시스템의 후면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 공기정화 시스템의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 공기정화 시스템의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 공기정화 시스템의 도어가 닫힌 상태를 나타낸 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 나노 웹의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 나노 웹의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 필터부재의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 필터부재의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 공기정화 시스템은 창틀에 장착되고 내부에 공간을 갖는 프레임(10)과, 프레임(10)의 실외로 노출되는 전면판(12)에 장착되어 공기를 정화하는 필터유닛(34)과, 프레임(10)의 실내에 위치되는 후면판(14)에 설치되어 공기를 강제 송풍하는 송풍유닛(36)을 포함한다.
프레임(10)은 실외에 위치되고 실외공기가 유입되는 공기 유입구(20)가 형성되는 전면판(12)과, 실내에 위치되고 공기를 실내로 공급하는 공기 공급구(22)가 형성되는 후면판(14)과, 전면판(12)과 후면판(14) 사이에 형성되어 공기가 통과하는 공간부(18)를 포함하고, 그 외면에는 창틀이나 환기구에 장착되는 레일부(16)가 형성된다.
공기 유입구(20)는 공기 유입량을 증가시킬 수 있도록 전면판(12)에 비교적 면적이 넓게 형성되고, 필터유닛(34) 역시 공기 유입구(12)을 덮을 수 있는 사이즈로 형성되어 공기 유입량을 증가시킨다.
공기 공급구(22)는 후면판(14)의 4 모서리 부분에 형성되는 4개의 공기 공급구로 구성되고, 각각의 공기 공급구에는 송풍유닛(36)이 장착되어 공기 공급구(22)로 공기를 강제 송풍시킨다.
후면판(14)에는 필터유닛(34)을 통과한 공기가 자연 환기에 의해 실내로 공급되도록 하는 개구부(24)가 형성되고, 개구부(24)에는 도어(26)가 장착되어 개구부(24)를 개폐한다. 즉, 강제 송풍방식을 사용할 경우에는 도어(26)가 닫힌 상태로 되고 송풍유닛(36)이 작동되어 필터유닛(34)을 통과한 공기가 공기 공급구(22)를 통해 실내로 강제 송풍되도록 하고, 자연 환기방식을 사용할 경우에는 송풍유닛(36)을 정지하고 도어(26)를 개방하여 필터유닛(34)을 통과한 공기가 개구부(24)를 통해 실내로 자연 환기에 의해 공급되도록 한다.
그리고 도어(26)를 개방한 상태로 송풍유닛(36)을 작동시키면 강제 송풍되는 공기가 공기 공급구(22)로 공급됨과 아울러 자연 환기 방식으로 개구부(24)를 통해 공기가 공급될 수 있다.
프레임(10)의 내부에는 개구부(24)가 형성되는 부분과 공기 공급구(22)가 형성되는 부분을 구획하고, 공기가 통과하는 통로(25)가 복수로 형성되는 구획판(27)이 장착될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 공기정화 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, 도어(26)를 개방하면 자연 환기모드가 되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 도어(26)를 닫으면 강제 송풍모드가 되어, 야간에 송풍유닛(36)을 정지하고 자연 환기방식으로 공기를 송풍하여 송풍유닛(36)의 작동시 발생되는 소음에 의한 불괘감을 초래하는 것을 방지하고, 낮에는 강제 송풍방식으로 송풍유닛(36)을 작동시켜 공기 공급량을 증가시킨다.
송풍유닛(36)은 측방향으로 공기가 흡입되고 전방으로 공기를 토출시키는 블로워가 사용될 수 있다. 이러한 송풍유닛은 4개의 공기 공급구에 각각 배치되는 4개의 송풍유닛으로 구성될 수 있다.
필터유닛(34)은 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 기공을 갖는 필터부재(52)와, 필터부재(52)의 가장자리에 장착되어 필터부재(52)를 지지하는 지지부재(50)를 포함한다.
필터부재(52)는 주름진 형태로 형성되어 공기와의 접촉면적을 넓게 하여 공기 정화성능을 향상시키고, 지지부재(50)는 필터부재(52)의 가장자리에 삽입되어 필터부재(52)를 지지한다.
필터부재(52)는 도 7에 도시된 바와 같은 다공성 나노 웹(53)으로 형성되고, 다공성 나노 웹(53)은 전기 방사 가능한 고분자 물질과 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 이 방사용액을 전기 방사 방법에 의해 방사하여 나노섬유(54)를 제조하고, 나노섬유(54)가 축적되어 미세 기공(56)을 갖도록 형성된다.
본 발명에서 사용되는 고분자물질은 전기방사가 가능한 것으로 예를 들면, 합성 및 천연 고분자가 사용될 수 있으며, 이러한 고분자들을 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
고분자물질 중에서 본 발명의 필터재료로 특히 바람직한 것은 폴리아크릴로 나이트릴(PAN), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리에스테르 설폰(PES: Polyester Sulfone), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐 클로라이드(PVC, Poly Vinychloride), 폴리카보네이트 (PC, Poly carbonate), 폴리우레탄 (PU, polyurethane) 등을 단독으로 사용하거나, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)와 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 혼합하거나, PVdF와 PES, PVdF와 열가소성 폴리우레탄(TPU: Thermoplastic Polyurethane), PVC, PC등을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 적용되는 방사 방법으로는 노즐이 장착된 상향타입, 하향타입 및 노즐이 없이 방사 가능한 Nozzleless 타입이 사용 가능하며, 전기분사나 원심전기방사, 플래쉬 전기방사, 펄스전기방사 및 버블전기방사 방법 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
다공성 나노 웹(53)은 전기 방사방법으로 제조되므로 고분자 물질의 방사량에 따라 두께가 결정된다. 따라서, 다공성 나노 웹(53)의 두께를 원하는 두께로 만들기가 쉬운 장점이 있다.
따라서, 다공성 나노 웹(53)의 두께에 따라 기공수 및 기공의 평균 사이즈가 결정되므로 공기정화 시스템의 나노 사이즈의 미세 먼지를 필터링하기 적합한 기공 평균 사이즈를 제조할 수 있다.
나노 섬유(54)의 직경은 0.5~3㎛ 범위이고, 평균 기공의 크기는 0.2~10㎛ 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 본 실시예에 따른 필터유닛(34)은 외부로 노출된 상태로 설치되기 때문에 기본적으로 다공성 나노 웹(53)은 빗물이 통과할 수 없는 기공 사이즈를 갖는다. 그리고 다공성 나노 웹(53)의 표면에는 발수 코팅층이 형성되어 빗물이 다공성 나노 웹 내부로 침투하는 것을 방지한다.
다공성 나노 웹(53)은 도 8에 도시된 바와 같이, 외부로 노출된 상태이기 때문에 다공성 나노 웹(53) 표면에 스크래치 등이 발생되는 것을 방지하기 위해 강도 보강층(58)이 적층될 수 있다.
강도 보강층(58)은 안료, 바인더 및 용매를 일정 비율로 혼합되고 다공성 나노 웹(52)의 표면에 도포된다. 강도 보강층(58)에 사용되는 안료는 검정 또는 컬러 색상의 안료를 사용하게 되는데, 안료의 사용량, 종류에 따라 다양한 색상, 톤을 구현할 수 있다.
강도 보강층(58)의 도포 방법은 그라비아 인쇄, 코팅 등을 사용할 수 있고, 다공성 나노 웹(52)를 만드는 방법과 마찬가지로 전기 방사에 의해 만드는 것도 가능하다.
이러한 강도 보강층(58)에는 다공성 나노 웹(52)의 강도를 강화시키는 바인더가 포함되어 다공성 나노 웹(52)의 표면 강도를 강화시켜 내스크래치성을 갖게 된다.
즉, 다공성 나노 웹(52)은 전기 방사방법에 의해 제조되어 나노섬유(54)가 축적된 형태이므로 나노섬유 사이에 기공(56)이 형성되고, 강도 보강층(58)이 나노섬유(54)가 서로 만나는 지점에 도포되어 다공성 나노 웹(53)의 강도를 강화시키게 된다. 따라서, 외부의 충격이나 소리의 압력에 다공성 나노 웹(53)이 변형되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
제2실시예에 따른 필터부재는 도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재(92)와, 다공성 기재(92)에 적층되고 전기 방사방법에 의해 형성되는 다수의 기공을 갖는 다공성 나노 웹(nano web)(94)을 포함한다.
다공성 나노 웹(94)은 일 실시예에서 설명한 다공성 나노 웹(53)과 동일하다.
다공성 기재(92)는 써멀본드 부직포, 스펀본드 부직포, 케미칼본드 부직포, 에어레이드 부직포 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 다공성 기재는 부직포 이외에도 기공을 가지는 직물지, 스티로폼, 종이, 메쉬 등이 사용될 수 있다.
다공성 기재와 다공성 나노 웹은 열에 의해 융착될 수 있고, 다공성 기재의 가장자리에 양면 접착 테이프를 형성하여 상호 접착될 수 있다.
이때, 다공성 나노 웹(94)의 두께는 1~5㎛이고, 공기투과도는 10~20 CFM이다.
다공성 기재(92)와 다공성 나노 웹(94)이 적층된 경우 다공성 기재의 두께에 따라 전체 두께가 달라질 수 있다.
제3실시예에 따른 필터부재는 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재(92)와, 다공성 기재(92)의 일면에 적층되고 전기 방사방법에 의해 형성되는 다수의 기공을 갖는 제1다공성 나노 웹(95)과, 다공성 기재의 타면에 적층되고 전기 방사방법에 의해 형성되는 제2다공성 나노 웹(96)을 포함한다.
제3실시예에 따른 필터부재는 다공성 기재(92)의 양면에 각각 다공성 나노 웹이 적층되어 공기투과도는 저하되지만 필터링 성능을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 제3실시예에 따른 필터부재의 공기투과도는 7~20 CFM이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10: 프레임 12: 전면판
14: 후면판 16: 레일부
20: 공기 유입구 22: 공기 공급구
24: 개구부 26: 도어
34: 필터유닛 36: 송풍유닛

Claims (14)

  1. 실외공기가 유입되도록 공기 유입구가 형성되고 실외로 노출되는 전면판, 공기를 실내로 공급하는 공기 공급구가 형성되고 실내에 위치하는 후면판, 상기 전면판과 후면판 사이에 형성되어 공기의 통로 역할을 하는 공간부를 구비하는 프레임;
    상기 공기 유입구를 덮을 수 있는 사이즈로 상기 전면판에 장착되는 필터유닛; 및
    상기 공기 공급구에 설치되어 공기를 강제 송풍하는 송풍유닛; 을 포함하는 창문형 공기정화 시스템으로서,
    상기 공기 유입구는 공기 유입량 증가를 위해 상기 전면판의 중앙을 관통하는 대면적으로 형성되고,
    상기 후면판에는 상기 필터유닛을 통과한 공기가 자연 환기에 의해 실내로 공급되도록 하는 상기 공기 유입구와 마주보고 상기 공기 유입구와 동일한 사이즈의 대면적으로 형성되는 개구부가 구비되고, 상기 개구부에는 개구부를 개폐하기 위한 도어가 장착되고,
    상기 공기 공급구는 4개로 구성되어 상기 후면판의 4 모서리에 각각 형성되고, 상기 송풍유닛은 상기 4개의 공기 공급구 각각에 장착되며,
    상기 프레임의 내부에는 상기 후면판의 개구부에 배치되어 상기 개구부와 공기 공급구를 구획하고, 상기 필터유닛을 통과한 공기를 상기 후면판의 공기 공급구로 유도하기 위한 통로가 복수로 형성되는 구획판이 구비되는 창문형 공기정화 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터유닛은 필터부재와, 상기 필터부재의 가장자리에 장착되어 필터부재를 지지하는 지지부재를 포함하고,
    상기 필터부재는 전기방사 가능한 고분자 물질과 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 상기 방사용액의 전기방사에 의해 얻어진 나노섬유가 축적되어 미세 기공을 갖는 다공성 나노 웹으로 형성되는 창문형 공기정화 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 나노 섬유의 직경은 0.5~3㎛ 범위이고, 평균 기공의 크기는 0.2~10㎛ 이고, 상기 다공성 나노 웹의 두께는 1~5㎛이고, 공기투과도는 10~20 CFM인 창문형 공기정화 시스템



  6. 삭제
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