KR102409911B1 - 전기 필터 구조 - Google Patents

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KR102409911B1
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자넷 마키파
베사 마키파
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오와이 리파 에어 엘티디
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Abstract

이 공개는 공기 덕트 또는 환기 채널에 위치되는 정기 필터 구조(2)를 개시하며, 전기 필터 구조(2)는 필터 구성요소(15) 이전 위치에서 공기 흐름의 경로에서 필터 구조(2)에 배치되고 입자를 제1 전위로 여과하는 충전 유닛(10)과, 충전 된 입자의 전위와 다른 제2 전위에 연결되며 공기 흐름의 방향과 실질적으로 평행하게 설정되는 전기 전도성 전극(14, 31)과, 공기 흐름의 경로에서 충전 유닛(10) 다음에 위치되는 백 형상 필터 구성요소(15)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 각각의 백 형상 필터 구성요소(15)는 적어도 하나의 지정된 UV-광원(6) 및 TiO2와 같은 광촉매 재료의 구성요소(14, 31)를 갖는다.

Description

전기 필터 구조
본 발명은 청구항 1의 전문(preamble)에 따르는 가스와 입자 필터를 포함하는 전기 필터 구조에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안 공기 불순물과 그로 인한 건강 위험에 대한 인식이 상당히 증가하였다. 연구에 따르면 가스 및 미립자 불순물은 질병과 건강 위험을 분명히 증가시키는 환경 노출제(environmental exposure agents)다. 대도시에는 그 문제가 심각한데, 교통 및 에너지 생산으로 인한 배출이 대기를 오염시킨다. 건강상의 위험 외에도 실외 공기 중의 불순물은 재료의 부식 및 산화에 영향을 준 다.
들어오는 공기를 여과함으로써 건물 및 차량의 외부에서 실내 공기로 이동하는 불순물을 감소시키려는 시도가 이루어지고 있다. 오늘날 주거, 사무실 및 상업용 건물의 대체 공기는 주로 입자 필터만 사용하여 청소한다; 가스는 주로 특수한 경우(예 : 클린룸, 전기 및 전자룸)에서만 여과된다.
입자 필터의 분리 능력은 입자의 크기에 따라 크게 다르다. 섬유 필터는 예를 들어 꽃가루와 같이 입자가 5 μm 이상이면 입자를 잘 분리한다. 그러나, 교통 및 에너지 생산으로 인한 대부분의 배출물은 작은 입자(입자 크기 1 μm 미만)로 필터링하기가 훨씬 더 어렵다.
작은 입자를 여과하는 효과적인 방법 중 하나는 도 1에 도시된 전기 집진기 (electrostatic precipitator)이며, 그 작용은 전기적으로 충전된 입자(electrically charged particle) 및 입자에 전기장에 의해 가해지는 힘에 기초한다. 공조 적용에 사용되는 종래의 2 단계 전기 집진기에서, 공기 흐름(airflow) 및 그 내부의 입자는 먼저 충전기 섹션(1, charger section)을 통해 유도되며, 여기에서 전기적으로 충전된다. 도면은 코로나 와이어(4) 와 이온 경로(3)를 보여준다. 도 1을 참조하면, 그 후 공기 흐름은 교류 수집기 (9, alternating collector) 및 고전압 전극(15)으로 형성된 수집기 섹션(2, colletor section)으로 이동한다. 이 도면은 필터로부터 양으로 충전된 입자(5)의 경로를 도시한다. 코로나 전압 값은 일반적으로 + 8kV이고 컬렉터 플레이트 값은 + 4kV이다. 플레이트들 사이의 거리는 일반적으로 5mm 정도이므로 보통 크기의 셀은 약 100개의 플레이트들을 포함한다. 전기 집진기로 인한 단점은 해결책의 복잡성과 그에 따라서 비용이 높다는 것이다. 동시에 컬렉터 플레이트들에 먼지가 쌓이면 스파크 오버(spark-overs)가 발생하여 건강에 해로운 오존이 생성되고 불쾌한 소리가 발생하며 필터링 효율이 일시적으로 약화된다.
도 2에 따르면, 전기 침전(electrostatic precipitation)이 또한 섬유 필터에 적용될 수 있다. 입자는 전기 집진기에서와 동일한 방식으로 충전되지만, 수집기 섹션(2)은 섬유 필터(7)로 형성되며, 그 위에 전력 전기장이 금속 메쉬(7)의 도움으로 배열된다. 이 해결책 역시 오존 생산 문제를 제거하지는 못한다. 금속 메쉬(7)는 필터링 특성이 없다.
최근에, 가스 및 입자를 여과하는 조합 필터가 시판되고 있다. 그런데, 조합 필터의 작은 입자 분리 효율은 매우 적당하다. 이들은 일반적으로 EN779 표준에서 미세 필터 부류 (F5-F9) 10μm> Dp > 0μm에 속하며, 이는 예를 들어 0,3-μm 입자의 절반 이하를 여과함을 의미한다. 필터가 가스를 충전하는 능력은 명목상의 공기 흐름과 관련하여 매우 적당하다. 미국 특허 제5,108,470호 (전기 공기 필터에 대한 냄새 및 가스 흡수 특성을 갖는 충전 구성요소)는 활성 탄소를 함유하는 편평한 전극이 2 개의 필터 구조 사이에 위치되는 필터를 개시하고 있다. 활성탄 전극은 전력 회로에 연결된다. 이 구조는 필터링 특성이 없는 금속 전극으로 둘러싸여 있다. 필터 구조는 흐름 방향과 직각을 이룬다.
출원 WO 98/22222 (전기 필터와 관련된 장치)는 2 개 이상의 활성탄 전극 사이에 섬유 필터를 배치하는 것을 개시하고 있다. 이 경우, 흐름의 방향은 전극과 평행하다.
평판 필터 해결책의 일반적인 문제점은 소량의 가스 여과 재료이다: 필터가 가스 불순물을 효과적으로 분리할 수 있으려면 필터 재료를 통과하는 통과 시간이 충분히 길어야 한다. 소량의 흡착 물질은 기체 불순물에 대해 설명된 해결책의 충전 용량이 여전히 낮다는 것을 의미한다. 이러한 이유로 필터의 수명이 짧다. 연속적인 여과 단계를 추가함으로써, 상기 언급된 대안으로서 가스 여과 능력이 증가될 수 있지만, 동시에 압력 강하가 증가할 것이다.
특허 US 5,549,735 (전기 섬유 필터)에 개시된 바와 같이 주름 구조(corrugated construction)를 사용함으로써 가스 필터의 용량을 증가시킬 수 있다. 이 특허는 충전기 섹션, 충전기 섹션과 동일한 극성을 갖는 고전압 전극 및 접지된 활성 탄소 전극이 있는 해결책을 개시하고 있다. 고전압은 금속 메쉬와 활성탄 전극 사이에 전기장을 형성하는 데 사용된다.
금속 메쉬에는 필터링 속성이 없다. 주름(corrugations)의 상단에 가까워지면 전극의 거리가 평평한 부분과 쉽게 다르기 때문에 균일한 전기장을 만들기가 어렵다. 구김살(creases)을 만들 때 주름(corrugations)의 위와 아래 부분을 밀봉해야 한다. 또한, 상부 및 하부는 여과에 참여하지 않기 때문에 부품은 공기에 불투과성이어야 한다.
깨끗한 유입 공기를 생성하려면 필터는 작은 입자뿐만 아니라 기체 불순물도 필터링 할 수 있어야 한다. 하나의 문제점은 필터에 대한 압력 강하이다: 현재의 해결책은 저압 강하와 동시에 효과적인 입자 및 가스 여과를 제공할 수 없다. 또한 효과적인 필터링을 구현하는데 비용이 많이 발생한다. 실제로 이는 추가 필터링으로 인한 압력 강하를 보상하기 위해 기존의 에어-컨디셔닝 기계에 더 강력하고 소음이 많은 팬이 필요하다는 것을 의미한다. 필터에 대한 압력 강하의 증가는 상응하는 팬 에너지 증가를 필요로 하며, 이에 따라 팬의 전력 소비를 증가시킨다.
WO0220162 및 US5403383은 다른 종래 기술의 전기 필터를 기술한다
EP 03712196은 가스 및 입자 모두를 여과하기 위한 백 형상 필터를 갖는 전기 필터 구조를 기술하고 있다.
도 3은 EP 03712196에 따른 해결책을 보여준다. 필터에서, 예를 들어 코로나 와이어(4)를 사용하여 생성된 코로나 방전을 이용하여 입자를 충전하는데 전기력이 이용되며, 컬렉터 유닛(2)에서 전기력에 의해 수집된다. 충전기 유닛(10) 및 컬렉터 유닛(2)에서는, 8-10kV 정도의 전압이 사용될 수 있다. 전기력의 도움으로, 작은 입자에 대해서도 높은 압력 강하 없이 효과적인 필터링을 달성할 수 있다.
이 해결책에서는, 전극(14, 15)은 활성탄, 또는 가스를 여과하는 물질을 함유하는 다른 재료로 제조되며, 이는 낮은 전기 전도성을 갖는다. 이 경우, 전기 전도성이 낮은 물질은 109-1015 옴 정도의 표면 저항을 갖는 물질을 의미한다.
전기적 필터링 효과를 충분한 수준으로 만들기 위해서는 전극(14, 15) 사이의 전압 전위차가 커야한다. 이것은 두 가지 방식으로 구현될 수 있지만, 실제로는 간단한 구성은 하나인데, 도 3에 따르면 전극(14)은 고전압에 연결되고 전극(15)은 접지된다. 이 전극은 또한 플로팅(floating) 상태일 수 있지만, 이는 필터링 효과를 약화시킬 수 있다.
또한, 광촉매 필터 구조가 공지되어 있다. 그러나 이러한 해결책에서는 높은 공기 속도의 자유 공기 흐름으로 인하여, 에너지 용량은 환기 시스템 내부의 살아있는 유기체의 DNA 구조를 파괴하기에 충분하지 않다. 대안적으로 이러한 배치가 공기 조화 장치 내부에 설치된다면 초기 투자 및 운영 비용이 모두 높다.
HVAC 산업에 사용되는 대부분의 UV 광선은 높은 에너지 소비와 높은 방사 효율을 갖는 수은 램프 유형(Mercury Lamp types; Hg, Hg-Fe 및 Hg-Ga)이다. 또한, 수은 램프는 환경에 매우 좋지 않다.
측정에 기반하면, 300mm 깊이의 포켓이 있는 백 필터는 아래와 같은 UVC 밀도를 갖는다:
1,000 μW/cm2 = 1,000 mW/cm2 또는 10W/m2
필터 백 포켓 내부에서 UV 광선에서 9 cm, 밀도는 650μW/cm2
필터 백 포켓 내부에서 UV 광선에서 18 cm, 밀도는 400μW/cm2
공기 조화기(Air Handling Units) 내부에 사용되는 필터는 일반적으로 깊이가 600mm이며, 여러 번 구부러지는 경우가 많으므로, 밀도는 여러 영역에 있을 것이며, 최소한 포켓의 바닥부분에서는 0μW/cm2 이다.
마찬가지로, 백 필터 포켓 내부의 내부 필터 표면에 UVA- 및/또는 UVB- 광 및 TiO2 또는 이와 유사한 촉매를 사용할 때, 방사선의 낮은 성취로 인하여 광촉매 반응에 필요한 에너지 용량이 도달될 수 없다.
US 2012207647 A1 JP 2016002545 A US 2013074690 A1
본 발명은 완전히 새로운 유형의 가스 및 입자 필터를 생성하는 것이다. 본 발명에 의해 상술한 종래 기술의 단점 중 적어도 일부가 제거될 수 있다.
본 발명은 백 형상 필터 구성요소를 사용하며, 가스의 유동 방향에 실질적으로 평행하게 위치된 전극에 자외선 광원이 장착되고 TiO2와 같은 광촉매 재료로 덮여 있다는 사실에 기초한다. 일부 바람직한 해결책에서는, 브러시 유사 구성요소가 충전 유닛에 사용된다.
또한, 본 발명은 광 촉매 반응이 공기가 광 촉매 물질과 접촉할 때만, 자외선의 에너지 양이 필요되는 경우에만 실현될 수 있다는 사실에 기초한다. 본 발명에서, 공기를 이온화하는 고전압 유닛과 반대 극성을 사용하여 공기는 TiO2 또는 다른 촉매 피복 전극과 접촉하게 된다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 입자 필터는 청구항 1의 특징부에 언급 된 것을 특징으로 한다.
본 발명으로 인하여 상당한 이점이 얻어진다.
본 발명으로 인하여, 공기 (또는 일부 다른 가스)는 기체 및 입자 불순물 모두 효과적으로 세정되고, 광촉매 반응으로 공기의 오염물이 분해될 수 있고 필터 백이 살균될 수 있다. 백과 같은 필터 및 길이방향 전극 및 광원을 사용하면 광촉매 효과를 최대로 연장할 수 있다. 이 구조는 또한 압력 강하가 낮은 해결책을 허용한다. 이러한 이유로 팬에서 변경을 하지 않고도 기존 환기 시스템에 필터를 설치할 수 있다. 또한, 필터 백은 백을 구부리지 않고 모든 방향으로 설치할 수 있다. 또한, 운영 비용이 저렴할 뿐 아니라 이 해결책은 경제적으로 구현할 수 있다.
HVAC 시스템 또는 공기 청정기 (예를 들어, 본 발명에서와 같은 이동 통신 장치)의 기존 팬에 연결된 경우, 여과 시스템은 기능을 모니터링하고 조정하는 센서와 함께 자동으로 사용될 수 있다. 팬에는 자동 속도 제어 기능이 장착되어 있어 필터의 먼지 적재로 인한 압력 강하 증가로 인한 전력 소비 증가에 따라서 팬을 가속화한다. 증가된 에너지 소비의 계산은 필터를 언제 교체해야 하는지 결정하는 데 사용될 수 있다. 이 계산은 또한 이온화를 위한 고전압 장치(들)에서 출력 전류를 증가시키는데와 전극에서 소비 가능한 필터의 전체 수명을 통해 충분한 여과 효율을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
공기 청정기 (예를 들어, 본 발명의 이동 통신 장치)에 CO2 센서가 장착된 경우, 이산화탄소 수준이 자동으로 팬 속도를 조절할 수 있다. 이 장치는 깨끗한 호흡 구역을 활성화하기 위해 사용자가 직면할 수 있을 정도로 가까이 있어야 한다. CO2 센서는 높은 CO2 수준을 감지할 수 있으며 팬은 더 빨리 작동한다. CO2 수준이 낮으면 공기 청정기는 에너지 절약을 위해 대기 모드로 전환된다.
해결책의 장점은 다음과 같다.
- 효과적으로 결합된 가스 및 입자 필터링,
- 개별 룸의 필터로 사용되는 경우 긴 수명,
- 낮은 압력 강하 및 낮은 에너지 비용,
- 전기 필터에 나타나는 유해한 오존 생성 제어 : 가스 필터는 코로나 방전에서 발생하는 오존을 제거함.
- 전기 필터에서 발생하는 필터 셀 세척 필요성 제거 : 오염된 필터는 자주 교체되며,
- 건설의 제조는 간단하고 경제적이며,
- 사용된 교체 가능한 부품은 예를 들어 버닝(burning)된 폐기할 수 있는 재료로 제조할 수 있으며,
- 섬유 필터는 또한 전극의 절연재로도 사용되며,
- 전극은 필터가 될 수 있으며,
- 이동 통신 장치에서의 본 발명은 수십억 명의 사용자가 사용할 수 있으며 어디에서나 개인 깨끗한 호흡 구역을 만들 수 있다.
본 발명은 공기 처리 장치(Air Handling Units, AHU), 공급 및 배기 공기 환기 장치, 신선한 공기 환기 장치 및 공기 청정기에서 사용될 수 있다.
주방 후드 및/또는 배기 덕트에서 배기 공기의 공기를 청소하기 위해 본 발명이 사용될 때, 이는 주방 배기 환기 시스템을 청결하게 유지할 수 있다. 본 발명은 상업용 주방 내에서 화재 안전, 산업 안전 강화, 에너지 절약 및 직원 및 고객 만족도를 향상시킬 것이지만 가정용으로도 사용될 수 있다. 본 발명을 사용하면 주방 배기가스 청소의 필요성이 크게 줄어드는데, 이는 산업 안전이 향상되고 청소 과정이 더 편안하고 저렴하며 안전하다. 덕트가 깨끗하게 유지되면 화재 안전도 향상되어 작업 환경이 더 개선되고 안전해진다.
새로운 혁신의 결과에 이익이 되는 여러 당사자가 있다. 도시 지역의 모든 시민은 주방에서 발생하는 냄새를 제거하고 건강상의 이점을 얻으며 건강에 해로운 오존의 확산을 피할 수 있다. 재산 소유자는 화재 위험을 줄이고 시설에 대한 화재 보험 비용을 낮추고 배기 덕트 청소 비용도 크게 떨어질 것이다. 주방 사용자, 일반적으로 식당 운영자는 매우 짧은 청소 시간의 혜택을 받으므로 주방의 작동 시간을 최대화할 수 있다.
대부분 국가에는 주방 배기 시스템 청소를 위하여 존재하는 의무적인 법률이 없다. 자연스러운 환기가 이루어지는 집에서는 배기 덕트에 그리스(grease)와 기름이 쌓이면 압력 손실이 발생하고 설계되는 배기 공기량에 도달할 수 없다. 이렇게 되면 집 안에 높은 수준의 입자가 생기며, 심각한 건강 문제를 일으키는데 심지어는 사망이 이를 수 있다. 주거용 건물에서의 불만은 종종 요리 냄새 또는 담배 연기와 관련이 있다. 주방 배기 시스템은 가정에서 공기를 배출하는 주 통로인데, 불행히도 배기 덕트에는 많은 누출이 있다. 본 발명을 설치하고 합리적인 빈도로 교체하면 입자와 냄새가 퍼지는 것을 피할 수 있다.
상업용 주방 배기 시스템은 주방 후드, 배기 덕트 및 배기 팬으로 구성된다. 주방 후드에는 요리 과정(RPPA)에서 생성된 열, 연기, 악취, 그리스 및 그리스 증기를 포착하도록 설계된 그리스 필터가 장착되어 있다. 필터는 자주 청소해야 하며 식당 직원이 잘 유지 관리하더라도 필터를 통해 배기 덕트로 유입되는 그리스와 먼지가 항상 있다. 이는 그리스 입자가 매우 작을 수 있고 (<5 미크론) 공기 속도와 후드 영역의 온도가 매우 높기 때문이다. 이 그리스와 먼지는 냉각될 때 배기 덕트 내부에 축적되어 심각한 화재 위험을 초래한다. 화재 위험을 줄이려면 그리스와 먼지 축적물을 덕트에서 제거해야 한다. 이것은 간단한 작업이 아니다. 그리스 덕트 청소는 전문가가 수행해야 한다. 이는 시간이 오래 걸리고, 직업적으로 안전하지 않으며, 비싸며, 환경적으로 매우 지속 불가능하다. 독성 물질, 강알칼리성 세척 세제, 브러시, 각양각색의 강모(different bristles), 물, 일회용 천과 같은 제품을 사용해야 하며, 개인 보호 장비 등이 요구된다. 이러한 것들이 본 발명이 해결해야 할 문제다. 안전하지 않고, 비싸고, 지속 불가능한 방법에 의존하는 대신에 그리스가 배기 덕트에 도달하는 것을 방지하는 제품을 제공한다. 본 발명은 현재의 적용 기술보다 안전하고 저렴할 뿐만 아니라 경제적으로 더 지속 가능한 적용 기술이다.
그리스 수집 해결책으로서의 본 발명은 키친 후드 및/또는 배기 덕트에 설치되어야 한다. 본 발명은 화재 안전을 높이고, 산업 안전을 강화하며, 상업용 주방의 마케팅 가치를 향상시킨다. 본 발명의 사용은 주방의 화재 안전을 개선하면서 주방 배기 덕트 청소의 필요성을 제거하거나 적어도 크게 감소시킬 것이다. 본 발명은 에너지를 절약하고 작은 입자를 제거하며 악취 불만을 감소시켜 재산 가치 및 고객 및 직원 만족도를 향상시킬 것이다.
현재 고객과 계약자 모두 현재 상용 주방 배기 덕트 청소 방법에 만족하지 못한다. 청소 서비스를 제공하는 계약 업체는 기름칠 및 잠재적으로 안전하지 않은 것으로 간주되는 그리스 덕트 청소 서비스에 참여하지 않으려는 것으로 보고되고 있다. 고객은 청소 회사가 배기 덕트에서 주방으로 그리스를 퍼뜨리는 등 고객의 작업 환경에 해를 끼치는 경향이 있다고 불평한다. 해결책으로, 전기 집진기는 주방 배기 장치에 설치된다. 그러나 이 해결책은 실용적이지 않기 때문에 대부분 사용되지 않는다. 장비를 너무 자주 청소해야 하므로 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되므로 정기적인 주방 운영에 방해가 된다. UV 광선을 이용한 오존 처리 및 사이클론 타입 그리스 필터와 같은 종래의 다른 방법도 있다. 이러한 모든 종래 해결책의 최종 결과는 배기 환기 시스템이 위에서 언급한 사용 해결책을 취한 후에도 축적된 그리스와 오일의 양을 가지므로 가변 기간 내에 세척해야 한다는 것이다. 결론적으로, 본 발명 이전에 주방에서 오일 및 그리스의 축적을 방지하기 위한 비용적으로 효과적인 해결책은 존재하지 않았다.
상업용 주방은 여러 가지 방법으로 본 발명의 이익을 받는다. 그것은 냄새를 감소시킴으로써 환기 위생을 향상시키기 때문에 직원의 복지를 증가시킨다. 악취를 줄임으로써 고객 만족도도 높아질 것이다. 불쾌한 악취가 없기 때문에 더 많은 고객들이 식당 환경을 즐길 것이다. 이것은 다시 주방에 가치를 가져오고, 이제 더 많은 고객들이 들어올 것이다. 셋째로, 악취 불만이 감소함에 따라, 주변의 가치가 상승하여 재산 가치를 가져오고 집주인에게 혜택을 준다.
또한, 직원은 주방 배기 시스템에 화재가 나는 것에 대해 걱정할 필요가 없다. 주방 후드 필터 청소 빈도를 연장하여 직원의 시간을 절약하고 맛있는 식사 준비 및 제공과 같은 일에 최선을 다하는 데 시간과 에너지를 소비할 수 있다. 상술한 에너지 절약에 더하여, 본 발명의 일실시예는 배기 환기 시스템이 깨끗하고 효율적으로 작동하여 에너지 소비를 낮추는 것을 가능하게 한다.
전제(premise)되는 소유자인, 일반적으로 식당 소유자는 주방 배기 시스템을 유지 관리해야 한다. 주방 후드 필터는 일반적으로 식당 직원이 유지 보수하고 깨끗하게 유지하지만 덕트 및 배기 팬 청소는 숙련된 전문가가 수행해야 한다. 현재의 청소 방법은 산업 안전 위험, 환경 친화적이지 않은 물질, 대량의 일회용품 및 에너지 낭비, 시간 및 비용으로 이루어진 원치 않는 작업이다. 덕트는 국가/주 법령 및 용도에 따라 최소 1년에 한 번 검사 및 청소해야 한다. 미국에서는 일 년에 1 ~ 12회 청소해야 하는데, 이로 인해 식당 비용이 수천 달러가 소요된다. 유독성 세척 세제가 그리스를 제거하는 데 사용되므로, 바이오 연료 생산과 같은데 그리스를 사용할 수 없다. 본 발명에 따르면, 식당은 제품에 사용된 해결책으로 그리스가 덕트로 더 나아가는 것을 방지하므로 덕트 청소의 필요성이 감소하여서 고객은 비용을 절감할 수 있는 효율적인 해결책을 받게 되므로 비용이 크게 절감되며, 화재 안전 및 지속 가능성이 개선된다.
이하에서, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 실시예가 설명된다.
도 1은 종래기술에 따른 하나의 필터 해결책의 개략도를 나타낸다.
도 2는 종래기술에 따른 제2 필터의 개략도를 나타낸다.
도 3은 종래기술에 따른 필터 해결책의 개략도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 필터 해결책을 나타낸다.
도 5는 도 4의 전극 구성요소를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 충전유닛(charging unit)를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 블록다이어그램을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 하나의 필터 구성요소의 단면도를 나타낸다.
도 9는 횡단면도로 또 다른 필터 엘리멘트를 보여준다.
도 10은 횡단면도로서 본 발명에 따른 또 다른 필터 엘리멘트를 보여준다.
도 11은 도 5의 충전 장치의 다른 실시예를 보여준다.
도 12는 본 발명에 따라서 필터 백 유닛 내에 위치된 도 11의 충전 장치의 횡단면을 보여준다.
도 13은 본 발명에 따른 필터 백 유닛을 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 또 다른 충전 장치를 보여준다.
도 15는 도 14의 여러 충전 장치가 필터구성으로 결합된 필터구조를 나타낸다.
도 16은 필터 유닛이 충전 장치에 조립된 도 15의 필터구조를 나타낸다.
도 17은 도 16의 단면도를 나타낸다.
도 18은 도 17의 보다 상세한 도면을 나타낸다.
도 19는 본 발명에 따른 도 15 및 도 16에 도시된 구성을 형성하기 위한 충전 유닛의 하나의 연결 가능한 실시예를 나타낸다.
도 20은 충전 장치가 본 발명에 따른 도 15와 16에 도시된 구성을 형성하는 것을 상세히 나타낸다.
도 21은 본 발명에 따른 도 15 및 도 16에 도시된 구성을 형성하기 위해 충전 유닛의 장착 세부 사항을 나타낸다.
도 22는 본 발명에 따른 필터 유닛이 휴대폰과 결합된 후면도를 나타낸다.
도 23은 도 22의 실시예의 측면도를 나타낸다.
도 24는 본 발명에 따른 전극이 투명 전기 전도성 필름형 물질로 형성된 실시 예의 사시도를 나타낸다.
도 25는 도 24의 세부 사항을 나타낸다.
도 26은 본 발명에 따른 Ti02 코팅이 UV 광원을 갖는 필터백 외부에 배치된 개략도를 나타낸다.
도 27은 도 26의 실제 실시예를 나타낸다.
도 28은 본 발명에 따른 대안으로서 필터 유닛을 나타낸다.
도 29는 백 필터로 부분적으로 조립된 도 28의 해결책을 보여준다.
도 4 및 도 5의 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 함께 장착되어서 결합된 필터 백 유닛(26) 및 전극 유닛(25)이 제공된다. 작동시 구조는 환기 덕트로 모든 면이 둘러싸이고 도면의 화살표에 따라 공기가 위에서 아래로 흐른다.
전극(14)은 공기 흐름에 평행하게 위치하고 TiO2와 같은 적합한 광축매 재료로 덮여있다. 상기 전극(14)은 일반적으로 알루미늄이고, 또한 다른 금속 또는 다른 전기 전도성 재료가 사용될 수 있다. 이들 전극 플레이트 상에는 전극의 양면에 UV-광원(16)이 위치된다. 이들 UV-광원(16)은 일반적으로 적합한 기판상에 조립된 LED (Light emitting Diodes) 광원이며, 이 경우에 백 형상 필터 구성요소(15) 내로 깊게 연장되는 종 방향 회로 기판이다. 일반적으로 광원 구성요소는 전극(14) 만큼 길다. 백 형상 필터 구성요소(15)의 길이에 대한 전극(14)의 길이의 비는 일반적으로 약 70%, 바람직하게는 50-95%의 범위이다. 배선(23)은 에너지를 UV-광원(16)에 공급하고 전극(14)에 접지를 제공한다.
UV-C 광 LED 조명을 사용하여 전극의 양쪽에 설치될 수 있다. UV-C 광의 주요 목표는 필터 매체에 포획된 유기물질의 DNA 구조를 파괴하는 것이다. 또한, UV-A 및 UV-B 광이 전극의 양쪽에 설치될 수 있으며, 주로 광촉매 산화에 사용된다.
UV-A 및 UV-B LED 조명을 사용하여 전극 플레이트(도 24-25 참조) 사이 내측에 설치될 수 있는데, 전극 플레이트는 UV 광이 플레이트를 통과할 수 있도록 투명해야 한다. 이들 플레이트들은 허니컴, 메쉬 와이어(mesh wire) 또는 그래핀과 같은 나노 구조 또는 다른 나노 층 형식 구조를 가져 평평한 플레이트 상의 Ti02 또는 다른 촉매의 표면적을 향상시킬 수 있다. UV 광에 대한 전극 플레이트의 내부만 Ti02로 코팅된 것이 아니라, 다른 모든 표면 (전극 플레이트 외부 및 내부에 통합 된 구조물)은 아나타제 상(anatase phase) 또는 아나타제 및 TiO2의 루틸 상(rutile phase)의 조합으로 코팅될 수 있다. 다른 촉매가 또한 사용될 수 있다. LED-광의 양은 필터 해결책의 사용, 촉매까지의 거리 및 필요한 PCO 효율에 따라 달라진다. LED 광의 효율은 와트 당 루멘으로 측정되며, 이는 1W의 에너지에 대하여 LED 램프가 생성하는 총 빛의 양을 나타낸다. 효율(Efficiency) = 총 루멘 출력(total lumen output)/총 전력(total power).
이들 UV-광원(16)은 일반적으로 적합한 기판 상에 결합되는 LED(Light emitting Diodes) 광원이며, 이 경우에 백 형상 필터 구성요소(15) 내로 깊게 연장되는 세로 방향 회로 보드이다. 일반적으로 광원 구성요소는 전극(14)보다 약간 짧다. 반면에, 전극(14)은 백 형상 필터 구성요소(15)의 거의 끝까지 연장된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에서, 필터 백 유닛(26)은 (충전 유닛(25)이 없으면) 일회용이며, 달리 말하면 백 형상 필터 구성요소(15)는 더러워질 때 세척되지 않으며 새로운 유닛으로 대체될 것이다. 이것은 본질적으로 유지 보수 시간과 비용을 절약한다.
TiO2와 같은 광축매 재료은 또한 습식 및 건식 방법과 같은 적절한 공정으로 백 형상 필터 구서요소(15) 내에 위치될 수 있다. 습식 방법에서, TiO2의 아나타제상(ananase phase)에서 나노 -TiO2는 액체 용액 중에 있으며, 이는 기판 상으로 스프레이된다. 건식 방법에서, TiO2의 아나타제상은 분말 형태이고 이어서 기판 재료를 통해 유도된다. 스프레잉(spraying), 디핑(dipping) 및 초음파 처리(ultra sound treating)와 같은 나노 코팅 방법이 사용될 수 있다.
UV-광원에 대한 첫 번째 필터 매체는 광촉매로 처리되며 아래와 같을 수 있다:
ㆍ 부직포 활성탄 필터 매체(non woven activated carbon filter media)
ㆍ 일렉트릿 필터 재료(electret filter material)
ㆍ 코어스 필터 재료(coarse filter material)
상술한 필터 재료에 다른 필터 재료의 조합 및 혼합이 가능하다.
도 5를 참조하면, UV-광원(16)이 보이도록 전극 유닛(25)이 뒤집힌 것을 나타낸다. 상기 전극(14)은 지지대(24)들 사이에 위치되는데, 이는 탄성적인 백 형상 필터 구성요소(15)를 적절한 형태로 유지한다. 프레임(22)은 예컨대 플라스틱일 수 있다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 하나의 바람직한 실시예로서 8 개의 전극(14) 및 이에 상응하는 8 개의 백 형상 필터 구성요소(15)를 포함한다. 물론, 전극/백(bag) 쌍의 수는 변할 수 있는데, 일반적으로 4-12의 범위이다.
도 6을 참조하면, 충전 유닛(10)은 일반적으로 알루미늄인 프레임(44)을 포함한다. 프레임(44)의 내부에는 공기 흐름에 대항하는 브러시형 연장부(17)가 구비된 코로나 스트립(20)이 위치된다. 이러한 브러시형 연장부(17) 상단에는 활성화된 탄소 섬유 브러시를 갖는다. 이러한 방식으로 기류가 만나는 첫 번째 고전압 항목은 이러한 탄소 섬유 브러시이다. 이 특징에 의해 코로나 구성요소의 마모가 최소화될 수 있다. 이 해결책에서, 각각의 코로나 스트립(20)이 프레임(44)의 내측면으로부터 전체 폭 (W)의 약 25%에 위치하도록 두 개의 평행한 전기 전도성 코로나 스트립(20)이 있으며, 여기서 W는 프레임(44)의 내부의 총 폭이다. 충전 유닛(10)의 내부 단면(면, face)이 증가하면 코로나 스트립(20)의 수가 증가한다. 한편, 각각의 브러시형 연장부(17)는 제한된 영향 영역을 가지므로, 더 큰 단면(면, face)을 갖는 충전 유닛(10) (및 전기 필터 구조 (2))은 더 많은 브러시형 연장부(17)를 필요로 한다.
상기 프레임(44)은 일반적으로 정사각형이고, 또한 프레임(44)에 대한 직사각형 형태는 프레임(44)용으로 가능한 형태이다. 상기 충전 유닛(10)의 고전압 유닛(19)으로부터 고전압이 코로나 스트립(20)에 입력된다. 고전압은 일반적으로 음으로 충전된다. 상기 코로나 스트립(20)은 절연체(21)에 의해 상기 프레임(44)으로부터 절연된다. 작동 중에는 커버 유닛(18)이 프레임(44)에 배치될 것이다.
작동시에는, 충전 유닛(10)은 유입 공기가 먼저 충전 유닛(10)을 만나고 이어서 전극 유닛(25) 및 필터 백 유닛(26)을 만나도록 상술한 도 4의 구성 위에 배치될 것이다.
도 7은 본 발명의 전체 개념을 나타낸다. 화살표는 공기 흐름의 연결 방향(tie direction)을 나타낸다. 공기 흐름에서 먼저 충전 유닛(10), 다음 전극 유닛(25) 및 최종적으로 백 형상 필터 구성요소를 갖는 필터 백 유닛(26)이다.
상술한 필터 구조는 입자 및 기체 오염물을 정화하기 위한 새로운 효과적인 해결책이다. 본 발명은 신선-(fresh-), 재순환되는 또는 배기 공기를 정화하기 위해 환기 시스템에 설치될 때 통합 공기 청정기로서 사용될 수 있다. 또한, 독립형 공기 청정기로서 팬 및 전원 공급 장치가 있는 케이스 안에 설치될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 기능을 가진 공기 처리 장치(Air Handling Units,AHU)에 사용되는 일반 필터를 대체하는 데 사용될 수 있다: 공기의 공기 흐름을 충전하여 입자의 포집 효율을 높일 것이며, 또한 광촉매 산화 기능(PCO)과 살균 기능도 갖는다.
백 형상 필터 구성요소의 프레임의 내부에는 공기 흐름을 충전하기 위하여, 고전압 장치 (입력 220-240V, 50/60Hz, 출력 12V 또는 24V, 6-15kV와 함께) 및 LED UV-광, 전기 트랜스포머 입력 220-240V, 50/60Hz, 출력 12V)가 설치된다.
백 형상 필터 구성요소(15)는 포켓 내부에 지지대(24)를 가지며, 여기에서 전극(14) (재료는 다양하게 변경될 수 있음)이 위치되며 UV-광(여기에서 A, B 또는 C- UV 광 또는 광들의 조합)에 의해 광 촉매적으로 활성인 Ti02와 같은 광촉매 재료로 코팅된다. LED 광(16)은 전극(14)에 연결되어서 필터 매체(filter media)와 (0.5-20 mm)만큼 근접하게 위치한다.
상기 백 형상 필터 구성요소(15)과 전극(14)은 커넥터들과 전기적으로 연결될 수 있으므로, 단지 하나의 전기 케이블 연결 및 접지 케이블 연결이 백 형상 필터 구성요소(15)/전극(14)에 요구된다. AHU 내부에 필터 백을 설치할 때, 기존 필터 프레임은 어떤 변화 없이 사용될 수 있는데 - 단지 220/240 V 및 접지 케이블만 연결되는 것이 필요하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 본 발명은 백 형상 필터 구성요소(15), 충전 유닛(10) 및 UV-광원(16)과 예를 들어 TiO2와 같은 광촉매 재료를 갖는 광촉매 구성요소를 포함한다. 또한, 상기 백 형상 필터 구성요소(15)은 바람직하게는 일회용이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서 도 8을 참조하면, 도 4의 백 유닛(26)의 각각의 백 형상 필터 구성요소(15)는 백 형상 필터 구성요소(15)의 바닥 또는 거의 바닥으로 연장되는 알루미늄 전극(14)을 포함한다. 또한, 상기 전극(14)은 TiO2와 같은 광축매 재료로 피복되고 전극의 양측면으로는 UV-광원(16)을 갖는다. 바람직하게는 상기 전극(14)은 접지 전위로 접지된다. 유입 공기는 고전압 유닛(19)에 의해 전원 공급받는 브러시형 연장부(17)에 의해 높은 음전압에 의해 충전되며, UV-광원(16)은 저전압의 트랜스포머(32)에 의해 전원 공급받는다. 상기 백 형상 필터 구성요소(15)는 일반적으로 적어도 2 개의 층을 포함하는데, 즉 입자 중 작은 불순물을 포획하기 위한 내부 구조로서 입자 필터 매체용 내부 백(27) 및 기체 물질을 포획하기 위한 외부 구조로서 가스 필터 매체 층용 외부 백(28)을 포함한다. 상기 가스 필터 매체 층은 예컨대 활성탄일 수 있다. 상기 매체 층들의 내부 백 및 외부 백(27, 28)은 예를 들어 초음파 용접에 의해 하나로 결합될 수 있다. 상기 백 형상 필터 구성요소(15)는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 필터 구조(2)의 완전한 내부 단면(면, face)을 덮기 위하여, 필터 장착 프레임(29)에 나란히 장착된다. 이 해결책에서 입자 필터 매체(27)의 내부는 대안적으로 Ti02로 덮이거나 또는 Ti02 커버는 입자 필터 매체용 내부 백(27) 및 전극(14) 표면에 모두 있을 수 있다.
도 9를 참조하면, 기본적인 해결책이 제시되는데, 여기에서 백 형상 필터 구성요소(15)는 메인 백 형상 필터 구성요소 내부에 다수의 서브 필터(30)들을 포함하도록 사용된다. 또한, 여기서 백 형상 필터 구성요소(15)는 도 4에서와 동일한 방식으로 필터 장착 프레임에 장착된다. 유입 공기 내에는 브러시형 연장부(17) 및 접지된 금속 플레이트와 같은 접지 구성요소(31)를 갖는 충전 유닛이 위치된다. 여기서 충전 유닛은 기존 필터 구조에 조립될 수 있다.
도 10은 도 8의 변형 실시로서, 각각의 백 형상 필터 구성요소(15)가 UV-광원(16)들과 Ti02와 같은 광 촉매 재료를 갖는 접지된 금속 플레이트(31)의 형태로 공기 흐름 경로에서 앞에 설계되는 광 촉매 구성요소를 갖는 것이다. 또한, 상기 구조는 접지 요소(31)와는 전기적으로 분리되는 충전 브러시 연장부(17)를 포함한다.
아나타제상 Ti02 밴드갭(band gap)은 3.2 eV이다.
LED 기반 UV 램프를 설치하는 것은 매우 저렴하지만 광 밀도가 낮으므로 복사되는 표면 근처에 설치되야 한다.
본 발명은 시장에서 이용 가능한 종래의 개별 해결책과 비교하여 초기 투자 비용이 매우 작고 운영 비용이 낮다.
도 11 및 도 12에는 전극 유닛(25)에 전극(14)들 각각에 대한 양극 구조물 (34)이 장착되어서 전극 구조물의 팁이 도 12의 백 형상 필터 구성요소(15)의 내부를 약 1 kV의 양전하로 충전하는 실시예가 제시되어 있다. 전압은 백 형상 필터 구성요소(15)의 재료 및 전극 구조물(34)의 팁의 기계적 특성에 의존한다. 이들 전극(34)들에는 트랜스포머(33)로 전원공급되며, 이는 도 12의 커넥터(35)로부터 입력을 얻는다. 상기 전극(14)들은 일반적으로 접지되며, 양전극(34)들과는 격리된다. 도 11에는 전극(14)의 양 측면에는 2 열의 UV-광원(16)이 존재한다. 본 발명에 따르면, 예를 들어 전극(14)의 외부 측면 상에 위치되는 전극(14)의 양 측면 상에 이들 UV-광원(16)의 2 개의 추가 열이 존재할 수 있는데, 다시 말하면 도 11의 각 전극의 좌측 및 우측에 존재하여, 백 형상 필터 구성요소(15)의 최대 영역이 UV-광에 의해 조명될 수 있다. 이들 UV-광원(16)들은 UV-트랜스포머(32)에 의해 전원 공급된다. 또한, 여기서 백 형상 필터 구성요소(15)의 내부는 Ti02로 덮여 질 수 있다.
도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 백 형상 필터 구성요소(15)는 도 8에서와 같이 각각 내부에 2 개의 백을 가질 수 있지만, 내부 백은 양의 전압으로 충전하기 위해 적어도 부분적으로는 전도성이어야 한다.
도 12 및 도 14는 공기 흐름의 음전하 충전을 위한 코로나 브러시 연장부(17)를 도시한다.
백 재료는 아래와 같을 수 있다:
- 내부 백(27) (도 8)
o 코어스 필터, 일반적으로 250-500 g/m2
- 외부 백(28) (도 8)
o 미세 필터, 일반적으로 100-250 g/m2
참조 분류는 EN799 표준을 기반으로 한다 (예 : 웹 페이지에서 :
http://apps.who.int/medicinedocs/en/d/Jsl4065e/12.html # Jsl4065e.12
ISO 16890의 입자상 물질(Particulate matter in ISO 16890)은 대기(ambient air)에서 현탁되는(suspended) 천연 에어로졸(액체 및 고체 입자)의 크기 비율을 설명한다. ePMx 기호는 광학 직경이 0.3 ㎛ 내지 x ㎛인 입자에 대한 공기 청정 장치의 효율을 설명한다. 아래 입자 크기 범위는 리스트된 효율 값에 대해 ISO 16890 시리즈에서 사용된다.
효율 정의를 위한 광학 입자 직경 크기 범위, ePMx
효율(Efficiency) 크기 범위, ㎛
ePM10 0,3 <x<10
ePM2,5 0,3 <x<2,5
ePMl 0,3 <x<1
이들 물질은 서로 다른 가스의 제거/흡착/흡수를 위해 함침될 수 있으며, 하나는 SO2 용이고 다른 하나는 N0χ 용이다.
유일한 필터 백일 수 있는 내부 백(27)은 더 나은 광 촉매 산화 기능을 위해 Ti02에 의해 함침될 수 있다. 또한, 이는 PCO가 충분히 효과적이지 않은 가스에 함침될 수 있다. 기판/함침의 적절한 조합에 대한 몇 가지 대안이 있다. 일부는,
ㆍ 부직포 활성탄 필터 매체(non woven activated carbon filter media )
ㆍ 일렉 트릿 필터 재료(electret filter material)
ㆍ 거친 필터 재료(coarse filter material)
ㆍ 상술한 필터 재료의 조합이다.
이산화황에 대한 함침(impregnation)은 KOH 및 KMn04와 같은 상이한 함침을 사용하는 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 함침 공정은 습식 및 건식 방법으로 수행할 수 있다. 습식 방법에서, 함침제는 수성 용액이며, 이는 기판 상에 분무된다. 건식 방법에서, 분말 형태의 함침제는 에어로졸화 된 후 기판 재료를 통해 유도된다.
가스 필터의 용량은 기판 재료 상에 증착되는 함침제의 질량과 관련이 있다. 한편, 증착되는 함침제는 섬유 필터의 압력 강하를 증가시키거나, 또는 부직 활성 탄소 기판의 함침의 경우 다른 기체 불순물의 흡착 능력을 감소시킬 수 있다. 따라서, 최적의 함침제의 양은 함침제(impregnant)/기질(substrate) 조합에 의존한다.
치수가 592 * 592 * 592 mm 인 필터 백(15)를 사용하면, 10 개의 백이 있는 필터 유닛 하나에 7m2의 필터 표면이 생긴다. 각각의 필터 백(15) 내에 TiO2로 양측면이 덮여지는 10 개의 500 * 500 mm2 전극(14)으로 각각의 필터 유닛은 5m2의 Ti02로 덮인 표면을 갖게 된다.
도 14는 충전 유닛(10)이 없는 필터 백 유닛(26)을 나타낸다. 이 실시예에서, 코로나 브러시 연장부(17)는 유지 보수 인력의 감전을 피하기 위해 보호 그리드(38)에 의해 보호된다. 충전 유닛(10)의 전체 하우징은 바람직하게는 접지된다. 고전압은 고전압 소켓(37)을 통해 코로나 브러시 연장부(17)에 공급된다.
도 15 및 16은 충전 및 필터 유닛을 나타내며, 여기서 몇 개의 충전 유닛(10)은 상이한 크기의 환기 덕트에 맞도록 벽으로 결합된다. 주름 필터 매체(corrugated filter media) 형태의 필터 유닛(38)은 코로나 브러시 연장부(17)를 포함하는 충전 유닛 뒤에 위치된다.
도 17 및 도 18은 도 16의 단면을 나타내는데, 여기에서 공기 흐름이 보호 그리드(36)를 갖는 충전 유닛(10)과 먼저 만난다. 공기 흐름은 충전 유닛(10) 다음으로 주름진 필터 매체(38)를 통과한다. 이 매체는 바람직하게는 양전압 전극(38)을 갖도록 충전되며, 이 경우 필터 매체(38)는 바람직하게는 적어도 부분적으로 전도성인 것이 유리하다. 전극(34)에 연결된 양의 전압은 매체의 재료에 따라 다르지만 일반적으로 1 kV의 범위에 있다. 필터 매체(38)는 바람직하게는 2 개의 층, 즉 입자 필터 매체 및 가스 필터 매체의 층을 포함한다. 또한, 충전 유닛(10)에 가장 가까운 필터 매체는 바람직하게는 전기적으로 전도성이거나 또는 가스 여과 특성을 갖는 다른 층에 결합된다.
도 19는 다수의 충전 유닛(10)으로부터 충전 벽을 형성하기 위해 본 발명에 따은 도 15 및 도 16에 도시된 구성을 형성하기 위한 충전 유닛의 하나의 연결 가능한 실시예를 나타낸다. 이는 충전 유닛(10)의 다음 또는 반대편을 연결하기 위하여 충전 유닛(10)의 측면에 접지(39) 및 음의 고전압(40)을 위한 커넥터에 의해 가능하다. 도 20은 전극(34)에 접촉된 양의 전압을 위한 커넥터(41)를 나타낸다. 이러한 커넥터들은 또한 충전 유닛들의 다음 또는 반대편(25)을 서로 간에 연결하기 위하여도 사용된다.
도 21은 필터링 유닛을 고정된 구조물, 예컨대 환기 덕트에 장착하기 위한 본 발명의 장착 레일(42, 43)을 나타낸다. 환기 덕트 앞에서. 레일(42)은 필터 구조물에 고정되고 레일(42)은 필터 벽의 수직 위치를 조절할 수 있도록 고정 레일 (42) 내부로 미끄러진다.
본 발명에 따르면, 코로나 브러시 연장부(17) 및 양극(34)의 극성이 반대로 될 수 있다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 필터 유닛(47)은 휴대폰(45) 또는 다른 이동 통신 장치와 결합된다. 바람직하게는 유닛은 카메라 광학렌즈(46, camera optics)를 막지 않도록 전화기의 뒷면에 위치된다. 공기 흐름(6)의 입구는 전화기(45)의 뒷면에 있고, 출구는 바람직하게는 사용자의 얼굴에 공기 흐름이 향하도록 배열된다. 이 장치는 공기 흐름을 생성하기 위한 팬(51) 및 바람직하게는 코로나 브러시 연ㅈ장(17)의 도움으로 유입 공기 및 입자를 충전하기 위한 고전압 유닛(50)을 포함한다. 또한, 필터는 Ti02로 피복되고 바람직하게는 코로나 브러시 연장부(17)와 같은 코로나 구성요소들과는 반대 고전압으로 연결된 전기 전도성 전극(14)을 포함한다. 또한, 필터 유닛(47)은 일반적으로 상응하는 변압기(49)를 갖는 LED인 UV-광원(16)을 포함한다. 휴대폰의 전압이 LED에 적합하면 변압기는 생략될 수 있다. 필터 유닛은 또한 제거 가능한 입자 필터(48)를 포함할 수 있고 입자 및 가스 오염물을 여과하기 위한 다른 전도성 재료를 포함할 수 있다. 필터 유닛(48)은 전화기의 애프터 마켓 유닛 또는 필터 폰과 같은 OEM 부품일 수 있다. 또한, 유닛(48)은 일회용 또는 재사용 가능할 수 있다.
부가적인 모니터링 장치(58)는 이산화탄소 센서(57) 및/또는 입자 센서(56)로 구성된다. 이 장치는 필터 유닛의 핀-아웃(54) 커넥터에 직접 연결되며 그 자체로는 추가 연결을 위한 핀(55)을 갖는다.
도 24는 전극 유닛의 전극(14)이 플라스틱 재료와 같은 투명한 전기 전도성 필름으로 형성된 본 발명의 실시예의 사시도를 나타낸다. 이 플라스틱 재료는 일반적으로 접착제에 의하여 지지 바(52)에 고정된다. 바람직하게는, 이들 플라스틱 전극은 충전기 유닛의 고전압과 반대 극성의 고전압에 연결된다. UV-광원(16)들인 LED가 상기 전극(14)의 양측에서 지지 바(52)에 위치되고, 전압을 공급하기 위해 컨택터(23)들과 전기적으로 연결된다.
도 25는 지지 바(52) 내부의 LED들의 위치를 상세하게 나타내며, 이 경우에 지지바들은 U-프로파일이다.
도 26은 본 발명의 개략도를 나타내는데, Ti02 코팅이 UV-광원(16)을 갖는 필터 백 외부에 배치되고, 도 27은 도 26의 실제 실시예를 나타낸다.
도 28을 참조하면, 여과 유닛(PECO)은 다른 여과 해결책과 독립적으로 작동하거나 또는 연결될 수 있다. 이 해결책은 플레이트(64)에 그라운드시키거나 또는 전류를 공급하기 위한 커넥터(61)를 포함한다. 상기 유닛은 음이온 출력(62)을 포함하는데, 이는 카본 화이퍼 타입 또는 이와 유사한 것이다. 유닛의 하나의 구성요소는 공기 흐름 보조의 방향으로 배치되는 UV-A 통과할 수 있는 플라스틱 시트(63)을 포함하며, 그 측면으로는 금속의 도전 시트(64) 또는 다른 도전성 물질이 배치된다. UV-통과할 수 있는 플라스틱 시트(65)가 위치되는 금속 시트(64)의 반대편으로는 동일한 형태의 시트(63)가 배치된다. 시트(63, 65)의 양 측면으로는 Ti02 또는 다른 나노 코팅(66)이 적용되며, 또한 가능하면 시트(65)에도 적용된다. UV-LED 스트라이프(67)는 플라스틱 시트(63, 65)에 대하여 장착된다. LED들은 분진, 수분과 열에 대하여 일반적으로 보호받는다. 장치는 UV-LED 전력 공급을 위한 커넥터(68)를 또한 포함한다.
이 해결책은 스탠드 독자 여과 시스템(PECO)로서 이용될 수 있다. 플레이트의 갯수, 폭 및 깊이는 조절될 수 있다.
상기 플레이트들은 프레임으로부터 쉽게 제거될 수 있으며 그들은 또한 세척할 수 있다.
다른 형식의 코팅, 코로나 방전 포인트, 엘이디들, 및 시트 재료가 이용될 수 있다.
도 29를 참조하면. 음이온 출력(62)은 카본 화이퍼 타입 또는 유사하게 형성한다. 하나의 구성요소의 구조는 도 28과 같다.
금속 또는 다른 전도성 물질의 도전 시트(64)의 양 측면으로는 UV-A 통과할 수 있는 플라스틱 시트(63, 65)가 배치된다. Ti02 또는 다른 나노 코팅이 시트들의 양측면에서 사용된다. 이에 더하여, UV-LED 스트라이프(67)는 플라스틱 시트(63, 65)에 대하여 장착되고, 또한 분진, 수분과 열에 대하여 보호받는다. 상술한 구조는 이 해결책에서 기계적 필터인, 백 형상 필터 구성요소(69) 내부에 배치된다.
도 29에서는 한 개의 필터 플레이트가 부분적으로 필터 백 장치 내부에서 위치된다. 실제 적용에서는 각각의 백들은 하나의 샌드위치형 필터 유닛을 구비한다.
상기 유닛이 완전하게 다른 필터 단위 전면에 있으며, 시트의 양은 맞춤화될 수 있다.
도 28 및 도 29의 해결책은 백 타입 또는 주름 타입과 같이 필터의 다른 종류와 형상 내부에서 적용될 수 있다. 상기 UV-LED(67)들은 열과 습기로부터 보호될 수 있으며, 그리스(grease) 덕트에서와 같은 어려운 조건에서 사용될 수 있다. 플라스틱 시트 사이의 금속 플레이트(64)들은 접지되거나 또는 필터 앞에 있는 이온화 유닛(62)보다 반대 극성으로 연결된다. 상기 여과 유닛은 기계적 필터만큼 동일한 수준에서 낮을 수 있거나, 또는 그 앞에서 적어도 부분적으로는 연장될 수 있다.
산화티타늄(Ti02) 대신에, 탄소-도핑된 산화티타늄(C-Ti02), ZnO(https://www.hindawi.com/journals/ijp/2013/795060) 또는 Ti02와 폴리테트라플로우에틸렌(oflytetrafluoroethylene)의 나노 복합 재료 코팅( http://onlinelibrary.wiley.com/doi/ 10.1002 /adma.201201037/abstract)와 같은 물질들이 포토 촉매 재료로서 이용될 수 있다.
상기 광원(16)는 바람직하게는 엘이디(LED)들이며, 일반적으로 아래와 같은 특성을 갖는다:
파워(Power)/ LED : 0.06-1W
다음 범위의 파장 : 300-420 nm
본 발명의 부호가 아래에 의해 참조된다 :
1: 충전 섹션
2: 분리면, 전기의 필터
3: 이온 경로
4: 코로나 와이어
5: 양으로 충전된 입자
6: 공기 흐름
7: 섬유상 필터
8: 금속 메쉬
9: 분리 플레이트
10: 충전 장치
11: 고전압
12: 섬유상 필터
13: 활성탄 필터
14: 활성탄 필터의 양금속 전극 또는 Ti02 덮인 전극
15: 활성탄 필터의 접지 전극
16: UV-광원
17: 코로나 브러시 연장부
18: 충전 장치의 커버 플레이트
19: 고전압 유닛
20: 코로나 스트립
21: 코로나 스트립 절연체
22: 전극 유닛의 프레임
23: 전극(14)과 UV-광의 와이어링
24: 필터 백(14)를 위한 지지대
25: 전극 유닛
26: 필터 백 유닛
27: 입자 필터 매체인 내부 백
28: 가스 필터 매체인 외부 백
29: 필터 장착 프레임
30: 서브- 필터
31: 접지
32: UV-트랜스포머
33: 양전압 트랜스포머
34: 양전압 전극
35: 양전압을 위한 입력
36: AHU 해결책에서 보호형 그리드
37: 고전압 소켓
38: 주름(Corrugated) 필터 매테
39: 접지를 위한 콘택터
40: 고전압을 위한 콘택트
41: 고전압을 위한 콘택트
42: 고정 설치대 레일
43: 조정 가능한 설치 레일
44: 충전 장치 프레임
45: 이동 통신 디바이스, 휴대 전화 단말기
46: 카메라 광학장치
47: 휴대용 필터 유닛
48: 제거 가능한(Removable) 입자 필터
49: 트랜스포머
50: 고전압 유닛
51: 팬
52: 지지 바
53: 공기 흐름을 위한 출력
54: 플러그인
55: 플러그
56: 입자 센서
57: C02 센서
58: 모니터링 장치
61: 플레이트(4)를 접지 시키거나 또는 전류를 공급하기 위한 커넥터
62: 음이온 출력, 카본 화이퍼 타입 또는 유사.
63: UV-A 통과할 수 있는 플라스틱 시트
64: 도전 시트, 금속 또는 다른 전도성 물질
65: UV-A 통과할 수 있는 플라스틱 시트 ( 3와 동일 )
66: 시트의 양면에 있는 T1O2 또는 다른 나노(Nano) 코팅
67: 플라스틱 시트에 대하여 탑재된 UV-LED 스트라이프. 분진, 수분과 열에 대하여 보호됨.
68: UV-LED 전력 공급을 위한 커넥터
69: 기계적 필터, 백(bag) 필터

Claims (33)

  1. 전기 필터 구조(2, electrostatic filter construction)로서,
    - 여과될 입자들을 제1 전위로 충전하고, 백 형상 필터 구성요소(15) 이전의 공기 흐름의 경로에서 전기 필터 구조(2)에 배치되는 충전 유닛(10),
    - 충전된 입자의 전위와 다른 제2 전위에 연결되고, 공기 흐름의 방향과 평행하게 설정되는 복수의 전기 전도성 전극(14)을 포함하는 전극 유닛(25); 및
    - 공기 흐름 경로에서 충전 유닛(10) 뒤에 위치되는 백 형상 필터 구성요소(15)를 포함하는 필터 백 유닛(26)을 포함하며,
    상기 필터 백 유닛(26)의 각각의 백 형상 필터 구성요소(15)는 전극을 포함하며,
    - 각각의 백 형상 필터 구성요소(15)는 적어도 하나의 UV-광원(16) 및 Ti02의 광촉매 재료의 구성요소를 가지며,
    - 상기 백 형상 필터 구성요소(15) 내부의 전극(14)은 UV-광원(16)을 구비하며 Ti02의 광촉매 재료로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소(15) 앞에 적어도 하나의 지정된 UV-광원(16) 및 Ti02의 광촉매 재료의 구성요소(31)가 위치되는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 전극(14)은 TiO2의 광촉매 재료 또는 동등한 광촉매 재료로 덮여 있고 접지 전위 또는 그 앞의 코로나 방전을 위한 고전압 유닛과 대비하여 반대 극성에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 충전 유닛(10)은 공기 흐름에 대해 향하는 브러시형 연장부(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 브러시형 연장부(17)가 구비된 코로나 스트립(20)은 음의 고전압에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소(15)는 입자 필터 매체의 내부 백(27) 및 가스 필터 매체의 외부 백(28)의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  9. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소(15)는 다수의 서브 필터(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  10. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소(15)는 일회용인 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  11. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소(15)의 내부에는 전압에 연결된 전극(34)이 있고, 극성은 상기 충전 유닛(10)의 전압과는 그 극성이 반대인 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  12. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소는 전기 전도성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  13. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소의 일 측면이 Ti02로 덮여 있고, 이면이 UV-광에 노출되는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  14. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 전기 필터 구조(2)는 이동 통신 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  15. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 전기 필터 구조는 이동 통신 장치의 통합 부분(integral part)인 것을 특징으로 하는 전기 필터 구조.
  16. 공기 흐름이 생성되고 아래 단계들을 포함하는 공기 정화 방법(air cleaning method)으로서,
    - 백 형상 필터 구성요소(15)로 들어가기 전에 충전 유닛(10)으로 여과될 입자를 제1 전위로 충전하는 단계,
    - 충전 입자의 전위와 다른 제2 전위에 연결되고 공기 흐름의 방향에 평행하게 설정되는 복수의 전기 전도성 전극(14, 31)을 포함하는 전극 유닛(25)에 의해 충전 입자를 끌어당기는 단계,
    - 공기 흐름 경로에서 상기 충전 유닛(10) 뒤에 위치된 복수의 백 형상 필터 구성요소(15)를 포함하는 필터 백 유닛(26)을 통해 충전된 공기를 안내하는 단계를 포함하며,
    상기 필터 백 유닛(26)의 각각의 백 형상 필터 구성요소(15)는 전극을 포함하며,
    - 각각의 백 형상 필터 구성요소(15)에 또는 그 근처에 UV-광을 지향시키고 Ti02의 광촉매 재료를 UV-광에 가깝게 배치하며,
    - 각각의 백 형상 필터 구성요소(15)는 적어도 하나의 UV-광원(16) 및 Ti02의 광촉매 재료의 구성요소(14, 31)를 가지며,
    - 상기 백 형상 필터 구성요소(15) 내부의 전극(14)은 UV-광원(16)을 구비하며 Ti02의 광촉매 재료로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제16항에 있어서,
    상기 공기 흐름의 경로에서 백 형상 필터 구성요소(15) 앞에는 적어도 하나의 지정된 UV-광원(16) 및 TiO2의 광촉매 재료인 구성요소(31)를 위치시키는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  20. 제16항 또는 제19항에 있어서,
    상기 전극(14)을 Ti02의 광촉매 재료 또는 등가의 광촉매 재료로 덮고 전극을 접지 전위에 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  21. 제16항 또는 제19항에 있어서,
    상기 충전 유닛(10)은 공기 흐름으로 향하는 브러시형 연장부(17)가 구비된 코로나 스트립(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 코로나 스트립(20)은 음의 고전압에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  23. 제16항 또는 제19항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소(15)는 입자 필터 매체인 내부 백(27) 및 가스 필터 매체인 외부 백(28)의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  24. 제16항 또는 제19항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소(15)는 다수의 서브 필터(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  25. 제16항 또는 제19항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소(15)는 일회용(disposable)인 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  26. 제16항 또는 제19항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소(15) 내부에는 상기 충전 유닛(10, 25)의 전압과 반대의 전압에 연결된 전극(34)이 있는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  27. 제16항 또는 제19항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소는 전기 전도성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  28. 제16항 또는 제19항에 있어서,
    상기 백 형상 필터 구성요소의 일측면은 Ti02로 덮여 있고, 이면이 UV-광에 노출되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 방법.
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
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