KR102411786B1 - 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기 - Google Patents

항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필터 홀딩 프레임을 모듈화시켜 하나의 홀딩 프레임에 다수개의 필터가 고정될 수 있도록 함으로써 조립 시공이 편리하고 유지보수가 용이하며, 홀딩 프레임들 간의 틈새 발생이 현저히 줄어들기 때문에 기밀유지 불량에 따른 풍속, 풍압 손실을 막고, 기류 분배와 여과기능의 저하는 물론 홀딩 프레임의 파손을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 항균 특성을 갖는 필터를 사용하여 곰팡이나 세균 번식을 막아 유해환경이 생기지 않도록 개선된 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기에 관한 것이다.

Description

항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기{Air conditioner with anti-virus filter and modular filter holding frame assembly for reducing fine dust}
본 발명은 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필터 홀딩 프레임을 모듈화시켜 하나의 홀딩 프레임에 다수개의 필터가 고정될 수 있도록 함으로써 조립 시공이 편리하고 유지보수가 용이하며, 홀딩 프레임들 간의 틈새 발생이 현저히 줄어들기 때문에 기밀유지 불량에 따른 풍속, 풍압 손실을 막고, 기류 분배와 여과기능의 저하는 물론 홀딩 프레임의 파손을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 항균 특성을 갖는 필터를 사용하여 곰팡이나 세균 번식을 막아 유해환경이 생기지 않도록 개선된 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로, 공조기(air conditioner)는 일정한 공간을 사람이 활동하기에 알맞은 온도습도기류(氣流) 분포로 조절하고, 동시에 공기 속의 먼지 등을 제거하기 위해 사용되는 기기를 말한다.
보통, 사람이 쾌적하게 느끼는 실내온도는 감각에 의한 것이므로 사람에 따라 다를 수 있으나, 여름철의 경우 외기(外氣)와 기온차가 5～6℃ 정도, 실내온도 25~29℃, 습도 60~70%가 적당하며, 겨울철에는 실내온도 18～21℃, 습도 55～70% 정도가 가장 적정하다고 알려져 있다.
이때, 공조기에서 이러한 온도를 제어하는 원리는 냉동기에서 처럼 액체가 증발할 때 주위에서 열을 빼앗는 증발열을 이용한 것이다.
이러한 공조기의 형식에는 가정에서 사용하는 소형으로부터 건물에 사용되는 대형에 이르기까지 다양한데, 대형의 특수형 공조기는 주요 장치를 중앙에 놓고 그 곳에서 덕트(duct)로 각 실내의 냉난방을 하는 중앙집중식이 주종을 이룬다.
특히, 이와 같은 대형 공조기에서 도입되는 외기는 물론, 순환하는 환기를 여과시키기 위해 다수의 필터 조립체가 사용된다.
필터 조립체는 프리필터, 미디엄필터 등의 필터, 씰링용 가스켓, 고정용 클립, 필터가 고정되는 홀딩 프레임 등에 의해 조립되어 구성되며, 도 1 및 도 2의 예시와 같은 형태를 갖는다.
예컨대, 하나의 홀딩 프레임에 하나의 필터가 고정용 클립으로 고정되는 방식으로 구현되기 때문에 유지관리가 어렵고, 씰링용 가스켓을 사용하고 있음에도 불구하고 기밀유지가 어려워 풍속, 풍압 손실이 발생될 뿐만 아니라, 기류 분배와 여과기능을 떨어뜨리는 단점이 있다.
이러한 단점은 또 홀딩 프레임을 파손시키는 2차 문제까지 야기시키게 되며, 유지보수를 위해 교체할 때에도 일일이 하나씩 풀어서 해체해야 하므로 유지보수에 따른 시간과 비용이 급증하는 단점도 있다.
뿐만 아니라, 최근 코로나-19 펜데믹 현상에서 확인되듯이 세균이나 바이러스의 번식은 인체에 치명적인 영향을 주는데, 특히 실내 공기를 환기시키거나 외기를 도입하여 공급하는 공조기에서의 필터는 더욱 더 중요하다.
때문에, 필터에 특수코팅을 통해 항균, 살균, 항바이러스 작용을 하도록 하는 많은 기술들이 개시되고 있지만, 홀딩 프레임의 구조 개량과 함께 적용된 사례는 없는 것으로 확인된다.
국내 등록특허 제10-2147597호(2020.08.18.) 공조기용 필터 조립체 국내 등록특허 제10-1074531호(2011.10.11.) 공조기용 필터를 수용하도록 제공되는 합성수지 성형품 및 이의 이용방법 국내 공개특허 제10-2018-0119045호(2018.11.01.) 항균동망을 이용한 항균동 필터
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 필터 홀딩 프레임을 모듈화시켜 하나의 홀딩 프레임에 다수개의 필터가 고정될 수 있도록 함으로써 조립 시공이 편리하고 유지보수가 용이하며, 홀딩 프레임들 간의 틈새 발생이 현저히 줄어들기 때문에 기밀유지 불량에 따른 풍속, 풍압 손실을 막고, 기류 분배와 여과기능의 저하는 물론 홀딩 프레임의 파손을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 항균 특성을 갖는 필터를 사용하여 곰팡이나 세균 번식을 막아 유해환경이 생기지 않도록 개선된 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 홀딩 프레임(100); 상기 홀딩 프레임(100)의 상면 또는 하면 중앙에 경첩(160)으로 고정되어 위아래로 회전가능하게 설치되는 회동개폐구(130'); 상기 회동개폐구(130')를 개방한 상태에서 상기 홀딩 프레임(100) 속으로 삽입 설치되는 적어도 2개 이상의 필터(200);를 포함하고, 상기 필터(200)의 표면에는 항균액이 스프레이되되, 상기 항균액은 구리:1-4중량%, 나일론6:8-10중량%, 산화아연:0.5-0.7중량% 및 나머지 PET(polyethylene terephthalate)로 조성된 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기에 있어서;
상기 필터(200)를 기준으로 공조기 가동시 공기가 불어들어 오는 쪽 홀딩 프레임(100)의 필터(200) 앞쪽 테두리와 홀딩 프레임(100) 사이에 에어튜브(300)를 고정하되,
상기 홀딩 프레임(100) 및 에어튜브(300)에 서로 대응되게 형성된 다수의 에어주입홀(320)과, 상기 필터(200)의 뒤쪽 테두리와 홀딩 프레임(100) 사이에 설치된 실링가스켓(330)을 포함하여,
공조기 가동시에만 에어튜브(300)가 부풀어 올라 필터(200)간 기밀성을 유지하고, 필터(200) 교체를 위해 공조기 가동이 중단되면 에어튜브(300)의 공기가 빠지면서 쪼그라들어 필터(200) 교체의 용이성을 확보하도록 구성된 것을 특징으로 하는 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기를 제공한다.
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본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 하나의 홀딩 프레임에 다수개의 필터가 고정될 수 있도록 하여 조립 시공이 편리하다.
둘째, 조립시공에 따른 비용을 절감하고 유지보수의 용이성을 확보할 수 있다.
셋째, 홀딩 프레임들 간의 틈새 발생이 현저히 줄어들기 때문에 기밀유지 불량에 따른 풍속, 풍압 손실을 막을 수 있다.
넷째, 홀딩 프레임들 간의 틈새 발생이 현저히 줄어들기 때문에 기류 분배와 여과기능의 저하를 막을 수 있다.
다섯째, 홀딩 프레임들 간의 틈새 발생이 현저히 줄어들기 때문에 흔들림을 억제하여 홀딩 프레임의 파손을 방지할 수 있다.
여섯째, 필터가 항균 기능을 갖도록 특수처리되기 때문에 세균 활성이 없고 여과기능이 뛰어나며 인체 유해성이 없다.
도 1 및 도 2는 종래 공조기에 설치된 필터의 예시적인 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 공조기를 구성하는 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체의 일 실시예를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공조기를 구성하는 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체의 다른 실시예를 보인 예시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 미세먼지 저감형 공조기용 필터 홀딩 프레임 조립체에 적용되는 에어튜브의 설치예를 보인 예시도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 미세먼지 저감형 공조기용 필터 홀딩 프레임 조립체의 배열예를 보인 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
먼저, 본 발명에 따른 공기조화기를 구성하는 필터 홀딩 프레임 조립체에 대해 설명하기로 한다.
도 3의 예시와 같이, 본 발명은 홀딩 프레임(100)을 포함한다.
상기 홀딩 프레임(100)은 적어도 2개 이상, 즉 3개, 4개,...n개의 필터(200)를 내장하여 하나의 홀딩 프레임(100)에 다수의 필터(200)가 장착된 구조를 갖도록 구성된다.
이것은 기존처럼 하나의 홀딩 프레임에 하나의 필터가 설치되던 것과 달리 홀딩 프레임의 갯수를 줄일 수 있으므로 홀딩 프레임들간 틈새 발생을 최소화시키는 장점이 있다.
이를 위해, 상기 홀딩 프레임(100)의 내부면에는 필터(200)가 끼워진 상태에서 슬라이딩될 수 있도록 슬라이드홈(110)이 형성된다.
그리고, 필터(200)의 테두리면에는 상기 슬라이드홈(110)에 끼워지는 돌출부(미도시)가 구비되어 상호 끼움될 수 있도록 구성된다.
아울러, 상기 홀딩 프레임(100)에는 길이방향으로 필터(200)의 크기 보다 작은 공간을 갖도록 구획시키는 격편(120)이 형성된다.
이때, 상기 격편(120)은 홀딩 프레임(100)의 전면 또는 후면, 혹은 전후 양면에 설치될 수 있다.
또한, 상기 홀딩 프레임(100)의 상면 중앙에는 한 쌍의 슬라이더(130)가 설치된다.
상기 슬라이더(130)는 '역 ㄱ'형상의 부재로서, '∩' 형상의 단면을 갖는 홀딩 프레임(100)의 내부에서 좌우방향으로 슬라이딩될 수 있게 조립된다.
이를 위해, 상기 홀딩 프레임(100)은 그 상면 중앙 일부가 절개되고 남은 잔류 프레임편부(150)를 포함하고, 이 잔류 프레임편부(150)를 제외한 나머지인 안내 프레임편부(140)가 잔류 프레임편부(150)를 기준으로 그 양측에 형성되며, 상기 슬라이더(130)는 상기 잔류 프레임편부(150)의 개방된 부분을 밀폐하고 있다가 좌우로 슬라이딩되게 되면 안내 프레임편부(140)를 따라 그 하면으로 미끄러져 들어가면서 개방되게 된다.
이 경우, 상기 슬라이더(130)는 단순한 '역 ㄱ'형상만으로도 구성할 수 있지만, 원활한 활주운동과 고정상태를 유지하기 위해 도시와 같이 슬라이더(130)의 일측면에 슬라이딩돌기(132)를 돌출형성하고, 그와 대응되는 안내 프레임편부(140)에는 안내슬릿(142)을 형성하여 상기 슬라이딩돌기(132)가 상기 안내슬릿(142)에 끼워진 상태에서 활주될 수 있도록 구성할 수도 있다.
이때, 상기 슬라이더(130)의 조립구조는 홀딩 프레임(100)의 상면 뿐만 아니라 하면에도 형성될 수 있다.
다만, 상면이든 하면이든 어느 한면에 설치한 후에 뒤집어서 사용하면 하면에 형성한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이렇게 구성하게 되면, 슬라이더(130)가 분리되지 않고 고정된 상태를 유지하면서 슬라이딩시킬 수 있어 시공편의성을 확보할 수 있다.
따라서, 도 3의 (a)와 같은 상태에서 슬라이더(130)를 양측으로 연 다음 필터(200)를 끼운 후 하나는 좌측으로 밀고, 다른 하나는 우측으로 민 다음, 제일 마지막에 가운데에 끼워 넣으면 도 3의 (b)와 같은 형태가 되며, 이어 슬라이더(130)를 다시 닫으면 조립이 아주 쉽고 용이하며 단시간 내에 이루어질 수 있다.
때문에, 시공상 편리성은 물론, 시공시간이 단축되고, 유지 보수도 용이하며 간단하게 수행할 수 있어 비용도 적게 든다.
무엇보다도, 홀딩 프레임(100)의 설치 갯수가 줄어들기 때문에 틈새가 줄어 기류의 리크를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 4의 예시와 같이, 앞서 설명된 실시예와 대부분 동일한 구성을 포함하지만, 슬라이더(130) 대신에 회동개폐구(130')를 설치한 것이 다르며, 특징이 될 수 있다.
상기 회동개폐구(130')는 잔류 프레임부(150)에 경첩(160)으로 회전가능하게 힌지고정될 수 있다.
다른 한편, 도 5의 예시와 같이, 홀딩 프레임(100)과, 상기 홀딩 프레임(100)에 끼워져 있는 필터(200) 사이의 틈새를 최소화하여 기밀 유지를 극대화시키도록 홀딩 프레임(100)의 일측면 혹은 양측면 둘레에 에어튜브(300)가 설치되고, 상기 에어튜브(300)의 일부에는 홀딩 프레임(100)을 관통하여 튜브연결부(310)를 구성함으로써 에어튜브(300)에 공기를 불어 넣어 밀봉력을 높일 수 있다.
이때, 에어주입은 공조기 내부에 별도로 에어펌프와 압력계를 설치한 후 필터 설치가 완료되면 튜브연결부(310)를 통해 에어튜브(300)에 에어를 불어 넣어 필터(200)들 사이를 밀착시킴으로써 기밀유지를 긴밀하게 완성할 수 있다.
특히, PLC 등을 이용하여 펌프의 구동을 자동제어할 수 있도록 압력계를 통해 검출된 압력이 정해진 압력 이하로 떨어지게 되면 펌프가 자동으로 가동되어 압력을 유지시도록 하고, 정해진 압력에 도달하면 자동으로 펌프 가동을 중지시킴으로써 필터(200)들 사이의 기밀이 해제되어 누풍이 생기지 않도록 하며, 필요한 경우 정해진 압력 이하로 떨어질 때 알람을 발생시키고 관리자에게 통보하도록 구현할 수도 있다.
더 나아가, 에어펌프나 압력계 등 별도의 부자재를 설치할 필요없이 공조기 가동시 발생되는 자체 풍압을 이용하여 자동으로 에어튜브(300)가 씰링기능을 수행하도록 구성할 수도 있다.
예컨대, 도 6의 예시와 같이, 필터(200)를 기준으로 공조기 가동시 공기가 불어들어 오는 쪽 홀딩 프레임(100)의 필터(200) 앞쪽 테두리에 에어튜브(300)를 고정하되 홀딩 프레임(100) 및 에어튜브(300)에 일정 크기의 에어주입홀(320)을 다수 형성하고, 필터(200)의 뒤쪽 테두리에는 실링가스켓(330)을 설치하여 필터(200)간 기밀성을 유지하도록 구성할 수 있다.
이렇게 구성하는 이유는 펌프 사용시에는 기밀성 유지 기능은 매우 우수하지만, 필터(200)는 주기적으로 교체되어야 하는데, 그럴 때 마다 공간 확보를 위해 에어튜브(300)의 공기를 빼야 하는 문제가 생길 수 있다.
이러한 불편을 해소하기 위해, 도 6과 같이 구성하게 되면 필터(200)를 가동하기 위해 공조기를 정지시키면 풍압이 없기 때문에 에어튜브(300)는 자동적으로 바람이 빠지게 되므로 공간 확보가 가능하여 필터(200) 교체가 쉽다.
이후, 필터(200)를 교체한 후 공조기를 다시 가동하게 되면 필터(200)가 풍압을 받을 때 일부 공기가 에어주입홀(320)을 통해 주입되면서 자동적으로 그 풍압만큼 에어튜브(300)를 부풀게 하므로 자동적으로 에어튜브(300)가 팽창되면서 필터(200)들 사이의 간극을 없애 누풍이 생기지 않도록 기밀을 유지하게 된다.
이와 같이, 구성할 경우 부자재를 별도로 설치할 필요가 없어 비용을 절감하면서도 효과적인 필터간 기밀유지가 가능해진다.
이러한 본 발명에 따른 홀딩 프레임 조립체는 도 7 내지 도 10의 예시와 같이 다양한 형태로 적층하여 사용환경에 따라 다양하게 배열 설치할 수 있다.
그리고, 상기 필터(200)는 프리필터, 미디엄필터를 포함한다.
이때, 프리필터의 앞면과 뒷면에는 항균액이 스프레이된다.
이 경우, 항균액은 구리 1-4중량%, 나일론 8-10중량%, 산화아연 0.5-0.7중량% 및 나머지 PET(polyethylene terephthalate)로 조성된다.
여기에서, 구리는 대표적인 살균기능을 갖는 금속으로서, 세균과 접촉하면 구리 이온이 세포에 흡수되면서 세포막의 껍질을 파괴하고 세포막에 구멍을 뚫어 세포의 영양분을 잃게 만들어 대사작용을 방해함으로써 세균의 활성을 억제하고 파괴하는 작용을 한다.
다만, 과량으로 첨가되면 부착력을 떨어뜨리고, 계면분리현상을 가속화시키기므로 상기 범위로 한정해야 한다.
그리고, 나일론은 나일론 6을 의미하며, 폴리아미드계 합성 섬유의 대표적인 섬유로서 내습성과 내열성을 확보하기 위해 첨가된다.
또한, 산화아연은 인체에 안전한 항균성 물질로서 특히, 본 발명에서는 항균 특성 외에 백색도를 유지하면서 필터의 공극을 유지하여 일정이상의 통기도(예. 330㎠/sec)를 유지하는 기능을 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, PET는 베이스 수지이다. 고착력과 부착력을 확보하고, 내열성 유지, 인장강도와 투명성을 유지하기 위해 첨가된다.
이러한 필터(200)의 항균성을 확인하기 위해 필터(200)에 항균액을 스프레이한 상태에서 항균 시험 균주인 대장균(ATCC 25922), 황색포도상구균(ATCC 6538), 녹농균(ATCC 15442), 곰팡이(ATCC 6275)에 대해 10일 동안 KS K 0693에 의거 활성시험을 한 결과, 모두 사멸되었다. 또한, AATCC 30에 의해 곰팡이에 대한 방미도를 테스트한 결과 곰팡이도 발생하지 않았다.
이에 따라, 항균 특성이 있는 것으로 확인되었다.
100: 홀딩 프레임
200: 필터
300: 에어튜브

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  4. 홀딩 프레임(100); 상기 홀딩 프레임(100)의 상면 또는 하면 중앙에 경첩(160)으로 고정되어 위아래로 회전가능하게 설치되는 회동개폐구(130'); 상기 회동개폐구(130')를 개방한 상태에서 상기 홀딩 프레임(100) 속으로 삽입 설치되는 적어도 2개 이상의 필터(200);를 포함하고, 상기 필터(200)의 표면에는 항균액이 스프레이되되, 상기 항균액은 구리:1-4중량%, 나일론6:8-10중량%, 산화아연:0.5-0.7중량% 및 나머지 PET(polyethylene terephthalate)로 조성된 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기에 있어서;
    상기 필터(200)를 기준으로 공조기 가동시 공기가 불어들어 오는 쪽 홀딩 프레임(100)의 필터(200) 앞쪽 테두리와 홀딩 프레임(100) 사이에 에어튜브(300)를 고정하되,
    상기 홀딩 프레임(100) 및 에어튜브(300)에 서로 대응되게 형성된 다수의 에어주입홀(320)과, 상기 필터(200)의 뒤쪽 테두리와 홀딩 프레임(100) 사이에 설치된 실링가스켓(330)을 포함하여,
    공조기 가동시에만 에어튜브(300)가 부풀어 올라 필터(200)간 기밀성을 유지하고, 필터(200) 교체를 위해 공조기 가동이 중단되면 에어튜브(300)의 공기가 빠지면서 쪼그라들어 필터(200) 교체의 용이성을 확보하도록 구성된 것을 특징으로 하는 항바이러스 필터와 미세먼지 저감용 모듈형 필터 홀딩 프레임 조립체를 구비한 공기조화기.
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