KR102449469B1 - 공기 정화 모듈 - Google Patents

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KR102449469B1
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air
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김기호
김도경
전세형
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(주)케스피온
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Abstract

본 발명은 공기 정화 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 정화 모듈 내로 흡입되는 공기를 제1 필터, 제2 필터를 이용하여 다단계로 필터링 함으로써 공기 정화 성능을 향상시킬 수 있는 공기 정화 모듈에 관한 거이다.
또한, 공기를 가열하여 필터링하는 2차 필터에 의해 필터링되는 공기의 양을 최적화하여 살균 효과를 향상시키면서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 유지하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 공기 정화 모듈에 관한 것이다.

Description

공기 정화 모듈{AIR CLEANING MODULE}
본 발명은 공기 정화 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 정화 모듈 내로 흡입되는 공기를 제1 필터, 제2 필터를 이용하여 다단계로 필터링 함으로써 공기 정화 성능을 향상시킬 수 있는 공기 정화 모듈에 관한 것이다.
또한, 공기를 가열하여 필터링하는 2차 필터에 의해 필터링되는 공기의 양을 최적화하여 살균 효과를 향상시키면서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 유지하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 공기 정화 모듈에 관한 것이다.
일상 생활의 대부분을 사무실이나 주거지 등의 실내에서 보내는 현대인들은 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 실내 또는 폐쇄공간의 환경을 쾌적하게 개선하기 위해 실내 공기를 인위적으로 정화시키는 공기 정화 모듈의 사용이 많아지고 있다.
공기 정화 모듈은, 실내에 잔류하는 바이러스, 곰팡이, 진드기 등의 균을 제거하는 살균작용과, 담배냄새, 땀냄새 등의 악취를 제거하는 탈취작용과, 휘발성유기화합물(VOC, Volatile Organic Compounds) 등의 오염물질을 제거하는 정화작용을 통해 오염된 실내 공기를 쾌적하게 만드는데 사용된다.
최근에는 악취 제거와 인체에 해로운 바이러스 균을 살균할 뿐 아니라 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있는 공기 정화 모듈에 관한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.
한국등록특허 제10-1973371호(2019.04.23)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 공기 정화 모듈 내로 흡입되는 공기를 제1 필터, 제2 필터를 이용하여 다단계로 필터링 함으로써 공기 정화 성능을 향상시킬 수 있는 공기 정화 모듈을 제공한다.
또한, 공기를 가열하여 필터링하는 2차 필터에 의해 필터링되는 공기의 양을 최적화하여 살균 효과를 향상시키면서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 유지하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 공기 정화 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 내부 공간이 구비되는 본체; 상기 본체 내부로 흡입되는 공기를 1차적으로 필터링하는 제1 필터; 상기 제1 필터에 의해 필터링 된 공기 중 일부분을 가열하여 2차적으로 필터링하는 제2 필터를 포함하는, 공기 정화 모듈로서, 상기 본체 내부로 흡입되어 상기 제1 필터에 의해 필터링된 공기 중 상기 제2 필터에 의해 필터링되는 공기의 부피는 20 ~ 40%인 것을 특징으로 하는, 공기 정화 모듈을 제공한다.
이때, 상기 제1 필터를 통해 필터링 된 공기의 나머지 부분과, 상기 제2 필터를 통해 필터링되어 가열된 공기가 합류하여 상기 본체의 배출구를 통해 배출되며, 상기 본체의 배출구로부터 배출되는 공기의 토출 온도는 주위 온도에 비해 8℃~19℃ 높을 수 있다.
또한, 상기 제2 필터를 가열하기 위한 가열원의 온도는 360℃~450℃ 일 수 있다.
이때, 상기 가열원에 의해 가열되어 공기를 가열하는 상기 제2 필터의 온도는 상기 가열원의 온도 대비 70~80%의 온도 범위를 갖을 수 있다.
또한, 상기 제2 필터는 공기가 유동하는 방향으로 일정한 길이를 가지며, 상기 제2 필터를 통과하는 공기의 속도는 0.36m/s~ 1.2m/s일 수 있다.
또한, 유동하는 공기의 상기 제2 필터를 통과하는 시간은 0.3s~1.0s일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공기 정화 모듈 내로 흡입되는 공기를 제1 필터, 제2 필터를 이용하여 다단계로 필터링 함으로써 공기 정화 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 공기를 가열하여 필터링하는 2차 필터에 의해 필터링되는 공기의 양을 최적화하여 살균 효과를 향상시키면서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 유지하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화 모듈을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화 모듈의 제2 필터를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화 모듈의 성능을 설명하기 위한 참고도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 공기 정화 모듈(100)을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화 모듈(100)을 설명하기 위한 참고도로서, 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 공기 정화 모듈(100)은, 본체(110), 제1 필터(130), 제2 필터(140)를 포함할 수 있다.
본체(110)는 내부 공간이 구비되고 양단에 각각 공기 흡입구(120)와 공기 배출구(150)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 본체(110)의 일측에는 공기 흡입구(120)가, 타측에는 공기 배출구(150)가 형성되며, 공기 흡입구(120)를 통해 본체(110) 내부로 실내의 공기가 유입될 수 있다.
공기 흡입구(120)를 통해 공기 정화 모듈(100) 내부로 유입된 공기는 제1 필터(130)로 유입될 수 있다. 제1 필터(130)는 본체(110) 내부로 유입된 공기를 1차적으로 필터링하기 위한 것이며, 이때 실내의 공기를 유입하기 위해 본체(110)에는 송풍팬(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 송풍팬(미도시)은 본체(110)의 공기 흡입구(120) 인근, 제1 필터(130)와 제2 필터(140)의 사이 및 본체(110)의 공기 배출구(150) 인근 중 어느 한 곳에 설치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않으며, 본체(110)의 외부에 설치되어 본체(110)의 공기 흡입구(120) 측으로 공기를 유입시킬 수도 있다. 또한, 상기 송풍팬(미도시)은 복수 개로 마련되어 본체(110)의 공기 흡입구(120) 인근, 제1 필터(130)와 제2 필터(140)의 사이 및 본체(110)의 공기 배출구(150) 인근 모두에 배치되거나 상기 지점 중 2개의 지점에 배치될 수 있다.
이때, 제1 필터(130)는 공기 중의 먼지를 제거하기 위한 필터로서, 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air filter: HEPA) 및/또는 활성탄 필터일 수 있다. 헤파 필터는 공기 정화 장치 내부로 유입된 실내 공기로부터 미세한 입자를 제거하는 고성능 필터로서, 실내 공기에 함유된 해로운 집먼지, 진드기, 바이러스, 곰팡이 등과 같은 유해 물질과 미립자 0.3 마이크론 크기의 오염 먼지를 제거할 수 있다. 이때, 제1 필터(130)인 헤파 필터 및/또는 활성탄 필터에 앞서 프리 필터(pre-filter, 미도시)가 설치될 수 있다. 프리 필터는 큰 먼지, 곰팡이, 머리카락, 애완 동물의 털 등 헤파 필터 또는 활성탄 필터에 의해 제거되는 유해 물질 보다 비교적 부피가 큰 외부 물질을 제거하며, 항균 소재를 사용하여 구성될 수 있다. 프리 필터가 설치되는 경우 공기 흡입구(120)를 통해 유입된 실내 공기는 프리 필터, 헤파 필터 및/또는 활성탄 필터를 순차적으로 거치게 되어 유해 물질이 제거된다.
공기 흡입구(120)를 통해 본체(110) 내부로 유입되어 1차적으로 제1 필터(130)에 의해 필터링된 공기는 제2 필터(140)에 의해 2차적으로 필터링된다. 제2 필터(140)는 제1 필터(130)를 거쳐 공기 배출구(150)를 향해 유동하는 공기의 유동 경로상에 위치하여 1차적으로 필터링된 공기를 2차적으로 필터링한다.
이때, 제2 필터(140)는 제1 필터(130)에 의해 필터링된 공기 중 일 부분을 가열함으로써 공기를 필터링할 수 있다.
구체적으로, 제2 필터(140)는 가열원(160)에 의해 가열되어 제2 필터(140) 내부로 유입되는 공기를 가열함으로써 살균하는 필터이며, 이때, 제2 필터(140)는 섬유 필터에 광촉매를 도포하여 빛을 조사함에 따라 공기 중의 세균을 제거하는 광촉매 필터일 수 있다. 또는, 제2 필터(140)는 담체에 백금(Pt) 또는 로듐(Rh)을 담지하고 열을 가열함에 따라 공기 중의 세균을 제거하는 금속 촉매 필터일 수 있다. 가열원(160)에 의해 제2 필터(140)의 금속 촉매가 가열됨에 따라 담지되는 금속 촉매가 활성화되고, 이에 따라 필터 내부를 유동하는 공기가 촉매 반응을 일으켜 공기안에 포함된 유해물질이 제거되어 살균 효과를 발생시키는 것이다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 본체(110) 내부로 흡입되는 공기를 제1 필터(130), 제2 필터(140)를 이용하여 다단계로 필터링 함으로써 공기 정화 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 실시예에 따르면, 본체(110) 내부로 흡입되어 제1 필터(130)에 의해 필터링되는 공기(V1) 중 일부분(V2)을 제2 필터(140)를 통과시켜 살균한다. 구체적으로, 제2 필터(140)는 가열원(160)에 의해 가열됨에 따라 유입되는 공기를 살균하므로 제2 필터(140)를 거친 공기(V2)는 제1 필터(130)를 거쳐 필터링된 공기(V1)에 비해 고온으로 형성된다. 따라서, 제1 필터(130)를 거쳐 필터링된 공기(V1) 전부를 제2 필터(140)로 통과시키면, 공기 정화 모듈(100)로부터 배출되는 공기의 온도가 높게 형성되어 사용자가 공기 정화 모듈(100)을 사용하기에 불편할 수 있으며, 특히 매우 높은 온도로 배출되는 경우 별도의 냉각 과정이 필요할 수 있다. 따라서, 본 발명은 공기 정화 모듈(100)에서 배출되는 공기의 온도를 조절하기 위해, 제1 필터(130)에 의해 필터링된 공기(V1)의 일부(V2)만을 제2 필터(140)로 유동시키켜 2차 필터링시키며, 1차 필터링된 공기(V1)의 나머지 부분(V3, V4)과 2차 필터링된 공기(V2)를 공기 정화 모듈(100)의 외부로 배출하기전 합류시킴으로써, 공기 정화 모듈(100) 외부로 배출되는 공기의 온도가 너무 높게 형성되지 않도록 제어함과 동시에 공기 살균 효과를 얻을 수 있다.
이때, 공기 정화 모듈(100)의 본체(110) 내부로 흡입되어 제1 필터(130)에 의해 필터링되는 공기(V1) 중 제2 필터(140)에 의해 필터링되는 공기(V2)의 부피는 20 ~ 40%일 수 있다. 도 3은 제1 필터(130)에 의해 필터링된 공기 기준 제2 필터(140)에 의해 필터링된 공기의 부피 비율(이하, '공기 분배 비율') 대비 살균도(%)를 실험한 그래프로서, 도 3을 참고하면, 공기 정화 모듈(100)의 유해물질 살균도가 약 20%인 경우에 공기 정화 모듈(100)의 기설정된 성능을 인정할 수 있는데, 본 실시예에 따르면 제1 필터(130)에 의해 필터링되는 공기(V1) 중 제2 필터(140)에 의해 필터링되는 공기(V2)의 부피가 20 ~ 40%일 경우 유해물질 살균도 20% 이상을 달성할 수 있는 것이다.
이때, 제2 필터(140)를 가열하기 위한 가열원(160)의 온도는 360℃~450℃일 수 있다. 아래 [그림 1]을 참고하면, 가열원(160)의 온도가 높을수록 제2 필터(140)의 온도가 높아져 살균도(유해물질 제거율)가 증가하나, 가열원(160)의 온도가 450℃를 초과하는 경우 전력 소모량이 크기 때문에 살균 효과 대비 에너지 효율 측면에서 바람직하지 않으며, 360℃ 미만인 경우 제2 필터(140)의 가열이 충분하게 이루어지지 않아 원하는 살균 효과를 얻을 수 없기 때문이다.
[그림 1]
Figure 112021095857269-pat00001
도 4는 공기 분배 비율에 따른 본체(110)의 공기 배출구(150)의 토출 공기 온도를 실험한 그래프이고, 도 5는 공기 배출구(150)의 토출 공기 온도에 따른 살균도를 실험한 그래프이다. 구체적으로, 도 4 및 도 5는 공기 정화 모듈(100)의 주위 온도가 약 32℃일 때 토출 온도 및 그에 따른 살균도를 측정한 그래프이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본체(110)의 배출구(150)로부터 배출되는 공기의 토출 온도는 외부 온도에 비해 8℃~19℃ 높게 형성될 수 있다.
공기 정화 모듈(100)이 설치되는 실내의 온도(외부 온도)는 약 32℃ 기준으로, 토출 공기의 온도가 지나치게 높은 경우 사용자가 불편감을 느낄 수 있어 이에 따라 배출 공기의 냉각을 위한 냉각 공정이 추가적으로 필요할 수 있으며, 지나치게 낮은 경우 제2 필터(140)에 의한 살균 효과가 충분치 않으므로, 공기의 토출 온도를 외부 온도에 비해 8℃~19℃ 높은 온도로 즉, 토출 온도를 40℃~51℃로 제어하는 것이다.
한편, 도 2를 참고하면, 제2 필터(140)는 공기가 유동하는 방향으로 일정한 길이(l)를 가지며, 제2 필터(140)를 통과하는 공기(V2)의 속도(v)는 0.36m/s~ 1.2m/s일 수 있으며, 이때, 공기의 제2 필터(140) 통과시간은 0.3s~1.0s일 수 있다.
이때, 가열원(160)에 의해 가열되어 공기를 가열하는 제2 필터(140)의 온도는 가열원(160)의 온도 대비 70~80%의 온도 범위를 갖을 수 있다.
구체적으로, 가열원(160)의 온도는 360℃~400℃ 이며, 가열원(160)에 의해 가열되어 공기를 가열하는 제2 필터(140)의 온도는 273℃~304℃일 수 있다.
공기 정화 모듈(100)의 유해물질 살균도가 약 20%인 경우에 공기 정화 모듈(100)의 기설정된 성능을 인정할 수 있는데, 아래 [표 1]을 참고하면, 본 실시예에 따른 공기 정화 모듈(100)의 가열원(160)의 온도는 360℃~400℃, 제2 필터(140)의 온도는 273℃~304℃, 공기의 제2 필터(140) 통과시간은 0.3s~1.0s이며, 이에 따른 공기의 공기(V2)의 속도(v)는 0.36m/s~ 1.2m/s일 수 있다.
Figure 112021095857269-pat00002
이와 같이 본 발명에 따르면, 공기를 가열하여 필터링하는 제 2 필터(140)에 의해 필터링되는 공기의 양을 최적화하여 살균 효과를 향상시키면서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 유지하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100: 공기 정화 모듈
110: 본체
120: 흡입구
130: 제1 필터
140: 제2 필터
150: 배출구
160: 가열원

Claims (6)

  1. 내부 공간이 구비되는 본체; 상기 본체 내부로 흡입되는 공기를 1차적으로 필터링하는 제1 필터; 상기 제1 필터에 의해 필터링 된 공기 중 일부분을 가열하여 2차적으로 필터링하는 제2 필터를 포함하는, 공기 정화 모듈로서,
    상기 제1 필터에 인접하게 배치되어, 상기 제1 필터에 앞서 흡입되는 공기를 필터링하는 프리 필터;
    상기 본체의 공기 흡입구에 인접하여 배치되어 상기 본체 내부로 공기를 흡입하는 송풍팬; 및
    상기 제1 필터와 상기 제2 필터의 사이에 배치되어 상기 제2 필터로 유입되는 공기 유동량을 조절하는 다른 송풍팬;을 더 포함하며,
    상기 본체 내부로 흡입되어 상기 제1 필터에 의해 필터링된 공기 중 상기 제2 필터에 의해 필터링되는 공기의 부피는 20 ~ 40%이고,
    가열원에 의해 가열되는 상기 제2 필터의 온도는 273℃~304℃이고,
    상기 제2 필터를 가열하기 위한 가열원의 온도는 360℃~450℃이며,
    상기 제2 필터는 공기가 유동하는 방향으로 일정한 길이를 가지며, 상기 제2 필터를 통과하는 공기의 속도는 0.36m/s~ 1.2m/s이고,
    유동하는 공기의 상기 제2 필터를 통과하는 시간은 0.3s~1.0s인 것을 특징으로 하는, 공기 정화 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터를 통해 필터링 된 공기의 나머지 부분과, 상기 제2 필터를 통해 필터링되어 가열된 공기가 합류하여 상기 본체의 배출구를 통해 배출되며,
    상기 본체의 배출구로부터 배출되는 공기의 토출 온도는 주위 온도에 비해 8℃~19℃ 높은 것을 특징으로 하는, 공기 정화 모듈.
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