KR102523937B1 - 공기 청정기의 필터장치 - Google Patents

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Abstract

광촉매 반응이 발생하는 복수개의 격벽을 파형구조로 형성할 수 있는 공기청정기의 필터장치는 공기청정기에 설치되는 필터장치에 있어서, 이격 배치되어 공기가 통과하는 통로를 형성하고 광촉매가 코팅되어 있는 복수개의 격판; 및 상기 통로에 유입된 상기 공기의 진행방향에 수직방향으로 각 격판에 광선을 조사하여 광촉매 반응을 유발시키는 광원부를 포함하는 광촉매 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 청정기의 필터장치{Filter Apparatus Of Air Purifier}
본 명세서는 공기 청정기에 관한 것으로 구체적으로 공기청정기의 필터장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
실내의 공기를 정화하기 위해서는 공기에 포함되어 있는 미세먼지나 세균, 바이러스 등 유해물질을 제거하여야 한다. 공기청정기는 공기를 정화하기 위한 장치로, 공기에 포함된 유해물질을 제거할 수 있다.
공기청정기는 공기를 정화하기 위해 유해물질을 걸러내는 필터장치가 구비되어 있다. 필터장치는 물리적인 방식으로 유해물질을 걸러내거나, 필터부재에 광촉매를 도포하고 자외선을 조사하여 광촉매반응을 유도함으로써 유해물질을 제거하는 방식등이 존재한다.
종래에 광촉매 필터 모듈을 이용하여 유해물질을 제거하는 공기청정기로 한국등록특허 제10-0598320호(발명의 명칭: 광촉매 필터 모듈과 이를 장착한 공기청정기)가 개시된 바 있다.
하지만, 종래기술은 광촉매 필터 모듈이 평활한 평면 형태을 가지게 되어 필터 모듈을 통과하는 공기의 접촉면적이 줄어들어 광촉매 반응에 따른 공기정화 능력이 떨어진다는 문제가 있다.
한국 등록특허 제10-0598320호 (발명의 명칭: 광촉매 필터 모듈과 이를 장착한 공기청정기)
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로 광촉매 반응이 발생하는 복수개의 격벽을 파형구조로 형성할 수 있는 필터장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 와류현상을 이용하여 공기 체류시간을 향상시킬 수 있는 필터장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 순차적인 전하인가를 통해 극미세먼지를 포집할 수 있는 필터장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
공기청정기의 필터장치는 공기청정기에 설치되는 필터장치에 있어서, 이격 배치되어 공기가 통과하는 통로를 형성하고 광촉매가 코팅되어 있는 복수개의 격판; 및 상기 통로에 유입된 상기 공기의 진행방향에 수직방향으로 각 격판에 광선을 조사하여 광촉매 반응을 유발시키는 광원부를 포함하는 광촉매 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 광촉매 반응이 발생하는 복수개의 격벽을 파형구조로 형성하기 때문에, 공기 접촉면을 최대화 시킬 수 있어 공기정화능력을 극대화 시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 파형구조로 인해 발생하는 와류현상으로 공기 체류시간을 향상시킬 수 있어 공기가 정화되기도 전에 배출되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 순차적인 전하인가를 통해 극미세먼지를 포집할 수 있어 일반적인 필터로 제거할 수 없었던 극미세먼지를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 극미세먼지보다 더 작은 사이즈의 바이러스 또한 제거할 수 있다는 효과가 있다. 아울러, 이와 같은 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치가 적용된 공기청정기를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치(100)의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치(100)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 필터부(600)의 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 공기가 격판을 통과하면서 와류가 형성되는 것의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광촉매 필터부(600)의 구조를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광촉매 필터부(600)의 구조를 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들을 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 개선된 공기청정기의 필터장치의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 공기청정기의 필터장치는 공기청정기에 설치되어 공기를 정화한다. 특히, 본 발명에 따른 공기청정기의 필터장치는 광촉매 반응을 유도하여 공기 중에 포함된 유해물질을 제거한다.
이하, 본 발명에 따른 공기청정기의 필터장치(이하 '필터장치' 라 함)에 대해 도 1을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치가 적용된 공기청정기를 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 필터장치(100)는 공기청정기(150)의 본체(200) 내부에 공기를 체류시키는 챔버(230)에 설치되어 공기청정기(150)의 공기흡입구(210)에서 흡입되는 공기를 정화하고 공기청정기(150)의 공기배출구(220)로 정화된 공기를 배출한다.
이때, 필터장치(100)는 공기청정기(150)의 본체(200) 설치된 송풍팬(240)에 의해 공기를 공급받고 배출할 수 있다. 이와 같은 송풍팬(240)은 공기 흡입구(210)로 공기가 흡입될 수 있게 공기의 흐름을 발생시킨다. 일 실시예에 있어서, 송풍팬(240)은 본체(200)의 내부와 외부 사이에 기압차를 형성할 수 있다. 이러한 실시예를 따를때, 공기는 내부와 외부의 압력차에 의해 본체(200)로 흡입될 수 있을 것이다.
이하, 도 2에 도시된 필터장치를 참조하여 필터장치의 기능과 구성에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터장치(100)의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 필터장치(100)는 1차 여과부(400), 2차 여과부(500), 및 광촉매 필터부(600)을 포함한다.
본 발명에 따른 1차 여과부(400)는 공기 중의 미세먼지에 음전하를 인가하여 미세먼지를 포집한다. 1차 여과부(400)는 포집된 미세먼지를 여과하고, 여과된 공기를 2차 여과부(500)로 전달한다.
이를 위해, 1차 여과부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 전하 발생부(410) 및 제1 필터부재(430)를 포함한다. 또한, 1차 여과부(400)는 플라즈마 발생부(420)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전하 발생부(410)는 공기 중의 미세먼지에 음전하를 인가하여 미세먼지를 포집한다. 구체적으로 전하 발생부(410)는 미세먼지에 음전하를 인가하고 전하 발생부(410)에 형성되어 있는 양전하 성질을 가지는 양전극으로 미세먼지를 포집한다. 이에 따라 전하 발생부(410)는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 미세먼지를 포집하여 미세먼지의 크기를 키울 수 있다.
종래에는 압력차 채집방법을 통해 바이러스 입자를 포집하였었다. 하지만, 압력차 채집방법의 경우, 1μm 이하의 입자부터 채집효율이 떨어지고, 0.03 내지 0.1μm의 미세한 바이러스 입자 채집효율은 10% 미만밖에 되지 않는다.
하지만, 본 발명에 따른 전하 발생부(410)는 바이러스 입자에 전기적 성질을 가지도록 음전하를 인가하고 이를 양전극으로 포집함으로써, 미세한 크기의 바이러스 입자 또한 효과적으로 포집할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전하 발생부(410)는 코로나 방전기로 구현될 수 있다. 예컨대, 전하 발생부(410)는 바늘형 코로나 방전기로 구현될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전하 발생부(410)는 미세먼지에 서로 다른 전하를 순차적으로 인가하여 미세먼지를 포집할 수 있다. 구체적으로 전하 발생부(410)는 제1 전하를 미세먼지에 인가하고 제2 전하를 재차 미세먼지에 인가하여 미세먼지를 포집할 수 있다. 이때, 제1 전하 및 제2 전하는 서로 반대되는 전하를 의미할 수 있다.
이러한 실시예를 따르는 경우, 서로 다른 전하가 인가된 미세먼지 간에 서로 인력이 발생하여 미세먼지가 뭉치게 된다. 이에 따라 전하 발생부(410)는 미세먼지의 크기를 키워 일반필터로 극소의 미세먼지를 포집할 수 있게 한다.
예컨대, 극미세먼지에 양전하를 대전시킨 후, 재차 음이온을 대전시키면 대전되지 않았던 극미세먼지는 음전하로 대전되게 된다. 이러한 경우, 서로 다른 전하를 가진 극미세먼지간에 뭉치게 되어 극미세먼지가 일반필터로 걸러질 수 있게 된다.
이러한 실시예를 따를 때, 제1 필터부재(420)가 포집된 미세먼지를 거르게 된다.
플라즈마 발생부(420)는 전하 발생부(410) 및 제1 필터부재 사이에 배치되어 전하 발생부(410)에 의해 여과된 공기에 플라즈마를 방출하여 유해물질을 제거한다. 구체적으로 플라즈마 발생부(420)는 플라즈마를 방출하여 공기 중의 산소분자와 물분자를 광해리 시킨다. 이에 따라 물분자는 활성산소 라디칼(O-)과 수산화라디칼(OH-)로 광해리 된다. 플라즈마 발생부(420)는 활성산소 라디칼과 수산화라디칼로 유해물질과 악취를 제거한다. 이때, 유해물질은 세균, 바이러스, 화학물질 등을 포함한다.
이와 같이 본 발명은 플라즈마 발생부(420)가 전하 발생부(410)에 의해 미쳐 제거되지 못한 유해물질을 추가적으로 제거하여 공기의 질을 더욱 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 플라즈마 발생부(420)는 광촉매가 코팅된 자외선램프로 구성될 수 있다. 이때, 광촉매는 이산화티타늄(Ti02) 등을 포함할 수 있다. 이산화티타늄(Ti02)은 반도체 성질을 가진 광촉매로서, 표면에 자외선이 조사되면 해당 표면 주변의 공기가 산소와 물분자로 분해됨에 따라 플라즈마가 발생한다. 이에 따라 싱글렛 옥시젼(O-), 수퍼 옥사이드 아니온(02-), 하이드록실 라디칼(OH-), 포톨릭 오존(03-), 하이드로젼 프로톤(H+) 등의 활성산소라디칼과 수산화라디칼이 살균정화작을 수행하게 된다.
일 실시예에 있어서, 자외선램프는 장파장 램프일 수 있다. 이러한 실시예를 따르는 경우, 바이러스, 미세먼지, VOCs가 제거될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 자외선램프는 단일파장 램프일 수 있다. 이러한 실시예를 따르는 경우, 화합물 분해가 발생될 수 있고, 특히, 오일분자, 가스형태의 휘발성 유기화합물, 반응성 유기화합물, 준휘발성 유기화합물등의 분해뿐만 아니라, 바이오필름 또한 제거될 수 있다.
제1 필터부재(430)는 전하 발생부(410)에 의해 포집된 미세먼지를 여과한다. 구체적으로 제1 필터부재(430)는 전하 발생부(410)의 양전극에 포집된 미세먼지를 여과한다.
일 실시예에 있어서, 제1 필터부재(430)는 헤파필터 또는 부직포필터 중 적어도 하나일 수 있다.
한편, 2차 여과부(500)는 공기에 포함된 유해물질을 여과한다. 구체적으로, 2차 여과부(500)는 1차 여과부(400)를 통과한 공기를 재차 여과하여 유해물질을 제거한다.
일 실시예에 있어서, 2차 여과부(500)는 제2 필터부재를 포함한다. 이러한 실시예를 따를때 2차 여과부(500)는 부직포필터와 헤파필터로 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 2차 여과부(500)는 부직포 필터 및 헤파필터로 구성된 2중 필터로 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 부직포 필터 및 헤파필터는 교호배치될 수 있다. 이러한 실시예를 따르는 경우, 본 발명은 부직포 필터와 헤파필터가 교호배치 되어 있기 때문에, 부직포 필터와 헤파필터가 상호보완적으로 유해물질을 걸러 낼 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 광촉매 필터부(600)는 광촉매 반응을 통해 공기를 정화한다. 이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 광촉매 필터부(600)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 필터부(600)의 구조를 보여주는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 광촉매 필터부(600)는 복수개의 격판(610) 및 광원부(620)를 포함한다.
복수개의 격판(610)은 서로 이격 배치되어 공기가 통과하는 통로를 형성한다. 복수개의 격판(610)에는 광촉매가 코팅되어 있다. 이에 따라, 복수개의 격판(610)에 광선이 조사되면 광촉매 반응이 유발된다.
일 실시예에 있어서, 복수개의 격판(610)은 요부 및 철부가 연속 형성된 파형 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 격판(610)이 파형구조인 이유는, 평면구조인 경우 공기가 너무 빨리 배출될 뿐만 아니라 공기가 접촉할 수 있는 표면적 또한 넓지 않기 때문에 격판을 파형구조로 형성하여 광촉매 반응에 따른 공기정화의 수행효율을 극대화하기 위함이다. 이에 따라 본 발명을 통과하는 공기는 격판을 통과하면서 굴곡진 영역 사이로 와류를 형성하게 되어 체류시간이 길어지고, 접촉하는 표면적 또한 넓어지게 된다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 공기는 격판을 통과하면서 와류를 형성하게 된다.
이와 같이 본 발명은 복수개의 격판(610)이 파형구조로 형성됨으로써, 공기가 일정한 시간동안 체류할 수 있을 뿐만 아니라 접촉할 수 있는 표면적이 넓어져 공기정화능력을 최대화시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 서로 마주 보는 격판(610)의 요부와 철부가 대응되게 형성될 수 있다.
일예로, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 격판(615a)의 요부와 제2 격판(615b)의 요부가 대응되는 위치에 요부 및 철부가 형성될 수 있고, 제1 격판(615a)의 철부와 제2 격판(615b)의 철부가 대응되는 위치에 요부 및 철부가 형성될 수 있다.
다른 예에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 격판(615a)의 요부와 제2 격판(615b)의 철부가 대응되는 위치에 요부 및 철부가 형성될 수 있고, 제1 격판(615a)의 철부와 제2 격판(615b)의 요부가 대응되는 위치에 요부 및 철부가 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 격판(615a)의 요부 및 제1 격판(615a)의 철부 사이에 대응되는 위치에 제2 격판(615b)의 철부 또는 요부가 형성될 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 격판(615a)의 요부 및 제1 격판(615a)의 철부의 중간지점에 제2 격판(615b)의 철부 또는 요부가 형성될 수 있다.
이러한 실시예를 따르는 경우, 제1 격판(615a) 및 제2 격판(615b)의 요부 및 철부를 대응되게 위치시킬 때보다 표면적은 감소하지만, 공기가 굴곡진 영역에서 배출되지 않고 순환하는 유동박리현상을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
광원부(620)는 복수개의 격판(610) 사이의 통로로 유입된 공기에 광선을 조사하여 광촉매 반응을 유발시킨다. 일 실시예에 있어서, 광원부(620)는 UV-C를 방출할 수 있다. 이러한 실시예를 따르는 경우, 살균력이 향상될 수 있다.
광원부(620)는 공기의 진행방향에 수직방향으로 광선을 조사할 수 있다. 이러한 실시예를 따르는 경우, 광원부(620)는 복수개의 격판(610)의 양 끝단에 위치하는 격판을 따라 설치될 수 있다.
여기에서, 전술한 본 명세서에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 명세서의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 명세서를 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 공기청정기의 필터장치 150: 공기청정기
200: 본체 210: 공기 흡입구
220: 공기 배출구 230: 챔버
400: 1차 여과부 500: 2차 여과부
600: 광촉매 필터부

Claims (7)

  1. 공기청정기에 설치되는 필터장치에 있어서,
    이격 배치되어 공기가 통과하는 통로를 형성하고 광촉매가 코팅되어 있는 복수개의 격판; 및
    상기 통로에 유입된 상기 공기의 진행방향에 수직방향으로 각 격판에 광선을 조사하여 광촉매 반응을 유발시키는 광원부를 포함하는 광촉매 필터부;를 포함하고,
    상기 각 격판은 요부 및 철부가 연속 형성된 파형 구조이며,
    서로 마주보는 제1 격판 및 제2 격판은 상기 제1 격판의 요부에 대응되는 위치에 상기 제2 격판의 철부가 형성되어 있고 상기 제1 격판의 철부에 대응되는 위치에 상기 제2 격판의 요부가 형성되어,
    공기가 복수개의 격판을 통과하면서 굴곡진 영역 사이로 와류를 형성하게 되어 체류시간이 길어지고, 접촉하는 표면적이 넓어지게 되는 것을 특징으로 하는 공기청정기의 필터장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 공기청정기에 설치되는 필터장치에 있어서,
    이격 배치되어 공기가 통과하는 통로를 형성하고 광촉매가 코팅되어 있는 복수개의 격판; 및
    상기 통로에 유입된 상기 공기의 진행방향에 수직방향으로 각 격판에 광선을 조사하여 광촉매 반응을 유발시키는 광원부를 포함하는 광촉매 필터부;를 포함하고,
    상기 각 격판은 요부 및 철부가 연속 형성된 파형 구조이며,
    서로 마주보는 제1 격판 및 제2 격판은 상기 제1 격판의 요부 및 상기 제1 격판의 철부 사이에 대응되는 위치에 상기 제2 격판의 철부 또는 요부가 형성되어 있어, 공기가 복수개의 격판을 통과하면서 굴곡진 영역 사이로 와류를 형성하게 되어 체류시간이 길어지게 되고,
    상기 제1 격판의 요부 및 상기 제1 격판의 철부 사이에 대응되는 위치는 상기 요부 및 철부의 중간지점에 형성되어, 공기가 굴곡진 영역에서 배출되지 않고 순환하는 유동박리현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 공기청정기의 필터장치.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 공기 중의 미세먼지에 서로 다른 전하를 순차적으로 인가하여 미세먼지를 포집하는 전하 발생기;
    상기 포집된 미세먼지를 여과하는 필터부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기의 필터장치.

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