KR102533658B1 - 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터 - Google Patents

공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기흡입부가 구비된 활성탄소 이용 정전 에어 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면에 활성탄소 입자를 부착시킨 폴리머 필름을 적층함으로써 활성탄소 입자에 의해 발생된 비정상 공기 유동으로 증가된 정전기에 의한 흡착과 활성탄소의 미세공에 의한 흡착으로 오염물질의 포집 능력을 증가시킬 수 있는 효과가 발생되고, 특히, 적층된 폴리머 필름의 일측에 공기흡입부가 구비됨과 동시에 전기집진방식에 의한 정전기 발생과 오염물질의 비정상유동을 유도하여 집진 효율을 더욱 극대화할 수 있는 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터는, 면상에 활성탄소가 부착된 폴리머 필름이 롤 형태로 감기도록 적층되어 적층된 폴리머 필름 사이의 통기로를 통해 공기의 흐름이 이루어지면서 미세먼지 또는 오염물질이 필름 표면 또는 활성탄소의 표면에 흡착되게 구성되되, 상기 롤 형태로 감겨 적층된 폴리머 필름은 중심부에서 둘레부까지 상기 통기로 사이를 방사상으로 관통하는 다수의 통기홀이 길이방향의 일부분에 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터{Electrostatic air filter using activated carbon equipped with an air intake part}
본 발명은 공기흡입부가 구비된 활성탄소 이용 정전 에어 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면에 활성탄소 입자를 부착시킨 폴리머 필름을 적층함으로써 활성탄소 입자에 의해 발생된 비정상 공기 유동으로 증가된 정전기에 의한 흡착과 활성탄소의 미세공에 의한 흡착으로 오염물질의 포집 능력을 증가시킬 수 있는 효과가 발생되고, 특히, 적층된 폴리머 필름의 일측에 공기흡입부가 구비됨과 동시에 전기집진방식에 의한 정전기 발생과 오염물질의 비정상유동을 유도하여 집진 효율을 더욱 극대화할 수 있는 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터에 관한 것이다.
일반적으로, 산업의 발달 및 도시화에 의한 대기오염의 증가는 실내 및 실외공기의 심각한 오염을 수반하였으며, 이렇게 오염된 공기를 정화하기 위하여 에어 필터가 사용된다.
에어 필터는, 냉 난방기, 공기청정기 및 자동차 등에 사용되며, 주로 부직포로 이루어져 있으며, 이러한 부직포 필터는 시빙(sieving), 인터셉션(interception), 임팩션(impaction) 또는 디퓨전(diffusion) 등의 기구에 의하여 공기중의 먼지를 포집, 여과하게 된다.
단순 부직포로 이루어진 에어 필터는 제조공정이 단순하고 원가가 저렴한 장점이 있어 여러 가지 응용분야에 널리 사용되고 있으나, 부직포형 에어 필터는 먼지의 여과효율이 떨어지는 단점이 있으며, 특히 인체에 유해한 크기 25㎛ 이하로 이루어진 미세먼지의 포집능력이 떨어진다. 부직포형 에어 필터의 경우 미세먼지를 여과하기 위해서는 부직포 사이의 공간을 좁히기 위하여 부직포의 섬유밀도를 높여야 하나, 이 경우 지나치게 밀집된 섬유로 인하여 에어 필터를 통한 공기의 순환이 자유롭지 못하게 되어 에어 필터 통과 시에 지나치게 큰 압력손실이 유발된다.
부직포형 에어 필터가 갖는 단점 중에서 미세먼지 포집효율을 보완하기 위해 정전하가 부가된 부직포를 이용한 에어필터가 개발되어 이용되고 있으나, 이 경우에도 부직포형 에어 필터의 단점 중 하나인 압력손실은 부직포 구조 자체의 특성으로 크게 개선되지 않고 있다.
한편, 필름형 정전 에어 필터의 경우 공기의 유동이 비정상 유동(와류)일 때 오염물질의 정전기 발생이 증가하여 포집 효율이 증가된다. 그런데, 필름형 정전 에어 필터는 관 내부에서 공기를 포함하는 유체의 흐름은 관내벽의 형상과 밀접한 구조를 가지는데 표면에 요철이 형성되어 있을 경우 와류(비정상 유동)가 더욱 용이하게 발생하며, 특히 표면 요철이 불규칙적인 경우 더욱 큰 효과를 기대할 수 있으나 폴리머 필름의 표면에 불규칙한 요철을 성형하는 것은 생산 원가를 더욱 증가시키는 것으로 작용한다.
한편, 기존의 필름형 정전 에어 필터의 경우 사용에 따라 요철이 형성된 필름에 오염물질이 부착되어 시간이 경과하면서 정전기 발생이 떨어지면서 오염물질 포집 효율이 급격히 감소되며, 이에 따라 초미세먼지 및 수~수십옹그스트롱 크기의 냄새 입자나 화학적 성질을 갖는 유해물질을 포집하는데에는 한계를 갖는다.
특히, 기존의 필름형 정전 에어 필터의 경우 일정기간 사용 후에는 공기 중의 세균이 요철이 성형된 필름의 표면에서 번식하므로 주변의 오염 및 악취의 원인이 되고 있으며, 그 상태에서의 에어 필터의 사용은 오히려 인체에 해를 미칠 수 있는 단점을 갖는다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 표면에 활성탄소 입자를 부착시킨 폴리머 필름을 적층함으로써 활성탄소 입자에 의해 발생된 비정상 공기 유동으로 증가된 정전기에 의한 흡착과 활성탄소의 미세공에 의한 흡착으로 오염물질의 포집 능력을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 활성탄소에 흡착된 오염물질이 미세공으로 확산되면서 정화됨으로써 필터의 자정이 이루어져 필터의 수명을 연장시킬 수 있는 ‘활성탄소 이용 정전 에어 필터 및 그 제조 방법’을 국내에 특허등록 제10-1998692호로 등록받은 바 있다.
상기 선 등록된 ‘활성탄소 이용 정전 에어 필터 및 그 제조 방법’은 활성탄소가 부착된 폴리머 필름이 롤 형태로 감겨 적층되는 것을 특징으로 하는데, 도 1을 참조하여 간략히 살펴보면, 상기 활성탄소 이용 정전 에어 필터의 제조 방법은 도포공정, 살포공정, 부착공정, 권취공정 및 절단공정을 포함하여 구성된다.
상기 도포공정은 폴리머 필름 원단의 롤(S)에서 풀리는 폴리머 필름(F)을 이송시키면서 폴리머 필름(F)의 표면에 액상의 폴리머 바인더(BL)를 도포하는 공정이다. 도 1을 참조하면, 액상 폴리머 바인더의 공급을 위한 바인더 용기(B)에서 바인더 용액을 묻힌 도포용 롤러(R1)에 폴리머 필름(F)이 접촉되어 이송되면서 표면에 바인더가 얇은 막으로 도포된다.
상기 살포공정은 활성탄소(AC)를 바인더(BL)가 도포된 폴리머 필름(F)의 표면에 부착되도록 활성탄소(AC) 입자를 고르게 살포하는 공정이다. 살포공정에서는 활성탄소(AC)가 고르게 분포되도록 다양한 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성탄소(AC)의 살포는 폴리머 필름(F)가 갖는 정전기에 의해 공중에 분산된 활성탄소(AC) 입자가 폴리머 필름(F)의 표면에 달라 붙게 하는 방법으로 살포될 수 있다.
상기 부착공정은 살포된 활성탄소(AC)가 폴리머 필름(F)에 부착되도록 도포된 바인더(BL)를 건조하여 경화시키면서 살포된 활성탄소(AC)를 가압롤러(R2)로 눌러 활성탄소(AC) 입자를 살포된 폴리머 필름(F)의 표면에 부착시키는 공정이다. 도 1을 참조하면, 상기 부착공정은 바인더(BL) 막 상부 표면에 활성탄소(AC)가 살포되어 이송되는 폴리머 필름(F)을 가열하여 바인더(BL)를 1차로 반건조시키는 1차 가열건조과정과, 1차 가열건조과정을 거친 폴리머 필름(F)을 가압롤러(R2)로 눌러 가압하는 가압과정과, 가압 과정을 거쳐 이송되는 폴리머 필름(F)을 가열하여 바인더(BL)을 완전건조시켜 경화시키는 2차 가열건조과정이 순차적으로 진행되면서 이루어진다.
상기 적층공정은 활성탄소(AC)가 표면에 부착된 폴리머 필름(F)을 복수의 층으로 적층하여 필터 여재(Media)를 성형하는 공정이다. 상술한 바와 같이 상기 폴리머 필름(F)의 적층은 활성탄소(AC)가 부착된 폴리머 필름(F)을 겹겹이 포개어 이루어지는데 도 1에는 활성탄소(AC)가 부착된 폴리머 필름(F)을 원통형의 롤(PR) 형태로 감아 적층하는 실시예가 도시되어 있다.
상기 절단공정은 상기와 같이 롤 형태로 감겨 적층된 폴리머 필름 롤(PR)을 적정한 길이로 절단하여 완성제품 형태의 활성탄소 이용 정전 에어 필터(P)를 제조하는 과정이다.
한편, 상기와 같은 선등록 특허는 효과적인 측면에서 볼 때 현재로는 크게 문제가 없다 하겠으나, 상기 선등록 발명의 정전 에어 필터가 롤 형태로 감겨 적층되어 사용되는 경우 적용되는 제품에 따라 설치 구조에 따른 집진 효율을 향상시킬 수 있는 기능 요소가 필요하게 된 것이다.
즉, 최근에는 하방에서 상승 방향으로 공기의 유동을 형성하여 상방으로 정화된 공기를 토출하는 방식의 탑형 또는 실린더형의 공기정화기가 많이 사용되고 있는데, 이러한 수직형 타입의 공기청정기에는 기존의 통상적인 카트리지형으로 복수층을 이루게 구비되는 구조가 어렵기 때문에 중공 원통형 구조의 필터가 측면방향에서 유입되는 오염공기를 걸러주도록 하거나 집진, 탈취, 살균 등 각 용도에 따라 기능을 달리 하는 필터가 혼합되어 있는 복합필터가 내설된 형태의 것이 대부분이었던 것이다.
이 때문에, 상기와 같은 수직형 타입의 공기청정기에 롤 형태로 감겨 적층되는 필름형 정전 에어 필터를 적용하기 위해서는 프레임 구조가 매우 복잡해질 수 있는 문제가 있었으며, 소모성의 복합필터는 교체가 한번에 이루어져야 하기 때문에 경제성이 떨어지는 단점 또한 갖게 되었던 것이다.
대한민국 등록특허 제10-1998692호 : 활성탄소 이용 정전 에어 필터 및 그 제조 방법 대한민국 등록특허 제10-1177744호 : 정전에어필터 및 그 제조방법 대한민국 공개특허 제10-2013-0049572호 : 정전식 공기 정화 청정 필터
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 표면에 활성탄소 입자를 부착시킨 폴리머 필름을 적층함으로써 활성탄소 입자에 의해 발생된 비정상 공기 유동으로 오염물질의 포집 능력을 향상시킬 뿐만 아니라, 원통형의 롤 형태로 감아 적층된 정전 에어 필터에 전기집진 방식을 함께 적용하여 집진 효율을 극대화할 수 있는 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터를 제공하는데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 활성탄소에 흡착된 오염물질이 미세공으로 확산되면서 정화됨으로써 필터의 자정이 이루어져 필터의 수명을 연장시킬 수 있는 것은 물론, 소모성 필터의 부분 교체가 용이하고, 특히 탑형 또는 실린더형의 공기정화기 구조에서 필터 내부로의 공기 유동이 원활하여 압력 손실이 개선됨과 동시에 포집 능력은 향상될 수 있는 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터를 제공하는데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터는, 면상에 활성탄소가 부착된 폴리머 필름이 롤 형태로 감기도록 적층되어 적층된 폴리머 필름 사이의 통기로를 통해 공기의 흐름이 이루어지면서 미세먼지 또는 오염물질이 필름 표면 또는 활성탄소의 표면에 흡착되게 구성되되, 상기 롤 형태로 감겨 적층된 폴리머 필름은 중심부에서 둘레부까지 상기 통기로 사이를 방사상으로 관통하는 다수의 통기홀이 길이방향의 일부분에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터는, 상기 폴리머 필름은 롤 형태로 감긴 상태에서 그 롤이 소정 길이로 절단되어 형성되되, 상기 폴리머 필름은 절단된 단면이 상하로 맞닿게 적층되는 복수의 폴리머 필름 층으로 이루어지고, 상기 다수의 통기홀은 최하층에 배치되는 상기 폴리머 필름에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터는, 상기 폴리머 필름은 상기 통기로 사이를 통과하는 오염물 입자를 집진하기 위한 전기집진부가 구비되되, 상기 전기집진부는, 상기 폴리머 필름의 길이방향을 기준으로 상기 다수의 통기홀에서 가장 멀리 배치되는 집진극과 상기 집진극과 이격되어 상기 다수의 통기홀에 인접하게 배치되는 방전극으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터는, 상기 집진극 및 상기 방전극은 방전와이어와, 상기 방전와이어를 양측에서 감싸도록 부착되어 롤 형태로 감겨 적층되는 전극용 필름으로 각각 이루어지고, 상기 양측의 전극용 필름 중 어느 하나의 전극용 필름은 지그재그로 주름이 형성되어 적층된 전극용 필름 사이로 통기로가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터는 표면에 활성탄소 입자를 부착시킨 폴리머 필름을 적층함으로써 활성탄소 입자에 의해 발생된 비정상 공기 유동으로 오염물질의 포집 능력을 향상시킬 뿐만 아니라, 원통형의 롤 형태로 감아 적층된 정전 에어 필터에 전기집진 방식을 함께 적용하여 집진 효율을 극대화할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터는 활성탄소에 흡착된 오염물질이 미세공으로 확산되면서 정화됨으로써 필터의 자정이 이루어져 필터의 수명을 연장시킬 수 있는 것은 물론, 소모성 필터의 부분 교체가 용이하고, 특히 탑형 또는 실린더형의 공기정화기 구조에서 필터 내부로의 공기 유동이 원활하여 압력 손실이 개선됨과 동시에 포집 능력은 향상될 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 종래의 일실시예에 따른 활성탄소 이용 정전 에어 필터 및 그 제조 방법을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 단면 및 작용을 개념적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 작용을 개념적으로 도시한 부분단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 전기집진부의 구조를 개념적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 전기집진부가 롤 형태로 감겨 적층된 상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 설치예를 도시한 사시도.
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터(이하에서는 "활성탄 이용 정전 에어 필터"라 한다.)를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 단면 및 작용을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 작용을 개념적으로 도시한 부분단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 전기집진부의 구조를 개념적으로 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 전기집진부가 롤 형태로 감겨 적층된 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터의 설치예를 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 활성탄 이용 정전 에어 필터(1)는, 표면상에 활성탄소(AC)가 부착된 폴리머 필름(F)이 롤(Roll) 형태로 감기도록 적층되고, 적층된 폴리머 필름(F) 사이의 통기로를 통해 공기의 흐름이 이루어지면서 미세먼지 또는 오염물질이 필름 표면 또는 활성탄소(AC)의 표면에 흡착되게 구성된다.
이에, 상기 활성탄소(AC) 입자가 적층된 폴리머 필름(F) 사이에 개재된 스페이서(Spacer)의 기능을 수행함으로써 폴리머 필름(F) 사이에 통기로가 형성된다.
또한, 상기와 같이 적층된 폴리머 필름(F) 사이에는 활성탄소(AC)의 입자에 의해 통기로가 형성되고, 그 통기로로 오염공기가 유입되어 통기로를 지나면서 미세먼지나 유해물질이 정전기에 의해 폴리머 필름(F)에 흡착되거나 또는 활성탄소(AC)에 흡착되어 포집되며 미세먼지나 유해물질이 제거된 정화공기가 배출되게 된다.
한편, 본 발명은 활성탄소(AC)의 입자가 10 ~ 20mm로 다양한 크기를 갖고 활성탄소(AC)가 폴리머 필름(F)의 표면에 불규칙한 위치에 부착되기 때문에 폴리머 필름(F) 사이의 통기로를 지나는 공기는 비정상유동(난류, TF)을 형성하게 되고 그에 따라 정전기 발생이 매우 증가하여 포집 효율을 더욱 증가시킬 수 있게 된다.
이때, 본 발명 활성탄 이용 정전 에어 필터(1)는 하방에서 상방으로 정화된 공기를 토출하는 방식의 원형의 탑형 또는 실린더형 공기정화기에 적용된 경우 오염공기의 포집 효율을 극대화할 수 있도록 구성된 것이 특징이다.
이를 위해, 본 발명 활성탄 이용 정전 에어 필터(1)는 상기 롤 형태로 감겨 적층된 폴리머 필름(F)은 길이방향의 일부분에 공기흡입부(11)가 구비되어 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 폴리머 필름(F)은 롤 형태로 감긴 상태에서 그 롤이 소정 길이로 절단되어 형성되는데, 이때, 본 발명의 일실시예에서는 상기 공기흡입부(11)가 상기 폴리머 필름(F)의 일부분을 이루게 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 공기흡입부(11)는 상기 폴리머 필름(F)의 전체 길이를 기준으로 일정 범위를 이루게 길이방향의 일측에 일부분만큼 형성될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 공기흡입부(11)는 상기 폴리머 필름(F)과 일체형으로 형성될 수 있으나, 상기 공기흡입부(11)가 별도로 분리 구성될 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에서는 상기 폴리머 필름(F)은 절단된 단면이 상하로 맞닿게 적층되는 복수의 폴리머 필름 층으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 공기흡입부(11)는 상기 복수의 폴리머 필름 층에서 최하층에 놓인 폴리머 필름 층에 형성된 것이 특징이다.
한편, 상기와 같은 복수의 폴리머 필름 층은 최하층에 배치되어 상기 공기흡입부가 구비되는 통기유도 필터층(10)과, 후술되는 전기집진부(30)를 통해 오염물질이 집진 효율을 극대화할 수 있는 집진유도 필터층(20)으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 통기유도 필터층(10)은 본 발명의 일실시예에서 공기의 유동이 활발해질 수 있게 구성된 것은 물론이나, 표면상에 활성탄소(AC)가 부착된 폴리머 필름(F)이 롤 형태로 적층된 구조는 상기 집진유도 필터층(20)과 동일하므로 미세먼지나 오염물질이 정전기에 의해 흡착되는 등의 효과가 발생될 수 있음은 물론이다.
또한, 도 4를 참조하면, 상기 폴리머 필름(F)은 소정 길이로 절단된 상태에서 절단된 단면 부분이 상하를 향하게 눕혀진 경우 상기 통기로가 수직 방향을 향하게 된다.
이에, 본 발명 활성탄 이용 정전 에어 필터(1)는 상기 복수의 폴리머 필름 층 즉, 상기 통기유도 필터층(10) 및 상기 집진유도 필터층(20)의 적층 구조에 의해 오염물질이 포함된 공기의 흐름이 하방에서 상방으로 이루어지도록 유도할 수 있다.
한편, 상기 공기흡입부(11)는 상기 복수의 폴리머 필름 층(20)에서 최하층에 배치되는 상기 통기유도 필터층(10)에 형성된다.
도 4를 참조하면 상기 공기흡입부(11)는 상기 통기유도 필터층(10)의 중심부(C)에서 둘레부(O)까지 상기 통기로 사이를 방사상 방향으로 관통하는 다수의 통기홀(11a)로 이루어질 수 있다.
이에, 상기 통기유도 필터층(10)은 방사상 방향 즉, 사방의 통기홀(11a)과 하방의 통기로를 통해 많은 양의 공기가 내부로 쉽게 유입될 수 있으며, 이때, 상기 공기흡입부(11)는 롤 형태로 감겨 적층된 중심부(C)에 일정 크기의 중공(11b)이 형성되어 상기 통기유도 필터층(10) 즉, 폴리머 필름(F)의 통기로 사이로 많은 양의 공기가 원활하게 유통되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서의 상기 집진유도 필터층(20)은 미세먼지의 흡착이나 탈취 등 각각 필요 용도에 따라 추가적인 기능을 할 수 있는 다공성 여과재를 포함하는 복수의 필터층(20a,20b,20c)이 적층되어 구성될 수 있다.
이에, 상기 복수의 필터층 각각은 표면상에 활성탄소(AC)가 부착된 폴리머 필름(F)이 롤(Roll) 형태로 감기도록 적층되는 구조가 공통적일 수 있으며, 또는 활성탄소섬유(Activated Carbon Yarn ; ACY) 재질이나, 활성카본섬유(Activated Carbon Fiber ; ACF)와 같은 재질로 이루어지는 실시예가 가능할 것이다.
이때, 상기 복수의 필터층(20a,20b,20c) 중 어느 하나의 필터층이 다공성 제올라이트를 포함하여 구성된 필터층일 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 적층되는 순서대로 활성탄 필터, 제올라이트 필터, 탈취 필터 순서로 상기 복수의 필터층(20a,20b,20c)이 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 활성탄소 이용 정전 에어 필터(1)는 상기 폴리머 필름(F)은 상기 통기로 사이를 통과하는 오염물 입자를 집진하기 위한 전기집진부(30)가 구비된 것이 특징이다.
이에, 본 발명의 일실시예에서의 상기 전기집진부(30)는 상기 폴리머 필름의 길이방향을 기준으로 상기 공기유입부(11)에 가장 멀리 배치되는 집진극(31)과, 상기 집진극(31)과 이격되어 상기 공기유입부(11)에 인접하게 배치되는 방전극(32)으로 이루어지는 것이 특징이다.
즉, 상기 전기집진부(30)는 적층 구조를 이루는 상기 집진유도 필터층(20)에서 상기 집진극(31)과 상기 방전극(32) 사이에 일정 방향의 전기장이 형성되도록 하여 상기 집진극(31) 방향 즉, 상방으로의 공기 흐름을 유도함으로써 비정상유동에 의한 정전기 발생이 매우 증가함과 동시에 하전된 오염물 입자가 상기 복수의 필터층(20a,20b,20c) 또는 상기 통기유도 필터층(10) 어디에든 흡착, 포집되거나 정화될 수 있도록 하여 집진 효율을 극대화할 수 있는 장점을 갖게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 활성탄소 이용 정전 에어 필터(1)는 상기 집진극(31) 및 상기 방전극(32)이 각각 하나의 필터층을 이루게 구성될 수 있다.
이에, 본 발명의 일실시예에서의 상기 집진극(31) 및 상기 방전극(32)은 방전와이어(31a,32a)와, 상기 방전와이어(31a,32a)를 양측에서 감싸도록 부착되어 롤 형태로 감겨 적층되는 전극용 필름으로 각각 이루어질 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 방전와이어(31a,32a)는 그 양측을 감싸도록 부착되는 상기 전극용 필름과 함께 감겨 나선형으로 꼬이는 형태로 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 방전와이어(31a,32a)의 길이방향 양측 말단부는 롤 형태로 감겨 적층되는 상기 전극용 필름의 중심부와 테두리 부분에 각각에서 소정 돌출되는데, 이와 같이 돌출된 상기 방전와이어(31a,32a)의 길이방향 양측 말단부가 양극(+,-)을 이루게 구성될 수 있다.
또한, 상기 전극용 필름은 대략 상기 복수의 필터층(20a,20b,20c)과 대동소이한 소정의 폭과 길이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 이때, 상기 전극용 필름은 길이방향을 따라 중앙에 상기 방전와이어(31a,32a)가 배치되게 부착되고, 평탄면을 이루도록 길게 형성된 평면형 필름(31b,32b)과, 지그재그로 주름이 형성되어 상기 방전와이어(31a,32a)를 사이로 상기 평면형 필름(31b,32b)과 마주보게 부착되는 주름형 필름(31c,32c)으로 구성될 수 있다.
즉, 상기 방전와이어(31a,32a)와, 상기 평면형 필름(31b,32b) 및 상기 주름형 필름(31c,32c)의 조합으로 각각 이루어진 상기 집진극(31) 및 상기 방전극(32)은 롤 형태로 감겨 적층된 상태에서 상기 주름형 필름(31c,32c)의 주름 형상에 의한 통기로가 형성되고, 상기 통기로를 통한 오염공기가 유입될 수 있게 된다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에서는 상기 집진극(31) 및 상기 방전극(32) 각각이 표면상에 활성탄소(AC)가 부착된 폴리머 필름(F) 내에 상기 방전와이어(31a,32a)가 내장된 형태의 하나의 필터층을 이루도록 할 수 있으며, 이와 같은 상기 집진극(31) 및 상기 방전극(32)은 상기 집진유도 필터층(20)을 이루는 상기 복수의 필터층(20a,20b,20c)과 함께 더욱 두터운 필터층이 형성되어 오염공기에서의 미세먼지나 유해물질의 흡착, 포집 및 정화 작용이 극대화될 수 있도록 한다.
그리고, 본 발명의 일실시예에서는 상기 집진극(31)은 상기 집진유도 필터층(20)의 상방에서 추가적인 하나의 필터층을 이루고, 상기 방전극(32)은 상기 집진유도 필터층(20)과 상기 통기유도 필터층(10) 사이에서 하나의 필터층을 이루도록 구성된다.
한편, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명 활성탄 이용 정전 에어 필터(1)는 상기 공기유입부(11)를 통해 상기 통기유도 필터층(10)의 사방으로 유입되는 오염공기가 상기 집진유도 필터층(20)의 통기로를 통해 상향으로 공기의 흐름이 이루어지며 본 발명 활성탄 이용 정전 에어 필터(1)의 상방으로 토출된다.
이때, 상기 집진극(31)에는 별도의 연결수단에 의해 전기적으로 연결되어 (+)전압이 인가됨에 따라 (+)극성을 띠게 되고, 상기 방전극(32)에는 별도의 연결수단에 의해 전기적으로 연결됨에 따라 (-)전압이 인가되므로 (-)극성을 띠게 된다. 따라서, 상기 집진극(31)과 상기 방전극(32) 사이를 지나는 혼합 공기중의 먼지 입자는 방전극(32)의 (-)전압에 하전되어 (-)극성을 띠게 되고, 상기 (-)극성을 띠는 먼지입자는 (+)극성을 띠는 상기 집진극(31)에 달라붙기 위한 정전기가 발생된다.
또한, 상기 집진극(31)과 상기 방전극(32)은 상기의 평면형 필름(31b,32b) 및 주름형 필름(31c,32c)을 롤 형태로 감기게 적층하게 되면 (+)와 (-)의 극성이 교대로 쌓여 강한 정전기를 발생하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에서는 폴리머 필름(F) 사이에서 활성탄소(AC)의 입자에 의해 형성된 통기로를 오염공기가 지나면서 미세먼지나 유해물질이 정전기에 의해 폴리머 필름(F)에 흡착되거나 또는 활성탄소(AC)에 흡착, 포집 및 정화되는 효과가 상기와 같은 전기집진부(30)에 의해 배가될 수 있다.
즉, 본 발명 활성탄 이용 정전 에어 필터(1)는 오염물 입자를 전기집진식과 복수의 폴리머 필름 층을 이루는 필터식의 병행으로 오염물 입자를 정확하게 집진할 수 있도록 하여 집진 효율을 극대화할 수 있는 효과가 발생된다.
한편, 본 발명의 일실시예에서는 상기 방전와이어(31a,32a)에 3kv~4kv 정도의 전압이 인가되는 것이 바람직하다.
이는, 코로나 방전에 의한 이온발생을 최대한 억제하기 위함이다.
한편, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명 활성탄 이용 정전 에어 필터(1)는 상기한 배경기술에서도 기재된 바와 같이 특히, 탑형 또는 실린더형의 상승 기류가 형성되는 공기정화기(100)의 내부에 설치된 경우 집진 효율성을 보다 높일 수 있다.
이에, 도 7에는 본 발명 활성탄 이용 정전 에어 필터(1)가 공기정화기(100)의 케이스 내부에 설치된 실시예가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 우선 상기 공기흡입부(11)를 통해 롤 형태로 적층된 폴리머 필름(F)의 통기로를 통해 유입되는 공기는 공기정화기 케이스에 별도 설치될 수 있는 프리 필터(Pre-filter)에 의해 입자가 큰 먼지가 사전에 걸러지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명 상기 활성탄소 이용 정전 에어 필터(1)는 상기 공기정화기(100)의 내부 중앙에 수직형으로 설치되는데, 이때 상기 활성탄소 이용 정전 에어 필터(1)의 최상단과 최하단 테두리부에는 상기 통기유도 필터층(10) 및 상기 집진유도 필터층(20)이 원통형으로 일체감을 이루도록 지지할 수 있는 상부프레임 및 하부프레임이 별도로 설치될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 공기정화기(100)에는 상기 통기유도 필터층(10)의 공기흡입부(11)와 인접하게 하단 측면부에는 외부공기가 유입될 수 있는 측면흡입구(101)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 활성탄소 이용 정전 에어 필터(1)는 상기 통기유도 필터층(10)을 이루는 상기 폴리머 필름(F)의 상기 통기로가 수직 방향을 향하게 되어 있으므로 상기 통기유도 필터층(10)의 저부와 상기 공기유입부(11) 즉, 상기 다수의 통기홀(11a) 및 상기 중공(11b)으로의 공기 유입이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 공기정화기(100)의 최하단부에는 저부를 향하여 경사진 방향으로 저부흡입구(102)가 더 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 통기유도 필터층(10)은 상기 저부흡입구(102)로 유입되는 외부공기가 상기 통기유도 필터층(10) 내부까지 원활하게 유입될 수 있도록 바닥면이 상기 공기정화기(100)의 내부 바닥면에서 소정 이격되게 설치되는 것이 바람직하다.
이에, 본 발명의 일실시예에서는 상기 공기정화기(100)에 본 발명 활성탄소 이용 정전 에어 필터(1)를 소정 높이로 부양시킬 수 있는 받침프레임(103)이 구성될 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 실시예는 예시에 불과하며, 상기 받침프레임(103)과 같은 구조는 바람직한 실시예를 통해 다양한 형태로 변형될 수 있을 것이다.
한편, 상기 공기정화기(100)는 상방으로의 강제 기류를 형성하는 흡입팬 또는 토출팬(도면미도시)이 구비될 수 있으며, 이와 같은 구성은 통상의 공기정화기(100)에 필수 설치되는 구성이므로 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 이와 같은 상기 흡입팬 또는 토출팬에 의해 공기 중의 유해물질이 본 발명 활성탄소 이용 정전 에어 필터(1)를 통과하며 정전기에 의해 폴리머 필름(F)에 흡착되거나 또는 활성탄소(AC)에 흡착되어 포집되며 미세먼지나 유해물질이 제거된 정화공기가 외부로 배출되는 공기 흐름이 더욱 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 활성탄소 이용 정전 에어 필터는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
1 활성탄소 이용 정전 에어 필터
F 폴리머 필름
AC 활성탄소
10 통기유도 필터층
11 공기흡입부
11a 다수의 통기홀
11b 중공
20 집진유도 필터층
20a,20b,20c 복수의 필터층
30 전기집진부
31 집진극
32 방전극
31a,32a 방전 와이어
31b,32b 평면형필름
31c,32c 주름형필름

Claims (4)

  1. 면상에 활성탄소가 부착된 폴리머 필름이 롤 형태로 감기도록 적층되어 적층된 폴리머 필름 사이의 통기로를 통해 오염공기의 흐름이 이루어지면서 오염공기 내의 미세먼지 또는 오염물질이 필름 표면 또는 활성탄소의 표면에 흡착되게 구성되되,
    상기 롤 형태로 감겨 적층된 폴리머 필름은 중심부에서 둘레부까지 상기 통기로 사이를 방사상으로 관통하는 다수의 통기홀이 형성되고,
    상기 폴리머 필름은 롤 형태로 감긴 상태에서 그 롤이 소정 길이로 절단되어 형성되며,
    상기 롤 형태로 감긴 폴리머 필름의 상기 중심부에는 일정 크기의 중공이 형성되고,
    상기 오염공기는 상기 롤 형태로 감긴 폴리머 필름의 절단된 일단부, 둘레부의 통기홀 및 상기 중공측의 통기홀을 통해 함께 유입되어 상기 통기로를 통해 흘러가며 미세먼지 또는 오염물질이 상기 통기홀 내의 활성탄소 및 폴리머 필름에 흡착되어 정화된 후, 상기 롤 형태로 감긴 폴리머 필름의 절단된 타단부로 배출되는 것을 특징으로 하는 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 통기로 사이를 통과한 오염물 입자를 집진하기 위한 전기집진부가 구비되되,상기 전기집진부는, 상기 폴리머 필름의 길이방향을 기준으로 상기 다수의 통기홀에서 가장 멀리 배치되는 집진극과 상기 집진극과 이격되어 상기 다수의 통기홀에 인접하게 배치되는 방전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 집진극 및 상기 방전극은 방전와이어와, 상기 방전와이어를 양측에서 감싸도록 부착되어 롤 형태로 감겨 적층되는 전극용 필름으로 각각 이루어지고, 상기 양측의 전극용 필름 중 어느 하나의 전극용 필름은 지그재그로 주름이 형성되어 적층된 전극용 필름 사이로 통기로가 형성된 것을 특징으로 하는 공기흡입부가 구비된 활성탄 이용 정전 에어 필터.
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