KR20080013629A - 공기정화필터 - Google Patents

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박재홍
황정호
변정훈
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Abstract

본 발명에 의한 공기정화필터는, 오염가스성분을 흡착 제거하는 활성탄소섬유필터(120)와, 활성탄소섬유필터(120)를 수용하는 필터케이스(110)와, 활성탄소섬유필터(120)의 표면에 기능성 나노입자를 코팅하기 위해 활성탄소섬유필터(120)에 기능성 나노입자를 분사하는 나노입자분사장치(140)를 포함한다. 여기에서, 활성탄소섬유필터(120)는 벨트형으로 이루어져 필터케이스(110)의 내부에 주행 가능하게 지지되고, 필터케이스(110)의 내부에는 활성탄소섬유필터(120)를 주행시키기 위한 한 쌍의 롤러(131)(133)가 이격 설치된다. 이러한 본 발명에 의하면, 활성탄소섬유필터(120)에 오염가스물질의 산화분해를 촉진시키는 광촉매나 미생물에 의한 오염을 방지할 수 있는 항균성 입자 등의 기능성 나노입자를 코팅함으로써 활성탄소섬유필터(120)의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

공기정화필터{Air purifying filter}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기정화필터가 장착된 공기정화장치를 개략적으로 나타낸 평단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기정화필터를 개략적으로 나타낸 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기정화필터의 활성탄소섬유필터를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 공기정화필터를 개략적으로 나타낸 평단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100...공기정화필터 110...필터케이스
120...활성탄섬유필터 131...구동롤러
133...지지롤러 135...구동모터
140...나노입자분사장치 145...나노입자분사제어부
150...자외선램프 155...자외선램프
155...자외선램프제어부
본 발명은 공기정화필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오염가스성분을 흡착 제거하는 활성탄섬유필터의 사용 수명을 연장시킬 수 있는 공기정화필터에 관한 것이다.
일반적으로, 공기정화장치는 공기 중의 먼지나 세균 등을 걸러 내어 공기를 깨끗하게 하는 장치로, 공기흡입구 및 공기토출구를 갖는 공기정화장치 본체 내부에 실내공기를 흡입하여 강제 송풍시키는 송풍장치와, 이 송풍장치의 동작에 의해 공기정화장치 본체 내부로 유입된 공기 중에 포함된 먼지나 세균을 걸러 내는 공기정화필터를 구비한다. 송풍장치의 동작에 의해 실내공기가 공기정화장치 본체 내부로 유입되고, 공기정화필터는 공기정화장치 본체의 내부로 유입된 공기를 정화시킨다.
공기정화필터로는 먼지입자의 전리현상을 이용하여 먼지를 집진하는 전기집진식 정전필터와, 미세한 부직포 형태로 이루어져 미세 먼지를 집진하는 미세집진필터와, 활성탄 섬유를 이용하여 유해가스입자를 흡착제거하는 활성탄섬유필터 등이 있다.
이 중에서 활성탄섬유필터는 공기의 정화, 유해기체 및 미생물의 흡착, 탈취, 비린내 제거, 습기제거, 곰팡이 냄새제거, 등에 이용되고, 특히 다이옥신성분가스 및 쓰레기 악취를 제거하는데 탁월한 효능이 있다.
활성탄섬유필터에 사용되는 활성탄(active carbon)은 미세한 기공을 갖는 탄소로서, 이탄(peat), 갈탄(lignite), 역청탄(bituminous coal), 야자(coconut) 등을 원료로 사용하여 고온의 스팀 또는 화학적 공정에 의해 제조되며, 그 결과 탄소분자 사이에 수 많은 기공이 발달되어 넓은 내부 표면적을 갖게 된다. 또한, 활성탄은 무수히 많은 세공(pore)을 가지고 있는 구조로 이 세공에 오염가스성분(VOC(Volatile Organic Compounds), 악취 등)이 모세관 현상에 의하여 물리적인 흡착을 이룬다. 여기에서, 평행 상태에 도달할 때의 흡착량을 흡착 평행량 또는 포화 흡착량이라 부르고, 이 흡착량은 가스성분의 종류나 가스 농도, 가스 온도의 변화에 따라 수치가 달라진다.
그런데, 이러한 활성탄을 이용하는 활성탄섬유필터는 장시간 사용시 세공이 오염가스성분의 흡착에 의해 포화되어 공기정화 효율이 떨어져 필터를 빈번히 교체해야 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 미국등록특허 US6,454,834호(200년 08월 01출원)에는 활성탄섬유필터에 흡착된 오염가스성분을 제거하여 필터의 수명을 연장시킬 수 있는 기술이 개시되어 있다.
상기 공보에 개시되어 있는 오염가스성분 제거방법은 필터의 공기정화 효율이 떨어지는 시점에 열원으로 활성탄섬유필터를 가열하여 필터에 흡착된 오염가스성분을 열탈착시키는 방법이다.
그런데, 이러한 종래 기술은 열탈착을 위한 열원을 가동시키기 위한 전력 소비가 크고, 열탈착된 오염가스성분을 배출시키기 위한 별도의 배출로가 필요하여 구조가 복잡하다.
또한, 종래 기술은 성탄섬유필터에서 열탈착된 오염가스성분이 그대로 공기정화장치의 외부로 방출되어 실내가 오염되고, 열탈착이 실행되는 동안 공기정화 기능이 정지하게 되어 공기정화 효율이 떨어지고, 필터의 전체면에서 열탈착이 발생되므로 필터의 면적이 넓은 경우 적용이 어려운 문제를 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 활성탄섬유필터의 수명을 연장시키되 구조가 복잡하지 않고 운전 및 유지 비용이 크게 발생되지 않는 공기정화필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공기정화필터는, 오염가스성분을 흡착 제거하는 활성탄소섬유필터와, 상기 활성탄소섬유필터를 수용하는 필터케이스와, 상기 활성탄소섬유필터의 표면에 기능성 나노입자를 코팅하기 위해 활성탄소섬유필터에 기능성 나노입자를 분사하는 나노입자분자장치를 포함한다.
여기에서, 상기 활성탄소섬유필터는 벨트형으로 이루어져 상기 필터케이스의 내부에 주행가능하게 지지되고, 상기 필터케이스의 내부에는 상기 활성탄소섬유를 주행시키기 위한 한 쌍의 롤러가 이격 설치되는 것이 좋다.
그리고, 상기 필터케이스의 내부 일측에는 상기 활성탄소섬유필터의 일부가 수용되는 입자코팅실이 구비되고, 상기 나노입자분사장치는 상기 입자코팅실에 기능성 나노입자를 분사하는 것이 좋다.
또한, 상기 필터케이스의 내부에는 상기 활성탄소섬유필터에 자외선을 조사하기 위한 자외선램프가 설치되는 것이 좋다.
또한, 상기 기능성 나노입자는 은(Ag), 금(Au), 이산화티탄(TiO2), 백금(Pt) 중 선택된 어느 하나인 것이 좋다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기정화필터에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기정화필터가 장착된 공기정화장치를 개략적으로 나타낸 평단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기정화필터를 개략적으로 나타낸 평단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기정화필터의 활성탄소섬유필터를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기정화필터(100)는, 필터케이스(110)와, 오염가스성분을 흡착 제거하기 위해 필터케이스(110)의 내부에 주행 가능하게 설치되는 활성탄소섬유필터(120)와, 활성탄소섬유필터(120)의 표면에 기능성 나노입자를 코팅시키기 위한 나노입자분사장치(140)와, 활성탄소섬유필터(120)에 자외선을 조사하기 위한 자외선램프(150)를 포함한다.
필터케이스(110)는 공기정화장치 본체(10)의 전면 내측에 장착되고, 공기 흡입을 위해 전면에 구비되는 흡입구(111)와 정화된 공기의 배출을 위해 후면에 구비되는 배출구(112)를 포함한다.
활성탄소섬유필터(120)는 필터케이스(110)의 내부에 주행 가능하게 설치되어 흡입된 공기 중에 포함되어 있는 오염가스성분을 흡착 제거한다. 활성탄소섬유필터(120)는 통상의 것과 같은 것으로 무수히 많은 세공(pore)을 가지고 있고 이 세공에 오염가스성분(VOC, 악취 등)이 모세관 현상에 의하여 물리적으로 흡착된다.
활성탄소섬유필터(120)는 벨트형으로 이루어지며 필터케이스(110)의 내부에 서로 이격 설치되는 한 쌍의 롤러(131)(133)에 의해 주행 가능하게 지지된다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 활성탄소섬유필터(120)의 상부 및 하부에는 복수의 트랙홀(121)이 일정한 간격으로 구비되고 구동롤러(131) 및 지지롤러(133)의 상부 및 하부에는 활성탄소섬유필터(120)의 트랙홀(121)에 대응하는 복수의 기어이(132)(134)가 각각 구비된다. 활성탄소섬유필터(120)는 그 트랙홀(121)에 구동롤러(131) 및 지지롤러(133)의 각 기어이(132)(134)가 삽입되도록 각 롤러(131)(133)에 결합된다. 구동롤러(131)는 구동벨트(136)에 의해 필터케이스(110)의 일측에 설치되는 구동모터(135)와 연결된다. 따라서, 구동모터(135)가 작동되면 구동롤러(131)가 회전하면서 활성탄소섬유필터(120)가 일측 방향으로 주행하게 된다. 여기에서, 구동모터(135)와 구동롤러(131)의 연결은 구동벨트(136) 이외에 복수의 기어를 통해 이루어질 수 있고, 활성탄소섬유필터(120)와 각 롤러(131)(133)의 연결도 타이밍벨트와 기어 연결 방식 등 다른 방식으로 이루어질 수 있다.
나노입자분사장치(140)는 필터케이스(110)의 내부 일측에 구비되는 입자코팅실(113)에 설치되어 기능성 나노입자를 분사한다. 나노입자분사장치(140)는 은(Ag), 금(Au), 이산화티탄(TiO2), 백금(Pt) 중에서 어느 한가지 기능성 나노입자를 분사할 수 있도록 구성될 수 있다. 나노입자의 분사 방법은 가열형, 방전형, 분 무형 등 공지된 다양한 방법이 이용될 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
나노입자분사장치(140)가 광촉매인 이산화티탄을 분사하는 경우, 나노입자분사장치(140)는 약 10nm 이하의 이산화티탄입자를 입자코팅실(113)로 분사하고, 이렇게 분사된 이산화티타늄은 입자코팅실(113)에 위치하는 활성탄소섬유필터(120)의 일측 표면에 코팅된다. 이산화티탄은 자외선램프(150)에서 조사된 자외선과 반응하여 활성탄소섬유필터(120)에 흡착된 오염가스물질의 산화분해 작용을 촉진시켜 공기정화 성능이 저하된 활성탄소섬유필터(120)의 공기정화 성능을 향상시킨다.
또한, 나노입자분사장치(140)가 은(Ag)과 같은 항균성 입자를 분사하는 경우, 나노입자분사장치(140)에서 분사되어 활성탄소섬유필터(120)의 표면에 코팅되는 은입자는 미생물에 의한 활성탄소섬유필터(120)의 오염을 방지하여 활성탄소섬유필터(120)의 수명을 연장시키는 역할을 한다.
나노입자분사장치(140)는 필터케이스(110)의 내부 일측에 구비되는 나노입자분사제어부(145)에 의해 제어되고, 구동모터(135)와 연계하여 작동된다. 즉, 나노입자분사장치(140)는 구동모터(135)가 작동하여 활성탄소섬유필터(120)가 일정거리 주행하는 동안 계속해서 작동될 수 있고, 또는 구동모터(135)의 작동 전후에 작동되어 활성탄소섬유필터(120)의 표면에 기능성 나노입자를 코팅할 수 있다. 이러한 나노입자분사장치(140)와 구동모터(135)의 작동은 활성탄소섬유필터(120)가 일정시간 이상 사용되어 공기정화 성능이 저하되는 시점, 또는 별도로 설치되는 센서(미도시)가 활성탄소섬유필터(120)의 공기정화 성능 저하를 직접 감지하는 시점에 이 루어진다.
여기에서, 구동모터(135)는 나노입자분사제어부(145) 또는 별도의 제어부에 의해 그 작동이 제어될 수 있다.
자외선램프(150)는 필터케이스(110) 전면의 흡입구(111)와 활성탄소섬유필터(120)의 사이에 설치되어 활성탄소섬유필터(120)의 표면에 자외선을 조사하여 활성탄소섬유필터(120) 표면에 코팅된 이산화티탄이 산화분해 촉매 작용을 하도록 한다. 자외선램프(150)는 필터케이스(110)의 내부 일측에 설치되는 램프제어부(155)에 의해 그 동작이 제어된다. 여기에서 자외선램프(150)의 설치위치는 구동롤러(131)와 지지롤러(133) 사이의 활성탄소섬유필터(120)의 내측, 또는 활성탄소섬유필터(120)와 필터케이스(110) 후면의 배출구(112) 사이 등 활성탄소섬유필터(120)의 표면에 자외선을 조사할 수 있는 다양한 위치에 설치될 수 있다. 자외선램프(150)의 설치 개수도 한 개로 한정되지 않고 복수가 설치될 수 있다.
이러한 본 발명에 의한 공기정화필터(100)는 기능성 나노입자가 코팅된 활성탄소섬유필터(120)가 장시간 사용되어 이 기능성 나노입자의 기능이 떨어지는 경우, 그 위해 다시 기능성 나노입자를 코팅함으로써 활성탄소섬유필터(120)의 수명을 계속 연장시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 의한 공기정화필터(100)는 공기정화기 이외에 공기정화 기능을 갖는 에어컨과 같은 기기에 설치될 수도 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 공기정화필터를 개략적으로 나타낸 평단면도이다.
도 4에 도시된 것과 같이 본 발명의 다른 실시예에 의한 공기정화필터(200)는, 흡입구(211) 및 배출구(212)를 갖는 필터케이스(210)와, 오염가스성분을 흡착 제거하기 위해 필터케이스(210)의 내부에 주행 가능하게 설치되는 활성탄소섬유필터(220)와, 활성탄소섬유필터(220)를 주행시키기 위한 구동롤러(231), 지지롤러(233), 구동모터(235)와, 활성탄소섬유필터(220)의 표면에 기능성 나노입자를 코팅시키기 위한 나노입자분사장치(240)와, 활성탄소섬유필터(220)에 자외선을 조사하기 위한 자외선램프(250)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 공기정화필터(200)는 자외선램프(250)의 설치 위치만 다를 뿐, 상기 바람직한 실시예에 의한 공지정화필터(200)와 대부분의 구성이 유사하다. 자외선램프(250)는 지지롤러(233)(구동롤러(231)에 설치될 수도 있음.)의 내부에 설치되어 활성탄소섬유필터(220)에 자외선을 조사한다. 자외선램프(250)가 설치되는 지지롤러(233)는 자외선이 투과할 수 있도록 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
나머지 구성은 상기 바람직한 실시예에 의한 공기정화필터(200)와 같으므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 의한 공기정화필터(200)는 자외선램프(250)의 설치 공간을 줄일 수 있어 공기정화필터(200)를 콤팩트화할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 의한 공기정화필터는 활성탄소섬유필터에 오염가스물질의 산화분해를 촉진시키는 광촉매나 미생물에 의한 오염을 방지할 수 있는 항균성 입자 등의 기능성 나노입자를 코팅함으로써 활성탄소섬유필터의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공기정화필터는 활성탄소섬유필터에 흡착된 오염가스물질을 열탈착시켜 제거하는 종래에 비해 위생적이고 구조가 간단하며 운전 및 유지 비용을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 도면화되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은 기재된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.

Claims (5)

  1. 오염가스성분을 흡착 제거하는 활성탄소섬유필터를 구비하는 공기정화필터에 있어서,
    상기 활성탄소섬유필터를 수용하는 필터케이스와, 상기 활성탄소섬유필터의 표면에 기능성 나노입자를 코팅하기 위해 상기 활성탄소섬유필터에 기능성 나노입자를 분사하는 나노입자분자장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성탄소섬유필터는 벨트형으로 이루어져 상기 필터케이스의 내부에 주행가능하게 지지되고, 상기 필터케이스의 내부에는 상기 활성탄소섬유를 주행시키기 위한 한 쌍의 롤러가 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 공기정화필터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터케이스의 내부 일측에는 상기 활성탄소섬유필터의 일부가 수용되는 입자코팅실이 구비되고, 상기 나노입자분사장치는 상기 입자코팅실에 기능성 나노입자를 분사하는 것을 특징으로 하는 공기정화필터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터케이스의 내부에는 상기 활성탄소섬유필터에 자외선을 조사하기 위 한 자외선램프가 설치되는 것을 특징으로 하는 공기정화필터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기능성 나노입자는 은(Ag), 금(Au), 이산화티탄(TiO2), 백금(Pt) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기정화필터.
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