KR20110050620A

KR20110050620A - 광물 필터 매체를 구비한 입자 필터

Info

Publication number: KR20110050620A
Application number: KR1020117001008A
Authority: KR
Inventors: 로랑 몰랭
Original assignee: 생-고뱅 꾸르쯔 에스.아.에스.
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2011-05-16
Also published as: CN102099091A; EP2303427B1; WO2010007304A2; US20110186418A1; DK2303427T3; WO2010007304A3; FR2933879B1; ES2379695T3; CA2730334A1; FR2933879A1; ATE539809T1; EP2303427A2

Abstract

본 발명은 카트리지 및 프리필터링 위치에서 카트리지에 배치한 필터 매체를 포함하는 입자 필터에 관한 것으로, 상기 필터 매체는 본질적으로 광물이다. 임의의 유기 화합물의 부재로 인해, 필터 매체는 휘발성 유기 화합물을 발생시키지 않는다. 필터 매체는 또한 광촉매 작용하는 타입일 수도 있다.

Description

광물 필터 매체를 구비한 입자 필터{PARTICULATE FILTER HAVING MINERAL FILTER MEDIA}

본 발명은 입자 필터의 분야에 관한 것이다.

입자 필터는 그 역할이 대기가 적재된 상태로 입자를 보유하는 것인 필터 매체를 포함한다. 입자 필터의 목적은 주거 또는 전문적인 사용을 위한 모든 종류의 부지, 예컨대 사무실, 작업장, 공장, 격납고 등의 대기를 정화하여 부지 사용자의 건강을 더욱 보존하고/거나 먼지 입자의 존재를 쉽게 수용할 수 없는 활동을 더욱 보호하기 위한 것이다. 이를 수행하기 위하여, 정화될 대기는 팬을 사용하여 강제 유동(forced flow)으로서 입자 필터를 통과한다.

입자 필터는 카트리지(즉, 필터의 외부 쉘(shell)을 형성하는 케이스) 및 필터 매체를 포함한다. 필터 외부로부터 유입되는 공기의 경로를 따라 있는 제1 필터 매체(카트리지에 하나만 존재할 수도 있음)는 흔히 "프리필터(prefilter)"로 부르고, 그 역할은 항상 고체 또는 액체 입자를 공기 중에 현탁된 상태로 보유하는 것이다. 제1 필터 매체는 카트리지에서 제1 위치에 배치되고, 제1 필터 매체는 필터 외부로부터 유입되는 주위 공기를 바로 수용하는데, 즉 공기는 제1 필터 매체 앞의 또 다른 필터 매체를 통과하지 않는다. 본원의 맥락에서, 유입 공기에 대한 이러한 제1 위치는 "프리필터링(prefiltering) 위치"로 부른다. 카트리지는 프리필터링 위치에 있는 이러한 제1 필터 매체 뒤에 (정화될 기체의 경로를 따라) 다른 필터 매체를 포함할 수도 있다. (프리필터링 위치 또는 그 뒤에서) 입자를 포획하기 위한 필터 매체는 일반적으로 G1, G2, G3, G4, F5, HEPA, ULPA로서 표기되는 것과 같은 하나 이상의 필터 매체일 수도 있다. 카트리지는 사실상 연속적인 필터 매체를 구비할 수도 있는데, 필터 매체의 선택성은 저지된 입자의 크기에 관련해 증가한다. 하나 이상의 필터 매체 뒤에는 광촉매 작용하는 필터 매체가 또한 뒤따를 수도 있다. 프리필터(또는 제1 필터 매체)는 필터 매체로서 간주하지 않는 (일반적으로 금속으로 제조된) 메쉬(mesh) 뒤에 일반적으로 배치한다. 이 메쉬는 일반적으로 필터 외부로부터 유입되는 가벼운 것을 프리필터로 바로 통과시킨다.

수많은 타입의 필터 매체가 시장에 존재한다. 현재, 필터 매체는 유기 결합제로 결합된 유기 섬유 또는 광물 섬유로 구성한다. 필터 매체에 포함된 유기 물질은 필터 매체를 통과하는 공기에 포함된 오존과 같은 산화 기체(들)에 의한 공격을 받는 경향이 있다는 점이 밝혀졌다. 이러한 공격(산화 반응)은 예를 들어 포름알데히드와 같은 비교적 유독한 VOC(휘발성 유기 화합물)의 형성을 야기한다. 그러므로 필터의 필터 매체에 포함된 유기 물질은 VOC의 공급원이 되는데, 더욱 특별하게는 필터 매체를 통과해 이동하는 강제 유동이 필터 매체와 접촉하는 산화 기체(예컨대 오존)를 계속 보충하기 때문이다. 그러므로 필터를 통해 공기를 전달하는 팬(또는 터빈)이 비가동중인 경우보다 가동중인 경우 필터 매체는 VOC의 더 큰 공급원이 된다. 또한, 본질적으로 필터 매체의 면적이 적지 않은데, 이는 공기에 포함된 산화 기체에 의한 공격을 상당히 조장한다. 한 가지 과제, 즉 대기 중 입자의 제거를 해결함으로써, 동일한 대기에서 VOC 형성에 의한 또 다른 과제가 발생한다. 필터 카트리지가, 구체적으로는 필터로 유입되는 공기로부터의 VOC를 제거하는 역할을 하고, 광촉매 작용하는 필터를 (유동 기체의 경로를 따라 입자를 보유하는 하나 이상의 필터 매체 뒤에) 또한 포함하는 경우, 제어할 VOC의 더 많은 양으로 인해 광촉매 작용하는 필터의 효율이 감소할 수 있기 때문에, 특히 공기가 광촉매 작용하는 필터를 통과하기 바로 전에 공기에 VOC가 풍부해지는 역효과가 발생한다.

이제, 본 발명은 필터가 가동중인 경우 VOC를 더 이상 발생하지 않도록 적어도 프리필터로서 전적으로 광물 필터 매체를 사용한다는 아이디어로부터 유래한다. 본 발명에 따른 우수한 필터 매체는 유기 결합제가 없는 실리카 섬유의 펠트(실리카는 흔히 "석영"으로 불리고, 적어도 99 중량% SiO₂를 포함함), 예컨대 Saint-Gobain Quartz가 상표명 Quartzel로 판매하는 펠트이다. 이러한 펠트를 제조하기 위한 공정은 섬유의 자연 발생적인 얽힘(entanglement)을 제공하므로 결합제를 필요로 하지 않는다. 가능한 사이즈(size) 또는 결합제로서 유리 섬유 직포 및 부직포를 제조하는 데 사용하는 유기 재료가 제거된다면 다른 필터 매체, 특히 유리 섬유 직포 및 부직포가 고려될 수 있다. 결합제는 특히 졸-겔 타입일 수도 있다. 이러한 직포 및 부직포는 스티칭(stitching) 또는 니들링(needling)을 통해 함께 결합될 수 있다. 특히, 섬유 구조체는 예를 들어 400℃ 초과로 이루어질 수 있는 열 처리를 통해 섬유 구조체의 유기 재료를 제거할 수도 있다.

프리필터링 위치에 배치한 필터 매체는 본질적으로 광물이고, 0.1 중량% 미만의 유기 물질 또는 심지어 0.01 중량% 미만의 유기 물질을 함유하거나, 심지어 유기 물질을 함유하지 않는다(Quartzel의 경우). 필터 매체의 LOI(강열감량, loss on ignition)는 0.1% 미만, 또는 심지어 0.01% 미만, 심지어 0이다. 필터 매체의 단위 면적당 질량은 일반적으로 5 내지 400 g/㎡ 범위 및 더욱 일반적으로 10 내지 300 g/㎡ 범위이다. 프리필터링 위치에 있는 필터 매체는 또한 광촉매 작용을 할 수도 있는데, 이 경우 필터 매체는 입자를 보유할 뿐만 아니라 공기에 포함된 VOC를 또한 제거한다. 본질적으로 광물 광촉매 코팅을 제조하는 방법이 알려져 있는데, 이를 위해서는 예를 들어 2007년 8월 8일 출원한 프랑스 특허 출원번호 07/57000을 참조할 수도 있다. 일반적으로, 광촉매 작용하는 코팅은 티타늄 산화물을 함유한다. 필터가 광촉매 작용하는 필터 매체를 포함하는 경우, 필터는 필터 매체를 활성화하는 데 필요한 UV(UVA, UVB, UVC, 가시 UV) 공급원(UV 램프)을 또한 포함한다.

강열감량은 다음의 방식, 즉 (예를 들어 4시간 동안) 110℃로 사전 건조; (예를 들어 4시간 동안) 800℃로 공기 중에서 하소; 및 (건조를 제외한) 하소로 인해 야기된 중량 손실의 측정으로 결정할 수도 있음을 기억할 것이다.

바람직하게는, 카트리지에 포함된 임의의 필터 매체는 본질적으로 광물이고, 프리필터링 위치에 배치한 필터 매체와 동일한 요건(유기 물질의 양 및 강열감량)을 충족한다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 입자 필터 및 공기를 입자 필터에 통과시키기 위한 팬 또는 터빈을 포함하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 빌딩의 내부 대기를 정화하기 위한, 본 발명에 따른 장치의 용도에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 필터는 공기 정화기에 포함될 수 있는데, 공기 정화기의 작동은 타입 C의 UV 방사 또는 광촉매 작용하는 UV 방사를 포함한다. 종래기술의 집진 필터(dust-arresting filter)는 두드러지게 분해되는 유기 결합제를 함유한다. 이러한 분해는 아마도 오존의 작용과 조합된, UVC 방사의 작용 및 광촉매 반응으로부터 발생하는 히드록실 라디칼의 작용에 기인한다. 이러한 분해는 VOC 타입, 특히 알데히드 및 포름알데히드 타입의 부산물을 발생시킬 수도 있다. 광물 프리필터의 사용은 이러한 문제점에 대한 해결책을 제공한다. 또한, 본 발명은 (UVC, UVB, UVA 또는 가시 UV에 노출되는 경우 광촉매 작용하는 재료를 포함하는) 광촉매 작용하는 공기 정화기 또는 (광촉매 작용하는 재료를 포함하지 않는) UVC 공기 정화기에서 본 발명에 따른 필터의 용도에 관한 것이다.

Claims

카트리지 및 프리필터링 위치에서 카트리지에 배치한 필터 매체를 포함하는 입자 필터로서, 필터 매체는 본질적으로 광물인 것을 특징으로 하는 입자 필터.
제1항에 있어서,
필터 매체는 0.1 중량% 미만의 강열감량(loss on ignition)을 갖는 것을 특징으로 하는 입자 필터.
제2항에 있어서,
필터 매체는 0.01 중량% 미만의 강열감량을 갖는 것을 특징으로 하는 입자 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
필터 매체는 유기 결합재를 함유하지 않는 광물 섬유의 펠트인 것을 특징으로 하는 입자 필터.
제4항에 있어서,
광물 섬유는 실리카 섬유인 것을 특징으로 하는 입자 필터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
필터 매체는 또한 광촉매 작용하는 것을 특징으로 하는 입자 필터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
필터 매체 뒤에 광촉매 작용하는 또 다른 필터 매체가 기체의 경로를 따라 있는 것을 특징으로 하는 입자 필터.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
필터 매체의 단위 면적당 질량은 5 내지 400 g/㎡ 범위 및 더욱 일반적으로는 10 내지 300 g/㎡ 범위인 것을 특징으로 하는 입자 필터.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 입자 필터 및 공기를 입자 필터에 통과시키기 위한 팬 또는 터빈을 포함하는 장치.
빌딩의 내부 대기를 정화하기 위한, 제9항에 따른 장치의 용도.
제10항에 있어서,
필터는 UVC, UVB, UVA 또는 가시 UV 광촉매 작용하는 공기 정화기에 있는 것을 특징으로 하는 용도.
제10항에 있어서,
필터는 UVC 공기 정화기에 있는 것을 특징으로 하는 용도.