KR20130125190A - 광섬유 층을 적용한 공기정화용 필터와 이를 포함하는 공기청정기 - Google Patents

광섬유 층을 적용한 공기정화용 필터와 이를 포함하는 공기청정기 Download PDF

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Abstract

공기정화용 필터 및 이를 포함하는 공기청정기가 개시된다. 본 발명에 따른 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터는, 일 단부에서 수광되어 길이 방향을 따라 진행하는 광의 일부가 그 표면을 통해 발산되는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루되 상기 층의 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있도록 분포된 광섬유층; 및 상기 광섬유층과 평행한 층을 이루고, 그 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있는 다공성의 구조를 가지며, 투과되는 공기 중의 가스상 오염물질을 흡착하는 흡착제로 이루어진 흡착층; 을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 흡착층을 구성하는 흡착제는 광촉매로 코팅된 활성탄소 섬유 또는 활성탄소 입자를 포함하는 것일 수 있다. 본 발명에 따른 공기청정기는 상기의 광섬유를 적용한 공기정화용 필터 및 상기 필터의 일부분에 자외선, 가시광선 또는 이들의 혼합광을 조사하는 광원을 포함한다.

Description

광섬유 층을 적용한 공기정화용 필터와 이를 포함하는 공기청정기 {Multi-layer air filter having optical fiber layer and air cleaner containing the same}
본 발명은 공기정화용 필터 및 이를 포함하는 공기청정기에 관한 것으로, 더 상세하게는, 공기 중에 포함된 휘발성유기화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds)등과 같은 가스상 오염물질을 흡착하여 제거하는 공기정화용 필터 및 이를 포함하는 공기청정기에 관한 것이다.
본 발명은 공기에 함유된 VOCs 처리기술에 해당된다. VOCs 처리기술에는 열소각, 흡착, 흡수, 응축, 생물여과, 촉매소각, 광촉매산화, 막분리 등이 있으며, 본 발명은 이들 중 흡착 기술에 해당된다.
공기정화장치에 적용되는 대부분의 VOCs 처리방법은 흡착기술과 광촉매 산화기술이다. 종래의 VOCs 흡착기술은 활성탄소 소재를 주로 이용하는데 포화 흡착량에 한계가 있어 주기적으로 새로운 흡착제로 교체해야 하기 때문에 비용이 증가한다. 종래 광촉매산화기술은 처리기체와 광촉매와의 접촉시간이 짧기 때문에 1회 통과시의 VOCs 제거효율이 매우 낮다는 단점이 있다.
한편, 종래 기술 문헌으로서, 한국 특허공개공보 제2009-0061228호에는 멸균 및 탈취를 위한 기능성 필터가 개시된 바 있다. 활성탄소섬유 또는 활성탄 입자 등의 흡착제를 전기 전도성이 있는 구조물에 충전하여 만든 필터에 백금나노 등의 촉매를 코팅하고, 거기에 고전압을 인가함으로써 전기적 자극에 의해 촉매를 활성화 시켜 포집된 세균, 바이러스, VOCs 등을 촉매산화 또는 소각시키는 기능성 필터가 개시되었다. 또한, 한국 특허공개공보 제2004-0102514호에는 이온 클러스터를 이용한 실내공기 정화장치가 개시된 바 있다. 이 장치는 유전체에 밀착된 고전압 전극과 접지 전극을 이용하여 이온 클러스터를 발생시킴으로써 악취와 VOCs를 제거하는 것이다. 그러나 이러한 종래의 기술들로는 인체에 유해한 물질을 발생시키지 않으면서 안전하고 효과적으로 VOCs를 제거하는 데에 한계가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공기중의 VOCs 제거하기 위해 흡착제를 사용하되 광촉매 산화기술 또는 자외선 직접조사 기술을 적용하여 흡착제에 흡착된 VOCs를 분해함으로써 반영구적 사용이 가능하고, 동시에 종래의 광촉매 기술 적용 제품보다 VOCs 제거 성능이 향상된 공기정화용 필터 및 이를 포함하는 공기청정기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터는, 일 단부에서 수광되어 길이 방향을 따라 진행하는 광의 일부가 그 표면을 통해 발산되는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루되 상기 층의 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있도록 분포된 광섬유층; 및 상기 광섬유층과 평행한 층을 이루고, 그 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있는 다공성의 구조를 가지며, 투과되는 공기 중의 가스상 오염물질을 흡착하는 흡착제로 이루어진 흡착층; 을 포함할 수 있다. 이때, 상기 흡착층을 구성하는 흡착제는 활성탄소 섬유 또는 활성탄소 입자인 것일 수 있고, 또한 상기 흡착층을 구성하는 흡착제는 광촉매로 코팅된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따른 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터는, 일 단부에서 수광되어 길이 방향을 따라 진행하는 광의 일부가 그 표면을 통해 발산되는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루되 상기 층의 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있도록 분포된 광섬유층; 및 상기 광섬유층을 중심으로 그 양면에 각각 평행하게 배치되고, 그 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있는 다공성의 구조를 가지며, 투과되는 공기 중의 가스상 오염물질을 흡착하는 흡착제로 이루어진 한 쌍의 흡착층; 을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 한 쌍의 흡착층을 구성하는 흡착제는 활성탄소 섬유 또는 활성탄소 입자인 것일 수 있고, 또한 상기 한 쌍의 흡착층을 구성하는 흡착제는 광촉매로 코팅된 것일 수 있다.
본 발명의 한 실시 형태에 따른 공기청정기는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터; 및 상기 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터의 적어도 일부분에 자외선, 가시광선 또는 이들의 혼합광을 조사하는 광원을 포함하고, 여기서 상기 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터는, 일 단부에서 수광되어 길이 방향을 따라 진행하는 광의 일부가 그 표면을 통해 발산되는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루되 상기 층의 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있도록 분포된 광섬유층; 및 광섬유층과 평행한 층을 이루고, 그 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있는 다공성의 구조를 가지며, 투과되는 공기 중의 가스상 오염물질을 흡착하는 흡착제로 이루어진 흡착층; 을 포함하는 것일 수 있다. 이 때, 상기 흡착층을 구성하는 흡착제는 활성탄소 섬유 또는 활성탄소 입자인 것일 수 있고, 또한 상기 흡착층을 구성하는 흡착제는 광촉매로 코팅된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공기청정기는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터; 및 상기 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터의 적어도 일부분에 자외선, 가시광선 또는 이들의 혼합광을 조사하는 광원을 포함하고, 여기서 상기 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터는, 일 단부에서 수광되어 길이 방향을 따라 진행하는 광의 일부가 그 표면을 통해 발산되는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루되 상기 층의 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있도록 분포된 광섬유층; 및 상기 광섬유층을 중심으로 그 양면에 각각 평행하게 배치되고, 그 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있는 다공성의 구조를 가지며, 투과되는 공기 중의 가스상 오염물질을 흡착하는 흡착제로 이루어진 한 쌍의 흡착층; 을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 한 쌍의 흡착층을 구성하는 흡착제는 활성탄소 섬유 또는 활성탄소 입자인 것일 수 있고, 또한 상기 한 쌍의 흡착층을 구성하는 흡착제는 광촉매로 코팅된 것일 수 있다.
본 발명은 표면에서 광을 발산하는 광섬유층을 포함하는 공기정화용 필터 및 이를 포함하는 공기청정기에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 공기 중의 VOCs를 제거하기 위해 흡착 방식을 사용하므로 기본적으로 종래의 광촉매 방식보다 VOCs 제거율이 높고, 필터의 흡착층과 접하는 광섬유층 표면을 통해 자외선, 가시광선 또는 이들의 혼합광을 고르게 조사하여 광촉매가 코팅된 흡착층에 흡착된 VOCs를 효과적으로 분해함으로써 흡착량 한계로 인한 필터의 짧은 사용수명 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 공기청정기를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공기청정기를 도시한 개념도이다.
도 3은 다층 구조의 공기정화용 필터를 적용한 공기청정기를 도시한 개념도이다.
도 4는 광섬유층 적용 공기정화용 필터를 도시한 개념도이다.
도 5a는 광 발산부를 갖는 광섬유의 길이 방향 단면을 보이는 발광 개념도이고, 도 5b는 상기 도 5a의 A-A'단면을 보이는 단면도이다.
도 6a는 균일한 클래드층을 갖는 광섬유의 길이 방향 단면을 보이는 발광 개념도이고, 도 6b는 상기 도 6a의 B-B'단면을 보이는 단면도이다.
도 7은 집속된 광섬유 다발 형태의 광섬유층을 갖는 공기청정기의 실시예를 보이는 개념도이다.
도 8은 전면에 걸쳐 연결된 광섬유를 이용한 광섬유층을 갖는 공기청정기의 실시예를 보이는 개념도이다.
도 9a는 광섬유 직물 형태의 광섬유층을 갖는 공기청정기의 실시예를 평면적으로 보이는 개념도이고, 도 9b는 상기 도 9a의 실시예를 단면적으로 보이는 개념도이다.
도 10은 광섬유층을 적용한 절곡된 형태의 공기정화용 필터의 실시예를 보이는 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 실시예들을 설명한다. 실시예들을 통해 본 발명의 기술적 사상이 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 한편 서로 다른 실시예에 사용된 동일한 도면 부호는 동일한 특성을 갖는 구성요소 임을 나타내는 것으로서, 어느 한 실시예에서 설명된 구성요소와 동일한 도면 부호를 갖는 구성요소에 대한 설명은 불필요한 중복을 방지하기 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 공기청정기를 도시한 개념도이다. 본 실시 형태에 따른 공기청정기는, 공기정화용 필터(51)와 상기 공기정화용 필터(51)의 일 단부에 배치된 광원(30), 그리고 상기 광원(30)에 전기에너지를 공급하는 전원(40)을 포함한다. 상기 공기정화용 필터(51)는 길이방향으로 진행하는 광의 일부가 그 표면으로부터 외부로 발산되는 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루도록 형성된 광섬유층(10)과 상기 광섬유층(10)의 일면에 인접하게 배치된 흡착층(20)을 갖는다. 상기 도 1에는 공기정화용 필터(51)의 단면이 도시되어 있다.
상기 흡착층(20)은 흡착제가 포함된 다공성 층으로서, 활성탄소 섬유로 이루어진 부직포일 수도 있고, 일반 섬유 부직포 등과 같은 다공성의 기재에 활성탄소 입자가 부착된 형태의 층일 수도 있다. 여기서 상기 흡착층(20)을 구성하는 흡착제는 광촉매로 코팅된 것일 수 있다. 광촉매는 졸겔(sol-gel)법 등에 의해 제조되고 분무 또는 도포에 의해 상기 흡착제에 코팅될 수 있다. 상기 광촉매로는 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화텅스텐(WO3) 등과 같이 자외선, 가시광선 또는 이들의 혼합광에 의해 활성화되어 VOCs를 이산화탄소와 물과 같은 무해한 물질로 분해하는 특성을 갖는 물질들이 적용될 수 있다.
상기 광원(30)은 상기 광촉매를 활성화시키는 광을 공급하는 것으로, 예컨대 자외선, 가시광선 또는 이들의 혼합광을 방출하는 것일 수 있다. 또한, 상기 광원(30)은 LED와 같은 점광원일 수도 있고, 방전관 램프와 같은 선광원일 수도 있으며, 태양광과 같은 자연광이나 공기청정기 외부의 광을 전달하는 매개체일 수도 있다. 상기 광원(30)은 상기 광섬유층(10)을 형성하는 적어도 하나의 광섬유의 일 단부를 향해 광을 조사하는 것이 바람직하다. 상기 전원(40)은 상기 광원(30)의 형태에 따라 직류전원일 수도 있고, 교류전원일 수도 있다. 또한, 상기 전원(40)은 상기 공기청정기가 오염된 공기를 상기 공기정화용 필터(51)에 투과시키는 동안 계속해서 상기 광원(30)을 켤 수도 있고, 주기적으로 또는 비주기적으로 상기 광원(30)을 켤 수도 있다.
상기와 같은 구성을 통해, 상기 공기정화용 필터(51)의 어느 한 쪽에 오염된 공기가 공급되면 VOCs와 같은 가스상 오염물질은 상기 공기정화용 필터(51)의 흡착층(20)에 흡착된다. 이때, 상기 광원(30)이 켜지면 상기 광섬유층(10)을 통해 광이 고르게 발산되고, 발산되어 상기 흡착층(20)을 구성하는 흡착제의 전면에 도달한 광과 상기 광촉매의 작용에 의해 흡착된 VOCs 등이 분해된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공기청정기를 도시한 개념도이다. 본 실시 형태에 따른 공기청정기는, 광섬유층(10)과 상기 광섬유층(10)을 중심으로 그 양쪽 면에 배치된 한 쌍의 흡착층(20)을 갖는 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터(52)를 포함한다. 이때, 상기 광섬유층(10)은 상기 광원(30)으로부터 공급된 광을 양쪽 면을 통해 고르게 발산시키는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 외부 광원으로부터 직접 광을 조사하는 것에 비해 상기 한 쌍의 흡착층(20)에 흡착된 가스상 오염 물질을 더욱 신속하게 효과적으로 분해할 수 있다.
도 3은 다층 구조의 공기정화용 필터를 적용한 공기청정기를 도시한 개념도이다. 도면에 도시된 다층 구조의 공기정화용 필터(53)의 단면을 보면, 상기 흡착층(20)과 상기 광섬유층(10)이 서로 교대로 3차례 반복되게 배치되고, 그 아래의 맨 바깥쪽 층에 상기 흡착층(20)이 배치된 형태를 가진다. 달리 보면, 상기 도 1에서 설명된 공기정화용 필터(51)가 2매 적층되고, 그 아래에 상기 도 2에서 설명된 공기정화용 필터(52)가 1매 적층된 것과도 같다. 이와 같은 다층 구조의 공기정화용 필터(53)에 있어서, 기본 단위가 되는 흡착층(20) / 광섬유층(10)의 조합 또는 흡착층(20) / 광섬유층(10 )/ 흡착층(20)의 조합이 반복되는 횟수는 상기 도 3의 실시예와 얼마든지 다를 수 있다.
한편, 이러한 다층 구조의 공기정화용 필터(53)가 채용된 공기청정기에서 광원(30)은 여러 광섬유층(10) 들의 적어도 일부분에 광을 조사하여 상기 광섬유층(10) 들 각각을 이루는 광섬유(미도시) 들의 일 단부에서 광이 수광되도록 할 수 있다.
도 4는 광섬유층 적용 공기정화용 필터를 도시한 개념도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 다층 구조의 공기정화용 필터(53)에서 흡착층(20)과 광섬유층(10)의 두께를 얇게 하고 그 적층 횟수를 늘릴 경우, 오염된 공기로부터 VOCs 등의 가스상 오염물질을 효과적으로 흡착할 수 있을 뿐만 아니라, 흡착층(20)들의 구석구석에 상기 광섬유층(10)들에서 발산된 광을 조사함으로써 그에 따른 직접적 분해 작용 또는 광촉매 작용에 의한 VOCs 등의 가스상 오염물질을 분해할 수 있다. 이는 충분한 흡착 효과를 얻기 위해 두꺼운 두께를 갖는 흡착층(미도시)의 표면에 자외선 등의 광을 직접 조사하는 경우에 비해, 흡착된 가스상 오염 물질을 분해 처리하여 흡착제를 재생하는 측면에서 상당히 큰 장점이 된다. 또한 상기 흡착층(20)과 상기 광섬유층(10)이 적용된 공기정화용 필터에서는 부가적으로 상기 흡착층(20)에 포집된 세균, 진균, 바이러스 등의 유해한 미생물을 효과적으로 살균 처리할 수도 있다.
도 5a는 광 발산부를 갖는 광섬유의 길이 방향 단면을 보이는 발광 개념도이고, 도 5b는 상기 도 5a의 A-A'단면을 보이는 단면도이다. 전술한 실시예들에서 상기 광섬유층(10)은 길이방향으로 진행하는 광의 일부를 그 표면을 통해 발산하는 적어도 하나의 광섬유(11)를 포함한다. 상기 도 5a 및 도 5b는 이러한 기능을 갖는 광섬유(11)의 한 예로서, 길이 방향으로 연장되고 공기의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 코어(13)와, 상기 코어(13)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지고 상기 코어(13)를 둘러싸는 클래드층(14), 및 상기 클래드층(14)이 부분적으로 제거된 광 발산부(14a)를 포함하는 광섬유(11)가 일 단부에서 상기 광원(30)으로부터 수광한 광을 진행시키며 부분적으로 발산하는 모습을 보인다. 이러한 광섬유(11)에서 광의 주된 부분은 상기 코어(13)를 따라 진행하고, 광의 일부분은 상기 광 발산부(14a)에서 상기 코어(13)의 노출된 표면(13a)을 통해 상기 광섬유(11) 외부로 발산된다.
상기 광발산부(14a)는 상기 클래드층(14)을 부분적으로 식각하여 제거함으로써 형성될 수 있고, 그 식각하는 방법에 따라, 상기 광섬유(11)의 표면에 고르게 분포될 수도 있고, 특정 부분(예컨대, 광섬유층과 흡착층이 접하는 면)에 집중되게 분포될 수도 있고, 광섬유(11)에서 광원으로부터의 거리에 따라 빈도수가 달라지도록 분포될 수도 있다.
도 6a는 균일한 클래드층을 갖는 광섬유의 길이 방향 단면을 보이는 발광 개념도이고, 도 6b는 상기 도 6a의 B-B'단면을 보이는 단면도이다. 상기 도 6a 및 도 6b는 길이 방향을 따라 균일한 클래드층(15)을 가지면서도, 길이방향으로 진행하는 광의 일부를 그 표면을 통해 발산하는 적어도 하나의 광섬유(111)의 예를 도시한다. 광섬유(111)의 코어(13)와 클래드층(15)의 굴절율 차이를 상기 도 5a 및 도 5b의 실시예에 비해 상대적으로 작게 함으로써 광 손실율이 높은, 즉 광의 진행 과정에서 많은 양의 광이 외부로 발산되는 광섬유(111)를 제공할 수 있다.
도 7은 집속된 광섬유 다발 형태의 광섬유층을 갖는 공기청정기의 실시예를 보이는 개념도이다. 전술한 바와 같이 다양한 광섬유(11) 들을 이용하여 다양한 형태의 광섬유층을 얻을 수 있다. 도 7은 이러한 다양한 형태의 한 예에 따른 광섬유층(101)을 도시한다. 상기 광섬유층(101)의 특징을 잘 보이기 위해 흡착층(미도시)은 도면에서 생략되었다. 도시된 바와 같이, 광섬유층(101)은 서로 평행하게 배치된 다수의 광섬유(11)들로 이루어지고, 상기 광섬유(11)들의 일 단부가 다발의 형태로 집속된 것일 수 있다. 또한, 이렇게 집속된 광섬유(11) 다발의 단부에는 수광부(17)가 설치될 수 있고, 상기 수광부(17)는 광원(31)으로부터 조사된 광을 효과적으로 수광하여 상기 광섬유(11)들에게 전달할 수 있다. 상기 수광부(17)는 상기 광섬유(11)들과 동일한 소재로 이루어질 수도 있고, 상기 광섬유(11)들과 굴절율이 유사한 다른 소재로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 광원(31)은 상기 수광부(17)의 형태에 따라 선택될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 광원(31)은 자외선 또는 가시광선을 발광하는 발광소자(LED)를 포함할 수 있고, 이러한 발광소자(LED)의 발광 세기 및 시간을 제어하는 제어회로(34)를 더 포함할 수 있다.
도 8은 전면에 걸쳐 연결된 광섬유를 이용한 광섬유층을 갖는 공기청정기의 실시예를 보이는 개념도이다. 상기 도 8은 또 다른 형태의 광섬유층(102)을 보인다. 광섬유층(102)의 특징을 잘 보이기 위해 흡착층은 도면에서 생략되었다. 본 실시예에 따른 공기청정기에서 광섬유층(102)은 상기 광섬유층(102)의 전체 면적에 걸쳐 연속적으로 이어진 적어도 하나의 광섬유(11), 좀 더 바람직하게는 일 단부가 하나의 수광부(18)와 연결된 다수의 광섬유(11)들을 포함할 수 있다. 상기 도 8에서는 광섬유(11)들이 연속적으로 점점 작은 사각형을 그리며 광섬유층(102)의 중심부 쪽으로 연장된 예를 보이지만, 상기 광섬유층(102)이 이러한 형태에 한정될 필요 없고, 연속적으로 연장된 광섬유(11)들이 지그재그 형태로 배치되거나, 일부에서 서로 교차되게 배치되어도 무방하다. 또한 상기 수광부(18)는 여기서 자세히 도시되지는 않았으나, 상기 광원(30)에서 방출된 광이 효과적으로 입사되도록 하는 다양한 형태를 가질 수도 있다.
도 9a는 광섬유 직물 형태의 광섬유층을 갖는 공기청정기의 실시예를 평면적으로 보이는 개념도이고, 도 9b는 상기 도 9a의 실시예를 단면적으로 보이는 개념도이다. 광섬유층(103)의 특징이 잘 보이도록 하기 위해 흡착층은 생략되었다. 광섬유 직물 형태의 광섬유층(103)은 씨줄과 날줄로 이루어진 직물과 같은 형태로 짜여진 다수의 광섬유(11)들로 이루어질 수 있다. 이 경우 씨줄 광섬유와 날줄 광섬유가 교차하는 부분에서 상기 광섬유(11)들이 휘어져서, 광원으로부터 입사하여 상기 광섬유(11)들 내부를 진행하던 광이 더 많이 외부로 발산될 수도 있다. 이 경우 상기 도 6a 및 도 6b에 도시된 형태의 광섬유(111)를 채용하더라도 원하는 양의 발산 광을 얻을 수 있을 것이다.
한편, 본 실시예에 따른 공기청정기는 이러한 광섬유 직물 형태의 광섬유층 (103)의 일 단면에 효과적으로 광을 제공할 수 있는 형태의 다중광원패키지(35)를 가질 수 있다. 상기 다중광원패키지(35)는 상기 광섬유층(103)의 한 변 길이에 대응되는 프레임(33)에 다수의 발광소자(31) 들이 실장된 것일 수 있다. 상기 발광소자(31)는 이른바 사이드뷰(side-view) 형태를 가질 수 있다. 다중광원패키지(35)는 전원(40)과 연결되는데, 상기 전원(40)에는 상기 다중광원패키지(35)로 공급되는 전력을 제어하는 제어회로(34)가 포함될 수 있다. 이러한 제어회로(34)는 발광소자(31)의 발광 세기 및 시간을 제어하는데, 일정한 세기 또는 가변적인 세기로 연속적으로 발광하도록 할 수도 있고, 주기적으로 혹은 간헐적으로 발광하도록 할 수도 있다. 예컨대, 일 내지 수 시간 가스상 오염물질을 흡착한 후 5∼10분간 또는 하루종일 가스상 오염물질을 흡착한 후 수 시간동안 광원을 작동시켜 흡착된 가스상 오염물질을 처리하는 방식의 제어가 가능하다. 전술한 공기청정기의 실시예 들에 있어서도, 이러한 광원의 제어가 가능함은 이 분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
도 10은 광섬유층을 적용한 것으로 절곡된 형태의 공기정화용 필터의 실시예를 보이는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 광섬유층(10)을 적용한 공기정화용 필터(54)를 여러 차례 절곡하여 공기와 접촉하는 표면적으로 늘리는 것도 가능하다. 이 경우, 전면과 배면이 개방된 하우징(501) 내에 W의 간격마다 절곡된 공기정화용 필터(54)를 포함하는 공기정화용 필터 카트리지(500)를 제공할 수 있다. 상기 공기정화용 필터 카트리지(500)는, 광섬유층(10)과 흡착층(20)이 서로 교대로 반복하여 적층된 공기정화용 필터(54)를 포함하는 것으로서, 상기 공기정화용 필터(54)의 일 단부에 광을 조사하기 위해 상기 하우징(501)의 일부에 슬릿(502)이 형성되고, 상기 슬릿(502)을 통해 상기 공기정화용 필터(54)의 단면 또는 그 단면에 배치된 수광부(미도시)가 노출되도록 구성될 수 있다.
10 : 광섬유층
11 : 광섬유
13 : 코어
14 : 클래드층
17 : 수광부
20 : 흡착층
21 : 섬유 흡착제
22 : 가스상 오염물질
30, 31 : 광원
33 : 프레임
34 : 제어회로
35 : 다중광원패키지
40 : 전원
51, 52, 53 : 공기정화용 필터
54 : 절곡된 공기정화용 필터
500 : 공기정화용 필터 카트리지

Claims (40)

  1. 일 단부에서 수광되어 길이 방향을 따라 진행하는 광의 일부가 그 표면을 통해 발산되는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루되 상기 층의 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있도록 분포된 광섬유층; 및
    상기 광섬유층과 평행한 층을 이루고, 그 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있는 다공성의 구조를 가지며, 투과되는 공기 중의 가스상 오염물질을 흡착하는 흡착제로 이루어진 흡착층; 을 포함하는,
    광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착층을 구성하는 흡착제는 활성탄소 섬유 또는 활성탄소 입자인 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착층을 구성하는 흡착제는 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광촉매는 상기 광섬유층에서 발산된 광에 의해 활성화되어 상기 흡착층에 흡착된 가스상 오염물질을 분해하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광섬유층과 상기 흡착층이 서로 교대로 반복적으로 적층된 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광섬유는 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광섬유는 길이 방향으로 연장되고 공기의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 코어와, 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지고 상기 코어를 둘러싸는 클래드층, 및 상기 클래드층이 부분적으로 제거된 광 발산부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 광 발산부는 상기 광섬유의 표면에 고르게 분포된 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광섬유층은 평면적으로 분포된 다수의 광섬유로 이루어진 광섬유 다발과 상기 광섬유 다발이 집속된 일단에 연결된 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광섬유층은 층 전체 면적에 걸쳐 연결된 적어도 하나의 광섬유 및 상기 적어도 하나의 광섬유 일단에 연결된 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 광섬유층은 다수의 광섬유로 직조된 광섬유 직물 또는 다수의 광섬유 로 이루어진 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  12. 일 단부에서 수광되어 길이 방향을 따라 진행하는 광의 일부가 그 표면을 통해 발산되는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루되 상기 층의 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있도록 분포된 광섬유층; 및
    상기 광섬유층을 중심으로 그 양면에 각각 평행하게 배치되고, 그 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있는 다공성의 구조를 가지며, 투과되는 공기 중의 가스상 오염물질을 흡착하는 흡착제로 이루어진 한 쌍의 흡착층; 을 포함하는,
    광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 한 쌍의 흡착층을 구성하는 흡착제는 활성탄소 섬유 또는 활성탄소 입자인 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 한 쌍의 흡착층을 구성하는 흡착제는 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 광촉매는 상기 광섬유층에서 발산된 광에 의해 활성화되어 상기 한 쌍의 흡착층에 흡착된 가스상 오염물질을 분해하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 광섬유층은 그 양쪽 면으로 광을 고르게 발산하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광섬유는 길이 방향으로 연장되고 공기의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 코어와, 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지고 상기 코어를 둘러싸는 클래드층, 및 상기 클래드층이 부분적으로 제거된 광 발산부를 포함하고, 상기 광 발산부는 상기 광섬유층의 양쪽 면에 고르게 배치된 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 광섬유층은 평면적으로 분포된 다수의 광섬유로 이루어진 광섬유 다발과 상기 광섬유 다발이 집속된 일단에 연결된 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 광섬유층은 층 전체 면적에 걸쳐 연결된 적어도 하나의 광섬유 및 상기 적어도 하나의 광섬유 일단에 연결된 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  20. 제 12항에 있어서,
    상기 광섬유층은 다수의 광섬유로 직조된 광섬유 직물 또는 다수의 광섬유 로 이루어진 광섬유 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터.
  21. 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터; 및
    상기 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터의 적어도 일부분에 자외선, 가시광선 또는 이들의 혼합광을 조사하는 광원을 포함하고,
    상기 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터는,
    일 단부에서 수광되어 길이 방향을 따라 진행하는 광의 일부가 그 표면을 통해 발산되는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루되 상기 층의 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있도록 분포된 광섬유층; 및
    상기 광섬유층과 평행한 층을 이루고, 그 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있는 다공성의 구조를 가지며, 투과되는 공기 중의 가스상 오염물질을 흡착하는 흡착제로 이루어진 흡착층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    공기청정기.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 흡착층을 구성하는 흡착제는 활성탄소 섬유 또는 활성탄소 입자인 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 흡착층을 구성하는 흡착제는 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 광촉매는 상기 광섬유층에서 발산된 광에 의해 활성화되어 흡착층에 흡착된 가스상 오염물질을 분해하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  25. 제 21항에 있어서,
    상기 광섬유층과 상기 흡착층이 서로 교대로 반복적으로 적층된 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  26. 제 21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광섬유는 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  27. 제 21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광섬유는 길이 방향으로 연장되고 공기의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 코어와, 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지고 상기 코어를 둘러싸는 클래드층, 및 상기 클래드층이 부분적으로 제거된 광 발산부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 광 발산부는 상기 광섬유의 표면에 고르게 분포된 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  29. 제 21항에 있어서,
    상기 광섬유층은 평면적으로 분포된 다수의 광섬유로 이루어진 광섬유 다발과 상기 광섬유 다발이 집속된 일단에 연결된 수광부를 포함하고,
    상기 광원은 상기 수광부를 향해 광을 조사하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  30. 제 21항에 있어서,
    상기 광섬유층은 층 전체 면적에 걸쳐 연결된 적어도 하나의 광섬유 및 상기 적어도 하나의 광섬유 일단에 연결된 수광부를 포함하고,
    상기 광원은 상기 수광부를 향해 광을 조사하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  31. 제 21항에 있어서,
    상기 광섬유층은 다수의 광섬유로 직조된 광섬유 직물 또는 다수의 광섬유 로 이루어진 광섬유 부직포를 포함하고,
    상기 광원은 상기 광섬유 직물 또는 상기 광섬유 부직포의 일 단면에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  32. 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터; 및
    상기 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터의 적어도 일부분에 자외선, 가시광선 또는 이들의 혼합광을 조사하는 광원을 포함하고,
    상기 광섬유층을 적용한 공기정화용 필터는,
    일 단부에서 수광되어 길이 방향을 따라 진행하는 광의 일부가 그 표면을 통해 발산되는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광섬유가 평면적인 층을 이루되 상기 층의 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있도록 분포된 광섬유층; 및
    상기 광섬유층을 중심으로 그 양면에 각각 평행하게 배치되고, 그 두께 방향으로 공기가 투과할 수 있는 다공성의 구조를 가지며, 투과되는 공기 중의 가스상 오염물질을 흡착하는 흡착제로 이루어진 한 쌍의 흡착층; 을 포함하는,
    공기청정기.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 한 쌍의 흡착층을 구성하는 흡착제는 활성탄소 섬유 또는 활성탄소 입자인 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  34. 제 32항에 있어서,
    상기 한 쌍의 흡착층을 구성하는 흡착제는 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 광촉매는 상기 광섬유층에서 발산된 광에 의해 활성화되어 상기 한 쌍의 흡착층에 흡착된 가스상 오염물질을 분해하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  36. 제 32항에 있어서,
    상기 광섬유층은 그 양쪽 면으로 광을 고르게 발산하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광섬유는 길이 방향으로 연장되고 공기의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 코어와, 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지고 상기 코어를 둘러싸는 클래드층, 및 상기 클래드층이 부분적으로 제거된 광 발산부를 포함하고, 상기 광 발산부는 상기 광섬유층의 양쪽 면에 고르게 배치된 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  38. 제 32항에 있어서,
    상기 광섬유층은 평면적으로 분포된 다수의 광섬유로 이루어진 광섬유 다발과 상기 광섬유 다발이 집속된 일단에 연결된 수광부를 포함하고,
    상기 광원은 상기 수광부를 향해 광을 조사하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  39. 제 32항에 있어서,
    상기 광섬유층은 층 전체 면적에 걸쳐 연결된 적어도 하나의 광섬유 및 상기 적어도 하나의 광섬유 일단에 연결된 수광부를 포함하고,
    상기 광원은 상기 수광부를 향해 광을 조사하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
  40. 제 32항에 있어서,
    상기 광섬유층은 다수의 광섬유로 직조된 광섬유 직물 또는 다수의 광섬유 로 이루어진 광섬유 부직포를 포함하고,
    상기 광원은 상기 광섬유 직물 또는 상기 광섬유 부직포의 일 단면에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는, 공기청정기.
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