KR20150002497A - 공기 정화기용 필터 카트리지 - Google Patents

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이브 비개
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세브 에스.아.
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Abstract

발명은 공기 정화기용 필터 카트리지에 관한 것으로서, 그러한 필터 카트리지는 필터 매체의 보유를 보장하는 구조물(10)을 포함하고, 상기 필터 매체는 활성화된 차콜 또는 제올라이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 표준 흡수 물질을 포함하고, 상기 필터 매체가, 알데히드 타입의 화학적 오염물질을 포집할 수 있는 방식으로 탐침 분자로 작용하는 나노다공성의 특정 흡수 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 정화기용 필터 카트리지{FILTER CARTRIDGE FOR AN AIR PURIFIER}
본원 발명은, 일반적인 방식으로, 공기 정화기 분야에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는, 특히 알데히드 및 포름알데히드를 흡수할 수 있는 능력을 갖는 이러한 종류의 가전제품을 위한 필터 카트리지에 관한 것이다.
알데히드라는 용어는 바람직하게 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부틸알데히드, 아크롤레인, 펜타, 헥사, 벤즈알데히드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 터미널 카르 보닐 작용기(terminal carbonyl functional group)를 갖는 임의 유기 분자를 지칭한다.
알데히드는 가장 풍부한 가정의 화학적 오염물질 중 하나이다. 그 공급원은 매우 다양하다. 알데히드가 메탄의 광-산화와 같은 실외의 생성과 연결될 수 있을 것이다. 그러나, 알데히드의 주요 방출 공급원은 주택 내부에서 발견되고 그리고 매우 다양하다: 예를 들어, 칩보드, 파티클 보드, 및 폴리우드를 제조하는 데 이용되는 수지 및 접착제, 벽 및 파티션 내로의 주입에 의해, 단열재로서 이용되는 요소-포름알데히드(urea-formaldehyde) 단열 포옴(foam), 및 직물 외피(covering), 벽지, 페인트, 가죽 등이 있다.
포름알데히드는 또한 방부제, 살균제, 및 건조제이다. 이러한 이유로, 포름알데히드는 수술 도구의 살균을 위해서 병원 환경에서 그리고 또한 방부 처리가 실시되는 장례 서비스 산업에서 용매로서 널리 이용되고 있다.
그러한 화학적 오염물질이 대중 건강에 미치는 유해한 영향을 고려할 때, 알데히드(및 특히 포름알데히드)의 농도를 줄이는 것에 의해 그리고 신규한 오염제거 장치를 제공하는 것에 의해 거주 건물 내의 주변 공기의 정화를 보장하는 것이 필요한 것으로 생각된다.
공지된 기술에 따라, 공기 중의 화학적 오염물질을 처리하기 위한 방법이 2개의 카테고리로 분류될 수 있을 것이다:
- 무기물화(mineralization)가 완료될 때까지, 즉 유기 화합물이 산화 또는 광-산화에 의해 CO2 및 H2O 로 변환될 때까지, 유기 화합물을 분해하여 오염물질을 파괴하는 것.
- 오염물질을 감성(degrade)하지는 않고 보유(retain)하는 다공성 흡수 물질에 의해 포집하는 것(trapping). 이러한 물질로 제올라이트 또는 활성 차콜 물질(activated charcoal material)이 있고, 그 물질은 일반적으로 휘발성 유기 화합물 및 냄새를 포집하기 위한 공기 처리에서 일반적으로 이용된다.
제 1 카테고리는 오존, 또는 광촉매나 플라즈마와 같이 산화를 보조하는 기술과 같은, 산화제를 이용하는 장치를 기초로 한다.
제 2 카테고리는 큰 비표면적(specific surface area)(> 100m2/g)을 갖는 다공성 물질의 흡수성 및 흡수 능력을 이용한다; 분자들은 감성되지 않고 다공성 매체에서 보유된다.
제 1 카테고리는 복잡하고 비교적 고가라는 단점을 가진다. 또한, 제 1 카테고리는, 제거된 화합물보다 유해하게 바뀔 수 있는 이차적인 분해 생성물을 생성할 수 있다.
제 2 카테고리는 포집 레이트(rate)가 제거하고자 하는 화학적 화합물마다 매우 크게 달라진다는 단점을 가진다. 예를 들어, 활성화된 차콜이 방향족 화합물을 흡수하는데 있어서 충분히 효과적이나, 알데히드 및 특히 포름알데히드를 흡수하는데 있어서 매우 비효과적이다.
흡수 물질의 제조업자들은 그 물질들을 작용화(functionalizing)시킴으로써 그 물질의 흡수성을 개선하고자 노력한다. 불행하게도, 이러한 작용화는 함침(impregnation)에 의해 달성되는데, 그러한 함침은, 충분한 양으로 이루어진 경우에, 기공을 차단하고 그에 따라 포집 능력을 제한한다는 단점을 가진다.
발명의 목적은, 현재의 흡수 물질이 효과적이지 않은 구성물질(substance), 특히 알데히드 및 특히 포름알데히드와 관련하여, 공기로부터 오염 화학적 화합물을 흡수하는 매체를 부가함으로써 공기 정화기용 필터 카트리지의 성능을 개선하는 것이다. 그렇게 구성된 필터 카트리지는 모든 대기 오염물질의 대부분을 다량으로 영구적으로 포집한다.
이러한 목적은 공기 정화기용 필터 카트리지로 달성되고, 그러한 필터 카트리지는 필터 매체의 보유를 보장하는 구조물을 포함하고, 상기 필터 매체는 활성화된 차콜 또는 제올라이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 표준 흡수 물질을 포함하고, 상기 필터 매체가, 알데히드 타입의 화학적 오염물질을 포집할 수 있는 방식으로 탐침(probe) 분자로 작용하는 나노다공성(nanoporous)의 특정(specific) 흡수 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 특정 흡수 물질이 알데히드를 포집할 수 있는 탐침 분자의 금속 산화물로 이루어진 나노 구조물 내에서의 통합을 위해 졸-겔을 이용하여 제조된다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 알데히드기와 반응할 수 있는 작용기를 포함하는 탐침 분자가 에나미논(enaminone) 및 상응하는 β-디케톤/아민 쌍, 이민, 및 히드라진, 또는 이러한 화합물로부터 유도된 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 필터 매체의 보유를 보장하는 구조물이 강성 기포(alveolar) 구조물이고, 상기 기포가 필터 매체를 포함한다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 마이크로-천공형 필름이 강성 기포 구조물의 상류 및 하류 면 상에 조립된다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 필터 매체로 기포를 충진하는 레이트가 40%를 초과한다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 특정 흡수 물질이 과립 형태이고, 그 치수가 0.8 내지 2mm이다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 과립의 형상이 원통형이고, 비율 L/D > 1 이고, 여기에서 L은 과립의 길이에 상응하고 그리고 D는 과립의 직경에 상응한다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 필터 매체의 보유를 보장하는 구조물이, 표준 흡수 물질 및 특정 흡수 물질이 함침된/스프링클된(sprinkled) 몇 개의 필름의 조립체이다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 특정 흡수 물질의 중량이 표준 흡수 물질의 중량의 5 내지 95%이다.
다른 대안적인 실시예에 따라서, 특정 흡수 물질의 비표면적이 600 내지 1200m2/g 이다.
발명은 또한 전술한 바와 같은 필터 카트리지를 포함하는 공기 정화기에 관한 것이다.
어떠한 방식으로도 제한적인 예들이 아닌 것으로서 주어졌고 그리고 첨부 도면에 도시된, 발명의 이하의 구체적인 설명으로부터, 본원 발명의 다른 특징 및 장점이 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 발명의 제 1 필터 카트리지 구조물을 개략적으로 도시한 도면.
도 2a 및 2b는 각각 발명의 제 2 필터 카트리지 구조물의 정면도 및 사시도.
도 3은 발명의 카트리지의 제 1 대안적 실시예를 이용한 실내의 포름알데히드 농도 변화를 도시한 그래프.
도 4는 발명의 카트리지의 제 2 대안적 실시예를 이용한 실내의 포름알데히드 농도 변화를 도시한 그래프.
발명은 필터 매체를 포함하는 필터 카트리지로 본질적으로 이루어진다. 필터 매체는, 흡수에 의해 실내 공기 내에 존재하는 휘발성 유기 화합물을 제거할 수 있게 하는, 조합된 또는 분리된, 흡수 물질의 하나의 또는 몇 개의 베드(bed)를 포함한다. 발명에 따라서, 흡수된 휘발성 유기 화합물이 특히 알데히드 및/또는 용매이다. 몇 m3/h 내지 몇천 m3/h 의 유량에서 작용할 수 있는 대기 공기 정화용 가전제품 내에 도입되도록 필터 카트리지가 설계된다.
도 1, 2a 및 2b는 본 발명의 범위에서 이용할 수 있는 필터 카트리지 구조물의 예를 도시한다.
이러한 구조물은 공기 정화기를 통한 공기의 유동 내에서 발명의 필터 매체를 보유할 수 있다.
도 1은 일련의 필름(21)을 포함하는 구조물(20)(자체적으로 공지되어 있음)을 도시한다. 이러한 대안에서, 필터 매체가 하나의 또는 몇 개의 필름(21) 내로 함침된다. 이어서, 모든 필름을 (예를 들어, 접착 또는 용접에 의해) 조립하여 필터 카트리지를 형성한다.
필름(21)의 치수 및 수는 본질적으로 공기 정화기의 희망 성능에 의존한다.
도 2a 및 2b에 따르면, 필터 카트리지가 강성 기포 구조물(12)을 포함한다. 이러한 대안적인 실시예에 따르면, 구조물이 벌집 구조물이다. 필터 매체가 구조물(12)의 기포(11) 내에 배치된다. 기포(11) 내에서의 필터 매체의 보유를 보장하기 위해서, 마이크로-천공형 필름이 강성 기포 구조물(12)의 하류 면(14)과 상류 면(15) 상에 배치된다. 필름은, 예를 들어, 공기 유동에 대해서 전체적으로 투과적일 수 있고 그리고 어떠한 여과 작용도 하지 않는다.
2개의 필터 카트리지 구조물 대안에서, 카트리지가 공기 정화기 내의 공기 유동(F)에 대해서 수직으로 배치된다.
발명의 필터 카트리지의 기하형태가 상이한 평면적 또는 부피 형태를 가질 수 있다. 필터 카트리지는 하나의 또는 몇 개의 흡수 물질을 포함하는 과립의 혼합물 및/또는 연속적인 층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 필터 매체가 주거지 실내 공기로부터 넓은 범위의 휘발성 유기 화합물을 제거할 수 있는 적어도 하나의 표준 흡수 물질과 상기 표준 흡수 물질에 의해 효과적으로 제거되지 않는 알데히드 및 더욱 구체적으로는 포름 알데히드와 같은 화합물을 포집하기 위한 특정 흡수 물질의 조합을 포함한다.
본 발명에 따르면, 표준 흡수 물질이 활성화된 차콜 또는 제올라이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
특정 흡수 물질은 오염물질 또는 오염물질의 군(family)을 특별하게 포집할 수 있는 물질이다. 예를 들어, 필터 매체가, 나노기공 구조물 내에 통합된 적응된(adapted) 탐침(또는 유효 성분) 분자에 의해 알데히드 군을 포집할 수 있다. 알려진 탐침 분자의 선택은 포름알데히드와 같은 오염물질의 보다 특정된 포집을 허용할 수 있다. 특정 졸-겔 흡수 물질을 제조하기 위한 프로세스는 그 준비 중에(인 시츄(in situ; 현장에서)) 그리고 함침에 의하지 않는 유효 성분의 도입을 허용한다. 특정 흡수 물질을 제조하기 위한 프로세스는 기공들을 차단하지 않고 상당량의 유효 성분을 도입할 수 있게 하는데, 이는 함침이 없기 때문이다. 그에 따라, 함침에 의한 기공들의 막힘이 방지된다.
그에 따라, 적절한 방식으로 탐침 분자를 선택하는 것에 의해, 표준 흡수 물질이 제거를 위해서 이용될 수 없거나 단지 약간의 정도만을 제거할 수 있는, 포름알데히드와 같은 유해 오염물질을 제거할 수 있다.
졸-겔 특정 흡수 물질의 경우에, 오염물질이 반응 성분과 반응하여, 더 큰 분자량의 제 3의, 덜 해로운 분자를 발생시키고, 그러한 제 3 분자는 특정 흡수 물질의 나노기공 네트워크 내에서 포집되어 유지될 것이다. 다른 흡수 물질과 대조적으로, 이러한 특정 흡수 물질은 영구적인 포집을 달성한다.
예로서, 특정 흡수 물질이, 본 설명에서 참조로서 도입된, 특허출원 FR2890745에서 설명된 물질의 그룹으로부터 선택된다.
특히 그리고 비제한적인 방식으로, 물질이 졸-겔 나노기공 금속 산화물 매트릭스를 포함하고, 상기 매트릭스는 알데히드기와 반응할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 포함하는 적어도 하나의 탐침 분자를 포함한다.
알데히드기와 반응할 수 있는 작용기를 갖는 탐침 분자가 에나미논 및 상응하는 β-디케톤/아민 쌍, 이민, 및 히드라진, 또는 이러한 화합물로부터 유도된 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
에나미논은 이하의 화학식을 가지고:
Figure pat00001
여기에서:
- R1은 수소, 알킬 라디칼, 또는 아릴 라디칼이고,
- R2은 수소이고,
- R3은 수소, 알킬 라디칼, 또는 아릴 라디칼이고,
- R4은 수소, 알킬 라디칼, 또는 아릴 라디칼이고,
- R5은 수소이다.
또한, β-디케톤/아민 쌍은 이하의 화학식을 가지고:
Figure pat00002
여기에서:
- R1은 수소, 알킬 라디칼, 또는 아릴 라디칼이고,
- R2은 수소이고,
- R3은 수소, 알킬 라디칼, 또는 아릴 라디칼이고,
- R4은 수소 또는 알킬 라디칼이고,
- R5은 수소 또는 상응하는 염이다.
또한, 이민은 아크리딘 옐로우(acridine yellow), 메틸 옐로우(methyl yellow), 또는 디메틸 옐로우(dimethyl yellow)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 시프 염기(Schiff base)이다.
히드라진은 이하의 화학식을 가지고:
Figure pat00003
여기에서:
- R6은, 수소, C1-C20 알킬 라디칼, 바람직하게 C1-C10 알킬 라디칼, 보다 바람직하게 메틸, 에틸, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 터트-부틸 및 펜틸 라디칼, C3-C16 아릴 라디칼, 특히 페닐 및 아릴 술포닐 라디칼이고,
- R7은 C3-C16 아릴 라디칼, 특히 페닐 아릴 술포닐 라디칼이다.
본 발명에 따르면, 졸-겔 나노기공 금속 산화물 매트릭스가 이하의 화학식을 갖는 적어도 하나의 금속 산화물로부터 생성되고:
M(X)m(OR8)n(R9)p,
여기에서:
- M 은 실리콘, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 바나듐, 이트륨, 및 세륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속이고,
- R8 및 R9는 알킬 라디칼 또는 아릴 라디칼일 수 있고,
- n, m, 및 p 는 범자연수(whole number)이고, 여기에서 그 합계는 M의 원자가와 같고 그리고 n은 2 이상이다.
- X 는 할로겐이다.
알데히드 및 특히 포름알데히드의 특정 포집을 가능하게 하는 전술한 바와 같은 특정 흡수 물질은, 전체 휘발성 유기 화합물을 위한 활성화된 차콜의 포집 능력보다 적어도 100배 큰 그리고 기체 포름알데히드를 포집하기 위해 특정적으로 함침된 활성화된 차콜의 포집 능력 보다 10배 큰 포름알데히드 포집 능력의 효능을 가진다. 특정 흡수 물질의 영구적인 포집 능력은 물질의 그램당 적어도 0.01 g의 포름알데히드이다. 또한, 포화되었을 때에도, 특정 흡수 물질은 기체 포름알데히드를 포집하기 위해 특정적으로 함침된 활성화된 차콜과 동일한 흡착 포집 능력을 가진다.
종래 기술에 따른, 활성화된 차콜 또는 제올라이트는 알데히드 및 특히 포름알데히드를 효과적으로 제거하지 못하지만, 이러한 가스는 한편으로 실내 공기 내에 매우 많고 그리고 다른 한편으로 건강에 유해하다. 그에 따라, 표준 흡수 물질과 특정 흡수 물질, 특히, 알데히드 및 특히 포름알데히드에 효과적인 특정 흡수 물질을 조합하는 것에 의해, 발명의 필터 카트리지는 탐침 분자로 작용하는 나노다공성 특정 흡수 물질의 존재로 인해서 알데히드 및 특히 포름알데히드 뿐만 아니라, 활성화된 차콜 또는 제올라이트로 인해 다른 휘발성 유기 화합물, 특히 모노시클릭 방향족 탄화수소(벤젠, 톨루엔, 에틸렌, 크실렌 등)의 군을 제거할 수 있다.
표준 및 특정 흡수 물질들의 조합은 물질을 혼합하는 것에 의해 또는 연속적인 단일-물질 층으로 그 물질들을 조합하는 것에 의해 달성된다.
표준 및 특정 흡수 물질들은, 필터 내로의 균질한 도입을 위해서 미리 혼합될 수 있을 것이고, 또는 몇 개의 층으로 또는 물리적으로 분리된 상이한 레벨로 스프링클링에 의해 분리적으로 도입될 수 있을 것이다.
발명에 따라서, 카트리지의 오염물질 제거/여과 성능은 특히 이하의 매개변수에 의해 결정된다:
- 표준 흡수 물질과 특정 흡수 물질 사이의 중량비,
- 특정 흡수 물질의 비표면적,
- 특정 흡수 물질의 형상
- 표준 흡수 물질의 물리적 및 화학적 성질.
표준 흡수 물질과 특정 흡수 물질 사이의 중량비가 95/5 내지 5/95의 계수만큼 변경될 수 있고; 특정의 선택은 실내 공기에 존재하는 오염물질의 성질 및 양을 기초로 그리고 달성하고자 하는 희망 성능을 기초로 이루어진다.
예로서, 20㎍/m3의 포름알데히드 및 200㎍/m3의 다른 휘발성 유기 화합물을 포함하는 공기에서, 10/90 중량비의 특정 흡수 물질/활성화된 차콜을 이용하는 것이 바람직할 수 있을 것이다. 그러나, 특정 흡수 물질의 양을 2배화, 4배화 등을 함으로써, 발명의 필터 매체의 효율의 2배화, 4배화 등을 할 수 있을 것이다.
그에 따라, 다른 휘발성 유기 화합물보다 10배 초과의 포름알데히드를 포함하는 포름알데히드로 심하게 오염된 공기의 경우에, 90/10 비율의 특정 흡수 물질/활성화된 차콜을 갖는 필터를 이용할 수 있을 것이다.
특정 흡수 물질을 위한 비표면적은 기공들의 크기에 반비례한다. 그에 따라, 비표면적이 커질수록, 기공들의 크기가 작아진다. 그에 따라, 약 1000m2/g의 비표면적을 가지기 위해서, 전형적으로 기공들의 직경이 대략 나노미터 단위가 된다.
그에 따라, 최적의 절충안이 포집 능력 및 효율을 높이기 위한 최대 비표면적과 오염물질이 기공으로 진입할 수 있게 허용하기에 충분한 크기의 기공을 가지도록 하기 위해서 초과하지 않아야 하는 한계치 사이에서 찾아진다. 목표 비표면적 범위는, 제거하고자 하는 오염물질 분자의 크기에 의존하여, 100 내지 1500m2/g가 된다. 예를 들어, 포름알데히드의 경우에, 600 내지 1200m2/g 범위가 바람직할 것이다.
오염물질 제거를 위해 요구되는 에너지를 최소화하기 위해서 최소의 가능한 압력 강하로, 포집 효율을 증가시키기 위한 최대 흡착 표면적(과립의 외측 표면)이 얻어지도록, 특정 흡수 물질의 과립 형상이 선택된다.
예를 들어, 원통형 과립의 경우에, 흡착 표면적이 과립의 평균(mean) 직경에 반비례한다는 것이 공지되어 있다. 그에 따라, 과립 직경을 감소시키는 것은, 포집 표면적의 증가로 인해서, 성능을 증가시킨다. 반대로, 과립 직경의 감소는 압력 강하의 증가 및 에너지 소비를 초래한다. 사실상, 과립의 베드가보다 콤팩트하게 되고 그에 따라 통과하는 공기 유동에 대해서 덜 투과적이 된다. 전형적으로, 밀리미터 단위 크기(0.2 내지 8mm)의 과립이 가장 큰 효율과 과다하지 않은 압력 강하 사이의 최적의 절충안을 나타낸다.
세장형의 원통 형상(즉, 비율 L/D > 1(L = 길이, D = 직경))이 매우 관심의 대상이 되는데, 이는 그 형상이 몰딩 또는 압출에 의해 용이하게 생산될 수 있기 때문이다. 과립의 세장형 형상은 편평한 표면이 결합되는 것을 방지하여, 흡착 표면을 감소시키지 않고 그리고 압력 강하 및 에너지 소비를 증가시키지 않는다. 이러한 경우에, 밀리미터 단위(0.2 내지 8mm)의 치수(길이)가 유사하게 최적의 절충안을 초래한다.
다른 실시예에 따라서, 과립이 연마된 형태일 수 있고, 그에 따라 밀리미터 단위(0.2 내지 8mm) 크기의 입자를 초래할 수 있다. 이러한 형태가 또한 관심의 대상이 되는데, 이는 본질적으로 동일한 입자 직경 때문이고, 그러한 입자 직경은 구형 입자의 경우보다 큰 흡착 표면적을 생성한다.
입자를 분산시키기 위해서 그리고 압력 강하를 감소시키기 위해서 입자-간(inter-granular)(섬유) 지지가 이용된다면, 밀리미터보다 작은 입자를 또한 이용할 수 있을 것이다. 이러한 경우에, 필터의 표면적을 증가시켜 압력 강하를 감소시키기 위해서 직물 내에 포획된 혼합된 표준 흡수 물질/특정 흡수 물질 과립의 필름이 고려될 수 있다.
또한, 발명의 필터 카트리지의 희망하는 성능을 달성하기 위해서, 강성 기포 구조물의 치수 및 기포의 충진 레이트와 같은 다른 기준이 또한 조정될 수 있다. 그에 따라, 구조물의 기포의 크기가 특정 흡수 물질의 과립의 최대 크기의 1 내지 10배 범위가 된다. 이러한 치수는, 기포 내에서의 과립의 양호한 분포를 획득할 수 있게 하고 강성 기포 구조물의 기포 마다 적어도 1개의 과립을 수용하는 것을 제공할 수 있게 한다.
유사하게, 표준 및 특정 흡수 물질의 혼합물을 이용한 기포의 충진 레이트가, 예를 들어, 적어도 40%가 된다. 그에 따라, 발명의 필터 카트리지의 벌크(bulk)가 제한될 수 있다.
발명의 필터 카트리지는 공기 정화기의 일반적인 종래 기술의 설계에 영향을 미치지 않는다. 사실상, 발명의 필터 카트리지를 종래 기술의 카트리지 대신 삽입하는 것으로 충분하다. 이어서, 발명의 필터 카트리지의 조성 및 특징이 공기 정화기의 특징과 관련하여, 특히 공기 유동 및 카트리지의 크기와 관련하여 조정될 것이다.
발명의 필터 카트리지의 치수결정의 예:
제 1 예는 이하의 특징을 갖는 실내의 오염물질 제거를 달성하도록 규정된다:
- 부피: 12m3,
- 공기 재생 레이트(air renewal rate): 5m3/h,
- 포름알데히드 방출 레이트: 70.6㎍/m3.
발명의 필터 카트리지를 이용하는 공기 정화기의 특징은 다음과 같다:
- 공기 유동: 140m3/h,
- 기포(벌집) 필터 카트리지: 폭 21cm, 길이 53cm, 깊이 1 cm (0.068m2 의 총 통과 표면적),
- 특정 흡수 물질의 중량: 20g.
실내의 포름알데히드의 농도의 변화가 도 3에 도시되어 있다.
곡선(A)은, 발명의 공기 정화기가 없는 상태에서, 70.6㎍/m3의 제어 값을 나타낸다.
곡선(B)은, 발명의 공기 정화기가 동작될 때의 농도 변화를 나타낸다.
따라서, 몇 시간의 동작 후에, 포름알데히드 방출 레이트가 20 ㎍/m3 미만으로 떨어졌다(공공 시설에서 권장되는 30 ㎍/m3 레이트 미만이다).
제 2 예는 이전의 예에서와 동일한 특징을 갖는, 그러나 발명의 필터 카트리지를 이용하는 공기 정화기의 이하의 특징들을 갖는, 실내의 오염물질제거를 달성하기 위해서 규정된 것이다:
- 공기 유동: 70m3/h,
- 기포(벌집) 필터 카트리지: 폭 24cm, 길이 29cm, 깊이 1cm (0.042m2의 총 통과 표면적),
- 특정 흡수 물질의 중량: 10g.
실내에서의 포름알데히드의 농도의 변화가 도 4에 도시되어 있다.
곡선(A')은, 발명의 공기 정화기가 없는 상태에서, 70.6㎍/m3의 제어 값을 나타낸다.
곡선(B')은 발명의 공기 정화기가 동작될 때의 변화를 나타낸다.
그에 따라, 몇 시간의 동작 후에, 포름알데히드 방출 레이트가 약 30㎍/m3가 된다는 것을 주목할 수 있을 것이다.
첨부된 청구항에 의해 규정된 발명의 범위를 벗어나지 않고도, 당업자에게 자명한 다양한 변경 및/또는 개선이 본원의 상세한 설명에 개시된 발명의 실시예에 대해서 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그에 따라, 2개의 예시적인 실시예가 국내에서의 이용(부피가 몇 m3인 실내)을 위한 공기 정화기에 대해서 주어졌다. 큰 공기 정화기(예를 들어, 공공에게 개방된 시설을 위해서 설계된 공기 정화기)에서 발명의 필터 카트리지를 적용하는 것이 고려될 수 있을 것이다. 보다 많은 카트리지 또는 보다 큰 치수를 갖는 카트리지를 이용하면 충분할 것이다.

Claims (12)

  1. 필터 매체의 보유를 보장하는 구조물(12, 20)을 포함하는 공기 정화기용 필터 카트리지로서, 상기 필터 매체는 활성화된 차콜 또는 제올라이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 표준 흡수 물질을 포함하는, 공기 정화기용 필터 카트리지에 있어서,
    상기 필터 매체가, 알데히드 타입의 화학적 오염물질을 포집할 수 있는 방식으로 탐침 분자로 작용하는 나노다공성의 특정 흡수 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특정 흡수 물질은, 알데히드를 포집할 수 있는 탐침 분자의 금속 산화물의 나노 구조물 내의 통합을 위해 졸-겔을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    알데히드기와 반응할 수 있는 작용기를 포함하는 상기 탐침 분자가, 에나미논 및 상응하는 β-디케톤/아민 쌍, 이민, 및 히드라진, 또는 이러한 화합물로부터 유도된 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 매체의 보유를 보장하는 구조물이 강성 기포 구조물(12)이고, 기포(11)가 필터 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    마이크로-천공형 필름이 상기 강성 기포 구조물(12)의 상류 면(15) 및 하류 면(14) 상에 조립되는 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 기포를 상기 필터 매체로 충진하는 레이트가 40% 초과인 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특정 흡수 물질은, 0.8 내지 2mm 범위의 치수를 갖는 과립 형태인 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 과립의 형상이 비율 L/D > 1 인 원통형이고, 여기에서 L은 과립의 길이에 상응하고, D는 과립의 직경에 상응하는 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 매체의 보유를 보장하는 구조물(20)이, 표준 흡수 물질 및 특정 흡수 물질이 함침된/스프링클된 몇 개의 필름(21)의 조립체인 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특정 흡수 물질의 중량이 표준 흡수 물질의 중량의 5 내지 95%인 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특정 흡수 물질의 비표면적이 600 내지 1200m2/g인 것을 특징으로 하는 공기 정화기용 필터 카트리지.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 필터 카트리지를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화기.
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