KR20180099004A - 공기 청정기용 필터 및 그것을 구비한 공기 청정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수시로 교체가 가능하고 송풍되는 공기 중의 미세먼지를 효과적으로 포집하여 분리할 수 있는 공기정화기용 필터의 제공 및 그 필터를 사용한 공기정화기를 제공하는 데 있으며, 이를 위해 필터가 사각형상을 포함하는 다각 형상 또는 원형의 프레임 부재와, 그 프레임부재의 내측으로 송풍되는 공기의 통과를 허용토록 전후 방향으로 관통되게 형성되는 공기 통과공과, 상기 공기 통과공의 외주 윤곽을 형성하는 상기 프레임부재의 내벽면과, 상기 내벽면에 있어 최소한 일부 면은 상기 송풍되는 공기가 직접 부딪히는 각도를 가지도록 배치되며, 상기 송풍되는 공기가 부딪히는 내벽면 부위에는 공기 속에 포함된 입자상 물질을 흡착하여 달라붙게 하는 점착성을 가진 오염물질흡착제층을 포함하여 구성되며, 이 같은 구조의 필터를 사용한 공기정화기를 제공한다.

Description

공기 청정기용 필터 및 그것을 구비한 공기 청정기{AIR CLEANING FILTER AND AIR CLEANER PROVIDED WITH SAME}

본 발명은 공기 청정 기능을 갖는 각종 기기에 설치함으로써 공기 중의 먼지를 효과적으로 포집해서 공기를 정화할 수 있고, 특히 미세먼지 및 초미세먼지, 소위 PM2.5를 대표로 하는 미립자 분리 처리에 적합하게 사용할 수 있는 공기 청정기용 필터 및 그것을 구비한 공기 청정기에 관한 것이다.

공간을 협소하게 만들고 최근, 주택, 사무소, 차량 등에 있어 외부와의 열전달에 의한 열손실을 차단하고 외부로부터 먼지의 실내 유입을 차단하기 위하여 기밀성을 가진 창문 설치의 일반화가 진행되고 있는바, 실내공기의 자연환기를 위해서는 수시로 창문을 개방시켜 환기를 시켜주어야 하나, 창문 개방이 불편하고, 또 개방할 수 있는 창문의 크기도 매우 작아져 환기성이 좋지 않은 등에 의해, 건물의 내장재를 구성하는 합판, 바닥장판, 벽지를 벽면에 도포하기 위해 사용되는 접착제, 실내 벽면에 바르는 도료 등으로부터 발생하는 포름알데히드나 톨루엔 등의 휘발성 유기 화합물(VOC)이나 실내에서 발생하는 먼지, 곰팡이, 하우스 더스트, 진드기, 애완동물의 털, 담배의 연기 등이 실내에 계속해서 체류하거나, 분진이나 꽃가루 등의 각종 입자상 물질 등이 인체나 의복 등에 부착되어서 옥외로부터 실내로 유입되거나 해서 인체에 나쁜 영향을 미치게 하고 있다.

특히 최근 편서풍을 타고 중국에서 유입되는 각종 이물질들 중에는 중금속 등의 유해성분뿐만 아니라 크기가 매우 작은 미세 먼지 등도 포함되어 있는데, 이들 미세먼지들은 창문 틈 사이를 통해 실내로 유입되는 것을 방지할 수 없을 정도로 크기가 작아 건강에 매우 나쁜 영향을 미치고 있어 미세먼지의 여과처리가 중요한 화두가 되어 가정이나 사무소 등에 공기 정화기가 널리 보급되고 있는 실정이다.

공기 중을 부유하는 먼지에 대해 좀 더 자세히 설명하면, 미세먼지(微細-, Particulate Matter, PM) 또는 분진(粉塵)이란 아황산가스, 질소 산화물, 납, 오존, 일산화탄소 등과 함께 수많은 대기오염물질을 포함하는 대기오염 물질로 자동차, 공장 등에서 발생하여 대기 중 장기간 떠다니는 입경 10㎛ 이하의 미세한 먼지를 PM10이라 칭하고 있고, 그중 입자가 2.5㎛ 이하인 경우는 PM 2.5라고 쓰고 초미세먼지(超微細 먼지, Ultra-Particulate Matter)라고 부르며, 학술적으로는 총칭해서 에어로졸(aerosol)이라고 부른다. 미세먼지(fine particles)는 부유 분진(Suspended particles), 입자상 물질(Particulate matter) 등으로도 불리며 명칭에 따라 약간씩 다른 의미를 가지고 있으며, 입자상 물질은 공기역학적 입경(지름)이 10nm에서 100㎛ 정도이며, 이보다 입경이 큰 경우는 중력에 의한 침강 효과로 대기중 체류시간이 아주 짧기 때문에 크게 문제가 되지 않으나, 미세 먼지, 특히 초미세 먼지는 대기 중에 장기간 체류하면서 기류 이동에 따라 자유롭게 이동하고 입자 크기가 너무 작아 일반적인 필터를 통해서는 여과시키기가 어려워, 이를 호흡을 통해 흡입 시 면역력이 약한 노인층과 임산부 및 태아에 특히 나쁜 영향을 미치며, 그 밖에 천식이나 두통, 아토피를 유발하고, 기타 인슐린 저항성을 높여 혈당을 높여 대사증후군은 물론 심장병·당뇨병 등까지 초래할 수 있는 위험성을 가진 것으로 의학계에 보고되고 있어, 공기 중에 부유하는 미세먼지의 효율적 정화처리가 중요한 과제가 되고 있다.

PCT 국제 공개 공보 WO96/37288호 및 일본 특개평6-7678호 공보에는 통기성 시트의 섬유형 기재에 탈취재를 담지시킨 시트형 탈취제 등이 제안되고 있으나, 이들 탈취재는 건물의 내장재 등에서 발생하는 포름알데히드나 톨루엔 등의 휘발성 유기 화합물(VOC) 등의 냄새성분이나 유해가스 성분의 제거에는 유용하나 공중에 부유하는 미세 입자형 물질을 제거하기는 어렵다는 문제를 가지고 있다.

일본 특허공개 평 11-165007호 공보에서는 환경오염 물질 제거 필터에 분진 제거제를 도포하여 공중의 분진을 효율적으로 제거할 수 있도록 하고 있는데, 이는 통기성 시트의 섬유형 기재를 미세 기공을 가지도록 하여 작은 입자가 통과할 때 미세 기공에 의해 흡착되도록 하는 것이어서, 미세기공이 쉽게 막히게 되어 필터의 잦은 세정이나 교체가 단점이 되고 있으며, 또 기공을 공기가 통과하는 특성상 그보다 작은 초미세먼지들을 여과하는 데에는 크게 효과적이진 않다.

또 일본국 공개특허공보 2014-046552 A1 및 WO 2015/088003호에서는 각기 금속재 또는 섬유재를 사용하여 부직포 형태로 형성한 섬유 집합체와 상기 섬유 집합체의 양 평면에 복설된 복수의 구멍부분을 가진 금속제의 보형 부재와 상기 섬유 집합체 및 상기 보형 부재의 외표면에 형성되어 광촉매 기능을 가지는 금속 화합물을 포함한 용사 피막을 구비하는 필터를 제안하여, 단위 체적 당의 섬유의 표면적이 커서 공기 중의 미립자와의 접촉 면적을 증대시킬 수 있고, 섬유 집합체의 섬유의 표면에 PM2.5와 같은 미립자가 접촉해서 부착되기 쉽고, 미립자를 흡착하는 힘이 강하기 때문에 미립자를 놓치지 않고 포집할 수 있음과 아울러 포집한 미립자를 확실하게 유지할 수 있는 효과를 가진 것으로 기재하고 있다.

그러나 상기한 여과 방식도 섬유체의 기공성을 이용한 여과처리 방식이어서, 이들 역시 필터의 미세 기공들이 쉽게 막힐 수 있고, 통기성이 좋지 않아 저항을 유발하여 공기 유동을 나쁘게 하는 단점이 지적되고 있다.

[특허문헌1] 국제 공개공보 WO 96/37288호 [특허문헌2] 일본 특허공개 평6-7678호 [특허문헌3] 일본 특허공개 평11-165007호 [특허문헌4] 일본 공개특허공보 2014-046552호 [특허문헌5] 국제 공개공보 WO 2015/088003호

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 교체가 가능하고, 송풍되는 공기 중의 미세먼지를 효과적으로 포집하여 분리할 수 있는 공기정화기용 필터의 제공 및 그 필터를 사용한 공기정화기를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 공기정화기용 필터는 사각형상을 포함하는 다각 형상 또는 원형의 프레임 부재와, 그 프레임부재의 내측으로 송풍되는 공기의 통과를 허용토록 전후 방향으로 관통되게 형성되는 공기 통과공과, 상기 공기 통과공의 외주 윤곽을 형성하는 상기 프레임부재의 내벽면과, 상기 내벽면에 있어 최소한 일부 면은 상기 송풍되는 공기가 직접 부딪히는 각도를 가지도록 배치되며, 상기 송풍되는 공기가 부딪히는 내벽면 부위에는 공기 속에 포함된 입자상 물질을 흡착하여 달라붙게 하는 점착성을 가진 오염물질흡착제층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 오염물질흡착제층은 상기 내벽면에 직접 도포되거나 또는 필름 표면에 도포되어 그 필름을 통해 내벽면에 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 공기통과공들은 복수개가 가로 또는 세로의 열을 지어 적어도 1열로 배열되게 형성되거나 또는 2열 이상의 매트릭스상으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 공기통과공들은 원형 또는 사각을 포함하는 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 공기통과공은 공기가 유입되는 전면과 공기가 유출되는 후면의 크기가 같거나 또는 후면의 구멍 크기가 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 프레임부재의 평면 형상은 사각형 또는 평행사변형 또는 이등변사각형을 포함한 사다리골 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 내벽면에는 1개 이상의 공기충돌판이 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 공기 충돌판은 서로 어긋나게 지그재그로 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 내벽면에는 유입되는 공기를 나선으로 유도하는 나선익이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 공기 충돌판 또는 나선익의 표면에는 오염물질흡착제층이 도포 형성되거나 또는 오염물질흡착제층이 도포되어 있는 필름이 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 공기 통과공은 직선형 또는 구부러진 곡선형 또는 S자형을 포함한 파형인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공기정화기는 하우징과, 그 하우징의 일측과 그에 대향되는 타측 또는 그에 직각 방향으로 각기 형성되는 공기 유입구 및 공기 유출구와, 상기 하우징 내로 공기 유출입구 사이에 설치되어 상기 공기 유입구를 통해 공기를 유입시켜 상기 공기 유출구를 통해 하우징 밖으로 송풍하는 모터 송풍팬과, 상기 모터 송풍팬의 전방 또는 후방에 교체가 가능한 착탈 방식으로 장착되어 송풍되는 공기로부터 입자상 물질을 분리해 내는, 상기 기재에 의해 정의되는 구조를 가진 필터를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따르면, 상기 필터는 상기 하우징의 상부로부터 삽입되거나 또는 하우징의 측면으로부터 슬라이드 삽입되거나 또는 하우징의 전면이나 후면으로 공기 유입구 또는 공기 유출구를 구비한 탈거 가능한 부재를 탈거한 상태에서 그의 개구부를 통해 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 공기정화기에 사용되는 필터는 공기 통과공을 통해 흐름이 유도되는 공기가 그 공기 통과공을 형성하는 내벽면 및/또는 경사판(공기 충돌판, 나선익)들에 충돌하여 와류를 형성하게 되어 직접 공기가 내벽면 및/또는 경사판의 표면에 물리적으로 접촉하는 과정을 통해 공기 속에 포함된 미세먼지를 포함한 입자상 물질들이 그 내벽면과 경사판 표면에 도포 처리된 점착성을 가진 오염물질흡착제층에 흡착되어지게 되어 공기로부터 분리되어져 공기가 깨끗해지게 되는 것이며, 이에 따라 미세먼지 등의 분리 기능에 있어 종래 기공성 필터보다 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 공기정화기용 필터를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 정면도 형상을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 평단면된 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 공기정화기용 필터에 있어서, 공기 통과공을 형성하는 프레임부재의 내벽면에 도포된 오염물질흡착제층을 보여주는 일부 확대도이다.
도 5는 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 공기 통과공의 다른 형상의 실시예 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 필터의 정면도 형상이다.
도 7은 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 다른 실시예 형상을 나타낸 평단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 또 다른 실시예 형상을 나타낸 평단면도로서, 필터의 정면에서 후방으로 갈수록 4각 단면의 공기 통과공의 단면적이 점차 좁아지는 형태를 나타내고 있다.
도 9는 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 또 다른 실시예 형상을 나타낸 측 단면도 및 필터의 후방에서 바라본 배면도 형상을 나타낸 도면으로, 원형 단면의 공기 통과공들이 필터의 정면에서 후방으로 갈수록 점차 좁아지는 형태를 나타내고 있다.
도 10은 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 또 다른 실시예 형상을 나타낸 평단면도이다.
도 11은 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 또 다른 실시예 형상을 나타낸 평단면도이다.
도 12는 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 또 다른 실시예 구성을 나타낸 평단면도이다.
도 13은 본 발명의 공기정화기용 필터가 사용된 공기 정화기의 부품 분해 사시도이다.
도 14는 본 발명의 공기정화기용 필터가 사용된 공기 정화기의 정단면도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 안 될 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어 “입자상 물질”, 또는 그와 같은 의미의 "실내공기 오염물질"은 먼지, 특히 미세먼지와 초미세먼지뿐만 아니라, 중금속, 연소가스, 포름알데히드, 휘발성 유기화합물과 같은 오염물질들을 포함하는 의미이며, 그 밖에도 공기 속에 포함되어 부유하는 물질인 한 알레르기 질환의 원인으로서 화분(花粉), 진드기 및 그 사체나 배설물의 분진, 개나 고양이 등의 애완동물의 털, 집 먼지, 음식물 분진 등을 포함하며. 따라서 본 발명의 공기정화기용 필터라 함은 상기한 입자상 물질(오염물질)을 포함하고 있는 공기가 모터 송풍팬에 의해 순환하는 과정 중에 공기 중에서 입자상 물질을 분리 흡착하는 것을 말하며, 특히 미세먼지 등을 잘 흡착하는 성질을 가지며, 용어의 정의에 있어 공기정화기용이라 함은 전통적으로 실내의 오염 공기를 정화하여 재순환시키는 설비만이 아니라 “에어컨 등을 포함한 “공기조화설비”“환풍설비”또는 “가습기”등, 송풍되는 공기 속에서 인체에 해로운 입자상 물질을 분리할 필요가 있는 한 모든 설비들을 포함하는 의미로 사용한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 공기정화기용 필터의 일실시예를 나타낸 도면으로, 상기 도면에 있어 본 발명의 공기정화기용 필터는 전체를 부호 10으로 나타내었다.

상기 필터(10)는 예를 들면 종이 또는 합성수지로 제작되는 정면에서 보아 원형 또는 다각 형상, 바람직하기는 일실시예로서 도시한 사각 형상의 프레임부재(12)를 구비하고 있으며, 그 프레임부재(12)는 필터(10)의 뼈대를 구성하는 부재로서 프레임부재(12)를 전후로 관통하는 적어도 1개의 공기 통과공(14)을 구비하고 있으며, 이 공기 통과공(14)은 바람직하기는 복수개가 가로 또는 세로로 배열되는 적어도 1열의 구멍들을 포함하고 있으며, 더욱 바람직하기는 복수의 구멍들이 가로*세로의 매트릭스 상으로 배열되어 마치 벌집을 연상하도록 구성되는 것이다.

상기 공기 통과공(14)의 외주를 형성하며, 동시에 상기 프레임부재(12)의 내주면을 형성하는 내벽면(16)에는 도 4의 A부 확대도에서 보여지고 있는 것과 같이 오염물질흡착제층(18)이 도포되어 있으며(이하에 설명하는 각 실시예 구성들의 도면에 도시하고 있지 않더라도 공기 통과공의 내벽면들 또는 추후 설명할 공기 충돌판 등에는 이 오염물질흡착제층이 도포되어 있다), 이 오염물질흡착제층(18) 층은 공기 통과공(14)을 통해 전후로 유통하는 공기 속에 포함된 입자상 물질, 예를 들면 미세먼지 등을 포함한 각종 미세 입자들로 구성된 오염물질을 흡착하게 되며, 이 오염물질흡착제층(18)은 먼지 등을 흡착하도록 점착성을 가지는 물질을 포함하고 있다.

상기 오염물질흡착제층(18)은 직접 내벽면(16)에 도포 처리되거나 또는 별도의 얇은 합성수지 필름에 도포되어 그 필름을 내벽면(16)에 부착하는 형태로 형성될 수 있으며, 또 오염물질흡착제층(18)은 상기 내벽면(16)의 전체에 도포되거나 또는 최소한 내벽면의 일부, 바람직하기는 전후로 흐름이 일어나는 공기의 유동 방향에 대해 경사지게 배치되어 송풍되는 공기가 잘 충돌을 일으키게 되는 벽면에 도포되며, 이 같이 내벽면(16)의 적어도 일부 벽면을 공기 흐름 방향에 대해 경사지게 배치하는 이유는 공기가 내벽면에 부딪혀 와류를 형성하면서 내벽면과의 접촉을 늘림으로서 공기 속에 포함된 미세먼지 등을 포함한 입자상 물질을 더욱 잘 흡착하여 분리해내기 위함인 데, 이를 위해, 도 1 내지 도 3 실시예와 같이 프레임부재(12)가 직(정)육면체 형상인 경우, 도 3에 도시하는 것처럼 공기(바람) 흐름 방향이 어슷한 방향에서 유입되도록, 다시 말하면 필터(10)의 전면 또는 내벽면(16)을 향해 공기 흐름 방향이 경사진 방향(화살표의 바람 방향 및 경사각 α 참조)에서 유입되도록 필터(10)의 장착 방향을 배치하는 것이 바람직하다.

도 5와 도 6은 본 발명 필터(10a)의 공기 통과공 형상의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 프레임부재(12) 내로 복수의 원형의 공기 통과공(14a)들을 구비하고 있는 구조의 것으로, 공기 통과공(14a)의 내벽면(16a)에는 도 4에 도시한 것 같이 오염물질흡착제층(18)이 직접 도포 또는 필름을 개재하여 같은 방식으로 형성되어 있어 유동하는 공기가 내벽면(16a)에 부딪힐 때 공기 속에 포함된 미세먼지 등을 점착성 물질에 의해 포집하도록 되어 있으며, 본 발명의 실시예를 통해서는 편의상 구멍의 중심 축선에 대해 직각 방향으로 절단한 단면 형상이 원형과 사각형상의 공기 통과공만을 도시하였으나, 삼각형, 오각형, 육각형 또는 팔각형 등의 다양한 단면의 구멍 형상이 가능한 것은 물론이다.

상기 오염물질흡착제층(18)은 먼지 등의 실내공기 오염물질이 잘 달라붙는 성질을 가진 것으로, 예로부터 점착성을 이용하여 옷 등의 먼지나 머리카락 등을 달라붙게 하여 제거하는 먼지제거 롤러에 흔히 사용하는 공지의 점착성 물질 등을 사용할 수 있으며, 또는 베이스 오일(A), 비이온 계면활성제(B) 및 알레르겐 불활성화 성분(C) 등을 함유하는 먼지 흡착용 오일제 등을 사용할 수 있다.

상기 먼지 흡착용 오일제의 바람직한 실시형태에 있어서, 베이스 오일(A)로서는 광물유 및 그 정제유, 이들의 수소 첨가 및/또는 그 분해유, 실리콘유, 채종유 및 피마자유 등의 동식물유를 사용할 수 있고, 비이온 계면활성제(B)로는 지방족계 알콜의 알킬렌옥사이드 부가물, 지방족계 카르복실산에스테르(지방산 에스테르 화합물) 등을 사용할 수 있으며, 알레르겐 불활성화 성분(C)은 피레스로이드계 화합물(천연 피레트린, 페노트린, 퍼메트린 등), 유기인 화합물(페니트로티온, 말라티온, 펜티온, 다이아지논 등), 벤질알콜, 벤질벤조에이트, 살리실산페닐, 신남알데히드, 디코폴, 클로로벤질레이트, 헥시티아족스, 히솝유, 당근씨유, 탄닌산, 몰식자산, 차 추출물 등을 사용할 수 있으며, 이들 3가지 성분(A,B,C) 중 적어도 2가지 성분(A,B)을 적절히 혼합한 것 또는 기타 미스트 오일제재 등을 사용하여도 좋으며, 먼지 흡착용 오일제는 먼지, 특히 미세먼지 등의 흡착 성능이 좋은 제재라면 무엇이나 무방하며, 그 밖에도 정전기를 발생시켜 먼지를 포집하는 반액상의 먼지흡착제를 점착성 물질과 혼합하여 도포하므로써 점착성과 정전기를 동시에 이용하여 먼지를 포집하는 것도 가능하다.

필름부재(도시 생략)는 선택적으로 사용될 수 있는 것으로서, 베이스부재를 형성하는 얇은 두께, 예를 들면 두께의 특별한 제한은 없지만 상기 내벽면(16)의 표면에의 밀착력을 확보하기 위하여 1mm 이하, 바람직하기는 0.03~0.1mm의 두께(가능한 얇을수록 좋다)를 가지는 합성수지, 예를 들면 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 셀룰로오스 수지, 아세테이트, 비닐 등을 포함한 합성수지재의 매우 얇은 시트상 부재가 사용되며, 이 합성수지 필름부재는 얇은 두께로 인한 밀착성에 의해 공기 통과공(14)(14a)의 내벽면(16, 16a)에 그 자체로 부착될 수 있으며, 또는 바람직하기는 확실한 부착력을 가지기 위하여 필름부재의 부착면 측에 공지의 접착제, 예를 들면 에폭시 접착제, 스티렌계 접착제, 녹말풀이나 동물성 아교 또는 수용성 합성 접착제인 폴리비닐아세테이트(PVA), 통상의 본드 및 흔히 접착테이프의 접착력 부여를 위해 사용되는 접착제 또는 3M의 포스트잇(상표명)에 사용하는 접착제 등을 도포하여 그 접착제를 통해 내벽면(16, 16a)에 확실하게 접착을 시키는 것이 가능하다. 그러나 필름부재와 접착제가 본 발명에 반드시 요구되는 것은 아니다.

도 7은 본 발명에 의한 공기 정화기용 필터의 다른 실시예 구성으로서, 그 기본 구조는 앞선 도 1 및 도 5 실시예 구성과 동일하며, 다만 동 필터(10b)의 평단면도 형상이 평행사변형, 즉 프레임부재(12b)의 윤곽 형상이 서로 마주하는 2쌍의 대변이 평행하고 있는 평행사변형을 이루고 있으며, 이에 따라 프레임부재(12b)의 전후 방향을 따라 관통 형성되는 공기 통과공(14b)들이 송풍되는 바람 방향(도 7의 화살표로 나타낸 바람방향 참조)에 대해서 경사지게 형성되며, 공기 통과공(14b)들의 외주를 형성하는 내벽면(16b)은 자연히 바람방향에 대해 경사각을 형성하도록 배치되고 있어, 송풍되는 공기는 공기 통과공(14b) 들을 통해 전방에서 유입하여 후방으로 흘러나갈 때 필터 전면부에 대해 경사각 β를 가지도록 경사지게 배치된 내벽면(16b)에 충돌하여 와류를 일으키게 되면서 내벽면(16b)과의 충돌 접촉이 많아져 공기 속에 입자상 물질이 충돌 접촉을 통해 내벽면(16b)에 도포된 오염물질흡착제층(18; 도 4 참조를 참조하며, 이 오염물질흡착제층은 모든 필터에 공통하여 적용되는 구성이다)에 의해 흡착 당하여 공기로부터 분리되어지고, 먼지 등의 이물질이 분리된 공기는 공기 통과공(14b)의 후방으로 배출되게 된다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 공기 정화기용 필터의 또 다른 실시예 구성으로서, 그 기본 구조는 앞선 도 1 및 도 5 실시예 구성과 동일하며, 다만 동 필터(10c)(10d)의 평단면도 또는 배면도 형상이 사다리꼴형(도 8)(특히 이등변 사각형) 또는 피라미드형 또는 원뿔대형(도 9; 도 9는 필터의 측단면도 및 배면도 형상으로서 정면과 후면에서 본 프레임부재의 윤곽 형상은 원형이다), 즉 프레임부재(12c)의 형상이 평면에서 보아서 사다리꼴형, 공기가 유출되는 측인 필터 배면에서 보아 피라미드형 또는 원뿔대형을 이루고 있어 사각 또는 원형 단면의 공기 통과공(14c)(14d)들이 필터의 전방에서 후방으로 갈수록 점차 단면적이 작아지도록 구성되어 있으며, 이 같은 구멍의 형상에 기인하여 그들의 내벽면이 자연스럽게 송풍되는 공기 흐름 방향에 대해 경사지게 형성되어 공기가 충돌하여 와류를 형성하게 됨으로써 먼지 등의 오염물질이 내벽면에 용이하게 흡착되도록 구성되어 있다.

도 10은 본 발명에 의한 공기 정화기용 필터의 다른 실시예 구성의 평단면도 구성을 나타낸 것으로, 필터(10e)가 프레임부재(12e)와 공기 통과공(14e)을 구비하고 있는 것은 앞선 실시예들과 동일하므로, 이들 구성에 대한 반복된 설명은 생략한다.

동 실시예 구성은 공기 통과공(14e)들의 내벽면(16e)에는 적어도 1개 이상 형성되는 공기 충돌판(20)이 돌출 형성되어 있으며, 바람직하기는 이 공기 충돌판(20)은 복수개가 소정의 간격을 두고 일렬로 배열되는 것이며, 더욱 바람직하기는 도시한 것처럼 내벽면의 양측으로부터 서로 하나씩 어긋나게 지그재그로 돌출되게 형성하는 것이다.

상기한 공기 충돌판(20)은 송풍되는 공기가 공기 통과공(16e)의 입구로부터 유입되어 후방 출구를 통해 흘러나갈 때 공기의 층류 흐름을 방해하는 방해판으로서 기능하여 공기가 충돌을 일으켜 와류를 형성하게 만들어 공기 충돌판(20)과 내벽면(16e)에의 공기의 접촉을 늘려 공기 속의 먼지 등의 입자상 물질을 쉽게 포획할 수 있게 만들며, 이를 위해 공기 충돌판(20)의 공기가 직접 접촉하게 되는 적어도 일 표면에 오염물질흡착제층(18; 도 4 참조)을 도포 형성하고 있으며, 이때 공기 충돌판(20)을 지그재그로 돌출 형성하는 경우 복잡한 미로를 형성하게 되어 와류의 형성을 더욱 촉진하고 공기와 공기 충돌판(20) 및 내벽면(e)과의 충분한 접촉이 극대화되어 먼지 포집 능력이 크게 향상될 수 있으며, 이 공기 충돌판(20)은 유연성을 가진 탄성체로 형성하여 공기의 송풍압이 커지게 되면 후방 측으로 휨 변형을 일으켜 공기 통로를 확보토록 하여 압력이 급증하는 것을 방지할 수 있다.

도 11은 본 발명에 의한 공기 정화기용 필터의 다른 실시예 구성의 평단면도 구성을 나타낸 것으로, 필터(10f)가 프레임부재(12f)와 공기 통과공(14f)을 구비하고 있는 것은 앞선 실시예들과 동일하므로, 이들 구성에 대한 반복된 설명은 생략한다.

동 실시예 구성은 공기 통과공(14f)들의 내벽면(16f)에 적어도 1개의 나선익이 형성되거나 또는 마치 다중나사나 선풍기 날개처럼 정면에서 보아 방사상의 등각을 이루어 배치되는 2 이상의 나선익(22)이 구비되어 있으며, 이 나선익(22)은 도 10 실시예의 공기 충돌판(20)과 유사한 기능을 하도록 마련된 것으로, 송풍되는 공기가 공기 통과공(14f)의 입구로부터 유입되는 경우 그 유입되는 공기가 나선익(22)의 안내를 따라 나선으로 회전 선회하면서 후방 출구로 배출되는 것인데, 이 같은 나선익(22)의 안내는 회오리 형태의 흐름을 가져와 공기와의 직접 접촉을 높여주게 되며, 따라서 내벽면(16f) 및/또는 나선익(22)의 공기가 접촉하는 표면에 오염물질흡착제층(18)을 도포하여 줌으로서 공기 속에 포함된 미세먼지의 포집효율을 크게 높일 수 있다.

도 12는 본 발명에 의한 공기 정화기용 필터의 다른 실시예 구성의 평단면도 구성을 나타낸 것으로, 앞선 실시예들의 경우 공기 통과공(14, 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f)들이 직선형인 반면, 동 실시예의 필터(10g)는 구부러진 곡선형 또는 S자 형을 포함하는 파형의 공기 통과공(14g)을 구비하고 있어, 미세먼지 등을 포함하고 있는 오염된 공기가 공기 통과공(14g)을 통과하여 지날 때 자연스럽게 곡선 주로의 안내를 따라 굴곡진 파형의 내벽면(16g)에 충돌을 일으켜 와류를 형성하므로서 오염물질흡착제층(18)에 접촉 기회가 확대되어 미세먼지 등의 오염물질의 흡착력을 높일 수 있다.

도 13은 본 발명에 의한 필터를 사용한 공기 정화기(26)의 주요 부품을 보여주는 개략적 분해사시도로서, 공기 정화기(26)는 전면과 후면에 각기 공기 유입구(32)와 공기 유출구(34)를 구비한 하우징(30)과, 그 하우징(30) 내부에 설치되어 공기를 송풍하여 공기 유입구(32) 측에서 공기를 흡입하여 공기 유출구(34)를 통해 하우징(30) 외부로 공기를 순환시키도록 작동되는 모터 송풍팬(36) 및 그 모터 송풍팬(36)의 전방 또는 후방 위치에 설치되는 도 1 ~ 도 12에 도시한 것과 같은 필터(10)(또는 10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g로서 대표 부호로 10을 사용한다)를 포함하고 있다,

공기의 유출입구(32)(34)는 통상적 구조의 빗살부재 또는 철망부재(37)(37a)들을 구비하고 있어, 공기가 빗살부재 또는 철망부재(37)(37a)의 틈새를 통해 공기가 유통하게 된다.

도 14는 본 발명의 필터를 사용한 공기정화기의 조립된 상태의 일 실시예 구성을 나타낸 것으로, 공기정화기(38)는 하우징(40)과, 그 하우징(40)의 전면으로 착탈이 가능한 흡입구부재(42)가 장착되고, 공기 유출구(44)가 하우징(40)의 상부또는 배면에 형성되고, 필터(10)(또는 10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g)는 상기 흡입구부재(42)를 하우징(40)으로부터 탈거하여 형성되는 개구부를 통해 삽입하도록 구성되며, 이 필터는 도 1 내지 도 12에 도시한 구조의 것으로서 도 13 및 도 14와 같이 하우징(30)(40) 내에 설치하게 된다.

본 발명의 필터(10)를 하우징(40) 내에 장착함에 있어서는 도 14와 같이 흡입구부재(42)를 통해서도 가능하나, 비록 구체적으로 도시하지는 아니하였으나 하우징(40)의 상측에 삽입구를 두어 하우징의 상부에서 하부로 삽입하는 방식도 가능하고, 또는 하우징(40)의 측면에 삽입구를 두어 측면에서 서랍 식 또는 카세트 식으로 수평으로 밀어 넣어 장착하거나 빼내는 방식도 가능하다.

도 14에 있어, 본 발명의 필터(10)를 장착하는 위치의 하부에는 필터(10)로부터 낙하되는 먼지 등의 입자상 물질들을 수납하는 낙하물질받이부(46)를 마련할 수 있으며, 이 낙하물질받이부(46)는 하우징(40) 측에 형성하고 있으나, 필터(10)의 프레임부재(12) 하단에 일체로 형성하는 것도 가능하다.

이와 같은 본 발명의 공기정화기를 통해 오염된 공기를 정화시키게 되는 과정을 도 13 및 도 14를 참조하여 이하에 설명한다.

전기로 구동되는 모터 송풍팬(36)이 구동되면, 실내의 공기가 흡입구부재(42)의 상하 이웃한 빗살부재(38a)들 사이의 틈새, 또는 철망부재(37) 사이의 구멍들을 통해 하우징(40)(30)내로 흡입되어 필터(10)(또는 10a~10g: 대표 부호로 10을 사용한다)의 공기 통과공(14)(14a~14g: 대표 부호로 14를 사용한다)들을 통과하게 된다. 이때 송풍팬(36)에 의해 하우징 내부로 유입되는 공기는 공기 통과공(14)의 내벽면(16)(16a~16g: 대표 부호로 16을 사용한다)에 충돌(바람직하게는 공기 흐름 방향과 내벽면의 적어도 일부면은 서로 예각 또는 둔각을 이루고 있어 공기의 충돌에 의한 접촉이 원활해 지게 된다)하게 되면서 와류를 형성하여 공기 통과공(14)을 입구에서 출구 측으로 이동하는 동안 내벽면(16)에 이리저리 충돌 접촉하면서 통과하여 지나게 되며, 이 같이 공기 흐름의 교란이 일어나 공기의 내벽면(16)과의 활발한 접촉을 통해 공기 속에 포함된 먼지 등의 이물질이 내벽면에 도포된 오염물질흡착제층(18)에 달라붙어 분리되어진 후 정화된 공기가 공기 유출구(44)를 통해 실내로 순환된 후 다시 송풍팬(36)에 의해 하우징 내로 도입되어 정화되는 순환과정을 반복하게 되는 것이다.

여기서 본 발명이 미세 기공식의 종래 필터에 비해 좋은 점은 비록 내벽면에 접촉하지 않고 공기 통과공을 통해 그대로 지나가는 공기가 존재하여 미세먼지의 흡착효율이 낮아질 것 같으나, 상대적으로 필터에 의한 저항이 적어 공기의 순환 속도가 빨라 전체적인 미세먼지 흡착량이 저하되지 않을 뿐만 아니라, 미세기공식의 필터의 경우 먼지가 기공을 메우게 되면 송풍저항을 받아 분리 효율성이 저하되고, 또 이때의 송풍압에 의해 포집된 먼지가 다시 이탈할 우려가 있으나, 본 발명은 그 같은 우려가 없이 효율성 좋게 미세먼지를 확실하게 포집할 수 있는 것이다.

한편, 도 10의 실시예에 의한 필터(10e)의 경우, 공기 충돌판(20)들에 공기가 부딪히게 되어 와류 형성이 극대화되면서 내벽면과 공기 충돌판에 오염된 송풍공기가 충분한 접촉을 유지하는 상태로 배출되기 때문에 미세먼지의 포집효과가 더욱 좋게 되며, 이는 나선익(22)을 채용한 도 11에 도시한 필터(10f) 역시 송풍공기가 나선으로 선회하면서 이동 배출하게 되어 오염 공기가 내벽면과 나선익에 충분한 접촉을 유지하게 되어 미세먼지의 포집 효율성을 좋게 만든다.

이 같은 정화 작용의 결과 오염물질흡착제층(18)에 먼지를 포함한 입자상 물질들이 많이 달라붙어 정화기능이 저하되면, 필터의 사용수명이 다한 것이므로 교체하게 되는 데, 하우징 전면의 흡입구부재(42)를 탈거해낸 후 형성된 개구부를 통해 손을 삽입하여 수명을 다한 필터(10)(10a~10g)를 꺼내게 되며, 다시 새 필터(10)(10a~10g)를 개구부를 통해 삽입시켜 장착한 후 흡입구부재(42)를 하우징(40) 전면의 개방되었던 개구부에 끼워 맞추어 장착하면 필터의 교체 작업이 완료되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 하며, 따라서 본 발명의 필터는 공기정화기에만 한정되어 사용되는 것이 아니라 건물 벽면에 설치되어 실내 공기를 외부로 배출하는 송풍팬과 에어컨의 냉기 배출구 등에도 당연히 사용될 수 있는 것이다.

10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g: 필터
12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g: 프레임부재
14, 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g: 공기 통과공
16, 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g: 내벽면
18: 오염물질흡착제층 20: 공기 충돌판
22: 나선익 26, 38: 공기정화기
30, 40: 하우징 32: 유입구부재
34: 유출구부재 36: 모터 송풍팬
37, 37a: 철망부재 38a: 빗살부재
42: 흡입구부재 44: 공기 유출구
46: 이물질낙하받이부 α, β: 경사각

Claims (14)

1. 사각형상을 포함하는 다각 형상 또는 원형의 프레임 부재와, 그 프레임부재의 내측으로 송풍되는 공기의 통과를 허용토록 전후 방향으로 관통되게 형성되는 적어도 하나의 공기 통과공과, 상기 공기 통과공의 외주 윤곽을 형성하는 상기 프레임부재의 내벽면과, 상기 내벽면에 있어 최소한 일부 면은 상기 송풍되는 공기가 직접 부딪히는 각도를 가지도록 배치되며, 상기 송풍되는 공기가 부딪히는 내벽면 부위에는 공기 속에 포함된 입자상 물질을 흡착하여 달라붙게 하는 점착성을 가진 오염물질흡착제층이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
2. 제1항에 있어서, 상기 오염물질흡착제층은 상기 내벽면에 직접 도포되거나 또는 필름 표면에 도포되어 그 필름을 통해 내벽면에 부착되는 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
3. 제1항에 있어서, 상기 공기통과공은 복수개가 가로 또는 세로의 열을 지어 적어도 1열로 배열되게 형성되거나 또는 2열 이상의 매트릭스상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
4. 제3항에 있어서, 상기 공기통과공들의 단면 형상은 원형 또는 사각을 포함하는 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
5. 제1항에 있어서, 상기 공기통과공은 공기가 유입되는 전면과 공기가 유출되는 후면의 크기가 같거나 또는 후면의 구멍 크기가 작게 형성되는 것을 특징으로 는 공기정화기용 필터.
6. 제5항에 있어서, 상기 프레임부재의 평면 형상은 사각형 또는 평행사변형 또는 이등변사각형을 포함하는 사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
7. 제1항에 있어서, 상기 내벽면에는 1개 이상의 공기충돌판이 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
8. 제7항에 있어서, 상기 공기 충돌판은 서로 어긋나게 지그재그로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
9. 제1항에 있어서, 상기 내벽면에는 유입되는 공기를 나선으로 유도하는 나선익이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
10. 제7항에 있어서, 상기 공기 충돌판의 표면에는 오염물질흡착제층이 도포 형성되거나 또는 오염물질흡착제층이 도포되어 있는 필름이 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
11. 제9항에 있어서, 상기 나선익의 표면에는 오염물질흡착제층이 도포 형성되거나 또는 오염물질흡착제층이 도포되어 있는 필름이 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
12. 제3항에 있어서, 상기 공기 통과공들은 직선형 또는 곡선형 또는 S자의 파형으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기정화기용 필터.
13. 하우징과, 그 하우징의 일측과 그에 대향되는 타측 또는 그에 직각 방향으로 각기 형성되는 공기 유입구 및 공기 유출구와, 상기 하우징 내로 공기 유출입구 사이에 설치되어 상기 공기 유입구를 통해 공기를 유입시켜 상기 공기 유출구를 통해 하우징 밖으로 송풍하는 모터 송풍팬과, 상기 모터 송풍팬의 전방 또는 후방에 교체가 가능한 착탈 방식으로 장착되어 송풍되는 공기로부터 입자상 물질을 흡착하여 분리해 내는 상기 선행하는 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 기재에 의해 정의되는 구조를 가진 필터를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
14. 제13항에 있어서, 상기 필터는 상기 하우징의 상부로부터 삽입되거나 또는 하우징의 측면으로부터 슬라이드 삽입되거나 또는 하우징의 전면이나 후면으로 공기 유입구 또는 공기 유출구를 구비한 탈거 가능한 부재를 탈거한 상태에서 그의 개구부를 통해 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 공기정화기.

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