KR20190060508A - 고체산소가 구비된 리필형 필터 - Google Patents

고체산소가 구비된 리필형 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고체산소가 구비된 리필형 필터에 관한 것으로 보다 상세하게는 고체산소를 내장하여 산소를 발생시키고 유해가스를 제거하여 보다 쾌적한 환경을 조성할 수 있는 리필형 필터로 방독면, 또는 공기청정기와 같은 공기 여과장치에 카트리지 방식으로 교체 가능하게 설치될 수 있는 고체산소가 구비된 리필형 필터에 관한 것이다.

Description

고체산소가 구비된 리필형 필터{REFILLABLE FILTER CONTAINING SOLID OXYGEN}
본 발명은 고체산소가 구비된 리필형 필터에 관한 것으로 보다 상세하게는 고체산소를 내장하여 산소를 발생시키고 유해가스를 제거하여 보다 쾌적한 환경을 조성할 수 있는 리필형 필터로 방독면, 또는 공기청정기와 같은 공기 여과장치에 카트리지 방식으로 교체 가능하게 설치될 수 있는 고체산소가 구비된 리필형 필터에 관한 것이다.
현대 도시에서 일상생활은 기후변화, 사막화 현상, 황사와 같은 자연 환경의 변화와 자동차 매연, 공장 매연과 같은 인공적으로 만들어진 미세먼지에 의해 오염된 공기에 노출된 채로 생활을 영위하고 있다. 특히 기관지는 호흡으로 인해 미세먼지에 직접적으로 노출되어 있어, 이로 인해 기침, 천식, 기관지염과 같은 호흡기계 질환 발생이 증가되는 추세이다. 공기 중에 해로운 물질이 많아지면서 호흡기 질병으로 인한 사망자도 점차 늘어나고 있으며, 특히 서울은 미세먼지와 황사의 영향으로 다른 대도시들과 비교하였을 때 더 높은 미세먼지 농도를 보이고 있다.
2013년 환경부 대기환경연보에서 발표한 내용에 따르면, 여러 대도시들 중 서울의 미세먼지 농도가 45 μg/m3로 런던의 18 μg/m3의 약 3배, LA 30 μg/m3의 약 1.5배 수준으로 높음을 알 수 있다. 따라서, 미세먼지와 각종 유해물질로부터 기관지를 보호해야 할 필요가 있으며, 많은 사람들이 이를 위해 외출 시 마스크를 필수적으로 착용하고 있다.
종래의 일반적인 마스크 또는 방진마스크는 공기 중에 부유하는 분진 및 미세먼지 등을 들이마시지 않도록 하기 위해 고안되었으며, 일반 마스크에 비해 미세먼지를 차단하는 비율이 월등히 높고 얼굴곡면에 맞추어 형태를 조정할 수 있도록 금속의 보형물을 포함하여 구성된다. 또한 마스크 내부에 유해물질 차단을 위한 필터를 포함하여 외부 공기에 포함된 미세먼지 또는 다른 유해물질을 차단할 수 있다.
또한, 방독마스크에 장착되어 사용되는 필터 카트리지는 착용자에게 외부의 각종 오염공기, 예를 들어 살인가스, 신경가스를 정화시켜서 호흡에 필요한 정화공기를 공급시키는 용도로 사용되고 있다. 일반적으로 방독마스크는 정화통의 수명이 다한 경우 교체하여 사용하도록 되어 있는 바, 기존의 방독마스크는 정화통 케이스에 정화제 및 입자필터를 넣고 접합 고정시킨 후 마스크 안면부위에 고정나사가 있어 정화통을 2 내지 3회 회전시켜 마스크에 고정된 필터홀더에 나사결합으로 체결하는 구조로 이루어져 있다.
이러한 필터 요소는 자주 교체가 요구되어서, 사용수명이 다 되면, 사용되는 여과 장치로부터 제거되어 새 필터 요소로 교체될 수 있다. 필터 요소는 보통 카트리지의 형태로 되어 있고, 그 하우징은 카트리지가 그것이 사용되는 여과 장치에 잘 맞고 그로부터 제거될 수 있는 형태의 부착 구조를 구비할 수 있다. 다른 경우에, 예를 들면 어떤 형태의 호흡 마스크의 경우에, 필터 요소가 사용 수명을 다했을 때 여과 장치는 분리되고, 그 경우에 필터 요소는 여과 장치의 통합부가 될 수 있다.
일반적인 필터 카트리지는 보통 먼저 하우징을 형성하고 나서 하우징 안에 필터 재료를 삽입하여 조립된다. 활성 탄소와 같은 흡수 입자는 보통 가스 필터 또는 수증기 필터로 방독면에 사용된다. 이 필터는 일반적으로 필터에서 흡수재가 지지되는 방법으로 분류되고, 충전층 필터(packed bed filter)와, 적재식 부직포 필터(loaded nonwoven filter)와, 적재식 발포 필터(loaded foam filter)와, 결합형 흡수 필터(bonded sorbent filter)를 포함한다.
그러나, 이들은 독성가스 제거에 한계가 있으며, 특히 산소발생 기능을 가지고 있지 않아 사용자가 착용 시 호흡에 불편함을 초래한다.
상술한 문제를 해결하기 위해 많은 연구가 진행되었으며, 특히 미국특허 제4,543,112호에는 충전층 필터가 제시되어 있다. 이 특허에는 여과통 쉘(shell)의 실린더부 안에 제1 구멍뚫린 탄성판(resilient perforated plate), 제1 보류 필터(retention filter), 흡수층, 제2 보류 필터, 제2 구멍뚫린 탄성판, 및 커버를 실질적으로 위치시켜 제조된 흡수 필터 조립체가 도시되어 있으나, 이러한 수의 부품과 공정 단계는 비용뿐만 아니라 복잡성까지 야기한다.
이러한 종래의 필터 카트리지들은 외부 공기에 포함된 미세먼지를 제거할 수 있는 방진 기능을 제공하거나 사용자의 입김을 분산시켜 내부를 쾌적하게 유지하는 방법을 제시하고 있지만, 사용자의 들숨 시 공기 질을 향상시킬 수 있는 방법은 전혀 제시하고 있지 않으며 날숨 시 발생하는 습기를 제거하여 입 주변을 쾌적하게 유지시키는 기술적 특징을 함께 포함하지 않고 있다.
US 4,543,112
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 고체산소가 구비된 리필형 필터 사용 시 이산화탄소, 포름알데히드 등과 같은 공기 중의 유해가스를 효율적으로 제거하고 산소를 발생시켜 보다 쾌적한 환경을 조성하는 것을 목적으로 한다.
또한, 방독면 또는 공기 여과장치에 카트리지 방식으로 교체 가능하게 설치되어 사용이 용이한 리필형 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터는 하나 이상의 통기공이 형성된 하우징, 상기 하우징의 내부에 구비되는 여과필터 및 고체산소 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고체산소 화합물은 활성탄 100 중량부에 대하여, 금속산화물 5 내지 50 중량부 및 촉매 0.001 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 활성탄은 야자계, 목질계 및 석탄계로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속산화물은 초과산화칼륨, 과산화칼슘, 과산화마그네슘, 과산화칼륨, 과산화바륨 및 과산화나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 촉매는 카탈라아제, 퍼옥시다아제, 요오드화칼륨 및 이산화망간으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징 내부에 위치하며 사용자의 호흡에 의해 발생하는 수분 및 상기 고체산소에서 발생되는 수분을 제거하는 제습부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제습부는 다수의 미세한 기공이 형성된 소재로 형성된 패드 및 상기 패드 내부에 제습제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제습제는 활성탄, 숯, 은, 황토, 피톤치드, 실리카겔, 과망간산 칼륨 및 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 패드는 은나노 성분의 화학물질을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터를 포함하는 방독면, 공기여과 장치, 조화 화분, 신발 탈취제 및 산소 컵으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 제품인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터는 미세먼지를 차단함과 동시에 이산화탄소, 포름알데히드 등과 같은 공기 중의 유해가스를 효율적으로 제거하고 산소를 발생시켜 보다 쾌적한 환경을 조성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터는 방독면 또는 공기 여과장치에 카트리지 방식으로 교체 가능하게 설치되어 사용이 용이한 효과가 있다.
또한, 뇌에 원활한 산소공급을 통해 피로회복과 두통예방, 숙취예방 등 건강증진에 큰 도움이 될 수 있으며 특히 노약자, 임산부, 수험생 및 산업현장 근로자 등 호흡기 질환 보호가 필요한 대상자에게 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터에 포함된 여과필터를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터를 공기 여과 장치에 사용하는 상태를 나타내는 도면이다.
본 고안의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명이 되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 고안을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 뒤에 설명되는 용어들은 본 고안에서의 구조, 역할 및 기능 등을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 고안의 개시가 완전하도록 하고, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 고안은 오로지 실용신안등록청구범위에 기재된 청구항의 범주에 의하여 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터(100)는 하나 이상의 통기공이 형성된 하우징(110), 상기 하우징의 내부에 구비되는 여과필터(120) 및 고체산소 화합물(130)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징(110)은 공기 순환이 가능하도록 통기공(111) 형태의 흡입구와 배출구가 형성될 수 있다. 또한, 방독면이나 공기 여과장치에 회전결합되어 장착될 수 있도록 장착나사부(112)가 추가로 형성될 수 있다.
상기 고체산소 화합물(130)은 금속산화물, 활성탄 및 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 활성탄 100 중량부에 대하여 금속산화물 5 내지 50 중량부, 바람직하게는 10 내지 40 중량부, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 중량부가 포함될 수 있다. 또한 활성탄 100 중량부에 대하여 촉매 0.001 내지 5 중량부, 바람직하게는 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 중량부를 포함할 수 있다.
상기 촉매가 상기 범위 미만으로 포함되면 상기 화학반응속도가 느려져 이산화탄소 제거 및 산소발생 시간이 오래 걸리게 되고, 반면 상기 범위를 초과하게 되면 상기 화학반응속도가 급격히 진행되고 끝나버릴 수 있어서 산소발생 효과를 충분히 얻기 힘들다.
또한, 상기 촉매는 카탈라아제, 퍼옥시다아제, 요오드화칼륨 및 이산화망간으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄은 야자계, 목질계 및 석탄계로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. 활성탄은 다공성 물질로서 매우 넓은 표면적을 가지고 있어 물리적인 흡착에 의해 포름알데히드를 제거하는 기능으로 인해 널리 사용되고 있으나, 이러한 흡착에 의한 제거는 영구적으로 제거되는 것이 아니라 활성탄 등의 흡착제에 흡착된 포름알데히드는 주변의 농도가 낮아지면 다시 탈착되어 주위로 방출된다는 문제가 있다.
따라서 본 발명에서는 비교적 장기간에 걸쳐 효율적으로 포름알데히드와 같은 유해물질을 제거함과 동시에 이 과정에 의해 생성된 부산물이 높은 안정성을 가지며, 공기의 질을 개선시켜주는 금속산화물을 사용하였다.
상기 고체산소 화합물에 포함된 금속산화물은 초과산화칼륨, 과산화칼슘, 과산화마그네슘, 과산화칼륨, 과산화바륨 및 과산화나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이중 산소 발생 화합물로 주로 초과산화칼륨이나 과산화나트륨이 사용된다. 초과산화칼륨(KO2)나 과산화나트륨(Na2O2)은 이산화탄소 또는 물과 반응하여 산소를 발생하게 되는데, 과산화나트륨은 그 높은 가격에 비해 산소 발생 효율이 높지 않아 사용이 점차 중단되었으며, 안정성 면에서도 입증이 되지 못했다. 그 후 과산화나트륨 보다 산소 발생 효율이 더 좋은 초과산화칼륨과 같은 물질이 합성되었으며, 이 물질은 과산화나트륨처럼 수분이나 탄산가스와 반응하여 산소를 발생하는 것으로 보고되었다.
초과산화칼륨은 과산화나트륨보다 산화력이 강한 물질로서 산소발생 효율이 높고, 이산화탄소와 포름알데히드 제거 기능이 높아 본 발명에서 초과산화칼륨을 금속산화물로서 사용하였다.
초과산화칼륨은 상온에서 수분 및 탄산가스와 반응하여 하기의 화학반응식 1과 같이 산소를 발생시킨다. 즉, 이산화탄소가 제거됨과 동시에 산소가 발생한다. 또한, 화학반응식 1에서 발생한 산소가 포름알데히드를 포름산으로 산화시켜 화학반응식 2와 같이 포름알데히드를 제거할 수 있다. 이러한 초과산화칼륨에 의한 포름알데히드 제거 반응은 가변적으로 다시 포름알데히드를 생성하지 않기 때문에 활성탄보다 유해 가스 제거 효율이 더 높고 사용목적에 따라 더욱 유용하게 쓰일 수 있다.
i) 화학반응식 1
2KO2 + H2O → 2KOH + 3/2 02
2K02 + CO2 → K2C03 + 3/2 02
ii) 화학반응식 2
HCHO + 1/2 O2 → HCOOH
화학반응식 1을 참조하면, 상기 고체산소 화합물에 포함된 초과산칼륨의 칼륨 이온이 이산화탄소와 반응하여 탄산칼륨을 형성하게 되고, 산소를 발생시킨다. 이러한 반응은 상기에서 전술한 고체산소 화합물에 포함된 촉매에 의해 활성화 될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 고체산소 화합물은 고분자 바인더에 의해 혼합되어 화합물의 분말 입자 사이의 결착력이 높아지고, 분산력이 높아질 수 있다. 상기 고분자 바인더는 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리스타이렌(polystyrene, PS), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리우레탄(poly-urethane, PU), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고분자 바인더는 상기 고체산소 화합물 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부, 바람직하게는 3 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 5 중량부로 혼합될 수 있다. 고분자 바인더가 상기 범위보다 낮은 중량부로 첨가되는 경우 혼합물의 접착성이 떨어지고, 분말 입자 사이의 결착력이 떨어질 수 있다. 반면 상기 범위보다 높은 중량부로 첨가되는 경우 혼합물의 점성이 너무 높아져서 분말 입자의 분산에 영향을 미칠 수 있다.
또한 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터는 추가적으로 은 나노입자 또는 피톤치드를 항균물질로 포함할 수 있다.
피톤치드는 식물에서 발생하는 천연 항균 물질로서, 여러 연구를 통해 항균 효과와 함께 스트레스 완화 작용, 진정작용, 탈취 작용 등의 효과를 보이는 것으로 알려져 있다.
은 나노입자는 입자를 작게 하여 표면적을 높임으로써, 높은 항균력을 얻기 위한 것으로 적은 양의 사용으로도 충분한 항균효과를 얻을 수 있다.
상기 은 나노입자 및 피톤치드 항균물질은 상기 고체산소 화합물 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부인 것이 바람직하며, 항균 물질의 혼합량이 10 중량부 미만인 경우에는 항균성 기능이 제대로 발현되지 않을 수 있고, 항균물질의 혼합량이 20 중량부를 초과할 경우에는 항균물질의 증가량에 비례하여 항균성 기능은 현저히 향상되지는 않으며, 은 나노입자의 경우 나노입자 사이의 응집력에 의해 항균 효과가 낮아질 수 있다.
사용자가 들숨때 외부 공기에 포함된 수증기와 사용자가 내뱉게 되는 수증기가 고체산소 화합물(130)과 반응하여 고농도의 산소와 수증기를 발생시키는데, 고체산소는 또한 공기중의 이산화탄소를 흡수하고 건강에 유익한 산소의 형태로 외부 공기를 변화시켜 사용자의 건강 증진 효과를 줄 수 있다. 고체산소는 식물의 탄소동화작용과 유사한 원리로 대기중의 유해가스, 포름알데히드 및 이산화탄소의 농도를 낮춰줌으로써 공기의 질을 근본적으로 개선시킬 수 있다.
이러한 고체산소 화합물(130)은 조성물을 포장하는 포장재 또는 용기에 담겨져 구성되고, 포장에는 분말 형태의 물질이 빠져나오지 않으면서도 통기성이 좋은 소재를 사용해야 하며, 부직포가 일반적으로 사용된다. 용기는 통상적으로 용기의 일부가 통기성 소재로 봉할 수 있는 것을 사용하면 되며, 일단 조성물이 이러한 용기에 정해진 양 만큼 담긴 후 입구 부분을 통기성 소재로 봉하여 구성된다. 이러한 예는 통상적인 방습제나 방향제에서 사용되는 구성과 동일하다.
도 2는 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터에 포함된 여과필터를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 여과필터(120)는 상기 하우징(110) 내부에 위치하며, 상부 몸체(140)와 하부 몸체(150)로 구성되어 내부에 다양한 소재의 필터를 장착할 수 있다. 또한, 사용자의 호흡에 의해 발생하는 수분 및 상기 고체산소에서 발생되는 수분을 제거하는 제습부를 더 포함할 수 있다.
상기 제습부는 다수의 미세한 기공이 구비된 소재로 형성된 패드 및 상기 패드 내부에 제습제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제습제는 활성탄, 숯, 은, 황토, 피톤치드와 같은 천연물이거나 알코올 성분의 화합물, 실리카겔, 과망간산 칼륨, 제올라이트 등으로 이루어진 화학적 조성물이 다수의 미세한 기공을 형성된 소재로 형성된 패드 내부에 포함되어 구성된다. 제습부를 구성하는 대표적인 물질은 제올라이트를 사용할 수 있으나, 기술된 제습제를 구성할 수 있는 천연물 또는 화학적 조성물 외에도 습기를 흡수할 수 있는 소재는 어느것이든 적용할 수 있으며 그 소재상의 제한을 두지는 않는다.
또한 제습부에는 은나노 성분의 화학물질을 더 포함할 수 있다. 은나노 성분은 살균기능을 위한 것으로 탈취, 향균, 살균이 이루어져 유해한 세균 성분을 제거하여 사용자의 건강을 증진시키는 효과가 있다.
사용자가 숨을 들이 마시는 들숨때는 외부 공기가 사용자의 체내로 들어오게 되는데, 이때 외부의 미세먼지, 황사, 오염물질이 함께 흡입되면 사용자의 기관지 건강에 악영향을 미치게 된다. 따라서 이를 방지하여 공기청정의 기능을 수행하기 위해 여과필터(120)를 포함하여 구성하게 된다. 여과필터(120)는 외부 공기에 포함되고 사용자의 체내에 흡입되어 사용자 건강에 나쁜 영향을 미치게 하는 물질을 걸러주는 역할을 수행한다.
상기 여과필터(120)는 사용자의 들숨시 외부 공기에 포함된 미세먼지, 황사, 분진, 오염물질 등을 통과하지 못하게 걸러주며, 사용자로 하여금 맑은 공기를 마실 수 있도록 하기 위해 구성된다. 필터는 일반적으로 통기가 가능한 플라스틱, 천, 부직포, 망사 또는 탄소가 포함된 견사 소재가 적용되나 외부 공기에 포함된 먼지를 차단할 수 있는 소재라면 어떤것이든 적용이 가능하며 그 소재의 선택에 제한을 두지는 않는다.
본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터(100)는 방독면 또는 공기청정기와 같은 공기 여과 장치(200)에 카트리지 방식으로 교체 가능하게 설치될 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터를 공기 정화 장치에 사용하는 상태를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 공기 여과 장치(200)에 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터(100)를 필터엘리먼트(210)에 장착하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터는 방독면, 공기 여과장치, 조화 화분, 신발 탈취제, 산소 컵 등의 제품에 카트리지 방식으로 교체 가능하게 설치될 수 있어 사용이 용이한 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터 사용 시 미세먼지와 오염물질의 외부 이물질 유입을 차단할 뿐만 아니라, 특히 고체산소 화합물을 구비함으로써, 포름알데히드, 이산화탄소 등과 같은 유해 가스를 제거하고, 산소를 발생시켜 사용자의 호흡기 건강을 유지하고, 쾌적한 환경을 조성할 수 있다.
또한, 뇌에 원활한 산소공급을 통해 피로회복과 두통예방, 숙취예방 등 건강증진에 큰 도움이 될 수 있으며 특히 노약자, 임산부, 수험생 및 산업현장 근로자 등 호흡기 질환 보호를 위한 대상자에게 효과가 있다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
초과산화칼륨 20 g, PVC 3 g를 혼합하여 고체산소 화합물을 제조하였다. 이때 사용된 PVC와 초과산화칼륨은 모두 0.1 내지 1 mm 의 입자크기를 갖는 것을 사용하여 고체산소 화합물 분말을 제조하였다. 분말 상태의 고체산소 화합물에 테트라히드로푸란 용액으로 PVC 3 g을 녹여서 만든 바인더 용액을 혼합하여 5 내지 30분간 교반(agitation)한 후 활성탄 분말을 주입하여 혼합 교반하였다. 여기에 메틸렌 클로라이드(MC, Methylene Chloride)를 사용하여 혼합 과정을 용이하게 하여 고체산소 혼합물을 제조한 후 필터와 함께 하우징 내부에 삽입하여 고체산소가 구비된 리필형 필터를 제조하였다.
<실시예 2>
초과산화칼륨 10 g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고체산소가 구비된 리필형 필터를 제조하였다.
<비교예 1>
초과산화칼륨을 포함하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고체산소가 구비된 리필형 필터를 제조하였다.
i) 실험예 1: 이산화탄소 제거
하기 [표 1] 및 [표 2]에서는 고체산소가 구비된 리필형 필터의 유해물질 제거 효과를 도시한다.
시험 방법으로는 본 발명에 따라 제조된 고체산소가 구비된 리필형 필터를 탈취시험용 장치(1100mm X 1100mm X 1800mm)에 포장을 개봉하여 넣어두고, 탈취시험용 장치 안에 가스를 주입하여 장치 내부의 가스 농도를 일정 시간 단위로 측정한다.
이산화탄소 농도(ppmv)
실시예1 실시예2 비교예1
0 hr 5247 5247 5365
0.5 hr 5014 5014 5344
1 hr 4911 4911 5223
2 hr 4523 4523 5131
4 hr 3868 4268 5122
8 hr 3444 3744 5164
12 hr 3015 3610 5131
12시간 제거율(%) 34 28 2.9
표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 및 2는 비교예 1에 비해 이산화탄소를 제거하는 효과가 현저히 높음을 알 수 있다. 또한, 초과산화칼륨 농도가 더 높은 실시예 1에서 실시예 2에 비해 이산화탄소 제거율이 더 높게 나타났다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 리필형 필터를 방독면 또는 공기 여과 장치에 설치 시, 이산화탄소 농도를 훨씬 효과적으로 낮출 수 있음을 확인하였다.
ii) 실험예 2: 포름알데히드 제거
표 2와 같이 포름알데히드 농도를 시간별로 측정하였다. 본 발명에 따라 제조된 고체산소가 구비된 리필형 필터를 250mm x 240mm x 150 mm 크기의 아크릴 밀폐 상자에 설치하였고, 초기 포름알데히드 농도는 모두 20ppm으로 맞추어 주었으며 12시간까지의 제거율을 측정하였다.
포름알데히드 농도(ppmv)
실시예1 실시예2 비교예1
0 hr 20 20 20
0.5 hr 15 19 19
1 hr 13 18 18
2 hr 12 16 18
4 hr 9 15 16
8 hr 8 11 17
12 hr 7 11 16
12시간 제거율(%) 65 45 30
표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 고체산소가 구비된 리필형 필터는 포름알데히드를 제거하는 효과가 있음을 알 수 있다. 실시예 1 및 2에서 비교예 1에 비해 포름알데히드 제거 효과가 현저히 높음을 확인하였고, 특히 초과산화칼륨 농도가 높은 실시예 1에서 실시예 2에 비해 효과가 더 높았다.
iii) 실험예 3: 산소발생 효과
본 발명에 따라 제조된 고체산소가 구비된 리필형 필터를 250mm x 240mm x 150 mm 크기의 아크릴 밀폐 상자에 설치하고 초기 산소 농도를 21.41%로 하고 시간에 따라 산소의 농도를 기록한 것이다.
산소 농도(ppmv)
실시예1 실시예2 비교예1
0 hr 21.46 21.42 21.41
0.5 hr 21.48 21.47 21.18
1 hr 21.62 21.58 20.98
2 hr 21.68 21.67 20.45
4 hr 21.71 21.72 20.35
8 hr 21.97 21.85 20.21
12 hr 22.42 22.34 20.01
12시간 발생율(%) 34 28 0
표 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 고체산소가 구비된 리필형 필터는 산소를 발생시키는 효과가 있음을 알 수 있다. 실시예 1 및 2에서 비교예 1에 비해 산소발생 효과가 현저히 높음을 확인하였고, 특히 초과산화칼륨 농도가 높은 실시예 1에서 실시예 2에 비해 효과가 더 높았다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 예시하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구 범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상기에 제시된 실시예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시예에 대한 다양한 변형 및 수정 고안을 만들 수 있을 것이다. 이러한 변형 및 수정 고안에 의하여 본 고안의 범위는 제한되지 않는다.
100: 고체산소가 구비된 리필형 필터
110: 하우징 111: 통기공
112: 장착나사부 120: 여과필터
130: 고체산소 화합물 140: 상부 몸체
150: 하부 몸체 200: 공기 여과 장치
210: 필터엘리먼트

Claims (10)

  1. 하나 이상의 통기공이 형성된 하우징;
    상기 하우징의 내부에 구비되는 여과필터; 및
    고체산소 화합물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소가 구비된 리필형 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고체산소 화합물은 활성탄 100 중량부에 대하여 금속산화물 5 내지 50 중량부 및 촉매 0.001 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소가 구비된 리필형 필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 활성탄은 야자계, 목질계 및 석탄계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소가 구비된 리필형 필터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 금속산화물은 초과산화칼륨, 과산화칼슘, 과산화마그네슘, 과산화칼륨, 과산화바륨 및 과산화나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소가 구비된 리필형 필터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 촉매는 카탈라아제, 퍼옥시다아제, 요오드화칼륨 및 이산화망간으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소가 구비된 리필형 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내부에 위치하며 사용자의 호흡에 의해 발생하는 수분 및 상기 고체산소에서 발생되는 수분을 제거하는 제습부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소가 구비된 리필형 필터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제습부는 다수의 미세한 기공이 구비된 소재로 형성된 패드; 및
    상기 패드 내부에 제습제를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소가 구비된 리필형 필터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제습제는 활성탄, 숯, 은, 황토, 피톤치드, 실리카겔, 과망간산 칼륨 및 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소가 구비된 리필형 필터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 패드는 은나노 성분의 화학물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소가 구비된 리필형 필터.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 고체산소가 구비된 리필형 필터를 포함하는 방독면, 공기 여과 장치, 조화 화분, 신발 탈취제 및 산소 컵으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 제품.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4543112A (en) 1984-04-30 1985-09-24 Figgie International Inc. Sorbent type filter assembly for a respirator and method of making same

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