KR20190087709A - Filter for dust collection - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 먼지 포집용 필터에 관한 것으로서, 구체적으로는 미세 먼지의 포집을 위한 필터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dust collecting filter, and more particularly to a filter for collecting fine dust.
현재까지 공기중의 먼지를 포집하는 방식은 크게 고체 여과체를 이용하는 건식포집, 액체를 이용하는 습식포집 방법이 있다. Until now, there has been a method of collecting dust in the air, such as a dry trap using a solid filter, and a wet trap using a liquid.
이 중 건식포집은 진공청소기, 공기청정기, 공장 및 발전소의 먼지 정화 등 다양한 환경에서 널리 이용되는 방법으로써 대표적으로 (1) 공기 흡입 후 HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter)와 같은 기공성 여과체를 이용해 물리적으로 먼지를 공기에서 여과시키는 방식, (2) 정전기를 이용해 먼지를 포집하는 정전기 유도 집진방식이 있다. 기공성 고체 여과체를 이용한 방식은 낮은 단가로 제작이 가능하고 다양한 공간에서 여러 형태로 응용이 가능하다는 장점이 있지만, 고체(먼지)-고체(여과체) 계면에서의 약한 흡착력 (반데르발스 (van der Waals) 힘) 때문에 기공 크기보다 큰 먼지만을 여과킬 수 있다. 이러한 단점은 약 50 μm 이하의 미세먼지 포집에 치명적인 문제를 야기하는데, 미세먼지를 포집하기 위해 미세먼지보다 작은 기공을 사용하게 되면 공기의 압력감소가 커지게 되어 효과적인 포집에 한계가 발생하게 되는 것이 그것이다. 정전기를 이용한 집진방식은 정전기력 유도를 바탕으로 미세먼지를 여과체에 강하게 흡착시켜 효과적인 미세먼지의 포집을 가능하게 하지만, 정전기를 유도하기 위한 추가적인 설비가 필요하며 지속적인 구동전력이 필요하다는 단점이 있다. 더욱이 위의 두 건식포집 방법은, 먼지 포집 후 여과체를 재사용하기 위해 포집된 먼지를 여과체에서 제거하는 과정에서 약 5~10 %의 포집된 먼지가 다시 대기중으로 퍼지게 되는 한계를 갖는다. Among them, dry trapping is widely used in various environments such as vacuum cleaner, air cleaner, dust purification of factories and power plants. Typically, (1) after air suction, using a porous filter such as HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter) (2) a method of electrostatic induction dust collection which collects dust by using static electricity. The method using the porous solid filter body has advantages in that it can be manufactured at a low unit price and can be applied in various forms in various spaces. However, the weak adsorption force at the interface between solid (dust) and solid (filtration body) van der Waals force), only dust larger than the pore size can be filtered. This disadvantage leads to a fatal problem in the trapping of fine dust of about 50 μm or less. When the pores smaller than the fine dust are used to collect fine dust, the pressure reduction of the air becomes large, It is. The electrostatic dust collecting method strongly attracts the fine dust to the filter body based on the electrostatic force induction, but it requires additional equipment for inducing the static electricity and requires continuous driving power. Furthermore, in the above two dry dust collecting methods, there is a limit in that about 5 to 10% of the collected dust is spread again into the atmosphere in the process of removing the dust collected from the filter body for reusing the filter body after dust collection.
습식포집은 물방울 분사를 통한 먼지 집진 방식으로, 지속적으로 물방울을 분사해주는 설비를 바탕으로 한 먼지 포집 방식과 인공강우를 발생시켜 대기중의 미세먼지들을 포집하는 방법들이 대표적이다. 이러한 습식포집 방법은 액체(물방울)-고체(먼지) 사이의 강한 흡착력으로 효과적인 미세먼지 포집이 가능하지만, 지속적으로 물방울을 분사해야하기 때문에 추가적인 물방울 분사 장치가 필요하며 지속적인 구동전력이 필요하다는 한계가 있다. 또한, 인공강우의 경우 지역에 따라 인공강우 발생에 한계가 있고 2차적인 환경오염 유발 가능성 등의 문제가 있어 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다. 이렇듯 지금까지의 습식포집 방법은 효과적인 먼지포집능력에도 불구하고, 중력에 의해 흘러내리거나 아래로 떨어지는 액체의 특성 때문에 고정상으로 제작되어 여러 다양한 형태로 먼지를 포집하는 건식 여과체에 비해 그 범용성이 떨어진다. Wet trapping is a dust collection method through spraying of water droplets, and dust collecting method based on equipment that continuously spray water droplets and artificial rainfall are generated to collect fine dusts in the air. This wet trapping method can effectively collect fine dust by strong attraction force between liquid (droplet) and solid (dust). However, since it is necessary to continuously spray droplets, an additional droplet spraying device is required and a limit have. In the case of artificial rainfall, artificial rainfall is limited in some areas and there is a possibility of second environmental pollution. Despite the effective dust collecting ability, the wet collecting method so far is not universal as compared with the dry type filter which collects dust in various forms because it is made into a fixed phase due to the characteristics of the liquid that flows down or falls down by gravity .
따라서 악화되는 대기 오염문제의 해결을 위해, 이러한 기존의 건식과 습식 먼지포집 방법들의 한계를 극복한, (1) 강한 흡착을 바탕으로 더욱 효과적으로 먼지를 포집하고, (2) 고정상으로 추가적인 설비나 구동전력이 필요하지 않아 다양한 분야에서 사용될 수 있으며, (3) 포집된 먼지 제거 시 대기중으로의 먼지 재분산 문제 없이 지속적인 사용이 용이한 새로운 여과체가 반드시 필요하다.In order to solve the problem of worsening air pollution, it is necessary to overcome the limitations of conventional dry and wet dust collecting methods, (1) to collect dust more effectively based on strong adsorption, (2) (3) It is necessary to use a new filter material which is easy to use without dust redistribution into the atmosphere during the collection of collected dust.
본 발명은 미세먼지 포집을 위한 필터(여과체)를 제공하고자 하며, 효과적인 미세먼지의 포집을 위해 계면에너지 조절 및 모세관 힘 유도를 통해 액상막을 고체 기판 표면에 안정적으로 구현한 먼지 포집 필터를 제시한다. The present invention proposes a filter (filter body) for collecting fine dust, and a dust collecting filter in which a liquid film is reliably realized on the surface of a solid substrate through interfacial energy regulation and capillary force induction for effective fine dust collection .
본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 포집용 필터는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 표면 개질층; 및 상기 표면 개질층을 통해 상기 기판 상에 코팅된 액상층을 포함한다.A dust collecting filter according to an embodiment of the present invention includes a substrate; A surface modification layer formed on the substrate; And a liquid phase layer coated on the substrate through the surface modification layer.
상기 필터는 미세 먼지 포집용 필터이다.The filter is a fine dust collecting filter.
상기 기판은 다기공성 기판인 것이 바람직하고, 상기 기판은 금속, 고분자, 섬유, 유리, 세라믹, 종이, 셀룰로스 중 어느 하나 이상으로 이루어진다.The substrate is preferably a multi-porous substrate, and the substrate is made of at least one of metal, polymer, fiber, glass, ceramic, paper, and cellulose.
상기 표면 개질층은 낮은 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하고, 상기 표면 개질층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하다.It is preferable that a material having a low surface energy is used for the surface modification layer, and a material having a surface energy of 40 mN / m or less is preferably used for the surface modification layer.
상기 액상층은 낮은 표면 에너지를 가지며 소수성 물질이 이용되는 것이 바람직하고, 상기 액상층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하다.It is preferable that the liquid phase layer has a low surface energy and a hydrophobic substance is used, and the liquid phase layer preferably has a surface energy of 40 mN / m or less.
상기 액상층과 상기 표면 개질층의 표면 에너지 차이는 10mN/m 이하, 바람직하게는 5mN/m 이하이다.The difference in surface energy between the liquid phase layer and the surface modifying layer is 10 mN / m or less, preferably 5 mN / m or less.
본 발명의 추가적인 실시예에 따른 먼지 포집용 필터는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 표면 개질층; 및 상기 표면 개질층에 상기 기판 상에 코팅된 액상층을 포함하는 필터가 복수개가 겹쳐져 배치된다.A dust collecting filter according to a further embodiment of the present invention includes: a substrate; A surface modification layer formed on the substrate; And a plurality of filters including a liquid phase layer coated on the substrate in the surface modification layer.
상기 기판은 다기공성 기판으로서 섬유 또는 그물망인 것이 바람직하다.The substrate is preferably a fiber or mesh network as the multi-porous substrate.
상기 표면 개질층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하고, 상기 액상층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하다.Preferably, the surface modifying layer is made of a material having a surface energy of 40 mN / m or less, and the liquid phase layer is preferably a material having a surface energy of 40 mN / m or less.
상기 액상층과 상기 표면 개질층의 표면 에너지 차이는 10mN/m 이하, 바람직하게는 5mN/m 이하이다.The difference in surface energy between the liquid phase layer and the surface modifying layer is 10 mN / m or less, preferably 5 mN / m or less.
본 발명은 지금까지의 건식 고체 여과체 들과는 다르게 모든 크기의 미세먼지를 단위 부피당 더욱 효과적으로 집진 가능하고, 구동 에너지가 전혀 없으며, 낮의 단가로 제조 가능함과 더불어 다양한 형태로 여러 공간에(공장, 화력발전소 굴뚝 등의 미세먼지 발생 장소, 건물, 도로, 진공청소기, 공기청정기 등) 설치 가능하다는 장점을 갖는다. Unlike conventional dry solid filter bodies, the present invention is capable of effectively collecting fine dust of all sizes per unit volume, having no drive energy at all, being manufactured at a low price, A building, a road, a vacuum cleaner, an air cleaner, etc.).
도 1a는 먼지 입자가 고체 표면 및 액상 표면에 흡착되는 모습의 개략도를 도시한다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 포집용 필터의 측단면의 간략도를 도시한다.
도 2는 3차원 공초점 현미경으로 분석한 액상막이 코팅된 유리 기판에 흡착된 마이크로 미세 입자를 도시한다.
도 3은 액상막이 코팅된 기판에 포집된 미세먼지를 제거하기 위해 물방울 분사를 이용하여 자가클리닝 하는 과정을 도시한다.
도 4는 섬유 또는 그물망 구조의 기판이 이용되는 경우에 있어서 액상층이 코팅된 필터의 구조를 도시한다.
도 5는 섬유 또는 그물망 구조의 기판에 액상층이 코팅된 필터를 이용한 공기 정화 과정을 도시한다.
도 6은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 먼지 포집용 필터의 모습을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다. 1A shows a schematic view of how dust particles are adsorbed on a solid surface and a liquid surface.
1B shows a simplified side view of a dust collecting filter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows micro-fine particles adsorbed on a glass substrate coated with a liquid film analyzed by a three-dimensional confocal microscope.
FIG. 3 shows a process of self-cleaning using droplet spraying to remove fine dust collected on a substrate coated with an liquid film.
Fig. 4 shows the structure of a filter coated with a liquid phase layer when a substrate of a fiber or mesh structure is used.
FIG. 5 shows an air purification process using a filter having a liquid-phase layer coated on a substrate of a fiber or mesh structure.
Fig. 6 shows a view of a dust collecting filter according to a further embodiment of the present invention.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used throughout the drawings to refer to like elements. For purposes of explanation, various descriptions are set forth herein to provide an understanding of the present invention. It is evident, however, that such embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing the embodiments.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify that there is a feature, step, operation, element, part or combination thereof described in the specification, , &Quot; an ", " an ", " an "
본 발명은 미세먼지 포집을 위한 필터(여과체)를 제공하고자 하며, 효과적인 미세먼지의 포집을 위해 계면에너지 조절 및 모세관힘 유도를 통해 액상막을 고체 기판 표면에 안정적으로 구현한 먼지 포집 필터를 제시한다. The present invention proposes a filter (filter body) for collecting fine dust, and a dust collecting filter in which a liquid film is reliably realized on the surface of a solid substrate through interfacial energy regulation and capillary force induction for effective fine dust collection .
기존의 HEPA와 같은 고체 여과체들과는 달리 본 발명이 제시하는 여과체는 표면이 액상이기 때문에, 도 1a에서 도시된 것처럼 액체-고체 사이의 강한 흡착력을 바탕으로 매우 효과적으로 고체 먼지 입자를 여과체 표면에 흡착시킬 수 있다. 모든 액체는 중력에 의해 낮은 위치로 흘러내려 고정상으로 존재하기가 어렵기 때문에, 액체-고체 사이의 강한 흡착을 고체 여과체들과 같은 고정상의 여과체로 구현하여 이용하는데 한계가 있었다. 따라서 본 발명의 핵심은 여과체의 '고체 기판 표면'과 '액상층' 사이의 계면 에너지를 최소화하고 모세관 힘을 유도하여 중력에 의해 흐르거나 떨어지지 않는 액상막을 여과체 표면 위에 구현하는 것이다. Unlike the conventional solid filters such as HEPA, since the surface of the filter is liquid, the solid dust particles can be effectively adsorbed on the surface of the filter Can be adsorbed. Since all liquids flow down to a low position due to gravity and are difficult to exist as a fixed phase, strong adsorption between liquid and solid has been limited to be implemented as a fixed phase filtration body such as solid filter bodies. Thus, the key to the present invention is to minimize the interfacial energy between the 'solid substrate surface' and the 'liquid phase layer' of the filter body and to induce a capillary force to create a liquid film that does not flow or fall by gravity on the surface of the filter body.
이렇게 구현된 '액상막이 코팅된 필터'는 액상막-고체입자 사이의 강한 흡착력을 바탕으로 종래 기술에서 소개했던 기존의 건식 여과체들에 비해 훨씬 우수한 (미세)먼지 포집 효과를 보이며, 기존 습식 포집법들과도 다르게 액상 물질을 고정상으로 이용함으로써 다양한 환경에서 먼지를 포집할 수 있는 범용성을 확보하게 한다. Based on the strong adsorption power between the liquid film and the solid particles, the 'filter coated with liquid film' thus realized exhibits a much better (fine) dust collecting effect than the conventional dry filter bodies introduced in the prior art, Unlike the law, the use of a liquid phase as a stationary phase ensures the versatility of collecting dust in various environments.
이하에서는 본 발명의 먼지 포집용 필터에 대해 설명하도록 하겠다.Hereinafter, the dust collecting filter of the present invention will be described.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 포집용 필터의 측단면의 간략도를 도시한다. 도 1b에서 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 포집용 필터는, 기판(10); 기판 상에 형성된 표면 개질층(20); 및 액상층(30)을 포함한다.1B shows a simplified side view of a dust collecting filter according to an embodiment of the present invention. 1B, a dust collecting filter according to an embodiment of the present invention includes a
기판(10)은 금속, 고분자, 섬유, 유리, 세라믹, 그물망 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 도 1b의 경우에는 평판 형태의 기판 모습을 도시하고 있으나, 기판은 표면적을 넓히기 위해 도 4 내지 도 5와 같이 섬유 또는 그물망 형태일 수도 있다. 넓은 표면적을 갖는 기판은 보다 효과적인 먼지의 포집을 가능하게 한다.The
기판(10)은 중력 등의 외부 압력 등이 가해지더라도 액상층이 고정상 형태를 유지할 수 있도록 구현하기 위해 기판과 액상층 사이에 모세관 힘을 유도할 수 있는 다기공성 기판이 이용되는 것이 바람직하다. 이러한 모세관 힘과 후술하는 것처럼 낮은 계면 에너지에 의해 중력에 의해 흘러내리지 않는 액상층을 액상막으로 구현하게 된다.It is preferable that a multi-porous substrate capable of inducing a capillary force between the substrate and the liquid-phase layer is used to implement the liquid-phase layer so that the liquid-phase layer can maintain the fixed-phase form even if external pressure such as gravity is applied thereto. Such a capillary force and a low interfacial energy as described below realize a liquid phase layer that does not flow by gravity.
다음으로 기판 상에 표면 개질층(20)을 형성한다. 표면 개질층은 낮은 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하고, 수치적으로는 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하다. Next, the
표면 개질층(20)은 도 1b에서는 평면 기판에서 액상층이 형성되는 면 쪽에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 도 4 내지 도 5와 같이 섬유 또는 그물망 형태인 경우에는 망이나 섬유의 가닥을 모두 감싸는 형태로 형성되어 있을 수 있다.In FIG. 1B, the
표면 개질층(20)는 낮은 표면 에너지의 표면 개질 고분자가 이용되는 것이 일반적이며, 예를 들어 탄화수소(hydrocarbon) 또는 탄화불소(fluorocarbon) 계의 단분자 또는 고분자가 이용될 수 있으며, 실리콘 고분자(polysilicone)가 이용될 수도 있다.The
액상층(30)은 표면 개질층을 통해 기판 상에 코팅된다. 본 명세서에서 액상층은 액상막이라고도 명명된다. 액상층은 낮은 표면 에너지를 가지며 물과 섞이지 않는 소수성 물질이 이용되는 것이 바람직하며, 구체적으로 액상층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하다.The
액상층으로 소수성 물질이 이용되는 이유는 액상층에 붙은 먼지를 제거할 때 물방울을 분사하여 제거하게 되기 때문이며, 또한 물의 표면 에너지인 72mN/m보다 낮은 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되어야 한다.The reason why the hydrophobic material is used for the liquid phase layer is that the water droplet is removed by spraying when removing the dust adhering to the liquid phase layer, and a material having a surface energy lower than 72 mN / m, which is the surface energy of water, should be used.
액상층(30)과 표면 개질층(20)은 서로 화학적으로 동일한 물질이 이용되는 것이 바람직하며, 또한 이들 간의 표면 에너지 차이는 10mN/m 이하, 더욱 바람직하게는 5mN/m 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the
예를 들어 액상 물질은 기판의 표면 개질 물질에 따라 계면 에너지를 최소화할 수 있는 물질을 적용한다. 예를 들어 탄화불소 분자로 기판 표면을 개질 했을 시에는 탄화불소 바탕의 윤활액을 액상 물질로 사용하고, 탄화수소 분자로 기판 표면을 개질 했을 경우에는 탄화수소 바탕의 윤활액을 액상 물질로 사용하는 것이 기판 표면과 액상층 사이 계면 에너지를 최소화시킬 수 있는 방법이다. 특히, 다양한 표면 개질물질과 액상물질 중 실리콘 고분자로(polysilicone) 기판 표면을 개질하고 실리콘 오일을(silicone oil) 액상 물질로 사용했을 시, 기판 위에 매우 안정적으로 유지되는 실리콘 오일 액상막을 구현할 수 있는데, 이는 실리콘 고분자와 실리콘 오일이 화학적 동일하기 때문에 0 mN/m에 가까운 매우 낮은 계면 에너지를 갖게 되고 또한 실리콘 오일이 실리콘 고분자 층 내부에도 안정적으로 습윤될 수 있기 때문이다.For example, the liquid material may be a material that minimizes the interfacial energy according to the surface modification material of the substrate. For example, when the surface of a substrate is modified with a fluorocarbon molecule, if the surface of the substrate is modified with hydrocarbon molecules, a liquid lubricant based on fluorocarbon is used as the liquid material. If the surface of the substrate is modified with hydrocarbon molecules, It is a method that can minimize interface energy between liquid phases. In particular, when the surface of a polysilicone substrate is modified from among various surface modifying materials and liquid materials and a silicone oil is used as a liquid material, a silicone oil liquid film can be realized which is kept very stable on a substrate. This is because the silicon polymer is chemically identical to the silicone oil and thus has a very low interfacial energy close to 0 mN / m and also the silicone oil can be stably wetted in the silicon polymer layer.
액상층(30)은 스프레이 또는 담지 코팅법을 이용해 구현되는 것이 바람직하다. The
기판 위에 코팅되어 있는 액상층(액상막)은 도 2에서와 같이 액체-고체 사이의 강한 흡착력을 바탕으로 표면에 닿은 먼지 입자를 강하게 흡착시킨다. 도 2는 3차원 공초점 현미경으로 분석한 액상막이 코팅된 유리 기판에 흡착된 마이크로 미세 입자를 도시한다. 따라서 본 발명에 따른 먼지 포집용 필터는, 기존의 고체 필터와 같이 미세먼지보다 작은 기공을 이용해 먼지를 여과시키는 방법이 아닌, 표면에 먼지를 흡착시키는 방법으로 먼지 포집이 가능하다. 이러한 강한 흡착력은 크기에 상관없이 모든 고체 먼지에 유도되기 때문에, 10 마이크로미터 이하의 초미세먼지 또한 매우 효과적으로 포집이 가능하다. As shown in FIG. 2, the liquid phase layer (liquid phase film) coated on the substrate strongly adsorbs dust particles on the surface based on strong adsorption force between liquid and solid. FIG. 2 shows micro-fine particles adsorbed on a glass substrate coated with a liquid film analyzed by a three-dimensional confocal microscope. Therefore, the dust-collecting filter according to the present invention is not a method of filtering dust by using pores smaller than fine dust like a conventional solid filter, but it is possible to collect dust by a method of adsorbing dust on the surface. Since these strong adsorption forces are induced in all solid dusts regardless of size, ultrafine dust less than 10 micrometers can also be collected very effectively.
또한, 여과체를 지속적이고 장기적으로 사용하기 위해서는 포집된 먼지를 간단하고 효과적으로 제거할 수 있어야한다. 본 발명에서 중력에 흐르지 않는 안정적인 액상막 구현을 위해 낮은 표면에너지로 기판을 개질하고 낮은 표면장력의 액상물질을 사용하는 것이 핵심인데, 이렇게 낮은 표면에너지 기판에 코팅된 낮은 표면 장력의 액상층은 매우 우수한 자가 클리닝(self-cleaning)효과를 갖는다. 따라서 도 3에서와 같이 물방울들을 먼지가 포집된 여과체 위에 흘려줌으로써 물방울들이 먼지를 쓸고 내려가는 자가클리닝 효과를 통해 포집된 미세먼지들을 제거하고 다시 깨끗한 여과체 표면을 얻음으로써 지속적인 재사용을 가능하게 한다. 도 3은 액상막이 코팅된 기판에 포집된 미세먼지를 제거하기 위해 물방울 분사를 이용하여 자가클리닝 하는 과정을 도시한다.Further, in order to use the filter body continuously and for a long time, it is necessary to be able to simply and effectively remove the collected dust. In the present invention, it is essential to modify the substrate with a low surface energy and to use a low surface tension liquid material in order to realize a stable liquid film which does not flow in a gravitational state. The low surface tension liquid layer coated on such low surface energy substrate is very It has an excellent self-cleaning effect. Accordingly, as shown in FIG. 3, the water droplets are flowed on the collected filtrate to remove the fine dusts collected by the self-cleaning effect of the water droplets, and the surface of the filtrate is cleaned again, thereby enabling continuous reuse. FIG. 3 shows a process of self-cleaning using droplet spraying to remove fine dust collected on a substrate coated with an liquid film.
도 4는 섬유 또는 그물망 구조의 기판이 이용되는 경우에 있어서 액상층이 코팅된 필터의 구조를 도시한다. 도 5는 섬유 또는 그물망 구조의 기판에 액상층이 코팅된 필터를 이용한 공기 정화 과정을 도시한다.Fig. 4 shows the structure of a filter coated with a liquid phase layer when a substrate of a fiber or mesh structure is used. FIG. 5 shows an air purification process using a filter having a liquid-phase layer coated on a substrate of a fiber or mesh structure.
본 발명에서 구현된 액상막이 코팅된 여과체는 공기중의 먼지를 강한 흡착에 의해 포집한다.(도 5) 특히 액상막이 중력에 의해 흐르지 않고 건식 고체 여과체와 같이 고정상으로 존재하기 때문에, 고체 여과체와 같이 본 여과체를 다양한 형태로 여러 다른 분야에 적용이 가능하다. 대표적인 적용 가능 예로는 공기청정기, 진공청소기 용 여과체, 대기 정화용 대용량 여과체, 공장 및 발전소의 집진체, 가정 혹은 건물용 방충망 등에 적용된 먼지 여과체 등이 있다. 포집된 먼지들은 자가클리닝 기능에 의해 스프레이 분사등으로 분사된 물방울로 간단히 제거가 되어, 액상막이 코팅된 여과체(필터)의 지속적인 장기 재사용이 가능하다.(Fig. 5) Since the liquid film does not flow due to gravity and exists as a fixed phase like the dry solid filter body, the solid filter Like the sieve, the filter body can be applied to various other fields in various forms. Typical applicable examples include air purifiers, filter bodies for vacuum cleaners, large-capacity filtration bodies for air purification, dust collectors of factories and power plants, dust filters applied to insect screens for homes or buildings, and the like. The collected dusts are simply removed by the self-cleaning function of the sprayed droplets, enabling continuous long-term reuse of the liquid-film-coated filter (filter).
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 먼지 포집용 필터는 기판; 상기 기판 상에 형성된 표면 개질층; 및 상기 표면 개질층을 통해 상기 기판 상에 코팅된 액상층을 포함하는 필터가 복수개가 겹쳐져 배치된다. 이러한 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 먼지 포집용 필터는 도 6에서 도시된다.According to a further embodiment of the present invention, the dust collecting filter comprises a substrate; A surface modification layer formed on the substrate; And a liquid phase layer coated on the substrate through the surface modification layer. Such a dust collecting filter according to a further embodiment of the present invention is shown in Fig.
도 6에서 보는 것처럼, 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 먼지 포집용 필터는 섬유 또는 그물망이 이용되며, 이러한 섬유 또는 그물망이 복수개가 겹쳐서 이용된다. 이를 통해 더욱 효과적인 먼지의 포집이 가능하게 된다.As shown in FIG. 6, a filter for dust collection according to a further embodiment of the present invention uses a fiber or mesh, and a plurality of such fibers or meshes are used in a superimposed manner. This makes it possible to collect dust more effectively.
추가적인 실시예에 따른 먼지 포집용 필터의 경우에도 기판은 다기공성 기판으로서 섬유 또는 그물망이 이용되는 것이 바람직하고, 표면 개질층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하며, 액상층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는 것이 바람직하다.In the case of the dust collecting filter according to a further embodiment, it is preferable that the substrate is made of fiber or mesh as a multi-porous substrate, and the surface modifying layer is preferably a material having a surface energy of 40 mN / m or less, Layer is preferably a material having a surface energy of 40 mN / m or less.
또한, 상기 액상층과 상기 표면 개질층의 표면 에너지 차이는 10mN/m 이하, 바람직하게는 5mN/m 이하인 것이 바람직하다.The surface energy difference between the liquid phase layer and the surface modifying layer is preferably 10 mN / m or less, more preferably 5 mN / m or less.
본 발명은 지금까지의 건식 고체 여과체 들과는 다르게 모든 크기의 미세먼지를 단위 부피당 더욱 효과적으로 집진 가능하고, 친환경적이며, 구동 에너지가 전혀 없으며, 낮의 단가로 제조 가능함과 더불어 다양한 형태로 여러 공간에(공장, 화력발전소 굴뚝 등의 미세먼지 발생 장소, 건물, 도로, 진공청소기, 공기청정기 등) 설치 가능하다는 장점을 갖는다. Unlike conventional dry solid filter bodies, the present invention is capable of effectively collecting fine dust of all sizes per unit volume, being environmentally friendly, having no drive energy at all, and being manufactured at a low price, A factory, a place for generating fine dust such as a chimney of a thermal power plant, a building, a road, a vacuum cleaner, an air purifier, etc.).
본 발명의 필터는 액체-고체 먼지 사이의 강한 흡착을 이용한 완전히 새로운 개념의 여과체 및 활용을 제시하고 있으며, 이에 의해 본 기술은 다양한 분야로 적용되어 액상막을 이용한 새로운 먼지 포집 기술 플랫폼 구축을 가능하게 할 것이며, 추후 먼지 포집 기술 및 산업에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다.The filter of the present invention presents an entirely new concept of filtration body and its application utilizing strong adsorption between liquid and solid dust, and this technology is applied to various fields to enable a new dust capture technology platform using liquid film And will likely introduce a new paradigm for dust collection technology and industry in the future.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
Claims (16)
상기 기판 상에 형성된 표면 개질층; 및
상기 표면 개질층을 통해 상기 기판 상에 코팅된 액상층을 포함하는,
먼지 포집용 필터.
Board;
A surface modification layer formed on the substrate; And
And a liquid phase layer coated on the substrate through the surface modification layer.
Filter for dust collection.
상기 필터는 미세 먼지 포집용 필터인,
먼지 포집용 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the filter is a filter for collecting fine dust,
Filter for dust collection.
상기 기판은 다기공성 기판인,
먼지 포집용 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate is a multi-
Filter for dust collection.
상기 기판은 금속, 고분자, 섬유, 종이, 셀룰로스, 유리, 세라믹 중 어느 하나 이상으로 이루어지는,
먼지 포집용 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate is made of at least one of a metal, a polymer, a fiber, a paper, a cellulose, a glass,
Filter for dust collection.
상기 표면 개질층은 낮은 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는,
먼지 포집용 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the surface modification layer is formed of a material having a low surface energy,
Filter for dust collection.
상기 표면 개질층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는,
먼지 포집용 필터.
6. The method of claim 5,
Wherein the surface modification layer is made of a material having a surface energy of 40 mN / m or less,
Filter for dust collection.
상기 액상층은 낮은 표면 에너지를 가지며 소수성 물질이 이용되는,
먼지 포집용 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the liquid phase layer has a low surface energy and a hydrophobic substance is used,
Filter for dust collection.
상기 액상층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는,
먼지 포집용 필터.
8. The method of claim 7,
Wherein the liquid phase layer comprises a material having a surface energy of 40 mN / m or less,
Filter for dust collection.
상기 액상층과 상기 표면 개질층의 표면 에너지 차이는 10mN/m 이하인,
먼지 포집용 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the surface energy difference between the liquid phase layer and the surface modifying layer is 10 mN / m or less,
Filter for dust collection.
상기 액상층과 상기 표면 개질층의 표면 에너지 차이는 5mN/m 이하인,
먼지 포집용 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the difference in surface energy between the liquid phase layer and the surface modification layer is 5 mN / m or less,
Filter for dust collection.
먼지 포집용 필터.
Board; A surface modification layer formed on the substrate; And a plurality of filters including a liquid phase layer coated on the substrate in the surface modification layer,
Filter for dust collection.
상기 기판은 다기공성 기판으로서 섬유 또는 그물망 구조인,
먼지 포집용 필터.
12. The method of claim 11,
The substrate may be a porous or meshed structure,
Filter for dust collection.
상기 표면 개질층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는,
먼지 포집용 필터.
12. The method of claim 11,
Wherein the surface modification layer is made of a material having a surface energy of 40 mN / m or less,
Filter for dust collection.
상기 액상층은 40mN/m 이하의 표면 에너지를 갖는 물질이 이용되는,
먼지 포집용 필터.
12. The method of claim 11,
Wherein the liquid phase layer comprises a material having a surface energy of 40 mN / m or less,
Filter for dust collection.
상기 액상층과 상기 표면 개질층의 표면 에너지 차이는 10mN/m 이하인,
먼지 포집용 필터.
12. The method of claim 11,
Wherein the surface energy difference between the liquid phase layer and the surface modifying layer is 10 mN / m or less,
Filter for dust collection.
상기 액상층과 상기 표면 개질층의 표면 에너지 차이는 5mN/m 이하인,
먼지 포집용 필터.12. The method of claim 11,
Wherein the difference in surface energy between the liquid phase layer and the surface modification layer is 5 mN / m or less,
Filter for dust collection.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180005810A KR102030482B1 (en) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | Filter for dust collection |
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| PCT/KR2018/010183 WO2019142994A1 (en) | 2018-01-17 | 2018-08-31 | Dust collection filter target-coated with liquid film |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020180005810A KR102030482B1 (en) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | Filter for dust collection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190087709A true KR20190087709A (en) | 2019-07-25 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011183331A (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Panasonic Corp | Air cleaner |
| KR101791677B1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-10-30 | 류이하 | Wet air cleaner |
-
2018
- 2018-01-17 KR KR1020180005810A patent/KR102030482B1/en active IP Right Grant
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