KR20200008295A - 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 착용자의 호흡기 내로 흡기되는 공기에 잔류된 황사나 미세먼지를 포함하는 이물질을 이물질을 수처리 필터 카트리지를 통해 여과하여, 이물질이 제거된 깨끗한 공기를 흡입하는 것이 가능하도록 한 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크에 관한 것이다.

Description

수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크{Mask with filter cartridge for water treatment}

본 발명은 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 착용자의 호흡기 내로 흡기되는 공기에 잔류된 황사나 미세먼지를 포함하는 이물질을 이물질을 수처리 필터 카트리지를 통해 여과하여, 이물질이 제거된 깨끗한 공기를 흡입하는 것이 가능하도록 한 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크에 관한 것이다.

일반적으로 마스크(Mask)는 보건위생상 병균·먼지 등의 흡입 및 비산(飛散)을 막기 위하여 코와 입을 가리는 물건을 말하는데, 흔히 단사 올로 성기게 짠 평직 면직물인 거즈로 제조되기 때문에 흔히 '순면 마스크'로 불린다..

유래는 1919년 세계적으로 유행한 스페인 감기, 즉 인플루엔자가 유행하였을 때, 감기를 예방하기 위한 발상으로 사용되기 시작하였으나, 찬 공기를 직접 들이마신 결과 비강(鼻腔)이나 구강(口腔) 내의 저항력이 약해져서 감기에 잘 걸리게 되는 것은 피할 수는 있어도, 조직이 성긴 평직 면직물의 특성상 면직물의 조직 간에 형성된 기공보다 작은 바이러스나 세균 등은 순면 마스크를 통과하여 다수가 코나 입을 통해 인체 내로 유입되거나, 반대로 호흡기질환 감염자가 호흡이나, 기침, 재채기 등을 하는 과정에서 코와 입을 통해 배출되는 바이러스나 세균 등의 유해입자가 순면 마스크를 통과하여 외부로 비산됨으로써 순면 마스크를 이용한 유해 입자의 필터링은 효과적이지 못한 단점이 있었다.

또한, 우리나라는 지형적 특성상, 인접 국가인 중국이나 몽골 등 아시아 대륙의 중심부에 있는 사막과 황토 지대의 작은 모래나 황토 또는 먼지가 하늘에 떠다니다가 편서풍을 타고 우리나라로 대량 유입되는 '황사'가 매년 주로 3~5월에 3~6일 정도의 주기로 빈번하게 관측될 뿐만 아니라, 중국의 급속한 산업화에 따라 중국 내 수많은 공장 등에서 발생한 초미세먼지가 편서풍을 타고 국내로 유입되고 있는 실정이다.

이러한 황사는 지름이 10㎛ 미만인 미세먼지이며, 미세먼지보다 직경이 더 작은 초미세먼지의 경우 그 지름이 25㎛ 미만으로써, 일반적인 순면 마스크로는 미세먼지나 초미세먼지를 필터링하는 것이 불가능하다.

그런데, 미세먼지나 초미세먼지(이하, 미세먼지로 통칭함)는 인체의 호흡기로 유입되는 경우에 호흡기의 가장 깊은 곳까지 침투하여 혈관까지 침투함으로써 장기간 미세먼지에 노출되면 면역력이 급격히 저하되어 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기 질환은 물론 심혈관 질환, 피부질환, 안구질환 등 각종 질병에 노출될 수 있는 것으로 알려지면서 세계보건기구(WHO)는 미세먼지 중에서 자동차의 디젤 엔진에서 배출되는 미세먼지인 BC(black carbon)을 1급 발암물질로 지정하는 등 미세먼지에 관심이 크게 높아지고 있다.

그에 따라, 보건위생상 바이러스나 세균뿐만 아니라, 미세먼지의 인체 유입을 예방하여 인체를 보호하기 위한 다양한 대처법이 알려지고 있는데 가장 보편적인 방법이 바로 마스크를 사용하여 바이러스나 세균, 미세먼지 등의 유해입자를 필터링하여 인체 유입을 방지하는 것이다

그런데, 통상의 순면 마스크는 조직이 성긴 평직 면직물의 특성상 면직물의 조직 간에 형성된 기공보다 작은 바이러스나 세균, 미세먼지 등과 같이 크기가 매우 작은 유해입자를 필터링하는 것이 효과적이지 못하기 때문에 종래의 순면 마스크의 부족한 필터링 성능을 개선하기 위하여 개발된 것이 부직포와 필터를 혼용하여 제작한 미세먼지 마스크인데, 흔히 '황사 마스크'로 불린다

황사 마스크에 관한 기술은 기존에도 다양하게 제안된 바 있는데, 대표적인 종래기술을 살펴보면 다음과 같다.

등록특허공보 제10-0966272호에는 4개의 모퉁이와 4개의 변을 가진 중엽 여과포, 상기 4개의 모퉁이에 고정되는 착용밴드와 상기 중엽 여과포의 상변과 좌, 우변의 상측에 동일한 에지를 갖도록 접합되고 원호 상의 재봉선 또는 절곡선을 가지며 코클립이 매몰 고정된 상엽, 상기 중엽 여과포의 하변과 좌, 우변의 하측에 동일한 에지를 갖도록 접합되고 원호 상의 재봉선 또는 절곡선을 갖는 하엽과 상기 중엽 여과포의 좌, 우변에는 돌출 원호 상의 날림막을 포함하며 보관 시에는 상기 상엽은 상기 중엽 여과포 면 위에 납작하게 접혀지고 사용 시에는 상기 상엽은 상기 중엽 여과포 위로 전개하며, 상기 하엽은 보관 시에는 상기 중엽 여과포 면 위에 납작하게 접혀지고사용 시에는 아래로 전개하여 턱 선을 따르는 면을 감싸, 상기 코클립의 콧등 윤곽 맞춤에 의하여 얼굴 윤곽선을 따라 접촉하여 펼쳐지는 상엽 에지 가까운 면과 중엽 여과포 좌, 우변과 상기 하엽의 턱선 면에 의하여 코를 중심으로 외기와 차단되는 호흡공간을 형성하고 상기 날림막이 흡기 시에는 얼굴 측면에 밀착되고 호기 시에는얼굴 측면에서 이탈되어 배기를 용이하게 하는 마스크가 게재되어 있다.

또한, 공개특허공보 제10-2015-0126574호에는 겉감(12)과 안감(14)이 중첩되도록 결합되어 형성된 마스크 본체(10), 및 상기 마스크 본체(10)의 양측에 구비되는 걸이밴드(16)를 포함하고, 상기 마스크 본체(10)에는 겉감(12)과 안감(14) 사이에 고형상태로 구비되고 호흡으로 인한 가온시 점성상태로 변환되어 공기 중에 포함된 황사 입자를 걸러내기 위한 필터부재(20)를 구비하되, 상기 필터부재(20)는 녹말에 접착제를 혼합하여 고형상태로형성되고, 상기 마스크 본체(10)의 가장자리에는 일정한 외부 압력에 의해 형상이 변형되는 철심부재(30)가 구비되며, 상기 마스크 본체(10)에는 내부에 필터부재(20)를 가지는 보조 마스크(40)가 구비되며, 상기 보조 마스크(40)는 안감(14)의 내면에 체결부재(42)를 매개로 탈착 가능하게 결합되며, 상기 체결부재(42)는 벨크로테이프로 이루어진 것을 특징으로 하는 일회용 황사 마스크가 게재되어 있다

등록특허공보 제10-0966272호(2010 06 28) 공개특허공보 제10-2015-0126574호(2012 05 09) 등록실용신안공보 제20-0392720호(2005 08 04) 공개실용신안공보 제20-2016-0001206호(2016 04 12)

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 착용자의 호흡기 내로 흡기되는 공기에 잔류된 황사나 미세먼지를 포함하는 이물질을 이물질을 수처리 필터 카트리지를 통해 여과하여, 이물질이 제거된 깨끗한 공기를 흡입하는 것이 가능하고, 또 수처리 필터 카트리지의 세척, 또는 교체를 통해 지속적인 사용이 가능하도록 한 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크는,

외벽에 형성되는 외부 후드부와; 내벽에 형성되는 내부 후드부와; 상기 외부 후드부와 내부 후드부 사이의 통기경로를 제공하는 흡입관로가 형성된 마스크 본체를 포함하여 구성되고,

상기 흡입관로 상에는, 장입구가 형성된 하나 이상의 카트리지 포켓이 형성되고, 상기 카트리지 포켓에는 흡수한 수분을 통해 흡입관로를 따라 유입되는 공기에 잔류된 이물질을 수분 흡착하는 수처리 필터 카트리지가 장입되는 한편,

상기 수처리 필터 카트리지는 흡입관로의 내압 변화에 의해 신축되는 코일형으로 구성되고, 상기 코일형으로 이루어진 수처리 필터 카트리지의 상부에는 필터 카트리지 포켓의 내벽과 탄력적으로 밀착되어 승강되는 피스톤 부재가 배치되어서,

상기 수처리 필터 카트리지는 공기의 흡기과정에서는 감압에 의해 압축되어 유입되는 공기의 보다 안정적으로 여과하고, 공기의 배기과정에서는 증압에 의해 신장하여 배출되는 공기를 신속하게 배출하도록 한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 흡입관로의 장입구에는 장입구를 폐쇄하는 차폐캡을 부가하여 형성된다.

보다 바람직하게는, 상기 차폐캡 내에는 수분을 흡수한 수분 공급층이 형성되어, 상기 카트리지 포켓 내에 수납된 수처리 필터 카트리지는 수분 공급층에 흡수된 수분을 흡수하도록 구성된다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 마스크 본체에 저수된 여과수의 흡착작용을 통해 공기에 잔류된 미세먼지나, 황사 등의 이물질을 흡착하는 독특한 필터링 구조를 형성하고 있다. 이와 같이 구성하면, 상기 여과수에 의한 흡착에 의해 이물질이 제거된 깨끗한 공기를 착용자가 흡입하는 것이 가능하다.

특히 상기 여과수를 저수하여 이물질을 흡착하는 필터링 구조는, 1회 사용에 한정되지 아니하고 또 필터부재의 반복적인 교체없이도, 저수된 여과수의 교체를 통해서 반복적인 사용이 가능한 이점을 갖고, 또 이물질의 안정적인 여과성능이 지속적으로 유지될 수 있는 기술적 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크의 전체 구성을 보여주는 것이고,
도 2와 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크의 단면 구성과 작용상태를 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크의 전체 구성을 보여주는 것이고, 도 2와 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크의 단면 구성과 작용상태를 보여주는 것이다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크(1)는, 도 1에서 보는 바와 같이 착용자의 안면에 착용되어 입과 코를 포함하는 호흡기를 통기구조로 커버하는 마스크 본체(10)를 포함하며, 상기 마스크 본체(10)의 좌우 양편에는 착용자의 마스크 본체(10)를 착용자의 귀에 각각 견착하는 귀견착부(20)가 각각 형성된다.

따라서, 상기 마스크(1)는 귀 견착부(20)를 통해 양편이 착용자의 귀부위에 각각 견착되어, 착용자의 안면에 형성된 입과 코를 포함하는 호흡기를 커버하게 된다.

이때, 착용자의 안면과 마주하는 마스크 본체(10)의 내벽 가장자리에는, 마스크 본체(10)와 착용자의 안면을 탄력적으로 밀착하도록 하는 밀착패드(15)가 부가되어, 외부공기가 마스크 본체(10)와 안면 사이에 형성된 틈을 통해 호흡기 내로 유입되는 현상을 방지한다.

본 발명에서는 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 상기 착용자의 호흡기를 통기구조로 커버하는 마스크 본체(10)에, 흡기되는 공기에 잔류된 황사나 미세먼지 등의 이물질을 여과하는 독특한 필터링 구조를 마련하여, 황사나 미세먼지를 포함하는 이물질의 안정적인 여과와 함께, 여과수의 교환을 통해 반복적인 사용이 가능하도록 한다.

상기 마스크 본체(10)는, 외벽에 형성되는 외부 후드부(11)와; 내벽에 형성되는 내부 후드부(12)와; 상기 외부 후드부(11)와 내부 후드부(12) 사이의 연통경로를 제공하는 흡입관로(13)를 포함한다.

본 실시예에서는 상기 마스크 본체(10)에, 좌우 양편에 외부 후드부(11)가 각각 형성되고, 중앙 내측에 흡입관로(13)를 통해 외부 후드부(11)와 연통하는 내부 후드부(12)를 형성한 통기 블록실(10a)을 형성하고 있다.

따라서, 착용자가 숨을 들이마시면(들숨) 외부 후드부(11)를 통해 유입된 공기는 흡입관로(13)와 내부 후드부(12)를 통해 착용자의 호흡기로 유입되고, 또 착용자가 숨을 내시면(날숨) 호흡기에서 배출된 공기는 내부 후드부(11)와 흡입관로(13) 및 외부 후드부(12)를 순차적으로 통과하여 외부로 배출된다.

이때, 상기 외부 후드부(12)에는 프리 필터(14)가 배치되어, 외부 후드부(13)를 통해 흡입관로(13) 내로 유입되는 공기에 잔류된 이물질을 1차 여과하도록 한다.

상기 프리 필터(14)의 소재는 ACF(Activated Carbon Fiber 또는 Activated Carbon Felt)일 수 있다.

상기 ACF는 탄소질을 원료로 활성화 과정을 거쳐 분자크기의 미세기공을 발달시킨 흡착소재이다. ACF는 일반적인 필터에 사용되는 활성탄에 비해 흡착용량이 15~10배 크고, 흡착속도가 100~1,000배 정도 빨라 배기가스 제거에 탁월한 효과가 있다.

따라서, 본 발명에서는 ACF를 부직포나 직물의 형태로 제작함으로써 기존 마스크에 사용되는 정전필터(Melt Blown)와 결합시켜 사용함으로써, 황사, 미세먼지 및 배기가스 차단에 적합한 필터로서의 효과를 극대화 시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 들숨과 날숨의 이동경로인 흡입관로(13) 상에, 외부 후드부(12)에서 흡기되어 흡입관로(13)를 통해 내부 후드부(11)로 유입되는 공기에 잔류된 이물질을 저수된 여과수를 통해 흡착하는 수처리 필터 카트리지(30)를 배치하여, 수처리 필터 카트리지(30)에 의해 흡입관로(13)를 따라 내부 후드부(12) 내로 유입되는 공기에 잔류되어진 이물질이 수처리하여 제거되도록 한다.

즉, 본 실시예에서는 상기 마스크 본체(10)에, 흡입관로(13) 상에 하나 이상의 필터 카트리지 포켓(17)을 정형화되게 형성하고, 상기 각 필터 카트리지 포켓(17_에 수처리 필터 카트리지(30)를 정형화되게 배치하여, 상기 흡입관로(13)를 따라 내부 후드부(12) 내로 유입되는 공기는 수처리 필터 카트리지(30)들을 단계적으로 통과하면서 단계적인 수처리가 이룩되도록 한다.

본 실시예에서는 좌우 양편에 형성된 흡입관로(13) 상에 하부에 장입구(17a)가 형성된 한 쌍의 필터 카트리지 포켓(17)을 각각 형성하고, 상기 각 필터 카트리지 포켓(17)에 각각 수처리 필터 카트리지(30)를 장입하도록 한다.

그리고, 상기 수처리 필터 카트리지를 장입한 필터 카트리지 포켓(17)의 장입구(17a)에는, 상기 장입구(17a)를 폐쇄하는 차폐캡(18)을 부가하여 형성된다.

따라서, 상기 각 흡입관로(13)를 따라 내부 후드부(12)로 유입되는 공기는 한 쌍의개 수처리 필터 카트리지(30)를 순차적으로 투과하면서, 수처리 필터 카트리지(30)에 흡수된 수분과의 접촉에 의해 잔류된 이물질이 제거된다.

특히, 본 실시예에서는 상기 차폐캡(18) 내에는 수분을 흡수한 부직포 재질의 수분 공급층(19)을 형성하여, 상기 필터 카트리지 포켓(17) 내에 수납된 수처리 필터 카트리지(30)는 수분 공급층(19)에 흡수된 수분을 삼투압 현상을 통해 흡수하여 공기 중에 잔류된 이물질을 수분 흡착에 따른 수분을 보충하여 공급받도록 한다.

따라서, 본 발명에 따른 마스크(1)를 착용한 착용자의 호흡에 의해 외부 후드부(12)를 통해 흡기된 공기는 흡입관로(13)와 내부 후드부(11)를 통해 호흡기 내로 유입된다.

이러한 과정에 상기 공기는, 흡입관로(13)에 배치된 수처리 필터 카트리지(30)를 통과하면서 수분과의 접촉에 의한 이물질의 흡착에 의해서, 잔류된 미세먼지나 황사를 포함하는 다량의 이물질이 제거된다.

그리하여, 본 발명에 따른 마스크를 착용한 착용자는 항시 이물질이 제거된 청결한 공기를 흡입하는 것이 가능하고, 특히 수처리 필터 카트리지(30)는 별도의 교환이나 교체없이 오염된 여과수의 제거와 새로운 여과수의 충입을 통해 지속적인 여과성능의 확보가 가능한 특징을 갖는다.

이와 더불어, 본 발명에서는 상기 수처리 필터 카트리지(30)를 흡입관로(13)의 내압 변화에 의해 신축되는 코일형으로 구성하고, 상기 코일형으로 이루어진 수처리 필터 카트리지(30)의 상부에는 필터 카트리지 포켓과 밀폐되는 피스톤 부재(31)가 승강구조로 형성된다.

따라서, 상기 수처리 필터 카트리지(30)는 공기의 흡기과정에서는 도 2에서 보는 바와 같이 감압에 의해 하강하는 피스톤 부재(31)에 의해 압축되어 유입되는 공기의 보다 안정적으로 여과한다.

그리고, 공기의 배기과정에서는 증압에 의해 상승하는 피스톤 부재(31)에 의해 신장하여 배출되는 공기의 신속한 배출을 도모하여서 편안한 호흡이 가능하도록 한다.

1. 마스크
10. 마스크 본체 10'. 통기블록
11. 외부 후드부
12. 내부 후드부 13. 흡기관로
14. 프리 필터 15. 밀착패드
17. 필터 카트리지 포켓 17a. 장입구
18. 차폐캡 19. 수분 공급층
20. 귀 견착부
30. 수처리 필터 카트리지 31. 피스톤 부재

Claims (1)

1. 외벽에 형성되는 외부 후드부와; 내벽에 형성되는 내부 후드부와; 상기 외부 후드부와 내부 후드부 사이의 통기경로를 제공하는 흡입관로가 형성된 마스크 본체를 포함하여 구성되고,
   상기 흡입관로 상에는, 장입구가 형성된 하나 이상의 카트리지 포켓이 형성되고, 상기 카트리지 포켓에는 흡수한 수분을 통해 흡입관로를 따라 유입되는 공기에 잔류된 이물질을 수분 흡착하는 수처리 필터 카트리지가 장입되는 한편,
   상기 수처리 필터 카트리지는 흡입관로의 내압 변화에 의해 신축되는 코일형으로 구성되고, 상기 코일형으로 이루어진 수처리 필터 카트리지의 상부에는 필터 카트리지 포켓의 내벽과 탄력적으로 밀착되어 승강되는 피스톤 부재가 배치되어서,
   상기 수처리 필터 카트리지는 공기의 흡기과정에서는 감압에 의해 압축되어 유입되는 공기의 보다 안정적으로 여과하고, 공기의 배기과정에서는 증압에 의해 신장하여 배출되는 공기를 신속하게 배출하도록 한 것을 특징으로 하는 수처리 필터 카트리지를 갖는 마스크.

Images