KR20200036960A - Sterilizing Air Putifier - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 살균공기정화기에 대한 것으로, 구체적으로 공기 중 포함된 박테리아 또는 바이러스를 포집하여 살균할 수 있도록 압전소자 기반의 여과형 살균장치를 이용하는 살균공기정화기에 대한 것이다.The present invention relates to a sterilized air purifier, and more specifically, to a sterilized air purifier using a piezoelectric element-based filtration type sterilizer to collect and sterilize bacteria or viruses contained in the air.
최근 현대인의 실내거주시간이 급속히 증가하면서, 실내공기질에 대한 관심이 높아지고 있으며, 특히 초미세먼지 농도가 올라가면서, 미세먼지의 인체보건학적 영향이 부각되고 있는 실정이다. 초미세먼지는 먼지 그 자체도 인체 기도를 용이하게 통과하여 PM 2.5 이하에서는 상기 직경 이상의 먼지와 비교하여, 상대적으로 큰 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 이와 함께, 먼지에 함께 부착되어 있는 병원성 박테리아 및 바이러스도 질병 등의 보건학적 문제를 일으키는 것으로 알려져 있다. 상기와 같은 사회적 이슈에 대하여 아파트 등의 가정집과 사무용공간에서는 공기정화기를 일반적으로 사용하고 있으나, 공기정화기의 경우, 먼지와 같은 입자상물질의 제거에는 특화되어 있으나, 박테리아 및 바이러스의 제거에는 취약한 문제를 나타내고 있다. 일례로 한국등록특허 제1638065호는 25mmAq 수준의 압력손실이 발생하는 헤파필터를 이용하고 있어 직경 0.1 마이크로미터의 초미세먼지도 제거가 가능하나, 병원성 박테리아 및 바이러스의 제거에는 미흡한 실정이다. 또한, 한국공개특허 제2014-00032245호, 일본공개특허 제2015-150524호는 상기와 같이 헤파필터를 이용하지 않으면서 입자상물질을 제거하고 있으나, 이들 선행기술도 박테리아 및 바이러스의 제거에는 어려움을 나타내고 있다. 이외에도, 화학약품이나 케미칼을 이용하여 입자상 물질 중 병원성 박테리아 또는 바이러스를 제거하는 기술도 함께 개발되고 있으며, 특히 콜로이드 형태의 은 나노입자는 약 650 여종의 유해세균 및 진균류에 대해 강한 항균력이 있음이 밝혀져 있다. 은 콜로이드 입자들은 세균 및 바이러스의 세포속 침투가 용이하여 효소작용을 정지시키거나, 세포벽 파괴, 균의 신진대사를 저해시킴으로써 각종 세균, 바이러스 및 알레르기성 질환균에 대한 멸균작용을 나타낸다. 이와 관련하여, 미국공개특허 제2006-0020108호에는 은 전구체가 포함된 글리콜을 테레프탈산과 혼합 중합하여 폴리에스터 마스터 배치(master batch)를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 상기 특허에서는 은 전구체로부터 일부분만 은이 환원되는 문제가 발생하여 은 입자에 의한 항균성이 저하될 수 있다. 또한, 한국공개특허 제2017-0040919호에는 은 입자를 500 내지 2000ppm의 농도로 포함하는 은 나노 졸을 포함한 코팅용액을 이용한 텐트용 항균 탈취 조성물을 개시하고 있다. 상기 특허에서는 항균성의 발현 및 지속성을 유지하기 위해서 고농도의 은 나노입자를 사용하고 있으나, 은 나노입자가 서로 뭉쳐 응집할 수 있으며 비특허문헌 1에 나타난 바와 같이 인체 유해성이 발생할 수 있는 문제점이 있다. Recently, as the indoor dwell time of modern people rapidly increases, interest in indoor air quality is increasing, and especially, as the concentration of ultra fine dust increases, the ergonomic effect of fine dust has emerged. It is known that the ultrafine dust itself easily passes through the human airways and has a relatively large negative effect on PM 2.5 or less compared to dust having the diameter above, and, in addition, pathogenic bacteria attached to the dust and Viruses are also known to cause health problems such as diseases. Regarding the above social issues, air purifiers are generally used in homes and office spaces such as apartments, but air purifiers are specialized in removing particulate matter, such as dust, but are vulnerable to the removal of bacteria and viruses. Is showing. For example, Korean Registered Patent No. 1638065 uses a hepa filter that generates a pressure loss of 25mmAq level, so it is possible to remove ultra fine particles with a diameter of 0.1 micrometers, but it is insufficient to remove pathogenic bacteria and viruses. In addition, Korean Patent Publication No. 2014-00032245 and Japanese Patent Publication No. 2015-150524 remove particulate matter without using a hepa filter as described above, but these prior arts also show difficulties in removing bacteria and viruses. have. In addition, technologies for removing pathogenic bacteria or viruses from particulate matters using chemicals or chemicals are also being developed, and it has been found that colloidal silver nanoparticles have strong antibacterial activity against about 650 harmful bacteria and fungi. have. The silver colloidal particles exhibit a sterilizing effect on various bacteria, viruses and allergic diseases by stopping the enzymatic action by inhibiting the penetration of bacteria and viruses into the cells, or inhibiting cell wall destruction and metabolism of bacteria. In this regard, US Patent Publication No. 2006-0020108 discloses a method of preparing a polyester master batch by mixing polymerization of glycol containing a silver precursor with terephthalic acid. However, in the above patent, a problem in which only a part of silver is reduced from the silver precursor may occur, so that the antibacterial properties due to the silver particles may be reduced. In addition, Korean Patent Publication No. 2017-0040919 discloses an antibacterial deodorant composition for tents using a coating solution containing silver nano-sol containing silver particles at a concentration of 500 to 2000 ppm. In the above patent, high concentrations of silver nanoparticles are used to maintain the expression and persistence of antimicrobial activity, but silver nanoparticles can aggregate and aggregate with each other, and as shown in Non-Patent Document 1, there is a problem that human toxicity may occur.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 인체 위해성이 낮은 함량의 은 나노입자를 이용하여 우수한 항균력을 발휘할 수 있는 공기정화기를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an air purifier capable of exerting excellent antimicrobial activity by using silver nanoparticles having a low human risk content.
또한, 본 발명은 상기와 같이 인체 위해성을 최소화하고자 낮은 함량의 은 나노입자를 이용하면서도 높은 수준의 살균력을 확보하기 위하여, 압전소자에 의해 살균기능이 활성화되어 공기 중의 진균, 박테리아 또는 바이러스를 제거할 수 있는 공기정화기를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention uses a low content of silver nanoparticles in order to minimize human risk as described above, while the sterilization function is activated by the piezoelectric element in order to secure a high level of sterilization power, thereby removing fungi, bacteria, or viruses in the air. The purpose is to provide an air purifier that can.
또한, 본 발명은 은 나노입자를 필터 상에 도포하지 않고서 우수한 항균력을 발휘할 수 있는 공기정화기를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an air purifier capable of exerting excellent antibacterial activity without coating silver nanoparticles on a filter.
본 발명에 따른 공기정화기는 공기가 유입되는 유입구, 유입구로 유입된 공기를 정화하는 정화부, 정화부에서 정화된 공기를 배출시키는 배출구, 유입구로 공기를 정화부로 유입하는 송풍팬을 포함하면서, 상기 정화부는 압력변화에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시킬 수 있는 압전소자 ; 상기 압전소자의 일측에 바람을 방출하여 압전소자의 압력을 변화시킬 수 있는 바람방출수단 ; 상기 압전소자의 다른 일측에 접합되어 압전소자에서 발생된 전류에 의해 살균기능이 활성되는 살균활성층 ; 및 상기 살균활성층상에 소정의 입자를 여과할 수 있는 여과부재를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다. 여기에서, 상기 압전소자와 살균활성층 사이에 고분자 커버층이 추가로 형성될 수 있다. 또한, 상기 고분자 커버층은 전도성 고분자로 이루어진 것일 수 있다.The air purifier according to the present invention includes an inlet through which air is introduced, a purification unit for purifying air introduced into the inlet, an outlet for discharging purified air from the purification unit, and a blower fan for introducing air into the purification unit through the inlet. The purification unit is a piezoelectric element capable of generating an output voltage of 100 mV or more by a pressure change; Wind discharge means that can change the pressure of the piezoelectric element by emitting wind to one side of the piezoelectric element; A sterilization active layer that is bonded to the other side of the piezoelectric element and has a sterilizing function activated by a current generated in the piezoelectric element; And a filtering member capable of filtering predetermined particles on the sterilizing active layer. Here, a polymer cover layer may be additionally formed between the piezoelectric element and the sterilizing active layer. In addition, the polymer cover layer may be made of a conductive polymer.
상기 전도성 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르 이미드(PEI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 사이클로 올레핀폴리머(COP), 사이클로 올레핀 공중합체(COC), 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.The conductive polymer is polyethylene terephthalide (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyether imide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), cyclo olefin polymer (COP), cyclo olefin copolymer (COC), cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate propionate (CAP), norbor It may be one or more selected from the group consisting of Nene-based resin and combinations thereof.
상기 사이클로 올레핀폴리머는 헤테로고리 화합물일 수 있다.The cyclo olefin polymer may be a heterocyclic compound.
상기 헤테로고리 화합물은 폴리피롤일 수 있다.The heterocyclic compound may be polypyrrole.
상기 압전소자는 100 내지 400 mV의 출력전압을 발생시킬 수 있다.The piezoelectric element may generate an output voltage of 100 to 400 mV.
상기 압전소자는 수정, 로셀염(Rachelle salt), 티탄산 바륨(BaTiO3), 인산이수소암모늄 결정, 타타르산에틸렌다이아민 결정, PZT 및 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어질 수 있다.The piezoelectric element is one selected from the group consisting of crystal, Rochelle salt, barium titanate (BaTiO 3 ), ammonium dihydrogen phosphate, ethylenediamine tartrate crystal, PZT and polyvinylidene fluoride (PVDF). It may be made of the above materials.
상기 소정의 입자는 크기가 2.5 내지 10 ㎛ 일 수 있다.The predetermined particles may have a size of 2.5 to 10 μm.
상기 여과부재는 폴리나일론, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에스터, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리테라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어질 수 있다.The filtration member may be made of at least one material selected from the group consisting of polynylon, polyamide, polyphenylene sulfide (PPS), polyester, polypropylene (PP) and polyterafluoroethylene (PTFE).
상기 살균활성층은 은(Ag), 구리 또는 이들의 혼합 금속의 나노입자를 0.01 내지 0.1 % 포함할 수 있다.The sterilizing active layer may include 0.01 to 0.1% of nanoparticles of silver (Ag), copper, or a mixed metal thereof.
상기 살균활성층은 코팅층 또는 필름층일 수 있다.The sterilizing active layer may be a coating layer or a film layer.
상기 공기정화기는 박테리아를 74 내지 95 % 제거하는 것일 수 있다.The air purifier may be to remove 74 to 95% bacteria.
본 발명에 따른 공기정화기는 압전소자를 통해 발생된 전기에너지에 의해 은 나노입자를 포함한 살균층이 활성화되어 진균, 박테리아 또는 바이러스 등의 제거효율이 우수하다는 이점이 있다.The air purifier according to the present invention has an advantage in that the sterilizing layer containing silver nanoparticles is activated by electric energy generated through the piezoelectric element, and thus the removal efficiency of fungi, bacteria, or viruses is excellent.
또한, 본 발명에 따른 공기정화기는 낮은 함량의 은 나노 입자를 사용하여 우수한 항균력을 발휘할 수 있는 이점이 있다.In addition, the air purifier according to the present invention has the advantage of exerting excellent antibacterial activity by using low content of silver nanoparticles.
또한, 본 발명에 따른 공기정화기는 낮은 함량의 은 나노 입자를 사용하여 인체에 유해성을 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, the air purifier according to the present invention has the advantage of minimizing the harmfulness to the human body by using a low content of silver nanoparticles.
또한, 본 발명에 따른 공기정화기는 항균 효과뿐만 아니라 미세먼지를 여과하여 병원, 제약회사, 식품회사, 다중이용시설의 공기 청정능력이 향상되는 이점이 있다.In addition, the air purifier according to the present invention has the advantage of improving the air cleaning ability of hospitals, pharmaceutical companies, food companies, and multi-use facilities by filtering fine dust as well as antibacterial effects.
도 1은 본 발명의 공기정화기의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기정화기의 살균부의 제1실시양태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 압전소자에서 전압이 발생되는 과정을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 공기정화기의 살균부의 제2실시양태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 공기정화기의 살균부의 제3실시양태를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the configuration of the air purifier of the present invention.
Figure 2 shows a first embodiment of the sterilizing portion of the air purifier according to the present invention.
3 shows a process in which voltage is generated in a piezoelectric element applied to the present invention.
Figure 4 shows a second embodiment of the sterilizing portion of the air purifier according to the present invention.
Figure 5 shows a third embodiment of the sterilizing unit of the air purifier according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION The detailed description set forth below, in conjunction with the accompanying drawings, is intended to describe exemplary embodiments of the invention, and is not intended to represent the only embodiments in which the invention may be practiced. The following detailed description includes specific details to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains knows that the present invention may be practiced without these specific details.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.In some cases, in order to avoid obscuring the concept of the present invention, well-known structures and devices may be omitted, or block diagrams centered on the core functions of each structure and device may be illustrated.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.Throughout the specification, when a part "comprising or including" a certain component, it means that other components may be further included instead of excluding other components, unless otherwise specified. do. In addition, the term "… part" described in the specification means a unit that processes at least one function or operation.
또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서 (특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.In addition, "a (an or an)", "one (one)", "the (the)" and similar related terms in the context of describing the present invention (especially in the context of the following claims) is different herein. It can be used in a sense including both singular and plural unless indicated or clearly contradicted by context.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 공기정화기에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.The preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일례에 따른 공기정화기를 나타낸 것이다. 1 to 3 each show an air purifier according to an example of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공기청정기는 소정의 형상을 가진 본체(1)와, 상기 본체의 개방된 전면에 결합되며 본체의 내부로 공기가 유입되도록 하기 위한 흡입구(2)가 마련되어 있는 전면패널(미도시)을 구비한다. 본체의 상면에는 흡입구(2)로 유입된 공기를 다시 실내공간으로 배출시키기 위한 배출구(6)가 마련되어 있으며, 본체(1)의 내부에는 실내공기가 흡입구(2)와 배출구(6)를 통해 강제 순환되도록 하기 위한 송풍팬(5)과, 순환되는 실내 공기를 정화시키기 위한 정화부가 설치되며, 상기 정화부는 살균부(3) 및 미세먼지 여과부(4)로 구성된다. As shown in Fig. 1, the air purifier according to the present invention is provided with a main body 1 having a predetermined shape, and an
도 2는 상기 살균부(3)의 구성을 나타낸 것으로, 압전소자(100), 상기 압전소자(100)의 하부에 형성된 바람방출수단(200), 상기 압전소자(100)의 상부에 형성된 살균활성층(300) 및 상기 살균활성층(300)상에 여과부재(400)가 형성되어 있다. 일반적으로 상기 압전소자(100)는 외부에서 물리적 힘인 압력을 가하게 되면, 이 압전소자(100)로 전달되는 압력에 의해 압전소자가 비틀림 또는 충격에 의한 변형이 일어나면서 100 내지 400 mV 크기의 전압이 발생된다. 이러한 원리는 고체에 힘을 가하였을 때 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나는 현상으로 피에조 효과라고 하며, 상기 압전소자(100)에서 전기에너지가 발생되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 도 3에 도시된 바와 같이, 외부에서 압전소자(100)에 힘(F)을 가하면 압전소자(100)의 내부방향으로 응력이 발생하여 압전소자(100)가 압축되면서(t0>t1) 양극 금속판인 전극 A 및 음극 금속판인 전극 B에 각각 양전하와 음전하가 축적된다. 상기 전극 A에서 양이온이, 전극 B에서 음이온이 각각 발생하고 압전소자의 내부 압력(P)이 커서 압전소자의 외부방향으로 응력이 발생하면 압전소자가 신장되면서(t0<t2) 전극 A 및 전극 B에 각각 양전하와 음전하가 축적되고 전극 A에서 음이온이, 전극 B에서 양이온이 각각 발생한다.Figure 2 shows the configuration of the sterilization unit 3, the
상기와 같은 원리로 압전소자(100)는 일측에 형성된 바람방출수단(200)으로부터 유입된 공기에 의해 압전소자(100)가 분극되어 100 mV 이상의 출력전압을 발생시키며, 바람직하기로는 100 내지 400 mV의 출력전압을 발생시키는 것이 좋다.The
상기 압전소자(100)가 100 mV 미만의 출력전압을 발생시킬 경우, 전압이 낮아 살균효과가 저하될 수 있으며, 400 mV를 초과할 경우, 전압이 증가하여 인체에 해로운 영향을 끼칠 수 있다.When the
상기 압전소자(100)는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정하지 않으나, 수정, 로셀염(Rachelle salt), 티탄산 바륨(BaTiO3), 인산이수소암모늄 결정, 타타르산에틸렌다이아민 결정, PZT 및 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어진 것이 사용될 수 있다. 바람직하기로 상기 압전소자(100)는 가요성(flexible)의 고분자 압전 재료로서 사용시 접촉되는 부분의 형상에 따라 형태 변형이 용이한 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)으로 이루어진 것이 좋다. 일례로 바람방출수단(200)으로부터 유입된 공기가 통과할 수 있도록 통기공이 형성되고 유연성을 갖는 지지체(미도시)에 복수개의 열전소자(100)가 삽입된 형태로 제작될 수 있다. 상기 압전소자(100)의 압력을 변화시키는 바람방출수단(200)은 외기를 흡입하여 내부 공기의 유동을 발생시킬 수 있는 송풍기일 수 있다. 구체적으로 상기 송풍기는 팬과 모터를 포함할 수 있으며 팬이 회전함에 따라 압전소자에 바람을 방출하여 압력을 변화시킬 수 있다.The
또한, 상기 바람방출수단(200)은 콘트롤러(미도시)에 의해 팬의 구동속도가 조절될 수 있으며, 이에 따라 압전소자(100)에 의해 발생되는 전기에너지의 양도 조절할 수 있다.In addition, the wind discharge means 200 can be controlled by a controller (not shown) the driving speed of the fan, and accordingly, the amount of electrical energy generated by the
상기 압전소자(100)의 다른 일측에는 압전소자(100)에서 발생된 전기에너지에 의해 살균기능이 활성화되는 살균활성층(300)이 형성된다.On the other side of the
상기 살균활성층(300)은 코팅층 또는 필름층으로 형성될 수 있으며, 은, 구리 또는 이들의 혼합 금속의 나노입자를 포함할 수 있다.The sterilizing
이때 상기 살균활성층(300)은 은(Ag), 구리 또는 이들의 혼합 금속 나노입자를 0.01 내지 0.1 % 포함할 수 있다.In this case, the sterilization
상기 금속 나노입자를 0.01 % 미만 포함할 경우 살균력이 저하될 수 있으며, 0.1 %를 초과하여 포함할 경우 입자끼리 응집하여 두께가 불균일하고 가공성이 저하될 수 있으며, 경제적인 측면에서 비효율적이다.If the metal nanoparticles contain less than 0.01%, the sterilizing power may be lowered, and when it exceeds 0.1%, the particles may aggregate, resulting in uneven thickness and deterioration of workability, which is inefficient in terms of economy.
이처럼 상기 압전소자(100)의 다른 일면에 살균활성층(300)이 형성됨으로써 압전소자(100)로부터 발생된 전기에너지에 의해 은 또는 구리 나노 입자가 활성화되어 은 또는 구리 이온으로 방출되고, 공기 중의 진균, 바이러스 또는 박테리아를 제거할 수 있다.As described above, by forming the sterilizing
상기 살균활성층(300)은 은 또는 구리 나노입자 및 용매를 함유하는 코팅액을 리버스 코팅, 그라비아 코팅, 스핀 코팅법, 스크린 코팅법, 파운틴코팅법, 딥 코팅법, 바 코팅, 스프레이법을 사용하여 압전소자(100) 상에 도포한 후 건조시켜 제조될 수 있다.The sterilizing
또한 상기 살균활성층(300)은 항진균, 항박테리아, 항바이러스성 등의 활성뿐만 아니라 얇고 고른 코팅성을 유지하기 위하여, 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 이산화망간(MnO2), 과망간염, 산화구리(CuO), 질산구리(Cu(NO3)2·3H2O), 붕산나트륨10수화물(Na2B4O7·10H2O) 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 입자가 추가로 함유될 수 있다.In addition, the sterilizing
상기 살균활성층(300)을 필름층으로 형성할 경우, 통기성 고분자 필름 상에 은 또는 구리 나노입자 및 용매를 함유하는 코팅액을 도포하여 제조할 수 있다.When the sterilizing
상기 통기성 고분자 필름은 폴리올레핀에 탄산칼슘 등의 무기물을 혼합하여 압출 연신시켜 제조한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 당업계에 공지된 상업화된 폴리올레핀 통기성 필름을 구입하여 사용할 수 있다. 또한 상기 코팅액은 은 또는 구리 나노입자간의 응집을 최소화하여 균일한 입도의 나노입자를 형성할 수 있도록 분산제를 추가로 포함할 수 있다.The breathable polymer film may be manufactured by extruding and stretching by mixing an inorganic material such as calcium carbonate with a polyolefin, but is not limited thereto, and a commercially available polyolefin breathable film known in the art may be purchased and used. In addition, the coating solution may further include a dispersant to minimize aggregation between silver or copper nanoparticles to form nanoparticles of uniform particle size.
상기 고분자 필름은 압전소자 상에 접합하여 제조될 수 있으며, 접합 방식은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 접착, 초음파 융착, 고주파 융착, 열융착 등의 방식에 의해 접합된다. 일례로 점착제 수지를 포함하는 점착제 조성물을 사용하여 접합될 수 있다. 상기 점착제 수지는 예를 들면 아크릴계 공중합체, 천연 고무, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리이소부티렌, 부틸 고무, 클로로프렌 고무 및 실리콘 고무 등의 통상의 중합체를 사용할 수 있으며, 점착력의 제어가 용이한 아크릴계 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 살균활성층(300)상에 소정의 입자를 여과할 수 있는 여과부재(400)가 형성된다. The polymer film may be manufactured by bonding on a piezoelectric element, and the bonding method is bonded by a method commonly used in the art, such as bonding, ultrasonic welding, high-frequency welding, and thermal welding. For example, it may be bonded using an adhesive composition comprising an adhesive resin. The adhesive resin is, for example, acrylic copolymer, natural rubber, styrene-isoprene-styrene (SIS) block copolymer, styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymer, styrene-ethylenebutylene-styrene (SEBS) block copolymer Conventional polymers such as coalescence, styrene-butadiene rubber, polybutadiene, polyisoprene, polyisobutene, butyl rubber, chloroprene rubber, and silicone rubber can be used, and it is preferable to use an acrylic copolymer that is easy to control adhesion. Do. On the sterilization
상기 여과부재(400)는 살균활성층(300)에 의해 진균, 바이러스, 박테리아가 제거된 공기 중에 존재하는 2.5 내지 10 ㎛의 크기를 갖는 입자를 여과한다.The filtering
이때 상기 여과부재(400)는 2.5 내지 10 ㎛의 크기를 갖는 입자를 여과시킬 수 있도록 주름형 필터 또는 메쉬 필터일 수 있다. 바람직하게는 공기가 통과할 수 있고, 공기 중의 먼지 및 이물질을 제거할 수 있는 메쉬홀의 크기가 70목 이상인 메쉬 필터가 좋다. 여기서 ‘70목’이란 의미는 메쉬필터의 가로 세로 1cm에 해당하는 영역에 형성된 망의 수가 70개란 의미이다.In this case, the
상기 여과부재(400)는 폴리나일론, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에스터, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리테라플루오로에틸렌(PTFE)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어질 수 있으며, 인체 유해성, 압력 손실 등을 함께 고려하면 폴리에스터로 이루어진 것이 바람직하다.The
또한 상기 여과부재(400)는 살균활성층(300)상에 일체형으로 형성되거나 교체가능한 구조로 착탈가능하게 수납될 수 있다.In addition, the filtering
이와 같이, 진균, 바이러스 또는 박테리아에 대한 항균 효과뿐만 아니라 미세먼지도 여과할 수 있어 공기정화장치에 사용시 병원, 제약회사, 식품회사, 다중이용시설의 공기 청정능력이 향상될 수 있다.As such, it is possible to filter not only the antimicrobial effect on fungi, viruses, or bacteria, but also fine dust, so that when used in an air purification device, the air cleaning ability of hospitals, pharmaceutical companies, food companies, and multi-use facilities can be improved.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예를 나타낸 것이며, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 압전소자(100)와 살균활성층(300) 사이에 고분자 커버층(500)이 추가로 형성된 구조이다.FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, and as shown in FIG. 2, a
구체적으로 도 4의 살균부는 상기 압전소자(100)의 다른 일면에 고분자 커버층(500)이 형성된 경우이며, 상기 도 2에서 설명한 바와 동일하게 상기 압전소자(100)로부터 발생된 전기에너지에 의해 살균활성층(300)이 활성화되고 은 또는 구리 이온이 방출되어 살균력을 갖게 된다.Specifically, the sterilizing part of FIG. 4 is a case where the
이때 상기 압전소자(100)의 다른 일면에 고분자 커버층(500)을 추가로 포함함으로써, 압전소자(100)로부터 살균활성층(300)으로 전기전도성이 향상되므로, 살균활성층(300)에 포함된 은 또는 구리 나노금속의 함량이 적은 상태에서도 살균 효과를 상승시킬 수 있다.At this time, by further including a
상기 고분자 커버층(500)은 전도성 고분자로 이루어질 수 있으며, 이때 전도성 고분자의 소재는 활성화된 금속 나노 입자의 항진균, 항박테리아, 항바이러스성을 저해하지 않는 것이면 특별히 한정하지는 않는다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 사이클로 올레핀폴리머(COP), 사이클로 올레핀 공중합체(COC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.The
상기 전도성 고분자는 전도율, 가격 경쟁력, 취급 용이성 등을 고려하면 사이클로 올레핀폴리머가 바람직하고, 상기 사이클로 올레핀폴리머는 헤테로고리 화합물이 보다 바람직하며, 상기 헤테로고리 화합물은 폴리피롤인 것이 더욱 바람직하다.The conductive polymer is preferably a cyclo olefin polymer in consideration of conductivity, price competitiveness, and ease of handling, and the cyclo olefin polymer is more preferably a heterocyclic compound, and the heterocyclic compound is more preferably polypyrrole.
도 5는 본 발명에 따른 공기정화기의 다른 일 실시예를 나타낸 것으로, 상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 압전소자(100)와 살균활성층(300) 사이에 고분자 커버층(500)으로서 헤테로고리 화합물인 폴리피롤로 이루어진 폴리피롤층(600)이 형성될 수 있다. 상기 도 4의 고분자 커버층(500) 또는 도 5의 폴리피롤층(600)은 바람방출수단(200)으로부터 공급된 공기가 통과할 수 있도록 기공을 갖는 필름 형태로 제조될 수 있다.5 shows another embodiment of the air purifier according to the present invention, as shown in FIG. 5, a heterocyclic compound as a
이렇게 압전소자(100)의 일면에 접합된 도 4의 고분자 커버층(500) 또는 도 5의 폴리피롤층(600)은 다른 일면에 살균활성층(300)이 형성된다. 상기 도 4의 고분자 커버층(500) 또는 도 3의 폴리피롤층(600)에 의해 전기전도도가 증가하여 살균활성층(300)의 살균력이 향상된다. 또한 은 나노입자의 함량을 최소화하여 인체에 무해하면서도 항균력이 우수하다.In this way, the
또한 도 5의 열전소자(100) 및 그 일면에 접합된 폴리피롤층(600)은 도 2에 도시된 살균부와 같이 살균활성을 가질 수 있다.In addition, the
이와 같이 도 2, 도 4 내지 도 5의 본 발명에 따른 공기정화기는 바람방출수단(200) 및 상기 바람방출수단(200)에 의해 전기에너지를 발생시키는 압전소자(100)에 의해 살균활성층(300)이 활성화되어 진균, 박테리아, 바이러스 등의 제거효율이 우수하다. 구체적으로 본 발명에 따른 공기정화기는 박테리아를 74 내지 95 % 제거할 수 있다. As described above, the air purifier according to the present invention of FIGS. 2 and 4 to 5 is sterilized
또한 본 발명의 도 2, 도 4 내지 도 5에 따른 공기정화기는 먼지 등의 미세입자 제거효율이 우수하며, 구체적으로 2.5 내지 10 ㎛ 크기의 입자를 90 % 이상 제거할 수 있다.In addition, the air purifiers according to FIGS. 2 and 4 to 5 of the present invention have excellent removal efficiency of fine particles such as dust, and can specifically remove particles having a size of 2.5 to 10 μm by 90% or more.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred embodiments are provided to help the understanding of the present invention, but the following examples are merely illustrative of the present invention, and it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and technical scope of the present invention. It is also natural that such modifications and variations fall within the scope of the appended claims.
은(silver( AgAg )을 포함한 살균활성층) Containing sterilizing active layer
<< 제조예Manufacturing example 1. 코팅액 제조> 1. Preparation of coating solution>
은 함유량이 99.9% 순도 이상의 순수한 은(Ag) 5 g을 나노 사이즈(Nano Size, 5~10nm)로 분쇄하여 미립자를 형성하고, 상기 제조된 은 미립자를 암모니아수 1L에 용융한 후 산 처리하여 용해시킴으로써 은 콜로이드 용액을 제조하였다. 이때 상기 은 콜로이드 용액은 은 나노입자가 0.05 % 함유되도록 제조하였다.By pulverizing 5 g of pure silver (Ag) having a silver content of 99.9% or higher in purity to a nano size (5-10 nm), fine particles are formed, and the produced silver fine particles are dissolved in 1 L of ammonia water, followed by acid treatment to dissolve. A silver colloidal solution was prepared. At this time, the silver colloidal solution was prepared to contain 0.05% of silver nanoparticles.
<< 제조예Manufacturing example 2. 필름 제조> 2. Film production>
시판되는 폴리올레핀계 수지(엘지화학 LLDPE ST408 30%, LDPE BB150 20%)에 탄산칼슘(삼진폴리텍 사) 50%를 혼입하였다. 그 다음 필름 압출기에서 230℃, 10 rpm, 25 bar의 압출조건으로 T-다이 압출한 후 통기성 필름을 얻었다. 상기 통기성 필름 표면에 제조예 1의 코팅액을 딥 코팅법을 통해 300Å의 두께로 코팅하였으며, 90℃에서 1시간 동안 건조하여 은 나노입자가 함유된 필름을 제조하였다.Calcium carbonate (Samjin Polytech Co.) 50% was mixed with a commercially available polyolefin resin (LGPE LLDPE ST408 30%, LDPE BB150 20%). Then, a T-die extrusion was performed in a film extruder under extrusion conditions of 230 ° C, 10 rpm, and 25 bar to obtain a breathable film. The coating liquid of Preparation Example 1 was coated on the surface of the breathable film to a thickness of 300 Å through a dip coating method, and dried at 90 ° C. for 1 hour to prepare a film containing silver nanoparticles.
구리를 포함한 살균활성층Sterilization active layer containing copper
<< 제조예Manufacturing example 3. 코팅액 제조> 3. Preparation of coating solution>
질산구리(Cu(NO3)2·H2O(동양제철화학사) 38.01g을 측량하여 1L 비커에 옮긴 후, 증류수를 넣고 서서히 교반하여 질산구리를 완전히 용해하였다. 용해된 질산구리를 완전 환원을 위하여 다른 용기에 질산구리 1몰에 환원제로서 1몰 이상의 히드리진하이드레이트(N2H2H2O)를 측량하고, 질산구리가 용해된 용액을 1,000 rpm의 속도로 교반하면서 환원제를 적가하여 구리분말이 포함된 수용액을 얻었다. 과잉으로 적가된 히드라진하이드레이트와 부산물을 제거하기 위하여 여과 및 수세를 5차례 실시한 후 완전 건조하여 평균 0.1nm 크기의 구리분말을 10 g 수득하였다. 상기 수득된 구리분말 0.025 g에 증류수 50 ml을 공급하고, 폴리비닐알콜 0.5 g을 첨가한 다음 용해시켜 구리를 포함한 용액을 제조하였다.After measuring 38.01 g of copper nitrate (Cu (NO 3 ) 2 · H 2 O (Dongyang Steel Chemical Co., Ltd.) and transferring it to a 1L beaker, distilled water was added and stirred slowly to completely dissolve the copper nitrate. In order to measure the hydrazine hydrate (N 2 H 2 H 2 O) of 1 mol or more as a reducing agent in 1 mol of copper nitrate in another container, the copper powder was added dropwise while stirring the solution in which copper nitrate was dissolved at a rate of 1,000 rpm. To remove the excess dropwise hydrazine hydrate and by-products, filtration and washing were carried out 5 times, followed by complete drying to obtain 10 g of copper powder having an average size of 0.1 nm 0.025 g of the obtained copper powder To 50 ml of distilled water, 0.5 g of polyvinyl alcohol was added and then dissolved to prepare a solution containing copper.
이때 상기 구리 나노 용액은 구리 나노입자가 0.05 % 함유되도록 제조하였다.At this time, the copper nano solution was prepared so that the copper nanoparticles contained 0.05%.
<< 제조예Manufacturing example 4. 필름 제조> 4. Film Manufacturing>
상기 제조예 2와 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3의 코팅액을 사용하여 구리 나노입자가 함유된 필름을 제조하였다.A film containing copper nanoparticles was prepared in the same manner as in Preparation Example 2, using the coating solution of Preparation Example 3.
공기정화기 Air purifier 살균부의Sterilization 제조 Produce
<< 실시예Example 1> 1>
상기 제조예 1에서 제조한 은(Ag) 나노입자를 0.05 % 함유한 코팅액을 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)으로 이루어진 압전소자(Sensonic사)의 일측에 Mayer bar No. 20을 이용하여 균일하게 코팅하여 살균활성층을 형성하였다. 상기 살균활성층이 형성된 압전소자는 100℃에서 10분 동안 건조시키고, 살균활성층 상에 여과부재로서 폴리에스터로 이루어진 메쉬형 필터(70목)를 사용하였다. 그리고 상기 압전소자의 다른 일측에 송풍기(엘지이노텍, TB-150)를 장착한 다음, 15 CFM의 풍량을 가하여 출력전압, 항균활성 및 미세입자 제거효율을 측정하였다.Mayer bar No. 1 on one side of a piezoelectric element (Sensonic) made of polyvinylidene fluoride (PVDF) containing a coating solution containing 0.05% of silver (Ag) nanoparticles prepared in Preparation Example 1 above. It was coated uniformly using 20 to form a sterilizing active layer. The piezoelectric element on which the sterilizing active layer was formed was dried at 100 ° C. for 10 minutes, and a mesh-type filter (70 trees) made of polyester was used as a filtering member on the sterilizing active layer. Then, after attaching a blower (LG Innotek, TB-150) to the other side of the piezoelectric element, 15 CFM was added to measure the output voltage, antibacterial activity, and removal efficiency of fine particles.
<< 실시예Example 2> 2>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자와 살균활성층 사이에 폴리에테르이미드(PEI)로 이루어진 고분자 커버층을 추가로 형성하여 살균필터를 제조하였다. 이때 상기 고분자 커버층은 압전소자의 일면에 10 nm의 두께로 도포한 후 80℃의 건조로에 투입하여 10분 동안 건조시켜 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was performed, but a polymer cover layer made of polyetherimide (PEI) was further formed between the piezoelectric element and the sterilizing active layer to prepare a sterilizing filter. At this time, the polymer cover layer was prepared by applying a thickness of 10 nm to one surface of the piezoelectric element and then putting it in a drying furnace at 80 ° C. for 10 minutes.
<< 실시예Example 3> 3>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자와 살균활성층 사이에 폴리피롤로 이루어진 고분자 커버층을 추가로 형성하여 살균장치를 제조하였다. 이때 상기 폴리피롤층은 압전소자의 일면에 10 nm의 두께로 도포한 후 80℃의 건조로에 투입하여 10분 동안 건조시켜 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out, but a polymer cover layer made of polypyrrole was further formed between the piezoelectric element and the sterilizing active layer to prepare a sterilizing device. At this time, the polypyrrole layer was prepared by applying a thickness of 10 nm on one surface of the piezoelectric element and then putting it in a drying furnace at 80 ° C. for 10 minutes.
<< 실시예Example 4> 4>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3에서 제조한 구리 나노입자를 0.05 % 함유한 용액을 사용하여 본 발명에 따른 공기정화기의 살균부를 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, using a solution containing 0.05% of the copper nanoparticles prepared in Preparation Example 3 to prepare a sterilizing portion of the air purifier according to the present invention.
<< 실시예Example 5> 5>
상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3에서 제조한 구리 나노입자를 0.05 % 함유한 용액을 사용하여 본 발명에 따른 공기정화기의 살균부를 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Example 2, using a solution containing 0.05% of the copper nanoparticles prepared in Preparation Example 3 to prepare a sterilizing portion of the air purifier according to the present invention.
<< 실시예Example 6> 6>
상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3에서 제조한 구리 나노입자를 0.05 % 함유한 용액을 사용하여 본 발명에 따른 공기정화기의 살균부를 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Example 3, using a solution containing 0.05% of the copper nanoparticles prepared in Preparation Example 3 to prepare a sterilizing portion of the air purifier according to the present invention.
<< 실시예Example 7> 7>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 1 대신 제조예 2(은 나노입자를 0.05 % 함유한 필름)를 사용하여 본 발명에 따른 공기정화기의 살균부를 제조하였다. 상기 제조예 2에서 제조된 필름은 아크릴계 공중합체로 이루어진 접착제(AKITACK상품, 에이케이켐텍(주))를 사용하여 압전소자에 접합하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, using Preparation Example 2 (film containing 0.05% of silver nanoparticles) instead of Preparation Example 1 to prepare a sterilizing portion of the air purifier according to the present invention. The film prepared in Preparation Example 2 was bonded to a piezoelectric element using an adhesive made of an acrylic copolymer (AKITACK product, AK Chemtech Co., Ltd.).
<< 실시예Example 8> 8>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 3 대신 제조예 4(구리 나노입자를 0.05 % 함유한 필름)를 사용하여 본 발명에 따른 공기정화기의 살균부를 제조하였다. 상기 제조예 4에서 제조된 필름은 아크릴계 공중합체로 이루어진 접착제(AKITACK상품, 에이케이켐텍(주))를 사용하여 압전소자에 접합하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, using Preparation Example 4 (film containing 0.05% copper nanoparticles) instead of Preparation Example 3 to prepare a sterilizing portion of the air purifier according to the present invention. The film prepared in Preparation Example 4 was bonded to a piezoelectric element using an adhesive made of an acrylic copolymer (AKITACK product, AK Chemtech Co., Ltd.).
<< 실시예Example 9> 9>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자에 10 CFM의 바람을 가하였다.The same procedure as in Example 1 was performed, but 10 CFM of wind was applied to the piezoelectric element.
<< 실시예Example 10> 10>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자에 50 CFM의 바람을 가하였다.The same procedure as in Example 1 was performed, but 50 CFM of wind was applied to the piezoelectric element.
<< 비교예Comparative example 1> 1>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자가 구비되지 않고 제조예 2(은 나노입자를 0.05 % 함유한 필름)를 사용하여 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, but was prepared using Preparation Example 2 (a film containing 0.05% of silver nanoparticles) without a piezoelectric element.
<< 비교예Comparative example 2> 2>
상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 압전소자가 구비되지 않고 공기정화기의 살균부를 제조하였다.The same procedure as in Example 2 was performed, but a piezoelectric element was not provided, and a sterilizing portion of the air purifier was manufactured.
<< 비교예Comparative example 3> 3>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 은(Ag) 나노입자를 0.008 % 함유한 코팅액을 사용하여 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, was prepared using a coating solution containing 0.008% silver (Ag) nanoparticles.
<< 비교예Comparative example 4> 4>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 은(Ag) 나노입자를 1 % 함유한 코팅액을 사용하여 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, but was prepared using a coating solution containing 1% of silver (Ag) nanoparticles.
<< 실험예Experimental example >>
상기 실시예 및 비교예에 따른 공기정화기를 이용하여 항균성능 및 미세입자 제거효율을 평가하였다.The air purifiers according to the above Examples and Comparative Examples were used to evaluate antibacterial performance and microparticle removal efficiency.
1. 항균성 평가1. Antibacterial evaluation
항균성 평가를 위한 미생물 실험은 적당한 배지를 준비하여 실험 목적에 적합한 미생물만을 순수 배양하였다. 그리고 시약, 초자류 등은 모두 121℃에서 15분간 고압멸균, 또는 필터(pore size 0.2~0.45㎛)를 이용하여 여과멸균하여 사용하였다.For the microbial experiment for the evaluation of antibacterial properties, a suitable medium was prepared and only the microorganism suitable for the purpose of the experiment was purely cultured. In addition, all reagents, vitreous materials, etc. were autoclaved at 121 ° C for 15 minutes, or filtered and sterilized using a filter (pore size 0.2 to 0.45 µm).
항균성 평가를 위한 지표 미생물로는 대장균(Escherichia Coli: ATCC 15597)에 대해 항균성을 시험하였다. 상기 균주는 37℃에서 150 ~ 200rpm의 속도로 인큐베이터(shaking incubator)에서 배양한 다음, 고체배지(trypticase soy agar, 29 ml)가 포함된 페트리 디쉬(petri dish, 150mm)에 0.3 ml 도말시키고, 37℃에서 12 ~ 18시간(overnight) 배양하였다.As an indicator microorganism for evaluating antibacterial activity, antibacterial activity was tested against Escherichia coli (ATCC 15597). The strain is cultured in a shaking incubator at a rate of 150 to 200 rpm at 37 ° C., and then 0.3 ml is plated on a petri dish (150 mm) containing solid medium (trypticase soy agar, 29 ml), 37 Cultured at 12 ℃ for 18 to 18 hours (overnight).
상기 균주가 접종된 페트리 디쉬에 본 발명에 따른 필터인 10×10×1 mm 크기의 시편을 넣고, 25℃에서 50분 동안 배양시킨 후 하기 수학식 1에 따라 콜로니(colony)를 세고, 수학식 2에 따라 항균성(%)을 평가하였다. 그 결과는 표 2로 나타내었다.Put the specimen of the filter according to the present invention in a petri dish inoculated with the strain, a size of 10 × 10 × 1 mm, incubate at 25 ° C. for 50 minutes, count colonies according to Equation 1 below, According to 2, the antibacterial property (%) was evaluated. Table 2 shows the results.
[수학식 1][Equation 1]
N : 밀리리터 당 집락형성단위(CFU/ml)N: colony forming unit per milliliter (CFU / ml)
CFU : 페트리 디쉬 안의 총 집락수CFU: Total colonies in Petri dishes
α: 박테리아 주입량(ml)α: Bacterial injection amount (ml)
di : 희석 배수d i : dilution factor
[수학식 2][Equation 2]
(%)IE : 비활성화 효율(%) IE: Deactivation efficiency
Ntreated : 압전소자를 구비한 샘플의 밀리리터 당 집락형성단위N treated : colony forming unit per milliliter of sample with piezoelectric element
Ncontrol : 대조군(압전소자를 구비하고 있지 않은 샘플)N control : Control (sample without piezoelectric element)
(CFU/ml)After 50 minutes
(CFU / ml)
균 감소율(%)Control
Rate of bacteria reduction (%)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에서는 비교예 1과 비교하여 200 mV 이상의 출력전압을 발생시킨 압전소자에 의해 박테리아 제거율이 70% 이상인 것을 알 수 있으며, 특히 실시예 3의 폴리피롤로 이루어진 고분자 커버층을 포함한 살균장치는 박테리아를 95 % 제거한 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, in Examples 1 to 3, it can be seen that the removal rate of bacteria was 70% or more by the piezoelectric element generating an output voltage of 200 mV or more compared to Comparative Example 1, and in particular, as the polypyrrole of Example 3 It can be seen that the sterilization device including the polymer cover layer is made to remove bacteria by 95%.
반면에 비교예 3 및 4에서 발생된 출력전압은 실시예 1 내지 3과 비슷하나, 은 함량이 낮아 항균활성이 거의 측정되지 않은 것으로 나타났다.On the other hand, the output voltages generated in Comparative Examples 3 and 4 were similar to those of Examples 1 to 3, but the silver content was low, indicating that the antibacterial activity was hardly measured.
또한 실시예 4 내지 6을 통해 구리 나노입자를 함유한 살균활성층을 사용한 살균장치는 비교예 2에 비해 90%의 박테리아 제거율을 나타낸 것을 알 수 있다.In addition, through Examples 4 to 6, it can be seen that the sterilizing apparatus using the sterilizing active layer containing copper nanoparticles showed a bacteria removal rate of 90% compared to Comparative Example 2.
또한 실시예 7 및 8을 통해 압전소자에 은 또는 구리 나노입자가 포함된 살균활성층이 필름 형태로 접합되어 형성된 살균장치에서도 항균활성이 실시예 1 내지 6과 동등하거나 더 증가한 것으로 나타났다.In addition, through Examples 7 and 8, it was found that the antibacterial activity was equal to or greater than that of Examples 1 to 6 in the sterilizing device formed by bonding the sterilizing active layer containing silver or copper nanoparticles to the piezoelectric element in the form of a film.
압전소자에 가하는 힘의 크기에 따른 항균활성을 측정한 결과, 실시예 9 및 10을 통해 알 수 있듯이 10 CFM의 유속으로 바람을 압전소자에 가하였을 때, 출력전압이 낮아 항균효과가 거의 나타나지 않았다. 또한, 30 CFM의 유속으로 바람을 압전소자에 가하였을 때에 높은 출력전압을 나타내지만, 항균효과에서는 거의 차이 없는 것으로 나타났다.As a result of measuring the antibacterial activity according to the magnitude of the force applied to the piezoelectric element, as can be seen from Examples 9 and 10, when the wind was applied to the piezoelectric element at a flow rate of 10 CFM, the output voltage was low and the antibacterial effect was hardly exhibited. . In addition, it showed a high output voltage when the wind was applied to the piezoelectric element at a flow rate of 30 CFM, but showed little difference in antibacterial effect.
2. 미세먼지 제거효율2. Fine dust removal efficiency
독일식 콤비네이션 사이클 시험법인 DIN71460 규격으로 입자 크기별 제거효율에 대한 성능평가를 진행하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 평가조건으로 미세먼지 농도는 20 mg/m3를 유지하였다.Performance evaluation of removal efficiency by particle size was conducted in accordance with DIN71460, a German combination cycle test method, and the results are shown in Table 2. As an evaluation condition, the concentration of fine dust was maintained at 20 mg / m 3 .
또한, 상기 표 2에서 확인되는 바와 같이 실시예 1 내지 10의 살균필터는 1.0 ~ 3.0㎛, 3.0 ~ 5.0㎛ 및 5.0 ~ 10.0㎛의 입자크기에서 약 90% 이상의 필터링 효율이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 상기 시험 결과를 바탕으로 본 발명에 따른 살균필터는 미세먼지를 여과하는 특성이 우수함을 확인할 수 있었다.In addition, as shown in Table 2, it was confirmed that the sterilizing filters of Examples 1 to 10 exhibited filtering efficiencies of about 90% or more at particle sizes of 1.0 to 3.0 μm, 3.0 to 5.0 μm, and 5.0 to 10.0 μm. Based on the test results, it was confirmed that the sterilizing filter according to the present invention has excellent characteristics of filtering fine dust.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified to other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention. do.
100: 압전소자
200: 바람방출수단
300: 살균활성층
400: 여과부재
500: 고분자 커버층
600: 폴리피롤층100: piezoelectric element
200: wind emission means
300: sterilizing active layer
400: filtration member
500: polymer cover layer
600: polypyrrole layer
Claims (13)
상기 정화부는 압력변화에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시킬 수 있는 압전소자 ;
상기 압전소자의 일측에 바람을 방출하여 압전소자의 압력을 변화시킬 수 있는 바람방출수단 ;
상기 압전소자의 다른 일측에 접합되어 압전소자에서 발생된 전류에 의해 살균기능이 활성되는 살균활성층 ; 및
상기 살균활성층상에 소정의 입자를 여과할 수 있는 여과부재를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 공기정화기.
In the air purifier including an air inlet, a purification unit for purifying the air introduced into the inlet, an outlet for discharging the purified air from the purification unit, and a blower fan for introducing air into the purification unit through the inlet,
The purifying part is a piezoelectric element capable of generating an output voltage of 100 mV or more by a pressure change;
Wind discharge means that can change the pressure of the piezoelectric element by emitting wind to one side of the piezoelectric element;
A sterilization active layer that is bonded to the other side of the piezoelectric element and has a sterilizing function activated by a current generated in the piezoelectric element; And
The air purifier, characterized in that formed on the sterilizing active layer comprises a filtering member capable of filtering a predetermined particle.
The air purifier according to claim 1, wherein a polymer cover layer is further formed between the piezoelectric element and the sterilizing active layer.
The air purifier according to claim 2, wherein the polymer cover layer is made of a conductive polymer.
The method according to claim 3, The conductive polymer is polyethylene terephthalide (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyether sulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyether imide (PEI) , Polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate, polycarbonate (PC), cyclo olefin polymer (COP), cyclo olefin copolymer (COC), cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate propionate ( CAP), an air purifier, characterized in that at least one selected from the group consisting of norbornene-based resins and combinations thereof.
The air purifier according to claim 4, wherein the cyclo olefin polymer is a heterocyclic compound.
The air purifier according to claim 5, wherein the heterocyclic compound is polypyrrole.
The air purifier according to claim 1, wherein the piezoelectric element generates an output voltage of 100 to 400 mV.
The method according to claim 1, wherein the piezoelectric element is composed of a crystal, Rochelle salt (Rachelle salt), barium titanate (BaTiO 3 ), ammonium dihydrogen phosphate, ethylene diamine tartrate crystal, PZT and polyvinylidene fluoride (PVDF) An air purifier comprising one or more materials selected from the group.
The air purifier according to claim 1, wherein the predetermined particles have a size of 2.5 to 10 μm.
The method according to claim 1, The filtration member is made of one or more materials selected from the group consisting of polynylon, polyamide, polyphenylene sulfide (PPS), polyester, polypropylene (PP) and polyterafluoroethylene (PTFE) Air purifier characterized in that made.
The air purifier according to claim 1, wherein the sterilizing active layer is a layer containing 0.01 to 0.1% of nanoparticles of silver, copper, or a mixed metal thereof.
The air purifier according to claim 1, wherein the sterilizing active layer is a coating layer or a film layer.
The air purifier according to claim 1, wherein the sterilizing filter removes 74 to 95% of bacteria.
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