KR20210058541A - 공기청정기용 필터 - Google Patents

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KR20210058541A
KR20210058541A KR1020190146128A KR20190146128A KR20210058541A KR 20210058541 A KR20210058541 A KR 20210058541A KR 1020190146128 A KR1020190146128 A KR 1020190146128A KR 20190146128 A KR20190146128 A KR 20190146128A KR 20210058541 A KR20210058541 A KR 20210058541A
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Abstract

본 발명은 공기청정기용 필터에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터는 공기청정기 내부에 삽입되어 오염된 공기를 정화하는 필터로서, 상부 적어도 일측이 개방 형성된 상부 하우징; 상기 상부 하우징 하부에 결합되며 복수개의 UV LED를 구비하여 하부 하우징측으로 UV를 조사하도록 구성된 UV 조사부; 상기 UV 조사부 하부에 위치하며, UV에 반응하는 광촉매가 포함된 다수의 광촉매 구슬이 구비되고, 상하 방향으로 적어도 하나 이상의 관통공이 형성되는 원판형의 광촉매 모듈; 상기 광촉매 모듈 하부에 위치하며, 하부 하우징을 통과하여 유입된 오염된 공기로부터 유해물질을 흡착시키는 다수의 제올라이트 구슬이 구비되고, 상하 방향으로 적어도 하나 이상의 관통공이 형성되는 원판형의 제올라이트 모듈; 및 상기 제올라이트 모듈 하부에 위치하며 하부 적어도 일측이 개방 형성된 하부 하우징;을 포함하며, 상기 UV 조사부와 광촉매 모듈 사이, 상기 광촉매 모듈과 제올라이트 모듈 사이 및 상기 제올라이트 모듈과 하부 하우징 사이에는 각각 원판형의 다공성 메쉬가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기청정기용 필터 {Compound filter for air cleaner}
본 발명은 공기청정기용 필터에 관한 것으로, 상세하게는 실내의 오염 공기를 유입하여 흡착, 분해함으로써 정화된 공기를 배출하되, 관통공을 통해 오염기류 처리량을 증대시켜 공기 정화효율이 향상되도록 한 공기청정기용 필터에 관한 것이다.
경제발전과 더불어 급격한 산업화가 진행되면서 지구 대기의 온난화 및 환경 오염이 급증하고 있다. 특히 미세먼지 및 각종 오염물질로 인해 실외는 물론 실내 공기질이 매우 나빠지고 있으며, 창문 등을 개방하여 실외 공기가 유입되도록 하는 경우에도 미세먼지가 심한 날에는 오히려 역효과가 날 수 있다는 문제가 있다.
또한 차량 내부에는 차량외부로부터 유입되는 미세먼지 및 오염된 공기를 포함하여 운전자와 동승자의 호흡에 의한 이산화탄소, 차량 내장재 및 구동요소들에 의해 발생되는 탄화수소, 일산화탄소, 이산화황 및 산화질소 등 각종 오염물질들이 존재하며, 신호 대기 중이나 교통 체증으로 인해 차량이 멈추어 서 있는 경우 15배 정도까지 차량 내부의 공기 오염이 증가할 수 있다는 연구결과가 있다.
디젤 차량 등에 의해 발생되는 공기오염에 의해 보행자가 받는 피해 못지않게 차량 내부의 공기 질이 저하되는 경우 닫혀있는 공간에서 오염된 공기에 의해 운전자를 포함한 탑승자들이 받는 피해가 매우 큰 것이 사실이다.
오염된 공기는 천식, 만성폐쇄성 폐질환, 심장병 또는 뇌졸중에 이르기까지 다양한 건강상의 질환을 유발하는 원인이 되므로, 차량 및 실내의 공기 오염을 제거하는 것은 매우 중요한 사회적 이슈가 되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 실내에서 사용 가능한 다양한 공기청정기가 개발되고 있으며, 이러한 종래 기술의 일예로, 대한민국 등록특허 제10-2039273호의 "공기청정기용 필터 조립체"가 있다.
상기 종래 기술은 교체가 용이하고 공기청정을 위한 팬에 의한 공기의 유입 및 배출이 최대화가 되도록 한 공기청정기용 필터 조립체에 관한 것으로, 넓은 판형상으로 마련되어 센터를 중심으로 일정영역에는 공기가 관통하도록 복수의 관통구멍이 구비된 지지부와, 상기 지지부의 일면에 장착되어 상기 관통구멍 방향으로 공기를 유입하기 위한 회전력을 제공하는 모터 및 모터의 회전력으로 공기의 흐름을 발생하기 위한 팬을 포함하는 구동부와, 상기 지지부의 타면에 밀착되어 상기 관통구멍을 통과한 공기의 불순물을 제거하기 위한 필터부를 포함하며, 상기 지지부의 필터가 밀착되는 타면에는 상기 필터를 지지고정 하기 위해 상기 복수의 관통구멍이 형성된 일정영역을 둘러쌓도록 타면과 수직방향으로 일정높이로 연장되어 마련되는 지지벽을 포함하며, 상기 필터부는 상기 지지부의 지지벽에 억지끼움으로 삽입되어 지지되도록 구성된다.
상기 종래 기술은 팬에 의한 공기 압력이 향상되도록 함으로써 동일한 회전력을 이용하더라도 공기청정의 성능이 향상되며, 필터 교체가 매우 용이하도록 구성된다는 장점이 있다.
그러나 상기 종래 기술은 오염된 공기가 전부 필터를 통해서만 이동되도록 구성되므로, 필터의 기능 향상을 위해 2 이상의 층으로 구성되는 경우 모든 층을 통해서만 공기가 이동되도록 하므로 신속한 공기 정화를 위해서는 더욱 강한 팬을 사용하여야만 공기 흐름을 개선할 수 있다는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-2039273호 (2019년10월25일 등록)
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실내의 오염 공기를 유입하여 흡착, 분해함으로써 정화된 공기를 배출하되, 관통공을 통해 오염기류 처리량을 증대시켜 공기 정화효율이 향상되도록 한 공기청정기용 필터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터는 공기청정기 내부에 삽입되어 오염된 공기를 정화하는 필터로서, 상부 적어도 일측이 개방 형성된 상부 하우징; 상기 상부 하우징 하부에 결합되며 복수개의 UV LED를 구비하여 하부 하우징측으로 UV를 조사하도록 구성된 UV 조사부; 상기 UV 조사부 하부에 위치하며, UV에 반응하는 광촉매가 포함된 다수의 광촉매 구슬이 구비되고, 상하 방향으로 적어도 하나 이상의 관통공이 형성되는 원판형의 광촉매 모듈; 상기 광촉매 모듈 하부에 위치하며, 하부 하우징을 통과하여 유입된 오염된 공기로부터 유해물질을 흡착시키는 다수의 제올라이트 구슬이 구비되고, 상하 방향으로 적어도 하나 이상의 관통공이 형성되는 원판형의 제올라이트 모듈; 및 상기 제올라이트 모듈 하부에 위치하며 하부 적어도 일측이 개방 형성된 하부 하우징;을 포함하며, 상기 UV 조사부와 광촉매 모듈 사이, 상기 광촉매 모듈과 제올라이트 모듈 사이 및 상기 제올라이트 모듈과 하부 하우징 사이에는 각각 원판형의 다공성 메쉬가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 상기 광촉매 모듈은 속이 빈 원판 형상으로 중심축에서 지름 방향으로 2 이상 구비되는 방사형 프레임과 원주 방향으로 형성된 환형 프레임으로 이뤄지고, 상기 방사형 프레임 및 환형 프레임에 의해 2 이상 대칭적으로 형성된 제1 공간부와 2 이상의 방사형 프레임 내측에 각각 슬릿 형상으로 상하 관통 형성된 제2 공간부를 포함하며, 상기 제올라이트 모듈은 속이 빈 원판 형상으로 중심축에서 지름 방향으로 2 이상 구비되는 방사형 프레임과 원주 방향으로 형성된 환형 프레임으로 이뤄지고, 상기 방사형 프레임 및 환형 프레임에 의해 2 이상 대칭적으로 형성된 제3 공간부와 2 이상의 방사형 프레임 내측에 각각 슬릿 형상으로 상하 관통 형성된 제4 공간부를 포함하며, 상기 제1 공간부에 다수의 광촉매 구슬이 밀집 배치되고 상기 제3 공간부에 다수의 제올라이트 구슬이 밀집 배치되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 상기 각각의 제2 공간부의 표면적의 합은 상기 각각의 제4 공간부의 표면적의 합과 동일하며, 상기 각각의 제2 공간부의 표면적의 합은 각각의 제1 공간부의 표면적의 합과 각각의 제2 공간부의 표면적의 합의 3 내지 30 퍼센트인 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 상기 제3 공간부는 상기 제1 공간부와 동일한 크기로 형성되고, 상기 제4 공간부는 상기 제2 공간부와 동일한 크기로 형성되며, 상기 제2 공간부와 상기 제4 공간부는 상하 방향으로 동일한 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 상기 광촉매 모듈 및 상기 제올라이트 모듈은 각각 중심축을 중심으로 상하 관통 형성된 제5 공간부 및 제6 공간부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 상기 광촉매 모듈 또는 상기 제올라이트 모듈 중 적어도 어느 하나는 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 상기 광촉매 구슬은 산화규소 구슬에 무기바인더로 접착된 이산화티타늄 나노분말을 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 관통공을 통해 오염기류 처리량을 증가시켜 실내에서 효율적인 공기 정화가 이뤄지도록 하는 장점이 있다.
또한 본 발명은 오염기류 처리량을 조절할 수 있도록 하여 상황에 따라 적절한 공기 정화가 이뤄지도록 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터의 공기 흐름을 나타내는 다른 방향의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 UV 조사부에서의 UV 조사를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광촉매 모듈 및 제올라이트 모듈의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광촉매 모듈 및 제올라이트 모듈의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광촉매 모듈 및 제올라이트 모듈의 사시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기청정기용 필터의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터의 구슬 집적도를 조절하여 계산한 아세트산 제거 결과 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터의 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터의 공기 흐름을 나타내는 다른 방향의 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터의 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 UV 조사부에서의 UV 조사를 나타내는 모식도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터(100)는 공기청정기 내부에 삽입되어 오염된 공기를 정화하는 필터로서, 상부 적어도 일측이 개방 형성된 상부 하우징(110)과, 하부 적어도 일측이 개방 형성된 하부 하우징(180) 및 상기 상부 하우징(110)과 하부 하우징(180) 내부에 삽입되고 실내의 오염된 공기가 각각의 방법으로 정화되도록 하는 2 이상의 모듈을 포함하여 이뤄진다.
일예로, 본 실시예에 따른 공기청정기용 필터(100)는 상기 상부 하우징(110) 하부에 결합되며 복수개의 UV LED(122)를 구비하여 하부 하우징(180)측(방향)으로 UV를 조사하도록 구성된 UV 조사부(120)와, 상기 UV 조사부(120) 하부에 위치하며 상기 UV 조사부(120)에서 조사된 UV에 반응하는 광촉매가 포함된 다수의 광촉매 구슬(미도시)이 구비되는 원판형의 광촉매 모듈(140)과, 상기 광촉매 모듈(140) 하부에 위치하며 하부 하우징(180)을 통과하여 유입된 오염된 공기로부터 유해물질을 흡착시키는 다수의 제올라이트 구슬(미도시)이 구비되는 원판형의 제올라이트 모듈(160)을 포함한다. 이 때 상기 하부 하우징(180)은 제올라이트 모듈(160)의 하부에 위치하게 된다.
일예로, 상기 광촉매 모듈(140) 및 제올라이트 모듈(160)은 상하 방향으로 적어도 하나 이상의 관통공이 형성된다.
상기 관통공은 하부 하우징(180)을 관통하여 유입되는 공기가 상부측으로 이동하면서 정화될 때, 이동하는 전체 공기의 양을 증가시켜 공기의 순환을 촉진시킴으로써 신속한 공기 정화가 이뤄질 수 있도록 한다. 즉, 오염된 공기가 상기 광촉매 모듈(140) 및 제올라이트 모듈(160)을 통과할 때 각각 광촉매 구슬과 제올라이트 구슬과의 마찰, 충돌에 의해 통과 속도가 매우 저하되어 전체 공기의 순환이 느리게 이뤄지는데, 일부의 공기가 상기 관통공을 통해 공기가 빠르게 이동하도록 함으로써 전체 공기의 순환 속도를 증가시킬 수 있으며, 오염기류 처리량이 증가된다.
상기 광촉매 모듈(140) 및 제올라이트 모듈(160)은 카트리지 형태로 교체 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 관통공에 대한 자세한 설명은 후술한다.
일예로, 상기 광촉매 구슬은 산화규소 구슬에 무기바인더로 접착된 이산화티타늄 나노분말을 코팅하여 형성된다.
상기 이산화티타늄(TiO2)은 UV(자외선)을 조사하는 경우 산화 반응이 이뤄져 오염된 공기에 포함된 유기화합물 등을 산화 및 분해하는 한편, 항균 및 탈취가 이뤄지도록 한다.
부연하면, UV를 이산화티타늄에 조사하면 광촉매반응이 이뤄지며, 이러한 광촉매반응을 통해 형성된 반응성물질이 담배연기, 바이러스, 세균 및 VOCs 등의 각종 세균이나 유기성 오염물질을 파괴하여 수증기와 이산화탄소로 배출되도록 하는 것이다. 일예로, 상기 반응성물질은 광촉매의 UV 조사면 표면에 생성되는 전자가 이탈한 정공이 물 분자와 반응하여 형성되는 산화력이 매우 큰 하이드록시 라디컬 등으로 이해될 수 있다.
상기 이산화티타늄은 광촉매 물질의 일예로, ZnO, CdS, ZrO2, V2O3등의 또 다른 광촉매물질에 비해 UV 조사시에도 변형이 이뤄지지 않으므로 반영구적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
일예로, 상기 제올라이트 구슬은 공지의 제올라이트(Zeolite, 비석)로 이뤄진 것으로, 주로 알칼리 금속 도는 알칼리 토금속을 함유하는 함수 알루미늄 규산염 광물로 이뤄진다. 상기 제올라이트는 망상구조의 규칙이 깨져서 생기는 큰 틈을 통해 분자체 기능을 가지면서 동시에 다량의 물을 흡착할 수 있으며, 결정구조 내의 양이온의 작용에 의해 불포화 탄화수소나 극성물질을 선택적으로 강하게 흡착하는 성질을 갖게 된다. 이를 통해 이산화탄소 흡착, 유해물질의 제거, 항균성, 식품의 품질유지 및 선도 유지제로 활용되기도 한다.
본 실시예에 따른 제올라이트 구슬은 이러한 제올라이트를 구슬 형상으로 가공하여 형성된 것으로, 오염된 공기가 상기 제올라이트 모듈에 배치된 다수의 제올라이트 구슬과 충돌, 접촉하게 되면 오염된 공기로부터 유해물질 및 이산화탄소 등을 흡착시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터(100)는 상기 UV 조사부(120)와 광촉매 모듈(140) 사이, 상기 광촉매 모듈(140)과 제올라이트 모듈(160) 사이 및 상기 제올라이트 모듈(160)과 하부 하우징(180) 사이에 각각 원판형의 다공성 메쉬(130, 150, 170)가 구비될 수 있다.
상기 다공성 메쉬(130, 150, 170)는 상기 광촉매 모듈(140)의 광촉매 구슬과 상기 제올라이트 모듈(160)의 제올라이트 구슬이 외부로 이탈하는 것을 방지하는 한편, 하부 하우징(180)을 관통하여 유입된 오염된 공기가 상기 제올라이트 모듈(160)로부터 상기 광촉매 모듈(180)을 거쳐 상부 하우징(110)을 관통하여 신속하게 배출되도록 한다. 이를 위해 상기 다공성 메쉬(130, 150, 170)의 메쉬 눈 크기는 상기 광촉매 구슬 또는 제올라이트 구슬보다 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하며, 광촉매 구슬 및 제올라이트 구슬의 크기에 따라 서로 다른 메쉬 눈 크기를 갖는 다공성 메쉬가 각각의 위치에 구비될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광촉매 모듈 및 제올라이트 모듈의 평면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터를 도 5의 A-A'에서 바라본 단면도, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 공기청정기용 필터의 구슬 집적도를 조절하여 계산한 아세트산 제거 결과 그래프이다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 광촉매 모듈(140)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 속이 빈 원판 형상으로 중심축에서 지름 방향으로 2 이상 구비되는 방사형 프레임(141)과 원주 방향으로 형성된 환형 프레임(143)으로 이뤄진다.
상기 광촉매 모듈(140)은, 상기 방사형 프레임(141) 및 환형 프레임(143)에 의해 2 이상 대칭적으로 형성된 제1 공간부(142)와 2 이상의 방사형 프레임(141) 내측에 각각 슬릿 형상으로 상하 관통 형성된 제2 공간부(144)를 포함한다.
도 5에서는 본 실시예에 따른 방사형 프레임(141), 제1 공간부(142) 및 제2 공간부(144)가 각각 3개씩 형성되도록 구성하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 각각 2개, 혹은 4개씩 형성되도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 제올라이트 모듈(160)은, 속이 빈 원판 형상으로 중심축에서 지름 방향으로 2 이상 구비되는 방사형 프레임(161)과 원주 방향으로 형성된 환형 프레임(163)으로 이뤄진다(후술하는 도 7 내지 도 8 참고).
상기 제올라이트 모듈(160)은, 상기 방사형 프레임(161) 및 환형 프레임(163)에 의해 2 이상 대칭적으로 형성된 제3 공간부(162)와 2 이상의 방사형 프레임(161) 내측에 각각 슬릿 형상으로 상하 관통 형성된 제4 공간부(164)를 포함한다.
본 실시예에 따른 방사형 프레임(161), 제3 공간부(162) 및 제4 공간부(164)가 각각 3개씩 형성되도록 구성하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 각각 2개, 혹은 4개씩 형성되도록 구성될 수도 있다(도 7 참고).
이 때, 상기 제1 공간부(142)에 다수의 광촉매 구슬이 밀집 배치되고 상기 제3 공간부(162)에 다수의 제올라이트 구슬이 밀집 배치된다.
상기 광촉매 구슬 및 제올라이트 구슬의 최대 집적밀도는 부피비로 68%에 가깝게 집적될 수 있으며, 이러한 밀집 배치는 팬에 의해 하부 하우징(180)을 관통하여 유입되는 오염된 공기가 상기 제올라이트 모듈(160) 및 광촉매 모듈(140)을 통과하는 속도를 급격하게 저하시키게 된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 광촉매 모듈(140) 및 제올라이트 모듈(160)은 상기 관통공을 통해 일부 공기가 신속하게 상측으로 이동할 수 있도록 유도함으로써, 상기 UV 조사부(120)로부터 조사되는 UV를 최대한 수광하면서 기류 흐름이 원활히 이뤄질 수 있도록 하는 효과가 있다.
일예로, 상기 제3 공간부(162)는 상기 제1 공간부(142)와 동일한 크기로 형성되고, 상기 제4 공간부(164)는 상기 제2 공간부(144)와 동일한 크기로 형성되며, 상기 제2 공간부(144)와 상기 제4 공간부(164)는 상하 방향으로 동일한 위치에 배치된다.
이 때, 상기 제2 공간부(144) 및 상기 제4 공간부(164)가 상하 방향으로 동일한 위치에 배치됨으로써 상기 광촉매 모듈(140) 및 제올라이트 모듈(16)을 상하 방향으로 관통하는 슬릿 형상의 관통공이 형성되며, 상기 관통공을 통해 공기가 신속하게 외측으로 이동하게 된다.
상기 관통공은 공기청정기용 필터(100) 중앙부의 공기 흐름 통로를 확보하기 위한 것으로, 상기 슬릿 형상의 관통공을 통해 이동하는 공기가 상기 제3 공간부(162) 및 제1 공간부(142)를 통해 상측으로 이동하는 공기를 견인하면서 공기흐름을 원활하게 이뤄지도록 한다.
본 출원인은 본 실시예의 공기청정기용 필터(100)를 관통공이 형성되지 않도록 구성된 대조군과 비교하여 순환되는 공기의 유량 및 분해율을 측정하였다.
측정유량
(㎥/시간)		 1회전 소요시간
(분)		 1회전시 분해율(%) 4시간 경과시
분해율(%)
대조군 필터 5 12 4 43
본 실시예 공기청정기용 필터 15 4 1.5 51
시간 대조군 필터 분해율(%) 본 실시예 공기청정기용 필터 분해율(%)
30 분 10 11
1 시간 25 29
4 시간 43 51
8 시간 65 80
본 실험은 KCL(한국건설생활환경시험연구원)의 SPS-KACA002-132:2018 시험방법에 준하여 이뤄진 것으로, 1㎥ 규격의 챔버 속에 각각 본 실시예에 따른 공기청정기용 필터(100)와 대조군 필터가 구비된 소형 공기청정기를 구성하고 아세트산(CH3COOH)의 제거 능력에 따른 필터 효율을 시험하였다. (Fan 3500rpm, 필터 직경 60 mm)
챔버 내부의 공기 청정이 완료되는데 걸리는 시간을 측정한 결과, 대조군의 경우에 비해 본 실시예에 따른 공기청정기용 필터(100)에 의한 전체 공기의 순환은 3배 정도로 짧은 시간 내에 이뤄졌으며, 전체 공기를 1회전 시킬 때의 광촉매 분해 효과는 대조군의 경우보다 공기청정기용 필터(100)의 경우가 다소 떨어지지만, 동일 시간을 기준으로 측정한 경우 광촉매 분해 효과는 공기청정기용 필터(100)의 경우 약 18% 정도 향상되는 결과를 얻을 수 있었다.
즉, 본 실시예에 따른 공기청정기용 필터(100)가 포함된 공기청정기를 지속적으로 활용하는 경우 종래에 비해 보다 좋은 광촉매 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
일예로, 상기 각각의 제2 공간부(144)의 표면적의 합은 상기 각각의 제4 공간부(164)의 표면적의 합과 동일하도록 구성되며, 상기 각각의 제2 공간부(144)의 표면적의 합은 각각의 제1 공간부(142)의 표면적의 합과 각각의 제2 공간부(144)의 표면적의 합의 3 내지 30 퍼센트로 구성되도록 한다.
상기 각각의 제2 공간부(144)의 표면적의 합이 상기 각각의 제1 공간부(142)의 표면적의 합과 각각의 제2 공간부(144)의 표면적의 합, 즉 전체 표면적의 3 내지 30 퍼센트가 되도록 구성하는 경우, 상기 관통공을 통해 하부에서 상부로 이동하는 공기에 의한 전체 공기의 순환 효과가 증대될 수 있다. 더욱 바람직하게는 전체 표면적 대비 상기 제2 공간부(144)의 표면적의 합이 5 내지 15 퍼센트를 유지하도록 하는 경우 최적의 전체 공기의 순환 효과를 얻을 수 있게 된다.
일예로, 상기 제올라이트 구슬은 상기 광촉매 구슬보다 2배 이상 큰 부피를 갖도록 크게 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 상기 제올라이트 모듈(160)의 하부로 유입되는 오염된 공기의 통기성을 유지하면서 기류의 속도를 일부 줄이고 광촉매 모듈(140)로 유입되는 공기의 체류시간을 증가시킬 수 있도록 한다.
상기 제올라이트 구슬 또는 광촉매 구슬은 각각 단일한 크기의 구형 구슬로 형성될 수 있으며, 이러한 단일 크기의 구형 구슬로 최밀집하여 각각 제올라이트 모듈(160) 및 광촉매 모듈(140)에 배치하는 경우 이론적으로는 73 퍼센트까지 밀집 배치할 수 있으나, 실질적으로는 68 내지 70 퍼센트의 수준으로 배치될 수 있다.
그러므로, 전체 표면적 대비 상기 제2 공간부(144)의 표면적의 합이 5 내지 15 퍼센트를 유지하도록 하는 상기 실시예처럼 구슬의 집적도를 5 내지 15 퍼센트 감소시키는 경우 전술한 최적의 전체 공기의 순환 효과를 얻을 수도 있다.
즉, 구슬의 집적도를 59.5 내지 64.6 퍼센트의 수준으로 배치하는 경우 전술한 최적의 전체 공기의 순환 효과를 얻을 수 있게 된다.
비록 구슬의 집적도를 감소시키는 경우 균일하게 집적 배치하기 어렵고 구슬의 이동에 따른 소음 발생의 문제가 있을 수 있으나, 일정 부분만큼 구슬의 집적도를 감소시키는 경우에도 도 11과 같이 최적의 전체 공기의 순환 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광촉매 모듈 및 제올라이트 모듈의 평면도, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광촉매 모듈 및 제올라이트 모듈의 사시도, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기청정기용 필터를 도 7의 B-B'에서 바라본 단면도, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기청정기용 필터를 도 7의 중심에서 바라본 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기청정기용 필터(100)는, 상기 광촉매 모듈(140) 또는 상기 제올라이트 모듈(160) 중 적어도 어느 하나는 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 구성된다.
상기 광촉매 모듈(140) 및/또는 제올라이트 모듈(160)의 회전은 전체 공기의 순환 속도를 조절하는 기능을 할 수 있으며, 공기의 오염도 등 상황에 따라 오염도 저감 기능을 증감시키는 역할도 동시에 수행하게 된다.
예를 들어, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제올라이트 모듈(160)을 30도 회전시키는 경우, 상기 제올라이트 모듈(160)의 제3 공간부(162)를 통과하면서 제올라이트 구슬에 의한 오염의 정화과정이 이뤄지는 공기의 일부가 상기 광촉매 모듈(140)의 제2 공간부(144)를 통해 신속하게 상부로 이동하도록 할 수 있다. 다른 예로, 상기 제올라이트 모듈(160)의 제4 공간부(164)를 통해 유입되는 공기가 상기 광촉매 모듈(140)의 제1 공간부(142)를 이동하면서 광촉매 구슬에 의한 오염의 정화과정이 이뤄질 수도 있다.
이러한 일부 공기의 일부분 오염 정화는 상기 제3 공간부(162)로 유입된 공기가 제1 공간부(142)를 통과하도록 구성되고 상기 제4 공간부(164)와 제2 공간부(144)가 관통형성된 경우에 비해 공기 1순환 시의 오염 저감 효과가 상대적으로 낮으나, 전체 공기 순환 속도를 증가시킴으로써 동일 시간 동안의 오염 저감 효과를 증가시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.
상기 제올라이트 모듈(160) 및/또는 상기 광촉매 모듈(140)에는 상기 중심축을 중심으로 모듈의 회전이 이뤄질 수 있도록 하는 돌기부(부호 미도시)가 형성될 수 있다.
사용자는 실내 공기의 오염 정도, 거주인원 및 거주시간 등을 고려하여 상기 제올라이트 모듈(160) 및/또는 광촉매 모듈(140)을 회전시켜 적절한 오염 공기의 정화가 이뤄지도록 조절할 수 있다.
또 다른 일예로, 상기 공기청정기용 필터(100)는 별도의 구동부(미도시) 및 제어부(미도시)를 부가하고, 측정된 공기의 오염 정도에 기초하여 자동으로 모듈의 회전이 이뤄지도록 제어될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기청정기용 필터(100)에서, 상기 광촉매 모듈(140) 및 상기 제올라이트 모듈(160)은 각각 중심축을 중심으로 상하 관통 형성된 제5 공간부(146) 및 제6 공간부(166)를 포함한다.
상기 제5 공간부(146) 및 제6 공간부(166)는 광촉매 모듈(140) 또는 제올라이트 모듈(160) 중 어느 하나의 회전에 의해 상기 제2 공간부(144)와 제4 공간부(164)가 형성하는 관통공의 크기가 매우 작아지거나 거의 없어지는 경우에도 관통공을 대체, 보완하는 역할을 한다.
즉, 상기 광촉매 모듈(140) 또는 제올라이트 모듈(160) 중 어느 하나가 중심축을 중심으로 회전하더라도 상기 제5 공간부(146) 및 제6 공간부(166)는 항상 상하 방향으로 관통공을 형성하므로, 전체 공기의 순환 속도를 증가시킬 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 하기의 청구범위에 의하여 정해지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
100: 공기청정기용 필터
110; 상부 하우징 120: UV 조사부
130, 150, 170: 다공성 메쉬
140: 광촉매 모듈 160: 제올라이트 모듈
180: 하부 하우징

Claims (7)

  1. 공기청정기 내부에 삽입되어 오염된 공기를 정화하는 필터로서,
    상부 적어도 일측이 개방 형성된 상부 하우징;
    상기 상부 하우징 하부에 결합되며 복수개의 UV LED를 구비하여 하부 하우징측으로 UV를 조사하도록 구성된 UV 조사부;
    상기 UV 조사부 하부에 위치하며, UV에 반응하는 광촉매가 포함된 다수의 광촉매 구슬이 구비되고, 상하 방향으로 적어도 하나 이상의 관통공이 형성되는 원판형의 광촉매 모듈;
    상기 광촉매 모듈 하부에 위치하며, 하부 하우징을 통과하여 유입된 오염된 공기로부터 유해물질을 흡착시키는 다수의 제올라이트 구슬이 구비되고, 상하 방향으로 적어도 하나 이상의 관통공이 형성되는 원판형의 제올라이트 모듈; 및
    상기 제올라이트 모듈 하부에 위치하며 하부 적어도 일측이 개방 형성된 하부 하우징;을 포함하며,
    상기 UV 조사부와 광촉매 모듈 사이, 상기 광촉매 모듈과 제올라이트 모듈 사이 및 상기 제올라이트 모듈과 하부 하우징 사이에는 각각 원판형의 다공성 메쉬가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기청정기용 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 모듈은 속이 빈 원판 형상으로 중심축에서 지름 방향으로 2 이상 구비되는 방사형 프레임과 원주 방향으로 형성된 환형 프레임으로 이뤄지고, 상기 방사형 프레임 및 환형 프레임에 의해 2 이상 대칭적으로 형성된 제1 공간부와 2 이상의 방사형 프레임 내측에 각각 슬릿 형상으로 상하 관통 형성된 제2 공간부를 포함하며,
    상기 제올라이트 모듈은 속이 빈 원판 형상으로 중심축에서 지름 방향으로 2 이상 구비되는 방사형 프레임과 원주 방향으로 형성된 환형 프레임으로 이뤄지고, 상기 방사형 프레임 및 환형 프레임에 의해 2 이상 대칭적으로 형성된 제3 공간부와 2 이상의 방사형 프레임 내측에 각각 슬릿 형상으로 상하 관통 형성된 제4 공간부를 포함하며,
    상기 제1 공간부에 다수의 광촉매 구슬이 밀집 배치되고 상기 제3 공간부에 다수의 제올라이트 구슬이 밀집 배치되는 것을 특징으로 하는 공기청정기용 필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 제2 공간부의 표면적의 합은 상기 각각의 제4 공간부의 표면적의 합과 동일하며,
    상기 각각의 제2 공간부의 표면적의 합은 각각의 제1 공간부의 표면적의 합과 각각의 제2 공간부의 표면적의 합의 3 내지 30 퍼센트인 것을 특징으로 하는 공기청정기용 필터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제3 공간부는 상기 제1 공간부와 동일한 크기로 형성되고, 상기 제4 공간부는 상기 제2 공간부와 동일한 크기로 형성되며,
    상기 제2 공간부와 상기 제4 공간부는 상하 방향으로 동일한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기청정기용 필터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광촉매 모듈 및 상기 제올라이트 모듈은 각각 중심축을 중심으로 상하 관통 형성된 제5 공간부 및 제6 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기용 필터.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 광촉매 모듈 또는 상기 제올라이트 모듈 중 적어도 어느 하나는 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기청정기용 필터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 구슬은 산화규소 구슬에 무기바인더로 접착된 이산화티타늄 나노분말을 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 공기청정기용 필터.
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