KR20230011524A - 다기능성 공기 정화 필터 및 그를 포함하는 정화 장치 - Google Patents
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- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
- B01D2239/0442—Antimicrobial, antibacterial, antifungal additives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/80—Type of catalytic reaction
- B01D2255/802—Photocatalytic
Abstract
다양한 실시예들에 따르면, 다기능성 공기 정화 필터는, 통기성 지지층, 상기 지지층의 일면상에 배치된 메쉬층, 및 상기 메쉬층의 일면상에 배치된 필터층을 포함하고, 상기 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 갖고, 상기 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함할 수 있다. 이외에도 다양한 실시예들이 가능하다.
Description
다양한 실시예들은 다기능성 공기 정화 필터에 관한 것으로서, 예를 들면, 다기능성 공기 정화 필터 및 그를 포함하는 정화 장치에 관한 것이다.
고농도 미세 먼지 및/또는 황사에 의한 대기 오염이나 각종 폐기물 및 화학 물질로 인한 수질 오염과 같은 환경의 악화, 세균, 바이러스를 포함한 감염병 문제로 인해 위생 관리 및 청결도 유지를 위한 다양한 제품들이 등장하고 있다. 예를 들어, 공기 청정기나 정수기와 같이 실내 공기나 음용수를 정화하기 위한 정화 장치들이 등장하였고, 일상 생활 전반에서 정화 장치의 사용이 확대되고 있다.
정화 장치는, 부직포 형태의 필터나 정전 필터를 포함함으로써 오염 물질의 입자를 포집, 흡착 또는 제거할 수 있으며, 및/또는 활성탄 또는 금속 산화물 필터를 포함함으로써 세균 및/또는 바이러스를 제거할 수 있다. 예컨대, 공기 또는 음용수가 필터를 통과하는 과정에서 오염 물질, 각종 세균 및/또는 바이러스가 필터에 의해 제거될 수 있다. 이러한 정화 장치는 일반적으로 사용자의 생활/사무 공간이나 다수의 인원이 왕래하는 각종 생활 시설에 설치될 수 있다.
정화 장치 내에 배치되는 복합 필터는 서로 다른 기능들을 갖는 필터들을 병렬로 배치하여 복합적인 성능을 구현하기 위한 것이나, 정화 장치의 부피 및 무게를 증가시키고, 개별 필터 추가 시마다 차압 증가로 정화 장치의 풍량이 감소되고, 이로 인해 정화 장치의 성능(및 적용 면적)이 감소된다.
다양한 실시예들은, 복합적인 성능을 갖는 다기능성 공기 정화 필터를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들은, 다기능성 공기 정화 필터의 상대적인 부피 감소로 인해 공기 청정기와 같은 정화 장치의 디자인을 용이하게 할 수 있다.
다양한 실시예들은, 다기능성 공기 정화 필터의 상대적인 차압 감소로 인해, 정화 장치의 적용 면적을 증가시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 다기능성 공기 정화 필터는, 통기성 지지층, 지지층의 일면상에 배치된 메쉬층, 및 메쉬층의 일면상에 배치된 필터층을 포함하고, 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 갖고, 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 정화 장치는, 통기성 지지층과, 지지층의 일면상에 배치된 메쉬층과, 메쉬층의 일면상에 배치된 필터층을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터를 포함하고, 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 갖고, 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복합적인 성능을 갖는 다기능성 공기 정화 필터 또는 그를 포함하는 정화 장치가 제공될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 필터들을 배치한 구성과 비교하여, 다기능성 공기 정화 필터의 상대적인 부피 감소로 인해 공기 청정기와 같은 정화 장치가 소형화될 수 있으며, 동일한 크기의 정화 장치라면 디자인의 설계 자유도가 향상될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 필터들을 배치한 구성과 비교하여, 다기능성 공기 정화 필터의 상대적인 차압 감소로 인해, 정화 장치의 적용 면적을 증가시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터들을 나타내는 도면들이다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터를 나타내는 도면들이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터가 적용된 정화 장치로서, 공기 청정기를 예시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 정화 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터의 제조 장치를 나타내는 도면들이다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터를 나타내는 도면들이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터가 적용된 정화 장치로서, 공기 청정기를 예시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 정화 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터의 제조 장치를 나타내는 도면들이다.
다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터들을 나타내는 도면들이다.
도 1a를 참조하면, 다기능성 공기 정화 필터(100a)는, 지지층(110a)과, 지지층(110a)의 일면상에 배치된 메쉬층(120)과, 메쉬층(120)의 일면상에 배치된 필터층(130a)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지층(110a)은 실질적으로 다기능성 공기 정화 필터(100a)의 형상을 결정하는 층으로서, 통기성(breathable)을 가진 메쉬(mesh), 부직포, 축융성 섬유(felt), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PP(polypropylene) 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 지지층(110a)은 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 지지층(110a)은 지그재그로 절곡됨으로써, 주기적으로 반복되는 산들과 골들을 갖는 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 지지층(110a)은 고분자 물질 또는 금속 물질을 포함할 수 있으며, 포함된 물질에 따라 정전기를 이용하여 오염 물질을 포집할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 지지층(110a)은 50~58%의 광투과율을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 메쉬층(120)은 지지층(110a)의 일면상에 결합, 코팅 또는 부착(접착제를 이용할 수 있음)될 수 있다. 메쉬층(120)은 공기가 유동하는 기공이 촘촘하게 형성된 메쉬 형태로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 메쉬층(120)은 고분자 소재 및/또는 금속 소재로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메쉬층(120)은 고분자(플라스틱) 소재(PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등)로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 메쉬층(120)은 금속 소재(SUS(Stainless Use Steel), Ti, Al, Cu, 다양한 합금 등)로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 메쉬층(120)은 금속, 세라믹, 고분자의 합성물(composite) 또는 하이브리드 소재로 형성될 수 있다. 이외에, 메쉬층(120)은 다공성 메쉬 소재로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 필터층(130a)은 고분자(플라스틱) 소재(PET, PP, PE, PTFE 등)로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 필터층(130a)은 메쉬층(120)의 일면상에 결합, 코팅 또는 부착(접착제를 이용할 수 있음)될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 필터층(130a)은 열가소성 고분자를 용융하여 노즐을 통해 압출 방사하는 멜트 블로운(melt blown) 공정에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 필터층(130a)은 12~15%의 광투과율을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 필터층(130a)과는 다른 구성요소로서, 지지층(110a)과 메쉬층(120)을 예시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 지지층(110a)과 메쉬층(120)은 필터층(130a)과 조합된 추가의 필터로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 필터층(130a)은 미세 먼지 제거를 위한 필터 기능을 제공할 수 있으며, 지지층(110a) 및/또는 메쉬층(120)은 미세 먼지보다 큰 입자를 가진 오염 물질을 제거하는 필터로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 지지층(110a) 및/또는 메쉬층(120)은 공기 중에 부유하는 먼지나 유기화합물을 흡착 또는 포집할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 살균 및 가스 흡착/분해 기능을 제공하기 위해, 지지층(110a), 메쉬층(120) 또는 필터층(130a) 중의 적어도 하나는 하이브리드 소재를 포함할 수 있고, 하이브리드 소재는 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)의 합성물을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지층(110a), 메쉬층(120) 또는 필터층(130a) 중의 각각 또는 적어도 하나는 복수의 층들로 구성될 수 있고, 지지층(110a), 메쉬층(120) 또는 필터층(130a) 중의 각각 또는 적어도 하나, 또는 복수의 층들 중 하나는 하이브리드 소재를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 물질은, 이산화티타늄(TiO2)(Anatase, rutile, 또는 Anatase+rutile의 형태), 산화텅스텐(WO3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화아연(ZnO), 황화카드늄(CdS), 또는 산화바나듐(V2O3) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 흡착 물질은, 제올라이트(zeolite), 세피올라이트(sepiolite), 메조포러스 실리카(mesoporous SiO2), 실리카(SiO2), 활성탄(Activated carbon) 또는 점토(clay) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제올라이트(zeolite)는 천연 제올라이트 또는 합성 제올라이트를 포함할 수 있고, 합성 제올라이트는, A 제올라이트, X 제올라이트, Y 제올라이트, ZSM-5 (Zeolite Socony Mobile number 5) 제올라이트, 또는 베타 제올라이트를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 물질 대비 흡착 물질 비율은 1.0~80.0wt% 또는 5~50 wt%일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 살균 물질은, Cu 금속 또는 그 화합물(CuO, Cu2O, CuS, CuCl2, CuSO4, Cu(NO3)2, Cu2(OH)3 등), 또는 Ag 금속 또는 그 화합물(AgO, AgNO3, Ag2SO4 등), 또는 Zn 금속 또는 그 화합물(ZnO, ZnO2 등)을 포함할 수 있다. 살균 물질은 살균성 소재 중 광촉매 물질과 반응하여 가시광 감응성을 확보할 수 있는 물질(예: Cu, CuO, Cu2O, Ag, ZnO)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 물질 대비 살균 물질 비율은 0.1~10.0 wt% 또는 0.1~3 wt%일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 하이브리드 소재의 추가를 위해, 지지층(110a), 메쉬층(120) 또는 필터층(130a) 중의 적어도 하나는 하이브리드 소재를 함유하거나(또는 하이브리드 소재를 포함하는 재질로 형성됨), 하이브리드 소재의 코팅층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메쉬층(120)은 메쉬 구조를 갖는 본체(body)(121)(이하, 본체는 메쉬 본체라고 칭할 수도 있음)와, 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)을 포함하고 본체(121)의 일면상에 배치된 또는 메쉬 구조의 표면에 형성된 코팅층(123)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 메쉬층(120)은 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)을 포함하는 하이브리드 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본체(121)의 메쉬 구조 자체로서 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)이 첨가된 물질로 제작될 수 있다. 본체(121) 및 코팅층(123)의 배치 순서는 도 1a에 도시된 대로, 또는 그 반대로 정해질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 코팅 소재를 분산한 용액을 본체(121)에 분무(spraying)하거나, 본체(121)를 코팅 소재를 분산한 용액에 디핑(dipping)하고, 메쉬 소재에 따른 열처리(코팅층 안정화)를 수행함으로써, 코팅층(123)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지층(110a), 메쉬층(120) 및 필터층(130a)은 서로 결합되고, 미리 설정된 형상으로 성형될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 지지층(110a), 메쉬층(120) 및 필터층(130a)을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터(100a)는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 다기능성 공기 정화 필터(100a)는 지그재그로 절곡됨으로써, 주기적으로 반복되는 산들과 골들을 갖는 형상을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광원(150)은 다기능성 공기 정화 필터(100a)의 일측에 위치하여, 다기능성 공기 정화 필터(100a)를 향해 광을 조사할 수 있다. 다기능성 공기 정화 필터(100a)의 광촉매 물질은 광원(150)으로부터 조사되는 광과 반응하여 유해 가스, 냄새 물질, 미생물 등을 제거할 수 있다. 여기서, '광촉매 물질이 광과 반응하여 유해 가스, 냄새 물질, 미생물 등을 제거한다'라 함은 광촉매 물질이 광에 노출되어 흡착 물질이나 살균 물질을 환원시킴으로써 유해 가스, 냄새 물질, 미생물 등의 제거 성능을 유지 또는 향상시킴을 의미할 수 있다. 광원(150)은 다기능성 공기 정화 필터(100a)에 포함된 광촉매 물질에서 광촉매 반응을 일으키기에 적합한 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 광원(150)은 형광등, 백열등과 같은 소자 또는 LED로 구현될 수 있으며, 백색광, 적색광, 녹색광, 청색광, 자외선, 가시광선, 또는 적외선 중 적어도 한 종류의 광을 출력할 수 있다. 공기 정화 필터(100a)에 포함된 광촉매 물질은 광원(150)에서 조사된 광과 반응하여 공기를 정화할 수 있다. 광촉매 물질은 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds: VOCs)을 인체에 무해한 이산화탄소와 물로 완전히 분해시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자외선을 이용하는 경우 세균이나 미생물 제거에도 효과적일 수 있다. 예를 들면, 광촉매 물질은 이산화티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다. 이산화티타늄은 자외선을 받으면 라디칼(예: OH)을 생성하는데, 이러한 라디칼이 가지는 강한 산화력에 의해 미생물을 살균할 수 있고, 악취를 유발하는 냄새 물질을 분해시킬 수도 있다. 광촉매 물질은 광원(150)을 이용하여 필터 내에 흡착된 오염 유발 물질들을 분해시킬 수 있어 반영구적인 사용이 가능하다. 따라서, 사용자로 하여금 필터 교체로 인한 유지 비용의 절감성, 관리의 용이성 측면에서 이점을 제공하기도 한다. 예를 들어, 공기 정화 필터(100a)는 공기 중의 질소산화물(NOx), 유황산화물(SOx), 포름알데히드 등과 같은 유해물질을 제거(대기정화 작용)할 수 있다. 또한, 공기 정화 필터(100a)는 아세트알데히드, 암모니아, 황화수소 등의 악취를 흡착 및/또는 분해(탈취 작용)할 수 있으며, 각종 바이러스, 병원균과 박테리아를 살균하고 부패를 방지할 수 있으며(항균 작용), 담배연기, 기름찌꺼기 등 유기물질을 분해(방오 작용)할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는, 살균 및 가스 흡착/분해 기능을 제공하므로, 복합적인 성능을 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지층(110a)은, 상대적으로 큰 먼지 및 박테리아 흡착이 잘 일어나는 층으로서, 하이브리드 소재 내 살균 물질로서 박테리아 살균 성능이 우수한 Ag 또는 Zn 계열 살균 물질을 포함함으로써, 박테리아 살균 성능을 강화할 수 있다. 일 실시예에 따르면, Ag 또는 Zn 계열 살균 물질은 지지층(110a)의 0.1~10.0 wt%의 비율로 포함될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 메쉬층(120)은, 먼지 제거 외 기능(탈취, 분해, 살균 등)을 수행하는 층으로서, 광촉매 물질 및 흡착 물질을 과량으로 코팅할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광촉매 물질 및 흡착 물질은 메쉬층(120)의 1~50 wt%의 비율로 포함될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 필터층(130a)은, 상대적으로 작은 초미세먼지, 바이러스 등의 흡착이 잘 일어나는 층으로서, 하이브리드 소재 내 살균 물질로 바이러스(virus) 살균 성능이 우수한 Cu 계열 살균 물질을 포함함으로써, 살바이러스 성능을 강화할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 살균 물질은 필터층(130a)의 0.1~5 wt%의 비율로 포함될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는, 복수의 필터들을 배치한 구성과 비교하여, 감소된 부피를 가지므로, 공기 정화 필터(100a)를 포함하는 정화 장치가 소형화될 수 있으며, 동일한 크기의 정화 장치라면 디자인의 설계 자유도가 향상될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는 개별적인 필터들에 대응하는 하이브리드 소재를 포함함으로써, 복수의 필터들을 배치한 구성과 비교하여, 차압을 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는 규칙적인 기공들을 갖는 메쉬층(120)을 포함함으로써, 압력 손실을 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는 금속 등의 전도성 메쉬층(120)을 포함함으로써, 전열 기능과, 전압 인가 등의 활용을 통한 부가적인 성능 향상 기술을 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는 복수회 절곡된 형상을 갖는 지지층(110a)을 포함함으로써, 표면적 증가로 정화 성능을 극대화할 수 있고, 동일 부피 내 과량의 하이브리드 소재를 함유할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는 지지층(110a) 및 필터층(130a)으로 메쉬층(120)의 코팅층(123)을 커버함으로써, 코팅층(123)의 탈락에 따른 분진을 방지할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는, 메쉬층(120)의 형상을 따른 코팅을 통해 코팅층(123)을 형성함으로써, 메쉬층(120)의 형상에 따라 하이브리드 소재의 함량, 차압 등을 원하는 대로 조절할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는, 지지층(110a) 및 필터층(130a)이 메쉬층(120)의 보호막들로서 기능할 수 있어서, 외부 먼지로 인한 메쉬층(120)의 성능 감소가 방지될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100a)는 하이브리드 소재의 함량을 극대화하여 최대 성능을 확보할 수 있고, 낮은 압력 손실을 구현할 수 있다.
이하, 도 1a의 구성 요소와 동일/유사한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1b를 참조하면, 다기능성 공기 정화 필터(100b)는, 지지층(110a)과, 지지층(110a)의 일면상에 배치된 필터층(130b)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지층(110a)은 실질적으로 다기능성 공기 정화 필터(100b)의 형상을 결정하는 층으로서, 통기성을 가진 메쉬, 부직포 또는 축융성 섬유 중 적어도 하나로 제작될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 필터층(130b)은 지지층(110a)의 일면상에 결합, 코팅 또는 부착될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 필터층(130b)은 열가소성 고분자를 용융하여 노즐을 통해 압출 방사하는 멜트 블로운 공정에 의해 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 하이브리드 소재의 추가를 위해, 지지층(110a) 또는 필터층(130b) 중의 적어도 하나는 하이브리드 소재를 함유하거나(또는 하이브리드 소재를 포함하는 재질로 형성됨), 하이브리드 소재의 코팅층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 필터층(130b)은 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)을 포함하는 하이브리드 소재로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 필터층(130b)은 평판 형상의 본체와, 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)을 포함하고 본체의 일면상에 배치된 코팅층을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 멜트 블로운될 용액 내에 코팅 소재(또는 하이브리드 소재)를 분산하고, 코팅 소재가 분산된 용액을 멜트 블로윙함으로써, 필터층(130b)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지층(110a) 및 필터층(130b)은 서로 결합되고, 미리 설정된 형상으로 성형될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 지지층(110a) 및 필터층(130b)을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터(100b)는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 다기능성 공기 정화 필터(100b)는 지그재그로 절곡됨으로써, 주기적으로 반복되는 산들과 골들을 갖는 형상을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광원(150)은 다기능성 공기 정화 필터(100b)의 일측에 위치하여, 다기능성 공기 정화 필터(100b)를 향해 광을 조사할 수 있다. 다기능성 공기 정화 필터(100b)의 광촉매 물질은 광원(150)으로부터 조사되는 광과 반응하여 유해 가스, 냄새 물질, 미생물 등을 제거할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100b)는, 멜트 블로운 용액 내 하이브리드 소재를 함유시킴으로써, 기존의 멜트 블로운 층과 유사한 압력 손실을 얻을 수 있고, 멜트 블로운 용액만 변경 후 기존 공정을 그대로 이용할 수 있으므로, 대량 생산이 용이할 수 있다.
도 1c를 참조하면, 다기능성 공기 정화 필터(100c)는, 지지층(110b)과, 지지층(110b)의 일면상에 배치된 필터층(130a)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지층(110b)은 실질적으로 다기능성 공기 정화 필터(100c)의 형상을 결정하는 층으로서, 통기성을 가진 메쉬, 부직포 또는 축융성 섬유 중 적어도 하나로 제작될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 필터층(130a)은 지지층(110b)의 일면상에 결합, 코팅 또는 부착될 수 있다. 필터층(130a)은 열가소성 고분자를 용융하여 노즐을 통해 압출 방사하는 멜트 블로운 공정에 의해 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 하이브리드 소재의 추가를 위해, 지지층(110b) 또는 필터층(130a) 중의 적어도 하나는 하이브리드 소재를 함유하거나(또는 하이브리드 소재를 포함하는 재질로 형성됨), 하이브리드 소재의 코팅층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 지지층(110b)은 평판 형상의 본체(111)와, 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)을 포함하고 본체(111)의 일면상에 배치된 코팅층(113)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 지지층(110b)은 광촉매 물질, 흡착 물질 및 살균 물질을 포함하는 하이브리드 소재로 형성될 수 있다. 본체(111) 및 코팅층(113)의 배치 순서는 도 1c에 도시된 대로, 또는 그 반대로 정해질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 코팅 소재를 분산한 용액을 본체(111)에 분무하거나, 본체(111)를 코팅 소재를 분산한 용액에 디핑하고, 소재에 따른 열처리(코팅층 안정화)를 수행함으로써, 코팅층(113)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지층(110b)을 주로 형성하는 용액 내에 코팅 소재를 분산하고, 코팅 소재가 분산된 용액을 이용하여 지지층(110b)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지층(110b) 및 필터층(130a)은 서로 결합되고, 미리 설정된 형상으로 성형될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 지지층(110b) 및 필터층(130a)을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터(100c)는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 다기능성 공기 정화 필터(100c)는 지그재그로 절곡됨으로써, 주기적으로 반복되는 산들과 골들을 갖는 형상을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광원(150)은 다기능성 공기 정화 필터(100c)의 일측에 위치하여, 다기능성 공기 정화 필터(100c)를 향해 광을 조사할 수 있다. 다기능성 공기 정화 필터(100c)의 광촉매 물질은 광원(150)으로부터 조사되는 광과 반응하여 유해 가스, 냄새 물질, 미생물 등을 제거할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100c)의 지지층(110b)을 광촉매 물질, 흡착 물질 및 살균 물질을 포함하는 하이브리드 소재로 형성함으로써, 기존의 지지층과 유사한 압력 손실을 유지할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공기 정화 필터(100c)는, 간단한 코팅 공정 추가 또는 지지층 형성 용액을 변경하고 기존의 공정을 그대로 이용할 수 있으므로, 대량 생산이 용이할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터를 나타내는 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 다기능성 공기 정화 필터(200a)는, 헤파 필터(210)와, 헤파 필터(210)의 복수회 절곡된 형상이 제공하는 빈 공간에 충진된 비드들(220)과, 빈 공간을 제공하는 헤파 필터(210)의 전면 상에 배치된 제1 메쉬 케이스(231)와, 헤파 필터(210)의 후면 상에 배치된 제2 메쉬 케이스(233)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 헤파 필터(210)는 실질적으로 다기능성 공기 정화 필터(200a)의 형상을 결정하는 층으로서, 통기성을 가진 메쉬, 부직포 또는 축융성 섬유 중 적어도 하나로 제작될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 헤파 필터(210)는, 예를 들어 도 1a에 도시된 구성과 같이, 지지층, 메쉬층 및 필터층을 포함하는 구성을 갖는 비하이브리드 소재(또는 하이브리드 소재)의 헤파 필터일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 헤파 필터(210)는, 예를 들어 도 1b 또는 도 1c에 도시된 구성과 같이, 지지층 및 필터층을 포함하는 구성을 갖는 비하이브리드 소재(또는 하이브리드 소재)의 헤파 필터일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 헤파 필터(210)는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 헤파 필터(210)는 지그재그로 절곡됨으로써, 주기적으로 반복되는 산들과 골들을 갖는 형상을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 비드들(220)은 하이브리드 소재의 비드들로서, 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 비드들(220)은 물(water), 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2), 제올라이트 및 살균 물질에 근거하여(또는 이들을 포함하도록) 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제올라이트는 천연 제올라이트, 합성 제올라이트(A제올라이트, X제올라이트, Y제올라이트, ZSM-5제올라이트, 베타 제올라이트)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 비드들(220)은 물(water), 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2), 제올라이트 및 살균 물질이 섞여 과립(granulation)되고, 거름(sieving) 및 건조(drying) 단계를 거쳐 형성될 수 있다. 비드들(220)의 형상 및/또는 크기는 제거할 가스의 종류, 제거율, 및/또는 제거 속도에 따라 적정한 것으로 선택될 수 있다. 비드들(220)의 형태는 예를 들어 구형 형상, 원통 형상, 육면체, 다공성 형상일 수 있고 비드들(220)의 크기는 예를 들어 0.5mm 내지 5mm일 수 있으며, 특정한 형태 및 크기에 한정되는 것은 아니고 어떠한 형태 및 크기라도 가능할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 비드들(220)은 매끈한 표면을 가질 수 있고, 반응 표면적을 넓히기 위해 표면에 돌기를 가질 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 메쉬 케이스(231)는 헤파 필터(210)의 전면 상에 결합, 코팅 또는 부착될 수 있다. 제1 메쉬 케이스(231)는 공기가 유동하는 기공이 촘촘하게 형성된 메쉬 형태로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제2 메쉬 케이스(233)는 헤파 필터(210)의 후면 상에 결합, 코팅 또는 부착될 수 있다. 제2 메쉬 케이스(233)는 공기가 유동하는 기공이 촘촘하게 형성된 메쉬 형태로 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 다기능성 공기 정화 필터(200b)는, 헤파 필터(210)와, 헤파 필터(210)의 전면 상에 배치된 메쉬 케이스(240)와, 메쉬 케이스(240)의 복수회 절곡된 형상이 제공하는 빈 공간에 충진된 비드들(220)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 헤파 필터(210)는 실질적으로 다기능성 공기 정화 필터(200b)의 형상을 결정하는 층으로서, 통기성을 가진 메쉬, 부직포 또는 축융성 섬유 중 적어도 하나로 제작될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 헤파 필터(210)는, 예를 들어 도 1a에 도시된 구성과 같이, 지지층, 메쉬층 및 필터층을 포함하는 구성을 갖는 비하이브리드 소재(또는 하이브리드 소재)의 헤파 필터일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 헤파 필터(210)는, 예를 들어 도 1b 또는 도 1c에 도시된 구성과 같이, 지지층 및 필터층을 포함하는 구성을 갖는 비하이브리드 소재(또는 하이브리드 소재)의 헤파 필터일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 헤파 필터(210)는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 헤파 필터(210)는 지그재그로 절곡됨으로써, 주기적으로 반복되는 산들과 골들을 갖는 형상을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 메쉬 케이스(240)는 제1 메쉬 케이스(241) 및 제2 메쉬 케이스(243)를 포함할 수 있다. 메쉬 케이스(240)는 공기가 유동하는 기공이 촘촘하게 형성된 메쉬 형태로 형성될 수 있다. 메쉬 케이스(240)에서, 제1 메쉬 케이스(241) 및 제2 메쉬 케이스(243)는 서로 결합되거나, 일체로 형성될 수 있다. 헤파 필터(210)의 빈 공간에 삽입되어 결합될 수 있도록, 제2 메쉬 케이스(243)는 헤파 필터(210)의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 메쉬 케이스(243)는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 메쉬 케이스(243)는 지그재그로 절곡됨으로써, 주기적으로 반복되는 산들과 골들을 갖는 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메쉬 케이스(240)는 헤파 필터(210)와 결합되거나, 그로부터 분리될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 비드들(220)은 하이브리드 소재의 비드들로서, 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)을 포함할 수 있다. 비드들(220)은 메쉬 케이스(240)의 내부 빈 공간에 충진될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 다기능성 공기 정화 필터(200a, 200b)는, 개별 필터들을 병렬 배치하는 경우보다 총 부피가 감소될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 다기능성 공기 정화 필터(200a, 200b)는, 비드들(220)의 충진량을 조절함으로써, 차압 증가를 조절할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터(예: 도 1a 내지 도 1c의 다기능성 공기 정화 필터(100a, 100b, 100c))가 적용된 정화 장치(300)로서, 공기 청정기를 예시하는 도면이다. 도 4는 도 3의 정화 장치(300)를 나타내는 분리 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터(325)를 포함하는 정화 장치(300)는 예를 들면, 공기 청정기로서, 일반 가정, 사무실 등 건물 실내에 설치되어 공기를 청정화하는 기능을 제공하는 생활 가전 제품을 포함할 수 있다. 공기 청정기는 공기 중에 부유하는 분진이나 가스를 포집 또는 제거할 수 있으며, 일 실시예에 따라 세균이나 바이러스를 제거 또는 비활성화할 수 있다. 정화 장치(300)는 송풍팬(331)을 포함함으로써 실내 공간의 공기를 순환시키되 각종 필터(321, 323, 325)를 통과시킬 수 있다. 일 실시예에 따라, 정화 장치(300)는 실내 공기의 온도 및 습도 조절 기능을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 정화 장치(300)는 공기 청정기, 에어컨 및/또는 가습기의 기능을 포함하는, 또는 선택적으로 조합된 가전 제품일 수 있다. 어떤 실시예에서, 다기능성 공기 정화 필터(325)는 정수기, 냉장고, 김치 냉장고, 세탁기, 건조기, 의류 관리 장치, 신발장, 벽장, 정화조 및/또는 공기 조화 시스템에 탑재됨으로써 탈취, 항균 및/또는 항바이러스 기능을 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 정화 장치(300)는 외관을 형성하면서 내부 공간을 제공하는 하우징(301), 하우징(301)의 일측에 형성되며 공기를 흡입하기 위한 흡입구(313), 하우징(301) 내부로 유입되어 정화된 공기를 배출하는 배출구(315a, 315b), 사용자 명령을 입력하기 위한 입력부(317), 정화 장치(300)의 동작 상태를 표시하기 위한 표시부(319a, 319b)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 하우징(301)은 본체(311b), 본체(311b)와 결합 가능한 전면 커버(311a), 상부 커버(311c)를 포함할 수 있다. 하우징(301)에는 상기 언급한 구성요소 중 일부가 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들이 더 추가될 수 있다. 도 4에서 본체(311b)로부터 전면 커버(311a) 또는 상부 커버(311c)가 분리 가능한 구성이 도시되나 이와 달리 일체로 형성될 수도 있다. 이 밖에 다양한 실시예들의 적용이 가능할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 흡입구(313) 및 배출구(315a, 315b)의 개수 및 위치는 어떤 특정한 실시예에 한정되지 않는다. 도 3 또는 도 4에는 흡입구(313)가 하우징(301)의 전면 커버(311a)에 형성된 것이 도시되고 제1, 2 배출구(315a, 315b)가 각각 전면 커버(311a) 및 상부 커버(311c)에 형성된 것이 도시되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다양한 실시예들에 따르면, 입력부(317)는 정화 장치(300)를 턴온(turn-on) 또는 턴오프(turn-off)시키기 위한 전원 버튼, 정화 장치(300)의 구동 시간을 설정하기 위한 타이머 버튼, 입력부의 오 조작을 방지하기 위해 입력부의 조작을 제한하기 위한 잠금 버튼을 포함할 수 있다. 이 밖에도 정화 장치(300)의 각종 제어 정보를 입력하기 위한 버튼을 포함할 수 있다. 이때, 입력부(317)는 사용자의 가압을 통해 입력 신호를 발생시키는 방식의 푸시 스위치(push switch) 또는 사용자의 신체 일부의 터치를 통해 입력 신호를 발생시키는 터치 스위치(touch switch) 방식이 채택될 수 있다. 만약, 입력부(317)가 터치 스위치 방식을 채용하는 경우, 입력부(317)는 표시부(319a)와 일체형으로 구현되는 것도 가능할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 표시부(319a, 319b)는 정화 장치(300)의 상태에 대한 정보를 표시할 수 있다. 예컨대, 필터들(321, 323, 325)의 오염도에 대한 정보, 필터들(321, 323, 325)의 교체 또는 세정 시기에 대한 정보, 필터들(321, 323, 325)의 상태에 대한 정보(예: 누적 사용 일수 또는 누적 사용 시간), 현재 작동 상태에 대한 정보(예: 센싱된 공기질, 송풍 속도나 방향에 대한 정보)를 표시할 수 있다. 일 실시예에서, 이와 같은 정보는 표시부(319a, 319b)를 통해 제공되거나, 정화 장치(300)에 연동된 다른 전자 장치(예: 스마트 폰)를 통해 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자가 쉽게 시인할 수 있도록 할 수 있는 위치라면, 표시부(319a, 319b)는 하우징(301) 상의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 도 3 또는 도 4에서는 표시부(319a, 319b)로서, 상부 커버(311c)에 배치된 표시부(319a)와 본체(311b)에 배치되는 표시부(319b)가 예시되나, 다양한 실시예들이 이러한 도면에 도시된 구성으로 한정되는 것이 아님에 유의한다.
다양한 실시예들에 따르면, 정화 장치(300)는 필터들, 예컨대, 프리 필터(321), 헤파 필터(323), 다기능성 공기 정화 필터(325)(예: 도 1a 내지 도 1c의 다기능성 공기 정화 필터(100a, 100b, 100c))와, 송풍팬(331)을 포함할 수 있다. 다기능성 공기 정화 필터(325)가 광촉매 물질을 포함하므로, 정화 장치(300)는 광원(329)를 더 포함할 수 있다. 하우징(301)의 내부에서 광원(329)은 다기능성 공기 정화 필터(325)로 광을 조사하도록 배치 또는 설정될 수 있다. 어떤 실시예에서, 정화 장치(300)는 송풍팬(331)의 구동 및/또는 광원(329)의 조사(예: 다기능성 공기 정화 필터(325)의 재생(recycling))을 위한 동작을 수행하기 위한 컨트롤러(335)를 포함할 수 있고, 정화 장치(300) 내부의 공기질을 검출하기 위한 센서(333)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프리 필터(321)는 공기 중의 부유물이나 이물질 중에서 비교적 큰 먼지 입자를 걸러내기 위한 구성으로서 흡입구(313)에 가장 가까이 배치될 수 있다. 헤파 필터(323)는 프리 필터(321)의 후방에 배치되어 프리 필터(321)에서 걸러지지 않은 미세 먼지 등을 거르기 위한 구성일 수 있다. 어떤 실시예에서, 다기능성 공기 정화 필터(325)의 지지층(110a, 110b) 및/또는 필터층(130a, 130b)은 실질적으로 헤파 필터(323)와 동일한 재질 또는 구조를 가질 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프리 필터(321)에서 일차적으로 먼지를 걸러내고, 프리 필터(321)보다 상대적으로 고성능인 헤파 필터(323)에서 이차적으로 먼지를 걸러낼 수 있다. 여기서 헤파 필터(323)는 예컨대 유리 섬유로 구성될 수 있다. 도면에 도시되진 않았으나, 프리 필터(321)와 헤파 필터(323) 사이 또는 헤파 필터(323)의 후방에 활성탄을 포함하는 탈취 필터를 더 포함할 수 있다. 필터들의 배치 순서는 도 4에 도시된 바에 따를 수 있고, 다른 순서로 배치되는 것도 가능하다. 일 실시예에 따르면, 프리 필터(321) 및 헤파 필터(323) 중 적어도 하나의 필터를 생략하는 것도 가능하다.
다양한 실시예들에 따르면, 광원(329)은 광촉매 물질을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터(325)를 향해 광을 조사할 수 있다. 다기능성 공기 정화 필터(325)의 광촉매 물질, 예를 들어, 이산화타이타늄이나 산화아연은 광원(329)으로부터 조사되는 광과 반응하여 전자-정공 쌍을 발생시킬 수 있으며, 바이러스와의 산화반응에 의해 생성된 Cu(Ⅱ)를 Cu(Ⅰ)으로 환원시킬 수 있다. 한 실시예에서, 광원(329)은 형광등이나 백열등과 같은 소자 또는 LED로 구현될 수 있으며, 백색광, 적색광, 녹색광, 청색광, 자외선, 가시광선, 적외선 중 적어도 한 종류의 광을 출력할 수 있다. 다른 실시예에서, 광원(329)은 프레넬 렌즈, 볼록렌즈, 오목렌즈와 같은 렌즈 어셈블리와 조립체 형태로 제공될 수 있다. 일 실시예에 따라, 광원(329)의 밝기, 온도, 색, 광 초첨(포커싱), 발광 시점, 발광 방향 중 적어도 하나의 파라미터가 컨트롤러(335)에 의해 제어될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광원(329)은 하우징(301) 내부에서 공기의 흐름 방향을 따라 광을 조사할 수 있으며, 광원(329)에서 조사된 광은 다기능성 공기 정화 필터(325)에 도달할 수 있다. 다른 실시예에서, 광원(329)은 공기의 흐름 방향과는 반대방향으로 광을 조사하여 다기능성 공기 정화 필터(325) 내에서 광촉매 반응을 일으킬 수 있다. 일 실시예에 따라, 다기능성 공기 정화 필터(325)로 광이 조사되는 방향은 다양하게 선택 또는 조합될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송풍팬(331)은 흡입구(313)를 통해 정화 장치(300) 외부의 공기를 하우징(301) 내부로 유입시킬 수 있다. 송풍팬(331)에 의해 흡입된 공기는 각종 필터들(프리 필터(321), 헤파 필터(323), 다기능성 공기 정화 필터(325))을 거치며 정화된 상태로 배출구(315a, 315b)를 통해 정화 장치(300) 외부로 배출될 수 있다. 송풍팬(331)은 컨트롤러(335)의 제어에 의해 동작할 수 있으며, 컨트롤러(335)의 제어에 따라 공기의 흐름을 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 센서(333)는 정화 장치(300) 내부의 공기의 질을 측정하는 센서일 수 있다. 예를 들어, 센서(333)를 이용하여 공기에 포함된 물질의 종류 및 농도를 측정할 수 있다. 어떤 실시예에서, 센서(333)는 정화 장치(300)의 내부 공간, 예를 들면, 정화 장치(300)의 배출구(315a, 315b)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 또는 센서(333)는 정화 장치(300)의 내부 공간에서, 다기능성 공기 정화 필터(325)에 인접한 위치에 배치될 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 컨트롤러(335)는 정화 장치(300)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 것으로서, 예를 들면, 광원(329)과 송풍팬(331)의 구동을 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 컨트롤러(335)는 센서(333)와 외부 전자 장치(예: 스마트 폰 또는 스마트 홈 허브)에서 제공되는 공기질 정보에 기초하여 광원(329) 및/또는 송풍팬(331)을 제어할 수 있다. 컨트롤러(335)는 프로세서와 같은 용어로 칭해질 수 있다. 예를 들면, 프로그램(소프트웨어)를 실행하여 컨트롤러(335)에 연결된 정화 장치(300)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 컨트롤러(335)(또는 프로세서)는 다른 구성요소(예: 센서 또는 통신 모듈)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하고, 휘발성 메모리에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 다양한 실시예들에 따른 다기능성 공기 정화 필터의 제조 장치들을 나타내는 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 제조 장치(500a)는, 코팅 장치(510), 메쉬층 롤(520), 제1 지지층 롤(531), 제2 지지층 롤(533) 및 지지층/메쉬층 결합 롤(541)을 포함할 수 있다.
메쉬층 롤(520)에는 메쉬층(120)의 메쉬 본체(121)가 권취되어(또는 감겨) 있을 수 있고, 메쉬층 롤(520)로부터 풀려 나오는 메쉬 본체(121)는 지지층/메쉬층 결합 롤(541)을 향해 이송될 수 있다.
코팅 장치(510)는 하이브리드 소재를 메쉬 본체(121)의 표면에 코팅할 수 있다. 하이브리드 소재는 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메쉬 본체(121)의 표면에 형성된 코팅층(123)은, 예를 들어 열풍을 통해, 건조될 수 있다.
제1 지지층 롤(531)에는 제1 지지층(110c)이 권취되어 있을 수 있고, 제1 지지층 롤(531)로부터 풀려 나오는 제1 지지층(110c)은 지지층/메쉬층 결합 롤(541)을 향해 이송될 수 있다. 제1 지지층(110c)은 메쉬층(120)의 일면인 코팅층(123) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 지지층(110c)은 메쉬층(120)의 일면인 코팅층(123)상에 결합, 코팅 또는 부착(접착제를 이용할 수 있음)될 수 있다.
제2 지지층 롤(533)에는 제2 지지층(110d)가 권취되어 있을 수 있고, 제2 지지층 롤(533)로부터 풀려 나오는 제2 지지층(110d)은 지지층/메쉬층 결합 롤(541)을 향해 이송될 수 있다. 제2 지지층(110d)은 메쉬층(120)의 다른 면(또는 메쉬층(120)의 일면의 반대편에 위치하는 면) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 지지층(110d)은 메쉬층(120)의 다른 면상에 결합, 코팅 또는 부착(접착제를 이용할 수 있음)될 수 있다.
메쉬층(120), 제1 지지층(110c) 및 제2 지지층(110d)의 조합/결합체는 지지층/메쉬층 결합 롤(541)에 권취될 수 있다.
이후, 지지층/메쉬층 결합 롤(541)로부터 풀려 나오는 메쉬층(120), 제1 지지층(110c) 및 제2 지지층(110d)의 조합/결합체에 대하여, 필터층(130a)을 형성하기 위한 멜트 블로운 공정과, 지그재그 형상의 다기능성 공기 정화 필터를 형성하기 위한 절곡 공정이 수행될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 층간 결합력을 증가시키기 위해 메쉬층(120), 제1 지지층(110c) 및 제2 지지층(110d)을 고열(50~150 °C)로 압착하는 압착 롤이 지지층/메쉬층 결합 롤(541)에 대향하여 배치될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 제조 장치(500b)는, 코팅 장치(510), 멜트 블로윙 장치(515), 메쉬층 롤(520), 지지층 롤(535), 필터층/지지층/메쉬층 결합 롤(543) 및 압착 롤(550)을 포함할 수 있다.
메쉬층 롤(520)에는 메쉬층(120)의 메쉬 본체(121)가 권취되어(또는 감겨) 있을 수 있고, 메쉬층 롤(520)로부터 풀려 나오는 메쉬 본체(121)는 필터층/지지층/메쉬층 결합 롤(543)을 향해 이송될 수 있다.
코팅 장치(510)는 하이브리드 소재를 본체(121)의 표면에 코팅할 수 있다. 하이브리드 소재는 광촉매 물질 및 흡착 물질(및 살균 물질)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메쉬 본체(121)의 표면에 형성된 코팅층(123)은, 예를 들어 열풍을 통해, 건조될 수 있다.
멜트 블로윙 장치(515)는 고분자(플라스틱) 소재(PET, PP, PE, PTFE 등)를 메쉬층(120)의 일면인 코팅층(123) 상에 코팅할 수 있다. 멜트 블로윙 장치(515)는 고분자(플라스틱) 소재를 용융하여 노즐을 통해 압출 방사하는 멜트 블로운 공정을 수행할 수 있다. 멜트 블로윙 장치(515)에 의해 필터층(130a)이 메쉬층(120)의 일면인 코팅층(123) 상에 배치될 수 있다.
지지층 롤(535)에는 지지층(110a)가 권취되어 있을 수 있고, 지지층 롤(535)로부터 풀려 나오는 지지층(110a)은 필터층/지지층/메쉬층 결합 롤(543)을 향해 이송될 수 있다. 지지층(110a)은 메쉬층(120)의 다른 면(또는 메쉬층(120)의 일면의 반대편에 위치하는 면) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 지지층(110a)은 메쉬층(120)의 다른 면상에 결합, 코팅 또는 부착(접착제를 이용할 수 있음)될 수 있다.
압착 롤(550)은, 필터층/지지층/메쉬층 결합 롤(543)에 대향하여 배치되며, 층간 결합력을 증가시키기 위해 필터층(130a), 메쉬층(120) 및 지지층(110a)을 고열(50~150 °C)로 압착할 수 있다.
압착된 필터층(130a), 메쉬층(120) 및 지지층(110a)의 조합/결합체는 필터층/지지층/메쉬층 결합 롤(543)에 권취될 수 있다.
이후, 필터층/지지층/메쉬층 결합 롤(543)로부터 풀려 나오는 필터층(130a), 메쉬층(120) 및 지지층(110a)의 조합/결합체에 대하여, 지그재그 형상의 다기능성 공기 정화 필터를 형성하기 위한 절곡 공정이 수행될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 다기능성 공기 정화 필터는, 통기성 지지층, 지지층의 일면상에 배치된 메쉬층, 및 메쉬층의 일면상에 배치된 필터층을 포함하고, 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 갖고, 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 물질은, 이산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화아연(ZnO), 황화카드늄(CdS), 또는 산화바나듐(V2O3) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 흡착 물질은, 제올라이트(zeolite), 세피올라이트(sepiolite), 메조포러스 실리카(mesoporous SiO2), 실리카(SiO2), 활성탄(Activated carbon) 또는 점토(clay) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 살균 물질은, Cu 금속, Cu 금속 화합물, Ag 금속, Ag 금속 화합물, Zn 금속 또는 Zn 금속 화합물 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 물질 대비 흡착 물질의 비율은 1.0~80.0wt% 또는 5~50 wt%일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광촉매 물질 대비 살균 물질의 비율은 0.1~10.0 wt% 또는 0.1~3 wt%일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 지지층은 부직포, 축융성 섬유(felt), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PP(polypropylene) 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 메쉬층은 메쉬 구조를 갖는 본체와, 광촉매 물질, 흡착 물질 및 살균 물질을 포함하고 본체의 일면상에 배치된 코팅층을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 메쉬층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene), SUS(Stainless Use Steel), Ti, Al 또는 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 필터층은 PET, PP, PE 또는 PTFE 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 다기능성 공기 정화 필터는, 다기능성 공기 정화 필터의 복수회 절곡된 형상이 제공하는 빈 공간에 충진되고, 광촉매 물질, 흡착 물질 및 살균 물질을 함유하는 비드들을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 정화 장치는, 통기성 지지층과, 지지층의 일면상에 배치된 메쉬층과, 메쉬층의 일면상에 배치된 필터층을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터를 포함하고, 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 갖고, 지지층, 메쉬층 또는 필터층 중의 적어도 하나는 광촉매 물질, 흡착 물질 및 살균 물질을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 정화 장치는, 다기능성 공기 정화 필터를 수용하는 하우징, 및 하우징 내에 배치되며 다기능성 공기 정화 필터를 통해 외부의 공기를 하우징의 내부로 유입하도록 구성된 송풍팬을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 정화 장치는, 다기능성 공기 정화 필터에 광을 조사하는 광원을 더 포함할 수 있다.
이상, 본 문서의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
100a, 100b, 100c: 다기능성 공기 정화 필터 110a, 110b: 지지층
120: 메쉬층 130a, 130b: 필터층
150: 광원 300: 정화 장치
120: 메쉬층 130a, 130b: 필터층
150: 광원 300: 정화 장치
Claims (20)
- 다기능성 공기 정화 필터에 있어서,
통기성 지지층;
상기 지지층의 일면상에 배치된 메쉬층; 및
상기 메쉬층의 일면상에 배치된 필터층을 포함하고,
상기 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 갖고,
상기 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터. - 제1항에 있어서,
상기 광촉매 물질은, 이산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화아연(ZnO), 황화카드늄(CdS), 또는 산화바나듐(V2O3) 중의 적어도 하나를 포함하는 다기능성 공기 정화 필터. - 제1항에 있어서,
상기 흡착 물질은, 제올라이트(zeolite), 세피올라이트(sepiolite), 메조포러스 실리카(mesoporous SiO2), 실리카(SiO2), 활성탄(Activated carbon) 또는 점토(clay) 중의 적어도 하나를 포함하는 다기능성 공기 정화 필터. - 제1항에 있어서,
상기 살균 물질은, Cu 금속, Cu 금속 화합물, Ag 금속, Ag 금속 화합물, Zn 금속 또는 Zn 금속 화합물 중의 적어도 하나를 포함하는 다기능성 공기 정화 필터. - 제1항에 있어서,
상기 광촉매 물질 대비 상기 흡착 물질의 비율은 1.0~80.0wt% 또는 5~50 wt%인 다기능성 공기 정화 필터. - 제1항에 있어서,
상기 광촉매 물질 대비 상기 살균 물질의 비율은 0.1~10.0 wt% 또는 0.1~3 wt%인 다기능성 공기 정화 필터. - 제1항에 있어서,
상기 지지층은 부직포, 축융성 섬유(felt), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PP(polypropylene) 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성된 다기능성 공기 정화 필터. - 제1항에 있어서,
상기 메쉬층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene), SUS(Stainless Use Steel), Ti, Al 또는 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성된 다기능성 공기 정화 필터. - 제1항에 있어서,
상기 필터층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성된 다기능성 공기 정화 필터. - 제1항에 있어서,
상기 다기능성 공기 정화 필터의 복수회 절곡된 형상이 제공하는 빈 공간에 충진되고, 광촉매 물질, 흡착 물질 및 살균 물질을 함유하는 비드들을 더 포함하는 다기능성 공기 정화 필터. - 정화 장치에 있어서,
통기성 지지층과, 상기 지지층의 일면상에 배치된 메쉬층과, 상기 메쉬층의 일면상에 배치된 필터층을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터를 포함하고,
상기 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부가 복수회 절곡된 형상을 갖고,
상기 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함하는 정화 장치. - 제11 항에 있어서,
상기 다기능성 공기 정화 필터를 수용하는 하우징; 및
상기 하우징 내에 배치되며 상기 다기능성 공기 정화 필터를 통해 외부의 공기를 상기 하우징의 내부로 유입하도록 구성된 송풍팬을 더 포함하는 정화 장치. - 제11 항에 있어서,
상기 다기능성 공기 정화 필터에 광을 조사하는 광원을 더 포함하는 정화 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광촉매 물질은, 이산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화아연(ZnO), 황화카드늄(CdS), 또는 산화바나듐(V2O3) 중의 적어도 하나를 포함하고,
상기 흡착 물질은, 제올라이트(zeolite), 세피올라이트(sepiolite), 메조포러스 실리카(mesoporous SiO2), 실리카(SiO2), 활성탄(Activated carbon) 또는 점토(clay) 중의 적어도 하나를 포함하고,
상기 살균 물질은, Cu 금속, Cu 금속 화합물, Ag 금속, Ag 금속 화합물, Zn 금속 또는 Zn 금속 화합물 중의 적어도 하나를 포함하는 정화 장치. - 제11항에 있어서,
상기 광촉매 물질 대비 상기 흡착 물질의 비율은 1.0~80.0wt% 또는 5~50 wt%인 정화 장치. - 제11항에 있어서,
상기 광촉매 물질 대비 상기 살균 물질의 비율은 0.1~10.0 wt% 또는 0.1~3 wt%인 정화 장치. - 제11항에 있어서,
상기 지지층은 부직포, 축융성 섬유(felt), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PP(polypropylene) 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성된 정화 장치. - 제11항에 있어서,
상기 메쉬층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene), SUS(Stainless Use Steel), Ti, Al 또는 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성된 정화 장치. - 제11항에 있어서,
상기 필터층은PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 형성된 정화 장치. - 제11항에 있어서,
상기 다기능성 공기 정화 필터의 복수회 절곡된 형상이 제공하는 빈 공간에 충진되고, 광촉매 물질, 흡착 물질 및 살균 물질을 함유하는 비드들을 더 포함하는 정화 장치.
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