KR20240068554A - 절곡이송기구 및 이를 구비한 롤투롤 공기정화장치 - Google Patents

절곡이송기구 및 이를 구비한 롤투롤 공기정화장치 Download PDF

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KR20240068554A
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박종수
임채근
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Abstract

본 발명은 권출 롤러와 권취 롤러 사이에 배치되어 권출 롤러와 권취 롤러 사이를 이송하는 필터여재를 이송방향을 따라 교차로 엇갈리게 지그-재그로 주름이 잡히도록 거치하는(mounted) 절곡 로드 프레임을 포함하는 롤투롤 공기정화장치에 관한 것이다.

Description

절곡이송기구 및 이를 구비한 롤투롤 공기정화장치{A pleating transfer mechanism and roll-to-roll air purification device with the same}
본 출원은 2022년 11월 10일에 출원된 한국 특허출원 제 10-2022-0149860 호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명은 롤투롤 공기정화장치에 적용되는 절곡이송기구에 관한 것으로서, 여과되는 공기투과 면적을 증가시켜 주기 위해서 여과효율이 높은 필터여재를 지그-재그로 주름을 잡아서 이송시키는 절곡이송기구와 이를 구비한 공기정화장치에 관한 것이다.
실내 공기정화기는 0.3㎛ 입자를 95% 내지 99.995% 여과하는 미세먼지 제거용 헤파(HEPA, high efficiency particulate air)급 필터와 카본필터가 결합된 필터가 장착되어 실내의 오염공기와 미세먼지를 제거한 후, 정화된 공기를 다시 실내로 내보낸다.
또한, 창문 부착형 공기정화기는 실내에 설치되어 외부공기를 흡입하여 헤파필터가 구비된 장치를 거쳐 미세먼지를 제거한 후, 정화된 공기를 실내로 내보낸다. 또한, 아파트에 설치된 필터 시스템은 헤파필터를 거쳐 실내공기를 외부로 내보내고, 실외공기를 실내로 유입시키는 독립적인 구조로 이루어지고, 유입공기와 배출공기는 열교환기를 거쳐서 공기교환이 이루어진다.
이러한 공기정화장치들에 채용되는 헤파급 필터는 직경이 0.3㎛인 입자를 적어도 95% 이상 여과하는 필터여재가 주로 사용되기 때문에 압력손실을 낮추고, 풍량을 높이기 위하여 절곡된 필터여재가 채용된다.
종래의 공기정화장치의 내부에 설치된 헤파급 필터는 대부분 교환형이기 때문에 직접 교환하기 전까지 고정된 상태에서 미세먼지를 계속 필터링하고, 필터교환은 필터에 쌓인 미세먼지 누적으로 필터효과가 떨어져 필터교환 알림을 받은 후에야 이루어진다. 이러한 이유로 필터의 교환시기는 외부공기에 포한된 미세먼지의 양에 따라 달라지기 때문에 지정된 시간에 필터를 교환하기 어려운 문제점이 있다. 또한. 미세먼지가 누적되어 감지센서에 의하여 필터효과가 저하되는 알림신호가 나타날 때까지 지속적으로 사용되는 문제점이 있다.
또한, 실외공기를 실내로 유입시키는 공기청정장치는 외부공기에 포함된 미세먼지의 농도가 높으면 필터를 자주 교체해야 한다. 고정식 필터대신 롤 필터로 구성된 공기정화장치는 필터를 자주 교체하지 않고 필요할 때 마다 롤 권취수단에 의해 새로운 필터여재가 이송공급되어 필터링된다.
특허문헌 1(대한민국 등록특허공보 제 10-0757745 호)은 상용차량의 실내로 정화공기의 공급을 더욱 원활하고 강력하게 이루어지도록 롤 필터가 적용된 상용차량용 공기정화장치에 관한 것으로서, 실내로부터 플로우 덕트를 통해 흡입된 공기를 크로스 팬을 통해 하우징 내부의 양측에 장착되어, 하우징 저면에 형성된 그릴 커버에 밀착된 상태로 인출이 이루어지도록 구성되는 롤 필터로 강제 순환시켜 정화된 공기를 차량 내부로 재공급하기 위한 공기정화장치의 구성을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 1과 같은 종래의 롤투롤 필터는 필터여재가 펼쳐진 평면 형태로 이송되기 때문에 공기통과 면적이 작아 압력손실이 크고, 실내로 배출되는 풍량이 작아 여과효율이 높은 필터여재가 채용되기 어렵다. 또한, 공기흡입을 위한 송풍기로 크로스 팬을 사용하여 공기를 강제순환시키는 방식은 풍속이 약하기 때문에 여과효율이 높은 필터여재를 적용하는 경우 외부공기를 필터를 거쳐 실내로 제대로 송풍하기 어렵고, 실내로 내보내는 정화 공기량도 감소되는 문제점이 있다. 이로 인해, 종래에는 여과효율이 높은 헤파급 필터를 사용하는 경우, 송풍팬의 속도를 높여 송풍량을 증가시켜야 한다. 그러나, 여과효율이 높은 필터여재는 통기저항이 크기 때문에 필터여재가 평면 형태로 이송되는 롤투롤 방식에서 송풍 팬의 속도를 높이면 흡기구에 노출되는 필터여재가 송풍기의 강한 흡입력으로 송풍기 내부로 빨려들어가 필터여재가 초기형태로 유지되기 어렵다.
KR 10-0757745 B1
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 롤투롤 공기정화장치에 적용되는 필터여재를 지그-재그로 이송시켜 공기투과 면적을 증가시키는 것을 주요한 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 필터여재를 지그-재그로 이송시킬 수 있는 기구를 구비하고, 외부공기를 정화시켜 정화된 공기는 실내로 유입시키고, 실내의 오염된 공기는 별도의 공간을 통하여 외부로 내보낼 수 있는 공기정화장치를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 양태에 따른 절곡이송기구는, 롤투롤 공기정화장치에 설치되어 공기를 여과시키는 필터여재를 거치한 상태에서 교체가능하도록 이송하는 기구로서, 필터여재가 감겨 있는 권출 롤러와; 상기 권출 롤러로부터 권출되어 이송되는 상기 필터여재를 감아서 권취하는 권취 롤러와; 상기 권취 롤러를 회전 구동시키는 구동 모터와; 상기 권출 롤러와 상기 권취 롤러 사이에 배치되어 상기 권출 롤러와 상기 권취 롤러 사이를 이송하는 상기 필터여재를 이송방향을 따라 교차로 엇갈리게 지그-재그로 주름이 잡히도록 거치하는(mounted) 절곡 로드 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 2 양태에 따른 절곡이송기구는, 상기 제 1 양태에 있어서, 상기 절곡 로드 프레임은, 직사각형 틀의 좌변과 우변에 서로 대칭적으로 연속하는 삼각파(Triangle wave) 형상의 측벽을 직립되게 연장하여 형성하고, 상기 좌변과 우변의 삼각파 형상의 측벽의 꼭지점에는 서로를 연결하는 복수의 내부 거치봉이 형성되어 있는 내부 프레임; 및 직사각형 틀의 좌변과 우변에 각각 상기 내부 프레임의 삼각파(Triangle wave) 형상의 좌,우 측벽을 수용하기 위한 동일한 삼각파 형상의 오목한 가이드 홈이 대칭적으로 형성되고, 이 가이드 홈의 밑바닥 꼭지점에는 상기 내부 거치봉을 수용하기 위한 거치홈이 형성되며, 상기 직사각형 틀의 좌변과 우변의 상기 내부 프레임과 대향되게 맞닿는 표면에는 일정한 간격을 갖도록 좌,우를 가로지르는 가로 창살 모양의 복수의 외부 거치봉이 형성되어 있는 외부 프레임;을 포함하고; 상기 내부 프레임을 상기 외부 프레임에 밀어서 결합시키면, 상기 좌,우 측벽이 상기 좌,우 가이드 홈에 치합되면서 상기 내부 거치봉이 상기 거치홈에 수용되는 것에 의해 상기 복수의 외부 거치봉 사이에 상기 내부 거치봉이 위치하고, 이로 인해, 상기 필터여재의 이송방향을 따라 상기 외부 거치봉과 상기 내부거치봉이 교차로 서로 엇갈리게 지그-재그 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 3 양태에 따른 절곡이송기구는, 상기 제 2 양태에 있어서, 상기 권출 롤러로부터 풀려 나온 필터여재는 상기 내부 프레임과 상기 외부 프레임 사이로 유입되어 상기 내부 거치봉과 상기 외부 거치봉에 의해 필터여재의 이송방향을 따라 교차로 엇갈리면서 지그-재그로 절곡되어 주름이 잡히면서 이송되어 상기 권취 롤러로 권취되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 4 양태에 따른 절곡이송기구는, 상기 제 3 양태에 있어서, 상기 절곡 로드 프레임의 외부 프레임이 고정 설치되는 지지판과; 상기 권출 롤러로부터 인출되어 이송되는 필터여재를 상기 지지판에 밀착시켜 이송되도록 가이드하기 위하여 상기 권출 롤러와 상기 절곡 로드 프레임 사이에 배치되는 권출측 가이드 롤러와; 상기 권취 롤러에 감겨지면서 이송되는 필터여재를 상기 지지판에 밀착시켜 이송되도록 가이드하기 위하여 상기 권취 롤러와 상기 절곡 로드 프레임 사이에 배치되는 권취측 가이드 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 5 양태에 따른 절곡이송기구는, 상기 제 4 양태에 있어서, 상기 지그-재그로 절곡되면서 이송되는 필터여재의 절곡 높이가 2mm 내지 50m인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 6 양태에 따른 절곡이송기구는, 상기 제 5 양태에 있어서, 상기 외부 거치봉 사이의 간격은 2mm 내지 30mm인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 7 양태에 따른 절곡이송기구는, 상기 제 4 양태에 있어서, 상기 필터여재는, 펙틴(pectin), 산화아연(ZnO) 및 제올라이트와 활성탄을 혼합한 무기물을 포함하는 무기물 코팅 수용액을 부직포에 전기분무하여 표면에 무기물이 코팅된 코팅 필터여재와, 펙틴(pectin), 무기물 함유 실세스퀴옥산(QAS) 및 계면활성제를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA) 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹의 필터여재가 적층되어 합지된 다기능성 복합 다층구조의 필터여재인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 8 양태에 따른 절곡이송기구는, 상기 제 7 양태에 있어서, 상기 다기능성 복합 다층구조의 필터여재는, 상기 코팅 필터여재와 상기 나노섬유 웹의 필터여재 사이에 두께 160㎛, 중량 15g/㎡, 85% 여과효율을 갖는 멜트블로운(MB) 부직포 또는 두께 160㎛, 중량 20g/㎡, 95% 여과효율을 갖는 멜트블로운 부직포를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 9 양태에 따른 절곡이송기구는, 상기 제 8 양태에 있어서, 상기 코팅 필터여재는, 0.1 내지 1.5중량%의 펙틴을 함유하는 펙틴 수용액 85중량%, 계면활성제 0.1 내지 1.5중량%, 제올라이트 70 내지 90 중량%와 활성탄 30 내지 10 중량%를 포함하는 무기물 2 내지 20중량% 및 수분산 산화아연 5 내지 30중량%을 포함하는 무기물 코팅 수용액을 부직포의 표면에 전기분무하여 코팅하는 것에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 10 양태에 따른 절곡이송기구는, 상기 제 9 양태에 있어서, 상기 나노섬유 웹의 필터여재는, 펙틴이 첨가된 폴리비닐알코올(PVA) 수용액에 고형분 함량이 3중량%인 무기물 함유 실세스퀴옥산(QAS) 5중량% 내지 20중량%와 계면활성제 0.1 내지 1.5중량%를 첨가하고 교반한 폴리비닐알코올(PVA) 방사용액을 부직포 위에 전기방사하는 것에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 제 11 양태에 따른 공기정화장치는, 외부 공기를 여과하여 실내로 유입하고, 오염된 실내 공기를 실외로 배출하기 위하여 공기정화를 위한 공간인 챔버와 이 챔버를 개폐하는 도어를 포함하는 롤투롤 공기정화장치로서, 외부공기를 실내로 유입시키는 제 1 송풍기와; 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시키기 위한 제 2 송풍기와; 상기 제 1 양태 내지 제 10 양태중 선택된 어느 한 양태의 절곡이송기구와; 필터여재의 교체주기를 판단하고, 이 교체주기에 도달하면 상기 필터여재를 이송시켜 교체하기 위하여 상기 절곡이송기구의 구동 모터를 구동 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 12 양태에 따른 공기정화장치는, 상기 제 11 양태에 있어서, 상기 외부공기가 유입되는 공간과, 오염된 실내공기를 실외로 배출하는 공간을 서로 분리하기 위한 칸막이 분리판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 13 양태에 따른 공기정화장치는, 상기 제 12 양태에 있어서, 상기 도어에는 상기 제 1 송풍기가 부착되는 제 1 지지판을 포함하는 송풍 하우징과 상기 제어부; 및 실내의 오염공기를 외부로 배출하는 배출구가 배치되고, 상기 챔버에는 상기 제 2 송풍기가 부착되는 제 2 지지판과, 상기 절곡이송기구와, 상기 칸막이 분리판이 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 제 14 양태에 따른 공기정화장치는, 상기 제 13 양태에 있어서, 상기 챔버에는 100∼280nm 파장 영역을 갖는 자외선 살균램프와, 미세먼지 감지 센서 및 휘발성 유기화합물 감지센서가 더 배치되는 것을 특징으로 한다.
필터여재를 지그-재그로 이송시킬 수 있는 기구를 구비한 본 발명에 따른 롤투롤 공기정화장치를 통해 다음과 같은 효과를 구현할 수 있다.
첫째, 흡기구 영역을 통과하는 롤투롤 필터여재는 지그-재그로 주름진 상태로 이송되므로 외부 공기가 통과하는 필터여재의 면적증가에 따른 풍량 증가로 실내로 유입되는 여과공기의 유입량을 증가시킬 수 있고, 높은 풍속에서도 여과효율이 높은 필터여재의 형태가 유지되면서 이송되어 입자 크기가 0.3㎛ 이하인 초미세먼지와 바이러스를 효과적으로 여과할 수 있다.
둘째, 롤투롤 방식으로 필터여재가 공급되므로 빈번한 필터 교체없이 오랜 시간 사용할 수 있고, 미세먼지가 누적되면 새로운 필터여재가 주기적으로 이송 공급되기 때문에 실내로 유입되는 공기의 오염도를 줄일 수 있다.
셋째, 정화된 실외공기는 실내로 유입시키고, 오염된 실내공기는 외부로 내보냄으로써 실내공기를 신선하고 쾌적한 상태로 유지할 수 있다.
넷째, 공기정화장치는 실내에 간단하게 설치할 수 있고, 롤투롤 필터를 용이하게 교환할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예의 롤투롤 공기정화장치의 도어가 개방된 상태의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예의 롤투롤 공기정화장치의 도어가 닫힌 상태에서의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 롤투롤 공기정화장치의 절곡이송기구의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 절곡 로드 프레임의 외부 프레임과 내부 프레임의 결합전,후의 측면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예의 롤투롤 공기정화장치의 도어가 개방된 상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예의 롤투롤 공기정화장치의 도어가 닫힌 상태에서의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기정화장치(100)는 공기정화를 위한 공간인 챔버(103)와 이 챔버(103)를 개폐하기 위한 도어(102)로 이루어진다. 따라서, 상기 챔버(103)에는 외부공기에 포함된 초미세먼지, VOCs, 바이러스와 같은 유해물질을 여과하기 위한 필터링 도구들이 포함된다.
상기 도어(102)에는 외부공기를 실내로 유입시키는 제 1 송풍기(160)와, 상기 제 1 송풍기(160)가 부착되는 제 1 지지판(171)을 포함하는 송풍 하우징(170)과, 필터여재의 이송주기 및 이송속도와, 필터여재 교체시기 및 제 1 및 제 2 송풍기(160, 180)의 회전속도를 제어하고, 필터링 효율과 실내오염도를 감지하여 상기 필터여재의 이송을 위한 구동 모터(140)를 작동시키는 제어부(190)를 포함된다.
상기 챔버(103)는 필터여재가 감겨 있는 권출 롤러(111)를 구비하고 있는 권출부(120)와, 상기 권출부(120)로부터 권출되어 이송되는 필터여재를 다시 감는 권취 롤러를 구비하고 있는 권취부(130)와, 상기 권취부(130)의 권취 롤러를 회전시키는 구동 모터(140)와, 외부공기가 흡입되는 흡기구 영역에서 필터여재를 지그-재그로 주름을 잡기 위한 절곡 로드 프레임(150)과, 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시키는 제 2 송풍기(180)와, 상기 제 2 송풍기(180)가 부착되는 제 2 지지판(181)과, 실외공기가 유입되는 공간과, 오염된 실내공기를 실외로 배출하는 공간을 서로 분리하기 위한 칸막이 분리판(104)을 포함한다.
상기 권출부(120), 상기 권취부(130), 상기 구동 모터(140) 및 상기 절곡 로드 프레임(150)은 필터여재를 지그-재그로 절곡시키면서 이송시키기 위한 본 발명의 절곡이송기구(110)를 구성하게 된다. 즉, 상기 구동 모터(140)에 의해 상기 권취부(130)의 권취 롤러가 회전함에 따라 이와 동기하여 회전하는 권출부(120)의 권출 롤러(111)에서 풀려나온 필터여재는 상기 절곡 로드 프레임(150)을 거침에 따라 이송방향으로 지그-재그로 주름이 잡히면서 이송되어서 상기 권취 롤러에 감긴다.
또한, 상기 챔버(103)내에는 100∼280nm 파장 영역을 갖는 자외선(이하 UV-C) 살균램프와 미세먼지 감지 센서 및 휘발성 유기화합물(이하, VOCs) 감지센서가 추가적으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 필터여재는 초미세먼지와 VOCs(휘발성유기화합물), 그리고 COVID-19 바이러스, 꽃가루 미세입자를 최소한 95%이상 여과시키는 다기능성의 복합 다층구조의 필터여재로 구성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 본 발명에 따른 상기 다기능성의 복합 다층구조의 필터여재는, 펙틴(pectin), 산화아연(ZnO) 및 제올라이트와 활성탄을 혼합한 무기물을 포함하는 무기물 코팅 수용액을 부직포에 전기분무하여 표면에 무기물이 코팅된 코팅 필터여재와, 펙틴(pectin), 무기물 함유 실세스퀴옥산(QAS) 및 계면활성제를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA) 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹의 필터여재가 적층되어 합지된 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 다기능성 복합 다층구조의 필터여재에는 상기 코팅 필터여재와 상기 나노섬유 웹의 필터여재 사이에 두께 160㎛, 중량 15g/㎡, 85% 여과효율을 갖는 멜트블로운(MB) 부직포 또는 두께 160㎛, 중량 20g/㎡, 95% 여과효율을 갖는 멜트블로운 부직포를 개재(介在)할 수 있다.
상기 코팅 필터여재는, 0.1 내지 1.5중량%의 펙틴을 함유하는 펙틴 수용액 85중량%, 계면활성제 0.1 내지 1.5중량%, 제올라이트와 활성탄을 포함하는 무기물 2 내지 20중량% 및 수분산 산화아연 5 내지 30중량%을 포함하는 무기물 코팅 수용액을 부직포의 표면에 전기분무하여 코팅하는 것에 의해 제조된다.
이때, 상기 무기물은 제올라이트 70 내지 90 중량%와 활성탄 30 내지 10 중량%로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수분산 산화아연(ZnO)으로는 고형분 함량 10 내지 20중량%, 분산제 10중량% 이하, H2O 70 내지 81중량%의 조성비를 갖고, 입자의 크기는 1 내지 50nm, 비표면적은 136㎡/g로 20중량%의 징크옥사이드가 수계에 분산된 수용액을 사용할 수 있다.
상기 나노섬유 웹의 필터여재는 펙틴이 첨가된 폴리비닐알코올(PVA) 수용액에 고형분 함량이 3중량%인 무기물 함유 실세스퀴옥산(QAS) 5중량% 내지 20중량%와 계면활성제 0.1 내지 1.5중량%를 첨가하고 교반한 폴리비닐알코올(PVA) 방사용액을 부직포 위에 전기방사하는 것에 의해 제조된다.
상기 펙틴이 첨가된 폴리비닐알코올(PVA) 수용액은, 증류수 89중량%에 폴리비닐알코올(PVA) 11중량%를 첨가하고 85 내지 95℃에서 200 내지 300rpm 정도의 속도로 3시간 교반하여 폴리비닐알코올(PVA) 수용액을 제조하고, 이 폴리비닐알코올(PVA) 수용액 89.3중량%에 펙틴 0.7중량%를 첨가하고, 40 내지 60℃에서 3시간 동안 교반하는 것에 의해 제조된다.
상기 코팅 필터여재와 상기 나노섬유 웹의 필터여재는 그 사이에 열융착 부직포를 삽입하고, 열처리하는 것에 의해 접합하거나 초음파 스폿 웰딩에 의해 접합할 수 있다.
상기 초음파 스폿 웰딩시에는 스폿 간격이 3 내지 7cm가 되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 다기능성 복합 다층구조의 필터여재의 일 예는 상기 코팅 필터여재, 상기 열융착 부직포, 상기 멜트블로운(MB) 부직포, 상기 열융착 부직포, 상기 나노섬유 웹의 필터여재, 상기 열융착 부직포 및 상기 코팅 필터여재를 순서로 차례대로 적층한 후 열을 가해서 융착하여 접합하는 것에 의해 제조될 수 있다.
또한, 상기 다기능성 복합 다층구조의 필터여재의 다른 일 예는 상기 코팅 필터여재, 상기 멜트블로운(MB) 부직포, 상기 나노섬유 웹의 필터여재의 순서로 차례대로 적층한 후 스폿 간격이 3 내지 7cm가 되도록 초음파 스폿 웰딩에 의해 접합하는 것에 의해 제조될 수 있다.
또한, 상기 다기능성의 복합 다층구조의 필터여재의 다른 예로는 폴리프로필렌(이하 PP, polypropylene)의 멜트브로운(MB : melt blown) 필터여재, HEPA급 필터여재 또는 PP와 PE(polyethylene)의 부직포 위에 나노섬유가 코팅되거나, PP 필터여재와 나노섬유 웹이 접합된 필터여재가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 필터여재는 본 발명의 권출부(120)에서 풀려나와 절곡 로드 프레임(150)를 거친 후에 권취부(130)에 감긴다.
상기 제 1 송풍기(160)는 1대 내지 4대의 송풍팬으로 구성될 수 있는데, 송풍팬의 크기는 가로 80mm~300mm, 세로 80mm~300mm, 두께 5mm~100mm이고, 송풍량은 시간당 100㎥ ~ 2,000㎥인 것이 바람직하다. 송풍팬의 풍량세기가 높으면 소음이 발생할 수 있고, 풍량세기가 낮으면 실내로 유입되는 정화공기량이 적어진다.
상기 제 1 송풍기(160)의 송풍팬으로는 모터에 의하여 임펠러를 고속으로 회전시킬 때 발생하는 원심력을 이용하여 외부에서 흡입한 공기를 팬 둘레의 외부로 배출시키는 방식의 원심송풍기가 바람직하다. 상기 제 1 송풍기(160)의 송풍팬은 공기정화장치(100)의 도어(102)의 내부면이나 외부면에 설치될 수 있다. 도 1과 같이 제 1 송풍기(160)의 송풍팬을 도어(102)의 내부에 설치하는 경우, 제 1 송풍기(160)로부터 유입되는 외부 공기가 실내로 원활하게 공급될 수 있도록 제 1 송풍기(160)의 송풍팬과 일정거리 이격된 상태로 송풍팬을 둘러 감싸는 하우징(170)내에 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 송풍팬으로부터 유입되는 외부 공기는 하우징(170) 내부의 둘레를 타고 외부로 직진되어 배출된다.
한편, 제 1 송풍기(160)의 송풍팬을 도어(102)의 외부면에 돌출되도록 설치하는 경우에는 흡입된 공기는 송풍팬의 회전축에 대하여 방사상으로 외부로 배출되면서 확산된다.
도 1과 같이 도어(102)의 내부면의 하우징(170)내에 제 1 송풍기(160)를 배치하는 경우, 외부공기가 새어나가지 않도록 하기 위해 도어(102)가 닫힌 상태에서 제 1 송풍기(160)가 절곡 로드 프레임(150)과 최대한 밀착될 수 있도록 한다. 즉, 제 1 송풍기(160)의 흡입구 하단의 테두리에 실리콘 실링재를 구비시켜 도어(102)를 닫게 되면, 절곡 로드 프레임(150)의 플레이트와 맞닿아 밀봉되면서 외부공기 유입이 차단된다.
상기 제 2 송풍기(180)는 실내의 냄새 및 VOCs와 같은 오염된 공기를 도어(102)에 형성되어 있는 배기구(183)를 거쳐 실외로 내보낸다. 상기 제 2 송풍기(180)는 1개 내지 4개의 송풍팬으로 구성되는데, 풍량은 송풍팬당 분당 2㎥ ~ 30㎥이다. 보다 바람직한 풍량은 분당 10㎥ ~ 25㎥이다.
상기 제 2 송풍기(180)는 실내공기를 외부로 내보내기 위하여 챔버(103)내에서 제 1 송풍기(160)와 대각선으로 마주보는 반대 편에 설치된다. 또한, 상기 제 1 송풍기(160)에 의해 흡기되는 외부 공기와 상기 제 2 송풍기(180)에 의해 배기되는 내부 공기가 서로 분리될 수 있도록 챔버(102)내에 칸막이 분리판(104)을 설치한다. 이 칸막이 분리판(104)에 의해 실내로 유입되는 공기와 실외로 배기되는 공기는 완전히 분리된다.
상기 제어부(190)는 절곡이송기구(110)에 의해 이송되는 필터여재의 이송주기와 이송속도, 흡기를 위한 송풍팬과 배기를 위한 송풍팬의 회전속도, 필터여재의 교체시기의 알람, 각종 센서로부터의 신호 송수신 및 상기 구동 모터(140)의 구동과 같은 각종 제어 기능을 수행한다. 상기 제어부(190)는 권출부(120)로부터 권취부(140)로 필터여재를 이송하는 속도, 필터링 시간 설정 후 필터여재의 1회 이동거리 설정, 근접 터치센서 감지에 따른 필터여재의 설정거리 자동이동, 실내의 VOCs 양을 감지하는 센서 및 미세먼지 누적에 따른 필터여재의 차압을 감지하는 센서로부터 신호수신 및 롤투롤 필터여재의 자동 이송시기의 설정, 필터여재의 교환시기 알람 등을 제어한다. 상기 제어부(190)는 도어(102)의 내부면에 설치되고, 이 제어부(190)의 각종 제어신호를 표시하기 위한 디스플레이는 도어(102)의 외부면에 설치되는 것이 바람직하다.
이하에서, 상술한 본 발명에 따른 절곡이송기구(110)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 롤투롤 공기정화장치의 절곡 로드 프레임(240)을 포함하는 절곡이송기구(200)의 분해 사시도이고, 도 4의 (a)는 본 발명에 따른 절곡 로드 프레임(240)의 외부 프레임(241)과 내부 프레임(242)의 결합 전의 측면도이고, 도 4의 (b)는 본 발명에 따른 절곡 로드 프레임(240)의 외부 프레임(241)과 내부 프레임(242)의 결합 후의 측면도이다.
도 1에서 도면부호 110으로 나타낸 본 발명의 절곡이송기구는 도 3에서는 도면부호 200으로 나타내고, 도면부호 150의 절곡 로드 프레임은 도면부호 240으로 나타낸다. 따라서, 도 1과 도 3에서는 동일한 구성에 대하여 서로 다른 도면부호를 사용하고 있지만, 동일한 구성을 지칭하는 것으로 인식되어야 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 절곡이송기구(200)는 권출부(210)와 권취부(220) 사이에 절곡 로드 프레임(240)이 배치된 상태로 지지판(270)에 고정 설치된 구성을 갖는다.
따라서, 권출부(210)에서 풀려나온 필터여재(230)가 절곡 로드 프레임(240)을 거치면서 이송방향으로 지그-재그로 주름이 잡히면서 이송되어 권취부(220)에 감기는 것에 의해 하나의 필터여재(230) 교체 사이클을 형성한다.
즉, 제 1 송풍기(160)를 통해 외부에서 유입된 공기는 상기 절곡 로드 프레임(240)에 상,하로 지그-재그로 절곡된 상태로 거치된 필터여재(230)를 통과하면서 여과된 후에 실내로 유입된다. 이런 상태에서 필터여재(230)의 교체주기에 도달하면, 제어부(190)는 상기 구동 모터(260)를 구동시켜 상기 권취부(210)의 권취 롤러(221)를 회전시키는 것에 의해 동기화되어 회전하는 권출 롤러(211)로부터 필터여재(230)를 권출시켜 절곡 로드 프레임(240)을 거친 후 권취 롤러(221)에 감는다. 이렇게 새로운 필터여재(230)가 절곡 로드 프레임(240)에 지그-재그로 주름이 잡힌 상태로 거침됨에 따라 필터여재(230)를 새로운 것으로 롤투롤 방식으로 교체할 수 있다.
상기 권출부(210)는 필터여재(230)가 감겨 있는 권출 롤러(211)와, 이 권출 롤러(211)를 거치한 상태로 회전시키기 위한 고정축(212a,212b)을 포함한다. 또한, 상기 권출 롤러(211)로부터 인출되어 이송되는 필터여재(230)를 상기 지지판(270)에 밀착시켜 이송되도록 가이드하기 위한 권출측 가이드 롤러(213)를 상기 권출 롤러(211)와 상기 절곡 로드 프레임(240) 사이에 배치할 수 있다.
상기 권출 롤러(211)는 고정축 212a와 고정축 212b 사이에 끼워져 거치되는데, 권출 롤러(211)를 고정축(212a,212b) 사이에 용이하게 거치할 수 있도록 고정축 212a에는 스프링(216)이 구비된 슬리브(sleeve)(217)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 권출부(210)의 가이드 롤러(213) 역시 상기 권출 롤러(211)와 마찬가지로 고정축 사이에 끼워져 거치되는데, 고정축 사이에 용이하게 거치할 수 있도록 고정축에는 스프링이 구비된 슬리브(sleeve)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 권취부(220)는 필터여재(230)가 감기는 권취 롤러(221)와, 이 권취 롤러(221)를 거치한 상태로 회전시키기 위한 고정축을 포함한다. 상기 권취부(220)의 고정축은 상기 권출부(210)의 고정축(212a,212b)과 실질적으로 대칭되게 동일하다.
상기 권취 롤러(221)의 고정축중 하나(222b)는 구동 모터(260)의 고정축(260b)과 연결되어 구동 모터(260)의 회전에 따라 권취 롤러(221)가 맞물려 회전 가능하게 한다. 이때, 구동 모터(260)의 고정축(260b)에는 나사나 핀(pin) 같은 키(key)(222c)가 구비되고, 권취 롤러(221)의 대응하는 말단에는 키홈(221a)이 구비된다. 이에 따라, 상기 권취 롤러(221)의 고정축중 하나(222b)와 구동 모터(260)의 고정축(222b)이 연결될 때, 상기 키(key)(222c)가 키홈(221a)에 끼워져 고정된다.
또한, 상기 권취 롤러(221)에 감겨지면서 이송되는 필터여재(230)를 상기 지지판(270)에 밀착시켜 이송되도록 가이드하기 위한 권취측 가이드 롤러(223)를 상기 권취 롤러(221)와 상기 절곡 로드 프레임(240) 사이에 배치할 수 있다.
상기 권취 롤러(221)를 상기 고정축 사이에 용이하게 거치할 수 있도록 상기 권출 롤러(211)의 고정축(212a,212b)과 마찬가지로 권취 롤러(221)의 고정축에도 스프링이 구비된 슬리브(sleeve)가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 권취측 가이드 롤러(223) 역시 상기 권취 롤러(221)와 마찬가지로 고정축 사이에 끼워져 거치되는데, 고정축 사이에 용이하게 거치할 수 있도록 고정축에는 스프링이 구비된 슬리브(sleeve)가 구비되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 권출 롤러(211)에 감겨 있는 필터여재(230)는 구동 모터(260)의 구동에 따라 권취 롤러(221)가 회전되면서 동기화되어 회전되는 권출 롤러(211)로부터 풀려나와 절곡 이송 프레임(240)을 거쳐 이송된 후에 권취 롤러(221)에 감기게 된다.
상기 구동 모터(260)는 감속기어가 구비된 스테핑 모터(261)로 구성되는 것이 바람직하다. 구동 모터(260)의 속도는 0.1~50rpm이 바람직하고, 필터여재(230)의 이송속도는 분당 3mm 내지 분당 2,000mm이 바람직하다.
상기 구동 모터(260)의 구동은 절곡 로드 프레임(240)에 거치되어 있는 필터여재(230)에 쌓이는 미세먼지의 양을 감지한 제어부(190)에 의해 구동 제어된다.
상기 절곡 로드 프레임(240)은 상기 권출부(210)와 상기 권취부(220) 사이에 배치되어 상기 지지판(270)에 고정 설치된다. 따라서, 상기 절곡 로드 프레임(240)은 도 1의 도어(102)의 제 1 송풍기(160)에 대응되는 챔버(103)의 흡기구 영역에 배치되어서 제 1 송풍기(160)에 의해 실외에서 유입되는 공기를 필터여재(230)를 이용하여 여과한 후에 실내로 유입시킨다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 절곡 로드 프레임(240)은 내부 프레임(242)과 외부 프레임(241)으로 구성된다.
상기 내부 프레임(242)은 직사각형 틀(242b)의 좌변과 우변에 서로 대칭적으로 연속하는 삼각파(Triangle wave) 형상의 측벽(242c)을 직립되게 연장하여 형성하고, 상기 좌변과 우변의 삼각파 형상의 측벽(242c)의 꼭지점에는 서로를 연결하는 복수의 내부 거치봉(242a)이 설치되어 있다.
이로 인해, 상기 내부 프레임(242)은 직사각형 틀(242b)에 좌,우를 가로지르는 복수개의 가로 창살이 일정한 간격으로 돌출된 상태로 설치된 형상을 갖는다. 이때, 상기 좌,우를 가로지르는 가로 창살간의 이격 거리는 상기 삼각파의 폭과 동일하게 된다.
상기 내부 프레임(242)에 대응되게 결합되는 외부 프레임(241)은 상기 지지판(270)에 고정 설치되는데, 상기 내부 프레임(242)의 직사각형 틀(242b)과 동일한 직사각형 틀(241b)로 이루어진다. 이 외부 프레임(241)의 직사각형 틀(241b)의 두께는 상기 내부 프레임(242)의 측벽(242c)의 높이(삼각파의 높이)와 동일하게 설정된다.
상기 외부 프레임(241)의 직사각형 틀(241b)의 좌변과 우변의 상기 내부 프레임(242)과 대향되게 맞닿는 표면에는 일정한 간격을 갖도록 좌,우를 가로지르는 가로 창살 모양의 복수의 외부 거치봉(241a)이 설치된다.
또한, 상기 외부 프레임(241)의 직사각형 틀(241b)의 좌변과 우변에는 각각 상기 내부 프레임(242)의 삼각파(Triangle wave) 형상의 좌,우 측벽(242c)을 수용하기 위한 동일한 삼각파 형상의 오목한 가이드 홈(241c)이 형성되고, 이 가이드 홈(241c)의 밑바닥 꼭지점에는 상기 내부 프레임(242)의 내부 거치봉(242a)을 수용하기 위한 거치홈(241d)이 형성된다.
이로 인해, 상기 외부 프레임(241)은 직사각형 틀(241b)에 좌,우를 가로지르는 복수의 외부 거치봉(241a)이 마치 직사각형 윈도우를 가로지르는 가로 창살과 같이 설치되고, 서로 이웃하는 상기 외부 거치봉(241a) 사이의 대략 중간 지점에 상기 거치홈(241d)이 놓이게 된다.
따라서, 도 4의 (b)와 같이 상기 외부 프레임(241)에 내부 프레임(242)을 결합시키면, 상기 내부 프레임(242)의 삼각파(Triangle wave) 형상의 좌,우 측벽(242c)이 상기 외부 프레임(241)의 삼각파 형상의 오목한 좌,우 가이드 홈(241c)과 치합(齒合:clutch)되면서 상기 내부 프레임(242)의 내부 거치봉(242a)이 상기 외부 프레임(241)의 거치홈(241d)에 수용 결합된다. 이로 인해, 도 4의 (b)와 같이 상기 내부 거치봉(242a)과 상기 외부 거치봉(241a)이 교차로 서로 엇갈리게 지그-재그로 배치되게 된다.
따라서, 상기 권출 롤러(211)로부터 풀려 나온 필터여재(230)는 상기 내부 프레임(242)과 외부 프레임(241) 사이로 유입되어 상기 내부 거치봉(242a)과 상기 외부 거치봉(241a)에 의해 상,하 방향으로 교차로 엇갈리면서 지그-재그로 거치되면서 이송되어 상기 권취 롤러(221)로 권취된다.
상기 내부 거치봉(242a)과 외부 거치봉(241a)에는 필터여재(230)가 이송될 때 마찰력이 최소화 되도록 필터여재(230)의 이송방향에 대응되도록 베어링이 구성되는 것이 바람직하다. 상기 내부 거치봉(242a)과 외부 거치봉(241a)의 직경은 1mm 내지 10mm이고, 재질은 스테인레스(SUS) 금속봉이거나, 아크릴 봉으로 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 내부 거치봉(242a)은 권취 롤러(221)와 동기화되어 회전될 수 있다.
상기 외부 프레임(241)이 지지판(270)에 고정 설치된 상태에서 상기 내부 프레임(242)을 맞닿게 결합시키는 것에 의해 본 발명에 따른 절곡 로드 프레임(240)이 완성된다. 즉, 상기 권출부(210)에서 상기 권취부(220)로 인출되는 필터여재(230)는 외부 프레임(241)에 배치된 복수개의 외부 거치봉(241a)의 상면에 이송방향으로 걸쳐진 상태에서 내부 프레임(242)을 밀어서 결합시키면 내부 프레임의 내부 거치봉(242a)은 외부 프레임(241)의 외부 거치봉(241a) 위에 걸쳐진 필터여재(230)를 내부로 밀고 들어가면서 외부 프레임(241)의 거치홈(241d)에 수용된다. 이로 인해, 내부 프레임(242)의 복수의 내부 거치봉(242a)과 외부 프레임(241)의 복수의 외부 거치봉(241a)이 교차로 서로 지그-재그로 엇갈리도록 배치되어 필터여재(230)가 지그-재그로 주름잡히면서 이송될 수 있다.
상기 절곡 로드 프레임(240)을 지그-재그로 엇갈리면서 통과하는 필터여재(230)의 절곡되는 높이는 내부 프레임(242)의 내부 거치봉(242a)과 외부 프레임(241)의 외부 거치봉(241a)이 형성하는 삼각파의 높이에 해당하는 것으로서 1mm 내지 100mm이다. 보다 바람직하게, 필터여재(230)의 절곡 높이는 2mm 내지 50mm이다.
상기 필터여재(230)의 절곡 높이가 100mm이상이면, 절곡 로드 프레임(240)의 두께가 너무 커져서 바람직하지 않다. 상기 내부 프레임(242)의 내부 거치봉(242a)과 상기 외부 프레임(241)의 외부 거치봉(241a)간의 간격은 2mm 내지 30mm인 것이 바람직하다.
상기 외부 프레임(241)과 내부 프레임(242)이 서로 맞닿아 밀착하는 부분에는 실링재가 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 송풍기(160)과 상기 절곡 로드 프레임(240) 사이에는 절곡된 필터여재(230)가 송풍팬의 흡입력에 의해 제 1 송풍기(160) 내부로 빨려 들어가지 않도록 방지하기 보호망(245)이 배치될 수 있다.
상기 외부 프레임(241)과 상기 내부 프레임(242)은 가로 100mm 내지 500mm이고, 세로 100mm 내지 500mm인 직사각형 틀인 것이 바람직하다. 상기 외부 프레임(241)과 상기 내부 프레임(242)의 세로 길이는 공기정화장치(100)의 사이즈에 따라 2,000mm까지 확장될 수 있다.
상기 권출부(210)로부터 인출되는 필터여재(230)는 상기 절곡 로드 프레임(240)을 통과할 때 지지판(270)에 밀착되면서 이송되어야 한다. 이때, 필터여재(230)가 지지판(270)에 제대로 밀착되지 않으면 여과되지 않은 외부공기가 실내로 유입될 수 있다. 따라서, 필터여재(230)의 밀착성을 높이기 위하여 필터여재(230)가 이송될 때 지지판(270)에 맞닿아 밀착되는 부분에 마찰계수가 작은 불소계의 실링재 혹은 털실 문풍지 테이프가 부착되는 것이 바람직하다.
한편, 외부 공기를 필터여재(230)가 일정시간 고정된 상태에서 여과하지 않고, 이송하는 상태에서 여과한다면 저속으로 감는다고 하여도 필터여재의 교체주기는 짧아질 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 공기정화장치(100)의 공기 필터링 메카니즘을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공기정화장치(100)의 챔버(103)내의 흡기구 영역(제 1 송풍기와 마주하는 챔버의 영역)에 배치되는 절곡 로드 프레임(150 또는 240)에 필터여재(230)를 거치한다.
즉, 권출 롤러(211)로부터 인출된 필터여재(230)를 절곡 로드 프레임(150 또는 240)의 외부 프레임(241)의 외부 거치봉(241a) 위에 거치한 상태로 권취 롤러(221)에 감는다. 이 상태에서, 내부 프레임(242)을 상기 외부 프레임(241)의 내부로 밀어서 결합시키면, 내부 프레임(242)의 삼각파 형상의 좌,우 측벽(242c)이 외부 프레임(241)의 삼각파 형상의 좌,우 가이드 홈(241c)에 치합되면서 내부 프레임(242)의 내부 거치봉(241a)이 외부 프레임(241)의 거치홈(241d)에 끼워져 결합된다.
이에 따라, 내부 프레임(242)의 내부 거치봉(241a)에 의해 상기 필터여재(230)가 외부 프레임(241)의 내부로 밀려 들어가면서 상기 내부 거치봉(242a)과 외부 거치봉(241a) 사이에서 서로 엇갈려 지그-재그로 절곡되면서 도 2 및 도 4와 같이 이송방향으로 지그-재그로 주름진 상태로 배치된다.
이렇게 권출부(210)와 권취부(220) 사이에 필터여재(230)를 상,하로 지그-재그로 절곡하여 배치한 상태에서 제 1 송풍기(160)를 구동하여 외부에서 공기를 유입하면, 상기 상,하로 지그-재그로 절곡된 필터여재(230)에 의해 외부 공기에 포함되어 있는 각종 오염물질(미세먼지, VOCs, 세균, 바이러스 등)이 제거된 후 실내로 유입된다. 그리고, 실내의 공기는 제 2 송풍기(180)를 통해 공기정화장치(100) 외부로 배출된다.
이렇게 실외 공기의 여과와 실내 공기의 실외 배출을 통한 환기를 실행하면서 제어부(190)는 공기정화장치(100)내에 설치된 각종 감지 센서를 통해 상기 필터여재(230)의 교체주기를 판단한다. 이때, 제어부(190)가 필터여재(230)의 교체주기에 도달한 것으로 판단하면, 구동 모터(140 또는 260)를 구동 제어하여 권취 롤러(221)를 회전시키고, 이 권취 롤러(221)의 회전에 동기화되어 상기 권출 롤러(211)가 회전하면서 권출 롤러(211)로부터 새로운 필터여재(230)가 풀려 나오면서 상기 절곡 로드 프레임(240)의 내부 거치봉(242a)과 외부 거치봉(241a) 사이를 지그-재그로 교차로 엇갈리면서 이송되어 권취 롤러(221)에 감겨진다.
이러한 필터여재(230)의 교체를 위한 이송 과정을 통해서, 상기 절곡 로드 프레임(240)에는 새로운 필터여재(230)가 상,하로 지그-재그로 절곡된 상태로 거치되면서 기존의 필터여재를 교체한다.
이와 같이, 필터여재가 평탄하게 쭉펴진 상태로 거치되는 것에 비해 본 발명과 같이 지그-재그로 절곡한 상태로 거치하여 배치하는 경우, 외부 공기가 통과하는 필터여재의 여과 면적을 증가시킬 수 있다. 이로 인해, 풍량을 증가시켜 실내로 유입되는 여과되는 공기의 유입량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 높은 풍속에서도 필터여재의 형태를 그대로 유지하면서 여과효율을 최대화할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 공기정화장치, 102 : 도어, 103 : 챔버, 110,200 : 절곡이송기구, 111,211 : 권출 롤러, 120,210 : 권출부, 130,220 : 권취부, 140,260 : 구동 모터, 150,240 : 절곡 로드 프레임, 160 : 제 1 송풍기, 180 : 제 2 송풍기, 183 : 배기구, 190 : 제어부, 213 : 권출측 가이드 롤러, 221 : 권취 롤러, 223 : 권취측 가이드 롤러, 230 : 필터여재, 241 : 외부 프레임, 241a : 외부 거치봉, 241c : 가이드 홈, 241d : 거치홈, 242 : 내부 프레임, 242a : 내부 거치봉, 242b,241b : 직사각형 틀, 242c : 측벽

Claims (14)

  1. 롤투롤 공기정화장치에 설치되어 공기를 여과시키는 필터여재를 거치한 상태에서 교체가능하도록 이송하는 기구로서,
    필터여재가 감겨 있는 권출 롤러와;
    상기 권출 롤러로부터 권출되어 이송되는 상기 필터여재를 감아서 권취하는 권취 롤러와;
    상기 권취 롤러를 회전 구동시키는 구동 모터와;
    상기 권출 롤러와 상기 권취 롤러 사이에 배치되어 상기 권출 롤러와 상기 권취 롤러 사이를 이송하는 상기 필터여재를 이송방향을 따라 교차로 엇갈리게 지그-재그로 주름이 잡히도록 거치하는(mounted) 절곡 로드 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 절곡 로드 프레임은,
    직사각형 틀의 좌변과 우변에 서로 대칭적으로 연속하는 삼각파(Triangle wave) 형상의 측벽을 직립되게 연장하여 형성하고, 상기 좌변과 우변의 삼각파 형상의 측벽의 꼭지점에는 서로를 연결하는 복수의 내부 거치봉이 형성되어 있는 내부 프레임; 및
    직사각형 틀의 좌변과 우변에 각각 상기 내부 프레임의 삼각파(Triangle wave) 형상의 좌,우 측벽을 수용하기 위한 동일한 삼각파 형상의 오목한 가이드 홈이 대칭적으로 형성되고, 이 가이드 홈의 밑바닥 꼭지점에는 상기 내부 거치봉을 수용하기 위한 거치홈이 형성되며, 상기 직사각형 틀의 좌변과 우변의 상기 내부 프레임과 대향되게 맞닿는 표면에는 일정한 간격을 갖도록 좌,우를 가로지르는 가로 창살 모양의 복수의 외부 거치봉이 형성되어 있는 외부 프레임;을 포함하고;
    상기 내부 프레임을 상기 외부 프레임에 밀어서 결합시키면, 상기 좌,우 측벽이 상기 좌,우 가이드 홈에 치합되면서 상기 내부 거치봉이 상기 거치홈에 수용되는 것에 의해 상기 복수의 외부 거치봉 사이에 상기 내부 거치봉이 위치하고,
    이로 인해, 상기 필터여재의 이송방향을 따라 상기 외부 거치봉과 상기 내부거치봉이 교차로 서로 엇갈리게 지그-재그 배치되는 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 권출 롤러로부터 풀려 나온 필터여재는 상기 내부 프레임과 상기 외부 프레임 사이로 유입되어 상기 내부 거치봉과 상기 외부 거치봉에 의해 필터여재의 이송방향을 따라 교차로 엇갈리면서 지그-재그로 절곡되어 주름이 잡히면서 이송되어 상기 권취 롤러로 권취되는 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절곡 로드 프레임의 외부 프레임이 고정 설치되는 지지판과;
    상기 권출 롤러로부터 인출되어 이송되는 필터여재를 상기 지지판에 밀착시켜 이송되도록 가이드하기 위하여 상기 권출 롤러와 상기 절곡 로드 프레임 사이에 배치되는 권출측 가이드 롤러와;
    상기 권취 롤러에 감겨지면서 이송되는 필터여재를 상기 지지판에 밀착시켜 이송되도록 가이드하기 위하여 상기 권취 롤러와 상기 절곡 로드 프레임 사이에 배치되는 권취측 가이드 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지그-재그로 절곡되면서 이송되는 필터여재의 절곡 높이가 2mm 내지 50m인 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 외부 거치봉 사이의 간격은 2mm 내지 30mm인 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 필터여재는,
    펙틴(pectin), 산화아연(ZnO) 및 제올라이트와 활성탄을 혼합한 무기물을 포함하는 무기물 코팅 수용액을 부직포에 전기분무하여 표면에 무기물이 코팅된 코팅 필터여재와, 펙틴(pectin), 무기물 함유 실세스퀴옥산(QAS) 및 계면활성제를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA) 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹의 필터여재가 적층되어 합지된 다기능성 복합 다층구조의 필터여재인 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 다기능성 복합 다층구조의 필터여재는,
    상기 코팅 필터여재와 상기 나노섬유 웹의 필터여재 사이에 두께 160㎛, 중량 15g/㎡, 85% 여과효율을 갖는 멜트블로운(MB) 부직포 또는 두께 160㎛, 중량 20g/㎡, 95% 여과효율을 갖는 멜트블로운 부직포를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코팅 필터여재는, 0.1 내지 1.5중량%의 펙틴을 함유하는 펙틴 수용액 85중량%, 계면활성제 0.1 내지 1.5중량%, 제올라이트 70 내지 90 중량%와 활성탄 30 내지 10 중량%를 포함하는 무기물 2 내지 20중량% 및 수분산 산화아연 5 내지 30중량%을 포함하는 무기물 코팅 수용액을 부직포의 표면에 전기분무하여 코팅하는 것에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 나노섬유 웹의 필터여재는, 펙틴이 첨가된 폴리비닐알코올(PVA) 수용액에 고형분 함량이 3중량%인 무기물 함유 실세스퀴옥산(QAS) 5중량% 내지 20중량%와 계면활성제 0.1 내지 1.5중량%를 첨가하고 교반한 폴리비닐알코올(PVA) 방사용액을 부직포 위에 전기방사하는 것에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 절곡이송기구.
  11. 외부 공기를 여과하여 실내로 유입하고, 오염된 실내 공기를 실외로 배출하기 위하여 공기정화를 위한 공간인 챔버와 이 챔버를 개폐하는 도어를 포함하는 롤투롤 공기정화장치에 있어서,
    외부공기를 실내로 유입시키는 제 1 송풍기와;
    실내의 오염된 공기를 외부로 배출시키기 위한 제 2 송풍기와;
    상기 청구항 1 내지 청구항 10중 어느 한 항의 절곡이송기구와;
    필터여재의 교체주기를 판단하고, 이 교체주기에 도달하면 상기 필터여재를 이송시켜 교체하기 위하여 상기 절곡이송기구의 구동 모터를 구동 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부공기가 유입되는 공간과, 오염된 실내공기를 실외로 배출하는 공간을 서로 분리하기 위한 칸막이 분리판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 도어에는 상기 제 1 송풍기가 부착되는 제 1 지지판을 포함하는 송풍 하우징과 상기 제어부; 및 실내의 오염공기를 외부로 배출하는 배출구가 배치되고,
    상기 챔버에는 상기 제 2 송풍기가 부착되는 제 2 지지판과, 상기 절곡이송기구와, 상기 칸막이 분리판이 배치되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 챔버에는 100∼280nm 파장 영역을 갖는 자외선 살균램프와, 미세먼지 감지 센서 및 휘발성 유기화합물 감지센서가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
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