WO2023286974A1 - 다기능성 공기 정화 필터 및 그를 포함하는 정화 장치 - Google Patents

다기능성 공기 정화 필터 및 그를 포함하는 정화 장치 Download PDF

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김새미
박수민
박희진
임창배
정연경
정용원
홍성필
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Definitions

  • the present disclosure relates to a multifunctional air purifying filter, for example, to a multifunctional air purifying filter and a purifying device including the same.
  • the purification device may collect, adsorb, or remove contaminant particles by including a non-woven filter or an electrostatic filter, and/or may remove bacteria and/or viruses by including an activated carbon or metal oxide filter. For example, contaminants, various bacteria and/or viruses may be removed by the filter while air or drinking water passes through the filter.
  • a purifying device may be generally installed in a user's living/office space or various living facilities where a large number of people come and go.
  • the composite filter disposed in the purification device is intended to realize complex performance by arranging filters having different functions in parallel, but this increases the volume and weight of the purification device, and the air volume of the purification device increases due to the increase in differential pressure whenever an individual filter is added. This is reduced As a result, the performance (and area of application) of the purification device is reduced.
  • One or more embodiments may provide a multifunctional air filter with multiple performance.
  • one or more embodiments may facilitate the design of a purification device such as an air cleaner due to the relative volume reduction of the multifunctional air purification filter.
  • one or more embodiments may increase the coverage area of the purifying device due to the relative pressure differential reduction of the multifunctional air purifying filter.
  • a multifunctional air purifying filter includes an air permeable support layer, a mesh layer provided on the air permeable support layer, and a filter layer provided on the mesh layer, wherein the multifunctional air purify filter at least partially includes a plurality of It has bends, and the mesh layer may include a layer coated with at least one of a photocatalytic material, an adsorption material, or a bactericidal material.
  • the photocatalytic material includes at least one of titanium dioxide (TiO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zinc oxide (ZnO), cadmium sulfide (CdS), or vanadium oxide (V 2 O 3 ).
  • TiO 2 titanium dioxide
  • WO 3 tungsten oxide
  • ZrO 2 zirconium oxide
  • ZnO zinc oxide
  • ZnO cadmium sulfide
  • V 2 O 3 vanadium oxide
  • the adsorption material may include at least one of zeolite, sepiolite, mesoporous silica (mesoporous SiO 2 ), silica (SiO 2 ), activated carbon, or clay.
  • the sterilizing material may include at least one of Cu metal, Cu metal compound, Ag metal, Ag metal compound, Zn metal or Zn metal compound.
  • a ratio of the adsorption material to the photocatalyst material may be 1.0 to 80.0 wt%.
  • a ratio of the sterilization material to the photocatalyst material may be 0.1 to 10.0 wt%.
  • the breathable support layer may include at least one of nonwoven fabric, condensable fiber (felt), polyethylene terephthalate (PET), or polypropylene (PP).
  • the mesh layer may include at least one of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), stainless use steel (SUS), Ti, Al, or Cu.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • SUS stainless use steel
  • the filter layer may include at least one of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), or polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • It may further include beads filled in empty spaces provided by a plurality of bends of the multifunctional air purification filter, and the beads may include a photocatalytic material, an adsorption material, and a sterilizing material.
  • a purifying device includes a multifunctional air purifying filter including an air permeable support layer, a mesh layer provided on the air permeability support layer, and a filter layer provided on the mesh layer, wherein the multifunctional air purify filter At least some of them may have a plurality of bends, and the mesh layer may include a layer coated with at least one of a photocatalytic material, an adsorption material, and a bactericidal material.
  • the purifying device may include: a housing in which the multifunctional air purifying filter is provided; and a blowing fan provided in the housing and configured to introduce external air into the housing through the multifunctional air purifying filter.
  • the purifying device may further include a light source configured to irradiate light to the multifunctional air purifying filter.
  • the photocatalytic material is at least one of titanium dioxide (TiO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zinc oxide (ZnO), cadmium sulfide (CdS), or vanadium oxide (V 2 O 3 ). It may include, and the adsorption material is at least one of zeolite, sepiolite, mesoporous silica (mesoporous SiO 2 ), silica (SiO 2 ), activated carbon (Activated carbon) or clay (clay) It may include one, and the sterilization material may include at least one of Cu metal, Cu metal compound, Ag metal, Ag metal compound, Zn metal, or Zn metal compound.
  • a ratio of the adsorption material to the photocatalyst material may be 1.0 to 80.0 wt%.
  • a ratio of the sterilization material to the photocatalyst material may be 0.1 to 10.0 wt%.
  • the breathable support layer may include at least one of nonwoven fabric, condensable fiber (felt), polyethylene terephthalate (PET), or polypropylene (PP).
  • the mesh layer may include at least one of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), stainless use steel (SUS), Ti, Al, or Cu.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • SUS stainless use steel
  • the filter layer may include at least one of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), or polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a multifunctional air purifying filter having multiple performances or a purifying device including the same may be provided.
  • a purifying device such as an air purifier can be miniaturized due to a decrease in the relative volume of the multifunctional air purifying filter, and if the purifying device has the same size, Design freedom of design can be improved.
  • the application area of the purifying device may be increased due to the relative pressure differential reduction of the multifunctional air purifying filter compared to a configuration in which a plurality of filters are disposed.
  • FIGS. 1A, 1B and 1C are diagrams illustrating multi-functional air purification filters according to various embodiments.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a multifunctional air purification filter according to various embodiments.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an air purifier as a purifying device to which a multifunctional air purifying filter according to various embodiments is applied.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating the purification device of FIG. 3 .
  • 5A and 5B are diagrams illustrating a manufacturing apparatus of a multifunctional air purifying filter according to various embodiments.
  • first, second, or first or secondary may simply be used to distinguish that component from other corresponding components, and may refer to that component in other respects (eg, importance or order) is not limited.
  • a (eg, first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (eg, second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
  • the certain component may be connected to the other component directly (eg via a wired coupling), wirelessly, or via a third component.
  • each of the above-described components may include a single or multiple objects, and some of the multiple objects may be separately disposed from other components.
  • one or more components or operations among the aforementioned corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components may be integrated into one component.
  • the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by a corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • the actions performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the actions are executed in a different order, or omitted. or one or more other actions may be added.
  • FIGS. 1A, 1B and 1C are diagrams illustrating multi-functional air purification filters according to various embodiments.
  • the multifunctional air purification filter 100a includes a support layer 110a, a mesh layer 120 disposed on one surface of the support layer 110a, and a mesh layer 120 disposed on one surface of the mesh layer 120.
  • a filter layer 130a may be included.
  • the support layer 110a is a layer that substantially determines the shape of the multifunctional air purification filter 100a, and includes a breathable mesh, non-woven fabric, condensable fiber, It may be formed of a material containing at least one of polyethylene terephthalate (PET) or polypropylene (PP).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • the support layer 110a may have a shape in which at least a portion thereof is bent multiple times.
  • the support layer 110a may have a shape having periodically repeated peaks and valleys by being bent in a zigzag pattern.
  • the support layer 110a may include a polymer material or a metal material, and may collect pollutants using static electricity according to the included material.
  • the support layer 110a may have a light transmittance of 50 to 58%.
  • the mesh layer 120 may be coupled, coated, or attached (an adhesive may be used) on one surface of the support layer 110a.
  • the mesh layer 120 may be formed in a mesh shape in which pores through which air flows are densely formed.
  • the mesh layer 120 may be formed of a polymer material and/or a metal material.
  • the mesh layer 120 may be formed of a polymer (plastic) material (polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc.).
  • the mesh layer 120 may be formed of a metal material (SUS (Stainless Use Steel), Ti, Al, Cu, various alloys, etc.).
  • the mesh layer 120 may be formed of a composite or hybrid material of metal, ceramic, and polymer.
  • the mesh layer 120 may be formed of a porous mesh material.
  • the filter layer 130a may be formed of a polymer (plastic) material (PET, PP, PE, PTFE, etc.).
  • PET polymer
  • PP polymer
  • PE polymer
  • PTFE PTFE
  • the filter layer 130a may be combined, coated, or attached (adhesive may be used) on one surface of the mesh layer 120 .
  • the filter layer 130a may be formed by a melt blown process in which a thermoplastic polymer is melted and extruded and spun through a nozzle.
  • the filter layer 130a may have a light transmittance of 12 to 15%.
  • the support layer 110a and the mesh layer 120 are exemplified as components different from the filter layer 130a, but this is for convenience of explanation, and the support layer 110a and the mesh layer 120 ) may function as an additional filter in combination with the filter layer 130a.
  • the filter layer 130a may provide a filter function for removing fine dust
  • the support layer 110a and/or the mesh layer 120 function as a filter for removing contaminants having particles larger than fine dust. can do.
  • the support layer 110a and/or the mesh layer 120 may adsorb or collect dust or organic compounds floating in the air.
  • At least one of the support layer 110a, the mesh layer 120, or the filter layer 130a may include a hybrid material, and the hybrid material may include a photocatalyst. materials and adsorption materials (and biocidal materials).
  • each or at least one of the support layer 110a, the mesh layer 120, or the filter layer 130a may be composed of a plurality of layers, and the support layer 110a, the mesh layer 120, or the filter layer ( Each or at least one of 130a), or one of the plurality of layers may include a hybrid material.
  • the photocatalytic material may include titanium dioxide (TiO 2 ) (anatase, rutile, or anatase+rutile form), tungsten oxide (WO 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zinc oxide (ZnO), It may include at least one of cadmium sulfide (CdS) and vanadium oxide (V 2 O 3 ).
  • the adsorption material is at least one of zeolite, sepiolite, mesoporous SiO 2 , silica (SiO 2 ), activated carbon, or clay.
  • the zeolite may include natural zeolite or synthetic zeolite, and the synthetic zeolite may include A zeolite, X zeolite, Y zeolite, ZSM-5 (Zeolite Socony Mobile number 5) zeolite, or beta zeolite.
  • the ratio of the adsorption material to the photocatalyst material may be 1.0 to 80.0 wt% or 5 to 50 wt%.
  • the sterilizing material is Cu metal or a compound thereof (CuO, Cu 2 O, CuS, CuCl 2 , CuSO 4 , Cu(NO 3 ) 2 , Cu 2 (OH) 3 , etc.), or Ag metal. or a compound thereof (AgO, AgNO 3 , Ag 2 SO 4 , etc.), or Zn metal or a compound thereof (ZnO, ZnO 2 , etc.).
  • the sterilization material may include a material (eg, Cu, CuO, Cu 2 O, Ag, ZnO) capable of securing visible light sensitivity by reacting with a photocatalytic material among sterilization materials.
  • the ratio of the sterilizing material to the photocatalytic material may be 0.1 to 10.0 wt% or 0.1 to 3 wt%.
  • the mesh layer 120 includes a body 121 having a mesh structure (hereinafter, the body may also be referred to as a mesh body), a photocatalytic material and an adsorption material (and a sterilizing material), It may include a coating layer 123 disposed on one surface of the main body 121 or formed on the surface of the mesh structure.
  • the mesh layer 120 may be formed of a hybrid material including a photocatalytic material and an adsorption material (and sterilization material).
  • the mesh structure itself of the main body 121 may be made of a material to which a photocatalytic material and an adsorption material (and sterilization material) are added.
  • the arrangement order of the body 121 and the coating layer 123 may be determined as shown in FIG. 1A or vice versa.
  • a solution in which the coating material is dispersed is sprayed onto the body 121, or the body 121 is dipped in a solution in which the coating material is dispersed, and heat treatment (coating layer) is performed according to the mesh material. stabilization), the coating layer 123 may be formed.
  • the support layer 110a, the mesh layer 120, and the filter layer 130a may be coupled to each other and molded into a preset shape.
  • the multifunctional air purification filter 100a including the support layer 110a, the mesh layer 120, and the filter layer 130a may have a shape in which at least a portion thereof is bent multiple times.
  • the multifunctional air filter 100a may have a shape having periodically repeated peaks and valleys by being bent in a zigzag pattern.
  • the light source 150 may be located on one side of the multi-functional air purifying filter 100a and radiate light toward the multi-functional air purifying filter 100a.
  • the photocatalytic material of the multifunctional air purification filter 100a may react with light emitted from the light source 150 to remove harmful gases, odorous substances, microorganisms, and the like.
  • the photocatalytic material reacts with light to remove harmful gases, odorous substances, microorganisms, etc.' means that the photocatalytic material is exposed to light to reduce the adsorbing material or sterilizing material, thereby removing harmful gases, odorous substances, microorganisms, etc. It can mean maintaining or improving performance.
  • the light source 150 may output light suitable for causing a photocatalytic reaction in the photocatalytic material included in the multifunctional air purification filter 100a.
  • the light source 150 may be implemented as a device such as a fluorescent lamp or an incandescent lamp or a light emitting diode (LED), and may include at least one type of white light, red light, green light, blue light, ultraviolet (UV) light, visible light, or infrared light. of light can be output.
  • the photocatalytic material included in the air purification filter 100a may react with light emitted from the light source 150 to purify the air.
  • the photocatalytic material can completely decompose volatile organic compounds (VOCs) into carbon dioxide and water harmless to the human body, and can also be effective in removing bacteria or microorganisms when using ultraviolet rays.
  • the photocatalytic material may include titanium dioxide (TiO 2 ). Titanium dioxide generates radicals (eg, OH) when exposed to ultraviolet rays. The strong oxidizing power of these radicals can sterilize microorganisms and decompose odorous substances that cause odors.
  • the photocatalytic material can decompose pollutants adsorbed in the filter using the light source 150, so that it can be used semi-permanently. Therefore, it also provides advantages in terms of reduction in maintenance costs due to filter replacement and ease of management.
  • the air purification filter 100a may remove harmful substances such as nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), and formaldehyde in the air (air purification action).
  • the air purification filter 100a can adsorb and/or decompose (deodorize) odors such as acetaldehyde, ammonia, and hydrogen sulfide, sterilize various viruses, pathogens and bacteria, and prevent decay (antibacterial action). ), cigarette smoke, oil residue, etc. can be decomposed (antifouling).
  • the air purifying filter 100a provides sterilization and gas adsorption/decomposition functions, so it can provide complex performance.
  • the support layer 110a is a layer in which relatively large dust and bacteria are easily adsorbed, and includes an Ag or Zn-based sterilizing material having excellent bactericidal performance as a sterilizing material in the hybrid material, thereby exhibiting bacterial sterilization performance.
  • the Ag or Zn-based sterilizing material may be included in an amount of 0.1 to 10.0 wt% of the supporting layer 110a.
  • the mesh layer 120 is a layer that performs functions (deodorization, decomposition, sterilization, etc.) other than dust removal, and may be coated with a photocatalytic material and an adsorption material in excess.
  • the photocatalytic material and the adsorption material may be included in a ratio of 1 to 50 wt% of the mesh layer 120 .
  • the filter layer 130a is a layer in which relatively small ultrafine dust, viruses, etc. are easily adsorbed, and includes a Cu-based sterilization material having excellent virus sterilization performance as a sterilization material in the hybrid material. By doing so, it is possible to enhance virucidal performance.
  • the sterilizing material may be included in an amount of 0.1 to 5 wt% of the filter layer 130a.
  • the air purifying filter 100a since the air purifying filter 100a has a reduced volume compared to a configuration in which a plurality of filters are disposed, a purifying device including the air purifying filter 100a can be miniaturized, If the purification device has the same size, the degree of design freedom can be improved.
  • the air purifying filter 100a includes a hybrid material corresponding to the individual filters, thereby reducing differential pressure compared to a configuration in which a plurality of filters are disposed.
  • the air purification filter 100a may reduce pressure loss by including the mesh layer 120 having regular pores.
  • the air purification filter 100a may include a conductive mesh layer 120 made of metal or the like, thereby providing a heat transfer function and an additional performance improvement technology through application of voltage.
  • the air purification filter 100a may maximize purification performance by increasing the surface area by including the support layer 110a having a shape bent multiple times, and may contain an excessive amount of hybrid material in the same volume.
  • the air purification filter 100a covers the coating layer 123 of the mesh layer 120 with the support layer 110a and the filter layer 130a to prevent dust due to the coating layer 123 falling off.
  • the air purifying filter 100a forms the coating layer 123 through coating along the shape of the mesh layer 120, so that the content of the hybrid material and differential pressure vary according to the shape of the mesh layer 120. You can adjust the back as you like.
  • the support layer 110a and the filter layer 130a may function as protective films of the mesh layer 120, reducing the performance of the mesh layer 120 due to external dust. can be prevented.
  • the air purification filter 100a may secure maximum performance by maximizing the content of the hybrid material and realize low pressure loss.
  • the multifunctional air purification filter 100b may include a support layer 110a and a filter layer 130b disposed on one surface of the support layer 110a.
  • the support layer 110a is a layer that substantially determines the shape of the multifunctional air purifying filter 100b, and may be made of at least one of a breathable mesh, nonwoven fabric, or ductile fiber.
  • the filter layer 130b may be bonded, coated, or attached to one surface of the support layer 110a.
  • the filter layer 130b may be formed by a melt blown process in which a thermoplastic polymer is melted and extruded and spun through a nozzle.
  • the filter layer 130b in order to add the hybrid material, at least one of the support layer 110a or the filter layer 130b contains the hybrid material (or is formed of a material including the hybrid material) or includes a coating layer of the hybrid material. can do.
  • the filter layer 130b may be formed of a hybrid material including a photocatalytic material and an adsorption material (and sterilization material).
  • the filter layer 130b may include a flat body, and a coating layer including a photocatalytic material and an adsorption material (and a sterilizing material) disposed on one surface of the body.
  • the filter layer 130b may be formed by dispersing a coating material (or hybrid material) in a melt-blown solution and melt-blowing the solution in which the coating material is dispersed.
  • the support layer 110a and the filter layer 130b may be coupled to each other and molded into a preset shape.
  • the multifunctional air purification filter 100b including the support layer 110a and the filter layer 130b may have a shape in which at least a portion thereof is bent multiple times.
  • the multifunctional air filter 100b may have a shape having periodically repeated peaks and valleys by being bent in a zigzag pattern.
  • the light source 150 may be located on one side of the multi-functional air purifying filter 100b and radiate light toward the multi-functional air purifying filter 100b.
  • the photocatalytic material of the multifunctional air purification filter 100b reacts with light emitted from the light source 150 to remove harmful gases, odorous substances, microorganisms, and the like.
  • the air purifying filter 100b can obtain a pressure loss similar to that of the existing melt blown layer by including the hybrid material in the melt blown solution, and only change the melt blown solution to the existing process. Since it can be used as it is, mass production can be facilitated.
  • the multifunctional air purification filter 100c may include a support layer 110b and a filter layer 130a disposed on one surface of the support layer 110b.
  • the support layer 110b is a layer that substantially determines the shape of the multifunctional air purifying filter 100c, and may be made of at least one of a breathable mesh, nonwoven fabric, or ductile fiber.
  • the filter layer 130a may be bonded, coated, or attached to one surface of the support layer 110b.
  • the filter layer 130a may be formed by a melt blown process in which a thermoplastic polymer is melted and extruded and spun through a nozzle.
  • the support layer 110b or the filter layer 130a contains the hybrid material (or is formed of a material including the hybrid material) or includes a coating layer of the hybrid material.
  • the support layer 110b may include a flat body 111 and a coating layer 113 including a photocatalytic material and an adsorption material (and a sterilizing material) disposed on one surface of the body 111.
  • the support layer 110b may be formed of a hybrid material including a photocatalytic material, an adsorption material, and a sterilization material. The arrangement order of the body 111 and the coating layer 113 may be determined as shown in FIG. 1C or vice versa.
  • the coating layer (113) by spraying the body 111 with a solution in which the coating material is dispersed, or dipping the body 111 in the solution in which the coating material is dispersed, and performing heat treatment (coating layer stabilization) according to the material, the coating layer (113) can be formed.
  • a coating material may be dispersed in a solution mainly forming the support layer 110b, and the support layer 110b may be formed using the solution in which the coating material is dispersed.
  • the support layer 110b and the filter layer 130a may be coupled to each other and molded into a preset shape.
  • the multifunctional air purification filter 100c including the support layer 110b and the filter layer 130a may have a shape in which at least a portion thereof is bent multiple times.
  • the multifunctional air filter 100c may have a shape having periodically repeated peaks and valleys by being bent in a zigzag pattern.
  • the light source 150 may be located on one side of the multi-functional air purifying filter 100c and radiate light toward the multi-functional air purifying filter 100c.
  • the photocatalytic material of the multifunctional air purification filter 100c reacts with light emitted from the light source 150 to remove harmful gases, odorous substances, microorganisms, and the like.
  • the support layer 110b of the air purifying filter 100c by forming the support layer 110b of the air purifying filter 100c with a hybrid material including a photocatalytic material, an adsorption material, and a sterilizing material, a pressure loss similar to that of the existing support layer may be maintained.
  • the air purifying filter 100c may be easily mass-produced because a simple coating process may be added or a support layer forming solution may be changed and an existing process may be used as it is.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a multifunctional air purification filter according to various embodiments.
  • the multifunctional air purification filter 200a includes a HEPA filter 210, beads 220 filled in an empty space provided by a shape bent a plurality of times of the HEPA filter 210, It may include a first mesh case 231 disposed on the front surface of the HEPA filter 210 providing space and a second mesh case 233 disposed on the rear surface of the HEPA filter 210 .
  • the HEPA filter 210 is a layer that substantially determines the shape of the multifunctional air purification filter 200a, and may be made of at least one of a breathable mesh, nonwoven fabric, or ductile fiber.
  • the HEPA filter 210 may be a non-hybrid material (or hybrid material) HEPA filter having a configuration including a support layer, a mesh layer, and a filter layer, as shown in FIG. 1A . there is.
  • the HEPA filter 210 may be a non-hybrid material (or hybrid material) HEPA filter having a configuration including a support layer and a filter layer, as shown in FIG. 1B or 1C, for example. there is.
  • the HEPA filter 210 may have a shape in which at least a portion is bent multiple times.
  • the HEPA filter 210 may have a shape having periodically repeated peaks and valleys by being bent in a zigzag pattern.
  • the beads 220 are beads of a hybrid material and may include a photocatalytic material and an adsorption material (and a sterilization material).
  • the beads 220 may be formed based on (or including) water, titanium dioxide (TiO 2 ) as a photocatalytic material, zeolite, and a bactericidal material.
  • the zeolite may include natural zeolite and synthetic zeolite (A zeolite, X zeolite, Y zeolite, ZSM-5 zeolite, beta zeolite).
  • the beads 220 are formed by mixing water, titanium dioxide (TiO 2 ) as a photocatalytic material, zeolite, and a sterilizing material, and then performing granulation, sieving, and drying. It can be.
  • the shape and/or size of the beads 220 may be appropriately selected according to the type of gas to be removed, a removal rate, and/or a removal rate.
  • the shape of the beads 220 may be, for example, a spherical shape, a cylindrical shape, a hexahedron, or a porous shape, and the size of the beads 220 may be, for example, 0.5 mm to 5 mm.
  • the beads are not limited to a specific shape and size, and may be formed in any shape and size.
  • the beads 220 may have a smooth surface or may have protrusions on the surface to increase the reaction surface area.
  • the first mesh case 231 may be coupled, coated, or attached to the front surface of the HEPA filter 210 .
  • the first mesh case 231 may be formed in a mesh shape in which pores through which air flows are densely formed.
  • the second mesh case 233 may be coupled, coated, or attached to the rear surface of the HEPA filter 210 .
  • the second mesh case 233 may be formed in a mesh shape in which pores through which air flows are densely formed.
  • the multifunctional air purification filter 200b includes a HEPA filter 210, a mesh case 240 disposed on the front surface of the HEPA filter 210, and multiple bending of the mesh case 240. It may include beads 220 filled in the empty space provided by the shape.
  • the HEPA filter 210 is a layer that substantially determines the shape of the multifunctional air purification filter 200b, and may be made of at least one of a breathable mesh, nonwoven fabric, or ductile fiber.
  • the HEPA filter 210 may be a non-hybrid material (or hybrid material) HEPA filter having a configuration including a support layer, a mesh layer, and a filter layer, as shown in FIG. 1A . there is.
  • the HEPA filter 210 may be a non-hybrid material (or hybrid material) HEPA filter having a configuration including a support layer and a filter layer, as shown in FIG. 1B or 1C, for example. there is.
  • the HEPA filter 210 may have a shape in which at least a portion is bent multiple times.
  • the HEPA filter 210 may have a shape having periodically repeated peaks and valleys by being bent in a zigzag pattern.
  • the mesh case 240 may include a first mesh case 241 and a second mesh case 243 .
  • the mesh case 240 may be formed in a mesh shape in which pores through which air flows are densely formed.
  • the first mesh case 241 and the second mesh case 243 may be coupled to each other or integrally formed.
  • the second mesh case 243 may have a shape corresponding to that of the HEPA filter 210 so as to be inserted into and coupled to the empty space of the HEPA filter 210 .
  • the second mesh case 243 may have a shape in which at least a portion is bent a plurality of times.
  • the second mesh case 243 may have a shape having periodically repeated peaks and valleys by being bent in a zigzag pattern.
  • the mesh case 240 may be combined with or separated from the HEPA filter 210 .
  • the beads 220 are beads of a hybrid material and may include a photocatalytic material and an adsorption material (and a sterilization material).
  • the beads 220 may fill the empty space inside the mesh case 240 .
  • the total volume of the multifunctional air purification filters 200a and 200b may be reduced compared to the case of arranging individual filters in parallel.
  • the multifunctional air purification filters 200a and 200b may adjust the differential pressure increase by adjusting the filling amount of the beads 220 .
  • FIG. 3 is a purifying device 300 to which multi-functional air purifying filters (eg, multi-functional air purifying filters 100a, 100b, and 100c of FIGS. 1A to 1C) according to various embodiments are applied, illustrating an air purifier.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the purification device 300 of FIG. 3 .
  • a purifying device 300 including a multifunctional air purifying filter 325 is, for example, an air purifier and is installed in a building such as a home or an office. It may include household appliances that provide a function of purifying the air.
  • the air purifier can collect or remove dust or gas floating in the air, and can remove or inactivate bacteria or viruses according to an embodiment.
  • the purification device 300 includes a blowing fan 331 so as to circulate air in the indoor space and pass through various filters 321 , 323 , and 325 .
  • the purification device 300 may further include a function of adjusting the temperature and humidity of indoor air.
  • the purifying device 300 may be a home appliance including, or optionally combined with, the functions of an air purifier, air conditioner, and/or humidifier.
  • the multifunctional air filter 325 is included in a water purifier, refrigerator, kimchi refrigerator, washing machine, dryer, clothes management device, shoe closet, closet, septic tank, and/or air conditioning system to deodorize, antibacterial, and/or antibacterial.
  • Virus function can be provided.
  • the purification device 300 includes a housing 301 providing an internal space while forming an exterior, a suction port 313 formed on one side of the housing 301 to suck air, and the housing 301. It may include outlets 315a and 315b for discharging purified air introduced into the interior, an input unit 317 for inputting a user command, and display units 319a and 319b for displaying an operating state of the purifier 300. there is.
  • the housing 301 may include a body 311b, a front cover 311a and an upper cover 311c that can be coupled to the body 311b.
  • some of the above-mentioned components may be omitted, or one or more other components may be additionally added.
  • 4 shows a configuration in which the front cover 311a or the upper cover 311c is detachable from the main body 311b, but may be integrally formed otherwise.
  • application of various embodiments may be possible.
  • the number and location of the inlets 313 and outlets 315a and 315b are not limited to any particular embodiment.
  • 3 or 4 shows that the inlet 313 is formed in the front cover 311a of the housing 301, and the first and second outlets 315a and 315b are respectively formed in the front cover 311a and the top cover 311c. Formed is shown, but is not necessarily limited thereto.
  • the input unit 317 may include a power button for turning on or off the purifying device 300, and a timer for setting an operating time of the purifying device 300.
  • a lock button for limiting operation of the input unit may be included to prevent erroneous operation of the button and the input unit.
  • buttons for inputting various control information of the purification device 300 may be included.
  • the input unit 317 may adopt a push switch method that generates an input signal through a user's pressure or a touch switch method that generates an input signal through a touch of a user's body part. there is. If the input unit 317 adopts a touch switch method, the input unit 317 may be implemented integrally with the display unit 319a.
  • the display units 319a and 319b may display information about the state of the purification device 300 .
  • information on the degree of contamination of the filters 321, 323, and 325, information on replacement or cleaning timing of the filters 321, 323, and 325, information on the state of the filters 321, 323, and 325 ( Ex: cumulative number of days of use or cumulative usage time), information on the current operating state (eg, information on sensed air quality, blowing speed or direction) can be displayed.
  • such information may be provided through the display units 319a and 319b or through another electronic device (eg, a smart phone) linked to the purification device 300 .
  • the display units 319a and 319b may be disposed at arbitrary positions on the housing 301 as long as they are easily visible to the user.
  • the display units 319a and 319b As the display units 319a and 319b, the display unit 319a disposed on the upper cover 311c and the display unit 319b disposed on the main body 311b are exemplified, but various embodiments are shown in these figures. Note that it is not limited to the configured configuration.
  • the purification device 300 includes filters such as a pre-filter 321, a HEPA filter 323, and a multi-functional air purification filter 325 (eg, the multi-functional air filter of FIGS. 1A to 1C). Purifying filters 100a, 100b, 100c) and a blowing fan 331 may be included. Since the multifunctional air purification filter 325 includes a photocatalytic material, the purification device 300 may further include a light source 329 . Inside the housing 301, the light source 329 may be arranged or set to radiate light to the multifunctional air purification filter 325.
  • the purifying device 300 performs an operation for driving the blowing fan 331 and/or irradiating the light source 329 (eg, recycling the multifunctional air filter 325).
  • a controller 335 may be included, and a sensor 333 may be included to detect air quality inside the purification device 300 .
  • the pre-filter 321 is a component for filtering out relatively large dust particles among suspended matter or foreign substances in the air and may be disposed closest to the inlet 313 .
  • the HEPA filter 323 may be disposed behind the pre-filter 321 to filter out fine dust that is not filtered by the pre-filter 321 .
  • the support layers 110a, 110b and/or the filter layers 130a, 130b of the multifunctional air purification filter 325 may have substantially the same material or structure as the HEPA filter 323.
  • the pre-filter 321 may primarily filter out dust, and the pre-filter 321 may filter out dust secondarily through the HEPA filter 323 having relatively higher performance.
  • the HEPA filter 323 may be made of, for example, glass fibers.
  • a deodorization filter including activated carbon may be further included between the pre-filter 321 and the HEPA filter 323 or behind the HEPA filter 323.
  • the arrangement order of the filters may be as shown in FIG. 4, and it is also possible to arrange them in a different order. According to one embodiment, it is also possible to omit at least one of the pre-filter 321 and the HEPA filter 323.
  • the light source 329 may radiate light toward the multifunctional air purification filter 325 including a photocatalytic material.
  • a photocatalytic material of the multifunctional air purification filter 325 for example, titanium dioxide or zinc oxide, may react with light irradiated from the light source 329 to generate electron-hole pairs, and may generate electron-hole pairs by an oxidation reaction with a virus. Produced Cu(II) can be reduced to Cu(I).
  • the light source 329 may be implemented as a device such as a fluorescent lamp or an incandescent lamp or an LED, and may output at least one type of light among white light, red light, green light, blue light, ultraviolet light, visible light, and infrared light.
  • the light source 329 may be provided in the form of lens assemblies and assemblies such as Fresnel lenses, convex lenses, and concave lenses. According to an exemplary embodiment, at least one parameter of brightness, temperature, color, light focusing, light emission timing, and light emission direction of the light source 329 may be controlled by the controller 335 .
  • the light source 329 may radiate light along the direction of air flow inside the housing 301, and the light radiated from the light source 329 reaches the multifunctional air purification filter 325. can do.
  • the light source 329 may cause a photocatalytic reaction in the multifunctional air purification filter 325 by irradiating light in a direction opposite to the direction of air flow.
  • the direction in which light is irradiated to the multifunctional air purification filter 325 may be variously selected or combined.
  • the blowing fan 331 may introduce air outside the purifying device 300 into the housing 301 through the suction port 313 .
  • the air sucked in by the blowing fan 331 passes through various filters (pre-filter 321, HEPA filter 323, multi-functional air purification filter 325) and is purified through outlets 315a and 315b. It may be discharged to the outside of the purification device 300 .
  • the blowing fan 331 may operate under the control of the controller 335 and may control the flow of air under the control of the controller 335 .
  • the sensor 333 may be a sensor that measures air quality inside the purifying device 300 .
  • the type and concentration of substances contained in air may be measured using the sensor 333 .
  • the sensor 333 may be disposed in an inner space of the purification device 300, for example, at a position adjacent to outlets 315a and 315b of the purification device 300.
  • the sensor 333 may be disposed adjacent to the multifunctional air purification filter 325 in the inner space of the purification device 300 .
  • the controller 335 is for controlling the overall operation of the purifying device 300, and may control driving of the light source 329 and the blowing fan 331, for example.
  • the controller 335 controls the light source 329 and/or the blowing fan 331 based on air quality information provided from the sensor 333 and an external electronic device (eg, a smart phone or smart home hub). can control.
  • the controller 335 may be a processor (eg, a microprocessor or central processing unit (CPU)), and the processor executes a program (software) to perform at least one other component of the purification device 300 connected to the controller 335. It can control elements (eg hardware or software components) and can perform various data processing or calculations.
  • the controller 335 loads commands or data received from other components (eg, sensors or communication modules) into volatile memory, and It can process commands or data stored in , and store the resulting data in non-volatile memory.
  • other components eg, sensors or communication modules
  • 5A and 5B are diagrams illustrating apparatuses for manufacturing a multifunctional air purifying filter according to various embodiments.
  • the manufacturing apparatus 500a includes a coating apparatus 510, a mesh layer roll 520, a first support layer roll 531, a second support layer roll 533, and a support layer/mesh layer bonding roll 541 ) may be included.
  • the mesh body 121 of the mesh layer 120 may be wound (or wound) around the mesh layer roll 520, and the mesh body 121 released from the mesh layer roll 520 may be a support layer/mesh layer bonding roll. It can be transported towards (541).
  • the coating device 510 may coat the surface of the mesh body 121 with the hybrid material.
  • the hybrid material may include a photocatalytic material and an adsorption material (and sterilization material).
  • the coating layer 123 formed on the surface of the mesh body 121 may be dried, for example, through hot air.
  • the first support layer 110c may be wound around the first support layer roll 531, and the first support layer 110c released from the first support layer roll 531 is transported toward the support layer/mesh layer bonding roll 541. It can be.
  • the first support layer 110c may be disposed on the coating layer 123 that is one surface of the mesh layer 120 .
  • the first support layer 110c may be coupled, coated, or attached (an adhesive may be used) on the coating layer 123, which is one surface of the mesh layer 120.
  • the second support layer 110d may be wound around the second support layer roll 533, and the second support layer 110d released from the second support layer roll 533 is transported toward the support layer/mesh layer bonding roll 541. It can be.
  • the second support layer 110d may be disposed on the other side of the mesh layer 120 (or the side opposite to one side of the mesh layer 120). According to one embodiment, the second support layer 110d may be coupled, coated, or attached (an adhesive may be used) on the other surface of the mesh layer 120 .
  • the combination/combination of the mesh layer 120, the first support layer 110c, and the second support layer 110d may be wound around the support layer/mesh layer bonding roll 541.
  • the melt block for forming the filter layer 130a is formed.
  • a rolling process and a bending process for forming a zigzag multifunctional air filter may be performed.
  • a compression roll for compressing the mesh layer 120, the first support layer 110c, and the second support layer 110d at high temperature (50 to 150 °C) to increase interlayer bonding strength is the support layer/mesh. It may be placed opposite the layer bonding roll 541 .
  • the manufacturing apparatus 500b includes a coating apparatus 510, a melt blowing apparatus 515, a mesh layer roll 520, a support layer roll 535, a filter layer/support layer/mesh layer bonding roll 543 and a compression roll 550 .
  • the mesh body 121 of the mesh layer 120 may be wound (or wound) around the mesh layer roll 520, and the mesh body 121 released from the mesh layer roll 520 may be a filter layer/support layer/mesh layer. It can be conveyed towards the joining roll 543.
  • the coating device 510 may coat the surface of the body 121 with the hybrid material.
  • the hybrid material may include a photocatalytic material and an adsorption material (and sterilization material).
  • the coating layer 123 formed on the surface of the mesh body 121 may be dried, for example, through hot air.
  • the melt blowing device 515 may coat a polymer (plastic) material (PET, PP, PE, PTFE, etc.) on the coating layer 123, which is one surface of the mesh layer 120.
  • the melt blowing device 515 may perform a melt blowing process in which a polymer (plastic) material is melted and extruded and spun through a nozzle.
  • the filter layer 130a may be disposed on the coating layer 123 that is one surface of the mesh layer 120 by the melt blowing device 515 .
  • the support layer 110a may be wound around the support layer roll 535, and the support layer 110a released from the support layer roll 535 may be transferred toward the filter layer/support layer/mesh layer bonding roll 543.
  • the support layer 110a may be disposed on the other side of the mesh layer 120 (or the side opposite to one side of the mesh layer 120). According to one embodiment, the support layer 110a may be bonded, coated, or attached (adhesive may be used) on the other side of the mesh layer 120 .
  • the compression roll 550 is disposed to face the filter layer/support layer/mesh layer bonding roll 543, and the filter layer 130a, the mesh layer 120, and the support layer 110a are heated at high temperature (50 to 50°C) to increase interlayer bonding strength. 150 °C).
  • the compressed filter layer 130a, mesh layer 120, and support layer 110a combination/assembly may be wound around a filter layer/support layer/mesh layer bonding roll 543.
  • a multifunctional air purifying filter includes a breathable support layer, a mesh layer disposed on one surface of the support layer, and a filter layer disposed on one surface of the mesh layer, wherein at least a portion of the multifunctional air purifying filter is It has a shape bent a plurality of times, and the mesh layer may include a layer coated with at least one of a photocatalytic material, an adsorption material, and a sterilizing material.
  • the photocatalytic material is titanium dioxide (TiO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zinc oxide (ZnO), cadmium sulfide (CdS), or vanadium oxide (V 2 ).
  • O 3 may include at least one of them.
  • the adsorption material may include at least one of zeolite, sepiolite, mesoporous SiO 2 , silica (SiO 2 ), activated carbon, or clay.
  • zeolite sepiolite
  • mesoporous SiO 2 mesoporous SiO 2
  • silica (SiO 2 ) activated carbon, or clay.
  • the disinfectant material may include at least one of Cu metal, Cu metal compound, Ag metal, Ag metal compound, Zn metal, or Zn metal compound.
  • the ratio of the adsorption material to the photocatalyst material may be 1.0 to 80.0 wt% or 5 to 50 wt%.
  • the ratio of the sterilizing material to the photocatalytic material may be 0.1 to 10.0 wt% or 0.1 to 3 wt%.
  • the support layer may be formed of a material including at least one of a nonwoven fabric, a condensable fiber (felt), polyethylene terephthalate (PET), or polypropylene (PP).
  • a nonwoven fabric a condensable fiber (felt), polyethylene terephthalate (PET), or polypropylene (PP).
  • the mesh layer may include a main body having a mesh structure, and a coating layer including a photocatalytic material, an adsorption material, and a sterilizing material and disposed on one surface of the main body.
  • the mesh layer is a material containing at least one of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), stainless use steel (SUS), Ti, Al, or Cu.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • SUS stainless use steel
  • Ti Al, or Cu.
  • the filter layer may be formed of a material including at least one of PET, PP, PE, or PTFE.
  • the multi-functional air purifying filter may further include beads filled in an empty space provided by a shape bent a plurality of times of the multi-functional air purifying filter and containing a photocatalytic material, an adsorption material, and a sterilizing material.
  • a purifying device includes a multi-functional air purification filter including a breathable support layer, a mesh layer disposed on one surface of the support layer, and a filter layer disposed on one surface of the mesh layer, and a multi-functional air filter.
  • the purification filter has a shape in which at least a portion thereof is bent multiple times, and at least one of the support layer, the mesh layer, or the filter layer may include a photocatalytic material, an adsorption material, and a sterilizing material.
  • the purifying device may further include a housing accommodating the multi-functional air purifying filter, and a blowing fan disposed in the housing and configured to introduce outside air into the housing through the multi-functional air purifying filter.
  • the purifying device may further include a light source for radiating light to the multifunctional air purifying filter.

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Abstract

다기능성 공기 정화 필터는, 통기성 지지층, 상기 통기성 지지층상에 제공된 메쉬층, 및 상기 메쉬층상에 제공된 필터층을 포함하고, 상기 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부는 복수의 절곡들을 갖고, 상기 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함할 수 있다.

Description

다기능성 공기 정화 필터 및 그를 포함하는 정화 장치
본 개시는 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 점점 더 많이 개발되고 활용되고 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, 이는 정화 장치의 부피 및 무게를 증가시키고, 개별 필터 추가 시마다 차압 증가로 정화 장치의 풍량이 감소된다. 결과적으로, 정화 장치의 성능(및 적용 면적)이 감소된다.
하나 이상의 실시예들은 복합적인 성능을 갖는 다기능성 공기 정화 필터를 제공할 수 있다.
또한, 하나 이상의 실시예들은 다기능성 공기 정화 필터의 상대적인 부피 감소로 인해 공기 청정기와 같은 정화 장치의 디자인을 용이하게 할 수 있다.
또한, 하나 이상의 실시예들은 다기능성 공기 정화 필터의 상대적인 차압 감소로 인해, 정화 장치의 적용 면적을 증가시킬 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 다기능성 공기 정화 필터는, 통기성 지지층, 상기 통기성 지지층상에 제공된 메쉬층, 및 상기 메쉬층상에 제공된 필터층을 포함하고, 상기 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부는 복수의 절곡들을 갖고, 상기 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함할 수 있다.
상기 광촉매 물질은 이산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화아연(ZnO), 황화카드늄(CdS), 또는 산화바나듐(V2O3) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 흡착 물질은 제올라이트(zeolite), 세피올라이트(sepiolite), 메조포러스 실리카(mesoporous SiO2), 실리카(SiO2), 활성탄(Activated carbon) 또는 점토(clay) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 살균 물질은 Cu 금속, Cu 금속 화합물, Ag 금속, Ag 금속 화합물, Zn 금속 또는 Zn 금속 화합물 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광촉매 물질 대비 상기 흡착 물질의 비율은 1.0~80.0wt%일 수 있다.
상기 광촉매 물질 대비 상기 살균 물질의 비율은 0.1~10.0 wt%일 수 있다.
상기 통기성 지지층은 부직포, 축융성 섬유(felt), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PP(polypropylene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 메쉬층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene), SUS(Stainless Use Steel), Ti, Al 또는 Cu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 필터층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 다기능성 공기 정화 필터의 복수의 절곡들에 의해 제공되는 빈 공간들에 충진되는 비드들을 더 포함할 수 있고, 상기 비드들은 광촉매 물질, 흡착 물질 및 살균 물질을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 정화 장치는, 통기성 지지층과, 상기 통기성 지지층상에 제공된 메쉬층과, 상기 메쉬층상에 제공된 필터층을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터를 포함하고, 상기 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부는 복수의 절곡들을 갖고, 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함할 수 있다.
상기 정화 장치는, 그 내부에 상기 다기능성 공기 정화 필터가 제공되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 제공되며 상기 다기능성 공기 정화 필터를 통해 외부의 공기를 상기 하우징의 내부로 유입하도록 구성된 송풍팬을 더 포함할 수 있다.
상기 정화 장치는 상기 다기능성 공기 정화 필터에 광을 조사하도록 구성된 광원을 더 포함할 수 있다.
상기 광촉매 물질은, 이산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화아연(ZnO), 황화카드늄(CdS), 또는 산화바나듐(V2O3) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 흡착 물질은, 제올라이트(zeolite), 세피올라이트(sepiolite), 메조포러스 실리카(mesoporous SiO2), 실리카(SiO2), 활성탄(Activated carbon) 또는 점토(clay) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 살균 물질은, Cu 금속, Cu 금속 화합물, Ag 금속, Ag 금속 화합물, Zn 금속 또는 Zn 금속 화합물 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광촉매 물질 대비 상기 흡착 물질의 비율은 1.0~80.0wt%일 수 있다.
상기 광촉매 물질 대비 상기 살균 물질의 비율은 0.1~10.0 wt%일 수 있다.
상기 통기성 지지층은 부직포, 축융성 섬유(felt), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PP(polypropylene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 메쉬층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene), SUS(Stainless Use Steel), Ti, Al 또는 Cu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 필터층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예들의 일 측면에 따르면, 복합적인 성능을 갖는 다기능성 공기 정화 필터 또는 그를 포함하는 정화 장치가 제공될 수 있다.
하나 이상의 실시예들의 일 측면에 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.
하나 이상의 실시예들의 일 측면에 따르면, 복수의 필터들을 배치한 구성과 비교하여, 다기능성 공기 정화 필터의 상대적인 차압 감소로 인해, 정화 장치의 적용 면적을 증가시킬 수 있다.
본 개시의 특정 실시예들의 상기 및 다른 측면들, 특징들 및 이점들은 첨부 도면들과 함께 이하의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1a, 1b 및 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.
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. 예를 들어, "A, B 및(또는) C 중 적어도 하나"라는 표현은 A만, B만, C만, A와 B 모두, A와 C 모두, B와 C 모두, 또는 A, B 및 C 모두를 포함하는 것으로 이해되어야 합니다.
"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: 유선 커플링을 통해), 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, 1b 및 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 LED(light emitting diode)로 구현될 수 있으며, 백색광, 적색광, 녹색광, 청색광, 자외선(UV), 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, 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 있다. 그러나, 비드들은 특정한 형태 및 크기에 한정되지 않고, 어떠한 형태 및 크기로 형성될 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 포함됨으로써 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 프로세서(예를 들어, CPU(microprocessor or central processing unit))일 수 있고, 프로세서는 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 개시의 실시예들이 도시되고 설명되었으나, 이하의 청구항들에 정의된 본 개시의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고 여러 가지 변형들이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

Claims (15)

  1. 다기능성 공기 정화 필터에 있어서,
    통기성 지지층;
    상기 통기성 지지층상에 제공된 메쉬층; 및
    상기 메쉬층상에 제공된 필터층을 포함하고,
    상기 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부는 복수의 절곡들을 갖고,
    상기 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 물질 대비 상기 흡착 물질의 비율은 1.0~80.0wt%인 다기능성 공기 정화 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 물질 대비 상기 살균 물질의 비율은 0.1~10.0 wt%인 다기능성 공기 정화 필터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통기성 지지층은 부직포, 축융성 섬유(felt), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PP(polypropylene) 중 적어도 하나를 포함하는 다기능성 공기 정화 필터.
  8. 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 다기능성 공기 정화 필터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필터층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 적어도 하나를 포함하는 다기능성 공기 정화 필터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다기능성 공기 정화 필터의 복수의 절곡들에 의해 제공되는 빈 공간들에 충진되는 비드들을 더 포함하고, 상기 비드들은 광촉매 물질, 흡착 물질 및 살균 물질을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터.
  11. 정화 장치에 있어서,
    통기성 지지층과, 상기 통기성 지지층상에 제공된 메쉬층과, 상기 메쉬층상에 제공된 필터층을 포함하는 다기능성 공기 정화 필터를 포함하고,
    상기 다기능성 공기 정화 필터는 적어도 일부는 복수의 절곡들을 갖고,
    상기 메쉬층은 광촉매 물질, 흡착 물질 또는 살균 물질 중 적어도 하나를 코팅한 층을 포함하는 정화 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    그 내부에 상기 다기능성 공기 정화 필터가 제공되는 하우징;
    상기 하우징 내에 제공되며 상기 다기능성 공기 정화 필터를 통해 외부의 공기를 상기 하우징의 내부로 유입하도록 구성된 송풍팬; 및
    상기 다기능성 공기 정화 필터에 광을 조사하도록 구성된 광원을 더 포함하는 정화 장치.
  13. 제11항에 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.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 광촉매 물질 대비 상기 흡착 물질의 비율은 1.0~80.0wt%이고,
    상기 광촉매 물질 대비 상기 살균 물질의 비율은 0.1~10.0 wt%인 정화 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 통기성 지지층은 부직포, 축융성 섬유(felt), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PP(polypropylene) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 메쉬층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene), SUS(Stainless Use Steel), Ti, Al 또는 Cu 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 필터층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), PE(Polyethylene) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 적어도 하나를 포함하는 정화 장치.
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