JP3479002B2 - Air purifier using photocatalyst - Google Patents

Air purifier using photocatalyst

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、空気清浄器に係
り、より詳しくは、空気中に含まれた揮発性有機物質(V
OC:volatile organic compound)なり、たばこの煙など
のごとき汚染物質を光触媒を利用して除去する空気清浄
器に関するものである。 【0002】 【従来の技術】図1は、従来技術による光触媒を利用し
た空気清浄器を説明するための概略図であって、図1に
示すように、従来技術による光触媒を利用した空気清浄
器は紫外線ランプ1および光触媒3とを含んで構成され
ている。前記紫外線ランプ1は、光触媒3に向けて紫外
線を照射し、該光触媒3は紫外線ランプ1から紫外線が
照射されると、室内空気中に含まれた揮発性有機物質
(VOC)なり、たばこ煙などのごとき汚染物質を酸化さ
せて分解することにより、室内空気を清浄するようにさ
れている。 【0003】すなわち、光触媒3は、紫外線ランプ1か
ら紫外線を受けてバンドギャップエネルギー以上に相当
する光エネルギーを吸収すると、光触媒3内の価電子帯
(valence band)に充たされた電子などが伝導帯(conduct
ion band)に移動する電子の励起(excitation)現象が
起こる。かように、電子が励起されると、価電子帯に残
っているホールに揮発性有機物質なり、たばこの煙など
のごとき汚染物質が電子のドーナ(donor)として作用
して上記汚染物質が酸化されて分解される。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のごと
く構成された従来技術による光触媒を利用した空気清浄
器は、光触媒に紫外線を照射した後、時間の経過につれ
て光触媒内で励起された電子などが価電子帯のホールに
再結合されて光触媒の酸化反応活性点が減少されるた
め、揮発性有機物質なりたばこの煙などのごとき汚染物
質が含まれた室内空気の清浄能力が劣るという問題点が
あった。 【0005】そこで、この発明は上記種々の問題点を解
決するためになされたものであって、この発明の目的
は、紫外線により光触媒内で励起された電子などが価電
子帯のホールに再結合されるのを抑制して光触媒の酸化
反応活性点を最大に持続させることにより、揮発性有機
物質なり、たばこの煙などのごとき汚染物質を含まれた
室内空気の清浄能力を向上させる光触媒を利用した空気
清浄器を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するためになされたこの発明による光触媒を利用した空
気清浄器は、光触媒がコーティングされている金属部材
と、該光触媒を活性化させるためのエネルギーを供給す
るエネルギー供給手段、および前記金属部材に直流電流
を供給する電流供給手段とを含んで構成されたことを特
徴とする。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、この発明による一実施形態
について添付図面に沿って詳述する。図2は、この発明
による光触媒を利用した空気清浄器を説明するための概
略図であって、この発明による空気清浄器は、光触媒1
0がコーティングされている金属板または金属網20
と、前記光触媒10に紫外線を照射する紫外線ランプ3
0と、前記金属板20に直流電流を供給する電流供給手
段40と、室内空気の汚染度を感知する汚染度感知手段
50、および該汚染度感知手段50により感知された室
内空気の汚染度に応じて前記金属板または金属網20に
供給される直流電流量または電圧を調整するよう、前記
電流供給手段40を制御する制御手段60とを含んで構
成されている。 【0008】前記光触媒10は、二酸化チタン(Ti
2)のごとき半導体からなり,前記金属板または金属網
20はニッケル(Ni)のごとき金属からなる。この際、
図2では、前記光触媒10を活性化させるために、紫外
線ランプ30を使用したものを挙例して説明したが、紫
外線ランプ30、その他に電気集塵方式のプラズマ発生
装置(図示なし)を使用して光触媒10を活性化させる
方法も可能である。つまり、放電プラズマでは、310〜3
90mm波長のエネルギーが発生し、これは略3−4eV
の光エネルギーに相当するため、放電プラズマが紫外線
ランプ30の役割に代って光触媒30を活性化させう
る。 【0009】さらに、前記電流供給手段40は、多様な
方法で具現可能である。たとえば、前記金属板または金
属網20に供給される直流電流量を調整しない場合(前
記汚染度感知手段50および制御手段60を使用せず)
には、バッテリのみを使用して具現可能であり、商用交
流電源を使用しようとする場合には、前記商用交流を直
流に変換する整流回路のみを使用して具現可能であり、
必要によっては変圧器を使用することもできる。 【0010】さらに、前記金属板または金属網20に供
給される直流電流量を調整する場合(前記汚染度感知手
段50および制御手段60を使用する場合)には、バッ
テリと前記制御手段60の制御に応じてバッテリから供
給された直流電圧を変換する直流-直流変換器を使用し
て具現可能であり、商用交流電源を使用しようとする場
合には、前記商用交流電源を直流に変換する整流回路
と、前記制御手段60の制御に応じて前記整流回路を通
して供給される直流電圧を所望の直流電圧に変圧する直
流−直流変換器を使用して具現可能である。 【0011】つぎに、上記のごとく構成されたこの発明
による光触媒を利用した空気清浄器の作用および効果に
ついて詳述する。紫外線ランプ30で生成された紫外線
が金属板または金属網20にコーティングされた光触媒
10に照射されると、該光触媒10は室内空気中に含ま
れた揮発性有機物質なり、たばこの煙などの汚染物質を
酸化させて分解することにより、室内空気を清浄する。 【0012】つまり、光触媒10は、紫外線ランプ30
から紫外線を受けてバンドギャップエネルギー以上に相
当する光エネルギーを吸収すると、光触媒10内の価電
子帯に充たされた電子などが伝導帯に移動する電子の励
起現象が起こる。 【0013】かように、電子が励起されると、光触媒1
0の価電子帯に残っているホールに揮発性有機物質な
り、たばこの煙などの汚染物質が電子のドーナとして作
用して前記汚染物質が酸化されて分解される。この際、
電流供給手段40が前記金属板または金属網20に直流
電流を供給すると、前記光触媒10内で励起された電子
などが金属板または金属網20に移動されるため、光触
媒10内で励起された電子などが価電子帯のホールに再
結合するのを抑制して、光触媒10の酸化反応活性点を
最大に持続させうる。 【0014】さらに、汚染度感知手段50が室内空気中
の汚染度を感知して制御手段60に入力し、該制御手段
60は前記汚染度感知手段50により感知された汚染度
に比例して前記電流供給手段40から金属板または金属
網20に供給される直流電流量を増加させるよう、電流
供給手段40を制御することにより、光触媒10による
室内空気の清浄能力を最大に向上させうる。この際、前
記電流供給手段40は、前記金属板または金属網20に
供給される直流電流量を調整するために、金属板または
金属網20に印加される電圧を変換させる方法を使用す
るが、これは電圧が電流に比例するため可能である。 【0015】つまり、図3に示すように、紫外線照射時
間が増加することにより、金属板または金属網20の両
端に0Vの直流電圧を印加した場合より4Vの直流電圧
を印加した場合の方が、室内空気中に含まれたベンゼン
の濃度が極めて小さくなり、4Vの直流電圧を印加した
場合より24Vの直流電圧を印加した場合の方が、室内
空気中に含まれたベンゼンの濃度が極めて小さくなるた
め、金属板または金属網20に供給される電流量を増加
させることにより、光触媒10の清浄能力が向上される
ことがわかる。 【0016】 【発明の効果】上述のように、この発明によれば、光触
媒をコーティングした金属板または金属網に直流電流を
供給して紫外線により光触媒内で励起された電子などが
価電子帯のホールに再結合されることを抑制して光触媒
の酸化反応活性点を最大に持続させることにより、揮発
性有機物質なり、たばこの煙などのごとき汚染物質が含
まれた室内空気の清浄能力を向上させうる効果がある。 【0017】さらに、前記金属板または金属網に供給さ
れる直流電流量を室内空気の汚染度に応じて調整して室
内空気中に含まれた汚染物質の清浄能力を最大に維持で
きる効果がある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air purifier, and more particularly, to a volatile organic substance (V) contained in air.
The present invention relates to an air purifier that removes contaminants such as cigarette smoke using a photocatalyst. FIG. 1 is a schematic view for explaining an air purifier using a photocatalyst according to the prior art. As shown in FIG. 1, an air purifier using a photocatalyst according to the prior art is shown in FIG. Comprises an ultraviolet lamp 1 and a photocatalyst 3. The ultraviolet lamp 1 irradiates ultraviolet rays toward the photocatalyst 3. When the ultraviolet rays are irradiated from the ultraviolet lamp 1, the photocatalyst 3 emits volatile organic substances contained in the indoor air.
(VOC), the indoor air is cleaned by oxidizing and decomposing contaminants such as tobacco smoke. That is, when the photocatalyst 3 receives ultraviolet light from the ultraviolet lamp 1 and absorbs light energy corresponding to the band gap energy or more, the valence band in the photocatalyst 3 is increased.
(valence band) is filled with electrons etc.
Excitation of electrons moving to the ion band occurs. Thus, when the electrons are excited, volatile organic substances remain in the holes remaining in the valence band, and contaminants such as tobacco smoke act as electron donors to oxidize the contaminants. Is decomposed. [0004] In the air purifier using the photocatalyst according to the prior art constructed as described above, after the photocatalyst is irradiated with ultraviolet rays, the air purifier is excited in the photocatalyst as time passes. Electrons are recombined into holes in the valence band and the active sites of the oxidation reaction of the photocatalyst are reduced, which means that the indoor air containing volatile organic substances such as tobacco smoke and other contaminants has poor cleaning performance. There was a problem. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned various problems, and an object of the present invention is to recombine electrons and the like excited in a photocatalyst by ultraviolet rays into holes in a valence band. The use of a photocatalyst that improves the ability to clean indoor air that contains volatile organic substances and pollutants such as tobacco smoke by maximizing the oxidation reaction active point of the photocatalyst To provide an improved air purifier. [0006] An air purifier using a photocatalyst according to the present invention, which has been made to achieve the above object, has a metal member coated with a photocatalyst, and the photocatalyst is activated. And a current supply means for supplying a direct current to the metal member. An embodiment according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an air purifier using a photocatalyst according to the present invention.
0 is coated metal plate or metal net 20
And an ultraviolet lamp 3 for irradiating the photocatalyst 10 with ultraviolet light.
0, a current supply means 40 for supplying a direct current to the metal plate 20, a pollution degree sensing means 50 for sensing the pollution degree of the indoor air, and a pollution degree of the indoor air detected by the pollution degree sensing means 50. The control means 60 controls the current supply means 40 so as to adjust the amount of DC current or the voltage supplied to the metal plate or metal net 20 in response. The photocatalyst 10 is made of titanium dioxide (Ti
O 2 ), and the metal plate or net 20 is made of a metal, such as nickel (Ni). On this occasion,
In FIG. 2, an example in which an ultraviolet lamp 30 is used to activate the photocatalyst 10 has been described. However, an ultraviolet lamp 30 and an electrostatic precipitating type plasma generator (not shown) are used. Then, a method of activating the photocatalyst 10 is also possible. In other words, in discharge plasma, 310-3
Energy of 90 mm wavelength is generated, which is approximately 3-4 eV
The discharge plasma can activate the photocatalyst 30 instead of the role of the ultraviolet lamp 30. Further, the current supply means 40 can be implemented in various ways. For example, when the amount of direct current supplied to the metal plate or the metal net 20 is not adjusted (without using the pollution degree sensing means 50 and the control means 60)
Can be embodied using only a battery, and when using a commercial AC power supply, it can be embodied using only a rectifier circuit that converts the commercial AC into DC,
If necessary, a transformer can be used. Further, when the amount of direct current supplied to the metal plate or the metal net 20 is adjusted (when the pollution degree sensing means 50 and the control means 60 are used), the battery and the control means 60 are controlled. It can be embodied using a DC-DC converter that converts a DC voltage supplied from a battery in accordance with the DC-DC converter.If a commercial AC power supply is to be used, a rectifier circuit that converts the commercial AC power supply to DC is provided. The DC / DC converter may convert the DC voltage supplied through the rectifier circuit into a desired DC voltage under the control of the control means 60. Next, the operation and effect of the air purifier using the photocatalyst according to the present invention constructed as described above will be described in detail. When the ultraviolet light generated by the ultraviolet lamp 30 is irradiated on the photocatalyst 10 coated on the metal plate or the metal net 20, the photocatalyst 10 becomes a volatile organic substance contained in the indoor air and is contaminated by smoke such as cigarette smoke. Cleans room air by oxidizing and decomposing substances. That is, the photocatalyst 10 includes the ultraviolet lamp 30
When ultraviolet light is absorbed from the substrate to absorb light energy corresponding to the band gap energy or more, an electron excitation phenomenon occurs in which electrons charged to the valence band in the photocatalyst 10 move to the conduction band. Thus, when the electrons are excited, the photocatalyst 1
The holes remaining in the valence band of 0 become volatile organic substances, and pollutants such as cigarette smoke act as electron donors to oxidize and decompose the pollutants. On this occasion,
When the current supply means 40 supplies a direct current to the metal plate or metal net 20, electrons or the like excited in the photocatalyst 10 are moved to the metal plate or metal net 20, so that the electrons excited in the photocatalyst 10 are moved. For example, it is possible to suppress recombination with holes in the valence band and to maintain the oxidation reaction active site of the photocatalyst 10 to the maximum. Further, the pollution degree sensing means 50 senses the pollution degree in the indoor air and inputs it to the control means 60. The control means 60 controls the pollution degree in proportion to the pollution degree detected by the pollution degree sensing means 50. By controlling the current supply means 40 so as to increase the amount of direct current supplied from the current supply means 40 to the metal plate or metal net 20, the ability of the photocatalyst 10 to clean indoor air can be maximized. At this time, the current supply means 40 uses a method of converting the voltage applied to the metal plate or the metal net 20 in order to adjust the amount of DC current supplied to the metal plate or the metal net 20. Is possible because the voltage is proportional to the current. That is, as shown in FIG. 3, as the ultraviolet irradiation time increases, the case where a DC voltage of 4 V is applied is more than the case where a DC voltage of 0 V is applied to both ends of the metal plate or the metal net 20. However, the concentration of benzene contained in the indoor air is extremely low, and the concentration of benzene contained in the indoor air is extremely low when a DC voltage of 24 V is applied than when a DC voltage of 4 V is applied. Therefore, it can be seen that the cleaning ability of the photocatalyst 10 is improved by increasing the amount of current supplied to the metal plate or the metal net 20. As described above, according to the present invention, electrons or the like excited in the photocatalyst by ultraviolet rays by supplying a direct current to the metal plate or the metal net coated with the photocatalyst are converted into a valence band. By suppressing recombination into holes and maximizing the oxidation reaction active point of the photocatalyst, the indoor air that contains volatile organic substances and contaminants such as tobacco smoke is improved. There is an effect that can be made. Further, the amount of direct current supplied to the metal plate or the metal net is adjusted according to the degree of contamination of the indoor air, so that there is an effect that the cleaning ability of the pollutants contained in the indoor air can be maintained to the maximum.

【図面の簡単な説明】 【図1】 従来技術の酸化性の反応に伴う光触媒を利
用した空気清浄器を説明するための概略図である。 【図2】 この発明の酸化性の反応に伴う光触媒を利
用した空気清浄器を説明するための概略図である。 【図3】 この発明による光触媒を利用した空気清浄
器のベンゼン分解反応での紫外線照射時間にたいするベ
ンゼン濃度の変化を示すグラフである。 【符号の説明】 10 光触媒 20 金属板または金属網 30 紫外線ランプ 40 電流供給手段 50 汚染度感知手段 60 制御手段
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an air purifier using a photocatalyst accompanying an oxidative reaction according to the related art. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an air purifier using a photocatalyst accompanying an oxidative reaction of the present invention. FIG. 3 is a graph showing a change in benzene concentration with respect to ultraviolet irradiation time in a benzene decomposition reaction of an air purifier using a photocatalyst according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Photocatalyst 20 Metal plate or net 30 Ultraviolet lamp 40 Current supply means 50 Pollution degree sensing means 60 Control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 周鉉 大韓民国忠清南道牙山市湯井面葛山里 100番地 (72)発明者 李 相奉 大韓民国ソウル特別市西草區方背1洞 918−11番地安林ビラ201號 (72)発明者 李 垠娥 大韓民国ソウル特別市松坡區文井洞(番 地なし)文井住公アパート27棟105號 (72)発明者 金 信昌 大韓民国ソウル特別市西草區方背4洞 826−2102號 (56)参考文献 特開2000−317312(JP,A) 特開2000−271490(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61L 9/00 A61L 9/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Lee Zhou-hyun 100-gil, Gwangsan-ri, Yui-myeon, Asan-shi, Chungcheongnam-do, Republic of Korea (72) Inventor Lee Sang-hoon 918-11 Sok-dong 1-dong, Seok-gu, Seoul, Republic of Korea Address No. 201 Anrin Villa No. 72 (72) Inventor Lee Eun-e 27 Investigator Kim Shinchang Chang-Sung, Seoul Special City, South Korea No. 826-2102 No. 562-2102 (56) Reference JP 2000-317312 (JP, A) JP 2000-271490 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) A61L 9/00 A61L 9/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 光触媒をコーティングされている金属部
材と、該光触媒を活性化させるためのエネルギーを供給
するエネルギー供給手段と前記金属部材に直流電流を供
給する電流供給手段とを含んで構成され 内空気中の汚染度を感知する汚染度感知手段と、該汚
染度感知手段により感知された汚染度に応じて前記金属
板に供給される直流電流量または電圧を調整するよう前
記電流供給手段を制御する制御手段とをさらに含むこと
を特徴とする光触媒を利用した空気清浄器。
(57) [Claim 1] A metal member coated with a photocatalyst, energy supply means for supplying energy for activating the photocatalyst, and current for supplying a direct current to the metal member is configured to include a supply means, and the contamination degree sensing means for sensing the degree of contamination of the chamber in the air, the DC current amount or a voltage supplied to the metal plate according to the sensed contamination level by the degree of contamination sensing means further comprising a control means for controlling the current supply means to adjust the
An air purifier using a photocatalyst characterized by the following .
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