JP4369480B2 - 空気自動浄化窓 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、建築物に適用される窓に関するもので、より詳細には、室内外を区分する窓の一般的固有機能を今までどおり維持しながら、室内の汚染された空気を自動的に浄化させることができるだけでなく、窓を人為的に開閉せずとも、室内の汚染された空気の一部は外部に排出されるようにすると共に、外部から流入される空気は浄化されて流入されるようにして、室内の空気を常にきれいで新鮮に維持できるようにした、空気自動浄化窓に関するものである。

〔背景技術〕
従来から公共建物、作業場、事務室、共同住宅などを含む各種建築物には窓ガラスが普遍的に設置されるのだが、建築物内に設置される窓ガラスは、生活空間に対する美麗な景観の確保と、十分な日照量の確保、断熱と防音機能付与及び外部汚染物質の流入を遮断して、快適な室内環境を造成する目的から設置される。

現在一般的に使用されている窓の設置状態を図１に示した。図面に示されているように、従来一般的に使用されている窓は、窓ガラス２００が四角い窓フレーム１００に固定されており、このような構成の窓が窓枠３００にスライディング可能に結合される。

窓フレーム１００のうち、上側フレーム１１０または下側フレーム１２０の下端にはガイド溝(図示せず)が形成されており、前記ガイド溝は、窓枠３００に形成されたガイド部(図示せず)との相互作用によって、窓が左右にスライディングされて開閉されるようにする。このように、窓が開閉可能に設置されることによって、窓の開閉を介して室内外空気の換気が可能になる。

快適な室内環境を造成するためには、一定の時間を周期に窓を開けて換気するのがよい。特に、近来にはいって室内空気は、室内で料理をする過程で発生する燃焼ガスや各種建築資材と電子機器によって発生される有害物質などによってすぐに汚染されるのだが、このように汚染された空気が室内に持続的に蓄積されると、居住者の健康を悪化させて各種病を誘発させ得るので、これを防止するために周期的に換気をしなければならない。

しかし、近来にはいって産業化と自動車の生活化及び人口の都市集中化などの現象のため、大気汚染と交通騒音などが深化して、窓を人為的に開閉して換気をする場合、室内生活空間に外部の汚染物質が流入して、快適な室内環境の造成が難しくて、居住者の健康を悪化させるだけでなく、生活の不便さを加重させるという問題点がある。

このような問題点のため、窓を開閉せずとも、室内環境から発生する汚染物質を低減させると共に、健康増進を図るために、空気清浄機を設置して使用する場合が増えている。このような空気清浄機は、室内空気だけを流入した後濾過して浄化させ、これを排出することによって、きれいな室内環境を維持することができるようにしたものである。

しかし、現在使用されている大半の空気清浄機は、粉塵や煤煙などの粒子状物質に対する空気清浄技術が適用されているので、室内汚染源の低減にはその限界があるだけでなく、室内空気だけを繰り返し的に浄化して供給することによって、自然的な通風によって新鮮な外部の空気を連続的に室内に供給することができないという問題点がある。

このような問題点を解消しようと、自然通風によって換気ができるようにした技術が開示されているのだが、これに係る技術の一つとして国内実用新案登録番号第２０１４４８号では、建物の窓枠や換気口に装着することのできる窓型エアーフィルターを提供している。このような窓型エアーフィルターを建物の窓枠や換気口に装着して使用することになると、室内外の汚染された空気が室内に流入されるのを遮断することができるようになる。

しかし、上記のように窓枠に窓型エアーフィルターを装着して使用することになると、フィルターの交換及び管理が難しいだけでなく、窓ガラスの機能が発揮されず、十分な日照量の確保と生活空間に対する美麗な景観の確保などが困難であるという問題点がある。

〔発明の開示〕
そこで、本発明は、窓の一般的固有機能を今までどおり遂行しながら、室内の汚染された空気を自動的に浄化させることができるだけでなく、窓を人為的に開閉せずとも、室内の汚染された空気の一部は外部に排出されるようにすると共に、外部から流入される空気は浄化されて流入されるようにして、室内空気を常にきれいで新鮮に維持することができるようにした、空気自動浄化窓を提供することにその目的がある。

前記の目的を達成するために、本発明は、
窓ガラスと、窓ガラスを固定する窓フレームとを含む窓において、
前記窓フレームが：上側フレームの前面に付着されたフィルターを通過して室内空気が流入する室内空気流入口と、室内空気流入口から流入された空気の流れを案内する上部ガイド部材と、室内空気流入口から流入された空気の一部が、上部ガイド部材の内側に形成された排気路に沿って側面フレームの後面上側に付着されたフィルターを通過して外部に排出される室内空気排出口とを含む排出部と；側面フレームの後面下側に付着されたフィルターを通過して室外空気が内部に流入される室外空気引入口と、室外空気引入口から流入された空気の流れを案内する下部ガイド部材と、下部ガイド部材の内側に形成された流路に沿って移動した空気が通過しながら浄化されると共に、下側フレームの内部に内蔵される浄化カートリッジと、下側フレームの後面に、カートリッジに光が到達するように形成した透光部と、浄化カートリッジの入れ替えができるように、下側フレームの前面に開閉可能に形成すると共に、浄化カートリッジを通過して浄化された空気が、中央に付着されたフィルターを通過して室内に流入される浄化空気排気口とを含む流入部；及び室内空気流入口を介して流入された空気の一部が移動して浄化カートリッジを通過した後、浄化空気排気口を介して室内に流入される室内空気循環路；とを含むことを特徴とする空気自動浄化窓を提供する。

〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、本発明を添付の図面を参照して詳細に説明するが、これは本発明の理解を深めるために提示されたものであって、本発明がこれに限定されるのではない。

図２は、本発明の窓の斜視図で、図３は、図２に示した窓の背面斜視図で、図４は、本発明の窓の要部断面図で、図５は、本発明の窓が窓枠に結合された状態で重要部分の断面を示した図面である。

図２乃至図５に示されているように、本発明による窓は、窓ガラス２００と、前記窓ガラス２００を固定するもので、内部空気の排出と外部空気の流入が可能になるようにすると共に、内部空気の循環が可能になるようにした窓フレーム１００とを含む。つまり、本発明は、通常の窓の構成要素のうちの一つである窓フレーム１００に、室内空気が外部に排出される排出部１０を形成すると共に、室外空気が内部に浄化されて流入される流入部２０を形成して、室内空気の換気を可能にしたことと、室内空気が循環しながら浄化されるようにした室内空気循環路３０を形成したことにその特徴がある。

本発明では、窓フレーム１００内に排出部１０と流入部２０及び室内空気循環路３０とを構成するにおいて、室内空気の対流現象を応用したが、室内のあつい空気の一部は窓フレーム１００の上側に形成された排出部１０を介して外部に排出されるようにすると共に、一部は室内空気循環路３０に沿って循環しながら、室内に浄化されて流入されるようにし、外部の冷たい空気は窓フレーム１００の下側に形成された流入部２０を介して内部に流入されるようにした。

まず、窓フレーム１００に形成される排出部１０は、上側フレーム１１０の前面に付着されたフィルターを通過して室内空気が流入される室内空気流入口１１と、室内空気流入口１１から流入された空気の流れを案内する上部ガイド部材１３と、室内空気流入口１１から流入された空気の一部が、前記ガイド部材１３の内側に形成された排気路１４に沿って側面フレーム１３０の後面上側に付着されたフィルターを通過して外部に排出される室内空気排出口１２とを含む。

このような構成の排出部１０で、室内空気は、室内空気流入口１１を介して上側フレーム１１０の内部に流入され、内部に流入された室内空気の一部は、上部ガイド部材１３の内側に形成された排気路１４に沿って移動しながら、側面フレーム１３０の後面上側に形成された室内空気排出口１２を介して外部に排出される。この時、前記室内空気流入口１１を介して流入された空気の一部は、後述する室内空気循環路３０を介して室内に再び流入されて再循環される。

前記の過程を介して室内空気が外部に排出される時、嵩の大きな異物質や昆虫などがフレームの内部に流入して排気路１４が塞がる現象を防止するために、室内空気流入口１１と室内空気排出口１２には各々フィルターが付着される。フィルターは、空気の通過が容易な不職布や網紗を使用することができ、以外にも多様な種類のものをフィルターに使用することができる。

本発明によると、上部ガイド部材１３の内側に形成された排気路１４には、空気の流れをジグザグに誘導するための多数の傾斜板１５が形成されるのだが、前記傾斜板１５は、室外の騒音が室内に伝達されるのを低減させる作用をする。従って、窓フレーム１００に排出部１０を形成しても、傾斜板１５によって外部の騒音が室内に伝達されるのを遮断することができ、騒音による被害を最少化することができる。

また、上部ガイド部材１３の内側に形成された排気路１４にはチェックバルブ１６が形成されるのだが、このようにチェックバルブ１６を形成することになると、外部の空気が室内空気排出口１２を介して流入され、室内に入ってくるのを防止することができるようになる。

チェックバルブ１６は、公知の多様なものを適用することができ、本発明では、チェックバルブ１６として図面に示されているように流入膜１６１と遊動膜１６２及び排気膜１６３とで成るのだが、遊動膜１６２が排気膜１６３に密着時、遊動膜１６２に形成された通孔が排気膜１６３に形成された通孔とお互い一致するように形成され、遊動膜１６２が流入膜１６１に密着時、流入膜１６１に形成された通孔と遊動膜１６２に形成された通孔がお互い一致しないように形成されているものを使用した。

つまり、室内空気流入口１１を介して室内空気が流入される過程で、遊動膜１６２は排気膜１６３に密着されるのだが、この過程で通孔が塞がらずに連結され、流入された空気が流入膜１６１と遊動膜１６２及び排気膜１６３を順次的に通過して順行することになる。反対に、室内空気排出口１２を介して室外空気が流入されると、遊動膜１６２は流入膜１６１に密着されることになって通孔が塞がることになり、従って室外空気が室内に流入できなくなる。

本発明による窓フレーム１００には、前述したように室内空気が室外に排出される排出部１０と共に、室外空気が室内に浄化されて流入される流入部２０が形成される。

前記流入部２０は、側面フレーム１３０の後面下側に付着されたフィルターを通過して室外空気が内部に流入される室外空気引入口２１と、室外空気引入口２１から流入された空気の流れを案内する下部ガイド部材２４と、下部ガイド部材２４の内側に形成された流路２５に沿って移動した空気が通過しながら浄化されると共に、下側フレーム１２０の内部に内蔵される浄化カートリッジ４０と、下側フレーム１２０の後面に、浄化カートリッジ４０に光が到達するように形成した透光部２３と、浄化カートリッジ４０の入れ替えができるように下部フレーム１２０の前面に開閉可能に形成されると共に、浄化カートリッジ４０を通過した浄化された空気が、中央に付着されたフィルターを通過して室内に流入される浄化空気排気口２２とを含む。

前記の構成の流入部２０で、室外空気は、室外空気引入口２１を介してフレームの内部に流入され、フレームの内部に流入された室外空気は、下部ガイド部材２４の内側に形成された流路２５に沿って移動しながら、下側フレーム１２０に内蔵された浄化カートリッジ４０を通過して浄化された後、浄化空気排気口２２を介して室内に流入されることになる。

この時、室外空気が浄化カートリッジ４０を通過することになると、室外空気に含有されている水分や有害物質は、浄化カートリッジ４０の内部に内蔵された活性炭に吸着されると共に、光触媒によって分解されて除去されることになり、浄化された空気は、浄化空気排気口２２を介して室内に流入されることになる。浄化カートリッジ４０の構造と作用に関するより詳細な説明は後述することにする。

本発明では、浄化カートリッジ４０の入れ替えができるようにするために、浄化空気排気口２２を下側フレーム１２０の前面方向に開閉可能に形成した。図面では、蝶番を使用して浄化空気排気口２２が前面方向に開閉され得るようにしたが、他にも多様な開閉手段が適用されることができる。このような開閉手段によって、使用者は必要によって浄化空気排気口２２を前に引っ張って下側フレーム１２０内に内蔵された浄化カートリッジ４０を新しいものに入れ替えて設置することができるので、浄化カートリッジ３０の交換と管理が便利になる。

下側フレーム１２０の後面には、浄化カートリッジ４０の後面に光が到達するようにするために透光部２３が形成されるのだが、透光部２３は、透明アクリルなどのように光の通過が可能な材質のプラスチックやガラスを使用して形成する。前記透光部２３を通過した光が浄化カートリッジ４０の後面に到達することになると、光によって浄化カートリッジ４０内に含有された水分や有害成分が蒸発して除去されるので、浄化カートリッジ４０の耐久性が大きく増加することになる。

室外空気引入口２１と浄化空気排気口２２には、前述した室内空気流入口１１と室内空気排出口１２に形成されたフィルターと同一なフィルターが形成され、このフィルターは、前述のように室外空気に含有された嵩の大きな異物質や昆虫などがフレームの内部に流入して流路２５が塞がる現象を防止するために形成される。

下部ガイド部材２４の内側に形成された流路２５には、前述の上部ガイド部材１３の内側の排気路１４に形成された傾斜板１５と同じく、空気の流れをジグザグに誘導する多数の傾斜板２６が形成され、これによって室外の騒音が室内に伝達されるのを遮断することができる。

また、前記下部ガイド部材２４の内側に形成された流路２５には、空気の逆行を防止するためのチェックバルブ２７が形成されるのだが、このチェックバルブ２７は、前述の上部ガイド部材１３の内側の排気路１４に形成されたチェックバルブ１６と同じ原理のものを適用すれば容易に形成することができる。

また、前記下部ガイド部材２４の内側に形成された流路２５には、空気流入量調節バルブ２９が形成されるのだが、この流入量調節バルブ２９は、気候や室内外の気温など、いろいろな条件を考慮して開閉量を調節することができるように形成される。このように、流入量調節バルブ２９を使用して室内に流入される室外空気の量を調節することになると、換気量の調節と共に、室内の温度調節が容易にできるようになる。

本発明による窓フレーム１００には、室内空気が室外に排出される排出部１０と、室外空気が室内に浄化されて流入される流入部２０とが形成されると同時に、室内空気循環路３０が形成される。

前記室内空気循環路３０は、室内空気流入口１１と浄化空気排気口２２とを連結する部分で、室内空気流入口１１を介して流入された空気の一部が浄化カートリッジ４０を通過した後、浄化空気排気口２２を介して室内に流入され得るようにしたものである。

より具体的に、室内空気流入口１１を介して流入された空気は、チェックバルブ１６を通過した後、上部ガイド部材１３の外側に沿って側面フレームを経て下端に移動し、下端に移動した空気は、下部ガイド部材２４の外側に沿って移動しながら浄化カートリッジ４０を通過して浄化されることになり、浄化された空気は、浄化空気排気口２２を介して室内に流入されることになる。従って、室内の汚染された空気は、前記の過程を介して循環されながら自動浄化されることになり、居住者は常にきれいで新鮮な空気を吸うことができる。

本発明によると、下側フレーム１２０の後面に、浄化カートリッジ４０の下端に蓄積されたほこりを外部に排出するためのほこり排気孔３１が形成される。前記ほこり排気孔３１は、浄化空気排気口２２から自動または手動で風を吹き込むと、風がチェックバルブ２７によって室外空気引入口２１へと逆行せずに、ほこり排気孔３１を介して外部に排出される過程で、浄化カートリッジ４０の下端に蓄積されたほこりを同伴して室外に排出する役割をする。

図６は、本発明の窓に内蔵される浄化カートリッジの分解斜視図で、図面に示されているように、本発明の窓のフレームに内蔵される浄化カートリッジ４０は、内部に活性炭が内蔵され、表面に光触媒が塗布されると同時に、上側後面に外部に突出する多数の突出部４１１が形成され、後面下側から底まで傾斜面を有するように形成された光触媒フィルター４１と；前記光触媒フィルター４１が内蔵され、後面には透明窓４２１が形成され、後面下側の傾斜面には多数の流入孔４２３が形成され、正面には通気性フィルター４２２の形成されたケース４２；とを含む。

前記の構成の浄化カートリッジ４０を本発明の窓のフレームに内蔵することになると、室外空気流入孔４２３を経て光触媒フィルター４１を通過することになるのだが、この時、室外空気に含有された水分や有害物質が光触媒フィルター４１の内部に内蔵された活性炭によって吸着されることになり、有害物質は、光触媒の酸化還元分解反応によって分解されて除去されることになる。

光触媒は、二酸化チタンのように一般的に使用されるものを適用することができ、光触媒による有害物質の分解反応を誘導するために、浄化カートリッジ４０の後面には透明窓４２１が形成される。前記透明窓４２１に光が自在に到達できるようにするために、前述したように下側フレーム１２０の後面には透光部２３が形成される。

つまり、太陽光は、透光部２３と透明窓４２１を順次的に通過して浄化カートリッジ４０の光触媒フィルター４１に到達することになり、この光によって光触媒が活性化して有害物の分解が生じることになる。本発明では、光触媒による分解効果をより増進させるために、光触媒フィルターの後面上側に、外部に突出する多数の突出部４１１を形成した。

この時、浄化カートリッジ４０の内部に吸着された水分が蒸発しながら生成された蒸気ガスと、有害物質が分解されながら発生された分解ガスとを室外に排出するために、浄化カートリッジ４０の側面上側にベントホール４３を形成すると共に、前記ベントホール４３と連結される排出孔（２８；図３参照）を下側フレーム１２０の後面に形成した。

前述した構成の本発明による窓は、一般窓と同様に、窓枠３００にスライディング可能に設置することができる。図５に示したように、下側フレーム１２０の下端にガイド溝１２１を形成し、前記ガイド溝１２１との相互作用によって窓が左右にスライディングされるように、窓枠３００にガイド部３１０を形成した後、窓枠３００に本発明の窓を結合させると、窓が左右にスライディングされながら開閉できるようになる。

前記のように、本発明の窓を設置することになると、窓を開閉せずとも、換気をすることができるだけでなく、室外から流入される空気が浄化カートリッジ４０を通過した後、室内に流入されることによって、自然通風による浄化された新鮮な空気が流入されることになる。また、室内の汚染された空気が再循環されながら自動浄化されることによって、居住者の生活の質的な向上と健康増進を図ることができるようになる。

〔産業上の利用可能性〕
前記で説明したように、本発明は、生活空間に対する美麗な景観の確保と、十分な日照量の確保、断熱と防音機能付与及び外部汚染物質の流入遮断などのような、窓固有の機能を今までどおり遂行することができ、特に室内の汚染された空気を再循環させる過程を介して自動的に浄化することができるだけでなく、窓を人為的に開閉せずとも、室内の汚染された空気を排出し、外部から流入される空気を浄化して汚染物質が室内に流入されるのを防止することができ、自然通風による室内空気の新鮮さを常に維持することのできる空気自動浄化窓を提供する有用な効果がある。

図１は、一般的な窓の設置状態を概略的に示した図面である。 図２は、本発明の窓の斜視図である。 図３は、図２に示した窓の背面斜視図である。 図４は、本発明の窓の要部断面図である。 図５は、本発明の窓が窓枠に結合された状態で重要部分の断面を示した図面である。 図６は、本発明の窓に内蔵される浄化カートリッジの分解斜視図である。

Claims (6)

1. 窓ガラスと、窓ガラスを固定する窓フレームとを含む窓において、
   前記窓フレームが：
   上側フレームの前面に付着されたフィルターを通過して室内空気が流入する室内空気流入口と、室内空気流入口から流入された空気の流れを案内する上部ガイド部材と、室内空気流入口から流入された空気の一部が、上部ガイド部材の内側に形成された排気路に沿って側面フレームの後面上側に付着されたフィルターを通過して外部に排出される室内空気排出口とを含む排出部と；
   側面フレームの後面下側に付着されたフィルターを通過して室外空気が内部に流入される室外空気引入口と、室外空気引入口から流入された空気の流れを案内する下部ガイド部材と、下部ガイド部材の内側に形成された流路に沿って移動した空気が通過しながら浄化されると共に、下側フレームの内部に内蔵される浄化カートリッジと、下側フレームの後面に、カートリッジに光が到達するように形成した透光部と、浄化カートリッジの入れ替えができるように、下側フレームの前面に開閉可能に形成すると共に、浄化カートリッジを通過して浄化された空気が、中央に付着されたフィルターを通過して室内に流入される浄化空気排気口とを含む流入部；及び
   室内空気流入口を介して流入された空気の一部が移動して浄化カートリッジを通過した後、浄化空気排気口を介して室内に流入される室内空気循環路；とを含むことを特徴とする空気自動浄化窓。
2. 前記浄化カートリッジが：内部に活性炭が内蔵され、表面に光触媒が塗布されると共に、上側後面に外部に突出する多数の突出部が形成され、後面下側から底まで傾斜面を有するように形成された光触媒フィルターと；前記光触媒フィルターが内蔵され、後面には透明窓が形成され、後面下側の傾斜面には多数の流入孔が形成され、正面には通気性フィルターが形成されたケース；とを含むことを特徴とする請求項１に記載の空気自動浄化窓。
3. 上部ガイド部材の内側の排気路と下部ガイド部材の内側の流路各々に、空気の流れをジグザグに誘導するための多数の傾斜板が形成されると共に、空気の逆行を防止するためのチェックバルブが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気自動浄化窓。
4. 下側フレームの後面に、カートリッジの下端に蓄積されたほこりを外部に排出するためのほこり排気口が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の空気自動浄化窓。
5. 浄化カートリッジの側面上側にベントホールが形成されると共に、前記ベントホールと連結された排出孔が下側フレームの後面に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の空気自動浄化窓。
6. 下部ガイド部材の内側の流路に空気の流入量を調節するための空気流入量調節バルブが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の空気自動浄化窓。

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