KR100483417B1 - 공기 정화 장치 - Google Patents

Abstract

방전음을 작게 하고, 또한, 노이즈의 발생도 방지할 수 있는 공기 정화 장치를 제공한다.

송풍 팬(12)과 광촉매 모듈(14)과 오존 분해 촉매 필터(16)가 송풍 통로(13) 상에 배치되어, 수직 상승 폭이 10 μ초이고, 방전 주파수가 1O kpps 이상인 펄스에 의해서 방전을 행하여, 공기 정화를 행하는 것이다.

Description

공기 정화 장치 {Air Purification System}

본 발명은, 공기 중에 포함되어 있는 악취성분이나 유해 물질 등을 분해하여 공기의 정화를 행하는 공기 정화 장치에 관한 것이다.

근년, 주택의 고 기밀화의 진전, 야외 공기 오염의 정상화에 의해, 거주 공간에서의 공기질 개선 요망이 높아지고 있다. 공기질 중에서도, 담배 연기의 악취나 간호 환경에서의 신진 대사 악취의 저감, 건축 자재로부터 발생되는 유해성분(VOC 등으로 대표되는 것) 제거에의 필요성은 특히 크다.

이들 요망에 대하여, 종래부터 활성탄으로 대표되는 흡착제에 의한 탈취 혹은 악취성분을 다른 약제 성분과 반응시켜 악취의 질을 바꿔 악취를 저감하는 방법이 채용되어 왔다.

그러나, 상기 종래 기술의 흡착제에 의한 탈취, 유해성분의 제거에 관해서는, 흡착량에 한계가 있기 때문에, 장기간에 걸쳐 사용할 경우에는, 탈취 필터의 교환은 불가결하였다. 또한, 탈취 필터의 수명 기간 중에도, 수명 말기에는 흡착한 성분의 재방출에 의한 악취발생이라는 문제점도 있었다.

한편, 악취 성분을 다른 약제 성분과 반응시켜 악취의 질을 바꿔 악취 저감을 행하는 방법에 관해서는, 약제 성분의 소모에 의한 흡수 약제 교환의 번잡함이나, 약제 성분을 악취 환경에 방출시키는 경우의 방출량의 제어에 난점이 있다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 포름알데히드와 같은, 유해 가스 성분의 분해 제거를 행하는 데는, 산화 환원 전위가 높은 촉매 반응이 필요하게 되지만, 오존에 의한 산화 분해로는 완전 분해에까지 이르지 않고 중간 분해 생성물 단계에서 그쳐 완전한 무해화는 할수 없다는 문제점이 있었다.

더욱이, 산화티탄을 이용한 광촉매에 자외선을 조사함으로써, 유해 가스성분을 완전 분해하는 것은 가능하지만, 종래는 자외선 광원으로서 형광램프를 이용하고 있었고, 관내로 수은이 포함되기 때문에 제품 폐기시의 환경 부하의 관점에서 바람직하지 못하다는 문제점이 있었다.

그래서, 상기 문제점을 해결하기 위해, 고전압 방전에 의해서 오존 및 자외선을 발생시키는 수단과, 광촉매 작용에 의해서 공기 중에 포함되어 있는 악취 성분이나 유해 물질 등의 분해를 행하는 광촉매 모듈과, 방전 수단에 의해서 발생시킨 오존을 분해하는 오존 분해 수단을 구비하여 이루어지는 공기 정화 장치가 제안되어 있다(일본 특허 출원 제2000-352885호, 제2000-179793호).

이 광촉매는 유기물의 분해 작용이 매우 강하고, 탈취 성능의 제어나 유해 가스의 완전 분해나 환경 부하가 낮다는 점 등에서 매우 우수하다.

그렇지만, 방전 수단에 의해 고전압 방전을 행하기 때문에, 방전음이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 고전압 방전의 조건에 따라서는, 노이즈의 발생이 있어서, 그 대책도 필요하다는 문제점도 있다.

그래서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 방전음을 작게 하고, 또한, 노이즈의 발생도 방지할 수 있는 공기 정화 장치를 제공하는 것이다.

청구항 1의 발명은, 송풍팬과, 상기 송풍팬의 송풍 경로 내에 배치되어, 펄스 상태의 고압 방전에 의해서 오존 및 자외선을 발생시키는 방전 수단과, 상기 송풍팬의 송풍 경로 내에 배치되어, 상기 방전 수단의 자외선에 의해서 활성화한 광촉매 작용에 의해서 공기 중에 포함되는 악취성분이나 유해 물질 등을 분해하는 광촉매 필터와, 상기 방전 수단에 의해서 발생한 오존을 분해하는 오존 분해 수단을 가진 공기 정화 장치에 있어서, 상기 방전 수단의 방전 주파수를 1O kpps이상으로 한 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치이다.

청구항 2의 발명은, 송풍팬과, 상기 송풍팬의 송풍 경로 내에 배치되어, 펄스 상태의 고압방전에 의해서 오존 및 자외선을 발생시키는 방전 수단과, 상기 송풍팬의 송풍 경로 내에 배치되어, 상기 방전 수단의 자외선에 의해서 활성화한 광촉매 작용에 의해서 공기 중에 포함되는 악취성분이나 유해 물질 등을 분해하는 광촉매 필터와, 상기 방전 수단에 의해서 발생한 오존을 분해하는 오존 분해 수단을 가진 공기 정화 장치에 있어서, 상기 방전 수단의 방전 주파수를 10O pps이하로 한 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치이다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1, 2에 기재된 공기 정화 장치에서, 상기 방전 수단에 있어서 고전압 발생 트랜스 등의 저항체의 전기 소자로 배치하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치이다.

청구항 4의 발명은, 청구항 3에 기재된 공기 정화 장치에서, 상기 전기 소자를 상기 송풍 경로에 있어서의 상기 오존분해 수단의 하류측에 배치하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치이다.

청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4에 기재된 공기 정화 장치에서, 상기 방전 수단의 방전하는 펄스 상태의 전압 파형의 수직 상승 폭을 10 μ초 이하로 한 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치이다.

청구항 1 및 청구항 2의 발명에서, 방전 수단의 방전 주파수를 10 kpps이상 또는 10O pps이하로 함으로써, 그것에 의해 발생하는 방전음이, 인간의 가청 영역이외의 주파수로 되며, 그 소리가 소음으로서 들리지 않든지, 혹은 알아듣기 어려운 소리로 하는 것이 가능하다.

청구항 2의 발명에서, 저항체로 이루어지는 전기 소자를 송풍 경로 상에 배치하는 것에 의해, 방열을 행할 수 있다.

청구항 3의 발명에서, 저항체로 이루어지는 전기 소자를 통풍 경로에 있어서 오존 분해 수단의 하류측에 배치하는 것에 의해, 방열 효과를 높일 뿐만 아니라, 악취 물질 등의 오염 물질로부터의 오염을 방지할 수 있다.

청구항 5의 발명에서, 펄스 상태의 전압 파형의 수직 상승 폭을 10 μ초 이하로 함으로써, 고전압 발생 트랜스의 발열을 억제할 수 있고, 효율도 올릴 수 있다.

(실시예 1)

이하, 본 발명의 실시예 1의 공기 정화 장치(10)에 관해서 도1을 기초로 하여 설명한다.

도1은 공기 정화 장치(10)의 설명도이다.

이 공기 정화 장치(10)는, 송풍 팬(12)과, 광촉매 모듈(14)과, 오존 분해 촉매 필터(16)가 배치되고, 광촉매 모듈(14)과 오존 분해 촉매 필터(16)는, 송풍 팬(12)의 송풍 통로(13)에 배치되어 있다.

광촉매 모듈(14)에 관해서 설명한다.

광촉매 모듈(14)은, 스테인레스 등의 박판을 에칭하여 메쉬형으로 형성하여 구성된 방전 전극(18)과 대극(對極, 20), 이 방전 전극(18)과 대극(對極, 20)과의 사이에 배치된 광촉매 필터(22)로 구성되어 있다. 그리고, 이 광촉매 필터(22)는, 다공질 상태의 세라믹(예를 들면, 알루미나나 실리카 등)으로 이루어지는 기재와, 이 기재의 표면에 도포되어 건조 또는 소결함으로써 고정된 산화티탄 등의 광촉매 재료로 구성되어 있다.

이 광촉매 모듈(14)은, 방전 전극(18)과 대극(20)의 사이에 정의 펄스 상태 직류 고압 전압이 고전압 발생 트랜스를 가진 펄스 발생 회로(24)에 의해서 인가된다.

또한, 방전 전극(18)의 메쉬의 크기는, 대극(20)의 메쉬 간격보다도 크게 구성되어 있다. 이에 따라, 방전 전극(18)과 대극(20)의 사이에 방전이 일어나서, 자외선(파장 380 nm 이하)이 발생한다. 즉, 방전 전극(18)과 대극(20)은 자외선 발생용 방전 수단으로서의 기능을 가진다.

또한, 이 방전 전극(18)과 대극(20)이 방전하면 자외선과 함께 오존이 발생한다. 따라서, 광촉매 모듈(14)은, 오존 발생용 방전 수단으로서의 기능도 가진다. 그 때문에, 이렇게 발생한 오존을 흡수하기 위해서, 오존 분해 촉매 필터(16)를 광촉매 모듈(14)과는 소정의 공간을 갖고 설치하고 있다.

상기 구성의 공기 정화 장치(10)를 동작시키는 경우에는, 예를 들면 피크전압 4 kV에서 1O kpps(킬로 펄스/초)의 주파수의 전압을 걸어서, 동작시킬 수 있다. 이것에 의해, 방전 전극(18)과 대극(20)의 사이에 방전이 일어나서, 자외선이 발생하고, 확실하게 공기를 정화하는 것이 가능하다. 펄스 상태의 방전 전압의 주파수를 1O kpps이상으로 한 이유는, 인간의 가청 영역 이상의 주파수를 가지는 방전음을 발생시켜서, 인간이 소리로써 느끼지 않도록 하기 위해서이다.

(실시예 1의 실증)

이하, 실시예 1의 효과를 보여주기 위해서, 다음에 도시하는 실험을 행하였다.

도2의 그래프는, 방전 전극(18)과 대극(20)의 사이에 피크 전압 4 kV에서, 200 pps, 20 kpps, 25 kpps의 주파수의 펄스 상태 전압을 걸어서, 소음 레벨을 측정한 실험 결과를 도시하고 있다.

이 그래프가 도시한 바와 같이, 20 kpps와 25 kpps에서는 소음으로써 느끼지 않은 암소음(15.4 dB)의 레벨에 가깝다. 그리고, 주파수로서는, 10 kpps 이상이면, 소음이 27 dB이하로 되어 적합하다는 것을 알 수 있다.

또, 이 방전 주파수는, 고주파가 될수록 인간이 듣기 어려운 가청 영역 밖으로 되지만, 너무 고주파이면, 펄스 발생 회로(24)가 대규모로 되기 때문에, 적합하게는 10 kpps 이상, 30 kpps 이하가 바람직하다.

(실시예 2)

실시예 2에 관해서, 도3을 기초로 하여 설명한다.

공기 정화 장치(10)를 동작시키면, 펄스 발생 회로(24)의 고전압 발생 트랜스 등의 방열이 큰 저항체의 전기 소자(25)의 방열을 촉진할 필요가 있다. 그 때문에, 실시예 2에 있어서는, 전기 소자(25)를, 송풍 통로(13)에 있어서 오존 분해 촉매 필터(16)의 하류측으로 배치하고 있다.

이와 같이, 전기 소자(25)를 송풍 통로(13)상에 배치하는 것에 의해, 흐르는 공기에 의해서 전기 소자(25)의 방열이 촉진됨과 동시에, 오존 촉매 필터(16)의 하류측으로 배치하는 것에 의해, 악취 등의 오염 물질에 접촉하는 일이 없어서, 전기 소자(25)가 부식하는 일이 없다.

(실시예 2의 실증)

실시예 2의 효과를 보여주기 위해서, 다음과 같은 실험을 행하였다.

실시예 2의 구성과, 광촉매 모듈(14)의 상류측에 전기 소자(25)를 배치한 비교예 1과, 송풍통로(13)의 외측에 전기 소자(25)를 배치한 비교예 3에 있어서, 각각의 전기 소자(25)의 표면 온도와 실험 후의 외관을 도시한 것이 도4이다. 또, 이 실험에서 악취 물질로서는 비뇨 악취인 암모니아를 이용하여, 10시간의 탈취 내구 시험을 행하고 그 외관을 조사하였다.

도5의 (a),(b),(c) 및 (d)에 도시한 바와 같이, 실시예 2에서는 표면 온도가 55 ℃ 이고 외관에는 이상이 없었다. 한편, 비교예 1에서는 표면 온도는 동일하게 55 ℃ 이었지만 외관에 있어서 금속 부분에 녹이 이미 발생했고, 또한, 비교예 2에 있어서는 외관에는 이상이 없지만, 표면 온도가 150 ℃까지 상승해 있었다.

그 때문에, 실시예 2와 같이 송풍 통로(13) 상에 있고, 오존 분해 촉매 필터(16)의 하류측에 배치하는 것이 가장 좋은 구성이다.

(실시예 3)

실시예(3)의 공기 정화 장치(10)에서는, 펄스 상태의 방전 파형으로서, 그 수직 상승 폭을 10 μ초 이하로 한 점이 특징이다. 이와 같이 10 μ초 이하로 함에 의해, 전기 소자(25)의 발열을 억제할 수 있어서 효율도 올릴 수 있고, 열과 동류의 손실이 되는 노이즈도 감소시킬 수 있다.

그 이유는, 방전을 일으키기 위한 전압 파형으로서 이상적인 파형은 정현파보다도 순간적으로 고전압이 걸려 방전에 의해서 전압이 저하하는 펄스 상태의 파형이 바람직하다. 그렇지만, 실제로는 펄스 상태의 파형은 직선적으로 되지 않고 산형으로 되어 열이 발생해버리게 된다. 따라서, 그 열을 방지하기 위해서, 수직 상승 폭을 10 μ초 이하로 하는 것이 바람직하다.

(실시예 3의 실증)

실시예 3의 효과를 보여주기 위해서, 다음과 같은 실험을 행하였다.

도5의 (a),(b),(c) 및 (d)에 도시한 바와 같이, (a)로부터 (d)의 파형으로, 또한, 주파수를 25 kpps에서 방전시키고, 전기 소자(25)의 표면 온도와, 전기 용품 단속법에 의해 규정되어 있는 잡음 단자 전압(526.5 kHz에서 30 MHz)의 측정을 행하였다.

이것에 의하면, 도5의 (a),(b),(c) 및 (d)의 (a)에 도시한 정현파의 전압에 있어서는 표면 온도가 132 ℃까지 상승하고, 잡음 단자 전압도 75 dB 존재한다. 또한, (b)에 도시한 25 μ초의 수직 상승 폭을 가지는 펄스 상태의 전압에서는 표면 온도가 77 ℃까지 상승하고, 잡음 단자 전압도 53 dB 존재한다.

그러나, (c)에 도시한 10 μ초에 있어서의 펄스 상태의 전압이면 표면 온도는 55 ℃까지 밖에 상승하지 않고, 잡음 단자 전압도 44 dB이 된다. 또,(d)에 도시한 5 μ초의 수직 상승 폭을 가지는 전압에서는 48 ℃까지 밖에 표면 온도가 상승하지 않고, 잡음 단자 전압도 42 dB로 되어 있다.

따라서, 상기에서 설명한 바와 같이 펄스 전압의 수직 상승 폭은 10 μ초 이하가 바람직하다.

(실시예 4)

실시예 4의 공기 정화 장치(10)에 있어서는, 펄스 주파수를 10 kpps 이상으로 하지 않고, 10O pps이하로 함으로써, 인간의 가청 영역 밖에서 방전시켜, 소음의 저감을 도모하고 있다.

(실시예 4의 실증)

실시예 4의 효과를 보여주기 위해서, 다음과 같은 실험을 행하였다.

250 pps, 100 pps, 50 pps의 주파수로 방전을 시켜서, 실시예 1의 방법에 의한 소음 레벨, 실시예 2와 같은 표면 온도, 실시예 3과 같은 잡음 단자 전압을 측정하였다. 그 결과가 도7에 도시한 것이다.

이것에 의하면, 100 pps 또는 50 pps라면 소음 레벨도 낮고, 표면 온도도 상승하지 않고, 잡음 단자 전압도 낮다.

따라서, 방전 주파수를 100 pps이하로 해도, 소음의 저감 및 전기 소자(25)의 표면 온도의 상승을 방지하는 것이 가능하다.

(적용예 1)

공기 정화 장치(10)를 내장한 공기 청정기(38)에 관해서 도8을 기초로 하여 설명한다.

도8은, 공기 청정기(38)의 종단면도이며, 이 공기 청정기(38)는 테이블형이다.

즉, 테이블의 제일 상부판에 해당하는 부분에 흡입구(40)가 설치되고, 테이블의 하부 근방에 취출구(42)를 설치하고 있다. 그리고, 내부에는 상방으로부터 예비 필터(44), 본 실시예의 공기 정화 장치(10), 활성 탄소 섬유 필터(46), 원통형 다익팬(48)이 설치되어 있다.

이 공기 청정기(38)의 동작 상태를 설명하면, 원통형 다익팬(48)에서 흡입구(4)로부터 더러워진 공기를 흡입해서, 예비 필터(44), 공기 정화 장치(10), 활성 탄소 섬유 필터(46)를 거쳐서 취출구(42)로부터 청정된 공기를 배출한다.

(적용예 2)

공기 정화 장치(10)는, 적용예 1의 공기 청정기(38) 같은 것에 적용할 뿐만 아니라, 냉장고의 송풍 경로 상에 설치해도 좋고, 또한, 에어컨이나 카 에어컨의 송풍 경로 상에 설치해도 좋다.

이상에 의해서 본 발명의 공기 정화 장치라면, 방전시의 방전음을 저감시킬 수 있고, 또, 전기 소자에 있어서의 발열을 방지할 수 있고, 더욱이 그 부식도 방지할 수 있다.

도1은 실시예 1에 따른 공기 정화 장치의 설명도.

도2는 실시예 1에 있어서 소음과 방전 주파수의 관계를 도시하는 그래프.

도3은 실시예 2에 따른 공기 정화 장치의 설명도.

도4는 실시예 2에 있어서 실험결과를 도시하는 표.

도5의 (a),(b),(c) 및 (d)는 실시예 3에 있어서 펄스파형을 도시한 도면.

도6은 실시예 3에 있어서 실험결과를 도시하는 표.

도7은 실시예 4에 있어서 실험결과를 도시하는 표.

도8은 공기 청정기의 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 공기 정화 장치

12 : 송풍 팬

13 : 송풍 통로

14 : 광촉매 모듈

16 : 오존 분해 촉매 필터

24 : 펄스 발생 회로

25 : 전기 소자

Claims (5)

1. 송풍팬과,

   상기 송풍팬의 송풍 경로 내에 배치되어, 펄스 상태의 고압 방전에 의해서 오존 및 자외선을 발생시키는 방전 수단과,

   상기 송풍팬의 송풍 경로 내에 배치되어, 상기 방전 수단의 자외선에 의해서 활성화한 광촉매 작용에 의해서 공기 중에 포함되는 악취성분이나 유해 물질 등을 분해하는 광촉매 필터와,

   상기 방전 수단에 의해서 발생한 오존을 분해하는 오존 분해 수단을 가진 공기 정화 장치에 있어서,

   상기 방전 수단의 방전 주파수를 1O kpps 내지 30 kpps의 범위로 하는 동시에, 상기 방전 수단이 방전되는 펄스형의 전압 파형의 상승 폭을 10 μ초 이하로 하고,

   상기 방전 수단에 있어서의 고전압 발적 트랜스포머 등의 저항체의 전기 소자를 상기 송풍 경로 상에 배치하고, 이 전기 소자를 상기 송풍 경로에 있어서의 상기 오존 분해 수단의 하류측에 배치하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.
2. 송풍팬과,

   상기 송풍팬의 송풍 경로 내에 배치되어, 펄스 상태의 고압 방전에 의해서 펄스형의 고압 방전에 의해 오존 및 자외선을 발생시키는 방전 수단과,

   상기 송풍팬의 송풍 경로 내에 배치되어, 상기 방전 수단의 자외선에 의해서 활성화한 광촉매 작용에 의해서 공기 중에 포함되는 악취 성분이나 유해 물질 등을 분해하는 광촉매 필터와,

   상기 방전 수단에 의해서 발생하는 오존을 분해하는 오존 분해 수단을 가진 공기 정화 장치에 있어서,

   상기 방전 수단의 방전 주파수를 10O pps이하로 하는 동시에, 상기 방전 수단의 방전하는 펄스형의 전압 파형의 상승 폭을 10 μ초 이하로 하고,

   상기 방전 수단에 있어서의 고전압 발적 트랜스포머 등의 저항체의 전기 소자를 상기 송풍 경로 상에 배치하고, 이 전기 소자를 상기 송풍 경로에 있어서의 상기 오존 분해 수단의 하류측에 배치하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.
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