KR100808398B1 - 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정한 형태의 용기 내부로 흡입한 공기를 물로 걸러 세척하여 줌으로써 배기가스를 포함한 오염물질을 흡착 제거하고, 적정 습도를 유지할 수 있도록 구성한 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기를 제시할 목적으로 안출된 것이다. 이를 위하여 본 발명은 일정한 양의 물을 수용할 수 있도록 구성된 용기와, 상기 용기 내부로 공기를 흡입하고 흡입한 공기는 배출할 수 있도록 구성된 공기유통로와, 상기 공기유통로에 설치되고 외부전원에 의해 가동되어 공기흐름을 강제하는 팬과, 상기 용기 내의 물에 채워지는 3차원 망 구조의 충전재와, 상기 용기를 차량에 고정하는 고정구를 포함하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기를 제시한다.

공기청정기, 차량용 공기청정기, 물 세척, 광촉매, 습도조절, 미세먼지

Description

물 세척 방식의 차량용 공기 청정기 { CAR AIR PURIFICATION BY WATER CURTAIN AND PHOTOCATALYST }

도 1은 본 발명의 구조도

도 2는 본 발명의 단면 구성도

도 3은 본 발명의 결합 상태 단면도

도 4는 충전재의 실시 예도

도 5는 용기의 분리 상태도

도 6은 공기의 흐름도

도 7a 및 7b는 차량의 움직임에 다른 용기 내부의 물의 출렁거림 상태도

도 8은 공기 흡입구와 배출구를 이격시킨 실시 예도

도 9 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시 예도

도 10은 본 발명을 승용차에 설치한 상태도

*.주요부호의 설명

10. 용기 11. 개방구 12. 덮개 13. 지수판

15. 돌기 16. 물배출구 17. 물투입구

20. 고정구 21. 마운트 22. 결합구

30. 공기유통로 31. 공기흡입구 32. 관

33. 제1관로 34. 제2관로 35. 공기배출구

36. 셔터 40. 팬 41. 전원잭

42. 코드 43. 풍량 조절스위치

50. 충전재 60. 관로차단장치 61. 제1관로차단판

62. 손잡이 63. 연결대 64. 제2관로차단판

65. 봉 66. 스프링

70. 광촉매반응장치 71. 자외선 엘이디램프

80. 링크장치 81. 가이드축 82. 실린더

83. 스프링 84. 레버 85.86. 힌지

90. 수평조절장치 91. 차량부착부 92. 축

93. 볼트

본 발명은 차량용 공기 청정기에 관한 것이며, 더욱 상세히는 일정한 형태의 용기 내부로 흡입한 공기를 물로 걸러 세척하여 줌으로써 배기가스를 포함한 오염물질을 흡착 제거하고, 적정 습도를 유지할 수 있도록 구성한 물 세척 방식의 차량 용 공기 청정기에 관한 것이다.

차량의 실내 공간은 좁고 밀폐된 상태를 유지하기 때문에 탑승자의 호흡에 의한 이산화탄소의 농도가 높고, 교통량이 많은 지역에서는 주변 차량으로부터 발생한 질소산화물, 황산화물등의 미세 분진과 대기 오염물질이 그대로 유입된다. 차량의 실내는 내장재에 사용된 접착제나 플라스틱, 도료 등에 의해 벤젠, 툴루엔, 포름알데히드 등의 휘발성 유기화합물이 지속적으로 방출되고 특히 새 차인 경우에는 4~5년 경과된 차량에 비하여 이들 물질들이 대략 20-30배 정도 많게 발생하는 것으로 조사되고 있다. 또한, 밀폐된 상태에서 여름철이나 겨울철 냉 난방을 하면 습도가 급격히 저하되어 20~30%대의 매우 건조한 상태가 된다.

운전시 이산화 탄소의 농도가 증가하면 산소 호흡량이 줄어들어 판단력이 둔화되고 졸음에 의한 사고로 이어질 확률이 높다. 또한, 장시간 노출시에는 구토 등의 증세와 신진대사의 이상을 초래할 수 있다.

교통 혼잡지역에서 유입된 미세분진 등은 차량의 실내 환경을 급속히 악화시키고 지속적으로 노출될 경우에는 호흡기질환, 만성 폐질환을 야기한다.

벤젠, 툴루엔, 포름알데히드 등의 휘발성 유기화합물은 두통, 가려움증 , 피부발진 등을 일으키고, 장기적으로는 암을 유발하는 일반적으로 새집 증후군과 유사한 현상을 일으킨다.

냉 난방기의 작동에 의해 건조된 실내는 탑승자의 호흡기 점막과 피부 및 안구를 건조시켜 감기, 천식, 피부노화, 가려움증, 눈의 충혈 증상을 야기하고, 신진대사기능의 저하를 가져온다. 또한, 미세 먼지를 부상시키고 확산시켜 호흡기 질환 을 가중시킨다.

이러한 문제 때문에 고급차종을 중심으로 다양한 구조의 공기 정화장치가 부착 사용되어 오고 있으나 좁은 차량 실내 공간의 제약과 이동에 따른 장치의 안전성 때문에 대부분의 공기청정기는 한두 개의 필터를 사용하는 필터방식에 전적으로 의존하고 있다.

그러나 필터 방식의 차량용 공기청정기는 유입된 오염물질을 필터로 걸러 내는 방식이기 때문에 사용에 의해 필터의 기능이 저하되고 소음이 증가 되며, 어느 정도 사용하면 오히려 필터로 거른 오염물질을 실내로 다시 확산시키기 때문에 오염상태에 따라 필터의 교환이 필수적으로 요구된다. 또한 오염의 정도는 운행 상태나 운행지의 교통여건에 따라 달라지기 때문에 오염 정도를 확인한 후 필터를 교체하여야 하나 운전자가 필터 상태를 확인하거나 교체하기가 곤란하여 대부분 필터 교체시기를 놓치는 경우가 많고 정비소를 통하여 교체함으로써 필터의 교체 비용이 가중되는 문제점도 있었다.

또한, 기존의 차량용 공기청정기는 기능에 맞는 필터의 사용에 의해 입자상물질 또는 가스상 물질의 제거는 어느 정도 가능하였으나 습도 조절기능이 없기 때문에 저습에 따른 문제점을 해결할 수 없었고, 헤파필터를 사용하더라도 0.3㎛ 이하가 주종을 이루는 미세 배기가스 분진은 걸러낼 수 없는 한계가 있었다.

본 발명은 사용이 용이하고, 질소산화물과 황산화물, 0.3㎛ 이하의 미세먼지 를 포함하여 휘발성유기화합물, 이산화탄소 등의 흡착제거가 가능하면서 기화 가습에 의해 차량 실내를 쾌적한 건강습도로 유지할 수 있는 차량용 공기청정기를 제시할 목적으로 안출된 것이다.

또한 본 발명은 광촉매반응장치를 결합하여 광촉매의 산화 환원반응에 의한 유해물질의 제거와 내부 요소의 자동 세척기능이 유지되도록 할 목적으로 안출된 것이다.

이를 위하여 본 발명은 일정한 양의 물을 수용할 수 있도록 구성된 용기와, 상기 용기 내부로 공기를 흡입하고 흡입한 공기는 배출할 수 있도록 구성된 공기유통로와, 상기 공기유통로에 설치되고 외부전원에 의해 가동되어 공기흐름을 강제하는 팬과, 3차원 공간 구조로 이루어져 내부 공간으로 용기 내의 물이 채워지도록 용기 내에 삽입되는 충전재와, 상기 용기를 차량에 고정하는 고정구를 포함하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기를 제시한다.

상기 구조는 용기 내에 투입된 물이 차량의 움직임에 의해 출렁거리고 3차원공간 구조의 충전제는 물의 이동을 억제하고 부분적으로 물에 적시어져 팬으로 흡입한 공기를 상기 충전재에 접촉시킴으로써 물의 흡착 용해작용에 의해 미세 분진 등을 포함한 유해물질을 걸러 실내 공기로부터 분리하고, 흐르는 공기가 수막에 접촉하여 물 입자를 기화함으로써 기화 가습이 이루어져 실내습도를 40~70%의 쾌적한 습도가 유지되도록 하는 구성원리를 갖는다.

상기에서 용기는 녹이 슬지 않는 소재인 스텐레스 스틸이나 알루미늄, 합성수지 또는 자기로 구성할 수 있고 다양한 형상으로 구성할 수 있다. 또한. 급제동 또는 급출발시 수용된 물이 출렁거리더라도 외부로 유출되지 않도록 하부는 평편하더라도 상부는 구면 구조로 하고, 상부 적절한 위치에 지수판(止水板)을 설치한다. 또한, 상기 용기의 내면은 물때 또는 미생물의 번식을 방지할 수 있도록 은 나노 등으로 코팅하는 구조가 바람직하며, 내부 세척이 용이하게 할 수 있도록 상부를 개방한 후 별도의 덮개를 결합한 구조로 하고, 차량부착을 위한 고정구로 나사나 핀 또는 기타의 구조로 분리할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 용기는 주차중에 외기에 의해 내부 물이 더워지거나 차가워지는 것을 방지하기 위하여 단열구조로 구성할 수 있다. 상기 단열구조는 용기 벽체에 공간을 형성한 2중 벽체구조로 형성하거나 별도의 보온 단열 케이스에 용기를 삽입하는 등의 방법으로 실시할 수 있다.

공기유통로는 용기 외부로 노출된 공기흡입구 및 공기배출구와, 흡입된 공기를 용기 내부 공간으로 유도하여 물과의 접촉반응을 유도 한 후 공기배출구로 배출하기 위한 관로로 이루어지며, 덮개를 분리 구조로 구성한 경우에 공기유통로가 덮개 내에 위치하도록 구성함으로써 팬 등과 같은 전기적 요소를 용기로부터 분리하여 관리할 수 있고 용기를 자유롭게 세척하고 관리할 수 있는 장점이 있다.

상기 공기유통로에는 팬이 고정설치되어 공기 흐름을 발생시키며, 세척시 또는 작동시 상기 팬과 수분의 접촉에 의한 누전가능성을 방지하기 위하여 용기에서 분리되는 별도의 덮개에 형성하는 구조가 바람직하며, 물이 출렁거리더라도 접촉을 방지할 수 있도록 설치되는 팬은 덮개의 상부 정점부에 형성하는 구조가 바람직하다.

공기유통로를 구성하는 공기흡입구 및 배출구는 공기유통로에 설치되는 정역회전 팬에 의해 공기흡입구는 공기배출구로, 공기배출구는 공기흡입구로 기능의 전환이 이루어질 수 있고, 공기흡입구 또는 배출구에 개폐량을 조절하는 셔터가 포함될 수 있다. 공기 배출구 측에 개폐량을 조절할 수 있는 셔터를 설치한 경우 셔터의 개방을 작게 함으로써 용기 내의 압력을 높일 수 있고 공기의 배출속도를 높일 수 있으며, 그에 의해 가스상 물질의 용해도를 높일 수 있는 장점을 제공한다.

팬은 외부전원 바람직하게는 차량용 전원을 사용하여 구동되도록 구성한다.

충전재는 급제동 또는 급출발시 용기 내에 수용된 물이 출렁거리거나 한쪽으로 쏠릴 때 격판 또는 가는 실 구조의 프레임과 3차원으로 형성된 내부 공간의 작용에 의해 물의 운동에너지를 흡수하여 쏠림을 완화 억제하고, 수막의 표면적을 넓혀 공기와의 접촉량을 증가시키는 기능을 갖는다. 이와 같은 기능을 위해 상기 충전재는 대략 1mm 이상의 공극 크기를 갖는 3차원 공간형성 격자구조 또는 3차원 모세관 스펀지구조와 같은 3차원 공간 구조가 바람직하고, 분리 후 주기적인 세척이 가능하도록 탄성 소재로 구성한다. 또한, 상기 충전재는 미생물의 번식과 부착을 방지하기 위하여 은 나노 코팅하고, 부가하여 광촉매작용을 수행할 수 있도록 광촉매를 코팅하는 구조로 실시할 수 있다.

상기한 충전재는 용기에 수용되는 물의 최고 수위선으로부터 일정부분 돌출될 수 있도록 구성하여 수면에 직접 잠기는 부분과 수면으로부터 돌출되어 물에 잠 기지 않다가 물의 출렁거릴 때마다 적시어지는 부분으로 이루어진다. 물에 적시어진 부분은 수막이 형성되고, 유입된 공기가 상기 수막을 통과하면서 미세먼지 등을 포함한 유해 물질은 물의 흡착 용해 작용에 의해 수막에 남겨두고 수막으로부터 제공된 물 입자를 얻어 방출되는 순환이 반복됨으로써 차량의 실내 공기가 깨끗하게 정화 된다.

수막에 흡착된 물질들은 물의 출렁거림에 의해 씻겨지면서 용기 하부로 침전되며, 주행 후 용기를 분리하여 물을 배출시키고 세척함으로써 외부로 배출된다.

고정구는 상기한 용기를 차량에 고정하여 유지하기 위한 것으로, 차량에 고정되는 마운트와 용기에 고정형성되어 상기 마운트에 탈착구조로 결합되는 결합구로 이루어진다. 상기 고정구는 간단하게는 마운트와 결합구를 벨크로로 구성할 수 있다. 또한, 상기 마운트는 나사에 의해 차량에 고정부착되는 판 구조에 소켓을 형성한 구조로 하고, 결합구는 상기 소켓에 대응하는 맞춤구조로 구성하여 간편하게 탈부착할 수 있도록 구성할 수 있다.

본 발명은 상기한 요소에 광촉매반응을 유도하기 위한 광촉매반응장치를 결합할 수 있다. 광촉매반응장치는 용기의 내벽 및/또는 충전재에 형성한 광촉매 층과, 자외선 광원으로 이루어진다. 광촉매 층은 바인더를 사용하여 충전재 표면 또는 용기 내벽면에 부착 형성할 수 있으며, 자외선 광원은 외부전원에 의해 점등되는 UV램프 또는 UV LED램프를 용기 상부에 설치하는 구조로 이루어질 수 있다.

상기한 광촉매반응장치는 휘발성유기화합물, 포름알데히드 등을 산화 분해시켜 제거하고, 냄새, 차량의 에어컨으로부터 발생하는 곰팡이균 등을 살균하는 작 용을 하며, 광촉매의 초 친수성 작용에 의해 용기의 내벽 및 충전재에 형성되는 광촉매반응 부산물 또는 이물질을 자동으로 세척하는 작용을 한다.

이하 첨부된 도면에 의한 실시 예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 기본 구성을 도시하기 위한 분리구성도를 도시하고, 도 3은 그 조립 단면도를 도시한 것이며, 용기의 상부에 개방구를 형성하고, 상기 개방구에 덮개를 결합한 구조를 갖는다.

도시된 실시 예는 반구형의 상부에 개방구(11)가 형성되고 개방구에 덮개(12)가 결합된 구조의 용기(10)와, 상기 용기를 차량에 부착하기 위한 고정구(20)와, 상기 덮개에 형성되는 공기유통로(30)와, 상기 공기유통로에 결합되는 팬(40)과, 상기 용기의 내부 물이 채워지는 부위에 삽입된 충전재(50)로 이루어진다.

용기(10)는 금속, 플라스틱 또는 자기 등으로 구성될 수 있고, 바닥은 편평하고 상부는 돔형으로 구성될 수 있으며, 상부에 개방구(11)가 형성된다. 상기 개방구의 둘레에는 용기 내부로 돌출되는 지수판(13)이 형성된다.

상기 지수판은 용기 내에 채워진 물이 용기 내 벽면을 타고 흘러 넘치는 것을 차단하는 작용을 한다.

덮개(12)는 용기 내부를 개방하여 물을 넣거나 내부 충전재(50) 등을 꺼내어 청소할 수 있도록 착탈 구조로 용기와 결합되며, 중심부에 공기통로(30)가 형성되고 그곳에 팬(40)이 설치되도록 구성함으로써 용기에서 전기적인 요소를 분리할 수 있도록 구성된다.

상기 덮개는 용기에 대하여 나사, 잠금요소 등에 의해 체결되는 고정 구조로 결합하여 고정상태를 푼 후에 용기를 개방할 수 있도록 구성된다. 도시된 실시 예는 용기 내의 지수판에 고정홈(14a)을 형성하고, 대응되는 덮개 부위에 고정돌기(14b)를 형성하여 상기 고정홈에 고정돌기가 일치하게 삽입한 후 덮개를 약간 회전시키면 고정홈에 형성된 판스프링(14c)의 탄발력에 의해 잠겨지도록 한 구조를 보인 것이다.

고정구(20)는 용기를 차량에 부착 고정하고, 물을 채우거나 내부 청소를 위해 용기를 분리할 수 있도록 하는 요소이며, 차량에 고정되는 마운트(21)와 용기에 고정 형성되어 상기 마운트에 탈착구조로 결합되는 결합구(22)로 이루어진다. 상기 마운트 및 고정구는 암나사와 수나사에 의한 맞춤 결합구조로 하거나 단순 끼워 맞춤 구조 또는 벨크로 등으로 다양하게 실시할 수 있다. 도시된 실시 예는 나사에 의해 차량에 고정부착되는 판(21a)과 상기 판의 중심부에 돌출형성되는 수나사(21b)로 마운트를 구성하고, 용기에 형성되는 결합구(22)에는 상기 수나사에 대응하는 암나사(22a)를 형성한 구조를 갖는다.

공기유통로(30)는 외부공기를 흡입하여 용기 내부로 끌어들인 후 이를 다시 외부로 배출하기 위한 통로로써 도시된 실시 예는 덮개의 중심부에 공기흡입구( 31)와 그로부터 연장되는 관(32)을 형성하여 공기흡입구에서 관으로 연결되는 공기흐름통로인 제1관로(33)가 형성될 수 있게 하고, 상기 관(32)은 용기에 형성된 지수판(13)과 이격되도록 구성하여 지수판과 관의 벽 사이에 제2관로(34)가 형성될 수 있게 하며, 상기 관로의 끝을 이루는 덮개 면에는 일정간격으로 공기배출구(35) 가 형성되는 구조를 갖는다.

상기에서 공기배출구는 그 구멍의 크기를 조절할 수 있는 구조로 함으로써 정화후 배출되는 공기의 확산속도를 조절하거나 이산화탄소, 포름알데히드 등 수용성 기체 비율이 높은 경우에 배출구의 크기를 줄여줌으로써 용기 내부 압력을 증가시켜 이들 가스의 용해도를 높일 수 있는 장점을 제공하고, 풍량을 조절할 수 있도록 하는 장점을 제공한다. 이를 위하여 도시된 실시 예는 배출구(35)에 셔터(36)를 형성하였다. 상기 셔터는 덮개의 내벽 공기배출구 외 측으로 원형의 가이드레일(36a)을 형성하고, 상기 가이드레일 내에 공기배출구와 동형의 구멍(36c)을 형성한 환형 판(36b)을 결합하고, 상기 판은 덮개 외 측으로 돌출된 핸들(36d)과 레크와 피니언 구조로 맞물리도록 구성하여 핸들을 돌려 구멍이 상기 공기구멍과 일치하게 하면 개방이 확대되고, 어긋나게 하면 개방폭이 줄어드는 작용에 의해 통행 공기량을 조절할 수 있도록 구성하였다.

팬(40)은 상기 공기 유통로(30) 상에 설치되며, 외부 전원에 의해 구동되고 또한 외부전원은 쉽게 분리할 수 있도록 덮개에 전원연결잭(41)을 형성하여 차량 또는 외부 배터리 등과 연결되는 코드(42)를 상기 전원잭에 연결함으로써 전원이 결합되도록 구성하며, 상기 팬에는 풍량을 조절하는 스위치(43)가 포함되도록 구성하여 필요에 따라 풍량을 조절할 수 있고, 정역회전이 가능하게 구성한다.

실시 예는 차량에 형성된 전원잭에 연결할 수 있도록 코드(42)를 구성하고, 상기 코드에는 풍량 조절 전원스위치(43)를 형성하여 팬에 전기를 연결한 상태에서 스위치에 의해 on/off 하고, 풍량 또한 다단계로 조절할 수 있도록 구성하였다.

상기한 풍량조절 전원스위치는 용기 내에 풍압을 가감함으로써 가습량과 정화량을 차량의 실내 공기에 따라 임으로 선택 조절할 수 있고, 이산화탄소 등과 포름알데히드 등 수용성 기체 비율이 높은 경우에도 용기 내부 압력을 증가시켜 이들 가스의 용해도를 높일 수 있는 장점을 제공한다.

충전재(50)는 3차원 공간구조로 이루어진다. 상기 3차원 공간구조는 입체적으로 형성되는 격자 또는 스펀지 구조 등 다양한 구조로 실시할 수 있다. 예를 들면, 가로 세로방향으로 형성되는 판막에 의해 내부에 격자형 공간이 형성되고 이들 공간 및 판막이 입체적으로 배열된 형태의 3차원 공간형성 격자구조 또는 대략 1mm 이상의 크기를 비정형성을 갖는 공간이 사이사이를 연결하는 프레임에 의해 입체적으로 배열 형성되는 형태의 3차원 모세관 스펀지 구조로 이루어질 수 있다.

도 4는 표면에 은 나노 및 광촉매를 코팅한 3차원 모세관스펀지 구조의 충전재 실시 예로서 내식성 및 내화성 수지를 사용하여 0.3mm 내외의 가는 프레임에 의해 5mm 내외 크기의 다각형 구멍이 3차원으로 배열되어 입체적으로 형상화된 구조이다.

상기한 구조의 충전재는 3차원 배열된 판 또는 가는 프레임이 물의 유동에너지를 흡수하여 출렁거림을 억제하고, 격판 또는 프레임에 의해 형성된 공간은 물을 통행시키는 기능을 하여 물과 공기의 통행이 자유롭게 이루어지도록 하면서 물의 유동에너지를 흡수하여 출렁거림을 방지하고 공기의 통행은 자유롭게 보장한다. 또한, 이들 격막 또는 프레임은 표면장력에 의해 물을 흡수하여 표면에 항상 얇은 수막을 형성함으로써 수막에 의한 필터링이 지속적으로 유지될 수 있게 한다. 3차원 공간구조는 용기 개방부 보다 큰 면적으로 이루어지더라도 자유롭게 수축되어 용기에 삽입하거나 주기적으로 빼내어 세척할 수 있다.

용기 내에 삽입된 충전재는 움직일 때 유동을 방지하기 위하여 용기의 내측 테두리에 돌기(15)를 형성하여 상단 테두리가 상기 돌기에 걸리도록 구성된다.

본 발명은 상기한 구조에서 용기 분리 후 이동시 내부 물이 흘러 넘치는 것을 방지하기 위하여 제1 및 제2관로를 차단하기 위한 관로차단장치(60)가 포함된다.

제1관로차단은 덮개의 제1관로 하부에 제1관로를 개폐할 수 있는 크기의 제1관로차단판(61)을 배치하고, 상기 판은 덮개 외부로 돌출된 손잡이(62)와 연결된 연결대(63)에 의해 덮개(12)에 지지되는 구조로 이루어진다. 이에 따라 용기를 고정구에서 분리하여 손잡이를 당기면 제1관로차단판(61)이 상승하여 제1관로를 막음으로써 제1관로를 통한 물의 유출을 차단하는 구조를 갖는다.

제2관로의 차단은 제2관로차단판(64)에 의해 이루어진다. 이것은 고무소재로 된 원통형 본체 하부에 플랜지를 형성한 구조로써 제1관로차단판의 테두리 외 측에 스프링(66)의 탄발력을 받도록 결합한 봉(65)에 의해 고정결합되고, 내 측면은 덮개에 형성된 관(32)의 벽에 실링 구조로 접촉되는 구조를 갖는다. 이에 따라 제2관로차단판(64)이 상하 미끄럼운동을 하면서 상승하였을 때 플랜지가 용기의 지수판(13) 하단에 밀착되어 물의 통행을 차단하고, 하강하였을 때 제2관로가 개방된다.

상기한 관로차단장치는 도 2에 도시된 바와 같이 용기를 차량에서 분리하여 손잡이를 들면 용기 전체의 무게에 의하여 용기가 하강하면서 제1관로차단판 및 제2관로차단판은 상대적으로 들어 올려져 각각의 관로를 막아 줌으로써 내부의 물이 외부로 유출되는 것을 방지하고, 용기를 차량에 결합하였을 때는 스프링(66)의 탄발력에 의해 제1관로 및 제2관로를 개방하여 공기의 자유로운 통행이 이루어지도록 작용한다.

실시 예는 지수판을 개방구 안쪽으로 약간 구부린 구조이며, 이와 같은 구조는 고무소재로 이루어진 제2관로차단판과 밀착성을 높이고, 플랜지 하단에서 관 벽쪽으로 압력이 가해져 제2관로차단판과 벽과의 밀착성을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 상기 구조에 광촉매반응장치(70)를 결합한 구조로 실시할 수 있다. 상기 광촉매반응장치는 충전재 또는/ 및 용기 내부에 광촉매 층을 형성하고, 용기 내부에 광촉매반응을 유도하기 위한 자외선 광원을 설치한 구조로 이루어진다.

도시된 실시 예는 충전재와 용기 내부에 광촉매를 코팅하여 광촉매 층을 형성하고, 제1관로차단판(61)에 자외선 엘이디램프(71)를 설치한 구조이다. 상기 엘이디램프는 팬과 연동하여 전원스위치를 켬과 동시에 작동하게 구성할 수 있고, 독립된 전원스위치에 의해 구동되게 구성될 수 있다.

상기 구조는 자외선 엘이디램프에 의해 조사된 자외선에 의해 충전재 및 용기 내부에 형성된 광촉매가 광촉매반응을 하며, 포름알데히드 등 휘발성유기화합물, 각종 세균이나 바이러스 등을 산화 제거하여 공기를 정화하는 작용을 한다.

또한, 상기한 광촉매는 초 친수성 작용에 의해 광촉매반응 후의 부산물 또는 흡착된 먼지를 자동으로 세척하여 항상 초기 반응상태로 유지해 주며, 물의 전체 표면적을 넓혀 물에 의한 세정효과를 증진시킨다.

이와 같은 광촉매반응은 물의 출렁거림에 의해 드러난 충전재 및 용기 내벽면에서 지속적으로 이루어져 용기 내의 물이 오염되는 것을 방지하면서 물에 의해 분리 제거되지 않은 유기물질이나 세균 등을 효과적으로 분리제거할 수 있다.

도 6은 본 발명에 의한 공기 순환 상태를 도시한 것이며, 도 7a 및 도 7b는 은 차량의 움직임에 따른 물의 출렁거림을 도시한 것으로 물의 출렁거림과 공기의 순환에 의해 공기의 연속적인 순환 정화가 이루어진다.

최초 사용시에 덮개를 분리하여 충전재 표면 이하로 물이 차도록 용기 내부에 물을 채운 상태에서 전원스위치를 켜면 팬 및 자외선 엘이디램프가 동작한다. 제1관로로 흡입된 공기는 용기 내에 채워지면서 용기 내에서 난류(亂流) 상태로 충전재 및 수막과 접촉하여 물의 흡착과 흡수에 의한 필터링이 이루어지고, 용기 내에 압력이 형성되면서 제2관로를 통하여 공기배출구로 빠져나가는 공기의 순환이 이루어진다. 이 과정에서 공기 중에 포함된 미세먼지를 포함한 입자상 물질은 수막에 흡착되고, 기체 상 물질은 물에 용해며, 차량의 움직임에 따라 발생한 출렁거린 물이 이들 물질들을 씻어 용기 바닥으로 침전시킨다.

자동차의 불완전 연소물질인 0.3㎛ 이하의 초 미세분진은 이와 같은 물의 흡착 작용에 의해 용이하게 걸러지며, 물에 흡착되어 가두어진 이들 물질은 물이 완전 증발되기 전까지는 빠져나오지 않음으로 사용 후 용기 내의 물을 버리고 세척하 여 줌으로써 외부로 배출된다.

이 과정에서 광촉매장치를 구성하는 광촉매와 자외선광원은 분자 내에서 산화, 환원반응 및 친수성 반응을 일으킨다. 광촉매 표면의 강력한 살균 산화 작용은 아세트알데히드, 카시린, 툴루엔, 스틸렌등과 같은 유기휘발성 화합물(VOCs), 라돈가스, 포름알데히드 등 차량 실내 장식물에서 발생하는 유해물질, 황화수소, 암모니아 같은 악취가스, 황산화물(SO_X)과 질소산화물(NO_X)을 산화 분해하고, 기타 트리클로로에틸렌 (Trichloroethylene) 등의 유기 염소화합물, 페놀(Phenol) 화합물, 폴리염화비닐(PCB), 환경호로몬(Bisphenol, Nonylphenol, Estradiol), Dioxin아세트알데히드, 황화수소, 메틸메루카프탄, 유화메틸, 트리메틸아민, 이소길초산, 암모니아뿐만 아니라 박테리아, 세균까지 살균 산화시켜 CO₂와 H₂O로 분해하고 그 독성물질까지 제거하는 강력한 공기 정화 효과를 발휘한다.

또한, 광촉매의 초 친수성 작용은 차량의 움직임에 의해 출렁거린 물이 용기 내벽 또는 충전재 표면에 작은 접촉각을 갖고 넓게 퍼지도록 함으로서 수막형성이 쉽게 이루어질 수 있게 하고, 광촉매반응 후 발생하는 부산물을 씻어내어 항상 최적의 상태에서 공기 청정 성능을 유지할 수 있도록 하는 작용을 하게 된다.

실내공기의 순환 과정에서 수막에 접촉한 공기는 물을 분자단위로 기화시키며, 상대습도에 따라 가습량이 변화되어 냉난방에 의해 저하된 차량 내부 습도를 40~70% 정도의 쾌적한 상태로 유지시켜 준다.

기화 가습에 의해 적절하게 유지된 습도는 부유 미세입자와 결합하여 침강시 킴으로써 공기를 깨끗이 걸러주고, 미세먼지 등이 다시 부상하는 것을 억제하여 차량 실내공기를 깨끗하고 쾌적하게 유지시켜 준다. 또한, 정전기 발생을 억제하여 차량의 각종 디지털 장비의 오작동과 고장을 방지한다.

도 8은 공기배출구를 흡입구에서 이격시킨 구조이며, 공기배출구를 용기 하부까지 연장하고, 커버를 사용하여 외관을 감싼 구조를 도시한 것이며, 이와 같은 구조는 흡입과 배출의 상호 간섭을 최소화하고 공기의 순환폭을 넓혀 보다 효율적인 정화가 이루어지도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 제1관로로 흡입한 공기를 제2관로를 통하여 배출하는 정 순환 상태에서 정역회전 가능한 팬의 구성에 의해 팬을 역회전시키면 제2관로를 통하여 흡입한 공기를 제1관로를 통하여 배출하는 역 순환이 이루어질 수 있다.

공기흡입구와 배출구를 상호 이격시키고 공기배출구를 용기 하부까지 연장되게 한 상태에서 공기의 역 순환이 이루어지게 하면 장시간 운행에서 유용하다. 즉, 고속도로 등에서 일정한 속도로 장시간 주행하는 경우에 차량의 실내 공기도 안정화되고, 그에 따라 실내 오염물질도 차량의 아래쪽으로 가라앉는 상태가 유지됨으로 이때 제2관로를 통하여 흡입한 공기를 제2관로로 배출시키면 아래쪽의 오염물질을 효율적으로 흡입하여 정화할 수 있고, 상대적으로 실내 습도가 높은 경우에도 면적이 큰 제1관로 쪽으로 배출시키면 유속이 감소하고 그만큼 가습량이 줄어들게 된다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 것 용기 하부에 물 배출구(16)를 형성하고, 용기 상부에 물투입구(17)을 형성한 구조이다. 또한, 관로차 단장치에 링크장치(80)를 결합하여 용기의 분리시 자동으로 관로를 차단할 수 있도록 구성하고, 부착구에 수평조절장치(90)를 형성하여 차량에 부착시 전후방향으로 수평을 조절할 수 있도록 구조를 도시한 것이다.

상기에서 물배출구 및 물투입구는 각기 마개에 의해 평상시에는 닫혀 지고, 물을 배출할 때나 새로운 물을 투입할 때만 개방할 수 있도록 구성된다.

관로차단장치의 동작을 위한 링크장치(80)는 제1관로차단판(61)의 중심에 가이드축(81)을 고정 결합하고, 상기 가이드축은 용기 하부에 수밀구조로 관통 결합된 실린더(82) 내에서 상하 유동하고 제1관로 차단판이 용기 바닥면에 대하여 스프링(83)에 의해 탄발력을 받도록 결합하고, 가이드 축의 하부 용기 외 측으로 돌출된 부위는 ㄱ 형 레버(84)의 일단을 힌지(85) 결합하며, 상기 레버는 꼭지점이 용기에 힌지(86) 고정하고, 상기 레버의 자유단(84a)을 고정구 상단에 접지한 구조를 갖는다. 상기한 링크구조는 도 9b에 도시된 바와 같이 용기를 고정구에서 분리하면 레버와 고정구의 접지가 해제되고 스프링의 힘에 의해 제1관로차단판이 상승하여 제1관로를 막고, 제1관로차단판과 함께 상승한 제2관로차단판은 제2관로를 막음으로써 용기 분리시에 자동으로 물의 흐름을 차단하여 이동시에 물이 흘리거나 쏟아지는 것을 방지한다. 용기를 고정구에 다시 결합하면 레버의 자유단에 접지된 고정구가 슬라이더로 기능하여 가이드축을 끌어내리고, 제1, 제2관로차단판이 스프링을 압축하면서 후퇴하여 제1, 제2관로를 개방한다.

수평조절장치(90)는 수나사부(21b)가 원통구조의 본체(21c)에 형성되도록 한 마운트(21)와, 차량부착을 위한 플레이트(91a)와 그 중심에서 상부로 돌출형성한 브라켓(91b)으로 이루어진 차량부착부(91)로 구성되고, 상기 본체(21c)가 상기 브라켓에 대하여 하단에서 축(92)으로 고정되고 상부에서 브라켓에 형성한 장공(91c)을 관통한 볼트(93)에 의해 고정 결합되는 구조를 갖는다. 상기한 수평조절장치는 차량부착부(91)를 차량에 부착 고정하고 용기를 마운트에 체결하는 방법으로 용기와 고정구의 결합을 완료하고, 차량의 특성에 의해 전후 수평이 맞지 않은 경우에 볼트(93)를 느슨하게 한 상태에서 용기의 수평을 맞춘 후 고정함으로써 차량 부착시 전후 수평을 용이하게 조절할 수 있다.

도 10은 일반 승용차의 뒷 자석 후방에 설치한 상태를 도시한 것으로, 화물차나 레저용 차량 기타 버스나 열차의 경우에는 수평이 유지되는 적절한 위치에 부착 사용함으로써 차량의 형태에 구애받지 않고 적용가능하다.

이상의 구성에 의해 설명한 바와 같이 본 발명은 물의 흡수와 흡착작용을 이용한 차량용 공기청정기로서 급제동이나 급출발에 의해 용기 내부의 물이 한쪽으로 쏠리더라도 3차원 공간 구조의 충전재에 의해 물의 쏠림을 완충억제하고, 항상 물을 머금고 있는 충전재에 공기를 접촉시킴으로써 물의 흡착작용과 흡수작용에 의해 초미세먼지 등을 포함한 유해물질을 걸러 제거하며, 공기의 유동에 의한 기화가습에 의해 실내 습도를 조절하고, 광촉매반응에 의해 각종 유해 물질의 산화제거와 자체 세정효과를 제공하는 구성원리를 갖는 것이다.

상기한 각 실시 예는 본 발명의 일면을 표현한 것이며, 본 발명을 제한하기 위해 사용되어서는 아니 된다. 당업자라면 이와 같은 구성원리를 적용하여 형상이나 구조 등을 다양하게 변경할 수 있고, 이와 같은 형상이나 구조 등의 변화가 본 발명의 특징적인 구성을 포함하고 있는 한 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.

본 발명은 물의 흡착과 용해 작용 및 적절히 조절된 습도와, 광촉매 작용에 의해 다음과 같은 다양한 효과를 제공한다.

첫째, 물의 흡수 흡착 작용에 의해 자동차 불완전 연소가스가 주류인 0.3㎛이하의 기존 헤파필터로 제거 곤란한 초미세 먼지의 흡착제거가 가능하다. 또한, 좁은 실내 공간에서 지속적으로 농도가 증가할 수 있는 이산화탄소 등의 유해가스를 흡수하여 실내 공간을 쾌적하게 유지하여 주고, 운전 감각을 유지하여 피로를 감소시켜준다.

둘째, 차량 내 냉난방에 의해 급격히 감소하는 습도를 보충하여 40~70%정도의 쾌적한 건강습도로 유지하여 줌으로써 호흡기 질환이나 눈의 피로가 예방되고, 부유상태의 미세먼지를 가라앉게 하고 바닥에 쌓여 있는 미세 먼지의 부상을 방지하여 실내공간을 쾌적하게 유지하여 준다. 또한, 정전기를 없애 노이즈에 의한 전자장비의 오작동을 방지하여 준다.

셋째, 광촉매 장치에 의해 내장 인테리어 제품으로부터 발생하는 휘발성유기화합물, 냉방기 작동에 따른 곰팡이, 외부에서 유입되는 바이러스 등을 효과적으로 제거하여 주고, 용기 내부를 포함하여 충전재를 자동세척하여 주고, 물의 표면적을 넓혀 공기청정능력을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (11)

1. 일정한 양의 물을 수용할 수 있도록 구성되고 단열구조로 이루어지는 용기와; 상기 용기 내부로 공기를 흡입하고, 흡입한 공기는 배출할 수 있도록 구성된 공기유통로와; 상기 공기유통로에 설치되고, 외부전원에 의해 가동되어 공기흐름을 강제하는 팬과; 3차원 공간 구조로 이루어져 상기 용기 내의 물에 채워지는 충전재와; 상기 용기를 차량에 고정하는 고정구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.
2. 제1항에 있어서, 상기 용기는 상부에 개방구가 형성되고, 상기 개방구의 둘레에는 용기 내부로 돌출되는 지수판이 형성되며, 상기 개방구에는 덮개가 결합되며, 상기 덮개에 공기유통로가 형성되며, 상기 덮개의 공기유통로에 팬이 설치되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.
3. 제2항에 있어서, 상기 공기유통로는 외부 공기를 용기 내부로 흡입하는 제1관로와 용기 내부공기를 외부로 배출하는 제2관로로 이루어지고, 제1관로는 덮개의 중심부에 형성된 공기흡입구와 공기흡입구 둘레에 통 구조로 형성되는 관에 의해 용기 중심부에 형성되고, 제2관로는 상기한 관과 용기에 형성된 지수판이 이격됨으로써 형성되는 공간과 상기 공간의 끝에 접하는 덮개 면에 일정간격으로 형성된 공기배출구에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1관로 하단을 막을 수 있는 크기로 이루어진 제1관로차단판과 관벽에 접촉되어 미끄럼 운동하면서 상승하여 제2관로의 하단을 막을 수 있도록 된 제2관로차단판이 각기 구비되고, 상기 제1관로차단판은 덮개 외부로 노출되는 손잡이와 연결대에 의해 결합되며, 상기 제2관로차단판은 상기 제1관로차단판 상에 스프링의 탄발력을 받도록 봉으로 결합되는 구조의 관로차단장치가 포함되어 손잡이를 당기면 제1관로차단판 및 제2관로차단판이 상승하여 각각의 관로를 막을 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.
5. 제4항에 있어서, 고정구가 용기 하부에서 나사구조로 결합되고, 제1관로 차단판의 중심에 가이드축이 결합되며, 상기 가이드축은 용기 하부에 수밀구조로 관통 결합된 실린더 내에서 상하 유동하고 제1관로 차단판이 용기 바닥면에 대하여 스프링에 의해 탄발력을 받도록 결합되며, 가이드축의 하부 용기 외 측으로 돌출된 부위에 ㄱ 형 레버의 일단이 힌지 결합되고, 상기 레버는 그 꼭지점이 용기에 힌지 고정되며, 상기 레버의 자유단이 고정구 상단에 접지되는 링크구조로 결합되어 용기를 고정구에서 분리하면 레버와 고정구의 접지가 해제되고 스프링의 힘에 의해 제1관로차단판이 상승하여 제1관로를 막고, 제1관로차단판과 함께 상승한 제2관로차단판은 제2관로를 막는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.
6. 제1항에 있어서, 상기 3차원 공간 구조의 충전재는 내부에 물과 공기의 통행이 가능한 크기의 공간이 형성되는 3차원 모세관 스펀지 구조로 이루어지고, 은 나노층이 형성된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.
7. 제1항에 있어서, 상기 3차원 공간 구조의 충전재는 내부에 물과 공기의 통행이 가능한 크기의 공간이 형성되는 3차원 공간 형성 격자 구조로 이루어지고, 은 나노층이 형성된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.
8. 제1항에 있어서, 상기 공기유통로에 포함되는 공기배출구에 형성되는 셔터 또는 팬의 속도를 조절하는 속도조절스위치 중 어느 하나가 포함되어 용기 내의 공기 압력과 양을 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.
9. 삭제
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전재에 광촉매 층이 형성되고, 용기 내부에 자외선 광원을 설치한 광촉매장치가 포함된 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.
11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 내벽에 광촉매 층이 형성되고, 용기 내부에 자외선 광원을 설치한 광촉매장치가 포함된 것을 특징으로 하는 물 세척 방식의 차량용 공기 청정기.

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