KR100809005B1

KR100809005B1 - 공기 살균 정화장치

Info

Publication number: KR100809005B1
Application number: KR1020070071326A
Authority: KR
Inventors: 김태훈
Original assignee: 주식회사 누리
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2008-03-05

Abstract

본 발명은 공기 살균 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내에 오염된 공기를 흡입하여 오존램프 및 원적외선 램프와 광촉매 셀에 의해 탈취는 물론 휘발성 유기화합물에 공명흡수작용 및 물 분자의 활성화를 유발하여 공기를 정화할 수 있는 공기 살균 정화장치에 관한 것이다.

상기의 본 발명은 몸체 일단에는 유입구를 형성하고 타단에는 유출구를 형성하며 몸체 하측으로는 덮개를 형성한 하우징부와, 상기 하우징부의 유입구 일측에는 유입되는 공기에 포함된 분진을 여과하는 프리필터와, 상기 프리필터의 내측에 구비된 오존램프와, 상기 오존램프의 내측으로는 공기를 강제유입 및 유출시킬 수 있도록 회전하는 흡입팬과, 상기 흡입팬의 내측으로 흡입된 공기를 정화하는 원적외선 램프와, 상기 원적외선 램프 내측으로는 하우징부 중앙에 형성되는 맥반석필터와, 상기 맥반석필터 내측으로는 유출구 내측으로 형성된 광촉매필터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

오존, 원적외선, 광촉매

Description

공기 살균 정화장치{AIR STERILIZATION AND PURIFICATION STRUCTURE}

일반적으로 대기오염은 실내 및 실외의 공기로부터 공장이나 자동차에서 나오는 매연, 각종 소각시설, 휘발성 유기화합물 등의 유입으로 공기의 물리, 화학적 변화가 일어나므로서 각종 피부질환이나 호흡기질환 등 다양한 질환을 유발시키고 있다.

또한 실내공기의 오염의 주범은 가구 등의 변질을 막기 위하여 사용한 포름알데히드나 가전제품이나 샤시 등에 사용된 페인트 등의 유기화합물과 침대나 쇼파 등에서 서식하는 각종 진드기와 세균, 바이러스 등이 있다.

이와 같은 오염물질들은 사람이나 동물들에게 있어 심각한 피해를 주고 있어 공기를 정화하는 장치가 많이 제안되고 있다.

이러한 공기 정화장치는 근래 들어 헤파필터를 이용한 필터식 정화장치가 대 부분을 차지하고 있으나 단순히 공기의 유입과 유출을 통해 정화 시켜주는 필터식 정화기의 정화기능이 한정적 이였다.

또한, 축사에서는 사료에 악취방지제를 첨가하거나 축사의 공기를 강제 환기 방법을 통해 악취를 제거하고는 있다.

그러나 상기와 같은 방법은 사료 내 첨가비용의 부담이나 환기에 의한 열에너지 손실 때문에 큰 효과를 얻지는 못하고 있다.

이와 같이 기존에 환기를 위해 사용되고 있는 환기팬을 이용하는 방법은 실내 공기를 외부로 배출하고 그와 함께 외부의 공기를 내부로 끌어들이는 방법이기 때문에, 내부의 따뜻한 공기가 외부로 배출되고 외부의 찬 공기가 내부로 인입됨으로써 실내의 온도가 급격히 떨어지는 문제점이 있다.

그로 인해 실내온도를 올리기 위해서 가열장치를 사용하게 되면 결국 많은 에너지 비용이 낭비되며 가축의 사료효율이 떨어져 경제적 손실이 크게 발생되고 있다.

또한 광촉매만으로 공기정화를 하는 공기정화장치는 물분자를 강력한 산화제들로 분해하여 오염물질을 분해하는 방법이나 이는 물분자를 활성화시키는 수단이 없어 공기정화율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로 실내에 오염된 공기를 흡입하여 광촉매와 원적외선 작용에 의해 오염된 공기를 활성화 시킴으로써 화학적 분해작용을 촉진하고 수증기를 활성화 시킴으로서 광촉매의 효과를 증진함은 물론 오존램프로 인하여 오존이 분해하여 정화이온을 만드는데 걸리는 시간을 단축하여 광촉매 부분과 상호작용으로 공기정화에 탁월한 효과를 얻을 수 있는 공기 살균 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 몸체 일단에는 유입구를 형성하고 타단에는 유출구를 형성하며 몸체 하측으로는 덮개를 형성한 하우징부와, 상기 하우징부의 유입구 일측에는 유입되는 공기에 포함된 분진을 여과하는 프리필터와, 상기 프리필터의 내측에 구비된 오존램프와, 상기 오존램프의 내측으로는 공기를 강제유입 및 유출시킬 수 있도록 회전하는 흡입팬과, 상기 흡입팬의 내측으로 흡입된 공기를 정화하는 원적외선 램프와, 상기 원적외선 램프 내측으로는 하우징부 중앙에 형성되는 맥반석필터와, 상기 맥반석필터 내측으로는 유출구 내측으로 형성된 광촉매필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화장치를 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 원적외선을 광촉매에 접합시켜 1차적으로 오염물 질인 유기화합물을 공명흡수현상을 일으켜 활성화 상태로 만들고 2차적으로 물 분자(수증기)를 활성화시켜 보다 많은 정화 이온들을 생성케 하며 광촉매램프와 오존램프가 오존을 분해시켜 주어 공기정화에 탁월한 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 공기 살균 정화장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 공기 살균 정화장치를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 공기 살균 정화장치의 광촉매부를 나타낸 설명도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명의 공기 살균 정화장치의 외관을 이루는 하우징부(10)는 사각통체의 몸체(11) 일단에는 유입구(12)를 형성하고 타단에는 유출구(13)를 형성한다.

또한, 상기 몸체(11) 하측으로는 몸체(11)를 개방 또는 폐쇄할 수 있는 덮개(14)를 형성한다.

상기와 같은 하우징부(10)의 내측으로는 공기를 정화할 수 있는 장치를 내설한다.

먼저, 하우징부(10)의 유입구(12) 일측에는 유입되는 공기에 포함된 먼지나 이물질등의 분진을 여과하는 프리필터(20)를 설치한다.

상기와 같은 프리필터(20)는 다공질의 스폰지와 같은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같은 프리필터(20)의 내측에는 오존램프(30)를 형성한다.

상기 오존램프(30)에서 발생하는 오존은 오존층에 많이 분포하는 물질로서 지상으로 내려오는 태양광에서 자외선 부분을 상당부분 제거해주어 지상에는 비교적 안전한 태양빛만이 도달할 수 있도록 도와주는 매우 중요한 물질로서 강력한 산화제로서 많은 분야의 공기질 및 수질 정화에 사용되고 있다.

오존(O₃)은 공기 중에서 0₂와 O^-로 분해되며 여기서 생성된 O^-는 강력한 산화제로 오염물질들을 제거하고 살균 소독작용을 한다.

오존이 분해되는 시간은 빠른 편이나 보통공간의 실온에서 약 30분 정도의 시간이 소요된다.

이 분해시간을 단축시키기 위해서는 자외선이 효과적이다.

다시 말하면 상기의 오존은 자외선을 흡수하여 0₂+ O^-로 분해되는 성질있으며 또한, 산소분자와 작용하여 오존을 생성하기도 한다.

이와 같은 불안정 기체인 오존은 253.7nm의 자외선을 흡수하여 0₂와 O^-로 분해되며 다시 185nm의 자외선을 흡수하여 0₃인 오존으로 변한다.

즉 185nm의 자외선은 오존의 생성을 돕고, 253.7nm의 자외선은 오존을 분해시며 준다.

따라서 본 발명의 공기정화장치는 오존램프(30)와 광촉매부(70)의 램프를 253.7nm의 자외선이 발생하는 램프가 동시에 사용되어 자외선에 의한 오존의 생성과 분해가 활발히 이루어지면서 정화능력을 극대화 할 수 있다.

또한, 상기 오존램프(30)의 내측으로는 공기를 프리필터(20) 내측으로 강제유입시켜 유출시킬 수 있도록 회전하는 흡입팬(40)을 형성한다.

상기 흡입팬(40)의 내측으로 흡입된 공기를 정화하는 원적외선 램프(50)를 형성하고 상기 원적외선 램프(50) 내측으로는 하우징부(10) 중앙에 형성되는 맥반석필터(60)를 형성한다.

상기와 같은 원적외선 램프(50)와 맥반석필터(60)에서 발생하는 원적외선은 3~1,000㎛의 파장인 빛을 발생하며 원자단이나 분자의 회전 및 결합력의 차이 등에 따라 특유한 진동과 회전 주파수를 갖는 것으로 이 원적외선은 전기적인 성분과 자기적인 성분으로 구성되어 있는 같은 속도와 파장을 갖는 복사선이다.

이러한 파장을 갖는 원적외선의 공기정화 과정을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같은 원적외선과 동일한 파장을 갖는 분자에 원적외선이 조사될 경우 그 분자는 원적외선 에너지를 흡수하여 분자운동이 더욱 격렬해지는 공명흡수현상이 발생한다.

상기와 같이 공명흡수현상이 일어나면 원자간의 운동이 활발하게 되어 이 운동에너지가 대부분 열로 변하고 일부는 활성화 에너지로 변하여 분자가 활성화된다.

즉, 3~1,000㎛의 진동수를 같은 원적외선이 조사될 경우 상기 원적외선과 동일한 진동수(파장)로 진동하고 있는 분자는 원적외선 에너지를 흡수하여 분자운동이 더욱 격렬해지고 원적외선의 진동수와 일치하지 않는 분자는 분자 표면에서 잔사되던가 물질 중에서 흡수되지 않고 투과하므로써 에너지의 흡수에 기여하지 않으며 이것이 원적외선 방사에 의한 가열 메커니즘이며 이 원적외선 가열 메커니즘은 고분자 물질에 한정되지 않고 모든 원적외선 흡수물질에 해당된다.

이와 같은 원적외선의 공명흡수현상은 실내오염의 주범인 휘발성 유기화합물과 지구상의 20만에 달하는 유기화합물을 정화하는데 사용할 수 있다.

즉, 상기와 같은 휘발성 유기화합물과 20만에 달하는 각종 유기화합물의 에너지 흡수 파장대가 6 ~ 12㎛에 집약되어 있어 원적외선 범위가 3 ~ 1,000㎛이므로 공명흡수현상이 일어나며 그 결과 오염물질들의 활성화로 광촉매에서 나오는 강력한 산화제들은 보다 쉽고 빠르게 오염물질들과 반응을 일으켜 독성을 지진 유기화합물들을 무독성 무기물인 물+산소+이산화탄소로 분해되는 역할을 한다.

이와 같이 상기 원적외선 램프(50)과 맥반석필터(60) 내측과 유출구(13) 내측 사이로 형성된 광촉매부(70)를 형성한다.

상기 광촉매부(70)는 이산화티타늄으로 형성된 다공질의 셀판(71)을 양측으로 형성하고 상기 셀판(71)의 중앙에는 자외선램프(72)를 형성한 것으로 이는 고밀도 자외선램프와 이산화티타늄의 특수셀을 통해 빛을 투과시키는 기술로 특수 산화이온과 정화수소이온을 내뿜어 줌으로써 대기중의 오염물질과 냄새를 제거한다.

상기 광촉매필터의 공기정화원리는 물 분자(수증기)를 강력한 산화제인 OH레 디칼과 O₂ ^-로 분해하여 여기서 발생된 산화제들로 오염물질들을 분해하는 작용을 이용한 원리이다.

상기와 같이 원적외선이 진동파장대가 10㎛전후의 물 분자에 조사되면 공명흡수현상으로 물의 분자집단인 클라스터가 적어지고 또한 물 분자의 운동이 빨라져서 물 분자가 활성화 된다.

이렇듯 원적외선을 광촉매에 접합시킴으로써 1차적으로 오염물질인 유기화합물을 공명흡수현상을 일으켜 활성화 상태로 만들고 2차적으로 물 분자를 활성화 시켜 보다 많은 정화 이온들을 생성케 하여 광촉매만을 이용한 공기정화 방법보다도 월등한 효과를 얻을 수 있다.

광촉매와 원적외선램프 및 오존램프로 구성된 본 발명의 공기정화장치를 이용하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.

(실험1)

[표 1]은 서울시 강남구 역삼동 소재 KTB네트워크 13.5m² 넓이의 사무실 중 비흡연자가 사용하는 사무실에 광촉매만 이용하여 공기정화 한 결과이다.

측정항목	실험전	실험후
CO(ppm)	0.7	0.4
VOC(ppm)	1.20	0.79
CO₂(ppm)	883	801

이와 같은 측정치는 24시간 동안 측정하여 평균치를 의 측정치이다.

상기의 결과에서 알 수 있는 바와 같이 일산화탄소(CO)는 실험전에는 0.7ppm 이였으나 광촉매의 공기정화 후 0.4ppm을 나타내고 있으며 휘발성유기화합물(VOC)의 경우 1.2ppm에서 0.79ppm으로 낮아졌으며 이산화탄소(CO₂)의 경우에는 883ppm에서 801ppm으로 낮아졌다.

(실험2)

[표 2]

는 서울시 강남구 역삼동 소재 KTB네트워크 13.5m² 넓이의 사무실 중 흡연자가 사용하는 사무실에 원적외선과 광촉매를 이용하여 공기정화 한 결과이다.

측정항목	실험전	실험후
CO(ppm)	0.6	0.2
VOC(ppm)	1.38	0.71
CO₂(ppm)	1234	304

상기의 결과에서 알 수 있는 바와 같이 일산화탄소(CO)는 실험전에는 0.6ppm 이였으나 광촉매의 공기정화 후 0.2ppm을 나타내고 있으며 휘발성유기화합물(VOC)의 경우 1.38ppm에서 0.71ppm으로 낮아졌으며 이산화탄소(CO₂)의 경우에는 1234ppm에서 304ppm으로 낮아졌다.

상기의 실험에서 알 수 있는 바와 같이 비흡연자가 사용하는 사무실에서 광촉매만을 이용하여 공기정화를 한 측정치가 흡연자가 사용하는 더욱 공기가 오염된 상태의 사무실에서 원적외선과 광촉매를 이용하여 공기정화를 한 상태의 측정치가 더 낮게 나와 원적외선과 광촉매를 이용한 공기정화의 효과가 한층 탁월한 것을 알 수 있다.

(실험3)

[표3]

또한, 경기도 파주시에 위치한 양돈장에서 24시간 동안 광촉매만 사용한 공기정화의 측정치와 본 발명과 같이 광촉매 원적외선 및 오존을 이용한 공기정화 측정치의 결과이다.

측정항목	실험전	광촉매	광촉매+원적외선
황화수소	3ppm	0.8ppm	0ppm
암모니아	32ppm	11ppm	0.3ppm
VOC	2.75ppm	0.5ppm	0.4ppm
CO	2.01ppm	1.32ppm	0.6ppm
CO₂	1309ppm	629ppm	319ppm
포름알데히드	0.7ppm	0.026ppm	0.009ppm

상기 측정결과에서 나타난 바와 같이 황화수소 암모니아 등은 측정치가 측정치 되지 않거나 낮은 측정치로 인하여 축사의 배설물에 의한 악취요소를 방지함은 물론 유기화합물의 측정치나 일산화탄소 및 이산화탄소도 현저히 낮은 수치로 나타나 공기정화의 탁월한 효과를 보인다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 살균 정화장치를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 공기 살균 정화장치를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 공기 살균 정화장치의 광촉매부를 나타낸 설명도,

도 4는 본 발명에 따른 공기 살균 정화장치의 사용상태도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 하우징부 11 : 몸체

12 : 유입구 13 : 유출구

14 : 덮개 20 : 플리필터

30 : 오존램프 40 : 흡입팬

50 : 원적외선램프 60 : 맥반석필터

70 : 광촉매부

Claims

몸체(11) 일단에는 유입구(12)를 형성하고 타단에는 유출구(13)를 형성하며 몸체(11) 하측으로는 덮개(14)를 형성한 하우징부(10)와,

상기 하우징부(10)의 유입구(12) 일측에는 유입되는 공기에 포함된 분진을 여과하는 프리필터(20)와,

상기 프리필터(20)의 내측에 구비된 오존램프(30)와,

상기 오존램프(30)의 내측으로는 공기를 강제유입 및 유출시킬 수 있도록 회전하는 흡입팬(40)과,

상기 흡입팬(40)의 내측으로 흡입된 공기를 정화하는 원적외선 램프(50)와,

상기 원적외선 램프(50) 내측으로는 하우징부(10) 중앙에 형성되는 맥반석필터(60)와,

상기 맥반석필터(60) 내측과 유출구(13) 내측 사이로 형성된 광촉매필터(70)로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광촉매필더(70)는 이산화티타늄으로 형성된 다공질의 셀판(71)을 양측으로 형성하고 상기 셀판(71)의 중앙에는 자외선램프(72)를 형성한 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화장치.
청구항 2에 있어서, 상기 자외선 램프(72)는 253,7nm의 자외선을 발생하는 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화장치.