KR101351485B1 - 섬유필터 및 공기청정기 - Google Patents
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Abstract
광촉매층의 강도의 향상을 꾀할 수 있는 섬유필터 및 이러한 섬유필터를 이용한 공기청정기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그 때문에, 직경이 50㎛~500㎛인 알루미늄 섬유로 구성되고 목부량이 500g/m2~10000g/m2이며 공극률이 50%~90%인 섬유필터 본체(1)에 이산화티타늄입자(2)를 용사함으로써 아나타제형 결정구조가 70질량% 이상인 이산화티타늄 피막을 성막한다.
Description
본 발명은 섬유필터 및 공기청정기에 관한 것이다. 자세하게는, 예를 들면, 오염물질의 무해화, 항균 및 살균을 실시하는 것이 가능한 광촉매 기능을 가지는 섬유필터 및 이러한 섬유필터를 이용한 공기청정기에 관한 것이다.
고령화 사회의 진전에 의해, 면역력이 저하된 고령자가 전 인구에 차지하는 비율이 증가 경향에 있고, 그에 따라 원내감염이나 식중독 등의 예방의 관점에서, 의료 현장이나 식품 생산 및 가공 현장에서 위생 관리의 강화가 매우 중요한 과제가 되고 있다. 이러한 사회적 배경을 바탕으로, 여러 가지 항균 가공제품이 개발되고 있으며 근년, 항균 가공에의 광촉매 기능의 이용이 특별히 주목을 끌고 있다.
여기서, 「광촉매 기능」이란, 그 전도대와 가전자대의 밴드 갭 에너지보다 큰 빛 에너지가 조사되면 여기상태(勵起狀態)가 되어 전자-정공대를 생성해, 산화 및 환원 반응을 일으키는 촉매 물질(광반도체 물질)이 가지는 기능을 의미하고 있다.
광촉매 중에서도, 특히 이산화티타늄(TiO2)을 이용한 광촉매는 염가로, 화학적 안정성이 뛰어나며 또한 높은 촉매 활성을 가지고 있어 그 강력한 유기물 분해 활성에 의해 세균의 균체와 동시에 그램음성균의 세포벽 외벽 성분인 엔도톡신이나 세균이 생산하는 독소(예를 들면, 병원성 대장균이 생산하는 베로 독소) 등의 유해 물질을 아울러 분해할 수 있으며, 또한 광촉매 자체는 인체에 무해하다는 이점을 가지고 있다.
그 때문에, 이산화티타늄을 이용한 광촉매의 연구 및 응용이 실시되고 있으며, 식품 용기, 건재(建材) 등의 항균 가공에 이산화티타늄 광촉매가 넓게 이용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).
더욱이 이산화티타늄은 자외선 조사 하에서밖에 광촉매 활성을 발현하지 않기 때문에, 자외선 성분을 거의 포함하지 않는 실내 빛 아래에서는 충분한 촉매 활성을 발현하지 못하게 된다. 그 때문에 질소, 탄소, 유황 등의 원자를 결정격자 중에 도프한 이산화티타늄이 가시광선 조사 하에서 광촉매 활성을 발현하는 광촉매로서 제안되고 있고, 특히 유황을 도프한 이산화티타늄은 가시광 영역에 있어서 흡광 계수가 높고, 가시광에서 높은 촉매 활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).
그러나 종래, 광촉매를 세라믹스 다공질체에 담지(擔持)시킨 광촉매 필터가 공기조절기, 공기청정기, 물처리장치 등에 응용되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 4에는 세라믹스 다공질체에 산화티타늄을 담지시킨 것에 자외선을 조사하여 산화티타늄의 광촉매 작용에 의해 기체의 악취를 제거하는 것이 기재되어 있다.
덧붙여 종래의 광촉매 필터에서는, 광촉매 코팅액에 디핑(담금)하는 것에 의해 다공질 세라믹스 필터의 표면에 광촉매층이 형성되었다(예를 들면, 특허문헌 4 및 특허문헌 5 참조).
그렇지만, 디핑에 의해 형성된 광촉매층(디핑층)은 치밀하기 때문에 필터에 작은 휨 응력이 더해진 경우에도 크랙이 생기기 쉬웠다(도 1(b) 참조). 덧붙여 도1(b) 중 부호 101은 다공질 세라믹스 필터, 부호 102는 디핑층, 부호 103은 크랙을 나타내고 있다.
본 발명은 이상의 점에 귀감하여 창안된 것으로, 광촉매층의 강도의 향상을 꾀할 수 있는 섬유필터 및 이러한 섬유필터를 이용한 공기청정기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명과 관련된 섬유필터에서는 직경이 50㎛~500㎛의 섬유로 구성되고 공극율이 50%~90%인 섬유필터 본체와, 상기 섬유의 표면에 용사기술에 의해 성막(成膜)된 이산화티타늄피막을 갖춘다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명과 관련된 공기청정기에서는, 직경이 50㎛~500㎛의 섬유로 구성되고 공극율이 50%~90%인 섬유필터 본체와, 상기 섬유의 표면에 용사기술에 의해 성막된 이산화티타늄피막을 가지는 섬유필터와 해당 섬유필터에 빛을 조사하는 광원을 갖춘다.
게다가, 본 발명과 관련된 공기 청정기에서는 직경이 50㎛~500㎛의 알루미늄 섬유로 구성되고 목부량(目付量)이 500g/m2~10000g/m2이며 공극율이 50%~90%인 섬유필터 본체와, 상기 섬유의 표면에 용사기술에 의해 성막됨과 동시에 0.1질량%~10질량%의 항균 금속이 담지된 이산화티타늄피막을 가지는 섬유필터와 해당 섬유필터에 빛을 조사하는 광원을 갖춘다.
여기에서, 이산화티타늄피막이 용사기술에 의해 성막됨으로써 섬유의 표면에는 이산화티타늄입자가 꽂히는 것처럼 하여 이산화티타늄피막이 성막되고, 그 상층에는 용사열에 의해 부분 소결이 생긴 상태로 이산화티타늄피막이 성막되어 분열이 생기기 어렵고, 내구성의 향상을 꾀할 수가 있다.
즉, 섬유필터 본체 표면의 이산화티타늄피막은 이산화티타늄입자가 섬유필터 본체의 표면에 꽂히는 것 같은 상태를 이루고 있어, 앵커 효과에 의해 섬유필터 본체와 이산화티타늄피막과의 높은 밀착성이 실현되며, 또한 그 상층에 적층되는 이산화티타늄피막에 대해서는 이산화티타늄입자끼리 부분 소결됨으로써 높은 밀착성을 실현하는 것이다.
또한, 섬유필터 본체를 구성하는 섬유의 직경이 50㎛미만에서는 섬유필터 본체의 강도가 충분하지 않고, 용사기술에 의한 이산화티타늄피막의 성막이 곤란하며 수율(收率)의 저하가 염려된다.
한편, 섬유필터 본체를 구성하는 섬유의 직경이 500㎛를 초과하면 일정 공간 내에 차지하는 섬유량이 너무 많게 된다. 그리고 일정 공간 내에 섬유가 과잉 존재하여 이산화티타늄피막의 존재 영역을 충분히 확보하지 못하고, 일정 공간 내의 이산화티타늄피막의 비율이 너무 작아져 이산화티타늄피막의 광촉매 기능을 충분히 발휘하는 것이 곤란해진다.
그 때문에 섬유필터 본체를 구성하는 섬유의 직경을 50㎛~500㎛로 하고 있다. 덧붙여 섬유필터 본체를 구성하는 섬유의 직경이 100㎛~200㎛인 편이 바람직하다.
게다가, 섬유필터 본체의 공극율이 50%미만에서는 공기 저항이 너무 커져 섬유필터 본체를 공기가 통과하는 것이 곤란해져, 유해 물질(피분해 물질)과 이산화티타늄피막이 접촉하기 어려워진다. 이것은 섬유필터 본체를 공기청정기에 이용하는 경우에 공기청정기로서의 기능을 충분히 완수하는 것이 곤란하게 되는 것을 의미한다.
한편, 섬유필터 본체의 공극율이 90%를 초과하면 일정 공간 내에 차지하는 섬유량이 너무 적게 된다. 그리고 섬유의 표면에 이산화티타늄피막이 성막되는 것을 고려하면, 섬유량이 너무 적은 것으로 일정공간 내에 차지하는 이산화티타늄피막의 성막량이 충분하지 않고, 이산화티타늄피막의 광촉매 기능을 충분히 발휘하는 것이 곤란해진다.
그 때문에 섬유필터 본체의 공극율을 50%~90%로 하고 있다. 덧붙여 섬유필터 본체의 공극율은 60%~80%인 편이 바람직하다.
그런데 이산화티타늄은 아나타제(Anatase)형과 루틸(Rutile)형의 결정 구조를 가지며, 아나타제형의 이산화티타늄이 루틸형의 이산화티타늄보다 높은 광촉매 기능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 그 때문에 아나타제형 결정 구조가 70질량%이상이 되도록 이산화티타늄피막을 성막함으로써 높은 광촉매 기능을 실현할 수 있다. 단, 아나타제형의 이산화티타늄은 루틸형의 이산화티타늄과 비교하면 일반적으로 고가이기 때문에 코스트면을 중시하는 경우에는 루틸형의 이산화티타늄을 채용하는 편이 바람직하다.
더욱이 이산화티타늄의 결정격자 중에 유황, 탄소, 질소 등을 도프하거나 철, 동, 크롬, 니켈 등의 금속착체 또는 금속염으로부터 선택되는 적어도 한 종류의 화합물인 증감제를 담지하거나 함으로써 가시광응답형의 이산화티타늄이 실현되고, 이러한 가시광응답형의 이산화티타늄을 채용할 수도 있다.
또한, 이산화티타늄피막에 항균 금속(예를 들면, Ag, Cu, Ni, Co, Zn 등)이 담지되는 것에 의해 항균 작용이 보다 한층 높아지게 된다. 덧붙여 항균 금속이 너무 적으면 항균 효과를 발휘하지 못하고, 또한 항균 금속이 너무 많아서도 항균 효과가 오히려 저하해 버린다. 따라서 이산화티타늄피막에는 0.1질량%~10질량%의 항균 금속이 담지되는 것이 바람직하다.
그런데 섬유필터 본체의 목부량이 500g/m2미만에서는 단위면적 당의 섬유량이 너무 적게 된다. 그리고 섬유의 표면에 이산화티타늄피막이 성막되는 것을 고려하면 섬유량이 너무 적은 것으로, 단위면적 당의 이산화티타늄피막의 성막량이 충분하지 않고, 이산화티타늄피막의 광촉매 기능을 충분히 발휘하는 것이 곤란해진다.
반면, 섬유필터 본체의 목부량이 10000g/m2를 넘으면, 단위면적 당의 섬유량이 너무 많게 된다. 그리고 단위면적에 섬유가 과잉 존재하여, 이산화티타늄피막의 존재 영역을 충분히 확보하지 못하고, 단위면적 당의 이산화티타늄피막의 비율이 너무 작아져 이산화티타늄피막의 광촉매 기능을 충분히 발휘하는 것이 곤란해진다.
그 때문에 섬유필터 본체의 목부량을 500g/m2~10000g/m2로 하고 있다. 덧붙여 섬유필터 본체의 목부량이 500g/m2~3000g/m2인 편이 바람직하다.
덧붙여 섬유필터 본체를 구성하는 섬유로서는 금속 섬유(예를 들면, 알루미늄 섬유, 스테인리스 섬유, 니켈 섬유 등), 무기 섬유(예를 들면, 유리 섬유, 탄소 섬유, 알루미나 섬유, 세라믹 섬유, 암석 섬유, 슬랙 섬유 등), 유기 섬유(예를 들면, 플라스틱 섬유) 등을 들 수 있다.
또한, 섬유필터에 빛을 조사하는 광원으로서는 자외선을 발광하는 블랙라이트, 자외선 LED 램프, 가시광 LED 램프, 형광등, 백열 전등, 냉음극관(CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등을 들 수 있다.
본 발명을 적용한 섬유필터 및 공기청정기에서는 이산화티타늄피막의 분열을 감소시키고 내구성의 향상이 실현됨으로써 광촉매층의 고강도화가 실현된다.
도 1은 광촉매층의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명을 적용한 공기청정기의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 공기청정기의 다른 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명을 적용한 공기청정기의 또 다른 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명을 적용한 공기청정기의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 공기청정기의 다른 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명을 적용한 공기청정기의 또 다른 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 「실시의 형태」라고 칭한다.)에 있어서 도면을 참작하면서 설명을 실시한다. 덧붙여 설명은 이하의 순서로 실시한다.
1. 제1의 실시의 형태(섬유필터(1)에 대해)
2. 제2의 실시의 형태(섬유필터(2)에 대해)
3. 제3의 실시의 형태(섬유필터(3)에 대해)
4. 제4의 실시의 형태(공기청정기(1)에 대해)
5. 제5의 실시의 형태(공기청정기(2)에 대해)
6. 제6의 실시의 형태(공기청정기(3)에 대해)
7. 제7의 실시의 형태(공기청정기(4)에 대해)
8. 제8의 실시의 형태(공기청정기(5)에 대해)
＜1. 제1의 실시의 형태＞
도 1(a)은 본 발명을 적용한 섬유필터의 일례를 설명하기 위한 모식도이며, 여기서 가리키는 섬유필터는 섬유필터 본체(1)와 섬유필터 본체(1)의 표면에 성막된 이산화티타늄피막을 가진다.
섬유필터 본체(1)는 직경이 50㎛~500㎛의 알루미늄제의 섬유로 구성되어 있고(이하, 섬유필터 본체(1)를 구성하는 알루미늄제의 섬유를 「알루미늄 섬유」라고 칭한다), 목부량이 500g/m2~10000g/m2이며 공극율이 50%~90%이다.
이산화티타늄피막은 광촉매 입자인 이산화티타늄입자(2)를 용사기술을 이용해 섬유필터 본체의 표면에 충돌시킴으로써 성막되어 있다. 덧붙여 이산화티타늄피막의 성막에는, 예를 들면, 특개2005－68457호 공보에 기재된 용사온도가변형의 고속용사장치를 이용할 수 있다.
여기서, 본 실시의 형태의 이산화티타늄피막은 용사기술을 이용하여 이산화티타늄입자(2)를 섬유필터 본체(1)에 충돌시킴으로써 성막되기 때문에, 알루미늄 섬유의 표면에 이산화티타늄입자(2)가 꽂히는 것처럼 하여 이산화티타늄피막이 형성되게 되고(도 1(a) 중의 부호 g로 나타낸 이산화티타늄입자를 참조), 앵커 효과에 의해 알루미늄 섬유와 이산화티타늄입자(2)와의 높은 밀착성을 실현할 수 있다.
또한, 이산화티타늄입자(2)끼리에 대해서는 용사 시의 열에 의해 부분 소결이 되고(도 1(a) 중의 부호 h로 나타낸 이산화티타늄입자를 참조), 그에 따라 이산화티타늄입자(2)끼리의 높은 밀착성을 실현할 수 있다.
따라서, 디핑에 의해 형성된 광촉매층과 비교하면 섬유필터 본체(1)에 휨 응력이 더해진 경우여도 크랙이 생기기 어렵고, 광촉매층(이산화티타늄피막)의 강도의 향상이 실현될 수 있다.
또한, 알루미늄 섬유끼리의 틈이 종래의 다공질 세라믹스 필터에 있어서 구멍부분의 지름(알루미늄 섬유끼리의 틈에 상당)과 비교하면 지극히 짧게 구성되어 있다. 그 때문에 섬유필터를 통과하는 유해 물질(피분해 물질)과 이산화티타늄피막과의 거리가 짧고 유해 물질이 이산화티타늄피막에 접하기 쉬우며, 더욱이 유해 물질과 이산화티타늄피막과의 거리가 짧기 때문에 유해 물질의 농도 기울기가 커지고 유해 물질의 이동도의 합이 커진다.
따라서, 다공질 세라믹스 필터를 이용한 경우와 비교하면 제1의 실시의 형태의 섬유필터는 가스 분해 성능의 향상을 기대할 수 있다.
표 1 및 표 2에 「다공질 세라믹스 필터에 디핑에 의해 광촉매층을 형성한 필터」를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험의 결과와 제1의 실시의 형태의 섬유필터를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험 결과를 나타내고 있다.
구체적으로, 표 1은 시간 경과에 의한 아세트알데히드 농도의 감소를 나타내고 있고, 「다공질 세라믹스 필터에 디핑에 의해 광촉매층을 형성한 필터」를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험(표 1중 부호 i로 나타낸다)에서는 4시간에 80ppm의 아세트알데히드가 감소하고 있는데 대해, 제1의 실시의 형태의 섬유필터를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험(표 1중 부호 j로 나타낸다)에서는 2시간에 90ppm의 아세트알데히드가 감소하고 있다.
또한, 아세트알데히드가 분해됨으로써 이산화탄소가 발생하게 되는데, 표 2는 시간 경과에 따른 이산화탄소의 발생을 나타내고 있으며, 「다공질 세라믹스 필터에 디핑에 의해 광촉매층을 형성한 필터」를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험(표 2중 부호 i로 나타낸다)에서는 2시간에 130ppm의 이산화탄소가 발생하고 있는데 대해, 제1의 실시의 형태의 섬유필터를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험(표 2중 부호 j로 나타낸다)에서는 2시간에 150ppm의 이산화탄소가 발생하고 있다.
표 3에 「다공질 세라믹스 필터에 디핑에 의해 광촉매층을 형성한 필터」를 이용한 포름알데히드의 분해 시험의 결과(표 3중 부호 m으로 나타낸다) 및 아세트알데히드의 분해 시험 결과(표 3중 부호 n으로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는 시간과 농도와의 관계를 나타내고 있다.
또한, 표 4에 제1의 실시의 형태의 섬유필터를 이용한 포름알데히드의 분해 시험의 결과(표 4중 부호 m으로 나타낸다) 및 아세트알데히드의 분해 시험 결과(표 4중 부호 n으로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는 시간과 농도와의 관계를 나타내고 있다.
표 1 ~ 표 4의 결과로부터 「다공질 세라믹스 필터에 디핑에 의해 광촉매층을 형성한 필터」와 비교하면, 제1의 실시의 형태의 섬유필터는 분명하게 가스 분해 성능이 향상하고 있는 것을 알 수 있다.
이처럼, 제1의 실시의 형태의 섬유필터는 「다공질 세라믹스 필터에 디핑에 의해 광촉매층을 형성한 필터」와 비교하면, 분해 성능(가스 분해) 및 내구성에 있어서 우수하다.
또한, 제1의 실시의 형태의 섬유필터는 매우 얇게 제조할 수 있기 때문에 대체로 1mm~7mm의 섬유필터를 실현할 수 있어서, 10mm이상의 두께를 가지는 「다공질 세라믹스 필터에 디핑에 의해 광촉매층을 형성한 필터」와 비교하면 공간절약성에 대해서도 우수하다. 게다가 얇기 때문에 가공성도 우수하다.
여기서, 본 실시의 형태에서는 알루미늄 섬유를 예로 들어 설명을 실시하고 있지만 섬유필터 본체의 소재에 대해서는 반드시 알루미늄 재료일 필요는 없고, 동, 니켈, 티타늄, 스테인리스 등의 금속재료로 구성되어 있어도 좋으며, 또한, 섬유필터 본체를 구성할 수 있다면 유리 등의 비금속 재료로 구성되어 있어도 좋다.
＜2. 제2의 실시의 형태＞
본 발명을 적용한 섬유필터의 다른 예에서는, 섬유필터 본체(1)와 섬유필터 본체(1)의 표면에 성막된 이산화티타늄피막을 가진다(도 1(a) 참조). 이 점은, 상기한 제1의 실시의 형태와 같다. 덧붙여 본 실시의 형태의 이산화티타늄피막은 1질량%의 Ag을 담지하고 있다.
섬유필터 본체(1)은, 상기한 제1의 실시의 형태와 같게 직경이 50㎛~500㎛의 알루미늄 섬유로 구성되어 있고, 목부량이 500g/m2~10000g/m2이며 공극율이 50%~90%이다.
이산화티타늄피막은 광촉매 입자인 이산화티타늄입자(2)와 항균 재료인 Ag입자를 용사기술을 이용해 섬유필터 본체의 표면에 충돌시킴으로써 성막되어 있다. 덧붙여 이산화티타늄피막의 성막에는, 예를 들면, 특개2005－68457호 공보에 기재된 용사온도가변형의 고속용사장치를 이용할 수 있는 점은 상기한 제1의 실시의 형태와 같다.
여기서, 본 실시의 형태에서는 용사기술을 이용하여 이산화티타늄입자(2)와 항균 금속(예를 들면 Ag입자 등)을 섬유필터 본체의 표면에 충돌시킴으로써, 이산화티타늄피막의 성막과 동시에 Ag입자를 담지시키는 경우를 예로 들어 설명을 실시하고 있다. 그렇지만, 이산화티타늄피막에 Ag입자를 담지시킬 수 있으면 충분하며, 어떠한 방법으로 Ag입자를 담지시켜도 좋다.
예를 들면, 그 표면에 Ag 등의 입자를 초기 첨착(添着)시킨 이산화티타늄입자를 용사기술을 이용하여 섬유필터 본체의 표면에 충돌시킴으로써, Ag 등의 입자를 담지시켜도 좋다. 또한, 이산화티타늄피막을 성막한 후에 Ag 이온 등을 자외광석출법(紫外光析出法) 등에 의해 담지시켜도 좋다.
그런데, 본 실시의 형태의 섬유필터의 항균 효과의 검토를 위해 검정균(檢定菌)으로서 대장균을 이용한 대장균 살균 성능시험을 실시한 결과, 5분 정도의 단시간으로 대장균을 6 오더(100만 분의 1)까지 급격하게 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 표 5에 「다공질 세라믹스 필터에 디핑에 의해 광촉매층을 형성한 필터」를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험 결과(표 5중 부호 a로 나타낸다)와 제2의 실시의 형태의 섬유필터를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험의 결과(표 5중 부호 b로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는, 시간과 농도와의 관계를 나타내고 있다.
표 5의 결과로부터, 제2의 실시의 형태의 섬유필터는 VOC의 일종인 아세트알데히드를 저농도(10억분의 1정도)까지 물과 이산화탄소로 분해하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.
여기서, 본 실시의 형태에서는 Ag을 담지했을 경우를 예로 들어 설명을 실시하고 있지만, 이산화티타늄피막이 담지하는 항균 금속은 반드시 Ag일 필요는 없고, 그 외의 항균 금속이어도 좋다.
＜3. 제3의 실시의 형태＞
본 발명을 적용한 섬유필터의 또 다른 예에서는 섬유필터 본체(1)와 섬유필터 본체(1)의 표면에 성막된 이산화티타늄피막을 가진다(도 1(a) 참조). 이 점은, 상기한 제1의 실시의 형태와 같다. 덧붙여 본 실시의 형태의 이산화티타늄피막은 12.5질량%의 제올라이트(흡착재의 일례)를 담지하고 있다.
섬유필터 본체(1)는 상기한 제1의 실시의 형태와 같게, 직경이 50㎛~500㎛의 알루미늄 섬유로부터 구성되어 있고, 목부량이 500g/m2~10000g/m2이며, 공극율이 50%~90%이다.
이산화티타늄피막은, 광촉매 입자인 이산화티타늄입자(2)와 흡착재인 제올라이트를 용사기술을 이용해 섬유필터 본체의 표면에 충돌시킴으로써 성막되어 있다. 덧붙여 이산화티타늄피막의 성막에는, 예를 들면, 특개2005－68457호 공보에 기재된 용사온도가변형의 고속용 용사장치를 이용할 수 있는 점은, 상기한 제1의 실시의 형태와 같다.
여기서, 본 실시의 형태에서는, 용사기술을 이용해 이산화티타늄입자(2)와 흡착재(예를 들면, 제올라이트)를 섬유필터 본체의 표면에 충돌시킴으로써, 이산화티타늄피막의 성막과 동시에 제올라이트를 담지시키는 경우를 예로 들어 설명을 실시하고 있다. 그렇지만, 이산화티타늄피막에 제올라이트를 담지시킬 수 있으면 충분하며, 어떠한 방법으로 제올라이트를 담지시켜도 좋다.
그런데, 본 실시의 형태의 섬유필터를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험 결과(표 6중 부호 A로 나타낸다)와 제올라이트를 담지하고 있지 않는 섬유필터를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험 결과(표 6중 부호 B로 나타낸다)를 표 6에 나타내고 있다. 구체적으로는, 시간과 농도와의 관계를 나타내고 있다.
표 6의 결과로부터, 제올라이트를 담지함으로써 대체로 3배의 아세트알데히드의 분해 속도가 실현되는 것을 알 수 있다.
여기서 본 실시의 형태에서는, 제올라이트를 담지했을 경우를 예로 들어 설명을 실시하고 있지만, 이산화티타늄피막이 담지하는 흡착재는 반드시 제올라이트일 필요는 없고, 아파타이트, 활성탄 등 그 외의 흡착재여도 좋다.
＜4. 제4의 실시의 형태＞
도 2는 본 발명을 적용한 공기청정기의 일례를 설명하기 위한 모식도이며, 여기서 가리키는 공기청정기(10)는 그 내부의 아래쪽에 팬(11)이 배치되고, 팬(11)의 윗쪽에 자외선 LED 램프(12)가 배치되며 자외선 LED 램프(12)의 더욱 윗쪽에 섬유필터(13)가 배치되어 있다.
팬(11)은 윗쪽으로 향해 송풍 가능하게 구성되어 있고, 팬(11)이 회전하는 것에 의해, 공기청정기(10)의 아래쪽에서 흡기하고 윗쪽에서 배기하는 공기의 흐름이 형성되게 된다.
자외선 LED 램프(12)는, 365nm의 파장을 가지는 빛을 섬유필터(13)를 향해 조사 가능하게 구성되어 있고, 자외선 LED 램프(12)로부터의 빛에 의해 섬유필터(13)의 광촉매 기능이 발휘되게 된다.
섬유필터(13)는, 상기한 제2의 실시 형태의 섬유필터를 이용하고 있다.
상기와 같이 구성된 공기청정기(10)에서는, 팬(11)이 회전하는 것에 의한 흡기 작용에 의해, 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스를 포함한 공기가 아래쪽으로부터 빨려 들여간다. 빨려 들여간 공기는, 섬유필터(13)를 통과함으로써, 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스가 분해, 살균 등이 되어 청정 공기로서 윗쪽에서 배기되게 된다.
표 7에 「이온식의 공기청정기」를 이용한 암모니아의 분해 시험 결과(표 7중 부호 c로 나타낸다)와 제4의 실시의 형태의 공기청정기를 이용한 암모니아의 분해 시험 결과(표 7중 부호 d로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는, 시간과 농도의 관계를 나타내고 있다.
표 8에 「이온식의 공기청정기」를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험의 결과(표 8중 부호 c로 나타낸다)와 제4의 실시의 형태의 공기청정기를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험의 결과(표 8중 부호 d로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는, 시간과 농도와의 관계를 나타내고 있다.
표 7 및 표 8의 결과로부터, 제4의 실시의 형태의 공기청정기는, 고약한 냄새가 나는 성분인 암모니아나, VOC의 일종인 아세트알데히드를 저농도까지 분해하는 것이 가능함을 알 수 있다.
＜5. 제5의 실시의 형태＞
도 3은 본 발명을 적용한 공기청정기의 다른 일례를 설명하기 위한 모식도이며, 여기서 가리키는 공기청정기(10)는, 그 내부의 아래쪽에 팬(11)이 배치되고, 팬(11)의 윗쪽에 가시광 LED 램프(14)가 배치되며 가시광 LED 램프(14)의 더욱 윗쪽에 섬유필터(13)이 배치되어 있다.
팬(11)은, 윗쪽으로 향해 송풍 가능하게 구성되어 있어 팬(11)이 회전함으로써, 공기청정기(10)의 아래쪽에서 흡기하고 윗쪽에서 배기하는 공기의 흐름이 형성되게 되는 점은 상기한 제4의 실시의 형태와 같다.
가시광 LED 램프(14)는 415nm의 파장을 가지는 빛을 섬유필터(13)를 향해 조사 가능하게 구성되어 있고, 가시광 LED 램프(14)로부터의 빛에 의해 섬유필터(13)의 광촉매 기능이 발휘되게 된다.
섬유필터(13)는, 상기한 제2의 실시의 형태의 섬유필터를 이용하고 있다.
상기와 같이 구성된 공기청정기(10)에서는, 팬(11)이 회전하는 것에 의한 흡기 작용에 의해 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스를 포함한 공기가 아래쪽으로부터 빨려 들여간다. 빨려 들여간 공기는, 섬유필터(13)를 통과함으로써, 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스가 분해, 살균 등이 되어 청정 공기로서 윗쪽에서 배기되게 된다.
표 9에 「이온식의 공기청정기」를 이용한 암모니아의 분해 시험의 결과(표 9중 부호 e로 나타낸다)와 제5의 실시의 형태의 공기청정기를 이용한 암모니아의 분해 시험의 결과(표 9중 부호 f로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는, 시간과 농도의 관계를 나타내고 있다.
표 10에 「이온식의 공기청정기」를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험의 결과(표 10중 부호 e로 나타낸다)와 제5의 실시 형태의 공기청정기를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험의 결과(표 10중 부호 f로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는, 시간과 농도와의 관계를 나타내고 있다.
표 9 및 표 10로부터, 제5의 실시의 형태의 공기청정기는, 고약한 냄새가 나는 성분인 암모니아나, VOC의 일종인 아세트알데히드를 저농도까지 분해하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.
또한, 광원으로서 가시광을 이용하고 있기 때문에, 인간의 눈이나 피부 등에 좋다. 더욱이, 가시광 LED 램프는 이미 대량으로 유통되고 있어 매우 저비용으로 입수할 수 있기 때문에, 제5의 실시의 형태의 공기청정기는 저비용으로 실현될 수 있다.
＜6. 제6의 실시의 형태＞
도 4(a)는 본 발명을 적용한 공기청정기의 또 다른 일례를 설명하기 위한 모식도이며, 여기서 나타내는 공기청정기는 그 내부에 집진필터(15)가 배치되고, 집진필터(15)에 인접하여 광촉매 필터부(16)가 배치되며, 광촉매 필터부(16)의 집진필터(15)와는 반대 측에 팬(11)이 배치되어 있다.
팬(11)은 회전하는 것에 의해 집진필터(15) 측으로부터 흡기하는 공기의 흐름이 형성되도록 구성되어 있다.
광촉매 필터부(16)는, 도 4(b)에 나타낸 것처럼 섬유필터(13)와 반사판(17)에 의해 블랙라이트(18)가 둘러싸여 구성되어 있다. 덧붙여 섬유필터(13)는 상기한 제2의 실시의 형태의 섬유필터를 이용하고 있고, 블랙라이트(18)에서는 254nm의 파장을 가지는 UV살균선 및 185nm의 파장을 가지는 UV오존선을 발하도록 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 공기청정기에서는, 팬(11)이 회전하는 것에 의해 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스를 포함한 공기가 광촉매 필터부(16)에 공급된다. 광촉매 필터부(16)에서는 섬유필터(13)를 통과함으로써 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스가 분해, 살균 등이 되어 청정 공기로서 배기되게 된다.
표 11에 「이온＋탈취 필터식의 공기청정기」를 이용한 암모니아의 분해 시험 결과(표 11중 부호 p로 나타낸다)와 「활성탄식의 공기청정기」를 이용한 암모니아의 분해 시험 결과(표 11중 부호 q로 나타낸다)와 제6의 실시의 형태의 공기청정기를 이용한 암모니아의 분해 시험 결과(표 11중 부호 r로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는, 시간과 농도와의 관계를 나타내고 있다.
표 12에 「이온＋탈취 필터식의 공기청정기」를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험 결과(표 12중 부호 p로 나타낸다)와 「활성탄식의 공기청정기」를 이용한 아세트알데히드 분해 시험의 결과(표 12중 부호 q로 나타낸다)와 제6의 실시의 형태의 공기청정기를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험 결과(표 12중 부호 r로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는, 시간과 농도와의 관계를 나타내고 있다.
표 11 및 표 12로부터, 제6의 실시 형태의 공기청정기는, 고약한 냄새가 나는 성분인 암모니아나, VOC의 일종인 아세트알데히드를 저농도까지 분해하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.
＜7. 제7의 실시의 형태＞
본 발명을 적용한 공기청정기의 또 다른 일례에서는, 상기한 제6의 실시 형태와 같게 그 내부에 집진필터(15)가 배치되고 집진필터(15)에 인접하여 광촉매 필터부(16)가 배치되며 광촉매 필터부(16)의 집진필터(15)와는 반대 측에 팬(11)이 배치되어 있다(도 4(a) 참조).
또한, 팬(11)은 회전하는 것에 의해 집진필터(15) 측으로부터 흡기하는 공기의 흐름이 형성되도록 구성되어 있는 점에 대해서도, 상기한 제6의 실시의 형태와 같다.
광촉매 필터부(16)는, 도 4(b)에서 나타낸 것처럼, 섬유필터(13)와 반사판(17)에 의해 블랙라이트(18)가 둘러싸여 구성되어 있다. 덧붙여 섬유필터(13)는 상기한 제2의 실시의 형태의 섬유필터를 이용하고 있고, 블랙라이트(18)에서는 365nm의 파장을 가지는 UV자외선을 발하도록 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 공기청정기에서는, 팬(11)이 회전하는 것에 의해 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스를 포함한 공기가 광촉매 필터부(16)에 공급된다. 광촉매 필터부(16)에서는, 섬유필터(13)를 통과함으로써 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스가 분해, 살균 등이 되어 청정 공기로서 배기되게 된다.
표 13에 제6의 실시의 형태의 공기청정기를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험 결과(표 13중 부호 s로 나타낸다)와 제7의 실시 형태의 공기청정기를 이용한 아세트알데히드의 분해 시험 결과(표 13중 부호 t로 나타낸다)를 나타내고 있다. 구체적으로는, 시간과 농도와의 관계를 나타내고 있다.
또한, 표 14 및 표 15에 제7의 실시 형태의 공기청정기를 이용한 VOC (아세트알데히드·톨루엔)의 완전분해성능시험의 결과를 나타내고 있다. 덧붙여 표 14중 부호 u는 아세트알데히드를 나타내고, 표 14중 부호ｖ는 이산화탄소를 나타내며, 표 15중 부호 u는 톨루엔을 나타내고, 표 15중 부호ｖ는 이산화탄소를 나타내고 있다.
표 13로부터 제7의 실시의 형태의 공기청정기는, 제6의 실시의 형태의 공기청정기보다도 고속으로, 고약한 냄새가 나는 성분인 암모니아나 VOC의 일종인 아세트알데히드를 저농도까지 분해하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다. 또한, 표 14 및 표 15로부터 제7의 실시의 형태의 공기청정기는 VOC의 분해 성능이 매우 높음을 알 수 있다.
＜8. 제8의 실시의 형태＞
본 발명을 적용한 공기청정기의 또 다른 일례에서는, 상기한 제6의 실시의 형태와 같게, 그 내부에 집진필터(15)가 배치되고, 집진필터(15)에 인접하여 광촉매 필터부(16)가 배치되며, 광촉매 필터부(16)의 집진필터(15)와는 반대 측에 팬(11)이 배치되어 있다(도 4(a) 참조).
또한, 팬(11)은 회전하는 것에 의해 집진필터(15) 측으로부터 흡기하는 공기의 흐름이 형성되도록 구성되어 있는 점에 있어서도, 상기한 제6의 실시의 형태와 같다.
광촉매 필터부(16)는 도 4(c)에 나타낸 것처럼, 섬유필터(13)에 의해 냉음극관(19)이 둘러싸여 구성되어 있다. 덧붙여 섬유필터(13)는 상기한 제2의 실시의 형태의 섬유필터를 이용하고 있고, 냉음극관(19)에서는 365nm의 파장을 가지는 살균선을 발하도록 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 공기청정기에서는 팬(11)이 회전하는 것에 의해 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스를 포함한 공기가 광촉매 필터부(16)에 공급된다. 광촉매 필터부(16)에서는, 섬유필터(13)를 통과함으로써 균, 바이러스, VOC 가스나 유해 가스가 분해, 살균 등이 되어 청정 공기로서 배기되게 된다.
표 16에 광촉매를 탑재한 시판의 공기청정기를 이용한 경우(표 16중 부호 C 및 부호 D로 나타낸다)와 제8의 실시의 형태의 공기청정기를 이용한 경우(표 16중 부호 E로 나타낸다)의 공기청정기 가동 후의 부유균(浮遊菌) 수의 결과를 나타내고 있다. 구체적으로는, 1000L용기 내에서 고초균(枯草菌)을 분무한 후에 공기청정기를 가동시켜, 용기 내의 공기를 펌프로 흡인해 균 수를 계측한 결과를 나타내고 있다.
표 16로부터 분명한 것처럼, 제8의 실시의 형태의 공기청정기는 고초균의 분해, 살균 기능이 매우 높은 것을 알 수 있다.
1 섬유필터 본체 2 이산화티타늄입자
10 공기청정기 11 팬
12 LED 램프 13 섬유필터
14 가시광 LED 램프 15 집진필터
16 광촉매 필터부 17 반사판
18 블랙라이트 19 냉음극관
10 공기청정기 11 팬
12 LED 램프 13 섬유필터
14 가시광 LED 램프 15 집진필터
16 광촉매 필터부 17 반사판
18 블랙라이트 19 냉음극관
Claims (11)
- 직경이 50㎛~500㎛의 알루미늄 섬유로 구성되고 목부량(目付量)이 500g/m2~10000g/m2이며 공극율이 50%~90%인 섬유필터 본체와,
이산화티타늄입자를 용사함으로써 상기 이산화티타늄입자가 상기 섬유필터 본체의 표면에 앵커 상태로 꽂혀서 형성되는 것과 동시에 상기 이산화티타늄입자끼리 용사 시의 열로 부분소결된 상태로 상기 섬유필터 본체에 성막(成膜)되며, 아나타제(Anatase)형 결정구조가 70질량% 이상인 이산화티타늄피막을 포함하는 섬유필터. - 제 1항에 있어서,
상기 이산화티타늄피막에 항균금속이 담지(擔持)되어 있는 섬유필터. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 이산화티타늄피막에 흡착재가 담지되어 있는 섬유필터. - 직경이 50㎛~500㎛의 알루미늄 섬유로 구성되고 목부량(目付量)이 500g/m2~10000g/m2이며 공극율이 50%~90%인 섬유필터 본체와, 이산화티타늄입자를 용사함으로써 상기 이산화티타늄입자가 상기 섬유필터 본체의 표면에 앵커 상태로 꽂혀서 형성되는 것과 동시에 상기 이산화티타늄입자끼리 용사 시의 열로 부분소결된 상태로 상기 섬유필터 본체에 성막(成膜)되며, 아나타제(Anatase)형 결정구조가 70질량% 이상인 이산화티타늄피막을 포함하는 섬유필터와,
상기 섬유필터에 빛을 조사하는 광원을 포함하는 공기청정기. - 제 4항에 있어서,
상기 광원은 자외선을 발광하는 블랙 라이트, 자외선 LED 램프, 가시광 LED 램프, 형광등, 백열전등 또는 냉음극관 중 어느 하나인 공기청정기. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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