KR101456106B1 - 공기정화소재 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토륨이 포함되는 희토류, 이산화티타늄 등을 정해진 중량으로 혼합하고 기계적으로 합금시켜 공기정화 소재를 제조하며 제조된 공기정화 소재에 자외선을 흡수시켜 음이온을 발생시키고 방진모드와 삼림욕모드를 선택적으로 운용할 수 있는 공기정화 소재 제조방법 및 공기정화 소재를 이용한 개인용 공기정화 장치에 관한 것으로, 중앙 위치에 제 1 관통홀을 형성하고 제 1 관통홀의 주변에 제 1 관통홀의 지름보다 작은 지름의 제 2 관통홀을 다수 형성한 판 형상의 공기정화 소재와 공기정화 소재의 일측면으로부터 제 1 관통홀에 삽입 설치되며 격리관에 의하여 격리된 공간의 내부에 전극을 형성하고 입력된 고전압에 의하여 공기정화 소재의 타측면으로 정전기를 발생하는 정전기유도관과 전극에 접속하며 저전압의 직류전원을 입력하고 1 내지 2 킬로볼트의 고전압을 발생하여 전극으로 출력하는 고전압부 및 공기정화 소재의 일측면에 설치되며 고전압부로부터 동작전원을 인가받아 자외선을 출력하는 자외선 다이오드부를 포함하는 특징이 있다.
Description
본 발명은 공기정화소재 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 토륨이 포함되는 희토류, 이산화티타늄 등을 정해진 중량으로 혼합하고 기계적으로 합금시켜 공기정화 소재를 제조하며 제조된 공기정화 소재에 자외선을 흡수시켜 음이온을 발생시키고 방진모드와 삼림욕모드를 선택적으로 운용할 수 있는 공기정화소재 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치에 관한 것이다.
인간은 비, 바람, 햇빛, 유해한 동물 등으로부터 안전하게 보호받고 사생활 보호 및 편리성 등을 위하여 격리되거나 밀폐된 공간 안에서 생활하는 것이 일반적이다.
밀폐된 공간은 공기의 순환이나 배출이 원활하게 이루이지지 않으므로 각종 미세먼지, 유해가스, 곰팡이, 유해세균 등으로 오염될 수 있으며 이러한 오염물질은 호흡기를 통해 인체 내부로 침투하거나 옷이나 몸 등에 묻어 전파되므로 노약자, 어린이들에게 각종 질병을 퍼트릴 수 있다.
밀폐되거나 격리된 공간의 공기를 정화하기 위하여 환기를 자주시키는 방법이 있으나 매우 번거로운 동시에 장기적이지 못하고, 실내용 분재, 화분, 분수 등을 시설할 수 있으나 비용이 많이 소요되며 관리가 비교적 어려웠다.
한편, 인체에 유해한 세균, 병균, 곰팡이 등은 음이온을 발생시켜 살균할 수 있고 유해한 가스, 먼지 등의 경우에도 음이온으로 정화시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.
이러한 음이온 발생시키는 종래기술의 일실시 예로 특허등록 제10-0823496호(2008.04.14.)에 의한 “이온발생 공기정화 장치 및 공기정화 방법”이 있다.
도 1 은 종래기술의 일실시 예에 의한 이온발생 공기정화장치를 설명하는 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술을 상세히 설명하면 전원변환부(10),음이온 발생부(21), 양이온 발생부(22)를 포하하는 구성이다.
전원변환부(10)는 저전압의 직류전원을 고전압의 직류전원으로 변환하여 양과 음의 직류 고전압을 각각 출력한다.
음이온 발생부(21)는 전원변환부(10)로부터 음의 고전압을 입력하여 음이온을 발생하고 양이온 발생부(22)는 전원변환부(10)로부터 양의 고전압을 입력하여 양이온을 발생한다.
상기의 종래기술은 전원변환부가 출력하는 고전압만으로 음이온을 발생하므로 전원의 소모가 커지며, 장기적으로 안정적인 동작을 위하여 전원변환부의 구성을 크게하고 무게가 커지며 비용이 많이 소요되고 이동성이 제한되는 등의 문제가 있다.
따라서 전원 소모를 줄이면서 크기를 줄이고 이동성을 개선하여 개인적인 공기정화장치로 사용할 수 있는 기술을 개발할 필요가 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 희토류와 이산화티타늄이 포함된 선택된 재료를 기계적 합금시켜 반도체화된 공기정화 소재를 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 희토류와 이산화티타늄이 포함되어 기계적 합금으로 제조된 공기정화 소재를 이용하여 이동성과 사용성을 높인 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치개인용 공기정화 장치를 제공한다.
본 발명의 과제를 달성하기 위한 것으로 공기정화 소재 제조방법은 이산화티타늄(TiO2), 토륨(Th), 구리(Cu), 니켈(Ni)로 이루어진 조성물을 준비하는 정량화과정; 상기 정량화과정에서 준비된 조성물을 섭씨 20 내지 100도의 온도가 유지되는 분쇄기에서 30 분 내지 1 시간동안 분쇄시키는 분쇄과정; 상기 분쇄과정에서 분쇄된 조성물을 다단계로 형성된 50 마이크로미터 메쉬를 이용하여 50 마이크로미터 이하의 조성물 분말입자를 선별하는 선별과정; 상기 선별과정에서 선별된 조성물의 분말입자를 단위 평방 센티미터에 1.5 내지 2 톤의 압력으로 압축하여 다수의 관통홀이 형성된 원형판 또는 사각판형상으로 성형하는 성형과정; 상기 성형과정에서 압축성형된 조성물을 1*10 마이너스 2승 내지 마이너스 5 승 토르(Torr) 진공압력, 섭씨 1100 내지 1200도의 환경에서 30 분 내지 1 시간 동안 열처리하는 소결과정; 상기 소결과정에서 소결된 조성물을 섭씨 25 내지 60 도 범위의 온도가 될 때까지 자연냉각시키는 냉각과정; 및 상기 냉각과정에서 냉각된 조성물을 대기압에서 섭씨 50 내지 900 도의 온도로 5 내지 10 시간 동안 가열하고 자연냉각시키는 후처리과정; 을 포함할 수 있다.
상기 니켈(Ni)은 니켈(Ni), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 바나듐(V) 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상이고, 상기 이산화티타늄은 알루미늄으로 치환하고 상기 토륨은 붕소로 치환할 수 있다.
상기 조성물은 상기 이산화티타늄 1 중량부에 대하여 토륨 0.1 내지 0.2 중량부, 구리 0.9 내지 1 중량부, 니켈 0.03 내지 0.06 중량부일 수 있고 또한, 상기 조성물은 상기 이산화티타늄 2 중량부에 대하여 토륨 0.2 내지 0.3 중량부, 구리 1 내지 1.2 중량부, 니켈 0.06 내지 0.09 중량부일 수 있으며 또한, 상기 조성물은 상기 이산화티타늄 3 중량부에 대하여 토륨 0.3 내지 0.4 중량부, 구리 1.2 내지 1.5 중량부, 니켈 0.09 내지 0.12 중량부일 수 있고, 상기 조성물은 상기 이산화티타늄 4 중량부에 대하여 토륨 0.4 내지 0.5 중량부, 구리 1.5 내지 1.7 중량부, 니켈 0.12 내지 0.15 중량부일 수 있으며, 상기 조성물은 상기 이산화티타늄 5 중량부에 대하여 토륨 0.5 내지 0.6 중량부, 구리 1.7 내지 1.9 중량부, 니켈 0.15 내지 0.18 중량부일 수 있다.
본 발명의 과제를 달성하기 위한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치는 중앙 위치에 제 1 관통홀을 형성하고 상기 제 1 관통홀의 주변에 상기 제 1 관통홀의 지름보다 작은 지름의 제 2 관통홀을 다수 형성한 판 형상의 공기정화 소재; 상기 공기정화 소재의 일측면으로부터 상기 제 1 관통홀에 삽입 설치되며 격리관에 의하여 격리된 공간의 내부에 전극을 형성하고 입력된 고전압에 의하여 상기 공기정화 소재의 타측면으로 정전기를 발생하는 정전기유도관; 상기 정전기유도관의 상기 전극에 접속하며 저전압의 직류전원을 입력하고 1 내지 2 킬로볼트(KV)의 고전압을 발생하여 상기 전극으로 출력하는 고전압부; 및 상기 공기정화 소재의 일측면에 설치되며 상기 고전압부로부터 동작전원을 인가받아 자외선을 출력하는 자외선 다이오드부; 를 포함할 수 있다.
상기 공기정화 소재와 상기 자외선 다이오드 사이에 설치되며 상기 자외선 다이오드로부터 출력된 자외선을 누설 없이 상기 공기정화 소재의 일측면으로 반사시키는 반사부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 고전압부의 출력단과 상기 정전기유도관의 상기 전극 사이에 설치되어 상기 고전압부로부터 출력되는 음극 고전압 또는 양극 고전압을 해당 제어신호에 의하여 선택적으로 상기 전극에 공급하는 스위치부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 정전기유도관의 격리관은 아세테이트, 유리, 나일론, 알루미늄, 폴리에스테르 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 희토류와 이산화티타늄이 포함된 선택된 재료를 기계적으로 합금시켜 반도체화된 공기정화 소재를 제작하는 과정에서 적은 에너지를 사용하는 장점이 있다.
또한, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 공기정화 소재는 자외선을 흡수시켜 음이온을 발생시키므로 공기정화장치의 크기와 구조를 간단하게 하고 소모전력을 작게하는 장점이 있다.
그리고 상기와 같은 구성의 본 발명은 선택에 의하여 발생된 직류 고전압의 극성을 제어하므로 방진모드와 삼림욕 모드를 선택적으로 운용할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술의 일실시 예에 의한 이온발생 공기정화장치를 설명하는 기능 구성도,
도 2 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화 소재 제조방법을 설명하는 순서도,
도 3 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치를 설명하기 위한 부분단면도,
도 4 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재와 정전기 유도관의 결합상태를 설명하기 위한 결합사시도,
도 5 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치의 전기회로를 설명하기 위한 기능구성도,
그리고
도 6 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치의 동작상태 설명도 이다.
도 2 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화 소재 제조방법을 설명하는 순서도,
도 3 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치를 설명하기 위한 부분단면도,
도 4 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재와 정전기 유도관의 결합상태를 설명하기 위한 결합사시도,
도 5 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치의 전기회로를 설명하기 위한 기능구성도,
그리고
도 6 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치의 동작상태 설명도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화 소재 제조방법을 설명하는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 공기정화 소재 조성물을 제조하기 위하여 이산화티타늄(TiO2), 희토류광물(Th 등), 구리(Cu), 니켈(Ni)을 아래의 도표와 같이 정량화하여 준비한다(S1100).
아래의 도표는 실험에 의하여 최적의 상태를 선택한 것이다.
희토류광물은 토륨(Th)을 포함하는 다양한 희토류 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
토륨(Th)은 악티늄 계열에 속하고 천연으로 존재하는 방사성원소로 천연 음이온 방출 원소 중에 하나이다.
여기서 니켈은 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 바나듈(V) 중에 어느 하나로 대체 사용할 수 있다.
한편, 니켈은 산화물로 작용할 수 있다.
| sample No | 공기정화소재 조성물 | Resistance (cm²) |
|||
| Cu | Ni, Co, Cr, Fe, V | Tio2 | Th | ||
| 1 | 0.90 | 0.03 | 1 | 0.1 | 0.82 |
| 2 | 1.0 | 0.06 | 2 | 0.2 | 0.55 |
| 3 | 1.2 | 0.09 | 3 | 0.3 | 0.50 |
| 4 | 1.5 | 0.12 | 4 | 0.4 | 0.59 |
| 5 | 1.7 | 0.15 | 5 | 0.5 | 0.63 |
상기 도표 1 에서의 샘플 1 조성물은 이산화티타늄 1 중량부에 대하여 토륨 0.1 내지 0.2 중량부이며 0.1 중량부가 바람직하고, 구리 0.9 내지 1 중량부이며 0.9 중량부가 바람직하고, 니켈 0.03 내지 0.06 중량부이며 0.03 중량부로 구성하는 것이 바람직하다.
샘플 2 조성물은 이산화티타늄 2 중량부에 대하여 토륨 0.2 내지 0.3 중량부이며 0.2 중량부가 바람직하고, 구리 1 내지 1.2 중량부이며 1 중량부가 바람직하고, 니켈 0.06 내지 0.09 중량부이며 0.06 중량부로 구성하는 것이 바람직하다.
샘플 3 조성물은 이산화티타늄 3 중량부에 대하여 토륨 0.3 내지 0.4 중량부이며 0.3 중량부가 바람직하고, 구리 1.2 내지 1.5 중량부이며 1.2 중량부가 바람직하고, 니켈 0.09 내지 0.12 중량부이며 0.09 중량부로 구성하는 것이 바람직하다.
샘플 4 조성물은 이산화티타늄 4 중량부에 대하여 토륨 0.4 내지 0.5 중량부이며 0.4 중량부가 바람직하고, 구리 1.5 내지 1.7 중량부이며 1.5 중량부가 바람직하고, 니켈 0.12 내지 0.15 중량부이며 0.12 중량부로 구성하는 것이 바람직하다.
샘플 5 조성물은 이산화티타늄 5 중량부에 대하여 토륨 0.5 내지 0.6 중량부이며 0.5 중량부가 바람직하고, 구리 1.7 내지 1.9 중량부이며 1.7 중량부가 바람직하고, 니켈 0.15 내지 0.18 중량부이며 0.15 중량부로 구성하는 것이 바람직하다.
도표 1 의 샘플 1 내지 5 에서 토륨(Th)을 포함하는 선택된 어느 하나의 희토류는 이산화티타늄(TiO2)의 무게 대비 10 %로 조성된다.
일실험 예에 의하여 이산화티타늄을 알루미늄(Al)으로 또한 희토류광물을 붕소(B)로 치환하거나 도핑하여도 공기정화 소재로써 동일유사한 음이온 방출량과 공기정화 능력의 실험결과를 얻을 수 있었다.
정량화 준비단계(S1100)에서 정량화하여 준비한 조성물을 섭씨 20 내지 100 도 범위의 온도가 유지되는 분쇄기에서 30 분 내지 1 시간 동안 약 600 m/s2의 가속도에 의한 기계적 에너지로 분쇄한다(S1200). 분쇄과정(S1200)에서 알파상이 베타상으로 변환되고 기계적 합금(mechanical alley)이 되어 반도체화 될 수 있다.
분쇄과정(S1200)에서 분쇄된 조성물을 다단계로 형성된 50 마이크로미터(um) 메쉬(mesh)를 이용하여 50 마이크로미터 이하의 조성물 분말입자를 선별하여 추출한다(S1300).
선별과정(S1300)에서 선별된 조성물의 분말입자를 제 1 관통홀과 다수의 제 2 관통홀이 형성되며 전체적으로 원형판 또는 사각판의 외형으로 성형할 수 있는 틀을 이용하여 단위 평방 센티미터에 1.5 내지 2 톤의 압력으로 압축시켜 성형하므로 시료를 제작한다(S1400).
성형과정(S1400)에서 시료는 원형판, 사각판 형상 이외에 다양한 형상으로 압축 성형할 수 있음은 매우 당연하다.
성형과정(S1400)에서 압축 성형된 조성물을 1 의 마이너스 2 승 내지 마이너스 5 승 토르(Torr)의 진공압력 환경에서 섭씨 1,100 내지 1,200 도 범위로 30 분 내지 1 시간 동안 열처리(소결)한다(S1500).
소결과정(S1500)에서 열처리된 압축성형 조설물을 상온에서 섭씨 25 내지 60 도의 온도가 될 때까지 자연적으로 냉각시키고, 다시 대기압 환경에서 섭씨 50 내지 900 도의 온도로 5 내지 10 시간 동안 가열하며 자연냉각시키는 후처리 과정을 거친다(S1600).
즉, 정량으로 조성된 조성물을 분쇄하면서 기계적 에너지에 의하여 20 내지 100℃ 범위에서 분말 상태인 Cu - Ni - Tio2 - Th 가 포함된 조성물을 메카니컬 얼로이 형태이면서 반도체화된 상태로 합성하고, 합성된 조성물 분말을 압축성형하여 1.0 * 10 -2 내지 1.0 * 10 -5 토르(torr)의 진공과 1100 내지 1200 ℃에서 30 분 내지 1 시간 동안 소결 한 후 500 내지 900 ℃ 범위에서 5 내지 10 시간 동안 후가공 열처리하여 공기정화 소재를 제조한다.
이산화티타늄 (Tio2)은 태양광이나 형광등의 자외선을 받으면 아래에 도시된 태양전지와 동일 유사하게 마이너스(-) 전기를 가진 전자(e-)와 플러스(+) 전기를 가진 정공(h+)을 발생하며, 그중에서 정공(h+)은 강력한 산화작용을 하는 수산화물(OH Radical)을 형성하여 살균용 염소나 차아염소산 오존보다도 강력한 산화력으로 작용할 수 있다.
또한, 전자는 이산화티타늄에 흡착되어 있는 산소를 산소이온으로 만들며 산소이온은 산화반응의 중간체와 과산화물 또는 과산화수소를 통한 물의 반응을 일으킨다.
이러한 광촉매 효과는 오염방지, 공기정화, 수질정화, 살균, 냄새제거 등을 일으키며, 이산화티타늄은 인체에 전혀 무해하여 도자기 등의 식생활과 관련된 그릇 등으로 응용을 할 수 있고, 수용성이므로 광범위하게 응용할 수 있으며 한번 도포하여 반영구적인 사용이 가능하며 그 효과도 지속될 수 있다.
공기 중에는 매우 약한 전기를 입은 여러 가지의 이온이 있으며 마이너스에 대전하는 물질을 마이너스 이온, 플러스 이온에 대전하는 물질을 플러스 이온이라 한다.
음이온은 원자와 원자단 분자에 대전하는 마이너스의 전하를 띄는 전기의 미립자이고, 인체의 혈액과 체액에 정장 작용을 하고 자율신경계의 밸런스에 긍정적인 영향을 미치므로 공기의 비타민이라고도 한다.
광촉매로 동작하는 이산화티타늄은 티타니아라고도 불리는 TiO2(산화티타늄(IV))이며 빛을 인가되면 화학반응을 촉진시키는 대표적인 광촉매(photocatalyst)이고, 1965년에서 1975년 사이에 미국인 화학자 A. Heller와 두 명의 일본인 과학자 A. Fujishima, K. Honda에 의해 그 효능이 실험적으로 밝혀진 이후 TiO2의 다양한 기능을 이용해 실생활에 적용시키려는 연구가 활발히 진행되어 왔다.
TiO2는 분자 자체에서 산화, 환원, 친수성반응이 모두 가능한 기능성 광촉매로서 유해물질 분해기능, 자정, 향균, 살균 기능 등을 갖는다.
TiO2가 빛으로부터 자외선을 흡수하면 유해물질을 분해하는 광산화 분해반응을 일으켜 최종 반응산물로 환경에 무해한 CO2와 H2O가 생성되며 이런 반응을 환경정화에 이용할 수 있다.
또한, 향균, 탈취 등의 효과를 보이기도 한다.
TiO2가 자외선을 흡수한 뒤 생성되는 hydroxy radical은 높은 산화력이 있으므로 환경호르몬, 난분해성 오염물질, 황산화물, 질소산화물, 휘발성 오염물 등에도 그 효과가 매우 뛰어나다.
또한, TiO2는 초신수성의 성질이 있어서 물방울이 TiO2의 표면에 접촉하면, 물방울이 다른 물질에서 표면장력에 의해 찌그러진 구형의 물방울 형태를 유지하는 것과 달리, 순식간에 5도 이하의 접촉각을 유지할 정도로 얇은 막을 만들어 낸다.
즉, 어떤 물질이 TiO2 입자층으로 둘러싸여 있는 경우 주위의 오염물질이 서서히 부착해오더라도 자연적으로 분해, 제거되므로 먼지나 티끌 등이 쌓이기 어렵다.
TiO2가 빛으로부터 자외선을 흡수한 후 생기는 hydroxy radical의 생성으로 강력한 산화력을 가지am로 E.coli O-157, 황색포도구균 등의 병원성 균과 박테리아를 산화, 분해시키게 되어 향균, 살균 효과로 작용하게 된다. 특히 균의 독소뿐만 아니라 잔해까지도 분해하여 다양한 위생기기들을 살균시키고 발 냄새 제거제로도 사용될 수 있다.
TiO2가 광촉매로서 작용하는 방식은 TiO2의 자유전자가 띠간격에너지(band gap energy)에 해당하는 380 nm 파장 이하의 빛인 자외선을 흡수하여 가전자대에서 전도대로 들뜨게 되면 가전자대는 전자가 부족한 상태인 정공이 생성된다.
이때, 전자는 산소와 다음과 같이 반응하여 활성산소(superoxide radical, O2-)를 생성한다.
e- + O2 -> O2-
또한, 수산화이온은 가전자대의 정공에게 전자 하나를 내주면서 hydroxy radical (OH)을 생성하고 반응식은 다음과 같다.
OH- -> OH + e-
특히, 이 과정에서 생성된 hydroxy radical은 매우 강력한 산화제로서 TiO2의 광촉매로서의 작용을 가능하게 만들어주는 핵심 라디칼로 작용한다.
도 3 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치를 설명하기 위한 부분단면도이며, 도 4 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재와 정전기 유도관의 결합상태를 설명하기 위한 결합사시도 이고, 도 5 는 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치의 전기회로를 설명하기 위한 기능구성도이며, 도 6 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치의 동작상태 설명도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치(10)는 공기정화소재(100), 정전기유도관(110), 고전압부(120), 자외선다이오드(130), 반사부(140), 스위치부(150), 하우징(160), 클립부(170)를 포함한다.
공기정화소재(100)는 사각판, 원형판을 포함하여 다양한 모양으로 성형될 수 있고, 중앙 부위에 제 1 관통홀(101)을 형성하며 그 주변에는 제 1 관통홀(101)의 지름보다 작은 지름을 하는 다수의 제 2 관통홀(102)이 형성된다.
공기정화소재(100)는 자외선을 받으면 광촉매 작용에 의하여 음이온을 발생할수 있다.
정전기유도관(110)은 격리관(111)과 전극(112)으로 이루어지고, 격리관(111)은 아세테이트, 유리, 나일론, 알루미늄, 폴리에스테르 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 구성되며 격리관(111)에 의하여 격리된 공간에는 전극(111)을 형성한다.
정전기유도관(110)은 공기정화 소재(100)의 일측면으로부터 타측면 방향으로 제 1 관통홀(101)에 삽입 설치되며 전극(112)은 입력된 고전압에 의하여 공기정화 소재의 타측면으로 정전기를 발생한다.
고전압부(120)는 전원부(121), 전압변환부(122), 가변저항(123)을 포함하며, 전원부(121)는 일반적인 건전지, 수은전지 등이 될 수 있다.
전압변환부(122)는 직류-직류 변환시키는 일반적인 구성이며 전원부(121)로부터 입력된 직류전압을 1 내지 2 킬로볼트(KV)의 양극과 음극으로 구분되는 직류의 고전압으로 변환시켜 출력한다.
가변저항(123)은 고전압부(120)가 출력하는 고전압의 레벨을 조절할 수 있으며 볼륨의 일반적인 구성이 포함될 수 있다.
자외선 다이오드(130)는 공기정화 소재(100)의 일측면에 설치되어 고전압부(120)로부터 인가되는 동작전원에 의하여 자외선을 발생하는 것으로 일반적인 구성의 자외선 다이오드가 포함될 수 있다.
반사부(140)는 자외선 다이오드(130)로부터 출력된 자외선이 모두 공기정화 소재(100)의 일측면으로 집중되어 입력되도록 하는 구성이며 일반적인 반사경의 구성이 포함될 수 있다.
스위치부(150)는 고전압부(120)의 출력단과 정전기유도관(110)의 전극(112) 사이에 설치되어 고전압부(120)로부터 출력되는 음극(-) 고전압 또는 양극(+) 고전압을 해당 제어신호에 의하여 선택적으로 전극(112)에 공급하는 구성이며, 일반적인 고전압 스위치 구성이 포함될 수 있다.
하우징(160)은 공기정화 소재(100), 정전기 유도관(110), 고전압부(120), 자외선 다이오드(130), 반사부(140), 스위치부(150)를 내장하는 형상이며, 후단부분에 다수의 걸림홈(161)을 형성할 수 있다.
클립부(170)는 결합턱(171), 클립손잡이(172), 힌지(173)를 포함하며, 결합턱(171)은 걸림홈(161)에 삽입되어 체결되는 구성이다.
클립부(170)는 공기정화 소재를 이용한 개인용 공기정화 장치(10)를 선택된 위치 또는 장소에 간편하게 탈부착 시킬 수 있다.
전극(112)에 음극 고전압이 인가되면 정전기유도관(110)의 주변에 플러스 전하로 대전된 작은 물질들이 모이고, 양극 고전압이 인가되면 마이너스 전하로 대전된 작은 물질들이 모일 수 있다.
고전압부(120)로부터 출력되는 고전압의 레벨을 조절하면 정전기유도관(110)의 주변에 대전되어 모이는 물질의 양을 조절할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 공기정화 소재를 이용한 개인용 공기정화 장치
100 : 공기정호소재 101 : 제 1 관통홀
102 : 제 2 관통홀 110 : 정전기유도관
111 : 격리관 112 : 전극
120 : 고전압부 121 : 전원부
122 : 전압변환부 123 : 가변저항
130 : 자외선다이오드 140 : 반사부
150 : 스위치부 160 : 하우징
161 : 걸림홈 170 : 클립부
171 : 결합턱 172 : 클립손잡이
173 : 힌지
100 : 공기정호소재 101 : 제 1 관통홀
102 : 제 2 관통홀 110 : 정전기유도관
111 : 격리관 112 : 전극
120 : 고전압부 121 : 전원부
122 : 전압변환부 123 : 가변저항
130 : 자외선다이오드 140 : 반사부
150 : 스위치부 160 : 하우징
161 : 걸림홈 170 : 클립부
171 : 결합턱 172 : 클립손잡이
173 : 힌지
Claims (12)
- 이산화티타늄(TiO2), 토륨(Th), 구리(Cu), 니켈(Ni)로 이루어진 조성물을 준비하는 정량화과정;
상기 정량화과정에서 준비된 조성물을 섭씨 20 내지 100도의 온도가 유지되는 분쇄기에서 30 분 내지 1 시간동안 분쇄시키는 분쇄과정;
상기 분쇄과정에서 분쇄된 조성물을 다단계로 형성된 50 마이크로미터 메쉬를 이용하여 50 마이크로미터 이하의 조성물 분말입자를 선별하는 선별과정;
상기 선별과정에서 선별된 조성물의 분말입자를 단위 평방 센티미터에 1.5 내지 2 톤의 압력으로 압축하여 다수의 관통홀이 형성된 원형판 또는 사각판형상으로 성형하는 성형과정;
상기 성형과정에서 압축성형된 조성물을 1*10 마이너스 2승 내지 마이너스 5 승 토르(Torr) 진공압력, 섭씨 1100 내지 1200도의 환경에서 30 분 내지 1 시간 동안 열처리하는 소결과정;
상기 소결과정에서 소결된 조성물을 섭씨 25 내지 60 도 범위의 온도가 될 때까지 자연냉각시키는 냉각과정; 및
상기 냉각과정에서 냉각된 조성물을 대기압에서 섭씨 50 내지 900 도의 온도로 5 내지 10 시간 동안 가열하고 자연냉각시키는 후처리과정; 을 포함하는 공기정화 소재 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 니켈(Ni)은 니켈(Ni), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 바나듐(V) 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 공기정화 소재 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 이산화티타늄은 알루미늄으로 치환하고 상기 토륨은 붕소로 치환하는 것을 특징으로 하는 공기정화 소재 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성물은
상기 이산화티타늄 1 중량부에 대하여 토륨 0.1 내지 0.2 중량부, 구리 0.9 내지 1 중량부, 니켈 0.03 내지 0.06 중량부인 것을 특징으로 하는 공기정화 소재 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성물은
상기 이산화티타늄 2 중량부에 대하여 토륨 0.2 내지 0.3 중량부, 구리 1 내지 1.2 중량부, 니켈 0.06 내지 0.09 중량부인 것을 특징으로 하는 공기정화 소재 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성물은
상기 이산화티타늄 3 중량부에 대하여 토륨 0.3 내지 0.4 중량부, 구리 1.2 내지 1.5 중량부, 니켈 0.09 내지 0.12 중량부인 것을 특징으로 하는 공기정화 소재 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성물은
상기 이산화티타늄 4 중량부에 대하여 토륨 0.4 내지 0.5 중량부, 구리 1.5 내지 1.7 중량부, 니켈 0.12 내지 0.15 중량부인 것을 특징으로 하는 공기정화 소재 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조성물은
상기 이산화티타늄 5 중량부에 대하여 토륨 0.5 내지 0.6 중량부, 구리 1.7 내지 1.9 중량부, 니켈 0.15 내지 0.18 중량부인 것을 특징으로 하는 공기정화 소재 제조방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법으로 제조되되, 중앙 위치에 제 1 관통홀을 형성하고 상기 제 1 관통홀의 주변에 상기 제 1 관통홀의 지름보다 작은 지름의 제 2 관통홀을 다수 형성한 판 형상의 공기정화소재;
상기 공기정화 소재의 일측면으로부터 상기 제 1 관통홀에 삽입 설치되며 격리관에 의하여 격리된 공간의 내부에 전극을 형성하고 입력된 고전압에 의하여 상기 공기정화 소재의 타측면으로 정전기를 발생하는 정전기유도관;
상기 정전기유도관의 상기 전극에 접속하며 저전압의 직류전원을 입력하고 1 내지 2 킬로볼트(KV)의 고전압을 발생하여 상기 전극으로 출력하는 고전압부; 및
상기 공기정화 소재의 일측면에 설치되며 상기 고전압부로부터 동작전원을 인가받아 자외선을 출력하는 자외선 다이오드부; 를 포함하는 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 공기정화 소재와 상기 자외선 다이오드 사이에 설치되며 상기 자외선 다이오드로부터 출력된 자외선을 누설 없이 상기 공기정화 소재의 일측면으로 반사시키는 반사부; 를 더 포함하는 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치.
- 제 10 항에 있어서,
상기 고전압부의 출력단과 상기 정전기유도관의 상기 전극 사이에 설치되어 상기 고전압부로부터 출력되는 음극 고전압 또는 양극 고전압을 해당 제어신호에 의하여 선택적으로 상기 전극에 공급하는 스위치부; 를 더 포함하는 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치.
- 제 10 항에 있어서,
상기 정전기유도관의 격리관은
아세테이트, 유리, 나일론, 알루미늄, 폴리에스테르 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기정화소재 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치.
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