KR102577654B1 - 음이온 및 oh- 라디칼 발생 공기 살균 정화 장치 - Google Patents

음이온 및 oh- 라디칼 발생 공기 살균 정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음이온 및 OH- 라디칼 발생 공기 살균 정화 장치에 관한 것으로, 성근 구조로 형성된 스테인리스 스틸을 메쉬망에 채우고, 공기를 살균시키기 위한 OH라디칼을 생성하기 위해 비표면적을 확대한 메쉬망을 포함한 스테인리스 스틸을 광촉매로 코팅하며, 상기 메쉬망이 수용되는 공간을 구비하고 일측면에 지면에 세우기 위한 돌출부와 공기를 흡입하기 위해 서로 다른 크기를 가지는 홀을 포함하는 원통형 하단몸체, 상기 메쉬망에 UV(Ultra Violet)을 조사하기 위한 UV LED, OH라디칼 발생과 함께 전자를 발생하여 공기 정화 능력을 향상시키기 위한 전자발생기, UV LED 및 전자발생기를 제어하기 위한 제어장치, 그리고 상기 UV LED 및 전자발생기 및 제어장치를 포함하고, 상기 하단몸체로부터 생성된 OH라디칼이 함유된 공기를 배출시키기 위한 홀을 포함하는 상단몸체를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 다층구조의 오픈셀 구조를 갖는 다공성의 스펀지와 스테인리스 스틸을 적용한 새로운 형태의 다층형 광촉매부재를 포함하는 공기살균장치를 구현함으로써, 오염된 공기를 충분히 여과하여 청정한 공기를 얻을 수 있다.

Description

음이온 및 OH- 라디칼 발생 공기 살균 정화 장치{A PURIFIER THAT STERILIZES AND PURIFIED AIR BY GENERATING ANIONS AND OH- RACICALS}
본 발명은 공기 살균 정화 장치에 관한 것으로, 공기 중의 바이러스와 세균, 곰팡이를 살균하고 미세먼지, 유해가스 및 냄새를 제거하기 위한 음이온 및 OH- 라디칼 발생 공기 살균 정화 장치에 관한 것이다.
최근 코로나 바이러스, 조류독감, 사스, 감기바이러스, 병원감염, 유해가스, 미세먼지악취 등 공기로부터 우리의 건강이 위협받는 다양한 환경에 노출됨에 따라 그에 대한 해결책을 찾고자 노력하고 있다,
이러한 해결책으로 음이온의 발생과 함께 팬을 구동시켜 음이온이 브라운 운동과 팬의 송풍기능을 통해 실내에 널리 퍼질 수 있도록 함과 동시에 음극만을 사용한 음이온을 발생시켜 무오존(O3)과 무녹스(NOx)의 순수 음이온이 발생되도록 하는 방식을 통해 오염된 실내공기를 숲속의 공기처럼 깨끗하고 상쾌한 공기로 바꿔주어 항상 쾌적한 실내환경을 유지시킬 수 있음은 물론 그로 인하여 인체의 신진대사를 촉진시킬 수 있는 음이온 발생기를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 이산화티탄(TiO2)이라는 반도체 물질을 이용하는데, TiO2광촉매는 식물의 광합성처럼 빛을 흡수하여 활성화되며, 자외선 영역의 빛을 흡수하여 전자(e-)가 가전자대(Valence Band)에서 전도대(Conduction Band)로 전이가 일어나고 가전자대에서는 홀(hole, h+)을 형성하게 된다. 이러한 전자와 홀은 아래의 반응식에 의해서 산화, 환원 반응(Redox Reaction) 혹은 재결합(Recombination)에 의해 열을 발생시킨다.
이와 같이, 이산화티탄은 빛 에너지를 받아 전자(e-)와 정공(h+)을 생성하며, 이들 각각은 공기 중에 O2, H2O와 반응을 일으켜 산화티탄 표면에 슈퍼옥사이드 라디칼(HO2)과 하이드록시 라디칼(OH-)을 생성시킨다. 이렇게 반응된 물질들은 반응성이 매우 강하여 난분해성 유기물질 분해 및 NOx, SOx, 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 각종 악취정화에 탁월하고 환경호르몬 등을 제거할 뿐 아니라 각종 병원균과 세균을 99% 이상 살균하고 소독하는 능력이 있다.
한편, 자연의 파괴를 감소시킴과 더불어 인간 건강을 지키고 향상시키고자 하는 수요의 증가에 따라 다양한 방법이 제시되고 있는데, 대표적으로 UV 파장을 갖는 자외선 램프가 다양한 분야에 사용되고 있으며, 공기정화 및 수중유해물질제거의 용도로 사용되고 있다.
또한 국내 식품법에는 공기 중의 세균 문제 때문에 식품 공장이나 음식을 만드는 식당에서는 세균을 살균하기 위해서 자외선 램프를 의무적으로 사용하도록 하고 있다.
현재 생산되는 보통 공기정화를 위한 필터방식의 경우에는 미세먼지에 대한 제거효율이 우수하며 입자에 부착되어 있는 상당부분의 세균을 필터링하여 제거할 수 있다는 장점이 있지만, 세균 자체를 살균하기는 어려울 뿐만 아니라 엄격한 기준의 살균효율을 구현하는 데에는 한계가 있다.
이와 같이, 공기 중에 포함된 세균 등에 대한 살균 필요성이 증가되면서 미세입자를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 세균이나 바이러스를 살균할 수 있는 공기살균장치에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이를 위하여 오존과 같은 살균약품을 발생시키는 방법이 제안되고 있다.
그러나 이러한 방법을 사용하는 경우에는 어느 정도의 살균효과는 기대할 수 있지만, 산화 및 부식 등과 같이 약제에 의해 발생되는 반응이 우려되며, 특히 사람이 실내에 머무를 때 사용하기 어려운 문제점이 있다.
특히, 오존을 사용하는 경우에는 미반응 오존이 오히려 인체에 해를 끼치기 때문에 사용상 각별한 주의가 필요하며, 살균약품 특유의 냄새를 유발하기 때문에 쾌적한 실내환경을 유지하기 어렵다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 자외선(UV) 램프를 단독으로 이용하는 공기살균장치, 자외선(UV) 램프와 산화티타늄(TiO2) 광촉매를 이용한 공기살균장치 등이 제시되고 있으나, 기존의 공기살균장치, 예를 들면 자외선(UV) 램프와 산화티타늄 광촉매를 조합한 형태의 공기살균장치는 자외선램프 둘레에 광촉매(TiO2)를 코팅한 부재를 배치한 형태가 대부분이다.
그리고 기존의 공기살균장치의 경우 단층구조의 섬유상에 광촉매를 도포한 형태의 것을 적용함으로 인해 자외선 램프의 발광면적 대비 충분한 OH라디칼 생성 면적을 확보하는데 한계가 있다. 따라서 자외선 램프의 발광면적 대비 충분한 OH라디칼 생성 면적을 증대시킨 공기살균 장치가 필요하게 되었다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허 제10-2234720호(2021.04.01. 공고)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 OH라디칼과 전자를 발생시켜 공기 중의 바이러스와 세균을 살균하고 미세먼지, 유해가스 및 냄새를 제거하기 위한 공기 살균 정화 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 성근 구조로 형성된 스테인리스 스틸(약 0.1mm 두께의 극히 작은 스테인리스 스틸)을 메쉬망에 채우고, 공기를 살균시키기 위한 OH라디칼을 생성하기 위해 비표면적을 확대한 메쉬망을 포함한 스테인리스 스틸을 광촉매로 코팅하며, 상기 메쉬망이 수용되는 공간을 구비하고 일측면에 지면에 세우기 위한 돌출부와 공기를 흡입하기 위해 서로 다른 크기를 가지는 홀을 포함하는 원통형 하단몸체, 상기 메쉬망에 UV(Ultra Violet)을 조사하기 위한 UV LED, OH라디칼 발생과 함께 전자를 발생하여 공기 정화 능력을 향상시키기 위한 전자발생기, UV LED 및 전자발생기를 제어하기 위한 제어장치, 그리고 상기 UV LED 및 전자발생기 및 제어장치를 포함하고, 상기 하단몸체로부터 생성된 OH라디칼 및 흡입된 공기를 배출시키기 위한 홀을 포함하는 상단몸체를 포함한다.
상기 스테인리스 스틸 메쉬망은 초음파 세척을 통해 상기 스테인리스 스틸에 부착된 불순물을 제거하고, 액상 광촉매로 코팅되도록 구성될 수 있다.
상기 메쉬망은, 아연도 강판, 스테인리스 스틸, 강판, 동판 및 알루미늄판 중에서 선택된 재질로서, 극세사가 얽혀 제작된 망 또는 스펀지 중 어느 한 형태로 구성될 수 있다.
상기 전자발생기로부터 발생하는 열과 정전기의 적층을 감소시키기 위해 휴지회로를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 극히 가느다란 스테인리스 스틸의 성근구조로 채워진 메쉬망에 새로운 형태의 광촉매부재를 적용한 공기살균장치를 구현하고, 순수 음이온 발생장치를 중간 캡에 넣어 음이온 발생부위를 그릴 위쪽으로 형성함으로써 원활한 전자 발생 형태를 갖추어, 오염된 공기를 전자와 OH라디칼을 이용하여 살균과 흡착경화, 분해 과정을 통해 청정한 공기를 얻을 수 있다.
또한, 성근구조의 스테인리스 스틸을 이용하여 광촉매부재의 내구성과 비표면적을 향상시킴으로써 광촉매부재의 수명 및 살균효율을 증가시키고, 나아가 자외선 램프를 외부의 충격 등으로부터 보호하며, 하캡을 분리할 때에는 자동감지 센서에 의해 UV LED의 작동을 멈추게 하여 인체의 눈을 보호할 수 있도록 한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 공기 살균 정화 장치의 정면도를 나타낸 도면이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 공기 살균 정화 장치의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬망을 포함하는 원통형 하단몸체를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메쉬망이 제거된 원통형 하단몸체를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 하단몸체의 바닥을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬망을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 상단몸체의 상면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상단몸체의 저면도이다
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 공기 살균 정화 장치의 정면도를 나타낸 도면이고, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 공기 살균 정화 장치의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 1에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 공기 살균 정화장치(100)는 원통형 하단몸체(110), 상단몸체(120) 및 충전포트를 포함한다.
먼저, 원통형 하단몸체(110)는 후술하는 메쉬망(111)이 수용되는 공간과 일측면에 지면에 세우기 위한 돌출부와 공기를 흡입하기 위해 서로 다른 크기를 가지는 홀을 포함한다.
다음으로, 상단몸체(120)는 원통형 하단몸체(110)와 결합되며, 송풍 팬, UV LED 및 전자발생기 및 제어장치를 포함하고, 원통형 하단몸체(110)로부터 흡입된 공기를 배출시키기 위한 홀을 포함한다. 상기 홀은 생성된 OH라디칼 및 흡입된 공기를 배출시킨다.
이때, 전자발생기는 OH라디칼 발생과 함께 전자를 발생하여 공기 정화 능력을 향상시킨다.
또한, 송풍팬은 원통형 하단몸체(110)의 하단부로부터 공기를 흡입시키고, 상단몸체(120)에 생성되어 있는 홀을 통해 공기를 배출시킨다. 이러한 송풍팬에 의해 하단부로부터 흡입된 공기가 OH라디칼을 함유한 상태로 상단 홀을 통해 배출되게 되는 것이다.
다음으로, 충전포트는 공기 살균 정화 장치(100)의 전원을 공급한다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 원통형 하단몸체를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬망을 포함하는 원통형 하단몸체를 나타낸 도면이다.
즉, 도 2에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 하단몸체(110)는 메쉬망(111)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메쉬망이 제거된 원통형 하단몸체를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 하단몸체의 바닥을 나타낸 도면이다.
도 3에서 나타낸 것처럼, 원통형 하단몸체(110)의 내부는 2개를 한 쌍으로 하는 제1 지지부 및 제2 지지부와 상단몸체(120)와 결합하기 위한 결합부를 포함한다.
이때, 제1 지지부는 제2 지지부보다 짧은 길이를 가진다.
또한, 제2 지지부는 동일한 넓이를 가지는 돌출부를 포함하며, 제1 지지부는 원통형 하단몸체(110)의 하면으로 갈수록 두꺼워지는 돌출부를 포함한다.
다음으로, 결합부는 좌측 및 우측에 각각 형성되며, 상단몸체(120)와 결합을 용이하도록 기울기를 가지며, 일측의 끝 부분에 고정시키기 위한 복수개의 요철을 포함한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 하단몸체의 바닥을 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b에서 나타낸 것처럼, 원통형 하단몸체(110)의 하단부는 내부로 공기를 흡입하기 위한 복수의 홀과 지지하기 위한 4개의 지지부를 포함한다.
이때, 복수의 홀 중에서 가장자리에 존재하는 홀은 원 형태에서 일부가 가려진 형태로 구현된다.
또한, 복수의 홀의 크기는 가장자리에 있는 홀의 크기가 안쪽에 존재하는 홀의 크기보다 크도록 배치된다.
이때, 도 4a 및 도 4b에서는 복수의 홀의 크기가 서로 다른 것으로 나타내었지만, 공기 흡입을 원활히 할 수 있도록 통일한 크기를 가지거나 다른 형태로 형성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬망을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b에서 나타낸 것처럼, 메쉬망(111)은 내부에 성근 구조로 형성된 스테인리스 스틸을 포함한다. 보다 구체적으로는, 스테인리스 스틸이 복수로 구비되어 메쉬망(111) 내에 채워지며, 스테인리스 스틸은 뭉치 형태로 만들어서 채워진다.
여기서, 스테인리스 스틸은 0.1mm, 보다 작게는 0.01mm의 두께를 가질 수 있고, 광촉매와의 비표면적을 최대화하기 위해 성근 구조로 꼬아져 구성될 수 있다.
이때, 스테인리스 스틸은 초음파 세척을 통해 부착되어 있는 불순물을 제거한다.
또한, 스테인리스 스틸을 포함하는 메쉬망(111)은 세척 후 재사용이 가능하다.
이때, 메쉬망(111)은 오목부와 볼록부가 연속적으로 엇갈리는 형태로 구성된 다층요철구조를 형성하여 광촉매의 코팅 면적을 더욱 증가시키도록 구성될 수 있다.
이러한 다층요철구조는 다층 오픈셀 구조보다 넓은 면적에 광촉매를 코팅할 수 있어, OH라디칼의 생성을 증가시켜 공기의 살균 및 정화 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이러한 구조의 메쉬망(111)은 스테인리스 스틸의 상하면에 다수의 구멍이 포함된 메쉬를 적층하고, 적층된 메쉬를 회전하는 한쌍의 톱니롤러 사이로 진입시켜 가압 및 압착하는 방법으로 제작된다.
그리고 메쉬망(111)은 아연도 강판, 스테인리스스틸, 알루미늄판, 강판 또는 동판 중에서 선택된 재질로 구성될 수 있다.
또한 메쉬망(111)은 극세사가 얽혀 제작된 망 또는 스펀지의 형태 중 어느 하나를 취할 수 있는데, 극세사로 제작된 망 형태를 취하는 경우 극히 가느다란 실(극세사)을 통해 망의 형태로 구성되며, 스펀지의 형태를 취하는 경우 다수의 통기공을 갖는 몸체가 내부에 스테인리스 스틸이 수용되는 공간을 갖는 형태로 구성된다. 즉, 메쉬망(111)은 내부에 스테인리스 스틸을 수용하면서 공기가 통과할 수 있는 구조로 형성된다는 것이다.
한편, 스테인리스 스틸은 이산화티탄(TiO2) 광촉매를 코팅함으로써, 이산화티탄(TiO2) 광촉매 코팅층이 다층구조로 형성되어 OH라디칼의 양을 증가시킬 수 있다. 또한 필요에 따라서 메쉬망(111)에도 광촉매를 코팅시키는 실시도 가능하다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬망(111)으로 사용되는 알루미늄 재질은 T(Thickness):0.4mm, W(Wide):0.6mm, SW(Short way of Mesh):4mm, LW(Long way of Mesh):8mm의 규격을 갖는 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 메쉬망(111)은 자외선 램프의 둘레를 감싸는 형태로 고정되어 설치될 수 있다. 즉, 메쉬망(111)에 존재하는 스테인리스 스틸을 원통형의 관 부재로 이루어져서 자외선 램프의 둘레에 직접 씌워진 형태로 고정될 수 있다는 것이다.
여기서, 스테인리스 스틸은 실리카겔 등을 이용한 접착, 링과 같은 고정수단을 이용한 결합 등을 통해 고정 설치될 수 있다.
그리고, 스테인리스 스틸은 액상 광촉매로 코팅된다. 여기서, 액상 광촉매는 빛(가시광선)을 받았을 때, 반응하며 특정 반응에서 반응속도에 영향을 주는 촉매재를 의미하며, 본 발명의 실시예에서는 이산화티탄(TiO2)이 코팅되는 것을 특징으로 한다. 이때, 이산화티탄(TiO2) 광촉매는 스프레이 방식 또는 용액형태로 스테인리스 스틸의 표면에 코팅될 수 있다.
여기서, 이산화티탄(TiO2)광촉매는 식물의 광합성처럼 빛을 흡수하여 활성화되며, 자외선 영역의 빛을 흡수하여 전자(e-)가 가전자대(Valence Band)에서 전도대(Conduction Band)로 전이가 일어나고 가전자대에서는 홀(hole, h+)을 형성하게 된다. 이러한 전자와 홀은 아래의 반응식에 의해서 산화, 환원 반응(Redox Reaction) 혹은 재결합(Recombination)에 의해 열을 발생시킨다.
이와 같이, 이산화티탄은 빛 에너지를 받아 전자(e-)와 정공(h+)을 생성하며, 이들 각각은 공기 중에 O2, H2O와 반응을 일으켜 이산화티탄 표면에 슈퍼옥사이드 라디칼(HO)과 하이드록시 라디칼(OH-)을 생성시킨다.
이렇게 반응된 물질은 반응성이 강하여 난분해성 유기물질 분해 및 NOx, SOx, 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 각종 악취정화에 탁월하고 환경호르몬 등을 제거할 뿐 아니라 각종 병원균과 세균을 99% 이상 살균하고 소독할 수 있다.
또한, 액상 광촉매는 이산화티탄에 백금, 팔라듐, 은 또는 니켈 등을 5% 이하로 첨가하여 사용할 수 있다. 아울러 광촉매는 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2)등의 산화물을 사용할 수도 있다.
그리고 광촉매의 입자는 10nm 내지 60nm의 평균 입자 크기를 가지며, 평균 입자 크기는 스캐닝 전자현미경에 의해 200,000 배 확대된 가시 영역 내에 위치한 입자로부터 임의로 선택되는 100개의 입자들의 길이를 측정하는 것에 의해 얻어지는 수 평균치로 산출된다.
추가로, 광촉매 성능을 향상시키기 위한 첨가제로서, 바나듐, 철, 코발트, 니켈, 페러디엄, 아연, 루테니엄, 로디엄, 납, 동, 은, 플라티넘 및 금 중에서 적어도 하나를 더 첨가할 수 있다.
이러한 첨가제는 광촉매와 기술된 금속 또는 금속 화합물을 함유하는 용액을 그대로 첨가하는 방법, 또는 광촉매 산화 환원 작용을 이용하여 광촉매상에 금속 또는 금속 화합물을 제공하는 방법 중 선택하여 첨가될 수 있다.
여기서, 광촉매 코팅액은 수용성 티타니아 졸과 비 수용성 티타니아 바인더졸을 포함할 수 있다.
먼저, 수용성 티타니아 졸은 졸겔 공정을 이용하여 제조할 수 있으며, 티타늄 알콕사이드를 용매에 첨가하여 50~70℃에서 24~36시간 정도 반응시키고, 일정 양의 촉매를 첨가하여 제조된다.
이때, 티타늄 알콕사이드(Titanium alkoxide)는 Ti(OR)4(여기서 R은 알킬그룹)로서, 티타늄 프록폭사이드(Titanium(Ⅳ) propoxide), 티타늄 이소프로폭사이드(Titanium(Ⅳ) isopropoxide), 티타늄 디이소프로폭사이드(Titanium(Ⅳ) diisopropoxide), 티타늄 부톡사이드(Titanium(Ⅳ) butoxide), 티타늄 에톡사이드(Titanium(Ⅳ)ethooxide) 또는 티타늄 메톡사이드(Titanium(Ⅳ) methooxide) 중에서 어느 하나를 포함한다.
<제조예 1>
수용성 티타니아 졸은, 순도 99.9% 이상의 에탄올 50 중량%, 25~28% 순도를 지니는 암모니아수 원액 0.03~0.07중량%를 첨가하고, 테트라에틸오르소실리케이트[Si(O-C2H5)4]를 0.1~0.5중량% 첨가해 상온에서 24~36시간 교반하고, 교반된 용액에 촉매로써 질산을 0.03~0.05중량% 첨가하며, 티타늄 알콕사이드(티타늄 디이소프로폭사이드)를 첨가한 후 상온에서 1~3시간 교반하여 수용성 티나니아 졸 100중량％로 제조된다.
<제조예 2>
비수용성 티타니아 바인더 졸은 용매로서 메탄올을 사용하고, 가수분해를 위한 물을 첨가한 후, 질산을 먼저 첨가하고 티타늄 테트라이소프록사이드를 첨가하여 교반하며, 반응온도는 50℃로 유지하도록 제어하여 제조한다.
<제조예 3>
비수용성 티타니아 바인더 졸은 용매로서 메탄올을 사용하고 티타늄 테트라이소프록사이드를 첨가하고, 여기에 물을 첨가한 후, 질산 촉매를 첨가하여 교반하였다. 반응온도는 50℃로 유지하도록 하여 제조한다.
<제조예 4>
제조예 2에서 제조된 비 수용성 바인더 졸에 3-아미노프로필트리메톡시실란(APMS)을 유기용매 100중량부에 대하여 1~3중량부를 넣고 50℃에서 1시간 교반하고, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTS) 5~10중량부를 첨가해 3~5시간 교반하고, 실리카졸 10~30중량부, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 안정화제 5~7중량부를 50℃에서 3시간 더 혼합하여 비수용성 티타니아 바인더 졸을 제조할 수 있다.
이하에서는 실시예 1 내지 실시예 8을 통해 광촉매 코팅액의 제조방법을 설명한다.
<실시예 1>
용매로써 순도 99.9% 이상의 에탄올 40㎖에 제조예 6에서 제조된 비수용성 티타니아 바인더 졸을 1㎖ 첨가하여 상온에서 1시간 교반하고, 제조예 3에서 제조된 수용성 티타니아 졸 3㎖를 1㎖/min 속도로 서서히 적하시켜 광촉매 코팅액을 제조한다.
<실시예 2>
용매로써 순도 99.9% 이상의 에탄올 40㎖에 제조예 6에서 제조된 비수용성 티타니아 바인더 졸을 2㎖ 첨가하여 상온에서 1시간 교반하고, 제조예 2에서 제조된 수용성 티타니아 졸 5㎖를 1㎖/min 속도로 서서히 적하시켜 광촉매 코팅액을 제조한다.
<실시예 3, 4>
실시예 1 및 2의 광촉매 코팅액에 제조예 5의 실리카 졸을 각각 0.63㎖, 0.90㎖ 첨가하여 진공상태에서 15~30분 교반하여 광촉매 코팅액을 제조한다.
<실시예 5, 6>
실시예 1 및 2에서 비수용성 티타니아 바인더 졸로서 각각 제조예 7에서 제조된 비수용성 티타니아 바인더 졸을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광촉매 코팅액을 제조한다.
<실시예 7, 8>
실시예 1 및 2에서 비수용성 티타니아 바인더 졸로써 각각 제조예 8에서 제조된 비수용성 티타니아 바인더 졸을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광촉매 코팅액을 제조한다.
또한, 광촉매 코팅액은 사염화티타늄(TiCl4)을 가수분해한 후 이를 음이온 교환막으로 투석시키고 진공상태에서 증발시켜 이산화티타늄 분말을 제조하고, 이 분말에 실리카와 알킬트리알콕시 실란을 함유한 무기계바인더와 유기용매에 온도조절을 통해 제조될 수 있다.
또한, 광촉매 코팅액은 티타니아 입자와 에폭시계 알콕시실란 및 염기성 물질을 함유하는 티타니아 졸을 알코올과 적절한 부피비로 혼합한 광촉매 코팅제로 제조될 수 있다.
그리고, 광촉매 코팅액은 당류와 퍼옥시기를 가진 티탄산화물 미세입자 또는 퍼옥시기를 갖지 않은 티탄산화물 미세입자를 함유하는 피막형성액을 유리, 금속 또는 타일 등의 기제 표면에 도막하는 방법으로 제조될 수 있다.
이하에서는 도 6a 내지 도 7을 이용하여 상단몸체를 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 상단몸체의 상면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상단몸체의 저면도이다
도 6a 및 도 6b에서 나타낸 것처럼, 상단몸체(120)는 살균된 공기가 외부로 배출되는 복수개의 홀과 공기 살균 정화 장치(100)의 모드를 제어하기 위한 모드 선택버튼을 포함한다.
또한, 상단몸체(120)의 상면에는 서로 다른 크기를 가지는 복수의 원형 홀을 포함하며, 동일한 패턴으로 구성된다.
또한, 도 7에서 나타낸 것처럼, 상단몸체(120)의 저면은 UV를 발생기키시 위한 UV LED(123)와 전자(음이온)을 발생시키기 위한 전자발생기(121)를 포함한다.
이때, UV LED(123)는 360 내지 380nm의 파장을 갖는 자외선을 방사할 수 있으며, UV LED(123)의 렌즈는 자외선을 통과시킬 수 있는 나트륨ㅇ칼슘ㅇ유리, 크리스탈ㅇ유리 또는 붕소 유리 중에서 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
이러한 UV LED(123)는 메쉬망(111)으로 UV를 조사하여 OH라디칼을 생성한다. 여기서, UV LED(123)는 OH라디칼의 생성을 증대시키기 위해 278nm의 파장을 가질 수 있다.
그리고 전자 발생기(121)는 음 전자를 발생시켜 음이온을 생성하는 장치를 의미하며, 전자 방사 방식을 통해 음이온을 생성한다.
이때, 전자 방사 방식은 탐침의 끝 부분의 팁(tip)에 펄스성의 음극 고전압을 가하여 공기 중에 직접 전자를 방출하게 되는 방식이며, 팁을 통하여 방출된 전자가 주위의 공기 분자와 결합하여 음이온을 발생시킨다. 특히 전자 발생기의 팁은 상단몸체(120)의 외부로 노출되도록 구비되는 것이 바람직한데, 이를 통해 전자 발생부위가 상단몸체(120)의 그릴 위에서 형성되기 때문에 보다 원활한 전자 발생이 가능하게 된다.
그러면, 생성된 OH라디칼과 음이온은 송풍팬의 회전에 의해 생성되는 바람을 통해 공기중으로 배출되어 근처의 공기를 정화 및 살균한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 다층구조의 오픈셀 구조를 갖는 다공성의 스펀지와 스테인리스 스틸을 적용한 새로운 형태의 다층형 광촉매부재를 포함하는 공기살균장치를 구현함으로써, 오염된 공기를 충분히 여과하여 청정한 공기를 얻을 수 있다.
또한, 광촉매부재의 내구성을 향상시킴으로써, 광촉매 부재의 수명 및 살균효율을 증가시킬 수 있고, 자외선 램프를 외부의 충격 등으로부터 보호할 수 있어 램프의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것이 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 공기 살균 정화 장치
110: 원통형 하단몸체 111: 메쉬망
120: 상단몸체 121: 전자발생기
122: UV LED

Claims (4)

  1. 성근 구조로 형성되고 OH라디칼 생성을 위한 광촉매가 적용된 스테인리스 스틸이 채워진 메쉬망,
    상기 메쉬망이 수용되는 공간을 구비하고, 일측면에 지면에 세우기 위한 돌출부와 공기를 흡입하기 위해 서로 다른 크기를 가지는 홀을 포함하는 원통형 하단몸체,
    상기 메쉬망에 UV(Ultra Violet)를 조사하기 위한 UV LED,
    상기 공기를 전자를 이용하여 정화시키기 위한 전자발생기,
    상기 UV LED 및 전자발생기를 제어하기 위한 제어장치, 그리고
    상기 UV LED 및 전자발생기 및 제어장치를 포함하고, 상기 하단몸체로부터 흡입되어 생성된 OH라디칼 및 흡입된 공기를 배출시키기 위한 홀을 포함하는 상단몸체를 포함하고,
    상기 스테인리스 스틸, 상기 메쉬망 또는 둘 모두는 초음파 세척을 통해 상기 스테인리스 스틸에 부착된 불순물을 제거하고, 광촉매 코팅액으로 도포되고,
    상기 광촉매 코팅액은 수용성 티타니아 졸과 비 수용성 티타니아 바인더졸을 포함하되, 수용성 티타니아 졸은, 순도 99.9% 이상의 에탄올 50중량％, 25∼28％ 순도를 지니는 암모니아수 원액 0.03∼0.07중량％, 테트라에틸오르소실리케이트[Si(O-C2H5)4] 0.1∼0.5중량％를 첨가해, 상온에서 24∼36시간 교반하고, 교반된 용액에 질산 0.03∼0.05중량％를 첨가한 후, 티타늄 알콕사이드를 첨가하고, 상온에서 1∼3시간 교반하여 수용성 티나니아 졸 100중량％로 제조된 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메쉬망은, 아연도 강판, 스테인리스스틸, 강판, 동판 및 알루미늄판 중에서 선택된 재질로서, 극세사가 얽혀 제작된 망 또는 스펀지 중 어느 한 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자발생기로부터 발생하는 열과 정전기의 적층을 감소시키기 위한 휴지회로를 더 포함하는 공기 살균 정화 장치.
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