KR200312720Y1 - 광촉매를 구비한 공기정화용 조화 - Google Patents

광촉매를 구비한 공기정화용 조화 Download PDF

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Abstract

본 고안은 광촉매를 구비한 공기정화용 조화에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광촉매의 활성화 작용으로 공기 중에 포함된 세균의 살균, 휘발성 유기화합물의 산화분해 및 탈취 기능을 구비하는 공기정화용 조화에 관한 것이다.
본 고안은 조화를 지지하는 화분의 내부에 설치되는 공기정화용 모듈을 구비하며, 상기 공기정화용 모듈이, 중심부에 수직방향으로 설치되어 있는 자외선 발생 수단(5); 상기 자외선 발생 수단을 중심으로 동심원 방향으로 설치되며 광촉매 코팅 필터(4); 상기 광촉매 코팅 필터(4)의 주위를 둘러싸는 활성탄 필터(3); 상기 활성탄 필터(3)의 외곽에 형성되는 HEPA 필터(2); 상기 HEPA필터(2)의 외곽에 형성되는 미디움 필터(1); 상기 자외선 발생수단(5)과 필터들을 고정하기 위한 하우징(6); 및 외부의 공기를 내부로 강제 흡입하기 위한 팬(7)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 조화를 제공한다.

Description

광촉매를 구비한 공기정화용 조화{Artificial flowers comprising photocatalyst for air cleaning}
본 고안은 광촉매를 구비한 공기정화용 조화에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광촉매의 활성화 작용으로 공기 중에 포함된 세균의 살균, 휘발성 유기화합물의 산화분해 및 탈취 기능을 구비하는 공기정화용 조화에 관한 것이다.
조화(artificial flowers)는 일반적으로 실내외의 미관을 돋보이게 하는 장식을 주목적으로 한 것으로서 주재료가 인공적인 폴리머, 철사 등의 소재이므로 생화와 달리 취급이 용이하고 수명이 반영구적이므로 가정, 사무실, 업소 등에서 주로 사용되고 있다.
이와 같은 조화는 실외보다는 실내에 주로 설치되어 있고, 별도의 관리가 불필요하다는 이유로 인해 짧게는 수개월, 길게는 수년씩 공간을 점유한채 방치되어 왔다. 그 결과 조화의 표면은 상당부분 오염되어 미관을 돋보이게 하기보다는 먼지로 인해 고유의 색감을 잃어버려 오히려 미감을 손상시키는 역할을 해 온 것이 현 실정이었다.
한편 사무실과 같은 업무용 공간은 물론이거니와 일반 가정에서도 먼지, 세균, 혹은 휘발성 유기 화합물들로 인하여 인체에 안 좋은 영향을 끼치게 되며, 이를 위해 많은 공기정화장치들이 현재 많이 개발되어 있으며, 보다 쾌적한 삶을 영위하고자 하는 많은 소비자들에게 선택되고 있다.
한국특허공개공보 2001-78480호에는 상기와 같은 조화의 표면에 광촉매를 도포함으로써 공기정화기능을 부여한 광촉매 코팅 조화가 개시되어 있다. 상기 광촉매 코팅 조화는 장식용으로만 사용되어 오던 조화의 표면에 광촉매 조성물을 스프레이법, 함침법, 딥코팅법으로 도포한 것으로서 공기중 세균에 대한 살균 효과와 실내 유해가스 정화기능을 제공하게 된다.
그러나 상기 한국특허공개공보 2001-78480호에 개시되어 있는 광촉매 코팅조화는 상기 광촉매를 활성화시키기 위한 별도의 에너지원, 즉 광촉매의 내부 전자를 전도대로 여기시키기 위한 별도의 광원이 내부에 존재하지 않아 별도의 광원을 조사할 필요가 발생하게 된다. 즉 상기 조화는 실내조명이나 태양빛과 같은 외부 광원이 존재하지 않을 경우에는 그 기능이 정지되어 버린다는 문제점을 갖게된다.
또한 조화에 단순히 광촉매를 도포한 것만으로는 넓은 실내의 공기를 정화하기는 곤란하며, 단순히 조화 부근의 공기만을 정화시키게 되어 실내의 공기정화라는 소기의 목적을 달성하기 곤란하게 된다는 문제점도 아울러 갖게 된다.
따라서 태양빛과 같은 외부 조명이 없이도 공기정화기능을 유지할 수 있으며, 실내의 많은 공기를 보다 효율적으로 정화시킬 수 있는 실내 장식용 조화가 요구되고 있다.
본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 외부의 조명이 없이도 사용이 가능하며, 다량의 공기를 정화할 수 있는 공기정화용 조화를 제공하는 것이다.
도 1은 본 고안의 일례에 따른 광촉매를 구비한 공기정화용 조화의 공기정화 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 고안의 일례에 따른 광촉매를 구비한 공기정화용 조화의 공기정화 모듈의 측면도를 나타낸다.
도 3은 공기정화용 조화를 지지하기 위한 화분의 개략도이다.
도 4는 본 고안에 따른 공기 정화용 모듈을 구비한 화분의 개략도이다.
* 도면에 사용된 부호의 설명
1: 미디움 필터 2: HEPA 필터
3: 활성탄 필터 4: 광촉매 코팅 필터
5: 자외선 발생 수단 6: 하우징
7: 팬
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 고안은,
조화를 지지하는 화분의 내부에 설치되는 공기정화용 모듈을 구비하며,
상기 공기정화용 모듈이, 중심부에 수직방향으로 설치되어 있는 자외선 발생 수단(5); 상기 자외선 발생 수단을 중심으로 동심원 방향으로 설치되는 광촉매 코팅 필터(4); 상기 광촉매 코팅 필터(4)의 주위를 둘러싸는 활성탄 필터(3); 상기활성탄 필터(3)의 외곽에 형성되는 HEPA 필터(2); 상기 HEPA필터(2)의 외곽에 형성되는 미디움 필터(1); 상기 자외선 발생수단(5)과 필터들을 고정하기 위한 하우징(6); 및 외부의 공기를 내부로 강제 흡입하기 위한 팬(7)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 조화를 제공한다.
상기 본 고안에 따른 공기정화용 조화는 화분의 하단부에 설치되는 전기집진부를 더 구비할 수 있다.
일반적으로 광촉매는 빛을 받으면 촉매 내부에서 빛에너지를 받아 전자전이가 발생하며, 이와 같은 전자전이로 인해 전자는 가전자대에서 전도대로 여기된다. 즉 가전자대에서 전자가 하나 빠져 나가 정공이 형성되고 전자는 전도대로 올라간다. 이렇게 형성된 것을 정공전자쌍(hole-electron pair)이라고 칭하며, 이와 같은 가전자대의 정공은 강력한 산화작용을 가져 촉매 표면에 흡착된 유기물을 분해하고 원래의 상태로 되며, 전도대의 여기된 전자는 외부의 산소나 유기물에 전자를 제공하여 유기물을 환원시킴으로써 분해하게 된다. 이러한 작용은 빛에 의해 반복하여 일어나므로 촉매 표면에 흡착된 유기물을 지속적으로 분해하게 된다. 즉 공기 중의 악취 성분, 휘발성 유기 화합물(VOC), 미생물들을 산화-환원반응에 의해 분해함으로써 쾌적한 실내 공기를 유지시키는 역할을 수행하게 된다.
본 고안에 있어서 상기 광촉매는 중심부에 설치된 자외선 발생 수단(5)의 외곽에 형성되는 필터에 주로 적용될 수 있다. 그 이외의 필터들은 자외선을 조사할 방법이 없으므로 광촉매를 코팅하여도 그 실효성이 없으므로 바람직하지 않다.
본 고안에 따른 공기정화용 조화의 공기 정화 메카니즘을 보다 구체적으로설명하면 다음과 같다.
본 고안에 따른 공기정화용 모듈은 화분에 내부에 설치되며, 화분의 외벽으로부터 흡입된 공기를 정화시키게 된다. 본 고안에 따른 공기정화용 모듈에 있어서 필터들이 주로 측면을 따라 존재하며 상단부에는 팬(7)이 존재하고, 하단부는 밀폐형의 구조를 가지므로 화분의 공기유입구는 가급적 화분의 외벽을 따라 존재하는 것이 바람직하며 바람직한 한 예를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 도 3는 본 고안에 따른 공기정화용 모듈이 설치되기 전 상태를 나타내며, 도 4는 상기 모듈이 설치된 상태를 파선을 통해 나타낸 것이다.
이와 같이 화분의 외벽을 따라서 유입된 공기는 상기 공기정화용 모듈을 통해 정화되며, 최외곽의 미디움 필터(1), HEPA 필터(2), 활성탄 필터(3), 광촉매 코팅 필터(4) 및 자외선 발생 수단(5)을 통해 순차적으로 공기의 정화가 이루어진다.
일반적으로 미디움 필터(1), HEPA필터(2) 혹은 활성탄 필터(3)만을 구비한 경우 어느 정도의 공기 정화 기능을 기대할 수는 있으나, 그 흡착성능에 한계가 있어 휘발성 유기화합물, 악취성분, 세균의 완전한 정화는 곤란하며, 본 고안에 따른 광촉매 코팅 필터(4)의 경우 그 수명이 반영구적이고, 강력한 산화 환원 반응을 통한 화학반응을 일으켜 휘발성 유기화합물, 악취성분, 세균을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
특히 이와 같은 모듈을 조화용 화분에 적용함으로써 단지 장식용에 지나지 않았던 조화에 그 미관성 외에 공기 정화 기능을 부여할 수 있게 되며, 필요시 전원을 인가하여 용이하게 사용할 수 있으며, 외부 조명이 없는 야간이나 흐린 날에도 자유롭게 사용할 수 있고, 팬을 사용한 강제순환방식을 채택하여 보다 효율적으로 공기를 정화하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 공기 정화용 모듈의 단면도를 나타낸다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 외부에서 유입된 공기는 주름 형태의 미디움 필터(1)를 통과하게 되며, 이 과정에서 큰 입자로 구성된 먼지 입자들이 여과된다. 이와 같은 미디움 필터(1)는 그 내부에 설치되는 HEPA필터(2)의 프리필터 역할을 수행하게 되며, 그 소재는 부직포, 특수 종이, 합성수지 등의 다양한 재질로 이루어져 있다. 주름의 수, 형상 등은 당업계에서 일반적으로 알려져 있는 방법에 따라 제한없이 사용할 수 있다.
상기 미디움 필터(1)를 통과하여 큰 입자 먼지가 제거된 공기는 2단계로서 HEPA 필터(2)를 통과하게 되며, 상기 HEPA필터는 0.3미크론 이상의 크기를 갖는 먼지를 99.97% 이상 제거하는 고효율의 필터로서, 일반적으로 해당 업계에서 사용되는 것이라면 아무 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 HEPA 필터(2)를 통과하여 먼지 입자들이 제거된 공기 중에는 주로 휘발성 유기 화합물, 악취 성분, 세균 등이 존재하게 되며, 이들중 악취성분 등의 유해물이 3단계인 활성탄 필터(3)에 의해 제거된다. 활성탄은 폐수 정화시스템, 공기 정화 시스템 등에서 통상적으로 널리 사용되는 것으로서, 표면의 기공이 다량 존재하므로 물이나 공기 중에 존재하는 불순물을 물리적으로 흡착하여 제거하는 역할을 수행하게 된다. 본 고안에서도 이와 같은 활성탄을 필터에 사용하여 불순물 등을 제거하게 된다.
이와 같은 활성탄필터(3)를 통과한 공기중에는 여전히 휘발성 유기화합물, 악취성분 및 세균 등이 존재하며, 이들은 4단계로서 광촉매 코팅 필터(4)를 통해 근본적인 산화-환원반응을 사용하여 제거되는 과정을 거치게 된다.
상기 광촉매 코팅 필터(4)는 광촉매를 스프레이법, 함침법 등의 방법으로 시트상의 매체 또는 하니콤 형태의 매체에 도포할 수 있으며, 여기에 사용되는 광촉매로서는 빛에너지에 의해 활성이 높은 물질을 생성하는 물질로서 이산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화카드늄, 황화카드늄, 산화철, 산화텅스텐 등이 있으며, 이 중에서 이산화티타늄이 내산, 내알칼리성이 강하고, 인체에 무해하여 가장 널리 사용되고 있다. 이와 같은 이산화티타늄은 분말형태, 또는 졸과 같은 형태의 조성물로 제조되어 사용되는 것도 가능하다. 본 고안에서는 활성이 높은 물질을 생성하여 각종 화학 반응을 촉진시킬 수 있는 광촉매로서 당업계에 알려져 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용하는 것이 가능하다. 이와 같은 광촉매는 화학 반응에는 직접 참여하지는 않으므로 반영구적으로 사용할 수 있는 장점을 갖게 된다.
이와 같은 광촉매를 여기시키기 위해서는 빛에너지가 필요하며 이를 위해 상기 광촉매 코팅 필터(4)의 중심부에는 자외선 발생 수단(3)을 설치한다. 이와 같은 자외선 발생수단(3)은 일반적인 자외선 램프를 사용하는 것도 가능하지만, 통상의 미생물 제거용과 같은 자외선 램프는 인체에 유해한 자외선(UV-C) 254nm의 상대강도가 99% 이상이어서 인체에 빛이 직접 노출되는 경우에는 매우 위험하며, 광촉매를 활성화시키는 용도로서는 부적합한 측면을 가지고 있다. 따라서 본 고안에서는 광촉매의 활성을 최대로 끌어낼 수 있는 광촉매 전용 자외선 전용 램프로서, 수명이 길고 장시간 사용하여도 발열량이 적으며 인체에 유해한 UV-C 계열의 파장이 UV-A 계열의 파장보다 현저히 낮은 것을 사용하고, 이들은 램프 직경이 5 내지 6mm로 종래 20mm의 유리로 된 일반적인 자외선 램프와 비교하여 설치가 용이하며, 램프 보호관이 특수 재질로 되어 있어 외부 충격에도 쉽게 파손되지 않는 장점을 아울러 갖게 된다.
이와 같은 자외선 발생 수단(5)은 광촉매를 활성화시키기 위한 수단으로서도 작용하지만, 살균 등의 기능을 갖는 5단계로서의 공기 정화기능도 함께 수행하게 된다.
본 고안은 상기와 같은 5단계의 공기 정화 단계를 수행함으로써 공기 중에 존재하는 휘발성 유기 화합물, 악취성분, 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있게 되며, 중심부에 존재하는 광촉매의 수명이 반영구적이므로 공기정화기로서의 수명도 연장시킬 수 있게 된다.
한편, 상기와 같은 여러 필터들 및 자외선 발생수단(5)은 하우징(6)에 의해서 고정되며, 그 일례를 도 2에 나타낸다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 하우징(6)은 상기 필터 및 자외선 발생수단의 상단부 및 하단부에 설치되어 이들을 고정하는 역할을 수행하며, 특히 상단부의 하우징(6)에는 팬이 아울러 설치된다. 또한 하단부의 경우, 외부에서 유입된 공기가 모듈의 하단부를 통해 바로 배기되지 않도록 밀폐형으로 설치하는 것이 바람직하다. 이를 통해 화분의 외벽을 통해 유입된 공기는 공기 정화용 모듈의 바닥을 통해서는 유입되지 않고 최외곽의 미디엄 필터(1)를 통해서만 중심으로 유입된다.
하우징(6)의 상단부에 설치되는 팬(7)은 외부로부터 공기를 강제로 유입하여 공기정화능을 향상시키는 역할을 수행한다. 즉 종래의 제품이 단지 자연스런 공기의 흐름에 의존하여 공기를 정화하였던 것과 달리 본 고안의 조화는 팬을 사용하여 공기를 강제적으로 흡입함으로써 다량의 공기를 정화하는 것이 가능하며, 넓은 공간에서도 효율적으로 공기를 정화할 수 있게 된다. 이와 같은 팬(7)은 화분의 상단부에 설치되어 화분의 측면부에서 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 역할을 수행하며, 조화가 주로 실내에 설치되는 특성상 저소음팬을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
본 고안은 또한 다량의 먼지가 발생하는 장소에서 보다 효율적으로 먼지 입자를 제거하여 전기 집진기를 추가로 설치하는 것이 가능하다. 즉 다량의 먼지가 발생하는 곳에서는 미디엄 필터(1)의 먼지 제거능으로는 부족할 수 있으므로 별도의 전기 집진기를 화분의 하단 공기 유입구 부근에 설치하여 먼지 제거능을 향상시키게 된다. 이와 같은 전기 집진기는 도 5에 나타낸 바와 같이 양이온판(8)과 음이온판(9)으로 구성되어 있어 양 극판 사이에서 코로나 방전을 일으켜 먼지에 전하를 주고 (-)로 대전된 입자가 양극판으로 이동하여 포집되는 방식으로 먼지를 흡착시키게 된다.
본 고안에 따른 조화는 상기와 같은 화분 내의 공기 정화 모듈만으로 국한되는 것은 아니며, 조화의 표면 상에 광촉매를 도포하여 조화의 전체적인 표면에서 공기 정화기능을 수행하게 하는 것도 가능하다. 즉 인조 관엽수의 잎에 코팅된 광촉매의 작용에 의해서 공기중의 유해물을 처리할 뿐만 아니라 화분 내에 장착된 공기 정화 모듈을 통해서도 공기를 정화할 수 있게 된다.
본 고안에 따른 공기 정화용 조화는 빛이 없거나 조사량이 적은 야간에도 사용이 가능하며, 필요시 적절하게 사용하여 공기중 불순물을 제거하는 것도 가능해진다. 또한 강제적인 공기 흡입방법을 채택하여 보다 효율적이고 신속한 공기의 정화가 가능하다는 장점을 함께 갖는다. 따라서 기존의 공기정화기에 실내 장식 효과를 더하고, 광촉매 기능을 추가하여 그 성능이 대폭 향상된 공기 정화기능을 제공하게 된다.

Claims (4)

  1. 조화를 지지하는 화분의 내부에 설치되는 공기정화용 모듈을 구비하며,
    상기 공기정화용 모듈이, 중심부에 수직방향으로 설치되어 있는 자외선 발생 수단; 상기 자외선 발생 수단을 중심으로 동심원 방향으로 설치되는 광촉매 코팅 필터; 상기 광촉매 코팅 필터의 주위를 둘러싸는 활성탄 필터; 상기 활성탄 필터의 외곽에 형성되는 HEPA 필터; 상기 HEPA필터의 외곽에 형성되는 미디움 필터; 상기 자외선 발생수단과 필터들을 고정하기 위한 하우징; 및 외부의 공기를 내부로 강제 흡입하기 위한 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 조화.
  2. 제1항에 있어서, 화분의 하단부에 설치되는 전기집진부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 정화용 조화.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광촉매가 이산화티타늄인 것을 특징으로 하는 공기 정화용 조화.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자외선 발생 수단이 광촉매 전용 자외선 램프인 것을 특징으로 하는 공기 정화용 조화.
KR20-2003-0002007U 2003-01-22 2003-01-22 광촉매를 구비한 공기정화용 조화 KR200312720Y1 (ko)

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KR101773371B1 (ko) 2017-06-28 2017-08-31 정남기 공기살균 및 미세먼지제거 기능을 겸비한 공기정화장치

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