KR20040073857A

KR20040073857A - 공기정화기

Info

Publication number: KR20040073857A
Application number: KR1020030009602A
Authority: KR
Inventors: 최문환; 박경호; 김민우
Original assignee: 주식회사 인디스
Priority date: 2003-02-15
Filing date: 2003-02-15
Publication date: 2004-08-21

Abstract

본 발명은 광촉매 반응을 이용한 공기정화기에 관한 것으로서, 제1케이스(110)와, 제1케이스(110)에 착탈되는 집진필터(120)와, 제1케이스(110) 내에 설치되어 외부의 공기가 집진필터(120)를 통과하도록 하는 팬(130)을 가지는 제1정화시스템(100)과; 제1정화시스템(100)에 의하여 1차 정화된 공기에 포함된 미세 이물질, 악취, 세균, 박테리아등를 제거하는 광촉매 유니트(220)가 설치된 제2정화시스템(200);을 포함하고, 광촉매 유니트(220)는, 제2정화시스템(200)에 설치되는 유니트 본체(221)와, 유니트 본체(221)에 설치되는 적어도 2 개 이상의 패널 형태를 가지며 자외선 투과가 용이한 유리로 된 광촉매 기판(222)(223)과, 광촉매 기판(222)(223) 측으로 자외선을 조사하는 자외선램프(224)(225)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기정화기{Air cleaner}

본 발명은 광촉매를 이용하여 공기를 정화하는 공기정화기에 관한 것이다.

일반적인 공기정화기는 기계식, 전기식, 이온식으로 구분되며, 이들 방식은각각 장단점을 가지고 있다.

예를 들면, 기계식은, 집진필터를 이용하여 그를 통과하는 공기로부터 이물질(곰팡이, 애완동물털, 꽃가루등)등을 제거함으로써 공기를 정화하는 방식이다. 이러한 기계식은 공기로부터 이물질을 효과적으로 제거하기는 하나 주기적으로 필터를 교환해 주어야 하고 악취나 바이러스, 세균등을 제거할 수 없다는 단점이 있다.

전기식은, 소정간격 이격된 + 극판과 - 극판에 공기를 통과시킴으로써, + 극판을 통과하는 공기중의 이물질 입자에 + 극이 형성되게 하고, + 극을 띤 이물질 입자가 - 극판에 전기적으로 흡착되게 함으로써 공기가 정화되는 방식이다. 이러한 전기식은 비교적 소형으로 구현할 수 있다는 장점이 있으나 + 극판과 - 극판에 이물질이 부착되었을 때 정화능력이 급격히 떨어지므로 + 극판과 - 극판을 자주 닦아주어야 하고, 미세 이물질을 제거할 수 없으며, 기계식과 마찬가지로 악취나 바이러스, 세균등을 제거할 수 없다는 단점이 있다.

이온식은, 공기중에 이온을 주입하여 이물질 입자에 이온이 흡착되게 한 후, 이들 공기를 + 극의 집진판을 통과시킴으로써, 그 집진판이 이온이 부착된 이물질 입자를 흡착케 하여 공기를 정화시키는 방식이다. 이러한 이온식은 별도의 팬을 사용하지 않음으로써 소음이 매우 적은 장점이 있으나, 집진판을 자주 세정하여야 하며, 악취나 바이러스, 세균등을 제거할 수 없다.

이 외에도, 활성탄을 이용하여 공기중의 악취를 제거할 수도 있으나, 효과적인 악취 제거를 위하여 많은 양의 활성탄이 필요하고, 이 방식도 바이러스나 세균등을 제거할 수 없는 단점이 있다.

이와 같이, 상술한 공기정화방식은 장단점을 고루 갖추고 있으나 공통적으로 세균이나 바이러스는 제거하기가 매우 어렵다. 또한 공기정화의 효율을 높이기 위해 다량의 고가 필터재를 많이 사용하고 있어 그 유지비용이 많이 든다. 따라서, 최근에는 각각의 방식중 장점만을 취하여 공기 정화능력을 키울 수 있으며, 더 나아가 세균이나 바이러스등을 제거할 수 있으며, 유지비용이 저렴한 공기정화기의 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 추세를 반영하여 안출된 것으로서, 공기중의 각종 이물질뿐만 아니라 세균, 박테리아까지 제거할 수 있으며, 자체로 자정능력이 있어 사용수명을 반영구적으로 할 수 있는 공기정화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 많은 양의 공기를 정화하거나, 악취가 심한 공간이나, 세균이나 박테리아등이 많은 곳에서 사용할 경우에 광촉매기판을 선택적으로 늘릴 수 있는 공기정화기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 공기정화기의 분해사시도,

도 2는 도 1에 공기정화기의 중요부분을 발췌하여 공기의 흐름을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100 ... 제1정화시스템 110 ... 제1케이스

111 ... 제1공기흐름구 120 ... 집진필터

130 ... 팬 140 ... 그릴

200 ... 제2정화시스템 210 ... 제2케이스

211 ... 제2공기흐름구 220 ... 광촉매 유니트

221 ... 유니트 본체 222, 223 .... 광촉매 기판

224, 225 ... 자외선램프 224a, 225a ... 반사판

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공기정화기는, 제1케이스(110)와, 상기 제1케이스(110)에 착탈되는 집진필터(120)와, 상기 제1케이스(110) 내에 설치되어 외부의 공기가 상기 집진필터(120)를 통과하도록 하는 팬(130)을 가지는 제1정화시스템(100); 및 상기 제1정화시스템(100)에 의하여 1차 정화된 공기에 포함된 미세 이물질, 악취, 세균, 박테리아등를 제거하는 광촉매유니트(220)가 설치된 제2정화시스템(200);을 포함하고, 상기 광촉매 유니트(220)는, 상기 제2정화시스템(200)에 설치되는 유니트 본체(221)와, 상기 유니트 본체(221)에 설치되는 적어도 2 개 이상의 광촉매 기판(222)(223)과, 상기 광촉매 기판(222)(223) 측으로 자외선을 조사하는 자외선램프(224)(225)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 광촉매기판(222)(223)은, 임의의 기판을 광촉매 용액에 1회∼5회 침적하고, 이후 상온 혹은 100℃∼800℃ 에서 1회 ∼ 5회 소성함으로써 형성되도록 한다. 이때, 상기 기판은 유리판, 실린더(원통형), 유리망, 하니콤 및 금속판중 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 유니트 본체(221)에 설치되어 상기 자외선램프(224)(225)로부터 발생되는 자외선이 상기 광촉매 유리기판(222)(223)에 효과적으로 조사되도록 반사판(224a)(225a)을 더 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 광촉매는 산화티타늄(TiO₂), ZnO, SrTiO₃중 어느 하나로 한다.

이하, 본 발명에 따른 공기정화기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기정화기의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 공기정화기의 중요부분을 발췌하여 공기의 흐름을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기정화기는, 외부로부터 유입되는 공기를 1차 정화하는 제1정화시스템(100)과, 1차 정화된 공기를 최종적으로 정화하는 제2정화시스템(200)으로 구성된다. 이러한 제1정화시스템(100)과 제2정화시스템(200)은 상호 결합됨으로써 완벽한 공기정화를 수행한다.

제1정화시스템(100)은, 제1케이스(110)와, 제1케이스(110)에 착탈되는 집진필터(120)와, 제1케이스(110)에 설치되어 공기가 집진필터(120)를 통과하도록 하는 팬(130)과, 제1케이스(110)의 전방에 설치되어 가축이나 사람의 손이나 발, 큰 이물질등이 유입되지 않도록 하기 위한 그릴(140)을 포함한다.

제1케이스(110)의 후단에는 집진필터(120)를 통과한 공기가 빠져나갈 수 있도록 제1공기흐름구(111)가 형성되어 있다.

집진필터(120)는 그릴(140) 및 팬(130)을 경유한 공기로부터 비교적 큰 이물질을 걸러내어 공기를 1차 정화시킨다. 본 실시예에서는 대략 0.3 ㎛ 이상의 이물질을 제거한다. 이러한 집진필터(120)는 교환이 자유로워야 하며, 따라서 제1케이스(110)에 대하여 착탈되는 것이 바람직하다.

제2정화시스템(200)은 제1케이스(110)에 결합되는 제2케이스(210)와, 제2케이스(210) 내부에 설치되어 1차 정화된 공기를 2차로 정화하는 광촉매 유니트(220)를 포함한다.

제2케이스(210)는 제1케이스(110)에 볼트나 그 외의 체결부재에 의하여 결합된다. 제2케이스(210)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1케이스의 제1공기흐름구(111)와 연통되는 제2공기흐름구(211)를 형성되어 있다.

광촉매 유니트(220)는, 제2케이스(210)에 설치되는 유니트 본체(221)와, 그유니트 본체(221)에 설치되는 적어도 2 개 이상의 패널 형태를 갖추며 자외선 투과가 용이한 유리로 된 광촉매 기판(222)(223)과, 광촉매 기판(222)(223) 측으로 자외선을 조사하는 자외선램프(224)를 포함한다. 본 실시예에서, 총 광촉매기판의 숫자는 10개로 하였다. 본 실시예에서 광촉매는 산화티타늄(TiO₂)으로 하였으나, ZnO나 SrTiO₃등으로도 가능함은 물론이다. 이때, 중요한 것은 광촉매 유니트(220)는 제2케이스(210)에서 사용자에 의하여 분리될 수 있도록 하여야 하며, 이는 사용 환경에 따라 후술할 광촉매 기판의 수를 가감할 수 있도록 하기 위함이다.

광촉매기판(222)(223)은 공기가 효과적으로 접촉되면서 흐를 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 지그재그 식으로 배치되어 있다. 광촉매 기판(222)(223)은 패널형상의 유리기판 표면에 광촉매가 코팅되어 구현된 것으로서, 본 실시예에서는 유리기판을 광촉매 용액에 1회 ∼ 5회 침적하고, 이후 상온 혹은 100℃∼800℃에서 1회∼5회 소성함으로써 형성된다. 여기서, 광촉매 기판(222)(223)은, 자외선이 잘 투과될 수 있도록 두께가 얇아야 한다. 이를 위하여, 기판에 형성된 광촉매의 두께는 1㎚ 에서 수㎛ 범위로 되도록 하고, 본 실시예에서는 약 50㎚로 하였다. 또, 본 실시예에서, 광촉매 기판의 모체는 유리기판으로 하였으나, 금속기판이나 실린더(원통형), 유리망, 하니콤등으로 할 수 있음은 물론이다.

광촉매 기판(222)(223)이 패널 형상을 가지는 것은 중요한 의미를 가진다. 공기정화기는 가격이 고가로 책정되는데, 그 원인은 다량의 고가 필터재를 사용하고 있기 때문이며 자체 자정능력이 없어 필터를 교체해야 하므로 유지가 어렵다.따라서, 비교적 저렴하며 간소한 구도를 가진 광촉매 기판을 생산하는 것이 공기정화기의 가격을 낮추는 중요한 요인이 된다. 본원에서는 일반적으로 유통되는 기존 유리기판을 이용하여 광촉매 기판을 제조할 수 있으므로, 생산단가를 매우 효과적으로 낮출 수 있는 것이다.

또, 많은 양의 공기를 정화하거나, 애완견센터나 축사와 같이 악취가 심한 공간을 정화할 경우나, 세균이나 박테리아등이 많은 곳에 사용할 경우에는 광촉매가 코팅된 유리기판의 수를 늘려야 한다. 이를 위하여, 광촉매 유니트(220)를 제2케이스(210)에서 분리한 후, 유니트 본체(221)에 광촉매 기판을 촘촘하게 배치한다. 광촉매 기판은 패널 형상을 가지므로, 유니트 본체(221)에 촘촘하게 광촉매 기판을 설치하는 것이 용이하다. 즉, 사용환경에 따라 광촉매 기판의 수를 용이하게 늘리거나 줄일 수 있는 것이다.

자외선램프(224)(225)는 광촉매 기판(222)(223)으로 자외선을 조사하는 것으로서, 광촉매 유니트(220)의 양측단에 설치된다. 이때, 자외선램프(224)(225)로부터 조사되는 자외선이 광촉매 기판(222)(223)으로 효과적으로 조사되도록 반사판(224a)(225a)이 제2케이스(210)의 양측단에 설치될 수 있다. 본 실시에에서 사용되는 자외선은 400nm 이하정도를 조사하는 것을 사용한다.

상기와 같은 구조의 공기정화기의 동작을 설명한다.

먼저, 자외선램프(224)(225)를 동작시켜 자외선을 광촉매 기판(222)(223)측으로 조사되게 하고, 팬(130)을 작동시킨다.

팬(130)이 작동되면 외부의 공기는 그릴(140) 및 집진필터(120)를 통과하게되고 이 과정에서 공기중에 비교적 큰 이물질이 걸러지는 1차 정화가 이루어진다. 1차 정화된 공기는 제1케이스(110)의 제1공기흐름구(111) 및 제2케이스(210)의 제2공기흐름구(211)를 통하여 광촉매 유니트(220)로 유입된다.

광촉매 유니트(220)로 유입되는 1차 정화된 공기는 지그재그 식으로 배치된 광촉매 기판(222)(223) 사이를 흐르면서 자연스럽게 광촉매 기판(222)(223)과 접촉된다. 이 과정에서, 광촉매 기판(222)(223)과 접촉되는 공기중의 이물질이나 악취, 세균, 바이러스들은 광촉매 반응이나 자외선에 의하여 제거된다.

광촉매 반응이란, 아나타제형 결정구조를 갖는 초미립자 산화티타늄에 자외선 등 빛이 쪼여지면 자외선을 흡수하면서 표면으로 전자와 정공이 생성되고 이들 전자, 전공이 대부분의 유해물질을 분해시키는 반응을 의미한다. 이러한 과정을 통하여 오염물질이나 악취를 제거할 뿐만 아니라, 종래의 은(銀)계 항균제가 세균을 죽인 후 그 잔해를 그대로 남기게 되는 것에 반하여, 산화티타늄으로 코팅된 광촉매 기판(222)(223)은 세균 잔해까지 분해할 수 있다.

이와 같이, 제1정화시스템(100)에 의하여 공기중의 이물질들이 대부분 걸러지고, 제2정화시스템(200)에 의하여 공기중에 미세 이물질과 함께 각종 악취, 세균, 박테리아를 효과적으로 제거할 수 있다.

또, 정화시킬 공간이 크거나, 악취가 매우 심하거나, 세균이나 바이러스가 많은 곳일 경우에는, 광촉매 유니트(220)에 설치되는 광촉매 기판의 수를 늘리거나, 광촉매 유니트가 설치된 제2정화시스템은 복층화시킴으로써 효과적인 정화가 가능하다. 따라서, 가정은 물론 오염물질이나 악취, 세균등이 많이 발생되는애완동물센터 및 축사에서도 광범위하게 사용할 수 있는 것이다.

한편, 사용자가 공기정화기의 작동여부를 편리하게 파악하기 위하여, 팬(130)이나 자외선램프(224)(225)가 정상적으로 작동되었을 때 이를 알리는 확인램프를 설치하는 것이 바람직하다. 특히 공기정화기내의 모든 구조물들을 착탈을 용이하도록 하여 만일 이상이 발생되었을 시에도 편리하게 교체할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 공기정화기에 따르면, 공기중의 이물질이나 악취등은 물론이고 세균이나 박테리아까지 효과적으로 제거할 뿐만 아니라, 그 자체로 세정효과까지 있어 편리하게 반영구적으로 사용할 수 있다.

또, 정화시킬 공간이 크거나, 악취가 심하거나, 세균, 바이러스가 많은 곳에 사용할 경우에는, 사용자가 광촉매 기판의 수를 늘리거나 제2정화시스템을 복합층으로 사용함으로써, 효과적인 정화가 가능하다.

Claims

제1케이스(110)와, 상기 제1케이스(110)에 착탈되는 집진필터(120)와, 상기 제1케이스(110) 내에 설치되어 외부의 공기가 상기 집진필터(120)를 통과하도록 하는 팬(130)을 가지는 제1정화시스템(100); 및

상기 제1정화시스템(100)에 의하여 1차 정화된 공기에 포함된 미세 이물질, 악취, 세균, 박테리아등를 제거하는 광촉매 유니트(220)가 설치된 제2정화시스템(200);을 포함하고,

상기 광촉매 유니트(220)는, 상기 제2정화시스템(200)에 설치되는 유니트 본체(221)와, 상기 유니트 본체(221)에 설치되는 적어도 2 개 이상의 광촉매 기판(222)(223)과, 상기 광촉매 기판(222)(223) 측으로 자외선을 조사하는 자외선램프(224)(225)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
제1항에 있어서,

상기 광촉매기판(222)(223)은, 임의의 기판을 광촉매 용액에 1회∼5회 침적하고, 이후 상온 혹은 100℃∼800℃ 에서 1회 ∼ 5회 소성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
제2항에 있어서,

상기 기판은 유리판, 실린더(원통형), 유리망, 하니콤 및 금속판중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기정화기.
제1항에 있어서,

상기 유니트 본체(221)에 설치되어 상기 자외선램프(224)(225)로부터 발생되는 자외선이 상기 광촉매 유리기판(222)(223)에 효과적으로 조사되도록 반사판(224a)(225a)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서,

상기 광촉매는 산화티타늄(TiO₂), ZnO, SrTiO₃중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기정화기.