KR20040108481A - 광촉매필터유니트 및 그를 적용한 공기정화기 - Google Patents

광촉매필터유니트 및 그를 적용한 공기정화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광촉매필터유니트 및 그를 적용한 공기정화기에 관한 것으로서, 광촉매필터유니트는, 광촉매재료가 코팅된 그물망을 아코디온 형상으로 접어서 형성된 적어도 하나 이상의 광촉매필터(11)(11'); 광촉매필터(11)(11')로 자외선을 인가하는 자외선램프(13); 광촉매효율을 증대시키기 위하여 광촉매필터(11)(11')로 수분을 공급하는 수분공급부(15);를 포함한다. 그리고, 공기정화기는, 공기가 유입되기 위한 제1그릴(21)과 공기가 토출되기 위한 제2그릴(22)이 형성된 케이스(20); 제1그릴(21)과 제2그릴(22) 사이에 설치되며 광촉매반응을 통하여 공기를 정화시키는 광촉매필터유니트(10); 제1그릴(21)과 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되어 공기로부터 큰 입자를 필터링하는 프리필터(30); 제2그릴(22)과 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되어 공기로부터 미세한 입자를 필터링하는 헤파필터(50); 제1그릴(21)을 통하여 유입된 공기가 상기한 구성들을 거쳐 정화되도록 후 제2그릴(22)로 토출되도록 하는 팬(60);을 포함하며, 광촉매필터유니트(10)는, 프리필터(30)와 헤파틸터(50) 사이에 설치되며 광촉매재료가 코팅된 그물망을 아코디온 형상으로 접어서 형성된 것으로서 적어도 하나 이상의 광촉매필터(11)(11')와, 광촉매필터(11)(11')로 자외선을 인가하는 자외선램프(13)를 포함한다.

Description

광촉매필터유니트 및 그를 적용한 공기정화기{Photo-catalyzer filter unit and air cleaner using the same}
본 발명은 광촉매를 이용하여 살균 및 공기를 정화할 수 있는 광촉매필터유니트 및 그를 적용한 공기정화기에 관한 것이다.
일반적인 공기정화기는 기계식, 전기식, 이온식으로 구분되며, 이들 방식은 각각 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 광촉매필터유니트 및 그를 적용한 공기정화기를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광촉매필터유니트의 사시도,
도 2는 도 1에 채용되는 광촉매필터의 발췌 사시도,
도 3은 도 1의 광촉매필터유니트가 적용되는 공기정화기
도 4는 도 3의 공기정화기의 주요 구성을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
10 ... 광촉매필터유니트 11, 11' ... 광촉매필터
13 ... 자외선램프 15 ... 수분공급부
20 ... 케이스 21 ... 제1그릴
22 ... 제2그릴 30 ... 프리필터
40 ... 미디엄필터 50 ... 헤파필터
60 ... 팬
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광촉매필터유니트는,
광촉매재료가 코팅된 그물망을 아코디온 형상으로 접어서 형성된 적어도 하나 이상의 광촉매필터(11)(11'); 상기 광촉매필터(11)(11')로 자외선을 인가하는 자외선램프(13); 광촉매효율증대를 위하여 상기 광촉매필터(11)(11')로 수분을 공급하는 수분공급부(15);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기광촉매필터(11)(11')는 상호 어긋나게 적층되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 광촉매필터(11)(11')에서 발생되는 기체를 순화시키거나 공기를 순환시키기 위한 팬을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상기한 광촉매필터유니트를 적용한 본 발명에 따른 공기정화기는, 공기가 유입되기 위한 제1그릴(21)과 공기가 토출되기 위한 제2그릴(22)이 형성된 케이스(20); 상기 제1그릴(21)과 제2그릴(22) 사이에 설치되며 광촉매반응을 통하여 공기를 정화시키는 광촉매필터유니트(10); 상기 제1그릴(21)과 상기 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되어 공기로부터 큰 입자를 필터링하는 프리필터(30); 상기 제2그릴(22)과 상기 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되어 공기로부터 미세한 입자를 필터링하는 헤파필터(50); 상기 제1그릴(21)을 통하여 유입된 공기가 상기한 구성들을 거쳐 정화되도록 후 상기 제2그릴(22)로 토출되도록 하는 팬(60);을 포함하며, 상기 광촉매필터유니트(10)는, 상기 프리필터(30)와 상기 헤파틸터(50) 사이에 설치되며 광촉매재료가 코팅된 그물망을 아코디온 형상으로 접어서 형성된 것으로서 적어도 하나 이상의 광촉매필터(11)(11')와, 상기 광촉매필터(11)(11')로 자외선을 인가하는 자외선램프(13)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 광촉매필터유니트(10)는, 광촉매효율증대를 위하여 상기 광촉매필터(11)(11')로 수분을 공급하는 수분공급부(15)를 더 포함한다.
본 발명에 있어, 상기 광촉매필터(11)(11')는 상호 어긋나게 적층된다.
본 발명에 있어, 상기 프리필터(30)와 상기 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되는 것으로서 상기 프리필터(30)에 의하여 걸러지지 않은 입자를 필터링하는 미디엄필터(40)를 더 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 광촉매필터유니트 및 그를 적용한 공기정화기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 광촉매필터유니트의 사시도이고, 도 2는 도 1에 적용되는 광촉매필터의 발췌 사시도이다.
도면을 참조하면, 본원에 따른 광촉매필터유니트(10)는, 광촉매반응을 유도하기 위한 적어도 하나 이상의 광촉매필터, 본 실시예에서는 8개의 광촉매필터(11)(11')와, 광촉매필터(11)(11')로 자외선을 인가하는 자외선램프(13)와, 광촉매필터(11)(11')와 광촉매반응을 통한 활성산소나 수산기를 생성시키기 위한 목적으로 광촉매필터(11)(11')로 수분을 공급하는 수분공급부(15)를 포함한다. 이때, 광촉매필터(11)(11')는 공기가 흐를 때 접촉면적이 넓어지도록 상호 어긋나게 적층된다. 또, 정화시킬 공간이 크거나, 악취가 심하거나, 세균, 바이러스가 많은 곳에 사용할 경우에, 사용자는 광촉매필터의 수를 늘림으로써 보다 많은 공기정화가 가능하다.
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, 광촉매필터에서는 세균잔해까지 분해할 수 있다.
상기한 광촉매반응을 유도하기 위한 광촉매필터(11)(11')는, 철, 스테인레스, 구리, 알루미늄, 유리, 플라스틱 재질로 된 그물망에 산화티타늄(TiO2)이나, ZnO 나 SrTiO3등 광촉매 재료를 코팅함으로써 구현한다. 이때, 그물망은 10 - 100 메쉬(1 제곱인치 표면적당 구멍수가 10 - 100 개를 의미함)를 사용한다.
광촉매 특성을 향상시키기 위하여 공기와 접촉되는 광촉매필터의 표면적이 커야 한다. 또, 자외선이 잘 통과될 수 있어야 하고, 공기가 잘 흐를 수 있어야 한다. 이러한 조건을 모두 충족시키기 위하여, 광촉매재료가 코팅된 그물망을 아코디온 형상으로 접어서 사용하고, 더 나아가 이러한 광촉매필터를 여러장 적층시키되 도시된 바와 같이 상호 엇갈리게 적층시킨다. 또, 광촉매필터(11)(11') 및 자외선램프(13)가 설치되는 박스 내부는 자외선이 잘 반사될 수 있도록 경면처리한 것이 바람직하다.
자외선램프(13)는 광촉매필터(11)(11')로 자외선을 조사함으로써, 광촉매반응을 유도한다. 자외선은 640 nm 정도 이하의 것을 사용한다.
수분공급부(15)는 광촉매효율을 증대시키기 위하여 광촉매필터(11)(11')로 수분을 공급한다. 즉, 광촉매반응이 일어나는 동안 수분(H2O)이 광촉매필터(11)(11')에 접촉되면 그 수분으로부터 활성산소나, 수소나 수산기와 같은 기체가 발생되는데, 이들중 특히 활성산소나 수산기는 자외선램프(13)로부터 발생되는 자외선과 함께 강력한 살균력을 지니게 된다.
그리고, 광촉매필터(11)(11')에 의하여 발생되는 상기한 기체들이나 공기를 강제 순환시키기 위하여 팬을 설치하는 것도 바람직하다.
상기한 광촉매필터유니트는 공기정화기, 식기세척기, 살균 및 항균이 필요한 장치등에 광범위하게 사용될 수 있다. 특히, 식기세척기등에 적용할 경우에, 상기한 수산기나 활성산소가 자외선이 닿지 않은 식기 내부까지 들어갈 수 있어 보다 확실한 살균이 가능하다.
다음, 상기와 같은 광촉매필터유니트가 적용된 공기정화기에 대하여 설명한다.
도 3은 도 1의 광촉매필터유니트가 적용되는 공기정화기이고, 도 4는 도 3의 공기정화기의 주요 구성을 도시한 도면이다.
본원의 공기정화기는, 공기가 유입되는 제1그릴(21)과 공기가 토출되는 제2그릴(22)이 형성된 케이스(20)와. 제1그릴(21)과 제2그릴(22) 사이에 설치되며 광촉매반응을 통하여 공기를 정화시키는 광촉매필터유니트(10)와, 제1그릴(21)과 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되어 공기로부터 큰 입자를 1차로 필터링하는 프리필터(30)와, 프리필터(30)와 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되는 것으로서 프리필터(30)에 의하여 걸러지지 않은 입자를 필터링하는 미디엄필터(40)와, 제2그릴(22)과 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되어 공기로부터 미세한 입자를 필터링하는 헤파필터(50)와, 제1그릴(21)을 통하여 유입된 공기가 상기한 구성(10,30, 40, 50)들을 거쳐 정화된 후 상기 제2그릴(22)로 토출되도록 하는 팬(60)을 포함한다.
광촉매필터유니트(10)는, 상술한 적어도 하나 이상의 광촉매필터(11)(11'), 자외선램프(13), 수분공급부(15)들을 포함한다. 이러한 구성들은 도 1 및 2를 통하여 설명되었으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
프리필터(30)는 공기에 포함된 가장 큰 먼지입자나 머리카락, 동물털등을 걸러낸다.
미디엄필터(40)는 프리필터(30)에 의하여 잘 걸러지지 않는 입자를 걸러낸다.
헤파필터(50)는 0.3 미크론 크기의 각종 미세먼지를 99.97 %까지 제거함으로써, 보다 완벽한 공기정화능력을 함양한다.
팬(60)은 소음이 잘 발생되지 않도록 하기 위하여, 제2그릴(22)측에 배치한다. 이 경우에, 팬(60)에 의하여 제2그릴(22) 측에서 압력 저하가 발생하므로, 제1그릴(21)을 통하여 유입되는 공기는 상기한 구성(10,30, 40, 50)들을 자연스럽게 통과하게 되며, 이 과정을 통하여 소음의 발생이 최대한 방지되는 것이다.
상기한 광촉매필터유니트(10), 프리필터(30), 미디엄필터(40), 헤파필터(50), 팬(60)들은 도면에 도시된 바와 같이, 케이스(20)에서 쉽게 착탈될 수 있도록 카세트방식으로 구현하는 것이 바람직하다. 특히, 프리필터(30)나 미디엄필터(40)는 상대적으로 큰 입자를 걸러주어 쉽게 오염되므로 이들을 세척하기 위하여 케이스(20)로부터 용이하게 분리되어야 한다. 이를 위하여 케이스(20)의 내측벽에 레일(23)을 형성하고, 상기한 구성들이 레일(23)에 지지되면서 케이스(20)로부터 착탈되도록 하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 사용자가 공기정화기의 작동여부를 편리하게 파악하기 위하여, 팬(60)이나 자외선램프(13)가 정상적으로 작동되었을 때 이를 알리는 확인램프를 설치하는 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 광촉매필터유니트 및 그를 적용한 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, 사용자는 광촉매필터의 수를 늘림으로써 보다 많은 공기정화가 가능하다.

Claims (7)

  1. 광촉매재료가 코팅된 그물망을 아코디온 형상으로 접어서 형성된 적어도 하나 이상의 광촉매필터(11)(11');
    상기 광촉매필터(11)(11')로 자외선을 인가하는 자외선램프(13);
    광촉매효율증대를 위하여 상기 광촉매필터(11)(11')로 수분을 공급하는 수분공급부(15);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매필터유니트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매필터(11)(11')는 상호 어긋나게 적층된 것을 특징으로 하는 광촉매필터유니트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매필터(11)(11')에서 발생되는 기체를 순화시키거나 공기를 순환시키기 위한 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매필터유니트.
  4. 공기가 유입되기 위한 제1그릴(21)과 공기가 토출되기 위한 제2그릴(22)이 형성된 케이스(20);
    상기 제1그릴(21)과 제2그릴(22) 사이에 설치되며 광촉매반응을 통하여 공기를 정화시키는 광촉매필터유니트(10);
    상기 제1그릴(21)과 상기 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되어 공기로부터 큰 입자를 필터링하는 프리필터(30);
    상기 제2그릴(22)과 상기 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되어 공기로부터 미세한 입자를 필터링하는 헤파필터(50);
    상기 제1그릴(21)을 통하여 유입된 공기가 상기한 구성들을 거쳐 정화되도록 후 상기 제2그릴(22)로 토출되도록 하는 팬(60);을 포함하며,
    상기 광촉매필터유니트(10)는, 상기 프리필터(30)와 상기 헤파틸터(50) 사이에 설치되며 광촉매재료가 코팅된 그물망을 아코디온 형상으로 접어서 형성된 것으로서 적어도 하나 이상의 광촉매필터(11)(11')와, 상기 광촉매필터(11)(11')로 자외선을 인가하는 자외선램프(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광촉매필터유니트(10)는,
    광촉매효율을 증대시키기 위하여 상기 광촉매필터(11)(11')로 수분을 공급하는 수분공급부(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 광촉매필터(11)(11')는 상호 어긋나게 적층된 것을 특징으로 하는 공기정화기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 프리필터(30)와 상기 광촉매필터유니트(10) 사이에 설치되는 것으로서 상기 프리필터(30)에 의하여 걸러지지 않은 입자를 필터링하는 미디엄필터(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
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