KR20050072822A

KR20050072822A - 공기 정화 장치

Info

Publication number: KR20050072822A
Application number: KR1020057008338A
Authority: KR
Inventors: 마사토 와카무라
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2005-07-12
Also published as: KR100669968B1

Abstract

본 발명에 따른 공기 정화 장치(X1)는, 공기가 내부를 통과할 수 있는 정화실(R2)과, 정화실(R2) 내에 마련된 자외선 광원(12)과, 정화실(R2) 안으로 공기를 통과시킴으로써 정화실(R2) 내에 기류를 발생시키기 위한 기류 발생 수단(11)과, 정화실(R2)에 수용되어 기류에 의해 변위 가능하며 광촉매 기능을 갖는 광촉매 입자체(13)를 구비한다.

Description

공기 정화 장치{AIR CLEANER}

본 발명은, 예컨대 실내나 차내의 공기를 청정화하기 위한 공기 정화 장치에 관한 것이다.

실내나 차내, 그리고 벽장, 신발 상자, 냉장고 및 식기 선반 중의 공기를 청정화 및 소취(消臭)하기 위해서 공기 정화 장치가 사용되는 경우가 있다. 공기 정화 장치에 대해서는, 예컨대 일본 특개평 제11-151443호 공보, 일본 특허 공개 제2001-253235호 공보, 일본 특허 공개 제2002-253662호 공보 등에 개시되어 있다.

공기 정화 장치로서는 광촉매 물질을 이용하는 것이 알려져 있다. 그와 같은 공기 정화 장치에 대해서는, 예컨대 일본 특개평 제11-151443호 공보 및 일본 특허 공개 제2002-253662호 공보에 개시되어 있다.

도 7은 광촉매 물질을 이용하는 종래의 공기 정화 장치(X2)를 모식적으로 나타낸다. 공기 정화 장치(X2)는 하우징(71)과, 제진(除塵)용의 필터(72)와, 광촉매 필터(73, 74)와, 자외선 램프(75)와, 팬(76), 그리고 필터(77)를 구비한다.

하우징(71)은 흡기구(71a) 및 배기구(71b)를 갖는다. 필터(72)는 흡기구(71a)를 폐색(閉塞)하도록 설치되어 있고, 필터(77)는 배기구(71b)를 폐색하도록 설치되어 있다. 광촉매 필터(73, 74)는 분말형의 산화티탄(TiO₂)이 접착된 부직포로 이루어지며, 자외선 램프(75)에 의해 조사(照射)됨으로써 기능한다. 팬(76)은 배기구(71b) 측에 설치되고, 팬(76)이 작동함으로써 공기가 공기 정화 장치(X2)를 통과한다. 구체적으로 말하면, 팬(76)이 작동함으로써 공기는 흡기구(71a)를 통해 공기 정화 장치(X2)로 유입되고, 필터(72), 광촉매 필터(73, 74) 및 필터(77)를 순차적으로 통과한 후, 배기구(71b)를 통해 공기 정화 장치(X2)로부터 배기된다.

산화티탄 등의 일부 반도체 물질은 광촉매 기능을 갖는 물질로서 알려져 있다. 광촉매 기능을 갖는 반도체 물질로는, 일반적으로 가전자대와 전도대의 밴드갭에 상당하는 에너지를 갖는 빛을 흡수함으로써, 가전자대의 전자가 전도대로 천이하고, 이러한 전자 천이에 의해 가전자대에는 정공(正孔)이 생긴다. 전도대의 전자는 해당 광촉매성 반도체의 표면에 흡착되어 있는 물질로 이동하는 성질을 지니며, 이에 따라 해당 흡착 물질은 환원될 수 있다. 가전자대의 정공은 해당 광촉매성 반도체의 표면에 흡착되어 있는 물질로부터 전자를 탈취하는 성질을 지니며, 이에 따라 해당 흡착 물질은 산화될 수 있다.

광촉매 기능을 갖는 산화티탄(TiO₂)에 있어서, 전도대로 천이한 전자는 공기 중의 산소를 환원하여 슈퍼옥사이드 음이온(ㆍO₂ ^-)을 생성시킨다. 이와 함께, 가전자대에 생긴 정공은 산화티탄 표면의 흡착수를 산화하여 히드록시 라디칼(·OH)을 생성시킨다. 히드록시 라디칼은 매우 강한 산화력을 갖고 있다. 그 때문에, 광촉매성 산화티탄에 대하여 예컨대 유기물이 흡착되면, 히드록시 라디칼의 작용에 의해 그 유기물은 물과 이산화탄소로까지 분해되는 경우가 있다.

공기 정화 장치(X2)의 작동시에 있어서, 공기 중의 오염 물질이나 세균 등은 광촉매 필터(73, 74)에 포착된다. 전술한 바와 같이, 광촉매 필터(73, 74)에는 광촉매로서 산화티탄이 부착되어 있기 때문에, 이들 오염 물질이나 세균 등은 자외선램프(75)에 의해 조사되는 광촉매 필터(73, 74)에서 분해 작용을 받는다.

이러한 종래의 공기 정화 장치(X2)에 있어서, 공기 정화 효율을 높이기 위해서는, 광촉매 필터(73, 74)에 대하여 공기를 효율적으로 접촉시킬 필요가 있다. 이 접촉 효율은 광촉매 필터(73, 74)의 면적 및/또는 두께를 크게 함으로써, 향상시킬 수 있다.

그러나, 광촉매 필터(73, 74)의 면적을 늘리면, 공기 정화 장치(X2)의 사이즈가 과대하게 되는 경향이 있다. 또한, 광촉매 필터(73, 74)의 두께의 증대는, 공기가 광촉매 필터(73, 74)를 통과할 때의 압력 손실을 고려하면 바람직하지 못하다. 이는 광촉매 필터(73, 74)의 두께를 증대시키면, 그에 따라 팬(76)에 요구되는 송풍 능력은 높아지게 되며, 팬(76)의 송풍 능력을 높이면, 공기 정화 장치(X2)의 정숙성을 유지하는 것이 곤란하게 되기 때문이다.

또한, 공기 정화 장치(X2)의 경우, 광촉매 필터(73, 74)에 있어서의 자외선 조사량에는 치우침이 있다. 즉, 자외선 램프(75)로부터의 거리 및 자외선 조사 각도는 광촉매 필터(73, 74) 상의 위치에 따라서 다르다. 그 때문에, 광촉매 필터(73, 74)에 있어서 자외선 조사량이 적은 부위에서는 충분한 분해 작용이 발휘되지 않고, 그 결과 종래의 공기 정화 장치(X2)에서는 광촉매 필터(73, 74)가 잠재적으로 갖는 광촉매 기능을 충분히 누릴 수 없다.

자외선 램프(75)의 설치 개수를 증가시키면, 자외선 조사량의 치우침이 비교적 균등해지기 때문에, 광촉매 필터(73, 74)의 광촉매 기능, 나아가 공기 정화 장치(X2)의 공기 정화 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이러한 구성에 의하면, 자외선 램프(75)의 개수에 따라서, 이를 구동 제어하기 위한 인버터(도시 생략) 등의 개수도 증가되어, 공기 정화 장치(X2)의 대형화를 초래한다.

이와 같이, 종래의 공기 정화 장치(X2)는 장치 사이즈를 유지하면서 높은 공기 정화 효율을 달성하기에 곤란하다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 정화 장치의 일부 절결 사시도이다.

도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도이다.

도 3은 가동시에 있어서의 공기 정화 장치를 나타낸다.

도 4는 도 1의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면도이다.

도 5는 도 1에 도시된 공기 정화 장치의 변형예를 나타낸다.

도 6은 실시예에 있어서의 측정 결과를 나타낸다.

도 7은 광촉매 물질을 이용한 종래의 공기 정화 장치의 단면도이다.

본 발명은 이러한 사정을 기초로 생각해낸 것으로, 높은 공기 정화 효율을 달성하는 데 알맞은 공기 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의해 제공되는 공기 정화 장치는, 공기가 내부를 통과할 수 있는 정화실과, 정화실 내에 마련된 자외선 광원과, 정화실 내에 공기를 통과시킴으로써 정화실 내에 기류를 발생시키기 위한 기류 발생 수단과, 정화실에 수용되어 기류에 의해 변위 가능하며 광촉매 기능을 갖는 광촉매 입자체를 구비한다. 본 발명에 있어서의 광촉매 기능이란, 유기 물질이나 유기 조직 등의 화학 구조를 변화시키는 반응(예컨대, 산화 분해 반응)을 자외선 조사 조건하에서 촉매하는 기능을 말한다. 이러한 기능을 갖는 광촉매 입자체는, 예컨대 발포 수지와 같은 가벼운 소재로 제조한 분체(粉體)와, 이 경량 분체에 대하여 고정된 광촉매 물질로 이루어진다. 또한, 본 발명에 있어서의 광촉매 입자체의 변위란, 병진 운동 성분 및/또는 회전 운동 성분을 갖는 광촉매 입자체의 운동을 말한다. 광촉매 입자체의 변위란, 예컨대 광촉매 입자체가 난무(亂舞)하는 것을 말한다.

이러한 구성의 공기 정화 장치의 가동시에는, 자외선 램프 등의 자외선 광원과 팬 등의 기류 발생 수단이 작동한다. 기류 발생 수단의 작동에 의해 정화실 내에 공기를 통과시키면, 해당 정화실 내에는 기류가 발생한다. 정화실 내의 광촉매 입자체는 이 기류에 의해 교반되어, 예컨대 난무한다. 이 때, 광촉매 입자체가 자외선 조사되면서, 정화실을 통과하는 공기가 광촉매 입자체와 접촉하기 때문에, 공기 중의 오염 물질이나 세균 등은 광촉매 입자체의 촉매 작용을 받는다. 광촉매 입자체가 적당하게 운동하거나 난무하는 경우, 광촉매 입자체의 전체 표면에 대하여 자외선이 구석구석까지 조사된다.

본 발명의 공기 정화 장치에 있어서는, 광촉매 입자체의 전체 표면에 대하여 자외선이 구석구석까지 조사되기 때문에, 광촉매 입자체의 표면에 존재하는 광촉매 물질의 광촉매 기능은 충분히 발휘된다. 본 발명의 공기 정화 장치에 있어서는, 입자체가 공기 정화 기능을 담당하기 때문에, 필터가 공기 정화 기능을 담당하는 종래의 공기 정화 장치보다도, 단위체적당 광촉매 물질과 공기의 접촉 효율이 높다. 그 때문에, 본 발명의 공기 정화 장치는 단위체적당 공기 정화 기능을 높게 설정하는 데 적합하다. 단위체적당 공기 정화 기능 내지 광촉매 기능은, 광촉매 입자체의 입자 지름 내지 표면적과, 정화실에 있어서의 광촉매 입자체의 충전율을 적절하게 조절함으로써 조정할 수 있다. 또한, 광촉매 입자체의 운동 내지 난무하는 형태는, 정화실에 있어서의 광촉매 입자체의 충전율과, 광촉매 입자체의 질량 및 형상을 조절함으로써 적절히 조정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 공기 정화 장치에 있어서 높은 공기 정화 효율을 달성하는 데 적합하다.

광촉매 입자체는 담체 입자와, 이 담체 입자에 고정된 광촉매 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 광촉매 물질은 광촉매 아파타이트 및 산화티탄으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다.

광촉매 물질로서 광촉매 아파타이트를 채용하는 경우, 이 광촉매 아파타이트는 칼슘하이드록시 아파타이트의 Ca의 일부가 Ti로 치환된 화학 구조를 갖는 티탄 수식(修飾) 칼슘하이드록시 아파타이트(Ti-CaHAP)이다.

이러한 광촉매 아파타이트는, 예컨대 일본 특허 공개 제2000-327315호 공보에 개시되어 있다. 이 공보에는, 광촉매 기능을 갖는 예컨대 산화티탄과, 특히 유기물을 흡착하는 능력이 우수한 예컨대 칼슘하이드록시 아파타이트(CaHAP)가 원자 레벨로 복합화된 광촉매 아파타이트가 개시되어 있다. 구체적으로, 이 광촉매 아파타이트는 CaHAP(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)을 구성하는 Ca의 일부가 Ti로 치환된 결정 구조를 지니고, 이 Ti 도입 부위에는 광촉매성 산화티탄의 화학 구조와 유사한 산화티탄 모양의 부분 구조가 형성되어 있다. 유기물 흡착성이 우수한 CaHAP의 결정 구조 중에, 광촉매 기능을 발휘할 수 있는 산화티탄 모양의 부분 구조가 내재되어 있기 때문에, 유기물 등의 분해 대상물과 산화티탄 모양의 부분 구조와의 접촉 효율은 효과적으로 향상되고 있다. 그 결과, 해당 산화티탄 모양의 부분 구조는, 광촉매 기능에 기초하여, 공기 중의 오염 물질이나 세균 세포막 등을 효율적으로 산화 분해하는 것이 가능하게 되고 있다.

광촉매 물질로서 산화티탄을 채용하는 경우, 이 산화티탄은 아나타아제형 산화티탄인 것이 바람직하다. 아나타아제형 산화티탄은 광촉매 물질로 알려져 있다.

담체 입자는 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 담체 입자의 표면에 광반사막이 마련되어 있어, 광촉매 물질은 해당 광반사막 상에 고정되어 있다.

정화실에 있어서의 광촉매 입자체의 충전율은, 50∼80% 인 것이 바람직하고, 60∼70% 인 것이 더 바람직하다.

정화실은 주 신장 방향을 갖는 기둥 형상을 지니고, 자외선 광원은 기둥 형상에 있어서의 주 연장 방향의 축심 위에서 연장된다. 보다 바람직하게는 정화실은 원기둥 형상을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 공기 정화 장치는 공기가 정화실 내로 유입하기 전에 통과하는 제진 필터를 갖추는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 공기 정화 장치는 정화실 내에 난기류 발생 수단을 갖추는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 공기 정화 장치(X1)를 나타낸다. 공기 정화 장치(X1)는 원통형의 하우징(10)과, 팬(11)과, 자외선 램프(12), 그리고 광촉매 입자체(13)를 구비한다.

하우징(10)은 수지제 또는 금속제이며, 흡기구(10a) 및 배기구(10b)를 갖는다. 흡기구(10a)는 제진용의 필터(14)에 의해 폐색되어 있다. 배기구(10b)는 광촉매 입자체(13)가 통과할 수 없는 필터(15)에 의해 폐색되어 있다. 하우징(10)의 내부는 메쉬재(16)에 의해서, 팬 수용실(R1) 및 공기 정화실(R2)로 구분되어 있다. 메쉬재(16)는 광촉매 입자체(13)가 통과할 수 없는 개구 사이즈를 갖는다. 팬 수용실(R1)은 팬(11)을 수용한다. 공기 정화실(R2)은 자외선 램프(12) 및 광촉매 입자체(13)를 수용한다. 하우징(10)의 내벽면의 전부 또는 일부에는 자외선 램프(12)로부터의 자외선을 반사하여 유효하게 이용하기 위한 광반사막이 마련되더라도 좋다.

팬(11)은 장치 밖의 공기를 장치 안으로 도입하기 위한 것으로, 소정의 구동 장치(도시 생략)에 의해 구동된다. 이 구동 장치는 팬(11)과 함께, 예컨대 팬 수용실(R1)에 수용되어 있다.

자외선 램프(12)는 400 nm 이하(예컨대, 340∼380 nm)의 파장 영역의 자외선을 방사하기 위한 것으로, 원통형 하우징(10)의 축심(Y) 상에 배치되어 있다. 자외선 램프(12)는 인버터를 포함하는 소정의 제어 기구(도시 생략)에 의해 제어된다. 이 제어 기구는 팬(11) 및 팬 구동 장치와 함께, 예컨대 팬 수용실(R1)에 수용되어 있다.

광촉매 입자체(13)는 담체 입자와, 이것에 고정된 광촉매 물질로 이루어진다. 담체 입자는, 예컨대 발포스티롤이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어지며, 예컨대 0.5∼10 mm의 평균 입자 지름을 갖는다. 담체 입자는 복수의 미소한 돌기를 갖는 형상을 갖고 있더라도 좋다. 이러한 형상은 담체 입자에 있어서 넓은 표면적을 달성하는 데 적합하다. 본 실시형태에서, 광촉매 물질은 광촉매 아파타이트인 티탄 수식 칼슘하이드록시 아파타이트(Ti-CaHAP) 및/또는 아나타아제형 산화티탄이다. 광촉매 물질은 분말형이라도 좋고 박막형이라도 좋다. 담체 입자의 표면에는 광반사막을 마련하더라도 좋다. 이 경우, 광촉매 물질은 해당 광반사막 상에 고정된다. 가벼운 담체 입자와 광촉매 물질로 이루어지는 이러한 광촉매 입자체(13)는 팬(11)의 작동에 의해 발생하는 기류에 의해 난무할 수 있고, 또한 자외선 램프(12)로부터의 자외선 조사에 의해 광촉매 기능을 발휘할 수 있다.

본 발명에 있어서 광촉매 물질로서 이용할 수 있는 Ti-CaHAP의 기본 골격은 CaHAP의 구조에 상당한다. CaHAP는 양이온(cation)과도 음이온(anion)과도 이온교환하기 쉽기 때문에 흡착성이 풍부하고, 유기물을 흡착하는 능력이 우수하다. 아울러, CaHAP는 곰팡이나 세균 등을 강력하게 흡착함으로써, 이들의 증식을 저지 내지 억제할 수 있다는 것이 알려져 있다. Ti-CaHAP에 있어서는, CaHAP의 Ca의 일부 대신에 Ti가 아파타이트 결정 구조 중에 도입됨으로써, 아파타이트 결정 구조 내에 있어서 광촉매 기능을 발휘할 수 있는 광촉매성 부분 구조가 형성되고 있다. 광촉매성 부분 구조란, 광촉매 기능을 갖는 금속 산화물의 구조에 상당하는 것이라고 생각된다. 본 발명에서 이용되는 Ti-CaHAP의 아파타이트 결정 구조에 포함되는 전체 금속 원자(Ca 및 Ti)에 대한 Ti의 존재 비율은, Ti-CaHAP에 있어서 우수한 흡착성 및 광촉매 기능 모두를 누린다고 하는 관점에서, 3∼11 mol%의 범위가 바람직하다. 즉, Ti/(Ti+Ca)의 값은 0.03∼0.11(몰비)인 것이 바람직하다.

이러한 화학 구조를 갖는 Ti-CaHAP는, 자외선 조사 조건하에서의 높은 흡착력 및 광촉매 기능의 상승 효과에 의해서, 흡착력이 부족한 광촉매성 금속 산화물보다도 효율이 좋은 분해 작용을 보이고, 나아가 효율이 좋은 공기 청정 작용이나 소취 작용 등을 보인다.

공기 정화실(R2)에 있어서의 광촉매 입자체(13)의 충전율은, 50∼80%인 것이 바람직하고, 60∼70%인 것이 더 바람직하다. 상기 충전율이 50% 미만이면, 광촉매 입자체(13)가 적음에 기인하여, 광촉매 입자체(13)와 공기의 높은 접촉 효율을 달성하는 것이 곤란하게 되는 경향이 있다. 상기 충전율이 80%를 넘으면, 광촉매 입자체(13)가 난무하기 어렵게 됨에 기인하여, 광촉매 입자체(13)와 공기의 높은 접촉 효율을 달성하는 것이 곤란하게 되는 경향이 있다.

광촉매 입자체(13)를 제조하기 위해서는, 우선 예컨대 담체 입자에 대하여 소정의 스프레이 풀을 분무함으로써, 담체 입자의 표면에 접착막을 형성한다. 이어서, 표면에 접착막이 형성된 담체 입자와 분말형의 광촉매 물질을 접촉시킴으로써, 담체 입자 표면에 광촉매 물질 분말을 부착시킨다. 이어서, 접착막을 건조함으로써, 담체 입자 표면에 광촉매 물질 분말을 고정시킨다.

광촉매 입자체(13)의 다른 제조 방법에 있어서는, 우선 담체 입자를 소정의 용제에 침지함으로써, 해당 담체 입자의 표면을 팽윤(澎潤) 내지 연질화시킨다. 용제의 종류는 담체 입자의 재질에 따라서 선택한다. 예컨대, 발포스티롤제의 담체 입자를 채용하는 경우에는, 크실렌 등의 방향족계 유기 용매 등을 용제로서 사용할 수 있다. 또한, 침지 시간은 담체 입자 및 용제의 종류에 따라서 적절하게 결정한다. 다음에, 표면이 팽윤되어 있는 담체 입자와 분말형의 광촉매 물질을 접촉시킴으로써, 담체 입자 표면에 광촉매 물질 분말을 부착시킨다. 이어서, 담체 입자 표면을 건조함으로써, 담체 입자 표면에 광촉매 물질 분말을 고정시킨다.

광촉매 입자체(13)의 제조에 있어서는, 전술한 2개의 수법 대신에, 스퍼터링에 의해 소정의 필름 상에 성막된 광촉매 물질을 담체 입자 표면에 접합시키더라도 좋다.

필터(14)는, 예컨대 부직포로 이루어지고, 공기 중의 먼지 등을 포착하기 위한 소정의 개구 사이즈를 갖는다.

필터(15)는, 예컨대 부직포로 이루어지고, 광촉매 입자체(13)를 통과시키지 않기 위한 소정의 개구 사이즈를 갖는다.

메쉬재(16)는, 예컨대 철망으로 이루어지고, 광촉매 입자체(13)를 통과시키지 않기 위한 소정의 개구 사이즈를 갖는다.

공기 정화 장치(X1)의 가동시에 팬(11)이 작동함으로써, 공기는 도 3에 도시된 바와 같이 흡기구(10a)를 통해 공기 정화 장치(X1)로 유입되고, 필터(14), 팬(11), 메쉬재(16)를 통과하여, 공기 정화실(R2)에 이른다.

공기 정화실(R2)에서, 공기는 그 흐름에 의해서 교반되는 광촉매 입자체(13)와 접촉한다. 이 때, 자외선 램프(12)가 작동함으로써 광촉매 입자체(13)는 자외선 조사되고 있기 때문에, 공기 중의 오염 물질이나 세균 등은 광촉매 입자체(13)와 접촉하여 분해 작용을 받는다. 광촉매 입자체(13)로서 Ti-CaHAP를 채용하는 경우에는 그 우수한 흡착성에 기인하여, 높은 분해 작용을 누릴 수 있다.

공기 정화실(R2)에서 정화 작용을 받은 공기는 배기구(10b)를 통해 공기 정화 장치(X1)로부터 배기된다.

공기 정화 장치(X1)의 작동시에, 광촉매 입자체(13)가 기류에 의해 난무하기 때문에, 광촉매 입자체(13)의 전체 표면에 대하여 자외선이 구석구석까지 조사된다. 그 때문에, 광촉매 입자체(13)에 고정되는 광촉매 물질의 광촉매 기능은 충분히 발휘된다. 하우징(10)의 내벽면에 광반사막이 마련되는 경우, 자외선이 해당 내벽면에서 반사되기 때문에, 자외선을 유효하게 이용하는 것이 가능해진다. 마찬가지로, 광촉매 입자체(13)에 광반사막이 마련되는 경우, 자외선이 각 광촉매 입자체(13)에서 난반사되기 때문에, 자외선을 유효하게 이용하는 것이 가능해진다.

공기 정화 장치(X1)에 있어서는, 입자체[광촉매 입자체(13)]가 공기 정화 기능을 담당하기 때문에, 단위체적당 광촉매 물질과 공기의 접촉 효율은 높다. 그 때문에, 공기 정화 장치(X1)는 단위체적당 공기 정화 기능을 높게 설정하는 데 적합하다. 단위체적당 공기 정화 기능 내지 광촉매 기능은, 광촉매 입자체의 입자 지름 내지 표면적과, 용기에 있어서의 광촉매 입자체의 충전율을 적절하게 조절함으로써 조정할 수 있다. 또한, 광촉매 입자체의 운동 내지 난무하는 형태는, 용기에 있어서의 광촉매 입자체의 충전율과, 광촉매 입자체의 질량 및 형상을 조절함으로써 적절히 조정할 수 있다.

공기 정화 장치(X1)에 있어서, 공기 정화실(R2)은 주 연장 방향을 갖는 원기둥 형상을 지니고, 자외선 램프(12)는 그 원기둥 형상의 축심(Y) 위에서 연장되고 있다. 그 때문에, 자외선 램프(12)의 작동시에 자외선 램프(12)는, 도 4에 도시된 바와 같이 공기 정화실(R2)의 축심(Y)으로부터 방사상으로 자외선을 방사한다. 공기 정화실(R2)에 있어서의 이러한 균등한 자외선 방사는, 기류에 의해 난무하는 개개의 광촉매 입자체(13)에 자외선을 구석구석까지 조사하는 데 적합하다.

본 발명에서는, 공기 정화실(R2)의 내부에 도 5에 도시한 바와 같은 방해판(17)을 설치하더라도 좋다. 방해판(17)은 하우징(10)의 내벽면에 대하여 수직으로 마련된, 예컨대 대략 직사각형 판이며, 직선적인 공기 흐름을 저해함으로써, 공기 정화실(R2)에서 난기류를 발생시키기 위한 것이다. 방해판(17)의 형상으로는 도 5에 도시하는 형상과는 다른 형상을 채용하더라도 좋다. 이러한 방해판(17)이 마련되는 경우, 장치 작동시에 있어서 광촉매 입자체(13)의 교반 내지 난무가 촉진된다. 그 결과, 광촉매 입자체(13)와 공기의 접촉 효율이 향상되는 경향이 있다.

[실시예]

<광촉매 입자체의 제조>

광촉매 아파타이트인 Ti-CaHAP 분말(평균 2차 입자 지름 5.7 μm, Ti 비율 10 mol%) 0.1 g을, 발포스티롤제 비드(평균 입자 지름 5 mm) 1 g의 표면에 대하여 균일하게 부착 및 고정시켰다.

구체적으로, 우선 광촉매 아파타이트 20% 함유 수분산체[(주)메이세이쇼까이 제조] 500 g과, 아크릴 수지계 바인더[상품명 : TASRESIN UND-A, 바이엘(주) 제조] 200 g를 혼합했다. 다음에, 이 혼합액을 최종 체적이 1 리터가 되도록 물로 희석함으로써, 광촉매 아파타이트 코팅액을 조제했다. 다음에, 이 코팅액에 대하여 발포스티롤제의 비드를 침지시켰다. 다음에, 이 발포스티롤제 비드를 코팅액에서 끌어올린 후, 건조기(100℃)에 넣어 1분간 방치함으로써 건조했다. 이와 같이 하여, 광촉매 입자체를 제조했다.

<공기 정화 기능의 측정>

전술한 바와 같이 하여 얻은 광촉매 입자체를 사용하여 도 1에 도시한 바와 같은 구성을 갖는 공기 정화 장치를 제조하고, 그 공기 정화 장치의 공기 정화 기능에 관해서 조사했다.

본 실시예의 장치의 공기 정화실은 직경 100 mm 및 높이 200 mm의 내부 치수를 갖는 원통벽에 의해 규정되어 있다. 자외선 램프로는 블랙라이트[상품명 : FL10BLB(10 w), 도시바 제조]를 사용했다. 팬은 냉각팬[상품명 : DC 팬 모터 「SAN ACE 120L」, 산요덴키(주) 제조]을 사용했다. 공기 정화실에 있어서의 광촉매 입자체의 충전율은 50%로 했다.

공기 정화 기능의 측정에 있어서는, 전술한 바와 같이 하여 준비한 장치를 시험 챔버(용적 1 m³)에 설치하고 장치의 팬을 작동시킴으로써, 용기 내에 4 m³/min의 속도로 공기를 송풍하였다. 시험 챔버에는 50 ppm의 농도로 아세트알데히드를 미리 채워 두었다. 장치를 3시간 가동시켜, 아세트알데히드의 농도를 30분 간격으로 측정했다. 그 결과, 아세트알데히드의 농도는 점차로 감소하는 것이 확인되었다. 또한, 아세트알데히드의 분해 반응에 의해 생기는 이산화탄소(기체)의 농도는 아세트알데히드 농도의 감소에 호응하여 점차 증대되는 것으로 확인되었다. 도 6은 이 측정 결과를 나타낸다. 도 6에서 종축은 아세트알데히드의 초기 농도에 대한 측정 농도의 비율 및 측정된 이산화탄소 농도를 나타내고, 횡축은 경과 시간을 나타낸다. 도 6의 그래프 A는 아세트알데히드 농도의 시간 경과에 따른 변화를 나타내고, 그래프 B는 이산화탄소 농도의 시간 경과에 따른 변화를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 본 실시예의 공기 정화 장치에 의해 아세트알데히드가 적절히 분해되는 것을 이해할 수 있다.

Claims

공기가 내부를 통과할 수 있는 정화실과;

상기 정화실 내에 마련된 자외선 광원과;

상기 정화실 내에 공기를 통과시킴으로써 상기 정화실 내에 기류를 발생시키기 위한 기류 발생 수단; 그리고

상기 정화실에 수용되어 상기 기류에 의해 변위 가능하며 광촉매 기능을 갖는 광촉매 입자체

를 구비하는 공기 정화 장치.
제1항에 있어서, 상기 광촉매 입자체는 담체 입자와, 이 담체 입자에 고정된 광촉매 물질을 포함하는 것인 공기 정화 장치.
제2항에 있어서, 상기 광촉매 물질은 광촉매 아파타이트 및 산화티탄으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것인 공기 정화 장치.
제3항에 있어서, 상기 광촉매 아파타이트는 칼슘하이드록시 아파타이트의 Ca의 일부가 Ti로 치환된 화학 구조를 갖는 것인 공기 정화 장치.
제3항에 있어서, 상기 산화티탄은 아나타아제형 산화티탄인 것인 공기 정화 장치.
제2항에 있어서, 상기 담체 입자는 수지로 이루어지는 것인 공기 정화 장치.
제2항에 있어서, 상기 담체 입자의 표면에는 광반사막이 마련되고, 상기 광촉매 물질은 상기 광반사막 상에 고정되는 것인 공기 정화 장치.
제1항에 있어서, 상기 정화실에 있어서의 상기 광촉매 입자체의 충전율은 60∼70%인 것인 공기 정화 장치.
제1항에 있어서, 상기 정화실은 주 연장 방향을 갖는 기둥 형상을 지니고, 상기 자외선 광원은 상기 기둥 형상에 있어서의 주 연장 방향의 축심 위에서 연장되는 것인 공기 정화 장치.
제9항에 있어서, 상기 정화실은 원기둥 형상을 갖는 것인 공기 정화 장치.
제1항에 있어서, 공기가 상기 정화실 내로 유입되기 전에 통과하는 제진 필터를 더 구비한 것인 공기 정화 장치.
제1항에 있어서, 상기 정화실 내에 난기류 발생 수단을 더 구비한 것인 공기 정화 장치.