KR20070004743A - 청정 처리 재료, 에어 필터, 공기 조화 장치, 열교환엘리멘트, 및 열교환 유닛 - Google Patents

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시게하루 타이라
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Abstract

본 발명의 과제는, 공기 청정 부재에 담지할 수 있는 청정 처리 재료의 중량이 어느 정도 제한되어 있는 경우에 있어서, 종래의 광반도체 촉매보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타내는 청정 처리 재료를 제공하는 것에 있다. 청정 처리 재료(847)는, 광반도체 촉매(846) 및 광촉매 기능을 가지는 아파타이트(apatite, 845)의 혼합물이다. 덧붙여, 광반도체 촉매(846)는, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터이다. 또한, 광촉매 기능을 가지는 아파타이트(846)는, 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터이다.
청정 처리 재료, 에어 필터, 공기 조화 장치, 열교환 엘리멘트, 열교환 유닛

Description

청정 처리 재료, 에어 필터, 공기 조화 장치, 열교환 엘리멘트, 및 열교환 유닛{CLEANING MATERIAL, AIR FILTER, AIR CONDITIONER, HEAT EXCHANGE ELEMENT, AND HEAT EXCHANGE UNIT}
본 발명은, 청정 처리 재료, 에어 필터, 공기 조화 장치, 열교환 엘리멘트, 및 열교환 유닛에 관한 것이다.
종래, 광반도체 촉매로는, 산화티탄, 티탄산스트론튬, 산화아연, 산화텅스텐, 및 산화철 등으로 대표되는 금속 산화물, C60 등의 풀러린(fullerene)으로 대표되는 탄소계의 광촉매, 천이 금속으로 이루어지는 니트라이드(nitride), 옥시니트라이드(oxynitride) 등을 들 수 있다. 이와 같은 광반도체 촉매는 밴드갭(bandgap) 이상의 에너지를 가지는 광(예를 들면, 자외선 등)이 조사되면, 가전자대(valence band)에 있는 전자가 전도대에 여기되어, 가전자대에 정공(正孔)이, 전도체에 전자가 생성된다. 그 결과, 가전자대 측에서는 산화 반응이, 전도체 측에서는 환원 반응이 일어나기 쉬워진다. 그리고 이 상태에서 공기나 물 등이 광반도체 촉매의 표면에 접촉하면 화학 반응이 일어나고, OH-, O2, O2-, 및 H2O2 등의 활성 산소가 생성된다. 그러면, 그 활성 산소는, 광반도체 촉매의 근방에 존재하는 여 러 가지의 유기물을 분해한다.
그런데 이러한 광반도체 촉매는, 유기물을 적극적으로 흡착하는 능력이 뒤떨어지기 때문에, 어느 분야에 있어서는 청정 처리 속도가 충분하지 않은 문제가 있었다. 현재, 이 문제를 해소하기 위하여, 유기물의 흡착 능력이 높은 아파타이트(apatite)의 일부의 원자를 치환하여 광촉매 기능을 부여한 것(이하, 광촉매 아파타이트라고 한다)의 개발이 진행되고 있으며(예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조), 실제로 그 흡착 능력이 개선되었다.
<특허 문헌 1> 일본국 공개특허공보 특개2004-2176호 공보(제8항)
<특허 문헌 2> 일본국 공개특허공보 특개2001-302220호 공보
그러나 현시점의 입경 제어 기술에서는 광반도체 촉매 아파타이트의 비표면적(단위 중량당의 표면적)을 종래의 광반도체 촉매의 비표면적보다도 크게 하는 것은 매우 곤란하다. 따라서, 종래의 광반도체 촉매와 광반도체 촉매 아파타이트의 청정 처리 속도를 동일 중량으로 비교한 경우, 광반도체 촉매 아파타이트 쪽이 종래의 광반도체 촉매보다도 뒤떨어진다.
본 발명의 과제는, 종래의 광반도체 촉매보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타내는 청정 처리 재료를 제공하는 것에 있다.
제1 발명에 관련되는 청정 처리 재료는, 광반도체 촉매 및 광촉매 기능을 가지는 아파타이트의 혼합물이다. 덧붙여, 광반도체 촉매는, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터이다. 또한, 광촉매 기능을 가지는 아파타이트는, 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터이다. 덧붙여, 여기에서 말하는 「광반도체 촉매」는, 예를 들면, 산화티탄, 티탄산스트론튬, 산화아연, 산화텅스텐, 및 산화철 등으로 대표되는 금속 산화물, C60 등의 풀러린으로 대표되는 탄소계의 광반도체 촉매, 천이 금속으로 이루어지는 니트라이드, 옥시니트라이드, 광촉매 기능을 가지는 아파타이트 등이다. 또한, 여기에서 말하는 「광촉매 기능을 가지는 아파타이트」는, 예를 들면, 칼슘히드록시아파타이트(calcium hydroxyapatite)의 일부의 칼슘 원자가 이온 교환 등의 수법에 의하여 티탄 원자로 치환된 아파타이트 등이다.
여기에서는, 청정 처리 재료가, 광반도체 촉매 및 광촉매 기능을 가지는 아파타이트의 혼합물이다. 이 때문에, 2차 입자의 크기가 작은 광반도체 촉매가 2차 입자의 크기가 큰 광촉매 기능을 가지는 아파타이트의 입자의 간극(間隙)으로 깊숙이 들어간다. 따라서, 광촉매 반응의 활성 사이트를 종래의 광반도체 촉매와 같은 수준으로 할 수 있다. 또한, 이 상태에서, 광촉매 기능을 가지는 아파타이트가 특이적으로 균이나 바이러스를 흡착한다. 이 결과, 청정 처리 재료는, 종래의 광반도체 촉매보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제2 발명에 관련되는 청정 처리 재료는, 제1 발명에 관련되는 청정 처리 재료이고, 광촉매 기능을 가지는 아파타이트는, 광반도체 촉매 100중량부에 대하여, 10 ~ 35중량부 혼합된다. 또한, 광촉매 기능을 가지는 아파타이트는, 보다 바람직하게는 15 ~ 35중량부이다.
2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 광반도체 촉매 100중량부의 아세트알데히드(acetaldehyde)에 대한 산화 분해 속도는, 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터인 광촉매 기능을 가지는 아파타이트 100중량부의 아세트알데히드에 대한 산화 분해 속도의 약 4배로 되는 것이 확인되었다.
여기에서는, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 광반도체 촉매 100중량부에 대하여, 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터인 광촉매 기능을 가지는 아파타이트를 10 ~ 35중량부 혼합하여, 청정 처리 재료가 생성된다. 이 배합비는 상기의 광반도체 촉매 및 광촉매 기능을 가지는 아파타이트의 아세트알데히드에 대한 산화 분해 속도비와 광촉매 기능을 가지는 아파타이트의 아세트알데히드의 흡착 능력으로부터 유도되는 것이고, 이 배합비에서는, 광반도체 촉매만을 사용한 경우보다도 균이나 바이러스 등에 대한 처리 능력이 높아진다. 따라서, 이 청정 처리 재료는, 종래의 광반도체 촉매보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제3 발명에 관련되는 청정 처리 재료는, 제1 발명 또는 제2 발명에 관련되는 청정 처리 재료이고, 광반도체 촉매는 이산화티탄이다.
여기에서는, 광반도체 촉매가 이산화티탄이다. 이산화티탄은, 광반도체 촉매 중에서 코스트 퍼포먼스(cost performance)에 뛰어나다. 이 때문에, 코스트를 억제시킨 채로 본 발명의 과제를 극복할 수 있다.
제4 발명에 관련되는 청정 처리 재료는, 제1 발명 또는 제2 발명에 관련되는 청정 처리 재료이고, 광촉매 기능을 가지는 아파타이트는 티탄아파타이트이다. 덧붙여, 여기에서 말하는 「티탄아파타이트」는, 칼슘히드록시아파타이트 등의 일부의 칼슘 원자가 이온 교환 등의 수법에 의하여 티탄 원자로 치환된 아파타이트이다.
여기에서는, 광촉매 기능을 가지는 아파타이트가 티탄아파타이트이다. 티탄아파타이트는, 칼슘히드록시아파타이트로부터 이온 교환법에 의하여 간편하게 조제할 수 있어, 광촉매 기능을 가지는 아파타이트 중에서는 가장 코스트 퍼포먼스에 뛰어나다. 이 때문에, 코스트를 억제시킨 채로 본 발명의 과제를 극복할 수 있다.
제5 발명에 관련되는 에어 필터는, 제1 발명 내지 제4 발명 중 어느 한 발명에 관련되는 청정 처리 재료를 담지한다.
여기에서는, 에어 필터가, 제1 발명 내지 제4 발명 중 어느 한 발명에 관련되는 청정 처리 재료를 담지한다. 이 때문에, 이 에어 필터는, 종래의 광반도체 촉매를 담지한 에어 필터보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제6 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제5 발명에 관련되는 에어 필터를 구비한다.
여기에서는, 공기 조화 장치가, 제5 발명에 관련되는 에어 필터를 구비한다. 이 때문에, 이 공기 조화 장치는, 종래의 광반도체 촉매를 이용한 공기 조화 장치보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제7 발명에 관련되는 열교환 엘리멘트는, 제1 발명 내지 제4 발명 중 어느 한 발명에 기재된 청정 처리 재료를 담지한다.
여기에서는, 열교환 엘리멘트가, 제1 발명 내지 제4 발명 중 어느 한 발명에 관련되는 청정 처리 재료를 담지한다. 이 때문에, 이 열교환 엘리멘트는, 종래의 광반도체 촉매를 담지한 열교환 엘리멘트보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제8 발명에 관련되는 열교환 유닛은, 제7 발명에 관련되는 열교환 엘리멘트를 구비한다.
여기에서는, 열교환 유닛이, 제7 발명에 관련되는 열교환 엘리멘트를 구비한다. 이 때문에, 이 열교환 유닛은, 종래의 광반도체 촉매를 이용한 열교환 유닛보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
<발명의 효과>
제1 발명에 관련되는 청정 처리 재료는, 종래의 광반도체 촉매보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제2 발명에 관련되는 청정 처리 재료는, 종래의 광반도체 촉매보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제3 발명에 관련되는 청정 처리 재료는, 코스트를 억제시킨 채로 본 발명의 과제를 극복할 수 있다.
제4 발명에 관련되는 청정 처리 재료는, 코스트를 억제시킨 채로 본 발명의 과제를 극복할 수 있다.
제5 발명에 관련되는 에어 필터는, 종래의 광반도체 촉매를 담지한 에어 필터보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제6 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 종래의 광반도체 촉매를 이용한 공기 조화 장치보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제7 발명에 관련되는 열교환 엘리멘트는, 종래의 광반도체 촉매를 담지한 열교환 엘리멘트보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
제8 발명에 관련되는 열교환 유닛은, 종래의 광반도체 촉매를 이용한 열교환 유닛보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 관련되는 공기 청정기의 외관 사시도.
도 2는 필터류 및 송풍 기구의 분해 사시도.
도 3(a)는 방전부의 공기 흐름 방향 상류 측의 구조를 도시하는 사시도.
도 3(b)는 스트리머 방전 전극의 형상을 도시하는 사시도.
도 3(c)는 방전부의 상면 배치도.
도 3(d)는 스트리머 방전의 상태를 도시하는 도면.
도 4는 제어부의 개략 블록도.
도 5는 프리필터의 상세도.
도 6은 프리필터의 네트부를 구성하는 섬유의 단면 확대도.
도 7은 롤 필터의 측단면도의 일부.
도 8은 본 발명에 관련되는 에어 필터 및 섬유를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 관련되는 섬유의 확대도.
도 10은 본 발명에 관련되는 섬유의 제조 장치의 간략도.
도 11(a)는 토출부의 단면도.
도 11(b)는 토출구의 형상을 도시하는 도면.
도 12는 동일 표면적에 있어서의 이산화티탄과 티탄아파타이트의 광촉매 활성의 비교도.
도 13은 동일 중량에 있어서의 이산화티탄과 티탄아파타이트의 광촉매 활성의 비교도.
도 14는 변형예 (B)에 관련되는 섬유의 확대도.
도 15는 변형예 (C)에 관련되는 공기 조화기의 외관 사시도.
도 16은 제2 실시예에 관련되는 전열교환 유닛의 내부 구조를 도시하는 사시도.
도 17은 제2 실시예에 관련되는 전열교환 유닛의 내부 구조를 도시하는 상면도.
도 18은 제2 실시예에 관련되는 전열교환 유닛의 내부 구조를 도시하는 측면도.
도 19는 제2 실시예에 관련되는 전열교환 유닛의 내부 구조를 도시하는 분해 사시도.
도 20은 칸막이판의 사시도.
도 21은 칸막이판의 사시도.
도 22는 열교환 엘리멘트의 구조를 도시하는 사시도.
도 23은 스트리머 방전기의 외관 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 열교환 엘리멘트
34 : 플라즈마 촉매 필터(에어 필터)
40 : 공기 청정기(공기 조화 장치)
100 : 전열교환 유닛(열교환 유닛)
847 : 혼합물(청정 처리 재료)
＜제1 실시예＞
〔공기 청정기의 전체 구성〕
본 발명의 일실시예가 채용되는 공기 청정기(40)의 외관도를 도 1에 도시한다.
공기 청정기(40)는, 빌딩이나 주택 등의 실내 공기를 청정하고 청정 후의 공기를 실내로 송풍하는 것에 의하여, 실내를 쾌적한 환경으로 유지한다. 이 공기 청정기(40)는, 케이싱(60), 송풍 기구(70, 도 2 참조), 제어부(50, 도 4 참조), 및 필터 유닛(80, 도 2 참조)을 구비하고 있다.
〔공기 청정기의 구성 요소〕
(1) 케이싱
케이싱(60)은, 공기 청정기(40)의 외표면을 구성하고, 송풍 기구(70), 제어부(50) 및 필터 유닛(80)을 내포한다. 케이싱(60)은 본체부(61) 및 정면 패널(62)을 가지고 있다.
A. 본체부
본체부(61)는, 상면(上面) 흡입구(63), 측면 흡입구(64) 및 취출구(65)를 가 지고 있다. 상면 흡입구(63) 및 측면 흡입구(64)는, 공기 청정기(40) 내에서 실내 공기를 청정하기 위하여, 실내 공기를 공기 청정기(40) 내로 빨아들이기 위한 대략 직사각형의 개구(開口)이다. 상면 흡입구(63)는, 취출구(65)가 설치되는 면과 같은 본체부(61) 상면의 정면 측 단부에 설치된다. 측면 흡입구(64)는, 본체부(61)의 측면에 좌우 각각 설치되는 한 쌍의 개구이다. 취출구(65)는, 본체부(61) 상면의 배면 측 단부에 설치된다. 취출구(65)는, 청정 후의 공기를 공기 청정기(40)로부터 실내를 향하여 불어내기 위한 개구이다.
B. 정면 패널
정면 패널(62)은, 본체부(61)의 전방(前方)에 설치되고, 본체부(61)의 내부에 설치되는 필터 유닛(80)을 덮고 있다. 정면 패널(62)은, 정면 흡입구(66) 및 표시 패널 개구(67)를 가지고 있다. 정면 흡입구(66)는, 정면 패널(62)의 대략 중앙부에 설치되는, 실내 공기를 공기 청정기(40) 내로 빨아들이기 위한 대략 직사각형의 개구이다. 표시 패널 개구(67)는, 후술하는 표시 패널(56)을 케이싱(60) 외부로부터 볼 수 있도록 설치되어 있다.
(2) 송풍 기구
송풍 기구(70)는, 각 흡입구(상면 흡입구(63), 측면 흡입구(64) 및 정면 흡입구(66))로부터 실내 공기를 빨아들이고, 취출구(65)로부터 청정 후의 공기를 불어낸다. 이 송풍 기구(70)는, 케이싱(60)의 내방(內方)에 설치되고, 각 흡입구(63, 64, 66)로부터 빨아들인 실내 공기가 필터 유닛(80)을 통과하도록 구성되어 있다. 또한, 송풍 기구(70)는, 도 2에 도시되는 바와 같이, 팬 모터(71) 및 송풍 팬(72)을 구비하고 있다. 이 송풍 팬(72)은, 팬 모터(71)에 의하여 회전 구동된다. 팬 모터(71)로는 인버터 회로에 의하여 주파수 제어되는 인버터 모터가 채용된다. 송풍 팬(72)으로는 원심 팬이 채용된다.
(3) 제어부
공기 청정기(40)는, 나아가 마이크로 프로세서로 구성되는 제어부(50)를 구비하고 있다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 제어부(50)에는, 제어 프로그램이나 각종 파라미터가 격납되는 ROM(51), 처리 중의 변수 등을 일시적으로 격납하는 RAM(52) 등이 접속되어 있다.
또한, 제어부(50)에는, 온도 센서(53), 습도 센서(54) 및 더스트 센서(55) 등의 각종 센서류가 접속되어 있고, 각 센서의 검출 신호가 입력된다. 더스트 센서(55)는, 도입되는 공기 중에 광을 조사하고, 공기 중에 포함되는 연기, 먼지, 화분(花粉), 그 외의 입자에 의하여 난사되어 수광 소자에 도달한 광량을 검출하여, 분진 등의 입자 농도를 측정할 수 있다.
나아가, 제어부(50)에는 표시 패널(56)이 접속되어 있다. 표시 패널(56)은, 운전 모드, 각종 센서에 의한 모니터 정보, 타이머 정보, 메인터넌스 정보 등을 표시하고, 사용자 등이 외부로부터 표시 패널 개구(67)를 통하여 볼 수 있도록 되어 있다. 또한, 이 표시 패널(56)은, 액정 표시 패널·LED·그 외의 표시 소자 또는 이들의 조합으로 구성하는 것이 가능하다.
나아가, 제어부(50)는, 팬 모터(71)에 접속되어 있고, 사용자의 조작이나 각종 센서의 검출 결과 등에 따라, 이러한 장치의 가동을 제어할 수 있다.
(4) 필터 유닛
필터 유닛(80)은, 케이싱(60)의 내부에 설치되고, 각 흡입구(63, 64, 66)로부터 빨아들인 실내 공기에 포함되는 미립자를 제거한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 필터 유닛(80)은, 프리필터(pre-filter, 81), 방전부(82), 광촉매 필터(83) 및 플라즈마 촉매 필터(84)를 가지고 있다. 필터 유닛(80)은, 각 흡입구(63, 64, 66)로부터 빨아들인 실내 공기가 프리필터(81), 방전부(82), 광촉매 필터(83), 플라즈마 촉매 필터(84)의 순으로 필터 유닛(80) 내를 통과하도록 구성되어 있다.
A. 프리필터
프리필터(81)는, 송풍 기구(70)에 의하여 케이싱(60) 내로 빨아들여지는 공기로부터 비교적 큰 진애 등을 제거하기 위한 필터이다. 프리필터(81)는, 네트부(810)와 프레임(811)을 가지고 있다(도 5 참조). 네트부(810)는, 폴리프로필렌(polypropylene, 이하 PP라고 한다)제의 사상(絲狀)의 수지망이며, 케이싱(60) 내로 빨아들여지는 공기에 포함되는 비교적 큰 진애 등이 부착한다. 또한, 네트부(810)를 구성하는 섬유는, 도 6에 도시되는 바와 같이, PP에 의하여 구성되는 심(810a)과 같이 PP에 의하여 구성되는 피복층(814)으로 이루어진다. 피복층(814)에는, 가시광선형의 광촉매(812)와 카테킨(catechin, 813)이 공기 측으로 노출하도록 담지되어 있다. 가시광선형의 광촉매(812)는, 가시광선에 의하여 광촉매 작용이 활성화되는 산화티탄 등을 포함하고 있고, 네트부(810)에 부착하는 진애 등에 포함되는 곰팡이균이나 세균 등의 균이나 바이러스를 제거한다. 카테킨은, 폴리페놀(polyphenol)의 일종이며, 에피카테킨(epicatechin), 에피갈로카테킨 (epigallocatechin), 에피카테킨갈레이트(epicatechingallate), 에피갈로카테킨갈레이트(epigallocatechingallate) 등의 총칭이다. 이 카테킨은, 네트부(810)에 부착하는 진애 등에 포함되는 곰팡이균이나 세균 등의 균의 번식을 억제하거나 바이러스를 비활성화하거나 한다.
B. 방전부
방전부(82)는, 도 3(a), 도 3(b) 및 도 3(c)에 도시되는 바와 같이, 주로, 대향 전극(822), 이온화선(821) 및 스트리머(streamer) 방전 전극(823)으로 구성된다. 대향 전극(822)은, 방형파(方形波) 형상의 단면을 가지는 금속판이며, 실질적으로 전극으로서 기능하는 실전극부(822a)와 복수의 슬릿부(822b)로 이루어진다. 덧붙여, 슬릿부(822b)는 공기를 후방(後方) 측으로 흐르게 하는 역할을 완수한다. 이온화선(821)은, 대향 전극(822)의 공기 흐름 방향 상류 측에 배치된다. 덧붙여, 이때, 이온화선(821)은, 실전극부(822a) 사이에 1개씩 배치된다. 또한, 이 이온화선(821)은, 미소경(微小徑)의 텅스텐 선재(線材) 등에 의하여 형성되고, 방전 전극으로 이용된다. 스트리머 방전 전극(823)은, 전극봉(823a)과 바늘 전극(823b)으로 이루어진다. 바늘 전극(823b)은, 전극봉(823a)에 거의 직교하도록 고정된다. 그리고 이 스트리머 방전 전극(823)은, 도 3(c)에 도시되는 바와 같이, 대향 전극(822)의 공기 흐름 방향 하류 측에 배치된다. 덧붙여, 이때, 스트리머 방전 전극(823)은, 바늘 전극(823b)이 대향 전극(822)의 실전극부(822a)와 대향하도록 배치된다.
덧붙여, 이러한 전극(821, 822, 823) 중, 대향 전극(822)과 이온화선(821) 은, 프리필터(81)를 통과한 공기 중에 부유하고 있는 비교적 작은 진애를 내전시키는 역할을 담당한다. 한편, 대향 전극(822)과 스트리머 방전 전극(823)은, 후술하는 광반도체 촉매 담지 필터(831)로 공급하는 활성종을 생성하는 역할을 담당한다. 이하, 각각의 전극의 조합에 대하여 상세히 서술한다.
(대향 전극과 이온화선)
이 방전부(82)에 있어서, 이온화선(821)과 실전극부(822a)의 사이에 고전압이 인가(印加)되면, 양 전극(821, 822) 사이에 방전이 생긴다. 이 결과, 양 전극(821, 822) 사이를 통과하는 진애 등이 플러스 전하로 대전된다. 그리고 대전된 진애는, 슬릿부(822b)를 통하여 후방으로 공급되고, 후술하는 정전 필터(830)에 의하여 정전 흡착된다. 또한, 이때, 진애에 포함되는 바이러스나 균 등도 대전되기 때문에, 후술하는 티탄아파타이트로의 바이러스나 균의 흡착 효율이 높아진다.
(대향 전극과 스트리머 방전 전극)
이 방전부(82)에 있어서, 스트리머 방전 전극(823)과 대향 전극(822)의 사이에 직류, 교류, 또는 펄스의 방전 전압이 인가되면, 양 전극(822, 823) 사이에 도 3(d)에 도시되는 바와 같은 스트리머 방전이 생긴다. 이와 같이 하여, 스트리머 방전이 생기면, 방전장에 저온 플라즈마가 생성된다. 그리고 이 저온 플라즈마에 의하여, 고속 전자, 이온, 오존, 히드록시래디컬(hydroxy radical) 등의 래디컬종이나, 그 외의 여기 분자(여기 산소 분자, 여기 질소 분자, 여기 물 분자) 등이 생성된다. 그리고 이러한 활성종은, 공기 흐름을 타고 광반도체 촉매 담지 필터(831)로 공급된다.
덧붙여, 이러한 활성종은, 매우 에너지 레벨이 높고, 광반도체 촉매 담지 필터(831)에 도달하기 전이어도, 공기에 포함되는 암모니아류나, 알데히드류, 질소산화물 등 작은 유기 분자를 분해·소취(消臭)하는 능력을 가진다.
C. 광촉매 필터
광촉매 필터(83)의 단면도의 일부를 도 7에 도시한다. 광촉매 필터(83)는, 복수회 분의 길이를 감은 롤상(狀)으로 이루어져 있고, 사용 중인 면이 더러워진 경우에 꺼내어 더러워진 부분을 커트(cut)하는 구성으로 되어 있다. 이 광촉매 필터(83)는, 정전 필터(830) 및 광반도체 촉매 담지 필터(831)을 서로 맞대어 형성되어 있다. 덧붙여, 이 광촉매 필터(83)는, 정전 필터(830)가 송풍 기구(70)에 의한 공기 흐름의 상류 측에, 광반도체 촉매 담지 필터(831)가 공기 흐름의 하류 측에 면하도록 배치된다. 정전 필터(830)는, 방전부(82)에서 대전된 진애 등을 흡착한다. 광반도체 촉매 담지 필터(831)에는, 정전 필터(830)를 통과하는 진애 등이 부착한다. 이 광반도체 촉매 담지 필터(831)의 공기 흐름 방향 하류 측의 면에는, 아나타제(anatase)형의 이산화티탄 입자와 티탄아파타이트 입자의 혼합물이 도포되어 있다. 덧붙여, 이산화티탄 입자의 직경은 0.1 내지 1마이크로미터이고, 티탄아파타이트 입자의 직경은 1 내지 10마이크로미터이다. 또한, 이산화티탄과 티탄아파타이트의 혼합비는, 중량비로 100 : 20이다. 덧붙여, 티탄아파타이트는, 칼슘히드록시아파타이트의 일부의 칼슘 원자가 이온 교환 등의 수법에 의하여 티탄 원자로 치환된 아파타이트이다.
D. 플라즈마 촉매 필터
플라즈마 촉매 필터(84)는, 도 8 및 도 9에 도시되는 바와 같이, 아나타제형의 이산화티탄 입자(846)와 티탄아파타이트 입자(845)의 혼합물(847)을 담지시킨 PP의 섬유(844)로 형성되어 있다. 덧붙여, 이 섬유(844)는, 프리필터(81)와 마찬가지로, 심(842)과 피복층(843)을 가지고, 피복층(843)에 혼합물(847)을 담지하고 있다. 또한, 이산화티탄 입자(846)의 직경은 0.1 내지 1마이크로미터이고, 티탄아파타이트 입자(845)의 직경은 1 내지 10마이크로미터이다. 또한, 이산화티탄과 티탄아파타이트의 혼합비는, 중량비로 100 : 20이다. 플라즈마 촉매 필터(84)에서는, 광촉매 필터(83)에 흡착되지 않은 공기 중의 바이러스나 균 등을 흡착한다. 이 플라즈마 촉매 필터(84)에서는, 흡착된 균이나 바이러스 등이 활성종에 의하여 활성화된 이산화티탄에 의하여 사멸 혹은 비활성화된다.
〔필터를 형성하는 섬유의 제조 장치 및 제조 방법〕
상기 필터(81, 83, 84)를 형성하는 섬유를 제조하기 위한 용융 방사 장치(90)를 도 10에 도시한다. 이 용융 방지 장치(90)는, 도 10에 도시되는 바와 같이, 주로, 제1 건조 장치(91a), 제2 건조 장치(91b), 제1 토출 장치(92a), 제2 토출 장치(92b), 사출 노즐(93), 냉각 장치(94), 방출 장치(95), 인수 장치(96), 터널 히터(97), 열처리 장치(98), 및 권취 장치(99)로 구성된다.
제1 건조 장치(91a)에는, 고융점의 폴리프로필렌 수지의 펠릿(pellet)이 공급된다. 그리고 이 제1 건조 장치(91a)에서는, 그 펠릿이, 수분 함유율이 일정값 이하가 될 때까지 가열 건조된다. 한편, 제2 건조 장치(91b)에는, 미리 아나타제형의 이산화티탄 입자(846)와 티탄아파타이트 입자(845, 도 9 참조)의 혼합물(847) 이 분산된 저융점의 폴리프로필렌 수지의 펠릿이 공급된다. 그리고 이 제2 건조 장치(91b)에서는, 그 펠릿이, 수분 함유율이 일정값 이하가 될 때까지 가열 건조된다.
제1 토출 장치(92a)에는, 제1 건조 장치(91a)에서 충분히 건조된 펠릿이 공급된다. 제1 토출 장치(92a)는, 주로, 히터(도시하지 않음), 스크류(921) 및 실린더(922)로 구성된다. 이 제1 토출 장치(92a)에서는, 히터에 의하여 펠릿이 융해되고, 융해된 폴리프로필렌(이하, 융해 PP라고 한다)이 스크류(921)에 의하여 실린더(922) 내를 사출 노즐(93) 측을 향하여 이동한다. 한편, 제2 토출 장치(92b)에는, 제2 건조 장치(91b)에서 충분히 건조된 펠릿이 공급된다. 제2 토출 장치(92b)는, 제1 토출 장치(92a)와 마찬가지로, 주로, 히터(도시하지 않음), 스크류(921) 및 실린더(922)로 구성된다. 이 제2 토출 장치(92b)에서는, 히터에 의하여 펠릿이 융해되고, 융해된 혼합물 함유 폴리프로필렌(이하, MX 함유 융해 PP라고 한다)이 스크류(921)에 의하여 실린더(922) 내를 사출 노즐(93) 측을 향하여 이동한다.
사출 노즐(93)에는, 제1 토출 장치(92a) 및 제2 토출 장치(92b)로부터 공급되는 융해 PP 및 MX 함유 융해 PP가 공급된다. 사출 노즐(93)은, 도 11(a)에 도시되는 바와 같은 측단면 구조 및 도 11(b)에 도시되는 바와 같은 형상의 토출구를 가진다. 이 사출 노즐(93)에 있어서, 융해 PP는, 제1 경로(도 11(a)의 실선 화살표 참조)를 흐른다. 한편, MX 함유 융해 PP는, 제2 경로(도 11(a)의 파선 화살표 참조)를 흐른다. 그리고 융해 PP와 MX 함유 융해 PP는, 이 사출 노즐(93)로부터 배출된 후에, MX 함유 융해 PP가 융해 PP를 덮도록 하는 형태로 일체화되어(이하, 이와 같이 하여 일체화된 융해 PP와 MX 함유 융해 PP를 복합 융해물이라고 한다), 냉각 장치(94)로 보내진다.
냉각 장치(94)는, 복합 융해물을, 냉각액을 이용하여 냉각·고화하고, 섬유화한다(이하, 이와 같이 하여 생긴 섬유를 복합 섬유라고 한다). 그리고 복합 섬유는, 냉각액의 탱크 내에 설치되는 딥 롤러(94a) 및 배출 롤러(94b)를 통하여, 방출 장치(95)로 보내진다.
방출 장치(95)는, 방출 롤러(95a)를 구비하고 있고, 일정 속도로 복합 섬유를 터널 히터(97)로 계속 내보낸다. 한편, 인수 장치(96)는, 인수 롤러(96a)를 구비하고 있고, 터널 히터(97)로부터 나오는 복합 섬유를, 방출 장치(95)의 방출 속도보다도 빠른 속도로 인수한다. 이 결과, 복합 섬유는, 방출 장치(95)와 인수 장치(96)의 사이에서 가열 연신되게 된다. 이 가열 연신 시에는, 복합 섬유의 외층(혼합물을 함유하는 폴리프로필렌 수지의 층)이 박막화하고, 내포되어 있는 이산화티탄 입자(846) 및 티탄아파타이트 입자(845)의 일부가 그 표면에 노출한다(이하, 이 상태에 있는 섬유를 광반도체 촉매 노출 섬유(844, 도 9 참조)라고 한다). 광반도체 촉매 노출 섬유(844)는, 그 후, 열처리 장치(98)로 유도된다. 열처리 장치(98)는 히터(도시하지 않음)를 가지며, 그 내부는 소정의 온도가 되도록 가열되어 있다. 이 열처리 장치(98)에서는, 광반도체 촉매 노출 섬유(844)는, 가이드 롤러(98a)를 따라서 이동되면서 열처리된다. 이 열처리에 의하여, 광반도체 촉매 노출 섬유(844)의 심(842)의 결정화가 진행되고, 그 강도가 일정값 이상으로 유지된다. 그리고 열처리 장치(98)로부터 나온 광반도체 촉매 노출 섬유(844)는, 권취 장치 (99)의 권취 롤러(99a)에 의하여 감겨진다.
이상의 공정을 거쳐 제조된 광반도체 촉매 노출 섬유(844)는, 도 9에 도시되는 바와 같은 형상을 나타내게 된다.
〔필터의 제조 방법〕
상기 필터(81, 83, 84)는, 상기의 광반도체 촉매 노출 섬유(844)를 짜는 일 없이 열융착시키는 것에 의하여 부직포로서 제조된다.
〔본 공기 청정기의 특징〕
(1)
제1 실시예에 관련되는 공기 청정기(40)에서는, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 아나타제형의 이산화티탄 입자, 및 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터인 티탄아파타이트 입자의 혼합물이 광반도체 촉매 담지 필터(831)의 공기 흐름 방향 하류 측의 면에 도포되어 있다. 여기에서는, 2차 입자의 크기가 작은 이산화티탄이 2차 입자의 크기가 큰 티탄아파타이트의 간극으로 깊숙이 들어가고, 광촉매 반응의 활성 사이트가 종래의 이산화티탄과 같은 수준으로 되어 있다. 또한, 이 상태에서, 티탄아파타이트가 특이적으로 균이나 바이러스를 흡착한다. 이 결과, 이 광촉매 필터는, 종래의 광반도체 촉매를 도포한 광촉매 필터보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
(2)
제1 실시예에 관련되는 공기 청정기(40)에서는, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 아나타제형의 이산화티탄 입자(846), 및 2차 입자의 직경이 1 내 지 10마이크로미터인 티탄아파타이트 입자(845)의 혼합물(847)이 플라즈마 촉매 필터(84)의 PP 섬유(844)에 담지된다. 여기에서는, 2차 입자의 크기가 작은 이산화티탄이 2차 입자의 크기가 큰 티탄아파타이트의 간극으로 깊숙이 들어가고, 광촉매 반응의 활성 사이트가 종래의 이산화티탄과 같은 수준으로 되어 있다. 또한, 이 상태에서, 티탄아파타이트가 특이적으로 균이나 바이러스를 흡착한다. 이 결과, 이 섬유(844)는, 종래의 광반도체 촉매를 담지한 섬유보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
(3)
제1 실시예에 관련되는 공기 청정기(40)에서는, 플라즈마 촉매 필터(84)를 구성하는 섬유(844)가 심(842)과 피복층(843)으로 이루어지고, 그 피복층(843)에는 아나타제형의 이산화티탄 입자(846)와 티탄아파타이트 입자(845)가 공기 측으로 노출하도록 담지되어 있다. 일반적으로, 수지에 입자 필러(filler) 등이 충전되면, 그 수지가 약해지는 경향이 강하다. 그러나 이 섬유(844)는, 심(842)을 가지고 있기 때문에, 그러한 우려가 거의 없다. 또한, 이산화티탄 입자(846)와 티탄아파타이트 입자(845)가 공기 측으로 노출하는 것에 의하여 이산화티탄 입자(846)와 티탄아파타이트 입자(845)가 그 광촉매 기능을 충분히 발휘할 수 있다.
(4)
제1 실시예에 관련되는 공기 청정기(40)에서는, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 아나타제형의 이산화티탄 입자, 및 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터인 티탄아파타이트 입자의 혼합물이 100 : 20의 중량 비율로 필터(83, 84)에 도포 혹은 담지되어 있다.
도 13에는, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 아나타제형의 이산화티탄 입자(846)와, 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터인 티탄아파타이트 입자(845)를 동일 중량으로 한 경우의 아세트알데히드에 대한 이산화티탄과 티탄아파타이트의 산화 분해 효율을 도시하는 그래프가 도시되어 있다. 도 13에 있어서, 측정 개시 시점으로부터 10분 경과 전까지는 산화티탄 및 티탄아파타이트에는 자외선이 조사되어 있지 않지만, 측정 개시 시점으로부터 10분 경과 후 이후는 산화티탄 및 티탄아파타이트에 자외선이 조사되어 있다. 도면으로부터 분명한 바와 같이, 이산화티탄은 자외선 조사 시부터 거의 3분 정도에서 15ppm 정도의 아세트알데히드를 산화 분해하고 있는 것에 대하여, 티탄아파타이트는 자외선 조사시부터 20분 정도 경과하여 겨우 24ppm 아세트알데히드를 산화 분해한다. 따라서, 이산화티탄의 아세트알데히드에 대한 산화 분해 속도는, 약 5.0ppm/min이다. 한편, 티탄아파타이트의 아세트알데히드에 대한 산화 분해 속도는, 약 1.2ppm/min이다. 따라서, 이산화티탄과 티탄아파타이트의 아세트알데히드에 대한 산화 분해 속도비는, 대체로 1 : 0.24로 된다. 그리고 이 산화 분해 속도비와 티탄아파타이트의 아세트알데히드의 흡착 능력으로부터, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 광반도체 촉매 100중량부에 대하여, 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터인 광촉매 기능을 가지는 아파타이트를 10 ~ 35중량부 혼합하면, 이산화티탄만을 사용한 경우보다도 균이나 바이러스 등에 대한 처리 능력이 높아진다는 결과가 유도된다. 따라서, 이 필터(83, 84)는, 이산화티탄을 그대로 담지한 필터보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
〔변형예〕
(A)
제1 실시예에 관련되는 공기 청정기(40)에서는, 티탄아파타이트의 광촉매 기능이, 활성종에 의하여 활성화되었지만, 이것에 대신하여, 자외선 램프 등을 채용하는 것에 의하여 티탄아파타이트나 이산화티탄의 광촉매 기능을 활성화시켜도 무방하다.
(B)
제1 실시예에 관련되는 공기 청정기(40)에서는, 플라즈마 촉매 필터(84)를 형성하는 섬유로서 심(842)을 가지는 섬유(844)가 채용되었지만, 도 14에 도시하는 바와 같은 이산화티탄 입자(846)와 티탄아파타이트 입자(845)가 내부에도 거의 균일하게 분산된 섬유가 채용되어도 무방하다. 덧붙여, 일부의 이산화티탄 입자(846)와 티탄아파타이트 입자(845)는 섬유 표면에 노출되어 있다.
(C)
제1 실시예에서는, 본 발명을 공기 청정기(40)에 적용하고 있지만, 도 15에 도시하는 바와 같은 냉난방을 행하는 공기 조화기(200)에 본 발명을 적용하여도 무방하다.
이 공기 조화기(200)는, 조화된 공기를 실내로 공급하기 위한 장치이며, 실내의 벽면 등에 장착되는 실내기(201)와, 실외에 설치되는 실외기(202)를 구비하고 있다. 실내기(201)에는, 실내의 공기를 공기 조화기(200) 내로 받아들이기 위한 흡입구(205)가 설치되어 있고, 이 흡입구(205)의 내측에 필터 유닛(도시하지 않음)이 장비(裝備)된다. 이 필터 유닛에 대하여 본 발명을 적용한 경우에도, 필터 유닛에 부착 및 흡착되는 바이러스나 곰팡이균, 세균 등이 제거되기 때문에, 악취의 발생이나 공기의 오염이 일어나는 것을 억제할 수 있다.
＜제2 실시예＞
본 발명의 일실시예에 관련되는 전열교환 유닛의 내부 구조를 도시하는 사시도를 도 16에, 상면도를 도 17에, 측면도를 도 18에, 분해 사시도를 도 19에 도시한다. 덧붙여, 이 전열교환 유닛(100)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 옥외로부터의 급기(SA, 실선 백색 화살표)와 실내로부터의 배기(EA, 해칭 화살표)의 사이에서 열교환 엘리멘트(12)를 통하여 열교환시키면서 환기하기 위한 장치이다.
〔전열교환 유닛의 구성〕
본 전열교환 유닛(100)은, 도 16, 도 17, 도 18, 및 도 19에 도시되는 바와 같이, 주로, 케이싱(1), 열교환 엘리멘트(12), 에어 필터(12b), 팬(10, 11), 댐퍼(damper, 34) 및 전장품 박스(EB)로 구성된다.
〔전열교환 유닛의 구성 요소〕
(1) 케이싱
케이싱(1)은, 도 16 및 도 19에 도시되는 바와 같이, 상자체(2)와, 이 상자체(2)의 상면을 덮는 덮개(3)로 구성된다. 그리고 이 케이싱(1)에는, 열교환 엘리멘트실(21), 배기용 팬 모터 수용실(41), 배기용 팬 수용실(22), 급기용 팬 모터 수용실(43), 급기용 팬 수용실(24), 급기 연통실(45), 배기 연통실(46), 실외 측 흡입실(26), 실내 측 흡입실(27) 및 바이패스실(31)이 설치된다. 이하, 상술한 각 실에 대하여 상세히 서술한다.
A. 열교환 엘리멘트실
열교환 엘리멘트실(21)은, 도 16 및 도 18에 도시되는 바와 같이, 직방체 형상의 공간이며, 열교환 엘리멘트(12)를 수용한다. 덧붙여, 이 열교환 엘리멘트실(21)은, 상자체(2)의 저판(底板), 칸막이판(16A ~ 16E)(도 16, 도 20, 및 도 21 참조) 및 덮개(3) 등에 의하여 칸막이되어 형성된다. 또한, 상자체(2)의 저판, 칸막이판(16A ~ 16E) 및 덮개(3)에는, 각각 가이드부(G1, G2, G3)가 장착된다. 상자체(2)의 저판에 장착되는 가이드부(G1)는, 제1 가이드부(G11)와 제2 가이드부(G12)를 가진다. 제1 가이드부(G11)는, 열교환 엘리멘트(12)를 끼우거나 떼어낼 시에 열교환 엘리멘트(12)의 하부의 능선을 안내한다. 한편, 제2 가이드부(G12)는, 제1 가이드부(G11)를 사이에 두고 쌍을 이루고 있으며, 한 쌍의 에어 필터(12b)의 단가장자리를 각각 안내한다. 칸막이판(16A ~ 16E)에 장착되는 가이드부(G2)는, 제1 가이드부(G21)와 제2 가이드부(G22)를 가진다. 제1 가이드부(G21)는, 열교환 엘리멘트(12)를 끼우거나 떼어낼 시에 열교환 엘리멘트(12)의 측부의 능선을 안내한다. 한편, 제2 가이드부(G22)는, 에어 필터(12b)의 단가장자리를 안내한다. 덮개(3)에 장착되는 가이드부(G3)는, 열교환 엘리멘트(12)를 끼우거나 떼어낼 시에 열교환 엘리멘트(12)의 상부의 능선을 안내한다.
덧붙여, 이 열교환 엘리멘트실(21)에 열교환 엘리멘트(12)가 수용되면, 그 주위에 대략 삼각기둥 형상의 4개의 공간(17, 18, 19, 20)이 생성된다. 이하, 도 16 및 도 18 중, 도면 부호 17에 의하여 도시되는 공간을 제1 공간, 도면 부호 18에 의하여 도시되는 공간을 제2 공간, 도면 부호 19에 의하여 도시되는 공간을 제3 공간, 도면 부호 20에 의하여 도시되는 공간을 제4 공간이라고 한다.
B. 배기용 팬 수용실
배기용 팬 수용실(22)은, 도 16 및 도 19에 도시되는 바와 같이, 배기용 팬(10)을 수용한다. 또한, 이 배기용 팬 수용실(22)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 칸막이판(16B)에 형성된 개구(42)를 통하여 배기용 팬 모터 수용실(41)에 연통(連通)한다. 또한, 이 배기용 팬 수용실(22)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 측벽에 배기용의 실외 측 취출구(7)를 가지고 있다.
C. 배기용 팬 모터 수용실
배기용 팬 모터 수용실(41)은, 도 16 및 도 19에 도시되는 바와 같이, 배기용 팬 모터(10M)를 수용한다. 또한, 이 배기용 팬 모터 수용실(41)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 덮개(3)와 열교환 엘리멘트(12)의 하나의 능선으로 칸막이되는 개구(23)를 통하여 제1 공간(17)에 연통한다.
D. 급기용 팬 수용실
급기용 팬 수용실(24)은, 도 16 및 도 19에 도시되는 바와 같이, 급기용 팬(11)을 수용한다. 또한, 급기용 팬 수용실(24)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 칸막이판(16D)에 형성된 개구(44)를 통하여 급기용 팬 모터 수용실(43)에 연통한다. 또한, 이 급기용 팬 수용실(24)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 측벽에 급기용의 실내 측 취출구(6)를 가지고 있다.
E. 급기용 팬 모터 수용실
급기용 팬 모터 수용실(43)은, 도 16 및 도 19에 도시되는 바와 같이, 급기용 팬 모터(11M)를 수용한다. 또한, 이 급기용 팬 모터 수용실(43)은, 덮개(3)와 열교환 엘리멘트(12)의 하나의 능선으로 칸막이되는 개구(25)를 통하여 제2 공간(18)에 연통한다.
F. 실외 측 흡입실
실외 측 흡입실(26)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 측벽에 급기용의 실외 측 흡입구(5)를 가지고 있다. 또한, 이 실외 측 흡입실(26)은, 도 16 및 도 20에 도시되는 바와 같이, 칸막이판(16C)의 개구(29)를 통하여 급기 연통실(45)에 연통한다.
G. 실내 측 흡입실
실내 측 흡입실(27)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 측벽에 배기용의 실내 측 흡입구(4)를 가지고 있다. 또한, 이 실내 측 흡입실(27)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 칸막이판(16E)의 개구(30)를 통하여 배기 연통실(46)에 연통한다.
H. 급기 연통실
급기 연통실(45)은, 칸막이판(16F)에 의하여 칸막이되어 있고, 배기용 팬 모터 수용실(41)의 하방(下方)에 위치한다. 또한, 이 급기 연통실(45)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 제3 공간(19)에 연통한다.
I. 배기 연통실
배기 연통실(46)은, 칸막이판(16G)에 의하여 칸막이되어 있고, 급기용 팬 모 터 수용실(43)의 하방에 위치한다. 또한, 이 배기 연통실(46)은, 도 16에 도시되는 바와 같이, 제4 공간(20)에 연통한다.
J. 바이패스실
바이패스실(31)은, 열교환 엘리멘트실(21)의 빼내기 방향 반대 측에 위치하고 있다. 그리고 이 바이패스실(31)은 개구(32)를 통하여 제1 공간(17)에 연통한다. 또한, 이 바이패스실(31)은 개구(33)를 통하여 실내 측 흡입실(27)에 연통한다. 이 결과, 배기용 팬 수용실(22)과 실내 측 흡입실(27)은, 배기용 팬 모터 수용실(41), 제1 공간(17) 및 바이패스실(31)을 통하여 연통하게 된다.
(2) 열교환 엘리멘트
열교환 엘리멘트(12)는, 도 16 및 도 19에 도시되는 바와 같이, 대략 직방체의 형상을 하고 있고, 배기 통로(8)와 급기 통로(9)의 교차부에 설치되어 있다. 이 열교환 엘리멘트(12)는, 도 22에 도시되는 바와 같이, 플리츠(pleats)상의 특수 크라프트지(kraft paper, 이하 스페이서지라고 한다)(122)와 평막상(平膜狀)의 특수 크라프트지(이하, 칸막이지라고 한다)(121)를 교대로 방향을 바꾸면서 적층한 구조를 가지고 있다. 이 열교환 엘리멘트(12)가 이와 같은 구조를 취하고 있기 때문에, 이 열교환 엘리멘트(12)에서는, 배기(EA)의 유로와 급기(SA)의 유로가 일단마다 교대로 배치되는 형태가 된다. 덧붙여, 이 열교환 엘리멘트(12)에서는, 급기(SA) 및 배기(EA)의 현열 및 잠열은, 이 칸막이지(121)를 통하여 교환된다. 덧붙여, 이 스페이서지(122) 및 칸막이지(121)에는, 제1 실시예의 광촉매 필터와 같은 태양으로, 아나타제형의 이산화티탄 입자와 티탄아파타이트 입자의 혼합물이 도포 되어 있다.
덧붙여, 이 열교환 엘리멘트(12)의 단면에는 꺼냄을 위한 손잡이(12a)가 설치되어 있고, 도 19에 도시되는 바와 같이 덮개(14)를 떼어내면, 케이싱(1)의 메인터넌스 면(M)에 개구되는 끼우거나 떼어내기용의 개구(13)로부터, 그 긴 변을 따라서 긴쪽 방향으로 끼우거나 떼어낼 수 있도록 되어 있다.
(3) 에어 필터
에어 필터(12b)는, 도 19에 도시되는 바와 같이, 열교환 엘리멘트(12)의 제3 공간(19)에 접하는 면과 제4 공간(20)에 접하는 면을 덮도록 열교환 엘리멘트(12)에 장착된다. 이 에어 필터(12b)는, 폴리테트라플루오르에틸렌 섬유로 이루어지는 부직포이다. 덧붙여, 이 에어 필터(12b)는, 비교적 큰 진애를 주로 포집하기 위한 필터이며, 균이나 바이러스 등이 미소한 생체 입자를 포착할 수 없다.
(4) 스트리머 방전기
스트리머 방전기(15)는, 제3 공간(19) 및 제4 공간(20)에 각각 설치되어 있고, 고속 전자, 이온, 오존, 히드록시래디컬 등의 래디컬이나, 그 외의 여기 분자(여기 산소 분자, 여기 질소 분자, 여기 물 분자) 등의 활성종을 열교환 엘리멘트(12) 내부로 공급하는 것에 의하여, 열교환 엘리멘트(12) 내부에 담지되어 있는 티탄아파타이트의 광촉매 기능을 활성화시킨다. 이 스트리머 방전기(15)는, 방전 전극(15a)과 대향 전극(15b)으로 구성된다. 방전 전극(15a)은, 도 23에 도시되는 바와 같이, 전극봉(151)과 복수의 바늘 전극(152)으로 구성된다. 덧붙여, 바늘 전극(152)은 전극봉(151)에 거의 직교하도록 고정된다. 대향 전극(15b)은, 판상의 전 극이며, 그 면 직각 방향으로 공기가 통과하는 복수의 개구를 가지고 있다. 그리고 방전 전극(15a)의 전극봉(151)과 대향 전극(15b)은 거의 평행하게 배치된다. 그 결과, 방전 전극(15a)의 바늘 전극(152)은, 대향 전극(15b)과 거의 직각을 이룬다. 또한, 방전 전극(15a)과 대향 전극(15b)은, 직류, 교류, 또는 펄스의 고압 전원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 그리고 방전 전극(15a)과 대향 전극(15b)에 방전 전압이 인가되면, 방전 전극(15a)의 바늘 전극(152)과 대향 전극의 사이에서 스트리머 방전이 생긴다. 이와 같이 하여, 스트리머 방전이 생기면, 방전장에 저온 플라즈마가 생성된다. 그리고 이 저온 플라즈마에 의하여, 고속 전자, 이온, 오존, 히드록시래디컬 등의 래디컬이나, 그 외의 여기 분자(여기 산소 분자, 여기 질소 분자, 여기 물 분자) 등이 생성된다. 덧붙여, 이러한 활성종은, 공기 흐름을 타고 대향 전극(15b)의 개구를 통하여 열교환 엘리멘트(12) 내부로 공급되게 된다.
덧붙여, 이 스트리머 방전기(15)는, 후술하는 열교환 엘리멘트 청정 모드에서만 통전(通電)된다.
(5) 팬
배기용 팬(10) 및 급기용 팬(11)은, 도 17 및 도 18에 도시되는 바와 같이, 각각 시로코 팬(sirocco fan, 로터)으로 이루어지고, 발포 수지(예를 들면 발포 스티롤)제의 소용돌이상(狀)을 한 팬 케이싱(도시하지 않음) 내에 수용되어 있다. 덧붙여, 각 팬(10, 11)의 회전축선(L)은, 열교환 엘리멘트(12)의 빼내기 방향(K)과 평행이다.
(6) 댐퍼
댐퍼(34)는, 실내 측 흡입실(27) 내에 배치되어 있다. 이 댐퍼(34)는, 예를 들면 전동 모터(도시하지 않음) 등에 의하여 회동(回動, 정방향 역방향으로 원운동함)하고, 개구(30)와 개구(33) 중 어느 일방을 개방하고 타방을 폐색(閉塞)한다.
(7) 전장품 박스
전장품 박스(EB)는, 메인터넌스 면(M)의 배기용 팬(10)과 대향하는 부분(M1)에 배치되어 있다. 이 전장품 박스(EB)에는, 전장품으로서, 도시하지 않는 제어 기판 등이 수용되어 있다. 덧붙여, 이 제어 기판은, 도시하지 않는 와이어드(wired) 리모컨에 통신 접속되어 있고, 이 와이어드 리모컨으로부터 송신되어 오는 신호에 기초하여 팬(10, 11) 및 댐퍼(34)의 동작을 제어한다.
〔급배기의 흐름〕
이 전열교환 유닛(100)에는, 전열교환 환기 모드, 보통 환기 모드, 및 열교환 엘리멘트 청정 모드의 3가지의 운전 모드가 설치되어 있다. 이하, 각각의 운전 모드에 대하여 상세히 서술한다.
(1) 전열교환 환기 모드
이 전열교환 유닛(100)에서는, 열교환 엘리멘트(12)를 이용한 전열교환 환기를 행하는 경우, 댐퍼(34)에 의하여 개구(30)가 개방된다. 덧붙여, 상술한 바와 같이, 이때 개구(33)는 폐색된다. 그리고 이 상태에서 각 팬(10, 11)이 운전되면, 실내 공기가 덕트(duct)를 통하여 실내 측 흡입구(4)로부터 실내 측 흡입실(27)로 빨아들여지고, 개구(30) → 배기 연통실(46) → 제4 공간(20) → 에어 필터(12b) → 열교환 엘리멘트(12) → 제1 공간(17) → 개구(23) → 배기용 팬 모터 수용실 (41) → 배기용 팬 수용실(22)에 이르는 배기 통로(8)를 통하여, 실외 측 취출구(7)로부터 불어내지고 덕트를 통하여 실외로 배출되는 것과 동시에, 실외 공기가 덕트를 통하여 실외 측 흡입구(5)로부터 실외 측 흡입실(26)로 빨아들여지고, 급기 연통실(45) → 제3 공간(19) → 에어 필터(12b) → 열교환 엘리멘트(12) → 제2 공간(18) → 개구(25) → 급기용 팬 모터 수용실(43) → 개구(44) → 급기용 팬 수용실(24)에 이르는 급기 통로(9)를 통하여, 실내 측 취출구(6)로부터 불어내지고 덕트를 통하여 실내로 급기된다.
(2) 통상 환기 모드
봄, 가을 등의 냉난방을 필요로 하지 않는 중간기에는, 열교환을 행하지 않는 통상 환기가 행하여진다.
이 전열교환 유닛(100)에서는, 통상 환기가 행하여지는 경우, 댐퍼(34)에 의하여 개구(33)가 개방된다. 덧붙여, 상술한 바와 같이, 이때 개구(30)는 폐색된다. 그리고 이 상태에서 각 팬(10, 11)이 운전되면, 실내 공기가 덕트를 통하여 실내 측 흡입구(4)로부터 실내 측 흡입실(27)로 빨아들여지고, 개구(33) → 바이패스실(31) → 개구(32) → 제1 공간(17) → 개구(23) → 배기용 팬 모터 수용실(41) → 배기용 팬 수용실(22)에 이르는 바이패스 통풍로를 통하여, 실외 측 취출구(7)로부터 불어내지고, 덕트를 통하여 실외로 배출되는 것과 동시에, 실외 공기가 덕트를 통하여 실외 측 흡입구(5)로부터 실외 측 흡입실(26)로 빨아들여지고, 급기 연통실(45) → 제3 공간(19) → 에어 필터(12b) → 열교환 엘리멘트(12) → 제2 공간(18) → 개구(25) → 급기용 팬 모터 수용실(43) → 개구(44) → 급기용 팬 수용 실(24)에 이르는 급기 통로(9)를 통하여, 실내 측 취출구(6)로부터 불어내지고 덕트를 통하여 실내로 급기된다(급기의 흐름은 전열교환 환기의 경우와 같다).
(3) 열교환 엘리멘트 청정 모드
에어 필터 청정 모드에서는, 팬(10, 11)의 회전수가 송풍량을 극력 억제한 상태가 되도록 제어되는 것과 동시에, 스트리머 방전기(15)가 통전된다.
〔전열교환 유닛의 특징〕
제2 실시예에 관련되는 전열교환 유닛(100)에서는, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 아나타제형의 이산화티탄 입자, 및 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터인 티탄아파타이트의 혼합물이 열교환 엘리멘트(12)에 도포되어 있다. 여기에서는, 2차 입자의 크기가 작은 이산화티탄이 2차 입자의 크기가 큰 티탄아파타이트의 간극으로 깊숙이 들어간다. 따라서, 광촉매 반응의 활성 사이트를 종래의 이산화티탄과 같은 수준으로 할 수 있다. 또한, 이 상태에서, 티탄아파타이트가 특이적으로 균이나 바이러스를 흡착한다. 이 결과, 이 전열교환 유닛(100)은, 종래의 광반도체 촉매를 이용한 전열교환 유닛보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있다.
〔변형예〕
제2 실시예에 관련되는 전열교환 유닛(100)에서는, 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 아나타제형의 이산화티탄 입자, 및 2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터인 티탄아파타이트의 혼합물이 열교환 엘리멘트(12)에 도포되어 있었지만, 이것에 더하여, 같은 혼합물이, 에어 필터의 한 면 또는 양면에 도포되 어 있어도 무방하다.
본 발명에 관련되는 청정 처리 재료는, 종래의 광반도체 촉매보다도 뛰어난 청정 처리 능력을 나타낼 수 있어, 공기나 물 등의 청정 관련 기술에 응용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 2차 입자의 직경이 0.1 내지 1마이크로미터인 광반도체 촉매(846)와,
    2차 입자의 직경이 1 내지 10마이크로미터인 광촉매 기능을 가지는 아파타이트(apatite, 845)
    를 혼합한 청정 처리 재료(847).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 기능을 가지는 아파타이트(845)는, 상기 광반도체 촉매(846) 100중량부에 대하여, 10 ~ 35중량부 혼합되는
    청정 처리 재료(847).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광반도체 촉매는 이산화티탄(846)인
    청정 처리 재료(847).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광촉매 기능을 가지는 아파타이트는 티탄아파타이트(845)인
    청정 처리 재료(847).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 청정 처리 재료(847)를 담지하는 에어 필터(84).
  6. 제5항에 기재된 에어 필터(84)를 구비하는 공기 조화 장치(40).
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 청정 처리 재료(847)를 담지하는 열교환 엘리멘트(12).
  8. 제7항에 기재된 열교환 엘리멘트(12)를 구비하는 열교환 유닛(100).
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