KR20150004418U - 포름알데히드 및 일산화탄소 제거용 촉매를 구비한 공기 청정기 - Google Patents

포름알데히드 및 일산화탄소 제거용 촉매를 구비한 공기 청정기 Download PDF

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장두훈
이철규
강연석
이상문
권동욱
김거종
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주식회사 제이텍
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Abstract

본 고안은 공기 청정기에 관한 것이다. 상기 공기 청정기는 흡기구 및 토출구를 구비한 하우징 어셈블리; 상기 하우징 어셈블리 내부 전방에 수용되는 필터 어셈블리; 및 상기 하우징 어셈블리 내부 후방에 수용되는 송풍 수단을 포함하고, 상기 필터 어셈블리는 포름알데히드 및 일산화탄소 제거용 상온 백금/티타니아 촉매가 코팅된 촉매 필터를 포함한다. 상기 필터 어셈블리 및 송풍 수단을 수용하는 본체; 상기 본체 전면에 결합되는 전면 커버; 및 상기 본체 후면에 결합되는 후면 커버를 포함하고, 상기 흡기구는 상기 본체 측면에 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 토출구는 상기 후면 커버에 구비되는 것을 특징으로 한다. 상기 공기 청정기는, 포름알데히드와 일산화탄소를 별도의 에너지 공급 없이 상온에서 제거할 수 있고, 압력 손실이 최소화된 구조로 복합적인 기능을 수행하고, 유지보수가 간편하다.

Description

포름알데히드 및 일산화탄소 제거용 촉매를 구비한 공기 청정기{Air Cleaner provided with catalyst decomposing formaldehyde and carbon monoxide}
본 고안은 공기 청정기에 관한 것이다.
최근, 실내 공기 오염 물질 중 포름알데히드와 일산화탄소는 인체에 가장 유해한 물질 중 하나로 부각되고 있다.
포름알데히드는 빌딩증후군, 새집증후군, 화학물질과민증 등의 주원인 물질로서 실내에서 발생하는 알데히드류 중 가장 많은 양을 차지하고 있다. 인체가 포름알데히드에 노출시 눈의 자극, 최루성, 상부기도의 자극, 천식발작, 경련, 구토, 설사 등을 유발하며, 임심부, 어린이, 노인 등 취약 계층에게는 더욱 민감함 영향을 주는 것으로 잘 알려져 있다.
포름알데히드의 발생원으로는 단열재, 섬유, 장롱, 싱크대, 바닥재, 난방연료 연소과정, 흡연, 생활용품, 의약품, 접착제 등에서 다량 발생하며, 이는 대부분이 실내에서 사용되는 물질들로서 현대인들은 하루 80% 이상을 실내에서 생활한다는 것을 고려할 때 그 위험도와 영향은 심각하다고 볼 수 있다.
한편, 최근 목욕탕 내의 사우나 또는 찜질방에서 가스중독에 의한 사고가 빈번히 발생하고 있으며, 이때 문제가 되는 가스는 주로 일산화탄소 중독에 의한 사고로 알려져 있다. 일산화탄소는 낮은 농도에서는 구토, 어지럼증 등의 문제를 발생시키지만, 높은 농도에서 일정 시간 이상 노출될 경우에는 사망으로까지 이어지고 있어 사회적으로 큰 문제가 되고 있다.
이와 같이 실내 오염에 대한 관심이 날로 증가하고 있는 가운데, 실내에 존재하는 오염 물질을 제거 내지 감소시키기 위한 공기청정기에 관한 수요도 함께 증가하고 있는 추세이다.
종래 공기청정기는 전통적으로 집진 또는 탈취 등으로 그 기능이 제한되어 있고, 최근 특히 문제가 되고 있는 포름알데히드 및 일산화탄소를 제거할 수 있는 공기청정기에 관한 기술은 미흡한 실정이다.
예컨대, 대한민국 공개특허 제 10-2011-0060526호에는 포름알데히드 흡착 기능을 수행하는 기능성 필터에 대해 개시하고 있으나, 흡착을 통한 포름알데히드 제거는 2차적인 오염물질이 발생할 가능성이 있고 주기적으로 해당 필터를 교체하여야 하는 단점이 있다.
또 다른 예로서, 대한민국 공개특허 제10-2010-0078671호에는 광촉매를 이용하여 포름알데히드를 제거하는 것에 대해 개시하고 있지만, 광촉매 활성을 위한 자외선과 같은 강한 빛에너지 조사가 수반되어야 하고 이에 따라 공기 중 산소가 오존으로 변환함으로써 2차 오염물질이 발생하는 문제가 있다.
한편, 종래 공기 청정기는 토출 압력 손실로 인해 과도한 에너지가 필요하거나 유지 보수가 불편한 문제도 있다.
본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 실내공기 오염에 가장 문제가 되고 있는 포름알데히드와 일산화탄소를 별도의 에너지 공급 없이 상온에서 제거할 수 있는 공기청정기를 제공하는 것이다.
본 고안은 다른 목적은, 유지 보수가 간편하고, 압력 손실이 최소화된 구조의 다기능성 공기 청정기를 제공하는 것이다.
상기 해결과제와 관련된 본 고안의 요지는 아래와 같다.
(1) 흡기구 및 토출구를 구비한 하우징 어셈블리; 상기 하우징 어셈블리 내부 전방에 수용되는 필터 어셈블리; 및 상기 하우징 어셈블리 내부 후방에 수용되는 송풍 수단을 포함하고, 상기 필터 어셈블리는 포름알데히드 및 일산화탄소 제거용 상온 백금/티타니아 촉매가 코팅된 촉매 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
(2) 하우징 어셈블리는, 상기 필터 어셈블리 및 송풍 수단을 수용하는 본체; 상기 본체 전면에 결합되는 전면 커버; 및 상기 본체 후면에 결합되는 후면 커버를 포함하고, 상기 흡기구는 상기 본체 측면에 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 토출구는 상기 후면 커버에 구비되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 공기 청정기.
(3) 상기 본체 후단에는, 끝단이 상기 후면 커버에 밀착되되 측면 일부가 상기 토출구로 개방된 구조의 토출 공기 가이드 부재가 구비된 것을 특징으로 하는, 상기 (2)에 따른 공기 청정기.
(4) 상기 필터 어셈블리는 집진용 프리 필터, 향균 필터, 복합헤파탈취필터 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 공기 청정기.
(5) 상기 백금/티타니아 촉매는 활성산소량이 100μmol 이상인 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 공기 청정기.
(6) 상기 촉매 필터는 금속 또는 세라믹 재질의 판, 섬유 또는 허니컴 지지체에 상기 상온 백금/티타니아 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 공기 청정기.
본 고안에 따른 공기청정기는, 상온 촉매가 구비된 필터 어셈블리를 통해 별도의 에너지 공급 없이도 공기 중 포함된 포름알데히드와 일산화탄소를 효과적으로 분해하여 제거할 수 있다.
또한 상기 공기 청정기는, 필터 어셈블리가 수용된 하우징 어셈블리의 구조를 통해 필터 어셈블리의 교체가 용이하고, 후방부에서의 압력 손실을 최소화할 수 있다.
또한 상기 공기 청정기는, 필터 어셈블리에 집진, 항균 또는 탈취 기능을 구비한 필터를 하나 이상 포함함으로써 다양한 기능을 수행할 수 있다.
도 1은 본 고안에 따른 공기 청정기의 사시도.
도 2는 본 고안에 따른 공기 청정기의 분해 사시도.
도 3은 본 고안에 따른 공기 청정기의 단면도.
도 4는 본 고안에 따른 하우징 어셈블리 본체의 후방 사시도.
도 5은, 본 고안에 따른 백금/티타니아 촉매에서 티타니아 담체의 결정크기와 활성산소량의 상관관계를 도시한 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 어떤 구성요소가 '선택적으로' 제공, 구비 또는 포함된다고 할 때, 이는 본 고안의 해결과제를 위한 필수적으로 채택되는 구성요소는 아니나 그러한 해결과제와 견련성을 가지고 임의적으로 채택될 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 고안에 따른 공기 청정기의 사시도를, 도 2는 공기 청정기의 분해 사시도를, 도 3은 공기 청정기의 단면도를 각각 나타낸다.
상기 공기 청정기(10)는 하우징 어셈블리(100)와, 그 내부에 수용되는 필터 어셈블리(200) 및 송풍수단(300)을 포함한다. 이 경우, 송풍수단(300)은 예컨대 모터에 의해 구동되는 팬일 수 있다.
상기 하우징 어셈블리(100)는 본체(110)와, 상기 본체(110)의 전면에 결합되는 전면 커버(120)와, 상기 본체(110)의 후면에 결합되는 후면 커버(130)을 포함한다. 본체(110), 전면 커버(120) 및 후면 커버(130)의 결합수단은 특별히 제한되지 않으며, 볼트 등을 이용하거나 억지끼움 방식으로 결합될 수 있다.
상기 본체(110)는 전방이 개방되고 후방이 바닥면을 형성하는 구조이고, 바닥면에는 복수의 통기공(115)이 다수 형성되어 있다.
본체(110)의 내부 전방에는 상기 필터 어셈블리(200)가 수용되어 그 내측면에 밀착 지지되고, 본체(110) 내부 후방에는 상기 송풍수단(300)이 수용되어 고정된다.
상기 본체(110)의 양 측면에는 상기 송풍수단(300)에 의해 유입되는 외부 공기를 통과시키기 위한 흡입구(112)가 좌우 대칭적으로 구비된다.
상기 본체(100)에는 외부 전원(도면 미도시)의 on/off 스위치 등 공기 청정기(10)의 동작을 제어하기 위한 조작부(114)와, 동작 상태를 나타내는 동작표시부(116)가 구비된다.
상기 본체(110)의 바닥면 후면에는 토출 공기를, 후술하는 후면 커버(130)에 구비된 토출구(132)로 안내하기 위한 가이드 부재(118)가 후방으로 일체로 연장 형성된다.
상기 가이드 부재(118)는 그 끝단이 후면 커버에 밀착되되 측면의 일부에 개방부(118A)가 구비된다(도 4 참조).
이러한 가이드 부재(118)의 구조 및 후면 커버(130)와의 결합 방식에 기초하여 토출 공기는 후면 커버(130)에 구비된 토출구(132)로 집중될 수 있어 공기 청정기(10) 내부에서의 압력 손실을 최소화한 상태에서 정화된 공기를 외부로 효과적으로 배출시키게 된다.
상기 전면 커버(120)는 대체로 판상 구조를 가지며, 상기 본체(110)의 전방에 결합되어 밀폐 공간을 형성한다.
상기 후면 커버(120)는 상기 본체(110)에 대향된 방향으로 개방되고, 후방은 밀폐된 구조를 갖는다.
상술한 바와 같이, 후면 커버(130)의 상면에는 상기 송풍수단(300)에 의해 정화된 공기를 외부로 토출시키기 위한 토출구(132)가 구비된다. 이 경우, 토출구(132)은 그릴 형태로 제공될 수 있다.
상기 후면 커버(130)의 바닥면 내측에는 상기 가이드 부재(118)과 맞물려 지는 결함 홈(134)이 구비된다. 가이드 부재(118)의 끝단은 결합 홈(134) 내부에 견고히 수용됨으로써 토출 공기가 가이드 부재(118)의 개방부(118A)로만 효과적으로 안내될 수 있다.
상기 필터 어셈블리(200)는 각각의 용도를 갖는 필터 부재, 예컨대 미세 먼지를 집진하기 위한 프리필터(210), 항균 필터(220), 복합헤파탈취필터(230) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 프리 필터(210), 항균 필터(220) 및 복합헤파탈취필터(230)은 대체로 판상의 형태로 가공되어 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.
본 고안의 특징 중 하나에 따르면, 상기 필터 어셈블리(200)는 백금/티타니아 촉매(도면 미도시)가 코팅된 촉매 필터(240)을 포함한다.
이러한 촉매 필터(240)는 금속 또는 세라믹 재질의 판, 섬유 또는 허니컴 지지체에 상기 백금/티타니아 촉매가 코팅된 구조일 수 있다.
상기 백금/티타니아 촉매는 상온에서 포름알데히드와 일산화탄소를 동시에 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 고안에 따른 상기 백금/티타니아 촉매는 촉매 활성을 위한 자외선 등의 별도의 에너지 공급 없이도 공기 중 포함된 포름알데히드와 일산화탄소를 상온에서 효과적으로 분해하여 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 상온 백금/티타니아 촉매는 백금 전구체 수용액에 175nm 이하의 격자 크기를 갖는 티타니아 담체를 담지한 후, 건조 및 소성하는 공정하고, 환원분위기에서 소정의 온도 및 시간, 예컨대 500℃~700℃의 온도에서 0.5~2시간 동안 수행되는 열처리 공정을 통해 제조될 수 있다.
이 경우, 상기 백금 전구체의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 염화백금(PtCl4), 테트라-아민 백금 나이트레이트(Pt(NH3)4(NO3)2), 수산화백금(Pt(OH)2), 하이드록실 백금((NH2-CH2CH2-OH)2Pt(OH)6)으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 백금 전구체의 양은 티타니아 담체 100 중량부에 대해 백금 전구체 0.1 ~ 1 중량부 범위에서 선택될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 티타니아 담체의 격자 크기를 소정 범위 이하로 선택하고, 환원분위기 하에 열처리하는 공정을 통해 제조된 백금/티타니아 촉매의 경우, 상온에서 촉매에 용이하게 흡착 및 탈착이 가능하여 오염물질 분해에 실질적으로 참여할 수 있는 '활성산소'의 양이 증가하게 되어, 상온에서 포름알데히드와 일산화탄소에 대한 동시 분해능을 갖는다.
이 경우, 오염물질로서 포름알데히드와 일산화탄소에 대한 상온에서의 유효한 동시 분해능을 갖기 위해서는, 상기 백금/티타니아 촉매의 '활성산소' 양은 100 μmol 이상인 것이 바람직하다.
다음으로 본 고안에 따른 공기 청정기(10)의 동작 및 유지 보수에 대해 기술한다.
본체(110)에 구비된 조작부(114)를 통해 공기 청정기(10)에 전원이 인가되면, 모터 및 팬으로 구성된 송풍 수단(300)이 동작한다.
송풍 수단(300)의 동작에 의해, 본체(110) 측면에 구비된 흡입구(112)를 통해 오염물질을 포함한 외부 공기가 강제 유입되어, 본체(110) 전방에 구비된 필터 어셈블리(200)을 통과한다.
외부 공기가 필터 어셈블리(200)에 구비된 각각의 필터 부재, 예컨대 프리필터(210), 향균 필터(220) 및 복합헤파탈취필터(230)에 의해 세균, 미세 먼지 및 악취가 제거된다. 필터 어셈블리(200) 최후방에 위치한 촉매 필터(240)을 통과하면서 오염 공기 내부에 포함된 포름알데히드 및 일산화탄소가 자외선과 같은 촉매 활성을 위한 별도의 에너지 없이도 상온에서 동시에 제거된다.
즉, 본 고안에 따른 공기 청정기(10)는 상기 필터 어셈블리(200)를 통해 미세 먼지의 제거, 살균 및 항균, 탈취 기능과 함께 포름알데히드 및 일산화탄소와 같은 오염 물질을 분해하는 기능을 일거에 수행하게 된다.
계속하여, 필터 어셈블리(200)를 통과하여 정화된 공기는 본체(110) 바닥면에 구비된 통기공(115)을 통과한 후, 가이드 부재(118)에 의해 안내되어 가이드 부재(118)의 개방부(118A) 및 후방 커버(130)의 토출구(132)를 순차적으로 통과하여 외부로 토출된다.
이 경우, 가이드 부재(118) 및 후면 커버(130) 상호간의 견고한 결합을 통해 토출 공기는 후면 커버(130)에 구비된 토출구(132)로 집중되어 내부에서의 압력 손실을 최소화하게 된다.
본 고안에 따른 공기 청정기(10)는, 상기 본체(110)의 전방에 결합된 전방 커버(120) 및 후방 커버(120)를 분리한 상태에서 일정한 주기로 상기 필터 어셈블리(200)를 교체하거나 내부를 청소하는 등의 간단한 방법으로 유지 보수될 수 있다.
이 경우, 각각의 필터 부재(210, 220, 230, 240)가 적층된 구조일 수 있고, 촉매 필터(240)를 제외한 다른 필터 부재는 주기적으로 교체되는 것일 수 있다.
이상의 설명은, 본 고안의 구체적인 실시예에 관한 것이나 본 고안에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이고 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질을 벗어나지 아니하고 개시된 실시예에 대해 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 상기 실시예에서 필터 어셈블리(200)를 구성하는 각각의 필터들(210, 220, 230, 240)은 적층 순서를 달리할 수 있다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 실용신안등록청구범위에 개시된 고안의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
10: 공기 청정기
100: 하우징 어셈블리 110: 본체
112: 흡입구 114: 조작부
115: 통기공 116: 상태표시부
118: 가이드 부재 120: 전면 커버
130: 후면 커버 132: 토출구
200: 필터 어셈블리 210: 프리필터
220: 항균 필터 230: 복합헤파탈취필터
240: 촉매 필터 300: 송풍수단

Claims (6)

  1. 흡기구 및 토출구를 구비한 하우징 어셈블리;
    상기 하우징 어셈블리 내부 전방에 수용되는 필터 어셈블리; 및
    상기 하우징 어셈블리 내부 후방에 수용되는 송풍 수단을 포함하고,
    상기 필터 어셈블리는 포름알데히드 및 일산화탄소 제거용 상온 백금/티타니아 촉매가 코팅된 촉매 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  2. 제1항에 있어서, 하우징 어셈블리는,
    상기 필터 어셈블리 및 송풍 수단을 수용하는 본체;
    상기 본체 전면에 결합되는 전면 커버; 및
    상기 본체 후면에 결합되는 후면 커버를 포함하고,
    상기 흡기구는 상기 본체 측면에 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 토출구는 상기 후면 커버에 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본체 후단에는, 끝단이 상기 후면 커버에 밀착되되 측면 일부가 상기 토출구로 개방된 구조의 토출 공기 가이드 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터 어셈블리는 집진용 프리필터, 향균필터, 복합헤파탈취필터 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 백금/티타니아 촉매는 활성산소량이 100μmol 이상인 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 필터는 금속 또는 세라믹 재질의 판, 섬유 또는 허니컴 지지체에 상기 상온 백금/티타니아 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
KR2020140004091U 2014-05-29 2014-05-29 포름알데히드 및 일산화탄소 제거용 촉매를 구비한 공기 청정기 KR20150004418U (ko)

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KR2020140004091U KR20150004418U (ko) 2014-05-29 2014-05-29 포름알데히드 및 일산화탄소 제거용 촉매를 구비한 공기 청정기

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023191463A1 (ko) * 2022-03-28 2023-10-05 주식회사 퀀텀캣 유해물질 제거용 공조필터 시스템

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