KR20210028878A - 공기 청정 시스템 및 청정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 청정 시스템 및 청정 방법에 관한 것으로서, 외부로 부터 유입되는 공기에 포함되어 있는 각종 유해물질의 포집 및 화학적인 분해가 효율적으로 이루어질 수 있게 됨으로 공기 청정효율을 극대화 하는 효과를 나타낸다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 외부로 부터 유입되는 공기에 포함된 입자형태의 이물질 제거를 위한 프리필터(11)와 헤파필터(12)로 이루어지는 필터부(10)와; 상기 필터부(10)를 경유한 공기에 자외선을 조사하는 제1 자외선 조사부(20)와; 상기 제1 자외선 조사부(20)를 경유한 공기에 포함된 유해물질을 화학적으로 분해하기 위한 다공성 광촉매구조체(30)와; 상기 다공성 광촉매구조체(30)를 통과한 공기에 대한 2차적인 자외선 조사가 이루어지는 제2 자외선 조사부(40)와; 상기 공기의 강제 유동을 위한 송풍모터(50)를 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 청정 시스템 및 청정 방법{AIR CLEAN SYSTEM AND CLEAN METHOD}
본 발명은 공기 청정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내 공기의 효율적인 정화작용을 통해 청정 공간을 유지시키기 위한 공기 청정 시스템 및 청정 방법에 관한 것이다.
최근 현대인들은 주택, 사무실, 지하 공간 등의 실내 공간에서 하루 시간의 80% 정도를 생활하고 있는데, 이처럼 실내에서 대부분의 시간을 보내는 현대인에게 있어 쾌적한 실내 환경은 일의 효율성을 증대시킬 수 있으며, 나아가서 건강을 유지하는데 매우 중요한 요소로 부각되고 있다. 특히, 인간의 생활수준이 향상됨에 따라 본인 스스로도 보다 쾌적한 실내 환경에 대한 요구가 높아지고 있다.
그러나 일반적으로 밀폐된 공간의 공기는 내실자의 호흡이나 흡연 등에 의해 시간이 지나면서 악취 및 유해가스의 함량이 증가하게 되어 내실자의 호흡에 지장을 주게 되며, 사람의 신체나 옷에서 발생하는 각종 먼지가 섞이게 되어 내실자에게 불쾌감을 유발시키게 된다.
이와 같은 불쾌감을 해결하기 위하여, 실내 공기의 먼지나 악취, 유해가스 등을 제거할 수 있는 공기청정기가 다양한 구성으로 개발되고 있는 실정이다.
일반적으로 공기청정기는 실내 공기를 내부로 유입하여 먼지 및 악취 등과 같은 유해요소들을 정화한 뒤 다시 사용자가 거주하는 실내로 배출하는 장치로서, 그 종류는 크게 전기집진식 공기청정기 및 필터정화식 공기청정기로 나뉜다.
그러나 종래의 공기청정기는 단순한 전기집진방식 또는 필터정화방식이 선택적으로 사용됨으로 다양한 종류의 공기 중 유해성분을 동시에 제거하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.
대한민국 특허공개 제2010-69339호(2010.06.24.공개) 대한민국 특허등록 제1428212호(2014.08.01.등록)
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 다양한 집진 방식이 복합적으로 적용된 공기 청정 시스템을 제공함으로써 실내 공기질 정화 효율을 극대화하고 이에 따른 실내 청정공간을 이룰 수 있도록 하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 공기 청정 시스템은, 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 입자형태의 이물질 제거를 위한 프리필터와 헤파필터로 이루어지는 필터부와; 상기 필터부를 경유한 공기에 자외선(UV)을 조사하는 제1 자외선 조사부와; 상기 제1 자외선 조사부를 경유한 공기에 포함된 유해물질을 화학적으로 분해하기 위한 다공성 광촉매구조체(Mezo Porous confined photocatalytic structure)와; 상기 다공성 광촉매구조체를 통과한 공기에 대한 2차적인 자외선 조사가 이루어지는 제2 자외선 조사부와; 상기 공기의 강제 유동을 위한 송풍모터를 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1,2 자외선 조사부 100~200nm 파장을 이루는 VUV(Vacuum UV)광의 조사가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 공기 청정 시스템 및 청정 방법은, 외부로 부터 유입되는 공기에 포함되어 있는 각종 유해물질의 포집 및 화학적인 분해가 효율적으로 이루어질 수 있게 됨으로 공기 청정효율을 극대화 하는 효과를 나타낸다.
특히, VUV(Vacuum UV)에 의한 강한 극자외선 조사를 통한 전자활성을 증가시킨 상태에서 다공성 광촉매구조체를 통과시킴으로써 PM2.5이하의 초미세먼지 제거가 가능한 이점을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기청정 시스템 블럭 구성도.
도 2는 본 발명에서 청정 시스템에서 필터부 구조도.
도 3은 일반적인 광 파장 구분도.
도 4는 본 발명에서 적용되는 자외선 영역 파장 상세도.
도 5는 본 발명 공기청정 시스템에 의한 화학적 공기정화 개념도.
도 6은 본 발명에서 다공성 광촉매 구조체의 유해물질분자 제거 설명도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필터부 구성도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 청정 시스템의 구성을 도 1 내지 도 6을 통해 살펴보면 다음과 같다.
본 실시 예에서의 공기 청정 시스템은, 외부로 부터 유입되는 공기에 포함된 입자형태의 이물질 제거를 위한 프리필터(11)와 헤파필터(12)로 이루어지는 필터부(10)와, 상기 필터부(10)를 경유한 공기에 자외선을 조사하는 제1 자외선 조사부(20)와, 상기 제1 자외선 조사부(20)를 경유한 공기에 포함된 유해물질을 화학적으로 분해하기 위한 다공성 광촉매구조체(30)와, 상기 다공성 광촉매구조체(30)를 통과한 공기에 대하 2차적인 자외선 조사가 이루어지는 제2 자외선 조사부(40)로 이루어지며, 일측에는 공기의 강제 유동을 위한 송풍모터(50)가 구성된다.
이때, 상기 제1,2 자외선 조사부(20,40)는 100~200nm 파장을 이루는 VUV(Vacuum Ultra-Violet)광의 조사가 이루어지게 된다.
즉, 도 3에서 나타내어지는 바와 같이 일반적으로 빛은 파장 영역에 따라 적외선과 가시광선, 자외선(UV) 및 X-선으로 나뉘어지며, 그중 자외선(UV) 영역은 도 4에서와 같이 UVA, UVB, UVC로 더욱 세분화 되어지고, 상기 UVC 영역 중에서 100~200nm 영역은 VUV(Vacuum Ultra-Violet;Vacuum UV)가 된다.
특히, UVA나 UVB에서 발생되는 자외선은 대부분 살균에 중점을 둔 것이나, 본 발명에서의 제1,2 자외선 조사부(20,40)에는 VUV램프의 광원을 사용하므로 마이크로파에 의한 강한 에너지를 공급하여 음이온 및 라디칼을 발생하게 하여 오염된 공기의 발생물질을 화학적으로 반응에 의해 분해하게 된다.
즉, 본 발명에서는 도 5에서와 같이 제1 자외선 조사부(20)에서 VUV(Vacuum UV)의 마이크로파에 의한 강한 에너지로 인한 전자활성을 증가시킨 상태에서 다공성 광촉매구조체(30)를 통과시키게 하여 화학적 촉매반응을 통한 2차 분해를 더욱 활성화함으로써 기존 필터에서 단점인 PM2.5이하의 초미세먼지 제거가 가능하게 된다.
한편, 다공성 광촉매구조체(30)는 산화 티타늄 등과 같은 광촉매 물질에 의해 처리가 이루어진 스펀지 형태의 다공체로서, VUV에 의해 마이크로파 자외선이 조사된 오염공기가 도 6에서 나타내어지는 바와 같이 공기가 터널형태의 다공체를 통과하는 과정에서 광산화가 촉진되어 유해한 오염물질(NH3, VOC, H2S)이 흡착된 후 화학반응에 의해 물 및 이산화탄소 등과 같은 유해하지 않은 물질로 분해가 이루어질 수 있게 된다.
이와 같은 구성을 이루는 본 발명 공기 청정 시스템의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.
본 발명의 공기 청정 시스템은 송풍모터(50) 동작에 의해 흡입력이 발생됨으로 외부의 공기 유입이 이루어지며, 필터부(10)와 자외선 조사부(20,40) 및 다공성 광촉매 구조체(30)를 경유하는 과정에서 유해물질의 제거 및 차단이 이루어질 수 있게 된다.
즉, 1단계에서 비교적 입자가 큰 먼지 등과 같은 이물질은 프리필터(11)와 헤파필터(12)를 통과하는 과정에서 걸러지게 된다.
이후, 2단계로 제1 자외선 조사부(20)에서는 100~200nm 파장대 영역의 VUV 조사가 이루어지게 되는데, 이는 일반 자외선에 비해 살균 및 바이러스 분해 능력이 강화됨으로써 공기정화 효율이 극대화 되어질 수 있게 된다.
그리고 3단계로는 VUV 조사로 인해 전자활성이 증가된 상태에서 공기가 다공성 광촉매 구조체(30)의 공극터널을 통과하게 되면 화학적 촉매반응을 통한 2차 분해가 이루어지게 됨으로써, 일반 필터에서 이루어질 수 없었던 PM2.5 이하의 초미세 먼지의 제거가 이루어질 수 있게 된다.
즉, 다공성 광촉매 구조체(30)에 의한 광산화 및 화학적 반응으로 인해 높은 공기정화효율을 나타낼 수 있게 됨을 알 수 있다.
특히, VUV광은 어떠한 기술보다도 적은 에너지를 사용하면서 오존(O3) 보다 더 강한 살균력이 있지만, 인체에 안전한 다양한 산소종(Oxygen Speices)과 프리 라디탈(Free Radicals)을 발생시키는 특징을 갖는 것으로, 저온 산소 플라즈마는 잠재된 산화 에너지를 가진 산소종에 의해 세균의 세포막을 파괴하여 살균하고, 악취와 유해화학 물질분자를 해체하여 제거하게 된다.
이와 같이 다공성 광촉매 구조체(30)를 통과한 공기는 4단계로 제2 자외선 조사부(40)를 통과하면서 다시한번 VUV광의 조사가 이루어짐으로써, 강한 극자외선 조사로 인한 오염물질의 최종적인 제거가 이루어질 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 공기 청정 시스템은 외부로 부터 유입되는 공기에 포함되어 있는 각종 유해물질의 포집 및 화학적인 분해가 효율적으로 이루어질 수 있게 됨으로 실내 공기 청정효율을 극대화 하는 효과를 나타낸다.
한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구성을 나타낸 것으로서, 필터부(10)에는 프리필터(11)에 약액을 분사하는 약액 분사노즐(13)을 일측에 구성하였다.
이때, 약액 분사노즐(13)을 통해 분사되는 약액은 미네랄 이온수 60~80중량%, 부틸렌글라이콜 10~20중량%, 올레핀 10~20중량%, 파라핀오일 1~10중량%의 혼합 조성을 이루도록 함이 바람직하다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 분사노즐(13)로 부터 분사된 약액이 프리필터(11)를 따라 흐르게 됨으로써 이물질의 점착효율이 향상됨과 함께, 필터에 걸러진 각종 이물질이 함께 흘러내려서 별도의 처리가 이루어지게 되어 프리필터(11)의 유지관리 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 분사되는 약액에 포함된 부틸렌글라이콜은 약액의 점도 조절을 통해 먼지입자의 흡착력을 향상시키고, 올레핀은 부틸렌그라이콜과 반응하여 점도가 안정적으로 유지되도록 하는 기능을 수행하게 된다.
또한, 윤활재료인 파라핀오일은 프리필터(11)에 포집되어져 있는 먼지입자의 분해 및 제거효과를 향상시키는 기능을 수행하게 된다.
따라서, 약액의 분사를 통해 프리필터(11)의 공기정화효율을 향상시킴과 함께 세정효율이 개선되는 이점을 나타내게 된다.
그리고 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 공기 청정 시스템 및 방법이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.
예를 들면, 상기 실시 예에서는 필터부가 프리필터와 헤파필터로 구성된 형태가 설명 및 도시되었으나, 필요에 따라서는 미듐필터 등과 같은 다양한 종류 및 기능성의 필터가 추가적으로 적용될 수 있게 된다.
따라서, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.
10 : 필터부 11 : 프리필터
12 : 헤파필터 20 : 제1 자외선 조사부
30 : 다공성 광촉매 구조체 40 : 제2 자외선 조사부
50 : 송풍모터

Claims (5)

  1. 외부로 부터 유입되는 공기에 포함된 입자형태의 이물질 제거를 위한 프리필터(11)와 헤파필터(12)로 이루어지는 필터부(10)와;
    상기 필터부(10)를 경유한 공기에 자외선을 조사하는 제1 자외선 조사부(20)와;
    상기 제1 자외선 조사부(20)를 경유한 공기에 포함된 유해물질을 화학적으로 분해하기 위한 다공성 광촉매구조체(30)와;
    상기 다공성 광촉매구조체(30)를 통과한 공기에 대한 2차적인 자외선 조사가 이루어지는 제2 자외선 조사부(40)와;
    상기 공기의 강제 유동을 위한 송풍모터(50);
    를 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 하는 공기 청정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2 자외선 조사부(20,40) 100~200nm 파장을 이루는 VUV(Vacuum Ultra-Violet)광의 극자외선 조사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 청정 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다공성 광촉매구조체(30)는 광촉매 처리가 이루어진 스펀지 형태의 다공체 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 공기 청정 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터부(10)에는 프리필터(11)에 약액을 분사하는 약액 분사노즐(13)이 구성되되, 상기 약액 분사노즐(13)을 통해 분사되는 약액은 미네랄 이온수, 부틸렌글라이콜, 올레핀, 파라핀오일의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 공기 청정 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항의 공기 청정 시스템을 이용한 청정방법에 있어서, 상기 제1 자외선 조사부(20)에서 100~200nm 파장대 영역의 VUV 조사로 인해 전자활성이 증가된 상태에서 공기가 다공성 광촉매 구조체(30)의 공극터널을 통과함으로써 화학적 촉매반응을 통한 유해물질의 제거가 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 청정 방법.
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