KR20230047268A - 반사막이 구비된 공기정화장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반사막이 구비된 공기정화장치 및 그 제조방법이 제공된다. 상기 반사막이 구비된 공기정화장치는, 일측에는 유입구가 형성되어 상기 유입구를 통해 오염된 외부의 공기를 흡입하여 타측에 형성된 배출구를 통해 정화된 공기를 유출시키는 공기정화장치에 있어서, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되어 사방으로 가시광을 조사하는 광원부; 상기 광원부와 맞대응하는 면에 배치되어 상기 가시광을 수신하는 광촉매 필터; 및 상기 광촉매 필터의 표면으로부터 적어도 일부분에 형성되어 상기 가시광을 다회 반사시키는 반사막;을 포함하되, 상기 광촉매 필터의 노출되는 표면은, 상기 가시광에 반응하여 하이드록시 라디칼(OH-) 가스를 발생시켜 오염된 공기를 살균 및 정화하는 이산화티타늄이 코팅될 수 있다.
Description
본 발명은 반사막이 구비된 광촉매 필터 및 이를 포함하는 공기정화장치에 관한 발명으로써, 보다 구체적으로 이산화티탄 광촉매 조성물이 코팅된 광촉매 필터에 공기의 이동방향과 동일한 방향으로 반사막을 구비함으로써, 반사막을 통해 가시광이 다회 반사되어 공기의 살균 및 정화 효과가 증가될 수 있는 광촉매 필터 및 이를 포함하는 공기정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정 또는 산업 현장 등에서는 각종 공기정화장치가 사용된다. 예를 들어 쓰레기 소각로나 공장의 굴뚝 등에서는 배출가스 중에 포함된 유해물질이나 먼지 등을 제거하기 위하여 공기정화장치를 이용한다. 그리고 가정에서도 청정한 환경을 유지하기 위하여 공기정화장치가 사용되며, 에어콘, 팬히터, 진공청소기 등에서도 공기를 정화하는 각종 필터가 장착된다.
종래에는 공기를 정화하기 위하여 일반적으로 폴리프로필렌(PP)수지 섬유 또는 폴리에틸렌(PE)수지 섬유를 이용하는 부직포 형태의 필터를 사용하거나, 전기집진방식의 정전필터 등을 사용하였다.
그러나 이러한 형식의 필터로는 먼지를 거르는 것은 가능하지만 그 구조상 악취를 제거하거나 세균을 살균하는 것은 곤란하였다. 따라서 탈취를 위하여 활성탄으로 만들어진 별도의 탈취필터를 사용하기도 하였다. 그러나 활성탄을 이용한 탈취필터는 탈취성능 및 내구성이 좋지 않았고, 공기중에 포함된 유해한 미생물을 살균할 수는 없었다는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 광에너지에 의하여 활성화되어 살균 및 탈취기능을 갖는 광촉매물질을 이용한 소위 광촉매기술이 연구 개발되고 있으며, 대표적인 광촉매가 산화티타늄(TiO2)이다.
산화티타늄과 같은 광촉매는 유기물과의 흡착력이 뛰어나며, 또한 광에너지에 노출되면 여기(勵起)되어 여러형태의 라디칼(radical)을 형성시켜 주어 강한 산화력에 의하여 미생물을 살균하고, 동시에 라디칼이 악취를 유발하는 냄새물질과 반응하면서 이를 분해하기 때문이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반사막이 구비된 공기정화장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치는, 일측에는 유입구가 형성되어 상기 유입구를 통해 오염된 외부의 공기를 흡입하여 타측에 형성된 배출구를 통해 정화된 공기를 유출시키는 공기정화장치에 있어서, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되어 사방으로 가시광을 조사하는 광원부; 상기 광원부와 맞대응하는 면에 배치되어 상기 가시광을 수신하는 광촉매 필터; 및 상기 광촉매 필터의 표면으로부터 적어도 일부분에 형성되어 상기 가시광을 다회 반사시키는 반사막;을 포함하되, 상기 광촉매 필터의 노출되는 표면은, 상기 가시광에 반응하여 하이드록시 라디칼(OH-) 가스를 발생시켜 오염된 공기를 살균 및 정화하는 이산화티타늄이 코팅될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광촉매 필터의 노출되는 표면은, 상기 광원부로부터 조사되는 가시광과, 상기 반사막으로부터 반사되는 가시광이 동시에 수신되어 하이드록시 라디칼(OH-)가스의 발생량을 증가시키는, 반사막이 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광촉매 필터의 노출되는 표면은, 적어도 하나 이상의 제1 돌출부를 포함하는 제1 텍스쳐링 표면을 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광촉매 필터의 노출되는 표면은, 상기 제1 돌출부의 표면에 위치하며, 상기 제1 돌출부 보다 작은 크기의 적어도 하나의 제2 돌출부를 포함하는 제2 텍스쳐링 표면을 구비하고, 상기 제2 돌출부는, 상기 제1 돌출부의 피크(peak) 및 밸리(valley)에 불규칙적으로 위치할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광원부는, 상기 공기정화장치의 내부의 중심부에 형성된 중심축; 및 상기 중심축의 외측면의 적어도 일부분에 형성된 램프;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광원부는, 상기 공기정화장치의 내벽의 일측면을 기준으로 상기 반사막과 교대로 소정 간격으로 이격되어 상기 공기정화장치의 내부의 일측면에 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광원부는, 상기 반사막으로부터 소정 간격으로 이격되어 부분적으로 상기 공기정화장치의 내부에 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광촉매 필터의 표면는, 상기 공기정화장치의 내벽과 상기 제1 텍스쳐링 표면 사이에 위치하는 버퍼층;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 유입구의 하류에 배치되어 유입되는 공기에 와류를 발생시키는 와류발생부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치 제조방법은, 습식 식각을 실시하여 제1 종횡비를 갖는 복수의 제1 돌출부를 포함하는 제1 텍스쳐링 표면을 기판의 적어도 한쪽 면에 형성하는 단계; 상기 제1 텍스쳐링 표면 위에 이산화티탄 광촉매 조성물을 코팅하여 광촉매 필터층을 형성하는 단계; 습식 식각을 실시하여 제2 종횡비를 갖는 복수의 제2 돌출부를 포함하는 제2 텍스쳐링 표면을 상기 광촉매 필터층의 표면에 형성하는 단계; 및 상기 광촉매 필터층의 표면 위에 가시광이 반사될 수 있는 반사물질을 선택적으로 도포하여 상기 광촉매 필터층의 적어도 일부분에 반사층을 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 광촉매 필터층의 노출되는 표면은, 상기 가시광에 반응하여 하이드록시 라디칼(OH-) 가스를 발생시켜 오염된 공기를 살균 및 정화하는 이산화티타늄이 코팅될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광촉매 필터층을 형성하는 단계는, 건식 식각 공정을 실시하여 제3 종횡비를 갖는 복수의 제3 돌출부를 포함하는 제3 텍스쳐링 표면을 상기 제2 돌출부의 표면에 형성하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제3 텍스쳐링 표면을 형성하는 단계는, 상기 복수의 제2 돌출부 중 적어도 하나의 제2 돌출부의 피크 및 밸리에 상기 제3 돌출부를 형성하고, 상기 제3 종횡비의 크기는 상기 제1 종횡비 및 상기 제2 종횡비보다 작을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 텍스쳐링 표면과 상기 광촉매 필터층 사이에 버퍼층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 공기정화장치의 내부에 이산화티탄 광촉매 조성물이 코팅된 광촉매 필터와 반사막을 구비함으로써, 반사막을 통해 가시광이 다회 반사되어 내부에서의 공기의 이동을 확산시켜 광촉매 필터 및 램프로부터 방사되는 가시광에 접촉할 확률을 증가시켜 유입된 공기의 탈취, 살균 및 정화 효과를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 광촉매 필터의 표면이 텍스쳐링 표면으로 구성됨으로써, 가시광의 반사량이 증가하여 공기정화장치의 내부에서의 이동을 더욱 확산시켜 유입된 공기의 탈취, 살균 및 정화 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 광촉매 필터를 이산화티탄 광촉매로 코팅함으로써, 광촉매를 통해 바이러스 또는 세균을 효과적으로 제거하여 공기 정화 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 가시광을 조사하는 램프가 원형, 수직형 및 수평형 등의 다양한 모양으로 공기정화장치의 내부에 배치됨으로써, 반사되는 공기를 효율적으로 살균 및 정화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 광촉매 필터를 3차원 프린팅 기술을 이용하여 생산함으로써, 복잡한 형상을 쉽게 프린팅하여 작업성을 간단히 하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 반사막이 구비된 공기정화장치를 설명하기 위한 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기정화장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 광원부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 광촉매 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광촉매 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와류발생부를 포함하는 공기정화장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기정화장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 광원부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 광촉매 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광촉매 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와류발생부를 포함하는 공기정화장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치를 설명하기 위한 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 공기정화장치를 설명하기 위한 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 광원부를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원부를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 광촉매 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 1에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광촉매 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 반사막이 구비된 공기정화장치는 하우징(10), 유입팬(20), 유출팬(30), 광원부(40), 광촉매 필터(50) 및 반사막(60)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 반사막이 구비된 공기정화장치는 차량용 에어컨 또는 공기청정기와 같은 자동차 분야에 적용가능한 것으로 개시하였지만, 이에 한정하지 않고, 의료기기 분야, 생활용품 분야 및 가전제품 분야에 적용 가능함으로써, 바이러스 및 세균감염에 더욱 안전한 제품을 제공할 수 있다.
우선, 하우징(10)은 공기의 유동을 위해 내부에 소정의 빈공간을 가지며, 일측에 유입구(12)가 형성되고, 타측에는 배출구(14)가 형성될 수 있다.
유입구(12)는 하우징(10)의 하부측에 형성되며, 적어도 하나 이상의 입구를 포함할 수 있다.
배출구(14)는 하우징(10)의 상부측에 형성되며, 적어도 하나 이상의 입구를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 하우징(10)의 형상을 사각형상으로 기재하였지만, 이에 한정하지 않고, 원형 또는 일정한 각을 갖는 다각형상으로 이루어질 수 있다.
유입팬(20)은 하우징(10)의 하부측 즉, 유입구(12)와 대응되는 하우징(10)의 내부에 형성되며, 유입구(12)를 통해 오염된 외부 공기를 강제로 하우징(10)의 내부로 흡입할 수 있다. 즉, 유입팬(20)은 오염된 외부 공기를 효율적으로 흡입하기 위해 압력을 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 유입팬(20)은 기설정된 조건 또는 외부 조건에 따라 작동할 수 있다.
구체적으로, 유입팬(20)은 사용자에 의해 설정된 공기정화조건 또는 외부 공기의 오염도에 따라 자동으로 작동할 수 있다.
예를 들어, 외부 공기의 오염도가 기준 오염도보다 높은 경우, 공기정화장치가 위치하는 공간의 오염도를 낮추기 위해 유입팬(20)이 빠르게 동작하여 오염된 외부 공기를 흡입할 수 있다.
유출팬(30)은 하우징(10)의 상부측 즉, 배출구(14)와 대응되는 하우징(10)의 내부에 형성되며, 하우징(10)의 내부에서 살균 및 정화된 공기를 배출구(14)를 통해 외부로 배출시킬 수 있다. 즉, 유출팬(30)은 정화된 공기를 효율적으로 배출하기 위해 압력을 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 유출팬(30)은 기설정된 조건 또는 외부 조건에 따라 작동할 수 있다.
구체적으로, 유출팬(30)은 사용자에 의해 설정된 공기정화조건 또는 외부 공기의 오염도에 따라 자동으로 작동할 수 있다.
예를 들어, 외부 공기의 오염도가 기준 오염도보다 높은 경우, 공기정화장치가 위치하는 공간의 오염도를 낮추기 위해 유입팬(20)의 동작에 대응하여 유출팬(30)이 빠르게 동작하여 정화된 공기를 실내로 배출할 수 있다.
광원부(40)는 유입구(12)와 배출구(14) 사이에 배치되어 하우징(10)의 내부로 가시광을 조사할 수 있다. 즉, 광원부(40)로부터 하우징(10)의 내부로 다방향으로 조사되는 가시광에 의해 광촉매 필터(50)로부터 하이드록시 라디칼(OH-) 가스가 발생되어 유입된 외부공기를 살균 및 정화시킬 수 있다.
구체적으로, 광원부(40)는 하우징(10)의 중심축(42)을 중심으로 중심축(42)의 외측면에 형성된 램프(44)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 램프(44)가 중심축(42)을 중심으로 하우징(10)의 내부로 가시광을 조사하는 것으로 개시하였지만, 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, 램프(44)는 자외선을 조사하는 광촉매용 UV LED 또는 살균용 UV LED를 포함할 수 있다. 광촉매용 UV LED는 양이온이나 음이온이 치환된 광촉매의 흡수 파장에 따라 자외선을 조사하고, 살균용 UV LED는 살균용 파장을 가지는 자외선을 조사할 수 있다.
실시예에 따라, 램프(44)는 중심축(42)의 외측면의 일부분에 형성될 수 있다.
예를 들어, 램프(44)는 중심축(42)의 외측면의 전체면이 아닌 일부분에 형성될 수 있다. 즉, 램프(44)는 원형, 수직형 및 수평형 등의 다양한 모양으로 공기정화장치의 내부에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 램프(44)는 하우징(10)의 내벽의 일측면에 형성될 수 있다.
구체적으로, 램프(44)는 하우징(10)의 내벽의 일측면을 기준으로 반사막(60)과 반복적으로 소정 간격으로 이격되어 배치되는 복수개로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 램프(44)는 하우징(10)의 내벽 즉, 광촉매 필터(50)의 외측면에 반사막(60)과 소정간격으로 이격되어 교대로 고정 형성될 수 있다.
이에 따라, 하우징(10)의 내벽에 대칭적으로 형성된 램프(44)에 의해 광촉매 필터(50) 및 반사막(60)으로부터 반사되는 오염된 외부 공기를 효율적으로 살균 및 정화시킬 수 있다.
실시예에 따라, 램프(44)는 하우징(10)의 내부에 부분적으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 램프(44)는 하우징(10)의 내부에서 광촉매 필터(50) 및/또는 반사막(60)으로부터 소정 간격으로 이격되어 부분적으로 배치되는 복수개로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 램프(44)는 하우징(10)의 내부에서 광촉매 필터(50) 및/또는 반사막(60)과 소정간격으로 이격되어 규칙적 또는 불규칙한 배열로 부분적으로 고정 형성될 수 있다. 이때, 반사막(60)은 하우징(10)의 내벽의 전체면 또는 일부면에 형성될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
이에 따라, 하우징(10)의 내분 규칙적 또는 불규칙하게 부분적으로 형성된 램프(44)로부터 조사되는 가시광이 반사막(60)에 의해 다회 반사되어 하우징(10) 내부에서의 공기의 이동을 확산시켜 광촉매 필터(50)가 오염된 외부 공기를 효율적으로 살균 및 정화시킬 수 있다.
이와 같은 구조의 광원부(40)는 하우징(10)의 내부에서 사방으로 가시광을 조사하는 램프(44)를 배치하여 하우징(10)의 내부로 가시광이 조사됨과 동시에 조사되는 가시광이 반사막(60)에 의해 다회 반사되어 하우징(10)의 내부에서 유지됨으로써, 광촉매 필터(50)의 전면 표면에서부터 가시광에 반응하여 하이드록시 라디칼(OH-)가스의 발생량이 증가할 수 있다. 즉, 가시광에 의한 광촉매 반응이 더욱 활발하게 발생하여 광촉매 필터(50)의 살균 및 정화 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
광촉매 필터(50)는 광원부(40)와 맞대응하는 면에 배치되어 조사되는 가시광을 직접적으로 수신함으로써, 가시광에 반응하여 하이드록시 라디칼(OH-) 가스를 발생시켜 오염된 공기를 살균 및 정화할 수 있다.
또한, 광촉매 필터(50)는 반사막(60)에 의해 반사되는 가시광을 수신함으로써, 가시광에 반응하여 하이드록시 라디칼(OH-) 가스를 발생시켜 오염된 공기를 살균 및 정화할 수 있다.
이에 따라, 광촉매 필터(50)의 표면에 직접적으로 조사되는 가시광과 반사막(60)에 의해 반사되는 가시광을 동시에 수신함으로써, 광촉매 필터(50)는 표면에서 하이드록시 라디칼(OH-)가스의 발생량이 더욱 증가되어 오염된 공기의 균 및 정화 효율을 증가시킬 수 있다.
본 실시예에서, 광촉매 필터(50)는 3차원 프린팅 기술을 이용하여 생산되는 것으로 개시하였지만, 이에 한정하지 않는다.
광촉매 필터(50)는 이산화티탄(TIO2) 광촉매 조성물이 코팅되어 형성될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, 열가소성 소재를 용융시켜 용융물을 아래서부터 순차적으로 쌓아 올리면서 3차원 출력물을 성형하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식을 이용하여 광촉매 필터(50)가 생성되는 경우, 광촉매 필터(50)는 이산화티타늄 광촉매 분말과, 메틸 셀룰로오즈, 분산제, 소포제 등의 다공성 무기물질을 이용하여 생성될 수 있다.
또한, 액상의 광경화성 소재가 담긴 수조에 레이저를 투사 하여 레이저가 닿는 부분을 굳혀 3차원 출력물을 제조하는 SLA(Stereolithography) 방식을 이용하여 광촉매 필터(50)를 생성하는 경우, 광촉매 필터(300)는 광경화 수지와 이산화티타늄 광촉매 분말을 이용하여 UV를 조사하는 Laser를 이용하여 부분적으로 경화하여 생성될 수 있다.
이와 달리, 광촉매 필터(50)는 SLS(SelectiveLaser Sintering) 방식 및 FFF(Fused Filament Fabrication) 방식을 이용하여 생성될 수 있다.
실시예에 따라, 광촉매 필터(50)는 원통형 카트리지 형태로 수세를 위해 탈착이 가능할 수 있다.
이와 같은 광촉매 필터(50)는 3차원 프린팅 기술을 이용하여 생산함으로써, 복잡한 형상을 쉽게 프린팅하여 작업성을 간단히 하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
실시예에 따라, 광촉매 필터(50)는 광촉매 필터(50)의 표면으로부터 부분적으로 형성되는 반사막(60)에 의해 일부 표면이 노출될 수 있다.
이때, 광촉매 필터(50)의 노출되는 표면은 적어도 하나의 돌출부(52)를 포함하는 텍스쳐링 표면(textured surface)으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 광촉매 필터(50)의 노출되는 표면은 텍스쳐링 처리공정이 행해져 주변보다 위로 튀어 올라온 복수의 돌출부(52)를 구비한 요철면인 텍스쳐링 표면으로 형성될 수 있다.
이때, 복수의 돌출부(52)는 요철구조로써, 피라미드 형상을 갖도록 형성될 수 있지만, 이에 한정하지 않고 돌출부(52)의 피크(peak) 및 밸리(valley)는 오목 렌즈, 볼록 렌즈 등 렌즈 형상을 갖는 돌기에 따른 요철 구조의 다양한 돌기 형상으로 변형 가능하다. 여기서, 돌출부(52)의 조도는 0.5micron로써, 크기, 즉 최대 폭(a)과 최대 높이(b)는 각각 약 5㎛ ~ 15㎛일 수 있고, 돌출부(52)의 종횡비(aspect ratio)(b/a)는 약 1.0 ~ 1.5일 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
이에 따라, 광촉매 필터(50)의 표면에 복수의 돌출부(52)가 위치함에 따라, 광촉매 필터(50)의 가시광의 광분해 효율이 증가하고, 각각의 돌출부(52)에 의해 복수회의 반사 동작으로 인해 하이드록시 라디칼(OH-)가스의 발생량이 증가하여 공기의 이동속도가 감소하여 하우징(10)의 내부에서 공기가 장시간 이동함으로써, 광촉매 필터(50)와의 접촉할 확률이 증가하고, 가시광에 의해 살균 및 정화의 효과가 향상될 수 있다.
실시예에 따라, 돌출부(52)의 노출되는 표면 중 적어도 하나의 표면은 적어도 하나의 부분돌출부(54)를 포함하는 텍스쳐링 표면으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 부분돌출부(54)는 돌출부(52)의 피크 및 밸리에 규칙적 또는 불규칙한 텍스쳐링 표면을 가질 수 있다. 이때, 부분돌출부(54)의 크기(최대 폭 및 최대 높이)는 돌출부(52)의 크기보다 작은값을 가질 수 있다.
이에 따라, 돌출부(52)의 표면에 복수의 부분돌출부(54)가 위치하여 돌출부(52)의 표면이 텍스쳐링 표면으로 형성됨으로써, 광촉매 필터(50)의 가시광의 광분해 효율이 더욱 증가하고, 각각의 부분돌출부(64)에 의해 복수회의 반사 동작으로 인해 하이드록시 라디칼(OH-)가스의 발생량이 증가하여 공기의 이동속도가 감소하여 하우징(10)의 내부에 공기가 장시간 이동함으로써, 광촉매 필터(50) 및 가시광과 접촉할 확률이 높아져 살균 및 정화의 효과가 더욱 향상될 수 있다.
이처럼, 광촉매 필터(50)의 노출되는 표면이 복수의 돌출부(52)를 갖는 텍스쳐링 표면으로 형성되고, 돌출부(52)의 표면이 복수의 부분돌출부(54)를 갖는 텍스쳐링 표면으로 형성되면, 광촉매 필터(50)의 노출되는 표면이 이중 텍스쳐링 표면을 가짐에 따라 하이드록시 라디칼(OH-)가스의 발생량이 증가하여 오염된 공기를 살균 및 정화의 효율이 증가될 수 있다.
반사막(60)은 광원부(40)와 광촉매 필터(50) 사이에 배치되어, 가시광을 다회 반사시켜 하우징(10) 내부에서 공기의 이동경로를 넓혀 공기의 이동속도를 감소시킬 수 있다. 즉, 반사막(60)은 내부의 공기가 광촉매 필터(50)에 많이 노출되도록 하여 탈취 및 살균 효율을 더욱 높일 수 있다.
이때, 반사막(60)은 광촉매 필터(50)의 일부분에 형성될 수 있지만, 이에 한정하지 않고 전체면에 형성될 수 있다.
예를 들어, 반사막(60)은 광촉매 필터(50)의 전체 표면적 중에 20~40%로 광촉매 필터(50)의 표면에 형성될 수 있다. 이때, 반사막(60)은 광촉매 필터(50)의 표면에 부분적으로 형성되는데, 규칙적 또는 불규칙적으로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조의 공기정화장치는 산화티타늄을 이용한 광촉매 필터(50)를 구비함으로써, 바이러스 또는 세균을 효과적으로 제거하여 공기 정화 효율성을 향상시킬 수 있고, 가시광을 반사하는 반사막(60)을 구비함으로써, 공기의 유동경로를 원활하게 하여 가시광의 조사경로와 접촉할 확률이 높아져서 바이러스 또는 세균을 효과적으로 제거하여 공기 정화 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와류발생부를 포함하는 공기정화장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화장치는 와류발생부(70)를 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 와류발생부(70)를 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 반사막이 구비된 공기정화장치와 동일한 특성을 가질 수 있다.
이하의 도 7에서는 도 1 및 도 2에 기재된 내용과 중복되는 내용에 대한 상세한 설명을 생략하고, 다른 점을 위주로 설명할 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 반사막이 구비된 공기정화장치와 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 도 1 및 도 2와 동일한 부호를 부여하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
우선, 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 와류발생부(70)는 유입팬(20)을 통해 외부로부터 흡입되어 유동하는 공기에 와류(Turbulence)를 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 와류발생부(70)는 흡입팬(20)을 통과하는 공기에 와류를 발생시킬 수 있다. 이때, 와류발생부(70)은 유입부(20)의 하류(down-stream)에 설치할 수 있다.
예를 들어, 흡입팬(20)를 통해 생성된 압력에 의해 흡입된 공기는 와류발생부(70)에 의해 와류를 발생함으로써, 이동경로를 유동하는 공기는 광촉매 필터(50)에 접촉할 확률이 증가할 수 있다.
이에 따라, 와류발생부(70)는 외부로부터 흡입되는 공기에 와류를 발생시켜 공기와 광촉매 필터(50) 사이의 접촉 확률을 극대화하여 흡입된 공기의 살균 및 정화의 속도를 향상시킬 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법은 다음과 같다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사막이 구비된 공기정화장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 상면을 텍스쳐링 처리하여 텍스쳐링 표면으로 형성할 수 있다. 이때, 텍스쳐링 표면은 요철구조의 복수의 제1 돌출부(110)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 기판(100)의 일면을 이방성 식각할 수 있다. 이와 같은 이방성 식각은 알칼리(alkaline) 식각액을 이용한 습식 식각으로 실시되며, 알칼리 식각액으로는 수산화 칼륨(KOH)이나 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA)을 사용할 수 있다. 이와 달리, 반응성 이온 식각법(reaction ion etching, RIE) 등과 같은 건식 식각법을 이용하여 텍스쳐링 공정을 수행할 수 있다.
이와 같이 이방성 식각이 이루어지면, 기판(100)의 표면이 텍스쳐링 처리되어 복수의 제1 돌출부(110)를 포함하는 텍스쳐링 표면이 형성될 수 있다. 여기서, 알칼리 식각액의 물질 및 식각 시간 등은 다양하게 결정될 수 있다.
다음으로, 텍스쳐링 공정을 수행한 기판(100)을 이소프로필 알콜(IPA), 에틸 알콜(ethanol) 및 아세톤(acetone) 중 적어도 하나를 이용하여 세척 한 후 건조공정을 수행할 수 있지만, 생략될 수도 있다. 이때, 기판(100)을 이소프로필 알콜(IPA), 에틸 알콜(ethanol) 및 아세톤(acetone) 중 적어도 하나를 이용하여 세척함으로써, 텍스쳐링 공정시 발생한 기판(100)의 불순물을 완벽히 제거하여 후술되는 버퍼층(200)과의 접촉력을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 기판(100)의 텍스쳐링 표면에 금속물질을 도포하여 버퍼층(200)을 형성할 수 있다.
버퍼층(200)은 소정의 두께를 갖도록 형성될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 이때, 버퍼층(200)은 기판(100)의 두께보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
실시예에 따라, 버퍼층(200)은 기판(100)의 상면과 동일하게 텍스쳐링 처리하여 텍스쳐링 표면으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 버퍼층(200)의 상면을 이방성 식각을 실시하여 버퍼층(200)의 상면은 요철구조의 복수의 제2 돌출부(210)를 구비하는 텍스쳐링 표면으로 형성될 수 있다. 이때, 제2 돌출부(210)의 크기는 제1 돌출부(110)의 크기와 동일할 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
다음으로, 버퍼층(200)의 상면에 딥코팅 방법을 이용하여 반복 코팅하여 졸 상태의 이산화티탄 광촉매 조성물을 코팅하여 광촉매 필터층(300)을 형성될 수 있다.
예를 들어, 졸 상태의 이산화티탄 광촉매 조성물을 버퍼층(200)에 코팅함으로써, 광촉매 필터층(300)은 버퍼층(200)과의 접촉력이 더욱 향상될 수 있다.
실시예에 따라, 광촉매 필터층(300)은 텍스쳐링 표면을 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 광촉매 필터층(300)의 상면에 이방성 식각을 실시하여 광촉매 필터층(300)의 상면은 요철구조의 복수의 제3 돌출부(310)를 구비하는 텍스쳐링 표면으로 형성될 수 있다. 이때, 제3 돌출부(310)의 크기는 제1 돌출부(110) 및 제2 돌출부(210)의 크기와 동일할 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
실시예에 따라, 광촉매 필터층(300)는 이중 습식 식각 공정을 통해 텍스쳐링 표면을 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 반응성 이온 식각법(reaction ion etching, RIE) 등과 같은 건식 식각법을 이용하여 제3 돌출부(310)의 표면에 복수의 제4 돌출부(320)를 갖는 텍스쳐링 표면을 형성할 수 있다. 이때, 제4 돌출부(320)의 크기는 제3 돌출부(310)의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
이때, 제4 돌출부(320)를 형성하기 전에 제3 돌출부(310)의 표면 위에 남아있는 잔류물을 제거하는 공정이 추가로 행해질 수 있다.
마지막으로, 광촉매 필터층(300)의 표면 위에 가시광이 반사될 수 있는 반사물질을 도포하여 반사층(400)을 광촉매 필터층(300)의 표면에 부분적으로 형성할 수 있다.
이때, 반사층(400)은 화이트 실리콘(White Silicon) 및 고반사 에폭시(epoxy) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
구체적으로, 광촉매 필터층(300)의 표면에 별도의 패턴을 이용하여 부분적으로 반사물질을 도포하여 반사층(400)을 선택적으로 형성할 수 있다.
실시예에 따라, 반사층(400)은 선택적 식각에 의해 광촉매 필터층(300)의 표면에 부분적으로 형성될 수 있다.
한편, 버퍼층(20), 광촉매 필터층(300) 및 반사층(400)을 형성하기 전에 각각의 이전층의 표면에 남아있는 잔류물을 제거하는 공정이 추가로 행해질 수 있다.
이와 같이 생성된 구조를 이용하여 제조된 반사막이 구비된 공기정화장치는 가시광이 광촉매 필터(50)의 표면에 부분적으로 형성된 반사막(60)을 통해 다회 반사되어 하우징(10)의 내부에서의 공기의 이동을 확산시켜 공기의 유동경로를 원활하게 하여 광촉매 필터(50) 및 램프(44)의 가시광의 조사경로와 접촉할 확률이 높아져 공기의 살균 및 정화의 효율이 증가하고, 정화된 공기가 원활하게 배출될 수 있다. 특히, 광촉매 필터(50)의 표면이 복수의 요철면을 갖는 텍스쳐링 표면으로 형성됨으로써, 공기가 하우징(10)의 내부에서 장시간 머물게 하여 광촉매 필터(50)와의 접촉할 확률이 증가하고, 가시광에 의해 살균 및 정화의 효과가 더욱 향상될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 하우징
12: 유입구 14 : 배출구
20 : 유입팬 30 : 유출팬
40 : 광원부
42 : 중심축 44 : 램프
50 : 광촉매 필터
52 : 돌출부 54 : 부분돌출부
60 : 반사부 70 : 와류발생부
100 : 기판 110 : 제1 돌출부
200 : 버퍼층 210 : 제2 돌출부
300 : 광촉매 필터층 310 : 제3 돌출부
320 : 제4 돌출부 400 : 반사층
12: 유입구 14 : 배출구
20 : 유입팬 30 : 유출팬
40 : 광원부
42 : 중심축 44 : 램프
50 : 광촉매 필터
52 : 돌출부 54 : 부분돌출부
60 : 반사부 70 : 와류발생부
100 : 기판 110 : 제1 돌출부
200 : 버퍼층 210 : 제2 돌출부
300 : 광촉매 필터층 310 : 제3 돌출부
320 : 제4 돌출부 400 : 반사층
Claims (12)
- 일측에는 유입구가 형성되어 상기 유입구를 통해 오염된 외부의 공기를 흡입하여 타측에 형성된 배출구를 통해 정화된 공기를 유출시키는 공기정화장치에 있어서,
상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되어 사방으로 가시광을 조사하는 광원부;
상기 광원부와 맞대응하는 면에 배치되어 상기 가시광을 수신하는 광촉매 필터; 및
상기 광촉매 필터의 표면으로부터 적어도 일부분에 형성되어 상기 가시광을 다회 반사시키는 반사막;을 포함하되,
상기 광촉매 필터의 노출되는 표면은,
상기 가시광에 반응하여 하이드록시 라디칼(OH-) 가스를 발생시켜 오염된 공기를 살균 및 정화하는 이산화티타늄이 코팅되는, 반사막이 구비된 공기정화장치. - 제1항에 있어서,
상기 광촉매 필터의 노출되는 표면은,
상기 광원부로부터 조사되는 가시광과, 상기 반사막으로부터 반사되는 가시광이 동시에 수신되어 하이드록시 라디칼(OH-)가스의 발생량을 증가시키는, 반사막이 구비된 공기정화장치. - 제2항에 있어서,
상기 광촉매 필터의 노출되는 표면은,
적어도 하나 이상의 제1 돌출부를 포함하는 제1 텍스쳐링 표면을 구비하는, 반사막이 구비된 광촉매 필터. - 제3항에 있어서,
상기 광촉매 필터의 노출되는 표면은,
상기 제1 돌출부의 표면에 위치하며, 상기 제1 돌출부 보다 작은 크기의 적어도 하나 이상의 제2 돌출부를 포함하는 제2 텍스쳐링 표면을 구비하고,
상기 제2 돌출부는,
상기 제1 돌출부의 피크(peak) 및 밸리(valley)에 불규칙적으로 위치하는, 반사막이 구비된 공기정화장치. - 제2항에 있어서,
상기 광원부는,
상기 공기정화장치의 내부의 중심부에 형성된 중심축; 및
상기 중심축의 외측면의 적어도 일부분에 형성된 램프;를 포함하는, 반사막이 구비된 공기정화장치. - 제2항에 있어서,
상기 광원부는,
상기 공기정화장치의 내벽의 일측면을 기준으로 상기 반사막과 교대로 소정 간격으로 이격되어 상기 공기정화장치의 내부의 일측면에 적어도 하나 이상으로 형성되는, 반사막이 구비된 공기정화장치. - 제2항에 있어서,
상기 광원부는,
상기 반사막으로부터 소정 간격으로 이격되어 부분적으로 상기 공기정화장치의 내부에 적어도 하나 이상으로 형성되는, 반사막이 구비된 공기정화장치. - 제3항에 있어서,
상기 광촉매 필터는,
상기 공기정화장치의 내벽과 상기 제1 텍스쳐링 표면 사이에 위치하는 버퍼층;을 더 포함하는, 반사막이 구비된 공기정화장치. - 제1항에 있어서,
상기 유입구의 하류에 배치되어 유입되는 공기에 와류를 발생시키는 와류발생부;를 더 포함하는, 반사막이 구비된 공기정화장치. - 습식 식각을 실시하여 제1 종횡비를 갖는 복수의 제1 돌출부를 포함하는 제1 텍스쳐링 표면을 기판의 적어도 한쪽 면에 형성하는 단계;
상기 제1 텍스쳐링 표면 위에 이산화티탄 광촉매 조성물을 코팅하여 광촉매 필터층을 형성하는 단계;
습식 식각을 실시하여 제2 종횡비를 갖는 복수의 제2 돌출부를 포함하는 제2 텍스쳐링 표면을 상기 광촉매 필터층의 표면에 형성하는 단계; 및
상기 광촉매 필터층의 표면 위에 가시광이 반사될 수 있는 반사물질을 선택적으로 도포하여 상기 광촉매 필터층의 적어도 일부분에 반사층을 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 광촉매 필터층의 노출되는 표면은,
상기 가시광에 반응하여 하이드록시 라디칼(OH-) 가스를 발생시켜 오염된 공기를 살균 및 정화하는 이산화티타늄이 코팅되는,, 반사막이 구비된 공기정화장치 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 광촉매 필터층을 형성하는 단계는,
건식 식각 공정을 실시하여 제3 종횡비를 갖는 복수의 제3 돌출부를 포함하는 제3 텍스쳐링 표면을 상기 제2 돌출부의 표면에 형성하는 단계;를 더 포함하고,
상기 제3 텍스쳐링 표면을 형성하는 단계는,
상기 복수의 제2 돌출부 중 적어도 하나의 제2 돌출부의 피크 및 밸리에 상기 제3 돌출부를 형성하고,
상기 제3 종횡비의 크기는 상기 제1 종횡비 및 상기 제2 종횡비보다 작은, 반사막이 구비된 공기정화장치 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 제1 텍스쳐링 표면과 상기 광촉매 필터층 사이에 버퍼층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 반사막이 구비된 공기정화장치 제조방법.
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| JP3095735B2 (ja) * | 1999-03-23 | 2000-10-10 | 三菱重工業株式会社 | 動力発生装置 |
-
2021
- 2021-09-30 KR KR1020210129950A patent/KR102659262B1/ko active IP Right Grant
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