WO2019132060A1 - 광촉매 코팅을 이용한 공기정화장치 - Google Patents

광촉매 코팅을 이용한 공기정화장치 Download PDF

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전익수
신익조
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다담마이크로(주)
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultra-violet radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes

Definitions

  • the present invention relates to an air purification apparatus using a photocatalytic coating, and more particularly, to an air purification apparatus having a photocatalytic filter. More particularly, the present invention relates to a photocatalytic coating apparatus for coating a photocatalyst inside a body of an air purification apparatus, The present invention also relates to an air purifying apparatus having a photocatalytic filter, which is capable of improving efficiency of air purification through a photocatalyst by additionally providing a structure coated with a photocatalyst.
  • various air purification apparatuses are used in a home or industrial field.
  • an air purification device is used to remove harmful substances or dust contained in the exhaust gas.
  • Air purifiers are used to maintain a clean environment at home, and various filters are installed to purify air even in air conditioners, fan heaters, and vacuum cleaners.
  • a nonwoven fabric type filter using polypropylene (PP) resin fiber or polyethylene (PE) resin fiber is generally used, or an electrostatic filter of an electrostatic dust collecting type is used.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • the deodorizing filter using activated carbon has a problem in that the deodorizing performance and durability are not good, and there is no sterilization of harmful microorganisms contained in the air.
  • a so-called photocatalyst technique using a photocatalyst material activated by light energy and having a sterilizing and deodorizing function has been researched and developed.
  • a representative photocatalyst is titanium dioxide (TiO 2 ).
  • Photocatalysts such as titanium dioxide are excellent in adsorption ability with organic materials and excite when exposed to light energy to form various types of radicals, thereby sterilizing microorganisms by strong oxidizing power, and at the same time, Because they react with odorous substances and decompose them.
  • the photocatalytic reaction mechanism will be described with reference to FIG.
  • the valence band electrons of the atoms are transferred to the conduction band to generate electrons e - and holes h - . Because these electrons and holes are deliberately. Doing so may have very strong oxidizing power and reducing power of water vapor in the air (H 2 O) and oxygen (O 2) to react with OH radicals, H radicals, superoxide yen ION (O 2 -), such as activity of the Oxygen is generated. Since these radicals have strong binding force with other components, the binding of odorous substances is destroyed and the deodorizing action is achieved. That is, the OH radical breaks the bond of the organic matter causing the odor and binds directly, and finally the water vapor and the carbon dioxide are left, and the odor component is removed.
  • allergens and microorganisms are proteins whose amino acids are polypeptide-bound, and OH radicals denature proteins by destroying the polypeptide bonds of these amino acids. Therefore, the allergen is decomposed and the microorganism is sterilized.
  • the photocatalyst in order to use a photocatalyst in an air conditioner or the like, the photocatalyst must be coated on a substrate, that is, a frame of a predetermined shape, because it is very difficult to coat the photocatalyst so that the photocatalyst does not come off from the substrate.
  • the photocatalyst when the titanium oxide, which is a photocatalyst, is coated on an inorganic substrate such as a metal body and glass, the photocatalyst has a weak affinity with the titanium oxide and is easily desorbed. Also, when the organic material is coated on the organic material, the organic material is decomposed by the photocatalytic reaction.
  • the object of the present invention is to improve the conventional characteristics, and it is possible to improve the productivity by coating the photocatalyst inside the body of the air purifier by simplifying the structure and workability,
  • the present invention is to provide an air purification apparatus having a photocatalytic filter capable of improving efficiency of air purification through a photocatalyst.
  • the air purifier includes: a body having a predetermined space therein; A fan module provided at one side of the body for allowing outside air to pass through the inside of the body to discharge filtered air; And a filtering member disposed in the body to filter air flowing into the body.
  • the filtering member is a photocatalyst, and the photocatalyst is coated on the inner wall of the body.
  • the filtering member is a photocatalyst, and the photocatalyst is coated on a honeycomb (honeycomb structure) detachably disposed inside the body.
  • the filtering member is a photocatalyst, and the photocatalyst is coated on a mesh network in which a plurality of the photocatalysts are detachably installed in the body.
  • the photocatalyst can be coated inside the body of the air purifier to improve the productivity by simplifying the structure in addition to the workability, and the efficiency of air purification through the photocatalyst can be improved by additionally providing a structure coated with the photocatalyst .
  • Figure 1 is a schematic representation of the reaction mechanism of a photocatalyst.
  • Fig. 2 shows a first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 3 shows a second embodiment according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a third embodiment according to the present invention.
  • the present invention includes a body 100 having a predetermined space therein; A fan module 200 provided at one side of the body 100 to allow outside air to pass through the inside of the body to discharge filtered air; And a filtering member (300) disposed in the body to filter air flowing into the body.
  • the body 100 has a structure in which the upper and lower portions in the drawing pass through and air flows from the lower portion to the upper portion.
  • a general filter (not shown) for air purification is provided, and a control module (not shown) for operating the air purification apparatus is disposed.
  • the fan module 200 includes a fan 210 and a motor 220 so that air can be introduced into the body 100 to discharge purified air.
  • the filtering member 300 is a photocatalyst, and the photocatalyst is coated on the inner wall 110 of the body.
  • the filtering member 300 is a photocatalyst as shown in FIG. 3.
  • the photocatalyst 400 is coated on the honeycomb 410 detachably disposed in the body 100.
  • the filtering member 300 is a photocatalyst as shown in FIG. 4, and the photocatalyst 500 is coated on a mesh network 510 in which a plurality of layers are detachably stacked in the body.
  • the contaminants in the air passing through the filter can be filtered through the photocatalyst, do. Accordingly, the manufacturing cost of the air purifying device can be greatly reduced.
  • the air purifying apparatus can improve the air purifying efficiency through the photocatalyst and can be used not only for purifying indoor air but also for purifying air in a moving means such as an automobile.

Abstract

본 발명은 광촉매필터를 갖는 공기정화장치에 관한 것으로, 그 구성은 공기를 정화하기 위한 광촉매필터를 갖는 공기정화장치에 있어서, 상기 공기정화장치는, 내부에 일정한 공간을 갖는 몸체; 상기 몸체 일측에 구비되어 외부의 공기를 몸체 내부를 통과시켜 필터링된 상태의 공기를 배출하게 하는 팬모듈; 및 상기 몸체 내에 배치되어 몸체 내부로 유입되는 공기를 필터링하는 필터링부재;를 포함한다.

Description

광촉매 코팅을 이용한 공기정화장치
본 발명은 광촉매 코팅을 이용한 공기정화장치, 특히 광촉매필터를 갖는 공기정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 정화장치의 몸체 내부에 광촉매를 코팅하여 작업성과 더불어 구조를 간단하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 광촉매가 코팅된 구성을 추가 설치하여 광촉매를 통한 공기 정화 효율성을 향상시킬 수 있게 하는 광촉매필터를 갖는 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 공기정화기가 사용되며, 에어콘, 팬히터, 진공청소기 등에서도 공기를 정화하는 각종 필터가 장착된다.
종래에는 공기를 정화하기 위하여 일반적으로 폴리프로필렌(PP)수지 섬유 또 는 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 수은 없었다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 광에너지에 의하여 활성화되어 살균 및 탈취기능을 갖는 광촉매물질을 이용한 소위 광촉매기술이 연구개발되고 있으며, 대표적인 광촉매가 이산화티타늄(TiO2 )이다.
이산화티타늄과 같은 광촉매는 유기물과의 흡착력이 뛰어나며, 또한 광에너지에 노출되면 여기(excitation)되어 여러형태의 라디칼(radical)을 형성시켜 주어 강한 산화력에 의하여 미생물을 살균하고, 동시에 라디칼이 악취를 유발하는 냄새물질과 반응하면서 이를 분해하기 때문이다.
도 1을 참조하여 광촉매반응 메커니즘을 설명하면 다음과 같다.
자외선 램프등에서 방출되는 소정크기 이상의 광에너지가 광촉매(P)에 조사되면 원자의 가전자대(Valence Band) 전자가 전도대(Conduction Band)에 전이되어 전자(e- )와 정공(h- )이 생성된다. 이러한 전자와 정공은 매우 강한 산화력과 환원력을 가지고 있므므로 공기중의 수증기(H2O)나 산소(O2 )등과 반응하여 OH라디칼, H라디칼, 슈퍼옥사이드엔아이온(O2 -) 등의 활성산소를 발생시킨다. 그리고 이러한 라디칼들은 다른 성분과 강한 결합력을 가지고 있기 때문에 냄새물질의 결합을 파괴하게 되어 탈취작용이 이루어지게 된다. 즉, OH라디칼은 냄새를 유발하는 유기물의 결합을 깨고 직접 결합하게 되어 최종적으로 수증기와 이산화탄소가 남게 되므로 냄새성분이 제거된다.
또한 OH라디칼은 미생물 몸체를 분해시키는 강한 산화력을 갖고 있으므로 살균작용을 하게 된다. 즉 알레르겐이나 미생물은 아미노산이 폴리펩티드결합한 단백질이 주성분이고, OH라디칼은 이러한 아미노산의 폴리펩티드결합을 파괴함으로써 단백질을 변성시킨다. 따라서 알레르겐이 분해되고, 미생물이 살균되게 된다.
또한 전자나 정공이 유기물과 직접 결합하여 유기물의 결합을 깨는 반응을 하면서 결국 수증기와 이산화탄소가 남게 되어 탈취작용을 하게 된다.
결국 광촉매를 이용하면 상기와 같은 원리로 살균, 탈취 및 알레르겐 분해작용을 할 수 있게 된다.
그러나 상술한 바와 같은 광촉매의 우수한 성능에도 불구하고 종래에는 광촉매를 이용한 필터를 공기정화기나 가정용 에어컨 등에 사용하는 것이 극히 곤란하여, 광촉매를 이용한 공기정화는 그 이용범위가 극히 한정되어 있었다.
왜냐하면, 에어컨 등에 광촉매를 사용하려면 광촉매를 기재 즉 소정 형상의 프레임에 코팅시켜야 하는데 종래의 기술로는 광촉매가 기재에서 탈리되지 않도록 코팅하는 것이 매우 어려웠기 때문이다.
그 이유는 광촉매인 산화티타늄을 금속체 및 유리 등과 같은 무기질 기재에 코팅하는 경우에 광촉매는 이들과 친화력이 약하여 쉽게 탈리되기 때문이다. 또한 유기질 기재에 코팅되는 경우에는 광촉매반응에 의하여 유기물이 분해되기 때문이다.
즉 종래에는 광촉매를 필터의 프레임 역할을 하는 기재 즉 금속판이나 메쉬 등에 탈리되지 않도록 코팅하는 것이 어려웠다. 따라서 흡입용 팬이 설치되는 에어컨이나 공기정화기 등에 이를 사용하면 광촉매가 흩날리게 되어 가정용 기기 등에는 광촉매를 이용한 필터를 사용하는 것이 어려웠다.
선행기술문헌 1 : 공개특허공보 제10-2000-0074976호
선행기술문헌 2 : 일본공개특허공보 특개2011-152497호
본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 종래의 특성을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 공기 정화장치의 몸체 내부에 광촉매를 코팅하여 작업성과 더불어 구조를 간단하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 광촉매가 코팅된 구성을 추가 설치하여 광촉매를 통한 공기 정화 효율성을 향상시킬 수 있게 하는 광촉매필터를 갖는 공기정화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 공기를 정화하기 위한 광촉매필터를 갖는 공기정화장치에 있어서,
상기 공기정화장치는, 내부에 일정한 공간을 갖는 몸체; 상기 몸체 일측에 구비되어 외부의 공기를 몸체 내부를 통과시켜 필터링된 상태의 공기를 배출하게 하는 팬모듈; 및 상기 몸체 내에 배치되어 몸체 내부로 유입되는 공기를 필터링하는 필터링부재;를 포함한다.
상기 필터링부재는 광촉매이며, 상기 광촉매는 상기 몸체의 내벽에 코팅된다.
또한 상기 필터링부재는 광촉매이며, 상기 광촉매는 상기 몸체 내부에 탈착 가능하게 배치된 허니컴(허니컴 구조)상에 코팅된다.
그리고 상기 필터링부재는 광촉매이며, 상기 광촉매는 상기 몸체 내에서 탈착 가능하게 복수개가 적층된 메쉬망에 코팅된다.
본 발명에 따르면, 공기 정화장치의 몸체 내부에 광촉매를 코팅하여 작업성과 더불어 구조를 간단하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 광촉매가 코팅된 구성을 추가 설치하여 광촉매를 통한 공기 정화 효율성을 향상시킬 수 있게 하는 효과가 있다.
도 1은 광촉매의 반응 매커니즘을 개략적으로 나타낸 반응도.
도 2는 본 발명에 따른 제1실시예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 제2실시예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 제3실시예를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 일정한 공간을 갖는 몸체(100); 상기 몸체(100) 일측에 구비되어 외부의 공기를 몸체 내부를 통과시켜 필터링된 상태의 공기를 배출하게 하는 팬모듈(200); 및 상기 몸체 내에 배치되어 몸체 내부로 유입되는 공기를 필터링하는 필터링부재(300);를 포함하는 공기정화장치이다.
상기 몸체(100)는 도면상의 상하부가 관통되어 하부로부터 상부로 공기가 흐르도록 하는 구조를 하고 있다.
여기서 상기 몸체(100) 내에는 공기 정화를 위한 일반적인 필터(미도시)가 구비되어 있고, 공기정화장치의 동작을 위한 제어모듈(미도시)이 배치되어 있다.
또한 상기 팬모듈(200)은 몸체(100) 내부로 공기를 유입시켜 정화된 공기를 배출할 수 있도록 팬(210)과 모터(220)로 구성되어 있다.
그리고 상기 필터링부재(300)는 광촉매이며, 상기 광촉매는 상기 몸체의 내벽(110)에 코팅된다.
또한 상기 필터링부재(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 광촉매이며, 상기 광촉매(400)는 상기 몸체(100) 내부에 탈착 가능하게 배치된 허니컴(410) 상에 코팅(420)된다.
그리고 상기 필터링부재(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 광촉매이며, 상기 광촉매(500)는 상기 몸체 내에서 탈착 가능하게 복수개가 적층된 메쉬망(510)에 코팅(520)된다.
즉, 본 발명에서와 같이 몸체 내부에 허니컴 구조 또는 메쉬망 구조 상에 광촉매를 코팅하여 사용할 경우 필터를 통과하는 공기 내부의 오염물을 광촉매를 통해 필터를 할 수 있어 간단한 구조에서도 효율적인 오염물 제거가 가능하게 된다. 이에 따라 공기정화장치의 제조원가를 대폭 절감할 수 있다.
특히 환기통로 등에 본 발명을 설치할 경우 그 효율성이 극대화될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 내용에 대한 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아니다.
즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.
본 발명에 따른 공기 정화장치는 광촉매를 통한 공기 정화 효율성을 향상시킬수 있어 실내공기의 정화 뿐만 아니라 자동차등의 이동수단내의 공기 정화에도 이용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 공기를 정화하기 위한 광촉매필터를 갖는 공기정화장치에 있어서,
    상기 공기정화장치는,
    내부에 일정한 공간을 갖는 몸체;
    상기 몸체 일측에 구비되어 외부의 공기를 몸체 내부를 통과시켜 필터링된 상태의 공기를 배출하게 하는 팬모듈; 및
    상기 몸체 내에 배치되어 몸체 내부로 유입되는 공기를 필터링하는 필터링부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매필터를 갖는 공기정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부재는 광촉매이며, 상기 광촉매는 상기 몸체의 내벽에 코팅된 것을 특징으로 하는 광촉매필터를 갖는 공기정화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부재는 광촉매이며, 상기 광촉매는 상기 몸체 내부에 탈착 가능하게 배치된 허니컴 상에 코팅된 것을 특징으로 하는 광촉매필터를 갖는 공기정화장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부재는 광촉매이며, 상기 광촉매는 상기 몸체 내에서 탈착 가능하게 복수개가 적층된 메쉬망에 코팅된 것을 특징으로 하는 광촉매필터를 갖는 공기정화장치.
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