KR200312719Y1 - 광촉매를 구비한 공기정화용 조화 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광촉매를 구비한 공기정화용 조화에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광촉매의 활성화 작용으로 공기 중에 포함된 세균의 살균, 휘발성 유기화합물의 산화분해 및 탈취 기능을 구비하는 공기정화용 조화에 관한 것이다.

본 고안은 조화를 지지하는 화분의 내부에 그 내벽을 따라 존재하는 프리필터; 화분의 중심에 설치되며 광촉매가 도포된 허니콤 필터; 광촉매를 활성화시키기 위하여 광촉매와 인접하게 설치되는 자외선 발생수단; 상기 허니콤 필터와 자외선 발생수단을 외부에서 둘러 싸도록 설치되며 광촉매가 코팅된 시트; 외부의 공기를 내부로 유입하기 위하여 화분 상에 형성된 공기유입구; 및 외부의 공기를 내부로 강제 유입하기 위하여 화분의 상단부에 설치되는 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 조화를 제공한다.

Description

광촉매를 구비한 공기정화용 조화{Artificial flowers comprising photocatalyst for air cleaning}

본 고안은 광촉매를 구비한 공기정화용 조화에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광촉매의 활성화 작용으로 공기 중에 포함된 세균의 살균, 휘발성 유기 화합물의 산화분해 및 탈취 기능을 구비하는 공기정화용 조화에 관한 것이다.

조화(artificial flowers)는 일반적으로 실내외의 미관을 돋보이게 하는 장식을 주목적으로 한 것으로서 주재료가 인공적인 폴리머, 철사 등의 소재이므로 생화와 달리 취급이 용이하고 수명이 반영구적이므로 가정, 사무실, 업소 등에서 주로 사용되고 있다.

이와 같은 조화는 실외보다는 실내에 주로 설치되어 있고, 별도의 관리가 불필요하다는 이유로 인해 짧게는 수개월, 길게는 수년씩 공간을 점유한채 방치되어 왔다. 그 결과 조화의 표면은 상당부분 오염되어 미관을 돋보이게 하기보다는 먼지로 인해 고유의 색감을 잃어버려 오히려 미감을 손상시키는 역할을 해 온 것이 현 실정이었다.

한편 사무실과 같은 업무용 공간은 물론이거니와 일반 가정에서도 먼지, 세균, 혹은 휘발성 유기 화합물들로 인하여 인체에 안 좋은 영향을 끼치게 되며, 이를 위해 많은 공기정화장치들이 현재 많이 개발되어 있으며, 보다 쾌적한 삶을 영위하고자 하는 많은 소비자들에게 선택되고 있다.

한국특허공개공보 2001-78480호에는 상기와 같은 조화의 표면에 광촉매를 도포함으로써 공기정화기능을 부여한 광촉매 코팅 조화가 개시되어 있다. 상기 광촉매 코팅 조화는 장식용으로만 사용되어 오던 조화의 표면에 광촉매 조성물을 스프레이법, 함침법, 딥코팅법으로 도포한 것으로서 공기중 세균에 대한 살균 효과와 실내 유해가스 정화기능을 제공하게 된다.

그러나 상기 한국특허공개공보 2001-78480호에 개시되어 있는 광촉매 코팅조화는 상기 광촉매를 활성화시키기 위한 별도의 에너지원, 즉 광촉매의 내부 전자를 전도대로 여기시키기 위한 별도의 광원이 내부에 존재하지 않아 별도의 광원을 조사할 필요가 발생하게 된다. 즉 상기 조화는 실내조명이나 태양빛과 같은 외부 광원이 존재하지 않을 경우에는 그 기능이 정지되어 버린다는 문제점을 갖게된다.

또한 조화에 단순히 광촉매를 도포한 것만으로는 넓은 실내의 공기를 정화하기는 곤란하며, 단순히 조화 부근의 공기만을 정화시키게 되어 실내의 공기정화라는 소기의 목적을 달성하기 곤란하게 된다는 문제점도 아울러 갖게 된다.

따라서 태양빛과 같은 외부 조명이 없이도 공기정화기능을 유지할 수 있으며, 실내의 많은 공기를 보다 효율적으로 정화시킬 수 있는 실내 장식용 조화가 요구되고 있다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 조화를 지지하는 화분의 내부에 광촉매를 포함하는 필터 및 공기 순환장치를 구비하는 공기정화용 조화를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 일례에 따른 광촉매를 구비한 공기정화용 조화의 공기정화 모듈의 단면도를 나타낸다.

도 2는 본 고안의 일례에 따른 광촉매를 구비한 공기정화용 조화의 공기정화 모듈의 단면도를 나타낸다.

도 3은 본 고안에 따른 공기정화용 조화에 사용된 전기 집진기의 단면도를 나타낸다.

도 4는 본 고안에 따른 공기정화용 조화에 사용된 허니콤 필터의 단면도를 나타낸다.

* 도면에 사용된 부호의 설명

1: 팬 2: 광촉매가 코팅된 허니콤필터

3: 광촉매 여기용 자외선 발생수단

4: 광촉매가 코팅된 시트상 필터

5: 프리필터 6: 공기 유입구

7: 전기집진기 8: 양이온판 9: 음이온판

10: 허니콤 단면

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 고안은,

조화를 지지하는 화분의 내부에 그 내벽을 따라 존재하는 프리필터(5); 화분의 중심에 설치되며 광촉매가 도포된 허니콤 필터(2); 광촉매를 활성화시키기 위하여 광촉매와 인접하게 설치되는 자외선 발생수단(3); 상기 허니콤 필터(2)와 자외선 발생수단을 외부에서 둘러 싸도록 설치되며 광촉매가 코팅된 시트(4); 외부의 공기를 내부로 유입하기 위하여 화분 상에 형성된 공기유입구(6); 및 외부의 공기를 내부로 강제 유입하기 위하여 화분의 상단부에 설치되는 팬(1)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 조화를 제공한다.

상기 본 고안에 따른 공기정화용 조화는 화분의 하단부에 설치되는 전기집진부(7)를 더 구비할 수 있다.

일반적으로 광촉매는 빛을 받으면 촉매 내부에서 빛에너지를 받아 전자전이가 발생하며, 이와 같은 전자전이로 인해 전자는 가전자대에서 전도대로 여기된다. 즉 가전자대에서 전자가 하나 빠져 나가 정공이 형성되고 전자는 전도대로 올라간다. 이렇게 형성된 것을 정공전자쌍(hole-electron pair)이라고 칭하며, 이와 같은 가전자대의 정공은 강력한 산화작용을 가져 촉매 표면에 흡착된 유기물을 분해하고 원래의 상태로 되며, 전도대의 여기된 전자는 외부의 산소나 유기물에 전자를 제공하여 유기물을 환원시킴으로써 분해하게 된다. 이러한 작용은 빛에 의해 반복하여 일어나므로 촉매 표면에 흡착된 유기물을 지속적으로 분해하게 된다. 즉 공기 중의 악취 성분, 휘발성 유기 화합물(VOC), 미생물들을 산화-환원반응에 의해 분해함으로써 쾌적한 실내 공기를 유지시키는 역할을 수행하게 된다.

본 고안에 있어서 상기 광촉매는 허니콤 필터(2) 및 이를 둘러싸는 시트상의 필터(4)에 적용된다.

본 고안의 일실시예에 따른 공기정화용 조화의 공기 정화 메카니즘을 도 1을 참고로 하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 공기정화용 조화의 공기 정화 모듈의 단면도를 나타내며, 이와 같은 모듈은 조화를 지지하는 화분의 내부에 설치된다. 화분의 하단부에는 외부로부터의 공기를 유입할 수 있는 공기 유입구(6)가 구비되며, 이 유입구를 통해 공기를 흡입하게 되며, 이와 같은 공기 유입구(6)는 하단부 이외에도 화분의 외벽을 따라 고르게 설치하는 것도 가능하다. 이와 같이 유입구를 통과한 공기는 우선적으로 프리필터(5)를 통해 거대 먼지 입자들이 여과되는 과정을 거치게 된다.

상기 프리필터(5)는 정전 필터 또는 종이필터를 사용하여 제조되며, 화분의 내벽을 따라 넓게 분포하여 공기중의 비교적 큰 먼지 입자를 제거하게 된다. 이와 같은 프리필터(5)는 공기중의 먼지만을 제거할 수 있으며, 공기중의 휘발성 유기화합물이나 세균, 악취 물질은 제거하지 못한다. 종래에는 상기와 같은 휘발성 유기화합물, 세균, 악취물질들은 활성탄을 통하여 흡착 제거하여 왔으나, 이와 같은 활성탄의 흡착 능력은 한계가 있으며, 또한 활성탄과 같은 물리적 흡착 방법만으로는 휘발성 유기화합물의 제거가 곤란하다.

상기 프리필터(5)를 통과한 공기중의 휘발성 유기화합물, 세균, 악취물질들은 광촉매를 코팅한 허니콤필터(2) 또는 광촉매가 코팅된 시트(4)와 접촉하여 광촉매의 강력한 산화환원작용에 의해 제거되는 과정을 거치게 된다.

상기 광촉매를 코팅한 허니콤 필터(2)는 화분의 내부에 설치되며, 팬의 공기 흡입방향과 수직으로 설치되는 것이 바람직하다. 상기 허니콤 필터(2)의 구조를 도 4에 나타내었으며, 이와 같은 그물망 구조는 일반적인 허니콤 필터와 큰 차이가 없으며, 화분의 구조 및 공기 정화능에 따라 다양한 그물눈 크기를 사용할 수 있다.

이와 같은 허니콤 구조의 필터(2)에는 광촉매를 스프레이법, 함침법 등의 방법으로 도포할 수 있으며, 여기에 사용되는 광촉매로서는 빛에너지에 의해 활성이 높은 물질을 생성하는 물질로서 이산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화카드늄, 황화카드늄, 산화철, 산화텅스텐 등이 있으며, 이 중에서 이산화티타늄이 내산, 내알칼리성이 강하고, 인체에 무해하여 가장 널리 사용되고 있다. 이와 같은 이산화티타늄은 분말형태, 또는 졸과 같은 형태의 조성물로 제조되어 사용되는 것도 가능하다. 본 고안에서는 활성이 높은 물질을 생성하여 각종 화학 반응을 촉진시킬 수 있는 광촉매라면 특별한 제한없이 사용하는 것이 가능하다. 이와 같은 광촉매는 화학 반응에는 직접 참여하지는 않으므로 반영구적으로 사용할 수 있는 장점을 갖게 된다.

이와 같은 광촉매를 여기시키기 위해서는 빛에너지가 필요하며 이를 위해 상기 허니콤 필터(2)와 인접하여 자외선 발생 수단(3)을 설치한다. 이와 같은 자외선 발생수단은 일반적인 자외선 램프를 사용하는 것도 가능하지만, 이와 같은 자외선 램프는 인체에 유해한 자외선(UV-C) 254nm의 상대강도가 99% 이상이어서 인체에 빛이 직접 노출되는 경우에는 매우 위험하며, 광촉매를 활성화시키는 용도로서는 부적합한 측면을 가지고 있다. 따라서 본 고안에서는 광촉매의 활성을 최대로 끌어낼 수 있는 광촉매 전용 자외선 전용 램프로서, 수명이 길고 장시간 사용하여도 발열량이 적으며 인체에 유해한 UV-C 계열의 파장이 UV-A 계열의 파장보다 현저히 낮은 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이들은 램프 직경이 5 내지 6mm로 종래 20mm의 유리소재로 된 일반적인 자외선 램프와 비교하여 설치가 용이하며, 램프 보호관이 특수 재질로 되어 있어 외부 충격에도 쉽게 파손되지 않는 장점을 아울러 갖게 된다.

상기 허니콤 필터(2)와 자외선 발생수단(3)의 외부와 프리필터(5) 사이에 중간에는 광촉매를 도포한 시트상의 필터(4)를 설치할 수 있다. 즉 외부에서 유입된 공기가 프리필터(5)를 통과한 후 팬(1)을 통해 바로 빠져 나가는 것을 방지하고 공기 정화 효율을 보다 증가시키기 위하여 광촉매를 도포한 시트상의 필터(4)를 사용하여 상기 허니콤 필터(2)와 자외선 발생수단을 둘러싸는 방식으로 설치할 수 있다.

화분에 상단부에는 팬(1)이 설치되어 공기를 강제적으로 흡입하여 보다 많은 양의 공기를 정화할 수 있는 능력을 갖추게 된다. 즉 종래의 제품이 단지 자연스런 공기의 흐름에 의존하여 공기를 정화하였던 것과 달리 본 고안의 조화는 팬을 사용하여 공기를 강제적으로 흡입함으로써 다량의 공기를 정화하는 것이 가능하며, 넓은 공간에서도 효율적으로 공기를 정화할 수 있게 된다. 이와 같은 팬(1)은 화분의 상단부에 설치되어 화분에 하단부, 또는 측면부에서 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 역할을 수행하며, 조화가 주로 실내에 설치되는 특성상 저소음팬을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

본 고안은 또한 다량의 먼지가 발생하는 장소에서 보다 효율적으로 먼지 입자를 제거하여 전기 집진기(7)를 추가로 설치하는 것이 가능하다. 즉 다량의 먼지가 발생하는 곳에서는 프리필터(5)의 먼지 제거능으로는 부족할 수 있으므로 별도의 전기 집진기를 화분의 하단 공기 유입구(6) 부근에 설치하여 먼지 제거능을 향상시키게 된다. 이와 같은 전기 집진기(7)는 도 3에 나타낸 바와 같이 양이온판(8)과 음이온판(9)으로 구성되어 있어 양 극판 사이에서 코로나 방전을 일으켜 먼지에 전하를 주고 (-)로 대전된 입자가 양극판으로 이동하여 포집되는 방식으로 먼지를 흡착시키게 된다.

본 고안에 따른 조화는 상기와 같은 화분 내의 공기 정화 모듈만으로 국한되는 것은 아니며, 조화의 표면 상에 광촉매를 도포하여 조화의 전체적인 표면에서 공기 정화기능을 수행하게 하는 것도 가능하다. 즉 인조 관엽수의 잎에 코팅된 광촉매의 작용에 의해서 공기중의 유해물을 처리할 뿐만 아니라 화분 내에 장착된 공기 정화 모듈을 통해서도 공기를 정화할 수 있게 된다.

본 고안에 따른 공기 정화용 조화는 빛이 없거나 조사량이 적은 야간에도 사용이 가능하며, 필요시 적절하게 사용하여 공기중 불순물을 제거하는 것도 가능해진다. 또한 강제적인 공기 흡입방법을 채택하여 보다 효율적이고 신속한 공기의 정화가 가능하다는 장점을 함께 갖는다. 따라서 기존의 공기정화기에 실내 장식 효과를 더하고, 광촉매 기능을 추가하여 그 성능이 대폭 향상된 공기 정화기능을 제공하게 된다.

Claims (4)

1. 조화를 지지하는 화분의 내부에 그 내벽을 따라 존재하는 프리필터; 화분의 중심에 설치되며 광촉매가 도포된 허니콤 필터; 광촉매를 활성화시키기 위하여 광촉매와 인접하게 설치되는 자외선 발생수단; 상기 허니콤 필터와 자외선 발생수단을 외부에서 둘러싸도록 설치되며 광촉매가 코팅된 시트; 외부의 공기를 내부로 유입하기 위하여 화분 상에 형성된 공기유입구; 및 외부의 공기를 내부로 강제 유입하기 위하여 화분의 상단부에 설치되는 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 조화.
2. 제1항에 있어서, 화분의 하단부에 설치되는 전기집진부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 정화용 조화.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광촉매가 이산화티타늄인 것을 특징으로 하는 공기 정화용 조화.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자외선 발생 수단이 광촉매 전용 자외선 램프인 것을 특징으로 하는 공기 정화용 조화.