KR100550088B1 - Photocatalytic filter unit and air purifying apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광촉매 필터 유니트 및 이를 이용한 공기정화장치에 관한 것으로 더 상세하게는 광촉매를 코팅한 필터에 자외선을 조사하여 산화력을 얻고 이 필터층에 공기를 통과 시켜서 세균과 유기물을 제거하는 광촉매 필터에 흡착용 기능성 필터 및 오존제거 기능성 필터를 결합하여 구성된 광촉매 필터 유니트 및 이를 이용한 공기정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photocatalyst filter unit and an air purifier using the same. More specifically, the photocatalyst is applied to a photocatalyst filter which is irradiated with ultraviolet rays to obtain oxidizing power and passes air through the filter layer to remove bacteria and organic matter. The present invention relates to a photocatalyst filter unit configured by combining a functional filter and an ozone removal functional filter and an air purifier using the same.
본 발명에 따른 광촉매 필터 유니트 및 이를 이용한 공기정화장치는 공기 중의 세균 및 유기물 등을 효과적으로 여과시킬 수 있으므로, 버섯 재배 등 공기정화가 필요한 시설에 유용하게 사용될 수 있다.Since the photocatalyst filter unit and the air purifier using the same according to the present invention can effectively filter bacteria and organic substances in the air, they can be usefully used in facilities requiring air purification such as mushroom cultivation.
광촉매, 필터, 흡착용 기능성 필터, 오존제거 기능성 필터, 공기정화Photocatalyst, filter, functional filter for adsorption, ozone removal functional filter, air purification
Description
도 1은 본 발명에 따른 공기정화장치의 전면도1 is a front view of an air purifying apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 공기정화장치의 측면도2 is a side view of an air purifier according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 공기정화장치에 장착되는 광촉매 유니트를 나타낸 도면3 is a view showing a photocatalyst unit mounted to an air purifying apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 공기정화장치의 살균 테스트 결과를 보여주는 사진4 is a photograph showing the sterilization test results of the air purifier according to the present invention
도 5는 본 발명에 따른 공기정화장치의 유기물 제거 성능을 나타낸 그래프5 is a graph showing the organic matter removal performance of the air purifier according to the present invention
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1: 송풍팬2: 광촉매 반응 유니트1: Blowing fan 2: Photocatalytic reaction unit
2-a: 기능성 필터 (오존 제거용)2-b: UV 램프2-a: functional filter (for removing ozone) 2-b: UV lamp
2-c: 광촉매 세라믹 필터2-d: 기능성 필터 (흡착용)2-c: photocatalytic ceramic filter 2-d: functional filter (for adsorption)
3: 안정기 4: 흡입구3: ballast 4: inlet
4-a: 먼지제거 필터5: 고정 열쇠4-a: dust removal filter 5: fixing key
6: 동작 스위치7: 동작 램프6: operation switch 7: operation lamp
8: 전류계9: 전압계8: ammeter 9: voltmeter
10: 타이머11: LED10: timer 11: LED
12: 배출구13: 전원 연결구12: outlet 13: power connector
14: 누전 차단기14: earth leakage breaker
본 발명은 광촉매 필터 유니트 및 이를 이용한 공기정화장치에 관한 것으로 더 상세하게는 광촉매를 코팅한 필터에 자외선을 조사하여 산화력을 얻고 이 필터층에 공기를 통과 시켜서 세균과 유기물을 제거하는 광촉매 필터에 흡착용 기능성 필터 및 오존제거 기능성 필터를 결합하여 구성된 광촉매 필터 유니트 및 이를 이용한 공기정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photocatalyst filter unit and an air purifier using the same. More specifically, the photocatalyst is applied to a photocatalyst filter which is irradiated with ultraviolet rays to obtain oxidizing power and passes air through the filter layer to remove bacteria and organic matter. The present invention relates to a photocatalyst filter unit configured by combining a functional filter and an ozone removal functional filter and an air purifier using the same.
일반적인 공기정화장치는 기계식, 전기식, 이온식으로 구분되며, 이들 방식은 각각 장단점을 가지고 있다.General air purifiers are classified into mechanical, electrical and ion type, each of which has advantages and disadvantages.
예를 들면, 기계식은 집진필터를 이용하여 그를 통과하는 공기로부터 이물질(곰팡이, 애완동물털, 꽃가루 등)을 제거함으로써 공기를 정화하는 방식이다. 이러한 기계식은 공기로부터 이물질을 효과적으로 제거하기는 하나 주기적으로 필터를 교환해 주어야 하고 악취나 바이러스, 세균 등을 제거할 수 없다는 단점이 있다.For example, mechanical is a method of purifying air by using a dust collecting filter to remove foreign matter (fungus, pet hair, pollen, etc.) from the air passing through it. Such a mechanical method effectively removes foreign substances from the air, but has to be replaced periodically, and has a disadvantage in that it cannot remove odors, viruses, and bacteria.
전기식은, 소정간격 이격된 +극판과 -극판에 공기를 통과시킴으로써, +극판을 통과하는 공기 중의 이물질 입자에 +극이 형성되게 하고, +극을 띤 이물질 입자가 -극판에 전기적으로 흡착되게 함으로써 공기가 정화되는 방식이다. 이러한 전기 식은 비교적 소형으로 구현할 수 있다는 장점이 있으나, +극판과 -극판에 이물질이 부착되었을 때 정화능력이 급격히 떨어지므로 +극판과 -극판을 자주 닦아주어야 하고, 미세 이물질을 제거할 수 없으며, 기계식과 마찬가지로 악취나 바이러스, 세균 등을 제거할 수 없다는 단점이 있다.The electric type is formed by passing air through the positive electrode plate and the negative electrode plate at predetermined intervals, thereby forming the positive electrode in the foreign matter particles in the air passing through the positive electrode plate, and causing the foreign matter particles having the positive electrode to be electrically adsorbed on the negative electrode plate. The way the air is purified. Such electric type has the advantage that it can be realized in a relatively small size, but when the foreign matter is attached to the + and-plates, the purification ability drops sharply, so the + plates and the-plates must be cleaned frequently, and the fine foreign substances cannot be removed, and the mechanical Likewise, there is a disadvantage that can not remove odors, viruses, bacteria, and the like.
이온식은 공기 중에 이온을 주입하여 이물질 입자에 이온이 흡착되게 한 후, 이들 공기를 +극의 집진판을 통과시킴으로써, 그 집진판이 이온이 부착된 이물질 입자를 흡착케 하여 공기를 정화시키는 방식이다. 이러한 이온식은, 별도로 팬을 사용하지 않음으로써 소음이 매우 적은 장점이 있으나, 집진판을 자주 세정하여야 하며, 악취나 바이러스, 세균 등을 제거할 수 없다.The ion type is a method in which ions are adsorbed to the foreign matter particles by injecting ions into the air, and then the air is passed through the positive electrode dust collector plate, whereby the dust collector adsorbs the foreign matter particles to which the ions are attached to purify the air. Such ion type has the advantage of having very low noise by not using a separate fan, but the dust collecting plate needs to be cleaned frequently and odors, viruses, bacteria, etc. cannot be removed.
이 외에도 활성탄을 이용하여 공기 중의 악취를 제거할 수도 있으나, 효과적인 악취 제거를 위하여 많은 양의 활성탄이 필요하고, 또한 바이러스나 세균 등을 제거할 수 없다는 단점이 있다.In addition, it is possible to remove odors in the air by using activated carbon, but a large amount of activated carbon is required for effective odor removal, and there is a disadvantage in that viruses or bacteria cannot be removed.
이와 같이, 상술한 공기정화방식은 장단점을 고루 갖추고 있으나 공통적으로 세균이나 바이러스는 제거하기가 매우 어렵다. 또한 공기정화의 효율을 높이기 위해 다량의 고가 필터재를 많이 사용하고 있어 그 유지비용이 많이 든다. 따라서 최근에는 각각의 방식 중 장점만을 취하여 공기 정화능력을 키울 수 있으며, 더 나아가 세균이나 바이러스 등을 제거할 수 있고, 유지비용이 저렴한 공기정화장치의 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.As described above, the air purifying method described above has advantages and disadvantages, but it is very difficult to remove bacteria or viruses in common. In addition, a large amount of expensive filter material is used to increase the efficiency of air purification, resulting in high maintenance costs. Therefore, in recent years, taking advantage of each method can increase the air purification ability, and furthermore, the research and development of the air purification device that can remove bacteria or viruses, and low maintenance cost has been actively made.
한편 오존이나 헤파필터에 의한 공기정화방법도 사용되어지고 있다.On the other hand, air purification using ozone or hepa filter is also used.
오존을 이용하는 방법은 효과는 좋으나 이를 위해서는 오존의 농도를 조절할 필요가 있는데, 실제적으로 오존 농도의 조절이 어렵다는 문제가 있으며, 또한 살균력을 높이기 위해서 오존의 농도를 높였을 경우 작업자의 건강에 해를 끼친다는 문제가 있다.The method using ozone is good, but it is necessary to adjust the concentration of ozone. In reality, it is difficult to control the concentration of ozone. In addition, if the concentration of ozone is increased to increase sterilization power, it is harmful to worker's health. Has a problem.
헤파 필터를 사용한 방법 또한 필터 자체가 세균이나 유기물을 분해, 제거하는 것이 아니기 때문에 필터 내에 세균과 유기물이 쌓이게 되어, 어느 일정 한도를 넘어서게 되면 필터 내의 오염 물질이 밖으로 유출될 위험성이 있으며, 제품 수명과 교체 비용, 성능 저하 등이 문제시 된다.The method using the HEPA filter also does not decompose or remove bacteria or organics, so bacteria and organic matters accumulate in the filter, and if a certain limit is exceeded, contaminants in the filter may leak out. Replacement costs, poor performance, and so on.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공기 중의 각종 이물질뿐만 아니라 세균 및 유기물까지 제거할 수 있으며, 아울러 작업자의 건강에 무해하고 환경 친화적인 광촉매 필터 유니트 및 이를 이용한 공기정화장치를 제공하는 데에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, it is possible to remove not only various foreign substances in the air but also bacteria and organic matter, and also harmless to the health of workers and environmentally friendly photocatalyst filter unit and using the same An air purifier is provided.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광촉매 필터 유니트는, 공기 중의 세균과 유기물을 제거하는 광촉매 코팅 필터, 상기 광촉매 코팅 필터에 자외선을 조사(照射)하기 위해 사용되는 자외선램프, 상기 광촉매 코팅 필터의 기능을 보완하는 흡착용 기능성 필터 및 상기 자외선램프에서 발생하는 오존을 제거하기 위한 오존 제거용 기능성 필터를 포함하여 구성된다.The photocatalyst filter unit according to the present invention for achieving the above object is a photocatalyst coating filter for removing bacteria and organic matter in the air, an ultraviolet lamp used to irradiate ultraviolet rays to the photocatalyst coating filter, the photocatalyst coating filter It comprises a functional filter for adsorption and ozone removal functional filter for removing ozone generated in the ultraviolet lamp to complement the function of.
상기 광촉매 필터 유니트는 상기 흡착용 기능성 필터로는 은을 담지한 실리케이트계 지지체, 염화칼슘을 담지한 실리케이트계 지지체 및 활성탄을 배합하여 사용할 수 있으며, 상기 오존제거 기능성 필터로 활성탄 또는 이산화망간을 사용하거나, 이들을 혼용하여 사용할 수 있다. 상기 광촉매 활성을 위한 광원으로는 UV-A 또는 UV-C를 사용하거나, 이들을 혼용하여 사용할 수 있으며, 상기 광촉매 코팅 필터로는 세라믹 필터, 제올라이트 허니컴 필터, 금속 필터 또는 종이 필터를 사용하거나, 이들을 혼용하여 사용할 수 있다.The photocatalyst filter unit may be used by mixing a silicate-based support, a silicate-supported silicate-supported and activated carbon as the functional filter for adsorption, using activated carbon or manganese dioxide as the ozone removal functional filter, or Can be used interchangeably. As the light source for the photocatalytic activity, UV-A or UV-C may be used or a mixture thereof may be used, and the photocatalyst coating filter may be a ceramic filter, zeolite honeycomb filter, metal filter or paper filter, or a combination thereof. Can be used.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 광촉매 필터 유니트를 이용한 공기정화장치는, 상기 광촉매 필터 유니트, 상기 광촉매 필터 유니트로 공기를 유입시키기 위한 흡입구, 상기 광촉매 필터 유니트를 통과한 정화된 공기를 배출시키는 배출구 및 상기 광촉매 필터 유니트와 상기 배출구 사이에 위치하며, 공기를 순환시키는 작용을 하는 송풍팬을 포함하여 구성되며, 이에는 상기 흡입구 후단에 먼지 제거용 필터를 더 포함시킬 수 있다.Air purifying apparatus using a photocatalyst filter unit according to the present invention for achieving the above object, the photocatalyst filter unit, an inlet for introducing air into the photocatalyst filter unit, discharged purified air passed through the photocatalyst filter unit Located between the outlet and the photocatalyst filter unit and the outlet, and comprises a blower fan for circulating the air, this may further include a filter for removing dust at the rear end of the inlet.
이하 본 발명에 따른 광촉매 필터 유니트 및 이를 이용한 공기정화장치의 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a photocatalyst filter unit and an air purifying apparatus using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 광촉매 필터 유니트를 이용한 공기정화장치의 전면도이고, 도 2는 측면도이다.1 is a front view of an air purifying apparatus using a photocatalyst filter unit, and FIG. 2 is a side view.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 공기정화장치는 기본적으로 장치 하단에 설치된 흡입구(4), 상기 흡입구 후단에 위치하는 광촉매 필터 유니트(2), 상기 광촉매 필터 유니트(2)의 후단에 위치하는 송풍팬(1) 및 송풍팬(1) 후단에 위치하는 배출구(12)로 구성되는데, 이러한 본 발명에 따른 공기정화장치의 동작은 흡입구(4)를 통해 공기를 흡입한 후, 광촉매 필터 유니트(2)를 통과시켜서 살균 및 유기물 제거를 하고, 이렇게 정화된 공기를 송풍팬(1)을 이용해 상단에 설치된 배출구(12)로 배출시킴으로써 이루어진다.Referring to the drawings, the air purifying apparatus according to the present invention is basically a
한편 공기정화장치의 동작에 있어서 큰 먼지들이 장치 내부로 흡입되어 장치의 전기적 이상을 일으키거나 필터의 성능을 저하시키는 것을 막기 위하여 흡입구(4) 후단에 큰 먼지 제거필터(4-a)를 설치하며, 이 필터(4-a)의 청소와 교체를 용이하게 하기 위하여 열쇠고리(5)로 흡입구 판넬을 고정시킨다.On the other hand, a large dust removal filter (4-a) is installed at the rear end of the inlet port (4) in order to prevent large dust from being sucked into the apparatus in order to prevent the electrical abnormality of the apparatus or the performance of the filter. In order to facilitate cleaning and replacement of the filter 4-a, the inlet panel is fixed with the
또한 장치 상단 정면 판넬에는 장치에 공급되는 전압과 전류를 확인 할 수 있도록 전압계(9)와 전류계(8)를 설치하며, 장치를 동작 시킬 수 있는 스위치(6)를 설치하고 장치가 동작중임을 표시 할 수 있는 동작 램프(7)를 설치한다. 또한 장치의 측면에는 타이머(10)를 설치해 이를 통하여 자외선램프(2-b)의 수명과 기타 소모품의 관리시기를 결정할 수 있도록 하며, 광촉매 필터 유니트(2) 내부에 설치된 램프(2-b)의 점등 여부를 확인하기 위하여 외면에 각각의 자외선램프(2-b)에 해당하는 LED(11)를 설치한다. 장치에 과전류가 흐를 때 장치의 안전을 위하여 누전차단기(14)를 부착하고 전원 연결구(13)의 내부에 휴즈를 설치 구성한다.In addition, on the upper front panel of the device, a voltmeter (9) and an ammeter (8) are installed to check the voltage and current supplied to the device, and a switch (6) for operating the device is installed and the device is in operation. The operation lamp 7 which can be provided is provided. In addition, a
도 3은 본 발명에 따른 공기정화장치에 장착되는 광촉매 유니트를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a photocatalyst unit mounted to the air purifying apparatus according to the present invention.
광촉매 공기정화장치에 있어서 광촉매 필터 유니트(2)는 교체와 수리가 용이하도록 별도의 내함으로 제작하는데, 광촉매 필터 유니트(2)의 내부는 흡착 기능의 기능성 필터층(2-d), 오존제거용 기능성 필터층(2-a), 광촉매 코팅 필터(2-c), 광촉매 활성을 위한 UV 램프(2-b)로 구성된다.In the photocatalyst air purifier, the
광촉매 필터 유니트(2)에 있어서 흡착용 기능성 필터(2-d)는 광촉매 반응 유니트(2)의 하단에 설치하여 자외선램프(2-b)로 인한 배선과 안정기(3)의 손상을 방지하고 광촉매의 기능을 보안하여 냄새 제거와 살균 제거를 할 수 있도록 특수 처리를 한 제올라이트와 활성탄을 사용하는데, 사용 환경에 따라서 그 구성비를 조정 할 수 있다. In the
광촉매 필터 유니트(2)에 있어서 오존 제거용 기능성 필터(2-a)는 광촉매 유니트(2)의 상단에 설치하여 램프(2-b)에서 발생하는 오존을 제거하는 역할을 수행하는데, 오존 제거용 기능성 필터(2-a)의 재료로는 주로 활성탄을 사용하며, 사용 환경에 따라 이산화망간으로 대체하거나 이와 혼용하여 사용할 수 있다. In the
광촉매 필터 유니트(2)에 있어서 광촉매 코팅 필터는 램프(2-b)와 엇갈려 설치 구성되며, 광촉매 코팅 필터(2-c)는 주로 세라믹 재질을 사용하며, 사용 환경에 따라서 제올라이트 허니컴 필터, 금속 필터 또는 종이 필터로 대체하거나 이와 혼용하여 사용할 수 있다.In the
광촉매 필터 유니트(2)에 있어서 사용되는 자외선램프(2-b)는 주로 UV-A를 사용하며, 사용 환경에 따라서 UV-C로 대체하거나 이와 혼용하여 사용할 수 있다. The ultraviolet lamp 2-b used in the
한편 광촉매 필터 유니트(2)에 있어서 자외선램프(2-b)와 광촉매 코팅 필터(2-c)의 개수는 사용 환경에 따라서 개수를 변화하여 사용한다.On the other hand, in the
도 4 및 도 5는 광촉매 필터를 이용한 공기정화장치의 살균효과를 나타낸 도면이다.4 and 5 is a view showing the sterilization effect of the air purification device using a photocatalyst filter.
도 4는 버섯재배시설을 대상으로 하여 광촉매 필터를 이용한 공기정화장치의 살균 성능을 나타낸 사진이다. 사진의 왼쪽 용기는 본 발명 장치를 설치한 곳에서 검출한 것이며, 오른쪽 용기 사진은 장치 설치하지 않은 곳에서 검출한 것인데, 두 가지 경우 모두 기존의 버섯재배시설에서 실시하는 기본적인 소독과 청결 상태를 유지한 것이다. 본 발명에 따른 공기정화장치를 사용한 결과 사진에서 보여지는바와 같이 박테리아를 비롯한 곰팡이 균이 거의 검출되지 않은 것을 확인할 수 있다. 반면 장치를 사용하지 않은 공간에서는 박테리아와 푸른곰팡이가 검출된 것을 확인할 수 있다.Figure 4 is a photograph showing the sterilization performance of the air purifier using a photocatalyst filter for the mushroom cultivation facility. The left container of the picture is detected at the place where the device of the present invention is installed, and the right container picture is detected at the place where the device is not installed. In both cases, the basic disinfection and cleanliness performed in the existing mushroom cultivation facility is maintained. It is. As a result of using the air purifying apparatus according to the present invention, as shown in the picture, it can be confirmed that almost no fungi including bacteria were detected. On the other hand, bacteria and green mold were detected in the space without the device.
도 5는 광촉매 공기정화장치의 유기물 제거 성능을 나타낸 것으로 본 발명 장치를 1회 통과시켜 그 결과를 나타낸 것이다. 도 5에 나타난 것과 같이 본 발명에 따른 공기정화장치를 사용하였을 경우 대부분의 유기물이 1회 통과 후에 평균 80%이상의 정화율을 보이고 있는데, 정화율이 낮은 것은 75%, 정화율이 높은 것은 99%까지 정화가 되는 것을 볼 수 있다.5 shows the organic matter removal performance of the photocatalyst air purifier, and shows the result of passing the apparatus of the present invention once. When using the air purifier according to the present invention as shown in Figure 5, most of the organic matter shows an average of 80% or more purification rate after one pass, low purification rate is 75%, high purification rate is 99% You can see that it is purified.
본 발명에서 사용한 광촉매는 자외선을 조사하면 발생하는 강력한 산화력을 나타내며 이러한 산화력은 광촉매의 표면에서 발생하게 되므로 장치 외부에서는 반응이 일어나지 않으며, 광촉매로 살균과 유기물을 분해하는 과정에서 발생하는 부산물도 물과 미량의 이산화탄소로 인체에 무해하다. 또한 광촉매는 표면이 오염 되지 않은 상태면 반영구적으로 사용이 가능하므로 경제적이고 환경친화적이다.The photocatalyst used in the present invention exhibits a strong oxidizing power generated when irradiated with ultraviolet rays, and since the oxidizing power is generated on the surface of the photocatalyst, the reaction does not occur outside the apparatus, and the by-products generated during the sterilization and decomposition of organic matter by the photocatalyst are also water and Trace carbon dioxide is harmless to human body. In addition, photocatalyst can be used semi-permanently if the surface is not contaminated, so it is economical and environmentally friendly.
이와 같이 본 발명에 따른 광촉매 필터 유니트 및 이를 이용한 공기정화장치는 공기 중의 세균 및 유기물 등을 효과적으로 여과시킬 수 있으므로, 공기정화가 필요한 시설에 유용하게 사용될 수 있다. 특히 버섯 재배시와 같이 일반적인 소독과 청결 상태 유지만으로 해결하기 힘든 공기의 오염을 방지함으로써 버섯 재배시 버섯의 생육 장애와 소출 감소로 인한 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, the photocatalyst filter unit and the air purifier using the same can effectively filter bacteria and organic substances in the air, and thus can be usefully used in facilities requiring air purification. In particular, by preventing the pollution of the air difficult to solve by the general disinfection and maintaining the clean state, such as when cultivating mushrooms, there is an effect that can reduce the damage caused by mushroom growth failure and reduced output.
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