KR200296828Y1 - 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터를 이용한 차량용필터장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소정 공간을 갖는 하우징(12), 상기 하우징(12)의 상하에 서로 대칭되도록 구비되어 프리필터부재(2) 및 광촉매 필터부재(3)가 삽입되어 고정될 수 있도록 한 다수 개의 홈(13), 상기 하우징(12)으로 유입되는 공기의 초입부에 이웃한 홈(13)에 삽입된 적어도 하나 이상의 프리필터부재(2), 상기 홈(13)에 삽입된 적어도 하나 이상의 광촉매 필터부재(3), 상기 하우징(12)의 내부공간의 일측에 구비되어 상기 광촉매 필터부재(3)에 빛을 조사하는 적어도 하나 이상의 램프(5), 상기 램프(5)에 연결설치되어 전류를 공급하는 전원공급부재(11) 및 상기 홈(13)의 길이방향의 전후 종단에 각각 위치하여 상기 하우징(12)을 덮는 덮개(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 필터장치를 제공한다.

본 고안에 따르면, 자동차 외부로부터 내부로 또는 내부 순환에 의하여 차량의 실내로 유입되는 공기 중에 포함되어 있는 매연, 악취 및 미생물 등을 제거함으로써, 자동차 실내를 쾌적하게 유지시킬 수 있다.

Description

광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터를 이용한 차량용 필터장치{AIR PURIFYING FILTER DEVICE FOR VEHICLE AIR CONDITIONER USING PHOTOCATALYTIC FILTERS AND ADSORBENT PHOTOCATALYTIC FILTERS}

본 고안은 차량용 필터장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 실내에 공기를 공급하는 자동차용 공기조화 시스템에 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터를 설치하고, 빛을 방출하는 램프를 설치하여 상기 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터에 빛을 조사하여 자동차 실내로 유입되는 공기 중에 존재하는 먼지의 유입을 억제하고, 공기 중의 악취 및 미생물 등의 오염물질을 처리하는 차량용 필터장치에 관한 것이다.

일반적인 차량용 공기조화 시스템은 차량의 실내 또는 실외 공기를 송풍기를 사용하여 유입 또는 재순환시키는데, 이러한 공기 중에는 먼지, 분진, 꽃가루뿐만 아니라 냄새를 유발하는 기체 상태의 오염물질 및 세균 등의 미생물 등이 포함되어 있다.

그러나, 현재 사용되고 있는 차량용 공기조화 시스템에는 공기 중에 존재하는 분진, 먼지 등만을 제거하는 필터장치가 구비되어 있는데, 이는 자동차로부터 배출되는 배기가스 및 대기 중의 발암물질 등의 악취 및 세균 등을 제거하기에는 부적합한 문제점 등이 있다.

전술한 문제점을 극복하기 위하여 활성탄 등의 흡착제를 포함하는 카본필터,헤파필터(HEPA; High Efficiency Particulate Air Filter), 집진기 등을 차량의 공기조화 시스템의 내부에 설치하여 미세입자, 악취 및 세균 등의 오염물질을 제거할 수 있으나, 이는 상기 먼지입자, 악취 및 세균 등을 영구적으로 제거하는 것이 아니라 단지 특정 매체 즉 필터로 상기 먼지입자, 악취 및 세균 등의 오염물질을 포집하는 것으로서 일정시간 후에는 효율이 감소하게 되는 문제점 등이 있다.

한편, 상기 세균 등의 생물학적 오염물질을 제거하기 위한 방법으로 자외선 램프를 이용하여 세균 등을 박멸하는 방법이 과거에 폭넓게 사용되었으나 상기 자외선 램프를 이용하는 방법은 단지 세균 등을 제거할 뿐 악취 등은 제거할 수 없는 문제점이 있다.

상술한 문제점들을 해결하기 위하여 고급산화기술 중의 한 방법인 광촉매를 이용한 오염물질 및 악취를 제거하는 방법에 대한 관심이 높아지고 있다.

광촉매 산화반응이란 띠 간격에너지(band gap energy) 이상의 빛 에너지를 광촉매에 조사하였을 때 전자와 정공이 발생하고, 정공에 의해 생성되는 수산화라디칼(·OH)의 강력한 산화력으로 광촉매 표면에 흡착된 기상 또는 액상의 유기물이 분해되는 반응을 일컫는다.

즉, 광촉매는 빛 에너지를 흡수함으로써 촉매활성을 나타내게 되는데, 이때 발생하는 강력한 산화력으로 환경오염물질을 산화분해하는 것이다. 상기 광촉매 반응을 유도하는 물질로는 TiO₂, ZnO₂, ZnO, SrTiO₃, CdS, GaP, InP, GaAs, BaTiO₃, KNbO₃, Fe₂O₃, Ta₂O₅, WO₃, SnO₂, Bi₂O₃, NiO, Cu₂O, SiO, SiO₂, MoS₂, InPb, RuO₂,CeO₂등이 사용되고 있으며, 상기 광촉매에 Pt, Rh, Ag, Cu, Sn, Ni, Fe 등의 금속 및 이들의 금속산화물을 첨가하여 사용할 수도 있다. 이중에서도 이산화티타늄(TiO₂)은 인체에 무해하고 광촉매활성이 탁월하며, 내광부식성이 우수하고 가격이 저렴하여 가장 많이 사용되고 있다.

이산화티타늄은 파장 388㎚ 이하의 자외선을 흡수하여 반응함으로써 전자(전도대)와 정공(가전자대)이 생성되는데, 이때 빛으로 사용되는 자외선은 태양에너지 외에 형광등, 백열전등, 수은램프 등의 인공조명이 사용될 수 있다. 상기 반응에서 생성된 전자와 정공은 10^-12내지 10^-9초만에 재결합하지만, 재결합하기 전에 오염물질 등이 표면에 흡착하게 되면 상기 전자와 정공에 의해 분해된다. 이러한 광촉매의 반응 기전을 나타낸 것이 다음의 반응식 1 내지 5이다.

TiO₂+ hν→ e^-+ h⁺

e^-+ O₂→ O₂ ^-라디칼

h⁺+ -OH → -OH 라디칼

O₂ ^-라디칼 + A(유기물, 균, 오염물질) → A'

-OH 라디칼 + B(유기물, 균, 오염물질) → B'

이와 같이 오염물질을 흡착·분해시킬 수 있는 광촉매의 반응특성을 지닌 코팅물을 제공하기 위하여 광촉매(이산화티타늄)를 함유한 코팅용 졸의 개발을 위한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 특히 광촉매 층을 거울, 렌즈 및 판유리 등의 투명기재에 코팅시켜 기재가 뿌옇게 되거나 물방울이 형성되는 것을 방지하는 안티포깅(antifogging)에 관한 기술이 국제특허공개공보 제WO96/029375호에 개시되어 있다.

또한, 이산화티타늄을 광촉매로 사용하여 담배연기와 같은 악취성분을 탈취하는 공기청정기용 필터, 수중 또는 공기중의 항균을 위한 필터, 유리와 타일 등의 방오 분야에서 실용화되고 있다. 그리고 광촉매가 코팅된 필터는 휘발성 유기화합물을 분해하기 위한 광촉매 시스템에도 적용 가능하다.

한편, 상기 광촉매를 이용하여 제조된 필터를 공조기기에 설치하여 공기에 포함되어 있는 오염물질을 제거하는 기술이 개발되어 왔는데, 상기 기술은 실내공기중의 먼지류나 악취물질 및 세균 등을 제거하는 목적으로 하는 장치들이 주류를 이루고 있다.

이러한 기술 중 대한민국특허공보 특2002-0059297호는 산화티탄으로 코팅된 여과망을 공기유동방향에 대해 수직으로 다수개 설치하고, 상기 여과망에 빛을 조사하기 위한 램프를 바닥면에 설치한 공기조화기용 공기정화장치가 기술되어 있으며, 대한민국특허공보 특2001-0000790호는 공조기의 덕트 내부에 적어도 하나 이상 구비되어 외부에서 유입된 오염공기를 정화하는 항균필터와 상기 항균필터의 사이에 빛을 조사하는 램프를 구비시켜 덕트로 유입되는 오염공기 중에 존재하는 대장균, 레지오넬라균 및 곰팡이 균주 등을 제거하는 방법이 기술되어 있다.

한편, 대한민국실용신안등록 제20-0239591호는 광촉매가 코팅된 필터 및 빛을 조사하는 램프가 구비된 에어컨용 공기정화장치가 기술되어 있고, 대한민국실용신안공보 실2000-0004506호에는 산화티타늄이 코팅된 알루미늄망에 자외선을 조사하여 공기중에 포함되어 있는 악취물질 및 세균을 제거하는 장치가 기술되어 있다.

한편, 광촉매를 사용하여 환경오염물질이나 악취를 효율적으로 제거하기 위해서는 광촉매의 표면적을 넓게 하거나 빛의 세기를 강하게 할 필요가 있는데 특히, 악취물질 등을 제거하기 위한 공기청정기, 에어컨, 차량용 에어컨 등의 공조기용 필터에서는 그 처리시간이 수 10^-3초 정도를 요구하기 때문에 높은 흡착력 및 광촉매활성을 동시에 지니는 효율적 시스템 구성의 개발이 더욱더 절실히 요구되고 있는 실정이다.

또한, 광촉매 반응은 표면반응이기 때문에 광촉매 표면에 유기오염물질 또는 악취물질을 다량 흡착시킬 수 있는 기술에 대한 연구 개발과 이를 이용한 효율적 시스템의 구성이 필요한 실정이다.

이에, 본 고안자들은 상술한 종래 기술의 문제점을 고려하여 지속적인 연구를 한 끝에 광촉매가 코팅된 광촉매 필터와 광촉매 및 흡착제가 코팅되어 있는 흡착성 광촉매 필터를 환경처리 시스템에 적용하여 흡착력과 광촉매활성이 우수한 필터장치를 개발함으로써 본 고안을 완성하기에 이르렀다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 차량용 공기조화 시스템으로 유입되는 공기 중에 존재하는 먼지의 유입을 억제하기 위한 프리필터부재, 공기 중의 매연, 악취 및 세균 등을 광촉매 반응으로 산화시켜 제거하는 광촉매 필터 및 상기 광촉매 반응으로 인해 발생하는 2차 오염물질의 탈리를 방지하는 흡착성 광촉매 필터를 프레임화한 광촉매 필터부재를 제공한다.

또한, 본 고안은 전술한 광촉매 필터, 흡착성 광촉매 필터를 프레임에 고정시킨 프레임화된 광촉매 필터부재를 차량용 공기조화 시스템의 공기 이동경로에 빛을 발생시키는 램프와 함께 설치한 차량용 필터장치를 제공한다.

도 1은 본 고안에 따른 차량용 필터장치의 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 차량용 필터장치의 외관을 나타내는 도,

도 3은 본 고안에 따른 차량용 필터장치의 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 프리필터부재의 구성도,

도 5는 본 고안에 따른 광촉매 필터부재의 구성도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 차량용 필터장치 2 : 프리필터부재

3 : 광촉매 필터부재 4 : 램프소켓

5 : 램프 6 : 프레임

7 : 부직포 8 : 부직포 지지용 메시

9 : 광촉매 필터 10 : 흡착성 광촉매 필터

11 : 전원공급부재 12 : 하우징

13 : 홈 14 : 덮개

한가지 관점에서, 본 고안은 소정 공간을 갖는 하우징(12), 상기 하우징(12)의 상하에 서로 대칭되도록 구비되어 프리필터부재(2) 및 광촉매 필터부재(3)가 삽입되어 고정될 수 있도록 한 다수 개의 홈(13), 상기 하우징(12)으로 유입되는 공기의 초입부에 이웃한 홈(13)에 삽입된 적어도 하나 이상의 프리필터부재(2), 상기 홈(13)에 삽입된 적어도 하나 이상의 광촉매 필터부재(3), 상기 하우징(12)의 내부공간의 일측에 구비되어 상기 광촉매 필터부재(3)에 빛을 조사하는 적어도 하나 이상의 램프(5), 상기 램프(5)에 연결설치되어 전류를 공급하는 전원공급부재(11) 및 상기 홈(13)의 길이방향의 전후 종단에 각각 위치하여 상기 하우징(12)을 덮는 덮개(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 필터장치를 제공한다.

또 다른 관점에서, 본 고안은 공기 중에 존재하는 악취 및 미생물 등의 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시키기 위한 적어도 하나 이상의 광촉매 필터(9), 상기 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시킴과 동시에 상기 광촉매 산화반응에 의하여 발생하는 2차 오염물질을 흡착시키기 위한 적어도 하나 이상의 흡착성 광촉매 필터(10)를 서로 적층하고, 상기 적층된 광촉매 필터(9) 및 흡착성 광촉매 필터(10)를 프레임화하는 프레임(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 필터부재를 제공한다.

본 고안에 따른 프리필터부재는 차량의 실내로 유입되는 공기 중에 존재하는 먼지, 꽃가루 등을 제거하기 위한 것으로서, 일반적인 공기조화 시스템의 덕트 등에 삽입되어 먼지, 꽃가루 등을 제거하는 목적으로 사용되는 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 사용 가능한 것으로는 금속제 프리필터, 부직포, 캐빈필터(cabin filter) 등이 있고, 바람직하게는 부직포가 좋다.

이때, 상기 부직포는 본 발명에 따른 차량용 필터장치의 홈에 삽입되어 사용될 수 있도록 프레임 형태로 제조된다.

본 고안에 따른 광촉매 필터는 기재의 표면에 광촉매를 코팅하여 제조된 것으로서, 기재에 광활성을 나타내는 광촉매를 코팅한 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 Ti알콕사이드를 출발물질로 하는 졸-겔법으로 제조된광촉매를 담그는 법(dipping method) 또는 스프레이법으로 기재에 박막코팅한 후 450 내지 500℃에서 약 30분 동안 열처리한 것을 사용하는 것이 좋다.

본 고안에 따른 흡착성 광촉매 필터는 빛이 조사되면 광활성을 갖는 기능뿐만 아니라 대기에 존재하는 오염물질, 광촉매 산화반응에 의해 발생하는 2차 오염물질을 흡착시켜 산화분해시키는 기능을 갖는 것으로서, 용매, 광촉매, 무기흡착제, 금속화합물 그리고 바인더 등으로 구성된 광촉매 코팅용 졸을 담그는 법 또는 스프레이법으로 기재에 박막코팅한 후 60℃ 이하에서 5 내지 15분 동안 경화시켜 제조한다.

여기서, 상기 "기재"라 함은 상기 광촉매 코팅용 졸을 코팅하여 사용할 수 있는 것 예컨대, 항균, 탈취, 오염방지 등의 효과를 필요로 하는 다양한 담체나 각종 수처리 및 대기오염방지 설비에 필요한 필터류, 금속, 합금, 유리, 플라스틱류 등이라면 어느 것이라도 무방하지만, 광촉매 필터로 사용 가능한 기재로는 담그는 법 또는 스프레이법으로 기재에 광촉매 코팅막을 형성시킨 뒤 450 내지 500℃ 온도에서 소성하는 점을 고려하여 볼 때, 상기 온도에서 견딜 수 있는 금속을 메쉬(mesh) 형태로 제조한 금속메쉬 또는 세라믹 등이 사용 가능하고, 바람직하게는 알루미늄 메쉬가 좋다.

한편, 상기 흡착성 광촉매 필터로 사용 가능한 기재로는 광촉매 코팅용 졸을 담그는 법 또는 스프레이법으로 기재에 박막코팅한 후 80℃ 이하의 온도로 경화시키므로 상기 경화온도에서 견딜수 있는 기재라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 금속메쉬, 세라믹 및 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌, 부직포 등의 플라스틱류 등이 있고, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 좋다.

본 고안에 따른 광촉매 필터는 광촉매를 주성분으로 하여 코팅된 기재를 의미하는 것으로서, 광촉매의 광촉매 산화반응으로 공기 중에 포함되어 있는 오염물질을 제거하는데 그 목적이 있고, 상기 흡착성 광촉매 필터의 경우에는 광촉매뿐만 아니라 흡착성능을 갖는 물질을 기재에 함께 코팅하여 광활성과 흡착성능을 동시에 갖는 것에 그 목적이 있다. 그러므로, 상기 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터의 목적에 맞는 것이라면 어느 것이라도 본 고안의 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터로 사용될 수 있다.

한편, 상기 흡착성 광촉매 필터를 제조하기 위한 본 고안에 따른 광촉매 코팅용 졸은 광촉매, 무기흡착제, 무기바인더 및 유기용매를 포함하며, 경우에 따라서 금속산화물을 포함한다.

본 고안에 따른 광촉매로는 일반적으로 광활성 금속산화물들 즉, TiO₂, ZnO₂, ZnO, CaTiO, WO₃, SnO₂, MoO₃, Fe₂O₃, InP, GaAs, BaTiO₃, KNbO₃, Fe₂O₃, 및 Ta₂O₅를 사용할 수 있으며, 특히 TiO₂또는 ZnO를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 무기 흡착제는 광촉매 반응시 악취물질 및 미생물 등의 오염물질들을 흡착시킬 수 있는 고흡착성 무기물질이라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 특히, 나트륨 또는 칼슘이 함유된 실리케이트류, 활석, 규조토, 은 또는 구리이온을 담지한 제올라이트를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 무기바인더는 이소프로폭사이드 화합물, 실란(silane)화합물 등을 사용할 수 있으며, 특히 티타늄 이소프로폭사이드와 같은 이소프로폭사이드 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유기용매로는 저급 알킬기를 가진 알코올을 사용할 수 있으며, 특히 에탄올 또는 이소프로판올 등을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 금속화합물로는 항균기능을 강화시킬 수 있는 특성을 가진 것이라면 그 어느 것을 사용하여도 무방하며, 특히 구리 아세틸아세토네이트(Copper(II) acetylacetonate)와 같은 구리화합물, 은 아세테이트(Silver Acetate)와 같은 은화합물 등을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 전술한 광촉매를 기재에 코팅하여 제조되는 광촉매 필터 및/또는 상기 광촉매 코팅용 졸을 기재에 코팅하여 제조된 흡착성 광촉매 필터는 다수개 적층된 후 프레임 형태로 제조될 수 있는데, 본 고안에서는 상기 광촉매 필터 및/또는 상기 흡착성 광촉매 필터를 적층하여 프레임 형태로 제조한 것을 "광촉매 필터부재"라 한다.

여기서 상기 광촉매 필터부재는 빛을 발산하는 램프가 구비된 소정공간에 장착되어 차량용 필터장치를 구성하게 되며, 상기 차량용 필터장치는 차량의 공기조화 시스템 내부에 구비된 공기의 이동경로에 설치되어 상기 공기의 이동경로를 통과하는 오염공기를 정화시켜 준다.

이하, 본 고안에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 차량용 필터장치의 구성도, 도 2는 본 고안에 따른 차량용 필터장치의 외관을 나타내는 도, 도 3은 본 고안에 따른 차량용 필터장치의 단면도, 도 4는 본 고안에 따른 프리필터부재의 구성도, 도 5는 본 고안에 따른 광촉매 필터부재의 구성로서 함께 설명한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 차량용 필터장치(1)는 소정 공간을 갖는 하우징(12), 상기 하우징(12)의 상하에 서로 대칭되도록 구비되어 프리필터부재(2) 및 광촉매 필터부재(3)가 삽입되어 고정될 수 있도록 한 다수 개의 홈(13), 상기 하우징(12)으로 유입되는 공기의 초입부에 이웃한 홈(13)에 삽입되어 공기 중에 존재하는 먼지 및 꽃가루 등을 걸러주는 적어도 하나 이상의 프리필터부재(2), 상기 홈(13)에 삽입되어 매연, 악취 및 미생물 등의 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시키기 위한 적어도 하나 이상의 광촉매 필터부재(3), 상기 하우징(12)의 내부공간의 일측에 구비되어 상기 광촉매 필터부재(3)에 빛을 조사하여 광촉매 산화반응이 발생하도록 하는 적어도 하나 이상의 램프(5), 상기 램프(5)에 전류를 공급하기 위한 전원공급부재(11) 및 상기 홈(13)의 길이방향의 전후 종단에 위치하여 상기 하우징(12) 덮는 덮개(14)를 포함한다.

여기서, 상기 프리필터부재(2)는 먼지 및 꽃가루 등을 제거할 수 있고, 상기 차량용 필터장치(1)의 내부에 구성된 홈(13)에 삽입되어 장착될 수 있는 형태라면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 그러나, 부직포(7)를 이용하여 상기 프리필터부재(2)를 구성할 경우에는 부직포(7)의 좌우측면에 부직포 지지용 메시(8)를 설치하여 골격을 만든 후 그 외곽을 프레임화하여 프리필터부재(2)를 제조하게 된다.

또한, 상기 프리필터부재(2)는 본 발명에 따른 차량용 필터장치(1)로 유입되는 공기의 초입에 설치되어 공기중에 포함되어 있는 먼지 및 꽃가루가 공기의 흐름방향으로 하여 상기 프리필터부재(2)의 후방에 설치되어있는 광촉매 필터부재(3)에 흡착되는 것을 방지함으로써 광촉매 필터부재(3)의 성능을 높게 유지시켜 준다.

본 고안에 따른 광촉매 필터부재(3)는 공기 중에 존재하는 악취 및 미생물 등의 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시키기 위한 적어도 하나 이상의 광촉매 필터(9), 상기 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시킴과 동시에 상기 광촉매 산화반응에 의하여 발생하는 2차 오염물질을 흡착시키기 위한 적어도 하나 이상의 흡착성 광촉매 필터(10)를 서로 적층하고, 상기 적층된 광촉매 필터(9) 및 흡착성 광촉매 필터(10)를 프레임화하는 프레임(6)을 포함한다.

한편, 본 고안에 따른 광촉매 필터부재(3)는 상기 광촉매 필터(9) 또는 흡착성 광촉매 필터(10)만을 상기 광촉매 필터부재(3) 내부에 적어도 하나 이상 설치하여 구성할 수 있으나, 바람직하게는 광촉매 필터(9) 및 흡착성 광촉매 필터(10)를 함께 적층한 후 프레임화하여 구성하는 것이 좋다.

또한, 상기 광촉매 필터(9)는 기재의 표면에 광촉매를 주성분으로 하여 코팅한 것으로서, 상기 광촉매, 무기흡착제, 무기바인더 및 경우에 따라서 금속산화물 등을 포함하는 흡착성 광촉매 필터(10)에 비하여 광촉매 산화반응이 더욱 잘 일어나므로 상기 광촉매 필터(9) 및 흡착성 광촉매 필터(10)를 포함하는 광촉매 필터부재(3)를 구성할 경우, 상기 광촉매 필터부재(3)가 빛을 발산하는 램프(5)를 포함하는 차량용 필터장치(1)의 어느 장소에 위치하는 지에 따라 그 구성을 달리할 수 있다.

예를 들면, 상기 광촉매 필터(9)는 상기 흡착성 광촉매 필터(10) 보다 광촉매 산화반응이 우수하므로 상기 광촉매 필터부재(3)를 차량용 필터장치(1)에 설치할 경우 광촉매 필터(9)가 흡착성 광촉매 필터(10) 보다 램프(5)에 보다 근접하도록 광촉매 필터부재(3)를 구성하고, 상기 흡착성 광촉매 필터(10)는 상기 광촉매 필터(9)에 비하여 흡착성이 우수하므로 상기 광촉매 필터(9) 보다 램프(5)로부터 멀리 이격되도록 광촉매 필터부재(3)를 구성하여 상기 광촉매 필터(9)의 빠른 산화반응에 의하여 처리된 오염물질 중 일부가 환원되며 발생하는 2차 오염원 예를 들면, 호스겐 등을 흡착시켜 상기 2차 오염원을 충분한 시간에 걸쳐 완전히 산화시켜 2차 오염물질의 발생을 억제하게 된다.

한편, 경우에 따라서 상기 광촉매 필터(9) 및 흡착성 광촉매 필터(10)를 서로 순차적으로 적층하여 광촉매 필터부재(3) 구성할 수 있으며, 이는 설치자의 선택에 따라 결정된다.

본 발명에 따른 램프(5)는 상기 광촉매 필터부재(3)에 빛을 효율적으로 조사할 수 있는 장소에 위치하여야 하고, 빛의 세기가 증가하면 오염공기의 처리효율도 함께 상승하므로 필요에 따라서 다수개 설치할 수 있고, 바람직하게는 상기 차량용 필터장치(1)의 내부 중심에 설치하고 그 좌우로 적어도 하나 이상의 광촉매 필터부재(3)를 설치하는 것이 좋다.

전술한 구성을 갖는 본 고안에 따른 차량용 필터장치(1)의 작동기작을 설명하면 다음과 같다.

상기 차량용 필터장치(1)를 차량의 공기조화 시스템에 설치하게 되면, 차량의 실내로 유입되는 공기가 상기 차량용 필터장치(1)를 통과하여 흐르게 된다.

이때, 상기 차량용 필터장치(1)로 유입되는 공기를 일차적으로 프리필터부재(2)를 통과시켜 먼지 및 꽃가루 등을 제거하고, 상기 먼지 및 꽃가루가 제거된 공기는 상기 프리필터부재(2)의 후방으로 흐르게 된다.

그 다음, 상기 프리필터부재(2)를 통과한 공기중에 존재하는 오염물질을 제거하기 위하여 운전자가 전원을 인가하게 되면 상기 차량의 공기조화 시스템에 설치되어 있는 차량용 필터장치(1)의 전원공급부재(11)에 전류가 인가되고, 상기 인가된 전류는 램프소캣(4)에 삽입되어 고정되는 램프(5)에 전류을 공급하고, 공급된 전류에 의하여 램프(5)로부터 빛이 발산된다.

그 다음, 상기 발산된 빛은 상기 차량용 필터장치(1) 내부의 홈(13)에 삽입되어 고정된 광촉매 필터부재(3)로 조사되고, 상기 조사된 빛에 의하여 상기 광촉매 필터부재(3)의 광촉매 필터(9) 및 흡착성 광촉매 필터(10)의 표면에서 광촉매 산화반응이 발생되어 상기 광촉매 필터부재(3)를 통과하는 공기 중에 존재하는 매연, 악취 및 미생물 등의 오염물질이 산화분해된다.

이때, 상기 광촉매 필터부재(3)의 광촉매 필터(9)에 의하여 산화분해된 오염물질 중 일부가 환원되어 2차 오염물질을 생성하게 되는데, 상기 2차 오염물질은흡착성 광촉매 필터(10)에 흡착되어 장시간에 걸친 광촉매 산화반응으로 완전히 산화분해된다.

한편, 상기 프리필터부재(2) 및 상기 광촉매 필터부재(3)가 사용에 의하여 심하게 오염될 경우, 전체 차량용 필터장치(1)의 교체 없이 단지 상기 차량용 필터장치(1)의 덮개(14)를 해체한 후 상기 프리필터부재(2) 및/또는 상기 광촉매 필터부재(3)를 교체하거나 청소한 후 다시 사용하여 상기 차량용 필터장치(1)의 처리효율을 높게 유지시킬 수 있다.

이하에서 실시예를 통하여 본 고안을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 고안을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 고안의 범위를 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1>

광촉매 코팅용 졸의 제조

5중량%의 티타늄 이소프록폭사이드[Junsei Chemical Co., Ltd.]와 78.8중량%의 무수에탄올, 0.2중량%의 염산을 혼합한 후 20분 동안 상온에서 1200rpm으로 교반하여 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다.

<실시예 2>

광촉매 코팅용 졸의 제조

5중량%의 티타늄 이소프록폭사이드[Junsei Chemical Co., Ltd.]와 78.8중량%의 무수에탄올, 0.2중량%의 염산을 혼합한 후 20분 동안 상온에서 1200rpm으로 교반하였다. 그 다음 10중량%의 이산화티타늄 분말[Degussa P25, 독일]을 첨가하였다.

상기 혼합용액에 6중량%의 활석[DUKSAN PURE CHEMICAL Co., Ltd.]을 첨가한 후 초음파장치[BRANSON Ultrasonic Co., DHA-1000]에서 30분 이상 초음파처리하여 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다.

<실시예 3>

광촉매 코팅용 졸의 제조

5중량%의 티타늄 이소프록폭사이드[Junsei Chemical Co., Ltd]와 78.5중량%의 무수에탄올, 0.2중량%의 염산을 혼합한 후 20분 동안 상온에서 1200rpm으로 교반하였다. 그 다음 10중량%의 이산화티타늄 분말[Degussa P25, 독일]을 첨가하였다.

상기 혼합용액에 6중량%의 활석[DUKSAN PURE CHEMICAL Co., Ltd.]을 첨가한 후 초음파장치[BRANSON Ultrasonic Co., DHA-1000]에서 30분 이상 초음파처리를 한 후 0.3중량%의 구리아세테이트 수화물[Junsei chemical. Co., Ltd., 일본]을 첨가함으로써 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다.

<실시예 4>

광촉매 코팅용 졸의 제조

실시예 2과 동일한 방법으로 실시하되 6중량%의 활석 대신 5중량%의 규조토[DUKSAN PURE CHEMICAL Co., Ltd.]를 사용하여 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다.

<실시예 5>

광촉매 코팅용 졸의 제조

실시예 3와 동일한 방법으로 실시하되 0.3중량%의 구리아세테이트 수화물 대신 0.3중량%의 은아세테이트[Junsei Chem. Co., Ltd., 일본]를 사용하여 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다.

<실시예 6>

광촉매 코팅용 졸의 제조

3중량%의 이산화티타늄[Degussa P25, 독일]과 93중량%의 에탄올, 0.2중량%의 염산을 혼합한 후 20분 동안 상온에서 1200rpm으로 교반하였다.

상기 용액에 3.8중량%의 마그네슘실리케이트[Aldrich, 미국]를 첨가한 후 초음파장치[BRANSON Ultrasonic Co., DHA-1000]에서 30분 이상 초음파처리하고 0.3중량%의 구리아세틸아세토네이트[Junsei Chem. Co., Ltd., 일본]를 첨가함으로써 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다.

<실시예 7>

광촉매 필터의 제조

실시예 1에서 제조된 광촉매 코팅졸은 금속메쉬[Al, 3.8x6mm, 0.4T, 형제메탈라스, 한국]에 상온에서 스프레이법(1.5구경, 압력:4KG)로 코팅한 뒤 400 내지 500℃의 온도로 30분간 열처리시켜 광촉매 필터를 수득하였다.

<실시예 8>

흡착성 광촉매 필터의 제조

실시예 2에 의하여 제조된 코팅용 졸을 폴리에틸렌 필터[SW80M, 신우, 한국]에 상온에서 스프레이법[1.5구경, 압력:4KG]으로 코팅한 뒤 온도 50℃에서 건조시켜 흡착성 광촉매 필터를 수득하였다.

<실시예 9>

흡착성 광촉매 필터의 제조

실시예 8과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 실시예 2에 의하여 제조된 코팅용 졸 대신, 실시예 3에 의하여 제조된 코팅용 졸을 사용하였다.

<실시예 10>

흡착성 광촉매 필터의 제조

실시예 8과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 실시예 2에 의하여 제조된 코팅용 졸 대신, 실시예 4에 의하여 제조된 코팅용 졸을 사용하였다.

<실시예 11>

흡착성 광촉매 필터의 제조

실시예 8과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 실시예 2에 의하여 제조된 코팅용 졸 대신, 실시예 5에 의하여 제조된 코팅용 졸을 사용하였다.

<실시예 12>

흡착성 광촉매 필터의 제조

실시예 8과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 실시예 2에 의하여 제조된 코팅용 졸 대신, 실시예 6에 의하여 제조된 코팅용 졸을 사용하였다.

<실시예 13>

프리필터부재의 제조

도 4에 도시된 바와 같이 알루미늄메시[Al, 4x8mm, 형제메탈라스, 한국] 2장 사이에 부직포[DLP1300S, 대기휄트, 한국]를 삽입한 후에 그 외곽을 알루미늄으로 프레임화하여 프리필터부재를 제조하였다.

<실시예 14>

광촉매 필터부재의 제조

도 5에 도시된 바와 같이 실시예 7에 의하여 제조된 광촉매 필터를 빛을 직접 받을 수 있는 위치에 장착시켰다. 그 다음, 실시예 8에 의하여 제조된 차례로 흡착성 광촉매 필터를 상기 광촉매 필터에 적층시킨 후 그 외곽을 알루미늄으로 프레임화 하였다.

<실시예 15>

차량용 필터장치의 제조

도 1에 도시된 바와 같이, 램프를 중앙에 구비시키고 공기의 도입부에 실시예 13에 의하여 제조된 프리필터부재를 설치하고 그 대향되는 타측에 광촉매필터를 램프쪽으로 위치하도록 한 실시예 14에 의하여 제조된 광촉매 필터부재를 설치하여 차량용 필터장치를 제조하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 실용신안등록 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 고안은 상술한 바와 같이 광촉매 필터 및/또는 흡착성 광촉매 필터를 적층한 뒤 프레임화하여 광촉매 필터부재를 제조하고, 제조된 광촉매 필터부재를 차량용 필터장치에 설치하여 자동차의 실내로 유입되는 공기 중에 포함되어 있는 매연, 악취 및 미생물 등을 제거함으로써, 자동차 실내를 쾌적하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 소정 공간을 갖는 하우징(12), 상기 하우징(12)의 상하에 서로 대칭되도록 구비되어 프리필터부재(2) 및 광촉매 필터부재(3)가 삽입되어 고정될 수 있도록 한 다수 개의 홈(13), 상기 하우징(12)으로 유입되는 공기의 초입부에 이웃한 홈(13)에 삽입된 적어도 하나 이상의 프리필터부재(2), 상기 홈(13)에 삽입된 적어도 하나 이상의 광촉매 필터부재(3), 상기 하우징(12)의 내부공간의 일측에 구비되어 상기 광촉매 필터부재(3)에 빛을 조사하는 적어도 하나 이상의 램프(5), 상기 램프(5)에 연결설치되어 전류를 공급하는 전원공급부재(11) 및 상기 홈(13)의 길이방향의 전후 종단에 각각 위치하여 상기 하우징(12)을 덮는 덮개(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 필터장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광촉매 필터부재(3)가 공기 중에 존재하는 매연, 악취 및 미생물 등의 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시키기 위한 적어도 하나 이상의 광촉매 필터(9), 상기 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시킴과 동시에 상기 광촉매 산화반응에 의하여 발생하는 2차 오염물질을 흡착시키기 위한 적어도 하나 이상의 흡착성 광촉매 필터(10)를 서로 적층하고, 상기 적층된 광촉매 필터(9) 및 흡착성 광촉매 필터(10)를 프레임화한 프레임(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 필터장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 광촉매 필터(9)는 기재의 표면에 광촉매를 코팅하여 제조된 것을 특징으로 하는 차량용 필터장치.
4. 제 2에 있어서,

   상기 흡착성 광촉매 필터(10)는 기재의 표면에 광촉매, 무기흡착제 및 무기바인더 혼합물을 코팅하여 제조된 것을 특징으로 하는 차량용 필터장치.