(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク部と、
一端が前記マスク部に連結される第１の連結ホースと、
内側に前記第１の連結ホースを収容し、ホースの少なくとも一部分に外部空気が流入される開口が設けられた第２の連結ホースと、
ケースと、前記第２の連結ホースの一端に連結され、前記第２の連結ホースを介して流入された前記外部空気を前記ケース内部に流入させる外部空気流入部と、前記ケース内部に配置されて金属触媒層が形成され、所定の温度条件で加熱された状態で前記ケース内部に流入された前記外部空気を浄化するフィルタ部と、前記ケース内部に配置されて、前記フィルタ部の触媒反応のために前記フィルタ部を所定の温度条件で加熱するヒーターと、前記第１の連結ホースの他端に連結され、前記フィルタ部を通過することで浄化された空気を前記第１の連結ホースに排出する浄化空気排出部とを備える空気浄化モジュールと、
前記ヒーターに電力を供給する電源部と
を備え、
前記第２の連結ホースに流入された前記外部空気は、前記第１の連結ホースの外部表面と接触するように構成され、
前記第１の連結ホースの内部を通過する、前記ヒーターにより加熱された状態である前記浄化された空気と、前記第２の連結ホースに流入された前記外部空気とは、熱平衡状態にされるように構成されていることを特徴とする、携帯用空気浄化器。
【請求項２】
前記フィルタ部は、前記外部空気流入部から流入された前記外部空気が通気可能に構成されると共に、表面には複数の気孔を含む無機被膜が形成され、前記無機被膜の一部又は全部に金属触媒母液を担持させて前記金属触媒層を形成することを特徴とする、請求項１に記載の携帯用空気浄化器。
【請求項３】
前記浄化空気排出部が、内部にファン（Fan）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の携帯用空気浄化器。
【請求項４】
前記第２の連結ホースが、波形の金属ホースであることを特徴とする、請求項１に記載の携帯用空気浄化器。
【請求項５】
前記マスク部に付着され、前記外部空気を浄化して前記マスク部内部に流入させる浄化筒をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の携帯用空気浄化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用空気浄化器に関する。より詳しくは、貴金属触媒によって空気中の有毒ガスを浄化する空気浄化部を備える携帯用空気浄化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、防毒マスクは、戦時に敵の化学武器の攻撃から人命の被害を最小限に抑えるために用いるものであり、外部から流入される有毒ガスは、図１に示したように、防毒マスク１００に付着された浄化筒１１０によって浄化され、空気のみが吸入されて呼吸を可能にする構造を有する。近来では、戦時のみならず、火事の際に発生する各種有毒ガスによる人命被害を最小限に抑えるための多目的防毒マスクも市販されている。
【０００３】
このような防毒マスク１００に用いる浄化筒１１０は、有毒ガスを化学的に吸着するか、或いは分解する活性炭等の吸収剤と、微粒子物質を物理的に濾過する濾過紙とを備えるため、有毒ガスを化学的／物理的に浄化することができる。
【０００４】
しかしながら、浄化筒１１０の物理的サイズの制約によって、一つの浄化筒１１０において浄化することができる有毒ガスの量が制限されるため、長時間有毒ガスに露出された状態で、長時間に亘って防毒マスクを用いる場合は、必ず余分の浄化筒を携帯しなければならない。
【０００５】
仮に、余分の浄化筒を携帯していない状態で防毒マスク１００に付着された浄化筒１１０の浄化能力が喪失されると、防毒マスク１００内部に有毒ガスが流入し、防毒マスク１００を着用した防毒マスク着用者の生命が危篤状態になり得るといった課題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の課題を解決するため、本発明は、所定の温度条件で加熱された金属触媒層によって外部空気に含まれた有毒ガスを分解し、且つ寿命が半永久的であるフィルタ部で有毒ガスを浄化する携帯用空気浄化器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を果たすため、本発明は、マスク部と、一端が前記マスク部に連結される第１の連結ホースと、内側に前記第１の連結ホースを収容し、ホースの少なくとも一部分に外部空気が流入される開口が設けられた第２の連結ホースと、ケースと、前記第２の連結ホースの一端に連結され、前記第２の連結ホースを介して流入された前記外部空気を前記ケース内部に流入させる外部空気流入部と、前記ケース内部に配置されて金属触媒層が形成され、所定の温度条件で加熱された状態で前記ケース内部に流入された前記外部空気を浄化するフィルタ部と、前記ケース内部に配置されて、前記フィルタ部の触媒反応のために前記フィルタ部を所定の温度条件で加熱するヒーターと、前記第１の連結ホースの他端に連結され、前記フィルタ部を通過することで浄化された空気を前記第１の連結ホースに排出する浄化空気排出部とを備える空気浄化モジュールと、前記ヒーターに電力を供給する電源部とを備えることを特徴とする携帯用空気浄化器を提供する。
【０００８】
前記フィルタ部は、前記外部空気流入部から流入された前記外部空気が通気可能に構成されると共に、表面には複数の気孔を含む無機被膜が形成され、前記無機被膜の一部又は全部に金属触媒母液を担持させて金属触媒層を形成してもよい。
【０００９】
前記浄化空気排出部は、内部にファン（Fan）を備えてもよい。
【００１０】
前記第２の連結ホースは、波形の金属ホースであってもよい。
【００１１】
前記携帯用空気浄化器は、前記マスク部に付着され、前記外部空気を浄化して前記マスク部内部に流入させる浄化筒をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、携帯用空気浄化器において、金属触媒層の触媒反応によって有毒ガス又は生化学的汚染物質を除去するフィルタ部を半永久的に用いることができるため、余分の浄化筒を携帯しなければならないといった従来技術の不便さを解消する効果がある。
【００１３】
さらに、外部空気が流入されるホースの内側に浄化空気をマスク部に伝達するホースを収容する構造によって、浄化空気と外部空気との間の熱平衡状態を維持して高温状態の浄化空気の温度を下げることができるため、高温状態の浄化空気を冷却するための別途の冷却手段を備えなくてもよいといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、従来の防毒マスクを例示的に示した図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による携帯用空気浄化器を簡略に示した図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるフィルタ部及びヒーター部を例示的に示した図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態によるフィルタ板表面の断面を示した図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による携帯用空気浄化器の空気浄化過程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
後述の本発明に対する詳細な説明は、本発明が実施され得る特定実施形態を例示として図示する添付図面を参照する。これら実施形態は、当業者が本発明を十分に実施することができるように詳細に説明される。本発明の様々な実施形態は互いに異なるが、相互排他的である必要はないことを理解すべきである。例えば、ここに記載されている特定形状、構造、及び特性は、一実施形態に関して、本発明の思想及び範囲を逸脱しない範疇において他の実施形態で具現され得る。また、開示されたそれぞれの実施形態内の個別構成要素の位置又は配置は、本発明の思想及び範囲を逸脱しない範疇において変更され得ることを理解すべきである。従って、後述の詳細な説明は、限定的な意味として取られるべきではなく、本発明の範囲は、適宜に説明されるものであれば、その請求項が主張するものと均等なあらゆる範囲と共に、添付された請求項によってのみ限定される。図面において類似の図面符号は、多くの側面にかけて同一若しくは類似の機能を指称する。
【００１６】
以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように、本発明の好ましい実施形態について、添付された図面を参照して詳しく説明する。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態による携帯用空気浄化器を簡略に示したブロック構成図である。
【００１８】
本発明の一実施形態による携帯用空気浄化器２００は、マスク部２１０と、第１の連結ホース２２０と、第２の連結ホース２３０と、空気浄化モジュール２４０と、電源供給部２５０とを備える。
【００１９】
マスク部２１０は、携帯用空気浄化器２００を用いる携帯用空気浄化器ユーザの呼吸器を外部と遮断することができるように、顔面の全部又は一部を密閉する形状に形成される。
【００２０】
第１の連結ホース２２０は、一端がマスク部２１０に連結され、他端は、後述する空気浄化モジュール２４０の浄化空気排出部２４５に連結される。本発明の一実施形態において、第１の連結ホース２２０は、浄化空気排出部２４５を介して、排出された浄化空気をマスク部２１０の内部に伝達する。
【００２１】
第２の連結ホース２３０は、内側に第１の連結ホース２２０を収容し、ホースの少なくとも一部分に外部空気が流入される開口２３２が設けられる。
【００２２】
本発明の一実施形態において、第２の連結ホース２３０は、図２に示すように開口２３２を介して外部空気を流入させ、後述する空気浄化モジュール２４０の外部空気流入部２４２に伝達させる。
【００２３】
空気浄化モジュール２４０は、ケース２４１と、第２の連結ホース２３０の一端に連結され、第２の連結ホース２３０を介して流入された外部空気をケース２４１内部に流入させる外部空気流入部２４２と、ケース２４１内部に配置されて金属触媒層が形成され、所定の温度条件で加熱された状態でケース２４１内部に流入された外部空気を浄化するフィルタ部２４３と、ケース２４１内部に配置されてフィルタ部２４３の触媒反応のためにフィルタ部２４３を所定の温度条件で加熱するヒーター２４４と、第１の連結ホース２２０の他端に連結され、フィルタ部２４３を通過することで浄化された空気を第１の連結ホース２２０に排出する浄化空気排出部２４５とを備える。
【００２４】
以下では、空気浄化モジュール２４０のフィルタ部２４３について詳しく説明する。
【００２５】
図３を参照すると、空気浄化モジュール２４０のフィルタ部２４３は、複数のフィルタ板３１０を離隔積層させることで、フィルタ板３１０の間で空気が通気するように構成することができる。フィルタ板３１０には、複数の通気孔３１２を形成することで、空気が通過する際に接触される面積を拡大させ、触媒反応をより効果的に起こせることができる。また、ヒーター２４４は、棒状であり、且つ複数のフィルタ板３１０を貫通してフィルタ板３１０と接合されるように構成してもよい。ヒーター２４４は、ＰＴＣヒーターを用いてもよく、フィルタ板３１０の広さや数に応じてヒーター２４４の数を調節してもよい。
【００２６】
なお、フィルタ部２４３は、円筒等のように筒状で形成されることで、気体が筒内部を通過することができるように構成されてもよい。又は、スパイラル（spiral）形態にローリングされることで通気可能に構成されてもよい。このように、フィルタ部２４３は、様々な構造が可能であるが故にその形状を限定することなく、通気可能に構成されるものであれば本発明の技術的思想を表すものと理解しなければならない。
【００２７】
さらに、本発明の一実施形態では、陽極酸化反応によってフィルタ部２４３の表面に複数の気孔を含む無機被膜を形成し、無機被膜に触媒母液を担持させて金属触媒層を形成する。陽極酸化反応によれば、電解反応を用いて金属表面に形成される酸化物や窒化物の被膜を成長させる工程を遂行することができる。
【００２８】
電解液を通じて直流電流を流すと、陰極金属では水素が発生し、陽極金属（アルミニウム（Al）合金、チタン（Ti）、亜鉛（Zn）、マグネシウム（Mg）、及びニオビオム（Nb）等の金属）では酸素が発生するが、この際に形成される酸素は、陽極金属と反応して金属酸化物被膜を形成させる。この過程で電解液は、生成された酸化物被膜を微細に溶解させるが、この時、溶解速度及び前記酸化物被膜の形成速度が均衡を成せば、前記陽極金属表面に１０〜１５０ｎｍの直径を有する複数の気孔が形成される。気孔が形成されると、電解液及び電流が酸化物被膜の下部に存在する金属基質と接触するようになり、その結果として、自発的な金属の酸化反応によって形成される酸化物被膜より各段に厚い被膜が形成される。このような過程を経って形成される被膜は、その工程条件によって様々な物性を有するが、低い濃度の電解液、及びサイズの高い電流又は電圧を用いるほど厚い被膜が形成される。前記のような方法で形成される酸化物被膜をフィルタ部２４３の無機被膜として用いることができる。
【００２９】
さらに具体的に説明すると、無機被膜は、アルミニウム等の伝導性金属を用いて製造されてもよい。アルミニウムを陽極にして陽極酸化反応を起こす場合、酸化アルミニウムであるアルミナが徐徐に積層され、このように形成されたアルミナ被膜が、本発明の無機被膜として用いられ得る。以降、無機被膜の気孔の間には、白金（Pt）又はロジウム（Rh）等のような金属触媒層が挿入されてもよい。前記金属触媒層は、触媒母液を担持させて金属触媒層を形成した後、乾燥させることで完成される。
【００３０】
図４を参照すると、フィルタ部２４３のベースとなる金属層４１０と、前記金属層４１０の上に前記金属層４１０を構成する金属及び前記金属の酸化物が共存する転移層４２０と、前記転移層４２０の上に設けられる無機被膜４３０とが形成された構造の断面が示されている。無機被膜４３０に含まれた複数の気孔には、金属触媒層の一例として白金（Pt）触媒が複数の気孔表面に付着されてもよい。
【００３１】
本発明の一実施形態において、フィルタ部２４３が２００〜２５０℃に加熱された状態で空気が通過すると、外部空気中に含まれた有毒ガス成分がフィルタ部２４３の金属触媒層と触媒反応を起こすことで、外部空気中に含まれた有毒ガス成分が除去される。そして、生化学的汚染物質も、触媒反応によって化学的に燃焼されて除去される。
【００３２】
なお、前述したように、フィルタ部２４３は、ヒーター部２４４によって所定の温度条件で加熱された状態で外部空気を浄化するため、フィルタ部２４３を通過して浄化された浄化空気は、常温より高い高温状態となる。
【００３３】
このように高温状態となった浄化空気は、浄化空気排出部２４５を介して第１の連結ホース２２０に排出された後も持続的に高温状態を維持する。このような高温状態の浄化空気を携帯用空気浄化器ユーザが吸入すると呼吸困難を招き兼ねないため、第１の連結ホース２２０の外部に別途の冷却手段を構成して第１の連結ホース２２０の表面を冷却することで、高温状態の浄化空気を常温状態に冷却することが好ましい。
【００３４】
しかしながら、別途の冷却手段をさらに備えると、携帯用空気浄化器２００の携帯性が低下し兼ねない。
【００３５】
ここで、本発明では、第１の連結ホース２２０を内側に収容し、開口２３２を介して外部空気を流入する第２の連結ホース２３０を介して、外部空気を空気浄化モジュール２４０の外部空気流入部２４２に流入させると共に、外部空気が第１の連結ホース２２０の表面と接触することで第１の連結ホース２２０の表面を冷却する構成を選択した。
【００３６】
これに関する詳細な説明は以下のとおりである。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態による携帯用空気浄化器の空気浄化過程を示した図である。
【００３８】
有毒ガス又は生化学的汚染物質を含んだ常温状態の外部空気が存在する環境において、携帯用空気浄化器ユーザが、携帯用空気浄化器２００のマスク部２１０を顔面に着用した状態で呼吸をすると、外部空気は、第２の連結ホース２３０に設けられた開口２３２を介して流入され、第２の連結ホース２３０の内側に収容された第１の連結ホース２２０の外部表面と接触すると共に、空気浄化モジュール２４０の外部空気流入部２４２を介してケース２４１内部に流入される。
【００３９】
ケース内部に流入された外部空気は、ヒーター部２４４によって所定の温度条件で加熱されたフィルタ部２４３を通過することで、有毒ガス又は生化学的汚染物質が除去され、温度は常温から高温に上昇し、すなわち高温状態の浄化空気となる。
【００４０】
このような、高温状態の浄化空気は、浄化空気排出部２４５を介して第１の連結ホース２２０に排出され、第１の連結ホース２２０の内部表面と接触すると共にマスク部２１０に移動する。この時、第１の連結ホース２２０の外部表面は常温状態の外部空気と接触しているため、第１の連結ホース２２０の内部表面と外部表面との間に熱伝導が行われることで、浄化空気の熱が、第１の連結ホース２２０の内部表面及び外部表面を通じて第２の連結ホース２３０に流入された外部空気へ移動する。
【００４１】
これによって、高温状態の浄化空気と常温状態の外部空気とは、所定温度で熱平衡状態を維持するようになり、携帯用空気浄化器ユーザが浄化空気を吸入した時の温度が、呼吸に不便を感じない程度まで低下される。ここで、浄化空気及び外部空気の熱平衡温度は、第１の連結ホース２２０及び第２の連結ホース２３０の長さを調節することで行われてもよい。また、第１の連結ホース２２０は、伝導率が大きい波形の金属ホースであることが好ましく、熱平衡温度の調節のために第１の連結ホース２２０の長さが長くなる場合、円滑な浄化空気排出のためには、浄化空気排出部２４５の内部にファンをさらに備えることが好ましい。
【００４２】
電源供給部２５０は、フィルタ部２４３を加熱するヒーター２４４に電源を供給する。ここで、電源供給部２５０は、空気亜鉛電池、リチウムイオン電池、マンガン電池、アルカリ性電池、及び燃料電池のうちいずれか一であってよい。
【００４３】
さらに、本発明の一実施形態による携帯用空気浄化器２００は、電源供給部２５０を交換する場合、空気浄化モジュール２４０の動作が停止されて空気浄化機能が喪失するため、電源供給部２５０の交換の際に、携帯用空気浄化器ユーザが外部空気に含まれた有毒ガスを吸入する恐れがある。これを防ぐためには、外部空気に含まれた有毒ガスを浄化してマスク部２１０内部に流入させる浄化筒（図示しない）をマスク部２１０にさらに付着することで、電源供給部２５０の交換の際に、空気浄化モジュール２４０に代えて外部空気を浄化することが好ましい。
【００４４】
以上で説明したように、本発明の一実施形態による携帯用空気浄化器２００は、金属触媒層の触媒反応によって有毒ガス又は生化学的汚染物質を除去するフィルタ部２４３を半永久的に用いることができ、第２の連結ホース２３０の内側に第１の連結ホース２２０を収容する構造によって、浄化空気と外部空気との間の熱平衡状態を維持して高温状態の浄化空気の温度を下げることができるため、高温状態の浄化空気を冷却するための別途の冷却手段を備えなくてもよい。
【００４５】
以上、具体的な構成要素等のような特定事項と限定された実施形態及び図面とによって本発明を説明したが、これは、本発明の全般的な理解をより助けるために提供されたものであり、本発明は前記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常的な知識を有する者であれば、このような記載から様々な修正及び変形を図ることができる。
【００４６】
従って、本発明の思想は前記説明された実施形態に限定されて定められるべきではなく、後述の特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等或いは等価的に変形されたあらゆるものも、本発明の思想の範疇に属するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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