KR100571442B1 - 직접 혼합형 플라즈마 광촉매 공기정화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존 광촉매 장치의 문제점인 담체의 고정화, 담체에서 광촉매의 탈리, 낮은 표면적등의 문제를 근본적으로 해결하고자 광촉매 분말의 직접적 사용을 지향하고 있다. 담체에 코팅했을 때보다 100배정도로 넓어진 표면적과, 고정화문제, 탈리 문제를 해결하기 위하여 광촉매를 정화장치 안에서 부유 시키면서 작동시키는데 이발명이 가지는 기술적 과제가 있다.

기존 공기 정화기의 단순 탈취, 필터링, 오존발생, 여과등의 기능에서 크게 발전하여 살균, 소독, 바이러스 박멸 등의 강력한 성능을 가진 광촉매 공기정화기의 효율을 비약적으로 향상 시킬 수 있는 본 발명은 대량의 오염된 공기를 높은 효율로 정화할 수 있어 소규모의 실내공기 청정기에서 대규모 장치산업의 배가스 처리장치에서 난분해성 공해물질을 효율적으로 제거할 수 있다.

탈취, 플라즈마, 공기정화기, 광촉매, 자외선

Description

직접 혼합형 플라즈마 광촉매 공기정화기{Direct reacting Plasma aided Photo catalytic Air Purifier}

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 직접 혼합형 플라즈마 광촉매 공기정화기의 개략적인 정면구성도,

도 2는 도 1의 개략적인 평면구성도.
① 전원공급장치 ② 입구부
③ 출구부 ④ 중심전극
⑤ 외통 ⑥ 시로코팬
⑦ 전동기 ⑧ 덕트

본 발명은 광촉매 공기정화기이며, 기존의 광촉매 활성을 위하여 담체에 코팅하고, UV램프를 사용하는 대신 광촉매 미립 분말을 공기중에 부유시키면서 고전압의 플라즈마를 이용하여 광촉매에 대전시키고, 이때 발생하는 자외선과 전기에너지에 의하여 광촉매를 활성화시킨다.
기존의 광촉매 공기정화기의 기술은 촉배 반응 표면적을 넓히기 위하여 여러가지 모노리스 허니컴 담체에 코팅을 하고, 촉매 활성에너지로 UV램프를 사용하고 있다. 그러나 담체는 UV에 불투명하기 때문에 활성에너지를 가하는데 한계가 있으며, 광촉매 분말의 코팅에는 아직까지 단단한 고정기술이 미비하여 담체에서 촉매가 탈리하여 효율이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 종래 광촉매 공기정화기의 문제점인 촉매 활성에너지 제공의 한계인 UV의 조사문제를 고전압을 대전하면서 반도체의 일종인 TiO₂를 대전시켜 플라즈마 방전을 생성하고 이때 제공된 에너지와 방전시 발생된 UV를 이용하여 광촉매 분말 자체에서 활성에너지를 생성하고 이용하는데 본 발명의 목적이 있다.

또한 본 발명은 기존 광촉매 장치의 문제점인 담체의 고정화, 담체에서 광촉매의 탈리, 낮은 표면적 등의 문제를 근본적으로 해결하고자 광촉매 분말의 직접적 사용을 지향하고 있다. 담체에 코팅했을 때보다 100배정도로 넓어진 표면적과, 고정화문제, 탈리 문제를 해결하기 위하여 광촉매를 정화장치 안에서 부유시키면서 작동시키는데 본 발명이 가지는 기술적 과제가 있다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 원심회전 분리기와 전극 등으로 이루어진 반응기와, 이 반응기 속을 부유할 수 있는 미립의 광촉매로 이루어져 있다. 기존 광촉매 정화장치의 문제점인 촉매의 담체에 코팅하는 고정기술의 미비와 낮은 표면적 등을 개선하기 위하여 촉매를 오염된 공기에 직접 부유 시키면서 활성에너지를 공급 하는 것이다. 이룩해야 할 기술적 문제로는 광촉매 미립자의 입도가 마이크로 사이즈이기 때문에 원심분리 장치의 원심력이 충분히 커야 하며 다단의 모듈을 조합하여 마이크로 입자의 배출을 막고 재사용 하는데 기술적 문제점이 있다.

도 1의 도면부호 ①은 플라즈마 방전을 위하여 18000V의 고전압을 대전시키는 전원공급장치(①)를 간략하게 표현하였다.

도면부호 ②는 오염된 공기와 호퍼로부터 수집된 촉매가 섞여서 들어가는 입구부(②)를 나타낸 것이다. 입구부(②)의 장치의 형상은 원심 분리장치에서 광촉매를 분리해 내는데 중요한 요소이다.

도면부호 ③은 원심분리 광촉매 반응기에서 광촉매가 정화한 공기가 외부로 빠져 나가는 출구부(③) 임과 동시에 고전압의 전기가 대전되는 전극의 역할도 함께 하고 있다. 광촉매 입자에 전하를 대전시켜 공기와 촉매의 분리를 용이하게 하기 위해서 -극의 전극을 대전하는 것이 유리하다.

도면부호 ④는 출구부(③)의 전극의 영향이 분리기 전체에 미치기 어렵기 때문에 광촉매 분리기 전영역에 전기를 공급하기 위하여 중심전극(④)을 나타낸 것이다. 중심전극(④)은 스테인레스 스틸로 이루어져 있으며 상부에서 하부로 장력에 의하여 고정돼어 있다. 장치의 내부에 유체의 강한 회전운동이 일어나기 때문에 강한 장력으로 단단하게 고정되어야 한다.

도면부호 ⑤는 원심분리 광촉매 반응기의 외통(⑤)이면서 전극을 이루는 장치이다. 전하가 대전된 광촉매 입자는 장치속을 부유하면서 오염된 공기를 정화시키고 장치의 하부까지 회전하며 흘러내리게 된다. 장치는 +극으로 대전되는 것이 유리하다.

도면부호 ⑥은 원심분리 광촉매 반응기에서 흘러내리는 촉매입자 장치내 분리 효율을 높이기 위하여 회전운동을 더해 주면서 모여진 광촉매 알갱이를 호퍼로 이송시키는 작용을 하는 시로코팬(⑥)이다.

도면부호 ⑦은 상기 시로코팬(⑥)을 구동시키는 전동기(⑦) 이다.

도면부호 ⑧은 원심분리 광촉매 반응기 하부에 모인 광촉매 입자들을 광촉매 수집 호퍼로 보내는 덕트(⑧)를 나타내었다. 덕트(⑧)를 통하여 호퍼로 보내진 광촉매 입자들은 다시 오염된 공기와 섞여 반응장치의 입구부(②)로 들어가게 된다.

기존 공기 정화기의 단순 탈취, 필터링, 오존발생, 여과등의 기능에서 크게 발전하여 살균, 소독, 바이러스 박멸 등의 강력한 성능을 가진 광촉매 공기정화기의 효율을 비약적으로 향상 시킬 수 있는 본 발명은 대량의 오염된 공기를 높은 효율로 정화할 수 있어 소규모의 실내공기 청정기에서 대규모 장치산업의 배가스 처리장치에서 난분해성 공해물질을 효율적으로 제거할 수 있다.

Claims (2)

1. 원심회전 분리기와 전극으로 이루어진 반응기와 이 반응기 속을 부유할 수 있는 미립의 광촉매로 이루어진 직접 혼합형 플라즈마 광촉매 공기정화기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 반응기는, 플라즈마 방전을 위하여 고전압을 대전시키는 전원공급장치(①)와, 오염된 공기와 호퍼로부터 수집된 촉매가 섞여서 들어가는 입구부(②)와, 상기 반응기에서 광촉매가 정화한 공기가 외부로 빠져 나가는 출구부(③)와, 상기 반응기 전영역에 전기를 공급하기 위하여 중심전극(④)과, 상기 중심전극(④)과 대응되는 전극이면서 상기 반응기를 이루는 외통(⑤)과, 상기 반응기에서 흘러내리는 촉매입자 장치내 분리 효율을 높이기 위하여 회전운동을 더해 주면서 모여진 광촉매 알갱이를 호퍼로 이송시키는 작용을 하는 시로코팬(⑥)과, 상기 시로코팬(⑥)을 구동시키는 전동기(⑦)와, 상기 반응기 하부에 모인 광촉매 입자들을 광촉매 수집 호퍼로 보내는 덕트(⑧)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 혼합형 플라즈마 광촉매 공기정화기.

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