KR101351174B1

KR101351174B1 - 광촉매를 이용한 정화필터

Info

Publication number: KR101351174B1
Application number: KR1020120023746A
Authority: KR
Inventors: 최정식; 김태완
Original assignee: 김태완; 최정식
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: KR20130116400A

Abstract

본 발명은 광촉매를 이용한 정화필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자외선을 방출하는 자외선램프의 외측에 상기 자외선램프에서 방출되는 자외선을 입사 받을 수 있는 면적을 최대한으로 할 수 있는 다수개의 광촉매코팅판을 구비하여 필터의 살균효율을 최대로 할 수 있는 기술에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 자외선램프, 상기 자외선램프의 외주연을 감싸면서 길이방향을 따라 다수개가 구비되며 표면에는 다수개의 통류홀이 형성되어 있는 제1 광촉매코팅판, 상기 다수개의 제1 광촉매코팅판을 수직방향으로 가로지르면서 상기 자외선램프의 길이방향을 따라 다수개가 구비되는 제2 광촉매코팅판을 포함하여 구성되는 광촉매튜브, 자외선램프와 상기 광촉매튜브를 수용하는 하우징을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

광촉매를 이용한 정화필터{A PURIFICATION FILETER USING PHOTOCATALYST}

본 발명은 광촉매 반응을 이용한 정화필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자외선을 방출하는 자외선램프의 외곽에 상기 자외선램프에서 방출되는 자외선을 입사 받아 광촉매반응을 일으킬 수 있는 면적을 최대한으로 할 수 있는 다수개의 광촉매코팅판을 구비하여 필터의 살균 및 정화효율을 최대로 할 수 있는 광촉매 반응을 이용한 정화필터에 관한 것이다.

광촉매란 자외선을 받으면 촉매반응을 일으켜 각종 오염물질을 산화 및 분해시킴으로써 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 물질이다. 광촉매를 이용한 정화필터는 자외선을 방출하는 자외선램프의 주변에 광촉매물질이 함유된 광촉매코팅판을 구비하여 오염물을 제거할 수 있도록 고안된 고조의 필터를 말한다.

광촉매는 자외선을 받을 때 비로소 살균효과가 발생하기 때문에, 광촉매를 이용한 정화필터에 있어서 가장 중요한 요소는 자외선램프의 주변에 구비된 광촉매코팅판이 상기 자외선램프에서 방출되는 자외선을 최대로 많이 받을 수 있도록 하고, 이러한 구조에서 광촉매코팅판을 최대한 넓게 하여 촉매 반응 효율과 지속시간을 최대화하는 것이다.

이러한 문제점에 초점을 맞춘 종래기술로, 대한민국 등록특허 제10-0732504호가 있다(이하 '선행기술 1'이라 함). 선행기술 1은 자외선램프의 주변에 길이방향으로 다수개의 광촉매코팅판이 나란하게 배열된 형태이다. 이러한 구성에서 광촉매코팅판에 형성된 통류홀을 엇갈리게 배열하여 오염물질과 광촉매코팅판의 접촉률을 향상시키는데 초점을 맞추고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0718676호(이하 '선행기술 2'라 함)는 다수개의 자외선램프 주위에 광촉매물질이 함유된 튜브를 지나가도록 하는 구조이고, 대한민국 등록특허 제10-0631426호(이하 '선행기술 3'이라 함)는 자외선램프의 주위에 광촉매가 함유된 나선형의 광촉매코팅판이 구비된 형상이다.

선행기술 1은 오염물의 흐름에 와류를 일으켜서 광촉매와의 접촉면적률을 향상시킨 이점이 있지만, 길이방향으로는 광촉매코팅판이 구비되어 있지 않고, 선행기술 2는 튜브형상이 판상의 구조에 비하여 접촉면적과 비율이 높다고 할 수 없을 뿐만 아니라 다수개의 자외선램프가 들어가기 때문에 생산원가가 증가하는 문제점이 있다. 그리고 선행기술 3은 선행기술 1과 같이 길이방향으로 오염물질이 접촉할 수 있는 광촉매코팅판이 구비되어 있지 않은 한계가 있다.

종래기술에 따른 광촉매튜브도 광촉매코팅판의 면적을 넓히고, 광촉매와 오염물질의 접촉비율을 향상시키는데 상당한 효과가 있는 것은 사실이지만, 자외선을 원활하게 받으면서 광촉매코팅판의 면적을 더 넓게 할 수 있다면 종래기술에 비해 보다 높은 살균효과를 일으킬 수 있을 것이다.

KR

10-0732504

A1

KR

10-0718676

A1

KR

10-0631426

A1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자외선램프의 외주연을 감싸는 제1 광촉매코팅판과 제1 광촉매코팅판을 수직방향으로 가로지르면서 자외선램프의 길이방향을 따라 구비되는 제2 광촉매코팅판으로 구성되는 광촉매튜브와 상기 광촉매튜브의 외측에 구비되는 제3 광촉매튜브로 구성된 정화필터를 이용하여 살균효율을 더욱 향상시킬 수 있는 광촉매를 이용한 정화필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 자외선램프, 상기 자외선램프의 외주연을 감싸면서 길이방향을 따라 다수개가 구비되며 표면에는 다수개의 통류홀이 형성되어 있는 제1 광촉매코팅판, 상기 다수개의 제1 광촉매코팅판을 수직방향으로 가로지르면서 상기 자외선램프의 길이방향을 따라 다수개가 구비되는 제2 광촉매코팅판을 포함하여 구성되는 광촉매튜브, 자외선램프와 상기 광촉매튜브를 수용하는 하우징을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 제1 광촉매코팅판에 형성되는 통류홀은 인접한 제1 광촉매코팅판에 형성된 통류홀과 서로 엇갈리는 위치에 구비될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 다수개의 제1 광촉매코팅판은, 어느 하나의 제1 광촉매코팅판의 몸체에 형성된 통류홀이 몸체의 중앙을 따라 형성되어 있고, 상기 제1 광촉매코팅판의 양측에 인접하여 구비되는 또 다른 제1 광촉매코팅판의 몸체에 형성된 통류홀은 몸체의 외측과 내측 가장자리에 각각 통류홀이 형성되도록 구비될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 광촉매튜브의 외측에는 제3 광촉매코팅판이 더 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 광촉매를 이용한 정화필터에 의하며, 자외선램프에서 방출되는 자외선을 원활하게 입사 받을 수 있는 구조에서 광촉매코팅판의 표면적이 넓어지기 때문에 오염물이 광촉매코팅판에 접촉할 수 있는 기회가 많아서 오염물질제거 및 살균효과를 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 정화필터의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 광촉매를 이용한 정화필터의 분해사시도.
도 3은 도 2에 도시된 광촉매튜브(130)를 펼쳐놓은 상태의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 정화필터의 측단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 정화필터의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광촉매를 이용한 정화필터의 분해사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 광촉매튜브를 펼쳐놓은 상태의 분해사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 정화필터는, 자외선램프(100)와 광촉매튜브(130) 및 하우징(190)을 포함하여 구성될 수 있다.

자외선램프(100)는 자외선(UV)를 발생시키는 것으로, 후술하여 설명할 광촉매튜브(130)에 자외선을 조사한다. 자외선램프(100)에서 발생되는 자외선 파장은 정화의 대상이 되는 오염물에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 자외선램프(100)는 길이방향으로 길게 연장되어 하나의 자외선램프(100)를 이용하여 오염물이 자외선에 노출되는 시간을 길게 하는 것이 바람직하다. 자외선램프(100)는 길이방향으로 길게 연장된 원주형상으로 구성될 수 있다.

광촉매튜브(130)는 중심부에 전술하여 설명한 자외선램프(100)의 형상 및 크기에 대응되는 램프수용부(140)가 구비되어 있고, 자외선램프(100)를 기준으로 길이방향(자외선램프에 대하여 가로방향, 수직방향)으로는 다수개의 제1 광촉매코팅판(133)이 나란하게 구비되어 있으며, 외주연에 수직방향(자외선램프에 대하여 세로방향, 수평방향)으로는 다수개의 제2 광촉매코팅판(135)이 방사형으로 구비되어 있다.

도 2와 도 3을 참조하여 광촉매튜브(130)의 형상을 보다 구체적으로 설명하며, 상기 광촉매튜브(130)는 제1 광촉매코팅판(133)과 제2 광촉매코팅판(135)으로 구성될 수 있으며, 상기 제1 광촉매코팅판(133)은 표면에 다수개의 통류홀(137)이 형성되어 있는 판상의 구조가 자외선램프(100)의 주변에 둥글게 말려있는 형상이다. 상기와 같은 구성의 제1 광촉매코팅판(133)이 자외선램프(100)의 길이방향을 따라 다수개가 나란히 배열되어 있는데, 상기 제1 광촉매코팅판(133)의 개수는 자외선램프(100)의 길이나 제1 광촉매코팅판(133) 사이의 간격에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

제2 광촉매코팅판(135)은 표면에 통류홀(137)이 형성되어 있지 않은 판상의 구조로, 전술하여 설명한 다수개의 제1 광촉매코팅판(133)을 가로지르면서 구비된다. 제2 광촉매코팅판(135)은 자외선램프(100)의 길이방향과 동일한 방향으로 구비된다.

제1 광촉매코팅판(133)에는 다수개의 통류홀(137)이 형성되어 있는데, 이때 상기 통류홀(137)은 제1 광촉매코팅판(133)의 표면에 특별한 패턴이 없이 다수 개가 무질서하게 구비될 수도 있으며, 필요에 따라서는 미세한 통류홀(137)이 상기 제1 광촉매코팅판(133)의 표면 전체에 구비될 수도 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 일 실시 예로, 제1 광촉매코팅판(133)의 표면에 형성되어 있는 통류홀(137)은 인접한 제1 광촉매코팅판(133)에 형성된 통류홀(137)과 서로 엇갈리는 위치에 구비될 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 제1 광촉매코팅판(133)에 형성된 통류홀(137)이 몸체의 중앙을 따라 형성되어 있으며, 인접한 또 다른 제1 광촉매코팅판(133)에 형성된 통류홀(137)은 몸체의 외측과 내측 가장자리를 따라 형성될 수 있다(도 4 참조).

본 발명의 또 다른 실시예로, 전술하여 설명한 광촉매튜브(130)의 외측에는 제3 광촉매코팅판(150)이 더 구비될 수 있다. 제3 광촉매코팅판(150)은 광촉매튜브(130)의 외주연에 대응되는 길시의 판상의 구조로 형성되어, 상기 광촉매튜브(130)의 외측을 감싸도록 구비된다.

광촉매코팅판은 부식에 강한 스테인리스강 등의 금속에 광촉매를 코팅한 것으로 구성될 수 있다. 다만, 이러한 구성은 본 발명의 바람직한 일례를 나타내는 것으로, 반드시 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 플라스틱, 특수플라스틱 또는 섬유질 등에 광촉매를 코팅하는 등 다양한 재질이 사용될 수 있다. 광촉매는 빛을 에너지원으로 하여 촉매반응이 일어나게 함으로서 각종 세균 및 오염물질을 분해시켜 주는 물질을 말한다. 광촉매의 종류로는 금속산화물인 TiO2, ZnO, Nb2O5 등과, 금속황화물인 Cds, ZnS 등 다양한 종류가 있다. 광촉매는 밴드갭 이상의 파장(400nm)의 자외선을 받아 전자, 정공이 발생하여 주위의 산소와 수소 등과 반응하여 OH 라디칼을 생성하여 오염물질(유기물)을 분해시키는 것으로, 광촉매를 사용할 때 외부에 노출되는 표면상에서 먼지나 오염물질이 제거되어 별도의 관리 없이 깨끗한 상태로 유지될 수 있다. 광촉매 및 광촉매를 포함한 광촉매코팅판은 공지의 기술로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

광촉매코팅판은 자외선을 직간접적으로 받을 수 있는 범위에서 표면적을 최대한 넓게 하는 것이 가장 중요하다. 종래의 기술들도 이러한 목적을 추구하기 위하여 광촉매코팅판의 배치구조에 초점을 맞춘 것이 대부분이다. 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 정화필터는 광촉매튜브(130)가 자외선램프(100)의 주변에 길이방향을 따라 다수개의 제1 광촉매코팅판(133)이 나란하게 구비되고, 상기 자외선램프(100)의 주변에 방사형으로 다수개의 제2 광촉매코팅판(135)이 구비되어 있으며, 상기 제1 광촉매코팅판(133)과 제2 광촉매코팅판(135)의 외주면에는 제3 광촉매코팅판(150)이 구비되어 있어서 상기 자외선램프(100)의 주변에 타측면(도 3에서 자외선램프가 위치할 상부방향)이 개방된 다수개의 육면체가 구비되는 형상이 된다. 따라서 개방된 타측면을 통하여 자외선램프(100)로부터 조사된 자외선이 수직방향의 4면과 전방의 한 면을 모두 조사할 수 있어 상기 자외선램프(100)에서 조사되는 자외선을 입사 받는 면적을 최대로 할 수 있게 된다.

하우징(190)은 전술하여 설명한 광촉매튜브(130)와 자외선램프(100)를 수용하는 것으로, 광촉매튜브(130)의 형상에 대응되는 형상의 중공의 내부공간이 구비되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 광촉매튜브(130)가 원통형상인 경우에는 하우징의 형상 또한 내부가 중공인 원통형상으로 구성된다. 그리고 하우징의 일단에는 유입관(193)이 구비되어 있고, 하우징(190)의 타단에는 유출관(195)이 구비되어 있다. 하우징(190)은 유입관(193)과 유출관(195)이 구비된 양측이 지지바(197)에 의하여 지지 및 고정될 수 있다. 상기와 같은 구성의 하우징(190)은 종래의 광촉매를 이용한 정화필터의 일반적인 구성으로, 반드시 도면에 도시된 구성에 한정되어야 하는 것은 아니며 본 발명이 기능을 방해하지 않는 한도 내에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 정화필터의 측단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 정화필터에 의하여 물을 정화하는 경우에, 유입관(193)으로 공급된 물은 광촉매튜브(130)를 통과하여 유출관(195)을 통하여 배출된다. 광촉매튜브(130)의 제1 광촉매코팅판(133)에 형성된 통류홀(137)을 통하여 물이 통과하면서 상기 광촉매튜브(130)를 통과하는 동안, 자외선램프(100)에서는 광촉매튜브(130) 방향으로 자외선이 조사되면서 물이 정화되게 된다.

한편, 광촉매튜브(130)를 통과하는 물은 제1,2,3 광촉매코팅판(133, 135, 150)에 가급적 많이 접촉할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 어느 하나의 제1 광촉매코팅판(133)에 형성된 통류홀(137)과 인접한 제1 광촉매코팅판(133)에 형성된 통류홀(137)은 서로 엇갈리도록 구비되는 것이 바람직하다. 그리하여 어느 하나의 제1 광촉매코팅판(133)을 통과한 물이 인접한 제1 광촉매코팅판(133)을 곧바로 통과하지 못하고 2개의 제1 광촉매코팅판(133) 사이에서 와류현상이 발생하게 된다. 따라서 광촉매튜브(130)를 물이 통과하는 동안 제1 광촉매코팅판(133), 제2 광촉매코팅판(135) 및 제3 광촉매코팅판(150)에 골고루 부딪치면서 살균효율이 향상되게 된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 자외선램프
130: 광촉매튜브
133: 제1 광촉매코팅판
135: 제2 광촉매코팅판
137: 통류홀
140: 램프수용부
150: 제3 광촉매코팅판
190: 하우징
193: 유입관
195: 유출관
197: 지지바

Claims

자외선램프;
상기 자외선램프의 외주연을 감싸면서 길이방향을 따라 다수개가 구비되며 표면에는 다수개의 통류홀이 형성되어 있는 제1 광촉매코팅판, 상기 다수개의 제1 광촉매코팅판을 수직방향으로 가로지르면서 상기 자외선램프의 길이방향을 따라 다수개가 구비되는 제2 광촉매코팅판을 포함하여 구성되는 광촉매튜브; 자외선램프와 상기 광촉매튜브를 수용하는 하우징을 포함하여 구성되는 광촉매를 이용한 정화필터에 있어서,
상기 제1 광촉매코팅판에 형성되는 통류홀은 인접한 제1 광촉매코팅판에 형성된 통류홀과 서로 엇갈리는 위치에 구비되고,
상기 다수개의 제1 광촉매코팅판은 어느 하나의 제1 광촉매코팅판의 몸체에 형성된 통류홀이 몸체의 중앙을 따라 형성되어 있고, 상기 제1 광촉매코팅판의 양측에 인접하여 구비되는 또 다른 제1 광촉매코팅판의 몸체에 형성된 통류홀은 몸체의 외측과 내측 가장자리에 각각 통류홀이 형성되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 정화필터.
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청구항 1에 있어서,
상기 광촉매튜브의 외측에는 제3 광촉매코팅판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 정화필터.