KR101423325B1 - 광촉매를 이용한 공기정화용 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광촉매를 이용한 공기정화용 모듈에 관한 것이며, 자세하게는 i) 공기가 유입, 배출되도록 입구와 출구가 형성된 하우징, ⅱ) 상기 하우징 내부에 구비되며, 자외선이 방출되는 광원, 및 ⅲ) 상기 광원으로부터 조사되는 자외선이 표면에 수직으로 입사되도록 상기 광원을 둘러싸고 있으며, 표면에 상기 광원에서 조사된 자외선에 의해 활성화되는 광촉매가 코팅된 다수의 제1 광촉매판을 포함하며, 상기 촉매판들이 앞뒤로 이격되어, 유입된 공기가 상기 촉매판의 표면을 따라 이동하다 상기 앞뒤로 이격된 촉매판 사이의 틈으로 배출되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 모듈에 대한 것이다.
본 발명의 공기정화용 모듈은 광촉매가 코팅된 표면적이나 광촉매의 반응시간을 늘리기 위한 추가적인 공정이나 구성을 구비할 필요없이, 광원의 조도를 최대화하고 광촉매와 접촉하지 않고 그냥 배출되는 공기의 양을 최소화함과 동시에 유입된 공기가 촉매판의 표면과 접촉하는 시간을 늘리며, 배출공으로 인한 광촉매 표면적 손실을 줄임으로써, 공간의 낭비 없이 적은 양의 광촉매로도 높은 공기정화 효율을 구현할 수 있다.

Description

광촉매를 이용한 공기정화용 모듈{Air Purification Module Using Photocatalyst}

본 발명은 광촉매를 이용한 공기정화용 모듈에 관한 것이며, 자세하게는 i) 공기가 유입, 배출되도록 입구와 출구가 형성된 하우징, ⅱ) 상기 하우징 내부에 구비되며, 자외선이 방출되는 광원, 및 ⅲ) 상기 광원으로부터 조사되는 자외선이 표면에 수직으로 입사되도록 상기 광원을 둘러싸고 있으며, 표면에 상기 광원에서 조사된 자외선에 의해 활성화되는 광촉매가 코팅된 다수의 제1 광촉매판을 포함하며, 상기 촉매판들이 앞뒤로 이격되어, 유입된 공기가 상기 촉매판의 표면을 따라 이동하다 상기 앞뒤로 이격된 촉매판 사이의 틈으로 배출되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 모듈에 대한 것이다.

본 발명의 공기정화용 모듈은 광촉매가 코팅된 표면적이나 광촉매의 반응시간을 늘리기 위한 추가적인 공정이나 구성을 구비할 필요없이, 광원의 조도를 최대화하고 광촉매와 접촉하지 않고 그냥 배출되는 공기의 양을 최소화함과 동시에 유입된 공기가 촉매판의 표면과 접촉하는 시간을 늘리며, 배출공으로 인한 광촉매 표면적 손실을 줄임으로써, 공간의 낭비 없이 적은 양의 광촉매로도 높은 공기정화 효율을 구현할 수 있다.

광촉매에 자외선 등의 전자기파가 조사되면, 전자(e-)와 정공(h+)이 형성되며, 이 중 정공(h+)은 특히 강력한 산화작용을 하는 수산화 라디칼을 형성하여 살균용 염소나 차아염소산 또는 오존보다도 강력한 산화력을 갖게 된다. 또한, 전자(e-)는 광촉매에 흡착되어 있는 산소를 산소이온으로 생성시키는데, 이러한 산소이온은 산화반응의 중간체와 과산화물을 생성한다.

따라서, 광촉매반응은 오염방지나 공기정화, 수질정화 또는 살균이나 탈취 등에 사용된다. 또한, 광촉매는 인체에 전혀 무해하고 수용성이어서 그릇, 도자기 등 식생활과 관련된 제품은 물론 다른 제품에도 광범위하게 응용될 수 있으며, 한번 도포하면 반영구적으로 사용이 가능하고 그 효과도 지속된다.

일반적으로 광촉매를 이용한 공기정화용 모듈은 자외선을 방출하는 광원(1)과 광촉매가 부착된 광촉매부재(2)로 구성된다. 이때, 광촉매 효율을 최대화하기 위하여, 종래에는 도 1a, 1b와 같이 광촉매가 코팅된 판을 여려 층으로 겹쳐서 구성하거나, 광촉매를 산화처리된 망에 도포하는 등 광촉매가 도포되는 표면적을 늘리기 위한 다양한 방법들이 시도되었다.

그러나, 이러한 방법들은 광촉매가 도포된 표면적을 늘리기 위한 추가적인 공정이나 구성을 필요로 하게 되며, 상기 늘어난 광촉매의 표면에 도달하는 광원의 조도가 떨어지게 되어, 비용적인 면이나 공간적인 면에서 비효율적이었다.

또한, 종래 기술들은 유입된 공기가 광촉매와 접촉 후 배출될 수 있도록 배출공(3)을 별도로 형성하게 되며, 이에 따라 상기 배출공의 면적만큼 공기가 닿는 표면적이 줄어들 뿐만 아니라, 공기의 배출로는 확보하기 위하여 상기 광촉매를 효율적으로 배치하기 어렵다는 문제가 있었다.

이에, 광촉매가 도포된 표면적이나 광촉매의 반응시간을 늘리기 위한 추가적인 공정이나 구성을 구비할 필요없이, 공간의 낭비를 최소화함과 동시에 빛의 조도 및 광촉매의 반응효율을 최대화할 수 있는 공기정화용 모듈의 개발이 필요하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 광원의 조도를 최대화하고 유입된 공기가 촉매판의 표면과 접촉하는 시간 및 반응효율을 높일 수 있는 공기정화용 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 배출공으로 인한 광촉매 표면적 손실을 줄임으로써 공간활용이 효율적이고 경제적인 공기정화용 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 i) 공기가 유입, 배출되도록 입구와 출구가 형성된 하우징(10), ⅱ) 상기 하우징(10) 내부에 구비되며, 자외선이 방출되는 광원(20), 및 ⅲ) 상기 광원(20)으로부터 조사되는 자외선이 표면에 수직으로 입사되도록 상기 광원(20)을 둘러싸고 있으며, 표면에 상기 광원(20)에서 조사된 자외선에 의해 활성화되는 광촉매가 코팅된 다수의 제1 광촉매판(30)을 포함하며, 상기 제1 광촉매판(30)들이 앞뒤로 이격되어, 유입된 공기가 상기 촉매판의 표면을 따라 이동하다 상기 앞뒤로 이격된 촉매판 사이의 틈(31)으로 배출되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 모듈을 제공한다.

이때, 상기 광원(20) 및 제1 광촉매판(30)은 다양한 형태를 가질 수 있으나, 공간활용을 위하여 상기 광원(20)은 원기둥 형태이고, 상기 다수의 제1 광촉매판(30)은 상기 광원(20)을 둘러싸는 원기둥 형태를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 광촉매반응의 효율을 더욱 높이기 위하여, 상기 광원(20)과 제1 광촉매판(30) 사이에 다수의 제2 광촉매판(40)을 별도로 형성할 수 있으며, 이때 상기 제2 광촉매판(40)은 상기 제1 광촉매판에 수직 방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 광촉매판(40)의 광촉매 효율을 높이기 위하여, 상기 제2 광촉매판(40)은 상기 제1 광촉매판에 수직 방향으로부터 일정한 기울기를 가지는 것이 바람직하며, 이때 상기 제2 광촉매판(40)의 기울기는 2~10°인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 공기정화용 모듈은 표면적이나 반응시간을 늘리기 위한 추가적인 공정이나 구성을 구비할 필요없이, 광원의 조도를 최대화하고 광촉매와 접촉하지 않고 그냥 배출되는 공기의 양을 최소화함과 동시에 유입된 공기가 촉매판의 표면과 접촉하는 시간을 늘리며, 배출공으로 인한 광촉매 표면적 손실을 줄임으로써, 공간의 낭비 없이 적은 양의 광촉매로도 높은 공기정화 효율을 구현할 수 있다.

도 1a~1b - 종래 광촉매를 이용한 공기정화용 모듈의 다양한 예들을 보여주는 사시도
도 2a,2b - 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화용 모듈의 단면도
도 3a,3b - 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 공기정화용 모듈의 단면도

이하에서는, 본 발명의 광촉매를 이용한 공기정화용 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 공기정화용 모듈은 도 2a에 도시된 바와 같이 i) 공기가 유입, 배출되도록 입구와 출구가 형성된 하우징(10), ⅱ) 상기 하우징(10) 내부에 구비되며, 자외선이 방출되는 광원(20), 및 ⅲ) 상기 광원(20)으로부터 조사되는 자외선이 표면에 수직으로 입사되도록 상기 광원(20)을 둘러싸고 있으며, 표면에 상기 광원(20)에서 조사된 자외선에 의해 활성화되는 광촉매가 코팅된 다수의 제1 광촉매판(30)으로 구성된다.

이때, 상기 제1 광촉매판(30)들이 앞뒤로 이격되어, 유입된 공기가 상기 촉매판의 표면을 따라 이동하다 상기 앞뒤로 이격된 촉매판 사이의 틈(31)으로 배출되는 것을 특징으로 한다.

종래의 광촉매 모듈은 광촉매 효율을 최대화하기 위하여 광촉매가 도포되는 표면적을 늘리기 위하여 다양한 공정이나 구성을 추가하였으나, 그로 인해 공간 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 광촉매의 표면에 도달하는 광원의 조도가 떨어지게 되어 비효율적이었다. 또한, 종래의 광촉매 모듈은 공기가 배출되는 배출공의 면적만큼 광촉매의 표면적이 줄어들 뿐만 아니라, 공기의 배출로를 확보하기 위하여 광촉매를 효율적으로 배치하기 어려워 전체적인 광촉매 효율이 떨어질 수밖에 없었다.

본 발명의 광촉매 모듈은 광원(20)으로부터 조사되는 자외선이 표면에 수직으로 입사되도록 광촉매판(30)이 광원(20)을 둘러싸므로, 광원(20)의 조도가 최대가 되어 적은 수의 광촉매판(30)으로도 높은 효율을 얻을 수 있다.

또한, 도 2a의 확대도에서도 볼 수 있듯이, 상기 제1 광촉매판(30)들이 앞뒤로 이격되어 있어, 유입된 공기가 상기 제1 광촉매판(30)의 표면을 따라 이동하다 상기 앞뒤로 이격된 촉매판 사이의 틈(31)으로 자연스럽게 배출되기 때문에, 촉매판의 표면에 도포되어 있는 광촉매와 접촉하지 않고 그냥 배출되는 공기의 양을 최소화함과 동시에 유입된 공기가 촉매판의 표면과 접촉하는 시간을 최대화할 수 있다.

또한, 틈(31)이 앞뒤로 이격된 제1 광촉매판(30) 사이에 형성되기 때문에, 종래의 광촉매 모듈들과는 달리 상기 틈(31)으로 인하여 손실되는 광촉매 표면적을 최소화하는 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명의 공기정화 모듈은 광원(20)의 조도를 최대화하고, 광촉매(30)와 접촉하지 않고 그냥 배출되는 공기의 양을 최소화함과 동시에 유입된 공기가 촉매판의 표면과 접촉하는 시간을 늘리며, 배출공으로 인한 광촉매 표면적 손실을 줄임으로써, 공간의 낭비 없이 적은 양의 광촉매로도 높은 공기정화 효율을 구현할 수 있다.

이때, 상기 광원(20) 및 제1 광촉매판(30)은 적용되는 장소에 따라 다양한 형태를 가질 수 있으나, 공간활용을 위하여 도면과 같이 원기둥 형태를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 원기둥 형태의 광원(20)이 중앙에 배치되고, 일정한 곡률을 갖도록 제조된 광촉매판(30)들이 상기 광원(20)을 둘러싸도록 배치되어 더 넓은 반경의 원기둥 형태가 되도록 배치될 수 있다.

한편, 광촉매반응의 효율을 더욱 높이기 위하여, 상기 광원(20)과 제1 광촉매판(30) 사이에 도 3a, 3b에 도시된 것과 같이 다수의 제2 광촉매판(40)을 별도로 형성할 수 있으며, 이때 공기정화모듈에 유입되는 공기의 유로를 따라 접촉면적이 최대화될 수 있도록 상기 제2 광촉매판(40)은 상기 제1 광촉매판에 수직 방향으로 배열되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제2 광촉매판(40)의 표면적에 조사되는 광원의 조도를 높여 광촉매 효율을 높이기 위하여, 도 3a의 확대도에 도시된 것과 같이 상기 제2 광촉매판(40)이 상기 제1 광촉매판에 수직 방향으로부터 일정한 기울기를 가지는 것이 바람직하며, 일 실시예로서 상기 제2 광촉매판(40)의 기울기는 2~10°인 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

1 : 광원 2 : 광촉매부재
3 : 배출공 10 : 하우징
20 : 광원 30 : 제1 광촉매판
31 : 틈 40 : 제2 광촉매판

Claims (5)

1. i) 공기가 유입, 배출되도록 입구와 출구가 형성된 하우징(10),
   ⅱ) 상기 하우징(10) 내부에 구비되며, 자외선이 방출되는 광원(20), 및
   ⅲ) 상기 광원(20)으로부터 조사되는 자외선이 표면에 수직으로 입사되도록 각각 일정한 곡률을 갖고 전체로써 상기 광원(20)을 둘러싸는 원기둥 형태를 가지며, 표면에 상기 광원(20)에서 조사된 자외선에 의해 활성화되는 광촉매가 코팅된 다수의 제1 광촉매판(30)을 포함하며,
   상기 제1 광촉매판(30)들이 앞뒤로 이격되어, 유입된 공기가 상기 촉매판의 표면을 따라 이동하다 상기 앞뒤로 이격된 촉매판 사이의 틈(31)으로 배출되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 모듈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 광원(20)과 제1 광촉매판(30) 사이에 다수의 제2 광촉매판(40)이 형성되며, 상기 제2 광촉매판(40)은 상기 제1 광촉매판에 수직 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 광촉매판(40)의 광촉매 효율을 높이기 위하여, 상기 제2 광촉매판(40)이 상기 제1 광촉매판에 수직 방향으로부터 일정한 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 공기정화용 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 광촉매판(40)의 기울기가 2~10°인 것을 특징으로 하는 공기정화용 모듈.

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