KR101654160B1 - 공기 멸균장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기 멸균장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장치 내에서의 공기의 자외선 노출 시간을 증가시키는 공기 멸균장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기 멸균장치는 공기의 유로를 제공하는 몸체; 상기 몸체의 일면에 제공되어 공기가 유입되는 유입구; 상기 몸체의 타면에 제공되어 상기 유입구로 유입된 공기가 배출되는 배출구; 상기 공기에 자외선을 조사하는 자외선 램프; 및 상기 자외선 램프가 관통하는 관통홀과 공기가 통과하는 복수의 통기구가 형성된 배플을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기 멸균장치는 공기의 유로를 제공하는 몸체; 상기 몸체의 일면에 제공되어 공기가 유입되는 유입구; 상기 몸체의 타면에 제공되어 상기 유입구로 유입된 공기가 배출되는 배출구; 상기 공기에 자외선을 조사하는 자외선 램프; 및 상기 자외선 램프가 관통하는 관통홀과 공기가 통과하는 복수의 통기구가 형성된 배플을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 공기 멸균장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장치 내에서의 공기의 자외선 노출 시간을 증가시키는 공기 멸균장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공기는 인간이 생활하는데 가장 중요한 요소 중 하나이다. 만약 공기 중의 유해한 성분이 인체에 조금이라도 유입된다면, 사망에 이를 수 있기 때문에 공기는 인간의 생존 및 건강에 가장 밀접한 관계라 할 수 있다. 스페인 독감, 아시아 독감, 홍콩 독감, 조류독감, 사스(SARS), 신종 인플루엔자, 메르스(MERS) 등의 유행성 전염병은 공기 중의 바이러스가 인체에 유입되어 발생하며, 이러한 공기 중의 바이러스 균을 제거하여 예방하는 것이 필요하다.
공기 중의 박테리아와 바이러스 균을 제거한 환경을 유지하는 것은 민간 분야와 국방 분야에서 가장 필수적이며, 생존의 가장 기본적인 조건이다. 지하철, 극장, 백화점, 주거 공간, 의료 시설 등의 많은 사람들이 이용하는 공간에서 치명적인 병원균을 제거하지 못한다면 영업 매출은 급격하게 감소할 것이며, 이는 경제 위축의 상태로 이어질 수 있다.
또한, 대한민국의 국방을 지키고 있는 군대는 바이러스, 세균전에 항시 노출되어 있으므로, 운영 중인 모든 막사, 빌딩, 지하벙커 등은 필수적으로 공기 멸균장치가 설치되어야 한다. 실제로 미국 펜타곤에는 현재 대형 공기 멸균 공조 시스템(Air Sterilization HVAC System)이 설치되어 운영 중에 있다.
최근 건물의 대형화에 따른 복합 시설은 거주 공간의 집단 감염을 방지하기 위한 감염 경로의 차단 등의 구조적, 시스템적 환경 시설을 강화하여 유입되는 공기의 유해균을 제거하여 오염을 제어하고, 2차 감염을 방지하여 안정적인 환경을 지속적으로 유지하기 위한 공기 멸균 공조 시스템을 필요로 한다.
메르스(MERS) 등과 같은 전염성 호흡기 질환의 경우에는 병원에 출입하여 치료를 받거나 진료를 진행하던 중 2차, 3차 감염이 발생하는 사고가 많이 일어나는데, 이러한 사고를 예방하기 위하여 각 병원의 감염 병동, 격리실, 무균 병동은 실내의 압력을 음압으로 유지하고, 외부와의 격리 및 교차 오염 방지를 위한 별도의 급기 및 환기의 살균 및 멸균 시설을 적용하여 유해 병원균이 포함되었을 우려가 있는 공기를 살균 및 멸균 처리한 후에 외부로 배기하여 병원 외부에서의 감염성을 제거하여야 한다. 또한, 중환자실, 수술실, 각 검사실 등에는 최소의 오염 공기로도 쉽게 감염될 수 있는 면역이 약해진 다양한 환자들을 위하여 살균 및 멸균 처리된 공기를 제공하여야 한다.
이를 위해 자외선을 이용하여 공기 중의 박테리아와 바이러스 균을 살균하는 공기 멸균장치를 사용하고 있는데, 종래의 공기 멸균장치는 챔버 내부로 유입된 공기가 단순히 자외선이 조사되는 내부 공간을 통과하기만 하므로, 살균을 위한 공기의 체류 시간이 짧아 공기의 멸균이 효과적이지 못하고, 공기의 살균을 위해 자외선 살균만을 이용하여 멸균 효과가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 배플을 통해 장치 내에서의 공기의 자외선 노출 시간 및 공기가 노출되는 자외선량을 증가시킴으로써, 장치 내부로 유입된 공기를 효과적으로 멸균 및 정화할 수 있는 공기 멸균장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기 멸균장치는 공기의 유로를 제공하는 몸체; 상기 몸체의 일면에 제공되어 공기가 유입되는 유입구; 상기 몸체의 타면에 제공되어 상기 유입구로 유입된 공기가 배출되는 배출구; 상기 공기에 자외선을 조사하는 자외선 램프; 및 상기 자외선 램프가 관통하는 관통홀과 공기가 통과하는 복수의 통기구가 형성된 배플을 포함할 수 있다.
상기 몸체의 내측면과 상기 배플의 표면 중 적어도 어느 하나는 자외선을 반사하는 반사면을 형성할 수 있다.
상기 배플은 복수개가 제공되고, 복수의 상기 배플 중 서로 이웃하는 상기 배플들은 상기 복수의 통기구의 위치 또는 크기가 상이할 수 있다.
상기 복수의 통기구의 크기는 상기 관통홀에서 멀어질수록 작아질 수 있다.
상기 배플은 적어도 일부에 광촉매 물질이 코팅될 수 있다.
상기 자외선 램프는 상기 배플의 중심에서 대칭적으로 배치될 수 있다.
상기 유입구 및 상기 배출구에 장착되어 상기 자외선의 누출을 차단하는 복수의 필터부재를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 필터부재는 상기 몸체의 내부를 향하는 내측면에 자외선 차단물질이 도포될 수 있다.
상기 자외선 램프의 수용 공간을 제공하고, 상기 배플의 관통홀에 삽입되어 장착되는 자외선 투과성 튜브를 더 포함할 수 있다.
복수의 상기 배플을 연결하여 고정시키는 연결부재를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 램프 및 상기 배플이 지지되는 이동체를 더 포함하고, 상기 이동체는 상기 몸체에 삽입되거나 인출되도록 이동 가능할 수 있다.
상기 이동체를 상기 몸체에 삽입한 경우에 상기 몸체와 상기 이동체의 틈새를 실링하는 실링부재를 더 포함할 수 있다.
상기 몸체와 상기 이동체를 연결하여 상기 이동체의 이동을 안내 및 지지하는 가이드 레일을 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 램프를 점등하기 위한 전자 부품이 장착되는 전장 박스; 및 상기 전장 박스의 내부 온도를 유지시키는 냉각팬을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공기 멸균장치는 배플(baffle)을 통해 장치 내부로 유입된 공기를 단순히 통과시키지 않고 공기의 흐름을 일정하게 분산 조절하여 장치 내부에서의 살균을 위한 공기의 체류 시간(또는 자외선 노출 시간)을 증가시킴으로써, 효과적으로 공기를 멸균 및 정화할 수 있다.
그리고 장치 내부로 유입된 공기를 자외선 램프를 통해 자외선을 조사하여 1차적으로 살균하고 이산화 티타늄(TiO2) 등의 광촉매 물질에 의한 광촉매 반응을 통해 2차적으로 살균함으로써, 공기의 멸균 및 정화 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 몸체의 내측면과 배플의 표면에 반사면을 형성하여 자외선을 반사시킴으로써, 장치 내부의 자외선량을 증폭시킬 수 있고, 장치 내부의 모든 영역에 동일한 강도의 자외선을 조사할 수도 있다.
한편, 본 발명의 공기 멸균장치는 몸체와 이동체로 이루어져 장착된 부품들의 분리 및 설치가 용이하고, 이에 따라 공기 멸균장치의 분해 및 조립작업성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기 멸균장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배플을 나타내는 그림.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 배플을 나타내는 그림.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배플을 나타내는 그림.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 배플을 나타내는 그림.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기 멸균장치를 나타낸 사시도로, 도 1(a)는 공기 멸균장치의 분리사시도이고, 도 1(b)는 공기 멸균장치의 결합사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공기 멸균장치는 공기의 유로를 제공하는 몸체(120); 상기 몸체(120)의 일면에 제공되어 공기가 유입되는 유입구(110); 상기 몸체(120)의 타면에 제공되어 상기 유입구(110)로 유입된 공기가 배출되는 배출구(110´); 상기 공기에 자외선을 조사하는 자외선 램프(130); 및 상기 자외선 램프(130)가 관통하는 관통홀(141)과 공기가 통과하는 복수의 통기구(142)가 형성된 배플(140)을 포함할 수 있다.
몸체(120)는 직육면체의 챔버(chamber) 형태일 수 있고, 측벽에 둘 이상의 오픈부가 형성될 수 있는데, 하나는 공기가 유입되는 유입구(110)일 수 있고, 다른 하나는 공기가 배출되는 배출구(110´)일 수 있다. 여기서, 몸체(120)는 측벽의 양쪽에 유입구(110)와 배출구(110´)가 형성될 수 있는데, 한쪽의 유입구(110)로 공기가 유입되고, 반대쪽의 배출구(110´)로 공기가 배출될 수 있다. 이와 같이, 몸체(120)는 공기의 유로를 제공할 수 있다. 그리고 몸체(120)는 유입구(110)와 배출구(110´) 이외에 또 다른 오픈부가 형성될 수 있는데, 유입구(110) 및 배출구(110´)가 형성된 측벽과 다른 측벽에 형성될 수 있고, 이동체(180)의 적어도 일부가 삽입될 수 있다.
한편, 몸체(120)는 각 시설물의 공조 시스템(duct system)에 설치된 덕트(duct)와 동일한 형태로 제작될 수 있는데, 이러한 경우에 덕트에 몸체(120)를 연결하는 것만으로 공기 멸균장치를 간단하게 설치할 수 있어 적은 비용으로 쉽고 빠르게 공기 멸균장치를 설치할 수 있다.
유입구(110)는 외부의 공기가 장치 내로 유입되는 곳으로, 몸체(120)의 일면에 제공될 수 있고, 공조 시스템의 공기가 흐르는 방향에 맞추어 위치할 수 있다.
배출구(110´)는 유입구(110)를 통해 장치 내로 유입된 공기가 배출되는 곳으로, 유입구(110)가 형성된 몸체(120)의 면과 다른 면에 제공될 수 있는데, 공조 시스템의 공기가 흐르는 방향에 맞추어 위치할 수 있고, 몸체(120)의 일면(즉, 유입구가 형성된 면)과 대향하는 몸체(120)의 타면에 제공될 수 있다.
자외선 램프(130)는 몸체(120)의 내부로 유입된 공기에 자외선을 조사할 수 있는데, 254㎚ 파장의 자외선을 방출할 수 있고, 자외선 램프(130)의 점등과 동시에 멸균 작용이 지속적으로 유지될 수 있다. 254㎚ 파장의 자외선은 공기 중 미생물의 DNA에 조사되며, DNA의 염기 중 티민의 분조 구조를 집중적으로 파괴할 수 있다. 자외선을 흡수한 티민은 이웃한 티민이나 시토신과 결합하게 되고, 이와 같이 티민이 중합되면 DNA의 복제가 제대로 이루어질 수 없기 때문에 생명체로서의 기능이 완전히 정지된다. 세균들마다 자외선에 대한 민감성이 차이가 날 수 있는데, 이는 DNA 속에 포함된 티민의 양이 다르기 때문이다. 또한, 자외선은 티민 이외에도 세포막을 이루는 인지질과 단백질을 산화시켜 DNA 및 RNA를 파괴함으로써, 미생물로 하여금 영원히 신진대사 또는 증식을 할 수 없도록 불활성화시킬 수도 있다. 한편, 자외선 램프(130)는 공기의 이동 방향으로 연장되도록 배치될 수 있는데, 이러한 경우에 공기가 이동하면서 자외선에 계속적으로 노출될 수 있기 때문에 효과적으로 공기를 살균할 수 있다.
배플(baffle, 140)은 몸체(120)의 내부에 제공될 수 있고, 몸체(120)의 형태에 따라 그 형태가 정해질 수 있는데, 몸체(120)가 직육면체 형태일 경우에는 배플(140)이 직사각형 또는 정사각형의 플레이트 형태일 수 있다. 배플(140)에는 자외선 램프(130)가 관통하는 관통홀(141)과 공기가 통과하는 복수의 통기구(142)가 형성될 수 있는데, 관통홀(141)은 자외선 램프(140)의 개수와 동일한 개수가 형성될 수 있고, 복수의 통기구(142)는 통기구(142)들의 크기가 서로 상이할 수 있다. 배플(140)은 장치 내부로 유입된 공기를 단순히 통과시키지 않고 공기의 흐름을 일정하게 분산 조절하여 장치 내부에서의 살균을 위한 공기의 체류 시간을 증가시킬 수 있고, 이에 효과적으로 공기를 멸균 및 정화할 수 있다.
그리고 몸체(120)의 내측면과 배플(140)의 표면 중 적어도 어느 하나는 상기 자외선을 반사하는 반사면을 형성할 수 있다. 자외선 살균은 공기가 노출된 자외선량 및 자외선 노출 시간에 의존하는데, 자외선량을 증가시키기 위하여 자외선을 반사시킬 수 있다. 이에 몸체(120)의 내측면은 상기 자외선을 반사하는 반사면을 형성할 수 있는데, 몸체(120)의 내측면을 자외선 및 빛의 반사율이 높은 재료(예를 들어, 스테인레스 스틸)로 제작할 수 있고, 몸체(120)의 내측면에 자외선 및 빛의 반사율이 높은 물질을 코팅하여 반사층을 형성할 수도 있다. 여기서, 자외선 및 빛의 반사율이 높은 재료는 미러(mirror) 스테인레스 스틸(SUS) 또는 슈퍼 미러(super mirror) 스테인레스 스틸일 수 있다. 몸체(120)의 내측면이 반사면으로 형성되면, 조사되는 자외선을 반사시켜 장치 내부의 자외선량을 증폭시킬 수 있고, 장치 내부의 모든 영역에 동일한 강도의 자외선을 조사할 수도 있으며, 이에 따라 자외선 램프(130)에서 먼 영역에도 효과적으로 자외선 살균할 수 있다.
또한, 배플(140)의 표면에도 상기 자외선을 반사하는 반사면을 형성할 수 있는데, 배플(140)도 몸체(120)의 내측면과 마찬가지로 자외선 및 빛의 반사율이 높은 스테인레스 스틸로 제작할 수 있고, 자외선 및 빛의 반사율이 높은 물질을 코팅하여 반사층을 형성할 수도 있다. 배플(140)이 반사면을 형성하면, 조사되는 자외선이 반사되어 장치 내부의 자외선량을 증폭시킬 수 있고, 장치 내부의 모든 영역에 동일한 강도의 자외선을 조사할 수도 있으며, 이에 따라 자외선 램프(130)에서 먼 영역에도 효과적으로 자외선 살균할 수 있다. 그리고 배플(140)을 기울여 장착할 수도 있는데, 배플(140)의 기울기를 조절하여 자외선의 반사 각도를 조절할 수 있고, 공기의 흐름을 제어할 수도 있다. 이에 자외선의 반사 각도에 따라 자외선을 원하는 영역으로 반사시킬 수 있고, 보다 효과적으로 자외선을 장치 내부의 모든 영역에 조사할 수 있으며, 복수의 통기구(142)가 향하는 방향을 조절함으로써 공기의 흐름을 제어할 수 있다. 한편, 복수의 배플(140)이 제공되는 경우에 이웃하는 배플들을 서로 평행하지 않게 장착할 수 있는데, 자외선 램프(130)에서 조사되는 자외선이 다양한 각도로 반사되어 장치 내부의 전 영역에 자외선이 조사될 수 있고, 유동하는 공기도 경사면에 충돌하여 공기 입자들이 보다 불규칙하게 유동함으로써 공기의 체류 시간(즉, 공기의 자외선 노출 시간)이 늘어날 수 있다. 이에 장치 내부로 유입된 공기를 보다 효과적으로 멸균 및 정화할 수 있다.
배플(140)은 적어도 일부에 광촉매 물질이 코팅될 수 있다. 배플(140)의 표면에는 광촉매 물질을 코팅할 수 있는데, 광촉매 물질은 빛(또는 자외선)에 노출되면 유기물을 분해하는 광촉매 반응을 일으킨다. 이에 배플(140)의 적어도 일부를 광촉매 물질로 코팅하면, 장치 내부의 공기가 배플(140)을 지나면서 배플(140)에 코팅되어 있는 광촉매 물질과 광촉매 산화 반응을 일으켜 미생물, 유기오염물질, 미세먼지 등을 분해할 수 있다. 따라서, 자외선을 이용한 1차적인 자외선 살균뿐만 아니라 2차적으로 광촉매 반응을 통한 살균도 할 수 있고, 이로 인해 공기의 멸균 및 정화 효과를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 광촉매 물질은 광촉매제인 이산화 티타늄(TiO2)일 수 있는데, 이산화 티타늄은 빛이 일정하게 반사될 수 있도록 균일하게 코팅할 수 있으며, 나노미터(㎚) 단위의 입자 사이즈(size)를 갖는 이산화 티타늄을 증착법으로 코팅할 수 있다.
또한, 배플(140)의 표면에는 일정한 패턴으로 광촉매 물질을 코팅할 수 있는데, 배플(140)의 형상에 따라 효과적인 멸균을 위한 패턴 형상이 알맞게 정해질 수 있고, 배플(140) 면적의 약 50% 내외가 코팅될 수도 있다. 배플(140) 면적의 약 50% 정도가 광촉매 물질로 코팅되면, 배플(140)에서 자외선 반사와 광촉매 반응이 함께 일어날 수 있고, 배플(140)에서 자외선 반사와 광촉매 반응이 적절히 분배되어 효과적인 자외선 살균과 광촉매 산화반응으로 공기의 멸균 및 정화 효과를 최대화할 수 있다. 한편, 광촉매 물질이 코팅된 곳에서도 자외선 반사가 일어나도록 할 수는 있으나, 광촉매 물질이 코팅된 곳을 반사면으로 형성하기가 매우 어렵기 때문에 광촉매 물질의 코팅 면적을 조절하여 자외선 반사의 정도를 조절할 수 있다.
그리고 자외선 램프(130)는 배플(140)의 중심에서 대칭적으로 배치될 수 있다. 자외선 램프(130)의 배치 구조 및 장치의 내부 구조 등 많은 조건이 멸균 작용에 영향을 미치는데, 자외선 램프(130)의 배치 구조와 관련하여 이렇게 자외선 램프(130)를 배치하는 경우에 장치 내부의 모든 영역에 동일하게 자외선을 조사할 수 있고, 이로 인해 영역에 따라 공기의 멸균 및 정화 효과가 달라지지 않고 장치 내부의 모든 영역에서 동일한 공기의 멸균 및 정화 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 배플(140)의 중심에 하나의 자외선 램프(130)를 설치하고, 설치된 상기 자외선 램프(130)를 중심으로 수평과 수직 또는 양대각선 양측으로 자외선 램프(130)를 배치할 수 있다.
본 발명에 따른 공기 멸균장치는 자외선 램프(130)의 수용 공간을 제공하고, 배플(140)의 관통홀(141)에 삽입되어 장착되는 자외선 투과성 튜브(160)를 더 포함할 수 있다. 자외선 투과성 튜브(160)는 자외선 램프(130)의 외측에서 자외선 램프(130)를 보호하며, 일정 온도를 유지할 수 있고, 자외선 램프(130)에서 방출되는 자외선은 투과시킬 수 있는데, 석영(Quartz)으로 이루어질 수 있다. 그리고 자외선 투과성 튜브(160)는 배플(140)의 관통홀(141)에 삽입되어 장착될 수 있는데, 자외선 램프(130)가 직접 배플(140)에 접촉되지 않을 수 있기 때문에 자외선 램프(130)를 보호할 수 있고, 배플(140)에 의해 가려지는 부분이 없이 자외선 램프(130)의 모든 영역에서 자외선이 방출될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 멸균장치는 복수의 배플(140)이 제공될 수 있고, 복수의 배플(140)을 연결하여 고정시키는 연결부재(170)를 더 포함할 수 있다. 연결부재(170)는 복수의 배플(140)이 공기의 흐름에 의해 흔들리거나 이동되지 않도록 복수의 배플(140)을 연결하여 고정시킬 수 있다. 그리고 연결부재(170)는 봉 형태로 형성될 수 있으며, 복수의 배플(140)의 결합구(143)에 삽입될 수 있고, 각 배플(140)은 연결부재(170)에 용접되어 고정될 수 있다. 여기서, 연결부재(170)는 배플(140)과 동일한 재료(예를 들어, 스테인레스 스틸)로 이루어질 수 있다. 연결부재(170)를 통해 복수의 배플(140)이 공기의 흐름에 의해 흔들리거나 이동되지 않을 수 있어 공기를 일정하게 흐르게 할 수 있고, 이에 따라 균일하고 효과적인 공기의 멸균 및 정화를 할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 공기 멸균장치는 유입구(110) 및 배출구(110´)에 장착되어 상기 자외선의 누출을 차단하는 복수의 필터부재(150)를 더 포함할 수 있다. 복수의 필터부재(150)는 공기를 자유롭게 통과시키며, 장치 내부의 자외선은 외부로 배출되지 않도록 차단할 수 있다. 이에 따라 유입구(110) 및 배출구(110´)에서 공기의 유입 및 배출은 용이하며, 인체에 유해한 자외선이 내부에서 외부로 배출되지 않도록 막아줄 수 있다. 그리고 복수의 필터부재(150)는 공기에 함유된 먼지 등을 필터링(제거)할 수 있고, 이에 따라 먼지로 인한 장치 내부의 오염을 방지할 수 있다.
또한, 복수의 필터부재(150)는 몸체(120)의 내부를 향하는 내측면에 자외선 차단물질이 도포될 수 있다. 자외선은 극소량도 인체에 유해하므로, 복수의 필터부재(150)의 내측면에는 극소량의 자외선까지 차단할 수 있도록 자외선 차단물질이 도포될 수 있다. 상기 자외선 차단물질은 필터부재(150)에 결합되며, 장치 내부의 온도 및 장치 내부로 유입되는 공기에 영향을 받아 장치의 내부로 침투하거나 외부로 배출되지 않고, 공기의 흐름도 방해하지 않을 수 있다. 예를 들어, 자외선 차단물질로 광촉매제인 이산화 티타늄(TiO2)을 사용할 수 있는데, 이산화 티타늄(TiO2)을 사용하는 경우에 장치 내부의 자외선을 외부로 배출되지 않도록 차단할 수 있을 뿐만 아니라 광촉매 반응을 통해 복수의 필터부재(150)로 유입되거나 배출되는 공기를 살균할 수도 있다. 이에 공기의 멸균 및 정화 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 복수의 필터부재(150)는 슬라이드(slide) 형식으로 몸체(120)의 일면에 형성된 복수의 필터 삽입구(121)에 삽입되어 몸체(120)에 장착될 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 여러 방법으로 장착할 수 있다. 그리고 복수의 필터부재(150)는 금속사(예를 들어, 철사)를 수세미와 같이 만들어 압축함으로써 제작될 수 있고, 금속사는 스테인레스 스틸(SUS) 계통의 철제일 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 다양한 재료와 방법으로 제작될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배플을 나타내는 그림으로, 도 2(a)는 복수의 배플의 결합도이며, 도 2(b)는 일실시예의 통기구가 형성된 배플이고, 도 2(c)는 일실시예의 통기구와 교차되는 통기구가 형성된 배플이다.
도 2를 참조하면, 복수의 배플(140)은 인접한 배플(140)끼리 대향하며 나란히 장착될 수 있다. 이때, 복수의 배플(140)은 자외선 램프(130)의 길이 방향과 모두 수직하도록 장착될 수 있다. 이러한 경우, 대향하는 반사면(예를 들어, 대향하는 배플과 배플, 대향하는 챔버의 내측면과 내측면) 간에 자외선의 반사가 계속적으로 이루어져 보다 효과적으로 자외선량이 증폭될 수 있다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 배플을 나타내는 그림으로, 도 3(a)는 변형예의 통기구가 형성된 배플이고, 도 3(b)는 변형예의 통기구와 교차되는 통기구가 형성된 배플이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배플(140)은 복수개가 제공될 수 있고, 복수의 배플(140) 중 서로 이웃하는 배플(140)들은 복수의 통기구(142)의 위치 또는 크기가 상이할 수 있다. 자외선 살균은 공기가 노출된 자외선량 및 자외선 노출 시간에 의존하는데, 공기의 자외선 노출 시간을 늘리기 위하여 서로 이웃하는 배플(140)들의 복수의 통기구(142)의 위치 또는 크기가 상이하도록 할 수 있다.
복수의 통기구(142)의 위치가 상이한 경우, 통기구(142)를 통과하며 흐르는 공기가 일직선으로 흐르지 못하고 통기구(142)를 따라 공기의 흐름이 생기게 되어 장치 내부의 전체 영역으로 공기가 분산될 수 있고, 공기의 유동 경로가 길어짐으로써 장치 내부에서의 공기의 체류 시간을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 공기가 자외선에 고르게 노출될 수 있고, 공기의 자외선 노출 시간(예를 들어, 자외선 살균 시간)이 늘어날 수 있어 효과적으로 공기를 멸균 및 정화할 수 있다.
또한, 복수의 통기구(142)의 크기가 상이한 경우, 통기구(142)를 통과하며 흐르는 공기가 통기구(142) 간의 크기 차이 때문에 통기구(142)를 따라 일직선으로 흐르지 못하고 공기의 분산과 합류가 반복되어 공기의 유동 경로가 길어짐으로써 장치 내부에서의 공기의 체류 시간을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 공기의 자외선 노출 시간(예를 들어, 자외선 살균 시간)이 늘어날 수 있어 효과적으로 공기를 멸균 및 정화할 수 있다.
그리고 복수의 통기구(142)의 크기는 관통홀(141)에서 멀어질수록 작아질 수 있다. 즉, 자외선 램프(130)에 인접한 곳의 통기구(142)를 다른 통기구(142)들보다 크게 할 수 있다. 자외선은 광원에서 멀어질수록 조사량이 낮아지게 되는데, 자외선 램프(211)에 인접한 곳의 통기구(142)가 다른 통기구(142)들보다 크면, 자외선 램프(211)에 인접한 영역으로 많은 양의 공기가 흐를 수 있어 자외선 살균 효과를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 공기의 멸균 및 정화 효과가 향상될 수 있다.
한편, 복수의 통기구(142)가 자외선 램프(130)에 인접한 곳에만 있으면, 유입구(110)로 유입되는 공기에 비해 배플(140)을 통과할 수 있는 공기가 너무 작아 공기 멸균장치를 통한 공기의 흐름이 원활하지 않을 수 있다. 이에 따라 자외선 램프(130)에서 먼 곳에도 자외선 램프(130)에 인접한 곳보다 작은 통기구(142)를 형성할 수 있다. 그리고 효과적인 공기의 흐름을 위해 복수의 통기구(142)의 면적은 배플(140)의 면적의 50% 이상이 될 수도 있다.
또한, 복수의 통기구(142)는 자외선 램프(130)를 중심으로 대칭적으로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 장치 내부로 유입된 공기를 자외선 램프(130)를 중심으로 효율적으로 분배할 수 있고, 장치 내부로 유입된 모든 공기가 균일하게 살균될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 공기 멸균장치는 자외선 램프(130) 및 배플(140)이 지지되는 이동체(180)를 더 포함할 수 있고, 이동체(180)는 몸체(120)에 삽입되거나 인출되도록 이동 가능할 수 있다. 이동체(180)는 자외선 램프(130) 및 배플(140)이 지지될 수 있고, 적어도 일부가 몸체(120)의 오픈부에 삽입되어 몸체(120)와 결합될 수 있다. 여기서, 이동체(180)는 유입구 또는 배출구에 삽입됨으로써, 몸체(120)와 결합될 수도 있다. 이동체(180)는 몸체(120)에서 인출될 수도 있는데, 슬라이딩(sliding)을 이용하여 이동체(180)를 몸체(120)에서 인출할 수도 있다. 이러한 경우, 전체를 분리(또는 분해)하지 않고 이동체(180)만을 몸체(120)에서 인출하는 것만으로 이동체(180)에 지지되는 자외선 램프(130), 배플(140) 등의 부품들을 쉽게 교체 및 수리할 수 있으며, 이에 따라 공기 멸균장치의 유지 보수가 간편해질 수 있다.
따라서, 이동체(180)의 일부를 삽입하고 인출하는 것만으로 간단하게 결합하고 결합을 해제할 수 있어 장착된 부품들의 분리 및 설치가 용이하고, 이에 따라 공기 멸균장치의 분해 및 조립작업성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
한편, 공기 멸균장치가 덕트의 일부로 삽입되는 경우에는 이동체(180)만을 삽입하고 인출하는 것으로 이동체(180)에 지지되어 몸체(120, 또는 덕트)에서 함께 인출되는 자외선 램프(130), 배플(140) 등의 부품들을 쉽게 교체 및 수리할 수 있다. 종래에는 공기 멸균장치를 유지 보수하기 위해 공기 멸균장치를 분해하여야 했고, 공기 멸균장치가 덕트의 일부로 삽입되는 경우에는 공기 멸균장치를 덕트에서 분리하여 제거하여야 했지만, 본 발명에서는 공기 멸균장치를 덕트에서 분리하여 제거하거나 공기 멸균장치를 분해하지 않을 수 있어 보다 공기 멸균장치의 유지 보수가 유리해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 멸균장치는 자외선 램프(130)를 점등하기 위한 전자 부품이 장착되는 전장 박스(181); 및 전장 박스(181)의 내부 온도를 유지시키는 냉각팬(182)을 더 포함할 수 있다. 전장 박스(181)는 자외선 램프(130)를 점등하기 위한 전자 부품이 장착되어 있는데, 이동체(180)의 일부가 삽입되는 오픈부(또는 유입구나 배출구)가 형성된 몸체(120)의 면과 접촉되는 덮개 부분에 설치될 수 있다. 상기 전자 부품은 안정기(21), 트랜스(Trance, 22), 누전차단기(ELB) 등의 차단기류(23), 전자 접촉기(MC) 등의 스위치류(24), 그 외 전자부품(25)을 포함할 수 있다.
냉각팬(182)은 전장 박스(181)의 내부 온도를 유지시켜 줄 수 있다. 전자 부품은 전원이 가해져 가동되면 온도가 높아지게 되는데, 온도의 과도한 상승은 전자 부품의 고장을 유발할 수 있다. 이에 냉각팬(182)은 내부의 뜨거운 공기를 외부로 배출하고 외부의 차가운 공기를 내부로 유입시켜 온도가 상승하는 전자 부품을 냉각시킬 수 있고, 전장 박스(181)의 내부 온도를 유지시켜 줄 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 공기 멸균장치는 몸체(120)와 이동체(180)를 연결하여 이동체(180)의 이동을 안내 및 지지하는 가이드 레일(190)을 더 포함할 수 있다. 가이드 레일(190)은 이동체(180)의 삽입 및 인출이 더욱 용이할 수 있도록 이동체(180)의 이동을 안내할 수 있으며, 이동체(180)에 지지되어 있는 자외선 램프(130) 및 배플(140)을 제거하기 위해 이동체(180)를 인출하였을 경우에도 이동체(180)가 기울어지지 않고 수평으로 지지될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 몸체(120)와 이동체(180)는 서랍 형태로 결합될 수 있는데, 이동체(180)를 열고 닫는 간단한 방법으로 이동체(180)를 몸체(120)에서 인출할 수 있으며, 이동체(180)에 지지되는 자외선 램프(130), 배플(140) 등의 부품들을 쉽게 교체 및 수리할 수 있다.
한편, 가이드 레일(190)에는 이동체(180)의 결합시에 이동체(180)의 인출을 방지하는 고정턱이 형성될 수도 있고, 이동체(180)의 인출시에 이동체(180)의 이탈을 방지하는 이탈방지턱이 형성될 수도 있다. 고정턱이 형성되면 이동체(180)가 결합된 상태에서 이동체(180)의 내부 압력 또는 공기의 흐름에 의해 이동체(180)가 열리지 않도록 할 수 있고, 이탈방지턱이 형성되면 이동체(180)의 분리시에 이동체(180)가 안정적으로 지지될 수 있으며, 이동체(180)의 이탈을 방지할 수 있다. 이에 가이드 레일(190)을 따라 이동체(180)를 열고 닫는 것으로 쉽게 이동체(180)를 몸체(120)에 안정적으로 삽입 및 인출할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 공기 멸균장치는 이동체(180)를 몸체(120)에 삽입한 경우에 몸체(120)와 이동체(180)의 틈새를 실링(sealing)하는 실링부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 실링부재(미도시)는 몸체(120)와 이동체(180)이 결합되는 부분을 완전히 밀봉하여 공기의 유출이 없도록 할 수 있고, 자외선의 누출도 방지할 수 있다. 이에 따라 멸균 및 정화되지 않은 공기가 사람들이 숨쉬는 공간으로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있고, 인체에 유해한 자외선의 누출도 방지할 수 있다. 이에 따라 인체에 유해한 멸균 및 정화되지 않은 공기와 자외선은 외부에 유출시키지 않고, 공기 중의 바이러스, 세균, 악취, 오염물질 및 미세먼지를 제거한 공기만을 배출시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 공기 멸균장치는 공기 중의 병원균, 세균, 악취, 오염물질 등을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 가동시 발생하는 자외선을 완전히 차단할 수 있으며, 반응 후에 배출되는 공기는 인체에 무해한 멸균 및 정화된 공기이므로, 인체에 전혀 무해한 친환경 장치이다.
한편, 본 발명의 공기 멸균장치는 각 시설물의 공조 시스템에 설치된 덕트(duct)에 연결하여 사용할 수 있는데, 덕트의 내부 압력을 저하시키지 않고 300 CFM 내지 100,000 CFM까지 처리가 가능하며, 직육면체의 박스 구조로 형성하면 다양한 크기의 덕트에 즉시 적용할 수도 있다.
공기 멸균장치는 덕트와 나사 결합을 할 수도 있고, 덕트들을 연결하는 방법으로 동일하게 연결할 수도 있는데, 공기가 유출되지 않도록 하는 여러 가지 결합 방법으로 덕트에 삽입되어 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 공기 멸균장치는 다수의 공기 멸균장치를 연결하여 사용할 수 있는 구조로서, 필요 유량에 따라 겹층의 구조로 적용할 수 있고, 다수의 공기 멸균장치를 연결하여 전체 크기를 조절할 수 있으므로 다양한 크기의 공조 시스템에 용이하게 적용할 수 있다. 그리고 다수의 공기 멸균장치를 연결하여 전체 크기를 크게 하거나 전체 길이를 길게 함으로써, 살균 성능을 향상시킬 수 있다. 한편, 각각의 공기 멸균장치의 크기 또는 길이를 조절할 수도 있는데, 공기 멸균장치가 커지거나 길어질수록 살균 성능이 향상될 수 있다.
다수의 공기 멸균장치는 각 공기 멸균장치의 외측면에 결합돌출부를 형성하여 각 공기 멸균장치의 결합돌출부끼리 맞물리도록 함으로써 결합할 수 있다. 예를 들어, 하나의 공기 멸균장치의 일면에는 상기 일면의 가장자리에서 돌출되어 내측으로 절곡된 제1 돌출부를 형성하고, 다른 공기 멸균장치의 상기 일면과 대응되는 면에는 상기 제1 돌출부와 대응되도록 상기 일면과 대응되는 면의 가장자리에서 상기 제1 돌출부가 내측으로 절곡된 부분만큼 상기 제1 돌출부보다 내측으로 들어가 돌출되어 외측으로 절곡된 제2 돌출부를 형성함으로써, 슬라이드 형식으로 상기 제1 돌출부에 상기 제2 돌출부를 삽입하여 다수의 공기 멸균장치를 결합할 수 있다.
그리고 본 발명의 공기 멸균장치는 각 시설물의 공조 시스템에 설치된 덕트에 연결하여 사용하면 되기 때문에 공기 멸균장치를 설치하기 위해서 추가적인 시설물 및 장치를 설치할 필요가 없어 기존의 구조물을 변경하지 않아도 되는 장점이 있다.
이처럼, 본 발명에서는 배플(baffle)을 통해 장치 내부로 유입된 공기를 단순히 통과시키지 않고 공기의 흐름을 일정하게 분산 조절하여 장치 내부에서의 살균을 위한 공기의 체류 시간(또는 자외선 노출 시간)을 증가시킴으로써, 효과적으로 공기를 멸균 및 정화할 수 있다. 그리고 장치 내부로 유입된 공기를 자외선 램프를 통해 자외선을 조사하여 1차적으로 살균하고 이산화 티타늄(TiO2) 등의 광촉매 물질에 의한 광촉매 반응을 통해 2차적으로 살균함으로써, 공기의 멸균 및 정화 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 몸체의 내측면과 배플의 표면에 반사면을 형성하여 자외선을 반사시킴으로써, 장치 내부의 자외선량을 증폭시킬 수 있고, 장치 내부의 모든 영역에 동일한 강도의 자외선을 조사할 수도 있다. 한편, 본 발명의 공기 멸균장치는 몸체와 이동체로 이루어져 장착된 부품들의 분리 및 설치가 용이하고, 이에 따라 공기 멸균장치의 분해 및 조립작업성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
21 : 안정기 22 : 트랜스
23 : 차단기류 24 : 스위치류
25 : 그 외 전자부품 110 : 유입구(또는 배출구)
120 : 몸체 121 : 필터 삽입구
130 : 자외선 램프 140 : 배플
141 : 관통홀 142 : 통기구
143 : 결합구 150 : 필터부재
160 : 자외선 투과성 튜브 170 : 연결부재
180 : 이동체 181 : 전장 박스
182 : 냉각팬 190 : 가이드 레일
23 : 차단기류 24 : 스위치류
25 : 그 외 전자부품 110 : 유입구(또는 배출구)
120 : 몸체 121 : 필터 삽입구
130 : 자외선 램프 140 : 배플
141 : 관통홀 142 : 통기구
143 : 결합구 150 : 필터부재
160 : 자외선 투과성 튜브 170 : 연결부재
180 : 이동체 181 : 전장 박스
182 : 냉각팬 190 : 가이드 레일
Claims (14)
- 공기의 유로를 제공하는 몸체;
상기 몸체의 일면에 제공되어 공기가 유입되는 유입구;
상기 몸체의 타면에 제공되어 상기 유입구로 유입된 공기가 배출되는 배출구;
상기 공기에 자외선을 조사하는 자외선 램프;
상기 자외선 램프가 관통하는 관통홀과 공기가 통과하는 복수의 통기구가 형성된 배플; 및
상기 자외선 램프의 수용 공간을 제공하고, 상기 배플의 관통홀에 삽입되어 장착되는 자외선 투과성 튜브;를 포함하는 공기 멸균장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 몸체의 내측면과 상기 배플의 표면 중 적어도 어느 하나는 상기 자외선을 반사하는 반사면을 형성하는 공기 멸균장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 배플은 복수개가 제공되고,
복수의 상기 배플 중 서로 이웃하는 상기 배플들은 상기 복수의 통기구의 위치 또는 크기가 상이한 공기 멸균장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 통기구의 크기는 상기 관통홀에서 멀어질수록 작아지는 공기 멸균장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 배플은 적어도 일부에 광촉매 물질이 코팅되는 공기 멸균장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 자외선 램프는 상기 배플의 중심에서 대칭적으로 배치되는 공기 멸균장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 유입구 및 상기 배출구에 장착되어 상기 자외선의 누출을 차단하는 복수의 필터부재를 더 포함하는 공기 멸균장치.
- 청구항 7에 있어서,
상기 복수의 필터부재는 상기 몸체의 내부를 향하는 내측면에 자외선 차단물질이 도포되는 공기 멸균장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
복수의 상기 배플을 연결하여 고정시키는 연결부재를 더 포함하는 공기 멸균장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 자외선 램프 및 상기 배플이 지지되는 이동체를 더 포함하고,
상기 이동체는 상기 몸체에 삽입되거나 인출되도록 이동 가능한 공기 멸균장치.
- 청구항 11에 있어서,
상기 이동체를 상기 몸체에 삽입한 경우에 상기 몸체와 상기 이동체의 틈새를 실링하는 실링부재를 더 포함하는 공기 멸균장치.
- 청구항 11에 있어서,
상기 몸체와 상기 이동체를 연결하여 상기 이동체의 이동을 안내 및 지지하는 가이드 레일을 더 포함하는 공기 멸균장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 자외선 램프를 점등하기 위한 전자 부품이 장착되는 전장 박스; 및
상기 전장 박스의 내부 온도를 유지시키는 냉각팬을 더 포함하는 공기 멸균장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150158453A KR101654160B1 (ko) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | 공기 멸균장치 |
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|---|---|
| KR101654160B1 true KR101654160B1 (ko) | 2016-10-07 |
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| KR (1) | KR101654160B1 (ko) |
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