KR101708799B1 - 히드록실 라디칼을 이용한 살균 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치에 관한 것으로; 공간부가 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 공간부 하측에 구비되되 과산화수소수가 수용되는 카트리지와, 상기 과산화수소수를 에어로졸화된 과산화수소 상태로 만들어 상기 하우징의 공간부 상측으로 분산시키는 초음파 진동자를 포함하여구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 초음파 진동자를 사용하여 액상의 과산화수소수를 마이크로 사이즈의 액적으로 에어로졸화시켜 자외선을 조사함에 따라 과산화수소수와 자외선의 접촉 면적을 증대시켜 공기 살균 및 정화를 위한 히드록실 라디칼의 발생 효율을 높일 수 있다.

Description

히드록실 라디칼을 이용한 살균 정화 장치 {STERILIZATION AND PURIFYING APPARATUS USING HYDROXYL RADICAL}

본 발명은 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 공기의 살균 및 정화를 위한 히드록실 라디칼의 발생 효율을 높일 수 있도록 초음파 진동자를 사용하여 액상의 과산화수소수를 마이크로 사이즈의 액적으로 에어로졸화하고 자외선을 조사하여 공기를 정화하는 살균 정화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 실내의 공기는 먼지, 담배연기, 꽃가루, 황사와 같은 미세한 부유물과 바이러스, 박테리아 같은 미생물, 휘발성 유기화합물 및 각종 유해가스에 의해 오염되어 있으며, 이들 부유물과 유해가스들은 호흡기 질환의 원인이 된다.

이와 같이 실내의 오염된 공기를 강제적으로 정화하기 위해 등록실용신안 제20-0417106호(참고문헌 1) 등을 통해 제안된 실내공기 오염물질 정화장치와 같이, 팬에 의해 공기를 흡입한 후 필터로 통과시켜서 이물질 등을 제거한 상태의 신선한 공기를 실내로 내보내게 된다.

그러나, 이와 같은 종래 공기정화기에 적용되어 온 건식필터는 대부분 재사용이 불가능한 일회용으로서, 매번 필터를 구입하여야 되기 때문에 유지비에 부담을 안게 된다.

또한, 종래의 필터에 의한 공기정화방식은 먼지와 같이 입자 크기가 다소 큰 것은 만족한 정도로 걸러주는데 비해 입자 크기가 미세한 담배연기나 유해가스는 걸러내지 못하는 문제점이 있었으며, 교환한지 오래된 필터를 그대로 방치한 채 사용하는 경우 오히려 필터에 적채된 오염물질이 재 유입되어 공기를 다시 오염시키는 문제점을 가지고 있다.

한편, 이와 같은 단순 필터식 공기정화장치의 문제점들을 개선하기 위하여 등록특허 제10-0740304호(참고문헌 2) 등을 통해 과산화수소를 이용하여 오염물질을 살균 정화하는 방법 및 장치가 제안된 바 있다.

일 예로 상기 등록특허의 증기 정화 장치는 형성된 영역의 오염을 제거하기 위한 것으로, 유입구와 유출구를 갖고 영역을 형성하는 챔버, 과산화수소와 물로 이루어진 용액으로부터 기화 과산화수소를 생성하고 기화 과산화수소를 운반 기체 내로 도입하되 상기 챔버 상류에 연결 배치되는 제1 생성기, 오존을 상기 운반 기체 내로 도입하되 상기 제1 생성기 상류에 연결 배치되는 제2 생성기, 상기 기화 과산화수소와 상기 운반 기체를 도관들을 통해 상기 영역으로 공급하는 폐쇄 루프 순환 회로 및 상기 기화 과산화수소를 분해하기 위해 챔버 하류와 제2 생성기 상류 사이에 연결 배치한 파괴기를 포함하여 구성된다.

그런데, 이와 같은 종래의 과산화수소와 오존을 이용하는 방식은 그 구조가 복잡하고, 이로 인해 공기정화를 위한 장치 구성에 따른 비용이 증가하는 등의 문제점이 발생한다.

특히, 단순한 필터가 아닌 히드록실 라디칼을 이용하여 오염물질을 살균 정화하는 경우 과산화수소와 자외선 외에 유해한 오존이나 유지보수가 필요한 이산화티탄과 같은 광촉매를 사용하여 히드록실 라디칼을 생성시키게 되며, 추가적으로 오존이나 이산화티탄 등을 공급하기 위한 구조를 부가하여야 하므로 그 구조가 복잡해지고 비용이 증가하는 등의 문제점이 발생한다.

참고문헌 1: 등록실용신안 제20-0417106호 참고문헌 2: 등록특허 제10-0740304호

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 초음파 진동자를 사용하여 액상의 과산화수소수를 마이크로 사이즈의 액적으로 에어로졸화하여 공급하며 자외선을 조사하여 과산화수소수와 자외선의 접촉 면적을 증대시켜 공기 살균 및 정화를 위한 히드록실 라디칼의 발생 효율을 높일 수 있는 구조가 간단한 살균 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 표면적이 증가된 에어로졸 상태의 과산화수소수는 자외선 조사와 증발과정을 거쳐 히드록실 라디칼을 포함한 기체상태로 변화됨에 따라 추가적인 광촉매를 사용하지 않더라도 안정적으로 히드록실 라디칼을 생성할 수 있는 살균 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 공기청정기나 공조환기장치에 탈부착식으로 설치되어 오염된 공기를 신속하게 살균 및 정화시킬 수 있으며 과산화수소수를 카트리지 형태로 용이하게 교환할 수 있는 살균 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

공간부가 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 공간부 하측에 구비되되 과산화수소수가 수용되는 카트리지와, 상기 과산화수소수를 에어로졸화된 과산화수소 상태로 만들어 상기 하우징의 공간부 상측으로 분산시키는 초음파 진동자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치를 제공한다.

그리고, 상기 공간부 상측에 구비되어 히드록실 라디칼을 생성하도록 상기 에어로졸화된 과산화수소에 자외선을 조사하는 자외선 발생수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 카트리지는 상기 과산화수소수가 담겨지는 수용부가 형성되고 상기 수용부의 상측에 유출공이 형성되며 상기 수용부에는 상기 과산화수소수를 상기 유출공 방향으로 안내하는 심지가 구비되며, 상기 카트리지의 유출공 상측에 상기 초음파 진동자가 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 자외선 발생수단은 상기 수용부의 내부면 상측을 따라 설치되는 복수의 자외선 LED, 자외선 램프, 레이저 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 하우징은 몸체의 내부에 공간부가 형성되고 몸체의 상부에는 상기 공간부와 연통되어 히드록실 라디칼을 포함하는 기체상을 배출하는 배출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 하우징의 배출구는 공조시스템의 유입부 측에 설치되는 덕트에 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하우징의 배출구는 외부로부터 공기가 유입되는 공기 중의 유해물질을 살균 및 정화시키기 위한 정화공간이 형성되는 공기청정기의 내측에 연결되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 공기청정기의 본체 일측에는 상기 정화공간으로 외부의 공기가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 본체의 타측에는 상기 유입구를 통해 정화공간으로 유입된 공기 중의 유해물질을 살균 및 정화시키기 위한 정화공간을 통과한 정화된 공기를 배출하는 유출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 초음파 진동자를 사용하여 액상의 과산화수소수를 마이크로 사이즈의 액적으로 에어로졸화시켜 자외선을 조사함에 따라 과산화수소수와 자외선의 접촉 면적을 증대시켜 공기 살균 및 정화를 위한 히드록실 라디칼의 발생 효율을 높일 수 있다.

특히, 본 발명은 히드록실 라디칼을 생성시 액상 과산화수소수의 미립화로 자외선과의 반응 표면적을 넓힘으로써 별도의 오존이나 이산화티탄 등의 광촉매를 사용하지 않고서도 구조를 보다 단순화하면서 동시에 안정적으로 히드록실 라디칼을 생성할 수 있고, 공기 중에 포함된 유해물질을 높은 효율로 제거하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치를 공조시스템의 덕트에 설치한 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치를 공기청정기에 설치한 예를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치(100)는 초음파 진동자를 사용하여 액상의 과산화수소수(1)를 마이크로 사이즈의 액적 상태의 과산화수소(2)로 에어로졸화하고, 이와 같은 마이크로 사이즈의 액적 상태의 과산화수소(2)에 자외선을 조사하여 과산화수소(2)와 자외선의 접촉 면적을 극대화하여 공기 살균 및 정화를 위한 히드록실 라디칼(3) 발생의 효율을 높일 수 있다.

즉, 액상의 과산화수소수(1)를 마이크로 사이즈의 액적으로 에어로졸화함으로서 표면적이 증가된 에어로졸 상태의 과산화수소(2)는 자외선 조사와 증발과정을 거쳐 히드록실 라디칼(3)을 포함한 기체상태로 변화되므로, 추가적인 광촉매를 사용하지 않더라도 안정적으로 히드록실 라디칼(3)을 생성할 수 있다.

이때, 히드록실 라디칼(Hydroxyl Radical)은 플라스마 상태에서 발생하는 산소 음이온계의 물질로서, 수산화 이온(OH-)의 라디칼 이온이다.

이와 같은 히드록실 라디칼은 산화력이 강해 살균, 소독, 탈취, 분해 능력이 강력하지만 오염 물질과 반응 후 산소와 물로 환원하여 인체에는 무해하다.

특히, 히드록실 라디칼은 오존의 2000배, 태양의 자외선보다 180배 정도 빠른 살균 속도를 가지고 있으며, 공기와 물속에 있는 거의 모든 오염 물질과 반응하여 탈취, 분해하는 기능이 있다.

상기 살균 정화 장치(100)는 보다 간단한 구성으로 히드록실 라디칼(3)의 발생효율을 높여 공기 중의 오염물질을 제거하기 위한 것으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 공조 시스템의 덕트(200)나 공기청정기(300)에 탈부착식으로 설치하여 오염된 공기를 신속하게 정화시킬 수 있으며, 과산화수소수(1)는 카트리지 형태로 구성하여 살균 정화 장치(100)에서 교환이 용이하도록 함이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 따른 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치(100)는 내부에 공간부(112)가 형성되고 상부에 상기 공간부(112)와 연통되는 배출구(114)가 형성되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 공간부(112) 하측에 구비되되 과산화수소수(1)가 수용되며 상기 과산화수소수(1)를 상측으로 안내하는 심지(122)가 구비되는 카트리지(120)와, 상기 카트리지(120)의 상측에 구비되어 상기 심지(122)를 타고 안내되는 과산화수소수(1)를 에어로졸(미립)화된 과산화수소(2) 상태로 만들어 상기 하우징(110)의 공간부(112) 상측으로 분산시키는 초음파 진동자(130)와, 상기 공간부(112) 내주면 상측에 구비되어 히드록실 라디칼(3)을 생성하도록 상기 에어로졸화된 과산화수소(2)에 자외선을 조사하는 자외선 발생수단(140)으로 구성된다.

이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.

상기 하우징(110)은 몸체(111)의 내부에 공간부(112)가 형성되고 몸체(112)의 상부에는 상기 공간부(112)와 연통되어 히드록실 라디칼을 포함하는 기체상을 배출하는 배출구(114)가 형성된다.

이때, 공간부(112)의 하측에는 과산화수소수(1)가 수용되는 카트리지(120)가 구비되고, 상기 공간부(112)의 상측에는 에어로졸화된 과산화수소(2)에 자외선을 조사하여 히드록실 라디칼(3)을 생성하도록 자외선 발생수단(140)이 설치된다.

상기 하우징(110)은 전체적으로 원통으로 이루어짐이 바람직하나, 필요에 따라 또는 적용 환경에 따라 다양한 형태의 다각통 형상으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 하우징(110)의 공간부(112) 내측 하부에는 과산화수소수(1)가 수용되는 카트리지(120)가 구비되고, 상기 카트리지(120)의 상부에는 초음파 진동자(130)가 구비된다.

이때, 상기 카트리지(120)는 상기 과산화수소수(1)가 담겨지는 수용부(124)가 형성되고 상기 수용부(124)의 상측에 유출공(126)이 형성되며 상기 수용부(124)에는 상기 과산화수소수(1)를 상기 유출공(126) 방향으로 안내하는 심지(122)가 구비된다.

그리고, 상기 카트리지(120)의 유출공(126) 상측에 초음파 진동자(130)가 구비되어, 초음파 진동자(130)의 구동에 의해 면이나 직물 등의 재질로 이루어지는 심지(122)를 타고 과산화수소수(1)가 이동하여 유출공(126)을 통해 초음파 진동자(130)로 안내된다.

이때, 상기 심지(122)는 카트리지(120) 내부에 수용된 과산화수소수(1)와 접하도록 연장됨으로써, 과산화수소수(1)를 초음파 진동자(130)와 접하도록 이동시키게 되며, 초음파 진동자(130)의 진동으로 액상의 과산화수소수(1)는 에어로졸화된 과산화수소(2) 상태로 공간부(112)의 상측으로 분산된다.

그리고, 상기 하우징(110)의 수용부(112)의 상측에는 자외선 발생수단(140)이 구비된다. 이와 같은 자외선 발생수단(140)은 카트리지(120)의 상부에 구비되어 에어로졸화된 과산화수소(2)에 자외선을 조사하여 히드록실 라디칼(3)을 생성시킨다.

이때, 상기 자외선 발생수단(140)은 수용부(112)의 내부면을 따라 설치되는 복수의 자외선 LED(142)로 구성되는데, 이에 한정되지 않고, 자외선 램프, 레이저 중 어느 하나로 구성된다.

이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 자외선 LED(142)는 대기 중으로 미립화된 과산화수소(2)에 자외선 파장영역을 조사하게 되며, 이때 에어로졸화된 과산화수소(2)는 액상의 과산화수소수(1)에서보다 넓은 표면적이 자외선과 접촉되게 됨으로써, 효율적으로 히드록실 라디칼(3)을 생성하게 된다. 히드록실 라디칼(3)의 반응식은 다음과 같다.

(반응식 :

)

이와 같이 공간부(112) 내에서 히드록실 라디칼(3)이 생성된 이후, 에어로졸의 증발 과정에 의해 기체상으로 변화되며 히드록실 라디칼(3)을 포함하는 기체상이 배출구(114)를 통해 외부로 배출되어 공기와 접촉되며 공기중의 유해물질 살균 및 정화를 시키게 된다.

이상의 본 발명에 따른 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 오염 공기(Polluted Air)가 이동하는 공조시스템의 유입부 측에 설치되는 덕트(200)의 하부에 하우징(110)의 배출구(114)가 연결되도록 설치할 수 있으며, 이를 구동하는 경우 히드록실 라디칼(3)을 포함하는 기체상이 덕트(200) 내로 유입되어 오염 공기(Polluted Air)와 접촉되어 유해물질을 살균시키고 정화된 공기(Clean Air)로 만들게 된다.

이 경우 공조시스템의 펌프(미도시됨) 구동에 의해 공기(Air)가 덕트를 따라 일방향으로 강제 유동되고 그에 따라 히드록실 라디칼(3)을 포함하는 기체상이 덕트(200) 내로 유입되며 공기 중 유해물질의 살균 및 정화를 수행하게 된다.

이때, 공조 시스템 자체의 공기흐름에 의해 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치(100)의 배출구(114)의 압력이 낮아지게 되어 공간부(112)에서 발생된 히드록실 라디칼(3)이 안정적으로 배출되며 덕트(200) 내로 유입된다.

한편, 본 발명의 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 외부로부터 공기가 유입되는 공기 중의 유해물질을 살균 및 정화시키기 위한 정화공간(310)이 형성되는 공기청정기(300)의 내측 하부에 하우징(110)의 배출구(114)가 정화공간(310)에 연결되도록 설치될 수 있다.

이때, 상기 공기청정기(300)의 본체(301) 일측에는 상기 정화공간(310)으로 외부의 공기가 유입되는 유입구(312)가 형성되고, 상기 본체(301)의 타측에는 상기 유입구(312)를 통해 정화공간(310)으로 유입된 공기 중의 유해물질이 살균 및 정화된 상태로 배출하는 유출구(314)가 형성된다.

물론, 상기 공기청정기(300)의 유입구(312) 측에는 공기 중의 먼지와 같은 이물질을 걸러내기 위한 필터(316)가 구비되고, 상기 유출구(314)에는 공기의 원활한 순환이 이루어질 수 있도록 상기 유입구(312)와 정화공간(310) 및 유출구(314)로 공기를 순환시키기 위한 송풍팬(318)을 구비한다.

이와 같은 구성에 의하면 상기 공기청정기(300)의 송풍팬(318) 구동으로 유입구(312)와 정화공간(310) 및 유출구(314)를 통해 순환 안내되며 이동하는 중에 히드록실 라디칼(3)을 포함하는 기체상이 정화공간(310) 내로 유입되어 오염 공기(Polluted Gas)와 접촉되어 유해물질을 살균시키고 정화된 공기(Clean Air)로 만들게 되며 이와 같이 정화된 공기는 유출구(314)를 통해 외부로 배출된다.

즉, 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치(100)에는 별도의 팬이 구비되지 않지만, 공기청정기(300)의 내부에 설치시 공기청정기 자체의 공기흐름에 의해 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치(100)의 배출구(114) 쪽의 압력이 낮아지게 되어 히드록실 라디칼(3)이 안정적으로 배출되며 정화공간(310) 내로 유입된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 과산화수소수 2: 과산화수소
3: 히드록실 라디칼 100: 살균정화 장치
110: 하우징 120: 카트리지
122: 심지 130: 초음파 진동자
140: 자외선 발생수단 200: 덕트
300: 공기청정기 316: 필터
318: 송풍팬

Claims (8)

1. 공기청정기 또는 공조시스템의 덕트에서 외부로부터 유입되는 공기 중의 유해물질을 살균 및 정화시키기 위한 정화공간에 히드록실 라디칼을 공급하는 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치에 있어서,
   공간부가 형성되는 하우징과,
   상기 하우징의 공간부 하측에 구비되되 과산화수소수가 수용되는 카트리지와,
   상기 과산화수소수를 에어로졸화된 과산화수소 상태로 만들어 상기 하우징의 공간부 상측으로 분산시키는 초음파 진동자와,
   상기 공간부 상측에 구비되어 히드록실 라디칼을 생성하도록 상기 에어로졸화된 과산화수소에 자외선을 조사하도록 레이저로 이루어지는 자외선 발생수단을 포함하여 구성되고,
   상기 카트리지의 유출공 상측에 상기 초음파 진동자가 구비되어 과산화수소수를 에어로졸화된 과산화수소 상태로 변화시키고,
   상기 하우징은 몸체의 내부에 공간부가 형성되고 몸체의 상부에는 상기 공간부와 연통되어 히드록실 라디칼을 포함하는 액적을 상기 정화공간으로 배출하는 배출구가 형성되며,
   상기 공기청정기의 본체 일측에는 상기 정화공간으로 외부의 공기가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 본체의 타측에는 정화공간을 통과하여 정화된 공기를 배출하는 유출구가 형성되며,
   상기 유입구 측에는 이물질을 걸러내기 위한 필터가 구비되고,
   상기 정화공간의 하부에 형성되는 공간에 상기 하우징이 구비되는 것을 특징으로 하는 히드록실 라디칼을 이용한 살균정화 장치.
   
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