KR101935813B1 - 광촉매 장치 및 이를 포함하는 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광촉매 장치 및 이를 포함하는 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공조케이스의 내부로 유입되는 공기를 정화함과 더불어 증발기를 살균 및 탈취하되, 최적 인자를 고려한 조합으로 살균 및 탈취의 최대 성능을 나타낼 수 있는 광촉매 장치 및 이를 포함하는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

Description

광촉매 장치 및 이를 포함하는 차량용 공조장치{PHOTOCATALYST DEVICE AND AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 광촉매 장치 및 이를 포함하는 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공조케이스의 내부로 유입되는 공기를 정화함과 더불어 증발기를 살균 및 탈취하되, 최적 인자를 고려한 조합으로 살균 및 탈취의 최대 성능을 나타낼 수 있는 광촉매 장치 및 이를 포함하는 차량용 공조장치를 제공하는 것이다.
차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로서, 공조 케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와, 가열작용을 위한 히터코어 및 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.
선 출원된 일본 등록특허공보 제2549032호(등록일 1997.05.30, 명칭 : 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치)에는 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치가 개시된바 있다.
도 1은 종래의 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치는 케이스(20)에 외기 흡입구(21)와 내기 흡입구(22)가 구비되며, 외기 흡입구(21)와 내기 흡입구(22)를 선택적으로 개폐하는 인테이크 도어(23)가 회동 가능하게 구비된다. 인테이크 도어(23)의 회동 축에는 액추에이터(30)가 연결되어 제어 수단(31)에 의해 제어된다.
인테이크 도어(23)의 하류 측에는 내,외기 흡입구(21)(22)로부터 도입된 공기를 하류 측으로 송풍하기 위한 송풍기(25)가 설치되고, 송풍기(25)는 팬(32)과 상기 팬(32)을 회전시키는 모터(33)로 구성된다. 상기 송풍기(25)의 하류 측에는 증발기(26)가 내설되어 이를 통과하는 공기와 열교환 함으로써 공기를 냉각시킨다. 증발기(26)의 하류 측의 공기 통로(28)에는 장파장 빛의 조사에 의해 활성 산소를 발생시키는 광촉매 필터(27)가 설치된다.
상기 광촉매 필터(27)는 자외선 램프(29)의 조사에 의해 활성 산소를 발생해, 이 활성 산소가 악취를 일으키는 물질을 극 저농도의 피산화성 화합물까지 산화 분해한다. 상기 자외선 램프(29)는 증발기(26)와 광촉매 필터(27)의 사이에 배치된다. 광촉매 필터(27) 하류 측에는 유동 공기중에 포함되는 오존을 제거하기 위한 금속촉매 필터(34)가 설치된다. 미설명된 부호 35는 온도 센서이고, 36은 악취 레벨을 센싱하는 센서이며, 37은 팬 스위치이고, 24는 공기 토출구이다.
하지만, 종래의 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치는 광촉매의 광원으로 사용되는 자외선 램프(29)가 내부에 수은을 함유한 것으로서, 수은이 인체에 유해하고 여러 환경적 요건에 의해 차량에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
아울러, 광촉매 필터(27)는 증발기(26)의 하류 측에 설치되어 증발기(26)에서 발생되는 악취를 흡착하여 탈취시킴에 따라, 먼지량 과다 시 풍량 저하로 필터를 교체하여야 하는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치는 자외선 램프(29)와 광촉매 필터(27)가 개별 부품으로써 조립성이 저하되는 문제점이 있다.
선행특허 1 : 일본 등록특허공보 제2549032호(등록일 1997.05.30, 명칭 : 자동차용 탈취기 부착 냉방 장치)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공조케이스의 내부로 유입되는 공기를 정화함과 더불어 증발기를 살균 및 탈취하되, 최적 인자를 고려한 조합으로 살균 및 탈취의 최대 성능을 나타낼 수 있는 광촉매 장치 및 이를 포함하는 차량용 공조장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 광촉매 장치는 몸체(110); 광을 조사하는 광원, 상기 광원이 고정되고 상기 광원에서 발생되는 열을 방출하는 기판(122)을 포함하며, 상기 몸체(110)에 고정되는 광원부(120); 및 상기 몸체(110)에 고정되어 상기 광원부(120)에 의해 조사되는 광에 의해 광 촉매 반응을 일으켜 과산소 라디칼을 발생시키며, 80% 이상의 기공도를 가지는 담지체(131)와, 상기 담지체에 촉매가 코팅된 코팅층(132)을 포함하는 촉매부(130);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 촉매부는 상기 촉매가 상기 담지체의 중량에 대해 10%~30%의 중량을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 촉매부는 일정 두께를 가지는 담지체가 적어도 한 층 이상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 몸체(110)는 상기 기판(122)을 지지하는 지지부(112)와, 상기 지지부(112)로부터 연장되어 상기 광원과 촉매부(130) 사이의 이격 거리를 형성하는 공간형성부(113)와, 상기 공간형성부(113)로부터 연장되어 상기 촉매부(130)를 고정하는 촉매부수용부(114)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 광원부(120)에 구비되어 상기 광원부(120)에서 발생되는 열을 방출하는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원은 LED이고, 상기 광은 자외선(UV)광 또는 가시광인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 차량용 공조장치는 유입된 공기가 이송되는 공간을 형성하여 공기가 토출되는 벤트가 형성되는 공조케이스; 상기 공조케이스 내부에 구비되는 증발기; 공기 흐름 방향으로 상기 공조케이스 후측에 구비되는 히터코어; 및 광촉매 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 유입된 공기가 이송되는 공간을 형성하며, 일측에서 내부로 공기가 유입되고, 타측에 공기가 토출되는 벤트(310)가 형성되어 일측에서 타측으로 공기 흐름 방향을 형성하는 공조케이스(300); 상기 공조케이스(300) 내부에 구비되는 증발기(410); 공기 흐름 방향으로 상기 증발기(410) 후측에 구비되는 히터코어(420); 및 광촉매 장치(100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 광촉매 장치는 공기 흐름방향으로 상기 증발기 전측에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 장치는 공기 흐름방향으로 상기 증발기 후측에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 차량용 공조장치는, 상기 공조케이스의 일정 영역이 중공되며 상기 몸체에 의해 폐쇄되는 장착공이 형성되고, 상기 몸체에 공조케이스와 고정을 위한 고정부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 광촉매 장치는 상기 공조케이스의 외면을 기준으로 상기 촉매부가 상기 공조케이스 내부에 위치되고 상기 공간형성부가 상기 공조케이스 외부에 위치되도록 상기 고정부가 상기 공간형성부의 상기 촉매지지부가 형성된 측으로부터 돌출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 공조장치는 상기 광촉매 장치가 상기 공조케이스의 일측에 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광촉매 장치 및 이를 포함하는 차량용 공조장치는 공조케이스의 내부로 유입되는 공기를 정화함과 더불어 증발기를 살균 및 탈취하되, 최적 인자를 고려한 조합으로 살균 및 탈취의 최대 성능을 나타낼 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 차량용 탈취기 부착 냉방 장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 광촉매 장치를 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 광촉매 장치를 나타낸 또 다른 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 광촉매 장치를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 광촉매 장치에 구비되는 제1방열핀을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 광촉매 장치에 구비되는 제2방열핀을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 광촉매 장치의 촉매부를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 광촉매 장치의 시험 결과를 그래프로 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 광촉매 장치의 시험 결과를 그래프로 나타낸 또 다른 도면.
도 10은 본 발명에 따른 광촉매 장치의 장착 단면도
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타낸 개략도 및 사시도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 광촉매 장치 및 이를 포함하는 차량용 공조장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 차량용 탈취기 부착 냉방 장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 광촉매 장치를 나타낸 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 광촉매 장치를 나타낸 또 다른 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 광촉매 장치를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 광촉매 장치에 구비되는 제1방열핀을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 광촉매 장치에 구비되는 제2방열핀을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 광촉매 장치의 촉매부를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광촉매 장치(100)는 몸체(110), 자외선 광을 조사하는 광원부(120) 및 광 촉매 반응을 일으키는 촉매부(130)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 상기 광원부(120) 및 촉매부(130)를 지지하며, 차량용 공조장치(1000)의 공조케이스(300)와의 고정을 위한 고정부(111)가 형성되어 차량용 공조장치(1000)의 공조케이스(300)에 고정된다.
이 때, 상기 고정부(111)의 형태는 상기 공조케이스(300)에 고정되기 위한 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기 몸체(110)는 지지부(112), 공간형성부(113) 및 촉매부수용부()을 포함하며, 상기 지지부(112)는 상기 광원부(120)의 기판(122)을 지지하는 부분이며, 상기 공간형성부(113)는 상기 지지부(112)로부터 상기 촉매부(130) 측으로 연장되어 상기 광원부(120)의 LED(121)로부터 조사되는 빛이 상기 촉매부(130)로 전달되도록 상기 LED(121)와 촉매부(130) 사이에 이격된 거리를 형성하는 부분이다.
이 때, 상기 공간형성부(113)는 상기 지지부(112)로부터 상기 광원부(120)의 광 조사 방향(상기 촉매부(130) 형성 방향)으로 폭이 넓어지도록 경사지게 형성되어, 상기 지지부(112)에 장착되는 광원부(120)로부터 조사되는 광을 상기 촉매부(130)로 안내하여 상기 촉매부(130)에 집중되게 함으로써 촉매 반응량을 증가시킨다.
상기 촉매부수용부(114)는 상기 촉매부(130)가 구비되는 부분으로서, 촉매부(130)로 차량용 공조장치(1000)의 공조케이스(300) 내부 공기가 상기 촉매부(130) 측으로 안내될 수 있도록 형성된다.
특히, 상기 촉매부(130)의 일면(상기 지지부(112)가 구비된 측의 반대면)이 공조케이스(300) 내부로 노출되도록 형성되어야 한다. 이 때, 상기 촉매부수용부(114)는 상기 공간형성부(113)에 인접하여 촉매부(130)를 지지하도록 내측으로 돌출되는 단턱부(114a)를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 촉매부수용부(114)는 상기 촉매부(130)의 장착 및 점검 등이 용이하도록 상기 촉매부(130)가 탈착가능하도록 슬라이딩 결합될 수 있으며, 이 외에도 상기 촉매부(130)의 장착 및 탈착이 가능한 더욱 다양한 형태일 수 있다.
또한, 상기 몸체(110)는 단면이 사각형태인 예를 포함하여 원형 및 다양한 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 광원부(120)는 상기 몸체(110)에 고정되어 자외선(UV) 광을 조사하며, LED(121)(Light emitting diode, 발광다이오드)와, 상기 LED(121)가 고정되는 기판(122)을 포함한다.
상기 LED(121)는 400nm 이하의 파장을 갖는 UVA(Ultra Violet-A) 광 또는 UVC(Ultra Violet-C) 광을 조사하는 것으로서, 기존의 수은 램프에서 문제점이었던 수은 사용의 문제를 해결하고 작은 전력으로 효과적인 빛의 조사가 가능하다.
UVA는 비교적 저가이기 때문에 비용적인 측면에서 유리하고 광촉매 담체의 광 촉매 반응을 효과적으로 활성화시킨다.
UVC는 비교적 고가이나 광 촉매 반응을 활성화시키는 작용을 함과 동시에 자체적으로 살균 기능을 수행하여 살균 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 광원부(120)는 상기 촉매부(130)의 크기에 대응하여 둘 이상 구비될 수 있다.
본 발명에서 상기 광원부(120)가 둘 이상 구비된다는 것의 의미는 LED(121) 및 그 기판(122)가 각각 둘 이상 구비되는 것 및 하나의 기판(122)에 둘 이상의 LED(121)가 구비되는 것 모두를 포함하는 것으로 정의한다.
물론, 상기 LED(121)가 둘 이상이 구비되는 경우, UVA(Ultra Violet-A) 및 UVC(Ultra Violet-C)를 조사하는 LED(121)가 모두 구비될 수도 있다.
상기 촉매부(130)는 상기 광원부(120)에 의해 조사되는 광에 의해 광 촉매 반응을 일으켜 과산소 라디칼을 발생시킨다.
상기 촉매부(130)는 상기 광원부(120)에서 조사되는 광에 의해 광 촉매 반응을 일으키며, 광 촉매 반응에서 발생된 과산소 라디칼의 산화 작용으로 공조 케이스(300) 내부로 유입되는 오염물질과 증발기(410) 내의 균류, 각종 오염물질 및 악취를 제거한다.
좀 더 상세하게, 상기 촉매부(130)는 광원부(120)에서 조사되는 광을 흡수하게 되면, 전자가 채워져 있는 가전자대(Valence Band:VB)의 전자가 빛에너지를 흡수하여 전자가 비어있는 전도대(Conduction Band:CB)로 점프하게 된다.
가전자대의 빈 전자자리인 정공(Hole)은 표면에 물 분자를 산화시켜 자신은 원래의 상태로 되고, 산화된 물분자는 ㅇOH 라디칼을 형성한다.
아울러, 전도대로 여기된 여기 전자(Excited Electron)라 하는 전자는 산소와 반응하여 강한 산화력의 과산소 라디칼을 생성한다.
한편, 상기 촉매부(130)는 담지체(131)와 조촉매와 산성 첨가제를 첨가하여 겔 형태로 액상화된 촉매를 상기 담지체(131)에 담지하여 코팅되는 코팅층(132)을 포함할 수 있다.
상기 담지체(131)는 내부에 다수의 기공을 포함하는 형태로서, 그물망을 포함한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 메탈 또는 탄성특성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 담지체(131)는 기공도(전체 체적에 대한 공극률)가 적어도 80% 이상으로 형성되며, 5mm 내지 50mm의 두께를 가지도록 형성된다.
아울러, 상기 담지체(131)는 5mm의 두께를 가지되, 적어도 하나 이상의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 코팅층(132)은 조촉매와 산성 첨가제를 첨가하여 겔 형태로 액상화된 촉매의 양이 담지체(131)의 전체 중량에 대해 10% 내지 30%로 이루어진다.
상기 촉매로서 10나노미터 내지 60나노미터 크기로 입자화된 산화티타늄을 구비한다.
광촉매로 사용되는 산화티타늄(TiO2)은 400nm 이하의 자외선을 받아 과산소 라디칼을 생성하며, 생성된 과산소 라디칼은 유기물을 분해하여 안전한 물과 이산화탄소로 분해한다.
상기 산화티타늄은 나노 입자화되어 비교적 세기가 약한 자외선 파장을 나타내는 광원을 사용하여도 다량의 과산소 라디칼을 생성할 수 있다.
따라서, 유기물의 분해 능력이 우수하고, 환경 변화에도 지속적인 내구성 및 안정성을 가지며, 반영구적인 효과를 갖는다.
또한, 다량으로 발생된 과산소 라디칼은 유기물뿐만 아니라 악취, 세균 등 다양한 물질을 제거할 수 있다.
상기 촉매부(130)는 나노 입자화된 산화티타늄의 표면적 값을 330m2/g 이상으로 형성함으로써, 통상의 산화티타늄에 비해 같은 면적당 광 에너지를 받는 입자수가 월등히 많이 존재하게 되어 과산소 라디칼의 발생량이 증가한다.
이 때, 상기 조촉매는 알루미나일 수 있으며, 이 경우 촉매부(130)의 담지력을 보다 향상시키고, 담지체(131)의 고정 능력을 증대할 수 있는 장점이 있다.
도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광촉매 장치(100)는 상기 광원부(120)에서 발생되는 열을 방출하는 방열부(141, 142)를 더 포함하며, 상기 방열부는 제1방열핀(141)을 포함할 수 있다.
상기 제1방열핀(141)은 상기 기판(122)에 구비되어 방열시키며, 상기 광원부(120)는 상기 LED(121) 및 기판(122)으로부터 발생되는 열을 방출하는 것이 광량을 높게 유지하는 데 매우 중요하므로, 상기 제1방열핀(141)은 상기 LED(121)로부터 상기 촉매부(130)로 광이 조사되는 영역을 제외한 영역에 형성된다.
상기 제1방열핀(141)은 핀 및 판 형태를 포함하여 다양하게 형성될 수 있으며, 상기 제1방열핀(141)이 판 형태인 경우, 상기 LED(121)가 구비된 기판(122)의 일측에 공기 흐름방향으로 나란하게 형성된다.
상기 몸체(110) 내부의 상기 LED(121)가 구비된 기판(122)의 일측과 촉매부(130) 사이에는 상기 몸체(110)의 공간형성부(113)에 의해 상기 LED(121)로부터 상기 촉매부(130)로 광이 조사되는 영역이 존재하는데, 상기 제1방열핀(141)이 구비되어 이 영역에 유동되는 공기를 통해 방열한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1방열핀(141)은 도면 좌우측 방향(공기 흐름방향)으로 상기 LED(121)가 구비되는 중앙 영역은 제1방열핀(141)이 돌출되지 않으며, 하부 양측 방향으로 경사지게 형성되어 상기 LED(121)로부터 조사되는 광을 차단하지 않으면서도 용이하게 열을 방출할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 광촉매 장치(100)에서 하나로 구성되는 LED(121)를 포함하는 광원부(120)와 달리, 상기 LED(121)가 2개 이상 구비될 경우에도 상기 촉매부(130)로 광을 조사하는 영역을 제외한 영역에서 자유롭게 형성 가능하다.
또한, 상기 방열부는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 LED(121)가 구비되는 기판(122)의 반대측에 구비되는 제2방열핀(142)을 포함할 수 있다.
상기 제2방열핀(142)은 상기 기판(122)의 제1방열핀(141) 및 LED(121)가 구비된 측의 반대면에 형성되는 것으로서, 상기 기판(122)에 형성되거나, 상기 기판(122)을 지지하는 몸체(110)의 지지부(112)로부터 돌출형성되어 상기 광원부(120)로부터 발생되는 열을 방출한다.
특히, 상기 기판(122)에 상기 제2방열핀(142)이 형성되는 경우, 상기 몸체(110)는 상기 제2방열핀(142)이 삽입되어 외부로 돌출되도록 상기 지지부(112)의 일정 영역이 중공되는 중공부(112a)가 형성될 수 있다.
본 발명의 광촉매 장치(100)는 제1방열핀(141) 및 제2방열핀(142) 중 하나 또는 모두 구비됨으로써 LED(121)로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있어 LED(121)의 광량 특성을 높게 유지할 수 있으며, 내구성을 높일 수 있어 살균 및 탈취 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.
상기 제1방열핀(141) 및 제2방열핀(142)은 상기 기판(122)의 양면에 밀착형성되며, 상기 기판(122)을 상기 몸체(110)의 지지부(112)에 고정하기 위한 구성을 통해 한 번에 체결될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 광촉매 장치(100)의 기판(122)은 방열기판으로 형성되어 상기 기판(122) 자체가 방열부일 수 있다.
<광촉매 장치의 최대 성능을 위한 인자들의 최적 조합 시험>
본 발명에 따른 광촉매 장치(100)의 최대 성능을 위한 인자들의 최적 조합 도출을 위해, 각 인자들의 조합별 성능 평가 시험을 수행하였다.
우선, 아크릴 재질의 테스트 박스 내부에 본 발명의 광촉매 장치를 준비하고, 테스트 가스를 주입하였다. 이 때, 주입되는 테스트 가스는 트리메틸아민(trimethylamine)으로 사용하며, 트리메틸아민에 대한 분석은 적외선 분광법(FT-IR)을 이용하는 가스 분석 장비를 사용하여 진행하였다.
[표 1]
Figure 112015068004334-pat00001

상기 표 1에 기재된 바와 같이, 광촉매 장치(100)의 성능 시험을 위해 광 촉매 반응의 성능에 영향을 미치는 담지체(131)의 기공도와 두께, 촉매의 중량 및 상기 광원부(120)의 LED(121) 수량을 시험인자로 지정하였다.
상기 담지체(131)의 기공도는 촉매의 담지 횟수에 따른 담지량, 통풍성 및 담지체가 적어도 2개 이상의 층으로 이루어질 경우, 상기 광원부(120)로부터 조사되는 광의 투과성에 영향이 있으며, 상기 담지체(131)의 크기는 담지체(131)의 체적에 따라 촉매 함유량이 높아지고, 촉매 함유향이 높으면 자외선 광과의 접촉 면적이 증가하여 라디칼 생성이 높아지게 된다.
이 때, 담지체(131)는 5mm의 두께를 담지체가 1 내지 3층으로 이루어져 두께가 5mm 내지 15mm를 이루도록 하였다.
아울러, 촉매의 중량은 첨가제 및 조촉매 종류와 혼합비에 따라 라디칼 생성 성능에 영향을 미치며, 산화티타늄의 입자 크기에 따라 광 촉매 반응에 영향을 미친다.
LED(121) 수량의 경우, 광원 수량에 따라 촉매 반응 면적이 늘어나 반응 강도에 영향이 있어 라디칼 생성에 영향을 미친다.
이러한 인자들의 특성을 고려하여 시험한 결과, 도 8 내지 9와, 아래 표 2에 도시된 바와 같이, 기공도 94%와 5mm의 담지체가 3개의 층으로 이루어진 담지체(131)와, 상기 담지체(131) 중량에 대하여 20%의 중량을 가지는 촉매의 중량 및 3개의 LED(121)로 이루어지는 조합일 경우에 최대 성능을 나타내었다.
다만, 1번 조합의 경우, LED가 3개로 조합됨으로써, 이는 광촉매 장치의 제조단가가 증가하는 문제점이 있으므로 이를 고려하여야 한다.
[표 2]
Figure 112015068004334-pat00002

도 10은 본 발명에 따른 광촉매 장치의 장착 단면도이고, 도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타낸 개략도 및 사시도이다.
도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 공조장치(1000)는 공조케이스(300), 증발기(410), 히터코어(420) 및 광촉매 장치(100)를 포함한다.
상기 공조케이스(300)는 유입된 공기가 이송되고, 상기 증발기(410) 및 히터코어(420)가 장착되는 공간을 형성하며 공기가 토출되는 벤트(310)가 형성된다.
더욱 상세하게, 상기 공조케이스(300)는 상기 증발기(410) 및 히터코어(420)에 의해 온도 조절된 공기가 차량 실내로 토출되는 벤트(310)가 형성된다.
상기 벤트(310)는 페이스 벤트(310)(Face Vent), 디프로스트 벤트(310)(Defrost Vent), 및 플로어 벤트(310)(Floor Vent)를 포함한다.
상기 페이스 벤트(310)는 차량 실내의 전측(앞좌석)으로 공기를 토출하는 부분이며, 상기 디프로스트 벤트(310)는 차량 실내의 차창 쪽으로 공기를 토출하는 부분이고, 상기 플로어 벤트(310)는 차량 실내의 앞좌석 바닥 쪽으로 공기를 토출하는 부분이며, 상기 페이스 벤트(310), 디프로스트 벤트(310), 및 플로어 벤트(310)는 각각의 모드도어(310d)를 통해 개도가 조절된다.
상기 공조케이스(300)의 공기가 유입되는 측에는 공기를 송풍하기 위한 팬(214)이 구비될 수 있으며, 내외기 전환도어(213)에 의해 내기 유입구(211) 및 외기 유입구(212)를 선택적으로 개폐함으로써 상기 팬(214)이 작동되면 내기 또는 외기를 상기 공조케이스(300)로 이송한다.
더욱 상세하게, 상기 내기 유입구(211)는 차량 내부와 연통되어 내기가 유입되며, 상기 외기 유입구(212)는 차량 외부와 연통되어 외기가 유입된다.
상기 내외기 전환도어(213)는 상기 유입덕트 내부에 구비되어 상기 내기 유입구(211) 및 외기 유입구(212)를 개폐하며, 상기 내외기 전환도어(213)는 차량 탑승객의 설정에 따라 작동되어 외기 또는 내기가 선택적으로 유입되도록 제어한다.
상기 증발기(410)는 차가운 냉매가 유동되어 공기를 냉각하며, 상기 히터코어(420)는 가열된 냉각수가 유동되어 공기를 가열하는 것으로서, 공기 흐름 방향으로 증발기(410) 및 히터코어(420)가 순차적으로 구비된다.
또한, 상기 공조케이스(300)는 내부에 증발기(410)를 통과한 공기가 히터코어(420)를 통과하는 정도를 결정하는 온도조절도어(320)가 구비된다.
다시 말해, 상기 온도조절도어(320)는 증발기(410)를 통과한 공기가 전량 히터코어(420)를 통과하는 온기통로와, 히터코어(420)를 통과하지 않는 냉기통로의 개도를 조절한다.
이 때, 상기 광촉매 장치(100)는 상술한 바와 같은 특징을 가지며, 공기 흐름 방향으로 증발기(410) 전측에 구비되어 상기 증발기(410)를 살균 및 탈취하도록 할 수 있다. (도 11 참조)
또한, 상기 광촉매 장치(100)는 공기 흐름 방향으로 증발기 (410) 후측에 구비되어 상기 증발기(410)을 일정 살균 및 탈취할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 광촉매 장치(100)에서 발생되는 과산소 라디칼이 차량의 실내로 유입되어 차량의 실내 내부의 공기 청정도 가능할 수 있다. (도 12 참조)
또한, 본 발명의 차량용 공조장치(1000)는 상기 광촉매 장치(100)가 공조케이스(300)의 일측에 장착되는 것으로서, 상기 광촉매 장치(100)의 장착 및 탈착이 용이하며, 이에 따라 점검 및 수리가 용이하고, 광촉매 장치(100)에 의해 공조케이스(300) 내부의 공기 흐름이 방해되는 것을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 공조케이스(300)와 광촉매 장치(100)의 고정을 위하여, 상기 공조케이스(300)의 일정 영역이 중공되며 상기 몸체(110)에 의해 폐쇄되는 장착공(300a)이 형성되고, 상기 몸체(110)에 고정부(111)가 형성된다.
도 10에서, 상기 고정부(111)는 일정영역이 중공되며, 중공된 내주면에 나사산이 형성된 형태인 예로서, 상기 공조케이스(300) 역시 상기 고정부(111)에 대응되는 형태로 중공되며, 중공된 내주면에 나사산이 형성되고, 별도의 체결수단(500)에 의해 고정되는 예를 나타내었다.
이 때, 상기 고정부(111)가 상기 공간형성부(113)의 상기 촉매지지부(112)가 형성된 측으로부터 돌출되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 공조케이스(300) 외면을 기준으로 상기 촉매부(130)가 상기 공조케이스(300) 내부에 위치되고 상기 공간형성부(113)가 상기 공조케이스(300) 외부에 위치된다.
이를 통해, 본 발명의 차량용 공조장치(1000)는 공기를 정화하는 촉매부(130)가 상기 공조케이스(300) 내부에 위치되어 공기를 효과적으로 정화하면서도, 공조케이스(300) 내부로 돌출되는 정도를 최소화하여 공기 흐름을 방해하는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 공조케이스(300) 외면을 기준으로 상기 공간형성부(113)가 상기 공조케이스(300) 외부에 위치됨으로써 상기 공간형성부(113)에 형성된 배수공(113a)을 통해 광촉매 장치(100) 내부의 수분이 외부로 용이하게 배출될 수 있다. (도 10에서 도면 좌측이 공조케이스(300) 외부, 도면 우측이 공조케이스(300) 내부임)
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 광촉매 장치
110 : 몸체
111 : 고정부
112 : 지지부 112a : 중공부
113 : 공간형성부
114 : 촉매부수용부 114a : 단턱부
120 : 광원부
121 : LED 122 : 기판
130 : 촉매부
131 : 담지체 132 : 코팅층
141 : 제1방열핀 142 : 제2방열핀
200 : 송풍장치
211 : 내기유입구 212 : 외기유입구
213 : 내외기 전환도어 214 : 송풍팬
300 : 공조케이스 300a : 장착공
310 : 벤트 310d : 모드도어
320 : 온도조절도어
410 : 증발기
420 : 히터코어
500 : 체결수단
1000 : 차량용 공조장치

Claims (12)

  1. 몸체(110);
    광을 조사하는 광원, 상기 광원이 고정되고 상기 광원에서 발생되는 열을 방출하는 기판(122)을 포함하며, 상기 몸체(110)에 고정되는 광원부(120); 및
    상기 몸체(110)에 고정되어 상기 광원부(120)에 의해 조사되는 광에 의해 광 촉매 반응을 일으켜 과산소 라디칼을 발생시키며, 80% 이상의 기공도를 가지는 담지체(131)와, 상기 담지체에 촉매가 코팅된 코팅층(132)을 포함하는 촉매부(130);를 포함하되,
    상기 몸체(110)는
    상기 기판(122)을 지지하는 지지부(112)와, 상기 지지부(112)로부터 연장되어 상기 광원부(120)와 촉매부(130) 사이의 이격거리를 형성하며 상기 광원부(120)의 광 조사 방향으로 폭이 넓어지도록 하는 공간형성부(113)와, 상기 공간형성부(113)로부터 연장되어 상기 촉매부(130)를 고정하는 촉매수용부(114) 및 상기 광원부(120)에서 발생하는 열을 방출하는 방열부를 포함하며,
    상기 방열부는 상기 기판(122)과 결합되어 상기 광원부(120)와 촉매부(130) 사이에 형성되되, 상기 광원부(120)로부터 광이 조사되는 영역을 제외한 영역에 형성되어 상기 광원과 촉매부(130) 사이의 공간을 유동하는 공기를 통해 방열하는 제1방열핀(141)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매부는
    상기 촉매가 상기 담지체의 중량에 대해 10%~30%의 중량을 갖는 것을 특징으로 하는 광촉매 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 촉매부(130)는
    일정 두께를 가지는 담지체(131)가 적어도 한 층 이상 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광촉매 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 LED이고,
    상기 광은 자외선(UV)광 또는 가시광인 것을 특징으로 하는 광촉매 장치.
  7. 유입된 공기가 이송되는 공간을 형성하며, 일측에서 내부로 공기가 유입되고, 타측에 공기가 토출되는 벤트(310)가 형성되어 일측에서 타측으로 공기 흐름 방향을 형성하는 공조케이스(300);
    상기 공조케이스(300) 내부에 구비되는 증발기(410);
    공기 흐름 방향으로 상기 증발기(410) 후측에 구비되는 히터코어(420); 및
    상기 제 1항 내지 제 3항, 제 6항 중 선택되는 어느 한 항에 의한 광촉매 장치(100)를 포함하는 차량용 공조장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 광촉매 장치(100)는
    공기 흐름방향으로 상기 증발기(410) 전측에 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 광촉매 장치(100)는
    공기 흐름방향으로 상기 증발기(410) 후측에 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 차량용 공조장치(1000)는,
    상기 공조케이스(300)의 일정 영역이 중공되며 상기 몸체(110)에 의해 폐쇄되는 장착공(300a)이 형성되고,
    상기 몸체(110)에 공조케이스(300)와 고정을 위한 고정부(111)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 광촉매 장치(100)는
    상기 공조케이스(300)의 외면을 기준으로 상기 촉매부(130)가 상기 공조케이스(300) 내부에 위치되고 상기 공간형성부(113)가 상기 공조케이스(300) 외부에 위치되도록 상기 고정부(111)가 상기 공간형성부(113)의 상기 지지부(112)가 형성된 측으로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 차량용 공조장치(1000)는
    상기 광촉매 장치(100)가 상기 공조케이스(300)의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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