KR102351680B1 - 광촉매 필터 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 유체가 통과할 수 있도록 전후방향으로 개방된 내부 공간이 형성된 하우징; 상기 내부 공간을 구획하여 복수의 광촉매 수용 공간을 형성하는 격벽; 상기 광촉매 수용 공간에 수용되는 광촉매 볼; 상기 하우징의 전방과 후방에 부착되어 상기 광촉매 볼의 이탈을 방지하는 망사 형상의 커버부; 및 상기 하우징의 후방에 인접하여 구비되는 광원부를 포함하는 광촉매 필터 모듈을 제공한다.

Description

광촉매 필터 모듈{PHOTOCATALYSTS FILTER MODULE}

본 발명은 광촉매 필터 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오염된 공기가 통과하기 쉬우면서도 내부에 수용된 복수의 광촉매 볼의 모든 방향에서 고른 광촉매 반응이 유도되고, 나아가 광촉매 반응을 신속히 일으킬 수 있는 구조의 광촉매 필터 모듈에 관한 것이다.

꿈의 에너지 광촉매 기술은 빛을 받으면 염록소(클로로필)를 촉매로 산소를 발생시켜 숲의 정화 작용을 하는 광합성처럼 태양 및 형광등의 자외선(UV)을 에너지원으로 산화와 환원반응을 일으켜 각종 유해물질과 세균 등을 인체에 무해한 물과 이산화탄소 물질로 분해시킴과 동시에 악취를 제거하는 기술이다.

도 1은 광촉매 기술을 이용하는 공기정화장치의 종래 필터 구조를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전방으로 유입되는 오염된 공기(A1)는 팬(5)이 생성하는 공기의 흐름으로 인해 프리 필터(Pre-Filter)(1)의 전방으로 유입된다. 그리고 오염된 공기(A1)는 프리 필터(1)를 통과하면서 중간 크기의 먼지가 제거되고, 카본(Carbon 필터(2)와 헤파(HEPA) 필터(3)를 통과하면서 악취 및 0.3마이크로미터 크기의 미세먼지와 실내 곰팡이가 제거된다. 그리고 오염된 공기에 잔여하는 유해물질과 병원성 세균은 광촉매 필터(Photocatalytic Filter)(4)의 광촉매 반응으로 인해 인체에 무해한 물과 이산화탄소 물질로 분해되어 최종적으로 정화된 공기(A2)가 외부로 방출되게 된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 광촉매 필터에 적용된 종래의 광촉매는 기공을 갖는 압축 세라믹 기재(도 2의 (a)) 또는 기공을 갖는 실리콘 기재(도 2의 (b))에 얇게 코팅된 형태로 이루어진다.

이러한 기공성 구조에서는 광촉매 필터에 조사된 UV 광이 광촉매 필터의 기공을 통과하기 어려우므로, UV광이 광촉매 필터에 전체적으로 조사되지 못해 광촉매 필터를 지나가는 오염된 공기 내 유해물질의 분해율이 낮은 문제점이 있다.

또한 미세한 기공으로 인해, 광촉매 필터를 통과하는 공기의 유속이 낮아 살균에 필요한 시간이 긴 문제점이 있다.

또한, UV광원과 마주보는 쪽의 면에서 광촉매 반응이 집중적으로 일어나므로, 광촉매 필터의 일부가 바스러지는 등의 내구성 이슈로 광촉매 필터를 자주 교체해야 하는 문제점이 있다.

또한, UV광원의 단가가 높고 수명이 제한적이어서 교체에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오염된 공기가 통과하기 쉬우면서도 내부에 수용된 복수의 광촉매 볼의 모든 방향에서 고른 광촉매 반응이 유도되고, 나아가 광촉매 반응을 신속히 일으킬 수 있는 구조의 광촉매 필터 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 광촉매 반응을 일으키기 위한 광원으로서 UV-A광원을 이용해 살균 성능이 우수하면서도 단가가 낮은 광촉매 필터 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 유체가 통과할 수 있도록 전후방향으로 개방된 내부 공간이 형성된 하우징; 상기 내부 공간을 구획하여 복수의 광촉매 수용 공간을 형성하는 격벽; 상기 광촉매 수용 공간에 수용되는 광촉매 볼; 상기 하우징의 전방과 후방에 부착되어 상기 광촉매 볼의 이탈을 방지하는 망사 형상의 커버부; 및 상기 하우징의 후방에 인접하여 구비되는 광원부를 포함하는 광촉매 필터 모듈을 제공한다.

상기 광촉매 볼은 직경이 10mm 이하일 수 있다.

상기 광촉매 수용 공간의 좌우방향 최대폭과 상하방향 최대폭과 전후방향 최대폭은 상기 광촉매 볼의 직경의 1.2배 이상 3배 이하일 수 있다.

상기 광촉매 수용 공간에는 적어도 하나의 상기 광촉매 볼이 수용되고, 각 상기 광촉매 수용 공간에 수용된 상기 적어도 하나의 광촉매 볼들의 부피 합은 각 상기 광촉매 수용 공간 부피의 1/2 이상 3/4 이하일 수 있다.

상기 커버부는 상기 하우징의 전방에 부착되는 제1 커버부; 및 상기 하우징의 후방에 부착되는 제2 커버부를 포함할 수 있다.

상기 광원부는 프레임; 및 상기 프레임에 실장된 적어도 하나의 발광 유닛을 포함하고, 상기 발광 유닛은 상기 광촉매 수용 공간에 수용된 상기 광촉매 볼을 향해 광을 조사할 수 있다.

상기 하우징의 상기 제1 커버부와 상기 발광 유닛 간의 간격은 30mm 이하일 수 있다.

상기 광촉매 수용 공간의 전후방향 최대폭은 15mm 이하일 수 있다.

상기 광원부는 광 파이버(fiber)를 더 포함하고, 상기 발광 유닛은 상기 광 파이버의 내부로 광을 조사하고, 상기 광 파이버는 측면을 통해 내부의 광을 상기 광촉매 볼을 향해 방출하는 측면발광형 광 파이버일 수 있다.

상기 발광 유닛은 레이저 적외광원일 수 있다.

상기 프레임에는 유체가 통과할 수 있도록 개방된 적어도 하나의 창이 형성되고, 상기 광 파이버는 상기 창의 테두리를 따라 연장되는 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 광 파이버는 적어도 일부 영역이 말린 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 제1 커버부의 전방에 구비되며, 상기 광원부로부터 조사되어 상기 광촉매 수용 공간을 통과한 광이 상기 광촉매 수용 공간으로 다시 향하도록 상기 광촉매 수용 공간을 통과한 광을 반사하는 망사 형상의 보호 커버부를 더 포함할 수 있다.

상기 보호 커버부는 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다.

상기 보호 커버부는 서로 교차하여 망사 형상을 이루는 복수의 제1 망사살과 복수의 제2 망사살을 포함하고, 상기 복수의 제1 망사살과 상기 복수의 제2 망사살은 상기 격벽과 좌우방향으로 경사를 이룰 수 있다.

상기 복수의 제1 망사살과 상기 복수의 제2 망사살은 상기 광원부를 마주보는 방향의 반대쪽 면이 상기 광원부를 마주보는 방향의 면에 비해 볼록한 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 제1 망사살과 상기 복수의 제2 망사살은 상기 광원부를 마주보는 방향의 면이 평면으로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 제1 망사살과 상기 복수의 제2 망사살은 상기 광원부를 마주보는 방향의 면이 오목한 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 보호 커버부는 한 쌍으로 이루어지고, 상기 한 쌍의 보호 커버부는 전후방향으로 적층되되, 어느 하나의 상기 보호 커버부의 제1 망사살과 다른 하나의 상기 보호 커버부의 제1 망사살이 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 광촉매는 내부에 기공이 없는 볼(Ball) 형태로 이루어지므로 광촉매 수용 공간을 통과하는 공기의 유속이 빠르게 유지되면서도 살균에 필요한 충분한 수준의 광촉매 반응이 일어날 수 있다.

또한 광촉매는 덩어리진 볼(Ball) 형태로 이루어지므로 바스라짐이 적어 내구성이 우수하다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 광촉매 반응을 일으키기 위한 광원으로서 일반적인 UV광원에 비해 광촉매 반응에 필요한 비교적 좁은 파장의 광만을 발산하는 UV-A 광원이 사용되므로 광촉매 필터 모듈의 제작 비용은 낮아질 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 광촉매 수용 공간은 좌우방향의 최대폭과 상하방향의 최대폭과 전후방향의 최대폭이 광촉매 볼 직경의 1.2배 이상 3배 이하이므로, 광촉매 수용 공간 내에 와류가 쉽게 형성되어 살균 효과가 높아질 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 단일의 광촉매 수용 공간에 수용되는 적어도 하나의 광촉매 볼 전체의 부피는 단일의 광촉매 수용 공간의 부피의 1/2이상 3/4 이하이므로, 광촉매 수용 공간 내의 공기 유속은 빠르게 유지될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 커버부와 발광 유닛 간의 간격은 30mm 이하로 이루어지므로, 광촉매 반응은 복수의 광촉매 볼에서 고르게 일어날 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 보호 커버부는 광원부로부터 조사되어 광촉매 수용 공간을 통과한 광을 광촉매 수용 공간을 향해 반사하므로, 광촉매 반응은 복수의 광촉매 볼의 모든 방향에서 고르게 일어날 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 보호 커버부는 오염된 공기의 진로가 전후방향으로부터 비스듬해지도록 가이드하므로, 복수의 광촉매 수용 공간 내의 와류 형성은 촉진될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 보호 커버부를 이루는 복수의 제1 망사살과 복수의 제2 망사살은 광원부를 마주보는 방향의 반대쪽 면이 광원부를 마주보는 방향의 면에 비해 볼록한 형상으로 이루어지므로, 보호 커버부의 전방으로 유입되는 공기에 다한 저항력은 최소화됨과 동시에 보호 커버부에서 반사된 광이 광촉매 수용 공간을 향할 확률이 높아질 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 발광 유닛으로부터 조사된 광을 복수의 광촉매 수용 공간으로 고르게 전달하는 광 파이버가 구비되므로, 적은 수의 발광 유닛으로도 복수의 광촉매 수용 공간에서 광촉매 반응을 일으킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 광촉매 기술을 이용하는 공기정화장치의 종래 필터 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 광촉매의 구조를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터 모듈의 각 구성을 분리하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하우징에 형성된 광촉매 수용 공간을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 수용 공간과 광촉매 볼의 구조적 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제1 커버부와 광원부 사이의 간격에 따라 광원부로부터 조사된 광이 복수의 광촉매 수용 공간에 확산되는 정도를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보호 커버부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보호 커버부가 복수의 광촉매 수용 공간 내의 광 확산에 미치는 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 보호 커버부의 전후방향 단면을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광원부의 광 파이버를 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터 모듈의 각 구성을 분리하여 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 광촉매 필터 모듈은 하우징(100), 커버부(200), 광원부(300), 및 보호 커버부(400)를 포함할 수 있다.

하우징(100)은 광촉매 볼(B)을 수용하기 위한 기재로, 내부 공간에 광촉매 볼(B)을 수용할 수 있다. 그리고, 하우징(100)의 내부 공간은 전후방향으로 개방되어 유체가 통과할 수 있다. 일 예로, 오염된 공기(A1)는 내부 공간의 전방으로 유입되어 후방으로 통과할 수 있으며, 이 과정에서 광촉매 반응을 통해 생성된 하이드록시 라디칼(hydroperoxyl radical)에 의해 정화된 공기(A2)가 되어 방출될 수 있다.

이러한 공기의 흐름은 도 1에 도시된 팬(5)과 같은 별도의 장치에 의해 형성될 수 있다.

그리고, 하우징(100)의 내부 공간은 복수의 광촉매 수용 공간으로 구획될 수 있다. 또한, 각각의 광촉매 수용 공간에는 복수의 광촉매 볼(B)이 수용될 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 볼(B)은 다공성 기재에 코팅된 도 2의 광촉매와 달리 바인더 등을 이용하여 광촉매를 뭉쳐 가공한 것으로 내부 기공이 없는 볼(Ball) 형태로 이루어질 수 있다.

이러한 광촉매 볼(B)을 채택함으로써 다공성 구조로 이루어진 도 2의 광촉매를 채택하는 경우에 비해 광촉매 수용 공간을 통과하는 오염된 공기의 유속이 빠르면서도 살균에 필요한 충분한 수준의 광촉매 반응을 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 도 2의 광촉매는 다공성 기재에 얇게 코팅되는 형태인 반면, 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 볼(B)은 광촉매가 덩어리진 형태이므로 광촉매 반응으로 인한 바스라짐이 적어 내구성이 우수한 장점이 있다.

이러한 광촉매 볼(B)이 수용되는 광촉매 수용 공간의 구체적인 구조는 도 4를 통해 상세히 살펴보기로 한다.

커버부(200)는 광촉매 볼(B)이 광촉매 수용 공간으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 부재로, 하우징(100)의 전방과 후방에 부착될 수 있다. 일 예로, 커버부(200)는 하우징(100)의 전방에 부착되는 제1 커버부(210)와, 하우징(100)의 후방에 부착되는 제2 커버부(220)를 포함할 수 있다.

한편, 'ㄷ'자 형상으로 이루어진 단일의 커버부(200)가 하우징(100)에 부착되어 하우징(100)의 전방과 후방을 동시에 덮을 수도 있음은 물론이다.

광원부(300)는 하우징(100)의 후방에 구비되어 하우징(100)을 향해 광을 조사할 수 있다.

일 예로, 광원부(300)는 프레임(310)과 발광 유닛(320)을 포함할 수 있다. 그리고, 발광 유닛(320)은 프레임(310)에 실장되어 광촉매 수용 공간 내의 광촉매 볼(B)을 향해 광을 조사할 수 있다. 일 예로, 발광 유닛(320)은 자외선을 조사하는 광원일 수 있다.

일 예로, 발광 유닛(320)은 UV-A 광원일 수 있다. UV-A 광원은 넓은 파장 범위의 광을 발산하는 일반적인 UV 광원에 달리 광촉매 반응에 필요한 비교적 좁은 파장의 광을 발산하면서도 단가가 낮으므로 광촉매 필터 모듈의 제조 비용이 낮아지는 장점이 있다. 일 예로, UV-A광원은 약 2만 내지 5만 시간 범위의 수명을 갖는 광원 중 선택되어 사용될 수 있다.

또한, 프레임(310)에는 유체가 통과할 수 있는 하나 이상의 창(window)이 형성될 수 있다.

그리고, 보호 커버부(400)는 하우징(100)의 전방에 구비될 수 있다. 보호 커버부(400)는 후방의 구성을 외부의 충격이나 이물로부터 보호함과 동시에, 광원부(300)로부터 조사되어 광촉매 수용 공간을 통과한 광을 반사할 수 있다. 이러한 보호 커버부(400)의 특징은 도 8 내지 9를 통해 상세히 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하우징(100)에 형성된 광촉매 수용 공간을 설명하기 위한 도면이다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 하우징(100)의 내부 공간은 복수의 광촉매 수용 공간으로 구획될 수 있다.

일 예로, 하우징(100)의 내부 공간은 격벽(110)에 의해 구획될 수 있다. 즉, 격벽(110)은 하우징(100)의 내부 공간을 구획하여 복수의 광촉매 수용 공간을 형성할 수 있다.

일 예로, 격벽(110)은 상하방향으로 연장되는 형상인 복수의 제1 격벽과 좌우방향으로 연장되는 형상인 복수의 제2 격벽을 포함할 수 있다. 이러한 복수의 제1 격벽과 복수의 제2 격벽은 서로 교차할 수 있으며, 복수의 광촉매 수용 공간이 형성될 수 있다.

그리고, 각각의 광촉매 수용 공간에는 광촉매 볼(B)이 수용될 수 있다. 일 예로, 단일의 광촉매 수용 공간에 적어도 하나의 광촉매 볼(B)이 수용될 수 있다.

한편, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 복수의 광촉매 수용 공간은 허니콤(honeycomb) 형상으로 이루어질 수도 있다. 또한, 도 4에는 도시되지 않았으나 복수의 광촉매 수용 공간은 원형으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 수용 공간과 광촉매 볼(B)의 구조적 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 오염된 공기(A1)는 광촉매 수용 공간의 전방으로 진입하여 광촉매 수용 공간을 통과할 수 있다.

이때, 오염된 공기(A1)의 살균이 충분히 이루어지기 위해서는 오염된 공기(A1)가 광촉매 수용 공간의 인근에 소정 시간 이상 머무를 수 있어야 한다. 다시 말해, 광촉매 수용 공간은 광촉매 볼(B)을 수용한 상태에서 전방으로 진입한 공기가 광촉매 수용 공간을 통과하기까지 소정 시간 이상 머무를 수 있는 구조로 설계되어야 한다.

이를 위해 광촉매 수용 공간은 좌우방향의 최대폭(W)이 광촉매 볼(B) 직경의 1.2배 이상 3배 이하일 수 있다. 또한, 광촉매 수용 공간은 상하방향의 최대폭(H)이 광촉매 볼(B) 직경의 1.2배 이상 3배 이하일 수 있다. 또한, 광촉매 수용 공간은 전후방향의 최대폭(D)이 광촉매 볼(B) 직경의 1.2배 이상 3배 이하일 수 있다. 이러한 조건은 광촉매 수용 공간 내에 복수의 광촉매 볼(B)을 수용하여 광촉매 수용 공간의 내부의 와류 형성을 유도하기 위한 것이다. 와류의 형성 시, 오염된 공기(A1)는 광촉매 볼(B) 인근에서 머무는 시간이 증가하므로 오염된 공기(A1)의 살균은 효과적으로 이루어질 수 있다.

또한, 단일의 광촉매 수용 공간에 수용되는 광촉매 볼(B) 전체의 부피는 단일의 광촉매 수용 공간의 부피의 1/2 이상 3/4 이하일 수 있다. 이는 광촉매 볼(B)이 물리적인 공간을 차지하므로, 단일의 광촉매 수용 공간에 지나치게 많은 광촉매 볼(B)이 수용될 경우 유체의 흐름이 지나치게 억제되기 때문이다.

한편, 도 6은 제1 커버부(210)와 광원부(300) 사이의 간격에 따라 광원부(300)로부터 조사된 광이 복수의 광촉매 수용 공간에 확산되는 정도를 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 6의 (a)는 광원부(300)에 실장된 발광 유닛(320)과 제1 커버부(210) 간의 간격이 20mm인 상태에서 광촉매 필터 모듈을 전방에서 촬영한 것이다. 그리고, 도 6의 (b)는 광원부(300)에 실장된 발광 유닛(320)과 제1 커버부(210) 간의 간격이 30mm인 상태에서 광촉매 필터 모듈을 전방에서 촬영한 것이다. 그리고, 도 6의 (c)는 광원부(300)에 실장된 발광 유닛(320)과 제1 커버부(210) 간의 간격이 40mm인 상태에서 광촉매 필터 모듈을 전방에서 촬영한 것이다.

도 6의 (c)의 실시예를 살펴보면, 광원부(300)로부터 조사된 광이 복수의 광촉매 수용 공간 중 일부에 확산되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 6의 (a)와 (b)의 실시예에서는 도 6의 (c)의 실시예에 비해 광원부(300)로부터 조사된 광이 복수의 광촉매 수용 공간에 고르게 확산되는 것을 확인할 수 있다.

오염된 공기(A1)가 광촉매 수용 공간을 통과하는 과정에서 살균될 확률은 복수의 광촉매 볼(B)에서 고르게 광촉매 반응이 일어날수록 높아질 수 있다. 따라서, 제1 커버부(210)와 발광 유닛(320) 간의 간격은 30mm 이하인 것이 바람직하다.

한편, 제1 커버부(210)와 발광 유닛(320) 간의 간격을 30mm 이하로 유지하면서 도 5의 조건을 함께 만족시키기 위해 광촉매 볼(B)의 지름은 10mm 이하일 수 있다. 또한 광촉매 수용 공간의 전후방향의 최대폭은 15mm 이하일 수 있다.

도 5와 도 6에서 제시한 광촉매 수용 공간과 광촉매 볼(B)의 구조적 조건을 만족할 시, 광촉매 수용 공간을 통과하는 오염된 공기(A1)는 적정 유속을 유지하면서도 충분히 살균될 수 있다.

실험 결과에 따르면, 도 5와 도 6의 조건을 만족한 상태에서 소정 공간의 공기를 30분 살균할 경우 공기 중의 바이러스는 검출되지 않았다. 반면, 이상의 조건을 만족하지 않은 상태에서는 동일한 실험 조건 하에서 공기 중의 바이러스가 상당 수 검출되었다. 즉, 도 5와 도 6의 조건을 만족할 시의 살균 효과가 비약적으로 높음이 실험적으로 확인되었다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보호 커버부(400)를 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 보호 커버부(400)는 하우징(100)의 전방에 구비될 수 있다. 또한, 보호 커버부(400)는 유체가 통과할 수 있도록 망사 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 보호 커버부(400)는 외부의 충격이나 이물로부터 하우징(100) 및 제1 커버부(210)를 보호할 수 있다.

또한, 보호 커버부(400)는 광원부(300)로부터 조사되어 광촉매 수용 공간을 통과한 광을 반사할 수 있다. 이때, 보호 커버부(400)가 반사한 광은 광촉매 수용 공간으로 향할 수 있다. 이에 따르면 광원부(300)로부터 조사된 광은 복수의 광촉매 수용 공간에 보다 고르게 확산될 수 있다. 따라서 광촉매 반응은 복수의 광촉매 볼(B)의 모든 방향에서 고르게 일어날 수 있다.

또한, 보호 커버부(400)는 광원부(300)로부터 조사된 광, 즉 자외선을 반사하면서도 자외선에 대한 내구성을 갖는 소재로 이루어질 수 있다. 일 예로, 보호 커버부(400)는 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다.

한편 도 3을 참조하면, 보호 커버부(400)는 서로 다른 방향으로 연장되는 복수의 제1 망사살(410)과 복수의 제2 망사살(420)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 망사살(410)과 제2 망사살(420)은 서로 교차되므로 보호 커버부(400)는 전체적으로 망사 형상을 이룰 수 있다.

또한, 복수의 제1 망사살(410)과 복수의 제2 망사살(420)은 격벽(110)과 좌우방향으로 경사를 이룰 수 있다. 일 예로, 제1 망사살(410)이 상하방향으로부터 좌측으로 비스듬한 방향으로 연장되는 경우, 제2 망사살(420)은 상하방향으로부터 우측으로 비스듬한 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 보호 커버부(400)는 대각선 방향으로 기울어진 망사 형상으로 이루어질 수 있다.

이에 따르면, 보호 커버부(400)는 광촉매 필터 모듈의 전방으로 유입되는 오염된 공기(A1)를 여러 방향으로 분산시킬 수 있다. 즉, 보호 커버부(400)는 오염된 공기(A1)가 다수의 광촉매 수용 공간으로 분산되어 진입하도록 가이드할 수 있다.

또한, 보호 커버부(400)는 오염된 공기(A1)의 진로가 전후방향으로부터 비스듬해지도록 가이드하므로, 복수의 광촉매 수용 공간 내의 와류 형성이 촉진될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보호 커버부(400)가 복수의 광촉매 수용 공간 내의 광 확산에 미치는 영향을 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 8의 (a)는 보호 커버부(400)가 구비되지 않은 상태에서 광촉매 필터 모듈을 전방에서 촬영한 것이다. 그리고, 도 8의 (b)는 제1 커버부(210)의 전방에 보호 커버부(400)가 구비된 상태에서 광촉매 필터 모듈을 전방에서 촬영한 것이다.

도 8의 (a)와 도 8의 (b)의 실시예를 비교하여 살펴보면, 도 8의 (b)의 실시예의 복수의 광촉매 수용 공간 내 광 확산이 도 8의 (a)의 실시예에 비해 전체적으로 고르게 이루어지는 것을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 보호 커버부(400)의 전후방향 단면을 도시한 도면이다.

도 9에서는 설명의 편의를 위해 제1 망사살(410)의 단면을 도시하였으나, 제2 망사살(420)의 단면 또한 도 9에 도시된 제1 망사살(410)의 단면 형상으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 광촉매 수용 공간을 통과하여 보호 커버부(400)에 도달한 광은 반사되어 다시 광촉매 수용 공간을 향할 수 있다.

이때, 복수의 제1 망사살(410)과 복수의 제2 망사살(420)은 전방으로 유입된 오염된 공기(A1)가 광촉매 수용 공간으로 쉽게 통과되면서도, 보호 커버부(400)에서 반사된 광이 광 촉매 수용 공간으로 향하는 확률을 높이는 구조로 이루어질 수 있다.

일 예로, 복수의 제1 망사살(410)과 복수의 제2 망사살(420)은 광원부(300)를 마주보는 방향의 반대쪽 면이 광원부(300)를 마주보는 방향의 면에 비해 볼록한 형상으로 이루어질 수 있다.

이에 따르면, 전방으로 보호 커버부(400)의 전방으로 유입된 공기는 제1 망사살(410) 또는 제2 망사살(420)의 볼록한 면을 따라 광촉매 수용 공간을 향하도록 가이드되므로 보호 커버부(400)의 공기 저항력은 최소화될 수 있다.

이러한 볼록한 면은 제1 망사살(410) 또는 제2 망사살(420)에 도달한 오염된 공기(A1)의 진로가 후방을 향할 확률을 보다 높이므로, 복수의 광촉매 수용 공간 내의 와류 형성은 보다 촉진될 수 있다.

또한, 광촉매 수용 공간을 통과한 광은 전방에 비해 비교적 오목한 제1 망사살(410) 또는 제2 망사살(420)의 후방면으로 입사되므로, 보호 커버부(400)에서 반사된 광은 보다 높은 확률로 광 촉매 수용 공간을 향할 수 있다.

다른 예로, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 복수의 제1 망사살(410)과 복수의 제2 망사살(420)은 광원부(300)를 마주보는 방향의 면이 평면으로 이루어질 수도 있다.

또 다른 예로, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 망사살(410)과 복수의 제2 망사살(420)은 광원부(300)를 마주보는 방향의 면이 오목한 형상으로 이루어질 수도 있다.

한편 보호 커버부(400)는 한 쌍으로 이루어질 수도 있다.

일 예로, 한 쌍의 보호 커버부(400)는 전후방향으로 적층될 수 있다. 일 예로, 어느 하나의 보호 커버부(400)의 제1 망사살(410)과 다른 하나의 보호 커버부(400)의 제1 망사살(410)은 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.

이에 따르면, 보호 커버부(400)는 전방으로부터 유입되는 오염된 공기(A1)를 쉽게 통과시키면서도 광원부(300)로부터 조사되어 광촉매 수용 공간을 통과한 광을 보다 높은 확률로 광 촉매 수용 공간으로 향해 반사할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광원부(300)의 광 파이버(330)를 도시한 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이 광원부(300)는 발광 유닛(320)과 연결된 광 파이버(fiber)(330)를 포함할 수 있다.

광 파이버(330)는 관의 형상으로 이루어질 수 있으며, 프레임(310)의 골격을 따라 길게 연장될 수 있다. 일 예로, 광 파이버(330)는 프레임(310)에 형성된 창의 테두리를 따라 연장되는 형상으로 이루어질 수 있다.

그리고, 발광 유닛(320)은 광 파이버(330)의 내부로 광을 조사할 수 있다. 그리고, 광 파이버(330) 내부로 입사한 광은 광 파이버(330) 내부의 광 경로를 따라 이동할 수 있다.

이때, 광 파이버(330)의 내부에서 이동하는 광은 광 파이버(330)의 내부 측면에 도달할 수 있으며 내부 측면에 도달한 광 중 일부가 외부로 방출될 수 있다. 그리고 외부로 방출된 광은 광촉매 수용 공간을 향해 조사될 수 있다. 일 예로, 광 파이버(330)는 측면발광형 광 파이버(330)일 수 있다.

이러한 광 파이버(300)는 발광 유닛(320)의 수가 적은 경우에도 발광 유닛(320)으로부터 조사된 광을 복수의 광촉매 수용 공간으로 비교적 고르게 전달할 수 있다.

즉, 적은 수의 발광 유닛(320)을 이용해 복수의 광촉매 볼(B)에서 광촉매 반응을 일으킬 수 있으므로, 광촉매 필터 모듈의 구동에 필요한 소비전력은 낮아질 수 있다. 또한, 광 파이버(300)는 얇은 두께로 구현이 용이하므로 광촉매 필터 모듈의 전체적인 두께는 얇아질 수 있다. 일 예로, 발광 유닛(320)은 레이저 적외광원일 수 있다.

또한, 도 10에는 도시되지 않았으나 광 파이버(330)는 적어도 일부 영역이 말린 형상으로 이루어질 수 있다. 이는 광 파이버(330)가 굴곡되는 정도에 따라 광 파이버(330)의 측면을 통해 외부로 방출되는 광의 비율이 다르기 때문이다.

즉, 광 파이버(330)가 말린 형상으로 이루어질 경우 광 파이버(330)의 굴곡 변화폭은 낮아지므로, 광 파이버(330) 측면에서의 광 방출 또한 비교적 고르게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 하우징 110: 격벽
200: 커버부 300: 광원부
310: 프레임 320: 발광 유닛
330: 광 파이버 400: 보호 커버부

Claims (19)

1. 유체가 통과할 수 있도록 전후방향으로 개방된 내부 공간이 형성된 하우징;
   상기 내부 공간을 구획하여 복수의 광촉매 수용 공간을 형성하는 격벽;
   상기 광촉매 수용 공간에 수용되는 광촉매 볼;
   상기 하우징의 전방과 후방에 부착되어 상기 광촉매 볼의 이탈을 방지하는 망사 형상의 커버부; 및
   상기 하우징의 후방에 인접하여 구비되는 광원부를 포함하고,
   상기 커버부는 상기 하우징의 전방에 부착되는 제1 커버부 및 상기 하우징의 후방에 부착되는 제2 커버부를 포함하고,
   상기 제1 커버부의 전방에 구비되며, 상기 광원부로부터 조사되어 상기 광촉매 수용 공간을 통과한 광이 상기 광촉매 수용 공간으로 다시 향하도록 상기 광촉매 수용 공간을 통과한 광을 반사하는 망사 형상의 보호 커버부를 더 포함하고,
   상기 보호 커버부는 서로 교차하여 망사 형상을 이루는 복수의 제1 망사살과 복수의 제2 망사살을 포함하고,
   상기 복수의 제1 망사살과 상기 복수의 제2 망사살은 상기 격벽과 좌우방향으로 경사를 이루는 것인 광촉매 필터 모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 광촉매 볼은 직경이 10mm 이하인 것인 광촉매 필터 모듈.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 광촉매 수용 공간의 좌우방향 최대폭과 상하방향 최대폭과 전후방향 최대폭은 상기 광촉매 볼의 직경의 1.2배 이상 3배 이하인 것인 광촉매 필터 모듈.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 광촉매 수용 공간에는 적어도 하나의 상기 광촉매 볼이 수용되고,
   각 상기 광촉매 수용 공간에 수용된 상기 적어도 하나의 광촉매 볼들의 부피 합은 각 상기 광촉매 수용 공간 부피의 1/2 이상 3/4 이하인 것인 광촉매 필터 모듈.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 광원부는
   프레임; 및
   상기 프레임에 실장된 적어도 하나의 발광 유닛을 포함하고,
   상기 발광 유닛은 상기 광촉매 수용 공간에 수용된 상기 광촉매 볼을 향해 광을 조사하는 것인 광촉매 필터 모듈.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 하우징의 상기 제1 커버부와 상기 발광 유닛 간의 간격은 30mm 이하인 것인 광촉매 필터 모듈.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 광촉매 수용 공간의 전후방향 최대폭은 15mm 이하인 것인 광촉매 필터 모듈.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 광원부는
   광 파이버(fiber)를 더 포함하고,
   상기 발광 유닛은 상기 광 파이버의 내부로 광을 조사하고,
   상기 광 파이버는 측면을 통해 내부의 광을 상기 광촉매 볼을 향해 방출하는 측면발광형 광 파이버인 것인 광촉매 필터 모듈.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 발광 유닛은 레이저 적외광원인 것인 광촉매 필터 모듈.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 프레임에는 유체가 통과할 수 있도록 개방된 적어도 하나의 창(window)이 형성되고,
    상기 광 파이버는 상기 창의 테두리를 따라 연장되는 형상으로 이루어진 것인 광촉매 필터 모듈.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 광 파이버는 적어도 일부 영역이 말린 형상으로 이루어진 것인 광촉매 필터 모듈.
    
13. 삭제
14. 제1항에 있어서,
    상기 보호 커버부는 알루미늄 소재로 이루어지는 것인 광촉매 필터 모듈.
    
15. 삭제
16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 망사살과 상기 복수의 제2 망사살은 상기 광원부를 마주보는 방향의 반대쪽 면이 상기 광원부를 마주보는 방향의 면에 비해 볼록한 형상으로 이루어지는 것인 광촉매 필터 모듈.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 제1 망사살과 상기 복수의 제2 망사살은 상기 광원부를 마주보는 방향의 면이 평면으로 이루어지는 것인 광촉매 필터 모듈.
    
18. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 제1 망사살과 상기 복수의 제2 망사살은 상기 광원부를 마주보는 방향의 면이 오목한 형상으로 이루어지는 것인 광촉매 필터 모듈.
    
19. 제1항에 있어서,
    상기 보호 커버부는 한 쌍으로 이루어지고,
    상기 한 쌍의 보호 커버부는 전후방향으로 적층되되, 어느 하나의 상기 보호 커버부의 제1 망사살과 다른 하나의 상기 보호 커버부의 제1 망사살이 서로 엇갈리도록 배치되는 것인 광촉매 필터 모듈.
    
    

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