KR102361559B1 - 광촉매 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광촉매 정화장치에 관한 것으로서, 특히 유체(공기 또는 물)의 유속저항을 감소시켜 발생하는 소음을 저감시킬 뿐만 아니라 정화에 필요한 각 구성요소를 쉽게 교체 가능하도록 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광촉매 정화장치는 길이방향의 일단에 유입구(121)가 형성되고 타단에 토출구(123)가 형성되며 측면에는 길이방향으로 장공(111)이 형성된 케이스(110)와, 케이스(110)의 내부에 장착되어 유입구(121)로 유입된 유체를 토출구(123)로 강제 이송하는 강제이송부와, 케이스(110)의 장공(111)에 탈착 가능하게 장착되며 케이스(110)의 내부로 자외선을 조사하는 자외선발생부(130)와, 케이스(110)의 내부에 위치하며 광촉매가 코팅된 복수의 광촉매판(140)을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

광촉매 정화장치{Photocatalytic Purifier}

본 발명은 광촉매 정화장치에 관한 것으로서, 특히 유체(공기 또는 물)의 유속저항을 감소시켜 발생하는 소음을 저감시킬 뿐만 아니라 정화에 필요한 각 구성요소를 쉽게 교체 가능하도록 구성한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 광촉매를 이용한 정화장치를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 광촉매를 이용한 정화장치는 유입구(1)와 유출구(2)가 형성된 외부케이스(3)와, 외부케이스(3)에 삽입되는 나선형 광촉매판(4)과, 나선형 광촉매판(4)의 내부에 삽입되는 자외선 램프(5)를 포함하며, 자외선 램프(5)가 삽입되는 공간을 형성하는 나선형 광촉매판(4)의 내측부에 주름부(6)가 형성되며, 외부 공기가 유입구(1)로 유입되어 유출구(2)로 토출될 수 있도록 공기를 강제 이송하는 팬(9)이 외부케이스(3)의 내부에 장착된다.

그리고 자외선 램프(5)가 켜진 상태에서 팬(9)이 작동하면, 외부 공기가 유입구(1)를 통해 외부케이스(3)의 내부로 유입되며, 유입된 공기는 나선형 광촉매판(4)을 따라 회전하며 유출구(2) 쪽으로 유동한다.

이 과정 중에 자외선 램프(5)에서 발생한 자외선은 나선형 광촉매판(4)으로 조사되며, 이산화티탄(TiO2) 등의 다양한 광촉매가 코팅된 나선형 광촉매판(4)은 조사된 자외선에 의해 광화학 반응을 일으키며, 외부케이스(3)의 유입구(1)로 유입되어 유출구(2)로 유동하는 공기를 정화, 탈취 및 살균하는 효과를 달성한다.

하지만, 도 1에 도시된 바와 같이 구성된 정화장치는 나선형 광촉매판(4)을 제조하기에 어려움이 있어 나선형 광촉매판(4)의 제작 단가가 상승하게 되는 문제점이 있으며, 자외선 램프(5)가 나선형 광촉매판(4)의 중심을 관통함에 있어 자외선 램프(5)와 나선형 광촉매판(4)의 사이에 틈이 필연적으로 발생하게 되고, 그 틈을 통해 공기가 유동하게 됨에 따라 소음이 심하다는 문제점이 있다.

또한 자외선 램프(5)가 나선형 광촉매판(4)의 중심을 관통해 위치함에 따라 자외선 램프(5)를 교체함에 있어 자외선 램프(5)를 밀착된 나선형 광촉매판(4)의 중심에서 빼내야 하는데, 이때 자칫 인출 중심선으로부터 자외선 램프(5)의 중심이 틀어지면 자외선 램프(5)가 파손되는 문제점이 있다.

또한 나선형 광촉매판(4)이 외부케이스(3)의 내주면에 밀착되어 삽입 장착됨에 따라 장착 시에 나선형 광촉매판(4)이 변형될 수 있으며, 변형 시에 공기의 유동을 방해하여 소음이 더 크게 발생하며, 탈착 시에는 변형된 구성에 의해 인출에 어려움이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0066631(공개일; 2008년07월16일)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 광화학 반응을 통해 유체(공기 또는 물)에 포함된 유해물질을 정화, 탈취 및 살균하여 유체를 정화 또는 정수함에 있어 유속저항을 감소시켜 소음을 감소시키며 동시에 부품의 교체가 용이하도록 구성한 광촉매 정화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광촉매 정화장치는 길이방향의 일단에 유입구가 형성되고 타단에 토출구가 형성되며 측면에는 길이방향으로 장공이 형성된 케이스와, 케이스의 내부에 장착되어 유입구로 유입된 유체를 토출구로 강제 이송하는 강제이송부와, 케이스의 장공에 탈착 가능하게 장착되며 케이스의 내부로 자외선을 조사하는 자외선발생부와, 케이스의 내부에 위치하며 광촉매가 코팅된 복수의 광촉매판을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 자외선발생부는 자외선을 발생하는 자외선 램프와, 장공을 덮는 면적의 덮개를 포함하며, 자외선 램프가 케이스의 내부에 위치하도록 자외선 램프가 장공을 관통한 상태에서 덮개가 체결수단에 의해 케이스에 고정된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 강제이송부는 팬으로서, 공기유입구가 형성된 케이스의 일단 내측면에 장착된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광촉매판은 파형이며 관통공이 형성된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 복수의 광촉매판이 1조를 이루며, 복수 조의 광촉매판들이 케이스의 길이방향으로 배치된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 1조의 광촉매판들은 1개의 앵글 광촉매판과 2개의 직선 광촉매판을 포함하며, 유체가 유입구에서 토출구로 유동하는 방향에 있어 상류 측에 2개의 직선 광촉매판이 마주하여 위치하고 하류 측에 앵글 광촉매판이 위치한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 마주하는 2개의 직선 광촉매판의 사이 간격은 상류 측이 넓고 하류 측이 좁게 배치된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 앵글 광촉매판의 절곡지점은 상류 측에 위치한 2개의 직선 광촉매판의 사이를 향해 위치한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광촉매 정화장치는 광촉매판이 파형 또는 판형으로 구성됨에 따라 광촉매판의 제작이 쉽고, 또한 유체(공기 또는 물)가 광촉매판과 접촉하며 유동함에 있어 저항을 최소화할 수 있어 소음 발생을 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 또한 광촉매판을 광촉매물질로 코팅함에 있어 종래의 나선형 광촉매판에 비해 구조가 단순하여 쉽게 코팅 작업이 진행될 수 있으며 균일한 코팅을 통해 부품의 내구성을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 따른 광촉매 정화장치는 케이스의 측면 외부에서 내부로 자외선 발생부를 장착함에 따라 자외선 램프를 교체함에 있어 다른 구성요소와의 간섭을 배제시켜 교체 작업이 수월하고 또한 교체 작업시에 파손 등의 문제점을 해결할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 따른 광촉매 정화장치는 앵글 광촉매판과 직선 광촉매판이 유체를 유도함에 있어 유체역학적으로 배치되어 유체에 포함된 유해물질을 균일하게 정화, 탈취 및 살균할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 광촉매를 이용한 정화장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광촉매 정화장치를 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 2에 도시된 광촉매 정화장치의 개념도이며,
도 4는 도 2에 도시된 광촉매 정화장치의 자외선발생부의 장착 관계를 나타낸 단면도이고,
도 5는 도 4에 도시된 광촉매 정화장치의 작동에 따른 공기 유동관계를 나타낸 개념도이며,
도 6은 도 3에 도시된 1조의 광촉매판의 변형 예를 나타낸 사시도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 광촉매 정화장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 광촉매 정화장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 광촉매 정화장치의 개념도이며, 도 4는 도 2에 도시된 광촉매 정화장치의 자외선발생부의 장착 관계를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 광촉매 정화장치의 작동에 따른 공기 유동관계를 나타낸 개념도이며, 도 6은 도 3에 도시된 1조의 광촉매판의 변형 예를 나타낸 사시도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 광촉매 정화장치(100)는 내부가 빈 직육면체 구조의 케이스(110)와, 케이스(110)의 일단에 형성된 공기유입구(121)로 공기가 유입되어 케이스(110)의 타단에 형성된 공기토출구(123)를 통해 공기가 배출되도록 공기를 강제로 이동시키는 강제이송부인 팬(120)과, 공기의 이동방향을 따라 케이스(110)의 양측에 길이방향으로 탈장착 가능하게 설치된 자외선발생부(130)와, 케이스(110)의 저면에 설치되며 광촉매가 코팅된 파형 또는 판형 광촉매판(140)들을 포함한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 광촉매 정화장치에 대해 구체적으로 설명한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 케이스(110)는 폭과 높이에 비해 상대적으로 길이가 긴 직육면체의 구조로서, 케이스(110)의 일단에는 공기유입구(121)들이 형성되고, 케이스(110)의 타단에는 공기토출구(123)가 형성된다.

그리고 케이스(110)의 내부에는 팬(120)이 장착되는데, 팬(120)은 케이스(110)의 일단 내부에 장착된다. 따라서 팬(120)이 작동하면 후방에 형성된 공기유입구(121)들을 통해 외부 공기가 케이스(110)의 내부로 유입된다. 그리고 팬(120)의 작동에 따라 케이스(110)의 길이방향을 따라 유동하게 되는데, 팬(120)의 전방에 위치한 광촉매판(140)을 지나 케이스(110)의 타단에 형성된 공기토출구(123)를 통해 케이스(110)의 외부로 토출된다.

공기가 팬(120)의 작동에 의해 공기유입구(121)로 유입되어 공기토출구(123)를 통해 토출되는 과정에서 공기에 포함된 유해물질들이 광화학 반응에 의해 제거되고, 유해물질이 제거된 정화, 탈취 및 살균된 청정 공기가 공기토출구(123)를 통해 케이스(110)의 외부로 토출된다.

한편, 케이스(110)의 양측면에는 케이스(110)의 길이방향으로 장공(도 4의 111)이 형성되며, 장공(111)을 통해 자외선발생부(130)가 케이스(110)의 양측면에 각각 장착된다. 구체적으로 자외선발생부(130)는 케이스(110)에 형성된 장공(111)을 덮을 수 있는 면적의 덮개(133)와, 덮개(133)의 안쪽에 덮개(133)의 길이방향으로 설치된 자외선 램프(131)를 포함한다. 여기에서 자외선 램프(131)는 자외선 LED 등 자외선을 발생하는 광원장치로서, 자외선을 발생하는 장치를 뜻한다.

자외선 램프(131)는 케이스(110)의 장공(111)을 통해 케이스(110)의 내부에 위치하며 덮개(133)가 케이스(110)의 외측면에 위치한 상태로 장공(111)을 덮는다. 이 상태에서 볼트 등의 체결수단으로 덮개(133)를 케이스(110)에 체결 고정한다. 이와 같이 체결수단을 통해 자외선발생부(130)의 덮개(133)를 케이스(110)에 장착하도록 구성함에 따라 체결수단을 해체하면, 자외선발생부(130)를 케이스(110)에서 바로 분리 가능하다. 한 예로서 본 발명에 따른 광촉매 정화장치를 구성하는 부품 중에서 교체주기가 빠른 부품 중 하나가 자외선 램프(131)인데, 본 발명에 따른 광촉매 정화장치는 케이스(110)의 양측면에서 체결수단을 풀고 자외선발생부(130)를 분리한 후 자외선 램프(131)를 교체하고 다시 케이스(110)에 체결하면, 자외선 램프(131)의 교체작업이 완료된다. 이와 같이 자외선 램프(131)를 교체함에 있어 주변 구성들과 간섭 등에 의한 파손 등의 문제점을 해결하며, 특히 넓게 개방된 케이스(110)의 양측 방향으로 자외선발생부(130)를 해체함에 따라 교체작업이 편리하고 신속하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

한편, 케이스(110)의 내부 바닥면에는 복수의 광촉매판(140)들이 고정된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광촉매 정화장치(100)에 장착되는 광촉매판(140)들은 특정 패턴으로 조합된 광촉매판(140M; 140A, 140L)들이 한 조를 이루고, 복수 조의 광촉매판(140M; 140A, 140L)들이 케이스(110)의 길이방향으로 배치된다.

광촉매판(140)은 앵글 구조형 광촉매판과 직선 구조형 광촉매판으로 구분되는데, 앵글 구조형 광촉매판과 직선 구조형 광촉매판은 도 4에 보이듯이 파형(물결무늬형)으로 형성된다. 파형 광촉매판의 길이 중간부가 절곡된 앵글 구조형 광촉매판(이하 '앵글 광촉매판(140A)'이라 함)과 파형 광촉매판이 직선으로 형성된 직선 구조형 광촉매판(이하 '직선 광촉매판(140L)'이라 함)으로 구분된다.

1개의 앵글 광촉매판(140A)과 2개의 직선 광촉매판(140L)이 모여 1조의 광촉매판(140M)을 형성하고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 3조의 광촉매판(140M)이 케이스의 길이방향으로 배치된다. 여기에서 케이스의 길이 또는 광폭매판들의 길이에 따라 3조 이상의 광촉매판들이 케이스의 저면에 설치될 수도 있다.

한편, 1조의 광촉매판(140M)은 1개의 앵글 광촉매판(140A)과 2개의 직선 광촉매판(140L)이 특정한 패턴으로 조합된다.

특정 패턴은 팬(120)에 의해 강제 이동하는 공기의 저항을 감소시키며 공기가 광촉매판과의 접촉면적을 넓히기 위함이며, 공기가 공기유입구(121)에서 공기토출구(123)까지 이동하면서 광촉매판과 많이 접할수록 광화학 반응 효율이 증대되어 유해물질의 제거율이 높아져 광촉매 정화장치(100)의 성능이 향상된다.

따라서 공기와의 접촉면적을 넓이기 위해서 광촉매판(140)은 파형으로 형성되며, 광촉매판(140)에는 다수의 관통공(141)이 형성된다.

이와 다르게는 앞서 설명한 특정 패턴을 구성하되, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 파형이 형성되지 않은 평판 구조의 광촉매판을 설치하더라도 본 발명의 목적 및 효과를 구현할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 광촉매 정화장치(100)는 토출되는 공기의 양을 증감할 수 있도록 팬(120)의 회전속도를 통해 유속을 제어한다.

한편 유속을 증가시키기 위해 팬(120)의 회전속도를 증가시키면, 강제 이송되는 공기량이 많아져 광촉매판(140)과 접하여 발생하는 저항 또한 유속이 낮을 때보다 상대적으로 커지게 된다. 이와 같이 유속이 커질 경우 저항 또한 커지면서 소음이 급격하게 증가하게 된다.

광촉매판(140)에 형성된 복수의 관통공(141)들은 공기의 흐름이 원활하게 이루어질 수 있도록 형성된 것으로서, 저항이 커질수록 관통공(141)을 통해 광촉매판(140)을 통과한 공기의 양이 증가하면서 소음을 감소시킬 수 있다.

한편, 아래에서는 1조의 광촉매판(140M) 즉 1개의 앵글 광촉매판(140A)과 2개의 직선 광촉매판(140L)의 특정 패턴에 대해 설명한다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 팬(120)에 의해 공기가 유동하는 방향을 기준으로 상류 측에 2개의 직선 광촉매판(140L)이 마주하게 배치되고, 하류 측에 앵글 광촉매판(140A)이 위치하되 앵글 광촉매판(140A)의 절곡지점(P)이 상류 측을 향해 위치하도록 배치되며, 2개의 직선 광촉매판(140L)은 마주하게 위치하되 상류 측은 넓고 하류 측은 좁아지는 패턴으로 배치된다.

따라서 팬(120)의 작동에 의해 공기가 공기유입구(121)에서 공기토출구(123)로 이동함에 있어서, 상류 측에서 하류 측으로 유동하는 공기는 먼저 마주하는 2개의 직선 광촉매판(140L)의 사이로 진입하게 되는데 하류 측으로 이동할수록 마주하는 2개의 직선 광촉매판(140L)의 간격이 좁아짐에 따라 속도는 빨라지게 되고, 공기가 직선 광촉매판(140L)을 통과하는 순간 공간이 넓어지면서 압력은 낮아짐과 동시에 공기는 전방에 위치한 앵글 광촉매판(140A)의 절곡지점(P)과 접하게 됨에 따라 공기의 유동 방향이 측방향 즉 양측의 자외선발생부(130) 쪽으로 갈라져 유동하게 된다.

그리고 자외선발생부(130) 쪽으로 앵글 광촉매판(140A)을 따라 이동한 공기는 앵글 광촉매판(140A)의 끝단을 통과하면서 다시 전방으로 넓게 확산해 이동하면서 다른 조의 직선 광촉매판의 사이로 진입하게 된다. 이렇게 케이스(110)의 바닥면에 설치된 3조의 광촉매판(140M)을 모두 통과한 공기를 공기토출구(123)를 통해 케이스(110) 밖으로 토출된다.

상류 측에서 하류 측으로 유동하는 공기는 직선 광촉매판(140L)과 앵글 광촉매판(140A)을 지나가면서 모이거나 확산되는 과정을 반복하면서 공기 중에 포함된 유해물질들이 균일하게 광화학 반응을 통해 제거되거나 또는 광화학 반응을 통해 발생되는 OH라디칼(OH Radical)에 의해 살균처리된다.

이와 같이 공기는 공기유입구(121)를 통해 케이스(110)의 내부로 유입된 후 공기토출구(123)를 통해 토출되기 전까지 공기 중에 포함된 유해물질이 정화, 탈취 및 살균됨에 따라 청정 공기를 실내에 공급할 수 있게 된다.

한편, 공기토출구(123)는 케이스(110)의 타단면에 형성됨에 있어 공기토출구(123)의 단면적이 케이스(110)의 타단면적보다 상대적으로 작게 형성된다. 이와 같이 공기토출구(123)의 단면적이 케이스(110)의 타단면적보다 상대적으로 작게 형성됨에 따라 도 5에 보이듯이 케이스(110)의 타단면이 측면에서 안쪽으로 절곡된 절곡부가 형성되고, 절곡부가 형성됨에 따라 케이스(110)의 안쪽에 장착된 자외선발생부(130)에서 발생한 자외선이 케이스(110)의 외부로 빠져 나오지 않도록 막을 수 있다.

앞서 설명한 본 발명에 따른 광촉매 정화장치(100)의 실시예에서는 공기를 정화하는 것으로 설명하고 있으나, 물을 정수할 수도 있다. 이 경우 공기를 대신하여 물을 정수함에 따라 강제이송부인 팬(120)은 프로펠러가 장착된 모터로 구성될 것이며, 자외선발생부(130)는 물의 침투를 방지하기 위해 방수처리가 되어야하는 것은 자명한 사실일 것이다. 이와 같이 본 발명에 따른 광촉매 정화장치는 공기의 정화 또는 물의 정수에 사용될 수 있는 범위를 포함하고 있다.

또한 도면에는 도시하지 않았으나, 복수 개의 광촉매 정화장치(100)를 직렬로 연결하여 공기의 정화 또는 물의 정수의 효율을 증대시킬 수 있다. 이를 위해서는 어느 한 광촉매 정화장치의 공기유입구(121)가 다른 광촉매 정화장치의 공기토출구(123)에 직결되도록 배치하여 연속하여 공기의 정화 및 물의 정수 효율을 높일수 있다.

100 : 광촉매 정화장치
110 : 케이스
111 : 장공
120 : 팬
121 : 공기유입구
123 : 공기토출구
130 : 자외선발생부
131 : 자외선 램프
133 : 덮개
140 : 광촉매판
140M : 1조의 광촉매판
140A : 앵글 광촉매판
140L : 직선 광촉매판
141 : 관통공
P : 절곡지점

Claims (8)

1. 길이방향의 일단에 유입구(121)가 형성되고 타단에 토출구(123)가 형성되며 측면에는 길이방향으로 장공(111)이 형성된 케이스(110)와,
   케이스(110)의 내부에 장착되어 유입구(121)로 유입된 유체를 토출구(123)로 강제 이송하는 강제이송부와,
   케이스(110)의 장공(111)에 탈착 가능하게 장착되며 케이스(110)의 내부로 자외선을 조사하는 자외선발생부(130)와,
   케이스(110)의 내부에 위치하며 광촉매가 코팅된 복수의 광촉매판(140)을 포함하되,
   광촉매판(140)은,
   복수의 광촉매판이 1조를 이루고, 복수 조의 광촉매판(140M)들이 케이스(110)의 길이방향으로 배치되며,
   1조의 광촉매판(140M)들은 1개의 앵글 광촉매판(140A)과 2개의 직선 광촉매판(140L)을 포함하며, 유체가 유입구(121)에서 토출구(123)로 유동하는 방향에 있어 상류 측에 2개의 직선 광촉매판(140L)이 마주하여 위치하고 하류 측에 앵글 광촉매판(140A)이 위치하는 것을 특징으로 하는 광촉매 정화장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   자외선발생부(130)는 자외선을 발생하는 자외선 램프(131)와, 장공(111)을 덮는 면적의 덮개(133)를 포함하며, 자외선 램프(131)가 케이스(110)의 내부에 위치하도록 자외선 램프(131)가 장공(111)을 관통한 상태에서 덮개(133)가 체결수단에 의해 케이스(110)에 고정되는 것을 특징으로 하는 광촉매 정화장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   강제이송부는 팬(120)으로서, 유입구(121)가 형성된 케이스(110)의 일단 내측면에 장착된 것을 특징으로 하는 광촉매 정화장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   광촉매판(140)은 파형이며 관통공(141)이 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매 정화장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   마주하는 2개의 직선 광촉매판(140L)의 사이 간격은 상류 측이 넓고 하류 측이 좁게 배치된 것을 특징으로 하는 광촉매 정화장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   앵글 광촉매판(140A)의 절곡지점은 상류 측에 위치한 2개의 직선 광촉매판(140L)의 사이를 향해 위치하는 것을 특징으로 하는 광촉매 정화장치.
   

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