KR102514995B1 - 고밀도 공기압축식 광촉매 살균장치 - Google Patents

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Abstract

광촉매에 의해 생성된 살균 물질의 밀도를 높이면 그와 비례하여 살균력 또한 상승하게 된다. 일반적인 송풍방식에 비해 살균 물질의 밀도가 높고 그에 비례하여 살균 효과가 우수한 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치를 제시한다. 본 발명의 고밀도 공기 압축식 촉매 방식은 공기를 압축하고 그 압축된 공기 내에서 광촉매 반응을 유도하여 살균 물질의 밀도가 높고 광촉매에 바람과 같은 직접적인 영향이 적어 광촉매의 수명을 늘리고 다양한 촉매를 적용하여 사용할 수 있는 특징이 있다.

Description

고밀도 공기압축식 광촉매 살균장치 { High-density air-compressed photocatalyst sterilizer}
본 고안은 광촉매 반응으로 생성된 OH 라디칼을 고밀도로 만들기 위해 압축공기 저장부를 구성하고 그 내부에 설치된 광촉매 판과 UV 광원의 반응으로 생성된 OH라디칼을 일정한 압력으로 압축 저장하고 이를 제어함으로써 빠르고 강한 살균작용을 행하기 위한 고밀도 공기압축기 살균장치에 관한 것이다.
광촉매는 자신은 변화하지 않지만, 광을 흡수함으로써 반응을 촉진 시키는 물질을
말하는 것으로서 태양광이나 UV 자외선을 받으면 마치 태양전지의 원리처럼 - 전기를 가진 전자(e-)와 +전기를 가진 정공(h+)이 형성된다. 그중에서 정공(h+)은 특히 강력한 산화작용을 하는 수산화물(OH Radical)을 형성하여 강력한 산화력을 갖게 된다.
또한 전자는 광촉매에 흡착된 산소를 산소 이온으로 생성시키는데 이 산소
이온은 산화반응의 중간체와 과산화물을 생성하든가 과산화수소를 통하여 물의 반응 등을 생성하며 그 반응에 따라 광촉매는 오염방지 효과, 공기정화 효과, 수질정화 효과, 살균 효과, 냄새 제거 효과 등이 있다.
이러한 광촉매 특성을 이용한 다양한 살균장치가 여러 분야에서 사용되고 있으나
광촉매 반응으로 생성된 OH 라디칼은 생성과 동시에 단시간에 사라지는 특성이 있어 공기 중에서 장치와 멀리 떨어진 장소에서는 살균 효과를 기대할 수 없는 단점이 있다.
또한 상용화된 공기 살균 장치의 경우 팬을 이용하여 광촉매 작용으로 발생한 살균 물질을 분사하는 방식으로 살균 물질의 밀도가 현저히 감소하여 많은 시간을 두고 반복적으로 순환하는 방식으로 살균 처리를 하는 문제점이 있다.
특허문헌 : KR 200447926 Y1 (출원 일자 2008년04월30일)
본 발명은 공기를 압축하는 공기 압축부(39), 압축된 공기를 저장하는 압축공기 저장부(37), 압축공기 저장부(37) 내에서 광촉매 반응을 유도(34, 38) 하고 이때 밀도가 높은 수산기를 생산 저장할 수 있으며 또한 살균 물질의 밀도와 비례하여 살균력이 강한 수산기를 생산 저장하여 사용할 수 있는 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
광촉매 반응으로 생성된 OH 라디칼은 생성과 동시에 단시간에 사라지는 특성이 있어 송풍방식에서는 살균 효과가 더디게 나타나는 문제점이 있으며 [도 9]와 같이 송풍기(70)의 바람으로 광촉매 판이 직접적인 영향을 받아 광촉매 코팅층의 지속적인 유실로 인해 시간이 지남에 따라 촉매 효과가 떨어지는 문제점이 있다.
본 고안은 광촉매 반응으로 생성된 OH 라디칼을 고밀도로 만들기 위해 압축공기 저장부를 구성하고 그 내부에 설치된 광촉매 판과 UV 광원의 반응으로 생성된 OH 라디칼을 일정한 압력으로 압축 저장하고 이를 제어함으로써 빠르고 강한 살균작용을 행하기 위한 고밀도 공기압축기 살균장치에 관한 그것으로 더욱 상세하게는 전원 및 입출력을 제어하는 제어부(68), 공기 압축부(39), 압축공기 저장부(37), 압축공기 저장부 내에 설치된 광촉매 판(34)과 UV 광원(38), 공기의 압력을 측정하는 압력 센서(67), 압축공기 저장부(37) 내에서 광촉매 반응을 유도하고 생성된 OH 라디칼을 토출하는 토출 부(50), 이때 토출량을 제어하는 밸브로 구성된 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치 압력탱크를 구성하고 압력탱크 내부에 광촉매 반응을 이용한 자외선(UV Lamp, UV LED) 살균 모듈 장치를 구성한 광촉매 일체형 공기압축기로 일정 공간에 설치되거나 휴대용으로 제작되어 사용할 수 있는 공기 압축식 고밀도 공기 압축 광촉매 살균장치에 관한 것이다.
아보가드로 법칙에 따르면 분자량과 밀도는 비례한다.
그리고 압력은 온도와 비례하며 밀도와는 반비례한다.
즉, 일정한 공간 내에서 온도의 상승을 줄이고 일정한 압력으로 공기를 압축하면 고밀도가 환경을 만들 수 있다. 높은 밀도에서는 광촉매의 효율도 상승시킨다.
밀도는 압력에 비례하고 압력이 일정할 때 기체의 밀도는 온도에 반비례한다.
본 발명은 공기를 압축하는 공기 압축부, 압축된 공기를 저장하는 압축공기 저장부(37), 압축공기 저장부(37) 내에서 광촉매 반응을 유도하여 발생한 고밀도의 OH 라디칼을 생산하고 저장할 수 있다. 광촉매 반응으로 생성된 OH 라디칼은 생성과 동시에 단시간에 사라지는 특성이 있어 송풍방식의 문제점을 해결하기 위해 밀폐된 용기에 공기를 저장하고 광촉매 반응 장치를 구성하고 광촉매 반응으로 생성된 OH라디칼을 생성할 수 있다. 그리고 [도 9]와 같이 송풍기(70)의 바람으로 광촉매 판이 직접적인 영향을 받아 광촉매 코팅층의 지속적인 유실로 인해 시간이 지남에 따라 촉매 효과가 떨어지는 문제점은 [도 10]과같이 공기 압축식을 구성함으로써 해결할 수 있다.
[도 2]의 그림과 같이 밀폐된 공간 온도가 일정할 때 공간에 압력이 상승하면 분자들의 밀도도 상승한다.
온도의 변화가 없는 일정 공간에 압력이 상승했다면 아보가드로의 법칙에 따라 분자량의 증가를 나타내며 분자량의 증가는 밀도의 상승을 나타낸다.
압력은 온도와 비례하며 밀도와는 반비례한다.
즉, 일정한 공간 내에서 온도의 상승을 줄이고 일정한 압력으로 공기를 압축하면 고밀도가 환경을 만들 수 있다. 높은 밀도에서는 광촉매의 효율도 상승시킨다. 예를 들어 일정한 공간에 분포된 공기 환경에서 광촉매가 일어난다고 가정했을 때 분자의 수만큼 촉매에 반응한다. 일정한 공간에 분포된 분자가 밀도가 높게 구성되어 있다면 그 밀도만큼 분자가 동시에 촉매에 반응하므로 그에 비례하여 촉매 효과가 나타난다. 즉, 광촉매에 의해 생성된 살균 물질의 밀도를 높이면 밀도와 비례하여 살균력 또한 그 밀도에 비례하여 상승하게 된다.
광촉매는 자신이 변화하지 않지만, 광을 흡수함으로써 반응을 촉진 시키는 물질을
말하는 것으로서 이산화티타늄을 금속에 증착시키거나 코팅하여 제작되는데 밀폐된 진공로에서 플라스마를 고압의 전자를 이용하여 복잡한 과정을 거쳐서 제작된다.
복잡한 증착 과정에 비해 이산화티타늄 코팅은 과정이 비교적 간단하고 저렴한 비용에 제작할 수 있지만 촉매로 발생 된 살균 물질을 팬과 같은 강력한 바람으로 발산시키는 과정에서 코팅이 벗겨지고 바람과 함께 공기 중으로 발산되는 문제점이 있다.
이처럼 광촉매로 발생한 살균 물질을 발산할 때 촉매 판에 바람을 불어 직접적인 영향을 주는 팬 방식에 비해 공기 압축방식은 촉매 판에 직접적인 영향을 주지 않아 안정적인 촉매작용을 유도할 수 있고 다양한 광촉매 판을 간단하게 제작할 수 있는 장점이 있다.
무급유식 압축기(Oil-free Compressor)는 식음료, 농산물 제조 및 포장, 식품 제조 공정처럼 극소량의 오일로 인한 생산 제품의 오염, 생산성 감소, 제품의 손상, 불량, 반품 등이 우려되는 공정에 깨끗한 압축공기를 제공된다.
또한 공기압축기를 구동하는 동력원인 모터를 속도제어가 가능한 펄스폭 변조(PWM) 방식의 모터제어를 통해 저소음의 압축기를 구동 할 수 있으며 0.01 bar ~ 8bar 범위의 압력을 제어하여 안전하게 사용할 수 있다.
물론 대용량의 경우 고출력의 모터로 스크류 컴프레샤를 구동하면 12bar까지 압을 올릴 수 있지만 사용 현장의 상황에 고려하여 다양한 압력을 적용할 수 있다.
휴대용의 경우 0.3 bar 정도의 압력을 이용하여 다양한 공기 압축용 소독기를 구성할 수 있다.
여기에 제시된 수치는 이해를 돕기 위한 일반적인 수치이며 현장 상황과 기기의 구성에 따라서 다양하게 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
본 발명에 적용되는 공기압축기의 동작 및 압축방식은 대기 중의 공기를 공기 거르개를 통해 인렛(Inlet) 밸브로 흡입하여 피스톤이 내장된 압축 실린더에 전달하면 모터가 회전하면서 모터의 축과 압축 피스톤을 이어주는 크랭크축이 돌아가면서 크랭크축 위에 연결된 피스톤을 상하로 왕복운동을 시켜서 흡입된 공기를 압축시키는 피스톤식과 대기 중의 공기를 에어 필터를 통해 인렛 밸브로 흡입한 다음 두 개의 스크류가 내장된 에어엔드에 전달하면 모터가 회전하면서 모터의 축과 에어엔드의 축간에 연결된 커플링을 통해서 에어엔드 내부의 스크류가 서로 맞물려 돌아가며 흡입된 공기를 압축시키는 스크류식, 그리고 내부에 얇은 고무판이 있고 이것이 모터에 연결되어 위아래로 왕복하여 압축하는 다이아프렘식이 있는데 소음이 적으며 주로 작은 차량용 압축기나 오일이 들어가지 않는 압축기에 사용된다.
일반적인 송풍식 살균장치 [도 9]의 경우 광촉매 판을 송풍하는 방식으로 살균 효과는 반복적인 순환으로 일어나 주위의 살균 범위를 넓혀가며 살균하는 방식이라면 고밀도 공기 압축식 광촉매[도 10] 반응은 촉매에 영향을 주지 않고 안정적으로 고밀도의 광촉매를 유도하는 것을 볼 수 있다.
광촉매로 발생한 OH 라디칼은 밸브가 열리는 순간 빠른 속도로 목표에 도달하므로 표적 살균을 할 수 있고 노즐로 바람의 세기를 조절하여 소음을 줄일 수 있으며
높은 밀도로 구성되어 작은 토출량으로 저소음의 높은 살균장치를 구성할 수 있다.
공기 저장부 내부 또는 출구에 살균 물질을 추가로 구성하여 살균력을 높일 수 있다.
광촉매에 의해 생성된 살균 물질의 밀도를 높이면 그와 비례하여 살균력 또한 상승하게 된다. 도 9에서 일반 송풍방식의 경우 광촉매 판을 송풍기(70)의 바람을 이용하여 발산하는 방식으로 촉매가 생성되는 물질의 밀도가 약해 살균 물질을 안정적으로 생성하기 위해서는 공기의 순환을 반복적 또는 주기적으로 회전시켜 많은 시간을 가동해야 하는 문제점이 있다. 즉 풍속이 빠르고 반복적인 송풍작용은 광촉매의 반응 시간을 단축하게 해 광촉매의 안정적인 생성을 어렵게 하고 살균력을 현저히 떨어뜨리는 문제가 있다. [도 10]의 본 발명의 촉매 방식은 공기를 압축하고 그 압축된 공기 내에서 광촉매 반응을 유도하여 밀도가 높은 OH 라디칼을 생산 저장할 수 있으며 또한 살균 물질의 밀도와 비례하여 살균력이 강한 OH 라디칼을 생산 저장하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 OH 라디칼 살균기의 과학적 원리를 나타낸 이해도
도 2는 압력과 밀도의 관계를 나타낸 이해도
도 3은 대표도로 고밀도 장치의 구조도
도 4는 장치의 정면 투시도
도 5는 장치의 평면 투시도
도 6은 노즐 및 OH 라디칼 분출구
도 7은 장치의 내부 보충 설명도
도 8은 물 감지 센서의 작동 원리도
도 9는 송풍방식의 광촉매 이해도
도 10은 공기 압축방식의 광촉매 이해도
도 11은 공기 압축방식의 휴대용살균기 구조도
도 12는 공기 압축방식의 휴대용살균기 밸브 구조도
도 13은 공기 압축방식의 휴대용살균기 압축공기 흐름 입체도
도 14는 별치형 공기압축기와 다수로 구성된 공기압축반응기의 설치 예
도 15는 인체감지 센서와 공기 압축식 살균장치의 작동 순서도
고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치는 [도 14]와 같이 일정 공간에 설치되거나
[도 11]과 같이 휴대용으로 제작되어 사용할 수 있다.
고밀도 공기 압축식 고밀도 광촉매 살균장치의 구성은 [도 3] 과같이 전원 및 입출력을 제어하는 제어부, 공기 압축부, 압축공기 저장부(37), 압축공기 저장부(37) 내에 설치된 광촉매 판과 UV 자외선 조사 장치, 공기의 압력을 측정하는 압력 센서(67), 압축공기 저장부(37) 내에서 광촉매 반응을 유도하고 생성된 OH 라디칼을 토출하는 노즐, 이때 토출량을 제어하는 밸브로 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시한 예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가하면서, 같은 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 같은 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명하면서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 자세한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 압축공기 저장부(37)의 압력을 측정하는 압력 센서(67)가 설정된 압력을 감지하여 작동하면 이에 대응하여 작동하는 전자식 안전밸브(42), 그리고 별도로 설정되어 작동되는 기계식 안전밸브(35)를 구비할 수 있다.
압축공기 저장부(37)에 온도가 상승하면 밀도가 저하되고 압력이 상승한다. 이렇게 온도의 상승으로 인한 압력의 상승은 효율을 감소시키며 이러한 온도 상승을 방지하기 위해 온도센서와 냉각장치를 구비할 수 있다.
압축공기 저장부 내에 설치된 배관 파이프는 압축공기 저장부(37)와 공기 압축부 (39)사이의 격벽(32)을 통과하여 공기 압축부(39)에 나선형으로 설치되어 토출구(50)로 연결되고 광촉매로 형성된 OH 라디칼이 토출 시 압축 공기 부(39)의 열을 흡수 이동하여 배출시키는 구조로 설치될 수 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 전원부의 입력 전원은 AC 전원, DC 전원 등 다양하게 구성할 수 있다. 휴대용 공기 압축식 광촉매 살균장치에서 전원을 충전식 전지(밧데리)로 구성하여 충전 후 사용하도록 구성할 수 있으며 입출력 제어부(68)와 공기압축기(39), 자외선 조사장치(38) 등, 장치를 구동하는 모든 구동 회로 부는 AC, DC 병합으로 회로로 구성될 수도 있고 DC 단독으로 구성될 수도 있다.
일정 공간의 벽에 부착된 공기 압축식 광촉매 살균장치를 구성할 수도 있다.
고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치에 적외선센서나 인체감지센서가 설치되고 손의 움직임이나 인체의 접근을 감지한 후 연동하는 전자밸브가 설치되고 전자밸브가 작동하면 토출되는 OH 라디칼은 제어부의 타이머에 의해 일정 시간 분사되게 구성하여 벽걸이형 고밀도 공기 압축식 광촉매 손 소독 살균장치를 구성할 수 있다.
공기 압축 살균기의 공기 압축부(39)는 일체형 또는 별치형으로 상황에 따라서 다양하게 구성될 수 있다.
공기저장부 내부 또는 출구(밸브)에 살균 물질을 추가로 구성하여 살균력을 높일 수 있다.
공기 압축부(39)에 다양한 필터를 사용하여 깨끗한 공기를 압축할 수 있다.
공기의 질을 개선하기 위해 장치의 외부 또는 장치와 일체로 산소, 수소, 오존 등의 발생장치가 추가로 구성되어 특수목적 즉 살균력을 강하고 빠른 살균시스템을 구성할 수 있다.
공기 압축부(39)는 전원을 사용하는 전동 모터와 펌프 그리고 필터 등과 같은 소모성 부품으로 조합된 장치 또는 수동으로 피스톤의 압력을 가하여 공기의 압력을 발생시키고 저장하는 수동 방식으로 구성할 수 있다. 수동 방식의 경우 UV 광원과 최소한의 가동부에 전원을 공급하는 방식으로 구성된다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 광촉매가 반응하는 압축공기 저장부(37)는 최소 1개 이상으로 구성되어 광촉매가 이루어지고 다수의 압축공기 저장부(37)의 압력을 개별 감시하는 각각의 압력 센서는 압축공기 저장부(37)의 압력이 일정하도록 드레인 라인(130)으로 분산하여 공급하거나 압력이 설정 한계를 넘어서면 외부로 배출되도록 구성할 수도 있다.
휴대용 공기 압축 살균기의 경우 모터의 회전력을 올리기 위해 토크가 큰 PWM 제어의 BLDC모터를 사용할 수도 있고 압축을 발생시키는 펌프는 펌프식 또는 다이아램프식
으로 구성할 수도 있으나 저소음의 효율이 좋은 스크류식을 사용할 수도 있다.
공기압축식 광촉매의 경우 펌프의 윤활을 원활히 하기 위해 오일을 사용하는데 유해한 오일이 펌프 내에 흡수되는 것을 방지하기 위해 오일을 사용하지 않는 오일레스 펌프를 사용하여 오일의 유입을 막을 수도 있다. 그리고 헤파, 프리, 탈취 등 상용화되고 있는 다양한 필터를 사용할 수도 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 UV란 자외선(ultraviolet)을 의미하며 UV 램프, UV LED 등 광촉매를 유도하는 자외선 광원을 의미하며 본 발명의 기술에서는 UV 광원(38)으로 서술하고자 한다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 광촉매판은 Tio2가 금속 또는 비철금속에 증착된 판 또는 Tio2가 판형 부재에 코팅된 판을 의미한다. 본 발명에서는 증착, 코팅, 도포, 겔 등 다양한 방법이 기술로 제시될 수 있다.
도포란 코팅이나 분사하지 않고 Tio2 분말을 세라믹 분말 등과 혼합하여 금속 또는 비철금속에 붓과 같은 도구를 이용하여 바르는 것을 의미하며 적재란 압력에 최소영향을 받는 조건, 즉 분말이 토출력에 휩쓸려 나가지 않는 조건을 조성하기 위해 일정한 공간에서 광촉매 분말에 UV 광원을 직접 조사 하는 것을 의미한다.
이때 분말이 압축공기 저장부(37) 밖으로 분출되는 것을 막기 위해 사이클론 집진기나 원심분리기가 설치될 수 있다.
[도 14]와 같이 공기압축기가 별도로 설치되고 다수개의 공기 압축 반응기(101)를 설치할 수도 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 공기가 출력되는 출구에 사이클론 집진기를 설치하거나 여러 개를 직렬로 설치한 후 필터를 이용하여 분말 또는 유해 물질을 차단할 수 있도록 구성할 수 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 압축공기 저장부(37)는 녹이 슬지 않는 금속 또는 비철금속으로 제작될 수 있으며 휴대용의 경우 공기의 압력을 견디는 안전 범위 내에서 합성수지 등으로 구성될 수 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 압력 게이지는 바늘 형태의 아날로그 기계식 측정기 또는 전자식 디지털 측정기가 압력 센서와 함께 구성될 수 있다.
토출구에 설치된 전자밸브(51)는 광촉매에 의해 형성된 소독물질의 배출을 제어하는 밸브로 공기의 배출량과 밸브의 ON/OFF를 제어할 수 있다.
이때 배출량은 기계식으로 스크류의 스프링 장력을 조절하여 미리 조정해 놓거나
서보를 이용한 엡솔루트 위치 값으로 제어하여 조정할 수 있다.
엡솔루트 위치값은 자기센서나 광학식 로타리엔코터를 이용하여 위치값을 읽고 서보모터를 이용하여 감속기의 감속비와 미리 설정된 위치 값으로 밸브의 열림과 닫힘의 간극을 조절 함으로써 토출되는 양을 조절할 수 있다.
토출구(50)는 노즐 또는 커플링, 아답터, 에어건, 카플러, 피팅 등 다양한 부재가 조립될 수 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 배관 파이프(33) 내부에 액체 또는 기체가 냉매로 파이프 내부에 채워지고 펌프에 의해 순환되거나 열교환 되도록 구성되어 탱크 외부로 돌출되어 다시 내부로 들어가 열교환 작용을 할 수 있도록 구성될 수 있도록 하였다.
탱크 내부 또는 외부에 사이클론 집진 분리기를 설치하여 물과 내부의 이물질을 분리하거나 필터 기능을 수행할 수도 있도록 구성할 수도 있다.
[도 3]은 일체로 구성된 원통형의 밀폐된 케이스 내에 격벽(32)으로 한쪽 공간을 폐쇄하여 압축공기를 저장하는 공간을 구성한 예를 들었다.
이때 압축공기를 저장하는 공간은 별치 형으로 별도로 구성될 수도 있고 그림의 예와 같이 일체형으로 구성될 수도 있다.
또 한 최소 1개 이상의 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
공기압축기는 모터(40)와 같이 전기를 갖는 전동으로 구성될 수도 있고 수동 펌프 펌프를 이용하여 압력탱크에 공기를 저장할 수도 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 공기압축기에 사용되는 모터는 AC 모터, DC 모터, BLDC모터 등 다양한 모터가 이용될 수 있고 PWM(Pulse Width Modulation) 즉, 펄스 파형의 High 상태와 Low 상태 파형의 비율을 듀티 사이클이라고 부르는데, PWM은 이 듀티 사이클을 조정해서 변조하는 방식의 모터와 제어기능으로 저소음의 고출력 동력으로 다양하게 구성할 수 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 공기압축기 (39) 는 피스톤식, 스크류식, 다이아램프식등 다양한 상용 기술을 적용하여 모터와 결합하여 구성될 수도 있고 수동 펌프와 같이 손으로 펌프질하는 수동 에어 펌프를 이용하여 압력탱크에 공기를 저장할 수도 있다.
압력은 안전하게 관리하면 유익한 장치가 되며 다양한 산업 분야에서 밀도를 올려 물질을 보관하는 데 사용되고 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 온도에 의한 압력의 상승은 밀도를 감소시켜 광촉매의 효율을 감소시키므로 휀, 수랭식 열교환기, 기화식 열교환기 등 냉각장치를 이용하여 온도를 관리할 수 있다. 온도를 측정하는 온도센서를 압축공기 저장부(37)에 설치하여 내부의 온도를 측정할 수 있다.
공기 압축식 광촉매 살균장치에서 내부에 압력을 측정하는 센서(67)를 설치하고 기계식 안전밸브(35)를 설치하여 압력을 제어할 수 있다. 전자식 안전밸브(42)는 압력 센서(67)가 ON 하면 전자식 안전밸브는 안전한 압력이 될 때까지 압을 외부로 배출시키거나 드레인 배관(130)을 이용하여 옆 탱크로 압축된 공기를 공급할 수도 있다.
기계식 안전밸브는 내부에 스프링과 볼로 이루어진 책크 밸브로 압력이 설정된 한계점에 다다르면 자동으로 밸브가 개방되어 압을 배출하는 형태이다.
전자식 안전밸브는 압축공기 저장부(37)에 응축수(55)를 감지하는 감지센서(43), 감지센서가 작동하면 연동하여 작동하게 구성된다. 응축수(55) 감지센서(43)는 2개 이상으로 구성되어 돌출된 접점으로 응축수(55)가 생기면 탱크 하부에 축적되고 이때 2개의 센서접점이 응축수에 잠기게 되는데 응축수(55)에 의해 접점이 닫히면 제어부(68)가 이를 감지하고 전자식 안전밸(42)브를 작동하게 한다.
[도 8]과 같이 제어부에 의해 전자식 안전밸브(42)가 열리면 배출되는 응축수(55)와 토출 압력으로 세척되는 구조로 구성된다.
[도 7]의 광촉매 판은 통의 중심 외벽(34)과 중심부에 판 형태로 서로 마주 보게 구성되거나 육각형 벌집 형태로 구성된다.
UV 광원(38)으로는 UV 램프 또는 UV LED로 구성하여 광원의 수명을 관리하는 조도 센서를 부착하여 UV 광원(38)의 상태를 수시 감시할 수 있으며 공기 질 센서를 내부에 설치하여 공기의 분포를 분류하고 부족한 공기는 별도의 산소발생기나 오존발생기를 연결하여 공기 질을 관리할 수 있도록 구성할 수 있다.
[도 9]는 송풍방식의 원리를 설명한 그림이고 (도 10)은 공기 압축방식의 원리를 설명한 그림이다. (도 9)에서 송풍방식은 반복적으로 순환하며 촉매가 반복적으로 순환하며 이루어지지만 공기 압축방식(도 10)은 안정적으로 압력을 받으며 밀도가 높은 상태에서 광촉매가 이루어진다.
[도 13]은 휴대용 공기 압축 살균기의 예를 나타낸 그림으로써 공기 압축부(39)에서 압축된 공기가 노란 점선을 따라서 원의 가장자리로 공급되면 UV 광원이 6각형의 면으로 이루어진 기둥에 UV LED가 설치되어 광촉매가 이루어지는데 광촉매 판(34)은
원통의 형태로 내부 원의 벽면에 밀착되어 고정된다.
UV 광원(38)과 광촉매 판(34) 사이에는 압축공기로 광촉매가 이루어지는 공간(37), 이 형성되어 광촉매가 이루어지고 압축공기 저장부(37)로 유입된 공기는 OH 라디칼이 생성되어 분출할 때 회오리바람을 일으키며 토출된다. 이때 OH 라디칼은 빠른 속도로 고밀도의 상태로 토출되는 특징이 있다.
휴대용 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치에서 공기 압축부(39)의 압축 펌프 가동 제어는;
1) 압력 센서(67)가 필요 없는 타이머 작동방식으로 펌프의 용량과 탱크의 용량 그리고 펌프의 가동 시간과의 관계로 설정된 데이터를 미리 설정하여 펌프의 동작을 제어하거나 2) 펌프 구동용 DC 모터의 순간 부하율을 측정하여 펌프의 가동을 제어하도록 구성된다.
[도 15]는 인체감지 센서와 공기압축식 살균장치의 작동 순서도이다.
일정 공간에 설치된 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치에 있어
전원 및 입출력을 제어하는 제어부(68), 공기 압축부(39), 압축공기 저장부(37), 압축공기 저장부 내에 설치된 광촉매 판(34)과 UV 광원(38), 공기의 압력을 측정하는 압력 센서(67), 압축공기 저장부(37) 내에서 광촉매 반응을 유도하고 생성된 반응물질을 토출하는 토출부(50), 감지 센서 등으로 구성된다.
감지센서는 인체 또는 손의 움직임을 감지하여 작동하고;
감지센서의 작동으로 연동하는 전자밸브;
전자밸브가 작동하면 토출되는 촉매 생성물질(71)은 제어부의 타이머에 의해
일정시간 분사되고;
분사가 멈추면 공기 압축부(39)가 가동되고;
공기저장부(37)의 압력센서가 작동하면 공기압축부(39)가
정지되는 것을 특징으로 하는 고밀도 공기 압축식
광촉매 살균장치에 대한 기술이다.
휴대용 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치 공기압축부(39)의
압축 펌프 가동 제어는 ;
1)압력 센서(67)가 필요 없는 타이머 작동방식으로 펌프의 용량과
탱크의 용량 그리고 펌프의 가동 시간과의 관계로 설정된
데이터를 미리 설정하여 펌프의 동작을 제어하거나
2) 펌프 구동용 DC모터의 순간 부하율을 측정하여
펌프의 가동을 제어하는 특징이 있다.
압축공기 저장부에 구성된 광촉매 판과 UV광원으로 생성된 물질(71)을 OH 라디칼 또는 촉매 생성물질, 살균 물질, 광촉매 생성물질이라 표기하는데 본 발명에서는 이해를 돕기 위해 다르게 표현될 수 있으나 같은 의미로 해석할 수 있다.
본 발명을 통해 압축 공기 내에서 광촉매 반응을 유도하고 이때 밀도가 높은 OH 라디칼을 생산 저장할 수 있으며 또한 살균 물질의 밀도와 비례하여 살균력이 강한 OH 라디칼을 생산 저장하여 사용할 수 있는 기술로서 각종 산업 현장의 주기적인 소독, 의료분야, 학교, 수영장, 양어장 등 강한 살균력을 이용하여 위생과 안전한 환경을 도모하는 여러 분야에 적용 가능한 기술이다.
31: 흡입구 32: 격벽 33: 배관파이프 34: 광촉매 판 35: 기계식 안전밸브
36: 압력게이지 37: 압축공기 저장부 38: UV 광원 39: 공기 압축부
40: 냉각장치 41: 모터 42: 전자식 안전밸브 43: 응축수 감지 센서
50: 토출 부 51: 전자 밸브 52: 공기 질 센서 53: 오존발생기
55: 응축수 57: 전원 60: 충전식 밧데리 61: 수동 조절밸브
67: 압력센서 68: 제어부 70: 송풍기 팬 71: 촉매 생성물질
100: 별치형 공기압축기 101: 제1공기압축 반응기
102: 제2공기압축 반응기 103: 제3 공기압축 반응기
104: 제4 공기압축 반응기 111: 제1 토출구 112: 제2 토출구
113: 제3 토출구 114: 제4 토출구 121: 압축공기 공급라인
130: 압축공기 드레인

Claims (10)

  1. 일정 공간에 설치되거나 휴대용으로 제작되어 사용할 수 있는 공기 압축식
    광촉매 살균장치에 있어 전원 및 입출력을 제어하는 제어부(68),
    공기 압축부(39), 압축공기 저장부(37), 압축공기 저장부 내에 설치된
    광촉매 판(34)과 UV 광원(38), 공기의 압력을 측정하는 압력 센서(67),
    압축공기 저장부(37) 내에서 광촉매 반응을 유도하고 생성된
    OH 라디칼(71)을 토출하는 토출부(50), 이때 토출량을 제어하는
    밸브로 구성되고 압축공기 저장부(37)에 응축수(55)를 감지하는
    감지센서(43), 감지센서가 작동하면 연동하여 작동하는 전자식
    안전밸브(42)를 포함하는 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치
  2. 제 1항에 있어서, 압축공기 저장부(37)의 압력을 측정하여 설정된
    압력을 감지하면 이에 대응하여 공기압축부(39)의 동작을
    정지시키는 압력 센서(67);
    온도 상승과 같은 비상 상황에서 압력센서가 작동하면
    전자식 안전밸브(42)가 공기압을 배출하여 내부 압력을 줄이거나
    별도로 설정되어 작동되는 기계식 안전밸브(35)를 구비한
    고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치
  3. 제 1항에 있어서, 압축공기 저장부(37)의 온도 상승으로 밀도가 저하되고
    압력이 상승하는 것을 방지하기 위해 온도센서와 냉각장치를 포함하는
    고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 응축수 감지센서(43)는 2개의 돌출된 접점으로 구성되고
    응축수(55)에 의해 접점이 닫히면(도 8) 작동하는 전자식 안전밸브(42);
    전자식 안전밸브(42)가 열리면 배출되는 응축수(55)와 토출 압력으로
    접점(43)이 세척되는 구조로 구성된 고밀도 공기 압축식
    광촉매 살균장치
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    일정 공간에 설치된 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치;
    이에 구성된 감지센서;
    감지센서는 인체 또는 손의 움직임을 감지하여 작동하고;
    감지센서의 작동으로 연동하는 전자밸브;
    전자밸브가 작동하면 토출되는 촉매 생성물질(71)은 제어부의 타이머에 의해
    일정 시간 분사되고;
    분사가 멈추면 공기 압축부(39)가 가동되고;
    공기 저장부(37)의 압력센서가 작동하면 공기 압축부(39)가
    정지되는 것을 특징으로 하는 고밀도 공기 압축식
    광촉매 살균장치
  8. 제 1항에 있어서, 공기 압축부(39)는 별도로 구성되고 광촉매 반응이
    발생하는 압축공기 저장부(37)는 최소 1개 이상으로 구성되는 것을
    특징으로 하는 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치
  9. 제 1항에 있어서, 공기 압축부(39)와 광촉매 반응이
    발생하는 압축공기 저장부(37)는 일체형으로 구성되고 격벽(32)으로
    분리되는 것을 특징으로 하는 고밀도 공기 압축식 광촉매 살균장치
  10. 삭제
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