KR102596661B1 - 광촉매 정화기를 위한 반응 코어 시스템 - Google Patents
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Abstract
광촉매 반응기 하우징이, 하우징의 종 방향 축을 포함하고 상기 하우징에 의해 유체가 하우징을 통해 유동하며, 광원 및 상기 종 방향 축 주위에서 상기 광원을 실질적으로 둘러싸는 복수 개의 블레이드들을 고정하기 위한 프레임을 포함하고, 각각의 블레이드는 상기 광원을 향하는 내부 표면 및 상기 내부 표면과 마주보는 외부 표면을 가지며, 상기 종 방향 축을 따라 연장되는 길이부 및 상기 광원 주위에 연장되는 폭을 가지고, 광촉매 산화 특성을 가진 재료의 코팅을 가지는 복수 개의 블레이드들의 표면 중 적어도 일부분을 가지며, 상기 내부 표면은 상기 광원에 의해 방출된 광선의 일부 양을 인접한 블레이드 기질의 또 다른 부분으로 방향 전환하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 블레이드들은 블레이드들의 폭 중 적어도 일부분을 따라 반경 방향으로 기울어진다. 일 실시예에서, 상기 내부 표면은 광원에 의해 방출된 광선의 일부를 인접한 블레이드의 외부 표면의 적어도 일부분으로 방향 전환하도록 구성된다.
Description
모든 실내 환경의 주변 공기는 건강한 생활 환경을 유지하는 주요 요인이 될 수 있다. 곰팡이 포자, 박테리아, 바이러스, 알레르겐, (휘발성 유기 화합물, VOC로 언급되는) 휘발성 화합물 등이 종종 대기 중에 존재하고 실외 공기보다 실내 환경속에서 훨씬 더 높은 농도를 가진다. 또한, 박테리아 및 바이러스와 같은 표면에 존재하는 오염 물질은 현대 실내 환경에서 주요 관심사이다. 이 병원체는 현대 사회에서 많은 질환 및 질병을 일으킨다.
에너지에 관한 관심 및 훨씬 더 까다로운 최근 건설 추세로 인해 실내 공기의 공기 교환이 줄어드는 최근의 건설 추세로 인해 종종 실내 환경은 실외 환경보다 훨씬 더 오염된다. 이 현상은 지난 수십 년 동안 '빌딩 증후군(sick building syndrome)'으로서 많이 연구되고 설명되어 왔다.
실내 공기질을 개선하기 위한 많은 접근법이 구현되었다. 한 가지 접근법은 광촉매 산화(PCO)기술이다. (일반적으로 항상 그런 것은 아니지만 자외선 스펙트럼의) 광선에 의해 조사되고 조사된 표면위를 통과하는 공기, 물 또는 다른 가스 또는 액체의 유체를 가지는 (다른 추적 요소들이 함침될 수 있는) 금속 산화물 촉매, 흔히 티타늄 또는 이산화규소를 이용하여 특정 현상이 관찰되었다. 이러한 현상과 관련된 반응은 복잡하고 현재 반응 과정에 대한 정확한 세부 내용이 아직 완전히 이해되지 않을 수도 있지만 많은 연구와 시험이 기술의 유익한 응용에 적용되어 왔다.
금속 산화물을 자외선으로 조사하여 광촉매 표면을 만드는 공정은 이후 상업적 환경 처리에서 보편화되고 있다. (도핑 제라고도 하는) PCO 반응성 코팅의 특정 첨가제는 금속 산화물 코팅의 파장 반응성에 관한 관찰 가능한 변화를 발생시켜서 자외선 스펙트럼 밖의 파장이 광촉매 효과를 유발할 수 있게 한다. 다양한 형태의 금속 산화물이 광촉매를 생산할 수 있지만, 이산화티탄(TiO2)은 유익한 특성으로 인해 가장 널리 사용되고 선호된다. 이산화티탄(TiO2)은 널리 이용 가능하고 매우 안정되고 지속 가능하며 제어 가능한 PCO 반응을 달성하기 위해 관찰되고 가장 효과적인 밴드 갭 에너지에 의해 고도로 제어가능한 물질입니다.
이산화티탄(TiO2)은 PCO 반응에서 중요한 역할을했기 때문에 많은 시간이 광촉매 자체의 효율을 향상시키는 방법을 연구하는 데 소비되었습니다. TiO2 기판에 미량의 다른 원소(도핑이라고 함)를 첨가함으로써, 상이한 특성이 관찰되었다. 연구는은, 로듐, 금, 탄소, 세슘, 니켈, 백금, 구리 및 기타 많은 원소를 첨가할 때 PCO 공정에 영향을 미치는 것으로 보고되었다.
현재 PCO 정화 시스템이 이용될 수 있지만, 현재 시스템은 많은 결함을 가진다. 즉, 많은 시스템은, 광촉매 표면을 가로 질러 유체를 통과시킬 때 효율이 떨어지는 설계를 가진다. 또한, 많은 설계는 광원에 의해 발생된 광선을 이용하고 제어하는 덜 효율적인 방법을 가진다. 현재의 많은 설계들은 이러한 특성을 개선하려고 노력해 왔다. 그러나 현재의 산업 환경은 개선의 여지를 가진다. 현재의 환경에서 관심을 가지는 하나의 영역은, 낮은 효율의 PCO 반응기가 상대적으로 큰 분자(종종 VOCs)를 (중개자라고 하는) 불필요한 다른 화합물로 부분적으로 분해하는 경향이다. 더욱 효율적인 PCO 반응기 설계는 PCO 장치에 의해 발생되는 중간 화합물의 수를 크게 감소시킨다.
관련 기술의 상기 예 및 이와 관련된 제한은 설명을 위한 것이며 유일한 것은 아니다. 관련 기술의 다른 제한은 명세서 및 도면의 연구에 의해 당업자에게 명백해질 것이다.
하기 실시예들 및 실시예의 특징들이 예시적이고 설명을 위해 제공되며 범위를 제한하지 않는 시스템, 공구 및 방법과 관련하여 설명되고 도시된다. 다양한 실시예들에서, 한 개이상의 상기 문제점들이 감소되거나 제거되며 다른 실시예들은 다른 개선을 제공한다.
종래 기술의 문제점들을 극복하기 위해, 광촉매 반응기 하우징이, 하우징의 종 방향 축을 포함하고 상기 하우징에 의해 유체가 하우징을 통해 유동하며, 광원 및 상기 종 방향 축 주위에서 상기 광원을 실질적으로 둘러싸는 복수 개의 블레이드들을 고정하기 위한 프레임을 포함하고, 각각의 블레이드는 상기 광원을 향하는 내부 표면 및 상기 내부 표면과 마주보는 외부 표면을 가지며, 상기 종 방향 축을 따라 연장되는 길이부 및 상기 광원 주위에 연장되는 폭을 가지고, 광촉매 산화 특성을 가진 재료의 코팅을 가지는 복수 개의 블레이드들의 표면 중 적어도 일부분을 가지며, 상기 내부 표면은 상기 광원에 의해 방출된 광선의 일부 양을 인접한 블레이드 기질의 또 다른 부분으로 방향 전환하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 블레이드들은 블레이드들의 폭 중 적어도 일부분을 따라 반경 방향으로 기울어진다. 일 실시예에서, 상기 내부 표면은 광원에 의해 방출된 광선의 일부를 인접한 블레이드의 외부 표면의 적어도 일부분으로 방향 전환하도록 구성된다.
본 공개 발명의 한 가지 특징은, 광촉매 활성이 원하는 적용예에 대해 더욱 양호하게 제어되고 적응될 수 있는 반응 챔버를 제공하는 것이다. 이것은, 현재 이용가능한 챔버보다 PCO 반응 공정에서 더욱 높은 효율을 나타내고 높은 부착성 및 지속성을 가진 광촉매 코팅층을 가진 안정한 지지 재료를 이용하여 달성된다. 개선된 광촉매 활성은, 본 명세서에 공개된 요소들의 모든 조합 또는 단일 요소를 포함하고 본 공개내용을 따르는 광촉매 반응을 위한 반응 챔버를 제공하여 달성될 수 있다. 특정 조합을 가진 주어진 실시예가 제한되거나 제한되는 것은 고려되지 않는다.
본 공개 발명의 또 다른 특징은, 모든 갯수의 삼차원 공기역학적 ( 또는 유체역학적) 또는 에어포일(airfoil)( 또는 하이드로포일) 형상을 포함한 베이스 구조가다. 광촉매 코티의 표면에 걸쳐서 상대적으로 적은 드래그(drag)를 형성하는 형상을 이용하면, PCO 반응 영역을 가로질러 난류 발생이 감소되고 배압(back pressure)의 감소 및 층류 유동의 증가, PCO 활성 표면을 가로지르는 유체 유동의 증가 및 전체적으로 더 높은 효율과 제어가능한 광촉매 반응이 달성될 수 있다.
본 공개 발명의 또 다른 특징은, 상기 형상들이 원통형, 나선형 또는 삼차원 쌍곡면 형태의 표면 형상으로 비틀림되거나 로프팅(lofted)되거나 비틀어질 때이다. 상기 구조체의 형상이 나선형 또는 쌍곡면 표면으로 변화하면 상기 구조체를 통과하고 광촉매 표면을 가로지르는 유체의 제어를 개선하여 광촉매 반응을 개선시킬 수 있다. 또한, 공개된 하우징은, 광촉매 활성을 가진 표면을 가로질러 압력 및 속도에 영향을 주고 광촉매 공정의 출력에 영향을 줄 수 있다. 유체가 구조체를 유출함에 따라 나선 또는 싸이클론 형태의 유체 유동이 형성된다. 상기 유체 유동은 광촉매 반응의 효율과 안정성을 개선시킬 수 있다.
본 공개 발명의 또 다른 특징에 의하면, 베이스 구조는 테이퍼 구조의 나선형 또는 삼차원 쌍곡면을 포함할 수 있다. 유체가 광촉매 반응을 증가시키기 위해 상기 구조체를 통과하고 광촉매 표면의 부분들을 가로질러 이동함에 따라 유체 압력을 제어하도록 상기 표면의 횡 방향 형상의 변화가 이용될 수 있다. 광촉매 반응을 출력하기 위해 이용되는 광원의 방향과 출력을 더욱 양호하게 이용하기 위해 구조체의 특정 테이퍼들이 이용될 수도 있다.
본 공개 발명의 또 다른 특징은, 이미 이용된 광선을 또 다른 활성 표면 또는 다른 원하는 영역으로 되돌리고 능동적으로 또는 수동적으로 초점 재조정하여 방출된 광선량에 대한 반응 효율을 개선하는 것이다. 거의 모든 금속 산화물에 의하면, 광촉매 반응성이 광촉매 반응을 출력할 때 표면과 접촉하는 광선의 100%를 이용하지 못하는 것으로 나타났다(이산화 티타늄(TiO2)이 자외선의 90°에서 거의 70%의 효율이 관찰된다). 또 다른 광촉매 반응 표면으로 반응에 이용되지 못한 광선을 방향 전환하고 초점 재조정하면, 광촉매 효율이 증가할 수 있다. 이용되지 않은 광선의 상대적으로 넓은 부분을 광촉매 반응 표면의 상대적으로 작은 영역으로 초점 재조정하면, 방향 전환된 광선은 더 높은 강도를 가진 영역을 가질 수 있고 그 결과, 상대적으로 높은 광촉매 반응 영역이 허용된다.
본 공개 발명의 또 다른 특징은, 광촉매 재료의 한 개이상의 제형들에서 상기 베이스 구조의 다양한 표면들을 코팅하는 것이다. 광촉매에 의해 반응하는 금속 산화물 또는 금속산화물의 도핑된 변형물의 상이한 제형들에 의해 상기 구조체의 서로 다른 영역들을 코팅하면, 상이한 복합 반응들이 광촉매 재료의 표면 또는 표면위에 형성될 수 있다. 광촉매 표면들과 반응들이 가지는 다양성은 구체적으로 정해진 관심 요소들과 반응하도록 선택될 수 있다.
본 공개 발명의 또 다른 특징에 의하면, 베이스 구조는 외부 유체 운동 시스템에 의해 정지된 상태를 가질 수 있고 독립적인 동적 유체 시스템으로서 작동하도록 회전할 수 있다. 상기 요소들은, 반응 챔버가 팬 또는 펌프로서 작동할 수 있도록 설계될 수 있어서 자체 수용된(self contained) 반응기 시스템을 형성할 수 있다.
본 공개 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 베이스 구조는 광선 출력의 거의 모든 크기 또는 방출 길이로 크기 조정(scalable)될 수 있다. 상기 설계 요소들은 광촉매에 의해 반응하는 표면들의 목표 특성 또는 광원을 가장 양호하게 수용하기 위해 서로 다른 크기와 구조로 제공될 수 있다.
상기 실시예 및 특성이외에, 다른 실시예와 특성이 본 명세서의 일부분을 구성하는 첨부 도면들을 참고하여 명확하게 이해되며, 여러 도면들에서 동일한 도면부호는 동일 구성요소를 나타낸다.
도 1은 반응 챔버를 형성하는 하우징에 관한 제1 실시예를 도시한 사시도.
도 2는 코팅 영역 및 형상들 중 한 개를 상세하게 도시한 단면도.
도 3은 반응 챔버를 형성하는 하우징에 관한 제2 실시예를 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 것과 유사한 단일 블레이드의 세부를 도시한 도면.
도 5는 반응 챔버를 형성하는 하우징에 관한 제3 실시예를 도시한 사시도.
도 6은 도 4에 도시된 것과 유사한 단일 블레이드의 세부를 도시한 도면.
도 7은 지지 브라켓이 추가되고 도 5의 선 7-7을 따라 본 단면도.
도 8은 도 5의 실시예에 관한 분해도.
도 9는 도 5에 도시된 부품에 관한 분해도.
도 10a 및 도 10b는 리셉터클을 구비한 램프의 부분 분해도.
도 11은 가능한 회전을 나타내는 화살표가 도시된 반응 챔버의 사시도.
도 12는 광선의 방향 변경을 나타내는 구체화된 형상들 중 하나를 도시한 단면도.
도 13은 블레이드들의 세트를 도시한 단면도.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 블레이드에 관한 세 개의 선택적 설계를 도시한 단면도.
도 15는, 블레이드들 중 하나의 횡단면에 관한 확대도.
도 16은 블레이드 및 코어의 확대 단면도.
도 17은 골든 섹션(Golden Section)을 통해 블레이드 내부 표면의 이탈을 도시한 도면.
도 18은 다중 코팅을 갖는 블레이드를 도시한 상세도.
도 19는 공기 이동을 생성하기 위해 하우징이 회전되는 본 발명의 특징을 가진 선택적 실시예를 도시한 사시도.
도 2는 코팅 영역 및 형상들 중 한 개를 상세하게 도시한 단면도.
도 3은 반응 챔버를 형성하는 하우징에 관한 제2 실시예를 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 것과 유사한 단일 블레이드의 세부를 도시한 도면.
도 5는 반응 챔버를 형성하는 하우징에 관한 제3 실시예를 도시한 사시도.
도 6은 도 4에 도시된 것과 유사한 단일 블레이드의 세부를 도시한 도면.
도 7은 지지 브라켓이 추가되고 도 5의 선 7-7을 따라 본 단면도.
도 8은 도 5의 실시예에 관한 분해도.
도 9는 도 5에 도시된 부품에 관한 분해도.
도 10a 및 도 10b는 리셉터클을 구비한 램프의 부분 분해도.
도 11은 가능한 회전을 나타내는 화살표가 도시된 반응 챔버의 사시도.
도 12는 광선의 방향 변경을 나타내는 구체화된 형상들 중 하나를 도시한 단면도.
도 13은 블레이드들의 세트를 도시한 단면도.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 블레이드에 관한 세 개의 선택적 설계를 도시한 단면도.
도 15는, 블레이드들 중 하나의 횡단면에 관한 확대도.
도 16은 블레이드 및 코어의 확대 단면도.
도 17은 골든 섹션(Golden Section)을 통해 블레이드 내부 표면의 이탈을 도시한 도면.
도 18은 다중 코팅을 갖는 블레이드를 도시한 상세도.
도 19는 공기 이동을 생성하기 위해 하우징이 회전되는 본 발명의 특징을 가진 선택적 실시예를 도시한 사시도.
본 발명은 금속 산화물 형태에 의해 코팅되는 특정 형태의 하우징에 의해 개선된 PCO 정화 시스템을 형성하는 하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 도시된 실시예에서, 산화 티타늄(titanium oxide) 기초 혼합물이 그 위에 코팅된다. 본 발명의 하우징은 유체 유동 및 광선 수용(light containment)을 더욱 양호하게 제어하고 더욱 용이하게 제조하는 것을 허용하며, 부분들을 개별적으로 코팅하는 것을 허용하고, 코팅 과정을 더욱 양호하게 제어하는 것을 허용한다. 각각의 상기 요소들은 독립적으로 더욱 효율적인 PCO 반응 챔버를 형성하고 종래 기술을 따르는 PCO 반응 특성을 더욱 바람직하게 제공한다. 상기 요소들은 주어진 모든 설치를 위해 요구되는 조건을 형성하기 위해 모든 방법으로 조합될 수 있다. 개시 조건, 유체 유동 및 원하는 결과에 관한 세심한 고려에 의해 사용자는 서로 다른 가능한 요소들 중에서 구체적으로 광범위한 공기(또는 물 또는 다른 유체)질 조건과 설치 위치들에 적합한 PCO 반응 챔버를 형성하도록 선택할 수 있다.
종래 기술의 구성에 대해 공개된 구성은, 난류를 제한하고 더욱 제어된 유체 유동을 제공하며 반응 챔버내에 방출된 광선을 더 많이 구속하고 PCO 반응 코팅 표면을 가진 제1 접촉부에 쉽게 흡수되지 않는 광선을 PCO 반응 코팅내에 코팅된 또 다른 표면으로 방향 전환시키고 초점 재조정(refocusing)하며, PCO 반응 표면을 가로 질러 유동하는 유체의 압력과 속도를 조절하고, PCO 반응을 원하는 목표 적용예에 적합하게 만들거나 PCO 반응 표면을 가로질러 유체를 이동시키기 위해 자신의 팬(fan) 또는 펌프로서 반응 챔버가 이용될 수 있도록 PCO 반응 코팅들에 관한 여러 개의 서로 다른 배합(formulation)을 용이하게 포함할 수 있는 능력을 제공하여 유리하다.
본 출원의 공개된 실시예에서 데구사 P25 산화 티타늄 입자들이 이용된다. 데구사 P25 산화 티타늄 입자들은 아나타제 형태의 약 70- 80%의 산화 티타늄 및 루틸(rutile) 형태의 약 20- 30% 산화 티타늄으로 구성된다. 본 발명의 선호되는 실시예에서 이용되는 데구사 P25 산화 티타늄 응집 입자들이 가지는 평균 입자 크기는 약 20nm 이다. 다른 평균 입자 크기 또는 배합을 가진 산화 티타늄이 본 발명의 범위에 속한다고 고려된다.
다음에 상기 데구사 P25 산화 티타늄이, 원하는 반응 성분을 형성하기 위해 선택되고 졸- 겔, 스퍼터링, 스프레잉, 딥핑(dipping) 또는다른 도포 방법에 의해 상기 구조체의 표면에 도포되는 다른 추적 요소(은, 동, 로듐, 탄소 등)와 혼합된다. 광촉매 활성 금속 산화물, 합금 또는 다른 재료의 코팅, 부착 또는 고정을 위한 다른 방법들이 본 발명의 범위에 속하는 것으로 고려된다.
공지되고 연구된 다수의 도핑제, 광촉매 활성 물질을 포함한 표가 아래에 제공된다. 연구가 계속됨에 따라, PCO 반응에 대한 다수의 다른 효과들이 발견되고 이러한 리스트는 모든 실행가능한 성분을 포함하는 것을 의미하는 것을 아니며 광촉매 반응 과정에 대해 현저한 효과를 가지는 공지된 화학제재들 중 일부에 대해 설명하는 것이다.
표 1은 도핑제를 위해 이용되는 일부 공지된 기초 재료의 표본을 나열한다.
| 기초 재료 | 서브세트 | 성능 특성 |
| 이산화 티탄 | ||
| 루틸(Rutile) | 결정구조의 차이에 의해 아나타제보다 더 높은 밴드 갭 에너지를 요구함 | |
| 아나타제(Anatase) | 루틸과 서로 다른 분자구조 때문에 일반적으로 루틸에 대해 더 높은 PCO 특성을 가짐 | |
| 데구사 P25 | 70% 아나타제, 30%루틸(전형적으로) | |
| 이산화규소 | 실리카 겔 | 다비질 626; 다공성 증가 |
| 산화 아연(ZnO) | 기질 | 양자 효과의 향상 |
| Au/Tio2/SiO2 | 샌드위치 | 항균 표면, 광자 장치 |
| 그래핀/탄소 복합체 | 88.68% 탄소, 0.79% 수소, 1.11%질소 | 가시광선내에서 광촉매 활성을 증가시키기 위한 미세공을 포함하는 탄소 나노섬유 |
| 유리 | 불소 도핑된 산화주석 | 광전자 화학적(PEC) 성능의 증가, 산화주석(TiO2) 필름의 스프레이 코팅에서 이용되는 반응 효율의 증가 |
| 다양한 | 살포출력의 이용; 43.8KW 에서 65.1%의 증착 효율 |
상대적으로 높은 살포 출력 및 상대적으로 짧은 거리에 의해 상대적으로 높은 증착 효율. 20- 50nm의 산화주석 입자 크기를 이용한 두께 350- 420nm |
| TiN-Ag |
폴리에스터 표면; 50nm의 두께, Tin, 50nm 은; Ag= 0.023 wt% Tin= 0.29 wt% |
세균과 박테리아의 비활성을 위해 가시광선의 활성 향상 |
표 2는 본 공개에 의해 이용되는 공지된 도핑 조제물의 표본을 나열한다.
| 도핑제 | 전체 농도 | 성능 특성 |
| 구리(Cu) | 0.2 - 5 wt% | 광촉매 활성 및 기타 효과를 증가시키는 높은 표면적 |
| 로듐(Rh) | 0.5 ~ 2.5 wt% | NOx 감소 향상 및 기타 효과 |
| 은(Ag) | 0.25 - 5 wt% | 전자 정공 쌍의 재결합 속도를 감소시키면서 입자의 표면적을 증가시켜 광촉매 활성을 향상시키고 기타 효과 |
| 실리카 | 25mol% | 높은 표면적 및 산도, 개선된 흡착 및 기타 효과 |
| 탄소(C) | 20:1 질량비; 2wt% | 특정 성능 목표를 달성하기 위한 다양한 아세트 알데히드의 증가된 파괴; 가시 광선과 암흑(dark) 증진; SWCNT 사용 및 기타 효과 |
| 니켈(N) | 3 - 5 wt% | 가시 광선 활성화 및 기타 효과 |
| 철(Fe) | 3 - 4 wt% | 아조 염료를 폐수에서 제거하고 포름 알데히드의 향상된 제거작용 및 기타 효과 |
| TiO2/SiO2/Mn | Mn = 10 mol% | 아세트 알데히드의 분해가 촉진되고 기타 효과 |
| TiN, TiN-Ag | 스퍼터링된 1.4 x 1015 / cm2s | 박테리아 및 바이러스의 비활성화를 위한 향상된 가시 광선 활성화 및 기타 효과 |
| 질소 | 15 -22 % | 가시 광선 활성화의 향상 및 다른 효과 |
| 바나듐 | 2 wt% | 아세트 알데히드의 향상된 파괴, 가시 광선 및 암흑 강화, 기타 효과 |
| 망간(Mn) | 2 - 3 wt% | 아세트 알데히드의 향상된 파괴, 가시 광선 및 암흑 강화, 기타 효과 |
| 이산화규소 (SiO2) | 5 - 10mol%, 25 mol% | VOCs, 수은의 향상된 흡착력이 자체 세정 표면의 초 친 염성(superhydrophilicity)을 촉진 및 기타 효과 |
| 아연(Zn) | 3 - 5 wt% | 광촉매 활성 향상 및 기타 효과 |
| 산화철(Fe2O3) | 5 wt% | 포름 알데히드를 비활성화시키는 높은 광촉매 효율 및 기타 효과 |
| 삼산화텅스텐 (W03) | 1 - 3 wt% | 초 친 염성 촉진, 가시광선에서 광촉매 활성의 증가 및 기타 효과 |
| 질산은(AgNOs) | 4 - 5 wt% | 향상된 광촉매 활성 및 기타 효과 |
| 망간산화물(MnO) | 1 wt% | 자외선 영역에서의 높은 흡광도, 부식 방지 및 기타 효과 |
| 산화바나듐(V2O5) | 1 wt% | UV 영역에서의 더 높은 흡광도, 부식 방지 및 기타 효과 |
| 지르코늄(Zr) | Ti:Zr = 1:2 | 증가된 표면적, 향상된 광촉매 활성 및 기타 효과 |
| 이산화지르코늄 (ZrO2) | 10 wt% | 무기물 지지체 및 흡착제 및 기타 효과 |
| Graphene Oxide (GO) | 1 - 5 wt% | 넓은 PH 범위에서 가속된 침전 속도 및 기타 효과 |
| 유황(S) | 0.3 - 5 wt% | VOC 파괴작용의 향상 및 기타 효과 |
| 지르코늄 실리케이트 (ZrSiO4) | ~ 15mol% | 굴절률 제어 및 기타 효과 |
| 황화카드뮴(CdS) | 5 wt% | Ch4, 이산화탄소 감소 및 기타 효과 |
| 알루미늄(Al) | Ti : Al = 1:2 | 향상된 광촉매 활성 및 기타 효과 |
| 니오븀(Nb) | Ti : Nb = 1:2 | 향상된 광촉매 활성 및 기타 효과 |
| 세륨(Ce) | 5 mol% | 가시광 강화, 재조합 강화, VOC 분해 향상 및 기타 효과 |
| 산화아연(ZnO) | 2 - 5 wt% | 양자 효율의 향상 및 기타 효과 |
| 금(Au) | 1 - 3 wt% | 광촉매 활성뿐만 아니라 기타 효과 |
| 팔라듐(Pd) | 0.08 wt% | 가시광선 영역의 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 강화 및 기타 효과 |
| 금 팔라듐 (Au-Pd) | 1.9/0.08 wt% | 시트랄 오염 제거작용의 향상 및 기타 효과 |
| 백금(Pt) | 0.75-3 wt% | 광촉매 효율 향상, 가시 범위의 성능 향상, CO 및 포름 알데히드 감소 및 기타 효과 |
| 백금- 철 (PtFeO3) | Pt = 1-2 wt%, Fe03 = 4-6 wt% | 휘발성 유기 화합물, 특히 포름알데히드에 대한 향상된 효율 및 기타 효과 |
금속 산화물 코팅의 표면을 여기시켜 PCO- 반응 현상을 나타내게 하는 (400nm 이하의 파장을 가지고 대부분의 T1O2 조제(formulation)을 위해 이용되며) PCO 반응 표면을 여기시키는 광선을 방출하는 광원이 하우징으로 둘러싸인다.
주변 공기는 하우징을 통과하고 PCO 반응 현상에 의해 영향을 받는 유체이다. 다른 유체도 이용될 수 있다. 공개된 하우징에 대한 다른 설명은 공기와 관련하여 제공될 것이지만, 임의의 선택된 유체가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 상기 실시예가 제한되거나 제한되는 것은 고려되지 않는다.
우선, 도 1 및 도 2를 참고하면, 공기 또는 다른 유체가 반응 표면(101)을 가로 질러 화살표(140)로 표시된 종축을 따라 광원(120)을 포함하는 하우징(100)을 통해 유동하여 PCO 반응이 일어난다. 하우징(100)은 하우징의 종 방향 축을 따라 연장된 선택된 개수의 블레이드(110)를 갖는다. 도 2에 도시된 것처럼, 블레이드(110)의 횡단면은 직선 세그먼트 또는 오목한 원호, 스플라인 또는 포물선형상의 표면 일 수 있는 내벽(108) 및 직선 세그먼트 또는 볼록한 원호, 스플라인 또는 포물선 형상의 표면으로 형성될 수 있는 외벽(109)을 가진 공기 역학적 형상을 포함한다. 도시된 실시예에서, 블레이드(110)의 단면 형상은 대체로 아치형이다. 대부분의 실시예에서, 블레이드(110)는 공기 역학적 형상을 가져서 종래 기술의 설계와 비교하여 난류가 약화 된 하우징을 통한 유체 흐름을 촉진시킨다. 그 결과 유체 흐름이 PCO 반응 코팅을 포함하는 표면을 향할 수 있다.
상기 블레이드(110)는 도시된 실시예에서 선택적인 기질 재료(112)로 코팅 되고 다음에 금속 산화물(113)의 제형으로 코팅된 베이스 구조(111)를 가진다. 상기 베이스 구조(111)를 위해 선택된 재료 및 적용예에 따라 기질 층은 일부 실시예에서 필요하지 않을 수 있다. 상기 블레이드(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 블레이드(100)의 단부에 장착된 제1 리테이너(115) 및 제2 리테이너(114)에 의해 제위치에 유지된다. 광원(120)은 도 2에 도시 된 바와 같이 하우징의 중심축에 장착된다. 도시된 광원(120)은 T-5 UV 전구이다. 허용 가능한 광범위한 광원들이 당 업계에 공지되어 있으며, 도시된 실시예로 한정되거나 고려되어서는 안 된다.
다음으로, 도 3을 참고하면, 하우징(300)의 제 2 실시예가 도시된다. 하우징(300)은 종 방향 축을 따라 비틀린 블레이드(310)를 갖는다. 블레이드(310)는 도 3에 도시된 형상뿐만 아니라 발광 또는 공기 유동 역학 특성에 더 부합하도록 원통형, 나선형 또는 3차원 쌍곡선 형상의 표면의 임의의 형태로 로프트, 압출 또는 비틀림될 수 있다. 상기 블레이드는 상부 리테이너(315) 및 하부 리테이너(114)내에 유지된다.
도 4는 도 3에 도시된 나선형 비틀림을 갖는 블레이드(310)의 사시도이다. 상기 설계는 도 1 및 도 2에 도시되고 인치 당 27°의 비틀림을 가지며 로프트(lofted) 또는 압출된 블레이드 설계를 포함한다. 상기 블레이드 설계의 높이는 도시된 실시예에서 총 3"이다. 그러나, 상기 설계는 상이한 크기로 스케일링 될 수 있고, 반응 챔버에 포함된 PCO 반응의 원하는 특성에 따라 (시계 방향 또는 시계 반대 방향으로) 더 강하거나 느슨한 비틀림을 가질 수 있다.
제4 실시예에서, 공개된 하우징의 블레이드는 또한 도 5에 도시된 바와 같이 발광 또는 유체 유동역학의 특성에보다 잘 부합하도록 3차원적으로 또는 종 방향 축을 따라 테이퍼구조를 가지거나 비틀리되거나 성형 될 수 있다. 도 6은 도 4에 도시된 횡 방향 테이퍼 구조뿐만 아니라 나선형 비틀림을 갖는 블레이드(510)를 도시한다. 상기 설계는 인치당 20% 감소된 테이퍼 구조를 가지고 인치 당 27°의 비틀림을 가지며 로프팅되거나 압출된 블레이드 설계를 가진다. 상기 블레이드 설계의 높이는 도시된 실시예에서 총 3"이다. 그러나, 상기 설계는 상이한 크기로 스케일링 될 수 있고, 반응 챔버에 포함된 PCO 반응의 원하는 특성에 따라 (시계 방향 또는 시계 반대 방향으로) 더 강하거나 느슨한 비틀림을 가질 수 있다.
도 7의 단면도는, 하부 블레이드 및 램프 지지체(514), 상부 블레이드 및 램프 지지체(515) 및 램프 정렬 지지체(516)를 포함하며 소비자 사용에 적합한 반응 챔버 설계에 관한 제4 실시예의 양태를 도시한다. 정렬 지지체에 관한 세부구조들이 도 10a 및 도 10b에 도시된다. 상기 실시예는 T-5 UV 램프(120)로부터 방출된 광선 및 종 방향 축을 따라 반응 챔버를 통해 흐르는 (하측 부분으로부터 반응 챔버를 통해 유동하고 블레이드들사이에서 PCO 표면을 가로질러 유출하는) 유체를 더 잘 제어하기 위해 횡 방향 및 종 방향으로 비틀림된 블레이드(510)를 도시한다. 도 8은 블레이드가 리테이너속으로 슬롯 조립되는 방법을 도시하고 블레이드(510) 및 하부 리테이너(514)를 도시한 분해도이다. 횡 방향 절단된 리테이너속으로 슬롯 조립되도록 블레이드 또는 블레이드들이 단부에서 '직선' (비틀림 또는 테이퍼 없는) 구조를 가질 수 있어서, 상기 리테이너 내부의 조립은 블레이드와 동일한 각도로 테이퍼 구조를 가질 수 있다.
도 8은 도 5에 도시된 바람직한 실시예의 분해도이다. 상부 리테이너(515)는 블레이드(510)의 상측 변부뿐만 아니라 T-5 UV 램프(100)의 상측 부분을 지지하기 위해 사용된다. 상부 리테이너는 유체가 통과 할 수있는 구멍 또는 통로들을 가지거나 블레이드들사이의 표면을 통해 유체가 완전히 방향 전환되도록 둘러싸일 수 있다. 하부 리테이너(514)는 블레이드의 하측 단부를 지지하고 블레이드들을 광원에 대해 일정한 위치에 유지하기 위해 이용된다. 두 개의 리테이너는 램프(100) 또는 정렬 핀(116)에 단단히 부착(접착, 초음파 접합 또는 일부 다른 접착)되거나 자유롭게 스핀(spin)회전 할 수 있다. 도 18에서 자세히 설명된다. 리테이너들은 블레이드와 동일하거나 다른 PCO 코팅으로 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다.
도 7, 도 8 및 도 10a 및 도 10b에 도시된 플러그(118) 및 플러그 하우징(117)의 T-5(또는 다른 설계)는 상기 바람직한 실시예가 부착될 수 있는 단지 하나의 방법이며 참고를 위해 도시된다. 이것은 또한 정렬 핀(119)이 램프(100)의 핀(140)을 플러그(118)의 리셉터클(141) 내부로 안내하고 향하게 하고, 지지하는 방법을 나타낸다.
공개된 하우징의 한 가지 특징은, 최종 적용예의 요구에 기초한 특정 PCO 특성을 목표로 하도록 최종 반응 챔버를 구체적으로 제조하기 위한 서로 다른 제조의 PCO 반응 코팅으로 개별 블레이드를 코팅하는 능력이다. 도 9는 분해된 도 5 및 도 6에 도시된 실시예의 완전한 조립체를 도시한다. 각각의 블레이드(510)는 510a, 5100b, 510c 등으로 도시된 PCO 코팅의 특정 배합으로 코팅되고 상부 블레이드 및 램프를 가진 램프 지지체(515)속으로 삽입되며, 하부 블레이드 및 벌브 지지체(514)에 의해 제우치에 고정되고, 램프 정렬 지지체(116)에 의해 제 위치에 고정된다. 향상된 코팅 기술에 의해, 다중 코팅 배합이 단일 기질상에 사용될 수 있다. 예를 들어, 블레이드의 한쪽 측부가 하나의 제형으로 코팅하고 다른 한쪽 측부가 제2 제형으로 코팅될 수 있다. 제형들의 다양한 조합이 현재 제형들이 가진 알려진 결함을 해결하거나 특정 위치에서 특정 요구를 위해 하우징 설계에서 이용될 수 있다. 제2 제형은 예를 들어 제1 제형의 부분 반응의 공지된 중간체를 분해하기 위해 구체적으로 선택될 수 있다. 이것은 원하는 만큼 많은 다른 제형들로 수행될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는, 램프(120)의 핀을 전원 플러그(118)의 리셉터클에 정렬하도록 설계된 정렬 핀(116)의 설계를 도시한다. 정렬 가이드(119)는 램프의 핀보다 크며, 일반적으로 포물선 형상의 단면(그런 특정 형상을 가질 필요는 없지만)을 가지고, 램프의 핀(140)을 전원 플러그(141)로 안내하기 위해 사용된다. 그 결과, 최종 사용자는 반응 챔버를 훨씬 용이하게 설치할 수 있다. 정렬 가이드(119)가 램프의 핀들보다 크면, 핀들은 반응 챔버를 정확하게 설치할 수 있는 더 많은 허용 오차를 제공하고, 램프 시트를 리셉터클속으로 견고하고 정확하게 배열할 수있다.
상기 설계는 또한 유체 유동을 위한 자체 전원으로서 작동할 수 있다. 도 11을 참고할 때, 상부 및 하부 블레이드 리테이너(514, 515) 및 블레이드(510)를 회전시키면, 블레이드의 형상은 유체를 PCO 반응 표면을 가로 질러 끌어당긴다. 램프(100), 플러그(118) 및 플러그 하우징(117)은 정지 상태이거나 반응 챔버와 함께 운동할 수 있다. 그 결과 팬, 펌프 또는 다른 유체 이동 방법이 바람직하지 않거나 효율적이지 않은 시스템에서 공개된 하우징이 사용될 수 있다. 상기 하우징의 스피닝에 의해 유체가 외부 유체 이동 시스템 없이 반응 챔버를 통해 이동한다. 하우징의 회전은 화살표(116)로 도시된다.
도 12 및 도 13에 도시된 블레이드 설계의 선호되는 실시예들 중 한 개가 가지는 특징에 의하면, 형상(108)의 오목한 부분과 블레이드의 기울기(<401)는 상기 PCO 반응 표면이 인접한 블레이드의 외부 표면과 일차 접촉할 때 흡수되지 않은 적어도 일부 광선을 방향 전환하고 다시 포커싱(반사)시켜서 챔버의 효율을 증가시킨다. 블레이드(110)들은 각 블레이드의 중심점을 통과하는 반경부(200)에 의해 확인할 수 있는 것처럼 반경 방향으로 서로 중첩된다. 상기 특성에 의하면 주위로 확산되어 PCO 반응의 효율의 손실을 가져왔던 일부 또는 모든 광선들이 되돌아간다. 상기 방향 전환 및 초점 재조정은 램프(120)의 중심으로부터 방사선(radiation)을 취하고, 광선이 블레이드(110)의 내부 표면 접선(108)과 접촉하는 각도를 측정하며, 블레이드 표면의 접선을 가로질러 입사각을 미러링하여 2차원적으로 계산된다. 이것은 (단순하게 기하학적 선이 램프의 중심을 가로지르는 것이 아니라 램프 전체를 가로질러 광선이 방사되기 때문에)램프의 외부 표면으로부터 유도될 수도 있지만, 단순화된 다이어그램은 선호되는 실시예의 상기 요소의 의도를 나타낸다. PCO- 반응 코팅으로 코팅된 다른 표면위에 광선이 방향 전환되거나 초점 재조정되는 모든 실시예는 본 발명의 범위에 속하는 것으로 고려된다. 상기 실시예에서, 도시된 실시예를 포함하여 (-3°)부터 (+ 9°)까지의 질량중심에 대한 블레이드(110)의 회전 각은 아직까지 블레이드(108)의 내면에 충돌하는 광선을 다음 블레이드(109)의 또 다른 PCO 코팅 표면을 향하게 하여 제조 공차를 수용한다. 반응기 구조체를 포함하는 기하학적 도형의 접선에 대해 광원의 한 점으로부터 형성되는 벡터를 기하학적으로 방향 전환시키는 이차원 단면은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 고려된다.
도 13은 블레이드(120)들의 관계를 도시한 단면도이다. 각(400)은 각 블레이드가 흡수할 수 있는 방출된 광선의 아크를 보여준다. 각(401)으로 표시된 각각의 블레이드의 피치는 초점 재조정된 광선을 블레이드 앞에서 블레이드의 다른 부분으로 방향 전환시키고 반응 챔버를 통과하는 유체의 유동을 조정하기 위해 조정될 수 있다. 라인(402)에 의해 표시된 블레이드들 사이의 거리는 유체가 제어 가능한 속도 및 압력으로 반응 챔버를 빠져나가는 것을 허용한다. 라인(403)으로 표시된 챔버의 가장 큰 지점이 가지는 반경은 반응 챔버의 전체 직경을 제어한다. < 404로 표시된 블레이드들의 중첩은, 특히 셀의 횡 방향 길이에 걸쳐 블레이드에 대한 모든 종류의 비틀림을 포함하는 챔버 설계에서 특히 권장된다. 블레이드들의 중첩에 의해 광선은 반응 챔버상에 또는 원하는 경우에 반응 챔버 외측에서 또 다른 PCO 반응 표면으로 방향 전환되고 초점 재조정된다. 블레이드들의 중첩에 의해 제조 공정의 허용 오차가 허용된다. 2-5°의 중첩은 약간 유리하고 6-8°는 광선 탈출을 줄이거나 방지하기 위해 최적이지만, 9 + °의 중첩은 8° 초과의 중첩에 대해 많은 개선을 나타내지 않는다. 본 실시예에서, 블레이드 중첩의 7°가 최적으로 도시된다.
현재 도시된 실시예의 치수는:
<400- 52.5°
<401- 119.95°
402- .2"
403- 1.1"
<404- 7°
도 13은 도 5에 도시되고 테이퍼 구조를 가진 실시예의 바로 하부를 도시한 단면도이다.
도 14a-c에서 알 수 있는 것처럼, 반응 챔버의 다양한 실시예는 적어도 부분적으로 블레이드의 비틀림 및 선택된 양의 광선을 방향 전환하려는 목적에 의존하여 더 많거나 더 적은 중첩을 요구하여 각 상황에 대해 최고 효율을 가진 블레이드 설계를 제공한다. 공개된 실시예는 임의의 주어진 상황에 대해 요구되는 각 블레이드의 설계에 기초하여 중첩을 제어하는 능력을 가진다. 블레이드 형상, 블레이드 중첩, 블레이드 피치, 코팅 및 챔버 크기를 포함하는 공개된 하우징의 모든 공개된 요소는 선택된 결과를 형성하기 위해 주어진 환경에 적응하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, (공기가 아닌) 물과 함께 사용하도록 설계된 반응 챔버의 하중을 더욱 양호하게 수용하기 위해, 더 적은 갯수를 가지고 더 크며 두꺼운 블레이드가 필요할 수 있고, PCO 반응 코팅으로 코팅된 다른 표면위에 초점 재조정되도록 블레이드들을 설계하는 것이 필요할 수 있다. 또 다른 예에 의하면, 허용 오차가 작은 제조 공정에서 더 큰 중첩 각이 PCO 반응성 표면과 접촉하지 않고 반응 챔버를 빠져나가는 광선량을 감소시킬 것이다.
도 15는 직선 또는 둥근 연결부(107)에 의해 연결된 직선 세그먼트 또는 오목 아크, 스플라인 또는 포물선 표면으로 형성된 외부의 (보통 볼록한) 표면(109)과 연결된 직선 세그멘트들 또는 오목한 아크, 스플라인 또는 포물선 표면으로 이루어진 내부의 (보통 오목한) 표면(108)으로 형성되는 블레이드(110)의 상세도이다. 상기 표면(107, 108, 109)은 대칭 구조일 필요는 없으며, 유체 흐름, 조명 제어 및 제조에 관한 목표 특성을 달성하기 위해 일련의 보다 복잡한 형상으로 이루어질 수 있다. 내부(108)와 외부(109) 표면 사이의 차이는, 블레이드의 폭과 종 방향 크기에 대해 변화할 수 있는 블레이드의 두께(451)이다. 상기 두께의 변화는 챔버의 구조적 특성을 변화시킬뿐만 아니라 블레이드의 표면을 가로지르는 유체의 흐름에도 영향을 미친다. (베르누이의 원리 및 벤츄리 효과를 포함한) 에어 포일 및 하이드로 포일과 유사한 특성을 이용하여, 내부 표면(108)을 가로지르는 유체의 유동은 외부 표면(109)을 가로지르는 유동과 다를 수 있다. 상기 특성은 유체 유동을 보다 잘 제어하여 PCO 반응의 특성 및 효율을 향상시키는 원하는 현상일 수 있다.
도 16은 도 5에 도시된 블레이드의 실시예의 설계에 관한 수학적 표현이다. 이러한 측정이 블레이드 설계의 기초가 되고 셀 전체의 단면에 대해 기하학적으로 유사하지만 가장 큰 지점(베이스 부분)에서 블레이드들에 관한 치수가 제공된다.
도시된 실시예에서 내측 표면(108)은 2개의 아크(108a,108b)들로 구성되는 반면에, 외측 표면(109)은 단일 아크(109)로 구성된다. 각각의 아크(cl08a, cl08b, cl09)에 대해 중심이 제공되고, 각각의 표면에 대해 램프 중심(cl00)으로부터 좌표들이 제공된다. 각각의 아크에 대해 아크 길이가 주어진다.
cl08a-cl00+1.27@<56.80°80°
cl08b-cl00+1.82@<z37.06°
cl09-cl00+1.68@<28.83°
108a=1.899
108b=.6232
109=2.853
반응기 구조체를 포함한 기하학적 도형의 접선에 대해 광원의 한 점으로부터 발생되는 벡터를 또 다른 목표 지점으로 반사시키거나 기하학적으로 방향 전환하는 이차원 섹션이 본 발명의 범위에 속하는 것으로 고려된다. 도시된 실시예에서, 연결 표면(107)은 반경 0.03의 필렛(fillet)이고; 상기 아크의 중심은 필렛으로서 가지는 단순성으로 인해 주어지지 않고 작은 반경은 공차 및 라운딩(rounding) 오차로 인해 부정확성을 초래할 수 있다. 도 13에 주어진 정보와 함께 이차원 블레이드 설계의 완전한 표현이 추정된다. 상기 블레이드 설계는 다른 크기로 조정하거나 비틀림되거나 확대되거나 기본 설계로부터 수정할 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 임의 수의 다른 측정이 또한 이용될 수 있고, 측정이 제한되거나 제한되는 것은 고려되지 않는다.
도 17은, 블레이드의 내부 표면과 인접한 블레이드(110)의 외부 표면(109)으로 광선을 방향 전환시키는 유도과정을 도시한다. 상기 유도는, 일반적으로 골든 섹션으로 알려진 것을 근사화(approximation) 분석하여 수행된다. 이것은 본 대상물의 실시예에 관한 필요한 특성은 아니지만, 초기 설계는 상기 근사화에 기초한다.
도 18은 공개된 설계의 추가적인 실시예를 도시한다. 상이한 반응 특성을 달성하기 위해 각각의 개별 블레이드가 가지는 상이한 부분들에서 PCO- 반응 코팅의 상이한 제형으로 공개된 블레이드들의 상이한 표면을 코팅할 수 있다. 하나의 가능한 코팅 영역 세트는, 주요 반응 표면 영역(425), 제2 반응 표면 영역(426) 및 하나 이상의 제3 반응 표면 영역(427)으로서 도시된다. 상기 코팅 영역 세트의 목적은, 광선이 주요 표면 영역(425)과 최대 강도로 충돌하고, 광선이 광촉매로서 반응물에 흡수되거나 제2 표면 영역(426)으로 방향 전환되는 것이고, 상기 제2 표면 영역은 상기 주요 반응 표면 영역을 가로지르는 코팅보다 더 작은 강도를 가진 광선에 의해 조사될 때 더욱 효율적으로 형성된 상이한 PCO- 반응 코팅을 가질 수 있다. 제3 반응 표면 영역은, '중개' 물질(PCO 반응에 의해 아직 완전히 분해되지 않은 상대적으로 큰 성분)과 반응하고 특정 분자를 파괴하도록 설계된 다른 제형의 PCO 반응 코팅들 또는 광촉매 반응을 위해 적은 광선을 요구하는 다른 반응 성분으로 코팅될 수 있다. 상이한 표면 코팅들에 관한 모든 수의 변형들이 이용될 수 있다. 도시된 실시예가 제한되거나 제한되는 것은 고려되지 않는다.
하우징에 대한 다른 실시예가 도 19에 도시된다. 공기 또는 다른 유체가 광원(120)을 포함하는 하우징(900)을 통해 반응 표면(901)을 가로 질러 화살표(940)로 표시된 종 방향 축을 따라 유동하여 PCO 반응을 발생시킬 수 있다. 상기 하우징(900)은 하우징의 종 방향 축을 따라 연장된 선택된 개수의 블레이드(910)를 갖는다. 블레이드(910)의 횡 방향 프로파일은 평평하다.
상기 블레이드(910)는 상기 설명과 같이, 금속 산화물 또는 다른 코팅의 제형으로 코팅된다. 블레이드(910)는, 도 19에 도시된 것처럼, 블레이드(910)의 단부에 장착된 제1 리테이너(915) 및 제2 리테이너(914)에 의해 제 위치에 고정된다. 광원(120)은 도 2에 도시된 것처럼, 하우징의 중심축에 장착된다. 도시된 광원(120)은 T-5 UV 전구이다. 허용 가능한 폭넓은 광원들이 당업계에 공지되어 있고 도시된 실시예가 제한되거나 제한되는 것은 고려되지 않는다. 상기 실시예에 의하면, 하우징(900)은 화살표(916)로 도시된 방향으로 회전되어 화살표(914)로 도시된 하우징을 통과하는 공기 유동을 형성한다. 도시된 실시예에서 블레이드의 평탄한 프로파일은 사용되지 않은 UV 광선의 반사량을 감소시키며 블레이드의 경사는 여전히 광선의 반사를 허용한다. 반경 방향을 향하는 블레이드들의 중첩이 본 실시예에서 요구되지 않는다.
다수의 예시적인 특징들 및 실시예들이 상기 설명에서 주어지는 반면에 당업자는 특정 수정들, 치환, 부가 및 하위 조합을 알 수 있다. 따라서, 하기 첨부 된 청구 범위는 상기 모든 수정, 치환, 추가 및 하위 조합이 청구범위의 사상과 범위에 속하는 것으로 해석된다. 본 명세서에서 설명된 각각의 장치 실시예는 다수의 등가물을 갖는다.
사용된 용어 및 표현은 설명을 위해 이용되며 제한을 위한 것이 아니고, 도시되고 상기 용어 및 표현은 설명된 특징 또는 그 일부의 등가물을 배제하지 않고, 청구된 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명이 바람직한 실시예들 및 선택적 특징들에 의해 구체적으로 공개되었지만, 본 명세서에 공개된 개념들의 변형 및 변형이 당업자에 의해 가능할 수 있고, 그러한 수정들 및 변화들이 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위에 속한다. 명세서에 범위가 주어질 때마다, 주어진 중간 범위 및 하위 범위뿐만 아니라 주어진 범위에 포함된 모든 개별 값은 본 공개 내용에 포함되는 것으로 고려된다.
일반적으로, 본원에서 사용되는 용어 및 표현은 당업자에게 공지된 표준 텍스트, 저널 참조 및 문맥을 참고하여 알 수 있고 당업계에 공지된 의미를 가진다. 상기 정의는 본 발명과 관련하여 정의의 구체적인 용도를 명확히 하기 위해 제공된다.
101.....반응 표면,
140.....종축,
120.....광원,
100.....하우징,
110.....블레이드,
108.....내벽,
109.....외벽.
140.....종축,
120.....광원,
100.....하우징,
110.....블레이드,
108.....내벽,
109.....외벽.
Claims (14)
- 광촉매 반응기 하우징으로서,
광원을 고정하기 위한 프레임을 포함하고, 상기 광원은 광촉매 반응기 하우징의 종 방향 축을 따라 연장되며,
상기 종 방향 축 주위에서 상기 광원을 실질적으로 둘러싸는 복수 개의 블레이드들을 포함하고, 상기 블레이드는 상기 광원으로부터 이격되어 광원과 블레이드 사이에 형성된 공간을 통해 유체 유동을 허용하며, 복수 개의 블레이드들이 광원에 대해 회전할 수 없도록 고정되고,
각각의 블레이드는 상기 광원을 향하는 내부 표면 및 상기 내부 표면과 마주보며 광원으로부터 멀어지는 방향을 향하는 외부 표면을 가지며, 상기 종 방향 축을 따라 연장되는 길이부 및 상기 광원 주위에서 연장되는 폭을 가지고,
상기 블레이드들의 표면들 중 일부분은 광촉매 산화 특성을 가진 재료의 코팅을 가지며,
각각의 블레이드의 내부 표면은 상기 광원에 의해 방출된 광선의 일부 양을 인접한 블레이드의 상기 외부 표면으로 방향 전환하고 초점 재조정하도록 구성되고,
유체 유동이 상기 광촉매 반응기 하우징을 통해 종 방향 축을 따라 전달되는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제1항에 있어서, 상기 블레이드들은 블레이드들의 폭 중 일부분을 따라 반경 방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제1항에 있어서, 상기 블레이드들 중 일부분의 내부 표면은 제1 아크 및 제2 아크를 포함한 오목한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제1항에 있어서, 상기 블레이드들은 종 방향 축을 따라 비틀림되는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 블레이드들은 상기 종 방향 축의 일부분에 대해 아치 형상의 횡단면을 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제1항에 있어서, 상기 블레이드들의 폭은 상기 종 방향 축의 일부분을 따라 테이퍼 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제1항에 있어서, 하우징의 외측 반경부는 상기 종 방향 축을 따른 길이의 일부분을 따라 감소되는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제1항에 있어서, 상기 블레이드들 중 일부는 상기 종 방향 축의 반경 방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제1항에 있어서, 광촉매 산화 특성을 가진 제2 재료의 코팅을 가진 하나이상의 블레이드의 표면 중 일부분을 추가로 포함하고, 상기 제1 및 제2 재료는 서로 다른 광촉매 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제9항에 있어서, 제1 재료는 블레이드의 내부 표면에 위치하고 제2 재료는 블레이드의 외부 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 재료는 블레이드의 한쪽 측부에 위치하고 상기 제2 재료는 블레이드의 다른 한쪽 측부에 위치하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
- 제9항에 있어서, 광촉매 산화 특성을 가진 제3 재료의 코팅을 가진 하나이상의 블레이드의 표면 중 일부분을 추가로 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 재료는 서로 다른 광촉매 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응기 하우징.
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