KR200321858Y1 - 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 공기 혹은 물의 살균 및 정화를 위한 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치에 관한 것으로, 물이나 공기가 흡입 배출될 수 있는 배관 혹은 하우징의 내주면에 0.1㎛~5㎛의 두께로 도포된 광촉매와; 상기 케이스 혹은 하우징내에 고정되고 전원공급원으로부터 전원을 공급받아 제어수단에 의해 선택적으로 점멸되어 180~400nm 파장대역의 자외선을 방사하는 자외선램프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따르면, 물 혹은 공기 등을 살균, 정화하는데 있어 자외선과 그에 의해 반응하는 광촉매의 산화.환원작용에 따른 살균, 탈취, 정화작용이 동시에 수행되므로 살균효율이 급상승되는 장점이 있고, 살균 및 정화장치를 모듈화시켜 설치장소 및 처리용량에 구애받지 않고 자유롭게 설치할 수 있으며, 또한 우수한 이동성을 확보할 수 있다.
Description
본 고안은 공기 혹은 물의 살균 및 정화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내벽면에 광촉매가 도포된 자외선램프 모듈을 처리수가 흐르는 수로상 혹은 공조기기의 일부에 부설하여 공기 혹은 물을 고효율적으로 살균 및 정화시킬 수 있도록 개선된 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치에 관한 것이다.
물은 인간이 살아가는데 가장 중요한 것 중의 하나로서 무한한 천연자원으로 여겨졌으나 폭발적인 인구증가와 산업화, 도시화로 인해 물 소비량이 급격히 늘어남으로 인해 무한한 천연자원이 아닌 희소한 자원으로 자리잡고 있다.
그런데, 산업체로부터 배출된 유해오염 물질이 하천, 지하수 등과 같은 상수원으로 유입되면서 수질오염을 초래하게 되고, 이러한 오염은 많은 국가들에서 심각한 사회 및 경제적인 문제로 대두되고 있다.
근자에 이르러 이와 같은 상황인식의 하나로 생활하수, 산업폐수, 농.축산폐수 등을 정화처리하여 재활용하려는 노력들이 경주되어 많은 개선안들이 제안되고 공개되어 실용화됨으로써 식용수, 생활용수, 공업용수는 물론 오폐수에 함유되어 있는 대장균, 바이러스, 박테리아, 적리균, 티브스균, 콜레라균, 결핵균, 녹농균, 파상풍균 등의 병원균 살균 및 정화처리에까지 비약적인 기술의 발전을 거듭하였다.
이러한 대부분의 수처리 기술들은 침전조, 미생물, 초음파, 중공사, 오존, 자외선에서부터 플라즈마에 이르기까지 다양한 수단들을 단독 혹은 병합하여 활용함으로써 물의 살균 및 정화를 위한 수처리작업이 가능토록 하고는 있으나, 효율을 높이려고 하면 비용이 과다하게 소요되고 비용을 절감시키고자 할 경우에는 효율이우수하지 못하다는 난점에 봉착하였다.
한편, 공기의 경우에도 심각한 대기오염의 여파로 청결이 요구되는 병원이나 실험실, 음식조리실 혹은 사람들의 왕래가 빈번한 사무실, 백화점, 호텔로비를 비롯하여 가정, 음식점 등에서는 각종 먼지, 매연, 담배연기와 먼지속에 서식하는 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등에 의해 공기가 쉽게 오염되고 이로 인해 각종 호흡기질환, 악취의 유발은 물론 오염된 공기를 통해 병원균에 의한 2차 감염이 부지불식간에 일어나 이용자의 건강을 해치는 문제가 대두되었고, 이의 해결을 위해 수처리기술에서와 마찬가지로 수많은 공기 살균 및 정화처리 기술들이 제안되고 공개된 바 있다.
이와 같은 공기정화 기술의 경우에도 상술한 수처리 기술에서와 같은 동일 유사한 난점에 봉착한 상태이다.
이에, 본 출원인은 수처리분야와 공기정화분야로 나누어 물과 공기를 효율적이면서 저렴하게 살균 및 정화시킬 수 있도록 한 기술들, 예컨대 국내특허출원 2001-34024 "마이크로웨이브를 이용한 고효율 유해가스 정화장치", 2001-35643 "바이오필터와 마이크로웨이브를 이용한 고효율 유해가스 정화장치", 2001-46294 "고밀도 플라즈마를 이용한 살균 및 멸균장치와 그 방법, 국내실용출원 2002-9234 "살균 및 청정 기능을 갖는 복합조명기"; 국내특허출원 2001-80359 "대용량 고효율 자외선을 이용한 하수 살균장치", 국내실용출원 2002-5822 "진동교반 수단을 이용한 고효율 살균장치", 2002-30525 "와류를 이용한 고효율 자외선 살균장치"와 같은 것을 출원한 바 있다.
그러나, 본 출원인이 제안한 상술한 기술들에서도 자외선을 이용할 경우에는 이 자외선이 인체에 유해하기 때문에 매우 주의하여야 하며 특히 병원균의 살균에는 유효하나 유기성물질을 완전히 분해할 수 없다는 한계성을 내포하고 있었다.
본 고안은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 한계성을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 본 출원인에 의해 선출원된 기술들을 더욱 개량하여 수처리설비에서는 물론 공기정화설비에서도 용이하게 사용할 수 있으면서 미분해성 유기물까지 완벽하게 분해할 수 있어 그 살균 및 정화효율이 더욱 급상승된 형태의 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 광촉매의 산화.환원반응을 보인 반응도,
도 2는 본 고안 제1실시예에 따른 예시도,
도 3은 본 고안 제2실시예에 따른 예시도,
도 4는 도 3의 요부 확대도,
도 5 및 도 6은 본 고안 제3실시예에 따른 예시도,
도 7 및 도 8은 본 고안 제4실시예에 따른 예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10a,b....입출수부유도판 18....광촉매
20,70,90.120....자외선램프 50,96....하우징
60....와류유도원판 80,100....케이스
F....필터
본 고안의 상기한 목적은, 물이나 공기가 흡입 배출될 수 있는 배관 혹은 하우징의 내주면에 0.1㎛~5㎛의 두께로 도포된 광촉매와; 상기 케이스 혹은 하우징내에 고정되고 전원공급원으로부터 전원을 공급받아 제어수단에 의해 선택적으로 점멸되어 180~400nm 파장대역의 자외선을 방사하는 자외선램프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치를 제공함에 의해 달성된다.
이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 다양한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 고안은 자외선으로부터 방사되는 살균선을 통한 1차적인 살균 및 정화작용을 유도하고, 이어 자외선에 의한 광촉매 산화반응을 통한 2차적인 살균 및 정화작용을 유도하여 자외선만으로 분해할 수 없었던 유기성물질까지 완벽하게 분해제거할 수 있도록 구성한 것이다.
광촉매 산화반응(Photocatalytic Oxidation)은 잘 알려져 있는 바와 같이, TiO2와 같이 빛을 흡수하여 다양한 화학반응이 일어나도록 해주는 물질인 광촉매(Photocatalyst)에 자외선이 조사되면 VB(Valence Band)와 CB(Conduction Band)에 각각 정공(h+)과 여기전자(e-)가 형성되고 이들과 대기중의 물과 산소가 반응하여 수산화라디칼(OH)과 활성산소(O2 -)를 형성하여 이들의 높은 반응성에 의해 수산화라디칼은 강력한 산화반응을 일으키고 활성산소는 환원반응을 일으켜 유기물을 분해하는 반응을 말한다.
예컨대, 도 1을 참조하여 대표적인 예로 유기화합물의 산화반응, 유기산이나 시안화물 등의 폐기물처리, 염소계 탄화수소의 분해 등을 들 수 있는데, 반도체 표면에 광자가 흡착 되었을 때 광에너지 hv가 반도체 결합에너지(Band gap energy) 보다 같거나 그 이상이 되면 반도체의 가전자대(Valence band)에서 전자가 방출되게 된다.
hv + solid -----→ h++ e-
이때, 근자외선 영역의 광선이 필요하게 되며, n형 반도체의 경우 반도체 내부에서 대전된 전하를 띠는 부분의 포텐셜이 변동하여 광자홀(hole)을 표면으로 이동시키게 된다. 여기서 TiO2입자에 자외선을 조사하면 다음과 같은 반응이 발생하게 된다.
TiO2-------→ TiO2(e- cb+ h+ vb)
발생된 전자와 광자홀은 표면의 공극(trap)으로 이동하게 되며,
e- cb-------→e- tr
h- vb-------→h+ tr
이때, 광촉매 표면에 산소가 존재하면 표면공극에서 환원제의 역할을 하여 superoxide 음이온 라디칼이 생성된다.
e- tr+ O2------→O2 -
한편, 표면에 흡착된 음이온은 광자홀과 반응하여 OH 라디칼을 형성하게 된다.
e- tr+ OH-------→OH
또한, 광자홀은 물을 산화시키거나, 입자표면의 수산화 이온과 반응하여 OH 라디칼을 형성하기도 한다.
h- tr+ H2O ------→OH + H+
광촉매 산화반응의 매카니즘은 전자와 양공은 H2O, OH-, 유기화합물, O2와 같이 흡착된 물질들과의 산화-환원 반응에 참여하는데 OH 라디칼은 양공이 H2O, OH-와의 산화반응에 의해서 생성된다.
전자는 흡착된 산소와의 환원반응에 참여하여 O2 -를 생성하는데, 이때 O2 -는 H2O와 반응하여 OH 라디칼을 생성하기도 한다. 유기물의 광촉매 산화반응에 있어서 OH 라디칼이 가장 중요한 산화제이다.
근거리에서 조사되는 자외선에 의하여 전하-양공이 반도체내에 형성하게 되는데 이 두가지 물질들은 재결합하거나 또는 흡착물질들과 반응할 수 있는 표면으로 이동하게 된다. 이 과정을 통해 형성된 양공이나 전자는 다음의 3가지 반응중 한가지를 통해 소멸하게 된다.
첫째, 광촉매 반응으로 다음과 같다.
Aad(흡착물질 A) + h+→(Aad)+
Bad(흡착물질 B) + ecb -→(Bad)-
(Aad)++ (Bad)-→ 생성물
이 반응에 있어서는 생성된 양공과 전자가 최종적으로 다시 결합하는 경우이지만 이미 흡수된 빛에너지는 반응의 활성화에너지를 공급하는데 사용된 것이다.
그리고 반응에 사용된 반도체는 변화하지 않은 상태로 있게 된다.
둘째, 격자의 변화 반응이다.
h++ 격자 →(격자)+
(격자)+→격자반응 생성물
'격자 변화 반응' 의 경우를 보면 반응에 사용된 반도체는 자신이 반응의 진행에 따라 변화를 일으키게 된다. 그리고 반응에 사용된 반도체는 변화하지 않은 상태로 있게 된다. 실제로 CdS와 같은 황화물계 반도체는 빛의 조사에 의해 수용액중에서 쉽게 광부식(photocorrosion)을 일으키게 된다.
세째, 전자와 양공의 재결합 반응이다.
h++ ecb -→열에너지
'전자와 양공의 재결합 반응' 은 생성된 양공과 전자가 광촉매 산화반응에 참여하지 않고 직접 재결합하는 경우이다.
따라서, 공간 전하층에서 전자대의 휨은 생성된 양공과 전자가 서로 반대 방향으로 움직이게 함으로서 궁극적으로 전자와 양공의 재결합을 방지하는 효과를 나타내게 되는 것이다.
이에 따라, 생성된 양공과 전자가 촉매 반응에 참여할 수 있는 가능성이 커지므로 이와 같은 현상은 불균일계 광촉매 반응에 있어서 중요한 요소라고 할 수 있다.
광촉매에서 표면에서의 반응은 크게 광자의 흡수에 의하여 전자-양공쌍의 생성반응, 전자수용체와 전자공여체 및 유기물의 흡착반응, 흡착된 분자에 의한 전자와 양공의 Trapping, 전자-양공쌍의 재결합과 생성된 OH 라디칼에 의한 유기물의 산화반응으로 구분할 수 있다.
여기반응 및 공간전하대의 형성시 반도체는 원자궤도들이 모여 에너지 띠를 이루고 완전히 전자로 채워진 띠와 완전히 비어있는 띠가 띠간격(△Eg)을 두고 배치되어 있다.
기저상태의 반도체에서는 모든 전자들이 가전자대에 채워져 있으며 띠간격에너지(Band gap energy, Eg)에 해당하는 빛이 조사되면 가전자대(VB)의 전자가 전도대(CB)로 전이되고 가전자대는 양공(Hole)이 남는다.
전도대에 생성된 전자는 가전자대에 있는 전자보다 화학적으로 보다 강한 환원력을 갖고 있으며 가전자대에 있는 양공은 산화력을 갖는다.
표면에 흡착된 전자 수용체 및 전자 공여체는 각각 광생성된 전자, 양공과 반응하여 환원 및 산화반응을 일으키며 이를 포착(Trapping)이라 한다.
전도대에서 광생성된 전자 농도의 증가로 인해 입자의 전도도가 증가하게 된다.
이에 따라 전자-양공쌍의 형성은 지엽적인 전자의 분리를 유발하게 되며 전자와 양공은 각각 다른 장소에서 포착된다.
표면 흡착종이 전자수용체 및 전자 공여체의 역할을 하기 위해서는 pH 및 등전점의 영향을 받는다.
즉, 산성에서 입자 표면은 양으로 하전되어 이온 및 극성 물질의 흡착량이 증가하여 염기성에서는 표면이 음으로 하전되어 음이온의 흡착량이 증가한다.
전도대나 가전자대는 열적평형의 경우보다 더 많은 전자나 양공이 존재하며 이들 과잉의 운송자들은 적절한 방법으로 열적평형 상태로 돌아오려 한다.
이를 전자-양공쌍의 재결합(recombination)이라 하며 과잉운송자의 재결합은 반도체 내부에서 일어나는 내부 재결합과 표면 부근에서 일어나는 표면 재결합이 있다.
재결합 속도에 영향을 주는 인자로는 촉매막의 비표면적, 기공분포, 입자크기 등이 있다. 입자의 크기 및 기공이 작아질수록 입자간의 접촉면적이 증가하므로 재결합 속도가 증가한다고 볼 수 있다.
그러나 입자크기가 지나치게 클 경우 비표면적이 감소하여 전체 반응속도에 영향을 미치게 되므로 산소 및 H2O2등의 전자 수용체를 충분히 공급해 주거나 표면에 Fe2+, Mg2+등의 dopant를 담지하여 oxygen vacancy를 메워주는 등의 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
본 고안에서는 상술한 광촉매 산화반응을 응용하기 위해 자외선을 발생시키는 UV(자외선)램프와, 이 UV램프를 감싸는 하우징(혹은 배관이나 반사판)과, 이 하우징의 내벽면에 도포되는 TiO2와 같은 광촉매를 포함하여 구성된다.
자외선램프는 안정기를 통해 전원공급원과 연결되어 항상 안정적인 전원공급이 유지될 수 있도록 하여 줌이 바람직하고, 하우징은 그 형상과 크기가 다양하게 마련되는데 이는 본 고안의 적용분야에 따라 다양한 변경이 가능하기 때문이다.
특히, 상기 자외선램프는 통상 BLB(Black Light Blue)램프를 사용하지만400nm의 파장대역인 가시광선보다 짧고 100nm의 파장대역인 X선보다는 긴 파장인 253.7nm의 살균선을 방사하도록 구비됨이 바람직한 바, 이는 253.7nm의 파장대역을 갖는 자외선의 경우 거의 모든 균종에 유효하고 사용법이 간단하며 조사에 의해 세포내의 핵산(DNA)이 변화되면서 신진대사의 장애를 일으켜 증식능력을 차단함으로써 사멸시키는 효능을 갖기 때문이다.
따라서, 상기 자외선램프는 180~400nm 파장대역을 가짐이 바람직하다.
또한, 광촉매는 TiO2, SiO2, ZnO, WO3중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있는데 이중 활성도가 높고 가격이 저렴하며 인체에 무해하고 화학적 안정성이 뛰어난 TiO2를 사용함이 특히 바람직하다.
상기 광촉매는 하우징의 내벽면에 도포되어 자외선램프로부터 방사되는 자외선이 조사될 수 있도록 하여주는데 바람직하기로는 0.1㎛~5㎛ 의 범위내의 두께를 갖고 도포하여 준다.
이는 0.1㎛ 이하의 도포두께를 갖게 되면 광촉매층이 기재인 하우징 내벽면에 견고히 접착될 수 없을 뿐만 아니라 광촉매의 활성이 미약하여 그 의미가 없고, 5㎛ 이상의 도포두께를 갖게 되면 광원이 광촉매층의 기저까지 충분히 투과될 수 없어 광촉매의 활성이 더이상 증가하지 않기 때문이다.
그러나, 경우에 따라서는 오염물질의 흡착력을 증진시키기 위해 20~50㎛까지 두껍게 하는 경우도 있다.
따라서, 광촉매는 그 용도에 따라 도포층의 두께를 0.1~50㎛까지 범위를 가질 수 있다.
[제1실시예]
도 2는 본 고안에 따른 제1실시예를 보인 예시도이다.
도시와 같이, 본 출원인에 의해 선출원된 특허출원 제2001-80359호 '대용량 고효율 자외선을 이용한 하수 살균장치'의 구성중 일부이며 배관의 일종인 입출수부유도판(10a,b)의 내주면에 본 고안 광촉매(18)를 0.1~50㎛의 범위내에서 선택하여 처리수의 종류, 예컨대 식용수, 생활용수, 오폐수, 공업용수 등과 같은 처리수의 형태에 따라 광촉매(18)의 도포량을 달리하여 최적의 산화반응이 유도될 수 있도록 하여 준다.
그리고, 상기 입수부(12)와 출수부(14)를 각각 연통시키는 상기 입출수부유도판(10a,b)을 통해 처리수가 'S'형상으로 굽이쳐 흐를 수 있도록 배관형태를 취하되 그 내부에는 살균램프인 자외선램프(20)가 다수쌍 구비된 케이스(30)를 마련하고 이를 전원공급원과 연결시켜 자외선램프(20)로부터 방사된 살균선과 이 자외선의 조사에 의해 유발되는 광촉매(18)의 산화반응을 통한 1,2차에 걸친 살균, 탈취, 정화작용이 유발되도록 하여 준다.
작용에 있어, 자외선램프(20)로부터 방사되는 253.7nm의 파장대역을 갖는 살균선은 본 출원인의 선출원 내용에서도 언급하였듯이 병원균에 직접 조사되는 이 살균선이 세포내의 핵산(DNA)을 변화시켜 신진대사의 장애를 일으키도록 함으로써 병원균의 증식능력이 차단되고 이로 인해 사멸되게 된다.
특히, 처리수는 'S'형상으로 굽이쳐 흐르기 때문에 살균선에 노출되는 시간,즉 체류시간이 길어져 충분한 살균작용이 일어날 수 있게 된다.
이와 같은 1차적인 살균작용에 부가하여, 본 고안 광촉매(18)에 의한 산화.환원반응이 유발되면서 2차적인 살균, 탈취, 정화작용이 급속히 일어나면서 월등히 향상된 살균효율을 달성할 수 있게 되며, 이는 살균시간을 단축할 수 있도록 하여 준다.
자외선램프(20)로부터 조사된 자외선은 다음과 같은 반응을 통해 처리수에 함유된 병원균을 사멸 혹은 박멸시킴은 물론 그에 함유된 유기물까지 완벽히 분해처리하게 되는데 전술하였던 도 1을 참조하면 그 이해가 더욱 쉬울 것이다.
㉮ TiO2반도체에 의한 빛의 흡수
TiO2+hυ → e- CB+h + VB
㉯ e-+ h+ VB확산
㉰ 양공반응
h +VB + OH-→ OH
h + VB+ H2O → OH + H+
OH + Organic → Organic+
h+ VB+ Organic →Organic+
㉱ 전자반응
e-+ O2→ O2-
① 2O2 -·+ 2H2O →2OH·+ 2OH-+ O2
② O2 -·+ H+→HO2
O2-·+ HO2· →H2O- + O2
HO2· + HO2· → H2O2· + O2
HO2 -+ H+→ H2O2
H2O2+ e- CB→OH· + OH-
H2O2+ O2→ OH· + OH-+ O2
H2O2→ hυ → 2OH
OH·+ OH·→H2O2
㉲ OH + Organic → Organic+
e-+ Organic → Organic-
이와 같이, 광촉매(18)인 TiO2표면에 자외선이 조사되면 TiO2valance band에 있던 전자가 conduction band로 전이되고 Valence band에는 전자가 비어있는 h+만이 남게된다.
이때, 전자가 전이되는데 필요한 광에너지로 band gab에 해당하는 3.2eV 정도의 에너지가 필요하며 390nm보다 짧은 파장이 이에 해당한다.
이렇게 생긴 e- CB(conduction band에 전이된 전자)와, h+ VB(valence band에 남은 positive hole)은 TiO2표면에 확산되어 연속적인 반응과정을 거치게 되며, 이러한 몇 단계의 과정을 거쳐서 생성된 OH는 유기물과 반응하여 유기물을 파괴시키게 된다.
[제2실시예]
도 3 및 도 4는 본 고안에 따른 제2실시예의 예시도이다.
도시와 같이, 본 출원인에 의해 선출원된 실용신안등록출원 제2002-30525호 '와류를 이용한 고효율 자외선 살균장치'의 구성중 일부이며 입수관(IN)과 출수관(OUT)을 연결하는 배관의 일종인 하우징(50)의 내주면에 본 고안 광촉매(18)를 0.1~50㎛의 범위내에서 선택하여 처리수의 종류, 예컨대 식용수, 생활용수, 오폐수, 공업용수 등과 같은 처리수의 형태에 따라 광촉매(18)의 도포량을 달리하여 최적의 산화반응이 유도될 수 있도록 하여 준다.
그리고, 이 하우징(50)의 길이를 등분하여 다수의 와류유도원판(60)이 고정되며, 이 와류유도원판(60)에는 선출원 고안에 설명되어 있듯이 와류를 유발시키는유통공(62) 및 와류유도편(64,64')이 구비된다.
이때, 상기 와류유도원판(60)의 상하면에도 동일두께의 광촉매(18)가 도포됨이 바람직하다.
아울러, 상기 하우징(50) 내부에는 전원공급원과 연결되고 상기 와류유도원판(60)을 상하로 관통하여 배설되며 253.7nm의 파장대역의 살균선을 방사하는 살균램프인 자외선램프(70)가 설치된다.
작용에 있어서는 상술한 제1실시예에서와 같이 자외선램프(70)의 살균선에 의한 1차적인 살균작용과 이 자외선에 의한 광촉매(18)의 산화.환원반응에 의한 2차적인 살균, 탈취, 정화작용이 동시에 일어나게 되므로 그 살균효율이 급상승되게 된다.
[제3실시예]
도 5 및 도 6은 본 고안에 따른 제3실시예의 예시도이다.
본 고안의 제3실시예는 스탠드형 공기정화기를 구성하는데 도시와 같이, 내부가 빈 케이스(80)가 구비되고, 상기 케이스(80)의 상면에는 자외선램프(90)가 고정되며, 상기 자외선램프(90)를 포함하면서 상기 케이스(80)의 일부 개방된 면을 밀폐하는 하우징(96)이 구비되어 이루어진다.
케이스(80)는 그 상하폭 일부가 분할되어 서로 분리가능하게 구성되며, 상면 중앙 일부는 개공되어 연통공(84)을 형성하고, 그 외주면을 따라 다수의 흡입공(82)이 천공되며, 이들 흡입공(82)을 밀폐하는 형태로 필터(F)가 상기 케이스(80)의 내주면에 착탈가능하게 부착된다.
상기 필터(F)는 세척이 용이하고 필터링효율이 높은 프리필터나 카본필터가 바람직하다.
자외선램프(90)는 상술한 제1,2실시예에서와 동일한 파장대역의 살균선을 방사하는 살균램프로서 그 하단이 고정브라켓(92)에 의해 지지되며, 상기 고정브라켓(92)은 모터(미도시)에 의해 구동되는 송풍팬(88)을 갖는 고정부재(86)의 상면에 상기 송풍팬(88)과 간섭되지 않을 정도의 구조로 고정된다.
하우징(96)은 상기 자외선램프(90)를 밀폐하면서 케이스(80)의 연통공(84)을 밀폐하는 부재로서 그 상단은 막혀있고 하단만이 개구되어 있으며 상단 외주면에는 다수의 배출공(98)이 형성된다.
특히, 상기 하우징(96)의 내주면에는 광촉매(18)가 상술한 제1,2실시예에서와 동일한 두께 범위를 갖고 도포되어 광촉매 코팅층을 형성하게 된다.
작용에 있어, 송풍팬(88)의 흡입압에 의해 흡입공(82)을 통해 케이스(80) 내부로 흡입된 공기는 필터(F)를 통과하면서 여과되고, 여과된 공기는 하우징(96) 내부를 거쳐 배출공(98)을 통해 외부로 다시 배출되게 되는데 이때 자외선램프(90)의 점등과 그에 따른 살균선의 방사 및 그 자외선에 의한 광촉매(18)의 산화.환원반응과 같은 상술한 제1실시예에서와 같은 반응들이 연속적으로 일어나면서 하우징(96) 내부의 오염공기 및 유기물을 완전 분해하면서 살균 및 정화처리하게 된다.
물론, 배출공(98)을 통해 배출되는 정화된 공기의 원활한 배출과 유도를 위해 유도갓(C)을 도 6의 도시와 같이 부설할 수 있다.
[제4실시예]
도 7 및 도 8은 본 고안에 따른 제4실시예의 예시도이다.
도시와 같이, 공조기기 등의 배출구에 결합되는 케이스(100)와 상기 케이스(100)의 상면에 안착고정되는 다수의 배출공(112)을 갖는 커버하우징(110)으로 구성되는 살균 및 정화장치가 구비된다.
여기에서, 상기 배출공(112)의 위치는 상면을 바라볼 수도 있고, 전면 상부에 위치되게 구성할 수도 있다.
케이스(100)는 고정프레임(102)에 의해 그 틀이 유지되고, 커버하우징(110)과의 사이에는 격판(104)이 마련되며, 이 격판(104)에는 한쌍의 연통공(106)이 천공형성된다.
연통공(106)의 하방에는 그와 연결되면서 케이스(100) 외측의 공기를 케이스(100) 내부로 끌어들인 후 상기 연통공(106)을 거쳐 커버하우징(110)의 배출공(112)을 통해 블로잉시킬 수 있는 횡류팬인 크로스플로우팬(108)이 설치된다.
커버하우징(110)상에는 커버프레임(114)이 구비되고, 상기 커버프레임(114)에는 그 길이방향으로 다수의 격자판(116)이 고정되며, 상기 격자판(116)을 관통하여 전원공급원과 연결된 다수의 자외선램프(120)가 배설된다.
이때, 처리되는 면적과 공간에 따라 자외선램프(120) 및 광촉매((18)가 코팅될 부분이 모듈화되어 적층사용될 수도 있으며, 또한 모듈화된 부분만 이를테면, 중앙 냉난방시스템을 갖는 사무실내 공조기장치와 같은 것에 간단히 부착하여 사용할 수도 있다.
특히, 상기 격자판(116)의 양면에는 광촉매(18)가 상기 제1,2,3실시예에서와같은 두께로 도포된다.
아울러, 상기 커버프레임(114)의 내면에도 상기 광촉매(18)가 동일두께로 코팅됨이 바람직하며, 상기 연통공(106)에는 필터(F)가 끼워질 수 있다.
그러나, 상기 필터(F)는 분리와 청소의 용이성 및 유지보수의 원활성 때문에 흡입구의 내측에 장착함이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 필터(F)는 교체와 세척이 용이한 프리필터나 카본필터로 하여줌이 바람직하며, 필터링의 효율을 높이기 위해 적층가능한 구조 구성함이 더욱 바람직하다.
작용에 있어, 상술한 제1실시예의 작용과 동일 내지 유사하게 1,2차에 걸쳐 자외선의 살균선과 자외선의 조사에 의해 활성화되는 광촉매의 산화.환원반응에 의해 살균 및 정화작용이 이루어지며, 단지 처리대상이 물이 아닌 오염된 공기라는 점일 뿐이다.
한편, 상기 제3,4실시예의 경우에는 추운겨울이나 장마철 등과 같이 온풍이 요구될 경우에는 온풍기능도 담당할 수 있도록 배출공측에 히터와 같은 열선을 내장하고 선택동작이 가능하도록 구성함으로써 그 활용도를 더욱 높일 수 있을 것이다.
이때, 사용되는 히터의 발열관계나 제어과정은 통상의 온풍기의 작동과 동일하게 구성할 수 있을 것이므로 그 세세한 설명은 생략하기로 한다.
부가적으로, 본 고안 제1,2,3,4실시예에 기술된 실시예들은 물론 다른 가능한 변형예의 경우에 있어 물 혹은 공기를 흡배출할 수 있는 흡배출구, 자외선램프에 의한 살균처리부, 전원공급원 및 그에 수반되는 다양한 팬; 스위치 등을 하나의 모듈로 형성하여 용이한 이동성과 설치성을 갖도록 함으로써 그 활용도를 더욱 증진시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 광촉매의 코팅(도포) 면적은 자외선이 조사되었을 때 그 인접 측면부에서 음영이 생기지 않을 정도의 넓이로 하여줌이 타당하며, 이 넓이에 따라 자외선램프의 설치개수를 결정할 수 있다.
그리고, 광촉매가 도포될 플레이트(하우징, 배관, 격자판 등)들은 금속 혹은 폴리머 혹은 목분과 폴리머가 혼합된 재질이 바람직하고, 그 형상도 삼각, 사각, 원통 등과 같이 설치개소에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
아울러, 자외선램프의 동작은 본 출원인이 선출원하였던 특허 혹은 실용신안에서 밝혔듯이 자외선이 일정시간 이상 직접 피부에 조사되면 인체에 매우 악영향을 끼치므로 이를 방지하기 위한 적절한 제어수단이 구비되어야 하는데 이를 위해 스위치에 의한 인위적인 점멸조작으로부터 자외선의 방사량을 측정하는 자외선감지센서를 통한 온/오프 제어, 타이머를 통한 자동제어, 먼지 및 가스센서에 의한 제어, 리모컨에 의한 원격제어에 이르기까지 기 공지된 제어방식의 범위내에서 다양한 변형이 있을 수 있으며, 그에 대한 구체적인 언급은 생략한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 물 혹은 공기 등을 살균, 정화하는데 있어 자외선과 그에 의해 반응하는 광촉매의 산화.환원작용에 따른 살균, 탈취, 정화작용이 동시에 수행되므로 살균효율이 급상승되는 장점이 있다.
둘째, 살균 및 정화장치를 모듈화시켜 설치장소 및 처리용량에 구애받지 않고 자유롭게 설치할 수 있으며, 또한 우수한 이동성을 확보할 수 있다.
Claims (8)
- 물이나 공기가 흡입 배출될 수 있는 배관을 이루는 하우징의 내주면에 0.1㎛~5㎛의 두께로 도포된 광촉매와;상기 케이스 혹은 하우징내에 고정되고 전원공급원으로부터 전원을 공급받아 제어수단에 의해 선택적으로 점멸되어 180~400nm 파장대역의 자외선을 방사하는 자외선램프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 하우징은 자외선램프를 중심으로 처리수를 하부에서 상부를 향해 'S'형태로 안내유도하는 입출수부유도판인 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치.
- 제1항에 있어서,상기 하우징은 물을 흡입하여 배출하는 흡입관과 배출관을 연결하면서 내부에 와류를 유발하는 와류유도원판이 그 길이방향으로 다단배설된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치.
- 제4항에 있어서,상기 와류유도원판의 상하면에도 광촉매가 0.1~5㎛의 두께로 도포된 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치.
- 제1항에 있어서,상기 하우징은 공기를 하측에서 흡입하여 상측으로 배출하도록 송풍팬을 구비하고, 흡입되는 공기의 여과를 위한 필터가 마련된 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치.
- 제1항에 있어서,상기 하우징은 공조기기의 상면에 거치되는 형태로 마련되는 케이스의 상면에 고정되고, 양면에 상기 광촉매가 동일두께로 코팅된 다수의 격자판을 가진 하우징커버인 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치.
- 제1항에 있어서,상기 하우징은 자외선램프 및 광촉매가 코팅된 부분이 모듈화되고 개별 혹은 다수개를 적층시켜 사용가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치.
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|---|---|---|---|
| KR20-2003-0002144U KR200321858Y1 (ko) | 2003-01-23 | 2003-01-23 | 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005105675A1 (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Tae Gyu Kim | Water sterilizing purified equipment using photocatalyst and ultraviolet lamp and purified system |
| KR100953433B1 (ko) | 2009-09-28 | 2010-04-20 | 아이앤비에어 주식회사 | 공기정화 및 살균모듈 |
| KR101152961B1 (ko) | 2010-03-31 | 2012-06-08 | 심종섭 | 고도산화공정 수처리 장치 |
| KR102064178B1 (ko) * | 2012-12-26 | 2020-01-09 | 웅진코웨이 주식회사 | 살균장치 |
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-
2003
- 2003-01-23 KR KR20-2003-0002144U patent/KR200321858Y1/ko not_active IP Right Cessation
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