KR20110050127A - 그물망 복합형 광촉매 정화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 그물망 복합형 광촉매 정화 장치에 관한 것이다. 빛과 반응하는 정화용 메디아가 램프의 주위를 둘러싼 원통형의 그물망과 스크류의 형태를 가지고, 상기 그물망과 스크류의 조합으로 정화 장치가 구성됨으로써 광화학 반응 면적을 넓힘과 동시에 정화하고자 하는 유체의 흐름에 방해가 되지 않으면서 유체의 순환 속도를 증대시켜 정화 효율을 극대화시킨 그물망 복합형 광촉매 정화 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 입구와 출구가 형성된 케이스; 상기 케이스에 삽입된 광화학 반응이 가능한 램프; 상기 케이스의 내부 공간에 설치된 정화용 메디아;를 포함하여 구성된 정화 장치에 있어서, 상기 메디아는 램프를 빙둘러 싼 원통형의 그물망 메디아임을 특징으로 하는, 그물망 복합형 광촉매 정화 장치가 제공된다.
정화 장치, 광촉매, 메디아, 그물망, 스크류
Description
본 발명은 그물망 복합형 광촉매 정화 장치에 관한 것이다. 빛과 반응하는 정화용 메디아가 램프의 주위를 둘러싼 원통형의 그물망과 스크류의 형태를 가지고, 상기 그물망과 스크류의 조합으로 정화 장치가 구성됨으로써 광화학 반응 면적을 넓힘과 동시에 정화하고자 하는 유체의 흐름에 방해가 되지 않으면서 유체의 순환 속도를 증대시켜 정화 효율을 극대화시킨 그물망 복합형 광촉매 정화 장치에 관한 것이다.
정화 장치는 물 등의 액체 또는 공기 등의 기체에 포함된 세균, 휘발성 유기 화합물(VOC, Volatile Organic Compounds), 악취 등을 효과적으로 제거하기 위하여 광촉매 물질을 코팅한 메디아와, 상기 광촉매에 광 화학 반응을 일으키는 램프를 설치하여 구성된다.
상기와 같은 정화 장치에 있어, 그 작용을 효과적으로 이루어질 수 있도록, 상기 구성을 다단으로 설치하기도 한다. 이와 같은 다단계 정화 장치는 파장별로 독립된 여러 자외선 램프 또는 오존 램프 등이 케이스에 삽입설치되고, 이러한 케이스가 직렬 또는 병렬의 형태로 연결구성된다. 그리고 상기 각각의 케이스 내부에는 스크류형의 메디아가 주로 사용되고, 상기 메디아는 광촉매 물질이 코팅된다.
상기와 같이 다단으로 된 정화 장치는 파장이 다른 다수개의 광촉매 작용 램프를 사용하고, 메디아는 광촉매 물질을 코팅한 것을 사용한다.
이러한 종래의 구조에서는 메디아가 스크류 형태 또는 케이스를 가득 채운 필터 등이 사용된다.
상기와 같이 유체와 직접 접촉되어 광화학 반응을 일으키는 메디아는 스크류, 필터 등으로 형성되는데, 이는 유체의 흐름을 막아 원활한 흐름은 방해하는 부작용이 있다. 따라서 흐름이 빠르지 못하면 정화하고자 하는 유체의 순환이 느려져 정화의 속도와 효율이 저하되는 문제가 있다.
종래의 스크류를 이용한 정화장치의 정화 능력을 측정하면, 정화시작 초기에는 급격한 정화 효율, 즉 오염물질의 급격한 정화효과가 나타나지만 10분이 경과하는 싯점부터는 정화 정도가 변화없이 진행된다. 그리고 오염처리의 급격한 초기 효과는 있으나 잔존하는 오염 물질이 많이 남아 있는 문제가 있다.
이러한 문제는 스크류 등의 메디아가 흐름 저항으로 작용하여 유체의 순환 속도를 줄여서 일어나는 문제가 있고, 흐름이 스크류 표면을 따라 정화되지 않고 흘러가는 것이 많아서 발생된다.
따라서 본 발명은 유체의 흐름 저항을 줄이면서 유체와의 접촉 면적을 늘려 유체의 순환 속도를 증가시켜 정화 효율을 극대화시키는 장치를 제공함에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유체의 흐름 저항을 적게 하기 위하여 유체가 자유로이 관통하면서 흐를 수 있는 그물망 형태의 메디아를 원통형으로 구성하여 램프 둘레에 설치함으로써, 그물망의 가는 실의 모든 표면에 유체가 접촉하면서 흐름이 원활하여 정화 효율이 증대된 장치를 제공하게 된다. 그리고 상기와 같이 그물망 메디아만을 사용하거나, 그물망 메디아와 스크류 메디아를 복합적으로 사용하여 상호 보완적인 역할을 할 수 있도록 하거나, 그물망 메디아와 스크류 메디아를 차례로 다수 층으로 설치하여 정화 장치를 대용량을 형성시킬 수 있도록 하는 장치를 제공하게 된다.
이와 같은 본 발명은 유체의 흐름 저항을 작게 하는 그물망 형태의 메디아를 사용함으로써, 그물망을 형성하는 실의 모든 표면적에서 광화학 반응이 일어나고, 그물망의 특성에 의해 흐름의 저항이 작아 정화하고자 하는 유체의 흐름이 매우 빠 르게 된다. 따라서 일정 량의 유체를 단시간에 정화할 수 있고 또한 유해 물질의 제거 능력이 향상된다.
그리고 스크류 메디아만을 사용하지 않고, 스크류 메디아와 그물망 메디아를 함께 사용함으로써, 종래의 스크류 메디아가 가지는 문제점을 극복할 수 있게 된다.
그물망 메디아를 사용한 본 발명의 정화장치의 정화 능력을 측정하면, 정화시작 초기에는 급격한 정화 효율을 보이지는 않지만 10분이 경과하는 싯점부터는 종래의 오염 물질 제거 수준보다 더 큰 정화 능력이 나타나게 된다.
뿐만 아니라 본 발명은 다수 개의 스크류 메디아와 다수 개의 그물망 메디아를 번갈아 가면서 설치할 수 있어, 대용량의 유체를 단시간에 정화할 수 있어, 광촉매를 이용한 정화 장치의 처리 용량의 한계점을 극복할 수 있어, 조선소, 자동차 생산라인, 반도체 생산 라인 등의 대형 제조업의 현장에서 바로 유해 공기를 처리할 수 있는 장점을 가지게 된다.
본 발명의 그물망 복합형 광촉매 정화 장치는 도 1과 같은 하나의 그물망 메디아(5)를 포한한 실시예와, 도 4와 같이 하나의 그물망 메디아(5)로 된 도 1의 실시예를 다수 개 연결하여 구성된 실시예와, 하나의 큰 케이스(3) 내부에 다수 개의 그물망 메디아(5)가 설치된 실시예와, 도 7과 같은 스크류 메디아(9)와 그물망 메디아(5)를 함께 사용한 실시예와, 도 9와 같이 스크류 메디아(9)아 그물망 메디 아(5) 다수 개를 함께 사용한 실시예와 같이 다양하게 실시할 수 있다.
모든 실시예에서는 반드시 그물망 메디아(5)가 사용되지만, 도 1과 같은 실시예에서는 스크류 메디아(9)는 사용되지 않는다. 그러나, 정화 장치에서 램프(4)의 작용과 메디아의 작용이 함께 이루어지므로, 그물망 메디아(5)만 사용하는 경우라 하더라도 본 발명에서는 복합형 광촉매 정화 장치라고 칭하기로 한다.
도 1과 같은 기본적인 실시예는 입구(1)와 출구(2)가 형성된 케이스(3); 상기 케이스(3)에 삽입된 광화학 반응이 가능한 램프(4); 상기 케이스(3)의 내부 공간에 설치된 메디아;를 포함하여 구성되고, 상기 메디아는 램프(4)를 빙둘러 싼 원통형의 그물망 메디아(5)임을 특징으로 한다.
상기의 구성과 같은 기본적인 실시 외에 도 4와 같이 케이스(3)의 입구(1)와 출구(2)가 다른 케이스(3)와 연결되게 실시할 수도 있으며, 도 5(a)와 같이 하나의 큰 케이스(3) 내부에 다수 개의 램프(4) 및 각각의 램프(4)를 둘러싼 그물망 메디아(5)로 구성할 수도 있다. 도 5(b)는 도 5(a)의 "B-B"부 단면도이다.
하나의 단품으로 구성된 정화 장치의 경우에는 하나의 케이스(3)에 팬(6)이 설치될 수도 있고, 다수 개가 모인 집합체로서의 정화 장치에는 전체 큰 케이스(3)에 하나의 팬(6)이 설치될 수도 있다.
그리고 다수 개의 케이스(3)들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 구성될 수도 있다. 다수 개가 직렬 또는 병렬로 연결될 경우는 연결관을 통해 연결할 수도 있으나, 어느 하나의 케이스(3)의 출구(2)는 연결된 다른 케이스(3)의 입구(1)가 될 수도 있다.
상기의 경우 다수 개의 케이스(3)에 설치되는 램프(4) 또는 하나의 큰 케이스(3)의 내부에 설치되는 다수 개의 램프(4)의 경우에는, 파장이 다른 자외선 램프가 삽입되거나, 파장이 다른 자외선 램프와 가시광선 램프가 삽입되거나, 파장이 다른 자외선 램프와 오존 램프가 삽입되거나, 파장이 다른 자외선 램프와 가시광선 램프와 오존 램프가 삽입설치되는 등, 다양하게 설치할 수 있어, 파장별로 정화하는 구조를 가질 수도 있다.
사용되는 램프(4)는 광화학 반응이 가능한 어떠한 램프라도 가능한 것으로, 오존 램프, UV-C 램프, UV-A 램프 등 다양할 수 있다. 따라서 유체가 케이스(3)를 거치면서, 설치된 광화학 반응이 가능한 램프(4)에 의해 정화나 살균 등이 이루어진다.
일반적으로 자외선은 파장별로 UV-A(315~400nm), UV-B(280~315nm), UV-C(200~280nm)로 분류되고, 상기의 파장대별로 자외선을 조사하여 각각 별도로 광화학 반응을 일으키게 된다. 따라서 다수 개의 램프(4)를 직렬 또는 병렬로 연결하여 구성된 경우 유체의 흐름을 따라 가면서 UV-A(315~400nm) 영역의 자외선 램프, UV-B(280~315nm) 영역의 자외선 램프, UV-C(200~280nm) 영역의 자외선 램프를 순차적으로 설치할 수 있다. 물론 순서는 상관없이 설치할 수 있고, 오존 램프는 첫 단계 또는 자외선 램프의 사이에 설치할 수도 있다.
이와 같이 자외선의 영역별로 따라 램프를 설치하게 되면, 자외선 영역별로 살균에 좋은 것, 탈취에 좋은 것, VOC 분해에 좋은 것 등으로 세분화할 수 있어 그 효과 또한 증대된다. 자외선 램프(4)를 파장대별로 설치할 경우 파장에 의한 특징 적인 정화나 살균 등이 이루어지고, 가시광선 램프나 오존 램프 등이 설치된 경우 그 각각에 의해서도 정화된다. 즉, 다수개의 케이스(3)를 포함하여 연결 사용하는 구조는 각각의 기능과 반응 효과를 구별하여 그 효능을 증대시키게 된다.
상기와 같은 광화학 반응이 가능한 다양한 램프를 동시에 사용하면, 그물망 메디아(5)를 광촉매 물질로 코팅하지 않아도 램프(4)들에 의해서만 정화가 가능하게 된다.
본 발명의 특징은 원통형의 그물망 메디아(5)를 사용함에 있다. 그물망 메디아(5)는 길이 방향에 대한 수직 단면은 도 2에 도시된 바와 같이 원형, 다각형 등으로 다양하게 실시할 수 있고, 그물망 메디아(5)를 케이스(3)의 가운데에 안정되게 설치되어 램프(4)와의 접촉을 방지하기 위하여 그물망 메디아(5)의 외측면과 케이스(3)의 내측면에 양단부가 접하는 서포터(7)가 다수 개 설치될 수도 있다.
그물망 메디아(5)의 그물망 크기는 유체의 흐름에 방해가 되지 않고, 광화학 반응이 최대가 될 수 있는 적절한 크기로 설계하면 된다.
이와 같은 그물망 메디아(5)는 광촉매가 코팅되어 유체와의 광화학 반응이 일어나는 접촉 면적을 증대시키게 된다. 즉 본 발명의 그물망 메디아(5)는 도 3에 도시된 바와 같이 금속 또는 비철금속으로 된 가느다란 실을 직조하여 된 망체의 형태를 가지므로, 매우 긴 길이의 실이 필요로 하게 된다. 그리고 그물망의 형태로 직조된 구조이기 때문에 모든 실은 그 외면이 모두 드러나게 되어, 전체 표면적이 유체와 접촉할 수 있게 된다.
그리고 그물망의 구조로 되어 있으므로, 유체의 흐름을 방해하지 않으면서 모든 유체와의 고른 접촉이 가능하게 된다. 따라서 램프(4)에 의해 발하는 빛과 그물망의 그물망 메디아(5)의 광화학 반응이 모든 그물망 메디아(5)의 표면에서 일어나고, 이러한 그물망 메디아(5)의 모든 표면에 유체가 접촉하게 되어 광화학 반응에 의한 정화의 효율이 극대화 된다.
물론, 그물망 메디아(5)의 외측인 케이스(3)의 내측면에 광촉매가 코팅된 튜브(8)를 끼우거나, 빛을 반사하는 튜브(9)를 끼워 램프(4)의 빛을 반사시킬 경우 그 효과는 더 클 수 있다. 그리고 다수 개의 램프(4)를 사용하는 경우 각각 다른 종류의 램프 및 램프의 파장에 의하여 정화의 효율은 더 증가될 수 있다. 즉, 자외선이나 가시광선의 파장에 따라 탈취, 유기물질 분해, 살균, 항균의 능력이 다르기 때문에, 주요한 기능이 다른 것들을 연결함으로써 물이나 공기의 정화, 정수, 청정, 살균처리의 목적 효과를 동시에 얻을 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 광촉매가 코팅된 원통형 그물망 메디아(5)가 사용되어, 자외선이나 가시광선을 조사하는 램프(4)의 빛과 함께 광화학 반응이 일어나 케이스(3)를 통과하는 오염된 물이나 공기를 정화하고, 탈취하고, 살균하는 등의 효과를 더욱 크게 달성하게 된다.
사용중 그물망 메디아(5)가 케이스(3)에 접촉되는 등의 문제로 내구성이 좋지 않을 수 있으나, 본 발명은 서포터(7)가 설치되어 정확한 위치를 유지시켜 주는 역할을 하게 된다. 그리고 상기 서포터(7)는 그물망 메디아(5)와 케이스(3) 내측면의 사이 공간을 형성시켜 유체의 흐름을 좋게 하고, 그물망 메디아(5)의 표면에 유체와의 접촉을 용이하게 하는 역할도 하게 된다.
본 발명의 원통형 그물망 메디아(5)를 사용하게 되면, 단시간에 급격한 정화의 효과는 없으나 일정 시간 경과하는 동안 대부분의 유해물질을 정화하여 낮은 오염도의 수준을 유지하게 된다. 즉, 도 6(a)의 경우에는 스크류형의 메디아를 사용한 종래의 정화장치에 대한 테스트 결과로서, 초기 급격한 유해 물질의 감소가 있으나 일정 수준 이하로는 떨어지지 않는다. 그러나 본 발명은 도 6(b)와 같이 종래와 동일한 시간이 경과할 때까지는 서서히 감소하나 감소의 정도는 더 커서 일정시간 후에는 오염 물질이 거의 없는 수준으로 정화시키게 된다. 이러한 효과는 그물망의 구조로 된 그물망 메디아(5)에 의해 달성되는 것이다.
상기와 같이 스크류형 메디아의 장점도 가지게 되는데, 본 발명의 다른 실시예는 스크류 메디아(9)와 그물망 메디아(5)를 함께 사용한 복합형 정화 장치로의 실시도 가능하다. 따라서 큰 사이즈로 제작할 수 있어 스크류 메디아(9)의 초기 급격한 정화 작용과, 그물망 메디아(5)의 완전한 정화 작용을 동시에 얻을 수 있고, 대 용량으로 실시가 가능하게 된다.
스크류 메디아(9)와 그물망 메디아(5)가 함께 사용된 경우의 기본적인 실시예는 도 7에 도시되어 있다. 즉, 램프(4)의 외부에 스크류 메디아(9)가 빙둘러 설치되고, 스크류 메디아(9)의 외측에 그물망 메디아(5)가 빙둘러 설치된다. 그리고 그물망 메디아(5)의 외측에는 다수 개의 서포터(7)가 설치되어 튜브(8) 또는 케이스(3)와의 일정 공간을 유지시켜 준다. 튜브(8)는 본 발명 전체에 걸쳐 설치될 수도 있어, 설치되지 않을 수도 있는 구성이다. 이와 같이 구성되고 나머지 구성은 전술한 구조와 같다.
따라서 팬(6)에 의해 유체가 들어오면, 그물망 메디아(5)를 관통하여 스크류 메디아(9)에 의해 형성된 길을 따라 회전되면서 이동된다. 이 때 유체가 스크류 메디아(9)를 따라 흐르면서 일부는 원심력에 의해 스크류 메디아(9)의 길을 벗어나 그물망 메디아(5)를 통과하고, 튜브(8)나 케이스(3)에 부딪힌 후 다시 그물망 메디아(5)를 관통하여 스크류 메디아(9)의 길을 따라 흐르거나 그물망 메디아(5)의 표면을 따라 흐르면서 광화학 작용에 의해 정화가 일어나게 된다.
이와 같이 스크류 메디아(9)와 그물망 메디아(5)가 함께 사용된 경우에는 앞선 실시예에서 설명된 그물망 메디아(5)의 효과와, 스크류 메디아(9)의 효과를 동시에 달성할 수 있다.
그리고 본 발명은 도 9에 도시된 바와 같이, 다수 개의 스크류 메디아(9)와 그물망 메디아(5)를 번갈아 가면서 차례로 설치하여, 정화 장치를 대형화할 수 있다. 즉, 램프(4)의 크기가 한정되더라도, 스크류 메디아(9)와 그물망 메디아(5)를 통과하는 공간이 있기 때문에, 케이스가 크더라도 케이스(3)의 내측벽까지 빛이 도달할 수 있고, 이로 인해 튜브(8)와의 광화학 작용도 가능하며, 모든 스크류 메디아(9)와 그물망 메디아(5)에서도 광화학 작용이 일어나게 된다.
도 9의 경우는 유체가 유입되면, 다수 개의 그물망 메디아(5)를 통과하여 내측의 스크류 메디아(9)에 의해 형성된 길과, 내측 그물망 메디아(5)와 외측 그물망 메디아(5)의 사이에 삽입된 스크류 메디아(9)에 의해 형성된 길을 따라 흐르게 된다. 그리고 역시 흐름시의 회전에 의해 유체의 일부는 원심력에 의해 외측에 위치된 그물망 메디아(5)와 외측의 스크류 메디아(9) 및 튜브(8) 중에서 어느 하나 이 상과 접촉하여 광화학 작용을 하게 된다.
도 9의 경우는 각각 두 개씩의 스크류 메디아(9)와 그물망 메디아(5)가 사용되었으나, 이의 구조를 더욱 확장하여 3개 이상의 스크류 메디아(9)와 그물망 메디아(5)를 사용하여 정화 장치를 구성할 수 있는데, 이렇게 하면 대용량의 정화 장치로도 제작이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 구조를 보여주는 단면도
도 2는 도 1의 "A-A"부 단면도
도 3은 그물망 형태를 가진 메디아의 사시도
도 4는 다수 개의 케이스가 연결되어 구성된 실시 예시도
도 5는 하나의 케이스에 다수 개의 램프와 메디아가 설치된 실시 예시도
도 6은 종래의 것과 본 발명의 성능 비교 도표
도 7은 스크류 메디아와 원통형 메디아가 사용된 실시예의 단면도
도 8은 도 7의 "C-C"부 단면도
도 9는 다수 개의 스크류 메디아와 원통형 메디아가 사용된 실시예의 단면도
도 10은 도 9의 "D-D"부 단면도
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 입구 2 : 출구
3 : 케이스 4 : 램프
5 : 그물망 메디아 6 : 팬
7 : 서포터 8 : 튜브
9 : 스크류 메디아
Claims (3)
- 입구(1)와 출구(2)가 형성된 케이스(3); 상기 케이스(3)에 삽입된 광화학 반응이 가능한 램프(4); 상기 케이스(3)의 내부 공간에 설치된 정화용 메디아;를 포함하여 구성된 정화 장치에 있어서, 상기 메디아는 램프(4)를 빙둘러 싼 원통형의 그물망 메디아(5)임을 특징으로 하는, 그물망 복합형 광촉매 정화 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 램프(4)와 그물망 메디아(5)의 사이에는 램프(4)를 빙둘러 스크류 메디아(9)가 설치됨을 특징으로 하는, 그물망 복합형 광촉매 정화 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 램프(4)와 그물망 메디아(5)의 사이에는 한 개 이상의 스크류 메디아(9)와 한 개 이상의 그물망 메디아(5)가 번갈아 가면서 그 각각의 외측에 설치됨을 특징으로 하는, 그물망 복합형 광촉매 정화 장치.
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| KR1020090106978A KR101335070B1 (ko) | 2009-11-06 | 2009-11-06 | 그물망 복합형 광촉매 정화 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020090106978A KR101335070B1 (ko) | 2009-11-06 | 2009-11-06 | 그물망 복합형 광촉매 정화 장치 |
Publications (2)
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Cited By (4)
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| KR20160106899A (ko) | 2015-03-03 | 2016-09-13 | 서정섭 | 타워형 광촉매 정화장치 |
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| KR20180024400A (ko) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 한국전기연구원 | 산화티타늄 필터를 포함하는 공기정화장치 |
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| JP3777540B2 (ja) * | 2001-01-30 | 2006-05-24 | ライザー工業株式会社 | 光触媒浄水殺菌処理装置 |
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-
2009
- 2009-11-06 KR KR1020090106978A patent/KR101335070B1/ko active IP Right Grant
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