KR20210051299A - 광촉매 파이프 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기중에 포함된 휘발성 유기화합물(VOCS)을 포함하는 유해가스 등을 정화할 수 있는 광촉매 파이프 필터에 관한 것으로서, 유해가스를 흡입할 수 있는 흡입팬과 필터 파이프 본체에 다수의 자외선램프를 구비하여 신속한 반응속도를 제공할 수 있으며, 파이프 본체 내부에 삽입된 필터의 교체가 용이하도록 원통형으로 형성된 광촉매 파이프 필터에 관한 것이다.
Description
본 발명은 공기중에 포함된 유기화합물(VOCS)을 포함하는 유해가스 등을 정화할 수 있는 광촉매 파이프 필터에 관한 것으로서, 유해가스를 흡입할 수 있는 흡입팬과 필터 파이프 본체에 다수의 자외선램프를 구비하여 신속한 반응속도를 제공하여 공기 정화효율을 보다 향상시킬 수 있는 원통형으로 형성된 광촉매 파이프 필터에 관한 것이다.
광촉매는 n형 반도체로서 산화 환원 반응은 자외선(365nm이하)파장에서 광촉매 표면에서의 전자(Electron),와 정공(Hole)이 생성 정공은 표면의 수분과 반응하여 강한 산화력이 있는 하이드록시라디칼(OH-)을 생성한다.
그리고, 흡착된 산소에 전자를 줌으로써 슈퍼옥사이드(O2-)를 생성하게 되어 하이드록시라디칼과 슈퍼옥사이드가 광촉매 표면에 흡착된 유기물질의 분자결합을 제거하여 물과 탄산가스로 변화시킨다. 이때, 세균도 유기 화합물이므로 광촉매의 강한 산화 및 환원작용에 의해 완전분해 되어 살균된다.
종래에는 평판에 코팅된 광촉매와 UV램프를 이용한 광화학 반응을 통해 공기 중의 유해 물질을 분해 처리하여 무해한 물질로 바꾸는 공기청정 장치는 고안되었으나, 필터에 체류되는 시간이 길어야 하는 문제점으로 정화 효율이 낮고 미세분진의 적층으로 청정기 자체의 기능이 많이 저하되는 단점이 있다.
이러한 단점을 보완하기 위해 전단에 여러 층의 필터를 사용하는 제품이 개발되었으나, 필터의 변형이 쉽게 발생되고, 촉매 코팅 시 포어 막힘 현상이 발생하여 원활한 공기의 흐름이 이루어지지 않으며, 필터의 광화학 반응이 일어나는 부분인 필터의 내부에 램프를 설치하기 때문에 장치 제작비 대비 정화효율이 낮다. 또한, 많은 부대시설이 요구되어 관련설비가 과도하게 대량화됨은 물론 설치 및 운용경비가 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 광촉매가 도포된 필터를 원통형으로 형성하고, 필터의 표면에 반응성이 높은 전이금속을 담지하여 그 외부에 자외선램프를 설치함으로 인해 광촉매의 반응속도를 향상시킬 수 있는 광촉매 파이프 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 광촉매 파이프 필터는 내부에 수용공간(S)이 형성되고, 양측이 개방된 형상을 이루도록 수평방향으로 연장되는 파이프본체(100); 상기 수용공간(S)에 배치되며, 상기 파이프본체(100)와 동일한 길이방향으로 연장형성되며, 광촉매로 코팅된 필터부(200); 외부공기를 상기 파이프본체(100)의 수용공간(S)으로 유입시키도록 상기 파이프본체(100)의 개방된 일측에 구비되는 공기유입팬(300); 상기 파이프본체(100)의 외측면에 부착되어 광촉매가 코팅된 상기 필터부(200)로 자외선을 조사하는 다수개의 램프부(400); 상기 램프부(400)로 전력을 공급하는 배터리모듈(500);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 필터부(200)에 코팅된 광촉매는 전이 금속(transition metal) 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 상기 필터부(200)는 좌우측이 개방되며, 내부가 중공되는 원통형상을 이루되, 상기 공기유입팬(300)으로부터 유입된 외부공기가 상기 필터부(200)의 중공된 내부공간으로 유입되는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 상기 파이프본체(100)의 내부에는 상기 공기유입팬(300)으로부터 유입된 외부공기를 상기 필터부(200)의 중공된 내부로 안내하는 안내리브(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 상기 필터부(200)는 카본 또는 니켈로 이루어진 다공질 형상을 이루고, 상기 전이 금속(transition metal)이 용해된 용액에 일정시간 담지된 후 건조된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광촉매 파이프 필터는 공기중의 유해가스나 미생물 등을 효과적으로 제거하여 정화함과 아울러 파이프 필터의 구조가 단순화되고 소량화되며, 자외선램프만 교체하면 광촉매 기능을 반영구적으로 사용할 수 있어, 설치 및 운전경비가 절감되는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명의 주요구성을 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명의 주요구성을 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명의 필터부를 통한 공기 정화의 일실시예를 나타낸 개략도.
도 4 는 본 발명의 필터부 형상의 일실시예를 나타낸 사진.
도 5 는 본 발명의 필터부의 담지 전후의 이미지 비교 사진.
도 2 는 본 발명의 주요구성을 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명의 필터부를 통한 공기 정화의 일실시예를 나타낸 개략도.
도 4 는 본 발명의 필터부 형상의 일실시예를 나타낸 사진.
도 5 는 본 발명의 필터부의 담지 전후의 이미지 비교 사진.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 광촉매 파이프 필터의 일실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 광촉매 파이프 필터는 유해가스를 제거하기 위한 실내용, 차량용 및 산업용 공기청정기 등에 사용되며, 필터에 코팅된 촉매가 자외선을 받음으로써 촉매가 반응하여 필터를 통과하는 유해가스에 포함된 유기화합물(VOCS)을 산화 분해한다. 따라서, 향균, 탈취가 가능하고, 바이러스, 세균, 포름알데히드 등의 유해입자를 제거해줄 수 있다.
도 1 을 참조하면 이러한 광촉매 파이프 필터는 파이프본체(100), 필터부(200), 공기유입팬(300), 램프부(400) 및 배터리모듈(500)을 포함한다.
파이프본체(100)는 소정의 직경을 갖는 원통형상으로 일정길이로 연장형성되며, 중앙에 수용공간(S)이 형성되도록 내부가 중공된 형상을 갖는다. 그리고, 파이프본체(100)는 양측이 개방된 형상을 가짐으로 인해 파이프본체(100)를 따라 유체가 이동할 수 있다.
필터부(200)는 파이프본체(100)의 수용공간 내부에 배치된다. 필터부(200) 또한 파이프본체(100)와 동일한 길이방향으로 연장형성되며 파이프본체(100)가 이루는 직경보다 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다. 그리고 필터부(200)는 광촉매로 코팅되며, 코팅된 광촉매는 아나타제형 산화티타늄으로 구성될 수 있다.
한편, 필터부(200)도 원통형상으로 내부가 중공된 형상을 가지며, 좌우측이 개방된 형상을 가질 수 있다. 이는 하술되는 상기 공기유입팬(300)으로부터 유입된 외부공기가 필터부(200)의 중공된 내부로 유입된 후 필터부(200)를 통과하여 필터부(200)의 외측으로 관통된다. 이로 인해 유해가스가 필터부(200)에 체류하는 시간을 증가시킬 수 있어 정화효율을 보다 향상시킬 수 있다.
공기유입팬(300)은 외부공기를 파이프본체(100)의 수용공간(S) 내부로 유입시키도록 파이프본체(100)의 개방된 일측에 장착된다. 공기유입팬(300)은 파이프본체(100)의 직경과 동일한 회전반경을 갖는 회전팬이 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 램프부(400)는 파이프본체(100)의 외측면에 부착된다. 램프부(400)는 광촉매가 코팅된 필터부(200)로 자외선을 조사하기 위해 UV(ultraviolet rays)램프에 해당한다.
램프부(400)는 파이프본체(100)의 연장되는 길이방향을 따라 다수개로 일정간격 이격 배치될 수 있다. 램프부(400)는 광촉매 활성을 위한 자외선 파장 254 nm가 방출되는 고출력 저압 자외선 램프에 해당할 수 있다.
도 3 을 참조하여 광촉매와 자외선의 반응 및 메커니즘에 대해 간략히 설명한다. 필터부(200)에 자외선이 조사되면 필터부(200)에 도포된 광촉매물질로부터 음이온인 슈퍼옥사이드(O2) 및 하이드록실 라티칼(OH)이 필터부(200)에서 방출된다. 이후 외부공기에 포함된 유기화합물(VOCS)과 반응하면서 유기물질이 분해되어 외부로 배출된다.
배터리모듈(500)은 상기의 공기유입팬(300) 및 램프부(400)에 전력을 공급해주기 위한 수단으로 사용된다. 배터리모듈(500)에 장착되는 배터리는 리튬이온, 리튬폴리머 등을 사용한 배터리에 해당한다.
한편, 필터부(200)에 코팅된 광촉매는 전이금속(transition metal) 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 전이금속은 주기율표에서 4~7주기, 3~12족 까지의 원소들을 말하는데, 상기 필터부(200)에 사용되는 전이금속은 은(Ag), 플레티늄(Pt) 등에 해당하는 귀금속류를 제외하는 것이 바람직하다. 전이금속이 혼합 될 때는 산화티타늄(Ti)을 기본베이스로 하여 하나 이상의 전이금속 중 어느 하나를 혼합할 수 있다.
도 2 를 참조하면 파이프본체(100)의 내부에는 공기유입팬(300)으로부터 유입된 외부공기를 필터부(200)의 중공된 내부로 안내하는 안내리브(600)가 더 구비된다. 안내리브(600)는 일정각도 경사를 이루도록 배치되어 유체의 진입 각도를 조절해줄 수 있다.
광촉매가 필터부(200)에 코팅되는 다른 실시예를 설명한다. 도 4 및 도 5 를 참조하면 필터부(200)는 카본(Carbon) 또는 니켈(Nickel)로 이루어진 다공질 형상을 이루는 스펀지 형태의 폼(form) 형상 또는 세라믹 허니컴(ceramic honeycomb) 형상, 코디어라이트(cordierite) 형상을 가질 수 있다.
이러한 다공질 형상은 불규칙한 패턴을 가질 수 있으며, 필터부(200)가 이러한 형상을 가짐으로 인해 가공이 용이하고, 광촉매의 코팅 시 형성된 다수의 홀이 막히는 현상을 방지해 줄 수 있다.
또한, 필터부(200)에 코팅되는 광촉매는 광촉매가 용해된 용액에 필터부(200)를 일정시간 담지한 후 꺼내어 건조시킬 수 있다. 이때, 광촉매가 용해된 용액은 전이 금속(transition metal)이 용해된 용액에 해당한다. 필터부(200)를 담지하는 필터부(200)의 모든 표면에 광촉매가 도포되어 자외선과 반응할 수 있는 표면적이 증가되는 이점을 제공한다.
파이프본체(100)의 내부에는 필터부(200)를 고정하기 위한 고정브라켓(110)이 더 구비되며 고정브라켓(110)으로 인해 파이프본체(100)의 내측면과 필터부(200)의 외측면 상호간 일정한 간격을 유지하며 이격될 수 있고, 이러한 공간을 통해 정화된 공기가 이동할 수 있다.
그리고, 파이프본체(100)의 타측단에는 정화되어 배출되는 공기 흐름 속도를 일정하게 유지시키기 위해 속도조절판(120)이 더 구비될 수 있으며, 속도조절판(120)은 공기의 이동방향과 교차되는 방향으로 연장되어 이동하는 유체의 흐름 속도를 감속시킬 수 있다. 속도조절판(120)은 공기유입팬(300)의 풍량에 비례하여 다수개 구비될 수 있다.
100 : 파이프본체
200 : 필터부
300 : 공기유입팬 400 : 램프부
500 : 배터리모듈
300 : 공기유입팬 400 : 램프부
500 : 배터리모듈
Claims (5)
- 내부에 수용공간(S)이 형성되고, 양측이 개방된 형상을 이루도록 수평방향으로 연장되는 파이프본체(100);
상기 수용공간(S)에 배치되며, 상기 파이프본체(100)와 동일한 길이방향으로 연장형성되며, 광촉매로 코팅된 필터부(200);
외부공기를 상기 파이프본체(100)의 수용공간(S)으로 유입시키도록 상기 파이프본체(100)의 개방된 일측에 구비되는 공기유입팬(300);
상기 파이프본체(100)의 외측면에 부착되어 광촉매가 코팅된 상기 필터부(200)로 자외선을 조사하는 다수개의 램프부(400);
상기 램프부(400)로 전력을 공급하는 배터리모듈(500);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 파이프 필터. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터부(200)에 코팅된 광촉매는 전이 금속(transition metal) 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 광촉매 파이프 필터. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터부(200)는 좌우측이 개방되며, 내부가 중공되는 원통형상을 이루되, 상기 공기유입팬(300)으로부터 유입된 외부공기가 상기 필터부(200)의 중공된 내부공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는 광촉매 파이프 필터. - 제 1 항에 있어서,
상기 파이프본체(100)의 내부에는 상기 공기유입팬(300)으로부터 유입된 외부공기를 상기 필터부(200)의 중공된 내부로 안내하는 안내리브(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광촉매 파이프 필터. - 제 2 항에 있어서,
상기 필터부(200)는 카본 또는 니켈로 이루어진 다공질 형상을 이루고, 상기 전이 금속(transition metal)이 용해된 용액에 일정시간 담지된 후 건조된 것을 특징으로 하는 광촉매 파이프 필터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020190136388A KR20210051299A (ko) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | 광촉매 파이프 필터 |
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|---|---|
| KR20210051299A true KR20210051299A (ko) | 2021-05-10 |
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ID=75917839
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| KR (1) | KR20210051299A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116025987A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-28 | 无锡普力斯特实验室设备科技有限公司 | 一种用于去除实验室有机废气和无机废气的净化系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200330076Y1 (ko) | 2003-07-25 | 2003-10-11 | 심광보 | 원통형 광촉매 에어필터 |
| KR100627972B1 (ko) | 2003-04-29 | 2006-09-26 | 나노솔루션주식회사 | 섬유 다발형 광촉매 필터를 이용한 대기처리 장치 |
-
2019
- 2019-10-30 KR KR1020190136388A patent/KR20210051299A/ko unknown
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| CN116025987A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-28 | 无锡普力斯特实验室设备科技有限公司 | 一种用于去除实验室有机废气和无机废气的净化系统 |
| CN116025987B (zh) * | 2022-12-29 | 2023-09-05 | 无锡普力斯特实验室设备科技有限公司 | 一种用于去除实验室有机废气和无机废气的净化系统 |
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