KR20220087982A - 원통형 필터나 덕트에 적용되는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈 - Google Patents

원통형 필터나 덕트에 적용되는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원통형 필터나 덕트에 적용되는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈에 관한 것으로 더욱 상세하게는 원통형 필터에 삽입되거나 덕트 내부에 삽입되는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 원기둥형 살균정화 리액터 모듈은 분리되는 두 개의 부재가 체결되어 원기둥 형상을 갖는 바디 케이스; 상기 바디 케이스의 내부 중앙에 인입되는 자외선램프; 상기 자외선램프의 양 종단에 결합된 상태에서 상기 바디 케이스의 내부 중앙에서 상기 바디 케이스에 고정되는 자외선램프 고정용 홀더; 상기 바디 케이스의 내부에 인입되며, 상기 자외선램프를 중심으로 외측에서 상기 바디 케이스의 내부에 인입되는 나노튜브; 및 상기 나노튜브의 양 종단에 결합된 상태에서 상기 바디 케이스의 내부에서 상기 바디 케이스에 고정되는 나노튜브 고정용 홀더;를 포함한다.

Description

원통형 필터나 덕트에 적용되는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈{Cylinder type sterilization purification reactor module applied to cylindrical filter or duct}
본 발명은 원통형 필터나 덕트에 적용되는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈에 관한 것으로 더욱 상세하게는 원통형 필터에 삽입되거나 덕트 내부에 삽입되는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈에 관한 것이다.
현대인은 실내에서 약 90% 이상 생활하고, 많은 양의 공기를 주변 사람들과 함께 호흡하고 있다. 따라서 실내공기의 질은 국민생활보건에 있어 큰 의미를 갖는다. 특히, 2019년 발생한 코로나 바이러스로 다중 이용시설의 실내 공기질 관리 및 호흡기 질환의 감염관리가 매우 중요한 사회적 문제로 떠오르고 있다.
일반적으로 학교, 병원, 상가, 지하 및 지하철역 등 다중 이용시설이 실내는 미세먼지, 이물질 또는 미생물성 오염물질을 포함하고 있으며, 이들 오염물질은 전염성 질환, 알레르기성 질환 또는 호흡기 질환을 유발하는 원인을 제공한다.
특히, 에어컨 및 일반 공기청정기의 필터가 코로나 바이러스의 감염 매체로 보도되면서, 교육시설 및 의료시설에서 에어컨과 공기청정기의 사용을 일부 제한하고 있다.
기존의 공기정화 살균장치는 미세먼지를 포집하기 위하여 펄프 또는 유리섬유질의 헤파(HEPA) 필터를 사용하여 포집하였으나, 사용 시간의 경과에 따른 입력 손실 등 효율이 떨어지고, 주기적으로 고가의 필터를 교체하야야 하는 문제점이 있었다.
살균을 위해서는 자외선과 음이온방식의 살균장치를 많이 사용하고 있지만, 자외선 방식만의 살균장치는 소비 전력이 많다는 단점이 있으며, 음이온 방식의 살균장치는 살균의 신뢰성이 낮다는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1585223호 한국공개특허 제10-2012-0077724호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원통형 필터 내부에 삽입 가능한 살균정화 리액터 모듈을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 덕트 내부에 설치 가능한 살균정화 리액터 모듈을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 자외선이 외부로 방사되지 않는 살균정화 리액터 모듈을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 간단하게 착탈이 가능한 살균정화 리액터 모듈을 제안함에 있다.
이를 위해 본 발명의 원기둥형 살균정화 리액터 모듈은 분리되는 두 개의 부재가 체결되어 원기둥 형상을 갖는 바디 케이스; 상기 바디 케이스의 내부 중앙에 인입되는 자외선램프; 상기 자외선램프의 양 종단에 결합된 상태에서 상기 바디 케이스의 내부 중앙에서 상기 바디 케이스에 고정되는 자외선램프 고정용 홀더; 상기 바디 케이스의 내부에 인입되며, 상기 자외선램프를 중심으로 외측에서 상기 바디 케이스의 내부에 인입되는 나노튜브; 및 상기 나노튜브의 양 종단에 결합된 상태에서 상기 바디 케이스의 내부에서 상기 바디 케이스에 고정되는 나노튜브 고정용 홀더;를 포함한다.
본 발명에 따른 살균정화 리액터 모듈은 원기둥형으로 형성되어 덕트 내부에 삽입하여 덕트 내부의 공기를 살균정화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서 제안하는 살균정화 리액터 모듈은 덕트 이외에 원통형 필터 내부에 삽입하여 공기를 살균정화된 공기를 필터링할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서 제안하는 살균정화 리액터 모듈은 살균정화가 요구되는 다양한 장비나 설비 내에서 삽입하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 특히 본 발명에서 제안하는 나노튜브는 반사효율이 높은 크롬을 도금하여 살균정화 리액터 모듈을 이동하는 공기의 살균 효과를 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 살균정화 리액터 모듈을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 나노튜브를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 나노튜브의 광촉매 코팅의 공정을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 필터가 체결된 살균정화 리액터 모듈을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 덕트 내에 설치된 살균정화 리액터 모듈을 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수 개의 나노튜브에 반사되는 자외선의 흐름을 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 덕트 내에 삽입되는 살균정화 리액터 모듈을 도시하고 있다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 원기둥형 살균정화 리액터 모듈을 도시하고 있다. 이하, 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 원기둥형 살균정화 리액터 모듈에 대해 상세하게 알아보기로 한다. 특히, 도 1(a)는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈의 조립도이며, 도 1(b)는 살균정화 리액터 모듈의 분해 사시도이다.
도 1에 의하면, 원기둥형 살균정화 리액터 모듈은 바디 케이스, 자외선램프 고정용 홀더, 자외선램프, 나노튜브, 나노튜브 고정용 커버를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 살균정화 리액터 모듈(100)에 포함될 수 있다.
바디 케이스(102)는 부품이 실장 가능하도록 내부가 비어 있으며, 원기둥 형상을 갖는다. 바디 케이스(102)는 본 발명에서 제안하는 살균정화 리액터 모듈(100)을 구성하는 각 구성이 실장 되거나 결합된다. 바디 케이스(102)는 반사용 크롬이 도금되어, 자외선이 외부로 방사되지 않고 내부로 반사되도록 하는 것이 바람직하다.
바디 케이스(102)는 두 개의 부재로 구성되며, 반원기둥 형상을 갖는 두 개의 부재가 결합되어 하나의 원기둥 형상을 갖는다.
자외선램프(104)는 바디 케이스(102)의 내부에 실장되며, 특히 바디 케이스(102)의 원기둥 중심에 실장된다. 자외선램프(104)는 외부로부터 공급받은 전원에 의해 자외선을 방사한다. 자외선램프(104)의 양 종단은 자외선램프 고정용 홀더(106)가 체결된다.
자외선램프 고정용 홀더(106)는 자외선램프(104)의 양 종단에 체결된 상태에서 바디 케이스(102)에 결합된다. 자외선램프 고정용 홀더(106)의 재질은 고무로 형성되는 것이 바람직하나, 고무 이외에 다른 재질로 구성될 수 있다. 고무 재질로 형성하는 이유는 충격에 의한 파손을 방지하기 위함이다.
바디 케이스(102)의 내부 중앙에 형성된 홀더 홀에 자외선램프 고정용 홀더(106)가 인입되며, 자외선램프 고정용 홀더(106)가 인입된 상태에서 자외선램프(108)는 자외선램프 고정용 홀더(106)에 인입된다.
나노튜브(108)는 나노튜브 고정용 커버(110)에 결합된다. 나노튜브(108)의 허니컴의 구조를 가지며, 내부는 비어 있다.
나노튜브(108)의 형상에 대해서는 후술하기로 한다. 나노튜브(108)는 외측에 광촉매가 코팅되어 있으며, 코팅된 광촉매에 의해 외부로부터 유입된 공기는 살균된다. 물론 외부로부터 유입된 공기는 나노튜브(108) 뿐만 아니라 자외선램프에 의해서도 살균, 정화된다.
나노튜브 고정용 커버(110)는 나노튜브(108)의 직경보다 상대적으로 직경을 가지며, 나노튜브(108)의 양 종단에 체결된다. 나노튜브 고정용 커버(110)는 나노튜브(108)를 바디 케이스 내에서 고정하는 기능을 수행하는 동시에 두 개의 나노튜브(108)를 연결하는 기능을 수행한다.
도 1에 의하면, 바디 케이스(102)의 내부 중앙에는 자외선램프(104)가 체결되며, 자외선램프(104)의 외측에 나노튜브(108)가 체결된다. 이를 위해 바디 케이스는 자외선램프가 인입되는 공간과 나노튜브가 인입되는 공간을 분리하기 위해 일측 종단과 타측 종단에 격리부재를 형성한다. 격리부재의 내측에는 자외선램프(104)가 인입되며, 격리부재의 외측에는 나노튜브(108)가 인입된다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 나노튜브를 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 나노튜브에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
나노튜브는 허니컴 구조를 가지며, 광촉매가 도포된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 나노튜브는 다양한 길이를 갖도록 제작될 수 있다. 즉, 나노튜브의 일측은 체결 구조를 가지며, 두 개의 나노튜브를 결합하여 나노튜브의 전체 길이를 연장할 수 있다.
나노튜브는 크롬 등 반사효율이 높은 금속 물질을 코팅하여 반사효율을 높이며, 자외선이 조사되는 부분의 면적을 다른 부분의 면적에 비해 상대적으로 넓게 하여 광촉매 효과를 높인다. 즉, 나노튜브는 내부가 빈 허니컴 구조를 가지며, 나노튜브의 형성된 허니컴 구조의 외측면의 면적은 내측면의 면적보다 상대적으로 넓게 형성되도록 허니컴의 절단면은 경사지게 형성한다. 본 발명과 관련하여 광촉매 입자의 크기는 3 내지 10nm이다. 광촉매가 도포된 나노튜브를 제조하는 공정에 대해서는 도 3에서 후술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 나노튜브의 광촉매 코팅의 공정을 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 나노튜브의 광촉매 코팅 공정에 대해 알아보기로 한다.
나노튜브의 광촉매 효율을 증대시키기 위해서는 모재의 표면에너지(Surface energy)를 감소시키는 동시에 광촉매의 퍼짐성(젖음성, Wettability)을 증대시키는 공정이 요구된다.
모재의 표면에너지를 감소시키기는 공정은 모재(Basic Material)를 1차 세척한다. 즉, 1차 세척은 세척제를 첨가한 상태에서 초음파를 이용하여 모재를 세척한다.
1차 세척 이후 모재는 2차 세척된다. 2차 세척은 1차 세척과 달리 순수 증류수 상태에서 초음파를 이용하여 모재를 세척한다. 이와 같이 본 발명은 모재를 상이한 환경에서 적어도 2회 세척한다.
세척과정이 진행된 모재는 전기 건조 공정을 수행한다. 전기 건조는 120℃에서 60분간 건조한다. 이후 나노튜브의 광촉매 퍼짐성을 증대시키는 방안에 대해 알아보기로 한다.
광촉매의 퍼짐성을 증대시키는 방안은 세척 및 건조 공정을 진행한 모재에 광촉매를 스프레이 형태로 도포한다. 광촉매의 입도크기는 36 내지 10nm가 바람직하다. 이후 영계수(Young's modulus)를 측정한다. 접촉각이 10ㅀ 이하가 되도록 한다. 모재의 표면에너지가 적은 상태에서 광촉매는 얇고 균일하게 모재에 도포된다. 이후 광촉매가 코팅된 모재는 전기 건조되며, 전기 건조는 120℃에서 60분간 진행된다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 원통형 필터에 인입된 원기둥형 살균정화 리액터 모듈을 도시하고 있다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 원통형 필터에 인입된 원기둥형 살균정화 리액터 모듈에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 4에 의하면, 필터(400)는 내부가 빈 원기둥 형상을 하며, 비어있는 내부로 본 발명에서 제안하는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈(100)이 인입된다. 즉, 외부로부터 유입된 공기는 필터(400)를 통해 원기둥형 살균정화 리액터 모듈로 유입되면, 살균정화 리액터 모듈로 유입된 공기는 살균정화 절차를 진행한 후 외부로 유출된다. 또는 살균정화 리액터 모듈(100)에 의해 살균정화된 공기가 필터를 통해 외부로 유출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 덕트 내에 설치된 원기둥형 살균정화 리액터 모듈을 도시하고 있다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 덕트 내에 설치된 원기둥형 살균정화 리액터 모듈에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
덕트(500)는 길이방향으로 절개 가능하며 제1 덕트부재(502a)와 제2 덕트부재(502b)로 분리될 수 있다. 제1 덕트부재(502a)에는 제2 덕트부재(502b)와 결합되어 고정될 수 있도록 일측에 제1 결합부재(504a)가 형성되고, 제2 덕트부재(502b)에는 제1 결합부재(502a)와 대향되는 부분에 제2 결합부재(504b)가 형성된다. 제1 덕트부재(502a)와 제2 덕트부재(502b)는 제1 결합부재(504a)와 제2 결합부재(504b)를 통해 고정된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수 개의 나노튜브에 반사되는 자외선의 흐름을 도시하고 있다.
바디 케이스(102) 내 중앙에 자외선램프(104)를 구비하고, 자외선램프(104)에서 일정거리 이격된 둘레에 나노튜브(108)를 다수 구비하되, 나노튜브(108) 외측에 크롬 코팅을 하여 자외선들이 덕트(200)와 나노튜브(108)에 반사되어 살균효과를 더욱 더 향상시킬 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 원통형 덕트에 삽입된 공기정화 리액터 모듈을 도시하고 있다. 도 7에 의하면, 공기정화 리액터 모듈은 원통형의 덕트 내부에 삽입되며, 덕트(500) 내부에 삽입된 상태에서 덕트 내부를 이동하는 공기를 살균정화한다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100: 살균정화 리액터 모듈 102: 바디 케이스
104: 자외선램프 106: 자외선램프 고정용 홀더
108: 나노튜브 110: 나노튜브 고정용 홀더
400: 필터 500: 덕트

Claims (7)

  1. 분리되는 두 개의 부재가 체결되어 원기둥 형상을 갖는 바디 케이스;
    상기 바디 케이스의 내부 중앙에 인입되는 자외선램프;
    상기 자외선램프의 양 종단에 결합된 상태에서 상기 바디 케이스의 내부 중앙에서 상기 바디 케이스에 고정되는 자외선램프 고정용 홀더;
    상기 바디 케이스의 내부에 인입되며, 상기 자외선램프를 중심으로 외측에서 상기 바디 케이스의 내부에 인입되는 나노튜브; 및
    상기 나노튜브의 양 종단에 결합된 상태에서 상기 바디 케이스의 내부에서 상기 바디 케이스에 고정되는 나노튜브 고정용 홀더;를 포함함을 특징으로 하는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자외선램프로 전원을 공급하는 전원 공급수단을 포함함을 특징으로 하는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 나노튜브는,
    나노튜브의 표면 에너지를 감소시키기 위해 모재를 세척제가 첨가된 증류수 내에서 초음파로 1차 세척을 진행하며, 증류수 내에서 초음파로 2차 세척을 진행한 이후 건조 공정을 순차적으로 진행하며,
    광촉매의 젖음성을 증대시키기 위해 1차 세척, 2차 세척 및 건조 공정이 완료된 모재를 광촉매를 스프레이 형태로 도포한 후 건조 공정을 진행함을 특징으로 하는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 바디 케이스는,
    반사 효율을 향상시키기는 크롬이 도금이 있으며,
    상기 나노튜브는, 자외선이 조사되는 부분의 면적을 다른 부분의 면적에 비해 상대적으로 넓게 함을 특징으로 원기둥형 살균정화 리액터 모듈.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 나노튜브는,
    내부가 빈 허니컴 구조를 가지며, 상기 나노튜브의 형성된 허니컴 구조의 외측면의 면적은 내측면의 면적보다 상대적으로 넓게 형성되도록 상기 허니컴의 절단면은 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 원기둥형 살균정화 리액터 모듈.
  6. 제 5항의 원기둥형 살균정화리액터 모듈을 포함하며,
    상기 원기둥형 살균정화 리액터 모듈이 삽입되는 내부가 빈 원통형 필터를 포함함을 특징으로 하는 살균정화 장치.
  7. 제 5항의 원통형 살균정화리액터 모듈을 포함하며,
    상기 원기둥형 살균정화 리액터 모듈이 삽입되는 덕트를 포함함을 특징으로 하는 살균정화 장치.
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