WO2022145927A1 - 광촉매 살균모듈 - Google Patents

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WO2022145927A1
WO2022145927A1 PCT/KR2021/019957 KR2021019957W WO2022145927A1 WO 2022145927 A1 WO2022145927 A1 WO 2022145927A1 KR 2021019957 W KR2021019957 W KR 2021019957W WO 2022145927 A1 WO2022145927 A1 WO 2022145927A1
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WO
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photocatalytic
plate
photocatalyst
sterilization
led
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Application number
PCT/KR2021/019957
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English (en)
French (fr)
Inventor
방승섭
장해영
Original Assignee
방승섭
장해영
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultraviolet radiation
    • A61L9/205—Ultraviolet radiation using a photocatalyst or photosensitiser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/12—Lighting means

Definitions

  • the present invention relates to a photocatalytic sterilization module used for air purification and sterilization.
  • the effective cross-sectional structure of the sterilization duct and the installation of a corrugated photocatalyst scattering plate increase the area of photochemical reaction and the efficiency of the photoreaction, and the LED that emits ultraviolet rays
  • the present invention relates to a photocatalytic sterilization module in which the sterilization power is greatly increased and the service life is improved by increasing the emission efficiency of radicals by reducing the blow obstruction due to the small configuration of the ultraviolet emitter.
  • Photocatalytic reaction is being put to practical use in various fields such as home appliances, roads, vehicles, air treatment, medical treatment, and water quality treatment.
  • various volatile organic compounds, formaldehyde, etc. which are commonly referred to as sick house syndrome and old house syndrome, are decomposed and removed.
  • photocatalytic reaction is one of the representative future technologies that are in the spotlight in terms of energy and environment. Accordingly, it is currently being actively used in the energy and environmental fields. It is being actively used to decompose and remove harmful organic matter and air pollutants because it can easily remove pollutants spread all over the earth with only light without much energy.
  • a photocatalytic purification device is used for the purpose of purifying and sterilizing indoor air.
  • a 'photocatalyst plate for a purification device' As a background technology of the present invention, as Korean Patent Registration No. 10-0982400, a 'photocatalyst plate for a purification device' is proposed. It consists of two transparent plates spaced apart from each other with a photocatalyst plate, and a substrate coated with photocatalyst powder or a photocatalyst material inserted between the transparent plates on both sides. It can withstand the resistance of water and air, so the ability to purify polluted water or air is improved.
  • Patent Document 1 Korean Patent Registration No. 10-0874130
  • the present invention provides an efficient cross-sectional structure of the sterilization duct and the installation of a corrugated photocatalytic scattering plate to increase the area of photochemical reaction and increase the efficiency of photoreaction, and the small configuration of the LED ultraviolet emitter that emits ultraviolet rays reduces the blown obstacles, so that the emission efficiency of radicals is improved It is an object of the present invention to provide a photocatalyst sterilization module in which the sterilization power is greatly increased and the service life is improved.
  • a photocatalytic sterilization module is a photocatalytic sterilization module used for air purification and decomposition and sterilization of organic materials
  • a photocatalytic sterilization chamber that has a trapezoidal cross section by a front plate and a rear plate that are parallel to each other at regular intervals and is connected to the front plate and the rear plate and is inclined at a predetermined angle, and is closed inside by these front and rear plates and the inclined plate a sterilization duct having a photocatalyst material coated on all inner surfaces of the photocatalytic sterilization chamber, including a sterilization duct having a blower inlet formed in the lower portion of the photocatalytic sterilization chamber;
  • a photocatalyst inclined scattering plate and a photocatalyst front scattering plate disposed inside each of the both inclined plates and the front plate of the sterilization duct and coated with a photocatalytic material to induce scattering and diffusion of ultraviolet rays;
  • One or more LED ultraviolet emitters arranged in the photocatalytic sterilization room, the LED strip installation rod having a circular cross section over a certain length, the LED strip being circularly disposed on the outer peripheral surface of the LED strip installation rod to generate LED ultraviolet rays;
  • LED ultraviolet emitter support installed on the rear plate to fix and support the LED ultraviolet emitter.
  • the LED ultraviolet emitter support is characterized in that the emitter fastening clamps are further installed to be fastened to and separated from the LED ultraviolet emitter support with bolts in order to facilitate replacement of the LED ultraviolet emitter.
  • the photocatalytic inclined scattering plate and the photocatalyst front scattering plate are characterized in that the steel plate is bent to increase light diffusion and scattering efficiency, so that the ridges each having an angle of 60 degrees have a certain width and are continuously connected to form a wrinkle shape.
  • the LED ultraviolet emitter is characterized in that a pair is installed symmetrically left and right in the photocatalytic sterilization room.
  • the swash plate is installed at an angle of 50 degrees in consideration of light diffusion efficiency with respect to the rear plate.
  • titanium dioxide as a photocatalytic material is further coated on the outer circumferential surface of the LED strip installation rod.
  • the back plate is characterized in that the photocatalyst back scattering plate coated with a photocatalyst material that causes the LED ultraviolet rays generated from the LED strip and the photocatalyst half is further installed.
  • the mountain shape of the photocatalyst inclined scattering plate is disposed in a direction orthogonal to that of the photocatalyst front scattering plate. It is characterized in that it is arranged to match.
  • an opening for duct management is formed on the front plate of the sterilization duct, and the photocatalyst front scattering plate base on which the photocatalyst front scattering plate is mounted is detachably installed in the duct management opening.
  • the efficiency of light reflection is increased due to the trapezoidal cross-sectional structure of the sterilization duct, and the photocatalytic material is coated on the entire inner surface of the sterilization duct, and the area of photochemical reaction is achieved by installing an additionally installed corrugated photocatalyst scattering plate And the efficiency of the light reaction is increased by increasing the scattering.
  • the LED ultraviolet emitter that emits ultraviolet rays has a structure that is installed on the road in the form of a circular rod, so that the blow obstruction into which external air is injected is reduced, so that the emission efficiency of radicals As this rises, the sterilization power is greatly increased.
  • FIG. 1 is a perspective view of a photocatalytic sterilization module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1;
  • Fig. 3 is a front view of Fig. 1;
  • FIG. 4 is an arrangement state diagram of a photocatalyst inclined scattering plate and a photocatalyst front scattering plate appearing when the photocatalyst sterilization module shown in FIG. 1 is viewed from above;
  • FIG. 4 is an arrangement state diagram of a photocatalyst inclined scattering plate and a photocatalyst front scattering plate appearing when the photocatalyst sterilization module shown in FIG. 1 is viewed from above;
  • Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A of Fig. 3;
  • Fig. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B of Fig. 3;
  • FIG. 7 is a perspective view of the photocatalyst front scattering plate applied to FIG. 1 ;
  • FIG. 8 is a perspective view of the photocatalyst inclined scattering plate shown in FIG. 1;
  • Figure 9a is a perspective view of an LED ultraviolet emitter applied to the photocatalytic sterilization module of the present invention.
  • Figure 9b is a side view of the LED ultraviolet emitter shown in Figure 9a, a state in which the radiator fastening clamp is separated.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a photocatalyst rear scattering plate additionally installed in the photocatalyst sterilization module shown in FIG. 1;
  • the photocatalyst sterilization module 20 has a sterilization duct 210 as shown in FIGS. 1 to 5 and generates LED ultraviolet rays therein to generate hydroxyl radicals (OH) generated by a reaction between photocatalytic materials.
  • - (hereinafter referred to as 'radical') performs the function of decomposing and killing organic substances such as bacteria and viruses contained in pollutants (or inhaled air) with the oxidizing power. For example, outside air may be sucked into the sterilization duct 210 by a blower (not shown) and injected.
  • the photocatalyst sterilization module 20 is disposed inside each of the sterilization duct 210 providing a blowing passage and a photocatalytic reaction chamber, both the inclined plates 213 and the front plate 211 of the sterilization duct 210, and is coated with a photocatalytic material.
  • One or more LED ultraviolet emitters 240 for emitting ultraviolet rays to the photocatalyst inclined scattering plate 220 and the photocatalyst front scattering plate 230, the photocatalyst inclined scattering plate 220 and the photocatalytic front scattering plate 230 for light scattering and diffusion; and It includes an LED UV emitter support 250 for supporting the LED UV emitter 240 in the sterilization duct 210 .
  • the sterilization duct 210 is connected to the front plate 211 and the rear plate 212 and the front plate 211 and the rear plate 212 parallel to each other at regular intervals and is provided with an inclined plate 213 inclined at a predetermined angle. do. Therefore, the sterilization duct 210 is provided with a photocatalytic sterilization chamber 214 having a trapezoidal closed cross-section by the front plate 211 , the rear plate 212 , and the inclined plate 213 . Preferably, all inner surfaces of the sterilization duct 210 are coated with a photocatalytic material to increase the photocatalytic reaction area.
  • the inclined plate 213 is inclined at an angle of 50 degrees with respect to the rear plate 212 to further promote the light reaction.
  • the sterilization duct 210 is made of a corrosion-resistant stainless steel plate in this embodiment, but is not limited to such a metal material.
  • a blower inlet 214a is formed in the lower center of the photocatalytic sterilization chamber 214 as shown in FIGS. 2 and 4 . Accordingly, the suction air introduced through the blower inlet 214a is discharged upward through the photocatalytic sterilization chamber 214 .
  • an opening 211a for duct management is formed on the front plate 211 of the sterilization duct 210 as shown in FIG.
  • a photocatalyst front scattering plate base 232 on which the plate 230 is mounted is detachably installed.
  • the photocatalyst inclined scattering plate 220 and the photocatalyst front scattering plate 230 bend stainless steel plates so that the ridges 220a and 230a each having a wrinkle angle ⁇ have a certain width and are continuously connected. It is in the form of wrinkles.
  • the ridges 220a and 230a form a wrinkle angle ⁇ of 60 degrees so that light scattering and diffusion are efficiently performed in the sterilization duct 210 .
  • the ridges 220a of the photocatalyst inclined scattering plate 220 are disposed in a direction perpendicular to the ridges 230a of the photocatalytic front scattering plate 230 in a direction perpendicular to each other.
  • the longitudinal direction of the ridge 230a of the plate 230 is preferably arranged to coincide with the blowing direction of the blower 30 in order to minimize the resistance of air flow.
  • a photocatalyst rear scattering plate 270 coated with a photocatalyst material that generates half of the LED ultraviolet rays and the photocatalyst generated from the LED strip 242 may be further installed on the rear plate 212 in order to increase the sterilization ability.
  • the LED ultraviolet emitter 240 is circularly disposed on the outer circumferential surface of the LED strip installation rod 241 and the LED strip installation rod 241 having a circular cross-section over a certain length to generate LED ultraviolet rays. ) and arranged in the photocatalytic sterilization chamber 214 .
  • the outer peripheral surface of the LED strip installation rod 241 is preferably coated with a photocatalytic material.
  • a pair of LED ultraviolet emitters 240 are symmetrically positioned in the photocatalytic sterilization chamber 214 to increase the amount of radiation.
  • LED ultraviolet rays generated from the LED strip 242 may have a wavelength in the range of 200 to 300 nm, for example.
  • the LED UV emitter support 250 is installed on the rear plate 212 to fix and support the LED UV emitter 230 .
  • the LED ultraviolet emitter support 250 has a radiator fastening clamp 260 that is fastened to and separated from the LED ultraviolet emitter support 250 with a bolt 261 to facilitate replacement of the LED ultraviolet emitter 230 . have.
  • Titanium dioxide (TiO 2 ) was used as the photocatalytic material applied in this example. Titanium dioxide has a higher oxidizing power than chlorine or ozone, so it has excellent sterilization power, and has the ability to decompose all organic substances into carbon dioxide and water. As a photocatalyst, titanium dioxide has excellent durability and abrasion resistance, and does not change itself because it functions as a catalyst. However, the present invention is not limited to titanium dioxide (TiO 2 ), and other known photocatalytic materials (ZnO, CdS, ZrO2, V2O3, WO3, perovskite-type composite metal oxide (SrTiO3), etc.) may be applied.
  • photocatalytic materials ZnO, CdS, ZrO2, V2O3, WO3, perovskite-type composite metal oxide (SrTiO3), etc.
  • Unexplained code '217' is a 'blower mounting part'.
  • the photocatalytic sterilization module 20 generates ultraviolet (U) in the interior of the sterilization duct 210 as shown in FIG. 5 when a current is applied to the LED strip 242 on the side of the LED ultraviolet emitter 240 .
  • the blowing force is generated through the blower inlet 214a
  • the blowing flow is generated inside the sterilization duct 210.
  • external air contaminants, bacteria, viruses, etc.
  • ultraviolet rays generated from the LED strip 242 of the LED ultraviolet emitter 240 are radiated and collide with the inner surface of the sterilization duct 210, so that electrons are formed from the coated titanium dioxide to generate strong oxidizing power, and hydroxyl radicals (-OH) and superoxide (-O2) are formed.
  • more radicals (OH-) are generated due to the increase in the area of the photochemical reaction by the titanium dioxide coated on the inner surface of the sterilization duct 210, the photocatalyst inclined scattering plate 220 and the photocatalyst front scattering plate 230. . Therefore, oxidation, decomposition, and death of organic compounds such as pollutants, bacteria, and viruses included in the outdoor air introduced into the sterilization duct 210 are promoted by the increased sterilization power.
  • the photocatalyst sterilization module 20 is a method using an LED-type photocatalyst, and the replacement cycle of the LED strip 242 is longer, and thus has an advantage in that the lifespan of the photocatalyst is several times longer than that of a conventional screw-type or filter-type photocatalyst.
  • the LED ultraviolet emitter 240 since the LED ultraviolet emitter 240 has a small diameter and a long shape, it occupies a relatively small cross-section and volume in the sterilization duct 210 . Due to this, the resistance disturbance of the blowing flow in the sterilization duct 210 is reduced, and thus the sterilization efficiency is improved.

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Abstract

본 발명은 살균 덕트의 효율적인 단면 구조와 주름진 광촉매 산란판의 설치로 광화학 반응의 면적 증대와 광반응의 효율성이 높아지고, 자외선을 방사시키는 LED 자외선 방사체의 작은 구성으로 송풍 장애가 적어짐으로써 라디칼의 배출효율이 상승하여 살균력이 대폭 증대되고, 사용수명이 향상되도록 한 광촉매 살균모듈을 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 광촉매 살균모듈은, 일정한 간격을 두고 서로 나란한 전면판과 후면판 및 전면판과 후면판에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판에 의해 사다리꼴 단면을 갖고, 이들 전면판과 후면판 및 경사판에 의해 내부로 폐합된 광촉매 살균실을 포함하되 광촉매 살균실의 모든 내면에 광촉매물질이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실의 하부로 송풍유입구가 형성되어 있는 살균덕트와; 상기 살균덕트의 양쪽 경사판 및 전면판의 각기 내측에 배치되고, 광촉매 물질이 코팅되어 자외선의 산란과 확산을 유도하는 광촉매 경사산란판 및 광촉매 전면산란판과; 일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉, LED 스트립 설치봉의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립으로 이루어져 상기 광촉매 살균실에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체와; 상기 후면판에 설치되어 LED 자외선 방사체를 고정 지지시키는 LED 자외선 방사체 지지대;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

광촉매 살균모듈
본 발명은 공기 정화 및 살균에 사용되는 광촉매 살균모듈에 관한 것으로, 특히 살균 덕트의 효율적인 단면 구조와 주름진 광촉매 산란판의 설치로 광화학 반응의 면적 증대와 광반응의 효율성이 높아지고, 자외선을 방사시키는 LED 자외선 방사체의 작은 구성으로 송풍 장애가 적어짐으로써 라디칼의 배출효율이 상승하여 살균력이 대폭 증대되고, 사용수명이 향상되도록 한 광촉매 살균모듈에 관한 것이다.
광촉매 반응은 가전제품, 도로, 차량, 대기처리, 의료관련, 수질처리 등 다양한 분야에서 실용화되고 있는 상태이다. 예를 들어, 광촉매 반응을 이용하여 흔히 말하는 새집증후군, 헌집증후군 등의 원인이 되는 각종 휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등을 분해 제거하고 있다. 이처럼 현재 광촉매 반응은 에너지, 환경 측면에서 각광받고 있는 대표적인 미래기술 중 하나이다. 이에 따라 현재는 에너지, 환경 분야에서 활발하게 활용되고 있는 편이다. 큰 에너지 없이도 빛만으로 지구 곳곳에 퍼져 있는 오염물질을 쉽게 제거할 수 있기 때문에 유해 유기물과 대기 오염물질을 분해 제거하는 데에 적극적으로 활용되고 있다. 예로 실내의 공기 정화 및 살균의 목적으로 광촉매 정화장치가 사용된다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0982400호로서, '정화장치용 광촉매판'이 제안되어 있다. 이는 광촉매판이 일정 간격으로 이격된 두 개의 투명 평판과, 상기 투명 평판의 사이에 삽입된 광촉매 분말 또는 광촉매 물질이 양면에 도포된 기판으로 구성되어, 광촉매의 변형이나 물리화학적 성질의 변화가 없고 오염된 물이나 공기 등의 저항에 견딜 수 있어 오염된 물이나 공기 등을 정화하는 능력이 향상되도록 한 것이다.
그러나 상기 배경기술은 유체가 광촉매판에 형성된 수많은 통공을 지나가야 하는 구조임으로 흐름 장애를 받아 배출 효율이 떨어짐으로서 살균력이 저하되는 문제가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국 등록특허 등록번호 제10-0874130호
본 발명은 살균 덕트의 효율적인 단면 구조와 주름진 광촉매 산란판의 설치로 광화학 반응의 면적 증대와 광반응의 효율성이 높아지고, 자외선을 방사시키는 LED 자외선 방사체의 작은 구성으로 송풍 장애가 적어짐으로써 라디칼의 배출효율이 상승하여 살균력이 대폭 증대되고, 사용수명이 향상되도록 한 광촉매 살균모듈을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 광촉매 살균모듈은, 공기 정화 및 유기물질의 분해·살균에 사용되는 광촉매 살균모듈에 있어서,
일정한 간격을 두고 서로 나란한 전면판과 후면판 및 전면판과 후면판에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판에 의해 사다리꼴 단면을 갖고, 이들 전면판과 후면판 및 경사판에 의해 내부로 폐합된 광촉매 살균실을 포함하되 광촉매 살균실의 모든 내면에 광촉매물질이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실의 하부로 송풍유입구가 형성되어 있는 살균덕트와;
상기 살균덕트의 양쪽 경사판 및 전면판의 각기 내측에 배치되고, 광촉매 물질이 코팅되어 자외선의 산란과 확산을 유도하는 광촉매 경사산란판 및 광촉매 전면산란판과;
일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉, LED 스트립 설치봉의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립으로 이루어져 상기 광촉매 살균실에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체와;
상기 후면판에 설치되어 LED 자외선 방사체를 고정 지지시키는 LED 자외선 방사체 지지대;를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 자외선 방사체 지지대에는 LED 자외선 방사체의 교체를 용이하게 하기 위해 LED 자외선 방사체 지지대에 볼트로 체결 및 분리되는 방사체 체결클램프가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 경사산란판 및 광촉매 전면산란판은 광확산 및 산란 효율을 높이기 위해 강판을 절곡시켜 각기 60도 각도를 갖는 산형이 일정 폭을 갖고 연속적으로 이어져 주름 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 자외선 방사체는 광촉매 살균실내에 한 쌍이 좌우 대칭적으로 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경사판은 후면판에 대해 광확산 효율을 고려하여 50도의 각도로 기울어져 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 스트립 설치봉의 외주면에 광촉매 물질로서 이산화티타늄이 더 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 후면판에는 LED 스트립에서 생성된 LED 자외선과 광촉매 반을 일으키는 광촉매 물질이 코팅된 광촉매 후면산란판이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 광촉매 산란 및 확산을 위해 상기 광촉매 경사산란판의 산형은 광촉매 전면산란판의 산형과 서로 직교 방향으로 배치되되, 광촉매 전면산란판의 산형 길이 방향은 공기흐름의 저항을 최소화시키기 위해 송풍 방향과 일치되도록 배치한 것을 특징으로 한다.
또한, 살균덕트의 내부 청소 및 관리를 위해 살균덕트의 전면판에 덕트관리용 개구부가 형성되고, 덕트관리용 개구부에는 상기 광촉매 전면산란판이 장착되어 있는 광촉매 전면산란판 기대가 탈부착 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광촉매 살균모듈에 따르면, 살균 덕트의 사다리꼴 단면 구조로 광반사의 효율성이 높아지고, 살균 덕트의 내면 전체에 광촉매 물질이 코팅되어 있을 뿐만 아니라 추가적으로 설치된 주름진 광촉매 산란판의 설치로 광화학 반응의 면적 및 산란 증대로 광반응의 효율성이 높아진다.
또한, 자외선을 방사시키는 LED 자외선 방사체는 원형 봉 형태로 길에 설치되는 구조를 갖기 때문에 살균 덕트의 내부에서 차지하는 단면 크기 및 부피가 상대적으로 매우 작아져 외기가 주입되는 송풍 장애가 적어짐으로써 라디칼의 배출효율이 상승하여 살균력이 대폭 증대된다.
또한, LED 자외선 방사체에는 LED 스트립을 사용하여 교환주기 및 수명이 길어지는 장점을 갖는다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광촉매 살균모듈의 사시도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 도 1의 정면도.
도 4은 도 1에 도시된 광촉매 살균모듈을 상부에서 보았을 때 나타나는 광촉매 경사산란판과 광촉매 전면산란판의 배치상태도.
도 5는 도 3의 A-A선에서 본 단면도.
도 6은 도 3의 B-B선에서 본 단면도.
도 7은 도 1에 적용된 광촉매 전면산란판의 사시도.
도 8은 도 1에 도시된 광촉매 경사산란판의 사시도.
도 9a는 본 발명의 광촉매 살균모듈에 적용되는 LED 자외선 방사체의 사시도.
도 9b는 도 9a에 도시된 LED 자외선 방사체의 일측면도로서 방사체 체결클램프가 분리된 상태도.
도 10은 도 1에 도시된 광촉매 살균모듈에 광촉매 후면산란판 추가적으로 설치된 단면도.
[부호의 설명]
20: 광촉매 살균모듈
210: 살균덕트
220: 광촉매 경사산란판
230: 광촉매 전면산란판
240: LED 자외선 방사체
241: LED 스트립 설치봉
242: LED 스트립
250: LED 자외선 방사체 지지대
260: 방사체 체결클램프
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 실시 예에 따른 광촉매 살균모듈(20)는 도 1 내지 도 5에서와 같이 살균덕트(210)를 가지고 그 내부에서 LED 자외선을 발생시켜 광촉매 물질간의 반응으로 생성된 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical, OH-)(이하 '라디칼' 이라 함)의 산화력으로 오염물질(또는 흡입공기)에 포함된 세균과 바이러스 등의 유기물질을 분해 및 사멸시키는 기능을 수행한다. 예로, 살균덕트(210)내로는 도시안된 송풍기에 의해 외기를 흡입하여 주입시킬 수 있다.
광촉매 살균모듈(20)은 송풍 통로 및 광촉매 반응실을 제공하는 살균덕트(210), 살균덕트(210)의 양쪽 경사판(213) 및 전면판(211)의 각기 내측에 배치되고 광촉매 물질이 코팅되어 광산란 및 확산을 위한 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230), 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)에 자외선을 방사시키는 하나 이상의 LED 자외선 방사체(240) 및 LED 자외선 방사체(240)를 살균덕트(210)내에서 지지하는 LED 자외선 방사체 지지대(250)를 포함한다.
살균덕트(210)는 일정한 간격을 두고 상호 평행한 전면판(211)과 후면판(212) 및 전면판(211)과 후면판(212)에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판(213)을 구비한다. 따라서 살균덕트(210)는 이들 전면판(211), 후면판(212), 경사판(213)에 의해 사다리꼴 폐단면을 갖는 광촉매 살균실(214)이 구비된다. 바람직하게 살균덕트(210)의 모든 내면에는 광촉매 반응 면적을 증대시키기 위해 광촉매 물질이 코팅되어 있다. 경사판(213)은 후면판(212)에 대해 50도의 각도로 기울어져 광반응을 더욱 촉진하게 설치되어 있다. 이는 50도 보다 커지는 경우 자외선의 광촉매 살균실(214)을 벗어나는 손실이 커지고, 50도 보다 작은 경우 자외선의 충분한 광확산을 얻을 수 없기 때문이다. 살균덕트(210)는 본 실시 예에서 부식에 강한 스테인레스 강판으로 제작되어 있으나 이러한 금속 재질에 한정되는 것은 아니다. 또한 살균덕트(210)에는 광촉매 살균실(214)의 하부 중앙으로 도 2 및 도 4와 같이 송풍유입구(214a)가 형성되어 있다. 따라서 송풍유입구(214a)를 통해 유입된 흡입공기는 광촉매 살균실(214)을 거쳐 상방으로 배출된다.
살균덕트(210)의 내부 청소 및 관리를 위해 도 2와 같이 살균덕트(210)의 전면판(211)에 덕트관리용 개구부(211a)가 형성되고, 덕트관리용 개구부(211a)에는 광촉매 전면산란판(230)이 장착되어 있는 광촉매 전면산란판 기대(232)가 탈부착 가능하게 설치되어 있다.
도 4 및 도 5와 같이 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)은 스테인레스 강판을 절곡시켜 각기 주름각도(θ)를 갖는 산형(220a,230a)이 일정 폭을 갖고 연속적으로 이어져 주름 형태를 이루고 있다. 본 실시 예에서 산형(220a,230a)이 60도의 주름각도(θ)를 이루어 광산란과 확산이 살균덕트(210)내에서 효율적으로 이루어진다. 이는 주름각도(θ)가 60도보다 커지는 경우 LED 자외선 방사체(240)의 LED 스트립(242)에서 발생되는 자외선(U)이 광촉매 살균실(214)을 벗어나는 손실이 커지고, 60도 보다 작은 경우 그 자외선(U)의 충분한 광확산을 얻을 수 없기 때문이다.
더욱이 광촉매 산란 및 확산을 위해 도 3 및 도 4와 같이 광촉매 경사산란판(220)의 산형(220a)은 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a)과 서로 직교 방향으로 배치되되, 광촉매 전면산란판(230) 산형(230a)의 길이방향은 공기흐름의 저항을 최소화시키기 위해 송풍기(30)의 송풍 방향과 일치되도록 배치됨이 바람직하다.
도 10과 같이 추가적으로 후면판(212)에는 살균 능력을 높이기 위해 LED 스트립(242)에서 생성된 LED 자외선과 광촉매 반을 일으키는 광촉매 물질이 코팅된 광촉매 후면산란판(270)이 더 설치될 수 있다.
도 9a 및 도 9b와 같이 LED 자외선 방사체(240)는 일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉(241), LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립(242)으로 이루어져 광촉매 살균실(214)에 배치되어 있다. LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에는 광촉매 물질이 코팅됨이 바람직하다. 본 실시 예에서 LED 자외선 방사체(240)는 광촉매 살균실(214)내에 한 쌍이 좌우 대칭적으로 위치하여 방사량이 증대되게 배치되어 있다. LED 스트립(242)에서 발생되는 LED 자외선은 예로 200~300nm의 범위의 파장을 가질 수 있다.
LED 자외선 방사체 지지대(250)는 후면판(212)에 설치되어 LED 자외선 방사체(230)를 고정 지지시킨다. 여기서 LED 자외선 방사체 지지대(250)에는 LED 자외선 방사체(230)의 교체를 용이하게 하기 위해 LED 자외선 방사체 지지대(250)에 볼트(261)로 체결 및 분리되는 방사체 체결클램프(260)가 더 설치될 수 있다.
본 실시 예에 적용된 광촉매 물질은 이산화티타늄(TiO2)이 사용되었다. 이산화티타늄은 염소나 오존보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어나며, 모든 유기물을 이산화탄소와 물로 분해할 수 있는 능력을 갖고 있다. 이산화티타늄은 광촉매로서 내구성, 내마모성이 우수하고, 촉매로서의 기능을 하기 때문에 자신을 변하지 않고, 그 자체는 안전, 무독물질이며, 폐기하여도 2차 공해에 대한 염려가 없다. 그러나 본 발명은 이산화티타늄(TiO2)에 한정되는 것은 아니며 그 밖의 알려진 광촉매 물질(ZnO, CdS, ZrO2, V2O3, WO3, 페롭스카이트형 복합금속산화물(SrTiO3) 등)이 적용될 수도 있다.
미설명 부호 '217'은 '송풍기 장착부'이다.
이와 같이 구성된 광촉매 살균모듈의 작용을 설명한다.
먼저, 광촉매 살균모듈(20)은 LED 자외선 방사체(240)측 LED 스트립(242)에 전류가 인가되면 도 5와 같이 살균덕트(210)의 내부에서 자외선(U)을 발생시킨다. 또한 송풍유입구(214a)를 통해 송풍력이 발생되면 살균덕트(210)의 내부에서는 송풍 흐름이 발생된다. 이때 송풍유입구(214a)를 통해 외기(오염물질, 박테리아, 바이러스 등)가 흡입된다.
또한, LED 자외선 방사체(240)의 LED 스트립(242)에서 발생된 자외선은 방사되어 살균덕트(210)의 내면에 충돌하게 되어 코팅된 이산화티타늄으로부터 전자가 형성되어 강한 산화력이 발생하고, 하이드록시 라디칼(-OH)과 슈퍼옥사이드(-O2)가 생성된다. 이 과정에서 살균덕트(210)의 내면과 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)에 코팅된 이산화티타늄에 의한 광화학 반응의 면적 증대로 인해 더 많은 라디칼(OH-)이 생성된다. 따라서 살균덕트(210)내로 유입된 외기에 포함된 오염물질, 세균 및 바이러스 등의 유기화합물은 증대된 살균력에 의해 산화, 분해 및 사멸이 촉진된다.
또한, 광촉매 살균모듈(20)은 LED형 광촉매를 사용하는 방식으로서 LED 스트립(242)의 교환주기가 길어져 종래 스크류형 또는 필터형 광촉매보다 수배 수명이 길어지는 장점을 갖는다.
또한, LED 자외선 방사체(240)는 작은 직경에 긴 형태를 갖고 있어 살균덕트(210)내의 단면 크기에 상대적으로 작은 단면과 부피를 차지하게 된다. 이로 인해 살균덕트(210)내의 송풍 흐름의 저항 장애가 작아져 살균 효율이 향상되는 이점을 갖는다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

Claims (9)

  1. 공기 정화 및 유기물질의 분해·살균에 사용되는 광촉매 살균모듈(20)에 있어서,
    일정한 간격을 두고 서로 나란한 전면판(211)과 후면판(212) 및 전면판(211)과 후면판(212)에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판(213)에 의해 사다리꼴 단면을 갖고, 이들 전면판(211)과 후면판(212) 및 경사판(213)에 의해 내부로 폐합된 광촉매 살균실(214)을 포함하되 광촉매 살균실(214)의 모든 내면에 광촉매물질이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실(214)의 하부로 송풍유입구(214a)가 형성되어 있는 살균덕트(210)와;
    상기 살균덕트(210)의 양쪽 경사판(213) 및 전면판(211)의 각기 내측에 배치되고, 광촉매 물질이 코팅되어 자외선의 산란과 확산을 유도하는 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)과;
    일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉(241), LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립(242)으로 이루어져 상기 광촉매 살균실(214)에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체(240)와;
    상기 후면판(212)에 설치되어 LED 자외선 방사체(230)를 고정 지지시키는 LED 자외선 방사체 지지대(250);를 포함한 것을 특징으로 하는 광촉매 살균모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 자외선 방사체 지지대(250)에는 LED 자외선 방사체(230)의 교체를 용이하게 하기 위해 LED 자외선 방사체 지지대(250)에 볼트로 체결 및 분리되는 방사체 체결클램프(260)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)은 광확산 및 산란 효율을 높이기 위해 강판을 절곡시켜 각기 60도 각도를 갖는 산형(220a,230a)이 일정 폭을 갖고 연속적으로 이어져 주름 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 자외선 방사체(240)는 광촉매 살균실(214)내에 한 쌍이 좌우 대칭적으로 설치된 것을 특징으로 하는 광촉매 살균모듈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 경사판(213)은 후면판(212)에 대해 광확산 효율을 고려하여 50도의 각도로 기울어져 설치된 것을 특징으로 하는 광촉매 살균모듈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 광촉매 물질로서 이산화티타늄(TiO2)이 더 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균모듈.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 후면판(212)에는 LED 스트립(242)에서 생성된 LED 자외선과 광촉매 반을 일으키는 광촉매 물질이 코팅된 광촉매 후면산란판(270)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균모듈.
  8. 제 1항에 있어서,
    광촉매 산란 및 확산을 위해 상기 광촉매 경사산란판(220)의 산형(220a)은 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a)과 서로 직교 방향으로 배치되되, 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a) 길이 방향은 공기흐름의 저항을 최소화시키기 위해 송풍 방향(X)과 일치되도록 배치한 것을 특징으로 하는 광촉매 살균모듈.
  9. 제 1항에 있어서,
    살균덕트(210)의 내부 청소 및 관리를 위해 살균덕트(210)의 전면판(211)에 덕트관리용 개구부(211a)가 형성되고, 덕트관리용 개구부(211a)에는 상기 광촉매 전면산란판(230)이 장착되어 있는 광촉매 전면산란판 기대(232)가 탈부착 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균모듈.
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