WO2023038209A1 - 허니콤 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치, 그리고, 허니콤 패널의 제조방법 - Google Patents

허니콤 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치, 그리고, 허니콤 패널의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내부가 비워 있으며, 일측으로부터 공기가 유입되는 바디 케이스 상기 바디 케이스 내부의 상단과 하단에 각각 마련되는 나노튜브 고정용 트레이; 상기 나노튜브 고정용 트레이와 직접 또는 간접적으로 결합되는 나노튜브; 상기 바디 케이스 측면에 형성되는 홀더 홀에 인입되는 자외선램프 고정용 홀더; 상기 자외선램프 고정용 홀더에 인입되는 자외선램프; 및 상기 바디 케이스의 타측에 결합되는 리액터 커버;를 특징으로 한다.

Description

허니콤 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치, 그리고, 허니콤 패널의 제조방법
본 발명은 허니콤 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치, 그리고, 허니콤 패널의 제조방법에 관한 것으로 상세하게는 광촉매 또는 은나노가 코팅된 허니콤 패널을 이용하여 광촉매 반응 면적을 높여 공기 정화 및 살균 성능을 높이고, 이 과정에서 발새오디는 자외선 빛의 노출을 차단하고, 또한, 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 구성된 허니콤 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치, 그리고, 허니콤 패널의 제조방법에 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 감연관리가 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 원인ㅇ르 제공한다.
특히, 에어컨 및 일반 공기청정기의 필터가 코로나 바이러스의 감연 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 교체하여야 하는 문제점이 있었다.
살균을 위해서는 자외선과 음이온 방식의 살균기를 많이 사용하고 있지만, 자외선 방식을 이용한 살균기는 소비 전력이 많고, 인체에 유해한 자외선 빛이 밖으로 노출된다는 단점을 가지고 있어, IEC 및 UL에서는 매우 강하게 규제를 하고 있고, 음이온 방식을 이용한 살균기는 살균의 신뢰성이 떨어진다는 단점이 있다.
또한, 공기를 정화 및 살균하는 과정에서 공기의 유동에 따른 소음이 크기 때문에, 실내에 공기정화 살균장치가 마련되었을 경우에는, 실내 생활을 하는 사람들에게 소음에 따른 스트레스를 주는 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 공개특허 제10-2012-0077724호의 '자외선 엘이디와 광촉매를 이용한 공기살균장치'가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공기 유동에 따른 소음 발생을 억제하고, 설치된 장소의 규모에 따라서 다양한 크기로 변경이 가능하도록 구성된 살균 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 살균 성능이 우수하고 자외선이 외부로 방사되는 것을 방지하도록 구성된 살균 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 내부가 비워 있으며, 일측으로부터 공기가 유입되는 바디 케이스; 상기 바디 케이스 내부의 상단과 하단에 각각 마련되는 나노튜브 고정용 트레이; 상기 나노튜브 고정용 트레이와 직접 또는 간접적으로 결합되는 나노튜브; 상기 바디 케이스 측면에 형성되는 홀더 홀에 인입되는 자외선램프 고정용 홀더; 상기 자외선램프 고정용 홀더에 인입되는 자외선램프; 및 상기 바디 케이스의 타측에 결합되는 리액터 커버;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 나노튜브의 양 종단에 결합되며, 상기 나노튜브 고정용 트레이에 인입되는 트레이 삽입용 보스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바디 케이스의 내부에는 살균 패널이 마련되는 것을 더 포함하며, 상기 살균 패널은, 상기 바디 케이스의 내부 상단에 배치된 상기 나노튜브와 상기 바디 케이스의 내부 하단에 배치된 상기 나노 튜브 사이에 배치될 수 있다.
또한, 살균정화 리액터 모듈을 포함하고, 상기 살균정화 리액터 모듈의 상단에 마련되는 자외선 누출 방지 모듈을 포함하며, 상기 자외선 누출 방지 모듈은, 상부와 하부가 개방된 형태를 가지는 흡음 케이스; 및 상기 흡음 케이스의 내부에 마련되며, 상기 흡음 케이스의 높이 방향을 따라서 배치되는 다수개의 허니콤 패널;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 허니콤 패널은, 상기 흡음 케이스의 내부에서 수평방향으로 배치되는 틀 부재; 및 상기 틀 부재가 구획하는 내측 공간에 다수개로 마련되며, 공기가 유동될 수 있는 유로를 제공하는 중공의 허니콤 부재;를 포함하며, 상기 허니콤 부재가 형성하는 유로는 일방향 또는 타방향으로 경사지게 배치될 수 있다.
또한, 상기 다수개의 허니콤 패널에 각각 마련된 상기 허니콤 부재의 구멍 크기는 서로 상이한 것을 포함하며, 적층된 상태를 이루는 상기 다수개의 허니콤 패널 중에서, 최하단에 배치된 허니콤 패널에서부터 최상단에 허니콤 패널을 향해 갈수록 그 각각에 마려된 허니콤 부재의 구멍 크기는 점진적으로 작아질 수 있다.
또한, 상기 다수개의 허니콤 패널은, 공기의 유동 방향을 변경시킬 수 있도록, 서로 상이한 방향으로 경사지게 배치된 상기 허니콤 부재를 구비할 수 있다.
또한, 상기 살균정화 리액터 모듈로 공기를 송풍하는 블로워팬을 포함하는 블로워; 상기 외부로부터 유입된 공기를 필터링하여 상기 블로워로 공급하며, 적어도 2개 이상의 필터로 구성되는 필터모듈; 및 상기 자외선 누출 방지 모듈로부터 공급된 공기를 외부로 송풍하는 송풍모듈;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 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 광촉매에 함침 또는 광촉매를 스프레이 형태로 도포한 후 건조 공정을 진행할 수 있다.
또한, 상기 나노튜브는 자외선이 조사되는 부분의 면적을 다른 부분에 비해 상대적으로 넓게 할 수 있다.
또한, 상기 살균정화 리액터 모듈을 구성하는 상기 바디 케이스는 자외선을 반사하는 크롬으로 코팅되며, 상기 자외선 누출 방지 모듈을 구성하는 상기 흡음 케이스는 자외선을 흡수하는 자외선 흡수용 페인트가 코팅될 수 있다.
또한, 공기정화 살균장치에 적용되는 경사방향 허니콤 패널의 제조방법으로서, 알루미늄 포일의 두께를 선정하고, 경사방향 유로를 가지는 허니콤 부재의 크기 및 간격을 설정하는 제1단계; 경화 에폭시 본드를 이용하여 상기 제1단계에서 설정된 허니콤 부재의 규격으로 상기 알루미늄 포일에 프린팅하는 제2단계; 상기 제2단계에서 경화 에폭시 본드가 프린팅된 알루미늄 포일을 다수개로 적층하는 제3단계; 상기 제3단계에서 적층된 알루미늄 포일을 압축기로 열 가압한 후 경화시키는 제4단계; 상기 제4단계에서 경화된 알루미늄 포일을 원하는 규격으로 절단하는 제5단계; 상기 제5단계에서 절단된 알루미늄 포일 쾨(queue)를 90도 회전시키고, 상기 쾨를 좌우측 방향에서 인장하여 경사방향 유로가 형성된 허니컴 패널을 제조하는 제6단계; 및 상기 제6단계에서 제조된 허니컴 패널을 원하는 사이즈로 절단하는 제7단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 살균 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치는, 수직방향 또는 수평방향으로 확장이 가능한 살귤정화 리액터 모듈을 이용하므로, 실내 공간의 규모나 설치 장소에 대응하여 다양한 크기 및 형태로 제작될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치는, 살균정화 리액터 모듈의 바디 케이스는 자외선을 반사하도록 처리하며, 상단에 위치하는 자외선 누출 방지 모듈의 바디 케이스는 자외선을 흡수하도록 처리함으로써, 살균정화 리액터 모듈 내에서는 공기 정화 효율을 향상되며, 자외선 누출 방지 모듈 외부로는 자외선이 방출되지 않도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치는, 살균정화 리액터 모듈을 경유하는 공기의 유동방향을 변경할 수 있는 허니콤 형태의 허니콤 패널을 제공하므로, 공기의 유동에 따른 소음이 외부로 전달되지 않도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리액터 모듈의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리액터 모듈의 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노튜브를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리액터 모듈의 상부에 자외선 누출 방지 모듈이 마련된 상태를 보여주는 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 자외선 누출 방지 모듈의 구성을 보여주는 분리 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 허니콤 패널의 구성을 보여주는 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화 살균장치의 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리액터 모듈이 다단으로 적층된 상태를 보여주는 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 코팅의 공정도.
도 10은 살균정화 리액터 모듈의 시험성적서를 보여주는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니콤 패널의 제조방법을 보여주는 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치가 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리액터 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리액터 모듈의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노튜브를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리액터 모듈의 상부에 자외선 누출 방지 모듈이 마련된 상태를 보여주는 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 자외선 누출 방지 모듈의 구성을 보여주는 분리 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 허니콤 패널의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화 살균장치의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리액터 모듈이 다단으로 적층된 상태를 보여주는 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 코팅의 공정도이고, 도 10은 살균정화 리액터 모듈의 시험성적서를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 살균정화 리액터 모듈이 도시되어 있다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 살균정화 리액터 모듈(100)에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 바디 케이스(102), 나노튜브 고정용 트레이(104), 자외선램프 고정용 홀더(106), 자외선램프(108), 트레이 삽입용 보스(110), 나노튜브(112), 제어 보드(116), 케이블 커넥터, 자외선램프 안정기(114)를 포함할 수 있다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 살균정화 리액터 모듈에 포함될 수 있다. 예컨대, 후술할, 허니콤 패널(320)을 더 포함할 수 있다.
바디 케이스(102)는 부품이 실장 가능하도록 내부가 비어 있으며, 상단과 하단이 개방된 직육면체 형상을 갖는다. 바디 케이스(102)는 본 발명에서 제안하는 살균정화 리액터 모듈(100)을 구성하는 각 구성이 실장되거나 결합된다.
바디 케이스(102)의 내부는 반사용 크롬이 도금되어, 자외선이 외부로 방사되지 않고 내부로 반사된다.
나노튜브 고정용 트레이(104)는 바디 케이스(102)의 내부 상단과 하단에 형성된다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 나노튜브 고정용 트레이(104)는 바디 케이스(102)의 내부에서 상단 하단 각각 형성된다. 나노튜브 고정용 트레이(104)는 바디 케이스(102)의 내부 상단의 양측면에 형성되는 동시에 내부 하단의 양측면에 형성된다.
자외선램프 고정용 홀더(106)는 두 개의 나노튜브 고정용 트레이(104) 사이에 위치한 상태에서 바디 케이스에 체결된다. 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)에 형성된 홀더 홀에 자외선 램프 고정용 홀더(106)가 인입되며, 자외선램프 고정용 홀더(106)가 인입된 상태에서 자외선램프(108)는 자외선램프 고정용 홀더(106)에 장착될 수 있다.
자외선램프(108)는 자외선 램프 고정용 홀더(106)와 결합된 상태에서 외부로부터 공급되는 전원에 의해 자외선을 방사할 수 있다.
트레이 삽입용 보스(110)는 나노튜브 고정용 트레이(104)에 결합된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 트레이 삽입용 보스(110)는 나노튜브 고정용 트레이(104) 상에소 복수 개가 나열된다. 트레이 삽입용 보스(110)는, 나노튜브 고정용 트레이 (104) 상에서 복수 개가 나열된다. 트레이 삽입용 보스(110)는 나노튜브 고정용 트레이(104) 상에서 고정 결합되는 것이 바람직하나, 착탈 형태로 결합될 수 있다. 부연하여 설명하면, 나노튜브(112)의 양단에 트레이 삽입용 보스(110)가 체결된 상태에서 나노튜브 고정용 트레이(104)에 인입된다.
나노튜브(112)는 트레이 삽입용 보스(110)에 결합된다. 나노튜브(112)는 튜브지름보다 큰 트레이 삽입용 원형 커버를 포함하며, 표면은 허니콤의 구조를 가지며, 공기의 자유로운 이동을 위해 내부는 비어 있다. 나노튜브(112)의 형상에 대해서는 후술하기로 한다. 나노튜브(112)는 외측에 광촉매가 코팅되어 있으며, 코팅된 광촉매에 의해 외부로부터 유입된 공기는 살균된다. 물론 외부로부터 유입된 공기는 나노튜브(112) 뿐만 아니라 자외선 램프에 의해서도 살균, 정화된다.
바디 케이스(102)의 일측은 외부의 공기가 유입되며, 타측은 살균 정화된 공기가 유출된다. 즉, 바디 케이스(102)의 일측은 구동되는 팬에 의해 외부의 공기가 유입되며, 타측은 살균정화된 공기가 외부로 유출된다.
바디 케이스(102)의 전면 패널(118)에는 자외선램프 안정기(114) 및 제어보드(116)가 마련된다. 자외선램프 안정기(114)는 자외선램프(108)의 점등을 제어한다. 그리고, 제어보드(116)는 공기정화 리액터 모듈의 구동을 제어한다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 살균정화 리액터 모듈(100)은 수직방향으로 유로를 형성하는 살균패널(119)를 더 포함한다.
상기 살균패널(119)은, 바디 케이스(102)의 내부 상단에 배치된 상기 나노튜브와 바디 케이스(102)의 내부 하단에 배치된 상기 나노튜브 사이에 배치될 수 있다.
살균패널(119)은, 다수개의 육각 구멍을 형성하고 있다. 즉, 허니콤 구조를 가지고 있으며, 바디 케이스(102)의 하단에 배치된 상기 나노튜브를 경유한 공기가 원활이 유동될 수 있도록 육각형 단면을 가지는 수직방향 유로를 형성한다. 또한, 살균패널(119)은 나노튜브를 경유한 공기를 살균할 수 있도록 광촉매 또는 은나노 등으로 코팅되는 것이 바람직하다.
따라서, 바디 케이스(102)로 최초 유입된 공기는 바디 케이스(102)의 내부 하단에 배치된 나노튜브에서 1차적으로 살균 정화되고, 상기 살균 패널(119)에 의해서 2차적으로 살균 정화되고, 또한, 바디 케이스(102)의 내부 상단에 배치된 나노튜브에 의해서 3차적으로 살균 정화될 수 있다.
또한, 상기 살균 패널(119)은 바디 케이스(102)의 내부에서 유동되는 공기에 의한 소음도 저감시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나토튜브를 도시하고 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나노튜브에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
나노튜브는 허니콤 구조를 가지며, 광촉매가 도포된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 나노튜브는 다양한 길이를 갖도록 제작될 수 있다. 즉, 나노튜브의 일측은 체결 구조를 가지며, 두 개의 나노튜브를 결합하여 나노튜브의 총길이를 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. 본 발명과 관련하여 광촉매 입자의 크기는 3 내지 10nm이다. 광촉매가 도포된 나노튜브를 제조하는 공정에 대해서는 도 9에서 후술하기로 한다.
도 4 및 도 5에는 본 발명의 일실시 예에 따른 자외선 누출 방지 모듈을 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명이 일실시 예에 따른 자외선 누출 방지 모듈의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 누출 방지 모듈(300)은, 상부와 하부가 개방된 형태를 가지는 흡음 케이스(310); 및 상기 흡음 케이스(310)의 내부에서 상기 흡음 케이스(310)의 높이 방향을 따라서 배치되며, 경사방향 유로를 형성하는 다수개의 허니콤 패널(320, 320');을 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 자외선 누출 방지 모듈(300)은, 살균정화 리액터 모듈(100)을 경유하여 이동되는 공기에 의해 발생되는 소음을 저감시키고, 더불어,리액터 모듈(100)에서 발생되는 자외선이 외부로 누출되는 것을 차단하는 역할을 한다.
자외선 누출 방지 모듈(300)은, 살균정화 리액터 모듈(100)와 후술할 필터(430, 도8참조) 사이에 배치되며, 상기 살균정화 리액터 모듈(100) 및 필터(430)와 연통 가능하게 연결된다. 즉, 자외선 누출 방지 모듈(300)은 살균정화 리액터 모듈(100)에서 발생되는 소음과 자외선이 외부로 전달되는 것을 차단하는 역할을 한다.
흡음 케이스(310)는 상단과 하단이 개방된 육면체 구조로 형성되며, UVC 흡수용 페인트가 내측면과 외측면에 코팅된다. 흡음 케이스(310) 내측면에 코팅되는 UVC 흡수용 페인트에 의해 리액터 모듈을 구성하는 자외선램프에서 발산되는 자외선이 외부로 발산되는 것을 차단한다. 흡음 케이스(310)의 하단과 상단에는 체결구(미도시)가 마련될 수 있으며, 이 체결구를 매개로 살균정화 리액터 모듈(100)과 결합될 수 있다.
자외선 누출 방지 모듈(300)을 구성하는 허니콤 패널(320, 320')은, 도 5 및 도 6에 도시도니 바와 같이, 흡음 케이스(310)의 내부에서 수평방향으로 배치되는 틀 부재(321); 및 상기 틀 부재(321)가 구획하는 내측 공간에 다수개로 마련되며, 공기가 유동될 수 있는 경사방향 유로를 제공하는 중공의 허니콤 부재(322);를 포함할 수 있다.
틀 부재(321)는, 흡음 케이스(310)의 평면 형태와 동일한 형태를 가진 채 제작될 수 있다. 본 발명의 일 실시예서는 사각형 틀의 형태를 가지는 것으로 도면 상에 도시되어 있으나, 흡음 케이스(310)가 원통의 형태를 가질 경우에는 원형 틀의 형태를 가질 수도 있다.
허니콤 부재(322)는, 틀 부재(321)가 구획하는 내측 공간에 다수개로 패턴화되어 마련될 수 있다.
허니콤 부재(322)는, 살균정화 리액터 모듈(100)을 경유한 공기가 후술할 필터(430)로 전될 될 수 있는 경사방향 유로를 제공한다.
상기와 같이 구성된 허니콤 패널(320, 320')은, 전술한 바와 같이, 흡음 케이스(310)의 내부에서 다수개로 배치될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 두 개의 허니콤 패널(320, 320')이 서로 간격을 두고서 흡음 케이스(310)의 내부에 마련되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 실내 공간의 규모에 따라서 공기량이 달라지기 때문에 이에 대응하여 흡음 케이스(310)의 크기에 대응하여 허니콤 패널(320, 320')의 크기 및 개수가 달라질 수 있음은 물론이다. 또한, 두 개의 허니콤 패널(320, 320') 사이의 간격은 다양하게 설정될 수 있다. 예컨대, 도 6에는 하부에 배치된 허니콤 패널(320')과 상부에 배치된 허니콤 패널(320) 사이에 공간이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 하부에 배치된 허니콤 패널(320')과 상부에 배치된 허니콤 패널(320)이 서로 접촉되게 적층될 수도 있다.
마찬가지로, 살균정화 리액터 모듈(100)의 개수도 달라질 수 있다.
또한, 상기 허니콤 패널(320, 320')은, 살균 정화 리액터 모듈(100)을 경유한 공기를 살균할 수 있도록, 광촉매 또는 은나노 등으로 코팅되는 것이 바람직하다.
살균정화 리액터 모듈(100)을 경유하여 흡음 케이스(310)의 내부로 유입된 공기는 다수개의 허니콤 패널(320, 320')을 경유하여 필터(430)로 전달될 수 있다.
즉, 흡음 케이스(310)의 내부로 유입된 공기는 하부에 배치된 허니콤 패널(320')과 상부에 배치된 허니콤 패널(320)을 순차적으로 경유하여 필터(430)로 전달될 수 있다.
이때, 하부에 배치된 허니콤 패널(320')에 마련된 허니콤 부재(322')의 구멍 크기와 상부 허니콤 패널(320)에 마련된 허니콤 부재(322)의 구멍 크기는 서로 상이할 수 있다. 다시 말해, 소정 간격을 두고 적층된 상태를 이루는 다수개의 허니콤 패널(320. 320') 중에서, 최하단에 배치된 허니콤 패널(320')에서부터 최상단에 배치된 허니콤 패널(320)을 향해 갈수록 그 각각에 마련된 허니콤 부재(322, 322')의 구멍 크기는 점진적으로 작아질 수 있다.
따라서, 흡음 캐이스(310)로 유입된 공기는 다수개의 허니콤 패널(320, 320')에 마련된 허니콤 부재(322, 322')의 구멍 크기에 의하여 유속이 증가된 채 필터(430)로 전달될 수 있다. 또한, 공기의 유동을 변경시킴으로써 공기의 유동에 따른 소음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 흡음 케이스(310)의 내부로 유입된 공기가 웨이브(Wave)의 형태를 가진 채 흐를 수 있도록, 상기 허니콤 부재(322)는 일방향 또는 타방향으로 경사지게 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 허니콤 부재(322)를 구성하는 둘레면부(322a) 가 일방향 또는 타방향으로 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
다시 말해, 상부에 배치된 허니콤 패널(320)의 유로는 일방향으로 경사지게 배치되고, 하부에 배치된 허니콤 패널(320')의 유로는 타방향으로 경사지게 배치될 수 있다. 이때, 허니콤 패널(320, 320')의 유로 경사각도는 30도~45도가 되게끔 설정될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 흡음 케이스(310)의 내부로 유입된 공기의 유동방향, 또는, 자외선을 지그재그 방향으로 변경시키기 위해서는, 다수개의 허니콤 패널(320, 320')에 각각 마련된 허니콤 부재(321)의 경사방향을 상이하게 설정할 수 있다. 예컨대, 다수개의 허니콤 패널(320, 320') 중에서 하부에 배치된 허니콤 패널(320')에 마련된 허니콤 부재(321)의 둘레면부(321a)는 타측으로 경사지게 형성하고, 최상단의 허니콤 패널(320)에 마련된 허니콤 부재(321)의 둘레면부(321a)는 일측으로 경사지게 하여 흡음 케이스(310)의 내부로 유입된 공기 및 자외선의 유동방향이 지그재그 방향으로 변경되도록 설정할 수 있다.
위와 같이, 허니콤 패널(320, 320')에 형성된 유로를 각각 상이한 방향으로 경사지게 형성하면, 공기의 유동방향을 변경하여 소음을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 살균 정화 리액터 모듈(100)에서 발생되는 자외선을 굴절시켜 외부로 누출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 공지의 코안다 효과(Coanda effect)를 발생시킬 수도 있다.
특히, 한 쌍의 허니콤 패널(320, 320')에 형성된 허니콤 부재(321)는 경사방향으로 배치되어 있고, 그 육각형 구멍도 상이한 크기를 가지기 때문에, 살균정화 리액터 모듈(100)에서 발생되는 자외선이 흡음 케이스(10)의 내부에 마련된 다수개의 허니콤 패널(320, 320')에 의하여 효과적으로 차단될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 경사방향 유로를 형성하는 본 발명의 일 실시예에 따른 허니콤 패널(320. 320')은, 알루미늄 포일의 두께를 선정하고, 경사방향 유로를 가지는 허니콤 부재(322)의 크기 및 간격을 설정하는 제1단계; 경화 에폭시 본드를 이용하여 상기 제1단계에서 설정된 허니콤 부재(322)의 규격으로 상기 알루미늄 포일에 프린팅하는 제2단계; 상기 제2단계에서 경화 에폭시 본드가 프린팅된 알루미늄 포일을 다수개로 적층하는 제3단계; 상기 제3단계에서 적층된 알루미늄 포일을 압축기로 열 가압한 후 경화시키는 제4단계; 상기 제4단계에서 경화된 알루미늄 포일을 원하는 규격으로 절단하는 제5단계; 상기 제5단계에서 절단된 알루미늄 포일 쾨(queue)를 90도 회전시키고, 상기 쾨를 좌우측 방향에서 인장하여 경사방향 유로가 형성된 허니컴 패널(320, 320')을 제조하는 제6단계; 및 상기 제6단계에서 제조된 허니컴 패널(320. 320')을 원하는 사이즈로 절단하는 제7단계;를 포함할 수 있다.
상기와 같은 제조공정으로 제작된 허니콤 패널(320, 320')은, 자외선 누출 방지 모듈(300) 또는 살균정화 리액터 모듈(100)의 전체적인 크기를 줄일 수 있다. 왜냐하면, 공기의 유동방향이나 자외선의 조사 방향을 변경시키기 위하여 경사지게 배치될 필요성이 없기 때문이다. 즉, 자외선 누출 방지 모듈(300)의 내부에 수평방향으로 배치되어도 공기의 유동방향이나 자외선의 조사방향을 변경시킬 수 있기 때문에, 장치의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.
도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화 살균장치(400)가 도시되어 있다. 이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화 살균장치(400)의 구조가 상세히 설명된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화 살균장치(400)는, 스탠드 타입이라 할 수 있으며, 공기를 정화 및 살균하기 위한 각종 구성들이 적층 결합된 상태로 서로 연통 가능하게 배치될 수 있다.
공기정화 살균장치(400)는, 하단에서부터 필터모듈(410), 블로워(420), 살균정화 리액터 모듈(100), 자외선 누출 방지 모듈(300), 필터(430), 송풍모듈(440) 및 디스플레이(450)를 포함할 수 있다.
필터모듈(410)은 프리필터, 카본필터, 미디엄 필터 및 HEPA(헤파)필터로 구성된다. 본 발명에서는 4개의 필터를 이용하여 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 이물질 등 미세먼지, 세균 등을 필터링한다. 본 발명은 4개의 필터로 구성되는 필터모듈(410)을 제안하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제작자의 제작 의도에 따라 필터모듈(410)을 구성하는 필터의 개수 및 종류는 달라질 수 있다.
블로워(420)는 헤파 필터에서 유입되는 공기의 압력강하를 보완할 수 있도록 고압력/고풍량의 블로워팬을 적용한다. 블로워(420)는 필터모듈(410)에서 유입되는 공기를 살균정화 리액터 모듈(100)로 공급한다.
살균정화 리액터 모듈(100)은 공기정화 살균장치(400)의 크기에 따라 복수개로 적층될 수 있다. 즉, 공기정화 살균장치(400)는 크기에 따라 적어도 하나의 살균정화 리액터 모듈(100)을 포함한다. 부연하여 설명하면, 사이즈가 작은 공기정화 살균장치(400)는 하나의 살균정화 리액터 모듈(100)을 포함하는 반면, 상대적으로 사이즈가 큰 공기정화 살균장치(400)는 적어도 2개의 살균정화 리액터 모듈(100)을 포함할 수 있다. 참고로, 도 8에는 3개의 살균정화 리액터 모듈(100)이 적층된 상태가 도시되어 있다. 이와 같이 본 발명은 적층 구조를 갖는 살균정화 리액터 모듈(100) 설치되고자 하는 장소의 규모나 정화 및 살균하고자 하는 공기량에 대응하여 다양한 개수로 적층 마련할 수 있는 장점이 있다. 예컨대, 도 4에는 2개의 살균정화 리액터 모듈(100)이 적층된 상태가 도시되어 있고, 도 8에는 3개의 살균정화 리액터 모듈(100)이 적층된 상태가 도시되어 있다.
자외선 누출 방지 모듈(300)은 살균정화 리액터 모듈(100)의 상단에 적층되며, 내부의 소음이 외부로 전다로디는 것을 차단할 수 있다. 자외선 누출 방지 모듈(300)에 대한 구성 설명은 앞에서 설명되었기에 이하에서는 그 구체적인 구성 설명이 생략된다.
필터(430)는 자외선 누출 방지 모듈(300)의 상단에 적층되며, 자외선 누출 방지 모듈을 통해 송출되는 공기를 다시 필터링한다. 필터(430)는 우레탄 카본 필터 등 다양한 종류 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
송풍모듈(440)은 필터의 상단에 위치하며, 필터에서 필터링된 공기를 외부로 송출한다. 본 발명과 관련하여 송풍모듈(440)은 4방향으로 송풍이 가능하도록 설계될 수 있으며, 필요한 경우 사용자가 원하는 방향으로만 송풍되도록 설계될 수 있다.
디스플레이(450)는 스탠드형 공기정화살균장치의 동작 상태 또는 실내의 공기질 상태를 표시한다. 이외에도 디스플레이(450)는 다양한 정보를 표시할수 있다.
이외에도 공기정화 살균장치(400)는 센서를 포함하며, 센서는 초미세먼지 등을 탐지하며, 센서에서 탐지한 초미세먼지 등에 의한 공기 오염 정도에 따라 공기정화 살균장치(400)가 구동되거나, 디스플레이에 경고메시지를 표시한다. 물론 스탠드형 공기정화살균장치는 디스플레이 이외에 다른 수단을 이용하여 필요한 정보를 출력할 수 있다.
참고로, 도 10에는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균정화 리액터 모듈(100)의 성능 시험 결과표가 나타나 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 출원인은, 부유미생물 저감의 정도를 파악하는 테스트를 진행하였으며, 테스트 방식은 아래와 같다.
먼저, 챔버(8㎥) 내부에 살균정화 리액터 모듈(100)을 배치한 후, 챔버의 내부에 시험균주를 분사시키고, 분사 직후 초기 부유 세균 농도를 확인하였다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균정화 리액터 모듈(100)을 가동 후 세균 농도를 확인하였다.
초기 부유 세균 농도와 살균정화 리액터 모듈(100)을 가동 후 세균 농도를 비교해본 결과, 도 10에 도시된 바와 같이, 세균이 99.9퍼센트로 감소된 것을 확인할 수 있다.
따라서, 살균정화 리액터 모듈(100)을 포함하는 본 발명의 공기정화 살균장치(100)는 공기에 포함된 균을 높은 감소율로 줄여 실내 공기의 질을 향상시킬 수 있다.
도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노튜브 광촉매 코팅의 공정을 보여주는 공정도이다. 이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나노튜브 광촉매 코팅 공정이 구체적으로 설명된다.
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 100~120℃에서 60분간 건조한다. 이후 나노튜브의 광촉매 퍼짐성을 증대시키는 방안에 대해 알아보기로 한다.
광촉매의 퍼짐성을 증대시키는 방안은 세척 및 건조 공정을 진행한 모재에 광촉매에 함침 또는 광촉매를 스프레이 형태로 도포한다. 광촉매의 입도크기는 36 내지 10nm가 바람직하다. 이후 영계수(Young's modulus)를 측정한다. 접촉각이 10도 이하가 되도록 한다. 모재의 표면에너지가 적은 상태에서 광촉매는 얇고 균일하게 모재에 도포된다. 이후 광촉매가 코팅된 모재는 전기 건조되며, 전기 건조는 120℃에서 60분간 진행된다.
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.
본 발명은 다양한 산업분야에 공기정화 살균장치로 적용되어 판매될 수 있다.

Claims (12)

  1. 내부가 비워 있으며, 일측으로부터 공기가 유입되는 바디 케이스;
    상기 바디 케이스 내부의 상단과 하단에 각각 마련되는 나노튜브 고정용 트레이;
    상기 나노튜브 고정용 트레이와 직접 또는 간접적으로 결합되는 나노튜브;
    상기 바디 케이스 측면에 형성되는 홀더 홀에 인입되는 자외선램프 고정용 홀더;
    상기 자외선램프 고정용 홀더에 인입되는 자외선램프; 및
    상기 바디 케이스의 타측에 결합되는 리액터 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균정화 리액터 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노튜브의 양 종단에 결합되며, 상기 나노튜브 고정용 트레이에 인입되는 트레이 삽입용 보스를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균정화 리액터 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디 케이스의 내부에는 살균 패널이 마련되는 것을 더 포함하며,
    상기 살균 패널은, 상기 바디 케이스의 내부 상단에 배치된 상기 나노튜브와 상기 바디 케이스의 내부 하단에 배치된 상기 나노 튜브 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 살균정화 리액터 모듈.
  4. 제 2 항의 살균정화 리액터 모듈을 포함하고,
    상기 살균정화 리액터 모듈의 상단에 마련되는 자외선 누출 방지 모듈을 포함하며,
    상기 자외선 누출 방지 모듈은,
    상부와 하부가 개방된 형태를 가지는 흡음 케이스; 및
    상기 흡음 케이스의 내부에 마련되며, 상기 흡음 케이스의 높이 방향을 따라서 배치되는 다수개의 허니콤 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화 살균장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 허니콤 패널은,
    상기 흡음 케이스의 내부에서 수평방향으로 배치되는 틀 부재; 및
    상기 틀 부재가 구획하는 내측 공간에 다수개로 마련되며, 공기가 유동될 수 있는 유로를 제공하는 중공의 허니콤 부재;를 포함하며,
    상기 허니콤 부재가 형성하는 유로는 일방향 또는 타방향으로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 공기정화 살균장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수개의 허니콤 패널에 각각 마련된 상기 허니콤 부재의 구멍 크기는 서로 상이한 것을 포함하며,
    적층된 상태를 이루는 상기 다수개의 허니콤 패널 중에서, 최하단에 배치된 허니콤 패널에서부터 최상단에 허니콤 패널을 향해 갈수록 그 각각에 마련된 허니콤 부재의 구멍 크기는 점진적으로 작아지는 것을 특징으로 하는 공기정화 살균장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다수개의 허니콤 패널은, 공기의 유동 방향을 변경시킬 수 있도록, 서로 상이한 방향으로 경사지게 배치된 상기 허니콤 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기정화 살균장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 살균정화 리액터 모듈로 공기를 송풍하는 블로워팬을 포함하는 블로워;
    외부로부터 유입된 공기를 필터링하여 상기 블로워로 공급하며, 적어도 2개 이상의 필터로 구성되는 필터모듈; 및
    상기 자외선 누출 방지 모듈로부터 공급된 공기를 외부로 송풍하는 송풍모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화 살균장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 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 광촉매에 함침 또는 광촉매를 스프레이 형태로 도포한 후 건조 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 공기정화 살균장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 나노튜브는 자외선이 조사되는 부분의 면적을 다른 부분에 비해 상대적으로 넓게 함을 특징으로 하는 공기정화 살균장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 살균정화 리액터 모듈을 구성하는 상기 바디 케이스는 자외선을 반사하는 크롬으로 코팅되며,
    상기 자외선 누출 방지 모듈을 구성하는 상기 흡음 케이스는 자외선을 흡수하는 자외선 흡수용 페인트가 코팅됨을 특징으로 하는 공기정화 살균장치.
  12. 제 4 항 내지 제 10 항에 따른 공기정화 살균장치에 적용되는 허니콤 패널의 제조방법으로서,
    알루미늄 포일의 두께를 선정하고, 경사방향 유로를 가지는 허니콤 부재의 크기 및 간격을 설정하는 제1단계;
    경화 에폭시 본드를 이용하여 상기 제1단계에서 설정된 허니콤 부재의 규격으로 상기 알루미늄 포일에 프린팅하는 제2단계;
    상기 제2단계에서 경화 에폭시 본드가 프린팅된 알루미늄 포일을 다수개로 적층하는 제3단계;
    상기 제3단계에서 적층된 알루미늄 포일을 압축기로 열 가압한 후 경화시키는 제4단계;
    상기 제4단계에서 경화된 알루미늄 포일을 원하는 규격으로 절단하는 제5단계;
    상기 제5단계에서 절단된 알루미늄 포일 쾨(queue)를 90도 회전시키고, 상기 쾨를 좌우측 방향에서 인장하여 경사방향 유로가 형성된 허니컴 패널을 제조하는 제6단계; 및
    상기 제6단계에서 제조된 허니컴 패널을 원하는 사이즈로 절단하는 제7단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 허니콤 패널의 제조방법.
PCT/KR2021/019817 2021-09-08 2021-12-24 허니콤 패널을 포함하는 살균정화 리액터 모듈 및 이를 내장한 공기정화 살균장치, 그리고, 허니콤 패널의 제조방법 WO2023038209A1 (ko)

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