KR100952927B1 - 공기 살균 정화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러 개의 관체를 방사상으로 배열하고, 각 관체에 둘러싸이게 자외선 모듈을 설치하며, 각 관체는 커넥팅부재에 의하여 교호(交互)적으로 연결하고, 각 관체 내에는 표면에 광촉매제가 코팅된 나선형 또는 타공형 광촉매 모듈을 설치함으로서, 흡입 공기의 체류 시간을 늘릴 수 있음은 물론,

특히 광촉매 모듈의 나선체 구조를 통해 흡입 공기와의 광촉매 반응 면적을 늘리고 공기 마찰력을 줄일 수 있도록 한 공기 살균 정화시스템에 관한 것이다.

이를 구현하기 위하여, 본 발명에 따른 공기 살균 정화시스템은, 방사상(放射狀)으로 복수의 장착공을 포함하고, 이격되게 배열되는 두 지지브라켓; 상기 두 지지브라켓에서 동일 직선상의 장착공들에 삽입되어 양단부(兩端部)가 지지되는 복수의 투광성(透光性) 관체; 상기 각 관체 내부에 설치되는 광촉매 모듈; 상기 광촉매 모듈에 대한 광촉매 반응을 일으키기 위한 자외선 모듈; 상기 각 관체를 교호(交互)적으로 연결하는 커넥팅부재; 및 상기 각 관체 중 하나의 관체와 연결되는 외기흡입 모듈;을 포함하는 단위유닛으로 이루어진다.

광촉매, 자외선, UV, 유리관, 투광, 산화티타늄, 교호, 나선, 코팅, 살균, 정화, 적층, 단위유닛, 집합유닛

Description

공기 살균 정화시스템{AIR DISINFECTION AND CLEANING SYSTEM}

본 발명은 표면에 광촉매제가 코팅된 나선형 또는 타공형 광촉매 모듈이 내장되는 여러 개의 관체를 평행하게 배열하고, 각 관체를 커넥팅부재로 연결하며, 각 관체에 둘러싸이게 자외선 모듈을 설치한 단위유닛으로 이루어지게 하여 흡입 공기의 체류 시간을 증가시켜 충분한 살균 정화 처리 효과를 발휘할 수 있도록 하고,

아울러 상기 단위유닛을 복수개 적층한 집합유닛 구현이 가능하여 흡입 공기량에 따라 처리 용량을 늘릴 수 있도록 한 공기 살균 정화시스템에 관한 것이다.

흡입 공기를 살균 정화 처리하여 배기하게 되는 장치로는,

대한민국특허공개 제10-2003-0069626호(2003.08.27.공개, 이하 ‘선행기술’이라고 함) 『공기 살균 장치』가 제시되어 있는바,

상기 선행기술은 자외선 램프의 외주면에서 소정 거리 이격된 위치에 원통형의 반사판을 설치하고, 외부로부터 유입된 공기가 자외선 램프와 반사판 사이의 공 간을 통해 흐르도록 한 구성으로서,

충분한 살균 처리 효과를 기대하기 위하여서는 흡입 공기가 체류할 수 있는 시간이 충분하여야 하는데,

이를 위해 챔버의 길이를 연장할 수밖에 없으나, 설치 공간 면적을 고려할 때 챔버의 길이를 연장하는 데에는 한계가 있는 구조이다.

또 챔버의 연장된 길이만큼 자외선 램프를 확장 설치해야 하는 등의 문제가 있다.

따라서 상기 선행기술은 대용량 공기 살균 처리 정화장치에 적용하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 여러 개의 관체를 방사상으로 배열하되, 측면에서 바라보았을 때 대략 ‘ㄹ'자 형태의 공기 흐름 구조를 갖도록 배열하고, 각 관체에 둘러싸이는 위치에서 사방으로 자외선을 조사하는 자외선 모듈에 의해서 각 관체 내의 광촉매 모듈 및 내벽 코팅층에 촉매 반응을 일으켜 흡입 공기를 살균 정화 처리하게 되는 공기 살균 정화시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 공기 살균 정화시스템은,

방사상(放射狀)으로 복수의 장착공을 포함하고, 이격되게 배열되는 두 지지브라켓;

상기 두 지지브라켓에서 동일 직선상의 장착공들에 삽입되어 양단부(兩端部)가 지지되는 복수의 투광성(透光性) 관체;

상기 각 관체 내부에 설치되는 광촉매 모듈;

상기 광촉매 모듈에 대한 광촉매 반응을 일으키기 위한 자외선 모듈;

상기 각 관체를 교호(交互)적으로 연결하는 커넥팅부재; 및

상기 각 관체 중 하나의 관체와 연결되는 외기흡입 모듈;

을 포함하는 단위유닛으로 이루어진다.

그리고 제1구현예에 따른 상기 광촉매 모듈은 서포트, 그리고 상기 서포트에 길이 방향으로 나선 구조로 배열된 브러시로 이루어지되, 상기 브러시 표면에 광촉매제 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 광촉매 모듈의 브러시는 상기 관체의 내부와 상응한 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고 제2구현예에 따른 상기 광촉매 모듈은 표면에 광촉매제 코팅층을 갖는 나선체로 이루어지되, 상기 나선체는 상기 관체의 내부와 상응한 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고 제3구현예에 따른 상기 광촉매 모듈은 표면에 광촉매제 코팅층을 갖는 복수의 타공판으로 이루어지되, 상기 타공판은 상기 관체의 내부와 상응한 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 자외선 모듈은 자외선 램프이고,

상기 자외선 램프는 상기 각 관체에 둘러싸이게 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 각 관체 내벽에는 광촉매제 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징 으로 한다.

한편, 상기 단위유닛은 복수개가 적층되어 있는 하나의 집합유닛을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공기 살균 정화시스템은,

첫째, 하나의 일자형 관체 내로 흡입 공기를 통과시키면서 살균 처리하는 기존 정화장치에 비해 체류 시간을 늘릴 수 있어 충분한 살균 정화 처리 효과를 얻을 수 있는 가장 큰 효과가 있다.

둘째, 각 관체 내에 설치된 나선형 광촉매 모듈의 구조를 통해 흡입 공기와의 촉매 반응 면적을 늘리고 공기 마찰력을 줄일 수 있도록 한 효과가 있다.

셋째, 기존 정화장치의 일자형 관체는 흡입 공기의 체류 시간을 늘리기 위하여 관체의 길이를 연장시킬 수밖에 없어 수평 면적(설치 공간 면적)이 증가되는 구조였으나, 본 발명은 복수의 단위유닛을 상하 적층 구조(즉, 병렬 구조)로 배열하여 집합유닛으로의 구현이 가능함에 따라 수평 면적이 아닌 수직 면적을 차지함으로서 설치 효율이 증대되고, 또 하나의 단위유닛이 가지는 살균 정화 처리 용량과 설치 장소의 면적(평수) 등에 맞게 단위유닛의 상하 적층 수를 고려하여 설치할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 살균 정화시스템의 입체 구성도이고, 도 2는 제1구현예에 따른 광촉매 모듈을 나타낸 측면 구성도이며, 도 3은 제1구현예에 따른 광촉매 모듈을 구비한 공기 살균 정화시스템의 단면 구성도이고, 도 4는 제2구현예에 따른 광촉매 모듈을 구비한 공기 살균 정화시스템의 단면 구성도이며, 도 5는 제3구현예에 따른 광촉매 모듈을 구비한 공기 살균 정화시스템의 단면 구성도이고, 도 6은 단위유닛이 적층되어 집합유닛 구조를 이루는 공기 살균 정화시스템의 구성도이다.

여기서 도 1을 기준으로 흡기 측을 좌측이라 정하고, 배기 측을 우측이라 정한다.

그리고 도 2의 “A", 도 3의 ”B", 도 4의 “C" 및 도 5의 ”D"는 각각 해당 영역에 대한 발췌 확대도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 살균 정화시스템은,

크게 지지브라켓(10), 관체(20), 광촉매 모듈(30A, 30B, 30C), 자외선 모듈(40), 커넥팅부재(50) 및 외기흡입 모듈(60)로 이루어진다.

각 구성에 대해 살펴보면,

지지브라켓(10)은

방사상(放射狀)으로 복수의 장착공(11)을 포함하고, 이격되게 배열되는 한 쌍으로 이루어진다.

이때 한 쌍의 지지브라켓(10)을 구분하기 위하여,

도 1에 도시된 바와 같이, 이하에서는 좌측에 위치한 지지브라켓(10)을 ‘좌측 지지브라켓’이라 정하고, 우측에 위치한 지지브라켓(10)을 ‘우측 지지브라켓’이라 정한다. 또 전자(前者)와 후자(後者) 각각에 대한 도면부호는 ‘10A'와 ’10B'로 구분한다.

그리고 상기 우측 지지브라켓(10B)에는 후술할 자외선 모듈(50)의 자외선 램프(51)가 장착되기 위한 설치공(12)이 형성된다.

여기서 도면상에는 상기 우측 지지브라켓(10B)에 상기 설치공(12)이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 반대로 상기 좌측 지지브라켓(10A)에 형성될 수 있는 것이다.

그리고 상기 지지브라켓(10)은 상기 좌측 및 우측 지지브라켓(10A, 10B)이 상호 연결된 단일체 구조로도 이루어질 수 있고,

또 측면 형상이 원형일 수 있으나, 도 6에서와 같이 적층이 용이하도록 사각형일 수 있다.

한편, 적층시 상하 지지브라켓들은 별도의 체결부재 등에 의해서 상호 연결될 수 있는 것이다.

관체(20)는

상기 두 지지브라켓(10A, 10B)에서 동일 직선상의 장착공(11)들에 삽입되어 양단부(兩端部)가 지지되는 것으로,

투광성(透光性)을 갖는 유리관인 것이 바람직하고,

이때 일반 유리는 자외선이 잘 투과되지 못하여 손실 또는 흡수되기에,

본 발명에서는 유리관을 자외선 투과에 유리한 단결정유리, 즉 크리스털(crystal)이나 퀄츠(quartz)로 제조하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 관체(20)의 재질 특성상 장착시 발생할 수 있는 충격이나 움직임에 의해서 스크래치나 손상이 발생할 수 있기에, 상기 두 지지브라켓(10A, 10B)의 각 장착공(11)과 이에 장착되는 관체(20) 사이에 엘라스토머(elastomer) 패킹(P)이 개재될 수 있다.

한편, 상기 각 관체(20) 내벽에는 광촉매제 코팅층(21)이 형성되어 있어, 상기 광촉매 모듈(30A, 30B, 30C)과 함께 공기 살균 및 정화 기능에 기여하게 된다.

그리고 도면상에 상기 관체(20)는 하나의 단위유닛(U)에서 3개인 것으로 도시되어 있으나, 이는 일예로서 이에 한정하지 아니할 것이다.

광촉매 모듈(30A, 30B, 30C)은

상기 각 관체(20) 내부에 설치되는 것으로,

크게 제1 내지 제 3 구현예로 구현 가능하고, 각각의 구현예에 따라 광촉매 모듈을 구분하기 위하여

이하에서는 제1구현예에 따른 광촉매 모듈에 대한 도면부호를 ‘30A', 제2구현예에 따른 광촉매 모듈에 대한 도면부호를 ’30B', 제3구현예에 따른 광촉매 모듈에 대한 도면부호를 ‘30C'라 정한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1구현예에 따른 광촉매 모듈(30A)은

서포트(31), 그리고

상기 서포트(31)에 길이 방향으로 나선 구조로 배열된 브러시(32)

로 이루어진다.

이때 상기 브러시(32) 표면에 광촉매제 코팅층(321)이 형성되고,

상기 서포트(31)는 두 가닥의 와이어를 꽈서 형성한 꽈배기 구조를 갖고, 상기 두 와이어 사이에 상기 브러시(32)가 나선 구조로 고정 되어 있는 것이다.

상기 브러시(32)는 상기 외기흡입 모듈(60)에 의해서 흡입된 공기가 통과될 때에 와류를 일으키게 되는 구조로서, 결국 상기 브러시(32) 표면의 코팅층(311) 광촉매제와 공기와의 접촉 면적을 증가시키고 공기와의 마찰력을 저감시킨 구조이다.

그리고 상기 브러시(32)는 상기 관체(20)의 내부와 상응한 직경을 갖는 것이 바람직하다.

이를 통해 상기 관체(20) 내부에 별도의 고정부재 없이 상기 광촉매 모듈(30A)의 설치가 가능하게 되는 것이다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 제2구현예에 따른 광촉매 모듈(30B)은

표면에 광촉매제 코팅층(331)을 갖는 나선체(33)

를 포함하여 이루어진다.

상기 나선체(33)의 나선 구조는 상기 제1구현예의 광촉매 모듈(30A)에서 브러시(32)와 상응한 효과를 발휘하게 된다.

결국 상기 나선체(33)는 상기 외기흡입 모듈(60)에 의해서 흡입된 공기가 통과될 때에 와류를 일으키게 되고, 표면의 코팅층(331)과 공기와의 접촉 면적을 증가시키고 공기와의 마찰력을 저감시키게 된다.

그리고 상기 나선체(33)는 상기 관체(20) 내의 설치 용이성을 위하여 상기 브러시 타입과 마찬가지로 상기 관체(20)의 내부와 상응한 직경을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 제3구현예에 따른 광촉매 모듈(30C)은

표면에 광촉매제 코팅층(341)을 갖는 복수의 타공판(34)

을 포함하여 이루어진다.

상기 각 타공판(34)은 공기가 유통되기 위한 복수의 구멍이 형성되어 있고, 이러한 타공판(34)은 복수개가 일정 간격을 두고 상기 관체(20)에 설치된다.

그리고 상기 각 타공판(34)은 상기 관체(20)의 내부와 상응한 직경을 갖고, 상기 제1 및 제2 구현예와 같이 설치 용이성을 확보하게 된다.

한편, 광촉매란 빛을 에너지원으로 하여 산화와 환원(화학 반응)을 일으켜 각종 세균 및 악취, VOC(휘발성 유기화합물, Volatile Organic Compounds), 유해물질 등을 분해하여 인체에 무해한 물질로 분해 시켜주는 것을 말하며,

상기 코팅층(311)의 광촉매제 주성분은 이산화티타늄(TiO₂)인 것이 바람직하다.

상기한 이산화티타늄은 내산성, 내알카리성 등이 좋으며, 인체에 무해하고, 특히 더러움이나 박테리아에 저항성을 갖게 되며, 자외선을 통해 탄소 계통 오염물들을 분해하여 이산화탄소와 물로 바꾸는 반응의 촉매 역할을 한다.

자외선 모듈(40)은

상기 광촉매 모듈(30A, 30B, 30C)에 대한 광촉매 반응을 일으키기 위한 것으로,

자외선 램프(41)로 이루어진다.

여기서 상기 자외선 램프(41)는 이산화티타늄에 대한 광촉매 반응을 일으키는데 적합한 파장대를 갖는 것이 바람직하다.

예로, 이산화티타늄은 약 185~385nm의 파장대를 갖는 빛을 받으면 전자가 여기되면서 반응이 시작되고,

산화력이 강하기 때문에 VOC(휘발성 유기화합물)을 제거할 수 있고, 악취제거나 방오(防汚)작용, 살균작용 효과를 발휘한다.

그리고 상기 자외선 램프(41)는 상기 각 관체(20)에 둘러싸이게 배열되도록, 상기 우측 지지브라켓(10B)의 설치공(12)에 장착된다. 결국 단일 자외선 램프(41)를 통해 각 관체(20)로의 조사가 가능한 것이다.

상기 커넥팅부재(50)는

상기 각 관체(20)를 교호(交互)적으로 연결하기 위한 것으로,

엘라스토머(elastomer) 재질이면서 'U'자 튜브 구조를 갖는다.

각 관체(20)는 상기 커넥팅부재(50)에 의해서 상호 번갈아 가는 형태(즉, 교호 형태)로 연결된다.

외기흡입 모듈(60)은

상기 각 관체(20) 중 하나의 관체(20)와 연결되어 흡입되는 외기를 관체 내로 송풍되게 하기 위한 것으로, 적정 용량의 송풍기이다.

여기서 상기한 ‘적정 용량’이라 함은 상기 각 관체(20)의 직경과 총 길이(커넥팅부재 포함) 등을 고려하여 흡입된 외기가 관체(20)에 머물거나 역류되지 않고 마지막 관체까지 통과되어 외부로 배기될 수 있을 정도의 용량을 의미한다.

그리고 상호 연결되는 상기 관체(20)와 상기 외기흡입 모듈(60) 사이에는 음이온발생기(70)가 더 구비될 수 있다.

이온이란 "공기 중에 떠 있는 전기적 성질을 가진 공기 에너지"를 총칭하며, 마이너스 전류를 가진 음이온, 플러스 전류를 가진 양이온으로 구분된다. 일반적으로 양이온은 오염된 공기 속에 많고, 음이온은 공기가 맑은 자연 속에 많이 분포하는데 상기 음이온발생기(70)는 공기 중의 비타민이라 불리는 자연의 순수 음이온을 풍부히 발생시켜 쾌적한 공간을 제공, 피로회복과 스트레스에 도움을 준다.

한편, 본 발명에 따른 공기 살균 정화시스템에서

도 6에 도시된 바와 같이,

상기 [지지브라켓(10) - 관체(20) - 광촉매 모듈(30A, 30B, 30C) - 자외선 모듈(40) - 커넥팅부재(50) - 외기흡입 모듈(60)]로 이루어진 단위유닛(U)은 복수개가 적층되어 있는 하나의 집합유닛(A)을 이룬다.

예를 들어, 하나의 단위유닛(U)이 4평(3.3m² × 4) 정도의 살균 정화 처리 용량일 경우, 이를 12평에 적용할 때에 3개의 단위유닛(U)을 적층한 집합유닛(A)으로 구현하여 설치 가능할 것이다.

이상의 구성으로 본 발명에 따른 공기 살균 정화시스템에 대한 작동상태를 살펴보면,

우선 도면상에는 단위유닛(U)에 구비된 관체(20)가 3개인 것으로 도시되어 있으므로, 이를 기준으로 설명하도록 한다.

외기흡입 모듈(60)에 의해서 흡입된 외기(공기)는 [첫 번째 관체 - 커넥팅부재 - 두 번째 관체 - 커넥팅부재 - 세 번째 관체] 순으로 통과되어 외부로 배기되는데,

이때 외부 전원에 의해 작동되는 자외선 모듈(40)의 자외선 램프(41) 빛은 사방의 각 관체(20)로 투과되어 관체(20) 내벽의 코팅층(21)과 광촉매 모듈(30A, 30B, 30C)[각 코팅층]의 각 산화티타늄에 촉매 반응을 일으키게 됨으로서, 흡입된 공기를 살균 정화 처리하게 되고, 처리 완료된 공기는 마지막 관체를 통해 외부로 배기된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "공기 살균 정화시스템"을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 살균 정화시스템의 입체 구성도,

도 2는 제1구현예에 따른 광촉매 모듈을 나타낸 측면 구성도,

도 3은 제1구현예에 따른 광촉매 모듈을 구비한 공기 살균 정화시스템의 단면 구성도,

도 4는 제2구현예에 따른 광촉매 모듈을 구비한 공기 살균 정화시스템의 단면 구성도,

도 5는 제3구현예에 따른 광촉매 모듈을 구비한 공기 살균 정화시스템의 단면 구성도,

도 6은 단위유닛이 적층되어 집합유닛 구조를 이루는 공기 살균 정화시스템의 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

P : 패킹

U : 단위유닛

A : 집합유닛

10 : 지지브라켓

10A : 좌측 지지브라켓 10B : 우측 지지브라켓

11 : 장착공 12 : 설치공

20 : 관체

21 : 코팅층

30A, 30B, 30C : 광촉매 모듈

31 : 서포트 32 : 브러시

33 : 나선체 34 : 타공판

321, 331, 341 : 코팅층

40 : 자외선 모듈

41 : 자외선 램프

50 : 커넥팅부재

60 : 외기흡입 모듈

70 : 음이온발생기

Claims (8)

1. 방사상(放射狀)으로 복수의 장착공(11)을 포함하고, 이격되게 배열되는 두 지지브라켓(10);

   상기 두 지지브라켓(10)에서 동일 직선상의 장착공(11)들에 삽입되어 양단부(兩端部)가 지지되는 복수의 투광성(透光性) 관체(20);

   서포트(31), 그리고 상기 서포트(31)에 길이 방향으로 나선 구조로 배열된 브러시(32)로 이루어지되, 상기 브러시(32) 표면에 광촉매제 코팅층(321)이 형성되어 상기 각 관체(20) 내부에 설치되는 광촉매 모듈(30A);

   상기 광촉매 모듈에 대한 광촉매 반응을 일으키기 위한 자외선 모듈(40);

   상기 각 관체(20)를 교호(交互)적으로 연결하는 커넥팅부재(50); 및

   상기 각 관체(20) 중 하나의 관체와 연결되는 외기흡입 모듈(60);

   을 포함하는 단위유닛(U)으로 이루어진 공기 살균 정화시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광촉매 모듈(30A)의 브러시(32)는 상기 관체(20)의 내부와 상응한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 자외선 모듈(40)은 자외선 램프(41)이고,

   상기 자외선 램프(41)는 상기 각 관체(20)에 둘러싸이게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 관체(20) 내벽에는 광촉매제 코팅층(21)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화시스템.
8. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 단위유닛(U)은 복수개가 적층되어 있는 하나의 집합유닛(A)을 이루는 것을 특징으로 하는 공기 살균 정화시스템.

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