KR101000306B1 - 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 황토성분으로 이루어진 광촉매 다공체에 이산화티타늄(TiO2)을 코팅하여 자외선과의 접촉면적이 최대화될 수 있도록 하고, 상기 광촉매 다공체와 UV램프 상호간에 일정 거리를 이격시켜 광촉매 반응이 원활하게 발생되게 하며, 상기 광촉매 반응을 발생하는 공기정화부재가 다수 개 내장된 카트리지 필터를 본체 내부에 다수 개 장착하여 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기 중의 악취성분을 신속하게 제거할 수 있도록 한 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치에 관한 것이다.
본 발명은 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)가 많이 발생하는 장소에 후드를 설치하고, 송풍기를 이용하여 오염된 공기를 일측에 형성된 공기 유입구를 통해 내부로 유입시키고, 악취가 제거된 공기는 타측에 형성된 배기구를 통해 외부로 배출되게 하고, 전처리필터 수용부, 중간필터 수용부, 카트리지필터 수용부 및 흡착필터 수용부를 형성하여 각각의 필터가 슬라이드 되면서 용이하게 탈착 가능하게 구성된 본체; 상기 본체 내부의 전처리필터 수용부 및 중간필터 수용부에 각각 슬라이드 되면서 탈착되게 구성되어 공기 유입구를 통해 유입된 악취로 오염된 공기 중의 미세 고형물질을 제거하는 전처리 필터부 및 중간 필터부; 상기 본체 내부의 카트리지필터 수용부에 슬라이드 되면서 탈착되게 구성되어 악취로 오염된 공기 중의 악취성분을 자외선 램프와 광촉매의 광산화 및 촉매산화반응에 의해 제거하는 다수 개의 공기정화부재를 내장한 카트리지 필터부; 상기 카트리지 필터부를 통해 분해된 가스의 재결합을 방지하고, 미지의 신생가스와 같은 취기가스를 흡착하여 제거하는 흡착필터부;로 이루어지는 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치에 관한 것이다.
탈취장치, 자외선, 광촉매, 다공체, 공기정화
Description
본 발명은 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 황토성분으로 이루어진 광촉매 다공체에 이산화티타늄(TiO2)을 코팅하여 자외선과의 접촉면적이 최대화될 수 있도록 하고, 상기 광촉매 다공체와 UV램프 상호간에 일정 거리를 이격시켜 광촉매 반응이 원활하게 발생되게 하며, 상기 광촉매 반응을 발생하는 공기정화부재가 다수 개 내장된 카트리지 필터를 본체 내부에 다수 개 장착하여 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기 중의 악취성분을 신속하게 제거할 수 있도록 한 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치에 관한 것이다.
산업의 발달에 따라 환경 오염문제는 갈수록 심각해지고 있으며, 오염물질에 대한 규제도 더욱 강화되고 있는 실정이며, 이러한 추세에 따라 환경 오염물질을 제거하기 위한 여러가지 장치들이 고안되어지고 있는데, 통상적인 공기정화장치는 송풍장치의 구동에 의하여 실내공기를 강제로 순환시키면서 필터에 의하여 오염물질을 여과시키거나 흡착시켜 제거하는 방식을 채택하고 있다.
종래의 공기정화장치의 경우 필터가 오염물질에 의하여 폐색되면 효율이 저하되고, 고장의 원인이 되기 때문에 상기 공기정화장치를 분해한 후, 필터를 자주 청소해야 하는 번거로움이 있고, 특히 오염물질이 오염되어 있는 필터를 장시간 방치할 경우 오염물질에 곰팡이나 세균 등이 서식하여 악취가 발생할 뿐만 아니라 공기의 오염원으로 작용되고, 심한 경우에는 질병 발병의 원인이 되기도 하는 문제점이 있다.
이러한 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)성분은 인간의 후각을 자극하여 불쾌감을 줄 뿐 아니라 건강상에 유해한 영향을 주는 물질이고, 휘발성 유기화합물은 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되고, 대기 중에서 질소산화물들과 광화학 반응을 일으켜 광화학 스모그를 유발시키는 물질로 대기 중의 오존층을 파괴하고, 인체에 매우 유해한 물질로 알려져 있으며, 특히 많은 사람들이 상시 노출되는 실내 환경에서 특정된 연소 관련 오염원이 없는 상황에서도 일부 휘발성 유기화합물은 높은 농도로 나타날 수 있어 환경 보건학적 측면에서 그 제거의 중요성이 강조되고 있다.
현재 적용되고 있는 휘발성 유기화합물의 처리기술로서는 열소각, 흡착법, 촉매 소각법 등이 있으며, 상기 열소각방식은 부하변동이 크고 저농도이며 낮은 유량인 경우 비경제적이고, 산화질소와 다이옥신을 발생하는 단점이 있고, 상기 흡착법은 케톤, 알데히드, 에스테르가 포함되면 흡착제의 흡착능력이 감소하며, 분진의 오염에 의해 흡착효율이 감소하는 단점이 있고, 상기 촉매 소각법은 비교적 낮은 유량의 중/저온 휘발성 유기화합물의 제거에 적용하기에는 과다한 초기 투자비, 높 은 운전비 등으로 인해 비경제적이며, 또한 폭발 위험성이 있는 공정에 적용하기에는 어려운 문제점이 있다.
특히, 최근에 발생하는 대기오염의 경우 오염원이 다양해지고 계속적으로 새로운 오염물질이 발생하게 되어 종래의 단순 처리방법으로는 한계에 부딪히고 있으며, 또한 종래의 공기정화장치의 경우 공기 중의 오염원을 분해 처리하는 방식이 아니고 단순 여과 또는 흡착하여 제2의 오염원을 발생시킬 뿐만 아니라 유지 관리하는데도 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다.
한편, 광촉매(Photocatalyst)는 빛(Photo)과 촉매(catalyst)의 합성어로, 빛을 이용한 촉매 혹은 광반응을 가속시키는 촉매의 의미로, 빛을 에너지원으로 하여 촉매반응을 진행시키는 물질을 말하는데, 이러한 광촉매로는 반응에 직접 참여하여 소모되지 않으면서도 기존의 공반응과는 다른 매커니즘을 제공하여 반응속도를 가속시킬 수 있는 일반적인 촉매로의 기본조건을 만족함은 물론 발현하고자 하는 물질에 빛을 조사하였을 때 자외선을 흡수하여 강한 환원력과 산화력을 가질 수 있는 반도체성 금속 산화물이나 황화합물이 주로 이용되는데, 이러한 광화학 반응을 유발시키는 필수적인 역할을 하는 광촉매 반응에 가장 많이 적용되고 있는 금속산화물은 이산화티타늄(TiO2)이다.
상기 광촉매는 오염물질을 완전히 산화/분해시킴으로써 2차 오염을 배제시킬 수 있고, 액상 및 기상에서 오염물질을 처리할 수 있으며, 상온/상압 및 저온에서도 처리가 가능하고, BOD(Biochemical Oxygen Demand), COD(Chemical Oxygen Demand) 및 색도, SS(Settleable Solids), 냄새 제거능력도 탁월하며, 중금속 제거, 난분해성 유기물질 제거, 각종 미생물의 살균효과가 우수하며, 광촉매를 이용한 살균장치는 처리수랴에 비하여 설치면적이 좁다는 장점까지 가지고 있어서 다양한 산업분야 및 실생활 분야에서 그 사용범위가 확대되고 있다.
이에 자외선과 광촉매를 이용하여 공기 중의 오염물질을 직접 분해하여 2차적 오염원을 미연에 방지하면서 오염된 실내공기를 효과적으로 정화하는 탈취효율이 우수한 공기정화장치에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기의 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 광촉매 다공체에 이산화티타늄(TiO2)을 코팅하여 자외선과의 접촉면적이 최대화될 수 있도록 하고, 상기 광촉매 다공체와 UV램프를 최적 거리 이격된 상태에서 광촉매 반응을 발생시켜 광촉매와 자외선의 접촉면적이 최대화된 상태에서 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기 중의 악취성분을 신속하게 제거할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)가 많이 발생하는 장소에 후드를 설치하고, 송풍기를 이용하여 오염된 공기를 일측에 형성된 공기 유입구를 통해 내부로 유입시키고, 악취가 제거된 공기는 타측에 형성된 배기구를 통해 외부로 배출되게 하고, 전처리필터 수용부, 중간필터 수용부, 카트리지필터 수용부 및 흡착필터 수용부를 형성하여 각각의 필터가 슬라이드 되면서 용이하게 탈착 가능하게 구성된 본체; 상기 본체 내부의 전처리필터 수용부 및 중간필터 수용부에 각각 슬라이드 되면서 탈착되게 구성되어 공기 유입구를 통해 유입된 악취로 오염된 공기 중의 미세 고형물질을 제거하는 전처리 필터부 및 중간 필터부; 상기 본체 내부의 카트리지필터 수용부에 슬라이드 되면서 탈착되게 구성되어 악취로 오염된 공기 중의 악취성분을 자외선 램프와 광촉매의 광산화 및 촉매산화 반응에 의해 제거하는 다수 개의 공기정화부재를 내장한 카트리지 필터부; 상기 카트리지 필터부를 통해 분해된 가스의 재결합을 방지하고, 미지의 신생가스와 같은 취기가스를 흡착하여 제거하는 흡착필터부;로 이루어지는 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치를 구현하고자 한 것이다.
상기 카트리지 필터부는 짝수개의 공기정화부재가 내장된 형태와 홀수개의 공기정화부재가 내장된 형태가 상호 교차되는 방식으로 카트리지필터 수용부에 장착되는 구성으로 이루어진다.
상기 카트리지 필터부는 결착부재에 의해 공기정화부재를 지지하는 고정프레임과 결합 또는 분해되는 구성으로 이루어져 카트리지필터 수용부에 탈착 가능한 형상으로 이루어진 고정프레임 덮개; 상기 고정프레임 덮개와 공기정화부재를 지지하는 고정프레임을 결합하여 고정시키고, 분해될 수 있도록 형성된 결착부재; 공기정화부재의 양측에 형성된 덮개의 지지턱에 결합되게 형성하여 상기 결착부재에 의해 고정프레임 덮개와 결합 또는 분해될 수 있도록 형성된 고정프레임; 상기 고정프레임상에 형성되어 UV램프가 용이하게 공기정화부재 내부로 인입되게 하는 UV램프공; 양측에 형성된 덮개의 지지턱에 고정프레임이 결합되어 고정프레임 덮개에 의해 고정되는 형상으로 이루어지되, 악취로 오염된 공기를 광촉매 반응에 의해 악취성분을 제거할 수 있도록 하는 공기정화부재;의 구성으로 이루어진다.
상기 공기정화부재는 양측에 형성된 덮개와 결합되는 고정프레임 및 고정프레임 덮개에 의해 고정되는 외망으로 이루어진 몸체; 상기 몸체 내부에 인입되는 UV램프를 보호하기 위해 중심으로부터 일정 거리 이격된 상태로 형성되는 내망으로 이루어진 UV램프 보호망; 상기 몸체 양측에 형성되며, 상측에 고정프레임의 양측이 끼워져 결합되는 지지턱을 형성하고, 상기 고정프레임에 형성된 UV램프공과 대응하는 위치에 UV램프 유입공을 형성한 덮개; 상기 외망으로 이루어진 몸체와 내망으로 이루어진 UV램프 보호망 사이에 다수 개 유입되어 UV램프의 조사되는 자외선에 의해 광촉매 반응을 일으키는 광촉매 다공체; 상기 고정프레임에 형성된 UV램프공과 덮개에 형성된 UV램프 유입공을 통해 상기 UV램프 보호망 내로 유입되어 전원의 공급을 받아 자외선을 조사하는 UV램프;의 구성으로 이루어진다.
상기 광촉매 다공체는 황토성분을 이용하여 구(球)형상으로 형성하되, 이산화티타늄 코팅층을 형성하여 상기 UV램프에서 조사되는 자외선에 의해 광촉매 반응을 일으키는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 이산화티타늄(TiO2)이 코팅된 황토성분의 광촉매 다공체와 자외선을 조사하는 UV램프가 최적 거리 이격된 상태를 유지하여 접촉면적이 최대화되어 원활한 광촉매 반응이 발생될 수 있도록 하고, 상기 광촉매 반응을 발생하는 공기정화부재를 다수 개 내장된 카트리지 필터를 본체 내부에 다수 개 장착할 수 있도록 함으로써, 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기 중에서 악취성분이 신속하게 제거되어 공기 정화효율성을 향상시키도록 하는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 적용되는 자외선과 광촉매를 이용한 탈취 장치(1)에 대하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 적용되는 탈취장치(1)를 도시한 외형 사시도이고, 도2는 본 발명에 적용되는 탈취장치(1)를 도시한 분해 사시도이고, 도3은 본 발명에 적용되는 탈취장치(1)의 카트리지 필터부(40)를 도시한 분해 사시도이고, 도4는 본 발명에 적용되는 공기정화부재(50)에 사용되는 광촉매 다공체(54)를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은 양측에 공기 유입구(11)와 배기구(12)가 구비된 본체(10)를 형성하되, 송풍기(미도시함)를 이용하여 각종 산업현장 등의 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)가 발생하는 장소에 설치된 후드(Hood)(미도시함)를 통해 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기를 공기 유입구(11)가 형성된 본체(10) 내로 유입시켜 전처리 필터부(20) 및 중간 필터부(30)를 순차적으로 통과시켜서 각종 분진 또는 이물질 등을 걸러내고, 공기정화부재(50)가 형성된 카트리지 필터부(40)를 통과시켜 자외선 및 광촉매산화반응에 의해 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기 중의 냄새성분을 제거할 수 있도록 하고, 흡착 필터부(60)를 통해 분해된 가스의 재결합 방지 및 미지의 신생가스와 같은 취기가스를 흡착·제거할 수 있도록 한 후, 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)가 제거된 청정 공기를 배기구(12)를 통해 본체(10) 외부로 배출될 수 있도록 하는 구성으로 이루어진다.
상기 본체(10)는 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)가 많이 발생하는 산업현장 또는 식당 주방 등의 장소에 설치된 후드와 연결되어 송풍기를 이용하여 악취로 오염된 공기를 일측에 형성된 공기 유입구(11)를 통해 내부로 유입시키도록 하고, 악 취가 제거된 정화된 공기는 타측에 형성된 배기구(12)를 통해 본체(10) 외부로 배출될 수 있도록 하되, 전처리필터 수용부(13), 중간필터 수용부(14), 카트리지필터 수용부(15) 및 흡착필터 수용부(16)를 형성하여 각각의 필터가 용이하게 슬라이드 되면서 탈착 가능하도록 구성하고, 각각의 필터 교체시 개방되는 개폐문(17)을 형성한다.
상기 전처리 필터부(20)는 STS 후레임의 일반 공조용 프리필터(pre filter)로서 본체(10) 내의 전처리필터 수용부(13)에 슬라이드 되면서 탈착되기 용이하도록 구성하여 흡입공기중의 일반분진 및 흩날리는 조대 이물질을 제거하는 용도로 사용된다.
중간 필터부(30)는 우드 후레임(wood frame)의 일반 공조용 미디움필터(midium filter)로서 본체(10) 내의 중간필터 수용부(14)에 슬라이드 되면서 탈착되기 용이하도록 구성하여 미세분진을 제거하는 용도로 사용한다.
상기 카트리지 필터부(40)는 본체(10) 내의 카트리지필터 수용부(15)에 슬라이드 되면서 탈착되게 구성하여 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기 중에서 악취성분이 광촉매반응에 의해 제거될 수 있도록 다수 개의 공기정화부재(50)를 내장하는 형태로 이루어진 것으로, 상기 카트리지 필터부(40)는 기본적으로 4개 또는 5개의 공기정화부재(50)가 장착되는 형태로 이루어지는데, 4개, 즉 짝수개의 공기정화부재(50)가 장착된 카트리지 필터부(40)와 5개, 즉 홀수개의 공기정화부재(50)가 장착된 카트리지 필터부(40)가 상호 교차되면서 본체(10) 내의 카트리지필터 수용부(15)에 수용될 수 있도록 함으로써, 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기와 광촉매 다공체(54)의 접촉면적이 최대화될 수 있도록 한다.
상기 카트리지 필터부(40)는 고정프레임 덮개(41), 결착부재(42), 고정프레임(43), UV램프공(44), 공기정화부재(50)로 이루어지는데, 상기 고정프레임 덮개(41)는 결착부재(32)에 의해 공기정화부재(50)를 지지하는 고정프레임(43)와 결합 또는 분해가 용이한 구성으로 이루어지고, 상기 본체(10) 내에 형성된 카트리지필터 수용부(15)에 슬라이드 되면서 탈착 가능한 형상으로 구성하고, 상기 결착부재(42)는 걸림고리를 형성하여 고정프레임 덮개(41)와 고정프레임(43)을 용이하게 결합시키거나 분해시킬 수 있도록 하고, 상기 고정프레임(43)은 공기정화부재(50)의 덮개(53)와 맞닿은 상태로 결합되게 형성하고, 결착부재(42)에 의해 고정프레임 덮개(41)와 결합 또는 분해될 수 있도록 하고, 상기 UV램프공(44)은 고정프레임(43)상에 형성되어 UV램프(55)가 용이하게 공기정화부재(50) 내부로 인입될 수 있도록 하고, 상기 공기정화부재(50)는 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기를 광촉매반응에 의해 악취성분을 제거할 수 있도록 하는데, 상기 공기정화부재(50)의 구성에 대해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
상기 공기정화부재(50)는 양측에 형성된 덮개(53)와 결합되는 고정프레임(43) 및 고정프레임 덮개(41)에 의해 고정되게 지지되는 외망으로 이루어진 몸체(51)와, 상기 몸체(51) 내부에 인입되는 UV램프(55)를 보호하기 위해 중심으로부터 최적 거리 이격된 상태로 형성되는 내망으로 이루어진 UV램프 보호망(52)과, 상기 몸체(51)의 양측에 형성되어 상측에 고정프레임(43)의 양측이 끼워져 결합되는 지지턱(53a)을 형성하고, 상기 고정프레임(43)에 형성된 UV램프공(44)과 대응하는 위치에 UV램프 유입공(53b)을 형성한 덮개(53)와, 상기 외망으로 이루어진 몸체(51)와 내망으로 이루어진 UV램프 보호망(52) 사이에 유입되어 UV램프(55)의 조사되는 자외선에 의해 광촉매반응을 발생하는 다수 개의 광촉매 다공체(54)와, 상기 고정프레임(43)에 형성된 UV램프공(44)과 덮개(53)에 형성된 UV램프 유입공(53b)을 통해 유입되어 상기 UV램프 보호망(52) 내에 형성되어 전원의 공급을 받아 자외선을 조사하는 UV램프(55)의 구성으로 이루어진다.
상기 광촉매 다공체(54)는 황토를 이용하여 구(球)형상으로 형성하되, 이산화티타늄(TiO2) 코팅층(54a)을 형성해 UV램프(55)에서 조사되는 자외선에 의해 광촉매반응을 하여 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기 중에서 악취성분을 제거할 수 있도록 하는데, 상기 광촉매 다공체(54)의 재료로 황토를 이용하는 이유는 황토가 천연 다공성물질로 이루어져 이산화티타늄(TiO2)을 표면에 코팅하는 경우 도4에 도시된 바와 같이 다공체의 특성상 접촉면적을 최대화할 수 있기 때문인데, 상기 광촉매 다공체의 재질이 황토에만 국한되는 것이 아니라 표면에 코팅되는 이산화티타늄(TiO2)도 다공성 특성(meso pore)이 있는 재질을 사용한다.
상기 흡착 필터부(60)는 세라믹필터로서 다공성이 월등한 게르마늄 볼(ball) 을 사용하여 흡착필터 수용부(16)에 슬라이드 되면서 탈착되게 구성하고, 광산화 및 광촉매반응으로 이미 분해된 가스중의 분자가 재결합 하는 것을 방지하고, 알 수 없는 미지의 새로운 가스가 만들어질 수 있기 때문에 후처리개념으로 취기가스를 흡착·제거할 수 있도록 구성한다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예에 의해 구성된 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치(1)의 작용에 대하여 설명한다.
본 발명에 의한 탈취장치(1)를 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)가 많이 발생하는 산업현장 및 식당 주방 등에 설치된 후드와 연결되게 하여 송풍기를 통해 악취로 오염된 공기를 본체(10) 내부로 유입시키도록 하여 정화시키도록 하는데, 상기 본체(10) 내부에는 전처리필터 수용부(13), 중간필터 수용부(14), 카트리지필터 수용부(15) 및 흡착필터 수용부(16)를 순차적으로 형성하여 각각의 필터가 슬라이드 되면서 장착시키도록 하되, 상기 카트리지 필터부(40)는 4개의 공기정화부재(50)가 내장된 카트리지 필터부(40)와 5개의 공기정화부재(50)가 내장된 카트리지 필터부(40)를 상호 교차되게 형성하여 각각의 카트리지필터 수용부(15)에 장착할 수 있도록 한다.
상기 카트리지 필터부(40)는 4개 또는 5개의 내장된 공기정화부재(50)를 고정시켜 탈취장치(1)의 본체(10) 내부에 장착시키도록 하는 것으로, 상기 다수 개의 공기정화부재(50)의 양측에 형성된 덮개(53)의 지지턱(53a)에 고정프레임(43)을 끼워서 결합하여 상기 다수 개의 공기정화부재(50)가 상호 연결되게 한 후, 상기 고정프레임(43)은 고정프레임 덮개(41)와 결착부재(42)에 의해 고정 결합되어 카트리지 필터부(40)의 형상을 이룰 수 있도록 한다.
상기 공기정화부재(50)는 외망으로 이루어진 몸체(51)와 내망으로 이루어진 UV램프 보호망(52) 사이에 이산화티타늄(TiO2) 코팅층(54a)이 형성된 황토성분의 광 촉매 다공체(54)를 다수 개 유입시키고, 상기 UV램프 보호망(52)에는 UV램프(55)를 인입시켜 전원의 공급을 받아 자외선을 다수 개의 광촉매 다공체(54)에 조사시켜 광촉매반응을 통해 악취로 오염된 공기를 정화시킬 수 있도록 한다.
상기와 같이 본 발명에 의한 탈취장치(1)가 구비되면, 송풍기를 작동하여 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물) 등의 유해 공기가 많이 발생하는 각 산업현장 또는 식당 주방 등에 설치된 후드를 통해 악취로 오염된 공기를 흡입하여 본체(10) 일측에 형성된 공기 유입구(11)를 통해 본체(10) 내부로 유입시키도록 하고, 상기 본체(10) 내부로 유입된 악취로 오염된 공기는 전처리 필터부(20) 및 중간 필터부(30)를 통해 분진, 이물질 등의 미세 고형물질이 걸러지게 된다.
상기 전처리 필터부(20) 및 중간 필터부(30)를 통과한 악취로 오염된 공기는 다수 개의 카트리지 필터부(40)를 통과하게 되면서 광촉매반응에 의해 악취성분이 제거되는데, 악취 및 VOCs(휘발성유기화합물)로 오염된 공기 중에서 이산화티타늄(TiO2)과 자외선(UV)에 의해 광촉매반응되는 과정을 살펴보면, 아래와 같다.
즉, UV램프 보호망(52) 내의 UV램프(55)에서 자외선이 조사되면, 몸체(51)와 UV램프 보호망(52) 사이에 유입되어 UV램프(55)로부터 최적 거리 이격된 다수 개의 광촉매 다공체(54)에 의해 광촉매 반응이 발생하는데, 상기 광촉매 다공체(54)에 코팅된 이산화티타늄(TiO2)에 밴드 갭(band gap)에너지 3.2eV 보다 높은 광에너지(파장〈 387.5nm)를 공급하면 전자가 채워져 있던 이산화티타늄(TiO2)의 가전자대(valence band)에서 전자가 방출되어 에너지가 높은 전도대(conduction band)로 이동하게 되고, 동시에 이산화티타늄(TiO2)의 가전자대에는 정공(positive hole)이 생성하게 된다.
이러한 과정에서 생성된 전도대의 전자(conduction band electron, (e- cb))와 가전자대의 정공(valence band hole, (h+ vb))은 TiO2 표면에서 확산, 이동되게 되며 TiO2 표면에 흡착된 O2, H2O, OH- 등과 산화-환원 반응에 관여하게 된다.
전자(e- cb)와 정공(h+ vb)이 반응을 유발할 물질과 만날 여유가 없으면 빠른 속도로 재결합하여 광반응을 유발할 수 없지만 밴드 갭 에너지(band gap energy)를 능가하는 파장의 광을 흡수하도록 전자와 정공의 쌍(electron-hole pair)을 동일한 수로 생성시키면 전자가 채워져 있는 가전자대(valence band)에 생성된 정공(h+ vb)은 촉매 표면에 흡착되어 있는 H2O, OH- 와 반응하여 OH radical을 형성하여 유기화합물을 분해하거나 직접 유기화합물과 반응하는 경로를 유도하게 된다. 또한, 전도대(conduction band)로 여기된 전자(e- cb)는 O2와 반응하여 재결합을 억제하거나 수퍼옥사이드 라디칼(superoxide radical, (O2 _)) 이나 하이드로페록시 라디칼(hydroperoxy radical, (HO2 _))을 생성하여 반응이 진행된다.
상기 광촉매에서 생성된 전자와 정공은 모두 환원 및 산화반응에 의하여 수산화기(OH radical)를 생성하게 되는데, 이 때 생성된 수산화기(OH radical)는 반응성이 매우 높으며 그 에너지는 약 120 kcal/mol정도 이다. 대부분의 악취냄새분자 및 VOCs(휘발성유기화합물)은 탄소-탄소, 탄소-질소, 탄소-수소, 산소-수소, 질소-수소의 결합으로 되어 있으며 이들의 결합에너지는 100kcal/mol 전후 이기 때문에 수산화기(OH radical)에 의해 결합을 쉽게 분해할 수 있다. 그 분해의 결과로 우리는 악취냄새나 해로운 휘발성유기화합물로부터 쾌적하고 안전하게 되는 것이다.
상기와 같이 악취로 오염된 공기는 다수 개의 카트리지 필터부(40)를 통과하게 되면서 이산화티타늄(TiO2)과 자외선에 의한 광촉매반응에 의해 악취성분이 제거되는데, 이 때 UV램프 보호망(52)에 의해 UV램프(55)와 이산화티타늄(TiO2) 코팅층(54a)이 형성된 광촉매 다공체(54)는 일정 거리 이격되어 형성됨으로써, 자외선과 이산화티타늄과의 접촉 면적이 최대화 될 수 있도록 한다.
상기 카트리지 필터부(40)를 통해 악취성분이 제거된 공기는 흡착 필터부(60)를 통과하면서 공기 중에 남아 있는 미세한 고형물질이 제거되고, 최종적으로 정화된 공기는 배기구(12)를 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 황토성분을 이용한 광촉매 다공체(54)에 이산화티타늄(TiO2)을 코팅하여 자외선과의 접촉면적이 최대화될 수 있도록 하고, 광촉매 반응이 원활하게 발생하도록 다수 개의 공기정화부재(50)가 내장된 카트리지 필터 부(40)를 통해 악취로 오염된 공기를 정화시킬 수 있도록 한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시례 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
도1은 본 발명에 적용되는 탈취장치를 도시한 외형 사시도
도2는 본 발명에 적용되는 탈취장치를 도시한 분해 사시도
도3은 본 발명에 적용되는 탈취장치의 카트리지 필터부를 도시한 분해 사시도
도4는 본 발명에 적용되는 공기정화부재에 사용되는 광촉매 다공체를 도시한 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호설명*
1. 탈취장치 10. 본체
11. 공기 유입구 12. 배기구
13. 전처리필터 수용부 14. 중간필터 수용부
15. 카트리지필터 수용부 16. 흡착필터 수용부
17. 개폐문 20. 전처리 필터부
30. 중간 필터부 40. 카트리지 필터부
41. 고정프레임 덮개 42. 결착부재
43. 고정프레임 44. UV램프공
50. 공기정화부재 51. 몸체
52. UV램프 보호망 53. 덮개
53a. 지지턱 53b. UV램프 유입공
54. 광촉매 다공체 54a. 이산화티타늄 코팅층
55.UV램프 60. 흡착 필터부
Claims (5)
- 삭제
- 삭제
- 공기유입구(11)와 배기구(12)를 구비한 본체(10);상기 공기유입구(11)를 통해 유입된 오염된 공기 중의 미세 고형물질을 제거하는 전처리 필터부(20) 및 중간 필터부(30);오염된 공기 중의 악취성분을 자외선 램프와 광촉매의 광산화 및 촉매산화반응에 의해 제거하는 다수 개의 공기정화부재(50)를 내장한 카트리지 필터부(40);상기 카트리지 필터부(40)를 통해 분해된 가시의 재결합을 방지하는 흡착필터부(60);로 이루어지는 탈취장치에 있어서,상기 카트리지 필터부(40)는 필터를 구성하기 위한 고정프레임(43);상기 고정프레임(43)의 상당에 위치하여 연결되는 고정프레임 덮개(41);상기 고정프레임 덮개(41)와 고정프레임(43)을 결합하여 고정하고, 분해될 수 있도록 형성된 결착부재(42);상기 고정프레임(43)에 체결되어 악취로 오염된 공기를 광촉매 반응에 의해 악취성분을 제거할 수 있도록 하는 공기정화부재(50);상기 고정프레임상에 형성되어 UV램프(55)가 용이하게 공기정화부재(50) 내부로 인입되게 하는 UV램프공(44);으로 구성됨을 특징으로 하는 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치.
- 제3항에 있어서,상기 공기정화부재(50)는 외망으로 이루어진 몸체(51);상기 몸체(51)의 상·하단에 형성되며, 고정프레임(43)의 양측에 끼워져 결합되는 지지턱(53a)을 형성하고, 상기 고정프레임(43)에 형성된 UV램프공(44)과 대응하는 위치에 UV램프 유입공(53b)을 형성한 덮개(53);상기 고정프레임(43)에 형성된 UV램프공(44)과 덮개(53)에 형성된 UV램프 유입공(53b)을 통해 상기 몸체(51)의 내로 인입되어 전원의 공급을 받아 자외선을 조사하는 UV램프(55);상기 몸체(51) 내부에 인입되는 UV램프(55)를 보호하기 위해 중심으로부터 일정 거리 이격된 상태로 형성되는 내망으로 이루어진 UV램프 보호망(52);상기 몸체(51)의 외망과 UV램프 보호망(52) 사이에 다수 개 유입되어 UV램프(55)의 조사되는 자외선에 의해 광촉매 반응을 일으키는 광촉매 다공체(54);로 구성됨을 특징으로 하는 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치.
- 제4항에 있어서,상기 광촉매 다공체(54)는 황토성분을 이용하여 구(球)형상으로 형성하며, 외부에 이산화티타늄 코팅층(54a)을 형성하여 상기 UV램프(55)에서 조사되는 자외선에 의해 광촉매 반응을 일으켜 오염된 공기의 악취성분을 제거하는 것으로 구성됨을 특징으로 하는 자외선과 광촉매를 이용한 탈취장치.
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