KR200384758Y1 - 실내 공기오염을 방지하기 위하여 살균자외선 램프와 광촉매 타공판을 장착한 공기 디퓨져 - Google Patents

Abstract

본 고안은 건물의 실내 공기를 조절하기 위한 공기조화(Heating, Ventilating and Air Conditioning) 설비에서, 기계실의 공조기(70)로부터 나온 공기가 덕트(71)를 통해 이동하여 건물의 실내로 전달되는 공기의 급기(Supply Air)시스템 중 마지막 단계로 사용되는 공기확산장치인 일명 "디퓨져"(10)에 관한 것으로, 디퓨져 내측에 살균 자외선램프(20)와 광촉매가 표면에 코팅된 타공판(30)을 설치하므로, 공기가 실내로 최종적으로 유입되는 과정에서 살균 자외선램프가 공기 중 세균을 살균하고, 또한 타공판 내측에(32)코팅된 광촉매가 자외선을 받아 일으키는 산화작용의 효과로 다시 한번 공기를 살균함과 아울러 디퓨져를 통과하는 공기 중의 인체에 유해한 유기화합물(VOC: Volatile Organic Compounds) 등 오염물질을 분해하여 제거하고, 냄새도 탈취하므로 결과적으로 실내로 들어가는 공기를 살균하고 실내공기의 오염을 방지하는 효과를 갖는다.

Description

실내 공기오염을 방지하기 위하여 살균자외선 램프와 광촉매 타공판을 장착한 공기 디퓨져 {Air Diffuser to protect indoor air from airborne infections by Germicidal ultraviolet lamp and Photocatalyst coated honeycomb plate}

본 고안은 건물의 실내 공기를 조절하기 위한 공기조화 설비 중 기계실에 설치된 공조기(70)로부터 나온 공기가 덕트(71)를 통해 이동하여 건물의 실내로 전달되는 마지막 단계로 (천장의 미관을 고려하고 동시에 공기가 실내에 잘 퍼지기 위해서) 사용되는 공기확산장치인 일명 "디퓨져"(Air Diffuser)에 관한 것으로, 디퓨져(10) 내측에 살균 자외선(Ultraviolet Radiation) 램프(20)를 설치하고 그 둘레에 광촉매(TiO₂ 등)가 코팅된 타공판(30)을 두어, 공기가 실내로 최종적으로 유입되는 과정에서 공기를 살균함 과 아울러 공기 중 인체에 유해한 유기화합물을 제거 하고 냄새를 탈취하는 공기 디퓨져에 관한 것입니다.

일반적으로 건물실내의 공기 청정을 유지하기 위해서는 공조기에 장착된 필터(72)를 통하여 분진이나 먼지를 걸러 내고 있으며, 특수한 용도로 사용되는 클린룸이나 무균실의 경우라 할지라도 좀더 미세한 필터를 사용하여 더 작은 분진이나 먼지를 제어 하는 것이며, 이때에 세균이 먼지에 부착되어 있으면 같이 제거 할 수 있다고는 하나 필터에 걸린 세균은 오히려 세균 덩어리가 되어 필터를 통과하는 공기를 다시 오염시키기 쉬우며, 사실상 실내로 유입되는 공기 중 포함된 세균을 살균하는 것에 대해서는 근본적인 대책이 없는 현실입니다.

일부 자외선의 살균 효과를 이용하여 공조기 내부 필터에 자외선을 조사하여 필터(72) 표면에 살균을 시도하는 경우도 있고 또는 공기의 통로인 덕트(71) 내부에 자외선램프를 설치하여 통과하는 공기를 살균하는 것을 시도하는 방법도 있으나, 두 가지 경우 모두 통과하는 공기의 풍량이 많고 풍속이 빨라서 그 효과를 제대로 보기가 어려우며, 다시 덕트(71)를 통하여 공기가 전달되는 과정에서 세균에 재 오염이 되기 쉽습니다.

따라서 본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안은 최종적으로 실내로 공기가 유입되는 지점인 디퓨져(10)에 강력한 살균 자외선 램프(파장이 253.7nm인 UV-C)를 설치하여 공기에 직접 자외선을 쪼이게 됩니다. 이때 디퓨져(10)를 통과하는 공기는 그 풍량이 비교적 적고 풍속이 느려서 가장 효과적으로 공기에 포함된 세균을 살균할 수 있으면서도 또한 공기가 실내로 유입되는 최종적인 위치에서 살균하므로 덕트내 재오염이 없는 가장 근본적이고 효과적인 살균 기능을 하게 됩니다. 이에 더하여 타공판 내측(32)에 코팅된 광촉매의 강력한 산화작용을 통해 재차 공기 중의 세균을 살균하며 유해 유기화합물을 제거하고 냄새를 탈취하는 기능까지 있는 공기 디퓨져를 제공함에 그 목적이 있습니다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은, 공조기(70)에서 공기조화(Heating, Ventilating and Air Conditioning)되어 실내로 공급되는 공기가 공조 덕트(71)를 통하여 각각의 방으로 나뉘어 전달되며, 여기에서 다시 플렉시블 덕트를(50) 이용하여 분기된 공기가 디퓨져(10)에 도달되어 실내로 공기를 확산하는 공기전달 과정에 있어서, 실내로 전달되는 맨 마지막 단계인 디퓨져(10)에 구성에 관한 것으로, 공기가 디퓨져에 들어올 때, 디퓨져에서 공기가 직선으로 토출되는 것을 막기 위한 장치로, 디퓨져 중앙에 접시 모양으로 막혀있는 팬(40))을 두어 플렉시블 덕트로부터 유입된 공기가 직선으로 아래쪽으로 직접 토출되는 것을 막고 360˚방향으로 비스듬히 측면으로 토출되도록 사용되는 팬(pan) 타입의 디퓨져("팬디퓨져"라 칭함)의 접시모양의 팬(pan) 내측(41)에 즉 덕트로부터 공기가 들어와서 부딪쳐서 옆으로 퍼지는 면에 살균효과를 가진 파장이 253.7nm 인 살균 자외선램프(20)를 설치하는 것을 특징으로 합니다. 파장이 253.7nm(UV-C)인 살균 자외선이 일광에 비해서 약 1600배의 살균효과가 있는 것을 이용하는 것으로 특히 공기는 살균선을 흡수하지 않기 때문에 공기살균에 아주 적합합니다. 자외선은 살균원리는 세균의 핵산(DNA)를 변화시켜서 사멸시키는 것으로 모든 균에 유효한 가장 편리하고 탁월한 공기 살균방법입니다.

또한, 본 고안의 디퓨져 중앙 팬(40)의 내부 표면(41) 즉 살균자외선 램프가 설치되어있는 표면은, 자외선에 반사에 가장 좋은 알루미늄(반사율 60~89%)으로 매끄럽게 처리된 면을 가지므로 플렉시블 덕트로(50)부터 들어오는 공기를 향해 자외선을 효과적으로 조사 할 수 있는 반사판의 기능을 하는 것을 특징으로 합니다.

또한, 본 고안의 디퓨져 중앙 팬 둘레에는 광촉매(TiO₂ 등)로 코팅된 타공판(30)으로 일종의 장벽(Barrier)을 만들어 공기가 타공판에 부딪치면서 타공판의 구멍(31)을 통해 빠져나가는 동안 와류를 일으켜 살균자외선램프(20)에 보다 많은 시간동안 조사되게 하는 역할을 합니다. 타공판의 내측(32)에 코팅된 광촉매(Photocatalyst)에 자외선을 조사하게 되면 전자(Electron)과 전공대(Electron Hole)가 형성되어 강한 산화력을 가진 하이드록시 라티칼(-OH)과 슈퍼옥사이드(O₂ ^-)를 생성하여, 이 하이드록시 라티칼과 슈퍼옥사이드가 유기화합물을 분해시켜 물(H₂O)와 이산화탄소(CO₂)로 변화 시킵니다. 이러한 원리로 공기 중 유해물을 산화 분해시키는 기능을 통해 2차 적인 살균 외에 인체에 유해한 유기화합물(VOC: Volatile Organic Compounds)을 제거하며, 냄새도 탈취하는 기능을 하는 것을 특징으로 합니다.

이하 본 고안의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 자세하게 설명하고자 합니다.

도 1은 현재 일반 건축물의 공기조화(Heating, Ventilating and Air Conditioning)를 위하여 공조기(70)로부터 조화된 공기가 메인덕트(71)와 플렉시블덕트(50)을 통하여 디퓨져(10)에 공기가 도달되는 전체적인 과정을 나타내는 도면입니다.

일반적으로 공조기(70) 내부에 설치된 필터(72)로서는 공조기가 전체 건물에 공기를 공급하기 위한 공기의 풍량이 많고 풍속이 빨라 사실상 작은 분진과 먼지를 잡아내기 어렵습니다. 따라서 보다 청정한 공기를 위해서는 필요에 따라 좀더 조밀한 필터를 추가로 장착하여 보다 미세한 분진이나 먼지를 제어하게 됩니다. 그러나 이런 경우 일부 먼지에 부착된 세균의 통과를 억제하게 하는 기능이 있다 하더라도, 근본적으로 세균을 살균하기는 어렵고 오히려 먼지와 함께 뭉쳐진 세균 덩어리 들이 필터를 통과하는 공기를 세균으로 재 오염시키게 됩니다.

도 2 와 도 3은 살균램프가 설치된 디퓨져를 나타내는 상세도 입니다. 공기가 실내로 직선으로 토출되는 것을 막기 위해 디퓨져(10) 중앙에 설치된 팬(40) 위에 자외선 살균 램프(20)를 설치합니다. 중앙의 팬의 내측(41)은 자외선을 반사하는데 가장 효과적인 알루미늄으로 매끈하게 처리된 표면으로 사용하고, 반사된 자외선이 내부 중앙부로 모아지도록 오목한 형상을 가집니다. 자외선 살균 램프를 고정시키기 위한 고정틀(21)이 있어 자외선 살균 램프를 고정틀(21)에 단단히 고정하고 전원을 연결합니다. 팬 주위에는 광촉매로 코팅된 타공판(30)을 둘러쳐서 플렉시블덕트(50) 방향에서 내려오는 공기가 팬(40)에 부딪친 후 타공판의 구멍(31)을 통해 빠져나가도록 유도합니다. 팬을 둘러친 타공판의 구멍(31)은 자외선이 직접 실내로 조사되는 것을 막기 위해 램프의 높이 보다 높은 곳부터 타공 합니다. 또한 이렇게 하더라고 혹 타공판을 통과 하여 나온 자외선의 반사를 막기 위해 디퓨져의 내부표면은(11) 자외선의 반사율이 아주 낮은 물질(예 Zinc Oxide Paint 반사율 5% 이하)로 코팅하여 줍니다. 살균자외선 램프가 설치된 팬(40)은 램프(20)를 정기적으로 갈아주고, 램프의 표면을 정기적으로 청소하기 위하여 디퓨져 본체(10)로부터 분리되도록 하면 좋습니다.

도 4는 플렉시블덕트(50)로부터 들어온 공기(60)가 디퓨져(10)로 들어와서 중앙에 위치한 팬(40)에 먼저 부딪친 후(61) 타공판의 구멍(31)을 통과하여 실내로 들어가는 공기의 흐름(62)을 보여주는 도면입니다. 살균자외선이 플렉시블덕트(50)로부터 유입되는 공기에 가능한 많은 량이 조사 되도록 하기 위하여 램프의 반사판은 플렉시블덕트(50)를 통하여 들어오는 공기를 향하도록 하고, 팬 주위에 둘러쳐진 타공판(30) 방벽은 팬에 부딪힌 공기(61)가 타공판의 구멍(31)을 통해 빠져나가는 과정에서 와류를 일으켜서 디퓨져 내에서 좀더 많은 시간 체류하게 되며 이때 더 많은 시간 자외선을 조사 받게 합니다.

또한 디퓨져 중앙 팬(40) 주변에 둘러쳐서 일종의 장벽(Barrier)의 역할로 공기의 흐름(61)을 일시 제어하는 타공판(30)은 촘촘하게 구멍(31)을 뚫어서 공기가 지나갈 때 타공판 내측(32)에 코팅된 광촉매의 역할로 자외선을 받아 산화작용이 활발하게 일어나도록 합니다. 그러나 타공된 구멍(31)의 면적이 너무 작아 디퓨져(10) 자체가 풍압을 받지 않도록 해야 하며, 공기의 와류로 인한 소음이 일정이상 발생하지 않도록 설계되어야 합니다.

상술한 바와 같이 본 자외선 살균램프와 광촉매 타공판이 내장된 디퓨져를 사용하면 다음과 같은 효과를 얻습니다.

첫째, 공조기에서 보내진 공기가 덕트를 통하여 실내로 들어오는 최종 지점인 디퓨져에서 살균자외선에 조사되므로 가장 효과적으로 살균되어 실내에 무균하거나 세균이 대폭 감소된 공기가 들어오도록 할 수 있습니다.

둘째, 자외선을 조사 받은 광촉매의 산화작용으로 2차적인 세균의 살균, 인체에 유해한 유기화합물의 제거 및 냄새탈취의 효과가 있습니다.

도1은 건축물의 일반적인 공조설비가 기계실의 공조기로부터 실내에 공기가 전달되기까지의 과정을 나타내는 도면

도2는 본 고안의 살균자외선 램프 및 광촉매가 코팅된 타공판이 장착된 디퓨져의 정단면도

도3은 도2의 평단면도

도4는 본 고안의 디퓨져를 통한 공기의 흐름을 나타내는 도면입니다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 디퓨져 20:살균자외선램프

30: 타공판 40: 팬(Pan)

50:플렉시블덕트 70: 공조기

Claims (2)

1. 건축물의 공조설비 중 덕트를 통하여 공급받은 공기를 실내로 확산하는 디퓨져(10)에 있어서, 살균 자외선(파장길이 253.7nm)을 발생시키는 자외선램프(20)를 디퓨져 내측에 설치하여 공기를 살균하는 것을 특징으로 하는 디퓨져(공기확산장치)
2. 제 1항에 있어서, 살균자외선램프(20)가 설치된 팬 둘레로 내측에(32) 광촉매가 코팅된 타공판(30)을 설치하므로, 자외선이 실내로 직접적으로 조사되는 것을 막고, 장벽(Barrier)의 역할로 공기를 일시 제어하여 디퓨져 내측에서 공기가 자외선의 더 많은 시간 노출 되도록 하며 또한 광촉매의 산화작용으로 공기를 다시 한번 살균하며 유해가스를 제거하고 냄새를 제거하는 것을 특징으로 하는 디퓨져.