KR20210099481A - 공기정화용 튜브유닛 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기정화장치 내부에 구비되는 광촉매 유닛을 튜브 형태로 제작하여 공기와의 접촉시간을 늘려줌과 아울러, 상기 튜브 내에 유입되는 공기를 토네이도 방식으로 순환시켜줌으로써 공기정화 성능을 향상시킬 수 있도록 한 공기정화용 튜브유닛 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

공기정화용 튜브유닛 및 이의 제조방법{AIR-CONDITIONING TUBE UNIT AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 공기정화용 광촉매 유닛을 튜브 형태로 제작하여 공기정화 효율을 향상시킬 수 있는 공기정화용 튜브유닛 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 대기오염과 미세먼지, 각종 축산 폐기물이나 쓰레기 등의 악취로 인해 주변환경이 점차 나빠지고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 각 가정이나 사업체 등에서는 공기정화장치를 사용하기도 한다. 공기정화장치는 실내 공기 중에 포함된 바이러스, 곰팡이 등의 살균과, 담배 냄새나 미세먼지를 제거하여 쾌적한 실내 공기를 만드는 수단으로 사용되고 있다. 아울러 축사 등에서 분뇨 냄새를 제거할 목적으로 공기정화장치를 사용하기도 한다.
상기 공기정화장치는 부직 필터나 헤파 필터(Hepa Filter), 활성탄 필터방식 또는 전기 집진판 방식을 사용하기도 한다.
그러나 상기와 같은 종래의 공기정화장치는 바이러스 제거를 하는 살균력이 떨어지고, 단순히 냄새와 미세먼지를 제거하는 수준이다.
또한 공기정화장치 내부에 자외선램프와 이산화티타늄 광촉매 유닛을 설치하여 공기정화 효과를 내고 있다. 상기 공기정화장치는 자외선램프 주변에 광촉매 필터의 형태를 스크류 방식으로 감는 구조이다. 이러한 방식은 오염된 공기와 접촉시간이 짧아 충분한 공기정화 기능을 발휘하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0439060호(공고일: 2008.03.18.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 공기정화장치 내부에 구비되는 광촉매 유닛을 튜브 형태로 제작하여 공기와의 접촉시간을 늘려줌과 아울러, 상기 튜브 내에 유입되는 공기를 토네이도 방식으로 순환시켜줌으로써 공기정화 성능을 향상시킬 수 있도록 한 공기정화용 튜브유닛 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 공기정화용 튜브유닛은, 외주면에 요철이 구비된 중공으로 형성되며, 정화대상 공기가 내부로 유입 및 배출될 수 있도록 외주면에 복수의 통공이 관통 형성되는 튜브몸체;를 포함할 수 있다.
이 경우 상기 요철은, 단면이 반원 또는 다각 형상으로 상기 튜브몸체의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 상기 튜브몸체의 중심축을 기준으로 복수 개가 소정각도 이격되게 형성될 수 있다.
또한 상기 통공은, 상기 튜브몸체의 길이방향을 따라 복수 개가 이격 형성됨과 아울러, 상기 튜브몸체의 중심축을 기준으로 소정각도 이격되게 형성될 수 있다.
또한 상기 통공은, 원형이나 사각, 또는 다각 형상의 장공으로 형성되며, 상기 튜브몸체의 중심축을 기준으로 외주면을 따라 지그재그로 엇갈리게 배치될 수 있다.
또한 상기 튜브몸체는, 알루미늄 재질로 형성되며, 양극산화 처리를 통해 표면에 마이크로 크기의 미세홈이 형성될 수 있다.
또한 상기 튜브몸체의 표면에는, 광촉매 코팅층;이 피복된 것을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 튜브몸체의 내부에는, 중심축 선상을 따라 자외선램프;가 설치된 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 공기정화장치는, 내부에 수용공간이 마련되며, 유입구와 배출구가 구비되는 본체프레임; 상기 유입구와 배출구 사이의 수용공간 내에 복수 개가 이격 설치되는 상기 공기정화용 튜브유닛; 및 상기 수용공간 내에 설치되어 상기 유입구를 통해 상기 수용공간 내부로 정화대상 공기를 흡입해줌과 아울러, 상기 공기정화용 튜브유닛에 의해 정화된 공기를 상기 배출구를 통해 배출시켜주는 구동팬;을 포함할 수 있다.
이 경우 상기 공기정화용 튜브유닛은, 상기 수용공간 내에 지그재그로 엇갈리게 배치할 수 있다.
공기정화용 튜브유닛 제조방법에 있어서, 외주면에 복수의 요철이 형성된 중공의 알루미늄 튜브몸체를 소정길이로 압출 성형하는 단계; 상기 튜브몸체의 외주면에 복수의 통공을 관통 형성하는 단계; 상기 튜브몸체를 수용액에 침지하여 표면의 산화피막을 제거하는 단계; 상기 산화피막이 제거된 튜브몸체를 샌드블라스팅(Sand blasting)하여 표면거칠기를 만드는 단계; 상기 샌드블라스팅 공정이 완료된 튜브몸체를 세척 건조하는 단계; 상기 세척 건조한 튜브몸체를 양극산화 처리하여 상기 튜브몸체의 표면에 마이크로 크기의 미세홈을 형성하는 단계; 및 상기 양극산화 처리된 튜브몸체를 광촉매액에 가압 침지한 후 건조시켜 상기 튜브몸체 표면에 광촉매 코팅층을 피복하는 단계;를 포함할 수 있다.
이 경우 상기 튜브몸체를 광촉매액에 가압 침지한 후 건조시키는 단계는, 적어도 5회 반복할 수 있다.
이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 공기정화장치 내부에 구비되는 광촉매 유닛을 튜브 형태로 제작하여 공기와의 접촉시간을 늘려줌과 아울러, 튜브몸체 내에 유입되는 공기를 토네이도 방식으로 순환시켜줌으로써, 공기정화 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 공기정화용 튜브유닛이 구비된 공기정화장치는 유입구를 통해 본체프레임 내부로 유입되는 공기를 복수의 공기정화용 튜브유닛을 순차적으로 통과시켜가며 공기를 효율적으로 정화시켜줄 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기정화용 튜브유닛의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 공기정화용 튜브유닛의 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 공기정화용 튜브유닛의 측단면도,
도 4는 도 3의 'A' 부분 상세도,
도 5는 본 발명에 따른 공기정화용 튜브유닛의 제조과정을 보여주는 흐름도,
도 6은 본 발명에 따른 공기정화용 튜브유닛이 구비된 공기정화장치의 내부구성을 보여주는 정면도,
도 7은 도 6의 I-I'선 단면도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기정화용 튜브유닛의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기정화용 튜브유닛의 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기정화용 튜브유닛(100)은, 튜브몸체(110), 자외선램프(120)를 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 튜브몸체(110)는 정화대상 공기를 통과시켜주는 것으로, 이러한 튜브몸체(110)는 압출 공정을 통해 중공의 튜브형상으로 형성될 수 있다. 튜브몸체(110)는 알루미늄 재질로 형성될 수 있으며, 튜브몸체(110)의 외주면에는 복수의 요철(111)이 형성될 수 있다.
상기 튜브몸체(110)의 외주면에 요철(111)이 형성됨에 따라 튜브몸체(110)의 표면적을 늘려줄 수 있다. 즉 요철(111)을 통해 정화대상 공기(이하, '공기'라 약칭함)와 접하게 되는 튜브몸체(110)의 표면적을 최대한 늘려줄 수 있으며, 이에 따라 공기정화 성능을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 요철(111)은 단면이 반원 또는 다각 형상으로 튜브몸체(110)의 길이방향을 따라 길게 형성될 수 있다. 아울러 요철(111)은 튜브몸체(110)의 중심축을 기준으로 복수 개가 이격 형성될 수 있다. 본 발명에서는 상기 요철(111)의 단면이 반원 형상으로 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하기로 한다. 이 경우 상기 요철(111)의 높이는 대략 3㎜ 전후로 형성되고, 요철(111)의 이격 간격은 대략 2㎜ 전후로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 요철(111)이 형성된 튜브몸체(110)의 외주면 둘레에는 정화대상 공기가 튜브몸체(110)의 내부로 유입 및 배출될 수 있도록 복수의 통공(112)이 관통 형성될 수 있다. 통공(112)은 튜브몸체(110)의 길이방향을 따라 복수 개가 이격 형성될 수 있다. 아울러 통공(112)은 튜브몸체(110)의 중심축을 기준으로 소정각도 이격되게 형성될 수 있다.
이 경우 상기 통공(112)은 원형이나 사각, 또는 다각 형상의 장공으로 형성될 수 있다. 또한 상기 통공(112)은 튜브몸체(110)의 중심축을 기준으로 외주면을 따라 지그재그로 엇갈리게 배치될 수 있다. 본 발명에서는 통공(112)이 직사각 형상으로 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 상기 튜브몸체(110)의 외주면에 복수의 통공(112)이 형성됨에 따라, 통공(112)을 통해 튜브몸체(110) 내부로 공기가 유입되면서 와류를 발생시킬 수 있다. 즉 상기 튜브몸체(110) 내에 유입되는 공기를 토네이도 방식으로 순환시켜줌으로써 공기정화 성능을 향상시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 튜브몸체(110)의 표면에는 양극산화(Anodic Oxidation, Anodizing) 처리를 통해 마이크로 크기의 미세홈(113)이 형성될 수 있다.
아울러 미세홈(113)이 형성된 튜브몸체(110)의 표면에는 광촉매 코팅층(115)이 피복될 수 있다. 광촉매 코팅층(115)은 튜브몸체(110)를 가압 탱크에 침지하는 방식으로 피복시킬 수 있다. 이 경우 튜브몸체(110) 표면에 미세홈(113)이 형성됨에 따라 피복되는 광촉매 용액의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 아울러 튜브몸체(110)의 내주면에도 광촉매 코팅층(115a)이 형성될 수 있다.
참고로, 상기 광촉매 코팅층(115)을 통해 공기가 정화되는 원리에 대하여 설명해보면, 상기 광촉매 코팅층(115)을 구성하는 광촉매인 이산화티타늄(TiO2, 아타나제)이 자외선파장을 받으면 음이온 전자와 양이온 정공이 대기중에 있는 수분과 반응하면서 오존(O3)과 수퍼 라디칼(OH)을 만들어주게 된다. 이에 따라 강력한 살균력과 악취제거 성능을 발휘해줄 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 자외선램프(120)는 튜브몸체(110)의 내부 중심축 선상을 따라 설치될 수 있다. 자외선램프(120)는 튜브몸체(110)와 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 이러한 자외선램프(120)는 통공(112)을 통해 튜브몸체(110) 내부로 유입되는 공기를 정화시켜줄 수 있다.
아울러 튜브몸체(110) 내부에 설치된 자외선램프(120)로부터 발생하는 자외선 파장이 통공(112)을 통해 외부로 조사될 수 있다. 이 경우 자외선램프(120)를 이용하여 공기를 정화하는 원리는 기존에 공지된 기술임에 따라, 이에 대한 자세한 작용 설명은 생략하기로 한다.
그러면, 이상과 같은 구성의 공기정화용 튜브유닛(100)을 제조하는 과정에 대하여 도 5를 참조하여 구체적으로 설명해보기로 한다.
먼저, 알루미늄 잉곳(Ingot)을 이용하여 중공의 형태의 튜브몸체(110)를 압출 성형한다(S1). 이 경우 튜브몸체(110)의 외주면에는 복수의 요철(111)이 구비되어 튜브몸체(110)의 표면적을 늘려줄 수 있다.
그리고 상기 압출 성형된 튜브몸체(110)를 공기정화장치(1)의 내부 수용공간에 맞게 소정 길이로 절단해준다.
그런 후, 상기 튜브몸체(110)의 외주면 길이방향을 따라 직사각 장공 형상의 통공(112)을 이격되게 관통 형성해준다. 아울러, 튜브몸체(110)의 중심축을 기준으로 복수 개의 통공(112)을 소정각도 이격되게 형성하되, 튜브몸체(110)의 외주면을 따라 지그재그로 엇갈리게 형성해준다(S3).
그런 다음, 상기 튜브몸체(110)를 수산화나트륨 수용액(NaOH, 50%)에 25 ~ 35분, 바람직하게는 30분 정도 침지하여 압출과정 중에 형성된 알루미늄 산화피막을 제거해준다(S5).
상기 산화피막이 제거된 튜브몸체(110)를 샌드블라스팅(Sand blasting)하여 표면거칠기를 만들어준다(S7). 참고로, 샌드블라스팅은 알루미늄 재질의 튜브몸체(110) 표면의 청소나 광택을 지우기 위해 압축공기를 이용하여 모래를 강하게 분사하는 공정을 말한다.
상기 샌드블라스팅 공정이 완료된 후에는 튜브몸체(110)를 세척 및 건조 과정을 거친다(S9).
그런 후 상기 세척 건조된 튜브몸체(110)를 양극산화 처리하여 튜브몸체(110)의 표면에 마이크로 크기의 미세홈(113)을 형성해준다(S11).
상기 양극산화 처리된 튜브몸체(110)를 액상형 광촉매(이산화 티타늄)에 가압 침지한 후 건조시켜 상기 튜브몸체(110) 표면에 광촉매 코팅층(115)을 피복해준다(S13). 구체적으로, 튜브몸체(110)를 가압 탱크에 침지 시킨 후 가압하여 튜브몸체(110)와 액상형 광촉매의 밀착력을 높여준다. 그런 다음, 가압 탱크에서 튜브몸체(110)를 꺼낸 후 드라이 오븐에서 약 50℃의 온도로 약 1시간 동안 소성시킨다. 그런 후 건조된 튜브몸체(110)를 다시 액상형 광촉매에 다시 침지하여 드라이 오븐에 건조시킨다. 상기와 같이 튜브몸체(110)를 광촉매액에 가압 침지한 후 건조시키는 공정은 적어도 5회 반복함으로써 광촉매 코팅층(115)을 안정화시킬 수 있다.
한편, 상기와 같은 과정을 통해 제조된 공기정화용 튜브유닛(100)을 이용하여 공기정화장치(1)를 구성할 수 있다. 구체적으로 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 공기정화장치(1)는, 본체프레임(10), 공기정화용 튜브유닛(100), 구동팬(200)을 포함할 수 있다.
먼저, 본체프레임(10)은 공기정화장치(1)의 주된 몸체를 구성하는 것으로, 이러한 본체프레임(10)은 내부에 수용공간(S)이 마련될 수 있다.
아울러 상기 본체프레임(10)의 하부에는 정화대상 공기가 유입되는 유입구(11)가 구비되고, 본체프레임(10)의 상부에는 수용공간(S)을 통과하면서 상기 공기정화용 튜브유닛(100)에 의해 정화된 공기가 외부로 빠져나갈 수 있도록 배출구(13)가 구비될 수 있다.
이 경우 본 발명에서는 유입구(11)가 본체프레임(10)의 하부에 형성되고 배출구(13)가 본체프레임(10)의 상부에 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 공기정화효율을 향상시킬 수 있다면 상기 유입구(11)와 배출구(13)를 다양한 위치로 변경 적용할 수 있음은 물론이다.
공기정화용 튜브유닛(100)은 본체프레임(10)의 내부 수용공간(S)에 설치되는 것으로, 이러한 공기정화용 튜브유닛(100)은 상기 유입구(11)를 통해 수용공간(S)으로 유입되는 공기를 정화시켜줄 수 있다.
구체적으로, 상기 공기정화용 튜브유닛(100)은 유입구(11)와 배출구(13) 사이의 수용공간(S)에 복수 개가 이격 설치될 수 있다. 바람직하게, 상기 공기정화용 튜브유닛(100)은 수용공간(S) 내에 지그재그로 엇갈리게 배치될 수 있다(도 7 참조).
구동팬(200)은 본체프레임(10)의 배출구(13) 측에 설치될 수 있다. 이러한 구동팬(200)은 동력을 전달받아 회전되면서 유입구(11)를 통해 수용공간(S) 내부로 공기를 흡입해줌과 아울러, 공기정화용 튜브유닛(100)에 의해 정화된 공기를 배출구(13)를 통해 배출시켜줄 수 있다.
이와 같은 구성의 공기정화장치(1)는, 유입구(11)를 통해 본체프레임(10) 내부로 유입되는 공기를 복수의 공기정화용 튜브유닛(100)을 순차적으로 통과시켜가며 공기를 정화시켜줄 수 있다.
특히, 상기 공기정화용 튜브유닛(100)을 통해 공기와의 접촉시간을 늘려줌과 아울러 공기를 튜브몸체(110) 내에서 토네이도 방식으로 순환시켜줌으로써, 공기정화 성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
1 : 공기정화장치 10 : 본체프레임
S : 수용공간 11 : 유입구
13 : 배출구 100 : 튜브유닛
110 : 튜브몸체 111 : 요철
112 : 통공 113 : 미세홈
115 : 광촉매 코팅층 120 : 자외선램프
200 : 구동팬

Claims (11)

  1. 외주면에 요철이 구비된 중공으로 형성되며, 정화대상 공기가 내부로 유입 및 배출될 수 있도록 외주면에 복수의 통공이 관통 형성되는 튜브몸체;를 포함하는 공기정화용 튜브유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요철은,
    단면이 반원 또는 다각 형상으로 상기 튜브몸체의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 상기 튜브몸체의 중심축을 기준으로 복수 개가 소정각도 이격되게 형성되는 것인 공기정화용 튜브유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통공은,
    상기 튜브몸체의 길이방향을 따라 복수 개가 이격 형성됨과 아울러, 상기 튜브몸체의 중심축을 기준으로 소정각도 이격되게 형성되는 것인 공기정화용 튜브유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 통공은,
    원형이나 사각, 또는 다각 형상의 장공으로 형성되며, 상기 튜브몸체의 중심축을 기준으로 외주면을 따라 지그재그로 엇갈리게 배치되는 것인 공기정화용 튜브유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 튜브몸체는,
    알루미늄 재질로 형성되며, 양극산화 처리를 통해 표면에 마이크로 크기의 미세홈이 형성되는 것인 공기정화용 튜브유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 튜브몸체의 표면에는,
    광촉매 코팅층;이 피복된 것을 더 포함하는 공기정화용 튜브유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 튜브몸체의 내부에는,
    중심축 선상을 따라 자외선램프;가 설치된 것을 더 포함하는 공기정화용 튜브유닛.
  8. 내부에 수용공간이 마련되며, 유입구와 배출구가 구비되는 본체프레임;
    상기 유입구와 배출구 사이의 수용공간 내에 복수 개가 이격 설치되는 제7항에 따른 공기정화용 튜브유닛; 및
    상기 수용공간 내에 설치되어 상기 유입구를 통해 상기 수용공간 내부로 정화대상 공기를 흡입해줌과 아울러, 상기 공기정화용 튜브유닛에 의해 정화된 공기를 상기 배출구를 통해 배출시켜주는 구동팬;을 포함하는 공기정화장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공기정화용 튜브유닛은,
    상기 수용공간 내에 지그재그로 엇갈리게 배치되는 것인 공기정화장치.
  10. 알루미늄 잉곳을 이용하여 외주면에 복수의 요철이 형성된 중공의 튜브몸체를 소정길이로 압출 성형하는 단계;
    상기 튜브몸체의 외주면에 복수의 통공을 관통 형성하는 단계;
    상기 튜브몸체를 수용액에 침지하여 표면의 산화피막을 제거하는 단계;
    상기 산화피막이 제거된 튜브몸체를 샌드블라스팅(Sand blasting)하여 표면거칠기를 만드는 단계;
    상기 샌드블라스팅 공정이 완료된 튜브몸체를 세척 건조하는 단계;
    상기 세척 건조한 튜브몸체를 양극산화 처리하여 상기 튜브몸체의 표면에 마이크로 크기의 미세홈을 형성하는 단계; 및
    상기 양극산화 처리된 튜브몸체를 광촉매액에 가압 침지한 후 건조시켜 상기 튜브몸체 표면에 광촉매 코팅층을 피복하는 단계;를 포함하는 공기정화용 튜브유닛 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 튜브몸체를 광촉매액에 가압 침지한 후 건조시키는 단계는,
    적어도 5회 반복하는 것인 공기정화용 튜브유닛 제조방법.
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