WO2022145925A1 - Led 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치 - Google Patents

Led 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치 Download PDF

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WO2022145925A1
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sterilization
photocatalytic
photocatalyst
led
plate
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PCT/KR2021/019946
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방승섭
장해영
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방승섭
장해영
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    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/15—Supporting means, e.g. stands, hooks, holes for hanging

Definitions

  • the present invention relates to a photocatalytic sterilization device, in particular, by using the ultraviolet light of an LED lamp, the service life is prolonged, the generation of more radicals is possible by increasing the area of the photochemical reaction, and the volume of the LED lamp is small and the blow obstruction is reduced by reducing the radical
  • a photocatalytic sterilization device using ultraviolet rays of an LED lamp to increase the sterilization power by increasing the emission efficiency of
  • Photocatalytic reaction is being put to practical use in various fields such as home appliances, roads, vehicles, air treatment, medical treatment, and water quality treatment.
  • various volatile organic compounds, formaldehyde, etc. which are commonly referred to as sick house syndrome and old house syndrome, are decomposed and removed using photocatalytic reaction.
  • photocatalytic reaction is one of the representative future technologies that are in the spotlight in terms of energy and environment. Accordingly, it is currently being actively used in the energy and environmental fields. It is being actively used to decompose and remove harmful organic matter and air pollutants because it can easily remove pollutants spread all over the earth with only light without much energy.
  • a photocatalytic purification device is used for the purpose of purifying and sterilizing indoor air.
  • Korean Patent Registration No. 10-0874130 a 'purifying device using a photocatalyst' is proposed. It is configured to be connected in series or in parallel by installing each UV lamp and ozone (O3) lamp in an independent tube, independent of each wavelength, and the inner end of the spiral photocatalyst plate into which each lamp is inserted is wrinkled to form air Alternatively, the contact area with water is further increased, and at the same time, wrinkles are formed at the end contacting the lamp to increase the contact area with the lamp to prevent damage to the lamp.
  • the background art has a problem in that the sterilization power is lowered by the spiral photocatalyst plate causing an airflow obstruction and lowering the exhaust efficiency of the fan.
  • Patent Document 1 Korean Patent Registration No. 10-0874130
  • the present invention uses LED lamp ultraviolet rays to prolong the service life, generate more radicals by increasing the area of photochemical reaction, and decrease the volume of the LED lamp to reduce blowing disturbances. It is an object of the present invention to provide a photocatalytic sterilization device using ultraviolet light from an LED lamp to be increased.
  • a photocatalytic sterilization device using an LED lamp ultraviolet light according to a preferred embodiment of the present invention
  • a housing having an air inlet at one location and a first air outlet at another location;
  • a photocatalytic sterilization module having a sterilization duct that causes a reaction between LED ultraviolet rays and a photocatalytic material to kill organic substances such as bacteria and viruses, and is inserted into the housing and fixedly installed;
  • a blower for generating a blowing force, sucking outside air from an air intake port, and injecting it into the sterilization duct;
  • an air filter installed on the side of the air intake to remove fine dust and contaminants in the air.
  • the housing includes a housing body having a sterilization module storage room, a housing lower cover installed openly and openably on a lower portion of the housing body and having the air inlet, and an openable and openable installation on the upper portion of the housing body and the first It is characterized in that it consists of a housing upper cover having an air outlet.
  • the housing body is characterized in that it has a predetermined radius of curvature on both left and right sides to form a circular column shape.
  • an air filter holder for mounting an air filter is further installed on the inner surface of the housing lower cover, and an air filter replacement opening for replacing the air filter is formed on one side of the air filter holder.
  • the photocatalyst sterilization module includes a photocatalytic sterilization chamber of a trapezoidal cross section by a front plate and a rear plate that are parallel to each other by a certain height, and a trapezoidal cross-section by an inclined plate that is connected to the front plate and the rear plate and inclined at a predetermined angle, but photocatalyst material on all inner surfaces a sterilization duct coated with a blast inlet to the lower part of the photocatalytic sterilization chamber; a photocatalyst inclined scattering plate and a photocatalyst front scattering plate disposed inside each of the both swash plates and the front plate of the sterilization duct and coated with a photocatalytic material to induce scattering of ultraviolet rays;
  • One or more LED ultraviolet emitters arranged in the photocatalytic sterilization room, the LED strip installation rod having a circular cross section over a certain length, the LED strip being circularly disposed on the outer circumferential surface of the LED strip installation rod to generate LED ultraviolet rays
  • the LED ultraviolet emitter support is characterized in that the emitter fastening clamps are further installed to be fastened to and separated from the LED ultraviolet emitter support with bolts in order to facilitate replacement of the LED ultraviolet emitter.
  • the photocatalyst inclined scattering plate and the photocatalyst front scattering plate are characterized in that the steel plate is bent to increase scattering efficiency, so that the ridges each having an angle of 60 degrees have a certain width and are continuously connected to form a wrinkled shape.
  • the LED ultraviolet emitter is characterized in that a pair is installed symmetrically left and right in the photocatalytic sterilization room.
  • the inclined plate is characterized in that installed inclined at an angle of 50 degrees with respect to the rear plate.
  • the outer peripheral surface of the LED strip installation rod is coated with titanium dioxide as a photocatalytic material.
  • the back plate is characterized in that the photocatalyst back scattering plate coated with a photocatalyst material that causes the LED ultraviolet rays generated from the LED strip and the photocatalyst half is further installed.
  • the mountain shape of the photocatalyst inclined scattering plate is disposed in a direction perpendicular to the mountain shape of the photocatalyst front scattering plate. It is characterized in that it is arranged to coincide with the direction.
  • an opening for duct management is formed on the front plate of the sterilization duct, and the photocatalyst front scattering plate base on which the photocatalyst front scattering plate is mounted is detachably installed in the duct management opening.
  • a photocatalyst recirculation outlet is further formed at the upper portion of the sterilization duct, and between the housing and the sterilization duct is in communication with the photocatalyst recirculation outlet and the blower inlet of the blower It is characterized in that a photocatalyst recirculation passage is provided.
  • the installation safety is increased because the housing has a double pillar shape on both sides.
  • a photocatalyst recirculation path is provided between the housing and the sterilization duct to increase sterilization efficiency.
  • the LED strip installed on the LED UV emitter uses a UV LED of 200 to 300 nm to increase the replacement cycle and lifespan.
  • the sterilization duct and the photocatalyst scattering plate by applying the sterilization duct and the photocatalyst scattering plate, the area of photochemical reaction is increased, so more radicals (OH-) can be generated, and the volume of the LED lamp is reduced, so the blowing resistance of the blowing fan is reduced and the emission efficiency of radicals is decreased. It has the advantage of increasing the sterilization power.
  • FIG. 1 is a perspective view of a photocatalytic sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1;
  • Fig. 3 is a front view of Fig. 1;
  • Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of Fig. 3;
  • Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B of Fig. 3;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 3 ;
  • FIG. 7 is an enlarged view of the main part of the photocatalyst front scattering plate shown in FIG. 5;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view in which a rear scattering plate is additionally installed in the photocatalytic sterilizer shown in FIG. 1;
  • FIG. 9 is a state diagram in which the emitter fastening clamp is separated from the LED ultraviolet emitter applied in FIG. 1;
  • FIG. 10 is a longitudinal cross-sectional view of one side of FIG.
  • the photocatalytic sterilization apparatus 10 is provided with a housing 12 having an air inlet 122a at one location and a first air outlet 123a at another location as shown in FIGS. 1 to 3 .
  • the air inlet 122a is formed in the form of a long hole in the lower portion of the housing 12 and is arranged in plurality
  • the first air outlet 123a is in the form of a long hole in the upper surface and the front surface of the upper side of the housing 12. It is arranged in multiple numbers.
  • the housing 12 includes a housing body 121 having a sterilization module storage chamber 121a therein, and a housing lower cover that is installed in a lower portion of the housing body 121 to be opened and closed by screw fastening and has the air intake port 122a. 122 and a housing upper cover 123 installed on the upper portion of the housing body 121 to be opened and closed by screw fastening and having the first air outlet 123a.
  • the housing body 121 has a predetermined radius of curvature R on the left and right sides as shown in FIG. 4 to form a circular column shape.
  • the housing body 121 has a beautiful appearance as if an arch column is formed by forming a radius of curvature R on both sides of the housing body 121 .
  • housing lower cover 122 and the housing upper cover 123 can be separated by disassembling the screws, so that the photocatalytic sterilization module 20 to be described later can be easily inserted into the sterilization module storage chamber 121a in the housing 12 and installed. have.
  • a second air outlet 122b may be additionally installed on the upper front side of the housing body 121 . Therefore, in this embodiment, the purified air is discharged through the first air outlet 123a and the second air outlet 122b.
  • a plurality of moving wheels 5 may be installed on the lower surface of the housing 12 as shown in FIG. 3 . Therefore, the photocatalytic sterilizer 10 can be easily moved through the housing 12 side moving wheel 5 .
  • An air filter holder 124 for mounting the air filter 40 is installed on the inner surface of the housing lower cover 122 .
  • the air filter holder 124 has an air filter replacement opening 125 for replacing the air filter 40 on one side as shown in FIG. 1 . Therefore, it is possible to easily install the air filter 40 by simply inserting it into the air filter holder 124 .
  • the photocatalytic sterilization module 20 is installed inside the housing 12 .
  • the photocatalyst sterilization module 20 has a sterilization duct 210 and generates LED ultraviolet rays inside it to oxidize hydroxyl radicals (OH-) (hereinafter referred to as 'radicals') generated by a reaction between photocatalytic materials. It decomposes and destroys organic substances such as bacteria and viruses.
  • OH- hydroxyl radicals
  • a blower 30 is provided for sucking the outside air in the room where the photocatalytic sterilization device 10 is disposed and injecting it into the sterilization duct 210 .
  • the blower 30 is mounted in the blowing chamber 217 on the lower side of the sterilization duct 210 as shown in FIGS. 2 and 6 .
  • the blower 30 generates blowing force, sucks in outside air through the air intake port 122a on the housing lower cover 122 side, and injects it into the sterilization duct 210 , and then the upper front surface of the housing upper cover 123 and the housing 12 . It is discharged through the first and second air outlets (123a, 122b) formed in the .
  • An air filter 40 for removing fine dust and contaminants in the air is installed on the side of the air intake 122a of the housing lower cover 122 .
  • the air filter 40 is accommodated in a replaceable air filter holder 124 installed on the inner surface of the housing lower cover (122).
  • the air filter 40 may be any one or more of a pre-filter, a HEPA filter, and an ultra-high performance filter (ULPA, Ultra Low Penetration Air filter).
  • ULPA Ultra Low Penetration Air filter
  • the photocatalytic sterilizer 10 is equipped with an air filter 40, so that fine dust filtration of indoor air is also performed.
  • the air filter 40 may be replaced with an antibacterial filter or an activated carbon filter or used together with them.
  • the photocatalytic sterilization module 20 is a sterilization duct 210 that provides a blowing passage and a photocatalytic reaction chamber, both sides of the swash plate 213 and the front plate 211 of the sterilization duct 210. At least one disposed and coated with a photocatalytic material to emit ultraviolet rays to the photocatalytic inclined scattering plate 220 and the photocatalyst front scattering plate 230, the photocatalytic inclined scattering plate 220 and the photocatalytic front scattering plate 230 for light scattering and diffusion
  • the LED UV emitter 240 and the LED UV emitter support 250 for supporting the LED UV emitter 240 in the sterilization duct 210 are included.
  • the sterilization duct 210 is connected to the front plate 211 and the rear plate 212 and the front plate 211 and the rear plate 212 parallel to each other by a predetermined height by a swash plate 213 inclined at a predetermined angle. It is composed of a photocatalytic sterilization chamber 214 having a trapezoidal cross section. Preferably, all inner surfaces of the sterilization duct 210 are coated with a photocatalytic material to increase the photocatalytic reaction area.
  • the inclined plate 213 is inclined at an angle of 50 degrees with respect to the rear plate 212 to further promote the light reaction.
  • the sterilization duct 210 is made of a corrosion-resistant stainless steel plate in this embodiment, but is not limited to such a metal material.
  • the sterilization duct 210 is formed with a blower inlet 214a at which the outlet of the blower 30 is located as shown in FIGS. 2 and 4 as a lower portion of the photocatalytic sterilization chamber 214 . Therefore, when the blower 30 is driven, a blowing flow is generated into the photocatalytic sterilization chamber 214 .
  • an opening 211a for duct management is formed on the front plate 211 of the sterilization duct 210 as shown in FIG.
  • a photocatalyst front scattering plate base 232 on which the plate 230 is mounted is detachably installed.
  • the photocatalyst inclined scattering plate 220 and the photocatalyst front scattering plate 230 are formed by bending a stainless steel plate so that the ridges 220a and 230a each having a wrinkle angle ⁇ are continuously connected with a certain width to form a wrinkled shape.
  • the ridges 220a and 230a form a wrinkle angle ⁇ of 60 degrees so that light scattering and diffusion are efficiently performed in the sterilization duct 210 .
  • the ridges 220a of the photocatalyst inclined scattering plate 220 are disposed in a direction perpendicular to the ridges 230a of the photocatalyst front scattering plate 230, and the photocatalyst front scattering plate 230 ridges ( The longitudinal direction of 230a) is preferably arranged to coincide with the blowing direction of the blower 30 in order to minimize the resistance of the air flow.
  • a photocatalyst rear scattering plate 270 coated with a photocatalyst material that generates half of the LED ultraviolet rays and the photocatalyst generated from the LED strip 242 may be further installed on the rear plate 212 in order to increase the sterilization ability.
  • the LED ultraviolet emitter 240 is a photocatalytic sterilization room ( 214) is located.
  • the outer peripheral surface of the LED strip installation rod 241 is preferably coated with a photocatalytic material.
  • a pair of LED ultraviolet emitters 240 are symmetrically positioned in the photocatalytic sterilization chamber 214 to increase the amount of radiation.
  • LED UV rays generated from the LED strip 242 may have a wavelength in the range of 200 to 300 nm.
  • the LED UV emitter support 250 is installed on the rear plate 212 to fix and support the LED UV emitter 230 .
  • the LED ultraviolet emitter support 250 has a radiator fastening clamp 260 that is fastened to and separated from the LED ultraviolet emitter support 250 with a bolt 261 to facilitate replacement of the LED ultraviolet emitter 230 . have.
  • a photocatalyst recirculation outlet 215 is further formed on the upper portion of the sterilization duct 210 as shown in FIGS. 2 and 3, and the housing 12 and the sterilization duct Between the 210, a photocatalyst recirculation outlet 215 and a photocatalyst recirculation passage 13 communicating with the air inlet 301 of the blower 30 may be provided (see FIGS. 5 and 10).
  • Titanium dioxide (TiO 2 ) was used as the photocatalytic material applied in this example. Titanium dioxide has a higher oxidizing power than chlorine or ozone, so it has excellent sterilization power, and has the ability to decompose all organic substances into carbon dioxide and water. As a photocatalyst, titanium dioxide has excellent durability and abrasion resistance, and does not change itself because it functions as a catalyst. However, the present invention is not limited to titanium dioxide (TiO 2 ), and other known photocatalytic materials (ZnO, CdS, ZrO2, V2O3, WO3, perovskite-type composite metal oxide (SrTiO3), etc.) may be applied.
  • photocatalytic materials ZnO, CdS, ZrO2, V2O3, WO3, perovskite-type composite metal oxide (SrTiO3), etc.
  • the blowing flow is generated inside the sterilization duct 210 to which the outlet of the blower 30 is connected. At this time, outside air (contaminants, bacteria, viruses, etc.) is sucked through the air inlet 122a of the housing cover 122 .
  • the ultraviolet rays generated from the LED strip 242 of the LED ultraviolet emitter 240 are emitted and collide with the inner surface of the sterilization duct 210 as well as the photocatalytic inclined scattering plate 220 and the photocatalytic inclined scattering plate 200 . Electrons are formed from the coated titanium dioxide to generate strong oxidizing power, and hydroxyl radicals (-OH) and superoxide (-O2) are generated to oxidize organic compounds such as pollutants, bacteria and viruses contained in inhaled outdoor air. , decomposes and kills.
  • dust contained in the outside air through the air intake port 122a of the housing cover 122 is primarily filtered through the air filter 40, and then organic materials such as bacteria and viruses are decomposed and killed by oxidation power. Accordingly, the air from which dust is removed and organic substances such as viruses are decomposed and purified is discharged through the first air outlet 123a and the second air outlet 122b.
  • the blower 30 reduces the blown obstruction, and the emission efficiency of radicals (OH-) is increased, so that the sterilization power is increased.
  • the present invention uses an LED-type photocatalyst, and the replacement cycle of the LED strip 242 is longer, and thus has an advantage in that the lifespan of the LED strip 242 is increased several times longer than that of the conventional screw-type or filter-type photocatalyst.

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Abstract

본 발명은 LED 램프 자외선을 이용하여 사용수명이 길어지고, 광화학반응의 면적 증대로 더 많은 라디칼의 생성이 가능해지고, LED 램프의 체적이 작아져 송풍 장애가 적어짐으로써 라디칼의 배출효율이 상승하여 살균력이 증대되도록 한 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치를 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치는, 일개소에 공기흡입구를 갖고 타개소에 제1공기배출구를 갖는 하우징과; LED 자외선과 광촉매 물질간의 반응이 일어나 세균과 바이러스 등의 유기물질을 사멸시키는 살균덕트를 가지고 상기 하우징의 내부로 삽입되어 고정 설치되는 광촉매 살균모듈과; 송풍력을 발생시켜 공기흡입구로부터 외기를 흡입하여 상기 살균덕트내로 주입시키는 송풍기와; 상기 공기흡입구측에 설치되어 공기 중의 미세 먼지 및 오염물질을 제거하는 에어필터;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치
본 발명은 광촉매 살균장치에 관한 것으로, 특히 LED 램프 자외선을 이용하여 사용수명이 길어지고, 광화학반응의 면적 증대로 더 많은 라디칼의 생성이 가능해지고, LED 램프의 체적이 작아져 송풍 장애가 적어짐으로써 라디칼의 배출효율이 상승하여 살균력이 증대되도록 한 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치에 관한 것이다.
광촉매 반응은 가전제품, 도로, 차량, 대기처리, 의료관련, 수질처리 등 다양한 분야에서 실용화되고 있는 상태이다. 예를 들어, 광촉매 반응을 이용하여 흔히 말하는 새집증후군, 헌집증후군 등의 원인이 되는 각종 휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등을 분해 제거하고 있다. 이처럼 현재 광촉매 반응은 에너지, 환경 측면에서 각광받고 있는 대표적인 미래기술 중 하나이다. 이에 따라 현재는 에너지, 환경 분야에서 활발하게 활용되고 있는 편이다. 큰 에너지 없이도 빛만으로 지구 곳곳에 퍼져 있는 오염물질을 쉽게 제거할 수 있기 때문에 유해 유기물과 대기 오염물질을 분해 제거하는 데에 적극적으로 활용되고 있다. 예로 실내의 공기 정화 및 살균의 목적으로 광촉매 정화장치가 사용된다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0874130호로서, '광촉매를 이용한 정화 장치'가 제안되어 있다. 이는 파장별로 독립된 각각의 자외선 램프와, 오존(O3) 램프를 독립된 튜브에 설치하여 직렬 또는 병렬의 형태로 연결되게 구성되고, 각각의 램프가 삽입되는 나선형 광촉매판의 내측 단부에는 주름이 형성되어 공기 또는 물과의 접촉 면적을 더욱더 증대시킴과 동시에, 램프에 접촉되는 끝단부에 주름을 형성시켜 램프와의 접촉면적을 증대시킴으로써 램프의 손상을 방지하도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 나선형 광촉매판이 공기흐름 장애를 일으켜 팬의 배출 효율을 떨어뜨림으로서 살균력이 저하되는 문제가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국 등록특허 등록번호 제10-0874130호
본 발명은 LED 램프 자외선을 이용하여 사용수명이 길어지고, 광화학반응의 면적 증대로 더 많은 라디칼의 생성이 가능해지고, LED 램프의 체적이 작아져 송풍 장애가 적어짐으로써 라디칼의 배출효율이 상승하여 살균력이 증대되도록 한 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치는,
일개소에 공기흡입구를 갖고 타개소에 제1공기배출구를 갖는 하우징과;
LED 자외선과 광촉매 물질간의 반응이 일어나 세균과 바이러스 등의 유기물질을 사멸시키는 살균덕트를 가지고 상기 하우징의 내부로 삽입되어 고정 설치되는 광촉매 살균모듈과;
송풍력을 발생시켜 공기흡입구로부터 외기를 흡입하여 상기 살균덕트내로 주입시키는 송풍기와;
상기 공기흡입구측에 설치되어 공기 중의 미세 먼지 및 오염물질을 제거하는 에어필터;를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징은 살균모듈 수납실을 갖는 하우징 본체와, 상기 하우징 본체의 하부에 개폐 가능하게 설치되고 상기 공기흡입구를 갖는 하우징 하부덮개와, 상기 하우징 본체의 상부에 개폐 가능하게 설치되고 상기 제1공기배출구를 갖는 하우징 상부덮개로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징 본체는 좌우 양측으로 소정의 곡률반경을 가져 원형 기둥 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징 하부덮개의 내면에는 에어필터를 장착시키기 위한 에어필터 수납대가 더 설치되고, 에어필터 수납대에는 일측으로 에어필터의 교체를 위한 에어필터 교체 개부구가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 살균모듈은 일정한 높이에 의해 상호 평행한 전면판과 후면판 및 전면판과 후면판에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판에 의해 사다리꼴 단면의 광촉매 살균실을 포함하되 모든 내면에 광촉매물질이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실의 하부로 송풍유입구가 형성되어 있는 살균덕트와; 상기 살균덕트의 양쪽 경사판 및 전면판의 각기 내측에 배치되고, 광촉매 물질이 코팅되어 자외선의 산란을 유도하는 광촉매 경사산란판 및 광촉매 전면산란판과; 일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉, LED 스트립 설치봉 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립으로 이루어져 상기 광촉매 살균실에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체와; 상기 후면판에 설치되어 LED 자외선 방사체를 고정 지지시키는 LED 자외선 방사체 지지대;를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 자외선 방사체 지지대에는 LED 자외선 방사체의 교체를 용이하게 하기 위해 LED 자외선 방사체 지지대에 볼트로 체결 및 분리되는 방사체 체결클램프가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 경사산란판 및 광촉매 전면산란판은 산란 효율을 높이기 위해 강판을 절곡시켜 각기 60도 각도를 갖는 산형이 일정 폭을 갖고 연속적으로 이어져 주름 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 자외선 방사체는 광촉매 살균실내에 한 쌍이 좌우 대칭적으로 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경사판은 후면판에 대해 50도의 각도로 기울어져 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 스트립 설치봉의 외주면에 광촉매 물질로서 이산화티타늄이 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 후면판에는 LED 스트립에서 생성된 LED 자외선과 광촉매 반을 일으키는 광촉매 물질이 코팅된 광촉매 후면산란판이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 광촉매 산란 및 확산을 위해 상기 광촉매 경사산란판의 산형은 광촉매 전면산란판의 산형과 서로 직교 방향으로 배치되되, 광촉매 전면산란판의 산형 길이 방향은 공기흐름의 저항을 최소화시키기 위해 송풍기의 송풍 방향과 일치되도록 배치한 것을 특징으로 한다.
또한, 살균덕트의 내부 청소 및 관리를 위해 살균덕트의 전면판에 덕트관리용 개구부가 형성되고, 덕트관리용 개구부에는 상기 광촉매 전면산란판이 장착되어 있는 광촉매 전면산란판 기대가 탈부착 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 광촉매 생성물질의 일부 재순환으로 살균 분해 효율을 높이기 위해, 상기 살균덕트의 상부에는 광촉매 재순환배출구가 더 형성되고, 상기 하우징과 살균덕트의 사이에는 광촉매 재순환배출구 및 송풍기의 송풍흡입구와 연통되어 있는 광촉매 재순환통로가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치에 따르면, 하우징이 양쪽으로 더블 기둥 형태를 하기 때문에 설치 안전성이 높아진다. 또한 하우징과 살균덕트의 사이에 광촉매 재순환통로가 마련되어 살균 효율이 증대된다.
또한, LED 자외선 방사체에 설치된 LED 스트립은 200~300nm의 자외선 LED를 사용하여 교환주기 및 수명이 길어진다. 또한, 살균덕트와 광촉매 산란판을 적용하여 광화학 반응의 면적이 증가됨으로써 더 많은 라디칼(OH-)을 생성할 수 있고, LED 램프의 체적이 줄어들어 송풍팬의 송풍 저항이 작아지고 라디칼의 배출 효율이 커져 살균력이 증대되는 이점을 갖는다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광촉매 살균장치의 사시도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 도 1의 정면도.
도 4는 도 3의 A-A선에서 본 단면도.
도 5는 도 3의 B-B선에서 본 단면도.
도 6은 도 3의 C-C선에서 본 단면도.
도 7은 도 5에 도시된 광촉매 전면산란판의 요부확대도.
도 8은 도 1에 도시된 광촉매 살균장치에 후면산란판이 추가적으로 설치된 단면도.
도 9는 도 1에 적용된 LED 자외선 방사체로부터 방사체 체결클램프가 분리된 상태도.
도 10은 도 1의 일측 종단면도.
[부호의 설명]
10: 광촉매 살균장치
12: 하우징
121: 하우징 본체
122: 하우징 하부덮개
123: 하우징 상부덮개
20: 광촉매 살균모듈
210: 살균덕트
220: 광촉매 경사산란판
230: 광촉매 전면산란판
240: LED 자외선 방사체
250: LED 자외선 방사체 지지대
260: 방사체 체결클램프
30: 송풍기
40: 에어필터
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 실시 예에 따른 광촉매 살균장치(10)는 도 1 내지 도 3에서와 같이 일개소에 공기흡입구(122a)를 갖고 타개소에 제1공기배출구(123a)를 갖는 하우징(12)이 구비된다. 본 실시 예에서 공기흡입구(122a)는 하우징(12)의 하부에 장공 형태로 형성되어 다수개로 배열 형성되고, 제1공기배출구(123a)는 하우징(12)의 상부측 상면 및 전면에 장공 형태로서 다수개로 배열 형성된다.
하우징(12)은 살균모듈 수납실(121a)을 내부에 갖는 하우징 본체(121)와, 하우징 본체(121)의 하부에 나사 체결로 개폐 가능하게 설치되고 상기 공기흡입구(122a)를 갖는 하우징 하부덮개(122)와, 하우징 본체(121)의 상부에 나사 체결로 개폐 가능하게 설치되고 상기 제1공기배출구(123a)를 갖는 하우징 상부덮개(123)로 이루어져 있다. 여기서 하우징 본체(121)는 도 4와 같이 좌우 양측으로 소정의 곡률반경(R)을 가져 원형 기둥 형태를 이루고 있다. 이같이 하우징 본체(121)는 좌우 양측이 곡률반경(R)을 이루어 아치 기둥이 형성된 것처럼 아름다운 미관을 갖게 된다. 또한, 하우징 하부덮개(122)와 하우징 상부덮개(123)가 나사 해체로 분리될 수 있어 후술할 광촉매 살균모듈(20)을 하우징(12)내의 살균모듈 수납실(121a)로 쉽게 삽입시켜 설치할 수 있다.
하우징 본체(121)에는 상부 전면측으로 제2공기배출구(122b)가 추가적으로 설치될 수도 있다. 따라서 본 실시 예에서는 제1공기배출구(123a)와 제2공기배출구(122b)를 통해 정화 공기가 토출된다.
하우징(12)은 도 3과 같이 하면에 다수의 이동바퀴(5)가 설치될 수 있다. 따라서 광촉매 살균장치(10)는 하우징(12)측 이동바퀴(5)를 통해 위치를 쉽게 이동시킬 수 있다.
하우징 하부덮개(122)의 내면에는 에어필터(40)를 장착시키기 위한 에어필터 수납대(124)가 설치되어 있다. 에어필터 수납대(124)에는 도 1과 같이 일측으로 에어필터(40)의 교체를 위한 에어필터 교체 개부구(125)가 형성되어 있다. 따라서 에어필터(40)를 에어필터 수납대(124)에 삽입시켜 놓는 것만으로 장착을 간편히 할 수 있다.
도 4 및 도 5와 같이 하우징(12)의 내부에 광촉매 살균모듈(20)이 설치되어 있다. 광촉매 살균모듈(20)은 살균덕트(210)를 가지고 그 내부에서 LED 자외선을 발생시켜 광촉매 물질간의 반응으로 생성된 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical, OH-)(이하 '라디칼' 이라 함)의 산화력으로 세균과 바이러스 등의 유기물질을 분해 및 사멸시키는 기능을 수행한다. 광촉매 살균모듈(20)은 후술한다.
광촉매 살균장치(10)가 배치되는 실내의 외기를 흡입하여 살균덕트(210)내로 주입시키는 송풍기(30)가 구비된다. 송풍기(30)는 도 2 및 도 6과 같이 살균덕트(210)의 하부측 송풍실(217)에 장착되어 있다. 송풍기(30)는 송풍력을 발생시켜 하우징 하부덮개(122)측 공기흡입구(122a)로 외기를 흡입하여 살균덕트(210)내로 주입시킨 후 하우징 상부덮개(123)와 하우징(12)의 상부 전면에 형성된 제1,2공기배출구(123a,122b)로 배출시킨다.
하우징 하부덮개(122)의 공기흡입구(122a)측에 공기 중의 미세 먼지 및 오염물질을 제거하는 에어필터(40)가 설치되어 있다. 본 실시 예에서 에어필터(40)는 하우징 하부덮개(122)의 내면에 설치된 에어필터 수납대(124)에 교체 가능하게 수납되어 있다. 에어필터(Air Filter)(40)는 프리필터, 헤파필터, 초고성능 필터(ULPA, Ultra Low Penetration Air filter) 중 어느 하나 또는 그 이상이 될 수 있다. 이같이 광촉매 살균장치(10)는 에어필터(40)를 장착하고 있어 실내 공기의 미세먼지 여과도 함께 수행한다. 물론 본 발명에서 에어필터(40)는 항균필터, 활성탄필터로 대체되거나 이들과 함께 사용될 수도 있다.
도 2 내지 도 6과 같이 광촉매 살균모듈(20)은 송풍 통로 및 광촉매 반응실을 제공하는 살균덕트(210), 살균덕트(210)의 양쪽 경사판(213) 및 전면판(211)의 각기 내측에 배치되고 광촉매 물질이 코팅되어 광산란 및 확산을 위한 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230), 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)에 자외선을 방사시키는 하나 이상의 LED 자외선 방사체(240) 및 LED 자외선 방사체(240)를 살균덕트(210)내에서 지지하는 LED 자외선 방사체 지지대(250)를 포함한다.
살균덕트(210)는 일정한 높이에 의해 상호 평행한 전면판(211)과 후면판(212) 및 전면판(211)과 후면판(212)에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판(213)에 의해 사다리꼴 단면을 이루는 광촉매 살균실(214)로 구성된다. 바람직하게 살균덕트(210)의 모든 내면에는 광촉매 반응 면적을 증대시키기 위해 광촉매 물질이 코팅되어 있다. 경사판(213)은 후면판(212)에 대해 50도의 각도로 기울어져 광반응을 더욱 촉진하게 설치되어 있다. 이는 50도 보다 커지는 경우 자외선의 광촉매 살균실(214)을 벗어나는 손실이 커지고, 50도 보다 작은 경우 자외선의 충분한 광확산을 얻을 수 없기 때문이다. 살균덕트(210)는 본 실시 예에서 부식에 강한 스테인레스 강판으로 제작되어 있으나 이러한 금속 재질에 한정되는 것은 아니다. 또한 살균덕트(210)에는 광촉매 살균실(214)의 하부로 도 2 및 도 4와 같이 송풍기(30)의 토출구가 위치되는 송풍유입구(214a)가 형성되어 있다. 따라서 송풍기(30)가 구동하면 광촉매 살균실(214)로 송풍 흐름이 발생된다.
살균덕트(210)의 내부 청소 및 관리를 위해 도 2와 같이 살균덕트(210)의 전면판(211)에 덕트관리용 개구부(211a)가 형성되고, 덕트관리용 개구부(211a)에는 광촉매 전면산란판(230)이 장착되어 있는 광촉매 전면산란판 기대(232)가 탈부착 가능하게 설치되어 있다.
광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)은 스테인레스 강판을 절곡시켜 각기 주름각도(θ)를 갖는 산형(220a,230a)이 일정 폭을 갖고 연속적으로 이어져 주름 형태를 이루고 있다. 본 실시 예에서 산형(220a,230a)이 60도의 주름각도(θ)를 이루어 광산란과 확산이 살균덕트(210)내에서 효율적으로 이루어진다. 이는 주름각도(θ)가 60도보다 커지는 경우 LED 자외선 방사체(240)의 LED 스트립(242)에서 발생되는 자외선이 광촉매 살균실(214)을 벗어나는 손실이 커지고, 60도 보다 작은 경우 그 자외선의 충분한 광확산을 얻을 수 없기 때문이다.
더욱이 광촉매 산란 및 확산을 위해 상기 광촉매 경사산란판(220)의 산형(220a)은 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a)과 서로 직교 방향으로 배치되되, 광촉매 전면산란판(230) 산형(230a)의 길이방향은 공기흐름의 저항을 최소화시키기 위해 송풍기(30)의 송풍 방향과 일치되도록 배치됨이 바람직하다.
도 8과 같이 추가적으로 후면판(212)에는 살균 능력을 높이기 위해 LED 스트립(242)에서 생성된 LED 자외선과 광촉매 반을 일으키는 광촉매 물질이 코팅된 광촉매 후면산란판(270)이 더 설치될 수 있다.
LED 자외선 방사체(240)는 일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉(241), LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립(242)으로 이루어져 광촉매 살균실(214)에 배치되어 있다. LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에는 광촉매 물질이 코팅됨이 바람직하다. 본 실시 예에서 LED 자외선 방사체(240)는 광촉매 살균실(214)내에 한 쌍이 좌우 대칭적으로 위치하여 방사량이 증대되게 배치되어 있다. LED 스트립(242)에서 발생되는 LED 자외선은 200~300nm의 범위의 파장을 가질 수 있다.
LED 자외선 방사체 지지대(250)는 후면판(212)에 설치되어 LED 자외선 방사체(230)를 고정 지지시킨다. 여기서 LED 자외선 방사체 지지대(250)에는 LED 자외선 방사체(230)의 교체를 용이하게 하기 위해 LED 자외선 방사체 지지대(250)에 볼트(261)로 체결 및 분리되는 방사체 체결클램프(260)가 더 설치될 수 있다.
한편, 광촉매 생성물질의 일부 재순환으로 살균 분해 효율을 높이기 위해, 살균덕트(210)의 상부에는 도 2 및 도 3과 같이 광촉매 재순환배출구(215)가 더 형성되고, 상기 하우징(12)과 살균덕트(210)의 사이에는 광촉매 재순환배출구(215) 및 송풍기(30)의 송풍흡입구(301)와 연통되어 있는 광촉매 재순환통로(13)가 구비될 수 있다.(도 5 및 도 10 참조)
본 실시 예에 적용된 광촉매 물질은 이산화티타늄(TiO2)이 사용되었다. 이산화티타늄은 염소나 오존보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어나며, 모든 유기물을 이산화탄소와 물로 분해할 수 있는 능력을 갖고 있다. 이산화티타늄은 광촉매로서 내구성, 내마모성이 우수하고, 촉매로서의 기능을 하기 때문에 자신을 변하지 않고, 그 자체는 안전, 무독물질이며, 폐기하여도 2차 공해에 대한 염려가 없다. 그러나 본 발명은 이산화티타늄(TiO2)에 한정되는 것은 아니며 그 밖의 알려진 광촉매 물질(ZnO, CdS, ZrO2, V2O3, WO3, 페롭스카이트형 복합금속산화물(SrTiO3) 등)이 적용될 수도 있다.
이와 같이 구성된 광촉매 살균장치의 작용을 설명한다.
먼저, 하우징(12)의 전면 상부에 배치된 작동 버튼(129)을 온(on)시키면, 송풍기(30)가 구동하여 송풍이 시작됨과 동시에 LED 자외선 방사체(240)측 LED 스트립(242)이 도 5와 같이 자외선(S)을 발생시킨다.
따라서 송풍기(30)의 토출구가 연결된 살균덕트(210)의 내부에서는 송풍 흐름이 발생된다. 이때 하우징 덮개(122)의 공기흡입구(122a)를 통해 외기(오염물질, 박테리아, 바이러스 등)가 흡입된다.
또한, LED 자외선 방사체(240)의 LED 스트립(242)에서 발생된 자외선은 방사되어 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 경사산란판(200)은 물론이고 살균덕트(210)의 내면에 충돌하게 되어 코팅된 이산화티타늄으로부터 전자가 형성되어 강한 산화력이 발생하고, 하이드록시 라디칼(-OH)과 슈퍼옥사이드(-O2)가 생성되어 흡입된 외기에 포함된 오염물질, 세균 및 바이러스 등의 유기화합물을 산화, 분해 및 사멸시킨다.
따라서 하우징 덮개(122)의 공기흡입구(122a)를 통해 외기에 포함된 먼지는 1차적으로 에어필터(40)를 통해 여과된 후, 박테리아, 바이러스 등의 유기물질은 산화력으로 분해·사멸된다. 따라서 먼지가 제거되고 바이러스 등의 유기물질이 분해 정화된 공기가 제1공기배출구(123a) 및 제2공기배출구(122b)를 통해 배출된다.
이 과정에서 살균덕트(210)의 내면과 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)에 코팅된 이산화티타늄에 의한 광화학 반응의 면적 증대로 인해 더 많은 라디칼(OH-)이 생성된다.
또한, LED 자외선 방사체(240)의 체적이 작아 송풍기(30)의 송풍 장애가 줄어들고 라디칼(OH-)의 배출 효율이 상승하는 효과가 있어 살균력이 증대된다.
또한, 본 발명은 LED형 광촉매를 사용하는 방식으로서 LED 스트립(242)의 교환주기가 길어져 종래 스크류형, 필터형 광촉매보다 수배 수명이 길어지는 장점을 갖는다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

Claims (13)

  1. 일개소에 공기흡입구(122a)를 갖고 타개소에 제1공기배출구(123a)를 갖는 하우징(12)과;
    LED 자외선과 광촉매 물질간의 반응이 일어나 세균과 바이러스 등의 유기물질을 사멸시키는 살균덕트(210)를 가지고 상기 하우징(12)의 내부로 삽입되어 고정 설치되는 광촉매 살균모듈(20)과;
    송풍력을 발생시켜 공기흡입구로부터 외기를 흡입하여 상기 살균덕트(210)내로 주입시키는 송풍기(30)와;
    상기 공기흡입구측에 설치되어 공기 중의 미세 먼지 및 오염물질을 제거하는 에어필터(40);를 포함하고,
    상기 광촉매 살균모듈(20)은
    일정한 높이에 의해 상호 평행한 전면판(211)과 후면판(212) 및 전면판(211)과 후면판(212)에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판(213)에 의해 사다리꼴 단면의 광촉매 살균실(214)을 포함하되 모든 내면에 광촉매물질이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실(214)의 하부로 송풍유입구(214a)가 형성되어 있는 살균덕트(210)와;
    상기 살균덕트(210)의 양쪽 경사판(213) 및 전면판(211)의 각기 내측에 배치되고, 광촉매 물질이 코팅되어 자외선의 산란을 유도하는 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)과;
    일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉(241), LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립(242)으로 이루어져 상기 광촉매 살균실(214)에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체(240)와;
    상기 후면판(212)에 설치되어 LED 자외선 방사체(230)를 고정 지지시키는 LED 자외선 방사체 지지대(250);를 포함한 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징(12)은 살균모듈 수납실(121a)을 갖는 하우징 본체(121)와, 상기 하우징 본체(121)의 하부에 개폐 가능하게 설치되고 상기 공기흡입구(122a)를 갖는 하우징 하부덮개(122)와, 상기 하우징 본체(121)의 상부에 개폐 가능하게 설치되고 상기 제1공기배출구(123a)를 갖는 하우징 상부덮개(123)로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하우징 본체(121)는 좌우 양측으로 소정의 곡률반경(R)을 가져 원형 기둥 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 하우징 하부덮개(122)의 내면에는 에어필터(40)를 장착시키기 위한 에어필터 수납대(124)가 더 설치되고, 에어필터 수납대(124)에는 일측으로 에어필터(40)의 교체를 위한 에어필터 교체 개부구(125)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 자외선 방사체 지지대(250)에는 LED 자외선 방사체(230)의 교체를 용이하게 하기 위해 LED 자외선 방사체 지지대(250)에 볼트로 체결 및 분리되는 방사체 체결클램프(260)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)은 산란 효율을 높이기 위해 강판을 절곡시켜 각기 60도 각도를 갖는 산형(220a,230a)이 일정 폭을 갖고 연속적으로 이어져 주름 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 자외선 방사체(240)는 광촉매 살균실(214)내에 한 쌍이 좌우 대칭적으로 설치된 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 경사판(213)은 후면판(212)에 대해 50도의 각도로 기울어져 설치된 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 광촉매 물질로서 이산화티타늄(TiO2)이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 후면판(212)에는 LED 스트립(242)에서 생성된 LED 자외선과 광촉매 반을 일으키는 광촉매 물질이 코팅된 광촉매 후면산란판(270)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    광촉매 산란 및 확산을 위해 상기 광촉매 경사산란판(220)의 산형(220a)은 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a)과 서로 직교 방향으로 배치되되, 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a) 길이 방향은 공기흐름의 저항을 최소화시키기 위해 송풍기(30)의 송풍 방향과 일치되도록 배치한 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    살균덕트(210)의 내부 청소 및 관리를 위해 살균덕트(210)의 전면판(211)에 덕트관리용 개구부(211a)가 형성되고, 덕트관리용 개구부(211a)에는 상기 광촉매 전면산란판(230)이 장착되어 있는 광촉매 전면산란판 기대(232)가 탈부착 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    광촉매 생성물질의 일부 재순환으로 살균 분해 효율을 높이기 위해, 상기 살균덕트(210)의 상부에는 광촉매 재순환배출구(215)가 더 형성되고, 상기 하우징(12)과 살균덕트(210)의 사이에는 광촉매 재순환배출구(215) 및 송풍기(30)의 송풍흡입구(301)와 연통되어 있는 광촉매 재순환통로(13)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 광촉매 살균장치.
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