(57)【要約】  本発明の一実施形態によると、流体を脱臭及び殺菌する光触媒フィルター；前記光触媒フィルターを固定するフレーム；及び前記フレームと結合される光源部；を含み、前記光源部は、光源支持部材；及び前記光源支持部材上に提供され、前記光触媒フィルター上に光を出射する発光ダイオード；を含み、前記フレームと前記光源支持部材が、前記光触媒フィルターと前記発光ダイオードとを離隔させる形態で結合された流体処理装置が提供される。
2021511161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を脱臭及び殺菌する光触媒フィルター；
前記光触媒フィルターを固定するフレーム；及び
前記フレームと結合される光源部；を含み、
前記光源部は、
光源支持部材；及び
前記光源支持部材上に提供され、前記光触媒フィルター上に光を出射する発光ダイオード；を含み、
前記フレームと前記光源支持部材は、前記光触媒フィルターと前記発光ダイオードとを離隔させる形態で結合された流体処理装置。
【請求項２】
前記光触媒フィルターは複数提供される、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項３】
複数の前記光触媒フィルターは同一平面上に提供される、請求項２に記載の流体処理装置。
【請求項４】
前記フレームは、前記複数の光触媒フィルター間に提供されるバーを含む、請求項２に記載の流体処理装置。
【請求項５】
複数の前記光触媒フィルター間の距離は前記バーの幅と同一である、請求項４に記載の流体処理装置。
【請求項６】
前記発光ダイオードの指向角の大きさは１２０度以下である、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項７】
前記光触媒フィルターと前記発光ダイオードとの間の距離Ｌ及び前記光触媒フィルターの直径Ｄに対して、Ｄ／Ｌは３．４６〜３．５０である、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項８】
前記フレームは、第１フレーム及び第２フレームを含み、
前記第１フレームと前記第２フレームとの間に前記光触媒フィルターが提供される、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項９】
前記光触媒フィルターは、複数提供され、
前記第１フレームに提供された第１バー、及び前記第２フレームに提供された第２バーを含み、
前記第１バー及び前記第２バーのそれぞれは、前記複数の光触媒フィルター間に提供される、請求項８に記載の流体処理装置。
【請求項１０】
前記光源支持部材は、複数提供され、
前記光源部は、前記複数の光源支持部材と結合される補助部材をさらに含む、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１１】
前記補助部材は、金属を含み、前記発光ダイオード及び前記光源支持部材から発生した熱を除去する、請求項１０に記載の流体処理装置。
【請求項１２】
前記光源部は、一つの前記光源支持部材上に提供される複数の前記発光ダイオードを含む、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１３】
前記フレームは、前記フレームと前記光源支持部材とを連結する結合部材をさらに含み、
前記結合部材を用いて前記フレームと前記光源支持部材との間の距離を調節する、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１４】
前記発光ダイオードは複数提供され、
前記複数の発光ダイオードは、前記光触媒フィルターを挟んで離隔して提供される、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１５】
前記光触媒フィルターは、
表面に光触媒物質がコーティングされて焼結された複数のビーズ；及び
前記各ビーズ間に配置された細孔；を含む、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１６】
前記ビーズは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及びこれらの組み合わせから選ばれた少なくとも一つを含む、請求項１５に記載の流体処理装置。
【請求項１７】
前記光触媒物質は、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、タングステン酸化物（ＷＯ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化スズ（ＳｎＯ2）から選ばれた少なくとも一つを含む、請求項１５に記載の流体処理装置。
【請求項１８】
前記発光ダイオードは、紫外線波長帯域を含む光を出射する、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１９】
前記光触媒フィルターの方向に流体を送る送風装置をさらに含む、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項２０】
前記光触媒フィルター及び前記光源部は、それぞれ複数提供され、交互に直列に配置された、請求項１に記載の流体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体処理装置に関し、より詳細には、空調機に使用される流体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調機は、室内の空気を循環させるための装置である。空調機は、室内の空気を加熱又は冷却することによって冷暖房機能などを行うことができる。空調機は、冷暖房機能以外にも、室内空気の浄化に使用可能である。空調機は、粒子状物質、壁紙又は床などから排出される化学物質、タバコの煙などの室内空気汚染物質の除去に使用可能である。
【０００３】
但し、既存の空調機の場合、空気汚染物質を、フィルターを用いてろ過するものに過ぎなかった。よって、既存の空調機を用いると、空気汚染物質は、完全に除去されず、フィルターに継続して残っていた。このような形態の空気浄化には明らかに限界がある。一つの例として、空調機は空気汚染物質を除去するものではないので、寿命が尽きたフィルターを交換しないと、空調機が本来の機能を行うことができない。また、空調機に残っている空気汚染物質がフィルター交換などの作業中に再び空気中に広がっていくおそれがある。これにより、空気汚染物質を根本的に除去できる空調機に対する必要性が大きい。
【０００４】
併せて、高層ビル、室内大型ショッピングモールなどの増加と共に、空調機の大型化に対する必要性も台頭している。よって、大型建築物への使用に適した大型化された空調機に対する必要性も大きい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、空気汚染物質を根本的に除去できる流体処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、大型化された空調機に適用できる流体処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によると、流体を脱臭及び殺菌する光触媒フィルター；前記光触媒フィルターを固定するフレーム；及び前記フレームと結合される光源部；を含み、前記光源部は、光源支持部材；及び前記光源支持部材上に提供され、前記光触媒フィルター上に光を出射する発光ダイオード；を含み、前記フレームと前記光源支持部材が前記光触媒フィルターと前記発光ダイオードとを離隔させる形態で結合された流体処理装置が提供される。
【０００８】
本発明の一実施形態によると、前記光触媒フィルターが複数提供される流体処理装置が提供される。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、複数の前記光触媒フィルターが同一平面上に提供される流体処理装置が提供される。
【００１０】
本発明の一実施形態によると、前記フレームが前記複数の光触媒フィルター間に提供されるバーを含む流体処理装置が提供される。
【００１１】
本発明の一実施形態によると、複数の前記光触媒フィルター間の距離が前記バーの幅と同一である流体処理装置が提供される。
【００１２】
本発明の一実施形態によると、前記発光ダイオードの指向角の大きさが１２０度以下である流体処理装置が提供される。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、前記光触媒フィルターと前記発光ダイオードとの間の距離Ｌ及び前記光触媒フィルターの直径Ｄに対して、Ｄ／Ｌが３．４６〜３．５０である流体処理装置が提供される。
【００１４】
本発明の一実施形態によると、前記フレームが第１フレーム及び第２フレームを含み、前記第１フレームと前記第２フレームとの間に前記光触媒フィルターが提供される流体処理装置が提供される。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、前記光触媒フィルターが複数提供され、前記第１フレームに提供された第１バー、及び前記第２フレームに提供された第２バーを含み、前記第１バー及び前記第２バーのそれぞれが前記複数の光触媒フィルター間に提供される流体処理装置が提供される。
【００１６】
本発明の一実施形態によると、前記光源支持部材が複数提供され、前記光源部が、前記複数の光源支持部材と結合される補助部材をさらに含む流体処理装置が提供される。
【００１７】
本発明の一実施形態によると、前記補助部材が金属を含み、前記発光ダイオード及び前記光源支持部材から発生した熱を除去する流体処理装置が提供される。
【００１８】
本発明の一実施形態によると、前記光源部が、一つの前記光源支持部材上に提供される複数の前記発光ダイオードを含む流体処理装置が提供される。
【００１９】
本発明の一実施形態によると、前記フレームが、前記フレームと前記光源支持部材とを連結する結合部材をさらに含み、前記結合部材を用いて前記フレームと前記光源支持部材との間の距離を調節する流体処理装置が提供される。
【００２０】
本発明の一実施形態によると、前記発光ダイオードが複数提供され、前記複数の発光ダイオードが前記光触媒フィルターを挟んで離隔して提供される流体処理装置が提供される。
【００２１】
本発明の一実施形態によると、前記光触媒フィルターが、表面に光触媒物質がコーティングされて焼結された複数のビーズ；及び前記各ビーズ間に配置された細孔（ｐｏｒｅ）；を含む流体処理装置が提供される。
【００２２】
本発明の一実施形態によると、前記ビーズが、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及びこれらの組み合わせから選ばれた少なくとも一つを含む流体処理装置が提供される。
【００２３】
本発明の一実施形態によると、前記光触媒物質が、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、タングステン酸化物（ＷＯ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化スズ（ＳｎＯ2）から選ばれた少なくとも一つを含む流体処理装置が提供される。
【００２４】
本発明の一実施形態によると、前記発光ダイオードが、紫外線波長帯域を含む光を出射する流体処理装置が提供される。
【００２５】
本発明の一実施形態によると、前記光触媒フィルターの方向に流体を送る送風装置をさらに含む流体処理装置が提供される。
【００２６】
本発明の一実施形態によると、前記光触媒フィルター及び前記光源部がそれぞれ複数提供され、交互に直列に配置された流体処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の一実施形態によると、空気汚染物質を根本的に除去できる流体処理装置が提供される。
【００２８】
併せて、本発明の一実施形態によると、殺菌が可能な流体処理装置が提供され、流体処理装置の稼動状態で流体処理装置の内部が殺菌及び浄化され得る。
【００２９】
また、本発明の一実施形態によると、流体処理装置の浄化効率を向上させることができる。
【００３０】
本発明の一実施形態によると、流体処理装置を大型化された空調機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体処理装置を示した斜視図である。
【図２】図１による流体処理装置の分解斜視図である。
【図３】図１による流体処理装置のＩ−Ｉ’線断面図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態に係る流体処理装置の分解斜視図である。
【図４ｂ】図４ａによる流体処理装置の断面図である。
【図５ａ】本発明の一実施形態に係る流体処理装置の斜視図である。
【図５ｂ】図５ａによる流体処理装置の分解斜視図である。
【図５ｃ】図５ａによる流体処理装置のＩＩ−ＩＩ’線断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る流体処理装置の分解斜視図である。
【図７ａ】本発明の一実施形態に係る流体処理装置の断面図である。
【図７ｂ】本発明の一実施形態に係る流体処理装置の断面図である。
【図８ａ】本発明の一実施形態に係る流体処理装置の斜視図である。
【図８ｂ】図８ａによる流体処理装置の分解斜視図である。
【図８ｃ】図８ａによる流体処理装置のＩＩＩ−ＩＩＩ’線断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る流体処理装置の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る流体処理装置の断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る光触媒フィルターの斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る流体処理装置の斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る流体処理装置に対して発光ダイオードと光触媒フィルターとの間の距離による汚染物質除去性能を示したグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態に係る流体処理装置に対して発光ダイオードと光触媒フィルターとの間の距離による汚染物質除去性能を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有し得るので、特定の実施形態を図面に例示し、これを本文で詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むものと理解しなければならない。
【００３３】
各図面を説明しながら、類似する参照符号を類似する構成要素に対して使用した。添付の図面において、各構造物の寸法は、本発明の明確性のために実際よりも拡大して示したものである。「第１」及び「第２」などの用語は、多様な構成要素の説明に使用可能であるが、前記各構成要素は、前記各用語によって限定してはならない。前記各用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない限り、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、これと同様に、第２構成要素も第１構成要素と命名することができる。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味を有さない限り、複数の表現を含む。
【００３４】
本出願において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせの存在を指定しようとするものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせなどの存在又は付加可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」あるとした場合、これは、他の部分の「直上に」ある場合のみならず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。また、本明細書において、いずれかの層、膜、領域、板などの部分が他の部分上（ｏｎ）に形成されたとした場合、前記形成された方向は、上部方向のみに限定されず、側面や下部方向に形成された場合を含む。その一方で、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとした場合、これは、他の部分の「直下に」ある場合のみならず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。
【００３５】
以下、添付の各図面を参照して本発明の好適な実施形態をより詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態に係る流体処理装置を示した斜視図である。
【００３７】
本発明の一実施形態に係る流体処理装置には、浄化効率を極大化する形態で光源及び光触媒フィルターが配置される。また、本発明の一実施形態に係る流体処理装置を用いると、汚染物質を根本的に除去することができる。
【００３８】
図１によると、流体処理装置は、光触媒フィルター１００、フレーム２００、及び光源部３００を含む。
【００３９】
光触媒フィルター１００は、光触媒フィルター１００を通過する流体、例えば、空気を浄化する。これにより、空気中に含まれた汚染物質は光触媒フィルター１００で除去され得る。具体的に、光触媒フィルター１００は、空気を物理的及び化学的に浄化することができる。
【００４０】
まず、物理的浄化に対して説明すると、空気中の汚染物質は光触媒フィルター１００で吸着・除去され得る。このために、光触媒フィルター１００は複数の気孔を含んでもよい。
【００４１】
次に、化学的浄化に対して説明すると、光触媒フィルター１００は汚染物質を分解及び殺菌することができる。光触媒フィルター１００の表面には光触媒がコーティングされるが、光触媒は、光が照射されたときに活性化され得る。光触媒の活性化と共に、光触媒反応が発生し、前記反応によって汚染物質が分解及び殺菌され得る。
【００４２】
光触媒反応は、空気中の水及び酸素からスーパーオキシドアニオン（Ｏ2−）及び／又はヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）が生成される反応であってもよい。生成されたスーパーオキシドアニオン（Ｏ2−）及び／又はヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）は、有機汚染物質、無機汚染物質、ウイルス及びバクテリアを分解及び消毒することができる。
【００４３】
具体的に、有機汚染物質の場合は、スーパーオキシドアニオン（Ｏ2−）及び／又はヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）との反応によって水と二酸化炭素とに分解され得る。併せて、無機汚染物質の場合は、窒素酸化物などの酸化物の形態に分解され得る。細菌又はバクテリアの場合は、スーパーオキシドアニオン（Ｏ2−）及び／又はヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）との反応によって不活性化され得る。具体的に、スーパーオキシドアニオン（Ｏ2−）及び／又はヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）は、細菌又はバクテリアのＤＮＡ及び細胞膜との反応によって細菌又はバクテリアを不活性化させ得る。
【００４４】
上述した化学的浄化を通じて、汚染物質を根本的に除去ことができる。従来のフィルターは、物理的ろ過のみを提供するので、汚染物質を根本的に除去することができなかった。特に、バクテリアは、フィルターに吸着しているときに非活性状態にあるので、時間が経過しても死滅しない。フィルターに吸着したバクテリアは、いつでも生命体と会って再び活性化され得るので、物理的にバクテリアを吸着しておくことは一時凌ぎに過ぎなかった。しかし、本発明の一実施形態に係る流体処理装置は、バクテリアを不活性化させることによってバクテリアを根本的に除去することができる。
【００４５】
光触媒フィルター１００はフレーム２００によって固定される。これにより、フレーム２００は、光触媒フィルター１００が不要に動くことを防止することができる。具体的に、フレーム２００は、光触媒フィルター１００が光触媒フィルター１００を通過する流体などによって不要に動いて破損することを防止する。併せて、フレーム２００は、外部衝撃から光触媒フィルター１００を保護することができる。
【００４６】
フレーム２００は、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０を含んでもよい。
【００４７】
第１フレーム２１０と第２フレーム２２０との間には光触媒フィルター１００が提供されてもよい。第１フレーム２１０と第２フレーム２２０とが互いに締結されることによって、その間に提供された光触媒フィルター１００は固定及び保護され得る。
【００４８】
したがって、第１フレーム２１０と第２フレーム２２０は互いに対応する形状を有してもよい。第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０の形状には制限がない。但し、光触媒フィルター１００を効果的に固定するために、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０は光触媒フィルター１００に対応する形状を有してもよい。例えば、図示したように、光触媒フィルター１００が直方体である場合、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０も直方体の辺に対応して提供されてもよい。但し、図示した形状と異なる形状も可能である。
【００４９】
第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０は前面に開口を含む。第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０に含まれた開口によって光触媒フィルター１００が露出してもよい。併せて、これにより、流体は、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０の開口、及びその内部に提供された光触媒フィルター１００を通過して抜け出ることができる。
【００５０】
流体が光触媒フィルター１００を通過せずに抜け出ることを防止するために、光触媒フィルター１００と第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０とがぴったり合っていてもよい。
【００５１】
フレーム２００は光源部３００と結合される。光源部３００は、フレーム２００と結合されることによって流体処理装置内に提供される。光源部３００は、発光ダイオード３１０及び光源支持部材３２０を含む。
【００５２】
発光ダイオード３１０は、光源支持部材３２０上に提供され、光触媒フィルター１００上に光を出射する。発光ダイオード３１０から出射された光によって光触媒フィルター１００が活性化され得る。
【００５３】
したがって、発光ダイオード３１０から出射される光は、光触媒フィルター１００を活性化する波長の光を含む。発光ダイオード３１０が出射する光の波長は、光触媒フィルター１００の種類に応じて変わってもよい。例えば、光触媒フィルター１００が酸化チタン（ＴｉＯ2）光触媒を含むとき、発光ダイオード３１０が出射する光は紫外線を含んでもよい。
【００５４】
光源支持部材３２０は発光ダイオード３１０を支持する。発光ダイオード３１０は、光触媒フィルター１００に光が照射される面積が最大になるように光源支持部材３２０上に固定される。
【００５５】
光源支持部材３２０は、発光ダイオード３１０と電気的に連結される配線部（図示せず）を含んでもよい。配線部は、発光ダイオード３１０と電源又は制御部とを連結することができる。配線部は光源支持部材３２０の内部に提供されてもよく、これにより、配線部が流体処理装置を通過する流体によって損傷することを防止することができる。
【００５６】
光源支持部材３２０はフレーム２００と結合される。具体的に、光源支持部材３２０とフレーム２００は、光触媒フィルター１００と発光ダイオード３１０とを離隔させる形態で結合されてもよい。このような結合により、発光ダイオード３１０と光触媒フィルター１００との間の距離が最適化され得る。具体的に、光源支持部材３２０とフレーム２００との間の結合により、発光ダイオード３１０は、光触媒フィルター１００を活性化させるに十分な光量を提供しながらも光の照射面積を最大化できる形態で提供され得る。
【００５７】
以下では、上述した各構成要素の結合形態などに対してさらに詳細に説明する。
【００５８】
図２は、図１による流体処理装置の分解斜視図である。
【００５９】
図２を参考にすると、フレーム２００は、互いに締結される第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０を含み、光触媒フィルター１００は第１フレーム２１０と第２フレーム２２０との間に提供される。
【００６０】
第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０は、それぞれ第１エッジ２１１及び第２エッジ２２１を有する。第１エッジ２１１及び第２エッジ２２１のそれぞれは、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０の開口の内側方向に突出した形状を有する。これにより、第１エッジ２１１及び第２エッジ２２１は、光触媒フィルター１００が、流体が流れる方向に離脱しないように光触媒フィルター１００を固定することができる。
【００６１】
第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０のそれぞれにおいて、第１エッジ２１１及び第２エッジ２２１が提供されていない領域は開口と定義することができる。例えば、第１フレーム２１０において、第１エッジ２１１が提供されていない領域は第１開口２１１ｈと定義することができる。
【００６２】
第１開口２１１ｈの大きさは、光触媒フィルター１００の大きさよりも小さい。よって、フレーム２００と光触媒フィルター１００とが結合された状態で、光触媒フィルター１００が第１開口２１１ｈの外側に飛び出すおそれがない。但し、第１開口２１１ｈは、光触媒フィルター１００を通過する流体の流れを妨害しない程度の大きさであってもよい。
【００６３】
本発明の一実施形態によると、図示してはいないが、第１フレーム２１０と光触媒フィルター１００との間には補助フィルターがさらに挿入されてもよい。補助フィルターは、プレフィルター、ＨＥＰＡフィルター、ミディアムフィルター、ＵＬＰＡフィルター、活性炭フィルターなどであってもよい。
【００６４】
第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０は、それぞれ第２フレーム固定部２３２及び第１フレーム固定部２３１を含んでもよい。第１及び第２フレーム固定部２３１、２３２は、互いに対応する形状を有することによって容易に結合され得る。第１及び第２フレーム固定部２３１、２３２の結合により、第１フレーム２１０と第２フレーム２２０とが結合された状態で固定され得る。第１及び第２フレーム固定部２３１、２３２の結合形態には制限がない。第１及び第２フレーム固定部２３１、２３２は、図面に示したように、クリップ形態で結合されてもよく、スライド方式、ねじ方式などの多様な方式で結合されてもよい。
【００６５】
第１及び第２フレーム固定部２３１、２３２は、互いに着脱可能な形態で結合されてもよい。よって、発光ダイオード３１０又は光触媒フィルター１００を交換するとき、第１及び第２フレーム固定部２３１、２３２を分離した後で交換作業を行うことができる。
【００６６】
第１及び第２フレーム固定部２３１、２３２はそれぞれ複数提供されてもよい。具体的に、第１及び第２フレーム固定部２３１、２３２は、それぞれ第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０の外面に沿って複数提供されてもよい。併せて、これにより、第１フレーム２１０と第２フレーム２２０との結合安定性が向上し得る。
【００６７】
光源部３００とフレーム２００は結合部材２４０を介して結合されてもよい。具体的に、結合部材２４０によって第２フレーム２２０と光源支持部材３２０とが結合されてもよい。このとき、結合方式には制限がなく、図示したように、ねじ式のみならず、クリップ式、スライド式、クランプ式などの多様な方式の結合が利用可能である。
【００６８】
図面に示したように、ねじ式結合を用いる場合、結合部材２４０は、第２フレーム２２０に提供された突出部及び光源支持部材３２０を貫通する形態で提供されてもよい。このとき、第２フレーム２２０に提供された突出部は、光源支持部材３２０上に提供された発光ダイオード３１０と光触媒フィルター１００との間の距離が最適な離隔距離になるように提供され得る。よって、光触媒フィルター１００と接する第２エッジ２２１と突出部とが互いに離隔して提供されてもよい。
【００６９】
発光ダイオード３１０は、触媒フィルター１００と向かい合う位置に提供されてもよい。すなわち、光源支持部材３２０の両面のうち光触媒フィルター１００と向かい合う面に発光ダイオード３１０が提供されてもよい。
【００７０】
併せて、光源支持部材３２０の両面のうち発光ダイオード３１０が提供された面には反射部材がさらに提供されてもよい。反射部材は、発光ダイオード３１０から出射された光を光触媒フィルター１００側に反射させる。これにより、光触媒フィルター１００に照射される光量が増加し得る。
【００７１】
図３は、図１による流体処理装置のＩ−Ｉ’線断面図である。
【００７２】
図３によると、光触媒フィルター１００、第１フレーム２１０、第２フレーム２２０、及び光源部３００が結合された状態で、発光ダイオード３１０と光触媒フィルター１００は最適な離隔距離Ｌだけ離隔している。
【００７３】
最適な離隔距離Ｌは、光触媒フィルター１００に照射される光量及び照射範囲を最大化できるものである。このとき、光触媒フィルター１００に照射される光量は、光触媒フィルター１００を活性化できる最小限の光量以上であってもよい。
【００７４】
最適な離隔距離Ｌで光触媒フィルター１００に照射される光は、光の照射領域Ａ程度の面積に照射されてもよい。光の照射領域Ａの大きさと光触媒フィルターの直径Ｄの大きさは実質的に同一であってもよい。これにより、光触媒フィルター１００の実質的に全ての領域に光が照射され得る。
【００７５】
最適な離隔距離Ｌ及び光触媒フィルターの直径Ｄに対して、Ｄ／Ｌは約３．４６〜約３．５０であってもよい。最適な離隔距離Ｌと光触媒フィルターの直径Ｄとが上述した関係を有することによって、光触媒フィルター１００を活性化できる光量の光が光触媒フィルター１００の実質的に全ての領域に照射され得る。
【００７６】
発光ダイオード３１０の指向角の大きさは１２０度以下であってもよい。前記のような角度を有することによって、光触媒フィルター１００を活性化できる光量の光が最大限広い領域に照射され得る。
【００７７】
本発明の一実施形態によると、フレーム２００と光源支持部材３２０は、光触媒フィルター１００と発光ダイオード３１０とを最適な離隔距離Ｌだけ離隔させる形態で結合されてもよい。フレーム２００と光源支持部材３２０とが上述した形態で結合されることによって、発光ダイオード３１０と光触媒フィルター１００とが最適な離隔距離Ｌを維持するように構造的に安定化され得る。併せて、これにより、流体処理装置の流体処理効率が向上し得る。
【００７８】
併せて、第２エッジ２２１は光学的に透明であってもよい。これにより、発光ダイオード３１０から出射された光は、第２エッジ２２１によって遮られず、光触媒フィルター１００に照射され得る。このとき、光学的に透明であることは、全ての波長帯域の光を透過する場合のみならず、特定の波長帯域の光を透過する場合を全て含む。
【００７９】
上述した実施形態は、光源部３００に一つの発光ダイオード３１０が提供される場合を示したものである。しかし、光源部３００に複数の発光ダイオード３１０が提供される形態も可能である。以下では、複数の発光ダイオード３１０が提供される場合に対して説明する。
【００８０】
図４ａは、本発明の一実施形態に係る流体処理装置の分解斜視図で、図４ｂは、図４ａによる流体処理装置の断面図である。
【００８１】
図４ａ〜図４ｂを参考にすると、流体処理装置は、第１〜第３発光ダイオード３１１、３１２、３１３を含む。
【００８２】
このとき、第１発光ダイオード３１１は第１光の照射領域Ａ１程度の領域に光を照射し、第２発光ダイオード３１２は第２光の照射領域Ａ２程度の領域に光を照射し、第３発光ダイオード３１３は第３光の照射領域Ａ３程度の領域に光を照射する。
【００８３】
第１〜第３発光ダイオード３１１、３１２、３１３は、第１〜第３光の照射領域Ａ１、Ａ２、Ａ３が重畳していない形態で配置されてもよい。しかし、図示したように、第１〜第３光の照射領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は一部が重畳してもよい。ユーザーは、第１〜第３光の照射領域Ａ１、Ａ２、Ａ３が最小限に重畳し、光が照射されていない領域が無いように第１〜第３発光ダイオード３１１、３１２、３１３を配置することができる。
【００８４】
第１〜第３光の照射領域Ａ１、Ａ２、Ａ３の和は、光触媒フィルターの直径Ｄ以上であってもよい。これにより、光触媒フィルター１００を活性化させるのに十分な量の光が光触媒フィルター１００の全ての領域に到逹し得る。
【００８５】
図示したように、光源部が第１発光ダイオード３１１、第２発光ダイオード３１２、及び第３発光ダイオード３１３を含むとき、最適な離隔距離Ｌは相対的に小さくなってもよい。具体的に、光源部が一つの発光ダイオードを含む場合に比べて最適な離隔距離Ｌが小さくなってもよい。
【００８６】
第１〜第３発光ダイオード３１１、３１２、３１３が光触媒フィルター１００とより近くに位置することによって、光触媒フィルター１００に照射される光量が増加し得る。これにより、光触媒フィルター１００を活性化するための活性化エネルギー以上の光を光触媒フィルター１００により容易に供給することができる。併せて、第１〜第３発光ダイオード３１１、３１２、３１３から出射された光が紫外線を含む場合、出射された光による紫外線の殺菌効果が向上し得る。
【００８７】
図面には、第１〜第３発光ダイオード３１１、３１２、３１３が同一線上に並んで配置されている実施形態が示されている。しかし、第１〜第３発光ダイオード３１１、３１２、３１３の配置形態は、光触媒フィルター１００の形状及び発光ダイオードの特性に応じて変わってもよい。
【００８８】
併せて、発光ダイオード３１０は、着脱可能に光源支持部材３２０上に提供されるので、ユーザーは、必要に応じて光源支持部材３２０から発光ダイオード３１０を着脱することができ、所望の位置に再び着けることができる。これにより、特定の発光ダイオード３１０に問題が生じたとき、ユーザーは、光源部３００全体を交換する必要はなく、問題が生じた発光ダイオード３１０のみを簡便に交換することができる。
【００８９】
以上では、一つの光触媒フィルター１００及び複数の発光ダイオード３１１、３１２、３１３を含む流体処理装置について説明した。しかし、光触媒フィルター１００は複数提供されてもよい。以下では、光触媒フィルター１００が複数提供される形態について説明する。
【００９０】
図５ａは、本発明の一実施形態に係る流体処理装置の斜視図で、図５ｂは、図５ａによる流体処理装置の分解斜視図で、図５ｃは、図５ａによる流体処理装置のＩＩ−ＩＩ’線断面図である。
【００９１】
図５ａ〜図５ｃによると、流体処理装置は、行方向に並んで配置された第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３を含む。第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３のそれぞれは、列方向に複数提供されてもよい。よって、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３は、同一平面上に行列をなす形態で配置されてもよい。しかし、図示したものは例示的なものに過ぎず、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３の形状に応じて多様な形態で複数の光触媒フィルターが配置されてもよい。
【００９２】
フレーム２００は、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３を固定するためのバーを含んでもよい。具体的に、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０のそれぞれは、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３間に提供される第１バー２１１ａ、２１１ｂ及び第２バー２２１ａ、２２１ｂを含む。第１バー２１１ａ、２１１ｂは、第１フレーム２１０の一側に提供される第１エッジと一体に提供されてもよい。第２バー２２１ａ、２２１ｂは、第２フレーム２２０の一側に提供される第２エッジと一体に提供されてもよい。
【００９３】
第１バー２１１ａ、２１１ｂは、さらにバーの延長方向によって第１縦バー２１１ａと第１横バー２１１ｂとに分けてもよい。第２バー２２１ａ、２２１ｂも同様に、バーの延長方向によって第２縦バー２２１ａと第２横バー２２１ｂとに分けてもよい。第１及び第２縦バー２１１ａ、２２１ａと第１及び第２横バー２１１ｂ、２２１ｂとは互いに垂直に交差しなくてはならないのではない。第１及び第２縦バー２１１ａ、２２１ａと第１及び第２横バー２１１ｂ、２２１ｂは、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３の形状に応じて鋭角又は鈍角を有する形態で交差してもよい。
【００９４】
第１及び第２縦バー２１１ａ、２２１ａと第１及び第２横バー２１１ｂ、２２１ｂの幅は、互いに隣接した第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３間の距離と同一であってもよい。よって、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３と第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０とが結合された状態で、各構成要素は実質的にきっちりと結合され得る。これにより、複数の光触媒フィルター１０１、１０２、１０３が提供される場合にも構造的安定性が向上し得る。
【００９５】
併せて、第１バー２１１ａ、２１１ｂは上端に突出部を有してもよく、第２バー２２１ａ、２２１ｂは下端に突出部を有してもよい。前記突出部は、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３が流体の流れ方向に離脱することを防止することができる。
【００９６】
第１バー２１１ａ、２１１ｂ及び第２バー２２１ａ、２２１ｂは、発光ダイオードから出射された光を遮らないように光学的に透明であってもよい。このとき、光学的に透明であることは、全ての波長帯域の光を透過する場合のみならず、特定の波長帯域の光を透過する場合を全て含む。
【００９７】
第２フレーム２２０は、補助部材結合部２５０及び補強部材２６０をさらに含んでもよい。補助部材結合部２５０は、光源部の補助部材と結合できる部分である。補助部材結合部２５０に対しては後で説明する。
【００９８】
補強部材２６０は、第２フレーム２２０の構造的安定性を向上させるためのものである。複数の光触媒フィルターが提供され、第２フレーム２２０が大きくなるとき、第２フレーム２２０に補強部材２６０を提供することによって第２フレーム２２０の構造的剛性を高めることができる。
【００９９】
光源部は、第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇを含んでもよい。第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇ間の距離は、全て同一であってもよく、一部が異なってもよい。例えば、第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇは、２個又は３個ずつ対をなして配置されてもよい。この場合、第１光源支持部材３２０ａと第２光源支持部材３２０ｂとの間の距離は、第２光源支持部材３２０ｂと第３光源支持部材３２０ｃとの間の距離より短くてもよい。
【０１００】
第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇは、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３に光触媒を活性化できる光量の光を最大限広い範囲に照射できる形態で配置されてもよい。
【０１０１】
第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇのそれぞれは、複数の発光ダイオードを含んでもよい。例えば、第４光源支持部材３２０ｄは、第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５を含んでもよい。
【０１０２】
第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５は互いに離隔して配置される。第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５のうち隣接した発光ダイオード間の距離は、互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。例えば、図面に示した各発光ダイオードのうち第１発光ダイオード３１１及び第２発光ダイオード３１２は、第１光触媒フィルター１０１に対応するようにやや近くに位置してもよい。また、これにより、第２発光ダイオード３１２と第３発光ダイオード３１３との間の距離は相対的に遠くなり得る。
【０１０３】
第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５は、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３に光触媒を活性化できる光量の光を最大限広い範囲に照射できる形態で配置されてもよい。
【０１０４】
第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇのそれぞれに同一の個数の発光ダイオードが提供されなければならないのではない。例えば、第４光源支持部材３２０ｄには５個の発光ダイオードが提供されるが、第３光源支持部材３２０ｃには３個の発光ダイオードのみが提供されてもよい。
【０１０５】
また、第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇに提供された複数の発光ダイオードがマトリックス（ｍａｔｒｉｘ）状に配置されなければならないのではない。例えば、複数の発光ダイオードはジグザグ状に配置されてもよい。
【０１０６】
第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇの配置形態及び第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５の配置形態は、第１〜第３光触媒フィルター１０１、１０２、１０３の配置形態に応じて変わってもよい。
【０１０７】
併せて、第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇ及び第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５は、第１バー２１１ａ、２１１ｂ及び第２バー２２１ａ、２２１ｂによって遮られない形態で配置されてもよい。例えば、平面上で見たとき、第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇは、第１横バー２１１ｂ及び第２横バー２２１ｂと交互に重畳しないように配置されてもよい。
【０１０８】
第１〜第７光源支持部材３２０ａ〜３２０ｇの一側にはコネクター３１８が提供されてもよい。例えば、第４光源支持部材３２０ｄは、最も右側に提供されるコネクター３１８を含んでもよい。コネクター３１８は、第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５と配線部によって電気的に連結されてもよい。このとき、配線部は、第４光源支持部材３２０ｄの内部に提供されてもよい。さらに、コネクターは、外部電源又は制御部と第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５とを連結する橋頭保として機能し得る。
【０１０９】
本発明の一実施形態によると、流体処理装置は、複数の光触媒フィルターを含んでもよい。複数の光触媒フィルターは、バーを含む第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０によって固定されるので構造的に安定している。併せて、複数の光触媒フィルターを活性化するために、光源部は、複数の光源支持部材及び複数の発光ダイオードを含んでもよい。これにより、流体処理装置に複数の光触媒フィルターが提供される場合にも全ての光触媒フィルターが活性化され得る。
【０１１０】
上述したように、本発明の一実施形態によると、複数の光触媒フィルターを含むときにも、流体処理装置は、構造的に安定しており、流体処理効率が高い。これにより、本発明の一実施形態に係る流体処理装置は、大型化された空調機に適用可能である。具体的に、複数の光触媒フィルターを同一平面上に配置することによって、単位時間当たりの流体処理量を増加し得るので、流体処理量が多い大型化された空調機に本発明の一実施形態に係る流体処理装置を適用可能である。
【０１１１】
セラミック材質の光触媒フィルターは、一定の大きさ以上に製造しにくい。これは、大型光触媒フィルターを製造する過程で光触媒フィルターの反りが発生しやすいためである。併せて、光触媒フィルターの反りを防止するためには光触媒フィルターを厚くしなければならないが、この場合、光触媒フィルターを通過する流体の流量が過度に少なくなり得る。よって、光触媒フィルターを一定の大きさ以上に製造することは非常に難しい。しかし、本発明の一実施形態によると、複数の光触媒フィルターを同一平面上に配置できるので、大型光触媒フィルターがなくても単位時間当たりの流体処理量を増加させることができる。
【０１１２】
図６は、本発明の一実施形態に係る流体処理装置の分解斜視図である。
【０１１３】
図６を参考にすると、上述したものと同様に、複数の光触媒フィルター１００が提供されることを確認することができる。但し、光触媒フィルター１００のそれぞれは、一方向に延長された長方形の形状を有する。
【０１１４】
併せて、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０は、光触媒フィルター１００の形状に対応する形状を有してもよい。具体的に、第１フレーム２１０に提供された第１バー２１１ａ及び第２フレーム２２０に提供された第２バー２２１ａは、長方形形状の光触媒フィルター１００を覆う形態で提供されてもよい。この場合、第１バー２１１ａ及び第２バー２２１ａは、それぞれ横方向に延長されるバーのみを含んでもよく、横方向に延長されるバーと交差するバーは含まなくてもよい。
【０１１５】
上述した実施形態では、発光ダイオードが光触媒フィルターの一面に光を照射するように配置された。しかし、必要に応じて、発光ダイオードの配置形態を変えてもよい。例えば、発光ダイオードは、光触媒フィルターの両面に光を照射するように配置されてもよい。
【０１１６】
図７ａ及び図７ｂは、本発明の一実施形態に係る流体処理装置の断面図である。
【０１１７】
図７ａによると、光源部は、上部光源支持部材３２１及び下部光源支持部材３２２を含む。上部光源支持部材３２１は第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５を含み、下部光源支持部材３２２は第６〜第１０発光ダイオード３１１’〜３１５’を含む。第１〜第５発光ダイオード３１１〜３１５と第６〜第１０発光ダイオード３１１’〜３１５’は互いに向かい合う位置に提供されてもよい。但し、発光ダイオードの配置形態は図面に示したものに限定されない。
【０１１８】
図７ｂによると、上部光源支持部材３２１は、第１、第３及び第５発光ダイオード３１１、３１３、３１５を含み、下部光源支持部材３２２は、第２及び第４発光ダイオード３１２、３１４を含む。第１、第３及び第５発光ダイオード３１１、３１３、３１５と第２及び第４発光ダイオード３１２、３１４は互いに平面上で重畳しないように交互に配置される。
【０１１９】
図７ａ及び図７ｂに示したように、光源部が上部光源支持部材３２１及び下部光源支持部材３２２を含むとき、光触媒フィルター１００の両面に光が照射され得る。これにより、光の照射面積がさらに広くなり得る。併せて、光の照射面積が広くなることによって、さらに多くの量の光触媒が活性化され、その結果、単位時間当たりの流体処理能力が向上し得る。
【０１２０】
図８ａは、本発明の一実施形態に係る流体処理装置の斜視図で、図８ｂは、図８ａによる流体処理装置の分解斜視図で、図８ｃは、図８ａによる流体処理装置のＩＩＩ−ＩＩＩ’線断面図である。
【０１２１】
図８ａ〜図８ｃによると、光源部は、複数の光源支持部材３２０と結合される補助部材３３０をさらに含む。
【０１２２】
補助部材３３０は、複数の光源支持部材３２０と結合されると同時に、第２フレーム２２０と結合されてもよい。具体的に、補助部材３３０は、第２フレーム２２０に提供された補助部材結合部２５０を介して第２フレーム２２０と結合されてもよい。補助部材結合部２５０で用いる結合方式には制限がない。
【０１２３】
補助部材３３０と第２フレーム２２０とが補助部材結合部２５０を介して結合されるとき、第２フレーム２２０と光源支持部材３２０とを結合させるための結合部材は省略可能である。光源支持部材３２０は補助部材３３０と結合され、補助部材３３０が第２フレーム２２０と結合されることによって、流体処理装置内に光源支持部材３２０が提供されてもよい。
【０１２４】
光源支持部材３２０と補助部材３３０との間の結合方式にも制限がない。例えば、光源支持部材３２０と補助部材３３０は接着剤によって結合されてもよい。又は、二つの構成要素は、ねじ、クリップなどの方式で結合されてもよい。
【０１２５】
光源支持部材３２０と補助部材３３０は着脱可能に結合されてもよい。よって、特定の光源支持部材３２０に異常が生じたとき、問題となる光源支持部材３２０のみを交換することができる。
【０１２６】
複数の光源支持部材３２０を、補助部材３３０を介して流体処理装置に提供することによって、構造的安定性が向上し得る。具体的に、各光源支持部材３２０が個別的に第２フレーム２２０と結合されると、光源支持部材３２０の数が増加すると共に、それぞれの光源支持部材３２０を第２フレーム２２０と連結するための結合部材及び突出部の数が指数関数的に増加する。第２フレーム２２０に突出部の数が増加するほど、第２フレーム２２０の剛性が低下し得るという問題がある。
【０１２７】
しかし、本発明の一実施形態によると、複数の光源支持部材３２０が一つの補助部材３３０上に提供され、補助部材３３０が第２フレーム２２０と結合されるので、光源支持部材３２０の数が増加した場合にも第２フレーム２２０の剛性が低下するおそれがない。
【０１２８】
これにより、本発明の一実施形態によると、流体処理装置内に複数の光源支持部材３２０及び発光ダイオード３１０を提供することができ、その結果、流体処理装置の大型化がさらに容易になる。
【０１２９】
併せて、補助部材３３０が金属を含むとき、補助部材３３０は高い熱伝導性を有し、その結果、発光ダイオード３１０及び光源支持部材３２０から発生した熱を除去することができる。
【０１３０】
図９及び図１０は、本発明の一実施形態に係る流体処理装置の断面図である。
【０１３１】
図９によると、第２フレーム２２０と光源支持部材３２０は結合部材２４０によって結合される。このとき、結合部材２４０は、ねじ式で第２フレーム２２０と光源支持部材３２０とを結合することができる。
【０１３２】
併せて、必要に応じて、ユーザーは、結合部材２４０を操作することによって、発光ダイオード３１０と光触媒フィルター１００との間の距離を調節することができる。
【０１３３】
図１０によると、第１フレーム２１０及び第２フレーム２２０の内壁には反射部材２７０がさらに提供される。反射部材２７０は、発光ダイオード３１０から出射された光を光触媒フィルター１００側に反射する。これにより、光触媒フィルター１００に到逹する光の量が増加し、光触媒活性が増加し得る。
【０１３４】
図１１は、本発明の一実施形態に係る光触媒フィルターの斜視図である。
【０１３５】
本発明の一実施形態において、光触媒フィルター１００は、相対的に広い上面及び下面を有する直方体の形状に製造されてもよい。
【０１３６】
光触媒フィルター１００は、空気との接触面積を最大化するための構造を有してもよい。例えば、本発明の一実施形態に係る光触媒フィルター１００は、格子状に形成されてもよく、格子ごとに光触媒フィルター１００の上下を貫通する多数の開口１１０が設けられてもよい。しかし、光触媒フィルター１００の形状は、これに限定されるものではなく、空気との接触面積を増加できる限り、他の構造を有してもよい。
【０１３７】
また、光触媒フィルター１００には、上下を貫通する開口１１０の代わりに、その内部に多数の細孔（ｐｏｒｅ）が形成されてもよい。このとき、光触媒フィルター１００は、表面に光触媒物質がコーティングされて焼結された複数のビーズ（ｂｅａｄｓ）を含んでもよい。細孔は、前記各ビーズ間に配置されることによって、空気との接触面積を最大化する。
【０１３８】
光触媒フィルター１００には、光源部から出射された光との反応によって空気を処理する光触媒が含まれる。光触媒の反応に対する事項は上述した通りである。
【０１３９】
光触媒物質は、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、タングステン酸化物（ＷＯ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化スズ（ＳｎＯ2）から選ばれた少なくとも一つであってもよい。本発明の一実施形態において、光触媒の表面で生成された正孔と電子は、再結合速度が非常に速く、光化学反応に用いるのには限界があるので、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎなどの金属又はそれらの酸化物を添加することによって正孔と電子との再結合速度を遅延させることができる。正孔と電子との再結合速度が遅延される場合、酸化及び／又は分解させようとする対象物質との接触可能性が増加し、その結果、反応度が高くなり得る。さらに、酸化物の添加によって光触媒のバンドギャップを調節し、性能を向上させることもできる。上述した光触媒反応を用いると、空気の殺菌、浄化、脱臭処理などを行うことができる。特に、殺菌は、菌細胞内の酵素及び呼吸系に作用する酵素などを破壊することによって殺菌又は抗菌作用を行い、菌やカビの繁殖を防止し、これらが出す毒素も分解することができる。
【０１４０】
特に、本発明の一実施形態において、光触媒としてはチタン酸化物（ＴｉＯ2）が使用可能である。チタン酸化物は、紫外線を浴びることによってスーパーオキシドラジカルを生成し、生成されたスーパーオキシドラジカルは、有機物を無害な水と二酸化炭素とに分解する。チタン酸化物はナノ粒子化され、比較的弱い紫外線波長を示す光源を使用した場合にも多量のスーパーオキシドラジカルを生成することができる。よって、チタン酸化物は、有機物の分解能力に優れ、環境変化にも持続的な耐久性及び安定性を有し、半永久的であるという効果を有する。また、多量に発生したスーパーオキシドラジカルは、有機物のみならず、悪臭、細菌などの多様な物質を除去することができる。
【０１４１】
本発明の一実施形態において、光触媒は、触媒として作用するだけで、自ら変化するものではないので、半永久的に使用可能であり、対応光が提供される限り、効果が半永久的に持続され得る。
【０１４２】
前記光触媒物質がコーティングされている基材又はビーズは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及びこれらの組み合わせから選ばれた少なくとも一つであってもよい。
【０１４３】
併せて、光触媒フィルター１００は、表面に物理的吸着のための吸着剤をさらに含んでもよい。吸着剤は、ゼオライト（ｚｅｏｌｉｔｅ）などの多孔性物質であってもよい。吸着剤は、光触媒物質と共に使用されるので、吸着剤の表面に汚染物質が付いたとしても光触媒物質によって汚染物質が除去され得る。これにより、光触媒フィルター１００を長期間使用した場合にも、吸着剤の吸着性能が大きく低下しなくなり得る。
【０１４４】
図１２は、本発明の一実施形態に係る流体処理装置の斜視図である。
【０１４５】
図１２によると、流体処理装置は、送風装置４００をさらに含む。送風装置４００は、特に、流体処理装置が処理する流体が気体状態である場合に使用可能である。送風装置４００によって流体の流れが速くなり、時間当たりの光触媒フィルター１００に流入する流体の量が増加し得る。これにより、時間当たりの流体処理装置が処理する流体の量が増加し得る。
【０１４６】
併せて、送風装置４００の前に一つの光源部３００及び一つの光触媒フィルター１００が提供される形態が示されているが、実施形態によって、送風装置４００の前に複数の光源部３００と複数の光触媒フィルター１００とが交互に配置されてもよい。これにより、流体処理装置に時間当たりの流入する流体の量が増加したとしても流体処理装置による浄化程度が低下しなくなり得る。
【０１４７】
図１３及び図１４は、本発明の一実施形態に係る流体処理装置に対して発光ダイオードと光触媒フィルターとの間の距離による汚染物質の除去性能を示したグラフである。
【０１４８】
図１３及び図１４による実験データは、本発明の一実施形態に係る一つの光触媒フィルター及び一つの発光ダイオードを用いて得たものである。具体的に、光触媒フィルターとしては、横が約３３ｍｍ、縦が約３３ｍｍ、厚さが約１０ｍｍであるものを用いており、発光ダイオードとしては、約３６５ｎｍの波長の光を出射するものに３００ｍＡの電流を供給して用いた。発光ダイオードの後方には、光触媒フィルターの方向に流体を供給するための送風装置を設置し、送風装置は、１２Ｖで駆動しながら０．１２ｍ3／ｍｉｎの比率で流体を供給する。
【０１４９】
図１３及び図１４には、発光ダイオードと光触媒フィルターとの間の距離をそれぞれ１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍにしたとき、１８０分間１０ｐｐｍの濃度のアセトアルデヒドガスをどれほど浄化できるのかに対するデータが示されている。
【０１５０】
実験の結果、離隔距離が約１０ｍｍであるとき、約３時間にわたって約３２．１％のアセトアルデヒドを除去することができ、離隔距離が約２０ｍｍであるとき、約３５．３％のアセトアルデヒドを除去することができた。また、離隔距離が約３０ｍｍであるとき、約３０．５％のアセトアルデヒドを除去することができ、離隔距離が約４０ｍｍであるとき、約２８．０％のアセトアルデヒドを除去することができた。
【０１５１】
このような実験の結果は、発光ダイオードと光触媒フィルターとの間の離隔距離が約２０ｍｍであるとき、光触媒フィルターを活性化するのに十分な光量を最大面積に照射できるためであると判断される。発光ダイオードと光触媒フィルターとの間の離隔距離別の光量及び照射面積は、下記の表１の通りである。
【０１５２】
【表１】
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【０１５３】
前記表１から確認できるように、発光ダイオードと光触媒フィルターとの間の離隔距離が約２０ｍｍであるとき、光触媒フィルターを活性化するのに十分な光量（約２０．２３ｍＷ／ｃｍ2）を確保することができた。離隔距離が約１０ｍｍであるとき、光量は、離隔距離が２０ｍｍであるときに比べて多かったが、照射面積が約１／４に大きく減少した。したがって、発光ダイオードと光触媒フィルターとの間の離隔距離が約２０ｍｍであるとき、光触媒フィルターを活性化するのに十分な光量を最も広い面積に照射できると判断でき、このような予測は、図１３及び図１４に示されているアセトアルデヒドの除去効率の差で証明され得る。
【図１】
2021511161.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月8日(2019.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を脱臭及び殺菌する光触媒フィルター；
前記光触媒フィルターを固定するフレーム；及び
前記フレームと結合される光源部；を含み、
前記光源部は、
光源支持部材；及び
前記光源支持部材上に提供され、前記光触媒フィルター上に光を出射する複数の発光ダイオード；を含み、
前記フレームと前記光源支持部材は、前記光触媒フィルターと前記各発光ダイオードとを離隔させる形態で結合され、
前記光触媒フィルターと前記発光ダイオードとの間の距離Ｌ及び前記光触媒フィルターの直径Ｄに対して、Ｄ／Ｌは３．４６〜３．５０で、
前記各発光ダイオードのそれぞれによる互いに異なる各光照射領域は、前記光触媒フィルターの少なくとも一部の領域上で重畳する、流体処理装置。
【請求項２】
前記光触媒フィルターは複数提供される、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項３】
複数の前記光触媒フィルターは同一平面上に提供される、請求項２に記載の流体処理装置。
【請求項４】
前記フレームは、前記複数の光触媒フィルター間に提供されるバーを含む、請求項２に記載の流体処理装置。
【請求項５】
複数の前記光触媒フィルター間の距離は前記バーの幅と同一である、請求項４に記載の流体処理装置。
【請求項６】
前記発光ダイオードの指向角の大きさは１２０度以下である、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項７】
前記フレームは、第１フレーム及び第２フレームを含み、
前記第１フレームと前記第２フレームとの間に前記光触媒フィルターが提供される、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項８】
前記光触媒フィルターは、複数提供され、
前記第１フレームに提供された第１バー、及び前記第２フレームに提供された第２バーを含み、
前記第１バー及び前記第２バーのそれぞれは、前記複数の光触媒フィルター間に提供される、請求項７に記載の流体処理装置。
【請求項９】
前記光源支持部材は、複数提供され、
前記光源部は、前記複数の光源支持部材と結合される補助部材をさらに含む、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１０】
前記補助部材は、金属を含み、前記発光ダイオード及び前記光源支持部材から発生した熱を除去する、請求項９に記載の流体処理装置。
【請求項１１】
前記光源部は、一つの前記光源支持部材上に提供される複数の前記発光ダイオードを含む、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１２】
前記フレームは、前記フレームと前記光源支持部材とを連結する結合部材をさらに含み、
前記結合部材を用いて前記フレームと前記光源支持部材との間の距離を調節する、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１３】
前記発光ダイオードは複数提供され、
前記複数の発光ダイオードは、前記光触媒フィルターを挟んで離隔して提供される、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１４】
前記光触媒フィルターは、
表面に光触媒物質がコーティングされて焼結された複数のビーズ；及び
前記各ビーズ間に配置された細孔；を含む、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１５】
前記ビーズは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及びこれらの組み合わせから選ばれた少なくとも一つを含む、請求項１４に記載の流体処理装置。
【請求項１６】
前記光触媒物質は、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、タングステン酸化物（ＷＯ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化スズ（ＳｎＯ2）から選ばれた少なくとも一つを含む、請求項１４に記載の流体処理装置。
【請求項１７】
前記発光ダイオードは、紫外線波長帯域を含む光を出射する、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１８】
前記光触媒フィルターの方向に流体を送る送風装置をさらに含む、請求項１に記載の流体処理装置。
【請求項１９】
前記光触媒フィルター及び前記光源部は、それぞれ複数提供され、
前記光触媒フィルター及び前記光源部は、交互に直列に配置された、請求項１に記載の流体処理装置。
【国際調査報告】
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2021511161.tif 000025
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