KR102061299B1 - 자동차용 공기 정화장치 - Google Patents

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KR102061299B1 KR1020180019251A KR20180019251A KR102061299B1 KR 102061299 B1 KR102061299 B1 KR 102061299B1 KR 1020180019251 A KR1020180019251 A KR 1020180019251A KR 20180019251 A KR20180019251 A KR 20180019251A KR 102061299 B1 KR102061299 B1 KR 102061299B1
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Abstract

본 발명은 상부 또는 하부에 LED 모듈이 설치된 증발기 케이스 및 상기 증발기 케이스 내주면에 형성되는 적어도 2개의 미러를 포함하는 자동차용 공기 정화장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 탁월한 탈취 및 살균 효과를 통해 차량 탑승자와 세균 및 바이러스의 접촉을 방지할 수 있다. 또한, 차량의 증발기에 남아 있던 잔류 습기를 제거함으로써, 잔류 습기로 인한 악취 발생을 원천적으로 차단할 수 있고, 이로 인해 항상 쾌적한 운전환경을 제공할 수 있다.

Description

자동차용 공기 정화장치{Air Cleaner For Automobile}
본 발명은 자동차용 공기 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 설치되는 증발기(evaporator)의 정화 및 살균을 위해 LED 자외선을 조사하는 LED 모듈을 설치하되 증발기 모듈의 제조비용을 절감할 수 있고, 증발기의 모듈의 수리, 교체가 용이하도록 하는 자동차용 공기 정화장치에 관한 것이다.
차량에는 여름철과 같이 실내 온도가 높을 때 차량의 실내를 적정온도와 습도로 제어하여 실내를 쾌적하게 유지할 수 있도록 에어컨 시스템이 구비되어 있다. 차량의 에어컨 시스템은 증기 압축 냉동 사이클로서, 응축기(condenser), 압축기(compressor), 팽창 밸브(expantion valve), 증발기(evaporator), 건조기(dryer)의 주요 부품으로 구성된다. 냉동사이클은 냉매가스를 충진하거나 사용도중 보충하기 위한 냉매 가스 주입 포트가 마련되어 있다.
이러한 포트는 고압측 포트(HP)와 저압측 포트(LP)로 나뉘어져 있는데 고압측 포트(HP)는 압축기와 응축기 사이에 설치되고, 저압측 포트는 팽창밸브와 증발기 사이에 위치되어 있다. 그러나 종래의 자동차용 에어컨은 냉매시스템이 작동하는 과정에 압축기 내의 오일과 냉매가스 속에 포함되어 있는 수분 혹은 공기에 의해 냉매 물질이 화학적으로 변하거나 그 변화에 따라 냉동시스템을 구성하는 순환로의 내벽에 산화 피막이나 스케일이 형성되게 된다.
그러나, 에어컨이 구동되는 하절기의 경우에는 차량의 시동을 끄거나 에어컨 작동을 중지하게 되면, 잔류 응축수는 증발기 케이스의 응축수 드레인을 통해 배출하게 된다. 잔류 응축수가 증발기 케이스의 응축수 드레인을 통해 배출 후에도 표면장력으로 인하여 증발기의 표면에 응결된 상태로 남아 있게 된다. 증발기 표면에 남아 있는 잔류 응축수에는 각종 곰팡이균이나 세균 등이 번식되기 때문에, 이 후에 에어컨을 다시 가동하게 되면 공기와 함께 곰팡이균 및 세균이 차량의 실내로 유입되어 차량의 실내에 불쾌한 악취나 곰팡이 냄새를 유발시키게 된다. 필터 부재가 사용되는 동안 부착되는 다양한 종류의 세균 또는 박테리아 등에 의해서 오염되나, 필터 부재를 살균할 수 있는 장치를 구비하지 않고 있어, 필터 부재의 사용 수명이 단축되거나, 필터 부재에 의해서 여과되는 공기의 질이 악화된다.
차량용 에어컨의 세척 방법은 전용 세척(Cleaning) 용액, 자외선 광원(UV-Lamp), 에어필터(Air filter)를 활용하는 방법 등이 있다. 전용 세척 용액을 활용하는 방법은 시중에서 별도의 세척액을 사용하여 세척하는 방법으로서, 일정 시간이 지나면 효과가 사라져 매번 세척해야 하는 문제가 있으며, 전용 세척 용액 비용이 비싸고, 세척에 많은 시간이 소요되며, 차체에 손상을 주는 경우도 있다. 자외선 Lamp를 활용하는 방법은 효과가 지속되는 장점이 있으나, 자외선 Lamp의 수명이 짧고, 램프 타입이라서 충력에 약하며, on/off 시간이 오래 걸리며, 증발기 전체에 균일한 빛 조사가 어려움이 있다. 또한, 악취 강도나 발생 등에 반응하지 않고, 단순이 빛을 조사하는 초보적인 방식이다. 에어필터를 활용한 방법은, 가장 손쉽게 운전자가 취할 수 있는 방법으로 가장 저렴하다. 그러나, 필터는 먼지 등은 제거할 수 있으나 증발기의 오염이나 세균의 억제 또는 방지는 불가능하다.
한국등록특허 제10-1145185호(등록일: 2012.05.04) 한국등록특허 제10-1072180호(등록일: 2011.10.04)
본 발명의 목적은, 차량의 증발기에서 발생하는 결로 현상으로 인해 발생하는 곰팡이 및 바이러스로 인한 성인 및 영유아들의 악취 및 호흡기 감염을 방지하고, 증발기의 잔류습기로 인한 악취 발생을 차단하여 쾌적한 운전환경을 도모할 수 있는 자동차용 공기 정화장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 차량에 설치되는 증발기의 정화 및 살균을 위해 LED 자외선을 조사하는 LED 모듈을 설치하되 증발기 모듈의 제조비용을 절감할 수 있고, 증발기의 모듈의 수리, 교체가 용이하도록 하는 자동차용 공기 정화장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 공기 정화장치는 상부 또는 하부에 LED 모듈이 설치된 증발기 케이스 및상기 증발기 케이스 내주면에 형성되는 적어도 2개의 미러를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 LED 모듈은 자외선 C LED 모듈일 수 있다.
상기 LED 모듈은 200 nm 내지 280 nm의 파장 범위 및 4.43 eV 내지 6.20 eV 범위의 광자 에너지를 갖는 자외선을 생성할 수 있다.
상기 미러는 오목렌즈 형태의 미러일 수 있다.
상기 증발기 케이스 내주면에는 알루미늄(Al) 또는 이산화규소(SiO2)를 포함하는 반사 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 반사 코팅층은 알루미늄(Al) 또는 이산화규소(SiO2)를 포함하는 적어도 2층 이상의 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기 반사 코팅층은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화텅스텐(WO3), 산화텅스텐-이산화티타늄(WO3-TiO2), 황화아연(ZnS), 산화니켈(NiO) 및 산화철(Fe2O3)로 이루어진 군에서 선택된 광촉매 화합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 공기 정화장치는 차량의 증발기에서 발생하는 결로 현상으로 인해 발생하는 곰팡이 및 바이러스로 인한 성인 및 영유아들의 악취 및 호흡기 감염을 방지하고, 증발기의 잔류습기로 인한 악취 발생을 차단하여 쾌적한 운전환경을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 공기 정화장치는 차량에 설치되는 증발기의 정화 및 살균을 위해 LED 자외선을 조사하는 LED 모듈을 설치하되, 증발기 모듈의 제조비용을 절감할 수 있고, 증발기의 모듈의 수리, 교체가 용이하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 차량의 각 부분을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치의 증발기와 증발기 케이스의 조립과정의 모습을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스의 내주면 및 상면의 모습을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스의 측면 모습을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스 내주면에 미러와 알루미늄 반사 코팅층이 형성된 모습을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스의 내주면에 LED 모듈이 설치된 상태의 모습을 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스의 내주면에 오목렌즈 형태의 미러가 형성된 상태의 모습을 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스에 증발기가 장착된 상태의 모습 및 광균일도 상태를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 차량의 각 부분을 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치의 증발기와 증발기 케이스의 조립과정의 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스의 내주면 및 상면의 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스의 측면 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스 내주면에 미러와 알루미늄 반사 코팅층이 형성된 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스의 내주면에 LED 모듈이 설치된 상태의 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스의 내주면에 오목렌즈 형태의 미러가 형성된 상태의 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 공기 정화장치가 설치되는 증발기 케이스에 증발기가 장착된 상태의 모습 및 광균일도 상태를 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 상부 또는 하부에 LED 모듈이 설치된 증발기 케이스 및 상기 증발기 케이스 내주면에 형성되는 적어도 2개의 미러를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 자동차용 공기 정화장치는 LED 모듈을 통해 조사되는 자외선을 이용하여 차량의 증발기에서 발생하는 결로 현상으로 인해 발생하는 곰팡이 및 바이러스로 인한 성인 및 영유아들의 악취 및 호흡기 감염을 방지하고, 증발기의 잔류습기로 인한 악취 발생을 차단하여 쾌적한 운전환경을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 공기 정화장치는 차량에 설치되는 증발기의 정화 및 살균을 위해 LED 자외선을 조사하는 LED 모듈을 설치하되, PCB 등의 부품 배치와 설계 적용이 용이하고, 증발기 모듈의 제조비용을 절감할 수 있으며, 증발기의 모듈의 수리, 교체가 용이하도록 하는 장점이 있다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 자동차용 공기 정화장치는 계단식 벽면 구조로 이루어진 자동차용 증발기 커버에 LED 모듈을 부착하여 자동차 증발기에 균일한 광조사를 구현함으로써, 공기 정화 효과를 달성하게 된다. 이 때, 증발기 커버에 LED 모듈을 장착할 경우 광균일도를 위해서 다수의 LED를 사용해야 하지만, 본 발명의 경우 커버에 반사미러를 설치하고 커버의 상부 또는 하부에 UV-LED를 설치함으로써, LED의 개수도 줄이면서 광균일도를 향상시켜 공기정화 효과를 극대화할 수 있다.
상기 LED 모듈의 성능과 관련하여, 기존의 일반적인 자외선 램프(UV-Lamp)의 경우, 기존의 형광등과 유사한 형태의 광원으로 외부 충격에 매우 취약하고, 수명도 매우 짧으며, 열 또한 많이 발생해서 LED의 성능과는 비교가 어려운 점이 있다. 또한, 일반적인 자외선 램프는 부피 또한 매우 커서 좁은 공간에 설치가 불가능하고, 광변환 효율이 떨어지며 특히 on/off 변환 시간이 수분에서 30분까지 가는 제품도 있어서 차량 증발기 등에 적용이 매우 어려운 단점이 있다.
반면, LED는 반도체 기반의 광원을 의미하며, 효율이 매우 높고(지구상의 광원중에서 가장 높은 효율을 나타냄), 모양은 반도체 기반으로 박막형 구조로서 최소화가 매우 용이하다. 또한, on/off변환이 매우 빠르고(micro second 단위로 on/off 가능), 수명이 기존 Lamp형태에 비해서 매우 길며, 외부 충격에 깨지는 소재가 아니라 세라믹으로 된 all solid state 형태인 장점이 있어서 차량 증발기 등에 적용될 경우에도 우수한 성능을 나타낼 수 있다.
상기 자동차용 공기 정화장치는 증발기 케이스 내주면에 형성되는 적어도 2개의 자외선 LED 모듈을 통해 에어컨의 탁월한 탈취 및 살균 효과를 나타낼 수 있고, 사용자와 세균 및 바이러스의 접촉을 방지할 수 있다. 또한, 증발기에 남아 있던 잔류 습기를 제거함으로써, 잔류 습기로 인한 악취 발생을 원천적으로 차단할 수 있고, 이로 인해 항상 쾌적한 운전환경을 제공할 수 있다.
또한, 상기 자동차용 공기 정화장치는 자동차 시스템에 적용되어 증발기의 결노 현상으로 인해 발생하는 곰팡이 및 바이러스의 영향으로 성인 및 영유아들에 대한 악취 및 호흡기 감염을 방지할 수 있다.
본 발명은 차량용 공기순환시스템 중 에어컨(Air conditioner)의 증발기(Evaporator)에 적용되어 살균 및 탈취 효과를 극대화 하고, 장치 내부에 수분 발생과 외부공기에 포함된 이물질 등의 유입으로 발생하는 악취 및 세균 번식 문제를 해결하기 위해 UV-LED를 이용한다.
차량 내부의 공기 흐름은 차량 내, 외부, 에어필터, 증발기(에바포레이터), 차량내부의 블로어 모터에 의해 흐른다. 에어필터는 차량 내외부 공기의 필터이다. 블로어 모터는 차량 내외부의 공기를 흡입하는 역할을 한다. 증발기는 블로어 모터가 흡입한 공기를 냉매(Refriegerant)를 통해 차갑게 만들어 준다. 이후 차가워진 공기가 차량의 덕트를 통해서 각 통풍구로 이동 차량 내부 온도가 감소한다. 증발기에서 열을 빼앗긴 공기가 차가워지며 공기가 함유하고 있는 수분이 응축된다. 이러한 수분이 응축된 부분에서 각종 세균, 미생물이 번식하여 악취의 원인된다.
증발기(Evaporator)는 에어컨 구성요소 중 가장 중요한 요소이다. 액체인 냉매가 상대적으로 고온인 외부 공기와 접촉하고, 공기가 함유하는 수분이 열을 냉매에 빼앗겨 응축하며, 응축된 부분에서 각종 세균, 곰팡이 번식하고, 악취의 원인이 된다. 따라서, UV-LED를 이용한 탈취 및 살균효과로 Evaporator 개선 효과 기대할 수 있다.
상기 LED 모듈은 자외선 C LED 모듈일 수 있다. 즉 상기 LED 모듈은 살균 특성을 나타내는 UV-C영역의 자외선 LED(본 발명에서는 280nm급 자외선 LED적용)의 UV-LED 로 구성된 모듈로 구성될 수 있다.
자외선은 200 ~ 400nm 파장대의 빛을 뜻한다. 해당 파장의 에너지로 인해 살균 및 멸균 효과 (미생물, 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등)가 있다. 즉, 상기 자외선은 미생물의 DNA 구조를 파괴하여 불활성화 시키는 소독 방식으로 이용된다.
상기 자외선 C(UVC)는, 200 nm 내지 280 nm, 바람직하게는, 270 nm 내지 280 nm의 파장 범위 및 4.43 eV 내지 6.20 eV, 바람직하게는, 4.4 eV 내지 4.6 eV 범위의 광자 에너지를 포함하는 것일 수 있다. 상기 자외선 C LED 모듈은, 200 nm 내지 280 nm의 파장 범위의 UVC(Ultraviolet C)를 포함하고, 단파 자외선(short wave UV) 또는 원자외선(deep UV)에 해당하며, 살균에 주로 사용된다.
자외선은 그 파장 범위에 따라 자외선 A(Ultraviolet A; UVA), 자외선 B(Ultraviolet B; UVB), 자외선 C(Ultraviolet C; UVC) 및 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet; VUV)으로 나뉜다. 자외선 A(UVA)는 315 nm 내지 400 nm의 파장 범위를 가지고, 장파 자외선(long wave UV) 또는 원자외선(deep UV)을 포함하며, 태양 빛의 대부분에 해당한다. 경화, 광촉매에 주로 사용된다. 자외선 B(UVB)는 280 nm 내지 315 nm 파장 범위를 가지고, 오존층에 의해서 대부분 흡수한다. 의학에 많이 사용된다. 자외선 C(UVC)의 파장은 곰팡이, 미생물, 병원균, 바이러스 등에 조사되면 세포내의 DNA를 손상시킴으로써 이들의 증식능력을 억제시킬 수 있다.
상기 자외선 C LED 모듈은, 파장이 짧아질수록 큰 광자 에너지 갖는다. 상기 자외선 C LED 모듈은, 4.43 eV 내지 6.20 eV 범위의 자외선 C(UVC)의 광자 에너지를 포함하는 것일 수 있다. 자외선 C(UVC)의 254 nm 파장은 4.88 eV 광자 에너지를 가지는 것일 수 있다. UVA(Ultraviolet A)의 광자 에너지는 3.10 eV 내지 3.94 eV이고, UVB(Ultraviolet B)의 광자 에너지는 3.94 eV 내지 4.30 eV인 것일 수 있다.
상기 자외선 LED는 선택적인 단일 파장으로 인한 미생물 제거 성능이 우수하다. 또한, 낮은 소비전력과 높은 수명을 가지며, 낮은 열 발생량을 가진다. 또한, 광재활 현상 방지에 우수하다. 광재활 현상이란, 살균선(200~300nm)을 조사 받은 불활성화한 세균이 살아가는데 필요한 빛(350~500nm)영역의 빛을 받게 되어 되살아나는 현상이다. UV LED는 자외선 파장의 선택적인 발생으로 인해 세균이 살아가는데 필요한 빛이 조사되지 않아 UV Lamp보다 우수하다.
상기 미러는 오목렌즈 형태의 미러로 형성될 수 있다. 이러하 오목렌즈 형태의 미러를 상기 증발기 케이스 내주면에 다수 형성함으로써, 상기 LED 램프로부터 조사되는 자외선을 증발기에 전체적으로 균일하게 반사시켜 조사함으로써, 공기 정화 및 살균 효과를 더욱 극대화할 수 있다.
또한, 상기 증발기 케이스 내주면에는 알루미늄(Al) 또는 이산화규소(SiO2)를 포함하는 반사 코팅층을 더 형성할 수 있으며, 이 때, 상기 반사 코팅층은 알루미늄(Al) 또는 이산화규소(SiO2)를 포함하는 적어도 2층 이상의 다층 구조로 형성될 수 있다. 이러한 반사 코팅층, 특히 알루미늄을 포함하는 반사 코팅층은 반사율이 우수하고, 증발기 케이스 등의 플라스틱 소재에 대한 코팅이 용이한 장점이 있다.
이와 관련하여, 매끈하게 처리된 알루미늄이 다른 금속 면보다 더 반짝거려 보이는 까닭은 빛의 반사율이 높기 때문이다. 가시광선 영역에서는 은의 반사율이 알루미늄보다 높아서 거울을 만들 때 은을 많이 사용해 왔으나, 자외선이나 적외선 영역에서는 반사율이 어떤 금속보다 높아서 광학기기에는 알루미늄으로 코팅한 반사거울들이 많이 사용된다. 또한, 은을 사용하면 반사율을 더 높일 수 있으나, 부착력이 떨어지고 파장 별로 반사율의 차이가 커 문제점이 있으며 반사율이 비교적 높으면서 부식이 잘되지 않는 알루미늄 코팅 거울을 주로 사용한다.
상기 반사 코팅층은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화텅스텐(WO3), 산화텅스텐-이산화티타늄(WO3-TiO2), 황화아연(ZnS), 산화니켈(NiO) 및 산화철(Fe2O3)로 이루어진 군에서 선택된 광촉매 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 광촉매 화합물은 광촉매제로서 자외선 C(UVC)의 조사에 의해 금속 표면에 전자-정공을 생성하며 이들은 공기 중의 수산기(H2O)와 반응을 일으켜 수산화물 라디칼(OH)을 생성하게 된다. 이러한 수산화물 라디칼(OH)은 매우 강력한 산화제로써 살균 및 다양한 종류의 유기화합물의 분해를 담당할 수 있다.
예를 들어, 이산화티타늄(TiO2)의 광촉매 반응 메커니즘을 설명하면, 이산화티타늄(TiO2)은 밴드갭 에너지(bandgap energy)가 3.2 eV인 반도체이다. 밴드갭(band gap) 이상의 진공 자외선(VUV) 광 에너지를 받은 티타늄은 표면에서 전자(e-)가 전자대(valence band)에서 전도대(conduction band)로 여기되면서 전자 홀(h+)을 형성하고 수산화물 라디칼(Hydroxyl radical), 산소 종(Oxygen species)과 같은 강력한 산화물을 형성한다. 이산화티타늄(TiO2)은 루틸(rutile), 아나타제(anantase), 브루카이트(brookite) 상으로 존재하며, 이중 아나타제 TiO2가 광촉매 활성을 나타낸다. 빛에 의한 촉매의 활성화에 의해 정공과 전자가 생성된다. 반응물이 주반응 흐름에서 벗어나 촉매 표면으로 확산(외부확산)된다. 생성된 정공이 촉매 내부에서 촉매 표면으로 확산(내부확산)과 동시에 생성된 전자가 촉매 내부에서 금속쪽으로 확산(내부확산)된다. 정공과 반응물이 반응(환원형→산화형)됨과 동시에 전자와 반응물이 반응 (산화형→환원형)한다.
상기 광촉매 화합물은 살균, 부패방지를 하는 항균 작용을 하며, 공기 중의 유해물질을 제거하여 대기정화를 한다. 또한, 암모니아 황화수소 등의 악취 흡착분해로 탈취 작용을 한다.
상기 자동차용 공기 정화장치는 수분, 악취, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 휘발성유기화합물질(Volatile Organic Compounds; VOCs), 곰팡이, 박테리아 및 바이러스로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 제거하는 것일 수 있다. 특히, 차량의 에어컨에서 발견되는 세균으로서, 살모넬라균, 대장균, 진드기, 곰팡이, 레지오넬라균, 녹농균 제거에 효과적이다.
이하, 아래 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
이하, 기존 기술의 문제점과 추가 실시예를 통해 본원발명의 자동차용 공기 정화 장치를 설명하면 아래와 같다.
자동차 내부에 장착되는 베터리는 소모성 제품으로써 자동차내부에 장착된 발전기에 의해서 자가 충전이 이루어지지만, 블랙박스, 내비게이션 등은 운행이 중지된 이후에도 작동하는 경우 추가적인 베터리가 소모되어 자동차의 방전문제를 발생시키고 있다. 따라서 배터리의 소모가 최소화되는 기술의 적용이 필요하다.
이와 관련하여 기존에는 자동차의 에어컨디션 내부에 바이러스를 억제하기 위해 주행 후 엔진을 끄지 전에 5분 정도 외부 공기를 사용하여 에어컨 off상태에서 에어컨디션을 가동시켜서 evaporator 표면에 있는 물기를 제거할 것을 권장하고 있다. 그러나 실제 이와 같은 자동차 운영을 통해 습도를 제어하는 방식은 운영 정지 전에 5분 동안 기다려야 하는 불편함과 추가적인 연료 소모가 요구되므로, 이러한 문제점을 해결하기 위한 개선된 방식의 탈취장치 구동이 필요하다.
따라서 이러한 자동차의 방전 문제를 최소화 하고자 증발기(Evaporator)에 추가되는 UV-LED 광원과 에어컨시스템의 연동을 통해 불필요한 작동을 줄임으로써 추가적인 배터리 소모를 최소화(에너지소모 최소화 운영) 하는 기술을 본 발명에 적용할 수 있다. 또한, UV 파장의 외부 노출로 인한 피해를 방지하기 위해 외부 가시광 강도에 의한 변화를 감지하여 제품의 전원을 자동으로 On/Off 구동이 필요한 제어장치를 설계(안전 운영)할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 공기 정화 장치는 자동차 배터리의 방전문제를 최소화하기 위해 Evaporator에 장착되는 UV-LED와 에어컨시스템의 연동을 통해 에어컨 작동 시 UV-LED가 구동될 수 있는 controller를 설계 및 구축할 수 있다.
UV-LED의 경우 살균 및 탈취의 기능을 진행하는 것이므로 차량 에어컨이 작동하는 시간 동안 지속적으로 전원이 켜져 있을 필요가 없다. 따라서, 타이머를 에어컨 구동 또는 에어컨 부근의 습도 센서와 연동시켜서 일정 습도 또는 일정 시간 에어컨이 구동하고 난 후에 살균 및 탈취가 일정 시간 이루어지도록 설정할 수 있는 UV-LED의 전원 자동 On/OFF 장치를 적용할 수 있다. 최종적으로는 배터리 및 타이머 기능이 포함된 SMPS 모듈 등 또는 자동차 배터리와 연계된 구조로 연동하는 controller를 제작할 수 도 있다.
이러한 SMPS 모듈 또는 controller 연동시스템을 적용했을 경우, 배터리는 사용하지만 LED를 구동하는 에너지는 자동차의 다른 구동제품에 비해 에너지 소모가 적기 때문에 충분한 사용이 가능하다. 에어컨이 일정 시간 구동하였다면, 자동차 운영 종료 후에 LED 살균 탈취 장치가 자동으로 작동하여 증발기 (evaporator)에 남아 있는 습기 중의 세균 등을 모두 살균하여 세균이 더 이상 번식하지 못하도록 사전에 억제 할 수 있다.
또한, 이러한 연동시스템에 차량 주행 후 일정 시간 후에 자동으로 on/off 되는 LED 시스템을 사용한다면 운영이 더욱 쉽고 에너지 소모도 적어질 수 있다. 특히 LED는 에너지 소모가 매우 낮은 고효율의 제품이기 때문에 기존의 자동차용 다른 제품에 비해서 배터리 소모를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 연동시스템은 에어컨과 센서를 같이 연동하여 살균이 필요할 때만 LED가 구동되어 에너지소모를 최소화(예를 들어, 온 습도 센서를 적용하여 일정 온 습도 이상일 때만 구동되고, 자동차의 전원이 off된 후 LED의 전원이 5 내지 10분 동안 on이 되는 조건)하도록 구현할 수 있으며, 일정시간 동안 살균 후 자동으로 off 되게 하여 물기(습도)를 제거 하여 바이러스의 번식을 억제할 수 있다.
한편, Evaporator 케이스 내주면 plastic 벽면이 UV-C에 의해 성질이 변형되어 부식되거나 경화되는 문제점이 발생할 경우, UV-C LED에 대한 플라스틱 소재에 대한 보호 기술이 필요하다. 이러한 보호기술은 단순 플라스틱 내부의 코팅을 통한 보호 기술과는 차별화된 기술의 적용이 바람직하다.
예를 들어, Evaporator 케이스 플라스틱 표면에 일정한 패터닝을 통해서 UV-LED에서 나오는 빛의 일부는 다시 반사시키고 나아가 빛의 행로를 조절할 수 있는 형태의 패터닝 기술을 적용할 수 있다. 특히 현재 구조의 Evaporator는 구조적으로 빛이 evaporator 내부로 깊숙이 들어가기에 어려운 구조로 되어 있으므로, UV-LED 빛을 최대한 evaporator 내부로 고르게 입사시켜야 하지만 실제 이러한 빛의 균일한 입사는 종래 기술 등에서 구현되고 있지 못하여 충분한 살균효과가 나타나지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 Evaporator 플라스틱 커버 안쪽에 Al 코팅을 통해서 플라스틱 소재를 UV-C파장의 빛으로부터 보호할 수 있다. Al Coating은 가장 저렴하고 보편적인 코팅방법이며 UV영역에서 약 90%이상의 반사율을 갖고 있다. 또한, 다양한 Patterning을 통해 Evaporator로 들어가는 빛의 총량을 증가시키고, 수직으로 입사 가능하도록 플라스틱 커버의 내부 표면을 패터닝하여 내부 부식 방지 및 살균 특성을 극대화 할 수 있다.
예를 들어 evaporator를 둘러싸는 플라스틱 컵 내부 표면에 다양한 구조로 Patterning된 플라스틱 사출물에 Al Coating Pattering된 Al coating으로 Evaporator에 고른 빛 조사가 가능하도록 구현할 수 있다.
이 경우, 빛의 행로 제어를 통해 효과적인 UV-LED 의 사용이 가능해지고, Evaporator에 수직성 높은 빛이 내부로 도달하도록 할 수 있으며, Evaporator 끝까지 빛이 도달 하도록 하여 UV 빛으로부터 플라스틱 소재를 균일하게 보호할 수 있다. 패턴의 형태는 Negative pattern(오목한 형태의 패턴)과 Positive pattern(볼록한 형태의 패턴) 또는 이들의 혼합 패턴 등을 적용할 수 있다.
플라스틱 내부의 패터닝을 통한 빛 행로 제어 및 패터닝의 크기 등의 조건은 시뮬레이션에 의해 최적화 할 수 있다. 코팅 또는 패터닝 소재는 Al, 외에 Ni, SiO2 플라스틱 표면과의 접착력이 매우 좋은 Ti등도 가능하며, Ti/Al 등과 같이 두 가지 이상의 물질을 사용하는 것도 가능하다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 상부 또는 하부에 LED 모듈이 설치된 증발기 케이스 및
    상기 증발기 케이스 내주면에 형성되는 적어도 2개의 미러;
    를 포함하고,
    상기 LED 모듈은 200 nm 내지 280 nm의 파장 범위 및 4.43 eV 내지 6.20 eV범위의 광자 에너지를 가지며,
    상기 증발기 케이스 내주면에는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 니켈(Ni), 니켈 합금으로 이루어진 반사 코팅층이 형성되어 있고,
    상기 반사 코팅층은 금속 반사층과 그 상부에 이산화규소(SiO2), 불화마크네슘(MgF2), 또는 불화칼슘(CaF2)으로 이루어진 군에서 선택된 한층 이상 포함하여 적어도 2층 이상의 다층 구조로 형성되며,
    이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화텅스텐(WO3), 산화텅스텐-이산화티타늄(WO3-TiO2), 황화아연(ZnS), 산화니켈(NiO) 및 산화철(Fe2O3)로 이루어진 군에서 선택된 광촉매 화합물을 포함하고,
    상기 증발기 케이스 내주면에는 상기 LED 모듈로부터 나오는 빛을 반사시키며, 상기 빛의 경로를 조절할 수 있는 Negative pattern(오목한 형태의 패턴), Positive pattern(볼록한 형태의 패턴) 및 Negative pattern과 Positive pattern의 혼합 패턴으로 이루어진 군에서 선택된 패턴이 형성되어 있는 자동차용 공기 정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LED 모듈은 자외선 C LED 모듈인 자동차용 공기 정화장치.
  3. 제 1항에 있어서
    LED모듈은 증발기 케이스의 상부 또는 하부에 설치되는 구조를 특징으로 하는 자동차용 공기 정화장치
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미러는 오목렌즈 형태의 미러인 자동차용 공기 정화장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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