KR102355888B1

KR102355888B1 - Uv-c led와 광촉매를 이용하여 광화학 반응 효율이 향상된 공기 정화용 이온화 장치

Info

Publication number: KR102355888B1
Application number: KR1020200153519A
Authority: KR
Inventors: 정명규; 박장현
Original assignee: 한경대학교 산학협력단
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-01-25

Abstract

이온발생효율 및 살균 효율이 증대된 이온화 장치가 제공된다. 이온화 장치는 LED 모듈, 광촉매 필터 및 하우징을 포함하고, 상기 LED 모듈은, LED 프레임 및 LED 소자를 포함하고, 상기 하우징은, 하우징 프레임; 하우징 본체 및 하우징 커버를 포함하고, 상기 하우징 프레임에는 상기 복수의 LED 프레임과 각각 대응되는 복수의 프레임면이 구비되어, 상기 하우징 프레임은, 상기 LED 모듈의 형상과 대응되는 길이 방향으로 연장되고, 양단 및 내부가 중공된 다각형 기둥으로 형성된다.

Description

UV-C LED와 광촉매를 이용하여 광화학 반응 효율이 향상된 공기 정화용 이온화 장치{IONIZER FOR AIR PURIFICATION WITH IMPROVED PHOTOCHEMICAL REACTION USING PHOTOCATALYST AND UV-C LED}

본 발명은 공기 정화용 이온화 장치에 관한 것으로, 상세하게는 UV-C LED와 광촉매를 이용하여 광화학 반응 효율이 향상된 공기 정화용 이온화 장치에 관한 것이다.

더 상세하게, 본 발명은 복수의 LED 소자가 다각도로 자외선 파장의 광을 조사하도록 설치되어 살균 및 유해 가스의 분해 효율을 증대시킨 이온화 장치에 관한 것이다.

이온화 장치(ionizer, ionizing device)는 일반적으로 공기 중 이온을 발생시키는 장치를 통칭한다. 이온은 다양한 원인으로 발생될 수 있는데, 본 발명의 이온화 장치는 광화학 반응(photochemical reaction)에 의해 이온을 발생시키는 장치를 포함한다.

광화학 반응은 빛 또는 전자기파(electromagnetic wave)에 의해 반응이 개시 및/또는 진행되는 화학 반응을 의미한다. 그리고 이러한 광화학 반응은 자외선 대역의 파장 및/또는 적외선 대역의 파장에서 활발하게 발생하는 것으로 알려져 있다. 물질, 예컨대 기체 분자가 빛을 흡수하면 높은 에너지를 갖는 들뜬 상태(excited state)가 되고, 들뜬 상태에서 낮은 에너지 상태(ground state)로 되돌아가는 등의 메커니즘으로 화학 반응이 일어난다.

한편, 광촉매(photo-catalyst)는 빛 에너지 등을 흡수하여 광화학 반응을 개시하거나, 진행을 촉진하는 화합물을 일컫는다. 대표적인 광촉매 물질로는 이산화티타늄(TiO₂)을 예시할 수 있다. 이산화티타늄은 내산성, 내알칼리성 등의 내화학 특성이 우수하고 인체에 무해하기 때문에 많이 활용되고 있다.

위와 같은 광화학 반응, 그리고 광화학 반응을 촉진시키기 위한 광촉매를 활용하여 공기 청정 장치로 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 광, 특히 약 200nm 내지 300nm의 단파장을 갖는 자외선은 핵산에 강하게 흡수되어 세포를 파괴할 수 있다. 따라서 광은 공기 중의 유해 물질, 특히 병원체에 대한 살균 작용을 할 수 있다. 뿐만 아니라 전술한 광화학 반응 및 그로부터 발생한 이온으로 인해 VOC 등의 유해 가스 물질과 병원체를 산화 및 분해하고, 인간에게 유익하거나 적어도 쾌적함을 느낄 수 있는 물질을 생성할 수 있기 때문에 이를 공기 청정 장치에 활용하고 있는 추세이다.

특허문헌 1에는 이와 같은 LED 및 광촉매를 이용한 이온화 장치, 예컨대 살균장치가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 이온화 장치는 LED가 일 방향으로만 광을 조사할 수 있도록 설치되어 있기 때문에 살균 효율이 매우 낮은 문제점이 있다. 또한, 특허문헌 1은 필터를 이용하여 일 방향으로 조사되는 광을 다각도로 반사시키는데, 이와 같은 필터를 구현함에 있어서 많은 비용과 시간이 소모된다는 문제점이 있다.

한국공개특허 제10-2011-0013921호, 2011년 2월 10일, 엘이디 형광램프를 이용한 광촉매 살균램프

LED(light emitting diode) 소자는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 소자를 의미한다. 일반적으로 LED로부터 발산되는 광은 직진성이 매우 강한 특징이 있다. 한편, 이산화티타늄 광촉매는 n형 반도체로 기능할 수 있으며, 자외선 파장 대역의 광에 의해 전자 전공대(electron Hole)를 형성하여 강한 산화력을 갖는 히드록시 라디칼(-OH)과 활성 산소(superoxide) 등의 음이온, 예컨대 OH^- 또는 O₂ ^-을 생성할 수 있다. 그리고 발생된 음이온은 VOC 등의 유기화합물을 산화 분해하는데 기여할 수 있다.

본 발명의 발명자는 위와 같은 LED 소자와 광촉매의 기능에 착안하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 특히 광화학 반응 효율이 향상되고, 나아가 살균 효과와 유해 물질의 분해 효과가 개선된 이온화 장치를 완성하였다.

즉, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다각도로 자외선 파장의 광을 조사하도록 설치되어 살균 효율 및 공기 청정 효율을 증대시킨 이온화 장치를 제공하는 것이다.

동시에, 필터 등의 제조 비용 증가와 유지 보수 비용 증가를 야기하는 구성요소를 생략하고, 상대적으로 간단한 구조로 고효율의 공기 정화 기능을 구현할 수 있는 이온화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이온화 장치는 내부 공간을 갖는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되고, 길이 방향으로 연장된 LED 모듈로서, 상기 길이 방향으로 연장된 복수의 LED 프레임, 및 각 LED 프레임의 일면 상에 배치되고, 상기 길이 방향으로 이격 배치된 복수의 LED 소자를 포함하는 LED 모듈; 및 상기 하우징 내에서 상기 LED 모듈을 둘러싸도록 배치되고, 상기 길이 방향으로 연장된 광촉매 필터를 포함한다.

상기 LED 모듈은 내부가 비어 있는 다각형 기둥 형상을 가지고, 상기 LED 소자는 100nm 내지 300nm 파장 범위에서 단일 피크를 갖는 광을 방출할 수 있다.

또, 상기 하우징은, 공기가 통과하는 복수의 슬릿을 가지고, 상기 광촉매 필터를 둘러싸도록 배치되며, 상기 길이 방향으로 연장된 하우징 프레임, 상기 하우징 프레임, 상기 LED 프레임 및 상기 광촉매 필터의 상기 길이 방향 일단이 고정되는 하우징 본체, 및 상기 하우징 프레임 및 상기 광촉매 필터의 상기 길이 방향 타단이 고정되는 하우징 커버를 포함할 수 있다.

상기 복수의 LED 모듈은 6개의 상기 LED 프레임을 포함하고, 상기 길이 방향에 수직한 단면에서, 상기 LED 프레임들은 육각형을 형성하도록 배치되고, 상기 LED 소자가 배치되는 LED 프레임의 상기 일면은 방사 방향을 향하도록 배치되고, 상기 하우징 프레임은 육각형 형상일 수 있다.

상기 하우징 본체 및 상기 하우징 커버에는 상기 LED 프레임, 상기 광촉매 필터 및 상기 하우징 프레임이 각각 결합되는 제1 결합홈, 제2 결합홈 및 제3 결합홈이 각각 형성될 수 있다.

여기서 상기 제1 결합홈, 상기 제2 결합홈 및 상기 제3 결합홈은 원주방향으로 차례로 배치되고, 상기 제1 결합홈 및 상기 제3 결합홈은 다각형 링 형상으로 형성되고, 상기 제2 결합홈은 원형 링 형상으로 형성될 수 있다.

상기 복수의 슬릿은, 어느 하나의 LED 소자와 반경 방향 상에 위치하는 중앙 슬릿, 및 상기 어느 하나의 LED 소자와 반경 방향으로 소정의 각도로 형성되고, 상기 중앙 슬릿의 양 측에 위치하는 우측 슬릿 및 좌측 슬릿을 포함할 수 있다.

이 때 상기 우측 슬릿 및 좌측 슬릿은 각각 상기 중앙 슬릿을 중심으로 우측 및 좌측으로 경사지게 관통되어 형성될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 이온화 장치는 상기 이온 발생 공간을 형성하는 상기 하우징 프레임의 내측면 상에 도포되는 광촉매층을 더 포함할 수 있다.

상기 이온 발생 공간을 형성하는 상기 하우징 프레임의 내면에 경사가 형성되도록, 각 프레임면은 원주방향을 따라서 반경방향 두께가 증가하도록 형성될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 이온화 장치는 상기 LED 모듈의 중공된 내부 공간을 향해, 적어도 상기 길이 방향으로 공기를 유동시키도록 상기 하우징 본체 내에 배치되는 팬 모듈을 더 포함할 수 있다.

이 때 상기 LED 모듈을 통과한 공기가 외부로 토출되도록, 상기 하우징 커버에는 상기 LED 모듈의 반경 방향 내측에 대응되는 관통구가 형성될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온화 장치는 공기가 통과하는 복수의 슬릿을 가지고, 길이 방향으로 연장된 육각 기둥 형상의 하우징 프레임; 상기 하우징 프레임의 내부 공간에 배치되는 광촉매 필터; 상기 하우징 프레임의 내부 공간에 배치되는 LED 프레임; 및 상기 LED 프레임 상에 배치되는 복수의 LED 소자로서, 상기 광촉매 필터를 향해 발광하도록 배치된 LED 소자를 포함한다.

상기 길이 방향에 수직한 단면에서, 상기 하우징 프레임은 6개의 프레임면을 포함할 수 있다.

또, 상기 LED 프레임은, 상기 프레임면의 내측면 상에 배치될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 이온화 장치는 상기 광촉매 필터의 내부 공간에 배치되는 반사 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 반사 부재는 상기 LED 소자가 방출한 광이 상기 광촉매 필터를 투과하여 상기 반사 부재에 도달하고, 상기 반사 부재에 의해 반사된 후 다시 상기 광촉매 필터를 투과하도록 배치될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 이온화 장치는 상기 하우징 프레임 및 상기 광촉매 필터의 원주 방향 내측에 위치하고, 길이 방향으로 연장된 원기둥 형상의 LED 설치 프레임을 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 LED 프레임은 상기 LED 소자가 상기 광촉매 필터를 향해 광을 조사하도록, 상기 LED 설치 프레임의 외측면을 따라서 스파이럴 형상으로 부착될 수 있다.
본 발명에 따른 이온화 장치는, 평면상 환 형상의 제1-1 결합홈 및 상기 제1-1 결합홈으로 둘러싸이는 공간 내에 위치한 제1 관통구를 갖는 하우징 본체; 상기 하우징 본체와 이격된 하우징 커버로서, 평면상 환 형상의 제1-2 결합홈 및 상기 제1-2 결합홈으로 둘러싸이는 공간 내에 위치한 제2 관통구를 갖는 하우징 커버; 상기 하우징 본체와 하우징 커버 사이에서 제1 방향으로 연장되고, 양 단부가 하우징 본체 및 하우징 커버와 결합되며 비어있는 내부 공간을 갖는 광원 모듈; 상기 광원 모듈을 둘러싸도록 배치되고, 제1 방향으로 연장되어 양 단부가 하우징 본체 및 하우징 커버와 결합되는 광촉매 필터; 상기 광촉매 필터를 둘러싸도록 배치되고, 제1 방향으로 연장되어 양 단부가 하우징 본체 및 하우징 커버와 결합되는 하우징 프레임; 및 제1 관통구, 상기 내부 공간 및 제2 관통구를 경유하여 공기를 유동시키도록 상기 하우징 본체 내에 배치되는 팬 모듈을 포함하되, 상기 광원 모듈은, 상기 제1 방향으로 연장된 복수의 광원 프레임으로서, 제1 방향에 수직한 단면 상에서 다각형을 형성하도록 배치된 복수의 광원 프레임, 및 상기 각 광원 프레임 상에 배치된 복수의 광원 소자를 포함하고, 상기 복수의 광원 프레임은 환 형상의 제1-1 결합홈 및 제1-2 결합홈에 삽입되어 광원 모듈을 하우징 본체 및 하우징 커버에 결합시키고, 상기 제1-1 결합홈과 제1-2 결합홈에 삽입된 복수의 광원 프레임에 의해, 상기 광원 모듈의 내부 공간과, 광원 모듈과 광촉매 필터 사이의 공간은 서로 구획된다.
상기 하우징 본체는, 평면상 제1-1 결합홈을 둘러싸는 환 형상의 제2-1 결합홈, 및 평면상 제2-1 결합홈을 둘러싸는 환 형상의 제3-1 결합홈을 더 가지고, 상기 하우징 커버는, 평면상 제1-2 결합홈을 둘러싸는 환 형상의 제2-2 결합홈, 및 평면상 제2-2 결합홈을 둘러싸는 환 형상의 제3-2 결합홈을 더 가지고, 상기 광촉매 필터의 양 단부는 제2-1 결합홈 및 제2-2 결합홈에 삽입되고, 상기 하우징 프레임의 양 단부는 제3-1 결합홈 및 제3-2 결합홈에 삽입될 수 있다.
상기 광원 모듈은 6개의 광원 프레임을 포함하고, 상기 제1 방향에 수직한 단면에서, 상기 6개의 광원 프레임들은 육각형을 형성하도록 배치될 수 있다.
어느 하나의 광원 프레임 상에서, 광원 소자는 상기 제1 방향으로 이격 배열되어 복수개이고, 상기 하우징 프레임은, 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 제1 방향으로 이격된 복수의 슬릿을 가지고, 상기 제1 방향으로 이격된 복수의 슬릿 중 적어도 일부는 상기 광원 소자와 중첩하지 않을 수 있다.
상기 제1 방향으로 이격된 복수의 슬릿은, 어느 광원 소자와 중첩 대면하는 제1 슬릿, 및 상기 제1 슬릿과 제1 방향으로 최인접하게 위치하고, 상기 광원 소자와 비중첩한 제2 슬릿을 포함하고, 상기 제2 슬릿의 내측벽은, 상기 광원 소자를 향하는 방향으로 경사를 가질 수 있다.
상기 하우징 프레임의 내측면 상에 코팅된 광촉매층을 더 포함할 수 있다.
상기 하우징 프레임의 내면에 경사가 형성되도록, 각 프레임면은 원주 방향을 따라서 반경 방향 두께가 증가하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이온화 장치는 제1 방향으로 연장되고, 방사 방향으로 광을 방출하며, 비어 있는 내부 공간을 갖는 광원 모듈; 상기 광원 모듈의 방사 방향 외측에서 광원 모듈을 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장된 광촉매 필터; 상기 광촉매 필터의 방사 방향 외측에서 광촉매 필터를 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장된 하우징 프레임; 및 상기 광원 모듈의 제1 방향 일측 단부에 배치되는 팬 모듈로서, 상기 광원 모듈의 내부 공간의 제1 방향 일측에서 타측을 향해 공기를 유동시키는 팬 모듈을 포함하되, 상기 제1 방향으로 절개한 단면 상에서, 상기 팬 모듈이 발생시킨 공기가 유동하는 유로의 입구는, 상기 광원 모듈의 내부 공간과 연결되고, 상기 광원 모듈의 외부 공간과는 연결되지 않도록 구성된다.
본 발명에 따른 이온화 장치는 제1 방향으로 연장된 형상의 반사 부재; 상기 반사 부재를 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장된 광촉매 필터; 상기 광촉매 필터를 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장된 복수의 광원 모듈로서, 상기 반사 부재 측을 향해 광을 방출하는 광원 모듈; 및 상기 광원 모듈을 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장되며, 제1 방향으로 이격된 복수의 개구를 가지고, 상기 광원 모듈과 맞닿는 하우징 프레임을 포함한다.
상기 제1 방향에 수직한 단면에서, 각 광원 모듈은 하우징 프레임의 내측면 상에 직접 배치될 수 있다.
상기 광원 모듈에 반사 부재를 향해 방출한 광은 광촉매 필터를 투과하여 반사 부재에 의해 반사된 후, 다시 광촉매 필터를 투과하도록 구성될 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 다각도로 자외선 파장의 광을 조사하도록 설치된 LED 소자에 의해 보다 넓은 범위에서 이온이 발생되어 살균 효율이 증대될 수 있다. 또, 광촉매와 광화학 반응을 높은 효율로 야기할 수 있는 특정 파장 대역의 UV-LED를 이용하여 살균 효율과 공기 정화 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온화 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이온화 장치의 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 LED 모듈의 확대사시도이다.
도 4는 도 2의 이온화 장치를 A-A' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 도 2의 이온화 장치를 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 도 2의 하우징 본체를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 2의 하우징 커버를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이온화 장치의 LED 모듈의 형상을 나타낸 도면들이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이온화 장치의 단면도이다.
도 10은 도 9의 C 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 이온화 장치의 단면도들이다.
도 15는 실시예에 따른 이온화 장치의 설계 사항을 나타낸 이미지이다.
도 16은 비교예에 따른 이온화 장치의 설계 사항을 나타낸 이미지이다.
도 17 및 도 18은 실험예에 따른 결과를 나타낸 이미지이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.

본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온화 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 이온화 장치의 분해사시도이다. 도 3은 도 2의 LED 모듈의 확대사시도이다. 도 4는 도 2의 이온화 장치를 A-A' 선을 따라 절개한 단면도로서, 길이 방향에 수직한 방향으로 절개한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 이온화 장치(1)는 LED 모듈(100), 하우징(20) 및 광촉매 필터(30)를 포함한다. 하우징(20)은 내부 공간을 가질 수 있다. 이하, 하우징(20)이 형성하는 내부 공간을 '이온 발생 공간'이라 한다.

이온 발생 공간에는 LED 모듈(100) 및 광촉매 필터(30)가 배치될 수 있다. 즉, 하우징(20)의 내부에 LED 모듈(100) 및 광촉매 필터(30)가 위치한다.

LED 모듈(100)은 복수의 LED 프레임(10) 및 복수의 LED 소자(11)를 포함할 수 있다. 각 LED 프레임(10)은 제1 방향(X), 또는 길이 방향으로 연장된 형상이고, LED 프레임(10)의 어느 일면(또는 LED 모듈(100)의 외측면) 상에 복수의 LED 소자(11)들이 배치될 수 있다. 복수의 LED 소자(11)들은 길이 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. LED 프레임(10)은 복수의 LED 소자(11)가 길이 방향으로 이격되어 배치될 수 있도록 길이 방향으로 연장된 형성될 수 있다.

복수의 LED 소자(11)는 길이 방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있으며, 서로 전기적으로 연결되어 하나의 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 이를 위해 LED 프레임(10)의 표면 또는 내부에는 LED 소자(11)들에 전력을 공급할 수 있는 배선 등이 인쇄되거나, 배선 등을 포함하는 상태일 수 있다. 도 1 등은 LED 모듈(100)이 6개의 LED 프레임(10)을 포함하고, 각 LED 프레임(10) 상에 7개의 LED 소자(11)가 배치되어, 총 42개의 LED 소자(11)를 포함하는 경우를 예시한다.

각 LED 소자(11)는 자외선(UV) 파장 대역의 광을 조사하도록 구비된다. 구체적으로, LED 소자(11)는 약 100nm 내지 300nm 파장 범위에서 단일 피크를 갖는 자외선 광을 방출할 수 있다. LED 소자(11)가 특정 파장의 광을 조사함에 따라 필요로 하는 살균 효과를 보다 효율적으로 얻을 수 있다.

어느 LED 프레임(10)의 길이 방향 길이(length)는 7개의 LED 소자(11)가 안정적으로 설치될 수 있는 정도로 구비될 수 있다. LED 프레임(10)의 길이 방향과 수직한 너비는 하나의 LED 소자(11)가 안정적으로 설치될 수 있는 정도로 구비될 수 있다. 또한, LED 프레임(10)은 얇은 판으로 구비될 수 있다. 즉, LED 프레임(10)의 두께는 제1 방향(X)으로의 길이 및 제2 방향(Y)으로의 너비 보다 작게 구비될 수 있다.

LED 프레임(10)은 소정의 강성을 갖는 재질로 구비될 수 있다. 예를 들어, LED 프레임(10)은 중력 또는 LED 소자(11)의 무게에 의해 구부러지지 않도록 구비될 수 있다. 또한, LED 프레임(10)은 열 전달율이 높은 재질로 구비될 수 있다. 예를 들어, LED 프레임(10)의 상기 일면에 설치된 LED 소자(11)에서 발생되는 열이 전달되어 타면으로 방출될 수 있도록 구비될 수 있다. 예를 들어, LED 프레임(10)은 얇은 알루미늄 판 등 열 전달율이 높은 금속으로 구비될 수 있다.

본 실시예에 따른 이온화 장치(1)의 LED 모듈(100)은 복수의 LED 소자(11)와 복수의 LED 프레임(10)을 포함하되, LED 모듈(100)은 대략 육각 기둥 형상일 수 있다.

구체적으로, 제1 방향(X)에 수직한 단면에서, 6개의 LED 프레임(10)은 대략 육각형 내지는 정육각형을 형성할 수 있다. 이에 따라 LED 프레임(10)의 상기 타면은 적어도 부분적으로 서로 대면하고, 6개의 LED 프레임(10)이 형성하는 육각 기둥 내에 비어있는 공간을 가질 수 있다. 즉, LED 모듈(100)은 내부가 비어 있는 다각형 기둥, 특히 육각 기둥 형상을 가질 수 있다. LED 모듈(100)의 제1 방향(X) 일단 및 타단은 개방된 상태일 수 있다.

또, 제1 방향(X)에 수직한 단면에서, 6개의 LED 프레임(10)은 원주 방향으로 서로 연결되거나, 또는 물리적으로 연결되지 않고 이격될 수도 있다. 복수의 LED 프레임(10)들이 서로 이격된 경우, LED 모듈(100)의 내부는 밀폐되지 않고 인접한 LED 프레임(10)들 사이의 틈을 통해 공기의 유동이 가능한 상태로 구비될 수 있다.

LED 프레임(10)의 상기 일면, 즉 LED 모듈(100)의 외측면 상에 배치된 LED 소자(11)들은, 제1 방향(X)에 수직한 단면에서, 방사 방향으로 광을 조사할 수 있다. LED 모듈(100)이 대략 육각 기둥 형상인 경우, 제1 방향(X)에 수직한 단면에서, 복수의 LED 소자(11)들은 대략 60도 각도로 원형 배열될 수 있다. 이를 통해 지나치게 많은 수의 LED 소자(11)를 구비하지 않고도, 균일한 광 조사를 달성할 수 있으며 이를 통해 살균 및 유해 물질의 분해 효과를 향상시킬 수 있다. 이에 대해서는 실험과 함께 후술한다.

광촉매 필터(30)는 LED 모듈(100)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 광촉매 필터(30)는 LED 모듈(100)과 동일하게 대략 제1 방향(X)으로 연장되고, 제1 방향(X) 양단부가 개방되고, 내부가 비어 있는 원형 기둥, 또는 다각형 기둥 형상일 수 있다. 즉, 광촉매 필터(30)는 LED 모듈(100)이 방사한 광의 경로 상에 위치할 수 있다.

광촉매 필터(30)는 공기가 유동될 수 있는 메쉬(mesh) 등의 망에 광촉매가 도포되거나, 코팅되거나, 또는 흡착된 상태일 수 있다. 즉, 광촉매 필터(30)는 메쉬 및 광촉매 물질을 포함할 수 있다. 광촉매는 광화학 반응의 개시 또는 진행을 촉진하는 물질이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 이산화티타늄을 예시할 수 있다.

이와 같은 구조에 의해 LED 소자(11)에서 방사된 광은 광촉매 필터(30)를 관통한다. 예를 들어, 이산화티타늄이 도포된 광촉매 필터(30)는 n형 반도체로서 LED 소자(11)에서 방사된 광, 특히 자외선을 받으면 전자 전공대(Electron Hole)가 형성되어 강한 산화력을 가진 히드록시 라티칼(-OH) 및/또는 활성 산소를 생성할 수 있다.

또, 강한 산화력을 갖는 히드록시 라디칼(-OH)과 활성 산소(superoxide) 등의 음이온, 예컨대 OH^- 또는 O₂ ^-는 VOC 등의 유기화합물을 산화 분해하는데 기여할 수 있다. 이에 따라 공기 중의 오염물질을 산화 및 분해시켜 인체에 무해한 물질로 변화시킬 수 있다.

하우징(20)은 하우징 프레임(21), 하우징 본체(22) 및 하우징 커버(23)를 포함할 수 있다.

하우징 프레임(21)은 LED 모듈(100) 및 광촉매 필터(30)을 둘러싸도록 배치되는 부분일 수 있다. 즉, 하우징 프레임(21)은 LED 모듈(100)과 광촉매 필터(30)가 배치되는 공간을 제공할 수 있다.

하우징 본체(22)는 하우징 프레임(21)의 제1 방향(X) 일단에 위치할 수 있다. 하우징 본체(22) 내부에는 이온화 장치(1)를 구동하기 위한 전원, 프로세서, 배터리 및/또는 기타 부속품이 배치되는 부분일 수 있다. LED 모듈(100)의 전원 공급은 하우징 본체(22)를 통해 제공될 수 있다. 또, 길이 방향으로 연장된 LED 모듈(100) 및 광촉매 필터(30)는 하우징 본체(22)와 삽입 결합되어 고정될 수 있다. 이를 통해 길이 방향으로 연장된 형상의 LED 모듈(100)과 광촉매 필터(30)를 지지하기 위한 수단을 별도로 마련하지 않더라도 하우징(20)과 고정시킬 수 있다.

하우징 커버(23)는 하우징 프레임(21)의 제1 방향(X) 타단에 위치할 수 있다. 하우징 커버(23)는 한쌍의 하우징 프레임(21)들을 결합시킬 수 있다.

도 2 등은 하우징 프레임(21)이 상부 프레임과 하부 프레임으로 구별되는 경우를 예시한다. 내부의 LED 모듈(100)과 광촉매 필터(30) 등의 교체, 유지, 관리 및 보수 등을 위해서는 도 2에 예시된 것과 같이 하우징(20)이 복수의 구성요소로 분할되어 형성하는 것이 바람직할 수 있으나, 다른 실시예에서 하우징(20)의 각 구성요소의 적어도 일부는 일체로 형성될 수도 있음은 물론이다.

하우징 프레임(21)은 LED 모듈(100)의 형상과 대응되는 길이 방향으로 연장되고, 양단이 개방되며, 내부가 비어있는 다각형 기둥으로 형성된다. 즉, 육각 기둥 형상으로 구비된 LED 모듈(100)에 대응하여 하우징 프레임(21)은 육각 기둥 형상으로 구비될 수 있다.

구체적으로, 하우징 프레임(21)은 복수의 LED 프레임(10)과 각각 대응되는 위치의 복수의 프레임면(210)을 포함할 수 있다. 프레임면(210)들은 하우징 프레임(21)의 측벽부를 의미할 수 있다.

제1 방향(X)과 수직한 단면에서, 하우징 프레임(21)과 LED 모듈(100)이 모두 정육각형 형상이고, 두개의 정육각형 형상의 중심을 공유하는 경우, 하우징 프레임(21)의 각 프레임면(210)은 LED 프레임(10)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 어느 LED 프레임(10)과 어느 프레임면(210)은 실질적으로 평행할 수 있다.

각 프레임면(210)은 서로 일체로 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 프레임면(210)이 일체로 구성되어 상부 프레임, 또는 하부 프레임을 형성할 수 있다.

각 하우징 프레임(21)에는 공기가 통과되는 복수의 슬릿(212)이 형성될 수 있다. 슬릿(212)은 각 프레임면(210)에서 길이 방향으로 이격되어 복수개가 형성될 수 있다. 또한, 슬릿(212)은 길이 방향, 즉, 제1 방향(X)과 수직한 방향을 따라 길게 절개된 형상으로 마련될 수 있다. 더 구체적으로, 슬릿(212)은 어느 프레임면(210) 상에서, 제1 방향(X)과 수직한 방향을 따라 2개 형성되고, 제1 방향(X)을 따라 복수개가 배치될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 복수의 슬릿(212)은 하우징 프레임(21)의 제1 방향(X) 일측에 비해, 제1 방향(X) 타측에 더 많이 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 슬릿(212)은 하우징 본체(22)에서 먼 쪽에 형성되고, 하우징 본체(22)와 가까운 측에는 형성되지 않을 수 있다. 즉, 하우징 본체(22)에서 인접한 슬릿(212)까지의 거리는, 하우징 커버(23)에서 인접한 슬릿(212)까지의 거리 보다 길 수 있다.

슬릿(212)을 통해 살균 등이 필요한 공기가 이온 발생 공간 내부로 유입되고, 이온 발생 공간 내에서 광에 의해 살균되거나, 또는 광화학 반응에 의해 발생한 이온 등이 이온 발생 공간 외부로 배출될 수 있다.

뿐만 아니라, 본 실시예에 따른 이온화 장치(1)는 LED 소자(10)에서 조사된 광이 슬릿(212)을 통해 적어도 부분적으로 통과할 수 있다. 이는 슬릿(212)의 형상과 배열, 그리고 LED 소자(11)가 방출하는 광의 직진성에 기인한 것일 수 있다. 그에 따라 광에 의한 살균 효과 및 유해 물질의 분해 효과가 하우징(20)의 내부, 즉 이온 발생 공간 내에서만 이루어지는 것이 아니라, 이온화 장치(1)의 외부, 즉 하우징(20)의 외부에서도 적어도 부분적으로 이루어질 수 있다.

도 5는 도 2의 이온화 장치를 B-B' 선을 따라 절개한 단면도로서, 길이 방향으로 절개한 단면도이다. 도 6은 도 2의 하우징 본체를 나타낸 사시도이다. 도 7은 도 2의 하우징 커버를 나타낸 사시도이다.

도 5 내지 도 7을 더 참조하면, 하우징 본체(22)에는 하우징 프레임(21), LED 프레임(10) 및 광촉매 필터(30)의 길이 방향 일단(도 2 기준 좌측)이 고정된다. 하우징 프레임(21), LED 프레임(10) 및 광촉매 필터(30)의 길이 방향 일단은 하우징 본체(22)에 끼움 결합될 수 있다. 이를 위해 하우징 본체(22)에는 하우징 프레임(21), LED 프레임(10) 및 광촉매 필터(30)의 길이 방향 일단이 끼워지는 결합홈들이 형성된다. 설명의 편의상, LED 프레임(10), 광촉매 필터(30) 및 하우징 프레임(21)이 결합되는 홈들을 각각 제1 결합홈(228), 제2 결합홈(226) 및 제3 결합홈(224)로 구별하여 설명한다.

제1 방향(X)에 수직한 단면, 또는 측면에서, 제1 결합홈(228), 제2 결합홈(226) 및 제3 결합홈(224)은 각각 다각형 또는 원형일 수 있다. 예를 들어, 제1 결합홈(228)과 제3 결합홈(224)은 육각형 형상이고, 제2 결합홈(226)은 원형일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 결합홈들은 결합되는 구성요소에 상응하는 형상일 수 있다. 제1 방향(X)에 수직한 단면, 또는 측면에서, 제1 결합홈(228)은 제2 결합홈(226) 내에 배치되고, 제2 결합홈(226)은 제3 결합홈(224) 내에 배치될 수 있다.

구체적으로, LED 프레임(10)의 일 단에 대응되는 육각형 링 형상의 제1 결합홈(228)이 구비되고, 제1 결합홈(228)의 원주방향 외측에 광촉매 필터(30)의 일 단에 대응되는 원형 링 형상의 제2 결합홈(226)이 구비된다. 또한, 제2 결합홈(226)의 원주방향 외측에 하우징 프레임(21)의 일 단에 대응되는 육각형 링 형상의 제3 결합홈(224)이 구비된다.

또한, 하우징 본체(22)에는 방사 방향 내지는 반경 방향으로 연장된 제1 연장부(222) 및 길이 방향, 또는 제1 방향(X)으로 연장된 제2 연장부(223)가 구비될 수 있다. 제1 연장부(222)는 이온화 장치(1)의 설치를 위한 부분으로 이해될 수 있으며, 이온화 장치(1)가 설치되는 공간에 따라 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 제2 연장부(223)는 원통형상으로 연장되어 내부공간을 형성할 수 있다. 이와 같은 내부공간으로 LED 소자(10)에서 연장된 전선 등이 연장될 수 있으며, 그와 연결되는 전원 등이 배치될 수 있다.

하우징 커버(23)에는 하우징 프레임(21), LED 프레임(10) 및 광촉매 필터(30)의 길이 방향 타단이 고정될 수 있다. 특히, 하우징 프레임(21), LED 프레임(10) 및 광촉매 필터(30)의 길이 방향 타단은 하우징 커버(23)에 끼움 결합될 수 있다. 그에 따라, 하우징 커버(23)에는 하우징 프레임(21), LED 프레임(10) 및 광촉매 필터(30)의 길이 방향 타단이 끼워지는 결합홈이 각각 형성된다. 설명의 편의상, LED 프레임(10), 광촉매 필터(30) 및 하우징 프레임(21)이 결합되는 홈들을 각각 제1 결합홈(238), 제2 결합홈(236) 및 제3 결합홈(234)로 구별하여 설명한다.

하우징 커버(23)의 제1 결합홈(238), 제2 결합홈(236) 및 제3 결합홈(234)은 하우징 본체(22)의 제1 결합홈(228), 제2 결합홈(226) 및 제3 결합홈(224)과 대응되는 위치에, 실질적으로 동일한 형상으로 배치될 수 있다.

즉, 제1 방향(X)에 수직한 단면, 또는 측면에서, 제1 결합홈(238), 제2 결합홈(236) 및 제3 결합홈(234)은 각각 다각형 또는 원형일 수 있다. 예를 들어, 제1 결합홈(238)과 제3 결합홈(234)은 육각형 형상이고, 제2 결합홈(236)은 원형일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 결합홈들은 결합되는 구성요소에 상응하는 형상일 수 있다. 제1 방향(X)에 수직한 단면, 또는 측면에서, 제1 결합홈(238)은 제2 결합홈(236) 내에 배치되고, 제2 결합홈(236)은 제3 결합홈(234) 내에 배치될 수 있다.

구체적으로, LED 프레임(10)의 타 단에 대응되는 육각형 링 형상의 제1 결합홈(238)이 구비되고, 제1 결합홈(238)의 원주방향 외측에 광촉매 필터(30)의 타 단에 대응되는 원형 링 형상의 제2 결합홈(236)이 구비된다. 또한, 제2 결합홈(236)의 원주방향 외측에 하우징 프레임(21)의 타 단에 대응되는 육각형 링 형상의 제3 결합홈(234)이 구비된다.

정리하면, 하우징 프레임(21), LED 프레임(10) 및 광촉매 필터(30)의 길이 방향 양단이 하우징 본체(22) 및 하우징 커버(23)에 형성된 결합홈들에 각각 끼워져 결합된다. 그에 따라, 하우징 프레임(21), LED 프레임(10) 및 광촉매 필터(30)가 소정의 위치에 고정될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 보다 견고한 결합을 위해 볼트 등의 결합부재를 통해 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(X)에 수직한 방향으로 볼트를 삽입하여 하우징 본체(22) 또는 하우징 커버(23)와 하우징 프레임(21), LED 프레임(10) 및 광촉매 필터(30)를 결합할 수 있다.

이온화 장치(1)에는 하우징 본체(22)의 내부공간에는 설치되는 팬 모듈(40)이 더 포함될 수 있다. 팬 모듈(40)은 LED 모듈(100)의 중공된 내부공간을 향하여 공기를 유동시키도록 설치될 수 있다. 또, 하우징 본체(22)에는 팬 모듈(40)에서 발생된 공기가 LED 모듈(100)을 향하여 유동될 수 있도록 관통구(220)가 형성된다. 관통구(220)는 제1 결합홈(228)의 반경방향 내측에 형성될 수 있다. 또한, LED 모듈(100)을 통과한 공기가 외부로 토출되도록, 하우징 커버(23)에는 제1 결합홈(238)의 반경방향 내측에 대응되는 관통구(230)가 형성될 수 있다.

도 5에서는 팬 모듈(40)에서 발생한 공기의 큰 유동을 화살표로 도시하였다. 팬 모듈(40)은 LED 소자(11)가 설치되지 않은 LED 프레임(10)의 타면을 따라 길이 방향으로 공기의 유동을 발생시킬 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, LED 프레임(10)은 열전도율이 높은 소재로 구비되어 LED 소자(10)에서 발생되는 열이 타면으로 빠르게 전달될 수 있다. 그때, 공기의 유동에 의해 LED 프레임(10)의 열이 외측으로 이동되며 LED 모듈(100)이 전체적으로 방열될 수 있다.

본 실시예에 따른 이온화 장치(1)는 내부에 공간을 갖는 하우징(20) 및 그 내부에 배치된 LED 모듈(100)과 광촉매 필터(30)를 포함하되, LED 모듈(100)이 방사 방향으로 광을 방출하도록 하여 효율적으로 광이 광촉매와 접촉하도록 할 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 다만, 전술한 실시예와 동일하거나, 극히 유사한 구성에 대한 설명은 생략하며, 이는 첨부된 도면으로부터 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이온화 장치의 LED 모듈의 형상을 나타낸 도면들로서, 길이 방향에 수직한 단면을 나타낸 도면들이다.

도 8을 참조하면, LED 모듈은 삼각기둥, 사각기둥, 육각기둥 및 팔각기둥의 형상으로 구비될 수 있다. 도 8에 도시된 다각 형상은 예시적인 것으로 본 발명의 LED 모듈의 형상은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, LED 모듈은 오각기둥, 12각기둥 등 다양하게 구성될 수 있다.

이 경우 보다 많은 개수의 LED 프레임이 포함될수록 LED 모듈은 원형에 가깝게 형성될 수 있으며, 사방으로 광을 균일하게 조사할 수 있다. 즉, 보다 많은 공간으로 광을 조사하여 이온을 발생시켜 살균 효율이 증대될 수 있다. 다만, LED 프레임의 개수가 증가할수록 LED 모듈의 크기가 커지고, 많은 열이 발생할 수 있다. 일반적으로 이온화 장치는 단독으로 설치될 수도 있지만, 공기청정장치 등에 설치되는 경우도 많기 때문에 설치공간은 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.

이와 같은 살균 효율과 방열 구조, 및 설치 공간의 최소화를 모두 고려했을 때, 본 발명의 사상에 따른 LED 모듈(100)은 도 2의 (c)와 같이, 육각기둥의 형상으로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, LED 모듈(100)은 다각도로 광을 조사하여 살균 효율을 높임과 동시에 설치공간을 최소화하여 다양한 장치에 설치될 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이온화 장치의 단면도로서, 길이 방향으로 절개한 단면도이다. 도 10은 도 9의 C 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 이온화 장치(1a)는 앞서 설명한 이온화 장치(1)와 하우징 프레임(21a)이 상이하다. 구체적으로, 하우징 프레임(21a)에 형성된 슬릿의 형상이 상이하다.

본 실시예의 이온화 장치(1a)의 하우징 프레임(21a)에는 반경방향으로 일직선상으로 관통되어 형성된 중앙 슬릿(212a) 및 반경방향으로 소정의 각도로 관통되어 형성된 우측 슬릿(212b) 및 좌측 슬릿(212c)이 포함된다. 이 경우 중앙 슬릿(212a)은 어느 하나의 LED 소자(11)와 반경 방향으로 직선상에 형성된다. 반면 우측 슬릿(212b) 및 좌측 슬릿(212c)은 중앙 슬릿(212a)의 양 측에 각각 위치한다. 이 때, 우측 슬릿(212b) 및 좌측 슬릿(212c)은 중앙 슬릿(212a)을 중심으로 우측 및 좌측으로 경사지게 관통되어 형성될 수 있다.

도 10 등에는 어느 하나의 LED 소자(11)에 각 하나의 중앙 슬릿(212a), 우측 슬릿(212b) 및 좌측 슬릿(212c)이 대응되는 것으로 도시하였지만 이는 예시적인 것에 불과하다. 예를 들어, 우측 슬릿(212b) 및 좌측 슬릿(212c)은 복수 개로 구비되어 서로 다른 각도로 마련될 수 있다.

더 상세한 예를 들어, 우측 슬릿(212b) 길이 방향으로 차례로 배치되어 15도 경사지게 관통되고, 30도 경사지게 관통된 두 개의 슬릿으로 구비될 수 있다.

이와 같은 슬릿의 형상을 통해 LED 소자(11)에서 조사되는 광이 보다 다양한 각도로 방사될 수 있다. 즉, 경사진 슬릿의 형상을 따라 광이 방사되어 보다 넓은 범위에 이온이 발생될 수 있으며, 그에 따라 이온 발생 효율 및 살균 효율이 증대될 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이온화 장치의 단면도로서, 길이 방향에 수직한 단면도이다.

도 11를 참조하면, 본 실시예에 따른 이온화 장치(1b)는 앞서 설명한 이온화 장치(1)에서 이온 발생 공간을 형성하는 하우징 프레임(21)의 내측면에 도포되는 광촉매층(50)을 더 포함하는 점이 상이한 점이다.

즉, 광촉매층(50)은 LED 모듈(100) 및 광촉매 필터(30)와 마주하는 프레임면(212)의 내면에 형성될 수 있다. 광촉매층(50)은 앞서 설명한 광촉매가 도포되어 형성된 층을 의미한다. 예를 들어, 광촉매 물질은 고분자 수지 등에 분산되어 도포될 수 있다.

그에 따라 LED 소자(11)에서 조사되는 광이 광촉매 필터(30)를 통과하여, 일부는 광촉매층(50)에서 반사될 수 있고, 광과 광촉매가 접촉하는 면적이 증대되어 이온 발생 효율 및 살균 효율이 증대될 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이온화 장치의 단면도로서, 길이 방향에 수직한 단면도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 이온화 장치(1c)는 앞서 설명한 이온화 장치(1)와 하우징 프레임(21c)이 상이하다.

앞서 설명한 이온화 장치(1)의 하우징 프레임(21)은 동일한 두께를 갖는 프레임면(210)으로 구비된다. 반면, 도 13에 도시된 이온화 장치(1c)는 각 프레임면(210c)이 원주 방향을 따라서 반경방향 두께가 증가하도록 형성된다. 특히, 이온 발생 공간을 형성하는 각 프레임면(210c)의 내면에 경사가 형성되도록 두께가 변화된다.

도 12에 도시된 하나의 프레임면(210c)을 참고하면, 시계 방향으로 반경방향 두께가 증가하도록 형성된다. 이 때, 프레임면(210c)의 외면은 평판의 형상으로 구비되고, 내면은 경사지게 형성된다. 특히 프레임면(210c)과 마주하는 LED 소자(11)와 반경방향으로 최소거리에 위치하는 프레임면(210c)이 가장 두껍게 형성되도록 구비될 수 있다. 또한, 슬릿(212c)은 프레임면(210c)의 사이에 형성될 수 있다. 더하여, 프레임면(210c)의 내면에는 광촉매층(50)이 형성될 수 있다.

이와 같은 구조를 통해, LED 소자(11)에서 조사된 광은 프레임면(210c)을 따라서 방사될 수 있으며 보다 넓은 범위로 프레임면(210c)과 접할 수 있다. 그에 따라, 광과 광촉매가 접촉하는 면적이 증대되어 이온발생효율 및 살균 효율이 증대될 수 있다. 또한, 인접한 프레임면(210c) 사이의 슬릿(212c)을 통해 광이 적어도 부분적으로 통과할 수 있고, 이온화 장치(1c)의 주변 공기에서도 살균 효율 및 유해 물질의 분해 효율이 높아질 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이온화 장치의 단면도로서, 길이 방향에 수직한 단면도이다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 이온화 장치(1d)는 앞서 설명한 이온화 장치(1)와 LED 모듈(100d)이 상이하다. 앞서 설명한 이온화 장치(1)의 LED 모듈(100)은 LED 프레임(10)을 측면으로 하는 다각 기둥으로 구비된다. 반면, 도 14에 도시된 LED 모듈(100d)은 하우징 프레임(21)에 결합되어 구비된다. 자세하게는, LED 모듈(100d)은 하우징 프레임(21)과 광촉매 모듈(30)의 사이에 위치한다.

앞서 설명한 바와 같이, 하우징 프레임(21)은 하우징 프레임(21)의 일 측면을 형성하도록 길이 방향으로 연장된 6개의 프레임면(210)으로 구비된다. 그리고, 길이 방향으로 연장된 LED 프레임(10)은 LED 소자(11)가 광촉매 필터(30)를 향해 광을 조사하도록, 6개의 프레임면(210) 중 적어도 하나의 내면에 부착될 수 있다. 특히, LED 프레임(10)은 프레임면(210)을 따라 길이 방향으로 부착될 수 있다.

LED 프레임(10)은 6개의 프레임면(210) 중 3개의 프레임면(210)에 각각 부착된다. 특히, LED 소자(11)에서 조사된 광이 서로 대향되지 않도록 마주하는 프레임면(210)에는 하나의 LED 프레임(10)이 부착된다. 즉, LED 프레임(10)은 프레임면(210)에 원주방향을 따라서 교차되어 부착될 수 있다. 더하여, 프레임면(210)의 내면에는 광촉매층(50)이 형성될 수 있다.

이와 같은 구조를 통해, LED 소자(11)에서 조사된 광은 광촉매 필터(30)를 2번 관통하여 마주하는 프레임면(210)으로 방사될 수 있다. 따라서, 광과 광촉매가 접촉하는 면적이 증대되어 이온 발생 효율 및 살균 효율이 증대될 수 있다.

도면으로 표현하지 않았으나, 몇몇 실시예에서, 광촉매 필터(30)의 내부 공간에는 광의 반사를 위한 반사 부재(60), 예컨대 반사판, 또는 반사를 위한 기둥 형상의 구조물이 더 배치될 수도 있다. 이 경우, 프레임면(210) 측에서 내부를 향해 조사된 광은 광촉매 필터(30)를 통과한 후, 그 내부의 반사 부재(60)에 의해 반사되고, 다시 외부 방향을 향해 진행할 수 있다. 또, 그 과정에서, 적어도 일부의 광은 프레임면(210)의 내측면에 의해 반사되어 다시 광촉매 필터(30)를 향해 진행할 수 있고, 그 과정을 반복하며 이온의 발생 효율이 더욱 증가할 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이온화 장치의 단면도로서, 길이 방향의 단면도이다.

도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 이온화 장치는 LED 모듈(100e)이 앞서 설명한 LED 모듈(100e)과 상이하다. 앞서 설명한 이온화 장치(1)의 LED 모듈(100)은 LED 프레임(10)을 측면으로 하는 다각 기둥으로 구비된다.

반면, 도 15에 도시된 LED 모듈(100e)은 길이 방향으로 연장된 원기둥 형상의 LED 설치 프레임(12)과 설치 프레임(12)의 외측면을 따라서 스파이럴(spiral) 형상으로 부착되는 LED 프레임(10e)으로 구성된다.

이때, LED 프레임(10e)은 연성의 소재로 형성될 수 있다. 그에 따라, 설치 프레임(12)의 곡면을 따라 구부러지며 설치될 수 있다. 그리고, LED 프레임(10e)에 길이 방향으로 설치된 LED 소자(11)는 설치 프레임(12)을 따라서 설치될 수 있다. 그에 따라, LED 소자(11)는 보다 다양한 각도로 광을 조사하도록 설치될 수 있으며, 보다 넓은 면적으로 광이 조사될 수 있다.

이하, 실험예를 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

<실시예>

도 15에 표현된 것과 같이, 육각 기둥 형태로 LED 프레임 및 LED 소자(서울 바이오시스, 50mW)를 배치한 LED 모듈을 준비하였다. LED 소자는 275nm에서 단일 피크를 갖는 UV를 이용하였다. 그리고 LED 소자의 밝기는 180uw/cm²@1m로 구성하였다. 육각 기둥의 내경, LED 프레임이 서로 마주보는 방향의 내경은 30mm로 설계하였다.

<비교예>

도 16에 표현된 것과 같이 사각 기둥 형태로 LED 프레임 및 LED 소자를 배치한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 조건으로 LED 모듈을 준비하였다. 사각 기둥의 한 면에 LED 소자를 3개씩 배치하였다.

<실험예>

실시예와 비교예에서 준비된 LED 모듈의 1m 거리에서의 조도 분포를 측정하였다. 그리고 그 결과를 도 17 및 도 18에 나타내었다.

우선 도 17을 참조하면, 육각 기둥 형태로 배열할 경우 매우 균일한 조도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 반면 도 18을 참조하면, 사각 기둥 형태로 배열할 경우 음영 지역이 많이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 또한 비교예의 경우, 실시예에 비해 더 많은 LED 소자를 배치하였음에도 불구하고, 1m 거리에서의 평균 휘도가 더 낮은 것을 확인할 수 있었다.

즉, 사각 기둥 형태로 LED 모듈을 구성하는 것 보다, 육각 기둥 형태로 LED 모듈을 구성할 경우, 더 적은 개수의 LED 소자를 이용하더라도 균일하고 높은 휘도를 얻을 수 있으며, 그 결과 더 높은 광화학 반응을 야기할 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 이온화 장치
10: LED 소자
11: LED 프레임
20: 하우징
30: 광촉매 필터
100: LED 모듈

Claims

평면상 환 형상의 제1-1 결합홈 및 상기 제1-1 결합홈으로 둘러싸이는 공간 내에 위치한 제1 관통구를 갖는 하우징 본체; 상기 하우징 본체와 이격된 하우징 커버로서, 평면상 환 형상의 제1-2 결합홈 및 상기 제1-2 결합홈으로 둘러싸이는 공간 내에 위치한 제2 관통구를 갖는 하우징 커버; 상기 하우징 본체와 하우징 커버 사이에서 제1 방향으로 연장되고, 양 단부가 하우징 본체 및 하우징 커버와 결합되며 비어있는 내부 공간을 갖는 광원 모듈; 상기 광원 모듈을 둘러싸도록 배치되고, 제1 방향으로 연장되어 양 단부가 하우징 본체 및 하우징 커버와 결합되는 광촉매 필터; 상기 광촉매 필터를 둘러싸도록 배치되고, 제1 방향으로 연장되어 양 단부가 하우징 본체 및 하우징 커버와 결합되는 하우징 프레임; 및 제1 관통구, 상기 내부 공간 및 제2 관통구를 경유하여 공기를 유동시키도록 상기 하우징 본체 내에 배치되는 팬 모듈을 포함하되,
상기 광원 모듈은, 상기 제1 방향으로 연장된 복수의 광원 프레임으로서, 제1 방향에 수직한 단면 상에서 다각형을 형성하도록 배치된 복수의 광원 프레임, 및 상기 각 광원 프레임 상에 배치된 복수의 광원 소자를 포함하고,
상기 복수의 광원 프레임은 환 형상의 제1-1 결합홈 및 제1-2 결합홈에 삽입되어 광원 모듈을 하우징 본체 및 하우징 커버에 결합시키고,
상기 제1-1 결합홈과 제1-2 결합홈에 삽입된 복수의 광원 프레임에 의해, 상기 광원 모듈의 내부 공간과, 광원 모듈과 광촉매 필터 사이의 공간은 서로 구획되는 이온화 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징 본체는,
평면상 제1-1 결합홈을 둘러싸는 환 형상의 제2-1 결합홈, 및 평면상 제2-1 결합홈을 둘러싸는 환 형상의 제3-1 결합홈을 더 가지고,
상기 하우징 커버는,
평면상 제1-2 결합홈을 둘러싸는 환 형상의 제2-2 결합홈, 및 평면상 제2-2 결합홈을 둘러싸는 환 형상의 제3-2 결합홈을 더 가지고,
상기 광촉매 필터의 양 단부는 제2-1 결합홈 및 제2-2 결합홈에 삽입되고,
상기 하우징 프레임의 양 단부는 제3-1 결합홈 및 제3-2 결합홈에 삽입되는 이온화 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원 모듈은 6개의 광원 프레임을 포함하고,
상기 제1 방향에 수직한 단면에서, 상기 6개의 광원 프레임들은 육각형을 형성하도록 배치되는 이온화 장치.
제1항에 있어서,
어느 하나의 광원 프레임 상에서, 광원 소자는 상기 제1 방향으로 이격 배열되어 복수개이고,
상기 하우징 프레임은, 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 제1 방향으로 이격된 복수의 슬릿을 가지고,
상기 제1 방향으로 이격된 복수의 슬릿 중 적어도 일부는 상기 광원 소자와 중첩하지 않는 이온화 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 방향으로 이격된 복수의 슬릿은,
어느 광원 소자와 중첩 대면하는 제1 슬릿, 및
상기 제1 슬릿과 제1 방향으로 최인접하게 위치하고, 상기 광원 소자와 비중첩한 제2 슬릿을 포함하고,
상기 제2 슬릿의 내측벽은, 상기 광원 소자를 향하는 방향으로 경사를 갖는 이온화 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징 프레임의 내측면 상에 코팅된 광촉매층을 더 포함하는 이온화 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징 프레임의 내면에 경사가 형성되도록, 각 프레임면은 원주 방향을 따라서 반경 방향 두께가 증가하도록 형성되는 이온화 장치.
제1 방향으로 연장되고, 방사 방향으로 광을 방출하며, 비어 있는 내부 공간을 갖는 광원 모듈;
상기 광원 모듈의 방사 방향 외측에서 광원 모듈을 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장된 광촉매 필터;
상기 광촉매 필터의 방사 방향 외측에서 광촉매 필터를 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장된 하우징 프레임; 및
상기 광원 모듈의 제1 방향 일측 단부에 배치되는 팬 모듈로서, 상기 광원 모듈의 내부 공간의 제1 방향 일측에서 타측을 향해 공기를 유동시키는 팬 모듈을 포함하되,
상기 제1 방향으로 절개한 단면 상에서, 상기 팬 모듈이 발생시킨 공기가 유동하는 유로의 입구는, 상기 광원 모듈의 내부 공간과 연결되고, 상기 광원 모듈의 외부 공간과는 연결되지 않도록 구성된 이온화 장치.
삭제
제1 방향으로 연장된 형상의 반사 부재;
상기 반사 부재를 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장된 광촉매 필터;
상기 광촉매 필터를 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장된 복수의 광원 모듈로서, 상기 반사 부재 측을 향해 광을 방출하는 광원 모듈; 및
상기 광원 모듈을 둘러싸도록 배치되고 제1 방향으로 연장되며, 제1 방향으로 이격된 복수의 개구를 가지고, 상기 광원 모듈과 맞닿는 하우징 프레임을 포함하는 이온화 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 방향에 수직한 단면에서, 각 광원 모듈은 하우징 프레임의 내측면 상에 직접 배치되는 이온화 장치.
제10항에 있어서,
상기 광원 모듈에 반사 부재를 향해 방출한 광은 광촉매 필터를 투과하여 반사 부재에 의해 반사된 후, 다시 광촉매 필터를 투과하도록 구성된 이온화 장치.