KR102401778B1 - Uv-c led를 이용한 공기살균기 - Google Patents

Uv-c led를 이용한 공기살균기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 관 형상의 하우징 내부에서 공기가 유동하는 양 측면에 LED를 대향(對向)하여 마주보지 않고 서로 어긋나게 교차 배열하고, 살균공간 내부면에 각각 반사판을 설치하며, 하우징의 선단(先端)과 후단(後端)에 속도조절이 가능한 블로워를 설치하여 하우징 내에서 공기의 유동속도를 조절해 줌으로써 크기는 소형이면서 살균력을 현저하게 높인, UV-C LED를 이용한 공기살균기를 제공하기 위한 것이다.

Description

UV-C LED를 이용한 공기살균기{Air sterilizer using UV-C LED}
본 발명은 공기살균기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 관 형상의 하우징 내부에서 공기가 유동하는 공간의 양측면에 LED를 대향(對向)하여 마주보지 않고 서로 어긋나게 교차 배열하고, 살균공간 내부면에 각각 반사판을 설치하여 크기는 소형이면서 살균력을 현저하게 높인, UV-C LED를 이용한 공기살균기에 관한 것이다.
우리는 언제 어디서나 각종 세균과 바이러스에 노출되어 있어서 접촉감염 뿐만 아니라 공기를 통한 비접촉 감염 사례 또한 급증하고 있으며, 특히 사스(SARS), 메르스(MERS)에 이어 최근 코로나 바이러스(Corona Virus)의 확산으로 인해 세계보건기구(WHO)에서 전세계적 유행 상태인 팬데믹(Pandemic)을 선포하기에 이르면서 이제는 방역을 위해 일상생활에서 마스크 착용이 의무화되고 일상화되어 있다. 또한 최근에는 가정이나 다중이 이용하는 공공시설, 숙박시설, 쇼핑센터, 문화시설, 의료기관, 교육기관, 사무실 등에 공기청정기 또는 공기살균기를 설치하여 오염된 공기를 정화하고 살균시켜 보다 쾌적하고 위생적인 환경을 조성하기 위하여 다양한 노력을 하고 있다.
이러한 공기살균기는 대부분 자외선(Ultra Violet; UV)을 이용하는데, 자외선을 이용한 공기살균기에 대한 기술을 살펴보면, 특허등록 제1796291호 "자외선 공기살균기 및 그 제어방법"에 기재된 기술내용은, 하우징 내부에 공기가 유동하는 유로가 구비되고, 유로에 자외선을 조사해 주는 UV 램프가 설치되며, 유로 입구에 송풍팬을 설치하여 송풍팬의 작동세기를 제어해 줌으로써 바람의 세기를 조절하여 유로를 통과하는 공기의 유동속도가 조절되게 되어, 결국 유로를 통과하는 공기가 UV 램프에서 조사된 자외선에 노출되는 시간이 조절되도록 함으로써 살균력을 조절해 줄 수 있도록 한 기술이다. 하지만, UV 램프를 사용할 경우에는 전력소모가 크고, 램프의 크기 때문에 소형화가 어려울 뿐만 아니라 UV 램프 사용시 오존 발생 및 UV 램프 폐기시 환경에 치명적인 수은(Mercury) 폐기물이 발생하는 등 많은 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 UV 램프를 사용하지 않고 LED를 사용한 공기살균기가 출현하게 되었는데, 특허등록 제2295502호 "UVC-LED 공기살균기"에 기재된 기술내용은, 흡입된 공기가 살균 공간을 통과하는 시간을 최대한 늘려주기 위하여 케이스 내부의 유로를 S자 형상으로 형성하고, 유로 내부에는 브러쉬를 설치하여 유로에 흡기된 공기 중에 포함된 세균과 바이러스를 브러쉬에 흡착되게 하여 UVC-LED에서 조사되는 자외선을 브러쉬에 조사해 줌으로써 브러쉬에 흡착된 세균과 바이러스를 살균하여 살균력을 높일 수 있도록 한 기술이다. 하지만, 상기 특허는 다음과 같은 많은 문제가 있다.
첫째, LED를 사용하므로 UV 램프에 비해 전력소모는 적지만, LED는 살균 조사 거리가 짧은데 살균력을 높이기 위한 구성이나 수단이 없기 때문에 살균용량이 적고 살균력이 떨어진다는 문제가 있으며,
둘째, 브러쉬를 S자 형상의 유로를 따라 상하로 2층으로 배치하여 설치하고 그 하부에 송풍팬을 적층시킨 구조이므로 외형이 커질 수밖에 없고, 구조가 매우 복잡하여 공기살균기의 외형은 크지만 크기에 비해 살균력이 떨어질 수밖에 없다는 문제가 있으며,
셋째, 비말과 수분흡착 성질을 갖는 브러쉬를 사용하고, LED가 브러쉬 주위에 고정 설치되어 있기 때문에 수많은 브러쉬의 모든 모(毛)가 균일하게 살균되는 것이 아니므로 살균력 및 살균효율에 한계가 있고 주기적으로 브러쉬를 분리하여 세척해 주어야 하는 등 유지 관리에도 많은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 관 형상의 하우징 내부에서 공기가 유동하는 살균공간의 양측면에 LED를 대향(對向)하여 마주보지 않고 서로 어긋나게 교차 배열하고, 살균공간 내부면에 각각 반사판을 설치하며, 하우징의 선단(先端)과 후단(後端)에 속도조절이 가능한 블로워를 설치하여 하우징 내에서 공기의 유동속도를 조절해 줌으로써 크기는 소형이면서 살균력을 현저하게 높인, UV-C LED를 이용한 공기살균기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 UV-C LED를 이용한 공기살균기는, 관 형상이고, 관 형상의 선단(先端) 또는 후단(後端)에 측판이 각각 결합되어 폐쇄된 내부공간이 구비되며, 관 형상의 내부에 구획판을 삽입 설치하여 내부공간이 살균공간과 회로부 설치공간으로 구획된 하우징; 상기 살균공간의 양측면 내측면에 각각 설치되며, 길이방향을 따라 일정 간격으로 LED가 실장된 PCB 기판; 상기 살균공간의 선단 또는 후단에 위치한 측판에 장착되며, 송풍팬의 회전속도를 조절할 수 있는 조절높(knob)이 구비된 블로워;를 포함하여 구성되며, 상기 LED는 UV-C 파장대의 빛을 조사하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 살균공간의 양 측면판에 각각 설치된 PCB 기판에 실장된 LED는 대향(對向)하여 마주보지 않고 서로 어긋나게 교차 배열된다.
바람직하게는, 살균공간의 내부면에는 LED에서 조사된 빛을 반사하는 반사판이 부착 설치된다.
바람직하게는, 블로워는 살균공간의 양 측판 모두에 설치되어, 공기가 유입되는 측판에 제1블로워가 설치되고, 공기가 유출되는 측판에 제2블로워가 부착되며, 전원 인가시 제1 및 제2블로워는 항시 최소속도 이상을 유지하면서 작동하게 된다.
바람직하게는, 살균공간에서 공기가 유출되는 쪽의 측판 외측에는 살균제 또는 탈취제를 수용하는 방향제 박스가 더 부착되어 살균력을 향상시키거나 탈취된 공기를 유출하게 된다.
본 발명에 따른 공기살균기는 관 형상으로 형성된 하우징 내부의 살균공간에서 공기가 유동하는 방향의 양측면에 각각 배치된 LED를 대향(對向)하여 마주보지 않고 서로 어긋나게 교차 배열하고, 하우징 내부의 살균공간 내부면에는 알루미늄 거울 시트 등과 같은 빛이 반사되는 재질로 된 반사판을 각각 설치한 구조이기 때문에 양측 LED에서 조사된 빛이 중첩되는 공간을 최대화하면서 살균거리를 길게 하여 살균력과 살균효율을 극대화 할 수 있고, 살균공간의 선단(先端)과 후단(後端)에 속도조절이 가능한 블로워를 설치하여 살균공간 내에서의 공기의 흐름 속도를 조절해 줌으로써 살균공간를 통과하는 공기가 LED에서 조사된 빛에 노출되는 시간을 최대한 길게 해주기 때문에 공기살균기의 크기는 소형이면서 살균력과 살균효율을 현저하게 높일 수 있다.
또, 전원 인가시 블로워가 최소속도 이상을 유지하면서 항시 작동하게 되므로 공기의 흡입과 배출이 지속적으로 이루어질 수 있게 되고, LED에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시킴으로써 LED의 수명과 살균력이 저하되지 않게 된다. 또한, 살균공간의 후단에는 살균력 및 탈취력이 있는 방향제 등을 장착했기 때문에 LED에 의해 살균된 공기를 다시 한번 살균시켜 살균효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 각 종 냄새에 대한 탈취력도 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기살균기의 사시도이다.
도 2는 공기살균기의 하우징을 제거한 PCB 기판 및 살균공간을 도시한 도면이다.
도 3은 공기살균기의 단면도이다.
도 4는 교차 배열된 LED에서 빛이 조사되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 방향제 박스를 공기살균기에 장착한 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 공기살균기의 기술적 특징은, LED는 살균거리가 짧다는 점을 보완하기 위하여 살균공간의 양측면에 배치된 LED를 서로 마주보지 않고 어긋나게 배열하고 살균공간 내부면에 반사판을 부착하여 양측 LED에서 조사된 빛이 중첩되는 공간을 최대화하고 살균거리를 늘려 줌으로써 크기는 소형이면서 살균력은 현저히 높였다는 점과, 하우징에 블로워를 설치하여 살균공간 내에서의 공기의 유동속도를 조절해 줌으로써 LED 빛에 노출되는 시간을 조절하여 살균력을 높이고 LED에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있게 했다는 점과, 하우징의 후단에 살균력이 있는 방향제를 장착하여 살균력을 더욱 향상시켰다는 점이다.
자외선(Ultraviolet; UV)은 태양광의 스펙트럼에서 가시광선보다 짧은 파장을 갖는 빛인데 주로 살균작용에 적용되나 피부암의 원인이 되기도 하며, 파장의 길이에 따라 UV-A(320∼400㎚), UV-B(280∼320㎚), UV-C(100∼280㎚)로 분류되며, 파장이 짧을수록 살균력이 강하다. 따라서 본 발명에서는 UV-C 파장대의 빛을 조사하는 LED 칩을 사용한다.
본 발명에 따른 공기살균기(10)는 내부공간이 살균공간(111)과 회로부 설치공간(112)로 구획된 하우징(11)과, 살균공간(111) 내부에 배치되며 LED가 실장된 PCB 기판(16)과, 살균공간(111)의 길이방향 양단에 설치된 블로워를 기본적인 구성으로 구비하게 된다.
하우징(11)은 압출 등의 방식으로 제작한 관 형상이 바람직한데, 예를 들면, 단면(斷面)이 사각형이고 내부가 중공부(中空部)로 형성된 길이가 긴 육면체 형상의 관으로 할 수 있으며, 반드시 사각형에 한정되는 것은 아니고 원이나 다각형 등 다양한 형상으로 할 수 있다. 관 형상의 선단(先端) 또는 후단(後端)에 측판(114)이 각각 결합되어 폐쇄된 내부공간이 형성되게 되며, 관 형상의 내부를 상하로 구획하는 구획판(113)을 삽입 설치하여 내부공간이 살균공간(111)과 회로부 설치공간(112)으로 구획된다(도 3 참조). 회로부 설치공간(112)은 컨트롤러 및 각종 케이블 등 제어를 위한 각종 구성품이 수납되는 공간이고, 구획판(113)은 살균공간(111)의 바닥면을 이루면서 회로부 설치공간(112)의 천장을 이루는 구성이다.
하우징의 살균공간(111) 내부로 유입된 공기가 LED에서 조사된 빛에 의해 살균되어 살균공간(111) 외부로 배출되게 된다. 살균력을 높이기 위해서는 LED의 살균거리를 감안하여 관 직경의 크기를 결정해야 하며, 살균공간(111) 내부에서의 공기의 흐름은 가능한 한 천천히 유동하도록 하여야 한다. 만일 살균공간(111) 내부에서의 공기의 흐름을 빠르게 하려면 하우징(11) 관의 직경을 작게 하여 살균공간(111)의 내부공간을 작게 해줘야 한다.
PCB 기판(12, 12')에는 등간격으로 LED(121)가 실장되어 있고, PCB 기판(12, 12')은 살균공간(111)에서 공기가 유동하는 방향의 양측면 내측면 쪽에 각각 설치된다. PCB 기판(12, 12')에 실장된 LED(121)는 대향(對向)하여 마주보지 않고 서로 어긋나게 교차 배열했다는 것이 본 발명의 기술적 특징 중 하나인데, LED에서 조사되는 빛의 각도가 정해져 있고 살균거리가 짧기 때문에 이와 같은 단점을 보완하기 위하여 LED를 서로 마주보지 않고 어긋나게 교차 배열함으로써 양측 LED에서 조사된 빛이 중첩되는 공간을 최대화할 수 있어서 살균력을 극대화 할 수 있게 된 것이다(도 4 참조).
또한, 살균공간(111) 내에서의 공기의 유동 속도를 조절하기 위하여 살균공간(111)의 선단(先端) 또는 후단(後端)에 위치한 측판(114)에 블로워를 장착했는데, 블로워는 살균공간(111)의 선단과 후단 모두에 설치할 수도 있고, 어느 일측에만 설치할 수도 있으며, 일측에만 설치할 경우에는 공기가 유입되는 쪽에 설치하는 것이 바람직하다. 블로워는 공기가 유입되는 측판에 제1블로워(14)가 설치되고, 공기가 유출되는 측판에 제2블로워(15)가 부착 설치되며, 송풍팬의 회전속도를 조절할 수 있는 조절높(knob)(16)이 구비되어 있고, 리모콘 또는 블루투스를 이용하여 무선으로 블로워의 송풍팬 속도를 조절할 수도 있다. 미설명부호 17는 전원을 인가하는 전원스위치이다.
이와 같이 송풍팬의 회전속도를 조절하여 공기가 살균공간(111) 내부에 체류하는 시간을 조절해 줌으로써 살균력을 조절할 수도 있다. 즉 송풍팬의 회전속도가 빨라서 풍속이 강하면 공기가 살균공간(111) 내부에 체류하는 시간이 짧게 되어 살균력이 떨어지게 되고, 송풍팬의 회전속도가 너무 느려서 풍속이 약하면 공기가 살균공간(111) 내부에 체류하는 시간이 길어져서 살균력이 강하게 된다.
또한, 전원 인가시 제1 및 제2블로워(14, 15)는 항시 최소속도 이상을 유지하면서 작동하게 되는데, 이와 같이 최소속도 이상을 유지함으로써 공기의 흡입과 배출이 지속적으로 이루어질 수 있게 하여 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시켜 LED 자체의 온도를 떨어뜨려 냉각시킬 수 있어서 LED의 수명과 살균력이 저하되지 않게 된다.
본 발명의 기술적 특징 중 하나가 LED에서 조사되는 빛을 반사하는 반사판을 설치했다는 것인데, 살균공간(111)의 내측면 즉 살균공간(111)의 상면과 하면, 양측면, 선단과 후단에 위치하는 측판(114)의 내측면에는 알루미늄 거울 시트 등과 같이 빛이 반사되는 재질로 된 반사판(13)을 부착함으로써 LED에서 조사된 빛의 살균거리를 길게 하여 살균력을 극대화 할 수 있다. 반사판은 반드시 알루미늄 재질이 아니고 스테인레스 등과 같은 재질을 사용할 수도 있다.
이와 같이 블로워에 의해 살균공간(111) 내에서의 공기의 흐름 속도를 조절해 주고, 살균공간(111)의 양측면에 각각 배치된 LED를 교차 배열하여 양측 LED에서 조사된 빛이 중첩되는 공간을 최대화하며, 살균공간(111)의 내부공간 내측면 전체에 반사판을 설치하여 살균거리를 길게 해줌으로써 살균공간(111) 내를 유동하는 공기가 LED에서 조사된 빛에 노출되는 시간을 최대한 길게 해주기 때문에 공기살균기의 크기는 소형이면서 살균력을 현저하게 높일 수 있다. 반사판(13)은 살균공간(111)의 내부공간 내측면 일부에만 부착할 수도 있을 것이다.
또한, 살균공간(111)에서 공기가 유출되는 쪽의 측판 외측에는 살균제 또는 탈취제를 수용하는 방향제 박스(20)를 더 부착 설치하여 LED에 의해 살균된 공기를 다시 한번 살균시켜 살균효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 방향제 박스(20)에는 살균력이 있는 편백향 등을 방출하는 방향제, 녹차향 등 다양한 향을 방출하거나 무향이면서 탈취시키는 탈취제 등을 수납할 수 있다(도 5 참조).
방향제 박스(20)는 다양한 형상으로 할 수 있는데, 예를 들면, 살균공간(111)에서 공기가 유출되는 쪽의 측판(114) 외측에 부착되는 부착판(21)과, 일측이 개방된 육면체 형상의 케이싱(22)으로 구성하여, 케이싱(22)의 개방된 쪽을 부착판(21)에 맞춰서 결합시킬 수 있다. 물론 부착판(21)에는 제2블로워(15)에서 유출되는 공기가 통과할 수 있는 구멍(211)이 형성되어 있어야 하고, 케이싱(22)의 개방된 면의 대향하는 면에는 균등 분포를 이루도록 타공(221)이 형성되어 있거나 격자 형상으로 제작되어야 하며, 케이싱(22)은 다양한 형상으로 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 공기살균기 11 : 하우징
111 : 살균공간 112 : 회로부 설치공간
113 : 구획판 114 : 측판
12, 12' : PCB 기판 121 : LED
13 : 반사판 14 : 제1블로워
15 : 제2블로워 16 : 조절높(knob)
17 : 전원스위치
20 : 방향제 박스 21 : 부착판
22 : 케이싱

Claims (5)

  1. 관 형상이고, 관 형상의 선단(先端) 또는 후단(後端)에 측판이 각각 결합되어 폐쇄된 내부공간이 구비되며, 관 형상의 내부에 구획판을 삽입 설치하여 내부공간이 살균공간과 회로부 설치공간으로 구획된 하우징;
    상기 살균공간의 양측면 내측면에 각각 설치되며, 길이방향을 따라 일정 간격으로 LED가 실장된 PCB 기판;
    상기 살균공간의 선단 및 후단에 위치한 측판에 장착되며, 송풍팬의 회전속도를 조절할 수 있는 조절높(knob)이 구비된 블로워;
    를 포함하여 구성되며, 상기 LED는 UV-C 파장대의 빛을 조사하고,
    상기 살균공간의 양 측면판에 각각 설치된 PCB 기판에 실장된 LED는 서로 어긋나게 배열되어 있고,
    상기 살균공간의 내부면에는 LED에서 조사된 빛을 반사하는 반사판이 부착 설치되며,
    상기 블로워는 살균공간의 양 측판 모두에 설치되어, 공기가 유입되는 측판에 제1블로워가 설치되고, 공기가 유출되는 측판에 제2블로워가 부착되며, 전원 인가시 제1 및 제2블로워는 항시 최소속도 이상을 유지하면서 작동하면서 LED에서 발생하는 열을 방출시켜 냉각시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 UV-C LED를 이용한 공기살균기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 살균공간에서 공기가 유출되는 쪽의 측판 외측에는 살균제 또는 탈취제를 수용하는 방향제 박스가 더 부착되는 것을 특징으로 하는 UV-C LED를 이용한 공기살균기.
KR1020210136448A 2021-10-14 2021-10-14 Uv-c led를 이용한 공기살균기 KR102401778B1 (ko)

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