KR102579172B1 - 공기 살균기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 살균기에 관한 것으로서, 전방을 통해 외부 공기가 유입될 수 있게 형성되어 있고 유입된 공기가 배출되는 제1 및 제2 측면 배출구가 전방과 교차하는 위치의 양측면에 형성된 하우징과, 하우징의 전방에 설치되어 이물질을 필터링하는 전면필터와, 하우징의 전방 맞은편의 내측면이 되는 배면에 장착되어 전방을 통해 외기가 배면을 향해 유입되는 흡입력을 생성하는 적어도 하나의 흡입팬과, 하우징의 상기 흡입팬 전방에 배치되며 광촉매가 코팅되어 있고, 통기가 가능한 통공을 갖는 적어도 하나의 광촉매 메쉬판과, 광촉매 메쉬판에 광을 조사하도록 하우징내에 설치된 광조사부를 구비한다. 이러한 공기 살균기에 의하면, 처리대상 공기가 전면으로 유입된 후 유입경로에 대해 교체 되는 측면을 통해 진행하도록 공기 경로를 변환시킴으로써 광촉매와의 접촉시간 및 체류시간을 증대시켜 살균 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.

Description

공기 살균기{air sterilization apparatus}

본 발명은 공기 살균기에 관한 것으로서, 상세하게는 처리대상 공기의 광촉매와의 접촉시간 및 체류시간을 증대시켜 살균 효율을 향상시킬 수 있도록 된 공기 살균기에 관한 것이다.

일반적으로 공기 살균을 위한 살균램프로서 수은 램프를 주로 사용하고 있다. 저압 수은 램프는 흔히 사용되는 형광등과 같이 1mmHg 이하의 수은 증기압을 가지며, 수은의 방전에 의해 254nm의 자외선이 강하게 방출된다. 254nm의 광은 공기 외에는 투과도가 높지 않아 보통 생활용품이나 제품 생산 공정상의 표면 살균을 하는데 주로 사용된다.

수은 램프의 광 변환효율(Wall plug efficiency)는 30% 수준이며 수명은 평균적으로 2,000 시간 정도이다. 수은 램프는 특히 파장이 짧을수록 광출력 밀도가 저하되는 특징 있다.

최근 들어서는 수은 램프에 비해 자외선 발광다이오드(UV LED)를 사용하고 있다. UV LED는 반도체 조성의 변화를 통해 발광 파장의 제어가 용이하다. UV LED의 반도체 조성은 기본적으로 AlxGal-xN 조성을 갖는데, x가 클수록 즉 AIN에 가까울수록 발광파장이 짧아지고 x가 작아질수록 즉 GaN에 가까울수록 발광파장이 증가한다. 따라서 AIN와 GaN의 사이에서 조성변화로 발광 파장을 약 200nm에서 약 380nm까지 제어할 수 있다. 또한 380nm이상의 UVA 영역에서는 InxGal-xN 조성에서 In과 Ga의 조성비 제어를 통해 발광파장 조절이 가능하다. 따라서 UV LED는 용도와 사용 환경에 맞게 반도체 조성 제어를 통해 발광 파장을 조절할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 수은 UV 램프의 경우 수은 이온의 전자 에너지 준위에 따라 자외선뿐만 아니라 가시광선 영역까지 넓은 영역에 걸쳐 혼합 파장의 빛이 관찰되는 반면, UV LED는 반도체 조성에 따라 특정 단일 파장의 빛만 방출한다. 따라서 수은 UV 램프는 목적에 필요 없는 파장의 빛도 대상 물체에 조사될 수 있고 이를 막기 위해 컬러 필터 등을 사용해야 한다. 실제 수은 UV 램프에서 발생되는 빛 중 15% 수준만 자외선 영역에 해당하고 가시광선이 15%, 나머지 70%는 적외선 영역에 해당한다.

수은램프에서 방출되는 광 중 가시광선과 적외선 영역의 빛은 결국 열에너지로 바뀌므로 구동 온도를 오르게 하고 효율은 그만큼 떨어진다. 반면 UV LED의 경우 필요한 파장의 빛만 활용할 수 있고, 또한 필요에 따라 여러 조성의 반도체를 이용하여 복합 파장의 자외선을 생성할 수도 있다. 살균의 경우에도 살균력이 가장 우수한 것으로 알려져 있는 270nm 파장 영역에 집중할 수 있다.

기존 수은 UV 램프는 열전자와의 충돌로 수은 가스가 이온화 되면서 램프 내부의 온도가 3,500~5,000℃에 이르는 고온 플라즈마 상태가 유지되어야 안정적으로 자외선이 방출된다. 이 열은 결국 램프 표면까지 전달되어 대부분 복사의 형태로 주변에 방출되며, 램프를 대상 물체에 가까이 둘 경우 대상 물체가 열에 의해 변형될 수 있다. 예를 들어, UV 경화기의 경우 수은 UV 램프에서 발생한 열이 경화 대상 제품에 전달되어 제품의 형태나 색깔의 변형을 일으킬 수 있다. 따라서 수은 램프를 이용하는 경우 대상 물체와 일정 거리 이상을 두어 조사면의 온도를 조절할 필요가 있다.

UV LED의 경우도 입력된 전력의 70% 이상이 빛 에너지로 변환되지 않고 열에너지로 발생되지만 소비전력이 낮고 대부분 광원에 부착된 방열 모듈에 의해 전도의 형태로 방출되어 대상 물체에 대한 열변형을 줄일 수 있다.

또한 수은 UV 램프에 사용된 수은은 유일하게 상온에서 액체로 존재하는 중금속의 하나로 인체에 들어오면 잘 배출되지 않고 몸에 쌓여 중독 증상을 일으킨다. 수은 중독은 신경계 이상을 일으켜 운동이나 언어 장애를 유발시키고 심한 경우 사지 마비 등 장기적인 질병을 일으킨다. 이에 반해 UV LED는 수은과 같은 방전 가스를 사용하지 않기 때문에 환경 친화적이다. 또한 수은 UV 램프는 석영관 안에 수은 가스가 들어 있는 기체 조명 구조로 내구성이 낮고 쉽게 깨질 수 있는 반면에 UV LED는 고체 조명으로서 내구성이 좋은 장점이 있다. 또한, 수은 UV 램프의 경우 수명이 2,000시간 내외인 것에 비해 UV LED는 약 20,000시간으로 10배에 이른다.

한편, 수은을 대체할 수 있는 가스를 적용한 자외선 살균램프가 국내 등록특허 제10-2477411호에 개시되어 있다. 이러한 자외선 살균 램프 역시 램프 몸체가 파손될 수 있어 자외선 발광다이오드를 이용하면서도 살균효율을 향상시킬 수 있는 구조가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 처리대상 공기의 광촉매와의 접촉시간 및 체류시간을 증대시켜 살균 효율을 향상시킬 수 있도록 된 공기 살균기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 공기 살균기는 전방을 통해 외부 공기가 유입될 수 있게 형성되어 있고 유입된 공기가 배출되는 제1 및 제2 측면 배출구가 전방과 교차하는 위치의 양측면에 형성된 하우징과; 상기 하우징의 전방에 설치되어 이물질을 필터링하는 전면필터와; 상기 하우징의 전방 맞은편의 내측면이 되는 배면에 장착되어 상기 전방을 통해 외기가 배면을 향해 유입되는 흡입력을 생성하는 적어도 하나의 흡입팬과; 상기 하우징의 상기 흡입팬 전방에 배치되며 광촉매가 코팅되어 있고, 통기가 가능한 통공을 갖는 적어도 하나의 광촉매 메쉬판과; 상기 광촉매 메쉬판에 광을 조사하도록 상기 하우징내에 설치된 광조사부;를 구비한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 하우징에는 전방의 공기를 흡입하여 측면으로 배출하며 상호 이격되게 배치된 제1흡입팬과 제2흡입팬을 구비하고, 상기 제1흡입팬에서 배출되는 공기는 상기 제1측면배출구를 통해 배출되고, 상기 제2흡입팬에서 배출되는 공기는 상기 제2측면배출구를 통해 배출되도록 상기 제1흡입팬과 상기 제2흡입팬 사이에는 배출공기의 교차혼합을 억제하는 격벽이 형성된다.

또한, 상기 하우징에 형성된 상기 제1 및 제2측면토출구는 배면 후방으로의 토출이 억제되도록 측면에서 전방을 향하는 방향으로 경사지게 형성된다.

본 발명에 따른 공기 살균기에 의하면, 처리대상 공기가 전면으로 유입된 후 유입경로에 대해 교체 되는 측면을 통해 진행하도록 공기 경로를 변환시킴으로써 광촉매와의 접촉시간 및 체류시간을 증대시켜 살균 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 살균기를 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 도 1의 공기 살균기를 분해하여 도시한 분해 사시도이고,
도 3은 도 1의 공기 살균기의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 살균기를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 살균기를 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 공기 살균기를 분해하여 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 공기 살균기의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 공기 살균기(100)는 하우징(110), 전면필터(130), 제1 및 제2 흡입팬(141)(142), 제1 및 제2 광촉매 메쉬판(151)(152), 광조사부(160)를 구비한다.

하우징(110)은 전방(100a)을 통해 외부 공기가 유입될 수 있게 전면(112a)의 대부분이 개방된 사각 함체 형태로 형성되어 있다. 하우징(110)은 전방(100a) 및 상부가 개방된 메인 바디(112)와, 메인 바디(112)의 상부에 결합되어 상부를 폐쇄하는 상부커버(114)로 되어 있다.

메인 바디(112)의 양측면에는 유입된 공기가 배출되는 제1 및 제2 측면 배출구(113a)(113b)가 형성되어 있다.

또한, 하우징(110)에 형성된 제1 및 제2 측면 배출구(113a)(113b)는 하우징(110)의 배면(112b) 후방으로의 토출이 억제되도록 측면에서 전방을 향하는 방향으로 경사지게 형성되어 있다.

이 경우 하우징(110)을 벽면에 밀착되게 설치된 상태에서 하우징(110)의 양측면에서 전방을 향하는 방향으로 살균처리된 공기를 토출할 수 있어 공기 순환 효율성을 향상시킬 수 있다.

전면 필터(130)는 프리필터로서 기능하며 하우징(110)의 전면(112a)에 지지되게 설치되어 이물질을 필터링한다. 전면 필터(130)는 통기가 가능한 소재로 형성된 것을 적용하며 사용환경에 따라 이물질 필터링 크기가 상호 다른 이종의 필터들이 집적된 구조로 형성된 것을 적용할 수 있음은 물론이다.

제1 및 제2흡입팬(141)(142)은 하우징(110)의 전면(112a) 맞은편의 내측면이 되는 배면(112b)에 상호 이격되게 장착되어 전방(100a)으로부터 배면(112)을 향해 외기가 유입되는 흡입력을 생성한다.

제1 및 제2흡입팬(141)(142)는 전방의 공기를 흡입하여 측면으로 배출하는 구조로 되어 있다. 즉, 제1 및 제2흡입팬(141)(142)는 배면(112b)에 수직한 방향으로 연장된 회전축에 의해 회전날개가 회전하면서 전방의 공기을 유입하고, 유입된 공기가 회전축에 직교하는 방향으로 형성된 원형테두리에 형성된 토출구를 통해 토출하도록 되어 있다.

제1 및 제2격벽(145)(146)은 제1흡입팬(141)과 제2흡입팬(142) 사이에 설치되어 제1흡입팬(141)에서 배출되는 공기와 제2흡입팬(146)에 배출되는 공기가 상호 혼합되는 교차 혼합을 억제하는 기능을 한다.

제1격벽(145)은 제1흡입팬(141)에서 배출되는 공기가 제1측면배출구(133a)를 통해 배출되고, 제2흡입팬(142)으로의 이동은 차단하도록 제1흡입팬(141)의 제2흡입팬(142)과 대향되는 영역의 일부를 차폐하도록 제1흡입팬(141)을 일부 감싸는 호형으로 배면(112b)으로부터 전방을 향하는 방향으로 돌출되게 형성되어 있다.

마찬가지로 제2격벽(146)은 제2흡입팬(142)에서 배출되는 공기가 제2측면배출구(133b)를 통해 배출되고, 제1흡입팬(141)으로의 이동은 차단하도록 제2흡입팬(142)의 제1흡입팬(141)과 대향되는 영역의 일부를 차폐하도록 제2흡입팬(142)을 일부 감싸는 호형으로 배면(112b)으로부터 전방을 향하는 방향으로 돌출되게 형성되어 있다.

제1 및 제2격벽(145)(146)의 형상은 도시된 예와 다른 패턴으로 연장되게 형성될 수 있음은 물론이다.

제1 및 제2광촉매 메쉬판(151)(152)은 하우징(110)의 제1 및 제2 흡입팬(141)(142) 전방에 상호 이격되게 배치되어 있으며, 표면에 광촉매가 코팅되어 있고, 통기가 가능한 통공을 갖는 메쉬 구조로 형성되어 있다.

제1 및 제2 광촉매 메쉬판(151)(152)은 이산화티탄(TiO₂) 이 코팅된 것이 적용될 수 있다.

광조사부(160)는 제1 및 제2광촉매 메쉬판(151)(152) 사이 영역에서 광을 출사할 수 있도록 설치되어 제1 및 제2 광축매 메쉬판(151)(152)과 유입되는 공기에 광을 조사한다.

광조사부(160)는 상부 커버(114) 저면에 부착되어 하방으로 광을 조사하는 상부 광조사모듈(161)과, 메인바디(112)의 바닥면에 설치되어 상방으로 광을 조사하는 하부 광조사모듈(162)과, 메인바디(112)의 내측면에 상호 대향되게 설치되어 상호 대향되게 광을 조사하는 제1 및 제2측면 광조사모듈(163)(164)로 구축되어 있다.

상부 광조사모듈(161), 하부 광조사모듈(162), 제1 및 제2측면 광조사모듈(163)(164) 각각은 회로기판(161a 내지 164a)에 다수이 발광다이오드(161b 내지 164b)가 어레이된 구조로 되어 있다.

바람직하게는 발광다이오드(161b 내지 164b)는 400 내지 800nm 파장대역의 가시광을 출사하는 제1발광다이오드와, 275nm파장의 자외선광을 출사하는 제2발광다이오드를 조합하되 제1발광다이오드와 제2발광다이오드가 2:1의 비율로 어레이된 구조를 적용한다. 즉, 제1발광다이오드가 4개 적용되면 제2발광다이오드는 2개가 적용되는 비율로 배치된다.

또한, 발광다이오드 들 중 가시광을 출사하는 제1발광다이오드의 빛 조사각도를 고려하여 가시광선 조사 영역을 벗어나 가사광이 비추지 않는 영역에는 빛의 산란성이 우수한 자외선이 출사하도록 제2발광다이오드를 배치한다.

또한, 발광다이오드(161b 내지 164b) 들에는 출사되는 광을 확산시키는 렌즈가 일체로 형성된 것이 적용될 수 있다.

이러한 구조에 의하면, 광조사부(160)에 의해 상부, 하부 및 양측면에서 광이 출사됨으로써 하우징(110)에 대해 사각 입체 빔을 생성할 수 있고, 이로부터 제1 및 제2 광촉매 메쉬판(151)(152)에 고르게 광이 넓고 고루게 조사되어 촉매 반응 효율도 향상시킬 수 있다.

또한, 하우징(110)의 전면에서 전면 필터(130)를 통해 유입된 공기는 직선형의 배출 방식이 아닌 회전형 방식으로 선회되면서 측면으로 경로가 전환되어 공기가 배출이 되기 때문에 유입된 세균 및 바이러스가 광촉매 표면에 접촉되는 면이 많아지고 접촉되는 횟수 및 시간 증가로 인하여 살균효과를 한층 더 향상 시킨다.

또한, 소비전력이 낮고 장시간 사용이 가능한 반도체 소자인 발광다이오드를 적용하고 반영구적 사용이 가능한 TiO₂ 광촉매를 사용함으로써 유지비용을 최소화할 수 있으며, 오존 발생과 같은 유해 가스가 발생하지 않는다.

또한, 살균효과와 동시에 광촉매 반응과 함께 유기화합물을 분해하여 쾌적한 공기를 생성할 수 있다.

이상에서 설명된 공기 살균기에 의하면, 처리대상 공기가 전면으로 유입된 후 유입경로에 대해 교체 되는 측면을 통해 진행하도록 공기 경로를 변환시킴으로써 광촉매와의 접촉시간 및 체류시간을 증대시켜 살균 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.

110: 하우징
130: 전면필터
141, 142: 제1 및 제2 흡입팬
151, 152: 제1 및 제2 광촉매 메쉬판
160: 광조사부

Claims (3)

1. 전방을 통해 외부 공기가 유입될 수 있게 형성되어 있고 유입된 공기가 배출되는 제1 및 제2 측면 배출구가 전방과 교차하는 위치의 양측면에 형성된 하우징과;
   상기 하우징의 전방에 설치되어 이물질을 필터링하는 전면필터와;
   상기 하우징의 전방 맞은편의 내측면이 되는 배면에 장착되어 상기 전방을 통해 외기가 배면을 향해 유입되는 흡입력을 생성하는 적어도 하나의 흡입팬과;
   상기 하우징의 상기 흡입팬 전방에 배치되며 광촉매가 코팅되어 있고, 통기가 가능한 통공을 갖는 적어도 하나의 광촉매 메쉬판과;
   상기 광촉매 메쉬판에 광을 조사하도록 상기 하우징내에 설치된 광조사부;를 구비하고,
   상기 하우징에는 전방의 공기를 흡입하여 측면으로 배출하며 상호 이격되게 배치된 제1흡입팬과 제2흡입팬을 구비하고,
   상기 제1흡입팬에서 배출되는 공기는 상기 제1측면배출구를 통해 배출되고, 상기 제2흡입팬에서 배출되는 공기는 상기 제2측면배출구를 통해 배출되도록 상기 제1흡입팬과 상기 제2흡입팬 사이에는 배출공기의 교차혼합을 억제하는 제1 및 제2격벽이 형성되어 있고,
   상기 하우징에 형성된 상기 제1 및 제2측면토출구는 배면 후방으로의 토출이 억제되도록 측면에서 전방을 향하는 방향으로 경사지게 형성되어 있고,
   상기 제1격벽은 상기 제1흡입팬에서 배출되는 공기가 상기 제1측면배출구를 통해 배출되고, 상기 제2흡입팬으로의 이동은 차단하도록 상기 제1흡입팬의 상기 제2흡입팬과 대향되는 영역의 일부를 차폐하도록 상기 제1흡입팬을 일부 감싸는 호형을 갖게 상기 하우징의 배면으로부터 전방을 향하는 방향으로 돌출되게 형성되어 있고,
   상기 제2격벽은 상기 제2흡입팬에서 배출되는 공기가 상기 제2측면배출구를 통해 배출되고, 상기 제1흡입팬으로의 이동은 차단하도록 상기 제2흡입팬의 상기 제1흡입팬과 대향되는 영역의 일부를 차폐하도록 상기 제2흡입팬을 일부 감싸는 호형을 갖게 상기 하우징의 배면으로부터 전방을 향하는 방향으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
   
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