KR102619827B1

KR102619827B1 - 공기정화 uv 살균 소독 장치

Info

Publication number: KR102619827B1
Application number: KR1020210014651A
Authority: KR
Inventors: 박부고; 김만겸; 윤수정
Original assignee: (주)엔디에스
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2024-01-03
Also published as: KR20220111425A

Abstract

UV LED가 있고,
UV LED로부터 전달받은 UV를 제2 반사판으로 반사시키는 제1 반사판;
제1 반사판으로부터 전달받은 UV를 다시 제1 반사판으로 반사시키는 제2 반사판;
으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기정화 UV 살균 소독 장치{UV Sterilization Device With Air Purification}

본 발명은 UV를 이용해 바이러스, 균 등을 소독하는 UV 살균 소독 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 UV의 반사를 이용하여 살균력을 증대시키는 장치에 관한 것이다.

UV는 파장 범위 약 10~400nm인 빛으로서, 바이러스나 균의 DNA와 RNA를 손상시켜 비활성화 시킬 수 있으므로 살균 소독에 가장 효과적이다.

또한, 화학적 살균 소독제에 비해 비교적 안전하며 비용도 적게 든다. 그러나 화학적 살균 소독제를 대체할 만큼의 강력한 살균력을 발휘하려면 UV 에너지가 매우 커야 한다. 이를 위해서는 높은 소비전력이 요구되고 제품의 크기가 커지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 반사판을 이용해 낮은 소비전력으로 높은 UV 에너지를 제공하여, 작은 크기에서도 높은 살균력을 달성하는데 그 목적이 있다.

UV LED가 있고,

UV LED로부터 전달받은 UV를 제2 반사판으로 반사시키는 제1 반사판;

제1 반사판으로부터 전달받은 UV를 다시 제1 반사판으로 반사시키는 제2 반사판;

으로 구성되어, 제1 반사판과 제2 반사판 사이에 흐르는 유체를 살균 소독하는

것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 반사판과 제2 반사판은 UV LED의 광축을 따라 배치되고, UV LED로부터 제2 반사판보다, 제1 반사판이 더 멀리 위치하여, 제1 반사판이 제2 반사판과 UV LED를 동시에 마주보고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, UV LED의 광축을 포함하는 어느 한 단면상에서, 제1 반사판과 제2 반사판 중 최소 한 개는 양의 굴절능을 가지도록 곡률이 형성되고;

제1 반사판과 제2 반사판은 상기 어느 한 단면에 수직하면서 동시에 UV LED의 광축을 포함하는 단면상에서 직선인 것을 특징으로 한다.

또한, UV LED와 제2 반사판 사이에 위치하여, UV LED로부터 전달된 UV를 집광시켜 제1 반사판으로 전달하는 광학계를 포함하고;

상기 광학계는 양의 굴절능을 가지는 렌즈 또는 리플렉터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 반사판과 제2 반사판은 투명한 소재의 외부에 반사층이 코팅된 것을 포함한다.

또한, 제1 반사판과 제2 반사판의 테두리의 전체 또는 일부분에 광촉매가 구비되는 것을 포함한다.

또한, 상기 어느 한 단면에 수직하면서 동시에 UV LED의 광축을 포함하는 단면상에서, 제1 반사판과 제2 반사판의 양 끝에 광촉매가 구비되는 것을 포함한다.

또한, UV LED는 상기 어느 한 단면에 수직한 방향으로 다수가 배열되는 것을 포함한다.

또한, 상기 어느 한 단면에 수직하면서 동시에 UV LED의 광축을 포함하는 단면상에서 제1 반사판과 제2 반사판 중 최소 한 개는 양의 굴절능을 가지도록 곡률이 형성되는 것을 포함한다.

제품의 구성이 단순하고 제작이 용이하여 다양한 어플리케이션에 적용할 수 있으며, 낮은 소비전력으로 높은 UV 에너지를 제공하기 때문에 에너지 절감의 효과와 살균력이 증대되는 효과를 발생시킨다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 단면을 보인 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 단면을 보인 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 단면을 보인 것이다.
도 4a는 UV LED에 반사판이 있는 경우의 UV 에너지를 도시화 한 것이다.
도 4b는 UV LED에 반사판이 있는 경우의 UV 에너지를 도시화 한 것이다.
도 5는 UV의 반사에 대해 보인 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로, UV LED에 광학계, 반사판이 있는 경우의 UV 에너지를 도시화 한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 공기정화 UV 살균 소독 장치의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

설명의 편의를 위해, 제1 반사판(200)과 제2 반사판(300)을 총칭하여 '반사판'이라 한다. 그리고 UV LED(100)의 광축을 포함하는 어느 한 단면을 A단면이라고 하고, A단면에 수직하면서 동시에 UV LED(100)의 광축을 포함하는 단면을 B단면이라고 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 사시도이다. UV LED(100)가 있고, UV LED(100)로부터 전달받은 UV를 제2 반사판(300)으로 반사시키는 제1 반사판(200)과 제1 반사판(200)으로부터 전달받은 UV를 다시 제1 반사판(200)으로 반사시키는 제2 반사판(300)이 구성되어, UV LED(100), 제2 반사판(300), 제1 반사판(200)이 UV LED(100)의 광축을 따라 순차적으로 위치하고, 제1 반사판(200)은 제2 반사판(300)과 UV LED(100)를 동시에 마주보고 있다. 또한, UV LED(100)로부터 투사된 UV가 제1 반사판(200)에 전달되도록, 부분적으로 투명하거나 구멍이 뚫린 투과창이 형성되어 있다. 이때, 유체는 반사판 사이 아래에서 유입되어 반사판 내부에서 살균 소독이 이뤄지고, 살균 소독된 유체는 반사판 사이 위로 빠져나가게 된다.

도 2a, 도 2b는 A단면을 보인 것으로, 제1 반사판(200)과 제2 반사판(300) 중 최소 한 개는 양의 굴절능을 가지는 곡률이 형성되어, 도 2a에서처럼 반사판의 단면이 포물선으로 구성될 수도 있고, 도 2b에서처럼 꺾은 선으로 구성될 수도 있다.

도 3은 B단면을 보인 것으로, 반사판은 직선인 형상이다.

그리고 UV의 반사율을 높이기 위해 반사판은 유전체 코팅이거나 ALZAK 처리 또는 증착, 도금된 알루미늄, 광택 처리된 스테인레스 등의 재료로 제작될 수 있다.

도 4a 내지 도 4b는 본원 발명과 종래 기술에 따른 UV 에너지를 A단면으로 도시화 한 것이다.

설명의 편의를 위해, h인 공간을 살균한다고 하고, UV LED(100)에서 출발한 광선 한 개 (혹은 국소 영역에 모여있는 광선 묶음)가 상기 반사판 사이로 유입된 직후부터 첫 반사가 일어나는 동안 혹은 어느 반사 시점부터 그 다음 반사가 일어나는 동안 방출되는 근사된 에너지를 E, 반사판의 반사율을 r이라고 하면,

도 4a와 같이 UV LED(100)에 양의 굴절능을 가지는 곡률로 형성된 반사판이 있게 되면, UV LED(100)에서 방출된 UV 광선은 반사판 사이에서 여러 번 반사되면서 상방으로 진행되다가 어느 지점에서 하방으로 방향을 바꾸어 반사가 진행된 후, UV 광축 아래에 위치한 반사판 사이에서 다시 여러 번 반사가 되면, UV 광선은 상방으로 방향을 또다시 바꾸며, 이러한 과정을 h공간 내에서 반복하여 무한번 반사가 일어난다. 여기서 도시된 UV 광선이 h공간에서 광축기준으로 상하 비대칭인 이유는 용이한 설명을 위해 상방으로 투사되는 UV 광선 1개 기준으로 도시 하였기 때문이며, 실제 UV는 광원에서 대칭으로 방출되고, 상기와 같은 광선의 집합이므로 동일한 원리가 적용된다. 이와 같은 h공간에서 무한번 반사하는 총 UV 에너지는 무한등비급수 공식에 의해 (1+r+r²+r³+ … )E= E/1-r (E≠0,|r|<1)가 된다.

도 4b와 같이 UV LED(100)에 평면인 반사판이 서로 마주보고 있게 되면, UV LED(100)에서 방출된 UV 광선은 반사판의 상방으로 반사가 진행되어, 1회 반사가 된다고 하면, 도 4a와 동일한 공간인 h공간내의 총 UV 에너지는 (1+r)E가 된다.

예를 들어, r이 90%라고 가정하면, 도 4a의 총 UV 에너지는 10E, 도 4b의 총 UV 에너지는 1.9E가 된다.

도 5는 본원 발명인 도 4a의 반사의 진행방향이 상방에서 하방으로 바뀌는 과정을 설명하기 위한 것이다. 수평선과 θ각인 UV 광선이 제1 반사판(200)에 전달될 때, 제1 반사판(200)과 수평선의 사잇각이 90도+a이면, UV 광선은 반사 후 수평선과 θ-2a가 된다. 이 UV 광선이 제2 반사판(300)에 전달될 때, 제2 반사판(300)과 수평선의 사잇각이 90도+b이면 UV 광선은 반사 후 θ-2a-2b가 된다. 다시, UV 광선이 제1 반사판(200)에 전달될 때, 제1 반사판(200)과 수평선의 사잇각이 90도+c이면 UV 광선은 반사 후 θ-2a-2b-2c가 된다. 이때, θ < 2a+2b+2c+… 이 되는 순간 반사판의 상방으로 진행하던 UV 광선은 하방으로 방향을 바꾸어 되돌아가게 되고, 광축 아래로 이동한 UV 광선은 반사판 사이에서 몇번의 반사 후 다시 하방에서 상방으로 방향이 바뀌게 되며, 이것이 계속 반복되고, UV는 반사판 사이에 갇히게 되어, 매우 높은 UV 에너지를 좁은 공간에 집중 할 수 있게 된다.

한편, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로, UV LED(100)에 양의 굴절능을 가지는 광학계와 함께 양의 굴절능을 가지는 곡률로 형성된 반사판이 있게 되면, UV LED(100)에서 방출된 UV가 광학계에 의해 집광되어 반사판에 전달되는데, 반사판에 유입된 UV 광선은 도 4a에서 보다 작은 각을 가지게 된다. 이로 인해, 반사판 사이에 유입된 UV가 h보다 짧은 h' 사이에서 무한번 반사를 하게 되어, 더욱 좁은 공간에서 높은 에너지를 달성할 수 있어 컴팩트한 제품 구현이 가능하다.

도 7는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로 도 6의 광학계가 리플렉터로 구성될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로, 반사판은 투명한 소재의 외부에 반사층이 코팅된 것으로, UV LED(100)에서 투사된 UV가 투명한 소재에서 굴절되어 반사층에 전달되면 UV를 반사시킬 수 있다.

도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로, 반사판에 광촉매가 구비될 수 있다. 광촉매는 도 9a와 같이 반사판 테두리의 전체 또는 일부분이 부품으로 결합되거나 반사판 내부에 코팅될 수도 있고, 도 9b와 같이 B단면상에서 반사판의 양 끝에 위치하여, 부품으로 결합될 수도 있다. 상기와 같이 구성된 광촉매에 UV가 도달하면, 공기의 살균 효과가 발생하게 된다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로, UV LED(100)는 A단면에 수직한 방향으로 다수가 배열될 수도 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로, B단면상에서 제1 반사판(200)과 제2 반사판(300) 중 최소 한 개는 양의 굴절능을 가지는 곡률이 형성될 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 공기정화 UV 살균 소독 장치
100: UV LED
200: 제1 반사판
300: 제2 반사판

Claims

본 발명에 따른 UV 살균 소독 장치는
UV LED가 있고,
UV LED로부터 전달받은 UV를 제2 반사판으로 반사시키는 제1 반사판;
제1 반사판으로부터 전달받은 UV를 다시 제1 반사판으로 반사시키는 제2 반사판;
으로 구성되어, 제1 반사판과 제2 반사판 사이의 아래에서 유입되어, 위로 빠져나가는 유체를 살균 소독하고;
UV LED의 광축을 포함하는 어느 한 단면상에서, 제1 반사판과 제2 반사판 중 최소 한 개는 양의 굴절능을 가지도록 곡률이 형성되고;
제1 반사판과 제2 반사판은 상기 어느 한 단면에 수직하면서 동시에 UV LED의 광축을 포함하는 단면상에서 직선인 것을 특징으로 하는 UV 살균 소독 장치.
제1항에 있어,
상기 제1 반사판과 제2 반사판은 UV LED의 광축을 따라 배치되고, UV LED로부터 제2 반사판보다, 제1 반사판이 더 멀리 위치하여, 제1 반사판이 제2 반사판과 UV LED를 동시에 마주보고 있는 것을 특징으로 하는 UV 살균 소독 장치.
삭제
제1항에 있어,
UV LED와 제2 반사판 사이에 위치하여, UV LED로부터 전달된 UV를 집광시켜 제1 반사판으로 전달하는 광학계를 포함하고;
상기 광학계는 양의 굴절능을 가지는 렌즈 또는 리플렉터로 구성되는 것을 특징으로 하는 UV 살균 소독 장치.
제1항에 있어,
상기 제1 반사판과 제2 반사판은 투명한 소재의 외부에 반사층이 코팅된 것을 포함하는 UV 살균 소독 장치.
제1 항에 있어,
제1 반사판과 제2 반사판 테두리의 전체 또는 일부분에 광촉매가 구비되는 것을 포함하는 UV 살균 소독 장치.
제 1항에 있어,
수평 단면상에서, 제1 반사판과 제2 반사판의 양 끝에 광촉매가 구비되는 것을 포함하는 UV 살균 소독 장치.
제 1항에 있어,
UV LED는 수평 방향으로 다수가 배열되는 것을 포함하는 UV 살균 소독 장치.
제 1항에 있어,
수평 단면상에서 제1 반사판과 제2 반사판 중 최소 한 개는 양의 굴절능을 가지도록 곡률이 형성되는 것을 포함하는 UV 살균 소독 장치.