KR102660828B1 - 중복반사방식 고효율 리플렉터 및 자외선 살균모듈 - Google Patents

Abstract

밀폐된 공간에서 바이러스의 감염 전파력은 매우 높고, 실내에서 가동하는 공기청정기나 에어컨 등의 필터청소 및 관리가 제대로 되고 있지 않아 2차적인 세균 증식 및 세균 또는 바이러스에 노출되어 세균 또는 바이러스에 감염을 유발하고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안에서는 학교, 가정, 사무실 등에 설치되어 있는 천정형 시스템에어컨(냉난방장치) 내부에 에어플로우 라인에 설치되는 리플렉터 공기 흡입구(92), 리플렉터 공기 배출구(91) 및 공기흡입구(92) 관로에 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)을 설치하여 공기를 흡입 후 배출하는 과정에 있어 시스템에어컨(냉난방장치) 내부에서 공기를 살균시키기 위해 UV-C를 조사하고, 조사된 광은 단순히 스치고 지나가는 것이 아니라, 리플렉터의 공기흐름방향과 같이 전반사가 이루어지도록 경사각을 두어서 설치하고 상기 리플렉터의 공기흡입구(92) 및 공기배출구(91)의 끝단면에는 180도 리턴 반사면을 두어서 다시 되돌아가도록 하여 자외선 살균소독효과를 공기의 흐름과 맞추어서 공기 중 부유세균 및 바이러스의 살균에 필요한 시간을 충분하게 확보한 구조의 고효율의 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)을 적용하여 실내 공기를 안전하게 유지하고자 하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

Description

중복반사방식 고효율 리플렉터 및 자외선 살균모듈{High-efficiency reflector and ultraviolet sterilization module with overlapping reflection method}

본 개시(disclosure)의 기술적 사상은 살균모듈(100)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 시스템에어컨의 내부에 고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)을 설치 적용하여 냉난방기의 작동 시 UV-C LED(a)를 조사하여 반사경을 통해 공기를 살균하여 통과될 수 있도록 제공하기 위한 방법 또는 그 설명에 관한 것이다.

밀폐된 공간에서 바이러스의 감염 전파력이 매우 높은 것은 이미 여러 연구 사례를 통해 알고 있다. 코로나 바이러스 감염증(COVID-19)의 펜데믹은 현재진행형이며, 감염 공포에 전 세계는 공황 사태에 빠져 있다. 공기 중에 비말 또는 에어로졸의 바이러스 감염 방지를 위해 실내 공간의 방역 및 소독, 매시간 환기, 공기청정기 가동 등 여러 가지 대책으로 실내 공기질을 유지하고자 하지만 실질적인 효과는 알 수 없다. 실내는 안전한 공간으로 생각하고 마스크를 벗거나 코에 걸치는 등 느슨한 마스크 착용으로 인해 실내 환경은 바이러스, 세균 등에 노출되어 외부보다 더욱 위험한 공간이라고 할 수 있다

삭제

일본 공개특허공보 특개2001-324195호 (2001.11.22.) 일본 공개특허공보 특개2020-175258호 (2020.10.29.) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0055278호 (2014.05.09.)

실내에서 가동하는 공기청정기나 에어컨 등은 필터 청소 등 관리가 제대로 되고 있지 않아 2차적인 세균 증식 및 감염을 유발하고 있으며, 실내 공기질을 유지하기 위한 방안으로 공기청정기를 가동하고 있지만 이는 바이러스, 세균 등을 박멸하는 해결책은 아니다. 본 기술에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 280nm급 UV-C LED(a)를 기반으로 한 자외선 살균 기술 및 장치를 개발하여 학교나 가정, 사무실 등에 설치되어있는 시스템에어컨의 내부에 UV-C 대역의 LED(a) 광을 90% 이상 균일하게 조사할 수 있는 광학계 시스템과 더불어 자외선램프 반사경을 이용하여 에너지 보존률을 높여 에너지 효율 대비 살균효과를 증대시키는 시스템 및 그 기술을 적용하고자 한다.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여 UV-C LED(a)를 리플렉터의 공기흐름방향과 같이 전반사가 이루어지도록 경사각을 두어서 설치하고 상기 리플렉터의 공기흡입구(92) 및 공기배출구의 끝단면에는 180도 리턴 반사면을 두어서 다시 되돌아가도록 하여 자외선 살균소독효과를 공기의 흐름과 맞추어서 공기 중 부유세균 및 바이러스의 살균에 필요한 시간을 충분하게 확보한 구조의 고효율의 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)을 적용하고자 한다. 시스템에어컨 내부의 필터와 흡입구(92) 사이에 리플렉터 UV-C모듈(100)을 설치하여 공기의 흐름에 있어 빛이 통과하는 과정에서 UV-C를 조사할 때, 아주 잠시 스쳐서 통과하는 것이 아니라, 리플렉터 반사경으로 인한 광의 반사로 인하여 광이 반사에 반사를 거듭하여 UV-C LED(a)를 조사하는 시간이 길어지면서 빛의 잔류 시간도 길어져 결과적으로 공기를 살균하는 시간이 증가되어 살균의 효과가 배로 증가할 것이다. 이를 기존에 설치되어 있는 학교, 사무실, 가정 등 실내 공간의 냉난방장치에 부가적으로 설치할 수 있으므로, 기존 제품을 바꾸지 않고도 살균 모듈(100)만 추가 설치하여 실내 공기질을 효과적으로 관리할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)은 기존의 필터링 방식의 일정 부분 공기 정화에 효과는 있으나, 에너지 효율 대비 효과가 높지 않고 기존 에어컨 기반의 냉난방장치에 화룡할 수 없어 제품에 따라서 적용할 수 있는 방식이 제한적이었으나, 본 기술은 가장 큰 문제로 제기되는 공기정화 기능을 기존 에어컨 기반의 냉난방 장치의 내부에 간단한 모듈(100)을 설치함으로써 기존 방식에 비해 뛰어난 공기 정화 및 에너지 효율 대비 높은 효과를 가지는 살균방식으로 실내질을 더욱 안전하게 관리할 수 있을 것이다.

도 1은, 고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈의 흐름 단면도
도 2는, 고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈의 기술 개념도(반복 반사)
도 3은, 고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈의 구조도

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.

도 1을 참조하여, 실내 공기질을 관리하는 공기순환시스템 중 시스템에어컨 장치에 부가적으로 설치하여 사용할 수 있는 모듈(100)(module)로 공기를 순환시키는 데에 있어 유로흡입구(92)에서 공기를 흡입하여 리플렉터 모듈(100)을 통과하여 전처리 필터(90)를 거쳐 2차필터(89)를 통과하고 FAN(88)을 기점으로 재순환하여 리플렉터 모듈(100)을 다시한번 거쳐 유로배출구(91)로 공기를 배출하는 과정을 단면화하여 보여준다. 상기 고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)에 적용되는 UV-C LED(a) 파장대는 바이러스 핵산 살균용으로 265nm 파장대와 바이러스 단백질 살균용으로 280nm 파장대의 중첩살균을 통하여 살균효과의 향상을 목표로 다파장 조사하는 UV-C LED(a)를 중첩 배치한 구조를 가진다.

도 2를 참조하여, 리플렉터 반사경에 의한 광의 관로 내 반복 반사각 개념도를 나타낸다.

모듈(100)의 반사경(R1)과 마주보는 반대쪽 반사경(R2)은 전반사각도를 최소화하여 리플렉터 관로 내에서 세균 또는 바이러스가 충분하게 살균이 가능하도록 관로 내 반복되는 반사를 거치는 구조를 가진다. UV-C LED(a)를 조사할 때, 180°리턴 반사면을 두어 광이 반사되어 다시 되돌아가면서 반복되어 공기저항이 최소화 된 관로 내에서 유로의 정체시간 또한 길어진다. 이에 따라, 공기가 UV-C LED(a)로 인해 충분한 시간으로 살균소독 할 수 있다. 따라서, 처음 조사한 UV-C LED(a)에 의해 조사된 광에 의해 반사경을 통해 반복 반사되어 배출되는 공기는 반사경 없이 바로 통과하는 공기정화모듈(100)보다 에너지효율 및 살균효과의 확장을 가진다.

도 3을 참조하여, 고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)의 구조도를 상세히 설명하고자 한다.

UV-C LED(a)는 리플렉터의 공기흐름방향과 같이 전반사가 이루어지도록 경사각을 두어서 설치하고 상기 리플렉터의 공기 흡입구(92) 및 공기 배출구의 끝단면에는 180°리턴 반사면을 두어서 처음 조사된 UV-C LED(z')는 반사경에 의해 수십, 수백차례 반사되고 끝단면에 리턴 반사면을 통해 윗 방향으로 다시 반복되는 반사(z) 과정을 거친다. 이에 자외선 살균소독효과를 공기의 흐름과 맞추어서 공기 중 부유세균 및 바이러스의 살균에 필요한 시간을 충분하게 확보하여 반복되는 살균 과정을 거치게 되어 더 효율적인 살균효과를 가질 수 있다.
도 3에 도시된 범위 내에서, 고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)의 구조를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 공기조화기의 흡입구(92)와 배출구(91) 사이에 형성되는 유로에 설치될 수 있다. 고효율 리플렉터 UV-C 살균모듈(100)은 모듈 바디, 공기 유입구, 공기 배출구, 및 UV-C LED를 포함할 수 있다.
모듈 바디는 상기 유로를 통해 이동하는 공기의 살균을 수행하기 위한 살균 공간을 내부에 형성할 수 있다. 상기 살균 공간은 상기 유로와 연통됨으로써, 공기조화기의 흡입구(920)와 배출구(91) 사이의 유로를 따라 이동하는 공기가 상기 살균 공간으로 유입되어 바이러스, 세균 등의 살균이 이루어진 후 다시 유로를 통해 배출구(91)로 배출되도록 한다.
공기 유입구는 상기 유로를 따라 이동하는 공기가 상기 살균 공간으로 유입되도록 상기 모듈 바디의 일 단에 형성되고, 공기 배출구는 상기 모듈 바디의 타 단에 형성되어 상기 살균 공간으로 유입되어 살균이 이루어진 공기가 상기 유로로 배출되도록 한다.
UV-C LED는 상기 살균 공간을 향해 UV-C 광을 조사하도록 상기 모듈 바디에 배치될 수 있다. 상기 UV-C LED는 상기 모듈 바디의 내부면에 대해 소정 각도 경사지게 배치됨으로써, UV-C 광이 상기 살균 공간 내의 다양한 위치로 조사될 수 있도록 한다.
모듈 바디에 대해 보다 상세히 설명하면, 상기 모듈 바디의 내부면에는 UV-C 광을 반사시키기 위한 리플렉터(R1, R2)가 형성될 수 있다. 상기 리플렉터는 UV-C 광을 반사시킬 수 있는 기 공지된 물질로 구현될 수 있다. 예컨대 모듈 바디의 내부면은 제1 면, 및 상기 제1 면과 평행한 제2 면을 포함할 수 있고, 리플렉터는 제1 면에 형성되는 제1 리플렉터(R1), 및 제2 면에 형성되는 제2 리플렉터(R2)를 포함할 수 있다.
또한, 모듈 바디의 내부면 중 상기 공기 유입구 측에 인접한 영역에는 제1 리턴 반사면이 형성되고, 상기 공기 배출구 측에 인접한 영역에는 제2 리턴 반사면이 형성될 수 있다. 제1 리턴 반사면은 상기 모듈 바디의 내부면으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하여 소정 각도 경사지게 형성되고, 제2 리턴 반사면은 상기 모듈 바디의 내부면으로부터 상기 공기 유입구 측을 향하여 소정 각도 경사지게 형성될 수 있다. 제1 리턴 반사면과 제2 리턴 반사면이 소정 각도 경사지게 형성됨에 따라, 살균 공간에서 반사되면서 공기 유입구 또는 공기 배출구 측으로 조사되는 UV-C 광은 상기 제1 리턴 반사면과 제2 리턴 반사면에 의해 살균 공간의 중앙 측으로 다시 반사되는 반복 반사 효과를 발생할 수 있다. 이에 따라 최소한의 UV-C LED 개수 및 광량으로 살균 효과를 극대화할 수 있다. 실시 예에 따라, 제1 리턴 반사면은 상기 모듈 바디의 제1 면에 형성되고, 제2 리턴 반사면은 상기 모듈 바디의 제2 면에 형성되어, 살균 공간에 유입된 공기가 체류하는 시간을 증가시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 UV-C LED는 상기 제1 리턴 반사면 측에 배치될 수 있다. 이 경우, UV-C LED는 상기 제1 리턴 반사면이 향하는 방향과 대응하는 방향으로 UV-C 광을 조사하도록 배치될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 언급된 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

88: FAN
89: 2차필터
90: 전처리 필터
91: 유로배출구
92: 유로흡입구
100: 리플렉터 모듈
R1: 반사경
R2: 반대쪽 반사경
a: UV-C LED
z, z': 반사경에 의해 반사되는 광

Claims (4)

1. 공기조화기의 흡입구와 배출구 사이에 형성되는 유로에 설치되는 리플렉터 UV-C 살균모듈에 있어서,
   상기 유로를 통해 이동하는 공기의 살균을 수행하는 살균 공간이 형성된 모듈 바디;
   상기 모듈 바디의 일 단에 형성되어, 상기 유로를 통해 이동하는 공기가 상기 살균 공간으로 유입되는 공기 유입구;
   상기 모듈 바디의 타 단에 형성되어, 상기 살균 공간으로 유입된 공기가 상기 유로로 배출되는 공기 배출구; 및
   상기 살균 공간을 향해 UV-C 광을 조사하도록 상기 모듈 바디에 배치된 UV-C LED를 포함하고,
   상기 UV-C LED는 상기 모듈 바디의 내부면에 대해 소정 각도 경사지게 배치되고,
   상기 모듈 바디는,
   내부면에 형성되어 상기 UV-C 광을 반사하는 리플렉터;
   상기 공기 유입구 측에 형성된 제1 리턴 반사면; 및
   상기 공기 배출구 측에 형성된 제2 리턴 반사면을 포함하고,
   상기 제1 리턴 반사면은 상기 모듈 바디의 내부면으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하여 소정 각도 경사지게 형성되고,
   상기 제2 리턴 반사면은 상기 모듈 바디의 내부면으로부터 상기 공기 유입구 측을 향하여 소정 각도 경사지게 형성되고,
   상기 UV-C LED는 상기 제1 리턴 반사면에 배치되어, 상기 제1 리턴 반사면이 향하는 방향과 대응하는 방향으로 UV-C 광을 조사하고,
   상기 모듈 바디의 내부면은,
   제1 면, 및 상기 제1 면과 평행한 제2 면을 포함하고,
   상기 제1 리턴 반사면은 상기 제1 면과 제2 면 중 어느 하나의 면에 형성되고, 상기 제2 리턴 반사면은 상기 제1 면과 제2 면 중 다른 하나의 면에 형성되는,
   리플렉터 UV-C 살균모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 UV-C LED는 265nm 파장대와 280nm 파장대를 포함하는 다파장의 UV-C 광을 조사하는,
   리플렉터 UV-C 살균모듈.
   
3. 삭제
4. 삭제