KR20150014821A - 자외선을 이용한 공기 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시 예에 있어서, 공기 정화 장치는 공기 유입구 및 공기 배출구를 구비하는 케이스, 상기 케이스 내에서 공기의 유로를 따라 배치되며 자외선을 제공하는 발광다이오드부, 및 상기 발광다이오드부에 인접하여 배치되는 필터부를 포함한다.

Description

자외선을 이용한 공기 정화 장치{Apparatus for purifying air using ultraviolet rays}
본 개시(disclosure)는 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자외선을 이용한 공기 정화 장치에 관한 것이다.
채소나 과일과 같은 원예산물 또는 각종 농축산물 식품은 산지에서부터 또는 유통 과정에서 유해한 세균이 포함될 수 있고, 이로 인해, 유통 과정이나 냉장 과정에서도 부패가 일어나 세균이 증식하거나 악취를 유발할 수 있다. 이때, 악취원을 제거하더라도 악취가 냉장고와 같은 저장 장치에 잔류하게 되는 경우도 발생한다.
이러한, 세균이나 악취를 제거하기 위한 장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 종래의 경우, 살균 및 탈취를 위해 자외선 램프를 이용하는 기술이 있으나, 자외선 램프는 충격에 의한 파손의 위험성이 존재한다. 또한, 이온 발생 장치에 의해 살균 및 탈취를 이루려는 기술이 있으나, 이온 발생 장치는 유해한 오존을 발생시킬 수 있는 우려가 존재한다. 따라서, 업계에서는 내구성이 우수하고, 살균 및 탈취 효율이 향상된 공기 정화 장치에 대한 요구가 계속되고 있다.
본 개시는 농축산물과 같은 저장물을 보관할 때, 살균 및 탈취 작용을 효율적으로 수행할 수 있는 공기 정화 장치를 제시하고자 한다.
본 개시의 일 관점은, 공기 유입구 및 공기 배출구를 구비하는 케이스; 상기 케이스 내에서 공기의 유로를 따라 배치되며 자외선을 제공하는 발광다이오드부; 및 상기 발광다이오드부에 인접하여 배치되는 필터부를 포함하는 공기 정화 장치를 제시한다.
본 개시의 다른 일 관점은, 공기 유입구 및 공기 배출구를 구비하며, 상기 공기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름을 변환시키는 측벽부를 구비하는 케이스; 상기 케이스 내에서 공기의 흐름과 동일한 방향으로 자외선을 방출하는 발광다이오드부; 및 상기 발광다이오드부에 인접하여 배치되는 광촉매 필터를 포함하는 공기 정화 장치를 제시한다.
본 개시의 다른 일 관점은, 공기 유입구 및 공기 배출구를 구비하며, 상기 공기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름을 변환시키는 순환팬을 포함하는 케이스; 상기 케이스 내에서 공기의 흐름과 동일한 방향으로 자외선을 방출하는 발광다이오드부; 및 상기 발광다이오드부에 인접하여 배치되는 광촉매 필터를 포함하는 공기 정화 장치를 제시한다.
본 개시의 실시예들에 따르는 공기 정화 장치를 적용함으로써, 농축산물과 같은 저장물을 보관할 때, 자외선 발광다이오드를 통한 살균 작용 및 광촉매 필터 및 자외선 발광다이오드를 이용하는 탈취 작용을 효율적으로 진행할 수 있다.
본 개시의 실시 예에서, 살균 및 탈취 작용을 위해 적용되는 자외선 발광다이오드는 종래의 열전자 및 발광물질을 이용하는 자외선 램프에 비해, 소형화가 가능하고, 내구성이 우수한 장점이 있다. 또한, 발광다이오드의 특성상 수명이 길다는 장점이 있다.
도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 공기 정화 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 개시의 제2 실시 예에 따르는 공기 정화 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드부 및 필터부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따르는 발광다이오드부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 공기 정화 장치의 부착 방법에 대하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예의 기재에서 "제1" 및 "제2"와 같은 기재는 부재를 구분하기 위한 것이며, 부재 자체를 한정하거나 특정한 순서를 의미하는 것으로 사용된 것은 아니다. 또한, 어느 부재의 "상"에 위치하거나 “상부” 또는 ”하부”, “측면”에 위치한다는 기재는 상대적인 위치 관계를 의미하는 것이지 그 부재에 직접 접촉하거나 또는 사이 계면에 다른 부재가 더 도입되는 특정한 경우를 한정하는 것은 아니다. 또한, 어느 한 구성 요소가 다른 구성 요소에 “연결되어” 있다거나 “설치되어 있다”의 기재는, 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수 있으며, 또는, 중간에 다른 별도의 구성 요소들이 개재되어 연결 관계 또는 접속 관계를 구성할 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미할 수 있다.
도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 공기 정화 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 공기 정화 장치(100)은 케이스(10), 발광다이오드부(120) 및 필터부(130)를 포함한다. 케이스(10)는 공기 유입구(112) 및 공기 배출구(114)를 구비한다. 공기 유입구(112)로부터 유입되는 공기는 케이스(10)의 내부에서 흐름이 변환되고, 살균 및 탈취가 이루어져서 정화된 상태로 공기 배출구(114)를 통해 배출될 수 있다.
케이스(10)는 공기 유입구(112)와 인접한 제1 케이스부(12)와 공기 배출구(114)와 인접한 제2 케이스부(14)를 포함한다. 제1 케이스부(12)는 케이스(10) 내부로 공기를 유입시키기 위해 공기 유입구(112)에 배치되는 순환팬(150)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 케이스부(12)는 케이스 내부로 유입된 공기의 흐름을 변환시키기 위해 외부 방향으로 돌출되는 측벽부(114)를 포함할 수 있다. 돌출되는 측벽부(114)는 공기 유입구(112)의 맞은 편에 배치될 수 있다. 돌출되는 측벽부(114)는 내벽면에서의 공기 저항을 감소시키기 위해 곡면으로 처리될 수 있다. 일 예로서, 돌출되는 측벽부(114)는 반구형을 가질 수 있다.
제2 케이스부(14)는 케이스(10) 내부에서의 공기의 흐름을 따라 배치되는 발광다이오드부(120) 및 필터부(130)를 포함할 수 있다. 발광다이오드부(120)는 측벽에 배치되는 히트 싱크(140)와 결합하도록 배치될 수 있다. 히트 싱크(140)는 발광다이오드부(120)로부터 발생하는 열을 케이스(10) 외부로 신속하게 전도할 수 있도록 열전도율이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 히트 싱크(140)는 일 예로서, 금속 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 필터부(130)는 광촉매 필터(132) 및 포집 필터(134)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 필터부(130)는 포집 필터의 바깥쪽에 탄소 필터(136)을 더 포함할 수도 있다.
발광다이오드부(120)는 광촉매 필터(132)와 작용하는 광촉매용 발광다이오드 및 포집 필터(134)에 포획되는 세균을 제거하는 살균용 발광다이오드를 포함할 수 있다. 상기 광촉매용 발광다이오드는 약 300 내지 400 nm의 자외선을 방출할 수 있으며, 상기 살균용 발광다이오드는 약 200 내지 300 nm의 자외선을 방출할 수 있다.
상술한 제1 실시예에서의 공기 정화 장치의 구동 방법을 살펴보면, 제1 케이스부(12)의 순환팬(150)이 구동함으로써, 공기 유입구(112)로부터 정화대상인 공기가 유입된다. 유입된 공기는 돌출된 측벽부(114)를 통해 흐름이 변경된 후에 제2 케이스부(14)로 이동한다. 제2 케이스부(14) 내부로 이동하는 동안, 공기 중의 세균은 상기 살균용 발광다이오드가 방출하는 자외선에 의해 살균될 수 있다. 또는, 상기 공기 중의 세균은 포집 필터(134)에 의해 포획될 수 있고, 포획된 상태에서 상기 살균용 발광다이오드가 방출하는 자외선에 의해 살균될 수 있다. 포집 필터(134)는 세균을 포획함으로써, 상기 살균용 발광다이오드를 도와 살균 효율을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다. 포집 필터(134)는 일 예로서, 캐빈 필터(cabin filter)일 수 있다.
또한, 이동 중인 공기는 상기 광촉매용 발광다이오드에서 방출하는 자외선과 광촉매 필터(132)의 광촉매 반응에 의해, 상기 공기의 악취가 제거될 수 있다. 이동 중인 공기는 또한, 후단의 탄소 필터(136)를 통과할 때, 상기 공기의 악취가 추가적으로 제거될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 필터부(130)는 상용의 각종 기능성 필터를 추가적으로 구비할 수 있다.
도 2는 본 개시의 제2 실시 예에 따르는 공기 정화 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 공기 정화 장치(200)는 제1 케이스부(13)의 구성이 차별되는 것을 제외하고는 도 1과 관련하여 상술한 공기 정화 장치(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하에서는 중복을 생략하기 위해 차별되는 구성을 위주로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 제1 케이스부(13)는 공기 유입구(112)에 배치되며 내부에 공기의 흐름을 변환시킬 수 있는 도관(251)을 구비하는 순환팬(250)을 구비한다. 도면에서, 도관(251)은 유입되는 공기의 흐름을 실질적으로 수직 방향으로 변환시켜 배출부(252)를 통해 제2 케이스부(14)로 유동시킬 수 있다. 순환팬(250)은 일 예로서, 상용의 블로우 팬일 수 있다. 순환팬(250)이 도관(251)을 구비함으로써, 제1 케이스부(13)는 도 1의 돌출부(114)를 생략할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드부 및 필터부를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따르는 발광다이오드부를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 3을 참조하면, 발광다이오드부(120)는 본 개시의 제1 실시예 또는 제2 실시예의 제2 케이스부(14) 내의 공기의 흐름과 실질적으로 동일한 방향으로 자외선을 방출하도록 배치된다. 도 4에서와 같이, 발광다이오드부(120)는 살균용 발광다이오드(122) 및 광촉매용 발광다이오드(124)를 포함할 수 있다. 살균용 발광다이오드(122)는 약 200 내지 300 nm의 자외선을 방출할 수 있으며, 광촉매용 발광다이오드(124)는 약 300 내지 400 nm의 자외선을 방출할 수 있다. 살균용 발광다이오드(122) 및 광촉매용 발광다이오드(124)는 제어장치(미도시)의 제어에 의해, 선택적으로 턴온되어 발광이 이루어질 수 있다. 다르게는, 살균용 발광다이오드(122) 및 광촉매용 발광다이오드(124)는 동시에 발광되도록 제어될 수도 있다.
도 4를 다시 참조하면, 살균용 발광다이오드(122) 및 광촉매용 발광다이오드(124)는 지지 부재(126) 상에 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되지는 않고, 다른 다양한 배치형태도 가능하다.
도 3을 다시 참조하면, 발광다이오드부(120)의 살균용 발광다이오드(122) 및 광촉매용 발광다이오드(124)와 대면하도록 필터부(130)가 배치된다. 구체적으로, 발광다이오드부(120)와 인접하는 순서로, 광촉매필터(132), 포집필터(134) 및 탄소 필터(136)가 배치될 수 있다.
광촉매필터(132)는 광촉매 매질로서 광촉매 반응을 제공하는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 광촉매 매질은 티타늄산화물(TiO2), 실리콘산화물(SiO2), 텅스텐산화물(WO3) 또는 지르코늄산화물(ZnO)을 포함할 수 있다. 광촉매필터(132)는 티타늄산화물(TiO2)을 포함하는 층상 구조로 형성될 수 있다. 광촉매필터(132)는 메탈폼(metal foam)이나 다공성 금속재와 같이 공기 흐름이 유통될 수 있는 재질에 코팅된 층으로 제조될 수 있다.
광촉매필터(132)는 광촉매용 발광다이오드(124)로부터 방출되는 약 300 내지 400 nm의 자외선과 광촉매 반응을 할 수 있다. 상기 광촉매 매질에 상기 자외선이 흡수되면 표면에 전자(e-)와 정공(+)이 생기게 되고 전자는 상기 광촉매 매질의 표면에 있는 산소와 반응하여 슈퍼옥사이드 음이온(O2-)을 생성할 수 있다. 또한, 정공은 공기 속에 존재하는 수분과 반응하여 하이드록시 라디칼(OH-)을 생성하게 되고, 이때 생성된 하이드록시 라디칼은 유기물질들을 산화 분해할 수 있다. 이로서, 공기 정화 장치 내부에 유입된 공기 내 오염물질 및 악취물질을 분해하여 물과 이산화탄소로 변환할 수 있다. 이로서, 광촉매필터(132)는 광촉매용 발광다이오드(124)와 협력하여, 유입된 공기에 대해 탈취 작용을 수행할 수 있다.
포집 필터(134)는 유입된 공기 중의 세균을 포집하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 포집 필터(134)는 세균이 쉽게 통과하지 못하도록 미세한 세공을 구비할 수 있다. 포집 필터(134)는 표면적을 증가시켜 단위 면적당 포집량을 높이기 위해, 도시되는 바와 같이, 필터 물질이 공기 흐름 방향에 대하여 접혀져 있는 형상을 구비할 수 있다. 포집 필터(134)에 포집된 세균은 살균용 발광다이오드(122)로부터 방출되는 약 200 내지 300 nm 자외선에 의해 살균될 수 있다. 포집 필터(134)는 공기 중의 세균이 상기 살균용 자외선에 노출되는 시간을 증가시킴으로써, 살균용 발광다이오드(122)의 살균효율을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 포집 필터(144)는 살균제를 포함할 수 있다. 상기 살균제는 살균 효율을 추가로 증가시킬 수 있다.
탄소 필터(136)는 포집 필터(134) 후단에 배치될 수 있다. 탄소 필터(136)는 활성탄 및 촉매를 포함함으로써, 공기 중의 유기 화학 물질이 탄소 필터(136)를 통과하는 동안 걸러지게 된다. 이로서, 유입된 공기에 대해 탈취 작용을 수행할 수 있다. 본 실시 예에서는 탄소 필터(136)를 광촉매 필터(132) 및 광촉매용 발광다이오드(124)와 함께 구성하여, 공기 정화 장치의 탈취 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 탄소 필터(136)는 내구성이 상대적으로 취약하여 수명이 짧은 단점이 있는데, 광촉매 필터(132)의 후단에 배치시켜, 탄소 필터(136)의 수명을 연장시킬 수 있다.
도시되지는 않았지만, 필터부(130)는 다양한 기능성 필터를 추가로 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 기능성 필터는 헤파(Hepa) 필터, 탈취 필터, 항균 필터, 알레르겐 필터 등을 포함할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 공기 정화 장치의 부착 방법에 대하여 개략적으로 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 5의 (a) 및 (b)에서와 같이, 공기 정화 장치(100, 200)는 보관 장치(500)의 일 벽면 또는 천장에 부착될 수 있다. 보관 장치(500)는 일 예로서, 냉장고와 같은 식품의 저장 장치일 수 있다. 또는 공기 정화 장치는 방(room), 자동차 등과 같은 공간의 일 벽면 또는 천장에 부착될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 출원의 실시 형태들을 도면들을 예시하며 설명하지만, 이는 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 설명하기 위한 것이며, 세밀하게 제시된 형상으로 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 한정하고자 한 것은 아니다. 본 출원에서 제시한 기술적 사상이 반영되는 한 다양한 다른 변형예들이 가능할 것이다.
100: 공기 정화 장치, 10: 케이스,
12 13: 제1 케이스부, 14: 제2 케이스부,
112: 공기 유입구, 114: 공기 배출구,
120: 발광다이오드부, 122: 살균용 발광다이오드,
124: 광촉매용 발광다이오드, 126: 지지부재,
130: 필터부, 132: 광촉매 필터, 134: 포집 필터,
136: 탄소 필터, 140: 히트 싱크, 150 250: 순환팬,
251: 도관, 252: 배출부.

Claims (18)

  1. 공기 유입구 및 공기 배출구를 구비하는 케이스;
    상기 케이스 내에서 공기의 유로를 따라 배치되며 자외선을 제공하는 발광다이오드부; 및
    상기 발광다이오드부에 인접하여 배치되는 필터부를 포함하는
    공기 정화 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 필터부는
    광촉매 필터 및 포집 필터를 포함하는
    공기 정화 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 발광다이오드부는
    상기 광촉매 필터와 작용하는 광촉매용 발광다이오드; 및
    상기 포집 필터에 포획되는 세균을 제거하는 살균용 발광다이오드를 포함하는
    공기 정화 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 광촉매용 발광다이오드는 300 내지 400 nm의 자외선을 방출하고, 상기 살균용 발광다이오드는 200 내지 300 nm의 자외선을 방출하는
    공기 정화 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 필터부는 탈취 작용을 하는 탄소 필터를 더 포함하는
    공기 정화 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 발광다이오드부는 상기 공기의 흐름과 동일한 방향으로 상기 자외선을 방출하는
    공기 정화 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스는
    상기 공기 유입구와 인접한 제1 케이스부와 상기 공기 배출구와 인접한 제2 케이스부를 포함하는
    공기 정화 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 케이스부는
    상기 케이스 내로 공기를 유입시키기 위해 상기 공기 유입구에 배치되는 순환팬; 및
    상기 케이스 내로 유입된 공기의 흐름을 변환시키기 위해 외부 방향으로 돌출되는 측벽부를 포함하는
    공기 정화 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 돌출되는 측벽부는 상기 공기 유입구의 맞은 편에 배치되는
    공기 정화 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 돌출되는 측벽부는
    내벽면에서의 공기 저항을 감소시키기 위해 곡면으로 처리되는
    공기 정화 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 돌출되는 측벽부는
    반구형을 가지는
    공기 정화 장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    제1 케이스부는
    상기 공기 유입구에 배치되며 내부에 공기의 흐름을 변환시킬 수 있는 도관을 구비하는 순환팬을 포함하는
    공기 정화 장치.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 케이스부는
    상기 공기의 흐름을 따라 배치되는 상기 발광다이오드부 및 상기 필터부를 포함하고,
    상기 필터부는 순차적으로 배열되는 광촉매 필터, 포집 필터 및 카본 필터를 포함하는
    공기 정화 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 발광다이오드부는 상기 제2 케이스부의 측벽에 배치되는 히트 싱크와 결합하도록 배치되는
    공기 정화 장치.
  15. 공기 유입구 및 공기 배출구를 구비하며, 상기 공기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름을 변환시키는 측벽부를 구비하는 케이스;
    상기 케이스 내에서 공기의 흐름과 동일한 방향으로 자외선을 방출하는 발광다이오드부; 및
    상기 발광다이오드부에 인접하여 배치되는 광촉매 필터를 포함하는
    공기 정화 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    광촉매 필터의 후단에 배치되는, 포집 필터 및 탄소 필터 중 적어도 하나를 더 포함하는
    공기 정화 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 공기의 흐름을 변환시키는 측벽부는
    외부 방향으로 돌출되는 형상을 구비하는
    공기 정화 장치.
  18. 공기 유입구 및 공기 배출구를 구비하며, 상기 공기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름을 변환시키는 순환팬을 포함하는 케이스;
    상기 케이스 내에서 공기의 흐름과 동일한 방향으로 자외선을 방출하는 발광다이오드부; 및
    상기 발광다이오드부에 인접하여 배치되는 광촉매 필터를 포함하는
    공기 정화 장치.
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