KR20170062881A

KR20170062881A - 공랭식 광촉매 모듈 및 이러한 모듈이 설치된 냉장고

Info

Publication number: KR20170062881A
Application number: KR1020150168615A
Authority: KR
Inventors: 서교영
Original assignee: 서울바이오시스 주식회사
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2017-06-08

Abstract

본 발명은 음식이 보관되는 냉장고 내부 공간에 설치되어 냉장고 내부 공간의 냄새를 제거하고, 살균을 실시하며, 과일이나 야채 등의 신선도를 유지하고, 새 냉장고에서 공기 중에 용출되는 유해가스를 분해할 수 있는 복합 기능을 가지는 광촉매 모듈의 공랭 구조에 관한 것이다.
본 발명은 저장하고자 하는 식품을 수용하며 냉장고 내에 설치되는 용기; 상기 용기의 저장공간에 광을 조사하는 광원부; 및 상기 용기 내에 설치되며 상기 광원부에서 조사되는 광에 의해 광촉매 반응을 하는 광촉매물질을 포함하는 광촉매부;를 포함하고, 상기 광원부는, 기판, 상기 기판의 일측면에 실장되는 발광다이오드, 그리고 상기 기판의 타측면에 설치되는 방열판을 포함하되, 상기 방열판은 기판을 기준으로 상기 용기의 저장 공간이 위치하는 방향의 반대 방향으로 노출되는 공랭식 광촉매 모듈을 포함한다.

Description

공랭식 광촉매 모듈 및 이러한 모듈이 설치된 냉장고{An Air Cooling Photocatalytic Module and the Module Installed Refrigerator}

본 발명은 공랭식 광촉매 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식이 보관되는 냉장고 내부 공간에 설치되어 냉장고 내부 공간의 냄새를 제거하고, 살균을 실시하며, 과일이나 야채 등의 신선도를 유지하고, 새 냉장고에서 공기 중에 용출되는 유해가스를 분해할 수 있는 복합 기능을 가지는 광촉매 모듈의 공랭 구조에 관한 것이다.

냉장고 등의 음식 저장 공간에 존재하는 공기는 음식에서 나오는 냄새 가 섞여 사용자에게 상당한 불쾌감을 유발한다. 이러한 점을 감안하여 현재 시중에는 이러한 냄새를 흡착하는 활성탄이 내장된 탈취제가 개발되어 판매되고 있으며, 소비자는 이러한 탈취제를 구매하여 냉장고 내부에 일정 기간 사용한 후 폐기하게 된다. 이러한 탈취제는 일회용으로 사용되기 때문에 재활용이 어렵고, 지속적으로 교체해주어야 하는 점에서 불편함이 있다.

한편 냉장고에서 문제가 되는 것은 단순히 음식 냄새만이 아니다. 냉장고 내부에 과일이나 야채를 보관할 때에는 과일이나 야채에서 나오는 에틸렌이 다시 과일이나 야채를 빨리 무르게 만드는데, 냉장 효율 때문에 이러한 냉장고 내부 공간의 공기 중의 에틸렌을 제거하기 위해 냉장고 문을 자주 열어 환기할 수도 없는 노릇이다. 게다가 이러한 에틸렌은 탈취제에 잘 흡착되지 않는다.

또한 음식물이 보관되어 있는 밀폐된 냉장고 내부 공간에는 그만큼 공기 중에 떠다닐 수 있는 미생물이나 세균이 밀집될 수밖에 없는데, 탈취제는 미생물과 세균을 전혀 살균하지 못한다. 이러한 세균이나 미생물에 의해 내부에 보관된 음식물이 변패 또는 부패한 경우, 음식물을 폐기해야 하거나, 이를 잘못 먹어 식중독을 유발할 수도 있다.

아울러 냉장고를 새로 산 경우, 냉장고 내벽의 합성수지에서 공기 중으로 용출되어 나오는 석유계 방향 성분 등 유해가스는, 항상 밀폐된 공간이라는 점 때문에 몇 년이 지나도 빠지지 않는 경우가 있다.

이러한 종래의 냉장고 내부 공기에 대한 문제는, 단순히 방향제나 탈취제로 해결될 수 있는 사안이 아니다.

이처럼 영구적인 사용이 어렵고, 에틸렌 등의 제거가 어려우며, 유해가스를 흡착하는 데에 한계를 가지는 방향제나 탈취제에 비해, 광촉매물질과 이러한 광촉매물질의 광촉매반응을 활성화시키는 광을 조사하는 광원을 포함하는 광촉매 모듈은 음식 냄새 제거는 물론, 유해가스의 분해, 살균의 효과를 누릴 수 있고, 광촉매물질이 오염된 경우에도 오염물질을 제거하는 재생의 과정을 거치면, 광촉매물질을 재생하는 것이 가능하므로 한번 설치하면 반 영구적으로 사용할 수 있다. 물론 출원인은 재생이 가능한 광촉매 필터의 제조 방법 및 그 재생 방법에 대한 기술 개발을 완료하였다.

하지만 이러한 광촉매반응을 이용한 공기 정화 구조는, 활성화 에너지를 제공하는 광원과, 자외선을 받아 활성화되는 광촉매 필터가 함께 설치되어야 하며, 광촉매 필터와 광원 사이에 일정한 거리를 유지하여야 하는바, 비좁은 냉장고 내부의 공간을 차지하며 이러한 구성들을 설치하기는 쉽지 않다.

또한 최근 광원으로서 각광을 받아오고 있는 발광다이오드의 경우 매우 컴팩트한 공간에도 설치가 가능하고, 일 방향으로 광을 조사하기 문에, 광이 조사되어야 활성화되는 광촉매물질과 함께 설계할 때 다양한 이점을 제공하지만, 광촉매반응의 활성화 에너지를 제공하기 위해 주로 사용되는 자외선 발광다이오드의 경우, 전기에너지의 광 전환 효율이 낮아 일반적인 가시광선 발광다이오드보다 발열량이 높은 것이 현실이다.

그런데, 냉장고는 내부 공간을 차갑게 유지하여 보관하고 있는 음식을 시원하게 유지시켜줘야 하는 가전제품이라는 점에서, 냉장고의 내부 공간에 이러한 발광다이오드를 설치하게 되면 발광다이오드에서 발생하는 열이 냉장고 내부에 저장된 음식에 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있다. 또한 발광다이오드에서 발생하는 열을 신속히 방열하지 아니할 경우 발광다이오드 자체의 발광 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

공개특허공보 제2014-0101629호 공개특허공보 제2004-0098412호 공개특허공보 제2003-0053232호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 냉장고의 내부 공간에 광촉매 모듈을 설치하여 냉장고 내부 공간의 냄새를 제거하고, 살균을 실시하며, 과일이나 야채 등의 신선도를 유지하고, 새 냉장고에서 공기 중에 용출되는 유해가스를 분해할 수 있는 복합 기능을 구현하면서도, 광촉매 모듈의 광원에서 발생하는 열이 음식에 미치는 영향을 최소화할 수 있고, 그 방열을 신속하게 원활하게 할 수 있는 공랭식 광촉매 모듈과 이러한 모듈이 설치된 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 저장하고자 하는 식품을 수용하며 냉장고 내에 설치되는 용기; 상기 용기의 저장공간에 광을 조사하는 광원부; 및 상기 용기 내에 설치되며 상기 광원부에서 조사되는 광에 의해 광촉매 반응을 하는 광촉매물질을 포함하는 광촉매부;를 포함하고, 상기 광원부는, 기판, 상기 기판의 일측면에 실장되는 발광다이오드, 그리고 상기 기판의 타측면에 설치되는 방열판을 포함하되, 상기 방열판은 기판을 기준으로 상기 용기의 저장 공간이 위치하는 방향의 반대 방향으로 노출되는 공랭식 광촉매 모듈을 제공한다.

상기 광원부는 상기 용기의 바닥 부분에 설치되되, 상기 발광다이오드가 상방을 향해 광을 조사하고, 상기 방열판이 하방으로 노출될 수 있다.

상기 광원부의 기판은 설치판에 설치되고, 상기 설치판이 용기의 바닥 부분에 착탈 가능하게 설치될 수 있다.

상기 설치판은 상기 용기의 바닥 부분의 저면에 설치될 수 있다.

상기 용기의 바닥 부분에는 구멍이 형성되어 있고, 상기 설치판이 용기의 바닥 부분의 저면에 설치되었을 때 상기 구멍이 발광다이오드의 위치와 대응하도록 할 수 있다.

상기 설치판은 상기 용기의 바닥 부분의 상면에 설치될 수있다.

상기 용기의 바닥 부분에는 구멍이 형성되어 있고, 상기 설치판이 용기의 바닥 부분의 상면에 설치되었을 때 상기 구멍이 방열판의 위치와 대응하도록 할 수 있다.

상기 광원부의 저면에는 상기 발광다이오드와 전기적으로 연결된 통전점이 구비되고, 상기 용기가 설치되는 냉장고의 바닥 부분에는, 상기 용기가 냉장고 내에서 정위치에 위치하였을 때 상기 통전점과 위치가 정렬되어 전기적으로 접촉하게 되는 접점이 형성된 단자가 구비될 수 있다.

상기 용기의 저면에는 하방으로 돌출 연장되는 레그가 형성될 수 있다.

상기 광원부는 상기 용기가 설치되는 냉장고의 바닥 부분에 설치되되, 상기 발광다이오드가 상방을 향해 광을 조사하고, 상기 방열판이 하방으로 노출될 수 있다.

상기 광원부의 기판은 설치판에 설치되고, 상기 설치판은 다리부를 개재하여 상기 냉장고의 바닥 부분에 설치될 수 있다.

상기 발광다이오드와 상기 광촉매물질 사이의 거리는 20 ~ 40 mm 일 수 있다.

상기 광촉매물질은 산화티타늄(TiO₂)이고, 상기 발광다이오드에서 조사되는 광은 340 ~ 380 nm 의 범위 내에 피크파장을 가지는 자외선일 수 있다.

상기 발광다이오드에서 조사되는 광은 360 ~ 370 nm 의 범위 내에 피크파장을 가질 수 있다.

상기 광촉매부는 기공이 형성된 플레이트를 포함하고, 상기 광촉매물질은 적어도 상기 광원부를 바라보는 방향의 상기 플레이트 면에 마련될 수 있다.

상기 광촉매부는 상기 용기에 대해 분리 가능하게 설치되되, 상기 플레이트가 상기 용기에 설치되었을 때 상기 플레이트와 상기 용기의 내면 사이에는 이격된 공간이 유지되도록 할 수 있다.

상기 광촉매부는 기공이 형성된 플레이트를 포함하고, 상기 광촉매물질은 적어도 상기 광원부를 바라보는 방향의 상기 플레이트 면에 마련되며, 상기 플레이트가 상기 용기에 설치되었을 때 상기 플레이트와 상기 용기의 내면 사이에는 이격된 공간이 유지되도록 할 수 있다.

상기 방열판은 상기 발광다이오드 실장된 기판의 이면에 면접촉하되, 상기 방열판과 기판의 둘레는 고정수단에 의해 상호 밀착되는 방향으로 협지될 수 있다.

상기 방열판 상에는 복수 개의 핀이 구비될 수 있다.

상기 방열판은 핀이 생략된 구조를 가지며, 상기 발광다이오드 실장된 기판의 이면에 면접촉하고, 면접촉하는 방열판과 기판의 밀착부에는 써멀 그리스 또는 열전도실리콘이 사용될 수 있다.

상기 방열판과 기판이 접하는 외측 둘레는 납땜으로 고정될 수 있다.

또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 저장공간이 형성된 냉장고; 상기 냉장고의 저장공간에 설치되어 저장하고자 하는 식품을 수용하는 용기; 상기 용기 내에 설치되며 상기 광원부에서 조사되는 광에 의해 광촉매 반응을 하는 광촉매물질을 포함하는 광촉매부;를 포함하고, 상기 광원부는, 기판, 상기 기판의 일측면에 실장되는 발광다이오드, 그리고 상기 기판의 타측면에 설치되는 방열판을 포함하되, 상기 방열판은 기판을 기준으로 상기 용기의 저장 공간이 위치하는 방향의 반대 방향으로 노출되고, 상기 냉장고에서 상기 저장공간에 공급되는 냉기 중 적어도 일부는 상기 방열판이 노출된 공간으로 유동하는 냉장고를 제공한다.

상기 냉장고에는, 상기 용기가 냉장고 내에서 정위치에 위치하였을 때 상기 용기에 의해 눌리고 상기 용기가 정위치에서 벗어났을 때 눌림 해제되는 트리거스위치가 설치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 발광다이오드에서 발생하는 열이 음식에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 발광다이오드의 방열 효율을 크게 높일 수 있어 발광다이오드의 발광 효율이 열에 의해 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 광촉매부와 광원부의 설치 구조로 인해 광촉매부, 용기, 광원부에 대한 관리와 유지보수가 용이하다.

또한 본 발명에 의하면, 인체에 해로울 수 있는 자외선이 냉장고 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 광촉매 반응 효율을 크게 높일 수 있어 광촉매 모듈을 더욱 간단하고 컴팩트하게 구성할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 광촉매모듈이 설치되는 용기의 분해사시도,
도 2는 도 1의 광촉매모듈이 설치되는 용기의 분해 상태의 측면도,
도 3은 도 1의 용기의 광촉매모듈 설치 상태의 측면 단면도,
도 4는 도 3의 용기를 냉장고에 설치한 상태를 나타낸 측면 단면도,
도 5는 도 4의 부분 확대도,
도 6은 본 발명에 따른 변형예로서 광촉매모듈이 설치된 용기가 냉장고에 설치된 상태를 나타낸 측면 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 변형예에 사용되는 광원부의 사시도,
도 8은 조사되는 광의 파장에 따른 산화티타늄의 광 흡수 효율을 나타낸 그래프,
도 9는 복수 개의 핀이 구비된 방열판과 기판의 고정 형태를 나타낸 측면도, 그리고
도 10은 핀이 생략된 형태의 방열판과 기판의 고정 형태를 나타낸 측면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[광촉매모듈의 구조]

도 1은 본 발명에 따른 광촉매모듈이 설치되는 용기의 분해사시도, 도 2는 도 1의 광촉매모듈이 설치되는 용기의 분해 상태의 측면도, 그리고 도 3은 도 1의 용기의 광촉매모듈 설치 상태의 측면 단면도이다.

본 발명의 광촉매모듈은 광촉매부(20)와 광원부(30)를 포함하며, 냉장고에 서랍 형식으로 설치되는 용기(10)에 설치된다. 용기(10)는 가령 야채와 과일 등을 보관하는 야채 칸의 서랍일 수 있다. 용기(10)의 전방에는 용기를 냉장고에서 넣고 빼기 위해 손으로 잡을 수 있는 손잡이(12)가 설치되어 있다. 용기의 바닥면에는 구멍(14)이 뚫려 있으며 저면에는 레그(13)가 하향 돌출 형성되어 있다.

구멍(14)은 후술할 광원부(30)의 발광다이오드(33)와 대응하는 위치에 형성되어 발광다이오드로부터 조사되는 광이 용기의 바닥 부분의 부재를 거치지 않고 직접 광촉매부에 조사되도록 할 수 있다. 한편 구멍(14)은 광원부(30)의 방열판(35)이 용기의 외부로 노출되도록 할 수도 있다. 이러한 구멍의 기능은 광원부(30)의 설치위치가 용기의 저면인지 아니면 용기의 바닥 상면인지에 따라 달라지게 된다.

레그(13)는 용기의 저면으로부터 하향 돌출되어 있으므로 적어도 레그의 길이만큼 용기의 저면에 공간이 확보된다. 이는 후술할 냉장고의 냉기가 유동할 공간을 제공하면서 용기의 저면에 설치된 광원부(30)를 보호하는 기능도 한다.

광원부(30)는 이러한 용기의 저면에 착탈 가능하게 설치된다. 광원부(30)의 광원으로서는 부피가 적으면서 일방향으로 많은 양의 광을 조사할 수 있는 발광다이오드(33)가 사용된다. 후술할 광촉매부에 구비되는 광촉매물질이 산화티타늄(TiO₂)인 경우 발광다이오드(33)는 자외선을 발생시키는 발광다이오드(UV LED)일 수 있다.

발광다이오드(33)는 그 광이 조사되는 영역이 후술할 광촉매부(20)에 코팅된 광촉매물질(25)을 커버할 수 있을 정도로 복수 개 구비되면서 설치판(31) 상에 소정 간격을 두고 이격 설치된다. 이러한 발광다이오드(33)는 기판(34) 상에 실장된 상태로 설치판(31)에 설치된다. 발광다이오드의 설치 형태는 도시된 바와 같이 복수 개의 발광다이오드(33)가 각각 복수 개의 기판(34) 상에 개별적으로 실장된 형태일 수 있고, 하나의 큰 기판 상에 복수 개의 발광 다이오드가 실장된 형태일 수도 있으며, 복수 개의 발광다이오드를 몇 개의 그룹으로 나누고, 각 그룹별로 하나의 기판 상에 실장할 수도 있다. 가령 광촉매물질이 코팅된 영역을 커버하기 위해 4개의 발광다이오드가 필요하다면, 4개의 발광다이오드를 각각 4개의 개별 기판 상에 실장하거나, 하나의 큰 기판 상에 실장하거나, 2개씩 2개의 기판 상에 나누어 실장하는 것이 가능할 것이다.

설치판(31)은 플라스틱 재질로 제작할 수 있고, 재료를 절약하기 위해 중간 중간 홀(32)을 형성할 수 있다. 설치판(31)에 기판(34)을 설치할 때에는 볼트 너트나 후크와 같은 체결 수단을 이용하거나 억지 끼움 등의 방식으로 기판을 설치판(31)에 고정하는 방식이 사용될 수 있고, 설치판을 사출할 때 기판을 삽입하여 사출하는 인서트 사출 방식으로 기판을 설치판에 고정하는 방식이 사용될 수도 있다.

기판의 이면에는 발광다이오드(33)에서 발생하는 열을 방열하는 방열판(35)이 설치되는데, 이러한 방열판(35)은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 설치판(31)의 반대면으로 노출된다. 즉 설치판의 일측면에는 발광다이오드가, 타측면에는 방열판이 위치하게 된다.

도면에 도시된 실시예에서는 광원부(30)가 설치판 상에 모듈화된 상태로 설치판을 용기의 저면에 설치하는 것이 예시되어 있으나, 설치판 없이 기판을 직접 용기의 저면에 설치하는 방식이 적용될 수도 있다.

광촉매부(20)는 용기 안쪽에서 바닥에 놓여지며, 기공(22)이 형성된 플레이트(21)와, 플레이트(21) 하방으로 연장된 스페이서(23)를 포함한다. 플레이트(21)의 저면에는 광촉매물질(25)이 코팅되어 있다. 스페이서(23)는 용기 바닥과 플레이트 사이에 소정의 간격을 형성하기 위한 구성이므로, 도시된 바와 같이 플레이트에 형성될 수도 있고, 이와 달리 용기의 내측면이나 바닥면에 형성될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 상술한 광원부(30)가 용기(10)의 저면에 설치될 때, 발광다이오드(33)의 위치와 대응하는 용기(10)의 저면에 상기 구멍(14)이 형성되어 있어서 발광다이오드(33)에서 조사되는 광이 용기의 재질을 거치지 않고 직접 광촉매부(20) 저면에 코팅된 광촉매물질(25)에 도달하도록 할 수 있다. 광원부(30)를 용기(10)의 저면에 설치하였을 때 설치판(31)의 저면으로 돌출되는 방열판(35)은 용기(10)의 레그(13)보다 짧게 하향 돌출되어 있으므로, 레그(13)에 의해 보호를 받을 수 있다.

광촉매부(20)는 용기 바닥에 놓여진다. 이때 플레이트의 저면에 형성된 스페이서(23)에 의해 플레이트의 저면과 용기의 바닥면 사이가 서로 이격된다. 용기에 저장되는 각종 과일이나 야채는 플레이트(21) 상부에 놓여진다. 플레이트 저면에 코팅된 광촉매물질은 광원부로부터 조사되는 광에 의해 활성화되며, 기공을 통해 플레이트(21) 아래쪽 공간으로 들어오는 에틸렌 등을 분해한다.

도 1 내지 도 3에는 광원부(30)가 용기(10)의 저면에 설치되고 광촉매부(20)는 용기의 바닥 위쪽에 놓여지는 형태가 도시되어 있으나, 광원부(30)가 용기의 바닥 위쪽에 놓여지고 다시 그 위에 광촉매부(20)가 놓여지는 방식으로 설치될 수도 있다. 이 외에도 광촉매부(20)와 광원부(30)를 하나의 모듈로 구성하여 용기의 바닥에 설치하는 방식이 적용될 수도 있다. 이처럼 광원부(30)가 용기의 바닥 위쪽으로 설치될 때에는 광원부(30)의 방열판(35)이 용기(10) 바닥에 형성된 구멍(14)을 통해 용기 저면 아래로 돌출되도록 할 수 있다.

또한 도 1 내지 도 3에는 광원부(30)와 광촉매부(20)가 용기의 바닥 쪽에 설치된 형태가 도시되어 있으나, 이들이 손잡이(12)가 설치된 면의 반대쪽 면인 용기의 후면 쪽에 설치될 수도 있다. 물론 마찬가지로 광촉매부는 용기의 내부에서 용기의 후면과 이격 설치되고, 광원부의 방열판은 용기의 후면에서 후방으로 돌출되도록 설치할 수 있다.

본 발명에 따르면 광원부(30)의 방열판은 용기(10)의 저장공간에 대해 그 반대 방향으로 돌출되므로 방열판에서 방출되는 열이 용기의 저장공간에 보관되는 야채 등에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

[광촉매모듈이 설치된 냉장고]

도 4는 도 3의 용기를 냉장고에 설치한 상태를 나타낸 측면 단면도이고, 도 5는 도 4의 부분 확대도이다.

용기(10)는 냉장고(40)의 도어(43)를 연 상태에서 전방으로 서랍식으로 인출될 수 있게 냉장고의 저장공간(42) 내에 수용되어 있다. 이를 위해 냉장고 내부의 양측면에는 전후방향으로 레일(미도시)이 형성되어 있고, 용기(10)가 그 위에 직접 또는 롤러(미도시) 등을 통해 올려진 상태로 설치된다. 냉장고 내부에 용기(10)가 설치된 상태에서 용기(10)의 레그(13)는 냉장고 저장공간의 바닥에 닿지 않는다. 레그(13)는 용기 외측으로 돌출되는 방열판에 외력이 가해져서 광원부(30)가 파손되는 것을 방지하기 위한 것이다.

냉장고 내부 공간의 냉기는 순환하며, 도시된 바와 같이 신선 칸 또는 야채 칸의 냉기는 냉장고의 후면에서 나온다. 이러한 냉기의 일부는 용기(10) 내측으로 유입되고, 일부는 가라앉아 용기의 저면과 냉장고 저장공간의 바닥 사이를 유동한다. 그러면 냉기는 방열판에서 방출하는 열을 흡수하여 상대적으로 고온이 되고 용기의 전방으로 나와 위쪽으로 상승하게 된다. 따라서 발광다이오드에서 발생하는 열은 방열판을 통해 신속하게 용기 외측으로 방출될 수 있다.

도 5에는 이러한 광원부(30)에 전원이 공급되는 방식이 도시되어 있다. 냉장고(40)의 바닥면(41)에 단자(45)가 설치되어 있는데, 단자(45)에는 상방으로 접점(46)이 탄성 지지된 채 설치되어 있다. 그리고 상기 광원부(30)의 설치판에는 이러한 접점(46)과 접촉하여 전기적으로 연결되는 통전점(36)이 설치되어 있다. 접점(46)과 통전점(46)은 용기(10)가 냉장고 내의 저장 공간에서 정위치에 위치하고 있을 때 서로 접하게 된다. 이러한 구조는 이동하는 구성인 용기 쪽에 설치된 광원부에 전원을 공급하는 수단이면서, 용기를 빼낼 때 광원부에 공급되던 전원을 물리적으로 차단하여 자외선 노출을 방지하는 안전 장치의 기능을 가진다.

단자(45)와 통전점(36)의 설치 위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 가령 용기의 후면 쪽으로 단자와 통전점이 설치될 수도 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명에 따른 변형예로서 광촉매모듈이 설치된 용기가 냉장고에 설치된 상태를 나타낸 측면 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 변형예에 사용되는 광원부의 사시도이다. 도 6과 도 7에는 광원부(30)가 냉장고(40)의 바닥면(41)에 설치된 구조가 도시되어 있다. 발광다이오드(33)는 기판(34) 상에 실장되어 있고, 기판의 이면에는 방열판(35)이 설치되어 있으며, 기판(34)은 설치판(31) 상에 설치된다. 설치판은 도시된 바와 같이 하향 연장된 형태의 다리부(37)를 구비하며, 다리부(37)는 냉장고의 바닥면(41) 상에 설치된다. 그리고 용기(10)의 바닥에 형성된 구멍은, 용기가 정위치에 위치하고 있을 때 발광다이오드(33)의 위치와 서로 정렬된다.

이러한 구조에 의하면 다리부(37)에 의해 냉장고 바닥면(41)과 설치판(31) 사이에 이격 간격이 존재하고, 이러한 이격 간격에 의해 구획되는 공간으로 냉기가 유동하며 방열판(35)의 열을 흡수하게 된다.

한편 도시된 바와 같이 냉장고의 내측 후면부에는 트리거 스위치(48)가 설치되어 있다. 트리거 스위치(48)는 냉장고(40)의 저장공간에서 용기(10)가 정위치까지 삽입된 상태에서 눌리고, 그 외의 위치에서는 눌리지 않도록 구성할 수 있다. 트리거 스위치(48)가 눌린 상태에서만 광원부에 전원이 공급되도록 하면, 자외선이 외부로 노출되지 않도록 하는 안전장치의 기능을 할 수 있다.

광원부의 작동은 12시간 단위로 주기적으로 이루어지고, 한번 작동될 때마다 3시간씩 작동되도록 설정할 수 있다. 한번 작동될 때마다 광원부가 작동되는 시간은 광촉매 반응 효율에 따라 달라질 수 있다. 즉 광촉매반응 효율이 높아 빠른 시간 내에 유해가스 등을 분해할 수 있다면 작동 시간을 더 짧게 구성할 수 있다. 광원부의 작동 간격은 규칙적으로 이루어지도록 할 수도 있지만, 냉장고 내부에 센서를 설치하여 유해가스의 농도가 일정 농도 이상이 되었을 때 광원부가 작동되도록 하는 것도 가능하다.

[광원부와 광촉매부]

도 8은 조사되는 광의 파장에 따른 산화티타늄의 광촉매 반응 효율을 나타낸 그래프이다.

자외선 파장에 따른 광촉매 필터의 자외선 흡수율은 270nm 부근의 파장을 가장 잘 흡수하고, 400nm로 갈수록 흡수율이 선형적으로 떨어지게 된다. 따라서 얼핏 보기에는 270nm의 피크파장을 가지는 자외선 발광다이오드를 사용하는 것이 유리해 보인다. 그러나 실제 자외선 발광다이오드를 사용할 때, 광촉매 활성화가 가장 잘 이루어지는 자외선 발광다이오드는 365nm의 피크파장을 가지는 자외선 발광다이오드임을 확인할 수 있었다. 이는 자외선 발광다이오드의 발광효율 때문임을 확인할 수 있었는데, 즉 피크파장이 짧은 자외선 발광다이오드일수록 소자의 발광량이 급격히 떨어지기 때문에, 실제로는 365nm의 피크파장을 가지는 자외선 발광다이오드를 사용할 때 가장 광촉매 반응이 좋음을 확인할 수 있었다.

바꾸어 말하면 270nm 부근의 피크파장을 가지는 자외선 발광다이오드는 자외선의 세기 자체가 약하기 때문에 광촉매물질 표면에서 요구되는 적정 자외선의 세기에 한참 못 미쳐 되려 광촉매 반응이 활발하지 않다는 것이다. 이러한 점을 감안하여 자외선의 세기를 키우고자 많은 수의 자외선 발광다이오드를 사용하는 것을 고려할 수도 있겠으나, 그만큼 발열량이 많아 냉장고 내부의 온도를 높이는 문제가 발생하고, 자외선 발광다이오드가 증가함에 따라 제조 비용과 소모 전력이 급격히 증가된다는 점에서 이러한 시도는 바람직하지 않다 할 것이다.

이러한 점을 감안하여 실험한 결과 340nm 이하의 피크파장을 가지는 자외선 발광다이오드를 사용하게 되면 광촉매물질에 의한 광촉매 반응 효율이 급격히 떨어짐을 확인할 수 있었다.

또한 380nm 이상의 피크파장을 가지는 자외선 발광다이오드를 사용할 때에는 광촉매의 자외선 흡수율 자체가 많이 떨어져 기존의 광원 램프와 차이가 없어지는바, 자외선 발광다이오드를 사용하는 큰 의미가 없게 된다.

실험 결과 피크파장이 360nm 이상이고 370nm 이하인 자외선 발광다이오드를 사용해야 광촉매물질에 의한 광촉매 반응 성능을 가장 높일 수 있음을 확인할 수 있었다.

자외선 발광다이오드(33) 및 이를 바라보는 광촉매물질(25) 사이의 거리는 광촉매에 도달하는 자외선의 면적과 세기에 의해 달라지게 된다. 실험 결과, 자외선 발광다이오드와 광촉매물질의 전면 사이의 거리가 2cm 이하로 줄어들거나 4cm 이상으로 늘어난 경우 탈취 효율이 급격히 떨어짐을 확인할 수 있었다.

둘 사이의 거리가 2cm 이하로 너무 가까우면 광촉매물질의 면적 중 자외선이 조사되는 광촉매물질의 면적이 줄어드는 반면 광촉매물질의 단위면적 당 자외선의 세기가 강해져도 광촉매 활성화 효율이 더 이상 증가되지 않는 상태가 된다. 또한 둘 사이의 거리가 4cm 이상으로 너무 멀면 광촉매물질의 단위면적 당 자외선의 세기가 줄어 광촉매 활성화 정도가 떨어진다.

[방열판]

도 9는 복수 개의 핀이 구비된 방열판과 기판의 고정 형태를 나타낸 측면도, 그리고 도 10은 핀이 생략된 형태의 방열판과 기판의 고정 형태를 나타낸 측면도이다.

앞서 살펴본 도 2 내지 도 7에 도시된 방열판(35)은 도 9에 도시된 바와 같이 기판(34)과 접하는 판 위에 복수 개의 핀이 촘촘히 세워져 있어서 공기와의 접촉면적을 더욱 넓게 한 구조이다.

핀은 공기와의 접촉면적을 크게 확장시킬 수 있는 점에서 방열 성능을 크게 높일 수 있지만, 한편으로는 유지 보수를 위해 용기(10), 광원부(30) 등을 다루는 과정에서 핀의 얇은 두께 등으로 인해 방열판 부분이 파손되거나, 핀에 가해지는 외력에 의해 방열판이 기판으로부터 분리되는 등 파손될 우려를 배제할 수 없다.

따라서 핀이 구비된 방열판을 적용할 때에는, 도 9에 도시된 바와 같이 발광다이오드(33)가 실장된 기판(34)의 이면에 방열판(35)을 밀착시키고, 방열판(35)과 기판(34)을 집게와 같이 두 부재를 협지하는 고정수단(352)으로 고정하는 방식을 적용할 수 있다. 이에 더하여 방열판과 기판의 접촉을 긴밀하게 하기 위해, 서로 마주하는 밀착부(353)는 써멀 그리스(thermal grease)나 열전도 실리콘 등을 사용할 수 있다.

한편 본 발명에서는 도 10에 도시된 바와 같이 두께가 얇아 쉽게 변형되거나 파손될 우려가 있는 핀을 생략한 형태의 방열판을 사용하는 것을 하나의 실시예로 예시한다.

이는 발광다이오드(33)가 실장된 기판(34)의 이면에 핀이 생략된 방열판(35)을 밀착시키되, 밀착부(353)에는 써멀 그리스(thermal grease)나 열전도 실리콘 등을 사용하여 두 면의 밀착을 도모하고, 그 외곽에 납땜 처리 등을 하여 고정수단(352)을 구현할 수 있다.

더불어, 도 10에는 평판 형태의 방열판을 제시하였으나, 여러 평판을 적층한 형태의 방열판을 사용하는 것 역시 가능하다.

상술한 방열판의 재질은 열전도율이 높은 구리, 알루미늄, 전기아연도금 등을 사용할 수 있다. 열전도율의 측면에서는 순수하게 구리가 가장 효율이 좋을 것이나, 가격이나 비용을 고려하면 구리와 알루미늄의 합금을 사용하는 것을 고려할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10: 용기
11: 하우징
12: 손잡이
13: 레그
14: 구멍
20: 광촉매부
21: 플레이트
22: 기공
23: 스페이서
25: 광촉매물질
30: 광원부
31: 설치판
32: 홀
33: 발광다이오드
34: 기판
35: 방열판
351: 핀
352: 고정수단
353: 밀착부
36: 통전점
37: 다리부
40: 냉장고
42: 저장공간
41: 바닥면
43: 도어
45: 단자
46: 접점
48: 트리거스위치

Claims

저장하고자 하는 식품을 수용하며 냉장고 내에 설치되는 용기;
상기 용기의 저장공간에 광을 조사하는 광원부; 및
상기 용기 내에 설치되며 상기 광원부에서 조사되는 광에 의해 광촉매 반응을 하는 광촉매물질을 포함하는 광촉매부;를 포함하고,
상기 광원부는, 기판, 상기 기판의 일측면에 실장되는 발광다이오드, 그리고 상기 기판의 타측면에 설치되는 방열판을 포함하되,
상기 방열판은 기판을 기준으로 상기 용기의 저장 공간이 위치하는 방향의 반대 방향으로 노출되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 광원부는 상기 용기의 바닥 부분에 설치되되,
상기 발광다이오드가 상방을 향해 광을 조사하고, 상기 방열판이 하방으로 노출되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 광원부의 기판은 설치판에 설치되고,
상기 설치판이 용기의 바닥 부분에 착탈 가능하게 설치되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 설치판은 상기 용기의 바닥 부분의 저면에 설치되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 4에 있어서,
상기 용기의 바닥 부분에는 구멍이 형성되어 있고,
상기 설치판이 용기의 바닥 부분의 저면에 설치되었을 때 상기 구멍이 발광다이오드의 위치와 대응하는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 설치판은 상기 용기의 바닥 부분의 상면에 설치되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 6에 있어서,
상기 용기의 바닥 부분에는 구멍이 형성되어 있고,
상기 설치판이 용기의 바닥 부분의 상면에 설치되었을 때 상기 구멍이 방열판의 위치와 대응하는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 광원부의 저면에는 상기 발광다이오드와 전기적으로 연결된 통전점이 구비되고,
상기 용기가 설치되는 냉장고의 바닥 부분에는, 상기 용기가 냉장고 내에서 정위치에 위치하였을 때 상기 통전점과 위치가 정렬되어 전기적으로 접촉하게 되는 접점이 형성된 단자가 구비되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 용기의 저면에는 하방으로 돌출 연장되는 레그가 형성되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 광원부는 상기 용기가 설치되는 냉장고의 바닥 부분에 설치되되,
상기 발광다이오드가 상방을 향해 광을 조사하고, 상기 방열판이 하방으로 노출되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 10에 있어서,
상기 광원부의 기판은 설치판에 설치되고,
상기 설치판은 다리부를 개재하여 상기 냉장고의 바닥 부분에 설치되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 발광다이오드와 상기 광촉매물질 사이의 거리는 20 ~ 40 mm 인 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 광촉매물질은 산화티타늄(TiO₂)이고,
상기 발광다이오드에서 조사되는 광은 340 ~ 380 nm 의 범위 내에 피크파장을 가지는 자외선인 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 13에 있어서,
상기 발광다이오드에서 조사되는 광은 360 ~ 370 nm 의 범위 내에 피크파장을 가지는 자외선인 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 광촉매부는 기공이 형성된 플레이트를 포함하고,
상기 광촉매물질은 적어도 상기 광원부를 바라보는 방향의 상기 플레이트 면에 마련되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 15에 있어서,
상기 광촉매부는 상기 용기에 대해 분리 가능하게 설치되되,
상기 플레이트가 상기 용기에 설치되었을 때 상기 플레이트와 상기 용기의 내면 사이에는 이격된 공간이 유지되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 광촉매부는 기공이 형성된 플레이트를 포함하고,
상기 광촉매물질은 적어도 상기 광원부를 바라보는 방향의 상기 플레이트 면에 마련되며,
상기 플레이트가 상기 용기에 설치되었을 때 상기 플레이트와 상기 용기의 내면 사이에는 이격된 공간이 유지되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 방열판은 상기 발광다이오드 실장된 기판의 이면에 면접촉하되, 상기 방열판과 기판의 둘레는 고정수단에 의해 상호 밀착되는 방향으로 협지되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 18에 있어서,
상기 방열판 상에는 복수 개의 핀이 구비되는 공랭식 광촉매 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 방열판은 핀이 생략된 구조를 가지며, 상기 발광다이오드 실장된 기판의 이면에 면접촉하고,
면접촉하는 방열판과 기판의 밀착부에는 써멀 그리스 또는 열전도실리콘이 사용되는 공랙식 광촉매 모듈.
청구항 20에 있어서,
상기 방열판과 기판이 접하는 외측 둘레는 납땜으로 고정되는 공랭식 광촉매 모듈.
저장공간이 형성된 냉장고;
상기 냉장고의 저장공간에 설치되어 저장하고자 하는 식품을 수용하는 용기;
상기 용기 내에 설치되며 상기 광원부에서 조사되는 광에 의해 광촉매 반응을 하는 광촉매물질을 포함하는 광촉매부;를 포함하고,
상기 광원부는, 기판, 상기 기판의 일측면에 실장되는 발광다이오드, 그리고 상기 기판의 타측면에 설치되는 방열판을 포함하되,
상기 방열판은 기판을 기준으로 상기 용기의 저장 공간이 위치하는 방향의 반대 방향으로 노출되고,
상기 냉장고에서 상기 저장공간에 공급되는 냉기 중 적어도 일부는 상기 방열판이 노출된 공간으로 유동하는 냉장고.
청구항 22에 있어서,
상기 광원부는 상기 용기의 바닥 부분에 설치되되,
상기 발광다이오드가 상방을 향해 광을 조사하고, 상기 방열판이 하방으로 노출되는 냉장고.
청구항 23에 있어서,
상기 광원부의 저면에는 상기 발광다이오드와 전기적으로 연결된 통전점이 구비되고,
상기 용기가 설치되는 냉장고의 바닥 부분에는, 상기 용기가 냉장고 내에서 정위치에 위치하였을 때 상기 통전점과 위치가 정렬되어 전기적으로 접촉하게 되는 접점이 형성된 단자가 구비되는 냉장고.
청구항 23에 있어서,
상기 광원부는 상기 용기가 설치되는 냉장고의 바닥 부분에 설치되되,
상기 발광다이오드가 상방을 향해 광을 조사하고, 상기 방열판이 하방으로 노출되는 냉장고.
청구항 23에 있어서,
상기 냉장고에는, 상기 용기가 냉장고 내에서 정위치에 위치하였을 때 상기 용기에 의해 눌리고 상기 용기가 정위치에서 벗어났을 때 눌림 해제되는 트리거스위치가 설치되는 냉장고.