KR20190101750A - 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 공기가 내부를 통과하도록 유입구와 토출구가 형성되는 관상(tubular) 하우징, 유입구를 향하는 방향으로 자외선을 출력하는 복수의 발광다이오드 유닛, 하우징의 내측면에 연결되어, 복수의 발광다이오드 유닛을 지지하는 지지부, 및, 복수의 발광다이오드 유닛과 유입구 사이에, 서로 이격되어 배치되고, 공기 흐름의 방향을 전환하며, 유입구를 향하는 광을 차단하는 복수의 가림막을 포함함으로써, 자외선 유출을 방지하고, 살균 성능을 향상할 수 있다.

Description

살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스{Sterilizing module and home appliance including for the same}

본 발명은 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자외선을 이용하여 오염된 공기를 살균하는 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.

공기청정기는 오염된 공기를 정화하여 신선한 공기로 바꾸는 장치를 일컫는 것으로, 오염된 공기를 팬으로 흡입하여 필터에 의해 미세한 먼지나 세균류를 집진(集塵)하고 체취나 담배 냄새 등의 악취를 탈취한다.

점점 공기 오염이 심각해지고, 공기질에 대한 관심이 크게 증가하면서, 다양한 홈 어플라이언스가 공기 청정 기능을 수행하는 방안에 대한 연구가 증가하고 있다.

또한, 공기청정기 또는 공기청정 기능을 구비하는 홈 어플라이언스는 공기 내 오염물질을 효과적으로 제거하는 것이 요구된다.

이를 위해, 자외선을 이용하여 살균 처리를 수행하는 방안들이 제안되고 있다.

예를 들어, 종래기술 1(한국 공개특허공보 제10-2011-0135303호, 공개일자 2011년 12월 16일)은, 책상이나 테이블 등에 거치 또는 설치되어, 주변공간의 공기를 살균하여 순환시킴으로써, 보다 쾌적한 환경을 조성하고, 내부에 살균을 요하는 물품을 보관하여 물품의 살균기능을 수행할 수 있도록 한 UV LED를 이용한 살균장치를 제안하고 있다.

한편, 종래기술 1은, 주목적이 제품 내부에 보관한 물품의 살균기능으로 공기 살균을 위한 구조 최적화가 이루어져 있지 않았다.

한편, 살균에 사용되는 자외선은 인체에도 해로운 영향을 줄 수 있다. 자외선을 이용하여 공기 살균을 수행할 경우 공기가 통과되는 유로로 인해 자외선이 유출될 가능성이 있는데, 종래기술 1은 유로를 통한 자외선 유출 방지에 대해서 인식하고 있지 않다.

또한, LED를 이용하는 경우에, LED의 방열 구조는 살균 성능 및 전체 장치 신뢰성에도 큰 영향을 미치므로 효율적인 방열 설계가 필요하다.

따라서, 자외선을 이용한 살균 장치의 자외선 외부 유출을 방지하고, 살균 성능을 향상할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명의 목적은, 자외선 유출을 방지하고, 성능을 향상할 수 있는 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 방열 성능을 향상할 수 있는 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 내부로 유입되는 공기 살균에 최적화된 구조를 가지는 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 공기가 내부를 통과하도록 유입구와 토출구가 형성되는 관상(tubular) 하우징(housing), 유입구를 향하는 방향으로 자외선을 출력하는 복수의 발광다이오드 유닛, 하우징의 내측면에 연결되어, 복수의 발광다이오드 유닛을 지지하는 지지부, 및, 복수의 발광다이오드 유닛과 유입구 사이에, 서로 이격되어 배치되고, 공기 흐름의 방향을 전환하며, 유입구를 향하는 광을 차단하는 복수의 가림막을 포함함으로써, 자외선 유출을 방지하고, 살균 성능을 향상할 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 자외선 외부 유출을 방지하고, 살균 성능을 향상할 수 있는 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 방열 성능을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 내부로 유입되는 공기 살균에 최적화된 구조를 가지는 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공할 수 있다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 외관을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 유입구 측 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 자외선 빛샘 차단 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 외관을 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 측면도이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 빛샘 차단 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 빛샘 차단 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 9는 종래 방열 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 12와 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈은, 다양한 홈 어플라이언스에 구비될 수 있다. 예를 들어, 살균 모듈은, 공기조화기, 및 공기 유로를 포함하는 공기청정기, 청소기, 냉장고와 같은 장치 등에 범용으로 사용될 수 있다. 이에 따라, 홈 어플라이언스가 배치되는 장소의 공기를 흡입하여 흡입된 공기를 살균 처리할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈은, 공기 유로를 포함하는 공기청정기, 공기조화기와 같이 공기를 흡입하고 토출하는 기기에 구비되어, 살균 기능을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 외관을 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 유입구 측 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 자외선 빛샘 차단 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈(10)은, 공기가 내부를 통과하도록 유입구(105a)와 토출구(105b)가 형성되는 관상(tubular) 하우징(housing, 100)과 하우징(100) 내부로 유입된 공기로 자외선을 출력하는 복수의 발광다이오드 유닛(200)을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 공기가 유입되는 유입구(105a)가 형성되는 면과 방향을 전면, 전방으로 정의하고, 공기가 토출되는 토출구(105b)가 형성되는 면과 방향을 후면, 후방으로 정의한다.

살균 모듈(10)은, 살균하기 위하여 자외선(ultraviolet, UV) 파장 영역의 광을 방출하는 발광다이오드(light emitting diode, LED)를 사용할 수 있다.

상기 복수의 발광다이오드 유닛(200)은 하나 이상의 발광다이오드 광원을 포함할 수 있다.

한편, 통상적으로 자외선 광은 파장의 길이에 따라 세분화될 수 있다.

예를 들어, 자외선 광은 320 내지 400nm 파장의 UVA와, 280 내지 320nm 파장의 UVB와, 200 내지 280nm 파장의 UVC로 구분될 수 있다.

특히, 단파장 자외선인 UVC는, 세균의 DNA를 파괴하고 특수물질에 화학 반응을 일으키는 특성이 있어, 살균, 표면이나 물 오염 제거, 경화 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

따라서, 상기 복수의 발광다이오드 유닛(200)은, 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 UV LED일 수 있고, 더욱 바람직하게는 살균 효과가 좋은 단파장 C광원을 사용하는 UVC LED일 수 있다

또한, 상기 복수의 발광다이오드 유닛(200)은 상기 유입구(105a)를 향하는 방향으로 자외선을 출력할 수 있다. 이에 따라, 상기 유입구(105a)로 유입된 공기를 살균하여 오염된 공기를 정화할 수 있다.

즉, 상기 복수의 발광다이오드 유닛(200)은 토출구(105b)가 형성되는 면에 배치되거나 적어도 일부가 토출구(105b)가 형성되는 면에서 전방으로 소정 거리 들어온 위치에 배치되어, 전방으로 자외선을 조사할 수 있다.

본 발명은, 자외선을 조사하는 UV LED(200)를 이용하여, 공기 유로를 통과하는 부유 미생물을 살균 처리할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 살균용 UV LED(200)를 유로 정면을 바라보게 설치할 수 있다.

UV LED(200)를 유로 정면을 바라보게 설치하여 유로로 유입되는 미생물의 정면으로 빛을 조사할 경우, 유로 측면에 LED를 설치하여 미생물 입자에 수직으로 빛을 조사하는 경우보다 자외선 광량과 노출시간에서 유리하다.

따라서, UV LED(200)가 상기 유입구(105a)를 향하는 방향으로 자외선을 조사함으로써, 유로로 유입되는 공기 및 미생물의 정면으로 자외선이 조사되고, 제균 효율이 증가하게 된다.

또한, UV LED(200)이 유로 정면에 배치되면, 측면에 배치되는 경우보다 전체 광량이 증가하므로, UV LED(200)의 사용 개수를 감소시킬 수 있다.

본 명세서 도면들에서 표시되는 화살표는, 공기 및 미생물 입자의 흐름을 예시한 것이다.

입자 유입 방향의 정면으로 복수의 UV LED(200)를 설치할 경우 UV LED(200) 간의 거리가 작을수록 전체 광량은 증가한다. 하지만, 차압이 증가하고, 유로 내 자외선이 조사되지 않거나 약하게 조사되는 영역이 발생하는 등 균일한 광조사가 어려울 수 있다. 따라서, 복수의 UV LED(200)는 소정 거리 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.

한편, UV LED(200)의 배치 간격 및 구조는, 살균 모듈(10)의 전체 형상 및 내부 공간에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, 유입구(150a)가 넓은 원통형 바디(101)의 경우에, 원통형 바디(101)의 내측면과 가까운 원형의 영역에도 균일한 자외선을 조사하기 위하여, 복수의 UV LED(200)는 상하좌우 대칭되게 배치될 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 하우징(100)은, 유입구(105a)와 토출구(105b)를 연결하는 원통형 바디(101)를 포함할 수 있다. 상기 원통형 바디(101)의 양방향 개구부는 동일한 형상과 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 이 경우에, 유입구(105a)와 토출구(105b)는 동일한 면적을 가지도록 형성될 수 있다.

원통형 바디(101)의 내측면은 알루미늄 코팅 등 반사 재질로 처리되는 것이 자외선 광에 의한 살균 성능을 더욱 높일 수 있다.

살균 모듈(10)은, 상기 하우징(100)의 내측면에 연결되어, 상기 복수의 발광다이오드 유닛(200)을 지지하는 지지부(110), 및, 상기 복수의 발광다이오드 유닛(200)과 상기 유입구(105a) 사이에, 서로 이격되어 배치되고, 공기 흐름의 방향을 전환하며, 상기 유입구(105a)를 향하는 광을 차단하는 복수의 가림막(121, 122)을 더 포함할 수 있다.

지지부(110)는, 발광다이오드 유닛(200)을 지지하고, 그 내부에 발광다이오드 유닛(200)의 전원 공급 등에 필요한 회로, 전선 등을 수납할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈(10)은, UV LED(200)가 내부에 설치된 공기 유로를 통해 흐르는 공기에 대해 살균 작업을 수행하는데, 공기 유로를 통해서, 유해 자외선이 외부로 노출될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈(10)은, 유해 자외선의 외부 차단을 위해, 공기는 통과시키면서 자외선은 차단할 수 있는 빛샘 차단 구조를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 빛샘 차단 구조는, 복수의 가림막(121, 122)으로 구성될 수 있고, 최소 2개의 가림막(121, 122)으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈(10)은, 내부로 공기가 유입되는 구조이기 때문에, 살균을 위한 자외선이 유로를 통해 외부로 노출될 가능성이 존재한다.

특히, 고출력 UVC에 노출될 경우 단시간에 세포 내 DNA를 파괴할 수 있기 때문에 사용자의 안구 및 피부에 치명적인 결과를 불러올 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈(10)은, 빛의 직진성을 활용하여 공기는 통과시키면서 빛은 차단할 수 있도록 복수의 가림막(121, 122)을 엇갈리게 배치함으로써, 자외선 외부 노출을 차단할 수 있다.

즉, 복수의 가림막(121, 122)을 이용하여, 일종의 미로 구조를 살균 모듈(10) 내부에 형성할 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 정면에서 바라보았을 때, 두 가림막(121, 122)들은 살균 모듈(10)의 중심부에서 일정 부분 겹쳐보이도록 배치됨으로써, 직진 이동하는 빛이 새어나가는 것을 완전히 차단할 수 있다.

직진 이동하는 빛은 복수의 가림막(121, 122)에 막혀 유입구(105a)를 통과하지 못하게 된다. 도 3에서 예시된 유로 입구인 유입구 측 정면을 참조하면, 가림막(121, 122)만 보이고, 그 내부의 발광다이오드 유닛(200)은 가림막(121, 122)에 막혀 보이지 않는다.

또한, UV LED(200)가 전방으로 조사한 광 중 일부는 제1 가림막(121)에 막혀 차단되고, 전방으로 조사한 광 중 일부는 제2 가림막(122)에 막혀 차단될 수 있다.

또한, 유입구(105a)를 통하여 유입된 공기는, 복수의 가림막(121, 122)에 막혀 유동 방향이 바뀌기는 하나, 복수의 가림막(121, 122) 사이를 통과하고, 유입구(105a)를 향하는 전방 방향으로 조사된 자외선 광에 의해 살균 처리될 수 있다.

풍량이 빨라지면, 충분한 자외선 광량에 공기가 노출되는 시간이 감소하므로 제균 효율이 감소할 수 있다. 가림막(121, 122)은 공기의 이동 속도를 느리게 하여, 제균 효율을 향상할 수 있다.

실시예에 따라서, 가림막(121, 122)의 일면은 자외선 차단 및/또는 반사 코팅될 수 있다. 예를 들어, 가림막(121, 122)의 UV LED(200)를 향하는 후방 방향의 일면이 자외선 차단 코팅 처리될 수 있다. 자외선 차단 코팅은 내부구조에 의해 반사된 자외선 빛을 흡수하여 밖으로 나가는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 외관을 도시한 개념도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈의 측면도이다.

도 5와 도 6에 예시된 살균 모듈은, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 살균 모듈과 하우징(100) 형상에 가장 큰 차이가 있고, 다른 부분은 동일하거나 유사하다. 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.

도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 모듈(10)은, 공기가 내부를 통과하도록 유입구와 토출구가 형성되는 하우징(100)과 하우징(100) 내부로 유입된 공기로 자외선을 출력하는 복수의 발광다이오드 유닛(200)을 포함할 수 있다.

상기 하우징(100)은, 유입구와 토출구를 연결하고, 상기 유입구에서 상기 토출구로 갈수록 둘레 길이가 커지는 바디(102)를 포함할 수 있다. 즉, 바디(102)는 공기가 유입되는 전방으로 갈수록 유입구와 토출구에 평행한 면의 면적이 점전적으로 작아질 수 있다. 이에 따라, 유입구와 토출구의 면적도 상이해질 수 있다.

도 5와 도 6을 참조하면, 상기 유입구의 면적은 상기 토출구의 면적보다 작을 수 있다. 예를 들어, 바디(102)는 공기가 유입되는 전방으로 갈수록 좁아져, 상기 유입구의 면적은 상기 토출구의 면적보다 작아질 수 있다.

바디(102)의 전방 유입구 측 둘레가 이루는 면의 크기는 바디(102)의 후방 토출구 측 둘레가 이루는 면의 크기보다 작도록 형성될 수 있다. 바디(102)는 공기가 토출되는 토출면적이 공기가 유입되는 유입면적보다 더 크도록 형성된다. 즉 바디(102)는 공기가 유동되는 유로가 후방으로 갈수록 넓어진다. 이에 따라, 바디(102)는 내부 유로가 공기의 유동 속도를 감소시키도록 형성될 수 있다.

도 5와 도 6을 참조하면, 지지 강성을 보강하고, 살균 모듈(10)이 다른 기기 또는 장소에 장착, 연결되기 용이하도록, 바디(102)의 전방 유입구 측에는 전방 플레이트(131)가 배치되고, 바디(102)의 후방 토출구 측에는 후방 플레이트(132)가 배치될 수 있다.

복수의 UV LED(200)를 유로 정면을 바라보게 설치하여, 유로로 유입되는 미생물의 정면으로 빛을 조사할 경우, 유로 측면에 설치하여 미생물 입자에 수직으로 빛을 조사하는 경우보다, 자외선 광량과 노출시간에서 유리하여 유로로 유입되는 제균 효율이 증가할 수 있다.

복수의 UV LED(200)를 입자 유입방향의 정면으로 설치할 경우, UV LED(200) 간의 거리가 작을수록 광량이 증가하여 미생물 제균 효율이 증가하고, 거리가 클수록 광량이 감소하여 미생물 제균 효율이 감소할 수 있다.

또한, 입자 유입방향의 수직 방향으로 UV LED 빛을 조사할 경우, 정면 조사시보다, 총 광량이 감소하여 LED 개수의 증가가 필요하다는 문제점이 있다.

또한, 유로 내부에 LED(200) 간의 거리를 좁게 설치하게 되면 그로 인한 차압이 발생하여 원하는 제품 풍량을 유지하기 위해 추가적인 팬 설계가 필요하다는 문제점이 있다.

따라서, 복수의 UV LED(200)는 소정 거리 이격되어 배치되고, 입자 유입방향 정면으로 자외선 광을 출력하는 것이 바람직하다.

살균 모듈(10)은, 상기 바디(102)의 내측면에 연결되어, 상기 복수의 발광다이오드 유닛(200)을 지지하는 지지부(110)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서도, 살균 모듈(10)은, 공기 흐름의 방향을 전환하고, 유입구를 통하여 외부로 유출되는 광은 차단하는 복수의 가림막을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 복수의 가림막 중 상기 유입구에서 가깝게 배치된 가림막의 면적은, 상기 토출구에서 가깝게 배치된 가림막의 면적보다 작을 수 있다.

복수의 가림막은, 빛의 직진하는 성질을 이용하여 자외선은, 차단하지만 유로는 확보할 수 있다.

도 7a와 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 빛샘 차단 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 7a와 도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빛샘 차단 구조는, 복수의 가림막(711, 712, 713)으로 구성될 수 있다. 3개의 가림막(711, 712, 713)을 이용하여, 빛을 차단하는 일종의 미로 구조를 살균 모듈(10) 내부에 형성할 수 있다.

도 7a와 도 7b를 참조하면, 정면에서 바라보았을 때, 3개의 가림막(711, 712, 713)들이 살균 모듈(10)의 중심부에서 일정 부분 겹쳐보이도록 배치됨으로써, 직진 이동하는 빛이 새어나가는 것을 완전히 차단할 수 있다.

직진 이동하는 빛은 3개의 가림막(711, 712, 713) 중 적어도 하나에 막혀 유입구를 통과하지 못하게 된다.

또한, 도 7a와 같이, 전방 유입구를 통하여 유입된 공기는, 복수의 가림막(711, 712, 713)에 막혀 흐름 방향이 전환되면서, 복수의 가림막(711, 712, 713) 사이를 통과할 수 있다. 가림막(711, 712, 713) 사이를 통과한 광은 UV LED(200)에서 조사되는 자외선 광에 의해 살균 처리될 수 있다.

풍량이 빨라지면, 충분한 자외선 광량에 공기가 노출되는 시간이 감소하므로 제균 효율이 감소할 수 있다. 반대로, 복수의 가림막(711, 712, 713)은 공기의 이동 속도를 느리게 하여, 제균 효율을 향상할 수 있다.

도 8a와 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 빛샘 차단 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 8a와 도 8b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빛샘 차단 구조는, 복수의 가림막(811, 812, 813)으로 구성될 수 있다. 3개의 가림막(811, 812, 813)을 이용하여, 빛을 차단하는 일종의 미로 구조를 살균 모듈(10) 내부에 형성할 수 있다.

도 8a와 도 8b를 참조하면, 정면에서 바라보았을 때, 3개의 가림막(811, 812, 813)들이 서로 일정 부분 겹쳐보이도록 배치됨으로써, 직진 이동하는 빛이 새어나가는 것을 완전히 차단할 수 있다.

직진 이동하는 빛은 3개의 가림막(811, 812, 813) 중 적어도 하나에 막혀 유입구를 통과하지 못하게 된다.

또한, 도 8a와 같이, 전방 유입구를 통하여 유입된 공기는, 복수의 가림막(811, 812, 813)에 막혀 흐름 방향이 전환되면서, 복수의 가림막(811, 812, 813) 사이를 통과할 수 있다. 가림막(811, 812, 813) 사이를 통과한 광은 UV LED(200)에서 조사되는 자외선 광에 의해 살균 처리될 수 있다. 이 경우에도, 복수의 가림막(811, 812, 813)은 공기의 이동 속도를 느리게 하여, 제균 효율을 향상할 수 있다.

한편, 발광다이오드 유닛(200)은, 광출력이 높을수록 살균 능력이 향상된다. 하지만, 광출력을 높일 경우에 발열 등으로 인해 안정적 품질 확보가 어려울 수 있다. 따라서, 효과적인 방열 구조가 요구된다.

자외선 LED의 광출력을 높혀 살균 효율을 향상할 수 있다. 또한, 자외선 LED를 유로의 방향과 정면으로 설치하여 살균효율을 높일 수 있다.

고출력 자외선 LED는, 구동 시 다량의 열이 발생하고, 발생된 열이 적절히 외부로 발산되지 못하면 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

도 9는 종래 방열 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 9를 참조하면, 자외선 LED(910)는 기판(920)에 실장되고, 기판(920) 후면에는 일반적인 방열구조의 방열판(930)이 접촉하도록 배치된다.

하지만, 자외선 LED(910)가 유로의 방향과 정면으로 설치된 경우에, 자외선 LED(910)와 기판(920) 전단에서 난류가 발생하여 방열 효율이 떨어지는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, LED를 유로의 방향과 정면으로 설치하여 살균력을 극대화하면서 동시에 방열구조를 변형해 방열효율을 향상할 필요가 있다.

도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 발광다이오드 유닛(200)은, 기판(1020), 상기 기판(1020)에 실장되는 발광다이오드(1010), 상기 기판(1020)에 연결되는 히트싱크(heatsink, 1030)를 포함할 수 있다.

기판(1020)에는 발광다이오드(1010) 및 발광다이오드(1010)를 구동하는 회로소자가 실장될 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 히트싱크(1030)는, 원통형의 베이스(1110), 및, 상기 베이스(1110)에서 상기 기판(1020)에서 멀어지는 외측 방향으로 연장되는 복수의 방열핀(1130)을 포함할 수 있다. 상기 외측 방향은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 하우징(100)의 내측면을 향하는 방향일 수 있다.

즉, 상기 기판(1020) 및 상기 기판(1020)에 실장되는 발광다이오드(1010)이 살균 모듈(10)의 전면 방향을 향하도록 배치되면, 복수의 방열핀(1130)은 측면 방향으로 뻗어나가도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 방열핀(1130)을 길게 형성하여, 충분한 방열 면적을 확보할 수 있다.

또한, 인접한 방열핀(1130) 사이에 형성되는 공간을 통하여, 공기가 통과함으로써, 난류 발생을 방지하고, 방열 효과는 더 크게 향상할 수 있다.

본 발명은, 베이스(1110)에서 측면 방향으로 연장되어 충분한 방열 면적을 확보할 수 있는 방열핀(1130)을 포함하는 히트싱크(1030)를 이용하여, 냉각 효율을 향상할 수 있다. 또한, 상기 복수의 방열핀(1130)은, 공기가 통과할 수 있도록 서로 이격되어 형성되어, 난류 발생을 방지하고, 방열 효과는 더 크게 향상할 수 있다. 이격된 방열핀(1130) 사이의 공간은, 공기의 흐름을 원활히 하면서 방열효율도 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 유닛(200)은, LED와 방열구조를 하나의 모듈로 구성하여 부피를 최소화할 수 있다.

도 10과 도 11을 참조하면, 상기 복수의 방열핀(1130)은, 각각 2개 이상의 꺽임각(b)을 가지도록 형성될 수 있다.

방열핀의 유효도에서 핀 유효도를 증가시키기 위해서는 열전도계수와 접수둘레가 커야 하며, 대류열전달계수와 핀의 단면적이 작아야 한다. 열전도계수와 대류열전달계수를 일정한 값으로 가정하면, 핀의 단면적에 비해 핀 접수둘레가 커야 핀 유효도가 증가한다.

즉, 대류냉각에 의해 방열성능을 높이려면 방열핀 단면적 대비 높은 표면적 비율이 필요하다. 이를 위해서 동일 부피의 방열구조에서 꺽임각(b)을 늘릴수록 표면적이 증대되는 효과를 줄 수 있고, 방열성능을 향상할 수 있다.

방열핀의 간격(d)은 방열핀의 갯수 및 대류 냉각에 의한 방열 성능을 높일 수 있도록 설정될 수 있다.

방열핀의 두께(t)가 클수록 Nu수가 커지게 된다. 이는 두께가 커지면서, 열유속이 받는 기본면적이 증가함에 따라, 열에너지를 많이 받게 되고, 전도 열전달보다는 대류 열전달로 방열이 많아지는 것이다.

예를 들어, 방열핀의 간격(d)이 1.0~1.5mm 간격이고, .0~1.5mm 간격에서 방열핀의 두께(t)는 1.9mm가 최적의 방열성능을 보인다.

본 발명에 따른 발광다이오드 유닛(200)은, 공기 유로를 정면 바라보게 배치되고, 후면에 배치되는 히트싱크(1030)가 공기의 흐름을 저해하지 않으면서 더 나아가 공기를 이용해 방열성능을 높일 수 있다.

즉, 방열핀간의 간격, 방열핀의 두께, 방열핀의 꺽임각 등이 방열성능에서 주요 변수가 될 수 있다. 이때, 유로를 통과하는 공기의 흐름을 원활히 하기 위해서는 방열핀 간의 간격은 적당하고, 방열핀의 두께는 두꺼울수록, 방열판의 표면적 증대를 위해 회전핀의 꺽임각은 크고 여러개인 구조가 유리하다.

LED를 내부에 설치하여 공기제균을 하는 장치의 경우, LED가 보통 제품 내부에 부착되어 빛을 유로 옆면에 비추어 제균 효율이 떨어지는 단점이 있었다.

하지만, 본 발명은, 살균용 LED의 제균 효율을 높이기 위해 유로를 마주보게 UV LED를 배치한다.

이 경우에, 일반적인 구조의 방열판 설치로는 방열성능이 떨어질 수 있다.

이러한 점을 보완하기 위해, 본 발명은 히트싱크 구조를 공기의 흐름을 저해하지 않는 구조로 제작하여 UV LED의 제균성능은 유지하면서도 방열성능은 극대화할 수 있다.

도 12와 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 12와 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 발광다이오드 유닛(200)은, 기판(1220), 상기 기판(1220)에 실장되는 발광다이오드(1210), 상기 기판(1220)에 연결되는 히트싱크(1230)를 포함할 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 히트싱크(1230)는, 원통형의 베이스(1310), 및, 상기 베이스(1310)에서 상기 기판(1220)에서 멀어지는 외측 방향으로 연장되는 복수의 방열핀(1330)을 포함할 수 있다. 상기 외측 방향은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 하우징(100)의 내측면을 향하는 방향일 수 있다.

즉, 상기 기판(1220) 및 상기 기판(1220)에 실장되는 발광다이오드(1210)이 살균 모듈(10)의 전면 방향을 향하도록 배치되면, 복수의 방열핀(1230)은 측면 방향으로 뻗어나가도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크(1230)는, 공기저항을 최소화하기 위해서 방열핀(1330)의 정면부를 유선형으로도 구성할 수 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 살균 모듈(10)을 기준으로, 상기 복수의 방열핀(1330)은, 상기 유입구(105a)를 향하는 정면이 유선형으로 형성될 수 있다.

즉, 공기가 흘러들어오는 방향에 배치되는 방열핀(1330)의 정면부를 유선형으로 형성함으로써, 공기가 더 원활하게 통과하게 할 수 있다.

방열핀의 단면이 공기 흐름 방향과 수직을 이루고 있으면, 공기의 흐름을 제지하는 구조를 이루어, 난류발생의 우려가 있고, 공기저항계수가 높아 유속이 저하될 수 있다.

따라서, 공기가 유입되는 방향의 방열핀 구조를 유선형으로 형성할 수 있다. 유선형 방열핀의 경우, 공기저항계수를 줄여줌으로써 공기의 흐름을 원활히 하여 방열핀으로 인한 방열효과를 증대시킬 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 구조에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 발광다이오드 유닛(200)은, 기판(1420), 상기 기판(1420)에 실장되는 발광다이오드(1410), 상기 기판(1420)에 연결되는 히트싱크(1430)를 포함할 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 히트싱크(1430)는, 공기가 통과하는 다수의 개구부(1435)가 형성된 메쉬(mesh) 형 히트싱크일 수 있다.

메쉬 형태의 방열구조의 경우, 다공성 알루미늄이나 알루미늄 메쉬같이 공기를 통과시키기 용이하면서 열전도도도 높은 재질, 구조로 형성될 수 있다.

개구부(1435)의 크기는 클수록, 메쉬 프레임 뼈대의 굵기는 얇을수록 방열 효율에 유리하다.

본 발명은, 고출력 UV LED를 유로 정면에 배치하고, 공기가 흐를 수 있는 구조의 히트싱크를 UV LED 후면에 설치하여 공기 제균 효율과 방열 효율을 모두 올릴 수 있다.

본 발명은 자외선(UV) LED 공기 살균 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기유로가 구성되어 있는 공조장치 등에 설치되어 효과적으로 공기 중 미생물을 살균하는 살균모듈에 관한 것이다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 자외선 외부 유출을 방지하고, 성능을 향상할 수 있는 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 방열 성능을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 내부로 유입되는 공기 살균에 최적화된 구조를 가지는 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 살균 모듈 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

살균 모듈: 10
본체: 100
하우징: 101
지지부: 110
차단막: 121, 122
회전부: 140
발광다이오드 유닛: 200

Claims (12)

1. 공기가 내부를 통과하도록 유입구와 토출구가 형성되는 관상(tubular) 하우징(housing);
   상기 유입구를 향하는 방향으로 자외선을 출력하는 복수의 발광다이오드 유닛;
   상기 하우징의 내측면에 연결되어, 상기 복수의 발광다이오드 유닛을 지지하는 지지부; 및,
   상기 복수의 발광다이오드 유닛과 상기 유입구 사이에, 서로 이격되어 배치되고, 공기 흐름의 방향을 전환하며, 상기 유입구를 향하는 광을 차단하는 복수의 가림막;을 포함하는 살균 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유입구의 면적은 상기 토출구의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은, 상기 유입구에서 상기 토출구로 갈수록 둘레 길이가 커지는 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 가림막 중 상기 유입구에서 가깝게 배치된 가림막의 면적은, 상기 토출구에서 가깝게 배치된 가림막의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 가림막들의 일면은 자외선 차단 코팅되는 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 발광다이오드 유닛은,
   기판, 상기 기판에 실장되는 발광다이오드, 상기 기판에 연결되는 히트싱크(heatsink)를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 히트싱크는, 원통형의 베이스, 및, 상기 베이스에서 상기 하우징의 내측면을 향하도록 연장되는 복수의 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
8. 제7항에 있어서,
   상기 복수의 방열핀은, 공기가 통과할 수 있도록 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
9. 제7항에 있어서,
   상기 복수의 방열핀은, 각각 2개이상의 꺽임각을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
10. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 방열핀은, 상기 유입구를 향하는 정면이 유선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
11. 제3항에 있어서,
    상기 히트싱크는, 공기가 통과하는 다수의 개구부가 형성된 메쉬(mesh) 형 히트싱크인 것을 특징으로 하는 살균 모듈.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 살균 모듈을 구비하는 홈 어플라이언스.
    
    

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