KR20200135261A - 살균 장치 및 그를 포함하는 홈 어플라이언스 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치는, 유체가 통과하는 유입구와 토출구를 갖는 관상형의 하우징, 상기 하우징 내에 배치되고, 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드를 포함하는 살균 모듈, 상기 유입구와 상기 살균 모듈 사이에 배치되는 제1 나선형 광 차단막, 및 상기 토출구와 상기 살균 모듈 사이에 배치되는 제2 나선형 광 차단막을 포함한다.
Description
본 발명은 살균 장치에 관한 것으로, 특히 자외선 발광 다이오드를 이용하여 공기 등 유체의 미생물을 살균하는 살균 장치 및 홈 어플라이언스에 관한 것이다.
공기청정기는 흡입된 공기를 정화하여, 정화된 공기를 배출하는 장치로서, 오염된 공기를 팬으로 흡입하여 필터에 의해 먼지나 세균 등을 집진하고, 체취 등 각종 악취를 탈취할 수 있다.
최근 미세 먼지의 증가 등으로 인해 공기 질에 대한 관심이 증가하면서, 다양한 홈 어플라이언스가 공기 청정 기능을 수행하는 방안에 대한 연구가 증가하고 있다.
한편, 먼지의 제거뿐만 아니라, 공기 중에 포함된 박테리아나 각종 세균의 살균에 대한 요구 또한 증가하고 있다.
이를 위해, 자외선(Ultra Violet (UV))을 이용하여 상기 박테리아나 각종 세균을 살균하는 방안들이 제안되고 있다. 종래에는 자외선 램프가 주로 이용되었으나, 자외선 램프는 형태나 면적에 있어서 한계가 존재하였다. 이에 따라, 최근에는 자외선 광을 방출하는 자외선 발광 다이오드(UV LED)를 활용하는 방안이 연구되고 있다.
이러한 자외선 발광 다이오드는 살균에 효과적인 200 내지 280nm의 단파장을 갖는 UVC 대역의 자외선 광을 방출할 수 있다. 그러나, 상기 UVC 대역의 자외선 광은 인체 등에 유해하므로, 자외선 광이 외부로 유출되어 인체 등에 조사되는 것을 방지하여야 한다.
이와 관련하여, 종래기술 1(한국 등록실용신안공보 제20-0397497호, 2005년 9월 27일 등록)은, 살균자외선이 실내로 직접 조사되는 것을 막기 위해, 공기는 통과시키되 자외선은 차단하도록 조리개 형상으로 구성되어 위쪽 또는 아래쪽 날개가 서로 비스듬한 각도로 일정한 거리를 두고 겹쳐지는 형상을 갖는 자외선 차단틀에 대해 개시하고 있다.
다만, 종래기술 1의 자외선 차단틀 구조의 경우, 자외선이 각 날개면을 따라 반사되면서 외부로 유출될 가능성이 존재하고, 조리개의 간격이 좁아질 경우 송풍 저항이 증가하여 공기조화설비의 성능이 감소할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 내부에 구비된 자외선 발광 다이오드로부터 방출되는 자외선 광이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 하우징 모듈을 갖는 살균 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 유체의 유동 저항을 최소화하면서 상기 자외선 광이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 살균 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치는, 유입구와 토출구를 갖는 관상형의 하우징 내에 배치된 살균 모듈, 상기 유입구와 상기 살균 모듈 사이에 배치되는 제1 나선형 광 차단막, 및 상기 토출구와 상기 살균 모듈 사이에 배치되는 제2 나선형 광 차단막을 포함한다.
실시 예에 따라, 상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 각각에 형성된 나선의 회전 수는 1회 이상 2회 미만일 수 있다. 이에 따라 상기 살균 모듈로부터 방출되는 자외선 광의 외부 유출을 방지하면서 살균 장치의 부피 증가를 최소화할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 각각에 형성된 나선의 리드각은 30° 이상 90° 미만일 수 있다. 이에 따라 상기 살균 장치를 통과하는 유체의 유동 저항을 최소화할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 각각의 양면에는 자외선 광을 흡수하는 ABS 재질 등의 흡수 부재가 구비되어, 자외선 광의 외부 유출을 방지할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 살균 장치는 상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 사이에 연결되고, 상기 하우징의 중심부를 따라 배치되는 고정 축을 더 포함한다. 상기 고정 축의 외둘레면의 적어도 일부에는 자외선 광을 다양한 위치로 반사하는 반사부재가 구비되어 살균 성능을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 하우징은 내부에 상기 살균 모듈이 위치하는 제1 부분 하우징, 내부에 상기 제1 나선형 광 차단막이 위치하는 제2 부분 하우징, 및 내부에 상기 제2 나선형 광 차단막이 위치하는 제3 부분 하우징으로 구획될 수 있다. 상기 제1 부분 하우징의 내둘레면에는 자외선 광을 다양한 위치로 반사하는 반사부재가 구비되어 살균 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 제2 부분 하우징 및 상기 제3 부분 하우징의 내둘레면에는 자외선 광을 흡수하는 흡수 부재가 구비되어, 자외선 광의 외부 유출을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 살균 장치는 나선형으로 형성된 광 차단막을 구비함으로써 내부에 구비된 살균 모듈로부터 방출되는 자외선 광의 외부 유출을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 유출된 자외선 광에 의해 인체의 피부 등에 피해가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 상기 광 차단막이 나선형으로 형성됨에 따라, 자외선 광의 외부 유출 방지뿐만 아니라, 살균 장치의 내부를 통과하는 유체의 유동 저항을 최소화할 수 있다. 따라서, 살균 장치를 구비하는 홈 어플라이언스의 성능 저하를 최소화할 수 있다.
또한, 나선형으로 형성된 광 차단막의 양면 각각에 자외선 광을 흡수하는 흡수 부재가 구비되어, 자외선 광이 흡수 부재가 구비되지 않은 면을 통해 반사되어 외부로 유출될 가능성을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치에 구비되는 살균 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 살균 모듈의 자외선 발광 다이오드 유닛을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 살균 모듈의 방열핀을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 살균 모듈에 포함된 방열핀의 다른 형태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치의 하우징 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 하우징 모듈의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 나선형 광 차단막의 형태와 관련된 설명을 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 살균 모듈과 도 5의 하우징 모듈이 결합된 본 발명의 살균 장치를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 살균 장치를 포함하는 홈 어플라이언스의 일례로서 공기청정기를 나타내는 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 살균 모듈의 자외선 발광 다이오드 유닛을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 살균 모듈의 방열핀을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 살균 모듈에 포함된 방열핀의 다른 형태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치의 하우징 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 하우징 모듈의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 나선형 광 차단막의 형태와 관련된 설명을 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 살균 모듈과 도 5의 하우징 모듈이 결합된 본 발명의 살균 장치를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 살균 장치를 포함하는 홈 어플라이언스의 일례로서 공기청정기를 나타내는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치에 구비되는 살균 모듈의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 살균 모듈의 자외선 발광 다이오드 유닛을 보여주는 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 살균 모듈의 방열핀을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 살균 모듈에 포함된 방열핀의 다른 형태를 보여주는 도면이다.
살균 장치는 공기청정기, 공기 제균기, 공기조화기, 기타 송풍 장치 등과 같이, 유입된 공기를 처리(냉방, 난방, 제균, 정화 등)하여 배출하는 다양한 홈 어플라이언스에 포함될 수 있다. 상기 홈 어플라이언스에 포함된 살균 장치는, 유입된 공기에 존재하는 미생물을 살균하여 사용자에게 정화된 공기를 제공할 수 있다.
이하, 본 명세서에서는 살균 장치가 홈 어플라이언스 내의 유로를 통과하는 공기를 살균하는 실시 예들을 설명한다. 그러나, 실시 예에 따라 살균 장치는 물이 유동하는 유로를 갖는 홈 어플라이언스(예컨대, 정수기 등) 내에 장착되어, 물에 존재하는 미생물을 살균할 수도 있다. 즉, 살균 장치는 홈 어플라이언스 내를 통과하는 유체(공기나 물 등)에 포함된 미생물이나 세균을 살균할 수 있다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 통해, 살균 장치에 구비된 살균 모듈(10)에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 살균 모듈(10)은 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드 유닛(11)과 본체(12)를 포함할 수 있다.
도 1에서는 살균 모듈(10)이 다각형 링(또는 원형 링)의 형상을 갖는 것으로 도시하였으나, 실시 예에 따라 살균 모듈(10)은 도 5에서 후술할 하우징 모듈(500)의 구조나 형상에 따라 다른 형상을 가질 수도 있다.
적어도 하나의 자외선 발광 다이오드 유닛(11)은, 홈 어플라이언스 내의 유로를 통과하는 공기 중의 미생물이나 세균을 살균하여, 정화된 공기를 제공할 수 있다. 본 명세서에서는 살균 모듈(10)이 5개의 자외선 발광 다이오드 유닛을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 자외선 발광 다이오드 유닛의 수가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드 유닛(11) 각각은, 기판(substrate; 111), 및 공기의 살균을 위한 자외선 광을 방출하는 자외선 발광 다이오드(ultraviolet-light emitting diode (UV LED); 112)를 포함할 수 있다.
기판(111)에는, UV LED(112)의 발광을 제어하기 위한 회로가 형성될 수 있다. 이러한 기판(111)은 PCB(printed circuit board)로 구현될 수 있다.
예컨대, 기판(111)은 본체(12)의 프레임(122)에 체결되어 고정될 수 있다. 이를 위해, 기판(111)에는 적어도 하나의 체결 홈(113)이 형성될 수 있다. 적어도 하나의 체결 홈(113) 각각은 프레임(122)에 형성된 체결 홈에 대응할 수 있다. 기판(111)은 체결 나사(미도시) 등의 체결 수단이 체결 홈(113)에 삽입됨에 따라 프레임(122)에 체결될 수 있다.
UV LED(112)는 기판(111) 상에 장착되어, 공기의 살균을 위한 자외선 광을 방출할 수 있다.
통상적으로, 자외선 광은 파장의 길이에 따라 세분화될 수 있다. 예를 들어, 자외선 광은 320nm 내지 400nm 파장의 UV-A와, 280nm 내지 320nm 파장의 UV-B와, 200 내지 280nm 파장의 UV-C로 구분될 수 있다.
이 중, 단파장 자외선인 UV-C는, 세균의 DNA를 파괴하고 특수물질에 화학 반응을 일으키는 특성이 있어, 살균, 표면이나 물 오염 제거, 경화 등에 효과적으로 사용될 수 있다.
따라서, 자외선 발광 다이오드 유닛(11)에 포함된 UV LED(112)는, 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 LED일 수 있고, 더욱 바람직하게는 살균 효과가 뛰어난 UVC 파장의 광을 방출하는 UVC LED일 수 있다.
실시 예에 따라, 자외선 발광 다이오드 유닛(11)은, UV LED(112)로부터 방출되는 자외선 광을 분산시켜, 자외선 광의 방출 면적을 증가시키기 위한 오목 렌즈(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
본체(12)는 프레임(122), 적어도 하나의 방열부(124), 및 적어도 하나의 장착부(126)를 포함할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따르면, 본체(12)를 구성하는 프레임(122), 적어도 하나의 방열부(124), 및 적어도 하나의 장착부(126)는 일체로 형성될 수 있다. 이러한 본체(12)는 열전도율이 높은 물질로 구현될 수 있다. 또한, 본체(12)는 UV LED(112)로부터 방출되는 자외선 광을 다양한 위치로 반사시키기 위해, 반사율이 높은 물질로 구현될 수 있다. 예컨대, 본체(12)는 알루미늄과 같은 금속으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
프레임(122)은 전체적으로 고리 형상 또는 관(튜브) 형상을 가질 수 있다. 프레임(122)이 고리 또는 관 형상을 가짐에 따라, 프레임(122)의 내측에 개구부가 형성될 수 있다. 이에 따라, 홈 어플라이언스의 공기 유입구 및 하우징 모듈(500)의 유입구(502; 도 5 참조)를 통해 유입된 공기가 유로 내부를 이동할 때, 프레임(122)에 의한 유동 방해가 최소화될 수 있다. 본 명세서에서는 프레임(122)이 다각형 고리 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 프레임(122)은 원형 고리 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
적어도 하나의 적외선 발광 다이오드 유닛(11)은 프레임(122)의 내둘레면에 체결될 수 있다. 이 경우, UV LED(112)는 도 1에 도시된 바와 같이 살균 모듈(10) 또는 본체(12)의 내측을 향하도록 배치되어 자외선 광을 방출할 수 있다.
도 8 내지 도 10에서 후술할 바와 같이, 살균 모듈(10)이 살균 장치의 하우징 모듈(500)의 하우징(510) 내부에 설치되고, 공기가 통과하는 경우, 살균 모듈(10)의 내측(개구부)를 통과하는 공기의 양은 하우징 모듈(500)의 하우징(510)의 내둘레면과 살균 모듈(10) 사이의 영역을 통과하는 공기의 양보다 많을 수 있다. 즉, UV LED(112)는 다량의 공기가 통과하는 살균 모듈(10)의 내측을 향하여 자외선 광을 방출함으로써, 살균이 효과적으로 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 바와 같이 프레임(122)은 반사율이 우수한 알루미늄 등의 금속으로 구현되므로, UV LED(112)가 방출한 자외선 광을 다양한 영역으로 반사시킬 수 있다. 이에 따라, 하우징(510)의 내둘레면과 살균 모듈(10) 사이의 영역을 통과하는 공기 중의 미생물이 살균될 수 있다.
한편, UV LED(112)가 자외선 광을 방출할 때 열이 발생하고, 이에 따라 UV LED(112)의 온도가 증가할 수 있다. UV LED(112)의 온도가 증가할수록 UV LED(112)의 광출력 성능이 급격히 감소하게 되고, 수명 또한 저하될 수 있다. 이에 따라, UV LED(112)의 온도 증가를 최소화하기 위한 방열 구조가 요구된다.
적어도 하나의 방열부(124) 각각은 UV LED(112)의 구동 시 발생하는 열을 외부로 발산하기 위한 복수의 방열판들을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 방열판들은 공기의 유동 방향과 평행하게 형성되어, 공기의 유동 방해를 최소화할 수 있다. 실시 예에 따라, 적어도 하나의 방열부(124) 각각은 상기 복수의 방열판 대신 복수의 방열핀들을 포함할 수도 있다.
방열부(124)는, 프레임(122)의 외둘레면으로부터 외측으로 연장되게 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 방열판(또는 핀)들은, 상기 외둘레면과 수직인 방향으로 연장될 수 있다.
자외선 발광 다이오드 유닛(11)은, 방열부(124)의 위치에 대응하는 프레임(122)의 내둘레면에 체결될 수 있다. 이에 따라, UV LED(112)로부터 발생하는 열은 기판(111), 프레임(122), 및 방열부(124)를 통해 외부로 방출될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 방열부(124)의 방열 성능은 방열판(또는 방열핀)의 연장 길이(프레임(122)의 외둘레면으로부터 연장 길이; L), 방열판들 간의 간격(D), 및 방열판의 두께(T)와 관련될 수 있다. 예컨대, 방열부(124)의 방열 성능은 방열판의 연장 길이(L)가 길수록, 두께(T)가 클수록 증가할 수 있고, 간격(D)이 약 1~1.5mm 인 경우 방열 성능이 최대일 수 있다.
다만, 방열판의 연장 길이(L)가 증가할수록 살균 모듈(10)의 개구부 면적이 감소하므로 살균 성능이 감소할 수 있다. 또한, 도 8에서 후술할 바와 같이, 하우징(510)과 살균 모듈(10) 사이를 공기가 통과할 때 와류의 발생 등으로 인한 유동 방해를 최소화하기 위해, 방열판은 하우징(510)의 내벽과 소정 거리 이상 이격되는 길이를 가질 수 있다. 즉, 방열판의 연장 길이(L)는 살균 모듈(10)의 개구부 면적, 하우징(510)과의 거리에 기초하여 설정될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에서는 공기 유동방향을 기준으로 방열부(124)의 전면이 상기 공기 유동방향과 수직으로 형성되어, 난류가 발생하거나 유속을 저하시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 실시 예에 따라 방열부(125)의 상기 전면이 유선형으로 형성되어 공기저항계수를 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 전면은 프레임(122)의 외둘레면으로부터 멀어질수록 후방으로 라운드진 유선형 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 난류의 발생이나 유속 저하가 최소화되어 공기의 흐름이 원활해지고, 방열 효과 또한 증대될 수 있다.
적어도 하나의 장착부(126)는 살균 모듈(10)을 하우징(510)의 내부에 장착시킬 수 있다.
예컨대, 적어도 하나의 장착부 각각은 프레임(122)의 외둘레면으로부터 연장되도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 장착부는 프레임(122)의 외둘레면으로부터 수직 방향으로 소정 길이만큼 연장된 장착 돌기(126)로 구현될 수 있다.
도 1과 도 8에서는 설명의 편의를 위해 장착 돌기(126)의 연장 길이가 방열부(124)의 길이(L)보다 짧게 도시되어 있으나, 장착 돌기(126)의 연장 길이는 방열부(124)의 연장 길이(L)보다 길게 형성될 수 있다. 이에 따라, 방열부(124)와 하우징(510) 사이에 공간이 형성되어, 공기의 유동 방해가 최소화될 수 있다.
또한, 장착 돌기(126)의 길이는, 프레임(122)의 내둘레면과 프레임(122)의 중심 위치(개구부 중심) 사이의 거리보다 길 수 있다. 이에 따라, 살균 모듈(10)이 하우징(510) 내에 장착되었을 때, 프레임(122)의 개구부를 통과하는 공기의 양이 프레임(122)의 외둘레면과 하우징(510)의 내벽 사이를 통과하는 공기의 양보다 많으므로, 살균 모듈(10)의 살균 효과가 증대될 수 있다.
상기 장착 돌기(126)는 하우징(510)의 내벽에 구비된 장착 홈(미도시)에 끼움 장착되어, 살균 모듈(10)을 하우징(510) 내부에 장착시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치의 하우징 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 하우징 모듈의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 하우징 모듈(500)은 홈 어플라이언스로 유입된 공기가 이동하는 유로 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 하우징 모듈(500)에는 공기가 유입되는 유입구(502) 및 살균 모듈(10)에 의해 살균된 공기가 토출되는 토출구(504)가 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 하우징 모듈(500)은 살균 장치의 전체적인 외관을 형성하는 하우징(510)을 포함할 수 있다. 하우징(510)은 고리형 또는 관상형을 가질 수 있고, 이에 따라 하우징 모듈(500)에는 상술한 유입구(502)와 토출구(504)가 형성될 수 있다.
하우징(510)은 홈 어플라이언스 내의 유로를 형성하는 구성 요소(예컨대, 덕트 등)와 일체로 형성될 수 있으나, 실시 예에 따라서는 상기 구성 요소와 별도로 구현되어, 상기 구성 요소의 내부에 체결될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 하우징(510)은 복수의 부분 하우징들로 구획될 수 있다. 예컨대, 하우징(510)은 제1 부분 하우징(511), 제2 부분 하우징(512), 및 제3 부분 하우징(514)으로 구획될 수 있다. 부분 하우징들(511, 512, 514)은 일체로 구현될 수도 있고, 별도로 구현되어 서로 체결될 수도 있다.
제1 부분 하우징(511)의 내부에는 도 8에서 후술할 바와 같이 살균 모듈(10)이 배치될 수 있다. 제2 부분 하우징(512)과 제3 부분 하우징(514) 각각의 내부에는 후술할 나선형 광 차단막(522, 524)이 배치될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1 부분 하우징(511)의 내벽에는 살균 모듈(10)의 UV LED(112)로부터 방출되는 자외선 광을 반사시키는 반사 부재(반사 필름이나 반사 도료 등)가 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 반사 부재는 알루미늄 등의 금속을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예에 따라, 제2 부분 하우징(512)과 제3 부분 하우징(514)의 내벽에는 상기 자외선 광을 흡수하는 흡수 부재(광 흡수 필름이나 흡수 도료 등)가 구비될 수 있다. 상기 흡수 부재는 검정색의 ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 재질 등 다양한 광 흡수 재질을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 하우징 모듈(500)은, 살균 모듈(10)의 UV LED(112)로부터 방출되는 자외선 광이 하우징 모듈(500)의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 나선형 광 차단막(522, 524)을 포함할 수 있다. 제1 나선형 광 차단막(522)은 제2 부분 하우징(512)의 내부에 배치되어, 유입구(502)를 통해 유출되는 자외선 광을 차단할 수 있다. 제2 나선형 광 차단막(524)은 제3 부분 하우징(514)의 내부에 배치되어, 토출구(504)를 통해 유출되는 자외선 광을 차단할 수 있다.
나선형 광 차단막(522, 524)에는, 제2 부분 하우징(512) 및 제3 부분 하우징(513)의 내벽과 마찬가지로, 자외선 광을 흡수하는 흡수 부재(광 흡수 필름이나 흡수 도료 등)가 구비될 수 있다. 특히, 상기 흡수 부재는 나선형 광 차단막(522, 524)의 양 면 각각에 구비됨으로써, 자외선 광을 보다 효과적으로 흡수할 수 있다. 예컨대, 나선형 광 차단막(522, 524)의 양 면 중 살균 모듈(10)을 향하는 일 면에만 흡수 부재가 구비된 경우, 자외선 광은 상기 흡수 부재가 구비된 일 면에서 흡수되지 못하고 반사될 수 있다. 이 때, 상기 반사된 자외선 광은 흡수 부재가 구비되지 않은 타 면으로 조사되고, 상기 타 면에서 반사되어 외부로 유출될 수도 있다. 이를 최소화하기 위해, 상기 타 면에도 흡수 부재가 구비될 수 있다.
나선형 광 차단막(522, 524)은 고정 축(526)과 체결되어 하우징(510)의 내부에 고정될 수 있다. 고정 축(526)의 일측에는 제1 나선형 광 차단막(522)이 체결되고, 타측에는 제2 나선형 광 차단막(524)이 체결될 수 있다. 예컨대, 나선형 광 차단막(522, 524)의 중심부에는 관통 홈이 형성되고, 고정 축(526)은 하우징(510)의 내부에서 상기 관통 홈을 일부 관통하여 나선형 광 차단막(522, 524)과 체결될 수 있다. 나선형 광 차단막(522, 524)이 하우징(510) 내부에 고정되었을 때, 고정 축(526)은 하우징(510)의 중심부를 따라 배치될 수 있다. 나선형 광 차단막(522, 524)의 가장자리는 하우징(510)의 내벽과 밀착되어, 나선형 광 차단막(522, 524)과 하우징(510)의 내벽 사이로 자외선 광이 새어나가는 것을 방지할 수 있다. 나선형 광 차단막(522, 524)의 가장자리는 하우징(510)의 내벽과 별도의 고정 수단 없이 밀착 고정될 수 있으나, 실시 예에 따라서는 하우징(510)의 내벽에 구비된 고정 수단에 의해 고정될 수도 있다.
실시 예에 따라, 고정 축(526)의 외둘레면의 적어도 일부에는 알루미늄 등의 금속 재질의 반사부재(반사필름, 반사도료 등)가 구비될 수 있다. 일례로, 고정 축(526)의 외둘레면 중 제1 부분 하우징(511)과 대응되는 위치의 외둘레면에 상기 반사부재가 구비될 수 있다. 한편, 고정 축(526) 자체가 상기 알루미늄 등의 금속 재질로 구현될 수도 있다.
나선형 광 차단막(522, 524)은 하우징 모듈(500)로 유입 및 토출되는 공기(또는 유체)의 유동 방해를 최소화하면서, 동시에 상기 자외선 광을 효과적으로 차단하도록 형성될 수 있다. 이와 관련하여 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 7은 도 6에 도시된 나선형 광 차단막의 형태와 관련된 설명을 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 나선형 광 차단막(522, 524)은 UV LED(112)로부터 방출된 자외선 광의 외부 유출을 방지하면서, 동시에 공기의 유동 저항을 최소화하도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 나선형 광 차단막(522, 524)은 소정 각도의 리드각을 갖고 소정 회전 수를 가질 수 있다. 리드각(α)은, 나선형 광 차단막(522, 524)의 임의의 지점(a')에서 나선축에 수직인 접선과 나선(a'-e') 사이의 각을 의미할 수 있다. 회전 수는, 임의의 원통의 측면에 대한 나선의 회전 수를 의미할 수 있다. 예컨대, 도 7에서 나선(a'-e')의 회전 수는 1회보다 많고 2회보다 적을 수 있다.
상기 리드각(α)은 공기의 유동 저항과 관련될 수 있고, 상기 회전 수는 자외선 광의 외부 유출 방지 및 유동 저항과 관련될 수 있다. 예컨대, 리드각(α)이 클수록 공기의 유동 저항이 낮아질 수 있다. 한편, 회전 수가 많을수록 자외선 광의 외부 유출이 효과적으로 방지될 수 있으나, 공기의 유동 저항이 증가할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 광 차단막(522, 524)의 리드각(α)은 30° 이상 90° 미만이고, 회전 수는 1회 이상일 수 있다.
실시 예에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 광 차단막(522, 524)은, 살균 장치의 지나친 사이즈 증가를 방지하기 위해 1회 이상 2회 이내의 회전 수를 갖고, 약 30°의 리드각(α)을 갖도록 형성될 수도 있다.
도 8은 도 1의 살균 모듈과 도 5의 하우징 모듈이 결합된 본 발명의 살균 장치를 나타내는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 살균 모듈(10)은 하우징(510), 구체적으로 제1 부분 하우징(511)의 내부에 설치될 수 있다. 일례로, 제1 부분 하우징(511)의 내벽에는 살균 모듈(10)의 장착 돌기(126)에 대응하는 장착 홈(미도시)이 형성될 수 있다. 장착 돌기(126)는 상기 장착 홈에 끼움 결합될 수 있고, 그 결과 살균 모듈(10)이 제1 부분 하우징(511) 내에 고정될 수 있다.
살균 모듈(10)의 UV LED(112)는 설치 시 하우징(510)의 중심부(또는 고정 축(526)을 향할 수 있다. 이에 따라, UV LED(112)로부터 방출된 자외선 광은 고정 축(526) 및 프레임(122)의 내둘레면으로 조사될 수 있다. 프레임(122)은 반사율이 우수한 금속(알루미늄 등)으로 구현되고, 고정 축(526)은 반사부재를 포함하거나 반사율이 우수한 금속으로 구현될 수 있다. 따라서, UV LED(112)로부터 방출되는 자외선 광은 프레임(122)의 내둘레면 및 고정 축(526)에 의해 다양한 영역으로 반사될 수 있다. 반사된 자외선 광의 일부는 제1 부분 하우징(511)의 내벽과 프레임(122) 사이의 공간으로 조사될 수 있고, 그 결과 제1 부분 하우징(511)의 내벽과 프레임(122) 사이를 통과하는 공기에 대한 살균까지도 효과적으로 수행될 수 있다.
한편, 살균 모듈(10)이 제1 부분 하우징(511) 내에 설치되었을 때, 방열부(124)의 길이는 장착 돌기(126)의 길이보다 짧으므로, 방열부(124)와 제1 부분 하우징(511)의 내벽은 소정 거리 이격될 수 있다. 이에 따라, 방열부(124)와 제1 부분 하우징(511) 사이를 통과하는 공기에 대한 유동 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
UV LED(112)로부터 방출된 자외선 광은 프레임(122), 고정 축(526), 및 제1 부분 하우징(511)의 내벽에 의해 반사되어 유입구(502) 및 토출구(504) 측으로 조사될 수 있다. 유입구(502)와 살균 모듈(10) 사이에 배치된 제1 나선형 광 차단막(522)은, 유입구(502) 측으로 조사되는 자외선 광을 흡수하여 외부 유출을 방지할 수 있다. 토출구(504)와 살균 모듈(10) 사이에 배치된 제2 나선형 광 차단막(524)은, 토출구(504) 측으로 조사되는 자외선 광을 흡수하여 외부 유출을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 살균 장치를 포함하는 홈 어플라이언스의 일례로서 공기청정기를 나타내는 예시도이다.
도 9에 도시된 공기청정기(700)는 본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치를 포함하는 홈 어플라이언스에 대한 일례에 지나지 아니하는 바, 살균 장치를 포함하는 홈 어플라이언스가 도 9의 공기청정기(700)에만 한정되는 것은 아니다.
도 9를 참조하면, 공기청정기(700)는 실내 공간의 공기를 정화하기 위한 다양한 구성들을 포함할 수 있다. 예컨대, 일 실시 예에 따른 공기청정기(700)는 공기 유동을 발생시키는 송풍장치(710), 송풍장치(710)의 하측에 제공되며 지면에 놓여지는 베이스(720), 송풍장치(710)에서 발생된 공기 유동의 토출방향을 전환시키는 유동 전환장치(730), 및 공기청정기(700)의 동작을 제어하는 사용자 입력을 수신하거나, 공기청정기(700)의 동작과 관련된 정보를 출력하는 입출력 장치(740)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치는 송풍장치(710) 내에 배치되어, 송풍장치(710) 내의 유로를 통과하는 공기 중의 미생물을 살균할 수 있다. 이 때, 살균 장치의 하우징(510)은 송풍장치(710)의 일부를 구성할 수 있다. 실시 예에 따라, 하우징(510)은 송풍장치(710)의 내벽에 체결될 수도 있다.
구체적으로, 송풍장치(710)의 단면에 대한 일례를 참조하면, 송풍장치(710)는 공기의 유동을 발생시키는 팬 모듈(712), 및 송풍장치(710)로 흡입된 공기의 집진이나 탈취 등을 통해 공기를 정화하는 필터 모듈(716)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 살균 장치는 팬 모듈(712)과 필터 모듈(716) 사이에 배치될 수 있다.
팬 모듈(712)은 팬모터(미도시)의 회전축(715)과 결합된 허브, 상기 허브와 이격되어 배치된 쉬라우드(713), 및 허브와 쉬라우드(713) 사이에 배치된 다수의 블레이드(714)를 포함할 수 있다. 즉, 팬모터의 구동에 따라 다수의 블레이드(714)가 회전하고, 블레이드(714)의 회전에 따라 공기의 유동이 발생할 수 있다. 공기는 베이스(720) 또는 필터 모듈(716)의 측벽에 형성되는 흡입구를 통해 송풍장치(710) 내로 흡입되고, 상측으로 유동하여 외부로 토출될 수 있다.
송풍장치(710) 내로 흡입된 공기는 필터 모듈(716)에 포함된 적어도 하나의 필터에 의해 필터링될 수 있다. 상기 적어도 하나의 필터는 원통형으로 구비되어 공기를 필터링하는 필터면을 가질 수 있다. 예컨대, 필터 모듈(716)은 공기 중의 먼지나 이물을 집진하는 집진 필터(전기 집진 필터 등)와, 탈취 기능을 수행하는 탈취 필터를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 필터 모듈(716)이 집진 필터와 탈취 필터를 포함하는 경우, 흡입된 공기는 집진 필터를 통과하면서 먼지나 이물이 필터링되고, 탈취 필터를 통과하면서 악취 등이 필터링될 수 있다.
필터 모듈(716)에 의해 필터링된 공기는, 살균 장치를 통과하면서 살균될 수 있다. 상술한 바와 같이, 살균 모듈(10)의 UV LED(112)는, 하우징(510)의 중심부(고정 축(526))보다 하우징(510)의 내벽에 인접하여 배치되고, 상기 중심부를 향하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, UV LED(112)는 살균 모듈(10)의 프레임(122) 내측을 통과하는 공기에 대한 살균을 수행할 수 있다. 한편, 프레임(122), 고정 축(526), 및 하우징(510)의 내벽은 반사율이 높은 재질(알루미늄 등)로 구현되거나 반사부재를 포함하므로, UV LED(112)로부터 방출된 자외선 광이 프레임(122), 고정 축(526), 및 하우징(510)의 내벽에 의해 다양한 위치로 반사되어, 살균 장치의 내부를 통과하는 공기에 대한 살균이 효과적으로 수행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (13)
- 유체가 통과하는 유입구와 토출구를 갖는 관상형의(tubular) 하우징;
상기 하우징 내에 배치되고, 상기 유체가 통과하는 개구부가 형성되는 살균 모듈;
상기 유입구와 상기 살균 모듈 사이에 배치되는 제1 나선형 광 차단막;
상기 토출구와 상기 살균 모듈 사이에 배치되는 제2 나선형 광 차단막; 및
상기 개구부를 관통하여, 일측은 상기 제1 나선형 광 차단막에 연결되고, 타측은 상기 제2 나선형 광 차단막에 연결되는 고정 축을 포함하고,
상기 살균 모듈은,
내측에 상기 개구부를 형성하는 프레임;
상기 프레임의 내둘레면에 배치되는 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드; 및
상기 하우징의 내부에 장착되도록, 상기 프레임의 외둘레면으로부터 연장되는 적어도 하나의 장착부를 포함하는 살균 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 하우징은,
내부에 상기 살균 모듈이 위치하는 제1 부분 하우징;
상기 유입구를 형성하며, 내부에 상기 제1 나선형 광 차단막이 위치하는 제2 부분 하우징; 및
상기 토출구를 형성하며, 내부에 상기 제2 나선형 광 차단막이 위치하는 제3 부분 하우징을 포함하는 살균 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 부분 하우징의 내둘레면에는 자외선 광을 반사하는 반사 부재가 구비되고,
상기 제2 부분 하우징 및 상기 제3 부분 하우징의 내둘레면에는 자외선 광을 흡수하는 흡수 부재가 구비되는 살균 장치. - 제3 항에 있어서,
상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 각각의 양면에는 자외선 광을 흡수하는 흡수 부재가 구비되는 살균 장치. - 제3 항에 있어서,
상기 고정 축의 외둘레면의 적어도 일부에는 자외선 광을 반사하는 반사 부재가 구비되는 살균 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 고정축의 외둘레면 중 제1 부분 하우징과 대응되는 위치에는 상기 반사 부재가 구비되는 살균 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 각각의 중심부에는 관통 홈이 형성되고,
상기 고정 축은 상기 관통 홈을 관통하여 상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 각각과 체결되는 살균 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 각각에 형성된 나선의 회전 수는 1회 이상 2회 미만인 살균 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 각각에 형성된 나선의 리드각은 30° 이상 90° 미만인 살균 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 나선형 광 차단막 및 상기 제2 나선형 광 차단막 각각의 가장자리는 상기 하우징의 내벽과 밀착되는 살균 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 살균 모듈은,
상기 프레임의 외둘레면으로부터 연장되는 적어도 하나의 방열부를 더 포함하는 살균 장치. - 제11 항에 있어서,
상기 방열부는,
복수의 방열판 또는 방열핀을 포함하고,
상기 복수의 방열판 또는 방열핀은 상기 유체의 유동 방향과 평행하게 형성되는 살균 장치. - 유입된 유체를 살균하는 살균 장치; 및
유체의 유동을 발생시키는 팬 모듈을 포함하고,
상기 살균 장치는,
유체가 통과하는 유입구와 토출구를 갖는 관상형의(tubular) 하우징;
상기 하우징 내에 배치되고, 상기 유체가 통과하는 개구부가 형성되는 살균 모듈;
상기 유입구와 상기 살균 모듈 사이에 배치되는 제1 나선형 광 차단막;
상기 토출구와 상기 살균 모듈 사이에 배치되는 제2 나선형 광 차단막; 및
상기 개구부를 관통하여, 일측은 상기 제1 나선형 광 차단막에 연결되고, 타측은 상기 제2 나선형 광 차단막에 연결되는 고정 축을 포함하고,
상기 살균 모듈은,
내측에 상기 개구부를 형성하는 프레임;
상기 프레임의 내둘레면에 배치되는 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드; 및
상기 하우징의 내부에 장착되도록, 상기 프레임의 외둘레면으로부터 연장되는 적어도 하나의 장착부를 포함하는 홈 어플라이언스.
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