KR20210149937A - 공기 살균 장치 - Google Patents

Abstract

공기 살균 장치가 개시된다. 공기 살균 장치는 내부공간을 구비하는 하우징; 상기 하우징의 내부공간 내에 배치되고, UVC 광을 생성하는 광원 모듈; 및 상기 하우징의 내부공간 내에서 상기 광원 모듈을 둘러싸도록 배치되고, 공기가 이동할 수 있는 유로를 형성하며, 상기 UVC 광이 투과할 수 있는 소재로 형성된 코일형 튜브를 구비한다.

Description

공기 살균 장치 {APPARATUS FOR STERILISING AIR}

본 발명은 UVC 광을 이용하여 공기를 살균할 수 있는 공기 살균 장치에 관한 것이다.

종래의 공기 청정기 모듈들에는 집진 필터를 이용하여 오염 물질을 제거하는 방식, 플라즈마를 이용하여 살균하는 방식, UVA 활성 광촉매를 이용하여 살균하는 방식이 주로 적용되었다.

하지만, 집진필터 적용 방식의 경우. 살균이 아닌 제균이라는 한계가 존재할 뿐만 아니라 필터 교체 또는 청소 시 사용자가 유해물질에 접촉할 수 있는 위험성이 존재하는 문제점이 있다. 그리고 플라즈마를 이용한 살균 방식의 경우에는 오존 발생으로 사용자의 건강을 악화시키는 문제점이 있고, UVA를 활용한 광촉매 방식의 경우 UV를 조사받은 광촉매 표면에서만 살균 반응이 진행되어 공기청정기 적용 면적에 제한되는 문제점이 있다.

한편, 최근에 UVC 파장을 사용한 살균 방식이 개발되었지만, UVC LED의 조사 면적이 제한적이기 때문에, UVC를 조사 받지 못하는 영역에서는 살균이 불가능하여 살균 영역이 좁은 문제점이 존재한다. 또한, 살균을 위해서는 UVC 파장을 일정시간 이상 조사해 주어야 하는데, 종래의 공기 청정기에서는 이러한 UVC 조사 시간을 확보하기 어려워 공기 살균의 효율성이 떨어지는 문제점이 있었고, UVC-LED의 단가가 높아 이의 적용 개수가 증가하는 경우에는 제품 가격이 상승하는 문제점도 존재하였다.

본 발명의 목적은 적용 발광소자의 수를 감소시킬 수 있고, 공기에 대한 충분한 살균 시간을 확보할 수 있으며, 공기에 대한 살균 효율을 향상시킬 수 있는 공기 살균 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 공기 살균 장치는 내부공간을 구비하는 하우징; 상기 하우징의 내부공간 내에 배치되고, UVC 광을 생성하는 광원 모듈; 및 상기 하우징의 내부공간 내에서 상기 광원 모듈을 둘러싸도록 배치되고, 공기가 이동할 수 있는 단일 유로를 형성하며, 상기 UVC 광이 투과할 수 있는 소재로 형성된 코일형 튜브를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 하우징은 상기 내부공간을 형성하는 하우징 본체; 및 상기 하우징 본체의 내부면 중 적어도 일부에 형성되고, 상기 UVC 광을 80% 이상 반사하는 반사막을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 반사막은 스테인리스, PTFE, 은(Ag) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 광원 모듈은 단면이 다각형 형상을 갖고, 중심축이 상기 코일형 튜브의 중심축과 일치하도록 배치된 다각 기둥 구조의 지지체; 및 상기 지지체의 측면들 각각에 기 설정된 간격으로 이격되게 배치되도록 복수개 실장되어 상기 UVC 광을 생성하는 발광소자들을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 상기 지지체는 삼각 기둥 구조를 가질 수 있고, 상기 지지체의 3개의 측면 각각에 평균 지향각이 120°인 복수개의 상기 발광소자들이 실장될 수 있다. 한편, 상기 지지체는 고분자, 금속, 합금 및 세라믹으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 소재로 형성될 수 있다. 그리고 상기 지지체의 측면 중 상기 발광소자들로부터 노출된 영역에는 상기 UVC 광을 반사할 수 있는 반사코팅막이 형성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 상기 광원 모듈은 일정한 두께를 갖는 원형관 형상을 갖고, 중심축이 상기 코일형 튜브의 중심축과 일치하도록 배치된 도광관; 및 상기 도광관의 일 단부 상에 배치되어 상기 UVC 광을 생성하는 발광소자를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 발광소자로부터 생성되어 상기 도광관의 단부면을 통해 상기 도광관의 내부로 입사된 상기 UVC 광은 전반사를 통해 상기 도광관의 내부에서 이동하다가 임계각 이상의 각도로 상기 도광관의 외부 측면에 입사된 광이 외부로 방출될 수 있다. 일 실시예로, 상기 도광관의 내부 측면 상에는 상기 UVC 광을 상기 도광관의 외부 측면 방향으로 반사시키는 반사 패턴 또는 반사층이 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 코일형 튜브는 투명한 고분자, 글라스 또는 쿼츠의 소재로 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 코일형 튜브는 4m/s 속도로 이동하는 공기가 통과하는데 2 내지 10초가 소요되는 유로를 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 코일형 튜브는 10mm 내지 50mm의 두께를 갖고, 5 내지 40개의 튜브가 적층된 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 공기 살균 장치에 따르면, 살균의 대상이 되는 공기를 상기 코일형 튜브 내부로 이동시킴으로써 상기 공기에 대한 충분한 살균 시간을 확보할 수 있고, 상기 코일형 튜브를 UVC 투과율이 약 90% 이상인 소재로 형성하고, 상기 광원 모듈을 둘러싸도록 배치시키며, 상기 하우징 본체의 내부면에 반사막을 형성함으로써 상기 공기에 대한 살균 효율 및 면적을 증가시킬 수 있다.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 살균 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 광원 모듈의 상부면도이다.
도 2a은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 살균 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 광원 모듈의 상부면도이다.

이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.

하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.

하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 살균 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 광원 모듈의 상부면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 살균 장치(100)는 하우징(110), 광원 모듈(120) 및 코일형 튜브(130)를 포함한다.

상기 하우징(110)은 내부공간을 구비하여, 상기 광원 모듈(120) 및 상기 코일형 튜브(130)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 하우징(110)은 상기 내부공간을 형성하는 하우징 본체(111) 및 상기 하우징 본체(111)의 내부면에 코팅된 반사막(112)을 포함할 수 있다.

상기 광원 모듈(120) 및 상기 코일형 튜브(130)의 적어도 일부를 수용하는 내부 공간을 구비한다면, 상기 하우징 본체(111)의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 하우징 본체(111)는 다각형, 원통형 등의 형상의 내부 공간을 구비하는 구조를 가질 수 있다. 상기 하우징 본체(111)의 재질은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 하우징 본체(111)는 고분자, 금속, 합금 등의 소재로 형성될 수 있다.

상기 반사막(112)은 상기 하우징 본체(111)의 내부면 중 적어도 일부에 형성되고, UVC(ultraviolet-C)를 약 80% 이상 반사할 수 있는 소재로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 반사막(112)은 상기 하우징 본체(111)의 내부면 중 적어도 상기 코일형 튜브(130)를 둘러싸는 영역, 예를 들면, 측면 또는 전체면에 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 반사막(112)은 스테인리스, PTFE, 은(Ag), 알루미늄(Al) 등이 소재로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 반사막(112)은 약 1 내지 1000㎛의 두께로 형성될 수 있다.

상기 반사막(112)은 상기 광원 모듈(130)로부터 생성된 후 상기 코일형 튜브(130)를 통과한 UVC를 다시 상기 코일형 튜브(120) 방향으로 반사시키는 등의 방법으로 UVC를 계속적으로 반사시킴으로써, 공기의 살균 효율 및 살균 범위를 향상시킬 수 있다.

상기 광원 모듈(130)은 상기 하우징(110)의 내부에 배치될 수 있고, 공기를 살균할 수 있는 UVC를 발광할 수 있는 하나 이상의 발광소자(121)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 광원 모듈(130)은 단면이 다각형인 다각 기둥 형상의 지지체(122) 및 상기 지지체의 표면에 실장된 복수의 발광소자(121)를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 상기 지지체(122)가 삼각 기둥 형상을 갖는 경우, 상기 발광소자(121)들은 상기 지지체(122)의 측면들 각각에 1열로 일정간격으로 이격되도록 복수개 실장될 수 있고, 각각의 발광소자(121)들은 약 120°의 평균 지향각을 가질 수 있다. 일 실시예로, 상기 발광소자(121)로는 약 10 내지 300mW의 출력을 갖는 LED가 적용될 수 있고, 인접한 발광소자들(121)이 약 2 내지 7cm의 간격으로 이격되도록 상기 발광소자들(121)이 상기 지지체(122)에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 지지체(122)에는 약 3 내지 50개의 UVC 발광 LED가 실장될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 지지체(122)의 소재는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 지지체(122)는 고분자, 금속, 합금, 세라믹 등의 소재로 형성될 수 있다. 한편, 상기 지지체(122)가 UVC에 대한 반사율이 낮은 소재로 형성된 경우, 상기 지지체(122)의 표면 중 상기 발광소자(121)들로부터 노출된 영역에는 UVC를 반사할 수 있는 반사코팅막이 형성될 수 있다.

한편, 상기 지지체(122)는 중심축이 상기 코일형 튜브(130)의 중심축과 실질적으로 일치하도록 배치될 수 있다.

상기 코일형 튜브(120)는 상기 하우징(110) 내부에서 상기 광원 모듈(120)을 둘러싸도록 배치되고, 살균 대상이 되는 공기의 이동 단일 유로를 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 코일형 튜브(120)는 1개의 입구 및 1개의 출구를 갖고, 상기 광원 모듈(120)을 둘러싸도록 권취된 구조를 가질 수 있다. 한편, 상기 코일형 튜브(120)는 UVC가 투과할 수 있는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 코일형 튜브(120)는 투명한 고분자, 글라스, 쿼츠 등의 소재로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 상기 코일형 튜브(120)는 약 10mm 내지 50mm의 두께를 가질 수 있고, 약 5 내지 40개의 튜브가 적층된 구조를 가질 수 있다. 한편, 상기 코일형 튜브(120)는 약 4m/s 속도로 이동하는 공기가 통과하는데 약 2 내지 10초가 소요될 수 있도록 설계될 수 있고, 상기 코일형 튜브(120)의 외경 및 내경은 다양하게 변경될 수 있다.

도 2a은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 살균 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 광원 모듈의 상부면도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 살균 장치(200)는 하우징(210), 광원 모듈(220) 및 코일형 튜브(230)를 포함한다. 상기 하우징(210) 및 코일형 튜브(230)는 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 공기 살균 장치(100)의 하우징(110) 및 코일형 튜브(130)와 각각 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 중복된 상세한 설명은 생략한다.

상기 광원 모듈(220)은 상기 하우징(210) 내부에 배치되어 UVC 광을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 광원 모듈(220)은 상기 UVC 광을 생성하는 발광소자(221) 및 상기 발광소자(221)로부터 생성된 UVC 광을 내부에서 가이드하여 상기 코일형 튜브(130) 방향으로 출사시키는 도광관(222)을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 도광관(222)은 일정한 두께를 갖는 원형관 형상을 가질 수 있고, 상기 발광소자(221)는 상기 도광관(222)의 일 단부 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 도광관(222)은 중심축이 상기 코일형 튜브(230)의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다.

상기 발광소자(221)로부터 생성되어 상기 도광관(222)의 단부면을 통해 상기 도광관(222)의 내부로 입사된 UVC 광은 전반사를 통해 상기 도광관(222)의 내부에서 이동하다가 임계각 이상의 각도로 상기 도광관(222)의 외부 측면에 입사된 광이 외부로 방출되어 상기 코일형 튜브(230)로 조사될 수 있고, 이와 같이 조사된 UVC 광에 의해 상기 코일형 튜브(230) 내부를 이동하는 공기에 대한 살균이 이루어질 수 있다.

한편, 상기 도광관(222)의 내부 측면 상에는 상기 UVC 광을 상기 도광관(222)의 외부 측면 방향으로 반사시키는 반사 패턴(223) 또는 반사층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 반사 패턴(223)은 상기 도광관(222)의 내부 측면 중 일부 영역에만 형성될 수 있고, 상기 반사층은 상기 도광관(222)의 내부 측면 전체 영역에 형성될 수 있다.

본 발명의 공기 살균 장치에 따르면, 살균의 대상이 되는 공기를 상기 코일형 튜브 내부로 이동시킴으로써 상기 공기에 대한 충분한 살균 시간을 확보할 수 있고, 상기 코일형 튜브를 UVC 투과율이 약 90% 이상인 소재로 형성하고, 상기 광원 모듈을 둘러싸도록 배치시키며, 상기 하우징 본체의 내부면에 반사막을 형성함으로써 상기 공기에 대한 살균 효율 및 면적을 증가시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100, 200: 공기 살균 장치 110, 210: 하우징
111, 211: 하우징 본체 112, 212: 반사막
120, 220: 광원 모듈 121, 221: 발광소자
122: 지지체 222: 도광관
130, 230: 코일형 튜브

Claims (13)

1. 내부공간을 구비하는 하우징;
   상기 하우징의 내부공간 내에 배치되고, UVC 광을 생성하는 광원 모듈; 및
   상기 하우징의 내부공간 내에서 상기 광원 모듈을 둘러싸도록 배치되고, 공기가 이동할 수 있는 유로를 형성하며, 상기 UVC 광이 투과할 수 있는 소재로 형성된 코일형 튜브를 포함하는, 공기 살균 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 내부공간을 형성하는 하우징 본체; 및
   상기 하우징 본체의 내부면 중 적어도 일부에 형성되고, 상기 UVC 광을 80% 이상 반사하는 반사막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 반사막은 스테인리스, PTFE, 은(Ag) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 광원 모듈은,
   단면이 다각형 형상을 갖고, 중심축이 상기 코일형 튜브의 중심축과 일치하도록 배치된 다각 기둥 구조의 지지체; 및
   상기 지지체의 측면들 각각에 기 설정된 간격으로 이격되게 배치되도록 복수개 실장되어 상기 UVC 광을 생성하는 발광소자들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 지지체는 삼각 기둥 구조를 갖고,
   상기 지지체의 3개의 측면 각각에 평균 지향각이 120°인 복수개의 상기 발광소자들이 실장된 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 지지체는 고분자, 금속, 합금 및 세라믹으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 소재로 형성된 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 지지체의 측면 중 상기 발광소자들로부터 노출된 영역에는 상기 UVC 광을 반사할 수 있는 반사코팅막이 형성된 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 광원 모듈은,
   일정한 두께를 갖는 원형관 형상을 갖고, 중심축이 상기 코일형 튜브의 중심축과 일치하도록 배치된 도광관; 및
   상기 도광관의 일 단부 상에 배치되어 상기 UVC 광을 생성하는 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 발광소자로부터 생성되어 상기 도광관의 단부면을 통해 상기 도광관의 내부로 입사된 상기 UVC 광은 전반사를 통해 상기 도광관의 내부에서 이동하다가 임계각 이상의 각도로 상기 도광관의 외부 측면에 입사된 광이 외부로 방출되는 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 도광관의 내부 측면 상에는 상기 UVC 광을 상기 도광관의 외부 측면 방향으로 반사시키는 반사 패턴 또는 반사층이 형성된 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 코일형 튜브는 투명한 고분자, 글라스 또는 쿼츠의 소재로 형성된 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 코일형 튜브는 4m/s 속도로 이동하는 공기가 통과하는데 2 내지 10초가 소요되는 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 코일형 튜브는 10mm 내지 50mm의 두께를 갖고, 5 내지 40개의 튜브가 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 공기 살균 장치.
    

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