KR20220105765A - 반사체와 광촉매를 이용한 uv 살균 소독 장치 - Google Patents

Abstract

UV LED가 있고,
UV LED로부터 전달받은 UV로 살균하는 살균부;
로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

반사체와 광촉매를 이용한 UV 살균 소독 장치{UV Sterilization Device Using Reflector and Photocatalyst}

본 발명은 UV를 이용해 바이러스, 균 등을 소독하는 UV 살균 소독 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 UV의 반사와 광촉매 반응을 이용하여 살균력을 증대시키는 장치에 관한 것이다.

UV는 파장 범위 약 10~400nm인 빛으로서, 바이러스나 균의 DNA와 RNA를 손상시켜 비활성화 시킬 수 있으므로 살균 소독에 효과적이다.

또한, 광촉매는 UV가 닿으면 바이러스나 균을 분해해 수분이나 무해한 물질로 변환시키므로 살균 소독에 효과적이다.

본 발명은 UV의 반사와 광촉매 반응으로 높은 살균력을 달성하는데 그 목적이 있다.

UV LED가 있고,

UV LED로부터 전달받은 UV로 살균하는 살균부;

로 구성되고,

상기 살균부는 관 형상을 가져, 유체가 흐르는 방향인 살균부의 길이 방향에 수직한 단면상에서 유체를 감싸는 형상을 가지고,

상기 UV LED는 살균부에 장착되어, UV LED의 광축이 살균부의 길이 방향과 수직에 가깝도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 살균부는

UV LED로부터 전달받은 UV를 반사시키는 반사체;

반사체로부터 반사된 UV가 흡수되어 광촉매 반응을 일으키는 광촉매;

로 구성되고,

상기 반사체는 UV LED로부터 가깝게 위치하고,

상기 광촉매는 UV LED로부터 멀도록, 반사체의 양 끝인 유체 입구와 유체 출구에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, UV LED와 살균부 사이에 위치하여, UV LED로부터 전달된 UV를 집광시켜 살균부로 전달하는 광학계를 포함하고;

상기 광학계는 양의 굴절능을 가지는 렌즈 또는 리플렉터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사체는 투명한 소재의 외부에 반사층이 코팅된 것을 포함하고,

상기 광촉매는 반사체의 내부에 코팅된 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 UV에 의한 살균에 광촉매 반응까지 더해져, 하나의 광원으로 이중 살균효과를 구현하므로 살균력이 증대되는 효과를 발생시킨다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 유체가 통과하는 통로의 단면을 보인 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 유체가 흐르는 방향에 수직한 방향에서의 단면을 보인 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 유체가 흐르는 방향에 수직한 방향에서의 단면을 보인 것이다.
도 3a는 UV LED만 있는 경우의 UV 에너지를 도시화 한 것이다.
도 3b는 UV LED에 반사체가 있는 경우의 UV 에너지를 도시화 한 것이다.
도 3c는 UV LED에 반사체와 광촉매가 있는 경우의 UV 에너지를 도시화 한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로, UV LED에 광학계, 반사체와 광촉매가 있는 경우의 UV 에너지를 도시화 한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것이다.

도 1은 유체(fluid)가 통과하는 통로의 단면을 보인 것으로, UV LED(100)와 살균부(200)로 구성되며, 살균부(200)에 장착된 UV LED(100)의 광축을 살균부(200) 내부에서 흐르는 유체의 방향에 수직한 방향으로 위치시키고, UV LED(100)에서 방출된 UV는 살균부(200)에 전달된다. 살균부(200)는 관 형상을 가져, 유체가 흐르는 방향에 수직한 단면상에서 유체를 감싸는 형상이다. 살균부(200)는 반사체(210)와 광촉매(220)로 구성되는데, UV LED(100)로부터 가깝게는 반사체(210)가 있고, UV LED(100)로부터 멀도록 반사체의 양 끝인 유체 입구와 유체 출구에는 광촉매(220)가 위치한다. 반사체(210)는 UV LED(100)로부터 투사된 UV가 반사체(210)의 내부로 유입되도록, 부분적으로 투명하거나 구멍이 뚫린 투과창이 형성되어 UV LED(100)로부터 투사된 UV를 반사체(210) 내부에서 반사 시킨다.

광촉매(220)는 UV LED(100)에서 방출된 UV나 반사체(210)에 의해 반사된 UV가 흡수되어 광촉매 반응을 일으킨다.

도 2a, 도 2b는 유체가 흐르는 방향에 수직한 방향에서의 단면을 보인 것으로, 도 2a에서처럼 살균부(200)의 단면이 다각형으로 구성될 수 있고, 도 2b에서처럼 단면이 원형일 수도 있다.

그리고 반사체(210)는 UV의 반사율을 높이기 위해 반사면이 유전체 코팅이거나 ALZAK 처리 또는 증착, 도금된 알루미늄, 광택 처리된 스테인레스 등의 재료로 제작될 수 있다.

그리고 광촉매(220)는 ZnO(산화아연), CdS(황화카드뮴), WO(산화텅스텐), TiO₂(이산화티타늄) 등이 있다. 그 중에서도 ZnO, CdS은 자신이 빛을 흡수함으로써 촉매 자신이 빛에 분해되어 유해한 Zn, Cd이온을 발생시키는 단점을 갖고 있지만 TiO₂는 자신이 빛을 받아도 변하지 않아 반영구적으로 사용이 가능하며, 강력한 살균력과 염소(Cl₂)나 오존(O₃)보다 높은 산화력을 가지고 있어 모든 유기물을 산화시켜 이산화탄소와 물로 분해시킬 수 있는 능력을 갖고 있다.

도 3a 내지 도 3c는 종래기술과 본원발명의 비교를 위해 도시화 한 것이다.

도 3a와 같이 UV LED만 있는 경우, UV LED에서 방출된 UV 광량만이 살균공간내에 존재해 유체 속의 바이러스나 균을 살균한다.

도 3b와 같이 UV LED에 살균공간을 감싸는 반사체가 있게 되면, UV LED에서 방출된 UV가 반사체에 전달되어 반사가 진행된다. 이때, UV 반사 진행방향은 상방에 있는 유체 출구와 하방에 있는 유체 입구로 진행되어 살균공간내의 UV 광량은 증가하게 된다. 따라서, 도 3a에 비해 살균공간내의 광량이 증가하여 살균력 또한 증가하게 된다.

도 3c와 같이 UV LED(100)에 살균부(200)가 있게 되면, UV LED(100)에서 방출된 UV가 반사체(210)에 전달되어 상방에 있는 유체 출구와 하방에 있는 유체 입구로 반사가 진행된다. UV LED(100)에서 방출된 UV나 반사체(210)에 의해 반사된 UV가 광촉매(220)에 전달되면, 더 이상 반사가 진행되지 않고 흡수되어 광촉매 반응으로 바이러스, 균 등을 수분이나 무해한 물질로 변환시킨다.

이때, 살균공간내에는 반사체(210)에 의해 증가한 UV 광량이 존재하고, 광촉매 반응까지 발생해 이중 살균을 하므로, 도 3b보다 살균력은 더 높아지게 된다.

상기와 같이 본원 발명은 하나의 UV LED(100)로 이중 살균을 하기 때문에 높은 살균력을 구현할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로, UV LED(100)에 양의 굴절능을 가지는 광학계와 함께 살균부(200)가 있게 되면, UV LED(100)에서 방출된 UV가 광학계에 의해 집광되어 반사체(210)에 전달되는데, 반사체(210)에 유입된 UV 광선은 도 3c에서 보다 작은 각을 가지게 되고, 이 작은 각으로 반사체(210) 내부에서 반사를 진행한다. 따라서, 도 3c보다 반사체(210)의 길이가 짧아져도 높은 UV 에너지를 가질 수 있으므로, 컴팩트한 제품 구현이 가능하다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로 도 4의 광학계가 리플렉터로 구성될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변형을 보인 것으로, 반사체(210)는 투명한 소재의 외부에 반사층이 코팅된 것으로, UV LED(100)에서 투사된 UV가 투명한 소재에서 굴절되어 반사층에 전달되면 UV를 반사시킬 수 있다. 또한, 광촉매(220)는 유체 입구와 유체 출구의 투명한 소재의 내부에 코팅된 형태로 구성되어, UV를 흡수하여 광촉매 반응을 일으킨다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 반사체와 광촉매를 이용한 UV 살균 소독 장치
100: UV LED
200: 살균부
210: 반사체
220: 광촉매

Claims (4)

1. 본 발명에 따른 반사체와 광촉매를 이용한 UV 살균 소독 장치는
   UV LED가 있고,
   UV LED로부터 전달받은 UV로 살균하는 살균부;
   로 구성되고,
   상기 살균부는 관 형상을 가져, 유체가 흐르는 방향인 살균부의 길이 방향에 수직한 단면상에서 유체를 감싸는 형상을 가지고,
   상기 UV LED는 살균부에 장착되어, UV LED의 광축이 살균부의 길이 방향과 수직에 가깝도록 구성되는 것을 특징으로 하는 UV 살균 소독 장치.
2. 제1항에 있어,
   상기 살균부는
   UV LED로부터 전달받은 UV를 반사시키는 반사체;
   반사체로부터 반사된 UV가 흡수되어 광촉매 반응을 일으키는 광촉매;
   로 구성되고,
   상기 반사체는 UV LED로부터 가깝게 위치하고,
   상기 광촉매는 UV LED로부터 멀도록, 반사체의 양 끝인 유체 입구와 유체 출구에 위치하는 것을 특징으로 하는 UV 살균 소독 장치.
3. 제1항에 있어,
   UV LED와 살균부 사이에 위치하여, UV LED로부터 전달된 UV를 집광시켜 살균부로 전달하는 광학계를 포함하고;
   상기 광학계는 양의 굴절능을 가지는 렌즈 또는 리플렉터로 구성되는 것을 특징으로 하는 UV 살균 소독 장치.
4. 제2항에 있어
   상기 반사체는 투명한 소재의 외부에 반사층이 코팅된 것을 포함하고,
   상기 광촉매는 반사체의 내부에 코팅된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 UV 살균 소독 장치.
   

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