KR20240012817A - 공기 살균 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 살균 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 유동하는 공기에 대향하여 자외선을 조사하도록 광원을 배치하여 소형이면서 살균력을 증가시킨 공기 살균 장치에 관한 것이다.

Description

공기 살균 장치{Air Sterilizer}
본 발명은 공기 살균 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 유동하는 공기에 대향하여 자외선을 조사하도록 광원을 배치하여 소형이면서 살균력을 증가시킨 공기 살균 장치에 관한 것이다.
여기서는 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
최근 환경오염이나 전염병 등으로 인하여 공기 살균 장치에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 공기살균기는 대부분 자외선(Ultra Violet; UV)을 이용한다.
도 1은 대한민국 등록특허 제10-2401778호(2022.05.20)에 제시된 UV-C LED를 이용한 공기살균기의 하나의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 1에 제시된 UV-C LED를 이용한 공기살균기(10)에서 PCB 기판(12, 12')에 등간격으로 LED(121)가 실장되어 있고, PCB 기판(12, 12')은 공기가 유동하는 방향의 양측면 내측면 쪽에 각각 설치된다. PCB 기판(12, 12')에 실장된 LED(121)는 대향(對向)하여 마주보지 않고 서로 어긋나게 교차 배열된다.
그러나 LED를 벽면에 설치하는 경우 공기의 흐름이 가장 많은 살균공간의 중앙부위에서 LED로부터 조사되는 자외선의 조도가 감소하여 살균력이 감소하는 문제가 있다. 또한 LED의 지향각을 고려하여 살균공간 전체에 균등하게 자외선을 조사하기 위하여 여러 개의 LED를 구비한 LED 어레이를 사용함으로써 다수의 LED가 사용됨에 따른 전력 소모 및 방열 문제가 있을 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-2401778호(2022.05.20)
본 발명은 하나의 구체예에서 살균 장치에 광원부를 효과적으로 배치하여 최소한의 광원을 사용하여 살균력을 현저하게 증가시킬 수 있는 공기 살균 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또 다른 구체예에서 살균력을 유지하거나 증가시키면서 최소한의 광원을 사용함으로써 효율적인 방열 기능을 구비한 공기 살균 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하낭의 양상에서, 제1 단부, 제1 단부의 반대측에 위치하는 제2 단부, 및 축 방향으로 연장되는 유로를 포함하는 유로관; 제1 단부에 배치되고 외부 공기가 유입되는 유입부; 제2 단부에 배치되고 내부 공기가 배출되는 배출부; 유로 상에 배치되고, 유입부를 통해 유입된 공기를 축 방향으로 이동시켜 배출부를 통해 외부로 배출하는 송풍팬; 및 유입부와 송풍팬 사이의 유로 상에서 축방향에 수직으로 배치되는 보조팬;을 포함하며, 보조팬은 광원부를 포함하며, 보조팬은 송풍팬의 작동에 의한 공기의 흐름에 의해 회전하도록 구성되며, 광원부는 이동하는 공기에 대향하여 빛을 조사하도록 구성된, 공기 살균 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르는 공기 살균 장치는 최소한의 광원부를 사용하여 전력 소모를 줄이고 방열 문제는 해결할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 대한민국 등록특허 제10-2401778호(2022.05.20)에 제시된 UV-C LED를 이용한 공기살균기의 하나의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 공기 살균 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 공기 살균 장치의 보조팬(245)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 공기 살균 장치의 보조팬(245)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 광원부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 2는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 공기 살균 장치(200)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
더욱 구체적으로, 도 2(a)는 본 발명의 공기 살균 장치의 사시도를 개략적으로 나타내며, 도 2(b)는 본 발명의 공기 살균 장치의 측면도를 개략적으로 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 하나의 구체예에 따르는 공기 살균 장치(200)는 유로관(210), 유입부(220), 배출부(230), 송풍팬(240), 및 보조팬(245)을 포함할 수 있다.
유로관(210)은 제1 단부(211), 제1 단부(211)의 반대측에 위치하는 제2 단부(212), 및 축 방향으로 연장되는 유로(213)를 포함할 수 있다. 유로관(210)은 관 형상일 수 있으며, 예컨대 단면이 사각형이고 내부가 중공부로 형성된 길이가 긴 육면체 형상의 관 형상일 수 있으며, 여기에 한정되는 것은 아니고 원 또는 다각형 등 다양한 형상일 수 있다.
유입부(220)는 제1 단부(211)에 배치되고 이를 통하여 외부 공기가 유로관(210) 내부로 유입되며, 배출부(230)가 제2 단부(212)에 배치되고 이를 통하여 내부 공기가 유로관(210) 외부로 배출될 수 있다. 이하에서 상세하게 설명하듯이, 공기 살균 장치의 살균력을 증가시키기 위해서는 광원부의 빛 조사 거리에 따른 조도를 고려하여 유로관(210)의 길이 및 넓이를 결정해야 한다.
하나의 구체예에서, 유입부(220)는 외부공기에 포함된 오염물질 등을 걸러낼 수 있는 여과부(미도시)를 포함할 수도 있다.
송풍팬(240)은 유로(213) 상에서 축방향에 수직으로 배치되고, 유입부(220)를 통해 유입된 공기를 축 방향으로 이동시켜 배출부(230)를 통해 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 즉, 외부공기는 제1 단부(211)에 배치된 유입부(220)를 통하여 유로관(210) 내부로 유입되고, 유로(213)를 통하여 배출부(230)를 향하여 축방향으로 이동하게 된다.
본 명세서에서 "축방향"은 도 2(b)에 제시된 중심축(L-L')에 평행한 방향을 의미한다.
보조팬(245)은 광원부(250)를 포함하며, 보조팬(245)은 송풍팬(240)의 작동에 의한 공기의 흐름에 의해 회전하도록 구성될 수 있다. 즉 보조팬(245)은 스스로 회전할 수 있는 자체 회전 기능부가 구비되지 않으며, 송풍팬(240)의 작동에 의하여 유로를 이동하는 공기의 흐름에 의해 보조팬(245)이 회전하게 된다.
광원부(250)는 이하에서 상세하게 설명하듯이 이동하는 공기에 대향하여 빛을 조사하도록 구성될 수 있다. 즉 이동하는 공기를 마주보며 빛을 조사함으로써 살균력을 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 공기 살균 장치의 보조팬(245)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
더욱 구체적으로, 도 3(a)는 본 발명의 공기 살균 장치의 보조팬(245)의 평면도를 나타내며, 도 3(b)는 도 3(a)의 AA' 단면을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 보조팬(245)은 중앙부(246) 및 날개부(247)를 포함할 수 있다.
중앙부(246)에는 구동축(미도시)이 구비될 수 있으며, 날개부(247)는 구동축에 결합되어 회전가능하게 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이 보조팬(245)은 자체 회전 기능부가 구비되지 않으며, 따라서 날개부(247)는 송풍팬(240)의 작동에 의한 공기의 흐름에 의해 회전하도록 구성될 수 있다.
여기서 광원부(250)는 보조팬(245)의 날개부(247)에 설치될 수 있다. 공기의 흐름에 따라 회전하는 보조팬(245)의 날개부(247)에 광원부(250)가 설치됨으로써, 공기의 흐름을 방해하지 않으면서도 날개부(247)의 회전에 따라 공기에 조사되는 빛의 사각지대가 최소화될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 날개부(247)는 중앙부(246)로부터 바깥둘레부를 향하여 연장되고 공기의 이동방향에 수직으로 배치되는 평탄면(248)을 포함할 수 있다. 날개부(247)는 예컨대 꺽임부(249)가 형성된 스월날개일 수 있다.
여기서 광원부(250)는 평탄면(248)에 배치될 수 있다. 따라서 공기의 이동방향에 수직으로 배치되는 평탄면(248) 위에, 이동하는 공기를 마주보며 빛을 조사하도록 광원부(250)가 설치됨으로써 공기에 대한 살균력을 증가시킬 수 있다. 즉 광원부(250)는 평탄면(248)에 배치되고, 제1 단부(211)를 향하여 축방향으로 빛을 조사하도록 구성될 수 있다. 유입부(220)로 유입되고 배출부(230)를 향하여 축방향으로 이동하는 공기에 대향하여 광원부가 빛을 조사하도록 구성하여 공기에 대하여 균일하게 살균력이 발휘되도록 할 수 있다.
종래 기술과 같이 공기 흐름에 수직으로 빛을 조사하도록 광원을 공기 살균기의 측벽에 설치하는 경우, 공기 살균기의 측벽을 따라 다수의 광원을 배치하여야 하며 이에 따라 전력 소모량의 증가 및 광원의 방열 문제가 발생할 수 있다. 또한 공기의 흐름은 공기 살균기의 중앙부위에서 가장 빠르고 측벽에 가까울수록 느려지는 반면, 측벽에 설치된 광원으로부터 조사되는 빛의 조도는 광원이 설치된 측벽 근처에서 가장 크고 광원으로부터 거리가 멀어질수록 감소되어 공기 살균기의 중앙부위에서 작아지게 된다. 이에 따라 공기의 흐름이 가장 빠른 공기 살균기의 중앙부위에서 오히련 빛의 조도가 낮아 살균력이 떨어지는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자, 공기 살균 장치 내부에서 유동하는 공기의 흐름에 대향하여 빛을 조사하도록 광원부(250)를 배치함으로써 최소 1개의 광원부(250)를 사용하여 공기에 대하여 균일하게 살균력이 발휘되도록 할 수 있다.
한편 이하에서 상세하게 설명하듯이 광원부(250)는 LED를 포함하는 반도체 발광소자일 수 있다. LED의 경우 방열이 문제될 수 있는데, 본 발명의 경우 보조팬(245)의 날개부(247)에 광원부(250)를 설치함으로써, 이동하는 공기가 광원부(250)와 부딪히게 된다. 특히 공기의 이동방향에 수직으로 배치되는 평탄면(248) 위에 광원부(250)가 설치됨으로써 이동하는 공기와 측면이 아니라 정면으로 부딪히게 된다. 이에 따라 광원부(250)의 방열 효과가 현저하게 높아질 수 있다.
또 다른 구체예에서, 보조팬(245)은 복수의 날개부(247a, 247b)를 포함할 수 있다.
광원부(250)는 복수의 날개부(247a, 247b)에 설치되며, 복수의 날개부(247a, 247b)에 설치된 광원부(250a, 250b) 각각으로부터 조사되는 빛의 지향각 범위 중 적어도 일부가 서로 중첩되도록 구성될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 공기 살균 장치 내부에서 빛이 조사되지 않는 영역을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 공기 살균 장치의 보조팬(245)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
더욱 구체적으로, 도 4(a)는 본 발명의 공기 살균 장치의 보조팬(245)(245')의 평면도를 나타내며, 도 4(b)는 도 4(a)의 BB' 단면을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 광원부(250)는 복수의 날개부(247a, 247b) 각각에 복수개로 설치되며, 어느 하나의 날개부(247a 또는 247b)에 설치된 복수의 광원부(250c, 250d) 각각으로부터 조사되는 빛의 지향각 범위 중 적어도 일부가 서로 중첩되도록 구성될 수 있다.
나머지 구성을 도 3을 참조하여 설명한 보조팬(245)의 구성과 동일하다.
이러한 구성에 따라 본 발명의 공기 살균 장치 내부에서 빛이 조사되지 않는 영역을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 광원부(250)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
더욱 구체적으로, 도 5(a)는 광원부(250)의 평면도를 나타내며, 도 5(b)는 도 5(a)의 CC' 단면을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 하나의 구체예에서 본 발명의 광원부(250)는 UV-LED(251) 및 반사부(252)를 포함할 수 있다.
자외선(Ultraviolet; UV)은 태양광의 스펙트럼에서 가시광선보다 짧은 파장을 갖는 빛인데 주로 살균작용에 적용되나 피부암의 원인이 되기도 하며, 파장의 길이에 따라 UV-A(320∼400㎚), UV-B(280∼320㎚), UV-C(100∼280㎚)로 분류되며, 파장이 짧을수록 살균력이 강하다. 본 발명에서 UV-LED(251)는 UV-C 파장대의 빛을 조사하는 UV-C LED 일 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.
하나의 구체예에서, UV-LED(251)는 렌즈(미도시)를 포함할 수 있으며, 렌즈에 의해 소정의 지향각이 형성될 수도 있다.
한편 반사부(252)는 UV-LED(251)의 바깥둘레부에 배치되어 UV-LED(251)로부터 조사되는 빛을 소정의 지향각 범위로 반사하도록 구성될 수 있다. 반사부(252)는 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 예컨대 알루미늄 재질의 반사부(252)일 수 있으나 여기에 한정되는 것은 아니다. 반사부(252)에 의해 자외선이 집광된 상태로 공기를 향하여 조사될 수 있어 살균력이 증가될 수 있다.
이하 본 발명의 다양한 실시 형태를 설명한다.
(1) 제1 단부, 제1 단부의 반대측에 위치하는 제2 단부, 및 축 방향으로 연장되는 유로를 포함하는 유로관; 제1 단부에 배치되고 외부 공기가 유입되는 유입부; 제2 단부에 배치되고 내부 공기가 배출되는 배출부; 유로 상에 배치되고, 유입부를 통해 유입된 공기를 축 방향으로 이동시켜 배출부를 통해 외부로 배출하는 송풍팬; 및 유입부와 송풍팬 사이의 유로 상에서 축방향에 수직으로 배치되는 보조팬;을 포함하며, 보조팬은 광원부를 포함하며, 보조팬은 송풍팬의 작동에 의한 공기의 흐름에 의해 회전하도록 구성되며, 광원부는 이동하는 공기에 대향하여 빛을 조사하도록 구성된, 공기 살균 장치.
(2) 보조팬은 구동축이 구비되는 중앙부; 및 구동축에 결합되어 회전가능하게 구성된 날개부;를 포함하며, 광원부는 날개부에 설치되며, 날개부는 송풍팬의 작동에 의한 공기의 흐름에 의해 회전하도록 구성되는, 공기 살균 장치.
(3) 날개부는 중앙부로부터 바깥둘레부를 향하여 연장되고 공기의 이동방향에 수직으로 배치되는 평탄면을 포함하며, 광원부는 평탄면에 배치되고, 제1 단부를 향하여 축방향으로 빛을 조사하도록 구성된, 공기 살균 장치.
(4) 광원부는 자외선을 조사하는 UV-LED; 및 UV-LED(251)의 바깥둘레부에 배치되어 UV-LED로부터 조사되는 빛을 소정의 지향각 범위로 반사하도록 구성된 반사부;를 포함하는, 공기 살균 장치.
(5) 보조팬은 복수의 날개부를 포함하며, 광원부는 복수의 날개부에 설치되며, 복수의 날개부에 설치된 광원부 각각으로부터 조사되는 빛의 지향각 범위 중 적어도 일부가 서로 중첩되도록 구성된, 공기 살균 장치.
200: 공기 살균 장치, 210: 유로관, 220: 유입부, 230: 배출부, 240: 송풍팬, 245: 보조팬, 250: 광원부

Claims (5)

  1. 제1 단부, 제1 단부의 반대측에 위치하는 제2 단부, 및 축 방향으로 연장되는 유로를 포함하는 유로관;
    제1 단부에 배치되고 외부 공기가 유입되는 유입부;
    제2 단부에 배치되고 내부 공기가 배출되는 배출부;
    유로 상에 배치되고, 유입부를 통해 유입된 공기를 축 방향으로 이동시켜 배출부를 통해 외부로 배출하는 송풍팬; 및
    유입부와 송풍팬 사이의 유로 상에서 축방향에 수직으로 배치되는 보조팬;
    을 포함하며,
    보조팬은 광원부를 포함하며,
    보조팬은 송풍팬의 작동에 의한 공기의 흐름에 의해 회전하도록 구성되며,
    광원부는 이동하는 공기에 대향하여 빛을 조사하도록 구성된, 공기 살균 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    보조팬은
    구동축이 구비되는 중앙부; 및
    구동축에 결합되어 회전가능하게 구성된 날개부;
    를 포함하며,
    광원부는 날개부에 설치되며,
    날개부는 송풍팬의 작동에 의한 공기의 흐름에 의해 회전하도록 구성되는, 공기 살균 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    날개부는 중앙부로부터 바깥둘레부를 향하여 연장되고 공기의 이동방향에 수직으로 배치되는 평탄면을 포함하며,
    광원부는 평탄면에 배치되고, 제1 단부를 향하여 축방향으로 빛을 조사하도록 구성된, 공기 살균 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    광원부는
    자외선을 조사하는 UV-LED; 및
    UV-LED(251)의 바깥둘레부에 배치되어 UV-LED로부터 조사되는 빛을 소정의 지향각 범위로 반사하도록 구성된 반사부;
    를 포함하는, 공기 살균 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    보조팬은 복수의 날개부를 포함하며,
    광원부는 복수의 날개부에 설치되며,
    복수의 날개부에 설치된 광원부 각각으로부터 조사되는 빛의 지향각 범위 중 적어도 일부가 서로 중첩되도록 구성된, 공기 살균 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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