WO2023048524A1 - 광 출사 장치를 포함하는 살균 장치 - Google Patents

광 출사 장치를 포함하는 살균 장치 Download PDF

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WO2023048524A1
WO2023048524A1 PCT/KR2022/014351 KR2022014351W WO2023048524A1 WO 2023048524 A1 WO2023048524 A1 WO 2023048524A1 KR 2022014351 W KR2022014351 W KR 2022014351W WO 2023048524 A1 WO2023048524 A1 WO 2023048524A1
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light
emitting device
light emitting
sterilization
light source
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PCT/KR2022/014351
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윤나래
이찬우
신성선
권성민
이민호
황재석
황준호
이종훈
김현덕
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경북대학교 산학협력단
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    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/10—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
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    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating

Definitions

  • the present invention relates to a sterilization device including a light output device.
  • the present invention is a smart characterization base establishment (R & D) of the Ministry of Trade, Industry and Energy (Task identification number: 1415176703, detailed task number: P0017662, research title: high-function human body combined medical device industry fostering platform construction project, task executing agency: Kyungpook National University Industry-University Cooperation Foundation , Research period: 2021.04.01. ⁇ 2021.12.31.) It is derived from a study conducted as part of.
  • the present invention is an industrial innovation foundation establishment (R&D) of the Ministry of Trade, Industry and Energy (Task identification number: 1415176910, detailed task number: N0000598, research project name: laser application medical device/advanced material processing industry foundation establishment, task performing institution: Kyungpook National University industry-university) It was derived from a study conducted as part of the cooperation group, research period: 2021.02.01. ⁇ 2021.09.30.).
  • a vehicle air conditioner filter only filters foreign substances in the outside air, but it is difficult to sterilize bacteria or mold itself, so it is difficult to sterilize viruses and prevent the occurrence of indoor odors.
  • Korean Registered Patent Publication No. 2240487 discloses a technique of sterilizing through a germicidal lamp unit disposed in a net shape on the air input side or the discharge side of the filter unit.
  • optical fibers are used in imaging, lighting, fiber optic microscopes, fiber optic sensors, fiber optic lasers, and decoration using light.
  • Fiber optics can convert light or data into a form of light that can be collected and transmitted over long distances.
  • Optical fiber imaging or microscope not only binds numerous optical fibers into one and transmits them to the desired area well, but also attaches a lens at the end to magnify it in order to magnify and view small or hard-to-reach places (e.g., inside machines or the body).
  • Fiber optic sensors are useful in places with high voltage or explosive materials because of the small size of optical fibers and the fact that they do not require electricity, and are also useful for endoscopes.
  • Optical fiber mining is to collect and transmit natural light, and fiber lasers can amplify signals by mixing optical fibers and optical amplifiers.
  • optical fibers can be used for various purposes such as sterilization or heating by transmitting light of various wavelengths.
  • light must be emitted uniformly in various directions for purposes such as sterilization or heating. Since optical fibers have a structure in which light is emitted mainly from the end, it is difficult to emit uniform light in various directions.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a sterilization device that does not obstruct the flow of a fluid passing through the filter as much as possible while continuously sterilizing the filter through a light emitting device.
  • a sterilization device includes a filter through which fluid is input to a first surface and then output to a second surface; a light emitting device disposed to face a sterile surface including at least one of the first surface and the second surface; and a light source inputting light to the light emitting device, wherein the light emitting device is configured to emit the light toward the sterilization surface.
  • the light source may be disposed at a location away from the flow channel through which the fluid flows, the light emitting device may be formed to cross the channel, and one end of the light emitting device may be disposed to face the light source.
  • the light source and the light emitting device are disposed at intervals along a first direction parallel to the sterilization surface, and each of the light emitting devices follows a second direction parallel to the sterilization surface and perpendicular to the first direction. may be extended.
  • a first support and a second support are provided extending along the first direction, the light source is supported on the first support, and when the light source is disposed on one side of a passage through which the fluid flows based on the filter, the first support is provided.
  • the second support may be disposed on the other side of the passage, and the light emitting device may be supported by the second support.
  • the light emitting device is formed in a rod shape extending parallel to the sterilization surface;
  • the light input from the light source may be propagated along an extension direction, and the traveling direction of some of the light may be changed to be emitted toward the sterilization surface.
  • the light emitting device is formed in a rod shape extending parallel to the sterilization surface;
  • an intaglio reflective groove may be formed on the other surface opposite to the one surface to radiate the light propagating along the longitudinal direction of the light emitting device toward the sterilization surface.
  • An intaglio reflective groove is formed on an outer surface of the light emitting device, and a first inclined surface that becomes deeper as the light emitting device extends along the extending direction of the light emitting device.
  • a line-symmetric second inclined surface may be provided.
  • the light emitting device may be formed in a cylindrical shape extending parallel to the sterilization surface, and a plurality of reflective grooves formed along an outer circumferential surface of the light emitting device may be arranged along an extending direction of the light emitting device.
  • the depth of the second reflective groove formed in the light emitting device is closer to the first reflective groove formed at one end of the light emitting device than the second reflective groove. can be formed deeper than the depth of
  • the light source is disposed to face one end of the light emitting device, and a second reflective groove, a first reflective groove formed closer to one end of the light emitting device than the second reflective groove, emits light more than the second reflective groove.
  • a distance between the second reflective groove and the third reflective groove may be narrower than a distance between the first reflective groove and the second reflective groove.
  • the light emitting device includes an optical fiber including a first end surface, a second end surface, and a side surface between the first end surface and the second end surface, and the light source: emits light to the first end surface.
  • the optical fiber includes: at least one serration formed on the first end surface; and at least one side pattern formed on at least a part of the side surface, wherein the light may be diffused inside the optical fiber by the serration and radiated to the outside through the side pattern.
  • the serration or the side pattern may be processed by a pulse laser according to predetermined processing conditions.
  • At least one of the serration and the side pattern may be formed to have a width and a depth of 1 mm or less.
  • the serrations may be machined to have a ratio of depth to width in the range of 0.1 to 2.
  • the side pattern may be processed to have a ratio of depth to width in the range of 0.01 to 1.
  • the light source may input light having a wavelength range of 105 nm to 415 nm toward the serration.
  • a lens disposed between the light source and the serration may be further included.
  • the side pattern may include a plurality of side patterns, and a distance between the side patterns may decrease as the distance from the light source and the additional light source increases.
  • the optical fiber is made of a quartz or polymer-based material having high transmittance, and the serrations or the side patterns are manufactured by a laser pulse device including a femtosecond laser, and the processing speed of the femtosecond laser is 0.1 It can be adjusted in the range of mm/s to 10 m/s, the wavelength of the femtosecond laser can be adjusted in the range of 355 nm to 1064 nm, and the intensity of the femtosecond laser can be adjusted in the range of 0.1 mW to 100 W.
  • a sterilization device may continuously sterilize a filter through a light emitting device, while maximally not disturbing the flow of fluid passing through the filter.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a sterilization device of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a sterilizer according to a comparative embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a light emitting device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a light emitting device according to another exemplary embodiment.
  • 5A is a schematic diagram illustrating a first pattern.
  • 5B is a view showing an illumination map when a first pattern is formed in a light emitting device.
  • 5C is a view showing an illumination angle when a first pattern is formed in a light emitting device.
  • 6A is a schematic diagram illustrating a second pattern.
  • 6B is a view showing an illumination map when a second pattern is formed in the light emitting device.
  • 6C is a diagram showing an illumination angle when a second pattern is formed in a light emitting device.
  • 7A is a schematic diagram illustrating a cross-sectional phenomenon of a reflective groove when a first inclined surface has an angle of 40 degrees.
  • 7B is a view showing an illumination map when the first inclined surface has an angle of 40 degrees.
  • 7C is a schematic diagram illustrating a cross-sectional phenomenon of a reflective groove when a first inclined surface has an angle of 45 degrees.
  • 7D is a view showing an illumination map when the first inclined surface has an angle of 45 degrees.
  • 8A is a schematic diagram illustrating a cross-sectional phenomenon of a reflective groove when a first inclined surface has an angle of 10 degrees.
  • 8B is a view showing an illumination map when the first inclined surface has an angle of 10 degrees.
  • 8C is a schematic diagram illustrating a cross-sectional phenomenon of a reflective groove when a first inclined surface has an angle of 20 degrees.
  • 8D is a view showing an illumination map when the first inclined surface has an angle of 20 degrees.
  • 8E is a schematic diagram illustrating a cross-sectional phenomenon of a reflective groove when a first inclined surface has an angle of 30 degrees.
  • 8F is a view showing an illumination map when the first inclined surface has an angle of 30 degrees.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a light emitting device and a reflective groove according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a light emitting device and a reflective groove according to a second embodiment of the present invention.
  • 11 is a three-dimensional image showing a reflective groove formed by using a laser.
  • FIG. 12 is a photograph showing an experimental result in a state in which light in the UV band is incident through one end of the light emitting device after a reflective groove is formed only on a part of the other end of the light emitting device.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a corresponding optical fiber when a light emitting device is provided as an optical fiber.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of arrangement of serrations when the optical fiber of FIG. 13 is viewed in a first direction (A).
  • FIG. 15 is a view showing another example of arrangement of serrations when the optical fiber of FIG. 13 is viewed in a first direction (A).
  • Fig. 16 is a cross-sectional view along XX' of Fig. 14 or Fig. 15;
  • FIG. 17 is a view showing a pattern when the optical fiber of FIG. 13 is viewed in a third direction (C).
  • FIG. 18A is a view showing the serration of FIG. 16 having a V-shaped cross section.
  • FIG. 18B is a view showing a state in which the serrations of FIG. 16 have a U-shaped cross section.
  • FIG. 19A is a view showing the side pattern of FIG. 17 having a V-shaped cross section.
  • FIG. 19B is a view showing the side pattern of FIG. 17 having a U-shaped cross section.
  • 20 is a view showing a state in which an optical fiber emits light after receiving light from a light source.
  • 21 is a view showing a state in which an optical fiber emits light after receiving light from a light source according to another embodiment.
  • FIG. 22 is a view showing a state in which an optical fiber emits light after receiving light from a light source according to another embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a sterilization device of the present invention.
  • the sterilization device shown in FIG. 1 may include a light emitting device 210 and a light source 230 .
  • a filter 90 installed in the passage 50 through which fluid such as gas or liquid flows may be provided. Fluid may be input from the first surface of the filter 90 and fluid may be output from the second surface of the filter 90 .
  • the filter 90 may filter various foreign substances, bacteria, mold, and the like contained in the air. Foreign substances, bacteria, and mold may remain in the filter 90 through the filtering process. To prevent the growth of bacteria and mold, the filter 90 needs to be sterilized.
  • the light emitting device 210 may be disposed to face a sterilization surface including at least one of the first and second surfaces of the filter 90 .
  • the light emitting device 210 may be disposed to face the first surface or may be disposed to face the second surface.
  • some light emitting devices 210 may face the first surface and other light emitting devices 210 may face the second surface.
  • the light in the UV band may be propagated or transferred along an extension direction.
  • the light emitting device 210 may serve as a kind of path or tube through which light flows.
  • the light emitting device 210 may be formed based on a material such as quartz or polymer having a light transmittance of 50% or more in an ultraviolet (UV) band wavelength.
  • the UV band wavelength may be provided in the range of 200 nanometers to 400 nanometers, and may be limited to wavelengths having 200 nanometers to 280 nanometers in order to improve the sterilization effect.
  • the light emitting device 210 may include an optical fiber.
  • the optical fiber may include a core region through which light in the UV band propagates, and a clad region preventing light in the UV band from escaping out of the optical fiber.
  • the refractive index of the core region may be greater than that of the clad region.
  • the light source 230 may include a lamp generating light in the UV band.
  • the light source 230 may input light in the UV band to the light emitting device 210 .
  • the light source 230 may be formed to radiate light in the UV band toward one end of the light emitting device 210 .
  • Light in the UV band input to one end of the light emitting device 210 may propagate along the light emitting device 210 .
  • the light of the UV band irradiated from the light source 230 may spread to various places facing the sterilization surface along the light emitting device 210.
  • the light emitting device 210 included in the sterilization device does not stop at propagating light in the UV band along the extension direction, but may be formed to emit light in the UV band toward the sterilization surface.
  • the installation position of the light source 230 is not limited to a position facing the sterilization surface and can be freely expanded.
  • the light source 230 may be disposed at a location away from the flow channel 50 through which fluid flows.
  • the light in the UV band of the light source 230 is not directly radiated to the sterilization surface, but can be propagated throughout the sterilization surface using the light emitting device 210.
  • the light emitting device 210 may be formed to cross the passage 50 where the sterilization surface is located. In this case, one end of the light emitting device 210 may be disposed to face the light source 230 .
  • Light in the UV band based on the light source 230 disposed outside the passage 50 is introduced through one end of the light emitting device 210 and enters the inside of the passage 50 along the light emitting device 210. can
  • the light source 230 and the light emitting device 210 may be disposed at set intervals along a first direction parallel to the sterilization surface.
  • the vertical direction may correspond to the first direction.
  • the light emitting device 210 may extend along a second direction perpendicular to the first direction and parallel to the sterilization surface.
  • a first support 11 extending along the first direction may be provided.
  • the plurality of light sources 230 may be supported on the first support 11 .
  • a second support 12 extending along the first direction may be provided.
  • the second support 12 may be disposed on the other side of the passage 50 .
  • the plurality of light emitting devices 210 may be supported by the second support 12 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a sterilizer according to a comparative embodiment of the present invention.
  • the light source 230 is directly installed at every location facing the sterilization surface.
  • the light in the UV band of the light source 230 can be accurately irradiated throughout the sterilization surface.
  • a problem may arise in that the light source 230 acts as resistance to the movement of the fluid.
  • the light emitting device 210 may act as a resistor.
  • the light emitting device 210 occupies a very small area in the flow path 50 compared to the light source 230, compared to the light source 230 (including various support means, electric supply lines, etc.) It has the advantage of not having a lot of resistance.
  • the area of the light emitting device 210 on the cross-sectional area of the passage 50 may be smaller than the area of the light source 230 of the comparative example installed in the passage 50 . This means that the light emitting device 210 can smoothly maintain the open state of the passage 50 compared to the light source 230 .
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a light emitting device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a light emitting device according to another exemplary embodiment.
  • the light emitting device 210 may be formed in a rod shape extending parallel to the sterilization surface.
  • the light emitting device 210 may propagate the light in the UV band input from the light source 230 along the extending direction. If light in the UV band is input to one end of the light emitting device 210 , the light in the UV band may propagate along the light emitting device 210 and be output through the other end of the light emitting device 210 . According to this, as shown in FIG. 3 , light in the UV band having an intensity having a sterilizing effect may be output only at the other end of the light emitting device 210 . It is advantageous to minimize the number of light emitting devices 210 as much as possible so as not to disturb the flow of fluid.
  • a pattern is formed in the light emitting device 210 to change the traveling direction of the light in the UV band so that a part of the light in the UV band propagating along the extension direction leaks out from the center of the light emitting device 210 and is radiated toward the sterilization surface.
  • the pattern may be formed in a protrusion or groove shape. For convenience of processing, it may be advantageous that the pattern is formed in a groove shape.
  • the other surface of the light emitting device 210 opposite to the one surface emits light in the UV band propagating along the longitudinal direction or extension direction of the light emitting device 210.
  • Intaglio reflective grooves 190 radiating toward the sterilization surface may be formed.
  • 5A is a schematic diagram illustrating a first pattern.
  • the light emitting device 210 may be formed in a thin cylindrical shape extending parallel to the sterilization surface.
  • a plurality of reflective grooves 190 formed along an outer circumferential surface of the light emitting device 210 may be arranged along an extending direction of the light emitting device 210 .
  • the reflective groove 190 may be formed to extend along an inclined direction (eg, a vertical direction) to the extending direction of the light emitting device 210 .
  • a reflective groove 190 forming a trench extending in a direction inclined to the extending direction of the light emitting device 210 may correspond to the first pattern.
  • 5B is a view showing an illumination map when a first pattern is formed in a light emitting device.
  • 5C is a view showing an illumination angle when a first pattern is formed in a light emitting device.
  • the amount of light reaches 26.65% and the maximum intensity of light in the UV band reaches 60 candela (cd). appeared to do
  • 6A is a schematic diagram illustrating a second pattern.
  • the second pattern may correspond to the reflective groove 190 extending along the extension direction of the light emitting device 210 .
  • a plurality of second patterns may be arranged along the outer circumferential surface of the light emitting device 210 .
  • 6B is a view showing an illumination map when a second pattern is formed in the light emitting device.
  • 6C is a diagram showing an illumination angle when a second pattern is formed in a light emitting device.
  • the amount of light is only 1.87%.
  • the second pattern cannot irradiate light in the UV band with sufficient intensity for sterilization to the sterilization surface to be sterilized. Therefore, it is preferable that the first pattern is formed on the light emitting device 210 rather than the second pattern.
  • FIG. 7A is a schematic diagram showing a cross-sectional phenomenon of a reflective groove when the first inclined surface is at an angle of 40 degrees
  • FIG. 7B is a view showing an illumination map when the first inclined surface is at an angle of 40 degrees
  • FIG. 7C is a view showing an illumination map when the first inclined surface is It is a schematic diagram showing the cross-sectional phenomenon of the reflection groove when the angle is 45 degrees
  • FIG. 7d is a view showing the illumination map when the first inclined surface is 45 degrees
  • FIG. 8a is the reflection when the first inclined surface is 10 degrees.
  • FIG. 8b is a schematic view showing the cross-sectional phenomenon of the groove
  • Figure 8b is a view showing the illumination map when the first inclined surface is at an angle of 10 degrees
  • Figure 8c is a schematic diagram showing the cross-sectional phenomenon of the reflection groove when the first inclined surface is at an angle of 20 degrees
  • 8D is a view showing an illumination map when the first inclined surface is at an angle of 20 degrees
  • FIG. 8E is a schematic diagram showing a cross-sectional phenomenon of a reflective groove when the first inclined surface is at an angle of 30 degrees
  • FIG. This is a drawing showing the illumination map when the inclined plane is at an angle of 30 degrees.
  • the intaglio reflective grooves 190 formed on the outer surface of the light emitting device 210 include a first inclined surface 191 that gradually deepens along the extension direction of the light emitting device 210, the light emitting device A second inclined surface 192 line-symmetrical to the first inclined surface 191 based on an imaginary line perpendicular to the extension direction of 210 may be provided.
  • the reflection angle of the light in the UV band is affected by the first inclined surface 191 or the second inclined surface 192, and the intensity of the light in the UV band output from the center of the light emitting device 210 varies according to the reflection angle.
  • FIG. 7A shows an embodiment in which the first inclined surface 191 has an angle of 40 degrees
  • FIG. 7C shows an embodiment in which the first inclined surface 191 has an angle of 45 degrees.
  • the intensity of light in the UV band is up to 60 candela.
  • FIG. 8A is an embodiment in which the first inclined surface 191 is 10 degrees
  • FIG. 8C is an embodiment in which the first inclined surface 191 is 20 degrees
  • FIG. 8E is an embodiment in which the first inclined surface 191 is 30 degrees.
  • the amount of light was 0.95%, 5.22%, and 21.07% in the order of 10 degrees, 20 degrees, and 30 degrees of the first inclined surface 191, respectively.
  • the first inclined surface 191 be inclined at an angle of 40 to 45 degrees relative to the extension direction of the light emitting device 210 .
  • UV light when light in the UV band input to one end of the rod-shaped light emitting device 210 is continuously leaked toward the filter 90 by a pattern in the middle of propagating along the light emitting device 210, UV light
  • the intensity of the light in the band may decrease toward the other end of the light emitting device 210 .
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a light emitting device and a reflective groove according to a first embodiment of the present invention.
  • the depth of the second reflective groove b formed in the light emitting device 210 is greater than that of the second reflective groove b. It may be deeper than the depth of the first reflective groove a formed close to one end of the emission device 210 .
  • a portion of the light in the UV band input to one end of the light emitting device 210 may leak through the filter 90 through the first reflective groove a close to the input side.
  • the light of the remaining UV band remaining after some leaking out may propagate along the light emitting device 210 again and reach the second reflection groove b.
  • the intensity of light in the UV band reaching the second reflective groove b may be in a weakened state due to partial leakage from the first reflective groove a. In this state, if the depth of the second reflective groove b is the same as that of the first reflective groove a, the amount counted toward the filter 90 may be reduced due to the reduced input source.
  • the portion of the filter 90 facing the second reflection groove b may be irradiated with light in the UV band having a lower intensity than the portion of the filter 90 facing the first reflection groove 190 b.
  • the depth of the second reflective groove b is greater than the depth of the first reflective groove a.
  • the areas of the first inclined surface 191 and the second inclined surface 192 may increase.
  • the first inclined surface 191 having an increased area may reflect a large amount of UV band light propagating along the light emitting device 210 .
  • the second reflective groove b is reduced to the first reflective groove a, and even though the input source is reduced, UV band light may be radiated to the filter 90 with an intensity similar to that of the first reflective groove a.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a light emitting device and a reflective groove according to a second embodiment of the present invention.
  • light in the UV band may be output with uniform intensity throughout the light emitting device 210 by adjusting the distance between the reflection grooves 190 .
  • the first reflective grooves a and the second reflective grooves formed closer to one end of the light emitting device 210 to which UV-band light is input than the second reflective groove b and the second reflective groove b are larger than the first reflective groove a and the second reflective groove b.
  • a third reflective groove c formed close to the other end of the light emitting device 210 may be provided.
  • the distance between the second reflective groove b and the third reflective groove c may be narrower than the distance between the first reflective groove a and the second reflective groove b.
  • each reflective groove 190 if the depth of each reflective groove 190 is the same, the intensity of light in the UV band output from the reflective groove 190 may decrease toward the other end of the light emitting device 210 .
  • the distance between each reflective groove 190 decreases toward the other end of the light emitting device 210, the weakening of light intensity in the UV band can be supplemented in terms of distance.
  • light in the UV band can be output with uniform intensity over the entire section in the longitudinal direction (extension direction) of the light emitting device 210.
  • the reflective groove 190 described above can be created through various methods.
  • the optical fiber when the light emitting device 210 includes an optical fiber, the optical fiber may be rotated about a center line of the optical fiber.
  • the reflective groove 190 extending along the outer circumferential surface of the optical fiber may be formed by irradiating the outer surface of the optical fiber with a laser beam while rotating the optical fiber.
  • the optical fiber may be installed in the manufacturing equipment so as to have a rotational degree of freedom capable of rotating around the center line.
  • a light means having a degree of freedom of movement capable of linear movement along the length direction of the optical fiber and emitting a laser may be provided in the manufacturing equipment.
  • Light in the UV band propagating along the optical fiber manufactured in the above manner may leak out from the center of the light emitting device 210 due to the reflection groove 190 and be irradiated to the sterilization surface of the filter 90 .
  • 11 is a three-dimensional image showing a reflective groove formed by using a laser.
  • the width of the reflective groove 190 is 21.39 micrometers and the depth is 21.74 micrometers.
  • the angle (inclination) of the first inclined surface 191 and the second inclined surface 192 was about 45 degrees, respectively.
  • the ratio between the depth and width of the reflection groove 190 satisfies the range of 0.1 to 1. Looking at it from another point of view, when the ratio satisfies the range of 0.1 to 1, it may be experimentally ensured that light in the UV band is uniformly emitted from the entire light emitting device 210 and irradiated to the filter 90 .
  • FIG. 12 is a photograph showing an experimental result in a state in which light in the UV band is input through one end of the light emitting device after a reflective groove is formed only on a part of the other end of the light emitting device.
  • the above sterilization device may include the light emitting device 210 emitting light in the UV band toward one surface of the filter 90 installed in the flow path 50 through which the fluid flows.
  • the light emitting device 210 may receive light in the UV band from the light source 230 installed at a location away from the passage 50 .
  • the light emitting device 210 may be formed thinner than the thickness of the light source 230 so as to less disturb the flow of the flow path 50 compared to when the light source 230 is disposed within the flow path 50 .
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a corresponding optical fiber when the light emitting device is provided as an optical fiber.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of arrangement of serrations when the optical fiber of FIG. 13 is viewed in a first direction (A).
  • FIG. 15 is a view showing another example of arrangement of serrations when the optical fiber of FIG. 13 is viewed in a first direction (A).
  • an optical fiber 200 may include a first surface 210 , a second surface 220 and a side surface 230 .
  • the side surface 230 is disposed between the first surface 210 and the second surface 220 and may be formed to include a cylindrical interior.
  • the optical fiber 200 may have a first surface 210 disposed in a first direction (A) and a second surface 220 disposed in a second direction (B).
  • a lower portion of the side surface 230 of the optical fiber 200 may face the third direction (C), and an upper portion may face the fourth direction (D).
  • At least one serration 211 may be formed on the first surface 210 .
  • the serrations 211 may include at least one groove.
  • the serrations 211 may be processed using a pulse laser (eg, a femtosecond (10-15S) laser).
  • the serrations 211 may be processed according to preset processing conditions.
  • the serrations 211 may be formed in a straight line from the fifth direction E to the sixth direction F.
  • the serrations 211 may be formed of a plurality of straight lines parallel to each other. A plurality of straight lines included in the serration 211 may have different lengths.
  • the serrations 211 may include a plurality of concentric circles having different radii. Each concentric circle included in the serration 211 may be spaced apart at the same interval. Alternatively, concentric circles included in the serrations 211 may be spaced apart at different intervals. Each concentric circle included in the serration 211 may be spaced apart at a larger or smaller interval as the distance from the center of the first surface 210 increases.
  • At least one side pattern 231 may be formed on a part (eg, the lower side, the third direction (C)) of the side surface 230 of the optical fiber 200 .
  • the side pattern 231 may allow light input in the first direction (A) to be emitted in the third direction (C).
  • Light input in the first direction (A) eg, UV or UV-C
  • light (eg, UV or UV-C) input in the first direction (A) is dispersed in the third direction (C) within the optical fiber 200 by the serration 211, and a side pattern to be described later. (231) may be emitted in the fourth direction (D).
  • light (eg, UV or UV-C) input in the first direction (A) is dispersed in the fourth direction (D) within the optical fiber 200 by the serrations 211, and within the optical fiber 200 By being totally reflected in , it can be input in the third direction (C) and emitted in the fourth direction (D) by the side pattern 231 to be described later.
  • the serrations 211 may also be formed on the second surface 220 .
  • the serrations 211 may also be formed on the first surface 210 and the second surface 220 .
  • light may be input through both the first surface 210 and the second surface 220 .
  • Fig. 16 is a cross-sectional view along XX' of Fig. 14 or Fig. 15;
  • FIG. 17 is a view showing a pattern when the optical fiber of FIG. 13 is viewed in a third direction (C).
  • an optical fiber 200 may include a core region 201 and a clad region 202 .
  • the core region 201 may be made of a material having a higher refractive index than the clad region 202 , and light input from a light source may be transmitted through the core region 101 .
  • the core region 101 may be made of a quartz-based material having high transmittance.
  • the core region 101 may be made of a quartz or polymer-based material having a light transmittance of 90% or more.
  • the core region 101 may be configured to transmit light (eg, UV or UV-C) having a band of 105 nm to 415 nm.
  • the core region 101 may be configured to transmit light having a band of 800 nm to 900 nm.
  • the core region 101 may be configured to transmit light having a band of 200 nm to 2000 nm.
  • FIG. 18A is a view showing the serration of FIG. 16 having a V-shaped cross section.
  • FIG. 18B is a view showing a state in which the serrations of FIG. 16 have a U-shaped cross section.
  • cross-sections of at least one serration 211_1 or 211_2 may include a linear pattern or a curved pattern.
  • the serration pattern SR1 may have a V-shaped cross section.
  • the serration pattern SR1 may be processed to have a serration width SRW and a serration depth SRD.
  • the serration pattern SR1 may be processed such that a ratio (SRD/SRW) of the serration depth SRD to the serration width SRW has a range of 0.1 to 2.
  • the serration width (SRW) and the serration depth (SRD) of the at least one serration 211_1 and 211_2 may be formed to be 1 mm or less.
  • the serration pattern SR2 may have a U-shaped cross section.
  • the serration pattern SR2 may be processed to have a serration width SRW and a serration depth SRD.
  • the serration pattern SR2 may be processed such that a ratio (SRD/SRW) of the serration depth SRD to the serration width SRW has a range of 0.1 to 2.
  • At least one of the serrations 211_1 and 211_2 may be processed using a femtosecond laser.
  • a femtosecond laser By adjusting the processing speed of the femtosecond laser in the range of 0.1 mm/s to 10 m/s, the wavelength in the range of 355 nm to 1064 nm, and the intensity in the range of 0.1 mW to 200 W, various types of three types such as curved patterns and linear patterns can be obtained.
  • the ration 211 may be processed on the first side 210 or the second side 220 of the optical fiber 200 .
  • the side pattern 231 of the optical fiber 200 rotates the side surface 230 of the optical fiber 200 in a designated direction (eg, from a fifth direction E to a sixth direction F).
  • a designated direction eg, from a fifth direction E to a sixth direction F.
  • the side pattern 231 of the optical fiber 200 may be observed as a straight line when viewed from the third direction (C).
  • the side pattern 231 of the optical fiber 200 may be disposed parallel to the serrations 211 .
  • At least one side pattern 231 may be arranged in a line at designated intervals in the length direction of the optical fiber 200 (eg, from the first direction (A) to the second direction (B)).
  • the side patterns 231 may be formed with a boiling cycle in the length direction of the optical fiber 200 .
  • the distance between the side patterns 231 increases as the distance from the light entrance part (eg, the first surface 210) increases. can decrease
  • the side patterns 231 may include first side patterns 231a, second side patterns 231b, or third side patterns 231c that are sequentially away from the light incident part.
  • the first side patterns 231a may be disposed at a first interval S11.
  • the second side patterns 231b may be disposed at a second interval S12 smaller than the first interval S11.
  • the third side patterns 231c may be disposed at a third interval S13 smaller than the second interval S12.
  • FIG. 19A is a view showing the side pattern of FIG. 17 having a V-shaped cross section.
  • FIG. 19B is a view showing the side pattern of FIG. 17 having a U-shaped cross section.
  • cross-sections of at least one side pattern 231_1 or 231_2 may include a linear pattern or a curved pattern.
  • the side pattern PT1 may have a V-shaped cross section.
  • the side pattern PT1 may be processed to have a pattern width PTW and a pattern depth PTD.
  • the side pattern PT1 may be processed such that the ratio (PTD/PTW) of the pattern depth PTD to the pattern width PTW has a range of 0.01 to 1.
  • At least one of the side patterns 231_1 and 231_2 may have a pattern width (PTW) and a pattern depth (PTD) of 1 mm or less.
  • the side pattern PT2 may have a U-shaped cross section.
  • the side pattern PT2 may be processed to have a pattern width PTW and a pattern depth PTD.
  • the side pattern PT2 may be processed such that the ratio (PTD/PTW) of the pattern depth PTD to the pattern width PTW has a range of 0.01 to 1.
  • At least one of the side patterns 231_1 and 231_2 may be processed using a femtosecond laser. At least one of the side patterns 231_1 and 231_2 may be processed according to preset processing conditions. By adjusting the processing speed of the femtosecond laser in the range of 0.1mm/s to 10m/s, the wavelength in the range of 355nm to 1064nm, and the intensity in the range of 0.1mW to 200W, various types of aspects such as curved and linear patterns A pattern 231 may be processed on the side 230 of the optical fiber 200 .
  • 20 is a view showing a state in which an optical fiber emits light after receiving light from a light source.
  • At least one serration 211 may be processed on a first surface (eg, the first surface 210 of FIG. 13 ) of the optical fiber 200 .
  • Light eg, UV or UV-C
  • Light irradiated from the light source 130 may be input to the inside of the optical fiber 200 through the first surface.
  • Light emitted from the light source 130 may be diffused in a designated direction (eg, a vertical direction, a third direction (C) or a fourth direction (D) of FIG. 13 ) through the serrations 211 .
  • the light diffused through the serration 211 may be diffused into the emission area through at least one side pattern 231a or 231b.
  • At least one side pattern 231a or 231b may be processed at different intervals.
  • first side patterns 231a close to the light source 130 may be processed at a first distance S21.
  • the second side patterns 231b farther from the light source 130 than the first side patterns 231a may be processed at a second interval S22 smaller than the first interval S21.
  • the second side patterns 231b may be processed to have a greater inclination angle than the first side patterns 231a.
  • the second side patterns 231b may be processed so that the ratio (PTD/PTW) of the pattern depth PTD to the pattern width PTW is greater than that of the first side patterns 231a.
  • the light emission device 110 may diversify the light emission angle and light intensity distribution according to the application environment.
  • the light efficiency of the emission area may be increased.
  • the serrations 211 formed in the input unit have an effect of using a plurality of light sources through one light source 130, and thus manufacturing cost of the light emitting device 110 may be reduced according to a decrease in the number of light sources.
  • 21 is a view showing a state in which an optical fiber emits light after receiving light from a light source according to another embodiment.
  • At least one serration 211 may be processed on a first surface (eg, first surface 210 of FIG. 13 ) of the optical fiber 200 .
  • Light (eg, UV or UV-C) irradiated from the light source 130 may be input to the inside of the optical fiber 200 through the first surface.
  • Light emitted from the light source 130 may be diffused in a designated direction (eg, a vertical direction, a third direction (C) or/and a fourth direction (D) in FIG. 1 ) through the serrations 211 .
  • the light diffused through the serration 211 may be diffused into the emission area through at least one side pattern 231a or 231b.
  • the lens 300 may be disposed between the light source 130 and the serration 211 .
  • the lens 300 may include a concave lens.
  • the lens 300 may diffuse the light emitted from the light source 130 in a designated direction. Light diffused by the lens 300 may be further diffused through the serrations 211 .
  • the light emitting device 110 can complexly diffuse the light emitted from the light source 130 through the lens 300 and the serration 211, and thus has higher light output efficiency than the light emitting device 110 of FIG. 20 . can be improved
  • At least one side pattern 231a or 231b may be processed at different intervals.
  • first side patterns 231a close to the light source 130 may be processed at a first distance S21.
  • the second side patterns 231b farther from the light source 130 than the first side patterns 231a may be processed at a second interval S22 smaller than the first interval S21.
  • the second side patterns 231b may be processed to have a greater inclination angle than the first side patterns 231a.
  • the second side patterns 231b may be processed so that the ratio (PTD/PTW) of the pattern depth PTD to the pattern width PTW is greater than that of the first side patterns 231a.
  • the light emission device 110 may diversify the light emission angle and light intensity distribution according to the application environment.
  • the light efficiency of the emission area may be increased.
  • the serrations 211 formed in the input unit have an effect of using a plurality of light sources through one light source 130, and thus manufacturing cost of the light emitting device 110 may be reduced according to a decrease in the number of light sources.
  • FIG. 22 is a view showing a state in which an optical fiber emits light after receiving light from a light source according to another embodiment.
  • the optical fiber 200 may have serrations 211 and 221 processed on at least two surfaces.
  • at least one first serration 211 may be processed on the first surface of the optical fiber 200 (eg, the first surface 210 of FIG. 13 ).
  • at least one second serration 221 may be processed on the second surface of the optical fiber 200 (eg, the second surface 220 of FIG. 13 ).
  • Light (eg, UV or UV-C) emitted from the first light source 130a may be input into the optical fiber 200 through the first surface.
  • Light (eg, UV or UV-C) irradiated from the second light source 130b may be input into the optical fiber 200 through the second surface.
  • the light emitted from the first light source 130a passes through the first serrations 211 in a designated direction (eg, a vertical direction, a third direction C in FIG. 1 , or/and a fourth direction ( D)) can be diffused.
  • the light emitted from the second light source 130b is diffused in a designated direction (eg, a vertical direction, a third direction (C) or/and a fourth direction (D) in FIG. 1) through the second serration 121.
  • the light diffused through the at least one serration 211 or 221 may be diffused into the emission area through the at least one side pattern 231a, 231b or 231c.
  • At least one side pattern (231a, 231b, 231c) may be processed at different intervals.
  • first side patterns 231a close to the first light source 130a may be processed at a first distance S31.
  • the second side patterns 231b close to the second light source 130b may be processed at a second distance S32.
  • the second interval S32 may be set equal to the first interval S31.
  • the second interval S32 may be set smaller than the first interval S31.
  • the third side patterns 231c farther from the first light source 130a than the first side patterns 231a and farther from the second light source 130b than the second side patterns 231b have a first interval S31 and It may be processed at a third interval S33 smaller than the second interval S32.
  • the third side patterns 231c may be processed to have a greater inclination angle than the first and second side patterns 231a and 231b.
  • the third side patterns 231c have a ratio (PTD/PTW) of the pattern depth PTD to the pattern width PTW than the first side patterns 231a and the second side patterns 231b. It can be processed to be large.
  • the light emission device 110 may diversify the light emission angle and light intensity distribution according to the application environment.
  • the light efficiency of the emission area may be increased.
  • the serrations 211 and 221 formed in the input unit have an effect of using a plurality of light sources through the two light sources 130a and 130b, the manufacturing cost of the light emitting device 110 can be reduced according to the decrease in the number of light sources.
  • a first lens may be disposed between the first light source 130a and the first serration 211 .
  • a second lens may be disposed between the second light source 130b and the second serration 121 .
  • the first lens or the second lens may include a concave lens.
  • the first lens or the second lens may diffuse the light emitted from the first light source 130a or the second light source 130b in a designated direction. Light diffused by the first lens or the second lens may be further diffused through the first serration 211 or the second serration 121 .
  • the light emitting device 110 may complexly diffuse the light emitted from the first light source 130a through the first lens and the first serration 211 .
  • the light emitting device 110 may complexly diffuse the light emitted from the second light source 130b through the second lens and the second serration 221 . Accordingly, light output efficiency of the light emitting device 110 may be further improved.
  • the light emitting device 110 includes an optical fiber (eg, an optical fiber 200) including a first surface, a second surface, and a side surface forming a cylindrical inner space between the first surface and the second surface. )), and a light source (eg, the light source 130) radiating light to the first surface.
  • the optical fiber includes at least one serration (eg, serration 211) formed on the first surface and at least one side pattern (eg, side pattern 231) formed on at least a part of the side surface. can include The light may be diffused inside the optical fiber by the serration and diffused outward through the side pattern.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치는 유체가 제1 면으로 입력된 후 제2 면으로 출력되는 필터; 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 적어도 하나가 포함된 살균면에 대면하게 배치된 광 출사 장치; 및 상기 광 출사 장치에 광을 입력하는 광원을 포함하고, 상기 광 출사 장치는 상기 살균면을 향해 상기 광을 방사하도록 형성된다.

Description

광 출사 장치를 포함하는 살균 장치
본 발명은 광 출사 장치를 포함하는 살균 장치에 관한 것이다.
본 발명은 산업통상자원부의 스마트특성화기반구축 (R＆D)(과제고유번호: 1415176703, 세부과제번호: P0017662, 연구과제명: 고기능 인체결합 의료기기 산업육성 플랫폼 구축사업, 과제수행기관: 경북대학교 산학협력단, 연구기간: 2021.04.01. ~ 2021.12.31.)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.
본 발명은 산업통상자원부의 산업혁신기반구축(R&D)(과제고유번호: 1415176910, 세부과제번호: N0000598, 연구과제명: 레이저 응용 의료기기/첨단소재가공 산업기반구축, 과제수행기관: 경북대학교 산학협력단, 연구기간: 2021.02.01. ~ 2021.09.30.)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.
한편, 본 발명의 모든 측면에서 과제 제공 주체인 한국 정부의 재산 이익은 없다.
일반적으로 하절기에 차량용 에어컨을 구동하는 경우 외부의 습도가 높은 공기가 흡기 팬을 통해 차량용 에어컨 필터를 거치게 된다. 이때, 습도가 높은 공기가 에어컨 필터를 거치는 과정 중에 물 분자가 필터에 남게 된다. 필터에 남은 습기나 물 분자는 곰팡이를 포함한 각종 세균과 바이러스의 번식 원인을 제공하게 된다.
차량용 에어컨 필터는 외부 공기의 이물질을 필터링할 뿐 세균이나 곰팡이 자체를 살균하기는 어려워 바이러스의 살균 및 실내 악취의 발생을 방지하기 어려운 문제점이 있었다.
한국 등록 특허 공보 제2240487호에는 필터부의 공기 입력 측 또는 배출 측에 그물 형상으로 배치되는 살균 램프부를 통해 살균을 수행하는 기술이 개시되어 있다.
광섬유는 정보 통신 외에도 이미징, 채광, 광섬유 현미경, 광섬유 센서, 광섬유 레이저 그리고 빛을 이용한 장식에도 이용된다. 광섬유는 빛 혹은 데이터를 빛의 형태로 변환하여 모으거나 먼 거리에 전달할 수 있다. 광섬유 이미징이나 현미경은 작은 것이나 잘 닿기 어려운 곳(예: 기계나 몸속)을 확대해서 잘 보기 위해서 수많은 광섬유를 하나로 묶어서 보고자 하는 곳에 잘 전달할 뿐만 아니라 마지막에 렌즈를 달아 확대할 수 있다. 광섬유 센서는 광섬유의 작은 사이즈와 전기가 필요하지 않는 점 때문에 고전압이나 폭발성 물질이 있는 곳에서도 유용하게 쓰이며, 이와 함께 내시경에도 유용하게 쓰인다. 광섬유 채광은 자연광을 모아서 전달하는 것이고, 광섬유 레이저는 광섬유와 광증폭기를 혼합하여 신호를 증폭시킬 수 있다.
또한, 광섬유는 다양한 파장의 광을 전달하여 살균 또는 온열 등의 다양한 용도를 위해 사용될 수 있다. 다만, 살균 또는 온열 등의 용도를 위해서는 다양한 방향으로 균일하게 광이 출사 되어야 하는데, 광섬유는 주로 말단에서 광이 출사 되는 구조를 가지므로, 다양한 방향으로 균일한 광을 출사하기에는 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예는 광 출사 장치를 통해 지속적으로 필터를 살균하면서도 필터를 통과시키는 유체의 흐름을 최대한 방해하지 않는 살균 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치는 유체가 제1 면으로 입력된 후 제2 면으로 출력되는 필터; 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 적어도 하나가 포함된 살균면에 대면하게 배치된 광 출사 장치; 및 상기 광 출사 장치에 광을 입력하는 광원을 포함하고, 상기 광 출사 장치는 상기 살균면을 향해 상기 광을 방사하도록 형성된다.
상기 광원은 상기 유체가 흐르는 유로로부터 벗어난 위치에 배치되고, 상기 광 출사 장치는 상기 유로를 가로지르게 형성되며, 상기 광 출사 장치의 일단부는 상기 광원에 대면하게 배치될 수 있다.
상기 광원과 상기 광 출사 장치는 상기 살균면에 평행한 제1 방향을 따라 설정 간격마다 배치되고, 각각의 상기 광 출사 장치는 상기 살균면에 평행하면서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 연장될 수 있다.
상기 제1 방향을 따라 연장되는 제1 지지대와 제2 지지대가 마련되고, 상기 광원은 상기 제1 지지대에 지지되고, 상기 필터를 기준으로 상기 광원이 상기 유체가 흐르는 유로의 일측에 배치되면 상기 제2 지지대는 상기 유로의 타측에 배치되고, 상기 광 출사 장치는 상기 제2 지지대에 지지될 수 있다.
상기 광 출사 장치는: 상기 살균면에 평행하게 연장되는 막대 형상으로 형성되고; 상기 광원으로부터 입력된 상기 광을 연장 방향을 따라 전파시키되, 상기 광 중 일부의 진행 방향을 변환시켜 상기 살균면을 향해 방사되도록 할 수 있다.
상기 광 출사 장치는: 상기 살균면에 평행하게 연장되는 막대 형상으로 형성되고; 일면이 상기 살균면에 대면될 때, 상기 일면에 반대되는 타면에는 상기 광 출사 장치의 길이 방향을 따라 전파되는 상기 광을 상기 살균면을 향해 방사시키는 음각의 반사 홈이 형성될 수 있다.
상기 광 출사 장치의 외면에는 음각의 반사 홈이 형성되고, 상기 반사 홈에는 상기 광 출사 장치의 연장 방향을 따라 갈수록 깊어지는 제1 경사면, 상기 연장 방향에 수직한 가상선을 기준으로 상기 제1 경사면에 선대칭되는 제2 경사면이 마련될 수 있다.
상기 광 출사 장치는 상기 살균면에 평행하게 연장되는 원기둥 형상으로 형성되고, 상기 광 출사 장치에는 외주면을 따라 형성된 반사 홈이 상기 광 출사 장치의 연장 방향을 따라 복수로 배열될 수 있다.
상기 광원이 상기 광 출사 장치의 일단부에 대면하게 배치될 때, 상기 광 출사 장치에 형성된 제2 반사 홈의 깊이는 상기 제2 반사 홈보다 상기 광 출사 장치의 일단부에 가깝게 형성된 제1 반사 홈의 깊이보다 깊게 형성될 수 있다.
상기 광원이 상기 광 출사 장치의 일단부에 대면하게 배치되고, 제2 반사 홈, 상기 제2 반사 홈보다 상기 광 출사 장치의 일단부에 가깝게 형성된 제1 반사 홈, 상기 제2 반사 홈보다 광 출사 장치의 타단부에 가깝게 형성된 제3 반사 홈이 마련될 때, 상기 제2 반사 홈과 상기 제3 반사 홈 간의 간격은 상기 제1 반사 홈과 상기 제2 반사 홈 간의 간격보다 좁게 형성될 수 있다.
상기 광 출사 장치는: 제1 단부면, 제2 단부면 및 상기 제1 단부면과 상기 제2 단부면 사이의 측면을 포함하는 광섬유를 포함하고, 상기 광원은: 상기 제1 단부면에 광을 입력하고, 상기 광섬유는: 상기 제1 단부면에 형성되는 적어도 하나의 세레이션; 및 상기 측면의 적어도 일부에 형성되는 적어도 하나의 측면 패턴을 포함하고, 상기 광은: 상기 세레이션에 의해 상기 광섬유 내부에서 확산되고, 상기 측면 패턴을 통해 외부로 방사될 수 있다.
상기 세레이션 또는 상기 측면 패턴은 기 설정된 가공 조건에 따라 펄스 레이저에 의해 가공될 수 있다.
상기 세레이션 및 상기 측면 패턴 중 적어도 하나는 1mm 이하의 폭 및 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 세레이션은 폭에 대한 깊이의 비율이 0.1 내지 2의 범위를 가지도록 가공될 수 있다.
상기 측면 패턴은 폭에 대한 깊이의 비율이 0.01 내지 1의 범위를 가지도록 가공될 수 있다.
상기 광원은 105nm 내지 415nm의 파장 대역을 가지는 광을 상기 세레이션을 향하여 입력할 수 있다.
상기 광원과 상기 세레이션 사이에 배치되는 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 단부면에 형성되는 적어도 하나의 추가 세레이션; 및 상기 제2 단부면을 향하여 추가 광을 입력하는 추가 광원을 더 포함할 수 있다.
상기 측면 패턴은 복수의 측면 패턴들을 포함하고, 상기 측면 패턴들 사이의 간격은 상기 광원 및 상기 추가 광원으로부터 멀어질수록 감소할 수 있다.
상기 광섬유는 석영 또는 폴리머 계열의 고 투과율을 가지는 재질로 구성되고, 상기 세레이션 또는 상기 측면 패턴은 펨토초 레이저(femtosecond laser)를 포함하는 레이저 펄스 장치에 의해 제조되며, 상기 펨토초 레이저의 가공속도는 0.1mm/s 내지 10m/s 범위에서 조절되고, 상기 펨토초 레이저의 파장은 355nm 내지 1064nm 범위에서 조절되고, 상기 펨토초 레이저의 강도는 0.1mW 내지 100W 범위에서 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치는 광 출사 장치를 통해 지속적으로 필터를 살균하면서도 필터를 통과시키는 유체의 흐름을 최대한 방해하지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 살균 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 비교 실시예에 따른 살균기를 나타낸 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 광 출사 장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 광 출사 장치를 나타낸 개략도이다.
도 5a는 제1 패턴을 나타낸 개략도이다.
도 5b는 광 출사 장치에 제1 패턴이 형성된 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 5c는 광 출사 장치에 제1 패턴이 형성된 경우의 illumination angle을 나타낸 도면이다.
도 6a는 제2 패턴을 나타낸 개략도이다.
도 6b는 광 출사 장치에 제2 패턴이 형성된 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 6c는 광 출사 장치에 제2 패턴이 형성된 경우의 illumination angle을 나타낸 도면이다.
도 7a는 제1 경사면이 40도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이다.
도 7b는 제1 경사면이 40도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 7c는 제1 경사면이 45도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이다.
도 7d는 제1 경사면이 45도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 8a는 제1 경사면이 10도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이다.
도 8b는 제1 경사면이 10도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 8c는 제1 경사면이 20도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이다.
도 8d는 제1 경사면이 20도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 8e는 제1 경사면이 30도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이다.
도 8f는 제1 경사면이 30도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 출사 장치 및 반사 홈을 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 출사 장치 및 반사 홈을 나타낸 개략도이다.
도 11는 레이저를 이용하여 형성된 반사 홈을 나타낸 3차원 이미지이다.
도 12은 광 출사 장치의 타단부 일부에만 반사 홈을 형성한 후 광 출사 장치의 일단부를 통해 UV 대역의 광을 입사시킨 상태의 실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 13은 광 출사 장치가 광섬유로 제공되는 경우, 해당 광섬유를 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13의 광섬유를 제1 방향(A)에서 바라볼 때 세레이션 배치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 13의 광섬유를 제1 방향(A)에서 바라볼 때 세레이션 배치의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 14 또는 도 15의 X-X'에 따른 단면도이다.
도 17은 도 13의 광섬유를 제3 방향(C)에서 바라볼 때 패턴을 나타내는 도면이다.
도 18a는 도 16의 세레이션이 V자형 단면을 갖는 모습을 나타낸 도면이다.
도 18b는 도 16의 세레이션이 U자형 단면을 갖는 모습을 나타낸 도면이다.
도 19a는 도 17의 측면 패턴이 V자형 단면을 갖는 모습을 나타낸 도면이다.
도 19b는 도 17의 측면 패턴이 U자형 단면을 갖는 모습을 나타낸 도면이다.
도 20은 광섬유가 광원으로부터 광을 입력 받은 후 출사 하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 21은 다른 실시 예에 따른 광섬유가 광원으로부터 광을 입력 받은 후 출사 하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 22는 또 다른 실시 예에 따른 광섬유가 광원으로부터 광을 입력 받은 후 출사 하는 모습을 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며,
하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 살균 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 살균 장치는 광 출사 장치(210) 및 광원(230)을 포함할 수 있다.
기체, 액체 등의 유체가 흐르는 유로(50)에 설치된 필터(90)가 마련될 수 있다. 필터(90)의 제1 면으로부터 유체가 입력되고 필터(90)의 제2 면으로 유체가 출력될 수 있다.
필터(90)는 공기 중에 포함된 각종 이물질, 세균, 곰팡이 등을 필터링할 수 있다. 필터링 과정을 통해 필터(90)에는 이물질, 세균, 곰팡이가 잔존할 수 있다. 세균, 곰팡이의 증식을 방지하기 위해 필터(90)는 살균될 필요가 있다.
유체가 흐르는 유로(50)에 설치된 필터(90)의 물리적인 살균은 현실적으로 어렵기 때문에, 필터(90)를 광학적으로 살균하는 방안이 적용될 수 있다.
광 출사 장치(210)는 필터(90)의 제1 면과 제2 면 중 적어도 하나가 포함된 살균면에 대면하게 배치될 수 있다. 다시 말해, 광 출사 장치(210)는 제1 면에 대면하게 배치되거나, 제2 면에 대면하게 배치될 수 있다. 또는, 일부 광 출사 장치(210)가 제1 면에 대면하게 배치되고, 다른 광 출사 장치(210)가 제2 면에 대면하게 배치될 수 있다.
광 출사 장치(210)는 일측에서 UV 대역의 광이 입력되면 연장 방향을 따라 UV 대역의 광을 전파시키거나 전달할 수 있다. 광 출사 장치(210)는 광이 흐르는 일종의 길 또는 관 역할을 수행할 수 있다. 일 예로, 광 출사 장치(210)는 UV(Ultraviolet Ray, 자외선) 대역 파장의 광 투과율 50% 이상의 석영, 폴리머 등의 소재를 기반으로 형성될 수 있다.
이때 UV 대역 파장은 200 나노미터 내지 400 나노미터로 제공될 수 있으며, 살균 효과의 향상을 위해 200 나노미터 내지 280 나노미터를 갖는 파장으로 한정될 수 있다.
광 출사 장치(210)는 광섬유(optical fiber)를 포함할 수 있다. 광섬유는 UV 대역의 광이 전파하는 코어(core) 영역, 광섬유 밖으로 UV 대역의 광이 빠져나가지 못하도록 막는 클래드(clad) 영역을 포함할 수 있다. 코어 영역의 굴절률은 클래드 영역의 굴절률보다 클 수 있다.
광원(230)은 UV 대역의 광을 생성하는 램프 등을 포함할 수 있다. 광원(230)은 광 출사 장치(210)에 UV 대역의 광을 입력할 수 있다. 광 출사 장치(210)가 막대 형상으로 형성될 때, 광원(230)은 광 출사 장치(210)의 일측 말단을 향해 UV 대역의 광을 조사하도록 형성될 수 있다. 광 출사 장치(210)의 일단부로 입력된 UV 대역의 광은 광 출사 장치(210)를 따라 전파될 수 있다.
광 출사 장치(210)에 따르면 광원(230)에서 조사된 UV 대역의 광은 광 출사 장치(210)를 따라 살균면에 대면되는 위치 곳곳으로 퍼져 나갈 수 있다.
살균 장치에 포함된 광 출사 장치(210)는 연장 방향을 따라 UV 대역의 광을 전파시키는 것에 그치지 않고, 살균면을 향해 UV 대역의 광을 방사하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 살균 장치의 광 출사 장치(210)로 인해 광원(230)은 설치 위치가 살균면에 대면되는 위치에 국한되지 않고 자유롭게 확장될 수 있다.
일 예로, 광원(230)은 유체가 흐르는 유로(50)로부터 벗어난 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 광원(230)의 UV 대역의 광이 직접 살균면으로 방사되지 못하고, 광 출사 장치(210)를 이용해서 살균면 곳곳으로 전파될 수 있다. 적어도 살균면에 대면되는 위치까지 UV 대역의 광을 전파시키기 위해 광 출사 장치(210)는 살균면이 위치한 유로(50)를 가로지르게 형성될 수 있다. 이때, 광 출사 장치(210)의 일단부는 광원(230)에 대면하게 배치될 수 있다. 유로(50)로부터 벗어난 위치에 배치된 광원(230) 기반의 UV 대역의 광은 광 출사 장치(210)의 일단부를 통해 유입되고, 광 출사 장치(210)를 따라 유로(50) 내부로 진입할 수 있다.
광원(230)과 광 출사 장치(210)는 살균면에 평행한 제1 방향을 따라 설정 간격마다 배치될 수 있다. 도 1에서는 세로 방향이 제1 방향에 해당될 수 있다.
광 출사 장치(210)는 살균면에 평행하면서 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 연장될 수 있다.
제1 방향을 따라 연장되는 제1 지지대(11)가 마련될 수 있다. 복수의 광원(230)은 제1 지지대(11)에 지지될 수 있다.
제1 방향을 따라 연장되는 제2 지지대(12)가 마련될 수 있다. 필터(90)를 기준으로, 광원(230)이 유체가 흐르는 유로(50)의 일측에 배치되면 제2 지지대(12)는 유로(50)의 타측에 배치될 수 있다. 이때, 복수의 광 출사 장치(210)는 제2 지지대(12)에 지지될 수 있다.
도 2는 본 발명의 비교 실시예에 따른 살균기를 나타낸 개략도이다.
도 2와 같이 광원(230)이 유로(50) 내에 형성된 상황이 가정될 수 있다.
도 2의 비교 실시예에는 살균면에 대면되는 위치 곳곳마다 광원(230)이 직접 설치되고 있다. 이 경우, 광원(230)의 UV 대역의 광이 살균면 곳곳에 정확하게 조사될 수 있다. 하지만, 광원(230)이 유체의 이동에 대한 저항으로 작용하는 문제가 발생될 수 있다. 물론, 광 출사 장치(210)를 적용한 본 실시예에서도 광 출사 장치(210)가 저항으로 작용할 수 있다. 하지만, 광 출사 장치(210)는 유로(50) 내에서 광원(230)과 대비하여 매우 적은 면적을 차지하므로, 광원(230)(각종 지지 수단, 전기 공급 라인 등 포함)과 대비하여 유체에 대한 저항이 크지 않은 장점이 있다.
다시 말해, 유로(50)의 단면적 상으로 광 출사 장치(210)의 면적은 유로(50) 내에 설치되는 비교 실시예의 광원(230)의 면적보다 작을 수 있다. 이는 곧 광 출사 장치(210)가 광원(230)에 비하여 유로(50)의 개방 상태를 원활하게 유지할 수 있음을 의미한다.
또한, 광 출사 장치(210)를 이용하면, 광원(230)에서 발생된 열이 유로(50) 또는 필터(90)에 직접 인가되는 현상이 원천적으로 방지될 수 있다. 그 결과 광원(230)의 열로 인해 유로(50) 내에 부정적으로 작용하는 각종 악영향(세균 증식 등)이 억제될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 광 출사 장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 광 출사 장치를 나타낸 개략도이다.
광 출사 장치(210)는 살균면에 평행하게 연장되는 막대 형상으로 형성될 수 있다. 광 출사 장치(210)는 광원(230)으로부터 입력된 UV 대역의 광을 연장 방향을 따라 전파시킬 수 있다. 만약, 광 출사 장치(210)의 일단부로 UV 대역의 광이 입력되면, UV 대역의 광은 광 출사 장치(210)를 따라 전파되고 광 출사 장치(210)의 타단부를 통해 출력될 수 있다. 이에 따르면, 도 3과 같이 광 출사 장치(210)의 타단부 말단에서만 살균 효과를 갖는 세기의 UV 대역의 광이 출력될 수 있다. 유체의 흐름을 방해하지 않도록 광 출사 장치(210)의 개수는 가능한 최소화되는 것이 유리하며, 적은 개수의 광 출사 장치(210)를 이용하여 살균면 전체를 고르게 살균하기 위해서는 광 출사 장치(210)의 중간에서도 UV 대역의 광이 새어 나오도록 할 필요가 있다. 연장 방향을 따라 전파되는 UV 대역의 광의 일부가 광 출사 장치(210)의 가운데에서 새어 나와 살균면을 향해 방사되도록, 광 출사 장치(210)에는 UV 대역의 광의 진행 방향을 변환시키는 패턴이 형성될 수 있다. 패턴은 돌기 또는 홈 형상으로 형성될 수 있다. 가공의 편의상 패턴은 홈 형상으로 형성되는 것이 유리할 수 있다.
광 출사 장치(210)의 일면이 살균면에 대면될 때, 일면에 반대되는 광 출사 장치(210)의 타면에는 광 출사 장치(210)의 길이 방향 또는 연장 방향을 따라 전파되는 UV 대역의 광을 살균면을 향해 방사시키는 음각의 반사 홈(190)이 형성될 수 있다.
반사 홈(190) 등의 패턴이 형성되면, 도 4와 같이 광 출사 장치(210) 전체에서 고른 세기로 UV 대역의 광이 출력되고 살균면에 조사될 수 있다.
도 5a는 제1 패턴을 나타낸 개략도이다.
광 출사 장치(210)는 살균면에 평행하게 연장되는 얇은 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 광 출사 장치(210)에는 외주면을 따라 형성된 반사 홈(190)이 광 출사 장치(210)의 연장 방향을 따라 복수로 배열될 수 있다. 반사 홈(190)은 광 출사 장치(210)의 연장 방향에 기울어진 방향(예를 들어 수직 방향)을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 광 출사 장치(210)의 연장 방향에 기울어진 방향을 따라 연장되는 트렌치를 형성하는 반사 홈(190)이 제1 패턴에 해당될 수 있다.
도 5b는 광 출사 장치에 제1 패턴이 형성된 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 5c는 광 출사 장치에 제1 패턴이 형성된 경우의 illumination angle을 나타낸 도면이다.
도 5b 및 도 5c를 참조하면, 광 출사 장치(210)에 제1 패턴이 형성된 도 5a의 실시예에 따르면, 광량이 26.65%에 이르고, UV 대역의 광의 최대 세기가 60칸델라(cd)에 도달하는 것으로 나타났다.
도 6a는 제2 패턴을 나타낸 개략도이다.
도 6a에서 제2 패턴은 광 출사 장치(210)의 연장 방향을 따라 길게 연장되는 반사 홈(190)에 해당될 수 있다.
제2 패턴은 광 출사 장치(210)의 외주면을 따라 복수로 배열될 수 있다.
도 6b는 광 출사 장치에 제2 패턴이 형성된 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 6c는 광 출사 장치에 제2 패턴이 형성된 경우의 illumination angle을 나타낸 도면이다.
도 6b 및 도 6c를 참조하면, 광 출사 장치(210)에 제2 패턴이 형성된 도 6a의 실시예에 따르면, 광량이 1.87%에 불과한 것으로 나타났다.
결과적으로, 제2 패턴은 살균의 대상이 되는 살균면에 살균에 필요한 충분한 세기의 UV 대역의 광을 조사할 수 없다. 따라서, 제2 패턴보다 제1 패턴이 광 출사 장치(210)에 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로 반사 홈(190)의 단면 형상에 대해 살펴본다.
도 7a는 제1 경사면이 40도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이고, 도 7b는 제1 경사면이 40도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이고, 도 7c는 제1 경사면이 45도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이고, 도 7d는 제1 경사면이 45도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이고, 도 8a는 제1 경사면이 10도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이고, 도 8b는 제1 경사면이 10도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이고, 도 8c는 제1 경사면이 20도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이고, 도 8d는 제1 경사면이 20도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이고, 도 8e는 제1 경사면이 30도 각도인 경우의 반사 홈의 단면 현상을 나타낸 개략도이고, 도 8f는 제1 경사면이 30도 각도인 경우의 illumination map을 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 8f를 참조하면, 광 출사 장치(210)의 외면에 형성된 음각의 반사 홈(190)에는 광 출사 장치(210)의 연장 방향을 따라 갈수록 깊어지는 제1 경사면(191), 광 출사 장치(210)의 연장 방향에 수직한 가상선을 기준으로 제1 경사면(191)에 선대칭되는 제2 경사면(192)이 마련될 수 있다.
도 7a 내지 도 7d와 같이 UV 대역의 광이 좌측에서 우측으로 전파되는 경우, 해당 광은 도면상으로 광 출사 장치(210)의 윗면에 형성된 제1 경사면(191)에 반사되어 광 출사 장치(210)의 반대면(광 출사 장치(210)의 아랫면)을 향해 진행하고, 해당면을 통과해서 살균면에 조사될 수 있다.
이때, UV 대역의 광의 반사 각도는 제1 경사면(191) 또는 제2 경사면(192)의 영향을 받게 되며, 반사 각도에 따라 광 출사 장치(210)의 가운데에서 출력되는 UV 대역의 광의 세기가 달라질 수 있다.
도 7a는 제1 경사면(191)이 40도 각도인 실시예이고, 도 7c는 제1 경사면(191)이 45도 각도인 실시예이다.
도 7b를 참조하면 제1 경사면(191)이 40도인 경우 광량은 26.65%로 나타났고, 도 7d를 참조하면 제1 경사면(191)이 45도인 경우 광량은 26.70%로 나타났다.
제1 경사면(191)이 40도인 경우와 45도인 경우에서 UV 대역의 광의 세기는 최대 60칸델라로 나타났다.
도 8a는 제1 경사면(191)이 10도인 실시예이고, 도 8c는 제1 경사면(191)이 20도인 실시예이며, 도 8e는 제1 경사면(191)이 30도인 실시예이다.
도 8b, 도 8d 및 도 8f를 참조하면, 제1 경사면(191)이 10도, 20도, 30도의 순서대로 광량은 0.95%, 5.22%, 21.07%로 나타났다.
제1 경사면(191)이 30도인 경우 광량은 양호하게 나타났으나, 광의 최대 세기가 40도~45도의 실시예와 비교하여 50% 수준에 머무르는 것으로 나타났다.
따라서, 광 출사 장치(210)의 연장 방향을 기준으로 제1 경사면(191)은 40도~45도 각도만큼 기울어지게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 막대 형상으로 형성된 광 출사 장치(210)의 일단부로 입력된 UV 대역의 광이 광 출사 장치(210)를 따라 전파되는 중간에 패턴에 의해 지속적으로 필터(90)를 향해 새어 나가게 되면, UV 대역의 광의 세기는 광 출사 장치(210)의 타단부로 갈수록 약해질 수 있다. 그러나 필터(90) 전체에 균일한 세기의 UV 대역의 광이 조사되는 것이 유리할 수 있다.
도 9은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 출사 장치 및 반사 홈을 나타낸 개략도이다.
도 9를 참조하면, 광원(230)이 광 출사 장치(210)의 일단부에 대면하게 배치될 때, 광 출사 장치(210)에 형성된 제2 반사 홈 b의 깊이는 제2 반사 홈 b보다 광 출사 장치(210)의 일단부에 가깝게 형성된 제1 반사 홈 a의 깊이보다 깊게 형성될 수 있다.
광 출사 장치(210)의 일단부로 입력된 UV 대역의 광은 입력 측에 가까운 제1 반사 홈 a에서 일부가 필터(90)로 새어 나갈 수 있다. 일부가 새어 나가고 남은 나머지 UV 대역의 광은 다시 광 출사 장치(210)를 따라 전파되고 제2 반사 홈 b에 도달할 수 있다. 제2 반사 홈 b에 도달한 UV 대역의 광의 세기는 제1 반사 홈 a에서 일부 새어 나간 것에 기인하여 약화된 상태일 수 있다. 이 상태에서 제2 반사 홈 b의 깊이가 제1 반사 홈 a와 동일하다면, 줄어든 입력 소스로 인해 필터(90)를 향해 세어 나가는 양도 줄어들 수 있다. 그 결과, 제2 반사 홈 b에 대면 되는 필터(90) 부위에는 제1 반사 홈(190) b에 대면 되는 필터(90) 부위보다 약한 세기의 UV 대역의 광이 조사될 수 있다.
하지만, 제1 실시예에 따르면, 제2 반사 홈 b의 깊이가 제1 반사 홈 a의 깊이보다 깊다.
반사 홈(190)의 깊이가 깊어지면, 제1 경사면(191) 및 제2 경사면(192)의 면적이 증가될 수 있다. 면적이 증가된 제1 경사면(191)은 광 출사 장치(210)를 따라 전파되는 많은 양의 UV 대역의 광을 반사시킬 수 있다. 이를 통해, 제2 반사 홈 b는 제1 반사 홈 a로 줄어 입력 소스가 줄어들었음에도 불구하고 제1 반사 홈 a 때와 유사한 세기로 UV 대역의 광을 필터(90)로 조사할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 출사 장치 및 반사 홈을 나타낸 개략도이다.
도 10을 참조하면, 제2 실시예는 각 반사 홈(190) 간의 간격을 조절하는 방식을 통해 광 출사 장치(210) 전체에 걸쳐 UV 대역의 광이 고른 세기로 출력되도록 할 수 있다.
일 예로, 도 10과 같이 제2 반사 홈 b, 제2 반사 홈 b보다 UV 대역의 광이 입력되는 광 출사 장치(210)의 일단부에 가깝게 형성된 제1 반사 홈 a, 제2 반사 홈 b보다 광 출사 장치(210)의 타단부에 가깝게 형성된 제3 반사 홈 c가 마련될 수 있다.
이때, 제2 반사 홈 b와 상기 제3 반사 홈 c 간의 간격은 제1 반사 홈 a와 제2 반사 홈 b 간의 간격보다 좁게 형성될 수 있다.
이에 따르면, 각 반사 홈(190)의 깊이가 동일하다면, 광 출사 장치(210)의 타단부로 갈수록 반사 홈(190)으로부터 출력되는 UV 대역의 광의 세기가 줄어들 수 있다. 하지만, 광 출사 장치(210)의 타단부로 갈수록 각 반사 홈(190)의 간격이 줄어들게 되므로 거리 적으로 UV 대역의 광의 세기 약화가 보충될 수 있다. 결과적으로, 필터(90)의 입장에서는 제2 실시예에 의해서도 광 출사 장치(210)의 길이 방향(연장 방향) 상으로 전 구간에 걸쳐 UV 대역의 광이 고른 세기로 출력될 수 있다.
이상에서 살펴본 반사 홈(190)은 다양한 방법으로 통해 생성될 수 있다.
일 예로, 광 출사 장치(210)가 광섬유를 포함하는 경우, 광섬유의 중심선을 중심으로 광섬유를 회전시킬 수 있다. 광섬유를 회전시키면서 광섬유의 외면에 레이저를 조사하는 방식을 통해 광섬유의 외주면을 따라 연장되는 반사 홈(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 광섬유는 중심선을 중심으로 회전 가능한 회전 자유도를 갖도록 제조 장비에 설치될 수 있다. 광섬유의 길이 방향을 따라 직선 이동 가능한 이동 자유도를 가지며, 레이저를 발사하는 광 수단이 제조 장비에 마련될 수 있다.
이상의 방식으로 제조된 광섬유를 따라 전파되는 UV 대역의 광은 반사 홈(190)으로 인해 광 출사 장치(210)의 가운데에서 새어 나와 필터(90)의 살균면에 조사될 수 있다.
도 11는 레이저를 이용하여 형성된 반사 홈을 나타낸 3차원 이미지이다.
도 11을 살펴보면, 반사 홈(190)의 폭은 21.39마이크로미터, 깊이는 21.74마이크로미터로 나타났다. 제1 경사면(191)과 제2 경사면(192)의 각도(경사도)는 각각 45도 정도로 나타났다.
앞의 실험 결과에 따르면, 반사 홈(190)의 깊이와 폭 간의 비율은 0.1~1의 범위를 만족하였다. 다른 관점에서 살펴보면, 해당 비율이 0.1~1의 범위를 만족하는 경우 UV 대역의 광이 광 출사 장치(210) 전체로부터 고르게 방사되어 필터(90)에 조사되는 것이 실험적으로 보장될 수 있다.
도 12은 광 출사 장치의 타단부 일부에만 반사 홈을 형성한 후 광 출사 장치의 일단부를 통해 UV 대역의 광을 입력시킨 상태의 실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 12를 살펴보면, 반사 홈(190)이 형성된 제1 구간 t1에서는 UV 대역의 광이 고른 세기로 광 출사 장치(210)의 옆면을 통해 새어 나오는 것을 알 수 있다.
반면, 반사 홈(190)이 미형성된 제2 구간 t2에서는 UV 대역의 광이 광 출사 장치(210)의 옆면을 통해 살균 기능을 발현할 정도의 세기로 새어 나오지 못하는 것을 알 수 있다.
정리하면, 이상의 살균 장치는 유체가 흐르는 유로(50)에 설치된 필터(90)의 일면을 향해 UV 대역의 광을 방사하는 광 출사 장치(210)를 포함할 수 있다. 해당 광 출사 장치(210)는 유로(50)로부터 도피된 위치에 설치된 광원(230)으로부터 UV 대역의 광을 입력 받을 수 있다. 해당 광 출사 장치(210)는 광원(230)이 유로(50) 내에 배치되었을 때와 비교하여 유로(50)의 흐름을 덜 방해하도록, 광원(230)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
도 13은 광 출사 장치가 광섬유로 제공되는 경우, 해당 광섬유를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13의 광섬유를 제1 방향(A)에서 바라볼 때 세레이션 배치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 13의 광섬유를 제1 방향(A)에서 바라볼 때 세레이션 배치의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 광섬유(200)는 제1 면(210), 제2 면(220) 및 측면(230)을 포함할 수 있다. 측면(230)은 제1 면(210)과 제2 면(220) 사이에 배치되고, 원통형의 내부를 포함하도록 형성될 수 있다. 일 예로, 광섬유(200)는 제1 방향(A)으로 제1 면(210)이 배치되고, 제2 방향(B)으로 제2 면(220)이 배치될 수 있다. 광섬유(200)의 측면(230)의 하부는 제3 방향(C)을 향하고, 상부는 제4 방향(D)을 향할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 적어도 하나의 세레이션(serration)(211)은 제1 면(210)에 형성될 수 있다. 세레이션(211)은 적어도 하나의 홈을 포함할 수 있다. 세레이션(211)은 펄스 레이저(pulse laser)(예: 펨토초(femtosecond, 10-15S) 레이저)를 이용하여 가공될 수 있다. 세레이션(211)은 기 설정된 가공 조건에 따라 가공될 수 있다. 세레이션(211)은 제5 방향(E)으로부터 제6 방향(F)으로 직선으로 형성될 수 있다. 세레이션(211)은 서로 평행한 복수의 직선으로 형성될 수 있다. 세레이션(211)에 포함된 복수의 직선은 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
도 15를 참조하면, 다른 실시 예로서, 세레이션(211)은 반지름이 서로 다른 복수의 동심원으로 구성될 수 있다. 세레이션(211)에 포함된 각 동심원은 동일한 간격으로 이격될 수 있다. 또는 세레이션(211)에 포함된 각 동심원은 서로 다른 간격으로 이격될 수 있다. 세레이션(211)에 포함된 각 동심원은 제1 면(210)의 중심으로부터 멀어질수록 더 큰 간격 또는 더 작은 간격으로 이격될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 측면 패턴(231)은 광섬유(200)의 측면(230)의 일부(예: 하부, 제3 방향(C))에 형성될 수 있다. 측면 패턴(231)은 제1 방향(A)으로 입력된 광을 제3 방향(C)으로 출사 되도록 할 수 있다. 제1 방향(A)으로 입력된 광(예: UV 또는 UV-C)은 세레이션(211)에 의해 광섬유(200) 내에서 제3 방향(C) 및/또는 제4 방향(D)으로 분산되고, 분산된 광은 측면 패턴(231)에 의해 지정된 방향(예: 제4 방향(D))으로 출사될 수 있다.
일 예로, 제1 방향(A)으로 입력된 광(예: UV 또는 UV-C)은 세레이션(211)에 의해 광섬유(200) 내에서 제3 방향(C)으로 분산되고, 후술하는 측면 패턴(231)에 의해 제4 방향(D)으로 출사될 수 있다. 또한, 제1 방향(A)으로 입력된 광(예: UV 또는 UV-C)은 세레이션(211)에 의해 광섬유(200) 내에서 제4 방향(D)으로 분산되고, 광섬유(200) 내에서 전반사됨으로써 제3방향(C)으로 입력되어 후술하는 측면 패턴(231)에 의해 제4 방향(D)으로 출사될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 세레이션(211)은 제2 면(220)에도 형성될 수 있다. 세레이션(211)이 제1 면(210) 및 제2 면(220)에 형성되는 경우, 광은 제1 면(210) 및 제2 면(220) 모두를 통해 입력될 수 있다.
도 16은 도 14 또는 도 15의 X-X'에 따른 단면도이다.
도 17은 도 13의 광섬유를 제3 방향(C)에서 바라볼 때 패턴을 나타내는 도면이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 광섬유(200)는 코어(core) 영역(201) 및 클래드(Clad) 영역(202)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 코어 영역(201)은 클래드 영역(202)보다 굴절률이 높은 재질로 구성될 수 있으며, 광원으로부터 입력된 광은 코어 영역(101)을 통해 전달될 수 있다. 코어 영역(101)은 쿼츠(Quartz) 계열의 고 투과율을 가지는 재질로 구성될 수 있다. 일 예로, 코어 영역(101)은 광 투과율이 90% 이상인 석영 또는 폴리머 계열의 재질로 구성될 수 있다. 코어 영역(101)은 105nm 내지 415nm의 대역을 가지는 광(예: UV 또는 UV-C)을 전달하도록 구성될 수 있다. 또는 코어 영역(101)은 800nm 내지 900nm의 대역을 가지는 광을 전달하도록 구성될 수 있다. 또는 코어 영역(101)은 200nm 내지 2000nm의 대역을 가지는 광을 전달하도록 구성될 수 있다.
도 18a는 도 16의 세레이션이 V자형 단면을 갖는 모습을 나타낸 도면이다.
도 18b는 도 16의 세레이션이 U자형 단면을 갖는 모습을 나타낸 도면이다.
도 18a 및 도 18b를 참조하면, 적어도 하나의 세레이션(211_1, 211_2)의 단면은 선형 패턴 또는 곡면 패턴을 포함할 수 있다. 일 예로, 세레이션 패턴(SR1)은 V자형 단면을 가질 수 있다. 세레이션 패턴(SR1)은 세레이션 폭(SRW) 및 세레이션 깊이(SRD)를 가지도록 가공될 수 있다. 세레이션 패턴(SR1)은 세레이션 폭(SRW)에 대한 세레이션 깊이(SRD)의 비율(SRD/SRW)이 0.1 내지 2의 범위를 가지도록 가공될 수 있다. 적어도 하나의 세레이션(211_1, 211_2)의 세레이션 폭(SRW) 및 세레이션 깊이(SRD)는 1mm 이하로 형성될 수 있다.
다른 예로, 세레이션 패턴(SR2)은 U자형 단면을 가질 수 있다. 세레이션 패턴(SR2)은 세레이션 폭(SRW) 및 세레이션 깊이(SRD)를 가지도록 가공될 수 있다. 세레이션 패턴(SR2)은 세레이션 폭(SRW)에 대한 세레이션 깊이(SRD)의 비율(SRD/SRW)이 0.1 내지 2의 범위를 가지도록 가공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 세레이션(211_1, 211_2)은 펨토초 레이저(femtosecond laser)를 통해 가공될 수 있다. 펨토초 레이저의 가공속도를 0.1mm/s 내지 10m/s 범위에서 조절하고, 파장을 355nm 내지 1064nm 범위에서 조절하고, 강도를 0.1mW 내지 200W 범위에서 조절하여, 곡면 패턴 및 선형 패턴 등 다양한 형태의 세레이션(211)이 광섬유(200)의 제1 면(210) 또는 제2 면(220)에 가공될 수 있다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 광섬유(200)의 측면 패턴(231)은 지정된 방향(예: 제5 방향(E)으로부터 제6 방향(F))으로 광섬유(200)의 측면(230)을 따라 형성될 수 있다. 광섬유(200)의 측면 패턴(231)은 제3 방향(C)에서 바라보는 경우 직선으로 관찰될 수 있다. 제3 방향(C)에서 바라볼 때, 광섬유(200)의 측면 패턴(231)은 세레이션(211)과 평행하게 배치될 수 있다. 적어도 하나의 측면 패턴(231)은 광섬유(200)의 길이 방향(예: 제1 방향(A)으로부터 제2 방향(B))으로 지정된 간격으로 일렬로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 측면 패턴(231)은 광섬유(200)의 길이 방향으로 비등주기로 형성될 수 있다. 광섬유(200)의 길이 방향 전체에 걸쳐서 측면(230)으로 균일한 광 조도 특성을 얻기 위하여, 입광부(예: 제1 면(210))로부터 멀어질수록 측면 패턴(231)들 사이의 간격은 감소할 수 있다. 일 예로, 측면 패턴(231)은 입광부로부터 순차적으로 멀어지는 제1 측면 패턴(231a)들, 제2 측면 패턴(231b)들 또는 제3 측면 패턴(231c)들을 포함할 수 있다. 제1 측면 패턴(231a)들은 제1 간격(S11)으로 배치될 수 있다. 제2 측면 패턴(231b)들은 제1 간격(S11)보다 작은 제2 간격(S12)으로 배치될 수 있다. 제3 측면 패턴(231c)들은 제2 간격(S12)보다 작은 제3 간격(S13)으로 배치될 수 있다.
도 19a는 도 17의 측면 패턴이 V자형 단면을 갖는 모습을 나타낸 도면이다.
도 19b는 도 17의 측면 패턴이 U자형 단면을 갖는 모습을 나타낸 도면이다.
도 19a 및 도 19b를 참조하면, 적어도 하나의 측면 패턴(231_1, 231_2)의 단면은 선형 패턴 또는 곡면 패턴을 포함할 수 있다. 일 예로, 측면 패턴(PT1)은 V자형 단면을 가질 수 있다. 측면 패턴(PT1)은 패턴 폭(PTW) 및 패턴 깊이(PTD)를 가지도록 가공될 수 있다. 측면 패턴(PT1)은 패턴 폭(PTW)에 대한 패턴 깊이(PTD)의 비율(PTD/PTW)이 0.01 내지 1의 범위를 가지도록 가공될 수 있다. 적어도 하나의 측면 패턴(231_1, 231_2)의 패턴 폭(PTW) 및 패턴 깊이(PTD)는 1mm 이하로 형성될 수 있다.
다른 예로, 측면 패턴(PT2)은 U자형 단면을 가질 수 있다. 측면 패턴(PT2)은 패턴 폭(PTW) 및 패턴 깊이(PTD)를 가지도록 가공될 수 있다. 측면 패턴(PT2)은 패턴 폭(PTW)에 대한 패턴 깊이(PTD)의 비율(PTD/PTW)이 0.01 내지 1의 범위를 가지도록 가공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 측면 패턴(231_1, 231_2)은 펨토초 레이저(femtosecond laser)를 통해 가공될 수 있다. 적어도 하나의 측면 패턴(231_1, 231_2)은 기 설정된 가공 조건에 따라 가공될 수 있다. 펨토초 레이저의 가공속도를 0.1mm/s 내지 10m/s 범위에서 조절하고, 파장을 355nm 내지 1064nm 범위에서 조절하고, 강도를 0.1mW 내지 200W 범위에서 조절하여, 곡면 패턴 및 선형 패턴 등 다양한 형태의 측면 패턴(231)이 광섬유(200)의 측면(230)에 가공될 수 있다.
도 20은 광섬유가 광원으로부터 광을 입력 받은 후 출사 하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 광섬유(200)는 제1 면(예: 도 13의 제1 면(210))에 적어도 하나의 세레이션(211)이 가공될 수 있다. 광원(130)으로부터 조사된 광(예: UV 또는 UV-C)은 제1 면을 통해 광섬유(200)의 내부로 입력될 수 있다. 광원(130)으로부터 조사된 광은 세레이션(211)을 통해 지정된 방향(예: 상하 방향, 도 13의 제3 방향(C) 또는 제4 방향(D))으로 확산될 수 있다. 세레이션(211)을 통해 확산된 광은 적어도 하나의 측면 패턴(231a, 231b)을 통해 출사 영역으로 확산될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 균일한 광 조도 특성을 얻기 위하여, 적어도 하나의 측면 패턴(231a, 231b)은 서로 다른 간격으로 가공될 수 있다. 예를 들면, 광원(130)에 근접한 제1 측면 패턴(231a)들은 제1 간격(S21)으로 가공될 수 있다. 제1 측면 패턴(231a)들보다 광원(130)에서 먼 제2 측면 패턴(231b)들은 제1 간격(S21)보다 작은 제2 간격(S22)으로 가공될 수 있다. 다른 예로, 제2 측면 패턴(231b)들은 제1 측면 패턴(231a)들보다 더 큰 경사각을 가지도록 가공될 수 있다. 또 다른 예로, 제2 측면 패턴(231b)들은 제1 측면 패턴(231a)들보다 패턴 폭(PTW)에 대한 패턴 깊이(PTD)의 비율(PTD/PTW)이 크도록 가공될 수 있다.
따라서, 광 출사 장치(110)는 적용 환경에 따라 광 출사각 및 광 조도 분포를 다양화할 수 있다. 또한, 측면 패턴(231a, 231b)의 제어 통해, 출사 영역에 대한 광효율이 증가될 수 있다. 또한, 입력부에 형성된 세레이션(211)은 하나의 광원(130)을 통해 다수의 광원을 사용하는 효과가 있어, 광원 수량 감소에 따라 광 출사 장치(110)의 제작 비용이 감소할 수 있다.
도 21은 다른 실시 예에 따른 광섬유가 광원으로부터 광을 입력 받은 후 출사 하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 21을 참조하면, 광섬유(200)는 제1 면(예: 도 13의 제1 면(210))에 적어도 하나의 세레이션(211)이 가공될 수 있다. 광원(130)으로부터 조사된 광(예: UV 또는 UV-C)은 제1 면을 통해 광섬유(200)의 내부로 입력될 수 있다. 광원(130)으로부터 조사된 광은 세레이션(211)을 통해 지정된 방향(예: 상하 방향, 도 1의 제3 방향(C) 또는/및 제4 방향(D))으로 확산될 수 있다. 세레이션(211)을 통해 확산된 광은 적어도 하나의 측면 패턴(231a, 231b)을 통해 출사 영역으로 확산될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광원(130)과 세레이션(211) 사이에 렌즈(300)가 배치될 수 있다. 일 예로, 렌즈(300)는 오목 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈(300)는 광원(130)으로부터 조사된 광을 지정된 방향으로 확산시킬 수 있다. 렌즈(300)에 의해 확산된 광은 세레이션(211)을 통해 추가로 확산될 수 있다. 광 출사 장치(110)는 렌즈(300) 및 세레이션(211)을 통해 광원(130)으로부터 조사된 광을 복합적으로 확산시킬 수 있고, 이에 따라 도 20의 광 출사 장치(110)보다 출광 효율이 향상될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 균일한 광 조도 특성을 얻기 위하여, 적어도 하나의 측면 패턴(231a, 231b)은 서로 다른 간격으로 가공될 수 있다. 예를 들면, 광원(130)에 근접한 제1 측면 패턴(231a)들은 제1 간격(S21)으로 가공될 수 있다. 제1 측면 패턴(231a)들보다 광원(130)에서 먼 제2 측면 패턴(231b)들은 제1 간격(S21) 작은 제2 간격(S22)으로 가공될 수 있다. 다른 예로, 제2 측면 패턴(231b)들은 제1 측면 패턴(231a)들보다 더 큰 경사각을 가지도록 가공될 수 있다. 또 다른 예로, 제2 측면 패턴(231b)들은 제1 측면 패턴(231a)들보다 패턴 폭(PTW)에 대한 패턴 깊이(PTD)의 비율(PTD/PTW)이 크도록 가공될 수 있다.
따라서, 광 출사 장치(110)는 적용 환경에 따라 광 출사각 및 광 조도 분포를 다양화할 수 있다. 또한, 측면 패턴(231a, 231b)의 제어 통해, 출사 영역에 대한 광효율이 증가될 수 있다. 또한, 입력부에 형성된 세레이션(211)은 하나의 광원(130)을 통해 다수의 광원을 사용하는 효과가 있어, 광원 수량 감소에 따라 광 출사 장치(110)의 제작 비용이 감소할 수 있다.
도 22는 또 다른 실시 예에 따른 광섬유가 광원으로부터 광을 입력 받은 후 출사 하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 22를 참조하면, 광섬유(200)는 적어도 두 면에 세레이션(211, 221)이 가공될 수 있다. 예를 들면, 광섬유(200)는 제1 면(예: 도 13의 제1 면(210))에 적어도 하나의 제1 세레이션(211)이 가공될 수 있다. 또한, 광섬유(200)는 제2 면(예: 도 13의 제2 면(220))에 적어도 하나의 제2 세레이션(221)이 가공될 수 있다. 제1 광원(130a)으로부터 조사된 광(예: UV 또는 UV-C)은 제1 면을 통해 광섬유(200)의 내부로 입력될 수 있다. 제2 광원(130b)으로부터 조사된 광(예: UV 또는 UV-C)은 제2 면을 통해 광섬유(200)의 내부로 입력될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 광원(130a)으로부터 조사된 광은 제1 세레이션(211)을 통해 지정된 방향(예: 상하 방향, 도 1의 제3 방향(C) 또는/및 제4 방향(D))으로 확산될 수 있다. 제2 광원(130b)으로부터 조사된 광은 제2 세레이션(121)을 통해 지정된 방향(예: 상하 방향, 도 1의 제3 방향(C) 또는/및 제4 방향(D))으로 확산될 수 있다. 적어도 하나의 세레이션(211, 221)을 통해 확산된 광은 적어도 하나의 측면 패턴(231a, 231b, 231c)을 통해 출사 영역으로 확산될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 균일한 광 조도 특성을 얻기 위하여, 적어도 하나의 측면 패턴(231a, 231b, 231c)은 서로 다른 간격으로 가공될 수 있다. 예를 들면, 제1 광원(130a)에 근접한 제1 측면 패턴(231a)들은 제1 간격(S31)으로 가공될 수 있다. 제2 광원(130b)에 근접한 제2 측면 패턴(231b)들은 제2 간격(S32)으로 가공될 수 있다. 제1 광원(130a)과 제2 광원(130b)의 세기가 동일한 경우, 제2 간격(S32)은 제1 간격(S31)과 동일하게 설정될 수 있다. 제1 광원(130a)이 제2 광원(130b)보다 큰 세기를 가진 경우, 제2 간격(S32)은 제1 간격(S31)보다 작게 설정될 수 있다. 제1 측면 패턴(231a)들보다 제1 광원(130a)에서 멀고, 제2 측면 패턴(231b)들보다 제2 광원(130b)에서 먼 제3 측면 패턴(231c)들은 제1 간격(S31) 및 제2 간격(S32)보다 작은 제3 간격(S33)으로 가공될 수 있다. 다른 예로, 제3 측면 패턴(231c)들은 제1 측면 패턴(231a)들 및 제2 측면 패턴(231b)들보다 더 큰 경사각을 가지도록 가공될 수 있다. 또 다른 예로, 제3 측면 패턴(231c)들은 제1 측면 패턴(231a)들 및 제2 측면 패턴(231b)들보다 패턴 폭(PTW)에 대한 패턴 깊이(PTD)의 비율(PTD/PTW)이 크도록 가공될 수 있다.
따라서, 광 출사 장치(110)는 적용 환경에 따라 광 출사각 및 광 조도 분포를 다양화할 수 있다. 또한, 측면 패턴(231a, 231b, 231c)의 제어 통해, 출사 영역에 대한 광효율이 증가될 수 있다. 또한, 입력부에 형성된 세레이션(211, 221)은 두 개의 광원(130a, 130b)을 통해 다수의 광원을 사용하는 효과가 있어, 광원 수량 감소에 따라 광 출사 장치(110)의 제작 비용이 감소할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 제1 광원(130a)과 제1 세레이션(211) 사이에 제1 렌즈가 배치될 수 있다. 제2 광원(130b)과 제2 세레이션(121) 사이에 제2 렌즈가 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 렌즈 또는 제2 렌즈는 오목 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 렌즈 또는 제2 렌즈는 제1 광원(130a) 또는 제2 광원(130b)으로부터 조사된 광을 지정된 방향으로 확산시킬 수 있다. 제1 렌즈 또는 제2 렌즈에 의해 확산된 광은 제1 세레이션(211) 또는 제2 세레이션(121)을 통해 추가로 확산될 수 있다. 광 출사 장치(110)는 제1 렌즈 및 제1 세레이션(211)을 통해 제1 광원(130a)으로부터 조사된 광을 복합적으로 확산시킬 수 있다. 광 출사 장치(110)는 제2 렌즈 및 제2 세레이션(221)을 통해 제2 광원(130b)으로부터 조사된 광을 복합적으로 확산시킬 수 있다. 이에 따라 광 출사 장치(110)는 출광 효율이 추가적으로 향상될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 광 출사 장치(110)는 제1 면, 제2 면 및 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 원통형의 내부 공간을 형성하는 측면을 포함하는 광섬유(예: 광섬유(200)), 및 상기 제1 면에 광을 조사하는 광원(예: 광원(130))을 포함할 수 있다. 상기 광섬유는, 상기 제1 면에 형성되는 적어도 하나의 세레이션(예: 세레이션(211)), 및 상기 측면의 적어도 일부에 형성되는 적어도 하나의 측면 패턴(예: 측면 패턴(231))을 포함할 수 있다. 상기 광은 상기 세레이션에 의해 상기 광섬유 내부에서 확산되고, 상기 측면 패턴을 통해 외부로 확산될 수 있다.
이상의 실시예는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

Claims (20)

  1. 유체가 제1 면으로 입력된 후 제2 면으로 출력되는 필터;
    상기 제1 면과 상기 제2 면 중 적어도 하나가 포함된 살균면에 대면하게 배치된 광 출사 장치; 및
    상기 광 출사 장치에 광을 입력하는 광원을 포함하고,
    상기 광 출사 장치는 상기 살균면을 향해 상기 광을 방사하도록 형성된, 살균 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 유체가 흐르는 유로로부터 벗어난 위치에 배치되고,
    상기 광 출사 장치는 상기 유로를 가로지르게 형성되며,
    상기 광 출사 장치의 일단부는 상기 광원에 대면하게 배치되는, 살균 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 광 출사 장치는 상기 살균면에 평행한 제1 방향을 따라 설정 간격마다 배치되고,
    각각의 상기 광 출사 장치는 상기 살균면에 평행하면서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 연장되는, 살균 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 방향을 따라 연장되는 제1 지지대와 제2 지지대가 마련되고,
    상기 광원은 상기 제1 지지대에 지지되고,
    상기 필터를 기준으로 상기 광원이 상기 유체가 흐르는 유로의 일측에 배치되면 상기 제2 지지대는 상기 유로의 타측에 배치되고,
    상기 광 출사 장치는 상기 제2 지지대에 지지되는, 살균 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 출사 장치는:
    상기 살균면에 평행하게 연장되는 막대 형상으로 형성되고;
    상기 광원으로부터 입력된 상기 광을 연장 방향을 따라 전파시키되, 상기 광 중 일부의 진행 방향을 변환시켜 상기 살균면을 향해 방사되도록 하는, 살균 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 출사 장치는:
    상기 살균면에 평행하게 연장되는 막대 형상으로 형성되고;
    일면이 상기 살균면에 대면될 때, 상기 일면에 반대되는 타면에는 상기 광 출사 장치의 길이 방향을 따라 전파되는 상기 광을 상기 살균면을 향해 방사시키는 음각의 반사 홈이 형성된, 살균 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 출사 장치의 외면에는 음각의 반사 홈이 형성되고,
    상기 반사 홈에는 상기 광 출사 장치의 연장 방향을 따라 갈수록 깊어지는 제1 경사면, 상기 연장 방향에 수직한 가상선을 기준으로 상기 제1 경사면에 선대칭되는 제2 경사면이 마련되는, 살균 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 출사 장치는 상기 살균면에 평행하게 연장되는 원기둥 형상으로 형성되고,
    상기 광 출사 장치에는 외주면을 따라 형성된 반사 홈이 상기 광 출사 장치의 연장 방향을 따라 복수로 배열되는, 살균 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광원이 상기 광 출사 장치의 일단부에 대면하게 배치될 때,
    상기 광 출사 장치에 형성된 제2 반사 홈의 깊이는 상기 제2 반사 홈보다 상기 광 출사 장치의 일단부에 가깝게 형성된 제1 반사 홈의 깊이보다 깊게 형성된, 살균 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 광원이 상기 광 출사 장치의 일단부에 대면하게 배치되고, 제2 반사 홈, 상기 제2 반사 홈보다 상기 광 출사 장치의 일단부에 가깝게 형성된 제1 반사 홈, 상기 제2 반사 홈보다 광 출사 장치의 타단부에 가깝게 형성된 제3 반사 홈이 마련될 때,
    상기 제2 반사 홈과 상기 제3 반사 홈 간의 간격은 상기 제1 반사 홈과 상기 제2 반사 홈 간의 간격보다 좁게 형성된, 살균 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 출사 장치는:
    제1 단부면, 제2 단부면 및 상기 제1 단부면과 상기 제2 단부면 사이의 측면을 포함하는 광섬유를 포함하고,
    상기 광원은:
    상기 제1 단부면에 광을 입력하고,
    상기 광섬유는:
    상기 제1 단부면에 형성되는 적어도 하나의 세레이션; 및
    상기 측면의 적어도 일부에 형성되는 적어도 하나의 측면 패턴을 포함하고,
    상기 광은:
    상기 세레이션에 의해 상기 광섬유 내부에서 확산되고, 상기 측면 패턴을 통해 외부로 방사되는, 살균 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 세레이션 또는 상기 측면 패턴은 기 설정된 가공 조건에 따라 펄스 레이저에 의해 가공되는, 살균 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 세레이션 및 상기 측면 패턴 중 적어도 하나는 1mm 이하의 폭 및 깊이를 가지도록 형성되는, 살균 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 세레이션은 폭에 대한 깊이의 비율이 0.1 내지 2의 범위를 가지도록 가공되는, 살균 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 측면 패턴은 폭에 대한 깊이의 비율이 0.01 내지 1의 범위를 가지도록 가공되는, 살균 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 광원은 105nm 내지 415nm의 파장 대역을 가지는 광을 상기 세레이션을 향하여 입력하는, 살균 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 광원과 상기 세레이션 사이에 배치되는 렌즈를 더 포함하는, 살균 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제2 단부면에 형성되는 적어도 하나의 추가 세레이션; 및
    상기 제2 단부면을 향하여 추가 광을 입력하는 추가 광원을 더 포함하는, 살균 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 측면 패턴은 복수의 측면 패턴들을 포함하고,
    상기 측면 패턴들 사이의 간격은 상기 광원 및 상기 추가 광원으로부터 멀어질수록 감소하는, 살균 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 광섬유는 석영 또는 폴리머 계열의 고 투과율을 가지는 재질로 구성되고,
    상기 세레이션 또는 상기 측면 패턴은 펨토초 레이저(femtosecond laser)를 포함하는 레이저 펄스 장치에 의해 제조되며,
    상기 펨토초 레이저의 가공속도는 0.1mm/s 내지 10m/s 범위에서 조절되고,
    상기 펨토초 레이저의 파장은 355nm 내지 1064nm 범위에서 조절되고,
    상기 펨토초 레이저의 강도는 0.1mW 내지 200W 범위에서 조절되는, 살균 장치.
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