KR100439538B1 - 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저수조를 구비하고 있는 정수장치에 있어서 세균에 의해 오염된 저수조 내의 물을 광촉매 살균정화기로 살균 정화하여 배출시킬 수 있도록 하는 정수장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 정수된 물을 사용자가 사용하기 전에 저장시켜 두는 저수조를 구비하고 있는 정수장치로서, 상기 정수장치는 상기 저수조 내에 저장된 물이 정수장치의 외부로 배출되기 직전에 광촉매방식으로 물을 살균 처리할 수 있는 광촉매 살균정화기(40)를 구비하고 있으며, 상기 광촉매 살균정화기(40)는, 헤드(41), 외측 관(42), 내측 관(43), 광촉매 코팅 지지체(44), 자외선 조사장치(45)를 포함하여 이루어지며, 상기 헤드(41)는 저수조의 뚜껑에 설치되며, 상기 외측 관(42), 내측 관(43) 및 자외선 조사장치(45)는 상기 헤드(41)의 하부에 기밀이 유지되도록 고정되어 있으며, 상기 자외선 조사장치(45)는 자외선 램프(45a) 및 상기 자외선 램프(45a)를 보호하기 위한 석영관(15b)으로 이루어지며, 상기 광촉매 코팅 지지체(44)는 표면에 광촉매가 코팅되어 있는 동시에 상기 내측 관(43)과 상기 석영관(15b) 사이의 공간에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치가 제공된다.

Description

광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치{Water purifier with a photocatalyst sterilizer}
본 발명은 저수조를 구비하고 있는 정수장치에 있어서 세균에 의해 오염된 저수조 내의 물을 광촉매 살균정화기로 살균 정화하여 배출시킬 수 있도록 하는 정수장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저수조 공기유입 구멍으로 세균 및 오염물질의 유입됨으로써 오염될 수 있는 되는 저수조 내의 물을 저수조의 수위에 영향을 받지 않으면서 일정하게 살균 정화하여 배출시킬 수 있는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치에 관한 것이다.
도 1에는 종래기술에 따른, 별도의 살균기가 설치되어 있지 않은 정수장치의 개략적인 구조가 도시되어 있으며, 도 2에는 종래기술에 따른, 자외선 살균기가 설치된 정수장치의 개략적인 구조가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 종래의 음용수 정수장치는 고형물을 제거하기 위한 필터(6) 외에 유기물을 제거하기 위한 활성탄 필터(7, 8)와 미세 필터(9) 등을 이용하는 필터방식 또는 역삼투 방식으로 물을 정수한 후, 이 정수된 물을 저수조(11)로 보내어 냉각하여 저장하거나, 그대로 마시는 구조를 가진다.
일반적으로 필터로 정수된 물을 바로 마시는 경우, 오염된 필터를 사용한 경우나 사용기한을 넘기는 등 특별한 경우를 제외하고는 안심하고 마실 수 있으나, 역삼투방식 정수기처럼 순간 정수용량이 작은 경우나, 정수기를 통과한 물을 시원하게 또는 뜨겁게 하여 마시기 위하여 냉수 및 온수 저수조(12, 13)를 부착한 경우에는, 이 저수조에서 대부분의 세균 및 오염물질이 발생, 증식할 우려가 있다.
지하수, 수돗물 등을 정화 처리하는 일반적인 정수장치에 있어서는, 필터를 주기적으로 각 필터별 사용기한을 넘지 않도록 교환해 주지 않으면 효과를 기대할 수 없고, 특히 정수된 물을 보관하는 저수조(11)의 공기구멍(11a)을 통해 공기가 유입되는 구조적인 특징으로 인해 전 단계에서 아무리 철저한 정화가 이뤄졌다 하여도 공기와 함께 유입되는 부유균에 의한 저수조의 세균감염은 필연적으로 발생되어, 저수조가 있는 정수장치들은 세균으로 오염된 채로 사용하고 있었다.
이러한 문제를 해소하고자 저수조 내에 살균용의 자외선 램프를 설치한 정수기가 제안되어 사용되고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 정수장치의 세균 감염에 대한 문제점을 해결하기 위해서 저수조(11)에 자외선 살균기(15)를 설치하여, 이 자외선 살균기(15)로 세균을 살균처리 하고자 하였으나, 살균력이 있는 자외선(254nm)은 수중에서 침투력이 1 ∼ 2㎜ 정도에 불과하여 자외선 램프(15a)를 보호하고 있는 석영관(15b) 외벽 주변만이 살균이 되어 수조내부를 전체적으로 살균할 수 없고, 자외선 살균기(15)에서 살균 처리된 물과 살균되지 않는 물이 혼합되어 살균처리가 불확실하다. 또한 저수조(11) 내의 수위가 낮아질 때는 살균력도 낮아지는 등 살균력을 제대로 발휘할 수 없어 저수조(11) 하부에 설치된 냉수 저수조(12) 및 온수 저수조(13)가 세균의 오염을 피할 수 없게 되었고, 자외선 살균기(15)로는 환경호르몬 등과 같은 오염물질 또한 분해할 수 없는 단점이 있다. 도 1 및 도 2에서 설명되지 않은 부호 11b는 저수조의 물이 넘치는 것을 방지하기 위하여 설치되는 레벨스위치 또는 밸브, 12a는 냉수 배출 콕크, 13a는 온수 배출 콕크이다.
이러한 이유에서 정수기로 정수된 물은 모두 안전하다는 잘못된 인식이 여름철 수인성 전염병을 대대적으로 전파할 수 있는 위험성이 있어 감염된 물의 세균들을 효과적으로 제거하여 안심하고 먹을 수 있는 살균장치의 개발이 요구되었다.
또한 유수형 살균장치가 설치된 정수장치는 저수조의 물을 유수형 살균장치로 순환을 시키는 형태로 이루어져서 별도의 펌프와 같은 이송장치가 필요하고, 살균 정화되지 않는 물과 혼합되어 완벽한 살균을 기대하기가 어렵다는 문제점과 냉수 층의 물을 계속하여 순환시키므로 물의 온도를 상승시켜 냉각시스템을 가동시키는 시간이 길어져 에너지 소모가 많은 단점이 있다.
본 발명은 상기된 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 오염될 수 있는 되는 저수조 내의 물을 저수조의 수위에 영향을 받지 않으면서 일정하게 살균 정화하여 배출시킬 수 있도록 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래기술에 따른, 별도의 살균기가 설치되어 있지 않은 정수장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면,
도 2는 종래기술에 따른, 자외선 살균기가 설치된 정수장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른, 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면,
도 5는 광촉매 살균정화기의 단면도,
도 6은 망형 광촉매 코팅 지지체가 삽입된 광촉매 살균정화기의 단면도,
도 7a는 스프링형 튜브 지지체를 나타낸 도면,
도 7b는 원통형 튜브 지지체를 나타낸 도면, 그리고
도 8a 및 8b는 지지체 표면을 부식시킨 외부표면의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 정수된 물을 사용자가 사용하기 전에 저장시켜 두는 저수조를 구비하고 있는 정수장치로서, 상기 정수장치는 상기 저수조 내에 저장된 물이 정수장치의 외부로 배출되기 직전에 광촉매방식으로 물을 살균 처리할 수 있는 광촉매 살균정화기를 구비하고 있으며, 상기 광촉매 살균정화기는, 헤드, 외측 관, 내측 관, 광촉매 코팅 지지체, 자외선 조사장치를 포함하여 이루어지며, 상기 헤드는 저수조의 뚜껑에 설치되며, 상기 외측 관,내측 관 및 자외선 조사장치는 상기 헤드의 하부에 기밀이 유지되도록 고정되어 있으며, 상기 자외선 조사장치는 자외선 램프 및 상기 자외선 램프를 보호하기 위한 석영관으로 이루어지며, 상기 광촉매 코팅 지지체는 표면에 광촉매가 코팅되어 있는 동시에 상기 내측 관과 상기 석영관 사이의 공간에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
통상적으로 광촉매에 밴드갭(band gap) 에너지 이상의 빛(자외선)을 쪼여주면 전자와 정공이 생성되고, 이들에 의해 물이나 산소가 분해하여 강력한 산화력을 가진 수산기 라디칼(Hydroxy Radical)이 생성되어 수중의 오염물질을 분해하거나 세균을 살균한다. 이러한 광촉매 기능을 하는 물질로는 산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 등이 있으며, 이 중에서 내산, 내 알칼리성이고, 인체에 무해한 산화티탄을 무기 또는 금속재료에 코팅하여 자외선이 조사되는 반응기에 충진하여 오염된 물을 통과시켜 살균정화 처리한다.
광촉매 표면에 생성된 정공과 전자는 재결합 속도가 대단히 빠르기 때문에 광화학 반응에 이용하는 데에는 한계가 있어서 Pt, Ni, Mn, Ag, W, Cr, Mo, Zn 등의 금속 또는 그것들의 산화물을 첨가하여 정공과 전자의 재결합 속도를 지연시킴으로써 유기물질과 접촉 가능성을 증가시켜 반응활성을 높여 효과적으로 사용할 수 있다.
유해 화학물질이 광촉매 표면에서 분해되는 원리는 OH 라디칼이 보유하는 120kcal/mol 정도의 에너지에 비해 C-C, C-N, C-H, O-H, N-H 등과 같은 유기 화합물의 결합 에너지는 100kcal/mol 전후로 상대적으로 작기 때문에 OH 라디칼로 용이하게 분해할 수 있다는 것이다.
광촉매의 살균작용은 균의 세포내의 효소와 호흡계에 작용하는 효소등을 파괴시켜 살균 또는 항균작용을 하는 것으로 균이나 곰팡이의 번식을 막고, 이들이 내놓는 독소도 분해할 수 있다.
기존의 항균제는 약효성분을 방출하여 균의 발육을 저지하거나, 사멸시키는 것에 반해 광촉매의 살균 작용은 균이나 곰팡이의 원인이 되는 유기물을 분해하고, 또 내성균을 만들지 않는다. 또한 산화티탄 광촉매는 촉매로서 작용할 뿐 스스로 변화되지 않기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있고, 빛이 있으면 효과가 반영구적으로 지속된다.
도 3에는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치의 개략적인 구조가 도시되어 있다. 이하, 상술한 종래의 정수장치와 동일하거나 유사한 부재에 대해서는 동일하거나 유사한 부재번호를 붙여 설명이 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정수장치는 저수조(11) 내부에 광촉매 살균정화기(40)가 부착되어 있다는 점에서 종래의 정수장치와 상이하다. 본 제1 실시예에 따른 정수장치에 있어서, 물은 고형물과 유기성 오염물질을 제거하는 필터(6 ∼ 9)를 거치면서 통상적인 오염물질이 제거되어마시기에 적당한 물로 정화된 후 관을 통하여 저수조(11)로 보내진다.
상기 필터(6 ∼ 9)의 구성과 레벨스위치 또는 밸브(11b)를 설치하여 저수조의 물이 넘치는 것을 방지한 점 등은 공지의 기술이므로 더 이상 상세하게 설명하지 않는다.
도 4에는 본 발명의 제2 실시예에 따른, 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치의 개략적인 구조가 도시되어 있다. 본 제2 실시예에 따른 정수장치는 광촉매 살균정화기(40)가 부착된 집단시설의 정수장치로서, 도 3에 도시된 정수장치의 경우와 비슷하나, 광촉매 살균정화기(40)가 냉각기 겸 냉수 저수조(12)에 직접 설치되어 있다는 점과, 냉수 배출콕크(12a)가 복수개 설치된다는 점 등에 있어서 서로 상이하다.
상기 광촉매 살균정화기(40)는 저수조의 뚜껑에 고정되는 것이 바람직하다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광촉매 살균정화기(40)는 헤드(41), 외측 관(42), 내측 관(43), 광촉매 코팅 지지체(44), 자외선 조사장치(45)로 구성되어 있다.
상기 자외선 조사장치(45)는 종래와 마찬가지로 자외선 램프(45a)와 이 자외선 램프(45a)를 보호하기 위한 석영관(15b)으로 이루어진다. 상기 자외선 램프(45a)로서는 1 ∼ 155와트의 것이 사용된다.
상기 광촉매 살균정화기(40) 내부에서의 물의 흐름을 살펴보면, 저수조(11) 하부의 물은 외측 관(42)과 내측 관(43) 사이의 공간을 따라 올라가 상부의 유입구멍(43a)으로 유입되고, 계속해서 자외선 조사장치의 석영관(45b) 외벽과내측관(43) 내벽 사이에 설치된 광촉매 코팅 지지체(44)를 통과하면서 세균 또는 오염물질이 살균 분해되면서 정화된다. 그 다음, 살균처리된 물은 하부의 배출구(43b)를 통하여 냉수 저수조(12)와 온수 저수조(13)로 보내져 냉각 또는 가열되고, 배출콕크(12a, 13a)를 통해 배출되어 사용된다.
상기 냉수 저수조(12)는 외부 공기가 차단되는 구조이어야만 추가 오염을 막을 수 있고, 배출콕크(12a, 13a)로 물을 배출할 때 광촉매 살균정화기(40)를 통하여 지속적으로 냉수 저수조(12)로 물이 공급될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 자외선 조사장치의 석영관(45b)은 한쪽 끝이 막혀 있으며, 램프(45a)의 관경보다 1㎜ 이상 커서 램프가 자유로이 들어갈 수 있는 치수의 직경을 가지며, 램프보다 10㎜ 이상 긴 길이를 가지며, 수압과 충격을 견딜 수 있도록 1㎜ 이상의 치수의 두께를 가진다.
상기 램프(45a)는 상기 광촉매 살균정화기의 헤드(41) 중심부를 상하로 관통 삽입되어 석영관(45b) 내부에 삽입되어 있다. 상기 헤드(41)는 O-링(46)에 의하여 기밀이 유지되고 고정되어 있다. 자외선의 누출을 막고 램프의 탈 부착을 원활히 하기 위하여 상기 헤드(41) 상부에는 자외선 램프(45a)의 전원을 공급하기 위한 전선이 통과할 수 있도록 구멍이 뚫린 뚜껑(41a)이 나사 등의 체결부재로 고정된다.
상기 석영관(45b)의 외부로 삽입되는 내측 관(43)은 양쪽 끝의 직경이 다른 구조로, 직경이 큰 상부는 광촉매 살균정화기의 헤드(41)의 아래로 삽입되어 O-링(46)으로 고정되거나 나사식으로 고정되어 있다.
상기 내측 관(43)은 상기 석영관(45b)을 전체적으로 감쌀 수 있도록 상기 석영관(45b)의 직경보다 1 ∼ 30㎜ 정도 큰 직경을 가지는 동시에 상기 내측 관(43)의 하단은 상기 석영관(45b)의 하단으로부터 5 ∼ 20㎜만큼 이격되어 있다.
상기 내측 관(43)의 직경이 작은 하부, 즉 배출구(43b)는 물의 흐름이 원활하도록 10 ∼ 20㎜ 정도의 직경을 가진다. 상기 내측 관(43) 상부에 형성되어 있는 유입구멍(43a)은 헤드(41)의 하부표면으로부터 아래쪽으로 1 ∼ 20㎜ 정도 떨어진 위치에 2 ∼ 4개 형성되는 것이 바람직하다. 상기 유입구멍(43a)의 직경은 3 ∼ 10㎜인 것이 바람직하다.
상기 광촉매 코팅 지지체(44)는 상기 내측 관(43)의 내벽과 석영관(45b)의 외벽 사이에 삽입된다. 상기 광촉매 코팅 지지체(44)는 이산화티탄을 주성분으로 하는 광촉매가 코팅되어 이루어진다. 석영관(45b) 내부에 있는 자외선 램프(45a)로부터 방사되는 자외선이 광촉매에 조사되면, 광분해 반응이 일어나 이곳을 통과하는 오염된 물이 살균 및 분해되어 물을 살균 정화하게 된다.
저수조의 물이 수위와 상관없이 광촉매 살균정화기(40)의 상부로 유입되어야만 일정한 살균정화능력을 발휘할 수 있으므로, 내측 관(43) 상부의 유입구멍(43a)까지 저수조 하부의 물을 유입시키기 위해 내측 관(43)의 직경보다 0.5 ∼ 20㎜ 정도 큰 직경의 외측 관(42)을 내측관과 마찬가지로 O-링(46)을 이용하거나 또는 나사식으로 고정시킨다. 상기 외측 관(42)의 길이는 저수조의 바닥면으로부터 10 ∼ 50㎜에 위치할 수 있도록 한다.
외측 관(42)은 저수조 내의 수위가 낮을 때에도 압력차에 의해 저수조 하부로부터 물이 외측 관(42) 안쪽 면과 내측 관(43) 바깥면 사이의 공간을 따라 유입될 수 있도록 함으로서, 저수조 수위와 상관없이 저수조의 물이 광촉매 살균정화기(40) 전체를 거치면서 항상 일정한 살균정화력을 발휘할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 내측 관(43)과 외측 관(42)의 두께는 0.1 ∼ 5㎜인 것이 바람직하다.
도 3과 같이 광촉매 살균정화기(40)가 저수조(11)에 설치되는 경우에는, 냉수 저수조(12)는 공기 유입이 되지 않도록 밀폐가 유지되는 구조로 하여 외부로부터 세균과 오염물질의 유입이 없도록 하여야 하고, 또한 공기가 유입되면 배출 밸브(12a, 13a)를 개방하여도 저수조(11)의 물이 냉수 저수조(12)로 공급되지 않게 되어 배출 밸브(12a, 13a)로 물이 나오지 않을 수 있으므로 특히 주의하여야 한다.
본 발명에 따르면, 상기 광촉매 살균정화기(40)는 도 3에 도시된 구조, 즉 정수된 물을 저장하는 저수조(11)와, 냉수 저수조(12) 및 온수 저수조(13)가 별도로 구비되어 있는 구조의 정수장치 내에 설치되어 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 도 4에 도시된 구조, 즉 별도의 저수조(11)가 생략되어 정수된 물이 냉수 저수조(12)로 공급되는 구조의 정수장치 내에 설치되어 사용될 수 있음은 물론이다.
별도의 저수조(11)가 생략된 구조의 정수장치에 있어서, 상기 광촉매 살균정화기(40)에 의해 살균 처리된 물은, 도 4에 도시된 바와 같이, 배출구(43b)에 연결되어 있는 아답터(47)를 통하여 냉수 저수조(12)의 외부로 배출되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 광촉매 살균정화기(40)에 있어서, 광촉매 분해반응이 일어나는 공간인 석영관(45b)과 내측 관(43) 사이를 빈 공간으로 남겨두고, 내측관 표면을 광촉매로코팅하여 사용하여도 광촉매에 의한 살균 및 분해 효과를 기할 수 있으나, 광촉매 살균정화기(40)의 효율을 극대화하기 위해서는 광촉매가 코팅된 금속 망, 스프링, 비드 등 다양한 형태의 광촉매 코팅 지지체(50)를 석영관(45b)과 내측 관(43) 사이에 설치하여 사용하는 것이 바람직하다.
도 6에는 망형 광촉매 코팅 지지체가 삽입된 광촉매 살균정화기의 단면도가 예시되어 있으며, 도 7a에는 스프링형 튜브 지지체가 도시되어 있으며, 도 7b에는 원통형 튜브 지지체가 도시되어 있다.
도 6에는 스테인리스 스틸, 구리, 니켈, 은, 알루미늄, 은도금 금속 등의 재질로 된 2㎜ 이하의 가는 1가닥 이상의 선으로 가공한 구멍크기가 0.1 ∼ 10㎜인 튜브형 망 형태의 지지체(44)에 광촉매 코팅하여 내측 관(43)과 석영관(45b) 사이에 삽입한 후, 길이방향으로 밀어 넣어 압축함으로써 지그재그로 주름이 잡히도록 하여 광촉매 코팅 지지체(44)의 표면적을 넓게 하고, 물의 접촉을 크게 하고, 자외선의 조사가 원활하여 분해반응의 효율이 높게 한 것이 도시되어 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 스프링 형상의 광촉매 코팅 지지체(44)는, 굵기(a1)가 0.1 ∼ 3㎜ 이고, 지름(b1)이 1 ∼ 15㎜, 피치(c1)가 0.1 ∼ 10㎜ 인 것이 바람직하다. 도 7a에 도시된 것 이외에도, 광촉매와 물의 접촉 및 빛의 조사가 원활하게 되어 분해반응 효율을 크게 할 수 있도록, 직경이 작고 긴 스프링을 석영관(45b)과 내측 관(43) 사이에 한 줄로 돌려가며 채워넣어 사용하거나, 도 7a와 같은 스프링 내부에 직경이 작은 스프링을 삽입하여 석영관 둘레를 한 줄로 돌려가며 채워넣어 사용하거나, 스프링 내부 공간에 비드 형태의 광촉매 지지체를 삽입하여 사용할 수도 있다.
또한 스프링 형상의 지지체(44)에 있어서, 굵기(a1)가 0.1 ∼ 3㎜ 이고, 지름(b1)이 1 ∼ 15㎜, 피치(c1)가 0.1 ∼ 10㎜, 길이(d1)가 5 ∼ 25㎜ 인 것을 석영관(45b)과 내측 관(43) 사이에 설치하여 사용할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 광촉매 코팅 지지체(44)는, 두께(a2)가 1 ∼ 5㎜, 지름(b2)이 3 ∼ 15㎜인 관을 2 ∼ 10㎜의 길이(d2)로 절단한 것이다. 이와 같은 원통형 지지체를 석영관(45b)과 내측 관(43) 사이에 채워넣어 사용하면 비드형태의 지지체를 삽입하여 사용할 때보다 압력 손실이 작고 자외선이 깊숙한 곳까지 조사되어 광촉매 분해반응 효율을 높게 할 수 있다.
광촉매 살균정화기(40)를 구성하는 내측 관(43) 및 외측 관(42)의 재질로서는 유리, 석영, 스테인레스 스틸, 은, 은이 도금된 금속, 알루미늄 등을 들 수 있고, 이들 관(42, 43)을 고정하는 헤드(41)의 재질로서는 테프론, 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아세탈 수지, 스테인리스 스틸, 알루미늄 등을 들 수 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 광촉매 코팅 지지체(44)의 표면은 산으로 0.1㎜ 이하로 용출됨으로써, 광촉매 코팅시 지지체(50)와 광촉매의 접착력을 크게 하고, 광촉매 코팅막(44a)의 표면적을 크게 하여 광분해 반응활성을 높게 하였다.
또한, 산화티탄을 코팅하는 과정에서, 산화티탄에 백금(Pt), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 철(Fe), 마그네슘(Mg)의 금속 및 산화물을 산화티탄의 0.01∼5중량% 정도까지 단독 또는 2개 이상 혼합 첨가하여 50 ∼ 600℃의 온도로 열처리한 후 사용하면, 광촉매 분해반응 효율이 향상될 수 있다.
또한, 자외선 램프(45a)의 출력을 변경 가능한 디밍안정기를 이용하여 자외선 램프(45a)를 점등할 경우, 배출 밸브(12a, 13a)가 열리는 경우를 감지하거나, 광촉매 살균정화기(40) 내부의 온도를 감지할 수 있는 센서와 연계하여 사용하면, 광촉매 살균정화기(40)로 물이 흐르는 경우에는 자외선 램프(45a)가 100%의 출력을 나타내고, 흐르지 않을 경우에는 5 ∼ 10%의 출력으로 조절이 가능하여, 사용치 않을 경우 불필요한 에너지 소모를 줄이고 저수조(12) 내의 온도 상승을 최소화 할 수 있으며, 자외선 램프를 사용 여부에 따라 점등 소등을 반복하는 일반 안정기의 자외선 램프의 수명단축을 피할 수 있다.
또한, 상기 광촉매 살균정화기(40)는 부착하고자 하는 정수장치의 저수조의 용량에 따라 사용하는 자외선 램프(45a)의 용량과 크기를 변화하여 제작이 가능하고, 냉각기 겸 저수조 형태를 갖는 냉온 정수장치, 자외선 살균기가 설치된 저수조를 갖는 냉온 정수장치, 집단 거주시설 등의 냉온 정수장치, 아파트 등의 공동 집수조 등에도 설치가 가능하여 응용범위가 넓다.
또한, 상기 광촉매 코팅 지지체(44)는 산의 농도와 처리시간을 조정하여 표면 일부를 용출시키는 방법으로 산처리 전의 표면 상태보다도 큰 표면적을 가지는 지지체를 얻을 수 있도록 하였으며, 이처럼 지지체의 표면을 거칠게 하면, 광촉매와 지지체 표면의 접착력이 증대되고, 또한 증가된 표면적으로 광촉매 코팅막(44a)의 표면적도 증가되어 광촉매 분해반응 효율이 증가되는 효과가 있다.
상기 광촉매 살균정화기(40)에 삽입되어 사용되는 지지체(44)는 세라믹, 유리 등의 비드 형태가 취급이 용이하여 가장 많이 사용되지만, 삽입시 공극율이 낮아 압력손실이 크다. 이에 반해 금속재질의 스프링 형태 또는 중공 원통 형태는 그 크기, 모양, 굵기가 다양하게 변경 가능하여 사용시 압력손실을 줄이고, 광촉매 표면적을 크게 하고, 빛의 조사량을 늘릴 수 있으며, 대형으로 제작시 제품의 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 오염될 수 있는 되는 저수조 내의 물을 저수조의 수위에 영향을 받지 않으면서 일정하게 살균 정화하여 배출시킬 수 있도록 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치가 제공된다.
또, 본 발명에 의하면, 공기 유입에 따른 부유균에 의한 오염된 저수조의 정수된 물을 저수조의 수위에 영향을 받지 않고 살균 정화할 수 있어 수인성 전염병 예방을 할 수 있는 정수장치가 제공되어 기존 냉온정수장치의 세균감염 문제점을 해결할 수 있게 된다.
또, 본 발명에 의하면, 광촉매 살균정화기(40)에 삽입하여 사용하는 광촉매 코팅 지지체(44)로서 크기와 형상 조절이 쉬운 금속재질의 스프링 형태나 중공(中空) 원통을 사용하여 압력손실을 줄여 별도의 이송장치 없이 저수조의 물을 살균 정화할 수 있다.
또한 사용하는 지지체의 표면을 산 등을 이용하여 인위적으로 부식시켜 광촉매의 표면적과 부착력을 향상시켜 광촉매 분해효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 자외선램프(45a)를 가동시키는 안정기로서 디밍안정기를 이용할 경우, 광촉매 살균정화기(40)로 물이 흐르지 않으면 자외선 램프(45a)의 출력을 낮게 조절토록 하여 에너지 소모를 줄이고 저수조 내의 온도 상승을 최소화 할 수 있다.

Claims (7)

  1. 정수된 물을 사용자가 사용하기 전에 저장시켜 두는 저수조를 구비하고 있는 정수장치로서, 상기 정수장치는 상기 저수조 내에 저장된 물이 정수장치의 외부로 배출되기 직전에 광촉매방식으로 물을 살균 처리할 수 있는 광촉매 살균정화기(40)를 구비하고 있으며,
    상기 광촉매 살균정화기(40)는,
    헤드(41), 외측 관(42), 내측 관(43), 광촉매 코팅 지지체(44), 자외선 조사장치(45)를 포함하여 이루어지며,
    상기 헤드(41)는 저수조의 뚜껑에 설치되며, 상기 외측 관(42), 내측 관(43) 및 자외선 조사장치(45)는 상기 헤드(41)의 하부에 기밀이 유지되도록 고정되어 있으며, 상기 자외선 조사장치(45)는 자외선 램프(45a) 및 상기 자외선 램프(45a)를 보호하기 위한 석영관(15b)으로 이루어지며, 상기 광촉매 코팅 지지체(44)는 표면에 광촉매가 코팅되어 있는 동시에 상기 내측 관(43)과 상기 석영관(15b) 사이의 공간에 삽입 설치되어 있고,
    저수조의 물이 수위와 상관없이 상기 광촉매 살균정화기(40) 내로 유입될 수 있도록 상기 외측 관(42)은 저수조의 바닥면을 향하여 연장되어 있고,
    그에 따라 저수조 하부의 물은, 상기 외측 관(42)과 상기 내측 관(43) 사이의 공간을 따라 올라가 상기 내측 관(43) 상부의 유입구멍(43a)으로 유입되고, 계속해서 상기 내측 관(43)의 내벽과 상기 자외선 조사장치의 석영관(45b) 외벽 사이에 설치된 상기 광촉매 코팅 지지체(44)를 통과하면서 살균 정화되고, 상기 내측 관(43) 하부의 배출구(43b)를 통해 배출되는 것
    을 특징으로 하는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 정수장치는,
    정수된 물을 저장할 수 있으며 상기 광촉매 살균정화기(40)가 설치되어 있는 별도의 저수조(11)와, 상기 저수조(11)로부터 공급된 물을 냉각 및 가열할 수 있는 냉수 저수조(12) 및 온수 저수조(13)를 각각 구비하고 있으며,
    상기 냉수 저수조(12) 및 온수 저수조(13)는 외부로부터 세균과 오염물질의 유입이 없도록 공기 유입이 되지 않는 밀폐구조를 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 정수장치는,
    별도의 저수조(11)가 생략되어 있어 정수된 물이 직접 상기 광촉매 살균정화기(40)가 설치되어 있는 냉수 저수조(12)로 공급되며,
    상기 광촉매 살균정화기(40)에 의해 살균 처리된 물은, 배출구(43b)에 연결되어 있는 아답터(47)를 통하여 냉수 저수조(12)의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 관(42)은 상기 내측 관(43)의 직경보다 0.5 ∼ 20㎜ 만큼 큰 직경을 가지며, 상기 외측 관(42)의 상부는 상기 헤드(41)의 아래로 삽입되어 고정되되 상기 외측 관(42)의 하단이 저수조의 바닥면으로부터 10 ∼ 50㎜에 위치할 수 있도록 이루어지며;
    상기 내측 관(43)은 상기 석영관(45b)을 전체적으로 감쌀 수 있도록 상기 석영관(45b)의 직경보다 1 ∼ 30㎜ 만큼 큰 직경을 가지는 동시에 상기 내측 관(43)의 하단은 상기 석영관(45b)의 하단으로부터 5 ∼ 20㎜만큼 이격되어 있으며, 상기 내측 관(43) 하부의 배출구(43b)는 물의 흐름이 원활하도록 10 ∼ 20㎜의 직경을 가지며, 상기 내측 관(43)의 상부에는 3 ∼ 10㎜의 직경을 가지는 유입구멍(43a)이 상기 헤드(41)의 하부표면으로부터 아래쪽으로 1 ∼ 20㎜ 만큼 떨어진 위치에 2 ∼ 4개 형성되어 있으며;
    상기 외측 관(42) 및 내측 관(43)의 두께는 0.1 ∼ 5㎜이며;
    상기 외측 관(42) 및 내측 관(43)의 재질은 유리, 석영, 스테인레스 스틸, 은, 은이 도금된 금속, 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나이고, 이들 관(42, 43)을 고정하는 헤드(41)의 재질은 테프론, 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아세탈 수지, 스테인리스 스틸, 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광촉매 코팅 지지체(44)의 표면에는 이산화티탄을 주성분으로 하는 광촉매가 코팅되어 있으며,
    상기 광촉매 코팅 지지체(44)는 망 형상 지지체, 스프링 형상 지지체, 원통 형상 지지체 및 비드 형상 지지체 중에서 선택된 적어도 하나의 것이 사용되며,
    상기 광촉매 코팅 지지체(44)의 표면은 산으로 0.1㎜ 이하로 용출되며,
    광촉매로서의 산화티탄을 지지체의 표면에 코팅하는 과정에서 산화티탄에 백금(Pt), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 철(Fe), 마그네슘(Mg)의 금속 및 그것들의 산화물 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 산화티탄의 0.01∼5중량% 만큼 단독 또는 2개 이상 혼합 첨가하여 50 ∼ 600℃의 온도로 열처리한 후 사용하는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 망 형상 지지체는 스테인리스 스틸, 구리, 니켈, 은, 알루미늄, 은도금 금속 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 된 2㎜ 이하의 가는 1가닥 이상의 선으로 가공한, 구멍크기가 0.1 ∼ 10㎜인 튜브형 망 형태의 지지체로서, 상기 내측 관(43)과 석영관(45b) 사이에 삽입될 때, 길이방향으로 밀어 넣어 압축함으로써 지그재그로 주름이 잡히도록 하는 것과;
    상기 스프링 형상 지지체는 굵기(a1)가 0.1 ∼ 3㎜, 지름(b1)이 1 ∼ 15㎜, 피치(c1)가 0.1 ∼ 10㎜, 길이(d1)가 5 ∼ 25㎜ 인 스프링 형상의 지지체로서, 상기 석영관(45b)과 내측 관(43) 사이에 한 줄로 돌려가며 채워넣어질 수 있는 것과;
    상기 원통 형상 지지체는 두께(a2)가 1 ∼ 5㎜, 지름(b2)이 3 ∼ 15㎜인 관을 2 ∼ 10㎜의 길이(d2)로 절단한 원통형 지지체인 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 자외선 램프(45a)로서는 1 ∼ 155와트의 것이 사용되며;
    상기 석영관(45b)은 한쪽 끝이 막혀 있는 동시에 상기 램프(45a)의 관경보다 1㎜ 이상 커서 램프가 자유로이 들어갈 수 있는 치수의 직경을 가지며, 램프보다 10㎜ 이상 긴 길이를 가지며, 수압과 충격을 견딜 수 있도록 1㎜ 이상의 치수의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화기가 설치된 정수장치.
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