KR100671311B1

KR100671311B1 - 광촉매 살균정화장치

Info

Publication number: KR100671311B1
Application number: KR1020050008969A
Authority: KR
Inventors: 심종섭
Original assignee: 심종섭
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2007-01-19
Also published as: KR20050078989A

Abstract

본 발명은 광촉매 살균정화장치에 관한 것으로서, 세균 및 각종 유기물질로 오염된 물을 광촉매 반응에 의해 살균정화 처리시, 그 오염된 물을 유입시켜 증대시켜 광촉매 코팅 담체에 고르게 분산되도록 하여 광촉매 반응성을 향상시킴으로써, 효과적으로 살균정화 처리될 수 있도록 함과 함께, 살균정화 처리를 필요로 하는 냉온 생수분배기, 냉온정수기, 유수형 정수장치 등의 음용수 정수장치 또는 수족관 등의 모든 곳에 설치상의 제약을 받음이 없이 보다 간편하고 용이하게 조립장착할 수 있도록 조립성을 향상시키고, 양산성을 도모할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치는, 오염된 물을 광촉매 코팅담체(170)로 통과시키도록 석영관(140), 내측관(150) 및 외측관(160)을 고정하는 상부 캡(110, 210)에 다수개의 가이드부(113, 213)와 통수공(114, 214)을 형성하고, 상기 내측관(150)을 단일 직경구조로 형성하고, 상기 내측관과 외측관(160)의 하부를 고정하는 하부 캡(180, 280)에는, 오염된 물을 유입하기 위한 다수개의 유입공(183, 283)과, 광촉매 반응에 의해 살균처리된 물을 밖으로 배출하기 위한 배출공(184, 284)이 형성되어 있고, 상기 배출공(184, 284)에 나사산이 형성된 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

광촉매, 살균정화, 정수, 생수, 음용수, 정수기, 수족관, 양산성, 조립성

Description

광촉매 살균정화장치{Photocatalyst Sterilizer}

도 1은, 종래의 일례에 의한 광촉매 살균정화장치를 적용한 냉온정수기의 개략적인 단면도.

도 2는, 종래의 일례에 의한 광촉매 살균정화장치의 단면도.

도 3은, 종래의 일례에 의한 광촉매 살균정화장치에 구비되는 광촉매 코팅담체를 나타낸 도면.

도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 단면도.

도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 상부 캡(Cap)의 사시도.

도 6은, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 하부 캡(Cap)의 사시도.

도 7은, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치를 냉온정수기에 적용한 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 8은, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치를 냉온 생수분배기에 적용한 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 9는, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치를 수족관에 적용한 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 10은, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치를 수도직결식 정수기에 적용한 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 11은, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 단면도.

도 12는, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 상부 캡의 사시도.

도 13은, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 하부 캡의 사시도.

도 14는, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치를 정수 저수조 및 냉수조 분리형 냉온정수기에 적용한 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 15는, 도 14에서 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치를 정수 저수조 및 냉수조 분리형 냉온정수기에 설치하는 경우의 그 상부 결합구조를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 16은, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100, 200 : 광촉매 살균정화장치 110, 210 : 상부 캡(Cap)

111, 211 : 상부 원통부재 112, 212 : 하부 원통부재

113 : 가이드(Guide) 홈 114 : 통수공(通水孔)

120 : 커버(Cover) 130 : UV 램프(Lamp)

140 : 석영관 150 : 내측관

160 : 외측관 170 : 광촉매 코팅 담체

180, 280 : 하부 캡 181, 281 : 제1 결합부

182, 282 : 제2 결합부 183, 283 : 유입공

184, 284 : 배출공 213 : 가이드부

213a : 단차부 214 : 통수공

215, 216, 217, 218 : 환형(環形) 돌출테

본 발명은 광촉매 살균정화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 세균 및 각종 유기물질로 오염된 물을 광촉매 반응에 의해 살균정화 처리시, 그 오염된 물의 유입량을 증대시켜 광촉매 코팅 담체에 고르게 분산되도록 하여 광촉매 반응성을 향상시킴으로써, 효과적으로 살균정화 처리될 수 있도록 함과 함께, 살균정화 처리를 필요로 하는 냉온 생수분배기, 냉온정수기, 수도직결식 정수기 등의 음용수 정수장치 또는 수족관 등의 모든 곳에 설치상의 제약을 받음이 없이 보다 간편하고 용이하게 조립장착할 수 있도록 조립성을 향상시키고, 양산성을 도모할 수 있도록 한 광촉매 살균정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 사무실 등에서 많이 사용되고 있는 음용수 정수장치로서는, 수돗물을 여러개의 정수필터에 의해 수돗물내의 고형물 및 유기물 등을 여과한 후 정수된 물을 음용수로 공급하는 수도직결식 정수기, 정수필터에 의해 정수된 물을 선택적으로 냉각 또는 가열하여 음용수로서 공급하는 냉온정수기 및, 지하 깊은 곳에서 채취한 맑고 깨끗한 물, 즉 생수를 생수통에 담아 자중으로 배출시켜서 선택적으로 냉각 또는 가열하여 음용수로서 공급하는 냉온 생수분배기 등이 있다.

이러한 음용수 정수장치중, 수도직결식 정수기는, 그 내부에, 급수 유입구와 정수 유출구를 갖는 베이스(Base)와, 상기 베이스 상부에 결합되는 원통형 하우징(Housing)과, 상기 하우징 내에 장착된 정수필터와, 상기 하우징 상측에 설치되는 헤드(Head)를 포함하는 필터 카트리지(Filter Cartridge)를 내장한 구조로 되어 있다. 이러한 구조를 갖는 상기 수도직결식 정수기는, 급수 유입구를 수도관 등에 직접 연결하여 수도관으로부터 공급되는 수돗물을 정수필터에 의해 정수한 후 정수 유출구를 통하여 바로 배출하도록 되어 있는데, 상기 정수필터는, 일정기간이 경과되면 그 표면에 불순물이 다량 축적됨에 따라 필터링 효과를 기대할 수 없게 되므로, 정기적으로 새로운 필터 카트리지로 교체해 주어야 한다.

한편, 상기 음용수 정수장치중, 냉온 생수분배기와 냉온정수기는, 생수 또는 정수를 2∼20리터 정도 저장할 수 있는 저수조를 구비하고 있고, 그 저수조내에 저장된 물을 원활하게 배출하기 위해 외부로부터 공기가 유입되도록 설계되어 있다.

그런데, 상기한 냉온 생수분배기와 냉온정수기는, 저수조내에 저장된 물이 위생적으로 정제된 생수이거나, 정수필터에 의해 정수된 것이라 하더라도, 정수필터를 일정기간내에 교환하지 않는 경우, 그 정수필터에 의해 오염될 수 있고, 특히, 필터에 의해 정수된 물이나, 생수일지라도, 공기유입구멍 등을 통하여 공기중에 포함된 다양한 형태의 부유세균들이 저수조내로 지속적으로 유입됨으로 인해, 저수조내의 물이 세균으로 오염되어 음용수로서 부적합한 문제점이 있었다.

이에 따라, 종래에는, 상기와 같은 음용수 정수장치의 저수조 내부에 자외선 조사에 의해 세균의 발생과 증식을 억제하기 위한 자외선살균기를 설치하였었다.

상기 자외선 살균기는, UV램프를 내장하는 석영관과, 상기 석영관을 내장하는 슬리브(Sleeve)와, 상기 슬리브의 양단을 고정하고 내장된 석영관을 지지하는 한쌍의 홀더(Holder)와, 상기 슬리브를 내장하고 물의 입구와 출구를 갖는 하우징(Housing)으로 구성되어 있다. 상기 자외선 살균기는 UV램프에서 방출되는 254mm 파장의 자외선에 의해 세균을 살균처리할 수 있다는 이점이 있으나, 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째로, 자외선은 수중에서 침투력이 1-2mm정도에 불과하여 UV램프를 보호하고 있는 석영관 외벽 주변만이 살균처리되기 때문에, 저수조 내부 전체를 살균처리할 수 없다는 문제점이 있었다.

둘째로, 자외선 살균기로 살균처리된 물과 살균처리되지 않은 물이 혼합된 상태로 취출되므로, 음용자의 건강을 해칠 염려가 있었다.

셋째로, 자외선 살균기가 저수조 상부에 설치되기 때문에 저수조내의 수위가 낮아진 경우에는, 충분한 살균처리를 발휘할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

넷째로, 자외선에 의해서는 환경호르몬 등과 같은 각종 유기물을 분해제거할 수 없는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 일례로서, 최근에는 자외선과 광촉매를 이용하여, 예컨대 저수조내에 저장된 물에 함유된 세균은 물론, 환경호르몬과 같은 각 종 유기물을 분해제거할 수 있는 광촉매 살균정화장치가 개시된 바가 있다.

도 1은 종래의 일례에 따른 광촉매 살균정화장치를 구비한 음용수 정수장치의 개략적인 단면도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 음용수 정수장치는, 급수원으로서 수돗물을 사용하는 냉온정수기로서, 수돗물에 함유된 오염물질을 여과하여 정수하는 정수필터(10)와; 상기 정수필터(10)에 연결된 관(16)을 통하여 정수된 물을 냉각하여 저장하는 냉각기겸용 저수조(20)와; 상기 저수조(20)의 하방에 설치되어 상기 냉각된 물을 유입하여 가열한 후 온수로서 저장하는 온수조(30)와; 상기 저수조(20)의 커버(Cover, 21)에 형성된 개구를 통하여 내부에 설치되어 상기 정수된 물을 광촉매 반응에 의해 살균처리하는 광촉매 살균정화장치(50)로 구성되어 있다.

상기 정수필터(10)는, 단계별로 수돗물중의 오염물을 여과할 수 있도록, 급수전(11)을 통하여 유입된 수돗물중의 흙, 모래 등 각종 찌꺼기를 제거하는 침전필터(12)와, 수돗물중에 용해되어 있는 염소성분, 유기화학물질 등을 흡착 제거하는 전처리카본필터(13)와, 수돗물중에 남아있는 각종 불순물을 제거하여 미네랄성분이 그대로 함유되도록 하는 중공사막필터(14)와, 수돗물속에 부유하는 발암물질, 중금속, 농약 등의 미세물질을 제거하는 역삼투압필터(미도시)와, 정수의 마직막 단계로서 불쾌한 냄새, 맛, 색소성분 등을 제거하는 후처리카본필터(15)로 이루어져 있다.

상기 저수조(20)의 외주벽에는, 저수조(20)내로 유입된 물을 냉각하도록 냉각코일(22)이 감겨져 있고, 상기 온수조(30)의 외주벽에는, 온수조(30)에 저장되는 물을 가열하도록 가열수단(31)이 설치되어 있으며, 상기 저수조(20)와 온수조(30)의 일측에는 냉수 및 온수를 배출하기 위한 냉수 및 온수 배출콕크(23, 32)가 설치되어 있다. 또한, 상기 저수조(20)의 내부에는, 냉각될 물과 가열될 물을 분리하기 위한 분리판(24)과 분리판(24)의 소정부위에 형성된 통공에 수직으로 설치된 온수유입관(25)이 설치되어 있다. 상기 분리판(24)은 저수조(20)의 내면과 소정간격을 갖도록 설치되고, 그 상면에는, 상기 광촉매 살균정화장치(40)가 저수조(20)의 바닥면으로 향하여 설치되도록 관통공이 형성되어 있다. 도면중 미설명 부호 '17'은, 저수조내의 수위를 조절하기 위한 수위조절부, '21a'는, 공기유입구멍을 표시한 것이다.

한편, 상기 광촉매 살균정화장치(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 원통부재(41a)와 상부 원통부재(41a)의 하단부에 상부 원통부재(41a)의 직경보다 작은 하부 원통부재(41b)가 일체로 형성되고, 저수조의 커버(21)에 결합되는 중공형의 캡(Cap, 41)과, 상기 캡(41)의 상부를 밀폐하고 상기 캡(41)과 나사(42a)에 의해 나사결합되는 커버(42)와, 일단이 상기 캡(41)의 내주면에 결합되어 수직으로 길게 설치되고, 내부에 UV램프(43)를 구비하는 석영관(44)과, 상기 석영관(44)의 외부에 설치된 내측관(45)과, 상기 내측관(45)의 외부에 설치되는 외측관(46)으로 구성되어 있다.

상기 외측관(46)에는, 상기 UV램프(43)의 안정기(43a)에 연결된 전원공급선 (43b)이 외부로 노출되도록 개구(42b)가 형성되어 있다.

상기 내측관(45)은, 상하단부가 서로 다른 직경을 갖는 컵(Cup)형상의 구조 로 되어 있고, 그 상단부는 석영관(44)의 직경보다 큰 직경을 갖고 상기 캡(41)의 하단부에 삽입되어 O-링(O-Ring, 47)에 의해 밀착고정되어 있고, 그 하단부는 석영관(44)의 직경보다 작은 직경을 갖고 저수조(20)의 하부에 형성된 배출공에 연결되어 있다. 더욱이, 상기 내측관(45)의 상부에는, 다수개의 통수공(45a)이 형성되어 있다.

상기 외측관(46)은, 상기 내측관(45)의 직경보다 큰 직경을 갖고, 그 상단면이 상기 캡(41)을 구성하는 상부 원통부재(41a)와 하부 원통부재(41b) 사이에 형성된 단차부(41c)에 걸리도록 상단 내주면이 상기 하부 원통부재(41b)의 외주면에 지지된 상태에서 O-링(47)에 의해 밀착고정되고, 그 하단부가 저수조(20) 바닥면으로부터 10∼50mm 정도 이격된 위치에 배치되어 있다.

한편, 상기 석영관(44)의 외주면과 상기 내측관(45)의 내주면 사이의 공간에는, UV램프(43)로부터 방사된 자외선에 의해 광분해반응을 일으키도록 산화티탄(TiO₂)을 무기재료 또는 금속재료에 코팅한 광촉매 코팅 담체(48)가 충진되어 있다.

상기 광촉매 코팅 담체(48)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 광촉매 표면적과 물의 접촉면적을 크게하고 자외선의 조사량을 증대시킬 수 있도록, 스테인레스스틸(Stainless Steel), 구리(Coper), 니켈(Nickel), 은(Silver) 또는 알루미늄(Aluminum) 등의 금속, 은도금 금속 등으로 가공한 스프링(Spring)형상(48a) 또는 원통형상(48b)으로 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 음용수 정수장치는, 저수조(20)내에 저장된 물이 상기 외측관(46)과 상기 내측관(45) 사이의 공간으로 유입되면서, 그 내부에 설치된 광촉매 코팅 담체(48)를 거쳐가게 된다. 이 때, 석영관(44) 내부에 내장된 UV램프(43)로부터 방사되는 자외선이 석영관(44)을 통과하여 상기 광촉매 코팅 담체(48)에 조사됨에 따라, 상기 광촉매 코팅 담체(48)를 거쳐가는 오염된 물은 광촉매 반응을 일으키고, 이 과정에서 세균이나 환경호르몬 등과 같은 유해화학물질이 분해되면서 살균처리된다. 이렇게 살균처리된 물은, 상기 내측관(45)의 상부에 형성된 통수공(45a)을 통과하여 내측관(45)의 하단부인 배출공(45b)를 통하여 냉수 배출콕크(23)를 통하여 음용자에게 공급되게 된다.

이와같이, 종래의 음용수 정수장치에 구비된 광촉매 살균정화장치(40)는, 저수조(20) 내부 바닥면에 근접하게 설치하여 저수조(20)의 수위와 관계없이 저수조(20)의 오염된 물이 내측관(45)과 외측관(46) 사이로 유입되도록 하여 광분해반응에 의해 항상 일정하게 살균처리되도록 한 것이다.

그러나, 상기 종래의 광촉매 살균정화장치의 구조에 의하면, 상기 내측관(45)이 광투과를 위해 유리재질로 형성되어 있기 때문에, 상기 내측관(45)에 통수공(45a)을 천공하는 작업에 있어 어려움이 수반될 뿐만 아니라, 경우에 따라 천공작업시 작업자의 부주의로 인해 내측관(45)이 파손될 우려가 있었다. 즉, 상기 통수공(45a)의 천공작업은 500℃ 이상의 고온에서 다른 부위를 손상시키거나 변형시킴이 없이 수작업을 해야하는 고도의 기술을 요하기 때문에, 고도로 숙련된 자가 아니라면, 그러한 작업을 할 수가 없고, 이러한 수작업으로 인해 원가상승은 물론, 대량 생산하는데 있어서 상당한 제약을 받는 문제점이 있었다.

더욱이, 상기와 같은 문제점으로 인해, 내측관(45)에 많은 수의 통수공(45a)을 천공할 수가 없고, 겨우 3∼4개 정도의 통수공(45a)만을 천공할 수 밖에 없기 때문에, 내측관내로 통과되는 통수량이 부족하게 되고, 그에 따라 상기 통수공(45a)을 통과하여 유입된 물은, 상기 석영관(44)과 내측관(45) 사이에 충진된 광촉매 코팅담체를 경유할 때, 편류(Channeling)현상이 발생되어 광촉매 반응성이 크게 떨어지게 됨으로써, 살균정화 처리를 효율적으로 행할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래의 광촉매 살균정화장치의 내측관(45)은, 배출공(45b)를 형성하기 위해서는, 직경이 큰 상부(45c)를 하부에서 접합하는 작업을 해야하는데, 이러한 접합작업을 하는데 있어 어려움이 수반될 뿐만 아니라, 시간도 많이 소요되는 등의 문제점이 있었다.

이와같이, 종래의 광촉매 살균정화장치는, 구조적인 문제로 인해, 효율적인 살균정화 처리를 하는데 한계가 있었고, 제조비용이 상승되며, 자동화시스템에 의한 양산에 적합하지 않다는 등의 문제점이 있었다.

한편, 수족관은, 그 내부에 수용된 용수에서 활동하는 어류의 배설물이나 비늘 등의 이물질이 바닥면에 다량 축적되게 되고, 시간이 흐름에 따라 미생물에 의해 분해되어 용수의 용존산소를 고갈시키면서 각종 세균이 급증하게 됨으로써 어류의 폐사와 질병의 원인을 초래하게 된다.

이에 따라, 종래에는, 상술한 바와 같이 광촉매 등을 이용한 살균정화장치를 설치하여 수족관내의 용수를 살균정화하였었다. 그러나, 살균정화장치를 수족관 외부에 별도로 설치해야 하고, 살균정화 처리를 위해서는 외부에 설치한 순환펌프 와 수족관 사이에 별도의 배관을 연결한 상태에서 순환펌프를 가동하여 강제순환시켜야 하는 등, 그 설치상의 번거로움이 수반될 뿐만 아니라, 살균정화효과도 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래기술의 제반적인 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 세균 및 각종 유기물질로 오염된 물을 광촉매 반응에 의해 살균정화 처리시, 그 오염된 물을 유입시켜 광촉매 코팅 담체에 고르게 분산되도록 하여 광촉매 반응성을 향상시킴으로써, 효과적으로 살균정화 처리될 수 있도록 함과 함께, 살균정화 처리를 필요로 하는 냉온 생수분배기, 냉온정수기, 유수형 정수장치 등의 음용수 정수장치 또는 수족관 등의 모든 곳에 설치상의 제약을 받음이 없이 보다 간편하고 용이하게 조립장착할 수 있도록 조립성을 향상시키고, 양산성을 도모할 수 있도록 한 광촉매 살균정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,

상부 원통부재와, 상부 원통부재의 하단부에 단차진 상태로 일체로 형성되고 상부 원통부재의 직경보다 작은 하부 원통부재로 이루어지는 중공형의 상부 캡과;

상기 상부 캡을 구성하는 상기 상부 원통부재의 내부에 삽입되어 밀착고정되고, 내부에 UV램프를 구비하는 U자형의 석영관과;

상기 석영관의 외주면과 소정간격을 두고 상기 상부 캡에 결합되는 내측관과;

상기 내측관의 외주면에 소정간격을 두고 상기 상부 캡에 결합되는 외측관과;

상기 석영관과 상기 내측관 사이에 충진되는 광촉매 코팅 담체를 포함하는 광촉매 살균정화장치에 있어서,

상기 상부 캡의 하부 원통부재에는, 상기 내측관과 상기 석영관 사이의 내부공간과 연통되는 다수개의 통수공이 형성되어 있고,

상기 내측관과 외측관의 하부에는, 상기 내측관과 외측관의 각 하부를 삽입하여 밀착고정하는 하부 캡이 형성되어 있고,

상기 하부 캡은, 상기 내측관의 하부면을 지지하는 제1 평탄지지면과, 상기 제1 평탄지지면으로부터 상향돌출되어 상기 내측관의 하부 외주면에 밀착지지되도록 원주방향으로 형성된 제1 벽면을 갖는 원형의 제1 결합부와; 상기 외측관의 하부면을 지지하는 제2 평탄지지면과, 상기 제2 평탄지지면으로부터 상향돌출되어 상기 외측관의 하부 외주면에 밀착지지되도록 상기 제1 결합부의 제1 벽면의 직경보다 큰 직경을 갖고 원주방향으로 형성된 제2 벽면을 갖는 원형의 제2 결합부로 이루어지고,

상기 제2 결합부의 제2 평탄지지면에는, 미처리된 물을 상기 외측관과 내측관 사이로 유입하도록 그 원주방향으로 소정간격을 두고 배열된 다수개의 유입공이 형성되어 있고,

상기 제1 결합부의 제1 평탄지지면의 중앙부에는, 상기 내측관의 하부와 연통되어 광촉매 반응에 의해 살균처리된 물을 배출하도록 내주면에 내나사산이 구비 된 배출공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 통수공은, 상기 상부 캡의 하부 원통부재의 외주면에, 그 하부 원통부재의 길이방향으로 소정의 간격을 두고 길게 형성된 다수개의 가이드 홈에서 상기 상부 원통부재를 향하는 가이드 홈 끝단에 각각 천공되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 상부 캡의 하부 원통부재는, 상기 통수공의 아래쪽 위치에 대응하는 내주면에 원주방향으로 형성된 내측 단차부를 구비하고, 상기 내측관은, 상하부가 동일한 직경을 갖고, 그 상부면이 상기 하부 원통부재의 내측 단차부에 걸리는 상태로 내측관 내주면이 상기 하부 원통부재의 내주면에 삽입되어 밀착고정되는 원통형 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 통수공은, 상기 상부 캡의 하부 원통부재(212)의 하단면에 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 수직방향으로 길게 형성되고, 각각의 내측면 소정부위에 상기 내측관의 상단면에 걸쳐지는 상태로 지지되는 내측 단차부를 구비하는 다수개의 가이드부들 사이에 형성된 공간인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 광촉매 코팅담체는, 구형 또는 원통형의 실리카겔, 실리카알루미나 및 제올라이트로 이루어지는 군에서 어느 하나 선택되는 무기재료 또는 금속재료에 산화티탄을 코팅함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 상부 캡과 하부 캡은 테프론(Tefron), 실리콘고무, 합성수지, 스텐레스 스틸, 및 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 상부 캡은, 실리콘고무로 형성되어 있고, 그 외주면과 내주면에 다수개의 환형(環形) 돌출테가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1 벽면과 상기 제2 벽면의 각 내주면에는, 원주방향으로 요홈이 각각 형성되어 있고, 상기 요홈에 O-링이 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 광촉매 살균정화장치는, 냉온정수기 또는 냉온 생수분배기의 저수조의 내부에 설치되며, 상기 하부 캡은, 그 저면이 상기 저수조의 바닥면과 소정간격을 갖도록 단차진 구조로 형성되어 있고, 상기 하부 캡의 배출공에 형성된 내나사선에 의해, 상기 저수조의 바닥면에 돌출형성되어 외나산을 갖는 배출관과 나사결합됨으로써 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 광촉매 살균정화장치는, 수도직결식 정수기 본체 내부에 장착된 원통형 하우징 내부에 내장되어, 상기 상부 캡을 상기 원통형 하우징 상측에 결합되는 헤드와 결합하고, 상기 하부 캡을 상기 원통형 하우징 하측에 결합되어 상기 하부 캡에 형성된 유입공과 연통되는 급수 유입구와 상기 하부 캡에 형성된 배출공과 연통되는 정수 유출구를 갖는 베이스와 결합하여 고정시킴으로써 카트리지 형태로서 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 광촉매 살균정화장치는, 수족관의 내부에 설치되어 상기 하부 캡에 형성된 배출공에 의해 상기 수족관의 내부에 설치되는 펌프 의 입수구 또는 출수구에 연결되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

(제1 실시형태)

도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 상부 캡(Cap)의 사시도이며, 도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 하부 캡(Cap)의 사시도이다.

본 발명의 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치(100)는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상하부면이 개방된 중공형의 상부 캡(110)과, 상기 상부 캡(110)의 상부면을 밀폐함과 함께 저수조 등의 상면에 형성된 개구부를 밀폐하면서 그 개구부 상단에 걸쳐지도록 상기 상부 캡(110)의 상부 외주면과 나사결합되는 커버(120)와, 상기 상부 캡(110)의 내주면에 밀착삽입되고 내부에 UV램프(130)를 구비하는 U자형의 석영관(140)과, 상기 석영관(140)의 외주면과 소정간격을 두고 상기 상부 캡(110)에 결합되는 내측관(150)과, 상기 내측관(150)의 외주면에 소정간격을 두고 상기 상부 캡(110)에 결합되는 외측관(160)과, 상기 석영관(140)과 상기 내측관(150) 사이에 충진된 광촉매 코팅 담체(170)와, 상기 내측관(150)과 외측관(160)의 하부면을 결합하는 하부 캡(180)으로 구성되어 있다.

상기 상부 캡(110)은, 테프론(Tefron), 실리콘고무, 합성수지, 스텐레스 스 틸, 또는 알루미늄 등으로 형성되며, 바람직하게는 강성재질의 합성수지로 형성되어 있다. 이 상부 캡(110)은 소정의 직경을 갖고 외주면에 외나산이 형성된 상부 원통부재(111)와, 상부 원통부재(111)의 직경보다 작은 직경을 갖고 상기 상부 원통부재(111)의 하단부에 일체로 형성된 하부 원통부재(112)로 이루어져 있다. 상기 상부 원통부재(111)의 하단부와 하부 원통부재(112)의 상단부 사이에는 외측 단차부(111a)가 형성되어 있다. 본 발명에서는, 상기 상부 캡(110)과 커버(120)과 분리된 구조로 되어 있으나, 상기 상부 캡(110)과 커버(120)를 일체형으로 사출성형할 수도 있다. 후자의 경우, 상기 상부 캡(110)의 외주면에는 나사산을 형성할 필요없이 O-링 형태의 돌출부를 형성하여 냉수조가 독립적으로 설치된 음용수 정수장치에 광촉매 살균정화장치를 설치할 때 기밀을 유지할 수가 있다.

상기 상부 캡(110)의 하부 원통부재(112)의 외주면에는, 상기 하부 원통부재(112)의 길이방향으로 소정의 간격을 두고 길게 형성된 다수개의 가이드 홈(113)과, 상기 상부 원통부재(111)를 향하는 가이드 홈(113) 끝단에 각각 천공된 다수개의 통수공(114)이 구비되어 있고, 상기 통수공(114)의 아래쪽 위치에 대응하는 내주면에는, 원주방향을 따라 형성된 내측 단차부(112a)가 구비되어 있다. 상기 가이드 홈(113)은, 후술하는 바와 같이 상기 외측관(160)의 내면과 상기 내측관(150)의 외면 사이의 공간으로부터 유입되는 물을 상기 내측관(150)의 통수공(114)으로 원활하게 통과시키도록 안내역활을 한다. 상기 통수공(114)은, 내측관(150) 내로 유입되는 유입수량을 증대시켜서 유입된 물이 광촉매 코팅담체(170)에 고르게 분산되도록 적어도 11개 이상 형성되는 것이 바람직하다. 이와같이, 본 발명에서는, 상부 캡(110)에 통수공(114)을 다수개 형성할 수 있고, 이에 의해, 광촉매살균정화장치에 고르게 유입시켜 살균정화효율을 극대화할 수 있음은 물론, 저수조내의 좁은 공간에서 오염된 물을 단시간내에 살균처리할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

여기서, 상기 내측관(150)은, 종래와 달리, 상하부가 동일한 직경을 갖고, 그 상부면이 상기 하부 원통부재(112)의 내측 단차부(112a)에 걸리는 상태로 상기 하부 원통부재(112)의 내주면에 지지되는 중공형 구조로 이루어져 있다. 상기 하부 원통부재(112)의 내주면에는 요홈(미도시)이 형성되어 있고, 이 요홈에는, 상기 하부 원통부재(112)의 내주면과 상기 내측관(150)의 외주면 사이로 물이 누출되는 것을 방지함과 함께, 상기 내측관(150)을 상기 하부 원통부재(112)에 밀착고정시키도록 O-링(O-Ring, 115)이 끼워져 있다.

상기 외측관(160)은, 상기 내측관(150)과 마찬가지로, 중공형 구조로 이루어져 있고, 그 내주면과 상기 내측관(150)의 외주면 사이에 소정의 공간을 갖도록, 상기 외측관(160)의 상부면이 상기 외측 단차부(111a)에 걸리게 하면서, 외측관(160)의 상부 내주면이 상기 하부 원통부재(112)의 외주면에 형성된 요홈(116)에 끼워진 누수방지용 O-링(117)에 의해 상기 하부 원통부재(112)의 외주면에 밀착고정되어 있다.

이러한 구조를 갖는 상기 내측관(150)은 광투과를 위해 유리 또는 석영재질로 형성되어 있고, 상기 외측관(160)은 유리, 석영, 스테인레스 스틸, 은, 은이 도금된 금속, 또는 알루미늄 등으로 형성되어 있다. 이와같은 내측관(150)과 외측관(160)의 각 하부는 이하의 구성을 갖는 하부 캡(180)에 삽입되어 밀착고정된다.

상기 하부 캡(180)은, 상기 상부 캡(110)과 마찬가지인 재질로 형성된 것으로서, 상기 내측관(150)의 하부면을 지지하는 제1 평탄지지면(181a)과, 상기 제1 평탄지지면(181a)으로부터 상향돌출되어 상기 내측관(150)의 하부 외주면에 밀착지지되도록 원주방향으로 형성된 제1 벽면(181b)을 갖는 원형의 제1 결합부(181)와; 상기 외측관(160)의 하부면을 지지하는 제2 평탄지지면(182a)과, 상기 제2 평탄지지면(182a)으로부터 상향돌출되어 상기 외측관(160)의 하부 외주면에 밀착지지되도록 상기 제1 결합부(181)의 제1 벽면(181b)의 직경보다 큰 직경을 갖고 원주방향으로 형성된 제2 벽면(182b)을 갖는 원형의 제2 결합부(182)로 구성되어 있다.

이에 의해, 상기 내측관(150)과 외측관(160)의 각 하부는, 상기 하부 캡(180)의 제1 결합부(181)의 공간부와 제1 및 제2 결합부(181)(182) 사이의 공간부에 각각 끼워맞춤식으로 삽입되어 밀착고정될 수 있고, 또는 상기 제1 벽면(181b)과 상기 제2 벽면(82b)의 각 내주면에 원주방향으로 요홈을 형성하고 상기 요홈에 O-링을 삽입함으로써 상기 O-링에 의해 밀착고정될 수도 있다.

상기 하부 캡(180)을 구성하는 제2 결합부(182)의 제2 평탄지지면(182a)에는, 원주방향으로 소정간격을 두고 다수개의 유입공(183)이 형성되어 있다. 상기 유입공(183)은, 후술한 바와 같이, 광촉매 살균정화장치(100)를 저수조내에 설치할 때, 그 하부면을 저수조(20)의 바닥면으로부터 소정간격을 갖도록 설치함으로써, 저수조내에 저장된 물이 상기 외측관(160)과 상기 내측관(150) 사이로 유입되도록 하기 위한 것이다.

더욱이, 상기 제1 결합부(181)의 제1 평탄지지면(181a)의 중앙부에는, 상기 내측관(150)과 연통되어 내측관(150)내로 유입되어 살균정화된 물을 저수조(20)의 밖으로(예컨대, 저수조의 하방에 설치된 냉수조, 온수조, 또는 배출콕크) 배출할 수 있도록 배출공(184)이 형성되어 있다. 상기 배출공(184)의 내주면에는 내나사산이 형성되어 있다. 이와같이 배출공(184)에 내나사산을 형성한 이유는, 음용수 정수장치의 저수조(20, 도 7 참조)의 바닥면에 돌출형성한 배출관과 간편하게 결합시키기 위한 것이다. 즉, 종래에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 내측관(45)의 하부에 형성된 직경이 작은 배출공(45b)을 저수조(20)의 바닥면에 형성된 배출구에 삽입하는 방식으로 하였으나, 본 발명에서는, 상향 돌출되는 별도의 배출관을 저수조(20)의 하부면에 형성된 배출구에 일체로 형성함과 함께, 배출관의 외주면에 외나사산을 형성함으로써, 상기 내측관(150)을 결합하는 하부 캡(180)의 배출공(184)을 상기 배출관에 나사결합시키는 방식을 채용한 것이다. 이 때, 상기 하부 캡(180)의 저면은 상기 저수조(20)의 바닥면과 소정간격을 두고 상기 배출관과 결합되도록 단차진 구조를 갖는다. 즉, 상기 하부 캡(180)을 구성하는 제1 결합부(181)의 제1 평탄지지면(181a)의 저면은, 제2 결합부(182)의 제2 평탄지지면(182a)의 저면보다 돌출되고, 상기 제1 결합부(181)에 형성된 배출공(184)의 저면은, 상기 제1 평탄지지면(181a)의 저면보다 더 돌출되는 계단형상의 구조를 가짐으로써, 상기 제2 결합부(182)의 제2 평탄지지면(182a)과 상기 저수조(20)의 바닥면 사이에 소정의 간격이 형성되게 된다. 이에 의해, 저수조(20)의 물이 상기 제2 결합부(182)의 유입공(183)을 통하여 외측관(160)과 내측관(150) 사이의 공간으로 원활하게 흐르게 된다.

이러한 구조에 의해, 광촉매 살균정화장치(100)의 하부면의 위치 고정작업이 간편하게 되고 그 조립성도 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 석영관(140)의 외주면과 상기 내측관(150)의 내주면 사이의 공간에 충진되는 광촉매 코팅 담체(170)는, 종래와 마찬가지로, UV램프(130)로부터 방사된 자외선에 의해 산화 환원과정에 의해 광촉매 반응을 일으키도록, 광촉매물질로서 산화티탄(TiO₂)을 구형 또는 원통형의 실리카겔, 실리카알루미나 및 제올라이트로 이루어지는 군에서 어느 하나 선택된 무기재료 또는 금속재료에 코팅한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같은 금속 등으로 가공한 스프링형상이거나, 원통형상의 그물망으로 이루어져 있다. 상기 광촉매물질은, 상기한 산화티탄에만 한정되지 않고, 산화티탄에 백금, 팔라듐, 은, 니켈 등을 산화티탄의 5%이하 첨가하여 사용하기도 한다. 그리고 광촉매 물질로서, 예를들면, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO₂) 등의 산화물을 사용할 수도 있으나, 산화티탄을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 광촉매는 UV램프(130)로부터 방사되는 자외선에 의해 전자대와 정공(正孔)이 생성되고, 정공은 물과 반응하여 강한 산화력이 있는 하이드록시 라디칼(·OH)을 생성하고, 전자대는 흡착된 산소에 전자를 줌으로써, 슈퍼옥사이드(O₂ ^-)를 생성하게 되고, 이에 의해 오염물질을 탄산가스(CO₂)와 물(H₂O)로 분해하거나, 세포의 호흡계에 관여하는 조효소를 파괴함으로써 살균하는 기능을 갖는다.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치(100)에 의하면, 저수조(20)에 저장된 하부의 물이 하부 캡(180)에 형성된 다수개의 유입공(183)을 통하여 외측관(160)의 내주면과 내측관(150)의 외주면 사이의 공간을 따라 올라가면서, 상부 캡(110)에 형성된 가이드 홈(113)을 따라 통수공(114)으로 유입되도록 하여 항시 광촉매에 의해 살균정화될 수 있는 효과를 발휘함은 물론, 상기 통수공(114)을 상부 캡(110)에 형성하고, 내측관(150)의 구조를 직경이 동일한 원통형의 구조로 형성함으로써, 종래에 내측관 상부에 직접 구멍을 천공하는 것과 하부에 직경이 작은 관을 연결하여 제작하였던 것에 비하여 생산주기를 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 부품을 손상시킴이 없이 대량 생산할 수 있도록 하여 작업성 및 생산성의 향상을 기대할 수가 있다.

이러한 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치(100)는, 수질처리를 필요로 하는 냉온정수기, 냉온 생수분배기, 수도직결식 정수기 등의 음용수 정수장치는 물론, 수족관, 집단생활을 하는 대형 냉온정수장치, 수족관 등의 여러 곳에 간편하게 적용할 수가 있으며, 사용용도에 따라 광촉매 살균정화장치의 용량과 크기를 변경하여 제작할 수 있는 이점도 있다.

도 7 내지 도 11은, 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치를 적용한 예를 도시한 것이다.

이하에서는 종래의 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 병기하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 7은, 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치를 적용한 냉온정수기의 개략적인 단면도를 도시한 것이다.

먼저, 도 7에 도시된 냉온정수기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각기 겸용 저수조(20)와, 상기 저수조(20)의 하방에 설치된 온수조(30)로 구성되어 있다. 이러한 구조를 갖는 냉온정수기에 있어서, 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치(100)는, 종래와 마찬가지로, 상기 저수조(20)의 커버(21)에 형성된 개구부를 통하여 내부에 수직으로 설치될 수 있다. 다만, 광촉매 살균정화장치(100)를 저수조(20)의 바닥면으로부터 소정간격을 두고 설치함에 있어서, 상기 광촉매 살균정화장치(100)의 하부 캡(180)에 형성된 배출공(184)을, 저수조(20)의 바닥면에 돌출형성한 배출관에 나사결합에 의해 조립함으로써 설치작업이 종결된다. 이에 의해, 상기 정수필터(10)에 의해 1차적으로 정수된 물은 상기 저수조(20)내로 유입되고 나서, 분리판(24)에 의해 저수조(20)의 하부 냉수측과 온수유입관(25)이 위치한 상부 정수측으로 분리된다. 상기 저수조(20)의 하부측으로 낙하된 물은 저수조(20)의 외주벽에 설치된 냉각코일(22)에 의해 냉각된 후, 상기 하부 캡(180)에 형성된 다수개의 유입공(183)을 통하여 외측관(160)과 내측관(150) 사이의 공간을 따라 상측으로 올라가면서, 상부 캡(110)에 형성된 가이드홈(113)을 따라 다수개의 통수공(114)으로 분산되면서 통과하게 된다. 이 후, 통수공(114)을 통과한 물은, 다시 내측관(150)과 석영관(140) 사이의 공간을 따라 하측으로 흐르게 되면서, 내측관(150)과 석영관(140) 사이에 충진된 광촉매 코팅담체(170)에 고르게 분산되게 된다. 이 과정에서 광촉매 반응에 의한 살균과 자외선에 의한 살균으로 효과적으로 살균정화된 물은 하부 캡(180)에 형성된 배출공(184)을 통하여 냉수 배출콕크(123)로 배출되게 된다.

도 7에서는, 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치(100)가 저수조(20)내에 수직으로 설치된 상태를 예시하였으나, 필요에 따라 수평으로 설치될 수도 있다. 이 경우, 상기 저수조(20)의 일측벽에 개구를 형성하여, 이 개구를 통하여 광촉매 살균정화장치(100)를 수평으로 배치한 후, 하부 캡(180)의 배출공(184)에 별도의 유도관을 연결하여 이를 냉수 배출콕크와 연결하는 방식을 채택할 수도 있다.

도 8은, 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치를 적용한 냉온 생수분배기의 개략적인 단면도를 도시한 것이다.

도 8에 도시된 냉온 생수분배기는, 생수통(50)의 입구부를 저수조(20)의 커버(21)에 형성된 개구내로 삽입하는 방식으로 저수조(20)의 상방에 탑재하여, 생수통(50)내의 생수가 자중낙하되도록 구성된 것을 제외하고는 상술한 도 7에 도시된 냉온정수기의 구조와 동일한 구성과 작용을 가지므로, 그 중복되는 설명은 생략한다.

다만, 도 8에서는, 상기 광촉매 살균정화장치(100)를 수평으로 설치한 상태를 예시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 도 7에 도시된 바와 같이 수직으로 설치할 수도 있다.

도 9는, 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치를 적용한 수족관의 개략적인 단면도를 도시한 것으로서, (a)는 광촉매 살균정화장치를 수족관내에 수직으로 설치한 상태를, (b)는 광촉매 살균정화장치를 수족관내에 수평으로 설치한 상태를 도시한 것이다.

먼저, 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 수족관(60)내에 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치(100)의 설치시, 그 상부면이 수족관(60)의 커버(61)에 형성된 관통공을 통하여 커버(61)의 밖으로 노출되도록 하고 하부면이 수중에 잠식되도록 수직으로 설치하되, 하부 캡(180)을 그 수족관내에 설치된 수중펌프(70)의 입수구(71)에 조립한다. 이 때, 하부 캡(180)과 상기 수중펌프(70)의 입수구(71)와의 조립은, 상기 수중펌프(70)의 입수구(71)에 외나사산이 형성된 연결관(미도시)을 어댑터(Adapter, 미도시)에 의해 연결한 후에, 상기 하부 캡(180)의 배출공(184, 도 4 참조)과 상기 연결관을 나사결합시킴으로써 이루어진다.

상기와 같은 방식으로, 수족관(60)내에 설치된 광촉매 살균정화장치(100)는, 도 7과 관련하여 상술한 바와 같이, 동일한 작용에 의해 수족관내의 물을 살균정화 한다. 다만, 광촉매에 의해 살균정화된 물은 수중펌프(70)의 펌핑력에 의해 수중펌프(70)의 입수구(71)를 통하여 수중펌프(70)의 출수구(72)로 배출되게 된다.

이와 달리, 상기 광촉매 살균정화장치(100)의 하부 캡(180)을, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 상기 수중펌프(70)의 출수구(72)에 연결하여, 광촉매에 의해 살균정화된 물이 광촉매 살균정화장치(100)의 유입공(183)을 통하여 배출되도록 할 수도 있다.

즉, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 광촉매 살균정화장치(100)를 수족관(60)내의 수중에 완전히 잠식시켜 수평으로 설치함에 있어서, 상기 하부 캡(180)의 배출공(184)과 수중펌프(70)의 출수구(72)를 유도관(81)에 의해 연결함으로써, 상기 수중펌프(70)의 펌핑력에 의해 입수구(71)내로 유입된 물이 출수구(72)를 통하여 상기 유도관(81)을 거쳐 상기 하부 캡(180)의 배출공(184)으로 흘러들어가게 된다.

이 경우, 상기 배출공(184)으로 흘러들어온 물은, 앞서 설명한 방식과 반대로, 내측관(150)과 석영관(140)사이의 공간내에 충전된 광촉매 코팅담체(170)을 거치면서 살균정화된 후, 상부 캡(110)에 형성된 통수공(114)을 통하여, 최종적으로 하부 캡(180)의 유입공(183) 밖으로 배출된다.

여기서, 상기 광촉매 살균정화장치(100)를 수중에서 확실하게 지지시킬 수 있도록 하기 위하여는, 그 양측단부에 지지다리(82)를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 상부 캡(110)은 상부 캡(110)을 밀폐하는 커버(120)와 일체로 형성하여, 그 중심부에 UV램프(130)의 안정기에 연결된 전선(131)을 인출하기 위한 통공을 형성한 구조로 되어 있다. 이 때, 상기 통공을 통하여 인출되는 전선(131)의 방수처리를 위해 상기 전선(131)을 수납하는 전선관(83)을 상기 통공내에 삽입함과 함께, 상기 통공의 내주면에 O-링을 삽입하여 상기 통공과 전선관(83)간의 밀착성을 확보하는 것이 중요하다. 더욱이, 이와같이 상기 통공을 통하여 삽입된 상기 전선관(83)은 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 수족관(60)의 상면으로 돌출되도록 연장설치하고, 상기 수족관(60)의 상면을 밀폐하는 커버(61)의 일측면에 개구를 형성하여, 전선코드가 상기 전선관(83) 안으로부터 상기 개구를 통하여 수족관(60) 밖으로 노출되게 함으로써 전기누전의 위험성을 방지할 수가 있다.

이와같이, 본 발명은, 수족관(60)내에 광촉매 살균정화장치(100)를 수중펌프(70)의 입수구(71) 또는 출수구(72)에 간편하게 연결하여 설치할 수 있으므로, 종래와 같이, 광촉매 살균정화장치를 외부에 설치하여 수족관내(60)의 물을 외부로 끌어내기 위한 별도의 배관을 순환펌프에 연결하는 설치상의 번거로움을 일시에 해 결할 수 있음은 물론, 살균정화능력을 배가시킬 수가 있다.

한편, 도 10은, 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치를 수도직결식 정수기에 적용하기 위한 카트리지형태의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명에서는, 통상의 수도직결식 정수기내에 내장되는 필터 카트리지의 잦은 교환 등으로 인한 불편함을 해소할 수 있을 뿐만 아니라 유지비용도 크게 절감할 수 있는 효과를 발휘할 수 있도록, 광촉매 살균정화장치를 카트리지형태로 제작함으로써, 상기 필터 카트리지 대신에 수도직결식 정수기에 간편하게 사용할 수가 있다.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 광촉매 살균정화장치는, 원통형 하우징(90) 내부에 내장하여, 상부 캡(110)을 원통형 하우징 상측에 결합되는 헤드(91)와 나사결합하고, 하부 캡(180)을 원통형 하우징(90) 하측에 결합되어 급수 유입구(92a)와 정수 유출구(92b)를 갖는 베이스(Base, 92)와 결합하여 고정시킴으로써, 통상의 필터카트리지와 같은 형태로 제작될 수가 있다.

상기 급수 유입구(92a)는, 수도관(미도시)과 연결되고 광촉매 살균정화장치(100)의 하부 캡(180)에 형성된 유입공(93)과 연통되며, 상기 정수 유출구(92b)는, 상기 하부 캡(180)에 형성된 배출공(184)과 연통되게 된다.

이와같이 광촉매 살균정화장치를 카트리지형태로 제작하게 되면, 수도직결식 정수기내에 간편하게 설치할 수가 있음은 물론, 통상의 필터카트리지와 같은 역할을 수행할 수가 있다. 여기서, 상기 광촉매 살균정화장치의 외측관(160)은, 필요에 따라 생략할 수도 있다.

(제2 실시형태)

도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 단면도이고, 도 12는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 상부 캡의 사시도이며, 도 13은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 하부 캡의 사시도이다.

본 발명의 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치(200)는, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 내부에 UV램프(130)를 구비하는 U자형의 석영관(140)의 상부와 외측관(160)의 상부를 결합하는 상부 캡(210)과, 상기 석영관(140)의 외주면과 소정간격을 두고 상기 상부 캡(110)에 결합되는 내측관(150)과 상기 외측관(160)의 하부면을 결합하는 하부 캡(280)의 구조를 제외하고는 상술한 제1 실시형태와 동일한 구성과 작용을 가지므로, 제1 실시형태와 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 표기하고, 그 중복되는 설명은 생략한다.

상기 상부 캡(210)의 구조는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 소정의 직경을 갖고 일면(도 11에서 볼 때 상부면)이 밀폐되고 타면은 개방된 중공형의 상부 원통부재(211)와, 상부 원통부재(211)의 직경보다 작은 직경을 갖고 상기 상부 원통부재(211)의 하단부에 일체로 형성된 하부 원통부재(212)로 이루어져 있다. 상기 상부 원통부재(211)의 하단부와 하부 원통부재(212)의 상단부 사이에는 상기 외측관(160)을 상기 상부 캡(210)에 결합할 때, 상기 외측관(160)의 상단면을 걸리는 상태로 지지하도록 외측 단차부(211a)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 상부 원통부재(211)의 외주면에는 다수개의 환형 돌출테(215, 216)가 일체로 형성되어 있다. 또한, 상기 상부 원통부재(211)는 상단면이 밀폐되어 있기 때문에, 제1 실시형태와 같은 별도의 커버(120)를 필요로 하지 않게 된다. 단, 상기 상부 원통부재(211)의 상단면의 중심부에는 UV램프(130)의 안정기(130a)에 연결된 전선(131)을 외부로 인출하기 위한 통공(211b)이 형성되어 있다.

상기 하부 원통부재(212)는 상기 상부 캡(210)을 상기 외측관(160)과 결합할 때, 상기 외측관(160)의 내주면에 밀착되는 정도의 외경과 상기 석영관(140)의 내주면에 밀착되는 정도의 내경을 갖는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 외측관(160)의 내부에 삽입되는 상기 하부 원통부재(212)는 상기 외측관(160)의 내주면에 긴밀하게 밀착되어 상기 외측관(160)과 고정되도록 그 외주면에 다수개의 환형(環形) 돌출테(217, 218)를 일체로 구비하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 상기 하부 원통부재(212)의 내주면에는 다수개의 환형 돌출테(219, 220)가 일체로 형성되어 있다.

상기한 환형 돌출테(215, 216, 217, 218, 219, 220)는 일종의 O-링과 같은 역할을 수행한다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 상기 제1 실시형태와 같이 상부 캡(110)의 하부 원통부재(112)의 외주면과 내주면에 별도의 요홈을 형성하여야 하는 금형작업상의 곤란성을 해결할 수 있고, 또한 그 요홈에 O-링을 끼워넣는 번거로운 작업도 행할 필요가 없게 되므로, 작업능률 및 생산성을 대폭 향상시킬 수가 있다.

또한, 상기 하부 원통부재(212)의 하단면에는, 원주방향을 따라 소정의 간격 을 두고 상기 하단면과 수직방향으로 길게 형성된 다수개의 가이드부(213)가 구비되어 있고, 각 가이드부(213)의 내측면에는 내측 단차부(213a)가 형성되어 있다.

상기 다수개의 가이드부(213)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 내측 단차부(213a)에 의해 상기 내측관(150)의 상단면이 걸쳐지는 상태로 지지되도록 가이드역할을 함으로써, 상기 하부 원통부재(212)의 하단면과 상기 내측관(150) 상부 사이에 통수공(214)이 형성된다. 이에 의해, 상기 가이드부(213)는, 후술하는 바와 같은 하부 캡(280)의 유입공(283)을 통하여 상기 내측관(150)의 외면과 상기 외측관(160)의 내면 사이의 공간으로부터 유입되는 물을 상기 가이드부(213) 사이에 형성된 통수공(214)으로 원활하게 통과시키도록 통수공(214)의 크기를 조절하는 작용 한다.

이러한 구조를 갖는 상기 상부 캡(210)은, 실리콘 고무로 형성되어 있는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 상부 캡(210)이 테프론(Tefron), 실리콘고무, 합성수지, 스텐레스 스틸, 또는 알루미늄 등의 재질로 형성되는 경우에는, 상기 돌출부(215, 216, 217, 218, 219, 220)의 위치에 상기 돌출부(215, 216, 217, 218, 219, 220) 대신에 각각 요홈을 형성하고 그 요홈에 O-링을 삽입하는 구조로 하면 좋다.

한편, 상기 하부 캡(280)은, 상기 제1 실시형태에 의한 하부 캡(180)과 마찬가지로, 상기 내측관(150)의 하부면을 지지하는 제1 평탄지지면(281a)과, 상기 제1 평탄지지면(281a)으로부터 상향돌출되어 상기 내측관(150)의 하부 외주면에 밀착지지되도록 원주방향으로 형성된 제1 벽면(281b)을 갖는 원형의 제1 결합부(281)와; 상기 외측관(160)의 하부면을 지지하는 제2 평탄지지면(282a)과, 상기 제2 평탄지지면(282a)으로부터 상향돌출되어 상기 외측관(160)의 하부 외주면에 밀착지지되도록 상기 제1 결합부(281)의 제1 벽면(281b)의 직경보다 큰 직경을 갖고 원주방향으로 형성된 제2 벽면(282b)을 갖는 원형의 제2 결합부(282)로 구성되어 있고, 상기 제1 결합부(281)의 제1 평탄지지면(281a)의 저면은, 제2 결합부(282)의 제2 평탄지지면(282a)의 저면보다 돌출되어 있다. 다만, 상기 하부 캡(280)은, 제1 결합부(281)내의 공간은 상기 제1 결합부(281)와 제2 결합부(282) 사이의 공간보다 크게 형성되어 있다. 이 때, 상기 제1 결합부(281)와 제2 결합부(282)의 각 내경은 상기 내측관(150)과 상기 외측관(160)의 각 외경에 상응하는 정도의 치수를 갖는다. 이에 의해, 상기 내측관(150)과 상기 외측관(160)은 상기 하부 캡(280)에 밀착되는 상태로 고정된다. 본 실시형태에 의한 상기 하부 캡(280)에는 제1 실시형태와 같이 별도의 요홈과 O-링을 필요로 하지 않지만, 필요에 따라 적절히 형성할 수도 있다.

더욱이, 상기 하부 캡(280)은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 상기 제2 평탄지지면(282a)에 다수개의 유입공(283)을 구비함과 함께, 상기 제1 평탄지지면(281a)의 중앙부에 살균정화된 물을 저수조(20)의 밖으로 배출할 수 있도록 저수조의 하부면에 형성된 배출관과 나사결합되는 내나사산을 갖는 배출공(284)이 형성되어 있다.

이러한 구조를 갖는 광촉매 살균정화장치(200)는 전술한 바와 같은 음용수 정수장치 등에 설치될 수 있고, 특히 도 14에 도시된 바와 같이, 저수조(20)와, 냉수조(30a)와, 온수조(30b)가 독립적으로 설치된 구조를 갖는 냉온정수기에 효율적으로 설치될 수가 있다.

도 14에 도시된 냉온정수기는, 정수필터(10)에 의해 1차적으로 정수된 물을 저장하는 저수조(20)와, 상기 저수조(20)의 하방에 각각 설치되어 상기 저수조(20)로부터 공급되는 정수를 냉각 및 가열하는 냉수조(30a)와 온수조(30b)로 이루어진 것을 제외하고는 도 7에 도시된 냉온정수기의 구조와 동일하다. 이러한 냉온정수기에 상기 광촉매 살균정화장치(200)를 설치할 때, 도 15에 도시된 바와 같이, 외주면 하단에 외나사산이 형성된 중공형의 커버(290) 내부에 상기 상부 캡(210)을 끼워넣는다. 여기서, 상기 커버(290)의 상부면은 상부 캡(210)에 의해 밀폐되어 있고, 그 밀폐된 상부면에는 전선(131)이 통과되는 통공이 형성되어 있다.

상기와 같이 커버(290) 내부에 끼워지는 상기 상부 캡(210)은 그 외주면에 형성된 환형 돌출테(215, 216)에 의해 상기 커버(290) 내부에 밀착고정된다. 이렇게 조립된 상태에서 상기 광촉매 살균정화장치(200)를 냉수조(30a)의 상단면에 형성된 개구부를 통하여 냉수조(30a) 내부에 수직으로 설치한다. 이 때, 상기 광촉매 살균정화장치의 하부 캡(280)은 상기 제1 실시형태와 관련하여 전술한 바와 같이, 냉수조(30a)의 하부면에 돌출형성된 배출관과 나사결합되고, 상기 커버(290)는 상기 냉수조(30a)의 개구부 내주면에 형성된 내나사산과 나사결합됨으로써, 냉수조(30a)에 착탈가능하게 조립된다.

이와같이 본 실시형태의 구조에 의하면, 상기 제1 실시형태와 같이 하부 캡(280)의 구조에 의해, 광촉매 살균정화장치(200)의 하부면의 위치 고정작업이 간편 하게 될 뿐만 아니라, 상부 캡(210)의 구조에 의해 냉수조(30a)에 대한 조립성도 향상시킬 수 있게 된다.

(제3 실시형태)

도 16은 본 발명의 제3 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치의 단면도이다.

본 발명의 제3 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치(200a)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 외측관(160')의 일부를 커팅(Cutting)한 것을 제외하고는 상술한 제2 실시형태와 동일한 구성과 작용을 가지므로, 제2 실시형태와 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 표기하고, 그 중복되는 설명은 생략한다.

일반적으로, 음용수 정수장치 등은 항시 켜져 있는 상태로 있지만, 식수시간은 몇시간(예컨대, 대략 1-2시간)에 불과하다. 상기 제2 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치(200)의 중심부에 설치된 UV램프(130)에서 방사되는 자외선의 강도는 석영관(140)과 내측관(150) 사이의 공간에 있는 물과 광촉매 코팅담체를 거치면서 점차 약해지고, 내측관(140)과 외측관(160) 사이의 물과 외측관(160)을 통과하면서 손실되기 때문에 내측관과 외측관에 코팅된 광촉매에 도달되는 자외선의 양이 적어지기 때문에 외부로 갈수록 살균력이 감소한다. 또한 광촉매 살균정화장치 내부의 물은 저수조 내부의 물과 순환되지 않는 구조이기 때문에 광촉매 살균정화장치 내부의 물은 살균처리가 된다하더라도 광촉매 살균정화장치 외부에 있는 저수조의 물은 살균처리가 미미할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 실시형태에 의한 광촉매 살 균정화장치(200)를 음용수 정수장치에 설치하더라도, 식수시간을 제외하고는 그 음용수 정수장치의 저수조내에 저장된 물은 살균처리되지 않은 상태로 있게 된다. 따라서, 본 발명은 이러한 점을 고려하여, 외측관(160')의 하단부를 커팅하여 상기 외측관(160')의 상부만을 상부 캡(210)에 결합시켜서 그 커팅된 부위로 노출되는 광촉매가 코팅된 내측관(150)의 외부의 일부면이 저수조의 물과 접촉되도록 함으로써 식수시간 이외에도 조사되는 자외선을 받아 광촉매에 의한 살균처리가 가능하고 항시 살균처리할 수 있도록 한 것이다. 즉, 음용수 정수장치가 온(ON) 상태로 있는 한, 석영관(140) 내부에 있는 UV램프(130)도 항시 온(ON) 상태로 있게 되므로, 저수조의 물은 내측관(150) 하부의 광촉매 코팅 면에 UV램프(130)에서 조사되는 자외선에 의해 지속적으로 살균처리된다.

이 상태에서 식수를 할 경우, 상기와 같이 살균처리된 물은 상기 커팅된 외측관(160')으로부터 상기 외측관(160')의 상부와 내측관(150) 사이로 유입되어 전술한 바와 같이 통수공(214)을 통하여 광촉매 코팅담체(170)를 거치면서 재차 살균처리된 후에 배출공(184)으로 배출된다. 이와같이 본 실시형태에 의하면, 식수시간에 관계없이 저수조내의 물을 지속적으로 살균처리할 수 있으므로, 광촉매 살균정화장치의 살균효율을 높일 수가 있다.

본 실시형태의 구조는 상기한 제1 실시형태에 의한 광촉매 살균정화장치(100)에도 적절히 적용가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 세균 및 각종 유기물질로 오염된 물을 광촉매 반응에 의해 살균정화 처리시, 그 오염된 물의 유입량을 증대시켜 광촉매 코팅 담체에 고르게 분산되도록 하여 광촉매 반응성을 향상시킴으로써, 효과적으로 살균정화 처리될 수 있도록 함과 함께, 살균정화 처리를 필요로 하는 냉온 생수분배기, 냉온정수기, 수도직결식 정수기 등의 음용수 정수장치, 또는 수족관 등의 모든 곳에 설치상의 제약을 받음이 없이 보다 간편하고 용이하게 조립장착할 수 있도록 조립성을 향상시키고, 양산성을 도모할 수가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며, 당업자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 그 변형과 응용이 가능할 것이다.

Claims

상부 원통부재(111, 211)와, 상부 원통부재(111, 211)의 하단부에 단차진 상태로 일체로 형성되고 상부 원통부재(111, 211)의 직경보다 작은 하부 원통부재(112, 212)로 이루어지는 중공형의 상부 캡(Cap, 110, 210)과;

상기 상부 캡(110, 210)을 구성하는 상기 상부 원통부재(111, 211)의 내부에 삽입되어 밀착고정되고, 내부에 UV램프(Lamp, 130)를 구비하는 U자형의 석영관(140)과;

상기 석영관(140)의 외주면과 소정간격을 두고 상기 상부 캡(110, 210)에 결합되는 내측관(150)과;

상기 내측관(150)의 외주면에 소정간격을 두고 상기 상부 캡(110, 210)에 결합되는 외측관(160)과;

상기 석영관(140)과 상기 내측관(150) 사이에 충진되는 광촉매 코팅 담체(170)를 포함하는 광촉매 살균정화장치에 있어서,

상기 상부 캡(110, 210)의 하부 원통부재(112, 212)에는, 상기 내측관(150)과 상기 석영관(140) 사이의 내부공간과 연통되는 다수개의 통수공(114, 214)이 형성되어 있고,

상기 내측관(150)과 외측관(160)의 하부에는, 상기 내측관(150)과 외측관(160)의 각 하부를 삽입하여 밀착고정하는 하부 캡(180, 280)이 형성되어 있고,

상기 하부 캡(180, 280)은, 상기 내측관(150)의 하부면을 지지하는 제1 평탄 지지면(181a, 281a)과, 상기 제1 평탄지지면(181a, 281a)으로부터 상향돌출되어 상기 내측관(150)의 하부 외주면에 밀착지지되도록 원주방향으로 형성된 제1 벽면(181b, 281b)을 갖는 원형의 제1 결합부(181, 281)와; 상기 외측관(160)의 하부면을 지지하는 제2 평탄지지면(182a, 282a)과, 상기 제2 평탄지지면(182a, 282a)으로부터 상향돌출되어 상기 외측관(160)의 하부 외주면에 밀착지지되도록 상기 제1 결합부(181, 281)의 제1 벽면(181b, 281b)의 직경보다 큰 직경을 갖고 원주방향으로 형성된 제2 벽면(182b, 282b)을 갖는 원형의 제2 결합부(182, 282)로 이루어지고,

상기 제2 결합부(182, 282)의 제2 평탄지지면(182a, 282a)에는, 미처리된 물을 상기 외측관(160)과 내측관(150) 사이로 유입하도록 그 원주방향으로 소정간격을 두고 배열된 다수개의 유입공(183, 283)이 형성되어 있고,

상기 제1 결합부(181, 281)의 제1 평탄지지면(181a, 281a)의 중앙부에는, 상기 내측관(150)의 하부와 연통되어 광촉매 반응에 의해 살균처리된 물을 배출하도록 내주면에 내나사산이 구비된 배출공(184, 284)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화장치.
제1항에 있어서,

상기 통수공(114)은, 상기 상부 캡(110)의 하부 원통부재(112)의 외주면에, 그 하부 원통부재(112)의 길이방향으로 소정의 간격을 두고 길게 형성된 다수개의 가이드 홈(113)에서 상기 상부 원통부재(111)를 향하는 가이드 홈(113) 끝단에 각각 천공되어 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화장치.
제1항에 있어서,

상기 상부 캡(110)의 하부 원통부재(112)는, 상기 통수공(114)의 아래쪽 위치에 대응하는 내주면에 원주방향으로 형성된 내측 단차부(112a)를 구비하고, 상기 내측관(150)은, 상하부가 동일한 직경을 갖고, 그 상부면이 상기 하부 원통부재(112)의 내측 단차부(112a)에 걸리는 상태로 내측관 내주면이 상기 하부 원통부재(112)의 내주면에 삽입되어 밀착고정되는 원통형 구조인 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화장치.
제1항에 있어서,

상기 통수공(214)은, 상기 상부 캡(210)의 하부 원통부재(212)의 하단면에 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 수직방향으로 길게 형성되고, 각각의 내측면 소정부위에 상기 내측관(150)의 상단면에 걸쳐지는 상태로 지지되는 내측 단차부(213a)를 구비하는 다수개의 가이드부(213)들 사이에 형성된 공간인 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화장치.
제1항에 있어서,

상기 광촉매 코팅담체(170)는, 구형 또는 원통형의 실리카겔, 실리카알루미나 및 제올라이트로 이루어지는 군에서 어느 하나 선택되는 무기재료 또는 금속재 료에 산화티탄(TiO₂)을 코팅함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 광촉매살균정화장치.
제1항에 있어서,

상기 상부 캡(110, 210)과 하부 캡(180, 280)은 테프론(Tefron), 실리콘고무, 합성수지, 스텐레스 스틸, 및 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화장치.
제6항에 있어서,

상기 상부 캡(210)은, 실리콘고무로 형성되어 있고, 그 외주면과 내주면에 다수개의 환형(環形) 돌출테(215, 216, 217, 218, 219, 220)가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 벽면(181b, 281b)과 상기 제2 벽면(182b, 282b)의 각 내주면에는, 원주방향으로 요홈이 각각 형성되어 있고, 상기 요홈에 O-링이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화장치.
제1항 내지 제8항중 어느 한항에 있어서,

상기 광촉매 살균정화장치는, 냉온정수기 또는 냉온 생수분배기의 저수조(20)의 내부에 설치되며, 상기 하부 캡(180, 280)은, 그 저면이 상기 저수조(20)의 바닥면과 소정간격을 갖도록 단차진 구조로 형성되어 있고, 상기 하부 캡(180, 280)의 배출공(184, 284)에 형성된 내나사선에 의해, 상기 저수조(20)의 바닥면에 돌출형성되어 외나산을 갖는 배출관과 나사결합됨으로써 고정되는 것을 특징으로 하는 살균정화장치.
제1항 내지 제8항중 어느 한항에 있어서,

상기 광촉매 살균정화장치는, 수도직결식 정수기 본체 내부에 장착된 원통형 하우징(90) 내부에 내장되어, 상기 상부 캡(110)을 상기 원통형 하우징(90) 상측에 결합되는 헤드(91)와 결합하고, 상기 하부 캡(180)을 상기 원통형 하우징(90) 하측에 결합되어 상기 하부 캡(180)에 형성된 유입공(183)과 연통되는 급수 유입구(92a)와 상기 하부 캡(180)에 형성된 배출공(184)과 연통되는 정수 유출구(92b)를 갖는 베이스(Base, 92)와 결합하여 고정시킴으로써 카트리지 형태로서 설치되는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화장치.
제1항 내지 제8항중 어느 한항에 있어서.

상기 광촉매 살균정화장치는, 수족관(60)의 내부에 설치되어 상기 하부 캡(180)에 형성된 배출공(184)에 의해 상기 수족관(60)의 내부에 설치되는 펌프(70)의 입수구(71) 또는 출수구(72)에 연결되는 것을 특징으로 하는 광촉매 살균정화장치.