KR100961910B1 - 공기추진방식으로 구동하는 자외선살균기의 발광부 세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물을 살균 처리하는 수중용 자외선 살균기의 램프 또는 램프커버(석영관) 세척에 적용되는 (와이퍼)브러시 타입의 기포발생 세척기 및 세척장치에 관한 것이다.

본 발명 세척기는 압축공기를 분사하여 추력을 발생하는 수중 추진장치를 구비하여 세척기 본체와, 본체에 내장된 브러시가 자외선 발광부 표면을 자유롭게 왕복 운동하며 청소할 수 있다. 이때 분사를 통해 고속 유동하는 기포는 브러시와 함께 발광부인 석영관 표면의 오염물을 복합적으로 제거하는 역할을 하며 세척기 본체는 내부에 상기 기포를 저장하여 부력을 발생하는 공간이 형성되어, 발광부 표면과의 마찰저항을 최소한으로 줄일 수 있어 결과적으로 적은 공기동력으로도 쉽게 발광부 표면을 따라 왕복 운동할 수 있다.

상기 세척기의 구동 및 제어는, 공기압축기와, 공기압축기와 세척기를 연결하는 유연한 재질의 공기공급관과 압축공기의 공급압력과 공급유량을 제어하는 공기제어부 및 상기 공기공급관에 연결된 분사노즐의 추진 방향을 안내하는 가이드레일구조를 통해 이루어진다.

상기 공기공급관으로부터 링 형상의 분사노즐을 통해 분사되는 고압의 압축공기는 물속에서 기포화 되어, 브러시에 의해 일차 세척된 발광부 표면을 추가 세척한다. 이 과정에서 압축공기가 물속으로 배출되면서 생기는 미소한 기포는 물속 용존산소량를 높이게 된다.

공기로 추진되는 세척기를 구비한 본 발명의 자외선 발광부 세척장치는 간단한 공압배관 시스템으로 모터, 실린더, 이송스크류축 등 고장과 발광부 파손을 유발하는 대부분의 기구운동부품과 이들을 결합한 구동수단을 대체하는 효과를 갖는 것으로써, 종래의 이송스크류 구동방식에 의한 와이퍼(브러시) 타입 자외선램프 세척장치에 비해서 구조가 단순하면서도 동력을 적게 소모하며, 브러시의 세척작용과 더불어 추진력 발생 후 배출되는 기포에 의한 추가 세척작용이 발생하므로 최상의 세척효과를 발휘한다.

본 발명에 따른 세척장치는 종래의 모터구동 이송스크류식 세척장치와 비교하여 초기 설치비용, 운전비용 및 유지관리비용이 절감되는 것은 물론, 자외선 발광부 표면의 과도한 마모에 따른 내구수명 저하도 방지할 수 있다.

공기추진, 기포, 브러시, 와이퍼, 세척, 석영관, 부력, 자외선램프

Description

공기추진방식으로 구동하는 자외선살균기의 발광부 세척장치{Air thrusting brush washer for ultraviolet light emitter of sterilizer}

본 발명은 살균장치의 자외선 발광부 표면을 세척하는 세척장치에 있어서 공기추진방식의 왕복운동 구조와 기포발생에 의한 용존산소량증가 구조를 적용한 것이다.

자외선을 이용하여 물을 살균하는 살균장치는 수중에 자외선을 직접 조사하여 물속에 존재하는 각종 세균 및 미생물을 살균하는 원리로 작동되며 자외선을 물속에 조사하는 역할을 하는 자외선살균램프를 수중에 위치시켜 발광시키는 방식으로 작동된다.

상기 살균장치는 자외선램프가 물이 흐르는 관로에 설치되는 자외선 유수살균방식과 물이 저장된 탱크에 자외선램프를 침적시키는 자외선 침적살균방식으로 나눌 수 있는데 두 가지 다 설치된 램프를 보호하고 수시로 교체해주기 위해서 보통 램프에 석영관을 덧씌워 램프를 물과 격리시킨다.

이러한 장치에서 램프커버인 석영관을 물속에 장기간 침수시킨 채 사용하게 되면, 물속에 존재하는 각종 유기물과 무기물로 된 이물질이 석영관 표면에 부착되어 램프의 발광효율이 저하된다.

따라서 주기적으로 살균장치의 자외선 발광부 구성을 물에서 꺼내어 닦아 주어야 하는데 보통의 자외선 살균장치는 위에 설명한 바와 같이 일단 설치 후 물에서 쉽게 꺼내기 어려운 구조로 수중 배치되고 인체에 유해한 자외선이 연속 발광중인 상태에 있어 이러한 세척작업이 어려웠다.

이로 인해 살균장치가 수중 배치된 상태에서 별도의 동력을 사용에서 물리적 또는 화학적 방법으로 발광부(석영관) 표면을 닦아내는 세척방법이 다양하게 시도되어 왔다.

전통적으로, 물속에 별도의 구동장치를 구비하여 발광부 표면에 위치한 브러시를 주기적으로 구동시켜서 물리적인 힘에 의해 이물질을 닦아내는 방법은 구동장치의 부식과 소모동력이 단점이 되어 왔으며 브러시가 발광부 표면을 강하게 문지르게 될 경우 장기간 세척동작에 의해 발광부 표면이 빨리 마모되는 단점도 있었다.

반면, 열 또는 기포 등 물리력이 적게 가해지는 화학적 세척방법 역시, 발광부 표면에 달라붙는 끈끈한 성질의 물 속 이물질 특성상 완전한 세척이 어려운 한계가 있었다.

예컨대 등록특허 0445143호에 기재된 에어/워터제트 노즐(air/water jet nozzle)을 이용한 석영관 세척구조는 기포 또는 물 분사에 의해서 석영관에 부착되어 있는 미생물 막을 제거하는 구조를 소개하고 있으며, 등록특허 0427007호에 기재된 초음파 세척방법은 석영관 외면을 둘러싸고 있는 초음파 단자 시스템이 초음파 발생기와 연결되어 세척하는 방법으로 소개하고 있는데, 이러한 비 접촉식 간접세척 방식들은 브러시의 마모에 따른 세척효율 저하나 장기간의 브러시 마찰로 인한 석영관의 파손 등은 막을 수 있지만 석영관 표면을 물리적으로 강하게 닦아낼 수 없어 오염된 물 특유의 끈끈한 이물질(물때)은 제거하기 어렵다는 근본적인 약점을 갖고 있다.

종합적으로 고려하면, 기존의 브러시 방식(물리적인) 자외선발광부 세척방식은 화학적 세척방식에 비해 기본적인 세척효율이 뛰어나므로 발광부의 내구수명과 브러시의 교체, 구동장치의 유지수명 등 부수적으로 발생하는 문제를 제외하면 여전히 대부분의 수중배치 자외선 살균장치에 유효하다.

상기한 바에 따르면 브러시 타입 자외선 발광부 세척장치 설계에서 일차적으로 핵심적인 설계인자는 브러시의 이송방식과 이송효율, 그리고 정비 및 유지관리문제가 된다.

등록특허 00855201호는 왕복동 나사축에 모터로 구동되는 램프하우징을 배치하고 램프하우징 내에 캠 회전으로 작동되는 브러시를 배치하여 모터(기어박스)의 회전에 따라 램프 표면 위를 와이퍼브러시가 직선 왕복 운동하는 세척와이퍼의 이송구조를 제시하고 있다.

그러나 이와 같은 방법은 세척와이퍼를 작동하기 위해 복잡한 구동수단이 필요하게 되며, 그에 따른 가동비용(전력소모비) 또한 당연히 높아지게 된다. 또한 스크류 구동수단에 의해 동력을 전달받는 램프하우징과, 하우징 내 캠 구성은 물속에서 장기간 침수된 상태로 작동되므로 부식에 의한 내구성 저하와 그에 따른 고장확률이 높아지며 그에 따른 정비유지비용 역시 높아진다.

더구나 브러시 이송장치를 구동장치에 단단하게 초기 고정한 상태에서 발광부 표면인 석영관을 장기간 문지르게 되므로 발광부와 이송장치 간 결합배치에 약간의 틀어짐만 발생한다 하여도, 균일하지 않은 마찰저항과 강한 충격이 발광부(석영관) 표면에 지속적으로 쌓이게 된다. 결과적으로 이러한 마찰, 충격들은 석영관의 내구수명을 단축시킨다.

결국 브러시 방식만의 특유한 장점을 살리면서도 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해서는 상기와 같은 복잡한 구동장치를 최대한 경량, 간소화 할 필요가 있으며, 전체 구동시스템에 걸리는 부하를 최대한 작고 유연성 있게 설계하여 세척기의 운동오차에 의해 브러시가 발광부 표면에 가하는 불필요한 충격적 하중이 필요이상으로 높아지지 않도록 하는 것이 중요하다.

본 발명의 목적은 살균용 자외선 발광부의 세척 장치에 있어서, 브러시 구동에 필요한 복잡한 구동수단(모터, 실린더, 나사축, 캠 등)과 이를 통해 연결되는 많은 구동계 관련 전자장비와 기타부품들을 생략할 수 있으면서도 뛰어난 운동유연성을 갖는 간단하고도 효율적인 구조를 설계하는 것이며, 이를 통해 초기 제작비용, 운전비용 및 유지관리비용이 절감되는, 다시 말해서 비용대비 효과가 탁월한 세척장치를 제작하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 추진장치의 동력으로 제공되는 공기를 활용하여, 별도의 추가비용 없이 수중 기포발생장치를 추가적으로 확보하는 것이다.

본 발명에 따르면 일반적인 브러시 타입 세척구조가 동시에 갖기 힘든 본 발명의 기포발생구조에 의해 브러시만이 아닌 기포에 의해서도 자외선 발광부 표면을 세척할 수 있으며, 추진력으로 사용된 후 배출되는 기포는 물속의 용존산소량을 높이게 되는 등, 다목적 효과를 발휘하는 복합 세척장치가 구현된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 세척장치를 간단히 살펴보면, 기포와 브러시작용으로 자외선 발광부(5)를 복합 세척하는 세척기(100), 발광부와 일정한 간격으 로 나란히 배치되어 상기 세척기를 안내하는 경량 소구경의 가이드레일(28), 상기 세척기에 추력발생용 압축공기를 공급하는 공기압축기(10)와 압축공기의 공급량과 공급패턴을 제어하는 공기제어부(11)가 구비된다.

압축공기가 세척기에 공급되면 세척기 내부에 형성된 링 모양의 부력 발생부(A, A′, A″)에 기포가 머무르게 되면서 세척기를 발광부 표면으로부터 떠오르게 하고, 그에 따른 마찰력 감소작용과 완충작용에 의해 세척기는 실질적으로 브러시(23) 끝부분만이 발광부 표면을 살짝 가압 지지하는 상태로 발광부 표면을 닦아내면서 왕복 이동할 수 있게 된다.

상기 부력 발생부(A, A′, A″)의 구조는 분사노즐(B) 및 유연한 재질의 주 공기공급관(16)과 함께 본 발명이 종래의 전기동력을 이용한 브러시구동 세척장치에 비해 차별화된 효과를 발휘할 수 있게 하는 핵심 구조이다.

상기 분사노즐(B)은 가운데에 발광부 발광부가 끼워진 상태에서 링 모양의 분사 간극을 만들어내며, 이 간극사이로 공기가 강하게 분출되면서 브러시 세척작용과는 별도로 기포와 물이 혼합된 상태인 기포수(氣泡水)에 의한 세척작용도 동시에 수행하게 된다.

한편, 압축공기가 분사노즐을 통해 물속으로 분출되면서 발생되는 추진력에 의해 세척기(100)는 가이드레일(28)을 따라 발광부(5) 표면을 부드럽게 왕복운동 하게 되는데, 이때 상기 가이드레일은 세척기를 큰 힘으로 단단하게 고정 지지하도록 구성된 것이 아니라 기본적으로 필요한 최소한의 운동경로 안내역할만 수행하면 충분하도록 설계될 수 있다. 왜냐하면 세척기가 발광부에 가하는 충격적인 하중은 작동 중지 상태에 있을 때 보다는 작동 중일 때 대부분 발생하므로 상술한 바와 같이 세척기가 작동을 시작하고 형성되는 부력발생 공간, 추진력발생 공간 등 기포가 지나가는 다수의 공기완충 공간에 의해 충분한 운동안내 작용이 확보되기 때문이다.

위와 같은 부력발생부의 완충공간(가이드 공간) 역할은 가이드레일의 설계에 큰 자유도(경량, 탄성, 소구경의 금속봉으로 설계가능)를 부여하며 결과적으로 본 발명의 가이드레일은 필요에 따라 가늘고 팽팽한 탄성체 재질로 가볍고 간단하게 설계될 수 있다. 이는 종래의 스크류축에 의한 정밀한 이송방식과 비교해 볼 때 본 발명의 세척 시스템 설계에 있어서 대폭적인 경량 간소화가 가능한 설계상 장점을 제공한다.

본 발명은 종래의 전기 또는 유압을 이용한 기계적 구동수단(모터, 실린더)에 의존한 세척장치가 여러 단점을 감수하고 발광부 표면을 세척하던 것에 반해 구동과 완충, 세척을 동시에 수행할 수 있는 복합적인 공기추진구조를 도입함으로써 종래 세척장치 운전시 발생하는 단점을 거의 모두 해소하였다.

또한 종래의 세척장치는 복잡한 구동에 의해 연결되는 동력전달장치와 거기에 연결된 무거운 세척 장치 모두를 깨지기 쉬운 발광부에 끼워서 고정하는 방식으로 수중 세척기를 구성해야 하는 데 비해 본 발명은 간단한 가이드레일과 함께 발광부에 추력을 발생할 수 있는 경량, 소형의 세척기만을 끼워서 수중 세척기로 구성할 수 있으므로 복잡한 제작공정이 단순화되고 제작비용 역시 크게 절감된다.

또한 모터전기장치와 이송축의 부식 등 고장발생 확률이 높았던 이송 및 윤활구조 를 공압 배관을 통해 단순화함으로써 통해 고장확률을 줄이고 내구성을 증대시킨 효과가 있다.

종래의 기계적 구동수단에 의한 방법은 강한 마찰저항과 충격에 의해 발광부 표면이 파손되는 현상이 빈번히 발생되는 반면, 본 발명에 의하면 분사용 압축공기를 이용하여 세척모듈과 발광부 표면 사이에 공기와 물이 혼합된 완충공간을 형성되므로 별도의 윤활구조 없이도 충분히 장기간 무인자동운전이 가능하며 마찰저항과 충격이 크게 감소된 상태로 운전되므로 발광부 커버로 사용되는 석영관의 내구수명이 연장될 수 있다.

덧붙여, 추력으로 공급된 고압의 압축공기는 분사노즐과 완충공간, 통기성베어링 등에 형성된 짧은 간극의 통로(오리피스 작용을 유도하는 통로)를 거쳐 무수한 작은 기포로 쪼개져 분출되므로 물과 공기의 접촉표면적이 극대화되며 그에 따라 물속의 용존산소량을 높이는 추가적인 효과가 있다.

상술한 본 발명의 주된 과제해결수단을 보다 구체적으로 표현하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예(specific example)를 참조하여 아래에 보다 상세히 설명한다.

다만 아래에 기술하는 구체적인 실시예에서 특정 기술용어를 포함한 구성요소들과 그들을 서로 결합한 특정 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술사상을 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명 세척장치 구성 중에서 세척기(100)가 발광부(5) 표면을 따라 수평 또는 수직으로 왕복운동 하면서 세척중인 상태를 나타낸 그림이다.

주요 기술적 특징은 앞서 과제해결수단에서 설명한 바와 동일하며, 다만 도1 상단의 수평이동 방식(램프가 수평으로 배치되어 있는 자외선 살균장치에 적용되는 방식)에서는 주공기공급관(16)이 좌측배관과 우측배관으로 둘로 나누어져 공급되는 반면, 도1 하단의 수직이동 방식(램프가 수직 배치된 방식)에서는 하나의 배관(16)으로 발광부를 둘러싸는 원통형 링 양쪽에서 압축공기를 공급한다는 점이 다르다.

즉 수평이동 방식은 이동하고자 하는 쪽의 반대쪽(좌측) 주 공기공급관(16)에 유량과 압력을 동시에 공급하고, 가운데 배관(도 2의 17)과 나머지 한쪽(우측)의 주 공기공급관에는 압력만 유지(또는 유량 차단)시켰을 경우, 공기가 공급된 쪽의 방향으로 대부분의 기포를 분출하면서 그림과 같이 우측으로 이동한다.

반대로 우측 주 공기공급관(16)에 유량과 압력을 동시에 공급하고, 가운데배관(17)과 좌측 주 공기공급관(16)에 압력만 유지(또는 유량 차단)시켰을 경우, 세척기(100)은 좌측으로 이동할 것이다. 이때 어느 경우라도 부력발생부(A)는 두 개의 주 공기공급관(16)중 하나로부터 공기를 공급받아 세척기(100)를 발광부(5) 표면으로부터 최대한 띄우는 역할을 한다.

도 1 아래의 수직이동방식을 살펴보자. 압축공기가 주 공기공급관(16)을 통해 유입되어 분사노즐(B)을 통해 발광부(5) 표면으로 분출되면, 분출된 공기는 기포 형태로 되어 일부는 브러시 아래의 공간에 부력발생부(A)를 형성하고 나머지는 아래쪽으로 분사되면서 세척기를 위쪽으로 상승시킨다. 부력발생부(A)에 모인 기포는 브러시(23)를 지나 세척기본체 내주면과 발광부 표면 사이의 미소한 틈으로 빠져나갈 것이지만 그 시간 동안에 세척기(100)의 상승력을 부담할 충분한 부력을 제공한다.

이때 세척기를 아래로 이동시키고 싶다면 단순히 주 공기공급관(16)으로 공급되는 공기유량만 줄이게 되면 세척기(100)는 상승 추진력을 상실하면서 자중에 의해 자연스럽게 하강할 것이다.

물론 이때에도 부력발생부(A)에 정체된 공기는 세척기의 급속한 하강을 막는 역할을 함과 수평이동 방식 세척기의 부력발생부와 마찬가지로 세척기(100)의 내주면을 발광부(5) 표면(외주면)으로부터 최대한 떨어뜨리는 역할을 겸한다.

도 2~3은 수평으로 배치된 자외선 발광부에 장착하는 세척기(100)의 각부 구성을 상세히 나타낸 것이다.

세척기본체(20)는 자외선 발광부표면{정확히 지정하자면 램프(5)와 석영관커버(5′)로 이루어진 보라색의 발광부 구성 중 석영관 표면이 될 것이다. 그러나 일반적으로 램프를 그대로 사용하는 경우도 있으므로 이하의 도면에서는 위 두 가지 경우를 모두 포함하여 발광부(5) 표면이라 부르기로 하겠다}을 둘러싸도록 배치되며, 세척기본체 내부에는 브러시(23), 기포의 배출을 조절하고 마찰을 감소시키는 통기성(通氣性) 베어링(22)과 브러시 사이에 부력발생부(A)의 공간을 만들어주며 분사노즐(B)이 형성된다.

또한 브러시(23)를 케이스와 고정시키는 스페이서(spacer)(24), 노즐 링(20′)등이 배치 고정된다.

상기 부력발생부(A)는 상기 세척기본체(20)의 내주면과, 상기 브러시(23)의 내측면과, 상기 자외선 발광부(5)의 표면으로 이루어지는 세척기 내부공간에 하나 이상 형성되는 부력공간을 말하며, 가운데 위치한 (A)는 세척기(100)를 발광부 표면과 전체적으로 이격시키는 역할을, 상기 통기성 베어링(22)과 상기 분사노즐(B) 사이의 공간에 배치되는 완충공간용 부력발생부(A″)는 상기 세척기본체(20)의 내주면과 상기 자외선 발광부(5)의 표면 사이를 이격시키는 역할을 한다.

세척기본체가 상기 발광부의 표면을 따라 진행하는 방향의 반대쪽으로 공기를 방출하도록 형성되는 분사노즐(B)은 유연한 재질의 주 공기공급관(16)으로부터 압축공기를 공급받게 되며, 노즐의 입구(B)와 출구(B′) 사이에는 보조 부력발생부(A′)용 공간을 형성시켜 세척기가 이동 중에 본체가 흔들리지 않도록 한다.

상기 부력발생부 A, A″에 공급되는 공기는 부력발생용 보조 공기공급관(17)에 의해 공급되는데, 이때 상기 스페이서(24)는 브러시를 본체 내부에 고정하는 역할 외에도 공간부 A를 부력 발생 공간으로 직접 구획하는 역할을 할 수 있다.

보조 공기공급관(17)이 본체(20)을 관통하여 공간 부재인 스페이서(24)까지 연결되어 있는 구성을 볼 수 있다. 따라서 총 발생부력을 조절하고 싶다면 크기가 조절된 스페이서(24)와 브러시(23)를 바꿔 끼우면 전체 세척기의 크기를 변화시키지 않고도 효과적으로 부력을 정밀 조절할 수 있다.

이때 브러시(23)는 반드시 솔 형태의 brush가 아닌 탄성 재질의 wiper(자동차의 윈도우 브러시와 같은 막 형태의 와이퍼)로 설계할 수도 있다. 이럴 경우 브러시 내 부력발생부(A)의 공기 누설량은 미미하게 되므로 상기 보조 공기공급관(17)을 통해 유입되는 공기량은 일정 수준에서 거의 중지될 될 필요가 있다. 또는 브러시모의 밀도가 매우 성기다면 보조 공기공급관(17)은 상당한 양의 공기를 지속적으로 스페이서 쪽으로 보내주어야 한다.

이러한 공기량 조절은 상기 보조공기공급관(17)에 소정의 콘트롤밸브를 달아서 해결할 수 있다. 전체적으로 약간의 소모가 지속적으로 일어나는 상태에서 일정 압력이 유지되어야 하므로 릴리프 밸브 타입의 콘트롤밸브가 적합하다.

앞서 설명한 바와 같이 완충공간용 부력발생부(A″) 때문에 세척기 내주면과 발광부 표면과의 마찰은 사실상 통기성 베어링(22)와 브러시 부분 정도로 제한되며 그것도 의미있는 하중을 받는 것이 아닌 약한 접촉(실제 하중은 두 표면 사이에 개재된 공기가 받음)에 불과하므로 실질 마찰량은 극히 적다. 와이퍼 타입 브러시일때는 기포가 부력발생부(A)로부터 세척기(100)의 바깥쪽으로 새지 않으므로 완충공간을 지나는 기포량이 상대적으로 줄어들 것이나, 이 경우에도 와이퍼막은 발광부 표면을 살짝 터치하는 데에 그치고 주된 하중은 부력발생부(A, A′)가 받고 있으므로 종래의 세척장치와 비교하여 마찰저항이 저감되는 것은 당연하다.

도 2에 도시된 세척기 가이드 구조에 대해서 설명한다. 자외선 발광부(5)와 평행하게 설치되는 가이드레일(28)은 연결구(27)에 의해 세척기의 왕복운동을 안내하게 된다. 앞서 설명한 바와 마찬가지로 발광부 표면을 세척기가 운동할 때 세척기를 안내 지지하는데 필요한 기본적인 큰 힘은 보조 공기공급관(17)과 노즐(B)를 통해 분사되는 공기가 모두 떠맡게 된다. 따라서 가이드레일은 세척기가 분사를 정지한 상태일 때 세척기의 하중을 감당하며, 세척기가 운동범위 끝까지 진행하였을 때 이를 멈추는 역할과 세척기가 운동 중, 자전(rotation)하는 것을 막아주는 역할을 한다. 이러한 정도의 역할은 종래의 이송스크류가 수행하는 역할과 비교하여 극히 미 미한 역할에 불과하다.

따라서 공기추진 방식이 적용된 본 발명 세척기에서 가이드레일(28)의 단면적은 상기 자외선 발광부(5)의 단면적보다 작게(가늘게) 형성되거나, 탄성체 또는 탄성변형 가능한 재질로 형성되어도 전체 세척장치 시스템의 정밀도나 신뢰성에 전혀 악영향을 주지 않는다.

오히려 상기 가이드레일 연결구(27)나 이후 도면에서 도시되는 가이드레일 고정판(29) 등도 가볍고 간단한 구조로 발광부에 직접 결합될 수 있으므로, 초기 설치위치에서 램프각도나 위치가 미소한 틀어짐이 발생한다 하여도 본 발명의 가이드레일 구조(27~29) 전체는 세척기가 발광부 표면을 따라 그대로 운동하는 데 있어 전혀 악영향을 주지 않는다.

도 3에 도시된 구성 중에서 공기통로(22-1)가 형성된 통기성 베어링(22)을 살펴보자. 상기 통기성 베어링은 톱니바퀴와 비슷한 형태로 내주면이 형성되어 있는데 이 부분으로 부력발생부(A)의 공기가 빠져나가게 된다. 따라서 앞서 스페이서(24)와 브러시(23)과 마찬가지로 본체(20)내부에 장착되는 3부품(22,23,24)의 폭과 두께, 세부형상 등이 적절히 조절된 여러 개의 셋트를 구비하고 있다면 공급되는 공기압력과 공기량의 조절과 함께 다양한 환경에서 자외선 발광부를 정밀하게 세척할 수 있다. 이러한 구성은 훨씬 비싸고 복잡한 시스템인 종래의 이송스크류 방식 왕복운동 구조에서 모터의 회전수를 정밀 조절하여 얻을 수 있는 성능에 거의 필적하는 것이다.

도 4~5에 도시된 수직이동식 세척기(100)의 역시 대부분 도 2~3에 도시한 수평이동 식 세척기의 각부 구조를 수직형으로 전환한 구조를 보여준다.

다음으로 고압의 압축공기가 공급관(16)을 통해 노즐(B)로 분사되었을 때 기포가 발광부 표면을 어떻게 세척하고 물속 용존산소량을 증가시키는지 살펴본다.

세척기(100)가 특정방향으로 이동할 때 발광부(5) 외면이 기포에 의해서도 효과적으로 세척될 수 있는 이유는 기본적으로 고압의 분출압력에 의한 박리효과에 의한다. 더욱이 이때는 압축공기의 기포화 분출 이전에 진행방향의 전방에 위치한 브러시(23)로 일차 발광부 표면을 긁어낸 다음이므로 이물질이 약간 일어나 있는 발광부 표면에 작용하는 기포수(bubble water)에 세척효과는 더욱 배가된다.

다시 말하면 본 발명의 세척기는 기포압력에만 의존하는 세척기와 달리 브러시를 움직일 만한 강한 압력의 공기가 노즐을 통해 분사되는 방향의 전방에 브러시가 위치하는 구조적인 특징이 있으므로, 발광부 표면의 이물질이 브러시에 의해 일어나 있는 상태에서 압축공기가 표면에 분사된다. 또한 분사노즐의 입구(B)는 출구(B′)와 달리 간극이 매우 좁다. 따라서 실질적으로 오리피스의 역할을 하는 노즐입구(B)를 막 통과한 공기는 압력 급강하가 일어나면서 미소한 크기로 쪼개지게 되고 결국 물속에 쉽게 용해될 수 있다.

도 6,7은 관로 매설식 자외선 유수살균장치 내부에 설치된 본 발명의 세척장치를 도시한 것이고, 도 8은 침적식 자외선 살균장치 내부에 설치된 본 발명의 세척장치를 도시한 것이다.

앞서 도 1~3에서 설명한 세척기(100)가 가이드레일(28)을 통해 발광부(5)에 장착되어 있으며 세척기의 운동을 유연하게 추적할 수 있는 하나 이상의 주 공기공급 관(16)이 공기압축기(10)로부터 세척기로 압축공기를 공급한다. 이때 공기제어부(11)는 2~4개의 제어밸브로 주 공기공급관(16)을 통과하는 공기의 압력과 유량을 콘트롤하게 된다. 기본적으로는 압력제어밸브(13)를 먼저 미소 조정하여 세척기의 평형을 완전히 바로잡고, 이후 유량제어밸브(12)로 좌우의 유량을 제어하면서 세척기를 조작할 수 있다.

도 6에서는 2개의 운동방향에 2개의 주 공기공급관(16) 말단부가 연결되어 있다. 이것은 도 7과 같이 병렬식 결합으로 확장된 세척기(100)군에도 마찬가지이다. 즉 부력발생용 보조 공기공급관(17) 및 병렬식 확장세척기용 보조 공기공급관(18)이 매 세척기마다 추가로 배치될 수 있다면 도시된 바와 같이 주 공기공급관의 말단부는 2방향 운동에 대응되는 2가닥이면 족하다.

도 8의 탱크 침적식 세척장치를 살펴보면 주 공기공급관(16)의 폭넓은 설계자유도를 바탕으로 매우 간단한 설치구조를 가지면서도 전체 시스템의 정밀도는 전혀 떨어지지 않는다. 종래의 기계식 구동이라면 세척기가 배열되는 숫자가 늘어날수록, 세척기의 배치위치가 어렵고 복잡해질수록 이를 뒷받침하는 이송기구의 정밀도는 그 이상 증가해야 한다. 그러나 본 발명은 기본적으로 단위 세척기가 자체 추진되는 방식이므로 배열되는 숫자, 배치위치와 배치구조의 난이도 이상으로 기기정밀도를 확보해야 할 필요가 없다.

도 9는 입수식 자외선 살균장치 내부에 설치된 수직이동식 세척장치의 작동상태를 나타낸 도면이다.

역시 대부분의 구조는 도 6~8에 도시한 수평이동식 세척기의 각부 구조를 수직형으 로 전환한 것이다. 다만 본 수직이동 방식에서는 하방향 추진은 세척기의 자중에 의한 중력을 이용할 수 있으므로 상방향 추진 구성만 설계할 수 있다는 장점이 있다.

수직이동 세척기(100) 측면에 가이드레일 연결구(27)가 고정되며, 가이드레일(28)을 타고 상부로 부상됨으로서 부상 중 세척기가 회전하여 공급관이 꼬이는 것을 방지하는 구성을 볼 수 있으며, 세척기(100)가 살균기 최하단에 위치하였을 때 주 공기공급관(16)이 완전히 펴지고, 살균기 최상단에 위치하였을 때 주 공기공급관(16)이 유연하게 굽어진 상태로 추진용 공기공급을 수행하는 것을 볼 수 있다. 이때 가이드레일(28)은 세척기(100)의 자중을 지탱할 필요가 없어 더욱 간결하게 설계가능하며, 마찬가지로 입수식 살균장치의 특성상 전체 램프길이가 길어질수록 종래의 이송기구 대비 주 공기공급관을 이용한 본 발명 이송기구의 경량/간소화에 따른 비용절감과 신뢰성증가의 이점은 더욱 커질 수 있다.

이상 본 발명이 구체화된 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에만 국한되는 것은 아니다.

다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 상세한 설명 또는 도면에 기재된 기술구성을 활용하여 필요에 따라 단순한 변경제작 및 간단한 확장 설계를 추가로 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 고유한 기술사상의 범위에 자명하게 포함된다.

도 1은 본 발명 세척장치의 세척기(100)가 자외선 발광부 표면을 따라 수평 또는 수직으로 왕복운동하면서 세척하는 작동 구조와 공기추진 기포발생구조를 나타낸 도면.

도 2는 수평이동식 세척기(100)의 단면 각부 구조를 나타낸 도면

도 3은 수평이동식 세척기(100)의 내부 주요부분을 분해한 도면.

도 4는 수직이동식 세척기(100)의 단면 각부 구조를 나타낸 도면

도 5는 수직이동식 세척기(100)의 내부 주요부분을 분해한 도면.

도 6은 관로 매설식 자외선 유수살균장치 내부에 설치된 수평이동식 세척장치의 작동상태를 나타낸 도면.

도 7은 관로 매설식 자외선 유수살균장치 내부에 설치된 병렬식의 대용량 수평이동식 세척장치의 작동상태를 나타낸 도면.

도 8은 침적식 자외선 살균장치 내부에 설치된 수평이동식 세척장치의 작동상태를 나타낸 도면.

도 9는 입수식 자외선 살균장치 내부에 설치된 수직이동식 세척장치의 작동상태를 나타낸 도면.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

A: 부력 발생부 A′: 보조 부력 발생부

A″:완충 공간용 부력 발생부

B: 분사노즐(입구) B′: 분사노즐(출구)

5: 자외선 발광부(5: 자외선램프 5': 램프커버(석영관))

10: 공기 압축기 11: 공기 제어부

12: 공기유량 제어밸브 13: 공기압력 제어밸브

16: 주 공기공급관

17: 보조 공기공급관(부력 발생용)

18: 보조 공기공급관(병렬 확장용)

20: 세척기 본체 20′:노즐 링(nozzle ring)

22: 통기성 베어링 22-1: 통기성 베어링의 공기통로

23: 브러시(or 와이퍼(wiper))

24: 스페이서(spacer)

27: 가이드레일 연결구 28: 가이드레일

29: 가이드레일 고정판

100: 세척기(수평, 수직 이동식)

Claims (9)

1. 삭제
2. 수중 배치된 자외선 발광부(5)의 표면을 둘러싸도록 배치되는 세척기본체(20)와;

   상기 세척기본체 내부에 수납 고정되는 브러시(23)와;

   상기 세척기본체가 상기 발광부의 표면을 따라 진행하는 방향의 반대쪽으로 공기를 방출하도록 상기 세척기본체에 형성되는 분사노즐(B); 및

   상기 분사노즐에 압축공기를 공급하며, 상기 자외선 발광부(5)의 표면을 따라 상기 분사노즐(B)이 움직일 수 있도록 유연한 재질로 형성된 주 공기공급관(16);을 포함하여 구성되고,

   상기 세척기본체(20) 내주면과 상기 자외선 발광부(5)의 표면 사이에는 부력발생부(A)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 공기추진방식 세척기(100).
3. 제2항에 있어서,

   상기 부력발생부(A)는 상기 세척기본체(20)의 내주면과, 상기 브러시(23)의 내측면과, 상기 자외선 발광부(5)의 표면으로 이루어지는 세척기 내부공간에 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 공기추진방식 세척기(100).
4. 제3항에 있어서,

   상기 분사노즐의 입구(B)와 출구(B′) 사이에는 보조 부력발생부(A′)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 공기추진방식 세척기(100).
5. 제4항에 있어서,

   상기 세척기본체(20)는 공기통로(22-1)가 형성된 통기성 베어링(22)을 더 포함하여 구성되는 공기추진방식 세척기(100).
6. 제5항에 있어서,

   상기 통기성 베어링(22)과 상기 분사노즐(B) 사이의 공간에는 상기 세척기본체(20)의 내주면과 상기 자외선 발광부(5)의 표면 사이를 이격시키는 역할을 하는 완충공간용 부력발생부(A″)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 공기추진방식 세척기(100).
7. 제2항에 기재된 세척기(100)와;

   상기 자외선 발광부(5)와 평행하게 설치되고 상기 세척기에 연결되는 가이드레일(28)과;

   상기 세척기에 압축공기를 공급하는 공기압축기(10); 및

   상기 주 공기공급관(16)에 흐르는 공기의 압력과 유량을 제어하는 공기제어부(11);를 포함하여 구성되고,

   상기 주 공기공급관(16)은, 상기 공기압축기와 상기 세척기를 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 자외선 살균기의 발광부 세척장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 가이드레일(28)은 탄성체 또는 탄성변형 가능한 재질로 형성되며, 또한 상기 가이드레일(28)의 단면적은 상기 자외선 발광부(5)의 단면적보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 자외선살균기의 발광부 세척장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 세척기(100)를 1개 이상 구비하고,

   상기 주 공기공급관(16)은 상기 적어도 1개의 세척기(100)의 운동가능 방향의 수만큼 상기 세척기본체에 연결되며, 상기 주 공기공급관(16)과 상기 적어도 1개의 세척기(100) 사이의 연결부위에는 부력발생용 보조 공기공급관(17) 및 병렬식 확장세척기용 보조 공기공급관(18)이 추가로 배치되는 것을 특징으로 하는 자외선 살균기의 발광부 세척장치.

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