KR101182162B1 - 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치 - Google Patents

광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치는, 관체 형상으로 제작되어 그 내부로 액체가 통과할 수 있도록 된 복수 개의 정화관들(11,12,13,14); 상기 복수 개의 정화관들(11,12,13,14)이 직렬 형태로 서로 연결되어 내장된 하우징(2); 상기 복수 개의 정화관들(11,12,13,14) 중 맨 처음의 정화관(11)에 결합되어 그 안으로 액체를 인입하는 물 인입관(6); 및 상기 복수 개의 정화관들(11,12,13,14) 중 맨 뒤의 정화관(14)에 결합되어 그로부터 액체를 배출하는 물 배출관(7);을 포함하며, 상기 정화관들의 각각은, 광촉매 물질을 포함한 스크류형 광촉매 판(20), 상기 스크류형 광촉매 판(20)의 길이방향을 따라 그 중앙에 삽입된 램프 보호관(35), 및 상기 램프 보호관(35) 내부에 장착되고 전기에 의해 점등되어 자외선을 발생하는 자외선 램프(30)를 포함하고, 상기 스크류형 광촉매 판(20)은 그 길이방향을 따라 서로 분리된 형태로 제작된 제1스크류 부재(210) 및 제2스크류 부재(220)가 결합되어 구성된다. 본 발명은 안전한 광촉매를 이용하여 간편하고 저렴한 방법으로 수족관 속의 오염된 물을 깨끗하게 정화시킬 수 있는 장점이 있다.
Figure R1020090126119
광촉매, 이산화티타늄, 수족관, 정화장치, 물 정화

Description

광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치{Apparatus for purifying water of an aquarium using photocatalyst}
본 발명은 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치에 관한 것으로서, 특히 이산화티타늄(TiO2) 광촉매 물질을 함유한 스크류형 광촉매 판에 자외선을 조사하여 산소 이온(O2 -)과 수산화 라디칼(OH radical)을 다량 발생시킴으로써 물속의 오염물질과 악취를 안전하게 제거하고 수족관의 수질을 항상 깨끗하게 유지할 수 있도록 해주는 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치에 관한 것이다.
광촉매(photocatalyst)란 빛을 받아들여 화학반응을 촉진하는 물질을 말하는데, 이러한 광화학반응을 일으키는 대표적인 물질이 바로 이산화티타늄(TiO2)이다. 이산화티타늄은 유해물질을 산화 분해하는 기능을 하는 것으로 알려져 있어서 환경정화 분야에 널리 사용되고 있으며, 특히 최근에는 가정 내의 광촉매 코팅 시공이라는 공법이 일반화되어 새집증후군을 일으키는 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 방법으로도 시행되고 있다.
이산화티타늄은 유해물질을 항균, 탈취하는 효과가 있고 산화 분해하는 기능 및 초친수성 기능(표면이 젖어도 물방울을 만들지 않고 엷은 막을 만들어내는 성질)을 응용하여 셀프크리닝의 효과가 있는 유리, 타일, 청소기, 공기청정기, 벽지, 커텐 등의 다양한 제품에 응용되고 있다.
도1은 자외선에 의해 이산화티타늄 광촉매가 반응하여 산소 이온과 수산화라디칼을 발생함으로써 살균 정화 효과를 발휘하는 원리를 개략적으로 설명한다.
도1을 참고하면, 이산화티타늄 광촉매는 주로 햇빛이나 형광등 등의 램프에서 나오는 자외선에 의해 반응하여 전자(e-)와 정공(h+)을 발생시키며, 이 전자와 정공이 산소 및 수분과 반응하면서 산소 이온(O2 -) 및 수산화라디칼(OH)을 발생하게 된다. 상기 산소 이온과 수산화라디칼은 강력한 산화 환원 반응을 일으키는 성질이 있어서 공기 또는 액체 중의 유기물을 정화하고 오염물질을 제거 및 냄새를 제거하며, 세균을 살균하는 효과가 있다.
이와 같이 빛에 의해 반응하면서 살균 및 정화효과를 발생하는 이산화티타늄 광촉매를 이용하여 공기 또는 수질을 정화시키고자 하는 다양한 연구가 있었는데, 현재까지의 광촉매를 이용한 수질정화장치들은 정화대상인 물이 광촉매와 접촉하는 시간이 짧아서 살균 정화가 충분히 일어나기에는 물과 광촉매의 접촉기회가 너무나 부족한 단점이 있었다.
따라서 광촉매 물질이 존재하는 광촉매 판 위로 물을 통과시킬 때 가능한 한 물과 광촉매 판 간의 접촉 기회가 많도록 하여 최대한 살균 정화효과를 끌어 올릴 수 있는 새로운 타입의 광촉매를 이용한 수처리 장치를 개발할 필요가 있었다.
현재 우리나라의 전국 곳곳에 존재하는 수많은 횟집마다 수족관을 가지고 있는데, 이 수족관 속의 물은 물고기들의 배설물로 인해서 금방 오염이 되고, 그로 인해 수족관 속의 수질이 악화되어 물고기들이 장기간 신선한 상태로 있기가 어려운 형편이다. 광촉매를 이용한 수질정화장치를 수족관의 물 정화장치로 적용함으로써, 가장 간편하고도 저렴한 비용으로 수족관의 물 상태를 항상 신선하게 유지할 수 있도록 하는 수족관용 물 정화장치를 개발할 필요가 있었다.
본 발명은 이산화티타늄 광촉매 물질을 함유한 스크류형 광촉매 판에 자외선을 조사하여 산소 이온(O2 -)과 수산화 라디칼(OH radical)을 다량 발생시킴으로써 물속의 오염물질과 악취를 안전하게 제거하고 수족관의 수질을 항상 깨끗하게 유지할 수 있도록 해주는 새로운 타입의 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치는, 관체 형상으로 제작되어 그 내부로 액체가 통과할 수 있도록 된 복수 개의 정화관들(11,12,13,14); 상기 복수 개의 정화관들(11,12,13,14)이 직렬 형태로 서로 연결되어 내장된 하우징(2); 상기 복수 개의 정화관들(11,12,13,14) 중 맨 처음의 정화관(11)에 결합되어 그 안으로 액체를 인입하는 물 인입관(6); 및 상기 복수 개의 정화관들(11,12,13,14) 중 맨 뒤의 정화관(14)에 결합되어 그로부터 액체를 배출하는 물 배출관(7);을 포함하며, 상기 정화관들의 각각은, 광촉매 물질을 포함한 스크류형 광촉매 판(20), 상기 스크류형 광촉매 판(20)의 길이방향을 따라 그 중앙에 삽입된 램프 보호관(35), 및 상기 램프 보호관(35) 내부에 장착되고 전기에 의해 점등되어 자외선을 발생하는 자외선 램프(30)를 포함하고, 상기 스크류형 광촉매 판(20)은 그 길이방향을 따라 서로 분리된 형태로 제작된 제1스크류 부 재(210) 및 제2스크류 부재(220)가 결합되어 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치는 자외선을 조사함에 의해서 산소 이온과 수산화라디칼이 다량 발생하도록 하여 수족관 안의 유기물질과 세균을 정화 및 살균하여 수족관 속의 물의 상태를 항상 깨끗하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치는 그 장치를 작동시키는데 있어서 자외선 램프를 점등시키는데 드는 전기료와 물의 순환을 위한 간단한 펌프장치만 있으면 되므로, 아주 간편하고 저렴한 비용으로 수족관 속의 오염된 물을 안전하게 정화시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따는 수족관용 물 처리장치에 의해 수족관의 물을 정화시키게 되면, 전국에 있는 횟집의 수족관 속의 물고기를 보다 신선하게 장기간 유지할 수 있고, 여름철 각종 세균번식으로 인한 어패류의 손상 및 그로 인해 일어날 수 있는 식중독 사고를 미연에 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치의 구성 및 작용효과를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치(1)의 사시도이다. 도2를 참고하면, 본 발명에 따른 수족관용 물 정화장치(1)는 금속제 혹은 합성수지로 된 하우징(2)안에 물의 정화를 위한 정화관들(도3의 도면부호 11, 12, 13, 14 참조)이 내장되어 있다. 하우징(2)의 한 쪽에는 정화할 물을 인입하는 물 인입관(6)이 결합되어 있으며, 다른 쪽에는 정화된 물을 배출하는 물 배출관(7)이 결합되어 있다.
상기 하우징(2)의 상부에는 여닫을 수 있는 뚜껑(3)이 설치되고, 전원선(5)은 정화관 내부에 설치된 자외선 램프를 점등시키는 전기를 공급한다.
본 발명에 따른 수족관용 물 정화장치(1)는 그 하우징(2)의 뒤쪽에 여러 개의 걸이부(4)가 형성되어 있는데, 이 걸이부(4)는 도18에 도시된 바와 같이 수족관(8)의 한쪽 면에 걸어서 설치할 수 있도록 해주는 역할을 한다.
한편, 물 정화장치(1)의 뚜껑(3)의 전면부에는 제어표시부(70)가 마련되며, 이 제어표시부(70)에는 전원버튼(71)과 LED 램프들(72)이 설치되어 있다. 상기 전원버튼(71)은 물 정화장치(1)에 전원을 인가하여 작동시키는 역할을 하며, 그 자체로서 스위치 기능을 함과 동시에 LED램프의 역할도 겸하여 물 정화장치(1)에 전원이 들어왔는지 또는 전원이 나갔는지를 표시한다. 그리고 상기 LED 램프들(72)은 물 정화장치(1)안의 광촉매 반응을 위한 에너지를 공급하는 자외선 램프들(30, 도3 참조)에 대응되는 개수로 설치되며, 각각의 자외선 램프들에 대응되어 그 작동상태를 표시한다. 즉 자외선 램프가 점등되면 그에 대응되는 LED 램프(72)가 점등되며, 만약 물 정화장치(1)안의 어떤 자외선 램프가 수명을 다하거나 혹은 고장으로 점등되지 않는다면, 그 자외선 램프에 해당하는 LED 램프(72)가 점등하지 않게 되므로, 관리자는 물 정화장치(1)의 내부를 열어 살펴보지 않고서도 자외선 램프의 고장을 파악하고 수리를 할 수 있게 되는 것이다.
도3은 도2의 수족관용 물 정화장치(1)를 ″A″방향에서 바라본 내부 평면도를 도시한 것이다. 도3을 참고하면, 본 발명의 수족관용 물 정화장치(1)는 하우징(2)안에 예를 들어 4개의 정화관들(11,12,13,14)이 직렬식으로 연결되어 있다. 제일 앞에 있는 제1정화관(11)은 물 인입관(6)에 의해서 물을 받아들이며, 제1정화관(11)은 연결관(41)을 통하여 그 옆의 제2정화관(12)과 연결되고, 이어서 제2정화관(12)은 또 다시 연결관(42)을 통하여 그 옆의 제3정화관(13)과 연결된다. 그리고 제3정화관(13)은 연결관(43)을 통하여 그 옆의 제4정화관(14)과 연결되고, 제일 마지막에 있는 제4정화관(14)은 물 배출관(7)과 연결되며, 물 배출관(7)은 상기 제1정화관 내지 제4정화관(11,...,14)을 거쳐서 깨끗하게 정화된 물을 최종적으로 밖으로 내보낸다.
상기 각 정화관들(11,12,13,14)의 내부에는 자외선 램프(30)가 각각 설치되고, 그 자외선 램프(30)는 램프 보호관(35)안에 들어가서 보호되며, 램프 보호관(35)의 둘레에는 스크류형 광촉매 판(20)이 설치된다. 스크류형 광촉매 판(20)은 연속된 스크류 형태의 날개들이 있는 광촉매 판으로서, 바람직하게는 그 스크류 자체를 구성하는 물질 속에 이산화티타늄의 성분들이 들어 있어서 자외선 램프(30)에 의해 자외선 에너지를 조사받으면, 이산화티타늄 광촉매 속의 전자와 정공이 여기되어 나옴으로써 물속의 산소 및 물 분자와 반응하고, 그 결과 산소 이온과 수산화라디칼을 대량 발생시키게 된다.
도3에는 뚜껑에 제어표시부(70)가 설치된 것이 도시되어 있다.
도4는 도2의 수족관용 물 정화장치(1)를 ″B″방향에서 바라본 내부 단면도를 도시한 것이다. 도4를 참고하면, 각각의 정화관들(11,12,13,14)은 관체 형상으로 생겼으며, 그 안에 스크류형 광촉매 판(20)과 자외선 램프(30) 및 램프 보호관(35)이 설치된다. 자외선 램프(30)는 백열등과 같은 구조로 필라멘트가 내장되어 있고, 유리관 내부는 불활성 가스로 밀봉되어 있다. 전원선(5)을 통해서 수족관용 물 정화장치(1)의 하우징(2)안으로 들어온 전기는 콘센트(55)와 전선(55a)을 거쳐 안정기(56)로 들어가며, 안정기(56)에서 자외선 램프(30)를 최적상태로 안정적으로 점등시키는데 필요한 주파수와 전압을 맞추게 된다.
수족관용 물 정화장치(1)의 하우징(2)의 상부에는 전원부 및 제어부가 마련되어 있어서, 각종 전기장치들이 설치되고, 제어부 판넬(57) 혹은 콘트롤 박스가 설치된다. 제어부 판넬(57)에서 최종 안정화된 전기는 각각의 전선들(58)을 타고 정화관들(11,12,13,14)안의 자외선 램프(30)에게로 흘러가서 램프를 점등시킨다.
한편 상기 정화관들(11,12,13,14)은 관체 형상으로 되어 있으므로, 그 위 아래를 막기 위해서 위 커버(61)와 아래 커버(62)를 채우게 된다. 그리고 정화관들(11,12,13,14)의 내부에 설치된 램프 보호관(35)의 하부를 안전하게 받쳐주기 위하여 보호관 지지소켓(64)이 마련된다(도6 참조).
도5는 도2의 수족관용 물 정화장치(1)를 ″C″방향에서 바라본 내부 단면도를 도시한 것이다. 도5의 그림에 도시된 바와 같이, 하우징(2)의 상부, 즉 뚜껑(3)의 안쪽에는 안정기(56)와 제어부 판넬(57)이 설치되어 있고, 하우징(2) 내부의 거의 대부분의 공간은 정화관들(11)로 채워진다. 상기 제어부 판넬(57)은 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board) 형태로 제작되며, 상기 제어부 판넬(57)위에는 안 정기(56)가 설치되어 있다. 상기 안정기(56)는 일정한 전류를 자외선 램프들(30)에 흘려보내서 자외선 램프(30)의 깜빡거림을 방지하고 수명을 연장시키는 기능을 수행한다.
도5를 참고하면, 상기 뚜껑(3)에는 상기 제어표시부(70)를 구성하는 인쇄회로기판(PCB, 70a)이 장착된다.
도6은 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치(1)의 정화관(11)을 분해한 상태를 도시한 것이다. 도6을 참고하면, 정화관(11)의 관체(110)는 위 아래가 뻥 뚫려 있는 파이프 형상이며, 상단부에는 위 커버(61)가 끼워지고, 하단부에는 아래 커버(62)가 끼워진다. 그리고 정화관(11)의 상단부에 끼워지는 위 커버(61)와 정화관 관체(110)의 사이에는 가스켓(gasket, 112)이 끼워져서 내부의 물이 밖으로 새는 것을 방지한다.
자외선 램프(30)는 그 안의 필라멘트들이 전선(58)과 연결되며, 램프 지지 소켓(63)은 위 커버(61)에 있는 안착부(61b)안에 자리잡게 된다. 그리고 램프 보호관(35)의 하부는 보호관 지지소켓(64)으로 받쳐서, 깨지기 쉬운 유리관을 보호하고 있다.
한편 상기 스크류형 광촉매 판(20)의 나선형 스크류 판에는 여러 개의 굴곡부 혹은 돌기들(21,22,23)이 형성되어 있어서, 물이 정화관(11,..,14)을 통과할 때 그냥 밋밋하게 빨리 지나갈 것이 아니라 되도록 스크류 판과 심한 충돌 및 접촉을 일으키면서 지나가도록 특별히 설계되어 있다.
도7은 본 발명의 물 정화장치(1) 안에 들어 있는 스크류형 광촉매 판(20)의 사시도 및 일부 확대도이고, 도8은 스크류형 광촉매 판(20)의 내부 구조를 도시한 것이다.
도7을 참고하면, 본 발명의 수족관용 물 정화장치(1)의 핵심부품이라고 할 수 있는 스크류형 광촉매 판(20)은 하나의 부재로 된 것이 아니라, 그 길이방향으로 길게 쪼개진 2개의 스크류 부재들(210,220)로 구성되어 있다. 즉, 제1스크류 부재(210) 및 제2스크류 부재(220)가 각각 따로 따로 만들어진 다음 이것들을 딱 결합하여 맞추면 본 발명에서의 스크류형 광촉매 판(20)이 되는 것이다.
한편 도7에서 일부 확대된 그림을 보면 스크류형 광촉매 판(20)의 내부에 나선형으로 감겨져 있는 스크류 판(25)의 표면에 복수 개의 돌기부들(혹은 굴곡부들)(21,22,23)이 설치된 것이 나타나 있다.
도8에는 제1스크류 부재(210)와 제2스크류 부재(220)가 서로 쪼개진 상태로 놓여져 있는 것을 도시하였는데, 그 위의 평면도에 의하면 제1스크류 부재(210)는 그 분리면(215)을 기준으로 하여 분리면(215)과 직각 방향으로 상기 굴곡부들(21,22,23)이 형성되어 있다. 그리고 제2스크류 부재(220) 역시 그 분리면(225)를 기준으로 하여 그 분리면(225)과 직각 방향으로 굴곡부들(21,22,23)이 형성되어 있다.
한편, 상기 제1스크류 부재(210)와 제2스크류 부재(220)는 기계적인 결합이 가능하도록 그 양측 단부에 결합홈(211) 및 삽입돌기(221)가 형성되어 있어서, 그 삽입돌기(221)가 결합홈(211)안에 들어가서 체결되면 제1,2 스크류 부재(210, 220)가 쉽게 결합되게 된다.
상기 제1스크류 부재(210)와 제2스크류 부재(220)의 중앙 부분에는 램프 보호관(35)을 안착할 수 있도록 긴 홈이 파여져서 공간이 비워져 있다. 이 보호관 안착홈(27)을 제외하고, 그 나머지의 스크류 판(25a, 25b)에는 모두 돌기들(혹은 굴곡부)이 형성되어 있다. 도8에는 제1,2 스크류 부재(210,220)의 스크류 판들(25a,25b)에 한 개의 중앙 굴곡부(22)와 그 양 옆의 2개의 측면 굴곡부들(21,23)이 서로 평행하게 형성된 것이 도시되어 있다.
상기 제1스크류 부재(210)와 제2스크류 부재(220)를 사출성형에 의해서 찍어내는 방법으로 제작하기 위해서는, 상기 굴곡부들(21,22,23)이 분리면(215,225)에 대해서 직각 방향으로 서로 평행하게 되어야만 사출성형 후에 성형틀에서 쉽게 분리할 수 있게 된다.
도8에 도시된 바와 같이, 상기 스크류 판들(25a, 25b)의 중앙 굴곡부(22)의 굴곡 패턴과 그 양 옆의 측면 굴곡부들(21,23)의 굴곡 패턴은 그 스크류 판들(25a,25b)을 기준으로 볼 때 서로 반대방향으로 대칭되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 정화관(11,..,14)안으로 들어온 물이 스크류 판(25a,25b)을 거치면서 광촉매 물질이 있는 스크류 판의 표면들과 계속적으로 접촉하고 마찰을 일으키도록 할 필요가 있으므로, 되도록이면 스크류 판(25a,25b)을 타고 흐르는 물이 이리저리 유동할 수 있도록 그 스크류 판의 표면을 울퉁불퉁하게 만들 필요가 있기 때문이다.
도9는 본 발명의 물 정화장치(1) 안에 들어 있는 스크류형 광촉매 판(20)의 제1스크류 부재(210)와 제2스크류 부재(220)가 결합된 상태를 평면도로서 도시한다.
도9을 참고하면, 스크류형 광촉매 판(20)의 중앙부에 뚫려있는 보호관 안착홈(27)을 제외하고는 스크류 판(25a,25b)의 표면에 중앙 굴곡부(22) 및 측면 굴곡부들(21,23)이 형성되어 있고, 제1스크류 부재(210)에 있는 굴곡부들(21,22,23)과 제2스크류 부재(220)에 있는 굴곡부들(21,22,23)은 서로 직선 형태로 이어지도록 되어 있다.
도10은 본 발명에 따른 물 정화장치(1)의 제1실시예에 있어서 스크류형 광촉매 판(20)의 스크류 판(25)상에 복수 개의 삼각형 굴곡부들(21,22,23)이 형성된 것을 도시하고, 도11은 도10에 도시된 스크류형 광촉매 판(20)의 단면 형태를 도시한다.
도10에서는 우선 본 발명의 제1실시예로서 단면이 삼각 형태인 굴곡부들(21,22,23)이 스크류 판(25)상에 설치되어 있다. 도10에서는 설명의 편의상 스크류 판들(25a,25b) 중의 하나만을 도시하였으며, 도면부호는 25로 하였다.
도10에 도시된 바와 같이 스크류 판(25)의 표면에 삼각 형태의 굴곡부들(21,22,23)이 형성되어 있음으로 인해서, 물은 그 표면을 타고 이리저리 부딪치면서 나선형 경로를 따라 정화관의 내부를 거쳐 가게 된다.
도10에서 각 굴곡부(21,22,23)의 폭(W1)과 높이(H1)의 비율은 물과 스크류 판(25)과의 충돌을 용이하게 하기 위해서 1:0.5~1:3의 범위로 하고, 상기 굴곡 부분들(21,22,23)의 폭(W1)은 상기 스크류형 광촉매 판(20)의 직경의 1/20~1/5의 범위로 하는 것이 바람직할 것이다. 이 표면의 울퉁불퉁한 정도가 클수록 물이 정화관 내에서 머무는 시간과 광촉매와의 반응 정도가 높아질 것으로 예상된다.
도11에 의하면, 정화관 내의 스크류형 광촉매 판(20)안에서 물은 스크류 판들(25)의 표면을 따라 이동하므로, 이 과정에서 물 분자가 이리저리 판과 부딪치고 왔다갔다 하면서 광촉매 반응으로 인한 살균 정화효과를 높일 수 있게 된다.
도12는 본 발명의 제2실시예로서 스크류형 광촉매 판(20)의 스크류 판(25)상에 반원형의 굴곡부들(21a,22a,23a)이 형성된 것을 도시한다. 도11에서 삼각 형태의 굴곡부들(21,22,23)을 제시한 것에 추가하여, 본 발명의 발명자는 그 굴곡부들의 형태를 삼각형 이외의 다양한 단면 형태로 할 수 있다는 것을 착안하였고, 도12에 도시된 반원형 및 도13에 도시된 T자 형태로도 단면 형상을 변경하는 것이 얼마든지 가능하다.
뿐만 아니라 일부의 굴곡부(예를 들어 중앙 굴곡부(22))는 삼각형의 단면 모양으로 만들고, 다른 굴곡부(예를 들어 측면 굴곡부(21))는 반원형 혹은 T자형의 단면 모양으로 만드는 것도 가능하다.
도12에서 W2는 반원형 굴곡부(21a, 22a, 23a)의 폭을 가리키고, H2는 그 반원형 굴곡부(21a, 22a, 23a)의 높이를 가리킨다.
도13은 본 발명의 제3실시예로서 스크류형 광촉매 판(20)의 스크류 판(25)상에 T자형의 굴곡부들(21b,22b,23b)이 형성된 것을 도시한다. 스크류 판(25)의 표면에 막대형으로 돌기들이 설치되어 있어서 스크류 판(25)과 연관지어 단면 모양을 해석하면 T자 형태의 단면을 가진 것으로 표시할 수 있다.
도13에서 W3는 반원형 굴곡부(21b,22b,23b)의 폭을 가리키고, H3는 그 반원형 굴곡부(21b,22b,23b)의 높이를 가리킨다.
도14는 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치에 있어서 이산화티타늄을 함유한 합성수지 재료를 사출성형하여 스크류 부재를 제작함으로써, 스크류 부재 자체에 광촉매 물질이 함유되어 있도록 하는 제작 방법을 도시한다.
본 발명에서 수족관용 물 정화장치에 사용되는 스크류형 광촉매 판(20)의 제1스크류 부재(210) 및 제2스크류 부재(220)를 제작하는 방법으로는 합성수지 원료를 용융한 후 사출성형으로 한 번에 찍어내는 방법이 가장 바람직한데, 이때 광촉매 물질(이산화티타늄)을 미리 합성수지 원료 안에 혼합시켜서 사출성형함으로써 스크류형 광촉매 판(20)안에 광촉매 물질이 원천적으로 포함되어 있도록 하는 것이 바람직하다.
이 경우에는, 스크류형 광촉매 판(20)을 사출성형 작업할 합성수지 원료와 비교하여 이산화티타늄(TiO2)을 2~10 중량%의 비율로 혼합하여 사출 형성하는 것이 바람직하다.
도14을 참고하면, 합성수지 펠렛 혹은 분말에 이산화티타늄 분말을 혼합하고(S1 단계), 이 혼합물을 용융 및 교반한 다음(S2 단계), 사출성형하여(S3 단계), 광촉매 성분이 함유된 스크류 부재들(210,220)을 완성하게 된다(S4 단계).
도15는 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치에 있어서 합성수지 사출성형 후에 광촉매 물질을 코팅하여 스크류형 광촉매 판을 제작하는 방 법을 도시한다.
위 도14의 경우에는 처음부터 이산화티타늄 광촉매 물질을 합성수지 원료 안에 섞어 넣고 사출성형시켜서 스크류 부재들(210,220) 자체에 광촉매가 함유되어 있는 것이었지만, 그 밖에도 도15에 도시된 바와 같이 사출성형 자체는 합성수지만으로 하고, 완성된 사출물로서의 스크류 부재들(210,220)에다 사후적으로 광촉매액으로 코팅을 하는 방법도 가능하다.
도15에 의하면, 합성수지 펠렛, 분말을 용융 및 교반시켜서(S11 및 S12단계), 사출성형을 하여 스크류 부재를 제작한 다음(S13 및 S14 단계), 이 제작된 스크류 부재에 이산화티타늄 광촉매가 함유된 광촉매액을 코팅하여, 광촉매가 함유된 스크류 부재를 완성하게 된다(S15 및 S16 단계).
도16 및 도17은 본 발명의 제4실시예에 따른 수족관용 물 정화장치를 도시한 것으로서, 도16은 정화장치 제품의 사시도이고, 도17은 그 내부의 단면도이다.
도2 내지 도13에서는 정화관들(11,12,13,14)이 일렬로 늘어서 있는 형태로 수족관용 물 정화장치(1)를 만들었지만, 이와 달리 정화관들이 2열로 정렬하여 사각형 패턴으로 설치되는 것도 가능하다.
도16을 참고하면 또 다른 실시예에 의한 본 발명의 물 정화장치(1a)는 하우징(2)의 좌우측 하부에 각각 물 인입관(6)과 물 배출관(7)이 설치된다. 또한 운반의 편의를 위하여 뚜껑(3)의 좌우측에는 손잡이들(3a)이 각각 설치되어 있다.
뚜껑(3)의 전면부에는 제어표시부(70)가 마련되며, 제어표시부(70)에 형성된 전원버튼(71)을 누르면 물 정화장치(1a)안의 자외선 램프들이 점등되어 정화작용을 시작하게 된다. 전원버튼(71)을 누르면 각 자외선 램프들에 대응되는 LED 램프들(72)이 점등되어 그 작동상태를 표시하며, 만약 물 정화장치(1a)안의 어떤 자외선 램프가 수명을 다하거나 혹은 고장으로 점등되지 않는다면, 그 자외선 램프에 해당하는 LED 램프(72)가 점등하지 않게 되므로, 관리자는 물 정화장치(1a)의 내부를 열어 살펴보지 않고서도 자외선 램프들이 정상작동하는지 여부를 육안으로 쉽게 파악할 수 있다. 상기 전원버튼(71)은 스위치 기능뿐만 아니라 그 자체로서도 LED 램프 형태로 점등/소등할 수 있도록 하여 전원이 들어온 상태/나간 상태를 표시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도16에서 도면부호 2a는 뚜껑을 하우징(2)에 고정하기 위한 볼트를 가리킨다.
도17을 참고하면, 물 정화장치(1a)의 내부에는 4개의 정화관들(11,12,13,14)이 배치되며, 제1정화관(11)으로 들어간 물은, 제2정화관(12), 제3정화관(13) 및 제4정화관(14)을 거쳐 물 배출관(7)을 통해 밖으로 빠져나오게 된다.
도17의 경우와 같이 복수 개의 정화관들이 내장된 경우에는, 그 안의 정화관들의 굴곡부들(21,22,23)이 서로 엇갈리게끔 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도17과 같이 제2정화관(12) 및 제3정화관(13)의 측면굴곡부(21,23) 및 중앙굴곡부(22)가 놓인 방향이 제1정화관(11) 및 제4정화관(14)의 경우와는 서로 직교하는 방향으로 놓이도록 하면, 물이 다음 정화관들로 넘어갈 때 좀 더 교란을 많이 일으켜서 광촉매 반응을 활발히 일으킬 것으로 기대된다.
지금까지 도2 내지 도17에서 정화관들이 4개인 경우를 예로 들어 설명하였지 만, 본 발명이 정화관들의 개수에 의해 결코 그 범위가 제한되는 것은 아니다. 정화관들의 개수는 각 정화장치가 사용되는 용도에 따라 가변할 수 있는 것이다.
도18은 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치를 실제 수족관에 설치하여 물 정화기능을 수행하는 상황을 도시한다. 도18을 참고하면 수족관(8)의 한쪽 면에 본 발명의 물 정화장치(1)가 걸이부에 의해서 지지되어 걸쳐지고, 수족관(8)안의 물(8a)은 물 펌프(80)에 의해 물 정화장치(1)안으로 들어가 정화된 후 다시 수족관(8)으로 배출된다.
본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치는 자외선을 조사함에 의해서 산소 이온과 수산화라디칼이 다량 발생하도록 하여 수족관 안의 유기물질과 세균을 정화 및 살균하여 수족관 속의 물의 상태를 항상 깨끗하게 유지할 수 있는 장점이 있고, 수족관 안에서 흔히 발생하기 쉬운 이끼가 끼는 현상도 방지할 수 있는 장점이 있다. 그 결과, 본 발명의 수족관용 물 정화장치는 수족관 속의 물고기를 보다 신선하게 장기간 유지할 수 있게 도와줌으로써, 특히 여름철에 각종 세균번식으로 인한 어패류의 손상 및 그로 인해 일어날 수 있는 식중독 사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치는 그 장치를 작동시키는데 있어서 자외선 램프를 점등시키는데 드는 전기료와 물의 순환을 위한 간단한 펌프장치만 있으면 되므로, 아주 간편하고 저렴한 비용으로 수족관 속의 오염된 물을 안전하게 정화시킬 수 있는 장점이 있다.
도1은 자외선에 의해 이산화티타늄 광촉매가 반응하여 산소 이온과 수산화라디칼을 발생함으로써 살균 정화 효과를 발휘하는 원리를 개략적으로 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치(1)의 사시도이다.
도3은 도2의 수족관용 물 정화장치(1)를 ″A″방향에서 바라본 내부 평면도를 도시한 것이다.
도4는 도2의 수족관용 물 정화장치(1)를 ″B″방향에서 바라본 내부 단면도를 도시한 것이다.
도5는 도2의 수족관용 물 정화장치(1)를 ″C″방향에서 바라본 내부 단면도를 도시한 것이다.
도6은 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치(1)의 정화관(11)을 분해한 상태를 도시한 것이다.
도7은 본 발명의 물 정화장치(1) 안에 들어 있는 스크류형 광촉매 판(20)의 사시도 및 일부 확대도이고, 도8은 스크류형 광촉매 판(20)의 내부 구조를 도시한 것이다.
도9는 본 발명의 물 정화장치(1) 안에 들어 있는 스크류형 광촉매 판(20)의 제1스크류 부재(210)와 제2스크류 부재(220)가 결합된 상태를 평면도로서 도시한다.
도10은 본 발명에 따른 물 정화장치(1)의 제1실시예에 있어서 스크류형 광촉 매 판(20)의 스크류 판(25)상에 복수 개의 삼각형 굴곡부들(21,22,23)이 형성된 것을 도시하고, 도11은 도10에 도시된 스크류형 광촉매 판(20)의 단면 형태를 도시한다.
도12는 본 발명의 제2실시예로서 스크류형 광촉매 판(20)의 스크류 판(25)상에 반원형의 굴곡부들(21a,22a,23a)이 형성된 것을 도시한다.
도13은 본 발명의 제3실시예로서 스크류형 광촉매 판(20)의 스크류 판(25)상에 T자형의 굴곡부들(21b,22b,23b)이 형성된 것을 도시한다.
도14는 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치에 있어서 이산화티타늄을 함유한 합성수지 재료를 사출성형하여 스크류 부재를 제작함으로써, 스크류 부재 자체에 광촉매 물질이 함유되어 있도록 하는 제작 방법을 도시한다.
도15는 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치에 있어서 합성수지 사출성형 후에 광촉매 물질을 코팅하여 스크류형 광촉매 판을 제작하는 방법을 도시한다.
도16 및 도17은 본 발명의 제4실시예에 따른 수족관용 물 정화장치를 도시한 것으로서, 도16은 정화장치 제품의 사시도이고, 도17은 그 내부의 단면도이다.
도18은 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치를 실제 수족관에 설치하여 물 정화기능을 수행하는 상황을 도시한다.
*도면 중 주요부분에 관한 도면부호의 설명*
1, 1a: 수족관용 물 정화장치 2: 하우징(housing)
2a: 볼트 3: 뚜껑
3a: 손잡이 4: 걸이부
5: 전원선 6: 물 인입관
7: 물 배출관 8: 수족관
8a: 물 11, 12, 13, 14: 정화관
20: 스크류형 광촉매 판
21, 21a, 21b, 23, 23a, 23b: 측면굴곡부
22, 22a, 22b: 중앙굴곡부 25, 25a, 25b: 스크류 판
26: 보강리브 27: 보호관 안착홈
30: 자외선 램프 35: 램프 보호관
41, 42, 43, 44, 45: 연결관 55: 콘센트
55a: 전선 56: 안정기
57: 제어부 판넬 58: 전선
61: 위 커버 61a: 통과공
61b: 안착부 62: 아래 커버
62: 안착부 64: 보호관 지지소켓
70: 제어표시부 70a: 제어표시부 PCB
71: 전원버튼 72: LED 램프
80: 물 펌프 110: 관체
210: 제1스크류 부재 211: 결합홈
215: 분리면 220: 제2스크류 부재
221: 삽입돌기 225: 분리면

Claims (9)

  1. 관체(管體) 형상으로 제작되어 그 내부로 액체가 통과할 수 있도록 된 복수 개의 정화관들(11,12,13,14);
    상기 복수 개의 정화관들(11,12,13,14)이 직렬 형태로 서로 연결되어 내장된 하우징(2);
    상기 복수 개의 정화관들(11,12,13,14) 중 맨 처음의 정화관(11)에 결합되어 그 안으로 액체를 인입하는 물 인입관(6); 및
    상기 복수 개의 정화관들(11,12,13,14) 중 맨 뒤의 정화관(14)에 결합되어 그로부터 액체를 배출하는 물 배출관(7);을 포함하며,
    상기 정화관들의 각각은, 광촉매 물질을 포함한 스크류형 광촉매 판(20), 상기 스크류형 광촉매 판(20)의 길이방향을 따라 그 중앙에 삽입된 램프 보호관(35), 및 상기 램프 보호관(35) 내부에 장착되고 전기에 의해 점등되어 자외선을 발생하는 자외선 램프(30)를 포함하고,
    상기 스크류형 광촉매 판(20)은 그 길이방향을 따라 서로 분리된 형태로 제작된 제1스크류 부재(210) 및 제2스크류 부재(220)가 결합되어 구성되고,
    상기 제1스크류 부재(210) 및 제2스크류 부재(220)는 각각 나선형으로 연장된 복수 개의 스크류 판들(25a, 25b)을 구비하며, 상기 스크류 판들(25a, 25b)의 표면에는 서로 평행하게 배치된 복수 개의 굴곡 부분들(21,22,23)이 형성된 것을 특징으로 하는, 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 굴곡 부분들(21,22,23)은 각각의 스크류 부재(210, 220)의 분리면(215, 225)에 대해서 직교하는 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는, 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 굴곡 부분들(21,22,23)은, 상기 제1스크류 부재(210) 및 제2스크류 부재(220)가 서로 결합되면, 각각의 대응되는 굴곡 부분들(21,22,23)끼리 직선 형태로 연장되는 것을 특징으로 하는, 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 굴곡 부분들(21,22,23)은, 각각의 스크류 부재의 분리면(215,225)을 기준으로 하여 그 중앙에 위치한 중앙 굴곡부(22) 및 상기 중앙 굴곡부(22)의 좌우측에 상기 중앙 굴곡부와 나란한 방향으로 형성된 2개의 측면 굴곡부들(21,23)로 구성되되, 상기 중앙 굴곡부(22)의 단면 모양과 상기 측면 굴곡부(21,23)의 단면 모양은 상기 스크류 판(25)을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 대칭되는 것을 특징으로 하는, 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 각 굴곡 부분(21,22,23)의 단면 모양은 삼각형, 반원 형, T자형을 포함한 모양들 중의 하나인 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 굴곡 부분들(21,22,23)의 폭(W)과 높이(H)의 비율은 1:0.5~1:3의 범위에 있으며, 상기 굴곡 부분들(21,22,23)의 폭(W)은 상기 스크류형 광촉매 판(20)의 직경의 1/20~1/5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 스크류형 광촉매 판(20)은 합성수지 원료에 이산화티타늄(TiO2)을 2~10 중량% 혼합하여 사출 형성함으로써 제작한 것을 특징으로 하는, 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 스크류형 광촉매 판(20)은 합성수지를 사출하여 형성한 후 그 표면에 이산화티타늄(TiO2) 용액을 코팅한 것을 특징으로 하는, 광촉매를 이용한 수족관용 물 정화장치.
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