KR102364990B1

KR102364990B1 - 흐르는 물을 살균하는 uvc led 리액터

Info

Publication number: KR102364990B1
Application number: KR1020210064675A
Authority: KR
Inventors: 봉주유
Original assignee: 주식회사 에이텍코리아
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2022-02-18

Abstract

본 발명은 배관 사이에 설치하여 물의 흐름을 유지한 상태에서 UVC 자외선으로 물 속의 세균이나 바이러스를 살균하는 UVC LED 리액터에 관한 것이다.
본 발명은 각종 배관 사이에 직접 연결 설치하여 흐르는 물 속에 UVC 자외선을 조사함으로써 염소내성균을 포함한 폭 넓은 미생물, 예를 들면 바이러스, 세균, 원충 등과 같은 미생물을 살균할 수 있으며, 특히 UVC 자외선 조사부와 배관 연결부로 구성되는 일체형의 모듈 형태로 이루어져 교체, 수리 등의 유지보수가 용이할 뿐만 아니라, 구조가 간단하고 제작이 쉬우며 제작비용을 절감할 수 있는 배관 사이에 삽입되어 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 제공한다.

Description

흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터{UVC LED REACTOR FOR FLOWING WATER STERILIZATION}

본 발명은 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배관 사이에 설치하여 물의 흐름을 유지한 상태에서 UVC 자외선으로 물 속의 세균이나 바이러스를 살균하는 UVC LED 리액터에 관한 것이다.

일반적으로 정수장 등에서는 수돗물을 염소가스로 소독하여 공급하기 시작하면서 콜레라 등 수인성 세균의 확산에 대한 공포는 크게 사라지게 되었으며, 염소를 사용하는 방법은 이후 가장 광범위하게 수돗물을 소독하는 방법으로 이용되고 있다.

하지만, 하천수 등에 자연적으로 존재하는 유기물(NOM, natural organic matter)과 염소가 반응하여 THM(trihalomethane)등 새로운 발암물질이 생성되는 것이 알려지게 되고, 또 상수원수에 존재하는 미생물 중에서 Cryptosporidium이나 Giardia와 같은 원생동물이 인체에 유입되어 중대한 질병을 일으키는 사례가 증가되고 있다.

이와 같은 염소 소독의 부작용 및 한계를 극복할 만한 다양한 소독 및 살균 방법이 시도되고 있으며, 그 중 하나의 대안으로서 자외선 소독 및 살균은 상당한 장점을 가지고 있다.

자외선(Ultraviolet light)은 상수처리에서 Cryptosporidium이나 Giardia 혹은 다른 병원성 미생물을 살균하는데 일반 화학적 살균 방법보다 더 효과적인 것으로 알려져 있다.

예를 들면, 살균수법은 염소 등 약제에 의한 살균이 일반적이지만 내성을 가진 미생물에게는 효과가 없다.

그러나, UVC는 생물의 DNA에 직접 작용하여 염소내성균을 포함한 폭넓은 미생물(예컨대, 바이러스, 세균, 악류, 원충 등)에 살균효과가 있으며, 또 약제의 제거 및 세정이 불필요하며 잔여물의 염려가 없는 것이 장점이다.

보통 자외선은 10 ~ 400 nm의 파장대를 가진 모든 전자기적 방사에너지를 말하는데, 파장대별로 구분하여 320 ~ 400 nm 장파장대의 UVA, 280 ~ 320 nm의 UVB, 그리고 그 보다 파장이 짧은 200 ~ 280 nm의 UVC로 나뉜다.

UVC 영역의 자외선이 특히 미생물의 살균에 효과적이므로 상수나 수, 기타 살균 목적으로 사용하는 자외선은 UVC 영역이다.

하지만, UVC 자외선을 이용하는 UVC 램프로 물 속의 세균이나 바이러스 등을 살균하는 기존 대부분의 장치들은 물 속에 UVC 램프를 직접 집어 넣어서 살균 처리하는 접촉식인 관계로 UVC 램프의 교체, 수리 등과 같은 유지보수 시 흐르는 물을 잠금 상태에서 작업을 해야 하고, 결국 시간적인 측면이나 작업성 측면에서 불리한 점이 있다.

그리고, 흐르는 물에 UVC 자외선을 조사하는 타입이 일부 있기는 하지만, 구조적으로 복잡하여 작업 시 취급이 불편하고, 기존 배관이나 신규 배관에 연결하여 사용하는데 어려움이 있는 등 활용성이 떨어지는 단점이 있다.

공개특허공보 제10-2016-0144586호 공개특허공보 제10-2017-0036173호 공개특허공보 제10-2017-0051859호 공개특허공보 제10-2020-0141466호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 각종 배관 사이에 직접 연결 설치하여 흐르는 물 속에 UVC 자외선을 조사함으로써 염소내성균을 포함한 폭 넓은 미생물, 예를 들면 바이러스, 세균, 원충 등과 같은 미생물을 살균할 수 있으며, 특히 UVC 자외선 조사 파트와 물 챔버 파트로 구성되는 일체형의 모듈 형태로 이루어져 교체, 수리 등의 유지보수가 용이할 뿐만 아니라, 구조가 간단하고 제작이 쉬우며 제작비용을 절감할 수 있는 배관 사이에 삽입되어 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터는 한쪽의 물 입구와 다른 한쪽의 물 출구, 그리고 광 모듈의 설치를 위한 관통부를 가지면서 배관에 연결 설치되는 물 챔버와, 상기 물 챔버의 내부를 흐르는 물에 UVC 자외선을 조사하여 물속의 세균이나 바이러스를 살균하는 광 모듈의 조합형으로 이루어지게 된다.

특히, 상기 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터의 광 모듈은 물 챔버의 일측에 설치되면서 물 챔버의 내부와 통하는 개구부를 가지는 모듈 블록과, 상기 모듈 블록의 개구부에 설치되면서 모듈 블록 내측과 물 챔버 내측을 격리함과 더불어 UVC 자외선을 투과시키는 석영창(Quartz window)과, 상기 모듈 블록의 내부에 설치되어 UVC 자외선을 조사하는 LED 램프 어셈블리와, 상기 모듈 블록의 상단부에 설치되어 내측의 LED 램프 어셈블리를 마감하는 커버 블록을 포함하는 것이 특징이다.

여기서, 상기 물 챔버는 일정길이의 관 형태로 이루어지면서 관통부와 물 출구는 관 축선 방향을 따라 서로 마주 대하는 위치에 나란하게 설치되는 동시에 물 입구는 관 반경 방향을 따라 설치됨으로써, 관통부에 설치되는 광 모듈측에서 제공되는 UVC 자외선이 관 축선 방향으로 흐르는 물의 흐름 방향을 따라 나란하게 다이렉트로 조사되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 물 챔버는 일정길이의 원형의 관 형태로 이루어지면서 관통부는 관 축선을 따라 서로 마주 대하는 위치에 각각 적어도 1개 이상씩 설치되는 동시에 물 입구와 물 출구는 관 반경 방향을 따라 서로 반대쪽에 설치됨으로써, 관통부에 설치되는 광 모듈측에서 제공되는 UVC 자외선이 관 속을 흐르는 물의 양편에서 동시에 조사되도록 할 수 있다.

이때, 서로 마주 대하는 위치에 설치되는 양편의 광 모듈은 서로 일정각도 어긋나게 배치됨으로써, 양편에서 조사되는 UVC 자외선이 서로 부딪히지 않도록 비껴가면서 흐르는 물에 빠짐없이 최대한의 조사되도록 할 수 있다.

또한, 상기 물 챔버의 물 입구와 물 출구는 관 축선 방향을 따라 일정거리 어긋나게 배치됨과 더불어 각각의 광 모듈측에 근접 위치됨으로써, 물 입구를 통해 들어온 물과 물 출구를 통해 빠져나가는 물이 근접 거리에서 UVC 자외선을 받을 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 물 챔버의 챔버 본체와 관통부를 가지면서 광 모듈이 설치되는 챔버 커버를 포함할 수 있으며, 상기 챔버 본체와 챔버 커버는 플랜지를 이용한 볼트 체결구조로 결합됨으로써, 다수 개의 광 모듈 전체가 챔버 커버와 함께 분리되도록 할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 물 챔버의 물 입구와 물 출구는 플랜지 연결 구조를 위한 배관연결용 플랜지, 나사 체결 구조를 위해 암나사가 형성되어 있는 배관연결용 체결구 등을 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 커버 블록은 공기와의 접촉을 통해 열을 방출하는 냉각 블록을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 각종 배관 사이에 직접 연결 설치하여 흐르는 물 속에 UVC 자외선을 조사하는 구조이므로, 염소내성균을 포함한 폭 넓은 미생물을 살균할 수 있으며, 바이러스, 세균, 원충 등의 불활성화 효과가 높은 265nm UV LED를 적용한 자외선 이용 효율을 높이는 구조를 채택하여 높은 제균 효율을 물론 전원입력 순간 신속한 제균이 가능한 효과가 있다.

둘째, UVC 자외선 조사 파트와 배관 연결 파트의 일체형의 모듈 형태를 채택함으로써, 교체, 수리 등의 유지보수가 용이할 뿐만 아니라, 구조가 간단하고 제작이 쉬우며 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 슬림한 디자인으로 가로 세로 등 어느 방향으로도 설치가 가능한 효과가 있다.

넷째, 광원 모듈(UVC 자외선 조사 파트)을 여러 개 사용함으로써, 내압설계가 용이하고, 모듈별 석영 글래스창을 얇게 구성하는 것이 가능한 효과가 있다.

다섯째, 모듈의 리플렉터 기술에 의해 배광의 적절한 제어가 가능하여 수량이나 수질 등에 따라 최적의 살균환경을 조성할 수 있는 동시에 설비 운용의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

여섯째, 적용 대상이나 장소에 따라 소규모 정수장에서는 S 타입 리액터를, 대규모 정수장에서는 L 타입 리액터를 선택적으로 적용할 수 있는 등 처리장 규모에 맞는 최적의 살균처리시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.

일곱째, 서로 마주대하는 4개씩의 광원 모듈를 배치함과 더불어 양편의 광원 모듈을 서로 일정각도(예컨대, 약 45°정도) 어긋나게 배열하여 양편에서 조사되는 UVC 자외선이 물속을 골고루 비추게 하면서도 서로 부딪히지 않도록 함으로써, 흐르는 물에 빠짐없이 최대한의 UVC 자외선을 조사할 수 있는 등 흐르는 물에 대한 우수한 살균 효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터의 사용상태를 나타내는 단면도
도 5와 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 사시도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 단면도
도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 정면도와 배면도
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터의 사용상태를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 UVC LED 리액터는 배관측과 연결되어 물의 흐름을 지속적으로 유지시켜주는 물 챔버와 물이 흐르고 있는 상태에서 물 속의 세균이나 바이러스를 살균하는 광 모듈을 조합한 구조로서, UVC 자외선 빛을 석영창을 통해 물 속에 조사하여 세균이나 바이러스 등을 사멸시키는 비접촉식을 채택함으로써, 광 모듈을 교체하거나 수리가 필요할 때 유속을 멈추지 않고도 광 모듈을 다룰 수 있는 특징이 있다.

여기서는 가정용 수도 배관이나, 수도꼭지 등에 설치하여 사용할 수 있는 소형의 UVC 리액터를 보여준다.

이를 위하여, 상기 UVC LED 리액터는 배관측과 연결 설치되어 UVC 자외선이 조사되는 환경을 조성하는 수단으로 물 챔버(14)를 포함한다.

상기 물 챔버(14)는 일정길이의 관 형태(예컨대, 직경 30mm, 길이 120mm 정도의 길다란 원형 파이프 형태)로 이루어지게 되며, 이러한 물 챔버(14)에는 배관측과의 연결을 위한 한쪽의 물 입구(10)와 다른 한쪽의 물 출구(11)가 형성됨과 더불어 또 다른 한쪽에는 광 모듈(12)의 설치를 위한 관통부(13)가 형성된다.

예를 들면, 상기 관통부(13)와 물 출구(11)는 관 축선 방향을 따라 서로 마주 대하는 위치에 나란하게 설치되고, 물 입구(10)는 관 반경 방향을 따라 설치된다.

즉, 상기 관통부(13)와 물 출구(11)는 관의 한쪽 끝 부분과 반대쪽 끝 부분에서 서로 마주보는 자세로 설치되고, 물 입구(10)는 관통부(13)와 인접한 관의 측면쪽에 설치된다.

이에 따라, 상기 관통부(13)에 설치되는 광 모듈(12)측에서 UVC 자외선이 조사되면, 이때의 UVC 자외선은 관 축선 방향으로 흐르는 물의 흐름 방향을 따라 나란하게 다이렉트로 조사될 수 있게 되므로서, UVC 자외선 조사 효율을 높일 수 있게 된다.

다른 예로서, 상기 물 입구(10)와 물 출구(11)는 서로 위치가 바뀔 수 있으며, 예를 들면 물 입구(10)는 측면쪽에, 물 출구(11)는 관의 반대쪽 끝 부분에 각각 설치될 수도 있다.

특히, 상기 물 챔버(14)의 물 입구(10)와 물 출구(11)에는 배관측과의 연결을 위한 배관연결용 체결구(22)가 각각 설치될 수 있으며, 이때의 배관연결용 체결구(22)는 내경측에 암나사부가 형성되어 있는 니플 형태로서, 이곳에 배관이 직접 나사 체결구조로 연결되거나 또는 커넥터(미도시) 등을 매개로 하여 배관이 연결될 수 있게 된다.

또한, 상기 UVC LED 리액터는 물 챔버(14)의 내부를 흐르는 물에 UVC 자외선을 조사하여 물속의 세균이나 바이러스를 살균하는 수단으로 광 모듈(12)을 포함한다.

상기 광 모듈(12)은 모듈 블록(16), 석영창(17), LED 램프 어셈블리(18) 및 커버 블록(19)으로 구성된다.

상기 모듈 블록(16)은 물 챔버(14)의 일측, 즉 물 챔버(14)의 관통부(13)에 설치되면서 물 챔버(14)의 내부와 통하는 개구부(15)를 가지는 원형의 블록 형태로서, 이러한 모듈 블록(16)의 내부에는 LED 램프 어셈블리(18)가 설치될 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 모듈 블록(16)은 물 챔버(14)의 관통부(13)의 둘레에 형성되는 플랜지 부분에 볼트 체결구조로 설치될 수 있다.

상기 석영창(17)은 원판형의 창 형태로서, 모듈 블록(16)의 개구부(15)에 설치되면서 모듈 블록 내측과 물 챔버 내측을 격리함과 더불어 UVC 자외선을 투과시키게 된다.

이러한 석영창(17)은 모듈 블록(16)의 개구부(15)의 주변에 형성되는 상단 턱부(24)와 물 챔버(14)의 관통부(13)의 주변에 형성되는 하단 턱부(25) 사이에 끼워져 고정되는 구조로 설치되면서 물 챔버(14)의 내부를 흐르는 물이 모듈 블록(16)의 내부로 들어오는 것을 막아주는 역할을 하게 되고, 또 LED 램프 어셈블리(18)측에서 조사되는 UVC 자외선을 투과시켜서 물에 비춰지도록 하는 역할을 하게 된다.

이때, 상기 석영창(17)이 설치되는 부위에는 상하단 턱부(24,25)와의 사이에 기밀 유지를 위한 테프론(26)과 O-링(27)이 각각 설치될 수 있게 된다.

상기 LED 램프 어셈블리(18)는 PCB 기판과 LED 램프의 조합 형태로서, 모듈 블록(16)의 내부에 설치되어 UVC 자외선을 조사하는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 LED 램프 어셈블리(18)는 커버 블록(19)의 내측면에 볼트나 나사 체결구조에 의해 고정되는 구조로 설치된다.

이러한 LED 램프 어셈블리(18)의 LED 램프에서는 살균 능력이 높은 UVC 중에서 살균능력이 높은 265nm 파장의 빛을 조사할 수 있으며, 이에 따라 염소내성균을 포함한 폭 넓은 미생물을 고효율적으로 살균할 수 있게 된다.

상기 커버 블록(19)은 모듈 블록(16)의 상단부에 볼트 체결구조로 설치되어 내측의 LED 램프 어셈블리(18)를 마감하는 역할을 하게 된다.

이러한 커버 블록(19)은 대직경과 소직경의 단차진 구조를 가지는 원형의 블록 형태로서, 소직경 부분을 이용하여 모듈 블록(16)의 내경면에 끼워져 결속된 상태에서 볼트 체결구조에 의해 모듈 블록(16)측에 결합될 수 있게 된다.

이때, 상기 커버 블록(19)과 모듈 블록(16) 간의 밀착 부위에는 기밀 유지를 위한 패킹(28)이 개재될 수 있게 된다.

그리고, 상기 커버 블록(19)에는 전선인출용 홀(29)이 관통 형성되며, 이렇게 형성되는 전선인출용 홀(19)을 통해 LED 램프 어셈블리(18)측에서 연장되는 각종 배선이 외부로 인출될 수 있게 된다.

여기서, 상기 커버 블록(19)은 소정의 두께와 직경을 이용하여 공기와의 접촉면적을 확보할 수 있게 되고, 결국 LED 램프 어셈블리(18)측의 발열을 냉각시켜주는 히트싱크 역할도 할 수 있게 된다.

바람직한 실시예로서, 상기 커버 블록(19)에는 다수 개의 냉각핀을 이용하여 공기와의 접촉면적을 충분히 확보할 수 있고, 이를 통해 열을 효과적으로 방출시키는 냉각 블록(23)이 설치될 수도 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터의 사용상태를 나타내는 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 여기서는 UVC LED 리액터를 가정용 배관 등에 연결하여 물 속의 세균이나 바이러스를 살균하는 상태를 보여준다.

이를 위하여, 상기 물 챔버(14)의 물 입구(10)와 물 출구(11)에 각각 나사 체결구조로 배관(100)을 연결한다.

이렇게 배관(100) 사이에 UVC 리액터를 연결하면, 물은 한쪽 배관(100)에서부터 물 챔버(14)의 내부를 거쳐 다른 한쪽 배관(100)으로 이어지면서 계속 흐르게 된다.

이 상태에서, 광 모듈(12)의 LED 램프 어셈블리(18)에서 UVC 자외선이 조사되면, 이때의 UVC 자외선은 물 챔버(14)의 내부를 흐르는 물 속에 조사되고, 결국 물 속의 세균이나 바이러스 등이 살균될 수 있게 된다.

그리고, 상기 광 모듈(12)의 LED 램프 어셈블리(18)를 교체하거나 수리하는 경우, 모듈 블록(16)에 체결되어 있는 커버 블록(19)를 떼어내면 이때의 커버 블록(19)과 함께 딸려 나오는 LED 램프 어셈블리(18)를 쉽게 교체 및 수리할 수 있고, 또 커버 블록(19)과 LED 램프 어셈블리(18)를 떼어낸 상태에서도 광 모듈(12)측과 물 챔버(14)측 사이에서 석영창(17)이 물을 막아주게 있게 되므로, 물의 흐름을 계속 유지한 상태에서, 즉 설비를 계속 가동하고 있는 상태에서 LED 모듈 어셈블리(18)를 용이하게 교체 및 수리할 수 있는 등 유지보수 측면에서 유리한 점이 있는 동시에 설비 가동을 중단하지 않아도 되므로 설비 가동률도 높일 수 있게 된다.

도 5와 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 단면도이고, 도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터를 나타내는 정면도와 배면도이다.

도 5 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 UVC LED 리액터 역시 위의 일 실시예에서 설명한 UVC 리액터와 마찬가지로 배관측과 연결되어 물의 흐름을 지속적으로 유지시켜주는 물 챔버와 물이 흐르고 있는 상태에서 물 속의 세균이나 바이러스를 살균하는 광 모듈을 조합한 구조로서, UVC 자외선 빛을 석영창을 통해 물 속에 조사하여 세균이나 바이러스 등을 사멸시키는 비접촉식을 채택함으로써, 광 모듈을 교체하거나 수리가 필요할 때 유속을 멈추지 않고도 광 모듈을 다룰 수 있는 특징이 있다.

여기서는 대규모 정수장이나 정수설비의 배관 등에 설치하여 사용할 수 있는 대형의 UVC LED 리액터를 보여준다.

상기 물 챔버(14)는 일정길이의 원형의 관 형태(예컨대, 직경 300mm, 길이 300mm 정도의 길다란 원형 파이프 형태)로 이루어지게 되며, 이러한 물 챔버(14)에는 배관측과의 연결을 위한 한쪽의 물 입구(10)와 다른 한쪽의 물 출구(11)가 형성됨과 더불어 또 다른 한쪽에는 광 모듈(12)의 설치를 위한 다수 개의 관통부(13)가 형성된다.

예를 들면, 상기 관통부(13)는 관 축선을 따라 서로 마주 대하는 위치에 각각 적어도 1개 이상씩 설치되고, 물 입구(10)와 물 출구(11)는 관 반경 방향을 따라 서로 반대쪽에 설치된다.

즉, 상기 다수 개의 관통부(13)는 관의 한쪽 끝 부분과 반대쪽 끝 부분에서 서로 마주보는 자세로 설치되고, 물 입구(10)와 물 출구(11)는 관통부(13)와 인접한 관의 외주면 상에 각각 설치된다.

이에 따라, 상기 관통부(13)에 설치되는 광 모듈(12)측에서 UVC 자외선이 조사되면, 이때의 UVC 자외선은 관 축선 방향으로 흐르는 물의 양편에서 동시에 조사되므로서, UVC 자외선 조사 효율을 높일 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 물 챔버(14)의 양편에 각각 4개씩의 관통부(13)가 설치되고, 이에 상응하여 광 모듈(12) 또한 양편에 각각 4개씩 구비될 수 있게 된다.

특히, 상기 물 챔버(14)는 원형 관 형태의 챔버 본체(14a)와 관통부(13)를 가지면서 챔버 본체(14a)의 양편 단부를 마감하는 구조로 결합되는 원판 형태의 챔버 커버(14b)로 구성되고, 이러한 챔버 커버(14b)의 관통부(13)에 광 모듈(12)이 설치될 수 있게 된다.

그리고, 상기 챔버 본체(14a)와 챔버 커버(14b)는 플랜지(20a,20b)를 이용한 볼트 체결구조로 결합되며, 이에 따라 다수 개의 광 모듈(12) 전체를 챔버 커버(14b)와 함께 분리할 수도 있고, 또 다수 개의 광 모듈(12)을 챔버 커버(14b)에 조립한 상태에서 광 모듈(12)를 포함하는 챔버 커버(14b) 전체를 챔버 본체(14a)측에 용이하게 설치할 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 물 챔버(14)에 설치되는 물 입구(10)와 물 출구(11)는 관 축선 방향을 따라 일정거리 서로 어긋나게 배치됨과 더불어 각각의 광 모듈(12)측에 근접되는 거리에 설치되며, 이에 따라 물 입구(10)를 통해 들어온 물과 물 출구(11)를 통해 빠져나가는 물이 근접 거리에서 UVC 자외선을 받을 수 있게 된다.

바람직한 실시예로서, 상기 물 챔버(14)의 물 입구(10)와 물 출구(11)에는 배관측과의 연결을 위한 배관용 플랜지(21)가 각각 형성되며, 이러한 배관용 플랜지(21)에는 다수의 볼트 체결을 위한 홀이 형성되어 있어서, 이때의 배관용 플랜지(21)에 배관측 플랜지(미도시)가 볼트 체결구조로 결합되므로서, 물 챔버(14)측을 배관측에 용이하게 연결하여 사용할 수 있게 된다.

또한, 상기 UVC 리액터는 물 챔버(14)의 내부를 흐르는 물에 UVC 자외선을 조사하여 물속의 세균이나 바이러스를 살균하는 수단으로 광 모듈(12)을 포함한다.

상기 광 모듈(12)은 모듈 블록(16), 석영창(17) 및 LED 램프 어셈블리(18), 그리고 커버 블록 역할을 하는 냉각 블록(23)으로 구성된다.

상기 모듈 블록(16)은 물 챔버(14)의 일측, 즉 물 챔버(14)의 챔버 커버(14b)에 형성되어 있는 관통부(13)에 설치되면서 물 챔버(14)의 내부와 통하는 개구부(15)를 가지는 원형의 블록 형태로서, 이러한 모듈 블록(16)의 내부에는 LED 램프 어셈블리(18)가 설치될 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 모듈 블록(16)은 관통부(13)의 둘레에서 챔버 커버(14b)에 볼트에 의해 체결되는 구조로 설치될 수 있다.

이때에도 상기 석영창(17)이 설치되는 부위에는, 비록 도시하지는 않았지만, 상하단 턱부(24,25)와의 사이에 기밀 유지를 위한 테프론(26)과 O-링(27)이 각각 설치될 수 있게 된다.

즉, 상기 LED 램프 어셈블리(18)는 냉각 블록(23)의 내측면에 볼트나 나사 체결구조에 의해 고정되는 구조로 설치된다.

여기서, 상기 LED 램프 어셈블리(18)의 LED 램프는 살균능력이 높은 265nm, 최고 출력 50mW, 순전압 7.00V, 지향특성 110deg의 사양으로 이루어진 것을 적용하는 것이 바람직하다.

상기 냉각 블록(23)은 모듈 블록(16)의 상단부에 볼트 체결구조로 설치되어 내측의 LED 램프 어셈블리(18)를 마감하는 역할을 하게 된다.

이때에도 상기 냉각 블록(23)과 모듈 블록(16) 간의 밀착 부위에는, 비록 도시하지는 않았지만, 기밀 유지를 위한 패킹(28)이 개재될 수 있게 된다.

그리고, 상기 냉각블록(23)이나 모듈 블록(16)에는 전선인출용 홀(미도시)이 관통 형성되며, 이렇게 형성되는 전선인출용 홀을 통해 LED 램프 어셈블리(18)측에서 연장되는 각종 배선이 외부로 인출될 수 있게 된다.

여기서, 상기 냉각 블록(23)은 외부로 노출되는 다수 개의 냉각핀을 이용하여 공기와의 접촉면적을 확보할 수 있게 되고, 결국 LED 램프 어셈블리(18)측의 발열을 냉각시켜줄 수 있게 된다.

이러한 냉각 블록(23)은 4곳 정도의 볼트 체결구조에 의해 모듈 블록(16)측에 착탈 가능한 구조로 설치될 수 있게 된다.

특히, 상기 광 모듈(12)은 다수 개가 구비되어 물 챔버(14)의 양편에서 서로 마주 대하는 위치에 설치되며, 이렇게 설치되는 양편의 광 모듈(12)은 서로 일정각도, 예를 들면 약 45°정도의 각도로 어긋나게 배치될 수 있게 된다.

이에 따라, 양편의 광 모듈(12)에서 서로 마주보며 조사되는 UVC 자외선은 서로 부딪히지 않고 비껴가면서 비춰지게 되고, 결국 흐르는 물에 빠짐없이 최대한의 UVC 자외선이 조사될 수 있게 된다.

즉, 물 챔버(14)의 내부를 흐르는 물은 구석구석까지 비춰지는 UVC 자외선 빛에 의해 전량 살균 처리될 수 있게 된다.

이와 같이, 광 모듈을 여러 개 사용함으로써 내압 설계가 용이하고, 모듈별 석영창을 얇게 구성하는 것이 가능하며, 모듈의 리플렉터 기술에 의해 배광을 적절하게 제어할 수 있는 이점이 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터의 사용상태를 나타내는 단면도이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 여기서는 UVC LED 리액터를 대규모 정수장 배관 등에 연결하여 물 속의 세균이나 바이러스를 살균하는 상태를 보여준다.

이를 위하여, 상기 물 챔버(14)의 물 입구(10)와 물 출구(11)에 각각 플랜지를 이용한 볼트 체결구조로 배관(100)을 연결한다.

이 상태에서, 양편에 배치되어 있는 광 모듈(12)의 LED 램프 어셈블리(18)에서 UVC 자외선이 동시에 조사되면, 이때의 양편에서 조사되는 UVC 자외선은 물 챔버(14)의 내부를 흐르는 물 속 구석구석까지 비추게 되고, 결국 물 속의 세균이나 바이러스 등이 살균될 수 있게 된다.

그리고, 상기 광 모듈(12)의 LED 램프 어셈블리(18)를 교체하거나 수리하는 경우, 모듈 블록(16)에 볼트로 체결되어 있는 냉각 블록(23)을 떼어내면 이때의 냉각 블록(23)과 함께 딸려 나오는 LED 램프 어셈블리(18)를 쉽게 교체 및 수리할 수 있고, 또 냉각 블록(23)과 LED 램프 어셈블리(18)를 떼어낸 상태에서도 광 모듈(12)측과 물 챔버(14)측 사이에서 석영창(17)이 물을 막아주게 있게 되므로, 물의 흐름을 계속 유지한 상태에서, 즉 설비를 계속 가동하고 있는 상태에서 LED 모듈 어셈블리(18)를 용이하게 교체 및 수리할 수 있는 등 유지보수 측면에서 유리한 점이 있는 동시에 설비 가동을 중단하지 않아도 되므로 설비 가동률도 높일 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 각종 배관 사이에 직접 연결 설치하여 물의 흐름을 계속 유지한 상태에서 물 속에 UVC 자외선을 조사하는 새로운 타입의 UVC 리액터를 제공함으로써, 바이러스, 세균, 원충 등과 같은 염소내성균을 포함한 폭 넓은 미생물을 효과적으로 살균할 수 있고, 특히 광 모듈과 물 챔버로 구성되는 일체형의 모듈 형태로 이루어짐에 따라 교체, 수리 등의 유지보수가 용이할 뿐만 아니라, 구조가 간단하고 제작이 쉬우며 제작비용을 절감할 수 있다.

10 : 물 입구
11 : 물 출구
12 : 광 모듈
13 : 관통부
14 : 물 챔버
14a : 챔버 본체
14b : 챔버 커버
15 : 개구부
16 : 모듈 블록
17 : 석영창
18 : LED 램프 어셈블리
19 : 커버 블록
20a,20b : 플랜지
21 : 배관연결용 플랜지
22 : 배관연결용 체결구
23 : 냉각 블록
24 : 상단 턱부
25 : 하단 턱부
26 : 테프론
27 : O-링
28 : 패킹
29 : 전선인출용 홀

Claims

한쪽의 물 입구(10)와 다른 한쪽의 물 출구(11), 그리고 광 모듈(12)의 설치를 위한 관통부(13)를 가지면서 배관에 연결 설치되는 물 챔버(14)와, 상기 물 챔버(14)의 내부를 흐르는 물에 UVC 자외선을 조사하여 물속의 세균이나 바이러스를 살균하는 광 모듈(12)의 조합형으로 이루어지며,
상기 광 모듈(12)은 물 챔버(14)의 일측에 설치되면서 물 챔버(14)의 내부와 통하는 개구부(15)를 가지는 모듈 블록(16)과, 상기 모듈 블록(16)의 개구부(15)에 설치되면서 모듈 블록 내측과 물 챔버 내측을 격리함과 더불어 UVC 자외선을 투과시키는 석영창(Quartz window)(17)과, 상기 모듈 블록(16)의 내부에 설치되어 UVC 자외선을 조사하는 LED 램프 어셈블리(18)와, 상기 모듈 블록(16)의 상단부에 설치되어 내측의 LED 램프 어셈블리(18)를 마감하는 커버 블록(19)을 포함하며,
상기 모듈 블록(16)은 물 챔버(14)의 관통부(13)의 둘레에 형성되는 플랜지 부분에 볼트 체결구조로 설치되고,
상기 석영창(17)은 모듈 블록(16)의 개구부(15)의 주변에 형성되는 상단 턱부(24)와 물 챔버(14)의 관통부(13)의 주변에 형성되는 하단 턱부(25) 사이에 끼워져 고정되는 구조로 설치되고,
상기 LED 램프 어셈블리(18)는 커버 블록(19)의 내측면에 볼트나 나사 체결구조에 의해 고정되는 구조로 설치되고,
상기 커버 블록(19)은 모듈 블록(16)의 상단부에 볼트 체결구조로 설치되고,
상기 광 모듈(12)의 LED 램프 어셈블리(18)를 교체하거나 수리하는 경우, 모듈 블록(16)에 체결되어 있는 커버 블록(19)를 떼어내면 상기 커버 블록(19)과 함께 딸려 나오는 LED 램프 어셈블리(18)를 쉽게 교체 및 수리할 수 있고, 또 커버 블록(19)과 LED 램프 어셈블리(18)를 떼어낸 상태에서도 광 모듈(12)측과 물 챔버(14)측 사이에서 석영창(17)이 물을 막아주게 있게 되므로, 물의 흐름을 계속 유지한 상태인 설비를 계속 가동하고 있는 상태에서 LED 모듈 어셈블리(18)를 용이하게 교체 및 수리할 수 있으므로, 유지보수 측면에서 유리한 점이 있는 동시에 설비 가동을 중단하지 않아도 되기 때문에 설비 가동률도 높일 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터.
청구항 1에 있어서,
상기 물 챔버(14)는 일정길이의 관 형태로 이루어지면서 관통부(13)와 물 출구(11)는 관 축선 방향을 따라 서로 마주 대하는 위치에 나란하게 설치되는 동시에 물 입구(10)는 관 반경 방향을 따라 설치되어 관통부(13)에 설치되는 광 모듈(12)측에서 제공되는 UVC 자외선이 관 축선 방향으로 흐르는 물의 흐름 방향을 따라 나란하게 다이렉트로 조사되는 것을 특징으로 하는 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터.
청구항 1에 있어서,
상기 물 챔버(14)는 일정길이의 원형의 관 형태로 이루어지면서 관통부(13)는 관 축선을 따라 서로 마주 대하는 위치에 각각 적어도 1개 이상씩 설치되는 동시에 물 입구(10)와 물 출구(11)는 관 반경 방향을 따라 서로 반대쪽에 설치되어 관통부(13)에 설치되는 광 모듈(12)측에서 제공되는 UVC 자외선이 관 속을 흐르는 물의 양편에서 동시에 조사되는 것을 특징으로 하는 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터.
청구항 3에 있어서,
서로 마주 대하는 위치에 설치되는 양편의 광 모듈(12)은 서로 일정각도 어긋나게 배치되어 양편에서 조사되는 UVC 자외선이 서로 부딪히지 않도록 비껴가면서 흐르는 물에 빠짐없이 최대한의 UVC 자외선을 조사할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터.
청구항 3에 있어서,
상기 물 챔버(14)의 물 입구(10)와 물 출구(11)는 관 축선 방향을 따라 일정거리 어긋나게 배치됨과 더불어 각각의 광 모듈(12)측에 근접 위치되어 물 입구(10)를 통해 들어온 물과 물 출구(11)를 통해 빠져나가는 물이 근접 거리에서 UVC 자외선을 받을 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터.
청구항 3에 있어서,
상기 물 챔버(14)의 챔버 본체(14a)와 관통부(13)를 가지면서 광 모듈(12)이 설치되는 챔버 커버(14b)를 포함하며, 상기 챔버 본체(14a)와 챔버 커버(14b)는 플랜지(20a,20b)를 이용한 볼트 체결구조로 결합되어 다수 개의 광 모듈(12) 전체를 챔버 커버(14b)와 함께 분리할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 흐르는 물을 살균하는 UVC LED 리액터.
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