KR20080100048A - Fluid cleaner having ultra violet light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 정화 장치의 외관을 보여주는 사시도.1 is a perspective view showing the appearance of the fluid purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 단면도.2 is a cross-sectional view of FIG.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 살균 모듈에서 투명관내에 자외선 조사부가 삽입되어 있는 것을 보여주는 도면.3 is a view showing that the ultraviolet irradiation unit is inserted into the transparent tube in the sterilization module according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 자외선 조사부의 상세 구성도.4 is a detailed configuration diagram of the ultraviolet irradiation unit shown in FIG.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 정화 장치에서 자외선 발광 다이오드가 설치되어 있는 구조를 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining the structure in which the ultraviolet light emitting diode is installed in the fluid purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 정화 장치에서 자외선 발광 다이오드간의 이격 거리를 설명하기 위한 도면.6 is a view for explaining the separation distance between the ultraviolet light emitting diode in the fluid purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 정화 장치의 단면도.7 is a cross-sectional view of a fluid purification device according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 정화 장치의 단면도.8 is a cross-sectional view of a fluid purification device according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 유체 정화 장치 110 : 유입관100: fluid purification device 110: inlet pipe
120 : 유출관 130 : 하우징120: outlet pipe 130: housing
131 : 하우징 결합부 140 : 자외선 조사부131: housing coupling portion 140: ultraviolet irradiation unit
141 : 제 1 결합부 142 : 기판141: first coupling portion 142: substrate
143 : 자외선 발광 다이오드 144 : 전원 공급용 리드143: ultraviolet light emitting diode 144: power supply lead
150 : 투명관 151 : 제 2 결합부150: transparent tube 151: second coupling portion
160 : 내관 170 : 살균 모듈160: inner tube 170: sterilization module
본 발명은 유체 정화 장치에 관한 것으로, 상세하게는 자외선 발광 다이오드를 이용한 유체 정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid purification device, and more particularly, to a fluid purification device using an ultraviolet light emitting diode.
지금까지의 여타 유체 정화 기술은 물리적 및 화학적인 방법을 이용한 흡착, 분해 등의 방법인데 반해, 자외선 램프를 이용한 정화 및 살균 방법은 세균이나 바이러스의 DNA를 변형시켜 사멸시키는 방법이기 때문에 훨씬 근본적이고 항구적인 정화 방법이다. So far, other fluid purification techniques are adsorption and decomposition methods using physical and chemical methods, whereas the purification and sterilization method using ultraviolet lamps is much more fundamental and permanent because it is a method of modifying and killing DNA of bacteria or viruses. Purification method.
하지만, 현재까지 출시된 자외선 램프를 이용한 자외선 정화장치는 자외선 램프가 수은을 함유하고 있어 환경 오염의 원인이 된다. 이뿐 아니라 수은 램프에서 발생되는 빛의 파장이 실제로 필요한 파장 이외에 불필요한 다양한 파장의 빛이 동시에 발생된다. 이로 인해 부수적으로 오존 발생 원인이 되기도 하고 다른 질병 을 유발하는 원인이 되며 실제 소비 전력대비 유효한 자외선 출력 효율이 낮아 에너지 소비가 많아진다는 문제점을 갖고 있다. However, in the ultraviolet purifier using the ultraviolet lamp released to date, the ultraviolet lamp contains mercury, which causes environmental pollution. In addition to this, in addition to the wavelengths actually required for the light emitted from the mercury lamp, light of various wavelengths is generated simultaneously. This causes incidental ozone and causes other diseases and has a problem in that energy consumption is increased due to low effective UV output efficiency compared to actual power consumption.
그럼에도 불구하고 그 동안 대체할 수 있는 자외선 광원이 없었기 때문에 사용할 수 밖에 없었는데 최근 이를 대체할 수 있는 자외선 LED가 개발됨으로 대체가 가능해 졌고 이러한 UV LED를 사용하려면 LED의 특성을 감안한 기존과 다른 방식의 시스템과 모듈 설계에 대한 기술이 필요하게 되었다.Nevertheless, there was no UV light source that could be replaced in the past, so we had no choice but to use it. Recently, UV LEDs have been developed to replace them, and it is possible to replace them. And technology for module design is needed.
기존 수은 램프는 360도의 지향성을 갖고 있으며 그 형태가 전구형이거나 관상형이다. 이에 반하여, 발광 다이오드는 점 광원이고 지향각에 제한이 있는 한편 일정 부분만 집중 조사가 가능하기 때문에 그 응용 제품을 구성함에 있어서 기존 수은 램프와는 다른 시각에서의 기술적인 검토가 필요하고 설계를 어떻게 하느냐에 따라 그 효율이 크게 차이가 날 수 있다.Conventional mercury lamps have a directivity of 360 degrees and are either bulb or tubular. On the contrary, since the light emitting diode is a point light source and has a limited orientation angle and only a part of the irradiation can be conducted, it is necessary to examine the design from a different viewpoint than the existing mercury lamp in designing the application. Depending on the efficiency, the efficiency can vary greatly.
본 발명은 이러한 필요성에 의해 안출된 것으로, 자외선 발광 다이오드로부터 조사되는 자외선을 이용하여 유체의 정화능력을 효과적으로 개선시킬 수 있는 유체 정화 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made by such a necessity, and provides a fluid purifying apparatus that can effectively improve the purifying ability of a fluid using ultraviolet rays emitted from an ultraviolet light emitting diode.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 일측에 유입관이 형성되고 타측에 유출관이 형성된 하우징과, 상기 유입관 및 상기 유출관과 연결되어 상기 하우징의 내측에 형성되며 일측 또는 양측이 개방된 중공형의 내관과, 상기 내관의 중공에 삽입되어 상기 하우징에 결합되며 상기 유입관으로 유입되어 상기 유출관으로 유출될 때까지 상기 중공형의 내관에 머무는 유체에 자외선을 조사하는 자외선 발광 다이오드가 구비된 살균 모듈을 포함하는 유체 정화 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention for achieving this technical problem, the inlet pipe is formed on one side and the outlet pipe is formed on the other side, the inlet pipe and the outlet pipe is formed inside the housing and is connected to one side or Ultraviolet rays for irradiating ultraviolet rays to the fluid inside the hollow inner tube, which is open at both sides and is inserted into the hollow of the inner tube and is coupled to the housing and flows into the inlet tube and flows out into the outlet tube. Provided is a fluid purification apparatus including a sterilization module equipped with a light emitting diode.
상기 살균 모듈은 하나 이상의 자외선 발광 다이오드가 한 열 또는 복수 열의 형태로 장착된 기판을 포함하여 상기 중공형 내관에 삽입되어 장착할 수 있도록 구성되되, 상기 기판은 적어도 3개의 변과 변이 맞붙도록 배치되어 다각형 기둥 모양으로 형성될 수 있다.The sterilization module is configured to be inserted into and mounted in the hollow inner tube including one or more ultraviolet light emitting diodes mounted in a row or a plurality of rows, wherein the substrate is disposed so as to face at least three sides. It may be formed in a polygonal column shape.
상기 자외선 발광 다이오드는, 각각의 자외선 발광 다이오드간 이격거리가 다음 조건을 만족하도록 상기 기판에 배치될 수 있다.The ultraviolet light emitting diode may be disposed on the substrate such that a distance between each ultraviolet light emitting diode satisfies the following condition.
X ≤ 3Ltan(θ/2)X ≤ 3Ltan (θ / 2)
(단, X: 자외선 발광 다이오드간의 이격 거리, L: 자외선 발광 다이오드와 내관까지의 거리, θ: 자외선 발광 다이오드의 지향각)(Where X is the separation distance between the ultraviolet light emitting diodes, L is the distance between the ultraviolet light emitting diodes and the inner tube, and θ is the direction angle of the ultraviolet light emitting diode)
상기 각각의 자외선 발광 다이오드는, 인접하는 자외선 발광 다이오드간에 정삼각형이상의 정다각형 구조를 이루도록 상기 기판에 배치될 수 있다.Each of the ultraviolet light emitting diodes may be disposed on the substrate to form a regular polygonal structure of at least an equilateral triangle between adjacent ultraviolet light emitting diodes.
상기 기판은 중공형 또는 폐쇠형으로 삼각기둥, 원기둥, 원추형, 다각기둥 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가지는 기판이나, 양면기판으로 형성된 것일 수 있다.The substrate may be a substrate having any one shape selected from a triangular prism, a cylinder, a cone, a polygonal pillar, or a double-sided substrate in a hollow or closed shape.
상기 자외선 발광 다이오드는, 상기 기판상에 표면 실장이 가능한 메탈 캔 또는 사출형 리드 프레임 패키지 형태로 실장되거나, 또는 배어(bare)칩 이나 플립 칩 타입으로 장착될 수 있다.The ultraviolet light emitting diode may be mounted in the form of a metal can or an injection-type lead frame package that may be surface mounted on the substrate, or may be mounted in a bare chip or flip chip type.
상기 기판은 열전소자, 플라스틱 PCB, 플렉서블 기판, 세라믹 기판, 메탈 기판 중 어느 하나일 수 있다.The substrate may be any one of a thermoelectric element, a plastic PCB, a flexible substrate, a ceramic substrate, and a metal substrate.
상기 살균 모듈은 자외선 투과율이 70%이상인 투명재질로 이루어지며 일측 또는 양측이 개방된 중공형의 투명관과, 상기 투명관의 중공에 상기 자외선 발광 다이오드가 형성된 기판을 삽입한 후 상기 기판의 한쪽 끝이 상기 하우징 또는 상기 중공형 내관과 결합할 수 있도록 구성된 결합부를 더 포함할 수 있다.The sterilization module is made of a transparent material having a UV transmittance of 70% or more, and a hollow transparent tube having one or both sides opened, and inserting a substrate on which the ultraviolet light emitting diode is formed in the hollow of the transparent tube, and then one end of the substrate. It may further include a coupling portion configured to engage with the housing or the hollow inner tube.
상기 살균 모듈은 상기 중공형 내관의 곡률 반경에 따라 최외 원주 위치에서 살균 모듈의 한 발광 다이오드로부터 조사되는 자외선의 조사범위가 상기 중공형 내관의 곡률 반경에 따른 최외 원주 위치에서 1.5 배 이상 중첩되지 않도록 상기 기판에 장착된 상기 발광 다이오드의 위치가 조정된 것일 수 있다.The sterilization module is such that the irradiation range of ultraviolet light emitted from one light emitting diode of the sterilization module at the outermost circumferential position according to the radius of curvature of the hollow inner tube does not overlap at least 1.5 times at the outermost circumferential position according to the radius of curvature of the hollow inner tube. The position of the light emitting diode mounted on the substrate may be adjusted.
상기 기판은 상기 기판상에 정전기 보호 회로와, 출력조절 회로 중 하나 이상이 설치되고, 이를 보호하기 위한 코팅물질이 도포되거나 인캡슐레이션된 것일 수 있다.The substrate may have one or more of an electrostatic protection circuit and an output control circuit installed on the substrate, and a coating material for protecting the substrate may be coated or encapsulated.
상기 살균 모듈은, 상기 내관의 중공에서 회전가능하도록 상기 하우징과 결합될 수 있다. 상기 기판은 상기 투명관내에서 회전가능하도록 상기 결합부와 결합될 수 있다.The sterilization module may be coupled with the housing to be rotatable in the hollow of the inner tube. The substrate may be coupled to the coupling portion to be rotatable in the transparent tube.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 일측에 유입관이 형성되고 타측에 유출관이 형성된 하우징과, 상기 유입관 및 상기 유출관과 연결되어 상기 하우징의 내측에 형성되며 일측 또는 양측이 개방된 중공형의 내관과, 상기 중공형 내관과 상기 하우징의 사이에 결합되어 상기 유입관으로 유입되어 상기 유출관으로 유출될 때까지 상기 중공형의 내관에 머무는 유체에 자외선을 조사하는 자외선 발광 다이오드가 구비된 살균 모듈을 포함하는 유체 정화 장치를 제공한다. 상기 중공형 내관은, 자외선 투과율이 70%이상인 투명재질로 이루어지며 일측 또는 양측이 개방된 것일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the inlet pipe is formed on one side and the outlet pipe is formed on the other side, the inlet pipe and the outlet pipe is formed in the interior of the housing and one side or both sides of the hollow type A sterilization module equipped with an inner tube and an ultraviolet light emitting diode coupled between the hollow inner tube and the housing to irradiate ultraviolet rays to the fluid remaining in the hollow inner tube until it flows into the inlet tube and flows out of the outlet tube. It provides a fluid purification apparatus comprising a. The hollow inner tube is made of a transparent material having a UV transmittance of 70% or more, and may be one side or both sides opened.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하도록 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 정화 장치의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.1 is a perspective view showing the appearance of a fluid purification apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 유체 정화 장치(100)는 일측에 유입관(110)이 형성되고 타측에 유출관(120)이 형성된 하우징(130)을 구비한다. 하우징(130)의 내측에는 유입관(110) 및 유출관(120)과 연결되며 일측이 개방된 중공형의 내관(160)이 형성되어 있다. 내관(160)은 양측이 개방되도록 구성될 수 도 있다. 내관(160)의 중공에는 살균 모듈(170)이 하우징(130)에 결합되어 삽입되어 있다. 살균 모듈(170)은 유입관(110)을 통해 유입되어 유출관(120)을 통해 유출될 때까지 내관(160)의 중공에 머무는 유체에 자외선을 조사하는 자외선 발광 다이오드가 구비되어 있다. 살균 모듈(170)에 구비된 자외선 발광 다이오드의 개수는 살균 모듈(170)의 크기에 따라 하나 또는 그 이상일 수 있다. 도면에서 144는 살균 모듈(170)에 구비된 자외선 발광 다이오드에 전원을 공급하기 위한 전원 공급용 리드이다.1 and 2, the
살균 모듈(170)은 일측이 개방된 중공형의 투명관(150)을 구비하고 있다. 투명관(150)내에는 자외선 발광 다이오드를 구비하여 자외선을 조사하는 자외선 조사부(140)가 삽입되어 있다. 자외선 조사부(140)는 투명관(150)의 중공에 삽입된 후 제 1 결합부(141)와 제 2 결합부(151)의 결합을 통해 투명관(150)내에 밀봉된다.The
투명관(150)은 자외선 투과율이 70%이상인 투명재질로 이루어지며 일측 또는 양측이 개방된 중공형으로 이루어질 수 있다. 투명관(150)은 예를 들어 석영관을 사용할 수 있다. 석영관은 자외선 투과율이 높아 자외선 발광 다이오드로부터 조사되는 자외선을 효과적으로 투과시킬 수 있다. 투명관(150)의 형상은 일측이 개방되어 있어 개방되어 있는 부분을 통하여 자외선 발광 다이오드가 형성된 기판이 삽입될 수 있고, 이어 제 2 결합부(151)내에 견고하게 끼워져 밀봉하게 된다. 투명관(150)의 형상은 일반적으로 중공형 원기둥 형태로 할 수 있으며, 그외에도 필요에 따라 다양한 형태로 제작이 가능하다.The
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 유체 정화 장치의 유체 흐름도를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the flow chart of the fluid purification apparatus according to an embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
즉, 하우징(130)의 일측에 설치된 유입관(110)으로 유입된 유체는 연결되어 있는 내관(160)과 투명관(150)의 사이에 마련된 유체통로를 따라 이동한다. 이렇게 유체가 내관(160)과 투명관(150)의 사이에 마련된 유체 통로를 따라 이동하는 동안 자외선 조사부(140)로부터 조사되는 자외선에 노출된다. 유체는 유입관(110)으로부터 유출관(120)까지 이동하는 동안 자외선 조사부(140)로부터 조사되는 자외선에 노출됨에 따라 유체에 함유된 각종 세균과 미생물들이 비활성화된다. 유체는 자외 선에 의한 살균이 이루어진 후 유출관(120)을 통해 밖으로 유출된다.That is, the fluid introduced into the
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 살균 모듈에서 투명관내에 자외선 조사부가 삽입되어 있는 것을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 자외선 조사부의 상세 구성도이다.3 is a view showing that the ultraviolet irradiation unit is inserted into the transparent tube in the sterilization module according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a detailed configuration of the ultraviolet irradiation unit shown in FIG.
도 3 및 도 4를 참조하면, 자외선 조사부(140)는 하나 이상의 면을 가지는 기판(142)과 기판(142)의 적어도 일면에 설치되는 하나 이상의 자외선 발광 다이오드(143)를 구비한다.3 and 4, the
기판(142)은 중공형 삼각기둥의 형상으로 이루어질 수 있다. 이외에도 도시되지 않았지만 중공형 또는 폐쇠형으로 삼각기둥, 원기둥, 원추형, 다각기둥 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가지는 기판이나 양면기판으로 형성될 수 있다.The
기판(142)은 열전소자 기판, 플라스틱 PCB 기판, 플렉서블 기판, 세라믹 기판, 메탈 기판 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The
기판(142)으로 열전소자 기판을 사용하는 경우 방열 특성을 개선시킬 수 있다. 열전소자는 전력을 인가하면 한쪽은 차거워지고 한쪽을 더워지는 효과를 이용한 소자를 총칭하는 것이다. 회로의 안정화 열, 전력, 빛 검출 등에 사용되는 서미스터 온도를 측정할 때 사용하는 제베크효과를 이용한 소자와, 냉동기나 항온조 제작에 사용되는 펠티에 효과를 이용한 소자 등이 있다. When the thermoelectric element substrate is used as the
본 발명의 일실시예에서는 열전효과 중에 펠티에 효과를 이용한 것으로, 즉, PN접합체에 전류를 흘리면 접합체의 양면 중 한 면에서는 발열이 반대 면에서는 흡열이 일어나는 현상을 말하는 것으로 냉각장치, 전자냉동 등에 응용된다.In one embodiment of the present invention, the Peltier effect is used during the thermoelectric effect, that is, when a current flows through the PN assembly, the endotherm occurs on one side of the both sides of the assembly. do.
전원이 인가되면 자외선 발광 다이오드에서는 많은 열이 방출하게 된다. 특히, 많은 수의 자외선 발광 다이오드를 형성하게 되면 방출되는 열도 많게 되어 전체적인 제품의 신뢰성을 저하시키게 된다. 본 발명의 일실시예에서는 전원이 인가되어 자외선 발광 다이오드가 작동하게 되면 열전소자의 펠티에 효과에 의해 자외선 발광 다이오드가 설치되어 있는 부분에서는 흡열 동작이 이루어지고, 반대쪽 면에서는 발열 동작이 이루어진다. 이에 따라, 자외선 발광 다이오드에서 방출하는 방출열을 쉽게 제어할 수 있게 된다.When power is applied, the ultraviolet light emitting diode emits a lot of heat. In particular, when a large number of ultraviolet light emitting diodes are formed, the amount of heat emitted is increased, thereby reducing the reliability of the overall product. In one embodiment of the present invention, when the power is applied and the ultraviolet light emitting diode is operated, the heat absorbing operation is performed at the portion where the ultraviolet light emitting diode is installed by the Peltier effect of the thermoelectric element, and the heat generating operation is performed at the opposite side. Accordingly, it is possible to easily control the emission heat emitted from the ultraviolet light emitting diodes.
자외선 발광 다이오드(143)는 내관(160)과 마주보는 기판(142)의 외면에 설치된다. 기판(142)에 설치되는 자외선 발광 다이오드(143)의 갯수는 기판(142)의 크기에 따라 하나 또는 그 이상으로 배열되어 설치될 수 있다. 예를 들어, 가정이나 사무실에 비치되는 정수기용 유체 정화 장치 규모에서는 적은 갯수의 자외선 발광 다이오드를 구비하는 것만으로 가능하고, 공장의 폐수 정화용 유체 정화 장치 규모에서는 더욱 많은 갯수가 필요할 것이다.The ultraviolet
기판(142)위에 설치되는 자외선 발광 다이오드(143)는 배어(bare)칩 이나 플립 칩 타입 자체로도 가능하고, 열 방출 특성이나 전기적 특성을 개선하기 위하여 사용하는 중간 기판(Sub-mount)에 부착된 형태 일수 도 있으며, 표면실장형이나 쓰루홀 실장(Through hole mounting)이 가능한 어떤 종류의 패키지도 가능하다. 예를 들어, 표면 실장이 가능한 메탈 캔 또는 사출형 리드 프레임 패키지 형태로 실장될 수 있다.The ultraviolet
기판(142)에는 미도시되어 있지만 기판(142)상에 정전기 보호 회로와, 출력 조절 회로 중 하나 이상이 설치되고, 이를 보호하기 위한 코팅물질이 도포되거나 인캡슐레이션될 수 있다.Although not shown in the
내관(160)은 스테일레스 스틸이나 합성수지로 말들 수도 이고, 위생에 지장이 없는 금속으로 제작할 수 도 있으며, 필요에 따라 도금할 수도 있다. 아울러, 내관(160)은 유체와 접하는 면이 반사재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 자외선 발광 다이오드(143)로부터 조사되는 자외선이 반사되어 다시 유체내에 조사될 수 있음에 따라 살균 효과를 향상시킬 수 있다.The
또한, 내관(160)의 표면에는 자외선 발광 다이오드(143)로부터 조사되는 자외선에 노출되어 광촉매로 작용하는 광촉매 물질이 도포될 수 있다.In addition, a photocatalyst material that acts as a photocatalyst by being exposed to ultraviolet rays emitted from the ultraviolet
내관(160)의 표면에 사용될 수 있는 광촉매 물질은 알루미나, 실리카, 제올라이트, 활성탄 중의 적어도 하나를 모체로 하며, Ag, Mo, Sn, CO, Ni, Pt, Rh, Mn, Na, K, Fe, W 중의 적어도 어느 하나의 금속과, 그 금속 산화물, La 계열 희토류 산화물 중 하나 이상을 주 촉매로 하며, 주촉매로 선택되지 않은 물질중 다른 하나 이상을 단독 또는 복합적으로 보조 촉매로 사용할 수 있다.Photocatalytic material that can be used on the surface of the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 정화 장치에서 자외선 발광 다이오드가 설치되어 있는 구조를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the structure in which the ultraviolet light emitting diode is installed in the fluid purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면 기판(142)에 설치되는 다수의 자외선 발광 다이오드(143)는 인접하는 자외선 발광 다이오드간에 삼각형 구조를 이루도록 기판에 배치될 수 있다. 물론, 삼각형 구조 말고도 사각형 구조, 오각형 구조, 육각형 구조의 형상으로 배치될 수 있다.Referring to FIG. 5, a plurality of ultraviolet
즉, 기판(142)상에 자외선 발광 다이오드(143)를 배치하여 설치할 때, 자외선 발광 다이오드(143)로부터 방사된 자외선이 내관(160)의 표면에 조사될 때 형성되는 원 모양이 인접 원과 가장 근접하게 접할 수 있는 형태를 갖도록, 즉 중앙에 있는 한 원이 6개의 인접한 다른 원과 최소한 각각 한 점 이상에서 접점을 갖도록 기판(142)상에 자외선 발광 다이오드(143)를 배치할 수 있다. 즉 배치된 자외선 발광 다이오드(230)를 선으로 이으면 정삼각형, 정육각형, 마름모의 형태를 갖게 되는 구조가 될 수 있다.That is, when the ultraviolet
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 정화 장치에서 자외선 발광 다이오드간의 이격 거리를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the separation distance between the ultraviolet light emitting diode in the fluid purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이 기판(142)에 설치되는 자외선 발광 다이오드(143)의 이격 거리는 내관(160)의 중공에 머무르고 있는 유체에 조사되는 자외선의 광량과 관계 있다. 즉, 이격거리를 가깝게 하여 자외선 발광 다이오드(143)를 많이 배치하면 조사되는 자외선의 광량은 많아진다. 그에 따라, 내관(160)의 중공에 머무르고 있는 유체에 대한 살균 효과가 높아진다. 그러나, 자외선 발광 다이오드(143)의 갯수가 많아지면 유체 정화 장치의 제작 단가와 소모 전력이 높아지게 된다. 따라서, 살균 효과의 측면과 제작 단가의 저감이라는 양측면에서 가장 최적의 갯수를 설정하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 6, the separation distance of the ultraviolet
도 6을 참조하면, 기판(143)에 설치되어 있는 다수의 자외선 발광 다이오드(230)는 각각의 자외선 발광 다이오드간 이격거리가 다음 조건을 만족하도록 배치되는 것이 좋다.Referring to FIG. 6, the plurality of ultraviolet
X ≤ 3Ltan(θ/2)X ≤ 3Ltan (θ / 2)
여기에서, X는 자외선 발광 다이오드간의 이격 거리이고, L은 자외선 발광 다이오드와 내관까지의 거리이고, θ는 자외선 발광 다이오드의 지향각이다.Here, X is the separation distance between the ultraviolet light emitting diodes, L is the distance between the ultraviolet light emitting diodes and the inner tube, and θ is the direction angle of the ultraviolet light emitting diodes.
즉, 하나의 자외선 발광 다이오드(143)의 지향각이 θ일 때 인접하는 자외선 발광 다이오드(143)를 통해 조사되는 자외선이 겹치는 영역은 이격거리(X)가 2Ltan(θ/2)일때 이다. 따라서, 자외선 발광 다이오드(143)간의 이격거리가 2Ltan(θ/2)이내이면 내관(160) 표면의 모든 영역이 자외선 발광 다이오드(143)로부터 조사되는 자외선에 직접적으로 노출된다. 그러나, 자외선 발광 다이오드(143)로부터 조사되는 자외선에 직접적으로 노출되지 않더라도 간접적으로 노출되는 효과를 감안하여 50%정도의 오프셋을 두어 자외선 발광 다이오드(143)의 이격거리를 3Ltan(θ/2)이내로 하는 것이 살균 효과 및 단가 저감 효과면을 만족하는 요건이 될 수 있다.That is, when the direction angle of one ultraviolet
아울러, 자외선 발광 다이오드(143)간의 이격거리는 내관(160)의 곡률 반경에 따라 최외 원주 위치에서 하나의 자외선 발광 다이오드(143)로부터 조사되는 자외선의 조사범위가 내관(160)의 곡률 반경에 따른 최외 원주 위치에서 1.5 배 이상 중첩되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 인접하는 자외선 발광 다이오드(143)로부터 조사되는 자외선의 조사범위가 너무 많이 겹치는 경우 살균 효과는 높아지지만 자외선 발광 다이오드의 개수가 늘어남에 따라 겹치는 영역을 어느 정도 범위에서 한정하는 것이 필요하다.In addition, the separation distance between the ultraviolet
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 정화 장치의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a fluid purification device according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 정화 장치(200)는 일측에 유입관(210)이 형성되고 타측에 유출관(220)이 형성된 하우징(230)을 구비한다. 하우징(230)의 내측에는 유입관(210) 및 유출관(220)과 연결되며 일측이 개방된 중공형의 내관(260)이 형성되어 있다. 내관(260)은 양측이 개방되도록 구성될 수 도 있다. 내관(260)의 중공에는 살균 모듈(270)이 하우징(230)에 결합되어 삽입되어 있다. 살균 모듈(270)은 유입관(210)을 통해 유입되어 유출관(220)을 통해 유출될 때까지 내관(260)의 중공에 머무는 유체에 자외선을 조사하는 자외선 발광 다이오드가 구비되어 있다. 살균 모듈(270)에 구비된 자외선 발광 다이오드의 개수는 살균 모듈(270)의 크기에 따라 하나 또는 그 이상일 수 있다.Referring to FIG. 7, the
살균 모듈(270)은 일측이 개방된 중공형의 투명관(250)을 구비하고 있다. 투명관(250)내에는 자외선 발광 다이오드를 구비하여 자외선을 조사하는 자외선 조사부(240)가 삽입되어 있다. 자외선 조사부(240)는 투명관(250)의 중공에 삽입된 후 투명관(250)내에 밀봉된다.The
투명관(250)은 자외선 투과율이 70%이상인 투명재질로 이루어지며 일측 또는 양측이 개방된 중공형으로 이루어질 수 있다. 투명관(250)은 예를 들어 석영관을 사용할 수 있다. 석영관은 자외선 투과율이 높아 자외선 발광 다이오드로부터 조사되는 자외선을 효과적으로 투과시킬 수 있다. 투명관(250)의 형상은 일측이 개방되어 있어 개방되어 있는 부분을 통하여 자외선 발광 다이오드가 형성된 기판이 삽입될 수 있다. 투명관(250)의 형상은 일반적으로 중공형 원기둥 형태로 할 수 있으며, 그외에도 필요에 따라 다양한 형태로 제작이 가능하다.The
자외선 조사부(240)는 하나 이상의 면을 가지는 기판(242)과 기판(242)의 적어도 일면에 설치되는 하나 이상의 자외선 발광 다이오드(243)를 구비한다.The
기판(242)은 양면기판으로 형성될 수 있다. 이외에도 도시되지 않았지만 중공형 또는 폐쇠형으로 삼각기둥, 원기둥, 원추형, 다각기둥 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가지는 기판으로 이루어질 수 있다.The
도 7에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 유체 정화장치에서 자외선 발광 다이오드의 특성, 그 발광 다이오드로부터 조사되는 자외선에 노출되는 유체까지의 거리를 고려한 자외선 발광 다이오드간의 이격거리, 점광원인 자외선 발광 다이오드를 면광원화함에 따른 자외선 발광 다이오드의 배열구조, 기판의 재질 및 형태 및 그 구성에 따른 기능들은 도 1 내지 도 6에서 설명되었던 구성 및 기능에 있어서 유입관 및 유출관의 설치 구조가 변형된 점과 기판이 양면 기판으로 변형된 점을 제외하면 그 구성 및 기능에 있어 대체적으로 동일하다.In the fluid purification apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 7, the distance between the ultraviolet light emitting diodes in consideration of the characteristics of the ultraviolet light emitting diode, the distance from the light emitting diode to the fluid exposed to the ultraviolet light, and the ultraviolet light as the point light source The arrangement structure of the ultraviolet light emitting diode according to the surface light source of the diode, the material and shape of the substrate, and the functions according to the configuration thereof are modified in the installation structure of the inlet pipe and the outlet pipe in the configuration and functions described with reference to FIGS. Except that the dot and the substrate are transformed into a double-sided substrate, they are generally identical in construction and function.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 정화 장치의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a fluid purification apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 정화 장치(300)는 일측에 유입관(310)이 형성되고 타측에 유출관(320)이 형성된 하우징(330)을 구비한다. 하우징(330)의 내측에는 유입관(310) 및 유출관(320)과 연결되며 일측이 개방된 중공형의 내관(360)이 형성되어 있다. 내관(360)은 양측이 개방되도록 구성될 수 도 있다. 내관(360)과 하우징(330)의 사이에는 살균 모듈(340)이 하우징(330)의 내측에 결합되어 설치되어 있다. 살균 모듈(340)은 유입관(310)을 통해 내관(360)에 유입되어 유출관(320)을 통해 유출될 때까지 내관(360)의 중공에 머무는 유체에 자외 선을 조사하는 자외선 발광 다이오드가 구비되어 있다. 살균 모듈(340)에 구비된 자외선 발광 다이오드의 개수는 살균 모듈(340)의 크기에 따라 하나 또는 그 이상일 수 있다.Referring to FIG. 8, the
살균 모듈(340)은 기판(342)과 기판(342)에 설치되는 하나 이상의 자외선 발광 다이오드(343)를 구비한다. 살균 모듈(340)은 하우징내에 한 개 또는 그 이상이 설치될 수 있다.The
내관(360)은 자외선 투과율이 70%이상인 투명재질로 이루어지며 일측 또는 양측이 개방된 중공형으로 이루어질 수 있다. 내관(360)은 예를 들어 석영관을 사용할 수 있다. 석영관은 자외선 투과율이 높아 자외선 발광 다이오드로부터 조사되는 자외선을 효과적으로 투과시킬 수 있다.The
내관(360)의 형상은 일반적으로 중공형 원기둥 형태로 할 수 있으며, 그외에도 필요에 따라 다양한 형태로 제작이 가능하다.The
도 8에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 유체 정화장치에서 자외선 발광 다이오드의 특성, 그 발광 다이오드로부터 조사되는 자외선에 노출되는 유체까지의 거리를 고려한 자외선 발광 다이오드간의 이격거리, 점광원인 자외선 발광 다이오드를 면광원화함에 따른 자외선 발광 다이오드의 배열구조, 기판의 재질 및 형태 및 그 구성에 따른 기능들은 도 1 내지 도 6에서 설명되었던 구성 및 기능에 있어서 유입관 및 유출관의 설치 구조가 변형된 점과 기판이 단면 기판으로 변형된 점과, 살균 모듈이 내관과 하우징의 사이에 설치된 점을 제외하면 그 구성 및 기능에 있어 대체적으로 동일하다.In the fluid purification apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 8, the separation distance between the ultraviolet light emitting diodes in consideration of the characteristics of the ultraviolet light emitting diodes, the distance from the light emitting diodes to the fluid exposed to the ultraviolet rays, and the ultraviolet light emitting point light source. The arrangement structure of the ultraviolet light emitting diode according to the surface light source of the diode, the material and shape of the substrate, and the functions according to the configuration thereof are modified in the installation structure of the inlet pipe and the outlet pipe in the configuration and functions described with reference to FIGS. 1 to 6. The configuration and function are generally the same except that the point and the substrate are transformed into a single-sided substrate and the sterilization module is installed between the inner tube and the housing.
실질적으로 실험을 통해 확인한 결과 도 8에 도시된 유체 정화장치의 정화성능이 도 2 또는 도 7에 도시된 유체 정화장치의 정화성능보다 뛰어남을 확인할 수 있었다.As a result of the experiment, the purification performance of the fluid purification apparatus shown in FIG. 8 was confirmed to be superior to the purification performance of the fluid purification apparatus shown in FIG.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 정화장치에 자외선 발광 다이오드를 사용함에 따라 임의의 지향각을 가지는 자외선 발광 다이오드와 그 발광 다이오드로부터 조사되는 자외선에 노출되는 유체까지의 거리를 고려한 자외선 발광 다이오드간의 이격거리, 점광원인 자외선 발광 다이오드를 면광원화함에 따른 자외선 발광 다이오드의 배열구조, 기판의 재질 및 형태에 관하여 설명하였다.In the above description, as the ultraviolet light emitting diode is used in the fluid purification apparatus according to the embodiment of the present invention, the ultraviolet light emitting diode having an arbitrary angle of orientation and the distance from the light emitting diode to the fluid exposed to the ultraviolet light are considered. The spacing distance between them, the arrangement structure of the ultraviolet light emitting diode according to the surface light source of the ultraviolet light emitting diode as the point light source, and the material and shape of the substrate were described.
그러나, 이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.However, the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.
예를 들어, 도 1 내지 도 6에 도시된 본 발명의 일실시예에서는 살균 모듈이 하우징내에 고정 결합되어 있는 구조에 대하여 설명하였으나, 살균 모듈이 투명관의 중공에서 회전하도록 하우징과 결합되게 할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 본 발명의 일실시예에서는 하우징 결합부(131)과 제 2 결합부(151)가 나사산 결합에 의해 고정되는 것으로 설명되었지만, 하우징 결합부(131)과 제 2 결합부(151)가 회동가능하도록 결합되게 하고 외부에서 제 2 결합부(151)를 회전시킬 수 있도록 할 수 있다. 이러한 구조에 의해 살균 모듈이 투명관의 중공에서 회전하게 되면 도 4에 도시된 삼각 기둥의 기판 구조에서 하나의 기판에만 자외선 발광 다이오드를 설치하거나, 삼각형 기둥이 아닌 양면 기판중에서 일면에만 자외선 발광 다이오드를 설 치하더라도 회전에 의해 투명관에 머무르는 유체에 전체적으로 자외선을 조사할 수 있게 된다.For example, in one embodiment of the present invention shown in Figures 1 to 6 have been described for the structure in which the sterilization module is fixedly coupled in the housing, the sterilization module can be coupled to the housing to rotate in the hollow of the transparent tube have. That is, in one embodiment of the present invention shown in Figure 2, although the
아울러, 다른 변형예로서 도 1 내지 도 6에 도시된 본 발명의 일실시예에서는 살균 모듈에서 제 1 결합부(141)가 제 2 결합부(151)에 고정 결합되어 있는 구조에 대하여 설명하였으나, 제 1 결합부(141)가 제 2 결합부(151)에 회동가능하도록 결합되어 살균 모듈의 자외선 발광 다이오드가 형성된 기판이 투명관내에서 회전하도록 구현될 수 있다. 이러한 구조에 의해 살균 모듈에서 기판이 투명관의 중공에서 회전하게 되면 도 4에 도시된 삼각 기둥의 기판 구조에서 하나의 기판에만 자외선 발광 다이오드를 설치하거나, 삼각형 기둥이 아닌 양면 기판중에서 일면에만 자외선 발광 다이오드를 설치하더라도 회전에 의해 투명관에 머무르는 유체에 전체적으로 자외선을 조사할 수 있게 된다.In addition, in another embodiment of the present invention shown in Figures 1 to 6 as another modification has been described for the structure in which the
본 발명에 의하면, 자외선 발광 다이오드로부터 조사되는 자외선을 이용하여 유체를 살균시켜 정화함으로써 종래의 자외선 램프에 비하여 자외선 발광 다이오드가 수명이 길고 충격에 강함에 따라 공장 등에 설치하는 경우에도 긴 수명을 보장할 수 있다.According to the present invention, by disinfecting and purifying the fluid by using ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting diode, the long life and shock resistance of the ultraviolet light emitting diode is longer than that of the conventional ultraviolet lamp, so that the long life can be guaranteed even when installed in factories or the like. Can be.
또한, 종래의 자외선 램프에 비하여 자외선 발광 다이오드는 부피가 작음에 따라 소형의 가정 또는 사무실에 비치가능한 정수기용 유체 정화 장치를 제작할 수 있다.In addition, as the ultraviolet light emitting diode is smaller in volume than the conventional ultraviolet lamp, it is possible to manufacture a fluid purification device for a water purifier that can be provided in a small home or office.
또한, 공장용의 대형의 유체 정화 장치를 제작하는 경우에도 자외선 발광 다이오드의 전력 소모량이 종래의 자외선 램프에 비하여 현저하게 작기 때문에 종래에 자외선 램프를 이용하여 유체 정화 장치를 구현하는 것에 비하여 전체적인 소모 전력을 줄일 수 있다.In addition, even in the case of manufacturing a large-scale fluid purification device for a factory, the power consumption of the ultraviolet light emitting diode is significantly smaller than that of a conventional ultraviolet lamp, so that the overall power consumption compared to conventional fluid purification devices using an ultraviolet lamp. Can be reduced.
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