KR20180031141A - 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 및 이를 이용한 살균 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시설원예에서 사용된 양액을 보관하는 양액통에 직접 살균 시스템을 적용하여 살균하고, 다시 양액 제조를 위해 혼합조로 공급하여 재사용 하도록 하기 위한 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 및 이를 이용한 살균 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치는 유입수를 회수하는 유입수 회수부, 유입수 회수부로부터 유입수를 공급받아 저장하는 유입수통, 유입수통에 설치되어 초음파 및 에어버블을 통해 유입수를 살균하는 유입수 살균부, 유입수통으로부터 살균된 처리수를 전달받아 배출하는 처리수 배출부를 포함한다.
Description
본 발명은 수처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시설원예에서 사용된 양액을 보관하는 양액통에 직접 살균 시스템을 적용하여 살균하고, 다시 양액 제조를 위해 혼합조로 공급하여 재사용 하도록 하기 위한 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 및 이를 이용한 살균 시스템에 관한 것이다.
시설원예는 비닐하우스, 유리온실이나 플라스틱 하우스와 같은 시설 내에서 채소, 화훼, 과수 등의 원예작물을 집약적으로 재배하는 농업의 한 형태이다. 이러한 시설원예는 노지생산 방식과는 달리 환경조절을 통하여 작물에 적합한 환경 조건을 제공하기 때문에 기존 원예작물의 높은 수량과 품질과 함께 안정적인 생산을 가능하도록 한다.
한편 국내 정부에서는 오염물질 배출허용 기준(수질환경보전법 제8조 제1항 - 총 질소 60ppm, 총 인 8ppm)을 지정하여 관리하고 있다.
그러나, 시설원예에 사용되는 양액은 영양소가 풍부하여, 운반, 사용, 보관 등의 과정에서 미생물이 번식하기 쉽고 세균에 의해 오염되기 쉬운 특성을 가지고 있다.
이에 따라 시설원예에서 사용된 폐양액을 펌프를 통해 하수도로 그대로 배출하게 되면, 오염물질 배출 허용 기준을 초과할 우려가 있으며, 배출되는 폐양액 내에 포함된 무기유기 성분은 하천의 수질오염 및 부영양화를 일으키는 원인이 될 수 있다.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 한 번 사용한 폐양액을 순환시켜 사용하는 방법들이 제시되고 있다.
여기서, 폐양액을 재순환하여 사용하기 위해서는 미생물의 과다한 번식을 억제하는 것이 우선되어야 하는데, 이는 폐양액 살균을 통하여 이루어질 수 있다. 하지만 염소 살균과 같은 화학물질을 사용한 기존의 살균 시스템은 식물의 성장에 장애를 발생시킬 수 있는 문제점이 야기되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 자외선을 이용한 살균도 연구되고 있지만, 자외선을 이용한 폐양액 살균 장치는 별도의 살균 장치를 구비하여야 하기 때문에 비용이 많이드는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 최소한의 구성과 비용으로 시설원예로부터 배출되는 폐양액을 살균하여 재사용할 수 있도록 하는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 및 이를 이용한 살균 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치는 유입수를 회수하는 유입수 회수부, 상기 유입수 회수부로부터 상기 유입수를 공급받아 저장하는 유입수통, 상기 유입수통에 설치되어 초음파 및 에어버블을 통해 상기 유입수를 살균하는 유입수 살균부, 상기 유입수통으로부터 살균된 처리수를 전달받아 배출하는 처리수 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치에 있어서, 상기 유입수 살균부는, 상기 유입수통의 일면에 형성되어 상기 유입수에 초음파를 인가하여 상기 유입수를 살균하는 초음파발생기, 상기 유입수통의 일면에 형성되어 상기 유입수에 에어버블을 공급하여 상기 초음파발생기의 살균 작용을 지원하는 에어버블러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치에 있어서, 상기 초음파발생기 및 상기 에어버블러는 상기 유입수통의 내부에 복수로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치에 있어서, 상기 초음파발생기는, 100kHz 이하의 초음파를 발생시키는 제1 초음파발생부, 상기 제1 초음파발생부와 함께 100kHz를 초과하는 초음파를 발생시키는 제2 초음파발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치에 있어서, 상기 유입수는 시설원예에서 사용된 폐양액을 포함하고, 상기 유입수 회수부는 상기 시설원예로부터 상기 폐양액을 회수하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치에 있어서, 상기 유입수통은 상기 폐양액을 저장하는 양액통인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 살균 시스템은 식물을 재배하는 시설원예, 상기 시설원예로부터 유입수를 회수하는 유입수 회수부, 상기 유입수 회수부로부터 상기 유입수를 공급받아 저장하는 유입수통, 유입수통에 설치되어 초음파 및 에어버블을 통해 상기 유입수를 살균하는 유입수 살균부, 상기 유입수통으로부터 살균된 처리수를 전달받아 배출하는 처리수 배출부를 포함하는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치를 포함한다.
본 발명에 따른 살균 시스템에 있어서, 상기 시설원예과 상기 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 사이에 배치되어, 상기 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치로부터 배출되는 상기 처리수를 새로운 양액과 혼합하여 상기 시설원예로 공급하는 혼합조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 및 이를 이용한 살균 시스템은 시설원예로부터 유입수를 회수하여 저장하는 유입수통에 초음파발생기를 배치하여 유입수를 살균함으로써, 별도의 살균 라인을 추가할 필요없이 유입수를 살균하여 재사용 가능하도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 및 이를 이용한 살균 시스템은 유입수통 내부에 초음파발생기와 더불어 에어주입기를 배치하여 에어버블을 공급함으로써, 유입수통 내에 유입수를 순환시켜 초음파발생기의 살균 효과를 극대화 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 살균 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자외선살균부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 A영역을 확대하여 절단한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자외선살균부를 이용한 살균 시스템 살균방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선살균부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 A영역을 확대하여 절단한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선살균부를 이용한 살균 시스템 살균방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자외선살균부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 A영역을 확대하여 절단한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자외선살균부를 이용한 살균 시스템 살균방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선살균부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 A영역을 확대하여 절단한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선살균부를 이용한 살균 시스템 살균방법을 설명하기 위한 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 살균 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 살균 시스템(500)은 시설원예(200) 및 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)를 포함한다.
시설원예(200)는 비닐하우스, 유리온실이나 플라스틱 하우스와 같은 시설 내에서 채소, 화훼, 과수 등의 원예작물을 집약적으로 재배하는 농업을 의미한다.
이러한 시설원예(200)는 도시되지는 않지만 필요에 따라 식물을 재배하기 위하여 식물에 빛을 공급하는 인공조명 장치, 냉난방과 환기를 위한 공기조화 장치, 탄산가스의 공급량을 제어하는 가스조절 장치 등으로 이루어 질 수 있다.
여기서 본 발명의 실시예에 따른 시설원예(200)는 식물에 양액을 공급하는 복수의 양액 공급관(210)과, 사용된 폐양액을 받는 폐양액받이(220)를 포함할 수 있다.
양액 공급관(210)은 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)와 연결되어, 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)로부터 살균된 양액을 전달받아 식물에 각각 공급할 수 있다. 여기서 양액 공급관(210)은 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)와 제1 파이프(240)를 통해 연결될 수 있으며, 제1 파이프(240)로부터 각각 분리되어 작물 트레이(230)와 접촉할 수 있다.
작물 트레이(230)는 내부에 식물을 수용할 수 있다. 작물 트레이(230) 내부에 수용된 배양식물은 양액 공급관(210)으로부터 공급되는 양액을 통해 생육하게 된다. 작물 트레이(230)로부터 사용된 폐양액은 폐양액받이(220)로 전달되게 된다.
여기서 폐양액받이(220)는 작물 트레이(230)의 하부에 위치할 수 있으며 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)와 제2 파이프(250)를 통해 연결될 수 있다. 폐양액받이(220)에 모인 사용된 폐양액은 제2 파이프(250)를 통해 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)로 회수될 수 있다.
여기서 살균 시스템(500)은 폐양액받이(220)와 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400) 사이에 구비되는 부유물 제거부(180)를 더 포함할 수 있다. 부유물 제거부(180)는 폐양액받이(220)로부터 회수되는 폐양액에서 1차적으로 부유물을 제거한 상태로 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)로 전달할 수 있다.
에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)는 폐양액받이(220)로부터 제2 파이프(250)와 연결된 유입수 회수부(130)를 통해 유입수를 회수하여 살균할 수 있다. 여기서 유입수는 시설원예(200)로부터 사용된 폐양액이 될 수 있다.
여기서 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)는 유입수를 보관하는 유입수통(120)을 포함할 수 있으며, 유입수통(120)은 시설원예(200)의 바닥 즉, 땅 속에 묻어서 보관할 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니고 시설원예(200) 외부에 별도로 마련될 수 있다. 즉 유입수통(120)은 시설원예(200)로부터 사용된 폐양액을 저장하는 폐양액통이 될 수 있다.
즉 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)는 유입수를 보관하는 유입수통(120)을 통해 살균을 실시하여 별도의 살균 시스템을 구축하지 않고도, 유입수를 보관하는 유입수통(120)을 통해 시설원예(200)로부터 회수된 유입수를 살균할 수 있다.
그리고 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)는 살균이 완료된 처리수를 제1 파이프(240)와 연결된 처리수 배출부(110)를 통해 양액 공급관(210)으로 공급할 수 있다.
여기서 본 발명의 실시예에 따른 처리수 배출부(110) 또는 유입수 회수부(130)는 자외선살균부(100)를 더 포함할 수 있다.
자외선살균부(100)는 유입수통(120)에서 살균을 마친 처리수를 시설원예(200)에 공급하는 과정에서 자외선을 통해 처리수를 추가적으로 살균할 수 있다.
자외선살균부(100)는 유입수통(120) 내에 유입수에 미생물 개체수가 많거나 처리용량이 많은 경우 구비될 수 있다.
자외선살균부(100)의 구성에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 살균 시스템(500)은 시설원예(200)와 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400) 사이에 배치되어, 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)로부터 배출되는 살균된 처리수를 새로운 양액과 혼합하여 시설원예(200)로 공급하는 혼합조(170)를 더 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)의 구성을 더욱 상세히 설명하도록 한다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)는 시설원예, 폐수처리장 등 다양한 폐수를 살균하는 시스템에 적용될 수 있다. 하지만 이하 본 발명의 실시예에서는 시설원예을 일예로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)는 유입수 회수부(130), 유입수통(120), 유입수 살균부(160) 및 처리수 배출부(110)를 포함한다.
유입수 회수부(130)는 시설원예(200)과 연결되어, 시설원예(200)으로부터 사용이 완료된 유입수를 유입수통(120)으로 회수할 수 있다. 이러한 유입수 회수부(130)는 파이프로 형성되어 시설원예(200)의 제2 파이프(250)와 연결될 수 있다.
유입수통(120)은 유입수 회수부(130)를 통해 시설원예(200)으로부터 유입수를 공급받아 보관할 수 있다. 여기서 유입수통(120)은 시설원예(200)의 바닥 즉, 땅 속에 묻어서 보관할 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니고 시설원예(200) 외부에 별도로 마련될 수 있다.
한편 유입수통(120)은 시설원예(200)에서 유입수를 보관하기 위하여 필수적으로 구성되는 구성요소 중 하나이다. 즉 유입수통(120)은 시설원예(200)로부터 배출되는 폐양액을 저장하는 폐양액통이 될 수 있다.
여기서 본 발명의 실시예에 따른 유입수통(120)은 내부에 초음파발생기(140) 및 에어버블러(150)가 배치되어 별도의 살균 시스템을 구축하지 않고도 자체적으로 유입수의 살균을 실시 할 수 있다.
유입수 살균부(160)는 유입수통(120)에 설치되어 초음파 및 에어버블을 통해 유입수를 살균된 처리수로 재생시킨다. 이러한 유입수 살균부(160)는 초음파발생기(140) 및 에어버블러(150)를 포함한다.
초음파발생기(140)는 유입수통(120)의 일면에 형성되어 유입수를 유동시키고 살균할 수 있다. 바람직하게 초음파발생기(140)는 유입수통(120)의 하부면 상에 지그재그로 균일하게 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 초음파발생기(140)는 유입수통(120)의 하부면 상에 형성되어 있지만, 이에 한정된 것은 아니고 측면 또는 상부면 상에 형성될 수 있다.
또한 초음파발생기(140)는 유입수통(120) 상부면에 복수의 홀(140b)이 형성되고, 복수의 홀(140b)에 각각 삽입 가능한 형태의 집적형 초음파발생기(140a)로 구성될 수 있다. 이에 따라, 용도에 맞게 직접형 초음파발생기(140a)의 개수를 조절하여 사용하도록 할 수 있다.
초음파발생기(140)는 유입수통(120)에 회수된 유입수에 진동을 주어 강력한 캐비테이션 및 가속도를 발생시켜 이물질을 물리적으로 세척할 수 있다. 더욱 상세하게 초음파발생기(140)는 캐비테이션, 가속도 및 화학작용을 통해 유입수를 살균할 수 있다.
즉 초음파발생기(140)는 100kHz이하의 초음파에서 증기성 캐비테이션이 부서지면서 생기는 마이크로 제트를 통해 유입수를 세척할 수 있다. 또한 초음파발생기(140)는 유입수에 존재하는 오염물질에 진동을 발생시켜 가속도에 의해 유입수를 세척할 수 있다. 또한 초음파발생기(140)는 진동을 발생시켜 물 분자의 라디칼화나 수소 원자 생성에 의한 산화환원 반응을 촉진하여 유입수를 세척할 수 있다.
이러한 초음파발생기(140)는 제1 초음파발생부(141) 및 제2 초음파발생부(142)를 포함할 수 있다.
제1 초음파발생부(141)는 100kHz 이하의 초음파를 발생시킬 수 있다. 즉 제1 초음파발생부(141)는 캐비테이션 에너지를 발생시키는 역할을 할 수 있다.
제2 초음파발생부(142)는 제1 초음파발생부(141)와 함께 100kHz를 초과하는 초음파를 발생시킬 수 있다. 즉 제2 초음파발생부(142)는 진동을 통해 가속도와 화학작용을 일으켜, 세척과 파티클 오염제거, 금속 오염제거 또는 무기물 오염제거 등을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파발생기(140)는 2가지 대역의 주파수를 발생시킴으로써, 초음파를 통한 살균작용을 극대화시킬 수 있다.
에어버블러(150)는 유입수통(120)의 일면에 형성되어 유입수에 에어버블을 공급하여 초음파발생기(140)의 살균 작용을 지원할 수 있다. 바람직하게 에어버블러(150)는 지그재그로 배치된 초음파발생기(140) 사이에 균일하게 배치될 수 있다.
이러한 에어버블러(150)는 살균 시스템통(120)의 유입수를 순환시키고 초음파발생기(140)에 의한 초음파 살균 효과를 극대화시킬 수 있다.
처리수 배출부(110)는 유입수통(120)으로부터 살균이 완료된 처리수를 시설원예(200)으로 공급할 수 있다.
한편 도시되지는 않지만, 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)를 전반적으로 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
이러한 제어부는 시설원예(200)로부터 유입수를 회수하도록 제어하고, 회수한 유입수가 유입수통(120)에 가득차게 되면 유입수의 회수를 정지시키고, 초음파발생기(140) 및 에어버블러(150)를 동작시켜 유입수통(120)에 회수된 유입수를 살균하도록 할 수 있다. 유입수의 살균이 완료되면, 제어부는 유입수 배출부(110)를 제어하여 유입수통(120)의 재생된 처리수를 시설원예(200)으로 공급하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)는 시설원예로부터 유입수를 회수하여 저장하는 유입수통(120)에 초음파발생기(140)를 배치하여 유입수를 살균함으로써, 별도의 살균 라인을 추가할 필요없이 유입수를 살균하여 재사용 가능하도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치(400)는 유입수통(120) 내부에 초음파발생기(140)와 더불어 에어주입기(150)를 배치하여 에어버블을 공급함으로써, 유입수통(120) 내에 유입수를 순환시켜 초음파발생기의 살균 효과를 극대화 시킬 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 자외선살균부(100)에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자외선살균부를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 A영역을 확대하여 절단한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 자외선살균부(100)는 유입수의 체류시간을 늘려 자외선 살균에 필요한 시간을 확보한다. 자외선살균부(100)는 구조를 단순화시켜 유지보수가 용이하고, 비용절감을 할 수 있다. 여기서, 유입수는 수경재배 농장에서 사용된 폐양액일 수 있다. 자외선살균부(100)는 유입수 이동관(10) 및 자외선 조사부(20)를 포함한다.
유입수 이동관(10)은 내부에서 외부로 자외선 노출이 차단되도록 형성되고, 내부로 유입수가 이동한다. 유입수 이동관(10)은 유입부(11), 반응부(12) 및 유출부(13)로 구분된다.
유입부(11)는 유입수가 외부로부터 유입되는 구간이고, 반응부(12)는 유입수가 자외선의 조사로 살균되는 구간이며, 유출부(13)는 유입수가 외부로 유출되는 구간이다. 이때, 반응부(12)는 유입부(11) 및 유출부(13) 사이에 나선형 형상으로 형성된다. 이를 통해, 반응부(12)는 유입수가 유입부(11)에서 유출부(13) 사이를 이동하는 시간을 늘려준다.
즉, 기존의 일직선 형상으로 형성된 유입수 이동관은 유입수가 유입되고 유출되는 이동시간이 빨리 진행됨에 따라 자외선 살균에 필요한 시간을 확보할 수 없다. 하지만 본 발명의 반응부(12)는 유입부(11)로 유입되는 유입수가 나선형 형상의 관을 따라 회전되면서 유출부(13)로 유출됨으로, 유입수의 이동시간이 길어진다. 이를 통해, 유입수는 반응부(12)에 체류되는 체류시간이 늘어날 수 있으며, 이는 자외선 살균을 수행하는 시간을 더 확보할 수 있다는 것을 의미한다.
반응부(12)는 고정부(14) 및 관통구(15)를 포함한다. 고정부(14)는 유입부(11)와 인접한 부분에 형성되고, 후술되는 자외선 조사부(20)의 플렉시블 기판(23)의 일단과 고정된다. 이 때, 고정부(14)는 플렉시블 기판(23)의 일단과 고정하기 위해, 걸이모양의 돌출부를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 고정부(14)는 후크형상일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 관통구(15)는 유출부(13)와 인접한 부분에 형성되고, 플렉시블 기판(23)의 타단이 관통되어 외부전원과 연결시킬 수 있다. 즉, 관통구(19)는 플렉시블 기판(23)이 외부와 연결을 가능하게 하는 구멍이다. 이 때, 관통구(19)는 내주면에 플렉시블 기판(23)과의 이격되는 틈을 방지하기 위해 오링(O-ring)을 구비할 수 있다.
유입수 이동관(10)은 유입부(11) 및 반응부(12) 사이와 유출부(13) 및 반응부(12) 사이에 각각 유입밸브(16) 및 유출밸브(17)가 구비된다. 유입밸브(16) 및 유출밸브(17)는 유입수의 이동을 제어할 수 있다.
예를 들면, 유입밸브(16)는 밸브를 닫아 유입부(11)로 유입되는 유입수를 차단하거나, 밸브를 열어 유입부(11)로 유입되는 유입수를 이동시킬 수 있다. 또한 유출밸브(17)는 밸브를 닫아 반응부(12)에서 자외선 재생된 유입수를 외부로 유출시키지 않거나, 밸브를 열어 반응부(12)에서 자외선 재생된 유입수를 외부로 유출시킬 수 있다.
또한 유입밸브(16) 및 유출밸브(19)는 반응부(12)가 유입부(11) 및 유출부(13)로부터 탈부착을 할 수 있게 하는 매개체 역할을 한다. 즉, 유입수 이동관(10)은 유입밸브(16) 및 유출밸브(17)를 이용하여 유입밸브(16) 및 유출밸브(17) 사이에 형성된 반응부(12)를 분리하여 세척 및 교체할 수 있다.
자외선 조사부(20)는 유입수 이동관(10) 내부에 삽입되어 유입수에 자외선을 조사하여 자외선 살균을 한다. 상세하게는, 자외선 조사부(20)는 유입수 이동관(10)의 반응부(12) 내부에 삽입된다. 따라서, 자외선 조사부(20)는 유입수과의 물리적인 접촉을 방지하기 위해, 코팅처리가 될 수 있다. 자외선 조사부(20)는 복수의 자외선 LED(21), 플렉시블 기판(23) 및 코팅막(25)을 포함한다.
복수의 자외선 LED(21)는 유입수에 자외선을 조사한다. 복수의 자외선 LED(21)는 100 ~ 280nm 파장 영역을 가지는 UV-C를 발광한다. 이 때, 복수의 자외선 LED(21)는 파장이 200nm 이하인 경우, 오존(O3)이 자발적으로 발생시킬 수 있으며, 발생된 오존을 이용하여 살균 효율을 높일 수 있다. 바람직하게는, 복수의 자외선 LED(21)는 184.9nm 파장(Ozone Forming Range)에서 최적의 살균 및 탈취 효과를 얻을 수 있다.
플렉시블 기판(23)은 복수의 자외선 LED(21)와 연결되어 전원을 공급한다. 이 때, 플렉시블 기판(23)은 복수의 자외선 LED(21)를 일면에 부착하여 연결하거나, 양면에 부착하여 연결할 수 있다. 바람직하게는, 플렉시블 기판(23)은 복수의 자외선 LED(21)를 양면에 부착하여 자외선 조사 방향을 전방향으로 조사되게 할 수 있다. 플렉시블 기판(23)은 반응부(13)의 내부를 따라 삽입될 수 있도록 가늘고, 유연할 수 있다. 플렉시블 기판(23)은 일단이 고리모양(27)으로 형성되어 유입수 이동관(10)의 고정부(17)와 결합되어 고정되고, 타단이 유입수 이동관(10)의 관통구(15)에 관통되어 외부전원과 연결된다.
코팅막(25)은 복수의 자외선 LED(21) 및 플렉시블 기판(23)의 외부에 형성되어 유입수과의 접촉을 차단한다. 즉, 코팅막(25)은 복수의 자외선 LED(21) 및 플렉시블 기판(23)과 유입수가 접촉되어 쇼트가 발생되는 현상을 미연에 방지시킨다. 코팅막(25)은 플렉시블 재질로 형성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 자외선살균부(100)는 유입수를 복수의 자외선 LED(21)에서 조사되는 자외선으로 직접적인 자외선 살균을 할 수 있다. 즉, 자외선살균부(100)는 복수의 자외선 LED(21)를 반응부(12) 내부에 삽입함에 따라 자외선이 직접 유입수에 자외선을 조사할 수 있다. 따라서, 자외선살균부(100)는 신속하면서도, 강한 자외선을 조사함으로서, 살균효율을 극대화할 수 있다.
또한 자외선살균부(100)는 유입수 이동관(10) 내부에 자외선 조사부(20)가 삽입되는 간단한 구조로 구성됨에 따라 장치의 크기를 최소화시킬 수 있으며, 부품의 사용량이 최소화되어 비용절감 효과도 얻을 수 있다.
한편 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자외선살균부를 이용한 유입수 살균방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 유입수 살균방법은 유입수의 자외선 살균을 직접적인 자외선 조사로 수행함으로서, 짧은 시간 내에 살균효율을 극대화시킬 수 있다.
S41단계에서, 유입수 살균장치(100)는 유입수 이동관(10)의 유입부(11) 내부를 통해 유입수를 유입한다. 이 때, 유입되는 유입수는 수경재배 농장에서 사용된 유입수일 수 있다. 여기서, 유입수 이동관(10)은 나선형 형상으로 형성되고, 내부에서 외부로 자외선의 노출을 차단한다.
S43단계에서, 유입수 살균장치(100)는 유입된 유입수를 자외선 살균한다. 유입수 살균장치(100)는 자외선 조사부(20)에 포함된 복수의 자외선 LED(21)에서 조사되는 자외선으로 유입수 이동관(10)의 반응부(13)를 이동하는 유입수를 살균한다. 유입수 살균장치(100)는 반응부(13)의 내부로 복수의 자외선 LED(21)를 삽입함으로서, 유입수에 자외선을 직접 조사한다.
S45단계에서, 유입수 살균장치(100)는 자외선 재생된 유입수를 유출한다. 유입수 살균장치(100)는 자외선 재생된 유입수를 유입수 이동관(10)의 유출부(15)를 통해 외부로 유출시킨다. 이 때, 유출되는 유입수는 다시 수경재배 농장으로 제공되어 재사용되거나, 외부환경으로 방류될 수 있다.
이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선살균부를 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선살균부를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 A영역을 확대하여 절단한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 자외선살균부(300)는 유입수의 체류시간을 늘려 자외선 살균에 필요한 시간을 확보한다. 자외선살균부(300)는 자외선의 반사를 이용하여 짧은 시간 내에 살균 효율을 높임으로서, 추가적인 에너지 소모 및 유입수 재순환에 사용되는 비용을 절감할 수 있다. 여기서, 유입수는 수경재배 농장에서 사용된 유입수일 수 있다. 자외선살균부(300)는 유입수 이동관(310), 자외선 조사부(320) 및 자외선 반사부(330)을 포함한다.
유입수 이동관(310)은 나선형 형상으로 형성되고, 자외선 투과성을 가지며, 내부로 유입수가 이동한다. 바람직하게는, 유입수 이동관(310)은 석영으로 형성될 수 있다. 유입수 이동관(310)은 유입부(311), 반응부(313) 및 유출부(315)로 구분된다.
유입부(311)은 유입수가 외부로부터 유입되는 구간이고, 반응부(313)은 유입수가 자외선의 조사로 살균되는 구간이며, 유출부(315)는 유입수가 외부로 유출되는 구간이다. 이 때, 반응부(313)은 유입부(311) 및 유출부(315) 사이에 나선형 형상으로 형성된다. 이를 통해, 반응부(313)은 유입수가 유입부(311)에서 유출부(315) 사이를 이동하는 시간을 늘려준다.
즉, 기존의 일직선 형상으로 형성된 유입수 이동관은 유입수가 유입되고 유출되는 이동시간이 빨리 진행됨에 따라 자외선 살균에 필요한 시간을 확보 할 수 없다. 하지만 본 발명의 반응부(313)은 유입부(311)로 유입되는 유입수가 나선형 형상의 관을 따라 회전되면서 유출부(315)로 유출됨으로, 유입수의 이동시간이 길어진다. 이를 통해, 유입수는 반응부(313)에 체류되는 체류시간이 늘어날 수 있으며, 이는 자외선 살균을 수행하는 시간을 더 확보할 수 있다는 것을 의미한다.
유입수 이동관(310)은 유입부(311) 및 반응부(313) 사이와 유출부(315) 및 반응부(313) 사이에 각각 유입밸브(317) 및 유출밸브(319)가 구비된다. 유입밸브(317) 및 유출밸브(319)는 유입수의 이동을 제어할 수 있다.
예를 들면, 유입밸브(317)은 밸브를 닫아 유입부(311)로 유입되는 유입수를 차단하거나, 밸브를 열어 유입부(311)로 유입되는 유입수를 이동시킬 수 있다. 또한 유출밸브(317)은 밸브를 닫아 반응부(313)에서 자외선 재생된 유입수를 외부로 유출시키지 않거나, 밸브를 열어 반응부(313)에서 자외선 재생된 유입수를 외부로 유출시킬 수 있다.
또한 유입밸브(317) 및 유출밸브(319)는 반응부(313)이 유입부(311) 및 유출부(315)로부터 탈부착을 할 수 있게 하는 매개체 역할을 한다. 즉, 유입수 이동관(310)은 유입밸브(317) 및 유출밸브(319)를 이용하여 유입밸브(317) 및 유출밸브(319) 사이에 형성된 반응부(313)을 분리하여 세척 및 교체할 수 있다.
자외선 조사부(320)은 유입수 이동관(310) 내를 이동하는 유입수에 자외선을 조사한다. 자외선 조사부(320)은 유입수 이동관(310)의 반응부(313) 외주면에 설치된다. 자외선 조사부(320)은 복수의 자외선 LED(321) 및 플렉시블 기판(323)을 포함한다.
복수의 자외선 LED(321)는 유입수에 자외선을 조사한다. 복수의 자외선 LED(321)는 100 ~ 280nm 파장 영역을 가지는 UV-C를 발광한다. 이 때, 복수의 자외선 LED(321)는 파장이 200nm 이하인 경우, 오존(O3)이 자발적으로 발생시킬 수 있으며, 발생된 오존을 이용하여 살균 효율을 높일 수 있다. 바람직하게는, 복수의 자외선 LED(321)는 184.9nm 파장(Ozone Forming Range)에서 최적의 살균 및 탈취 효과를 얻을 수 있다.
플렉시블 기판(323)은 복수의 자외선 LED(321)과 연결되어 전원을 공급한다. 이 때, 플렉시블 기판(323)은 복수의 자외선 LED(321)을 일면에 부착하여 연결하거나, 양면에 부착하여 연결할 수 있다. 플렉시블 기판(323)은 반응부(313)의 외주면을 따라 나선형으로 감긴다. 따라서, 플렉시블 기판(323)은 반응부(313)의 외주면에 감길 수 있도록 가늘고, 유연할 수 있다. 또한 플렉시블 기판(323)은 일측에 반응부(313)의 외주면에 고정될 수 있도록 투명 접착물질이 도포되거나, 테이핑될 수도 있다.
자외선 반사부(330)은 유입수 이동관(310)의 반응부(313)을 둘러싸게 형성되고, 자외선 조사부(320)에서 조사되는 자외선을 유입수 이동관(310) 방향으로 반사하여 유입수 이동관(310) 내의 유입수를 살균한다. 자외선 반사부(330)은 반사부 몸체(331), 제1 덮개(333), 제2 덮개(335) 및 반사체(337)을 포함한다.
반사부 몸체(331)은 파이프 형상으로 형성되어 유입수 이동관(310)의 반응부(313)이 둘러싸게 형성된다. 따라서, 반사부 몸체(331)은 반응부(313)의 크기보다 크게 형성된다.
제1 덮개(333) 및 제2 덮개(335)는 반사부 몸체(331)의 양끝단과 각각 결합된다. 따라서, 제1 덮개(333) 및 제2 덮개(335)는 반사부 몸체(331)과 결합하면, 반사부 몸체(331)의 내부를 밀폐된 공간으로 만든다. 이 때, 제1 덮개(333) 및 제2 덮개(335)는 각각 유입부(311) 및 유출부(315)가 관통되는 관통구(미도시)가 형성된다.
반사체(337)은 반사부 몸체(331)의 내주면에 형성되어 자외선을 유입수 이동관(310)의 반사부(313) 방향으로 반사한다. 이 때, 반사체(337)은 자외선을 난반사시킬 수 있다. 반사체(337)은 흰색 플라스터(white plaster), 흰색수성페인트, 광택처리가 된 스테인리스(stainless) 등 자외선이 반사되는 물질을 포함한다. 이 때, 반사체(337)은 반사부 몸체(331)의 내주면에 도포, 코팅 및 부착 중 적어도 하나의 형태로 형성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 자외선살균부(300)는 유입수를 짧은 시간 내에 이중구조로 자외선 살균을 시킴으로서, 살균 효율이 높일 수 있다. 즉, 자외선살균부(300)는 제1 자외선 살균 및 제2 자외선 살균을 이용하여 유입수를 살균할 수 있다.
자외선살균부(300)는 유입수를 복수의 자외선 LED(321)에서 조사되는 자외선으로 제1 자외선 살균을 한다. 제1 자외선 살균은 복수의 자외선 LED(321)로부터 직접 조사되는 자외선에 의한 살균이다. 따라서, 자외선살균부(300)는 제1 자외선 살균을 통해 1차적으로 유입수를 살균할 수 있다.
자외선살균부(300)는 제1 자외선 재생된 유입수를 반사체에 반사된 자외선을 이용하여 제2 자외선 살균을 한다. 제2 자외선 살균은 반사체(337)에 반사된 자외선에 의한 살균이다. 따라서, 제2 자외선 살균은 간접 조사되는 자외선을 이용하여 살균을 하며, 2차적으로 유입수를 살균할 수 있다. 여기서, 자외선살균부(300)는 반사체(337)을 파이프 형상으로 형성함으로서, 자외선의 반사가 전방향에서 이루어지도록 한다. 즉, 자외선살균부(300)는 제2 자외선 살균에 대한 살균효율을 효과적으로 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선살균부를 이용한 유입수 살균방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 유입수 살균방법은 유입수의 자외선 살균을 이중구조로 수행함으로서, 짧은 시간 내에 살균효율을 극대화시킬 수 있다.
S341단계에서, 자외선살균부(300)는 유입수 이동관(310)의 유입부(311) 내부를 통해 유입수를 유입한다. 이 때, 유입되는 유입수는 수경재배 농장에서 사용된 유입수일 수 있다. 여기서, 유입수 이동관(310)은 나선형 형상으로 형성된다.
S343단계에서, 자외선살균부(300)는 유입된 유입수를 자외선 살균한다. 이 때, 자외선 살균은 제1 자외선 살균 및 제2 자외선 살균일 수 있다. 자외선살균부(300)는 자외선 조사부(320)에 포함된 복수의 자외선 LED(321)에서 조사되는 자외선으로 유입수 이동관(310)의 반응부(313)을 이동하는 유입수를 살균한다. 이 때, 자외선살균부(300)는 반사체(337)을 파이프 형상으로 형성함으로서 자외선의 반사율을 높여 살균효율을 높일 수 있다. 여기서, 반사체(337)에 반사되는 자외선은 복수의 자외선 LED(321)에서 직접 조사된 자외선이거나, 유입수 이동관(310) 내부로 이동되는 유입수를 조사하고 난 후, 투과된 자외선일 수 있다.
S345단계에서, 자외선살균부(300)는 자외선 재생된 유입수를 유출한다. 자외선살균부(300)는 자외선 재생된 유입수를 유입수 이동관(310)의 유출부(315)를 통해 외부로 유출시킨다. 이 때, 유출된 유입수는 다시 수경재배 농장으로 제공되어 재사용되거나, 외부환경으로 방류될 수 있다.
한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10, 310: 유입수 이동관
11, 311: 유입부
12, 313: 반응부 13, 315: 유출부
14: 고정부 15: 관통구
16, 317: 유입밸브 17, 319: 유출밸브
20, 320: 자외선 조사부 21, 321: 자외선 LED
23, 323: 플렉시블 기판 25: 코팅막
27: 고리모양 100, 300: 자외선살균부
110: 처리수 배출부 120: 유입수통
130: 유입수 회수부 140: 초음파발생기
150: 에어버블러 160: 유입수 살균부
170: 혼합조 180: 부유물 제거부
200: 시설원예 210: 양액 공급관
220: 폐양액받이 230: 작물트레이
240: 제1 파이프 250: 제2 파이프
330: 자외선 반사부 331: 반사부 몸체
333: 제1 덮개 335: 제2 덮개
337: 반사체 400: 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치
500: 살균 시스템
12, 313: 반응부 13, 315: 유출부
14: 고정부 15: 관통구
16, 317: 유입밸브 17, 319: 유출밸브
20, 320: 자외선 조사부 21, 321: 자외선 LED
23, 323: 플렉시블 기판 25: 코팅막
27: 고리모양 100, 300: 자외선살균부
110: 처리수 배출부 120: 유입수통
130: 유입수 회수부 140: 초음파발생기
150: 에어버블러 160: 유입수 살균부
170: 혼합조 180: 부유물 제거부
200: 시설원예 210: 양액 공급관
220: 폐양액받이 230: 작물트레이
240: 제1 파이프 250: 제2 파이프
330: 자외선 반사부 331: 반사부 몸체
333: 제1 덮개 335: 제2 덮개
337: 반사체 400: 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치
500: 살균 시스템
Claims (8)
- 유입수를 회수하는 유입수 회수부;
상기 유입수 회수부로부터 상기 유입수를 공급받아 저장하는 유입수통;
상기 유입수통에 설치되어 초음파 및 에어버블을 통해 상기 유입수를 살균하는 유입수 살균부;
상기 유입수통으로부터 살균된 처리수를 전달받아 배출하는 처리수 배출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 유입수 살균부는,
상기 유입수통의 일면에 형성되어 상기 유입수에 초음파를 인가하여 상기 유입수를 살균하는 초음파발생기;
상기 유입수통의 일면에 형성되어 상기 유입수에 에어버블을 공급하여 상기 초음파발생기의 살균 작용을 지원하는 에어버블러;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치. - 제2항에 있어서,
상기 초음파발생기 및 상기 에어버블러는 상기 유입수통의 내부에 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 초음파발생기는,
100kHz 이하의 초음파를 발생시키는 제1 초음파발생부;
상기 제1 초음파발생부와 함께 100kHz를 초과하는 초음파를 발생시키는 제2 초음파발생부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치. - 제4항에 있어서,
상기 유입수는 시설원예에서 사용된 폐양액을 포함하고,
상기 유입수 회수부는 상기 시설원예로부터 상기 폐양액을 회수하는 것을 특징으로 하는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치. - 제5항에 있어서,
상기 유입수통은 상기 폐양액을 저장하는 양액통인 것을 특징으로 하는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치. - 식물을 재배하는 시설원예;
상기 시설원예로부터 유입수를 회수하는 유입수 회수부, 상기 유입수 회수부로부터 상기 유입수를 공급받아 저장하는 유입수통, 유입수통에 설치되어 초음파 및 에어버블을 통해 상기 유입수를 살균하는 유입수 살균부, 상기 유입수통으로부터 살균된 처리수를 전달받아 배출하는 처리수 배출부를 포함하는 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 시설원예과 상기 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 사이에 배치되어, 상기 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치로부터 배출되는 상기 처리수를 새로운 양액과 혼합하여 상기 시설원예로 공급하는 혼합조;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160119114A KR101896964B1 (ko) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 및 이를 이용한 살균 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160119114A KR101896964B1 (ko) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 및 이를 이용한 살균 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180031141A true KR20180031141A (ko) | 2018-03-28 |
| KR101896964B1 KR101896964B1 (ko) | 2018-10-24 |
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ID=61901733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160119114A KR101896964B1 (ko) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | 에어버블 초음파를 이용한 수처리 장치 및 이를 이용한 살균 시스템 |
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| KR (1) | KR101896964B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020010659A (ja) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | 株式会社ワコーシステムコントロール | 培養液の殺菌方法及び装置 |
| US20220087120A1 (en) * | 2018-09-20 | 2022-03-24 | Waveseer, Llc | Systems and Methods for Plant Growing Environment |
| KR102617734B1 (ko) * | 2023-04-12 | 2023-12-27 | (주)매일기술 | 나선 와류형 자외선 살균 2단 수처리 모듈 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101297439B1 (ko) | 2011-05-26 | 2013-08-16 | 서울대학교산학협력단 | 양전하를 갖는 미세기포 발생장치 및 이를 이용한 수처리장치 |
| JP5929192B2 (ja) * | 2011-12-29 | 2016-06-01 | ダイキン工業株式会社 | 浄化装置及びそれを用いた水耕栽培システム |
-
2016
- 2016-09-19 KR KR1020160119114A patent/KR101896964B1/ko active IP Right Grant
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| KR102617734B1 (ko) * | 2023-04-12 | 2023-12-27 | (주)매일기술 | 나선 와류형 자외선 살균 2단 수처리 모듈 장치 |
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