KR20200116624A - Uv led를 이용한 정수필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 UV LED를 이용한 정수필터는 물이 유입되는 유입부 및 유출되는 유출부가 구비되는 중공의 하우징, 상기 하우징의 일단에 배치되는 살균모듈 및 상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 하우징의 내부를 제1공간 및 제2공간으로 구획하고, 상기 제1공간 및 상기 제2공간이 연통되도록 유동홀이 형성된 구획부를 포함한다.

Description

UV LED를 이용한 정수필터{Water Purifier using UV LED}
본 발명은 정수필터 내부의 유동경로를 최대한 확보하면서 균일한 살균을 할 수 있는 정수필터에 관한 것이다.
일반적으로 정수필터란 물에 포함되는 불순물 등의 유해한 성분을 제거하기 위하여 사용된다. 음용수, 세척수 등 정수된 물의 사용용도에 따라 세디먼트필터, 프리카본필터, 멤브레인필터, 포스트카본필터, TCR필터 등 다양한 종류의 필터가 사용되고 있다.
상기와 같은 종래의 필터들의 경우 물이 특정 구조를 통과하는 과정에서 불순물 등이 여과되는 개념이므로 전체 유동의 경로는 설계과정에서 상대적으로 중요도가 떨어지는 것이 일반적이였다.
그러나 빛, 특히 UV를 이용하여 정수를 하는 구조에 있어서는 유동하는 물이 UV에 얼마나 노출되냐에 따라 살균의 효과가 차이가 난다. 따라서 정수필터 내부의 유동경로를 길게 형성하는 경우 UV로 인한 살균효과는 증가하지만, 정수필터의 크기가 커지거나, 정수를 위한 시간이 지나치게 길어진다는 문제점이 있었다.
이에 따라 컴팩트한 크기의 정수필터를 구현하면서도 효과적인 유동경로 및 유동속도를 구현할 수 있는 정수필터 내부 구조의 설계가 중요하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0045335호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 물이 유동하는 공간을 확보 및 유동속도를 유지하면서 UV에 의한 살균효과를 극대화할 수 있는 구조의 정수필터를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 정수필터는 물이 유입되는 유입부 및 유출되는 유출부가 구비되는 중공의 하우징, 상기 하우징의 일단에 배치되는 살균모듈 및 상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 하우징의 내부를 제1공간 및 제2공간으로 구획하고, 상기 제1공간 및 상기 제2공간이 연통되도록 유동홀이 형성된 구획부를 포함한다.
상기 제1공간은 유입부와 살균모듈 사이에 구비되고, 상기 제2공간은 살균모듈과 유출부 사이에 구비될 수 있다.
상기 하우징의 타단에는 물이 유입되는 유입부가 형성되고, 상기 유동홀은 상기 유입부의 반대편에 형성될 수 있다.
상기 제1공간 및 상기 제2공간 중 적어도 하나에는 유동하는 물의 흐름을 균일하게 하기 위한 홀이 형성된 분산부가 구비될 수 있다.
상기 구획부는 상기 하우징 내부를 제1공간 및 상기 제1공간을 둘러싸는 제2공간으로 구획하는 실린더 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1공간을 차폐하며, 하나 이상의 홀이 형성된 분산부를 더 포함할 수있다.
상기 하우징 및 상기 구획부 중 적어도 일부에는 TiO2가 코팅될 수 있고, 상기 살균모듈은 UV LED를 포함할 수 있다.
유동이 감지되는 경우 UV를 정격출력으로 조사하고, 유동이 없는 경우 UV를 최소 출력으로 조사하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정수필터는 아래와 같은 효과가 있다.
첫째, 정수필터 내부의 유동경로를 길게 가져가면서, 유동하는 물에 균일하게 자외선을 조사할 수 있다는 장점이 있다.
둘째, 유동공간 및 살균공간을 분리하여 제조 및 수리가 간편하고, 누수의 문제를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
셋째, 정수필터 내부 적어도 일부에 TiO2코팅을 하고, UV 자외선 조사를 통하여 유동하는 물의 살균효과를 극대화할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 제1실시예의 정수필터의 사시도;
도2는 본 발명의 제1실시예의 정수필터의 분해사시도;
도3은 본 발명의 제1실시예의 정수필터의 유동을 설명하기 위한 단면도;
도4은 본 발명의 제2실시예의 정수필터의 사시도;
도5는 본 발명의 제2실시예의 정수필터의 분해사시도;
도6은 본 발명의 제2실시예의 정수필터의 유동을 설명하기 위한 단면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 정수필터는 다양한 살균 특성이 있는 빛을 조사하여 유동하는 물을 살균하는데 적용이 될 수 있으나, 이하 조사되는 빛이 자외선(UV, Ultraviolet rays)이고, 조사를 위한 광원으로 LED(Light Emitting Diode)가 사용되는 것을 전제로 설명한다.
도1은 본 발명의 제1실시예의 정수필터의 사시도이고, 도2는 본 발명의 제1실시예의 정수필터의 분해사시도이며, 도3은 본 발명의 제1실시예의 정수필터의 유동을 설명하기 위한 단면도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일실시예의 정수필터는 하우징(10), 살균모듈(20), 구획부(30) 및 분산부(40)을 포함한다.
하우징(10)의 정수필터의 외관을 형성한다. 내부가 빈 중공 형태로 형성되어 내부에 물이 유동할 수 있는 공간을 제공한다. 내부 공간이 확보된다면 후술하는 제2실시예와 같이 사각단면을 가지거나, 설치 위치 등을 고려하여 다른 형태로 형성될 수 있으나 본 실시예에서는 단면이 원인 원기둥 형태로 형성된다.
하우징(10)에는 살균을 위한 물이 유입되는 유입부(11)가 형성되고, 살균이 된 물이 유출되는 유출부(12)가 형성될 수 있다. 유입부(11) 및 유출부(12)의 위치 역시 후술하는 것과 같이 충분한 살균을 위한 유동경로를 구현한다면 한정되지 않으나, 본 실시예에서는 정수필터의 일단에 유입부(11) 및 유출부(12)가 형성된다. 구체적으로 유입부(11)는 하우징(10)의 측면에 형성되고, 유출부(12)는 하우징(10)의 상면에 형성된다.
살균모듈(20)은 하우징(10)의 일단에 구비되어 유동하는 물에 빛을 조사하여 빛의 특성에 의하여 물을 살균한다. 살균모듈(20)로는 빛을 조사하는 다양한 광원이 사용될 수 있으나, 본 실시예에서는 UV를 조사하는 LED를 기준으로 설명한다. UV조사를 통한 물의 살균에 대하여는 다수의 문헌이 공개되어 있는 바, 이하 구체적인 설명을 생략한다.
본 실시예에서의 살균모듈(20)은 하우징(10)의 타단, 즉 하부에 위치한다. 구체적으로 하우징(10)의 저면에 다수의 LED(21)가 배치되어 상부로 빛을 조사한다. 따라서 하우징(10)의 상부에서 유입되어, 상부로 배출되는 물에 지속적으로 빛을 조사하게 된다.
한편, 본 실시예에서의 살균모듈(20)은 물이 유동하는 하우징(10) 내부의 공간에 LED(21)가 노출되지 않도록 차폐하는 차단플레이트(22)를 더 포함한다. 그리고 LED(21)의 방열을 위한 방열부(23), LED의 전원공급 및 제어를 위한 제어부품 등이 실장되는 전장부(24)를 더 포함할 수 있다. 공간의 효율적인 배치 및 전체 정수필터의 형태를 고려하여 방열부(23) 및 전장부(24)는 LED(21)의 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
구획부(30)는 하우징(10)의 내부에 배치되어 하우징(10) 내부를 제1공간(S1) 및 제2공간(S1)로 구획한다. 그리고 제1공간(S1) 및 제2공간(S2)이 연통되도록 형성된 유동홀(31)이 형성된다.
제1공간(S1)는 유입부(11) 및 살균모듈(20)의 사이에 구비되어 유입되는 물이 살균모듈(20)까지 유동을 하는 공간이다. 제2공간은 살균모듈(20) 및 유출부(12)의 사이에 구비되어 살균모듈(20)을 통과한 물이 유동을 하는 공간이다.
구획부(30)는 유입되는 물이 살균모듈(20)로 유동하는 제1공간(S1) 및 살균모듈(20)을 통과한 물이 유출부(12)로 유동하는 제2공간(S2)을 구획한다면 다양한 형태가 채택될 수 있을 것이다.
구체적으로 본 실시예에서는 하우징(10)과 같이 원통형의 실린더로 형성되고, 실린더의 내부에 제2공간(S2)을 형성하고, 제1공간(S1)는 제2공간(S2)를 둘러싸는 형태로 제1공간(S1) 및 제2공간(S2)를 둘러싼다.
본 실시예에서의 유동홀(31)은 구획부(30)의 하단, 유입부(11) 및 유출부(12)의 반대편에 형성된다. 따라서 유입부(11)로 유입되는 물은 제1공간(S1)에서 하방으로 이동한 후, 유동홀(31)을 통과하여 제2공간(S2)로 유입된 다음, 다시 상부로 유동을 하여 유출부(12)를 통하여 외부로 배출되다.
따라서 정수필터 내부에 유동경로를 길게 형성할 수 있으면서, 제1공간(S1) 및 제2공간(S2)를 유동하는 전 과정에서 LED에서 조사되는 UV에 노출이 되게 된다.
한편, 본 실시예에서는 제1공간(S1)이 제2공간(S2)를 둘러싸는 형태로 형성된다. 따라서 제1공간(S1)에서 제2공간(S2)로 원활한 물의 흐름을 위하여 유동홀(31)은 실린더 형태의 구획부(30)의 하부 둘레를 따라 복수 개 형성될 수 있을 것이다.
분산부(40)는 제1공간(S1) 및 제2공간(S2) 중 적어도 하나에 구비되고, 유동하는 물의 흐름을 균일하게 하기 위한 하나 이상의 홀이 형성된다.
빛의 조사에 따른 물의 살균의 경우 기존의 망 등을 통과하는 방식과 같이 불순물이 걸러지는 형태가 아니라, 유동하는 물에 빛에 특성에 의한 살균의 방식이므로 물의 유동경로가 균일하게 형성되는 것이 중요하다. 즉, 물이 빛에 노출되는 시간에 따른 살균의 정도의 차이가 있으므로 균일한 살균을 위해서는 균일한 유동을 통하여 빛에 노출되는 시간을 동일하게 가져가는 것이 매우 중요하다.
따라서 분산부(40)는 제1공간(S1) 및 제2공간(S2) 중 적어도 하나에 설치되어 유입부(11), 유출부(12)의 위치 및 크기, 구획부(30)를 통하여 구획되는 제1공간(S1) 및 제2공간(S2)의 형태, 정수필터 내부의 전체 유동경로의 길이 및 형태 등에 따라 발생할 수 있는 유동 불균형에 따라 일부 물이 충분히 살균되지 않는 것을 방지하기 위한 구성이다.
구체적으로 본 실시예에서의 분산부(40)는 도넛 형태의 플레이트로 형성되어 제1공간(S1)을 차폐하는 형태로 형성된다. 그리고 다수의 홀(41)을 통하여 유입되는 물의 유동을 균일하게 분산한다.
특히 본 실시예의 경우 유입부(11)가 하우징(10)의 일 측면에 형성되므로 유입부(11)에 가까운 쪽의 홀(41)의 단면적(S3)는 먼 쪽의 홀(41)의 단면적(S4)보다 작게 형성될 수 있을 것이다. 따라서 유입부(11)에서 가까운 쪽의 제1공간(S1)과 먼 쪽의 제1공간(S1)으로 유동하는 물 사이에 발생할 수 있는 유동 불균형의 줄여줄 수 있을 것이다.
한편, UV가 TiO2에 조사되는 경우 물의 살균력의 UV만 살균하는 경우에 비하여 매우 크게 증가한다. 그리고 음용수로 사용하더라도 인체에 해가 없다.
따라서 본 발명에서는 정수필터의 내부 즉, 하우징(10), 구획부(30), 분산부(40) 중 적어도 일부에는 TiO2가 코팅이 될 수 있다. 따라서 제1공간(S1) 및 제2공간(S2)를 유동하는 물에 보다 효과적인 살균을 할 수 있게 된다.
또한, 광원으로 LED를 사용함에 따른 과열방지, 전력효율의 극대화, 장치수명 및 신뢰성의 향상을 위하여 LED의 출력을 다양한 방식으로 제어를 할 수 있을 것이다.
구체적으로 본 실시예에서는 물의 흐름이 있는 경우에는 UV를 정격출력으로 조사하고, 유동이 없는 경우에는 UV를 최소출력으로 조사를 하여 상기의 효과를 구현할 수 있을 것이다. 그리고 전장부(24)에는 이러한 제어를 위한 제어부(미도시)가 구비될 수 있을 것이다.
한편, 유동의 감지의 경우 다양한 종류의 유동감지센서를 통하여 유동여부를 감지하거나, 정수기에 사용되는 경우 사용자의 출수신호 등에 따라 유동여부에 대한 신호를 추출할 수 있을 것이다.
도4은 본 발명의 제2실시예의 정수필터의 사시도이고, 도5는 본 발명의 제2실시예의 정수필터의 분해사시도이며, 도6은 본 발명의 제2실시예의 정수필터의 유동을 설명하기 위한 단면도이다.
도4 및 도6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예의 전체적인 구성 및 작용은 상기 설명한 제1실시예와 유사하므로, 이하 차이점을 중심으로 설명한다.
본 실시예에서의 하우징(110)은 단면이 사각형으로 형성된다. 그리고 하우징(110)의 상면에는 유입부(111) 및 유출부(112)가 형성된다.
구획부(130)는 판 형태의 플레이트로 형성되어 하우징(110) 내부를 좌, 우에 배치되는 제1공간(S1) 및 제2공간(S2)로 구획한다. 그리고 구획부(130)의 하부에는 좌, 우 배치되는 제1공간(S1) 및 제2공간(S2)를 연통시키는 유동홀(131)이 형성된다.
분산부(140)는 제1공간(S1) 및 제2공간(S2)를 차폐하도록 배치되고, 물이 유동할 수 있는 하나 이상의 홀이 형성될 것이다.
즉 본 실시예에서는 제1공간(S1) 및 제2공간(S2)의 형태를 좌, 우 대칭이 되도록 형성하여 유입부(111)로 유입되어 유출부(112)로 유출되는 물의 전체적인 유동을 균일하게 가져갈 수 있다는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
10 : 하우징 11: 유입부
12: 유출부 20: 살균모듈
21: LED 22: 차단플레이트
23: 방열부 24: 전장부
30: 구획부 31: 유동홀
40: 분산부 41: 홀

Claims (9)

  1. 물이 유입되는 유입부 및 유출되는 유출부가 구비되는 중공의 하우징;
    상기 하우징의 일단에 배치되는 살균모듈; 및
    상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 하우징의 내부를 제1공간 및 제2공간으로 구획하고, 상기 제1공간 및 상기 제2공간이 연통되도록 유동홀이 형성된 구획부;
    를 포함하는 정수필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1공간은 유입부와 살균모듈 사이에 구비되고,
    상기 제2공간은 살균모듈과 유출부 사이에 구비되는 정수필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 타단에는 물이 유입되는 유입부가 형성되고,
    상기 유동홀은 상기 유입부의 반대편에 형성되는 정수필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1공간 및 상기 제2공간 중 적어도 하나에는 유동하는 물의 흐름을 균일하게 하기 위한 홀이 형성된 분산부가 구비되는 정수필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구획부는 상기 하우징 내부를 제1공간 및 상기 제1공간을 둘러싸는 제2공간으로 구획하는 실린더 형태로 형성되는 정수필터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1공간을 차폐하며, 하나 이상의 홀이 형성된 분산부를 더 포함하는 정수필터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 및 상기 구획부 중 적어도 일부에는 TiO2가 코팅되는 정수필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 살균모듈은 UV LED를 포함하는 정수필터.
  9. 제8항에 있어서,
    유동이 감지되는 경우 UV를 정격출력으로 조사하고, 유동이 없는 경우 UV를 최소 출력으로 조사하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 정수필터.
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