KR20240006315A - 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치 - Google Patents

모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 LED 서라운드 방식을 이용하여 단위 조사면적당 조도 효율을 극대화하면서 유수를 살균할 수 있고, 사용용량에 따라 직렬 또는 병렬로 연속 연결하여 사용할 수 있는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치에 관한 것이다.
본 발명은 장치의 사용용량을 초과하여 사용할 때 그 수준에 따라 추가의 장치를 직렬 또는 병렬의 형태로 연속해서 연결하여 사용할 수 있고, 또 이렇게 연결되는 장치들을 잘 정리정돈하여 결속시킬 수 있는 한편, 투과율 90% 이상의 석영 튜브의 주변을 자외선 파장을 방출하는 LED 칩으로 360°둘러싸면서 LED 칩과 석영 튜브 간의 거리를 1㎝ 이하로 설정될 수 있게 열전도성 접착제를 이용하여 조립 고정하고, 석영 튜브 내의 특정 지점에서 각각의 LED 칩에서 방출되는 고출력의 조도가 한 곳으로 밀집되면서 일정한 범위의 음각없는 조사경을 이루어 석영 튜브 내부를 통과하는 유수에 고농도의 자외선 파장이 균일하고 고른 에너지로 피사체에 집중적으로 조사되도록 하는 새로운 형태의 유수살균장치를 구현함으로써, 유수 살균 효과를 극대화하면서도 장치의 크기를 최소화할 수 있는 등 우수한 살균기능과 콤팩트한 구조를 갖춘 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치를 제공한다.

Description

모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치{A SMART RUNNING WATER DISINFECTION MODULATABLE DEVICE WITH SENSOR AND IoT DEVICE}
본 발명은 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차원 LED 서라운드 방식을 이용하여 단위 조사면적당 조도 효율을 극대화하면서 조사범위에 균일하고 고르게 자외선 조도를 형성하여 유수를 살균할 수 있고, 사용용량에 따라 직렬 또는 병렬로 연속 연결하여 사용할 수 있는 모듈레이션이 가능하며, 센서와 loT 장치를 사용하여 스마트한 서비스를 제공할 수 있는 LED 자외선 유수살균장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정이 업소 등에서 식수로 사용하는 상수도의 보급률은 갈수록 증가하는 추세이다.
상수도 보급률과 함께 환경오염에 따른 수질오염이 심각한 문제로 대두되면서 수돗물에서 각종 유해물질이 검출되기도 한다.
이러한 유해성 물질의 검출은 인구 밀도가 높은 우리나라에서 각종 산업체에서 발생하는 폐수, 대기오염물질 배출과도 무관하지 않다.
또한, 주철관으로 되어 있는 상수도 배관의 경우, 주철관 내벽으로 흘러가는 물에 의해 철 성분이 용해되어 빠져나가게 되고, 그 과정에서 철 성분은 산화되어 산화철을 형성하게 된다.
이 경우 주철관은 심하게 부식되고 산화철이 서로 엉겨붙게 되면 주철관의 내부를 부분적으로 가로막아 수압을 떨어뜨리게 될 뿐만 아니라 철 성분들이 서로 엉켜 붉은 녹을 형성하게 되고, 이것이 물에 다시 녹아들어 문제가 된다.
그리고, 상수도 배관의 내부에는 미생물 등이 서식 및 증식을 하고 슬라임(Slime)이나 물때 등의 발생으로 인해 불쾌한 냄새 등과 함께 인체의 건강상에 심각한 손상을 끼치는 등의 문제점이 있다.
이와 같은 문제점으로 인하여 대부분의 가정에서는 수돗물의 음용을 기피하여 수돗물 대신에 지하수나 시판 생수를 음용하거나 정수기를 이용하고 있는 실정이다.
특히, 대부분의 식수공급장치로 이용되는 정수기는 내부에 설치된 필터로 소독약품이나 중금속 뿐 아니라 미생물까지도 여과하는 항균 역할을 하는데, 이는 필터의 수명, 품질, 관리 등에 따른 여과력의 한계가 있다보니, 추가적인 살균력 부여를 위하여 많은 기업들이 품질 개선을 꾀하는 실정이다.
현재는 전기분해방식 등 오존 같은 활성산소를 주된 살균요소로써 활용하는 살균 기법의 정수기 제품들이 시장에 선보여지고 있는 추세지만, 한편으로는 활성산소의 유해성에 대한 이슈거리 또한 점점 늘어나고 있기 때문에, 그 대안으로 인체에 무해한 방식인 자외선 LED를 이용한 물 속의 미생물 살균장치들에 대한 연구도 동시에 활발히 이루어지고 있다.
그러나, 자외선 LED로 살균력을 갖추기 위해서는 미생물별 제균 효율에 따른 충분한 자외선 조사량을 부여할 수 있어야 하고 유수의 이동 범위 내에 음각 없이 모든 영역에 자외선 에너지를 고르게 조사하여 제균 조건에 미달한 미생물이 새어나가는 일이 없도록 함이 중요한데, 흐르는 물은 그 유속이 매우 빠르기 때문에 그 안에서 순식간에 이동하는 미생물을 모든 조건에 만족하여 완벽하게 살균하기란 쉽지 않은 일이다.
기존의 자외선 LED 살균장치들은 LED에서 방출하는 자외선이 다다르지 않은 영역이 많아서 실효성이 있는 살균 효과를 얻기가 어렵고, LED의 조사 범위 밖의 영역은 거의 살균이 이루어지 않는 단점이 있다.
그리고, LED 광원을 추가하여 조도를 높이기 위한 방법으로 기존의 살균장치들은 물의 흐름을 따라 선형적으로 배치되는 2차원 방식, 즉 여러 개의 LED가 평면에 장착되어 조도가 한 방향으로만 향하게 만들어져 있기 때문에 유수를 살균하고자 할 때 유수 속에 존재하는 세균과 바이러스가 불활성화 될 수 있는 충분한 조도를 확보하기 위해서는 많은 수의 LED를 길이 방향을 따라 선형적으로 증가시키거나, 혹은 넓은 표면적에 분포시켜야 하고, 늘어난 LED 개수 만큼 높아진 발열에 대한 문제 해결과 기타 부수적인 장치의 연결 등으로 인해 제품의 사이즈가 점점 커질 수 밖에 없으며, 굳이 불필요한 자재들 또한 어쩔 수 없이 사용해야 하는 비효율적인 문제가 있다.
한편, 대부분의 살균장치들은 저마다 적절한 사용용량(예컨대, 분당 1L, 분당 2L 등)이 있는 관계로 용량을 초과하여 사용할 때에는 그 수준에 따라 해당 살균장치를 추가로 연결해서 사용해야만 제대로 된 살균력을 발휘하게 된다.
따라서, 본 발명은 성능 면에서 상기 문제들을 해결할 수 있는 효율적인 자외선 LED 유수살균장치에 대한 모델 안을 제시하고, 살균사용용량(예컨대, 분당 1L, 분당 2L 등)에 따라 용량을 초과하여 사용할 때는 직렬 및/또는 병렬로 손쉽게 연결하여 적재적소에 용이하게 사용할 수 있는 모듈레이션적 요소와, 센서를 부착하여 사용 시에만 동작할 수 있도록 스스로 제어하고 IoT 장치를 통하여 통신까지 가능토록 한 스마트 자외선 LED 유수살균장치를 그 안출의 대상으로 한다.
공개특허공보 제10-2016-0144586호 공개특허공보 제10-2020-0049434호 등록특허공보 제10-1803055호 등록특허공보 제10-2070611호 등록특허공보 제10-2381503호
따라서, 본 발명의 목적은 투과율 90% 이상의 석영 튜브의 주변을 자외선 파장을 방출하는 LED 칩으로 360°방향에서 3차원적으로 둘러싸면서 LED 칩과 석영 튜브 간의 거리를 1㎝ 이하로 설정하고, 석영 튜브 내의 특정 지점에서 각각의 LED 칩에서 방출되는 고출력의 조도가 한 곳으로 밀집되면서 일정한 범위의 음각없는 조사경을 이루어 석영 튜브 내부를 통과하는 유수에 고농도의 자외선 파장이 균일하고 고른 에너지로 피사체에 집중적으로 조사되게끔 하는 새로운 유수살균장치를 구현함으로써, 유수 살균 효과를 극대화하면서도 장치의 크기를 최소화할 수 있는 등 우수한 살균기능의 LED 자외선 유수살균장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 장치의 사용용량을 초과하여 사용할 때 그 수준에 따라 추가의 장치를 직렬 또는 병렬의 형태로 연속해서 연결하여 사용할 수 있고, 또 이렇게 연결되는 장치들을 잘 정리정돈하여 결속시킬 수 있도록 모듈레이션적 요소를 추가하고 센서와 IoT가 포함하여 스스로 동작 컨트롤을 하며 통신이 가능한 스마트 LED 자외선 유수살균장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치는 유수의 출입을 위한 입구 포트와 출구 포트를 가지는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치됨과 더불어 출구 포트와 연결되는 상부의 물 배출구 및 하부의 물 유입구를 가지면서 LED에서 방출되는 자외선을 유수에 조사하여 살균기능을 수행하는 살균 모듈과, 상기 케이스의 내부에서 살균 모듈의 물 유입구와 입구 포트 사이에 연결 설치되는 내부 배관과, 상기 내부 배관의 일측에 설치되어 내부 배관 내의 유수의 흐름을 감지하는 센서 모듈과, 상기 케이스의 내부에 설치되어 전원 및 IoT 장치 등의 회로를 포함시키고 외부 어댑터로부터 연결잭 또는 USB-C 타입 단자로 전원을 제공받을 수 있는 모듈을 포함하는 것이 특징이다.
여기서, 상기 살균 모듈, 내부 배관, 센서 모듈, 전원 모듈 등을 포함하는 케이스는 후면부 체결부위를 이용하여 여러 대가 일체식으로 조합 가능한 동시에 여러 대의 케이스는 각 입구 포트와 출구 포트 간의 선택적인 배관연결에 따라 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있다.
이러한 케이스는 살균 모듈, 내부 배관, 센서 모듈 등이 수용되는 메인 케이스와 전원 모듈이 지지되는 서브 케이스의 조합으로 이루어지고, 상기 메인 케이스와 서브 케이스는 착탈이 가능한 조립형 구조로 조합될 수 있다.
그리고, 상기 센서 모듈은 투명한 내부 배관을 사이에 두고 설치되는 적외선 포토인터럽터 센서와, 투명한 내부 배관의 내부에 설치되어 유속에 의해 상승하거나 중력에 의해 하강하면서 적외선 포토인터럽터 센서에 감지신호를 제공하는 인터럽터를 포함할 수 있다.
특히, 상기 살균 모듈은 상부의 물 배출구와 하부의 물 유입구를 가지면서 내부에 유수의 흐름을 위한 공간을 조성하는 본체와, 상기 본체의 내부에 동축 구조로 설치되고 아래쪽에 내부와 통하는 유로를 가지는 중공의 코어 블럭과, 상기 코어 블럭의 중심부에 동축 구조로 설치되고 윗쪽의 물 배출구와 아래쪽의 유로 사이를 연통시켜주면서 물이 흐르는 통로 역할을 하는 석영 튜브와, 상기 석영 튜브를 중심으로 하여 그 주변을 360°둘러싸면서 코어 블럭의 내주면상에 지지되는 구조로 설치되는 다수 개의 LED를 포함한다.
따라서, 상기 살균 모듈은 각각의 LED에서 방출되는 자외선이 석영 튜브 내부 중심 영역에 밀집되면서 일정한 범위의 음각없는 조사경을 이루어 석영 튜브 내부를 통과하는 유수에 자외선이 균일하고 고른 에너지로 피사체에 집중적으로 조사될 수 있도록 한 것이 특징이다.
여기서, 상기 석영 튜브의 주변을 360°둘러싸면서 설치되는 LED는 180°간격으로 배치되는 2개, 120°간격으로 배치되는 3개, 90°간격으로 배치되는 4개, 60°간격으로 배치되는 6개 등으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 본체의 내주면과 코어 블럭의 외주면, 즉 수위조절용 챔버의 외주면 사이에는 물이 채워지는 물 재킷이 형성되고, 하측의 물 유입구를 통해 들어온 물이 물 재킷을 경유한 후에 수위조절용 챔버의 내부와 유로를 통해 석영 튜브의 내부로 보내지게 되는 물의 흐름 경로가 확보됨으로써 물 재킷을 경유하는 물을 이용하여 코어 블럭을 냉각시킬 수 있다.
즉, 상기 본체의 내부에는 물이 채워지는 물 재킷이 형성되고, 하측의 물 유입구를 통해 들어온 물이 물 재킷을 경유한 후에 석영 튜브의 내부로 보내지게 되는 물의 흐름 경로가 확보됨으로써 물 재킷을 경유하는 물을 이용하여 LED에서 발생되는 열을 식혀줄 수 있다.
본 발명에서 제공하는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 장치의 사용용량을 초과하여 사용할 때 그 수준에 따라 추가의 장치를 직렬 또는 병렬의 형태로 손쉽게 연결하여 사용할 수 있도록 함으로써, 다양한 사용처에 적극적으로 대응할 수 있는 등 장치 운용의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 장치 간의 직렬 또는 병렬 연결 시 장치 후면부의 결속홈을 이용한 볼트 체결구조, 고정지그 삽입구조, 별도의 기구물에 고정시키는 구조 등을 채택함으로써, 장치 연결 및 설치작업을 용이하게 할 수 있는 동시에 연접 설치가 가능하여 장치가 점유하는 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 장치 내부에 유수의 흐름 상태를 감지하여 사용자에게 장치의 작동상태 등을 제공하는 센서 모듈과 유수의 살균을 위한 살균 모듈을 하나의 장치 내에 일체식으로 구비함으로써, 장치 구성의 단순화는 물론 수도꼭지 등과 같은 기존 시설물의 구조변경없이도 어디에나 쉽게 설치하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 사용자에게 장치 사용의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 전원 변환공급용 회로와 IoT 장치가 설계된 회로를 장착함으로써 시중에서 쉽게 구할 수 있는 아답터 같은 별도의 전원공급 장치를 연결하여 사용이 가능하도록 하였고, 이는 해외 일 경우, 해당 나라의 공급 전압에 맞춰서 호환시킬 수 있기 때문에 글로벌적으로 사용이 용이하며, IoT 장치를 통한 통신으로써 부가적인 스마트 서비스를 제공받을 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 물이 흐르는 석영 튜브의 주변을 360°둘러싸는 구조로 LED 칩을 배치함과 더불어 LED 칩과 석영 튜브 간의 거리를 1㎝ 이하로 설정하여, 석영 튜브 내의 특정 지점에서 각각의 LED 칩에서 방출되는 고출력의 조도가 한 곳으로 밀집되면서 일정한 범위의 음각없는 조사경을 이루어 석영 튜브 내부를 통과하는 유수에 고농도의 자외선 파장이 균일하고 고른 에너지로 피사체에 집중적으로 조사할 수 있고, 따라서 유수 살균 효과를 극대화하면서도 장치의 크기를 최소화할 수 있는 등 우수한 살균기능을 확보할 수 있는 동시에 살균 모듈을 콤팩트하게 제작할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치를 나타내는 단면도
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치에서 센서 모듈의 작동상태를 나타내는 단면도
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치에서 장치의 모듈화 상태를 나타내는 사시도
도 9와 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치에서 직렬 타입 및 병렬 타입의 장치 모듈화 상태를 나타내는 사시도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치는 살균 모듈(15), 내부 배관(16), 센서 모듈(17), 전원 모듈(18) 등의 수용을 위한 수단으로 케이스(12)를 포함한다.
상기 케이스(12)는 일체형의 전면판, 양쪽의 측면판 및 바닥판과 분리 가능한 상판으로 구성되는 메인 케이스(12a)와, 단일판 구조의 후판으로 구성되어 메인 케이스(12a)측으로부터 분리 가능한 서브 케이스(12b)의 조립형 구조로 이루어지게 된다.
이러한 메인 케이스(12a)와 서브 케이스(12b)의 조합으로 이루어지는 케이스(12)의 내부에는 살균 모듈(15), 내부 배관(16), 센서 모듈(17), 전원 모듈(18) 등이 수용될 수 있게 된다.
예를 들면, 상기 메인 케이스(12a)의 내측으로는 살균 모듈(15), 내부 배관(16), 센서 모듈(17)이 설치될 수 있게 되고, 서브 케이스(12b)의 내벽에는 나사나 볼트 등의 체결구조에 의해 지지되는 전원 모듈(18)이 설치될 수 있게 된다.
이렇게 살균 모듈(15), 내부 배관(16), 센서 모듈(17)이 속해 있는 메인 케이스(12a)측과 전원 모듈(18)이 속해 있는 서브 케이스(12b)이 착탈 가능한 구조로 조립됨으로써 장치의 인증은 물론 유지관리에 유리한 점이 있다.
따라서, 본 발명에서 제공하는 장치의 구성 파트가 살균 모듈(15) 및 센서 모듈(17)이 속하는 파트와 전원 회로, IoT 회로 등을 포함하는 전원 모듈(18)이 속하는 파트로 구분되고, 이때의 각 파트는 조립 해체가 가능하도록 탈부착 형태로 이루어지게 된다.
여기서, 상기 전원 모듈(18)의 경우, SMPS(파위), 전원(DC 타입), 센싱, CPU, loT 등을 적용할 수 있고, 별도의 외부 전원공급용(AC→DC 전환) 24V 어댑터를 추가하여 연결하는 형태도 적용할 수 있다.
그리고, 상기 케이스(12)의 상면부, 즉 메인 케이스(12a)의 상판에는 유수가 들어오는 입구 포트(10)와 유수가 빠져나가는 출구 포트(11)가 앞뒤로 각각 설치된다.
이에 따라, 상기 입구 포트(10)를 통해 들어온 유수는 내부 배관(16), 살균 모듈(15) 등을 경유한 후에 출구 포트(11)를 통해 빠져나갈 수 있게 된다.
특히, 상기 살균 모듈(15), 내부 배관(16), 센서 모듈(17), 전원 모듈(18)을 포함하는 케이스(12)는 여러 대를 추가로 연결하여 사용될 수 있는 구조를 이루게 되며, 이때의 각각의 케이스(12)는 후면부 체결부위를 이용하여 일체식으로 조합될 수 있게 된다.
이와 더불어, 여러 대가 연속으로 연접되면서 일체식을 이루며 연결되는 각각의 케이스(12)는 각 입구 포트(10)와 출구 포트(11) 간의 선택적인 연결에 따라 병렬로 연결되거나 직렬로 연결될 수 있게 된다.
또한, 상기 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치는 케이스(12)의 내부에 설치됨과 더불어 출구 포트(11)와 연결되는 상부의 물 배출구(13) 및 하부의 물 유입구(14)를 가지면서 LED에서 방출되는 자외선을 유수에 조사하여 살균기능을 수행하는 살균 모듈(15)을 포함한다.
이를 위하여, 상기 살균 모듈(15)은 물 유입과 배출, 물의 흐름 경로 등을 제공하는 수단으로 본체(21)를 포함한다.
상기 본체(21)는 내부가 비어있는 원통형의 챔버 구조로 이루어지게 되고, 이러한 본체(21)의 상단쪽 위치에 물 배출구(13)가 형성되며, 이렇게 형성되는 물 배출구(13)는 케이스(12)의 출구 포트(11)와 연결되어 살균 처리를 마친 유수가 물 배출구(13)를 통해 출구 포트(11)쪽으로 빠져나갈 수 있게 되는 한편, 상기 본체의 하단쪽 위치에는 물 유입구(14)가 형성되며, 이렇게 형성되는 물 유입구(14)는 내부 배관(16)과 연결되어 살균 처리를 위한 유수가 물 유입구(14)를 통해 본체 내부로 들어올 수 있게 된다.
그리고, 상기 본체(21)의 상단부 가장자리에는 방사상으로 배치되는 다수 개의 배선용 홈(도면부호 미표시)이 형성되며, 이때의 배선용 홈을 통해 LED(25)로부터 연장되는 배선을 밖으로 빼낼 수 있게 된다.
또한, 상기 살균 모듈(15)은 본체(21)의 내부에서 에어포켓이 생기는 것을 방지하기 위한 수단으로 수위조절용 챔버(33)를 포함한다.
상기 수위조절용 챔버(33)는 원통형의 하우징 형태로서, 본체(21)의 내부에 본체와 동축 구조를 이루며 형성되고, 이렇게 형성되는 수위조절용 챔버(33)는 코어 블럭(23)을 동심원상으로 둘러싸게 된다.
이때, 상기 수위조절용 챔버(33)의 내주면과 코어 블럭(23)의 내주면 사이, 또 수위조절용 챔버(33)의 내부 바닥면과 코어 블럭(23)의 저면 사이에는 공간이 형성되며, 이렇게 형성되는 공간으로 유체가 흐를 수 있게 된다.
그리고, 상기 수위조절용 챔버(33)의 상단부에는 다수 개의 물 입구(34)가 관통 형성되며, 이때의 물 입구(34)는 본체(21)의 내부 공간과 수위조절용 챔버(33)의 내부 공간을 연통시켜주게 된다.
이에 따라, 본체(21)의 물 유입구(14)를 통해 들어온 물은 본체(21)의 내부 공간, 즉 물 재킷(26) 내에 완전히 채워진 후, 수위조절용 챔버(33)의 상단부에 있는 물 입구(34)를 통해 수위조절용 챔버(33)의 내부로 들어가게 되고, 계속해서 수위조절용 챔버(33)의 내부로 들어온 물은 아래로 유도되어 유로(22)를 통해 석영 튜브(24)의 내부로 들어가게 되므로서, 본체(21)의 내부에는 에어포켓이 생기지 않게 된다.
또한, 상기 살균 모듈(15)은 LED(25)에서 방출되는 열을 식혀주고 또 LED(25)의 설치 자리를 제공해주는 수단으로 코어 블럭(23)을 포함한다.
상기 코어 블럭(23)은 상부 개방형의 속이 비어 있는 원통체 형태의 블럭으로서, 본체(21)의 내부에 동축 구조로 설치된다.
그리고, 상기 코어 블럭(23)에는 수위조절용 챔버(33)의 내부와 통하는 동시에 석영 튜브(24)의 내부와 통하는 유로(22)가 형성된다.
여기서, 상기 유로(22)는 원통체의 하단부에 형성되는 홀 형태로서, 서로 연통되는 방사상의 수평 유로와 각 수평 유로가 한데 모이는 중심부에서 윗쪽으로 연장되는 수직 유로로 이루어질 수 있게 되며, 이때의 수평 유로는 본체(21)의 내부와, 수직 유로는 석영 튜브(24)의 내부와 각각 통할 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 본체(21) 내의 물은 수평 유로와 수직 유로를 거쳐 석영 튜브(24)의 내부 아래쪽으로 들어와서 윗쪽으로 흐를 수 있게 된다.
이러한 코어 블럭(23)은 SUS 재질 등으로 이루어져 LED(25)에서 발생하는 열을 전달받아 코어 블럭(23)의 바깥쪽에 닿는 물, 즉 유입구(14)로부터 본체 내부로 들어와 살균 모듈(15)의 안에 채워진 물로 전해주는 방식으로 수냉각 형태의 방열체 역할을 할 수 있게 되고, 냉각 역할을 수행한 물은 코어 블럭(23) 내부로 흘러들어와 배출구(13)로 배출된다.
이와 더불어, 상기 코어 블럭(23)의 내부 바닥, 즉 원통체의 내부 바닥 중심에는 튜브 안착홈(도면부호 미표시)이 형성되며, 이렇게 형성되는 튜브 안착홈에는 석영 튜브(24)의 하단부가 끼워질 수 있게 된다.
특히, 상기 살균 모듈(15)은 모듈 내부를 경유하는 흐르는 물을 이용하여 LED(25)에서 발생되는 열을 식혀주는 구조를 포함한다.
이를 위하여, 상기 본체(21)의 내측으로 코어 블럭(23) 및 수위조절용 챔버(33)가 동축 구조로 설치되면, 본체(21)의 내주면과 수위조절용 챔버(33)의 외주면 사이에는 물이 채워지는 물 재킷(26)이 형성된다.
이러한 물 재킷(26)은 코어 블럭(23)이 속해 있는 수위조절용 챔버(33)의 전체 둘레에 걸쳐 형성되며, 이때의 물 재킷(26)에 채워지는 물은 수위조절용 챔버(33)의 전체 둘레면은 물론 코어 블럭(23)의 전체 둘레면과도 접촉할 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 본체(21)에 형성되어 있는 하측의 물 유입구(14)를 통해 들어온 물은 물 재킷(26)의 내부에 꽉 채워진 상태로 경유하게 되고, 계속해서 수위조절용 챔버(33)의 내부를 거친 후에 하측의 유로(22)를 통해 석영 튜브(24)의 내부로 보내지게 되는 물의 흐름 경로가 확보될 수 있게 된다.
이러한 물의 흐름이 진행되는 과정에서 물과 코어 블럭(23) 간의 열교환 작용이 이루어지면서 코어 블럭(23)이 냉각될 수 있게 되며, 결국 LED(25)에서 코어 블럭(23)으로 전달되는 열은 물과의 열교환 작용에 의해 효과적으로 냉각될 수 있게 된다.
또한, 상기 살균 모듈(15)은 LED(25)측과 흐르는 물을 격리시켜주면서 LED(25)의 빛을 투과시키는 수단으로 석영 튜브(24)를 포함한다.
상기 석영 튜브(24)는 투명한 원형의 관 형태로서, 코어 블럭(23)의 중심부에 동축 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 석영 튜브(24)는 윗쪽의 물 배출구(13)와 아래쪽의 유로(22) 사이를 연통시켜주면서 물이 흐르는 통로 역할을 하게 된다.
예를 들면, 상기 석영 튜브(24)의 상단부와 하단부는 본체(21)에 형성되는 튜브 안착홈과 코어 블럭(23)에 형성되는 튜브 안착홈 사이에 실링 부재와 함께 끼워지는 구조로 설치된다.
그리고, 상기 석영 튜브(24)의 외주면과 코어 블럭(23)의 내주면 사이에는 공간이 조성되고, 이렇게 조성되는 공간 내에서 코어 블럭(23)의 내주면측에 LED(25)가 설치될 수 있게 되며, 이때의 공간은 본체(21)에 형성되어 있는 배선용 홈과도 통할 수 있게 된다.
이에 따라, 아래쪽의 코어 블럭(23)의 유로(22)를 통해 석영 튜브(24)의 내부로 들어온 물은 석영 튜브(24)를 투과하는 LED 자외선을 받아 살균 처리가 된 후에 위쪽의 물 배출구(13)를 통해 빠져나갈 수 있게 된다.
또한, 상기 살균 모듈(15)은 물 속의 세균과 바이러스를 살균하는 UV 자외선을 조사하는 수단으로 다수 개의 LED(25)를 포함한다.
상기 LED(25)는 LED 칩과 PCB를 포함하며, 석영 튜브(24)를 중심으로 하여 석영 튜브(24)의 주변을 360°둘러싸면서 코어 블럭(23)의 내주면상에 지지되는 구조로 설치된다.
예를 들면, 상기 LED(25)는 180°간격으로 배치되는 2개, 또는 120°간격으로 배치되는 3개, 또는 90°간격으로 배치되는 4개, 또는 60°간격으로 배치되는 6개 등과 같이 다양한 각도로 배치되는 임의의 갯수로 이루어질 수 있게 된다.
이렇게 석영 튜브(24)를 가운데 두고 그 주위를 둘러싸듯이 배치되는 각각의 LED(25)에서 조사되는 자외선은 석영 튜브(24)의 중심 영역에 겹쳐지는 형태로 조사되며, 즉 석영 튜브(24)의 중심 영역에 LED(25)에서 조사되는 고출력의 자외선 조도가 한 곳으로 밀집되면서 일정한 범위의 음각없는 조사경을 이루어 석영 튜브(24)의 내부를 통과하는 유수에 고농도의 자외선 파장이 균일하게 고른 에너지로 피사체에 집중되면서 짧은 조사 시간 동안에 최대의 살균 효과를 얻을 수 있게 된다.
이러한 LED(25)는 열전도성 접착제에 의해 코어 블럭(23)의 내주면에 접착되는 형태로 설치될 수 있게 된다.
이렇게 LED(25)를 접착 구조로 설치하는 구조를 적용함에 따라 열전도성 접체로 인한 우수한 방열효과를 가짐과 동시에 일반적인 볼트 체결이나 테이프 방식으로는 불가능한 LED(25)와 석영 튜브(24) 사이의 간격을 1cm 이하인 초근접 상태로 석영 튜브(24) 둘레를 따라 360°방향에서 조립고정(결착체결)하는 것이 가능해지기 때문에, 자외선 LED(25)로부터 거리가 멀어질수록 피사체가 받게 되는 조도가 기하급수적으로 떨어지는 단점을 LED(25)를 피사체가 지나가는 통로인 석영 튜브(24)에 최대한 가깝게 설치하는 것으로 보완하여 석영 튜브(24) 내부에 초고도의 자외선 조사경을 구현하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 상기 석영 튜브(24)는 외경으로부터 중심까지의 거리를 약 1㎝ 이하로 설정하여 360°방향으로부터 방출되는 LED의 초고도 자외선 조사경이 Ø1.5㎝크기로 석영 튜브(24) 내부에 음각없이 균일하고 고르게 형성될 수 있도록 하는 것이 중요하며, 이로써 사용처에서 요구하는 유량 및 유속 대비 목표 조사량을 만족시킬 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성되는 살균 모듈(15)의 사용상태에 대해 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 케이스(12)에 있는 입구 포트(10)와 출구 포트(11)를 정수장 등의 정수배관에 연결하여 케이스(12)의 내부로 물을 공급한다.
다음, 상기 케이스(12) 내의 내부 배관(16)으로 물이 흐르게 되면, 이때의 유속에 의해 센서 모듈(17)의 인터럽터(20)가 부상하게 되고, 이와 동시에 적외선 포토인터럽터 센서(19)의 감지 신호에 의해 전원 모듈(18)에서 살균 모듈(15)로 전원이 공급되면서 살균 모듈(15)이 ON 작동된다.
다른 예로서, 센서의 설정방식에 따라 인터럽터의 부상 또는 침전의 형태로 감지신호가 반대로 적용될 수도 있다.
다음, 상기 살균 모듈(15)의 ON 작동과 동시에 내부 배관(16)을 흐르는 물은 살균 모듈(15)의 내부로 유입되고, LED(25)는 자외선을 조사하기 시작한다.
이 상태에서, 본체(21)의 물 유입구(14)를 통해 들어온 물은 물 재킷(26)→물 입구(34)→수위조절용 챔버(33)→유로(22)→석영 튜브(24)의 내부를 경유하여 물 배출구(13)를 통해 빠져나간다.
이러한 물 흐름이 이루어지는 과정에서, 석영 튜브(24)의 내부를 흐르는 물은 자외선을 집중적으로 조사받게 되어 살균된다.
즉, 석영 튜브(24)의 내부를 통과하는 물에 각각의 LED(25)에서 방출되는 고출력의 조도가 밀집되면서 일정한 범위의 음각없는 조사경을 이루어 고농도의 자외선 파장이 균일하고 고른 에너지로 피사체에 집중되어 물 속의 세균과 바이러스가 살균될 수 있게 된다.
이렇게 3차원 LED 서라운드 방식을 통한 단위 조사면적당 조도 효율을 극대화할 수 있고, 따라서 매우 빠른 유속으로 흐르는 물을 짧은 조사시간만으로도 효과적으로 살균 처리할 수 있게 된다.
아래의 [표 1], [그림 1], [그림 2]는 본 발명에서 제공하는 살균 모듈의 시뮬레이션 결과 값을 보여준다(출수 유량에 따른 자외선 조사범위의 평균 자외선조사량 및 그에 따른 살균력 검토).
[표 1]
[그림 1]
[그림 2]
3차원 방식의 살균 모듈은 석영 튜브를 기준으로 LED가 거울 형태로 서로 마주보며 동일한 면적과 조도를 형성하면서 특정 조사범위를 만들게 되는데, 그 공간을 지나가게 되는 유수는 그 때에 적용되는 유속에 따라 특정 시간동안 균등한 자외선을 조사받게 된다.
위의 [표 1]은 출수유량에 따라 1/4인치 정수 배관을 통해 유수살균장치 속을 흐르는 유수가 자외선 조사범위를 지날 때의 평균 유속을 컴퓨터 시뮬레이션으로 유추하여 얻은 결과값과 자외선 조사시간 및 자외선 조도 등을 계산하여 실제 유수가 받게 될 살균효과를 범위평균 자외선 조사량으로써 표현하여 목표 조사량인 대장균 불활성화 수치와 비교하여 나타낸 것이다.
예를 들면, 약 0.98L/min의 출수유량일 때, 석영 튜브(24) 내부의 자외선 조사 범위 내의 최대 유속은 약 15,29cm/s로 시뮬레이션을 통하여 유추된다.
이를 "자외선 조사범위"이나 자외선의 특정조도가 맺히는 조사경의 지름 또는 피사체가 자외선을 조사받으며 이도하게 되는 총 거리인 1.5㎝에 나누게 되었을 때, 피사체가 자외선을 받게 되는 시간인 "자외선 조사시간"이 구해진다.
해당 조사경에는 최대 50mW/㎠ 급의 자외선 LED 6개가 360°방향에서 석영 튜브의 중심부로부터 약 1cm 인 조사거리에서 각 최소 20mW/㎠ 의 조도효율로 총 120mW/㎠ 만큼의 “자외선조도”를 형성하게 되는데, 이것에 “자외선조사시간”을 곱하면 해당 범위에 조사할 수 있는 "범위평균자외선조사량"을 구할 수 있게 된다.
265nm 자외선 파장대에서 대장균을 불활성화하기 위한 "목표조사량"은 5.4mJ/㎠이므로 “범위평균자외선조사량”이 이 보다 높으면 해당 출수유량 조건에서 대장균을 살균할 수 있는 성능을 갖춘 유수살균장치라 볼 수 있다.
이렇게 상기 살균 모듈에서는 물이 흐르는 석영 튜브의 주변을 LED가 360°둘러싸도록 하여 석영 튜브 내의 특정 지점에서 각각의 LED에서 방출되는 고출력의 자외선 조도가 한 곳으로 밀집되면서 일정한 범위의 음각없는 조사경을 이루어 석영 튜브 내부를 통과하는 유수에 고농도의 자외선 파장이 균일하고 고른 에너지로 피사체에 집중적으로 조사되도록 함으로써, 흐르는 물에 대한 살균 효과를 극대화할 수 있게 된다.
또한, 상기 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치는 케이스(12)의 내부에서 유수의 흐름을 안내하는 수단으로 내부 배관(16)을 포함한다.
상기 내부 배관(16)은 "U"자 형태를 이루면서 케이스(12)의 내부에 설치되는 배관으로서, 이러한 내부 배관(16)의 한쪽 끝은 케이스(12)에 있는 입구 포트(10)와 연결되는 동시에 다른 한쪽 끝은 살균 모듈(15)에 있는 물 유입구(14)와 연결된다.
이에 따라, 상기 입구 포트(10)를 통해 들어온 유수는 내부 배관(16)을 따라 흐른 후, 계속해서 물 유입구(14)를 통해 살균 모듈(15)의 내부로 들어갈 수 있게 된다.
그리고, 상기 내부 배관(16)은 전체 구간 또는 일부 구간, 예를 들면 센서 모듈(17)측과 인접한 일부 구간이 투명한 관으로 이루어질 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 내부 배관(16)의 투명한 관으로 이루어진 구간 내의 유수 흐름, 즉 인터럽터(20)의 움직임을 센서 모듈(17)이 감지하여 센싱신호를 발생시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치는 유수의 흐름 여부, 즉 장치의 작동 여부를 감지하는 수단으로 센서 모듈(17)을 포함한다.
상기 센서 모듈(17)은 내부 배관(16)의 일측에 설치되어 내부 배관(16)의 내부를 흐르는 유수를 감지하는 역할을 하게 된다.
이러한 센서 모듈(17)은 투명한 내부 배관(16)을 사이에 두고 설치되는 적외선 포토인터럽터 센서(19)와, 투명한 내부 배관(16)의 내부에 설치되어 유속에 의해 상승하거나 중력에 의해 하강하면서 적외선 포토인터럽터 센서(19)에 감지신호를 제공하는 인터럽터(20)로 구성된다.
여기서, 상기 적외선 포토인터럽터 센서(19)는 발광부와 수광부를 포함하는 센서로서, 발광부에서 조사한 빛이 유수를 통과하여 수광부로 들어가면 유수가 흐르는 상태, 즉 장치의 전원 ON 상태를 나타내게 되고, 발광부에서 조사한 빛이 인터럽터(20)에 가로막혀 수광부로 들어가지 못하게 되면 유수의 흐름이 없는 상태, 즉 장치의 전원 OFF 상태를 나타내게 된다.
이때의 적외선 포토인터럽터 센서(19)는 케이스(12)의 내벽에서 연장 형성되는 센서 브라켓(27), 예를 들면 양편에 서로 나란한 "ㄷ"자형의 홈을 가지는 센서 브라켓(27)에 끼워져 지지되는 구조로 설치될 수 있게 된다.
그리고, 상기 인터럽터(20)는 SUS, PP 등과 같이 인체에 무해한 재질로 이루어진 원형의 봉 형태로서, 내부 배관(16)의 내부, 예를 들면 센서 모듈(17)이 인접해 있는 투명한 관으로 되어 있는 수직 구간의 내부에 설치되어 유수의 흐름에 의해 위로 올라가거나 자체 무게에 의해(중력에 의해) 아래로 내려가는 움직임을 보이게 된다.
이러한 인터럽터(20)는 무게 등을 고려하여 속이 차 있는 봉 형태나 속이 비어 있는 봉 형태로 이루어질 수 있고, 이때의 인터럽터(20)의 외경 크기는 내부 배관(16)의 내경 크기 대비 상대적으로 작기 때문에 유수는 인터럽터(20)의 외주면과 내부 배관(16)의 내주면 사이에 조성되는 틈새로 흐를 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 센서 모듈(17)은 장치 내부로 물이 들어오면 이때의 유속의 힘에 의해 인터럽터(20)가 부양하게 됨과 더불어 반대로 장치 내부에 유속이 없으면 중력으로 인해 인터럽버(20)가 밑으로 가라앉게 되고, 이러한 인터럽터(20)의 동작을 적외선 포토인터럽터 센서(19)가 감지하게 된다.
여기서, 상기 적외선 포토인터럽터 센서(19)의 감지신호는 장치의 작동상태를 나타내는 점등(미도시)의 ON/OFF 작동 신호, 살균 모듈(15)의 ON/OFF 작동 신호 등으로 쓰일 수 있게 된다.
즉, 상기 센서 모듈은 포토 인터럽터(적외선 방해감지) 방식으로 살균 모듈의 물 유입구 전에 투명한 배관 내부를 감지할 수 있도록 구비되어, 배관 내부에 있는 인터럽터(방해구조물)가 유속 발생 시에는 부유하고 비사용 시에는 중력으로 인해 가라앉는 방식으로 센서 감지를 방해함으로써 살균 모듈의 작동을 ON/OFF시킬 수 있는 신호를 전원 모듈측으로 보낼 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 장치는 센서 모듈(17)을 이용하여 살균 모듈(15) 등의 작동 상태를 자동으로 제어할 수 있는 스마트 전원관리 시스템으로 이루어져 사용자에게 사용상의 각종 편의를 제공할 수 있고 설치 및 취급상의 이점을 제공할 수 있다.
일 예로서, 보통 타 제품들은 살균장치의 점등 조절(ON/OFF 작동 제어)을 위하여 스마트 수전이라는 부가 옵션을 사용하는데, 이는 수도꼭지에 전원 시그널을 연결하여 수도꼭지로 물을 틀고 끌 때 살균장치가 ON/OFF 점등되도록 하고 있다.
이러한 형태의 살균장치는 기존의 정수기 시스템에 연결을 하려고 할 때 이미 사용하고 있던 수전(수도꼭지 등)까지 필수로 교체해야 하는 번거로움이 생기기 때문에 본 발명의 장치는 이러한 문제를 해결하기 위해 케이스 내부에 살균 모듈과 이때의 살균 모듈의 작동을 조절하는 센서 모듈이 일체식으로 수용되어 있는 형태로 이루어지게 되고, 따라서 기존 수전의 구조변경없이도 쉽게 설치하여 사용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치는 살균 모듈(15) 등에 전원을 제공하는 수단으로 전원 모듈(18)을 포함한다.
여기서, 상기 전원 모듈(18)은 전원변환공급회로인 전원 회로(18a), 통신기능을 가능케 해주는 IoT 회로(18b), 어댑터(미도시) 등을 포함할 수 있다.
이러한 전원 모듈(18)은 외부로부터 별도의 24V 등의 어댑터를 통하여 공급되는 전력을 유수살균장치 내부에 필요한 요소의 정격에 맞게끔 변환해주는 역할을 하며, 케이스(12)의 내부에 설치되면서, 즉 메인 케이스(12a)측과 착탈 가능한 구조의 서브 케이스(12b)의 내벽에 설치되면서 살균 모듈(15), 센서 모듈(17), IoT Device 회로 등과 전기적으로 접속된다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치에서 센서 모듈의 작동상태를 나타내는 단면도이다.
도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 센서 모듈(17)의 적외선 포토인터럽터 센서(19)는 내부 배관(16)의 투명한 관으로 되어 있는 수직 구간 일측에 설치되는 동시에 인터럽터(20) 또한 내부 배관(16)의 투명한 관으로 되어 있는 수직 구간 내에 설치된다.
여기서, 상기 인터럽터(20)는 두가지 타입으로 이루어질 수 있게 된다.
일 예로서, 상기 인터럽터(20)는 적외선 포토인터럽터 센서(19)의 위치를 기준으로 하여 적외선 포토인터럽터 센서(19)의 위쪽으로 위치되면서 위아래로 상승 및 하강하는 타입으로 이루어질 수 있는 동시에 이때의 인터럽터(20)는 살균 모듈(15)의 본체(21) 내에 위치되는 상단부의 걸림부(28)를 이용하여 하강 이동이 제한될 수 있게 된다.
다른 예로서, 상기 인터럽터(20)는 적외선 포토인터럽터 센서(19)의 위치를 기준으로 하여 적외선 포토인터럽터 센서(19)의 아래쪽으로 위치되면서 위아래로 상승 및 하강하는 타입으로 이루어질 수 있는 동시에 이때의 인터럽터(20)는 내부 배관(16)의 꺽임 부위에 그 하단이 걸려지면서 하강 이동이 제한될 수 있게 된다.
이 상태에서, 상기 내부 배관(16)에 유수가 흐르지 않는 경우, 이때의 인터럽터(20)는 중력에 의해 하강 위치를 유지하게 되고, 결국 이 위치에서 인터럽터(20)가 적외선 포토인터럽터 센서(19)에 간섭을 주게 되므로, 살균 모듈(15)로 전원이 공급되지 않게 되면서 살균 모드(15)는 OFF 상태로 있게 된다.
반대로, 상기 내부 배관(16)에 유수가 흐르는 경우, 이때의 인터럽터(20)는 유속에 의해 부상하게 되고, 결국 이 위치에서 인터럽터(20)가 적외선 포토인터럽터 센서(19)에 간섭을 주지 않게 되므로, 이때에는 적외선 포토인터럽터 센서(19)에서 제공되는 신호에 의해 살균 모듈(15)로 전원이 공급되면서 살균 모드(15)는 ON 상태에서 유수를 살균할 수 있게 된다.
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치에서 장치의 모듈화 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, 장치의 케이스(12)는 여러 대가 서로의 측면부를 통해 접하면서 일렬로 나란하게 배치되어 일체식을 이룰 수 있게 된다.
즉, 살균 모듈(15), 내부 배관(16), 센서 모듈(17), 전원 모듈(18) 등을 포함하는 각각의 케이스(12)는 후면부의 케이스 체결부(29)를 이용하여 일체식으로 조립될 수 있게 된다.
이때, 상기 케이스 체결부(29)를 이용한 결속방식으로는 볼트 체결방식, 고정지그 삽입방식, 별도의 기구물을 이용하는 방식 등을 적용할 수 있게 된다.
일 예로서, 상기 케이스(12)의 후면부에는 원형과 장공의 조합으로 이루어진 홀(31)이 형성되고, 이렇게 형성되는 홀(31)에는 홀 걸이대(32)가 끼워져 결합될 수 있게 된다.
이때, 상기 홀 걸이대(32)는 원형의 끼움 부분, 절곡형의 걸이 부분 및 끼움 부분과 걸이 부분을 잇는 핀 부분으로 구성될 수 있게 된다.
이에 따라, 여러 대의 케이스(12)가 서로 연접하여 붙어 있는 상태에서, 각각의 케이스(12)에 있는 홀 걸이대(32)의 걸이 부분이 바(미도시) 등의 결속부재가 결합되므로서, 서로 나란하게 붙어 있는 각각의 케이스(12)들은 일체식으로 조립될 수 있게 된다.
도 9와 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치에서 직렬 타입 및 병렬 타입의 장치 모듈화 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9와 도 10에 도시한 바와 같이, 여기서는 여러 대의 케이스(12)에 있는 각 입구 포트(10)와 출구 포트(11)를 선택적인 연결하여 여러 대의 케이스(12)를 병렬 또는 직렬로 연결한 상태를 보여준다.
일 예로서, 2대의 케이스(12)를 병렬로 연결하는 경우, 각 케이스(12)의 입구 포트(10)에 각각의 호스(30)를 연결하는 동시에 각 케이스(12)의 출구 포트(11)에도 각각의 호스(30)를 연결하게 되면, 유수는 각 케이스(12)를 개별적으로 거치게 되고, 이때의 유수는 각 케이스(12) 내의 살균 모듈(15)을 한차례 거치면서 살균처리될 수 있게 된다.
다른 예로서, 2대의 케이스(12)를 직렬로 연결하는 경우, 1대의 케이스(12)의 입구 포트(10)에 호스(30)를 연결하고, 이때의 케이스(12)의 출구 포트(11)와 다른 1대의 케이스(12)의 입구 포트(10)를 호스(30)로 연결하며, 이때의 케이스(12)의 출구 포트(11)에 호스(30)를 연결하게 되면, 유수는 각 케이스(12)를 순차적으로 거치게 되고, 이때의 유수는 각 케이스(12) 내의 살균 모듈(15)을 차례차례 거치면서 2번 살균처리될 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 사용처의 용량 수준에 맞춰서 추가로 장치를 직렬 또는 병렬의 형태로 연속해서 연결하여 사용할 수 있는 동시에 이렇게 연결되는 장치들을 잘 정리정돈하여 결속시킬 수 있도록 함으로써, 장치 운용의 효율성을 높일 수 있음은 물론 장치의 설치, 공간 점율율 등의 측면에서 유리한 점이 있는 한편, 자외선 파장을 방출하는 LED 칩을 유수가 흐르는 중심에 대해 360°둘러싸는 구조로 배치하여 각각의 LED 칩에서 방출되는 고출력의 자외선 조도가 한 곳으로 밀집되면서 일정한 범위의 음각없는 조사경을 이루어 석영 튜브(24) 내부를 통과하는 유수에 고농도의 자외선 파장이 균일하고 고른 에너지로 피사체에 집중적으로 조사되도록 함으로써, 유수 살균 효과를 극대화할 수 있는 등 우수한 살균기능을 확보할 수 있다.
10 : 입구 포트
11 : 출구 포트
12 : 케이스
12a : 메인 케이스
12b : 서브 케이스
13 : 물 배출구
14 : 물 유입구
15 : 살균 모듈
16 : 내부 배관
17 : 센서 모듈
18 : 전원 모듈
19 : 적외선 포토인터럽터 센서
20 : 인터럽터
21 : 본체
22 : 유로
23 : 코어 블럭
24 : 석영 튜브
25 : LED
26 : 물 재킷
27 : 센서 브라켓
28 : 걸림부
29 : 케이스 체결부
30 : 호스
31 : 홀
32 : 홀 걸이대
33 : 수위조절용 챔버
34 : 물 입구

Claims (7)

  1. 유수의 출입을 위한 입구 포트(10)와 출구 포트(11)를 가지는 케이스(12);
    상기 케이스(12)의 내부에 설치됨과 더불어 출구 포트(11)와 연결되는 상부의 물 배출구(13) 및 하부의 물 유입구(14)를 가지면서 LED에서 방출되는 자외선을 유수에 조사하여 살균기능을 수행하는 살균 모듈(15);
    상기 케이스(12)의 내부에서 살균 모듈(15)의 물 유입구(14)와 입구 포트(10) 사이에 연결 설치되는 내부 배관(16);
    상기 내부 배관(16)의 일측에 설치되어 내부 배관(16) 내의 유수의 흐름을 감지하는 센서 모듈(17);
    상기 케이스(12)의 내부에 설치되어 전원을 제공하는 전원 모듈(18);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 살균 모듈(15), 내부 배관(16), 센서 모듈(17) 및 전원 모듈(18)을 포함하는 케이스(12)는 후면부 체결부위를 이용하여 여러 대가 일체식으로 조합 가능한 동시에 여러 대의 케이스(12)는 각 입구 포트(10)와 출구 포트(11) 간의 선택적인 연결에 따라 병렬 또는 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스(12)는 살균 모듈(15), 내부 배관(16), 센서 모듈(17)이 수용되는 메인 케이스(12a)와 전원 모듈(18)이 지지되는 서브 케이스(12b)의 조합으로 이루어지고, 상기 메인 케이스(12a)와 서브 케이스(12b)는 착탈이 가능한 조립형 구조로 조합되는 것을 특징으로 하는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 모듈(17)은 투명한 내부 배관(16)을 사이에 두고 설치되는 적외선 포토인터럽터 센서(19)와, 투명한 내부 배관(16)의 내부에 설치되어 유속에 의해 상승하거나 중력에 의해 하강하면서 적외선 포토인터럽터 센서(19)에 감지신호를 제공하는 인터럽터(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 살균 모듈(15)은 상부의 물 배출구(13)와 하부의 물 유입구(14)를 가지면서 내부에 유수의 흐름을 위한 공간을 조성하는 본체(21)와, 상기 본체(21)의 내부에 동축 구조로 설치되고 아래쪽에 내부와 통하는 유로(22)를 가지는 중공의 코어 블럭(23)과, 상기 코어 블럭(23)의 중심부에 동축 구조로 설치되고 윗쪽의 물 배출구(13)와 아래쪽의 유로(22) 사이를 연통시켜주면서 물이 흐르는 통로 역할을 하는 석영 튜브(24)와, 상기 석영 튜브(24)를 중심으로 하여 그 주변을 360°둘러싸면서 코어 블럭(23)의 내주면상에 지지되는 구조로 설치되는 다수 개의 LED(25)를 포함하며,
    상기 LED(25)는 초근접 상태로 석영 튜브(24) 둘레를 따라 360°방향에서 유수가 지나가는 통로인 석영 튜브(24) 내부에 각각의 LED(25)에서 방출되는 고출력의 자외선 조도가 석영 튜브(24) 내부에 밀집되면서 일정한 범위의 음각없는 조사경을 이루어 석영 튜브(24) 내부를 통과하는 유수에 고농도의 자외선 파장이 균일하고 고른 에너지로 유수에 집중적으로 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 석영 튜브(24)의 주변을 360°둘러싸면서 설치되는 LED(25)는 180°간격으로 배치되는 2개, 또는 120°간격으로 배치되는 3개, 또는 90°간격으로 배치되는 4개, 또는 60°간격으로 배치되는 6개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 본체(21)의 내부에는 물이 채워지는 물 재킷(26)이 형성되고, 하측의 물 유입구(14)를 통해 들어온 물이 물 재킷(26)을 경유한 후에 석영 튜브(24)의 내부로 보내지게 되는 물의 흐름 경로가 확보됨으로써 물 재킷(26)을 경유하는 물을 이용하여 LED(25)에서 발생되는 열을 식혀줄 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 모듈레이션이 가능한 센서와 IoT 장치가 포함된 스마트 LED 자외선 유수살균장치.
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