KR20240055926A - 자외선 살균 장치 - Google Patents

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Abstract

자외선 살균 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상하 방향으로 서로 마주보게 배치되는 상벽과 하벽, 및 상기 상벽과 하벽을 연결하는 파이프 형상의 측벽을 포함하고, 상기 상벽은 자외선 투과성 재료로 이루어지고, 상기 측벽에는 서로 마주보게 배치되는 유체 유입구와 유체 배출구가 형성되는 살균 챔버; 상기 유체 유입구에 연결되어 상기 살균 챔버에 처리 대상 유체를 공급하는 유체 공급관; 상기 유체 배출구에 연결되어 상기 살균 챔버에서 배출되는 유체를 이송하는 유체 배출관; 및 상기 살균 챔버의 상벽 상에 배치되어, 상기 상벽을 통해 상기 살균 챔버 내로 자외선을 조사하는 자외선 조사 모듈을 포함하는 자외선 살균 장치가 제공될 수 있다.

Description

자외선 살균 장치{ULTRAVIOLET STERILIZING APPARATUS}
본 발명은 자외선 살균 장치에 관한 것이다.
일반적으로 하폐수는 하수처리장에서 처리된 후 하천에 방류하기 전 미생물 등 각종 바이러스를 살균하게 되는데, 종래 하폐수의 살균은 주로 염소에 의존하고 있었다.
하지만, 염소 살균법은 염소와 유기물 간 반응에 의해 발암물질이 발생하고 잔류 염소로 인해 하천 생태계에 악영향을 끼치는 것이 알려지면서 점차 배제되고 있다.
이와 비교하여, 자외선 살균법은 환경 친화적이고 설치가 용이한 장점을 가지고 있어 최근 많이 적용되고 있다.
하지만, 자외선 살균법은 처리 대상 유체의 탁도가 증가함에 따라 자외선의 도달거리가 급격히 줄어들어 살균 효율이 떨어지는 단점을 가지고 있는바, 이러한 단점을 보완한 개선된 자외선 살균 장치가 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-2387646호(2022.04.18, 자외선 및 오존 미세기포를 이용한 기포부상식 살균시스템)
본 발명의 실시 예는 자외선 살균 효율이 개선된 자외선 살균 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상하 방향으로 서로 마주보게 배치되는 상벽과 하벽, 및 상기 상벽과 하벽을 연결하는 파이프 형상의 측벽을 포함하고, 상기 상벽은 자외선 투과성 재료로 이루어지고, 상기 측벽에는 서로 마주보게 배치되는 유체 유입구와 유체 배출구가 형성되는 살균 챔버; 상기 유체 유입구에 연결되어 상기 살균 챔버에 처리 대상 유체를 공급하는 유체 공급관; 상기 유체 배출구에 연결되어 상기 살균 챔버에서 배출되는 유체를 이송하는 유체 배출관; 및 상기 살균 챔버의 상벽 상에 배치되어, 상기 상벽을 통해 상기 살균 챔버 내로 자외선을 조사하는 자외선 조사 모듈을 포함하는 자외선 살균 장치가 제공될 수 있다.
상기 살균 챔버의 내부 수평 단면 형상은 원형일 수 있다.
상기 살균 챔버의 내부 수평 단면 형상은 타원형일 수 있다.
상기 살균 챔버의 내부 직경은 상기 유체 공급관의 내부 직경보다 클 수 있다.
상기 살균 챔버의 상벽과 하벽 간의 이격 거리는 상기 유체 공급관의 내부 직경 이상이고 상기 살균 챔버의 내부 직경보다 작을 수 있다.
상기 살균 챔버의 상벽과 하벽 사이의 이격 거리는 10mm 이하일 수 있다.
상기 살균 챔버의 내부 바닥 면에는 자외선을 난반사시키는 난반사부가 형성될 수 있다.
상기 유체 공급관에 설치되어 처리 대상 유체의 공급 여부를 감지하는 플로우 스위치; 상기 유체 배출관에 설치되어 총유기탄소량(TOC, Total Organic Carbon)을 검출하는 TOC 검출기; 및 상기 플로우 스위치와 상기 TOC 검출기에서 수신된 정보를 기초로 상기 자외선 조사 모듈을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 살균 챔버는, 상기 측벽의 내측에 상기 측벽과 동심원으로 배치되는 파이프 형상의 격벽을 더 포함하고, 상기 격벽은 상기 살균 챔버의 상벽과 하벽까지 연장되어 상기 살균 챔버의 내부 공간을 상기 격벽 내의 제1 공간과 상기 격벽과 상기 측벽 사이의 제2 공간으로 구획하고, 상기 격벽에는 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 연결하는 관통 홀이 전체 영역에 걸쳐 복수로 형성되고, 상기 격벽의 내부 직경은 상기 측벽의 내부 직경의 절반보다 크게 형성될 수 있다.
상기 격벽은 자외선 투과성 재료로 이루어질 수 있다.
상기 살균 챔버의 내부 바닥 면은 상기 제1 공간에서 원뿔 형상으로 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 제2 공간의 유로 단면적은 상기 유체 공급관의 유로 단면적보다 작을 수 있다.
상기 제2 공간의 유로 단면적은 상기 제2 공간에서의 유속이 상기 유체 공급관에서의 유속보다 크게 형성되는 크기로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 판상의 살균 챔버 내로 처리 대상 유체를 확산시켜 유체의 체류 시간을 늘리는 한편 자외선 조사 면적을 넓힘으로써 자외선 살균 효율을 개선할 수 있다.
또한, 살균 챔버의 높이를 자외선 조사 시 최대 살균 효과를 가지는 광 도달 범위인 10mm 이하로 구성하여 자외선 살균 효율을 더욱 개선할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 살균 장치를 도시한 도면이고,
도 3은 도 1의 I - I에서의 단면도이고,
도 4는 도 2의 II - II에서의 단면도이고,
도 5는 제어부를 도시한 블록다이어그램이고,
도 6 및 도 7은 도 3 및 도 4의 변형 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는, 명백히 다른 의미로 정의되어 있지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 단지 특정 실시 예를 설명하기 위한 것으로 볼 것이지 본 발명을 제한하고자 하는 의도가 있는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용하는 "시스템", "모듈", "~부" 등은 컴퓨터 관련 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합을 포함하거나 이들에 의해 구현될 수도 있다.
본 명세서에서, 단수형은 특별한 기재가 없는 한 복수형도 포함하는 것으로 볼 것이다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 기재된 경우, 해당 부분은 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, 어떤 구성요소 "상"으로 기재된 경우, 해당 구성요소의 위 또는 아래를 의미하고, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결" 또는 "결합"된다고 기재된 경우, 해당 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되는 경우뿐만 아니라, 해당 구성요소가 또 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결 또는 결합되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 어떤 구성요소를 설명하는데 있어서 제1, 제2 등의 용어를 사용할 수 있지만, 이러한 용어는 해당 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등을 한정하고자 하는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 살균 장치를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 I - I에서의 단면도이고, 도 4는 도 2의 II - II에서의 단면도이고, 도 5는 제어부를 도시한 블록다이어그램이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 살균 장치(10)는 살균 챔버(100), 유체 공급관(140), 유체 배출관(150) 및 자외선 조사 모듈(200)을 포함할 수 있고, 플로우 스위치(300), TOC 검출기(400) 및 제어부(500)를 더 포함할 수도 있다.
살균 챔버(100)는 예를 들어 상하 방향으로 납작한 원판 형태로 형성될 수 있다.
즉, 살균 챔버(100)의 높이는 살균 챔버(100)의 직경보다 훨씬 작게 형성될 수 있다.
예를 들어, 살균 챔버(100)의 내부 수평 단면 형상은 원형 또는 타원형일 수 있다.
살균 챔버(100)는 내부 공간을 구획하는 상벽(110), 하벽(120) 및 측벽(130)을 포함할 수 있다.
상벽(110)과 하벽(120)은 상하 방향으로 서로 이격되어 마주보게 배치될 수 있다.
상벽(110)은 자외선 투과율이 우수한 투명한 자외선 투과성 재료로 이루어질 수 있다.
상벽(110)은 자외선 확산 기능을 가지는 광 확산판을 포함할 수도 있다.
측벽(130)은 파이프 형상으로 이루어져 상벽(110)과 하벽(120)을 연결할 수 있다.
측벽(130)은 측벽(130)을 측벽(130)의 반경 방향으로 관통하는 유체 유입구(131)와 유체 배출구(132)를 구비할 수 있고, 유체 유입구(131)와 유체 배출구(132)는 측벽(130)의 직경 방향으로 서로 마주보게 배치될 수 있다.
유체 공급관(140)은 유체 유입구(131)에 연결되어 살균 챔버(100)에 처리 대상 유체를 공급할 수 있다.
유체 배출관(150)은 유체 배출구(132)에 연결되어 살균 챔버(100)에서 배출되는 유체를 이송할 수 있다.
유체 공급관(140) 및 유체 배출관(150)은 각각 살균 챔버(100) 또는 측벽(130)의 반경 방향으로 연장될 수 있고, 하수처리시설 등의 배관에 플랜지 결합될 수 있도록 단부에 플랜지를 구비할 수도 있다.
자외선 조사 모듈(200)은 살균 챔버(100)의 상벽(110) 상에 배치되어 상벽(110)을 통해 살균 챔버(100) 내로 자외선을 조사할 수 있다.
예를 들어, 하벽(120)과 측벽(130)은 일체로 성형될 수 있고, 하벽(120)과 측벽(130)과는 상이한 재료로 제작되는 상벽(110)은 별도 제작될 수 있으며, 측벽(130)과 자외선 조사 모듈(200)이 플랜지 결합될 때에 상벽(110)이 플랜지 사이에 고정될 수 있다.
한편, 살균 챔버(100)의 내부 직경(D)은 유체 공급관(140)의 내부 직경(d)보다 클 수 있다.
따라서, 유체 공급관(140)을 통해 살균 챔버(100) 내로 유입된 처리 대상 유체는 확산되면서 유속이 느려질 수 있고, 그로 인해 살균 챔버(100) 내 유체의 체류 시간을 늘어나는 한편, 자외선 조사 면적이 넓어져서 자외선 살균 효율이 개선될 수 있다.
또한, 살균 챔버(100)의 상벽(110)과 하벽(120) 간의 이격 거리(H)는 유체 공급관(140)의 내부 직경(d) 이상이고 살균 챔버(100)의 내부 직경(D)보다 작게 형성될 수 있다.
보다 바람직하게는, 살균 챔버(100)의 상벽(110)과 하벽(120) 간의 이격 거리(H)는 10mm 이하일 수 있다.
또한, 살균 챔버(100)의 내부 바닥 면, 즉 하벽(120)의 상면에는 자외선을 난반사시키는 난반사부가 형성될 수 있다. 난반사부는 도 3에 확대 도시된 것처럼 복수의 돌기 형태일 수 있고, 각각의 돌기는 원뿔 또는 다각뿔 형상으로 이루어질 수 있다.
플로우 스위치(300)는 유체 공급관(140)에 설치되어 처리 대상 유체의 공급 여부를 감지할 수 있다.
TOC 검출기(400)는 유체 배출관(150)에 설치되어 유체 내 총유기탄소량을 검출할 수 있다.
제어부(500)는 플로우 스위치(300)와 TOC 검출기(400)에서 수신된 정보, 즉 처리 대상 유체의 공급 감지 신호 및 총유기탄소량 검출 수치를 기초로 자외선 조사 모듈(200)을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)는 플로우 스위치(300)가 처리 대상 유체가 공급되는 것을 감지하면 자외선 조사 모듈(200)에 전력을 공급할 수 있고, TOC 검출기(400)에서 검출한 유체 내 총유기탄소량 수치에 따라 자외선 조사 모듈(200)에서 조사되는 자외선 조사량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 자외선 조사 모듈(200)은 복수의 LED 모듈을 포함할 수 있고, 제어부(500)는 총유기탄소량 수치가 높아질수록 복수의 LED 모듈을 순차적으로 작동시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 3 및 도 4의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 살균 챔버(100)는 측벽(130)의 내측에 배치되는 격벽(160)을 더 포함할 수도 있다.
격벽(160)은 파이프 형상으로 이루어질 수 있고, 측벽(130)과 동심원으로 배치될 수 있다.
즉, 격벽(160)의 중심 축은 측벽(130)의 중심 축과 동일선 상에 배치될 수 있다.
격벽(160)은 상벽(110)과 하벽(120)까지 연장되어 살균 챔버(100)의 내부 공간을 제1 공간과 제2 공간으로 구획할 수 있다. 여기서, 제1 공간은 상벽(110), 하벽(120) 및 격벽(160)에 의해 구획되는 공간일 수 있고, 제2 공간은 상벽(110), 하벽(120), 측벽(130) 및 격벽(160)에 의해 구획되는 측벽(130)과 격벽(160) 사이의 공간일 수 있다.
또한, 격벽(160)에는 제1 공간과 제2 공간을 연결하는 관통 홀(160a)이 격벽(160)의 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
따라서, 유체 공급관(140)을 통해 살균 챔버(100) 내로 유입된 유체는 격벽(160)에 충돌할 수 있고, 그 과정에서 유체 내에 잔존하는 고형물질이 제2 공간의 바닥 면으로 낙하하면서 상대적으로 탁도가 개선된 유체가 관통 홀(160a)을 통해 제1 공간으로 유입될 수 있으며, 그 결과 제1 공간에서의 자외선 살균 효율이 개선될 수 있다.
또한, 격벽(160)에 유체가 충돌하면서 제2 공간의 바닥 면에 낙하한 고형물질은 제2 공간에 남아 격벽(160)의 외주면을 따라 원주 방향으로 유동하는 유체에 의해 유체 배출구(132)까지 이송될 수 있는데, 제2 공간의 유로 단면적을 작게 하여 유속을 증가시킴으로써 고형물질의 퇴적을 억제하는 한편 배출을 보다 용이하게 할 수도 있다.
일 예로, 격벽(160)의 내부 직경(D1)은 측벽(130)의 내부 직경(D2)의 절반보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 측벽(130)과 격벽(160) 간의 거리가 작게 형성됨으로써 제2 공간에서의 유속이 증가할 수 있다.
다른 예로, 제2 공간의 유로 단면적은 유체 공급관(140)의 유로 단면적보다 작을 수 있다.
또 다른 예로, 제2 공간의 유로 단면적은 제2 공간에서의 유속이 유체 공급관(140)에서의 유속보다 크게 형성될 수 있는 크기로 형성될 수 있다.
한편, 격벽(160)은 자외선 투과율이 우수한 투명한 자외선 투과성 재료로 이루어질 수 있다.
따라서, 격벽(160)의 추가로 인해 자외선 조사 면적이 감소하는 것을 방지할 수도 있다.
이 경우, 격벽(160)은 상벽(110)과 동일한 재료로 이루어질 수도 있고, 상벽(110)과 격벽(160)은 일체로 성형될 수 있으며, 그 결과 측벽(130)과 격벽(160) 간 정렬을 용이하게 할 수도 있다.
한편, 살균 챔버(100)의 내부 바닥 면, 즉 하벽(120)의 상면은 제1 공간에서 원뿔 형상으로 돌출되게 형성될 수도 있다. 즉, 살균 챔버(100)의 내부 바닥 면은 살균 챔버(100)의 중심에서 격벽(160)까지 하향 경사지게 형성될 수 있다. 그 결과, 유체 유입구(131)에서 살균 챔버(100)의 중심을 향해 일직선으로 형성되는 유체 흐름이 주변으로 분산됨으로써 유체 배출구(132)까지 일직선으로 형성되는 유체 흐름을 억제할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 실시 예를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 자외선 살균 장치 100: 살균 챔버
110: 상벽 120: 하벽
130: 측벽 131: 유체 유입구
132: 유체 배출구 140: 유체 공급관
150: 유체 배출관 160: 격벽
160a: 관통 홀 200: 자외선 조사 모듈
300: 플로우 스위치 400: TOC 검출기
500: 제어부

Claims (8)

  1. 상하 방향으로 서로 마주보게 배치되는 상벽과 하벽, 및 상기 상벽과 하벽을 연결하는 파이프 형상의 측벽을 포함하고, 상기 상벽은 자외선 투과성 재료로 이루어지고, 상기 측벽에는 서로 마주보게 배치되는 유체 유입구와 유체 배출구가 형성되는 살균 챔버;
    상기 유체 유입구에 연결되어 상기 살균 챔버에 처리 대상 유체를 공급하는 유체 공급관;
    상기 유체 배출구에 연결되어 상기 살균 챔버에서 배출되는 유체를 이송하는 유체 배출관; 및
    상기 살균 챔버의 상벽 상에 배치되어, 상기 상벽을 통해 상기 살균 챔버 내로 자외선을 조사하는 자외선 조사 모듈을 포함하는 자외선 살균 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 살균 챔버의 내부 수평 단면 형상은 원형인 것을 특징으로 하는 자외선 살균 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 살균 챔버의 내부 수평 단면 형상은 타원형인 것을 특징으로 하는 자외선 살균 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 살균 챔버의 내부 직경은 상기 유체 공급관의 내부 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 자외선 살균 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 살균 챔버의 상벽과 하벽 간의 이격 거리는 상기 유체 공급관의 내부 직경 이상이고 상기 살균 챔버의 내부 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 자외선 살균 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 살균 챔버의 상벽과 하벽 사이의 이격 거리는 10mm 이하인 것을 특징으로 하는 자외선 살균 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 살균 챔버의 내부 바닥 면에는 자외선을 난반사시키는 난반사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자외선 살균 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유체 공급관에 설치되어 처리 대상 유체의 공급 여부를 감지하는 플로우 스위치;
    상기 유체 배출관에 설치되어 총유기탄소량(TOC, Total Organic Carbon)을 검출하는 TOC 검출기; 및
    상기 플로우 스위치와 상기 TOC 검출기에서 수신된 정보를 기초로 상기 자외선 조사 모듈을 제어하는 제어부를 더 포함하는 자외선 살균 장치.
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