WO2020091318A1 - 유체 처리 모듈 - Google Patents

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WO2020091318A1
WO2020091318A1 PCT/KR2019/014173 KR2019014173W WO2020091318A1 WO 2020091318 A1 WO2020091318 A1 WO 2020091318A1 KR 2019014173 W KR2019014173 W KR 2019014173W WO 2020091318 A1 WO2020091318 A1 WO 2020091318A1
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WO
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pipe
fluid
light
light source
inlet
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/014173
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English (en)
French (fr)
Inventor
이재호
최재영
정웅기
한규원
Original Assignee
서울바이오시스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by 서울바이오시스 주식회사 filed Critical 서울바이오시스 주식회사
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Priority to CN202311665388.2A priority patent/CN117720165A/zh
Priority to EP19879809.2A priority patent/EP3889114A4/en
Publication of WO2020091318A1 publication Critical patent/WO2020091318A1/ko
Priority to US17/244,425 priority patent/US20210323840A1/en

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultra-violet radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light

Definitions

  • the present invention relates to a fluid processing module.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus for efficiently treating a fluid such as air or water.
  • the fluid processing module provides a flow path through which a fluid moves, and is provided on a piping, a substrate having an inlet and an outlet, and the front surface of the substrate to irradiate light processing the fluid into the piping
  • a light source module including at least one light emitting element, provided in the piping.
  • the reflector has a higher reflectivity than the pipe for the light, and a reflector for reflecting the light emitted from the light source module, and a heat sink in contact with the rear surface of the substrate to emit heat from the light source module.
  • At least one of the inlet and the outlet is provided in plural so that the moving speed and the moving direction of the fluid moving into the piping are controlled, and the heat sink has a thermal conductivity greater than that of the substrate.
  • the heat sink may have an area larger than the area of the substrate.
  • the heat sink may be made of metal.
  • the inlet and the outlet may be provided in different numbers.
  • the piping may have a main body extending in the longitudinal direction, and a first end and a second end respectively disposed in the longitudinal direction of the main body.
  • the heat sink may have a larger diameter than the diameter of the body.
  • the inlet and the outlet may be provided at different end sides.
  • the inlet and the outlet may be connected to the piping in the same direction to each other with the center of the piping therebetween when viewed in the longitudinal direction of the piping.
  • the inlet and the outlet may be connected to the piping in different directions when viewed in the longitudinal direction of the piping.
  • provided in the piping may further include a reflector for reflecting the light emitted from the light source module.
  • the reflector may have a higher reflectance to the light than the pipe.
  • the fluid processing module may further include a first reflector provided on an inner wall of the pipe and a second reflector provided on the substrate of the light source module.
  • the second reflector has an opening exposing the light emitting element, and an inner surface forming the opening may be inclined.
  • the reflector may be made of a porous material, and the reflectivity of the reflector may be 80% or more.
  • the inlet may be provided in two and the outlet may be provided in one.
  • the diameter of the inlet and the outlet may be the same or different from each other.
  • the fluid treatment module may be employed in a water supply device, and the water supply device may include a water storage device for receiving water and a water treatment device connected to the water storage tank and treating the water. Can be.
  • the present invention provides a fluid processing module having high processing efficiency and high reliability.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a fluid processing module according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a fluid processing module according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 3 is a perspective longitudinal sectional view along the longitudinal direction of FIG. 1.
  • FIG. 4A to 4C illustrate some components, in particular, piping, inlets, and outlets, in a fluid processing module according to an embodiment of the present invention.
  • 5A to 5C are side views of a fluid treatment module according to an embodiment of the present invention, and mainly show piping, inlets, and outlets.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a fluid processing module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective longitudinal sectional view showing a fluid processing module according to an embodiment of the present application.
  • FIGS. 8A and 8B are graphs showing a fluid treatment effect with and without a reflector
  • FIG. 8C is a side view showing a fluid treatment module used in the experiments of FIGS. 8A and 8B.
  • FIGS 9A to 9F illustrate fluid treatment modules in which inlets and outlets are modified in various forms.
  • 10A to 10F are graphs illustrating a fluid treatment effect when the fluid treatment modules shown in FIGS. 9A to 9F are used, respectively.
  • FIG. 11 is a graph showing the sterilization efficiency of a fluid according to a flow rate of a fluid moving in a pipe in the fluid processing module according to an embodiment of the present invention.
  • 12A and 12B are graphs illustrating sterilization efficiency of a fluid according to a flow rate of a fluid moving in a pipe in a fluid processing module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a water treatment device as an example of a device employing a fluid treatment module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a fluid processing module according to an embodiment of the present application
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a fluid processing module according to an embodiment of the present application
  • 3 is a perspective longitudinal sectional view along the longitudinal direction of FIG. 1.
  • the fluid is a target material to be treated using a fluid processing module, and the fluid may be water (particularly running water) or air.
  • treating the fluid includes, for example, sterilizing, purifying, deodorizing, and the like through the fluid processing module.
  • the processing of the fluid is not limited to this, and may include other measures possible using the fluid processing module to be described later.
  • the fluid processing module 100 includes a pipe 110 through which a fluid moves, and a light source that provides light to the fluid of the pipe 110 It includes a module 130.
  • the pipe 110 extends in one direction and has both ends opened.
  • the pipe 110 may include a main body 110c extending in the longitudinal direction, and a first end 110a and a second end 110b respectively disposed in the longitudinal direction of the main body 110c.
  • the main body 110 has a predetermined diameter and a hollow pipe shape.
  • the first end 110a and the second end 110b are connected to both sides of the main body 110c and may have the same diameter as the main body 110c or a larger diameter than the main body 110c.
  • the pipe 110 provides an internal space for a processor, that is, a flow path, as the fluid moves therein.
  • the direction in which the pipe 110 extends is referred to as an extension direction of the pipe 110 or a length direction of the pipe 110.
  • the pipe 110 may be approximately cylindrical.
  • the cross section crossing the longitudinal direction of the cylinder is circular.
  • the shape of the cross section of the pipe 110 is not limited to this, and may be provided in various shapes, for example, an ellipse, a polygon such as a rectangle, a semicircle, and the like.
  • the pipe 110 may be formed of a material having high reflectivity and / or a metal having high thermal conductivity.
  • the pipe 110 may be formed of a material having a high reflectivity such as stainless steel, aluminum, magnesium oxide, or the like, or a material having a high thermal conductivity such as stainless steel, aluminum, silver, gold, copper, and alloys thereof. have.
  • a metal having high thermal conductivity heat generated in the pipe 110 can be effectively discharged to the outside.
  • the material of the pipe 110 is not limited thereto, and when the light source module 130 is provided outside the pipe 110, light emitted from the light source module 130 is applied to the fluid inside the pipe 110. At least a portion may be made of a material that transmits light to reach it. Examples of the light-transmitting material include various types of polymer resins, quartz, and glass.
  • the pipe 110 is made entirely of a transparent material, or a portion adjacent to the light source module 130 is made of a transparent material so that light from the light source module 130 reaches the fluid.
  • the pipe 110 has an inlet 113 through which fluid flows and an outlet 115 through which processed fluid is discharged.
  • the inlet 113 and / or the outlet 115 may be provided in at least one of the main body 110c, the first end 110a, and the second end 110b of the pipe 110.
  • the inlet 113 is connected to the pipe 110.
  • the direction in which the inlet 113 is connected may be different from the extending direction of the pipe 110.
  • the connection direction of the inlet 113 may be inclined or perpendicular to the extending direction of the pipe 110, and accordingly, the fluid may be inclined to the pipe 110 or introduced in a vertical direction. It can move along the extending direction of the pipe 110.
  • the fluid flowing into the pipe 110 through the inlet 113 is a fluid to be treated in the pipe 110, for example, an object that needs sterilization, purification, and deodorization treatment.
  • the outlet 115 is provided at a position spaced from the inlet 113 and may be connected to the pipe 110.
  • the connection direction of the discharge port 115 may be inclined or perpendicular to the extension direction of the pipe 110, and accordingly, the fluid moves along the extension direction to the pipe 110 and then the pipe 110 ) Or can be discharged in a vertical direction.
  • the fluid discharged from the pipe 110 through the discharge port 115 is a fluid that has already been processed in the pipe 110, for example, an object subjected to sterilization, purification, and deodorization treatment.
  • the inlet 113 when viewed from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the pipe 110, the inlet 113 may be disposed on at least either one of both ends of the pipe 110, the outlet ( 115) It may also be disposed on at least one of both ends of the pipe 110.
  • both ends along the longitudinal direction of the pipe 110 are referred to as the first end 110a and the second end 110b, respectively, the inlet 113 and the outlet 115 May be provided on either end side of the first end 110a and the second end 110b, or may be provided on both sides of the first end 110a and the second end 110b.
  • an inlet 113 may be provided on the first end 110a side, and an outlet 115 may be provided on the second end 110b side.
  • the inlet 113 may be provided on the second end 110b side, and the outlet 115 may be provided on the first end 110a side.
  • the location where the inlet 113 and the outlet 115 are provided is not limited thereto, and for example, the inlet 113 and / or the outlet 115 may be disposed in the central portion of the pipe 110 other than both ends. It might be.
  • the inlet 113 and the outlet 115 may be arranged in various forms even when viewed along the longitudinal direction of the pipe 110.
  • 4A to 4C show a fluid processing module according to an embodiment of the present invention, mainly showing some components, particularly, the pipe 110, the inlet 113, and the outlet 115, the inlet 113 ) And one outlet 115 are shown as an example.
  • reference numeral 121 is a first reflector.
  • the inlet 113 and the outlet 115 are pipes 110 facing each other with the center of the pipe 110 therebetween when viewed from a cross section perpendicular to the extending direction of the pipe 110. And can be connected. That is, the inlet 113 and the outlet 115 may be disposed at symmetrical positions with the center of the pipe 110 interposed therebetween. However, the inlet 113 and the outlet 115 need not be completely symmetrical about the center of the pipe 110. Referring to FIG. 4B, the inlet 113 and the outlet 115 may be connected to the pipe 110 on the same side of each other when viewed from the center of the pipe 110.
  • the inlet 113 and the outlet 115 may be provided in a part spaced form of the pipe 110 as shown. That is, the inlet 113 and the outlet 115 may or may not be disposed on the same line when the line extending the direction of the pipe 110 is drawn. However, the present invention is not limited thereto, and may be provided in an overlapping form with each other. Referring to Figure 4c, the inlet 113 and the outlet 115 may be connected to the pipe 110 to form an angle perpendicular to each other.
  • the positions of the inlet 113 and the outlet 115 may vary depending on the device in which the fluid treatment module is employed, and in particular, may be set in various forms according to the amount of treatment or sterilization of the fluid required by each device.
  • one inlet 113 and one outlet 115 are shown, which is for explaining the positional relationship between the inlet 113 and the outlet 115. Accordingly, when at least one of the inlet 113 and the outlet 115 is provided in plural, the plurality of inlets 113 or the outlet 115 may be provided separately at different locations. For example, when looking in the extending direction of the pipe 110, as shown, when the inlet 113 is provided as two, that is, the first inlet 113a and the second inlet 113b, the first 1 inlet (113a) is provided on the side opposite to the outlet 115, the second inlet (113b) may be provided on the same side as the outlet 115.
  • the cross-sections of the inlet 113 and the outlet 115 may have a circular shape or an elliptical shape, but are not limited thereto.
  • it may be provided as a polygon.
  • the cross-section of the inlet 113 and the outlet 115 may be a cross-section according to the direction in which the inlet 113 extends or a direction crossing the direction in which the flow path is formed.
  • separate piping may be further provided to the inlet 113 and / or the outlet 115.
  • Separate pipes may be connected through the inlet 113 and the outlet 115 and a nozzle.
  • the nozzle can be combined with the inlet 113 and / or outlet 115 in various ways, for example, screwed.
  • the amount or speed of the fluid discharged through the inlet 113 and the amount or speed of the fluid discharged through the outlet 115 are the number and diameter of the inlet 113 and the outlet 115 It can be controlled by.
  • the diameter of the inlet 113 and the outlet 115 may be provided identically to each other, or may be provided differently.
  • the fluid treatment efficiency is good even when the diameter of the inlet 113 is the same as the diameter of the outlet 115, but in particular, the diameter of the inlet 113 is larger than the diameter of the outlet 115 When the fluid processing efficiency can be increased.
  • the inlet 113 and the outlet 115 may be provided in plural.
  • the inlet 113 is provided in plural and the outlet 115 is provided in singular
  • the inlet 113 is provided in singular and the inlet 115 is provided in plural
  • the inlet 113 and outlet ( All 115) may be provided in plural.
  • the inlets 113 and outlets 115 may be provided in a corresponding number on a one-to-one basis.
  • fluid treatment efficiency may be increased.
  • 5A to 5C are side views of a fluid treatment module according to an embodiment of the present invention, and mainly show piping, inlets, and outlets.
  • inlets and outlets may be provided in various numbers.
  • a plurality of inlets ie, the first inlets 113a and the second inlets 113b
  • a single number of outlets 115 may be provided, as illustrated in FIG. 5B.
  • it may have a single number of inlets 113 and a plurality of outlets (ie, the first outlet 115a and the second outlet 115b), or, as shown in Figure 5c, a plurality of inlets (i.e. It may have a first inlet (113a) and a second inlet (113b)) and a plurality of outlets (ie, the first outlet 115a and the second outlet 115b).
  • two inlets and outlets provided in a plurality are described as an example, but are not limited thereto, and may be formed in a larger number.
  • the first and second inlets ( 113a, 113b) when viewed in a direction perpendicular to the extending direction of the pipe 110, the first and second inlets ( 113a, 113b) may be provided on the second end (110b) side, the outlet 115 may be provided on the first end (110a) side, when viewed along the extension direction of the pipe 110, the first inlet (113a) May be provided on the side opposite to each other with the outlet 115 across the center of the pipe 110, and the second inlet 113b is the same side with respect to the center of the outlet 115 and the pipe 110. Can be provided on.
  • the light source module 130 provides the fluid with suitable light for processing the fluid.
  • the light source module 130 is provided at various locations adjacent to the fluid to emit light that processes the fluid (eg, sterilization, purification, deodorization).
  • the light source module 130 emits light and may be provided on at least one side of the first end 110a and the second end 110b of the pipe 110.
  • the light source module 130 is shown as an example that is provided to both the first end (110a) and the second end (110b).
  • the position of the light source module 130 is not limited thereto, and may be provided only on one side of both ends in the longitudinal direction of the pipe 110.
  • Such a drawing of the light source module 130 in this embodiment should be interpreted with an emphasis on providing light into the pipe 110 as an example, and the position of the light source module 130 is not limited thereto.
  • the position of the light source module 130 is not limited thereto.
  • the light source module 130 may include a substrate 131 and a light emitting device 133 mounted on the substrate 131.
  • the substrate 131 may be provided in various forms, for example, may be provided in the form of a disc having a diameter corresponding to the diameter of the pipe 110.
  • a plurality of light emitting elements 133 may be arranged on the substrate 131 along a predetermined direction.
  • the substrate 131 may be provided with an outlet for drawing a wiring supplying power to the light emitting element 133.
  • each light emitting element 133 may emit light in the same wavelength band or emit light in different wavelength bands.
  • each light emitting element 133 may emit light of the same or similar ultraviolet wavelength band.
  • some of the light emitting elements 133 may emit a portion of the ultraviolet wavelength band, and the other light emitting elements 133 may emit a portion of another wavelength band of the ultraviolet wavelength band.
  • the light emitting devices 133 may be arranged in various orders. For example, the light emitting device 133 emitting light in the first wavelength band and the light emitting device 133 emitting light in the second wavelength band different from the first wavelength band may be alternately arranged.
  • the light emitted from the light source module 130 may have various wavelength bands.
  • the light from the light source module 130 may be visible light wavelength band, infrared wavelength band, or other wavelength band light.
  • the light emitted from the light source module 130 may have various wavelength bands depending on the type of fluid, the object to be processed (eg, bacteria or bacteria, etc.), and in particular, the fluid When sterilizing, it may have a sterilizing wavelength band.
  • the light source module 130 may emit light in the ultraviolet wavelength band.
  • the light source module 130 may emit light in a wavelength band of about 100 nm to about 420 nm, which is a wavelength band capable of sterilizing microorganisms and the like.
  • the light source module 130 may emit light in a wavelength band of about 100 nm to about 280 nm in one embodiment of the present invention, and emit light in a wavelength band of about 180 nm to about 280 nm in another embodiment, and another embodiment In can be emitted light in the wavelength range of about 250nm to about 260nm.
  • Ultraviolet rays in the wavelength band have a large sterilizing power. For example, when irradiating ultraviolet rays with an intensity of 100 ⁇ W per 1 cm 2, bacteria such as E. coli, diphtheria and dysentery can be killed up to about 99%.
  • ultraviolet rays in the wavelength band can kill food-inducing bacteria, pathogenic Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella Weltevreden, Salmonella typhomurium (S) Typhumurium, Enterococcus faecalis, Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, Listeria monocytogenes It can kill bacteria such as Yersinia enterocolitica, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Campylobacter jejuni or Enterobacter sakazakii .
  • the light emitted from the light source module 130 may have various wavelength bands, and at least a part of the light source module 130 catalyzes the light emitted from the light source module 130. It may contain ingredients that cause it.
  • a photocatalyst layer made of a photocatalytic material may be provided on all or part of the inner circumferential surface and / or the outer circumferential surface of the pipe 110 of the present invention. The area where the photocatalyst layer is provided is not particularly limited as long as light can reach the light source module 130.
  • the photocatalyst is a material that causes a catalytic reaction by the irradiated light.
  • the photocatalyst can react to light in various wavelength bands depending on the material constituting the photocatalyst.
  • a material that causes a photocatalytic reaction to light in an ultraviolet wavelength band among light in various wavelength bands may be used, and this will be described.
  • the type of photocatalyst is not limited to this, and other photocatalysts having the same or similar mechanism may be used depending on the light emitted from the light source.
  • the photocatalyst is activated by ultraviolet rays to cause a chemical reaction, thereby decomposing various contaminants, bacteria, and the like in the fluid in contact with the photocatalyst through an oxidation-reduction reaction.
  • the fluid processing module 100 may further include a driving circuit connected to the light source module 130 and a wiring unit connecting the driving circuit and the light source module 130.
  • the driving circuit supplies power to at least one light source module 130.
  • the driving circuit may be provided to the fluid processing module 100 provided with two light source modules 130 to independently supply power to each of the two light source modules 130. Accordingly, it is possible to selectively drive both the light source modules 130 either on or off, one on, and the other off.
  • a transmission window 137 for transmitting light from the light source module 130 into the pipe 110 may be further provided between the light source module 130 and the fluid processing space in the pipe 110.
  • the transmission window 137 is for protecting the substrate 131 and the light source, and may be made of a transparent insulating material.
  • the transmission window 137 may be provided with various materials, and the material is not limited.
  • the transmission window 137 may be made of quartz or a polymer organic material.
  • organic polymers such as poly (methylmethacrylate) (PMMA), polyvinylalcohol (PVA), polypropylene (PP), and low density polyethylene (PE) are ultraviolet. Silver hardly absorbs, but organic polymers such as polyesters can absorb ultraviolet light.
  • the substrate 131 and the transmission window 137 may be provided in a shape and size corresponding to the pipe 110.
  • a heat sink for discharging heat generated from the light source module 130 to the outside is provided on the outer surface of the light source module 130.
  • the first heat sink 140a and the second heat sink 140b are respectively provided outside the two light source modules 130, respectively. Is provided.
  • the first and second heat sinks 140a and 140b are made of a material having a higher thermal conductivity than the substrate 131 of the light source module 130, and the heat generated from the light source module 130, in particular, the light emitting element 133 is generated. It serves to be delivered through the substrate 131 and discharged to the outside. To this end, the first and second heat sinks 140a and 140b directly contact the back surface of the substrate 131 of the light source module 130, respectively.
  • each of the first and second heat sinks 140a and 140b may be selected from those having a higher thermal conductivity than the metal forming the silver substrate 131.
  • the first and second heat sinks 140a and 140b may be made of a metal having higher thermal conductivity than stainless steel, for example, aluminum.
  • Materials of the first and second heat sinks 140a and 140b may be variously selected within a limit having a higher thermal conductivity than the substrate 131, but are not limited thereto.
  • the first and second heat sinks 140a and 140b may have a larger area than the substrate 131 in order to effectively discharge heat from the substrate 131.
  • the substrate 131 it is disposed in the pipe 110 and may have a diameter corresponding to the diameter of the pipe 110, and the first and second heat sinks 140a and 140b are more than the diameter of the substrate 131 It can have a large diameter.
  • the first and second heat sinks 140a and 140b may each have a larger diameter than the diameter of the main body 110c of the pipe 110.
  • first and second heat sinks 140a and 140b since they may be provided at both end sides of the pipe 110 and the first and second ends 110a and 110b, they protrude from both ends of the pipe 110. It is possible to manufacture in the form, it is easy to form to have a wider diameter.
  • the first and second heat sinks 140a and 140b by providing the first and second heat sinks 140a and 140b, heat generated from the light source can be easily discharged to the outside. As a result, deterioration of the light source due to heat generated by the light source is prevented, thereby increasing the reliability of the fluid processing module 100 and simultaneously exhibiting a stable sterilizing effect.
  • the fluid processing module 100 in addition to the substrate 131 and the light emitting elements 133, the fluid processing module 100 reflects light so that light from the light emitting element 133 can proceed into the pipe 110.
  • a reflector 120 may be provided to increase fluid processing efficiency.
  • the reflector 120 has a higher reflectivity than the pipe 110.
  • the reflector 120 is made of a material having a higher reflectivity than stainless steel.
  • by providing a reflector 120 in the pipe 110 using a material that is higher than the reflectivity of the pipe 110 it is possible to increase the reflectance of light passing through the pipe 110.
  • the reflectance of light increases, the light efficiently repeats reflection in the pipe 110 and increases the fluid processing efficiency.
  • the reflector 120 may be made of a material that reflects light from the light source module 130.
  • the reflector 120 may be made of a material that reflects 80% or more of light from the light source module 130 in one embodiment, 90% or more in another embodiment, and 99% or more in another embodiment.
  • the reflector 120 may be made of a highly reflective material so that light extraction efficiency of light emitted from the light emitting device 133 chip can be maximized.
  • the reflector 120 may be made of a material having a roughness to increase reflection and scattering of light at the surface, or the reflector 120 may be made of a material having a porous surface structure. There may be a variety of porous materials having a surface roughness, but in one embodiment of the present invention, a polymer resin may be used, and for example, PTFE. However, the material constituting the reflector 120 is not limited thereto, and other materials may be used if sufficient reflectance can be secured.
  • the reflector 120 may be made of aluminum and / or aluminum alloy.
  • materials having high reflectivity for example, silver, gold, tin, copper, chromium, nickel, molybdenum, titanium, and the like, may be made of various metals and / or alloys containing the same.
  • the reflector 120 may include a first reflector 121 provided in the pipe 110 and a second reflector 123 provided adjacent to the light source module 130.
  • the first reflector 121 and the second reflector 123 may be made of the same material or may be made of different materials.
  • both the first reflector 121 and the second reflector 123 may be formed of PTFE (Polytetrafluoroethylene), or the first reflector 121 is formed of PTFE and the second reflector 123 is made of aluminum alloy. It may be formed.
  • the first reflector 121 covers the inner surface of the pipe 110.
  • the first reflector 121 may be provided in a form surrounding all of the cylindrical inner walls of the piping 110.
  • the first reflector 121 may or may not be provided on the inner wall of the portion corresponding to the inlet 113 and the outlet 115.
  • the region where light reaches the inner wall of the pipe 110 is provided with the first reflector 121 as much as possible, so that the inner wall of the pipe 110 may be barely exposed.
  • the second reflector 123 is provided on the substrate 131 along the periphery of the region where the light emitting element 133 is mounted.
  • the second reflector 123 is for reflecting light so that light emitted from the light emitting element 133 proceeds to each region in the pipe 110, and for this purpose, the second reflector 123 is provided with the light emitting element 133. It has an opening exposing the mounting area, and is provided on the substrate 131 in a ring shape through which the upper and lower portions are penetrated.
  • the second reflector 123 may have an inner surface facing the opening, an outer surface facing the outside, and a bottom surface contacting the upper surface of the substrate 131.
  • the inner surface is provided at least partially inclined with respect to the upper surface of the substrate 131. Accordingly, the width of the opening of the second reflector 123 increases from the upper surface of the substrate 131 toward the upper direction. In other words, the inner diameter of the second reflector 123 increases from the upper surface of the substrate 131 toward the upper direction.
  • the inclined side may be straight or curved, and the inclination is the number of light emitting elements 133, the directivity angle of the light emitting elements 133, and the amount of light from the light emitting elements 133 It may be set at various angles in consideration of the like.
  • the piping 110 is tightly fastened to the first and second heat sinks 140a and 140b, and at the same time, the fluid is prevented from leaking to other areas.
  • One or more sealing members 151a and 151b may be provided.
  • the sealing members 151a, 151b are provided adjacent to the fluid treatment space, for example, between the first cap 110a and the first end 110a of the pipe 110 and the second one. It may be provided between the cap and the second end 110b of the pipe 110.
  • Each sealing member 151a, 151b is provided between the substrate 131 and the transmission window 137, and the first and second sealing members 150a, 150b provided between the transmission window 137 and the stepped portion in the pipe 110. It may include.
  • the first and second sealing members 150a and 150b tightly fasten each of the pipe 110 and the first and second caps, while the fluid in the first interior space is connected to the pipes 110 and the first and second caps. Prevents water from leaking out through. For example, by separating the fluid treatment space from the light source module 130, it is possible to prevent the light source module 130 from being damaged by the fluid.
  • the sealing members 151a and 151b may be provided in singular or plural.
  • the sealing members 151a and 151b are tightly coupled to tightly fasten the inside and the outside of the pipe 110 and the pipe 110 when the first and second caps are fastened to the pipe 110 and to separate and seal the two regions. It has a (closed figure) shape.
  • the first and second sealing members 150a and 150b may have an o-ring shape.
  • the sealing members 151a and 151b may be made of an elastic material having ductility.
  • the sealing members 151a and 151b are made of an elastic material, when the pipe 110 is fastened to the pipe 110 when the first and second heat sinks 140a and 140b are fastened to each other, the tight fastening structure is maintained. .
  • Examples of the elastic material forming the sealing members 151a and 151b include silicone resin, but are not limited thereto, and may be made of other materials.
  • silicone resin silicone resin
  • natural or synthetic rubber may be used as the elastic material, and other polymer organic elastic materials may be used.
  • each of the first and second heat sinks 140a and 140b is used as first and second caps sealing the first and second ends 110a and 110b of the pipe 110, respectively.
  • the first and second heat sinks 140a and 140b may have a fastening portion coupled with the pipe 110.
  • the fastening portion may be provided in various forms.
  • the first and second heat sinks 140a and 140b may have an insertion portion having a diameter corresponding to the inner diameter of the pipe 110 as a fastening portion, and are inserted into and fastened by being inserted into an end portion of the pipe 110 ( 110) can be sealed.
  • the first heat sink 140a is provided at the first end 110a of the pipe 110 to be fastened with the pipe 110.
  • the first heat sink 140a may be inserted into the pipe 110 by forming a step portion having different outer diameters.
  • the first heat sink 140a is provided such that a portion facing the first end 110a of the pipe 110 has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the pipe 110.
  • the pipe 110 and the first heat sink 140a may be provided with a fastening member for coupling the pipe 110 and the first heat sink 140a.
  • a fastening hole 143a is provided in the pipe 110 and the first heat sink 140a, and the fastening bolt 143b is fastened to the fastening hole 143a between the pipe 110 and the first heat sink 140a.
  • the second heat sink 140b is provided at the second end 110b of the pipe 110 and is fastened to the pipe 110.
  • a step portion having different outer diameters is also formed on the second heat sink 140b, and thus can be inserted into the pipe 110 in the same manner as the first heat sink 140a.
  • a fastening member for coupling the pipe 110 and the second heat sink 140b may be provided to the pipe 110 and the second heat sink 140b.
  • a fastening hole 143a is provided in the pipe 110 and the second heat sink 140b to fasten the fastening bolt 143b to the fastening hole 143a of the pipe 110 and the second heat sink 140b.
  • the pipe 110 and the second heat sink 140b may be combined.
  • the first and second heat sinks 140a and 140b are not only used as heat dissipating members for dissipating heat generated from the light source module 130, but also are encapsulating the piping 110 It was also used as a tool, ie first and second caps. However, this corresponds to an embodiment, and a sealing member for sealing the pipe 110 as a separate component from the first and second heat sinks 140a and 140b may be further provided as a separate component. In this case, separate sealing members may also be made of a material having high thermal conductivity so that heat from the first and second heat sinks 140a and 140b can be dissipated well.
  • the fluid processing module having the above-described structure, by moving the fluid along the pipe extending direction, exposure to light from the light source module is performed, and treatment such as sterilization is performed on the fluid.
  • the fluid processing module according to an embodiment of the present invention controls the number and diameter of inlets and outlets, and improves light efficiency through a reflector, thereby significantly increasing fluid processing efficiency.
  • the reliability of the light source module is ensured by using a heat sink.
  • the fluid processing module according to an embodiment of the present invention may be modified in various shapes within the limits without departing from the concept of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a fluid processing module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a perspective longitudinal cross-sectional view showing a fluid processing module according to an embodiment of the present application.
  • the fluid processing module 100 includes a pipe 110 through which a fluid moves, and a light source that provides light to the fluid of the pipe 110 It includes a module 130.
  • the pipe 110 extends in one direction, but one end is blocked and one end has an open shape.
  • the pipe 110 has a main body 110c extending in the longitudinal direction and a first end 110a and a second end 110b respectively disposed in the longitudinal direction of the main body 110c, the first end 110a has a closed shape without an entrance, and the second end 110b has an open shape.
  • the pipe 110 has an inlet 113 through which fluid flows, and an outlet 115 through which processed fluid is discharged.
  • the inlet 113 may be provided at the open end, that is, the second end 110b side
  • the outlet 115 may be provided at the closed end, that is, the first end 110a side. .
  • a plurality of inlets 113 may be provided, for example, as the first inlets 113a and the second inlets 113b. In this embodiment, both the first inlet 113a and the second inlet 113b may be provided on the second end 110b side.
  • the amount or speed of fluid provided through the inlet 113 and the amount or speed of fluid discharged through the outlet 115 are the same as in the other embodiments described above. And it is possible to control by the number and diameter of the outlet 115.
  • the light source module 130 provides suitable light for processing the fluid to the fluid, and in this embodiment, the second end 110b of the first end 110a and the second end 110b of the pipe 110 Can be provided on the side.
  • the light source module 130 is not provided on the side of the first end 110a having no opening.
  • the light source module 130 may include a substrate 131 and a light emitting device 133 mounted on the substrate 131.
  • a transmission window 137 for transmitting light from the light source module 130 into the pipe 110 may be further provided between the light source module 130 and the fluid processing space in the pipe 110.
  • a heat sink 140 for discharging heat generated from the light source module 130 to the outside is provided on an open side of the end of the light source module 130.
  • a heat sink 140 is provided on the second end 110b side.
  • the heat sink 140 is made of a material having a higher thermal conductivity than the substrate 131 of the light source module 130, and transfers heat generated from the light source module 130, in particular, the light emitting device 133 through the substrate 131 It serves to receive and discharge it to the outside. To this end, the heat sink 140 directly contacts the rear surface of the substrate 131 of the light source module 130.
  • the heat sink 140 may have a larger area than the substrate 131 in order to effectively discharge heat from the substrate 131.
  • the substrate 131 it is disposed in the pipe 110 and may have a diameter corresponding to the diameter of the pipe 110, and the heat sink 140 may have a larger diameter than the diameter of the substrate 131.
  • the heat sinks 140 may each have a larger diameter than the diameter of the body 110c of the pipe 110.
  • the heat sink 140 since it can be provided at the second end 110b of the pipe 110, it can be manufactured in a form protruding outward from the outer diameter of the second end 110b of the pipe 110, It is easy to form to have a wider diameter.
  • the heat sink 140 may also include a protrusion 141 protruding outward from its surface so as to easily dissipate heat to the outside as much as possible.
  • a plurality of protrusions 141 may be provided, and by providing a plurality of protrusions 141, the surface area of the heat sink 140 is significantly increased than when the protrusions 141 are not provided.
  • the protrusions 141 may have a plate shape extended in one direction, and may be spaced apart from each other.
  • the shape of the protrusions 141 is not limited to this, and the shape is not particularly limited as long as the surface area can be widened.
  • the heat sink 140 including the protrusions 141 may be integrally formed without being separated.
  • heat transfer may be more easily performed than the case where it is not.
  • heat generated from the light source can be easily discharged to the outside.
  • deterioration of the light source due to heat generated by the light source is prevented, thereby increasing the reliability of the fluid processing module 100 and simultaneously exhibiting a stable sterilizing effect.
  • the main body 110c is a structure in which the first end 110a is blocked, and since fluid is obtained through one side and fluid is discharged through the other side, vortices due to a blocked portion in the main body 110c are easy. Is formed. The fluid stays in the body 100c by such a vortex. Accordingly, the time to be exposed to light from the light source module 130 is sufficiently long, and the effect of processing the final fluid is also improved.
  • the light efficiency increases. That is, since a sufficient amount of light is irradiated to the fluid, in the case of this embodiment, even if the light source module 130 is disposed on only one side, a sufficient degree of fluid processing effect can be obtained.
  • the length of the main body 110c may also be provided with a shorter length than the above-described embodiment. Here, when the length of the main body 110c is short, vortices may be more easily generated in the main body 110c.
  • a part of a reflector that reflects light so that light can proceed into the pipe 110 may be omitted.
  • the reflector 120 is provided with the first reflector 121 (see FIGS. 2 and 3) provided in the pipe 110 is omitted, and only the second reflector 123 provided adjacent to the light source module 130 is provided.
  • the second reflector 123 is provided on the substrate 131 along the periphery of the region where the light emitting element 133 is mounted, and has an opening through which the light emitting element 133 is mounted, through which the upper and lower portions are penetrated. It is provided on the substrate 131 in a ring shape.
  • the fluid processing module 100 may be provided with a sealing member for tightly fastening the pipe 110 to the heat sink 140 and preventing fluid from leaking to other areas. .
  • sealing member 150 is provided adjacent to the fluid treatment space, and may be provided in a shape surrounding the end of the transmission window 137 in a U-shape.
  • the heat sink 140 may be used as a cap for sealing the second end 110b of the pipe 110, respectively. Accordingly, in one embodiment of the present invention, the heat sink 140 may have a fastening portion coupled with the pipe 110.
  • the fastening portion may be provided in various forms.
  • the heat sink 140 may have an insertion portion having a diameter corresponding to the inner diameter of the pipe 110 as a fastening portion, and may be sealed by being inserted and fastened at an end of the pipe 110. .
  • the heat sink 140 is provided at the second end 110b of the pipe 110 to be fastened with the pipe 110.
  • the heat sink 140 may be inserted into the pipe 110 by being formed with a stepped portion having different outer diameters.
  • the heat sink 140 is provided such that a portion facing the second end 110b of the pipe 110 has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the pipe 110.
  • the pipe 110 and the heat sink 140 may be provided with fastening members for coupling the pipe 110 and the heat sink 140, respectively.
  • the heat sink 140 is not only used as a heat dissipation member for dissipating heat generated from the light source module 130, but also used as a sealing tool for sealing the piping 110, that is, as a cap Became.
  • a heat sink 140 and a separate member that seals the pipe 110 as a separate component may be further provided as a separate component.
  • a separate sealing member may also be made of a material having high thermal conductivity so that heat from the heat sink 140 can be dissipated well.
  • the fluid treatment module having the above-described structure can reduce the overall size by shortening the length of the main body.
  • the number of light source modules can be reduced and the total number of light emitting devices can also be reduced. This leads to a reduction in the number of light source modules and light emitting elements in the light source module, and manufacturing processes and costs such as waterproofing both ends of the body or assembling a heat sink are reduced.
  • FIGS. 8A and 8B are graphs showing a fluid treatment effect with and without a reflector
  • FIG. 8C is a side view showing a fluid treatment module used in the experiments of FIGS. 8A and 8B.
  • the comparative example is that no reflector is provided, that is, the first and second reflectors are not provided, and Example 1 is provided only by the second reflector, and Example 2 is provided by the first and second reflectors. A reflector is provided.
  • Embodiment 3 is provided with only the first reflector
  • Embodiment 4 is provided with both the first and second reflectors.
  • Example 1 and Example 2 showed a significantly higher fluid processing efficiency, that is, sterilization efficiency compared to the comparative example.
  • the sterilization efficiency was Comparative Example 1.551 (log CFU / mL), but Examples 1 and 2 were 2.767 (log CFU / mL) and 3.216 ( log CFU / mL).
  • the comparative example was only 1.080 (log CFU / mL), but Examples 1 and 2 corresponded to 2.078 (log CFU / mL) and 3.732 (log CFU / mL).
  • the sterilization efficiency was significantly higher than in Example 1 in which only the second reflector was employed.
  • Example 3 and Example 4 showed a significantly higher fluid processing efficiency, that is, sterilization efficiency.
  • sterilization efficiency For example, when treating 1 liter per minute (LPM) of fluid, Examples 3 and 4 corresponded to 4.666 (log CFU / mL) and 5.413 (log CFU / mL), respectively.
  • LPM 1 liter per minute
  • Example 4 in which the first and second reflectors were mounted, the sterilization efficiency was significantly higher than in the case where only the first reflector was mounted.
  • a reflector is provided to show a remarkably high fluid processing capability.
  • the inlets and outlets may be provided in various forms for controlling the fluid moving in the pipe, and FIGS. 9A to 9F show the inlets and outlets in various forms. Modified fluid treatment modules are illustrated, and FIGS. 10A to 10F are graphs showing fluid treatment effects (ie, sterilization effects) when the fluid treatment modules shown in FIGS. 9A to 9F are used, respectively.
  • FIG. 10A and 10B are cases in which one inlet and one outlet are provided, respectively, and FIG. 10A shows a sterilizing effect when the diameters of the inlet and outlet are the same, and FIG. 10B shows that the diameter of the outlet is 1/2 of the inlet diameter. It shows the sterilization effect when set small.
  • FIG. 10c illustrates a sterilizing effect when two inlets are provided (ie, a first inlet and a second inlet) and one outlet is provided, but the diameter of the inlet and outlet are the same.
  • the number of inlets and outlets is the same, but the sterilization efficiency when the diameters are different can be confirmed.
  • FIG. 10D the number of inlets and outlets is the same as in FIG. 10C, but the diameter of the outlets is the same.
  • Figure 10e shows the sterilizing effect when it is set to 1/2 of the inlet diameter
  • the number of inlets and outlets is the same as in Figure 10c, but shows the sterilizing effect when the inlet diameter is set to be smaller than 1/2 of the outlet diameter. It is shown.
  • 10F is different from the above-described experimental example, and the arrangement of the inlets and outlets is different, and corresponds to the case where the inlets and outlets are formed at the same end.
  • Figure 10f when the inlet and outlet are formed on the same end, it can be seen that the sterilization efficiency is very reduced by showing the bacterial inactivation degree of 1.268 (log CFU / mL) in 1LPM. This seems to be because the inlet and outlet are formed on the same side, so that the fluid discharged out of the pipe does not stay sufficiently.
  • FIG. 11 is a graph showing a fluid treatment effect (ie, sterilization effect) when the fluid treatment module shown in FIG. 9D is used
  • FIGS. 12A and 12B are fluid treatments when using the fluid treatment module shown in FIG. 9C It is a graph showing the effect measured twice.
  • the sterilizing power is maintained in a high state even when the fluid processing speed is increased, and as a result, the volume of the sterilizable fluid increases.
  • the fluid treatment module according to the embodiment of the present invention has a wide range of devices that can be employed because the sterilizing power is sufficiently guaranteed for various speeds.
  • the device equipped with the fluid treatment module may be various, such as a water purifier, a washer, and a bidet, and the required flow rate may be different for each device.
  • the fluid processing module according to the embodiment of the present invention can be applied to devices requiring different flow rates.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a water treatment device as an example of a device employing a fluid treatment module according to an embodiment of the present invention.
  • the water treatment apparatus is connected to filters 61 primarily filtering water, a water storage tank 67 through which water passing through the filter 61 is stored, and a water storage tank 67 It includes a fluid processing module 100.
  • the filters 61 are for removing foreign substances in the supplied water.
  • the water treatment device may further include a pump (not shown) connected to the filters 61, and water may be supplied to the filters 61 by the pump.
  • the filters 61 may be provided in various numbers such as filters for removing large impurities, filters for removing heavy metals and bacteria, etc., and are only intended to sterilize sufficiently purified water from the outside by the fluid treatment module 100 In this case, the filters 61 may be omitted.
  • the water from which foreign substances and the like are removed by the filters 61 is moved to the water storage tank 67 through the connection portion 65.
  • At least one reservoir 67 may be provided, and a plurality of reservoirs 67 may be provided.
  • the reservoir 67 may be omitted.
  • the fluid treatment module 100 processes water from the reservoir 67.
  • the processing in the fluid processing module 100 may be various actions such as sterilization, purification, and deodorization, as described above.
  • an extraction valve or the like may be additionally provided to allow the user to take water immediately.
  • the fluid treatment module of the present invention when used, a device having a very simple structure and a high treatment effect of air or water can be implemented.

Abstract

유체 처리 모듈은 유체가 이동하는 유로를 제공하며, 유입구와 배출구를 가지는 배관, 기판과, 상기 기판의 전면 상에 제공되어 상기 유체를 처리하는 광을 상기 배관 내로 조사하는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈, 상기 배관 내에 제공되고. 상기 광에 대해 상기 배관보다 높은 반사율을 가지며, 상기 광원 모듈로부터 출사된 상기 광을 반사시키는 리플렉터, 및 상기 광원 모듈의 열을 방출하도록 상기 기판의 배면에 접촉하는 방열판을 포함한다. 상기 유입구와 상기 배출구 중 적어도 하나는 상기 배관 내로 이동하는 상기 유체의 이동 속도 및 이동 방향이 제어되도록 복수 개로 마련되며, 상기 방열판은 상기 기판의 열전도도보다 큰 열전도도를 갖는다.

Description

유체 처리 모듈
본 발명은 유체 처리 모듈에 관한 것이다.
최근 산업화로 인한 오염이 심해지고 있는 가운데, 환경에 대한 관심이 증가됨과 동시에 웰빙 트렌드가 확산되고 있다. 이에 따라, 깨끗한 물이나 깨끗한 공기에 대한 수요가 점점 늘어나고 있는 바, 깨끗한 물 및 깨끗한 공기를 제공할 수 있는 물 처리 장치, 공기 정화기 등의 다양한 관련 제품이 개발되고 있다.
본 발명은 공기나 물과 같은 유체를 효율적으로 처리하는 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 출원의 실시예에 따른 유체 처리 모듈은 유체가 이동하는 유로를 제공하며, 유입구와 배출구를 가지는 배관, 기판과, 상기 기판의 전면 상에 제공되어 상기 유체를 처리하는 광을 상기 배관 내로 조사하는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈, 상기 배관 내에 제공되고. 상기 광에 대해 상기 배관보다 높은 반사율을 가지며, 상기 광원 모듈로부터 출사된 상기 광을 반사시키는 리플렉터, 및 상기 광원 모듈의 열을 방출하도록 상기 기판의 배면에 접촉하는 방열판을 포함한다. 상기 유입구와 상기 배출구 중 적어도 하나는 상기 배관 내로 이동하는 상기 유체의 이동 속도 및 이동 방향이 제어되도록 복수 개로 마련되며, 상기 방열판은 상기 기판의 열전도도보다 큰 열전도도를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방열판은 상기 기판의 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방열판은 금속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유입구와 상기 배출구는 서로 다른 개수로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배관은 길이 방향으로 연장된 본체와, 상기 본체의 길이 방향으로 각각 배치된 제1 단부와 제2 단부를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방열판은 상기 본체의 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유입구와 상기 배출구는 서로 다른 단부 측에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유입구와 상기 배출구는, 상기 배관의 길이 방향으로 보았을 때 상기 배관의 중심을 사이에 두고 서로 동일한 방향으로 상기 배관에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유입구와 상기 배출구는, 상기 배관의 길이 방향으로 보았을 때 서로 다른 방향으로 상기 배관에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배관 내에 제공되며 상기 광원 모듈로부터 출사된 광을 반사시키는 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리플렉터는 상기 광에 대해 상기 배관보다 높은 반사율을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체 처리 모듈은 상기 리플렉터는 상기 배관의 내벽에 제공된 제1 리플렉터와 상기 광원 모듈의 상기 기판 상에 제공된 제2 리플렉터를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 리플렉터는 상기 발광 소자를 노출하는 개구를 가지며, 상기 개구를 이루는 내측면은 경사질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리플렉터는 다공성 재료로 이루어질 수 있으며, 상기 리플렉터의 반사율은 80% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유입구는 2개로 제공되며 상기 배출구는 1개로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유입구와 상기 배출구의 직경은 서로 동일하거나, 서로 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유체 처리 모듈은 물 공급 장치에 채용될 수 있으며, 물 공급 장치는 물을 수용하는 저수조와, 상기 저수조에 연결되며 상기 물을 처리하는 물 처리 장치를 포함할 수 있다.
본 발명은 처리 효율이 높고 신뢰성이 높은 유체 처리 모듈을 제공한다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 유체 처리 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 유체 처리 모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 길이 방향에 따른 사시 종단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈에 있어서, 일부 구성 요소, 특히, 배관, 유입구, 및 배출구를 위주로 도시한 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈의 측면도로서, 배관, 유입구, 및 배출구를 위주로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈을 도시한 사시종단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 리플렉터의 유무에 따른 유체 처리 효과를 도시한 그래프이며, 도 8c는 도 8a 및 도 8b의 실험에 사용된 유체 처리 모듈을 도시한 측면도이다.
도 9a 내지 도 9f는 유입구와 배출구를 다양한 형태로 변형시킨 유체 처리 모듈을 도시한 것들이다.
도 10a 내지 도 10f는 각각 도 9a 내지 도 9f에 도시된 유체 처리 모듈을 이용하였을 때 유체 처리 효과를 도시한 그래프들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈에 있어서, 배관 내를 이동하는 유체의 유량에 따른 유체의 살균 효율을 도시한 그래프이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈에 있어서, 배관 내를 이동하는 유체의 유량에 따른 유체의 살균 효율을 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈이 채용된 장치를 도시한 것으로서, 일 예로 물 처리 장치를 도시한 모식도이다.
이하에서는, 본 출원의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 출원의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 실시예들이 자세히 설명될 것이다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 유체 처리 모듈을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 출원의 실시예에 따른 유체 처리 모듈을 나타낸 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 길이 방향에 따른 사시 종단면도이다.
본 발명의 일 실시예는 유체 처리 모듈에 관한 것이다. 일 실시예에 있어서, 유체는 유체 처리 모듈을 이용하여 처리하고자 하는 목적 물질로서, 상기 유체는 물(특히, 유수)이나 공기일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유체를 처리한다는 것은 유체 처리 모듈을 통해 유체에 예를 들어, 살균을 비롯하여, 정화, 탈취 등의 조치를 하는 것까지 포함한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 유체의 처리는 이에 한정되는 것은 아니며, 이후 설명할 유체 처리 모듈을 이용하여 가능한 다른 조치를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈(100)은 그 내부로 유체가 이동하는 배관(110)과, 상기 배관(110)의 유체에 광을 제공하는 광원 모듈(130)을 포함한다. 배관(110)은 일 방향으로 연장되며 양 단부가 개구된 형상을 갖는다. 배관(110)은 길이 방향으로 연장된 본체(110c)와, 상기 본체(110c)의 길이 방향으로 각각 배치된 제1 단부(110a)와 제2 단부(110b)를 포함할 수 있다. 본체(110)은 소정의 직경을 가지며 내부가 비어있는 파이프 형상을 가진다. 제1 단부(110a)와 제2 단부(110b)는 본체(110c)의 양측에 연결되며 본체(110c)와 동일한 직경 또는 본체(110c)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 배관(110)은 그 내부에 유체가 이동되면서 처리기 위한 내부 공간, 즉 유로을 제공한다. 이하에서는, 배관(110)이 연장된 방향을 배관(110)의 연장 방향, 또는 배관(110)의 길이 방향으로 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 배관(110)은 대략적으로 원기둥 형상일 수 있다. 이 경우, 원기둥의 길이 방향과 교차하는 단면은 원 형상이다. 그러나, 배관(110)의 단면의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상, 예를 들어 타원, 사각형과 같은 다각형, 반원 등으로 제공될 수 있다.
배관(110)은 반사율이 높은 재질 및/또는 열전도성이 높은 금속을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 배관(110)은 스테인리스, 알루미늄, 산화마그네슘, 등과 같은 반사율이 높은 재질로 형성되거나, 스테인레스, 알루미늄, 은, 금, 구리, 이들의 합금과 같은 열전도성이 높은 재질로 형성될 수 있다. 열전도성이 높은 금속의 경우, 배관(110)에서 발생할 수 있는 열을 효과적으로 외부로 배출할 수 있다.
그러나, 배관(110)의 재료는 이에 한정되는 것은 아니며, 광원 모듈(130)이 배관(110)의 외부에 제공되는 경우, 광원 모듈(130)로부터 출사된 광이 배관(110) 내부의 유체에 도달하도록 적어도 일부가 광을 투과하는 재료로 이루어질 수 있다. 상기 광을 투과하는 재료로는 다양한 종류의 고분자 수지, 석영, 유리 등을 들 수 있다. 예를 들어, 배관(110)은 전체가 투명한 재질로 이루어지거나, 광원 모듈(130)에 인접한 부분이 투명한 재질로 이루어짐으로써 광원 모듈(130)로부터의 광이 유체로 도달하도록 한다.
배관(110)은 유체가 유입되는 유입구(113) 및 처리된 유체가 배출되는 배출구(115)를 가진다. 유입구(113) 및/또는 배출구(115)는 배관(110)의 본체(110c), 제1 단부(110a), 및 제2 단부(110b) 중 적어도 어느 한 영역에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유입구(113)는 배관(110)에 연결된다. 유입구(113)가 연결된 방향은 배관(110)의 연장 방향과 다를 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 유입구(113)의 연결 방향은 배관(110)의 연장 방향에 경사지거나 수직할 수 있으며, 이에 따라 유체는 배관(110)에 경사지거나 수직한 방향으로 유입된 후 배관(110)의 연장 방향을 따라 이동할 수 있다. 유입구(113)를 통해 배관(110)로 유입되는 유체는 배관(110)에서 처리되어야 할 유체, 예를 들어, 살균, 정화, 탈취 처리 필요한 대상물이다.
배출구(115)는 유입구(113)와 이격된 위치에 제공되며 배관(110)와 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 배출구(115)의 연결 방향은 배관(110)의 연장 방향에 경사지거나 수직할 수 있으며, 이에 따라 유체는 배관(110)에 연장 방향을 따라 이동하다가 배관(110)에 경사지거나 수직한 방향으로 배출될 수 있다. 배출구(115)를 통해 배관(110)로부터 배출되는 유체는 배관(110)에서 이미 처리된 유체, 예를 들어, 살균, 정화, 탈취 처리가 된 대상물이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 배관(110)의 길이 방향에 수직한 방향에서 바라볼 때, 유입구(113)는 배관(110)의 양 단부 중 어느 적어도 어느 한 쪽에 배치될 수 있으며, 배출구(115) 또한 배관(110)의 양 단부 중 적어도 어느 한 쪽에 배치될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 배관(110)의 길이 방향을 따른 양 단부를 제1 단부(110a) 및 제2 단부(110b)라고 하면, 유입구(113)와 배출구(115) 각각은 제1 단부(110a)와 제2 단부(110b) 중 어느 한 단부 측에 제공되거나, 제1 단부(110a)와 제2 단부(110b) 양측에 제공될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제1 단부(110a) 측에 유입구(113)가 제공되고, 제2 단부(110b) 측에 배출구(115)가 제공될 수도 있다. 또는 제2 단부(110b) 측에 유입구(113)가 제공되고 제1 단부(110a) 측에 배출구(115)가 제공될 수도 있다. 그러나, 유입구(113)와 배출구(115)의 제공 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 유입구(113) 및/또는 배출구(115)가 양 단부 이외의 배관(110)의 중앙부에 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유입구(113)와 배출구(115)는 배관(110)의 길이 방향을 따라 바라 보았을 때에도 다양한 형태로 배치될 수 있다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈에 있어서, 일부 구성 요소, 특히, 배관(110), 유입구(113), 및 배출구(115)를 위주로 도시한 것으로서, 유입구(113)와 배출구(115)가 각각 1개씩인 경우를 일 예로 도시하였다. 도 4a 내지 도 4c에서 설명되지 않은 부호 121은 제1 리플렉터이다.
먼저 도 4a를 참조하면, 유입구(113)와 배출구(115)는 배관(110)의 연장 방향에 수직한 단면에서 볼 때 배관(110)의 중심을 사이에 두고 서로 마주보는 방향으로 배관(110)과 연결될 수 있다. 즉 유입구(113)와 배출구(115)는 서로 배관(110)의 중심을 사이에 두고 대칭되는 위치에 배치될 수 있다. 그러나 유입구(113)와 배출구(115)가 배관(110)을 중심을 기준으로 완전히 대칭될 필요는 없다. 도 4b를 참조하면, 유입구(113)와 배출구(115)는 배관(110)의 중심을 기준으로 볼 때 서로 동일한 측에 배관(110)과 연결 수 있다. 이 경우, 유입구(113)와 배출구(115)는 도시된 바와 같이 배관(110)의 일부 이격된 형태로 제공될 수 있다. 즉, 유입구(113)과 배출구(115)는 배관(110)의 연장 방향을 선을 그었을 때 동일한 선상에 배치될 수도 있으나 그렇지 않을 수도 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 중첩된 형태로 제공될 수도 있다. 도 4c를 참조하면, 유입구(113)와 배출구(115)는 서로 수직한 각도를 이루도록 배관(110)과 연결될 수 있다.
이러한 유입구(113)와 배출구(115)의 위치는 유체 처리 모듈이 채용되는 장치에 따라 달라질 수 있으며, 특히, 각 장치가 요구하는 유체의 처리량이나 살균 정도에 따라 다양한 형태로 설정될 수 있다.
본 도면들에 있어서, 유입구(113)와 배출구(115)는 각각 1개씩 도시되었는 바, 이는 유입구(113)와 배출구(115)의 위치 관계를 설명하기 위한 것이다. 따라서, 유입구(113) 및 배출구(115) 중 적어도 하나가 복수 개로 제공되는 경우, 복수 개의 유입구(113)나 배출구(115)는 개별적으로 다른 위치에 제공될 수 있다. 예를 들어, 배관(110)의 연장 방향으로 바라볼 때, 도시된 바와 같이, 유입구(113)가 두 개, 즉, 제1 유입구(113a)와 제2 유입구(113b)로 제공되는 경우, 제1 유입구(113a)는 배출구(115)와 대향되는 측에 제공되고, 제2 유입구(113b)는 배출구(115)와 동일측에 제공될 수도 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 유입구(113)와 배출구(115)의 단면은 원 형상이나 타원 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상, 예를 들어, 다각형으로 제공될 수 있다. 여기서, 유입구(113)와 배출구(115)의 단면은 유입구(113)가 연장된 방향, 또는 유로가 형성된 방향에 교차하는 방향에 따른 단면일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 유입구(113) 및/또는 배출구(115)에는 별도의 배관이 더 제공될 수 있다. 별도의 배관은 유입구(113)와 배출구(115)와 노즐을 통해 연결될 수 있다. 노즐은 유입구(113) 및/또는 배출구(115)와 다양한 방식으로 결합될 수 있는 바, 예를 들어 나사 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유입구(113)를 통해 제공되는 유체의 양이나 속도 및 배출구(115)를 통해 배출되는 유체의 양이나 속도는 유입구(113)와 배출구(115)의 개수 및 직경에 의해 제어가 가능하다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 유입구(113)와 배출구(115)의 직경은 서로 동일하게 제공될 수도 있으며, 서로 다르게 제공될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유입구(113)의 직경이 배출구(115)의 직경과 동일할 때도 유체 처리 효율이 좋으나, 특히, 유입구(113)의 직경이 배출구(115)의 직경이 더 클 때 유체 처리 효율이 높아질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 유입구(113)와 배출구(115) 중 적어도 하나는 복수 개로 제공될 수 있다. 예를 들어, 유입구(113)가 복수 개로 제공되고 배출구(115)가 단수개로 제공되거나, 유입구(113)가 단수 개로 제공되고 배출구(115)가 복수 개로 제공되거나, 또는 유입구(113)와 배출구(115)가 모두 복수 개로 제공될 수 있다. 유입구(113)와 배출구(115)가 복수 개로 제공될 때, 유입구(113)와 배출구(115)는 일대일로 대응되는 개수로 제공될 수 있다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유입구(113)가 두 개로, 배출구(115)가 한 개로 형성된 경우 유체 처리 효율이 높아질 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈의 측면도로서, 배관, 유입구, 및 배출구를 위주로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 유입구와 배출구가 다양한 개수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 복수 개의 유입구(즉, 제1 유입구(113a)와 제2 유입구(113b))와 단수 개의 배출구(115)를 가질 수 있으며, 도 5b에 도시된 바와 같이, 단수 개의 유입구(113)와 복수 개의 배출구(즉, 제1 배출구(115a)와 제2 배출구(115b))를 가질 수 있으며, 또는 도 5c에 도시된 바와 같이, 복수 개의 유입구(즉, 제1 유입구(113a)와 제2 유입구(113b))와 복수 개의 배출구(즉, 제1 배출구(115a)와 제2 배출구(115b))를 가질 수도 있다.
본 실시예들에 있어서, 복수 개로 제공된 유입구와 배출구는 2개를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 더 많은 개수로 형성될 수도 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 유입구(113)가 두 개로 제공된 경우, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 배관(110)의 연장 방향에 수직한 방향에서 볼 때 제1 및 제2 유입구(113a, 113b)는 제2 단부(110b) 측에, 배출구(115)는 제1 단부(110a)측에 제공될 수 있으며, 배관(110)의 연장 방향을 따라 볼 때, 제1 유입구(113a)는 배관(110)의 중심을 사이에 두고 배출구(115)와 서로 대향하는 측에 제공될 수 있으며, 제2 유입구(113b)는 배출구(115)와 배관(110)의 중심을 기준으로 서로 동일 측에 제공될 수 있다.
유입구(113)와 배출구(115)의 개수 및 직경에 따른 유체 처리 효과에 대해서는 후술한다.
광원 모듈(130)은 유체를 처리하기 위한 적합한 광을 유체에 제공한다. 광원 모듈(130)은 유체에 인접한 다양한 위치에 제공되어 유체를 처리(예를 들어, 살균, 정화, 탈취 처리)하는 광을 출사한다.
광원 모듈(130)은 광을 출사하는 것으로서, 배관(110)의 제1 단부(110a) 및 제2 단부(110b) 중 적어도 하나 측에 제공될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 광원 모듈(130)은 제1 단부(110a)와 제2 단부(110b)에 모두 제공되는 것이 일 예로 도시되었다. 그러나, 광원 모듈(130)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 배관(110)의 길이 방향 양 단부 중 하나 측에만 제공될 수도 있다. 본 실시예에서의 광원 모듈(130)에 대한 이러한 도면은, 예시로서, 배관(110) 내로 광을 제공한다는 것에 중점을 두고 해석되어야 하며, 광원 모듈(130)의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 광원 모듈(130)은 도시된 바와 달리, 배관(110) 외에 장착될 수도 있으며, 광원 모듈(130)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니다.
광원 모듈(130)은 기판(131)과 기판(131) 상에 실장된 발광 소자(133)를 포함할 수 있다. 기판(131)은 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 예를 들어, 배관(110)의 직경에 대응하는 직경을 갖는 원반의 형태로 제공될 수 있다. 기판(131) 상에는 복수 개의 발광 소자(133)가 소정 방향을 따라 배열될 수 있다. 기판(131)에는 발광 소자(133)에 전원을 공급하는 배선을 인출하기 위한 인출구가 제공될 수 있다.
광원 모듈(130)이 복수 개의 발광 소자들(133)을 포함하는 경우, 각 발광 소자(133)는 동일한 파장 대역의 광을 출사하거나, 서로 다른 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 각 발광 소자(133)는 모두 동일하거나 유사한 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 일부 발광 소자들(133)은 자외선 파장 대역 중 일부를 출사하고, 나머지 발광 소자들(133)은 자외선 파장 대역 중 다른 파장 대역의 일부를 출사할 수 있다.
발광 소자들(133)이 서로 다른 파장 대역을 갖는 경우, 발광 소자들(133)은 다양한 순서로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 대역의 광을 출사하는 발광 소자(133)와, 제1 파장 대역과 다른 제2 파장 대역의 광을 출사하는 발광 소자(133)는 서로 교번하여 배열될 수 있다.
광원 모듈(130)이 출사하는 광은 다양한 파장 대역을 가질 수 있다. 광원 모듈(130)로부터의 광은 가시광선 파장 대역, 적외선 파장 대역, 또는 그 이외의 파장 대역의 광일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원 모듈(130)로부터 출사되는 광은 유체의 종류, 처리하고자 하는 대상(예를 들어, 세균이나 박테리아 등) 등에 따라 다양한 파장 대역을 가질 수 있으며, 특히, 유체를 살균하는 경우, 살균 파장 대역을 가질 수 있다. 예를 들어, 광원 모듈(130)은 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원 모듈(130)은 미생물 등을 살균할 수 있는 파장 대역인 약 100 nm 내지 약 420 nm 파장 대역의 광을 출사 할 수 있다. 광원 모듈(130)은 본 발명의 일 실시예에서는 약 100nm 내지 약 280nm 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 다른 실시예에서는 180nm 내지 약 280nm 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 또 다른 실시예에서는 약 250nm 내지 약 260nm 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 상기 파장 대역의 자외선은 큰 살균력을 가지고 있는 바, 예를 들어, 1㎠당 100㎼의 강도로 자외선을 조사하면, 대장균, 디프테리아균, 이질균과 같은 세균을 약 99%까지 사멸할 수 있다. 또한, 상기 파장 대역의 자외선은 식중독을 유발하는 세균을 사멸할 수 있는 바, 식중독을 유발하는 병원성 대장균, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 살모넬라 웰테브레덴(Salmonella Weltevreden), 살모넬라 티푸무리움(S. Typhumurium), 엔테로코쿠스 파에칼리스(Enterococcus faecalis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 슈도모나스 애루지노사(Pseudomonas aeruginosa), 장염 비브리오(Vibrio parahaemolyticus), 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes), 여시니아 엔테로코리티카(Yersinia enterocolitica), 클로스트리디움 퍼프린젠스(Clostridium perfringens), 클로스트리디움 보툴리늄(Clostridium botulinum), 캠필로박터 제주니(Campylobacter jejuni) 또는 엔테로박터 사카자키(Enterobacter sakazakii) 등의 세균을 사멸할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원 모듈(130)이 출사하는 광은 다양한 파장 대역을 가질 수 있는 바, 광원 모듈(130)의 적어도 일부는 광원 모듈(130)로부터 출사된 광에 촉매 반응을 일으키는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 배관(110)의 내주면 및/또는 외주면의 전부 또는 일부 상에 광촉매 재료로 이루어진 광촉매층이 제공될 수 있다. 광촉매층이 제공되는 영역은 광원 모듈(130)으로부터 광이 도달할 수 있는 영역이라면 특별히 한정되지 않는다.
광촉매는 조사되는 광에 의해 촉매 반응을 일으키는 재료이다. 광촉매는 광촉매를 구성하는 재료에 따라 다양한 파장 대역의 광에 반응할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 다양한 파장 대역의 광 중 자외선 파장 대역의 광에 광촉매 반응을 일으키는 재료가 사용될 수 있으며, 이에 대해 설명한다. 그러나, 광촉매의 종류는 이에 한정되는 것은 아니며, 광원으로부터 출사되는 광에 따라 동일하거나 유사한 메커니즘을 갖는 다른 광촉매가 사용될 수 있다.
광촉매는 자외선에 의해 활성화되어 화학 반응을 일으킴으로써, 광촉매와 접촉하는 유체 내의 각종 오염 물질, 세균 등을 산화환원 반응을 통해 분해시킨다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈(100)은 광원 모듈(130)에 연결된 구동 회로 및 구동 회로와 광원 모듈(130)을 연결하는 배선부를 더 포함할 수 있다. 구동 회로는 적어도 하나의 광원 모듈(130)에 전원을 공급한다. 예를 들어, 구동 회로는 두 개의 광원 모듈(130)이 제공된 유체 처리 모듈(100)에 제공되어, 두 개의 광원 모듈(130) 각각에 전원을 독립적으로 제공할 수 있다. 이에 따라, 두 개의 광원 모듈(130) 모두를 턴온 또는 턴 오프 하거나, 하나는 턴온, 나머지 하나는 턴 오프 하는 등 선택적인 구동이 가능하다.
광원 모듈(130)과 배관(110) 내의 유체 처리 공간 사이에는 광원 모듈(130)로부터의 광을 배관(110) 내로 투과시키는 투과 윈도우(137)가 더 제공될 수 있다.
투과 윈도우(137)는 기판(131)과 광원을 보호하기 위한 것으로서, 투명한 절연 재료로 이루어질 수 있다. 투과 윈도우(137)는 다양한 재료로 제공될 수 있으며, 그 재료가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 투과 윈도우(137)는 석영이나 고분자 유기 재료로 이루어질 수 있다. 여기서 고분자 유리 재료의 경우, 모노머의 종류, 성형 방법, 조건에 따라 흡수/투과시키는 파장이 다르기 때문에 광원들으로부터 출사되는 파장을 고려하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 폴리(메틸메타크릴레이트)(poly(methylmethacrylate); PMMA), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol; PVA), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 저밀도 폴리에틸렌(polyethylene; PE)과 같은 유기 고분자는 자외선은 거의 흡수하지 않으나, 폴리에스테르(polyester)와 같은 유기 고분자는 자외선을 흡수할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 기판(131)과 투과 윈도우(137)는 배관(110)에 대응하는 형상과 크기로 제공될 수 있다.
광원 모듈(130)의 외측면에는 광원 모듈(130)로부터 발생한 열을 외부로 배출하기 위한 방열판이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원 모듈(130)이 배관(110)의 양 단부에 제공된 경우, 두 광원 모듈(130)의 외측에는 제1 방열판(140a)과 제2 방열판(140b)이 각각 제공된다.
제1 및 제2 방열판(140a, 140b)은 광원 모듈(130)의 기판(131)보다 열 전도도가 더 높은 재질로 이루어지며, 광원 모듈(130), 특히, 발광 소자(133)로부터 발생한 열을 기판(131)을 통해 전달 받아 외부로 배출하는 역할을 한다. 이를 위해 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)은 각각 광원 모듈(130)의 기판(131)의 배면에 직접 접촉한다.
광원 모듈(130)의 기판(131)보다 열 전도도가 높은 재질로는 다양한 것이 있을 수 있는 바, 기판(131)이 금속 기판(131)인 경우, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b) 각각은 기판(131)을 이루는 금속보다 더 열 전도도가 높은 것 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 기판(131)이 스테인레스로 이루어진 경우, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)은 스테인레스보다 열 전도도가 높은 금속, 예를 들어, 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)의 재료는 기판(131)보다 더 높은 열전도도를 가지는 한도내에서 다양하게 선택될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)은 기판(131)으로부터의 열을 효과적으로 배출하기 위해, 기판(131)보다 더 넓은 면적을 가질 수 있다. 기판(131)의 경우, 배관(110) 내에 배치되며 배관(110)의 직경에 대응하는 직경을 가질 수 있는 바, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)은 기판(131)의 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)은 각각 배관(110)의 본체(110c)의 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)의 경우, 배관(110)의 양 단부측, 제1 및 제2 단부(110a, 110b)에 제공될 수 있기 때문에 배관(110)의 양 단부로부터 돌출된 형태로 제조가 가능하며, 더 넓은 직경을 갖도록 형성하는 것이 용이하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)이 제공됨으로써, 광원으로부터 발행한 열이 외부로 용이하게 배출될 수 있다. 그 결과, 광원에서 발생하는 열에 의한 광원의 열화가 방지되며, 이에 따라 유체 처리 모듈(100)의 신뢰성이 높아짐과 동시에 안정적인 살균 효과를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유체 처리 모듈(100)에는 기판(131)과 발광 소자들(133) 이 외에도 발광 소자(133)로부터의 광이 배관(110) 내로 진행될 수 있도록 광을 반사함으로써 유체 처리 효율을 높이기 위한 리플렉터(120)가 제공될 수 있다.
리플렉터(120)는 배관(110)보다 더 높은 반사율을 갖는다. 예를 들어, 배관(110)이 스테인레스와 같은 재료로 이루어진 경우, 리플렉터(120)는 스테인레스보다 더 높은 반사율을 갖는 재료로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 배관(110)의 반사율보다 높은 재료를 이용하여 배관(110) 내에 리플렉터(120)를 제공함으로써 배관(110) 내를 지나는 광의 반사율을 높일 수 있다. 광의 반사율이 높아지는 경우, 배관(110) 내에서 광이 효율적으로 반사를 반복하며 유체 처리 효율을 높인다.
리플렉터(120)는 광원 모듈(130)로부터의 광을 반사하는 재료로 이루어질 수 있다. 리플렉터(120)는 광원 모듈(130)로부터의 광을 일 실시예에서는 80% 이상, 다른 실시예에서는 90% 이상, 또 다른 실시예에서는 99% 이상 반사하는 재료로 이루어질 수 있다.
리플렉터(120)는 발광 소자(133) 칩으로부터 출사된 광의 광 추출 효율이 최대화될 수 있도록 반사성이 높은 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 리플렉터(120)는 그 표면에서의 광의 반사 및 산란을 높이기 위한 거칠기를 갖는 재료로 이루어질 수 있으며, 또는, 리플렉터(120)는 다공성 표면 구조를 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 표면 거칠기를 갖는 다공성 재료로는 다양한 것이 있을 주 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 고분자 수지를 들 수 있으며, 일 예로서, PTFE와 같은 것을 들 수 있다. 그러나, 리플렉터(120)를 이루는 재료는 이에 한정되는 것은 아니며, 충분한 반사율을 확보할 수 있다면 다른 재료가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 리플렉터(120)는 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다. 그러나, 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금 이외에도 반사성이 높은 재료, 예를 들어, 은, 금, 주석, 구리, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 티타늄 등 다양한 금속 및/또는 이를 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다.
리플렉터(120)는 배관(110) 내에 제공된 제1 리플렉터(121)와 광원 모듈(130)에 인접하게 제공된 제2 리플렉터(123)를 포함할 수 있다. 제1 리플렉터(121)와 제2 리플렉터(123)는 동일한 재료로 제공될 수도 있으며 서로 다른 재료로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 제1 리플렉터(121)와 제2 리플렉터(123) 모두 PTFE(Polytetrafluoroethylene)로 형성될 수 있으며, 또는 제1 리플렉터(121)는 PTFE로 형성되고 제2 리플렉터(123)는 알루미늄 합금으로 형성될 수도 있다.
제1 리플렉터(121)는 배관(110)의 내측면을 커버한다. 제1 리플렉터(121)는 배관(110)이 원통형으로 형성된 경우, 배관(110)의 원통형 내벽을 모두 감싸는 형태로 제공될 수 있다. 여기서, 유입구(113)와 배출구(115)에 해당되는 부분의 내벽에는 제1 리플렉터(121)가 제공될 수도 있고 제공되지 않을 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 배관(110) 내벽에 대해 광이 도달하는 영역은 최대한 제1 리플렉터(121)가 제공됨으로써 배관(110) 내벽이 거의 노출되지 않을 수 있다.
제2 리플렉터(123)는 발광 소자(133)가 실장된 영역의 둘레를 따라 기판(131) 상에 제공된다. 제2 리플렉터(123)는 발광 소자(133)로부터 출사된 광이 배관(110) 내 각 영역으로 진행하도록 광을 반사하기 위한 것으로서, 이를 위해, 제2 리플렉터(123)는 발광 소자(133)의 실장 영역을 노출하는 개구를 가지며, 상하부가 관통된 고리 형상으로 기판(131) 상에 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 리플렉터(123)는 개구에 면하는 내측면과, 외부에 면하는 외측면 및 기판(131)의 상면에 접하는 저면을 가질 수 있다. 내측면은 기판(131)의 상면에 대해 적어도 일부가 경사지게 제공된다. 이에 따라, 제2 리플렉터(123)의 개구의 폭은 기판(131) 상면으로부터 상부 방향으로 갈수록 커진다. 다시 말해, 제2 리플렉터(123)의 내경은 기판(131) 상면으로부터 상부 방향으로 갈수록 커진다. 제2 리플렉터(123)를 단면 상에서 볼 때, 경사진 변은 직선이거나 곡선일 수도 있으며, 경사도는 발광 소자(133)의 개수, 발광 소자(133)의 지향각, 발광 소자(133)로부터의 광량 등을 고려하여 다양한 각도로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈(100)에는, 배관(110)을 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)에 타이트하게 체결함과 동시에 유체가 다른 영역으로 누수되는 것을 방지하기 위한 실링 부재(151a, 151b)가 1개 이상 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 실링 부재(151a, 151b)는 유체 처리 공간에 인접하게 제공되는 바, 예를 들어, 제1 캡과 배관(110)의 제1 단부(110a) 사이 및 제2 캡과 배관(110)의 제2 단부(110b) 사이에 제공될 수 있다. 각 실링 부재(151a, 151b)는 기판(131)과 투과 윈도우(137) 사이, 및 투과 윈도우(137)과 배관(110) 내의 단턱부 사이에 제공된 제1 및 제2 실링 부재(150a, 150b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 실링 부재(150a, 150b)는 배관(110)과 제1 및 제2 캡 각각을 타이트하게 체결하면서, 제1 내부 공간의 유체가, 배관(110)과 제1 및 제2 캡 사이를 통해 외부로 누수되는 것을 방지한다. 예를 들어, 유체 처리 공간을 광원 모듈(130)로부터 분리함으로써 광원 모듈(130)이 유체에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 실링 부재(151a, 151b)들은 단수 개 또는 복수 개로 제공될 수 있다.
실링 부재(151a, 151b)들은 제1 및 제2 캡이 배관(110)에 체결되었을 때 배관(110) 배관(110)의 내부와 외부를 타이트하게 체결시키고 두 영역을 분리 밀폐할 수 있도록 닫힌 도형(closed figure) 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1 및 제2 실링 부재(150a, 150b)는 오링(o-ring) 형상을 가질 수 있다.
상기 실링 부재(151a, 151b)들은 연성을 갖는 탄성 재료로 이루어질 수 있다. 실링 부재(151a, 151b)들이 탄성 재료로 이루어진 경우, 배관(110)이 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)과 서로 체결될 때 배관(110)에 압착 체결됨으로써, 타이트한 체결 구조를 유지한다.
실링 부재(151a, 151b)들을 이루는 탄성 재료로는 실리콘 수지를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 탄성 재료로 천연 또는 합성 고무가 사용될 수 있으며, 이외의 다른 고분자 유기 탄성 재료가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b) 각각은 각각 배관(110)의 제1 및 제2 단부(110a, 110b)를 봉지하는 제1 및 제2 캡으로 이용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)은 배관(110)과 결합하는 체결부를 가질 수 있다.
체결부는 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)은 체결부로서 배관(110)의 내경에 대응하는 직경을 가진 삽입부를 가질 수 있으며, 배관(110)의 단부에 삽입되어 체결됨으로써 배관(110)을 봉지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 방열판(140a)은 배관(110)의 제1 단부(110a)에 제공되어 배관(110)과 체결된다. 제1 방열판(140a)은 서로 다른 외경을 갖는 단차부가 형성됨으로써, 배관(110)에 삽입 체결될 수 있다. 예를 들어, 제1 방열판(140a)은 배관(110)의 제1 단부(110a)와 마주보는 부분이 배관(110)의 내경에 대응하는 외경을 가지도록 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 배관(110)과 제1 방열판(140a)에는 배관(110)과 제1 방열판(140a)을 결합하기 위한 체결 부재가 제공될 수 있다. 예를 들어, 배관(110)과 제1 방열판(140a)에는 체결 홀(143a)이 제공되며, 체결 볼트(143b)를 배관(110)과 제1 방열판(140a)의 체결 홀(143a)에 체결함으로써 배관(110)과 제1 방열판(140a)을 결합할 수 있다.
제2 방열판(140b)은 배관(110)의 제2 단부(110b)에 제공되어 배관(110)과 체결된다. 제2 방열판(140b)에도 서로 다른 외경을 갖는 단차부가 형성됨으로써, 제1 방열판(140a)와 동일한 방식으로 배관(110)에 삽입 체결될 수 있다.
마찬가지로, 배관(110)과 제2 방열판(140b)에는 배관(110)과 제2 방열판(140b)을 결합하기 위한 체결 부재가 제공될 수 있다. 예를 들어, 배관(110)과 제2 방열판(140b)에는 체결 홀(143a)이 제공되어 체결 볼트(143b)를 배관(110)과 제2 방열판(140b)의 체결 홀(143a)에 체결함으로써 배관(110)과 제2 방열판(140b)을 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)은 광원 모듈(130)로부터 발생된 열을 발산하기 위한 방열 부재로서 사용되었을 뿐만 아니라, 배관(110)을 봉지하는 봉지 도구, 즉 제1 및 제2 캡으로도 사용되었다. 그러나, 이는 일 실시예에 해당하며, 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)과 별도의 구성 요소로서 배관(110)을 봉지하는 봉지 부재가 별도의 구성요소로 더 제공될 수도 있다. 이 경우, 별도의 봉지 부재 또한 제1 및 제2 방열판(140a, 140b)으로부터의 열이 잘 발산될 수 있도록 열 전도도가 높은 물질로 이루어질 수 있다.
상술한 구조를 갖는 유체 처리 모듈에 있어서, 유체가 배관 연장 방향을 따라 이동함으로써, 광원 모듈로부터의 광에 대해 노출되어 유체에 살균 등의 처리가 수행된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈은 유입구와 배출구의 개수 및 직경을 제어하고, 리플렉터를 통해 광 효율을 향상시킴으로써, 함으로써 유체 처리 효율이 현저하게 상승된다. 또한, 방열판을 사용함으로써 광원 모듈의 신뢰성을 담보한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈은 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 한도 내에서 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈을 도시한 분해 사시도이며, 도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈을 도시한 사시종단면도이다. 이하의 실시예에서는 설명의 중복을 피하기 위해 상술한 실시예들과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈(100)은 그 내부로 유체가 이동하는 배관(110)과, 상기 배관(110)의 유체에 광을 제공하는 광원 모듈(130)을 포함한다. 배관(110)은 일 방향으로 연장되되, 일 단부는 막히고 일 단부는 개구된 형상을 갖는다. 배관(110)이 길이 방향으로 연장된 본체(110c)와, 상기 본체(110c)의 길이 방향으로 각각 배치된 제1 단부(110a)와 제2 단부(110b)를 갖는다고 할 때, 제1 단부(110a)는 입구가 없는 닫힌 형상을 가지고, 제2 단부(110b)은 개구된 형상을 갖는다.
배관(110)에는 유체가 유입되는 유입구(113) 및 처리된 유체가 배출되는 배출구(115)를 가진다. 본 실시예에 있어서, 유입구(113)는 열린 단부, 즉 제2 단부(110b) 측에 제공될 수 있으며, 배출구(115)는 닫힌 단부, 즉, 제1 단부(110a) 측에 제공될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 유입구(113)는 복수 개, 예를 들어, 제1 유입구(113a)와 제2 유입구(113b)로 제공될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 유입구(113a)와 제2 유입구(113b)는 모두 제2 단부(110b) 측에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유입구(113)를 통해 제공되는 유체의 양이나 속도 및 배출구(115)를 통해 배출되는 유체의 양이나 속도는 상술한 다른 실시예에서와 동일하게 유입구(113)와 배출구(115)의 개수 및 직경에 의해 제어가 가능하다.
광원 모듈(130)은 유체를 처리하기 위한 적합한 광을 유체에 제공하며, 본 실시예에 있어서, 배관(110)의 제1 단부(110a) 및 제2 단부(110b) 중 제2 단부(110b) 측에 제공될 수 있다. 개구가 없는 제1 단부(110a) 측에는 광원 모듈(130)이 제공되지 않는다. 광원 모듈(130)은 기판(131)과 기판(131) 상에 실장된 발광 소자(133)를 포함할 수 있다.
광원 모듈(130)과 배관(110) 내의 유체 처리 공간 사이에는 광원 모듈(130)로부터의 광을 배관(110) 내로 투과시키는 투과 윈도우(137)가 더 제공될 수 있다.
광원 모듈(130)의 단부 중 열린 측에는 광원 모듈(130)로부터 발생한 열을 외부로 배출하기 위한 방열판(140)이 제공된다. 광원 모듈(130)이 배관(110)의 제2 단부(110b)에 제공된 경우, 제2 단부(110b) 측에는 방열판(140)이 제공된다.
방열판(140)은 광원 모듈(130)의 기판(131)보다 열 전도도가 더 높은 재질로 이루어지며, 광원 모듈(130), 특히, 발광 소자(133)로부터 발생한 열을 기판(131)을 통해 전달 받아 외부로 배출하는 역할을 한다. 이를 위해 방열판(140)은 광원 모듈(130)의 기판(131)의 배면에 직접 접촉한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열판(140)은 기판(131)으로부터의 열을 효과적으로 배출하기 위해, 기판(131)보다 더 넓은 면적을 가질 수 있다. 기판(131)의 경우, 배관(110) 내에 배치되며 배관(110)의 직경에 대응하는 직경을 가질 수 있는 바, 방열판(140)은 기판(131)의 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 또한, 방열판(140)은 각각 배관(110)의 본체(110c)의 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 방열판(140)의 경우, 배관(110)의 제2 단부(110b)에 제공될 수 있기 때문에 배관(110)의 제2 단부(110b)의 외경로부터 바깥 방향으로 돌출된 형태로 제조가 가능하며, 더 넓은 직경을 갖도록 형성하는 것이 용이하다.
이에 더해, 방열판(140)은 또한, 열을 외부로 최대한 발산시키기 용이하도록 그 표면으로부터 외측 방향으로 돌출된 돌기(141)를 포함할 수 있다. 돌기(141)는 다수 개로 제공될 수 있으며, 다수 개의 돌기들(141)이 제공됨으로써 방열판(140)의 표면적이 돌기들(141)이 제공되지 않을 때보다 현저하게 증가한다. 방열판(140)의 표면적이 증가하는 경우 외부의 공기와의 접촉 면적이 넓어짐으로써 방열판(140)의 열이 효과적으로 공기로 방산될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 돌기들(141)은 일 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있으며, 서로 이격될 수 있다. 그러나, 돌기들(141)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 표면적을 넓힐 수 있는 것이라면 그 형상이 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 있어서, 돌기들(141)을 포함한 방열판(140)은 전체가 분리되지 않은 일체로 형성될 수도 있다. 방열판(140)이 분리되지 않은 일체로 형성되는 경우 그렇지 않은 경우보다 열 전달이 좀더 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열판(140)이 제공됨으로써, 광원으로부터 발행한 열이 외부로 용이하게 배출될 수 있다. 그 결과, 광원에서 발생하는 열에 의한 광원의 열화가 방지되며, 이에 따라 유체 처리 모듈(100)의 신뢰성이 높아짐과 동시에 안정적인 살균 효과를 나타낸다.
본 실시예에 있어서 본체(110c)는 제1 단부(110a)가 막히는 구조로서, 일측을 통해 유체가 입수되고 타측을 통해 유체가 배출되기 때문에, 본체(110c) 내에서 막힌 부분에 의한 와류가 쉽게 형성된다. 유체는 이러한 와류에 의해 본체(100c)에서 머무는 시간이 증가된다. 이에 따라, 광원 모듈(130)로부터의 광에 대해 노출되는 시간이 충분히 길어지며, 최종적인 유체의 처리 효과 또한 향상된다.
와류의 형성에 의해 본체(110c) 내에서 유체가 머무는 시간이 증가함에 따라, 광 효율이 증가한다. 즉, 유체에 충분한 정도의 광이 조사되므로, 본 실시예의 경우에는 광원 모듈(130)이 일측에만 배치되어도 충분한 정도의 유체 처리 효과를 얻을 수 있다. 또한, 유체에 충분한 정도의 광이 조사되므로 본체(110c)의 길이 또한 상술한 실시예보다 더 짧은 길이로 제공될 수 있다. 여기서, 본체(110c)의 길이가 짧게 제공되는 경우, 본체(110c) 내에서 와류가 더 쉽게 발생할 수도 있다.
이에 더해, 광 효율의 증가로 인해, 상술한 실시예와 달리, 광이 배관(110) 내로 진행될 수 있도록 광을 반사하는 리플렉터의 일부, 예를 들어 배관(110)의 벽을 감싸는 리플렉가 생략될 수도 있다. 본 실시예에 있어서, 리플렉터(120)는 배관(110) 내에 제공된 제1 리플렉터(121, 도 2 및 3 참조)가 생략되고, 광원 모듈(130)에 인접하게 제공된 제2 리플렉터(123)만 제공될 수 있다. 여기서, 제2 리플렉터(123)는 발광 소자(133)가 실장된 영역의 둘레를 따라 기판(131) 상에 제공된 것이며, 발광 소자(133)의 실장 영역을 노출하는 개구를 갖는, 상하부가 관통된 고리 형상으로 기판(131) 상에 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈(100)에는, 배관(110)을 방열판(140)에 타이트하게 체결함과 동시에 유체가 다른 영역으로 누수되는 것을 방지하기 위한 실링 부재가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 상술한 실시예에서는 실링 부재가 2개로 제공되었으나, 본 실시예에 서는 하나로 제공될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 실링 부재(150)는 유체 처리 공간에 인접하게 제공되되, 투과 윈도우(137)의 단부를 ㄷ자 형으로 감싸는 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열판(140)은 각각 배관(110)의 제2 단부(110b)를 봉지하는 캡으로 이용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열판(140)은 배관(110)과 결합하는 체결부를 가질 수 있다.
체결부는 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 방열판(140)은 체결부로서 배관(110)의 내경에 대응하는 직경을 가진 삽입부를 가질 수 있으며, 배관(110)의 단부에 삽입되어 체결됨으로써 배관(110)을 봉지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열판(140)은 배관(110)의 제2 단부(110b)에 제공되어 배관(110)과 체결된다. 방열판(140)은 서로 다른 외경을 갖는 단차부가 형성됨으로써, 배관(110)에 삽입 체결될 수 있다. 예를 들어, 방열판(140)은 배관(110)의 제2 단부(110b)와 마주보는 부분이 배관(110)의 내경에 대응하는 외경을 가지도록 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 배관(110)과 방열판(140)에는 각각 배관(110)과 방열판(140)을 결합하기 위한 체결 부재가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 방열판(140)은 광원 모듈(130)로부터 발생된 열을 발산하기 위한 방열 부재로서 사용되었을 뿐만 아니라, 배관(110)을 봉지하는 봉지 도구, 즉 캡으로도 사용되었다. 그러나, 이는 일 실시예에 해당하며, 방열판(140)과 별도의 구성 요소로서 배관(110)을 봉지하는 봉지 부재가 별도의 구성요소로 더 제공될 수도 있다. 이 경우, 별도의 봉지 부재 또한 방열판(140)으로부터의 열이 잘 발산될 수 있도록 열 전도도가 높은 물질로 이루어질 수 있다.
상술한 구조를 갖는 유체 처리 모듈은, 본체의 길이가 짧아짐으로써 전체적인 크기의 감소가 가능하다. 또한, 내부 와류의 증가로 인한 유체의 본체 내 머뭄 시간에 따른 살균 효과가 충분히 확보됨으로써 광원 모듈의 개수를 줄일 수 있음과 동시에 전체적인 발광 소자들의 개수 또한 줄일 수 있다. 이는, 광원 모듈 및 광원 모듈 내의 발광 소자들의 개수의 감소로 이어지며, 본체의 양 단부 모두를 방수 처리하거나 방열판을 조립하는 등의 제조 공정 및 비용이 감소된다.
도 8a 및 도 8b는 리플렉터의 유무에 따른 유체 처리 효과를 도시한 그래프이며, 도 8c는 도 8a 및 도 8b의 실험에 사용된 유체 처리 모듈을 도시한 측면도이다. 도 8a에 있어서, 비교예는 리플렉터가 아예 제공되지 않은 것, 즉, 제1 및 제2 리플렉터가 제공되지 않은 것이고, 실시예 1은 제2 리플렉터만 제공된 것이며, 실시예 2는 제1 및 제2 리플렉터가 제공된 것이다. 도 8b에 있어서, 실시예 3은 제1 리플렉터만 제공된 것이며, 실시예 4는 제1 및 제2 리플렉터가 모두 제공된 것이다.
도 8a 및 도 8b에 있어서, 리플렉터의 유무에 따른 유체 처리 효과를 확인하기 위해, 리플렉터 이외의 모든 조건은 동일하게 설정되었으며, 처리하고자 하는 유체의 유량을 변경해가며 실험이 수행되었다. 유체는 물이며, 세균으로는 대장균(E. coli)가 사용되었다. 유체의 처리에 따른 세균의 비활성화도는 로그 스케일(log CFU/mL)로 표시되었는 바, 값이 클수록 높은 살균 처리능을 나타낸다(예를 들어, 3 log CFU/mL은 99.9%의 세균 비활성화도를 나타냄). 사용된 유체 처리 모듈은 유입구와 배출구가 각각 1개씩 동일 단부 측에 서로 대향하여 제공되었으며, 유입구의 직경이 배출구의 직경보다 2배 큰 것으로 준비되었다.
도 8a를 참조하면, 비교예 대비 실시예 1 및 실시예 2가 현저히 높은 유체 처리 효율, 즉 살균 효율을 보였다. 예를 들어, 1 LPM(liter per minute)의 유체를 처리할 경우, 살균 효율은 비교예 1.551(log CFU/mL) 이었으나, 실시예 1 및 2는 각각, 2.767(log CFU/mL) 및 3.216(log CFU/mL)에 해당하였다. 더욱이, 2LPM의 경우, 비교예의 경우, 1.080 (log CFU/mL)에 불과하였으나, 실시예 1 및 2는 2.078 (log CFU/mL) 및 3.732(log CFU/mL)에 해당하였다. 여기서, 특히, 제1 및 제2 리플렉터가 장착된 실시예 2의 경우, 제2 리플렉터만 채용한 실시예 1보다 현저하게 높은 살균 효율을 나타내었다는 것을 확인할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 실시예 3 및 실시예 4가 현저히 높은 유체 처리 효율, 즉 살균 효율을 보였다. 예를 들어, 1 LPM(liter per minute)의 유체를 처리할 경우, 실시예 3 및 4는 각각, 4.666 (log CFU/mL) 및 5.413(log CFU/mL)에 해당하였다. 여기서, 특히, 제1 및 제2 리플렉터가 장착된 실시예 4의 경우 제1 리플렉터만 장착한 경우보다 현저하게 높은 살균 효율을 나타내었다는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈의 경우 리플렉터가 제공됨으로써 현저히 높은 유체 처리 능력을 보여준다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈에 있어서, 유입구와 배출구는 배관 내를 이동하는 유체의 제어를 위해 다양한 형태로 제공될 수 있는 바, 도 9a 내지 도 9f는 유입구와 배출구를 다양한 형태로 변형시킨 유체 처리 모듈을 도시한 것들이며, 도 10a 내지 도 10f는 각각 도 9a 내지 도 9f에 도시된 유체 처리 모듈을 이용하였을 때 유체 처리 효과(즉, 살균 효과)를 도시한 그래프들이다.
도 9a 내지 도 9f 및 도 10a 내지 도 10f에 있어서, 유입구와 배출구의 배치와 직경 변화 이외의 모든 조건은 동일하게 설정되었으며, 처리하고자 하는 유체의 유량은 1 LPM으로 실험이 수행되었다. 특히, 본 실시예들에서는 모두 리플렉터가 채용되었다. 유체는 물이며, 세균으로는 대장균(E. coli)가 사용되었다. 유체의 처리에 따른 세균의 비활성화도는 로그 스케일(log CFU/mL)로 표시되었는 바, 값이 클수록 높은 살균 처리능을 나타낸다(예를 들어, 3 log CFU/mL은 99.9%의 세균 비활성화도를 나타냄).
먼저 도 10a 및 도 10b를 비교함으로써 유입구 및 배출구의 직경에 따른 살균 효율을 확인할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 유입구와 배출구가 각각 1개씩 제공된 경우이되, 도 10a는 유입구와 배출구의 직경이 동일한 경우의 살균 효과를 도시한 것이며, 도 10b는 배출구의 직경이 유입구 직경의 1/2로 작게 설정된 경우의 살균 효과를 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 유입구와 배출구가 1개씩 배치된 경우, 유입구와 배출구의 직경이 동일할 경우 1LPM에서 2.623(log CFU/mL)의 세균 비활성화도를 나타내었으며, 유입구와 배출구의 직경이 서로 다를 경우 1LPM에서 2.350(log CFU/mL)의 세균 비활성화도를 나타내었다. 이와 같이, 유입구와 배출구가 각각 1개씩 제공된 경우, 유입구와 배출구의 직경과 상관없이 3.000(log CFU/mL) 미만의 세균 비활성화도를 나타내었으며, 직경의 크기에 따른 비활성화도의 차이는 크지 않았다.
도 10c는 유입구가 2개(즉 제1 유입구 및 제2 유입구)로 제공되고 배출구가 1개로 제공된 경우이되, 유입구와 배출구의 직경이 동일한 경우의 살균 효과를 도시한 것이다.
도 10c를 참조하면, 유입구가 2개 배치되고 유입구와 배출구의 직경이 동일할 경우, 1LPM에서 4.147(log CFU/mL)의 세균 비활성화도를 나타내었다. 즉, 유입구의 개수가 증가한 경우, 유입구와 배출구가 1개씩 제공된 경우보다, 유체 처리 효과, 즉, 살균 효과가 현저하게 증가됨을 확인할 수 있다.
이는, 배관 내로 유체가 유입되는 유입구가 추가됨에 따라, 그렇지 않은 경우에 비해 배관 내에 와류가 발생함으로써, 동일 유속을 유지하면서도 살균 광에 노출되는 빈도가 늘어나는 것으로 보인다. 유속이 감소하는 경우 살균 광에 노출되는 빈도가 늘어나는 것이 일반적이나, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 유입구 개수를 제어함으로써 유속을 1LPM으로 유지하면서도 살균 효과를 상승시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유입구 및 배출구의 개수는 동일하나 직경이 달리 형성되었을 때의 살균 효율을 확인할 수 있는 바, 도 10d는 유입구와 배출구의 수는 도 10c와 동일하되 배출구의 직경이 유입구 직경의 1/2로 작게 설정된 경우의 살균 효과를 도시한 것이며, 도 10e는 유입구와 배출구의 수는 도 10c와 동일하되 유입구의 직경이 배출구 직경의 1/2로 작게 설정된 경우의 살균 효과를 도시한 것이다. 그 결과, 배출구의 직경이 유입구의 직경의 1/2로 작게 설정된 도 10c의 경우 1LPM에서 3.888(log CFU/mL)의 세균 비활성화도를 나타내었으며, 유입구의 직경이 배출구 직경의 1/2로 작게 설정된 도 10e의 경우, 1LPM에서 3.897(log CFU/mL)의 세균 비활성화도를 나타내었다.
도 10c 내지 도 10e에 따르면, 유입구와 배출구의 직경의 차이와 상관없이, 모두 3(log CFU/mL)의 높은 살균력(즉, 99.9% 세균 비활성화도)을 나타내었는 바, 유입구의 개수가 증가함에 따라 유체 처리 효율이 현저하게 증가함을 다시 확인할 수 있다. 이에 더해, 유입구와 배출구의 직경을 다양하게 조절하는 경우에 더더욱 유체 처리 효율을 상승시킬 수 있다는 점을 확인할 수 있는 바, 특히, 도 10c에서와 같이 유입구와 배출구의 직경이 동일한 경우 더욱 유체 처리 효율이 상승된다는 점을 확인할 수 있다.
도 10f는 상술한 실험예와 달리, 유입구와 배출구의 배치를 달리한 것으로서, 유입구와 배출구를 동일측 단부에 형성한 경우에 해당한다. 도 10f를 참조하면, 유입구와 배출구를 동일측 단부에 형성한 경우 1LPM에서 1.268 (log CFU/mL)의 세균 비활성화도를 나타내어 살균 효율이 매우 감소함을 확인할 수 있다. 이는 유입구와 배출구가 동일측에 형성됨으로써 배관 내에 충분히 머무르지 못하고 밖으로 배출되는 유체가 증가했기 때문으로 보인다.
도 11, 도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈에 있어서, 배관 내를 이동하는 유체의 유량에 따른 유체의 살균 효율을 도시한 그래프이다. 도 11은 도 9d에 도시된 유체 처리 모듈을 이용하였을 때 유체 처리 효과(즉, 살균 효과)를 도시한 그래프이고, 도 12a 및 도 12b는 도 9c에 도시된 유체 처리 모듈을 이용하였을 때 유체 처리 효과를 2회에 걸쳐 측정하여 도시한 그래프이다.
도 11, 도 12a, 및 도 12b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈에 있어서, 배관 내를 이동하는 유체의 유량이 증가하더라도 전체적인 살균력의 감소가 매우 완만하다. 다시 말해 도 11, 도 12a, 및 도 12b 모두 유체 처리 속도가 1 LPM으로부터 5 LPM으로 증가하는 경우, 유량이 증가함에 따라 살균 효율이 순차적으로 감소하는 효과가 나타나기는 하였으나, 유량이 처음 대비 5배나 증가함에도 불구하고 그 감소량이 크지 않아 모두 3 (log CFU/mL) 이상의 살균 효율을 나타내었다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈의 경우 유체 처리 속도를 높이는 경우에도 살균력이 높은 상태로 유지되며, 결과적으로 살균할 수 있는 유체의 부피가 증가함을 알 수 있다. 이에 더해, 본 발명의 실시예에 따른 유체 처리 모듈은 다양한 속도에 대해 살균력이 충분히 보장되기 때문에 채용될 수 있는 장치의 폭이 넓다. 유체 처리 모듈이 장착되는 장치는 정수기, 세척기, 비데 등 다양하게 있을 수 있는 바, 각 장치마다 필요한 유량이 다를 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유체 처리 모듈은 유량이 달리 요구되는 장치에도 적용이 가능하다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 모듈이 채용된 장치를 도시한 것으로서, 일 예로 물 처리 장치를 도시한 모식도이다.
도 13은 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 물을 일차적으로 거르는 필터들(61), 필터(61)를 통과한 물이 저장되는 저수조(67), 저수조(67)에 연결된 유체 처리 모듈(100)을 포함한다.
필터들(61)은 공급된 물의 이물질을 제거하기 위한 것이다. 물 처리 장치는, 필터들(61)에 연결된 펌프(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 펌프에 의해 물이 필터들(61)에 공급될 수 있다. 필터들(61)은 큰 불순물을 제거하는 필터, 중금속 및 박테리아 등을 제거하는 필터 등이 다양한 개수로 제공될 수 있으며, 외부에서 충분히 정수된 물을 유체 처리 모듈(100)에 의해 살균하려고만 하는 경우에는 필터들(61)이 생략될 수 있다.
필터들(61)에 의해 이물질 등이 제거된 물은 연결부(65)를 통해 저수조(67)로 이동된다. 저수조(67)는 적어도 1개로 제공될 수 있으며 복수 개의 저수조(67)가 제공될 수 있다. 여기서, 유체 처리 모듈(100)로 곧바로 정수하고자 하는 물이 공급될 수 있는 경우, 저수조(67)가 생략될 수 있다.
유체 처리 모듈(100)은 저수조(67)로부터의 물을 처리한다. 여기서 유체 처리 모듈(100)에서의 처리라 함은 상술한 바와 같이, 살균, 정화, 탈취 등 다양한 조치를 취하는 것일 수 있다. 유체 처리 모듈(100)에는 도시한 바와 같이 사용자가 곧바로 취수할 수 있도록 추출 밸브 등이 추가로 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 유체 처리 모듈을 이용하면 매우 간단한 구조이면서도 공기나 물의 처리 효과가 높은 장치를 구현할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 예를 들어, 상술한 실시예들은 본 발명의 개념에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 조합될 수 있다.
아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (20)

  1. 유체가 이동하는 유로를 제공하며, 유입구와 배출구를 가지는 배관;
    기판과, 상기 기판의 전면 상에 제공되어 상기 유체를 처리하는 광을 상기 배관 내로 조사하는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈;
    상기 배관 내에 제공되고, 상기 광에 대해 상기 배관보다 높은 반사율을 가지며, 상기 광원 모듈로부터 출사된 상기 광을 반사시키는 리플렉터; 및
    상기 광원 모듈의 열을 방출하도록 상기 기판의 배면에 접촉하는 방열판을 포함하며,
    상기 유입구와 상기 배출구 중 적어도 하나는 상기 배관 내로 이동하는 상기 유체의 이동 속도 및 이동 방향이 제어되도록 복수 개로 마련되며, 상기 방열판은 상기 기판의 열전도도보다 큰 열전도도를 갖는 유체 처리 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 방열판은 상기 기판의 면적보다 큰 면적을 갖는 유체 처리 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 방열판은 금속으로 이루어진 유체 처리 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 배관은 길이 방향으로 연장된 본체와, 상기 본체의 길이 방향으로 각각 배치된 제1 단부와 제2 단부를 가지는 유체 처리 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 방열판은 상기 본체의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 유체 처리 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 유입구와 상기 배출구는 서로 다른 단부 측에 제공된 유체 처리 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 유입구와 상기 배출구는, 상기 배관의 길이 방향으로 보았을 때 상기 배관의 중심을 사이에 두고 서로 동일한 방향으로 상기 배관에 연결된 유체 처리 모듈.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 유입구와 상기 배출구는, 상기 배관의 길이 방향으로 보았을 때 서로 다른 방향으로 상기 배관에 연결된 유체 처리 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 리플렉터는 상기 배관의 내벽에 제공된 제1 리플렉터와 상기 광원 모듈의 상기 기판 상에 제공된 제2 리플렉터를 더 포함하는 유체 처리 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 리플렉터는 상기 발광 소자를 노출하는 개구를 가지며, 상기 개구를 이루는 내측면은 경사진 유체 처리 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 리플렉터는 다공성 재료로 이루어진 유체 처리 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 리플렉터의 반사율은 80% 이상인 유체 처리 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 유입구와 상기 배출구는 서로 다른 개수로 제공되는 유체 처리 모듈.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 유입구는 2개로 제공되며 상기 배출구는 1개로 제공된 유체 처리 모듈.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 유입구와 상기 배출구의 직경은 서로 동일한 유체 처리 모듈.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 유입구와 상기 배출구의 직경은 서로 다른 유체 처리 모듈.
  17. 유체가 이동하며 상기 유체가 처리되는 유체 처리 공간을 제공하며, 유입구와 배출구를 가지는 배관;
    상기 유체를 처리하는 광을 상기 배관 내로 조사하는 적어도 하나의 광원 모듈;
    상기 유체 처리 공간과 상기 광원 모듈 사이에 제공되며 상기 광원 모듈로부터의 상기 광을 투과시키는 투과 윈도우;
    상기 유체 처리 공간에 인접하게 제공되어 상기 유체 처리 공간을 상기 광원 모듈로부터 분리하는 실링 부재; 및
    상기 배관 내에 제공되고, 상기 광에 대해 상기 배관보다 높은 반사율을 가지며, 상기 광원 모듈로부터 출사된 상기 광을 반사시키는 리플렉터를 포함하며, 상기 리플렉터는 상기 광에 대해 상기 배관보다 높은 반사율을 갖는 유체 처리 모듈.
  18. 물을 수용하는 저수조; 및
    상기 저수조에 연결되며 상기 물을 처리하는 물 처리 장치를 포함하며,
    상기 물 처리 장치는
    상기 물이 이동하는 유로를 제공하며, 유입구와 배출구를 가지는 배관;
    기판과, 상기 기판의 전면 상에 제공되어 상기 유체를 처리하는 광을 상기 배관 내로 조사하는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈; 상기 배관 내에 제공되고. 상기 광에 대해 상기 배관보다 높은 반사율을 가지며, 상기 광원 모듈로부터 출사된 상기 광을 반사시키는 리플렉터; 및
    상기 광원 모듈의 열을 방출하도록 상기 기판의 배면에 접촉하는 방열판을 포함하며,
    상기 유입구와 상기 배출구 중 적어도 하나는 상기 배관 내로 이동하는 상기 물의 이동 속도 및 이동 방향이 제어되도록 복수 개로 마련되며, 상기 방열판은 상기 기판의 열전도도보다 큰 열전도도를 갖는 물 처리 장치.
  19. 물을 수용하는 저수조; 및
    상기 저수조에 연결되며 상기 물을 처리하는 물 처리 장치를 포함하며,
    상기 물이 이동하며 상기 물이 처리 되는 물 처리 공간을 제공하며, 유입구와 배출구를 가지는 배관;
    상기 물을 처리하는 광을 상기 배관 내로 조사하는 적어도 하나의 광원 모듈;
    상기 유체 처리 공간과 상기 광원 모듈 사이에 제공되며 상기 광원 모듈로부터의 상기 광을 투과시키는 투과 윈도우;
    상기 유체 처리 공간에 인접하게 제공되어 상기 유체 처리 공간을 상기 광원 모듈로부터 분리하는 실링 부재; 및
    상기 배관의 내벽을 커버하는 리플렉터를 포함하며,
    상기 유입구와 상기 배출구 중 적어도 하나는 상기 배관 내로 이동하는 상기 물의 이동 속도 및 이동 방향이 제어되도록 복수 개로 마련되며, 상기 리플렉터는 상기 광에 대해 상기 배관보다 높은 반사율을 갖는 물 처리 장치.
  20. 유체가 이동하는 유로를 제공하며, 유입구와 배출구를 가지는 배관;
    기판과, 상기 기판의 전면 상에 제공되어 상기 유체를 처리하는 광을 상기 배관 내로 조사하는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈; 및
    상기 광원 모듈의 열을 방출하도록 상기 기판의 배면에 접촉하며 외측으로 돌출된 다수의 돌기들을 갖는 방열판을 포함하며,
    상기 유입구와 상기 배출구 중 적어도 하나는 상기 배관 내로 이동하는 상기 유체의 이동 속도 및 이동 방향이 제어되도록 복수 개로 마련되고, 상기 방열판은 상기 기판의 열전도도보다 큰 열전도도를 갖는 유체 처리 모듈.
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