KR100832398B1 - 무전극 지르코늄 자외선램프와 이를 이용한 액상 살균장치 - Google Patents
무전극 지르코늄 자외선램프와 이를 이용한 액상 살균장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 자외선을 이용한 살균장치로서 자외선의 발생수단을 종래의 전극식 수은램프의 약점인 저출력 단수명 저효율 부분을 고출력 장수명 고효율화하기 위하여 무전극 지르코늄 이온방전 방식의 램프로 발전시킨 것으로 자외선 램프관과 이를 무전극 방식으로 구동키기기 위한 초고주파 전력변환 장치와 이의 접속방법, 램프표면의 세정방법과 이를 통하여 수중의 병원균을 비롯한 미생물의 살균에 적용하도록 하는 장치와 구조물에 관한 것이다.
본 발명에 적용된 자외선 램프는 지르코늄 또는 란탄의 스펙트럼을 이용함으로 해서 90~95% 이상의 살균효율을 나타내며 또한 무전극 방식을 사용함으로 고출력에서도 반영구적 수명의 특징이 있으며 효율성과 유지비를 제고할 수 있도록 한 것이다.
초고주파, 무전극, 지르코늄, 스펙트럼, 자외선, 살균
Description
본 발명은 미생물을 살균처리 하는 방식에 관한 것으로서 자외선의 광화학 작용을 이용하여 미생물의 DNA의 이중 사슬을 결합하고 있는 수소를 해리하여 DNA를 파괴함으로 미생물의 성장 번식활동을 방지하고 나아가 이들을 사멸시키기 위한 수단으로 사용되는 자외선 발생장치에 관한 것이다.
본 발명은 자외선을 이용한 살균장치로서 자외선의 발생수단을 종래의 전극식 수은램프의 약점인 저출력 단수명 저효율 부분을 고출력 장수명 고효율화하기 위한 무전극 지르코늄 이온방전 방식의 램프로 발전시킨 것으로 자외선 램프와 이를 무전극 방식으로 구동하기 위한 초고주파 전력변환 장치와 이의 접속방법, 램프표면의 세정방법과 이를 통하여 수중의 병원균을 비롯한 미생물의 살균에 적용하도록 하는 장치와 구조물에 관한 것이다.
자외선 살균 방법은 자외선의 조사만으로 병원균을 사멸시킬 수 있는 특징으 로 적용범위가 확산되고 있는 추세이다.
기존의 자외선 발생기술은 투명한 유리관 내에 방전을 일으키는 전극을 설치하고 관내를 진공화 한 후 수은을 봉입하고 기화시켜 제조된 방전관을 이용하는 것이 일반적이다. 방전관의 가스층에 전극을 통하여 방전전류를 흘려 충진된 수은증기를 전리시켜 수은의 고유 스펙트럼을 발광시켜 이를 이용하도록 한 것이었다. 1가 수은의 선 스펙트럼은 자외선 가시광선 적외선에 걸쳐 포함되어 있으며 100~2000nm사이에 117개 라인이 존재하며 이들 중 강도가 높은 순으로 나열하면 253.7, 435.8, 365.1, 1014.0, 404.7, 296.7, 546.1, 185.0, 256.4, 434.7nm의 순서가 된다. 여기에서 살균에 유효한 파장은 253.7nm의 스펙트럼으로 전체 스펙트럼의 강도의 37.3%가 된다. 이 파장대의 수은 스펙트럼은 살균의 최적파장인 260nm에서 약간 벗어남으로 인하여 약 80%의 살균효과를 나타낸다.
이러한 기존의 자외선램프는 방전시 전극을 가열하여 열전자를 방출하므로 전극을 구성한 금속이 증발되고 관벽에 침착되어 광량이 저하되며 전극 소손 현상이 발생하여 수명을 다하였으며 수명이 다한 램프는 폐기되고 이 과정에서 발생되는 수은증기는 환경에 악영향을 끼쳐왔다.
본 발명은 살균에 적합한 260nm 대의 방출특성이 뛰어난 지르코늄 3가 이온으로 수은을 대체하여 이를 초고주파 전계를 이용한 무전극 방전방식으로 구동시켜 고효율, 고출력의 반영구적 수명을 달성한 자외선 발생장치를 이용한 살균장치에 관한 것이다.
본 발명은 전술한 종래 자외선 램프의 고가, 단수명, 저출력 등의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 관내에 봉입된 지르코늄 이온을 출력이 높은 초고주파 발진 소자인 마그네트론에서 발진시킨 2.54GHz, 수백~수천W의 초고주파 전계로 이온을 여기시켜 주 파장이 262.1nm인 자외선을 수중에서 점등시켜 수중의 병원균을 멸살시키는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 내부에 지르코늄 또는 란탄 이온가스가 밀봉주입되어 있는 무전극 자외선 램프관이 적용된 무전극 자외선 램프 및 상기 램프를 내재하고 이를 보호하면서 램프에 의해 발광되는 자외선 광을 투과시키는 보호관으로 이루어지는 복수개의 자외선발광부와 초고주파발생장치 및 상기 초고주파발생장치에서 생성된 초고주파를 공진모드로 유도/전송하며, 전계면 또는 자계면의 전자파 파절점의 일측에 복수개의 개방구가 형성되어 있고 단면이 사각형인 도파관으로 이루어지는 한 쌍의 공진장치를 포함하여 구성되며, 상기 램프관부 양 말단이 각각 상기 한 쌍의 공진장치의 개방구에 밀봉접합되어 있는 수중 미생물 살균장치에 있어서, 상기 도파관의 상부에 공기공급기가 설치되어 있고, 상기 한쌍의 도파관의 하부에 각각 상기 도파관과 연통되어 있으며, 산기노즐이 장착된 산기관이 설치되어 있어, 상기 도파관의 상부로부터 상기 램프와 보호관 사이의 공간을 통해 상기 산기관의 산기노즐로 공기가 유동되도록 하여 수중에 오존가스를 방출하여 살균효율울 제고하고 수중의 오염물질을 오존과 자외선에 의한 고도산화처리가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 램프는, 직경 10~30mm, 길이 200~2000mm인 융합실리카 재질의 원통관이며, 요오드화 지르코늄 또는 요오드화 란타늄을 램프의 체적 1cm3 당 1~5mg을 넣고 10-4 ~ 10-5Torr로 배기한 후 아르곤 가스를 10-2Torr로 충진하여 밀봉한 후 초고주파 전계강도가 최소 5W/cm3 이상인 전계로에 넣어 용융/증발시키는 과정을 거쳐 제조될 수 있다.
본 발명은 장치의 구성 및 활용방법에 따라 다양한 형태가 가능하다.
(1) 수로형 살균장치
본 발명은, 살균이 요구되는 물에 일부를 담가서 활용할 수 있는 장치로써, 상기 자외선 램프 및 상기 램프를 내재하고 이를 보호하면서 램프에 의해 발광되는 자외선 광을 투과시키는 보호관으로 이루어지는 복수개의 자외선발광부;와 초고주파발생장치 및 상기 초고주파발생장치에서 생성된 초고주파를 공진모드로 유도/전송하며, 전계면 또는 자계면의 전자파 파절점의 일측에 복수개의 개방구가 형성되어 있고 단면이 사각형인 도파관으로 이루어지는 한 쌍의 공진장치;를 포함하여 구성되며, 상기 자외선발광부 양 말단이 각각 상기 한 쌍의 공진장치의 개방구에 삽입되고 보호관에 의하여 밀봉,접합되어 있는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치에 관한 것이다.
즉, 수로형 살균장치는 복수개인 자외선발광부[램프(40)+램프보호관(41)]의 양 말단이 각각 공진장치[초고주파발생장치(10)+도파관(20)]의 개방구에 접합되어 있는 구조이다. 이때 일측의 초고주파발생장치와 타측의 초고주파발생장치에 인가되는 전원의 전력위상이 180° 차이나도록 하는 것이 바람직하다.
이에 부가하여 본 발명에는, 상기 도파관의 상부에 공기공급기가 설치되어 있고, 상기 한쌍의 도파관의 하부에 각각 상기 도파관과 연통되어 있으며, 산기노즐이 장착된 산기관이 설치되어 있어, 상기 도파관의 상부로부터 상기 램프와 보호관 사이의 공간을 통해 상기 산기관의 산기노즐로 공기가 유동되도록 할 수 있다. 이렇게 유동되는 공기는 램프를 냉각시키는 기능을 할 뿐 아니라 자외선에 의해 일부 산소가 오존으로 변환/산기되므로 결과적으로 장치의 살균효율을 증대시키는 기능을 한다.
또한 본 발명에는, 장기 운전에 따른 상기 자외선발광부[램프(40)+램프보호관(41)]의 표면의 파울링을 방지/제거하기 위한 초음파진동자가 추가될 수 있다. 초음파진동자의 설치 위치는 조건에 따라 적절한 곳이 될 수 있을 것이다.
(2) 관로형 살균장치
본 발명은, 살균이 요구되는 물이 관을 따라 유동하는 경우에 활용할 수 있는 장치로써, 상기 자외선 램프 및 이를 보호하면서 램프에 의해 발광되는 자외선 광을 투과시키는 보호관으로 이루어지는 복수개의 자외선발광부[램프(40)+램프보호관(41)];와 초고주파발생장치 및 상기 초고주파발생장치에서 생성된 초고주파를 공진모드로 유도/전송하며, 전계면 또는 자계면의 전자파 파절점의 일측에 복수개의 개방구가 형성된 곡관형의 도파관으로 이루어지는 한 쌍의 공진장치; 및 측면 일측 및 타측에 각각 물유입구와 물유출구가 형성되어 있고 상기 한 쌍의 공진장치에 의해 양쪽 말단이 밀봉되어 있는 챔버;를 포함하여 구성되어 있고, 상기 자외선발광부[램프(40)+램프보호관(41)]가 상기 챔버에 내재되며, 램프관의 양 말단이 각각 상기 한 쌍의 공진장치의 개방구에 밀봉접합되어 있는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치에 관한 것이다(원기둥형-관로형 살균장치).
즉, 관로형 살균장치는 복수개인 자외선발광부[램프(40)+램프보호관(41)]의 양 말단이 각각 공진장치[초고주파발생장치(10)+도파관(20)]의 개방구에 접합되어 있는 구조이며, 램프관부는 챔버에 내장되고 공진장치는 챔버의 뚜껑 역할을 한다. 이때 각각의 공진장치는 동심원을 이루는 복수의 도파관과 각 도파관에 설치된 초고주파발생장치에 의해 이루어질 수 있다. 첨부된 도 5에는 하나의 내원을 이루는 [초고주파발생장치+도넛형 도파관]과, 내원의 밖에 동심원이면서 두 개의 반원형상을 이루는 [초고주파발생장치+반원곡관형 도파관] 즉, 3개의 [초고주파발생장치+곡관형 도파관]이 하나의 공진장치를 구성하는 예를 도시하였다. 물론 이에 대응하여 챔버도 원기둥 형태이다.
마찬가지로, 일측의 초고주파발생장치와 타측의 초고주파발생장치에 인가되는 전원의 전력위상이 180° 차이나도록 하는 것이 바람직하다.
동일한 개념으로, 짧은 직관형의 도파관이 측면으로 나열되어 이루어지는 관로형 살균장치도 가능하다(도시 생략). 즉, [초고주파발생장치+짧은 직관형 도파관]이 수개 연접되어 전체적으로 사각형상의 공진장치와 그에 대응되는 단면을 가지는 챔버를 선택할 수 있다(사각기둥형-관로형 살균장치).
초음파진동장치에 관해서는 전술한 (1)에서와 동일하다.
(3) 침수식 살균장치
본 발명은, 살균용량이 크지 않고 간편한 구조를 가지는 장치로써, 초고주파발생장치; 및 상기 자외선 램프 및 상기 램프(40)를 내재하고 이를 보호하면서 램프에 의해 발광되는 자외선 광은 투과시키고 전자파는 차폐시키며, 상기 초고주파발생장치에서 생성된 초고주파를 공진모드로 유도/전송하는 공진기 겸용 보호관;을 포함하여 구성되는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치에 관한 것이다.
본 발명의 경우, 초고주파발생장치에서 생성된 초고주파를 공진모드로 유도/전송하는 도파관과 상기 램프(40)를 내재하고 이를 보호하는 보호관이 일체로 형성된 것이다.
초음파진동장치에 관해서는 전술한 (1)에서와 동일하다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 지르코늄 무전극 자외선 살균장치는 살균효율이 높은 260nm 대의 자외선을 고출력 초고주파발생장치를 이용하여 복수의 자외선 자외선발광부[램프(40)+램프보호관(41)]를 하나의 구동수단으로 작동시킬 수 있으므로 경제적이다.
또한, 본 발명에 따른 무전극 자외선 램프를 사용하므로 전극 열화 현상에 의한 수명 감소 요인이 없으므로 결과적으로 자외선 램프의 수명이 매우 길어지는 효과로 인하여 램프 교체에 따른 유지비가 절감되며 수은 오염의 문제를 해소시켜 환경적인 효과도 매우 크다.
또한, 자외선 발광특성이 수은보다 높아 살균범위가 확장되어 단위체적당 램프의 수요 갯수를 줄일 수 있으며 초음파에 의한 자외선발광부의 관벽에 발생이 예상되는 파울링 현상을 방지된다.
이하 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면과 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
도 1은 자외선의 파장에 따른 살균효율을 보여주는 도표이다. 그래프에서 ⓒ는 살균효율곡선이고, ⓛ 및 ⓩ는 각각 수은이온 란탄이온 및 지르코늄이온의 주 파장대를 나타낸다. 그래프에서 볼 수 있듯이, 살균효율이 가장 높은 파장은 267nm이고, 수은램프의 주 파장은 253.6nm, 란탄이온은 259.8nm, 지르코늄이온은 262.1nm이다. 지르코늄 자외선은 수은 자외선(종래 수은 램프에 의한 자외선)에 비해 20% 이상의 자외선 살균효과를 나타낸다.
도 2는 동일한 에너지가 투입되었을 때 각 이온 램프의 상대적 자외선 방출강도(Rel. Intensity)를 표시한 도표이다. ⓐ ⓛ 및 ⓩ는 각각 수은이온 란탄이온 및 지르코늄이온의 주 파장대를 나타낸다. 수은, 란탄 및 지르코늄 램프의 주 파장에서의 상대적인 자외선 방출강도는 각각 15,000, 95,000 및 10,000,000이었다. 즉, 종래 수은이온에 의한 자외선 강도에 비해 란탄 이온은 6.3배, 지르코늄 이온은 666배의 고출력 특성을 나타낸다.
도 3은 각종 미생물의 254nm 자외선 치사량을 나타낸 표이다. 수중 살균의 주 대상인 대장균(Escherichia coli)의 치사량은 7000uW/초/㎠ 임을 알 수 있다.
본 발명에서 상기 램프관은 내부에 수은 대신 지르코늄 또는 란탄 이온가스가 주입된 무전극 자외선 램프관이다.
램프(40)의 재질은 260nm 대의 파장이 90% 이상 투과되는 재질(예컨대, fused silica)를 사용하는 것이 좋으며 형상은 원기둥 구조로 직경이 10 ~ 30mm, 길이는 200 ~ 2000mm인 것이 바람직하다. 램프(40)는, 요오드화 지르코늄 또는 요오드화 란타늄을 램프관(10)의 체적 1cm3 당 1~5mg을 넣고 10-4 ~ 10-5Torr로 배기한 후 아르곤 가스를 10-2Torr로 충진하여 밀봉한 후 초고주파 전계강도가 최소5W/cm3 이상인 전계로에 넣어 용융/증발시키는 과정을 거쳐 제조한다.
본 발명에서 상기 초고주파발생장치(10)로는 예컨대, 마그네트론(자전관; Magnetron), 클라이스트론 또는 진행파관과 같은 다양한 장치를 선택할 수 있다. 발생되는 초고주파의 주파수는 램프관 내부에 주입된 이온의 종류, 발광의 광도, 도파관의 규격 등에 따라 900MH대, 2.45GHz대 또는 5.3GHz대 등 다양하게 정할 수 있을 것이다. 하기 실시예에서는 2.45 GHz 대의 마그네트론을 선정하였다.
도 4는 본 발명에 의한 제1실시예인 수로형 살균장치의 단면도와 입체도이다. 수중에 침적되는 부분은 자외선발광부[램프(40)+램프보호관(41)]가 장착된 도파관공진기(20)까지이며 나머지 부분은 수면 위에 설치되는 것으로 마그네트론(10)은 마그네트론 전원공급기(11)로 부터 약 4000V, 180mA 의 맥류 전원을 공급받아 기 설정된 주파수의 초고주파를 TE017 모드로 도파관(20) 내에서 주입하며 또한 공진하게 되며 이때의 공진패턴(22)의 파절점(21)에 자외선램프(40)가 삽입된다.
자외선 램프(40)의 외부는 고순도 융합실리카(fused silica) 보호관(41)으로 보호되어 자외선 램프(40)가 직접 물과 접촉되지 않도록 보호되며 이 보호관(41)은 오링(42)과 캡(43)에 의하여 기밀이 유지된다.
한편 공기압축기(compressor)(50)는 외부의 공기를 예컨대, 금속필터(51)를 통하여 도파관(20) 내부로 불어넣어주며 이 공기는 램프(40)와 보호관(41)의 틈으로 유입되어 상대편 도파관 하단부로 금속필터(51)를 통하여 이송되어 램프(40)가 배열된 살균장치의 하단부에 도파관과 유사한 내부가 비어있는 지지관(60)으로 유입된다. 이 지지관(60)은 램프(40)가 결합된 도파관공진기(20)를 기구적으로 결합하는 작용 이외에 초음파진동자(30)와 체크밸브(52)가 결합된 산기관(53)이 내장되어 있는 것으로 장착된 초음파진동자(30)는 초음파발진기(31)로부터 20~28Khz의 전기신호를 전달받아 지지관(60)의 벽면을 통하여 초음파 진동을 수중에 전달하는 역할을 담당한다. 수중에 장시간 침적되어 살균기능을 수행하는 기기는 물이끼 등의 파울링 현상이 발생되며 이는 자외선의 수중조사를 방해하는 주요 요인으로 정기적으로 램프의 표면을 세정하여야 할 필요가 있으며 지지관(60) 벽면을 통하여 수중으로 조사되는 초음파 진동은 램프의 표면과 구조물의 표면에 파울링을 방지하기 위한 것이다.
한편 램프(40)와 보호관(41) 사이를 통과하는 공기는 램프관의 온도상승을 방지하는 역할을 수행하는 중 램프관에서 발생된 일부 222nm보다 짧은 단파장 자외선에 의하여 낮은 농도의 오존이 발생하게 된다. 이는 자외선의 광화학 작용에 기인한 것이며 공기 중의 산소 분자는 222nm보다 짧은 자외선에 의하여 산소원자로 해리되고 이 산소원자는 산소분자와 결합하여 오존(О₃)을 생성하게 된다. 본 발명에서는 램프관의 냉각과정에서 발생하는 오존을 산기관(53)을 통하여 수중에 분사하여 수중살균을 돕고 자외선과 오존에 의한 고도산화처리공정이 이루어지도록 한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 제2실시예인 관로형 살균장치의 투시사시도이다.
관로형 살균장치는 기본적으로 관로형과 유사하나 도파관(20)의 구조가 직관이 아닌 곡관형태로 램프(40)의 삽입위치는 곡관형태의 도파관공진기(20)에 위치되는 전자계파(22)의 파절점(21)에 위치한다는 것이다. 유입구(71)는 플렌지 형태이며 입수된 물은 원통형 챔버(70)를 경유하여 배출구(72)를 통하여 외부로 방출되는 과정에서 챔버 내부에 설치된 다수개의 자외선발광부[램프(40)+램프보호관(41)]에서 발출되는 자외선에 피폭되고 살균 처리되는 과정을 거치게 된다. 한편 챔 버(70)의 양 측면에는 초음파진동자가 설치되어 벽면을 통하여 수중으로 초음파의 진동이 가해지며 관벽의 파울링 유착을 방지한다.
도 6은 본 발명에 의한 제3실시예인 침수식 살균장치의 개념적 단면도이다.
침수식 자외선 살균장치의 마그네트론(10)에서 방사된 초고주파는 원주형 융합실리카로 제작된 도파관공진기(20)로 주입된다.
하단부가 융합실리카로 밀봉되고 내부벽면이 차폐체(25; 예를 들면 20-50 매쉬의 금속 스크린)로 구성된 원주형 도파관공진기(20)의 공진모드는 TM01n모드로 공진패턴(22)과 같다. 자외선 램프관(40)이 내장된 상기 도파관공진기(20)의 일측면 또는 전체면은 전자파는 누설을 방지하면서 빛만 투과될 수 있도록 전도성의 차폐체(25)가 설치되어 있고, 그 외부는 자외선이 잘 투과되는 재질(예컨대 융합실리카 유리)로 밀봉되어 있다. 상기 차폐체(25)는 소공이 형성된 타공판이나 금속 매쉬망을 이용할 수 있으며 격자의 공극이 1.5~2.5㎜인 라스(lath) 또는 8~20mesh의 금속망일 수 있다.
도파관공진기(20)의 중앙부에 위치한 자외선발광부[램프(40)+램프보호관(41)]은 초고주파에 의하여 발광되어 도파관공진기 외부로 방출되는 구조로 상단부의 지지판(73)에는 초음파진동자(30)가 설치되어 수중에 초음파 진동을 가하여 파울링의 방지와 물의 진동에 의한 수중 미생물의 위치변동으로 인한 살균효과 증 대에 기여하게 된다.
도 1은 자외선의 파장에 따른 살균효율을 보여주는 도표이다.
도 2는 동일한 에너지가 투입되었을 때 각 이온 램프의 상대적 자외선 방출강도를 표시한 도표이다.
도 3은 각종 미생물의 254nm 자외선 치사량을 나타낸 표이다.
도 4는 본 발명에 의한 제1실시예인 수로형 살균장치의 단면도와 입체도이다.
도 5는 본 발명에 의한 제2실시예인 관로형 살균장치의 투시사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 제3실시예인 참수식 살균장치의 개념적 단면도이다.
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>
10. 초고주파발생장치 20. 도파관
21. 파절점 22. 공진패턴
30. 초음파진동장치 40. 램프관
41. 보호관 50. 공기공급기
60. 산기관 70. 챔버
Claims (10)
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- 내부에 지르코늄 또는 란탄 이온가스가 밀봉주입되어 있는 무전극 자외선 램프관이 적용된 무전극 수은대체 자외선 램프 및 상기 램프를 내재하고 이를 보호하면서 램프에 의해 발광되는 자외선 광을 투과시키는 보호관으로 이루어지는 복수개의 자외선발광부와 초고주파발생장치 및 상기 초고주파발생장치에서 생성된 초고주파를 공진모드로 유도/전송하며, 전계면 또는 자계면의 전자파 파절점의 일측에 복수개의 개방구가 형성되어 있고 단면이 사각형인 도파관으로 이루어지는 한 쌍의 공진장치를 포함하여 구성되며, 상기 램프관부 양 말단이 각각 상기 한 쌍의 공진장치의 개방구에 밀봉접합되어 있는 수중 미생물 살균장치에 있어서,상기 도파관의 상부에 공기공급기가 설치되어 있고,상기 한쌍의 도파관의 하부에 각각 상기 도파관과 연통되어 있으며, 산기노즐이 장착된 산기관이 설치되어 있어,상기 도파관의 상부로부터 상기 램프와 보호관 사이의 공간을 통해 상기 산기관의 산기노즐로 공기가 유동되도록 하여 수중에 오존가스를 방출하여 살균효율을 제고하고 수중의 오염물질을 오존과 자외선에 의한 고도산화처리가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치.
- 제 3 항에 있어서,장기 운전에 따른 상기 램프관부의 표면의 파울링을 방지/제거하기 위한 초음파진동장치가 추가된 것을 특징으로 하는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치.
- 내부에 지르코늄 또는 란탄 이온가스가 밀봉주입되어 있는 무전극 자외선 램프관이 적용된 무전극 수은대체 자외선 램프 및 상기 램프를 내재하고 이를 보호하면서 램프에 의해 발광되는 자외선 광을 투과시키는 보호관으로 이루어지는 복수개의 자외선발광부;와초고주파발생장치 및 상기 초고주파발생장치에서 생성된 초고주파를 공진모드로 유도/전송하며, 전계면 또는 자계면의 전자파 파절점의 일측에 복수개의 개방구가 형성된 곡관형의 도파관으로 이루어지는 한 쌍의 공진장치; 및측면 일측 및 타측에 각각 물유입구와 물유출구가 형성되어 있고 상기 한 쌍의 공진장치에 의해 양쪽 말단이 밀봉되어 있는 챔버;를 포함하여 구성되며,상기 자외선발광부가 상기 챔버에 내재되며, 자외선발광부의 양 말단이 각각 상기 한 쌍의 공진장치의 개방구에 밀봉접합되어 있는 것을 특징으로 하는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치.
- 내부에 지르코늄 또는 란탄 이온가스가 밀봉주입되어 있는 무전극 자외선 램프관이 적용된 무전극 수은대체 자외선 램프 및 상기 램프를 내재하고 이를 보호하면서 램프에 의해 발광되는 자외선 광을 투과시키는 보호관으로 이루어지는 복수개의 자외선발광부;와초고주파발생장치 및 상기 초고주파발생장치에서 생성된 초고주파를 공진모드로 유도/전송하며, 전계면 또는 자계면의 전자파 파절점의 일측에 복수개의 개방구가 형성된 짧은 직관형의 도파관이 측면으로 나열되어 이루어지는 한 쌍의 공진장치; 및측면 일측 및 타측에 각각 물유입구와 물유출구가 형성되어 있고 상기 한 쌍의 공진장치에 의해 양쪽 말단이 밀봉되어 있는 챔버;를 포함하여 구성되며,상기 램프관부가 상기 챔버에 내재되며, 램프관의 양 말단이 각각 상기 한 쌍의 공진장치의 개방구에 밀봉접합되어 있는 것을 특징으로 하는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치.
- 제 5 항에 있어서,장기 운전에 따른 상기 자외선발광부의 표면의 파울링을 방지/제거하기 위한 초음파진동장치가 추가된 것을 특징으로 하는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치.
- 삭제
- 내부에 지르코늄 또는 란탄 이온가스가 밀봉주입되어 있는 무전극 자외선 램프관이 적용된 무전극 수은대체 자외선 램프;초고주파장치;상기 램프 및 초고주파발생장치를 내재하고 이를 보호하면서 램프에 의해 발광되는 자외선 광은 투과시키고 전자파는 차폐시키며, 상기 초고주파발생장치에서 생선된 초고주파를 공진모드로 유도/전송하는 도파관 겸용 자외선발광부; 및장기 운전에 따른 상기 램프관부의 표면의 파울링을 방지/제거하기 위한 초음파진동장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치.
- 제 6 항에 있어서,장기 운전에 따른 상기 자외선발광부의 표면의 파울링을 방지/제거하기 위한 초음파진동장치가 추가된 것을 특징으로 하는 무전극 수은대체 자외선 램프를 이용한 수중 미생물 살균장치.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3168860A1 (en) | 2015-11-16 | 2017-05-17 | Tomas Bata University In Zlín | Device and method for producing uv radiation |
| CN109224845A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-18 | 广东惟水务工程有限公司 | 一种用于小气量高浓度泵站废气光解净化装置 |
| CN109860017A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-07 | 陕西青朗万城环保科技有限公司 | 一种微波无极紫外灯 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010092279A (ko) * | 2000-03-14 | 2001-10-24 | 가노 다다오 | 자외선 램프와, 그 램프를 사용한 살균장치 및 청정장치 |
| KR200337144Y1 (ko) | 2003-10-10 | 2004-01-03 | (주) 시온텍 | 초음파 세척기가 장착된 자외선 살균기 |
| JP2004127633A (ja) | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 蛍光ランプおよび照明装置 |
| KR100524407B1 (ko) * | 2005-02-15 | 2005-10-28 | 노병대 | 무전극식 자외선 발생장치 |
| KR100671232B1 (ko) | 2006-03-07 | 2007-01-19 | 주식회사 퓨리팍스 | 무전극 자외선램프에 의한 광분해 반응과 광촉매에 의한광화학 반응을 이용한 기체 오염처리장치 |
| KR100715545B1 (ko) | 2006-03-06 | 2007-05-08 | 유영상 | 오존과 자외선을 이용한 수처리기 |
-
2007
- 2007-07-20 KR KR1020070072521A patent/KR100832398B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010092279A (ko) * | 2000-03-14 | 2001-10-24 | 가노 다다오 | 자외선 램프와, 그 램프를 사용한 살균장치 및 청정장치 |
| JP2004127633A (ja) | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 蛍光ランプおよび照明装置 |
| KR200337144Y1 (ko) | 2003-10-10 | 2004-01-03 | (주) 시온텍 | 초음파 세척기가 장착된 자외선 살균기 |
| KR100524407B1 (ko) * | 2005-02-15 | 2005-10-28 | 노병대 | 무전극식 자외선 발생장치 |
| KR100715545B1 (ko) | 2006-03-06 | 2007-05-08 | 유영상 | 오존과 자외선을 이용한 수처리기 |
| KR100671232B1 (ko) | 2006-03-07 | 2007-01-19 | 주식회사 퓨리팍스 | 무전극 자외선램프에 의한 광분해 반응과 광촉매에 의한광화학 반응을 이용한 기체 오염처리장치 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3168860A1 (en) | 2015-11-16 | 2017-05-17 | Tomas Bata University In Zlín | Device and method for producing uv radiation |
| CN109224845A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-18 | 广东惟水务工程有限公司 | 一种用于小气量高浓度泵站废气光解净化装置 |
| CN109860017A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-07 | 陕西青朗万城环保科技有限公司 | 一种微波无极紫外灯 |
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