KR101931632B1 - 자외선 발광장치 및 이를 포함한 수처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자외선 발광장치 및 이를 포함한 수처리 장치에 관한 것으로, 자외선 조사 범위 및 방열 기능을 향상시킬 수 있는 자외선 발광장치 및 이를 포함한 수처리 장치에 관한 것으로,
본 발명의 실시예에 따른 자외선 발광장치는,
중공형 파이프 형상의 금속으로 이루어진 히트싱크부; 상기 히트싱크부의 외주면을 길이 방향으로 균분한 복수개의 가상의 외주라인 상에 등간격으로 지그재그 형태로 배치된 복수개의 UV LED로 이루어진 광원부; 상기 광원부와 이격 형성된 석영관부; 상기 히트싱크부의 중공 공간으로 이루어지며, 상기 중공 공간으로 냉매를 유동시켜서 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하는 냉매 유동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 자외선 발광장치는,
중공형 파이프 형상의 금속으로 이루어진 히트싱크부; 상기 히트싱크부의 외주면을 길이 방향으로 균분한 복수개의 가상의 외주라인 상에 등간격으로 지그재그 형태로 배치된 복수개의 UV LED로 이루어진 광원부; 상기 광원부와 이격 형성된 석영관부; 상기 히트싱크부의 중공 공간으로 이루어지며, 상기 중공 공간으로 냉매를 유동시켜서 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하는 냉매 유동부를 포함한다.
Description
본 발명은 자외선 발광장치 및 이를 포함한 수처리 장치에 관한 것으로, 자외선 조사 범위 및 방열 기능을 향상시킬 수 있는 자외선 발광장치 및 이를 포함한 수처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수경시설이나 하수 처리장, 양식장 등에는 물에 존재하는 세균을 사멸하기 위한 다양한 살균 장치가 이용되고 있다.
이러한 살균 장치중에서 자외선 살균기는 수경시설이나 하수 처리장, 양식장 등의 물을 내부에 자외선 살균 램프가 장착된 유입관으로 유입시켜 자외선 살균 램프를 이용하여 살균 처리하고, 이후 살균 처리된 물을 배출관을 통하여 하수 처리장이나 양식장으로 배출시킨다.
살균에 사용되는 UVC 파장은 200 ∼ 400㎚의 파장으로 가시광선의 보랏빛 끝 부분에 바로 인접해 있는 파장이며 가시광선보다 짧은 비가시광선 영역으로 세균의 세포벽을 손상시켜 세포 투과도, 원형질의 콜로이드 성질을 변경시키고, 효소활동을 억제하며, 세포의 DNA와 RNA를 손상시켜 세균을 사멸시킨다.
현재 개시된 자외선 발광장치는 자외선이 조사되지 않거나 약하게 조사되는 사각 영역이 상대적으로 크게 존재하여 충분한 살균력을 제공하지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 자외선 조사 범위 및 방열 기능을 향상시킬 수 있는 자외선 발광장치 및 이를 포함한 수처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 자외선 발광장치는,
중공형 파이프 형상의 금속으로 이루어진 히트싱크부; 상기 히트싱크부의 외주면을 길이 방향으로 균분한 복수개의 가상의 외주라인 상에 등간격으로 지그재그 형태로 배치된 복수개의 UV LED로 이루어진 광원부; 상기 광원부와 이격 형성된 석영관부; 상기 히트싱크부의 중공 공간으로 이루어지며, 상기 중공 공간으로 냉매를 유동시켜서 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하는 냉매 유동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 자외선 발광장치에 있어서, 상기 히트싱크부는, 단면이 원형인 원통형 파이프 또는 단면이 정다각형인 정다각기둥형 파이프일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자외선 발광장치에 있어서, 상기 히트싱크부는, 단면이 정m각형인 정다각기둥형 파이프 또는 원통형 파이프이고, 상기 복수개의 UV LED는 상기 가상의 외주라인 상에 정n각형 형태로 배치되며, 상기 m=2n이고 상기 n은 3이상일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자외선 발광장치에 있어서, 상기 복수개의 가상의 외주라인 중 홀수번째 가상의 외주라인에 배치된 UV LED를 기준으로 짝수번째 가상의 외주라인에 배치된 UV LED는 360°÷2n=Y°의 각도로 회전되어 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는,
외부로부터 처리 대상수를 유입하는 유입구가 형성된 하우징; 중공형 파이프 형상의 금속으로 이루어진 히트싱크부와, 상기 히트싱크부의 외주면을 길이 방향으로 균분한 복수개의 가상의 외주라인 상에 등간격으로 지그재그 형태로 배치된 복수개의 UV LED로 이루어진 광원부와, 상기 광원부와 이격 형성된 석영관부와, 상기 히트싱크부의 중공 공간으로 이루어지며 상기 중공 공간으로 냉매를 유동시켜서 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하는 냉매 유동부를 포함하며 상기 하우징 내부에 형성된 자외선 발광장치를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 있어서, 상기 히트싱크부와 석영관부의 하단은 상기 하우징의 저면과 이격되어 형성되며, 씰링부재에 의해 밀봉될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 있어서, 상기 유입구로 유입된 상기 처리 대상수는 상기 자외선 발광장치에 의해 살균정화 처리된 후, 상기 냉매 유동부를 유동하면서 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하여 상기 냉매의 기능을 수행하고 상기 중공 공간을 통해 외부로 유출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 있어서, 상기 하우징은, 상기 유입구로부터 유입된 처리 대상수를 유출하는 유출구를 더 포함하며, 상기 히트싱크부와 석영관부의 하단은 상기 하우징의 저면과 접촉되어 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 있어서, 상기 유출구로 유출되는 처리 대상수의 적어도 일부를 상기 냉매 유동부로 유동시키는 연결관을 더 포함하며, 상기 연결관을 통해 상기 냉매 유동부를 유동하는 처리 대상수는 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하여 상기 냉매의 기능을 수행하고 상기 냉매 유동부를 통해 외부로 유출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 있어서, 상기 히트싱크부는, 단면이 원형인 원통형 파이프 또는 단면이 정다각형인 정다각기둥형 파이프일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 있어서, 상기 히트싱크부는, 단면이 정m각형인 정다각기둥형 파이프 또는 원통형 파이프이고, 상기 복수개의 UV LED는 상기 가상의 외주라인 상에 정n각형 형태로 배치되며, 상기 m=2n이고 상기 n은 3이상일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치에 있어서, 상기 복수개의 가상의 외주라인 중 홀수번째 가상의 외주라인에 배치된 UV LED를 기준으로 짝수번째 가상의 외주라인에 배치된 UV LED는 360°÷2n=Y°의 각도로 회전되어 배치될 수 있다.
기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 자외선 조사 범위 및 방열 기능을 향상시킬 수 있는 자외선 발광장치 및 이를 포함한 수처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치를 길이 방향으로 바라본 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치의 히트싱크부의 외주면 일부가 도시된 도면이다.
도 4는 다양한 n값에 대한 복수개의 UV LED의 배치 형태와 회전 각도가 예시되어 있는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치의 각각의 UV LED에서 자외선이 조사되는 범위가 도식적으로 도시된 도면이다.
도 6은 도 5의 조사 범위의 펼친 상태가 도시된 도면이다.
도 7은 비교예로서 복수개의 UV LED가 지그재그 형태가 아닌, 나란한 형태로 배열된 경우에 자외선이 조사되는 범위가 도식적으로 도시된 도면이다.
도 8은 도 7의 조사 범위의 펼친 상태가 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수처리 장치가 도시된 평면도이다.
도 10은 도 9의 A-A’ 라인에서 바라본 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치가 도시된 평면도이다.
도 12는 도 11의 B-B’ 라인에서 바라본 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치의 또 다른 응용예가 도시된 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 발광장치가 도시된 사시도이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 발광장치의 응용예가 도시된 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치가 도시된 평면도이다.
도 19는 도 18의 D-D’ 라인에서 바라본 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치를 길이 방향으로 바라본 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치의 히트싱크부의 외주면 일부가 도시된 도면이다.
도 4는 다양한 n값에 대한 복수개의 UV LED의 배치 형태와 회전 각도가 예시되어 있는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치의 각각의 UV LED에서 자외선이 조사되는 범위가 도식적으로 도시된 도면이다.
도 6은 도 5의 조사 범위의 펼친 상태가 도시된 도면이다.
도 7은 비교예로서 복수개의 UV LED가 지그재그 형태가 아닌, 나란한 형태로 배열된 경우에 자외선이 조사되는 범위가 도식적으로 도시된 도면이다.
도 8은 도 7의 조사 범위의 펼친 상태가 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수처리 장치가 도시된 평면도이다.
도 10은 도 9의 A-A’ 라인에서 바라본 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치가 도시된 평면도이다.
도 12는 도 11의 B-B’ 라인에서 바라본 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치의 또 다른 응용예가 도시된 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 발광장치가 도시된 사시도이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 발광장치의 응용예가 도시된 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치가 도시된 평면도이다.
도 19는 도 18의 D-D’ 라인에서 바라본 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자외선 발광장치 및 이를 포함한 수처리 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치를 길이 방향으로 바라본 평면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치의 히트싱크부의 외주면 일부가 도시된 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치(100)는, 히트싱크부(110), 광원부(120), 석영관부(130), 냉매 유동부(140)를 포함한다.
히트싱크부(110)는 광원부(120)에서 발생한 열이 냉매 유동부(140)를 통해 외부로 방열되게 한다. 히트싱크부(110)는 알루미늄 등과 같은 금속으로 이루어지며, 중앙에 중공 공간이 형성된 중공형 파이프 형상으로 형성된다. 히트싱크부(110)의 형상은 단면이 원형인 원통형 파이프 또는 단면이 정다각형인 정다각기둥형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 정다각기둥형 파이프는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 단면이 정육각형인 정육각기둥 형상으로 형성될 수 있다.
광원부(120)는 복수개의 UV LED(Ultraviolet light emitting device)(120a, 120b)로 형성될 수 있다. UV LED(120a, 120b)는 기설정된 범위의 조사 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, 110 내지 120° 범위의 조사 각도를 가질 수 있다. 각각의 UV LED(120a, 120b)는 전원을 공급하기 위한 회로가 인쇄된 PCB 기판(121)과, UV LED에서 발생한 열을 히트싱크부(110)로 전달하는 열전달 페이스트(122)를 구비한다.
복수개의 UV LED(120a, 120b)는 히트싱크부(110)의 외주면을 길이 방향으로 균분한 복수개의 가상의 외주라인(C1, C2) 상에 등 간격으로 지그재그 형태로 배치되되, 가상의 외주라인(C1, C2) 상에 정n각형 형태로 배치된다. 이때, 히트싱크부(110)는 단면이 정m각형인 정다각기둥형 파이프 또는 원통형 파이프가 될 수 있으며, m=2n이고, n≥3이다.
또한, 복수개의 UV LED(120a, 120b)는 복수개의 가상의 외주라인(C1, C2) 상에 정n각형 형태로 배치되되, 첫 번째 외주라인(C1)에 배치된 UV LED(120a)를 기준으로 두 번째 외주라인(C2)에 배치되는 UV LED(120b)는 360°÷2n=Y°의 각도로 회전되어 배치되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 1 내지 도 3과 같이, 히트싱크부(110)의 단면이 정육각형인 경우, 복수개의 UV LED(120a, 120b)는 가상의 외주라인(C1, C2) 상에 정삼각형 형태로 배치되고, 두 번째 외주라인(C2)에 배치되는 UV LED(120b)는, 첫 번째 외주라인(C1)에 배치된 UV LED(120a)를 기준으로 60°의 각도로 회전되어 배치된다.
또한, 예를 들어, 히트싱크부(110)의 단면이 정팔각형인 경우, 복수개의 UV LED(120a, 120b)는 가상의 외주라인(C1, C2) 상에 정사각형 형태로 배치되고, 두 번째 외주라인(C2)에 배치되는 UV LED(120b)는, 첫 번째 외주라인(C1)에 배치된 UV LED(120a)를 기준으로 45°의 각도로 회전되어 배치된다.
한편, 도 3에서는 3차원 형상의 정육각기둥의 히트싱크부(110)를 2차원 평면으로 표현하여 정삼각형 형상이 아닌 것처럼 도시되어 있으나, 실제로 3차원으로 묘사하면 정삼각형 형상이 된다.
도 4에는 다양한 n값에 대한 복수개의 UV LED(120a, 120b)의 배치 형태와 회전 각도가 예시되어 있다.
석영관부(130)는 히트싱크부(110) 및 광원부(120)를 둘러싸도록 이격되어 형성되며, 히트싱크부(110) 및 광원부(120)와 석영관부(130) 사이에는 공기층이 형성된다. 석영관부(130)는 광원부(120)를 보호하면서 광원부(120)에서 발광된 자외선을 투과시켜 처리 대상수를 살균시킬 수 있도록 한다.
냉매 유동부(140)는 냉매를 유동시켜서 광원부(120)에서 발생한 열을 흡수한다. 냉매 유동부(140)는 중공형 파이프 형상 히트싱크부(110)의 중공 공간으로 이루어질 수 있다. 광원부(120)에서 발생한 열은 히트싱크부(110)로 전달되고, 냉매 유동부(140)에서 유동하는 냉매는 히트싱크부(110)의 열을 흡수하여, 히트싱크부(110) 및 광원부(120)를 냉각시키게 된다.
이때, 냉매 유동부(140)를 유동하는 냉매는 외부에서 별도로 공급되는 냉매일 수 있으며, 광원부(120)에 의해 살균 처리된 처리 대상수가 외부로 유출되는 과정에서 냉매 유동부(140)를 유동하면서 냉매로 작용할 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치의 자외선 조사 범위에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치의 각각의 UV LED에서 자외선이 조사되는 범위가 도식적으로 도시된 도면이고, 도 6은 도 5의 조사 범위의 펼친 상태가 도시된 도면이며, 도 7은 비교예로서 복수개의 UV LED가 지그재그 형태가 아닌, 나란한 형태로 배열된 경우에 자외선이 조사되는 범위가 도식적으로 도시된 도면이고, 도 8은 도 7의 조사 범위의 펼친 상태가 도시된 도면이다.
각각의 UV LED(120a, 120b)는 110 내지 120° 범위로 조사된다. 본 발명의 자외선 발광장치에서, 복수개의 UV LED(120a, 120b)는 히트싱크부(110)의 외주면을 길이 방향으로 균분한 복수개의 가상의 외주라인(C1, C2) 상에 등 간격으로 지그재그 형태로 배치됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같은 조사 범위를 가지며, 도 5를 평면 상으로 펼치게 되면, 도 6과 같이 각각의 UV LED(120a, 120b)가 엇갈리게 배치되어 자외선이 조사되지 않는 사각 영역(S1)이 삼각형 형상으로 작게 형성된다. 여기서, “자외선이 조사되지 않는”은 전혀 조사되지 않는 것 뿐만 아니라, 상대적으로 작은 양의 자외선이 조사되는 것을 포함하는 의미이다.
한편, 복수개의 UV LED는 지그재그 형태가 아닌 나란한 형태로 배치될 수도 있다. 이 경우, 도 7에 도시된 바와 같은 조사 범위를 가지게 된다. 도 7을 평면 상으로 펼치게 되면, 도 8과 같이 각각의 UV LED(10a)가 나란한 형태로 배치되어 자외선이 조사되지 않는 사각 영역(S2)이 마름모 형상으로 상대적으로 크게 형성된다.
따라서, 한정된 개수의 UV LED로 자외선 조사 범위를 향상시키기 위해서는, 복수개의 UV LED(120a, 120b)는 히트싱크부(110)의 외주면을 길이 방향으로 균분한 복수개의 가상의 외주라인(C1, C2) 상에 등 간격으로 지그재그 형태로 배치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 수처리 장치를 설명한다. 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수처리 장치가 도시된 평면도이고, 도 10은 도 9의 A-A’ 라인에서 바라본 단면도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수처리 장치(200a)는, 자외선 발광장치(100: 110 ~ 140)와 하우징(210a)을 포함한다.
자외선 발광장치(100)는, 히트싱크부(110), 광원부(120), 석영관부(130), 냉매 유동부(140)를 포함하며, 전술한 바와 실질적으로 동일하므로, 반복 설명은 생략한다.
자외선 발광장치(100)는 하우징(210a) 내부에 형성된다. 하우징(210a)의 상부에는 외부로부터 처리 대상수를 유입하는 유입구(211a)가 형성되며, 하우징(210a)의 저면(213a)은 밀폐된 형상을 가진다. 히트싱크부(110)와 석영관부(130)의 하단은 하우징의 저면(213a)과 이격되어 형성된다. 히트싱크부(110)와 석영관부(130)의 하단은 씰링부재(220)에 의해 밀봉된다.
유입구(211a)로 유입된 처리 대상수는 자외선 발광장치(100)를 중심으로 나선 방향으로 유동하면서 자외선 발광장치(100)에서 발광 조사된 자외선에 의해 살균 처리된다. 살균 처리된 처리 대상수는 하우징의 저면(213a)에서 냉매 유동부(140)로 차오르면서 유동하여 외부로 유출된다. 처리 대상수가 냉매 유동부(140)를 유동하는 중에, 광원부(120)에서 발생하여 히트싱크부(110)로 전달된 열을 흡수하면서 외부로 유출되므로, 처리 대상수는 냉매의 기능을 수행하게 된다. 따라서, 별도로 외부로부터 광원부(120) 냉각을 위한 냉매가 공급되지 않아도 냉각 및 방열 기능을 수행할 수 있게 된다.
다음으로, 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치를 설명한다. 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치가 도시된 평면도이고, 도 12는 도 11의 B-B’ 라인에서 바라본 단면도이다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치(200b)는, 자외선 발광장치(100: 110 ~ 140)와 하우징(210b)을 포함한다.
자외선 발광장치(100)는, 히트싱크부(110), 광원부(120), 석영관부(130), 냉매 유동부(140)를 포함하며, 전술한 바와 실질적으로 동일하므로, 반복 설명은 생략한다.
자외선 발광장치(100)는 하우징(210b) 내부에 형성된다. 하우징(210b)의 상부에는 외부로부터 처리 대상수를 유입하는 유입구(211b)가 형성된다. 하우징(210b)의 저면(213b)은, 전술한 제1 실시예와는 달리, 중앙이 오픈된 형상을 가진다. 히트싱크부(110)와 석영관부(130)의 하단은 하우징의 저면(213b)과 접촉되어 형성되고, 하우징(210b)은 유입구(211b)로부터 유입된 처리 대상수를 유출하는 유출구(212)를 더 포함한다.
유입구(211b)로 유입된 처리 대상수는 자외선 발광장치(100)를 중심으로 나선 방향으로 유동하면서 자외선 발광장치(100)에서 발광 조사된 자외선에 의해 살균 처리된다. 살균 처리된 처리 대상수는 유출구(212)를 통해 외부로 유출된다. 외부로부터 공급된 냉매는 냉매 유동부(140)를 유동하면서 광원부(120)에서 발생하여 히트싱크부(110)로 전달된 열을 흡수한다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치의 또 다른 응용예가 도시된 단면도이다. 본 응용예에서는 유출구(212)에서 유출되는 살균 처리된 처리 대상수의 일부는 외부로 유출시키는 유출관(212a)과 유출되는 처리 대상수의 일부를 냉매 유동부(140)로 도입시키는 연결관(212b)을 더 포함한다.
유출구(212)에서 유출된 처리 대상수의 적어도 일부는 연결관(212b)을 통해 냉매 유동부(140)를 유동하는 중에, 열을 흡수하면서 외부로 유출되므로, 처리 대상수는 냉매의 기능을 수행하게 된다. 따라서, 별도로 외부로부터 광원부(120) 냉각을 위한 냉매가 공급되지 않거나 또는 적은 양의 냉매가 공급되는 경우에도 냉각 및 방열 기능을 수행할 수 있게 된다.
한편, 유출관(212a)은 생략될 수 있으며, 이 경우에는 유출구(212)에서 유출된 처리 대상수의 전부가 연결관(212b)을 통해 냉매 유동부(140)를 유동하면서 외부로 유출될 수 있다.
다음으로, 도 14 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 발광장치를 설명한다. 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 발광장치가 도시된 사시도이고, 도 15 및 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 발광장치의 응용예가 도시된 사시도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 발광장치(300)는, 히트싱크부(310), 광원부(320), 석영관부(330)를 포함한다.
히트싱크부(310)는 광원부(320)에서 발생한 열을 직접 처리 대상수에 의해 방열되게 한다. 히트싱크부(310)는 알루미늄 등과 같은 금속으로 이루어진다. 히트싱크부(310)의 형상은 단면이 원형 또는 단면이 정다각형인 정다각기둥형으로 형성될 수 있다.
한편, 도 15에 도시된 바와 같이, 히트싱크부(310)에는 처리 대상수와의 접촉 면적을 늘리기 위한 싱크홀(311)이 형성될 수 있다. 싱크홀(311)은 히트싱크부(310)의 길이 방향 또는 원주 방향으로 형성될 수 있다.
광원부(320)는 복수개의 UV LED(320a, 320b)로 형성될 수 있다. UV LED(320a, 320b)는 기설정된 범위의 조사 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, 110 내지 120° 범위의 조사 각도를 가질 수 있다. 각각의 UV LED(320a, 320b)는 전원을 공급하기 위한 회로가 인쇄된 PCB 기판(321)과, UV LED에서 발생한 열을 히트싱크부(310)로 전달하는 열전달 페이스트(322)를 구비한다.
복수개 UV LED(320a, 320b)의 배치 형태는 전술한 제1 실시예에 따른 자외선 발광장치(100)와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
석영관부(330)는 광원부(320)와 이격되어 형성되며, 광원부(320)와 석영관부(330) 사이에는 공기층이 형성된다. 석영관부(330)는 광원부(320)를 보호하면서 광원부(320)에서 발광된 자외선을 투과시켜 처리 대상수를 살균시킬 수 있도록 한다. 석영관부(330)는 히트싱크부(310)의 길이 방향으로 길게 형성된 장방형일 수 있으며, 제조 편의상 PCB 기판(321)과 열전달 페이스트(322)도 석영관부(330)와 유사한 장방형 형상으로 제조될 수 있다.
한편, 도 14 및 도 15에서는 석영관부(330)가 히트싱크부(310)의 길이 방향으로 길게 형성된 장방형인 것을 예시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 도 16에 도시된 바와 같이, 석영관부(330)는 히트싱크부(310)의 원주 방향으로 링 형상으로 형성될 수도 있다. 또한, 도 17에 도시된 바와 같이, 석영관부(330)는 광원부(320)가 위치한 영역에만 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 히트싱크부(310)가 석영관부(330)에 의해 둘러싸이지 않고, 직접 처리 대상수와 접촉하여 방열 기능을 수행한다. 그 결과, 전술한 제1 실시예와는 달리, 별도의 냉매 유동부를 구비하지 않는다. 따라서, 보다 간단한 구조로 자외선 조사 범위 및 방열 기능을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 18 및 도 19를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치를 설명한다. 도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치가 도시된 평면도이고, 도 19는 도 18의 D-D’ 라인에서 바라본 단면도이다.
도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수처리 장치(200c)는, 자외선 발광장치(300: 310 ~ 330)와 하우징(210c)을 포함한다.
자외선 발광장치(300)는, 히트싱크부(310), 광원부(320), 석영관부(330)를 포함하며, 전술한 제2 실시예에 따른 자외선 발광장치와 실질적으로 동일하므로, 반복 설명은 생략한다.
자외선 발광장치(300)는 하우징(210c) 내부에 형성된다. 하우징(210c)의 상부에는 외부로부터 처리 대상수를 유입하는 유입구(211c)가 형성되며, 하우징(210c)의 저면(213c)은 밀폐된 형상을 가진다. 하우징(210c)은 유입구(211c)로부터 유입된 처리 대상수를 유출하는 유출구(212c)를 포함한다.
유입구(211c)로 유입된 처리 대상수는 자외선 발광장치(300)를 중심으로 나선 방향으로 유동하면서 자외선 발광장치(300)에서 발광 조사된 자외선에 의해 살균 처리된다. 살균 처리된 처리 대상수는 유출구(212c)를 통해 외부로 유출된다. 처리 대상수는 자외선 발광장치(300)를 중심으로 나선 방향으로 유동하면서 히트싱크부(310)와 접촉하여 광원부(320)에서 발생하여 히트싱크부(310)로 전달된 열을 흡수한다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100, 300 : 자외선 발광장치
110, 310 : 히트싱크부
120, 320 : 광원부
120a, 120b, 310a, 320b : UV LED
130, 330 : 석영관부
140 : 냉매 유동부
200a, 200b, 200c : 수처리 장치
210a, 210b, 210c : 하우징
211a, 211b, 211c : 유입구
212, 212c : 유출구
212b : 연결관
110, 310 : 히트싱크부
120, 320 : 광원부
120a, 120b, 310a, 320b : UV LED
130, 330 : 석영관부
140 : 냉매 유동부
200a, 200b, 200c : 수처리 장치
210a, 210b, 210c : 하우징
211a, 211b, 211c : 유입구
212, 212c : 유출구
212b : 연결관
Claims (12)
- 중공형 파이프 형상의 금속으로 이루어진 히트싱크부;
상기 히트싱크부의 외주면에 형성되며, 상기 히트싱크부의 외주면을 길이 방향으로 균분한 복수개의 가상의 외주라인 상에 등간격으로 지그재그 형태로 배치되고 방사 방향으로 조사되는 복수개의 UV LED로 이루어진 광원부;
상기 히트싱크부와 상기 광원부를 둘러싸도록 이격 형성되며, 상기 광원부에서 발광된 자외선을 투과시켜 처리 대상수를 살균시키는 석영관부;
상기 히트싱크부의 중공 공간으로 이루어지며, 처리 대상수가 상기 석영관부 주위를 유동하면서 상기 광원부에 의해 살균 처리된 후, 상기 중공 공간으로 유동하면서 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하는 냉매 유동부를 포함하며,
상기 히트싱크부는,
단면이 정m각형인 정다각기둥형 파이프 또는 원통형 파이프이고, 상기 복수개의 UV LED는 상기 복수개의 가상의 외주라인 상에 정n각형 형태로 배치되며, 상기 m=2n이고 상기 n은 3이상이며,
상기 복수개의 가상의 외주라인 중 홀수번째 가상의 외주라인에 배치된 UV LED를 기준으로 짝수번째 가상의 외주라인에 배치된 UV LED는 360°÷2n=Y°의 각도로 회전되어 배치되는 자외선 발광장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 외부로부터 처리 대상수를 유입하는 유입구가 형성된 하우징;
중공형 파이프 형상의 금속으로 이루어진 히트싱크부와, 상기 히트싱크부의 외주면에 형성되며 상기 히트싱크부의 외주면을 길이 방향으로 균분한 복수개의 가상의 외주라인 상에 등간격으로 지그재그 형태로 배치되고 방사 방향으로 조사되는 복수개의 UV LED로 이루어진 광원부와, 상기 히트싱크부와 상기 광원부를 둘러싸도록 이격 형성되며 상기 광원부에서 발광된 자외선을 투과시켜 처리 대상수를 살균시키는 석영관부와, 상기 히트싱크부의 중공 공간으로 이루어지며 처리 대상수가 상기 석영관부 주위를 유동하면서 상기 광원부에 의해 살균 처리된 후 상기 중공 공간으로 유동하면서 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하는 냉매 유동부를 포함하며 상기 하우징 내부에 형성된 자외선 발광장치를 포함하며,
상기 히트싱크부는, 단면이 정m각형인 정다각기둥형 파이프 또는 원통형 파이프이고, 상기 복수개의 UV LED는 상기 복수개의 가상의 외주라인 상에 정n각형 형태로 배치되며, 상기 m=2n이고 상기 n은 3이상이며, 상기 복수개의 가상의 외주라인 중 홀수번째 가상의 외주라인에 배치된 UV LED를 기준으로 짝수번째 가상의 외주라인에 배치된 UV LED는 360°÷2n=Y°의 각도로 회전되어 배치되는 수처리 장치.
- 청구항 5에 있어서,
상기 히트싱크부와 석영관부의 하단은 상기 하우징의 저면과 이격되어 형성되며, 씰링부재에 의해 밀봉되는 수처리 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 유입구로 유입된 상기 처리 대상수는 상기 자외선 발광장치에 의해 처리된 후, 상기 냉매 유동부를 유동하면서 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하여 상기 냉매의 기능을 수행하고 상기 중공 공간을 통해 외부로 유출되는 수처리 장치.
- 청구항 5에 있어서,
상기 하우징은, 상기 유입구로부터 유입된 처리 대상수를 유출하는 유출구를 더 포함하며,
상기 히트싱크부와 석영관부의 하단은 상기 하우징의 저면과 접촉되어 형성되는 수처리 장치.
- 청구항 8에 있어서,
상기 유출구로 유출되는 처리 대상수의 적어도 일부를 상기 냉매 유동부로 유동시키는 연결관을 더 포함하며,
상기 연결관을 통해 상기 냉매 유동부를 유동하는 처리 대상수는 상기 광원부에서 발생한 열을 흡수하여 상기 냉매의 기능을 수행하고 상기 중공 공간을 통해 외부로 유출되는 수처리 장치.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |