WO2021045498A1 - 광 조사 장치 - Google Patents

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WO2021045498A1
WO2021045498A1 PCT/KR2020/011750 KR2020011750W WO2021045498A1 WO 2021045498 A1 WO2021045498 A1 WO 2021045498A1 KR 2020011750 W KR2020011750 W KR 2020011750W WO 2021045498 A1 WO2021045498 A1 WO 2021045498A1
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light
water
light source
source unit
present
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주병철
최재영
조지현
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Seoul Viosys Co Ltd
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Seoul Viosys Co Ltd
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    • 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
    • C02F1/325—Irradiation devices or lamp constructions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2201/3222—Units using UV-light emitting diodes [LED]
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    • C02F2201/32—Details relating to UV-irradiation devices
    • C02F2201/326—Lamp control systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/42—Liquid level
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Definitions

  • the present invention relates to a light irradiation device, specifically an apparatus for treating water.
  • An object of the present invention is to provide a light irradiation device that efficiently treats water at low cost.
  • the light irradiation device is disposed on a liquid surface that forms a boundary between air and liquid and is movable vertically and horizontally according to the flow of the liquid surface, and And a light source unit for processing the liquid by emitting a light source unit, wherein the light source unit includes semiconductor layers having different conductivity type dopants and a light emitting diode having an active layer provided between the semiconductor layers.
  • the light exit surface of the light source unit is substantially parallel to the liquid surface assuming that there is no flow.
  • the light exit surface of the light source unit may directly contact the liquid surface assuming that there is no flow, or may contact the liquid surface with air interposed therebetween.
  • the body includes an outer wall having a space therein, and the interior may be filled with a material having a lower specific gravity than a liquid.
  • a material having a specific gravity lower than that of the liquid may be air.
  • the body may include a first portion and a second portion that are fastened to each other to form the interior, and the first portion may be disposed closer to the liquid surface than the second portion.
  • a weight provided inside the body may be further included so that the center of gravity of the light irradiation device is located at a position lower than the middle of the height from the liquid surface to the top of the body. .
  • the weight may be provided on the first part.
  • the light source unit may correspond to the weight.
  • the body may be provided substantially flat at a portion where the liquid surface meets.
  • the flat portion may be in contact with the liquid surface and may be substantially parallel to the liquid surface assuming that there is no flow.
  • the light source unit may include a light emitting diode emitting the light and a control unit controlling an amount of light emitted from the light emitting diode.
  • a control unit controlling an amount of light emitted from the light emitting diode.
  • the liquid is provided by being immersed in a storage tank
  • the first sensor is a detection sensor that detects a height from the bottom surface of the storage tank to the liquid surface
  • the control unit is information from the detection sensor. Accordingly, the amount of light emitted from the light source unit may be controlled.
  • the second sensor is an inclination sensor that detects an inclination degree of the main body
  • the controller may control on/off of the light source unit according to an inclination degree of the main body.
  • a display unit connected to the control unit may further include a display unit that displays whether the light source unit is turned on or off.
  • the light source unit includes a substrate, a light emitting diode provided on the substrate and emitting light, and a transmission window transmitting light emitted from the light emitting diode, and the transmission window may form a light exit surface.
  • a power supply unit for supplying power to the light source unit may be further included, and the power supply unit may be a solar cell or a battery.
  • the wavelength of the light may be 100nm to 430nm.
  • the light irradiation device is disposed on a liquid surface forming a boundary between air and liquid, and a body having a specific gravity smaller than that of the liquid, and a body mounted on the body to emit light toward the liquid
  • the light source unit may include a light source unit for processing, and the light source unit may include semiconductor layers having different conductivity type dopants and a light emitting diode having an active layer provided between the semiconductor layers.
  • the present invention provides a light irradiation device that efficiently treats water at low cost.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II′ of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a portion P1 of FIG. 2, and FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a light emitting diode portion of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a light irradiation device according to an embodiment of the present invention is disposed on a water surface.
  • 6 to 8 are conceptual diagrams for explaining the sterilization efficiency of the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 9 to 11 are cross-sectional views illustrating various types of light irradiation devices according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and illustrating that a battery is used as a power supply unit.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
  • the formed direction is not limited only to the upper direction, and includes those formed in the side or lower direction.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be “below” another part, this includes not only the case where the other part is “directly below", but also the case where there is another part in the middle.
  • An embodiment of the present invention relates to a light irradiation apparatus, and to an apparatus for processing a liquid.
  • the liquid may correspond to water, oil, and the like, and in particular, may correspond to water.
  • treating the fluid in the light irradiating device includes, for example, sterilizing, purifying, and deodorizing the fluid through the light irradiating device.
  • the light irradiation apparatus is used as an apparatus for treating water in a fluid, that is, a water treatment apparatus, and in particular, treating water contained in a storage tank will be described as an example.
  • the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention can be used to treat a predetermined volume of water even if it is not put in a storage tank depending on the situation.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II′ of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a portion P1 of FIG. 2, and FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a light emitting diode portion of FIG. 3.
  • the water treatment apparatus 10 according to an embodiment of the present invention is provided in the main body 110 and the main body 110, and a light source for irradiating light for treating water. Includes 120.
  • the main body 110 is disposed on the water surface and disposed on the water surface to have buoyancy so that it can float on the water.
  • the main body 110 may be provided in the shape of a accessory that is divided into a plurality of overall shapes and assembled.
  • the main body 110 includes an outer wall having a space in the interior 101, and the interior 101 may be made of a material having a specific gravity less than water so that the entire water treatment device 10 can have buoyancy.
  • the entire water treatment device 10 may be made of a material having a lower density than water.
  • a material having a specific gravity less than water may be air, and may be made of a polymer resin having a specific specific gravity less than water.
  • a material smaller than water may be foamed styrofoam having a plurality of hollows in the interior 101.
  • the main body 110 may be formed of a plurality of parts that are fastened to each other to form the interior 101.
  • the overall shape of the plurality of parts is sufficient as long as it can float on the water surface, and the shape is not particularly limited.
  • the main body 110 may include a first portion 110a and a second portion 110b that are fastened to each other to form an interior 101.
  • the overall shape of the main body 110 may have a circular shape when viewed in a plan view, and may have a spherical shape in which a portion of the body 110 is pressed flatly from the bottom to the top when viewed from the side.
  • the first portion 110a and the second portion 110b may correspond to respective portions after cutting the spherical shape partially pressed flatly.
  • the plurality of parts may be fastened in various forms to encapsulate the interior 101.
  • the main body 110 is composed of a first portion 110a and a second portion 110b
  • the first portion 110a and the second portion 110b protrude or insert in a direction facing each other. So that they can be engaged and fastened together.
  • a portion of the first portion 110a and the second portion 110b may protrude in a direction facing each other, but may have a coupling hole through which it may be screwed.
  • a plurality of parts may be disposed so that the interior 101 thereof has a watertight structure, and for this purpose, a sealing member may be disposed between the plurality of parts.
  • a sealing member may be provided between the first portion 110a and the second portion 110b.
  • the sealing member is disposed between the first and second parts 110a and 110b when the first and second parts 110a and 110b are fastened to each other, and is an empty space between the first and second parts 110a and 110b.
  • the first and second portions 110a and 110b are tightly fastened and the inner 101 is separated and sealed in a closed figure shape.
  • the sealing member may have an O-ring shape.
  • the sealing member may be made of an elastic material having ductility.
  • the sealing member is made of an elastic material, when the first and second parts 110a and 110b are fastened to each other, the sealing member is crimped and fastened between the first and second parts 110a and 110b, thereby providing a tight fastening structure. Keep it.
  • the elastic material forming the sealing member may be a silicone resin, but is not limited thereto, and may be made of another material.
  • natural or synthetic rubber may be used as the elastic material, and other polymer organic elastic materials may be used.
  • the shape of the first part 110a and the second part 110b or the fastening structure may be variously changed.
  • a portion disposed closer to the water surface 11 may be the first portion 110a, and a portion disposed further away from the water surface 11 may be the second portion 110b.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the water treatment apparatus 10 according to an embodiment of the present invention is disposed on the water surface 11.
  • the water treatment apparatus 10 has an interior 101 having a specific gravity smaller than that of water, so that it floats on the water surface 11 do.
  • the first portion 110a may have a flat portion 111 on a side that abuts the water surface 11 so that it can be stably disposed on the water surface 11.
  • the flat portion 111 may be formed to form the same plane as a whole, and when the main body 110 is disposed on the water surface 11, it may form a plane substantially parallel to the water surface 11. Since water is a fluid, in the case of the water surface 11, it continuously flows, so that the water surface 11 does not form a completely flat surface. However, when no external force is applied to the water, the water surface 11 may be substantially flat, and in this case, the flat portion 111 contacts the water surface 11 and substantially Are placed in parallel. However, even when there is flow on the water surface 11, the flat portion 111 is disposed substantially parallel to the water surface 11 assuming that there is no flow due to no external force being applied.
  • the light source unit 120 is mounted on the main body 110.
  • the light source unit 120 is mounted on the lower side of the main body 110 so as to emit light L from the water surface 11 to the lower direction of the water surface 11. Since the portion disposed close to the water surface 11 is the first portion 110a, in an embodiment of the present invention, the light source unit 120 is provided on the first portion 110a.
  • the light source unit 120 provides light L suitable for treating water to water.
  • the light source unit 120 is provided at various locations adjacent to water to emit light to treat water (eg, sterilize, purify, deodorize).
  • the light L corresponds to light capable of sterilization.
  • the light L may be ultraviolet rays and wavelength bands adjacent to ultraviolet rays, for example, blue light adjacent to ultraviolet rays.
  • the wavelength of the light may be about 100 nm to about 430 nm.
  • the light source unit 120 includes a substrate 123, a light emitting diode 121 provided on the substrate 123 and emitting light L, and a transmission window transmitting light emitted from the light emitting diode 121 (125) may be included.
  • FIG. 4 schematically shows a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • a light emitting diode includes a light emitting structure including a first semiconductor layer 223, an active layer 225, and a second semiconductor layer 227, and a first electrode 221 and a second electrode connected to the light emitting structure. It may include an electrode 229.
  • the first semiconductor layer 223 is a semiconductor layer doped with a first conductivity type dopant.
  • the first conductivity-type dopant may be a p-type dopant.
  • the first conductivity type dopant may be Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, or the like.
  • the first semiconductor layer 223 may include a nitride-based semiconductor material.
  • the material of the first semiconductor layer 223 may include GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, and the like.
  • the active layer 225 is provided on the first semiconductor layer 223 and corresponds to a light emitting layer.
  • electrons (or holes) injected through the first semiconductor layer 223 and holes (or electrons) injected through the second semiconductor layer 227 meet each other, It is a layer that emits light due to a difference in the band gap of the energy band.
  • the active layer 225 may be implemented as a compound semiconductor.
  • the active layer 225 may be implemented with at least one of Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductors, for example.
  • the second semiconductor layer 227 is provided on the active layer 225.
  • the second semiconductor layer 227 is a semiconductor layer having a second conductivity type dopant having a polarity opposite to that of the first conductivity type dopant.
  • the second conductivity type dopant may be an n-type dopant, and the second conductivity type dopant may include, for example, Si, Ge, Se, Te, O, C, and the like.
  • the second semiconductor layer 227 may include a nitride-based semiconductor material.
  • Materials for the second semiconductor layer 227 include GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, and the like.
  • the first electrode 221 and the first electrode 229 may be provided in various forms so as to be connected to the first semiconductor layer 223 and the second semiconductor layer 227, respectively.
  • the first electrode 221 is provided under the first semiconductor layer 223 and the second electrode 229 is provided over the second semiconductor layer 227, but the present invention is limited thereto. no.
  • the first electrode 221 and the second electrode 229 are, for example, Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Ti, Sn, Ni, Cr, W, Cu It may be made of various metals such as or alloys thereof.
  • the first electrode 221 and the second electrode 229 may be formed as a single layer or multiple layers.
  • the light emitting diode is provided in a vertical type, but the light emitting diode does not necessarily have to be a vertical type, and may be provided in another type as long as it conforms to the concept of the present invention.
  • the following effects can be obtained by using a light emitting diode instead of a conventional lamp as a light source to apply light to a sample.
  • water may be treated using light of a specific wavelength compared to light emitted from an existing general lamp (eg, an existing UV lamp).
  • an existing general lamp eg, an existing UV lamp.
  • Light emitted from a conventional lamp has a broad spectrum in a wide area compared to light emitted from a light emitting diode. Accordingly, in the case of a conventional UV lamp, it is not easy to separate only some of the wavelength bands of the emitted light.
  • light emitted from the light emitting diode may be manufactured to have a sharp peak at a specific wavelength, and light of a specific wavelength having a very narrow half width compared to light from a conventional lamp is provided.
  • the irradiation time may also be set in a wide range, but in the case of a light emitting diode, light required for a sample can be provided within a clear time for a relatively short period of time.
  • the substrate 123 may be provided in various forms, and is provided in the form of a disk so as to correspond to the shape of the first part 110a when viewed from the top. Can be.
  • the shape of the substrate 123 is not limited thereto, and may have other shapes.
  • At least one light emitting diode 121 may be provided on the substrate 123.
  • a plurality of light emitting diodes 121 may be provided, and may be arranged along a predetermined direction.
  • a battery 129 for supplying power to the light emitting diode 121 may be provided on the rear surface of the substrate 123.
  • each of the light emitting diodes 121 may emit light of the same wavelength band or light L of different wavelength bands.
  • each of the light emitting diodes 121 may emit the same or similar ultraviolet rays and light L in a wavelength band adjacent to the ultraviolet rays.
  • some of the light emitting diodes 121 may emit a part of the ultraviolet wavelength band, and the remaining light emitting diodes 121 may emit a part of another wavelength band of the ultraviolet wavelength band.
  • the other light emitting diodes 121 may emit a part of a blue wavelength band adjacent to ultraviolet rays.
  • the light emitting diodes 121 may be arranged in various orders. For example, the light emitting diodes 121 emitting light of a first wavelength band and the light emitting diodes 121 emitting light of a second wavelength band different from the first wavelength band may be alternately arranged.
  • the light L emitted from the light source unit 120 may have various wavelength bands.
  • the light from the light source unit 120 may be light in a visible wavelength band, an infrared wavelength band, or a wavelength band other than that.
  • the light emitted from the light source unit 120 may have various wavelength bands depending on the type of water and the object to be treated (eg, bacteria or bacteria), and in particular, water is sterilized. If so, it may have a sterilizing wavelength band.
  • the light source unit 120 may emit ultraviolet rays and light in a wavelength band adjacent to the ultraviolet rays.
  • the light source unit 120 may emit light in a wavelength band of about 100 nm to about 430 nm, which is a wavelength band capable of sterilizing microorganisms.
  • the light source unit 120 may emit light of about 100 nm to about 300 nm wavelength band in one embodiment of the present invention, and may emit light of 180 nm to about 280 nm wavelength band in another embodiment.
  • Light in a wavelength band of about 250 nm to about 260 nm may be emitted.
  • the ultraviolet rays in the wavelength band and the light in the wavelength band adjacent to the ultraviolet rays have great sterilizing power.For example, when ultraviolet rays are irradiated at an intensity of 100 ⁇ W per 1 cm2, bacteria such as E.
  • UV rays in the wavelength band can kill bacteria that cause food poisoning. Typhumurium), Enterococcus faecalis, Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, Listeria monocytogenes, Listeria It can kill bacteria such as Yersinia enterocolitica, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Campylobacter jejuni or Enterobacter sakazakii.
  • the water treatment apparatus 10 further includes a control unit 140 connected to the light source unit 120 and a wiring unit 130 connecting the control unit 140 and the light source unit 120.
  • the controller 140 may control whether or not light is emitted from the light source unit 120, an amount of light, an intensity of light, and an emission time.
  • the controller 140 may control whether or not light is emitted, an amount of light, an intensity of light, and an emission time in various ways.
  • the controller 140 simultaneously or individually drives each light source. That is, the light emitting diodes 121 of the light source unit 120 may be turned on/off at the same time, and each of the light emitting diodes 121 may be turned on/off separately.
  • the intensity of the outgoing light of the light sources can also be controlled simultaneously or individually.
  • the distances from the light sources to the object to be processed may be variously set.
  • the light intensity of the light source unit, the type of object to be treated, the area or volume to be sterilized, the target substance to be sterilized eg, bacteria, bacteria, etc.
  • the light irradiation time of the light sources may also be set variously.
  • the light source unit 120 further includes a transmission window 125 for transmitting light emitted from the light emitting diode 121.
  • the transmission window 125 is provided between the light emitting diode 121 of the light source unit 120 and water.
  • the transmission window 125 is for protecting the substrate 123 and the light emitting diode 121 and may be made of a transparent insulating material.
  • the transmission window 125 may be provided with a variety of materials, and the material is not limited thereto.
  • the transmission window 125 may be made of quartz or a polymer organic material.
  • the polymer glass material may be selected in consideration of wavelengths emitted from light sources because wavelengths for absorption/transmission differ depending on the type of monomer, molding method, and conditions.
  • organic polymers such as poly(methylmethacrylate) (PMMA), polyvinylalcohol (PVA), polypropylene (PP), and low-density polyethylene (PE) are ultraviolet light. It hardly absorbs silver, but organic polymers such as polyester can absorb ultraviolet rays.
  • PMMA poly(methylmethacrylate)
  • PVA polyvinylalcohol
  • PP polypropylene
  • PE low-density polyethylene
  • the transmission window 125 transmits light emitted from the light source unit 120 and prevents external moisture from penetrating into the interior 101 of the main body 110.
  • the transmission window 125 may be made of a material that does not transmit moisture, and may be provided in close contact with the body 110.
  • the transmission window 125 is provided in a form in which at least a portion is inserted into the inner surface of the body 110 to prevent moisture from penetrating between the transmission window 125 and the body 110.
  • the outer surface of the transmission window 125 may be in direct contact with water when the water treatment device 10 is disposed on the water surface 11. That is, the outer surface of the transmission window 125 corresponds to a portion that directly touches water.
  • the transmission window 125 may not be in direct contact with water, and in this case, it may be disposed adjacent to the water with air therebetween.
  • the light emitted from the light emitting diode 121 of the light source unit 120 proceeds to the water through the transmission window 125, and the surface where the transmission window 125 and water meet each other is the light exit surface LS of the light L ).
  • the body 110 may have a step in the direction of the inside 101 of the body 110 in the region where the transmission window 125 is provided, and the shape of the transmission window 125 It has an opening corresponding to.
  • the opening may have a diameter such that light emitted from the light source unit 120 is not blocked by the main body 110 and can be all emitted out of the main body 110.
  • the diameter of the opening may be determined in consideration of the directivity angle of the light source unit 120.
  • the opening may be circular when viewed from the top, and light emitted from the light source unit 120 may radiate out of the main body 110 without being obstructed by the main body 110.
  • the body 110 may include a support 127 that supports the transmission window 125 and the light source unit 120 and fixes the transmission window 125 and the light source unit 120 to the body 110.
  • the support part 127 may be spaced apart between the light source 120 and the transmission window 125.
  • the support part 127 may be fastened to the main body 110 in various forms, for example, may be fastened to the main body 110 in a threaded engagement with the main body 110. In one embodiment of the present invention, there is no limitation on the shape of the support part 127.
  • the water treatment device 10 having the above structure is disposed on the water surface 11 forming the boundary between air and water, and can move up, down, left and right according to the flow of the water surface 11.
  • the water treatment apparatus 10 according to an embodiment of the present invention is disposed on the water surface 11, so that the distance to the water to be treated is kept very close.
  • the treatment efficiency varies depending on the distance between the water and the light source unit 120, but the water treatment apparatus 10 according to an embodiment of the present invention has a distance between the water and the light source unit 120 By minimizing, it is possible to increase the water treatment efficiency and minimize the treatment time.
  • FIGS. 7 and 8 are conceptual diagrams for explaining the sterilization efficiency of a water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 shows a conventional water treatment apparatus
  • FIGS. 7 and 8 are one of the present invention. It shows a water treatment apparatus according to an embodiment.
  • FIGS. 7 and 8 illustrate that different amounts of water are provided to the storage tank
  • FIG. 7 shows a case where there is a relatively large amount of water in the storage tank than that of FIG. 8.
  • the light source unit 120 has a water treatment area in which treatment is substantially performed for a predetermined time.
  • the water treatment area is an area in which the light emitted by the light source unit 120 sufficiently reaches the water to perform a target treatment on the water.
  • the water treatment area means an area in which the sterilization efficiency becomes 99%, 99.9%, or 99.99%, etc. when light is provided from the light source 120 for a predetermined time. I can.
  • the depth of the water treatment area that can be treated varies with time, and as the time increases, the water treatment area becomes wider and sterilizes to a deeper place. This is possible.
  • the water to be treated is contained in the storage tank 200, but the light source unit 120 is mounted on the lid 220 of the storage tank 200 do.
  • the depth of a water treatment area that can be treated during a first time by emitting light by a light source unit 120 having a predetermined intensity is determined by a first depth (A1), and water treatment that can be treated during a second time.
  • the depth of the area is referred to as the second depth (A2)
  • the depth of the water treatment area that can be treated during the third time is referred to as the third depth (A3).
  • the light source unit 120 is mounted on the lid 220 of the water storage tank 200, the light source unit 120 is separated from the water, and air exists between the water and the light source unit 120.
  • the water treatment area by the light emitted from the light source unit 120 during the first time is an area up to the first depth A1, and this area includes an area with air. Therefore, during the first time, only the upper portion of the water up to the first depth (A1) is treated, and during the second time, the water up to the second depth (A2) is treated, and only at the third time, the third depth (A3) Until the water is treated.
  • the water treatment apparatus is disposed directly on the water surface rather than the lid 220 of the reservoir 200. Accordingly, the water treatment area of the first depth A1 that the light emitted from the light source unit 120 can process corresponds to an area where only water is present without air. Accordingly, even if light is provided to water at the same intensity for the same first time period as that of the water treatment device shown in FIG. 7, the water treatment device in FIG. 7 is higher than the amount of water treated by the water treatment device in FIG. 6. The amount of water treated is much larger. Therefore, in the case of treating the same amount of water, in the case of FIG. 7, a shorter time is required for treating water, thereby improving water treatment efficiency.
  • the water treatment apparatus since the water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is disposed directly on the water surface rather than the lid 220 of the water storage tank 200, it can flow vertically and horizontally depending on the position of the water surface. Accordingly, as the location of the water surface 11 approaches the bottom surface 210 of the reservoir 200, the probability of entering the water treatment area for a predetermined time, for example, the first time, increases, and as a result, the water treatment time increases. Is reduced. In the end, the smaller the amount of water, the shorter the treatment time for treating the water becomes.
  • the same amount of time was required for water treatment regardless of the amount of water. That is, regardless of the amount of water, regardless of the height of the water surface, light must be emitted for the third time in order to treat all water.
  • the light source unit 120 is provided on the water surface as shown in FIGS. 7 and 8, it takes a shorter time as the amount of water decreases.
  • the water treatment device is mounted on the lid 220 as shown in FIG. 6, or is supplied in a state mounted on a part of the water storage tank 200 even if it is not the lid 220. Therefore, when a failure occurs in either the water storage tank 200 or a part of the water treatment device, the entire storage tank 200 or the lid 220 must be changed.
  • the water treatment device according to the embodiment of the present invention has a separate structure rather than mounted on the storage tank 200, only the water treatment device can be replaced when a problem occurs in the water treatment device itself.
  • water treatment for example, water sterilization is possible by simply placing the water treatment device on the water after turning on the light source unit without complicated manipulation.
  • water used as drinking water is generally used after being first stored in a storage tank, but the stored water has a concern for microbial propagation, and in areas with high average temperatures, such as in some areas of Africa, microbes grow very quickly. There is.
  • the water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention since the water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention has a simple structure consisting of a main body and a light source unit, it can be manufactured as a portable device having a small size. Accordingly, it is possible to provide sterilized water as drinking water by simply disposing the water treatment apparatus according to the present embodiment on a water surface provided with water in stored water for use as drinking water regardless of location.
  • the water treatment apparatus since the water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention has a simple structure consisting of a main body and a light source, manufacturing is easy and manufacturing cost is also very low. Accordingly, residents of low-income families in underdeveloped countries who are often polluted with water and have difficulty in purchasing expensive water treatment devices can easily purchase them.
  • the water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention can be modified in various forms. In the following embodiments, differences from the above-described embodiments will be mainly described in order to avoid overlapping descriptions.
  • 9 to 11 are cross-sectional views illustrating various types of water treatment apparatuses according to an embodiment of the present invention.
  • the body 110 may have various shapes.
  • the first portion 110a and the second portion 110b are pressed in the vertical direction.
  • the lower side of the first portion 110a and the upper side of the second portion 110b may be provided in a flat shape, respectively.
  • the body 110 and the light source unit 120 of the water treatment apparatus shown in FIGS. 1 and 2 have substantially the same shape, but the weight 180 is attached to the first part 110a. May be provided more.
  • the weight 180 is for causing the direction in which the light source unit 120 emits light to face water when the water treatment device is placed on the water surface.
  • the weight 180 is provided in the main body 110, and a position lower than the middle of the height from the water surface to the top of the main body 110 when the water treatment device is placed on the water surface regardless of the shape of the main body 110
  • the center of gravity of the water treatment device is set to be located.
  • the water treatment device always has the first part 110a facing downward on the water surface, and as a result, the light exit surface LS emitted from the light source unit 120 is It always faces the water.
  • a weight 180 may be provided in the first part 110a while being provided in a spherical shape. In this case, even though the flat portion 111 is not provided under the first portion 110a, the water treatment device always faces the first portion 110a downward on the water surface due to the influence of the weight 180, and as a result The light exit surface LS emitted from the light source unit 120 stably always faces water.
  • a separate weight 180 may be disposed in the main body 110 as shown in FIGS. 10 and 11, but the present invention is not limited thereto. If other components have sufficient weight, other components, for example, the substrate of the light source unit 120 may be used instead of the weight 180.
  • a water treatment apparatus includes a light source unit 120 and a control unit 140 that controls the light source unit 120.
  • a power supply unit 170 is connected to the light source unit 120 and the control unit 140 to supply power.
  • the power supply unit 170 may be connected to the light source unit 120 through the control unit 140 or directly.
  • the power supply unit 170 may be implemented in the form of an external power connected by wiring.
  • a lead hole for drawing out a wire may be provided in a part of the main body 110.
  • the shape of the power supply unit 170 is not limited thereto, and may be implemented in various shapes.
  • the power supply unit 170 may be implemented as a solar cell.
  • the solar cell may be disposed outside the main body 110 at a position capable of receiving sunlight.
  • a solar cell may be disposed at another location spaced apart from the main body 110 and power may be provided to the light source unit 120 in the water treatment apparatus 101 through the wiring unit 130.
  • a lead hole through which the wiring unit 130 is drawn may be provided at a predetermined position of the main body 110.
  • the power supply unit 170 may be a battery.
  • a battery it may be a removable rechargeable type, or a disposable non-removable battery.
  • the battery may be provided in the main body 110 adjacent to the light source unit 120, and in this case, there is no need to draw a wire out of the main body 110.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, and showing that a battery is used as a power supply unit.
  • a light source unit 120 and a control unit 140 are provided in the inner space 101 of the water treatment apparatus.
  • a battery may be provided in the inner space 101 as a power supply unit that supplies power to the control unit 140 and the light source unit 120.
  • the control unit 140 and the light source unit 120 may be provided integrally.
  • the battery may be provided as removable, and in particular may be provided as rechargeable. In the case where the battery is provided as rechargeable, the structure is further simplified because no wires drawn out to the outside are required.
  • the power supply unit 170 is a solar cell or a battery
  • the water treatment device can be easily used even in a place with poor electrical conditions.
  • a solar cell is used as the power supply unit 170, there is a convenience that can be used anywhere in the space where the sun is provided.
  • the power supply unit 170 is electrically connected to the light source unit 120 and the control unit 140 to supply power to the light source unit 120 and the control unit 140.
  • the power supply unit 170 is shown to supply power to the light source unit 120 through the control unit 140, but the present invention is not limited thereto, and the power supply unit 170 is directly connected to the light source unit 120 so that the light source unit ( 120) can also be supplied with power.
  • the light irradiation apparatus may further include an optical unit selectively focusing or diverging the light emitted from the light source unit 120.
  • the optical unit may include at least one lens as necessary, and the lens may perform various functions such as focusing, dispersing, homogenizing, non-uniformization, etc. when light from the light source unit 120 is emitted downward.
  • a sensor unit 150 for sensing an external environment may be further included to control the on/off of the light source unit 120 according to various conditions.
  • the water treatment apparatus may further include a sensor that detects the amount of water, detects the tilt of the main body 110, or detects whether the main body 110 is in contact with the water surface. I can.
  • the sensor unit 150 is connected to the controller 140 and transmits the detected signal to the controller 140.
  • the control unit 140 receives a signal from the sensor unit 150 and controls the on/off of the light source unit 120, the intensity of light emission, and the emission time.
  • the sensor unit 150 may include a plurality of sensors, and may include, for example, a first sensor 151 and a second sensor 153.
  • the first sensor 151 may be a detection sensor that detects the height from the bottom surface of the reservoir to the water surface.
  • the control unit 140 can control the amount of light emitted from the light source unit 120 according to the information from the detection sensor, and the control unit 140 is the height from the bottom surface of the reservoir to the water surface received from the first sensor 151 By comparing with a preset value, on/off of the light source unit 120 and/or a degree of the amount of light may be adjusted.
  • the second sensor 153 may be an inclination sensor that detects the degree of inclination of the body 110 or a contact sensor that detects whether the body 110 touches the water surface.
  • the second sensor 153 may include both the tilt sensor and the contact sensor.
  • the tilt sensor detects the degree of inclination of the water treatment device, and is to turn off the light source unit 120 when the light exit surface becomes visible to the human eye due to the tilt of the main body 110.
  • the contact sensor detects whether the main body 110 is in contact with water by detecting a minute change in current when the main body 110 comes into contact with water, and when the main body 110 comes into contact with water, the light source unit 120 is turned on. It is to be possible. In contrast, if the main body 110 is separated from water, the light source unit 120 may be turned off. Through this, it is possible to protect a person's eyes or skin from harmful ultraviolet rays.
  • the control unit 140 can control the amount of light emitted from the light source unit 120 according to the information from the tilt sensor, and the control unit 140 receives the degree of inclination of the main body 110 received from the second sensor 153. By doing so, it is possible to adjust the on-off of the light source unit 120 by comparing the degree of inclination with a preset value. For example, when the inclination of the main body 110 is 45 degrees or more, the water treatment device may be turned off.
  • the sensor unit is a height detection sensor and an inclination sensor, but the present invention is not limited thereto. It goes without saying that it could include other types of sensors that detect various factors that could have an effect.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a water treatment apparatus includes a main body 110, a light source unit 120 provided in the main body 110, and a detection sensor that detects a distance between the bottom surface of the water storage tank and the main body 110. , And a display unit 160 that displays information such as on/off of the light source unit 120, intensity of light, and emission time of light.
  • the display unit 160 is for displaying a state of whether the light source unit 120 is turned on or off so that a user can check it.
  • the display unit 160 may display not only whether the light source unit 120 is turned on or off, but also an amount of light or a specific setting of the light emitted from the light source unit 120. This display content may be set differently according to the information desired by the user.

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Abstract

광 조사 장치는 공기와 액체의 경계를 이루는 액체면 상에 배치되어 상기 액체면의 유동에 따라 상하좌우로 이동 가능한 본체, 및 상기 본체에 장착되어 상기 액체 측으로 광을 출사하여 상기 액체를 처리하는 광원부를 포함한다.

Description

광 조사 장치
본 발명은 광 조사 장치, 상세하게는 물을 처리하는 장치에 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.
그러나, 물의 오염이 잦지만 대규모 정수 장치가 구비되지 않은 지역에서는 깨끗한 물을 간단하게 얻을 수 있는 방법이 별로 없는 바, 이에 대한 관련 제품의 개발이 요구된다.
본 발명은 물을 저비용으로 효율적으로 처리하는 광 조사 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 조사 장치는 공기와 액체의 경계를 이루는 액체면 상에 배치되어 상기 액체면의 유동에 따라 상하좌우로 이동 가능한 본체, 및 상기 본체에 장착되어 상기 액체 측으로 광을 출사하여 상기 액체를 처리하는 광원부를 포함하며, 상기 광원부는 서로 다른 도전형 도펀트를 갖는 반도체층들과 상기 반도체층들 사이에 제공된 활성층을 갖는 발광 다이오드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원부의 광 출사면은 유동이 없다고 가정한 액체면과 실질적으로 평행하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원부의 광 출사면은 상기 유동이 없다고 가정한 액체면과 직접 접촉하거나, 공기를 사이에 두고 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 본체는 내부에 공간을 갖는 외벽을 포함하며, 상기 내부는 내부가 액체보다 비중이 낮은 물질로 충진될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액체보다 비중이 낮은 물질은 공기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 본체는 서로 체결되어 상기 내부를 형성하는 제1 부분과 제2 부분을 포함하여, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분보다 액체면으로부터 가깝게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액체면으로부터 상기 본체의 최상부까지의 높이의 중간보다 낮은 위치에 상기 광 조사 장치의 무게 중심이 위치하도록 상기 본체의 내부에 제공된 무게추를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 무게추는 상기 제1 부분에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원부는 상기 무게추에 해당할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 본체는 상기 액체면이 만나는 부분에서 실질적으로 편평하게 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 편평부는 상기 액체면과 접촉하며, 유동이 없다고 가정한 액체면과 실질적으로 평행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원부는 상기 광을 출사하는 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드로부터 출사되는 광량을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부에 연결되며 상기 액체의 양을 감지하는 제1 센서 및 상기 본체의 기울임 또는 상기 본체와 상기 액체의 접촉 여부를 감지하는 제2 센서 중 적어도 하나를 포함하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액체는 저수조에 담겨 제공되며, 상기 제1 센서는 저수조의 바닥면으로부터 상기 액체면까지의 높이를 감지하는 감지 센서이고, 상기 제어부는 상기 감지 센서로부터의 정보에 따라 상기 광원부로부터 출사되는 광량을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 센서는 상기 본체의 기울임 정도를 감지하는 기울임 센서이고, 상기 제어부는 상기 본체의 기울임 정도에 따라 상기 광원부의 온/오프를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부에 연결되며 상기 광원부의 온 오프 여부를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 광원부는 기판, 상기 기판 상에 제공되며 광을 출사하는 발광 다이오드, 및 상기 발광 다이오드로부터 출사된 광을 투과시키는 투과 윈도우를 포함하며, 상기 투과 윈도우는 광 출사면을 이룰 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원부에 전원을 제공하는 전원 공급부를 더 포함하며, 상기 전원 공급부는 태양 전지 또는 배터리일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광의 파장은 100nm 내지 430nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 또한, 공기와 액체의 경계를 이루는 액체면 상에 배치되되 상기 액체보다 비중이 작은 본체, 및 상기 본체에 장착되어 상기 액체 측으로 광을 출사하여 상기 액체를 처리하는 광원부를 포함하며, 상기 광원부는 서로 다른 도전형 도펀트를 갖는 반도체층들과 상기 반도체층들 사이에 제공된 활성층을 갖는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명은 물을 저비용으로 효율적으로 처리하는 광 조사 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 광 조사 장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 P1 부분을 확대 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3에서의 발광 다이오드 부분을 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 수면 상에 배치된 모습을 도시한 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 살균 효율을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 광 조사 장치를 도시한 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 것으로서, 전원 공급부로서 배터리가 사용된 것을 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 광 조사 장치에 관한 것으로, 액체를 처리하는 장치에 관한 것이다. 여기서 액체는 물, 오일 등에 해당될 수 있으며, 특히 물에 해당될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광 조사 장치에서 유체를 처리한다는 것은 광 조사 장치를 통해 유체에 예를 들어, 살균을 비롯하여, 정화, 탈취 등의 조치를 하는 것까지 포함한다. 이하에서는, 광 조사 장치가 유체 중 물을 처리하는 장치, 즉, 물 처리 장치로 사용된 것을 일예로서 설명하며, 특히, 저수조에 담긴 물을 처리하는 것을 일예로서 설명한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상황에 따라 저수조에 담기지 않더라도 소정 부피의 양의 물을 처리하는 데 사용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 물 처리 장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 P1 부분을 확대 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3에서의 발광 다이오드 부분을 도시한 개념도이다.
도 1, 도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치(10)는 본체(110)와 상기 본체(110)에 제공되며 물을 처리하기 위한 광을 조사하는 광원부(120)를 포함한다.
본체(110)는, 물의 수면 상에 배치되어 상에 배치되어 물에 뜰 수 있도록 부력을 가지도록 제공된다. 이를 위에 본체(110)는 전체적인 형상이 복수로 분할되어 조립되는 부구의 형상으로 제공될 수 있다.
이 때, 본체(110)는 내부(101)에 공간을 갖는 외벽을 포함하며, 물 처리 장치(10) 전체가 부력을 가질 수 있도록 비중이 물보다 작은 물질로 그 내부(101)가 이루어질 수 있다. 다시 말해, 물 처리 장치(10) 전체가 물보다 밀도가 낮은 물질로 이루어질 수 있다. 여기서 물보다 비중이 작은 물질은 공기일 수 있으며, 물보다 비중이 작은 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 물보다 작은 물질로는 내부(101)에 다수 개의 중공을 가지는 발포 스티로폼일 수 있다.
본체(110)는 서로 체결되어 내부(101)를 형성하는 다수 개의 부분들로 이루어질 수 있다. 상기 다수개의 부분들이 이루는 전체적인 형상은 수면 상에 뜰 수 있는 형상이면 족하며, 그 형상이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본체(110)는 서로 체결되어 내부(101)를 형성하는 제1 부분(110a)과 제2 부분(110b)을 포함할 수 있다. 상기 본체(110)의 전체 형상은 평면 상에서 볼 때 원 형상을 가질 수 있으며, 측면 상에서 볼 때 하부에서 상부 방향으로 일부가 납작하게 눌린 구 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 제1 부분(110a)과 제2 부분(110b)은 일부가 납작하게 눌린 구 형상을 횡으로 절단한 후의 각 부분에 해당할 수 있다.
상기 다수개의 부분들은 내부(101)를 봉지하는 다양한 형태로 체결될 수 있다. 예를 들어, 상기 본체(110)가 제1 부분(110a)과 제2 부분(110b)으로 이루어진 경우, 제1 부분(110a)과 제2 부분(110b)은 서로 마주보고 있는 방향으로 돌출되거나 삽입되어 서로 맞물려 체결될 수 있다. 또는 제1 부분(110a)과 제2 부분(110b)의 일부가 서로 마주보는 방향으로 돌출되되 관통되는 결합공을 가지고 있을 수 있으며, 이때 관통된 결합공을 통해 나사결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 다수 개의 부분들은 그 내부(101)가 수밀구조를 가지도록 배치될 수 있으며, 이를 위해, 다수 개의 부분들 사이에 실링 부재가 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 부분(110a)과 제2 부분(110b) 사이에는 실링 부재가 제공될 수 있다.
실링 부재는 제1 및 제2 부분(110a, 110b)이 서로 체결되었을 때 제1 및 제2 부분(110a, 110b) 사이에 배치되어, 제1 및 제2 부분(110a, 110b) 사이에 빈 공간이 없도록 제1 및 제2 부분(110a, 110b)을 타이트하게 체결시키고 내부(101)를 분리 밀폐할 수 있도록 닫힌 도형(closed figure) 형상을 갖는다. 예를 들어, 이를 위해 실링 부재는 오링(o-ring) 형상을 가질 수 있다.
상기 실링 부재는 연성을 갖는 탄성 재료로 이루어질 수 있다. 실링 부재가 탄성 재료로 이루어진 경우, 제1 및 제2 부분(110a, 110b)이 서로 체결될 때 제1 부분(110a) 및 제2 부분(110b) 사이에서 실링 부재가 압착 체결됨으로써, 타이트한 체결 구조를 유지한다.
실링 부재를 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 부분(110a) 및 제2 부분(110b)은 형상이나 체결 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 수면(11)에 더 가깝게 배치된 부분이 제1 부분(110a), 수면(11)으로부터 더 멀게 배치된 부분이 제2 부분(110b)일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치(10)가 수면(11) 상에 배치된 모습을 도시한 단면도이다.
도 1, 도 2, 도 3, 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치(10)는 비중이 물보다 작은 내부(101)를 가지므로, 수면(11) 위에 뜨게 된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 부분(110a)은 수면(11) 상에 안정적으로 배치될 수 있도록 수면(11)과 맞닿는 측에 편평부(111)를 가질 수 있다. 편평부(111)는 전체적으로 동일 평면을 이루도록 형성될 수 있으며, 본체(110)가 수면(11) 위에 배치되는 경우, 실질적으로 수면(11)과 평행한 평면을 이룰 수 있다. 물은 유체이기 때문에 수면(11)의 경우 지속적으로 유동하므로 수면(11)이 완전이 평면을 이루지는 않는다. 그러나, 물에 외부의 힘이 가해지지 않는 경우 수면(11)은 실질적으로 평면을 이룰 수 있으며, 이 경우, 편평부(111)는 상기 수면(11)과 접촉하며, 수면(11)과 실질적으로 평행하게 배치된다. 다만 수면(11)에서 유동이 있는 경우에도, 상기 편평부(111)는 외부 힘이 가해지지 않아 유동이 없을 것을 가정한 수면(11)과 실질적으로 평행하게 배치된다.
광원부(120)는 본체(110)에 장착된다. 광원부(120)는 수면(11)으로부터 수면(11)의 하부 방향으로 광(L)을 출사하도록 본체(110)의 하측에 장착된다. 수면(11)에 가깝게 배치된 부분은 제1 부분(110a)이므로, 본 발명의 일실시예에서는 광원부(120)가 제1 부분(110a)에 제공된다.
광원부(120)는 물을 처리하기 위한 적합한 광(L)을 물에 제공한다. 광원부(120)는 물에 인접한 다양한 위치에 제공되어 물을 처리(예를 들어, 살균, 정화, 탈취 처리)하는 광을 출사한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광(L)은 살균을 할 수 있는 광에 해당한다. 예를 들어, 상기 광(L)은 자외선 및 자외선에 인접한 파장 대역, 예를 들어, 자외선에 인접한 블루 광일 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광의 파장은 약 100nm 내지 약 430nm일 수 있다.
상기 광원부(120)는 기판(123)과, 상기 기판(123) 상에 제공되며 광(L)을 출사하는 발광 다이오드(121), 및 상기 발광 다이오드(121)로부터 출사된 광을 투과시키는 투과 윈도우(125)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 발광 다이오드는 제1 반도체층(223), 활성층(225), 및 제2 반도체층(227)을 포함하는 발광 구조체와, 발광 구조체에 연결된 제1 전극(221) 및 제2 전극(229)를 포함할 수 있다.
제1 반도체층(223)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 반도체 층이다. 제1 도전형 도펀트는 p형 도펀트일 수 있다. 제1 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 반도체층(223)은 질화물계 반도체 재료를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 반도체층(223)의 재료로는 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등을 들 수 있다.
활성층(225)은 제1 반도체층(223) 상에 제공되며 발광층에 해당한다. 활성층(225)은 제1 반도체층(223)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 반도체층(227)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 활성층(225)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드 갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
활성층(225)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 활성층(225)은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
제2 반도체층(227)은 활성층(225) 상에 제공된다. 제2 반도체층(227)은 제1 도전형 도펀트와 반대의 극성을 갖는 제2 도전형 도펀트를 갖는 반도체층이다. 제2 도전형 도펀트는 n형 도펀트일 수 있는 바, 제2 도전형 도펀트는 예를 들어, Si, Ge, Se, Te, O, C 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 반도체층(227)은 질화물계 반도체 재료를 포함할 수 있다. 제2 반도체층(227)의 재료로는 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, 등을 들 수 있다.
제1 전극(221)과 제1 전극(229)은 각각 제1 반도체층(223)과 제2 반도체층(227)과 연결되도록 다양한 형태로 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 반도체층(223)의 하부에 제1 전극(221)이 제공되고, 제2 반도체층(227)의 상부에 제2 전극(229)가 제공된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 전극(221) 및 제2 전극(229)는 예를 들어, Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Ti, Sn, Ni, Cr, W, Cu 등의 다양한 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 제1 전극(221) 및 제2 전극(229)는 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 다이오드가 버티컬 타입으로 제공된 것을 설명하였으나, 발광 다이오드가 반드시 버티컬 타입일 필요는 없으며, 본 발명의 개념에 부합하는 한, 다른 타입으로 제공될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 시료에 광을 인가하기 위해 광원으로서, 기존의 일반적인 램프가 아닌 발광 다이오드를 사용함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 발광 다이오드를 광원으로 사용하는 경우, 기존 일반 램프(예를 들어, 기존 UV 램프)로부터 출사된 광 대비 특정 파장의 광을 이용하여 물을 처리할 수 있다. 기존 램프로부터 출사된 광은, 발광 다이오드로부터 출사된 광 대비 넓은 영역에서 브로드한 스펙트럼을 갖는다. 이에 따라, 기존의 UV 램프의 경우 출사된 광의 파장 대역 중 일부 대역의 광만을 분리하는 것이 용이하지 않다. 이에 비해 발광 다이오드로부터 출사된 광은 특정 파장에서의 샤프한 피크를 가지도록 제조될 수 있으며 기존 램프로부터의 광에 비해 반치폭이 매우 좁은 특정 파장의 광을 제공한다. 이에 따라, 특정 파장의 광만이 필요한 경우, 특정 파장의 광을 선택하는 것이 용이하며 그 선택된 특정 파장의 광만을 시료에 제공할 수 있다. 결과적으로, 브로드한 파장의 광이나 특정 파장의 광을 선택할 수 있는 폭이 넓어진다.
또한, 기존 램프의 경우 시료에 광을 제공하되 광량의 정확한 한정이 어려울 수 있으나, 발광 다이오드의 경우 광량을 명확하게 한정하여 제공할 수 있다. 또한, 기존 램프의 경우 광량의 정확한 한정이 어려울 수 있으므로 조사 시간 또한 넓은 범위로 설정될 수 있으나, 발광 다이오드의 경우 상대적으로 짧은 시간 동안 명확한 시간 내에 시료에 필요한 광을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 기존 램프의 경우 상대적으로 넓은 범위의 파장, 넓은 범위의 광량, 및 넓은 범위의 조사 시간으로 인해 광 조사량의 명확한 판단이 어렵다. 이에 비해 발광 다이오드의 경우 상대적으로 좁은 범위의 파장, 좁은 범위의 광량, 및 좁은 범위의 조사 시간으로 인해 명확한 광 조사량을 제공할 수 있다.
이에 더해, 기존 램프의 경우 전원을 켠 후 최대 광량까지 도달하는데 시간이 상당히 소요되었다. 이에 비해, 발광 다이오드를 사용하는 경우, 전원을 켠 후 워밍업 시간이 실질적으로 거의 없이 바로 최대 광량까지 도달한다. 따라서, 발광 다이오드 광원의 경우, 물에 특정 파장의 광을 조사할 때 광의 조사 시간을 명확하게 제어할 수 있다.
다시 도 1, 도 2, 도 3, 및 도 5를 참조하면, 기판(123)은 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 평면 상에서 볼 때 제1 부분(110a)의 형상에 대응하도록 원반의 형태로 제공될 수 있다. 그러나, 기판(123)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며 다른 형상을 가질 수도 있다.
기판(123) 상에는 적어도 하나 이상의 발광 다이오드(121)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(121)는 복수 개로 제공될 수 있으며, 소정 방향을 따라 배열될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서 기판(123)의 배면에는 발광 다이오드(121)에 전원을 공급하는 배터리(129)가 제공될 수 있다.
광원부(120)가 복수 개의 발광 다이오드들(121)을 포함하는 경우, 각 발광 다이오드(121)는 동일한 파장 대역의 광을 출사하거나, 서로 다른 파장 대역의 광(L)을 출사할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 각 발광 다이오드(121)는 모두 동일하거나 유사한 자외선 및 자외선에 인접한 파장 대역의 광(L)을 출사할 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 일부 발광 다이오드들(121)은 자외선 파장 대역 중 일부를 출사하고, 나머지 발광 다이오드들(121)은 자외선 파장 대역 중 다른 파장 대역의 일부를 출사할 수 있다. 또는, 또다른 발광 다이오드들(121)은 자외선에 인접한 블루 파장 대역의 일부를 출사할 수도 있다.
발광 다이오드들(121)이 서로 다른 파장 대역을 갖는 경우, 발광 다이오드들(121)은 다양한 순서로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 대역의 광을 출사하는 발광 다이오드(121)와, 제1 파장 대역과 다른 제2 파장 대역의 광을 출사하는 발광 다이오드(121)는 서로 교번하여 배열될 수 있다.
광원부(120)가 출사하는 광(L)은 다양한 파장 대역을 가질 수 있다. 광원부(120)로부터의 광은 가시광선 파장 대역, 적외선 파장 대역, 또는 그 이외의 파장 대역의 광일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원부(120)로부터 출사되는 광은 물의 종류, 처리하고자 하는 대상(예를 들어, 세균이나 박테리아 등) 등에 따라 다양한 파장 대역을 가질 수 있으며, 특히, 물을 살균하는 경우, 살균 파장 대역을 가질 수 있다. 예를 들어, 광원부(120)는 자외선 및 자외선과 인접한 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원부(120)는 미생물 등을 살균할 수 있는 파장 대역인 약 100 nm 내지 약 430 nm 파장 대역의 광을 출사 할 수 있다. 광원부(120)는 본 발명의 일 실시예에서는 약 100nm 내지 약 300nm 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 자외선 및 자외선에 인접한 파장 대역의 광은 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.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치(10)는 광원부(120)에 연결된 제어부(140) 및 제어부(140)와 광원부(120)를 연결하는 배선부(130) 등을 더 포함할 수 있다.
제어부(140)는 광원부(120)로부터 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간 등을 제어할 수 있다. 제어부(140)는 다양한 방식으로 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간을 제어할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제어부(140)는 발광 다이오드(121)가 복수 개 제공될 때 각 광원을 동시에 또는 개별적으로 각각 구동한다. 즉, 광원부(120)의 발광 다이오드들(121)이 동시에 온/오프 될 수 있으며, 각각이 별개로 온/오프 될수도 있다. 또한, 광원들의 출사광의 세기 또한 동시에 또는 개별적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원들로부터 처리 대상까지의 거리는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 광원부의 광의 세기, 처리하고자 하는 대상의 종류, 살균하고자 하는 면적이나 부피, 살균하고자 하는 목적 물질(예를 들어, 세균, 박테리아 등) 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 유사한 방식으로, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원들의 광 조사 시간 또한 다양하게 설정될 수 있다.
광원부(120)는 발광 다이오드(121)로부터 출사된 광을 투과시키는 투과 윈도우(125)를 더 포함한다. 투과 윈도우(125)는 광원부(120)의 발광 다이오드(121)와 물 사이에 제공된다. 투과 윈도우(125)는 기판(123)과 발광 다이오드(121)를 보호하기 위한 것으로서, 투명한 절연 재료로 이루어질 수 있다. 투과 윈도우(125)는 다양한 재료로 제공될 수 있으며, 그 재료가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 투과 윈도우(125)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.
투과 윈도우(125)는 광원부(120)로부터 출사되는 빛을 투과하는 동시에, 외부의 수분이 본체(110) 내부(101)로 침투하는 것을 막는다. 이를 위하여, 투과 윈도우(125)는 수분을 투과하지 않는 재질로 제작되고, 본체(110)와 밀착되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 투과 윈도우(125)는 본체(110) 안쪽 면에 적어도 일부가 삽입되는 형태로 제공되어 수분이 투과 윈도우(125)와 본체(110) 사이로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
투과 윈도우(125)의 외부면은 물 처리 장치(10)가 수면(11) 상에 배치될 때 물과 직접 접촉할 수 있다. 즉, 투과 윈도우(125)의 외부면은 물에 직접 닿는 부분에 해당한다. 또는 상기 투과 윈도우(125)는 물과 직접 접촉하지는 않을 수 있으며, 이 경우, 공기를 사이에 두고 물에 인접하게 배치될 수 있다.
광원부(120)의 발광 다이오드(121)로부터 출사된 광은 상기 투과 윈도우(125)를 통해 물로 진행하며, 투과 윈도우(125)와 물이 서로 만나는 면은 상기 광(L)의 광 출사면(LS)이 된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 투과 윈도우(125)가 제공된 영역에서 본체(110)는 본체(110)의 내부(101) 방향으로 들어간 형태의 단차를 가질 수 있으며, 투과 윈도우(125)의 형상에 대응하는 개구를 가진다. 개구는 광원부(120)에서 출사된 빛이 본체(110)에 의해 가로막히지 않고 모두 본체(110) 밖으로 출사될 수 있도록 하는 직경을 가질 수 있다. 개구의 직경은 광원부(120)의 지향각을 고려하여 결정될 수 있다.
개구는 평면상에서 보았을 때 원형일 수 있으며, 광원부(120)로부터 출사되는 빛은 본체(110)에 의해 가로막히는 일 없이 방사상으로 본체(110) 밖으로 출사될 수 있다.
본체(110)에는 투과 윈도우(125)와 광원부(120)를 지지하고 투과 윈도우(125)와 광원부(120)를 본체(110)에 고정시키는 지지부(127)를 포함할 수 있다. 또한, 지지부(127)는 광원부(120)와 투과 윈도우(125) 사이를 이격시킬 수 있다. 지지부(127)는 다양한 형태로 본체(110)와 체결될 수 있으며, 예를 들어, 본체(110)와 나사식으로 맞물리는 형태로 본체(110)에 체결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 지지부(127)의 형태에는 제한이 없다.
상기한 구조를 갖는 물 처리 장치(10)는 공기와 물의 경계를 이루는 수면(11) 상에 배치되어 상기 수면(11)의 유동에 따라 상하좌우로 이동가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치(10)는 수면(11) 상에 배치됨으로써, 처리되어야 할 물과의 거리가 매우 가깝게 유지된다. 광을 이용하여 물을 처리할 경우, 물과 광원부(120)와의 거리에 따라 처리 효율이 달라지나, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치(10)는 물과 광원부(120) 사이의 거리가 최소화됨으로써 물 처리 효율을 높이가 처리 시간을 최소화할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치의 살균 효율을 설명하기 위한 개념도로서, 도 6은 기존의 물 처리 장치를 도시한 것이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치를 도시한 것이다. 여기서, 도 7 및 도 8은 저수조에 서로 다른 양의 물이 제공된 것을 도시한 것으로, 도 7의 경우 도 8보다 저수조에 상대적으로 물이 많이 있을 때를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치에 따르면, 광원부(120)는 실질적으로 소정 시간 동안 처리가 이루어지는 물 처리 영역을 갖는다. 물 처리 영역은 광원부(120)에 의해 출사된 광이 물에 충분히 도달함으로써 물에 목적하는 처리가 이루어지는 영역이다. 예를 들어, 물 처리 장치가 물을 살균하는 경우, 물 처리 영역은 광원부(120)로부터 소정 시간 동안 광이 제공되는 경우 살균 효율이 99% 또는 99.9%, 또는 99.99% 등이 되는 영역을 의미할 수 있다.
물 처리 장치의 광원부(120)로부터 출사되는 광의 강도가 정해진 경우, 시간에 따라 처리할 수 있는 물 처리 영역의 깊이는 달라지게 되며, 시간이 길어질수록 물 처리 영역이 넓어지게 되며 더 깊은 곳까지 살균이 가능하다.
예를 들어, 기존의 물처리 장치, 예를 들어, 도 6과 같은 물 처리 장치는 처리 대상인 물이 저수조(200)에 담긴 있되, 광원부(120)가 저수조(200)의 뚜껑(220)에 장착된다.
도 6을 참조하면, 소정 강도를 가진 광원부(120)가 광을 출사시킴으로써 제1 시간 동안 처리할 수 있는 물 처리 영역의 깊이를 제1 깊이(A1), 제2 시간 동안 처리할 수 있는 물 처리 영역의 깊이를 제2 깊이(A2), 제3 시간 동안 처리할 수 있는 물 처리 영역의 깊이를 제3 깊이(A3)라고 하고, 제1 깊이(A1)로부터 제3 깊이(A3)로 갈수록 그 값이 커지는 경우, 제1 시간보다 제2 시간이 더 길어지며, 제2 시간보다 제3 시간이 더 길어진다.
여기서, 본 물 처리 장치의 경우 광원부(120)가 저수조(200)의 뚜껑(220)에 장착되었기 때문에 물로부터 광원부(120) 사이는 이격되어 있으며, 물과 광원부(120) 사이에 공기가 존재한다. 이에 따라, 예를 들어, 제1 시간 동안 광원부(120)로부터 출사된 광에 의한 물 처리 영역은 제1 깊이(A1)까지의 영역이며, 이 영역은 공기가 있는 영역이 포함된 것이다. 따라서, 제1 시간 동안에는 제1 깊이(A1)까지의 물의 상부 부분만 처리되며, 제2 시간 동안은 제2 깊이(A2)까지의 물이 처리되며, 제3 시간이 되어야 제3 깊이(A3)까지 물이 처리된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 저수조(200)의 뚜껑(220)이 아닌 수면 상에 곧바로 배치된다. 이에 따라, 광원부(120)로부터 출사된 광이 처리할 수 있는 제1 깊이(A1)의 물 처리 영역은 공기 없이 물만 있는 영역에 해당한다. 이에 따라, 도 7에 도시된 물 처리 장치와 동일한 제1 시간 동안 동일 강도로 광을 물에 제공한다고 할지라도, 도 6에서의 물 처리 장치가 처리한 물의 양보다 도 7에서의 물 처리 장치가 처리한 물의 양이 훨씬 많아진다. 따라서, 동일한 양의 물을 처리하는 경우 도 7의 경우 물의 처리에 더 짧은 시간이 소요됨으로써 물 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 저수조(200)의 뚜껑(220)이 아닌 수면 상에 곧바로 배치되므로 수면의 위치에 따라 상하 좌우로 유동 가능하다. 이에 따라, 수면(11)의 위치가 저수조(200)의 바닥면(210)에 가까워질수록 소정 시간, 예를 들어, 제1 시간 동안 물 처리 영역 내에 들어갈 확률이 높아지며, 그 결과 물 처리 시간이 감소된다. 결국 물의 양이 적으면 적을수록 그 물을 처리하기 위한 처리 시간은 점점 짧아 진다.
도 6과 같이 광원부(120)가 특정 위치에 고정된 기존 발명의 경우, 물의 양과 상관없이 물 처리에 동일한 시간이 소요되었다. 즉, 물의 양이 얼마인지와 상관없이, 수면의 높이가 얼마인 지와 상관없이, 모든 물을 처리하기 위해서는 제3 시간 동안 광이 출사되어야만 한다. 이와 달리, 도 7이나 도 8과 같이 광원부(120)가 수면 상에 제공된 본 발명의 경우, 물의 양이 적을수록 짧은 시간이 소요된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 물 처리 장치는 도 6에 도시된 바와 같이 뚜껑(220)에 장착되거나, 뚜껑(220)이 아니더라도 저수조(200)의 일부 등에 장착된 상태로 공급된다. 때문에 저수조(200)나 물 처리 장치의 어느 한 부품에 고장이 발생한 경우 저수조(200)나 뚜껑(220)의 전체를 바꿔야 한다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따른 물 처리 장치는 저수조(200)에 장착된 것이 아닌 개별 구조를 가지므로, 물 처리 장치 자체의 문제 발생시 물 처리 장치만 교환이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복잡한 조작없이 광원부을 턴 온시킨 후 단순히 물 처리 장치를 물 위에 배치시키는 것만으로도 물의 처리, 예를 들어, 물의 살균이 가능하다.
많은 지역에서 식수로 사용되는 물은 우선적으로 저장조에 저장된 후에 사용되는 것이 일반적이나 저장된 물은 미생물 번식우려가 있으며, 아프리카의 일부 지역과 같은 평균 온도가 높은 지역에서는 미생물이 매우 빠른 시간에 번식하는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 본체와 광원부로 이루어진 간단한 구조를 가지므로, 작은 크기의 휴대용 기기로 제조가 가능하다. 이에 따라, 장소에 구애받지 않고 식수로 사용하기 위해 저장된 물에 단순히 본 실시예에 따른 물 처리 장치를 물이 제공된 수면 상에 배치시킴으로써 살균된 물을 식수로 제공할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 본체와 광원부로 이루어진 간단한 구조를 가지므로 제조가 용이하고 제조 비용 또한 매우 저렴하다. 이에 따라, 물의 오염이 잦으면서도 고가의 물 처리 장치의 구입이 어려운 저개발 국가의 저소득층 주민들이 용이하게 구매할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 다양한 형태로 변형이 가능하다. 이하의 실시예에서는 설명의 중복을 피하기 위해 상술한 실시예와 다른점을 위주로 설명한다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 물 처리 장치를 도시한 단면도들이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본체(110)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 9의 물 처리 장치의 경우 제1 부분(110a)과 제2 부분(110b)이 상하 방향으로 눌린 것이 도시되었다. 이때, 제1 부분(110a)의 하측면과 제2 부분(110b)의 상측면은 각각 편평한 형상으로 제공될 수 있다.
도 10의 물 처리 장치의 경우, 도 1 및 도 2에 도시된 물 처리 장치의 본체(110) 및 광원부(120)와 실질적으로 동일한 형태를 가지나, 제1 부분(110a)에 무게추(180)가 더 제공될 수 있다. 무게추(180)는 물 처리 장치가 수면 상에 놓였을 때 광원부(120)가 광을 출사하는 방향이 물을 향하도록 하기 위한 것이다. 무게추(180)는 본체(110) 내에 제공되며, 본체(110)의 형상과 관계없이 물 처리 장치가 수면 상에 놓였을 때 수면으로부터 상기 본체(110)의 최상부까지의 높이의 중간보다 낮은 위치에 물 처리 장치의 무게 중심이 위치하도록 설정된다. 무게추(180)가 제1 부분(110a)에 제공됨으로써 물 처리 장치는 수면 상에서 언제나 제1 부분(110a)이 하부를 향하게 되며, 그 결과 광원부(120)로부터 출사되는 광 출사면(LS)이 항상 물을 향하게 된다. 도 11의 물 처리 장치의 경우 구형으로 제공되되 제1 부분(110a)에 무게추(180)가 제공될 수 있다. 이 경우 제1 부분(110a)의 하측에 편평부(111)가 제공되지 않음에도 무게추(180)의 영향으로 물 처리 장치는 수면 상에서 언제나 제1 부분(110a)이 하부를 향하게 되며, 그 결과 광원부(120)로부터 출사되는 광 출사면(LS)이 안정적으로 항상 물을 향하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 10이나 도 11처럼 본체(110) 내에 별도의 무게추(180)를 배치할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 구성 요소가 충분히 무게가 있다면 다른 구성 요소, 예를 들어 광원부(120)의 기판 등을 무게추(180)대신 사용할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치를 도시한 블록도이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 광원부(120), 및 광원부(120)를 제어하는 제어부(140)를 포함한다. 광원부(120) 및 제어부(140)에는 전원 공급부(170)가 연결되어 전원을 공급한다. 특히, 광원부(120)에는 제어부(140)를 통해, 또는 직접 전원 공급부(170)가 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전원 공급부(170)는 배선으로 이어진 외부 전원의 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 본체(110)의 일부에 배선을 인출하기 위한 인출공이 제공될 수 있다. 그러나, 전원 공급부(170)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 구현될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 전원 공급부(170)는 태양 전지로 구현될 수 있다. 전원 공급부(170)가 태양 전지인 경우, 태양 전지는 본체(110)의 외측에 태양광을 수신할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 또는, 본체(110)와 이격된 다른 위치에 태양 전지가 배치되고 배선부(130)를 통해 물 처리 장치 내부(101)의 광원부(120)에 전원을 제공할 수 있다. 이 경우, 본체(110)의 소정 위치에는 배선부(130)가 인출되는 인출공이 제공될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전원 공급부(170)는 배터리일 수 있다. 배터리의 경우 탈착가능한 충전형일 수 있으며, 탈착가능하지 않은 일회용일 수도 있다. 전원부로 배터리가 사용되는 경우, 배터리는 본체(110) 내에 광원부(120)와 인접하여 제공될 수 있으며, 이 경우, 본체(110) 외부로 배선을 인출할 필요성이 없어진다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치를 도시한 것으로서, 전원 공급부로서 배터리가 사용된 것을 도시한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 광원부(120) 및 제어부(140)가 물 처리 장치의 내부 공간(101)에 제공된다. 본 실시예에 있어서 제어부(140) 이외에도 제어부(140) 및 광원부(120)에 전원을 공급하는 전원 공급부로서 배터리가 상기 내부 공간(101)에 제공될 수 있다. 이 경우, 제어부(140) 및 광원부(120)는 일체형으로 제공될 수 있다. 배터리는 탈착가능한 것으로 제공될 수 있으며, 특히 충전가능한 것으로 제공될 수 있다. 배터리가 충전 가능한 것으로 제공되는 경우, 외부로 인출되는 배선이 필요없어 구조가 더욱 간단해진다.
다시, 도 12를 참조하면, 전원 공급부(170)가 태양 전지나 배터리인 경우, 전기 사정이 안 좋은 곳에서도 용이하게 물처리 장치를 사용할 수 있는 장점이 있다. 특히 전원 공급부(170)으로 태양 전지를 사용하는 경우, 태양이 제공되는 공간이라면 어디서나 사용 가능한 편리성이 있다.
전원 공급부(170)는 광원부(120)와 제어부(140)에 전기적으로 연결되어 광원부(120)와 제어부(140)에 전원을 공급한다. 도면에서는 전원 공급부(170)가 제어부(140)를 통해 광원부(120)에 전원을 공급하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광원부(120)에 전원 공급부(170)가 직접적으로 연결되어 광원부(120)에 전원을 공급할 수도 있다.
광 조사 장치에는 선택적으로 광원부(120)로부터 출사된 광을 집속하거나 발산시키는 광학부가 더 제공될 수 있다. 광학부는 필요에 따라 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있으며, 렌즈는 광원부(120)로부터의 광을 하부 방향으로 출사할 때 집속, 분산, 균일화, 불균일화하는 등 다양한 기능을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다양한 조건에 따라 광원부(120)의 온오프를 제어할 수 있도록 외부 환경을 감지하는 센서부(150)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 물의 양을 감지하거나, 본체(110)의 기울임을 감지하거나, 본체(110)가 수면과 접촉하는 지를 감지하는 센서 등을 더 포함할 수 있다.
센서부(150)는 제어부(140)에 연결되며, 감지한 신호를 제어부(140)로 전송한다. 제어부(140)는 센서부(150)로부터의 신호를 전송받아 광원부(120)의 온/오프 및 광의 출사 강도, 출사 시간 등을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 센서부(150)는 다수 개의 센서를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제1 센서(151) 및 제2 센서(153)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 센서(151)는 저수조의 바닥면으로부터 수면까지의 높이를 감지하는 감지 센서일 수 있다. 제어부(140)는 감지 센서로부터의 정보에 따라 광원부(120)로부터 출사되는 광량을 제어할 수 있는 바, 제어부(140)는 제1 센서(151)로부터 수신한 저수조의 바닥면으로부터 수면까지의 높이를 기설정된 값과 비교함으로써 광원부(120)의 온/오프 및/또는 광량의 정도 등을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 센서(153)는 본체(110)의 기울임 정도를 감지하는 기울임 센서 또는 본체(110)가 수면에 닿는지 여부를 감지하는 접촉 센서일 수 있다. 또는 상기 제2 센서(153)은 상기 기울임 센서와 상기 접촉 센서를 모두 포함할 수 있다. 기울임 센서는 물 처리 장치의 기울임 정도를 감지하는 것으로, 본체(110)의 기울임에 의해 광 출사면이 사람의 눈에 보이는 상황이 되면 광원부(120)가 턴 오프 되도록 하기 위함이다. 접촉 센서는 상기 본체(110)가 물과 접촉 시의 미세한 전류 변화 등을 감지함으로서 물과의 접촉 여부를 감지하는 것으로서, 본체(110)가 물과 접촉하는 상황이 되면 광원부(120)가 턴 온되도록 하기 위함이다. 이와 달리, 만약 본체(110)가 물과 분리되는 상황이 되면 광원부(120)이 턴 오프될 수 있다. 이를 통해 유해한 자외선으로부터 사람의 안구나 피부 등을 보호할 수 있다.
제어부(140)는 기울임 센서로부터의 정보에 따라 광원부(120)로부터 출사되는 광량을 제어할 수 있는 바, 제어부(140)는 제2 센서(153)로부터 수신한 본체(110)의 기울임 정도를 수신함으로써 기울임 정도를 기설정된 값과 비교함으로써 광원부(120)의 온 오프를 조절할 수 있다. 예를 들어, 본체(110)의 기울임이 45도 이상인 경우 물 처리 장치를 턴 오프할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 센서부가 높이 감지 센서와 기울임 센서인 것을 일예로 제시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 일 실시예에 있어서의 센서부는 광원부(120)의 턴 온/오프 등에 영향을 줄 수 있는 다양한 요소를 감지하는 다른 종류의 센서를 포함할 수 있음은 물론이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 처리 장치는 본체(110), 본체(110) 내에 제공된 광원부(120), 저수조의 바닥면과 본체(110)와의 거리를 감지하는 감지 센서, 및 광원부(120)의 온/오프, 광의 강도, 광의 출사 시간 등의 정보를 표시하는 표시부(160)를 포함할 수 있다.
표시부(160)는 광원부(120)가 켜져 있는지 또는 꺼져 있는지의 상태를 사용자가 확인할 수 있도록 표시하기 위한 것이다. 자외선의 경우, 사람의 안구나 피부에 유해하기 때문에 광원부(120)가 턴 온된 상태에서는 사람이 직접적으로 자외선에 노출되지 않도록 할 필요가 있다. 상기 표시부(160)는 광원부(120)의 턴 온/오프 여부뿐만 아니라, 광원부(120)로부터 출사된 광의 광량이나 특정한 설정 등을 표시할 수도 있다. 이러한 표시 내용은 사용자가 원하는 정보에 따라 달리 설정될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (20)

  1. 공기와 액체의 경계를 이루는 액체면 상에 배치되어 상기 액체면의 유동에 따라 상하좌우로 이동가능한 본체; 및
    상기 본체에 장착되어 상기 액체 측으로 광을 출사하여 상기 액체를 처리하는 광원부;를 포함하며,
    상기 광원부는 서로 다른 도전형 도펀트를 갖는 반도체층들과 상기 반도체층들 사이에 제공된 활성층을 갖는 발광 다이오드를 포함하는 광 조사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광원부의 광 출사면은 유동이 없다고 가정한 액체면과 실질적으로 평행한 광 조사 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 광원부의 광 출사면은 상기 유동이 없다고 가정한 액체면과 직접 접촉하거나, 공기를 사이에 두고 접촉하는 광 조사 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 본체는 내부에 공간을 갖는 외벽을 포함하며, 상기 내부는 물보다 비중이 낮은 물질로 충진되는 광 조사 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 물보다 비중이 낮은 물질은 공기인 광 조사 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 본체는 서로 체결되어 상기 내부를 형성하는 제1 부분과 제2 부분을 포함하여, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분보다 액체면으로부터 가깝게 배치되는 광 조사 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 액체면으로부터 상기 본체의 최상부까지의 높이의 중간보다 낮은 위치에 상기 물 처리 장치의 무게 중심이 위치하도록 상기 본체의 내부에 제공된 무게추를 더 포함하는 광 조사 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 무게추에 해당하는 광 조사 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 무게추는 상기 제1 부분에 제공되는 광 조사 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 본체는 상기 액체면이 만나는 부분에서 실질적으로 편평하게 제공되는 편평부를 갖는 광 조사 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 편평부는 상기 액체면과 접촉하며, 유동이 없다고 가정한 액체면과 실질적으로 평행한 광 조사 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 광원부는,
    상기 광을 출사하는 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드로부터 출사되는 광량을 제어하는 제어부;를 포함하는 광 조사 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제어부에 연결되며 상기 물의 양을 감지하는 제1 센서 및 상기 본체의 기울임 또는 상기 본체와 상기 물의 접촉 여부를 감지하는 제2 센서 중 적어도 하나를 포함하는 센서부를 더 포함하는 광 조사 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 물은 저수조에 담겨 제공되며, 상기 제1 센서는 저수조의 바닥면으로부터 상기 액체면까지의 높이를 감지하는 감지 센서이고, 상기 제어부는 상기 감지 센서로부터의 정보에 따라 상기 광원부로부터 출사되는 광량을 제어하는 광 조사 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 센서는 상기 본체의 기울임 정도를 감지하는 기울임 센서이고, 상기 제어부는 상기 본체의 기울임 정도에 따라 상기 광원부의 온/오프를 제어하는 광 조사 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제어부에 연결되며 상기 광원부의 온 오프 여부를 표시하는 표시부를 더 포함하는 광 조사 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 광원부는,
    기판;
    상기 기판 상에 제공되며 광을 출사하는 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드로부터 출사된 광을 투과시키는 투과 윈도우;를 포함하며,
    상기 투과 윈도우는 광 출사면을 이루는 광 조사 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 광원부에 전원을 제공하는 전원 공급부를 더 포함하며, 상기 전원 공급부는 태양 전지 또는 배터리인 광 조사 장치.
  19. 제19 항에 있어서,
    상기 광의 파장은 100nm 내지 430nm인 광 조사 장치.
  20. 공기와 액체의 경계를 이루는 액체면 상에 배치되되 상기 액체보다 비중이 작은 본체; 및
    상기 본체에 장착되어 상기 액체 측으로 광을 출사하여 상기 액체를 처리하는 광원부;를 포함하며,
    상기 광원부는 서로 다른 도전형 도펀트를 갖는 반도체층들과 상기 반도체층들 사이에 제공된 활성층을 갖는 발광 다이오드를 포함하는 광 조사 장치.
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