KR100289223B1 - 빛을이용한유체의소독장치 - Google Patents

Abstract

빛을 한 점에 모아 이 점을 지나게 만든 공기나 물 등의 유체에 쪼이면 이들 유체의 온도를 상승시키지 않고도 세균이나 바이러스를 파괴시키고 유기물 등의 유해 화합물을 분해시킬 수 있다. 공기나 물 등의 유체를 일 점의 구멍 구조, 1개 이상의 깔때기형 관 구조, 이상적으로는 구멍이 뚫린 앞 뒤 쌍깔대기형 관을 통과하게 하고 통과 도중의 한 점에 빛을 모아 가한다. 빛을 모으는 방법에는 자외선등에서 나온 빛이 광섬유들을 통해 나오도록 하고, 그 빛이 일정한 점에 집중되도록 하는 방법이 있다. 또 레이저 빛을 광섬유를 통해 일정한 점을 향하여 나오도록 하는 방법도 있다. 또 레이저 빛이 일정 점을 향해 비치는 방법도 있고 이때 볼록렌즈를 보조적으로 사용할 수 있다. 그리고 자외선등에 볼록렌즈를 이용하여 빛을 모으는 방법이 있다. 우유 등 반투명한 유체에서는 자외선의 투과력이 약하기 때문에 백열등이나 적외선등이 유용하다. 백열등이나 적외선등에 볼록렌즈를 이용하여 빛을 모으는 방법을 이런 반투명한 유체에 사용할 수 있다. 백열등이나 적외선등에서 나온 빛이 광섬유들을 통해 나오도록 하고, 그 빛이 일정한 점에 집중되도록 하는 방법도 있다.

Description

빛을 이용한 유체의 소독장치

본 발명은 물이나 공기 등 유체의 소독에 관한 것이다. 유체를 소독하는데 오존이나 약품을 사용하면 발암물질의 생성이나 과민반응, 피부나 인체조직의 산화나 노화 등 이로 말미암은 부작용이 있다. 가열을 하는 경우 물을 공급받는 피공급자가 화상을 입을 우려가 있고, 에어콘의 공기를 가열 살균하면 이를 다시 쾌적한 온도로 냉각시키는 데에는 비용이 든다.

본 발명에서는 열에너지가 아닌, 빛에너지를 모아 이용하는 방법을 통하여 약품이나 오존의 부작용과 가열의 문제점들을 해결하고자 한다. 본 발명은 빛에너지를 살균에 이용하는 것이다.

자외선은 종래에도 살균 목적에 널리 이용되어 왔다. 그러나 살균 효과는 공기의 경우 근거리에서 30-40% 정도에 불과하다. 특히 물 속에서는 아주 근접 거리가 아니면 살균 효과가 없다고 해도 과언이 아니다.

한편, 레이저 광을 유체의 살균 목적에 이용한 실시예에 관해서는 알려진 바가 없다.

본 발명은 열에너지가 아닌 빛에너지를 이용하여 물이나 공기 같은 유체를 소독하고자 하는 것이다. 이에 따라, 열에너지 효과가 적고 주파수가 커서 살균력이 큰 자외선이 주로 이용되거나, 빛에너지가 큰 레이저 광이 주로 이용된다.

본 발명에서는 물이나 공기 같은 유체를 작은 구멍, 1개 이상의 깔대기형관 구조, 이상적으로는 앞 뒤 쌍깔대기형 관 가운데 구멍을 통해 흐르게 하고 유체가 이 구멍을 통과하는 위치에 빛에너지가 일 점에 모아지도록 함으로써 유체에 포함된 세균이나 바이러스, 유기물이 시간당 빛에너지를 흡수하는 흡수선량률을 증가시킨다. 빛에너지를 모으는 방법에는 자외선을 광섬유들을 이용하여 특정 점에 모으거나, 레이저 광들을 광섬유를 통해 특정 점에 모으거나, 광섬유를 통하지 않고 볼록렌즈를 통해 레이저 광을 특정 점에 모으거나, 볼록렌즈를 통해 반사경(원면경 또는 포물면경 가능)에서 반사되어 나온 자외선을 특정 점에 모으는 방법 등이 있다.

우유 등 반투명한 유체에서는 자외선의 투과력이 약하기 때문에 백열등이나 적외선등이 유용하다. 백열등이나 적외선등에 볼록렌즈를 이용하여 빛을 모으는 방법을 이런 반투명한 유체에 사용할 수 있다. 백열등이나 적외선등에서 나온 빛이 광섬유들을 통해 나오도록 하고, 그 빛이 일정한 점에 집중되도록 하는 방법도 있다.

도 1은 본 발명의 자외선등에서 나온 빛을 광섬유를 통해 모아 유체를 살균

하는 장치 원리도.

도 2는 본 발명의 레이저에서 나온 빛을 광섬유에 모아 유체를 살균하는 장

치 원리도.

도 3은 본 발명의 레이저에서 나온 빛을 볼록렌즈로 모아 유체를 살균하는

장치 원리도.

도 4는 본 발명의 자외선등에서 나온 빛을 볼록렌즈로 모아 유체를 살균하는

장치 원리도.

도 5는 본 발명의 백열등에서 나온 빛을 볼록렌즈로 모아 유체를 살균하는

장치 원리도.

도 6은 본 발명의 백열등에서 나온 빛을 광섬유를 통해 모아 유체를 살균하

는 장치 원리도.

도 7a, 및 7b는 본 발명의 앞 뒤 쌍깔대기형관 대신에 단순 구멍막 또는 1개

이상의 깔대기형관을 사용한 실시 예를 보인 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 자외선등 11 : 광섬유

12 : 유체관 13 : 앞 뒤 쌍깔대기형 관

14 : 레이저발생기 15 : 반사경(원면경 또는 포물면경 가능)

16 : 볼록렌즈 17 : 백열등

18 : 구멍구조막 19 :깔대기형관

본 발명의 구성 및 작용을 자세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 유체의 살균을 위하여 자외선, 레이저 또는 적외선등 등의 살균소독 광을 발생시키는 살균 소독광 발생 수단과, 그 살균 소독광 발생 수단의 광을 살균 소독하고자 하는 유체의 통로에 전달시켜 주는 광 전달 수단과, 살균 소독하고자 하는 유체가 흐르는 관으로서 상기 광 전달 수단에 의해 전달된 광을 받아 흐르는 유체를 살균 소독하기 위한 좁은 통로를 구비한 살균 소독을 위한 유체 흐름관으로 구성된다.

상기 살균 소독광으로서는 자외선, 레이저, 적외선 또는 백열등 등을 이용할 수 있고, 광 전달 수단은, 광섬유, 집광렌즈 등을 이용할 수 있고, 상기 유체 흐름관은, 앞뒤가 깔때기 형상을 하고 가운데가 좁은 관로를 이루어 그 좁은 관로상에 광 전달 수단으로 부터 광을 입사받아 그 좁은 관로를 흐르면 유체를 살균 소독하기 위한 앞 뒤 쌍깔대기형 관, 또는 가운데에 상기 광이 입사되어 통과되는 유체를 살균 소독하기 위한 구멍 구조의 막을 이용할 수 있다. 그리고, 압력에 의해 상기 광을 입사받는 협지관, 또는 구멍 등을 통과하여 어느 일 측으로 흐르도록 수직 구조에 의한 자연 낙하를 이용한 흐름, 펌핑수단에 의한 강제 흐름, 또는 가타 압력/흡입력 등에 의해 강제로 유체의 흐름이 주어지도록 구성된다.

이하에서는 각 도면을 참조하여 각 경우의 실시 예를 설명한다.

도 1은 자외선등(10)에서 나온 자외선을 광섬유(11)를 통해 특정 점에 모아 유체의 살균에 이용하는 장치에 관한 그림이다. 화살표 방향은 유체가 흐르는 방향이다. 광 발생 수단은 자외선등(10)을 사용하고, 광전달수단은 다수의 광섬유(11)를 사용하며, 유체 흐름관으로는 앞뒤가 깔때기 이루어지고 가운데가 협지관이 형성된 앞 뒤 깔때기형 관(13)을 이용한 것을 예시한 것이다.

자외선등(10)은 흔히 저압수은등을 사용하며, 바깥면은 자외선이 잘 통과하는 석영유리를 이용한다. 광섬유(11)는 석영유리로 되었으므로 자외선이 잘 통과한다. 그러나 연결 부분이 이음새가 아닌 하나의 유리로 만들어진다면 빛의 투과율을 더욱 증대시킬 수 있다. 공기나 물 같은 유체는 구멍이 있는 막구조물, 1개 이상의 깔대기형관 구조, 이상적으로는 앞뒤 쌍깔대기형 관(13)을 통과함으로써 빛이 모이는 특정 점을 통과하게 된다. 이때 세균이나 바이러스, 유기물들이 받는 시간당 빛에너지, 즉 빛 흡수선량률이 증가하면 빛에너지 속을 통과하는 시간이 짧더라도 살균이나 유기물의 분해를 가능하게 한다.

도 2는 레이저발생기(14)를 통해 나온 레이저 광을 광섬유(11)를 통해 특정 점에 모으는 장치이다. 구멍이 있는 막구조물, 1개 이상의 깔대기형관 구조, 이상적으로는 앞 뒤 쌍깔대기형 관(13)을 통과하는 유체가 광섬유(11)를 통해 나온 레이저 광의 조사를 받게 된다. 이때 빛에너지가 레이저발생기(14)로 유입될 수 있으므로 레이저를 사용하는 경우에는 단순한 구멍이 있는 막구조물은 제외할 필요가 있다.

도 3은 레이저발생기(14)를 통해 나온 레이저 광을 볼록렌즈(16)를 통해 특정 점에 모으는 장치이다. 구멍이 있는 막구조물, 1개 이상의 깔대기형관 구조, 이상적으로는 앞 뒤 쌍깔대기형 관(13)을 통과하는 유체가 볼록렌즈(16)에 의해 모아진 레이저 광의 조사를 받게 된다. 이때도 빛에너지가 레이저발생기(14)로 유입될 수 있으므로 레이저를 사용하는 경우에는 단순한 구멍이 있는 막구조물은 제외할 필요가 있다.

도 4는 자외선등(10)을 통해 나온 자외선을 반사경(원면경 또는 포물면경 가능)(15)을 통해 직진광이 많도록 만든 뒤, 볼록렌즈(16)를 통해 구멍이 있는 막구조물, 1개 이상의 깔대기형관 구조, 이상적으로는 앞 뒤 쌍깔대기형 관(13) 가운데 한 점에 모으는 장치이다. 자외선등의 바깥면은 자외선이 잘 통과하는 석영유리를 사용하는 것이 좋으며 볼록렌즈(16)도 석영유리를 사용하는 것이 좋다.

도 5는 백열등(17) 또는 적외선등을 통해 나온 빛을 반사경(원면경 또는 포물면경 가능)(15)을 통해 직진광이 많도록 만든 뒤, 볼록렌즈(16)를 통해 구멍이 있는 막구조물, 1개 이상의 깔대기형관 구조, 이상적으로는 앞 뒤 쌍깔대기형 관(13) 가운데 한 점에 모으는 장치이다. 적외선등(17)은 필라멘트의 온도를 절대온도 2500℃로 낮춘 것 이외엔 일반 백열등과 차이가 없다. 백열등(17)에서도 약 75%는 적외선으로 나온다. 우유 등 반투명한 유체에서는 자외선의 투과력이 약하기 때문에 자외선등보다 백열등이나 적외선등이 유용하다. 백열등이나 적외선등에 볼록렌즈를 이용하여 빛을 모으는 방법도 이런 반투명한 유체에 사용할 수 있다.

도 6은 백열등(17) 또는 적외선등을 통해 나온 빛을 광섬유(11)를 통해 특정 점에 모아 유체의 살균에 이용하는 장치에 관한 그림이다. 화살표 방향은 유체가 흐르는 방향이다. 공기나 물 같은 유체는 구멍이 있는 막구조물, 1개 이상의 깔대기형관 구조, 이상적으로는 앞 뒤 쌍깔대기형 관(13)을 통과함으로써 빛이 모이는 특정 점을 통과하게 된다. 우유 등 반투명한 유체에서는 자외선의 투과력이 약하기 때문에 자외선등보다 백열등이나 적외선등이 유용하다. 백열등이나 적외선등에 광섬유를 이용하여 빛을 모으는 방법도 이런 반투명한 유체에 사용할 수 있다.

도 7은 앞 뒤 쌍깔대기형 관 대신에 구멍이 있는 단순 막구조 또는 1개 이상의 깔대기형관을 사용한 구조의 실시예이다. 이 경우 앞 뒤 쌍깔대기형관과는 달리 구멍을 통과한 직후 유체가 분류의 영향을 받을 가능성이 있고 그 결과 살균력이 떨어질 수가 있다. 그러나 유체의 속도가 느리다면 이러한 구조도 무리 없이 체택될 수 있다. 다만 이때 빛에너지가 레이저발생기로 유입될 수 있으므로 레이저를 사용하는 경우에는 단순한 구멍이 있는 막구조물은 제외할 필요가 있다.

본 발명의 장치들은 빛을 한 점에 모으는 장치들과 유체가 한 점을 경유하여 흐르게 하는 장치들의 결합이다. 빛을 모아 공기나 물 등의 유체에 쪼여 유체에 포함된 세균이나 바이러스 유기물의 시간당 빛에너지, 즉 빛의 흡수선량률을 증가시키면, 빛을 통과한 시간이 길지 않더라도, 또 이들 유체의 온도를 상승시키지 않고도, 세균이나 바이러스를 파괴시키고 유기물 등의 유해 화합물을 분해시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 소독광 발생수단에서 발생된 살균 소독광이 광 전달수단에 의하여 유체 흐름관의 내부를 흐르는 유체에 전달되어 유체가 살균 및 소독되는 빛을 이용한 유체의 소독장치에 있어서,

   유체의 살균 소독을 위하여 살균 소독광을 발생시키는 살균 소독광 발생수단과; 상기 살균 소독광 발생수단에서 발생된 살균 소독광을 입사 받아 소독하고자 하는 유체의 통로에 조사(照射)시키는 다수의 광섬유로 이루어진 광 전달수단과; 상기 광 전달수단에 의해 광을 전달받아 흐르는 유체를 살균 소독하기 위한 좁은 통로를 구비한 관으로서 유체관 내부에 유체의 흐름이 좁은 경로를 경유하도록 소정 직경의 구멍이 있는 막구조, 1개 이상의 깔대기형관 구조, 협지관이 있는 앞 뒤 쌍 깔대기형 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는 유체 흐름관에 의하여 구성됨을 특징으로 하는 빛을 이용한 유체의 소독장치.