KR101858174B1 - 증기 멸균기용 절수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이젝터(10)로 공급되는 용수를 저장하고, 외부에서 공급되는 냉각수가 통과하는 별도의 냉각수 배관(21)을 내부에 구비하는 2차 저수통(20); 상기 2차 저수통(20)으로부터 배출되는 냉각수를 이용하여 멸균 챔버(60)로부터 배출되는 고온 증기를 열교환하는 열교환기(30); 상기 열교환기(30)를 통과한 용수를 일시 저장하는 1차 저수통(40); 및 상기 1차 저수통(40)으로부터 배출되는 용수의 온도를 측정할 수 있는 온도밸브(TV);를 포함하여, 열교환기를 통과한 용수를 적정한 온도에서 회수할 수 있고, 외부에서 급수되는 냉각수의 사용량을 조절하여 용수 사용량을 최소화할 수 있는 증기 멸균기용 절수장치를 제공한다.

Description

증기 멸균기용 절수장치{Water saving apparatus for steam sterilizer}
본 발명은 증기 멸균기용 절수장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 증기 멸균기에서 멸균 후 배출되는 고온 고압의 증기를 감압 냉각시키는데 사용되는 용수량을 저감시키는 절수장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.
일반적으로 의료용 멸균기는 병원 등에서 행해지는 수술이나 환자의 치료를 위한 도구, 즉 가위나 메스 등의 수술도구나 치료도구 등의 각종 의료용 기기와 수술복과 같은 의류제품 등의 의료용 물품을 멸균 및 소독하여 무균처리를 수행하는 장치로서, 고압(고온)의 증기를 이용하는 방식이 주로 적용되고 있다.
종래의 의료용 고압증기 멸균기를 이용한 처리 과정을 살펴보면, 전면에 부착되어 있는 제어판넬의 각종 제어스위치를 멸균대상물에 따라 선택하여 멸균온도 및 압력과 멸균시간 등의 데이터를 입력함으로써 작동하도록 되어 있으며, 통상적으로 급수과정, 가열과정, 멸균과정, 배기과정 및 건조과정을 수행하도록 이루어진다.
즉, 급수와 가열, 멸균, 배기 및 건조의 과정을 단순하게 반복 처리할 수 있도록 한 구성으로서, 물 공급라인으로부터 직접 보일러로 물을 급수되게 하고 가열에 의해 증기를 발생시킨 다음 멸균실의 챔버로 보내 멸균처리를 수행되게 하며 멸균처리 후나 챔버측 진공상태 및 압력 조절시 고압 고온의 증기를 배기시켜 배수라인을 통해 배출되게 하고 있다.
기존의 멸균기의 진공장치는 물을 이용한 워터 이젝터(water ejector) 방식으로 용수의 사용량이 과다하게 발생하여 수돗물 사용요금을 비롯한 유지비용을 증대시키는 문제점이 있었다.
이를 개선하기 위하여, 챔버 내에서 배출되는 고온의 증기를 외부에서 공급된 저온의 용수와 섞어 저수통에서 온도를 낮추어 재활용하는 절수장치를 사용하였으나, 이젝터를 통과하는 재활용 용수의 온도 상승으로 진공도가 떨어져 멸균기 성능 및 멸균효과에 문제가 되었다.
따라서, 챔버의 진공도를 높이기 위하여 이젝터를 통과하는 재활용 용수의 온도를 낮게 하는 것이 중요한 해결과제이다.
1. 국내등록특허 10-1420996 (2014.07.11) 2. 국내등록특허 10-1317386 (2013.10.04)
본 발명은 열교환기를 통과한 용수를 적정온도에서 회수시키고, 냉각용 외부 급수량을 조절하여 용수 사용량을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 재사용되는 용수, 즉 2차 저수통의 온도를 효율적으로 낮춤으로서 이젝터의 진공효율을 높이면서도 절수가 가능한 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 이젝터(10)로 공급되는 용수를 저장하고, 외부에서 공급되는 냉각수가 통과하는 별도의 냉각수 배관(21)을 내부에 구비하는 2차 저수통(20); 상기 2차 저수통(20)으로부터 배출되는 냉각수를 이용하여 멸균 챔버(60)로부터 배출되는 고온 증기를 열교환하는 열교환기(30); 상기 열교환기(30)를 통과한 용수를 일시 저장하는 1차 저수통(40); 및 상기 1차 저수통(40)으로부터 배출되는 용수의 온도를 측정할 수 있는 온도밸브(TV);를 포함하는 증기 멸균기용 절수장치를 제공한다.
또한 상기 온도밸브(TV)는 상기 1차 저수통(40)으로부터 배출되는 용수의 온도가 설정 온도 이상일 경우 외부로 배출하고, 설정 온도 이하일 경우 상기 2차 저수통(20)으로 순환시키는 밸브인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이젝터(10)로부터 배출되는 용수는 상기 2차 저수통(20)으로 유입되어 재사용 되고, 상기 1차 저수통(40)에서 배출되어 상기 2차 저수통(20)으로 유입되는 용수는 상기 이젝터(10)로부터 배출되는 용수와 혼합되어 워터 펌프(50)를 통해 상기 이젝터(10)로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 외부에서 공급되는 냉각수는 상기 냉각수 배관(21)을 통과하면서 상기 2차 저수통(20)으로 유입되는 용수와 1차 열 교환되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 1차 열 교환된 냉각수는 상기 열교환기(30)에 유입되어, 상기 열교환기(30)에 유입되는 상기 고온 증기와 2차 열 교환되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 고온 증기는 열교환기(30)를 통과하여 열교환되어 저온 증기로 배출되고, 상기 이젝터(10)가 상기 2차 저수통(20)으로부터 공급되는 용수에 의해 작동됨으로써 상기 저온 증기가 배출되는 라인에 흡입 압력을 발생시켜 별도의 급속 배수 라인을 통해 상기 저온 증기를 배출시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 온도밸브(TV)는 상기 1차 저수통(40)의 용수의 온도를 측정할 수 있는 형상기억합금을 이용한 밸브인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 냉각수가 유입되는 라인(L1)에는 솔레노이드 밸브(SV)를 구비하여 열 교환이 필요한 과정에서만 상기 냉각수가 유입되는 라인(L1)을 개방하여 상기 냉각수가 상기 2차 저수통(20)으로 공급될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 냉각수가 유입되는 라인(L1)에는 용수 조절 밸브(LV)를 구비하여 상기 2차 저수통(20)에 유입되는 냉각수의 양을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한 외부에서 공급되는 상기 냉각수의 온도는 15 내지 18℃이고, 상기 멸균 챔버(60)로부터 배출되는 상기 고온 증기의 온도는 100 내지 135℃이며, 상기 2차 저수통(20)으로부터 배출되는 냉각수의 온도는 25 내지 60℃이고, 상기 2차 저수통(20)에 저장되어 상기 이젝터(10)로 공급되는 용수의 온도는 18 내지 20℃인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 증기 멸균기용 절수장치는 열교환기를 통과한 용수를 적정한 온도에서 회수할 수 있고, 외부에서 급수되는 냉각수의 사용량을 조절하여 용수 사용량을 최소화할 수 있다.
또한 재사용되는 용수, 즉 2차 저수통의 온도를 효율적으로 낮춤으로서 이젝터의 진공효율을 높이면서도 절수가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 증기 멸균기용 절수장치의 구성도를 나타낸 것이다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 증기 멸균기용 절수장치(1)는 워터 이젝터(10)로 공급되는 용수를 저장하고, 외부에서 공급되는 냉각수가 통과하는 별도의 냉각수 배관(21)을 내부에 구비하는 2차 저수통(20), 상기 2차 저수통(20)으로부터 배출되는 냉각 용수를 이용하여 멸균 챔버(60)로부터 배출되는 고온 증기를 열교환하는 열교환기(30), 상기 열교환기(30)를 통과한 용수를 일시 저장하는 1차 저수통(40) 및 상기 1차 저수통(40)으로부터 배출되는 용수의 온도를 구분할 수 있는 형상기억합금을 이용한 온도밸브(TV)를 포함하여 구성된다.
상기 이젝터(10)는 장치 내의 유체를 장치 내에서 빨아내어 배출하는 제트펌프(jet pump)의 일종으로서, 2차 저수통(20)으로부터 워터 펌프(50)를 통해 이젝터에 공급되는 용수인 제1 유체가 이젝터(10) 내의 노즐에 의해 고속으로 분출되고, 이로 인해 흡인 공간이 음압되어 열교환된 저온의 증기인 제2 유체를 빨아들여 별도의 급속 배수라인(L2)을 통해 열교환된 저온의 증기를 배출시킴으로써 멸균 챔버(60)의 진공 및 건조가 가능하다.
상기 2차 저수통(20)은 냉각수 공급 라인(L1)을 통해 외부에서 공급되는 냉각수가 통과하는 별도의 냉각수 배관(21)을 내부에 구비하여, 외부에서 공급되는 냉각수와 2차 저수통으로 유입되는 재사용 용수와의 효과적인 열교환이 가능하도록 한다.
2차 저수통(20) 내부의 냉각수 공급 라인(L1)을 통해 통과한 냉각수는 열교환기(30)로 유입된다. 또한 열교환기(30)에는 멸균 챔버(60)로부터 배출되는 고온 증기가 별도의 배관을 통하여 유입되어 상기 2차 저수통(20)으로부터 열교환기(30)로 유입된 냉각수와 열교환함으로써 고온 증기의 온도를 낮춘다. 열교환기(30)에 의해 열교환된 저온의 증기는 상기 멸균 챔버(60)로부터 배출되는 고온의 증기보다 상대적으로 낮은 온도를 갖는 증기를 의미한다.
열교환기(30)에서 배출되는 냉각수는 1차 저수통(40)으로 유입되어 일시 저장되고, 열교환기(30)에서 배출되는 저온 증기는 급속 배수 라인(L2)을 통해 배기된다.
상기 1차 저수통(40)으로부터 배출되는 용수는 배출 라인에 구비되는 온도밸브(TV)에 의해 저온수로 판단되는 경우 저온수 순환 라인(L3)을 통해 2차 저수통(20)으로 유입되어 이젝터(10)로부터 배출되는 재사용 용수와 혼합되어 순환하고, 고온수로 판단되는 경우 별도의 고온수 배출 라인(L4)을 통해 외부로 배출된다.
2차 저수통(20)에 유입되는 용수는 워터 펌프(50)를 통하여 이젝터(10)로 공급되어 열교환된 저온 증기를 흡입하는 압력을 발생시키고, 노즐을 통해 고속으로 분출된 용수는 다시 2차 저수통(20)에 유입되어 재사용된다.
상기 냉각수 유입 라인(L1)에는 제1 솔레노이드 밸브(SV1)가 구비되어 열 교환이 필요한 과정에서만 냉각수 유입 라인(L1)을 개방하여 냉각수가 공급될 수 있도록 한다. 냉각수의 급수는 상기 멸균 챔버(60)의 고온 증기를 외부로 배출되거나 상기 멸균 챔버(60)의 진공 형성을 위해 이젝터(10)가 작동하는 과정에서 이루어질 수 있다.
또한 멸균 챔버(60)로부터 고온 증기가 배출되는 라인(L6)에 제2 솔레노이드 밸브(SV2)를 구비하여 멸균 챔버(60)의 진공 및 건조가 필요한 과정에서만 상기 고온 증기 배출 라인(L6)을 개방하여 고온 증기가 배출될 수 있도록 한다.
솔레노이드 밸브는 온도 조절기나 압력 조절기 등에 의해 신호를 받아 전자 코일의 전자력을 사용해 자동적으로 밸브를 개폐시킨다.
또한 상기 냉각수 유입 라인(L1)에는 용수 조절 밸브(LV)가 구비되어 적정량의 냉각수가 최소한으로 상기 2차 저수통(20)으로 유입될 수 있도록 한다.
또한 상기 증기 급속 배수 라인(L2)에는 체크 밸브(CV)가 구비되어 열교환된 저온 증기가 급속 배수되는 경우 역방향으로 역류하지 않도록 한다.
상기 1차 저수통(40)으로부터 배출되는 용수의 배출 라인에 구비되는 온도밸브(TV)는 1차 저수통(40)의 용수의 온도를 측정할 수 있는 형상기억합금을 이용한 밸브를 사용한다.
즉, 1차 저수통(40)의 용수의 온도가 설정 온도(예를 들면, 40℃ 내지 60℃) 이상으로 측정된다면 2차 저수통(20)으로 유입되는 저온수 순환 라인(L3)에 구비된 온도밸브(TV)가 닫힘으로서 1차 저수통(40)의 용수가 고온수 배출 라인(L4)을 통해 외부로 배출되도록 한다.
한편, 1차 저수통(40)의 용수의 온도가 설정 온도(예를 들면, 40℃ 내지 60℃) 이하로 측정된다면 2차 저수통(20)으로 유입되는 저온수 순환 라인(L3)에 구비된 온도밸브(TV)가 열림으로서 1차 저수통(40)의 용수가 저온수 순환 라인(L3)을 통해 2차 저수통(20)으로 유입되도록 한다.
이하, 증기 멸균기용 절수장치(1)를 통해 순환되는 유체의 흐름 측면에서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
먼저, 멸균 챔버(60)로부터 배출되는 고온 증기를 냉각시키기 위하여 유입되는 냉각수의 흐름을 설명하면 다음과 같다. 냉각수 유입 라인(L1)을 통해 유입되는 냉각수는 제1 솔레노이드 밸브(SV1)가 개방되어 2차 저수통(20)으로 유입되고, 이때 열교환에 필요한 최소한의 적정한 양으로 용수 조절 밸브(LV)에 의해 조절되어 2차 저수통(20)으로 유입된다.
이 때, 냉각수 유입 라인(L1)을 통해 유입되는 냉각수의 온도는 15 내지 18℃인 것이 좋다.
2차 저수통(20)으로 유입된 냉각수는 2차 저수통(20) 내부의 별도로 형성된 배관(21)을 통해 2차 저수통(20)을 통과하면서, 2차 저수통(20) 내부에 혼합 유입되어 있던 재사용 용수 및 순환 용수와 1차적으로 열교환이 이루어진다.
1차적으로 열교환이 이루어진 냉각수의 온도는 25 내지 60℃이다.
2차 저수통(20)의 냉각수 배관(21)으로부터 배출되는 냉각수는 열교환기(30)로 유입되어 별도로 유입되는 고온 증기와 열교환함으로써 온도가 높아진다. 온도가 높아진 냉각수는 일단 1차 저수통(40)으로 유입된 후, 온도밸브(TV)에 의해 저온수로 측정되면 저온수 순환 라인(L3)을 통해 2차 저수통(20)으로 유입되고, 고온수로 측정되면 고온수 배출 라인(L4)을 통해 외부로 배출된다.
이 때 저온수로 측정되는 온도는 40 내지 60℃ 이하(또는 미만)이며, 고온수로 측정되는 온도는 40 내지 60℃ 초과(또는 이상)일 수 있다.
저온수로 측정되어 2차 저수통(20)으로 유입된 순환 용수는 워터 펌프(50)를 통해 이젝터(10)를 동작시킬 수 있는 제1 유체로서 이젝터(10) 내의 노즐에 의해 고속으로 분출되고, 다시 이젝터 재사용 라인(L5)을 통해 2차 저수통(20)으로 유입되어 재사용 용수로서 상기 순환 용수와 혼합된다.
멸균 챔버(60)로부터 배출되는 고온 증기는 제2 솔레노이드 밸브(SV2)가 개방되어 상기 열교환기(30)로 유입되고, 열교환기(30)로 유입되는 냉각수와 열교환되어 저온의 증기로서 증기 급속 배수 라인(L2)을 통해 배출된다.
멸균 챔버(60)로부터 배출되는 고온의 증기는 100 내지 135℃이고, 열교환기(30)를 통해 열교환된 저온의 증기는 40 내지 60℃이다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 증기 멸균기용 절수장치는 열교환기를 통과한 용수를 적정한 온도에서 회수할 수 있고, 외부에서 급수되는 냉각수의 사용량을 조절하여 용수 사용량을 최소화할 수 있다.
또한 재사용되는 용수, 즉 2차 저수통의 온도를 효율적으로 낮춤으로서 이젝터의 진공효율을 높이면서도 절수가 가능하다.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 증기 멸균기용 절수 장치
10: 이젝터
20: 2차 저수통
21: 냉각수 배관
30: 열교환기
40: 1차 저수통
50: 워터 펌프
60: 멸균 챔버

Claims (5)

  1. 이젝터(10)로 공급되는 용수를 저장하고, 외부에서 공급되는 냉각수가 통과하는 별도의 냉각수 배관(21)을 내부에 구비하는 2차 저수통(20);
    상기 2차 저수통(20)으로부터 배출되는 냉각수를 이용하여 멸균 챔버(60)로부터 배출되는 고온 증기를 열교환하는 열교환기(30);
    상기 열교환기(30)를 통과한 용수를 일시 저장하는 1차 저수통(40); 및
    상기 1차 저수통(40)으로부터 배출되는 용수의 온도를 측정할 수 있는 온도밸브(TV);를 포함하는 증기 멸균기용 절수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도밸브(TV)는 상기 1차 저수통(40)으로부터 배출되는 용수의 온도가 설정 온도 이상일 경우 외부로 배출하고, 설정 온도 이하일 경우 상기 2차 저수통(20)으로 순환시키는 밸브인 것을 특징으로 하는 증기 멸균기용 절수장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이젝터(10)로부터 배출되는 용수는 상기 2차 저수통(20)으로 유입되어 재사용 되고,
    상기 1차 저수통(40)에서 배출되어 상기 2차 저수통(20)으로 유입되는 용수는 상기 이젝터(10)로부터 배출되는 용수와 혼합되어 워터 펌프(50)를 통해 상기 이젝터(10)로 공급되는 것을 특징으로 하는 증기 멸균기용 절수장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도밸브(TV)는 상기 1차 저수통(40)의 용수의 온도를 측정할 수 있는 형상기억합금을 이용한 밸브인 것을 특징으로 하는 증기 멸균기용 절수장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수가 유입되는 라인(L1)에는 용수 조절 밸브(LV)를 구비하여 상기 2차 저수통(20)을 유입되는 냉각수의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 증기 멸균기용 절수장치.
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