KR102162336B1 - 표면개질 처리 중 발생한 오존의 제거장치 - Google Patents

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Abstract

오존제거 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 오존제거 장치는 유체유통로가 형성되는 석영관 및 가열원을 포함하고, 피처리물의 표면개질 처리장치에서 배출되어 유체유통로를 통하여 유입되는 오존을 상기 가열원에 의해 열분해시키는 히팅석영체, 및 히팅석영체에서 열분해되어 배출되는 공기를 냉각시키는 냉각부를 포함한다.

Description

표면개질 처리 중 발생한 오존의 제거장치{Apparatus for removing ozone generated during surface modification}
본 발명은 오존제거 장치에 관한 것으로, 특히, 피처리물의 표면을 UV(자외선)광 처리함과 더불어 오존을 접촉시킴으로써 피처리물을 표면개질 처리하는 장치에서 피처리물을 표면개질 처리한 후 잔량의 오존을 배출 허용기준 이하로 제거하여 배출하는 오존제거 장치에 관한 것이다.
최근 인공치아인 치과용 임플란트의 시술 비중이 확대되고 있다. 임플란트는 치골에 삽입되는 고정체(Fixture)에 결합되어 치아 역할을 하는 것이다.
통상적으로 인공치아인 치과용 임플란트 구조는 임플란트 고정체(Fixture-인공치근), 지대부(Abutment) 및 보철(Crown-인공치아)의 3개의 구조물로 구성되고 고정체 재질은 티타늄 및 티타늄합금이 일반적이다.
임플란트 시술에 있어 치골에 삽입되는 임플란트 고정체 부위는 치골에 완전하게 식립될 필요가 있다.
이를 위해 종래 기술로서, UV광을 임플란트 표면, 특히 임플란트 고정체 부위에 조사하면 UV광 빛에너지와 UV광에 의해 생성된 오존을 통한 임플란트 고정체 표면개질 현상이 임플란트 고정체를 식립한 후 뼈 형성 세포의 증식, 부착 기능을 촉진시켜 뛰어난 치료 결과를 얻는다. 이러한 치료 결과는 아래와 같이 크게 3가지 이유로 설명된다.
첫 번째, UV광의 빛에너지와 UV광에 의해 생성된 오존이 임플란트 고정체 표면에 붙어있는 탄소 분자를 분해, 증발시켜 뼈 형성세포가 임플란트 고정체 표면에 잘 부착될 수 있게 하는 것이다.
두 번째, UV광의 빛에너지와 UV광에 의해 생성된 오존이 임플란트 고정체 표면 전하를 마이너스(-) 전하에서 플러스(+) 전하로 변화시켜 마이너스(-) 전하를 띠고 있는 인체 세포 및 그 세포의 부착과 기능을 돕는 단백질을 정전기적으로 임플란트 고정체 표면으로 끌어당겨 밀접한 결합이 될 수 있게 하는 것이다.
세 번째, UV광의 빛에너지와 UV광에 의해 생성된 오존이 임플란트 고정체 표면의 친수성을 증가시켜 임플란트 고정체 표면에 혈액이 잘 젖게 하면, 임플란트 고정체 표면에 잘 형성된 혈병은 이후 뼈 형성 세포가 임플란트 고정체 표면에 잘 부착될 수 있게 돕는 것이다.
그러나 종래의 UV광을 이용한 표면개질 처리장치의 표면개질 처리방법은 임플란트 고정체가 배치된 처리실에서 생성되는 오존이 인체에 유해하여 임플란트 고정체의 표면개질 처리에 사용 후 배출 시 문제가 되어왔다. 또한, 오존이 생성되지 않는 환경에서 임플란트 고정체의 표면개질 처리를 행할 경우 오존에 의한 표면개질 처리가 부적절함으로 임플란트 고정체 표면에 부착된 유기물을 높은 효율로 제거하기 곤란하였다.
공개특허 제10-2013-0054357호(생체 임플란트용 세정처리장치)에는 처리실 내에 복수의 임플란트 고정체를 고정시킨 후, 처리실 내부에 자외선을 조사하여 임플란트 고정체의 노화된 표면을 친수성으로 표면개질시키는 장치가 공개되어 있다.
그러나 상기 공개특허에서는 자외선에 의해 표면개질 처리되는 시간이 장시간(5~30분간) 소요되어 여러 개의 고정체를 동시에 표면개질 처리해야 했으며, 동시처리를 위한 처리공간이 과대하게 필요하여 장치의 크기가 커지는 문제점이 있었다.
또한, 표면개질 처리를 위해서는 발생하는 오존량을 임의로 조절하지 못하며, 표면개질 처리 직후 팬을 가동하여 활성탄 등의 오존 흡수제를 통과시켜 사용 후의 오존을 제거하고 있었으나, 오존의 생성량이 과다하여 활성탄의 흡착력이 급격히 저하되면서 빈번히 활성탄을 교체하게 되어 비용이 과다하게 지출되고, 흡착력이 저하된 활성탄의 교체시점을 제때 알 수가 없어 흡착되지 않은 오존이 그대로 공기 중으로 배출되거나, 표면개질 처리하는 동안 새어 나온 오존이 인체와 직접 접촉되는 등의 많은 문제점이 있었다.
따라서 표면개질 처리 동안은 적절한 양의 오존을 발생시키면서도 오존에 의한 표면개질이 충분히 이루어지도록 공기 유입 속도로 늦추고, 표면개질 처리 후에는 발생한 오존에 의해 노출되지 않도록 빠르게 배출할 필요가 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 피처리물의 표면개질 처리 과정에서 발생한 오존을 배출 허용기준 이하로 제거하여 공기 중으로 배출할 수 있으며, 표면개질 처리 후의 오존을 신속히 제거하여 인체에 해가 되는 오존의 직접적인 접촉을 방지할 수 있는 오존제거 장치를 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 유체유통로가 형성되는 석영관 및 가열원을 포함하고, 피처리물의 표면개질 처리장치에서 배출되어 상기 유체유통로를 통하여 유입되는 오존을 상기 가열원에 의해 열분해시키는 히팅석영체; 및 상기 히팅석영체에서 열분해되어 배출되는 공기를 냉각시키는 냉각부;를 포함하는 오존제거 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 히팅석영체는 상기 오존 농도가 0.05ppm 이하로 되도록 상기 오존을 열분해시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가열원은 200 ~ 900℃의 온도로 발열할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가열원은 할로겐 램프를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가열원은 세라믹히터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 석영관은 상기 가열원이 구비되는 내부관; 상기 내부관과의 사이에 상기 유체유통로가 형성되는 외부관; 상기 오존이 상기 유체유통로로 유입되는 유입관; 및 상기 열분해된 공기가 상기 유체유통로로부터 배출되는 배출관을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 석영관은 상기 유체유통로의 내측에 구비되어 상기 가열원이 내장되는 수용부; 상기 오존이 상기 유체유통로로 유입되는 유입관; 및 상기 열분해된 공기가 상기 유체유통로로부터 배출되는 배출관을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 히팅석영체는 외주변을 따라 구비되는 열차단 반사판을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 열차단 반사판은 알루미늄 또는 스테인리스의 포일(foil) 형태일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 히팅석영체는 상기 오존이 유입되는 유입관; 및 상기 열분해된 공기가 배출되는 배출관을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 오존제거 장치는 상기 냉각부에서 배출되는 공기 중 잔량의 오존을 제거하는 필터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 필터는 오존 흡착제를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉각부는 공냉식 구조일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉각부는 라디에이터 구조의 유로가 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 오존제거 장치는 상기 공기 또는 상기 오존의 유량을 조절하는 팬을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 피처리물은 임플란트 고정체일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 표면개질 처리장치는 방전가스에 의해 UV광을 발생하고, 상기 UV광에 의해 오존을 발생하는 자외선 방전램프 장치일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 UV광은 엑시머 UV광일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 UV광은 172㎚ 엑시머 UV광일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 표면개질 처리장치는 상기 UV광을 발생하는 방전용 가스가 충진되며 이중 원통형 구조를 갖는 자외선 방전용기; 상기 자외선 방전용기의 내부관 내측 및 외부관 외측에 구비되는 내부전극 및 외부전극; 및 상기 내부전극의 내측에 삽입되어 상기 피처리물을 지지하는 앰플 홀더를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오존제거 장치는 피처리물의 표면개질 처리를 실시하는 과정에서 필수적으로 생성되는 오존을 표면개질 처리 후 열분해함으로써 오존을 배출 허용기준 이하로 대기 중으로 배출하여 오존에 인체가 노출되는 것을 방지할 수 있으므로 안전성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존제거 장치를 개략적으로 도시한 구성도,
도 2a는 도 1의 히팅석영체의 일례의 사시도,
도 2b는 도 1의 히팅석영체의 다른 예의 사시도,
도 3은 도 1의 히팅석영체의 단면도,
도 4는 도 1의 냉각부의 사시도,
도 5는 도 4의 단면도,
도 6은 도 1의 표면개질 처리장치의 분해 사시도,
도 7은 도 6의 수직방향 단면도, 그리고,
도 8은 도 6의 수평방향 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며, 아래에 설명되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 발명을 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되지 않음은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존제거 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2a는 도 1의 히팅석영체의 일례의 사시도이며, 도 2b는 도 1의 히팅석영체의 다른 예의 사시도이며, 도 3은 도 1의 히팅석영체의 단면도이고, 도 4는 도 1의 냉각부의 사시도이며, 도 5는 도 4의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오존제거 장치(10)는 히팅석영체(200) 및 냉각부(300)를 포함한다.
오존제거 장치(10)는 피처리물의 표면개질 처리에 사용되는 오존(O3)을 후처리하기 위한 것으로 배출 허용기준 0.05ppm 이하를 만족하도록 오존을 열처리하여 제거할 수 있다. 즉, 오존제거 장치(10)는 표면개질 처리장치(100)에서 배출되는 오존을 제거할 수 있다.
여기서, 표면개질 처리장치(100)는 치과용 임플란트의 표면개질 처리장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 생체용 임플란트 표면개질 처리장치 또는 오존을 이용하는 표면개질 처리장치일 수 있다. 이하에서, 피처리물은 임플란트 고정체(1)를 예로 하여 설명하지만 오존에 의해 표면개질 가능한 다른 대상물일 수도 있음은 물론이다.
표면개질 처리장치(100)는 충진된 방전용 가스에 의해 UV광을 발생하고, 발생한 UV광에 의해 오존을 생성함으로써, UV광 빛에너지와 오존에 의해 임플란트 고정체(1)의 표면개질을 수행할 수 있다.
이때, 표면개질 처리장치(100)는 자외선 방전용기(120), 내부전극(110) 및 외부전극(130)을 포함할 수 있다. 여기서, 자외선 방전용기(120)는 UV광을 발생하는 방전용 가스가 충진되며 이중 원통형 구조를 가질 수 있다. 내부전극(110) 및 외부전극(130)은 자외선 방전용기(120)의 내부관의 내측 및 외부관의 외측에 구비되어 외부로부터 전력이 급전될 수 있다.
표면개질 처리장치(100)는 자외선 방전용기(120)의 상측으로부터 공기가 유입될 수 있다. 또한, 표면개질 처리장치(100)는 방전용 가스에 의해 UV광이 발생할 수 있다. 즉, 표면개질 처리장치(100)는 방전용 가스에 의한 UV광원으로서 기능할 수 있다.
여기서, 자외선 방전용기(120) 내로 유입되는 공기에는 산소가 포함되어 있기 때문에 표면개질 처리장치(100)는 UV광에 의해 공기 중 산소를 오존(O3)으로 변화시킬 수 있다. 표면개질 처리장치(100)의 구체적인 구성은 도 6 내지 도 8을 참조하여 후술한다.
히팅석영체(200)는 표면개질 처리장치(100)에서 배출되는 오존의 농도가 0.05ppm 이하로 되도록 오존을 열분해시킨다. 이때, 히팅석영체(200)는 200 ~ 900℃ 온도로 오존을 열분해시킬 수 있다. 여기서, 열분해된 오존은 산소(O2)로 변환된다.
이와 같은 히팅석영체(200)는 일측은 연결관(160)을 통하여 표면개질 처리장치(100)에 연결되며, 타측은 냉각부(300)에 연결될 수 있다. 여기서, 히팅석영체(200)는 석영관(201) 및 가열원(210)을 포함할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 석영관(201)은 내부관 및 외부관을 포함하는 이중 석영관일 수 있다. 여기서, 이중 석영관(201)은 내부관, 외부관, 유입관(203) 및 배출관(204)을 포함할 수 있다.
이중 석영관(201)은 가열원(210), 특히 할로겐 램프에서 방사되는 광의 투과가 가능하고 열충격에도 우수하며, 오존의 열분해를 위한 공간이 존재하는 이중관 구조를 갖는다.
즉, 이중 석영관(201)은 상기 내부관과 상기 외부관 사이에 유체유통로(220)가 형성될 수 있다. 이와 같은 유체유통로(220)는 오존이 유동하면서 가열원(210)에서 발생한 열에 의해 열분해되는 공간이다.
이때, 상기 내부관은 가열원(210)이 구비된다. 즉, 상기 내부관은 그 중앙에 중공부(202)가 구비될 수 있다. 여기서, 중공부(202)에는 가열원(210)이 구비될 수 있다. 즉, 가열원(210)은 이중 석영관(201)과 별도로 구비되어 이중 석영관(201)에 삽입될 수 있다.
유입관(203) 및 배출관(204)은 이중 석영관(201)의 일측에 구비될 수 있다. 이때, 유입관(203) 및 배출관(204)은 이중 석영관(201)의 동일한 측(예를 들면, 상부측) 또는 상이한 측(예를 들면, 상부측과 하부측)에 구비될 수 있다.
여기서, 유입관(203) 및 배출관(204)은 도 1에 도시된 바와 같이, 이중 석영관(201)의 전단 및 후단으로 구분될 수 있다. 이 경우, 유입관(203)은 이중 석영관(201)의 전단에 구비되어 연결관(160)을 통하여 표면개질 처리장치(100)에 연결될 수 있다. 이러한 유입관(203)을 통하여 표면개질 처리장치(100)로부터 배출된 오존이 유체유통로(220)로 유입될 수 있다.
또한, 배출관(204)은 이중 석영관(201)의 후단에 구비되어 냉각부(300)에 연결될 수 있다. 이러한 배출관(204)을 통하여 오존이 열분해된 공기가 유체유통로(220)로부터 배출될 수 있다.
가열원(210)은 오존을 열분해가 위한 것으로 200 ~ 900℃ 온도로 발열될 수 있다. 일례로, 가열원(210)은 할로겐 램프를 포함할 수 있다. 이와 같은 할로겐 램프는 사용 전력이 낮으므로 가열원(210)을 저가로 구현할 수 있으며, 온도 상승시간이 일반 히터에 비하여 짧아 열효율이 우수하다.
다른 예로서, 가열원(210)은 세라믹 히터를 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 석영관(201')은 단일 석영관일 수 있다. 여기서, 단일 석영관(201')은 수용부, 유입관(203) 및 배출관(204)을 포함할 수 있다.
단일 석영관(201')은 가열원(210), 특히 할로겐 램프에서 방사되는 광의 투과가 가능하고 열충격에도 우수하며, 오존의 열분해를 위한 공간이 존재하는 단일관 구조를 갖는다.
즉, 단일 석영관(201')은 그 중앙에 수용부가(202')가 구비되고, 수용부(202')의 외측에 유체유통로(220')가 구비될 수 있다. 여기서, 유체유통로(220')는 오존이 유동하면서 가열원(210)에서 발생한 열에 의해 열분해되는 공간이다.
이때, 단일 석영관(201')은 가열원(210)이 내장될 수 있다. 즉, 수용부(202')는 유체유통로(220')의 내측에 구비될 수 있다. 여기서, 수용부(202')는 가열원(210)이 내장될 수 있다. 즉, 가열원(210)은 단일 석영관(201')과 일체로 형성될 수 있다.
이에 의해, 가열원(210)에서 발생한 열이 유체유통로(220')로 직접 전달되기 때문에 이중 석영관(201)에 비하여 열 효율이 높다.
여기서, 도면에 도시되지 않았지만, 가열원(210)에 전원을 인가하기 위한 전원 공급선은 단일 석영관(201')의 외측에서 수용부(202') 내로 연결될 수 있다.
유입관(203) 및 배출관(204)은 도 2a에 도시된 바와 같은 이중 석영관(201)의 경우와 동일하므로 여기서 구체적인 설명은 생략한다. 도 3을 참조하면, 히팅석영체(200)는 외주변을 따라 구비되는 열차단 반사판(230)을 더 포함할 수 있다. 이러한 열차단 반사판(230)은 발생한 열에너지 또는 광에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 것으로, 가열원(210)에서 발생한 열이 외부로의 방출을 차단할 수 있다. 아울러, 열차단 반사판(230)은 가열원(210)이 할로렌 램프인 경우, 램프에서 발생한 UV광의 빛에너지가 유체유통로(220) 측으로 집광되도록 반사하는 기능을 갖는다.
일례로, 열차단 반사판(230)은 알루미늄 또는 스테인리스의 포일(foil) 형태일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 냉각부(300)는 히팅석영체(200)의 배출관(204)에 연결되며, 히팅석영체(200)에서 열분해되어 배출되는 공기를 냉각시킨다. 즉, 오존의 열분해에 의해 공기 및 산소는 고온 상태이므로 그대로 배출할 수 없기 때문에 비교적 저온 상태로 냉각시켜야 한다.
이때, 냉각부(300)는 공냉식 구조일 수 있다. 또한, 냉각부(300)는 라디에이터 구조의 유로(330)가 구비될 수 있다. 일례로, 냉각부(300)는 냉각관(310), 냉각핀(320) 및 유로(330)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 냉각관(310)은 중앙 측에서 그 내부를 관통 형성되는 유로(330)가 구비될 수 있다. 여기서, 냉각관(310)은 냉각부(300)의 본체일 수 있다. 또한, 냉각관(310)은 히팅석영체(200)의 배출관(204)에 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 유로(330)는 냉각관(310)의 단면상 구불구불한 형태로 구비될 수 있다. 여기서, 유로(330)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 히팅석영체(200)로부터 유입되는 공기의 효과적인 냉각을 위해서 냉각관(310) 내부에서 충분한 길이로 형성되는 것이 바람직하다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 냉각핀(320)은 냉각관(310)의 내측으로 복수로 형성될 수 있다. 냉각핀(320)은 냉각관(310)을 유동하는 고온의 공기에서 발산되는 열을 외부로 방출하기 위해 표면적을 증가시키도록 다수의 돌기로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 오존제거 장치(10)는 필터(400) 및 팬(500)을 더 포함할 수 있다.
필터(400)는 냉각부(300)의 후단에 연결될 수 있다. 이러한 필터(400)는 냉각부(300)에서 배출되는 공기 중 잔량의 오존을 제거할 수 있다. 즉, 필터(400)는 히팅석영체(200)에서 미처 열분해되지 못한 미량의 오존이 존재할 경우, 이를 제거할 수 있다. 여기서, 필터(400)는 오존을 제거하기 위해 오존 흡착제를 포함할 수 있다.
일례로, 필터(400)는 카본 필터일 수 있다. 다른 예로서, 필터(400)는 활성탄 등의 오존 흡착제를 포함할 수 있다. 이에 의해, 필터(400)는 히팅석영체(200)에서 제거되지 못한 잔존 오존을 제거하여 산소를 배출할 수 있다.
팬(500)은 표면개질 처리장치(100)로 유입되는 공기 또는 표면개질 처리장치(100)에서 발생하는 오존의 유량을 조절할 수 있다. 이러한 팬(500)은 필터(400)의 후단에 연결될 수 있다.
일례로, 팬(500)은 표면개질 처리장치(100)에서의 오존 생성시, 즉, 표면개질 처리 동안 저속으로 구동될 수 있다. 또한, 팬(500)은 표면개질 처리장치(100)에서 오존 배출시, 즉, 표면개질 처리 후 고속으로 구동될 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 오존제거 장치(10)는 팬(500)의 구동 및 표면개질 처리장치(100)를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제어부는 표면개질 처리장치(100)의 오존 농도를 일정 범위 내로 유지하도록 팬(500)의 속도를 제어할 수 있다. 즉, 표면개질 처리장치(100)로 유입되는 공기의 양을 조절하도록 팬(500)의 속도를 제어할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 표면개질 처리장치(100)를 더 상세하게 설명한다.
도 6은 도 1의 표면개질 처리장치의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 수직방향 단면도이며, 도 8은 도 6의 수평방향 단면도이다.
도 1 및 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면개질 처리장치(100)는 자외선 방전램프 장치일 수 있다. 여기서, 표면개질 처리장치(100)는 내부전극(110), 자외선 방전용기(120), 외부전극(130), 앰플 홀더(140) 및 앰플(150)을 포함한다.
내부전극(110)은 자외선 방전용기(120)의 중공부(121)에서 양측에 한 쌍으로 구비될 수 있다. 또한, 내부전극(110)은 중공부(112)를 갖는 원통 형상일 수 있다. 여기서, 내부전극(110)은 내부관(123)의 내측면에 구비될 수 있다.
이때, 제1내부전극(110a)과 제2내부전극(110b) 사이에는 임플란트 고정체(1)가 배치되도록 공극(110c)이 형성될 수 있다. 즉, 제1내부전극(110a)과 제2내부전극(110b)은 임플란트 고정체(1)가 그 사이의 공극(110c)에 배치되도록 일정간격으로 이격되게 분리될 수 있다.
여기서, 자외선 방전용기(120)에 충전된 방전용 가스에 의해 발생한 UV광이 한 쌍의 내부전극(110a, 110b) 사이의 공극(110c)을 통하여 자외선 방전용기(120)의 중공부(121) 내측으로 방사된다.
이에 의해, 가스충진 영역(122)에서 발생한 UV광이 내부전극(110)에 의해 차단되지 않고 자외선 방전용기(120)의 중공부(121)로 직접 방사되기 때문에, 임플란트 고정체(1)에 균일하게 조사될 수 있다. 또한, 임플란트 고정체(1)의 둘레에 내부전극(110)이 존재하는 경우에 비하여 더 많은 양의 UV광 빛에너지가 조사될 수 있다. 따라서 임플란트 고정체(1)의 표면개질이 균일하게 수행되는 동시에 표면개질 처리시간을 급격히 단축할 수 있다.
여기서, 내부전극(110)은 외부에서 전원 공급이 가능하도록 전력공급선(111)이 연결될 수 있다. 도면에는 제1내부전극(110a)은 제2내부전극(110b)과의 연장선을 통하여 전력공급선(111)에 연결되는 것으로 도시되지 않았지만, 제1내부전극(110a) 및 제2내부전극(110b)은 각각 전력공급선(111)에 연결될 수도 있다.
대안적으로, 내부전극(110)은 일체로 형성될 수 있다. 이때, 내부전극(110)은 그물망 형태, 격자무늬 형태 등으로 다수의 광투과부가 형성될 수 있다. 이와 같은 광투과부를 통하여 가스충진 영역(122)에서 발생한 UV광이 내부전극(110) 내측으로 방사될 수 있다.
자외선 방전용기(120)는 UV광을 발생하는 방전용 가스가 충진되며, 내부관(123) 및 외부관을 포함하는 이중관 구조를 갖는다. 즉, 자외선 방전용기(120)는 전체적으로 중앙에 중공부(121)를 갖는 원통형 구조를 갖는다. 여기서, 내부관(123)과 외부관 사이에 UV광을 발생하는 방전용 가스가 충진되는 가스충진 영역(122)이 형성된다.
여기서, 가스충진 영역(122)은 방전용 가스가 충진되도록 밀봉될 수 있다. 또한, 중공부(121)는 임플란트 고정체(1)가 앰플 홀더(140)를 통하여 삽입되도록 일측이 개방될 수 있다.
또한, 중공부(121)는 임플란트 고정체(1)가 삽입된 경우 밀폐되도록 타측이 덮개와 같은 수단에 의해 폐쇄될 수 있다. 이때, 자외선 방전용기(120)의 중공부(121) 내로 외부에서 공기가 유입될 수 있도록 덮개에는 공기 유통구가 형성될 수 있다.
여기서, 가스충진 영역(122)에 충진되는 방전용 가스는 내부전극(110)과 외부전극(130)에 인가된 전기에너지에 의해 에너지가 변화될 수 있다. 따라서 방전용 가스에 의해 UV광이 발생한다.
이때, 방전용 가스로는 Xe(파장 172㎚), ArF(파장 193㎚), KrCl(파장 222㎚), KrF (파장 248㎚), XeCl(파장 308㎚), 또는 XeF(파장 351㎚) 등의 엑시머(excimer) UV광을 발생하는 방전가스가 사용될 수 있다.
또한, 방전용 가스는 UVC 파장대(100㎚~280㎚) 또는 진공 UV 영역의 광을 발생시킬 수 있는 물질을 사용할 수도 있다.
바람직하게는 방전용 가스로서 172㎚의 엑시머 UV광이 사용될 수 있다. 이 경우, 5 내지 40초에 임플란트 고정체(1)의 표면개질 처리를 수행할 수 있다.
외부전극(130)은 자외선 방전용기(120)의 외부관의 외측면을 따라 구비된다. 또한, 외부전극(130)은 중공부(131)를 갖는 원통형 구조를 가질 수 있다.
여기서, 외부전극(130)은 가스충진 영역(122)에서 방전용 가스에 의해 발생한 UV광을 자외선 방전용기(120)의 중공부(121) 내측으로 반사하도록 기능한다. 이때, 외부전극(130)은 UV광을 반사할 수 있도록 경면 처리될 수 있다.
또한, 외부전극(130)은 두께가 얇은 포일(foil) 형태이거나 메시(mesh) 형태일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 외부전극(130)은 방전을 일으키기 위한 도전성 재질이면 그 형태와 관계없이 사용될 수 있다.
선택적으로, 외부전극(130)은 자외선 방전용기(120)를 냉각시키기 위한 히트싱크를 더 포함할 수 있다. 여기서, 히트싱크는 외부전극(130)의 외측에 구비될 수 있다. 일례로, 히트싱크는 외부전극(130)을 둘러쌓는 원통형 구조로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 히트싱크는 효과적인 냉각을 위해 표면적을 증가시키도록 돌기 구조를 포함할 수 있다.
앰플 홀더(140)는 임플란트 고정체(1)를 자외선 방전용기(120) 내에 삽입하기 위한 것으로, 임플란트 고정체(1)가 한 쌍의 내부전극(110a, 110b) 사이의 공극(110c)에 위치되도록 임플란트 고정체(1)를 지지할 수 있다.
이때, 앰플 홀더(140)는 한 쌍의 내부전극(110a, 110b)의 내측에 삽입되어 삽입방향으로 왕복 이동이 가능한 상태로 결합될 수 있다. 즉, 앰플 홀더(140)는 한 쌍의 내부전극(110a, 110b) 내측에서 상향으로 이동하여 내부전극(110), 자외선 방전용기(120) 및 외부전극(30) 결합구조의 상부측으로 상단부가 노출될 수 있다.
또한, 앰플 홀더(140)는 노출된 상단부에 임플란트 고정체(1)를 고정하는 앰플(150)을 구비하고, 임플란트 고정체(1)가 앰플에 고정된 상태에서 하향으로 이동하여 임플란트 고정체(1)를 내부전극(110)의 중공부(112)로 인입시킬 수 있다.
또한, 앰플 홀더(140)는 임플란트 고정체(1)의 표면재질에 영향을 미치지 않는 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 앰플 홀더(140)는 가스충진 영역(122)에서 방사되는 UV광 및 UV광에 의해 생성되는 오존과 반응하지 않도록 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 앰플 홀더(140)는 중앙에 길이 방향을 따라 공기가 유입 및 유출되는 공기 유통구(141)를 포함할 수 있다. 여기서, 공기 유통구(141)는 내부전극(110)의 내부 또는 임플란트 고정체(1)가 수용된 앰플 내부로 공기가 유입될 수 있다.
이에 의해, UV광 조사에 의해 발생하는 오존을 임플란트 고정체(1) 주변, 즉, 필요한 공간에 한정되게 오존 발생 농도를 조절할 수 있다.
선택적으로, 앰플 홀더(140)는 한 쌍의 내부전극(110a, 110b)의 내측에서 회전할 수도 있다. 여기서, 앰플 홀더(140)는 회전, 상승 및 하강이 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다.
앰플(150)은 임플란트 고정체(1)를 수용하며, 임플란트 고정체(1)를 자외선 방전용기(120) 내부로 삽입하기 위한 것이다. 이러한 앰플(150)은 캡(153)이 있는 캡슐 형태일 수 있다.
또한, 앰플(150)은 앰플 홀더(140)의 상단에 설치되며, 앰플 홀더(140)의 상승 또는 하강에 의해 앰플 홀더(140)에 장착되거나 탈착될 수 있다. 여기서, 앰플(150)은 앰플 본체(151), 구멍(152) 및 캡(153)을 포함한다.
앰플 본체(151)는 가스충진 영역(122)에서 발생한 UV광을 투과하는 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 앰플 본체(151)는 석영유리 재질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 앰플 본체(151)는 두께 1㎜ 석영유리 기준으로 172㎚ 투과율 60% 이상을 가지는 합성석영유리 재질로 이루어질 수 있다.
구멍(152)은 앰플 본체(151) 또는 캡(153)에 형성될 수 있다. 이러한 구멍은 공기 또는 오존 등의 유체유통이 가능하다.
캡(153)은 유체유통이 가능한 구멍이 형성될 수 있다. 여기서, 캡(153)은 앰플 본체(151)의 양측 또는 일측(예를 들면, 앰플 홀더(140)의 반대측)에 구비될 수 있다.
이와 같이, 임플란트 고정체(1)를 앰플(150)로부터 인출하지 않고 앰플(150)에 수용된 상태로 표면개질 처리가 가능하기 때문에 표면개질 처리과정에서 발생할 수 있는 임플란트 고정체(1)의 오염을 방지할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 오존제거 장치(10)의 동작을 더 상세하게 설명한다.
먼저, 피처리물인 임플란트 고정체(1)는 앰플(150)에 수용된 상태로 표면개질 처리장치(100) 내에 삽입될 수 있다. 이때, 앰플 홀더(140)가 상승하여 자외선 방전용기(120)의 상단으로 노출되면, 임플란트 고정체(1)가 수용된 앰플(150)을 앰플 홀더(140)에 장착한다. 앰플(150)이 장착된 앰플 홀더(140)가 하강하여 자외선 방전용기(120)의 내부로 이동된 후 표면개질 처리가 수행된다.
이때, 내부전극(110)과 외부전극(130)에 전원을 인가하면, 가스충진 영역(122)에 충진된 방전용 가스에 의해 UV광이 발생한다. 여기서, 바람직하게는 200㎚ 이하 파장의 진공 UV광을 발생시키고, 더욱 바람직하게는 172㎚의 엑시머 UV광을 발생시킬 수 있다.
또한, UV광은 자외선 방전용기(120)의 내부에 형성된 자외선 반사막 또는 자외선 방전용기(120)의 외부에 형성된 외부전극(130)에 의해 반사되어 중공부(121)로 집광된다.
이와 같이 가스충진 영역(122)에서 발생한 UV광은 한 쌍의 내부전극(110a, 110b) 사이의 공극(110c)을 통하여 자외선 방전용기(120)의 중공부(121) 내부로 방사된다. 선택적으로 UV광은 내부전극(110)의 광투과부를 통하여 중공부(121) 내부로 방사된다.
여기서, UV광은 앰플(150)을 투과하여 임플란트 고정체(1)로 방사됨으로써, 임플란트 고정체(1)의 표면개질 처리가 수행될 수 있다.
이때, 팬(500)이 작동된다. 이와 같은 팬(500)의 작동에 의해 자외선 방전용기(120)의 상부로부터 자외선 방전용기(120)의 내측으로 공기가 유입된다.
여기서, 팬(500)은 표면개질 처리장치(100)의 자외선 램프의 점등과 동시에 가동되고, 자외선 램프가 소등된 후 약 1 내지 5초 후에 작동 중지된다. 이는 표면개질 처리장치(100)로 유입되는 공기가 오존으로 생성되어 표면개질 처리에 사용되고 이후 열분해되어 최종 배출되는 시간을 고려한 것이다.
여기서, UV광은 공기중에 포함된 산소와 반응하여 오존을 생성시킨다. 이때, 임플란트 고정체(1)의 표면에 부착된 유기물 등의 오염물질은 UV광의 접촉과 UV광에 의해 생성된 오존의 접촉으로 제거될 수 있다.
임플란트 고정체(1)의 오염물질을 제거시킨 오존은 앰플 홀더(140)와 연결관(160)을 통하여 히팅석영체(200)의 유입관(203)을 통해 유입될 수 있다. 이때, 오존이 히팅석영체(200)의 유체유통로(220)를 통과하는 동안 가열원(210)으로부터 열에 의해 열분해될 수 있다.
이와 같이 열분해 과장에서 승온된 공기는 냉각부(300)로 유입되어 상온으로 냉각시킬 수 있다.
이후, 냉각된 공기는 필터(400)를 통하여 잔존 오존을 제거할 수 있다. 즉, 필터(400)는 열분해 과정에서 잔존할 수도 있는 오존을 오존 흡착제에 의해 제거할 수 있다. 이때, 팬(500)에 의해 오존이 변환된 산소가 외부로 배출될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해 본 발명의 오존제거 장치(10)는 오존을 배출 허용기준 이하로 대기 중으로 배출하여 오존에 인체가 노출되는 것을 방지할 수 있으므로 안전성을 확보할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10 : 오존제거 장치 100 : 표면개질 처리장치
110 : 내부전극 120 : 자외선 방전용기
130 : 외부전극 140 : 앰플 홀더
150 : 앰플 160 : 연결관
200 : 히팅석영체 201 : 이중 석영관
202 : 중공부 203 : 유입관
204 : 배출관 210 : 가열원
220 : 유체유통로 230 : 열차단 반사판
300 : 냉각부 310 : 냉각관
320 : 냉각핀 330 : 유로
400 : 필터 500 : 팬
1 : 임플란트 고정체

Claims (18)

  1. 유체유통로가 형성되는 석영관, 상기 석영관의 중앙에 구비되는 가열원, 및 상기 석영관의 외주변을 따라 구비되는 열차단 반사판을 포함하고, 피처리물의 표면개질 처리장치에서 배출되어 상기 유체유통로를 통하여 유입되는 오존을 상기 가열원에 의해 열분해시키는 히팅석영체; 및
    상기 히팅석영체에서 열분해되어 배출되는 공기를 냉각시키는 냉각부;를 포함하며,
    상기 가열원은 할로겐 램프를 포함하고,
    상기 열차단 반사판은 상기 할로겐 램프에서 발생한 열에너지 및 광에너지를 반사하며,
    상기 냉각부는 공냉식 구조이며, 냉각관, 상기 냉각관의 외측에 구비되는 냉각핀 및 라디에이터 구조의 유로를 포함하고,
    상기 유로는 상기 냉각관의 길이방향 단면상 구불구불한 형태로 구비되는 오존제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히팅석영체는 상기 오존 농도가 0.05ppm 이하로 되도록 상기 오존을 열분해시키는 오존제거 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열원은 200 ~ 900℃의 온도로 발열하는 오존제거 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 석영관은,
    상기 가열원이 구비되는 내부관;
    상기 내부관과의 사이에 상기 유체유통로가 형성되는 외부관;
    상기 오존이 상기 유체유통로로 유입되는 유입관; 및
    상기 열분해된 공기가 상기 유체유통로로부터 배출되는 배출관을 포함하는 오존제거 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 석영관은,
    상기 유체유통로의 내측에 구비되어 상기 가열원이 내장되는 수용부;
    상기 오존이 상기 유체유통로로 유입되는 유입관; 및
    상기 열분해된 공기가 상기 유체유통로로부터 배출되는 배출관을 포함하는 오존제거 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열차단 반사판은 알루미늄 또는 스테인리스의 포일(foil) 형태인 오존제거 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부에서 배출되는 공기 중 잔량의 오존을 제거하는 필터를 더 포함하는 오존제거 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 필터는 오존 흡착제를 포함하는 오존제거 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 공기 또는 상기 오존의 유량을 조절하는 팬을 더 포함하는 오존제거 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 피처리물은 임플란트 고정체인 오존제거 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 표면개질 처리장치는 방전가스에 의해 UV광을 발생하고, 상기 UV광에 의해 오존을 발생하는 자외선 방전램프 장치인 오존제거 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 UV광은 엑시머 UV광인 오존제거 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 표면개질 처리장치는,
    상기 UV광을 발생하는 방전용 가스가 충진되며 이중 원통형 구조를 갖는 자외선 방전용기;
    상기 자외선 방전용기의 내부관 내측 및 외부관 외측에 구비되는 내부전극 및 외부전극; 및
    상기 내부전극의 내측에 삽입되어 상기 피처리물을 지지하는 앰플 홀더를 포함하는 오존제거 장치.
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