KR102403876B1 - 나노입자 연속 분무 및 확산장치 및 실내 공기중 바이러스 방역방법 - Google Patents

나노입자 연속 분무 및 확산장치 및 실내 공기중 바이러스 방역방법 Download PDF

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Abstract

본원발명은 종래의 분무 장치와 달리 가압 분사에 의해 생성된 소독약액 입자가 강한 와류의 작용하에 와류용 콘 내부에서 나노크기로 파쇄 된 후 다시 확산노즐 유닛과 일정한 각도로 충돌하면서 재차 미세하게 파쇄된 극소 나노입자를 분출하는 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 분무장치에 대비하여, 본원발명에 따른 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치는 1) 바이러스 표면에 쉽게 부착 가능하고, 2)주위 환경에 따라 분무량 조정과 분무 시간 조정 등 운전 제어가 용이한 우수한 효과가 있다.
또한, 본원 발명 장치를 공기순환장치의 공기배출부에 연결시켜 상기 공기순환장치 배출 공기에 소독약액 나노입자를 포함시키는 바이러스를 방역하는 방법에 관한 것이다.

Description

나노입자 연속 분무 및 확산장치 및 실내 공기중 바이러스 방역방법 {Nano Particle Continuous Spray Diffusion Device and Virus Defense Methods in Indoor Air}
본 출원은 소독약액 분무 입자를 극소 나노입자로 분무하여, 극소량의 소독약액을 넓은 면적에 나노입자로 확산시켜 실내의 공기중에 퍼진 바이러스 및 연속적인 운전이 가능 하므로 감염자가 새롭게 배출시키는 바이러스도 즉각 사멸이 될 수 있도록 하는데 관한 것이다.
최근 사회적으로 대단한 이슈가 되고 있는 코로나 바이러스에 의한 감염을 막기 위한 방법으로 마스크 착용, 손세정, 및 일반적인 방역(소독) 등이 이루어지고 있다.
방역작업시 일반적인 분무기를 이용할 경우 분무되는 약액의 액적은 안개비 형태이고, 안개비의 입자크기 정도(80~600 ㎛) 크기가 보통이다.
현재 코로나 방역에 사용되는 초미세 분무장치를 이용할 경우 분무되는 약액은 미스트 형태이고, 안개의 입자크기 정도(80~200 ㎛)의 크기가 보통이다.
이는 일반 세균(병원균) 또는 모기 등 해충의 방역용으로 개발된 것이며, 박테리아(크기 3㎛~60 ㎛)까지는 방역이 가능하지만 크기가 아주 미세한 바이러스(크기 0.02 ㎛~0.6 ㎛)의 방역에는 그 효과가 아주 미약하며, 분무된 소독약액 입자가 중력에 의하여 바닥, 탁자 등 실내 구조물에 낙하되어 표면이 젖는 현상에 의해 표면에 위치한 바이러스를 사멸시키는 것에 머물고 있으며, 공기중에 떠다니는 바이러스를 사멸시키지는 못하는 것이 현실이다.
바이러스의 크기는 일반적으로 0.5㎛ 이하로 초미세 먼지(2.5 ㎛)의 20% 정도의 크기를 나타내고 있으며, 눈에 보이지 않는 극소 입자이다.
재채기를 할 경우 1㎛ 이하의 입자가 약 13,000개 정도 분출되는 것으로 알려져 있고, 1㎛ 이하의 극소입자는 중력의 영향을 거의 받지 않아(아주 미약하게 받음) 낙하되지 않으며 공기중에 머무는 시간이 40시간~21일까지 매우 길다고 한다.
이는 바닥 및 탁자 등에 낙하된 바이러스를 사멸시키는 방역으로는 이미 실내에 오랜시간 머물러 낙하된 바이러스만 사멸시킬 수 있으며, 새로이 발생되어 실내공간(공기중)에 머물고 있는 바이러스에 대하여는 효과가 없다는 것이 증명된다.
1 ㎛ 이하의 입자는 41시간~21일 동안 공기중에 부유되기 때문에, 효과적인 방역을 위해서는 공기중에 부유되는 바이러스 및 새롭게 발생되어 공기중에 떠도는 바이러스를 공격하여 사멸시키는 방역방법이 필요하다.
기존 미세입자 발생기에서 발생된 소독약액의 미세입자는 안개입자크기(80~200 ㎛)가 보통이며, 100 ㎛ 크기의 입자가 실내 공기중에 떠있는 시간은 불과 6초 이내이다. 따라서 액적이 크면 중력의 영향을 많이 받게 되고, 무게에 의하여 바로 바닥 또는 실내구조물 표면에 떨어진다는 것이다.
또한 분무액적의 크기가 바이러스 크기보다 월등히 크다면 바이러스의 표면에 달라붙지 못하는 현상이 생기며, 따라서 바이러스를 사멸시키지 못하는 상황이 발생한다.
바이러스 감염경로를 보면 기구 등의 표면을 통해 손에 오염된 바이러스가 인체에 감염되는 경로도 있지만 바닥에 있다가 재비산 되거나 공기중에 확산된 바이러스에 의한 비말감염 또한 주요한 감염원인 것으로 확인되었다.
따라서 바이러스의 효과적인 방역을 위하여는 소독약액의 분무 액적의 크기가 현재 미세입자 분무액적보다 수십배 작은 극소 나노입자를 발생시켜서 바이러스의 표면에 달라붙게 하는 역할을 할 수 있고, 및 공기중에 떠있는 바이러스도 같이 사멸시킬 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.
또한 현재의 방역작업은 이미 실내에 유입되어 시간이 지나 실내 구조물에 낙하된 바이러스의 방역은 효과가 있으나, 공기중에 머무는 바이러스 및 감염자에 의하여 새롭게 발생되는 바이러스에는 효과가 없다.
따라서 새롭게 발생되어 실내 공기중에 머무는 바이러스의 사멸을 위하여는 항상 실내 공기중에 나노입자의 소독약액 입자가 머물게 하여야 하므로 24시간 또는 업무시간(사람이 실내에 머무는 시간)동안에 연속적인 소독약액 발생 장치가 필요하고, 나노입자 크기로 발생시켜 중력의 영향을 아주 적게 받아서 공기중에 오랜 시간 머물게 되어야 하며, 또한 바로 낙하되지 않고 실내공기의 흐름에 따라 유동하여 구석진 부분 및 가구 등에 의하여 가려져서 직접 분사가 어려운 부분까지 퍼질 수 있는 완전하게 실내 공기를 소독할 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.
특허문헌 1은 은나노 분무 신발 소독장치에 관한 것으로서, 은나노 용액이 저장되는 저장통과, 은나노 용액을 연무로 생성시키는 연무발생부와, 상기 연무발생부의 바닥에 설치되어 은나노 용액을 초음파 진동시켜서 연무를 생성하는 초음파 발생장치와, 상기 은나노 연무를 신발 내부에 살포시키기 위해 설치된 신발 거치대로 구성됨으로써, 상기 생성된 은나노 연무가 신발 내부에 살포되는 것에 관한 것이다. 특허문헌 1의 목적은 초음파 발생장치에 의해 은나노 용액을 기화시켜서 연무 상태로 직접 분무할 수 있는 은나노 분무 신발 소독장치를 제공함에 있다.
특허문헌 1은 연무발생부의 바닥에 설치된 초음파 발생장치가 발생하는 초음파 진동에 의해 액체를 기화시키는 가습기의 원리를 이용하여 은나노 연무를 발생하는 것으로, 생성된 연무입자의 크기가 바이러스 입자표면에 달라붙을 수 있는 극소 나노입자 크기에 달성하기 어렵다.
특허문헌 2는 화장수를 분무하기 위한 나노이온 분무장치에 관한 것으로, 내부에 용액이 저류되는 저장고와, 상기 용액을 나노입자화 시키기 위한 나노부 및 상기 저장고와 연통되고 선단에는 나노입자가 나올 수 있도록 개방구가 형성된 본체를 포함하여, 용액을 나노입자화 시키는 나노이온 분무장치에 관한 것이다. 특허문헌 2의 목적은 화장수의 유효 성분이 얼굴 피부나 모발에 보다 효과적으로 침투될 수 있도록 하고, 화장수의 낭비를 줄일 수 있는 나노이온 분무장치를 제공함에 있다. 상기 나노부는 상기 저장고의 바닥면에서 상부로 돌출 형성되고 선단에는 압축 유체가 분사되도록 분사홀이 형성된 복수개의 노즐부재와, 상기 각 노즐부재 외주면과 소정의 간격을 두고 노즐부재에 씌워져 설치되고 선단에는 홀이 형성된 흡입부재, 상기 각 흡입부재의 선단에서 이격 설치되어 압축 유체와 함께 분사되는 화장수가 충돌되는 나노판을 포함한다. 상기 노즐부재로 고압의 공기를 공급하면 부압에 의해 흡입부재와 노즐부재 사이의 틈새를 통해 화장수가 빨려 올라와 흡입부재의 홀을 통해 분사되고, 분사되는 화장수는 나노판과 충돌되면서 미세하게 나노입자화 된다.
특허문헌 2의 부압에 의해 화장수 용액이 흡입되어 노즐에서 분사된 후, 다시 나노판과 충돌되면서 미세하게 나노입자 화가 되는 방식의 대표적인 문제점은, 바이러스의 방역을 위하여 소독약액을 연속적으로 분무하면서 원하는 극소 나노입자 크기에 달성하기 어렵다는 점이다.
특허문헌 3은 정전기를 이용한 화장용 분무 장치에 관한 것으로, 화장용 액체를 미립자로 분무하는 분무 수단과, 상기 화장용 액체가 수용된 용기와, 상기 용기내의 화장용 액체에 전하를 공급하도록 설치되는 전극과, 상기 전극에 고전압을 공급하는 DC 고전압 발생 수단과, 회로들에 전원을 공급하는 전원과, 상기 전원의 공급을 제어하는 전원 스위치로 구성되었다. 특허문헌 3의 목적은 분무된 화장용 액체 분무 입자들이 피부 깊숙이 침투할 수 있도록, 화장용 액체입자들을 정전하를 보유한 상태로 분무시키는 화장용 분무 장치를 제시하는 것이다. 그러나 특허문헌 3은 연속적으로 바이러스 방역을 위한 나노입자 크기 공급을 담보하기 어렵고, 생성된 나노입자가 정전하를 띄고 있기 때문에 공기중에 존재하는 먼지와 같은 입자에 더 용이하게 접착되어 공기중에 부유하는 바이러스 방역을 담보하기 어려운 문제점이 있다.
특허문헌 4는 정전분무 노즐 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 나노입자 합성 장치 및 방법에 관한 것이다. 노즐바디 내부에 형성되어 유체를 공급하기 위한 공급유로; 및 일단이 상기 공급유로와 연결되며 타단이 외부에 개방된 분사구가 구비되며, 상기 공급유로에서 공급된 유체를 외부로 분사하기 위한 분사유로를 포함하며, 상기 분사유로는 적어도 일면에 상기 유체를 이동시키기 위한 친수성의 다공성 물질을 포함하고 있다. 특허문헌 4의 목적은 종이로 제작 가능하고, 분무량 증대가 가능하며, 저렴한 가격과 제조공정이 단순하여 양산성이 큰 정전분무 노즐 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 나노입자 합성 장치 및 방법을 제시하고 있다. 특허문헌 4는 금속 전구체 및 환원제를 포함하는 수용액을 정전분무하여 얻어진 액적을 수집하여 금속이온 에멀젼을 생성한 후 환원시켜 금속 나노입자를 생성하는 것으로, 본원발명에서 제시하는 바이러스 방역용 문제점을 해결하기 위한 수단은 아니다.
한편, 연속적으로 운전 가능하고, 공기중 부유하는 바이러스 방역을 위한 크기의 극소 나노입자 생성은 공통적으로 발견되는 문제이다.
종래의 기술은 1) 연속적으로 운전 가능하더라도 생성되는 입자 크기가 크거나, 2) 생성 나노입자 표면이 정전기를 띄고 있어서 공기중 바이러스보다 먼지와 같은 물질에 더 잘 접착이 되며, 3) 연속적으로 바이러스 방역 가능한 나노입자 생성을 담보하기 어렵기 때문에 공기중에 떠있거나, 새롭게 배출되는 바이러스를 완벽하게 방역할 수 없는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0648298호 대한민국 공개특허공보 제2009-0019513호 대한민국 공개특허공보 제2015-0035238호 대한민국 공개특허공보 제2015-0111533호
본원발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 1) 바이러스 표면에 쉽게 부착할 수 있는 크기의 극소 나노입자를 형성하고, 2) 주위 환경에 따라 분무량과 분무 시간 조정이 가능한 소독약액의 액적크기를 극소 나노입자로 분무화시키는 소독약액 나노입자 분무장치와 극소 나노입자 생성 방법 및 공기중에 떠있거나 새롭게 배출되는 바이러스까지 완전하게 방역할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본원발명에 따른 소독약액의 액적크기를 극소 나노입자로 분무시키는 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치는 소독약액을 저장하는 저장통(400); 상기 저장통(400) 상부에 구비되어 상기 소독약액을 외부로 분무하는 2단 분무 유닛(300); 상기 저장통(400) 중심부에 위치하여 상기 소독약액을 상기 분무 유닛으로 이송시키는 유입관(410); 상기 저장통 상부와 연결되어 상기 소독약액의 이송 및 분무를 위한 가압공기를 공급하는 압축공기 공급 유닛(200)으로 구성되어 있는 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치(10)이다.
상기 2단 분무 유닛은 상기 저장통(400) 입구측에 설치된 와류발생 유닛(310); 상기 와류발생 유닛(310)과 중공을 형성하는 와류용 콘(330); 상기 와류발생 유닛(310)의 상기 중공측 상단에 설치되는 분사 노즐(320); 상기 와류용 콘의 상부측에 연결 설치되는 확산노즐 유닛(340)을 포함한다.
상기 압축공기 공급 유닛(200)에 포함되는 공기 압축기(210)에서 발생된 압축공기가 압축공기 호스(220) 및 압축공기 주입구(350)를 통해 상기 2단 분무 유닛(300)에 유입된 후 상기 와류발생 유닛(310) 하부에 구성된 가압공기 공급구(432) 및 상기 저장통(400)의 상부 입구에 설치되는 베이스(430)에 형성되어 있는 가압공기 공급구(432)를 통해 소독약액 저장통(400)에 공급되는 단계; 상기 소독약액 저장통(400)에 유입된 가압공기에 의해 소독약액이 유입관(410)을 통해 상기 분사 노즐(320)에서 상기 와류용 콘(330) 내부로 분사되어 소독약액 분사액적이 형성되는 단계; 상기 소독약액 저장통(400)에 유입된 가압공기가 상기 와류발생 유닛(310) 측면에 형성된 와류 홀(311)을 통해 상기 와류용 콘(330)에 내부 공간에 강한 와류를 발생시키면서 상기 소독약액 분사액적과 혼합되고, 압력에 의해 상기 소독약액 분사액적들의 오토마이징(Atomizing)에 의해 형성된 소독약액 나노입자들이 상부의 확산노즐 유닛(340)로 이동되는 단계; 상기 소독약액 나노입자들이 상기 확산노즐 유닛(340)을 통해 외부로 확산 분출되는 과정에서 상기 확산노즐 유닛(340)의 단면과 일정한 각도로 부딪치면서 재차 오토마이징 되어 극소 나노입자를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소독약액 나노입자를 만드는 방법을 제공한다.
상기 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치의 상기 와류용 콘(330) 상부에 에어호스를 연결하고, 상기 에어호스를 공기순환장치의 공기배출부에 연결시켜 상기 공기순환장치 배출 공기에 소독약액 나노입자를 포함시키는 바이러스를 방역하는 방법을 제공한다.
본원발명은 상기 다양한 해결수단 중 가능한 형태의 다양한 조합으로 제공이 가능하다.
이상과 같이 본원발명은 소독약액의 액적크기를 극소 나노입자로 분무화시켜 바이러스를 효과적으로 방역을 할 수 있는 소독약액 나노입자 분무장치와 공기중에 떠있는 바이러스까지 완전하게 방역할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 종래의 분무장치에 대비하여 본원발명에 따른 분무장치는 1) 바이러스 표면에 쉽게 부착 가능한 극소 나노입자를 생성할 수 있고, 2)주위 환경에 따라 분무량 조정과 분무 시간 조정 등 운전 제어가 용이할 뿐만 아니라, 사용환경에 따라 장치 용량을 쉽게 변경할 수 있다는 우수한 효과 있다.
또한 본원발명은 소독약액 나노입자 분무장치를 이용하여 생성된 소독약액 나노입자를 에어컨, 공기청정기, 공조기 등 공기순환장치의 배출 공기에 포함시킴으로써, 공기중에 부유하는 바이러스를 방역할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치 외형도이다.
도 2은 본 발명의 일실시 예에 따른 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 본 발명의 주를 이루는 분무장치부의 구성도이다.
도 4은 본 발명의 일실시 예에 따른 소독약액 나노입자 분무 및 확산되는 상태를 도시한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 2단 분무 유닛 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 확산노즐 유닛 구조도이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 확산노즐 유닛 분무 형상도이다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 기성품 확산노즐 유닛 사진이다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 저장통과 2단 분무 유닛 및 유입관으로 구성된 분무장치부의 시제품 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 "포함한다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 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, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치(10) 외형도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치는 장치 하우징 내에 설치할 수 있다. 하우징 상부에는 저장통 조정구가 형성되어 있어, 확산 노즐이 외부로 노출되어 최종 분무되는 소독약액 나노입자들이 외부로 확산가능하게 한다. 또한 하우징 측면에는 저장통 내 소독약액 양을 확인할 수 있도록 액위 표시창이 형성되어 있고, 디지털 타이머 디스플레이 및 조절부가 하우징 외부에서 보일수 있도록 설치하고, on/off 스위치가 설치 가능하도록 구성되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치 평면도이다.
도 2를 참조하면, 전기 어댑터(140)는 AC220V의 전기를 DC12V 변환시키는 장치로서 기존에 판매되는 상용장치를 이용할 수 있다. 장치의 구성 크기에 맞추어 2mA ~ 100mA까지 이용 가능하다. 어댑터에서 발생된 DC12V의 전원을 본체와 연결하는 소켓(130)과 전원을 ON/OFF 시키는 스위치(120)를 이용하여 전원을 공급하며, 장치를 연속적으로 운전 및 자동정지가 가능한 디지털타이머(110)를 이용할 수 있다.
디지털타이머(110)는 24시간의 시계장치와 ON TIME(0~999초) 및 OFF TIME(0~999초)을 각각 조절이 가능하도록 구성한다. OFF TIME은 장치가 작동되지 않는 시간이고, 이는 곧 인터벌(INTERVAL) 타임이 되어 장치가 일정시간(0~999초) 간격으로 일정시간(0~999초)을 운전하도록 구성 가능하다.
일예로 5분(300초) 운전 후 10분(600초) 정지 후 다시 5분 운전-10분 정지가 계속 반복되도록 구성 가능하다.
따라서 실내공간의 용적 및 실내에 머물거나 유동하는 사람의 수 및 환기 등 상황에 따라 분무 시간을 자동 조정이 가능하며, 24시간 타이머 시계를 갖추어 근무시간(예. 09:00~17:00)에만 운전을 하고, 휴지시간을 갖도록 구성 가능하다.
소독약액의 분무량은 기계장치의 구성에 의하여 10~100 ml/min 등으로 미리 설정하여 각각 구성할 수 있으며, 분무량의 조정은 운전시간의 조정에 의하여 조정이 가능하다.
따라서 실내의 환경에 맞도록 분무 시간 및 분무량의 조정이 가능하다.
공기압축기(210)는 상용품인 수족관용 기포발생기 등을 이용할 수 있으며, 대용량의 경우는 압력이 있는 송풍기 또는 자동차용 공기 압축기를 활용할 수 있다.
공기압축기에서 발생된 압축공기는 에어호스(220) 및 커넥터(230)를 통해 분무 장치 내부로 유입된다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 본 발명의 주를 이루는 소독약액 분무기(20)의 구성도이다.
압축공기 주입구(350)를 통해 유입된 압축공기는 와류발생 유닛(310)의 하부에 형성된 가압공기 공급부(432)를 통하여 소독약액이 담겨있는 저장통(400)으로 유입되며, 가압공기가 저장통 내부의 소독약액을 가압하여 소독약액이 저장통(400) 내부의 유입관(410)를 통해 소독약액 분사노즐(320)에서 와류용 콘(330) 내부로 분무된다.
저장통(400)은 시중에 유통되는 PET 병중 두께가 두꺼워 압력을 견딜 수 있는 병을 사용 가능하고, 저장통(400)의 크기는 기성품 병 200 ml ~ 1000 ml의 크기 중 사용 용도에 따라 선정하거나 제작하여 사용 가능하다.
저장통(400)의 크기에 맞도록 베이스(430)과 베이스 커넥터(431)를 제작가능하고, 베이스와 저장통이 밀착되어 가압공기 누출을 방지하기 위하여 베이스 커넥터는 나사 방식, 집게 방식 혹은 기타 밀봉 방식으로 구성할 수 있다.
저장통 내부에 위치한 유입관(142)의 하부에는 필터(144)을 설치하여 소독약액 중 불순물을 필터링 할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 소독약액 나노입자 분무 및 확산되는 상태를 도시한 사용상태도이다.
압축공기 공급 유닛에서 공급되는 압축공기의 일부는 와류발생 유닛(310)하부의 가압공기 공급구(432)를 통하여 저장통(400) 내부로 유입되어 저장통(400) 내부의 소독약액을 가압하여, 저장통(400) 내부에 있는 소독약액을 유입관(142)을 타고 상승하여 분사 노즐(320)에서 와류용 콘(330) 내부로 미스트 혹은 안개입자(80~600 ㎛ 크기) 형태로 분사가 되도록 한다.
상기 유입된 압축공기의 대부분은 와류발생 유닛(310)의 측면에 설치된 여러개의 와류 홀(311)을 통해 와류용 콘(330)내부에 강한 와류를 발생시키고, 압력에 의하여 분사된 소독약액과 혼합되면서 강한 회오리를 형성한다. 이때 분사된 미스트 형태의 소독약액 입자는 강한 회오리에 의해서 또는 와류용 콘(330)의 내측 벽면에 강하게 충돌하면서 나노크기로 잘게 파쇄되어(Atomizing 역할) 상부의 확산노즐 유닛(340)으로 보내어 진다.
확산노즐 중앙 홀(343)을 통해 분출된 나노크기 소독약액 입자가 다시 확산노즐의 상단에 형성되어 있는 나선형태의 확산 플레이트(341)의 단면과 일정한 각도로 부딪치게 되고 이때 다시한번 파쇄되어 확산 플레이트(341) 단면 각도에 따라 확산되어 분출하게 된다.
따라서 강한 회오리와 와류용 콘(330)의 내측 벽면에서의 강한 충돌 및 확산노즐의 나선형태의 확산 플레이트(341) 단면에 강하게 부딪치는 상황에 따라 분무 액적은 극소 나노크기로 분출되게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 와류발생 유닛(310)의 입체도면이다.
와류발생 유닛(310)은 다수(4~12개)의 와류 홀(311)을 갖추어 와류용 콘(330)과 함께 내부에 강한 회오리를 만들도록 구성되어 와류용 콘(330) 내부에 분사된 분사액적을 오토마이징(Atomizing) 시켜 나노입자로 분무시키는 역할을 수행한다.
상기 와류발생 유닛(310)은 상단 원추형태 부재와 하단 원기둥 형태의 부재가 결합된 형태일 수 있고, 측면에는 가압된 공기 유출을 안내하는 다수의 와류 홀(311)이 형성되어 있다. 상기 와류 홀(311)은 하광상협의 형상이고, 와류발생 유닛의 원기둥부 하부 끝단에서 상부측으로 점차 좁혀지는 홈 형태로 매끄러운 곡선형 단면을 이루며 홈의 끝 접합점은 원추형태 부재의 하단 외측면에 위치한다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 확산노즐 유닛(340)의 구조도이다. 확산노즐 유닛(340)은 외부로 분사되는 소독약액 입자의 흐름방향에 일정한 각도로 설치되는 확산 플레이트(341), 와류용 콘(330)의 상단과 결합되는 확산노즐 커넥터(342) 및 와류용 콘 상부를 통해 분사되는 소독약액 분사액들이 통과하는 확산노즐 중앙 홀(343)로 구성되었다. 상기 확산 플레이트(341)는 확산노즐 커넥터(342)와 접하는 부분에서 시작하여 점차 좁혀지는 띠형 플레이트가 나선형으로 밴딩 된 형상이고, 또한 확산노즐 중앙홀과 확산 플레이트 단면은 하광상협 형태이다. 확산노즐 유닛은 테프론, PP 등 플라스틱 혹은 금속 등 재질로 제작할 수 있거나 기성품 스파이럴 노즐을 사용할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 확산노즐 유닛 분무 형상도이다. 와류용 콘(330)에서 분사된 나노입자 소독약액 입자들은 확산 플레이트(341)의 단면에서 충돌한 후, 단면의 각도에 따라 분무되는 형상을 나타내고 있다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 기성품 스파이럴 노즐 사진이다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 본 발명의 주를 이루는 분무기의 시제품 사진이다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치를 이용하여 효과적으로 바이러스 방역에 이용할 수 있는 방법은 아래와 같이 사용할 수 있게 된다.
1) 상기 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치를 소형으로 제작하여 책상, 안내데스크 등에 설치하여 자체로 공기중 확산을 이용한 실내 공기중에 부유하는 바이러스 방역 방법으로 사용할 수 있다.
2) 상기 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치를 소형으로 제작하여 장치 상부의 확산노즐을 빼고 그곳에 에어호스 연결용 커넥터를 이용하여 에어호스를 이용 공기청정기 배출구(공기청정기 내부)로 연결하여 공기청정기에서 이미 큰 입자의 박테리아 등은 제거하고 배기되는 공기청정기의 순환 공기중에 나노입자를 포함시켜 공기중에 부유되는 바이러스를 나노입자 소독약액 액적을 이용한 바이러스 방역 방법으로 사용할 수 있다.
3) 상기 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치를 중형의 형태로 제작하여 상기의 방법으로 에어호스를 이용하여 학교 교실 등 독립된 공간에 설치된 에어콘 실내기로 유입시켜 에어콘에서 확산 및 순환되는 공기에 나노입자의 소독약액 액적을 포함시켜 공기중에 부유되는 바이러스를 효과적으로 방역하는 방법으로 사용할 수 있다.
4) 상기 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치를 중형 또는 대형으로 제작하여 건물의 공기 순환 공조덕트 또는 에어콘 공조덕트에 상기와 같은 방법으로 주입하여 확산 및 순환되는 공기에 나노입자의 소독약액 액적을 포함시켜 공기중에 부유되는 바이러스를 효과적으로 방역하는 방법으로 사용할 수 있다.
5) 상기 4가지 방법을 이용하여 운전 및 인터벌 타임을 조정하여 분무량을 조정하고 각 환경에 맞도록 방역하는 방법으로 사용할 수 있다.
6) 상기의 방법으로 운전 중에는 공기중에 포함된 바이러스를 효과적으로 방역하며, 운전이후 또는 운전 중에도 중력에 의하여 실내의 바닥 또는 기구, 구조물 위에 낙하하여 그곳에 있는 바이러스를 방역하는 방법으로 사용할 수 있다.
7) 복잡한 실내에도 중력의 영향을 덜 받고 공기중 부유되는 나노입자의 특성에 맞추어 실내의 구석 및 각 구조물로 가려진 부분, 아주 작은 틈새 등에 나노입자가 분포하여 효과적으로 바이러스를 방역하는 방법으로 사용할 수 있다.
(실시예)
본 발명의 시제품을 이용하여 소독약액을 분무실험을 수행하였고, 나노입자의 크기와 수량을 측정할 수 있는 미국의 TSI 사의 광학 입자 측정기(Optical Particle Sizer)를 이용하여 생성된 나노입자 특성을 분석하였다. 상기 입자 측정기와 본 발명 시제품 분무기의 분무출구를 호스를 이용하여 연결하면, 입자 측정기의 내장된 흡입펌프에 의해 분무된 나노입자들이 입자 측정기 내부로 흡입된다. 입자 측정기 내부에 구비된 광학 계수 장치에 의해 흡입된 나노입자들의 크기와 수량이 측정되고, 입자 크기별 입자 수량은 입자 측정이 디스플레이에 나타난다.
본 발명의 시제품을 이용하여 소독약액을 분무한 나노입자를 측정한 결과는 다음과 같다.
(1) 분무된 나노입자 측정 결과
Figure 112020053851839-pat00001
분무된 나노입자를 측정한 결과 0.3~0.5 ㎛ 즉 300 ㎚~500 ㎚의 분포 비율은 81.69% 이며, 1 ㎛ 이하의 나노입자 비율은 99.87%이다.
상기 실험에서 사용한 입자 측정기가 측정할 수 있는 최소 입자 크기가 300 ㎚ 이므로 그 이하의 입자를 분석하기는 어렵지만 분무된 나노입자들이 수십나노크기부터 일반적인 분포로 구성될 것으로 보는 것이 타당하다. 따라서 본 발명에서 분무시키는 액적의 입자는 수십 ㎚ ~ 700 ㎚ 크기가 97.96% 이상일 것으로 판단할 수 있으므로 본 발명이 이루고자 하는 성과가 충분히 입증되는 것이다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
10: 연속 분무 및 확산장치
11: 하우징
12: 저장통 조정구
13: 액위 표시창
20: 소독약액 분무기
100: 제어 유닛
110: 디지털 타이머
120: on/off 스위치
130: 전기 소켓
140: 전기 어뎁터
200: 압축공기 공급 유닛
210: 공기 압축기
220: 압축공기 호스
230: 호스 커넥터
300: 2단 분무 유닛
310: 와류발생 유닛
311: 와류 홀
320: 분사 노즐
330: 와류용 콘
340: 확산노즐 유닛
341: 확산노즐 유닛 부재
342: 확산노즐 유닛 커넥터
343: 확산노즐 중앙 홀
350: 압축공기 주입구
400: 저장통
410: 유입관
420: 필터
430: 베이스
431: 베이스 커넥터
432: 가압공기 공급구

Claims (5)

  1. 소독약액을 저장하는 저장통(400);
    상기 저장통 상부에 구비되어 상기 소독약액을 외부로 분무하는 2단 분무 유닛(300);
    상기 저장통 중심부에 위치하여 상기 소독약액을 상기 분무 유닛으로 이송시키는 유입관(410);
    상기 저장통 상부와 연결되어 상기 소독약액의 이송 및 분무를 위한 가압공기를 공급하는 압축공기 공급 유닛(200);
    을 포함하며,
    상기 2단 분무 유닛은
    상기 저장통 입구측에 설치된 와류발생 유닛(310);
    상기 와류발생 유닛과 중공을 형성하는 와류용 콘(330);
    상기 와류발생 유닛의 상기 중공측 상단에 설치되는 분사 노즐(320);
    상기 와류용 콘의 상부측에 연결 설치되는 확산노즐 유닛(340);
    을 포함하며,
    상기 확산노즐 유닛은 확산노즐 중앙 홀(343)과 상단에 형성된 나선형태의 확산 플레이트(341)을 포함하는 상기 확산노즐을 포함하는 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 와류발생 유닛에는, 다수의 와류 홀(311)이 형성되어 있는 포함하는 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치.
  4. 압축공기 공급 유닛에 포함되는 공기압축기(210)에서 발생된 압축공기가 에어호스 및 압축공기 주입구(350)를 통해 분무 유닛에 유입된 후 와류발생 유닛 하부에 구성된 가압공기 공급구(432)을 통하여 소독약액 저장통에 공급되는 단계;
    상기 소독약액 저장통에 유입된 가압공기에 의해 소독약액이 유입관을 통해 분사노즐에서 와류용 콘 내부로 분사되어 소독약액 분사액적이 형성되는 단계;
    상기 소독약액 저장통에 유입된 가압공기가 상기 와류발생 유닛 측면에 형성된 와류 홀을 통해 상기 와류용 콘에 강한 와류를 발생시키면서 상기 소독약액 분사액적과 혼합되고, 압력에 의해 상기 소독약액 분사액적들의 오토마이징(Atomizing)에 의해 형성된 소독약액 나노입자들이 상부의 확산노즐 유닛으로 이동되는 단계;
    상기 소독약액 나노입자들이 상기 확산노즐 유닛을 통해 외부로 확산 분출되는 과정에서 상기 확산노즐 유닛의 단면과 일정한 각도로 부딪치면서 재차 오토마이징 되어 나노입자를 형성하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 분무 유닛은 2단 분무 유닛으로,
    상기 저장통 입구측에 설치된 와류발생 유닛(310);
    상기 와류발생 유닛과 중공을 형성하는 와류용 콘(330);
    상기 와류발생 유닛의 상기 중공측 상단에 설치되는 분사 노즐(320);
    상기 와류용 콘의 상부측에 연결 설치되는 확산노즐 유닛(340);을 포함하며,
    상기 확산노즐 유닛은 확산노즐 중앙 홀(343)과 상단에 형성된 나선형태의 확산 플레이트(341)을 포함하는 상기 확산노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 소독약액 나노 입자 연속 분무 및 확산장치를 이용하여 소독약액 나노입자를 포함시키는 바이러스를 방역하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소독약액 나노입자 연속 분무 및 확산장치의 상기 와류용 콘 상부에 에어호스를 연결하고, 상기 에어호스를 공기순환장치의 공기배출부에 연결시켜 상기 공기순환장치 배출 공기에 소독약액 나노 입자 연속 분무 및 확산장치를 이용하여 소독약액 나노입자를 포함시키는 바이러스를 방역하는 방법.
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