KR102555563B1 - 실시간으로 자동 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 구현예는 자동으로 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기를 제공한다. 상기 음료 저장 용기는 바닥부와 측면부로 구성되어 음료가 수용되는 통형 본체부 및 상기 통형 본체부의 상부에 착탈 가능하게 결합되는 덮개부를 포함하는 음료 저장 용기로서, 상기 통형 본체부는, 상기 덮개부와 통형 본체부의 결합 영역에 위치하는 접촉 센서; 가시광선을 수신하는 조도 센서; 상기 통형 본체부의 측면부에 위치하며, 상기 통형 본체부의 내부로 자외선을 조사하는 자외선 살균 램프; 자외선을 수신하는 자외선 센서; 및 상기 접촉 센서, 조도 센서 및/또는 자외선 센서의 감지 정보를 수신하여 상기 자외선 살균 램프의 작동 시작 및 작동 종료를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실시간으로 자동 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기{Beverage storage container with automatic repeat sterilization in real-time}
본 발명은 실시간으로 자동 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기에 관한 것이다.
최근 전세계적인 감염병의 장기화로 인해 배달이나 포장 등의 수요가 많아지면서 플라스틱, 종이컵 등 일회용품의 사용이 급격하게 늘고 있으며 쓰레기 배출량도 빠르게 증가하는 추세이다. 이뿐만 아니라 감염병 확산 방지를 위해 개인위생이 강조됨에 따라 일상생활에서 정수기 및 식수대 사용금지 또한 일회용품의 사용량을 늘리고 있는 실정이다.
환경오염의 주범인 일회용품을 재활용, 재사용을 촉진할 필요가 있으며, 나아가 종이컵이나 플라스틱 일회용 용기를 대체하여 텀블러 사용이 요구되고 있다.
그러나, 통상적으로 텀블러 사용자는 텀블러에 많은 양의 음료를 담아두고 장시간에 걸쳐 천천히 마시기 때문에 사용자의 입이 직접 접촉하는 부분은 물론 용기 내부 및 음료에도 세균이 발생할 수 있어 위생적으로 청결하지 못한 문제점이 있다. 특히, 텀블러는 세균 증식에 유리한 환경(보온 기능을 가지고 있어 텀블러 내부의 세균이 증식하기 쉬운 구조)과 입구가 좁고 긴 형태를 가지고 있어 수세미로 세척하기 귀찮고 어렵기 때문에 방치되기 쉽다. 연구결과에 따르면 텀블러에 입을 대고 한 모금 마신 뒤 20℃ 상온에서 3시간 보관하면 약 3만 마리의 세균이 번식하는 것으로 보고되었으며, 이러한 결과는, 박테리아는 시간이 지나면 용기 내부에 바이오 필름을 형성하는 경향이 있으며 이렇게 형성된 세균막은 물로만 헹구면 잘 제거되지 않기 때문으로 연구되며, 반드시 세척용 솔을 사용해야 한다는 분석 결과가 있다. 즉, 일회용품의 사용을 자제하는 것은 환경보호 측면에서 바람직하지만 텀블러와 같은 개인용 용기를 제대로 사용하지 않으면 오히려 사용자의 건강을 해칠 수 있다는 점을 시사한다.
상술한 문제를 해결하기 위하여 자동 살균장치가 텀블러 내에 직접 적용된 기술이 상용화되고 있다. 그러나 상용 제품들은 텀블러 상단에서 하단까지 전체적인 살균이 어렵거나, 지나치게 긴 살균시간, 예를 들어 1회 살균을 위해 1~2분 소요되는 등 텀블러를 이용한 음료 섭취라는 주된 기능에 상당한 제약을 주고 텀블러 본연의 기능을 훼손시킨다는 점에서 문제가 있다.
선행문헌1(국내 공개특허 10-2021-0075260)은 UV LED 램프를 이용하여 내부공간에 저장된 음용수를 살균하는 휴대용 음용 용기에 관한 기술이나, UV LED를 포함하는 LED 모듈은 마개(상단 뚜껑)에 위치함으로써 텀블러 내부 표면 및 음용수에 대해 전체적인 살균이 어렵다는 문제가 있다.
선행문헌2(국내 등록특허 10-2015629)는 본체부의 내부로 광을 조사하는 살균램프를 포함하는 음료 용기를 개시하나, 선행문헌1과 같이 텀블러 내부 표면 및 음용수에 대해 전체적인 살균이 어렵다.
텀블러 내부 표면 및 수용된 음료에 대하여 전체적이고 신속한 살균이 가능하며 텀블러 본연의 기능이 보전될 수 있는 자동 살균 텀블러 기술이 요구된다.
본 발명의 목적은 실시간으로 자동 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명에서는 접촉 센서와 조도 센서를 이중으로 적용하여 자외선 살균 램프의 오작동과 자외선의 외부 유출을 방지할 수 있는 음료 저장 용기를 제공한다.
또한, 본 발명에서는 자외선 살균 램프와 자외선 센서를 용기 내부 특정 위치에 설치함으로써 음료 용기의 내부 표면과 수용된 음료에 대하여 전체적이고 신속한 살균성능을 확보하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는 바닥부와 측면부로 구성되어 음료가 수용되는 통형 본체부 및 상기 통형 본체부의 상부에 착탈 가능하게 결합되는 덮개부를 포함하는 음료 저장 용기로서, 상기 통형 본체부는, 상기 덮개부와 통형 본체부의 결합 영역에 위치하는 접촉 센서; 가시광선을 수신하는 조도 센서; 상기 통형 본체부의 측면부에 위치하며, 상기 통형 본체부의 내부로 자외선을 조사하는 자외선 살균 램프; 자외선을 수신하는 자외선 센서; 및 상기 접촉 센서, 조도 센서 및/또는 자외선 센서의 감지 정보를 수신하여 상기 자외선 살균 램프의 작동 시작 및 작동 종료를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 자외선 살균 램프 및 자외선 센서는 하기 관계식1 및 2를 만족하는 것일 수 있다.
[관계식1] 0.3 ≤ A/T ≤ 0.7
[관계식2] 0 ≤ B/T ≤ 0.2
상기 관계식1 및 2에서, 상기 통형 본체부 측면부의 하부로부터 측정된 것으로서, A는 자외선 살균 램프의 위치, B는 자외선 센서의 위치, T는 상기 통형 본체부 측면부의 총 길이일 수 있다.
상기 통형 본체부는, 상기 측면부의 둘레방향으로 동일한 간격을 두고 위치하는 복수의 상기 자외선 살균 램프; 및 상기 측면부의 둘레방향으로 복수의 살균 램프의 사이에 위치하는 자외선 반사 부재를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 접촉 센서로부터 상기 통형 본체부와 덮개부의 결착여부에 대한 감지정보를 수신하고, 상기 조도 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 조도 값 정보를 수신하고, 상기 자외선 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 자외선 값 정보를 수신하고, 상기 결착 및 상기 수신된 조도 값이 기 설정된 수치 미만을 동시에 만족하는 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 시작하며, 상기 수신된 자외선 값으로부터 계산된 누적 자외선 양이 기 설정된 수치 초과인 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 중지시키는 것일 수 있다.
상기 통형 본체부는, 상기 자외선 살균 램프의 작동여부를 알리는 알림부; 및 충전포트 및 배터리를 포함하고, 전력을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 a) 상기 접촉 센서로부터 상기 통형 본체부와 덮개부의 결착여부에 대한 감지정보를 수신하는 단계; b) 상기 조도 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 조도 값 정보를 수신하는 단계; c) 상기 a)단계의 결착이 확인되고, 및 b)단계의 수신된 조도 값이 기 설정된 수치 미만인 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 시작시키는 단계; d) 상기 자외선 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 자외선 값 정보를 수신하는 단계; 및 e) 상기 d)단계의 수신된 자외선 값으로부터 계산된 누적 자외선 양이 기 설정된 수치 초과인 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 중지시키는 단계를 포함하는, 상기 음료 저장 용기를 자동으로 반복 살균하는 방법을 제공한다.
본 발명에서는, 용기 내부의 상단에서 하단까지의 표면 및 수용된 음료에 대하여 전체적으로 살균이 진행되며, 약 10초(s) 내외로 신속한 살균이 가능한 음료 저장 용기를 제공할 수 있다.
또한, 자외선 살균 램프의 오작동과 자외선의 외부 유출을 최대한 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음료 저장 용기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료 저장 용기의 통형 본체부의 자외선 살균 램프의 배치 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 발명의 일 구현예는 자동으로 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기를 제공한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음료 저장 용기를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음료 저장 용기의 통형 본체부의 자외선 살균 램프의 배치 구조를 도시한 도면이다. 도 1 및 2를 참조하여 설명하면, 상기 음료 저장 용기(1)는 바닥부와 측면부로 구성되어 음료가 수용되는 통형 본체부(3) 및 상기 통형 본체부의 상부에 착탈 가능하게 결합되는 덮개부(5)를 포함한다. 상기 통형 본체부(3)는, 상기 덮개부와 통형 본체부의 결합 영역에 위치하는 접촉 센서(11); 가시광선을 수신하는 조도 센서(13); 상기 통형 본체부의 측면부에 위치하며, 상기 통형 본체부의 내부로 자외선을 조사하는 자외선 살균 램프(15); 자외선을 수신하는 자외선 센서(17); 및 상기 살균 램프의 작동 및 중지를 제어하는 제어부(미도시)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
음료 저장 용기에 담은 음료를 섭취하면 남아있는 음료와 타액이 섞이게 되고 음료 용기의 보온기능이 상승작용을 유도하여 용기 내부에 세균이 빠른 속도로 번식하기 쉽다. 본 발명에서는 음료 저장 용기를 밀폐시킬 때마다 자동으로 반복 살균이 가능하며 음료 저장 용기 내부에 UV 살균 램프, 광(가시광선 및 자외선) 센서를 구비함으로써 신속한 살균이 가능하여 음료 섭취라는 용기의 주된 기능을 유지할 수 있다.
본 발명의 음료 저장 용기(1)에 있어서, 상기 통형 본체부(3)는 바닥부와 측면부로 구성된 것으로서 상부를 향하여 개구부가 형성된 통 형상일 수 있다. 상기 통형 본체부(3)는 일반적으로 음료 저장 용기로 사용되는 형상이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 손잡이가 있거나 또는 없고, 두께방향의 직경 대비 길이방향의 높이가 같거나 또는 길쭉한 형태를 가지는 컵(cup) 형상으로서 내부에 음료 수용 공간이 구비된 것이라면 바람직하다. 한편, 상기 통형 본체부는 음료의 온도가 유지될 수 있도록 내부에 단열재를 포함할 수 있다.
상기 음료 저장 용기는, 상기 통형 본체부의 상부에 착탈 가능하게 결합되는 덮개부(5)로서, 예를 들어 이동 중 또는 보관 중에 음료가 넘쳐 흐르는 것을 방지하고 내부 이물질 유입 방지 및 음료 온도 유지 등을 위한 뚜껑을 포함한다.
상기 통형 본체부에 포함되는 접촉센서(11)는 상기 덮개부(5)와 통형 본체부(3)의 결합 영역에 위치함으로써, 상기 제어부는 음료 저장 용기의 밀폐여부를 감지한 후 자외선 살균 램프를 작동시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 제어부는 상기 조도 센서로부터 일정 조도 이하의 가시광선을 감지하더라도 상기 접촉 센서로부터 감지 정보가 수신되지 않은 경우에는 전력 공급을 차단하여 불필요한 살균램프 작동과 자외선의 유출을 방지할 수 있다.
일반적으로 접촉센서(접촉감지센서)는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식에 따라 분류될 수 있으며, 본 발명의 상기 접촉센서는 저항막 방식인 경우 바람직할 수 있다. 예를 들어, 저항막 방식의 접촉 감지 센서의 경우 서로 마주하여 이격되어 있는 두 전극이 상기 통형 본체부와 덮개부의 완벽한 결합에 의해 서로 접촉될 수 있다. 두 전극이 서로 접촉되면 그 위치에서의 저항 변화에 따른 전압 변화를 인지하여 접촉 위치 등을 알아낼 수 있다.
한편 상기 접촉센서(11)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 이에 따라 음료 저장 용기의 특성상 음료나 이물질이 도포된 경우에도 덮개부의 정확한 착탈과 밀폐여부를 높은 정확도로 감지할 수 있다.
상기 조도 센서(13)는 상기 통형 본체부 내부공간의 조도를 측정하여 제어부에 조도 값을 제공할 수 있다. 일반적으로 조도 센서는 포토 레지스터, 포토 디텍터, CdS(Cadmium Sulfide) 등으로 불린다. 조도 센서는 광센서의 일종이며, 주변 빛의 밝기에 따라(광량에 비례하여) 반도체 저항 감소에 따른 전류증가가 일어나는 현상인 광도전형, 광전자 방출형, 광섬유를 이용한 센서 등이라면 본 발명에서 제한되지 않는다. 상기 통형 본체부는 가시광을 발생시키는 램프를 포함하지 않으므로 외부 가시광의 유입 또는 차단에 의하여 통형 본체부 내부의 조도 값이 변화될 수 있다. 상기 제어부는 통형 본체부의 내부공간 밝기가 어두워질 경우 덮개부가 결착되었음을 인지하여 자외선 살균 램프를 작동시킬 수 있으며, 상기 접촉 센서로부터 감지 정보가 수신되더라도 상기 조도 센서로부터 일정 조도 이하의 가시광선이 감지되지 않는 경우 전력 공급을 차단하여 불필요한 살균램프 작동과 자외선의 유출을 방지할 수 있다. 구체적으로 상기 제어부는 상기 통형 본체부와 덮개부가 서로 결착되면 상기 조도 센서로부터 측정된 조도 값을 입력받아 기설정된 수치 미만인 경우 용기의 밀폐를 감지하여 자외선 살균 램프를 작동시킬 수 있다.
상기 조도 센서(13)는 상기 통형 본체부 측면부의 길이방향에서 상부 및 상기 접촉센서(11)의 하부에 위치할 수 있다. 상기 조도 센서는 용기에 수용된 음료의 수위보다 높거나 또는 동일한 높이에 위치하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 상기 조도 센서는 0.75 ≤ P/T ≤ 0.95 또는 0.8 ≤ P/T ≤ 0.9일 수 있으며 이때 상기 통형 본체부 측면부의 하부로부터 측정된 것으로서, (길이 방향으로) P는 조도 센서의 위치, T는 상기 통형 본체부 측면부의 총 길이일 수 있다. 이에, 용기에 수용된 음료의 탁도, 화합물 조성 및/또는 얼음 등 고형물의 형태에 영향을 받지 않고 통형 본체부 내부의 조도를 측정할 수 있다.
상기 자외선 살균 램프(15)는 상기 통형 본체부의 내부로 자외선을 조사하는 기능을 갖는다. 상기 자외선 살균 램프는 200 내지 280nm 또는 220 내지 260nm 파장의 자외선을 방출하는 것일 수 있으며, 이에 인체에 자외선이 조사되더라도 유해성이 크지 않고, 용기 내부에 증식하는 세균의 DNA를 파괴하여 효과적으로 살균할 수 있다.
상기 자외선 살균 램프(15)는 통형 본체부의 측면부에 위치하는 것이며, 이에 음료 용기뿐만 아니라 저장된 음료에 대해 단시간 작동만으로도 전체적인 살균 처리가 이루어질 수 있다. 종래기술은 뚜껑 또는 본체의 바닥에 살균램프를 구비함에 따라 용기와 음료에 전체적인 살균이 진행되지 않거나 살균을 위해 장시간이 요구되는 등의 문제점이 있었다. 반면에 본 발명에서는 자외선 살균램프가 통형 본체부의 측면부에 위치함으로써, 조사된 자외선이 음료의 상면에 반사되거나 또는 음료의 탁도, 화합물 조성 및/또는 얼음 등 고형물의 형태에 의해 자외선의 이동경로 한정 및 흡수/소멸됨에 따른 살균성능 저하를 방지할 수 있다.
상기 자외선 살균 램프(15)는 하기 관계식1을 만족하는 것일 수 있다.
[관계식1] 0.3 ≤ A/T ≤ 0.7
상기 관계식1에서, 상기 통형 본체부 측면부의 하부로부터 측정된 것으로서, A는 자외선 살균 램프의 위치, T는 상기 통형 본체부 측면부의 총 길이일 수 있다.
상기 자외선 살균 램프의 위치가 0.3 ≤ A/T ≤ 0.7, 0.4 ≤ A/T ≤ 0.6 또는 0.45 ≤ A/T ≤ 0.55 범위인 경우, 상술한 효과를 더욱 개선할 수 있게 된다. 구체적으로 음료의 수면 위치가 A를 초과하는 경우 조사된 자외선이 음료의 상면에 반사되어 살균력이 반감되는 문제가 없으며, 반대로 음료의 수면 위치가 A 미만인 경우 자외선이 음료 상면에 일부 반사되더라도 남아있는 음료의 함량(부피)이 적어 전체적인 살균이 가능할 수 있다.
상기 자외선 살균 램프(15)는 상기 측면부의 둘레방향으로 동일한 간격을 두고 위치하는 것으로서, 복수의 자외선 살균 램프를 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 측면부의 둘레방향으로 동일한 간격으로 위치하는 2~7개의 램프, 2~6개의 램프, 3~6개의 램프, 또는 5개의 램프를 포함할 수 있다. 이에, 용기 내부 및 음료에 대한 전체적이고 신속한 살균이 가능할 수 있다. 또한, 본 발명의 통형 본체부는 상기 측면부의 둘레방향으로 복수의 살균 램프 사이에 위치하는 자외선 반사부재(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 반사부재는 파장 250~400nm의 자외선에 대한 반사율이 높은 재료로서 알루미늄(Al), 알루미늄 박 등을 포함할 수 있으며, 산화아연(ZnO), 이산화티타늄(TiO2) 등의 무기물질이 상기 알루미늄(박)의 표면에 코팅된 부재를 사용하는 경우 더욱 바람직하나, 이외에도 자외선에 대한 높은 반사율을 가지며 동시에 경량이고 높은 가공성을 갖는 소재인 경우 더욱 바람직하다. 자외선 살균 램프로부터 조사된 자외선은 방사상으로 퍼지기 때문에 특정한 살균 대상물에 대한 자외선 살균 효과를 높이기 위해서는 램프로부터 조사된 자외선을 살균 대상물의 주위에 집광시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 반사부재를 통한 자외선 반사 기능과 반사부재가 상기 복수의 살균 램프 사이에 위치함에 따라 용기 내부 표면 및 수용된 음료의 주위로 집광할 수 있어 단시간에 전체적인 살균성능을 확보할 수 있다.
상기 자외선 센서(17)는 자외선을 수신하는 것으로서, 상기 자외선 센서가 자외선 살균 램프에서 조사된 자외선을 측정하여 전달하면 제어부는 자외선 살균 램프 작동시작부터 실시간으로 방사된 자외선의 누적량을 계산하게 된다. 구체적으로, 상기 제어부에 의해 계산된 자외선 누적량이 기설정된 자외선 누적량 수치를 초과하는 경우 용기 내 전체적인 살균이 완료되었음을 인식하여 자외선 살균 램프를 종료시킬 수 있다. 종래기술은 용기에 수용된 음료의 탁도, 화합물 조성 및/또는 얼음 등 고형물의 형태에 따른 영향을 고려하지 않고 단순히 살균시간을 한정하고 있으므로, 살균시간이 과도하게 길게 설정되어 있거나 살균성능을 신뢰할 수 없다는 문제가 있다. 또한 오염도 측정장치(분광 센서에서 분석된 스펙트럼 등을 비교)를 구비하는 등 장치 복잡도가 증가하여 음료 섭취라는 주된 기능에 상당한 제약이 있으며 음료 저장 용기의 본질을 저해하는 문제가 있다.
상기 자외선 센서(17)는 광 센서의 일종이며 자외선 파장 영역대의 광만을 선택적으로 감지하는 센서를 적용하는 경우에는 본 발명에서 제한되지 않는다.
상기 자외선 센서(17)는 하기 관계식2를 만족하는 것일 수 있다.
[관계식2] 0 ≤ B/T ≤ 0.2
상기 관계식2에서, 상기 통형 본체부 측면부의 하부로부터 측정된 것으로서, B는 자외선 센서의 위치, T는 상기 통형 본체부 측면부의 총 길이일 수 있다.
상기 자외선 센서의 위치가 0 ≤ B/T ≤ 0.2, 0 < B/T ≤ 0.2 또는 0.05 ≤ B/T ≤ 0.15 범위인 경우, 상술한 효과를 더욱 개선할 수 있게 된다. 이에 자외선 살균 램프로부터 자외선 조사되고, 상기 조사된 자외선이 용기에 수용된 음료의 탁도, 화합물 조성 및/또는 얼음 등 고형물의 형태에 따라 자외선 흡수, 반사, 투과될 수 있으며, 이후 상기 자외선 센서로 이동하는 자외선의 양이 감지된다. 상기 제어부는 자외선 센서에 의해 실시간으로 감지되는 자외선의 양을 연산하여 누적 자외선 양을 계산할 수 있다. 상기 누적 자외선 양은 통형 본체부 내부에서 전체적으로 살균에 사용된 자외선을 나타내는 지표로서 자외선 살균 램프의 작동시간 동안 조사된 자외선의 산술적인 총량과는 상이할 수 있다.
상기 제어부는 상기 자외선 살균 램프의 작동 및 중지를 제어하는 것으로서, 상기 접촉 센서, 조도 센서 및/또는 자외선 센서의 감지 정보를 수신하여 상기 자외선 살균 램프의 작동 시작과 작동 종료를 제어한다.
구체적으로, 상기 제어부는 상기 접촉 센서로부터 상기 통형 본체부와 덮개부의 접촉여부에 대한 감지정보를 수신하고, 상기 조도 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 조도 값 정보를 수신하고, 상기 덮개부와 통형 본체부의 결착(접촉)과 기설정된 (조도 값) 수치 미만을 동시에 만족하는 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 시작시킬 수 있다. 이어서, 상기 제어부는 상기 자외선 센서로부터 자외선 값 정보를 수신하고, 상기 수신된 자외선 값으로부터 계산된 누적 자외선의 양이 기 설정된 수치 초과인 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 중지시킬 수 있다. 이에 종래기술에서 단순히 살균시간을 한정함에 따라 살균성능의 신뢰성이 낮은 문제를 해결하며, 오염도 측정장치 등 복잡한 장치구성을 도입하지 않고도 용기에 수용된 음료의 탁도, 화합물 조성 및/또는 얼음 등 고형물의 형태에 따른 영향을 고려하여 자동으로 살균시간을 조절하고 용기 내부 표면 및 음료를 전체적으로 살균할 수 있다.
한편, 상기 제어부는 긴급상황이 발생하는 경우 상기 자외선 살균 램프의 작동을 강제 중단시킬 수 있으며, 예를 들어 i)자외선 살균 시간이 과도하게 지속되는 경우로서 자외선 살균 램프의 작동시간이 연속적으로 1분을 초과하거나, ii)자외선 살균 램프 작동 중에 상기 덮개부와 통형 본체부의 결착이 해제, 또는 상기 기설정된 조도 값 수치를 초과하는 경우 등에는 상기 자외선 살균 램프의 작동을 중단시키도록 설정될 수 있다.
본 발명의 통형 본체부는 알림부 및 전원부를 포함할 수 있고, 선택적으로 버튼부를 더 포함할 수 있다.
상기 알림부는 LED 램프를 포함할 수 있고, 상기 통형 본체부의 외부에 위치함으로써 상기 자외선 살균 램프의 작동여부를 사용자에게 인식시킬 수 있으며, 상기 목적을 위한 다양한 형태의 알림부가 적용될 수 있음은 자명하다.
상기 전원부는 충전포트 및 상기 충전포트를 통해 충전되는 배터리를 포함하며, 상기 충전 배터리로부터 공급되는 전력을 통해 상기 알림부, 제어부, 자외선 살균 램프, 접촉/조도/자외선 센서를 작동시킬 수 있으며, 상기 목적을 위한 다양한 형태의 전원부가 적용될 수 있음은 자명하다.
상기 버튼부는 상기 제어부의 ON/OFF를 선택할 수 있으며, 상기 통형 본체부의 외부에 위치함으로써 사용자가 압력을 가하거나 피부 접촉에 의한 터치를 통해 작동시킬 수 있다. 상기 버튼부가 ON 상태인 경우 상기 제어부에 의한 자외선 살균 램프의 작동시작 및 작동종료가 수행될 수 있고, 반대로 OFF 상태인 경우 상기 제어부, 접촉/조도/자외선 센서 및 상기 자외선 살균 램프에 상기 전원부에 의한 전력공급이 차단될 수 있으며, 상기 목적을 위한 다양한 형태의 버튼부가 필요에 따라 적용될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 음료 저장 용기를 자동으로 반복 살균하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, a) 상기 접촉 센서로부터 상기 통형 본체부와 덮개부의 결착여부에 대한 감지정보를 수신하는 단계; b) 상기 조도 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 조도 값 정보를 수신하는 단계; c) 상기 a)단계의 결착이 확인되고, 및 b)단계의 수신된 조도 값이 기 설정된 수치 미만인 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 시작시키는 단계; d) 상기 자외선 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 자외선 값 정보를 수신하는 단계; 및 e) 상기 d)단계의 수신된 자외선 값으로부터 계산된 누적 자외선 양이 기 설정된 수치 초과인 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 중지시키는 단계를 포함한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 실험예
[실험예1] : 자외선 살균 램프의 설치 위치에 따른 살균력 테스트
(실시예1 및 비교예1~2)
도 1과 같이 접촉센서(충격센서, SW-18010P), 조도센서, UV 살균램프, 자외선 센서, 제어부(arduino pro mini) 및 전원부(double-A battery)를 설치한 통형 본체부 및 덮개부를 포함하는 음료 저장 용기를 제조하였다. UV 살균램프를 도 2의 모식도와 같이 본체부 둘레 방향으로 동일 간격을 유지하도록 5개 설치하되, 구체적으로 실시예1 및 비교예1~2에서 각각 자외선 살균 램프를 통형 본체부 내부의 중심 높이(A/T= 0.5), 하부 바닥면 및 상부 덮개부에 각각 설치하여 음료 저장 용기를 제조하였다.
실시예1 및 비교예1~2에서 제조된 음료 저장 용기에 대하여 하기 평가방법에 따라 살균력 테스트를 진행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
(평가방법)
5가지의 음료를 채취 후 페트리접시에 1mL씩 분주한 후, PCA 배지를 15 ~ 20mL를 페트리접시에 붓고 8자 모양으로 돌려 굳혔다. 35 ± 0.5℃에서 48시간 ± 2시간 동안 배양 후 세균 수를 카운팅하였다(살균 전 배양). 이후 배양된 일반세균을 1mL씩 5가지의 음료에 각각 넣고 균일하게 stirring하였다. 실시예1 및 비교예1~2에서 제조된 음료 저장 용기에 제조된 음료를 담은 후 음료 저장 용기의 개폐 동작하여 살균을 1회(10초 살균) 진행하였다. 살균이 종료된 후 5가지의 음료를 채취하여 페트리접시에 1mL씩 분주하였다. PCA 배지를 15 ~ 20mL를 페트리접시에 붓고 8자 모양으로 돌려 굳혔다. 35 ± 0.5℃에서 48 ± 2시간 동안 배양 후 세균 수(살균 후 배양)를 카운팅하였다.
이때, 음료의 종류는 물, 얼음물, 아메리카노(Hot), 아메리카노(ICE) 및 카라멜 마끼야또(Hot) 총 5가지였고, 수용된 음료의 수위는 음료 저장 용기의 바닥부로부터 0.8(통형 본체부의 총 길이 대비 80% 수위)에 위치하도록 조절하였다.
실험결과에 대하여 “살균 후 배양된 세균 수”를 “살균 전 배양 세균 수”로 나누어 그 값을 측정하였고, 아래의 5가지 기준으로 살균력을 평가한 후 하기 표 1에 나타내었다.
살균력 평가 점수 = [0~0.2: 5점(매우양호), 0.2~0.4: 4점(양호), 0.4~0.6: 3점(보통), 0.6~0.8: 2점(불량), 0.8~1.0 또는 그 이상: 1점(매우불량)]
음료 종류 얼음물 아메리카노(Hot) 아메리카노(ICE) 카라멜마끼아또
실시예1 5 5 5 4 4
비교예1 5 4 3 2 2
비교예2 5 4 3 3 3
(표 1에서 각 수치 값은 살균력 평가 점수를 의미한다.)
표 1을 참조하면, 음료에 얼음을 혼합하여 음용하는 얼음물 및 아메리카노(ICE)에서 바닥부 혹은 덮개부에만 UV살균램프가 존재하는 비교예1~2의 경우, 얼음에 UV가 충분히 투과되지 못하여 살균력이 열화되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 음료가 혼탁해지는 아메리카노 및 카라멜마끼아또에서, UV 살균램프가 바닥부 혹은 덮개부에 존재하는 비교예1~2의 경우 살균력이 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 UV가 혼탁한 음료를 효과적으로 투과하지 못하여 텀블러 내부 표면 및 음료에 전체적으로 침투될 수 없는 것으로 분석되었다.
사용자가 텀블러에 자주 담는 음료의 대부분은 혼탁하거나 얼음이 들어있는 경우가 많으며, 이러한 음료의 특성상 UV 살균램프가 바닥부 혹은 덮개부에 존재할 때는 살균력이 열화되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 텀블러의 통형 본체부의 측면부, 바람직하게는 0.3≤A/T≤0.7에 UV 살균램프를 설치함으로써 용기 내부의 상단에서 하단까지의 표면 및 수용된 음료에 대하여 전체적으로 살균이 진행될 수 있고, 10 초(s) 내외로 신속한 살균이 가능함을 확인하였다.
[실험예2] : 수용 음료의 특성에 따른 살균력 테스트
실시예1에서 제조된 음료 저장 용기를 이용하여, i)UV 감지 누적량, ii)살균 시간을 하기 표 2와 같이 조절하였고, 실험예1과 동일한 방법으로 살균력 평가를 진행하였다. 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
음료 종류 UV 감지 누적량 살균 시간(초) 살균력 테스트
실시예1 1 10 5
아메리카노Hot 0.9 10 5
아메리카노ICE 0.8 10 4
1 10 5
아메리카노Hot 1 12 5
아메리카노ICE 1 14 5
(표 2에서 UV 감지 누적량은 실시예1에서 제조된 용기에 수용된 음료= 물, 및 살균 시간= 10초인 경우를 총 UV 감지 누적량= 1로 지정하였을 때, 음료 종류와 살균 시간을 달리하여 UV 감지 누적량을 상대 값으로 기재한 것이다.)
표 2를 참조하면, 음료 저장 용기에 혼탁도가 높은 커피 등 음료와, 얼음 수용여부에 따라 UV 감지 누적량이 달라지는 것을 알 수 있었다. 특히, UV 감지 누적량이 감소되는 경우에는 동일한 살균 시간을 진행하더라도 살균성능이 다소 저하되는 것으로 나타났고, 살균성능을 높이기 위해서는 살균 시간의 증가가 불가피하였다.
음료 저장 용기 내부로 조사된 자외선이 음료의 탁도, 음료 조성 및/또는 얼음 등 고형물의 형태에 의해 자외선의 이동경로 한정 및 흡수/소멸에 따라 살균성능이 저하되었다. 이러한 결과는, 살균성능의 신뢰도를 높이고 음료 용기 내부 표면 및 수용된 음료의 전체적인 살균을 위해서는 절대적인 살균 시간이 아닌 UV 감지 누적량이 중요할 수 있다는 점을 시사한다.
[실험예3] : 반사부재의 설치 및 자외선 살균 램프의 설치개수 및 위치에 따른 최적화
(실시예2-1)
UV 살균 램프를 본체부 둘레 방향으로 동일 간격을 유지하도록 7개 설치한 것을 제외하고 실시예1과 동일하게 진행하여 음료 저장 용기를 제조하였다.
(실시예2-2)
음료가 수용되는 통형 본체부 내부 표면에 UV 살균 램프에서 자외선이 방사되는 영역을 제외한 나머지 영역 전체를 UV 반사판(알루미늄 박)으로 코팅한 것을 제외하고 실시예1과 동일하게 진행하여 음료 저장 용기를 제조하였다.
음료 종류 UV 감지 누적량 살균 시간(초) 살균력 테스트
실시예1 아메리카노ICE 1 14 5
실시예2-1 아메리카노ICE 1 12 5
실시예2-2 아메리카노ICE 1 10 5
표 3을 참조하면, UV 살균 램프 설치 개수를 늘리거나, 또는 UV 반사판을 설치하는 경우 살균성능을 더욱 개선할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 음료 저장 용기
3: 통형 본체부
5: 덮개부
11: 접촉 센서
13: 조도 센서
15: 자외선 살균 램프
17: 자외선 센서

Claims (6)

  1. 바닥부와 측면부로 구성되어 음료가 수용되는 통형 본체부 및 상기 통형 본체부의 상부에 착탈 가능하게 결합되는 덮개부를 포함하는 음료 저장 용기로서,
    상기 통형 본체부는,
    상기 덮개부와 통형 본체부의 결합 영역에 위치하는 접촉 센서;
    가시광선을 수신하는 조도 센서;
    상기 통형 본체부의 측면부에 위치하며, 상기 통형 본체부의 내부로 자외선을 조사하는 자외선 살균 램프;
    상기 자외선 살균 램프로부터 조사된 자외선의 양을 실시간으로 감지하는 자외선 센서; 및
    상기 접촉 센서, 조도 센서 및 자외선 센서의 감지 정보를 수신하여 상기 자외선 살균 램프의 작동 시작 및 작동 종료를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 자외선 센서로부터 감지된 자외선의 양을 실시간으로 수신하고, 상기 수신된 자외선 양으로부터 누적 자외선 양을 계산하고, 상기 누적 자외선 양이 기 설정된 수치 초과인 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 중지시키는 것인, 자동으로 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 살균 램프 및 자외선 센서는 하기 관계식1 및 2를 만족하는, 자동으로 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기:
    [관계식1] 0.3 ≤ A/T ≤ 0.7
    [관계식2] 0 ≤ B/T ≤ 0.2
    상기 관계식1 및 2에서, 상기 통형 본체부 측면부의 하부로부터 측정된 것으로서, A는 자외선 살균 램프의 위치, B는 자외선 센서의 위치, T는 상기 통형 본체부 측면부의 총 길이이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통형 본체부는,
    상기 측면부의 둘레방향으로 동일한 간격을 두고 위치하는 복수의 상기 자외선 살균 램프; 및
    상기 측면부의 둘레방향으로 복수의 살균 램프의 사이에 위치하는 자외선 반사 부재를 포함하는, 자동으로 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 접촉 센서로부터 상기 통형 본체부와 덮개부의 결착여부에 대한 감지정보를 수신하고,
    상기 조도 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 조도 값 정보를 수신하고,
    상기 결착 및 상기 수신된 조도 값이 기 설정된 수치 미만을 동시에 만족하는 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 시작하는 것인, 자동으로 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통형 본체부는,
    상기 자외선 살균 램프의 작동여부를 알리는 알림부; 및
    충전포트 및 배터리를 포함하고, 전력을 공급하는 전원부를 더 포함하는, 자동으로 반복 살균이 가능한 음료 저장 용기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 음료 저장 용기를 자동으로 반복 살균하는 방법으로서,
    a) 상기 접촉 센서로부터 상기 통형 본체부와 덮개부의 결착여부에 대한 감지정보를 수신하는 단계;
    b) 상기 조도 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 조도 값 정보를 수신하는 단계;
    c) 상기 a)단계의 결착이 확인되고, 및 b)단계의 수신된 조도 값이 기 설정된 수치 미만인 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 시작시키는 단계;
    d) 상기 자외선 센서로부터 상기 통형 본체부 내부의 자외선 값 정보를 수신하는 단계; 및
    e) 상기 d)단계의 수신된 자외선 값으로부터 계산된 누적 자외선 양이 기 설정된 수치 초과인 경우 상기 자외선 살균 램프를 작동 중지시키는 단계를 포함하는, 음료 저장 용기를 자동으로 반복 살균하는 방법.
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KR20160059141A (ko) * 2014-11-18 2016-05-26 주식회사 한국조달개발원 표지 기능과 살균 기능을 동시에 제공하는 화장품 케이스
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