KR102611556B1 - 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치는 하우징, 상기 하우징의 내부 일측에 구비되어 과산화수소 용액을 기화하는 증기 기화기, 상기 하우징 내부 일측에 상기 기화부에 구비되어 과산화수소 증기를 분해하는 증기 분해기 및 상기 하우징의 상부 일측에 구비되어 상기 증기 기화기에서 기화시킨 과산화수소 증기 또는 상기 증기 분해기에서 분해된 공기를 확산시키는 확산팬을 포함하고, 상기 증기 기화기는, 중공인 기둥 형상으로 이루어지는 몸체부, 상기 몸체부의 내부 일측에 구비되고, 소정의 상기 과산화수소 용액이 수용될 수 있도록 소정의 용량을 갖는 기화부, 상기 기화부를 상기 몸체부의 내측과 소정 간격 이격되어 구비되도록 지지하는 지지부, 상기 기화부의 일측에 구비되어 상기 기화부를 가열하는 가열부, 상기 몸체부의 상부에 구비되어 상기 기화부에서 기화된 과산화수소 증기의 배출을 유도하는 토출부, 상기 몸체부의 내부 일측에 상기 기화부보다 상대적으로 낮은 위치에 배치되도록 구비되어 상기 기화부에서 기화되어 상기 토출부로 배출되는 상기 과산화수소 증기의 배출 효율을 향상시키기 위한 토출팬 및 상기 기화부 및 상기 토출팬 사이에 구비되어 상기 기화부, 상기 가열부, 상기 토출부 및 상기 확산팬 중 적어도 어느 하나에서 발생하는 응축수를 수용하는 응축수 받이를 포함한다.
Description
본 발명은 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구조를 가지면서도 과산화수소 용액의 기화 효율을 극대화하고, 이를 통해 효율적으로 멸균을 수행할 수 있으며, 하나의 하우징에 함께 구비되는 증기 분해기를 통해 대상공간 내부에 확산된 과산화수소 증기의 분해까지 동시에 수행가능한 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치에 관한 것이다.
화학적 멸균기(Chemical Sterilizer)는 과산화수소, 에틸렌옥사이드, 이산화염소 등의 가스를 멸균제(Sterilant)로 이용하여 멸균 공정(sterilization Process)을 수행하는 장치이다.
과산화수소를 멸균제로 사용하는 종래의 화학적 멸균기에서는 멸균챔버(Sterilization Process Chamber)에 3토르(Torr) 이하의 낮은 압력에서 과산화수소는 기화될 수 있다. 멸균을 위해 일정한 부피를 가지는 챔버 내부로 기화한 멸균제를 공급하며, 이때 공급하는 멸균제의 양은 멸균제가 설정한 온도에서 기체 상태로 유지하면서 충분히 공급될 수 있도록 20 토르 이상의 압력에서 확산이 이루어지도록 한다. 이와 같이, 멸균제가 기체 상태로 유지해야만 상기 챔버 내부의 멸균 대상체(Article) 및 그 내부로 전달되어 성공적인 멸균 공정을 수행할 수 있다.
종래의 플라즈마 멸균기(Plasma Sterilizer)는 일반적으로 수 리터 이상의 멸균 챔버를 가지고 있으며, 약 60도씨의 환경에서 멸균제(과산화수소 용액)의 공급량이 수 밀리리터 수준이다. 멸균 챔버의 용량이 커질수록 공급되는 과산화수소의 양이 많아지고, 결과적으로 증기 기화기(vaporizer)에서 기화해야 하는 멸균제의 양이 증가한다. 따라서, 과산화수소 용액이 증기 기화기 내부에서 충분한 체류시간(Residence Time)을 가질 수 있도록 하고, 효과적인 가열 및 기화가 가능한 증기 기화기가 필요한 실정이다.
본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구조를 가지면서도 과산화수소 용액의 기화 효율을 극대화하고, 이를 통해 효율적으로 멸균을 수행할 수 있으며, 하나의 하우징에 함께 구비되는 증기 분해기를 통해 대상공간 내부에 확산된 과산화수소 증기의 분해까지 동시에 수행가능한 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치는 하우징, 상기 하우징의 내부 일측에 구비되어 과산화수소 용액을 기화하는 증기 기화기, 상기 하우징 내부 일측에 상기 기화부에 구비되어 과산화수소 증기를 분해하는 증기 분해기 및 상기 하우징의 상부 일측에 구비되어 상기 증기 기화기에서 기화시킨 과산화수소 증기 또는 상기 증기 분해기에서 분해된 공기를 확산시키는 확산팬을 포함하고, 상기 증기 기화기는, 중공인 기둥 형상으로 이루어지는 몸체부, 상기 몸체부의 내부 일측에 구비되고, 소정의 상기 과산화수소 용액이 수용될 수 있도록 소정의 용량을 갖는 기화부, 상기 기화부를 상기 몸체부의 내측과 소정 간격 이격되어 구비되도록 지지하는 지지부, 상기 기화부의 일측에 구비되어 상기 기화부를 가열하는 가열부, 상기 몸체부의 상부에 구비되어 상기 기화부에서 기화된 과산화수소 증기의 배출을 유도하는 토출부, 상기 몸체부의 내부 일측에 상기 기화부보다 상대적으로 낮은 위치에 배치되도록 구비되어 상기 기화부에서 기화되어 상기 토출부로 배출되는 상기 과산화수소 증기의 배출 효율을 향상시키기 위한 토출팬 및 상기 기화부 및 상기 토출팬 사이에 구비되어 상기 기화부, 상기 가열부, 상기 토출부 및 상기 확산팬 중 적어도 어느 하나에서 발생하는 응축수를 수용하는 응축수 받이를 포함한다.
이때, 상기 증기 분해기는 상기 증기 기화기와 비교하여 상대적으로 낮은 위치에 구비될 수 있다.
또한, 상기 증기 분해기 및 상기 증기 기화기는 상호 중심축이 어긋나도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 확산팬은 상기 토출부의 상단과 10mm 내지 150mm 간격으로 이격되도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 기화부의 증기 발생면에서 상기 토출부 상단까지의 거리가 50mm 내지 300mm의 높이를 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 토출부의 상단면적은 상기 과산화수소 증기 또는 상기 증기 분해기에서 분해된 공기가 유입되는 상기 확산팬의 유입부의 면적대비 30% 내지 50%면적을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 간단한 구조를 가지면서도 증기 기화기의 구성에 의해 기화부로 공급되는 과산화수소 용액의 기화 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 기화부는 소정의 높이를 갖는 벽면을 갖도록 형성되어 기화부로 공급되는 과산화수소 용액이 기화부의 바닥에서 튕겨 올라오는 용액이 벽면에 접촉하며 기화하여 기화 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
셋째, 기화부 내부에 형성된 돌기 또는 격벽을 통해 과산화수소 용액과의 접촉면적이 증가하기 때문에 기화부의 부피를 감소시켜 과산화수소 증기 기화기의 전체적인 부피를 감소시키면서도 충분한 기화 효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.
넷째, 전술한 바와 같이, 기화부의 면적을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 과산화수소 증기 기화기 및 멸균장치의 전체적인 부피를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 토출부의 최적화 구성을 통해 과산화 수소 증기가 토출부 내부에서 하부로 역류하거나, 공기 흐름에 저항을 최소화하는 동시에, 토출부의 토출팬 및 확산팬의 용량 비율, 토출부와 확산팬의 이격 거리가 최적화되어 기화된 과산화수소 증기의 확산효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 전술한 바와 같이, 과산화수소 증기 발생 및 확산 효율을 극대화함에 따라 멸균 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
일곱째, 기화부는 지지부를 통해 몸체부와 최소 접점을 가지도록 고정되어 있기 때문에 가열부에서 공급되는 열이 몸체부를 통해 외부 공기와 접촉하면서 발생하는 열손실이 최소화되어 가열 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 기화부가 지지부를 통해 몸체부와 이격되도록 구비되어 사용 중 기화부에 화재가 발생하더라도 기타 연소물과 분리되는 구조를 가지기 때문에 사용 안정성이 향상되는 효과가 있다.
여덟째, 발생된 과산화수소 증기가 토출팬에서 공급되는 고온의 증기와 혼합되어 배출되기 때문에 과산화수소 증기가 이동 중 식으며 다시 액화하는 것을 방지하여 목표지점까지 안정적으로 확산될 수 있는 효과가 있다.
아홉째, 과산화수소 증기 기화기의 전체적인 재질을 알루미늄 재질로 형성하여 내화학성이 강하고, 경량 재질인 알루미늄 재질을 사용하여 과산화수소 증기 기화기 및 전체 장치의 중량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
열째, 최적화된 구조에도 불과하고 사용환경 등에 따라 응축수가 발생하더라도 토출부의 경사구조 및 몸체부의 내부에 구비되는 응축수 받이를 통해 합선 등으로 인한 장치의 고장을 방지할 수 있는 효과가 있다.
열 한 번째, 하우징을 통해 증기 기화기와 증기 분해기가 일체로 구비되어 별도의 분해 장치를 구비하지 않아도 대상공간에 확산된 과산화수소 증기를 분해할 수 있기 때문에 사용의 편의성이 극대화되는 효과가 잇다.
열 두번째, 증기 기화기와 증기 분해기가 상하로 배치되되, 상호 중심축이 어긋나게 구비됨에 따라 증기 분해기에서 분해된 분해 공기가 외부로 원활하게 배출되는 것을 방지하여 과산화수소 증기가 증기 분해기에서 정체되는 시간을 증가하여 과산화수소 증기의 분해 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 내부 정면도;
도 3은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 내부 측면도;
도 4는 본 발명에 따른 증기 기화기의 종단면도;
도 5는 본 발명에 따른 증기 기화기의 몸체부의 횡단면도;
도 6은 본 발명에 따른 증기 기화기의 과산화수소 증기 기화 시 유체의 흐름을 나타내는 기화기의 횡단면도; 및
도 7은 본 발명에 따른 증기 분해기의 작동에 따른 유체의 흐름을 나타내는 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 종단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 내부 정면도;
도 3은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 내부 측면도;
도 4는 본 발명에 따른 증기 기화기의 종단면도;
도 5는 본 발명에 따른 증기 기화기의 몸체부의 횡단면도;
도 6은 본 발명에 따른 증기 기화기의 과산화수소 증기 기화 시 유체의 흐름을 나타내는 기화기의 횡단면도; 및
도 7은 본 발명에 따른 증기 분해기의 작동에 따른 유체의 흐름을 나타내는 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 종단면도이다.
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 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2구성요소일수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 구성
도 1은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 내부 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 내부 측면도이다. 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치(10)는 하나의 몸체를 이용하여 살균 공간 내부를 과산화수소 증기를 이용하여 살균하고, 살균이 완료된 이후에 살균 공간 내부에 분포된 과산화수소 증기를 분해할 수 있는 장치이다. 이러한 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치(10)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 하우징(100), 증기 기화기(200), 증기 분해기(300) 및 확산팬(400)으로 구성된다.
하우징(100)은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치(10)의 외관을 형성하는 것으로서, 살균 공간의 면적, 과산화수소 용액의 용량 등을 고려하여 다양한 크기 및 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 하우징(100)은 내부에 증기 기화기(200) 및 증기 분해기(300)가 구비될 수 있도록 중공으로 이루어지며, 증기 기화기(200) 및 증기 분해기(300)가 각각 내부 상부 및 하부에 구비될 수 있도록 가로 방향으로 격벽, 지지파이프 또는 고정 돌기 등이 돌출될 수 있으며, 이러한 구조체는 공기의 유동이 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 하우징(100)의 상단면 또는 측벽의 상부 일측에는 확산팬(400)이 구비되거나, 확산팬(400)으로 공기가 유동할 수 있도록 통공이 형성될 수 있다. 그리고 사용양태에 따라서는 외부의 공기가 하우징(100)의 내부로 유입될 수 있도록 적어도 하나 이상의 통공이 형성될 수도 있다.
또한, 하우징(100)의 하면 일측에는 하우징(100)을 용이하게 이동하기 위한 바퀴(110)가 더 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 증기 기화기의 종단면도이다. 증기 기화기(200)는 하우징(100)의 내부 일측, 바람직하게는 하우징(100)의 내부 상부 일측에 구비되어 대상공간 내부를 살균하기 위한 과산화수소 증기를 발생시키는 장치이다. 이러한 증기 기화기(200)는 과산화수소 용액을 이용하여 과산화수소 증기를 발생시키는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다. 일실시예로, 증기 기화기(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체부(210), 기화부(220), 지지부(230), 가열부(240), 토출부(250), 토출팬(260), 응축수 받이(280) 및 용액 공급부(270)로 구성될 수 있다.
몸체부(210)는 증기 기화기(200)의 외관을 형성하고, 이를 구성하는 각각의 장치들이 안착될 수 있는 공간을 제공하는 것이다. 이러한 몸체부(210)는 대상공간의 면적, 이에 따른 과산화수소 증기의 용량 등을 고려하여 다양한 크기를 갖도록 제작할 수 있다. 이러한 몸체부(210)는 전술한 구성들이 내부 또는 외부에 결합될 수 있도록 중공으로 이루어진 장치라면 어떠한 형상으로 이루어져도 무방하다. 하지만, 바람직하게는 상, 하면이 개방된 중공인 관, 기둥 또는 파이프 형상으로 이루어지는 것이 좋으며, 일실시예에 따라 횡단면이 원형으로 도시하고 있으나, 사용양태에 따라서는 다각형 또는 비정형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 증기 기화기의 몸체부의 횡단면도이다. 기화부(220)는 몸체부(210)의 내부 일측에 구비되어 외부에서 유입되는 과산화수소 용액을 수용하여 기화가 이루어지도록 하는 장치이다. 이러한 기화부(220)는 몸체부(210)의 내부 일측, 바람직하게는 몸체부(210)의 내부 하부 일측에 지지부(230)를 통해 몸체부(210)의 내벽과 소정간격 이격되도록 구비된다. 이때, 기화부(220)는 공급되는 과산화수소 용액을 소정 용량 수용할 수 있게 내부에 홈이 형성되도록 테두리부에 소정의 높이를 갖는 벽면이 형성된 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다. 하지만, 바람직하게는 가열부(240)에서 전달되는 열기를 기화부(220)에 전반적으로 균일하게 전달하기 위하여 육면체 형상으로 이루어지는 것이 좋다. 이때, 기화부(220)는 분당 최소 약 1g 내지 최대 22g, 바람직하게는 분당 약 8g 내지 20g의 과산화수소 용액을 기화할 수 있는 크기를 갖는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 과산화수소 용액의 기화가 소정시간 지체되더라도 기화부(220) 내부에서 넘치지 않는 크기를 갖는 것이 좋다. 이를 위하여 기화부(220)의 크기는 가로 길이 50mm 내지 60mm, 세로 길이 80mm 내지 100mm, 높이 30mm 내지 50mm로 구성되는 것이 좋으며, 바람직하게는 가로 약 55mm, 세로 약 90mm, 높이는 약 40mm의 크기로 이루어지는 것이 좋다. 만약, 기화부(220)의 높이가 30mm 미만인 경우에는 용액 공급부(270)에서 공급되는 과산화수소 용액이 넘치거나, 낙하 반발력에 의해 기화부(220)의 외부로 튀는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 기화부(220)의 높이가 50mm를 초과하는 경우에는 가열부(240)에서 전달되는 온도가 기화부(220)의 벽면으로 원활하게 전달되지 않아 기화부(220) 벽면의 온도 변화 폭이 커짐에 따라 과산화수소 용액의 기화가 균일하게 이루어지지 않을 수 있다.
또한, 과산화수소 용액에 의한 기화부(220)의 부식을 방지하기 위하여 기화부(220)의 재질은 내화학성이 강한 재질, 바람직하게는 알루미늄 재질로 이루어지는 것이 좋다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 상면이 개방된 중공의 육면체 형상을 갖는 것을 중심으로 설명하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 그 형상을 한정하는 것은 아니다. 이때, 기화부(220)의 내부 바닥면 또는 벽면 중 적어도 어느 하나의 일측에는 내부에 수용되는 과산화수소 용액과의 접촉면적을 증가시켜 기화 효율을 향상시키기 위한 돌기 또는 격벽(221)이 더 구비될 수 있다. 이를 통해 돌기 또는 격벽(221)으로 인해 과산화수소 용액과의 접촉면적이 증가하기 때문에 기화부(220)의 부피를 감소시켜 과산화수소 증기 기화기(200)의 전체적인 부피를 감소시키면서도 충분한 기화 효율을 얻을 수 있다.
지지부(230)는 전술한 바와 같이, 몸체부(210) 내부 일측에 기화부(220)를 안정적으로 지지하는 장치이다. 이러한 지지부(230)는 몸체부(210) 내부에 기화부(220)를 안정적으로 고정 및 지지할 수 있는 장치라면 어떠한 형태로 구비되어도 무방하다. 하지만, 후술하는 토출팬(260)에서 발생하는 공기의 유동을 원활하게 하고, 몸체부(210)와의 접촉을 최소화하여 열손실을 최소화할 수 있도록 몸체부(210)와 기화부(220)가 상호 이격된 상태를 유지할 수 있는 최소한의 접점을 갖도록 구비되는 것이 좋다. 일예로, 2개 이상의 막대 형상으로 이루어진 지지부(230)가 상호 이격되어 공기가 유동할 수 있는 통로가 형성될 수 있도록 하는 것이 좋다. 만약, 하나의 지지부(230)가 기화부(220)를 충분히 안정적으로 지지할 수 있는 구조라면 하나의 지지부(230)만 구비되어도 무방하다. 하지만, 하나의 지지부(230) 만으로는 충분히 안정적인 지지력을 얻기가 용이하지 않기 때문에 적어도 2개 이상의 막대 형상으로 이루어진 지지부(230)가 구비되는 것이 좋으며, 이러한 지지부(230)의 이격 거리는 멸균기의 용량 및 기화부(220)의 기화효율, 열손실율 등을 고려하여 다양한 길이로 설정될 수 있다.
가열부(240)는 기화부(220)의 일측과 연결되도록 구비되어 기화부(220)에 수용되는 과산화수소 용액을 기화하기 우한 열을 발생시켜 기화부(220)로 전달하는 장치이다. 이러한 가열부(240)는 과산화수소 용액의 기화점 이상의 온도로 기화부(220)를 가열시킬 수 있는 장치라면 어떠한 가열장치를 사용하여도 무방하다. 일실시예로 가열부(240)는 가격이 저렴하면서도, 구조가 단순하고, 효율이 높으며 컨트롤이 용이한 봉히터를 사용할 수 있다. 이때, 봉히터는 1,000W의 봉히터를 2개 사용하여 2,0000W의 가열장치를 사용하는 것이 바람직하다. 가열부(240)의 용량에 따른 기화효율을 측정하기 위하여 2,000W 미만의 용량을 갖는 500W, 1,000W, 1,500W로 변화하여 측정한 결과 기화부(220)의 온도를 일정하게 유지하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 작은 용량으로 인해 기화부(220)의 온도 변화폭이 크고, 온도 변화가 급박하게 이루어지기 때문에 기화부(220)의 온도가 균일하게 유지되지 못하고, 이로 인해 과산호수소 용액의 기화효율 역시 일정하게 유지되지 못하게 된다.
이러한 가열부(240)는 기화부(220)를 약 130℃ 내지 150℃, 바람직하게는 약 140℃의 온도를 유지하는 것이 좋다. 기화부(220)의 온도 변화에 따른 과산화수소 용액의 기화에 따른 효율을 비교하면 다음의 [표 1]과 같다. 이때, 기화부(220)는 가로 54mm, 세로 88mm, 높이 40mm의 크기로 최대 약 24ml의 과산화수소 용액을 수용할 수 있는 크기를 가지며, 이러한 기화부(220)에 분당 약 20ml의 과산화수소 용액을 공급하며 1분 동안 기화되는 과산화수소 용액의 양을 측정하는 실험을 진행하였다.
| 온도(℃) | 기화된 과산화수소 용액 용량(g) |
| 120 | 10 |
| 130 | 14 |
| 140 | 16 |
| 150 | 14 |
전술한 [표 1]에 나타난 바와 같이, 기화부(220)의 온도가 140℃까지 상승하는 과정에서는 과산화수소 용액의 기화 효율이 증가하였지만, 150℃가 넘어가는 지점에서는 오히려 기화효율이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 과산화수소 용액의 기화점이 약 140℃이기 때문에 150℃에서는 기화부(220)로 공급된 과산화수소 용액이 기화를 시작하면서 기화부(220)의 외부로 과산화수소 용액의 기폭이 발생하여 사고 위험이 있으며, 기화가 이루어지지 않고 외부로 튀어 기화효율이 감소하는 것으로 확인되었다. 또한, 기화부(220)의 온도가 120℃ 이하의 경우에는 기화효율이 감소함과 동시에, 공급되는 과산화수소 용액의 양이 기화하는 양보다 많기 때문에 시간이 지날수록 기화부(220)의 온도가 감소하거나, 기화부(220)에서 과산화수소 용액이 넘칠 수 있다. 이에 따라, 가열부(240)를 통해 기화부(220)의 온도를 약 130℃ 내지 150℃, 바람직하게는 약 140℃의 온도를 유지하는 것이 안정적이고, 최고의 기화효율을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다. 이를 위하여 약 1,000W의 용량을 갖는 두 개의 봉히터로 구성된 가열부(240)를 사용하는 것이 바람직하다.
토출부(250)는 몸체부(210)의 개방된 상부에 구비되어 기화부(220)에서 기화된 과산화수소 증기가 임의로 확산되어 확산효율이 감소하는 것을 방지하고, 원활한 확산을 위하여 하우징(100)의 상부에 구비되는 확산팬(400)으로 과산화수소 증기를 원활하게 토출할 수 있도록 과산화수소 증기의 토출 방향을 유도하는 장치이다. 이러한 토출부(250)는 기화부(220)에서 발생한 과산화수소 증기가 상승하며 중심으로 모이고, 에어젯(Air-Jet) 효과를 통해 배출속도를 증가시키고, 주변 환경 등에 따라 확산팬(400)에서 발생되어 떨어지는 응축수가 토출부(250)의 외면을 타고 흐를 수 있도록 유도하여 응축수가 토출부(250) 내부로 유입되는 것을 최대한 억제할 수 있도록 상부로 갈수록 점차 좁아지는 형상으로 이루어지는 것이 좋다. 즉, 토출부(250)의 하단은 몸체부(210)의 상단과 대응되는 직경을 갖도록 이루어지고, 상부로 갈수록 그 직경이 점차적으로 좁아지도록 형성한다. 이처럼 상부로 갈수록 점차 직경이 좁아지도록 형성되는 토출부(250)의 경사 각도(a)는 60°내지 85°의 각도로 경사지게 형성될 수 있으며, 바람직하게는 75°내지 85°의 각도, 보다 바람직하게는 약 80°의 각도로 경사지게 형성되는 것이 좋다.
이때, 토출부(250)에서 토출되는 증기가 손실 없이 확산팬(400)으로 유입될 수 있도록 토출부(250)의 상단 직경은 확산팬(400)의 유입구 구경과 비교하여 30% 내지 50%의 크기를 갖도록 형성하는 것이 좋다. 또한, 토출부(250)의 길이는 기화부(220)에서 기화된 과산화수소 증기가 물방울로 변하기 전에 외부로 신속하게 배출될 수 있는 길이를 갖는 것이 좋으며, 이러한 토출부(250)의 길이는 기화부(220)의 용량 등에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 바람직하게는 기화부(220)의 증기 발생면에서 토출부(250)의 상단까지의 거리(d)는 약 50mm 내지 300mm, 바람직하게는 약 100mm 내지 250mm, 보다 바람직하게는 150mm 내지 200mm의 길이를 갖는 것이 좋다. 만약, 기화부(220)의 증기 발생면에서 토출부(250)의 상단까지의 거리(d)가 50mm보다 짧은 경우에는 토출팬(260)을 통해 유입되어 공기 히터(261)를 통해 가열된 공기와 과산화수소 증기의 혼합이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다 또한, 기화부(220)의 증기 발생면에서 토출부(250)의 상단까지의 거리(d)가 300mm를 초과하는 경우에는 혼합된 가열된 공기 및 과산화수소 증기가 상승하며 그 온도가 하강하여 원활하게 확산팬(400)으로 유입되지 못하거나, 응축되어 응축수가 발생할 수 있다.
즉, 토출부(250)의 경사 각도(a)는 전술한 바와 같이, 확산팬(400)의 유입구경과 토출부(250)의 상단의 직경 비, 기화부(220)의 증기 발생면에서 토출부(250) 상단까지의 거리(d) 등을 종합적으로 계산하는 동시에 확산팬(400)에서 발생되는 응축수의 발생 위치 등을 고려하여 60°내지 85°의 각도 범위 내에서 선택적으로 결정될 수 있다. 또한, 토출부(250)의 단면 형상은 고온의 증기가 대류 현상으로 하부로 역류하거나, 회오리 발생 등과 같은 공기 흐름에 저항을 최소화하여 신속하게 확산팬(400)으로 유입될 수 있도록 원통 형상으로 이루어지는 것이 좋다. 토출부(250)의 단면을 원형으로 형성하는 경우, 다각 형 등으로 이루어지는 것과 비교하여 다방면에서 효율적인 온도 관리가 가능하다.
토출팬(260)은 몸체부(210)의 내부 일측에 구비되어 기화부(220)에서 기화된 과산화수소 증기가 이동되는 동안 식으며 액화하지 않고 목표 지점까지 증기 상태로 이동할 수 있도록 과산화수소 증기와 공기가 혼합되어 토출부(250)로 신속하게 토출시키기 위한 장치이다. 이러한 토출팬(260)은 기화부(220)에서 기화된 과산화수소 증기 및 공기가 원활하게 혼합되어 배출될 수 있다면 어떠한 위치에 설치되어도 무방하지만, 바람직하게는 몸체부(210)의 내부 하부 일측, 보다 바람직하게는 토출부(250)에서 공급되는 공기가 가열부(240)를 통과하며 소정의 온도로 가열된 후 과산화수소 증기와 혼합될 수 있도록 몸체부(210)의 내부에 기화부(220) 및 가열부(240) 보다 상대적으로 낮은 위치에 설치되는 것이 좋다.
몸체부(210)의 내부 일측, 바람직하게는 토출팬(260) 및 기화부(220) 사이에는 토출팬(260)을 통해 유입되는 공기를 가열하기 위한 공기 히터(261)가 더 구비될 수 있다. 이러한 공기 히터(261)는 토출팬(260)에서 유입되는 공기를 소정의 온도로 가열시켜 몸체부(210) 내부에서 공기 및 과산화수소 증기의 상승을 용이하게 하고, 기화된 과산화 수소 증기는 온도에 민감하기 때문에 토출팬(260)에서 공급되는 공기를 가열된 상태로 과산화수소 증기와 혼합되도록 하여 과산화수소 증기가 확산 중 응결되지 않고 끝까지 확산도리 수 있도록 하는 장치이다. 이와 같은 공기 히터(261)는 토출팬(260)에서 공급되는 공기를 소정의 온도, 바람직하게는 약 50℃ 내지 70℃, 보다 바람직하게는 약 60℃로 가열할 수 있는 장치라면 어떠한 가열장치를 사용하여도 무방하다.
응축수 받이(280)는 몸체부(210)의 내부 일측, 바람직하게는 공기 히터(261)와 기화부(220) 사이에 배치되어 기화부(220), 가열부(240), 토출부(250) 및 확산팬(400) 중 적어도 어느 하나의 장치에서 발생할 수 있는 응축수가 몸체부(210)의 하부에 배치되는 공기 히터(261) 또는 토출팬(260)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 응축수를 수용하는 장치이다. 이러한 응축수 받이(280)는 토출팬(260)을 통해 유입되어 공기 히터(261)에 의해 가열된 공기의 흐름을 방해하지 않는 범위 내에서 최대한 넓은 면적을 갖도록 형성되는 것이 좋다. 이처럼, 응축수 받이(280)는 공기 히터(261)의 상부에 소정 간격 이격되도록 배치됨에 따라 공기 히터(261)에서 가열된 공기가 응축수 받이(280)의 하면을 통해 몸체부(210)의 내부에서 용이하게 확산되며 상승할 수 잇다. 이를 통해 확산된 공기는 과산화수소 증기와 보다 원활하게 혼합될 수 있다.
본 발명에서는 응축수 받이(280)라고 명명하고 있으나, 응축수 외에 기화부(220)에서 유출 또는 튀어나오는 과산화수소 용액 역시 수용할 수 있음은 자명하다.
용액 공급부(270)는 몸체부(210)의 일측 또는 몸체부(210)와 소정 간격 이격되도록 구비되어 기화부(220)로 과산화수소 용액을 공급하는 장치이다. 이러한 용액 공급부(270)는 과산화수소 용액을 저장하는 저장 탱크(271), 저장 탱크(271)와 연결된 공급 호스(273), 공급 호스(273)의 일단에 구비되는 공급 노즐(274) 및 과산화수소 용액이 공급될 수 있도록 압력을 제공하는 공급 펌프(272)로 구성된다. 이러한 용액 공급부(270)의 구성은 일반적인 액체를 공급하는 공급장치들과 동일 유사한 구성으로 이루어지기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이때, 용액 공급부(270)의 공급 노즐(274)의 종단부는 기화부(220)의 바닥면과 약 10mm 내지 20mm, 바람직하게는 약 15mm 간격으로 이격되는 것이 좋다. 만약, 공급 노즐(274)의 이격 길이가 10mm 보다 짧은 경우에는 기화부(220)에 선 공급된 과산화수소 용액과 공급 노즐(274)의 종단이 접촉될 수 있다. 이와 반대로, 공급 노즐(274)의 이격 길이가 20mm를 초과하는 경우에는 공급 노즐(274)에서 공급되는 과산화수소 용액이 기화부(220)의 바닥과 접촉하며 발생하는 반발력이 향상되어 과산화수소 용액이 기화부(220)의 외부로 튀는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 용액 공급부(270)는 분당 약 10ml 내지 30ml, 바람직하게는 분당 약 20ml의 과산화수소 용액을 공급하는 것이 좋다. 만약, 고산화수소 용액의 공급 용량이 10ml 미만인 경우에는 에너지 효율이 감소하고, 30ml를 초과하는 경우에는 기화부(220)로 공급된 과산화수소 용액이 충분히 기화되기 전에 지속적으로 공급이 이루어지기 때문에 과산화수소 용액의 기화가 용이하지 않으며, 기화부(220) 내부에 수용되는 과산화수소 용액이 증가할수록 가열부(240)의 에너지 효율이 감소할 수 있다. 따라서, 기화부(220) 내부에 적정량의 과산화수소 용액이 공급될 수 있도록 용액 공급부(270)에서 공급되는 과산화수소 용액의 용량은 분당 10ml 내지 30ml의 범위 내에서 적절하게 조절되는 것이 바람직하다.
증기 분해기(300)는 하우징(100)의 내부 일측, 바람직하게는 하우징(100)의 내부에 구비되는 증기 기화기(200) 보다 상대적으로 낮은 위치인 하우징(100)의 내부 하부 일측에 구비되어 대상공간에 확산되어 있는 과산화수소 증기를 분해하는 장치이다. 이러한 증기 분해기(300)는 대상공간 내부에 살균을 위해 살포된 과산화수소 증기를 원활하게 분해할 수 있는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다. 일실시예로, 증기 분해기(300)는 증기 흡입부(310), 분해부(320) 및 분해 공기 배출부(330)를 포함할 수 있다.
증기 흡입부(310)는 대상 공간의 내부에 확산되어 있는 과산화수소 증기를 증기 분해기(300) 내부로 흡입하는 장치이다. 이러한 증기 흡입부(310)는 분해부(320)의 일측, 바람직하게는 분해부(320)의 하부 일측에 적어도 하나 이상 구비되어 외부의 과산화수소 증기를 분해부(320)의 내측으로 흡입하는 장치이다. 이와 같은 증기 흡입부(310)는 단순히 분해부(320)의 하부 일측에 형성되는 통공으로 이루어져도 무방하지만, 원활한 과산화수소 증기의 흡입을 위하여 흡입 팬으로 이루어지는 것이 좋다. 이때, 증기 흡입부(310)의 일측에는 외부의 과산화수소 증기 흡입 중 과산화수소 증기에 포함된 먼지 등의 이물질 등을 제거할 수 있는 필터가 더 구비될 수 있다.
분해부(320)는 증기 흡입부(310)를 통해 흡입된 과산화수소 증기를 분해하는 장치이다. 이러한 분해부(320)는 과산화수소 증기를 원활하게 분해할 수 있는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다. 일실시예로, 분해부(320)의 내부에는 과산화수소 증기를 분해하기 위한 촉매가 구비되어 과산화수소 증기를 분해할 수 있다. 이때, 촉매는 백금(Pt) 또는 팔라듐(Pd) 촉매를 포함할 수 있고, 과산화수소 증기의 분해 효율을 높이기 위해 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 등과 기타 성분을 포함하는 구조체 또는 철 산화물 또는 니켈 산화물 중 어느 하나 이상의 촉매가 더 포함될 수 있다. 이와 같이, 촉매를 이용한 과산화수소 증기 분해 외에 다양한 방법을 통해 과산화수소 증기를 분해할 수 있는 장치를 사용할 수 있음은 자명하다.
분해 공기 배출부(330)는 분해부(320)의 일측에 구비되어 분해부(320)를 통해 분해된 공기를 분해부(320)의 외측으로 배출하는 장치이다. 이러한 분해 공기 배출부(330)는 분해부(320)의 일측, 바람직하게는 분해부(320)의 상부 일측, 보다 바람직하게는 분해부(320)의 상면 일측에 구비되는 것이 좋다. 이러한 분해 공기 배출부(330)는 분해부(320)의 내부에서 분해가 완료된 분해 공기가 배출되어야 하기 때문에 적어도 하나 이상의 통공으로 이루어질 수 있으며, 사용양태에 따라서는 원활한 배출을 위하여 배출 팬이 더 구비될 수 있다. 이와 같이, 분해 공기 배출부(330)를 통해 배출된 분해 공기는 하우징(100)의 상부에 구비되는 증기 기화기(200)의 내부 및 외부를 통과하여 확산팬(400)으로 유입된다.
전술한 증기 분해기(300)의 증기 흡입부(310) 및 분해 공기 배출부(330)는 각각 흡입 팬 및 배출 팬을 구비하는 것을 중심으로 설명하고 있으나, 사용양태에 따라서는 흡입 팬 및 배출 팬 중 어느 하나만 구비될 수도 있다. 또한, 대상공간의 면적이 좁아 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치(10)의 용량이 작은 경우에는 증기 분해기(300)에 별도의 흡입팬 및 배출 팬이 구비되지 않고, 증기 기화기(200)의 토출팬(260)을 이용하여 공기를 유동시킬 수도 있다. 이처럼, 증기 분해기(300)의 증기 흡입부(310) 및 분해 공기 배출부(330)에 각각 구비되는 흡입 팬 및 배출 팬의 구비 여부는 대상공간의 면적, 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치(10)의 용량 등을 고려하여 선택적으로 결정될 수 있다.
전술한 구성을 갖는 증기 분해기(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 증기 기화기(200)와 상호 중심축이 어긋나도록 배치된다. 이처럼 증기 분해기(300)와 증기 기화기(200)의 중심축이 상호 어긋나도록 배치됨에 따라 증기 분해기(300)에서 배출되는 분해 공기는 증기 기화기(200)와 충돌하며 난류가 발생하여 외부로 배출되는 시간이 지연되고, 이에 따라 하우징(100) 내부 압력에 의해 증기 분해기(300)에서 배출되는 분해 공기의 배출 속도 역시 저하된다. 이에 따라 증기 분해기(300)의 분해부(320) 내부에서 과산화수소 증기의 정체시간이 증가하고, 이로 인해 과산화수소 증기의 분해 효율이 상승될 수 있다. 즉, 증기 분해기(300)로 유입되어 배출되는 분해 공기의 유동이 원활할수록 증기 분해기(300)의 분해부(320)의 내부에 과산화수소 증기가 머무는 시간이 감소할 수 있기 때문에 의도적으로 과산화수소 증기가 분해부(320)의 내부에 머무는 시간을 증가시키기 위하여 증기 분해기(300) 및 증기 기화기(200)의 중심축이 어긋나도록 배치하여 증기 분해기(300)에서 배출되는 분해 공기가 하우징(100)의 내부에서 난류를 형성하도록 하는 것이다.
확산팬(400)은 토출부(250)의 상단과 소정 간격 이격되도록 하우징(100)의 상부, 바람직하게는 하우징(100)의 상단 일측에 구비되어 토출부(250)에서 토출되는 과산화수소 증기 또는 증기 해독기에서 해독된 공기를 확산시키는 장치이다. 이러한 확산팬(400)은 증기 기화기(200)의 토출부(250) 또는 증기 분해기(300)에서 분해된 공기를 원활하게 확산시킬 수 있는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다. 이때, 확산팬(400)의 내부로 공기가 유입되는 유입부와 토출부(250) 사이의 이격 거리(d)는 사용용량에 따라 선택적으로 결정할 수 있다. 만약, 확산팬(400)의 유입부와 토출부(250) 사이의 이격 거리(d)가 긴 경우에는 과산화수소 증기에 주변 공기가 많이 혼합되어 확산팬(400)으로 유입되기 전에 과산화수소 증기가 응축되거나, 과산화수소 증기가 확산팬(400)의 외부로 일부 유출되어 확산 효율이 감소할 수 있다. 이와 반대로, 확산팬(400)의 유입부와 토출부(250) 사이의 이격 거리(d)가 짧은 경우에는 확산팬(400)의 흡입력이 증가하여 토출팬(260)에서 공급되는 공기가 충분히 가열되기 전에 확산팬(400)으로 유입되거나, 과산화수소 증기와 원활한 혼합이 이루어지지 않을 수 있고, 기화부(220)에서 튀어 오른 과산화수소 용액이 기화되지 못한 상태로 확산팬(400)으로 유입될 수 있다. 이에 따라, 확산팬(400)은 사용 용량, 주변 환경 등을 고려하여 토출부(250)와의 이격 거리(d)는 10mm 내지 150mm, 바람직하게는 30mm 내지 70mm, 보다 바람직하게는 약 50mm 이격되도록 배치되는 것이 좋다.
전술한 토출팬(260)의 용량은 확산팬(400)의 용량에 맞추어 설정하는 것이 좋다. 일실시예로 토출팬(260)의 용량은 100m3/h 내지 150m3/h, 확산팬(400)의 용량은 500m3/h 내지 1500m3/h인 것이 좋으며, 바람직하게는 토출팬(260)의 용량이 약 120m3/h이고, 확산팬(400)의 용량은 1050m3/h인 것이 좋다. 또한, 전술한 토출부(250)의 상단 면적은 확산팬(400)의 공기가 유입되는 유입부 면적과 비교하여 상대적으로 작은 면적을 갖는 것이 좋다. 일예로, 확산팬(400)의 유입부 면적이 155Φ인 경우 토출부(250)의 상단면적은 100Φ로 구성될 수 있다. 이처럼 토출부(250)의 상단 면적은 토출부(250)를 통해 배출되는 과산화 수소 증기가 옆으로 새서 유출되지 않고, 모두 확산팬(400)으로 유입될 수 있도록 확산팬(400)의 유입부 면적과 비교하여 약 30% 내지 50%, 바람직하게는 약 40% 내외의 면적을 갖는 것이 좋다.
과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 사용양태
전술한 구성으로 이루어진 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치(10)의 사용양태를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
(과산화수소 증기 기화 공정)
도 6은 본 발명에 따른 증기 기화기(200)의 과산화수소 증기 기화 시 유체의 흐름을 나타내는 기화기의 횡단면도이다.
먼저, 과산화수소 증기 및 분해 장치(10)를 살균이 필요한 대상공간에 배치한다.
다음으로, 기화부(220)에서 과산화수소 용액을 기화할 수 있는 온도로 가열부(240)를 이용하여 기화부(220)를 가열시킨다. 이때, 가열부(240)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상호 평행한 두 개의 봉히터로 구성되어 있기 때문에 기화부(220)의 전반에 걸쳐 균일한 온도 전달이 가능하다. 또한, 기화부(220)는 지지부(230)를 통해 몸체부(210)와 최소 접점을 가지도록 고정되어 있기 때문에 몸체부(210)를 통한 열손실이 최소화된다. 이를 통해, 가열부(240)에서 공급되는 열이 몸체부(210)를 통해 외부 공기와 접촉하면서 발생하는 열손실이 최소화되어 가열 효율이 극대화된다. 또한, 기화부(220)가 지지부(230)를 통해 몸체부(210)의 중앙부위에 이격되어 설치됨에 따라 기화부(220)에서 화재가 발생하더라도 주변의 연소물들과 분리되어 있으므로 사용 중 안정성을 향상할 수 있다.
다음으로, 용액 공급부(270)에서 과산화수소 용액이 기화부(220)로 공급된다. 이러한 용액의 공급은 저장 탱크(271)와 연결된 공급 호스(273)를 통해 공급되고, 공급 호스(273)의 종단에 구비되는 공급 노즐(274)이 기화부(220)에 과산화수소 용액이 공급될 수 있도록 배치된다. 이때, 용액 공급부(270)에서 공급되는 과산화수소 용액의 공급양은 기화부(220)의 용량 및 기화 속도 등을 고려하여 공급 펌프(272)의 압력을 사용양태에 알맞게 조절한다.
다음으로, 기화부(220)에 공급되는 과산화수소 용액은 가열부(240)를 통해 가열된 기화부(220)에서 기화되어 과산화수소 증기를 생성한다. 이때, 기화부(220)로 공급되는 과산화수소 용액은 낙차에 의해 바닥에서 튕김이 발생하더라도 튕겨진 과산화수소 용액은 기화부(220)의 벽면에 접촉하여 기화되어 기화 효율이 향상된다. 또한, 기화부(220)에 돌기 또는 격벽(221)이 형성되어 있는 경우에는 돌기 또는 격벽(221)에 의해 과산화수소 용액의 접촉면적이 증가하여 과산화수소 용액의 기화효율이 극대화된다. 이를 통해, 기화부(220)의 면적을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 과산화수소 증기 기화기(200) 및 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치(10)의 전체적인 부피를 감소시킬 수 있다. 이때, 기화부(220)는 분당 최소 약 1g 내지 최대 22g, 바람직하게는 분당 약 8g 내지 20g의 과산화 수소 용액을 지속적으로 기화시키는 것이 좋다.
다음으로, 기화부(220)에서 기화하여 발생한 과산화수소 증기는 토출팬(260)에 의해서 공기와 혼합된 상태로 토출부(250)를 통해 토출된다. 이때, 토출부(250)는 상부로 갈수록 점차적으로 좁아지도록 경사지게 형성되어 있기 때문에 기화부(220)에서 기화된 과산화수소 증기는 임의로 흩어지지 않고, 토출팬(260)에서 공급되는 공기와 원활하게 혼합되어 사용자가 지정한 토출구로 토출될 수 있다. 또한, 토출팬(260)을 통해 유입되는 공기는 공기 히터(261)를 통과하며 약 60℃의 온도로 가열되어 기화부(220)에서 기화된 과산화수소 증기와 1차 혼합이 이루어진다. 이처럼 토출부(250)를 통해 과산화 수소 증기가 배출되기 전에 고온의 공기와 1차 혼합이 이루어진 상태로 배출되기 때문에 과산화 수소 증기는 확산 중 온도가 쉽게 감소되지 않는다. 이를 통해, 확산 중 과산화수소 증기가 응축되지 않고 원활한 확산이 이루어진다. 또한, 토출팬(260)의 압력 및 가열된 공기에 의해 1차 혼합물은 토출부(250)의 상부 방향으로 역류 없이 안정적으로 상승할 수 있다. 이때, 공기 히터(261)를 통해 가열된 공기는 공기 히터(261)의 상부에 배치되는 응축수 받이(280)의 하면을 타고, 몸체부(210)의 내부에 확산이 이루어지기 때문에, 기화부(220)에서 기화된 과산화수소 증기와의 혼합이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
마지막으로, 토출부(250)(500)를 통해 토출되는 과산화수소 증기 및 공기의 1차 혼합물은 확산팬(400)으로 유입되기 전 주변의 공기와 2차 혼합이 이루어진 후 확산팬(400)으로 유입된다. 이처럼 2차 혼합에 의해 과산화 수소 증기는 공기와 혼합되어 공기 중 함유된 과산화 수소의 농도를 낮추어 안정적인 멸균이 가능한 상태를 갖는다. 이러한 2차 혼합물은 확산팬(400)을 통해 확산되며 사용자가 지정한 공간, 장소 또는 물건 등을 멸균한다. 이때, 멸균 범위, 증기 공급량 등을 고려하여 토출팬(260)과 확산팬(400)은 확산에 최적화된 용량을 갖도록 설정한다.
전술한 바와 같이, 과산화수소 증기를 지속적으로 공급하는 경우, 살균 공간 내부의 습도가 상승하기 때문에 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치(10)가 구조적으로 최적화된 상태일지라도 확산팬(400)의 일측에 응축수가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 토출부(250)가 상부로 갈수록 점차 좁아지는 경사 각도(a)를 갖도록 이루어져 있기 때문에 확산팬(400)에서 발생된 대부분의 응축수는 토출부(250) 내측으로 유입되지 않고, 토출부(250)의 경사면을 따라 외측으로 흐르게 되어 응축수의 유입을 1차적으로 차단한다.
또한, 일부 토출부(250)(500) 내측으로 유입된 응축수는 몸체부(210)의 내부에 구비되는 응축수 받이(280)에 의해 수거되어 공기 히터(261), 토출팬(260) 및 증기 분해기(300)와 같이 전기를 사용하는 장치들로 유입되는 것을 방지하여 안전한 사용이 가능하다. 이때, 응축수 받이(280)는 확산팬(400)에서 발생되는 응축수 뿐만 아니라, 배치되어 기화부(220), 가열부(240), 토출부(250) 등에서 발생하는 응축수와 기화부(220)에서 튀어나오거나, 유출되는 과산화수소 용액까지 수거함으로써 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화기(200)는 응축수 또는 과산화수소 용액에 의한 합선 등의 발생을 방지하여 안전한 사용이 가능한 구조로 이루어져 있다.
(과산화수소 증기 분해 공정)
전술한 공정을 통해 대상공간 내부로 과산화수소 증기를 확산 후 소정 시간이 지난 후 대상공간 내부의 과산화수소 증기를 분해하는 공정을 전술한 구성을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 증기 분해기의 작동에 따른 유체의 흐름을 나타내는 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치의 종단면도이다.
먼저, 증기 분해기(300)의 증기 흡입부(310)를 통해 대상공간 내부에 확산되어 있던 과산화수소 증기를 흡입하여 분해부(320)로 유입시킨다. 이때, 대상공간 내부에 확산되어 있던 과산화수소 증기의 흡입은 증기 흡입부(310)의 일측에 구비되는 흡입 팬, 증기 배출부의 일측에 구비되는 배출 팬, 증기 기화기(200)의 토출팬(260) 또는 확산팬(400) 중 적어도 어느 하나의 흡입력을 이용하여 외부의 과산화수소 증기를 흡입할 수 있다. 이와 같이, 대상공간에 확산된 과산화수소 증기의 흡입은 대상공간의 면적, 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치(10)의 용량 등에 따라서 전술한 팬 장치 중 적어도 하나 이상을 활용하여 외부의 공기를 흡입할 수 있다.
다음으로, 분해부(320)의 내부에서 과산화수소 증기를 분해하기 위한 촉매 등에 의해 과산화수소 증기를 분해한다. 이러한 분해 공정은 분해부(320)의 종류에 따라 다양한 방법을 통해 과산화수소 증기를 분해할 수 있으며, 이러한 분해 방법 및 공정은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 분해부(320)에서 분해가 완료된 분해 공기는 분해부(320)의 상면에 형성된 분해 공기 배출부(330)를 통해 배출된다. 이렇게 배출된 분해 공기 중 일부는 분해부(320)의 상면을 통해 하우징(100)의 상부에 배치되는 증기 기화기(200)의 내부로, 나머지 일부는 증기 기화기(200)의 외부를 통과하여 확산팬(400)으로 유입될 수 있다. 하지만, 바람직하게는 하우징(100) 내부에 난류를 발생시켜 내부 압력을 향상하여 과산화수소 증기의 분해 시간을 향상시키기 위하여 증기 기화기(200)의 내부로만 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 분해부(320)에서 배출되는 분해 공기의 배출 역시 전술한 팬 장치 중 적어도 하나 이상에 의해 자연스럽게 순환된다.
또한, 분해부(320)에서 상부로 배출되는 분해 공기는 증기 분해기(300)와 중심이 어긋나도록 배치되는 증기 기화기(200)와 충돌이 발생하며 하우징(100)의 상부 일측에서 난류가 형성될 수 있다. 이처럼, 증기 분해기(300) 및 증기 기화기(200)의 중심이 상호 어긋나도록 배치됨에 따라 증기 분해기(300)에서 배출된 공기는 원활하게 상승되지 않으며 분해 공기의 배출을 지연시킨다. 이에 따라, 하우징(100)의 내부 압력이 상승하고 추가적으로 유입되는 과산화수소 증기의 유입 역시 지연되게 된다. 즉, 분해부(320)의 내부로 유입된 과산화수소 증기가 분해부(320)의 내부에 정체되는 시간이 증가하며 자연스럽게 과산화수소 증기의 분해 효율이 향상된다.
마지막으로, 분해부(320)에서 배출된 분해 공기는 하우징(100)의 상부에 배치되는 증기 기화기(200)의 내측 또는 외측으로 유동하며 확산팬(400)으로 유입된다. 확산팬(400)으로 유입된 분해 공기는 확산팬(400)을 통해 대상공간으로 확산되도록 배출된다.
전술한 공정을 일정시간 동안 지속적으로 반복 수행하며, 대상공간의 내부에 확산되어 있던 과산화수소 증기의 분해가 모두 완료되었다고 판단되는 경우 증기 분해기(300)의 작동을 정지할 수 있다.
여기서, 대상 공간 내부의 과산화수소 증기의 분해 완료 여부는 다양한 방법을 통해 확인할 수 있으며, 이는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로서 과산화수소 증기의 분해 완료 여부 확인 방법은 특별히 한정하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치
100: 하우징
110: 바퀴
200: 증기 기화기
210: 몸체부
220: 기화부
221: 격벽
230: 지지부
240: 가열부
250: 토출부
260: 토출팬
261: 공기 히터
270: 용액 공급부
271: 저장 탱크
272: 공급 펌프
273: 공급 호스
274: 공급 노즐
280: 응축수 받이
300: 증기 분해기
310: 증기 흡입부
320: 분해부
330: 분해 공기 배출부
400: 확산팬
a: 토출부의 경사 각도
d: 확산팬의 유입부와 토출부 사이의 이격 거리
100: 하우징
110: 바퀴
200: 증기 기화기
210: 몸체부
220: 기화부
221: 격벽
230: 지지부
240: 가열부
250: 토출부
260: 토출팬
261: 공기 히터
270: 용액 공급부
271: 저장 탱크
272: 공급 펌프
273: 공급 호스
274: 공급 노즐
280: 응축수 받이
300: 증기 분해기
310: 증기 흡입부
320: 분해부
330: 분해 공기 배출부
400: 확산팬
a: 토출부의 경사 각도
d: 확산팬의 유입부와 토출부 사이의 이격 거리
Claims (6)
- 하우징;
상기 하우징의 내부 일측에 구비되어 과산화수소 용액을 기화하는 증기 기화기;
상기 하우징 내부 일측에 상기 증기 기화기와 비교하여 상대적으로 낮은 위치에 구비되어 과산화수소 증기를 분해하고, 분해된 배출 공기가 상기 증기 기화기와 충돌하며 난류가 발생하여 외부로 배출되는 시간이 지연되고, 상기 하우징 내부 압력에 의해 배출되는 상기 분해 공기의 배출 속도를 저하시킴으로써, 증기분해기 내부에서 상기 과산화수소 증기 정체시간을 증가시켜 분해 효율이 상승되도록 하기 위하여 상기 증기기화기와 상호 중심축이 어긋나도록 구비되는 증기 분해기; 및
상기 하우징의 상부 일측에 구비되어 상기 증기 기화기에서 기화시킨 과산화수소 증기 또는 상기 증기 분해기에서 분해된 공기를 확산시키는 확산팬;
을 포함하고,
상기 증기 기화기는,
중공인 기둥 형상으로 이루어지는 몸체부;
상기 몸체부의 내부 일측에 구비되고, 소정의 상기 과산화수소 용액이 수용될 수 있도록 소정의 용량을 갖는 기화부;
상기 기화부를 상기 몸체부의 내측과 소정 간격 이격되어 구비되도록 지지하는 지지부;
상기 기화부의 일측에 구비되어 상기 기화부를 가열하는 가열부;
상기 몸체부의 상부에 구비되어 상기 기화부에서 기화된 과산화수소 증기의 배출을 유도하는 토출부;
상기 몸체부의 내부 일측에 상기 기화부보다 상대적으로 낮은 위치에 배치되도록 구비되어 상기 기화부에서 기화되어 상기 토출부로 배출되는 상기 과산화수소 증기의 배출 효율을 향상시키기 위한 토출팬; 및
상기 기화부 및 상기 토출팬 사이에 구비되어 상기 기화부, 상기 가열부, 상기 토출부 및 상기 확산팬 중 적어도 어느 하나에서 발생하는 응축수를 수용하고, 상기 토출팬의 상부에 배치됨에 따라 하면을 따라 상기 토출팬을 통해 공급되는 공기가 상기 몸체부 내부에서 확산되도록 하여 상기 기화부에서 기화된 상기 과산화수소 증기와 보다 원활하게 혼합되도록 하는 응축수 받이;
를 포함하는 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 확산팬은 상기 토출부의 상단과 10mm 내지 150mm 간격으로 이격되도록 구비되는 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치. - 제1항에 있어서,
상기 기화부의 증기 발생면에서 상기 토출부 상단까지의 거리가 50mm 내지 300mm의 높이를 갖도록 구성되는 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치. - 제1항에 있어서,
상기 토출부의 상단면적은 상기 과산화수소 증기 또는 상기 증기 분해기에서 분해된 공기가 유입되는 상기 확산팬의 유입부의 면적대비 30% 내지 50%면적을 갖도록 형성되는 과산화수소 증기 기화 및 분해 장치.
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2022
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