KR102629915B1

KR102629915B1 - 멸균장치 및 멸균시스템

Info

Publication number: KR102629915B1
Application number: KR1020200098143A
Authority: KR
Inventors: 김세환
Original assignee: 김세환
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2024-01-26
Also published as: KR20220017754A

Abstract

본 발명은 공기중으로 증발되는 약액의 입자를 미세화시켜 약액의 응축을 방지함과 아울러 약액의 증발효과가 최대한으로 발휘되도록 해 공기의 멸균 효율을 향상시키되, 특히 약액이 관로, 분사노즐 등에 고착되는 것을 방지하도록 하여 청결도를 높이고 유지/보수가 간편한 멸균장치를 제공하고, 또한 상기 멸균장치를 사용하여 실내 공간을 멸균하고, 멸균이 완료된 상태의 실내 공기중에 비산된 약액 미립자를 포집하여 실내 공간을 정화시킴으로써 호흡기에 부정적인 영향을 끼치는 수단을 공기중에서 완전히 제거하여 공기질을 대폭 향상시킬 수 있는 멸균시스템을 제공한다.

Description

멸균장치 및 멸균시스템{Sterilizing device and Sterilizing system}

본 발명은 멸균장치 및 멸균시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 멸균 요구 실내의 공간과 표면을 멸균하기 위하여 실내의 공기중으로 멸균 약액을 증발시켜 생성한 유효 미립자를 분사하여 공기중에 활성화된 유해균을 멸균시키는 멸균장치 및 이 멸균장치 사용 중 멸균을 위한 유효 미립자를 흡입하여 정화시키는 정화장치를 포함하는 멸균시스템에 관한 것이다.

일반적으로 실험실, 우수의약품 제조시설(GMP, Good Manufacturing Practice), 동물 사육 시설, 생물학적 안전 등급(BSL-3등급, Biological Safety Level-3) 등의 생물 안전, 식품과 제약 등의 무균 조제 및 제조 시설에서 내부 실험실 및 생산 룸들은 청정한 멸균 상태의 관리가 요구된다.

이러한 멸균은 세척 또는 소독 등과는 달리 물리적, 화학적 작용을 통하여 살아있는 모든 종류의 미생물을 완전히 제거하는 것을 의미하는 점에서 높은 수준의 살균 처리를 의미한다.

현재 멸균 방법으로는 산화에틸렌 가스, 증기, 플라즈마, 과산화수소 등을 사용하여 이루어지고 있으며, 특히 과산화수소 액체를 미립화하여 공기중으로 방출시켜 실내 공기를 신속하게 정화시키는 방법이 일반적으로 알려져 있다.

종래 과산화수소를 이용한 멸균장치에 관한 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0120838호(명칭: 플라즈마 제트를 이용한 복합 소독유체 분무식 멸균장치 및 방법)에 개시된 바 있다.

이를 개략적으로 살펴보면 다음과 같다. 상기 종래 멸균장치는 플라즈마 제트를 발생시키는 운반기체 공급 수단, 플라즈마 전원 공급 수단, 플라즈마 제트 발생 수단, 액상 소독약품의 저장 수단을 포함하되, 상기 액상 소독약품을 플라즈마에 노출시키고 액상 미립자로 만들어 상기 운반기체와 함께 분무하는 수단을 구비하고 상기 분무하는 수단은 벤츄리 관으로 형성된 분사노즐로 되어 있으며, 상기 소독약품의 저장 수단과 상기 분사노즐은 소독약품 유입구로 연결되어 있는 구성을 갖추고, 이에 따라 실내 및 실외에 노출된 멸균 대상물에 쉽게 적용할 수 있고 소독약품과 플라즈마의 복합반응의 결과로 멸균 효율이 우수하다는 특징이 있다.

그러나, 전술한 종래 멸균장치는 액상 소독약품을 미립자로 형성하기 위해 미세 관경의 분사노즐을 사용하기 때문에 반복 사용에 따라 액상 소독약품이 분사노즐에 고착되기 쉬웠으며 고착 현상이 심화될 경우 분사노즐이 이물질에 의해 완전히 막혀버릴 수 있다는 문제점이 발생하였다.

특히, 액상 소독약품은 과산화수소에 물, 각종 화학첨가물 등을 혼합한 것을 사용하게 되는데 이렇게 혼합된 액상 소독약품은 미세 알갱이 형태의 침전물이 발생되며 이러한 침전물이 분사노즐로 분사되는 과정에서 분사노즐을 막게 되는 원인으로 작용하는 것이다.

또한, 액상 소독약품이 수평으로 연장된 관로를 통과하면 침전물이 쉽게 관로에 잔류하게 되고 이 상태가 경과되면 침전물이 관로에 고착되어 관로를 막게 되며 관로가 막히면 구조물을 분해, 세척하거나 새것으로 교체해야 하는 번거로움이 뒤따랐다. 즉, 멸균장치는 공기의 멸균효율 외에도 유지/보수의 용이성이 절실히 요구되고 있다.

이러한 멸균장치를 이용해 실내 공간을 멸균하게 되면 통상 작업자의 출입 전 멸균 공간을 환기시켜 공기중에 비산된 미립자를 제거하는 과정을 거치게 된다. 만일, 과산화수소 미립자가 제거되지 않은 멸균된 공간에서 작업자가 호흡할 경우 과산화수소 미립자가 공기와 함께 흡입되어 작업자의 인체에 부정적인 영향을 끼치게 된다.

또한, 근래에는 황사, 미세먼지 등에 의해 오염된 공기질이 건강에 미치는 영향에 대한 관심이 높아짐에 따라 전술한 실험실, 우수의약품 제조시설 등과 같은 산업시설 외에도 가정, 학교, 유치원 등에 멸균장치가 비치되는 등 사회 전반적인 부분에서 멸균장치가 폭넓게 활용되고 있다.

이와 같이, 실내 공기를 멸균시키기 위한 액상 소독약품을 인체 내로 흡입할 경우 인체 건강에 악영향을 끼친다는 이유로, 종래에는 멸균장치의 사용 후 실내 공간을 환기시키거나 별도 집진장비를 구비하여 공기중에 비산된 미립자를 포집하는 비효율적인 과정을 병행하였으며 환기과정 중 실내 공간이 재오염되는 것을 배제시킬 수 없었다.

KR

10-2017-0120838

A

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 공기중으로 증발되는 약액의 입자를 미세화시켜 약액의 응축을 방지함과 아울러 약액의 증발효과가 최대한으로 발휘되도록 해 공기의 멸균 효율을 향상시키되, 특히 약액이 관로, 분사노즐 등에 고착되는 것을 방지하도록 하여 청결도를 높이고 유지/보수가 간편한 멸균장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 상기 멸균장치를 사용하여 실내 공간을 멸균하고, 멸균이 완료된 상태의 실내 공기중에 비산된 약액 미립자를 포집하여 실내 공간을 정화시킴으로써 호흡기에 부정적인 영향을 끼치는 수단을 공기중에서 완전히 제거하여 공기질을 대폭 향상시킬 수 있는 멸균시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 멸균장치는, 감()자형으로 절곡 형성되는 절곡관; 상기 절곡관의 일측에 설치되어 절곡관의 내부로 실내 공기를 흡입하는 흡입팬; 상기 절곡관의 일측에 설치되어 흡입된 실내 공기를 가열시켜 열풍을 생성하는 히터; 상기 열풍의 이동방향에 대향되는 방향으로 약액을 분사하되 노즐팁은 상기 절곡관의 내부에 배치되고 노즐몸체는 상기 절곡관의 외부에 배치되는 분사노즐; 노즐몸체에 직결되는 약액공급라인; 및 상기 약액공급라인으로 약액을 공급하는 약액공급부;를 포함하며, 열풍과 혼합된 약액이 외부로 배출되도록 상기 절곡관의 타측이 개구되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 절곡관은 수평 방향으로 연장되는 수평관; 상기 수평관의 일측에서 수직으로 절곡되어 상부로 연장되는 제1 수직관; 및 상기 수평관의 타측에서 수직으로 절곡되어 상부로 연장되는 자바라관 형태의 제2 수직관을 포함하며, 상기 분사노즐은 상기 수평관의 타측에 설치되어 수평관의 일측을 향해 약액을 분사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 약액공급라인의 경로 상에는 약액을 저류시키는 레저버가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 약액공급부는 약액이 저장되는 저장통; 및 상기 저장통에 저장된 약액을 상기 약액공급라인으로 압송하는 펌프;를 포함하며, 상기 약액공급라인의 경로 상에는 에어벤트;가 형성되며, 상기 분사노즐의 청소시 상기 레저버에 저류된 약액이 자중에 의해 분사노즐 측으로 이동되어 상기 약액공급라인과 상기 분사노즐에 잔류한 약액이 전량 배출되도록 상기 에어밴트가 개방 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 분사노즐은 상기 노즐팁을 관통하도록 상기 노즐몸체의 내부에서 작동되는 청소니들; 및 상기 노즐몸체의 후방에 장착되며 상기 청소니들을 왕복 작동시키는 엑츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 히터의 주변으로 복수 개의 방열판이 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 히터는 원추형의 코일 형태로 권선되는 히팅코일인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 흡입팬과 히터는 절곡관의 일측 개구부위 직하방에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 절곡관의 일단과 타단은 서로 높이차를 형성하되, 절곡관의 일단이 절곡관의 타단보다 낮은 상, 하 높이를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 제2 수직관의 외측으로는 보온발열체가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 약액공급라인은 상기 보온발열체와 제2 수직관의 사이 공간에 배치되어 분사노즐을 향해 하향 연장되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 절곡관은 엘(L)자형으로 절곡 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 엘(L)자형 절곡관을 포함하는 경우, 흡입팬은 엘(L)자형 절곡관의 일측에 설치되어 엘(L)자형 절곡관의 내부로 실내 공기를 흡입하고, 히터는 엘(L)자형 절곡관으로 흡입된 실내 공기를 가열시켜 열풍을 생성하고, 본사노즐은 상기 열풍의 이동방향에 대향되는 방향으로 약액을 분사하되 노즐팁은 상기 엘(L)자형 절곡관의 내부에 배치되고 노즐몸체는 상기 엘(L)자형 절곡관의 외부에 배치되고, 약액공급라인은 노즐몸체에 직결되고, 약액공급부는 상기 약액공급라인으로 약액을 공급한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 엘(L)자형 절곡관을 포함하는 경우, 열풍과 혼합된 약액이 외부로 배출되도록 상기 엘(L)자형 절곡관의 타측이 개구되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 엘(L)자형 절곡관을 포함하는 경우, 상기 흡입팬과 히터가 엘(L)자형 절곡관의 수평관 일측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 절곡관 내부 또는 외부에 반도체 온/습도 센서를 장착하고 마이컴 제어를 통해 온도 및/또는 습도를 감시하여, 히터 온/오프 또는 흡입팬 속도를 제어하여 응축 방지를 위한 온도 제어를 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 절곡관 내부 또는 외부에 반도체 온/습도 센서를 장착하고, 상기 절곡관, 반도체 온/습도 센서, 흡입팬, 히터, 분사노즐, 약액공급라인이 하나의 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 모듈은 멸균 공간에 따라 복수 배치되어 제작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 멸균액(예컨대, 35%의 고농도 과산화수소수)에 무탈한 모듈 장착을 위한 용기는, 플라스틱 계열은 ABS 모재를 사용하여 진공성형 후 샌딩(Sanding or Bead Blasting) 처리, 금속 재질은 전착 도색 처리하여 제작하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치에 있어서, 상기 모듈을 복수 배치할 경우 각각의 모듈에 약액을 압송하는 펌프를 다채널 연동 펌프(Multi Channel Peristaltic Pump)로 채택하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 멸균시스템은, 약액을 증발시켜 실내 공기에 분무하는 멸균장치 및 상기 멸균장치에 인접 배치되며 실내 공간의 공기중에 비산된 유효 미립자를 흡입하여 분해시키는 정화장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균시스템에 있어서, 상기 멸균장치는 본 발명에 따른 멸균장치인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균시스템에 있어서, 상기 정화장치는 흡입구가 관통 형성되는 함체 형상의 케이싱과; 상기 흡입구를 통해 상기 케이싱의 내부로 실내 공기를 흡입하는 정화용 흡입팬; 및 상기 케이싱의 내부에 장착되며 케이싱의 내부로 흡입된 공기에 포함된 유효 미립자를 포집하여 분해시키는 분해필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균시스템에 있어서, 상기 정화용 흡입팬은 상기 케이싱 하단의 후면에 설치되고, 팬의 공기 방향은 케이싱에서 외부 쪽으로 향하게 배치하고, 하우징 안에 상기 멸균장치와 함께 수용되는 상기 정화장치를 소형, 경량화 하도록 소형, 경량의 3렬 팬 구조 BLDC(Brushless DC) 모터를 채용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균시스템에 있어서, 상기 정화용 흡입팬은 상기 케이싱의 외벽에 장착되며 상기 흡입구는 상기 정화용 흡입팬이 장착된 케이싱의 외벽을 제외한 외벽에 연이어 형성되고 상기 분해필터는 상기 흡입구에 대응되도록 외벽의 내측으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균시스템에 있어서, 상기 정화용 흡입팬은 상기 멸균장치에 의해 실내 공간 멸균이 완전히 끝난 후 주변 환경 조건에 따라 상기 케이싱의 내부에 설치된 메인보드의 마이컴에 의해 온/오프하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균시스템에 있어서, 상기 분해필터는 과산화수소수 분해필터이며, 2∼3mm 크기의 펠릿(Pellet) 또는 볼(Ball) 형태의 이산화망간(MnO₂)을 필터 입자로 사용하고, 2개의 허니컴 구조재의 6각형 구멍(예컨대, 구경 10∼12mm, 간격 1∼2mm)에 필터 입자를 약 2/3 정도 채우고 2개의 허니컴 구조재를 2중으로 겹쳐 조립하되, 필터를 통과하는 공기가 필터 입자에 접촉되는 면적이 많아 지게 6각형 구멍이 서로 겹치지 않고 어긋나게 배열되고, 상기 케이싱 하단의 전면, 좌/우 3면에 배치되고, 그 외면에 공기 흡입 시 먼지를 제거하기 위한 보조필터(Pre-Filter)가 필요 시 더 설치될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균시스템에 있어서, 상기 케이싱의 내부에 설치된 메인보드에 무선 통신 모듈(예컨대, RFID, LTE, WiFi, Bluetooth 등) 및 농도/온도/습도 감지 가능한 과산화수소수센서를 장착하여 외부에서 통신기기(예컨대, 제어앱이 탑재된 스마트폰 등)로 실시간 농도/온도/습도 감지 기반의 멸균 상태를 확인할 수 있고, 필요한 기능을 추가 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멸균장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 약액과 열풍의 혼합 과정에서 이 둘이 순간적으로 충돌해 발생되는 충격에 의해 약액이 더욱 미세한 유효 미립자로 분쇄되므로 실내의 공기중에 활성화된 병원균과 접촉할 가능성을 높여 멸균처리효율을 향상시키는 효과가 있다.

둘째, 가열된 제2 수직관의 내주면에 요철을 반복적으로 형성하고 있기 때문에 난기류가 발생되어 유효 미립자와 공기의 혼합 효율이 향상되고 제2 수직관의 내부에서 약액 입자가 더욱 미세화될 수 있는 효과를 제공한다.

셋째, 약액이 분사노즐로 공급되는 약액공급라인이 상부에서 하부 방향으로 수직으로 형성되어 있어서, 약액이 어떠한 저항 없이 중력에 의해 아래로 흐르며 이 과정에서 아래로 흐르는 약액이 약액공급라인에 잔류한 약액을 압축공기 차압을 이용한 사이폰 원리로 끌어당겨 약액공급라인을 완벽하게 청소하기 때문에 약액공급라인에 약액이 잔존하여 발생하는 이물질의 발생을 최대한 억제하여 분사노즐이 막히는 현상을 최소화시킬 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 상기 사이폰 원리에 추가하여 에어벤트에 약액공급라인으로 압축공기를 주입할 수 있도록 별도 압축공기 공급라인이 직결되므로 약액 분사 후에 압축공기가 유입되는 에어벤트를 개방하여 잔존 약액을 완전히 제거할 수 있다.

넷째, 분사노즐을 약액 분사 전, 후 자동으로 주기적으로 청소하게 되므로 노즐이 막히는 현상을 최소화시켜서 유지보수가 매우 편리하게 되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 멸균시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 멸균장치를 통해 유효 미립자를 분사하여 실내 공기중에 활성화된 유해균을 멸균시키고 정화장치를 통해 실내 공간을 멸균시키기 위한 유효 미립자를 흡입하여 정화시킴으로써 호흡기에 부정적인 영향을 끼치는 수단을 공기중에서 완전히 제거하여 공기질을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

둘째, 실내 공간에 비산된 유효 미립자를 포집하기 위한 별도의 집진수단을 구비할 필요가 없으므로 집진수단의 추가 구매비용을 절감할 수 있으며 점유공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 멸균장치의 전체적인 구성 및 작동 개념을 도시한 도면.
도 2는 절곡관의 내부 구성을 보인 도면.
도 3은 절곡관의 전체적인 외관을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 유효 미립자가 제2 수직관의 내주면에 충돌되어 미세화되는 개념을 도시한 도면.
도 5는 히팅코일로 구현된 히터의 일실시예를 도시한 도면.
도 6 내지 도 7은 레저버의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 도 9는 청소니들의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 멸균시스템의 전체적인 외관을 도시한 도면.
도 11의 (a)는 정화장치가 활성하된 상태의 개념도, 도 11의 (b)는 정화장치가 활성화된 상태의 개념도.
도 12는 정화장치의 전체적인 외관을 도시한 도면.
도 13은 정화장치의 단면구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 14는 정화장치에 사용되는 3렬 팬 구조 BLDC 모터를 예시한 사진.
도 15는 2개의 허니컴 구조재의 6각형 구멍에 필터 입자를 약 2/3 정도 채우고 2개의 허니컴 구조재를 2중으로 겹쳐 조립한 분해필터를 예시한 사진.
도 16은 도 15에 나타낸 6각형 구명에 채워진 펠릿(Pellet) 또는 볼(Ball) 형태의 이산화망간(MnO₂) 필터 입자를 예시한 사진.
도 17은 정화장치의 과산화수소수 분해 성능을 예시한 그래프.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

이하에서 설명하는 본 발명에 따른 멸균장치 및 멸균시스템은 하기의 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 청구하는 기술의 요지를 벗어남이 없이 해당 기술분야에 대하여 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.

도 1 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 공기를 흡입 가열한 뒤 이 열풍과 압축공기로 분사된 약액을 정면 충돌시켜 약액을 미립화시킨 뒤 실내 공간으로 분무하여 공기를 멸균시키는 원리의 멸균장치이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 멸균장치는 감()자형으로 절곡 형성되는 절곡관(10), 상기 절곡관(10)의 일측에 설치되어 절곡관(10)의 내부로 실내 공기를 흡입하는 흡입팬(20), 상기 절곡관(10)의 일측에 설치되어 흡입된 실내 공기를 가열시켜 열풍을 생성하는 히터(30), 상기 열풍의 이동방향에 대향되는 방향으로 약액을 분사하되 노즐팁(42)은 상기 절곡관(10)의 내부에 배치되고 노즐몸체(41)는 상기 절곡관(10)의 외부에 배치되는 분사노즐(40), 노즐몸체(41)에 직결되는 약액공급라인(50) 및 상기 약액공급라인(50)으로 약액을 공급하는 약액공급부(60)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

먼저, 절곡관(10)은 일측과 타측이 개구되고 내부가 빈 파이프 형태를 갖추며 약액의 증발에 따른 유효 미립자가 생성되기 위한 공간을 제공한다. 즉, 절곡관(10)의 일단으로 흡입된 공기가 절곡관(10)의 내부에서 가열되고 이에 따른 열풍이 분사노즐(40)에서 분사된 약액을 증발시키는 증발열로 작용한 뒤 증발된 유효 미립자가 절곡관(10)의 타단으로 배출되는 것이다.

절곡관(10)의 내부에 마련되는 흡입팬(20)과 히터(30)는 서로 인접 설치되며 실내 공기를 흡입하고 그 즉시 가열하는 기능을 담당한다. 이를 위해, 흡입팬(20)과 히터(30)는 절곡관(10)의 일측 개구부위 직하방에 설치되는 것이 바람직하다.

절곡관(10)의 일단과 타단은 서로 높이차(h)를 형성하도록 하여 절곡관(10)의 타측으로 배출되는 유효 미립자가 절곡관(10)의 일측으로 재흡입되는 것을 방지할 수 있다. 절곡관(10)의 일단이 절곡관의 타단보다 낮은 상, 하 높이를 형성하도록 하여 높이차(h)를 부여할 수 있다.

분사노즐(40)은 미세 입자의 약액을 분사하되 분사노즐(40)에서 분사된 미세 입자 약액이 열풍과 혼합되어 입자가 더욱 미세화된 미립자를 형성한다.

분사노즐(40)은 히터(30)와 흡입팬(20)에 의해 생성된 열풍의 진행방향에 대향되는 방향으로 약액을 분사하기 때문에 도 1에 도시된 바와 같이 약액과 열풍의 물리적인 충돌이 발생하게 된다.

약액과 열풍의 혼합 과정에서 이 둘이 순간적으로 충돌해 발생되는 충격에 의해 약액을 더욱 미세한 유효 미립자로 증발시킬 수 있다. 또한, 약액과 열풍이 충돌하여 혼합되는 과정에서 난기류가 발생하여 약액과 열풍의 열교환이 신속하게 이루어지기 때문에 약액 증발효율을 대폭 증대시킬 수 있다.

만일, 약액이 목표하는 수준으로 미세화가 진행되지 못한 상태에서 절곡관(10)의 타측을 향해 분사될 경우 분사 과정에서 응축되어 피멸균체의 표면에 맺혀 공기의 멸균력을 상실하거나 절곡관(10)의 내부에서 응축되어 노즐팁(42)을 막는 등의 문제점이 발생될 수 있다.

이러한 문제점을 제거하기 위해 본 발명은 절곡관 내부 또는 외부에 반도체 온/습도 센서를 장착하고 마이컴 제어를 통해 온도 및/또는 습도를 감시하여, 히터 온/오프 또는 흡입팬 속도를 제어하여 응축 방지를 위한 온도 제어를 한다.

따라서, 본 발명에 따른 멸균장치는 약액을 더욱 미세화된 유효 미립자로 형성할 수 있는 부분에서 실내의 공기중에 활성화된 병원균과 접촉할 가능성을 높여 멸균처리효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 절곡관(10)은 전술한 바와 같이 감()자형으로 절곡 형성되기 때문에 약액을 증발시키기 위한 열풍과 약액의 혼합시간을 충분히 확보할 수 있다.

다시 말해, 절곡관(10)의 내부에서 하강하는 열풍과 이 열풍의 대향되는 방향에서 분사되는 약액이 절곡관(10)의 중심에서 충분한 시간동안 혼합된 뒤 증발된 유효 미립자가 절곡관(10)의 타측 방향을 따라 이동하여 실내의 공기중으로 분사되는 것이다.

이를 위해, 절곡관(10)은 수평 방향으로 연장되는 수평관(11), 상기 수평관(11)의 일측에서 수직으로 절곡되어 상부로 연장되는 제1 수직관(12) 및 상기 수평관(11)의 타측에서 수직으로 절곡되어 상부로 연장되는 자바라관 형태의 제2 수직관(13)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

상기 흡입팬(20)과 히터(30)는 제1 수직관(12)에 각각 설치되는 것이 바람직하며 상기 분사노즐(40)은 상기 수평관(11)의 타측에 설치되어 수평관(11)의 일측을 향해 약액을 분사하는 것이 바람직하다. 제1 수직관(12)을 따라 하강하는 열풍은 수평관(11)으로 진입되고 수평관(11)에서 열풍의 진행방향과 반대되는 방향으로 분사되는 약액과 충돌되어 증발된 유효 미립자가 제2 수직관(13)을 따라 상승하여 실내 공기 중으로 배출된다.

제2 수직관(13)을 따라 상승하는 미립자는 제2 수직관(13)의 내주면에 접촉하여 더욱 미세화된 상태에서 실내 공간으로 배출될 수 있다.

이는 제2 수직관(13)이 자바라 형태인 것에 기인하며 도 4에 도시된 바와 같이 제2 수직관(13)의 내주면에 요철을 반복적으로 형성하고 있기 때문에 유효 미립자와의 접촉 면적이 넓어짐으로써 제2 수직관(13)을 통과하는 증발된 약액의 입자를 더욱 미세화할 수 있다. 아울러, 제2 수직관(13)의 내주면을 따라 선회하는 상승 기류가 형성되기 때문에 제2 수직관(13)의 내부에서 난기류가 발생되어 약액 입자가 더욱 미세화될 수 있게 된다.

한편, 흡입팬(20)이 실내 공기를 제1 관로(P1)로 흡입하여 제2 관로(P2)를 향해 하강시키게 되는데 실내 공기 중 상대적으로 분자의 밀도가 높은 찬공기들은 쉽게 하강하는 성질 때문에 흡입팬(20)의 출력을 작게 하더라도 실내 공기를 원활하게 절곡관(10)의 내부로 흡입할 수 있다.

이와 반대로, 증발된 유효 미립자는 제3 관로(P3)에서 상승기류를 타고 실내 공기중으로 배출되는데 열풍에 의해 승온되어 분자의 밀도가 낮아진 상태이기 때문에 제2 수직관(13) 내주면에 형성된 요철이 상승되는 유효 미립자를 간섭하더라도 제3 관로(P3) 내에서 쉽게 상승하여 실내 공기중으로 퍼져나갈 수 있게 되는 것이다.

설명하지 않은 도면부호 P1, P2, P3는 도 2에 도시된 바와 같이 각각 제1 수직관(12), 수평관(11), 제2 수직관(13)의 관로 내부를 의미한다.

즉, 제1 수직관(12)을 따라 하강하는 열풍은 수평관(11)으로 진입되고 수평관(11)에서 열풍의 진행방향과 반대되는 방향으로 분사되는 약액과 충돌되어 증발된 유효 미립자가 제2 수직관(13)을 따라 상승하여 실내 공기 중으로 배출된다.

제2 수직관(13)의 외측으로는 보온발열체(14)가 설치될 수 있으며 보온발열체(14)는 제2 수직관(13)을 통과하는 약액의 증발에 기여함은 물론, 절곡관(10) 내부에서 증발되는 약액이 실내 공간의 온, 습도의 영향을 최소한으로 받도록 하기 위한 목적이 있다.

상기 절곡관은 엘(L)자형으로 절곡 형성될 수도 있다. 이 경우 제2수직관(12) 및 수평관(11)은 하나의 수평관으로 대체할 수 있다.

히터(30)는 공기를 가열시킬 수 있는 공지의 발열수단으로써 히터(30)의 주변으로 복수 개의 방열판을 마련하거나 도 5에 도시된 바와 같이 원추형의 코일 형태로 권선되는 히팅코일로 구현되도록 하여 유입되는 공기가 전체적으로 가열되어 발열성능을 향상시킬 수 있다.

히터(30)의 온도와 흡입팬(20)의 출력을 조절하여 약액 증발에 필요한 최적의 온도를 설정해 이를 유지할 수 있다. 그 결과, 약액의 응축 현상을 방지할 수 있으며 실내 공간의 온, 습도의 변화에 효과적으로 대처할 수 있다.

약액공급라인(50)은 약액공급부(60)로부터 공급되는 약액이 분사노즐(40)에 도달하기까지의 관로 역할을 담당하며 이를 위해 분사노즐(40)과 약액공급부(60) 사이에 직결된다. 이때, 약액공급라인(50)은 보온발열체(14)와 제2 수직관(13)의 사이 공간에 배치되어 분사노즐(40)을 향해 하향 연장된 형태를 갖춘다.

약액공급라인(50)이 하향 연장된 형태를 갖고 있으므로, 약액공급라인(50)에 공급된 약액은 자중에 의해 하부방향으로 흐르게 되고, 또한 약액의 공급을 마친 후 압축공기가 공급되는 과정에서 하방으로 흐르는 압축공기에 의해 약액공급라인(50)의 내벽에 묻은 약액까지 쉽게 분사노즐(40)로 이동할 수 있게 되어, 약액공급라인(50)의 내부는 깨끗한 상태를 유지하게 되고, 이로 인하여 약액공급라인(50)의 내벽에 잔존하는 약액에 의해 발생하던 이물질의 발생이 억제되어 분사노즐(40)의 막힘현상을 최소화시킬 수 있게 된다.

만일, 약액 잔량이 약액공급라인(50)에서 원활하게 배출되지 못할 경우 약액공급라인(50)에 잔존하는 약액에서 작은 알맹이 형태의 이물질이 발생하게 되는데 이는 노즐을 막는 주 원인이 된다.

그리고, 약액공급라인(50)은 전술한 바와 같이 보온발열체(14)와 제2 수직관(13) 사이 공간에서 하방을 향해 연장 배치되므로 보온발열체(14)의 열기를 제공받아 약액공급라인(50)으로 공급되는 약액을 예열시킬 수 있다. 분사노즐(40)을 통해 분사되는 약액이 충분히 예열된 상태에서 분사되면 약액이 목표하는 유효 미립자에 보다 빠르게 다다를 수 있다.

도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 약액공급라인(50)의 경로 상에는 약액을 저류시키는 레저버(51)가 형성될 수도 있다.

레저버(51)는 약액공급라인(50)의 상부에 형성되는 것이 바람직하며 약액공급부(60)로부터 공급되는 약액의 일정량을 저장하여 이를 분사노즐(40) 및 약액공급라인(50)에 공급한다.

한편, 본 발명에 따른 멸균장치는 필요에 따라 전술한 절곡관(10)(예컨대, 70mm 두께 스테인리스 사각관 또는 유사 제품), 반도체 온/습도 센서, 흡입팬(20)(예컨대, BLCD 흡입팬), 히터(30)(예컨대, 소형 콘형 시즈 히터[Sheath Heater]), 분사노즐(40), 약액공급라인(50)의 구성이 하나의 모듈을 이루고, 각각의 모듈은 마이컴으로 상기 부품을 제어할 수 있다. 또한, 멸균 공간에 따라 이러한 모듈은 복수 배치된 시스템으로 이루어질 수 있으며 소형부터 대형 제품까지 대응이 가능하며, 레저버(51)는 각각의 모듈의 약액공급라인(50)으로 약액을 분배시키는 역할을 담당하게 된다.

특히, 상기 모듈을 복수 배치할 경우 각각의 모듈에 약액을 압송하는 펌프(63)를 1:1 배치하지 않고, 다채널 연동 펌프(Multi Channel Peristaltic Pump)로 채택하여 멸균 공간에 따른 약액 제어를 마이컴을 통해 2진수 조합으로 가능토록 할 수 있으며, 예컨대 멸균 공간에 따라 분사액을 모듈 당 응축되지 않는 최대분사량×1(혹은 2, 3, 4, 5, ..., n)의 조합으로 분사 가능하다.

레저버(51)의 구체적인 작용에 대해서는 후술 될 약액공급부(60)의 설명에서 함께 기술하기로 한다.

약액공급부(60)는 약액이 저장되는 저장통(61), 상기 약액공급라인(50)에 직결되며 상기 저장통(61)에 저장된 약액을 약액공급라인(50)으로 압송하는 펌프(63)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 이때, 상기 약액공급라인(50)의 경로 상에는 에어벤트가 형성될 수 있다.

약액공급부(60)는 약액공급라인(50)에 최대한으로 인접 설치되는 것이 바람직하다.

저장통(61)과 펌프(63)는 약액공급라인(50)에 연결되어 있으며 펌프(63)가 저장통(61)에 저장된 약액을 압송하여 공급하면 약액은 약액공급라인(50)을 타고 분사노즐(40)로 공급되는 구조를 갖추게 된다.

이때, 펌프(63)는 연동 펌프(Peristaltic Pump)로 구현되도록 하여 스텝모터의 펄스 수를 제어하여 회전수를 조절함으로써 약액을 매우 정밀하게 공급이 가능하도록 한다. 즉, 저장통(61)에서 분사노즐(40)까지 약액의 공급량 자체가 제어되는 구성을 갖춘다.

상기 약액공급라인(50)에는 에어벤트를 개폐 제어할 수 있는 솔레노이드밸브(SV)가 설치되는 것이 바람직하며 솔레노이드밸브(SV)의 제어를 통해 에어벤트가 선택적으로 개폐될 수 있다. 또한, 에어벤트에는 약액공급라인(50)으로 압축공기를 주입할 수 있도록 별도 압축공기 공급라인(미도시)이 직결된다.

멸균장치의 구동중에는 약액이 약액공급라인(50), 분사노즐(40)에 지속적으로 흐르고 있기 때문에 약액이 관로를 막거나 노즐팁(42)을 막을 염려가 없으나, 멸균장치의 구동이 중지되면 각각의 부재에 흐르던 약액의 일부가 잔존하게 되고 이 상태가 지속되면 약액이 고착되어 작은 알맹이 형태의 이물질을 형성하여 노즐팁(42)을 막아 여러가지 문제점을 초래하였다.

특히, 분사노즐(40)에 약액이 고착되면 약액 분사 자체가 불가능해지기 때문에 이를 방지하고자 종래에는 분사노즐(40)을 정기적으로 분해하여 청소하거나 심하게는 분사노즐(40)을 새것으로 교체해야만 했다.

이와 같은 유지보수 방법은 분사노즐(40)을 분해, 청소, 재결합하는 비효율적인 측면이 뒤따르며 경제적으로도 합리적이지 못하였다.

반면, 본 발명에 따른 멸균장치는 약액의 분사후에 에어벤트를 개방하기만 하면 레저버(51)에 저류된 약액이 자중에 의해 분사노즐(40) 측으로 이동되어 약액공급라인(62)과 분사노즐(40)의 내벽에 잔류한 약액까지 분사노즐(40)로 전량 배출될 수 있다.

다시 말해, 멸균장치의 약액 분사후에 솔레노이드밸브(SV)를 제어하여 에어벤트를 개방하면 약액공급라인(50)에 가해지던 압력이 해제됨과 함께 에어벤트로 압축공기가 유입되면서 레저버(51)에 저장된 약액이 상대적으로 빠른 유속으로 분사노즐(40)을 향해 낙하한다. 이때, 약액공급라인(50)은 상, 하 방향으로 수직 연장 형성되기 때문에 약액이 약액공급라인(50)에서 어떠한 저항 없이 자유낙하하며 자유낙하하는 약액이 약액공급라인(50)에 잔류한 약액을 압축공기 차압을 이용한 사이폰 원리로 끌어당겨 청소한 뒤 분사노즐(40)에 모여 전량 외부로 배출되는 것이다.

한편, 약액공급라인(50)에 압축공기를 주입하기 전 증류수를 주입하여 분사노즐(40) 또는 약액공급라인(50)에 잔류한 약액을 청소할 수도 있다.

이를 위해, 멸균장치는 도시하지 않았지만 증류수가 저장된 증류수챔버와 상기 증류수챔버에 저장된 증류수를 상기 액약공급라인(50)으로 공급 제어하는 제어밸브를 더 포함할 수도 있다.

정리하면, 분사노즐(40) 또는 약액공급라인(50)의 청소시 먼저 약액공급라인(50)으로 증류수를 공급하여 분사노즐(40)과 약액공급라인(50)의 관로를 세척한 뒤 에어벤트에 압축공기를 불어넣어 약액 잔량의 청소를 수행할 수 있다.

즉, 약액공급라인(50)과 분사노즐(40)을 별도 분해하여 청소를 수행할 필요 없이도 약액의 고착화를 방지할 수 있으므로 유지보수의 용이성이 대폭 향상되는 것이다. 필요에 의해 분사노즐(40)을 조작할 일이 있더라도 노즐몸체(41)가 절곡관(10)의 외측에 배치되므로 주변 구조물의 분해 없이 분사노즐(40)을 조작할 수 있다.

분사노즐(40)은 약액을 미스트 형식으로 분사할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 그 일례로, 도 8에 도시된 바와 같이 노즐몸체(41), 노즐몸체(41)의 전방에 장착되는 노즐팁(42), 상기 노즐팁(42)을 관통하도록 상기 노즐몸체(41)의 내부에서 작동되는 청소니들(43) 및 상기 노즐몸체(41)의 후방에 장착되며 상기 청소니들(43)을 왕복 작동시키는 엑츄에이터(44)를 포함하는 분사노즐(40)을 예시한다.

노즐몸체(41)는 분사노즐(40)의 전체적인 외관을 구성하며 상부에는 약액공급라인(50)이 접속되는 제1 접속구(J1), 하부에는 제1 압축공급라인(71)이 접속되는 제2 접속구(J2), 후방(도 8 기준으로 좌측)에는 엑츄에이터(44)의 출력단(45)이 도입되는 제3 접속구(J3)가 형성된다.

제1 압축공급라인(71)은 별도 구비된 압축기(70)에서 제공되는 압축공기를 노즐몸체(41)의 내부로 안내하기 위한 배관을 의미하며 제1 압축공급라인(71)을 통해 노즐몸체(41)로 공급되는 압축공기는 약액공급라인(50)으로부터 공급되는 약액을 강한 압력으로 분사시키기 위한 용도로 활용되며 압축공기와 약액이 노즐몸체(41) 내부에서 혼합되어 노즐팁(42)으로 분사된다.

즉, 분사노즐(40)은 이류체 방식으로서 한쪽에 약액을 공급하고 다른 한쪽에 압축공기를 공급하여 압축공기의 차압에 의해 약액이 빨려 나가는 원리를 이용하였다.

한편, 엑츄에이터(44)는 공지의 공압실린더를 채용하였으며, 제2 압축공급라인(72)을 통해 압축기(70)와 연결되어 압충공기를 제공받아 작동될 수 있다. 엑츄에이터(44)의 출력단(45)은 노즐몸체(41)를 관통하여 청소니들(43)과 결합되어 있으며 출력단(45)이 신장 또는 압축되어 청소니들(43)을 노즐몸체(41)의 내부에서 왕복 견인한다.

분사노즐(40), 특히, 노즐팁(42)의 청소를 위해 엑츄에이터(44)를 작동시키면 도 8에 도시된 상태에서의 청소니들(43)이 엑츄에이터(44)의 출력단(45)에 의해 견인되어 도 9에 도시된 것처럼 노즐팁(42)을 관통하여 분사노즐(40)의 외부로 노출된다.

즉, 불측의 사유로 노즐팁(42)에 약액이 고착되어 막혀버렸을 경우 분사노즐(40) 전체를 분해, 청소할 필요 없이 엑츄에이터(44)를 작동시켜 청소니들(43)을 이용해 노즐팁(42)에 고착된 이물질을 밀어내면 노즐팁(42)의 청소를 간편하게 수행할 수 있다.

고착된 이물질에 의해 막혀있던 노즐팁(42)이 개방되면 청소니들(43)을 원위치로 복원시키도록 엑츄에이터(44)를 구동 제어한다.

이하, 본 발명에 따른 멸균장치의 작용을 설명하겠다. 본 작용에서는 멸균장치가 작동되는 상태를 예로 들어 설명하겠다.

먼저, 멸균장치가 구동되면 흡입팬(20)이 구동되어 절곡관(10)의 제1 수직관(12)으로 실내 공기를 흡입한다. 흡입팬(20)에 의해 흡입된 실내 공기는 히터(30)를 통과하면서 승온되어 열풍으로서 절곡관(10)의 수평관(11)으로 이동된다.

이와 동시에 약액공급부(60)에서 약액을 약액공급라인(50)으로 공급하면 이 약액은 약액공급라인(50)을 따라 분사노즐(40) 측으로 낙하하고 노즐몸체(41) 내부에서 압축공기와 혼합되어 노즐팁(42)을 통해 미스트 형태로 분사된다.

이렇게 분사된 약액은 수평관(11)의 중앙부근에서 열풍과 충돌하여 유효 미립자로 증발되고 지속적으로 공급되는 열풍의 이동방향을 따라 제2 수직관(13)을 통과하여 실내 공간으로 배출된다.

한편, 약액의 분사후에 에어벤트를 개방하면 레저버(51)에 저류된 약액이 급속도로 낙하하면서 약액공급라인(50)에 잔류한 약액을 청소한 뒤 분사노즐(40)로 배출되어 약액공급라인(50)의 청소가 수행되고, 노즐팁(42)이 완전히 막혀버렸을 경우 엑츄에이터(44)를 구동 제어하여 노즐팁(42)을 관통하도록 청소니들(43)을 왕복 이동시키면 막혔던 노즐팁(42)을 개방할 수 있다.

정리하면, 본 발명에 따른 멸균장치는 약액과 열풍의 혼합 과정이서 이 둘이 순간적으로 충돌해 발생되는 충격에 의해 약액을 더욱 미세한 유효 미립자로 증발시킬 수 있으므로 실내의 공기중에 활성화된 병원균과 접촉할 가능성을 높여 멸균처리효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 제2 수직관(13)의 내주면에 요철을 반복적으로 형성하고 있기 때문에 유효 미립자와의 접촉 면적이 넓어짐으로써 제2 수직관(13)을 통과하는 증발된 약액의 입자를 더욱 미세화할 수 있음과 아울러, 제2 수직관(13)의 내주면을 따라 선회하는 상승 기류가 형성되기 때문에 제2 수직관(13)의 내부에서 난기류가 발생되어 약액 입자가 더욱 미세화될 수 있는 효과를 제공한다.

또, 청소를 위해 솔레노이드밸브(SV)를 제어하여 에어벤트를 개방하면 약액공급라인(50)에 가해지던 압력이 해제됨과 함께 에어벤트로 압축공기가 유입되면서 레저버(51)에 저장된 약액이 상대적으로 빠른 유속으로 분사노즐(40)을 향해 낙하한다. 이 과정에서 낙하하는 약액이 약액공급라인(50)에 잔류한 약액을 청소한 뒤 분사노즐(40)에 모여 전량 외부로 배출되기 때문에 약액공급라인(50)과 분사노즐(40)을 별도 분해하여 청소를 수행할 필요 없이도 약액의 고착화를 방지할 수 있으므로 유지보수의 용이성이 대폭 향상되는 효과를 제공한다.

한편, 본 발명에 따른 멸균시스템은 상기 본 발명에 따른 멸균장치를 사용하여 실내 공간을 멸균하고, 멸균이 완료된 상태의 실내 공기중에 비산된 약액 미립자를 포집하여 실내 공간을 정화시킴으로써 호흡기에 부정적인 영향을 끼치는 수단을 공기중에서 완전히 제거하여 공기질을 대폭 향상시킬 수 있다.

도 10 내지 도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 멸균시스템은 약액을 증발시켜 실내 공기에 분무하는 멸균장치(1) 및 상기 멸균장치(1)에 인접 배치되며 실내 공간의 공기중에 비산된 유효 미립자를 흡입하여 분해시키는 정화장치(2)를 포함하여 구성된다.

도 10에서는 멸균장치(1)와 정화장치(2)가 하우징(3)에 내장된 시스템을 예시하나 별도 하우징(3) 없이 멸균장치(1)와 정화장치(2)가 각각 모듈 형태로 개별 구비될 수도 있다.

멸균장치(1)는 공기 멸균에 활용되는 약액, 특히 과산화수소를 유효 미립자로 증발시켜 실내 공기중에 분사하여 유해균을 멸균시키고 정화장치(2)는 멸균된 실내 공간에 비산된 유효 미립자를 흡입하여 실내 공기를 과산화수소 입자로부터 정화시키는데 활용된다.

도 11a에 도시된 바와 같이 멸균장치(1)가 운전되는 상태에서는 정화장치(2)의 운전이 중지되고, 도11b에 도시된 바와 같이 정화장치(2)가 운전중인 상태에선 멸균장치(1)의 운전이 중지되도록 시스템이 구동 제어됨이 바람직하다.

정화장치(2)는 도 12 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 흡입구(110)가 관통 형성되는 함체 형상의 케이싱(100), 상기 흡입구(110)를 통해 상기 케이싱(100)의 내부로 실내 공기를 흡입하는 정화용 흡입팬(200) 및 상기 케이싱(100)의 내부에 장착되며 케이싱(100)의 내부로 흡입된 공기에 포함된 유효 미립자를 포집하여 분해시키는 분해필터(300)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

첨부되는 도면에는 사면체 형상의 케이싱(100)을 예시하나 이에 한정하는 것은 아니며, 케이싱(100)의 내부로 분해필터(300) 등을 내장할 수 있는 형태라면 어떠한 것도 무관하다.

상기 정화용 흡입팬(200)은 상기 케이싱(100) 하단의 후면에 설치되고, 팬의 공기 방향은 케이싱(100)에서 외부 쪽으로 향하게 배치하고, 하우징(3) 안에 상기 멸균장치(1)와 함께 수용되는 상기 정화장치(2)를 소형, 경량화 하도록 소형, 경량의 3렬 팬 구조 BLDC(Brushless DC) 모터를 채용하는 것이 바람직하다.

도 14는 정화장치(1)에 사용되는 3렬 팬 구조 BLDC 모터를 예시한 사진이다.

상기 정화용 흡입팬(200)으로 AC 팬 모터를 사용하면 소형, 경량화 가능한 3렬 팬 구조 BLDC 모터와 비교하여 볼 때, 무겁고 부피가 큰 팬을 사용하게 되어 소형, 경량화에 한계가 있다. 또한, 성능면에서 팬 회전 속도가 2∼3배 차이나는 1000rpm 3렬 팬 구조 BLDC와 2000∼3000rpm AC 팬 모터를 비교하면 3렬 팬 구조 BLDC는 1개 260g, AC 팬 모터는 1개 2.7Kg으로 무게가 무겁고, 부피도 상대적으로 더 크다.

상기 정화용 흡입팬(200)은 상기 케이싱(100)의 외벽에 장착되며 상기 흡입구(110)는 상기 정화용 흡입팬(200)이 장착된 케이싱(100)의 외벽을 제외한 외벽에 연이어 형성되고 상기 분해필터(300)는 상기 흡입구(110)에 대응되도록 외벽의 내측으로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 정화용 흡입팬(200)이 가동되면 실내 공기가 케이싱(100)의 내부로 유입되고 이 과정에서 흡입구(110)에 인접 배치된 분해필터(300)가 케이싱(100)의 내부로 유입되는 실내 공기에 포함된 유효 미립자를 포집한다. 케이싱(100) 내부에서 정화된 공기는 정화용 흡입팬(200)을 통과해 실내 공간으로 다시 배출되는 순환구조를 갖추게 된다.

상기 정화용 흡입팬(200)은 상기 멸균장치(1)에 의해 실내 공간 멸균이 완전히 끝난 후 주변 환경 조건에 따라 상기 케이싱(100)의 내부에 설치된 메인보드의 마이컴에 의해 온/오프하도록 제어되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 분해필터(300)는 이산화망간(MnO₂)을 포함하는 필터인 것이 바람직하며 과산화수소 약액의 유효 미립자를 물과 산소로 분해시킨다는 특징이 있다.

상기 분해필터(300)는 과산화수소수 분해필터이며, 2∼3mm 크기의 펠릿(Pellet) 또는 볼(Ball) 형태의 이산화망간(MnO₂)을 필터 입자로 사용하고, 2개의 허니컴 구조재의 6각형 구멍(예컨대, 구경 10∼12mm, 간격 1∼2mm)에 필터 입자를 약 2/3 정도 채우고 2개의 허니컴 구조재를 2중으로 겹쳐 조립하되, 필터를 통과하는 공기가 필터 입자에 접촉되는 면적이 많아 지게 6각형 구멍이 서로 겹치지 않고 어긋나게 배열되고, 상기 케이싱 하단의 전면, 좌/우 3면에 배치되고, 그 외면에 공기 흡입 시 먼지를 제거하기 위한 보조필터(Pre-Filter)가 필요 시 더 설치될 수 있다.

상기 분해필터(300)는 벌집 구조재의 두께에 따라 10/10mm, 10/20mm, 20/20mm 등 다양한 조합으로 제작될 수 있다.

참고로, 도 15에 나타낸 사진은 2개의 허니컴 구조재의 6각형 구멍에 필터 입자를 약 2/3 정도 채우고 2개의 허니컴 구조재를 2중으로 겹쳐 조립한 분해필터를 예시하고, 도 16에 나타낸 사진 중 (a)와 (b)는 도 15에 나타낸 6각형 구명에 채워진 펠릿(Pellet) 또는 볼(Ball) 형태의 이산화망간(MnO₂) 필터 입자를 예시한다.

이산화망간(MnO₂)은 과산화수소와 반응하면 생성물로써 물과 산소로 분해되기 때문에 분해필터(300)가 과산화수소 약액의 유효 미립자를 포집하게 되면 과산화수소가 물과 산소로 분해되고, 분해된 물은 케이싱(100)의 내부에 저장되거나 별도 배출라인을 따라 외부로 배출되며 산소는 실내 공기중으로 방류된다.

도시하지 않았지만 케이싱(100)의 내부에는 분해필터(300)에 의해 분해된 물이 저장되는 챔버 또는 분해된 물이 배출되는 배출라인이 마련될 수 있다.

도 17은 본 발명에 따른 정화장치(2)의 과산화수소수(H₂O₂) 분해 성능을 예시한 그래프로서, 분해필터(300)가 과산화수소 약액의 유효 미립자(H₂O₂ Vapor)가 흡입구(110)(vapor inlet)를 통해 대략 200∼1100 ppmv 농도(concentration) 변화를 나타내며 150분 동안 흡입되고 400분 동안 분해필터(300)에 의해 물로 분해되어 배출(vapor outlet)될 때 0∼3 ppmv 농도(concentration) 변화를 나타냄을 확인할 수 있다.

정리하면, 본 발명에 따른 멸균시스템은 실내 공간의 멸균은 물론, 멸균이 완료된 상태의 실내 공기중에 비산된 약액 미립자를 포집하여 실내 공간을 정화시킴으로써 호흡기에 부정적인 영향을 끼치는 수단을 공기중에서 완전히 제거하여 공기질을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 멸균시스템은 상기 케이싱(100)의 내부에 설치된 메인보드에 무선 통신 모듈(예컨대, RFID, LTE, WiFi, Bluetooth 등) 및 농도/온도/습도 감지 가능한 과산화수소수센서를 장착하여 외부에서 통신기기(예컨대, 제어앱이 탑재된 스마트폰 등)로 실시간 농도/온도/습도 감지 기반의 멸균 상태를 확인할 수 있고, 필요한 기능을 추가 구현할 수 있다.

1: 멸균장치 2: 정화장치
3: 하우징
10: 절곡관 20: 흡입팬
30: 히터 40: 분사노즐
50: 약액공급라인 60: 약액공급부
70: 압축기 11: 수평관
12: 제1 수직관 13: 제2 수직관
41: 노즐몸체 42: 노즐팁
43: 청소니들
100: 케이싱 110: 흡입구
200: 정화용 흡입팬 300: 분해필터

Claims

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감()자형으로 절곡 형성되는 절곡관;
상기 절곡관의 일측에 설치되어 절곡관의 내부로 실내 공기를 흡입하는 흡입팬;
상기 절곡관의 일측에 설치되어 흡입된 실내 공기를 가열시켜 열풍을 생성하는 히터;
상기 열풍의 이동방향에 대향되는 방향으로 약액을 분사하되 노즐팁은 상기 절곡관의 내부에 배치되고 노즐몸체는 상기 절곡관의 외부에 배치되는 분사노즐;
노즐몸체에 직결되는 약액공급라인; 및
상기 약액공급라인으로 약액을 공급하는 약액공급부;를 포함하며,
열풍과 혼합된 약액이 외부로 배출되도록 상기 절곡관의 타측이 개구되고,
상기 절곡관 내부 또는 외부에 반도체 온/습도 센서를 장착하고 마이컴 제어를 통해 온도 또는 습도를 감시하여, 히터 온/오프 및 흡입팬 속도를 제어하여 응축 방지를 위한 온도 제어를 하고, 상기 절곡관, 반도체 온/습도 센서, 흡입팬, 히터, 분사노즐, 약액공급라인이 하나의 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
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제 14 항에 있어서, 상기 모듈은 멸균 공간에 따라 복수 배치되어 제작되는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
제 14 항에 있어서, 멸균액에 무탈한 모듈 장착을 위한 용기는, 플라스틱 계열은 ABS 모재를 사용하여 진공성형 후 샌딩(Sanding or Bead Blasting) 처리, 금속 재질은 전착 도색 처리하여 제작하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
제 17 항에 있어서, 상기 모듈을 복수 배치할 경우 각각의 모듈에 약액을 압송하는 펌프를 다채널 연동 펌프(Multi Channel Peristaltic Pump)로 채택하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
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