KR20010106156A - 멸균용 진동 교반 장치, 멸균 장치, 및 멸균 방법 - Google Patents

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Abstract

진동 모터(14)를 포함하는 진동 발생 유닛과, 이 진동 발생 유닛에 연결되어 작동하는 진동봉(7)과, 이 진동봉(7)에 고정된 진동 날개(10)와, 이 진동 날개를 상기 진동봉에 고정시키기 위한 진동 날개 고정 부재(11)를 포함하는 진동 교반 장치를 제공하여 액체를 멸균하는 방법으로서, 이 방법은, 상기 진동 날개(10)의 표면은 멸균성 금속으로 제조되고 진동 날개 고정 부재(11)는 자장 발생 재료로 제조되고, 이 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재를 처리 탱크(13)에 수용된 액체(LIQ)에 침지시키며, 상기 액체를 진동 교반시키는 진동 발생 유닛에 의해 진동 날개를 0.1 내지 15.0 mm 의 진폭 및 분당 200 내지 1000 회의 진동수로 진동시켜서 액체를 멸균시키는 것을 특징으로 한다.

Description

멸균용 진동 교반 장치, 멸균 장치, 및 멸균 방법 {VIBRATIONALLY STIRRING APPARATUS FOR STERILIZATION, STERILIZING APPARATUS AND STERILIZING METHOD}
본 발명은 멸균용 진동 교반 장치, 이 진동 교반 장치를 포함하는 멸균 장치, 및 상기 장치를 이용하여 액체 또는 고형 물품을 멸균하는 방법에 관한 것이다.
종래의 물을 멸균하는 방법에서는, 물을 멸균하기 위해 하이포아염소산 나트륨 등과 같은 산화제를 물로 투입하는 방법이 채택되어 왔다. 그러나, 이 방법은, 처리된 물에 염소 이온이 잔류해 있기 때문에 물에서 염소의 냄새가 유발되어서 물 자체의 맛이 좋지 않다. 물의 좋지 않은 맛을 감소시키기 위해 약제의 양을 감소시키면, 멸균 효과가 또한 떨어진다. 반면에, 약제의 양을 증가시키면 인간에게 유해하게 된다. 그래서, 상기 방법은 가능하면 사용되어서는 안된다. 특히 건물 등의 지붕에 설치된 탱크(저수조)에 저장된 식수의 경우에는, 물에 투입된 약제가 그 효과를 잃어서 탱크에 저장된 물이 공기중에 존재하는 미생물(박테리아) 또는 미분진에 의해 실제적으로 오염된다. 그래서, 탱크의 내표면을 세정하고 탱크에 남아있는 물을 주기적으로 폐기하는 것이 필수불가결하다.
다른 한편으로, 의료 기구를 멸균하기 위해 각종 소독제를 다량으로 사용한다. 그래서, 비용 문제뿐만 아니라 배수 문제를 포함한 다양한 문제점이 존재하게 된다. 또한, 병원, 학교 등의 식기를 멸균하는데는 다양한 난점이 존재한다.
본 발명의 목적은, 멸균용 진동 교반 장치와, 소독제 또는 멸균제를 사용하지 않고서도 충분히 멸균된 액체 또는 고형 물품을 공급할 수 있는 멸균 장치와, 상기 진동 교반 장치를 이용하여 액체 또는 고형 물품을 멸균하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 액체를 진동 교반시킴으로써 상기 액체 및/또는 액체에 침지된 물품을 멸균시키기 위한 진동 교반 장치가 제공되는데, 이 진동 교반 장치는, 진동 모터를 포함한 진동 발생 유닛, 이 진동 발생 유닛에 연결되어 작동하는 1 이상의 진동봉, 이 진동봉에 고정된 1 이상의 진동 날개, 및 이 진동 날개를 상기 진동봉에 고정시키기 위한 진동 날개 고정 부재를 포함하며, 상기 진동 날개 및/또는 진동 날개 고정 부재는, 멸균성 금속 및/또는 멸균성 금속 화합물로 제조된 표면 및/또는 자장 발생 재료로 제조된 표면을 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 2 특징에 따르면, 액체 및/또는 액체에 침지된 물품용 멸균 장치가 제공되는데, 이 멸균 장치는, 상기 진동 교반 장치와, 상기 액체를 수용하고 그안에 상기 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재가 배치되는 처리 탱크를 포함하며, 상기 진동 날개 및/또는 진동 날개 고정 부재는, 멸균성 금속 및/또는 멸균성 금속 화합물로 제조된 표면 및/또는 자장 발생 재료로 제조된 표면을 갖는다.
물품을 처리 탱크에 고정하기 위한 홀더를 이용할 수 있다.
상기 홀더를 이동시키기 위한 구동 수단을 이용할 수 있다.
본 발명에서, 예컨대, 멸균성 금속은 은, 금, 또는 이들의 합금이고, 멸균성 금속 화합물은 산화티타늄 또는 산화아연이며, 진동 발생 유닛은 상기 진동 날개를, 0.1 내지 15.0 mm 의 진폭과 분당 200 내지 1000 회의 진동수로 상기 액체에서 진동시키고, 10 내지 200 Hz 의 주파수로 진동시키기 위해 진동 모터 제어용 인버터가 사용될 수도 있다.
본 발명의 멸균 장치는, 처리 탱크의 내부 또는 외부에 배치되어 진동 날개 및/또는 진동 날개 고정 부재를 자외선으로 조사하기 위한 장치를 가질 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 3 특징에 따르면, 액체 및/또는 액체에 침지된 물품용 멸균 방법이 제공되는데, 이 방법은, 상기 진동 교반 장치를 제공하는 단계와, 상기 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재를 처리 탱크에 수용된 액체에 침지시키는 단계와, 상기 액체를 진동 교반시키기 위해 진동 발생 유닛을 통해 진동 날개를 0.1 내지 15.0 mm 의 진폭과 분당 200 내지 1000 회의 진동수로 진동시켜서 액체를 멸균하는 단계를 포함한다.
액체에 물품을 침지시키고 이 액체를 진동 교반시켜서 상기 물품을 멸균할 수도 있다. 예컨대, 액체는 3 차원 각 방향으로 100 mm/sec 이상의 유속을 갖도록 진동 교반시킨다.
본 발명의 멸균 방법에서, 진동 날개 및/또는 진동 날개 고정 부재를 자외선으로 조사하면서 액체를 진동 교반시킬 수도 있다.
본 발명에서 "멸균" 또는 "멸균성"이라는 용어는, "저온살균", "소독", "미생물내성(microbiostasis)","미생물 조절", "미생물 제거", 또는 "항균"의 의미를포함한다.
본 발명은, 수도물과, 식수 제조용 물과, 수영장용 물과, 목욕, 차, 쥬스, 우유용 물 등과 같은 처리될 액체의 멸균에 적용될 수 있다. 게다가, 본 발명은, 과일과, 야채와, 생선과, 의료 기구 및 그의 부품과, 식품 제조 또는 식품 가공 기구 및 그의 부품과, 병원에서 사용되는 의복 등과 같은 처리될 고형 물품의 멸균에 적용될 수 있다. 상기 고형 물품은 멸균이 수행될 때 세척 처리된다.
게다가, 본 발명은 액체를 다른 재료와 혼합하여 이 혼합물을 멸균 및 교반시키는데 적용될 수 있다. 그 실시예는, 혼합 쥬스, 술, 마요네즈, 가공우유 등과 같은 다양한 종류의 먹을 수 있는 액체를 제조하거나, 물과 같은 액체에 냉동 생선과 같은 냉동 식품을 해동시키는 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 진동 교반 장치를 포함한 멸균 장치의 실시형태를 나타내는 단면도.
도 2 는 도 1 의 장치에 대한 평면도.
도 3 은 본 발명에 따른 장치의 다른 실시형태를 나타내는 단면도.
도 4 는 진동 스트레스 분산 유닛의 확대 단면도.
도 5 는 다른 진동 스트레스 분산 유닛의 확대 단면도.
도 6 은 진동 날개 부분을 나타내는 단면도.
도 7a 및 도 7b 는 진동 날개의 평면도.
도 8a 및 도 8b 는 진동 날개의 평면도.
도 9 는 본 발명에 따른 장치의 또다른 실시형태를 나타내는 단면도.
도 10 은 도 9 의 장치의 다른 단면도.
도 11 은 도 9 의 장치의 평면도.
도 12 는 본 발명에 따른 장치의 또다른 실시형태를 나타내는 단면도.
도 13 은 진동 날개의 플러터를 설명하기 위한 개략적인 도면.
도 14 는 본 발명에 따른 장치의 또다른 실시형태를 나타내는 단면도.
도 15 는 도 14 의 장치의 다른 단면도.
도 16 은 도 14 의 장치의 평면도.
도 17a 는 진동 흡수 부재의 평면도.
도 17b 및 도 17c 는 진동 흡수 부재의 변형형태를 나타내는 평면도.
도 17d 및 도 17e 는 진동 흡수 부재의 단면도.
도 18a 내지 도 18d 는 진동 흡수 부재의 정면도.
도 19 는 진동 흡수 부재의 변형형태를 나타내는 부분 단면사시도.
도 20 은 본 발명에 따른 장치의 또다른 실시형태를 나타내는 단면도.
도 21 은 본 발명에 따른 자외선 조사 장치를 포함한 멸균 장치의 실시형태를 나타내는 단면도.
도 22 는 도 21 의 장치의 단면도.
도 23 은 본 발명에 따른 자외선 조사 장치를 포함한 멸균 장치의 다른 실시형태를 나타내는 단면도.
도 24 는 도 23 의 장치를 나타내는 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 설명*
1 : 고무판 2 : 고무판
3 : 진동 흡수 부재 5 : 구멍
6 : 구멍 7 : 진동봉
8 : 스페이서 9 : 너트
10 : 진동 날개 11 : 고정 부재
13 : 처리 탱크 14 : 진동 모터
15 : 장착 부재 16 : 볼트
18 : 지지 부재 31, 32 : 볼트
33 : 고무 시트 34 : 구멍
35 : 인버터 36 : 가요성 밀폐부재
40 : 장착 테이블 41 : 진동 흡수 부재
42 : 베이스 부재 43 : 수직 가이드 축
44 : 코일 스프링 45 : 모터 장착판
60 : 베이스 부재 62 : 자외선 조사 장치
62a : 자외선 램프 62b : 반사 커버
64 : 자외선 조사 장치 64a : 자외선 램프
64b : 보호관 65 : 클램핑 부재
111 : 연결부 117 : 수나사
112, 113, 114, 115 : 너트 116 : 와셔링
118 : 고무링 134 : 분할 진동봉
136 : 전원 144 : 상부 가이드 봉
145 : 하부 가이드 봉 244 : 진동 프레임
246 : 코일 스프링 248 : 진동 모터
249 : 균형추 250 : 연결 부재
252 : 용기
본 발명에 따른 바람직한 실시형태가 첨부 도면과 관련하여 이하에서 설명될 것이다.
본 발명에 따른 멸균 장치의 실시형태는 도 1 및 도 2 와 관련하여 자세히 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 멸균 장치의 실시형태로서 상기 장치의 종단면도이다. 도 2 는 상기 장치의 평면도이다. 멸균 장치는 상부 개방식 원형 처리 탱크(멸균실)(13)를 구비하고, 이 처리 탱크에는 처리될 물과 같은 처리액 LIQ 가 충전된다. 상기 처리 탱크(13)의 상부 주변 에지부에는 진동 흡수 부재(41)를 통하여 장착 테이블(40)이 고정된다. 상기 장착 테이블(40)상에는 본 발명에 따른 진동 교반 장치가 장착된다.
진동 교반 장치는, 장착 테이블(40)에 고정된 베이스 부재(42), 그 하단부가 상기 장착 테이블(40)에 고정된 4 개의 수직 가이드 축(43), 이 가이드 축(43)의 주위에 배치된 4 개의 코일 스프링(44), 및 이 코일 스프링(44)의 상단부상에 배치된 모터 장착판(45)을 포함한다. 가이드 축(43)의 상부는 모터 장착판(45)에 형성된 개구를 통과하고 특정 범위내에서 상기 장착판(45)의 수평 이동을 제한한다. 상기 코일 스프링(44)은 진동 흡수 부재로서 작용한다. 상기 스프링(44) 대신에, 고무판 등과 같은 완충 부재를 사용할 수 있다. 이러한 경우에, 가이드 축(43) 및 완충 부재는 상이한 위치에 위치된다. 스프링(44)은 진동 흡수 기구를 구성하여 모터 장착판(45)으로부터 탱크(13)로의 진동을 방지한다.
진동 교반 장치는 상기 장착판(45)에 고정된 진동 모터(14)를 포함한다. 이들은 진동 발생 유닛을 구성한다. 장착판(45)은 가이드 축(43)을 따라 상하로 이동가능하다. 진동봉(7)은 그 상단부가 상기 장착판(45)에 연결된다. 상기진동봉(7)은 베이스 부재(42) 및 장착 테이블(40)에 형성된 개구를 통하여 처리 탱크(13)로 수직으로 연장한다. 그 각각이 1 종류 이상의 멸균성 또는 살균성 금속으로 제조된 표면을 갖는 5 개의 진동 날개(10)는, 진동봉(7)상에 형성된 수나사와 결합되는 너트(9)인 진동 날개 고정 부재(자성 재료로 형성되는 것이 바람직하다)에 의해 상기 진동봉(7)에 회전할 수 없게 고정되고, 고정판(도시되지 않음) 각각이 상기 너트(9)와 진동 날개(10) 사이에 위치한다.
진동 모터(14)의 진동수(주파수)를 조절하도록 트랜지스터 인버터(35)를 전원(136)과 진동 모터(14) 사이의 전력 공급 라인에 배치한다. 스프링(44)은 진동 모터(14)에 의해 발생된 진동 에너지의 일부를 흡수해서, 진동 에너지가 처리 탱크(13)로 전달되는 것이 방해된다. 잔류 진동 에너지는 진동봉(7)으로 전달되고, 이어서 진동 날개(10)로 전달된다. 진동 에너지는 진동 날개(10)로부터 처리될 물로 전달되어 물을 진동시키고 유동이 형성된다.
진동 모터(14)는, 인버터(35)의 조절하에서 10 Hz 내지 200 Hz, 바람직하게는 20 Hz 내지 60 Hz 범위에서 임의의 주파수로 진동하도록 작동되고, 진동 날개의 재질 및 두께는 진동봉(7)으로부터 전달된 진동 에너지에 기초하여, 진동 날개가 처리액 LIQ 에서 융통성있게 진동하도록 설정되는 것이 바람직하다.
각 날개는 살균성 금속이 도금된 금속 또는 살균성 금속이 도금된 플라스틱으로 형성되고, 예컨대 그 두께는 1.5 mm 이다. 각 날개는 수평으로 설치된다.
게다가, 각 진동 날개는 노치가 없는 모양으로 설계되는 것이 바람직하다. 만약 각 진동 날개가 노치를 갖는다면, 진동에 의한 재료 피로로 인해 상기 날개가 노치부로부터 균열이 발생하는 단점이 일어날 수도 있다. 각 진동 날개는 그 선단부 이외의 대부분의 영역이, 진동봉(7)에 고정된 그 베이스부와 동일한 폭을 갖는 스트라이프(stripe) 모양으로 설계되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 진동 스트레스 분산 유닛을 제공하는 것이 바람직하다. 도 3 은 진동 스트레스 분산 유닛을 이용하는 물 멸균 장치의 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태에서, 상부 가이드 봉(144)은 장착판(45)에 고정되고 하부 가이드 봉(145)은 장착 테이블(40)에 고정된다. 대응하는 상부 가이드 봉(144) 및 하부가이드 봉(145)은 수직하게 서로 정렬하도록 배치되어 그 사이에 간격을 형성한다. 인접한 진동 날개(10) 사이에는 스페이서(8)가 배치된다. 각 진동 날개(10)의 상측 및 하측에는 진동 날개 고정 부재(11)가 배치된다. 본 발명에서, "진동 날개 고정 부재"는 고정 부재(11)뿐만 아니라 스페이서(8), 너트(9) 등과 같은 고정부재의 부속물을 의미한다.
예컨대, 장착판(45)과 진동봉(7)의 연결부(111)를 구성하는 진동 스트레스 분산 유닛으로서 다음 수단을 사용할 수 있다. 예컨대, 진동 스트레스 분산 유닛으로서, 장착판(45)의 하측 및/또는 상측에서 진동봉(7)의 주위로 고무링이 연결부(111)에 제공될 수도 있다. 고무링은 그 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하다.
진동 스트레스 분산 유닛의 실시형태가 도 4 및 도 5 에 도시되어 있다. 진동봉(7)은 장착판(45)에 연결되고, 이 장착판(45)은 진동 모터(14)로부터 진동봉(7)으로 진동을 전달하는 부재로서 기능한다. 진동봉(7)은 장착판(45)의 소정의 개구를 통하여 연장하며, 상기 진동봉(7)의 상부 단부 영역은 너트(112, 113, 114, 115) 및 와셔링(116)에 의해 고정된다. 상기 너트(112, 113, 114, 115)는 진동봉(7)상에 형성된 수나사(117)와 결합된다. 도 4 의 경우에, 고무링(118)이 장착판(45)과 너트(114) 사이에 배치되고 고무링(118')이 장착판(45)과 와셔링(116) 사이에 배치된다. 도 5 의 경우에, 고무링(118) 및 와셔링(131)이 장착판(45)과 너트(114) 사이에 배치된다. 너트(112, 113, 114, 115)는 진동봉(7)상에 형성된 수나사(117)와 결합된다.
고무링 118 이나 고무링 118' 이 사용되지 않는 경우에, 진동 스트레스가 연결부(111)와 이 연결부의 주위 영역으로 집중되어, 진동봉(7)이 깨지기 쉽다. 그러나, 고무링(들)을 삽입 및 끼워맞춤으로써 이러한 문제점이 완벽하게 해결될 수 있다. 특히, 고무링을 사용하지 않고 진동 모터(14)의 진동수가 100 Hz 이상으로 설정된 경우에 진동봉(7)이 종종 깨지게 된다. 그러나, 고무링(들)을 사용함으로써 상기 문제점에 대해 주의하지 않고 진동수를 증가시킬 수 있다.
고무링은 경질 천연 고무, 경질 합성 고무, 합성 수지 등과 같은 경질의 탄성 재료로 형성될 수 있으며, 이 경질의 탄성 재료는 80 내지 120, 바람직하게는 90 내지 100 의 쇼어 "A" 경도를 갖는다. 특히. 90 내지 100 의 쇼어 "A" 경도를 갖는 경질 우레탄 고무가 내구성 및 내약품성의 관점에서 바람직하다.
연결부(111)에는 너트 대신에 스토퍼 링이 사용될 수도 있다. 이 스토퍼 링은 진동봉(7)을 파지하여, 사용되는 처리 탱크(13)의 내부 크기에 적절한 레벨로 진동 날개(10)가 위치결정될 수 있다.
진동 날개부는 진동 날개(10)와, 부속물을 포함한 진동 날개 고정 부재(11)를 포함한다. 진동 날개는 복수의 적층 날개판으로 구성될 수 있으며, 상기 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재는 서로 일체로 성형될 수도 있다.
각 진동 날개는 얇은 금속, 탄성 합성 수지 등으로 형성되고, 진동 날개의 두께는, 각 진동 날개의 선단부가 진동 모터(14)의 수직 진동으로 인한 플러터 현상(즉, 날개의 선단부가 계속적으로 진동되는)을 나타내도록 그 값이 설정되어, 진동뿐만 아니라 처리될 액체에 유동성을 제공하는 것이 바람직하다. 예컨대, 티타늄, 알루미늄, 구리, 스테인레스강, 자성 강철과 같은 자성 금속, 또는 이들의 합금이 금속 진동 날개의 재료로서 사용될 수 있다. 게다가, 폴라카보네이트, 비닐염화수지, 폴리프로필렌 등이 합성수지 진동 날개의 재료로서 사용될 수 있다.
진동 에너지를 전달하여 진동 교반 효과를 향상시키는 진동 날개의 두께는 특정값으로 한정되지 않는다. 그러나, 금속 진동 날개의 경우, 0.2 mm 내지 2 mm 의 두께가 바람직하며, 플라스틱 진동 날개의 경우, 0.5 mm 내지 10 mm 의 두께가 바람직하다. 만일 두께가 과도하게 커지면, 진동 교반 효과가 감소한다.
진동 날개의 재료로서 탄성 합성 수지 등이 사용될 때, 그 두께는 특정값으로 특별하게 한정되지는 않지만 0.5 mm 내지 5 mm 가 바람직하다. 진동 날개가 금속, 예컨대 스테인레스강으로 형성될 때, 두께는 0.2 mm 내지 1 mm, 보다 바람직하게는 0.6 mm 로 설정되는 것이 바람직하다. 게다가, 진동 날개의 진폭은 0.1 mm 내지 15 mm, 보다 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm 인 것이 바람직하다.
진동 날개는 단일 스테이지 또는 복수의 스테이지에서 진동봉에 고정될 수 있다. 진동 날개가 복수의 스테이지상에서 고정되는 경우, 스테이지의 수는 물과 같은 처리될 액체의 레벨, 처리 탱크의 부피, 및 진동 모터의 크기에 따라 변화되며, 경우에 따라 5 내지 7 로 설정된다. 스테이지의 수가 증가되는 경우에, 진동 모터의 부하가 증가되기 때문에 진동폭이 감소되고, 진동 모터가 가열될 수 있다. 진동 날개는 서로 일체로 성형될 수 있다.
진동 날개는 수평으로 설치될 수 있지만, 도 6 에 도시된 것처럼 수평면에 대해 약간의 각도를 갖도록 설치될 수 있다. 상기 각 α는 5 내지 30 도로 설정되며, 특히 진동 교반이 방향성을 갖도록 하기 위해 10 내지 20 도로 설정된다.
각 진동 날개는 진동 날개 고정 부재에 의해 상측 및 하측으로부터 고정되어 진동 날개가 진동봉에 고정되며, 이로 인하여 진동 날개부가 형성된다. 진동 날개 고정 부재 및 진동 날개는 도 6 에 도시된 것처럼 일체로 기울어져 있다.
진동 날개 및 진동 날개 고정 부재는 플라스틱 재료를 사용하여 일체성형법에 의해 제조될 수 있다. 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재가 개별적으로 제조되는 경우에, 처리될 액체에 존재하는 물질이 진동 날개와 진동 날개 고정 부재 사이의 연결부내로 주입되어, 세정 작업시에 훨씬 많은 수고를 필요로 한다. 그러나, 일체성형법을 사용하면 상기 단점을 피할 수 있다. 게다가, 날개 및 고정 부재를 일체화함으로써, 두께에서의 어떠한 불연속이 일어나지 않으며, 스트레스의 집중을 피할 수 있기 때문에 날개의 수명이 크게 향상될 수 있다.
반면에, 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재가 개별적으로 제조된다면, 진동 날개만이 다른 진동 날개로 대체될 수 있다. 그러나, 일체로 성형된 제품의 경우에서도 이러한 교환이 가능하다. 이러한 경우에, 진동 날개, 진동 날개 고정 부재, 및 일체로 성형된 제품의 재료는 플라스틱 재료로 한정되지 않으며, 상술된 다양한 재료들이 사용될 수 있다. 상측 및 하측으로부터 진동 날개(10)를 고정하는 진동 날개 고정 부재(11)는 상부 및 하부 고정 부재가 상이한 크기를 갖도록 설계되어 진동 스트레스가 분산될 수 있다.
도 6 에 도시된 것처럼, 플루오르 플라스틱 시트와 같은 합성 수지 시트 또는 고무 시트(33)가, 완충 작용을 하도록 진동 날개 고정 부재(11)와 진동날개(10) 사이에 배치되어, 진동 날개에서의 스트레스를 분산시킨다. 게다가, 합성 수지 시트 또는 고무 시트(33)는 도 6 에 도시된 것처럼, 진동 날개 고정 부재(11)보다 더 길고 진동 날개(10)의 선단부쪽으로 약간 돌출하도록 설계되는 것이 바람직하다.
진동 날개 및 진동 날개 고정 부재를 포함하는 진동 날개부는 너트를 이용하여 진동봉에 단단하게 고정된다. 복수의 진동 날개가 진동봉에 고정되는 경우, 이 진동 날개는 너트(9)를 통하여 진동봉에 고정되고 이어서, 고정된 길이를 갖는 단일(도 3 참조) 또는 복수(도 6 참조)의 원통형 스페이서(8)가 삽입되고 진동봉에 끼워맞춤되어, 인접한 진동 날개 사이의 간격이 용이하게 고정될 수 있다.
진동 날개(또는 진동 날개부)의 모양은 다양할 수 있다. 도 7a 와 도 7b 및, 도 8a 와 도 8b 는 진동 날개 모양의 실시형태를 나타낸다.
도 7a 에 도시된 진동 날개(10)는 단일판으로부터 십자 모양을 부분으로 절단하거나 2 개의 스트라이프를 중첩시킴으로써 형성될 수 있다. 고정 부재(11)는 진동 날개와 동일한 폭을 갖거나(도 7a, 도 8a), 진동 날개의 폭보다 더 작을 수도 있다(도 7b, 도 8b). 진동 날개에 노치가 형성된 경우, 장시간 사용시에 진동 날개 및 고정 부재가 손상되는 경향이 있다. 그래서, 노치가 형성되지 않는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서는 단일 진동봉(7)이 제공된다. 그러나, 다중-봉 유형의 멸균 장치를 달성하기 위해 복수의 진동봉이 제공될 수도 있다. 다중-봉 설계는 처리될 액을 큰 규모의 처리 탱크에서 교반하는데 효과적이다. 이러한 실시형태가 도 9 내지 도 11 에 도시되어 있다. 이 실시형태에서는, 2 개의 진동봉(7)이 제공된다.
도 6 에 도시된 것처럼 진동 날개에 각 α가 주어진 경우, 도 9 에 도시된 것처럼, 복수의 진동 날개중에 1 또는 2 개의 하부 진동 날개는 하부쪽으로 기울어지고 다른 진동 날개들은 상부쪽으로 기울어질 수 있다. 이러한 설계로 인해, 처리 탱크(13)의 하부영역이 효과적으로 교반될 수 있고, 처리될 액체 LIQ 가 탱크의 하부에서 정체되는 것을 방지할 수 있다.
상기 실시예에서 처리 탱크(13)상에는 진동 모터(14)가 설치된다. 다른 방법으로, 진동 모터가 탱크의 측벽상에 설치될 수 있으며, 탱크의 두께가 작아서(예컨대, 스테인레스강 탱크의 경우 5 mm 이하) 탱크의 측벽이 액체의 진동 에너지에 의해 쉽게 진동하는 경우에는, 진동 모터를 탱크 외부의 바닥상에 존재하는 테이블상에 장착하는 것이 바람직하다. 게다가, 만일 탱크의 두께가 5 mm 이하이면, 마치 밴드가 고정된 것처럼 탱크의 측벽으로 강화 부재가 부착되고, 이 강화 부재상으로 진동 교반 장치가 장착된다.
본 발명의 진동 발생 유닛은 모터 장착판을 진동시키고 장착판의 진동 에너지를 진동봉으로 전달하는 시스템을 채택한다. 도 12 에는 진동 발생 유닛의 변형형태가 도시되어 있으며, 이 실시형태에서 진동 모터(14)는 보조 장착판(45')의 하면에 고정된다. 상기 보조 장착판(45')은 장착판(45)상에 장착된다. 이러한 구조를 통해, 무게 중심이 낮춰질 수 있어서, 진동 모터(14)가 보조 장착판(45')의 상면에 고정되는 경우와 비교할 때 롤링(rolling)의 일어남이 최대한 방지된다.
도 12 의 실시형태에서, 진동봉(7)은 이 진동봉의 중간지점 부근에서 2 개의 분할 진동봉(134)으로 분할되고, 진동 날개(10)가 이 분할 진동봉(134) 사이에서 다리처럼 연결되어, 진동 날개가 진동할 때 처리될 액체 LIQ 가 진동 교반된다.
본 발명에서, 진동 모터는 기계 모터, 자석 모터, 공기 모터 등일 수 있다. 진동 모터 대신에 에어 건(air gun) 등이 진동 발생 유닛으로서 사용될 수 있다.
진동 날개의 진동에 의해 유도되는 진동 날개 선단부의 "플러터 현상"의 크기는 진동수와, 날개의 길이 및 두께와, 처리될 액체의 점도 및 비중에 따라 변화되기 때문에, 주어진 주파수에서 가장 강력한 "플러터"를 제공하도록 날개의 길이 및 두께를 선택하는 것이 바람직하다. 날개의 진동수 및 두께가 일정하게 유지되면서 진동 날개의 길이 m (고정 부재로부터 선단부까지 연장하는 부분의 길이)이 변화될 때, 날개의 "플러터" 의 크기 F 는 도 13 에 도시된 것처럼 실질적으로 주기적으로 변한다. 날개의 길이 m 을, 제 1 피크를 제공하는 길이 L1또는 제 2 피크를 제공하는 길이 L2로 선택하는 것이 바람직하다. 제 1 피크에 대응 하는 길이 및 제 2 피크에 대응하는 길이 중 하나를, 액체의 진동을 크게해야 하거나 액체의 유동화를 강화시켜야 할 필요성에 따라 적절하게 선택한다. 제 3 피크에 대응하는 길이 L3가 선택된 경우, 진동폭이 감소되고 상기 장치를 적용하는 분야가 다소 한정된다.
다음 표 1 은, 스테인레스강으로 제조된 진동 날개에 있어서 그 두께 T 를변화시키면서 37 Hz 내지 60 Hz 의 주파수와 75 W 에서 얻어진, 각각 제 1 피크 및 제 2 피크를 나타내는 길이 L1및 L2의 실험 결과를 나타낸다.
표 1
T(mm) L1(mm) L2(mm)
0.100.200.300.400.50 약 15약 25약 45약 50약 55 약 70110 - 120140 - 150
이 예에서, 진동봉의 중심으로부터 진동 날개 고정 부재의 선단부 영역까지의 길이는 27 mm 로 설정되고, 날개의 기울어진 각도 α는 15도 상방으로 설정된다.
본 발명에서 진동봉은 플라스틱으로 제조된다.
도 14 및 도 15 는 본 발명에 따른 멸균 장치의 실시형태의 각 단면도이고, 도 16 은 상기 실시형태의 평면도이다. 도 14 및 도 15 는 각각 도 16 의 선 X-X' 및 선 Y-Y' 를 따라 취한 도면이다.
도 14 내지 도 16 에서, 도면 부호 13 은 처리될 액체 LIQ 로 충전된 처리 탱크를 나타낸다. 도면부호 18 은 상기 탱크(13)의 상부 에지부에 고정된 지지 부재를 나타낸다. 도면부호 14 및 15 는 각각 진동 모터 및 진동 모터 장착 부재를 나타낸다. 이들은 진동 발생 유닛을 구성한다.
도면 부호 1 및 1' 은 각각 상부 금속판 및 하부 금속판을 나타내고, 도면 부호 2 는 고무판을 나타낸다. 이들은 진동 흡수 부재(3)를 구성하고, 이 진동 흡수 부재는 진동 발생 유닛과 탱크(13) 사이에 배치된다. 상기 상부 금속판(1)및 하부 금속판(1')과 상기 고무판(2)은 볼트(16) 및 너트(17)에 의해 고정되어 적층체를 형성한다.
진동 흡수 부재(3)는, 하부 금속판(1') 및 지지 부재(18)가 그 사이에 패킹(12)이 끼워진 형태로 볼트(31)에 의해 서로 고정되는 방식으로 탱크(13)에 부착된다. 진동 발생 유닛은, 진동 모터(14) 및 상부 금속판(1)이 볼트(32)에 의해 장착 부재(15)를 경유하여 서로 고정되는 방식으로, 지지 부재(18)로부터 떨어진 진동 흡수 부재(3)의 중앙부분상에 장착된다.
도면 부호 7 은 진동봉을 나타내고, 이 진동봉의 상부 영역은 너트(20, 20') 및 진동 스트레스 분산 유닛으로 사용되는 고무링(19)에 의해 진동 흡수 부재(3)의 중앙 위치에 연결된다. 도면 부호 10 은 상기 진동봉(7)에 부착된 진동 날개를 나타낸다. 진동봉(7)상에는 인접한 진동 날개(10) 사이에 스페이서(8)가 배치된다. 상부 및 하부 진동 날개 고정 부재(11 및 11') 각각에 의해 고정된 진동 날개(10)는 일정한 간격을 두고 위치된다. 도면 부호 9 는, 진동봉(7)상에서 스페이서(8), 진동 날개(10), 및 진동 날개 고정 부재(11, 11')를 고정하기 위한 너트를 나타낸다.
상기 금속판(1, 1')의 재료의 예는 스테인레스강, 철, 구리, 알루미늄, 적절한 합금 등이다. 금속판(1, 1')의 두께는 예컨대 10 내지 40 mm 이다.
고무판(2)의 재료는 예컨대, 합성 고무 또는 가황처리된 천연 고무이며, JIS K6386(1977)에 규정된 고무 진동 절연장치(isolator)가 바람직하다.
합성 고무의 예는, 클로로프렌 고무, 니트릴 고무, 니트릴-클로로프렌 곰,스티렌-클로로프렌 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 에피클로로히드린(epichlorohydrin) 고무, 알킬렌 (alkylene) 산화물 고무, 플루오르 고무, 실리콘 고무, 우레탄 고무, 다황화 고무, 인 고무(난연성 고무)이다.
시판되는 고무판의 예로는, 천연 고무판, 절연 고무판, 전기 전도성 고무판, 내유성(oil-resistant) 고무(예컨대, NBR), 클로로프렌 고무판, 부틸 고무판, 염화 고무판, SBR 고무판, 실리콘 고무판, 플루오르 고무판, 아크릴 고무판, 에틸렌-프로필렌 고무판, 우레탄 고무판, 에피클로로히드린 고무판, 난연성 고무판 등이 있다. JIS K6386(1977)에 규정된 고무 진동 절연성을 갖는, 특히 4 내지 22 kgf/cm2, 바람직하게는 5 내지 10 kgf/cm2의 정적 전단탄성률을 가지며 최종 신장률이 250% 이상인 재료로 제조된 고무판을 사용하는 것이 바람직하다.
고무판의 두께는 예컨대, 2 내지 0.1 mm 이고, 바람직하게는 0.5 내지 10 mm 이다.
도 17a 는 진동 흡수 부재(3)의 개략적인 평면도를 도시하고 있다. 도 17a에서, 도면 부호 5 는 진동봉(7)이 통과하는 구멍을 나타낸다. 상기 진동 흡수 부재(3)는 탱크(13)의 상부 개구를 밀폐시킨다. 도 17d 에 도시된 것처럼, 진동 흡수 부재(3)의 구멍(5)의 일부분인 고무판(2)의 구멍 부분의 내경은 진동봉(7)의 직경과 실질적으로 동일하지만, 진동 흡수 부재(3)의 구멍(5)의 일부분인 금속판(1, 1')의 구멍의 내경은 진동봉(7)의 직경보다 약간 크다.
도 17b 및 도 17c 는 진동 흡수 부재(3)의 변형형태에 대한 개략적인 평면도이다. 도 17b 의 진동 흡수 부재(3)는 제 1 부분(3a) 및 제 2 부분(3b)으로 구성되고, 이 제 1 부분 및 제 2 부분의 대향 에지부는 서로 접촉되어 있다. 도 17c 의 진동 흡수 부재(3)는 탱크(13)의 상부 에지부에 전체적으로 위치되어 있는 구멍(6)을 갖는다.
도 17d 및 도 17e 는 진동 흡수 부재(3)의 단면도를 도시한다. 도 17e 에 도시된 것처럼, 진동봉(7)이 진동 흡수 부재(3)의 구멍(5 또는 6)을 통과하는 부분을 완전하게 밀폐하기 위해, 연성 고무 등으로 제조된 가요성 밀폐 부재(36)가 사용될 수 있다. 이러한 완전 밀폐는 먼지 등과 같은 외부 물질로 인한 액체의 오염이 방지되는 장점을 갖는다.
또한, 도 17d 에 도시된 것처럼 가요성 밀폐 부재가 사용되지 않는 경우에는, 고무판(2)의 팽창 및 수축이 진동봉(7)의 이동을 상당한 정도로 뒤따를 수 있고 이로 인해 발생되는 마찰열이 작다는 점에서, 진동 흡수 부재(3)의 고무판(2)의 기능에 기초하여 충분한 밀폐가 이루어질 수 있다.
도 18a 내지 도 18e 는 진동 흡수 부재(3)의 실시형태에 대한 정면도이다. 도 18b 의 진동 흡수 부재(3)는 도 14 및 도 15 의 진동 흡수 부재와 동일하다. 도 18a 의 진동 흡수 부재(3)는 금속판(1) 및 고무판(2)으로 구성된다. 도 18c 의 진동 흡수 부재(3)는 상부 금속판(1), 상부 고무판(2), 하부 금속판(1'), 및 하부 고무판(2')으로 구성된다. 도 18d 의 진동 흡수 부재(3)는 상부 금속판(1), 상부 고무판(2), 중간 금속판(1"), 하부 고무판(2'), 및 하부 금속판(1')으로 구성된다. 중간 금속판(1")의 두께는 예컨대 0.3 내지 10 mm 이고, 상부 금속판(1)이 진동 발생 유닛을 지지하고 하부 금속판(1')이 지지 부재(18)에 고정되기 때문에 상부 및 하부 금속판(1, 1')의 두께는 상술된 것처럼 예컨대 10 내지 40 mm 로 다소 크다. 도 18e 의 진동 흡수 부재(3)는 상부 금속판(1), 하부 금속판(1'), 및 고무판(2)으로 구성되며, 이 고무판(2)은 상부 중실 고무층(2a), 스펀지 고무층(2b), 및 하부 중실 고무층(2c)으로 구성된다. 상부 및 하부 중실 고무층(2a, 2c) 중 일방은 생략될 수 있다. 다른 방법으로, 복수의 스펀지 고무층 및 복수의 중실 고무층을 고무판에 사용할 수도 있다. 진동 흡수 부재(3)는 고무판으로 형성될 수도 있다.
도 19 는 진동 흡수 부재(3)의 변형형태에 대한 부분 단면 사시도이다. 원형의 모양을 갖는 상기 진동 흡수 부재는 7 개의 고무판(2) 및, 인접한 상기 고무판들 사이에 각각 배치되는 6 개의 금속판(1)을 포함한다. 상기 진동 흡수 부재(3)에는 이 부재(3)를 처리 탱크에 고정시키도록 볼트가 통과하는 구멍(34)이 제공된다. 상기 부재(3)의 직경 또는 폭 W 는 두께 T 의 2 배와 같거나 더 큰 것이 바람직하며, 두께 T 의 3 배가 보다 바람직하다. 만일 폭 W 가 아주 작다면, 진동 흡수 부재(3)가 수직 방향에 대해 휘어지고, 진동 흡수 부재(3) 와 볼트 사이의 마찰로 인한 열 발생이 현저해진다.
본 발명에서는 1 개 내지 10 개의 고무판을 포함하는 진동 흡수 부재(3)를 사용하는 것이 바람직하다.
진동 발생 유닛은 적층체의 금속판 측에 부착되는 것이 바람직하다. 진동 모터에 의해 발생된 진동은 장착 부재(15) 등을 경유하여 진동 흡수 부재(3)로 전달된다. 진동 발생 유닛의 중량으로 인한 압력은 가능한 한 균일하게 진동 흡수 부재(3)상에, 특히 지지 부재(18) 및 탱크(13)의 상부 에지부에 대응하는 영역에 가해지는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 처리될 액체는, 수돗물, 우물, 빗물, 강물, 하수, 배수된 물, 오염된 강물, 박테리아 등으로 오염된 다양한 종류의 유기용매, 또는 무기물이나 유기물을 포함하는 액체 등과 같은 다양한 종류의 물일 수 있다.
본 발명에서, 처리될 물품은 특별하게 한정되지 않으며, 식기와, 식품 가공 장치의 부품과, 식품 및 의료 세트용의 다양한 상자 및 용기와, 수술용 기구와 같은 의료 기구와, 의류와, 침구와, 잡화와, 장식품과, 및 채소/과일과 같은 식품 등이 포함될 수 있다.
처리될 물품이 대형이고 처리 탱크에 직접적으로 배치될 수 있는 경우에는, 상기 물품을 처리 탱크에 직접적으로 배치할 수도 있다. 그러나, 처리될 물품이 잡화 등인 경우에는, 이 물품을 외장 등과 같은 다공질 용기 또는 홀더에 넣어서 탱크에 배치하는 것이 바람직하다.
만일 물품이 임의의 수단에 의해서 진동, 요동, 또는 회전된다면, 물품의 크기에 상관없이 처리액과 물품 사이의 접촉이 더 향상되며 보다 균일해진다. 그래서, 상기 방법이 바람직하다. 만일 물품이 대형이라면, 물품 자체가 현수될 수 있으며, 현수 부재가 진동, 요동, 또는 회전될 수 있다. 만일 물품이 소형이라면, 상기 물품을 다공질 용기에 넣어서 필요하다면, 물품을 다공질 용기에 고정시켜서 이 다공질 용기를 진동, 요동, 또는 회전시킨다. 상기 다공질 용기는 플라스틱 재료 또는 금속으로 성형될 수 있다. 상기 다공질 용기는 플라스틱 판 또는 금속판에 소정의 구멍을 형성시켜서 성형될 수도 있다. 그러나, 측벽에 대한 개방 면적의 비율을 증가시킬 필요가 있다면, 상기 측벽이 금속 와이어 메쉬 또는 수지가 피복된 금속 와이어 메쉬로 형성된다. 측벽에 대한 개방 면적의 비율은 약 10 내지 98%로 설정될 수 있다. 최상의 처리 효율을 달성하기 위해, 용기내에 형성된 구멍의 크기 및 모양은 처리액에 수용되어 멸균 처리를 받게되는 물품의 크기 및 모양과 유사하게 설정된다. 측벽에 대한 개방 면적 비율은 20% 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 만약 개방 영역 비율이 상기 값보다 낮다면, 처리 효율이 떨어진다. 용기의 수평 단면 모양은 원형 또는 다각형일 수 있다.
본 발명에서 실행되는 물품의 요동 작업은, 요동폭이 약 10 내지 100 mm, 바람직하게는 20 내지 60 mm 이고 요동 주파수는 분당 약 10 내지 60 회인 느린 요동 운동을 의미한다. 만일 회전 작업이 실행된다면, 분당 약 10 내지 60 회의 회전수로 회전시킴으로써 충분히 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 20 은 물품을 수용하는 다공질 용기 및 이 용기를 이동시키기 위한 구동 수단을 구비한 멸균 장치의 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 20 에서, 진동 모터(14)를 포함하는 진동 발생 유닛은 도 9 내지 도 11 의 장치와 동일한 방법으로 처리 탱크(13)상에 장착된다. 게다가, 진동 프레임(244)은 진동 흡수용으로 사용되는 코일 스프링(246)을 통하여 처리 탱크(13)에 부착된다. 상기 진동 프레임(244)에는 진동 부재(250)를 통하여 용기(252)가 부착되고, 이 용기는 인버터(도시되지 않음)로 제어되는 모터(도시되지않음)에 의해 축(252a)을 중심으로 회전된다.
처리될 물품이 상기 용기(252)에 수납되고, 이 용기가 축(252a)을 중심으로 회전되고 진동 모터(248)에서 발생하여 프레임(244) 및 연결 부재(250)를 통해 전달되는 진동 에너지에 의해 진동되어, 물품이 용기(252)내에서 진동 및 회전된다.
상기 코일 스프링(246)의 하단부가, 처리 탱크(13)에 부착되어 모터(도시되지 않음)에 의해 왕복 이동하는 부재에 고정된다면, 물품의 요동 운동이 실행될 수 있다.
상기 축(252a)이 수직 방향으로 연장하도록 상기 용기(252)를 배열할 수도 있다.
상기 멸균 장치에서 박멸될 박테리아는 특정한 것으로 한정되지는 않지만, 본 발명은 특히 적어도 대장균형 박테리아(결장 간균, 장질환 대장균, O-157), 살모넬라균, 장염 비브리오, 캠필로박타(Campylobacter), 예르시니아(Yersinia), 웰치 바실루스(Welch bacillus), NAG 비브리오, 슈도모나스(Pseudomonas) 에루지노사(aeruginosa), 시페시아균(Burkholderia cepacia), 황색 포도상구균, 표피 포도상구균, 폐렴 연쇄상구균, 세라티아속(Serratia), 프로테우스속(Proteus), 엔테로박터속(Enterobacter), 시트로박터속(Citrobacter), 장구균, 클렙시엘라속 (Klebsiella), 박테로이데스(Bacteroides), 레지오넬라(Legionella), 마이코박테륨 (Mycobacterium), 주폐포자충(Pneumocystis carinii), 진균류, 병원성 바이러스 등에 특히 효과적이다.
진동 날개 또는 진동 날개 고정 부재의 재료용으로, Ag, Pd, Au, Pt, Ni,Cu, Zn, Sb, Mg, Sn, Pb 등과 같은 금속이 멸균성 금속 또는 살균성 금속으로서 사용될 수 있다. 이러한 금속은 단독으로 사용되거나, 상기 금속의 합금(예컨대, 황동) 또는 상기 금속과 다른 금속과의 합금으로서 사용될 수 있다. 게다가, 진동 날개 또는 진동 날개 고정 부재용으로, 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화은, 산화구리 등과 같은 금속 산화물이 멸균성 금속 화합물 또는 살균성 금속 화합물로서 사용될 수 있다. 멸균성 금속 산화물은 입자 형태일 수 있다. 이 입자의 크기는 특정값으로 한정되지는 않는다. 그러나, 입자의 표면적이 증가하기 때문에 입자의 직경은 가능한 한 작은 것이 바람직하며, 입자 직경을 5 ㎛ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
진동 날개 또는 진동 날개 고정 부재의 기판상에 멸균성 금속이나 이의 합금으로 도금처리함으로써, 또는 멸균성 금속 성분을 포함하는 입자나 멸균성 금속 화합물의 입자를 기판상에 다층도금함으로써, 멸균성 금속, 또는 금속 산화물 등과 같은 멸균성 금속 화합물로 형성되는 진동 날개 또는 진동 날개 고정 부재의 표면이 형성될 수 있다. 상술된 표면층 형성 방법은 플라스틱 재료로 형성되는 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재에 적용될 수 있다. 이러한 경우에, 플라스틱 기판은 니칸 고오꾜 신번 컴퍼니(Nikkan Kogyo Shinbun Company) 가 1971년 7월 25일에 발행한 "도금 기술 핸드북" 페이지 650 내지 664에 기술된 것처럼 밀착성을 향상시키기 위해 보통의 표면 처리를 하고, 이어서 은 도금 등과 같은 도금 또는 다층도금이 실행된다.
상기 다층도금에서, Ni, Cu, Co, Au, Cr, Ag, Fe, Pb 등이 매트릭스 재료로서 사용되고, 금속 산화물, 금속 탄화물, 금속 질화물 등이 입자 재료로서 사용된다. 본 발명에서는, 매트릭스 재료 및 입자 재료 중 적어도 하나가 멸균성 또는 살균성이다. 특히, 살균성 산화티타늄 입자와 살균성 Ni, Cu, Au, Pb 등의 매트릭스를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
멸균성 금속 화합물로서, Ag 또는 Ni 를 성분으로 포함하는 멸균성 스테인레스강이 사용될 수 있다. 멸균성 금속 화합물로서, 예컨대, 전해 산화 또는 양극처리와 같은 표면 산화처리에 의해 형성된, 티타늄 부재 또는 티타늄 합금 부재의 산화티타늄 필름이 사용될 수도 있다. 산화티타늄 필름의 보다 높은 광촉매 활성도에 기초하여 보다 높은 멸균 활성도를 얻기 위하여, 다음과 같이 산화티타늄 필름을 형성하는 것이 바람직하다. 먼저, H3PO4, H2SO4, 및 H2O2의 혼합물에서 스파크 방전(제 1 양극처리)보다 높은 전압을 통해 다공질 양극 산화물 필름이 티타늄 판상에 형성된다. 그리고 나서, 광촉매성을 비활성화시키는, 상기 제 1 양극처리된 필름에 형성된 낮은 원자가 산화티타늄을, NH4HF2및 H2O2의 혼합물에서의 재양극처리(제 2 양극처리)를 통해 제거한다. 양극처리된 필름의 광촉매 활성도를 향상시키기 위해 TiO2입자들이 H3PO4, H2SO4, 및 H2O2의 혼합물에 첨가된다. 멸균성 금속 화합물로서, 알루미늄 부재나 알루미늄 합금 부재의 표면 산화 처리를 통해 형성된 산화알루미늄 필름, 또는 마그네슘 부재나 마그네슘 합금 부재의 표면 산화 처리를 통해 형성된 산화마그네슘 필름이 사용될 수도 있다. 상기 멸균성 금속 화합물을 하기에 언급되는 자외선 조사와 조합하여 사용함으로써, 진동 날개및 진동 날개 고정 부재의 멸균 활성도를 크게 향상시킬 수 있다.
이렇게 해서 제조된 표면층의 두께는 특정값으로 한정되지는 않지만, 통상적으로 약 5 내지 20 ㎛ 의 두께로 충분한 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서, 전체적인 진동 날개가 멸균성 금속 또는 멸균성 금속 입자들이 분산된 임의의 금속으로 형성될 수 있다.
만일 진동 날개 또는 진동 날개 고정 부재용으로 자장 발생 재료가 사용된다면, 처리될 물이 활성화되고 또한 멸균된다. 만일 의류를 세척하는데 상기처리될 물을 사용된다면, 사용되는 세제의 양을 1/5 로 절약할 수 있을 정도로 물이 활성화됨이 발견되었다.
진동 날개 또는, 스토퍼 링, 볼트, 너트 등과 같은 부속물을 포함한 진동 날개 고정 부재가 자장 또는 자력을 발생시킬 수 있도록 하기 위하여, 임의의 자장 발생 수단을 사용할 수 있다. 예컨대, 영구 자석(경자성 재료)을 사용하거나 전자석을 사용할 수 있다. 경우에 따라서, 연자성 재료를 사용할 수 있다. 경자성 재료로서, 페라이트 자성 재료, 희토류 자성 재료, 자성강 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 알티코(Alnico) 자석, 사마륨 코발트 자석, 네오디뮴 자석, 철 자석, 보론 자석 등을 사용할 수 있다. 연자성 재료의 경우에는, 코일이 연자성 재료의 주위로 감겨지고, 이 코일을 통해 전류를 흘림으로써 전자석의 원리에 기초하여 필요한 자력이 연자성 재료에 매번 유도된다(연자성 재료가 자화된다). 연자성 재료로서 연철, 실리콘강, 퍼멀로이(Permalloy) 등을 사용할 수 있다. 연자성 재료가 전자석의 원리에 기초하여 자화되는 경우, 그 극성은, (1) 플러스부터마이너스로 변화되거나, (2) 마이너스로부터 플러스로 변화되거나, (3) 모두 마이너스로 설정되거나, (4) 모두 플러스로 설정되거나, 또는 (5) 특정 날개가 플러스로 설정되고 다른 특정 날개가 마이너스로 설정되는 것처럼, 플러스 또는 마이너스로 선택적으로 설정할 수 있다. 이러한 자성 재료는, 일본 실용신안공보 소-53-21438 호에 개시된 가요성의 얇은 판형 자석일 수 있다. 자장의 세기는 500 에르스텟 또는 그 이상이 바람직하다.
이러한 자성 재료는 특히, 스토퍼 링, 볼트, 너트 등과 같은 부속물을 포함하는 진동 날개 고정 부재에 사용되는 것이 바람직하다.
이러한 재료를 통해, 결장 간균, O-157, 살모넬라, 연쇄상구균 등과 같은 박테리아가 매우 효과적으로 포획될 수 있다.
진동 날개 및 진동 날개 고정 부재의 기판이나 베이스 부재는 상술된 것처럼 자성 재료로 제조될 수 있지만, 자성 고무가 진동 날개 또는 진동 날개 고정 부재의 기판에 부착되어 사용될 수 있다. 자성 재료가 요구되지 않는다면, 기판용으로 임의의 금속 재료 또는 플라스틱 재료가 사용될 수 있다. 게다가, 자성 분말 또는 희토류 자성 분말이 기판에 포함될 수도 있다.
처리될 액체는 3 차원 전자석 유량계(ACM300-A: 알렉 일렉트로닉(Alec Electronics 사로부터 입수가능함)를 통해 측정할 때 100 mm/sec 이상의 유속을 갖도록 진동 교반되는 것이 바람직하다.
자외선으로 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재를 조사함으로써, 이들 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재의 멸균 활성화가 향상된다.
도 21 및 도 22 는 자외선 조사가 이용된 본 발명의 실시형태를 나타낸다. 이 실시예에서, 진동 교반 장치는 처리 탱크(13)상에 장착되지 않고 베이스 부재(60)상에 장착된다. 처리 탱크(13)의 상부 에지에 부착된 자외선 조사 장치(62)는 자외선 램프(62a) 및 반사 커버(62b)를 구비한다. 자외선 램프(62a)로서, 듀테륨 램프, 크세논 램프, 수은 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 살균성 램프, 블랙라이트(blacklight) 램프를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 램프(62a)의 자외선의 파장은 예컨대, 200 내지 400 nm 이고, 바람직하게는 200 내지 300 nm 이다. 중앙 파장이 253.7 nm 인 고압 수은 램프를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
10 내지 40 W 의 자외선 램프(62a)가 단독으로 또는 복수로 사용된다. 상기 램프(62a)는 진동 날개(10)에 대해 상부 우측 방향의 위치에 배치되어 수평으로 연장한다. 반사 커버(62b)는 이 커버(62b)의 내표면에 의해 반사된 자외선이 진동 날개(10)쪽으로 진행하도록 모양이 형성된다. 상기 반사 커버(62b)는 또한 멸균 장치의 외부쪽으로 자외선의 누출을 방지하는 역할을 한다.
상기 실시형태의 장치에서, 진동 날개(10) 및/또는 진동 날개 고정 부재(11 등)를 자외선으로 조사하는 동안 처리액 LIQ 가 진동 날개(10)에 의해 진동 교반된다. 자외선 조사에 의해 멸균성 금속 또는 멸균성 금속 화합물의 활성도가 향상되어 처리 시간이 감소된다. 자외선 조사의 상기 효과는, 자외선에 의해 멸균성 금속 또는 멸균성 금속 화합물이 활성화되는 사실에 기초한다고 생각되며, 자외선 조사를 이용하지 않는 경우와 비교할 때 결과적으로 멸균 효과가 더 오래동안 지속된다.
도 23 및 도 24 는 자외선 조사가 이용되는 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태에서, 자외선 조사 장치(64)는 처리 탱크(13)의 내부에 배치된다. 상기 장치(64)는 자외선 램프(64a)와, 자외선 전달 재료로 제조되고 그 안에 상기 램프(64a)를 수용하기 위한 보호관(64b)을 구비한다. 상기 보호관(64b)은, 수직 방향으로 연장하고, 진동 날개(10)의 근처에 위치하며, 처리 탱크(13)의 내표면에 부착된 클램핑 부재(65)에 의해 고정된다. 석영, 파이렉스, 또는 투명비닐 알코올로 제조된 보호관(64b)을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 보호관(64b)은 상기 램프(64a)내에 일체화될 수 있다.
상기 실시형태에 따르면, 도 21 및 도 22 의 실시형태와 비교할 때 자외선 램프(64a)가 진동 날개(10)에 보다 가까운 위치에 배치될 수 있다.
이하, 본 발명을, 다음의 예들를 통하여 좀더 자세히 설명하지만, 본 발명은 다음의 예들에 한정되지 않는다.
예 1
도 9 내지 도 11 의 장치를 사용하였으며, 이 장치에서 진동 날개를 자성강으로 제조하였으며 이 진동 날개는 은으로 피복된 표면층을 갖는다. 날개의 크기는 210 mm ×140 mm ×0.6 mm 였다. 네오디뮴 자석의 강자성 재료로 진동 날개 고정 부재를 제조하였다. 이 고정 부재의 크기는 210 mm ×60 mm ×4 mm 였다. 진동 모터는 200 V, 250 W, 3-상이었다.
처리 탱크의 내부 크기는 450 mm ×1100 mm ×500 mm 이었다. 처리될 액체로서 다음 박테리아를 포함한 상수(potable water)를 사용하였다:
일반 박테리아........1000 n/ml
대장균형 박테리아....9500 MPN /100 ml
사단법인 일본수도협회(Nippon Suido Kyokai) 에서 발행한 " 상수검사 방법의 해설"(1993년)에서 특히 일반 박테리아 및 대장균형 박테리아(페이지 483 내지 492) 부분에 기재된 미생물 검사법에 따라 박테리아의 검출을 실행하였다. n 은 박테리아의 수이고, MPN 은 상기 "상수검사 방법의 해설"(페이지 475 내지 480)에 기재된 MPN(Most Probable Number) 방법에 의해 측정된 최빈수이다.
처리액을 상기 처리 탱크에 투입하였다. 인버터로써 상온에서 40 Hz 의 주파수로 진동 모터를 작동시켰다. 진동 날개의 진폭은 0.15 mm 이었고 진동 날개의 진동수는 분당 800 회였다. 진동 날개의 선단부로부터 3 cm 떨어진 곳에 위치한 3 차원 전자유량계(ACM300-A)에 의해 측정된 처리액의 유속은 X, Y, 및 Z 방향으로 200 m/s 였다. 자성 부재가 비자성 부재로 대치되었다는 점을 제외하고는 당해 예에서 사용된 장치와 동일한 장치에서 유속을 측정하였다.
다음 표 2 에 멸균 결과를 나타내었다
표 2
처리 시간(분) 0 1 2 3 5 10
일반 박테리아(n/ml) 1000 500 200 20 검출 안됨 검출 안됨
대장균형 박테리아(MPN/100 ml) 9500 4800 1600 150 검출 안됨 검출 안됨
예 2
절단된 장미꽃을 물로 가득찬 화병에 배치하였다. 예 1 에서 5 분동안 처리된 물의 경우에는, 10 일이 경과된 후 꽃이 시들었으며, 예 1 에서 사용된 미처리된 물의 경우에는 5 일이 경과된 후 꽃이 시들었다.
예 3
진동 날개를 스테인레스 강으로 제조하고 이 진동 날개는 은으로 피복된 표면층을 가지며, 처리될 액체로서 다음의 박테리아를 포함한 강물을 사용하였다는 점을 제외하고는 예 1 과 동일한 방법으로 검사를 수행하였다:
일반 박테리아........1500 n/ml
대장균형 박테리아....9600 MPN/ 100 ml
다음 표 3 에 멸균 결과를 나타내었다.
표 3
처리 시간(분) 0 10 30 60 90
일반 박테리아(n/ml) 1500 500 검출안됨 검출안됨 검출안됨
대장균형 박테리아(MPN/100 ml) 9600 8000 5000 1600 200
예 4
도 9 내지 도 11 의 장치를 사용하였으며, 이 장치에서 진동 날개는 스테인레스강으로 제조하였고, 또한 상기 진동 날개에는 예비-피복층상에 은으로 피복된 표면층이 형성된다. 상기 진동 날개의 크기는 210 mm ×140 mm ×0.6 mm 였다. 네오디뮴 자석의 강자성 재료로 진동 날개 고정 부재를 제조하였다. 이 고정 부재의 크기는 210 mm ×60 mm ×4 mm 였다. 진동 모터는 200 V, 150 W, 3-상이었다. 각도 α는 0 도였다.
처리 탱크의 내부 크기는 450 mm ×1100 mm ×500 mm 였다. 처리될 액체로서, 2.4 ×103CFU/ml 의 대장균형 박테리아가 주입된 물을 사용하였다. CFU 는, CFU(Colony Forming Unit) 한천 배양기 평판법에 따라 카운트된 콜로니 형성 단위의 수이다. 일본, 요코하마에 소재한 일본 석유원료 검정 협회(Nippon Yuryo Kentie Kyokai)의 분석 기술 실험실에서 상기 검사를 수행하였다.
처리액을 처리 탱크에 주입하였다. 그리고, 상온에서 인버터로 진동 모터를 40 Hz 의 주파수로 작동시켰다. 진동 날개의 진폭은 0.15 mm 였고 진동 날개의 진동수는 분당 800 회였다. 상기 예 1 과 동일한 방법으로 측정된 처리액의 유속은 X, Y, 및 Z 방향으로 각각 200 mm/초 였다.
비교를 위해, 진동 교반 장치를 생략한 처리 탱크에 수용된 물에서의 CFU 를 카운트하였다.
다음 표 4 에 멸균 결과를 나타내었다.
표 4
살아있는 박테이라의 수 (CFU/ml)
진동 교반 장치
처리 시간(hour) 사용 미사용
0 5.0 ×10 (*) 1.8 ×103
1 0 2.2 ×103
2 0 2.4 ×103
3 0 2.6 ×103
4 0 2.1 ×103
5 0 2.5 ×103
6 0 1.8 ×103
7 0 2.0 ×103
8 0 1.7 ×103
(*) 박테리아를 물에 분산시키기 위하여 진동 교반 장치를 3 분동안 작동시켰다.
예 5
처리될 액체로서 7.5 ×103CFU/ml 의 살모넬라 엔테리티디스가 주입된 물을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 예 4 와 동일한 방법으로 검사를 수행하였다.
다음 표 5 에 멸균 결과를 나타내었다.
표 5
살아있는 박테리아의 수(CFU/ml)
진동 교반 장치
처리 시간(분) 사용 미사용
0 7.3 ×103 6.8 ×103
1 4.8 ×103 NT(**)
3 2.4 ×103 NT
5 2.2 ×103 6.0 ×103
10 1.2 ×103 4.7 ×103
20 2.8 ×10 NT
30 2.4 ×10 4.7 ×103
60 0 4.1 ×103
120 0 4.0 ×103
(**) NT : 검사 안함
예 6
처리될 액체로서 2.6 ×103CFU/ml 의 장관출혈성 대장균 O-157 이 주입된 물을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 예 4 와 동일한 방법으로 검사를 수행하였다.
다음 표 6 에 멸균 결과를 나타내었다.
표 6
살아있는 박테리아의 수 (CFU/ml)
진동 교반 장치
처리 시간 사용 미사용
0 2.6 ×103 2.6 ×103
1 1.5 ×103 NT
3 1.5 ×102 NT
5 1.5 ×102 2.9 ×103
10 1.1 ×102 2.8 ×103
20 2.5 ×10 NT
30 0 2.9 ×103
60 0 2.9 ×103
120 0 2.8 ×103
예 7
상기 예 4 에서 사용된 장치를 사용하였다. 처리될 고형 물품으로서 각각 약 25 cm 의 직경을 갖는 30 개의 접시를 처리 탱크에 있는 처리액에 침지시키고, 상기 접시들을 와이어 메쉬로 제조된 외장내에 서로 평행하게 수직으로 정렬하였다. 상기 고형 물품은 (A) 10 개의 유리 접시, (B) 10 개의 알루미늄 접시, 및 (C) 양극처리된 알루미늄으로 제조된 10 개의 접시였다.
멸균 결과를 나타내는 표 7 및 표 8 에 표시된 반복 횟수로 5 분동안 멸균 처리를 반복적으로 수행하였다. 그리고, 박테리아 제거율을 측정하였다. 표 7 은 처리액이 멸균 및 증류된 물인 경우에 관한 것이고, 표 8 은 처리액이 식기용 세제 0.25 중량%를 포함한 멸균 및 증류된 물인 경우에 관한 것이다.
표 7
박테리아 제거율(%)
진동 교반 장치
사용 미사용
반복횟수 A B C A B C
1 99.5 97.5 95.1 38.8 18.5 16.4
2 100 100 100 40.9 27.7 21.8
3 100 100 100 34.4 31.3 27.5
4 41.7 43.7 29.6
5 42.4 42.6 19.4
6 39.0 29.4 28.9
7 37.6 25.2 30.3
8 39.2 38.1 25.9
9 34.8 29.5 29.0
10 43.1 27.6 35.2
표 8
박테리아 제거율(%)
진동 교반 장치
사용 미사용
반복횟수 A B C A B C
1 100 100 100 88.5 76.4 70.4
2 100 100 100 90.4 76.3 62.6
3 88.3 66.3 67.3
4 87.6 76.5 71.2
5 92.9 56.5 65.4
6 90.1 60.9 66.9
7 94.1 56.2 71.1
8 90.1 84.6 69.4
9 93.1 78.3 59.6
10 91.9 80.0 85.2
예 8
상기 예 4 에 사용된 장치를 사용하였다. 처리될 고형 물품으로서 각각 20 cm ×40 cm 의 크기를 갖는 면(cotton)으로 제조된 20 개의 마른행주를 와이어메쉬로 제조된 외장내에 수용하여 처리 탱크안에 있는 처리액에 침지시켰다. 상기 마른 행주는 대장균형 박테리아로 오염되었다.
멸균처리를 30 분동안 수행하였다. 상기 처리액은, (X) 멸균 및 증류된 물, 또는 (Y) 식기용 세제 0.25 중량% 를 포함한 멸균 및 증류된 물이었다. 대장균형 박테리아를 상기 처리 전후에 측정하였다. 비교를 위해, 동일한 처리액 및 처리 물품을 종래의 세척기로 세척 처리하였다.
다음 표 9 에 상기 멸균 결과를 나타내었다.
표 9
대장균형 박테리아의 수
X Y
처리 전 42 ×105 42 ×105
처리 후[a] 본 발명[b] 세척기를 사용한 세척 026 ×105 018 ×104
예 9
도 21 및 도 22 의 장치를 사용하여 멸균 처리를 수행하였으며, 상기 장치 내의 진동 교반 장치는 다음과 같이 구성되었다:
진동 모터: 150 W, 200 V, 3-상.
진동 날개: 크기가 210 mm ×140 mm ×0.6 mm 이고, 스테인리스강으로 제조되고 그 표면에 은이 15 ㎛ 두께로 피복된 표면층을 형성함; 4 개의 날개를 사용하였다.
진동 날개 고정 부재: (1) 크기가 210 mm ×60 mm ×4 mm 이고, 네오디뮴 자석으로 제조되었다; 2 개의 고정 부재를 일방의 날개 양측에 배치하였다. (2)크기가 210 mm ×60 mm ×4 mm 이고, 스테인레스강으로 제조되었다; 6 개의 고정 부재를 사용하였으며, 나머지 날개 각각의 양측에 2 개의 부재를 각각 배치하였다.
텔폰(Telfon) 시트를 상기 진동 날개와 진동 날개 고정 부재 사이에 위치시켰다.
내열성 염화 폴리비닐로 제조된 처리 탱크의 내부 크기는 400 mm ×700 mm ×450 mm 였다. 상기 처리 탱크를 스테인레스강으로도 제조할 수 있다.
자외선 램프(GL-20: 도시바 코포레이션(Toshiba Corporation)에서 제조하였으며, 출력이 20 W, 길이가 250 mm, 중앙 파장이 253.7 nm)를 사용하였다. 상기 램프와 진동 날개 사이의 간격은 200 내지 300 mm 였다.
인버터의 주파수 제어하에 상기 진동 모터를 40 Hz 로 작동시켰다. 진동 날개의 진폭은 0.15 mm 였고, 진동 날개의 진동수는 분당 800 회였다. 처리액(처리될 액체)의 유속은 X, Y, 및 Z 방향에서 각각 200 mm/초 였다.
처리될 액체로서, 박테리아를 첨가한 순수한 물을 사용하였다.
자외선 램프를 켜서 자외선 조사를 수행하였다 [사례 9-A].
다음 표 10 에 상기 멸균 결과를 나타내었다. 니폰 밀리포어 코포레이션 (Nippon Millipore Corporation)으로부터 입수가능한 밀리플렉스(Milliflex)-100 검사 시스템을 사용하여 멤브레인 여과법(MF 방법)에 따라 박테리아의 검출을 실행하였다.
비교를 위해, 자외선 램프를 켜지 않고 상기 처리를 수행한 경우와[사례 9-B], 본 발명의 진동 교반 장치 대신에 종래의 스크류 유형의 교반기로 처리액을 교반하는 동안 자외선 램프를 켜서 상기 처리를 수행한 경우[사례 9-B]에서도 상기 검사를 실행하였다.
표 10
처리시간(분) 0 10 30 60 120 180
사례 9-A(n/ml) 600 0 0 0 0 0
사례 9-B(n/ml) 600 200 150 100 100 100
사례 9-C(n/ml) 600 500 450 400 350 350
상기 처리액이 얕은 접시상에 수용되어 상기 자외선 램프에 의해 자외선 조사를 받는 경우, 60 분 동안 처리하여 박테리아의 수가 약 200 n/ml 로 감소하였지만, 그 이후에는 더 이상 감소하지는 않았다.
예 10
다음과 같은 점을 제외하고는 상기 예 9 와 동일한 방법으로 검사를 수행하였다: 진동 날개로서, 금색의 산화티타늄 표면층을 갖는 0.6 mm 두께의 티타늄판을 사용하였다. 진동 날개는, 15 % 의 황산과, 20℃ 의 온도와, 3 V 의 전압과, 5 분의 처리 시간으로 이루어진 전해액 조건하에서 전해 산화처리에 의해 형성되었다. 네오디뮴 자석으로 제조된 진동 날개 고정 부재를 일방의 날개용으로 사용하였고, 티타늄으로 제조된 진동 날개 고정 부재를 나머지 3 개의 날개용으로 사용하였다. 처리될 액체로서, 대장균형 박테리아를 첨가한 탄산음료를 사용하였다[사례 10-A].
다음 표 11 에 상기 멸균 결과를 나타내었다.
비교를 위해, 자외선 램프를 켜지 않고 상기 처리를 실행한 경우에서도 상기검사를 수행하였다[사례 10-B].
표 11
처리 시간(분) 0 10 30 60 120 180
사례 10-A(n/ml) 5000 200 30 0 0 0
사례 10-B(n/ml) 5000 3000 600 600 500 400
예 11
다음과 같은 점을 제외하고는 상기 예 10 과 동일한 방법으로 검사를 수행하였다: 도 23 및 도 24 의 자외선 조사 장치를 사용하였고, 이 장치에서는 2 개의 자외선 램프를 사용하였다. 처리될 액체로서 장관출혈성 대장균 O-157 이 첨가된 우유를 사용하였다[사례 11-A].
다음 표 12 에 상기 멸균 결과를 나타내었다.
비교를 위해, 자외선 램프가 켜진 동안 진동 교반 장치를 작동시키지 않고 처리를 실행한 경우에서도 상기 검사를 수행하였다[사례 11-B].
표 12
처리 시간(분) 0 10 30 60 120 180
사례 11-A(n/ml) 3000 500 100 0 0 0
사례 11-B(n/ml) 3000 3000 2000 2000 1500 1500
진동 교반 및 자외선 조사 양자를 실행함으로써 멸균이 빠르고 충분하게 달성될 수 있으며, 진동 교반의 실행없이 자외선 조사를 실행한 경우에는 상대적으로 멸균의 효과가 낮다는 것을 이해할 수 있다.
예 12
다음과 같은 점을 제외하고는 상기 예 10 과 동일한 방법으로 검사를 수행하였다: 멸균성 스테인레스강으로 제조된 진동 날개를 사용하였다. 처리될 액체로서, 은의 화학 활성도를 가지며 대장균형 박테리아가 첨가된 쥬스를 사용하였다[사례 12-A].
다음 표 13 에 상기 멸균 결과를 나타내었다.
비교를 위해, 자외선 램프가 켜진 동안 진동 교반 장치를 작동시키지 않고 처리를 실행한 경우에서도 상기 검사를 수행하였다.
표 13
처리 시간(분) 0 10 30 60 120 180
사례 12-A(n/ml) 50000 4000 200 0 0 0
사례 12-B(n/ml) 50000 50000 30000 30000 25000 20000
진동 교반 및 자외선 조사 양자를 실행함으로써 멸균이 빠르고 충분하게 달성될 수 있으며, 진동 교반의 실행없이 자외선 조사를 실행한 경우에는 상대적으로 멸균의 효과가 낮다는 것을 이해할 수 있다.
예 13
다음과 같은 점을 제외하고는 상기 예 1 과 동일한 방법으로 검사를 수행하였다: 스테인레스강으로 제조되고 15 ㎛ 두께로 은층이 피복된 진동 날개를 사용하였다. 스테인레스강으로 제조되고 15 ㎛ 두께로 은층이 피복된 진동 날개 고정 부재를 사용하였다. 처리될 액체로서 강물을 사용하였다.
다음 표 14 에 상기 멸균 결과를 나타내었다.
표 14
처리시간 (분) 0 10 30 60 90
일반 박테리아(n/ml) 1500 500 0 0 0
대장균형 박테리아(MPN/100ml) 9600 8000 5000 1600 200
예 1 과 비교할 때 멸균률이 상대적으로 낮지만, 충분한 시간동안 처리를 실행함으로써 충분한 멸균을 달성할 수 있음을 이해할 수 있다.
처리 탱크의 내표면상에 15 ㎛ 두께로 은을 피복한 처리 탱크를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기와 동일한 방법으로 검사를 수행하였을 때, 표 14 의 결과보다는 다소 뛰어난 결과를 얻었지만 네오디뮴 자석으로 제조된 진동 날개 고정 부재를 사용한 예 1 의 결과보다는 뛰어나지 않았다.
예 14
모든 진동 날개 고정 부재가 스테인레스강으로 제조되었다는 점을 제외하고는 예 11 과 동일한 방법으로 검사를 수행하였다. 진동 교반을 실행하였을 때, 180 분의 처리로 검출된 박테리아의 수는 0 이 되었다. 반면에, 진동 교반을 실행하지 않았을 때는, 멸균 효과를 발견할 수 없었다. 따라서, 자장 발생 재료로 제조된 1 이상의 진동 날개 고정 부재를 사용하고, 상기 예 11 처럼 진동 교반을 실행하는 것이 바람직하다.
예 15
모든 진동 날개 고정 부재가 스테인레스강으로 제조되었다는 점을 제외하고는 예 12 와 동일한 방법으로 검사를 수행하였다. 진동 교반을 실행하였을 때, 180 분의 처리로 검출된 박테리아의 수는 0 이 되었다. 반면에, 진동 교반을 실행하지 않았을 때는, 예 12 와 동일한 결과를 얻었다. 따라서, 자장 발생 재료로 제조된 1 이상의 진동 날개 고정 부재를 사용하고, 예 12 처럼 진동 교반을 실행하는 것이 바람직하다.
예 16
다음과 같은 점을 제외하고는 상기 예 4 와 동일한 방법으로 검사를 수행하였다: 스테인레스강으로 제조되고 예비 피복층상에 15 ㎛ 두께로 은층이 피복된 진동 날개 고정 부재를 사용하였으며, 진동 날개도 동일한 재료로 제조되었다.
다음 표 15 에 상기 멸균 결과를 나타내었다.
표 15
처리시간 (분) 0 10 30 60 120 180
살아있는 박테리아의 수 (CFU/ml) 2.8 ×103 2 ×103 1.5 ×103 6.7 ×102 6.9 ×102 5.9 ×102
예 17
다음과 같은 점을 제외하고는 상기 예 1 과 동일한 방법으로 검사를 수행하였다: 알루미늄으로 제조되고 양극처리 작업을 통해 얻어진 5 ㎛ 두께의 산화알루미늄층이 피복된 진동 날개를 사용하였다. 처리될 액체로서, 4 ×104n/ml 의 박테리아를 포함한 순수한 물을 사용하였다. 60 분 동안 처리 후에 박테리아의수는 200 n/ml 로 감소하였다.
도 23 및 도 24 에 도시된 것처럼, 액체에 배치된 자외선 램프(GL-13Q: 마쯔시타(Matsushita) 전기공업주식회사에서 제조되었고, 13 W, 0.34 A, 25 mm 의 직경, 344 mm 의 길이를 가지며, 살균라인의 출력은 1.7 W 이다)가 켜진 동안 처리를 실행한 경우, 약 30 분의 처리로 박테리아의 수가 300 n/ml 로 감소하였다.
예 18
다음과 같은 점을 제외하고는 상기 예 1 과 동일한 방법으로 검사를 수행하였다: 처리될 고형 물품으로서 식품 포장기의 다양한 부품을 사용하였다. 이 부품들을 와이어 메쉬의 외장에 수용하여 액체에 침지시켰다. 상온에서 20 분동안 처리가 실행되었으며, 처리가 진행되는 동안 상기 외장을 분당 8 회의 회전수로 회전시켰다[사례 18-A].
비교를 위해, 진동 날개 및 진동 날개 고정 부재 양자 모두 스테인레스강으로 제조되었다는 점을 제외하고는 사례 18-A 와 동일한 방법으로 처리가 실행된 경우에서도 검사를 수행하였다[사례 18-B].
다음 표 16 에 상기 멸균 결과를 나타내었다.
표 16
일반 박테리아 (n/ml) 이스트균류 (n/ml) 대장균형 박테리아
부품 번호 18-A 18-B 18-A 18-B 18-A 18-B
1 0 8 0 15 - -
2 0 11 0 10 - -
3 0 5 0 5 - +
4 0 5 0 10 - +
5 0 15 0 50 - +
6 0 5 0 10 - -
7 0 5 0 40 - +
8 0 7 0 250 - +
9 0 50 - +
10 0 80 0 300 - +
11 0 20 0 20 - -
12 0 10 0 5 - -
13 0 30 0 5 - +
14 0 150 0 150 - +
15 0 200 0 200 - +
+ : 검출됨 - : 검출되지 않음
본 발명에 따르면, 다음의 효과를 달성할 수 있다.
(1) 본 발명은 약제를 사용하지 않는 새로운 멸균 및 세정 수단을 제공할 수 있다. 게다가, 종래의 멸균 수단은 제 1 세척 처리와, 연속적인 약제 처리와,이어지는 제 2 세척 처리를 필요로 한다. 그래서, 처리 단계의 수가 많다. 그러나, 본 발명은 단지 하나의 단계만을 필요로 한다.
(2) 본 발명은 꽃꽂이용에 적합한 물을 제공할 수 있다.
(3) 본 발명에서, 자성 재료가 사용되는 경우, 물에 포함된 철 분말 및 철 콜로이드가 효과적으로 제거될 수 있다.
(4) 본 발명에서, 자성 재료가 사용되는 경우, 다량의 순환수가 강한 자장을 통과하여, 물의 클러스터를 보다 작게 만들어서 세척 효율을 향상시킨다.
(5) 자성 재료를 사용함으로써, 콜론 바실루스, O-157, 살모넬라, 연쇄구균 등과 같은 박테리아를 매우 효과적으로 포획할 수 있다.
(6) 본 발명은 건물의 지붕상에 설치된 물탱크 및 이 물탱크에 저장된 물을 멸균하는데 매우 효과적이다. 게다가, 또한 수영장 및 그 안에 포함된 물을 멸균하는데 매우 효과적이다.
(7) 본 발명은 병원, 식당, 학교 등에 사용되는 식기와, 다른 관련 기구를 멸균하는데 매우 효과적이어서, 식중독의 방지에 큰 기여를 한다. 게다가, 본 발명이 야채/과일에 적용된다면, 세척 및 멸균이 단지 하나의 단계를 통해 실행될 수 있다. 또한, 음료가 효과적으로 멸균될 수 있다.
(8) 본 발명은 의료 기구, 침구, 및 병원 장비를 세척 및 멸균하는데 효과적이며, 또한 병원내 감염을 방지하는데 매우 효과적이다.
(9) 본 발명은 상온하에서 실용적으로 사용 또는 실행될 수 있기 때문에, 처리 대상이 열로 인하여 열화되지 않는다. 게다가, 본 발명은 실질적으로 어떠한약제도 사용하지 않는 멸균 수단을 사용하기 때문에 지구 환경에 상당히 친화적이다.
(10) 본 발명은 식수 공급에 효과적인 멸균 수단을 제공할 수 있다.

Claims (21)

  1. 액체를 진동 교반시킴으로써 상기 액체 및/또는 액체에 침지된 물품을 멸균시키기 위한 진동 교반 장치로서,
    진동 모터를 포함하는 진동 발생 유닛,
    상기 진동 발생 유닛에 연결되어 작동하는 1 이상의 진동봉,
    상기 진동봉에 고정된 1 이상의 진동 날개, 및
    상기 진동 날개를 상기 진동봉에 고정시키기 위한 진동 날개 고정 부재를 포함하고,
    상기 진동 날개 및/또는 상기 진동 날개 고정 부재는, 멸균성 금속 및/또는 멸균성 금속 화합물로 제조된 표면 및/또는 자장 발생 재료로 제조된 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 진동 교반 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 멸균성 금속은 은, 금, 또는 이들의 합금이며, 상기 멸균성 금속 화합물은 산화티타늄 또는 산화아연인 것을 특징으로 하는 진동 교반 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 발생 유닛이 상기 진동 날개를 0.1 내지 15.0 mm 의 진폭과 분당 200 내지 1000 회의 진동수로 상기 액체내에서 진동시키는 것을 특징으로 하는 진동 교반 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 10 내지 200 Hz 의 주파수로 진동시키도록 상기 진동 모터를 제어하기 위한 인버터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 교반 장치.
  5. 액체 및/또는 액체에 침지된 물품용 멸균 장치로서,
    진동 모터를 포함한 진동 발생 유닛, 이 진동 발생 유닛에 연결되어 작동하는 1 이상의 진동봉, 이 진동봉에 고정된 1 이상의 진동 날개, 및 이 진동 날개를 상기 진동봉에 고정시키기 위한 진동 날개 고정 부재를 갖는 진동 교반 장치와,
    상기 액체를 수용하고 그 안에 상기 진동 날개 및 상기 진동 날개 고정 부재가 배치되는 처리 탱크를 포함하고,
    상기 진동 날개 및/또는 상기 진동 날개 고정 부재는, 멸균성 금속 및/또는 멸균성 금속 화합물로 제조된 표면 및/또는 자장 발생 재료로 제조된 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 물품을 상기 처리 탱크에 고정하기 위한 홀더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 홀더를 이동시키기 위한 구동 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 멸균성 금속은 은, 금, 또는 이들의 합금이며, 상기 멸균성 금속 화합물은 산화티타늄 또는 산화아연인 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 진동 발생 유닛이 상기 진동 날개를 0.1 내지 15.0 mm 의 진폭과 분당 200 내지 1000 회의 진동수로 상기 액체내에서 진동시키는 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  10. 제 5 항에 있어서, 10 내지 200 Hz 의 주파수로 진동시키도록 상기 진동 모터를 제어하기 위한 인버터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  11. 액체 및/또는 액체에 침지된 물품용 멸균 방법으로서,
    진동 모터를 포함하는 진동 발생 유닛, 이 진동 발생 유닛에 연결되어 작동하는 1 이상의 진동봉, 이 진동봉에 고정된 1 이상의 진동 날개, 및 이 진동 날개를 상기 진동봉에 고정시키기 위한 진동 날개 고정 부재를 포함하고, 상기 진동 날개 및/또는 상기 진동 날개 고정 부재가, 멸균성 금속 및/또는 멸균성 금속 화합물로 제조된 표면 및/또는 자장 발생 재료로 제조된 표면을 갖는 진동 교반 장치를 제공하는 단계와,
    상기 진동 날개 및 상기 진동 날개 고정 부재를 처리 탱크에 수용된 상기 액체내에 침지시키는 단계와,
    상기 액체의 진동 교반을 일으키는 상기 진동 모터에 의해 상기 진동 날개를 진동시켜서 상기 액체를 멸균시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 액체에 물품을 침지시키는 단계와,
    상기 액체를 진동 교반시켜서 상기 물품을 멸균시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 액체를 3 차원의 각 방향으로 100 mm/초 이상의 유속을 갖도록 진동 교반시키는 것을 특징으로 하는 멸균 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 멸균성 금속이 은, 금, 또는 이들의 합금이며, 상기 멸균성 금속 화합물이 산화티타늄 또는 산화아연인 것을 특징으로 하는 멸균 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 진동 발생 유닛이 상기 진동 날개를 0.1 내지 15.0 mm 의 진폭과 분당 200 내지 1000 회의 진동수로 상기 액체내에서 진동시키는 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 진동 모터를 10 내지 200 Hz 의 주파수로 진동시키는 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  17. 제 2 항에 있어서, 상기 멸균성 금속 화합물은 티타늄 부재 또는 티타늄 합금 부재의 표면 산화처리를 통해 형성된 산화티타늄 필름인 것을 특징으로 하는 진동 교반 장치.
  18. 제 8 항에 있어서, 상기 멸균성 금속 화합물은 티타늄 부재 또는 티타늄 합금 부재의 표면 산화처리를 통해 형성된 산화티타늄 필름인 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 멸균성 금속 화합물은 티타늄 부재 또는 티타늄 합금 부재의 표면 산화처리를 통해 형성된 산화티타늄 필름인 것을 특징으로 하는 멸균 방법.
  20. 제 5 항에 있어서, 상기 진동 날개 및/또는 상기 진동 날개 고정 부재를 자외선으로 조사하기 위한 장치를 추가로 포함하고, 이 장치는 상기 처리 탱크의 내측 또는 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 멸균 장치.
  21. 제 11 항에 있어서, 상기 진동 날개 및/또는 상기 진동 날개 고정 부재를 자외선으로 조사하면서 상기 액체를 진동 교반시키는 것을 특징으로 하는 멸균 방법.
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