KR20030071697A - 오존을 이용한 밀폐된 공간 소독기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐된 공간에 오존발생기, 오존감지센서, 타이머 및 오존분해기 등을 구비하고 오존발생기로 오존을 발생하여 일정시간 동안 멸균 및 악취 제거를 위한 소독을 실시하고 소독을 실시한 후 오존분해기를 작동시켜 오존을 최대한 신속하게 분해하여 인체에 유해한 오존을 제거하고 오존 센서에 감지된 오존의 농도가 영으로 떨어지면 경보나 무선으로 통보해 주는 밀폐된 공간을 소독하는 공간 소독기에 관한 것이다. 본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 밀폐된 공간에 상기 공간소독기를 두고 상기 공간소독기의 오존발생기에서 발생된 오존의 농도를 오존감지센서와 연동하여 일정시간 오존을 발생시켜 소독이 완전히 이루어진 후에 상기 오존 발생기에서 발생된 오존을 오존감지센서와 오존분해기가 연동하여 오존의 농도가 영으로 떨어질 때 까지 동작하고 오존의 농도가 영으로 떨어지면 경보음을 울리든지, "작업이 끝났습니다."라는 메시지를 헨드폰이나 음성으로 알려주는 수단을 구비하고 있다. 본 발명에 따른 공간소독기는 작업자가 필요하지 않다는 특징을 가지고 있다.

Description

오존을 이용한 밀폐된 공간 소독기 {A sterilizer of isolation room(space) using ozone}

본 발명은 밀폐된 공간에 오존발생기, 오존감지센서, 타이머 및 오존분해기 등을 구비하고 오존발생기로 오존을 발생하여 일정시간 동안 멸균 및 악취 제거를 위한 소독을 실시하고 소독을 실시한 후 오존분해기를 작동시켜 오존을 최대한 신속하게 분해하여 인체에 유해한 오존을 제거하고 오존 센서에 감지된 오존의 농도가 영으로 떨어지면 경보나 무선으로 통보해 주는 밀폐된 공간을 소독하는 공간 소독기에 관한 것이다.

종래에는 병원이나 환자(알레르기)가 있는 가정에서 원하는 방이나 공간에 세균이나 악취를 제거하기 위하여 소독제를 분사하고 소독제를 분사한 후에도 악취가 존재할 경우에 적당한 향수를 다시 분사하는 과정을 가지게 되나, 공기 중에 존재하는 다양한 세균이나 독성을 가진 물질을 제거하는 데는 한계가 있고 소독제에서 발생하는 또 다른 악취가 사람들에게 불쾌감을 주었다.

또한 병원이나 소독이 필요한 공간에 소독시에 작업자가 구석구석 소독을 행함에 의하여 작업자가 소독제를 흡입할 수 있고 작업자에 의한 2차 오염의 가능성이 있다는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 종래 기술의 문제점을 인식하고 밀폐된 공간에 오존을 골고루 분사하여 최대한 신속하게 소독을 행하고 인체에 유해한 오존을 오존분해 촉매물질과 흡입 팬을 이용하여 최대한 신속하게 제거하여 원하는 밀폐된 공간에 존재하는 세균, 독성을 가진 물질 및 악취를 동시에 제거함과 동시에 이용자들의 불쾌감을 최소화하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 밀폐된 공간에 소독을 실시함에 있어서 제어기를 구비한 소독기만을 밀폐된 공간에서 작업을 수행하고 리모콘의 시작 버튼 또는 제어기에 부착된 시작 버튼을 눌러 소독을 실시할 수 있게 하여 작업자 없이 자동으로 밀폐된 공간을 소독할 수 있게 하여 작업자의 안전과 경비절감의 효과를 얻는데 있다.

도1 : 본 발명의 작동순서를 설명하기 위한 블록도

도2 : 본 발명에 따른 공간 소독기의 구조도.

도3 : 본 발명에 따른 공간소독기의 외관을 나타내는 사시도

<도면번호의 간단한 설명>

1 : 오존순환팬, 2: 오존발생기

3 : 오존감지센서 4: 오존분해촉매물질

5 : 오존을 함유한 배가스 흡입팬

6 : 프래임, 7: 전자제어부,

8: 손잡이, 9:리모콘,

10: 바퀴

본 발명은 밀폐된 공간에 오존발생기, 오존감지센서, 타이머 및 오존분해기 등을 구비하고 오존발생기로 오존을 발생하여 일정시간 동안 멸균 및 악취 제거를 위한 소독을 실시하고 소독을 실시한 후 오존분해기를 작동시켜 오존을 최대한 신속하게 분해하여 인체에 유해한 오존을 제거하고 오존 센서에 감지된 오존의 농도가 영으로 떨어지면 경보나 무선으로 통보해 주는 밀폐된 공간을 소독하는 공간 소독기에 관한 것이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 작동순서를 설명하기 위한 블록도이다. 먼저 밀폐된 공간에 본 발명품인 공간소독기를 위치하게 한 다음, 리모콘을 사용하여 원격으로 제어하여 오존을 발생시킨다. 발생한 오존을 공간에 원활하게 순환하기 위하여 팬을 작동한다. 이렇게 밀폐된 공간에서 분산된 오존은 공간 내의 살균 및 소독을 수행한다. 소독이 완료되게 되면 오존을 오존처리촉매가 포함된 오존 처리부로 흡입되게 된다. 흡인된 오존은 오존분해촉매와 접촉하여 완전 무해하게 처리된다. 오존을 처리하는 과정에서 밀폐된 공간에 잔류하는 오존감지 센서에서 오존의 양을 검출하여 오존의 농도가 영으로 떨어지면 오존 분해작업을 종료하게 된다. 각각의 단계는 제어부에서 수행여부 및 종료여부를 판단 제어되며, 일단의 단계가 완료되면 다음 단계로 진행되게 된다.

이에 상기와 같은 발명을 이루기 위한 보다 구체적인 구성을 도2를 통해서 살펴보면, 밀폐된 공간에 멸균, 독성물질 제거 및 악취를 동시에 제거하는 오존을 발생하는 오존발생기(2)가 있고, 오존발생기(2)의 내부에는 오존을 넓은 공간에 보다 신속하게 분사할 수 있게 오존순환 팬(1)을 구비하고 있다. 이때 오존발생기는 산업현장에서 가장 많이 사용되고 있는 무성방전 방식 또는 자외선 램프를 사용하는 광화학 반응 방식으로 적용이 가능하다. 무성방전 방식은 산업현장에서 가장 많이 사용되는 방식으로 유리나 세라믹 재질로 된 방전관의 내부가 고전압 전극이 되고, 관 외부의 냉각수가 접촉되는 부분이 접지전극이 되어 6000 V 이상의 고전압교류를 가하게 되면 절연체와 접지전극 사이에 코로나 방전이 일어나고 이 간격에 산소 또는 공기를 유입시키면 오존이 발생하게 된다. 광화학 반응 방식은 성층권에서 오존을 생성하는 방식과 같은 것으로 산소에 175 내지 255 nm의 자외선을 조사하면 해리된 산소원자와 산소분자가 반응하여 오존을 생성하는 방식이다. 광화학 반응 방식은 저용량의 오존 생산에 유리하며, 대용량의 오존을 제조할 경우에는 무성방전법이 유리하다. 본 발명에서는 공간소독기를 적용하는 대상에 따라, 작은 공간의 경우에는 광화학 반응 방식을 적용할 수 있으며, 보다 큰 공간에는 무성방전 방식의 오존발생기를 장착할 수 있다.

오존은 수돗물 살균에 사용되는 염소에 비하여 6배의 살균력과 산화력을 가지며, 공기 중에 존재하는 세균, 바이러스 등을 용이하게 처리할 수 있다. 일반적으로 공기 중의 살균 방법은 자외선 살균법이 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 자외선 살균법은 자외선 광이 도달하는 유효범위 내에서만 살균효과를 가지므로, 적용범위가 한정되어 있기 때문에 살균효과가 오존에 비해 상대적으로 낮다. 일반적으로 식료품 제조공정에서의 식품 부패 및 변질의 원인은 90% 이상이 중부유균 및 낙하세균에 의하여 발생한다. 이 경우 제조공정 실내에 1.2 ppm 정도의 오존을 투입하게 되면, 식품가공 공장의 공중부유세균이 5분 이내에 62 % 처리 살균되고, 30 분 이내에 86% 이상의 살균효과를 보인다. 또한 오존은 악취 처리에 우수한다. 악취의 주요 성분인 황화수소(H2S)의 경우에는 다음과 같은 반응을 통해 완전무해하게 처리된다.

6H2S + 2O3 ---> 6H2O + 3S2

또한 메탄가스의 경우에도 오존과 반응하여 완전하게 처리된다.

2CH4 + 4O3 ---> 3CO2 + 6H2

제지 공장이나 펄프공장에서 주로 발생하는 H2S, CH3SH 등의 황 성분 악취는 10 내지 15 ppm의 오존으로 8 초 정도의 접촉시간으로 90% 이상 처리가 가능하다. 페인트 제조공장에서 발생하는 벤젠류 성분은 7 내지 10 ppm으로 90% 이상 처리가 용이하다. 알콜류는 3 내지 10 ppm의 오존으로 처리가 가능하다.

오존은 농산물이나 식품 재배시에 사용되는 농약 중에 농산물에 잔류하는 농약의 처리에 우수한 성능을 보인다. 일반적으로 시력장애, 정신착란, 심장마비, 유전자변이, 종양 유발을 일으키는 것으로 알려진 염소계 농약, 유기인계 농약, 페노키시계 농약, 카바메이트계 농약, 요소계 농약, 페놀계 농약은 1 내지 80 ppm의 오존으로 처리하게 되면 90% 이상의 잔류 농약 제거 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 오존은 잔류농약의 이중결합에 작용하여 산화반응과 방향족 화합물의 개환 및 측쇄부위의 산화 등 다양한 반응을 통해 무해하게 전환한다. 유기인계 농약인 파라티온(parathion)은 3 ppm의 오존으로 처리할 경우에 용이하게 파라옥손(paraoxone)으로 전환된다. 이때 오존은 파라티온의 S=P 결합을 분해시키며, 다른 유기인계 농약인 말라티온(malathion)의 경우에도 S=P 결합이 P=O 결합으로 전환하여 무해한 말라옥손(malaoxon)으로 전환하여 다음과 같이 잔류 농약을 제거하게 된다.

C10H14O5PS (parathione) + O3 ----> C10H14O6P (paraoxone)

C10H19O6PS2 (malathion) + O3 -----> C10H19O7PS (malaoxone)

본 발명에 따른 공간소독기의 전체적인 기능을 제어하기 위하여 마이콤이 부착된 전자제어부(7)가 있고, 전자제어 패널에는 오존의 농도를 항시 감시할 수 있는 오존센서(3, 오존감지센서)와, 작업의 종료, 기기의 이상 발생 및 기타 소독 중에서 이상이 발생하였을 때 알려주는 경보기와, 오존의 농도, 작업 시간 및 기타 메시지를 표시해 주는 표시부(LCD 또는 유기 EL 패널)를 구비하고 있다. 오존 감지센서는 반도체식, 열전도도식, 흡광법식 또는 전기화학센서 중 하나를 사용할 수 있다.

또한 상기 전자제어부(7)는 인체 유해한 오존에 대한 거부 반응을 수용하여 상용의 무선송신부와 수신부를 구비하고 리모콘에 의하여 제어가 가능하고, 필요시에는 상용(관용)의 전화기와 핸드폰 등에서 채용하고 있는 무선송신부와 무선수신부를 사용하여 원하는 사람의 헨드폰 번호로 작업이 끝났음을 알리는 메시지를 전송할 수 있고, 상용의 음성메모리(7, 전자제어부에 내장됨)를 사용하여 작업과정을 음성메세지(소독중입니다. 오존을 제거중입니다. 등의 음성메세지)로 스피커를 통해서 내보낼 수 있다. 상기 오존분해기(4, 5)는 오존분해촉매물질(4)과 소독에 사용된 오존이 잔존하는 배가스를 흡입하는 흡입팬(5)로 구성되며, 상기 오존발생기(2)에 의하여 오존이 발생되고 멸균, 독성물질 분해 및 악취제거를 행한 후에 밀폐된 공간에 존재하는 오존을 신속하게 제거하여 최대한 빠르게 공간 소독을 끝낼 수 있게 하는데 있다. 상기 배가스 흡입팬(5)은 소독 후 밀폐된 공간에 존재하는 오존을 오존분해촉매물질과 최대한 많이 접촉하도록 유도하는데 있다. 본 발명과 관련한 오존분해촉매물질은 어떤 촉매를 사용하여도 무관하나, 특히 산화망간을 주성분으로 하고, 산화바나듐, 산화구리, 산화은, 산화세륨, 산화란타늄 등이 조성분으로 첨가되어 활성탄 및 실리카, 알루미나, 제올라이트에 담지하여 제조한 것이 바람직하다. 이러한 산화망간계 촉매를 제조하는 방법은 우선 과망간산칼륨을 증류수에 용해하고, 구리질산염, 세륨질산염, 아연질산염, 란타늄질산염 중 하나 이상 선택된 금속질산염을 준비하여 과망간산칼륨의 수용액에 용해한다. 이 때 과망간산칼륨 또는 금속질산염의 농도는 최종 생산물에 따라 변경될 수 있는 것으로서, 20∼200g/ℓ 정도이면 바람직하다. 왜냐하면, 200g/ℓ 이상에서는 결정이 석출되고, 20g/ℓ 이하에서는 금속 담지량이 너무 작기 때문에 부적합하기 때문이다. 과망간산칼륨과 금속질산염이 완전히 용해되면, 용해액에 활성탄, 활성알루미나, 활성실리카, 제올라이트, 규조토, 코디어라이트 하니컴 중에서 선택되는 담체를 함침한다. 일정시간 함침이 끝나면, 여과를 거쳐 용해액을 제거하고 담체를 건조한다. 이 때 건조온도 및 시간은 담체의 종류에 따라 달라지며 통상적으로 50~150℃ 에서 5~10시간이 바람직한데 그 이유는 50℃ 이하에서는 건조시간이 너무 길어 부적절하고, 150℃ 이상에서는 과망간산칼륨이 분해되기 시작하기 때문이다. 이렇게 건조된 담체는 소성단계를 거쳐서 최종 산화망간계 촉매체가 얻어지며, 소성온도 및 시간 또한 담체의 종류에 따라 달라지며 통상적으로 150∼600℃ 에서 3-10시간이 바람직하다. 그 이유는 150℃ 이하에서는 과망간산칼륨이 산화망간과 산화칼륨으로 전환되지 않아 부적절하고, 600℃ 이상에서는 폭발적으로 분해되기 때문에 작업의 위험성이 있기 때문이다. 전술한 방법으로 제조된 산화망간계 촉매는 촉매체의 표면에 미세한 산화망간과 산화칼륨이 분포되고, 타 금속질산염이 첨가된 경우에는 금속산화물로 변화하여 산화망간과 혼합된 상태가 된다. 이와 같이 얻어진 산화망간과 산화칼륨은 원자규모의 아주 작은 입자이기 때문에 미세하면서 담체의 전 표면에 균일하게 분포된 입자를 얻을 수 있다. 이러한 표면구조로 인하여 잔류오존을 효과적으로 분해할 수 있게 된다. 본 발명과 관련한 오존분해기에 사용한 오존 분해 촉매물질(본 발명과 동일 출원인이 특허 출원 중에 있음)은 상기와 같은 제조 방법으로 제조된 촉매제를 사용하였다.

오존분해촉매제에 의한 분해 원리는 산화망간 촉매의 존재하에서 다음과 같은 반응으로 분해된다.

2O3 + MnO2 -> 3O2 + MnO2 ------------ (1)

또한 본 발명에 따른 공간소독기는 이동하기 용이하게 카트 형식으로 이루어져 있고 무선 주파수의 송신기와 수신기(7, 전자제어부에 내장됨)를 부착하여 리모콘(9)에 의하여 이동을 조절할 수 있어 다소 넓은 밀폐된 공간을 리모콘으로 공간소독기를 이동시키면서 소독할 수 있다. 또한 이동거리와 방향은 리모콘상의 표시 패널에 수치로 표시되어 진다. 그리고 카트가 없는 소형 공간소독기의 경우에는 공간소독기 몸체에 상기 제어패널(오존감지센서, 표시부, 타이머, 동작버튼 등)을 부착할 수 있다. 바퀴가 달린 공간소독기는 이동을 용이하게 하기 위해서 손잡이(8)가 부착되어 있다.

(실시 예)

본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 들면, 밀폐된 20평 정도 병원의 입원실에 본 발명에 따른 30평 이하에 사용되는 공간소독기를 사용하여 소독하는 경우에, 공간소독기의 동작스위치를 버튼이나 리모콘을 사용하여 온하면, 적당한 시간(실험을 통해서 기 설정되어 있은 시간))동안 오존발생기로 오존을 발생시켜 오존의 농도를 소독에 적당한 농도로 유지하면서 멸균에 의한 소독과 악취를 제거 한 후 오존분해기(배가스 흡입팬과 오존분해촉매물질을 구비함)를 작동시켜 오존의 농도가 인체에유해하지 않는 정도까지 오존을 최대한 신속하게 분해하여 제거하고, 오존 센서에 감지된 오존의 농도가 인체 유해한 농도 이하(거의 영인 상태)로 떨어지면(작업이 끝나면) 경보음을 발생하거나 "소독 작업이 끝났습니다." 라는 음성메세지로 작업이 끝났음을 알려주거나 또는 헨드폰으로 작업이 끝났음을 통보해 밀폐된 공간의 소독이 종료되었음을 알려준다. 모든 소독 작업은 오존발생기, 오존분해기, 오존센서(오존감지센서), 마이콤에 의하여 제어되는 전자제어부 및 리모콘에 의하여 자동으로 수행가능하며, 공간의 크기, 즉 병실이나 아파트의 평형(5평, 10평, 20평, 100평...)에 따라 또는 공간의 크기, 즉 공장이나 식당의 크기(5㎥, 10㎥, 20㎥....)에 따라 평형이나 ㎥ 로 표시된 버튼을 사용하여 원터치로 작동할 수 있게 되어 있다. 또한 이러한 모든 기능들은 전자제어 패널 상의 버튼이나 리모콘상의 버튼으로 동작가능하다. 또한 작업순서에 따라 경보음의 수를 달리하거나 음성메세지 "오존 소독작업중입니다." "오존제거 작업중입니다." "소독작업이 끝났습니다." "오존의 농도는 얼마입니다."등을 스피커를 통해서 크게 내보내어 어떤 작업이 이루어지고 있는지를 항상 알 수 있으며 음성의 볼륨은 필요에 따라 조절할 수도 있다. 본 발명에 따른 공간소독기의 전체적인 기능의 제어는 오존발생기(2), 오존감지센서(3) 및 오존분해기(4, 5)와 연동하여 동작하는 마이콤이 부착된 전자제어부(7)에 의하여 이루어진다. 전자제어부(7)에는 오존의 농도를 항시 감시하는 오존감지센서(3)와, 작업의 종료나 공간청소기에서 이상이 발생하였음을 알려주는 경보기와, 오존의 농도, 작업 시간 및 기타 메시지를 표시해 주는 표시부(LCD 또는 유기 EL 패널)를 구비하고 있다.

본 발명에 따른 공간소독기는 용량과 크기를 다양하게 하여 병원입원실, 수술실, 호텔, 알레르기 환자가 거주하는 아파트, 식당 및 작업장 등에 다양한 밀폐된 장소에서 아주 유효하게 이용될 수 있다.

본 발명의 작용효과는 비교적 큰 밀폐된 공간에 오존을 골고루 분사하여 최대한 신속하게 소독을 행하고 인체에 유해한 오존을 오존분해 촉매물질과 오존 흡입 팬을 이용하여 최대한 신속하게 분해하고 제거하여 원하는 밀폐된 공간에 존재하는 세균, 독성을 가진 물질 및 악취를 동시에 제거하여 사용자들이 편리하게 이용할 수 있게 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 밀폐된 공간에 소독을 실시함에 있어서 자동제어기를 구비하여 소독기만을 밀폐된 공간에 넣고 리모콘의 시작 버튼 또는 제어기에 부착된 시작 버튼을 눌러 소독을 실시하고 인체 유해한 오존을 오존분해기 내부로 흡입하여 분해함에 의하여 작업자 없이 자동으로 소독이 이루어져 작업자를 보호하고 인건비를 절약하는데 있다.

Claims (6)

1. 밀폐된 공간에 존재하는 세균, 독성물질 및 악취 등을 제거할 수 있는 오존을 이용하여 공간을 소독하는 소독기에 있어서,

   상기 밀폐된 공간에 존재하는 세균, 독성물질 및 악취 등을 제거하기 위하여 오존을 분사하는 오존발생기와,

   상기 오존발생기에서 발생시킨 오존의 농도를 항상 감지하는 오존감지센서와,

   상기 오존발생기에서 발생된 오존으로 세균, 독성물질 및 악취 등을 제거한 후 밀폐된 공간에 잔존하는 오존을 신속하게 분해하여 제거하는 오존분해 촉매물질이 내장된 오존분해기와,

   상기 타이머, 표시부, 동작버튼, 및 마이콤을 구비하고 상기 오존감지센서와 연동하여 오존발생, 오존제거, 경보음 및 각종 메시지 등의 발생을 제어하는 전자제어부를 구비함을 특징으로 하는 밀폐된 공간 소독기.
2. 청구항1에 있어서,

   상기 오존분해기는 오존분해기 내부에 존재하여 상기 오존촉매물질과의 접촉 및 반응을 촉진시키기 위한 배가스 흡입 팬을 더 포함함을 특징으로 하는 밀폐된 공간 소독기.
3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,

   상기 오존분해기에 내장된 오존분해촉매물질은 산화망간을 주성분으로 하고, 조성분으로 산화바나듐, 산화구리, 산화은, 산화세륨, 산화란타늄 중 하나 이상을 첨가하여 활성탄 및 실리카, 알루미나, 제올라이트에 담지된 것을 특징으로 하는 밀폐된 공간 소독기.
4. 청구항1에 있어서,

   상기 오존발생기는 발생된 오존을 보다 신속하게 밀폐된 공간으로 분사하기 위하여 오존순환 팬을 구비함을 특징으로 하는 밀폐된 공간 소독기.
5. 청구항1내지 청구항4중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전자제어부는 리모콘 및 핸드폰에 의한 동작이 가능하게 무선주파수 송신기와 수신기를 구비함을 특징으로 하는 밀폐된 공간 소독기.
6. 청구항1내지 청구항4중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전자제어부는 작업과정을 음성메세지로 내보낼 수 있는 음성메세지 저장부,음성증폭기 및 스피커 등을 구비함을 특징으로 하는 밀폐된 공간 소독기.