KR200350358Y1 - 광섬유를 이용한 살균장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따르면, 광파이버를 이용한 살균장치는 코러게이트 형상 또는 스파이럴 형상으로 밴딩된 적어도 하나의 광파이버들들을 가지는 살균광 전달수단과, 상기 각 광파이버들의 단부에 설치되어 살균소독광을 발생시키는 적어도 하나의 살균을 위한 살균소독광을 발생시키는 적어도 하나의 살균소독광 발생수단과, 상기 살균소독광 발생수단과 결합되어 살균소독광을 광파이버의 단부에 집속시키는 집속수단을 포함한다.

Description

광섬유를 이용한 살균장치{a sterilizer utilizing the optical fiber}

본 고안은 살균장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 발광램프로부터 조사되는 자외선 또는 적외선 광을 광파이버를 이용하여 도광 및 조사시킴으로써 살균하는 살균장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양으로부터 전해지는 빛은 많은 종류와 특성을 가지며, 인류와 생물에 깊은 영향을 미치는 빛은 눈으로 볼 수 있는 가시광선과, 눈으로 보이지 않지만 빨강의 밖에 있는 적외선과, 보라색의 밖에 있는 자외선 등이 있다.

상기 자외선의 파장의 범위는 100 내지 400nm(1nm=7-10cm)로 되어 있는데, 이 자외선은 파장대가 100nm -280nm를 자외선 C (UV-C(단파), 280 nm - 315nm 를 자외선 B(UV-B 중파), 315nm-400nm를 자외선A(UV-A(장파)로 나누어진다.

여기서 자외선C는 세포와 세균을 파괴하는 힘은 매우 강하나 파장이 짧아 침투력이 미약해서 오존층과 성층권에 대부분 흡수되므로 큰 피해는 없으나 오존층이 많이 파괴됨에 따라 안심 할 수만은 없다. 상기 자외선 B는 피부화상, 색소침착, 세균감염 및 암까지 유발시킨다. 그리고 자외선A는 에너지 강도가 자외선B 보다 1/1000밖에 되지 못하나 지구상에 도달하는 빛의 양은 자외선B의 100배정도 많다.

한편, 상기와 같은 자외선 A, B, C 등을 이용하여 살균장치, 치료기 등이 개발되었는데, 그 일예가 대한민국 공개특허 제 2003-0065647호에 개시되어 있다. 개시된 자외선을 이용한 에어컨의 세균 증식 방지장치는 에어컨의 실내기에 살균을 위한 자외선 살균등이 설치된 구성을 가진다.

실용신안 등록 제 20-0239591호에는 공기조화 장치의 전처리 필터에 살균을 위한 자외선 램프가 설치된 에어컨용 공기 정화 장치가 개시되어 있다.

또한 등록특허 제 10-0289223호에는 빛을 이용한 유체의 소독장치가 개시되어 있다. 개시된 유체의 소독장치는 살균소독광을 발생시키는 소독광 발생수단과, 상기 소독광 발생수단에 의해 발생된 소독광을 유체흐름관의 좁은 교축부에 조사하는 광전달수단을 포함한다.

공개실용신안 제2000-005609호에는 에어컨의 냉각수 살균장치가 개시되어 있다. 개시된 살균장치는 물탱크의 상면 일측에 자외선 램프를 설치하고, 이 자외선램프의 일부가 물에 잠기도록 구성된다.

상기와 같이 종래 자외선 램프를 이용한 살균장치는 자외선으로부터 조사되는 광을 살균부위에 직접 조사하거나 자외선 램프를 물에 잠기도록 하여 살균하고 있다. 그러나 이러한 살균장치는 조사 영역의 구조가 복잡하고, 자외선을 차단하는 장애물이 있는 경우 살균할 수 없다. 또한 자외선 램프로부터 조사되는 자외선광은 직진성을 가지므로 요철부위나 모서리 부위를 충분히 살균할 수 없다.

특히 냉각탑의 냉각수, 오폐수 등에는 레지오넬라균, 바이러스, 박테리아와 같은 각종 세균들이 번식하고 있는데, 상기와 같이 자외선 램프를 이용하여 살균하는 경우 램프로부터 조사된 광이 물에 의해 흡수되어 바닥 부위까지 넓은 영역을 충분히 살균할 수 없는 문제점이 있다. 자외선을 이용한 살균의 경우 자외선에 유체가 노출되는 표면적에 따라 그 효율이 결정되므로 대용량의 기체 또는 물과 같은 유체를 살균하기 위해서는 자외선을 이용한 살균 시스템이 상대적으로 커지게 되는 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 감안하여 자외선 램프로부터 조사되는 광을 넓은 영역에 균일한 조도를 갖도록 조사 할 수 있으며, 살균효율을 높일 수 있는 광파이버를 이용한 살균장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 자외선 램프로부터 조사되는 광을 장애물에 관계없이 임의의 위치에 조사할 수 있으며, 자외선광의 살균 효율을 높일 수 있는 광파이버를 이용한 살균장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 자외선 램프로부터 조사되는 자외선광의 손실 없이 유체에 균일하게 조사 할 수 있으며, 절연 특성이 향상된 광파이버를 이용한 살균장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 광파이버를 이용한 살균장치의 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 광파이버를 이용한 살균장치의 다른 실시예를 평면도,

도 3은 광파이버를 이용한 살균장치의 또 따른 실시예를 도시한 평면도,

도 4는 본 고안에 따른 살균장치의 다른 실시예를 도시한 것으로 하나의 발광램프에 다수개의 광파이버가 설치된 상태를 나타내 보인 것이다.

도 5는 본 고안에 따른 살균장치의 또 다른 실시예를 나타내 보인 사시도.

도 6는 본 고안에 따른 살균장치를 냉각탑에 적용한 상태를 도시한 단면도,

도 7 및 도 8은 본 고안에 따른 살균장치를 덕트에 적용한 상태를 도시한 일부절제 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10; 살균장치. 22;발광램프

30;광파이버

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 광파이버를 이용한 살균장치는

살균을 위한 살균소독광을 발생시키는 적어도 하나의 살균소독광 발생수단과,

상기 살균소독광 발생수단과 결합되어 살균소독광을 살균을 위한 영역에 조사하는 적어도 하나의 광파이버들를 구비한 살균광 전달수단을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 고안에 있어서, 살균 소독광 발생수단은 상기 광파이버들의 단부가 고정되는 하우징과, 상기 하우징에 설치되어 상기 광파이버들의 단부에 살균 소독광을 조사하는 발광램프와, 상기 발광램프로부터 조사된 살균소독광을 상기 광파이버의 단부에 집속시키는 집속수단를 포함한다. 상기 발광램프는 파장대가 100nm -280nm를 자외선 C (UV-C(단파)를 방출하는 자외선 램프나 적외선 램프가 이용될 수 있다.

상기 집속수단은 발광램프의 후면으로 조사되는 살균소독광을 전면으로 조사하는 반사판과, 상기 발광램프와 광파이버의 사이에 설치되는 적어도 하나의 집속랜즈를 포함한다.

대안으로 상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 광파이버를 이용한 살균장치는, 코러게이트 형상 또는 스파이럴 형상으로 밴딩된 적어도 하나의 광파이버들을 가지는 살균광 전달수단과, 상기 각 광파이버들의 단부에 설치되어 살균소독광을 발생시키는 적어도 하나의 살균소독광 발생수단과, 상기 살균소독광 발생수단과 결합되어 살균소독광을 광파이버의 단부에 집속시키는 집속수단을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 고안에 있어서, 코러게이트 또는 스파이럴 형상으로 밴딩된 광파이버들은 상호 중첩되지 않도록 적층될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 광파이버를 이용한 살균장치는 발광램프로부터 조사되는 살균을 위한 소독광을 광파이버를 이용하여 살균영역에 균일하게 조사할 수 있는 것으로 그 일 실시예를 도 1에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 고안에 따른 광파이버를 이용한 살균장치(10)는 살균을 위한 살균소독광을 발생시키는 적어도 하나의 살균소독광 발생수단(20)과, 상기 살균소독광 발생수단(20)과 결합되어 살균소독광을 살균을 위한 영역에 조사하는 적어도 하나의 광파이버(31)를 구비한 살균광 전달수단(30)을 포함한다.

상기 살균소독광 발생수단(20)은 일측에 상기 광파이버(31)의 결합부(21a)가 형성된 케이스(21)와, 상기 케이스(21)의 내부에 설치되어 살균소독광을 발생시키는 발광램프(22)와, 상기 발광램프(22)의 배면을 감싸도록 설치되어 상기 발광램프(22)로부터 발생된 살균 소독광을 광파이버(31) 측으로 조사하는 반사부재(23)를 구비한다. 여기에서 상기 발광램프(22)는 파장대가 100nm - 280nm를 자외선 C (UV-C(단파)를 방출하는 자외선 램프가 이용된다. 상기 자외선 램프는 파장대는 237.5nm 인 자외선 램프를 사용함이 더욱 바람직하다. 상기 발광램프는 이에 한정되지 않고, 적외선을 방출하는 적외선 램프로 이루어질 수 있다. 상기 발광램프는 자외선을 방출하는 발광다이오드 또는 형광램프로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 발광램프(22)와 광파이버(31)의 사이에는 상기 발광램프(22)로부터 조사되는 살균소독광을 광파이버(31)의 단부 측으로 집속시키기 위한 집속수단(40)을 더 구비한다. 이 집속수단(40)은 발광램프(22)로부터 조사되는 살균 소독광을 광파이버(31)의 단부측으로 집속하기 위하여 음의 파워와 양의 파워를 가지는 집속렌즈(41)들을 포함한다.

상기 살균광 전달수단(30)인 광파이버(31)는 광을 전달 및 방사상으로 조사하기 위한 코어(31a)와 이 코어(31a)를 감싸는 클래딩(31b)으로 이루어질 수 있다. 상기 광파이버(31)의 굵기와 길이는 발광램프(22)의 조도 및 살균 영역 등을 감안하여 조절 할 수 있다.

광파이버를 이용한 살균장치의 다른 실시예로서 도 2에 도시된 바와 같이 광파이버(51)의 양 단부에 각각 상기 살균소독광 발생수단(60)이 설치된다. 상기 광파이버(51)는 스파이럴 형상으로 밴딩 되거나 도 3에 도시된 바와 같이 코러게이트 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 광파이버를 이용한 살균장치는 살균 영역이 중첩되지 않은 영역 내에서 겹쳐져 사용될 수 있다.

도 4에는 본 고안에 따른 광파이버를 이용한 살균장치(70)의 다른 실시예를 나타내 보였다. 도면을 참조하면, 살균소독광 발생수단(71)과 상기 살균소독광 발생수단(71)으로부터 조사된 광을 확산시키는 광분산부재(80)와, 상기 광분산부재(80)에 그 단부가 설치되는 광파이버(31)(31)들을 포함한다. 여기에서 상기 광파이버(31)들의 간격은 광파이버(31)(31)들에 의해 전달되는 살균소독광의 살균영역이 중첩될 수 있도록 함이 바람직하다. 상기 광분산수단(80)은 볼록렌즈와 오목랜즈 및 플라이 아이렌즈, 빔스플리터, 커플러 등이 조합되어 이루어질 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 살균소독광 발생수단(71)과 광분산수단(80)은 소정간격 이격시키고 이들의 사이에 살균 소독광 발생수단(71)으로부터 발생된 광을 전달하는 광전달부재(90)를 더 구비할 수 있다. 이 광전달부재(90)는 광파이버, 석영관 등으로 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 광전달부재(90)과 소독광 발생수단(71)이 연결은 광커넥터에 의해 연결될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 광파이버를 이용한 살균장치는 살균하고자 하는 영역에 광파이버(31)가 위치되도록 하고, 상기 살균소독광발생수단(20)의 발광램프(22)를 발광시킨다. 이와 같이 하면 상기 발광램프(22)로부터 조사되는 살균소독광인 자외선이 상기 집속수단(40)인 집속렌즈(41)들에 의해 집속되어 광파이버(31)의 단부로 집속된다. 이와 같이 집속된 자외선 광은 상기 광파이버(31)의 코어(31a)를 따라 전달됨과 아울러 광파이버의 외주면으로 조사된다. 이와 같이 조사된 광은 광파이버(31)의 주위로 조사되어 살균하고자 하는 영역을 살균하게 된다.

이와 같은 광파이버를 이용한 살균장치는 음료수, 냉각탑, 오폐수 처리장치, 공기조화 장치 등에 널리 이용될 수 있는데, 도 6에는 냉각탑(100)의 냉각 저수조(101)에 설치된 상태를 나타내 보였다. 도시된 바와 같이 냉각탑의 냉각수가 낙하되는 냉각 저수조(101)의 내부에 광파이버(31)를 소정의 간격 즉, 스파이럴 형상이나 코러게이트 형상으로 설치하고, 이 광파이버(31)의 단부에 설치된 살균광 발생수단의 발광램프(22)를 점등시켜 자외선이 광파이버(31)를 따라 도파되어 냉각수저수조(101)에 담긴 냉각수 내부로 조사되도록 한다. 이와 같이 하면, 상기 광파이버(31)를 따라 전달된 자외선광은 수중의 내부까지 손실되지 않고 전달되어 냉각수 내의 레지오넬라균, 바이러스 등을 살균하게 됨으로써 냉각수 내의 레지오넬라균의 50CFU/100ml 미만으로 관리할 수 있다.

그리고 광파이버를 이용한 살균장치는 도 7에 도시된 바와 같이 공기조화 장치의 덕트 내에 설치하여 냉난방을 위한 내기 또는 외기를 살균할 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이 응축수가 고여 세균의 번식이 용이한 덕트(200)의 코너부(201)에 광파이버를 설치함으써 살균할 수도 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 복수개의 광파이버(31)들과 연결된 광분산수단(80)과, 살균소독광 발생수단(71)의 사이에 광전달부재(90)를 설치함으로써 살균 소독광 발생수단(71)의 설치위치를 자유도를 높일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 광파이버를 이용한 살균장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째; 광파이버를 이용하여 세균을 살균하고자 하는 영역에 자외선을 조사하게되므로 살균을 위한 자외선 광의 손실을 최소화 할 수 있으며, 광의 조사 영역에 대한 제약을 줄일 수 있다. 즉 자외선을 이용한 유체의 살균에는 자외선에 유체가 노출되는 표면적의 크기에 따라 효율이 결정되므로 살균효율을 높이기 위해서는 발광램프를 크게 제작하여야 하나 광파이버를 이용하는 경우 광손실 없이 자외선에 노출되는 유체의 표면적을 넓힐 수 있어 살균 및 소독에 따른 효율을 높일 수 있다.

둘째; 종래 자외선 광을 조사하는 램프는 변형이 어려워 살균 및 소독 영역이 복잡한 경우 다수개의 발광램프를 설치하거나 발광램프를 변형시켜야 하는 문제점이 있었으나 광파이버를 이용하는 경우 변형이 용이하고, 장애물에 구애를 받지 않게 된다. 또한 종래의 램프는 수중에 설치되는 경우 절연에 따른 구조가 복잡하여지는 문제가 있었으나 광파이버를 이용함으로써 절연에 따른 문제점을 근본적으로 해결할 수 있다.

셋째; 본 고안에 따른 살균장치는 자외선을 방출하는 광효율을 높일 수 있으므로 발광램프의 크기를 줄일 수 있고, 나아가서는 살균장치를 경량화 및 콤팩트화가 가능하다.

본 고안은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 상기 광파이버를 이용한 살균장치는 상술한 바와 같이 냉각탑, 공기조화 장치의 덕트 뿐만아니라 유체의 소독 및 살균장치에 널리 이용될 수 있다.

Claims (6)

1. 살균을 위한 살균소독광을 발생시키는 적어도 하나의 살균소독광 발생수단과,

   상기 살균소독광 발생수단과 결합되어 살균소독광을 살균을 위한 영역에 조사하는 적어도 하나의 광파이버를 구비한 살균광전달수단을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광파이버를 이용한 살균장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 살균 소독광 발생수단은 상기 광파이버들의 단부가 고정되는 하우징과, 상기 하우징에 설치되어 상기 광파이버들의 단부에 살균 소독광을 조사하는 발광램프와, 상기 발광램프로부터 조사된 살균소독광을 상기 광파이버의 단부에 집속시키는 집속수단을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광파이버를 이용한 살균장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 발광램프는 파장대가 100nm - 280nm를 자외선 C 를 방출하는 자외선 램프인 것을 특징으로 하는 광파이버를 이용한 살균장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 살균 소독광 발생수단과 광파이버들의 사이에 광을 상기 각 파이버로 분산시키는 광분산수단을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 광파이버를 이용한 살균장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 광분산수단과 소독광 발생수단의 사이에 광전달부재를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 광파이버를 이용한 살균장치.
6. 코러게이트 형상 또는 스파이럴 형상으로 밴딩된 적어도 하나의 광파이버들을 가지는 살균광 전달수단과,

   상기 각 광파이버들의 양 단부에 설치되어 살균소독광을 발생시키는 살균소독광 발생수단과,

   상기 살균소독광 발생수단과 결합되어 살균소독광을 광파이버의 단부에 집속시키는 집속수단을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광파이버를 이용한 살균장치.