KR20100002714A

KR20100002714A - 아이피엘 조사장치 및 그의 살균방법

Info

Publication number: KR20100002714A
Application number: KR1020080062712A
Authority: KR
Inventors: 한억희; 강성태
Original assignee: 주식회사 앰비닉스; 서울산업대학교 산학협력단
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-07

Abstract

본 발명은 IPL 조사장치 및 그의 살균방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 고전압 펄스 발생장치와 연결된 플래시램프(30)가 장착되어 일측으로 IPL(Intense Pulsed Light)이 발생하도록 일측 면이 개방되고, 상기 개방 면에 반사면(11)이 형성된 본체(10)와, 상기 본체에 플래시램프의 고열 발생을 냉각시키는 냉각수단이 구비된 특징적 구성을 통해서, 램프에 IPL 발생을 위한 수십 KW의 고전압을 인가할 수 있으면서도 램프의 수명이 단축되지 않으며, 또한 수십 KW의 고전압을 인가하는 경우 190nm~1500nm의 광범위한 파장대의 IPL이 발생하여 물 살균, 오폐수 살균, 음료 살균, 분말식품 살균, 식품용기 청결 등의 살균 기능과 더불어 반도체 표면이나 정밀접착을 요하는 곳의 표면에 미세먼지 제거 등의 표면 청결 기능을 수행할 수 있는 그 활용 범위가 폭넓어서 다양한 분야에서 유용하게 사용할 수 있는 IPL 조사장치 및 그의 살균방법이 제안된다.

Description

아이피엘 조사장치 및 그의 살균방법{IPL sterilizer, and method of sterilizing thereof}

본 발명은 강력한 펄스 광인 아이피엘(IPL: Intense Pulsed Light)을 이용하여 식수나 음식물 또는 음식물 용기 등을 살균 처리하는 것으로서, 특히 IPL을 발산하는 플래시램프의 발열을 제어하는 냉각수단이 구비된 IPL 살균 장치에 관한 것이다.

일반적으로 상수도로 공급되는 식수를 정수하거나 하수나 오수를 살균 및 정화하여 하천에 유입되게 하는 등의 각종 수처리 장치에는, 주로 자외선을 발산하는 자외선 램프가 활용되고 있으며, 실제로 국내 공개실용신안 제 1991-0020192호, 제 1992-0004431호, 제 1995-0032268호, 제 2000-0010786호, 2008-0000474호, 국내 등록실용신안 제 20-0368802호, 제 20-0211670호, 제 20-0346466호, 제 20-0379053호, 제 20-0301741호, 제 20-0299827호, 제 20-0295112호를 비롯하여 국내 공개특허 제 1998-0067988호, 제 1999-0069901호, 제 2000-0029946호, 제 2003-0074000호, 제 2005-0003945호 등에는 자외선 램프에 의한 살균 처리에 관한 기술이 제시되어 있으며, 그 외에도 자외선에 의한 살균 방식은 다양한 분야에서 여러 가지 형 태로 발전되었다.

자외선은 가시광선의 파장 범위(380nm~720nm)보다 작은, 즉 380nm보다 작은 파장 영역의 광을 의미하며, 자외선 파장 범위 중 253.7nm 내외의 파장에서 살균 능력이 있기 때문에 상기 제시된 문헌들의 살균 장치의 자외선 램프 파장은 대부분 253.7nm 내외이다.

이렇듯 종래의 수처리에 있어서 살균 작용을 위해서 주로 자외선을 활용하고 있으며, 그 외에도 최근에는 레이저를 활용한 살균 방안이 제시되고는 있으나, 자외선이나 레이저는 특정 파장대(자외선의 경우 253.7nm 내외)로 그 파장 영역 범위가 정해져 있기 때문에, 사용할 수 있는 범위가 국한되어 있어서 활용 가능한 범위가 좁고 범용적이지 못하다는 단점이 있다.

또 다른 살균용 광은, 플래시 램프에서 발생하는 아이피엘(IPL: Intense Pulsed Light: 강력 펄스 광; 이하 ‘IPL’이라 함)을 들 수 있는데, IPL은 자외선 영역인 190nm로부터 강하고 짧은 파장의 1500nm에 이르기까지 매우 광범위한 영역의 파장을 발생시킨다.

그러나 IPL을 이용한 종래 기술은, IPL을 발산하는 플래시 램프에 수W의 전력(Power Supply)을 공급하고, 190nm에서 1500nm까지의 광범위한 파장대중 특정 영역의 파장을 제한적으로 통과시키는 필터를 장착하여 검버섯 제거 혹은 제모를 위한 의료장비로의 활용에 그치는 등, 그 활용이 제한적이었다.

본 발명자는 주로 의료장비에 활용하고 있던 IPL에 관하여 심층적인 연구를 지속한 결과, IPL을 발산하는 플래시 램프에 수십 KW의 전력을 공급하는 경우 자외선 영역인 190nm에서 백색광 영역인 1500nm에 이르기까지 매우 광범위한 고출력 분산 파장의 펄스 광(IPL)이 발생하고, 그것을 이용하면 수처리는 물론이고 미세 먼지를 제거할 수 있는 등, 그 활용 범위가 매우 광범위하다는 결과를 도출하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 고출력 분산파장(190~1500nm)의 펄스 광인 IPL을 이용하여 액상식품이나 물의 살균을 비롯하여, 하수처리, 광촉매를 이용하는 폐수정화, 바다에 있는 적조 등의 살균은 물론이고, 청결성이 요구되는 반도체 표면이나 정밀 접착이 필요한 표면 등의 미세 먼지나 오염물질을 제거하는 등 그 활용도를 극대화한 IPL 조사장치 및 그 살균방법을 제공하는 것이다.

상기 목적과 같이 고출력 펄스 광인 IPL 발생을 위해 수십 KW의 전력을 공급하는 경우, 플래시램프에서 고열이 발생하여 램프의 수명을 단축시키고 살균 능력을 저하시키므로, 고열 발생을 억제하기 위한 냉각수단이 요구되는바, 따라서 본 발명은 플래시램프를 장착한 본체에 플래시램프에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 냉각수단이 구비된 것을 특징으로 하며, 상기 냉각수단은 공냉식 및 수냉식 등 그 활용처에 따라 여러 가지 형태로 변경할 수 있다.

본 발명에 따르면, 플래시램프를 사용처에 따라 적합한 수냉 방식 혹은 공냉 방식으로 냉각시키므로, 램프에 IPL 발생을 위한 수십 KW의 고전압을 인가할 수 있으면서도 램프의 수명이 단축되지 않으며, 또한 수십 KW의 고전압을 인가하는 경우 190nm~1500nm의 광범위한 파장대의 IPL이 발생하여 물 살균, 오폐수 살균, 음료 살균, 분말식품 살균, 식품용기 청결 등의 살균 기능과 더불어 반도체 표면이나 정밀접착을 요하는 곳의 표면에 미세먼지 제거 등의 표면 청결 기능을 수행할 수 있는 그 활용 범위가 폭넓어서 다양한 분야에서 유용하게 사용할 수 있는 매우 효과적인 발명이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 IPL 조사장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 IPL 조사장치의 종단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 IPL 조사장치의 본체 저면 관측 사진이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 IPL 조사장치의 연결 구성도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 IPL 조사장치는 수냉식의 예를 보인 것으로, 크게 내부에 플래시램프(30)가 장착된 본체(10)와, 상기 본체(10)의 양 측면에 부착된 한 쌍의 측면플레이트(20)로 구성된다.

상기 플래시램프(30)와 본체(10) 사이에 플래시램프(30)의 표면에서 일정 간격 이격되어 플래시램프(20)의 주변에 공간이 형성되도록 하는 석영관(40)이 개재되고, 상기 본체(10)의 양측 면과 각각의 측면플레이트(20) 접촉 면에는 고무 혹은 실리콘 소재로 된 누수 방지용 오링(50)이 개재되어 후술하는 바와 같이 냉각수의 누설을 방지하며, 상기 플래시램프(30)는 측면플레이트(20) 내부를 관통하여 고정된다.

이때 바람직한 실시로서, 상기 본체(10)는 금속재로 제조되고, 플래시램프(30)가 노출되도록 일측 면이 개방되며, 상기 개방 면에는 갓 형태와 같이 반사면(11)을 경면 처리하여 플래시램프(30)에서 발산하는 IPL이 반사면(11)에 반사되어 IPL의 조사 효율을 향상시키는 것도 가능하다(도 3 사진 참조). 물론 상기 반사면(11)은 별도로 가공된 미러 등을 부착할 수도 있으나, 본체(10)를 열 전도도가 높은 금속재로 제조하고, 해당 경사면(11)을 경면 처리하는 것이 IPL이 반사되게 하면서도 제조비용을 절감할 수 있는 등, 더욱 효율적이다.

한편, 상기 본체(10) 및 측면플레이트(20)에 냉각수가 순환되도록 하기 위해, 상기 본체(10) 내부에 길이방향으로 수평한 냉각수로(15)를 천공하고, 상면에서 다시 수평한 냉각수로(15)와 연결되는 수직한 냉각수로(15)를 천공하여 이들을 상호 연통하게 하고, 수직한 냉각수로(15)의 각 선단에 연결입구 너트(63)와 출구 너트(64)를 장착한다. 또한, 상기 한 쌍의 측면플레이트(20)에 각각 상기 본체(10)의 양단 면과 접하는 면이 개방되도록 상면에서 냉각수로(25)를 천공하고, 상기 냉각수로(25)의 각 선단에는 입구 너트(61)와 연결출구 너트(62)를 각각 장착한다.

물론, 상기 각 냉각수로(15)(25)를 천공한 다음 불필요한 부분은 실리콘이나 기타 누설 방지 재료로 구멍을 막아서 냉각수가 원하는 방향으로 흐를 수 있도록 해야 함은 당연하다.

도 4를 참조하면, 상기 본체(10)와 각 측면플레이트(20)를 관통한 플래시램프(30)는 고전압 펄스 발생장치(1)와 연결되어 수십 KW의 전압 인가시 IPL을 발생하게 하며, 또한 입구 너트(61)와 출구 너트(64)는 각각 냉각기(2)와 연결되어 냉각수가 순환할 수 있도록 되고, 또한 연결입구 너트(63)와 연결출구 너트(62) 역시 튜브와 같은 유연성이 있는 소재로 연결되어 냉각수가 순환된다.

이와 같이 하면, 도 1 및 도 2와 같이 입구 너트(61)로 유입된 냉각수는 측면플레이트(20) 내의 냉각수로(25)를 경유하여 본체(10)의 플래시램프(30) 주변을 흐르면서 플래시램프(30)에서의 발열을 냉각시키며, 또한 타측 측면플레이트(20)의 냉각수로(25)를 경유하여 연결출구 너트(62)로 배출된 냉각수는 튜브(도 4 참조)를 통해 연결입구 너트(63)로 유입되어 본체(10) 내에 천공된 냉각수로(15)를 경유하는 동안 본체(10)의 과열을 억제하는 기능을 수행하여 출구 너트(64)로 배출된다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 IPL 조사장치의 횡단면도로서, 공냉 방식의 냉각수단을 예로 든 것이다.

냉각수단을 공냉 방식으로 적용한 경우, 석영관을 설치하지 않고 본체(10)에는 직접 플래시램프(30)를 설치할 수 있고, 또한 측면플레이트(20)를 설치하지 않아도 된다.

또한 플래시램프(30)에서 발생한 열이 본체(10)로 전도될 때, 본체에 장착된 방열판(71)이 열을 방출하며, 방열 효율을 향상시키기 위해서 방열팬(FAN)(72)을 더 장착하여 공기의 순환을 원활하게 할 수 있다. 상기 방열판(71)은 열 전도도가 높은 금속, 예컨대 알루미늄이나 구리 등으로 제조된 것으로 공기와의 접촉 면적을 높이기 위해 빗살 형태의 리브(RIB)가 다수 형성되고, 각 리브 사이에는 공기가 순환할 수 있도록 구성된 것이다.

플래시램프(30)는 본체(10)에 대하여 1개 설치되는 것으로 국한되지 않고, 도 5와 같이 2개 이상 설치될 수 있으며, 그 개수는 필요에 따라 적의 설계변경 가능하다.

이상의 IPL 조사장치에서 발생하는 IPL은 초당 수십 번의 펄스 파를 발산시키는 전파장의 강한 빛을 아주 짧은 시간에 피 조사물에 조사하여 살균하는 방식으로, 이 펄스 광은 190nm의 자외선 영역에서 1500nm 근적외선 영역의 모든 파장의 광원을 사용하며, 태양광과 유사한 특성이 있다.

특히 253.9nm대의 자외선 파장은 미생물의 핵산을 파괴하여 미생물을 사멸시킬 수 있고, 400~500nm 파장대가 Peak Emission(최고 방출) 상태이며, 해수면의 태양광보다 20,000배 정도 강한 것으로 알려져 있다. 또한, 190~1500nm의 광범위한 IPL 파장은 특정 색상에 대해 흡수반응이 매우 좋은데, 예로써 백색의 경우 300~350nm, 황색은 410nm, 적색은 500~532nm, 청색은 610nm, 흑색은 1064nm대를 가진다.

빛의 분광은 적외선 대역과 자외선 대역 사이의 파장을 포함하며, 1초 내에 수십hz의 펄스 광으로 높은 병원균의 살균 및 제어효과를 거둘 수 있고, 이 기술은 특정 포장물질을 통과할 수 있으므로 포장된 상품에도 사용 가능하여, 이미 포장된 식품의 멸균을 수행할 수 있으며, 또한 빵, 수산식품, 고기류, 과일이나 각종 농산물 등의 물질표면의 살균을 통해 보존성 향상에도 기여한다. 더욱이 무균용기 등이 필요한 액체 음료나 식품 생산공정에서 병이나 캡을 무균화 할 수 있고, 병입 상태의 음료나 액상 식품을 살균할 수 있으며, 비닐이나 팩으로 포장된 육류, 가루 식품 등을 외부에서 살균할 수 있으므로, 위생제조 및 보존성이 매우 좋아진다.

이러한 특성에 의해서 본 발명의 IPL 조사장치는 다양한 용도로 사용 가능한데, 이하에서는 도 6 내지 도 9에 도시된 IPL 조사장치의 사용상태도를 참조하여, 본 발명의 IPL 조사장치의 사용방법에 관하여 설명한다.

도 6과 같이 본 발명의 IPL 조사장치를 유수관로의 외벽에 장착하여 유수관을 통해 흐르는 대용량의 유체(물)를 살균하는 것이 가능하고, 도 7과 같이 본 발명의 IPL 조사장치를 저수탱크의 내부에 장착하여 저수탱크 내에 저장되거나 체류된 유체를 살균하는 형태도 가능하다.

또한, 도 8 및 도 9와 같이 본 발명의 IPL 조사장치를 컨베이어(Conveyor)나 피더(Feeder)와 같은 이송장치 주변(상측, 좌/우측 등)에 설치하여 이송장치 위에 적재된 피조사물(예컨대 식품, 식품 용기, 반도체, 신발의 접착면, 포장식품 등)의 표면에 잔존하는 미생물이나 미세먼지를 제거하는 것이 가능하다. 여기서, 도 8과 같이 이송장치의 어느 지점에 높이가 다른 낙차를 부여하는 경우 피조사물이 첫번째 이송장치를 타고 오면서 상면이 살균 처리되고, 이후 낙차가 있는 지점에서 상/하가 반전되어 배면이 상면이 되므로, 2차 이송장치에서는 배면이 2차 살균된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 IPL 조사장치의 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 IPL 조사장치의 종단면도.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 IPL 조사장치의 본체 저면 관측 사진.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 IPL 조사장치의 연결 구성도.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 IPL 조사장치의 횡단면도.

도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 IPL 조사장치의 사용상태도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 본체

11 : 반사면

15 : 냉각수로

20 : 측면플레이트

25 : 냉각수로

30 : 플래시램프

40 : 석영관

50 : 오링

Claims

고전압 펄스 발생장치와 연결된 플래시램프(30)가 장착되어 일측으로 IPL(Intense Pulsed Light)이 발생하도록 일측 면이 개방되고, 상기 개방 면에 반사면(11)이 형성된 본체(10)와,

상기 본체에 플래시램프의 고열 발생을 냉각시키는 냉각수단이 구비된 것을 특징으로 하는 IPL 조사장치.
제 1항에 있어서,

상기 냉각수단은, 몸체 외면에 부착된 적어도 하나 이상의 방열판(71)인 것을 특징으로 하는 IPL 조사장치.
제 2항에 있어서,

상기 방열판(71)의 방출열을 냉각시키도록 냉각팬(72)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 IPL 조사장치.
제 1항에 있어서,

상기 플래시램프(30)와 본체(10) 사이에 플래시램프와 이격되게 설치된 석영관(40)과,

상기 본체의 양 측면에 장착되는 것으로 플래시램프(30)의 양측 단부가 관통 하고 냉각수가 순환되는 냉각수로(25)가 천공된 한 쌍의 측면플레이트(20)와,

상기 본체의 양 측면과 측면플레이트 사이에 개재되어 누수를 방지하는 오링(50)을 더 포함하고,

상기 본체 내에 냉각수가 순환되는 냉각수로(15)가 형성되어서, 일측 냉각수로(25)로 유입된 냉각수가 플래시램프와 석영관 사이를 경유하여 타측 냉각수로(25)로 배출되고, 배출된 냉각수는 다시 본체 내의 냉각수로(15)를 경유하게 된 것을 특징으로 하는 IPL 조사장치.
상기 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 IPL 조사장치가 유수관로의 외벽에 장착되어 유수관 내부로 흐르는 유체를 살균하게 하는 것을 특징으로 하는 IPL 조사장치의 살균방법.
상기 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 IPL 조사장치가 저수탱크의 내부에 장착되어 저수탱크 내의 유체를 살균하게 하는 것을 특징으로 하는 IPL 조사장치의 살균방법.
상기 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 IPL 조사장치가 이송장치 주변에 설치되어 이송장치 위에 적재된 피조사물의 표면에 잔존한 미생물 및 미세먼지를 제거하게 한 것을 특징으로 하는 IPL 조사장치의 살균방법.