KR20170005702A

KR20170005702A - 공기살균장치용 반응기체 발생 장치

Info

Publication number: KR20170005702A
Application number: KR1020150096120A
Authority: KR
Inventors: 안영석
Original assignee: 주식회사 오에이치코리아
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-01-16
Also published as: KR101732959B1

Abstract

공기살균장치용 반응기체 발생 장치가 개시된다. 본 장치는, 반응액체를 밀폐하여 수용하는 액체수용함; 상기 액체수용함의 상측에 마련되고 이지컷 필름에 의해 분리되어 공기살균장치용 반응기체를 생성하는 반응물이 수용된 반응물수용함; 및 상기 액체수용함의 상측에 마련되고, 상기 반응액체 및 상기 반응물이 반응하여 생성되는 상기 반응기체를 외부로 배출시키는 멤브레인;을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

공기살균장치용 반응기체 발생 장치{APPARATUS FOR GENERATING REACTANT GAS IN USE OF AIRBORNE DISINFECTION}

본 발명은 공기살균장치에 관한 것으로서, 더 자세하게는 실내 환경에 히드록실 라디칼을 생성하여 배출하는 공기살균기에 관한 것이다.

히드록실 라디칼(Hydroxyl radicals)은 병원 혹은 가정 등의 실내 환경에서 공기 살균제로 널리 사용되고 있다. 히드록실 라디칼의 살균 특성은 1960년대 초에 영국의 포톤 다운(Porton Down) 및 네덜란드의 TNO에 의해 알려졌다. 히드록실 라디칼 또는 그 유사물질을 사용하는 공기 기반 살균은 외부 환경에서는 자연적으로 발생되지만, 외부와 환기되기 어려운 실내 환경에는 자연 살균 효과가 극히 감소된다.

히드록실 라디칼의 살균 기능을 실내에 제공하기 위한 일례로, 국제특허공보 WO 2005/026044호에는 공기 기반 살균제로서 히드록실 라디칼을 생성하는 장치가 개발되었다. 여기서는, 테르펜(Terpene) 등과 같은 올레핀(Olefin)과 함께 오존(Ozone)을 공급함으로써, 올레핀 기체를 오존과 반응시켜 히드록실 라디칼을 생성한다.

히드록실 라디칼을 생성하는 기본적인 화학반응은 이미 잘 알려져 있으나, 실내 환경에 안전하고 효과적으로 히드록실 라디칼을 제공할 필요가 있다. 특히, 사용자가 계속적이고 효율적으로 사용할 수 있으면서 동시에 유지관리 및 보충이 편리한 시스템을 제공할 수 있어야 한다. 이러한 이유로, 최근에는 올레핀 저장부 및 오존발생부가 교체가능한 카트리지 형태로 사용할 수 있는 히드록실 라디칼 발생장치가 개발되었다(국제특허공보 WO 2012/059736호). 여기서, 히드록실 라디칼 발생장치에 사용되는 카트리지는, 오존과 반응시켜 히드록실 라디칼을 생성하는 반응기체로서, 예컨대 과산화수소(H₂O₂) 혹은 올레핀을 수용하도록 구성되어 있어서, 사용자가 장치 본체에 카트리지를 장착 및 교체함으로써 지속적으로 사용할 수 있게 된다.

일례로, 도 1에서 보듯이, 종래의 공기살균장치용 카트리지는, 과산화수소(Hydrogen Peroxide) 또는 올레핀 등이 용해된 액상의 반응물을 수용하는 반응물 저장부(910)를 포함하도록 형성된다. 그리고, 심재(915)가 이 저장부(905)에 삽입되어 배치되며, 그 일단이 카트리지(905)의 상부를 통해 외부로 연장되어 있다. 여기서, 심재(915)는 섬유질 조직으로 형성되어 있어서, 반응물 용액이 모세관 현상에 의해 심재(915)의 노출된 상단까지 빨아 올려진 후 자연적으로 증발되도록 하여, 반응물 기체를 생성한다.

그러나, 상술한 종래의 공기살균장치용 카트리지는 다음과 같은 문제점을 가진다.

즉, 히드록실 라디칼 생성을 위한 반응에 사용되는 과산화수소수 또는 올레핀과 같은 액상의 반응물은 강한 산성을 띄고 있으므로, 보관 중에 누수가 발생하는 경우 장치 혹은 인체에 심각한 손상을 끼칠 수 있다.

또한, 종래의 공기살균장치용 카트리지는, 모세관 현상을 이용하는 심재 내부에 반응물 용액이 흡습되어 있고, 또한 사용 전에 저장부 내부에 기화되어 있는 반응물 기체가 배출되기 위한 적절한 배출구가 없다. 따라서, 사용을 위해 심재의 상부를 노출시키는 경우, 저장부 내부의 반응물 기체가 심재에 충전된 용액을 먼저 밖으로 밀어내므로, 사용 초기에 심재의 상단에서 반응물 용액의 누수가 발생한다. 이렇게 누수된 용액은 점진적으로 공기살균장치를 부식 또는 오염시키는 요인으로 작용한다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 히드록실 라디칼을 생성 및 배출하는 공기살균장치에 사용 가능한 반응기체의 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히 본 발명은, 보관이 더욱 편리하고 사용이 간편한 공기살균장치용 반응기체 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 공기살균장치용 반응기체 발생 장치는, 반응액체를 밀폐하여 수용하는 액체수용함; 상기 액체수용함의 상측에 마련되고 이지컷 필름에 의해 분리되어 공기살균장치용 반응기체를 생성하는 반응물이 수용된 반응물수용함; 및 상기 액체수용함의 상측에 마련되고, 상기 반응액체 및 상기 반응물이 반응하여 생성되는 상기 반응기체를 외부로 배출시키는 멤브레인;을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 반응물수용함을 가압하면, 반응물이 이지컷 필름이 파열시키면서 액체수용함에 투입되고, 그에 의해 반응물이 반응액체와 접촉되어 반응이 개시될 수 있다.

여기서, 상기 반응기체는 과산화수소 기체이고, 상기 반응액체는 중성수인 것이 바람직하다. 아울러, 상기 반응물은 액체와의 반응을 통해 과산화수소를 생성하는 과산화수소 생성용 분말인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 이지컷 필름은 알루미늄 필름으로 형성된 것이 바람직하다. 그리고, 상기 반응물수용함은 연성의 합성수지재로 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 멤브레인은, 서로 대향하는 2개의 주면을 가진 흡습기재 및 상기 흡습기재의 상기 2개의 주면에 각각 형성된 한쌍의 통기성 필름을 포함하는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 흡습기재 및 상기 통기성 필름은 PET 및 PE의 합성수지재로 형성된 것이 더욱 바람직하다.

히드록실 라디칼을 생성 및 배출하는 공기살균장치에서, 오존과 반응시켜 히드록실 라디칼을 생성하는 반응기체인 과산화수소는 반응용액으로부터 공급된다. 공기살균장치에 사용되는 반응용액은 강한 산성 용액이므로 보관이 용이하지 않으나, 본 발명에 따른 반응기체 발생 장치에 따르면, 반응액체(예컨대, 물) 및 반응물(예컨대, 과산화수소 분말)을 별도의 공간에 분리시켜 보관할 수 있으므로, 과산화수소수를 수용하는 것보다 보관이 더 용이하다. 또한, 본 발명에 따른 반응기체 발생 장치에 따르면, 밀폐된 상태에서 반응액체(물) 및 반응물(과산화수소 분말)을 접촉시켜 반응을 개시할 수 있으므로, 사용이 간편하다.

도 1은 종래의 공기살균장치에 적용되는 카트리지 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기살균장치용 반응기체 발생 장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공기살균장치용 반응기체 발생 장치의 사용상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공기살균장치용 반응기체 발생 장치에서 멤브레인을 통한 반응기체의 배출 및 외부공기의 유입 과정을 설명하는 개요도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

한편, 본 발명에 따른 공기살균장치용 반응기체 발생 장치는, 히드록실 라디칼을 생성 및 배출하는 공기살균장치에 사용하기 위한 것으로서, 오존과 반응하여 히드록실 라디칼을 생성하는 반응기체(예컨대, 과산화수소 기체)를 공기살균장치에 공급하는데 사용된다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 반응기체 발생 장치는 공기살균장치에 장착 또는 탈착 가능한 카트리지 형태로 구성될 수 있으며, 이 경우 필요에 따라서는 일측에 오존발생기(미도시)가 장착될 수도 있다. 또한, 반드시 1회용으로 사용된 후 폐기되는 방식으로 공기살균장치에 장착 또는 탈착될 필요는 없고, 공기살균장치에 영구적으로 장착되어 반응액체 및/또는 반응물을 충전하는 방식으로 사용하는 것도 가능하다. 아울러, 본 발명에 따른 공기살균장치용 반응기체 발생 장치는, 다음의 예시를 통해 설명하는 바와 같은 본 발명의 특징적 기술사항을 포함하는 한, 공기살균장치에 구비된 일 영역을 의미할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.

먼저, 도 2에서 보듯이, 본 발명에 따른 공기살균장치용 반응기체 발생 장치는, 반응액체(220)를 밀폐하여 수용하는 액체수용함(100)과, 이 액체수용함(100)의 상측에 마련되고 이지컷 필름(160)에 의해 분리되어 공기살균장치용 반응기체를 생성하는 반응물(210)이 수용된 반응물수용함(150)과, 액체수용함(100)의 상측에 마련되어 반응액체(220) 및 반응물(210)이 반응하여 생성되는 반응기체를 외부로 배출시키는 멤브레인(300)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에서, 반응기체(201)는 공기살균장치에 공급됨으로써 오존과 반응하여 히드록실 라디칼을 생성하는 기체를 의미하며, 바람직하게는 과산화수소 기체이나, 이에 제한되지 않는다. 아울러, 반응액체(220)는 반응물(210)과 반응하여 반응기체(201)를 생성하는 용매로서 예컨대 중성수(pH 7.0)를 사용할 수 있다. 아울러, 반응물(210)은 액체(특히, 물)와의 반응을 통해 과산화수소가 생성되는 과산화수소 생성용 분말인 것이 바람직하다. 여기서, "과산화수소 생성용 분말"이라 함은, 분말 상의 과산화수소 또는 소정의 액체(특히, 물)와의 반응을 통해 과산화수소를 생성하는 분말을 의미하는 것으로, 상온에서 보관 중에 안정한 상태로 유지될 수 있는 분말인 것이 바람직하다. 나아가, 본 발명은, 액상의 반응액체(220)가 반응물(210)과 반응하여 반응기체(201)가 생성되도록 하는 데에 특징이 있으며, 여기에 사용되는 반응액체 및 반응물은 공기살균장치에 공급되어 오존과 반응할 수 있는 적절한 반응기체를 생성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다.

한편, 액체수용함(100)의 일측, 바람직하게는 상부 커버(120)에 반응물수용함(150)이 형성될 수 있는데, 여기서 반응물수용함(150)은 연성의 합성수지재로 형성되는 것이 바람직하다. 사용자가 반응물수용함(150)을 가압함으로써, 그 내부에 수용된 반응물(210)을 액체수용함(100) 측으로 밀어내면, 이지컷 필름(160)이 파열되면서 반응물(210)이 반응액체(220)에 투입된다. 그에 의해, 반응물(210) 및 반응액체(220)가 서로 접촉되어 반응이 개시됨으로써 반응기체(201)가 생성될 수 있다.

여기서, 반응물수용함(150)은 이지컷 필름(150)에 의해 액체수용함(100)과 분리된 상태로 형성된다. 이지컷 필름(150)이 파열된 후에는, 반응물수용함(150)의 내부 공간이 액체수용함(100)의 내부 공간과 연통된 상태가 되며, 나아가 반응물수용함(150) 및 액체수용함(100)은 반응액체(220)에 대하여 밀폐된 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 반응물(210)이 반응액체(220)에 용해됨으로써 형성되는 반응용액은 강한 산성을 띄게 된다. 따라서, 용액수용함(100) 및 반응물수용함(150)은 반응용액의 산성에도 견딜 수 있는 내부식성 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 이지컷 필름(160)도 강한 산성 용액에 부식되지 않는 내부식성 재질로 형성되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 알루미늄 필름으로 형성된다. 이지컷 필름(160)을 알루미늄 재질로 형성하면, 반응물수용함(150) 및 반응물(210)이 가압됨에 따라 쉽게 파열될 수 있으므로 사용에 유리하다. 나아가, 반응물(210)의 투입이 용이하도록, 이지컷 필름(160)의 중앙부에 미리 노치 또는 홈(도시하지 않음)를 형성하는 것이 유리하다. 이때, 반응물(210)은 과립(Grandule) 형상으로 마련되면, 반응물(210)의 투입에 더욱 유리하다.

다음으로, 커버(120)는 액체수용함(100)의 일부로서 형성될 수 있고, 또한 별도의 부재로 준비되어 액체수용함(100)을 밀폐하도록 결합될 수 있다. 아울러, 멤브레인(300)은 액체수용함(100)에 상부에 형성되는 것이 바람직하고, 특히 커버(120))의 대략 중앙부에 마련되는 것이 더욱 바람직하다. 멤브레인(300)은 액체수용함(100) 내부에서 생성되는 반응기체(201)가 외부로 배출될 수 있도록 한다. 아울러, 멤브레인(300)은, 도 4에서 보듯이, 서로 대향하는 2개의 주면을 가진 흡습기재(310), 및 흡습기재(310)의 2개의 주면에 각각 형성된 한쌍의 통기성 필름(321 및 322)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 흡습기재(310)는, 다수의 기공이 형성된 필름 형상으로 형성될 수 있고, 바람직하게는 장섬유 부직포를 이용할 수 있다. 그리고, 통기성 필름(320)은, 액체는 통과시키지 않으면서 기체만 선택적으로 통과시킬 수 있는 필름으로서, 예컨대 PET(Polyethylene Terephthalate) 및 PE(Polyethylene)의 합성수지로 형성된 필름일 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 공기살균장치용 반응기체 발생 장치의 사용방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 3에서 보듯이, 사용자가 보호캡(400)을 제거한 후, 반응물수용함(150)을 가압하면, 내부에 배치된 반응물(210)이 이지컷 필름(160)을 파열하면서 액체수용함(100) 내부로 투입된다(화살표 C 참조). 투입된 반응물(210)은 반응액체(220)와 접촉되어 반응이 개시되고, 그에 따라 반응기체(201; 예컨대 과산화수소 기체)가 생성된다. 이렇게 생성된 반응기체(201)는 멤브레인(300)을 통해 외부로 배출된다.

멤브레인(300)을 통한 반응기체(201)의 배출과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 반응용액(반응액체 및 반응물의 반응에 의해 생성된 용액)으로부터 기화되어 액체수용함(100) 내부에 존재하는 반응기체(201)가, 액체수용함(100) 내측에 배치된 통기성 필름(321)을 통과한 후(화살표 'A1' 참조), 흡습기재(310)에 유증기 혹은 수증기 형태로 흡습된다. 그리고 흡습기재(310)에 흡습된 유증기 혹은 수증기(202)는 다시 반응기체(201)로 증발된 후 통기성 필름(322)을 통과(화살표 'A2' 참조)하여 외측으로 배출된다. 반대로, 제2 수용부(102) 외측에 존재하는 외부공기(110)는 통기성 필름(322), 흡습기재(310) 및 통기성 필름(321)을 순차적으로 통과하여 제2 수용부(102) 내측으로 유입된다(화살표 'B' 참조).

이와 같이, 상술한 구성의 멤브레인(300)에 의하면, 액체수용함(100) 내측의 반응기체(201)는 외측으로 배출되고, 동시에 외측의 외부공기(110)는 액체수용함(100) 내측으로 유입될 수 있다. 따라서, 내측의 반응기체(201)가 배출됨에 따라 발생할 수 있는 액체수용함(100)의 내압 감소는 외부공기(110)의 유입으로 인해 외부와 평형을 이룰 수 있도록 보상된다. 액체수용함(100)은 밀폐된 구조를 가지므로, 만약 내측의 반응기체(201)만이 배출되고 외부공기가 유입되지 않으면, 액체수용함(100)의 내압 감소에 따라 반응용액이 유출되거나, 혹은 멤브레인(300)의 변형 혹은 액체수용함(100)의 변형이 야기될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 멤브레인(300)에 의하면, 사용 중에도 액체수용함(100)의 내압이 항상 외부와 평형을 이룰 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 멤브레인(300)에 의하면, 반응기체(201)가 먼저 흡습기재(310)에 흡습된 후 다시 증발되어 배출되기 때문에, 흡습기재(310)에 의한 반응기체(201)의 증발 면적이 항상 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 사용시간이 길어짐에 따라 반응용액(200)의 양이 감소하더라도, 실제 외부로 배출되는 반응기체(201)의 증발면적이 항상 일정하게 유지될 수 있어서, 공기살균장치에 공급되는 반응기체(201)가 정량으로 유지될 수 있다.

여기서, 흡습기재(310) 및 통기성 필름(321, 322)에는 다수의 기공이 형성되는 것이 바람직하고, 이때 기공의 평균 직경이 3 ~ 5㎛인 것이 바람직하다. 이를 통해, 반응용액의 유출을 효과적으로 방지할 수 있고, 또한 반응기체(201)의 배출 및 외부공기(110)의 유입이 동시에 가능하게 한다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

반응액체를 밀폐하여 수용하는 액체수용함;
상기 액체수용함의 상측에 마련되고 이지컷 필름에 의해 분리되어 공기살균장치용 반응기체를 생성하는 반응물이 수용된 반응물수용함; 및
상기 액체수용함의 상측에 마련되고, 상기 반응액체 및 상기 반응물이 반응하여 생성되는 상기 반응기체를 외부로 배출시키는 멤브레인;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기살균장치용 반응기체 발생 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반응물수용함을 가압함으로써 상기 이지컷 필름을 파열시켜 상기 반응물을 상기 액체수용함에 투입하고, 상기 반응물이 상기 반응액체와 접촉되어 반응이 개시되는 것을 특징으로 하는, 공기살균장치용 반응기체 발생 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반응기체는 과산화수소 기체이고, 상기 반응액체는 중성수인 것을 특징으로 하는, 공기살균장치용 반응기체 발생 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반응물은 액체와의 반응을 통해 과산화수소를 생성하는 과산화수소 생성용 분말인 것을 특징으로 하는, 공기살균장치용 반응기체 발생 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 이지컷 필름은 알루미늄 필름으로 형성된 것을 특징으로 하는, 공기살균장치용 반응기체 발생 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반응물수용함은 연성의 합성수지재로 형성된 것을 특징으로 하는, 공기살균장치용 반응기체 발생 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 멤브레인은, 서로 대향하는 2개의 주면을 가진 흡습기재 및 상기 흡습기재의 상기 2개의 주면에 각각 형성된 한쌍의 통기성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기살균장치용 반응기체 발생 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 흡습기재 및 상기 통기성 필름은 PET 및 PE의 합성수지재로 형성된 것을 특징으로 하는, 공기살균장치용 반응기체 발생 장치.