KR20210143602A - 과산화수소 증기발생기, 이를 구비하는 공간 멸균장치 및 멸균방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과산화수소 증기발생기, 이를 구비하는 공간 멸균장치 및 멸균방법에 관한 것으로, 내부에 공간이 형성되고, 상부에 노즐유닛과 토출구가 형성된 증발챔버; 상기 증발챔버의 내측 하부에 형성되며, 상,하부에 각기 제2가열부와 제1가열부가 배치되고, 상기 제2가열부와 제1가열부 사이에 배치되며, 과산화수소가 이송되는 가스이송관이 포함된 증발부; 상기 증발챔버의 하부에 형성되며 외부 공기를 흡입 및 토출시켜 상기 증발부로 송기하는 급기부;를 포함한다.
이에 따르면, 짧은 시간안에 신속하게 많은 양의 과산화수소를 증발시킬 수 있으며 시간 단축과 장비의 효율 극대화가 가능해질 수 있는 효과가 있다.

Description

과산화수소 증기발생기, 이를 구비하는 공간 멸균장치 및 멸균방법{Hydrogen peroxide vapor generator, and spatial sterilization device using thereof and the sterilization method}

본 발명은 화학 멸균제(chemical sterilant)의 일종인 과산화수소를 이용하여 피멸균물을 멸균처리할 수 있는 과산화수소 증기발생기, 이를 구비하는 공간 멸균장치 및 멸균방법에 관한 것이다.

일반적으로 의료기구 등의 멸균ㆍ소독은 통상 높은 압력 하에서 포화된 증기를 이용하는 고압증기 멸균법을 이용하거나, 고온ㆍ고습ㆍ고압을 필요로 하지 않고 기구나 물질에 손상을 주지 않는 화학물질을 이용하는 가스 멸균법 등으로 수행되고 있다.

과산화수소는 미생물 수준을 감소 시킬 뿐만 아니라 상처를 깨끗하게 하여 면역계와 다양한 신체 복구 시스템이 감염 / 손상을 해결할 수 있다는 것도 분명 해진 이후로 과산화수소는 강력한 산화제로써 의료 및 기타 살 생물 목적으로 사용 되어 왔다. 초기에 이 살균 및 소독 목적으로 사용 된 이 용액은 피부에 직접 도포하는 방법으로 시작하였다. 하지만 이 방법은 목표로 하는 미생물 등을 산화시키는 동시에 신체에 직접적인 손상을 야기 시켰다. 따라서 이 것의 농도를 조절해 가며 사용하는 방법으로 그 용액의 사용 목적과 방법에 따라 그 형태를 정하여 사용 되었다.

전반적으로, 과산화수소의 항균 효과는 물리적 상태 (액체 또는 기체 형태), 사용 된 농도, 과산화물과 함께 전달되는 모든 화학 물질의 효과에 따라 달라진다는 것으로 오늘날 고려되고 있다. 또한 과산화수소를 사용하여 세균 및 미생물들을 없앨 공간의 형상적 특성에 따라서 고려해야 할 요인들도 존재 한다.

에어로졸이나 가스 상태의 과산화수소를 공기를 정화하는 용으로 사용하는 것을 1843년에 제안한 Desondalo 등의 활용들이 시작되었고, 현재는 과산화수소의 세균 및 미생물을 처리하는 효과를 여러가지 방법으로 사용 하려고 하는 시도들이 검토되고 임상적으로 평가되어 그 효과가 입증 되었다. 그리하여 현재 병원이나 연구소, 제조공정(약물 및 음식) 등 멸균성이 유지되는 것이 필요한 장소에 멸균 방법으로 과산화수소 증기가 널리 사용 되고 있다.

과산화수소는 가스 형태에서 액체 상태보다 항균제로서 많은 이점을 가진다. 우선 농도가 낮더라도 노출 시간에 따라 매우 효과적이고, 다양한 미생물과 세균에 대해서 효과적이다.

여러 연구에 의해 과산화수소는 마이코박테리아(mycobacteria), 바이러스(virus), 균류(fungus), 포자(spore), 원생동물(protozoan)등에 대해 효과적인 것이 알려져 있다.

하지만 멸균이 필요한 장소의 공간적 특성과 달성해야 할 미생물의 수준, 또한 공간으로 분사한 과산화수소 가스가 응결(Condensation)하는 것을 방지하는 문제, 공간 내부 시설에 과산화물 가스가 손상을 줄 수 있는 등 여러 가지 요인 등 복잡한 다변수의 문제점을 해결할 시스템을 개발하여야 하는 기술적 문제들에 봉착하게 되었고, 이것을 적절히 해결하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있는 실정이다.

그 일예로 과산화수소 용액을 장치 안에서 고온의 열원과 만나 강제적으로 증발시켜 액체 상태의 과산화물을 기체상태로 상변화 시키고, 동시에 이것을 적절히 운반할 캐리어 가스를 이용하여 증발 된 과산화수소를 이동시켜 사용하는 방법이 알려져 있다.

이 경우 대기압 상태, 상온의 과산화수소 혼합액을 뜨겁게 에너지를 가한 증발용 금속판에 직접 접촉시켜 순간적으로 증발시키게 된다. 한편, 최근에는 캐리어 가스 자체의 온도를 높게 하여 과산화수소 혼합액을 증발시키는 방법이 알려져 있다.

대한민국 공개특허 10-2017-0141732호

종래의 과산화수소 증발 방식은 열풍과 오토마이저 노즐을 이용하여 단순분사하거나 열판에 떨구어 순간증발되는 양을 열풍으로 분사하는 방식이었으나 그 방식들은 과산화수소를 증발시킬수 있는 양이 적어서 큰공간의 멸균을 위한 농도 도달이 힘들었고 큰 공간을 멸균을 하기 위해서는 많은 시간과 많은 장비가 투입되어야만 했다.

본 발명은 짧은 시간안에 신속하게 많은 양의 과산화수소를 증발시킬 수 있으며 시간 단축과 장비의 효율 극대화가 가능해질 수 있도록 한다.

본 발명은 증발을 위한 코일의 형상의 증발 파이프, 핀히터와의 배치구조, 열풍플레이트 및 노즐을 포함한다.

상기한 본 발명의 목적은, 과산화수소 증기발생기에 있어서, 내부에 공간이 형성되고, 상부에 노즐유닛과 토출구가 형성된 증발챔버; 상기 증발챔버의 내측 하부에 형성되며, 상,하부에 각기 제2가열부와 제1가열부가 배치되고, 상기 제2가열부와 제1가열부 사이에 배치되며, 과산화수소가 이송되는 가스이송관이 포함된 증발부; 상기 증발챔버의 하부에 형성되며 외부 공기를 흡입 및 토출시켜 상기 증발부로 송기하는 급기부;를 포함하는 과산화수소 증기를 이용한 공간 멸균장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 제2가열부 또는 제1가열부 각각은 고열 유체가 흐르는 튜브와, 상기 튜브의 외면에 다수개 형성된 방열휜으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 급기부는 증발챔버의 하부 개구공에 통하도록 결합되는 배기구가 일측에 형성되고 타측에는 흡기구가 형성된 휀하우징과, 상기 휀하우징의 내부에 장착되어 회전하는 휀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 짧은 시간안에 신속하게 많은 양의 과산화수소를 증발시킬 수 있으며 시간 단축과 장비의 효율 극대화가 가능해질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공간 멸균장치를 나타낸 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '증발부'를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '증발부'를 나타낸 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '증발부'에 대한 단면 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '증발부'에 대한 일부분의 분해사시도,
도 6은 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '노즐유닛'에 대한 분해사시도,
도 7은 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '노즐유닛'에 대한 단면사시도,
도 8은 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '노즐유닛'에 대한 저면사시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아니다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 공간 멸균장치를 나타낸 측면도, 도 2는 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '증발부'를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '증발부'를 나타낸 분해사시도, 도 4는 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '증발부'에 대한 사시 단면도, 도 5는 본 발명에 따른 공간 멸균장치에서 '증발부'에 대한 일부분의 분해사시도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 과산화수소 증기발생장치는, 과산화수소 증기발생기에 있어서,

내부에 공간이 형성되고, 상부에 노즐유닛(8)과 토출구(22)가 형성된 증발챔버(2);

상기 증발챔버(2)의 내측 하부에 형성되며, 상,하부에 각기 제2가열부(42)와 제1가열부(41)가 배치되고, 상기 제2가열부(42)와 제1가열부(41) 사이에 배치되며, 과산화수소가 이송되는 가스이송관(5)이 포함된 증발부(4);

상기 증발챔버(2)의 하부에 형성되며 외부 공기를 흡입 및 토출시켜 상기 증발부(4)로 송기하는 급기부(6);를 포함하여 구성된다.

증발챔버(2)는 육면체로 된 함체이며, 하부의 개구부로부터 공기가 유입되어 가열되면서 상승하여 상부의 토출구(22)를 통해 배출되는 공기 이동경로를 갖는다.

증발챔버(2)의 중간부위에는 증발부(4)의 상부에 대응되는 위치에 열풍플레이트(26)가 형성된다.

열풍플레이트(26)는 판상에 다수의 통공(262)이 형성되어 증발부(4)를 통과한 후 상승하는 가열 공기가 열풍플레이트(26)의 다수 통공(262)을 통과하면서 광범위하게 분산되면서 증발챔버(2) 내에 체류할 수 있게 된다.

증발챔버(2)의 내부 온도를 측정하는 온도센서(28)가 포함된다.

상기 제2가열부(42) 또는 제1가열부(41) 각각은 고열 유체가 흐르는 튜브(410)와, 상기 튜브(410)의 외면에 다수개 형성된 방열휜(430)으로 이루어진다.

튜브(410)는 내부에 열선(411)이 매립되거나 또는 고온 기체가 공급되어 발열이 이루어지게 되고, 외면에 다수 형성된 방열휜(430)으로 열이 발산될 수 있다.

방열휜(430)은 얇은 두께이며 열전도율이 높은 알루미늄이나 구리로 된 금속판이며, 다수의 방열휜(430)이 병렬로 배치된 후 튜브는 방열휜(430)을 관통하여 결합된다.

상기 급기부(6)는 증발챔버(2)의 하부 개구공에 통하도록 결합되는 배기구(65)가 일측에 형성되고 타측에는 흡기구(63)가 형성된 휀하우징(62)과, 상기 휀하우징(62)의 내부에 장착되어 회전하는 휀을 포함하여 구성된다.

급기부(6)는 외부 공기(즉, 캐리어 가스)를 증발부 및 증발챔버(2) 내부까지 송기하기 위한 것으로, 주로 시로코휀이 적용된다.

상기 가스이송관(5)은 과산화수소가 이송되는 파이프이며, 인입포트(51)와 인출포트(52)가 양측에 형성되고, 나선형으로 이루어짐으로써 순환시간이 길어지도록 하여 열교환에 의해 가열되어 증발효율이 증대될 수 있다.

한편 도 6 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 노즐유닛(8)은 증발챔버(2)의 상부에 장착되되 토출구(22)에 근접하여 장착된다.

노즐유닛(8)은 액적 상태의 과산화수소를 분사하게 된다.

상기 노즐유닛(8)은 노즐바디(82), 노즐홀더(84), 액 공급니플(86)로 구성되고, 노즐바디(82)에 공압 주입부(미도시)가 연결되어 공기가 주입되고, 아울러 과산화수소액이 동시에 투입되어 무화상태로 증발챔버(2)에 분사되도록 한다.

노즐바디(82)는 양단이 개구되고, 내부에는 통로(820)가 형성되며, 일측에 과산화수소액이 유입되는 액 공급공(821)이 형성되고, 내부 통로(820)에 공기를 분산하여 배출하는 에어분산부(83)가 구비된다.

노즐홀더(84)는 상기 노즐바디(82)에 결합되며 노즐(85)이 끼워져 결합되는 노즐고정부(842)가 형성된다.

액 공급공(821)에 액 공급니플(86)이 결합되며, 액 공급니플(86)에는 외부의 과산화수소액 저장통(미도시)에 연결된 호스가 결합된다.

노즐바디(82)에는 상기 액 공급공(821)과 통하는 액 토출로(822)가 내부에 형성되며 끝단에는 토출공(823)이 형성되어 노즐바디(82)의 하단에 돌출되게 형성되는 노즐(85);이 구비된다.

액 토출로(822)는 수직방향으로 형성되며, 액 토출로(822)와 액 공급공(821)은 직각방향으로 통하도록 연결된다.

노즐바디(82)의 상부 개구부에는 노즐공기 공급채널(852)이 형성되고, 노즐공기 공급채널(852)에 통하도록 연결되어 노즐바디(82)에 통하는 노즐공기 이동채널(853)이 형성되어 이 노즐공기 공급채널(852)과 노즐 공기 이동채널(853)을 통해 외부 공기가 유입된다.

상기 노즐바디(82)의 에어분산부(83)는 통로 내주면에 형성되는 환턱(832)과, 상기 환턱(832)에 방사상으로 형성되는 에어홀(833)이 구비되며, 에어홀(833)과 통하도록 노즐바디(82)의 내부에 형성되어 에어가 이송되는 에어이송로(834)가 구비되고, 에어이송로(834)의 끝단 개구공(835)은 노즐(85)의 주변에 형성된다.

에어분산부(83)의 에어이송로(834)의 개구공(835)은 노즐(85)의 토출공(823) 보다 상부에 위치되도록 형성되며, 노즐(85)의 외주연에 원주방향으로 다수의 에어이송로(834)의 개구공(835)이 형성된다.

즉, 다수의 에어이송로(834)는 노즐(85)의 주변에 원주방향으로 배열된다. 본 발명의 실시예에서는 원주의 절반까지만 에어이송로(834)의 개구공(835)이 형성되도록 하였다. 물론 이에 한정될 필요는 없음을 밝혀둔다.

따라서 다수의 에어이송로(834)를 통해 동시에 배출되는 에어가 노즐(85)의 외주연으로 균등한 분사량으로 분출될 수 있다.

노즐홀더(84)는 노즐바디(82)에 결합되는 개구부가 상부에 형성되고, 내부에는 에어이송로(834)에서 송기된 에어가 채워지는 에어챔버(844)가 형성된다.

노즐고정부(842)는 에어챔버(844)의 저부 중심에 형성되어 노즐(85)의 선단이 결합되는 노즐고정부(842)가 형성된다. 그리고 상기 노즐고정부(842)의 주변에 다수의 에어슬롯(845)이 형성되어 이들 다수의 에어슬롯(845)을 통해 에어가 이송될 수 있다.

에어슬롯(845)의 말단에 에어토출홀(847)이 통하도록 형성되며 상기 노즐고정부(842)에 대해 경사지도록 에어토출홀(847)이 원주방향으로 다수 형성된다.

다수의 에어슬롯(845)을 통해 분출되는 에어가 노즐고정부(842)을 향해 분출되도록 방향이 설정됨이 바람직하다.

또한 노즐고정부(842)에 통하면서 노즐고정부(842)의 외측을 향해 직경이 확장되어 나팔 형상으로 된 액적 생성부(846);가 형성된다.

액적 생성부(846)는 상부에서 하부로 갈수록 확관되는 나팔형상으로 이루어지며, 액적 생성부(846)의 경사면에 에어토출홀(847)이 형성된다.

이하 전술한 본 발명의 실시예에 대한 작용을 설명한다.

급기부(6)에 의해서 증발챔버(2)의 내부로 공기가 유입된다.

유입된 공기는 증발부(4)를 통과한다.

먼저 제2가열부(42)의 방열휜(430)들 사이를 통과하는 과정에서 가열되고, 이 가열된 공기는 가스이송관(5)의 과산화수소 액적을 충분히 증발 시킬만한 온도가 될 수 있다.

이후 제1가열부(41)를 통과하여 재 가열된 공기는 상승하여 열풍플레이트(26)의 다수 통공(262)을 통과하면서 광범위하게 분산되면서 증발챔버(2) 내에 공급된다.

증발챔버(2) 내의 공기는 노즐유닛(8)으로부터 분사된 과산화수소 액적과 접촉된다.

노즐(85)에서 분사된 과산화수소 액적들은 고온의 공기와 접촉하게 되고, 고온의 공기는 과산화수소 액적을 감싸게 되어 에어쿠션을 형성하게 된다.

이러한 에어쿠션을 형성한 형태를 가지고 액적과 공기의 경계면에서 에너지 교환이 일어나게 되며, 이 작용을 통하여 과산화수소 액적에 에너지가 전달이 되며 따라서 증발이 일어나게 된다.

증발이 일어난 후의 증발된 과산화수소 증기는 증발챔버의 토출구(22)를 통하여 외부로 배출된다.

본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타실시 예로 변경할 수 있으므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

2 : 증발챔버, 4 : 증발부
6 : 급기부, 8 : 노즐유닛
5 : 가스이송관, 22: 토출구
26 : 열풍플레이트, 28 : 온도센서
41 : 제1가열부, 4 : 제2가열부

Claims (7)

1. 과산화수소 증기발생기에 있어서,
   내부에 공간이 형성되고, 상부에 노즐유닛과 토출구가 형성된 증발챔버;
   상기 증발챔버의 내측 하부에 형성되며, 상,하부에 각기 제2가열부와 제1가열부가 배치되고,
   상기 제2가열부와 제1가열부 사이에 배치되며, 과산화수소가 이송되는 가스이송관이 포함된 증발부;
   상기 증발챔버의 하부에 형성되며 외부 공기를 흡입 및 토출시켜 상기 증발부로 송기하는 급기부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기를 이용한 공간 멸균장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 증발챔버의 중간부위에는 상기 증발부의 상부에 대응되는 위치에 열풍플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기를 이용한 공간 멸균장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제2가열부 또는 제1가열부 각각은
   고열 유체가 흐르는 튜브와, 상기 튜브의 외면에 다수개 형성된 방열휜으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기를 이용한 공간 멸균장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 급기부는 증발챔버의 하부 개구공에 통하도록 결합되는 배기구가 일측에 형성되고 타측에는 흡기구가 형성된 휀하우징과, 상기 휀하우징의 내부에 장착되어 회전하는 휀을 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기를 이용한 공간 멸균장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐유닛은
   양단이 개구되고, 내부에는 통로가 형성되며, 일측에 과산화수소액이 유입되는 액 공급공이 형성되고, 내부 통로에 공기를 분산하여 배출하는 에어분산부가 형성된 노즐바디;
   상기 노즐바디에 결합되며 상기 노즐이 끼워져 결합되는 노즐고정부가 형성된 노즐홀더;
   상기 액 공급공에 결합되며 외부의 과산화수소액 저장통에 연결된 호스가 결합되는 액 공급니플;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기를 이용한 공간 멸균장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 노즐바디에는 상기 액 공급공과 통하는 액 토출로가 내부에 형성되며 끝단에는 토출공이 형성되어 노즐바디의 하단에 돌출되게 형성되는 노즐;이 포함되는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기를 이용한 공간 멸균장치.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 에어분산부는
   통로 내주면에 형성되는 환턱과, 상기 환턱에 방사상으로 형성되는 에어홀이 형성되며,
   상기 에어홀과 통하도록 노즐바디의 내부에 형성되어 에어가 이송되는 에어이송로가 형성되고, 상기 에어이송로의 끝단 개구공은 상기 노즐의 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기를 이용한 공간 멸균장치.
   
   

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