KR20220096671A - 과산화수소 증기 기화기 - Google Patents

Abstract

과산화수소 증기 기화기는 과산화수소 용액을 기화하여 발생하는 과산화수소 증기를 이용하여 멸균하는 멸균기에 사용되는 과산화수소 증기 기화기에 있어서, 중공인 기둥 형상으로 이루어지는 몸체부, 상기 몸체부의 내부 일측에 구비되고, 소정의 상기 과산화수소 용액이 수용될 수 있도록 소정의 용량을 갖는 기화부, 상기 기화부를 상기 몸체부의 내측과 소정 간격 이격되어 구비되도록 지지하는 지지부, 상기 기화부의 일측에 구비되어 상기 기화부를 가열하는 가열부 및 상기 몸체부의 상부에 구비되어 상기 기화부에서 기화된 과산화수소 증기의 배출을 유도하는 토출부를 포함한다.

Description

과산화수소 증기 기화기{Hydrogen Peroxide Vapor Vaporizer}

본 발명은 과산화수소 증기 기화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구조를 가지면서도 과산화수소 용액의 기화 효율을 극대화하고, 이를 통해 효율적으로 멸균을 수행할 수 있는 과산화수소 증기 기화기에 관한 것이다.

화학적 멸균기(Chemical Sterilizer)는 과산화수소, 에틸렌옥사이드, 이산화염소 등의 가스를 멸균제(Sterilant)로 이용하여 멸균 공정(sterilization Process)을 수행하는 장치이다.

과산화수소를 멸균제로 사용하는 종래의 화학적 멸균기에서는 멸균챔버(Sterilization Process Chamber)에 3토르(Torr) 이하의 낮은 압력에서 과산화수소는 기화될 수 있다. 멸균을 위해 일정한 부피를 가지는 챔버 내부로 기화한 멸균제를 공급하며, 이때 공급하는 멸균제의 양은 멸균제가 설정한 온도에서 기체 상태로 유지하면서 충분히 공급될 수 있도록 20 토르 이상의 압력에서 확산이 이루어지도록 한다. 이와 같이, 멸균제가 기체 상태로 유지해야만 상기 챔버 내부의 멸균 대상체(Article) 및 그 내부로 전달되어 성공적인 멸균 공정을 수행할 수 있다.

종래의 플라즈마 멸균기(Plasma Sterilizer)는 일반적으로 수 리터 이상의 멸균 챔버를 가지고 있으며, 약 60도씨의 환경에서 멸균제(과산화수소 용액)의 공급량이 수 밀리리터 수준이다. 멸균 챔버의 용량이 커질수록 공급되는 과산화수소의 양이 많아지고, 결과적으로 기화기(vaporizer)에서 기화해야 하는 멸균제의 양이 증가한다. 따라서, 과산화수소 용액이 기화기 내부에서 충분한 체류시간(Residence Time)을 가질 수 있도록 하고, 효과적인 가열 및 기화가 가능한 기화기가 필요한 실정이다.

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본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구조를 가지면서도 과산화수소 용액의 기화 효율을 극대화하고, 이를 통해 효율적으로 멸균을 수행할 수 있는 과산화수소 증기 기화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 과산화수소 증기 기화기는 과산화수소 용액을 기화하여 발생하는 과산화수소 증기를 이용하여 멸균하는 멸균기에 사용되는 과산화수소 증기 기화기에 있어서, 중공인 기둥 형상으로 이루어지는 몸체부, 상기 몸체부의 내부 일측에 구비되고, 소정의 상기 과산화수소 용액이 수용될 수 있도록 소정의 용량을 갖는 기화부, 상기 기화부를 상기 몸체부의 내측과 소정 간격 이격되어 구비되도록 지지하는 지지부, 상기 기화부의 일측에 구비되어 상기 기화부를 가열하는 가열부 및 상기 몸체부의 상부에 구비되어 상기 기화부에서 기화된 과산화수소 증기의 배출을 유도하는 토출부를 포함한다.

이때, 상기 기화부의 내부 바닥면 또는 벽면 중 적어도 어느 하나에는 상기 과산화수소 용액의 접촉면적을 향상시키기 위한 돌기 또는 격벽이 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 토출부는 하부에서 상부로 갈수록 점차 좁아지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 몸체부의 내부 일측에는 상기 기화부에서 기화된 상기 과산화수소 증기를 상기 토출부로 용이하게 배출하기 위한 토출팬이 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 토출팬은 기화부보다 상대적으로 낮은 위치에 배치될 수 있다.

또한, 상기 몸체부 일측에 구비되어 상기 기화부에 상기 과산화수소 용액을 공급하는 용액 공급부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 토출부의 상단 또는 상기 토출부의 상단과 소정간격 이격되도록 구비되는 확산팬이 더 구비될 수 있다.

본 발명의 과산화수소 증기 기화기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 간단한 구조를 가지면서도 기화부의 구성에 의해 기화부로 공급되는 과산화수소 용액의 기화 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 기화부는 소정의 높이를 갖는 벽면을 갖도록 형성되어 기화부로 공급되는 과산화수소 용액이 기화부의 바닥에서 튕겨 올라오는 용액이 벽면에 접촉하며 기화하여 기화 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 기화부 내부에 형성된 돌기 또는 격벽을 통해 과산화수소 용액과의 접촉면적이 증가하기 때문에 기화부의 부피를 감소시켜 과산화수소 증기 기화기의 전체적인 부피를 감소시키면서도 충분한 기화 효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

넷째, 전술한 바와 같이, 기화부의 면적을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 과산화수소 증기 기화기 및 멸균장치의 전체적인 부피를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 토출부의 최적화 구성을 통해 과산화 수소 증기가 토출부 내부에서 하부로 역류하거나, 공기 흐름에 저항을 최소화하는 동시에, 토출부의 토출팬 및 확산팬의 용량 비율이 최적화되어 기화된 과산화수소 증기의 확산효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

여섯째, 전술한 바와 같이, 과산화수소 증기 발생 및 확산 효율을 극대화함에 따라 멸균 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

일곱째, 기화부는 지지부를 통해 몸체부와 최소 접점을 가지도록 고정되어 있기 때문에 가열부에서 공급되는 열이 몸체부를 통해 외부 공기와 접촉하면서 발생하는 열손실이 최소화되어 가열 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 기화부가 지지부를 통해 몸체부와 이격되도록 구비되어 사용 중 기화부에 화재가 발생하더라도 기타 연소물과 분리되는 구조를 가지기 때문에 사용 안정성이 향상되는 효과가 있다.

여덟째, 발생된 과산화수소 증기가 토출팬에서 공급되는 고온의 증기와 혼합되어 배출되기 때문에 과산화수소 증기가 이동 중 식으며 다시 액화하는 것을 방지하여 목표지점까지 안정적으로 확산될 수 있는 효과가 있다.

아홉째, 과산화수소 증기 기화기의 전체적인 재질을 알루미늄 재질로 형성하여 내화학성이 강하고, 경량 재질인 알루미늄 재질을 사용하여 과산화수소 증기 기화기 및 전체 장치의 중량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화기의 개략적인 구성도;
도 2는 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화기가 구비된 멸균장치의 측면도;
도 3은 본 발명에 따른 몸체부의 횡단면도; 및
도 4는 본 발명에 따른 과산화수소 몸체부 및 토출부의 종단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2구성요소일수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

과산화수소 증기 기화기의 구성

도 1은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화기의 개략적인 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화기가 구비된 멸균장치의 측면도, 도 3은 본 발명에 따른 몸체부의 횡단면도 및 도 4는 본 발명에 따른 과산화수소 몸체부 및 토출부의 종단면도이다. 본 발명에 따른 과산화수소 증기 기화기(10)는 과산화수소 용액을 기화하여 발생하는 과산화수소 증기를 이용하여 멸균을 수행하는 멸균장치에 적용되는 과산화수소 증기 기화기(10)이다. 이러한 과산화수소 증기 기화기(10)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 몸체부(100), 기화부(200), 지지부(300), 가열부(400), 토출부(500), 토출팬(600), 용액 공급부(800) 및 확산팬(700)으로 구성된다.

몸체부(100)는 과산화수소 증기 기화기(10)의 외관을 형성하고, 이를 구성하는 각각의 장치들이 안착될 수 있는 공간을 제공하는 장치이다. 이러한 몸체부(100)는 과산화수소 증기 기화기(10)가 적용되는 멸균장치의 용량, 멸균 면적 등을 고려하여 다양한 크기를 갖도록 제작될 수 있다. 이러한 몸체부(100)는 전술한 구성들이 내부 또는 외부에 결합될 수 있도록 중공으로 이루어진 장치라면 어떠한 형상으로 이루어져도 무방하다. 하지만, 바람직하게는 상, 하면이 개방된 중공인 관, 기둥 또는 파이프 형상으로 이루어지는 것이 좋으며, 횡단면은 원형으로 도시하고 있으나, 사용양태에 따라서는 다각형 또는 비정형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

기화부(200)는 몸체부(100)의 내부 일측에 구비되어 외부에서 유입되는 과산화수소 용액을 수용하여 기화가 이루어지는 장소를 제공하는 장치이다. 이러한 기화부(200)는 몸체부(100)의 내부 일측, 바람직하게는 몸체부(100)의 내부 하부 일측에 지지부(300)를 통해서 몸체부(100)의 내벽과 소정간격 이격되도록 구비된다. 이때, 기화부(200)는 공급되는 과산화수소 용액을 소정 용량 수용할 수 있도록 내부에 홈이 형성되도록 테두리부에 소정의 높이를 갖는 벽면이 형성된 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다. 하지만, 바람직하게는 가열부(200)에서 전달되는 열기를 기화부(200)에 전반적으로 균일하게 전달하기 위하여 육면체 형상으로 이루어지는 것이 좋다. 이때, 기화부(200)는 분당 최소 약 1g 내지 최대 22g, 바람직하게는 분당 약 8g 내지 20g의 과산화수소 용액을 기화할 수 있는 크기를 갖는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 과산화수소 용액의 기화가 소정시간 지체되더라도 기화부(200) 내부에서 넘치지 않는 크기를 갖는 것이 좋다. 이를 위하여 기화부(200)의 크기는 가로 길이 50mm 내지 60mm, 세로 길이 80mm 내지 100mm, 높이 30mm 내지 50mm로 구성되는 것이 좋으며, 바람직하게는 가로 약 55mm, 세로 약 90mm, 높이는 약 40mm의 크기로 이루어지는 것이 좋다. 만약, 기화부(200)의 높이가 30mm 미만인 경우에는 용액 공급부(800)에서 공급되는 과산화 수소 용액이 넘치거나, 낙하 반발력에 의해 기화부(200)의 외부로 튀는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 기화부(200)의 높이가 50mm를 초과하는 경우에는 가열부(400)에서 전달되는 온도가 기화부(200)의 벽면으로 원활하게 전달되지 않아 기화부(200) 벽면의 온도 변화 폭이 커짐에 따라 균일한 과산화수소 용액의 기화가 이루어지지 않을 수 있다.

또한, 과산화수소 용액에 의한 기화부(200)의 부식을 방지하기 위하여 기화부(200)의 재질은 내화학성이 강한 재질, 바람직하게는 알루미늄 재질로 이루어지는 것이 좋다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 상면이 개방된 중공의 육면체 형상을 갖는 것을 중심으로 기화부(200)를 표현하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 그 형상을 한정하는 것은 아니다. 이때, 기화부(200)의 내부 바닥면 또는 벽면 중 적어도 어느 하나의 일측에는 내부에 수용되는 과산화수소 용액과의 접촉면적을 증가시켜 기화 효율을 향상시키기 위한 돌기 또는 격벽(210)이 더 구비될 수 있다. 이를 통해 돌기 또는 격벽(210)을 통해 과산화수소 용액과의 접촉면적이 증가하기 때문에 기화부(200)의 부피를 감소시켜 과산화수소 증기 기화기(10)의 전체적인 부피를 감소시키면서도 충분한 기화 효율을 얻을 수 있다.

지지부(300)는 전술한 바와 같이, 몸체부(100) 내부 일측에 기화부(200)를 안정적으로 지지하는 장치이다. 이러한 지지부(300)는 몸체부(100) 내부에 기화부(200)를 안정적으로 고정 및 지지할 수 있는 장치라면 어떠한 형태로 구비되어도 무방하다. 하지만, 후술하는 토출팬(600)에서 발생하는 공기의 유동을 원활하게 하고, 몸체부(100)와의 접촉을 최소화하여 열손실을 최소화할 수 있도록 몸체부(100)와 기화부(200)가 상호 이격된 상태를 유지할 수 있는 최소한의 접점을 갖도록 구비되는 것이 좋다. 일예로, 2개 이상의 막대 형상으로 이루어진 지지부(300)가 상호 이격되어 공기가 유동할 수 있는 통로가 형성되는 것이 좋다. 만약, 하나의 지지부(300)가 기화부(200)를 충분히 안정적으로 지지할 수 있는 구조라면 하나의 지지부(300)만 구비되어도 무방하다. 하지만, 하나의 지지부(300)만으로는 충분히 안정적인 지지력을 얻기 용이하지 않기 때문에 적어도 2개 이상의 막대 형상으로 이루어진 지지부(300)가 구비되는 것이 좋으며, 이러한 지지부(300)의 이격 거리는 멸균기의 용량 및 기화부(200)의 기화효율, 열손실율 등을 고려하여 다양한 길이로 설정될 수 있다.

가열부(400)는 기화부(200)의 일측과 연결되도록 구비되어 기화부(200)에 수용되는 과산화수소 용액을 기화하기 위한 열을 발생시켜 기화부(200)로 전달하는 장치이다. 이러한 가열부(400)는 과산화수소 용액의 기화점 이상의 온도로 기화부(200)를 가열시킬 수 있는 장치라면 어떠한 가열장치를 사용하여도 무방하다. 일실시예로 가열부(400)는 가격이 저렴하면서도, 구조가 단순하고, 효율이 높으며 컨트롤이 용이한 봉히터를 사용할 수 있다. 이때, 봉히터는 1,000W의 봉히터를 2개 사용하여 2,000W의 가열장치(400)를 사용하는 것이 바람직하다. 가열부(400)의 용량에 따른 기화효율을 측정한 결과 2,000W 미만의 용량을 갖는 500W, 1000W, 1,500W로 변화하여 측정한 결과 기화부(200)의 온도를 일정하게 유지하기가 어려운 문제점이 있다. 즉, 작은 용량으로 인해 기화부(200)의 온도 변화 폭이 크고, 온도 변화가 급격하게 이루어지기 때문에 기화부(200)의 온도가 균일하게 유지되지 못하고, 이로 인해 과산화수소 용액의 기화효율 역시 일정하게 유지되지 못하게 된다.

이러한 가열부(400)는 기화부(200)를 약 130℃ 내지 150℃, 바람직하게는 약 140℃의 온도를 유지하는 것이 좋다. 기화부(200)의 온도 변화에 따른 과산화수소 용액의 기화에 따른 효율을 비교하면 다음의 [표 1]과 같다. 이때, 기화부(200)는 가로 54mm, 세로 88mm, 높이 40mm의 크기로 최대 약 24ml의 과산화수소의 용액을 수용할 수 있는 크기를 가지며, 이러한 기화부(200)에 분당 약 20ml의 과산화수소 용액을 공급하며 1분 동안 기화되는 과산화수소 용액의 양을 측정하는 실험을 진행하였다.

온도(℃)	기화된 과산화수소 용액 용량(g)
120	10
130	14
140	16
150	14

전술한 [표 1]에 나타난 바와 같이, 기화부(200)의 온도가 140℃까지 상승하는 과정에서는 과산화수소 용액의 기화 효율이 증가하였지만, 150℃가 넘어가는 지점에서는 오히려 기화 효율이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 과산화 수소 용액의 기화 점이 약 140℃이기 때문에 150℃에서는 기화부(200)로 공급된 과산화수소 용액이 기화를 시작하면서 기화부(200)의 외부로 과산화수소 용액의 기폭이 발생하여 사고 위험이 있으며, 기화가 이루어지지 않고 외부로 튀어 기화효율이 감소되는 것으로 확인되었다. 또한, 기화부(200)의 온도가 120℃ 이하의 경우에는 기화효율이 감소함과 동시에, 공급되는 과산화수소 용액의 양이 기화하는 양보다 많기 때문에 시간이 지날수록 기화부(200)에서 과산화수소 용액이 넘칠 수 있다. 이에 따라, 가열부(400)를 통해 기화부(200)의 온도를 약 130℃ 내지 150℃, 바람직하게는 약 140℃의 온도를 유지하는 것이 안정적으로 최고의 기화효율을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다. 이를 위하여 약 1,000W의 용량을 갖는 두 개의 봉히터로 구성된 가열부(400)를 사용하는 것이 바람직하다.토출부(500)는 몸체부(100)의 개방된 상부에 구비되어 기화부(200)에서 기화된 과산화수소 증기가 임의로 확산되어 확산효율이 감소하는 것을 방지하고, 확산을 위한 확산팬(700)으로 과산화수소 증기를 원활하게 토출할 수 있도록 과산화수소 증기의 토출 방향을 유도하는 장치이다. 이러한 토출부(500)는 기화부(200)에서 발생한 과산화수소 증기가 상승하며 중심으로 모이고, 에어젯(Air Jet) 효과를 통해 배출속도를 증가시킬 수 있도록 상부로 갈수록 점차 좁아지는 형상으로 이루어지는 것이 좋다. 즉, 토출부(500)의 하단은 몸체부(100)의 상단과 대응되는 직경을 갖도록 이루어지고, 상부로 갈수록 그 직경이 점차적으로 좁아지도록 형성한다. 이때, 토출부(500)에서 토출되는 증기가 손실 없이 확산팬(700)으로 유입될 수 있도록 토출부(500)의 상단 직경은 확산팬(700)의 유입구경과 비교하여 30% 내지 50%의 크기를 갖도록 형성하는 것이 좋다. 또한, 토출부(500)의 길이는 기화부(200)에서 기화된 과산화수소 증기가 물방울로 변하기 전에 외부로 신속하게 배출될 수 있는 길이를 갖는 것이 좋으며, 이러한 토출부(500)의 길이는 기화부(200)의 용량 등에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 바람직하게는 기화부(200)의 증기 발생면에서 토출부(500)의 상단까지의 거리는 약 200mm 내지 300mm, 보다 바람직하게는 약 250mm의 길이를 갖는 것이 좋다. 또한, 토출부(500)의 단면 형상은 고온의 증기가 대류 현상으로 하부로 역류하거나, 회오리 발생 등과 같은 공기 흐름에 저항을 최소화하여 신속하게 확산팬(700)으로 유입될 수 있도록 원통 형상으로 이루어지는 것이 좋다. 토출부(500)의 단면을 원형으로 형성하는 경우, 다각 형 등으로 이루어지는 것과 비교하여 효율적인 온도 관리가 가능하다.

토출팬(600)은 몸체부(100)의 내부 일측에 구비되어 기화부(200)에서 기화된 과산화수소 증기가 이동되는 동안 식으며 다시 액화하지 않고 목표 지점까지 증기 상태로 이동될 수 있도록 과산화 수소 증기와 공기가 혼합되어 토출부(500)로 토출시키기 위한 공기를 공급하는 장치이다. 이러한 토출팬(600)은 기화부(200)에서 기화된 과산화수소 증기 및 공기가 원활하게 혼합되어 배출될 수 있다면 어떠한 위치에 설치되어도 무방하지만, 바람직하게는 몸체부(100)의 내부 하부 일측, 보다 바람직하게는 토출부(600)에서 공급되는 공기가 가열부(400)를 통과하며 소정의 온도로 가열된 후 과산화수소 증기와 혼합될 수 있도록 몸체부(100)의 내부에 기화부(200) 및 가열부(400) 보다 상대적으로 낮은 위치에 설치되는 것이 좋다.

몸체부(100)의 내부 일측, 바람직하게는 토출팬(600) 및 기화부(200) 사이에는 토출팬(600)을 통해 유입되는 공기를 가열하기 위한 공기 히터(610)이 더 구비될 수 있다. 이러한 공기 히터(610)은 토출팬(600)에서 유입되는 공기를 소정의 온도로 가열시켜 몸체부(100) 내부에서 공기 및 과산화 수소 증기의 상승을 용이하게 하고, 기화된 과산화 수소 증기는 온도에 민감하기 때문에 토출팬(600)에서 공급되는 공기를 가열된 상태로 과산화 수소 증기와 혼합되도록 하여 과산화 수소 증기가 확산 중 응결되지 않고 끝까지 확산될 수 있도록 하는 장치이다. 이와 같은 공기 히터(610)는 토출팬(600)에서 공급되는 공기를 소정의 온도, 바람직하게는 약 50℃ 내지 70℃, 보다 바람직하게는 약 60℃로 가열할 수 있는 장치라면 어떠한 가열장치를 사용하여도 무방하다.

확산팬(700)은 토출부(500)의 상단과 소정간격 이격되도록 구비되어 노출부에서 토출되는 과산화수소 증기를 확산시키는 장치이다. 이러한 확산팬(700)은 토출부(500)에서 토출되는 과산화수소 증기를 원활하게 확산시킬 수 있는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다. 이때, 확산팬(700)의 공기가 유입되는 유입부와 토출부(500) 사이의 이격 거리는 사용용량에 따라 선택적으로 결정할 수 있다. 만약, 확산팬(700)의 유입부와 토출부(500) 사이의 이격 거리가 긴 경우에는 과산화 수소 증기에 주변 공기가 많이 혼합되어 확산팬(700)으로 유입되기 전에 과산화 수소 증기가 응축되거나, 과산화 수소 증기가 확산팬(700)의 일부가 외부로 유출되어 확산 효율이 감소할 수 있다. 이와 반대로, 확산팬(700)의 유입부와 토출부(500) 사이의 이격 거리가 짧은 경우에는 확산팬(700)의 흡입력이 증가하여 토출팬(600)에서 공급되는 공기가 충분히 가열되기 전에 확산팬(700)으로 유입되거나, 과산화수소 증기와 원활한 혼합이 이루어지지 않을 수 있고, 기화부(200)에서 튀어 오른 과산화 수소 용액이 기화되지 못한 상태로 확산팬(700)으로 유입될 수 있다. 이에 따라, 확산팬(700)은 사용 용량, 주변 환경 등을 고려하여 토출부(500)의 이격 거리를 결정하여야 한다.

전술한 토출팬(600)의 용량은 확산팬(700)의 용량에 맞추어 설정하는 것이 좋다. 일실시예로 토출팬(600)의 용량은 100m³/h 내지 150m³/h, 확산팬(700)의 용량은 500m³/h 내지 1500m³/h인 것이 좋으며, 바람직하게는 토출팬(600)의 용량이 약 120m³/h이고, 확산팬(700)의 용량은 1050m³/h인 것이 좋다. 또한, 전술한 토출부(500)의 상단 면적은 확산팬(700)의 공기가 유입되는 유입부 면적과 비교하여 상대적으로 작은 면적을 갖는 것이 좋다. 일예로, 확산팬(700)의 유입부 면적이 155Φ인 경우 토출부(500)의 상단면적은 100Φ로 구성될 수 있다. 이처럼 토출부(500)의 상단 면적은 토출부(500)를 통해 배출되는 과산화 수소 증기가 옆으로 새서 유출되지 않고, 모두 확산팬(700)으로 유입될 수 있도록 확산팬(700)의 유입부 면적과 비교하여 약 40% 내외의 면적을 갖는 것이 좋다.

용액 공급부(800)는 몸체부(100)의 일측 또는 몸체부(100)와 소정간격 이격되도록 구비되어 기화부(200)로 과산화수소 용액을 공급하는 장치이다. 이러한 용액공급부(800)는 과산화수소 용액을 저장하는 저장탱크(810), 저장탱크(810)와 연결된 공급호스(830), 공급호스(830)의 일단에 구비되는 공급 노즐(840) 및 과산화수소 용액이 공급될 수 있도록 압력을 제공하는 공급펌프(820)로 구성된다. 이러한 용액 공급부(800)의 구성은 일반적인 액체를 공급하는 공급장치들과 동일, 유사한 구성으로 이루어지기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이때, 용액 공급부(800)의 공급 노즐(840)의 종단부는 기화부(200)의 바닥면과 약 10mm 내지 20mm, 바람직하게는 약 15mm 간격으로 이격되는 것이 좋다. 또한, 용액 공급부(800)는 분당 약 10ml 내지 30ml, 바람직하게는 분당 약 20ml의 과산화수소 용액을 공급하는 것이 좋다.

과산화수소 증기 기화기의 사용양태

전술한 구성으로 이루어진 과산화수소 증기 기화기(10)의 사용양태를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 몸체부(100)를 멸균이 필요한 장소 또는 멸균장치에 설치한다.

다음으로, 기화부(200)에서 과산화수소 용액을 기화할 수 있는 온도로 가열부(400)를 이용하여 기화부(200)를 가열시킨다. 이때, 가열부(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상호 평행한 두 개의 봉히터로 구성되어 있기 때문에 기화부(200)의 전반에 걸쳐 균일한 온도 전달이 가능하다. 또한, 기화부(200)는 지지부(300)를 통해 몸체부(100)와 최소 접점을 가지도록 고정되어 있기 때문에 몸체부(100)를 통한 열손실이 최소화된다. 이를 통해, 가열부(400)에서 공급되는 열이 몸체부(100)를 통해 외부 공기와 접촉하면서 발생하는 열손실이 최소화되어 가열 효율이 극대화된다. 또한, 기화부(200)가 지지부(300)를 통해 몸체부(100)의 중앙부위에 이격되어 설치됨에 따라 기화부(200)에서 화재가 발생하더라도 주변의 연소물들과 분리되어 있으므로 사용 중 안정성을 향상할 수 있다.

다음으로, 용액 공급부(800)에서 과산화수소 용액이 기화부(200)로 공급된다. 이러한 용액의 공급은 저장탱크(810)와 연결된 공급호스(830)를 통해 공급되고, 공급호스(830)의 종단에 구비되는 공급 노즐(840)이 기화부(200)에 과산화수소 용액이 공급될 수 있도록 배치된다. 이때, 용액 공급부(800)에서 공급되는 과산화수소 용액의 공급양은 기화부(200)의 용량 및 기화 속도 등을 고려하여 공급펌프(820)의 압력을 사용양태에 알맞게 조절한다.

다음으로, 기화부(200)에 공급되는 과산화수소 용액은 가열부(400)를 통해 가열된 기화부(200)에서 기화되어 과산화수소 증기를 생성한다. 이때, 기화부(200)로 공급되는 과산화수소 용액은 낙차에 의해 바닥에서 튕김이 발생하더라도 튕겨진 과산화수소 용액은 기화부(200)의 벽면에 접촉하여 기화되어 기화 효율이 향상된다. 또한, 기화부(200)에 돌기 또는 격벽(210)이 형성되어 있는 경우에는 돌기 또는 격벽(210)에 의해 과산화수소 용액의 접촉면적이 증가하여 과산화수소 용액의 기화효율이 극대화된다. 이를 통해, 기화부(200)의 면적을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 과산화수소 증기 기화기(10) 및 멸균장치의 전체적인 부피를 감소시킬 수 있다. 이때, 기화부(200)는 분당 최소 약 1g 내지 최대 22g, 바람직하게는 분당 약 8g 내지 20g의 과산화 수소 용액을 지속적으로 기화시키는 것이 좋다.

다음으로, 기화부(200)에서 기화하여 발생한 과산화수소 증기는 토출팬(600)에 의해서 공기와 혼합된 상태로 토출부(500)를 통해 토출된다. 이때, 토출부(500)는 상부로 갈수록 점차적으로 좁아지도록 형성되어 있기 때문에 기화부(200)에서 기화된 과산화수소 증기는 임의로 흩어지지 않고, 토출팬(600)에서 공급되는 공기와 원활하게 혼합되어 사용자가 지정한 토출구로 토출될 수 있다. 또한, 토출팬(600)을 통해 유입되는 공기는 공기 히터(610)를 통과하며 약 60℃의 온도로 가열되어 기화부(200)에서 기화된 과산화 수소 증기와 1차 혼합이 이루어진다. 이처럼 토출부(500)를 통해 과산화 수소 증기가 배출되기 전에 고온의 공기와 1차 혼합이 이루어진 상태로 배출되기 때문에 과산화 수소 증기는 확산 중 온도가 쉽게 감소되지 않는다. 이를 통해, 확산 중 과산화수소 증기가 응축되지 않고 원활한 확산이 이루어진다. 또한, 토출팬(600)의 압력 및 가열된 공기에 의해 1차 혼합물은 토출부(500)의 상부 방향으로 역류 없이 안정적으로 상승할 수 있다.

마지막으로, 토출부(500)를 통해 토출되는 과산화수소 증기 및 공기의 1차 혼합물은 확산팬(700)으로 유입되기 전 주변의 공기와 2차 혼합이 이루어진 후 확산팬(700)으로 유입된다. 이처럼 2차 혼합에 의해 과산화 수소 증기는 공기와 혼합되어 공기 중 함유된 과산화 수소의 농도를 낮추어 안정적인 멸균이 가능한 상태를 갖는다. 이러한 2차 혼합물은 확산팬(700)을 통해 확산되며 사용자가 지정한 공간, 장소 또는 물건 등을 멸균한다. 이때, 멸균 범위, 증기 공급량 등을 고려하여 토출팬(600)과 확산팬(700)은 확산에 최적화된 용량을 갖도록 설정한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 과산화수소 증기 기화기
100: 몸체부
200: 기화부
210: 격벽
300: 지지부
400: 가열부
500: 토출부
600: 토출팬
610: 공기 히터
700: 확산팬
800: 용액 공급부
810: 저장 탱크
820: 공급 펌프
830: 공급호스
840: 공급 노즐

Claims (7)

1. 과산화수소 용액을 기화하여 발생하는 과산화수소 증기를 이용하여 멸균하는 멸균기에 사용되는 과산화수소 증기 기화기에 있어서,
   중공인 기둥 형상으로 이루어지는 몸체부;
   상기 몸체부의 내부 일측에 구비되고, 소정의 상기 과산화수소 용액이 수용될 수 있도록 소정의 용량을 갖는 기화부;
   상기 기화부를 상기 몸체부의 내측과 소정 간격 이격되어 구비되도록 지지하는 지지부;
   상기 기화부의 일측에 구비되어 상기 기화부를 가열하는 가열부; 및
   상기 몸체부의 상부에 구비되어 상기 기화부에서 기화된 과산화수소 증기의 배출을 유도하는 토출부;
   를 포함하는 과산화수소 증기 기화기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기화부의 내부 바닥면 또는 벽면 중 적어도 어느 하나에는 상기 과산화수소 용액의 접촉면적을 향상시키기 위한 돌기 또는 격벽이 더 구비되는 과산화수소 증기 기화기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 토출부는 하부에서 상부로 갈수록 점차 좁아지도록 형성되는 과산화수소 증기 기화기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부의 내부 일측에는 상기 기화부에서 기화된 상기 과산화수소 증기를 상기 토출부로 용이하게 배출하기 위한 토출팬이 더 구비되는 과산화수소 증기 기화기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 토출팬은 기화부보다 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 과산화수소 증기 기화기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부 일측에 구비되어 상기 기화부에 상기 과산화수소 용액을 공급하는 용액 공급부를 더 포함하는 과산화수소 증기 기화기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 토출부의 상단 또는 상기 토출부의 상단과 소정간격 이격되도록 구비되는 확산팬이 더 구비되는 과산화수소 증기 기화기.

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