KR100886561B1

KR100886561B1 - 수술실용 공조 시스템

Info

Publication number: KR100886561B1
Application number: KR1020080097322A
Authority: KR
Inventors: 조광선
Original assignee: 주식회사 하이트론
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2009-03-02

Abstract

본 발명은 히트펌프를 이용하여 냉방 및 난방을 모두 수행할 수 있고, 고성능의 필터 시스템을 이용하여 황사현상이나 대기중 미세먼지가 증가되는 등의 기상조건에서도 필터의 수명 단축을 지연시키면서도 수술실에 높은 청정도의 공기를 제공할 수 있는 수술실용 공조 시스템을 제공한다.

히트펌프, 수술실, 공조기, 필터

Description

수술실용 공조 시스템{AIRCONDITIONING SYSTEM FOR OPERATING ROOM}

본 발명은 수술실용 공조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 청정도를 요구하는 수술이 행해지는 수술실용 공조 시스템에 관한 것이다.

의료기관의 실내 공기는 일정 수준 이상의 청정도가 필요하다. 특정 질환이 있는 환자들로부터 기인한 다양한 바이러스 또는 병원균들이 의료기관의 실내 공기를 통하여 확산되어 의료진 또는 다른 환자에게 전염 또는 교차감염 될 가능성이 높기 때문이다.

따라서, 신체의 면역력이 저하된 환자 및 신생아가 머무르는 공간인 집중치료실 및 신생아실과 환자의 내부 조직이 공기 중에 노출되는 수술실 등은 환자의 감염을 예방하기 위해 실내 공기가 청정한 상태로 유지되어야 한다.

특히, 인공관절 수술 및 장기 이식수술 등과 같이 수술침습(手術侵襲)이 크거나 다량의 이물질이 환자의 체내로 삽입되는 경우가 빈번한 정형외과, 신경외과의 수술 등이 행해지는 경우에는 수술실에 매우 높은 청정도의 공기가 요구된다.

또한, 환자의 체온을 낮게 유지시킴으로써 중요 장기의 저산소 상태에 대한 내성을 높이고 불필요한 생체의 반응을 억제하여 수술의 안전성을 높이기 위한 저 체온마취나, 대사기능을 낮춰 상해의 영향이나 출혈, 화농 및 고통을 감소시키는 저체온수술 등을 행하기 위해서는 수술실 내부 공기의 온도를 낮게 유지시켜야 한다. 현재 저체온마취나 저체온수술은 통상 수술실의 기온을 섭씨 18 내지 20도 정도로 유지하면서 시행된다.

그런데, 종래의 수술실용 공조시스템은 수술실의 기온을 상술한 범위로 유지시키기 위하여, 하절기에는 냉방장치를 이용하고 동절기에는 보일러 등의 난방장치 이용하여 공기의 온도를 조절한 후 수술실로 공급하는 방법을 사용하였다. 즉, 냉방장치 및 난방장치를 병용하여야 하였으므로, 냉방장치 및 난방장치가 많은 공간을 점유하고, 일교차가 큰 계절에는 냉방장치와 난방장치 동시에 사용하는 번거로움이 있었다.

특히, 하절기에는 냉각수를 이용한 냉각장치를 사용하는 경우에는 수술실의 규모가 큰 경우 수술실 내부의 온도를 섭씨 20도 이하로 유지하는 것이 어려운 경우가 많았다.

또한, 황사현상과 같이 대기중의 미세먼지 농도가 크게 증가되는 경우에는 수술실용 공조 시스템의 필터의 수명이 빠르게 단축되거나 막혀 작동이 불안정하거나 중단 되는 경우도 있었다.

본 발명은 하나의 공조 시스템으로 냉방과 난방을 모두 수행할 수 있고, 황사현상이나 대기중 미세먼지가 증가되는 등의 기상조건에서도 필터의 수명 단축을 지연시키면서도 수술실에 높은 청정도의 공기를 제공할 수 있는 수술실용 공조 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 압축기, 전환밸브, 복수의 실내 열교환기, 실외 열교환기 및 팽창밸브가 포함된 히트펌프와, 복수의 덕트 및 복수의 팬이 구비된 수술실용 공조 시스템에 있어서, 수술실이 구비된 건축물 외부의 공기가 유입되는 제1 흡기구와, 제1 흡기구로 유입되는 공기의 양을 조절하는 제1 볼륨 댐퍼와, 건축물의 플레넘(plenum) 공간의 공기가 유입되는 제2 흡기구와, 제2 흡기구로 유입되는 공기의 양을 조절하는 제2 볼륨 댐퍼와, 제1 흡기구 및 제2 흡기구를 통해 유입되는 공기를 여과하는 복수의 필터를 포함하고, 복수의 필터에 의해 여과된 공기는 복수의 실내 열교환기에 의해 온도가 조절되어 수술실로 공급되되, 제2 볼륨 댐퍼가 개방되는 정도는 제1 볼륨 댐퍼가 개방된 정도와 반비례로 개방되어, 건축물 외부의 공기 및 건축물의 플레넘 공간의 공기가 유입되는 전체 공기량은 일정하되, 그 조성비만 조절되는 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템이 제공된다.

수술실용 공조 시스템에는, 수술실 내에 설치되어 공기의 습도를 측정하는 습도센서가 더 포함될 수 있다. 그리고, 수술실 내에는 습도센서에서 출력되는 신호에 따라 작동 또는 정지되는 가습장치가 더 포함될 수 있다. 가습장치는 전자전극봉식 가습기가 사용될 수 있다.

복수의 필터 중 어느 하나는 헤파필터(HEPA(High Efficiency Particulate Arrestance) Filter, 이하 '헤파필터'라 칭함)가 사용될 수 있다. 그리고, 복수의 필터 중 다른 하나는 효소필터가 사용될 수 있다. 헤파필터 및 효소필터는 수술실의 천장에 착탈 가능하게 설치될 수 있다.

수술실용 공조 시스템에는, 수술실 내에 설치되어 공기의 온도를 측정하는 온도센서가 더 포함될 수 있다. 그리고, 온도센서에서 출력되는 신호에 따라 히트펌프가 작동 또는 정지될 수 있다. 온도센서에서 출력되는 신호에 따라 복수의 팬의 회전수가 변동될 수 있다.

히트펌프의 작동유체로는 R-410A가 사용될 수 있다.

수술실용 공조 시스템에는, 수술실 내부의 공기를 소독 및 소취하여 수술실 외부로 배출시키는 소독배기장치가 더 설치될 수 있다. 소독배기장치에는 수술실 내부 공기에 포함된 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 센서가 더 포함될 수 있다.

본 발명에 의한 수술실용 공조 시스템은 하나의 공조 시스템으로 계절과 상관없이 수술실 내의 공기의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있고, 황사현상이나 대기중 미세먼지가 증가되는 등의 악조건에서도 수술실에 높은 청정도의 공기를 제공할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 일 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 일 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템을 설명하기 위한 계통도가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2는 본래 하나의 도면으로, 도 1에 ①, ②, ③, ④, ⑤로 표시된 구성요소들은 도 2의 ①, ②, ③, ④, ⑤로 표시된 구성요소들과 각각 연결된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템에는 실외기(200, 201), 외기처리 유닛(310, 330), 클린유닛(500), 볼륨 댐퍼(volume damper, 111, 121), 필터(133, 313, 333, 513, 533), 팬(113, 123, 312, 332, 512, 532, 551, 551a) 등이 포함된다.

수술실(700)이 구비된 건축물(도시되지 않음)의 일부분에는 건축물(도시되지 않음) 외부의 공기가 유입될 수 있도록 제1 흡기구(110)가 형성된다. 제1 흡기구(110)는 건축물(도시되지 않음) 내측에서 덕트(101)의 일단부와 연결된다. 덕트(101)의 타단부는 덕트(103)의 일단부와 연결된다. 덕트(101)의 양단부 사이에는 제1 볼륨 댐퍼(111) 및 팬(113)이 설치된다.

제2 흡기구(120)는 건축물(도시되지 않음)의 플레넘 공간(도시되지 않음)에 설치되고, 제2 흡기구(120)에는 제2 덕트(102)의 일단부가 연결된다. 따라서, 제2 흡기구(120)로는 플레넘 공간(도시되지 않음)의 공기가 유입된다. 덕트(102)의 타단부는 덕트(101)의 타단부와 함께 덕트(103)의 일단부와 연결된다. 덕트(102)의 양단부 사이에는 제2 볼륨 댐퍼(121) 및 팬(123)이 설치된다.

여기서, 건축물의 플레넘(plenum) 공간이란, 사람이 점용하는 공간이 아닌, 건축물의 냉난방이나 환기 등을 위한 공조장치, 조명 등의 전기장치를 위한 배선, 급수관이나 배수관 등의 배관 등이 설치되는 공간을 말한다.

그리고, 제1 볼륨 댐퍼(111) 및 제2 볼륨 댐퍼(121)는 모터 등의 구동장치(도시되지 않음)가 댐퍼의 개폐 정도를 조절하여 흡기량을 조절할 수 있도록 한 것이다. 볼륨 댐퍼(111, 121)는 당업자에게 잘 알려진 것이므로 그 자체에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

덕트(103)의 타단부는 두 덕트(104, 104a)의 각각의 일단부와 연결된다. 덕트(103)의 양단부 사이에는 덕트(103)를 통과하는 공기가 걸러지는 제1 필터(133)가 교체하기 용이하게 설치된다. 제1 필터(133)로는, 예를 들어 조사(繰絲)를 이용하여 제작한 필터와 같이, 공기에 포함된 비교적 큰 입자를 제거하는 필터가 사용된다. 여기서, 덕트의 일부분에 필터가 교체하기 용이하게 설치되는 것은 당업자에게 널리 알려진 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.

덕트(104)의 타단부는 제1 외기처리 유닛(310)의 일측에 연결된다. 제1 외기처리 유닛(310)의 내부에는 열교환기(311), 제2 필터(313) 및 송풍기(315)가 설치된다. 제1 외기처리 유닛(310)의 타측에는 덕트(105)의 일측이 연결된다.

덕트(104a)의 타단부는 제2 외기처리 유닛(330)의 일측에 연결된다. 제2 외기처리 유닛(330)의 내부에는 열교환기(331), 제2 필터(333) 및 송풍기(335)가 설치된다. 제2 외기처리 유닛(330)의 타측에는 덕트(105a)의 일측이 연결된다.

제2 필터(313, 333)는 각각 제1 외기처리 유닛(310) 및 제2 외기처리 유닛(330)에 교체하기 용이하게 설치된다. 제2 필터(313, 333)는 공기에 포함된 입자를 제거하되 제1 필터(133) 보다 작은 입자를 제거할 수 있는 필터가 사용된다.

덕트(105, 105a)의 각각의 타단부는 덕트(106)의 일단부에 연결된다. 덕트(105, 105a)의 각각의 양단부 사이에는 팬(312, 332)이 각각 설치된다.

제1 외기처리 유닛(310) 및 제2 외기처리 유닛(330)에서는 송풍기(315, 335)에 의한 소음이 발생될 수 있다. 따라서, 수술실(700)의 정숙을 유지하기 위해, 제1 외기처리 유닛(310) 및 제2 외기처리 유닛(330)은 건축물(도시되지 않음) 내의 수술실(700)과 다소 이격 된 장소에 설치될 수 있다.

덕트(106)의 타단부는 수술실(700)이 부근까지 연장될 수 있다. 덕트(106)의 타단부는 덕트(107, 107a)의 각각의 일단부와 연결된다.

덕트(107)의 타단부는 덕트(108, 109)의 일단부와 연결되고, 덕트(107a)의 타단부는 덕트(108a, 109a)의 일단부와 연결된다. 덕트(107, 107a)의 각각의 양단부 사이에는 차압댐퍼(402, 404)가 각각 설치된다.

덕트(107)의 차압댐퍼(402)가 설치된 부분과 덕트(107)의 타단부 사이의 일부분은 덕트(514)의 양단부에 의해 클린유닛(500)에 설치된 팬(512)과 연결된다. 덕트(107a)도 차압댐퍼(404)가 설치된 부분과 덕트(107a)의 타단부 사이의 일부분 이 덕트(514a)의 양단부에 의해 클린유닛(500)에 설치된 팬(532)에 연결된다. 덕트(514, 514a)의 양단부 사이에는 차압댐퍼(403, 405)가 각각 설치된다.

클린유닛(500)은 수술실(700)의 천장에 설치된다. 클린유닛(500)의 내부는 양측으로 분리되어, 그 일측에는 팬(512), 열교환기(511), 송풍기(515) 및 제3 필터(513)가 설치되고, 그 타측에는 팬(532), 열교환기(531), 송풍기(535) 및 제3 필터(533)가 설치된다. 제3 필터(513, 533)는 클린유닛(500)에 교체하기 용이하게 설치된다. 제3 필터(513, 533)로는 헤파필터, ULPA 필터(Ultra Low Penetration Air filter, 이하 '울파필터'라 칭함) 등을 사용할 수 있다.

여기서, 헤파필터는 오염된 먼지 및 미세한 유해세균까지 걸러주는 고효율 필터로서, 공지된 특수 대전섬유인 석면 섬유로 제작된 여과지로 제작된 필터를 지칭한다. 헤파필터는 흡착력이 강하여 집먼지 진드기, 바이러스, 곰팡이 등의 유해세균 외에도 인체에 가장 해로운 것으로 알려진 직경 0.3 마이크로미터 크기의 미립자를 약 99.987%까지 정화할 수 있다. 그리고, 울파필터는 100 나노미터 크기의 초미세 입자를 99.99997% 이상 여과할 수 있는 필터를 지칭한다.

또한, 헤파필터에 효소를 가하여 중증급성호흡기증후군(SARS, Severe Acute Respiratory Syndrome)를 유발하는 바이러스가 제거되도록 할 수 있다.

수술실(700) 내부의 벽면 하측에는 배기부(571, 572)가 형성된다. 덕트(109)의 타단부는 배기부(571)에 연결되고, 일단부는 상술한 바와 같이 덕트(107)의 타단부 및 덕트(108)의 일단부와 연결된다. 덕트(109a)의 타단부는 배기부(572)에 연결되고, 일단부는 상술한 바와 같이 덕트(107a)의 타단부 및 덕 트(108a)의 일단부와 연결된다.

덕트(108, 108a)의 각각의 타단부는 건축물(도시되지 않음) 외측 일부분에 각각 또는 함께 형성된 배기구(555, 555a)와 연결되고, 덕트(108, 108a)의 각각의 양단부 사이에는 팬(551, 551a) 및 소독소취장치(553, 553a)가 각각 설치된다.

덕트(901)의 일단부는 수술실(700)의 바닥면 또는 바닥면 부근의 벽면에 연결되고, 타단부는 수술실(700)을 출입하기 위한 복도(900) 또는 전실(前室, 도시되지 않음)에 연결된다. 덕트(901)의 양단부 사이에는 차압댐퍼(902)가 설치된다.

한편, 실외기(200, 201)는 건축물(도시되지 않음)의 외부에 설치된다. 도시되지 않았으나, 실외기(200, 201)에는 각각 압축기 및 실외 열교환기가 내장된다.

실외기에 내장된 압축기(도시되지 않음) 및 실외 열교환기(도시되지 않음), 제1 외기처리 유닛(310)에 설치된 열교환기(311), 제2 외기처리 유닛(330)에 설치된 열교환기(331), 클린유닛(500)에 설치된 열교환기(511, 531) 및 상기 구성요소들 사이의 작동유체의 유동 통로인 작동유체라인(210), 작동유체라인(210)에 설치된 전환밸브(317, 337, 517, 537) 및 팽창밸브(319, 339, 519, 539)에 의해 형성되는 작동유체 순환 시스템은 히트펌프(heat pump)이다.

실외기(200, 201), 제1 및 제2 외기처리 유닛(310, 330) 및 클린유닛(500)에 설치된 팬(512, 532), 열교환기(511, 531), 송풍기(515, 535) 및 제3 필터(513, 533)가 각각 두 개이고, 작동유체라인(210)도 두 개의 순환 시스템으로 설치되는 이유는, 즉 히트펌프가 이중으로 설치되는 이유는, 하나의 히트펌프가 고장 등의 이유로 작동하지 못하거나 성능이 떨어지더라도 다른 하나의 히트펌프를 이용하여 수술실의 온도를 조절할 수 있게 하기 위한 것이다. 따라서, 히트펌프가 하나만 작동되더라도 수술실(700) 내부 공기의 온도를 적절히 조절할 수 있어야 하므로, 용량이 충분한 히트펌프를 사용하는 것이 좋다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템에는 두 개의 히트펌프가 설치되나, 수술실(700)의 규모 및 수술실(700)의 사용빈도 등을 고려하여 더 많은 히트펌프를 추가로 설치할 수도 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템의 작동에 대해 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2의 작동유체라인(210)에 표시된 화살표는 작동유체라인(210) 내에서 작동유체가 유동되는 방향을 표시한 것이다. 그런데, 전환밸브(317, 337, 517, 537)를 이용하여 작동유체의 유동 방향을 변경시키면 냉방 및 난방으로 전환이 가능하므로, 현재 표시된 방향의 반대 방향으로 유동될 수도 있다. 히트펌프는 당업자에게 잘 알려진 기술이므로 그 자체에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

실외기(200, 201)에 내장된 압축기(도시되지 않음)가 작동되면, 실외기(200, 201)에 내장된 실외 열교환기(도시되지 않음)에서 열이 방출되거나 흡수된다.

실외 열교환기(도시되지 않음)에서 열이 방출되는 경우에는, 제1차 실내 열교환기(311, 331) 및 제2차 실내 열교환기(511, 531)에서 열이 흡수된다. 즉, 실외 열교환기(도시되지 않음)에서는 작동유체가 응축되고, 제1차 실내 열교환기(311, 331) 및 제2차 실내 열교환기(511, 531)에서는 작동유체가 기화된다.

반대로, 실외 열교환기(도시되지 않음)에서 열이 흡수되는 경우에는, 제1차 실내 열교환기(311, 331) 및 제2차 실내 열교환기(511, 531)에서 열이 방출된다. 즉, 실외 열교환기(도시되지 않음)에서는 작동유체가 기화되고, 제1차 실내 열교환기(311, 331) 및 제2차 실내 열교환기(511, 531)에서는 작동유체가 응축된다.

이때, 실외 열교환기(도시되지 않음), 제1차 실내 열교환기(311, 331) 및 제2차 실내 열교환기(511, 531)에서 열이 흡수되는 경우, 즉 작동유체가 기화되는 경우에는 각각의 주변의 공기를 직접 냉각시키게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술실용 공조 시스템에는 직접 팽창식(direct expansion) 냉각 방법이 적용된다. 직접 팽창식 냉각 방법은 당업자에게 잘 알려진 사항이므로 그 자체에 대한 설명은 생략한다.

한편, 제1 볼륨 댐퍼(111) 및 제2 볼륨 댐퍼(121)가 개방되고, 팬(113, 123, 312, 332, 512, 532, 551, 551a) 및 송풍기(315, 335, 515, 535)가 작동되면, 제1 흡기구(110)를 통하여 건축물(도시되지 않음) 외부의 공기가 덕트(101)를 통하여 유입되고, 제2 흡기구(120)를 통하여 플레넘 공간(도시되지 않음)의 공기가 덕트(102)를 통하여 유입된다.

덕트(101, 102)로 유입된 공기는 덕트(103)에 설치된 제1 필터(133)를 통과하게 되어, 공기에 포함된 비교적 큰 입자, 예를 들어 흙이나 식물의 홀씨와 같은 입자들이 제1 필터(133)에 걸러진다.

제1 필터(133)를 통과한 공기는 덕트(104, 104a)를 통하여 각각 제1 및 제2 외기처리유닛(310, 330)으로 이송된다. 덕트(104)를 통하여 제1 외기처리유닛(310) 으로 유입된 공기는 제1차 실내 열교환기(311)를 거치며 온도가 조절되고, 제2 필터(313)를 통과하면서 제1 필터(133)에 의해 걸러지지 않은 입자들이 걸러지게 되며, 송풍기(315)에 의하여 덕트(105)로 유입된다. 그리고, 덕트(104a)를 통하여 제2 외기처리유닛(330)으로 유입된 공기는 제1차 실내 열교환기(331)를 거치며 온도가 조절되고, 제2 필터(333)에 의해 걸러지게 되며, 송풍기(335)에 의하여 덕트(105a)로 유입된다.

덕트(105, 105a)로 유입된 공기는 덕트(106)로 유입되는데, 덕트(106)의 길이가 길 경우 저항에 의해 공기의 유동속도가 낮아질 수 있으므로 팬(312, 332)을 설치하여 공기의 유동을 용이하게 한다. 덕트(106)의 길이가 매우 긴 경우에는 도시되지 않은 팬이 추가로 설치될 수 있다.

덕트(106)를 통하여 이동된 공기는 덕트(107, 107a, 514, 514a)를 통하여 클린유닛(500)으로 유입된다. 덕트(107, 514)를 통하여 이동된 공기는 팬(512)에 의해 열교환기(511)를 거치며 온도가 조절된 후, 송풍기(515)에 의해 제3 필터(513)를 통하여 수술실(700) 내부로 유입된다. 그리고, 덕트(107a, 514a)를 통하여 이동된 공기는 팬(532)에 의해 열교환기(531)를 거치며 온도가 조절된 후, 송풍기(535)에 의해 제3 필터(533)를 통하여 수술실(700) 내부로 유입된다.

이때, 팬(512, 532)은 공기가 열교환기(511, 531)를 통과할 때 발생되는 저항에 의해 공기의 유동속도가 떨어지지 않도록 하며, 송풍기(515, 535)는 공기가 제3 필터(513, 533)를 용이하게 통과할 수 있도록 한다. 또한, 팬(512, 532) 및 송풍기(515, 535)는 수술실(700) 내부의 기압이 수술실(700) 외부 보다 다소 높도록 하는데, 이는 아래에서 다시 설명하기로 한다.

한편, 청정공간에서 사용되는 공기의 유동은 수직층류방식, 수평층류방식, 난류방식 또는 비층류방식, 혼류방식 및 터널방식 등이 있다. 수직층류방식은 천장을 통하여 실내로 공기를 공급하고 바닥 부분에서 실외로 공기를 배출하는 방식으로, 실내에서 발생된 먼지 등의 부유물이 공기의 흐름에 의해 바닥 쪽으로 가라앉은 후 실외로 배출되기 때문에 오염상태로부터의 회복이 가장 빠르다. 따라서, 수술실(700)에는 수직층류방식이 적용되는 경우가 많다.

본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템에도 수직층류방식을 적용하는 것으로 하며, 따라서, 클린유닛(500)이 수술실(700)의 천장에 설치된 것으로 도시하였다.

클린유닛(500)을 통하여 수술실(700)에 유입된 공기는 수직하방으로 층류유동을 하다가 바닥면 부근에서 횡방향으로 이동하여 수술실 일부분에 형성된 배기부(571, 572)로 배출된다. 이때, 배기부(571, 572)의 높이는 수술대(705)보다 낮게 설치되도록 하여, 수술을 받고 있는 환자(701) 주변에서는 공기가 수직하방으로 유동되도록 한다.

배기부(571, 572)를 통하여 배출된 공기는 덕트(109, 109a)를 통하여 이동된다. 팬(551, 551a)이 작동되고 있는 경우에는, 덕트(109, 109a)를 통하여 이동된 공기가 덕트(108, 108a)로 유입되고, 소독소취장치(553, 553a)를 통과하면서 수술실(700) 내부를 유동하면서 혼입되었을 가능성이 있는 세균, 악취, 마취가스 등이 제거되어 배기구(555, 555a)를 통하여 배출된다.

수술실(700)에서 수술을 시행하게 될 경우, 수술이 시작되기 전에 수술실(700) 내부 공기의 청정상태 및 온도가 수술에 적합하도록 조절하여야 한다. 그러나, 수술이 진행되고 있지는 않으므로, 수술실(700) 내에서 세균, 먼지, 마취가스 등이 발생되지 않는다. 이러한 경우에는, 팬(551, 551a)의 작동을 정지시키거나 덕트(108, 108a)에 댐퍼(도시되지 않음)를 설치하여, 덕트(109, 109a)를 통하여 이동된 공기가 덕트(514, 514a)를 통하여 다시 클린유닛(500)으로 순환되도록 하여, 에너지가 절약되도록 할 수 있다.

수술실(700)에서의 수술을 준비하는 과정 또는 수술이 진행되는 동안, 경우에 따라 수술실(700)의 출입구(도시되지 않음)를 열게 되는 경우가 있다. 이때 출입구(도시되지 않음)를 통하여 수술실(700) 외부의 공기가 내부로 유입되어 수술실(700) 내부 공기의 청정도가 떨어지거나 온도가 변화될 수 있다. 따라서, 수술실(700) 내부의 기압을 수술실(700) 외부의 기압보다 다소 높도록 유지하여, 출입구(도시되지 않음)를 열었을 경우에 수술실(700) 내부로 외부의 공기가 유입되지 않도록 한다. 제1 및 제2 볼륨 댐퍼(111, 121)를 이용하여 수술실(700)에 충분한 양의 공기가 공급되도록 하고, 배기구(555, 555a)로 배출되는 공기의 양이 수술실(700)로 공급되는 양보다 적도록 조절함으로써 수술실(700) 내부의 기압을 높게 유지할 수 있다.

그런데, 수술실(700) 내부의 기압이 높은 경우에는 수술실(700)과 연결된 전실(도시되지 않음) 또는 복도(900) 사이의 출입문(도시되지 않음)이 열리지 않을 수 있다. 따라서, 출입문(도시되지 않음)에 차압댐퍼(902)를 설치하여 출입문(도시 되지 않음)을 열 때에 기압차가 작아지도록 하여 출입문(도시되지 않음)이 쉽게 열리도록 한다. 이러한 차압댐퍼(902)는 당업자에게 잘 알려진 사항이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 수술이 진행되는 동안 환자(701)나 의료진(703)에 의해 공기 중에 먼지 등의 부유물이 발생되거나 수술실(700) 내부의 온도 및 습도가 변할 수 있다. 따라서, 수술실(700) 내부의 온도, 습도 및 청정도를 측정할 수 있는 각종 센서(도시되지 않음)가 설치될 수 있고, 이러한 센서들(도시되지 않음)에서 출력되는 신호에 따라 수술실(700) 내부의 온도, 습도 및 청정도를 유지하기 위한 수단이 추가될 수 있다.

수술실(700) 내부의 온도를 적절히 유지하기 위해서는, 우선 수술실(700) 내부의 온도를 측정할 수 있어야 한다. 따라서, 온도센서(도시되지 않음)가 수술실(700) 내부 또는 클린유닛(500) 등에 설치된다. 이때, 수술실(700) 내에서도 수술에 적합한 온도의 유지가 가장 필요한 위치는 환자(701) 부근이므로, 온도센서(도시되지 않음)를 수술대(705)와 같이 환자(701)에 인접한 부분에 설치할 수 있다.

수술실(700) 내부의 온도를 수술에 적합한 온도(이하,'적정온도'라 칭함)로 유지하기 위해서는 팬(113, 123, 312, 332, 512, 532) 및 송풍기(315, 335, 515, 535)의 회전속도를 조절하거나, 실외기(200, 201)에 내장된 압축기(도시되지 않음)를 작동 및 정지시키는 방법, 즉 히트펌프를 작동 및 정지시키는 방법을 사용한다.

긴급하게 수술을 준비하거나, 수술에 많은 의료진(703)이 참여하는 경우 및 다량의 열이 발생되는 의료장비(도시되지 않음)를 사용하는 등의 이유로 수술실(700) 내부의 온도 변화가 심한 경우에는 신속하게 수술실(700) 내부 공기의 온도를 조절하여야 하므로, 팬(113, 123, 312, 332, 512, 532) 및 송풍기(315, 335, 515, 535)의 회전수를 높이면서 실외기(200, 201)의 압축기(도시되지 않음)를 모두 작동시킬 수 있다.

수술실(700) 내부의 온도 변화가 심하지 않은 경우 및 계절의 영향으로 신속한 냉방 또는 난방이 필요하지 않은 경우에는, 팬(113, 123, 312, 332, 512, 532) 및 송풍기(315, 335, 515, 535)의 회전속도를 감소시키거나, 실외기(200, 201)의 압축기(도시되지 않음) 중 하나만, 즉 두 개의 히트펌프 중 하나만을 작동시키는 것도 가능하다. 하나의 히트펌프 만을 작동시키는 경우, 차압댐퍼(402, 403, 404, 405)에 의해 공기가 이동되지 않는 부분으로 수술실(700) 내의 공기가 역류하는 것이 방지된다.

온도센서(도시되지 않음)에 의해 측정된 수술실(700) 내부 공기의 온도가 적정 범위에 있는 경우에는, 팬(113, 123, 312, 332) 및 송풍기(315, 335)의 회전수를 낮추거나 또는 일시 정지시키고, 실외기(200, 201)의 압축기(도시되지 않음)를 일시 정지시킬 수 있다. 이때, 수술실(700)의 기압을 높게 유지시키고, 수술 중에 발생되는 공기중의 부유물 및 먼지는 계속 제거되도록 하기 위해서 클린유닛(500)의 팬(512, 532) 및 송풍기(515, 535)는 정지되지 않고 계속 작동되도록 한다.

한편, 수술실(700) 내부의 습도를 수술에 적합한 습도(이하,'적정습도'라 칭함)로 유지하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템에는 습도센서(도시되지 않음) 및 수술실(700) 내부 공기에 습기를 가할 수 있는 가습장치(도시되지 않음) 및 제습장치(도시되지 않음)가 더 설치된다.

수술실(700) 내부 공기의 습도를 하는 과정에서 공기가 오염되는 것을 방지하기 위하여 물을 가열하는 방식을 이용하는 가습장치(도시되지 않음)를 이용할 수 있다. 특히 습도 조절 과정에서 발생될 수 있는 습도의 편차를 최소화하고 공기 중에 멸균된 수분을 공급할 수 있는 가습장치의 예로는 전자전극봉식 가습장치가 있다.

가습장치(도시되지 않음)를 수술실(700) 내에 설치하면 공기 중으로 분산되어야 할 수분이 공기의 이동에 따라 균일하게 분산되지 못하고 배기부(571, 572)를 통하여 배출될 수 있다. 따라서, 가습장치(도시되지 않음)를 클린유닛(500) 내에 설치하면 수술실(700)에 공급되기 전에 공기의 습도가 조절되도록 할 수 있으므로, 수술실(700) 내부의 습도가 균일해진다.

그런데, 수술실(700) 내의 공기가 적정습도를 초과하는 경우에는 제습장치(도시되지 않음)를 이용하여 공기 중의 수분을 제거할 수 있다. 제습장치(도시되지 않음)도 클린유닛(500) 내에 설치하여 공기가 수술실(700) 내부로 공급되기 전에 적정습도를 갖도록 할 수 있다.

가습장치(도시되지 않음) 및 제습장치(도시되지 않음) 자체는 당업자에게 잘 알려진 사항이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

수술실(700) 내부 공기의 청정도를 유지하기 위해서는, 수술실(700) 내부 공기의 청정도를 측정할 수 있어야 한다. 공기의 청정도는 먼지센서(도시되지 않음)를 이용하여 측정할 수 있다. 먼지센서(도시되지 않음) 자체는 당업자에게 잘 알려진 사항이므로 상세한 설명을 생략한다.

먼지센서(도시되지 않음)는 수술실(700) 천장 부분의 클린유닛(500)에 인접하게 설치되어, 클린유닛(500)으로부터 수술실(700) 내로 공급되는 공기에 포함된 먼지 등의 이물질의 양을 측정할 수 있다. 공기에 포함된 이물질이 허용치 이상인 경우에는 팬(551, 551a)을 작동시켜 수술실 내부를 순환한 공기를 배기구(555, 555a)를 통하여 배출되도록 하고, 클린유닛(500)을 통하여 새로운 공기가 유입되도록 할 수 있다.

또는, 팬(551, 551a)의 작동을 정지 또는 회전속도를 감소시켜, 수술실(700) 내부의 공기가 덕트(109, 514, 109a, 514a)를 통하여 다시 클린유닛(500)으로 순환하여 제3차 필터(513, 533)를 반복 통과시킴으로써 청정도가 높아지게 할 수도 있다.

다만, 수술실(700) 내부의 공기를 장시간 재순환시키면, 환자(701) 및 의료진(703)의 호흡 등에 의해 수술실(700) 내부의 산소 농도는 낮아지고 이산화탄소 농도는 증가되어 환자(701)의 혈중 산소 농도가 저하되거나 의료진(703)의 집중력이 저하되는 등의 악영향을 줄 수 있다.

반면, 수술실(700)을 한 번 거친 공기를 모두 배기구(555, 555a)로 배출시키면, 수술실(700)에 공기를 지속적으로 공급하기 위하여 팬(133, 123, 312, 332, 512, 532, 551, 551a), 송풍기(315, 335, 515, 535) 및 실외기(200, 201)의 압축 기(도시되지 않음)를 연속으로 작동시켜야 한다. 그러므로, 많은 에너지가 소모되고, 제1차 필터(133), 제2차 필터(313, 333) 및 제3차 필터(513, 533)의 수명이 단축된다. 따라서, 수술실(700)로 새로 공급되는 공기의 양 및 배기구(555, 555a)로 배출되는 공기의 양을 적절히 조절하면 에너지가 절약되고 제1차 필터(133), 제2차 필터(313, 333) 및 제3차 필터(513, 533)의 수명이 연장된다.

한편, 건축물(도시되지 않음) 외부의 공기에 이물질이 많이 포함되는 경우, 즉, 황사, 식물의 홀씨 및 꽃가루 등이 많이 포함된 경우에는 제1차 필터(133), 제2차 필터(313, 333) 및 제3차 필터(513, 533)가 막히거나 수명이 단축될 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같은 이유로 건축물(도시되지 않음) 외부의 공기가 심하게 오염되거나 공기 중에 이물질이 많이 혼합된 경우에는, 제1 흡기구(110)를 통하여 유입되는 건축물(도시되지 않음) 외부 공기의 양은 감소되고 제2 흡기구(120)를 통하여 유입되는 건축물(도시되지 않음)의 플레넘 공간(도시되지 않음)의 공기의 양은 증가되도록, 제1 볼륨 댐퍼(111) 및 제2 볼륨 댐퍼(121)를 조절할 수 있다.

즉, 제1 볼륨 댐퍼(111)는 닫거나 일부만 개방하고, 제2 볼륨 댐퍼(121)는 제1 볼륨 댐퍼(111)의 개방된 정도에 반비례하여 완전 개방하거나 일부만 개방할 수 있다. 따라서, 제1 흡기구(110) 및 제2 흡기구(120)를 통하여 유입되는 공기의 총량은 일정하되, 건축물(도시되지 않음) 외부의 공기의 양 및 플레넘 공간(도시되지 않음)의 공기의 조성비만 조절할 수 있다.

건축물(도시되지 않음) 외부의 공기에 비하여 플레넘 공간(도시되지 않음) 의 공기는 상대적으로 덜 오염되었거나 공기 중의 이물질이 적다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템에 일시적으로 플레넘 공간(도시되지 않음)의 공기를 사용함으로써, 제1차 필터(133), 제2차 필터(313, 333) 및 제3차 필터(513, 533)가 막히거나 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템은 크게 두 개의 시스템으로 구분 할 수 있다. 하나는 상술한 바와 같은 히트펌프룰 이용한 냉난방을 위한 시스템이고, 다른 하나는 건축물(도시되지 않음) 외부 또는 플레넘 공간의 공기를 정화하여 수술실(700)에 공급하고 다시 건축물 외부로 이송시키는 팬(133, 123, 312, 332, 512, 532, 551, 551a), 제1 볼륨 댐퍼(111), 제2 볼륨 댐퍼(121), 제1차 필터(133), 제2차 필터(313, 333), 제3차 필터(513, 533) 및 송풍기(315, 335, 515, 535) 등이 포함되는 환기 시스템이다.

히트펌프를 이용한 냉난방 시스템 및 환기 시스템은 각각 별도로 제어될 수도 있으나, 수술실(700) 내의 의료진(703)의 수, 시행되는 수술의 종류 등의 상황에 따라 필요한 온도, 습도, 청정도 및 공기의 순환 속도 등의 조건이 달라질 수 있으므로, 하나의 제어장치(도시되지 않음)에 의해 제어되면 더욱 정확한 공기 조화가 가능해진다는 장점이 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템에는 사용자에 의해 필요한 조건을 입력 받고, 온도센서(도시되지 않음), 습도센서(도시되지 않음) 및 먼지센서(도시되지 않음) 등으로부터 입력되는 신호를 분석하여, 제1 볼륨 댐퍼(111) 및 제2 볼륨 댐퍼(121)가 개방되는 정도를 조절하고, 팬(133, 123, 312, 332, 512, 532, 551, 551a) 및 송풍기(315, 335, 515, 535)의 회전속도를 각각 조절하며, 실외기(200, 201)의 압축기(도시되지 않음), 가습장치(도시되지 않음) 및 제습장치(도시되지 않음)의 작동 및 정지를 최적의 조건으로 제어를 할 수 있는 제어장치(도시되지 않음)가 사용될 수 있다. 제어장치(도시되지 않음)에는 최적 제어를 위한 제어 프로그램이 설치된 컴퓨터(도시되지 않음)가 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템은 수술실(700)로 공급되는 공기가 제1차 실내 열교환기(311, 331) 및 제2차 실내 열교환기(511, 531)에 의해 두 차례에 걸쳐 온도 조절을 한다.

그 이유는, 제1차 실내 열교환기(311, 331)에 의해 공기의 온도를 1차적으로 조절하고, 제2차 실내 열교환기(511, 531)로 나머지 온도 조절을 함으로써 보다 정확한 온도조절이 가능하기 때문이다. 또한, 제1 외기처리유닛(310) 및 제2 외기처리유닛(330)과 클린유닛(500) 사이의 거리가 멀 경우, 제1차 실내 열교환기(311, 331) 의해 공기의 온도가 정확히 조절되었더라도 덕트(105, 105a, 106, 107, 107a)를 통하여 제2차 실내 열교환기(511, 531)까지 이동되는 공기의 온도의 변화될 수 있기 때문이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 수술실용 공조 시스템의 작동유체로는 R-22와 같은 일반적인 냉매를 사용할 수도 있고, R-410A와 같은 친환경 냉매를 사용할 수도 있다. 다만, R-410A는 사고 등으로 누출되었을 경우에도 오존층을 거의 파괴하지 않으며, 기존의 냉매에 비해 지구온난화에 미치는 영향이 적다는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예를 도시한 계통도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 514 : 덕트

113, 123, 312, 332, 512, 532, 551 : 팬

315, 335, 515, 535 : 송풍기 110 : 제1 흡기구

111 : 제1 볼륨 댐퍼 120 : 제2 흡기구

121 : 제2 볼륨 댐퍼 133 : 제1차 필터

200, 201 : 실외기 311, 331 : 제1차 실내 열교환기

313, 333 : 제2차 필터 402, 403, 404, 405 : 차압댐퍼

511, 531 : 제2차 실내 열교환기 515, 535 : 제3차 필터

700 : 수술실

Claims

압축기, 전환밸브, 복수의 실내 열교환기, 실외 열교환기 및 팽창밸브가 포함된 히트펌프와, 복수의 덕트 및 복수의 팬이 구비된 수술실용 공조 시스템에 있어서,

수술실이 구비된 건축물 외부의 공기가 유입되는 제1 흡기구;

상기 제1 흡기구로 유입되는 공기의 양을 조절하는 제1 볼륨 댐퍼;

상기 건축물의 플레넘 공간의 공기가 유입되는 제2 흡기구;

상기 제2 흡기구로 유입되는 공기의 양을 조절하는 제2 볼륨 댐퍼; 및

상기 제1 흡기구 및 상기 제2 흡기구를 통해 유입되는 공기를 여과하는 복수의 필터를 포함하고,

상기 복수의 필터에 의해 여과된 공기는 상기 복수의 실내 열교환기에 의해 온도가 조절되어 상기 수술실로 공급되되, 상기 제2 볼륨 댐퍼가 개방되는 정도는 상기 제1 볼륨 댐퍼가 개방된 정도와 반비례로 개방되어, 상기 건축물 외부의 공기 및 상기 건축물의 플레넘 공간의 공기가 유입되는 전체 공기량은 일정하되, 그 조성비만 조절되는 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템.
제1항에 있어서,

상기 건축물 외부의 공기에 황사가 포함되면, 상기 제1 볼륨 댐퍼는 완전히 닫히고 상기 제2 볼륨 댐퍼는 완전히 개방되는 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템.
제1항에 있어서,

상기 수술실 내에 설치되어 공기의 습도를 측정하는 습도센서를 더 포함하는 수술실용 공조 시스템.
제3항에 있어서,

상기 습도센서에서 출력되는 신호에 따라 작동 또는 정지되는 가습장치를 더 포함하는 수술실용 공조 시스템.
제4항에 있어서,

상기 가습장치는 전자전극봉식 가습기인 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템.
제1항에 있어서,

상기 복수의 필터 중 어느 하나는 헤파필터인 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템.
제6항에 있어서,

상기 복수의 필터 중 다른 하나는 효소필터인 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템.
제7항에 있어서,

상기 헤파필터 및 상기 효소필터는 상기 수술실의 천장에 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템.
제1항에 있어서,

상기 수술실 내에 설치되어 공기의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하 는 수술실용 공조 시스템.
제9항에 있어서,

상기 온도센서에서 출력되는 신호에 따라 상기 히트펌프가 작동 또는 정지되는 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템.
제9항에 있어서,

상기 온도센서에서 출력되는 신호에 따라 상기 복수의 팬의 회전수가 변동되는 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템.
제1항에 있어서,

상기 히트펌프의 작동유체는 R-410A인 것을 특징으로 하는 수술실용 공조 시스템.
제1항에 있어서,

상기 수술실 내부의 공기를 소독 및 소취하여 상기 수술실 외부로 배출시키는 소독 소취장치를 더 포함하는 수술실용 공조 시스템.