KR100748215B1 - 살균제의 농도를 결정하는 장치 및 방법 - Google Patents

살균제의 농도를 결정하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

형성된 영역의 오염을 제거하는 증기 오염 제거 장치가 개시된다. 이 오염 제거 장치는 영역을 형성하는 챔버와, 과산화수소와 물로 이루어진 용액으로부터 증발된 과산화수소를 생성하는 생성기를 구비한다. 폐쇄 루프 순환 장치가 상기 증발된 과산화수소를 상기 영역으로 공급하기 위해 제공된다. 파괴기가 상기 증발된 과산화수소를 분해하며, 상기 파괴기의 하류에서 센서가 상기 장치 내의 습기를 감지하고 그 감지를 가리키는 전기 신호를 제공하는 데에 사용된다. 제어기가 상기 센서로부터의 전기 신호에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과산화수소의 존재를 결정한다.
살균제

Description

살균제의 농도를 결정하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING CONCENTRATION OF STERILANT}
본 발명은 일반적으로는 살균 및 오염제거 기술에 관한 것이고, 더 구체적으로는 살균 및 오염제거 장치에서 가스 또는 증기상(相) 살균제의 농도를 결정하는 장치에 관한 것이다.
살균 방법은 광범위한 응용분야에 사용되고, 마찬가지로 광범위한 살균제를 사용해 왔다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "살균"이라는 용어는 모든 생물 오염의 비활성화, 특히 무생물체에 대한 모든 생물 오염의 비활성화를 의미한다. "살균제"라는 용어는 병원(病原)으로 고려되는 유기체의 비활성화를 의미한다.
가스 및 증기 살균/오염제거 장치는 목표 살균 또는 오염제거 보장 수준을 달성하기 위해 임의의 공정 변수들을 유지하는 데에 의존한다. 과산화수소 증기 살균/오염제거 장치의 경우, 이들 변수로서 과산화수소 증기의 농도, 포화도, 온도와 압력, 그리고 노출 시간을 들 수 있다. 이들 변수를 제어함으로써 원하는 살균 보장 수준이 증기 포화로 인한 과산화수소의 응축을 피하면서 성공적으로 달성될 수 있다.
살균제의 품질 저하의 가능성 때문에, 살균 또는 오염제거 챔버 내에서 과산 화수소 농도를 감시하는 것이 중요한데, 이는 살균제의 충분한 농도가 챔버 내에서 살균 대상물을 살균할 수 있을 정도로 충분히 오랫동안 유지되는 지를 확인하기 위한 것이다.
과산화수소가 증발기로 유동하는 것을 보장하기 위해, 증발기로의 분사 라인 내의 과산화수소 용액의 정압(靜壓) 수두를 측정할 압력 스위치를 사용해서 분사 라인 내에 살균제가 존재한다는 것을 보장하는 것이 알려져 있다. 일부의 장치는 저울을 활용하여 증발기로 분사되는 살균제의 실제 질량을 측정한다. 압력 스위치를 사용하는 장치에서, 진공이 비활성화 챔버 내에서 생성될 때 정지 수두압(static head pressure)이 감소될 수 있다. 이 진공으로 인해 압력 스위치가 "살균제 없음"이라는 신뢰할 수 없는 경보를 내릴 수 있다. 살균제 유동을 측정하기 위해 저울을 사용하는 경우, 살균제가 실제 증발기로 유동하고 있다는 보장이 전혀 없다. 저울과 증발기 사이에 라인이 파손되거나 배관이 분리되면, 오염제거 챔버 내의 살균제의 존재에 대한 믿음을 신뢰할 수 없게 된다. 게다가, 전술한 압력 스위치 또는 저울과 같이, 증발기에 선행하는 장치는 살균제가 실제 오염제거 챔버에 도달했다는 것을 검출 또는 보장할 수 없다.
또한 화학적 또는 생물학적 반응 시료를 통해 챔버 내에 증발된 과산화수소(vaporized hydrogen peroxide: VHP)의 존재를 검출하는 것도 알려져 있다. 그러나 생물학적 반응 시료는 살균제가 존재하는지를 알기 전에 몇 일 동안 배양되어야 하고, 화학적 반응 시료는 일반적으로 시각적 표시(통상적으로 색깔의 변경에 의해)를 제공하며, 이러한 이유로 화학적 반응 시료가 살균제의 존재에 대해 명백한 표시를 제공하지 못하는 경우 살균/오염제거 사이클을 폐기하기 위해 작업자의 간섭을 필요로 한다. 생물학적 및 화학적 반응 시료의 다른 단점을 들면, 이들 반응 시료는 증발된 과산화수소(VHP)의 존재를 표시할 수 있을 뿐이고, 현재 증발된 과산화수소(VHP)의 양을 표시할 수 없다는 점이다.
실제 증발된 과산화수소(VHP)의 현재 농도를 결정하기 위해 적외선(infrared: IR) 센서를 사용하는 것이 제안된 적이 있다. 그러나 IR 센서는 비싸고, 민감하고, 부피가 크며, 정확한 증발된 과산화수소(VHP)의 측정을 어렵게 만든다. 이러한 점에서, 살균 공정이 진행함에 따라 실시간으로 측정이 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 전술한 문제점과 기타 문제점을 극복하고, 살균/비활성화 챔버 내에 증기 과산화수소의 농도를 검출하는 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 형성된 영역의 오염을 제거하는 증기 오염 제거 장치가 제공된다. 이 오염 제거 장치는 영역을 형성하는 챔버와, 과산화수소와 물로 이루어진 용액으로부터 증발된 과산화수소를 생성하는 생성기를 구비한다. 폐쇄 루프 순환 장치가 상기 증발된 과산화수소를 상기 영역으로 공급하기 위해 제공된다. 파괴기가 상기 증발된 과산화수소를 분해하며, 상기 파괴기의 하류에서 센서가 상기 장치 내의 습기를 감지하고 그 감지를 가리키는 전기 신호를 제공하는 데에 사용된다. 제어기가 상기 센서로부터의 전기 신호에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과산화수소의 존재를 결정한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 영역의 오염을 제거하는 오염 제거 장치가 제공된다. 이 오염 제거 장치는 증발된 과산화수소를 생성하는 생성기와, 상기 증발된 과산화수소를 상기 영역으로 공급하는 폐쇄 루프 장치를 구비한다. 파괴기가 상기 증발된 과산화수소를 물과 산소로 분해하기 위해 제공된다. 센서가 상기 파괴기의 하류에서 상기 장치 내의 습도를 검출하며, 제어기가 상기 센서로부터의 데이터에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과산화수소의 존재를 결정한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 영역 내에 증발된 과산화수소(VHP)의 존재를 결정하는 방법이 제공되며, 이 방법은
인입구와 방출구를 구비한 밀봉 가능한 영역과, 상기 영역 인입구에 연결된 제1 단부와 상기 영역 방출구에 유체 연통된 제2 단부를 구비한 폐쇄 루프 도관을 제공하는 단계와,
상기 영역 내로, 통해 그리고 밖으로, 그리고 상기 폐쇄 루프 도관 둘레로 담체 가스의 흐름을 재순환시키는 단계와,
상기 영역 방출구의 상류에서 상기 재순환 담체 가스 흐름 속으로 증발된 과산화수소를 공급하는 단계와,
상기 영역 방출구의 하류인 제1 지점에서 증발된 과산화수소를 파괴하는 단계와,
상기 제1 지점의 하류인 제2 지점에서 온도와 습도를 감시하는 단계와,
상기 제2 지점에서의 습도 판독 결과에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과산화수소의 존재를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 인입구와 방출구를 구비한 밀봉 가능한 챔버 또는 영역과, 상기 방출구를 상기 인입구에 유체 연통시키는 폐쇄 루프 도관에서 증기상(蒸氣相) 오염 제거를 행하는 폐쇄 루프 관류 방법이 제공되며, 이 폐쇄 루프 관류 방법은
상기 챔버 내로, 통해 그리고 밖으로, 그리고 상기 폐쇄 루프 도관을 통해 담체 가스의 흐름을 재순환시키는 단계와,
상기 담체 가스의 흐름 속으로 증발된 과산화수소를 공급하는 단계와,
상기 영역 방출구의 하류인 제1 지점에서 상기 증발된 과산화수소를 파괴해서 물과 산소를 생성하는 단계와,
상기 제1 지점의 하류인 제2 지점에서 상대 습도를 감시하는 단계와,
상기 제2 지점에서의 상대 습도에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과산화수소의 농도를 평가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 폐쇄 루프 관류 증기상(蒸氣相) 오염 제거 장치가 제공되며, 이 폐쇄 루프 관류 증기상 오염 제거 장치는 인입구와 방출구를 구비한 밀봉 가능한 챔버를 구비한다. 폐쇄 루프 도관 장치가 상기 인입구에 유체 연통된 제1 단부와 상기 방출구에 유체 연통된 제2 단부를 구비한다. 송풍기가 상기 담체 가스의 흐름을 상기 챔버 내로, 통해 그리고 밖으로 재순환시키는 상기 도관 장치에 연결된다. 증발기가 상기 인입구의 상류에서 상기 담체 가스의 흐름 속으로 증발된 과산화수소를 공급하기 위해 제공된다. 상기 방출구의 하류에 있는 파괴기가 상기 증발된 과산화수소를 물과 산소를 변환시킨다. 상기 방출구의 하류에 있는 센서가 습도를 검출하고, 처리 유닛이 상기 파괴기의 하류에서 습도 수준을 감시하고, 상기 습도 수준에 기초하여 상기 챔버 내의 증발된 과산화수소의 농도를 결정한다.
본 발명의 장점은 둘러싸인 챔버 내의 증발된 과산화수소의 농도를 결정하는 장치가다.
본 발명의 다른 장점은 비활성화 사이클의 과정 동안 증발된 과산화수소의 농도를 결정할 수 있는 전술한 센서이다.
본 발명의 또 다른 장점은 작업자의 개입을 필요로 하지 않는 전술한 센서이다.
이들 및 다른 장점은 첨부 도면과 청구범위와 함께 고려되는 바람직한 실시 형태의 다음 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명은 임의의 구성요소들과 이들의 배열에 대해 물리적인 형태를 취할 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시 형태는 명세서에 상세하게 설명되고, 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면에 예시되어 있다. 이 첨부 도면에서,
도 1은 증기 과산화수소 비활성화 장치의 개략도이고,
도 2는 도 1에 도시된 비활성화 장치의 운전 사이클을 도시한 그래프이다.
이제 본 발명의 바람직한 실시 형태만을 예시하지만 한정할 목적이 없는 도면을 참조하면, 도 1은 증발된 과산화수소 살균 장치(10)을 보여주고, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 예시하고 있다. 이 살균 장치(10)은 증발된 과산화수소, 즉 2종 성분 증기상 살균제의 존재 및/또는 농도를 결정하는 데에 사용 가능한 수단을 포함하고, 특히 이 수단에 관하여 설명될 것이다. 물론 본 발명은 기타 다종 성분 증기상 살균제의 농도를 결정하는 데에도 유리하게 적용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도시된 실시 형태에서, 살균 장치(10)은 내부 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)을 형성하는 격리기 또는 방(22)을 포함한다. 살균 또는 오염 제거 대상물이 격리기 또는 방(22) 내에 배치될 수 있다는 것이 예상된다. 증발기(32)(여기에서 생성기라고도 불린다)는 공급 도관(42)에 의해 방 또는 격리기(22)의 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)에 연결된다. 이 공급 도관(42)은 챔버 또는 영역(24)으로의 증발된 과산화수소(VHP) 인입구(44)를 형성한다. 증발기(32)는 공급 라인(54)에 의해 액체 살균제 공급원(52)에 연결된다. 종래의 공지된 계량 장치(56)는 살균제 공급원(52)과 결합되어 증발기(32)로 공급되는 살균제의 실제 질량을 측정한다.
모터(64)에 의해 구동되는 펌프(62)가 설치되어 종래의 공지 수단에 의해 살균제가 증발되는 증발기(32)로 계량된 양의 액체 살균제를 전달한다. 다른 실시 형태에서, 이 펌프(62)에는 증발기(32)로의 계량된 살균제의 양을 감시할 수 있는 엔코더(도시 생략)가 설치되어 있다. 만약 엔코더에 펌프(62)가 설치되어 있는 경우, 계량 장치(56)는 필요하지 않다. 압력 스위치(72)는 공급 라인 내에 설치된다. 이 압력 스위치(72)는 임의의 정지 수두압이 공급 라인(54)에 존재하지 않는 경우에 전기 신호를 제공하는 데에 사용될 수 있다.
격리기 또는 방(22), 그리고 증발기(32)는 폐쇄 루프 장치(closed loop system)의 일부이며, 이 폐쇄 루프 장치는 격리기 또는 방(22), [그리고 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)]을 증발기(32)에 연결하는 복귀 도관(46)을 포함한다. 이 복귀 도관(46)은 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)으로의 VHP 방출구(48)를 형성한다. 모터(84)에 의해 구동되는 송풍기(82)는 격리기 또는 방(22)과 증발기(32) 사이의 복귀 도관(46) 내에 배치된다. 이 송풍기(82)는 폐쇄 루프 장치를 통해 살균제와 공기를 순환시키는 데에 사용될 수 있다. 제1 필터(92)와 촉매 파괴기(catalytic destroyer)(94)는 도 1에 도시된 바와 같이 송풍기(82)와 격리기 또는 방(22) 사이의 복귀 도관(46) 내에 배치된다. 제1 필터(92)는 HEPA 필터인 것이 바람직하고, 살균 장치(10)을 통과하는 오염물을 제거하기 위해 제공된다. 촉매 파괴기(94)는 자신을 통과하는 과산화수소(H2O2)를 파괴하는 데에 사용될 수 있는데, 종래에 알려진 바와 같다. 촉매 파괴기(94)는 과산화수소(H2O2)를 물과 산소로 변환시킨다. 공기 건조기(112), 필터(114), 및 히터(116)가 송풍기(82)와 증발기(32) 사이의 복귀 도관(46) 내에 배치된다. 공기 건조기(112)는 폐쇄 루프 장치를 통해 송풍되는 공기로부터 습기를 제거하는 데에 사용될 수 있다. 제2 필터(114)는 송풍기(82)에 의해 복귀 도관(46)을 통해 송풍되는 공기를 여과하는 데에 사용될 수 있다. 히터(116)는 송풍기(82)에 의해 복귀 도관(46)을 통해 송풍되는 공기를 가열하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 점에서, 공기가 증발기(32)로 들어가기 전에 공기가 가열된다.
습도 센서(122)와 온도 탐침(124)은 송풍기(82)와 촉매 파괴기(94) 사이의 복귀 도관(46) 내에 배치된다. 기류 센서(126)는 송풍기(82)와 공기 건조기(112) 사이의 복귀 도관(46) 내에 배치된다. 습도 센서(122)는 촉매 파괴기(94) 너머의 지점(즉 촉매 파괴기의 하류)에서 복귀 도관(46) 내의 상대 습도를 감지하는 데에 사용될 수 있다. 온도 탐침(124)은 촉매 파괴기(94) 너머의 지점(즉 촉매 파괴기의 하류)에서 복귀 도관(46)을 통과하는 기류의 온도를 감지하는 데에 사용될 수 있다. 기류 센서(126)는 복귀 도관(46)을 통과하는 기류를 감지하는 데에 사용될 수 있다.
습도 센서(122), 온도 탐침(124) 및 기류 센서(126)는 도 1에 개략적으로 예시되어 있는 장치 제어기(132)로 전기 신호를 제공한다. 이 제어기(132)는 살균 장치(10)의 운전을 제어하기 위해 프로그래밍된 장치 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러이다. 도 1에 예시한 바와 같이, 제어기(132)도 마찬가지로 모터(64, 84), 압력 스위치(72) 및 계량 장치(56)에 연결된다.
이제 본 발명은 살균 장치(10)의 작동에 관하여 추가로 설명될 것이다. 통상적인 살균/오염제거 사이클은 건조 단계, 컨디셔닝 단계, 오염 제거 단계, 및 통기 단계를 포함한다. 살균/오염제거 사이클을 진행하기 전에 살균제 용액 중의 과산화수소의 비율과 관련한 데이터가 제어기(132)로 유입, 즉 입력된다. 전술한 바와 같이, 바람직한 실시 형태에서는 35%의 과산화수소와 65%의 물로 이루어진 살균제 용액이 사용된다. 그러나 과산화수소와 물에 대한 다른 농도도 고려된다.
격리기 또는 방(22), 공급 도관(42), 및 복귀 도관(46)은 폐쇄 루프 도관 회로를 형성한다. 살균/오염제거 사이클이 먼저 개시되면, 제어기(132)는 송풍기 모터(84)가 송풍기(82)를 구동시키도록 만들며, 이에 의해 담체 가스(carrier gas)가 폐쇄 루프 회로를 통해 순환하도록 만든다. 건조 단계 동안에, 증발기(32)는 작동하지 않는다. 공기 건조기(112)는 도 1의 화살표로 예시한 바와 같이 폐쇄 루프 장치를 통해, 즉 공급 도관(42), 복귀 도관(46) 및 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24) 또는 격리기 또는 방(22)을 통해 순환하는 공기로부터 습기를 제거한다. 공기가 충분하게 낮은 습도 수준으로 건조되었을 때, 건조 단계는 종료한다.
다음에 살균제를 증발기(32)로 공급하기 위해 컨디셔닝 단계가 증발기(32)와 살균제 공급 모터(64)를 작동시킴으로써 개시된다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 살균제는 약 35%의 과산화수소와 약 65%의 물로 이루어진 과산화수소 용액이다. 상이한 비율의 과산화수소로 이루어진 살균제 용액도 역시 고려된다. 증발기(32) 내에는 액체 살균제가 증발되어 종래의 알려진 형태로 증발된 과산화수소(VHP)와 물 증기를 생성한다. 증발된 살균제는 폐쇄 루프 도관 회로로 도입되고, 담체 가스(공기)에 의해 공급 도관(42)을 통해 격리기 또는 방(22) 내의 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)으로 운반된다. 컨디셔닝 단계 동안에 VHP는 상대적으로 높은 속도로 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)으로 분사되어 짧은 기간 내에 과산화수소를 원하는 수준까지 올린다. 컨디셔닝 단계 동안에, 송풍기(82)는 공기가 폐쇄 루프 장치를 통해 연속적으로 순환하도록 만든다. VHP가 증발기(32)로부터 챔버 또는 영역(24)으로 들어감에 따라, VHP는 또 챔버 또는 영역(24)으로부터 배출되어 물과 산소로 분해되는 촉매 파괴기(94)를 통과한다.
컨디셔닝 단계가 완료한 후에, 오염 제거 단계가 개시된다. 오염 제거 단계 동안에, 증발기(32)와 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)으로의 살균제 분사 속도가 감소되어 과산화수소 농도를 원하는 수준으로 일정하게 유지시킨다. 오염 제거 단계는 바람직하게는 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)과 이의 내부에 있는 항목에 대해 원하는 살균 또는 오염제거를 수행하기에 충분한 소정 기간 동안 과산화수소 농도가 원하는 수준으로 일정하게 남아 있는 상태에서 소정의 기간 동안 진행한다.
오염 제거 단계가 완료한 후에, 제어기(132)는 증발기(32)가 작동 정지하도록 만들며, 이에 의해 과산화수소(VHP)가 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)으로 유동하는 것을 차단한다.
이후, 통기 단계가 진행하며 과산화수소 수준을 허용 가능한 한계(약 1 ppm)로 낮춘다. 이러한 점에서, 예상되는 바와 같이 송풍기(82)는 폐쇄 루프 장치를 통해 공기와 살균제를 계속해서 순환시켜, 이에 의해 과산화수소(VHP)의 마지막이 촉매 파괴기(94)에 의해 분해되도록 만든다.
각각의 작동 단계 전체에 걸쳐, 습도 센서(122)와 온도 탐침(124)은 촉매 파괴기(94)의 하류 지점의 복귀 도관(46) 내에서 상대 습도와 온도를 각각 감시하고, 복귀 도관(46) 내의 상대 습도와 온도를 가리키는 전기 신호를 제어기(132)로 제공한다.
본 발명에 따르면, 제어기(132)는 프로그래밍되어 습도 센서(122)와 온도 탐침(124)으로부터의 습도와 온도에 기초하여 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24) 내의 VHP의 존재와 농도를 결정한다. 이러한 점에서, 살균 장치(10)의 작동 동안에 공기와 살균제가 전술한 바와 같이 폐쇄 루프 장치를 통과한다. VHP가 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)을 빠져나감에 따라, 과산화수소(H2O2)가 촉매 파괴기(94) 내에서 파괴되며, 여기에서 과산화수소(H2O2)는 물과 산소로 변환된다. 촉매 파괴기(94)로 공급되는 증기 형태의 과산화수소(H2O2)의 질량의 9/17이 물로 변환되고, 나머지는 산소로 변환된다는 것이 알려져 있다. (상대 습도를 측정하는) 습도 센서(122)로부터의 데이터는 (온도를 측정하는) 온도 탐침(124)으로부터의 데이터와 함께 촉매 파괴기(94) 이후에 물 증기 절대 농도를 산출하는 데에 이용된다.
건조 사이클이 완료한 후에는 살균 장치(10) 내의 물 증기의 소스만이 증발기(32)를 통해 과산화수소 살균제를 도입하게 되어 있다는 점에 주의해야 한다. 이러한 점에서 건조 사이클 후에는 살균 장치(10) 내에 습도가 거의 존재하지 않는다. 따라서, 컨디셔닝 단계와 오염제거 단계 동안, 습도 센서(122)에 의해 감지된 습도는 증발기(32)에 의해 도입된 증발된 과산화수소(VHP)의 분해와 물 증기로부터 생긴다. 제어기(132)는 프로그래밍되어 절대 습도 수준과 온도를 감시하고, 과산화수소의 평가 농도를 산출한다. 송풍기(82)는 폐쇄 루프 장치를 통해 공기와 살균제를 연속적으로 순환시키고, 습도와 온도에 기초를 두고 있는 과산화수소 농도의 산출 결과는 촉매 파괴기(94)를 통과하기 전에 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24) 내에 있는 과산화수소의 양을 나타낸다.
제어기(132)는 아래의 산출 결과에 기초하여 프로그래밍된다.
(1) Ch = (I/F)(P/100)
여기에서,
Ch = 과산화수소 농도 (㎎/liter)
I = 살균제 분사 속도 (㎎/min)
F = 기류 (liters/min)
P = 살균제 중의 과산화수소의 %농도
살균/오염제거 챔버 또는 영역(24) 내의 예상 물 농도(Cw)는 아래의 산출 결과로부터 결정된다.
(2) Cw = (I/F)(100-P)/100
촉매 파괴기(94)를 통과한 후에 물의 농도는 과산화수소의 파괴로 인해 증가한다. 파괴기 후의 물의 예상 농도(Cwd)는 다음과 같다.
(3) Cwd = Cw + (9/17)(Ch)
위 방정식이 Ch에 대해 풀면, 그 결과는 아래의 방정식과 같다.
(4) Ch = (17/9)(Cwd - Cw)
Cw에 방정식 (2)를 대입하면, 아래의 방정식이 얻어진다.
(5) Ch = (17/9)(Cwd - [(I/F)(100-P)/100])
Cwd는 측정된 습도 수준과 온도를 이용하여 제어기(132)에 의해 산출된다. 분사 속도와 기류 속도는 기류 센서(126)와 계량 장치(56)에 의해 측정된다. 전술한 바와 같이, 분사되는 과산화수소 %농도는 제어기(132) 내의 입력 및 저장된 값이다.
전술한 산출 결과는 효율이 100%인 증발기(32)에 관한 것이다. 실제로는 증발기(32)는 100% 효율을 달성하지 못한다. 증발기(32)의 비효율로 인해 과산화수소의 일부는 물과 산소로 분해된다. 비효율로 인해 분해되는 과산화수소의 9/17이 물로 변환되고 나머지는 산소로 변환된다. 과산화수소의 실제 농도를 측정하고 나서 그 값을 과산화수소의 이론 농도와 비교함으로써 증발기(32)의 효율을 결정하기 위해 시험이 수행될 수 있다. 이러한 정보로부터 증발기(32)의 효율은 아래의 관계식을 이용하여 결정될 수 있다.
(6) E = Chm/Ch
여기에서
E = 효율
Chm = 측정된 과산화수소 농도 (㎎/liter)
Ch = 이론상의 과산화수소 농도 (㎎/liter)
효율을 고려하면, 챔버 내의 과산화수소 증기의 효율 조절 농도(Che)는 아래의 방정식을 이용하여 결정될 수 있다(변수에 대한 정의는 위에 주어져 있다).
(7) Che = (I/F)(P/100)E (㎎/liter)
증발기의 효율 조절 물 증기 농도(Cwhe)는 아래의 방정식을 이용하여 결정될 수 있다.
(8) Cwhe = (I/F)(P/100)(1-E)(9/17) (㎎/liter)
챔버 내의 효율 조절 물 증기 농도(Cwe)는 방정식 (2)와 방정식 (8)을 결합함으로써 구해질 수 있다.
(9) Cwe = (I/F)((100-P)/100) + (I/F)(P/100)(1-E)(9/17) (㎎/liter)
파괴기 후의 효율 조절 물 증기 농도(Cwde)는 아래의 방정식을 이용하여 결정될 수 있다.
(10) Cwde = Cwe + (9/17)Che (㎎/liter)
위의 방정식 (9)와 방정식(10)을 결합하면, 아래의 방정식이 얻어진다.
(11) Cwde = (I/F)((100-P)/100) + (I/F)(P/100)(1-E)(9/17) + (9/17)Che (㎎/liter)
파괴기 후의 효율 조절 물 증기 농도(Cwde)는 습도 센서를 이용하여 결정된다. 방정식 (11)을 농도(Che)에 대해 풀면, 챔버 내의 과산화수소 가스의 농도가 얻어진다.
(12) Che = [Cwde - (I/F)((100-P)/100) - (I/F)(P/100)(1-E)(9/17)](17/9) ( ㎎/liter)
대부분의 경우에, 봉입체(enclosure)가 더 작을수록 과산화수소(H2O2)의 반감기로 인해 과산화수소(H2O2) 농도의 감소는 과산화수소 수준을 현저하게 달성하지 못한다. 장기간 동안 과산화수소(H2O2)가 상존하고 촉매 물질과 접촉하게 되는 큰 봉입체 또는 방에서, 반감기로 인한 과산화수소(H2O2)의 농도의 감소가 고려되어야 한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제어기(132)는 컨디셔닝 단계 동안에 원하는 속도로 증가하는 것 또는 오염 제거 단계 동안 상대적으로 안정하게 유지된다는 것을 확인하기 위해 절대 습도 수준을 감시하는 데에 사용될 수 있다. 절대 습도 수준이 (컨디셔닝 단계 동안) 증가하지 않거나 오염 제거 단계 동안에 안정하게 유지되지 않는다고 제어기(132)가 결정하는 경우, 오류가 표시된다. 예를 들면, 작업자는 "살균제 없음" 또는 "누출 검사"와 같은 가시적인 표시를 제공받거나, 경보도 역시 부적합한 살균 사이클을 가리키는 소리를 울릴 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 살균/오염제거 작동 사이클의 상이한 단계를 나타내는 그래프가 도시되어 있고, 살균 장치(10) 내에서 상대 습도와 과산화수소 농도 사이의 관계를 예시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 건조 단계가 작동하는 동안, 습도 센서(122)에 의해 감지되고 점선(210)으로 표시된 상대 습도는 살균 장치(10) 내의 공기로부터 습기를 제거함에 따라 증가하게 된다. 컨디셔닝 단계가 개시될 때, 증발기(32)로의 과산화수소의 분사는 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24)으로 순환되고 도 2에서 선(220)으로 표시된 VHP를 생성한다. 컨디셔닝 단계 동안, VHP의 수준이 상승하는데, 이는 습도 센서(122)에 의해 감지되는 습도 수준이 상승하는 것과 같다. 이러한 점에서, 증발된 과산화수소(VHP)가 방출구(48)를 통해 챔버 또는 영역(24)을 빠져나옴에 따라, 이 VHP는 촉매 파괴기(94)에 의해 파괴되며, 이에 의해 습도 센서(122)에 의해 감지되는 습기를 생성한다. 따라서 습도 센서(122)는 촉매 파괴기(94)의 하류인 복귀 도관(46) 내의 습도 증가를 감지한다.
제어기(132)는 전술한 방정식에 기초하여 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24) 내에 존재했던 증발된 과산화수소(VHP)의 양을 산출할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 오염 제거 단계 동안에 습도 센서(122)에 의해 감지된 상대 습도는 상당히 일정하며, 이는 증발된 과산화수소(VHP)의 양이 일정하면서도 원하는 수준으로 유지되어 있기 때문이다. 오염 제거 단계의 완료 후에, 통기 단계는 살균 장치(10) 내의 VHP의 양을 감소시키는데, 이는 송풍기(82)가 촉매 파괴기(94)가 VHP를 분해할 때까지 살균 장치(10)을 통해 공기와 살균제를 연속적으로 순환시키고, 공기 건조기(112)가 살균 장치(10)으로부터 습기를 영구적으로 제거하기 때문이다.
어떤 경우에는 컨디셔닝 단계가 너무 오랫동안 설정되는 경우, 도 2에 예시된 바와 같이 오버 슈트(overshoot) 상태가 존재할 수 있다. 이 상황에서는 과산화수소(H2O2)와 물 농도가 안정화할 때까지 습도 수준의 감소가 존재하게 된다. 이러한 상황을 고려하여 제어기(132)는 프로그래밍되어 위의 방정식 (3)을 이용하여 예상 습도 수준을 산출할 수 있다. 이 예상 습도 수준 이하로 습도 수준이 떨어지는 경우, 제어기(132)는 전술한 "살균제 없음" 또는 "누출 검사" 경보를 개시할 수 있다.
따라서, 본 발명은 증발된 과산화수소의 분해 성분들 중의 적어도 1종을 감시함으로써 살균/오염제거 챔버 또는 영역(24) 내의 증발된 과산화수소의 존재 및 농도를 결정하는 간단하면서도 효율적인 방법을 제공한다.
위의 설명은 본 발명의 특정 실시 형태에 관한 것이다. 이 실시 형태는 단지 예시용으로만 설명되었고, 다양한 변경 형태 및 변형 형태가 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러한 변형 형태 및 변경 형태는 모두 청구되는 본 발명 또는 그 균등물의 범위 내에 존재하는 한 본 발명에 포함되는 것으로 간주된다.

Claims (15)

  1. 형성된 영역의 오염을 제거하는 증기 오염 제거 장치로서,
    영역을 형성하는 챔버와,
    과산화수소와 물로 이루어진 용액으로부터 증발된 과산화수소를 생성하는 생성기와,
    상기 증발된 과산화수소를 상기 영역으로 공급하는 폐쇄 루프 순환 장치와,
    상기 증발된 과산화수소를 분해하는 파괴기와,
    상기 파괴기의 하류에서 상기 장치 내의 습기를 감지하고 그 감지를 가리키는 전기 신호를 제공하는 데에 사용되는 센서와,
    상기 센서로부터의 전기 신호에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과산화수소의 존재를 결정하는 제어기
    를 포함하는 것인 증기 오염 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서는 습도 센서인 것을 특징으로 하는 증기 오염 제거 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 센서로부터의 전기 신호에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과산화수소의 농도를 결정하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 증기 오염 제거 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 생성기는 증발기인 것을 특징으로 하는 증기 오염 제거 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐쇄 루프 순환 장치 내에 위치하고, 상기 폐쇄 루프 순환 장치를 통해 공기를 순환시키는 데에 사용되는 송풍기와,
    상기 폐쇄 루프 순환 장치 내에서 상기 파괴기와 상기 생성기 사이에 배치되고, 상기 폐쇄 루프 순환 장치로부터 습기를 제거하는 데에 사용되는 건조기와,
    상기 폐쇄 루프 순환 장치 내에서 상기 폐쇄 루프 순환 장치를 통과하는 공기를 가열하기 위해 상기 생성기의 상류에 위치하는 히터
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증기 오염 제거 장치.
  6. 영역의 오염을 제거하는 오염 제거 장치에서, 증발된 과산화수소를 생성하는 생성기와, 상기 증발된 과산화수소를 상기 영역으로 공급하는 폐쇄 루프 장치와 상기 증발된 과산화수소를 분해하는 파괴기와, 상기 파괴기의 하류에서 상기 장치 내의 습도를 검출하는 센서와, 상기 센서로부터의 데이터에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과산화수소의 존재를 결정하는 제어기를 구비하는 것인 오염 제거 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 영역 내의 과산화수소의 농도를 결정하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 오염 제거 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 센서는 습도 센서인 것을 특징으로 하는 오염 제거 장치.
  9. 영역 내에 증발된 과산화수소(VHP)의 존재를 결정하는 방법으로서,
    인입구와 방출구를 구비한 밀봉 가능한 영역과, 상기 영역 인입구에 연결된 제1 단부와 상기 영역 방출구에 유체 연통된 제2 단부를 구비한 폐쇄 루프 도관을 제공하는 단계와,
    상기 영역 내로, 통해 그리고 밖으로, 그리고 상기 폐쇄 루프 도관 둘레로 담체 가스의 흐름을 재순환시키는 단계와,
    상기 영역 방출구의 상류에서 상기 재순환 담체 가스 흐름 속으로 증발된 과산화수소를 공급하는 단계와,
    상기 영역 방출구의 하류인 제1 지점에서 증발된 과산화수소를 파괴하는 단계와,
    상기 제1 지점의 하류인 제2 지점에서 온도와 습도를 감시하는 단계와,
    상기 제2 지점에서의 습도 판독 결과에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과 산화수소의 존재를 결정하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 담체 가스는 공기인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 파괴 단계는 과산화수소 증기를 물과 산소로 촉매 분해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 인입구와 방출구를 구비한 밀봉 가능한 챔버 또는 영역과, 상기 방출구를 상기 인입구에 유체 연통시키는 폐쇄 루프 도관에서 증기상(蒸氣相) 오염 제거를 행하는 폐쇄 루프 관류 방법으로서,
    상기 챔버 내로, 통해 그리고 밖으로, 그리고 상기 폐쇄 루프 도관을 통해 담체 가스의 흐름을 재순환시키는 단계와,
    상기 담체 가스의 흐름 속으로 증발된 과산화수소를 공급하는 단계와,
    상기 영역 방출구의 하류인 제1 지점에서 상기 증발된 과산화수소를 파괴해서 물과 산소를 생성하는 단계와,
    상기 제1 지점의 하류인 제2 지점에서 상대 습도를 감시하는 단계와,
    상기 제2 지점에서의 상대 습도에 기초하여 상기 영역 내의 증발된 과산화수소의 농도를 결정하는 단계
    를 포함하는 것인 폐쇄 루프 관류 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 담체 가스는 공기인 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 관류 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 파괴 단계는 상기 과산화수소 증기를 물과 산소로 촉매 분해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 관류 방법.
  15. 인입구와 방출구를 구비한 밀봉 가능한 챔버와,
    상기 인입구에 유체 연통된 제1 단부와 상기 방출구에 유체 연통된 제2 단부를 구비한 폐쇄 루프 도관 장치와,
    상기 담체 가스의 흐름을 상기 챔버 내로, 통해 그리고 밖으로 재순환시키는 상기 도관 장치에 연결된 송풍기와,
    상기 인입구의 상류에서 상기 담체 가스의 흐름 속으로 증발된 과산화수소를 공급하는 증발기와,
    상기 방출구의 하류에서 상기 증발된 과산화수소를 물과 산소를 변환하는 파괴기와,
    상기 방출구의 하류에서 습도를 검출하는 센서와,
    상기 파괴기의 하류에서 습도 수준을 감시하고, 상기 습도 수준에 기초하여 상기 챔버 내의 증발된 과산화수소의 농도를 결정하는 처리 유닛
    을 포함하는 것인 폐쇄 루프 관류 증기상(蒸氣相) 오염 제거 장치.
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