KR101690084B1 - 밀폐 환경의 살균 및 정화 - Google Patents

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Abstract

밀폐 환경(enclosed environment)의 살균, 정화 및/또는 위생 방법으로서, 상기 방법은: 처리될 밀폐 환경의 온도를 측정하는 단계; 상기 측정된 온도에서 원하는 수증기의 부분압을 제공하기 위해 필요한 상대적 습도를 계산하는 단계로서, 실제의 원하는 부분압은 상기 환경의 최적 작동 온도에 해당하는 기준 온도(base temperature)에서의 최적 부분압에 근거한 것인 단계; 상기 측정된 온도에 대해 계산된 상대적 습도를 제공하기 위해 상기 환경에 미리 정해진 양의 물을 도입하는 단계; 가습(humidified) 환경에 오존을 방출하는 단계; 오존 수준을 습한 환경의 정화, 살균 및/또는 위생의 요구되는 수준을 달성할 농도로 유지하는 단계; 및 상기 오존 수준을 허용가능한 안전 노출 수준까지 낮추는 단계를 포함하는 것인 방법.

Description

밀폐 환경의 살균 및 정화{Sterilization and decontamination of an enclosed environment}
본 발명은 살균, 정화 및/또는 위생 방법, 및 상기 방법에서 사용하기 위한 장치에 관한 것이다.
허용가능한 시간 내에, 주방 영역 및 병실과 같은 밀폐 공간(enclosed space) 내의 공기 및 표면을 오염시키는 박테리아 및 바이러스와 같은 잠재적으로 유해한 미생물을 파괴하기 위해 밀폐 공간을 살균하고 정화하는 것이 요구된다.
오존의 살생물(biocidal) 활성은 널리 알려져 있고 인정되며, 또한, 습한 대기 중 오존의 공급이 살생물 효과를 증가시킨다는 것이 알려져 있다.
그러나, 오존의 살생제로서의 사용과 연관된 문제는 환경이 사용자의 복귀에 대해 안전하다는 것을 보장하기 위한 비교적 긴 후-처리 과정, 그 과정 동안 잠재적으로 환경에 유해한 화학물질의 사용, 환경의 위생관리에서 공정 패키지의 전반적인 무효과, 및 장치의 신속한 설치 및 사용의 단순성의 전반적인 부재였다.
본 출원인의 이전 출원 (EP 1500404, Steritrox Limited)은 습한 대기 중 오존의 유용한 효과가 이용되고 잔류 대기는 유용한 시간 내에 유해한 오존으로부터 벗어나는 것인 방법을 설명했다. 상기 방법은 부텐-2와 같은 올레핀 화합물을 잔류 오존 전부와 반응하고 이들을 제거하기에 충분한 양으로 대기에 첨가하는 단계를 포함했다. 이 방법은 멸균 환경을 제공하기에 효율적이나, 잔류 오존과 올레핀 화합물 간의 반응이 다양한 화합물의 생성을 초래하고, 이들 중 일부는 대기 중에 OEL(Occupational Exposure Level)로 통칭되는 일정한 농도 이상으로 존재하는 경우 유해한 특성을 갖는 것으로 인식된다. 발명에 대한 편견 없이, 상기 다양한 화합물은 예를 들면, 아세트알데히드, 아세트산, 포름알데히드, 포름산, 메탄올, 프로피온알데히드, 등을 포함할 수 있다.
또한, 온도가 변할 때 주어진 상대적 습도에서 수분 함량이 변하기 때문에 상기 반응을 위한 대기 중의 수분 함량을 정의하기 위한 상대적 습도의 이용은 매우 부정확하다. 이는 종종 대기에 실제로 제공되어야 하는 것보다 더 많은 수분을 초래한다. 이는 상기 반응에 대한 장벽으로 작용하는 표면 상에서 수분의 응축을 초래할 수 있고, 또한 처리가 완료되었을 때, 축축한 방을 초래할 수 있다. 이는 명백히 바람직하지 않다. 매우 높은 습도 수준에 대한 또 다른 우려는 오존이 유독한 것으로 알려진, 과산화수소로 가수분해된다는 것이다.
본 발명은 이 문제들에 대한 해결안을 제공하고, 특히, 살균 및 정화 방법 및 장치의 만족스러운 성능을 위해 요구되는 수분 함량을 최적화하는 것에 의해 증가된 효율성의 살균 및 정화 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 밀폐 환경(enclosed environment)의 살균, 정화 및/또는 위생 방법으로서, 상기 방법은:
a) 처리될 밀폐 환경의 온도를 측정하는 단계;
b) 측정된 온도에서 미리 정해진(predetermined) 원하는 부분압을 제공하기 위해 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계로서, 실제의 원하는 부분압은 기준 온도(base temperature)에서의 최적 부분압에 근거한 것인 단계;
c) 상기 측정된 온도에 대한 상기 밀폐 환경 내의 계산된 상대적 습도를 제공하기 위해 상기 환경에 적절한 양의 물을 도입하는 단계;
d) 가습(humidified) 환경에 오존을 방출하는 단계;
e) 오존 수준을 상기 가습 환경의 정화, 살균 및/또는 위생의 요구되는 수준을 달성할 농도로 유지하는 단계; 및
f) 상기 오존 수준을 허용가능한 안전한 노출 수준까지 낮추는 단계를 포함하는 것인 방법이 제공된다.
바람직하게는, 미리 정해진 원하는 부분압은 상기 측정된 온도에서 4.0 토르 이상이다.
오존의 수준은 촉매에 의한 분해, 광화학적 침착(photochemical deposition), 또는 불포화 탄화수소에 의한 퀀칭(quenching)과 같은 자연적 분해 및/또는 보조 분해(assisted decomposition)에 의해 감소시킬 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 방법은 정화되고 살균된 환경을 촉매를 통해 통과시켜 오존 농도를 미리 정해진 양까지 감소시키는 단계; 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 탄화수소를 상기 환경 내로 도입하여 방출된 오존과 우선적으로 반응시키는 단계; 및 유해한 산물의 농도가 안전한 수준까지 감소될 때까지 상기 정화되고 살균된 환경을 상기 촉매를 통해 재순환시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 주어진 온도에서 상기 환경 중의 원하는 물의 부분압을 유지시키기 위해 상기 환경의 온도를 지속적으로 모니터링하고 물의 상기 환경으로의 방출을 자동적으로 조정한다.
특정한 온도에 대한 요구되는 상대적 습도는 기준 온도에서의 최적 상대적 습도로부터 유도된다. 본 발명에서, 기준 온도는 밀폐 환경의 작동 온도에 의존적일 것이다. 예를 들면, 식품 제조 영역과 같은 서늘한 환경은 병동과 같은, 보다 온난한 환경보다 더 낮은 최적 작동 온도를 가질 것이다.
특정한 작동 온도에 대한 요구되는 상대적 습도는 기준 온도에서의 최적 상대적 습도로부터 유도되고 상기 기준 온도는 바람직하게는 (처리될 환경의 실제 측정된 온도 대비) 처리될 환경의 최적 작동 온도에 해당한다.
상기 요구되는 상대적 습도는 바람직하게는, 상기 최적 작동 온도에서의 물의 부분압 및 기준 부분압(base partial pressure)을 제공하기 위한 최적 상대적 습도를 결정하는 단계; 상기 측정된 온도에서의 포화 증기압을 결정하는 단계; 및 상기 측정된 온도에서의 포화 증기압과 기준 부분압의 함수로서 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계를 포함하는 알고리즘에 의해 계산된다.
본 발명의 일 구체예에서, 음식 제조 영역과 같은 15℃ 이하의 서늘한 환경의 살균, 정화 및/또는 위생 방법으로서, 상기 방법은:
g) 처리될 밀폐 환경의 온도를 측정하는 단계;
h) 측정된 온도에서 4.0 내지 10.99 토르의 원하는 부분압을 제공하기 위해 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계로서, 실제의 원하는 부분압은 기준 온도에서의 미리 정해진 최적 부분압에 근거한 것인 단계;
c) 상기 측정된 온도에 대한 상기 밀폐 환경 내의 계산된 상대적 습도를 제공하기 위해 상기 환경에 적절한 양의 물을 도입하는 단계;
d) 가습 환경 내로 오존을 방출하는 단계;
e) 상기 가습 환경의 정화, 살균 및/또는 위생의 요구되는 수준을 달성할 농도로 오존 수준을 유지하는 단계; 및
f) 상기 오존 수준을 허용가능한 안전한 노출 수준까지 낮추는 단계를 포함하는 것인 방법이 제공된다.
본 발명의 이 구체예에서, 바람직한 기준 온도는 저온 식품 저장고(cold food store)의 최적 온도인 6℃이고, 이 온도에 대한 바람직한 최적 상대적 습도는 부피 기준으로 90%이고, 6.3 토르의 바람직한 기준 부분압을 제공한다. 요구되는 상대적 습도는 바람직하게는, 기준 부분압을 제공하기 위한 6℃ 및 90% 상대적 습도에서의 물의 부분압을 결정하는 단계; 상기 측정된 온도에 대한 포화 증기압을 결정하는 단계, 및 상기 측정된 온도에서의 포화 증기압 및 기준 부분압의 함수로서 상기 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계를 포함하는 알고리즘에 의해 계산된다.
기타 저온 작동 환경은 6℃ 전후의 최적 온도에서 유지될 수 있으며, 기준 부분압도 이에 따라 조정될 수 있는 것으로 이해된다. 그러나, 1 내지 2℃ 더 낮은 온도에서, 본 발명의 방법은 물방울의 동결 때문에 효과적으로 작동할 것 같지 않다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 병동과 같은 15℃ 이상의 온난한 환경의 살균, 정화 및/또는 위생 방법으로서, 상기 방법은:
i) 처리될 밀폐 환경의 온도를 측정하는 단계;
j) 측정된 온도에서 11.00 토르 이상의 원하는 부분압을 제공하기 위해 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계로서, 실제의 원하는 부분압은 기준 온도에서의 미리 정해진 최적 부분압에 근거한 것인 단계;
c) 상기 측정된 온도에 대한 상기 밀폐 환경 내의 계산된 상대적 습도를 제공하기 위해 상기 환경에 적절한 양의 물을 도입하는 단계;
d) 가습 환경 내로 오존을 방출하는 단계;
e) 상기 가습 환경의 정화, 살균 및/또는 위생의 요구되는 수준을 달성할 농도로 오존 수준을 유지하는 단계; 및
f) 상기 오존 수준을 허용가능한 안전한 노출 수준까지 낮추는 단계를 포함하는 것인 방법이 제공된다.
이 구체예에서, 바람직한 기준 온도는 18℃이고, 이 온도에 대한 바람직한 미리 정해진 상대적 습도는 부피 기준으로 90%이고, 13.9 토르의 바람직한 기준 부분압을 제공한다. 요구되는 상대적 습도는 바람직하게는, 기준 부분압을 제공하기 위한 18℃ 및 90% 상대적 습도에서의 물의 부분압을 결정하는 단계; 상기 측정된 온도에서 요구되는 포화 증기압을 결정하는 단계, 및 상기 측정된 온도에서의 포화 증기압 및 기준 부분압의 함수로서 상기 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계를 포함하는 알고리즘에 의해 계산된다.
본 발명의 제1 양태의 바람직한 및/또는 선택적 특징은 제2항 내지 제14항에 기재된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따른 방법에서 사용하기 위한 살균, 정화 및/또는 위생 장치로서, 상기 장치는 온도 센서, 가습기 유닛, 오존 방출 유닛, 및 상기 가습기 유닛과 오존 방출 유닛을 미리 정해진(predetermined) 조건에 근거하여 제어할 수 있는 제어기를 포함하고, 상기 가습기 유닛은 미리 정해진 원하는 부분압을 제공하기 위해 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도에 근거하여 환경 내로 도입되는 물의 양을 변화시키도록 자동으로 제어되고, 실제의 원하는 부분압은 기준 온도에서 미리 정해진 최적 부분압에 근거하는 것인 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 상기 장치는 오존 파괴 촉매(ozone depletion catalyst) 및/또는 탄화수소 방출 유닛을 포함한다.
상기 장치는 계산된 상대적 습도를 제공하기 위해 측정된 온도 및 기준 부분압에 근거하여 상기 환경 내로 도입될 물의 양을 계산하기 위한 적절한 소프트웨어를 포함한다.
본 발명의 제2 양태의 바람직한 및/또는 선택적 특징이 제16항 및 제17항에 기재된다.
본 발명의 방법 및 장치는 식품 제조 영역 또는 병동과 같은 밀폐 환경의 살균 및 정화를 위해 증가된 습도 수준에서 오존을 사용한다. 이 증가된 습도의 결과 상기 밀폐 환경 내의 어떤 정도의 응축(condensation)도 분명히 바람직하지 않다. 따라서, 가습의 만족스러운 수준을 유지하기 위해 사용되는 물의 양은 대기를 수증기로 포화시키지 않아야 한다. 의료 환경의 경우, 방 내의 직물 및 그 내용물을 건조된 상태로 유지해야 할 명확한 필요가 있다. 상기 방법의 완료 후에 응축된 물의 웅덩이(puddle)는 제거되어야 하고, 이는 불가피하게 닦아내는 작업을 요구할 것이다. 이는 실내로 박테리아 감염을 재도입할 것이다. 또한, TV 및 커튼과 같은 실내의 장비는 방의 재사용 전에 이 물건들의 불편하고 유해한 건조에 대한 필요성을 제거하기 위해 건조된 상태로 유지되어야 한다.
통상적인 식품 제조 영역에서, 온도는 식품의 가능한 손상을 감소시키기 위해 일반적으로 약 6℃ 미만으로 유지된다. 만족스러운 결과를 가져오는 것으로 확인된 습도의 통상적인 수준은 6℃의 온도에서 90%이다. 이 온도에서, 물의 부분압은 이 온도에서 7.00 토르인 포화 수증기압을 기준으로, 6.3 토르이다. 온도가 6℃보다 더 높게 상승하면, 상기 방법에 대한 불이익 없이, 보다 높은 증기압으로 작동할 수 있으나, 이것이 반드시 달성될 살균 또는 정화의 정도의 증가를 초래하지는 않을 것이다. 과거에, 영역의 정화 및/또는 살균을 위한 오존의 이용은 처리될 영역의 수분 함량을 정의하는 수단으로서, 상대적 습도에만 연관되었다. 그러나, 이것은 매우 부정확하고 종종 반응에 제공되는 물의 양이 너무 높은 결과를 초래한다. 본 발명의 방법 및 장치는 오존의 도입 전 및 오존의 도입 동안 처리될 영역의 온도를 측정하고 하기에서 상술된 바와 같이, 6℃에서 90%의 상대적 습도에 해당하는, 특정한 온도에서 요구되는 상대적 습도를 계산한다.
6℃의 온도에서, 물의 포화 증기압은 7.0 토르이다(약 7 mm Hg). 따라서, 6℃에서 90% 상대적 습도를 요구하는 방법에서, 물의 부분압은 6.3 토르 이상이어야 한다.
온도가 상승하면, 물의 포화 증기압은 거의 하기의 식 1에 따라 증가한다:
Log10 PT = 8.07131 - (1730.61/(233.426 + T ℃) [식 1]
식 중에서, PT는 포화 증기압이고, T는 섭씨 온도이다.
그 후, 요구되는 상대적 습도(RH)는 하기의 식 2에 의해 계산된다:
RH = (6.3 * 100)/PT)
식 중에서, PT는 온도 T℃에서의 포화 증기압이다.
6.3 토르는 6℃의 기준 온도로부터 유도된다. 특정한 상황에 대한 기준 온도가 6℃와 다른 경우, 그 온도에 대한 물의 포화 증기압, 및 요구되는 상대적 습도로부터 상이한 승수(multiplier)가 계산되어야 한다.
그 후, 계산된 상대적 습도가 자동적으로 피드백되어 주어진 온도에 대해 상기 환경으로 도입된 물의 양에 대한 제어를 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 방법 및 장치는 온도가 증가되면 자동적으로 조정되어 보다 낮은 상대적 습도에서 적동되고, 그에 의해 반응 및 환경의 느낌(feel)에 대해 해로운 효과를 가질 수 있는 대기에 존재하는 과량의 물을 감소시킨다.
본 발명은 하기의 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명되며, 실시예 1 및 2는 본 발명의 방법 및 장치를 이용한 서늘한 환경의 살균 및 정화에 관한 것이고, 실시예 3 및 4는 본 발명의 방법 및 장치를 이용한 온난한 환경의 살균 및 정화에 관한 것이고:
도 1은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 살균 및 정화 장치의 일 구체예의 개략적인 측면 입면도(side elevational view)이고; 및
도 2는 도 1에 도시된 장치의 개략적인 정면도이다.
실시예 1.
6℃의 식품 저장고에서 정화 과정을 수행하기 위한 최적 상대적 습도는 부피 기준으로 90%이다. 그러나, 식품 저장고의 측정된 온도는 8℃이다. 전술된 식 1을 이용하여 계산된 포화 증기압은 8.00 토르이다. 따라서, 6.3 토르의 물의 부분압을 제공하기 위해 요구되는 상대적 습도는 78.7%이다.
따라서, 8℃에서, 영역에 90%가 아니라, 78.7%의 보다 낮은 상대적 습도를 적용해야 한다.
실시예 2.
식품 저장고는 3℃에서 유지되고 본 발명의 방법에 대해 만족스러운 결과를 가져오는 것으로 확인된 통상적인 상대적 습도는 이 온도에서 85%이다. 이 온도에서 물의 포화 증기압은 5.64 토르이고 따라서, 기준 부분압은 4.79 토르이다. 저장고의 온도가 4℃로 상승되면, 79%의 상대적 습도 수준이 요구될 것이다.
따라서, 본 발명의 방법 및 장치는 처리될 환경의 온도를 측정하고, 전술된 식 1에 따라 상기 온도에서의 물의 포화 증기압을 계산하고, 전술된 식 2로부터 요구되는 RH를 계산하고, 상기 온도에서 요구되는 상대적 습도를 유지하기 위해 특정 온도에 대해 환경으로 도입될 물의 양을 조절하기 위해 지능형 제어 시스템(intelligent control system)에 의해 이를 피드백한다.
병원 수술실 및 병동과 같은 통상적인 의료 환경에서, 온도는 통상적으로 약 15℃ 이상으로, 일반적으로 18℃ 이상으로 유지된다. 만족스러운 결과를 가져오는 것으로 확인된 통상적인 습도 수준은 18℃의 온도에서 90%이다. 이 온도에서의 15.4 토르인 포화 수증기압에 근거하여, 이 온도에서 물의 부분압은 13.9 토르이다. 온도가 18℃ 이상으로 상승하면, 상기 방법에 대한 유해한 효과 없이 보다 높은 증기압으로 작동될 수 있으나, 이것이 반드시 달성될 살균 또는 정화의 정도의 증가를 가져오는 것은 아니다. 마찬가지로, 온도가 18℃ 미만으로, 예를 들면, 16℃로 하강하면, 응축을 피하기 위해, 보다 낮은 수증기압으로 작동시키는 것이 필요할 것이다.
18℃의 온도에서, 포화 수증기압은 15.4 토르(약 16 mm Hg pressure)이다. 따라서, 18℃에서 90% 상대적 습도를 요구하는 방법의 경우, 물의 부분압은 최소 13.9 토르이어야 한다.
온도가 상승하면, 물의 포화 증기압은 거의 하기 식 1에 따라 상승한다:
Log10 PT = 8.07131 - (1730.61/(233.426 + T ℃) [식 1]
식 중에서, PT는 포화 증기압이고 T는 섭씨 온도이다.
요구되는 상대적 습도 (RH)는 그 후, 하기 식 3에 따라 계산된다:
RH = (13.9 * 100)/PT [식 3]
식 중에서 PT는 온도 T℃에서의 포화 증기압이다.
수치 13.9 토르는 18℃의 기준 온도로부터 유도된다. 특정 상태에 대한 기준 온도가 18℃와 다른 경우, 그 온도에서의 포화 수증기압, 및 요구되는 상대적 습도로부터 다른 승수(multiplier)를 계산해야 한다.
그 후, 그 온도에서 환경으로 도입되어야 하는 물의 양을 제어할 수 있도록 계산된 상대적 습도가 자동적으로 피드백된다. 따라서, 본 발명의 방법 및 장치는 온도가 상승하면 자동적으로 보다 낮은 상대적 습도에서 작동되도록 조정되어, 이에 의해, 반응 및 환경의 느낌에 대한 유해한 효과를 가질 수 있는 대기 중에 존재하는 과량의 물을 감소시킨다.
실시예 3.
18℃에서 정화 방법을 수행하기 위한 최적 상대적 습도는 부피 기준으로 90%이다. 18℃의 온도에서, 포화 수증기압은 15.4 토르(약 16 mm Hg)이다. 따라서, 18℃에서 90% 상대적 습도를 요구하는 방법의 경우, 물의 부분압은 18℃에서 최소 13.9 토르이어야 한다.
실시예 4.
전술된 실시예 1에 뒤이어, 병동의 온도는 20℃인 것으로 관찰된다. 전술된 식 1 및 식 2를 이용하여, 본 발명의 방법의 최적 작동을 위해 병동에서 요구되는 상대적 습도는 하기와 같이 계산할 수 있다:
Log10 PT = 8.07131 - (1730.61/(233.426 + T℃) [식 1]
식 중에서, PT는 포화 증기압이고 T는 섭씨 온도이다.
요구되는 상대적 습도 (RH)는 그 후, 하기 식 3에 따라 계산된다:
RH = (13.9 * 100)/PT [식 3]
식 중에서 PT는 온도 T℃에서의 포화 증기압이다.
PT는 20℃에서 17.50 토르로 작동한다. 이때, 13.9 토르의 물의 부분압을 제공하기 위해 요구되는 상대적 습도는 보다 높은 온도에서 84.7%가 된다. 따라서, 온도가 상승하면 보다 낮은 상대적 습도에서 작동할 수 있다.
첨부 도면을 참조하면, 본 발명을 실시하기 위한 살균 및 정화 장치(10)의 예가 도시된다. 상기 장치는 개방될 수 있고, 사용시, 오존의 유해한 효과로부터 그 내부의 민감한 장비를 보호하기 위해 내부의 정압(positive pressure)을 생성하는 휴대용 밀폐계(portable enclosure)(12)를 포함한다. 그러나, 내부의 민감한 구성 요소들을 오존에 의한 파괴로부터 보호하기 위해 대안적인 수단들이 제공될 수 있는 것으로 이해된다. 밀폐계(12)는 바퀴(14)를 가지며, 가습 공기 유출구(17)를 갖는 가습기 유닛(16), 오존 방출 유출구(20)를 갖는 오존 방출 유닛(18), 오존 촉매(70)를 담는 용기, 탄화수소 방출 유출구(24)를 갖는 탄화수소 방출 유닛(22), 온도 센서(31) 및 제어 유닛(26)을 수용한다.
예시된 예는 오존 파괴 촉매를 가지나, 광화학적 수단과 같은, 대안적인 적절한 오존 제거 수단이 본 발명에서 이용될 수 있다.
예시된 예의 가습기 유닛(16)은 가습기(28), 습도 조절 센서(30), 온도 센서(31), 및 저수부(water reservoir)(34)를 포함한다. 초음파 가습기가 이용되는 경우, 압축 공기 공급부(compressed air supply)가, 예를 들면, 상기 밀폐계(12) 내에 수용된 압축 공기 탱크(32) 또는 용기의 형태로 제공되어야 한다. 압축 공기 탱크는 저수부(34) 및 가습기(28)에 연결된다. 대기로의 증발 속도를 증가시키기 위해, 5 마이크론 미만, 바람직하게는 2 내지 3 마이크론의 직경을 갖는 물방울이 공기 내로 도입된다.
오존 방출 유닛(18)은 오존 생성기(36), 오존 검출 센서(38), 및 상기 오존 생성기(36)로 산소를 공급하는 산소 공급부(56)를 포함한다. 산소는 질소의 독성 산화물의 형성을 피하고, 요구되는 오존 농도에 도달되는 속도를 증가시키며, 또한 오존의 수율을 증가시키기 때문에, 오존의 생성을 위해 산소가 공기보다 바람직하다.
오존 촉매(70)는 대기로부터 오존을 제거할 수 있는 적절한 촉매이다. 상기 촉매는 오존의 촉매적 분해에 활성을 갖는 것으로 알려진 일련의 고유(proprietary) 물질들로부터 선택될 수 있다. 그와 같은 촉매는 선택적으로 백금족 금속(platinum group metal), 망간 산화물, 및 촉진 효과를 가질 수 있는 기타 물질을 포함할 수 있다.
탄화수소 방출 유닛(22)은 부텐과 같은 휘발성 불포화 탄화수소를 담는 탱크 또는 용기의 형태로 탄화수소 공급부(42)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 부텐은 부텐-2이다. 그러나, 탄화수소는 하기에서 자명해질 이유 때문에, 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 적절한 탄화수소일 수 있다. 탄화수소는 오존과의 반응 속도 및 그의 분해 생성물의 독성에 근거하여 선택된다.
제어 유닛(26)은 상기 장치(10)를 제어하고 하나 이상의 살균 및 정화 루틴(routine)으로 미리 설정된다. 제어 유닛(26)은 제어기(46) 및 사용자가 상기 장치(10)에 명령을 입력할 수 있는 수단인 사용자 인터페이스(48)를 포함한다.
상기 장치(10)는 탑재형 배터리(on-board battery)(50)를 포함할 수 있고 및/또는 주 전원공급장치(mains power supply)에 연결될 수 있다. 탑재형 배터리(50)의 경우, 배터리는 바람직하게는 충전형이다. 주 전원공급장치-작동 장치(mains-operated apparatus)가 제공되는 경우, 이는 주 전원공급장치의 정전시 장치를 고장으로부터 보호할 수 있도록(failsafe) 배터리 백-업 시스템을 가질 수 있다.
상기 장치(10)는 또한 안전 센서, 및 시스템 장애 시 가동(start-up)을 방지하거나 운전 정지(shut-down)를 개시하는 소프트웨어 루틴과 같은 기타 안전 특성들을 포함할 수 있다.
사용시, 상기 장치(10)를 먼저 살균 및 정화시킬 영역에 배치한다. 상기 장치(10)의 전원을 가동시키고, 제어 유닛(26)이 일차 안전 점검을 수행한다. 안전 점검을 통과하지 못하면, 상기 장치(10)는 작동되지 않고 경고등(52)을 이용하여 적절한 표시를 출력한다. 이 과정 동안, 안전 점검이 지속적으로 수행되고, 시스템 장애의 경우, 시스템은 디폴트로 안전 모드로 전환된다.
환경의 온도가 지속적으로 모니터링되고 그 온도에서 원하는 부분압(일반적으로 4 토르 이상)을 제공하기 위한 상대적 습도가 제어 유닛에 의해 자동적으로 계산되고 그 습도 수준을 달성하기 위해 미리 정해진 양의 물이 상기 환경으로 도입된다. 그 양은 온도 변화의 검출 시 그에 따라 조정된다.
가습된 공기의 온도는 환경의 이슬점(dew point)보다 높고, 따라서, 응축이 일어나지 않는다.
제어기(46)는 지속적으로 오존 수준, 습도조절 센서(30)를 통해 상대적 습도 및 열전대(31)를 통해 주변 온도를 모니터링한다. 미리 정해진 시간 간격 후에, 예를 들면, 10분 후에, 요구되는 상대적 습도 수준(측정된 온도 및 최적 작동 기준 온도에서의 물의 부분압에 근거하여 계산된 상대적 습도)에 도달되지 못하고, 및/또는 요구되는 오존 수준이 수득되지 않은 경우, 제어기(46)는 살균 및 정화 루틴을 중단시키고 적절한 표시를 제공한다.
산소가 오존 생성기(36)에 공급되고, 오존이 생성된다. 그 후, 생성된 오존이 방출 가습 기류(discharging humidified airstream)로 공급된다. 제어기(46)는 오존 생성기(36)가 작동 중이라는 적절한 표시를 제공하고, 오존 검출 센서(38)를 통해 주변 오존 수준을 모니터링한다.
검출되는 오존 및 수증기 농도가 변할 수 있다. 할당된 간격 내에서 미리 설정된 오존 및 수증기 수준이 검출되면, 제어기(46)는 "체류 시간(dwell time)"으로 알려진, 시기에 들어간다.
체류 시간도 예를 들면, 1시간으로 변할 수 있고, 제공될 정화/살균의 정도 및/또는 종류에 따라 결정될 것이다. 예를 들면, 클로스트리디움 디피실레(Clostridium difficile)와 같은 포자 또는 곰팡이에 의한 오염은 일반적으로 리스테리아(listeria) 및 메티실린 내성 스태필로콕코스 아우레우스(methicillin resistant staphylococcus aureus, MRSA)와 같은 박테리아에 의한 오염보다 더 긴 체류 시간을 요구한다.
체류 시간 동안 오존 농도 및 상대적 습도가 지속적으로 모니터링된다. 오존 수준이 미리 정해진 역치 미만으로 저하되면, 오존 수준을 보충하기 위해 오존 방출 유닛(18)이 재활성화된다. 상대적 습도 값이 계산된 수준 미만으로 저하되면, 수증기 수준을 회복시키기 위해 가습기 유닛(16)이 재활성화된다.
다시, 재활성화기 동안, 오존 농도 또는 상대적 습도가 정해진 시간 간격, 예를 들면, 10분 내에 전술된 미리 정해진 최소수준에 도달하지 못하면, 제어기(46)가 살균 및 정화 루틴을 중단시키고 적절한 표시를 출력한다.
체류 시간의 경과 후에, 제어기(46)는 압축 공기 밸브(54) 및 산소 공급 밸브(56)를 폐쇄시키고, 가습기 유닛(16) 및 오존 방출 유닛(18)의 스위치가 꺼진다. 그 후, 선풍기(71)가 오존의 수준을 저하시키기 위해 촉매(70)를 통해 대기를 불어넣고, 오존의 수준이 지속적으로 모니터링된다. 오존 농도가 요구되는 수준, 예를 들면, 8 mg m-3까지 저하되면, 탄화수소 방출 유닛(22)의 탄화수소 방출 밸브(58)에 의해 불포화 탄화수소가 도입된다. 오존의 농도를 지속적으로 모니터링하고 검출가능하지 않은 수준까지 저하시킨다. 오존의 농도가 OEL 미만까지 저하될 때까지 촉매(70)가 지속적으로 사용될 수 있다.
오존 검출 센서(38)가 오존 농도 수준이 미리 정해진 값 미만, 예를 들면, 0.2 ppm 이하라는 것을 검출하면, 제어기(46)는 탄화수소 방출 밸브(58)를 폐쇄하고 살균 및 정화 루틴이 완료되었다는 표시를 출력한다. 살균 및 정화되는 영역의 크기에 따라, 0.2 ppm의 오존 수준은 통상적으로 3 내지 4분 내에 달성된다. 상기 장치는 환경에 첨가되는 탄화수소의 양을 결정하여, 탄화수소의 과다 투입 및 연관된 잠재적인 독성학 문제를 경감시키기 위해 피드백 오존 측정 시스템(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
오존 검출 센서(38)가 오존의 미리 정해진 안전 수준이 미리 정해진 시간 간격, 예를 들면, 10분 내에 도달되었다는 것을 표시하지 않는 경우, 제어기(46)는 실내의 잠재적으로 위험한 오존 수준을 경고하는 표시를 출력한다. 제어기는 그 방이 재이용될 수 있다는 발표 전 시간 간격이 오존의 표준 반감기보다 훨씬 길어지도록 프로그래밍될 수 있다.
상기 살균 및 정화 장치는 영역의 일부로 구성적으로(integrally) 형성될 수 있거나, 또는 부분적으로 휴대성일 수 있다. 예를 들면, 압축 공기 공급부 및/또는 산소 공급부는 정기적으로 살균되고 정화될 영역의 일부로서 구성적으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 구성요소들이 상기 장치의 밀폐계 내에 수용될 수 있다. 이 경우, 요구되는 공급부는 탈착가능한 밀접 파이프(umbilical pipe)를 통해 상기 장치에 연결될 수 있다. 장치는 또한 본체(main unit) 및 무선으로 연결된 원격 조절기(remote controller)로 구성되고, 각각의 미리 설정된 루틴이 살균되고 정화될 영역의 외부에 있는 사용자에 의해 원격으로 개시될 수 있다.
산소 공급부는 통상적으로 하나 이상의 산소 탱크 또는 실린더의 형태이나, 상업적으로 이용가능한 산소 발생기(oxygen concentrator)가 이용될 수 있다.
상기 장치는 주변 공기, 오존 및 탄화수소를 순환시키는 기체 운동 장치로서 선풍기(72)를 이용한다. 그러나, 특정한 응용에 따라, 선풍기 대신에 통풍기(air mover)가 이용될 수 있다.
전술된 장치는 인위적으로 높은 수준의 비-응축성 습도(non-condensing humidity)를 생성하고, 인-시투로(in situ) 고 농도의 오존을 생성하는 방법을 이용한다.
상기 장치의 재료는 오존 및 높은 습도의 부식 효과, 및 탄화수소의 용매 효과에 내성을 갖는다.
모든 밸브의 상태는 제어기에 연결된 구성적으로 내포된 센서(integrally incorporated sensor)를 이용하여 모니터링된다. 밸브는 폐쇄된 위치와 같은 적합한 위치에 대해 절대 안전(failsafe)하여, 사용자 안전이 항상 유지된다.
제어기는 또한 사용, 시간, 일자, 운전 성공/고장 및 장치의 성능을 측정하기 위해 요구되는 기타 파라미터를 모니터링하기 위해 변조 방지 기록 시스템(tamper proof recording system)을 내포할 수 있다.
따라서, 신속하고 효과적이며, 대상 환경에서 권장된 안전성 수준 이상의 유해한 부산물을 제공하지 않는 정도의 살균, 정화 및/또는 위생을 제공하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 또한, 처리 대상 영역의 실제 온도를 고려하여, 상기 영역으로 필요한 양의 물만 도입하기 위한 상기 방법 및 장치의 미세조정(fine tuning)은 증가된 효율성을 가져온다. 살생물 활성에 대한 장벽으로 작용할 수 있는 표면 상에서 보다 적은 양의 응축이 일어나고, 고농도의 수증기는 촉매의 성능에 유해하므로, 촉매의 수명이 개선될 것이다. 감소된 수분 함량은 또한 저하된 축축함(dampness) 때문에 해당 영역에 보다 높은 안락감(comfort feel)을 제공할 것이다. 응축에 의해 유발되는 물 웅덩이(puddling)의 감소는 재-점유 전에 방을 건조시켜야 하는 필요성을 감소시킨다. 상기 장치는 개별적이고 휴대용일 수 있다. 상기 방법은 유해한 부산물로 환경에 영향을 미치지 않으면서 99.99% 이상의 유효한 살균 및 정화를 제공할 수 있다. 따라서, 오염 영역의 신속한 재-사용이 실현된다.
전술된 구체예는 예로서만 제공되며, 다른 변형들이 첨부된 청구항에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에게 자명할 것이다.
살균 및 정화 장치(10) 휴대용 밀폐계(portable enclosure)(12)
바퀴(14) 가습기 유닛(16)
가습 공기 유출구(17) 오존 방출 유닛(18)
오존 방출 유출구(20) 탄화수소 방출 유닛(22)
탄화수소 방출 유출구(24) 제어 유닛(26)
가습기(28) 습도 조절 센서(30)
온도 센서(31) 압축 공기 탱크(32)
오존 생성기(36) 오존 검출 센서(38)
저수부(water reservoir)(34) 탄화수소 공급부(42)
제어기(46) 사용자 인터페이스(48)
탑재형 배터리(on-board battery)(50)
경고등(52) 압축 공기 밸브(54)
산소 공급부/산소 공급 밸브(56) 탄화수소 방출 밸브(58)
오존 촉매(70) 선풍기(71, 72)

Claims (17)

  1. 밀폐 환경(enclosed environment)의 살균, 정화 또는 위생 방법으로서, 상기 방법은:
    a) 처리될 밀폐 환경의 온도를 측정하는 단계;
    b) 측정된 온도에서 원하는 수증기의 부분압을 제공하기 위해 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계로서, 실제의 원하는 부분압은 기준 온도(base temperature)에서의 최적 부분압에 근거한 것인 단계;
    c) 계산된 상대적 습도를 제공하기 위해 상기 환경에 적절한 양의 물을 도입하는 단계;
    d) 가습(humidified) 환경에 오존을 방출(discharge)하는 단계;
    e) 상기 가습 환경의 정화, 살균 또는 위생의 요구되는 수준을 달성할 농도로 오존 수준을 유지하는 단계로서, 상기 유지되는 오존의 수준은 1 내지 100 ppm v/v 범위인 것인 단계; 및
    f) 상기 오존 수준을 OEL(occupational exposure limit) 미만의 값인 허용가능한 안전한 노출 수준까지 낮추는 단계를 포함하는 것인 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 원하는 부분압은 상기 측정된 온도에서 4.0 토르(torr) 이상인 것인 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 오존 수준을 자연적인 분해 또는 보조 분해(assisted decomposition)에 의해 감소시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 오존의 농도를 미리 정해진 양까지 감소시키기 위해 정화되거나 살균된 환경을 촉매를 통해 통과시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  5. 청구항 3에 있어서, 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 탄화수소를 상기 환경 내에 도입하여 방출된 오존과 우선적으로 반응시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서, 온도의 변화 검출시 상기 환경에서 수증기의 원하는 부분압을 유지시키기 위해 상기 환경 내로 도입되는 물의 양을 자동으로 조절하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 밀폐 환경의 최적 작동(operating) 온도에 해당하는 기준 온도에서의 수증기의 부분압 및 기준 부분압을 제공하기 위한 상기 기준 온도에서의 최적 상대적 습도를 결정하는 단계; 상기 측정된 온도에서의 포화 증기압을 결정하는 단계 및 상기 측정된 온도에서의 포화 증기압과 기준 부분압의 함수로 요구되는 상대적 습도를 계산(calculate)하는 단계를 포함하는 알고리즘에 의해 요구되는 상대적 습도를 계산(compute)하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 기준 온도는 18℃이고, 상기 기준 부분압은 13.9 토르인 것인 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 기준 온도는 15℃이고, 상기 기준 부분압은 11.4 토르인 것인 방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 기준 온도는 6℃이고, 상기 기준 부분압은 6.3 토르인 것인 방법.
  11. 15℃ 이하의 서늘한 환경의 살균, 정화 또는 위생 방법으로서, 상기 방법은:
    g) 처리될 밀폐 환경의 온도를 측정하는 단계;
    h) 측정된 온도에서 4.0 내지 10.99 토르의 원하는 부분압을 제공하기 위해 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계로서, 실제의 원하는 부분압은 기준 온도에서의 미리 정해진 최적 부분압에 근거한 것인 단계;
    c) 상기 측정된 온도에 대한 상기 밀폐 환경 내의 계산된 상대적 습도를 제공하기 위해 상기 환경에 적절한 양의 물을 도입하는 단계;
    d) 가습 환경 내로 오존을 방출하는 단계;
    e) 상기 가습 환경의 정화, 살균 또는 위생의 요구되는 수준을 달성할 농도로 오존 수준을 유지하는 단계로서, 상기 유지되는 오존의 수준은 1 내지 100 ppm v/v 범위인 것인 단계; 및
    f) 상기 오존 수준을 OEL(occupational exposure limit) 미만의 값인 허용가능한 안전한 노출 수준까지 낮추는 단계를 포함하는 것인 방법.
  12. 15℃ 이상의 온난한(warm) 환경의 살균, 정화 또는 위생 방법으로서, 상기 방법은:
    i) 처리될 밀폐 환경의 온도를 측정하는 단계;
    j) 측정된 온도에서 11.00 토르 이상의 원하는 부분압을 제공하기 위해 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계로서, 실제의 원하는 부분압은 기준 온도에서의 미리 정해진 최적 부분압에 근거한 것인 단계;
    c) 상기 측정된 온도에 대한 상기 밀폐 환경 내의 계산된 상대적 습도를 제공하기 위해 상기 환경에 적절한 양의 물을 도입하는 단계;
    d) 가습 환경 내로 오존을 방출하는 단계;
    e) 상기 가습 환경의 정화, 살균 또는 위생의 요구되는 수준을 달성할 농도로 오존 수준을 유지하는 단계로서, 상기 유지되는 오존의 수준은 1 내지 100 ppm v/v 범위인 것인 단계; 및
    f) 상기 오존 수준을 OEL(occupational exposure limit) 미만의 값인 허용가능한 안전한 노출 수준까지 낮추는 단계를 포함하는 것인 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 1, 2, 11, 및 12 중 어느 한 항에서 청구된 방법에서 사용하기 위한 살균, 정화 또는 위생 장치로서, 상기 장치는 온도 센서, 가습기 유닛, 오존 방출 유닛, 및 상기 가습기 유닛과 오존 방출 유닛을 미리 정해진(predetermined) 조건에 근거하여 제어할 수 있는 제어기를 포함하고, 상기 가습기 유닛은 원하는 부분압을 제공하기 위해 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도에 근거하여 환경 내로 도입되는 물의 양을 변화시키도록 자동으로 제어되고, 실제의 원하는 부분압은 기준 온도에서 미리 정해진 최적 부분압에 근거하는 것인 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 계산된 상대적 습도를 제공하기 위해 측정된 온도 및 기준 부분압에 근거하여 상기 환경으로 도입될 물의 양을 계산하기 위한 적절한 소프트웨어가 제공되는 것인 장치.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 소프트웨어는 밀폐 환경의 최적 작동 온도에 해당하는 기준 온도에서의 수증기의 부분압 및 상기 기준 부분압을 제공하기 위한 상기 기준 온도에서의 최적 상대적 습도를 결정하는 단계; 상기 측정된 온도에서의 포화 증기압을 결정하는 단계 및 상기 측정된 온도에서의 포화 증기압과 기준 부분압의 함수로 요구되는 상대적 습도를 계산하는 단계를 포함하는 알고리즘에 의해, 상기 요구되는 상대적 습도를 계산하는 것인 장치.
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