KR102108612B1

KR102108612B1 - Pure-Plasma Sterilizer by Reduction of Circulating Residual-Ozone

Info

Publication number: KR102108612B1
Application number: KR1020170177591A
Authority: KR
Inventors: 광섭 조; 윤중 김
Original assignee: 광운대학교 산학협력단
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2020-05-07
Also published as: KR20190075753A

Abstract

본 발명은 순수 100% 플라즈마에 의한 멸균장치 내부의 잔존 오존을 규정치 이하로 처리하여 방출하는 기술이다. 멸균 시간의 단축을 위하여 잔존 오존의 농도를 단 시간에 기준치 이하로 처리하여 배출한다. 이를 위하여 주 챔버와 오존 처리 필터가 장착된 보조 챔버 사이에 오존을 순환 방식으로 처리하여 배출하는 순수 플라즈마 멸균 장치의 제공이다. The present invention is a technique for treating and discharging residual ozone inside a sterilization apparatus using pure 100% plasma below a specified value. In order to shorten the sterilization time, the remaining ozone concentration is treated and discharged below a standard value in a short time. To this end, there is provided a pure plasma sterilization apparatus that treats and discharges ozone in a circulating manner between a main chamber and an auxiliary chamber equipped with an ozone treatment filter.

Description

Pure-Plasma Sterilizer by Reduction of Circulating Residual-Ozone}

본 발명은 100%의 순수-플라즈마에 의한 살균 및/또는 멸균 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a 100% pure-plasma sterilization and / or sterilization device.

현행 멸균장치는 고열의 증기 멸균기, 고열 건식 멸균기, 과산화수소(H₂O₂) 멸균기, 그리고 EO(Ethylene Oxide) 가스 멸균기가 있다. 과산화수소 플라즈마 멸균기도 실제 멸균재는 과산화수소이며, 멸균이후에 과산화수소를 물로 변환하여 처리하기 위한 보조 수단으로 플라즈마를 사용한다. 독가스인 EO-가스를 사용하는 멸균기는 피멸균체의 멸균 처리 시간은 1 시간 이내이지만, 잔존 EO-가스의 처리에 12 시간 이상이 소요되므로, 실제 멸균 장치의 멸균 시간은 24 시간이 소요된다. 특히, EO-가스 멸균은 유독성 성분의 잔류문제가 있어, 환경문제를 야기할 수 있으며, 식품 등에는 적용할 수 없다. Current sterilization devices include high-temperature steam sterilizers, high-temperature dry sterilizers, hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ) sterilizers, and ethylene oxide (EO) gas sterilizers. The hydrogen peroxide plasma sterilizer is actually hydrogen peroxide, and after sterilization, plasma is used as an auxiliary means for converting and converting hydrogen peroxide into water. The sterilizer using EO-gas, a poison gas, has a sterilization time of the sterilized body within 1 hour, but since the treatment of the remaining EO-gas takes more than 12 hours, the sterilization time of the actual sterilization device takes 24 hours. In particular, EO-gas sterilization has a residual problem of toxic components, which may cause environmental problems, and cannot be applied to food, etc.

환경 친화적인 순수 플라즈마를 이용한 멸균장치는 대한민국특허 10-0545569호와 본 발명자의 특허출원(출원번호 10-2016-0078967)에서 제시되었다. 상기 특허에서 열선관을 통한 오존 배출 방식은 열선의 전력 소모문제를 지니며 완전한 오존 제거가 어렵다. 따라서 플라즈마 멸균기에서도 잔존 오존의 처리 문제가 상용화에 걸림돌이 되고 있다.The sterilization apparatus using environmentally friendly pure plasma was proposed in Korean Patent No. 10-0545569 and the applicant's patent application (Application No. 10-2016-0078967). In the above patent, the ozone emission method through the hot wire tube has a problem of power consumption of the hot wire and it is difficult to completely remove ozone. Therefore, even in the plasma sterilizer, the problem of treating residual ozone has become an obstacle to commercialization.

대기 혹은 산소 방전 플라즈마 멸균기에서 오존 농도는 수십 ppm에서 수천 ppm이다. 멸균 이후에 멸균기 내부의 잔존 오존은 중화 처리하여 배기하여야 한다. 멸균기 내부의 잔존 오존이 자연 상태에서 산소로 분해되는 시간은 초기의 오존 농도에 따라서 다르지만, 잔존 오존이 허용치 0.05 ppm으로 분해되는 시간은 본 발명자들의 실험에 의하면 적어도 12 시간 이상의 장시간이 소요된다. 결과적으로 잔존 오존의 처리가 플라즈마 멸균장치에서 핵심 과제가 된다.Ozone concentrations in atmospheric or oxygen discharge plasma sterilizers range from tens of ppm to thousands of ppm. After sterilization, the remaining ozone inside the sterilizer must be neutralized and exhausted. The time that the remaining ozone inside the sterilizer decomposes into oxygen in the natural state varies depending on the initial ozone concentration, but the time that the remaining ozone decomposes to an allowable value of 0.05 ppm takes a long time of at least 12 hours or more according to the experiment of the present inventors. As a result, the treatment of residual ozone becomes a key problem in plasma sterilization equipment.

본 발명의 목적은 순수 100% 플라즈마 멸균기의 잔존 오존 처리를 제공하고자 하는 것이다. 즉, 멸균기 내부에 피멸균체를 넣고, 순수 플라즈마에 의하여 멸균 처리 이후 피멸균체를 꺼내기 이전에 잔존 오존의 농도를 가능한 최단 시간 이내에 0.05 ppm 정도로 처리하는 기술을 제공하고자 한다. 순수 플라즈마 멸균장치의 멸균 챔버 내부의 오존 농도가 수 100 ppm내지는 수 1000 ppm인 경우, 멸균 이후에 챔버로 부터 배기되는 오존의 농도를 기준치 이하로 낮추어야 한다. 특히, 멸균장치를 실내에서 가동하는 경우에는 배기되는 오존 농도가 매우 중요한 문제가 된다.The object of the present invention is to provide residual ozone treatment of a pure 100% plasma sterilizer. That is, the present invention intends to provide a technique for putting the sterilized body inside the sterilizer and treating the residual ozone concentration to about 0.05 ppm within the shortest possible time before sterilization treatment by pure plasma and taking out the sterilized body. When the ozone concentration inside the sterilization chamber of the pure plasma sterilization apparatus is from 100 ppm to 1000 ppm, the concentration of ozone exhausted from the chamber after sterilization should be lowered below the standard value. In particular, when the sterilizing device is operated indoors, the ozone concentration to be exhausted becomes a very important problem.

오존은 무색 및 무취의 투명한 기체이다. 오존은 강력한 산화작용을 하며, 일정 시간이 지나면 산소로 전환되고 그 과정에서 제2의 불순물을 유발하지 않는다. 오존은 특유의 비린내와 같은 냄새로 감지되므로 오존에 의한 인체에 사고를 유발하는 경우는 드물다. 그러나 오존 농도 1 내지 2 ppm에서 2 시간 정도의 노출로 독성이 발휘된다. 오존 5 내지 10 ppm에서는 호흡기 장애나 심혈관계 장애를 유발한다.Ozone is a colorless and odorless transparent gas. Ozone has a strong oxidizing action, and after a certain period of time, it is converted into oxygen and does not cause a second impurity in the process. Ozone is detected as a peculiar smell of fishy, so it is rare that ozone causes an accident to the human body. However, toxicity is exerted at an ozone concentration of 1 to 2 ppm for about 2 hours. Ozone 5 to 10 ppm causes respiratory or cardiovascular disorders.

참고로 일반 대기 중의 오존의 농도는 0.01 내지 0.03 ppm이다. 오존의 냄새를 일반인이 느끼는 농도는 0.03 내지 0.05 ppm이다. 오존의 허용 농도는 WHO 기준은 0.1 ppm 이하이며, TWA 기준치는 0.08 ppm이다. 본 연구에서의 멸균 장치에서 배출되는 오존 농도의 기준치를 0.05 ppm으로 하였다. For reference, the concentration of ozone in the general atmosphere is 0.01 to 0.03 ppm. The concentration of ozone that the public feels is 0.03 to 0.05 ppm. The permissible concentration of ozone is 0.1 ppm or less of WHO standard and 0.08 ppm of TWA standard. The reference value of the ozone concentration discharged from the sterilization apparatus in this study was set to 0.05 ppm.

본 발명은 상기의 핵심과제의 해결 수단을 다음과 같이 제시한다.The present invention proposes a solution for solving the above-mentioned core problems as follows.

멸균장치는 피멸균체를 넣는 멸균용 주 챔버와 잔존 오존을 처리하는 보조 챔버로 구성한다. 보조 챔버에는 오존을 정화하는 필터를 설치한다. 필터는 오존 정화에 효과적인 고열패널, 탄소필터, MnO₂ 필터, 등을 단일재료 혹은 혼합 방식으로 구성한다. 피멸균체가 있는 멸균 챔버와 잔존 오존 처리를 위한 보조 챔버 사이에 공기 펌프 혹은 팬을 설치하여 기류 순환과정에서 잔존 오존이 처리되도록 한다. The sterilization device is composed of a main chamber for sterilizing the sterilized body and an auxiliary chamber for treating residual ozone. A filter for purifying ozone is installed in the auxiliary chamber. The filter consists of a high-temperature panel effective for ozone purification, a carbon filter, a MnO ₂ filter, and the like in a single material or in a mixed manner. An air pump or fan is installed between the sterilization chamber with the sterilized body and the auxiliary chamber for the treatment of residual ozone so that the residual ozone is treated in the air flow circulation process.

본 발명에 따르면, 플라즈마 멸균기의 잔존 오존을 수분 이내에 효과적으로 처리하여 실질적인 멸균 시간을 단축할 수 있다. 따라서 순수 플라즈마 멸균기가 실현될 수 있다. According to the present invention, the residual ozone of the plasma sterilizer can be effectively treated within a few minutes to shorten the actual sterilization time. Therefore, a pure plasma sterilizer can be realized.

도 1은 잔존 오존의 자연 감쇄 실험을 위한 플라즈마 멸균 장치(a)와 잔존 오존 농도의 자연 감쇄 시간에 대한 변화 그래프(b)이다.
도 2는 순수-플라즈마 멸균기의 잔존 오존의 배기 방식을 도시한 단면도이다. 도 2의 (a)는 종래의 히팅 코일관에 의한 오존 배기 방식이고, (b)는 본 발명에서 제시하는 탄소필터 상자에 의한 오존 배기 방식이다.
도 3은 본 발명의 실시예로서 순수-플라즈마 멸균기의 멸균 주 챔버와 오존 처리 보조 챔버로 구성되어, 잔존 오존의 순환에 의한 오존의 처리 방식을 제시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 순수-플라즈마 멸균기의 대기 혹은 산소 주입 압력의 변화에 의한 포장용기 내부의 피물체의 멸균방식과 멸균이후 멸균기의 잔존 오존을 순환하여 처리하는 방식을 제시한 단면도.
1 is a plasma sterilization apparatus (a) for a natural attenuation experiment of residual ozone and a graph (b) of changes in the natural attenuation time of the residual ozone concentration.
2 is a cross-sectional view showing a method of exhausting residual ozone of a pure-plasma sterilizer. Figure 2 (a) is a conventional ozone exhaust method using a heating coil tube, (b) is an ozone exhaust method using a carbon filter box presented in the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a method of treating ozone by circulating the remaining ozone, consisting of a sterilization main chamber and an ozone treatment auxiliary chamber of a pure-plasma sterilizer as an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a method of circulating and treating the remaining ozone of the sterilizer after sterilization of the object inside the packaging container by the change of the atmospheric or oxygen injection pressure of the pure-plasma sterilizer of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 순수 플라즈마 멸균기의 잔존 오존 농도의 자연 감쇄 실험이다. 1 is a natural attenuation experiment of the residual ozone concentration in a pure plasma sterilizer.

도 1(a)는 실험에서 사용한 멸균 챔버(내부 체적: 35x36x38 cm³, 약 48 liter)이다. 챔버 내부의 뒷벽에 플라즈마 패널(면적 25x25 cm²)을 설치하였고, 플라즈마 발생으로 인한 챔버 내의 오존 농도는 300 ppm이다.Figure 1 (a) is a sterile chamber (internal volume: 35x36x38 cm ³ , about 48 liter) used in the experiment. A plasma panel (area 25x25 cm ² ) was installed on the back wall inside the chamber, and the ozone concentration in the chamber due to plasma generation was 300 ppm.

도 1(b)는 플라즈마 발생 전원 차단 이후의 챔버 내부의 잔존 오존 밀도의 자연 감쇄 실험 결과에 따른 시간에 따른 오존 농도(log값)의 그래프이다. 그래프와 같이 초기 300 ppm의 오존 농도가 1 시간 이후 180 ppm, 2 시간 이후 120 ppm, 3 시간 이후 80 ppm, 그리고 10 시간 이후에 4 ppm이 된다. 초기의 오존 밀도 300 ppm이 오존 허용치 0.05 ppm로 자연 감쇄 시간 약 20 시간이 소요된다. 이와 같이 오존이 자연 감쇄하여 산소로 변환되는데 장시간이 소요된다. 1 (b) is a graph of ozone concentration (log value) over time according to a natural attenuation experiment result of the residual ozone density inside the chamber after the plasma generation power is cut off. As shown in the graph, the initial 300 ppm ozone concentration becomes 180 ppm after 1 hour, 120 ppm after 2 hours, 80 ppm after 3 hours, and 4 ppm after 10 hours. The initial ozone density of 300 ppm is an ozone allowance of 0.05 ppm, which takes about 20 hours of natural decay time. As such, ozone is naturally attenuated and converted into oxygen.

도 1(b)의 실험 데이터에서 잔존 오존 농도(n)의 자연 감쇄 관계식은 n(t)=n_oexp{-t/T_N}로 주어지며, 자연 감쇄 특성 시간 T_N= 2.4 hr이다.In the experimental data of FIG. 1 (b), the natural attenuation relation formula of the residual ozone concentration (n) is given by n (t) = n _o exp {-t / T _N }, and the natural attenuation characteristic time T _N = 2.4 hr.

도 2는 순수-플라즈마 멸균기(100)의 잔존 오존 배기 방식을 도시한 단면도이며, (a)는 히터 코일관(210)에 의한 종래의 오존 배기 방식이고, (b)는 본 발명에서 제시하는 상자형 탄소필터(220)에 의한 오존 배기이다. 2 is a cross-sectional view showing the residual ozone exhausting method of the pure-plasma sterilizer 100, (a) is a conventional ozone exhausting method by the heater coil tube 210, (b) is a box presented in the present invention Ozone exhaust by the type carbon filter 220.

멸균 챔버(110) 내부의 적어도 어느 한 면 이상의 면에 플라즈마 패널(111)을 설치한다. 멸균 대상의 물체(피멸균체)는 거치대(112) 위에 소정의 트레이(113)에 적재하여 투입한다. 거치대(112)와 트레이(113)는 플라즈마의 확산이 용이하도록 철선 혹은 비철재의 선형 재를 사용하여 그물로 구성하고 충분한 확산공간을 확보한다. 플라즈마 패널(111)의 플라즈마 발생 방식은 본 특허의 범위가 아니며, 기본적으로 본 발명자들의 출원특허(출원번호 10-2016-0078967(플라즈마 멸균기) 및 10-2017-0132897(플라즈마 방출 다이오드 소자))에 기술한 플라즈마 소자들을 적용할 수 있다. The plasma panel 111 is installed on at least one or more surfaces inside the sterilization chamber 110. The object (sterilized object) to be sterilized is loaded into the predetermined tray 113 on the cradle 112 to be input. The cradle 112 and the tray 113 are formed of a net using a linear material of a wire or non-ferrous material to facilitate the diffusion of plasma and secure a sufficient diffusion space. The plasma generation method of the plasma panel 111 is not within the scope of this patent, and is basically applied to the applicant's patents (Application Nos. 10-2016-0078967 (plasma sterilizer) and 10-2017-0132897 (plasma emitting diode device)). The described plasma elements can be applied.

도 2(a)는 종래의 히팅코일을 사용한 오존 제거 배기 방식이다. 이는 대한민국특허 10-0545569호 및 출원번호 10-2016-0078967에 제시되어 있다. Figure 2 (a) is an ozone removal exhaust method using a conventional heating coil. This is proposed in Korean Patent No. 10-0545569 and Application No. 10-2016-0078967.

코일 히팅관(210)에 의한 오존 배기 실험 결과는 다음과 같다.The results of the ozone exhaust test by the coil heating tube 210 are as follows.

멸균기 챔버(내부 체적: 35x36x38 cm³)의 잔존 오존 농도가 300 ppm일 때, 히터 코일관(210)을 통하여 배출 오존의 농도를 기준치 0.05 ppm 이하로 제어하기 위하여는 히팅코일의 길이를 1 m로 구성하고, 코일 온도 800 ^oC의 고온의 석영관을 통과하여야 한다. 이때 코일의 소모 전력은 약 2 kW 이상의 대전력임을 본 발명자의 실험을 통하여 확인하였다. 이러한 대전력의 히터를 멸균장치에 채용하는 것은 매우 부적합하다. 특히, 사무실 등 실내용도로 사용하기 위한 멸균장치에 고온의 히팅관(210)을 적용하는 것은 부적절하다. When the residual ozone concentration in the sterilizer chamber (internal volume: 35x36x38 cm ³ ) is 300 ppm, in order to control the concentration of the discharged ozone through the heater coil tube 210 to a reference value of 0.05 ppm or less, the length of the heating coil is set to 1 m. It must be constructed and passed through a high-temperature quartz tube with a coil temperature of 800 ^o C. At this time, it was confirmed through the experiment of the present inventors that the power consumption of the coil was about 2 kW or more. It is very unsuitable to employ such a high-power heater for a sterilization device. In particular, it is inappropriate to apply a high-temperature heating tube 210 to a sterilization device for indoor use such as an office.

도 2(b)는 탄소필터 상자(220)를 통과하는 오존 제거 배기 방식이다. 탄소필터 상자내부에는 상용화된 탄소 부직포를 채웠다. 본 발명자의 실험에 의하면, 멸균기 챔버 내부의 잔존 오존 농도 300 ppm일 때, 탄소 필터 상자(10x10x10 cm³)을 통한 배기 오존 농도는 약 50 ppm이다. 탄소 필터 상자의 크기를 20x20x20 cm³로 하면, 배출되는 오존의 농도는 약 5 ppm이다. 이 오존 농도는 여전히 허용치보다 큰 값이다. 따라서 배기 오존의 농도가 0.05 ppm로 되기 위하여는 탄소필터 상자(220)가 더 커져야 한다. 따라서 이러한 멸균장치는 오존 배출 상자가 멸균 챔버보다 커져야 하며, 이는 실내용도의 멸균장치에는 부적절하다. 2 (b) is an ozone removal exhaust method that passes through the carbon filter box 220. The carbon filter box was filled with a commercially available carbon nonwoven fabric. According to the experiment of the inventor, when the residual ozone concentration inside the sterilizer chamber is 300 ppm, the exhaust ozone concentration through the carbon filter box (10x10x10 cm ³ ) is about 50 ppm. If the size of the carbon filter box is 20x20x20 cm ³ , the concentration of ozone discharged is about 5 ppm. This ozone concentration is still above the allowable value. Therefore, the carbon filter box 220 has to be larger in order to have the exhaust ozone concentration of 0.05 ppm. Therefore, such a sterilization apparatus requires that the ozone discharge box be larger than the sterilization chamber, which is inappropriate for sterilization equipment for indoor use.

위의 실험 결과 오존 농도의 감쇄는 탄소필터가 히팅 코일보다 효과적이라는 결론을 얻는다. 히팅 코일은 전력 손실이 매우 크다. 탄소필터에 의한 오존 처리는 상자 크기가 커져야하는 단점이 있다. 특히, 멸균 챔버의 오존 농도가 수 1000 ppm이면, 상기와 같은 오존 방출 방식으로 0.05 ppm 이하의 오존을 방출하는 것은 거의 불가능하다. 결론적으로 순수 플라즈마 멸균기의 잔존 오존 처리는 멸균완료 시간 당시의 초기 오존 농도에 따라서 장시간이 소요될 수 있다. 따라서 히팅 방식이나 탄소 필터 통과 방식, 혹은 두 가지 방식을 혼용한다 하여도 이러한 오존 배기 방식은 바람직하지 않다.As a result of the above experiment, it is concluded that the attenuation of the ozone concentration is more effective than the heating coil. The heating coil has a very large power loss. Ozone treatment with a carbon filter has a disadvantage in that the box size must be increased. In particular, when the ozone concentration in the sterilization chamber is several thousand ppm, it is almost impossible to emit less than 0.05 ppm of ozone by the above-described ozone emission method. Consequently, the remaining ozone treatment of the pure plasma sterilizer may take a long time depending on the initial ozone concentration at the time of completion of sterilization. Therefore, even if a heating method, a carbon filter passing method, or a combination of the two methods is used, such an ozone exhaust method is not preferable.

따라서 본 발명은 순수 플라즈마 멸균장치에서 위와 같은 오존 제거 배기 실험 결과를 이용하여 멸균기 내부의 잔존 오존을 짧은 시간 내에 처리하는 기술을 제공하고자 한다.Therefore, the present invention is to provide a technique for treating residual ozone inside a sterilizer within a short time using the above-described ozone removal exhaust test result in a pure plasma sterilization apparatus.

도 3은 본 발명의 실시예로서 대기압의 순수-플라즈마 멸균기와 잔존 오존의 순환에 의한 오존의 처리 방식을 제시한 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view showing a method of treating ozone by circulating the purified ozone and residual ozone of atmospheric pressure pure water plasma as an embodiment of the present invention.

피멸균체를 적재하는 멸균 챔버(110)와 잔존 오존 처리를 위한 보조 챔버(120)로 구성한다. 오존 처리 보조 챔버(120)는 탄소필터상자(122)를 설치하며, 보조적으로 히팅 패널(121)을 추가로 설치할 수 있다. 탄소필터상자(122)는 내부에 탄소부직포를 배치하며, 분말 또는 조각형의 활성탄 및 MnO₂ 분말 등을 복합적으로 사용할 수 있다. 보조 챔버 내부에 장착되는 오존 제거 필터는 탄소부직포, 분말 또는 조각형의 활성탄, 분말의 MnO₂ 중 하나 이상을 포함하는 혼합형의 필터로 구성될 수 있다. 멸균 챔버(110)와 보조 챔버(120) 간에 잔존 오존의 흐름을 유발하는 공기 펌프(300) 혹은 팬을 장착한다. 멸균 챔버(110) 내의 피멸균체가 플라즈마 입자들에 의하여 멸균이 완료되면, 플라즈마 발생 전원을 차단하고, 공기 펌프 혹은 팬을 사용하여 잔존 오존을 주 챔버에서 보조 챔버로 순환시켜 순환과정에서 보조 챔버의 오존 필터에서 오존이 처리된다.It consists of a sterilization chamber (110) for loading the sterilized body and an auxiliary chamber (120) for remaining ozone treatment. The ozone treatment auxiliary chamber 120 may be provided with a carbon filter box 122, and additionally a heating panel 121 may be additionally installed. The carbon filter box 122 is provided with a carbon nonwoven fabric therein, and a powdered or flaky activated carbon and MnO ₂ powder may be used in combination. The ozone removal filter mounted inside the auxiliary chamber may be composed of a carbon-type non-woven fabric, a powdered or flaky activated carbon, and a mixed filter including one or more of powdered MnO ₂ . An air pump 300 or a fan that causes the flow of residual ozone is mounted between the sterilization chamber 110 and the auxiliary chamber 120. When sterilization of the sterilized body in the sterilization chamber 110 is completed by the plasma particles, the plasma generating power is cut off, and the residual ozone is circulated from the main chamber to the auxiliary chamber using an air pump or a fan, thereby circulating the auxiliary chamber. Ozone is treated in the ozone filter.

도 3의 멸균 챔버의 내부 부피는 35x36x38 cm³이고, 탄소필터가 채워진 오존 제거 보조 챔버의 내부 체적은 30x30x10 cm³이며, 그리고 챔버 내부 온도는 상온(25 ℃ 내외)이다. 초기 오존 농도 300 ppm이 오존 순환방식으로 오존 처리 3분 경과하여 오존 농도가 0.05 ppm 이하가 되었다. 이는 탄소필터에 의한 오존 순환 방식의 처리가 탁월한 효과를 보여준 것이다.The internal volume of the sterilization chamber of FIG. 3 is 35x36x38 cm ³ , the internal volume of the ozone removal auxiliary chamber filled with carbon filter is 30x30x10 cm ³ , and the temperature inside the chamber is room temperature (around 25 ° C). The initial ozone concentration of 300 ppm was passed through the ozone circulation system for 3 minutes, and the ozone concentration became 0.05 ppm or less. This shows that the treatment of the ozone circulation method by the carbon filter is excellent.

히팅 패널(표면 온도 300도, 패널 면적 30x10 cm²)을 설치하여 상기 보조 챔버의 내부 온도가 40도로 상승하는 경우, 멸균 챔버 초기 오존 농도 300 ppm가 0.05 ppm으로 감소되는 시간은 2.5 분으로 단축된다. 히팅 패널이 고온인 경우는 오존 감쇄의 효과가 있는 것으로 확인되었다. 그러나 멸균 챔버 내부가 고온이면 피멸균체에 영향을 주는 경우를 감안하면, 탄소필터에 의한 오존 감쇄 효과가 충분하므로 히팅패널은 보조적인 적용으로 함이 바람직하다.When the heating panel (surface temperature 300 ° C, panel area 30x10 cm ² ) is installed to increase the internal temperature of the auxiliary chamber to 40 ° C, the time at which the initial ozone concentration of 300 ppm is reduced to 0.05 ppm is reduced to 2.5 minutes. . When the heating panel was at high temperature, it was confirmed that there was an effect of ozone decay. However, when the inside of the sterilization chamber is high temperature, considering the effect on the sterilized body, the effect of attenuating the ozone by the carbon filter is sufficient, so the heating panel is preferably used as an auxiliary application.

도 4는 본 발명의 대기 및/혹은 산소를 주입하여 멸균 챔버(110)의 내부 압력의 변화에 의한 순수-플라즈마 멸균기에서 오존의 순환 방식에 의한 잔존 오존의 처리 방식을 제시한 단면도이다. 이러한 멸균장치는 포장된 피살균체, 튜브관, 그리고 의류 등과 같이 플라즈마의 침투가 어려운 물체의 살균을 위한 멸균장치이다. 4 is a cross-sectional view showing a method of treating residual ozone by a circulation method of ozone in a pure-plasma sterilizer by changing the internal pressure of the sterilization chamber 110 by injecting atmospheric and / or oxygen of the present invention. This sterilization device is a sterilization device for sterilization of objects that are difficult to penetrate plasma, such as packaged sterilized objects, tube tubes, and clothing.

동작원리는 다음과 같다. 공기 펌프를 사용하여 초기 진공으로 멸균 챔버와 포장된 피멸균체 내부의 공기를 제거한다. 초기 진공도는 일반 공기 펌프를 사용할 수 있도록 하며, 이에 의한 진공도는 수 Torr로 형성될 수 있다. 대형 전문 멸균장치의 경우는 로터리 펌프를 사용하여 mTorr의 초기 진공도를 형성할 수도 있다. 진공 이후에 단계별로 일정 압력의 대기 혹은 산소를 주입하여 플라즈마를 발생한다. 이때 챔버 내부가 수 십 Torr 저압인 경우에 저전압으로 플라즈마가 발생하는 장점이 있다. 발생된 플라즈마 입자들이 저압력의 포장용기 내부의 피멸균체로 침투하며, 멸균 챔버에 주입되는 기체의 압력 증가에 따라서 방전 전압을 연동하여 증가시켜 플라즈마를 발생시키면, 저압력의 포장용기 내부로 고압력의 플라즈마가 용이하게 침투하여 멸균 효과가 증가한다. 멸균 완료 이후 플라즈마 발생 전원을 차단하고, 잔존 오존을 주 챔버와 오존 제거 보조 챔버 사이를 순환시켜 순환과정에서 오존이 기준치 이하로 제거되며, 이는 도 2와 동일한 방식이다. The operation principle is as follows. The initial vacuum is used to remove the air inside the sterilization chamber and the packaged sterilized object using an air pump. The initial vacuum degree allows a general air pump to be used, and the vacuum degree by this can be formed to several Torr. In the case of a large professional sterilization apparatus, an initial vacuum degree of mTorr can also be formed using a rotary pump. Plasma is generated by injecting atmospheric or oxygen at a constant pressure step by step after vacuum. At this time, when the inside of the chamber is a low pressure of several tens of Torr, there is an advantage that plasma is generated at a low voltage. When the generated plasma particles penetrate into the sterilized body inside the low pressure packaging container and generate a plasma by interlocking the discharge voltage according to the pressure of the gas injected into the sterilization chamber, generating plasma, the high pressure is generated into the low pressure packaging container. Plasma easily penetrates and the sterilization effect increases. After the sterilization is completed, the plasma generating power is cut off, and the remaining ozone is circulated between the main chamber and the ozone removal auxiliary chamber to remove ozone below a reference value in the circulating process, which is the same method as in FIG. 2.

도 3과 도 4에서 멸균 챔버에 피살균체를 넣고 꺼내는 개폐용 문(도어)을 표시하지 않았다. 그리고 살균 시간을 조정하는 기능과 살균 완료 시에 자동으로 전원이 차단되고, 개폐할 수 있는 표시 등은 본 출원에서는 나타내지 않았으나, 이는 살균장치의 통상적인 사항이다. 다만, 본 장치의 살균 시간은 피살균체의 종류와 양에 따라서 달라진다. In Figs. 3 and 4, the door (door) for opening and closing the sterilization chamber into and out of the sterilized body is not shown. And the function to adjust the sterilization time and the power is automatically cut off when sterilization is completed, and the indication that can be opened and closed are not shown in the present application, but this is a general matter of the sterilization device. However, the sterilization time of this device varies depending on the type and amount of the object to be sterilized.

본 발명의 도 3은 중소형 멸균장치에 적용된다. 이 장치는 의료기관 및 일반 가정용으로 제시한다. 의료 기구를 간편하게 소독 및 멸균할 수 있는 장치이다. 가정에서는 유아용 기구나 식기 등의 소독과 멸균을 위한 장치이다.3 of the present invention is applied to small and medium-sized sterilization apparatus. This device is intended for medical institutions and general household use. It is a device that can easily disinfect and sterilize medical instruments. At home, it is a device for disinfection and sterilization of infant equipment and utensils.

본 발명의 도 4는 중대형 멸균장치의 개념도로서, 의료기관이나 멸균 전문 업체용 장치이다. 대용량의 피멸균체 및 농수산물의 멸균 및 부패 방지에 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 플라즈마 멸균 장치의 경우, 독성의 멸균 가스를 사용하지 않고 대기압 플라즈마로 살균하기 때문에 각종 농수산물을 비롯한 식품에도 적용될 수 있다. 컨테이너 형 멸균장치를 구성하고 칸막이를 설치하면 더욱 많은 벽면이 생기므로 여기에 각 구간마다 면 플라즈마 소스를 설치하여 고밀도 플라즈마로 멸균처리 할 수 있다. 4 of the present invention is a conceptual diagram of a medium-large sterilization device, a device for a medical institution or a professional sterilization company. It can be used to sterilize and prevent spoilage of large-scale sterilized organisms and agricultural and marine products. That is, in the case of the plasma sterilization apparatus of the present invention, since it is sterilized with atmospheric plasma without using toxic sterilizing gas, it can be applied to foods including various agricultural and marine products. If a container type sterilization device is configured and a partition is installed, more wall surfaces are generated, and a surface plasma source can be installed in each section to sterilize with high density plasma.

한편, 상기 실시 예와 실험 예들에서 제시한 구체적인 수치들은 예시적인 것으로 필요에 따라 변형 가능함은 물론이며, 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 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.On the other hand, the specific numerical values given in the above embodiments and experimental examples are exemplary and can be modified as necessary, and those skilled in the art to which the present invention pertains may have other specific functions without changing the technical concept or essential features of the present invention. It will be understood that it can be carried out in the form. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention. do.

멸균기 (100), 주 챔버 (110), 보조 챔버 (120),
플라즈마 패널(111), 거치대(112), 트레이(113)
오존 배출구(200), 열선관(210), 히터 코일(211), 오존 필터상자(220), 탄소필터(221),
히팅패널 (121), 탄소필터 상자 (122),
펌프 (300), 오존 측정기 (310), 진공배기구(320), 기체주입구(330)Sterilizer 100, main chamber 110, auxiliary chamber 120,
Plasma panel 111, cradle 112, tray 113
Ozone outlet 200, hot wire tube 210, heater coil 211, ozone filter box 220, carbon filter 221,
Heating panel (121), carbon filter box (122),
Pump 300, ozone meter 310, vacuum exhaust 320, gas inlet 330

Claims

A closed sterilization chamber with a door;
An auxiliary chamber adjacent to the sterilization chamber; And
And an air pump disposed between the sterilization chamber and the auxiliary chamber.
The sterilization chamber,
Plasma panels installed on any one or more of the ceiling, bottom, wall, partition shelf, and the sterilization chamber;
A vacuum exhaust port capable of forming a vacuum with respect to the sterilization chamber; and
It is provided with a gas injection port for injecting gas into the sterilization chamber,
The auxiliary chamber is provided with a filter for removing ozone;
Put the sterilized body inside the sterilization chamber,
The sterilized body includes a packaged sterilized body, a tube, or clothing,
Through the vacuum exhaust port, the air inside the sterilization chamber and the sterilized body is removed by an initial vacuum and vacuumized.
After the vacuum, the plasma is generated by injecting atmospheric or oxygen at a constant pressure through the gas inlet step by step, and the discharge voltage is interlocked to increase according to the pressure of the gas injected into the sterilization chamber,
The generated plasma is penetrated by the pressure difference into the low-pressure packaging container, or into the tube or clothing,
After sterilization of the sterilized body with the plasma, the plasma power is cut off,
After operating the air pump between the sterilization chamber and the auxiliary chamber, air flow including ozone is circulated to remove ozone by a filter installed in the auxiliary chamber, and the residual ozone concentration in the sterilization chamber becomes below a predetermined reference value. , To open the door of the sterilization chamber and take out the sterilized body,
The ozone removal filter mounted inside the auxiliary chamber is a pure plasma sterilization system characterized in that it is a mixed type filter comprising at least one of carbon nonwoven fabric, powdered or flaky activated carbon, and powdered MnO ₂ .

The pure plasma sterilization system of claim 1, wherein the auxiliary chamber further comprises a heating panel.

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