KR20100124322A - 멸균장치 및 멸균처리방법 - Google Patents

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기요타카 아라이
도모유키 히로세
마사야키 미케
류이치 이와사키
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사이안 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 멸균장치는, 멸균제의 공급원과, 피처리물의 멸균처리를 위해 상기 피처리물이 수용된 상태에서 상기 멸균제가 충전되는 제1 멸균실 및 제2 멸균실과, 상기 공급원과 상기 제1 멸균실 및 제2 멸균실을 접속하는 제1 관로와, 상기 제1 멸균실과 상기 제2 멸균실을 접속하는 제2 관로와, 상기 제1 멸균실에서 멸균처리로 이용된 잔류 멸균제를 상기 제2 관로를 통해 상기 제2 멸균실에 도입시키는 공급 수단을 구비한다.

Description

멸균장치 및 멸균처리방법{Sterilizer and sterilization method}
본 발명은 의료용 기구 등의 피처리물에 대하여 멸균처리를 실시하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
피처리물에 멸균처리를 실시하는 멸균장치에 대해서, 예를 들어 바이오 분야에서의 병렬적인 멸균 실험이나 의료용 기구 등을 저수량으로 멸균처리하는 경우, 복수의 멸균실을 준비하고, 각 실 개별적으로 멸균처리를 실시하는 것이 바람직하다. 그러한 요망사항에 대응한 선행 기술이 특허 문헌 1에 제안되어 있다.
특허 문헌 1의 멸균장치는, 복수의 멸균실을 갖추고 있고 각 멸균실에 대해서, 흡기계 배관 및 배기계 배관이 병렬적으로 배관되고 있다. 각 멸균실에서는, 이들 배관에 적당히 배치된 댐퍼나 밸브를 제어하는 일로서, 개별적으로 멸균처리를 실시할 수 있다. 또한, 멸균처리에 사용된 가스를 멸균 가스 발생장치로 순환시켜서 재사용하는 일도 나타내고 있다.
그러나, 특허 문헌 1의 멸균장치는, 바이오 관련 기술에 적용되는 장치이며, 실험 사이클이 길고, 멸균처리에서 필요로 하는 시간에 대해서는, 특별히 고려되어 있지 않고 있다.
특허 문헌 1: 특공평 6－7857호 공보
본 발명의 목적은, 멸균처리에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있는 멸균장치 및 그 방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 멸균장치는, 멸균제의 공급원과, 피처리물의 멸균처리를 위해 상기 피처리물이 수용된 상태에서 상기 멸균제가 충전되는 제1 멸균실 및 제2 멸균실과, 상기 공급원과 상기 제1 멸균실 및 제2 멸균실을 접속하는 제1 관로와, 상기 제1 멸균실과 상기 제2 멸균실을 접속하는 제2 관로와, 상기 제1 멸균실에 있어서의 멸균처리로 이용된 잔류 멸균제를, 상기 제2 관로를 통해 상기 제2 멸균실에 도입시키는 공급 수단을 갖춘다.
상기와 같은 구성에 의하면, 제1 멸균실에서 멸균처리가 실행된 후, 그 잔류 멸균제가 제2 멸균실에 도입되므로, 상기 제2 멸균실을 멸균제로 채우는 시간을 단축할 수 있게 된다. 또한, 상기 멸균제의 공급원은, 플라즈마 반응에 의해 멸균제를 생성하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 멸균장치를 이용하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째. 제1 멸균실에서 사용한 멸균 가스를 제2 멸균실에서 사용하는 일로써, 제2 멸균실에 있어서 멸균처리에 필요한 양의 멸균 가스를 충전하는 시간을 큰폭으로 단축할 수 있다.
둘째. 순환 경로를 활용하고, 상기 제1 멸균실로부터 상기 제2 멸균실로의 상기 잔류 멸균가스의 이행을 도모하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 상기 순환 경로의 일부를 상기 제2 관로로서 이용할 수 있어 배관 구성을 간소화할 수 있다.
셋째. 의료품 또는 위생상품 등의 피처리물을 연속적으로 멸균처리하는 것이 가능하며, 멸균처리 시간 단축에 있어서 특히 효과적이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 멸균장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 멸균장치의 작동을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 멸균장치를 나타내는 블럭도이다.
도 4는 플라즈마 엔진의 구성을 개략적으로 나타내 보이는 블럭도이다.
도 5는 도파관에 장착된 상태의 플라즈마 노즐을 나타내는 단면도이다.
도 6은 제2 실시 형태의 멸균장치의 작동을 나타내는 타임 차트이다.
도 7은 전자밸브 및 펌프의 제어 상태를 나타내는 표형식 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 멸균장치를 나타내는 블럭도이다.
도 9는 제3 실시 형태의 멸균장치에 있어서의 처리방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 목적, 특징 및 이점은 아래의 상세한 설명과 첨부된 도면들에 의해서 보다 명백이 설명된다.
［제1 실시 형태］
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 멸균장치(100)를 나타내는 블럭도이다. 멸균장치(100)는, 예를 들어 메스, 겸자(鉗子, 외과 수술용구), 카테터(catheter)등의 의료용 기구나, 포장 시트, 접시, 병 등의 식품 포장재를 피처리물로 하여, 이것들에 멸균제를 적용시켜 멸균처리를 실시하기 위한 장치이다.
멸균장치(100)는, 제1 챔버(101)(제1 멸균실), 제2 챔버(102)(제2 멸균실), 멸균 가스원(103)(멸균제의 공급원) 및 정화부(104)의 각 유닛과, 이들 유닛을 서로 접속하는 제1~제6 배관(111~116)과, 이들 배관의 적소에 배치된 제1~제6 전자밸브(V11~V16) 및 제1~제4 펌프(P11~P14)와, 멸균장치(100)의 전기적 제어를 실시하는 제어부(105)를 갖추고 있다.
제1 챔버(101) 및 제2 챔버(102)는 실질적으로 동일한 챔버이고, 피처리물이 수용되는 밀폐 공간을 제공하는 챔버이며, 예를 들어 스텐레스강 등으로 구성되어 내압 구조를 갖춘 챔버이다. 미도시되었지만, 양 챔버(101, 102)에는 피처리물을 반입출하기 위한 도어가 갖추어져 있고, 그 내부에는, 피처리물을 적재하기 위한 처리 트레이가 갖추어져 있다. 또한, 양 챔버(101, 102)의 내부에는, 예를 들어 멸균제의 농도를 계측하는 농도 센서나, 챔버 내의 압력을 검출하는 압력 센서 등의 각종 센서부재가 배치되어 있다.
멸균 가스원(103)은, 산화에틸렌가스, 질소산화물가스 또는 이산화질소가스, 오존가스 등의 멸균가스(멸균제)를 제1 챔버(101) 및 제2 챔버(102)에 공급한다. 멸균 가스원(103)은, 예를 들면 멸균가스의 공급 봄베(Bombe)나, 원료 가스에 특정의 화학반응 처리(예를 들어 플라즈마 반응 처리)를 실시하여 멸균 가스를 생성하는 장치 등이다.
정화부(104)는 제1 챔버(101) 및 제2 챔버(102) 내에서의 피처리물의 멸균처리 후에 잔류한 멸균 가스나 반응 생성물을 정화한다. 제어부(105)는 CPU(중앙연산 처리장치)를 포함하고, 소정의 프로그램에 근거하여 제1~ 제4 펌프(P11~P14)의 작동 제어, 및 제1~ 제6 전자 밸브(V11~V16)의 개폐 제어를 실시한다.
멸균 가스원(103)과 제1 챔버(101)는 제1 배관(111)(제1 관로의 일부)으로 접속되고, 이 제1 배관(111)에는 제1 펌프(P11)(도입 수단)와 제1 전자 밸브(V11)가 배치되어 있다. 제1 배관(111)으로부터, 제1 펌프(P11)와 제1 전자 밸브(V11)의 사이에 있어서, 제2 배관(112)(제1 관로의 일부)이 분기 되어 있다. 제2 배관(112)에는 제2 전자 밸브(V12)가 배치되어 있다. 제2 챔버(102)는, 이 제2 배관(112)과 제1 배관(111)의 상류측 부분을 개입시켜 멸균 가스원(103)과 접속되어 있다.
제1 챔버(101)와 제2 챔버(102)의 사이에는, 한쪽의 챔버에서 멸균처리를 실시한 후에 잔류하는 멸균 가스(잔류 멸균제)를 다른 쪽의 챔버에 도입시키기 위한 공급 수단이 설치되어 있다. 제1 실시 형태에서는, 이 공급 수단으로서 제1 챔버(101)와 제2 챔버(102)를 접속하는 제3 배관(113) 및 제4 배관(114)(제2 관로)과, 제3 배관(113)에 배치되는 제2 펌프(P12) 및 제3 전자 밸브(V13)와, 제4 배관(114)에 배치되는 제3 펌프(P13) 및 제4 전자 밸브(V14)를 갖추고 있다.
제2 펌프(P12)는, 제3 배관(113)을 통해서, 제1 챔버(101) 내의 가스를 제2 챔버(102) 내로 향하게 하는 가스류를 발생시키는 펌프이다. 반대로, 제3 펌프(P13)는, 제4 배관(114)을 통해서, 제2 챔버(102) 내의 가스를 제1 챔버(101) 내로 향하게 하는 가스류를 발생시키는 펌프이다. 또한, 제1 챔버(101)와 제2 챔버(102) 사이의 압력차이를 이용해 가스를 이동시키는 경우에는, 상기의 것들인 제2, 제3 펌프(P12, P13)를 생략할 수도 있다.
제1 챔버(101)에서는, 배기용의 제5 배관(115)이 인출되어 있다. 제5 배관(115)에는, 상류측으로부터 차례로, 제5 전자 밸브(V15), 상술한 정화부(104) 및 배기용의 제4 펌프(P14)가 배치되어 있다. 또한 제2 챔버(102)로부터, 배기용의 제6 배관(116)이 인출되어 있다. 제6 배관(116)에는 제6 전자 밸브(V16)가 배치되고, 그 하류단은 제5 전자 밸브(V15)와 정화부(104)의 사이에 있어서, 제5 배관(115)에 합류된다.
상기 형태로 구성된 멸균장치(100)의 작동을, 도 2에 나타내어진 플로차트(flow chart)에 근거하여 설명한다. 먼저, 제1 챔버(101) 및 제2 챔버(102)에 피처리물이 수용된 상태에서, 양 챔버(101, 102) 내부가 감압된다(단계 S1). 이때, 제어부(105)는, 제5, 제6 전자 밸브(V15, V16)를 열고, 그 외의 전자 밸브는 닫음으로서 제3 펌프(P13)를 동작시켜 양 챔버(101, 102)를 진공상태로 되게 한다. 이에 의해, 챔버 내의 피처리물이 건조 상태로 된다. 또한 상기 진공상태는, 피처리물의 종류에 따라서는 생략할 수도 있다.
다음에 제어부(105)는, 제1 전자 밸브(V11)를 열고, 그 외의 전자 밸브는 모두 닫음으로서 제1 펌프(P11)를 동작시킨다. 이것에 의해, 제1 챔버(101) 내부에 멸균 가스원(103)으로부터 멸균 가스가 도입된다(단계 S2). 멸균 가스의 공급은, 제1 챔버(101) 내부가 대기압이 될 때까지 계속 이루어진다. 그 후, 제어부(105)는 제1 전자 밸브(V11)를 닫고, 멸균에 필요한 일정시간만 상태를 유지한다(단계 S3).
계속하여, 제1 챔버(101) 내에서 멸균에 사용된 잔류 멸균 가스를, 제2 챔버(102)에 도입시키는 단계가 실행된다(단계 S4). 이 단계을 위해서 제어부(105)는, 제3 전자 밸브(V13)만을 개방함과 동시에 제2 펌프(P12)를 동작시킨다. 이에 따라, 제1 챔버(101)와 제2 챔버(102)의 압력차도 상준(相俊)하게 되고, 단번에 잔류 멸균 가스가 제2 챔버(102) 내로 도입된다. 이 상태는, 제1 챔버(101)와 제2 챔버(102)의 압력이 평형할 때까지 계속된다. 이러한 조작에 의해, 제2 챔버(102)내에서는, 얼마 안되는 시간에 필요량의 50%정도의 멸균 가스가 도입되는 형태로 된다.
그 후, 제어부(105)는, 제2 전자 밸브(V12)를 개방하고, 그 외의 전자 밸브는 모두 닫음으로서 제1 펌프(P11)를 동작시킨다. 이에 따라, 제2 챔버(102) 내부에 멸균 가스원(103)으로부터 멸균 가스가 도입된다(단계 S5). 이때, 이미 제2 챔버(102) 내에는 전단계 S4로 멸균 가스가 50%정도 도입되고 있으므로, 가스 도입 시간을 단축할 수 있다. 또한, 단계 S4에 대해서, 압력 평형 후에도 제2 펌프(P12)를 계속 동작시켜서 보다 많은 멸균 가스를 제2 챔버(102)에 보내는 형태로 하는 것도 좋다. 이 경우, 단계 S5에 있어서의 가스 도입 시간을 한층 단축할 수 있게 된다.
계속하여, 제1 챔버(101)의 배기와 제2 챔버(102) 내에서의 피처리물의 멸균처리가 병행하여 실행된다(단계 S6). 이때 제어부(105)는, 적어도 제2, 제3, 제4, 제6 전자 밸브(V12, V13, V14, V16)를 닫음으로서 멸균에 필요한 일정시간만 제2 챔버(102)를 밀폐 상태로 유지한다. 한편, 제5 전자 밸브(V15)를 개방하여 제4 펌프(P14)를 동작시키고, 제1 챔버(101) 내에 잔류하는 멸균 가스를, 정화부(104)에서 무해화한 다음 배기시킨다. 그 후, 제1 챔버(101)로부터 멸균이 끝난 피처리물이 꺼내진다.
그 다음, 제1 챔버(101) 내에서 멸균처리가 재차 실행되는 설정이 주어지고 있는지 아닌지가 확인된다(단계 S7). 재실행이 예정되어 있는 경우(단계 S7에서 예(YES)), 제2 챔버(102)의 잔류 멸균 가스를 제1 챔버(101)에 도입시키는 단계가 실행된다(단계 S8). 이 경우는, 작업자가 새로운 피처리물을 제1 챔버(101)에 수용하고, 이 제1 챔버(101)에 대해서 단계 S1과 같은 감압 처리가 선행하여 실행된다.
단계 S8에 대해서, 제어부(105)는, 제4 전자 밸브(V14)만을 개방함과 동시에 제3 펌프(P13)를 동작시킨다. 이에 의해, 제2 챔버(102)의 잔류 멸균 가스가 제1 챔버(101) 내로 도입된다. 상기 도입 동작은 상기 단계 S4의 반대 동작이며, 이에 의해 제1 챔버(101) 내에는, 얼마 안되는 시간에 필요량의 50%정도의 멸균 가스가 도입되게 된다.
그 후, 제어부(105)는, 제1 전자 밸브(V11)를 개방하고, 그 외의 전자 밸브는 모두를 닫음으로서 제1 펌프(P11)를 동작시킨다. 이에 의해, 제1 챔버(101) 내에 멸균 가스원(103)으로부터 멸균 가스가 도입된다(단계 S9). 이때, 이미 제1 챔버(101) 내에는 전 단계 S8로 멸균 가스가 50%정도 도입되고 있으므로, 가스 도입 시간을 단축할 수 있다.
계속하여, 제2 챔버(102)의 배기와, 제1 챔버(101) 내에서의 피처리물의 멸균처리가 병행하여 실행된다(단계 S10). 이때 제어부(105)는, 적어도 제1, 제3, 제4, 제5 전자 밸브(V11, V13, V14, V15)를 닫음으로서 멸균에 필요한 일정시간만 제1 챔버(101)를 밀폐 상태로 유지한다. 한편, 제6 전자 밸브(V16)를 개방하여 제4 펌프(P14)를 동작시키고, 제2 챔버(102) 내에 잔류하는 멸균 가스를, 정화부(104)에서 무해화한 다음 배기시킨다. 그 후, 제2 챔버(102)로부터 멸균이 끝난 피처리물이 꺼내진다.
그런 후, 제2 챔버(102) 내에서 멸균처리가 재차 실행되는 설정이 주어지고 있는지 아닌지, 즉 계속해 피처리물의 멸균처리가 예정되어 있는지 아닌지가 확인된다(단계 S11). 재실행이 예정되어 있는 경우(단계 S11에서 예(YES)), 단계 S4로 돌아오고 처리가 반복된다. 한편, 재실행이 예정되지 않은 경우(단계 S11로 아니오(NO)), 제1 챔버(101)에 있어서 멸균이 종료하면, 제어부(105)는 제5 전자 밸브(V15)를 개방하여 제4 펌프(P14)를 동작시키고, 제1 챔버(101) 내부를 배기시켜(단계 S12) 처리를 끝낸다. 단계 S7에 있어서 제1 챔버(101)에서의 멸균처리의 재실행이 예정되지 않은 경우에서도 동일한 형태로 있고(단계 S7에서 아니오(NO)), 이 경우 제어부(105)는, 제6 전자 밸브(V16)를 개방하여 제4 펌프(P14)를 동작시키고, 제2 챔버(102) 내부를 배기시켜(단계 S13), 처리를 끝낸다.
이상 설명한 제1 실시 형태에 따른 멸균장치(100)에 의하면, 제1 챔버(101)와 제2 챔버(102)의 사이에서, 멸균처리 후의 잔류 멸균 가스가 교환되므로 멸균 가스를 각 챔버에 도입하는 시간을 단축할 수 있어 멸균처리의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
［제2 실시 형태］
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 멸균장치(200)를 나타내는 블럭도이다. 멸균장치(200)는 의료용 기구나 식품 포장재 등을 피처리물로 하고, 이것들에 멸균제로서 이산화질소(NO2) 가스를 작용시켜 멸균처리를 가하기 위한 장치이다. 여기에서는, NO2 가스의 생성을 위해서 플라즈마 반응이 이용되는 예를 나타낸다.
멸균장치(200)는, 제1 챔버(201)(제1 멸균실), 제2 챔버(202)(제2 멸균실), 플라즈마 노즐(203)(멸균제의 공급원/멸균제생성부), 촉매부(204) 및 정화부(205)의 각 유닛과, 상기의 유닛을 서로 접속하는 제1~ 제9 배관(211~219)과, 상기의 배관의 적소에 배치된 제1~ 제9 전자 밸브(V21~V29)(제1, 제4 전자 밸브(V21, V24)가 제1 차단 수단, 제2, 제5 전자 밸브(V21, V24)가 제2 차단 수단, 제3 전자 밸브(V23)가 제3 차단 수단) 및 제1~ 제3 펌프(P21~P23)(제1 펌프(P1)가 순환 수단)와, 멸균장치(200)의 전기적인 제어를 실시하는 제어부(205)와, 플라즈마 엔진(300)을 포함한다.
제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202)는 실질적으로 동일한 챔버이고, 피처리물이 수용되는 밀폐 공간을 제공하는 챔버이며, 예를 들어 스텐레스강 등으로 구성되어 내압 구조를 갖춘 챔버이다. 미도시되었지만, 양 챔버(201, 202)에는 피처리물을 반입출하기 위한 도어가 구비되고, 그 내부에는, 피처리물을 적재하기 위한 처리 트레이가 갖춰져 있다. 또한, 미도시되었지만, 양 챔버(201, 202)의 내부에는, 예를 들어 멸균제의 농도를 계측하는 농도 센서나, 챔버 내의 압력을 검출하는 압력 센서 등의 각종 센서 엘리먼트가 배치되어 있다.
플라즈마 노즐(203)은, 플라즈마(전리(電離) 기체)를 발생시키기 위한 전계 집중부를 제공한다. 플라즈마 노즐(203)은, 플라즈마 발생 공간을 구비하고, 이 공간을 통과하는 질소와 산소를 포함한 원료 가스(본 실시 형태에서는 공기)를, 대기압하에서 플라즈마화하여 질소산화물(NOx) 가스를 생성한다. 즉, 상기 플라즈마 발생 공간을 통과하는 공기는, 플라즈마 노즐(31)의 상기 전계 집중부를 통과하는 것으로부터 전리되어 NO2 가스나 NO가스를 포함한 NOx 가스로 변환된다. 이러한 플라즈마를 발생시키기 위해서, 본 실시 형태에서는 마이크로파 에너지가 이용되고 있다. 해당 마이크로파 에너지는, 플라즈마 엔진(300)으로부터 플라즈마 노즐(203)로 주게된다. 플라즈마 엔진(300) 및 플라즈마 노즐(203)에 대해서는, 도 4 및 도 5에 근거하여, 후술하기로 한다.
촉매부(204)는, 플라즈마 노즐(203)에서 생성된 NOx 가스 가운데, NO2 가스 이외의 NOx 가스를 NO2 가스로 변환하는 촉매이다. 정화부(205)는, 제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202) 내에서 피처리물을 멸균처리한 후에 잔류한 멸균 가스나 반응 생성물을 정화한다. 제어부(206)는, CPU(중앙연산 처리장치)를 포함하고, 소정의 프로그램에 근거하여 제1~제3 펌프(P21~P23)의 작동 제어, 및 제1~제9 전자 밸브(V21~V29)의 개폐 제어를 실시한다.
플라즈마 노즐(203)과 제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202)는, 가스를 순환시키는 순환 경로를 구성하는 제1~ 제5 배관(211~215)과 연통되어 있다. 플라즈마 노즐(203)과 제1 챔버(201)의 입구측은, 제1 배관(211)(제1 관로의 일부)으로 접속되고, 이 제1 배관(211)에는 제1 전자 밸브(V21)가 배치되어 있다. 제1 배관(211)으로부터, 제1 전자 밸브(V21)의 배치 위치보다 상류 측에 있어서, 제2 배관(212)(제1 관로의 일부)이 분기되어 있다. 제2 배관(212)에는 제2 전자 밸브(V22)가 배치되어 있다. 제2 챔버(202)의 입구측은, 이 제2 배관(212)과, 제1 배관(211)의 상류측 부분을 개입시켜 플라즈마 노즐(203)과 접속되어 있다.
제1 챔버(201)와 제2 챔버(202)는, 제3 배관(213)(제2 관로)으로 연통되어 있다. 이 제3 배관(213)은, 한 쪽의 챔버에서 멸균처리를 실시한 후에 잔류하는 NO2 가스(잔류 멸균제)를 다른 쪽의 챔버로 도입시키기 위한 공급 경로로서 이용된다.제3 배관(213)에는 제3 전자 밸브(V23)가 배치되어 있다.
제1 챔버(201)의 출구측과 플라즈마 노즐(203)은, 제4 배관(214)과 접속되어 있다. 이 제4 배관(214)에는, 상류측으로부터 순서데로, 제4 전자 밸브(V24), 상기의 촉매부(204) 및 제1 펌프(P21)(공급 수단의 일부)가 배치되어 있다. 제2 챔버(202)의 출구 측에는, 제5 전자 밸브(V25)가 배치된 제5 배관(215)의 상류단이 접속되고, 이 제5 배관(215)의 하류단이 제4 전자 밸브(V24)와 촉매부(204)의 사이에 있으며, 제4 배관(214)에 합류되어 있다. 또한 제1 펌프(P21)는, 플라즈마 노즐(203)을 상류측으로 하고, 제1 챔버(101) 및 제2 챔버(102)를 하류측으로 하는 가스류를, 제1~ 제5 배관(211~215)을 통해서 발생시키는 펌프이다.
제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202)에는, 흡기 계통과 배기 계통이 갖추어져 있다. 흡기 계통은, 제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202) 내에 원료 가스로서의 건조공기를 도입하기 위해서, 또한 감압된 제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202) 내를 대기압으로 복귀시키기 위해서 갖추어져 있는 계통이다. 배기 계통은, 제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202) 내를 감압·건조시키기 위해서, 또한 제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202) 내에 잔류하는 멸균 가스를 무해화하여 배기시키기 위한 계통이다.
흡기 계통은, 제6 배관(216), 제7 배관(217) 및 제2 펌프(P22)를 포함한다. 제6 배관(216)의 일단에는 제2 펌프(P22)가 배치되고 타단은 제6 전자 밸브(V26)를 개입시켜 제1 챔버(201)에 접속되어 있다. 제7 전자 밸브(V27)가 배치된 제7 배관(217)은, 제6 전자 밸브(V26)보다 상류 측에 두어 제6 배관(216)으로부터 분기 되고, 하류단이 제2 챔버(202)에 접속되어 있다. 또한 흡기 계통에서 바깥 공기를 도입하는 경우에는, 이 흡기 계통의 적소에 공기로부터 수분을 제거하는 에어드라이어(air drier)를 마련하는 것이 바람직하다.
배기 계통은, 제8 배관(218), 제9 배관(219), 정화부(205) 및 제3 펌프(P23)를 포함한다. 제8 배관(218)의 상류단은 제1 챔버(201)에 접속되고, 하류단에는 제3 펌프(P23)가 배치되며, 그 도중에는 제8 전자 밸브(V28) 및 정화부(205)가 배치되어 있다. 또한, 제9 배관(219)의 상류단은 제2 챔버(202)에 접속되고, 도중에 제9 전자 밸브(V29)를 구비하며, 그 하류단은 제8 전자 밸브(V28)와 정화부(205)의 사이에 있고, 제8 배관(218)에 합류되어 있다.
다음, 플라즈마 엔진(300) 및 플라즈마 노즐(203)에 대해 설명한다. 도 4는 플라즈마 엔진(300)의 구성을 개략적으로 나타내 보이는 블럭도이다. 플라즈마 엔진(300)은, 마이크로파 에너지를 발생함과 동시에, 이것을 플라즈마 노즐(203)에 공급하기 위한 장치이며, 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생장치(301)와, 상기 마이크로파를 운반시키는 도파관(302)을 포함한다. 상기 도파관(302)에 플라즈마 노즐(203)이 장착되어 있다. 또한, 마이크로파 발생장치(301)와 도파관(302)의 사이에는, 아이소레이타(isolator, 303), 커플러(304) 및 튜너(305)가 구비되어 있다.
마이크로파 발생장치(301)는, 예를 들어 2.45 GHz의 마이크로파를 발생하는 마그네트론 등의 마이크로파 발생원과, 이 마이크로파 발생원에서 발생된 마이크로파의 강도를 소정의 출력 강도에 조정하는 앰프를 포함한다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 1W ~ 3kW의 마이크로파 에너지를 출력할 수 있는 연속 가변형의 마이크로파 발생장치(301)가 매우 적합하게 이용된다.
도파관(302)은 알루미늄 등의 비자성 금속으로 이루어지고, 단면 구형의 긴 관모양을 나타내고, 마이크로파 발생장치(301)에 의해 발생된 마이크로파를 그 긴 방향으로 운반시킨다. 도파관(302)의 원단(遠端) 측에는, 슬라이딩 쇼트(sliding shot, 307)가 플랜지부(306)를 개입시켜서 장착되어 있다. 슬라이딩 쇼트(307)는 마이크로파의 반사 위치를 변화시켜 정재파(定在波, standing wave) 패턴을 조정하기 위한 부재로 된다.
아이소레이타(303)는 도파관(302)으로부터 반사 마이크로파의 마이크로파 발생장치(301)로의 입사를 억제하는 기기이며, 써큐레이터(308)와 더미 로드(309)를 포함한다. 써큐레이터(308)는 마이크로파 발생장치(301)에서 발생된 마이크로파를 도파관(302)로 향하게 하는 한편, 반사 마이크로파를 더미 로드(309)로 향하게 한다. 더미 로드(309)는 반사 마이크로파를 흡수하여 열로 변환한다. 커플러(304)는 마이크로파 에너지의 강도를 계측한다. 튜너(305)는 도파관(302)에 돌출 가능한 스터브(stub)를 포함하고, 반사 마이크로파가 최소로 되는 형태로 조정, 즉 플라즈마 노즐(203)에서의 마이크로파 에너지의 소비가 최대로 되는 조정을 행하기 위한 기기이다. 커플러(304)는 이 조정 시에 이용된다.
도 5는, 도파관(302)에 장착된 상태의 플라즈마 노즐(203)을 나타내는 단면도이다. 플라즈마 노즐(203)은 중심 도체(311)(제1 도체), 외부 도체(312)(제2 도체), 스페이서(313) 및 보호관(314)을 구비하고 있다.
중심 도체(311)는 양도전성의 금속으로 구성된 막대 모양 부재로 이루어지고, 그 상단부(311B) 측이 도파관(302)의 내부에 소정 길이로 돌출되어 있다. 상기의 돌출된 상단부(311B)는 도파관(302) 내부로 운반되는 마이크로파를 수신하는 안테나부로서 기능을 한다.
외부 도체(312)는 양도전성의 금속으로 구성되고, 중심 도체(311)를 수납하는 통 모양 공간(312H)(플라즈마 발생 공간)을 가지는 통형상체이다. 중심 도체(311)는, 이 통 모양 공간(312H)의 중심축상에 배치되어 있다. 외부 도체(312)는, 도파관(302)의 하면 판에 일체적으로 장착된 원통형의 금속 플랜지판(321)에 끼워넣어져 나사(322)로 단단히 조여지는 일에 따라, 도파관(302)에 고정되어 있다. 도파관(302)이 어스(earth) 전위로 되는 결과, 외부 도체(312)도 어스 전위로 된다.
또한, 외부 도체(312)는, 그 외주벽으로부터 통모양 공간(312H)에 관통하는 가스공급구멍(312N)을 구비한다. 이 가스공급구멍(312N)에는, 제4 배관(214)의 하류측이 접속된다. 한편, 통모양 공간(312H)의 하단부에는, 제1 배관(211)의 상류단이 접속되어 있다. 이에 의해, 제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202) 내에 취입된 공기가 통모양 공간(312H) 내를 경유하는 일이 가능하게 된다.
스페이서(313)는, 중심 도체(311)를 보관 유지함과 동시에, 도파관(302) 내의 공간과 통모양 공간(312H)의 사이를 밀봉한다. 스페이서(313)는, 예를 들어 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 내열성 수지재료나 세라믹 등으로 되는 절연성 부재를 이용할 수 있다. 외부 도체(312)의 통모양 공간(312H)의 상단 부분에는 단차부가 설치되고, 상기 단차부에서 스페이서(313)가 지지되어 있다. 스페이서(313)에서 보관 유지된 중심 도체(311)는 외부 도체(312)와는 절연된 상태가 된다. 보호관(314)은 소정 길이의 석영 유리 파이프 등으로 이루어지고, 외부 도체(312)의 하단연(312T)에 있어서의 이상방전(아킹)을 방지하기 위해서, 통모양 공간(312H)의 하단 부분에 끼워 넣어져 있다.
상기와 같이 구성된 플라즈마 노즐(203)에 의하면, 중심 도체(311)가 도파관(302)을 이동하는 마이크로파를 수신하면, 어스 전위의 외부 도체(312)와의 사이에서 전위차가 생긴다. 특히, 중심 도체(311)의 하단부(311T)와 외부 도체(312)의 하단연(312T)의 근방에 전계 집중부가 형성되게 된다. 이러한 상태에서, 가스 공급 구멍(312N)으로부터 산소 분자와 질소 분자를 포함한 가스(공기)가 통모양 공간(312H)에 공급되면, 가스가 여기되어 중심 도체(311)의 하단부(311T) 부근에서 플라즈마(전리 기체)가 발생한다. 상기 플라즈마는 NOx와 프리 라디칼(free radical)을 포함하고 있다. 또한, 이 플라즈마는, 전자 온도가 수만도이지만, 가스 온도는 외계 온도에 가까운 반응성 플라즈마(중성 분자가 나타내 보이는 가스 온도와 비교하여, 전자가 나타내 보이는 전자 온도가 지극히 높은 상태의 플라즈마)이며, 상압 하에서 발생하는 플라즈마이다.
상기와 같이 구성된 제2 실시 형태에 따른 멸균장치(200)의 작동을 설명한다. 도 6은 멸균장치(200)의 작동을 나타내는 타임차트이고, 도 7은 전자 밸브(V21~V29) 및 펌프(P21~P23)의 제어 상태를 나타내는 표형식의 도면이다. 멸균장치(200)의 동작 모드(공정)는 대략적으로 다음의 5 종류이다.
(1) 가스 생성 공정；제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202)에 도입된 공기, 혹은 공기와 잔류 멸균 가스와의 혼합 가스를 플라즈마 노즐(203)을 경유하는 형태로 순환시켜, 소정 농도의 NO2 가스(멸균 가스)를 생성한다.
(2) 보관 유지 공정；소정 농도의 NO2 가스로 채워진 제1 챔버(201) 또는 제2 챔버(202)를 밀폐하고, 멸균에 필요한 소정 시간만 그 상태를 보관 유지하여서, 피처리물에 NO2 가스를 반응시켜 멸균처리를 실시한다.
(3) 잔류 멸균 가스의 이행 또는 수취 공정；한쪽의 챔버로 멸균처리를 실시한 후잔류하는 NO2 가스를 다른 쪽의 챔버로 도입시키기 위해서, 제1 챔버(201)와 제2 챔버(202)를 연통시킨 상태로 가스를 순환시킨다.
(4) 배기 공정；잔류 멸균 가스의 이행을 끝낸 쪽의 챔버에 잔류하는 가스를 무해화한 다음 배기한다. 이때, 챔버는 진공 상태로 된다.
(5) 복귀 공정；배기 공정으로 진공 상태로 된 챔버에 공기를 도입하여 대기압으로 한다. 여기서 도입된 공기는 다음 번의 가스 생성 공정에 있어서의 원료 가스가 된다.
도 6의 타임 차트에 기재된 각 챔버의 공정명과, 도 7에 기재된 공정명과는 대응 관계에 있어서, 도 7에서는 각 공정에서 어느 전자 밸브(V21~V29)가 개방 또는 폐쇄되는지가, 또한 어느 펌프(P21~P23)가 동작 또는 정지로 되는지가, ○표 또는 ×표로 표현되고 있다. 따라서 이하에서는, 각 공정에 있어서의 전자 밸브의 개폐 상태 및 펌프의 동작 상태에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
도 6에 있어서, 제1 챔버(201)는, 시각 T1~T2의 사이는, 도어(미도시)를 개폐할 수 있는 프리 기간이다. 이 기간을 이용하여서, 사용자가 챔버 내에 멸균 전의 피처리물을 고정시키거나 또는 멸균 후의 피처리물을 챔버로부터 꺼낼 수 있게 한다.
시각 T2에 있어서 제1 챔버(201) 내부는 대기압으로 공기가 존재한다. 시각 T2에서 제어부(206)는, 상기 가스 생성 공정을 멸균장치(200)에서 실행시키기 위해서, 도 7에 나타낸 바와 같이 전자 밸브(V21~V29) 및 펌프(P21~P23)를 제어함과 동시에 플라즈마 엔진을 동작시킨다. 이에 의해, 플라즈마 노즐(203)(통모양 공간(312H)), 제1 배관(211), 제1 챔버(201) 및 제4 배관(214)으로부터 되는 루프 모양의 밀폐 공간이 형성되어 상기 밀폐 공간 내부를 공기가 순환하는 형태로 된다.
마이크로파 에너지가 부여되어서 동작 상태에 있는 플라즈마 노즐(203)의 통모양 공간(312H)을 되풀이하여 공기가 통과하는 일로써, 공기는 플라즈마화되어 NOx 가스로 변환되고, 이 NOx 가스는 촉매부(204)에서 NO2 가스로 변환된다. 공기의 순환이 계속되는 일로써, 상기 밀폐 공간에 있어서의 NO2의 농도가 서서히 상승해 간다.
멸균에 필요한 소정 농도의 NO2 가스가 제1 챔버(201) 내에 체류되고 있는 일이 시각 T3에서 확인되면, 제어부(206)는, 상기 보관 유지 공정을 실행시킨다. 이에 의해, 밀폐된 제1 챔버(201) 내에서 NO2 가스와 피처리물이 접촉한다. 상기 보관 유지 공정은, 피처리물의 충분한 멸균에 필요한 시간을 둔 시각 T4까지 계속된다. 제2 챔버(202)에 대해서는, 상기 시각 T4까지는 프리 기간이며, 이 기간을 이용하여 사용자는 제2 챔버(202) 내에 멸균전의 피처리물을 고정시킨다.
시각 T4에서, 제어부(206)는, 제1 챔버(201)로부터 제2 챔버(202)로 잔류 멸균 가스를 이행시키고, 상기 잔류 멸균 가스의 이행 또는 수취(受取) 공정을 실행시킨다. 도 7에 있어서, 제1 챔버(201)의 「잔류 가스 이행(수취)」과, 제2 챔버(202)의 「잔류 가스 수취(이행)」은 동일한 동작 모드이다. 이에 의해, 제1 배관(211), 제1 챔버(201), 제3 배관(213), 제2 챔버(202), 제5 배관(215), 제4 배관(214) 및 플라즈마 노즐(203)로부터 되는 루프 모양의 밀폐 공간이 형성되어 제1 챔버(201) 내에 존재하는 NO2 가스가 상기 밀폐 공간내를 순환하게 된다. 이 순환이 어느 정도 계속되면, 제1 챔버(201)와 제2 챔버(202)의 NO2 농도가 동일해지고, 결과적으로 제2 챔버(202) 내의 공기가 일부 NO2 가스로 치환된 상태가 된다(시각 T5).
시각 T5에서, 제어부(206)는, 제1 챔버(201)에서 상기 배기 공정을 실행시키고, 제2 챔버(202)에 대해서는 상기 가스 생성 공정을 실행시킨다. 이에 의해, 제1 챔버(201)에 잔류하고 있는 가스는 제8 배관(218)을 통해 배기된다. 한편, 플라즈마 노즐(203), 제1 배관(211), 제2 배관(212), 제2 챔버(202), 제5 배관(215) 및 제4 배관(214)로부터 되는 루프 모양의 밀폐 공간이 형성되어 상기 밀폐 공간 내부를 공기와 NO2 가스와의 혼합 가스가 순환하는 형태로 된다.
이 순환 상태에 있어서 플라즈마 노즐(203)이 동작되면, 상기 밀폐 공간에 있어서의 NO2의 농도가 서서히 상승하게 된다. 그리고 시각 T6에서, 멸균에 필요한 소정 농도의 NO2 가스가 제2 챔버(202) 내에 체류하게 된다. 여기서, 제2 챔버(202) 내의 공기의 일부가 이미 NO2 가스로 치환되고 있으므로, 시각 T5~T6간의 시간은, 제1 챔버(201)에 있어서의 처음 가스 생성 공정인 시각 T2~T3간의 시간에 비해 상당히 짧게 할 수 있다. 잔류 가스의 이행·수취의 기간(시각 T4~T5간)은, 실제로는 단시간에 끝나므로, 제2 챔버(202)에 대하여 멸균 가스의 생성에 필요한 시간을 큰폭으로 단축할 수 있다.
시각 T6에서, 제어부(206)는, 제1 챔버(201)에 대해 상기 복귀 공정을 실행시키고, 제2 챔버(202)에 대해서는 상기 보관 유지 공정을 실행시킨다. 이에 의해, 제1 챔버(201) 내에는 제6 배관(216)으로부터 공기가 도입되어 시각 T7에서 무해화 된 상태로 대기압으로 복귀된다. 그 후, 제1 챔버(201)는 프리 기간이 된다. 이 기간을 이용하여, 사용자는 제1 챔버(201)로부터 멸균이 끝난 피처리물을 꺼내고, 새로운 피처리물을 고정시킬 수 있다. 한편, 제2 챔버(202)내에서는 피처리물의 멸균처리가 시각 T8까지 계속된다.
시각 T8에서, 제어부(206)는, 제2 챔버(202)로부터 제1 챔버(201)로 잔류 NO2 가스를 이행시키는 가스 이행·수취공정을 실행시킨다. 이에 의해, 제1 배관(211), 제2 배관(212), 제2 챔버(202), 제3 배관(213), 제1 챔버(201), 제4 배관(214) 및 플라즈마 노즐(203)로부터 되는 루프 모양의 밀폐 공간이 형성되어 제2 챔버(202) 내에 존재하는 NO2 가스가 상기 밀폐 공간내를 순환하게 된다. 이 순환이 어느 정도 계속되면, 제1 챔버(201)와 제2 챔버(202)의 NO2 농도가 동일해지고, 결과적으로 제1 챔버(201) 내의 공기가 일부 NO2 가스로 치환된 상태가 된다(시각 T9).
시각 T9에서, 제어부(206)는, 제2 챔버(202)에 대해 상기 배기 공정을 실행시키고, 제1 챔버(201)에 대해서는 상기 가스 생성 공정을 실행시킨다. 이에 의해, 제2 챔버(202)에 잔류하고 있는 가스는 제9 배관(219)를 통해 배기된다. 한편, 제1 챔버(201)에 대해서는 시각 T2~T3와 같은 동작으로 NO2 가스의 농도가 서서히 상승되어 간다. 상기와 동일한 형태에서, 제1 챔버(201) 내의 공기의 일부는, 앞의 가스 이행으로 이미 NO2 가스로 치환되고 있으므로, 상기 제1 챔버(201)에 대하여 멸균 가스의 생성에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
제1 챔버(201) 내의 NO2 가스 농도가 소정치에 이르는 시각 T10에서, 제어부(206)는, 제1 챔버(201)에 대하여 상기 보관 유지 공정을 실행시키고, 제2 챔버(202)에 대해서는 상기 복귀 공정을 실행시킨다. 이에 의해, 제2 챔버(202) 내부에는 제6 배관(216) 및 제7 배관(217)을 개입시켜 공기가 도입되게 하고, 시각 T11에서 무해화된 상태로 대기압으로 복귀된다. 그 후, 제2 챔버(202)는 프리 기간이 된다. 이 기간을 이용하여 사용자는, 제2 챔버(202)로부터 멸균 끝난 피처리물을 꺼내고, 새로운 피처리물을 고정시킬 수 있다. 한편, 제1 챔버(201)내에서는, 2개째의 피처리물의 멸균처리가 시각 T12까지 계속된다. 이 시각 T12 이후에 대해서는, 상술된 바와 같은 시각 T4 이후와 같은 처리가 반복되어진다.
이상으로 설명한 바와 같은 제2 실시 형태에 따른 멸균장치(200)에 의하면, 제1 챔버(201)와 제2 챔버(202)와의 사이에서 멸균처리 후의 NO2 가스가 교환되므로, NO2 가스 생성 공정의 시간을 단축할 수 있어 멸균처리의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
［제3 실시 형태］
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 멸균장치(300)를 나타내는 블럭도이다. 상기 멸균장치(300)는, 제1~제4 멸균실(1~4), 플라즈마 노즐(5)(멸균제의 공급원), 콤프레셔(6), 흡입기관로(7), 배기관로(8), 순환 관로(9)(제1 관로와 제2 관로를 겸한다) 및 플라즈마 엔진(10)을 포함한다.
멸균장치(300)는 각 멸균실(1~4) 내에 피처리물을 수용한 상태에서, 플라즈마 노즐(5)에서 생성되는 멸균 가스(플라즈마 반응에 의한 생성물로, 산소 래디칼, 오존, NOx등을 포함한 가스)를 각 멸균실(1~4) 내에 충전 가능하게 하고, 각 멸균실(1~4)에 나란하게, 혹은 연속으로 상기 피처리물의 멸균처리를 실시하는 장치이다.
제1~제4 멸균실(1~4)은, 상기 제1, 제2 실시 형태에서 예시한 챔버들(101, 102)과 같은 피처리물을 수용 가능한 챔버이다. 여기에서는 4개의 멸균실을 예시하고 있지만, 보다 많은 멸균실을 구비하는 구성으로 하여도 좋다.
플라즈마 노즐(5)은 대기압 하에서 원료 가스를 플라즈마화하여 멸균 가스를 생성한다. 이 플라즈마 노즐(5)은 제2 실시 형태에서 예시한 플라즈마 노즐(203)과 동구조를 갖추고 있으며 플라즈마 엔진(10)으로부터 에너지가 주어져 플라즈마를 발생한다.
콤프레셔(6)는 멸균실(1~4)에 공기를 보내고, 그 내부의 건조 및 배기를 실시하게 하기 위해서 배치되어 있다.
흡입기관로(7) 및 배기관로(8)는 제1~제4 멸균실(1~4)의 건조 및 탈기용으로 설치되어 있다. 흡입기관로(7)는 각 멸균실(1~4)과 나란하게 배관되어 바깥 공기를 제1~제4 멸균실(1~4)의 각각에 도입시키는 배관이다. 흡입기관로(7)의 시단(始端) 위치에는 콤프레셔(6)가 배치되고, 병렬 배관 부분에는 전자 밸브등으로 되는 개폐배브(11~14)가 각각 설치되어 있다. 배기관로(8)는, 동일한 각 멸균실(1~4)에 대하여 병렬로 배관되어 멸균실(1~4)의 가스를 각각 배기시키는 배관이다. 배기관로(8)의 병렬 배관 부분에는 개폐밸브(21~24)가 각각 설치되어 있다.
순환 관로(9)는 플라즈마 노즐(5)에서 생성되는 멸균 가스의 순환용으로서, 플라즈마 노즐(5)로부터 제1~제4 멸균실(1~4)에 대하여 병렬로 부설된 배관이다. 순환 관로(9)는, 멸균 가스를 멸균실(1~4)에 도입하는 측에 배치된 매니폴드 구조를 갖춘 제1 순환 관로(91)와, 제1~제4 멸균실(1~4)로부터 멸균 가스를 도출하는 측에 배치된 동일한 매니폴드 구조를 갖춘 제2 순환 관로(92)를 구비한다. 또한, 순환 관로(9)는, 제1~제4 멸균실(1~4) 간에 잔류 멸균 가스를 교환할 경우에 사용되는 배관으로도 된다.
제1 순환 관로(91)에는 개폐밸브(31~34)가 각각 설치되어 있다. 제2 순환 관로(92)에는 공급 수단(41~44)이 각각 설치되어 있다. 각 공급 수단(41~44)은 순환 관로(9) 내에서 가스류를 발생시키는 펌프(51~54)와 전자 밸브 등으로 되는 개폐밸브(61~64)를 구비하고 있다.
멸균장치(300)는 제어장치(미도시)를 갖춘다. 제어장치는 플라즈마 엔진(10), 콤프레셔(6), 펌프(51~54), 개폐밸브(11~14, 21~24, 31~34 및 61~64)를 구동 제어한다.
상기의 실시 형태는, 각 멸균실(1~4)의 건조 및 배기가 신선한 외부 공기에 의해서 행해지는 경우의 일례이다. 예를 들어 상기 건조 및 배기에서 불활성 가스를 사용하는 실시 형태로, 흡입기관로(7)에 고압의 가스원이 접속되는 경우에는, 콤프레셔(6)는 특별히 설치되지 않아도 좋다. 또한, 플라즈마 반응으로 생성되는 멸균 가스에 대신하고, 고압 증기, EOG(산화 에틸렌 가스), 포르말린, 과산화 수소등을 이용하는 것이 가능하다. 덧붙여 멸균 인자로서 오존, NOx, EOG, 포르말린등의 유해 가스가 사용되는 경우에는, 배기관로(8)에 그러한 가스의 회수 장치가 설치된다.
상기와 같이 구성된 멸균장치(300)의 동작을 설명한다. 멸균처리를 시작하기 전에는 흡입기관로(7) 및 배기관로(8)의 개폐밸브(11~14, 21~24)가 개방되는 반면에, 순환 관로(9)에 배치되어 있는 개폐밸브(31~34, 61~64)는 폐쇄로 된다. 이 상태에서 콤프레셔(6)가 구동되어 신선한 외부 공기에 의해서 멸균실(1~4)의 건조 및 배기가 실행되게 한다. 그 후, 각 멸균실(1~4) 내에 피처리물이 수납된다.
피처리물의 수납 후, 개폐밸브(11~14；21~24)가 폐쇄되고, 앞선 순환 관로(9)의 개폐밸브(31, 61)(제1 차단 수단)이 개방된다. 이에 의해 제1 멸균실(1)로 플라즈마 노즐(5)(플라즈마 발생 공간)이 연통되는 상태가 된다. 이 상태에서, 플라즈마 엔진(10)이 가동하고 펌프(51)가 작동하면, 플라즈마 노즐(5)로 발생하는 플라즈마 반응에 의해 멸균 가스가 생성되어 제1 멸균실(1) 내의 멸균 가스 농도가 서서히 상승해 간다. 이에 의해, 제1 멸균실(1) 내의 피처리물에 대해서 멸균처리를 한다.
제1 멸균실(1)에서 멸균이 완료되어도, 해당 제1 멸균실(1) 내의 배기는 직접 행해지지 않고, 제1 멸균실(1) 내에 잔류하는 멸균 가스가 다른 멸균실(2~4)에 도입된다. 예를 들어 제2 멸균실(2)에 잔류 멸균 가스를 도입하는 경우, 제어장치는 개폐밸브(31, 32, 61, 62)를 개방하여서 펌프(51, 52)를 구동시킨다.
이에 의해, 도 8에서 화살표 F1로 나타낸 바와 같이, 멸균처리가 종료된 제1 멸균실(1)과 지금부터 멸균처리를 실시하는 제2 멸균실(2)이 연통되는 상태가 되어, 양 멸균실(1, 2) 내의 가스가 교환하게 된다. 즉, 다음에 멸균처리를 실시하는 제2 멸균실(2)에서 초기에 충만되고 있는 신선한 외부 공기와 옆 방의 제1 멸균실(1)에서 사용된 멸균 가스가 미리 혼합된다. 각 멸균실(1, 2)의 용량이 동일하다고 하면, 이 교환에 의해서, 50%정도의 농도의 멸균 가스가 제2 멸균실(2) 내에 체류하게 된다.
제1, 제2 멸균실(1, 2)의 멸균 가스 농도가 평형한 단계에서, 제어장치는, 개폐밸브(31, 61)를 폐쇄하고 개폐밸브(11, 21)를 개방하여서 콤프레셔(6)를 구동시켜 제1 멸균실(1)을 배기한다. 한편, 개폐밸브(32, 62)( 제2 차단 수단)는 개방된 채로 펌프(52) 및 플라즈마 엔진(10)을 가동시켜 제 2 멸균실(2)의 멸균 가스 농도를 상승시킨다. 이 때, 이미 제2 멸균실(2)의 공기의 일부는 멸균 가스로 치환되고 있으므로, 멸균처리에 필요한 농도까지 상승시키는 시간을 단축할 수 있다. 특히, 멸균 가스의 생성에 플라즈마 반응을 이용하는 경우, 시간이 걸리는 경향이 있으므로 효과적이다. 또한, 사용이 끝난 멸균 가스를 재이용하는 일로서, 상기 멸균 가스의 사용량을 삭감할 수 있다. 또한, 상기 멸균제가 오존의 경우 등의 경우에서는 배출되는 유해 가스를 삭감할 수 있다.
제2 멸균실(2)에서 멸균처리가 완료하면, 동일한 형태로, 제2 멸균실(2)과 제3 멸균실(3) 사이에서 가스가 교환된다. 이러한 교환을 위해 제어장치는, 개폐밸브(32, 33, 62, 63)을 개방하여 펌프(52, 53)를 구동시킨다. 이에 의해, 다음에 멸균처리를 실시하는 제3 멸균실(3)에 충만되어 있는 공기와 옆 방의 제2 멸균실(2)에서 사용된 멸균 가스가 미리 혼합된다. 그 후, 상기와 동일하게 상기 제3 멸균실(3) 내의 멸균 가스 농도를 높이는 공정이 실행되지만, 이미 제3 멸균실(3)의 공기의 일부는 멸균 가스로 치환되어 있으므로, 멸균처리에 필요한 농도까지 상승시키는 시간을 단축할 수 있다. 그런 후, 제2 멸균실(2)이 배기되는 한편, 제3 멸균실(3) 내에서 멸균처리가 행해진다.
제3 멸균실(3)에서 멸균처리가 완료하면, 동일한 형태로 상기 제4 멸균실(4)과의 가스 교환을 한다. 그 후, 제4 멸균실(4)과 제1 멸균실(1)과의 가스 교환을 실시하는 형태에서, 연속적으로 멸균처리가 실행된다.
하나의 멸균실로부터 다른 하나의 멸균실로 잔류 멸균 가스를 주고 받는 형태에 한정하지 않고, 하나 또는 복수의 멸균실로부터 복수의 다른 멸균실에 잔류 멸균 가스를 주고 받도록 하는 것도 좋다. 예를 들어, 제1 멸균실(1)에서 멸균처리를 끝낸 후, 그 잔류 멸균 가스를 제2 멸균실(2) 및 제3 멸균실(3)에 도입시키는 것도 좋다. 또는, 제1, 2 멸균실(1, 2)에 있어서 패라렐로 멸균처리를 실시하고, 이것을 끝낸 후, 그 잔류 멸균 가스를 제3, 제4 멸균실(3, 4)에 도입시키는 것도 좋다.
또한, 펌프(51~54)는 멸균실 간의 가스 순환에 이용되는 펌프이지만, 처리 완료의 멸균실과 처리 전의 멸균실과의 사이에, 또는 정도의 기압 차이가 있는 경우에는, 개폐밸브(31~34；61~64)를 적당히 개방하는 것만으로 멸균실 간의 가스 교환이 가능해진다. 그러한 경우에는, 특히 펌프(51~54)는 설치되지 않아도 좋다. 또한, 예를 들어 제1, 제2 멸균실(1, 2) 간에 가스 혼합을 행하는 경우, 한쪽의 펌프(51)만이 구동되고, 다른 쪽의 펌프(52)는 구동되지 않게 해도 좋다. 또한, 펌프(51, 52)를 동작시키고, 제1 멸균실(1)의 가스를 제2 멸균실(2)에 압입하여 제2 멸균실(2)의 멸균 가스의 농도를 높이는 형태로 해도 좋다.
도 9는 제3 실시 형태에 따른 멸균장치(300)의 실제 사용예를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서는, 멸균장치(300)의 각 멸균실(1~4)에서 순차적으로, 동일한 멸균처리가 연속적으로, 또는 반복적으로 행해지는 예를 나타내고 있다. 이 실시 형태에서의 피처리물은 많은 물건을 연속적으로 멸균처리하는 일이 바람직한 의료품 또는 위생 상품 등이 있다.
도 9의 사례에서는, 각 멸균실(1~4)의 용량을 100리터로 하고, 멸균처리에 필요한 농도의 멸균 가스를 플라즈마 노즐(5)로 생성하는데 필요로 하는 시간을 30분, 각 멸균실(1~4) 내부가 멸균 가스로 충만된 후에 실제의 멸균처리에 필요로 하는 시간을 30분으로 하고 있다.
첫 회의 멸균처리가 실행되는 제1 멸균실(1)에서는 멸균 가스의 생성과 멸균처리를 합하여 처리하는 데에 1시간을 필요로 한다. 그러나, 다음 단계의 멸균실에서는 전단계의 멸균실에서의 사용이 끝난 멸균 가스가 도입되므로, 이후의 멸균실에서는 멸균 가스의 생성 시간이 약 반분(半分)으로 된다. 이 때문에, 2번째의 이후의 각 멸균실(2, 3, 4, 1…)에서의 멸균처리에 필요로 하는 시간은 45분 정도로 되고, 제1~제4 멸균실(1~4)의 사이클의 처리가 합계 3시간 15분에 종료하는 일이 가능하다. 연속적으로 처리를 하는 경우에는, 제1 멸균실(1)의 처리도 45분이 되고, 1 사이클을 3시간으로 단축하는 일이 가능하다.
제3 실시 형태에 따른 멸균장치(300)에 의하면, 예를 들어 제1 멸균실(1)에서 멸균처리가 종료되면, 다음에 처리를 하는 제2 멸균실(2)에 멸균 가스가 충전되므로, 사용이 끝난 멸균 가스의 이용처가 항상 확보되어 어느 쪽의 멸균실(1~4)에서도, 멸균 가스 생성에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있고, 또한 멸균 가스의 사용량의 삭감도 도모하는 일이 가능하다. 또한, 상술의 설명에서는 고려하고 있지 않지만, 실제로는 멸균실로의 피처리물의 반출입 시간도 필요하다. 도 9에 나타낸 바와 같이 연속 처리되는 경우, 소형의 멸균실(1~4)를 이용하는 것으로, 그 반출입의 시간도 분산시킬 수 있어 대형 멸균실을 이용했을 경우와 같이, 장시간 처리가 멈추는 일도 없다.
또한, 상술한 구체적 실시 형태에서는 아래의 구성을 가지는 발명이 주로 포함된다.
본 발명의 일면에 따른 멸균장치는, 멸균제의 공급원과, 피처리물의 멸균처리를 위해 상기 피처리물이 수용된 상태에서 상기 멸균제가 충전되는 제1 멸균실 및 제2 멸균실과, 상기 공급원과 상기 제 1 멸균실 및 제2 멸균실을 접속하는 제1 관로와, 상기 제1 멸균실과 상기 제2 멸균실을 접속하는 제2 관로와, 상기 제1 멸균실에서 멸균처리로 이용된 잔류 멸균제를 상기 제2 관로를 통해 상기 제2 멸균실에 도입시키는 공급 수단을 구비한다.
상기 구성에 의하면, 공급 수단에 의해서, 제1 멸균실에서 멸균처리가 실행된 후, 그 잔류 멸균제가 제2 멸균실에 도입된다. 즉, 제2 멸균실 내의 가스와 제1 멸균실에서 사용이 끝난 멸균제가 미리 혼합된다. 이 때문에, 제2 멸균실을 멸균제로 채우는 시간을 단축할 수 있음과 동시에, 멸균제의 사용량을 삭감할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 제2 멸균실에 상기 잔류 멸균제가 도입된 후, 상기 제1 관로를 통하기 보다는 상기 공급원으로부터 상기 제2 멸균실로 멸균제를 도입시키는 도입 수단을 갖추는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 상기 제2 멸균실에 도입된 상기 잔류 멸균제만으로는 멸균제가 부족하는 경우에, 소요량의 멸균제를 도입 수단에서 제2 멸균실로 보충하는 일이 가능하다.
상기 구성에 있어서, 상기 공급원이 플라즈마 반응에 의해 상기 멸균제로서의 멸균 가스를 생성하는 멸균 가스 생성부를 갖추는 것으로 할 수 있다. 플라즈마 반응을 이용한 멸균 가스의 생성에서는 상응하는 시간을 필요로 한다. 이 때문에, 제1 멸균실에서 사용한 멸균 가스를 제2 멸균실에서 유용하는 일로써, 제2 멸균실에 있어서 멸균처리에 필요한 양의 멸균 가스를 충전하는 시간을 큰폭으로 단축할 수 있어 효과적이다.
상기 구성에 있어서, 상기 멸균 가스 생성부가, 제1 전극과, 제2 전극과, 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 형성되는 플라즈마 발생공간과, 상기 제1 및 제2 전극간에 전계를 발생시키는 에너지를 주는 플라즈마 엔진을 구비하고, 상기 제1 관로는 상기 플라즈마 발생공간으로부터 상기 제1 멸균실 및 제2 멸균실로 들어ㅇ오고, 상기 제1 멸균실 및 제2 멸균실로부터 상기 플라즈마 발생공간에 돌아오는 순환 경로를 포함하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 상기 순환경로 중에 원료 가스를 순환시키면서, 상기 플라즈마 발생공간에서 원료 가스를 플라즈마화하여서, 서서히 멸균 가스의 농도를 상승시킬 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 제 1 멸균실을 상기 순환경로로부터 차단시키는 제1 차단수단과, 상기 제2 멸균실을 상기 순환경로로부터 차단시키는 제2 차단수단과, 상기 순환경로 내에서 가스류를 발생시키는 순환수단과, 상기 제1, 제2 차단수단 및 상기 순환 수단을 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 제어수단은, 상기 제2 차단수단으로 상기 제 2 멸균실을 상기 순환경로로부터 차단시킨 상태에서, 상기 순환수단을 동작시켜 상기 플라즈마 발생 공간과 상기 제1 멸균실과의 사이에 원료 가스를 순환시키고, 상기 제1 멸균실을 소정 농도의 멸균 가스로 채우는 제1 제어와, 상기 공급 수단에 의해 상기 제1 멸균실로부터 상기 제2 멸균실에 잔류 멸균가스가 도입된 후에, 상기 제1 차단 수단으로 상기 제1 멸균실을 상기 순환경로로부터 차단시킨 상태에서, 상기 순환수단을 동작시켜 상기 플라즈마 발생 공간과 상기 제2 멸균실과의 사이에 원료 가스와 잔류 멸균가스와의 혼합 가스를 순환시켜서, 상기 제2 멸균실을 소정 농도의 멸균 가스로 채우는 제2 제어를 실행하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제1 멸균실을 경유하는 순환공간에서 먼저 멸균 가스를 생성하고, 제1 멸균실에서 멸균처리를 실시하며, 그 다음에 그 잔류 멸균 가스를 제2 멸균실로 이행시켜, 계속 제2 멸균실을 경유하는 순환공간에서 멸균 가스를 생성하고, 제2 멸균실에서 멸균처리를 실시한다라는 처리를 행한다. 따라서, 제1 멸균실 및 제2 멸균실에서의 멸균처리 타이밍을 늦추면서, 연속적으로 피처리물의 멸균처리를 실시할 수 있다. 이에 의해, 사용이 끝난 멸균 가스의 이용처가 항상 확보되어 어느 쪽의 멸균실에서도, 멸균처리 시간의 단축 및 멸균제의 사용량의 삭감을 도모할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 공급수단이 상기 제2 관로에 배치되어 상기 제2 관로를 차단하는 제3 차단수단이며, 상기 제어수단은 상기 제3 차단수단의 동작을 제어하는 것이며, 상기 제어수단은, 상기 제1 제어와 상기 제2 제어와의 사이에, 상기 제1~제3 차단수단에 의한 차단 상태를 해제함과 동시에 상기 순환수단을 동작시키고, 상기 플라즈마 발생공간과 상기 제1 멸균실 및 상기 제2 멸균실과의 사이에 상기 잔류 멸균가스를 순환시키는 제3 제어를 실행하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 상기 순환경로를 활용하고, 상기 제1 멸균실로부터 상기 제2 멸균실로의 상기 잔류 멸균가스의 이행을 도모할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 제2 관로가 상기 순환경로의 일부를 구성하고, 상기 제어수단은, 상기 제1 제어와 상기 제2 제어의 사이에, 상기 제1, 제2 차단수단에 의한 차단 상태를 해제함과 동시에 상기 순환수단을 동작시키고, 상기 제1 멸균실 및 상기 제2 멸균실과의 사이에 상기 잔류 멸균 가스를 순환시키는 제4 제어를 실행하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 상기 순환 경로를 활용하고, 상기 제1 멸균실로부터 상기 제2 멸균실로의 상기 잔류 멸균가스의 이행을 도모하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 상기 순환 경로의 일부를 상기 제2 관로로서 이용할 수 있어 배관 구성을 간소화할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 피처리물은 의료품 또는 위생상품으로 하는 일이 가능하다. 이러한 물품은 대부분을 연속적으로 멸균처리하는 것이 바람직하고, 상기의 시간 단축에 있어서 특히 효과적이다.
본 발명의 다른 면과 따른 멸균처리 방법은, 멸균제의 공급원과, 상기 멸균제가 충전되는 제1 멸균실 및 제2 멸균실을 이용한 피처리물의 멸균처리방법이며, 상기 제1 멸균실에 상기 공급원으로부터 멸균제를 공급하는 공정과, 상기 제1 멸균실에서 피처리물의 멸균처리를 실행하는 공정과, 상기 제1 멸균실에 있어서의 멸균처리로 이용된 잔류 멸균제를 상기 제2 멸균실에 도입하는 공정과, 상기 제2 멸균실에 상기 공급원으로부터 멸균제를 공급하는 공정과, 상기 제2 멸균실에서 피처리물의 멸균처리를 실행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 의하면, 제1 멸균실에서 멸균처리가 실행된 후, 그 잔류 멸균제가 제2 멸균실에 도입된다. 이 때문에, 제2 멸균실을 멸균제로 채우는 시간을 단축할 수 있음과 동시에, 멸균제의 사용량을 삭감할 수 있다. 또한, 제1 멸균실 및 제2 멸균실에서의 멸균처리 타이밍을 늦추면서, 연속적으로 피처리물의 멸균처리를 실시할 수 있다.

Claims (9)

  1. 멸균제의 공급원과,
    피처리물의 멸균처리를 위해 상기 피처리물이 수용된 상태에서 상기 멸균제가 충전되는 제1 멸균실 및 제2 멸균실과,
    상기 공급원과 상기 제1 멸균실 및 제2 멸균실을 접속하는 제1 관로와,
    상기 제1 멸균실과 상기 제2 멸균실을 접속하는 제2 관로와,
    상기 제1 멸균실에서 멸균처리로 이용된 잔류 멸균제를 상기 제2 관로를 통해 상기 제2 멸균실에 도입시키는 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 멸균실에 상기 잔류 멸균제가 도입된 후, 상기 제1 관로를 통하기 보다는 상기 공급원으로부터 상기 제2 멸균실로 멸균제를 도입시키는 도입수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 공급원이, 플라즈마 반응에 의해 상기 멸균제로서의 멸균 가스를 생성하는 멸균 가스 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 멸균 가스 생성부가, 제1 전극과, 제2 전극과, 상기 제1 및 제2 전극 사이에 형성되는 플라즈마 발생공간과, 상기 제1 및 제2 전극간에 전계를 발생시키는 에너지를 주는 플라즈마 엔진을 구비하고,
    상기 제1 관로는, 상기 플라즈마 발생공간으로부터 상기 제1 멸균실 및 제2 멸균실로 들어와, 상기 제1 멸균실 및 제2 멸균실로부터 상기 플라즈마 발생공간으로 돌아오는 순환경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 멸균실을 상기 순환경로로부터 차단시키는 제1 차단수단과,
    상기 제2 멸균실을 상기 순환경로로부터 차단시키는 제2 차단수단과,
    상기 순환경로 내에서 가스류를 발생시키는 순환수단과,
    상기 제1, 제2 차단수단 및 상기 순환수단을 제어하는 제어수단을 구비하고,
    상기 제어수단은,
    상기 제2 차단수단으로 상기 제2 멸균실을 상기 순환 경로로부터 차단시킨 상태에서, 상기 순환수단을 동작시켜 상기 플라즈마 발생공간과 상기 제1 멸균실과의 사이에 원료 가스를 순환시키고, 상기 제1 멸균실을 소정 농도의 멸균 가스로 채우는 제1 제어와,
    상기 공급수단에 의해 상기 제1 멸균실로부터 상기 제2 멸균실에 잔류 멸균 가스가 도입된 후에, 상기 제1 차단 수단으로 상기 제1 멸균실을 상기 순환경로로부터 차단시킨 상태에서, 상기 순환수단을 동작시켜 상기 플라즈마 발생공간과 상기 제2 멸균실과의 사이에 원료 가스와 잔류 멸균 가스와의 혼합 가스를 순환시키고, 상기 제 2 멸균실을 소정 농도의 멸균 가스로 채우는 제2 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 공급수단은 상기 제2 관로에 배치되어 상기 제2 관로를 차단하는 제3 차단 수단이며, 상기 제어수단은 상기 제3 차단 수단의 동작을 제어하는 것이며,
    상기 제어수단은 상기 제1 제어와 상기 제2 제어와의 사이에, 상기 제1~ 제3 차단수단에 의한 차단 상태를 해제함과 동시에 상기 순환 수단을 동작시키고, 상기 플라즈마 발생공간과 상기 제1 멸균실 및 상기 제2 멸균실과의 사이에 상기 잔류 멸균 가스를 순환시키는 제3 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 제2 관로가 상기 순환경로의 일부를 구성하고,
    상기 제어수단은, 상기 제1 제어와 상기 제2 제어와의 사이에, 상기 제1, 제2 차단수단에 의한 차단 상태를 해제함과 동시에 상기 순환 수단을 동작시키고, 상기 제1 멸균실 및 상기 제2 멸균실과의 사이에 상기 잔류 멸균 가스를 순환시키는 제4 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피처리물은 의료품 또는 위생상품인 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  9. 멸균제의 공급원과, 상기 멸균제가 충전되는 제1 멸균실 및 제2 멸균실을 이용한 피처리물의 멸균처리 방법에 있어서,
    상기 제1 멸균실에 상기 공급원으로부터 멸균제를 공급하는 공정과,
    상기 제1 멸균실에서 피처리물의 멸균처리를 실행하는 공정과,
    상기 제1 멸균실에 있어서의 멸균처리로 이용된 잔류 멸균제를 상기 제2 멸균실에 도입하는 공정과,
    상기 제2 멸균실에 상기 공급원으로부터 멸균제를 공급하는 공정과,
    상기 제2 멸균실에서 피처리물의 멸균처리를 실행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균처리방법.








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