TWI745833B - 氣體滅菌劑的回收純化系統與其方法 - Google Patents

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Abstract

一種氣體滅菌劑的回收純化系統與其方法，該氣體滅菌劑的回收純化系統包含一減壓閥、一第一純化裝置、一第一儲存槽裝置、一分離單元、一第二純化裝置，及一第二儲存槽裝置。該氣體滅菌劑的回收純化方法是利用該減壓閥將滅菌後的廢氣的壓力降低以形成一減壓後的廢氣，再利用該第一純化裝置使減壓後的廢氣冷卻至一第一預定溫度以去除水分。接著利用該分離單元將該第一純化裝置排出的氣體的壓力提升而形成一升壓後的氣體，再利用該第二純化裝置使該升壓後的氣體冷卻以分離出該滅菌劑並儲存於該第二儲存槽裝置，因此能回收純化後的該滅菌劑再利用。

Description

氣體滅菌劑的回收純化系統與其方法
本發明是有關於一種氣體滅菌劑，特別是指一種氣體滅菌劑的回收純化系統與其方法。
環氧乙烷是一種高活性有機化合物，經常被用於作為滅菌劑使用。一般利用環氧乙烷滅菌時，是將待滅菌物品放置於一密閉空間中，接著將環氧乙烷蒸氣輸入該密閉空間以進行滅菌。
然而，由於環氧乙烷的活性高，易燃、易爆且具有毒性，所以即使在沒有空氣時，也必須在低壓下謹慎地使用。因此前述的滅菌作業通常是在低壓下進行，而使用後的環氧乙烷氣體則需要排放到排放控制裝置中加以破壞。目前雖然有一些處理使用後的環氧乙烷氣體的方法，然而，該等方法往往會導致其他的問題（例如：將環氧乙烷氣體溶入水中造成汙水排放問題、利用燃燒裝置處理環氧乙烷氣體造成爆炸反應的安全問題……等等）。
目前有一種針對低濃度的環氧乙烷滅菌劑進行回收再使用的方法，但由於該低濃度的環氧乙烷滅菌劑的濃度低，因此滅菌效果較差，且在滅菌過程中環氧乙烷會與細菌、水蒸氣，及酒精等反應消耗，因此環氧乙烷的濃度也會逐漸降低，導致滅菌效果衰退。
此外，低濃度的環氧乙烷滅菌劑在製造的過程中需要將環氧乙烷與惰性氣體在高壓下（例如：4大氣壓下）混合成一種低濃度的環氧乙烷混合氣體（通常是將環氧乙烷與惰性氣體以10：90或20：80的比例混合），因此需要使用高額定壓力的容器，不僅十分昂貴，在處理的過程中將壓力提高也會增加處理的危險性。
因此，為了避免前述缺點，目前在工業上所有使用環氧乙烷滅菌劑的大型滅菌室都設計成使用低壓和高濃度的環氧乙烷氣體來滅菌，而針對使用後的環氧乙烷則只能如同前述的將環氧乙烷氣體溶入水中，或利用燃燒裝置等方式處理，而不能回收再使用。
因此，本發明的目的，即在提供一種能回收滅菌劑氣體並維持一致的滅菌效果的氣體滅菌劑的回收純化系統。
本發明的另一目的，即在提供一種能回收滅菌劑氣體並維持一致的滅菌效果的氣體滅菌劑的回收純化方法。
於是，本發明氣體滅菌劑的回收純化系統，適用於處理一滅菌後的廢氣。該滅菌後的廢氣包括滅菌劑、氮氣，及水蒸氣。
該氣體滅菌劑的回收純化系統包含一減壓閥、一第一純化裝置、一第一儲存槽裝置、一分離單元、一第二純化裝置，及一第二儲存槽裝置。
該減壓閥適用於接收並將該滅菌後的廢氣的壓力降低至一第一預定壓力而形成一減壓後的廢氣。該第一純化裝置包括一連接於該減壓閥下游且適用於將該減壓後的廢氣冷卻至一第一預定溫度的第一凝結模組。該第一預定溫度高於水在該第一預定壓力下的凝固點，並低於水在該第一預定壓力下的沸點，以使該減壓後的廢氣分離成一具有水的第一回收液，及一具有該滅菌劑的第一純化氣體。該第一儲存槽裝置是連接該第一純化裝置，並適用於儲存及排放該第一回收液。
該分離單元是連接於該第一純化裝置下游，並適用於將該第一純化裝置排出的氣體的壓力提升至一大於該第一預定壓力的第二預定壓力而形成一升壓後的氣體。該第二純化裝置包括一連接於該分離單元的下游並適用於將該升壓後的氣體冷卻至一第二預定溫度的第二凝結模組。該第二預定溫度高於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的沸點，以使該升壓後的氣體分離成一具有該滅菌劑的第二回收液，及一第二純化氣體。該第二儲存槽裝置是連接該第二純化裝置，並適用於儲存及排放該第二回收液。
本發明氣體滅菌劑的回收純化方法，包含下列步驟：
(A)取得滅菌後的廢氣。該滅菌後的廢氣包括滅菌劑、氮氣及水蒸氣。(B) 將該滅菌後的廢氣的壓力降低至一第一預定壓力而形成一減壓後的廢氣。(C) 進行一第一純化作業，包括(C-1)透過一第一純化裝置將該減壓後的廢氣冷卻至一第一預定溫度以分離成一具有水的第一回收液及一具有該滅菌劑的第一純化氣體。該第一預定溫度高於水在該第一預定壓力下的凝固點，並低於水在該第一預定壓力下的沸點。(D) 透過一分離單元將該第一純化裝置排出的氣體的壓力提升至一第二預定壓力而形成一升壓後的氣體。(E) 進行一第二純化作業，包括(E-1)透過一第二純化裝置將該升壓後的氣體冷卻至一第二預定溫度以分離成具有該滅菌劑的一第二回收液，及一第二純化氣體。該第二預定溫度高於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的沸點。(F)取得該第二純化裝置排出的液體。
本發明之功效在於：藉由該減壓閥使該滅菌後的廢氣的壓力降低，並藉由該第一凝結模組降低該減壓後的廢氣的溫度去除水分而形成該第一純化氣體，藉由該分離單元提升該第一純化裝置排出的氣體的壓力，並藉由該第二純化裝置的冷卻，能自該第一純化氣體中分離出該滅菌劑，因此能回收純化後的該滅菌劑。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
在以下的說明所指的兩個元件之間的連接，可以透過管道連接，並可以輔以隔熱處理或密封處理。
參閱圖1，本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第一實施例，適用於連接一滅菌室1並處理儲放於該滅菌室1的一滅菌後的廢氣。該滅菌後的廢氣包括滅菌劑、氮氣，及水蒸氣。在本實施例中，該滅菌劑具有環氧乙烷，該滅菌室1具有至少一適用於排出空氣、注入該滅菌劑氣體以及排出滅菌後的廢氣的出入口（圖未示）。
該氣體滅菌劑的回收純化系統包含一導引真空泵21、一減壓閥22、一第一純化裝置3、一第一儲存槽裝置4、一分離單元5、一第二純化裝置6，及一第二儲存槽裝置7。
該導引真空泵21是連接於該減壓閥22上游並適用於連接該滅菌室1的該至少一出入口，且適用於將該滅菌後的廢氣輸送至該減壓閥22。
該減壓閥22適用於接收並將該滅菌後的廢氣的壓力降低至一第一預定壓力而形成一減壓後的廢氣。在本實施例中，該第一預定壓力是介於0.1磅每立方英吋（PSI）至10磅每立方英吋，較佳是1磅每立方英吋。
該第一純化裝置3包括一連接於該減壓閥22下游且適用於將該減壓後的廢氣冷卻至一第一預定溫度的第一凝結模組31。該第一預定溫度高於水在該第一預定壓力下的凝固點，並低於水在該第一預定壓力下的沸點，以使該減壓後的廢氣分離成一具有水的第一回收液，及一具有該滅菌劑的第一純化氣體。在本實施例中，該第一預定壓力是1磅每立方英吋時，該第一預定溫度是高於攝氏0度（即在1磅每立方英吋壓力下的水的凝固點），並低於攝氏20度（即在1磅每立方英吋壓力下的水的沸點），且該第一預定溫度更佳是攝氏4度。
該第一儲存槽裝置4是連接該第一純化裝置3，並包括一適用於儲存該第一回收液的第一槽體41、一連通該第一槽體41而能被開啟而使該第一槽體41的氣壓恢復至一大氣壓的釋壓閥42，及一連通該第一槽體41而能被開啟以適用於排放儲放於該第一槽體41的該第一回收液的排放閥43。
該分離單元5是連接於該第一純化裝置3下游，並包括一適用於將該第一純化裝置3排出的氣體的壓力提升至一大於該第一預定壓力的第二預定壓力而形成一升壓後的氣體的分離泵51。在本實施例中，該分離單元5還包括一連接於該第一純化裝置3及該分離泵51之間並使該第一純化裝置3排出的氣體進入該分離泵51的分離閥52，而該第二預定壓力是接近一大氣壓，更佳是等於一大氣壓。
定義該減壓閥22至該分離泵51之間為一第一預定壓力區Z1，該分離泵51下游為一第二預定壓力區Z2。在本實施例中，該減壓閥22是採用節流閥的形式，並能使該第一預定壓力區Z1內的壓力維持在該第一預定壓力。
該第二純化裝置6包括一連接於該分離單元5的下游並適用於將該升壓後的氣體冷卻至一第二預定溫度的第二凝結模組61。該第二預定溫度高於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的沸點，以使該升壓後的氣體分離成一具有該滅菌劑的第二回收液，及一第二純化氣體。在本實施例中，該第二預定壓力是一大氣壓時，該第二預定溫度是高於攝氏-112度（即在一大氣壓力下的環氧乙烷的凝固點），並低於10度（即在一大氣壓力下的環氧乙烷的沸點）。該第二預定溫度較佳是介於攝氏-111度至攝氏-20度之間，更佳是攝氏-110度。
該第二儲存槽裝置7是連接該第二純化裝置6，並包括一適用於儲存該第二回收液的第二槽體71，及一連通該第二槽體71而能被開啟以適用於排放儲放於該第二槽體71的該第二回收液的回收閥72。
以下說明該氣體滅菌劑的回收純化系統的運作流程與原理：
(1)預冷：該滅菌室1在執行消毒作業時，需先將該減壓閥22關閉，以避免尚未完成滅菌的氣體進入該第一凝結模組31。同時先操作使該第一凝結模組31及該第二凝結模組61分別冷卻至該第一預定溫度及該第二預定溫度。
(2)減壓：待該消毒作業完成後，開啟該減壓閥22，並操作該導引真空泵21將該滅菌後的廢氣輸送至該減壓閥22。該減壓閥22接收並將該滅菌後的廢氣的壓力降低至該第一預定壓力而形成該減壓後的廢氣。
(3)將該水蒸氣凝結成液體：該第一凝結模組31將該減壓後的廢氣冷卻至該第一預定溫度。由於該第一預定溫度高於水在該第一預定壓力下的凝固點，並低於水在該第一預定壓力下的沸點，因此能使該減壓後的廢氣中的該水蒸氣凝結成水而流入該第一槽體41而形成該第一回收液，該減壓後的廢氣中的該滅菌劑、該氮氣…等等低沸點的物質則會維持氣體型態。因此能將該減壓後的廢氣分離成該第一回收液，及該第一純化氣體。
此外，在該減壓後的廢氣中可能會存在一些高沸點的其他物質（例如：該導引真空泵21所使用的潤滑油、滅菌過程所產生的聚合物…等等），部分的高沸點物質也會凝結成液體而流入該第一槽體41，因此該第一回收液還具有部分的高沸點物質。
(4)升壓：該第一純化裝置3排出的氣體通過該分離閥52進入該分離泵51。該分離泵51將該第一純化裝置3排出的氣體壓力提升至該第二預定壓力而形成該升壓後的氣體。
(5)將該滅菌劑氣體凝結成液體：該第二凝結模組61將該升壓後的氣體冷卻至該第二預定溫度。由於該第二預定溫度高於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的沸點，因此能使該升壓後的氣體中的該滅菌劑氣體凝結成液體而流入該第二槽體71，而該升壓後的氣體中的該氮氣則會維持氣體型態。因此該升壓後的氣體會分離成具有該滅菌劑的該第二回收液，及該第二純化氣體。
(6)排放或回收：打開該回收閥72以取得該第二回收液。由於在本實施例中，該第二預定壓力是接近一大氣壓，因此在回收純化的過程中可以隨時打開該回收閥72以取得該第二回收液，而不會中斷回收純化作業。該第二純化裝置6排出的氣體可以儲放於其他的儲存設備以進行後續的處理，或在符合排放標準的情況下直接排放。而當該第一槽體41裝滿該第一回收液時，可以打開該釋壓閥42使該第一槽體41的壓力恢復成一大氣壓，並使該第一回收液中汽化的氣體排出，再打開排放閥43以排放該第一回收液。
上述運作流程所取得的第一回收液的主成分是水，並可能具有微量的雜質與該滅菌劑的聚合物，而該第二純化裝置6排出的氣體的主要成分是該氮氣，並可能具有極微量的該滅菌劑氣體（例如：該滅菌劑佔該第二純化裝置6排出的氣體的濃度低於百萬分之一），兩者都可以很輕易地藉由其他的過濾或處理方式處理至符合排放標準後再予以排放。而且由於該氣體滅菌劑的回收純化系統的主要運作原理是利用該水蒸氣、該滅菌劑及該氮氣三者的沸點差異，以依序將三者分離，因此不會產生其他的汙染物。
此外，上述的運作流程是將壓力維持在低壓或接近一大氣壓，因此氣體不容易外洩，而且在運作的過程中是將溫度保持在遠低於環氧乙烷的自燃溫度，因此相當安全。
參閱圖1、2，因此，依據上述的運作流程與原理，利用該氣體滅菌劑的回收純化系統的一氣體滅菌劑的回收純化方法包含下列步驟S1至S6。
步驟S1：取得滅菌後的廢氣。該滅菌後的廢氣包括滅菌劑、氮氣及水蒸氣。
步驟S2：將該滅菌後的廢氣的壓力降低至該第一預定壓力而形成該減壓後的廢氣。
步驟S3：進行一第一純化作業。該第一純化作業包括步驟S3-1。
步驟S3-1：透過該第一純化裝置3將該減壓後的廢氣冷卻至該第一預定溫度以分離成具有水的該第一回收液及具有該滅菌劑的該第一純化氣體。該第一預定溫度高於水在該第一預定壓力下的凝固點，並低於水在該第一預定壓力下的沸點。
步驟S4：透過該分離單元5將該第一純化裝置3排出的氣體的壓力提升至該第二預定壓力而形成該升壓後的氣體。
步驟S5：進行一第二純化作業，該第二純化作業包括步驟S5-1。
步驟S5-1：透過該第二純化裝置6將該升壓後的氣體冷卻至該第二預定溫度以分離成具有該滅菌劑的該第二回收液，及該第二純化氣體。該第二預定溫度高於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的沸點。
步驟S6：取得該第二純化裝置6排出的液體。
因此，藉由該減壓閥22使該滅菌後的廢氣的壓力降低，並藉由該第一凝結模組31降低該減壓後的廢氣的溫度去除水分而形成該第一純化氣體，再藉由該分離單元5提升該第一純化裝置3排出的氣體的壓力，並藉由該第二純化裝置6的冷卻以分離出該滅菌劑，就能回收純化後的該滅菌劑，且不會降低回收使用時的滅菌效果。
要特別說明的是，在本實施例中，是以該滅菌劑氣體進行消毒作業，然而，在其他的實施態樣中，也可以利用該滅菌劑氣體與二氧化碳的混合氣體進行消毒作業，因此該滅菌後的廢氣也具有二氧化碳，而二氧化碳會在上述的步驟S5-1中凝華成固體而形成於該第二凝結模組61的表面，且部分的二氧化碳會溶解於該滅菌劑液體中而一起流入該第二槽體71被收集，因此就能取得具有該滅菌劑與二氧化碳的液體，以供後續回收再使用。
此外，在本實施例中，該滅菌劑具有環氧乙烷，該第一預定壓力是1磅每立方英吋，該第二預定壓力是一大氣壓，然而，在其他的實施態樣中，該滅菌劑也可以具有環氧丙烷，而該第一預定壓力是介於0.1磅每立方英吋至10磅每立方英吋之間，該第二預定壓力是接近或等於一大氣壓，較佳地該第一預定壓力是0.5磅每立方英吋，該第二預定壓力是一大氣壓。
要說明的是，在其他的實施態樣中，該氣體滅菌劑的回收純化方法還包含一接續於該步驟S6後的步驟S7-1，該步驟S7-1是排放該第二純化裝置排出的氣體或收集該第二純化裝置排出的氣體以再利用。
值得一提的是，在本實施例是藉由該減壓閥22使該第一預定壓力區Z1內的壓力維持在該第一預定壓力，然而，在其他的實施態樣中，該分離單元5也可以還包括一設置於該分離泵51上游的輔助真空泵（圖未示），該輔助真空泵能使該第一預定壓力區Z1內的壓力維持在該第一預定壓力。此外，該輔助真空泵可採用無汙染的設計（例如：乾式真空泵、無油真空泵、隔膜型真空泵）以避免將其他的汙染物增加到待純化的氣體中。
要說明的是，該第一凝結模組31及該第二凝結模組61可以採用殼管式熱交換器、板式熱交換器，或者其他形式的熱交換器。
參閱圖3，本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第二實施例是類似於該第一實施例，其差異之處在於：
該氣體滅菌劑的回收純化系統還包含一釋放閥23。該釋放閥23是連接於該第二純化裝置6下游，並適用於供該第二純化裝置6排出的氣體通過而排放到環境中。
在本實施例中，該第一預定壓力是介於0.1磅每立方英吋（PSI）至4磅每立方英吋。
該第一純化裝置3還包括一連接該第一凝結模組31及該分離單元5之間且連接該第一槽體41的第一凝華模組32。該第一凝華模組32具有一第一凝華器321。該第一凝華器321適用於將該第一純化氣體冷卻至一低於該第一預定溫度的第一凝華溫度，以使該第一純化氣體中的該水蒸氣凝華成冰且供後續導入該第一儲存槽裝置4的該第一槽體41。該第一凝華溫度高於該滅菌劑在該第一預定壓力下的沸點，並低於水在該第一預定壓力下的凝固點。在本實施例中，該第一預定壓力是1磅每立方英吋壓力時，該第一凝華溫度是高於攝氏-45度（即在1磅每立方英吋壓力下的環氧乙烷的沸點），並低於0度（即在1磅每立方英吋壓力的水的凝固點），且該第一凝華溫度更佳是攝氏-20度。
該第二純化裝置6還包括一連接於該第二凝結模組61下游並連接該第二槽體71的第二凝華模組62。該第二凝華模組62具有一第二凝華器621。該第二凝華器621適用於將該第二純化氣體冷卻至一低於該第二預定溫度的第二凝華溫度，以使該第二純化氣體中的該滅菌劑凝華成固體且供後續導入該第二儲存槽裝置7的該第二槽體71。該第二凝華溫度高於該氮氣在該第二預定壓力下的沸點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點。在本實施例中，該第二預定壓力是一大氣壓時，該第二凝華溫度是高於攝氏-196度（即在一大氣壓力下的該氮氣的沸點），並低於-112度（即在一大氣壓力下的環氧乙烷的凝固點），且該第二凝華溫度更佳是攝氏-120度。
因此，該氣體滅菌劑的回收純化方法還包括一接續於該步驟S3-1後的步驟S3-2，及一接續於該步驟S5-1後的步驟S5-2， 且該步驟S2將該滅菌後的廢氣的壓力降低至該第一預定壓力時，能使該滅菌劑的沸點低於水的凝固點。
步驟S3-2：利用該第一凝華模組32將該第一純化氣體冷卻至低於該第一預定溫度的該第一凝華溫度，使剩餘的該水蒸氣凝華於該第一凝華器321的表面，而該第一純化氣體中的該滅菌劑、該氮氣…等等低沸點的物質則會維持氣體型態，以進一步地減少該第一純化氣體中的該水蒸氣量。
步驟S5-2：利用該第二凝華模組62將該第二純化氣體冷卻至低於該第二預定溫度的該第二凝華溫度，使剩餘的該滅菌劑氣體凝華而附著於該第二凝華器621的表面，而該第二純化氣體中的該氮氣則會維持氣體型態，以進一步地減少該第二純化氣體中的該滅菌劑氣體量。
如此一來，藉由設置該第一凝華模組32，能進一步地減少該第一純化裝置3排出的氣體中的該水蒸氣量，而藉由設置該第二凝華模組62，能進一步地減少該第二純化氣體中的該滅菌劑氣體量，因此能提供更佳的純化效果。
值得一提的是，在其他的實施例中，該第一凝華模組32還具有一鄰近該第一凝華器321表面的第一加熱器（圖未示），當該第一凝華器321的表面形成太厚的冰以至於不能有效地將剩餘的該水蒸氣凝華時，可以關閉該第一凝華器321並開啟該第一加熱器以將固結於該第一凝華器321表面的冰融化成水而流入該第一槽體41。或者，在其他的實施態樣中，當該第一凝華器321的表面形成太厚的冰以至於不能有效地將剩餘的該水蒸氣凝華時，可以利用其他的裝置（圖未示）將溫暖的流體（例如：水）導引至該第一凝華器321的表面以將冰融化成水而流入該第一槽體41。
類似地，在其他的實施例中，該第二凝華模組62還具有一鄰近該第二凝華器621表面的第二加熱器（圖未示），當該第二凝華器621的表面形成太厚的該滅菌劑固體以至於不能有效地將剩餘的該滅菌劑氣體凝華時，可以關閉該第二凝華器621並開啟該第二加熱器以將固結於該第二凝華器621表面的該滅菌劑固體融化成液體而流入該第二槽體71。或者，在其他的實施態樣中，當該第二凝華器621的表面形成太厚的該滅菌劑固體以至於不能有效地將剩餘的該滅菌劑氣體凝華時，可以利用其他的裝置（圖未示）將溫暖的流體導引至該第二凝華器621的表面以將該滅菌劑固體融化成液體而流入該第二槽體71。
要說明的是，該第一凝華器321及該第二凝華器621可以採用殼管式熱交換器、板式熱交換器，或者其他形式的熱交換器。
如此，該第二實施例也可達到與該第一實施例相同的目的與功效。
參閱圖4，本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第三實施例是類似於該第二實施例，其差異之處在於：
該分離單元5還包括一連接於該分離泵51下游且能降低該升壓後的氣體溫度並連接該第二槽體71的降溫器53。在本實施例中，該降溫器53是一水冷式熱交換器。
該第二凝結模組61具有一設置於該分離單元5的下游並連接該第二槽體71的主凝結器611，及一設置於該分離單元5的下游且位於該主凝結器611上游並連接該第二槽體71的輔助凝結器612。該輔助凝結器612及該主凝結器611能使該升壓後的氣體通過該第二凝結模組61時的溫度依序下降。
該氣體滅菌劑的回收純化系統還包含一節能裝置8。該節能裝置8適用於導引使該第二純化裝置6排出的氣體排出，並在排出過程中與該第二凝結模組61共同冷卻該第二純化裝置6中尚未完成純化的氣體。該節能裝置8包括一設置於該分離單元5的該降溫器53與該輔助凝結器612之間並連接該第二槽體71的凝結節能器81，及一設置於該主凝結器611與該第二凝華模組62之間並連接該第二槽體71的凝華節能器82。
由於該分離泵51將該第一純化裝置3排出的氣體的壓力提升至該第二預定壓力的過程，會使溫度大幅提升，因此藉由依序設置於該分離泵51下游的該降溫器53與該凝結節能器81，能初步降低該升壓後的氣體溫度，以減少該第二凝結模組61的負荷並提高冷卻效率。而在前述初步降低溫度的過程中如果有該滅菌劑氣體凝結成液體，則會經由管路的導引而流入該第二槽體71被收集。
類似地，利用該凝華節能器82對該第二純化氣體進行預冷，則能減少該第二凝華模組62的負荷並提高冷卻效率，而在前述預冷的過程中如果有該滅菌劑氣體凝結成液體，則會經由管路的導引而流入該第二槽體71被收集。
因此，該氣體滅菌劑的回收純化方法還包括一接續於該步驟S4後的步驟S4-1，及一接續於該步驟S6後的步驟S7-2，且該步驟S5-1調整如下。
步驟S4-1：利用該降溫器53初步降低該升壓後的氣體溫度，以減少該第二凝結模組61的負荷並提高冷卻效率。
步驟S5-1：透過該輔助凝結器612及該主凝結器611使該升壓後的氣體的溫度依序下降至該第二預定溫度以分離成具有該滅菌劑的該第二回收液，及該第二純化氣體。該第二預定溫度高於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的沸點。
步驟S7-2：利用該節能裝置8導引使該第二純化裝置6排出的氣體排出，並在排出的過程中與該第二凝結模組61共同冷卻在該第二純化裝置6中尚未完成純化的氣體。
要特別說明的是，該凝結節能器81及該凝華節能器82利用該第二純化裝置6排出的氣體冷卻該第二純化裝置6中尚未完成純化的氣體的過程中，不僅能節省冷卻的能源，也能將該第二純化裝置6排出的氣體溫度提升至接近室溫，以利於排放。
值得一提的是，在本實施例中，該第二凝結模組61僅包括一個該輔助凝結器612，然而，在其他的實施態樣中，該第二凝結模組61也可以包括兩個以上依序設置於該主凝結器611上游的輔助凝結器612，只要該等輔助凝結器612及該主凝結器611能使該升壓後的氣體通過該第二凝結模組61時的溫度依序下降，也能夠達到相同的目的。
如此，該第三實施例也可達到與該第二實施例相同的目的與功效。
參閱圖5，本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第四實施例是類似於該第二實施例，其差異之處在於：
該第一純化裝置3的該第一凝華模組32具有二彼此並聯設置的第一凝華器321。
該第二純化裝置6的該第二凝華模組62具有二彼此並聯設置的第二凝華器621。
藉由設置該等第一凝華器321及該等第二凝華器621，除能使冷卻效率更好外，當該等第一凝華器321（或該等第二凝華器621）的其中一者的表面形成太厚的冰（或該滅菌劑固體）以至於不能有效地將剩餘的該水蒸氣（或該滅菌劑氣體）凝華時，可以關閉該第一凝華器321（或該第二凝華器621）以除去固結於表面的固體，而另一個第一凝華器321（或另一個第二凝華器621）則可以持續地運作以將剩餘的該水蒸氣（或該滅菌劑氣體）凝華。其中，除去固結於該等第一凝華器321（或該等第二凝華器621）的固體的方式可以參考該第二實施例的相關說明，不再贅述。
如此一來，就能夠在除去該等第一凝華器321的其中一者的冰或除去該等第二凝華器621的其中一者的該滅菌劑固體的同時，維持回收純化系統的運作。
因此，該氣體滅菌劑的回收純化方法中的該步驟S3-2及步驟S4-2調整如下，且該氣體滅菌劑的回收純化方法還包括一接續於該步驟S3-2後的步驟S3-3，及一接續於該步驟S5-2後的步驟S5-3。
步驟S3-2：利用該第一凝華模組32將該第一純化氣體冷卻至低於該第一預定溫度的該第一凝華溫度，使剩餘的該水蒸氣凝華於該等第一凝華器321的表面，而該第一純化氣體中的該滅菌劑、該氮氣…等等低沸點的物質則會維持氣體型態，以進一步地減少該第一純化氣體中的該水蒸氣量。
步驟S3-3：當該等第一凝華器321的其中一者的表面形成太厚的冰以至於不能有效地將剩餘的該水蒸氣凝華時，關閉該第一凝華器321並開啟一鄰近該第一凝華器321表面的第一加熱器（圖未示）以融化固結於該第一凝華器321表面的冰。
步驟S5-2：利用該第二凝華模組62將該第二純化氣體冷卻至低於該第二預定溫度的該第二凝華溫度，使剩餘的該滅菌劑氣體凝華而附著於該等第二凝華器621的表面，而該第二純化氣體中的該氮氣則會維持氣體型態，以進一步地減少該第二純化氣體中的該滅菌劑氣體量。
步驟S5-3：當該等第二凝華器621的其中一者的表面形成太厚的該滅菌劑固體以至於不能有效地將剩餘的該滅菌劑氣體凝華時，關閉該第二凝華器621並開啟一鄰近該第二凝華器621表面的第二加熱器（圖未示）以融化固結於該第二凝華器621表面的該滅菌劑固體。
要說明的是，在本實施例中，該第一凝華模組32具有兩個該等第一凝華器321，該第二凝華模組62具有兩個該等第二凝華器621，然而，在其他的實施態樣中，該第一凝華模組32也可以具有三個以上的第一凝華器321，該第二凝華模組62也可以具有三個以上的第二凝華器621。
如此，該第四實施例也可達到與該第二實施例相同的目的與功效。
參閱圖6，本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第五實施例是類似於該第三實施例，其差異之處在於：
該第一儲存槽裝置4還包括一設置於該第一槽體41上游並連接該第一凝結模組31及該第一凝華模組32的隔離閥44。
當該第一槽體41裝滿該第一回收液時，可以先關閉該隔離閥44，再打開該釋壓閥42使該第一槽體41的壓力恢復成一大氣壓，並使該第一回收液中汽化的氣體排出，再打開排放閥43以排放該第一回收液，並於該第一回收液排放完後關閉該釋壓閥42及該排放閥43，再打開該隔離閥44使該第一槽體41能繼續收集次一批的第一回收液。如此一來，在排放該第一回收液的過程中，就不會影響到該第一純化裝置3中的氣體壓力，因此可以維持回收純化系統的運作。
此外，該第一純化裝置3的該第一凝華模組32具有二彼此並聯設置的第一凝華器321，及二分別連接於該等第一凝華器321下游的第一控制閥322。該第二純化裝置6的該第二凝華模組62具有二彼此並聯設置的第二凝華器621，及二分別連接於該等第二凝華器621下游的第二控制閥622。
在去除固結於該等第一凝華器321的其中一者的冰時，由於需要關閉該第一凝華器321並提升該第一凝華器321表面的溫度才能去除固結的冰，因此可以藉由關閉各自的第一控制閥322以避免該第一純化氣體通過該第一凝華器321而影響純化效果，而同時可以開啟另一個第一控制閥322使該第一純化氣體通過另一個第一凝華器321，以將剩餘的該水蒸氣凝結成固體。
類似地，在去除固結於該等第二凝華器621的其中一者的該滅菌劑固體時，也能關閉各自的第二控制閥622並開啟另一個第二控制閥622，使純化作業能持續進行且不會影響純化效果。
另外，該節能裝置8具有二分別設置於該等第二凝華器621上游的凝華節能器82。
由於該等第一凝華器321、該等第一控制閥322、該等第二凝華器621、該等第二控制閥622及該等凝華節能器82的運作原理及方法是類似於該第四實施例，因此不再贅述。
值得一提的是，在本實施例中，該等第一控制閥322是分別連接於該等第一凝華器321下游，而該等第二控制閥622是分別連接於該等第二凝華器621下游，然而，在其他的實施態樣中，該等第一控制閥322也可以分別連接於該等第一凝華器321的上游，該等第二控制閥622也可以分別連接於該等第二凝華器621的上游，也能夠達到相同的效果。
如此，該第五實施例也可達到與該第三實施例相同的目的與功效。
參閱圖7，本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第六實施例是類似於該第二實施例，其差異之處在於：
該氣體滅菌劑的回收純化系統適用於連接三滅菌室1。
該氣體滅菌劑的回收純化系統包含三分別適用於連接該等滅菌室1下游的導引真空泵21。
該氣體滅菌劑的回收純化系統還包含一廢氣儲存裝置9。該廢氣儲存裝置9包括三分別連接該等導引真空泵21下游的廢氣閥91，及一連接於該等廢氣閥91下游並連接於該減壓閥22的上游以收集該滅菌後的廢氣的廢氣儲存槽92。
因此，該氣體滅菌劑的回收純化方法還包括一於步驟S1前執行的步驟S0，且該步驟S1調整如下。
步驟S0：將該等滅菌室1的滅菌後的廢氣收集至該廢氣儲存槽92。
步驟S1：自該廢氣儲存槽92取得滅菌後的廢氣。該滅菌後的廢氣包括滅菌劑、氮氣及水蒸氣。
如此一來，該氣體滅菌劑的回收純化系統就能回收純化三個滅菌室1中的滅菌後的廢氣。也就是說，只需要一個該氣體滅菌劑的回收純化系統，就能夠回收純化一個以上的滅菌室1中的滅菌後的廢氣。
值得一提的是，該廢氣儲存槽92可以設計成固定容積的形式，也可以設計成可變容積的形式以使該廢氣儲存槽92內的氣體壓力維持在一大氣壓。
綜上所述，藉由該減壓閥22使該滅菌後的廢氣的壓力降低，並藉由該第一凝結模組31降低該減壓後的廢氣的溫度去除水分而形成該第一純化氣體，再藉由該分離單元5提升該第一純化裝置3排出的氣體的壓力，並藉由該第二純化裝置6的冷卻以分離出該滅菌劑，就能回收純化後的該滅菌劑，且不會降低回收使用時的滅菌效果，因此確實可達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:滅菌室 21:導引真空泵 22:減壓閥 23:釋放閥 3:第一純化裝置 31:第一凝結模組 32:第一凝華模組 321:第一凝華器 322:第一控制閥 4:第一儲存槽裝置 41:第一槽體 42:釋壓閥 43:排放閥 44:隔離閥 5:分離單元 51:分離泵 52:分離閥 53:降溫器 6:第二純化裝置 61:第二凝結模組 611:主凝結器 612:輔助凝結器 62:第二凝華模組 621:第二凝華器 622:第二控制閥 7:第二儲存槽裝置 71:第二槽體 72:回收閥 8:節能裝置 81:凝結節能器 82:凝華節能器 9:廢氣儲存裝置 91:廢氣閥 92:廢氣儲存槽 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟 S5:步驟 S6:步驟 Z1:第一預定壓力區 Z2:第二預定壓力區
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第一實施例與一滅菌室的一系統架構圖； 圖2是利用該第一實施例的一氣體滅菌劑的回收純化方法的一流程圖； 圖3是本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第二實施例與一滅菌室的一系統架構圖； 圖4是本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第三實施例與一滅菌室的一系統架構圖； 圖5是本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第四實施例與一滅菌室的一系統架構圖； 圖6是本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第五實施例與一滅菌室的一系統架構圖；及 圖7是本發明氣體滅菌劑的回收純化系統的一第六實施例與三滅菌室的一系統架構圖。
1:滅菌室
21:導引真空泵
22:減壓閥
3:第一純化裝置
31:第一凝結模組
4:第一儲存槽裝置
41:第一槽體
42:釋壓閥
43:排放閥
5:分離單元
51:分離泵
52:分離閥
6:第二純化裝置
61:第二凝結模組
7:第二儲存槽裝置
71:第二槽體
72:回收閥
Z1:第一預定壓力區
Z2:第二預定壓力區

Claims (23)

  1. 一種氣體滅菌劑的回收純化系統，適用於處理一滅菌後的廢氣，該滅菌後的廢氣包括滅菌劑、氮氣，及水蒸氣，該氣體滅菌劑的回收純化系統包含： 一減壓閥，適用於接收並將該滅菌後的廢氣的壓力降低至一第一預定壓力而形成一減壓後的廢氣； 一第一純化裝置，包括一連接於該減壓閥下游且適用於將該減壓後的廢氣冷卻至一第一預定溫度的第一凝結模組，該第一預定溫度高於水在該第一預定壓力下的凝固點，並低於水在該第一預定壓力下的沸點，以使該減壓後的廢氣分離成一具有水的第一回收液，及一具有該滅菌劑的第一純化氣體； 一第一儲存槽裝置，連接該第一純化裝置，並適用於儲存及排放該第一回收液； 一分離單元，連接於該第一純化裝置下游，並適用於將該第一純化裝置排出的氣體的壓力提升至一大於該第一預定壓力的第二預定壓力而形成一升壓後的氣體； 一第二純化裝置，包括一連接於該分離單元的下游並適用於將該升壓後的氣體冷卻至一第二預定溫度的第二凝結模組，該第二預定溫度高於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的沸點，以使該升壓後的氣體分離成一具有該滅菌劑的第二回收液，及一第二純化氣體；及 一第二儲存槽裝置，連接該第二純化裝置，並適用於儲存及排放該第二回收液。
  2. 如請求項1所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，其中，該滅菌劑具有環氧乙烷，該第一預定壓力是介於0.1磅每立方英吋至10磅每立方英吋之間。
  3. 如請求項2所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，其中，該第一預定壓力是1磅每立方英吋，該第二預定壓力是一大氣壓，該第一預定溫度低於攝氏20度，該第二預定溫度低於攝氏10度。
  4. 如請求項3所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，其中，該第二預定溫度是介於攝氏-111度至攝氏-20度之間。
  5. 如請求項1所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，其中，該滅菌劑具有環氧丙烷，該第一預定壓力是介於0.1磅每立方英吋至10磅每立方英吋之間，該第二預定壓力是一大氣壓。
  6. 如請求項1所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，還包含一連接於該減壓閥上游並適用於將該滅菌後的廢氣輸送至該減壓閥的導引真空泵。
  7. 如請求項1所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，還包含一節能裝置，該節能裝置適用於導引使該第二純化氣體排出，並在排出過程中與該第二凝結模組共同冷卻該第二純化裝置中尚未完成純化的氣體。
  8. 如請求項1所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，其中，該第一純化裝置還包括一連接該第一凝結模組及該分離單元之間且連接該第一儲存槽裝置的第一凝華模組，該第一凝華模組適用於將該第一純化氣體冷卻至一低於該第一預定溫度的第一凝華溫度，以使該第一純化氣體中的該水蒸氣凝華成冰且供後續導入該第一儲存槽裝置，該第一凝華溫度高於該滅菌劑在該第一預定壓力下的沸點，並低於水在該第一預定壓力下的凝固點。
  9. 如請求項8所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，其中，該第一純化裝置的該第一凝華模組具有至少二彼此並聯設置的第一凝華器。
  10. 如請求項1所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，其中，該第二純化裝置還包括一連接於該第二凝結模組下游並連接該第二儲存槽裝置的第二凝華模組，該第二凝華模組適用於將該第二純化氣體冷卻至一低於該第二預定溫度的第二凝華溫度 ，以使該第二純化氣體中的該滅菌劑凝華成固體且供後續導入該第二儲存槽裝置，該第二凝華溫度高於該氮氣在該第二預定壓力下的沸點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點。
  11. 如請求項10所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，其中，該第二純化裝置的該第二凝華模組具有至少二彼此並聯設置的第二凝華器。
  12. 如請求項1所述的氣體滅菌劑的回收純化系統，其中，該第二純化裝置的該第二凝結模組具有一設置於該分離單元的下游的主凝結器，及至少一設置於該分離單元及該主凝結器間的輔助凝結器，該至少一輔助凝結器及該主凝結器能使該升壓後的氣體通過該第二凝結模組時的溫度依序下降。
  13. 一種氣體滅菌劑的回收純化方法，包含下列步驟： (A)取得滅菌後的廢氣，該滅菌後的廢氣包括滅菌劑、氮氣及水蒸氣； (B) 將該滅菌後的廢氣的壓力降低至一第一預定壓力而形成一減壓後的廢氣； (C) 進行一第一純化作業，包括 (C-1)透過一第一純化裝置將該減壓後的廢氣冷卻至一第一預定溫度以分離成一具有水的第一回收液及一具有該滅菌劑的第一純化氣體，該第一預定溫度高於水在該第一預定壓力下的凝固點，並低於水在該第一預定壓力下的沸點； (D) 透過一分離單元將該第一純化裝置排出的氣體的壓力提升至一第二預定壓力而形成一升壓後的氣體； (E) 進行一第二純化作業，包括 (E-1)透過一第二純化裝置將該升壓後的氣體冷卻至一第二預定溫度以分離成具有該滅菌劑的一第二回收液，及一第二純化氣體，該第二預定溫度高於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的沸點；及 (F)取得該第二純化裝置排出的液體。
  14. 如請求項13所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，其中，該步驟(A)的該滅菌劑具有環氧乙烷，該步驟(B)的該第一預定壓力是介於0.1磅每立方英吋至10磅每立方英吋之間。
  15. 如請求項14所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，其中，該步驟(B)的該第一預定壓力是1磅每立方英吋，該步驟(C)的該第一預定溫度低於攝氏20度，該步驟(D)的該第二預定壓力是一大氣壓，該步驟(E)的該第二預定溫度低於攝氏10度。
  16. 如請求項15所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，其中，該步驟(E)的該第二預定溫度是介於攝氏-111度至攝氏-20度之間。
  17. 如請求項13所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，其中，該步驟(A)的該滅菌劑具有環氧丙烷，該步驟(B)的該第一預定壓力是介於0.1磅每立方英吋至10磅每立方英吋之間，該步驟(D)的該第二預定壓力是接近或等於一大氣壓。
  18. 如請求項13所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，還包含一步驟(G)，該步驟(G)是導引使該第二純化氣體排出，並在排出的過程中與該第二凝結模組共同冷卻在該第二純化裝置中尚未完成純化的氣體。
  19. 如請求項13所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，其中，該步驟(C)的該第一純化作業還包括一接續於該步驟(C-1)後的步驟(C-2)，該步驟(C-2)將該第一純化氣體冷卻至一低於該第一預定溫度的第一凝華溫度使剩餘的該水蒸氣凝華於至少一第一凝華器的表面，該第一凝華溫度高於該滅菌劑在該第一預定壓力下的沸點，並低於水在該第一預定壓力下的凝固點。
  20. 如請求項19所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，其中，該步驟(C-2)的剩餘的該水蒸氣是凝華而附著於至少二並聯設置的第一凝華器的表面，該步驟(C)還包括一接續於該步驟(C-2)後的步驟(C-3)，該步驟(C-3)是當該至少二第一凝華器的其中一者的表面形成厚冰時，關閉該第一凝華器並開啟一鄰近該第一凝華器表面的第一加熱器以融化固結於該第一凝華器表面的冰。
  21. 如請求項13所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，其中，該步驟(E)的該第二純化作業還包括一接續於該步驟(E-1)後的步驟(E-2)，該步驟(E-2)將第二純化氣體冷卻至一低於該第二預定溫度的第二凝華溫度使剩餘的該滅菌劑氣體凝華而附著於至少一第二凝華器的表面，該第二凝華溫度高於該氮氣在該第二預定壓力下的沸點，並低於該滅菌劑在該第二預定壓力下的凝固點。
  22. 如請求項21所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，其中，該步驟(E-2)的剩餘的該滅菌劑氣體是凝華而附著於至少二並聯設置的第二凝華器的表面，該步驟(E)還包括一接續於該步驟(E-2)後的步驟(E-3)，該步驟(E-3)是當該至少二第二凝華器的其中一者的表面形成該滅菌劑固體時，關閉該第二凝華器並開啟一鄰近該第二凝華器表面的第二加熱器以融化固結於該第二凝華器表面的該滅菌劑固體。
  23. 請求項13所述的氣體滅菌劑的回收純化方法，其中，該步驟(E-1)中，該第二純化裝置具有依序設置於該分離單元的下游的至少一輔助凝結器及一主凝結器，使該升壓後的氣體的溫度依序下降至該第二預定溫度。
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