KR102135233B1

KR102135233B1 - 멸균기 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR102135233B1
Application number: KR1020190097422A
Authority: KR
Inventors: 유철원; 한관호
Original assignee: 메디파트너 주식회사
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2020-07-17

Abstract

본 발명의 목적은 멸균 챔버 내의 에어 포켓을 제거하면서 멸균 처리에 사용되는 스팀의 양을 줄이고 대상물의 건조 시간을 충분히 확보하는 멸균기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 멸균기는, 멸균 대상물을 내장하는 멸균 챔버, 상기 멸균 챔버에 진공 라인으로 연결되어 진공을 설정하는 진공 펌프, 상기 멸균 챔버에 스팀 라인으로 연결되어 고온의 스팀을 생산하여 공급하는 스팀 발생기, 상기 스팀 발생기와 수조를 연결하는 물 라인에 설치되어 멸균에 사용되는 물을 상기 수조로부터 상기 스팀 발생기에 공급하는 물 펌프, 상기 멸균 챔버의 내부 압력을 검출하는 챔버 압력센서, 상기 멸균 챔버의 내부 온도를 검출하는 챔버 온도센서, 상기 스팀 발생기에서 발생되는 스팀의 온도를 검출하는 스팀 온도센서, 및 상기 챔버 압력센서, 상기 챔버 온도센서, 상기 스팀 온도센서의 검출 신호에 따라 상기 스팀 발생기, 상기 물 펌프 및 상기 진공 펌프를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 진공 라인은 상기 수조 내에 설치되는 열교환기를 경유하여 외부의 응축수 회수통에 연결된다.

Description

멸균기 및 그 제어 방법 {STERILIZER AND CONTROLLING METHOD THREOF}

본 발명은 멸균기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멸균 챔버 내에서 에어 포켓을 제거하면서 멸균 처리에 사용되는 스팀의 양을 줄이고 건조 시간을 충분히 확보할 수 있는 멸균기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

의료기구의 멸균(sterilization)은 세척(cleaning)이나 소독(disinfection) 등과는 달리 물리적 작용과 화학적 작용을 통하여 살아있는 모든 종류의 미생물들을 완전히 제거하는 것을 의미하는 점에서 높은 수준의 멸균 처리를 의미한다.

대한민국 등록특허 제1420996호(2014. 07. 11. 등록)는 의료용 고압증기 멸균기의 물 공급 및 배수장치를 개시하고 있다. 이 의료용 고압증기 멸균기는 챔버의 하방에 증류수 저장홈 및 증류수 저장홈의 내부에 배치되는 살균 히터를 구비한다.

살균 히터는 챔버의 바닥에 설치되어 멸균 동작시 증류수 저장홈에 저장된 물을 설정 온도값으로 가열하여 수증기를 발생시키며, 건조 동작시 챔버 내측에 발생되는 결로를 신속히 제거하고, 챔버 내부의 온도를 가열하여 결로 발생을 예방한다.

그러나 의료용 고압증기 멸균기는 외부에서 챔버 내부로 물을 공급하고, 챔버 내부에서 살균 히터로 물을 가열하여 수증기를 발생시키고, 이 수증기로 대상물을 멸균 처리하므로 물의 사용량을 증대시키며, 이로 인하여 수증기를 발생시키는 데 소요되는 시간 및 소비 전력을 증대시킬 수 있다.

따라서 챔버 내부로 고온의 스팀을 공급하여 대상물을 멸균 처리하는 멸균기가 개발되고 있다. 이 경우, 멸균 챔버의 내부에서 에어 포켓을 제거하여야 멸균기의 멸균 성능이 향상될 수 있다. 또한 멸균 성능과 함께 사용되는 스팀의 양을 줄이고 건조 시간을 줄일 필요가 있다.

본 발명의 목적은 멸균 챔버 내부의 에어 포켓을 제거하면서 멸균 처리에 사용되는 스팀의 양을 줄이고 대상물의 건조 시간을 충분히 확보하는 멸균기를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 상기 멸균기를 사용하여 대상물을 멸균 처리하는 멸균기 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 멸균기는, 멸균 대상물을 내장하는 멸균 챔버, 상기 멸균 챔버에 진공 라인으로 연결되어 진공을 설정하는 진공 펌프, 상기 멸균 챔버에 스팀 라인으로 연결되어 고온의 스팀을 생산하여 공급하는 스팀 발생기, 상기 스팀 발생기와 수조를 연결하는 물 라인에 설치되어 멸균에 사용되는 물을 상기 수조로부터 상기 스팀 발생기에 공급하는 물 펌프, 상기 멸균 챔버의 내부 압력을 검출하는 챔버 압력센서, 상기 멸균 챔버의 내부 온도를 검출하는 챔버 온도센서, 상기 스팀 발생기에서 발생되는 스팀의 온도를 검출하는 스팀 온도센서, 및 상기 챔버 압력센서, 상기 챔버 온도센서, 상기 스팀 온도센서의 검출 신호에 따라 상기 스팀 발생기, 상기 물 펌프 및 상기 진공 펌프를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 진공 라인은 상기 수조 내에 설치되는 열교환기를 경유하여 외부의 응축수 회수통에 연결된다.

상기 멸균 챔버는 일측에 개구를 구비하며, 상기 개구는 상기 멸균 챔버에 힌지로 장착되는 도어로 개폐되며, 상기 도어는 상기 멸균 챔버에 장착되는 도어 잠금/해제 동력 전달계에 의하여 잠금 또는 해제될 수 있다.

상기 도어 잠금/해제 동력 전달계는, 상기 도어의 측면에 구비되는 걸림 돌기, 상기 걸림 돌기에 잠금 또는 해제되도록 걸림 홈을 형성하여 상기 멸균 챔버의 측면에 힌지로 장착되는 후크 부재, 및 상기 후크 부재에 연결되어 상기 후크 부재를 상기 걸림 돌기에 대하여 선회시켜 잠금 또는 해제 동력을 전달하는 동력 전달부를 포함할 수 있다.

상기 동력 전달부는, 상기 후크 부재의 일단이 장착되는 후크 축, 상기 후크 축에 연결되는 링크, 상기 링크에 연결되는 바 부재, 상기 바 부재에 고정되고 내면에 스크류를 형성하는 스크류 하우징, 상기 스크류 하우징에 스크류 결합되는 리드 스크류, 상기 리드 스크류에 베벨 기어로 연결되는 구동 축, 및 상기 구동 축에 연결되는 모터를 포함할 수 있다.

상기 걸림 돌기는 상기 도어에 쌍으로 배치되는 상부 돌기와 하부 돌기를 포함하고, 상기 후크 부재는 쌍으로 구비되어 상기 상부 돌기와 상기 하부 돌기에 각각 잠금 또는 해제되는 상부 후크와 하부 후크를 포함하며, 상기 상부 후크는 상기 후크 축에 직접 장착되고, 상기 하부 후크는 연결 링크를 개재하여 상기 후크 축에 장착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 멸균기 제어 방법은, 멸균 대상물을 내장하는 멸균 챔버 내부의 기준압력(P0)과 기준온도(T0)에 고온의 스팀 공급과 배출을 반복하여 내부 온도를 기준온도보다 높은 제2온도(T2)와 제3온도(T3) 사이로 승강시키고 동시에 내부 압력을 기준압력보다 낮은 제1압력(P1)과 높은 제2압력(P2)으로 승강시키면서 선진공을 형성하는 선진공 단계, 선진공 후 고온의 스팀을 상기 멸균 챔버에 공급하여 내부를 가열하여 최고이고 멸균하는 제4온도(T4)와 제3압력(P3)을 형성하는 가열 단계, 상기 멸균 챔버의 내부를 상기 제4온도(T4)와 상기 제3압력(P3)으로 설정 시간 유지하면서 멸균 대상물을 멸균하는 멸균 단계, 상기 멸균 챔버 내부에 외부 에어를 유입하여 상기 멸균 챔버 내부의 압력을 배기하여 상기 가열 단계 이전 수준의 제5온도(T5)(≒제3온도(T3))와 제4압력(P4)을 형성하는 배기 단계, 및 배기 후, 상기 멸균 챔버 내부를 상기 제3압력(P3)보다 낮은 제4압력에서 제5압력 범위와 상기 제4온도보다 낮은 제5온도 범위(제51온도 ~ 제52온도)로 설정 시간 유지하면서 진공 펄스를 가하여 건조하는 건조 단계를 포함한다.

상기 선진공 단계는, 상기 멸균 챔버 내의 기준압력(P0)을 상기 제1압력(P1)으로 설정하고, 상기 제2압력(P2)으로 상승 제어하며, 이와 동시에, 상기 멸균 챔버 내의 기준온도(T0)를 상기 기준온도(T0)보다 낮은 제1온도(T1)로 유지하다가 상기 제2온도(T2)로 상승 제어하며, 상기 제2압력이 상기 제1압력(P1)으로 하강 제어될 때, 상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 제3온도(T3)로 하강 제어될 수 있다.

상기 선진공 단계는, 상기 멸균 챔버의 내부 온도를 상기 제2온도(T2)와 상기 제3온도(T3)로 반복 제어하고, 상기 멸균 챔버의 내부 압력을 상기 제1압력(P1)과 상기 제2압력(P2)으로 제어하며, 온도와 압력의 제어를 설정 횟수로 반복할 수 있다.

상기 가열 단계는 상기 선진공 단계 후, 상기 스팀 발생기에서 생성한 고온의 스팀을 상기 멸균 챔버에 공급하여, 상기 멸균 챔버의 내부 온도를 상기 제3온도(T3)에서 최고이고 멸균하는 제4온도(T4)로 제어하고, 상기 멸균 챔버의 내부 압력을 상기 제1압력(P1)에서 최고이고 멸균하는 제3압력(P3)으로 제어할 수 있다.

상기 건조 단계는 배기 후, 상기 멸균 챔버 내부에 외부 에어를 스팀 발생기로 경유하여 유입하고, 상기 진공 펌프와 진공 솔레노이드 밸브(VSV)를 개폐하여 상기 멸균 챔버에 진공 펄스를 가하여, 상기 멸균 챔버 내부의 압력을 상기 제3압력(P3)보다 낮은 제5압력에서 제4압력(P4) 사이의 범위로, 상기 멸균 챔버 내부의 온도를 상기 제4온도보다 낮은 제5온도 범위로 설정 시간 유지하며, 상기 제5온도 범위는 상기 제3온도보다 낮은 제51온도에서 상기 제3온도보다 높은 제52온도 사이로 점진적으로 높아지게 설정될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예는 스팀 발생기를 멸균 챔버의 외부에 구비하여 생성된 고온의 스팀을 멸균 챔버의 내부로 공급하여, 선진공, 가열, 멸균, 배기 및 건조의 단계들을 경유하므로 멸균 챔버의 내부에서 에어 포켓을 제거하면서 멸균 처리에 사용되는 스팀의 양을 줄이고, 건조 시간을 충분히 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멸균기의 구성도이다.
도 2는 도 1의 멸균기를 제어하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 멸균기에서 도어를 잠금 또는 해제하는 도어 잠금/해제 동력 전달계의 사시도이다.
도 4는 도 3의 도어 잠금/해제 동력 전달계의 평면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 4의 도어 잠금/해제 동력 전달계를 측면에서 본 잠금 작동의 상태도이다.
도 7은 도 4의 도어 잠금/해제 동력 전달계를 측면에서 본 해제 작동의 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멸균기 제어방법의 순서도이다.
도 9는 도 8의 제어방법에 적용되는 시간에 따른 온도와 압력 변화의 관계를 도시한 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멸균기의 구성도이고, 도 2는 도 1의 멸균기를 제어하는 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 멸균기(S)는 멸균 챔버(10), 진공 펌프(20), 스팀 발생기(30), 물 펌프(40), 챔버 압력센서(CPS), 챔버 온도센서(CTS), 스팀 온도센서(STS) 및 제어부(50)를 포함한다.

멸균 챔버(10)는 멸균 대상물을 내장하는 공간을 형성하며, 그 일측에 도어(11)를 구비하여, 의료기구를 포함하는 멸균 대상물을 투입 후 준비, 선진공, 가열, 멸균, 배기 및 건조 단계를 진행하며, 건조 후 멸균된 대상물들의 인출을 가능하게 한다.

진공 펌프(20)는 멸균 챔버(10)에 진공라인(VL)으로 연결되어 멸균 챔버(10) 내부에 진공을 설정한다. 진공 라인(VL)은 멸균 챔버(10)의 외부에 연결된다. 즉 진공 라인(VL)은 외부에 구비되는 응축수 회수통(22)에 연결된다.

진공 솔레노이드 밸브(VSV)는 진공 라인(VL)에 설치되어 진공 라인(VL)을 통하여 멸균 챔버(10)와 진공 펌프(20)의 진공 연결을 단속한다. 진공 펌프(20)는 선진공, 멸균, 배기 및 건조의 단계들에서, 멸균 챔버(10)에 진공을 형성한다.

또한, 열교환기(23)와 팬(21)은 진공 라인(VL)에 설치되어 열에 취약한 진공 펌프(20)를 냉각하여 보호한다. 즉 열교환기(23)와 팬(21)은 멸균 챔버(10)에서 진공 펌프(20)로 배출되는 고온의 스팀을 함유한 진공압을 냉각하여 진공 펌프(20)를 고열로부터 보호한다.

한편, 진공 라인(VL)은 수조(41)를 경유하여 응축수 회수통(22)에 연결된다. 즉 진공라인(VL)은 수조(41) 내에 설치되는 열교환기(411)에 연결되고 열교환기(411)가 응축수 회수통(22)에 연결된다.

따라서 진공라인(VL)은 수조(41) 내부 및 열교환기(411)를 경유하여 외부의 연결된다. 열교환기(23)와 팬(21)을 경유하여 진공 펌프(20)로 배출되는 고온의 스팀을 함유한 진공압은 수조(41) 내부 및 열교환기(411)에서 한번 더 냉각되므로 진공 펌프(20)를 고열로부터 더욱 보호할 수 있다.

멸균 챔버(10)는 배출 라인(EL)으로 외부에 더 연결된다. 즉 배출 라인(EL)은 외부에 구비되는 응축수 회수통(22)에 연결된다. 배출 솔레노이드 밸브(ESV)는 배출 라인(EL)에 설치되어 배출 라인(EL)을 통하여 멸균 챔버(10) 내의 잔류 스팀을 배출한다.

진공 라인(VL)와 진공 솔레노이드 밸브(VSV)와 진공 펌프(20) 및 배출 라인(EL)과 배출 솔레노이드 밸브(ESV)는 멸균 챔버(10) 내의 공기 및 멸균 작업 후 멸균 챔버(10) 내에 잔류하는 스팀을 배출하므로 다음 멸균을 위하여 멸균 챔버(10)의 내부를 다시 선진공으로 설정할 수 있게 한다.

또한 진공 라인(VL)와 진공 솔레노이드 밸브(VSV)와 진공 펌프(20) 및 배출 라인(EL)과 배출 솔레노이드 밸브(ESV)은 배기 및 건조의 단계에서 멸균 챔버(10) 내의 스팀을 필요량만큼 배출할 수 있게 한다.

스팀 발생기(30)는 멸균 챔버(10)의 외부에 구비되고, 멸균 챔버(10)에 스팀 라인(SL)으로 연결된다. 스팀 발생기(30)는 자체적으로 생산한 고온의 스팀을 스팀 라인(SL)을 통하여 멸균 챔버(10)로 공급한다. 스팀 발생기(30)는 평상시에도 설정 온도(일례로써, 90℃)로 제어되고 멸균 단계에서 계속 가열한다.

스팀 발생기(30)는 내부에서 스팀을 발생시키는 히터(31)를 구비하여, 멸균 챔버(10)의 외부에서 스팀을 생산하여 공급할 수 있게 한다. 따라서 스팀 발생기(30)의 구조가 단순해지고, 멸균 챔버(10) 내부를 가열하는 시간이 단축되며, 멸균에 사용되는 물의 양이 최소화 될 수 있다. 또한 스팀 압력센서(SPS)는 스팀 라인(SL)에 구비되어 스팀 발생기(30) 내부, 즉 스팁의 압력을 감지한다.

히터(31)는 수조(41)에 연결된 물 라인(WL)에 연결되고, 외부에 에어 라인(AL)으로 더 연결된다. 따라서 히터(31)는 공급되는 물을 가열하여 고온의 스팀을 멸균 챔버(10)로 공급하거나, 공급되는 외부 에어를 가열하여 드라이 에어를 멸균 챔버(10)로 공급할 수 있다.

물 펌프(40)와 물 솔레노이드 밸브(WSV)는 물 라인(WL)에 설치되어, 멸균에 사용되는 물을 수조(41)로부터 스팀 발생기(30)에 공급한다. 물 펌프(40)와 물 솔레노이드 밸브(WSV)는 제어부(50)에 연결되어 물 라인(WL)을 통하여 수조(41)에서 히터(31)로 멸균용 물을 공급한다.

물 레벨 센서(WLS)는 수조(41)에 구비하여 물 펌프(40)로 공급될 물의 수위를 감지한다. 물 레벨 센서(WLS)는 제어부(50)에 연결되어 사용자에게 알려주거나 수조(41)로 물 공급을 단속하는 솔레노이드 밸브(미도시)를 제어할 수 있다.

에어 필터(24)와 에어 솔레노이드 밸브(ASV)는 에어 라인(AL)에 설치되어, 건조용 외부 에어를 스팀 발생기(30)에 공급하거나 배기용 공기를 스팀 발생기(30)를 경유하여 멸균 챔버(10)로 공급한다. 즉 멸균 챔버(10)의 진공압에 의하여 에어 라인(AL)을 통하여 히터(31)로 건조용 또는 배기용 외부 에어가 공급된다.

챔버 압력센서(CPS)는 멸균 챔버(10)에 설치되어 내부 압력을 검출한다. 챔버 온도센서(CTS)는 멸균 챔버(10)에 설치되어 내부 온도를 검출한다. 스팀 온도센서(STS)는 스팀 발생기(30)에 설치되어 내부 온도 및 스팀 발생기(30)에서 발생되는 스팀의 온도를 검출한다.

스팀 온도센서(STS), 스팀 압력센서(SPS), 챔버 압력센서(CPS), 챔버 온도센서(CTS) 및 물 레벨 센서(WLS)는 제어부(50)에 연결되어, 스팀 발생기(30)의 히터(31), 물 펌프(40), 물 솔레노이드 밸브(WSV), 에어 솔레노이드 밸브(ASV), 진공 펌프(20), 진공 솔레노이드 밸브(VSV) 및 배출 솔레노이드 밸브(ESV)의 구동을 제어할 수 있게 한다.

배출 라인(EL)의 배출 솔레노이드 밸브(ESV) 또는 진공 라인(VL)의 진공 솔레노이드 밸브(VSV)는 멸균기(S) 구동 중, 필요에 따라서 멸균 챔버(10) 내부의 스팀을 설정된 소량으로 배출하면서 멸균 챔버(10) 내부를 설정된 온도 범위와 설정된 압력 범위로 유지시킨다.

한편, 멸균기(S)의 외부에 구비되는 응축수 회수통(22)은 진공 라인(VL) 및 배출 라인(EL)에 연결되고, 각 라인으로 배출되는 응축수를 응축하여 회수한다. 회수된 응축수는 재사용되지 않기 때문에 멸균에 사용되는 물의 오염이 방지될 수 있다.

제어부(50)는 챔버 온도센서(CTS)와 챔버 압력센서(CPS), 스팀 온도센서(STS), 스팀 압력센서(SPS) 및 물 레벨 센서(WLS)에 연결되어 이들의 감지 신호로부터 멸균 챔버(10) 내부의 온도와 압력 및 스팀 발생기(30)의 내부 온도와 압력 및 수조(41) 내의 물 레벨을 감지한다.

이에 따라 제어부(50)는 스팀 발생기(30)의 히터(31)와 물 펌프(40)를 제어하여 생산되는 스팀의 온도를 제어하고, 진공 펌프(20)를 제어하여 멸균 챔버(10) 내부의 온도 및 진공압을 설정한다.

또한, 제어부(50)는 진공 펌프(20)와 함께 진공 솔레노이드 밸브(VSV), 배출 솔레노이드 밸브(ESV), 물 펌프(40)와 함께 물 솔레노이드 밸브(WSV) 및 에어 솔레노이드 밸브(ASV)를 더 제어한다.

멸균 챔버(10)는 그 일측에 안전밸브(SV)를 구비한다. 안전밸브(SV)는 설정된 압력에서 개방되어, 멸균 챔버(10)의 내부 압력이 과도하게 높아지는 것을 방지한다.

도 3은 도 1의 멸균기에서 도어를 잠금 또는 해제하는 도어 잠금/해제 동력 전달계의 사시도이고, 도 4는 도 3의 도어 잠금/해제 동력 전달계의 평면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 멸균 챔버(10)는 일측에 개구를 구비하며, 개구는 멸균 챔버(10)에 힌지(미도시)로 장착되는 도어(11)로 개폐된다.

도어(11)는 멸균 챔버(10)에 장착되는 도어 잠금/해제 동력 전달계(PT)에 의하여 잠금 또는 해제될 수 있다. 도어 잠금/해제 동력 전달계(PT)는 걸림 돌기(51), 후크 부재(52) 및 동력 전달부(53)를 포함한다.

걸림 돌기(51)는 도어(11)의 측면에 구비되고, 후크 부재(52)는 걸림 돌기(51)에 잠금 또는 해제되도록 걸림 홈(521)을 형성하여 멸균 챔버(10)의 측면에 힌지(522)로 선회 가능하게 장착된다.

동력 전달부(53)는 후크 부재(52)에 연결되어 후크 부재(52)를 걸림 돌기(51)에 대하여 선회시켜 잠금 또는 해제 동력을 전달하도록 구성된다. 일례로써, 동력 전달부(53)는 후크 축(531), 링크(55), 바 부재(56), 스크류 하우징(57), 리드 스크류(58), 구동 축(59) 및 모터(M)를 포함한다.

후크 축(531)은 멸균 챔버(10)의 상부에 배치 및 설치되고, 후크 부재(52)의 일단이 후크 축(531)에 장착된다. 후크 축(531)의 정회전 또는 역회전에 따라 후크 부재(52)는 정회전 또는 역회전 하여 걸림 홈(521)으로 걸림 돌기(51)와 잠금 해제 또는 잠금된다.

링크(55)는 후크 축(531)에 연결되고, 바 부재(56)는 링크(55)에 연결되며, 스크류 하우징(57)은 바 부재(56)에 고정되고 내면에 스크류를 형성한다. 리드 스크류(58)는 스크류 하우징(57)에 스크류 결합되며, 바 부재(56)와 교차하여 바 부재(56)의 관통구(561)를 관통하여 설치된다.

구동 축(59)은 리드 스크류(58)와 교차하여, 구동 축(59)과 리드 스크류(58)에 장착되는 베벨 기어(581, 591)로 연결된다. 모터(M)는 구동 축(59)에 연결되어 구동 축(59)을 회전시킨다. 즉 구동 축(59)과 리드 스크류(58)가 직각으로 교차하면서 구동 축(59)의 회전 동력을 리드 스크류(58)의 회전 동력으로 방향 전환한다.

스크류 하우징(58)이 리드 스크류(58)에 스크류 결합되므로 바 부재(56), 링크(55), 후크 축(531) 및 후크 부재(52)는 후크 부재(52)의 걸림 홈(521)이 결합 돌기(51)에 견고하게 고정될 수 있다. 따라서 고온 고압으로 구동시에도 도어(11)는 멸균 챔버(10)의 개구를 견고하게 폐쇄 유지시킬 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 제어부(50)의 입력 측에 온/오프 스위치(61)가 연결되고, 출력 측에 모터(M)가 연결된다. 온/오프 스위치(61)는 멸균기(S)의 외부에서 사용자가 조작할 수 있도록 구비된다. 온/오프 스위치(61)의 온 또는 오프 신호에 따라 제어부(50)는 모터(M)를 시계 방향 회전 후 정지 또는 반시계 방향 회전 후 정지 제어한다.

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이고, 도 6은 도 4의 도어 잠금/해제 동력 전달계를 측면에서 본 잠금 작동의 상태도이며, 도 7은 도 4의 도어 잠금/해제 동력 전달계를 측면에서 본 해제 작동의 상태도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 걸림 돌기(51)는 도어(11)에 쌍으로 배치되는 상부 돌기(511)와 하부 돌기(512)를 포함한다. 후크 부재(52)는 쌍으로 구비되어 상부 돌기(511)와 하부 돌기(512)에 각각 잠금 또는 해제되는 상부 후크(523)와 하부 후크(524)를 포함한다.

상부 후크(523)는 후크 축(531)에 직접 장착되고, 하부 후크(524)는 연결 링크(525)를 개재하여 후크 축(531)에 장착된다. 연결 링크(525)와 하부 후크(524)는 설정된 각도(θ)로 고정되므로 후크 축(531)의 작동에 따라 상, 하부 후크(523, 524)가 일체로 작동될 수 있다.

따라서 고온 고압으로 구동시에도 상, 하부 후크(523, 524)가 도어(11)의 상, 하부 돌기(511, 512)에 2중으로 걸리므로 도어(11)가 멸균 챔버(10)의 개구를 더욱 견고하게 폐쇄 유지시킨다.

도 6을 참조하면, 도어 잠금/해제 동력 전달계(PT)는 잠금 작동의 상태를 구현한다. 즉 모터(M)의 반시계 방향 회전(도 4의 실선)으로 베벨 기어(581, 591), 리드 스크류(5)의 반시계 방향 회전으로 스크류 하우징(57), 바 부재(56) 및 링크(55)가 도어(11) 측으로 전진한다.

후크 축(531)이 전진 및 상승하면서 후크 부재(52)를 반시계 방향으로 회전시켜 걸림 홈(521)을 걸림 돌기(51)에 결합하여 도어(11)을 잠근다. 이때, 리드 스크류(5)과 스크류 하우징(57)이 스크류 결합되어 저항으로 작용하여 도어(11)의 잠금 상태를 견고히 유지시킨다. 또한, 도어(11)는 멸균 챔버(10)의 개구 주위에 구비되는 팩킹(12)에 의하여 고압 또는 진공압에 대하여 기밀 구조를 형성한다.

도 7을 참조하면, 도어 잠금/해제 동력 전달계(PT)를 해제 작동의 상태를 구현한다. 즉 모터(M)의 시계 방향 회전(도 4의 파선)으로 베벨 기어(581, 591), 리드 스크류(5)의 시계 방향 회전으로 스크류 하우징(57), 바 부재(56) 및 링크(55)가 도어(11) 측으로부터 후진한다.

후크 축(531)이 후진 및 하강하면서 후크 부재(52)를 시계 방향으로 회전시켜 걸림 홈(521)을 걸림 돌기(51)로부터 분리하여 도어(11)의 잠금을 해제한다. 이때, 리드 스크류(5)과 스크류 하우징(57)이 스크류 결합되어 저항으로 작용하여 도어(11)의 잠금 해제 상태를 견고히 유지시킨다.

이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 멸균기 제어방법에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멸균기 제어방법의 순서도이고, 도 9는 도 8의 제어방법에 적용되는 시간에 따른 온도와 압력 변화의 관계를 도시한 그래프이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시예의 멸균기 제어방법은 대상물을 투입한 후 준비 단계, 선진공 단계(ST1), 가열 단계(ST2), 멸균 단계(ST3), 배기 단계(ST4) 및 건조 단계(ST5)와 인출 단계를 포함한다.

선진공 단계(ST1)는 준비 후, 진공 펌프(20)를 구동하여 멸균 챔버(10) 내부의 공기와 스팀을 배출하고, 멸균 챔버(10)에 연결되는 스팀 발생기(30)에서 발생된 고온의 스팀을 공급하는 공정을 설정 시간으로 설정 횟수만큼 반복하여, 멸균 챔버(10) 내의 에어 포켓을 제거한다.

선진공 단계(ST1)는 멸균 대상물을 본격적으로 가열 및 멸균하기 전에 멸균 챔버(10)를 먼저 진공 처리한다. 선진공 처리 전 준비 단계에서, 멸균 챔버(10)는 대상물의 투입 후, 기준압력(P0, 일례로써, 대기압 = 약 1bar)와 기준온도(T0, 일례로써, 실온 = 22.5℃)를 유지하고 있다.

선진공 단계(ST1)는 멸균 대상물을 내장하는 멸균 챔버(10)의 내부 공기를 배출하여 설정된 최저인 제1압력(P1)과 최저인 제1온도(T1)를 형성한다. 선진공 단계(ST1)는 설정 시간 동안 진공 솔레노이드 밸브(VSV)를 개방하고 진공 펌프(20)를 구동하여 멸균 챔버(10) 내의 기준압력(P0, 예, 대기압 = 약 1bar)을 최저인 제1압력(P1, 0.25bar)으로 설정하고, 제2압력(P2, 약 2.7bar)으로 상승 제어한다.

이와 동시에, 선진공 단계(ST1)는 멸균 챔버(10) 내의 최저인 제1온도(T1)는 기준온도(T0, 일례로써, 실온 = 22.5℃)보다 낮으면서 기준온도(T0)의 수준을 유지하고, 제2온도(T2, 약 125℃)로 상승하고, 제1압력(P1)으로 하강시 제3온도(T3, 약 70℃)로 하강 제어한다.

그리고 선진공 단계(ST1)는 물 솔레노이드 밸브(WSV)를 개방하고 물 펌프(40)와 스팀 발생기(30)의 히터(31)를 구동하여 생성한 고온의 스팀을 멸균 챔버(10)로 공급하여 내부 온도가 제2온도(T2, 예, 약 12.5℃)와 제3온도(T3, 약 70℃) 사이를 왕복하고, 압력이 제1압력(P1, 0.25bar)과 제2압력(P2, 약 2.7bar) 사이를 왕복하도록 제어한다. 선진공 단계(ST1)는 1~3회로 진행될 수 있으나, 본 실시예에서는 3회 진행되었다.

즉 선진공 단계(ST1)는 멸균 챔버(10)의 내부 온도를 제2온도(T2)와 제3온도(T3)로 반복 제어하고, 멸균 챔버(10)의 내부 압력을 제1압력(P1)과 제2압력(P2)으로 반복 제어한다.

가열 단계(ST2)는 선진공 후, 고온의 스팀을 멸균 챔버(10)에 공급하여 내부를 가열하여 설정된 제4온도(T4)와 제3압력(P3)을 형성한다. 가열 단계(ST2)는 선진공 단계(ST1) 후, 물 솔레노이드 밸브(WSV)를 개방하고 물 펌프(40)와 스팀 발생기(30)의 히터(31)를 구동하여, 생성된 고온의 스팀을 멸균 챔버(10)로 공급하여 내부를 제3온도(T3)에서 설정된 제4온도(T4, 예 135℃)로 제어 형성하고, 제1압력(P1)을 제3압력(P3, 예 3.2bar)으로 제어 형성한다.

가열 단계(ST2)가 선진공 단계(ST1) 이후에 진행되고, 스팀 발생기(30)가 멸균 챔버(10)의 외부에 구비되어 가열된 고온의 스팀을 멸균 챔버(10)로 공급하므로 멸균 챔버(10)의 내부를 가열하는 가열 단계(ST2)에 소요되는 시간이 크게 단축된다.

멸균 단계(ST3)는 멸균 챔버(10)의 내부를 설정된 범위의 제4온도(T4)와 설정된 범위의 제3압력(P3)으로 설정 시간 유지하면서 대상물을 멸균 처리한다. 제4온도(T4)는 제2온도(T2)보다 높은 온도의 범위를 가지고, 제3압력(P3)은 제2압력(P2) 보다 높은 압력의 범위를 가진다.

멸균 단계(ST3)는 설정 시간 동안 진공 솔레노이드 밸브(VSV)를 개방하고 진공 펌프(20)를 구동하며, 물 솔레노이드 밸브(WSV)와 물 펌프(40) 및 히터(31)를 구동한 후 진공 솔레노이드 밸브(VSV)를 폐쇄하고 진공 펌프(20)를 정지한다.

그리고 멸균 단계(ST3)는 멸균 챔버(10)에 연결되는 스팀 발생기(30)에서 발생된 고온의 스팀을 공급하여, 멸균 챔버(10) 내부를 최고이고 멸균하도록 설정된 제4온도(T4)와 제3압력(P3)을 설정 시간 유지한다.

멸균 단계(ST3)는 멸균 챔버(10)의 내부 온도를 검출하는 챔버 온도센서(CTS)의 제4온도(T4)와 챔버 압력센서(CPS)의 제3압력(P3)으로 설정 시간 제어한다. 이때, 제4온도(T4)와 제3압력(P3)는 각각 오차 범위 내에서 유지된다.

배기 단계(ST4)는 멸균 챔버(10) 내부에 외부 에어를 유입하여 멸균 챔버(10) 내부의 압력을 배기하여, 멸균 챔버(10)의 내부를 가열 단계(ST2) 이전 수준의 제5온도(T5≒T3)와 제4압력(P4≒P1)을 형성한다.

배기 단계(ST4)는 설정 시간 동안 배출 솔레노이드 밸브(ESV)를 개방하여 멸균 챔버(10) 내부의 고온의 스팀을 배출하여 멸균 챔버(10) 내부의 온도와 압력을 낮춘다.

챔버 온도센서(CTS)로 검출되는 멸균 챔버(10) 내부의 제5온도(T5)는 스팀 라인(SL)의 방열을 감안할 때, 스팀 온도센서(STS)로 검출되는 스팀 발생기(30) 내부의 제6온도(T6)보다 낮게 형성될 수 있다.

건조 단계(ST5)는 배기 후, 멸균 챔버(10) 내부에 외부 에어를 유입하여 압력과 온도를 설정치까지 낮추고 멸균된 대상물을 건조한다. 또한, 건조 단계(ST5)는 진공 펌프(20)와 진공 솔레노이드 밸브(VSV)를 개폐하여 멸균 챔버(10)에 진공 펄스를 가한다.

건조 단계(ST5)는 멸균 챔버(10) 내부를 제3압력(P3)보다 낮은 제5압력(P5)에서 제4압력(P4) 범위와 제4온도(T4)보다 낮은 제5온도(T5) 범위(제51온도 내지 제52온도)로 설정 시간 유지하면서 진공 펄스를 가하여 대상물을 진공 펄스 건조한다.

제5온도(T5) 범위는, 진공 펄스에 의하여 배기 완료 시의 온도 보다 더 낮아져서, 제3온도(T3)보다 낮은 제51온도(T51)에서 제2온도(T2)보다 낮은 제52온도(T52)까지 점진적으로 상승한다.

제5온도(T5) 범위 형성은 스팀 발생기(30)의 히터(31)가 구동되어, 내부의 제6온도(T6) 범위가 제3온도(T3)보다 높은 제61온도(T61)에서 제2온도(T2)보다 낮은 제62온도(T62)까지 점진적으로 상승하기 때문이다.

이때, 스팀 발생기(30)의 히터(31)에 연결되는 에어 솔레노이드 밸브(ASV)를 개방하여, 외부의 에어를 에어 라인(AL)을 통하여 멸균 챔버(10)로 유입하여, 히터(31)를 경유한 외부 에어를 멸균 챔버(10)로 공급하여 멸균 챔버(10)의 제5온도(T5) 범위, 즉 제51온도(T51)에서 제52온도(T52)로 유지하면서 대상물을 건조한다.

인출 단계는 건조 완료 후, 에어 솔레노이드 밸브(ASV)의 완전 개방으로 멸균 챔버(10) 내의 압력을 외부 압력, 즉 기준압력(P0, 일례로써, 대기압 = 약 1bar)에 일치 제어한다.

또한, 도어(11) 개방시, 멸균 챔버(10)의 온도는 외부 온도, 즉 기준온도(T0)와 같아진다. 따라서 멸균 챔버(10)로부터 대상물을 안전하게 인출할 수 있다. 따라서 도어(11)를 개방하고, 멸균 챔버(10)로부터 멸균된 대상물들의 인출한다.

인출 단계에서, 도어(11)는 도어 잠금/해제 동력 전달계(PT)의 동력 전달부(53)의 제어에 따라 잠금 해제되므로 개방될 수 있다. 즉 온/오프 스위치(61)를 조작하므로 모터(M)의 구동으로 후크 부재(52)가 걸림 돌기(51)와 잠금 해제된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

5: 리드 스크류 10: 멸균 챔버
11: 도어 20; 진공 펌프
21: 팬 22: 응축수 회수통
23: 열교환기 24: 에어 필터
30: 스팀 발생기 31: 히터
40: 물 펌프 41: 수조
50: 제어부 51: 걸림 돌기
52: 후크 부재 53: 동력 전달부
531: 후크 축 55: 링크
56: 바 부재 57: 스크류 하우징
58: 리드 스크류 59: 구동 축
61: 온/오프 스위치 411: 열교환기
511: 상부 돌기 512: 하부 돌기
521: 걸림 홈 522: 힌지
523: 상부 후크 524: 하부 후크
525: 연결 링크 561: 관통구
581, 591: 베벨 기어 AL: 에어 라인
ASV: 에어 솔레노이드 밸브 CPS: 챔버 압력센서
CTS: 챔버 온도센서 EL: 배출 라인
ESV: 배출 솔레노이드 밸브 M: 모터
PT: 도어 잠금/해제 동력 전달계 S: 멸균기
SL; 스팀 라인 SPS: 스팀 압력센서
STS: 스팀 온도센서 SV: 안전밸브
VL: 진공라인 VSV: 진공 솔레노이드 밸브
WL: 물 라인 WLS: 물 레벨 센서
WSV: 물 솔레노이드 밸브 θ: 각도

Claims

멸균 대상물을 내장하는 멸균 챔버;
상기 멸균 챔버에 진공 라인으로 연결되어 진공을 설정하는 진공 펌프;
상기 멸균 챔버에 스팀 라인으로 연결되어 고온의 스팀을 생산하여 공급하는 스팀 발생기;
상기 스팀 발생기와 수조를 연결하는 물 라인에 설치되어 멸균에 사용되는 물을 상기 수조로부터 상기 스팀 발생기에 공급하는 물 펌프;
상기 멸균 챔버의 내부 압력을 검출하는 챔버 압력센서;
상기 멸균 챔버의 내부 온도를 검출하는 챔버 온도센서;
상기 스팀 발생기에서 발생되는 스팀의 온도를 검출하는 스팀 온도센서;
상기 챔버 압력센서, 상기 챔버 온도센서, 상기 스팀 온도센서의 검출 신호에 따라 상기 스팀 발생기, 상기 물 펌프 및 상기 진공 펌프를 제어하는 제어부; 및
상기 멸균 챔버의 개구를 개폐하는 도어를 잠금 또는 해제하는 도어 잠금/해제 동력 전달계
를 포함하며,
상기 진공 라인은
상기 수조 내에 설치되는 열교환기를 경유하여 외부의 응축수 회수통에 연결되고,
상기 도어 잠금/해제 동력 전달계는
상기 도어의 걸림 돌기에 걸리는 후크 부재를 작동시키는 동력 전달부를 포함하며,
상기 동력 전달부는
상기 후크 부재의 일단이 장착되고 상기 멸균 챔버에 설치되는 후크 축,
상기 후크 축에 연결되는 링크,
상기 링크에 연결되고 내면에 스크류를 형성하는 스크류 하우징, 및
상기 스크류 하우징에 스크류 결합되는 리드 스크류를 구동하는 모터
를 포함하는 멸균기.
제1항에 있어서,
상기 도어는 상기 멸균 챔버에 힌지로 장착되는 멸균기.
제2항에 있어서,
상기 걸림 돌기는 상기 도어의 측면에 구비되고,
상기 후크 부재는 상기 걸림 돌기에 잠금 또는 해제되도록 걸림 홈을 형성하여 상기 멸균 챔버의 측면에 힌지로 장착되며,
상기 동력 전달부는 상기 후크 부재에 연결되어 상기 후크 부재를 상기 걸림 돌기에 대하여 선회시켜 잠금 또는 해제 동력을 전달하는
멸균기.
제3항에 있어서,
상기 동력 전달부는
상기 링크에 연결되는 바 부재, 및
상기 리드 스크류에 베벨 기어로 연결되어 상기 모터에 연결되는 구동 축
을 더 포함하고,
상기 스크류 하우징은
상기 바 부재에 고정되고 상기 스크류 하우징에 고정되는
멸균기.
제4항에 있어서,
상기 걸림 돌기는 상기 도어에 쌍으로 배치되는 상부 돌기와 하부 돌기를 포함하고,
상기 후크 부재는 쌍으로 구비되어 상기 상부 돌기와 상기 하부 돌기에 각각 잠금 또는 해제되는 상부 후크와 하부 후크를 포함하며,
상기 상부 후크는 상기 후크 축에 직접 장착되고,
상기 하부 후크는 연결 링크를 개재하여 상기 후크 축에 장착되는
멸균기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 멸균기를 이용하며,
멸균 대상물을 내장하는 멸균 챔버 내부의 기준압력(P0)과 기준온도(T0)에 고온의 스팀 공급과 배출을 반복하여 내부 온도를 기준온도보다 낮은 제1온도(T1)로 하강하여 상기 제1온도보다 높은 제2온도(T2)로 상승 후 상기 제1온도보다 높고 상기 제2온도보다 낮은 제3온도(T3)로의 하강을 반복시키고 동시에 내부 압력을 기준압력보다 낮은 제1압력(P1)으로 하강 후 다시 기준압력보다 높은 제2압력(P2)으로의 상승을 반복시키면서 선진공을 형성하는 선진공 단계;
선진공 후 고온의 스팀을 상기 멸균 챔버에 공급하여 내부를 가열하여 최고 온도이면서 멸균이 진행되는 제4온도(T4)와 제3압력(P3)을 형성하는 가열 단계;
상기 멸균 챔버의 내부를 상기 제4온도(T4)와 상기 제3압력(P3)으로 설정 시간 유지하면서 멸균 대상물을 멸균하는 멸균 단계;
상기 멸균 챔버 내부에 외부 에어를 유입하여 상기 멸균 챔버 내부의 압력을 배기하여 상기 가열 단계 이전의 상기 제3온도과 상기 제2온도 사이 수준의 제5온도(T5)와 상기 제2압력과 상기 제1압력 사이 수준의 제4압력(P4)을 형성하는 배기 단계; 및
배기 후, 상기 멸균 챔버 내부를 상기 제3압력(P3)보다 낮은 제4압력에서 상기 제1압력과 상기 제2압력 사이 수준의 제5압력 범위와 상기 제4온도보다 낮은 상기 제5온도 범위로 설정 시간 유지하면서 진공 펄스를 가하여 건조하는 건조 단계
를 포함하는 멸균기 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 선진공 단계는
상기 멸균 챔버 내의 기준압력(P0)을 상기 제1압력(P1)으로 설정하고, 상기 제2압력(P2)으로 상승 제어하며, 이와 동시에,
상기 멸균 챔버 내의 기준온도(T0)를 상기 기준온도(T0)보다 낮은 제1온도(T1)로 유지하다가 상기 제2온도(T2)로 상승 제어하며,
상기 제2압력이 상기 제1압력(P1)으로 다시 하강 제어될 때,
상기 제2온도가 상기 제1온도보다 높은 제3온도(T3)로 하강 제어되는
멸균기 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 선진공 단계는
상기 멸균 챔버의 내부 온도를 상기 제2온도(T2)와 상기 제3온도(T3)로 반복 제어하고,
상기 멸균 챔버의 내부 압력을 상기 제1압력(P1)과 상기 제2압력(P2)으로 반복 제어하며,
온도와 압력의 제어를 설정 횟수로 반복하는
멸균기 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 가열 단계는
상기 선진공 단계 후, 스팀 발생기에서 생성한 고온의 스팀을 상기 멸균 챔버에 공급하여,
상기 멸균 챔버의 내부 온도를 상기 제3온도(T3)에서 최고 온도이면서 멸균이 진행되는 제4온도(T4)로 제어하고,
상기 멸균 챔버의 내부 압력을 상기 제1압력(P1)에서 최고 압력이면서 멸균이 진행되는 제3압력(P3)으로 제어하는
멸균기 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 건조 단계는
배기 후, 상기 멸균 챔버 내부에 외부 에어를 스팀 발생기로 경유하여 유입하고,
진공 펌프와 진공 솔레노이드 밸브(VSV)를 개폐하여 상기 멸균 챔버에 진공 펄스를 가하여,
상기 멸균 챔버 내부의 압력을 상기 제3압력(P3)보다 낮은 제5압력에서 제4압력(P4) 사이의 범위로,
상기 멸균 챔버 내부의 온도를 상기 제4온도보다 낮은 제5온도 범위로
설정 시간 유지하며,
상기 제5온도 범위는
상기 제2온도 및 상기 제3온도보다 낮은 제51온도에서 상기 제3온도보다 높고 상기 제2온도보다 낮은 제52온도 사이로 점진적으로 높아지게 설정되는 멸균기 제어 방법.