WO2019022496A1 - 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 hpae - Google Patents

과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 hpae Download PDF

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    • A61L2209/211—Use of hydrogen peroxide, liquid and vaporous

Definitions

  • the present invention relates to HPAE (Hydrogen Peroxide Aerosol Equipment), and more particularly to HPAE equipped with a control device for a scrubber with a hydrogen peroxide decomposition catalyst filter.
  • HPAE Hydrophilic Chemical Vapor Deposition Equipment
  • Sterilization unlike sanitization or disinfection, means completely eliminating all living microorganisms through physical and chemical action. In other words, theoretically means the treatment of a level (10 -6 ) that reduces the initial population of one million microorganisms very close to zero.
  • EO (ethylene oxide) gas, steam, hydrogen peroxide, plasma or the like is used as the method or apparatus for sterilization. It has been reported that the sterilization method using EO gas itself has a high risk of explosion and acts as a genotoxic substance causing mutation. Steam sterilizers are considered to be one of the safest ways to meet sterilization power to a certain level. The steam sterilizer is advantageous in that it is not toxic, its price is comparatively cheap, and it is possible to sterilize quickly. However, it is disadvantageous in that it can be used only in a medical apparatus which has no side effects even when exposed to moisture and high temperature.
  • Examples of sterilization methods using a combination of hydrogen peroxide, ozone, and a plasma generator include a method in which hydrogen peroxide is supplied to a sterilization chamber and sterilization is performed by generating plasma in the sterilization chamber, a method of sterilizing plasma and a sterilant, A method in which plasma is generated in the state where oxygen is supplied to the sterilization chamber to convert it into ozone to sterilize it, and a method in which hydrogen peroxide and ozone are supplied together to sterilize the sterilized object in the sterilization chamber .
  • FIG. 1 is a graph showing the concentration of hydrogen peroxide in the air and the time required at each stage of the conventional sterilization method using hydrogen peroxide.
  • 2 is a view showing a state in which hydrogen peroxide in the sterilization space R is removed by using a scrubber in the aerating step during the sterilization using the conventional hydrogen peroxide sterilizer.
  • the hydrogen peroxide sterilizer is sterilized by using hydrogen peroxide.
  • the sterilization treatment using the hydrogen peroxide sterilizing apparatus is divided into an injection for injecting hydrogen peroxide, a dwell for stopping the injection and an aeration for removing the hydrogen peroxide. As shown in FIG.
  • a scrubber is used to remove hydrogen peroxide injected into the air.
  • the filter included in the scrubber is composed of a carbon filter, a HEPA filter and the like, and mainly acts to filter hydrogen peroxide or hydrogen peroxide aerosol (HPA) in the air.
  • HPA hydrogen peroxide aerosol
  • the present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the previously proposed methods.
  • the present invention promotes the decomposition of hydrogen peroxide by using a catalyst and controls the operation of the scrubber to further reduce the concentration of hydrogen peroxide in the air, which is capable of reducing the time required for the scrubbing with the hydrogen peroxide-decomposing catalyst solution.
  • the present invention can reduce the time required to perform the entire sterilization step, reduce the time and manpower required for sterilization, improve the economical efficiency, and even when the HPAE malfunctions It is an object of the present invention to provide an HPAE equipped with a control device for a scrubber with a hydrogen peroxide decomposition catalyst and capable of entering the sterilization space more quickly.
  • a HPAE equipped with a control device for a scrubber with a hydrogen peroxide decomposition catalyst
  • a hydrogen peroxide solution storage and supply unit for storing and supplying a hydrogen peroxide solution; an air supply unit for supplying air in a pressurized state by introducing air; and an air supply unit connected to the hydrogen peroxide solution storage and supply unit and the air supply unit to supply the hydrogen peroxide solution and the pressurized air And a spray device for spraying the hydrogen peroxide solution into the sprayed aerosol through the spray nozzle;
  • a scrubber for removing hydrogen peroxide from the sterilizing space; a filter unit for filtering the hydrogen peroxide contained in the air sucked into the suction unit; and a discharge unit for discharging the hydrogen-depleted air through the filter unit;
  • the filter unit includes:
  • the scrubber control apparatus further comprises:
  • the driving of the scrubber can be controlled by spraying, pausing and aeration during the sterilization process of the mist generating device.
  • the scrubber control apparatus includes:
  • the driving of the scrubber is stopped, and when the spraying and dormant step enters the aeration step, The scrubber can be operated.
  • the scrubber control apparatus includes:
  • the scrubber When the hydrogen peroxide aerosol injection of the mist generating device is stopped in the spraying step, the scrubber can be operated.
  • Manganese dioxide (MnO 2 ).
  • the HPAE comprises:
  • a plasma electrode disposed in proximity to a spray nozzle of the spray device to generate a plasma discharge so that the hydrogen peroxide aerosol sprayed in a dry state is sprayed in the form of an ionized hydrogen peroxide aerosol and a plasma electrode arranged to generate a plasma discharge in the plasma electrode, And a plasma generator for supplying power to the plasma generator.
  • the decomposition of the hydrogen peroxide is promoted by using the reference catalyst and the operation of the scrubber is controlled, It is possible to reduce the time required for the removal.
  • the HPAE equipped with the control device for the scrubber with the hydrogen peroxide decomposition catalyst proposed in the present invention, it is possible to reduce the time required for the entire sterilization step by reducing the time required for hydrogen peroxide removal, It can improve the economical efficiency by reducing the time and manpower, and it can enter the sterilization space more quickly even if the HPAE malfunctions.
  • FIG. 1 is a graph showing the concentration of hydrogen peroxide in air and the time required for each step of the conventional sterilization method using hydrogen peroxide.
  • FIG. 2 is a view showing a state in which hydrogen peroxide is removed in a sterilizing space by using a scrubber in aeration step during sterilization using a conventional hydrogen peroxide sterilizer.
  • FIG. 3 is a view showing a configuration of an HPAE equipped with a control device for a scrubber with a hydrogen peroxide decomposition catalyst and filter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view showing the structure of a scrubber in HPAE equipped with a control device for a scrubber with a hydrogen peroxide decomposition catalyst according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of an HPAE equipped with a control device of a scrubber with a hydrogen peroxide decomposition catalyst filter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of HPAE equipped with a control device of a scrubber 120 with a hydrogen peroxide decomposition catalyst solution filter according to an embodiment of the present invention.
  • the HPAE equipped with the control device of the scrubber 120 with a hydrogen peroxide decomposition catalyst 124 according to an embodiment of the present invention is HPAE that sterilizes the sterilization space by spraying a hydrogen peroxide aerosol,
  • a scrubber 120 and a scrubber control device 121 including a storage and supply part 111, an air supply part 113 and a spray device part 115.
  • HPEA is a device for sterilizing hydrogen peroxide by using a hydrogen peroxide aerosol (HPA) generated by spraying a hydrogen peroxide with a nozzle.
  • HPA hydrogen peroxide aerosol
  • the hydrogen peroxide solution storage and supply unit 111 can store and supply the hydrogen peroxide solution. That is, the hydrogen peroxide solution storage / supply unit 111 can supply the stored hydrogen peroxide solution to the sprayer unit 115.
  • the air supply unit 113 can supply air in a pressurized state by introducing air.
  • air may be air outside HPAE.
  • the air supply unit 113 can supply air to the atomizing unit 115 by pressurizing the air outside the HPAE by flowing into the HPAE.
  • the spray device unit 115 is connected to the hydrogen peroxide solution storage and supply unit 111 and the air supply unit 113 to supply the hydrogen peroxide solution and pressurized air to the hydrogen peroxide solution through the spray nozzle 116 in a dry- , I.e., hydrogen peroxide aerosol (HPA).
  • HPA hydrogen peroxide aerosol
  • the size of the hydrogen peroxide particles sprayed in a dry state may be 15 mu m or less, but preferably 10 mu m or less.
  • the atomizer unit 115 can spray the hydrogen peroxide solution in a dry state by using the hydrogen peroxide solution and the pressurized air so that the hydrogen peroxide particles do not burst even when they collide with each other.
  • HPA hydrogen peroxide aerosol
  • the scrubber 120 includes an intake unit 123 for sucking air in the sterilization space R, a filter unit 125 for filtering the hydrogen peroxide contained in the air sucked into the intake unit 123, And a discharge unit 127 for discharging hydrogen-depleted air through the filter unit 125.
  • air in the sterile space (R) contains hydrogen peroxide aerosol (HPA) and / or hydrogen peroxide. Therefore, the scrubber 120 can suck air into the intake unit 123 to remove hydrogen peroxide more quickly.
  • the air taken in through the intake unit 123 can be discharged to the outside of the scrubber 120 through the discharge unit 127 and the hydrogen peroxide is removed through the filter unit 125.
  • the scrubber control device 121 is capable of controlling the driving of the scrubber 120. More specifically, the scrubber control device 121 can be connected to the mist generating device 110 to control the driving of the scrubber 120 according to the spraying, resting and aeration steps during the sterilization process of the mist generating device 110 . For example, if the fume generator 110 is spraying hydrogen peroxide aerosol (HPA) at the injection stage or if the fume generator 110 stops spraying the hydrogen peroxide aerosol (HPA) at the dormant stage, the scrubber drive control device 121 stop driving the scrubber 120. After entering the aeration stage after the injection and dormant phases, the scrubber drive control device 121 operates the scrubber 120.
  • HPA hydrogen peroxide aerosol
  • the scrubber control device 121 can automatically operate the scrubber 120 or stop the operation according to the sterilization step.
  • the scrubber control device 121 can control the scrubber 120 according to predetermined conditions corresponding to the sterilization process.
  • the predetermined condition may be a function of the size of the sterilization space and the time of each sterilization step as a variable.
  • the scrubber control device 121 can operate the scrubber 120 when the hydrogen peroxide aerosol injection of the mist generating device 110 is stopped in the spraying step. For example, if the injection of the hydrogen peroxide aerosol (HPA) is stopped for an unexpected reason in the mist generating device 110 in the spraying step, the mist generating device 110 must be maintained in the sterilization space R. [ However, it is very dangerous to enter the sterilization space (R) due to the hydrogen peroxide aerosol (HPA) sprayed at the injection stage. Therefore, it takes a long time until the concentration of hydrogen peroxide in the air decreases below the allowable level.
  • HPA hydrogen peroxide aerosol
  • the scrubber control device 121 can operate the scrubber 120 to quickly remove the hydrogen peroxide aerosol (HPA) that has been sprayed into the air.
  • HPA hydrogen peroxide aerosol
  • the scrubber 120 since the scrubber 120 includes the hydrogen peroxide decomposition fixing catalyst, the effect of removing the hydrogen peroxide in the air can be maximized due to the combination of the scrubber controller 121 and the hydrogen peroxide decomposition fixing catalyst. Therefore, even when the mist generating device 110 malfunctions in the spraying step, the mist generating device 110 can be quickly advanced into the sterilizing space R to repair the mist generating device 110.
  • the catalyst may be manganese dioxide (MnO 2 ), potassium iodide (KI) or potassium permanganate (KMnO 4 ).
  • Manganese dioxide (MnO 2 ), potassium iodide (KI) or potassium permanganate (KMnO 4 ) can serve as a catalyst for accelerating the decomposition of hydrogen peroxide and can reduce the concentration of hydrogen peroxide in the air in a short period of time.
  • the decomposition of hydrogen peroxide using manganese dioxide (MnO 2 ) as a catalyst is represented by the following chemical formula 1.
  • manganese dioxide MnO 2
  • potassium iodide KI
  • potassium permanganate KMnO 4
  • the target may be sodium bromide / sodium bromide (NaBr), ferric chloride (III) / ferric chloride (FeCl 3 ).
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of HPAE equipped with a control device of a scrubber 120 with a hydrogen peroxide decomposition catalyst 122 according to another embodiment of the present invention.
  • the HPAE equipped with the control device of the scrubber 120 with the hydrogen peroxide decomposition catalyst 124 according to another embodiment of the present invention may further include the plasma generator 130.
  • the plasma generator 130 is installed near the spray nozzle 116 of the sprayer unit 115 so that the hydrogen peroxide aerosol sprayed in a dry state is sprayed in the form of ionized hydrogen peroxide aerosol (IHPA)
  • IHPA ionized hydrogen peroxide aerosol
  • the plasma power supply unit 133 may supply a voltage of 17.5 KV to the plasma electrode 131 for plasma discharge. Therefore, the plasma generator 130 can cause plasma discharge so that the hydrogen peroxide aerosol (HPA) sprayed in a dry state is injected into the ionized hydrogen peroxide aerosol (IHPA) state.
  • HPA hydrogen peroxide injected in the form of an ionized hydrogen peroxide aerosol for convenience of description is referred to as ionized hydrogen peroxide aerosol (IHPA).
  • the scrubber 120 may filter the IHPA injected through the plasma generator 130, referring to FIG. (MnO 2 ), potassium iodide (KI), potassium permanganate (KMnO 4 ), sodium bromide / sodium bromide (NaBr), and iron chloride (III) / sodium chloride, which are contained in the filter unit 125 of the scrubber 120, Ferric chloride (FeCl 3 ) can act as a positive catalyst promoting decomposition of ionized hydrogen peroxide aerosol (IPHA) in the same manner as hydrogen peroxide, so that the concentration of IHPA and / or hydrogen peroxide in the air can be rapidly reduced.
  • IPHA ionized hydrogen peroxide aerosol
  • the decomposition of hydrogen peroxide is promoted by using the reference catalyst and the operation of the scrubber is controlled, It is possible to reduce the time required for hydrogen peroxide removal more rapidly.
  • the HPAE equipped with the control device for the scrubber with the hydrogen peroxide decomposition catalyst, proposed in the present invention it is possible to reduce the time required for the entire sterilization step by reducing the time required for hydrogen peroxide removal, It can improve the economical efficiency by reducing the time and manpower, and it can enter the sterilization space more quickly even if the HPAE malfunctions.
  • R sterile space

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Abstract

본 발명은 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE에 관한 것으로서, 과산화수소 용액 저장 공급부, 에어 공급부, 및 분무 장치부를 포함하는 연무 발생 장치; 흡기부, 필터부, 및 상기 배출부를 포함하는 스크러버; 및 스크러버 제어 장치를 포함하되, 상기 필터부는, 과산화수소 분해를 촉진하는 정촉매를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.

Description

과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE
본 발명은 HPAE(Hydrogen Peroxide Aerosol Equipment)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE에 관한 것이다.
일반적으로 실험실, 동물 사육 시설, 우수 의약품 제조시설(Good Manufacturing Practice, GMP), 생물학적 안전 등급(Biological Safety Level-3, BSL-3) 등의 생물 안전, 식품과 제약 등의 무균 조제 및 제조 시설에서 내부 실험실 및 생산 룸들은 청정한 멸균 상태의 관리가 요구된다. 이러한 멸균(Sterilization)은 소독(Sanitization)이나 살균(Disinfection) 등과는 달리 물리적, 화학적 작용을 통하여 살아있는 모든 종류의 미생물을 완전히 제거하는 것을 의미한다. 즉, 이론적으로 100만개의 미생물의 초기 개체군을 0에 매우 가깝게 줄이는 수준(10-6)의 처리를 의미한다.
이러한 멸균 처리를 위한 방법이나 장치는 EO(Ethylene Oxide, 산화에틸렌) 가스, 증기, 과산화수소, 플라즈마 등을 사용한다. EO 가스를 사용하는 멸균 방법은 그 자체로 폭발의 위험이 높고, 돌연변이를 일으키는 유전 독성 물질로서 작용한다는 보고가 있다. 증기 멸균기는 멸균력을 일정 수준까지 충족시키면서도 안전한 방법 중 하나인 것으로 평가되고 있다. 증기 멸균기는 독성이 없고, 값이 비교적 싸고, 빠른 멸균이 가능한 장점이 있으나, 습기 및 고온에 노출되어도 부작용이 없는 의료 기구에만 사용이 가능하다는 단점이 있다. 또한, 과산화수소, 오존 및 플라즈마 발생 장치를 조합하여 사용하는 멸균 방법으로는, 예를 들어, 과산화수소를 멸균 챔버에 공급하고 멸균 챔버 내에서 플라즈마를 발생시켜 멸균을 행하는 방법, 플라즈마와 멸균제를 멸균 챔버에 동시에 공급하는 방법, 멸균 챔버에 산소를 공급한 상태에서 플라즈마를 발생시켜 오존으로 변환시켜 멸균하는 방법, 및 과산화수소 및 오존을 함께 공급하여 멸균 챔버 내의 피멸균체를 멸균하는 방법 등이 공지되어 있다.
도 1은 종래의 과산화수소를 이용한 멸균 방법의 각각의 단계에서 공기 중 과산화수소 농도와 소요되는 시간을 도시한 그래프이다. 또한, 도 2는 종래의 과산화수소 멸균 장치를 이용한 멸균 시 에어레이션 단계에서 스크러버를 이용하여 멸균 공간(R) 내 과산화수소를 제거하는 모습을 도시한 도면이다. 과산화수소 멸균 장치는 과산화수소를 이용하여 멸균 처리하는 장비이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 과산화수소 멸균 장치를 이용한 멸균 처리는 과산화수소를 분사하는 분사(Injection), 분사를 중지하는 휴지(Dwell) 및 과산화수소를 제거하는 에어레이션(Airation) 단계로 나누어진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 에어레이션 단계에서는 멸균 공간에 공조기가 없을 경우, 스크러버(Scrubber)를 이용하여 공기 중에 분사되어 있는 과산화수소를 제거한다. 스크러버에 포함된 필터는 탄소 필터, 헤파(HEPA) 필터 등으로 이루어져 있으며, 주로 공기 중의 과산화수소나 과산화수소 에어로졸(HPA)을 걸러주는 역할을 한다. 이때, 도 1을 참조하면, 에어레이션에 소요되는 시간은 분사와 휴지에 소요되는 시간보다 매우 긴 문제점이 있다. 예를 들어, 약 23㎡(7평) 공간에 40분 분사 후 30분 휴지를 진행하는 경우, 에어레이션에는 2시간 이상이 소요된다.
한편, 분사 단계에서 과산화수소 멸균 장치의 오작동으로 인해 과산화수소가 분사가 중지된 경우, 빠르게 멸균 공간 내로 진입하여 과산화수소 멸균 장치의 정비가 필요하다. 그러나 분사 단계에서 분사된 과산화수소로 인해 멸균 공간에 진입하는 것은 매우 위험하므로, 공기 중 과산화수소 농도가 안전 농도 이하로 떨어질 때까지 기다릴 수밖에 없었다. 따라서 과산화수소 멸균 장치 정비 후, 다시 멸균 처리하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
관련된 선행 기술로서, 대한민국 공개특허 제10-2016-0083501호 ‘과산화수소 증기 멸균 시스템’ 등이 제안된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 정촉매를 이용하여 과산화수소의 분해를 촉진함과 동시에 스크러버 동작을 제어함으로써, 공기 중의 과산화수소 농도를 더욱 빠르게 감소시켜 과산화수소 제거에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 과산화수소 제거에 소요되는 시간을 감소시킴으로써, 전체 멸균 단계가 수행되는 시간을 줄일 수 있고, 멸균에 소요되는 시간과 인력을 줄여 경제성을 향상시킬 수 있으며, HPAE가 오작동하는 경우에도 멸균 공간에 보다 빠르게 진입할 수 있는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE는,
과산화수소 에어로졸을 분사하여 멸균 공간을 멸균 처리하는 HPAE로서,
과산화수소 용액을 저장하여 공급하는 과산화수소 용액 저장 공급부, 에어를 유입시켜 가압된 상태의 에어를 공급하는 에어 공급부, 및 상기 과산화수소 용액 저장 공급부 및 상기 에어 공급부와 연결되어 상기 과산화수소 용액과 상기 가압된 상태의 에어를 공급받아 분사 노즐을 통해 상기 과산화수소 용액을 건무 상태의 에어로졸로 분사하는 분무 장치부를 포함하는 연무 발생 장치;
상기 멸균 공간 내의 에어를 흡기하는 흡기부, 상기 흡기부로 흡입된 에어에 포함된 과산화수소를 필터링하는 필터부, 및 상기 필터부를 통해 과산화수소가 제거된 에어를 배출하는 배출부를 포함하는 스크러버; 및
상기 스크러버의 구동을 제어하는 스크러버 제어 장치를 포함하되,
상기 필터부는,
과산화수소 분해를 촉진하는 정촉매를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 스크러버 제어 장치는,
상기 연무 발생 장치와 연결되어, 연무 발생 장치의 멸균 과정 중 분사, 휴지 및 에어레이션 단계별로 상기 스크러버의 구동을 제어할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 스크러버 제어 장치는,
분사 단계에서 상기 연무 발생 장치가 과산화수소 에어로졸을 분사하고 있거나, 휴지 단계에서 상기 연무 발생 장치가 과산화수소 에어로졸 분사를 중지하는 경우, 상기 스크러버의 구동을 중지하고, 분사 및 휴지 단계 이후 에어레이션 단계에 진입하면, 상기 스크러버를 작동시킬 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 스크러버 제어 장치는,
분사 단계에서 상기 연무 발생 장치의 과산화수소 에어로졸 분사가 중단되는 경우, 상기 스크러버를 작동시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 정촉매는,
이산화망간(MnO2)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 정촉매는,
아이오딘화칼륨(KI)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 정촉매는,
과망간산칼륨(KMnO4)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 HPAE는,
상기 분무 장치부의 분무 노즐에 근접하여 설치되며, 건무 상태로 분사되는 과산화수소 에어로졸이 이온화된 과산화수소 에어로졸 형태로 분사되도록 플라즈마 방전을 발생시키는 플라즈마 전극과, 상기 플라즈마 전극에서 플라즈마 방전을 일으킬 수 있도록 상기 플라즈마 전극으로 전원을 공급하기 위한 플라즈마 전원 공급부를 구비하는 플라즈마 발생 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE에 따르면, 정촉매를 이용하여 과산화수소의 분해를 촉진함과 동시에 스크러버 동작을 제어함으로써, 공기 중의 과산화수소 농도를 더욱 빠르게 감소시켜 과산화수소 제거에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE에 따르면, 과산화수소 제거에 소요되는 시간을 감소시킴으로써, 전체 멸균 단계가 수행되는 시간을 줄일 수 있고, 멸균에 소요되는 시간과 인력을 줄여 경제성을 향상시킬 수 있으며, HPAE가 오작동하는 경우에도 멸균 공간에 보다 빠르게 진입할 수 있다.
도 1은 종래의 과산화수소를 이용한 멸균 방법의 각각의 단계에서 공기 중 과산화수소 농도와 소요되는 시간을 도시한 그래프.
도 2는 종래의 과산화수소 멸균 장치를 이용한 멸균 시 에어레이션 단계에서 스크러버를 이용하여 멸균 공간 내 과산화수소를 제거하는 모습을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE에서 스크러버의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE의 구성을 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버(120)의 제어 장치를 장착한 HPAE의 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버(120)의 제어 장치를 장착한 HPAE는, 과산화수소 에어로졸을 분사하여 멸균 공간을 멸균 처리하는 HPAE로서, 과산화수소 용액 저장 공급부(111), 에어 공급부(113) 및 분무 장치부(115)를 포함하는 연무 발생 장치(110), 스크러버(120) 및 스크러버 제어 장치(121)를 포함할 수 있다. 여기서, HPEA는 과산화수소를 에어와 함께 노즐로 분사하여 생성되는 과산화수소 에어로졸(HPA)을 이용하여 멸균하는 장비이다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버(120)의 제어 장치를 장착한 HPAE의 각각의 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
과산화수소 용액 저장 공급부(111)는, 과산화수소 용액을 저장하여 공급할 수 있다. 즉, 과산화수소 용액 저장 공급부(111)는, 저장하고 있는 과산화수소 용액을 분무 장치부(115)에 공급할 수 있다.
에어 공급부(113)는, 에어를 유입시켜 가압된 상태의 에어를 공급할 수 있다. 여기서, 에어는 HPAE 외부의 공기일 수 있다. 에어 공급부(113)는, HPAE 외부의 에어를 HPAE로 유입하여 가압시키고, 가압된 상태의 에어를 분무 장치부(115)에 공급할 수 있다.
분무 장치부(115)는, 과산화수소 용액 저장 공급부(111) 및 에어 공급부(113)와 연결되어 과산화수소 용액과 가압된 에어를 공급받아 분사 노즐(116)을 통해 과산화수소 용액을 건무(Dry-fog) 상태, 즉, 과산화수소 에어로졸(HPA)로 분사할 수 있다. 여기서, 건무 상태로 분사되는 과산화수소 입자의 크기는 15㎛ 이하의 크기일 수 있으나, 바람직하게는, 10㎛ 이하의 크기를 가질 수 있다. 분무 장치부(115)는, 과산화수소 용액과 가압된 상태의 에어를 이용해 과산화수소 용액을 건무 상태로 분사시켜 과산화수소 입자가 서로 충돌 시에도 터지지 않게 할 수 있다. 분사되는 과산화수소 입자가 클수록, 서로 충돌 시 터지면서 과다한 잔여 수분을 발생시키기 때문이다. 이하에서는, 기재의 편의상, 건무 상태로 분사되는 과산화수소를 과산화수소 에어로졸(HPA)로 지칭한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버(120)의 제어 장치를 장착한 HPAE에서 스크러버(120)의 구성을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스크러버(120)는, 멸균 공간(R) 내의 에어를 흡기하는 흡기부(123), 흡기부(123)로 흡입된 에어에 포함된 과산화수소를 필터링하는 필터부(125), 및 필터부(125)를 통해 과산화수소가 제거된 에어를 배출하는 배출부(127)를 포함할 수 있다. 에어레이션 단계에서 멸균 공간(R) 내 에어에는 과산화수소 에어로졸(HPA) 및/또는 과산화수소가 포함되어 있다. 따라서 스크러버(120)는, 보다 빠르게 과산화수소를 제거하기 위해 흡기부(123)로 에어를 흡기(석션)할 수 있다. 흡기부(123)를 통해 흡기된 에어는 필터부(125)를 거쳐 과산화수소가 제거되며, 배출부(127)를 통해 스크러버(120) 외부로 배출될 수 있다.
스크러버 제어 장치(121)는, 스크러버(120)의 구동을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 스크러버 제어 장치(121)는, 연무 발생 장치(110)와 연결되어, 연무 발생 장치(110)의 멸균 과정 중 분사, 휴지 및 에어레이션 단계별로 스크러버(120)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 분사 단계에서 연무 발생 장치(110)가 과산화수소 에어로졸(HPA)을 분사하고 있거나, 휴지 단계에서 연무 발생 장치(110)가 과산화수소 에어로졸(HPA) 분사를 중지하는 경우, 스크러버 구동 제어 장치(121)는, 스크러버(120)의 구동을 중지한다. 분사 및 휴지 단계 이후, 에어레이션 단계에 진입하면, 스크러버 구동 제어 장치(121)는, 스크러버(120)를 작동시킨다. 따라서 스크러버 제어 장치(121)는, 멸균 단계에 따라 자동으로 스크러버(120)를 작동시키거나 작동을 중지시킬 수 있다. 스크러버 제어 장치(121)는, 멸균 과정에 대응하는 미리 정해진 조건에 따라 스크러버(120)를 제어할 수 있다. 이때, 미리 정해진 조건은, 멸균 공간의 크기와 각각의 멸균 단계의 시간을 변수로 하는 함수일 수 있다.
또한, 스크러버 제어 장치(121)는, 분사 단계에서 연무 발생 장치(110)의 과산화수소 에어로졸 분사가 중단되는 경우, 스크러버(120)를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 분사 단계에서 연무 발생 장치(110)의 예상치 못한 이유로 과산화수소 에어로졸(HPA)의 분사가 중단되는 경우, 멸균 공간(R) 내에 진입하여 연무 발생 장치(110)를 정비해야 한다. 그러나 분사 단계에서 분사된 과산화수소 에어로졸(HPA)로 인해 멸균 공간(R) 내에 곧바로 진입하는 것은 매우 위험하므로, 공기 중의 과산화수소 농도가 허용 기준 이하로 감소하기까지는 오랜 시간이 소요된다. 이때, 스크러버 제어 장치(121)는, 스크러버(120)를 작동시켜 공기 중에 분사되었던 과산화수소 에어로졸(HPA)을 신속하게 제거할 수 있다. 특히, 후술하는 바와 같이 스크러버(120)는 과산화수소 분해 정촉매를 포함하고 있으므로, 스크러버 제어 장치(121)와 과산화수소 분해 정촉매의 결합으로 인해 공기 중의 과산화수소 제거 효과가 극대화될 수 있다. 따라서 분사 단계에서 연무 발생 장치(110)가 오작동하는 경우에도 멸균 공간(R) 내에 신속하게 진입하여 연무 발생 장치(110)를 정비할 수 있다.
한편, 정촉매는 이산화망간(MnO2), 아이오딘화칼륨(KI) 또는 과망간산칼륨(KMnO4)일 수 있다. 이산화망간(MnO2), 아이오딘화칼륨(KI) 또는 과망간산칼륨(KMnO4)은 과산화수소의 분해를 촉진하는 정촉매의 역할을 할 수 있으며, 공기 중의 과산화수소 농도를 빠른 시간에 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 이산화망간(MnO2)을 촉매로 하는 과산화수소의 분해는 다음의 화학식 1과 같다.
Figure PCTKR2018008403-appb-C000001
한편, 아이오딘화칼륨(KI) 및 과망간산칼륨(KMnO4)을 촉매로 하는 과산화수소의 분해는 다음의 화학식 2 및 화학식 3과 같다.
Figure PCTKR2018008403-appb-C000002
Figure PCTKR2018008403-appb-C000003
따라서 이산화망간(MnO2), 아이오딘화칼륨(KI) 및 과망간산칼륨(KMnO4)은 과산화수소의 분해를 빠르게 촉진하는 정촉매의 역할을 할 수 있다. 실시예에 따라서는, 정촉매는, 브롬화소듐/브롬화나트륨(NaBr), 염화철(Ⅲ)/염화제2철(FeCl3)일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버(120)의 제어 장치를 장착한 HPAE의 구성을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버(120)의 제어 장치를 장착한 HPAE는, 플라즈마 발생 장치(130)를 더 포함할 수 있다. 플라즈마 발생 장치(130)는, 분무 장치부(115)의 분무 노즐(116)에 근접하여 설치되며, 건무 상태로 분사되는 과산화수소 에어로졸이 이온화된 과산화수소 에어로졸(Ionized Hydrogen Peroxide Aerosol, IHPA) 상태로 분사되도록 플라즈마 방전을 발생시키는 플라즈마 전극(131)과, 플라즈마 전극(131)에서 플라즈마 방전을 일으킬 수 있도록 플라즈마 전극(131)으로 전원을 공급하기 위한 플라즈마 전원 공급부(133)를 구비할 수 있다. 이때, 플라즈마 전원 공급부(133)는, 플라즈마 방전을 위해 플라즈마 전극(131)에 17.5KV의 전압을 공급할 수 있다. 따라서 플라즈마 발생 장치(130)는, 건무 상태로 분사되는 과산화수소 에어로졸(HPA)이 이온화된 과산화수소 에어로졸(IHPA) 상태로 분사되도록 플라즈마 방전을 일으킬 수 있다. 이하에서는, 기재의 편의상 이온화된 과산화수소 에어로졸 상태로 분사되는 과산화수소를 이온화된 과산화수소 에어로졸(IHPA)로 지칭한다.
스크러버(120)는, 도 5를 참조하면, 플라즈마 발생 장치(130)를 통해 분사되는 IHPA를 필터링할 수 있다. 이때, 스크러버(120)의 필터부(125)가 포함하는 이산화망간(MnO2), 아이오딘화칼륨(KI), 과망간산칼륨(KMnO4), 브롬화소듐/브롬화나트륨(NaBr), 염화철(Ⅲ)/염화제2철(FeCl3)은 과산화수소와 동일하게 이온화된 과산화수소 에어로졸(IPHA)의 분해를 촉진하는 정촉매의 역할을 할 수 있으므로, 공기 중의 IHPA 및/또는 과산화수소 농도를 빠른 시간에 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE에 따르면, 정촉매를 이용하여 과산화수소의 분해를 촉진함과 동시에 스크러버 동작을 제어함으로써, 공기 중의 과산화수소 농도를 더욱 빠르게 감소시켜 과산화수소 제거에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안하고 있는 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE에 따르면, 과산화수소 제거에 소요되는 시간을 감소시킴으로써, 전체 멸균 단계가 수행되는 시간을 줄일 수 있고, 멸균에 소요되는 시간과 인력을 줄여 경제성을 향상시킬 수 있으며, HPAE가 오작동하는 경우에도 멸균 공간에 보다 빠르게 진입할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
R: 멸균 공간
110: 연무 발생 장치
111: 과산화수소 용액 저장 공급부
113: 에어 공급부
115: 분무 장치부
116: 분사 노즐
120: 스크러버
121: 스크러버 제어 장치
123: 흡기부
125: 필터부
127: 배출부
130: 플라즈마 발생 장치
131: 플라즈마 전극
133: 플라즈마 전원 공급부

Claims (8)

  1. 과산화수소 에어로졸을 분사하여 멸균 공간을 멸균 처리하는 HPAE로서,
    과산화수소 용액을 저장하여 공급하는 과산화수소 용액 저장 공급부, 에어를 유입시켜 가압된 상태의 에어를 공급하는 에어 공급부, 및 상기 과산화수소 용액 저장 공급부 및 상기 에어 공급부와 연결되어 상기 과산화수소 용액과 상기 가압된 상태의 에어를 공급받아 분사 노즐을 통해 상기 과산화수소 용액을 건무 상태의 에어로졸로 분사하는 분무 장치부를 포함하는 연무 발생 장치;
    상기 멸균 공간 내의 에어를 흡기하는 흡기부, 상기 흡기부로 흡입된 에어에 포함된 과산화수소를 필터링하는 필터부, 및 상기 필터부를 통해 과산화수소가 제거된 에어를 배출하는 배출부를 포함하는 스크러버; 및
    상기 스크러버의 구동을 제어하는 스크러버 제어 장치를 포함하되,
    상기 필터부는,
    과산화수소 분해를 촉진하는 정촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스크러버 제어 장치는,
    상기 연무 발생 장치와 연결되어, 연무 발생 장치의 멸균 과정 중 분사, 휴지 및 에어레이션 단계별로 상기 스크러버의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스크러버 제어 장치는,
    분사 단계에서 상기 연무 발생 장치가 과산화수소 에어로졸을 분사하고 있거나, 휴지 단계에서 상기 연무 발생 장치가 과산화수소 에어로졸 분사를 중지하는 경우, 상기 스크러버의 구동을 중지하고, 분사 및 휴지 단계 이후 에어레이션 단계에 진입하면, 상기 스크러버를 작동시키는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE.
  4. 제2항에 있어서, 상기 스크러버 제어 장치는,
    분사 단계에서 상기 연무 발생 장치의 과산화수소 에어로졸 분사가 중단되는 경우, 상기 스크러버를 작동시키는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE.
  5. 제1항에 있어서, 상기 정촉매는,
    이산화망간(MnO2)인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE.
  6. 제1항에 있어서, 상기 정촉매는,
    아이오딘화칼륨(KI)인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정촉매는,
    과망간산칼륨(KMnO4)인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HPAE는,
    상기 분무 장치부의 분무 노즐에 근접하여 설치되며, 건무 상태로 분사되는 과산화수소 에어로졸이 이온화된 과산화수소 에어로졸 상태로 분사되도록 플라즈마 방전을 발생시키는 플라즈마 전극과, 상기 플라즈마 전극에서 플라즈마 방전을 일으킬 수 있도록 상기 플라즈마 전극으로 전원을 공급하기 위한 플라즈마 전원 공급부를 구비하는 플라즈마 발생 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 분해 정촉매 필터 부착 스크러버의 제어 장치를 장착한 HPAE.
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