(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス滅菌剤を回収及び精製する方法及びシステムの提供。【解決手段】システムは、１つ以上の滅菌チャンバー１からの廃棄ガスの圧力を第１の所定の圧力に下げる減圧弁を含む。廃棄ガスは、滅菌剤、窒素ガス及び水蒸気のガス混合物を含む。第１の凝縮器３０は、ガス混合物を第１の所定の圧力で水蒸気の沸点の温度以下及び凝固点以上の温度に冷却する。第１のタンク３００は、凝縮された水蒸気を保管する。分離ポンプ４は、ガス混合物の圧力を第２の所定の圧力に上げる。第２の凝縮器５０は、ガス混合物を第２の所定の圧力で滅菌剤の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却し、滅菌剤を液体に凝縮する。第２のタンク５００は、分離された滅菌剤を保管する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の滅菌チャンバーからの、滅菌剤、窒素ガス及び水蒸気のガス混合物を含む廃棄ガスの圧力を第１の所定の圧力に下げる減圧弁と、
前記減圧弁を介して前記ガス混合物を受け取り、前記ガス混合物を前記第１の所定の圧力で前記水蒸気の沸点の温度以下及び凝固点以上の温度に冷却するように構成される第１の凝縮器と、
前記第１の凝縮器に結合され、前記第１の凝縮器内の前記ガス混合物から分離された凝縮された水蒸気を保管する第１のタンクと、
前記第１のタンクに結合され、前記ガス混合物の圧力を第２の所定の圧力に上げる分離ポンプと、
前記分離ポンプから前記ガス混合物を受け取り、前記ガス混合物を前記第２の所定の圧力で前記滅菌剤の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却し、前記滅菌剤を液体に凝縮し、前記ガス混合物に残る前記窒素ガスを排出するように構成される第２の凝縮器と、
前記第２の凝縮器に結合され、前記第２の凝縮器内の前記ガス混合物から分離された前記滅菌剤を保管する第２のタンクと、
を備える廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステム。
【請求項２】
前記滅菌剤は、エチレンオキシド（ＥＴＯ）を含む請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の所定の圧力は、１ポンド毎平方インチであり、第２の所定の圧力は、大気圧である請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記ガス混合物の圧力が１ｐｓｉであるとき、前記水蒸気の沸点の温度は、２０℃である請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記ガス混合物の圧力が大気圧であるとき、前記ＥＴＯの沸点の温度は、１０℃である請求項３記載のシステム。
【請求項６】
前記滅菌剤は、プロピレンオキサイドである請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記減圧弁に結合され、前記廃棄ガスを前記第１の凝縮器に送り込むチャンバー排気ポンプを更に備える請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記システムの冷却エネルギーを回収するために、排気加温器と、冷凍機エコノマイザとを更に備える請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の凝縮器と前記分離ポンプに結合される１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機を更に備え、前記１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機のそれぞれは、前記Ｈ２Ｏ冷凍機の表面に前記廃棄ガスのＨ２Ｏ分子を凍結させる請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも２つのＨ２Ｏ冷凍機は、並列に接続され、前記第１の凝縮器と前記分離ポンプの間に結合される請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２の凝縮器に結合され、前記滅菌剤の残存蒸気を捕らえる１つ以上のＥＴＯ冷凍機を更に備える請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記１つ以上のＥＴＯ冷凍機のうち少なくとも２つのＥＴＯ冷凍機は、並列に接続される請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記減圧弁と前記１つ以上の滅菌チャンバーに結合され、前記１つ以上の滅菌チャンバーから前記廃棄ガスを集める廃棄ガス保持タンクを更に備える請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２の凝縮器の前に直列に配置される１つ以上のＥＴＯ事前凝縮器を更に備え、前記１つ以上のＥＴＯ事前凝縮器のそれぞれは、前記第２の凝縮器の温度以上で並び順に低くなる温度を有する請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
滅菌チャンバーから滅菌剤、窒素ガス及び水蒸気のガス混合物を含む廃棄ガスを受け取ることと、
前記滅菌剤の沸点の温度が前記ガス混合物の前記水蒸気の凝固点以下になるように、前記ガス混合物の圧力を第１の所定の圧力に下げることと、
前記ガス混合物を前記第１の所定の圧力で前記水蒸気の沸点の温度以下及び凝固点以上の温度に冷却し、前記ガス混合物から凝縮された水蒸気を除去することと、
前記ガス混合物の前記滅菌剤の沸点の温度を上昇させるように、前記ガス混合物の圧力を前記第１の所定の圧力以上の第２の所定の圧力に上げることと、
前記ガス混合物を前記第２の所定の圧力で前記滅菌剤の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却し、前記滅菌剤を液体に凝縮することと、
再利用のために前記廃棄ガスから前記滅菌剤を回収するように、前記ガス混合物から液体の前記滅菌剤を分離することと、
前記ガス混合物に残る前記窒素ガスを排出することと、
を備える廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収する方法。
【請求項１６】
前記滅菌剤は、エチレンオキシド（ＥＴＯ）を含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の所定の圧力は、１ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）であり、第２の所定の圧力は、大気圧である請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記ガス混合物の圧力が１ｐｓｉであるとき、前記水蒸気の沸点の温度は、２０℃である請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記ガス混合物の圧力が大気圧であるとき、前記ＥＴＯの沸点の温度は、１０℃である請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記滅菌剤は、プロピレンオキサイドである請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
前記窒素ガスを排出することは、前記窒素ガスを大気中に放出又は再利用のために排出される前記窒素ガスを集めることを含む請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
排気加温器と、冷凍機エコノマイザを使用して、前記システムの冷却エネルギーを回収することを更に備える請求項１５記載の方法。
【請求項２３】
前記水蒸気のＨ２Ｏ分子を１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機の表面に凍結することを更に備える請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
前記１つ以上Ｈ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも２つのＨ２Ｏ冷凍機は、並列に接続され、並列に接続された前記少なくとも２つのＨ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも１つの前記冷凍機の霜取りを行うことを更に備える請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
第２の凝縮器に結合された１つ以上のＥＴＯ冷凍機を使用して、前記滅菌剤の残存蒸気を捕らえることを更に備える請求項１５記載の方法。
【請求項２６】
前記１つ以上のＥＴＯ冷凍機のうち少なくとも２つのＥＴＯ冷凍機を並列に接続し、並列に接続した前記少なくとも２つのＥＴＯ冷凍機のうち少なくとも１つの前記ＥＴＯ冷凍機の霜取りを行うことを更に備える請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記滅菌チャンバーからの前記廃棄ガスを廃棄ガス保持タンクに集めることを更に備える請求項１５記載の方法。
【請求項２８】
第２の凝縮器の前に配置された１つ以上のＥＴＯ事前凝縮器のそれぞれの温度を前記第２の凝縮器の温度以上で並び順に低くなるように設定することを更に備える請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス滅菌剤に関し、より詳細には、ガス滅菌剤の回収及び精製する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エチレンオキシド（ＥＴＯ）は、反応性の高い有機化合物であり、高い反応性が多くの異なる用途に有用である。ＥＴＯの高い反応性のため、ＥＴＯは表面消毒剤又は滅菌剤として使用することができる。滅菌剤としてのＥＴＯは、特定のガス濃度で物を滅菌する有効性がよく知られている。滅菌の対象物は、密閉されたチャンバーに配置される。そして、ＥＴＯの蒸気は、対象物を滅菌するためにチャンバー内にポンプで送り込まれる。
【０００３】
しかしながら、高い反応性のため、ＥＴＯガスは、非常に可燃性があり、有毒であり、爆発性がある。空気がない場合でも、ＥＴＯは、滅菌の目的のためには、低圧、高濃度で細心の注意を払って使用しなければならない。現在、高濃度ＥＴＯガスは、リサイクル可能ではなく、一度しか使用できない。使用後、ＥＴＯガスは、排出制御装置に排出されて、破壊される。
【０００４】
ＥＴＯの有毒ガスの排出及び廃棄の問題に対処するための現在の方法はいくつかあるが、１つの問題を解決すると、別の問題を引き起こす。例えば、ＥＴＯが水に吸収されると、有毒な水の処理と排出が問題になる。燃焼手段によってＥＴＯを処分すると、爆発をどのように防ぐか（例えば、爆発反応を防ぐ）が問題になる。
【０００５】
ＥＴＯガスを再利用する１つの方法は、高い処理圧力でのＥＴＯと不活性ガスの低濃度混合物の使用がある。高い処理圧（例えば、４気圧まで）により、ＥＴＯガス濃度を効果的な滅菌ために許容できる１リットル当たりミリグラムの値まで増加することが可能である。ＥＴＯと不活性ガスの比率が１０／９０と２０／８０である混合物が一般的に使用される。これらの混合物は、標準温度と大気圧以上の条件下で滅菌される材料に関係なく、対象物を滅菌するのに十分なＥＴＯ濃度がある。希釈されたＥＴＯと不活性ガスの混合物の相対的な不燃性は、これらの混合物のリサイクルを可能にする。しかしながら、これらの混合物は、滅菌用の高濃度のＥＴＯガスほど有効ではない。
【０００６】
また、ＥＴＯは細菌、水、蒸気、アルコール等との反応で消費されるため、滅菌プロセス中の継続的な使用によりＥＴＯの濃度が低下する。更に、ＥＴＯガス濃度は、一貫した滅菌効果を提供するのに不十分な濃度レベルまで低下することがある。従って、低濃度のガス混合物は、より高い圧力定格の容器を使用して処理する必要があり、これはより高額である。この処理は、更に、一時的な破壊的な漏れのリスクがある大気圧以上でのガスの処理を含む。その結果、今日の業界では、全ての大規模なＥＴＯ滅菌チャンバーは、低圧で高濃度のＥＴＯガスを用いて動作するように設計されている。業界で使用されている既存の滅菌容器は、低濃度のＥＴＯガス滅菌剤をリサイクルするために必要とされる高圧については評価されていない。
【０００７】
よって、処理の複雑さ及び滅菌機器のコストを最小限に抑えながら最大限の滅菌効果を得るために、滅菌ガス混合物を高濃度のＥＴＯガスにリサイクルするシステムと方法を提供することが望ましい。既存の滅菌処理の機器を利用して、全てのシステムの交換に関連する費用を回避することにより、既存の滅菌設備を改造することができるシステムを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００８】
よって、本開示のいくつかの実施形態に係る、１つ以上の滅菌チャンバーからの廃棄ガスの圧力を第１の所定の圧力に下げる第１の圧力に下げる減圧弁を含むことができる、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステムを提供する。廃棄ガスは、滅菌剤、窒素ガス及び水蒸気のガス混合物を含む。第１の凝縮器は、減圧弁を介してガス混合物を受け取り、ガス混合物を第１の所定の圧力で水蒸気の沸点の温度以下及び凝固点以上の温度に冷却するように構成することができる。第１のタンクは、第１の凝縮器に結合され、第１の凝縮器内のガス混合物から分離された凝縮された水蒸気を保管することができる。分離ポンプは、第１のタンクに結合され、ガス混合物の圧力を第２の所定の圧力に上げることができる。第２の凝縮器は、分離ポンプからガス混合物を受け取り、ガス混合物を第２の所定の圧力で滅菌剤の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却し、滅菌剤を液体に凝縮し、ガス混合物に残る窒素ガスを排出するように構成することができる。第２のタンクは、第２の凝縮器に結合され、第２の凝縮器内のガス混合物から分離された滅菌剤を保管することができる。
【０００９】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、滅菌剤は、エチレンオキシド（ＥＴＯ）を含むことができる。
【００１０】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、第１の所定の圧力は、１ポンド毎平方インチであり、第２の所定の圧力は、大気圧であることができる。
【００１１】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、ガス混合物の圧力が１ｐｓｉであるとき、水蒸気の沸点の温度は、２０℃であることができる。
【００１２】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、ガス混合物の圧力が大気圧であるとき、ＥＴＯの沸点の温度は、１０℃であることができる。
【００１３】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、滅菌剤は、プロピレンオキサイドであってもよい。
【００１４】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、システムは、減圧弁に結合され、廃棄ガスを第１の凝縮器に送り込むチャンバー排気ポンプを更に備えることができる。
【００１５】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、システムは、システムの冷却エネルギーを回収するために、排気加温器と、冷凍機エコノマイザとを更に備えることができる。
【００１６】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、システムは、第１の凝縮器と分離ポンプに結合される１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機を更に備えることができ、１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機のそれぞれは、Ｈ２Ｏ冷凍機の表面に廃棄ガスのＨ２Ｏ分子を凍結させることができる。
【００１７】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも２つのＨ２Ｏ冷凍機は、並列に接続され、第１の凝縮器と分離ポンプの間に結合することができる。
【００１８】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、システムは、第２の凝縮器に結合され、滅菌剤の残存蒸気を捕らえる１つ以上のＥＴＯ冷凍機を更に備えることができる。
【００１９】
更に、システムは、本開示のいくつかの実施形態によれば、減圧弁と１つ以上の滅菌チャンバーに結合され、１つ以上の滅菌チャンバーから廃棄ガスを集める廃棄ガス保持タンクを更に備えることができる。
【００２０】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、システムは、第２の凝縮器の前に直列に配置される１つ以上のＥＴＯ事前凝縮器を更に備えることができ、１つ以上のＥＴＯ事前凝縮器のそれぞれは、第２の凝縮器の温度以上で並び順に低くなる温度を有することができる。
【００２１】
また、本開示のいくつかの実施形態に係る、滅菌チャンバーから廃棄ガスを受け取ることを含むことができる、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収する方法を提供する。廃棄ガスは、滅菌剤、窒素ガス及び水蒸気のガス混合物を含む。滅菌剤の沸点の温度がガス混合物の水蒸気の凝固点以下になるように、ガス混合物の圧力を第１の所定の圧力に下げることができる。記ガス混合物を第１の所定の圧力で水蒸気の沸点の温度以下及び凝固点以上の温度に冷却し、ガス混合物から凝縮された水蒸気を除去することができる。記ガス混合物の滅菌剤の沸点の温度を上昇させるように、ガス混合物の圧力を第１の所定の圧力以上の第２の所定の圧力に上げることができる。ガス混合物を第２の所定の圧力で滅菌剤の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却し、滅菌剤を液体に凝縮することができる。再利用のために廃棄ガスから滅菌剤を回収するように、ガス混合物から液体の滅菌剤を分離することができる。ガス混合物に残る窒素ガスを排出することができる。
【００２２】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、滅菌剤は、エチレンオキシド（ＥＴＯ）を含むことができる。
【００２３】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、第１の所定の圧力は、１ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）であり、第２の所定の圧力は、大気圧であることができる。
【００２４】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、ガス混合物の圧力が１ｐｓｉであるとき、水蒸気の沸点の温度は、２０℃であることができる。
【００２５】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、ガス混合物の圧力が大気圧であるとき、ＥＴＯの沸点の温度は、１０℃であることができる。
【００２６】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、滅菌剤は、プロピレンオキサイドであってもよい。
【００２７】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、窒素ガスを排出することは、窒素ガスを大気中に放出又は再利用のために排出される窒素ガスを集めることを含むことができる。
【００２８】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、方法は、排気加温器と、冷凍機エコノマイザを使用して、システムの冷却エネルギーを回収することを更に備えることができる。
【００２９】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、方法は、水蒸気のＨ２Ｏ分子を１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機の表面に凍結することを更に備えることができる。
【００３０】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、１つ以上Ｈ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも２つのＨ２Ｏ冷凍機は、並列に接続され、方法は、並列に接続された少なくとも２つのＨ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも１つの冷凍機の霜取りを行うことを更に備えることができる。
【００３１】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、方法は、第２の凝縮器に結合された１つ以上のＥＴＯ冷凍機を使用して、滅菌剤の残存蒸気を捕らえることを更に備えることができる。
【００３２】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、１つ以上のＥＴＯ冷凍機のうち少なくとも２つのＥＴＯ冷凍機を並列に接続し、方法は、並列に接続した少なくとも２つのＥＴＯ冷凍機のうち少なくとも１つのＥＴＯ冷凍機の霜取りを行うことを更に備えることができる。
【００３３】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、方法は、１つ以上の滅菌チャンバーからの廃棄ガスを廃棄ガス保持タンクに集めることを更に備えることができる。
【００３４】
更に、本開示のいくつかの実施形態によれば、方法は、第２の凝縮器の前に配置された１つ以上のＥＴＯ事前凝縮器のそれぞれの温度を第２の凝縮器の温度以上で並び順に低くなるように設定することを更に備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本開示の実施形態をよりよく理解し、その実用的な応用が理解されるために、次の図面が提供され、下記で参照される。図面は例示として提供されるのみであり、本開示の実施形態の範囲を限定するものではない。同様の構成要素には同様の符号を付す。
【図１】図１は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステムの第１の実施形態のブロック図を概略的に示す。
【図２】図２は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステムの第２の実施形態のブロック図を概略的に示す。
【図３】図３は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス化合物から滅菌剤を回収するシステムの第３の実施形態のブロック図を概略的に示す。
【図４】図４は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス化合物から滅菌剤を回収するシステムの第４の実施形態のブロック図を概略的に示す。
【図５】図５は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス化合物から滅菌剤を回収するシステムの第５の実施形態のブロック図を概略的に示す。
【図６】図６は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス化合物から滅菌剤を回収するシステムの第６の実施形態のブロック図を概略的に示す。
【図７】図７は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス化合物から滅菌剤を回収するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下の詳細な説明では、本開示の実施形態を十分に理解するために、多数の詳細な説明が記載されている。しかしながら、本開示の実施形態は、これらの詳細な説明なしに、実施できることを当業者には理解されるであろう。他の例では、既知の方法、手順、コンポーネント、モジュール、ユニット及び／又は回路は、本開示の実施形態を不明瞭にしないために、詳細には説明しない。
【００３７】
本開示の実施形態は、この点に限定されないが、例えば「処理する」、「コンピューティング」、「計算する」、「決定する」、「確立する」、「分析する」、「チェックする」等の用語を用いる説明は、コンピュータ、プラットフォーム、コンピューティングシステム、又は他の電子コンピューティングデバイスの操作及び／又は処理を表すことができる。コンピュータ、プラットフォーム、コンピューティングシステム、又は他の電子コンピューティングデバイスは、コンピュータのレジスタ及び／又はメモリ内の物理（例えば、電子）量として表されるデータを、操作及び／又は同様に、コンピュータのレジスタ及び／又はメモリ、操作及び／又は処理を実行するための命令を格納できる他の非一時的記憶媒体（例えば、メモリ）内の物理量として表される他のデータに変換する。本開示の実施形態はこれに関して限定されないが、本明細書で使用される「複数（plurality）」および「複数(a plurality)」という用語は、例えば「複数(multiple)」又は「２つ以上(two or more)」を含むことができる。用語「複数（plurality）」又は「複数(a plurality)」は、２つ以上のコンポーネント、デバイス、構成要素、ユニット、パラメータなどを説明するために、明細書全体で使用され得る。明示的に述べられない限り、本明細書で説明される方法の実施形態は、特定の順序又はシーケンスに制約されない。更に、説明する方法の実施形態又はその構成要素のいくつかは、同じ時点で同時に（simultaneously）、又は同時（concurrently）に発生又は実行することができる。別段の指示がない限り、本明細書で使用される「又は」という接続詞の使用は、包括的（記載されたオプションのいずれか又はすべて）として理解される。
【００３８】
本開示の実施形態は、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収する方法及びシステムを説明する。本明細書に記載される滅菌剤は、例えば、エチレンオキシド（ＥＴＯ）であってもよい。システムは、大気圧以下で動作し、いくつかの可動部品を用いることができる。エネルギー効率の高いシステムは、１００万分率（ｐｐｍ）レベルのＥＴＯのレベルで排気を排出しながら、クリーンで再利用可能なＥＴＯを回収するように構成することができる。
【００３９】
滅菌剤が密閉された滅菌チャンバーの対象物及び／又は物を滅菌するために用いられた後、滅菌チャンバーからポンプで排出された滅菌廃棄ガスは、不活性窒素ガス、エチレンオキシド等の滅菌剤、水蒸気を含む。このシステムは、これらを分離するために、蒸気圧の差と、３つのガスの沸点と凝固点を利用する。その結果、クリーンな窒素ガスと液体の水が安全に分離されて処理され、価値のあるエチレンオキシドガスが高純度で回収され、適切な品質テスト後に再利用可能である。
【００４０】
ここで教示する実施形態では、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するプロセスは、気圧を２つの成分の凝固点が劇的に異なるレベルまで下げることにより達成することができる。エチレンオキシドの分子は、気相に留まるのに十分なエネルギーを有しているが、凝縮され、液相から冷却される水分子に共有結合せず、混合物から水を除去する。いくつかの実施形態では、混合物を、水分子が固相に冷凍され、固体が除去されるように、更に冷却することができる。
【００４１】
次に、ドライエチレンオキシドの気圧は、その沸点を上昇させるように、標準の大気圧に上昇させることができ、ＥＴＯが凝縮して液体になり、混合物の窒素ガス成分から除去することができる。プロセスの終わりでは、純粋な汚染されていないエチレンオキシド液が集められ、検査して再利用可能になる。安全でエチレンオキシドの混入物がないクリーンな廃棄水が集められ、テストされ、そして例えば、環境中に放出される。同様に、滅菌プロセスで使用されて、分離された窒素ガスは、減少装置又は大気中に放出することができる。
【００４２】
これは、唯一の廃棄物が窒素ガスと水である「クリーン」プロセスである。定期的に廃棄する必要がある吸収材や金属触媒は必要ではない。これは、また、滅菌チャンバーからの廃棄ガスが大気圧以下に維持される操作であり、本質的に安全なプロセスであり、エチレンオキシドガスがシステムから漏れることはない。更に、この「冷却（cold）」プロセスは、エチレンオキシドの自然発火以温度をはるかに下回る温度にすることにより破壊的な爆発のリスクを最小限に抑えるために、標準滅菌温度近くから極低温で行うことができる。
【００４３】
本開示の文脈では、本明細書に示すシステムにおいて結合された２つの構成要素は、チューブとパイプにより物理的に接続することができる構成要素であることができ、例えば、冷媒、漏れを防止する密閉シール、圧力バルブ、フランジ、コネクタ等を担うために熱的に隔離することができる構成要素であることができる。本明細書で使用される用語、例えば、廃棄ガス、ガス混合物、廃棄ガス混合物、ガス流は、全て同義である。それらは、滅菌チャンバーから排出される化学成分のガス混合物である廃棄ガスを指し、廃棄ガスから滅菌剤を除去、分離及び／又は浄化するために徐々に処理される。これらの用語は、滅菌チャンバーから出る化学成分の全てを有する元の廃棄ガス、又は滅菌剤を回収するプロセスのいずれかの工程で除去される化学成分のどれか又は一部を有する元の廃棄ガスを指す。
【００４４】
図１は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステム１０の第１の実施形態のブロックを概略的に示す。システム１０は、Ｈ２Ｏ凝縮器３０（ここでは第１の凝縮器とも称する）に結合される滅菌チャンバー１と、ＥＴＯ凝縮器５０（ここでは第２の凝縮器とも称する）を含むことができる。Ｈ２Ｏ凝縮器３０は、Ｈ２Ｏタンク３００（ここでは第１のタンクとも称する）と結合することができ、ＥＴＯ凝縮器５０は、ＥＴＯタンク５００（ここでは第２のタンクとも称する）に結合することができる。Ｈ２Ｏタンク３００とＥＴＯタンク５００は、それぞれ、Ｈ２Ｏの液体とＥＴＯを保管するために、ガス混合物からそれらを分離するプロセスの間使用される。滅菌チャンバー１からの廃棄ガスのガス混合物は、チャンバー排気ポンプ２を使用して減圧バルブ３を介してＨ２Ｏ凝縮器３０内にポンプで送りこむことができる。
【００４５】
本開示のいくつかの実施形態では、減圧バルブ３は、Ｈ２Ｏ凝縮器３０にポンプで送りこまれたガス混合物の圧力を１ｐｓｉ（例えば、ポンド毎平方インチ：pound per square inch）等の第１の所定の値、又は、廃棄ガスの滅菌剤の蒸気成分の沸点の温度を低下させる任意の適切な圧力の値に低下させることができる。減圧で動作するシステムの構成要素は、減圧領域３５（例えば、点線の長方形の中）内に示される。
【００４６】
本開示のいくつかの実施形態では、滅菌チャンバー１は、気圧の変化に耐えように構成され、滅菌される対象物及び／又は物を含むエンクロージャーを含むことができる。滅菌チャンバー１は、空気を除去し、滅菌剤ガスを注入し、廃棄ガスを除去するための入口及び／又は出口ポートを含むことができる。
【００４７】
本開示のいくつかの実施形態では、チャンバー排気ポンプ２は、滅菌チャンバー１から廃棄ガスを除去することが可能な様々な種類の真空ポンプを含むことができる。
【００４８】
本開示のいくつかの実施形態では、システム１０は、減圧領域３５内のシステムの圧力を低減及び維持することが可能な絞り弁であってもよい減圧バルブ３を含むことができる。
【００４９】
本開示のいくつかの実施形態では、Ｈ２Ｏ凝縮器３０は、冷水又は冷媒によって冷却することができる管式、プレート式、又は他の種類の熱交換機を含むことができる。Ｈ２Ｏ凝縮器３０は、水蒸気及びチャンバー排気ポンプ２により使用されたオイル等の他の混入物質を凝縮及び捕らえることができる。Ｈ２Ｏ凝縮器３０は、また、クリーンなＥＴＯガスを窒素（Ｎ２）等の他の不活性ガスと共にＥＴＯ凝縮器５０に通過させることができる。
【００５０】
１ｐｓｉの圧力の場合、水の沸点を２０℃に低下することができ、ＥＴＯの沸点は、ー４５℃である。Ｈ２Ｏ凝縮器３０は、ガス混合物を約４℃に冷やし、滅菌チャンバー１内の物及び／又は対象物の滅菌プロセスからの水蒸気と、混入物質、例えば、オイル、滅菌剤により形成されるポリマー等を凝縮する熱交換機とすることができる。混入物質は、水蒸気に混じっているかもしれない。
【００５１】
Ｈ２Ｏ排出バルブ３０１は、Ｈ２Ｏタンクに保管されているＨ２Ｏ及び他の混入物質を排出するために使用することができる。同様に、真空開放弁３０２は、Ｈ２Ｏタンク３００からのＮ２等の材料の排出を促進するために、減圧領域３５内の真空を開放するために使用することができる。
【００５２】
本開示のいくつかの実施形態では、減圧領域３５で水蒸気が除去されたガス混合物は、システム１０内の減圧領域３５をシステム１０内の常圧領域３６から分離する分離バルブ４ａを介して分離ポンプ４によりＥＴＯ凝縮器５０内に送りこむことができる。分離弁４ａは、ガス混合物の圧力を大気圧近くまで上昇させて、水蒸気が除去されたガス混合物をＥＴＯ凝縮器５０内にガス混合物を送り込む分離ポンプ４に入るようにすることができる。
【００５３】
本開示のいくつかの実施形態では、分離ポンプ４は、減圧領域３５（例えば、減圧弁３から分離ポンプ４までに示される領域）内の減圧を維持することが可能な真空ポンプを含むことができる。分離ポンプ４は、常圧領域３６内の大気圧又は略大気圧に対して、分離ポンプ４から図１に示す他の減少装置／大気にガスを排出することができる。分離ポンプ４は、設計上クリーンな真空ポンプであることができ、すなわち、真空ポンプはガス混合物内に追加の混入物を導入しない。分離ポンプ４は、「ドライ」真空ポンプ、「オイルレス」及び「略オイルレス（near oil-less）」真空ポンプ、及び／又は「ダイアフラム」真空ポンプを含む。
【００５４】
本開示のいくつかの実施形態では、ＥＴＯ凝縮器５０は、冷却剤又は冷媒によって冷却することができる管式、プレート式、又は他の種類の熱交換機を含むことができる。ＥＴＯ凝縮器５０は、ＣＯ２等の他の所望の希釈物質と共にＥＴＯ蒸気を凝縮及び捕らえることができ、窒素（N２）等の非凝縮性希釈物質を他の減少装置／大気に通過させる。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ＥＴＯ凝縮器５０は、ＥＴＯをＥＴＯ蒸気に凝縮するために、約―１１０℃（ＥＴＯの融点温度―１１２℃より僅かに高い）の所定の温度に冷やす。ＥＴＯ蒸気は、ＣＯ２を含む可能性がある。ＥＴＯタンク５００は、凝縮されたＥＴＯ（及びある場合ＣＯ２混合物）を再利用まで、保管するために使用される。ＥＴＯ排出バルブ５０１は、再利用のために、ＥＴＯ（及びある場合ＣＯ２混合物）を排出するために使用することができる。
【００５６】
図２−６に示す以下の実施形態は、ＥＴＯ等の滅菌剤を滅菌チャンバーから排出される廃棄ガス混合物から回収し、システムのエネルギー効率及びスループットを向上する、図１に示す基本システムの構成の変形を概略的に示す。
【００５７】
図２は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステム１５の第２の実施形態のブロック図を示す。システム１５は、図１に示すシステム１０と同一の構成要素を含むことができる。しかしながら、システム１０とシステム１５の違いは、システム１５がＨ２Ｏ凝縮器３０の後にＨ２Ｏ冷凍機３１、及びＥＴＯ凝縮器５０の後にＥＴＯ冷凍機５１を含むことができることである。Ｈ２Ｏ冷凍機３１及び／又はＥＴＯ冷凍機５１は、熱交換機である。
【００５８】
Ｈ２Ｏ冷凍機３１は、冷水、冷却剤、又は冷媒により冷却される、管式、プレート式又は他の種類の熱交換器であり、Ｈ２Ｏ冷凍機３１の表面に分子を凍結させることにより、Ｈ２Ｏ凝縮器３０を通過したガス混合物に残存する水蒸気を更に捕らえることができる。Ｈ２Ｏ冷凍機３１は、窒素等の他の不活性ガスと共にクリーンＥＴＯガスを通過させることができる。
【００５９】
同様に、ＥＴＯ冷凍機５１は、冷却剤、圧縮された冷媒、又は液体窒素等の液体ガス式冷媒により冷却される、管式、プレート式、又は他の種類の熱交換機であり、ＥＴＯ冷凍機５１の表面に分子を凍結させることにより、ＥＴＯ凝縮器５０を通過した残存するＥＴＯ蒸気及びＣＯ２蒸気などの凝縮可能な希釈物質を更に捕らえることができる。ＥＴＯ冷凍機５１は、クリーン窒素ガスを大気排出弁６から大気へ通過させることができる。
【００６０】
図３は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステム２０の第３の実施形態のブロック図を示す。システム２０は、図２に示すシステム１５と同一の構成要素を含むことができる。しかしながら、システム１５とシステム２０の違いは、分離ポンプ４とＥＴＯ凝縮器５０の間に、システム２０は、分離ポンプ４に結合されるアフタークーラー４０を含み、排気加温器６１とＥＴＯ凝縮器５０に結合されるＥＴＯ事前凝縮器５０ａが後に続くことができることである。同様に、ＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６１は、ＥＴＯ凝縮器５０とＥＴＯ冷凍機５１の間に結合することができる。排気加温器６１は、また、ＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０と大気排出弁６に結合することができる。
【００６１】
アフタークーラー４０は、例えば、冷水を使用して、分離ポンプ４からの熱い圧縮ガスを冷却するために使用することができる熱交換器であることができる。ＥＴＯ事前凝縮器５０ａは、ＥＴＯ凝縮器５０の熱負荷を減少するために、ガス混合物を冷却する向上したステージを提供するように、ＥＴＯコンデンサー５０の前に配置され結合される１つ以上の熱交換器を含むことができる。
【００６２】
ＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０は、ＥＴＯ冷凍機５１の排気ガスからの冷却エネルギーを使用して、ＥＴＯ冷凍機５１に入るガス混合物を事前冷却及び事前凝縮する熱交換機であることができる。
【００６３】
排気加温器６１は、ＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０の排気ガスからの冷却エネルギーを使用して、ＥＴＯ事前凝縮器に入るガス混合物を事前冷却及び事前凝縮し、大気排出弁６を介して大気へガスを排気する前に、排気ガスを約周辺温度に事前加温する熱交換器であることができる。
【００６４】
図４は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステム２２の第４の実施形態のブロック図を示す。システム２２は、図２に示すシステム１５と同一の構成要素を含むことができる。しかしながら、システム２２は、１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機と１つ以上のＥＴＯ冷凍機を並列に接続して含むことができる。これは、図４に、並列に接続された２つのＨ２Ｏ冷凍機３１、３１’及びＥＴＯ冷凍機５１、５１’で概略的に示される。
【００６５】
本開示のいくつかの実施形態では、Ｈ２Ｏ冷凍機の１つ（例えば、Ｈ２Ｏ冷凍機３１）は、冷凍作業を行い、他のＨ２Ｏ冷凍機（例えば、Ｈ２Ｏ冷凍機３１’）は、Ｈ２Ｏ冷凍機のいずれかの表面に氷の固まりが堆積することを防止するために、解凍又は霜取りを行うことができる。同様に、ＥＴＯ冷凍機の１つ（例えば、ＥＴＯ冷凍機５１）は、冷凍作業を行い、他のＥＴＯ冷凍機（例えば、ＥＴＯ冷凍機５１’）は、ＥＴＯ冷凍機のいずれかの表面にＥＴＯの固まりが堆積することを防止するために、解凍を行うことができる。
【００６６】
本開示のいくつかの実施形態では、制御及び／又は放出弁は、並列に配置される２つの冷凍機のそれぞれ前及び／又は後ろに配置することができ、どの冷凍機がガス混合物を通して冷却し、他の冷凍機が霜取り又は解凍するかを制御するために使用することができる。
【００６７】
図５は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステム２４の第５の実施形態のブロック図を示す。システム２４は、図３−４に示すシステム２０、２２の全ての構成要素と、前の図面に対してエネルギー効率を更に向上させる追加の構成要素を含むことができる。
【００６８】
以下の記載では、図５に示すシステムの実施形態を使用して、本開示のいくつかの実施形態に係る、滅菌チャンバー１からの廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収する異なる工程を強調して、プロセスの要約を提供する。以下に記載する工程の全て又は一部は、明細書に記載する図面のそれぞれに適用可能である。
【００６９】
１．滅菌する対象物及び／又は物及び／又は製品は、滅菌チャンバー１に配置することができる。減圧弁３が閉の位置にあるとき、Ｈ２Ｏ水蒸気、ＥＴＯ、Ｎ２（及びある場合ＣＯ２）を含むガス混合物は、導管（図５では図示せず）を介して滅菌チャンバー１に導入することができる。
【００７０】
２．滅菌チャンバー１内で対象物及び／又は物及び／又は製品を滅菌する間、Ｈ２Ｏ凝縮器３０、Ｈ２Ｏ冷凍機３１、３１’、アフタークーラー４０、ＥＴＯ事前凝縮器５０ａ、ＥＴＯ凝縮器５０及び／又はＥＴＯ冷凍機５１、５１’は、それぞれ所定の温度に事前冷却することができる。
【００７１】
３．Ｈ２Ｏ排出弁３０１、ＥＴＯ排出弁５０１、真空開放弁３０２は、閉の位置に配置することができる。Ｈ２Ｏタンク遮断弁３０３は、Ｈ２Ｏ冷凍機開放弁３１ａ、３１’ａの１つが開き、他が閉まっているとき、開けることができる。同様に、ＥＴＯ冷凍機開放弁５１ａ、５１’ａの１つを開けることができ、他方は閉まったままである。大気排出弁６を開けることができる。次に、分離ポンプ４を作動させて、減圧領域３５内の圧力を下げ、より低い圧力の真空状態にすることができる。システム２４の排気は、大気排出弁６を介して大気へ排気することができるので、常圧領域３６の構成要素内の圧力を大気圧又は大気圧付近に維持することができる。
【００７２】
４．滅菌が完了した後、チャンバー排気ポンプ２を作動させて、減圧弁３を開けて、廃棄ガスを滅菌チャンバー１からＨ２Ｏ凝縮器３０に流すことができる。減圧弁３の開放量を変えることにより、又は分離ポンプ３の速度を変えることにより、又は両方を変えることにより、減圧領域３５の真空を調整し、所定の圧力に維持することができる。Ｈ２Ｏ冷凍機を使用しないいくつかの実施形態では、所定の圧力は、１０から０．１ｐｓｉの範囲内であることができる。Ｈ２Ｏ冷凍機を使用する他の実施形態では、所定の圧力は、４から０．１ｐｓｉの範囲内であることができる。
【００７３】
５．所定の圧力レベルで、廃棄ガスは、所定の温度に維持されたＨ２Ｏ凝縮器３０内に流入することができる。Ｈ２Ｏ凝縮器３０の冷却面に接触すると、廃棄ガス混合物流の中のＨ２Ｏ蒸気を液体形状に凝縮することができ、廃棄ガスのガス混合物流の中のＥＴＯ、Ｎ２及びＣＯ２分子は、所定の温度では凝縮せず、ガス混合物内でガス形状のままである。従って、凝縮されたＨ２Ｏ液体は、残りのガスから分離され、Ｈ２Ｏタンク３００で集めることができる。チャンバー排気ポンプ２により生成された潤滑油のミスト、ＥＴＯから形成されたポリマー等の他の高い沸点の混入物もまた、Ｈ２Ｏ凝縮器３０により廃棄ガス流から分離することができる。これらの混入物もまた、Ｈ２Ｏタンク３００に集めることができる。
【００７４】
６．残りのガス混合物流は、Ｈ２Ｏ凝縮器３０から出て、いずれか開いているＨ２Ｏ冷凍機開放弁３１又は３１ａ’の前のＨ２Ｏ冷凍機３１又は３１’内に入る。Ｈ２Ｏ冷凍機３１、又は３１’は、所定の圧力で、Ｈ２Ｏの凝固点以下及びＥＴＯの沸点以上の所定の温度に維持される。冷凍機３１又は３１’の冷却面に接触すると、ガス流の残りの水蒸気が冷却面上で凍結することができ、ガス混合物内の水蒸気の量が減少する。
【００７５】
７．Ｈ２Ｏ冷凍機３１、３１’のいずれかの冷却面に大量の固体のＨ２Ｏが蓄積し、１つの冷凍機の氷の厚さが、適切な熱伝達及びガス流からの効率的なＨ２Ｏの除去を妨げるのに十分な厚さであるとき、非効率的な冷凍機の冷凍機開放弁３１ａ又は３１ａ’を閉め、他の冷凍機開放弁を開けたままにすることができる。
【００７６】
８．ガス流が他のＨ２Ｏ冷凍機に送られると、まだ作動中の効率的な冷凍機内で、ガス流からのＨ２Ｏの除去を続けることができる。非効率的な冷凍機の冷却面に蓄積された固体の氷を溶かして液体の形に戻すために、大量の氷が蓄積した非効率的な冷凍機の内部の冷却をオフにし、冷却面の上又は近くの霜取りヒーターをオンにすることができる。他の実施形態では、温かい流体をポンプで送り、冷却面を温めることができる。主に水であるこの液体は、Ｈ２Ｏタンク遮断弁３０３を介してＨ２Ｏタンク３００に流れて、更に集められる。非効率に作動中の冷凍機の氷融解及び霜取りモードが完了したとき（例えば、冷却面から氷の蓄積がなくなったとき）、霜取りヒーターをオフにし、冷却を再開して、冷凍機を所定の温度に戻るまで冷却することができる。他の冷凍機に大量の氷が蓄積したら、同じ氷除去工程を繰り返して、冷却面から氷の霜取りを行うことができる。この方法では、冷却を行う構成要素の氷除去のためにシステム２４の全てのプロセスを停止することなく、ガス流からの効率的なＨ２Ｏ除去を維持することができる。
【００７７】
９．Ｈ２Ｏタンク３００が一杯になると、Ｈ２Ｏタンク遮断弁３０３を閉じ、真空開放弁３０２を開いて、Ｈ２Ｏタンク３００の内部の圧力を大気圧に戻すことができる。その後、Ｈ２Ｏ排出弁３０１を開いて、Ｈ２Ｏタンク３００の内容物を排出することができる。排出後に、弁３０１及び３０２を閉め、弁３０３を開けることができる。そして、Ｈ２Ｏタンク３００は、Ｈ２Ｏ凝縮器３０及びＨ２Ｏ冷凍機３１、３１’から凝縮液を受けとり続けることができる。この方法では、Ｈ２Ｏタンク３００は、滅菌チャンバー１からの廃棄ガスの除去を中断することなく継続しながら、完全に排出することができる。
【００７８】
１０．残りのＨ２Ｏ蒸気がない廃棄ガス混合物流は、Ｈ２Ｏ冷凍機３１、３１’から排出することができる。残りの廃棄ガス混合物流は、ＥＴＯ蒸気、Ｎ２及びＣＯ２ガスを含み、大気圧又は大気圧近くに圧縮するために、対応するＨ２Ｏ冷凍機開放弁３１ａ又は３１ａ’を通り、分離ポンプ４へ通過させる。
【００７９】
１１．分離ポンプ４による圧縮プロセスは、ガス流の温度を室温以上に上昇させる。熱いガス流は、ＥＴＯアフタークーラー４０に入ることができ、通常の冷却水で冷却された熱交換機は、ガス混合物を室温近くまで冷却するために使用することができる。
【００８０】
１２．ＥＴＯアフタークーラー４０により冷却後、約室温のガス流は、排気加温器６１に入ることができる。排気加温器６１は、最終冷却廃棄ガス（例えば、ＥＴＯ除去後）を大気中に放出する前に室温近くまで温める熱交換器であってもよい。また、冷却廃棄ガスから高価な冷却エネルギーを回収すること、ガス流を事前冷却すること、ガス流中のＥＴＯ蒸気の一部を事前凝縮することに使用することができる。この保存されたエネルギーは、ＥＴＯ事前凝縮器５０ａを冷却するために使用することができる。
【００８１】
ＥＴＯの凝固点は、非常に低い（−１１２℃）ので、ＥＴＯ凝縮器５０は、非常に低い温度に冷却される。ＥＴＯ凝縮器５０の熱負荷を軽減するため（例えば、冷却効率を上げる）、及びガス混合物中のＥＴＯ蒸気の効率的な凝縮を提供するために、ＥＴＯ事前凝縮５０ａが図５に示すようにＥＴＯ凝縮器５０の前に配置されるが、本開示の実施形態を限定するものではない。１つ以上の事前凝縮器をＥＴＯ凝縮器の前に直列に配置してもよい。ＥＴＯ事前凝縮器は、ＥＴＯ凝縮器５０が最も冷たく（最低温度）、ＥＴＯ凝縮器５０に近くに配置されるにつれて、各事前凝縮器が徐々に冷たくなるように（例えば、より低い温度）、それぞれの所定の温度に事前冷却することができる。
【００８２】
ガス流が排気加温器６１を出て、ＥＴＯ事前凝縮器５０ａに入ると、ガス流は、事前冷却され、ＥＴＯ蒸気は、ＥＴＯ事前凝縮器５０ａを通過して事前凝縮することができる。同様に、一連のＥＴＯ事前凝縮器５０ａがＥＴＯ凝縮器５０の前に配置されると、ガス流が一連のＥＴＯ事前凝縮器の各々を通過すると、ガス流は、徐々に冷却され、ＥＴＯ蒸気は徐々に凝縮することができる。最終の凝縮器５０の温度より高いが徐々に低温にして温度をずらすように、単一のステージでガス流を事前冷却することにより又は徐々に低温になる複数のステージでガスを徐々に冷却することにより、事前凝縮器を使用する冷却システムは、ＥＴＯを非常に低温に冷却するためのよりエネルギー効率が高い冷却システムである。よって、ガス流を同一の低温に冷却でき、ガス流を冷却するのに必要な総エネルギーは減少した。
【００８３】
１３．ガス流がＥＴＯ凝縮器に入るときに、ＥＴＯ凝縮器５０は、事前冷却され、所定の温度に維持することができる。ＥＴＯ凝縮器５０の内部では、ＥＴＯ蒸気が液体形状に凝縮され、ガス混合物流から分離することができる。次に、ＥＴＯ液体は、ＥＴＯタンク５００に集められる。
【００８４】
なお、分離ポンプ４からの残りのガス流にＣＯ２ガスがある場合、ＥＴＯ事前凝縮器５０ａ及びＥＴＯ凝縮器５０の冷却面で固体形状に冷凍される。ＣＯ２ガスは、ＥＴＯ凝縮液に溶解することがあり、ＥＴＯタンク５００に集められる。しかしながら、ガス混合物のＮ２ガスは、ＥＴＯ事前凝縮器５１’又はＥＴＯ凝縮器５０の所定の温度では、凝縮も凍りもしたい。従って、Ｎ２ガスは、ＥＴＯ凝縮液及びＣＯ２の氷から分離することができる。
【００８５】
１４．ＥＴＯ事前凝縮器５０ａ及びＥＴＯ凝縮器５０により凝縮可能なＥＴＯ蒸気がガス流から除去された後、ガス流は、いずれかの開いている対応するＥＴＯ冷凍機開放弁５１ａ又は５１’ａを有するＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０又は６０’に流入することができる。ＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０又は６０’は、ＥＴＯ冷凍機５１、５１’の冷排気からの冷却エネルギーを利用して、ＥＴＯ冷凍機５１、５１’に入る前にガス流を事前冷却する熱交換であってもよい。
【００８６】
１５．ＥＴＯ冷凍機５１、５１’は、ＥＴＯの凝固点以下及びＮ２の沸点以上の所定の温度（例えば、−１１２℃からー１９６℃の範囲）に事前冷却することができる。ガス流がＥＴＯ冷凍機５１、５１’に流入した後、ガス流の残りのＥＴＯ蒸気がＥＴＯ冷凍機の冷却面上で凍り、ＥＴＯがガス流から分離される。その結果、ガス流のＥＴＯ含有量は最低レベルまで減少することができる。
【００８７】
１６．ＥＴＯ冷凍機５１、５１’を出るガス流には、環境的に有害なＥＴＯを含まれずに（例えば、sub-ppmレベルに低減したＥＴＯ）Ｎ２ガスが含まれる場合がある。ガス混合物からすべての含有物が除去されると、残りのクリーンなＮ２ガスは、非常に冷たく、Ｎ２ガスの価値ある冷却エネルギーはシステム２４で回収することができる。
【００８８】
ＥＴＯ冷凍機５１、５１’を出るＮ２ガスは、熱交換機であるＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０、６０’に結合することができる。ＥＴＯ冷凍機５１、５１’からの冷たいＮ２ガスは、フィードバックしてＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０、６０’を冷却する冷却媒体として使用することができ、その後ＥＴＯ冷凍機５１、５１’の入り口に入るガス流を冷却するために使用できる。
【００８９】
１７．Ｎ２ガスの温度は、ＥＴＯの凝固点以下であるので、ＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０、６０’には、エコノマイザの冷却面に凍結した固体のＥＴＯがある場合がある。ＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０及びＥＴＯ冷凍機５１又はＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０’及びＥＴＯ冷凍機５１’の冷却面に大量の固体のＥＴＯが蓄積し、固体のＥＴＯの厚さが適切な熱伝達と及びＮ２ガス流からの効率的なＥＴＯ除去を妨げる場合、対応するＥＴＯ冷凍機開放弁５１ａ又は５１’ａを閉じ、他のＥＴＯ冷凍機開放弁を開いたままにすることができる。ガス流が他のＥＴＯ冷凍機エコノマイザとＥＴＯ冷凍機に送られると、ガス流からのＥＴＯの除去を継続することができる。
【００９０】
大量の固体のＥＴＯが蓄積するＥＴＯエコノマイザ及びＥＴＯ冷凍機をオフにし、冷却面に適用する加熱するものをオンにすることができる。ＥＴＯエコノマイザ及びＥＴＯ冷凍機の冷却面に蓄積した固体のＥＴＯを解凍して、ＥＴＯ液に戻すことができ、ＥＴＯタンク５００に集めることができる。他の実施形態では、温かい流体を冷却面にポンプで入れて温めることができる。ＥＴＯエコノマイザ及びＥＴＯ冷凍機の解凍が終了したとき、加熱をオフにし、冷却プロセスを再開し、ＥＴＯ冷凍機を冷却し所定の温度に戻す。同様に、他のＥＴＯ冷凍機に大量のＥＴＯ固体が蓄積したとき、同じ固体のＥＴＯの除去工程を繰り返し、冷却面をきれいにすることができる。
【００９１】
１８．ＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０又は６０’を通過する冷たいＮ２ガス流を使用して、冷却エネルギーをシステムの他の冷却を行う構成要素に送ることができる。例えば、対応するＥＴＯ冷凍機開放弁５１ａ／５１’ａを通過する場合がある。この冷たいＮ２ガス流は、ＥＴＯ事前凝縮器５０ａに入る直前のガス流を事前冷却するために、排気加温器６１に送ることができる。このプロセスでは、Ｎ２ガスがガス流を冷却するので、クリーンなＮ２ガスを室温近くまで温める場合がある。従って、ＥＴＯ事前凝縮器を冷却するために必要なエネルギー量を低減する。
【００９２】
１９．ＥＴＯタンク５００の中身が排出されるとき、ＥＴＯ排出弁５０１を開ける。ＥＴＯタンク５００内の圧力は大気圧又は大気圧付近なので、ＥＴＯタンク５００内に保管される純ＥＴＯは、滅菌チャンバー１からのガスの除去を妨げることなく、流れ出ることができる。
【００９３】
２０．滅菌チャンバー１からの廃棄ガスの除去が終了した後、減圧弁３及びＨ２Ｏ冷凍機開放弁３１ａ及び３１’ａを閉めることができる。チャンバー排気ポンプ及び分離ポンプ４をオフにすることができる。
【００９４】
２１．減圧領域３５では、氷をＨ２Ｏ冷凍機３１及び３１’から取り除き、Ｈ２Ｏタンク３００に集められた全ての凝縮物を取り除いた後、弁３０３を閉じ、真空開放弁３０２を開いて、Ｈ２Ｏタンク３００内の真空均圧を解除し、大気圧にすることができる。Ｈ２Ｏ排出弁３０１を開きＨ２Ｏタンク３００の内容物をタンクから自由に流れるようにすることができる。Ｈ２Ｏタンクから排出される内容物には、チャンバー排気ポンプ２からのわずかなオイルミストと微量のＥＴＯポリマーを含むクリーンな水を含む。この水は、簡単にろ過して廃棄することができる。
【００９５】
２２．常圧領域３６では、チャンバー排気ポンプ２及び分離ポンプ４をオフにした後に、ＥＴＯ冷凍器開放弁５１ａ及び５１’ａを閉じ、全ての冷却を行う構成要素のＥＴＯの固体の融解プロセス中に、ＥＴＯ蒸気が大気中に逃げることを防止することができる。次に、ＥＴＯ冷凍機５１及び５１’の冷却をオフにし、ＥＴＯ冷凍機５１及び５１’及びＥＴＯ冷凍機の加熱をオンにする。他の実施形態では、温かい流体をポンプで冷却面に送り温めることができる。エコノマイザ６０及び６０’をオンにする。ＥＴＯ冷凍機５１及び５１’、及びＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０及び６０’の表面に集められる固体のＥＴＯを溶かし、液体のＥＴＯに戻し、再利用のためにＥＴＯタンク５００に集めることができる。
【００９６】
２３．固体のＥＴＯの融解が終了した後、ＥＴＯ冷凍機５１及び５１’及びＥＴＯ冷凍機エコノマイザ６０及び６０’の加熱をオフにすることができる。ＥＴＯ排出弁５０１を開けて、ＥＴＯタンク５００の内容分を再利用のために排出することができる。常圧領域３６内の気圧は、大気圧又は大気圧付近なので、ＥＴＯタンク５００の内容物は、ＥＴＯタンク５００から自由に流れ出すことができる。タンク５００の内容物は、水及び他の混入物ない純ＥＴＯを含むことができる。場合によっては、滅菌チャンバー１内で使用された混合物であるとき、内容物は、ＥＴＯ及びＣＯ２の混合物である場合がある。タンク５００から排出された後、純ＥＴＯ又はクリーンなＥＴＯ／ＣＯ２混合物は、今後のプロセスで再利用することができる。
【００９７】
上述した通り、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収及び／又は精製するプロセスは、本開示の実施形態を限定するものではない。このプロセスの全て又は任意の工程は、本明細書に示される図１−６のいずれかで使用されてもよい。本明細書では、滅菌剤は、ＥＴＯに限定されず、例えば、プロピレンオキシド等の他の滅菌剤を含んでもよい。
【００９８】
図６は、本開示のいくつかの実施形態に係る、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステム２６の第６の実施形態のブロック図を概略的に示す。システム２６はシステム１５の構成要素を含むことができる。しかしながら、システム２６によって処理される廃棄ガス混合物は、滅菌チャンバー１、滅菌チャンバー１’、及び滅菌チャンバー１’’で示される１つ以上の滅菌チャンバーからの廃棄ガスでもよい。１つ以上の滅菌チャンバーの各々は、チャンバー排気ポンプ２、チャンバー排気ポンプ２’、チャンバー排気ポンプ２’’で示されるそれぞれの１つ以上の排気ポンプと、チャンバー廃棄ガス排気弁７、チャンバー廃棄ガス排気弁７’、チャンバー廃棄ガス排気弁７’’で示されるそれぞれの１つ以上のチャンバー廃棄ガス排気弁とを含むことができる。
【００９９】
１つ以上の滅菌チャンバーのそれぞれからの廃気ガスは、廃棄ガス保持タンク７００に入り、次いで、減圧弁３を介して減圧領域３５と、常圧領域３６に結合され、１つ以上の滅菌チャンバーからの廃棄ガスからＥＴＯ滅菌剤を回収する。別の言い方をすれば、複数の滅菌チャンバーからの廃棄ガスは、図６に示すように単一の滅菌剤回収／処理システムによって処理されてもよい。廃棄ガス保持タンク７００は、タンク内の圧力が大気圧に維持できる可変容量であってもよく、又は固定容量タイプのタンクであってもよい。
【０１００】
図７は、本開示の実施形態に係る、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収する方法４００を示すフローチャートである。
【０１０１】
方法４００は、滅菌チャンバーから廃棄ガスを受け取ること４０５を含むことができる。廃棄ガスは、滅菌剤、窒素ガス及び水蒸気のガス混合物を含み得る。
【０１０２】
方法４００は、滅菌剤の沸点の温度がガス混合物の水蒸気の凝固点の温度より低くなるように、ガス混合物の圧力を第１の所定の圧力に下げること４１０を含むことができる。
【０１０３】
方法４００は、第１の所定の圧力で、ガス混合物を水蒸気の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却し、ガス混合物から凝縮した水蒸気を除去すること４１５を含むことができる。
【０１０４】
方法４００は、ガス混合物の滅菌剤の沸点の温度が上昇するように、ガス混合物の圧力を第１の所定の圧力より大きい第２の所定の圧力に上げること４２０を含むことができる。
【０１０５】
方法４００は、ガス混合物を第２の所定の圧力で、滅菌剤の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却し、滅菌剤を液体に凝縮すること４２５を含むことができる。
【０１０６】
方法４００は、廃棄ガスから再利用のために滅菌剤を回収するように、ガス混合物から液体の滅菌剤を分離すること４３０を含むことができる。
【０１０７】
方法４００は、ガス混合に残る窒素ガスを大気に排出又は再利用のために窒素ガスを集めること４３５を含むことができる。
【０１０８】
本開示のいくつかの実施形態では、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収するシステムは、１つ以上の滅菌チャンバーからの廃棄ガスの圧力を第１の所定の圧力に減圧する減圧弁を含むことができる。廃棄ガスは、滅菌剤、窒素ガス及び水蒸気のガス混合物を含み得る。第１の凝縮器は、減圧弁を介してガス混合物を受け取り、第１の所定の圧力で、ガス混合物を水蒸気の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却するように構成することができる。第１の凝結器に結合する第１のタンクは、第１の凝縮器内でガス混合物から凝縮した水蒸気を保管する。第１のタンクに結合する分離ポンプは、ガス混合物の圧力を第２の所定の圧力に上昇することができる。第２の凝縮器は、分離ポンプからガス混合物を受け取り、ガス混合物を第２の所定の圧力で、滅菌剤の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却し、滅菌剤を液体に凝縮させ、ガス混合物に残る窒素ガスを排出するように構成することができる。第２の凝縮器に結合される第２のタンクは、第２の凝縮器内でガス混合物から分離された滅菌剤を保管することができる。
【０１０９】
本開示のいくつかの実施形態では、滅菌剤は、エチレンオキシド（ＥＴＯ）を含むことができる。
【０１１０】
本開示のいくつかの実施形態では、第１の所定の圧力は、１ポンド毎平方インチであり、第２の所定の圧力は、大気圧である。
【０１１１】
本開示のいくつかの実施形態では、ガス混合物の圧力が１ｐｓｉのとき、水蒸気の沸点の温度は、２０℃である。
【０１１２】
本開示のいくつかの実施形態では、ガス混合物の圧力が大気圧であるとき、ＥＴＯの沸点の温度は、１０℃である。
【０１１３】
本開示のいくつかの実施形態では、滅菌剤は、プロピレンオキサイドである。
【０１１４】
本開示のいくつかの実施形態では、システムは、廃棄ガスを第１の凝縮器に送るために、減圧弁に結合されるチャンバー排気ポンプを含むことができる。
【０１１５】
本開示のいくつかの実施形態では、システムは、排気加温器とシステムの冷却エネルギーを回収する冷凍機エコノマイザを含むことができる
【０１１６】
本開示のいくつかの実施形態では、システムは、第１の凝縮器に結合する１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機と分離ポンプを含むことができ、１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機のそれぞれは、水蒸気のＨ２Ｏ分子を冷凍機の表面に凍結することができる。
【０１１７】
本開示のいくつかの実施形態では、１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも２つのＨ２Ｏ冷凍機は、第１の凝縮器と分離ポンプとの間に並列に結合することができる。
【０１１８】
本開示のいくつかの実施形態では、システムは、第２の凝縮器に結合され、滅菌剤の残存蒸気を捕らえるＥＴＯ冷凍機を含むことができる
【０１１９】
本開示のいくつかの実施形態では、システムは、減圧弁と、１つ以上の滅菌チャンバーに結合され、１つ以上の滅菌チャンバーから廃棄ガスを集める廃棄ガス保持タンクを含むことができる。
【０１２０】
本開示のいくつかの実施形態では、システムは、第２の凝縮器の前に直列に配置される１つ以上のＥＴＯ事前凝縮器を含むことができ、１つ以上のＥＴＯ事前凝縮器は、第２の凝縮器の温度以上で、並び順に温度が低くなる。
【０１２１】
本開示のいくつかの実施形態では、廃棄ガス混合物から滅菌剤を回収する方法は、滅菌チャンバーから廃棄ガスを受け取ることを含むことができる。廃棄ガスは、滅菌剤、窒素ガス及び水蒸気のガス混合物を含み得る。滅菌剤の沸点の温度がガス混合物の水蒸気の凝固点の温度より低くなるように、ガス混合物の圧力を第１の所定の圧力に減圧する。第１の所定の圧力で、ガス混合物を水蒸気の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却する。ガス混合物から凝縮した水蒸気を除去する。ガス混合物の滅菌剤の沸点の温度が上昇するように、ガス混合物の圧力を第１の所定の圧力より大きい第２の所定の圧力に上昇させる。ガス混合物を第２の所定の圧力で、滅菌剤の沸点の温度以下及び凝固点の温度以上の温度に冷却し、滅菌剤を液体に凝縮させる。再利用のために廃棄ガスから滅菌剤を回収するために、ガス混合物から液体の滅菌剤を分離する。ガス混合に残る窒素ガスを大気に排出する。
【０１２２】
本開示のいくつかの実施形態では、滅菌剤は、エチレンオキシド（ＥＴＯ）を含むことができる。
【０１２３】
本開示のいくつかの実施形態では、第１の所定の圧力は、１ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）であり、第２の所定の圧力は、大気圧である。
【０１２４】
本開示のいくつかの実施形態では、ガス混合物の圧力が１ｐｓｉのとき、水蒸気の沸点の温度は、２０℃である。
【０１２５】
本開示のいくつかの実施形態では、ガス混合物の圧力が大気圧であるとき、ＥＴＯの沸点の温度は、１０℃である。
【０１２６】
本開示のいくつかの実施形態では、滅菌剤は、プロピレンオキサイドである。
【０１２７】
本開示のいくつかの実施形態では、窒素ガスの排出は、窒素ガスの大気への排出又は再利用のために排出  された窒素ガスを集めることを含むことができる。
【０１２８】
本開示のいくつかの実施形態では、方法は、排気加温器と冷凍機エコノマイザを使用して、システムの冷却エネルギーを回収することを含むことができる
【０１２９】
本開示のいくつかの実施形態では、方法は、１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機の表面に水蒸気のＨ２Ｏ分子を凍結することを含むことができる。
【０１３０】
本開示のいくつかの実施形態では、１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも２つのＨ２Ｏ冷凍機は、並列に接続することができ、方法は、少なくとも２つのＨ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも１つのＨ２Ｏ冷凍機の霜取りを行うことを含むことができる。
【０１３１】
本開示のいくつかの実施形態では、方法は、第２の凝縮器に結合される１つ以上のＥＴＯ冷凍機を使用して滅菌剤の残りの蒸気を捕らえることを含むことができる。
【０１３２】
本開示のいくつかの実施形態では、１つ以上のＨ２Ｏ冷凍機のうち少なくとも２つのＥＴＯ冷凍機は、並列に接続することができ、方法は、少なくとも２つの平行なＥＴＯ冷凍機のうち少なくとも１つのＥＴＯ冷凍機の霜取りを行うことを含むことができる。
【０１３３】
本開示のいくつかの実施形態では、方法は、１つ以上の滅菌チャンバーから廃棄ガスを廃棄ガス保持タンクに集めることを含むことができる。
【０１３４】
本開示のいくつかの実施形態では、方法は、第２の凝縮器の前に直列に配置される１つ以上のＥＴＯ事前凝縮器のそれぞれの温度を、第２の凝縮器の温度以上で、並び順に温度が低くなるように設定することを含むことができる。
【０１３５】
本明細書で参照した任意のフローチャートに関して、図示した方法をフローチャートのブロックによって表される個別の動作に分割することは、便宜上及び明確にするためだけに選択されていることを理解されたい。図示の方法の個別の動作への分割の代替は、可能であり、同等の結果が得られる。このような図示の方法の個別の動作への分割の代替は、例示された方法の他の実施形態を表すものとして理解されたい。
【０１３６】
同様に、特に明記しない限り、本明細書で参照した任意のフローチャートのブロックによって表される動作の図示された実行順序は、便宜上および明確にするためにのみ選択されていることを理解されたい。例示された方法の動作は、代替の順序で、又は同時に実行することができ、同等の結果が得られる。例示された方法の動作のそのような並べ替えは、例示された方法の他の実施形態を表すものとして理解されたい。
【０１３７】
異なる実施形態が本明細書に開示されている。特定の実施形態の特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。従って、特定の実施形態は、複数の実施形態の特徴の組み合わせであってもよい。本開示の実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示されている。本開示は、網羅すること又は開示された正確な形式に限定することを意図していない。上記の教示に照らして、多くの修正、変形、置換、変更、および同等物が可能であることを当業者は理解されたい。従って、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神の範囲内にあるそのような全ての修正および変更を網羅することを意図していることを理解されたい。
【０１３８】
本開示の特定の特徴を本明細書で例示および説明してきたが、多くの修正、置換、変更、および同等物が当業者に思い浮かぶであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神の範囲内にあるそのような全ての修正および変更を網羅することを意図していることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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