(57)【要約】【課題】蒸気滅菌器のジャケットからの空気排除を、短時間に効率よく行う。【解決手段】滅菌槽２を取り囲むようにジャケット３を備える蒸気滅菌器１である。ジャケット３は、給蒸手段６により蒸気が供給され、滅菌槽２を外側から加熱する。蒸気の凝縮水は、蒸気トラップ７を介してジャケット３から排出される。ジャケット３からの排気ライン１５には、温度調整弁１６が設けられる。ジャケット３内への蒸気供給の開始直後、温度調整弁１６は開いているが、ジャケット３内から空気が排除され、ジャケット３内の温度が上昇すると、閉じられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被滅菌物が収容される滅菌槽と、
この滅菌槽を取り囲むよう設けられるジャケットと、
このジャケット内へ蒸気を供給する給蒸手段と、
前記ジャケット内から蒸気トラップを介して排水を図るドレン排出手段と、
前記ジャケット内への蒸気供給の開始前および／または開始直後において、前記ジャケット外へ気体を導出する排気手段と
を備えることを特徴とする蒸気滅菌器。
【請求項２】
前記排気手段は、前記ジャケット内への蒸気供給の開始直後において、大気圧との差圧により前記ジャケット内の気体を外部へ導出する手段である
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気滅菌器。
【請求項３】
前記排気手段は、前記ジャケット内への蒸気供給の開始前において、前記ジャケット内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段である
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気滅菌器。
【請求項４】
前記給蒸手段は、前記ジャケットの上部に接続され、
前記排気手段は、前記ジャケットの側部に接続され、
前記排気手段は、前記ジャケットからの空気排除時に開かれる弁を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の蒸気滅菌器。
【請求項５】
前記弁は、その弁を通過する気体の温度に基づき自力で開閉する温度調整弁である
ことを特徴とする請求項４に記載の蒸気滅菌器。
【請求項６】
前記弁は、前記ジャケット内の温度または圧力を検出するセンサの検出信号に基づき開閉を制御される
ことを特徴とする請求項４に記載の蒸気滅菌器。
【請求項７】
前記排気手段は、前記ジャケットの底部から前記ジャケット内容積の三分の一を占める高さに接続される
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸気滅菌器。
【請求項８】
前記ジャケット内への蒸気供給の開始前および／または開始直後における前記ジャケット外への排気後、その排気を停止した状態で前記給蒸手段による前記ジャケット内への蒸気供給により前記ジャケット内を昇温後にも、前記排気手段による前記ジャケット外への排気を所定のタイミングで行う
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸気滅菌器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気を用いて医療器具などを滅菌する蒸気滅菌器に関するものである。より詳細には、滅菌槽を取り囲むようにジャケットが設けられ、このジャケット内に蒸気が供給されることで、滅菌槽内を外側から加熱して所望温度に保持する蒸気滅菌器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されるように、滅菌槽の外側にジャケットを設け、このジャケット内への蒸気供給により、滅菌槽内を所望温度に保持することは周知である。通常、ジャケット内への給蒸ラインは、ジャケットの上部に接続され、ジャケットからの排水ラインは、ジャケットの下部に接続される。この排水ラインは、蒸気トラップが設けられており、ジャケット外へドレンを排出する。
【０００３】
また、下記特許文献２に開示されるように、反応釜などにおいて、ジャケットの下部からの排出ラインに、蒸気トラップと弁とを並列に設け、蒸気加熱温度を引き下げる際にその弁を開くことで、応答性を向上することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２２２１３号公報
【特許文献２】特開２００４−１６０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ジャケット内に蒸気を供給して滅菌槽を加熱しようとする場合、ジャケット内に空気が存在すると、蒸気から滅菌槽への凝縮熱伝達を阻害するために、昇温に長い時間を要すると共に、空気を確実に排除できなければ、蒸気分圧の低下によりジャケット内が所望の飽和蒸気温度まで上昇しないことになる。従って、ジャケット内からの空気排除を迅速で確実に行うことが必要となる。
【０００６】
ところが、前記特許文献１に開示されるように、蒸気トラップが設けられた排水ラインを備えるだけでは、ジャケット内の空気は、ジャケット内への蒸気供給に伴い、その蒸気のドレンと共に蒸気トラップを介して排気されるしかない。蒸気トラップは、通常、ジャケットの最も低い位置からの配管に設けられるから、空気層が最下層に存在しなければ、うまく排気できない。そのため、ジャケット内からの空気排除に時間を要することになる。また、ジャケット内から空気が抜けにくいので、空気分圧により、ジャケット内が飽和蒸気温度まで上昇しないことになる。そのような状態で滅菌槽内へ蒸気を供給すると、その蒸気は滅菌槽内で必要以上に凝縮してしまうことになる。よって、滅菌後の被滅菌物の乾燥に時間を要したり、その乾燥が不十分になったりするおそれがある。
【０００７】
また、前記特許文献２に開示される発明では、蒸気トラップと並列に設けた弁は、蒸気加熱温度を引き下げる際に開かれるものであるから、ジャケット内からの空気排除はやはり迅速且つ確実に行うことができない。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、短時間に効率よくジャケットからの空気排除を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被滅菌物が収容される滅菌槽と、この滅菌槽を取り囲むよう設けられるジャケットと、このジャケット内へ蒸気を供給する給蒸手段と、前記ジャケット内から蒸気トラップを介して排水を図るドレン排出手段と、前記ジャケット内への蒸気供給の開始前および／または開始直後において、前記ジャケット外へ気体を導出する排気手段とを備えることを特徴とする蒸気滅菌器である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、ジャケットにはドレン排出手段だけでなく排気手段が設けられ、その排気手段は、ジャケット内への蒸気供給の開始前および／または開始直後において、ジャケット外へ気体を導出する。これにより、ジャケットからの空気排除を迅速で確実に図り、その後に滅菌槽内へ蒸気を供給しても、その蒸気が必要以上に凝縮するのを防止する。すなわち、ジャケット内へ蒸気供給を開始しても、ジャケット内に空気が残っていると、蒸気の凝縮熱伝達を阻害するためジャケット内の温度上昇が非常に遅くなるが、排気手段によりジャケット内からの空気排除を図ることにより、そのような不都合が防止される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記排気手段は、前記ジャケット内への蒸気供給の開始直後において、大気圧との差圧により前記ジャケット内の気体を外部へ導出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気滅菌器である。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、ジャケット内へ供給される蒸気により、ジャケット外へ空気が追い出される。このようにして、ジャケットからの空気排除を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記排気手段は、前記ジャケット内への蒸気供給の開始前において、前記ジャケット内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気滅菌器である。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、ジャケット内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段により、ジャケット外へ空気が強制排除される。このようにして、ジャケットからの空気排除を容易に行うことができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記給蒸手段は、前記ジャケットの上部に接続され、前記排気手段は、前記ジャケットの側部に接続され、前記排気手段は、前記ジャケットからの空気排除時に開かれる弁を備えることを特徴とする請求項２に記載の蒸気滅菌器である。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、ジャケットの上部から蒸気を供給し、ジャケットの側部から空気を抜くことで、仮にジャケット下部にドレンが溜まっていても、ジャケットからの空気排除を確実に行うことができる。そして、ジャケットからの空気排除後には、排気手段の弁を閉じておけばよい。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記弁は、その弁を通過する気体の温度に基づき自力で開閉する温度調整弁であることを特徴とする請求項４に記載の蒸気滅菌器である。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、ジャケット内への蒸気導入のし始めは、弁は開いているが、ジャケット内が蒸気で満たされると、温度上昇に伴い弁が閉じることで、簡易な構成でジャケットからの空気排除を図ることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記弁は、前記ジャケット内の温度または圧力を検出するセンサの検出信号に基づき開閉を制御されることを特徴とする請求項４に記載の蒸気滅菌器である。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、ジャケット内への蒸気導入のし始めは、弁は開いているが、ジャケット内が蒸気で満たされると、温度上昇をセンサで検知して弁を閉じることで、簡易な構成および制御でジャケットからの空気排除を図ることができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記排気手段は、前記ジャケットの底部から前記ジャケット内容積の三分の一を占める高さに接続されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸気滅菌器である。
【００２２】
空気の平均分子量は約２９、蒸気（水）の平均分子量は約１８である。従って、空気は蒸気の１．６１倍（２９／１８＝１．６１）の密度であるから、空気１に対し蒸気１．６１の容積で重さが釣り合うことになる。これは、空気と蒸気とを合わせた容積全体を１で考えると、空気０．３８に対し蒸気０．６２の関係となる。つまり、概ね、空気１／３と蒸気２／３の関係となる。これを前提に考えると、ジャケットの温度を上昇させるために、ジャケット上方から蒸気供給して、ジャケット下方から空気を押し出そうとする場合、ジャケット内容積の三分の一を残すまで空気を排除した段階（つまり下から約三分の一が空気で、上から三分の二が蒸気とされた段階）で、下方の空気全体と上方の蒸気全体との重さが逆転し始めることになる。従って、仮にジャケットの下部に排気手段を設けていたのでは、蒸気で空気を押し出すことができなくなるが、請求項７に記載の発明のように、ジャケット内容積の下から三分の一の高さに排気手段を設けておくことで、ジャケットからの空気排除を確実に図ることができる。特に、排気手段が減圧手段でない場合に有効である。
【００２３】
さらに、請求項８に記載の発明は、前記ジャケット内への蒸気供給の開始前および／または開始直後における前記ジャケット外への排気後、その排気を停止した状態で前記給蒸手段による前記ジャケット内への蒸気供給により前記ジャケット内を昇温後にも、前記排気手段による前記ジャケット外への排気を所定のタイミングで行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸気滅菌器である。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、空気排除されたジャケット内への蒸気供給によりジャケット内を昇温後にも、排気手段によるジャケット外への排気を所定のタイミングで行うことで、給蒸手段によりジャケット内へ供給される蒸気中に含まれる空気の排除も図ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、短時間に効率よくジャケットからの空気排除を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の蒸気滅菌器の実施例１を示す概略図である。
【図２】本発明の蒸気滅菌器の実施例２を示す概略図である。
【図３】本発明の蒸気滅菌器の実施例２の変形例を示す概略図である。
【図４】本発明の蒸気滅菌器の各実施例の内筒と外筒とを示す概略斜視図である。
【図５】ある圧力におけるジャケット内の温度と気体の密度との関係を示しており、実線は蒸気、破線は空気を示している。
【図６】ジャケット内からの空気排除状態を時系列に示す図であり、ジャケット排気ラインをジャケット底部に設けた場合を示している。
【図７】ジャケット内からの空気排除状態を時系列に示す図であり、ジャケット排気ラインをジャケット側部で且つジャケット内容積の下から三分の一の高さに設けた場合を示している。
【図８】ジャケット内への給蒸開始後のジャケット内の温度変化を示す図であり、破線は、ジャケット下部にジャケットドレン排出ラインのみを設けた場合、二点鎖線は、ジャケット下部にジャケットドレン排出ラインとジャケット排気ラインとを設けた場合、実線は、ジャケット下部にジャケットドレン排出ラインを設ける一方、ジャケット側部にジャケット排気ラインを設けた場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の蒸気滅菌器の実施例１を示す概略図である。この図に示すように、蒸気滅菌器１は、被滅菌物が収容される滅菌槽２を備える。この滅菌槽２は、内部空間の減圧に耐える中空容器であり、ここでは略矩形のボックス状に形成される。滅菌槽２は、被滅菌物を出し入れするための扉（図示省略）が正面（紙面に対し垂直手前側）に設けられる。但し、正面および背面にそれぞれ扉を設け、一方の扉を、滅菌槽２内に被滅菌物を入れるための搬入扉とし、他方の扉を、滅菌後に滅菌槽２外に被滅菌物を取り出すための搬出扉としてもよい。いずれの場合も、滅菌槽２内を密閉可能に、扉は閉じられる。
【００２９】
蒸気滅菌器１は、滅菌槽２内を外側から温めるために、蒸気を入れる中空部としてのジャケット３を備える。このジャケット３は、本実施例では、滅菌槽２の上下左右の各壁体に連続的に設けられる。具体的には、蒸気滅菌器１は、四角形状の内筒４と、それを取り囲む四角形状の外筒５とを備える（図４）。つまり、外筒５の中空穴内に内筒４が収容され、内筒４と外筒５とは、その軸線を前後方向へ沿って同軸に配置される。また、内筒４と外筒５との隙間は、前後両端面において閉塞される。さらに、内筒４には、一端面（正面）に扉が設けられ、他端面（背面）は平板で閉じられるか前述したように扉が設けられる。このようにして、内筒４にて滅菌槽２が構成され、内筒４と外筒５との間でジャケット３が構成される。
【００３０】
ジャケット３には、ジャケット３内へ蒸気を供給する給蒸手段６（以下これをジャケット給蒸手段という）と、ジャケット３内から蒸気トラップ７を介して排水を図るドレン排出手段８（以下これをジャケットドレン排出手段という）と、大気圧との差圧によりジャケット３内の気体を外部へ導出する排気手段９（以下これをジャケット排気手段という）と、ジャケット３内の圧力を検出する圧力センサ１０（以下これをジャケット圧力センサという）とが設けられる。
【００３１】
ジャケット給蒸手段６は、ジャケット給蒸ライン１１を介して、ジャケット３内へ蒸気を導入する。具体的には、ジャケット給蒸手段６は、ボイラなどの蒸気供給源からジャケット給蒸ライン１１を介して、ジャケット３内へ蒸気を導入する。ジャケット給蒸ライン１１には、ジャケット給蒸弁１２が設けられており、このジャケット給蒸弁１２を開閉することで、ジャケット３内への蒸気供給の有無を切り替えることができる。ジャケット給蒸ライン１１は、ジャケット３の上部、より具体的には外筒５の上部に接続するのが好ましい。この際、ジャケット給蒸ライン１１は、外筒５の上壁に接続するのが好ましいが、場合により外筒５の側壁の上部に接続してもよい。
【００３２】
ジャケットドレン排出手段８は、ジャケット３内から蒸気トラップ７を介してドレンの排水を図る。具体的には、ジャケットドレン排出手段８は、ジャケット３内に生じたドレンを、ジャケットドレン排出ライン１３を介して導出する。ジャケットドレン排出ライン１３には、ジャケット３の側から順に、蒸気トラップ７と逆止弁１４とが設けられる。ジャケットドレン排出ライン１３は、ジャケット３の下部、より具体的には外筒５の底壁に接続するのが好ましい。
【００３３】
ジャケット排気手段９は、本実施例では、大気圧との差圧によりジャケット３内の気体を外部へ導出する。具体的には、ジャケット排気手段９は、ジャケット３内の気体を、ジャケット排気ライン１５を介して、ジャケット３外へ導出する。特に、ジャケット３内へ蒸気導入することによって、ジャケット排気ライン１５を介して、ジャケット３内から空気を追い出すようにして導出する。ジャケット排気ライン１５には、ジャケット３の側から順に、ジャケット排気弁１６と逆止弁１７とが設けられる。本実施例のジャケット排気弁１６は、この弁を通過する気体の温度に基づき自力で開閉する温度調整弁である。具体的には、ジャケット排気弁１６として、作動温度（閉鎖する際の温度）がたとえば１００℃のサーモバルブが使用される。ジャケット排気ライン１５は、ジャケット３の底部よりも上方に接続するのが好ましい。言い換えれば、ジャケット３からジャケット排気ライン１５への開口は、ジャケット３からジャケットドレン排出ライン１３への開口よりも上方に配置するのが好ましい。本実施例では、ジャケット排気ライン１５は、ジャケット３の側部、より具体的には外筒５の側壁に接続される。
【００３４】
外筒５には、ジャケット３内の圧力を検出するジャケット圧力センサ１０が設けられる。ジャケット圧力センサ１０の設置位置は、特に問わないが、たとえば図示例のように、ジャケット３の上方側部に設けられる。なお、飽和蒸気の場合、圧力と温度とは所定の関係にあるので、ジャケット３内の圧力を検出するジャケット圧力センサ１０に代えてまたはこれに加えて、ジャケット３内の温度を検出するジャケット温度センサ（図示省略）を用いてもよい。
【００３５】
内筒４つまり滅菌槽２には、滅菌槽２内の気体を外部へ吸引排出して滅菌槽２内を減圧する減圧手段１８と、減圧された滅菌槽２内へ外気を導入して滅菌槽２内を復圧する復圧手段１９と、滅菌槽２内へ蒸気を供給する給蒸手段２０（以下これを滅菌槽給蒸手段という）と、滅菌槽２内から蒸気トラップ２１を介して排水を図るドレン排出手段２２（以下これを滅菌槽ドレン排出手段という）と、大気圧との差圧により滅菌槽２内の気体を外部へ導出する排気手段２３（以下これを滅菌槽排気手段という）と、滅菌槽２内の圧力を検出する圧力センサ２４（以下これを滅菌槽圧力センサという）と、滅菌槽２内の温度を検出する温度センサ２５（以下これを滅菌槽温度センサという）とが設けられる。
【００３６】
減圧手段１８は、滅菌槽２内の気体を外部へ吸引排出して滅菌槽２内を減圧する。具体的には、減圧手段１８は、滅菌槽２内の気体を、真空ライン２６を介して吸引排出する。真空ライン２６には、滅菌槽２の側から順に、真空弁２７と、水封式の真空ポンプ２８とが設けられる。但し、真空ポンプ２８に代えてまたはこれに加えてエゼクタを用いたり、真空弁２７と真空ポンプ２８との間に熱交換器を設けたりしてもよい。この熱交換器は、冷却用水が給排水され、その水と真空ライン２６内の蒸気とを間接熱交換して、真空ライン２６内の蒸気を冷却し凝縮させるものである。
【００３７】
なお、水封式の真空ポンプ２８は、周知のとおり、封水と呼ばれる水が供給されて作動される。そのために、真空ポンプ２８には、封水給水弁２９を介して水が供給され排出される。真空ポンプ２８を作動させる際、封水給水弁２９は、真空ポンプ２８の作動に連動して開かれる。
【００３８】
復圧手段１９は、減圧下の滅菌槽２内へ外気を導入して滅菌槽２内を復圧する。具体的には、復圧手段１９は、減圧下の滅菌槽２内に、給気ライン３０を介して外気を導入する。給気ライン３０には、滅菌槽２へ向けて順に、無菌フィルタ３１、給気弁３２および逆止弁３３が設けられる。滅菌槽２内が減圧された状態で給気弁３２を開くと、差圧により外気が滅菌槽２内へ導入され、滅菌槽２内を復圧することができる。
【００３９】
滅菌槽給蒸手段２０は、滅菌槽給蒸ライン３４を介して、滅菌槽２内へ蒸気を導入する。具体的には、滅菌槽給蒸手段２０は、ボイラなどの蒸気供給源から滅菌槽給蒸ライン３４を介して、滅菌槽２内へ蒸気を導入する。滅菌槽給蒸ライン３４には、滅菌槽給蒸弁３５が設けられており、この滅菌槽給蒸弁３５を開閉することで、滅菌槽２内への蒸気供給の有無を切り替えることができる。なお、滅菌槽給蒸ライン３４を介して滅菌槽２内へ供給される蒸気と、ジャケット給蒸ライン１１を介してジャケット３内へ供給される蒸気とは、同一の蒸気供給源からの蒸気とするのが簡易である。但し、滅菌槽２内へ供給される蒸気は、ジャケット３内へ供給される蒸気と異なってもよい。たとえば、ジャケット３内へは、ボイラからの蒸気をそのまま供給するが、滅菌槽２内へは、ボイラからの蒸気を熱源として純水を蒸気化して、それによるクリーン蒸気を供給してもよい。
【００４０】
滅菌槽ドレン排出手段２２は、滅菌槽２内から蒸気トラップ２１を介して排水を図る。具体的には、滅菌槽ドレン排出手段２２は、滅菌槽２内に生じたドレンを、滅菌槽ドレン排出ライン３６を介して、滅菌槽２外へ導出する。一方、滅菌槽排気手段２３は、大気圧との差圧により滅菌槽２内の気体を外部へ導出する。具体的には、滅菌槽排気手段２３は、滅菌槽２内の気体を、滅菌槽排気ライン３７を介して、滅菌槽２外へ導出する。
【００４１】
図示例では、滅菌槽ドレン排出ライン３６と滅菌槽排気ライン３７とは、上流側と下流側とにおいて、共通ライン３８，３９として統一されている。そして、上流側と下流側の共通ライン３８，３９間には、滅菌槽ドレン排出ライン３６と滅菌槽排気ライン３７とが並列して設けられる。その内、滅菌槽ドレン排出ライン３６には上流側から順に蒸気トラップ２１と逆止弁４０とが設けられ、滅菌槽排気ライン３７には滅菌槽排気弁４１と逆止弁４２とが設けられる。滅菌槽ドレン排出ライン３６および滅菌槽排気ライン３７は、上流側の共通ライン３８が滅菌槽２の底部に接続される。また、下流側の共通ライン３９には、逆止弁４３が設けられ、その直前には、真空ポンプ２８からの排出ライン４４が逆止弁４５を介して接続されると共に、ジャケット排気ライン１５の末端部も接続される。さらに、下流側の共通ライン３９には、そこに設けられた逆止弁４３より下流側に、ジャケットドレン排出ライン１３の末端部が接続される。
【００４２】
滅菌槽２には、滅菌槽２内の圧力を検出する滅菌槽圧力センサ２４と、滅菌槽２内の温度を検出する滅菌槽温度センサ２５とが設けられる。滅菌槽圧力センサ２４の設置位置は、特に問わないが、たとえば図示例のように、滅菌槽２の上方側部に設けられる。一方、滅菌槽温度センサ２５は、滅菌に関する各種の規格に沿って、所定の位置に設けられる。図示例では、上流側の共通ライン３８の内、滅菌槽２からの出口部に設けられる。
【００４３】
蒸気滅菌器１は、さらに制御手段（図示省略）を備える。制御手段は、前記各センサ１０，２４，２５の検出信号や経過時間などに基づき、減圧手段１８、復圧手段１９、滅菌槽給蒸手段２０およびジャケット給蒸手段６の他、滅菌槽排気手段２３などを制御する制御器（図示省略）である。そして、制御器は、所定の手順（プログラム）に従い、滅菌槽２内の被滅菌物の滅菌を図る。
【００４４】
滅菌槽２内の被滅菌物の滅菌を図るために、滅菌槽２内をどのような環境下とするかの制御は、適宜に設定される。典型的には、滅菌槽２内から空気排除を行った後、滅菌槽２内を飽和蒸気により所定温度に所定時間保持して、被滅菌物の滅菌を図り、その後、被滅菌物の乾燥を図る。
【００４５】
滅菌槽２内からの空気排除は、たとえば、減圧手段１８を停止した状態で、滅菌槽給蒸弁３５と滅菌槽排気弁４１とを開いて、滅菌槽２内に蒸気を流通させた後、滅菌槽給蒸弁３５と滅菌槽排気弁４１とを閉じて、真空弁２７を開き、減圧手段１８により滅菌槽２内を減圧する。次いで、真空弁２７を閉じると共に減圧手段１８を停止し、滅菌槽給蒸弁３５を開いて滅菌槽２内の圧力が大気圧付近になるまで給蒸を行い、再び真空弁２７を開くと共に減圧手段１８を作動して、滅菌槽２内を減圧する。このような減圧、給蒸を複数回繰り返してなされる。
【００４６】
その後、真空弁２７を閉じ、減圧手段１８を停止した状態で滅菌槽給蒸弁３５を開いて、滅菌槽２内を蒸気により昇圧して滅菌工程が開始される。この滅菌工程では、滅菌槽温度センサ２５で滅菌槽２内の温度を監視し、滅菌温度を所定の滅菌保持時間維持するように、滅菌槽給蒸弁３５の開閉が制御される。これにより、滅菌槽２内の被滅菌物は、滅菌温度に滅菌保持時間だけ維持されて、滅菌が施される。
【００４７】
その後、滅菌槽給蒸弁３５を閉じる一方、滅菌槽排気弁４１を開けて、滅菌槽２外へ蒸気を排出した後、被滅菌物の乾燥を設定時間行う。たとえば、減圧手段１８により滅菌槽２内を所定圧力まで減圧し、その減圧下に維持することで、滅菌槽２内の被滅菌物の乾燥を図る。
【００４８】
このように、蒸気滅菌器１は、滅菌槽２内からの空気排除工程、被滅菌物の滅菌工程、および被滅菌物の乾燥工程が順次になされるが、空気排除工程に先立ち、ジャケット３内への蒸気供給により、ジャケット３内は所望温度に維持され、その維持制御は、空気排除工程から乾燥工程までの一連の動作中にも継続される。
【００４９】
ジャケット３内へ蒸気供給することにより、滅菌槽２からの放熱を抑え、所望の温度の保持を容易にすることができる。ジャケット３内への蒸気導入の開始時は、ジャケット３内には空気が存在する。空気は、ほとんどが非凝縮性気体であるので、内筒４や外筒５への蒸気による凝縮熱伝達を阻害するため、ジャケット３の温度上昇が非常に緩慢になる。
【００５０】
このため、ジャケット３内の空気を次のようにして排出する必要がある。つまり、ジャケット３内への蒸気導入の開始時は、ジャケット３内の温度は低いので、ジャケット排気弁１６は開いている。従って、ジャケット給蒸弁１２を開いてジャケット３内へ蒸気供給すると、ジャケット３内の空気は、ジャケット排気ライン１５へ押し出される。
【００５１】
このようにして、ジャケット３内から空気排除が図られるに伴い、ジャケット排気弁１６を通過する気体の温度は上昇する。ジャケット排気弁１６は、通過する気体の温度が所定温度（ジャケット３内の空気排除が図られて到達する温度）において、自力で閉じる。以後、ジャケット排気ライン１５からの排気が阻止された状態で、ジャケット圧力センサ１０の検出圧力を一定に保持するように、ジャケット給蒸弁１２が制御される。この間、ジャケット３内へ供給された蒸気のドレンは、蒸気トラップ７を介して、ジャケットドレン排出ライン１３から排出される。
【００５２】
本実施例によれば、ジャケット３内へ蒸気供給しながら、伝熱の障害となる非凝縮性気体をジャケット３外へ排除することができるため、ジャケット３の温度（滅菌槽２の壁面温度）を短時間で所定温度まで上昇させることができる。しかも、ジャケット排気弁１６として温度調整弁を用いて、温度によりジャケット排気ライン１５を開閉するので、ジャケット３からの蒸気の余分な流出は防止することができる。
【００５３】
ところで、本実施例１の変形例として、図１において、ジャケット排気弁１６として、温度調整弁に代えて、電磁弁または電動弁などを用いてもよい。この場合も、ジャケット３内から空気排除時に、ジャケット排気弁１６を開いておけばよい。たとえば、ジャケット３内への蒸気供給の開始直後は、ジャケット排気弁１６を開けておき、蒸気でジャケット３内の空気の追い出しを図り、ジャケット３内からの空気排除を図るために要する所定時間経過後にジャケット排気弁１６を閉じればよい。
【００５４】
あるいは、ジャケット３内の圧力を検出するジャケット圧力センサ１０、および／または、ジャケット３内の温度を検出するジャケット温度センサの検出信号に基づき、ジャケット排気弁１６の開閉を制御してもよい。たとえば、ジャケット３内への蒸気導入のし始めはジャケット排気弁１６を開けておき、ジャケット３内への蒸気導入とそれに伴うジャケット３内からの空気排除が図られると、ジャケット３内の圧力および温度が上昇するので、その圧力または温度を検知して、制御器がジャケット排気弁１６を閉じるよう制御してもよい。
【実施例２】
【００５５】
図２は、本発明の蒸気滅菌器１の実施例２を示す概略図である。本実施例２の蒸気滅菌器１も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００５６】
前記実施例１では、ジャケット排気ライン１５にはジャケット排気弁１６を設けたが、本実施例２では、ジャケット排気ライン１５にはジャケット排気弁１６を介して真空ポンプ２８が設けられる。この真空ポンプ２８は、滅菌槽２に接続される減圧手段１８としての真空ポンプ２８と同じものを使用できる。つまり、図示例の場合、真空ポンプ２８には、滅菌槽２が真空弁２７と逆止弁４６とを介して接続されると共に、ジャケット３がジャケット排気弁１６を介して接続される。なお、図２では、ジャケット排気ライン１５はジャケット３の側部に接続しているが、図３に示すように、ジャケット排気ライン１５はジャケット３の底部に接続してもよい。
【００５７】
本実施例２の場合、ジャケット３内への蒸気供給の開始前に、ジャケット排気弁１６を開けた状態で、真空ポンプ２８を作動させて、ジャケット３内からの空気排除が図られる。そのような空気排除を所定時間行うか、ジャケット３内の圧力を所定まで下げた後、ジャケット排気弁１６を閉じてジャケット給蒸弁１２を開き、ジャケット３内へ蒸気を供給すればよい。その後は、前記実施例１と同様に、ジャケット圧力センサ１０の検出圧力に基づきジャケット給蒸弁１２を制御して、ジャケット３内を所望圧力に保持すればよい。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。
【００５８】
ところで、前記各実施例、特に前記実施例１およびその変形例において、ジャケット３へのジャケット排気ライン１５の接続位置は、ジャケット３の側部で、ジャケット内容積の下から１／３となる高さとするのが好ましい。具体的には、ジャケット３からジャケット排気ライン１５への開口は、外筒５の側部で、外筒５の底部からジャケット内容積の三分の一を占める高さにするのが好ましい。
【００５９】
図４は、前記各実施例の蒸気滅菌器１の内筒４と外筒５とを示す概略斜視図である。前述したように、内筒４および外筒５は、略矩形のボックス状とされ、上下左右に隙間を空けて、外筒５内に内筒４が収容される。前述したように、内筒４は、前後へ開口するが、前方開口部には扉が設けられ、後方開口部は板材で閉塞されるか扉が設けられる。また、内筒４と外筒５との隙間は、前後において閉塞される。
【００６０】
内筒４および外筒５の各板厚を無視して、たとえば、内筒４の左右方法幅寸法Ｗが６６０ｍｍ、内筒４と外筒５との隙間の左右方向幅寸法Ｗ´がそれぞれ１００ｍｍ、内筒４の上下方向高さ寸法Ｈが１４５０ｍｍ、内筒４と外筒５との隙間の上下方向高さ寸法Ｈ´がそれぞれ６０ｍｍ、内筒４および外筒５の前後方向奥行寸法Ｄが１２５０ｍｍとする。この場合、内筒４と外筒５との間のジャケット３内の全容積は、{０．０６×（０．６６＋０．１×２）×１．２５×２}＋{０．１×１．４５×１．２５×２}＝０．１２９＋０．３６として算出され、０．４９ｍ３となる。従って、ジャケット内容積の三分の一は、０．４９／３として、０．１６ｍ３となる。そして、外筒の底部からジャケット内容積の三分の一を占める高さは、{（０．１６−０．１２９／２）}／{０．１×１．２５×２}として、０．３８ｍとなる。つまり、この例では、外筒５の底面から３８０ｍｍ高い箇所に、ジャケット排気ライン１５を設けるのがよいことになる。なお、内筒４および外筒５の後面もジャケット３とする場合、その容積も含めて、ジャケット排気ライン１５の接続位置が算出される。
【００６１】
次に、そもそもなぜジャケット内容積の三分の一の高さがよいのかについて説明する。図５は、ある圧力におけるジャケット３内の温度と気体の密度との関係を示しており、実線は蒸気、破線は空気を示している。ジャケット３内への蒸気供給により、ジャケット３内の圧力が徐々に上昇し、たとえば０．１ＭＰａであるとする。この際、破線で示す空気の密度が低いほど、実線で示す蒸気の密度は高まり、ジャケット３内の温度は高まる。また、この場合、破線と実線とが交わる温度（ここでは１０６℃）よりも高いと蒸気が重く、その温度より低いと空気が重くなる。そして、この分岐点は、空気分圧により定まり、ジャケット３内の混合気体の比率が空気約３８％、蒸気約６２％の割合のときとなる。つまり、全体の約２／３の空気が抜けて蒸気に置き換わると、蒸気の方が重くなることになる。
【００６２】
また、ジャケット内容積の三分の一の高さがよい理由は、次の点からも説明できる。すなわち、まず、空気の平均分子量は約２９、蒸気（水）の平均分子量は約１８であることは知られている。従って、空気は蒸気の１．６１倍（２９／１８＝１．６１）の密度であるから、空気１に対し蒸気１．６１の容積で重さが釣り合うことになる。これは、空気と蒸気とを合わせた容積全体を１で考えると、空気０．３８に対し蒸気０．６２の関係となる。つまり、概ね、空気１／３と蒸気２／３の関係となる。
【００６３】
図６および図７は、ジャケット３内からの空気排除状態を時系列に示す図であり、図６はジャケット排気ライン１５をジャケット３の底部に設けた場合、図７はジャケット排気ライン１５をジャケット３の側部で且つジャケット内容積の下から三分の一の高さに設けた場合を示している。また、各図において、ハッチング部は空気を示し、ドット部は蒸気を示している。
【００６４】
図６に示すように、ジャケット排気ライン１５をジャケット３の底部に設けた場合、ジャケット３の上部から蒸気を供給すると、同図（ｂ）および（ｃ）に示すように、ジャケット３内の空気は下方から追い出される。しかしながら、ジャケット内容積の２／３の空気が抜けたところで、上述したように、蒸気の方が重たくなる。これにより、同図（ｄ）および（ｅ）に示すように、空気は上方へ移動すると共に、蒸気が下方へ移動するので、同図（ｆ）に示すように、空気と蒸気とが混ざってしまい、空気排除効率が劣ることになる。
【００６５】
これに対し、図７に示すように、ジャケット排気ライン１５をジャケット内容積の三分の一の高さに設けた場合、ジャケット３の上部から蒸気を供給すると、同図（ｂ）および（ｃ）に示すように、ジャケット３内の空気はジャケット排気ライン１５へ追い出される点は同じであるが、それ以降が図６と異なる。すなわち、ジャケット内容積の２／３の空気が抜けたところで、上述したように蒸気の方が重たくなるが、ジャケット排気ライン１５はジャケット内容積の１／３の高さに設けられているので、同図（ｄ）から（ｆ）に示すように、ジャケット排気ライン１５からの空気排除を行いながら、ジャケット３内に蒸気が充填されることになる。従って、ジャケット内容積の三分の一の高さに設けた方が、空気排除効率が向上することになる。
【００６６】
図８は、ジャケット３内への給蒸開始後のジャケット３内の温度変化を示す図であり、破線は、ジャケット３下部にジャケットドレン排出ライン１３のみを設けた場合、二点鎖線は、ジャケット３下部にジャケットドレン排出ライン１３とジャケット排気ライン１５とを設けた場合、実線は、ジャケット３下部にジャケットドレン排出ライン１３を設ける一方、ジャケット３側部（ジャケット底部からジャケット内容積の三分の一の高さ）にジャケット排気ライン１５を設けた場合を示している。
【００６７】
いずれの場合も、ジャケット３内への給蒸によって、ジャケット３内の温度は上昇する。しかしながら、ジャケット３下部にジャケットドレン排出ライン１３のみを設けた場合（破線）や、それに加えてジャケット３下部にジャケット排気ライン１５を設けた場合（二点鎖線）は、ジャケット３内がある程度の温度まで上昇した時点で、ジャケット３内に残存している空気に蒸気が混ざってしまい、凝縮量が減少するため温度が一旦低下する。その後、ドレンと共に下部から空気が抜けていくことで、再びジャケット３内の温度は上昇に転じる。
【００６８】
ここで、ジャケット３下部にジャケット排気ライン１５を設けた場合（一点鎖線）でも、温度の上昇が遅く、低下が著しいのは、空気がジャケット３下部からだけでは抜けないことを示している。なお、蒸気トラップ７は液体が存在している限りは開いているので、ドレンと共に空気も抜けるため、ジャケット３下部にジャケット排気ライン１５を設けた場合（二点鎖線）よりも設けない場合（破線）の方が、最初の温度上昇は大きいが、その後、蒸気と空気が混在したような状態となると、気体は抜けないため、温度の上昇が鈍化している。
【００６９】
これに対し、ジャケット３下部にジャケットドレン排出ライン１３を設ける一方、ジャケット３側部にジャケット排気ライン１５を設けた場合（実線）は、ジャケット３内からの空気抜きが確実になされる結果、ジャケット３内の温度は右肩上がりで上昇する。このように、本発明によれば、短時間に効率よくジャケット３からの空気排除を図ることができる。
【００７０】
本発明の蒸気滅菌器１は、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、ジャケット３内への蒸気供給の開始前および／または開始直後において、ジャケット３外へ気体を導出する構成であれば、その他の構成および制御は適宜に変更可能である。
【００７１】
また、前記各実施例では、ジャケット３内への蒸気供給の開始前および／または開始直後におけるジャケット３外への空気排除について述べたが、これに加えて、ジャケット排気手段９によるジャケット３外への排気を停止した状態で、ジャケット給蒸手段６によるジャケット３内への蒸気供給により、ジャケット３内を所望の温度（または圧力）まで上げた後にも、ジャケット排気手段９によるジャケット３外への排気を所定のタイミングで行ってもよい。たとえば、定期的にジャケット排気弁１６を開閉してもよい。これにより、ジャケット給蒸手段６によりジャケット３内へ供給される蒸気中に含まれる空気（非凝縮性気体）の排除も図ることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  蒸気滅菌器
２  滅菌槽
３  ジャケット
４  内筒
５  外筒
６  給蒸手段（ジャケット給蒸手段）
７  蒸気トラップ
８  ドレン排出手段（ジャケットドレン排出手段）
９  排気手段（ジャケット排気手段）
１０  ジャケット圧力センサ
１６  ジャケット排気弁（温度調整弁など）
１８  減圧手段
【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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【図８】
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