(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔材料に波形状又は凹凸形状の成形を施すと共に周縁にバリ状突起を有する多数の貫通孔を前記波形状又は凹凸形状の山部及び／又は谷部に穿設してなる多孔性金属箔を多孔性電気絶縁膜を介して渦巻き状に積層してなる抵抗加熱型フィルタ素子を、筒状ケース体内にそれと同軸方向に装填して構成したヒータを使用し、抵抗加熱により発熱させた前記フィルタ素子にその軸線方向に空気を通過させて加熱し、滅菌するようにした空中浮遊微生物の加熱滅菌方法において、
前記フィルタ素子を４００℃以上の所要滅菌可能温度に設定すると共に前記筒状ケース体外周を補助的に加熱し、且つ前記フィルタ素子を通過する空気の流量及び圧力損失を、該フィルタ素子の中心部から周辺部に至る間の温度分布が平準化を生じる大きさ以上に保持し、それらによって前記温度分布の最大幅を１００℃以下に制御することを特徴とする空中浮遊微生物の加熱滅菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療施設、緊急隔離施設、航空機機内、船室、待合施設、教育施設、劇場、オフィス、宿舎、さらには獣舎、鶏舎のような閉鎖的空間内の空気中に浮遊する細菌やウイルス等の病原性微生物を高温で加熱、焼却処理し、死滅させために有用な空中浮遊微生物の加熱滅菌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば医療施設内の空気中に浮遊する結核菌その他の病原性微生物やそれらを含む感染性飛沫等は、時として深刻な院内集団感染を引き起こすことが知られている。また、高病原性鳥インフルエンザ等の感染予防のために外部の感染源から遮断された無窓鶏舎内の空気中に浮遊するサルモネラ菌その他の病原性微生物やそれらを含む感染性飛沫等は、鶏舎内の空気衛生環境を著しく阻害するものである。
【０００３】
前記のように閉鎖的空間内の空気中に浮遊する種々の病原性微生物やそれらを含む感染性飛沫等を除去すると共に該病原性微生物を死滅させる手段として、該閉鎖的空間内の空気をフィルタに通しつつ循環させ、或いは通過する空気を殺菌作用のある紫外線やオゾンで処理するようにした空気浄化装置が従来使用されている。
【０００４】
しかしながら、フィルタを用いた前記空気浄化装置では、捕捉除去堆積物による目詰まりを生じて、浄化効率が低下した使用済みフィルタを未使用のものと交換するに際して、捕捉されていた感染性飛沫や細菌が交換作業中に空気中に再浮遊する恐れがあり、また使用済みフィルタを厳重な消毒処理下に廃棄する必要があった。また、紫外線による殺菌装置を備えた前記空気浄化装置では、紫外線ランプ等の日常的な保守を要する上に、殺菌効果を高めるべく高出力のものを使用すると被爆事故発生の危険性が増大する問題が生じ、またオゾンによる殺菌装置を備えた前記空気浄化装置では、施設内のオゾン濃度を許容範囲内に抑えるように常時監視する必要がある上に、殺菌効果を高めるべく大量のオゾンを使用すると健康被害発生の危険性が増大する問題が生じる。
【０００５】
前記空気浄化方法の問題点を解決するものとして、特開２００２−０１１０８３号、特開平９−２４５９３８号、特開平１１−２５７０４８号等の公報には、金属箔材料に波形状又は凹凸形状の成形を施すと共に周縁にバリ状突起を有する多数の貫通孔を前記波形状又は凹凸形状の山部及び／又は谷部に穿設してなる多孔性金属箔を多孔性電気絶縁膜を介して渦巻き状に積層してなる抵抗加熱型フィルタ素子を、筒状ケース体内にそれと同軸方向に装填して構成したヒータを使用し、抵抗加熱により発熱させた前記フィルタ素子にその軸線方向に空気を通過させて加熱すると共に該空気中に浮遊する結核菌その他の細菌を含む感染性飛沫等を該フィルタ素子で捕捉し且つ加熱、燃焼させ、それによって前記細菌を死滅させると共に該フィルタ素子を初期状態に再生することができ、しかも従来技術にみられる使用済みフィルタの交換のように危険で且つ多くの工数を要する作業を必要としない空気滅菌装置が開示されている。
【０００６】
しかしながら、従来の前記加熱、燃焼式の空気滅菌装置では、例えば芽胞菌のような耐熱性細菌等を含む空気を処理した場合に、前記フィルタ素子が滅菌可能な温度に設定されているにもかかわらず、一部の細菌等が滅菌されることなく処理済みの排出空気と共に排出されてしまう等の問題があった。
【０００７】
本発明者等は、前記問題点について鋭意研究を重ねた結果、前記フィルタ素子の特に周辺部における空気の温度が、該フィルタ素子の中心部及び該中心部から半径方向中間部付近における空気の温度に比して格段に低く、この現象は、前記フィルタ素子を通過する空気の流量が適量に至らず、また該フィルタ素子を通過する空気の圧力損失が特に低い場合に顕著に現れることを見い出した。
【０００８】
而して、前記のようにフィルタ素子を通過する空気に局部的な加熱不良が発生すれば、同時にその部分における空気の流速の増加、通過時間の短縮化等を招き、それらが相俟って空気の滅菌不良につながることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−０１１０８３号公報
【特許文献２】特開平９−２４５９３８号公報
【特許文献３】特開平１１−２５７０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の解決すべき課題は、前記問題点に鑑み、前記構成のフィルタ素子を用いた空気の加熱、滅菌に際して、該フィルタ素子の特に周辺部における空気の温度と、該フィルタ素子の中心部及び該中心部から半径方向中間部付近における空気の温度の差を縮小して温度分布を平準化し、それによって該フィルタ素子を通過する空気中に含まれる細菌等を確実に加熱、滅菌することを可能にする空中浮遊微生物の加熱滅菌方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る空中浮遊微生物の加熱滅菌方法は、金属箔材料に波形状又は凹凸形状の成形を施すと共に周縁にバリ状突起を有する多数の貫通孔を前記波形状又は凹凸形状の山部及び／又は谷部に穿設してなる多孔性金属箔を多孔性電気絶縁膜を介して渦巻き状に積層してなる抵抗加熱型フィルタ素子を、筒状ケース体内にそれと同軸方向に装填して構成したヒータを使用し、抵抗加熱により発熱させた前記フィルタ素子にその軸線方向に空気を通過させて加熱し、滅菌するようにした空中浮遊微生物の加熱滅菌方法において、
前記フィルタ素子を４００℃以上の所要滅菌可能温度に設定すると共に前記筒状ケース体の外周を補助的に加熱し、且つ前記フィルタ素子を通過する空気の流量及び圧力損失を、該フィルタ素子の中心部から周辺部に至る間の温度分布が平準化を生じる大きさ以上に保持し、それらによって前記温度分布の最大幅を１００℃以下に制御することを特徴としている。
【００１２】
前記構成の加熱滅菌方法に用いる抵抗加熱型フィルタ素子では、渦巻き状に積層されてなる、高温に抵抗加熱された多孔性金属箔の対向面間に、波形状又は凹凸形状の山部及び谷部、並びにそれらに穿設された、周縁にバリ状突起を有する貫通孔による複雑に屈曲した流路空間が形成されているので、前記フィルタ素子に供給された空気は、前記流路空間内を通過しつつ複雑に衝突、拡散、混合し、互いに熱交換し、整流され、その間に空気中の病原性微生物や感染性飛沫等が前記のように高温に抵抗加熱された該フィルタ素子により捕捉されつつ加熱、燃焼させられる。
【００１３】
前記フィルタ素子は、それを通過する空気を前記のように加熱しつつ拡散、混合し、整流するものであるが、該フィルタ素子を通過する空気の流量及び圧力損失が該フィルタ素子の特性その他の条件に対応した大きさに達しない場合はフィルタ素子の前記作用が十分に発揮されず、該フィルタ素子の周辺部における空気の温度が、該フィルタ素子の中心部及び該中心部から半径方向中間部付近における空気の温度に比して格段に低く、その場合の温度分布の最大幅は、該フィルタ素子の特性やの設定温度等にも依るが、場合によっては２００℃以上となることもある。
【００１４】
しかしながら、前記フィルタ素子では、既述のように、フィルタ素子を通過する空気の流量及び圧力損失を前記のような所要の大きさ以上に保持することにより、前記温度分布は急激に平準化されることが判明し、本発明の完成に至ったものである。本発明では、前記フィルタ素子を４００℃以上の所要滅菌可能温度に設定すると共に前記筒状ケース体の外周を補助的に加熱し、且つ前記のように該フィルタ素子を通過する空気の流量及び圧力損失を、前記温度分布が平準化を生じる大きさ以上に保持することにより、前記温度分布の最大幅を１００℃以下に制御するようにしている。なお、前記温度分布の最大幅が１００℃を越える場合は、既述のような従来技術の問題点が顕在し易くなる。
【００１５】
前記フィルタ素子は、既述のように、多孔性金属箔を、多孔性電気絶縁膜を介して渦巻き状に積層してなり、前記多孔性金属箔として、例えば、厚さ約１５〜５０μｍのステンレス鋼等からなる金属箔材料に、波ピッチ約０．６８ｍｍ、谷深さ約０．６ｍｍの波形状の成形を施すと共に、前記波形状の山部及び谷部にそれらの稜線に沿って、該稜線方向の長さ約０．２３ｍｍ、該稜線に対する直角方向の長さ約０．２ｍｍのバリ付き貫通孔を約０．７ｍｍのピッチで整列状配列又は千鳥状配列等で穿設してなり、加工上がり厚さ約０．４〜２．５ｍｍ、加工前の金属箔材料に比して約１．５〜３倍に増加した表面積を有する加工状態を呈する多孔性金属箔「パルブラット」（オパーツ株式会社製多孔性金属箔）が好適に使用可能である。
【００１６】
また、前記多孔性電気絶縁膜は、渦巻き状に積層された多孔性金属箔の対向面間が通電加熱時に電気接触しないようにするものであり、多孔性金属箔表面に形成された絶縁皮膜であってもよく、或いは例えば膜厚約０．２ｍｍのアルミナ系、シリカ系等の耐熱性無機繊維のように、感染性飛沫等の微粒子のフィルタ機能を有するものであってもよい。
【００１７】
なお、前記のように供給された空気を段階的に確実に加熱処理するために、前記筒状ケース体内に、前記構成の複数基のフィルタ素子が間隔を置いて、又はセラミック粒等からなる通気性絶縁層等を介して互いに同じ温度設定で又は相違する温度設定で温度制御可能に直列に配設されると共に、各フィルタ素子に対応する筒状ケース体の外周が補助加熱されるようにしてもよい。
【００１８】
また、前記構成のヒータにおいて、加熱処理前の空気と加熱処理後の空気との間で熱交換を行わせ、それによってヒータの加熱効率を高めると共に、前記加熱処理後の空気が排出される閉鎖的空間の温度上昇を抑制するようにしてもよい。また、前記加熱処理後の空気を種々の手段で積極的に冷却することにより、前記閉鎖的空間の温度上昇を抑制するようにしてもよい。一方、寒冷季等においては、前記加熱処理後の空気を利用して、閉鎖的空間の温度上昇を促進することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る空中浮遊微生物の加熱滅菌方法は以上のように構成されるので、抵抗加熱型フィルタ素子を用いたヒータにより空気を加熱、滅菌するに際して、該フィルタ素子を効果的に作動させてその温度分布を改善し、それによって該フィルタ素子を通過する空気中に含まれる細菌等を確実に加熱、滅菌することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係る空中浮遊微生物の加熱滅菌方法を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明に係る空中浮遊微生物の加熱滅菌方法と改良前の空中浮遊微生物の加熱滅菌方法との比較を説明するものであり、同図（Ａ）は改良前の空中浮遊微生物の加熱滅菌方法に使用されるヒータの構成図とその稼動時におけるヒータの各部分の温度分布データ、同図（Ｂ）は本発明に係る空中浮遊微生物の加熱滅菌方法に使用されるヒータの構成図とその稼動時におけるヒータの各部分の温度分布データである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１において、本発明に使用されるヒータ１は、筒状ケース体２内に抵抗加熱型フィルタ素子３を装填すると共に該筒状ケース体２の外周に補助ヒータ４を巻回してなり、前記フィルタ素子３及び補助ヒータ４は図示されない加熱制御装置により通電され、温度制御される。
【００２３】
前記ヒータ１の筒状ケース体２内に図示されない流量調整装置を介して供給された処理前の空気Ｆは、内部のフィルタ素子３を通過しつつ高温で滅菌処理されて筒状ケース体２外へと排出される。また、前記ヒータ１には、必要に応じて、図示されない熱交換装置が併設され、筒状ケース体２内に供給される加熱処理前の空気Ｆと、筒状ケース体２外に排出される加熱処理後の空気Ｆとの間で熱交換するように構成される。
【００２４】
前記フィルタ素子３は、公知のように、多孔性金属箔を、多孔性電気絶縁膜を介して渦巻き状に積層してなり、前記多孔性金属箔は、金属箔材料に波形状又は凹凸形状の成形を施すと共に、前記波形状又は凹凸形状の山部及び谷部にバリ付き貫通孔を整列状配列又は千鳥状配列等で穿設してなり、加工前の金属箔材料に比して１．５〜３倍に増加した表面積を有する加工状態を呈する。
【００２５】
前記構成において、前記フィルタ素子３が４００℃以上の所要滅菌可能温度に設定されると共に筒状ケース体２の外周が補助ヒータ４により加熱され、さらに前記フィルタ素子３を通過する空気Ｆの流量及び圧力損失は、該フィルタ素子３の中心部から周辺部に至る間の温度分布が平準化を生じる大きさ以上に保持され、それらによって前記温度分布の最大幅が１００℃以下に制御される。
【実施例２】
【００２６】
［改良前の空中浮遊微生物の加熱滅菌方法］
図２（Ａ）において、ヒータ１は、耐熱ガラス製の筒状ケース体２に既述のような構成の２基のフィルタ素子３１、３２を上下に間隔を置いて直列に装填して構成され、各フィルタ素子３１、３２は、加工上がり厚さ約１．２ｍｍ、加工前の金属箔材料の約２倍の表面積を有する幅約３０ｍｍの多孔性金属箔「パルブラット」を、膜厚約０．２ｍｍのアルミナ系無機繊維を介して外径約５０ｍｍの渦巻き状に巻回して構成されている。
【００２７】
前記ヒータ１には、一段目（下方）及び二段目（上方）の各フィルタ素子３１、３２の中心部ａ1、ａ2、半径方向中間部（以下、単に中間部と略称する）ｂ1、ｂ2及び周辺部ｃ1、ｃ2、並びに各フィルタ素子３１、３２に対応する筒状ケース体２の外周部（以下、単に外周部と略称する）ｄ1、ｄ2に温度センサが配置され、前記フィルタ素子３１、３２の各部を通過する空気Ｆの温度等が測定される。また、前記フィルタ素子３１、３２を通過する空気Ｆの圧力損失ΔＰが同時に測定される。
【００２８】
前記構成において、前記ヒータ１における各フィルタ素子３１、３２が、二段目のフィルタ素子３２の中心部ａ2の温度を６００℃に設定して加熱され、そのような状態下に、空気Ｆが２０Ｌ／ｍｉｎの流量でヒータ１の下方から供給され、内部の一段目のフィルタ素子３１から二段目のフィルタ素子３２を順次通過し、加熱されてヒータ１の上方へと排出される。
【００２９】
前記試験によれば、一段目のフィルタ素子３１における周辺部ｃ1の温度は２５０℃であり、これは中心部ａ1の温度４７０℃及び中間部ｂ1の温度４５０℃と比較して極めて低く、この場合の温度分布の最大幅ΔＴは２２０℃であり、また二段目のフィルタ素子３２における周辺部ｃ2の温度は４８０℃であり、これは中心部ａ2の温度６５０℃及び中間部ｂ2の温度８００℃と比較して極めて低く、この場合の温度分布の最大幅ΔＴは３２０℃にも達することが判明した。また、前記の場合における空気Ｆの圧力損失ΔＰは約１０〜１１ｍｍａｑであった。
【００３０】
また、前記試験における空気Ｆの供給に際して、芽胞菌として安全な微粒子状の工業用納豆菌芽胞を選択し、１０6個以上の菌量を空気Ｆ中に飛散させて滅菌処理後に回収したところ、生菌数は０〜１０4個のようなバラツキがあり、完全な滅菌には至らなかった。
【００３１】
［本発明に係る改良後の空中浮遊微生物の加熱滅菌方法］
図２（Ｂ）において、前記改良前の加熱滅菌方法に用いたヒータ１において、各フィルタ素子３１、３２に対応する筒状ケース体２の外周に、各フィルタ素子３１、３２の多孔性金属箔「パルブラット」と同様の多孔性金属箔からなる補助ヒータ４が巻回されている。
【００３２】
前記構成において、前記ヒータ１における各フィルタ素子３１、３２が、一段目及び二段目の各フィルタ素子３１、３２の中心部ａ1、ａ2の温度を何れも６００℃に設定して加熱されると共に、筒状ケース体２の外周が補助ヒータ４で補助的に加熱され、そのような状態下に、空気Ｆが３０Ｌ／ｍｉｎの流量でヒータ１の下方から供給され、内部の一段目のフィルタ素子３１から二段目のフィルタ素子３２を順次通過し、加熱されてヒータ１の上方へと排出されるようにした。
【００３３】
前記試験によれば、一段目のフィルタ素子３１における周辺部ｃ1の温度は４４０℃であり、これは中心部ａ1の温度５２０℃及び中間部ｂ1の温度４８０℃と比較して接近し、この場合の温度分布の最大幅ΔＴは８０℃に留まり、また二段目のフィルタ素子３２における周辺部ｃ2の温度は５７０℃であり、これは中心部ａ2の温度５８０℃及び中間部ｂ2の温度６５０℃と比較して接近し、この場合の温度分布の最大幅ΔＴは８０℃に留まるものであり、既述の改良前の加熱滅菌方法の場合に比して温度分布の大幅な改善が認められた。また、前記の場合における空気Ｆの圧力損失ΔＰは約１７〜１８ｍｍａｑであり、既述の改良前の加熱滅菌方法の場合に比して明らかな上昇が認められた。
【００３４】
また、前記試験における空気Ｆの供給に際して、芽胞菌として安全な微粒子状の工業用納豆菌芽胞を選択し、１０6個以上の菌量を空気Ｆ中に飛散させて滅菌処理後に回収したところ、生菌数は０であり、完全な滅菌が認められた。なお、一段目及び二段目の各フィルタ素子３１、３２の中心部ａ1、ａ2の温度を何れも４００℃に設定して前記と同様の試験を行ったところ、この場合も、各フィルタ素子３における温度分布の最大幅ΔＴを１００℃以下に制御した状態で、完全な滅菌が認められた。
【符号の説明】
【００３５】
Ｆ  空気
ΔＴ  温度分布の最大幅
ΔＰ  空気Ｆの圧力損失
１  ヒータ
２  筒状ケース体
３  抵抗加熱型フィルタ素子
４  補助ヒータ
３１、３２  抵抗加熱型フィルタ素子
ａ1、ａ2  フィルタ素子の中心部
ｂ1、ｂ2  フィルタ素子の中間部
ｃ1、ｃ2  フィルタ素子の周辺部
ｄ1、ｄ2  筒状ケース体の外周部
【図１】
0005452809.tif 000002
【図２】
0005452809.tif 000003