(57)【要約】【課題】滅菌剤が無くなる前後で気化部内の温度変化が少なく、温度上昇がわずかな滅菌剤気化装置を提供する。【解決手段】滅菌剤１２を貯留する貯留部２２と、超音波振動を与えて滅菌剤１２を霧化させる超音波振動子２４と、超音波伝播液収容部２６とを含む霧化部１４と、キャリアガス供給管２０と、霧化部１４によって霧化された滅菌剤１２とキャリアガスが流入する中空筒状の加熱管４８と、加熱管４８の内部に設けられて滅菌剤１２を加熱して気化させる熱交換ブロック５６とを含む気化部１６と、気化された滅菌剤１２およびキャリアガスが外部に供給される滅菌ガス供給管５０と、制御部と、を具備し、熱交換ブロック５６は、ヒータ５８と、温度センサ６０とを有し、温度センサ６０は、熱交換ブロック５６の温度を測定し、制御部は、熱交換ブロック５６の温度に応じてヒータ５８の通電率を変化させ、熱交換ブロック５６の温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
滅菌剤を貯留する貯留部と、超音波振動を与えて前記貯留部に貯留された前記滅菌剤を霧化させる超音波振動子と、前記超音波振動子が発生する超音波振動を伝播させる超音波伝播液を収容する超音波伝播液収容部とを含む霧化部と、
前記霧化部によって霧化された前記滅菌剤を搬送するためのキャリアガスが供給されるキャリアガス供給管と、
前記霧化部によって霧化された前記滅菌剤および前記キャリアガスが流入する中空筒状の加熱管と、該加熱管の内部に設けられて前記滅菌剤を加熱して気化させる熱交換ブロックとを含む気化部と、
気化された前記滅菌剤および前記キャリアガスが外部に供給される滅菌ガス供給管と、
制御部と、を具備し、
前記熱交換ブロックは、ヒータと、温度センサとを有し、前記温度センサは、前記熱交換ブロックの温度を測定し、前記制御部は、前記熱交換ブロックの温度に応じて前記ヒータの通電率を変化させ、前記熱交換ブロックの温度を制御することを特徴とする滅菌剤気化装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記貯留部に貯留された前記滅菌剤が無くなった後における前記ヒータの通電率を、前記滅菌剤が無くなる直前における通電率よりも低い値に設定し、所定時間経過した後に前記滅菌剤が無くなったことを検知して、前記ヒータの通電率を０％にすることを特徴とする請求項１に記載の滅菌剤気化装置。
【請求項３】
前記キャリアガス供給管が、所定の角度を付けて前記加熱管の内壁に進入させるよう、前記キャリアガス供給管の軸方向と、前記キャリアガス供給管が前記加熱管に侵入する位置と前記加熱管の断面円中心とを結ぶ線とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の滅菌剤気化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイソレータ等に滅菌剤を供給するための滅菌剤気化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイソレータは、無菌状態にある隔離された空間内で作業するために使用され、例えば、医療、生物分野において医薬品の開発や製造、細胞の培養等無菌環境が要求される作業を行うときに使用される。アイソレータの作業空間内で作業する前には、あらかじめアイソレータの作業空間内を無菌状態にするため、滅菌剤がアイソレータに供給される。アイソレータ等に滅菌剤を供給する滅菌剤気化装置として、気化された過酸化水素が供給される供給口に接続された配管の内部温度を計測する温度計を備え、温度計の温度が所定の判定温度になって容器内の過酸化水素の残量がゼロになったことを検知する滅菌物質供給装置が特許文献１：特開２０１０−１９４３０１号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９４３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された滅菌物質である過酸化水素水を加熱して気化させる滅菌物質気化装置は、気化された過酸化水素が供給される供給口と接続された配管の内部温度を温度計で計測し、ヒータを制御して気化器内の気体の温度を制御している。そして、貯留容器内の過酸化水素水がゼロになった後に、温度計が設けられた配管内の気体はキャリアガスだけとなり、加熱し続けられてキャリアガスの温度が上昇していく。しかし、気体自体の熱伝導率は低く、加熱されたキャリアガスが気化部内を上昇してから温度計が設けられた配管内に到達するので、過酸化水素水がゼロになってから配管内が加熱を停止させる特定温度に到達するまでに時間差が生じる。このため、気化器内は配管内が特定温度に到達するまで加熱され続けてしまい、気化器の温度が気化させる温度に対して著しく上昇し、温度が上昇したキャリアガスが配管内を通じてアイソレータ内に供給され、アイソレータに悪影響を与えるおそれがあるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、滅菌剤が無くなる前後で気化部内の温度変化が少なく、温度上昇がわずかな滅菌剤気化装置を提供することにある。
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の滅菌剤気化装置は次の構成を備える。すなわち本発明は、滅菌剤を貯留する貯留部と、超音波振動を与えて前記貯留部に貯留された前記滅菌剤を霧化させる超音波振動子と、前記超音波振動子が発生する超音波振動を伝播させる超音波伝播液を収容する超音波伝播液収容部とを含む霧化部と、前記霧化部によって霧化された前記滅菌剤を搬送するためのキャリアガスが供給されるキャリアガス供給管と、前記霧化部によって霧化された前記滅菌剤および前記キャリアガスが流入する中空筒状の加熱管と、該加熱管の内部に設けられて前記滅菌剤を加熱して気化させる熱交換ブロックとを含む気化部と、気化された前記滅菌剤および前記キャリアガスが外部に供給される滅菌ガス供給管と、制御部と、を具備し、前記熱交換ブロックは、ヒータと、温度センサとを有し、前記温度センサは、前記熱交換ブロックの温度を測定し、前記制御部は、前記熱交換ブロックの温度に応じて前記ヒータの通電率を変化させ、前記熱交換ブロックの温度を制御することを特徴とする。この構成によれば、貯留部に過酸化水素水が無くなった後は、熱交換ブロックの温度がすぐに下がるので、キャリアガスの温度はほとんど上昇せず、キャリアガスだけがアイソレータに供給されたとしても、アイソレータへの温度の影響が無い。また、熱交換ブロックおよび熱交換フィンの温度を一定に保つことができ、過酸化水素水を気化させる温度で安定的に保つことができ、霧化された過酸化水素水を気化させ、気化された過酸化水素ガスを安定的にアイソレータに供給することができる。
【０００７】
また、本発明において、前記制御部は、前記貯留部に貯留された前記滅菌剤が無くなった後における前記ヒータの通電率を、前記滅菌剤が無くなる直前における通電率よりも低い値に設定し、所定時間経過した後に前記滅菌剤が無くなったことを検知して、前記ヒータの通電率を０％にしてもよい。これによれば、過酸化水素水が確実に無くなったこと制御部は認識できる。
【０００８】
また、本発明において、前記キャリアガス供給管が、所定の角度を付けて前記加熱管の内壁に進入させるよう、前記キャリアガス供給管の軸方向と、前記キャリアガス供給管が前記加熱管に侵入する位置と前記加熱管の断面円中心とを結ぶ線とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となってもよい。これによれば、加熱管の内部でキャリアガスおよび霧化された過酸化水素水が、加熱管４８の下方から上方に向かって、渦巻き状に流れることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、滅菌剤が無くなる前後で気化部内の温度変化が少なく、温度上昇がわずかな滅菌剤気化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の滅菌剤気化装置を側方から見た断面図を示す。
【図２】図１に示す滅菌剤気化装置のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図３】滅菌剤が注入され、気化される際の動作を説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本実施形態に係る滅菌剤気化装置１０を詳細に説明する。なお、滅菌剤１２の例として、過酸化水素水１２について述べる。図１に本実施形態の滅菌剤気化装置１０を側方から見た断面図を示し、内部構造を示す。図２に図１に示す滅菌剤気化装置１０のＡ−Ａ’線における断面図を示す。本実施形態の滅菌剤気化装置１０は、供給された過酸化水素水１２を気化させ、過酸化水素ガスを発生させる。滅菌剤気化装置１０は、図示しないアイソレータに接続され、アイソレータの作業空間内に過酸化水素ガスを供給する。なお、過酸化水素水１２の濃度は、供給されるアイソレータが滅菌されれば濃度は特に限定されない。
【００１２】
滅菌剤気化装置１０は、霧化部１４と気化部１６とを具備する。滅菌剤気化装置１０は、外部から導入される過酸化水素水１２が通る滅菌剤供給管１８と、外部から導入されるキャリアガスが通るキャリアガス供給管２０とを具備する。過酸化水素水１２は、滅菌剤供給管１８を通して滅菌剤供給管１８の供給口から供給され、キャリアガスは、キャリアガス供給管２０を通してキャリアガス供給管２０の供給口から供給される。滅菌剤供給管１８の上方にキャリアガス供給管２０が設けられているので、滅菌剤供給管１８から供給される過酸化水素水１２が霧化される前にキャリアガスと混合されることを防ぐことができる。キャリアガスは、過酸化水素と反応しない気体であり、例えば空気等を用いることができる。
【００１３】
霧化部１４は、貯留部２２と、超音波振動子２４と、超音波伝播液収容部２６等を有している。貯留部２２は、供給された過酸化水素水１２を貯留する。超音波振動子２４は、超音波振動を与えて貯留部２２に貯留された過酸化水素水１２を霧化させる。超音波伝播液収容部２６は、超音波振動子２４から発生する超音波振動を伝搬させる超音波伝播液２８を貯留する。貯留部２２の上方には滅菌剤供給管１８が設けられ、滅菌剤供給管１８の供給口から貯留部２２へ過酸化水素水１２が供給される。
【００１４】
超音波伝播液収容部２６は、フランジ部４２を有する円筒状の容器であり、円筒状の容器内に超音波伝播液２８を収容する。超音波振動子２４は、超音波伝播液収容部２６の底面で、超音波伝播液収容部２６の容器外に設置され、さらに収容ケース３０に収められている。超音波振動子２４の設置方法、固定方法は限定されず、図１に示すように、超音波伝播液収容部２６の底面に孔を設け、孔を塞ぐようにし、超音波伝播液２８が漏出しないように、超音波振動子２４と孔との隙間を埋めて固定する。なお、超音波伝播液２８としては、水等の粘性の小さな液体が適している。
【００１５】
超音波伝播液収容部２６は、底面に超音波伝播液２８が供給されて排出される給排液管３２が設けられている。また、超音波伝播液収容部２６側面には主に超音波伝播液２８の水位を検出するスイッチとして、インターロック用のフロートスイッチ３４、フロートスイッチ３４の上方に水位検出用のフロートレススイッチ３６、フロートレススイッチ３６の上方に上限水位を超えた場合に超音波伝播液２８が排出されるオーバーフロー管３８が設けられている。これにより、超音波伝播液収容部２６内の超音波伝播液２８の過不足が生じず、超音波振動が与え続けられても超音波伝播液２８が不足することが無く、液温が過度に上昇せず安全である。
【００１６】
貯留部２２は、挟持部４０を有する円錐台状の容器である。円錐台状の容器は、下方から上方に向けて開口が広がる形状であり、滅菌剤供給管１８から供給される過酸化水素水１２を貯留する。挟持部４０は、円錐台状の容器の側方周囲に形成され、超音波伝播液収容部２６の上方のフランジ部４２および気化部１６の加熱管４８の下方に形成されるフランジ部４４の双方に挟持され、固定される。貯留部２２の底面は開口が設けられ、開口には開口を塞ぐように超音波振動板４６が固定されている。超音波振動板４６は、超音波振動子２４から発生する超音波振動を貯留部２２に貯留されている過酸化水素水１２に伝える。貯留部２２は超音波伝播液収容部２６と気化部１６とに挟持されているので、貯留部２２の一部は超音波伝播液２８中にあり、超音波振動板４６は超音波伝播液２８に接触可能な位置に設けられ、一方の面は過酸化水素水１２に接触し、もう一方の面は超音波伝播液２８に接触する。超音波振動板４６の素材は限定されない。
【００１７】
霧化部１４において、超音波振動子２４から発生した超音波振動を、超音波伝播液２８、超音波振動板４６を介して過酸化水素水１２に与えて霧化させる。霧化されずに気化部１６の内側に付着した過酸化水素水１２の液滴は、重力の作用によって貯留部２２に落下し、ここで再び超音波振動が与えられて霧化する。
【００１８】
気化部１６は中空筒状の加熱管４８と、気化された過酸化水素ガスとキャリアガスとの混合ガスが供給される滅菌ガス供給管５０を有している。気化部１６は、霧化した過酸化水素水１２と加熱管４８内に供給されたキャリアガスとが混合する混合域５２と、過酸化水素水１２を加熱して気化させる気化域５４に分けられる。図１に示すように、気化部１６は、霧化部１４の上方に設けられている。そして、気化域５４は、混合域５２の上方に設けられる。霧化した過酸化水素水１２は、混合域５２にある加熱管４８内でキャリアガスと混合され、気化域５４に送り込まれる。
【００１９】
気化域５４は、熱交換ブロック５６を有している。熱交換ブロック５６は、ヒータ５８と、温度センサ６０と、熱交換フィン６２を有している。また、ヒータ５８が過度に昇温して破損すること、またヒータ５８の過度の昇温により、熱交換ブロック５６の温度が過度に上昇するのを防ぐため、ヒータ過昇温検出センサ６４を設けてもよい。
【００２０】
混合域５２における加熱管４８は、上方に向かってテーパ状に形成された部分を有している。気化域５４に入る前の混合域５２では、加熱管４８の内部でキャリアガスおよび霧化された過酸化水素水１２が、加熱管４８の下方から上方に向かって、渦巻き状に流れ、気化域５４に入る。渦巻きは、加熱管４８の断面円中心（図２のＯ点）を渦巻きの中心とする加熱管４８の内壁に沿うような流れである。キャリアガス供給管２０の供給口からキャリアガスが供給された直後において、キャリアガスの流れる方向は、キャリアガス供給管２０が直管であればキャリアガス供給管２０の軸方向に、曲管であればキャリアガス供給管２０の供給口における軸方向である。キャリアガスが供給された後は、キャリアガスが加熱管４８の内壁（図２のＢ点周辺）に衝突して反射し、さらに内壁に衝突していくことで加熱管４８の内壁に沿うように流れる。このように渦巻いて流れるためには、キャリアガス供給管２０の軸方向が加熱管４８の断面円中心に向かわずに所定の角度θを付けて加熱管４８の内壁に進入させ、キャリアガスを加熱管４８の内壁に衝突させるようにする。キャリアガス供給管２０の軸方向と、キャリアガス供給管２０が加熱管４８に侵入する位置（図２のＡ点）と加熱管４８の断面円中心（図２のＯ点）とを結ぶ線とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となる所定の角度θを設ける。θ＝０°では、キャリアガスは向かい合う加熱管４８の内壁に衝突して跳ね返って供給口の方向に戻るだけなので、渦巻きの流れは生じない。このように、滅菌剤供給管１８の上方にキャリアガス供給管２０が設けられ、気化域５４に入る前の混合域５２で霧化された過酸化水素水１２とキャリアガスが加熱管４８の下方から上方に向かって渦巻き状に流れるので、濃度のムラが無く安定的に気化域５４に供給される。そして、気化された過酸化水素ガスとキャリアガスとの混合ガスが滅菌ガス供給管５０から安定的に供給される。
【００２１】
熱交換ブロック５６の表面の周囲には、熱交換フィン６２が設けられている。熱交換ブロック５６内のヒータ５８による熱は、熱交換ブロック５６の表面に伝わり、熱交換ブロック５６全体が加熱される。さらにヒータ５８による熱は、熱交換フィン６２にも伝わる。また、霧化された過酸化水素水１２とキャリアガスが螺旋状に上昇するように、熱交換フィン６２は、加熱管４８の軸方向に所定間隔を設けて配置され、霧化された過酸化水素水１２とキャリアガスが、熱交換フィン６２と熱交換フィン６２との間を流れる。このようにすることで、ヒータ５８の熱が効率よく過酸化水素水１２に伝達され過酸化水素水１２を迅速に気化させることができる。
【００２２】
温度センサ６０は、熱交換ブロック５６内の上部に熱交換ブロック５６と接触して収められていて、熱交換ブロック５６の温度を測定する。温度センサ６０で測定された熱交換ブロック５６の温度の測定値は制御部に伝送される。制御部は、熱交換ブロック５６の温度に応じてヒータ５８の通電率を０〜１００％の間で、無段階で制御して、熱交換ブロック５６の温度を調節する。制御部による温度センサ６０を用いた熱交換ブロック５６の温度制御はＰＩＤ制御等によって行われる。
【００２３】
熱交換ブロック５６の温度を測定して熱交換ブロック５６の温度を制御することで、熱交換ブロック５６および熱交換フィン６２の温度を一定に保つことができ、過酸化水素水１２を気化させる温度で安定的に保つことができる。そして、熱交換フィン６２の間を流れる霧化された過酸化水素水１２を気化させ、安定的に過酸化水素ガスをアイソレータに供給することができる。また、貯留部２２に過酸化水素水１２が無くなった後は、気化域５４の温度は上がろうとするが、ヒータ５８の通電率が下がり、熱交換ブロック５６の温度がすぐに下がるので、気化域５４の温度上昇はわずかで、キャリアガスの温度もほとんど上昇しない。このため、過酸化水素水１２が無くなりキャリアガスだけがアイソレータに供給されたとしても、アイソレータへの温度の影響が無い。
【００２４】
また、制御部は、貯留部２２に過酸化水素水１２が無くなった後は気化エネルギー負荷が減るため、ヒータ５８の通電率を滅菌剤１２が無くなる直前における通電率よりも低い所定の値になるようにする。制御部が、過酸化水素水１２が無くなったことを確実に認識するため、通電率が所定の値以下の状態が続いたときに滅菌剤１２が無くなったと判定して、ヒータ５８の通電率を０％にする。
【００２５】
滅菌剤気化装置１０の動作を図３に示す滅菌剤１２注入から滅菌剤気化装置１０が停止するまでのタイミングチャートを用いて説明する。
【００２６】
（準備）
滅菌剤気化装置１０のスイッチをオンにすると、図３のＮｏ．３に示すように、ヒータ５８の通電率が０％から１００％に変化する。そして、図３のＮｏ．２に示すように、熱交換ブロック５６の温度が上昇し、目的温度のＬ１に達すると、わずかにＬ１より熱交換ブロック５６の温度が上昇するが、熱交換ブロック５６の温度を一定に保つようにしようと、制御部によってヒータ５８の通電率が０％以上１００％未満の範囲内に下がる。そして、すぐに反応して熱交換ブロック５６の温度が下降して一定に保たれる。一方で、図３のＮｏ．１に示すように、貯留部２２に過酸化水素水１２が所定量に達するまで滅菌剤供給管１８供給され続け、所定量に達したら供給が止まる。また、図３のＮｏ．４に示すように、超音波振動子２４は停止したままである。この間にキャリアガスの混合域５２への供給が開始され、滅菌剤気化装置１０スイッチがオフにされるまでキャリアガスは供給され続ける。
【００２７】
（気化）
気化段階では、超音波振動子２４が動作して（Ｎｏ．４）、過酸化水素水１２の霧化が開始し、貯留部２２の過酸化水素水１２が減少し始める（Ｎｏ．１）。霧化された過酸化水素水１２が気化域５４に流入して気化が始まると温度がわずかに下がるが、熱交換ブロック５６の温度を一定に保つようにしようと、制御部によってヒータ５８の通電率が上がる（Ｎｏ．３）。
【００２８】
貯留部２２の過酸化水素水１２が無くなると（Ｎｏ．１）、気化エネルギー負荷が減るため、熱交換ブロック５６の温度がわずかに上昇するが（Ｎｏ．２）、熱交換ブロック５６の温度を一定に保つようにしようと、制御部によってヒータ５８の通電率がすぐに下がる（Ｎｏ．３）。ヒータ５８の通電率がＬ２以下になり、Ｌ２以下である時間を計測し、所定時間ｔ１経過後に貯留部２２の過酸化水素水１２の残量が０になったと制御部は判断する。これにより、過酸化水素水１２が確実に無くなったこと制御部は認識できる。
【００２９】
（完了）
制御部が過酸化水素水１２の残量が０になったと判断した後、制御部はヒータ５８の通電率を０％にし（Ｎｏ．３）、超音波振動子２４を停止させる（Ｎｏ．４）。そして、熱交換ブロック５６の温度は徐々に低下する（Ｎｏ．２）。キャリアガスは温度が低下して所定温度に達した後に供給を停止してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  滅菌剤気化装置
１２  滅菌剤（過酸化水素水）
１４  霧化部
１６  気化部
１８  滅菌剤供給管
２０  キャリアガス供給管
２２  貯留部
２４  超音波振動子
２６  超音波伝播液収容部
２８  超音波伝播液
３０  収容ケース
３２  給排液管
３４  フロートスイッチ
３６  フロートレススイッチ
３８  オーバーフロー管
４０  挟持部
４２  フランジ部
４４  フランジ部
４６  超音波振動板
４８  加熱管
５０  滅菌ガス供給管
５２  混合域
５４  気化域
５６  熱交換ブロック
５８  ヒータ
６０  温度センサ
６２  熱交換フィン
６４  ヒータ過昇温検出センサ
【図１】
2019072432.tif 000003
【図２】
2019072432.tif 000004
【図３】
2019072432.tif 000005