(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水位検出手段での検出信号に基づいて、缶体内に所定量の水を供給した後、缶体内の底部に設けたヒータで加熱し、発生した水蒸気により、缶体内に収容した被滅菌部材を滅菌する滅菌処理を行うようにした滅菌装置において、
前記水位検出手段は、
缶体と、
該缶体の底部に絶縁部材を介して配設した電極棒と、
前記缶体と前記電極棒の間にパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段と、
前記缶体内の水位が前記絶縁部材を越えて電極棒に至ることにより、前記缶体と前記電極棒との間の導通状態に基づいて水位を判定する水位判定手段とで構成し、
前記水位判定手段は、前記缶体と前記電極棒の間の検出電圧値と、基準抵抗による基準電圧値とを比較し、検出電圧値が基準電圧値の低レベルしきい値よりも小さくなることにより所定水位に達したと判定し、その後、基準電圧値の高レベルしきい値よりも大きくなることにより所定水位から低下したと判定する構成とし、
前記滅菌処理を連続して行う場合に備え、前記基準電圧値の低レベルしきい値を、少なくとも電極棒に水蒸気が凝縮する条件下での検出電圧値よりも小さくし、
前記基準電圧値の高レベルしきい値を、電極棒が完全に水没した際の検出電圧値よりも大きくしたことを特徴とする滅菌装置。
【請求項２】
前記水位判定手段は、検出電圧値が基準電圧値の低レベルしきい値よりも小さくなってからのオン信号の出力回数が、所定回数に達することにより所定水位に到達したと判定することを特徴とする請求項１に記載の滅菌装置。
【請求項３】
前記水位判定手段は、所定水位に到達したと判定し、前記ヒータでの加熱を開始した後、所定時間の間、一定周期で水位を判定することにより、所定水位の条件を満足しないと判定すれば、エラー報知するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の滅菌装置。
【請求項４】
前記電極棒は、上端に鍔部を有し、下端側を前記缶体の下方に形成した台座部にネジ止め可能な構成とし、
前記絶縁部材は、前記電極棒を台座部にネジ止めした際、前記鍔部に押圧されて台座部との間で圧縮状態となる弾性材料で形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の滅菌装置。
【請求項５】
前記基準抵抗は可変抵抗であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の滅菌装置。
【請求項６】
前記缶体内の底部に、前記ヒータを覆い、前記被滅菌部材が載置され、複数の貫通孔を形成されたカバーを配設し、該カバーは、前記缶体の底部に開口する注水口と、前記電極棒との間に、前記注水口から注水した水が、前記電極棒へと流動する際の流動状態を制限する水流調整板を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の滅菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、滅菌装置、特に、その水位検出機構に特徴を有する滅菌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タンク内の水位検出装置として、タンクを負極に接続し、タンク内に正極用電極を設け、両電極間の電位の変化に基づいて水位を検出するようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２０４１２０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記水位検出装置では、構造上、タンク内に少量の水を供給する場合等、僅かな水位の変化を検出することは困難である。また、タンク内の水蒸気が電極に凝縮した場合、誤検出する恐れもある。このため、滅菌装置に採用しても、適切に内部に供給される水位を判定することは不可能である。
【０００５】
そこで、本発明は、缶体内に供給する少量の水であっても、誤検出することなく、適切に水位を判定することのできる水位判定手段を備えた滅菌装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、水位検出手段での検出信号に基づいて、缶体内に所定量の水を供給した後、缶体内の底部に設けたヒータで加熱し、発生した水蒸気により、缶体内に収容した被滅菌部材を滅菌する滅菌処理を行うようにした滅菌装置において、
前記水位検出手段は、
缶体と、
該缶体の底部に絶縁部材を介して配設した電極棒と、
前記缶体と前記電極棒の間にパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段と、
前記缶体内の水位が前記絶縁部材を越えて電極棒に至ることにより、前記缶体と前記電極棒との間の導通状態に基づいて水位を判定する水位判定手段とで構成し、
前記水位判定手段は、前記缶体と前記電極棒の間の検出電圧値と、基準抵抗による基準電圧値とを比較し、検出電圧値が基準電圧値の低レベルしきい値よりも小さくなることにより所定水位に達したと判定し、その後、基準電圧値の高レベルしきい値よりも大きくなることにより所定水位から低下したと判定する構成とし、
前記滅菌処理を連続して行う場合に備え、前記基準電圧値の低レベルしきい値を、少なくとも電極棒に水蒸気が凝縮する条件下での検出電圧値よりも小さくし、
前記基準電圧値の高レベルしきい値を、電極棒が完全に水没した際の検出電圧値よりも大きくしたものである。
【０００７】
この構成により、缶体内に供給する水量が僅かであったとしても、缶体と電極棒との導通に基づいて、高感度で適切に水位を判定することができる。しかも、水位判定手段は、予め設定した基準電圧値に基づいて所定水位に達したか否かを判定するようにしているので、誤判定を防止することができ、常に、一定量の水によって滅菌処理を行うことが可能となる。
【０００８】
前記水位判定手段は、検出電圧値が基準電圧値の低レベルしきい値よりも小さくなってからのオン信号の出力回数が、所定回数に達することにより所定水位に到達したと判定すると、より一層誤判定を防止することが可能となる点で好ましい。
【０００９】
前記水位判定手段は、所定水位に到達したと判定し、前記ヒータでの加熱を開始した後、所定時間の間、一定周期で水位を判定することにより、所定水位の条件を満足しないと判定すれば、エラー報知すると、安全性に優れた構成とすることが可能となる点で好ましい。
【００１０】
前記電極棒は、上端に鍔部を有し、下端側を前記缶体の下方に形成した台座部にネジ止め可能な構成とし、
前記絶縁部材は、前記電極棒を台座部にネジ止めした際、前記鍔部に押圧されて台座部との間で圧縮状態となる弾性材料で形成すると、検出できる水位の調整ができるだけでなく、電極棒の取付状態をも安定させることが可能となる点で好ましい。
【００１１】
前記基準抵抗は可変抵抗とすると、電気分解による電極の溶出や腐食があった場合でも、所望の感度に調整することが可能となる点で好ましい。
【００１２】
前記缶体内の底部に、前記ヒータを覆い、前記被滅菌部材が載置され、複数の貫通孔を形成されたカバーを配設し、該カバーは、前記缶体の底部に開口する注水口と、前記電極棒との間に、前記注水口から注水した水が、前記電極棒へと流動する際の流動状態を制限する水流調整板を備えると、缶体内に供給した水が電極棒に至るまでの流動状態を安定させるができ、電極棒に供給した水が飛散して誤判定を生じさせることを防止可能となる点で好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１及び図２は、本実施形態に係る滅菌装置を示す。この滅菌装置は、装置本体１内に収容した缶体２内に、被滅菌部材３を収容し、缶体２内の底部に設けたヒータ４により供給した水を加熱して水蒸気を発生させ、被滅菌部材３を滅菌するようにしたものである。
【００１５】
装置本体１の前面には、ハンドル５を備えたドア６が設けられている。ドア６の内面には、係止爪６ａとロック部６ｂとが設けられている。係止爪６ａは装置本体１の係止孔６ｂに係脱し、ロック部６ｂは装置本体１のロック受部１ｂに係合してロック又はアンロック状態とされる。また、ドア６の内面中央部には、パッキン７が設けられ、閉鎖時の密封性を高めることができるようになっている。また、ドア６には、圧力計（表示部）８が設けられ、缶体２内の圧力が表示されるようになっている。装置本体１の前面には、操作パネル９（図８参照）と電源スイッチ１０が設けられている。装置本体１内には、缶体２の右側に注水タンク１１（図３参照）が収容されている。注水タンク１１には、上面に設けた注水蓋１２を開放して注水可能となっている。なお、注水タンク１１内の水は、排水用ストレーナ１３を介して排水受皿１４に排出することができる。
【００１６】
缶体２は、ステンレス等の導電性材料を筒状としたもので、図７に示すように、接地されることにより負極を構成している。缶体２は、図５に示すように、開口部が装置本体１の前面に位置し、後端側に向かって徐々に下方へと傾斜するように横向きに配置されている。
【００１７】
缶体２の底部には、図４及び図５に示すように、開口部側に電極棒１５が突設されている。電極棒１５は、図７に示すように、基準抵抗１６を介して中央処理装置（ＣＰＵ）１７に接続されており、正極を構成している。ＣＰＵ１７からはパルス電圧（オン／オフ＝５ｍｓ／５００ｍｓ）が出力される。電極棒１５と基準抵抗１６との間は、インバータ回路１８に接続されている。インバータ回路１８では、図９に示すように、入力電圧値が低レベルしきい値（基準電圧値）よりも上昇することによりオン信号を出力し、高レベルしきい値（基準電圧値）よりも降下することによりオフ信号を出力する。ここでは、電極棒１５と缶体２との間での導通状態の違いに従って入力電圧値が変動する。すなわち、水位が上昇し、電極棒１５の鍔部１９に至れば、電極棒１５と缶体２との間が導通して電気抵抗値が低下する。これにより、基準抵抗１６との分圧により、インバータ回路１８への入力電圧値が降下し、低レベルしきい値よりも小さくなる。したがって、缶体２内で所定水位に到達したことを検出することができる。
【００１８】
缶体２に水道水を７６０ｍｌ供給し、基準抵抗１６に抵抗値の異なる種々のものを使用し、３０（ｓ）周期で、５（Ｖ）のパルス電圧を印加した場合の検出電圧値の変化を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0004653390.tif 000002
【００２０】
缶体２内の水が所定水位に到達することにより検出される電圧値（基準電圧値）が０．１（Ｖ）未満となるような基準抵抗１６を使用した場合、缶体２内の水蒸気の影響により検出電圧値と基準電圧値との差異が殆どなくなるため、水位の検出には適切ではない。また、検出電圧値が１．５（Ｖ）を越えるような基準抵抗１６を使用した場合、缶体２内の水位が電極棒１５を完全に越えた場合であっても、検出電圧値が基準電圧値よりも降下せず、従って水位の上昇を検出できないことがある。そこで、検出電圧値が０．１〜１．５（Ｖ）で、所定水位すなわち図６（ｃ）に示す水位（電極棒の上端面と同一水位）に到達したと判断できるような基準抵抗１６を設けるのが好ましい。ここでは、基準抵抗１６の抵抗値には、基準電圧値を０．２〜０．５（Ｖ）とできるように、２０〜１００ｋΩのものを使用しており、その中でも４７ｋΩのものが最適である。
【００２１】
なお、前記基準抵抗１６に可変抵抗を使用するのが好ましい。すなわち、缶体２内に供給する水には、水道水だけでなく、水道水に蒸留水を混合したもの等、電気抵抗値の異なるものが使用されることがある。また、長期に亘る使用により、電極棒１５の鍔部１９や缶体２の内面が溶出等によって変質し、導電性が変化することがある。そこで、基準抵抗１６の抵抗値を変更することにより、所定水位での導通時に於ける検出電圧値を調整し、検出感度を適正なものとする。つまり、使用条件に応じた誤検出のない感度とすることが可能である。
【００２２】
電極棒１５は、上端に鍔部１９が形成されると共に、下端部が缶体２を貫通し、装置本体１内に形成した台座部２０にネジ止めされている。電極棒１５の外周には円筒状の絶縁部材２１が配設されている。絶縁部材２１は、合成樹脂等の弾性材料で形成され、電極棒１５を台座部２０に螺合することにより、電極棒１５の鍔部１９と台座部２０との間で圧縮状態となる。これにより、台座部２０への電極棒１５の取付状態が安定する。
【００２３】
また、缶体２の底部には、後端側に注水口２２が形成されている。注水口２２から缶体２内への注水は、注水タンク１１から図示しない電磁弁により流量を調整されながら行われる。電極棒１５と注水口２２との間には、ヒータ４が配設されている。ヒータ４は、缶体２の底部に沿って配置され、通電により発熱して缶体２内に供給した水を沸騰させる。ヒータ４と注水口２２の間には、サーミスタ２３が配設され、缶体２内の温度が検出されている。このサーミスタ２３は缶体２内の空炊きを防止するためのものである。
【００２４】
また、缶体２の底部にはカバー２４が配設されている。カバー２４には複数の貫通孔２５が形成され、発生させた水蒸気がスムーズに上方空間へと供給できるようになっている。カバー２４の内面には、水流調整板２６が設けられている。この水流調整板２６は、ヒータ４と電極棒１５との間に位置し、缶体２の底面とは所定の隙間を形成する。これにより、注水口２２を介して缶体２内に供給された水は、一旦水流調整板２６によって流動状態を調整された後、電極棒１５へと流動する。このため、電極棒１５の鍔部１９が水没する前に水滴が付着して誤検出の原因となることを防止することが可能となる。
【００２５】
また、缶体２の後端面中央部には蒸気排出口２７が形成され、この蒸気排出口２７から図示しない配管を介して注水タンク１１内に蒸気を排出できるようになっている。
【００２６】
次に、前記構成からなる滅菌装置の動作について説明する。
【００２７】
まず、ドア６を開放して被滅菌部材３（例えば、ガーゼ等）を収容する。そして、電源を入力し、操作パネル９で、所望のモードを選択する。操作パネル９を操作することにより選択内容が確定し、滅菌処理が開始される。
【００２８】
滅菌処理が開始されると、注水タンク１１から缶体２内に給水される。供給される水は、缶体２の底部後端側に形成された注水口２２から流入し、前面側へと流動する。缶体２の底部にはカバー２４が配設されており、その前面側には水流調整板２６が設けられている。したがって、缶体２内を流動する水は、直接、電極棒１５へと流動することがなく、一旦、水流調整板２６によって流れを規制される。このため、流動水の乱れにより、電極棒１５の鍔部１９に水滴が付着することが防止され、水位の誤検出が回避される。
【００２９】
電極棒１５には、ＣＰＵ１７から所定周期のパルス電圧が印加される。缶体２内の水位が上昇し、図６（ａ）に示すように、電極棒１５の鍔部１９に至るまでは、缶体２と電極棒１５との間の抵抗が無限大となり、インバータ回路１８への入力電圧値は基準電圧値（高レベルしきい値）を超える所定値を維持する。その後、水位が上昇し、図６（ｂ）に示すように、電極棒１５の鍔部１９の下面に至ったとしても、基準抵抗１６の抵抗値を前述のように設定してあるので、検出電圧値が基準電圧値（低レベルしきい値）よりも降下することはない。なお、滅菌処理を連続して行う場合、缶体２内に水蒸気が残留し、電極棒１５と缶体２との間の電気抵抗値が低下して検出電圧値が降下することがあるが、前記同様、基準抵抗１６の抵抗値を前述のように設定してあるので、検出電圧値が基準電圧値（低レベルしきい値）よりも降下することはない。
【００３０】
水位が上昇し、図６（ｃ）に示すように、電極棒１５の鍔部１９が完全に水没すれば、電極と缶体２との間での電気抵抗値が低下し、検出電圧値が降下して基準電圧値（低レベルしきい値）よりも小さくなる。検出電圧は、図１０に示すように、ＣＰＵ１８から供給されるパルス電圧に応じたパルス波形となる。そこで、検出電圧値が基準電圧値（低レベルしきい値）よりも小さくなることにより、インバータ回路１８からのオン信号の出力回数を計数し、その回数が連続して所定回数（ここでは、６回）に到達したか否かを判断する。所定回数に到達すれば、缶体２内に供給した水が所定水位に到達したと判断し、図示しない電磁弁を閉鎖して注水タンク１１から缶体２内への供給を停止する。この場合、基準電圧値を前述のような範囲内のいずれかの値に設定してあるので、水位が電極棒１５の鍔部１９を越えても検出されないといった不具合を確実に回避することができる。
【００３１】
缶体２内への給水が完了すれば、ヒータ４に通電して加熱を開始する。供給した水が沸騰するまでの予備加熱段階では、所定周期（ここでは、３０秒）で、検出電圧値が基準電圧値（高レベルしきい値）よりも上昇することにより、インバータ回路１８からオフ信号のみが出力されていないか否かを判断する。図１０（ｂ）に示すように、検出電圧値が基準電圧値（高レベルしきい値）よりも大きくなり、インバータ回路１８からの出力がオフ信号のみとなれば、漏水等で水位が低下したと判断し、ブザーや操作パネル等により報知する。図１０（ａ）に示すように、検出電圧値が基準電圧値（低レベルしきい値）よりも小さい値を維持することにより所定周期でオン信号を出力していれば、ヒータ４による加熱を続行し、水蒸気を発生させることにより、被滅菌部材３を滅菌する。水蒸気は、蒸気排出口２７から図示しない配管を介して注水タンク１１内に還流される。その後、設定時間を経過することによりヒータ４への通電が遮断され、滅菌処理が終了する。
【００３２】
このように、前記滅菌装置によれば、電極棒１５にはパルス電圧を印加しているので、電極棒１５と缶体２が溶出したり、腐食したりする等の不具合を防止することができる。しかも、検出電圧値が基準電圧値（低レベルしきい値）よりも小さくなり、インバータ回路１８から出力されるオン信号が所定回数検出されることによって初めて所定水位に到達したと判断するようにしたので、誤検出を防止することが可能となる。また、基準抵抗１６の抵抗値を、所定水位の検出時に所望の電圧値（基準電圧値）が得られるように設定したので、水位の検出感度を良好なものとすることができ、誤検出を防止して常に一定水位となるように給水することが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、缶体の底部に絶縁部材を介して電極棒を突出させる構成としたので、少量の水を供給する場合であっても、水位の検出を適切に行うことができる。また、水位判定手段での水位判定に使用する基準電圧値を予め所定の値に設定するようにしたので、誤判定を防止して適切な滅菌処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態に係る滅菌装置のドアを開放した状態を示す斜視図である。
【図２】  本実施形態に係る滅菌装置の正面図である。
【図３】  図２の側面図である。
【図４】  図１の缶体を示す正面図である。
【図５】  図４の側面断面図である。
【図６】  図５の電極棒近傍の部分断面図で、（ａ）〜（ｃ）は給水時の水位の変化を示す。
【図７】  図５の電極棒及び缶体による水位検出のための回路図を示す。
【図８】  図１に示す操作パネルの正面図である。
【図９】  図７のインバータ回路での入力電圧と出力信号との関係を示すグラフである。
【図１０】  給水及び加熱工程と検出電圧値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…装置本体
１ａ…係止孔
１ｂ…ロック受部
２…缶体
３…被滅菌部材
４…ヒータ
５…ハンドル
６…ドア
６ａ…係止爪
６ｂ…ロック部
７…パッキン
８…圧力計
９…操作パネル
１０…電源スイッチ
１１…注水タンク
１２…注水蓋
１３…排水用ストレーナ
１４…排水受皿
１５…電極棒
１６…基準抵抗
１７…中央処理装置（ＣＰＵ：水位判定手段）
１８…インバータ回路
１９…鍔部
２０…台座部
２１…絶縁部材
２２…注水口
２３…サーミスタ
２４…カバー
２５…貫通孔
２６…水流調整板
２７…蒸気排出口
【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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【図９】
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【図１０】
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