(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被滅菌物を収容する滅菌室に飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気発生装置を具備する蒸気滅菌装置において、
該飽和水蒸気発生装置には、固体蓄熱材と液体蓄熱材とが充填されて成る蓄熱部内に、前記固体蓄熱材及び液体蓄熱材を加熱するヒータと供給された水を過熱して過熱水蒸気を吐出する伝熱管とが配設されている蓄熱槽と、
前記伝熱管から吐出された過熱水蒸気を加熱源に用い、貯留されている貯留水を加熱して飽和水蒸気を発生する飽和水蒸気発生槽とが設けられ、
且つ前記飽和水蒸気発生槽で生成された飽和水蒸気を前記滅菌室に供給する供給配管が設けられていることを特徴とする蒸気滅菌装置。
【請求項２】
蓄熱部内に充填された固体蓄熱材が、粒径の異なる固体蓄熱材から成り、前記蓄熱部内には、大粒径の固体蓄熱材の間隙に小粒径の固体蓄熱材が入り込むように充填されていると共に、前記固体蓄熱材の間隙に液体蓄熱材が充填されている請求項１記載の蒸気滅菌装置。
【請求項３】
飽和水蒸気発生装置の蓄熱槽の蓄熱部を形成する固体蓄熱材が、マグネシア、マグネタイト、シリカ及びアルミナから選ばれた一種又は二種以上の粒体である請求項１又は請求項２記載の蒸気滅菌装置。
【請求項４】
飽和水蒸気発生装置の蓄熱槽の蓄熱部を形成する液体蓄熱材が、硝酸塩である請求項１〜３のいずれか一項記載の蒸気滅菌装置。
【請求項５】
蒸気滅菌装置が、被滅菌物を収容する滅菌室が形成された内筒と、前記内筒の外側に形成された外筒と、前記内筒と外筒との間に形成され、前記滅菌室を加温する水蒸気が供給されるジャケット部とから成る本体部を具備し、且つ前記滅菌室に飽和水蒸気発生装置で生成された飽和水蒸気が直接供給される請求項１〜４のいずれか一項記載の蒸気滅菌装置。
【請求項６】
飽和水蒸気発生装置の蓄熱槽の蓄熱部を形成する固体蓄熱材及び液体蓄熱材を加熱するヒータが、電気ヒータである請求項１〜５のいずれか一項記載の蒸気滅菌装置。
【請求項７】
飽和水蒸気発生装置の飽和水蒸気発生槽で発生した飽和水蒸気中のドレンを取り除くドレン除去手段が設けられている請求項１〜６のいずれか一項記載の蒸気滅菌装置。
【請求項８】
飽和水蒸気発生装置の飽和水蒸気発生槽が、蓄熱槽から供給された過熱水蒸気を加熱源とする加熱ヒータによって貯留水が加熱されて飽和水蒸気を発生する蒸発槽と、前記蒸発槽に連通されて蒸発槽の貯留水のレベルを検出する検出手段が設けられたレベル検出槽とから成る請求項１〜７のいずれか一項記載の蒸気滅菌装置。
【請求項９】
飽和水蒸気発生装置の飽和水蒸気発生槽に供給する供給水を貯留する水供給槽が設けられ、且つ前記水供給槽内の供給水を加熱する加熱源として、前記飽和水蒸気発生槽で加熱源に用いられた過熱水蒸気のドレンが用いられるように、前記飽和水蒸気発生槽から水供給槽に至るドレン配管が設けられている請求項１〜８のいずれか一項記載の蒸気滅菌装置。
【請求項１０】
飽和水蒸気発生装置の飽和水蒸気発生槽に貯留されている貯留水が純水である請求項１〜９のいずれか一項記載の蒸気滅菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気滅菌装置に関し、更に詳細には被滅菌物を収容する滅菌室に飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気発生装置を具備する蒸気滅菌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
病院等では治療に用いられた包帯、メス、鉗子、手術着等の被滅菌物の滅菌には、通常、被滅菌物が収容された滅菌室を水蒸気によって加圧して所定の圧力・温度とした状態を一定時間保持する蒸気滅菌方法が採用されている。
従来、滅菌室に供給される水蒸気は、病院等に備えられた大型ボイラーから供給されているが、一般的に、大型ボイラーでは、その性能等を維持すべく水処理剤が添加された水を用いている。
この様に、水処理剤が添加された水を蒸発させて得た水蒸気中には、水処理剤が含有されている可能性がある。かかる水処理剤が含有された水蒸気によって滅菌がなされた被滅菌物には、水処理剤が付着するおそれがある。
このため、特開平９−２８５５２７号公報には、精密濾過、脱イオン処理等の水処理が施された純水を蒸発させて得た純水蒸気を滅菌室に供給する蒸気滅菌装置が提案されている。
【０００３】
この特許公報に掲載された蒸気滅菌装置を図８に示す。図８において、蒸気滅菌装置の本体部１００は、被滅菌物を収容する滅菌室１０２が形成された内筒１０４と、内筒１０４の外側に形成された外筒１０６と、内筒１０４と外筒１０６との間に形成されたジャケット部１０８とから構成される。
かかる図８に示す蒸気滅菌装置には、水供給配管１１２によって供給された純水を蒸発させて純水蒸気を発生させる蒸気発生装置１１０が設けられている。この蒸気発生装置１１０では、純水を蒸発させる熱源として用いられている蒸気は、通常の蒸気配管１２０から制御弁１１８、蒸気滅菌装置のジャケット部１０８、及び配管１１９を経由して供給される。このため、ジャケット部１０８に供給された蒸気は、内筒１０４の加温にも用いられている。
かかる蒸気発生装置１１０によって発生した純水蒸気は、制御弁１１４が途中に設けられた純水蒸気供給配管１１６を介して本体部１００の滅菌室１０２に直接供給される。
滅菌室１０２に供給されて被滅菌物を加熱して滅菌を施した純水蒸気は、排出配管１２２及び制御弁１２６が設けられた配管１２４を経由して排気される。更に、滅菌室１０２が大気圧まで低下したとき、制御弁１１４、１２６を閉じると共に、水封式真空ポンプ１３０を駆動して真空配管１３２に設けられた制御弁１２８を開にして滅菌室１０２を真空状態とする。滅菌の際に、純水蒸気の凝縮水に濡れた被滅菌物を乾燥するためである。
真空状態とされた滅菌室１０２を大気圧に戻して滅菌が施された被滅菌物を取り出す際には、フィルター１３４及び制御弁１３６が設けられた配管１３８を経由して清浄な空気を滅菌室１０２に供給する。
尚、水封式真空ポンプ１３０には、純水蒸気等を吸引して蒸発等によって喪失した封水は配管１３１を経由して供給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示す蒸気滅菌装置によれば、滅菌に用いる水蒸気として、純水を蒸発して得た純水蒸気を用いているため、水処理剤等が被滅菌物に付着するおそれを解消できる。
しかし、図８に示す蒸気滅菌装置には、純水を蒸発する蒸気発生装置１１０を新たに装着することが必要であるが、この蒸気発生装置１１０は大型化するため、図８の蒸気滅菌装置の全体も大型化する。
つまり、蒸気発生装置１１０の加熱源としては、ジャケット１０８を通過して温度が低下した飽和水蒸気を用いているため、加熱源としての飽和水蒸気と蒸純水蒸気との温度差を充分に大きくとれない。このため、蒸気発生装置１１０のヒータの伝熱面積を大とすることを要し、蒸気発生装置１１０が大型化する。
一方、大型ボイラーから過熱蒸気を取り出し、蒸気発生装置１１０の加熱源に用いることによって、加熱源としての過熱蒸気と純水蒸気との温度差を充分に大きくできるが、過熱蒸気を取り出すことは大型ボイラーの熱効率を低下するため適当ではない。
また、蒸気発生装置１１０の加熱源として大型ボイラーで発生した水蒸気を用いることは、蒸気発生装置１１０は、依然として大型ボイラーに従属した状態であって、大型ボイラーの負荷を何等軽減することにならず、却って大型ボイラーの負荷を増大することにもなる。
そこで、本発明の課題は、貯留水を加熱して飽和水蒸気を発生する加熱源を具備し且つ小型化し得る飽和水蒸気発生装置を具備する蒸気滅菌装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前記課題を解決すべく検討した結果、特開２０００−９７４９８号公報において提案された蓄熱槽によって加熱されて得た過熱水蒸気を、蒸気発生装置の加熱源に用いることによって、大型ボイラーで発生した水蒸気を用いることなく飽和水蒸気を発生することができ、且つ蒸気発生装置の小型化を図ることができること、この蒸気発生装置を具備する蒸気滅菌装置によれば、大型ボイラーの負荷の軽減も図ることができることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、被滅菌物を収容する滅菌室に飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気発生装置を具備する蒸気滅菌装置において、該飽和水蒸気発生装置には、固体蓄熱材と液体蓄熱材とが充填されて成る蓄熱部内に、前記固体蓄熱材及び液体蓄熱材から成る蓄熱材を加熱するヒータと供給された水を過熱して過熱水蒸気を吐出する伝熱管とが配設されている蓄熱槽と、前記伝熱管から吐出された過熱水蒸気を加熱源に用い、貯留されている貯留水を加熱して飽和水蒸気を発生する飽和水蒸気発生槽とが設けられ、且つ前記飽和水蒸気発生槽で生成された飽和水蒸気を前記滅菌室に供給する供給配管が設けられていることを特徴とする蒸気滅菌装置にある。
【０００６】
かかる本発明において、蓄熱部内に充填された固体蓄熱材として、粒径の異なる固体蓄熱材を用い、前記蓄熱部内に、大粒径の固体蓄熱材の間隙に小粒径の固体蓄熱材が入り込むように充填すると共に、前記固体蓄熱材の間隙に液体蓄熱材を充填することによって、蓄熱部内の単位体積当りの固体蓄熱材と液体蓄熱材との充填密度を大とすることができ、蓄熱部内に蓄熱される熱量も大とすることができる。
この固体蓄熱材としては、マグネシア、マグネタイト、シリカ及びアルミナから選ばれた一種又は二種以上の粒体を好適に用いることができ、固体蓄熱材と併用される液体蓄熱材としては、硝酸塩を好適に用いることができる。
また、蒸気滅菌装置の本体部を、被滅菌物を収容する滅菌室が形成された内筒と、前記内筒の外側に形成された外筒と、前記内筒と外筒との間に形成され、前記滅菌室を加温する水蒸気が供給されるジャケット部とから構成し、且つ前記滅菌室に飽和水蒸気発生装置で生成された飽和水蒸気を直接供給することによって、滅菌室に供給する飽和水蒸気とジャケット部に供給する水蒸気とを、各々の目的に合った最適の水蒸気を用いることができる。
【０００７】
かかる蓄熱槽の蓄熱部を形成する蓄熱材を加熱するヒータとしては、電気ヒータを用いることによって、蓄熱材の蓄熱に低コストの深夜電気を用いることができ、クリーンで且つ安価な飽和水蒸気を得ることができる。
更に、飽和水蒸気発生槽に供給する供給水を貯める水供給槽を設け、且つ前記水供給槽内の供給水を加熱する加熱源として、前記飽和水蒸気発生槽で加熱源に用いた過熱水蒸気のドレンを用いることができるように、前記飽和水蒸気発生槽から水供給槽に至るドレン配管を設けることによって、昇温された供給水を飽和水蒸気発生槽に供給でき、更に安価な飽和水蒸気を得ることができる。
また、飽和水蒸気発生槽を、蓄熱槽から供給された過熱水蒸気を加熱源とする加熱ヒータによって貯留水が加熱されて飽和水蒸気を発生する蒸発槽と、前記蒸発槽に連通されて蒸発槽の貯留水のレベルを検出する検出手段が設けられたレベル検出槽とから構成することによって、蒸発槽の加熱水レベルのコントロールを容易に行うことができる。
この様な、飽和水蒸気発生槽に発生した飽和水蒸気中のドレンを取り除くドレン除去手段を設けることにより、ドレンが除去された飽和水蒸気を得ることができる。
尚、飽和水蒸気発生装置の飽和水蒸気発生槽に貯留している貯留水を純水とすることにより、滅菌室に純水飽和水蒸気を供給できる。
【０００８】
本発明に係る蒸気滅菌装置に用いる飽和水蒸気発生装置を形成する蓄熱槽の蓄熱部には、固体蓄熱材と液体蓄熱材とから成る蓄熱材を高密度に充填することによって、蓄熱部内に蓄熱できる蓄熱量及び熱伝導を向上できる。このため、蓄熱部内にヒータの加熱に因り充分な熱量を蓄熱できる結果、蓄熱材を加熱するヒータが休止していても、蓄熱材に蓄熱された熱が伝熱管に供給され、伝熱管内に供給された水を直ちに過熱水蒸気とすることができる。
更に、かかる蓄熱槽によって得られた過熱水蒸気を飽和水蒸気発生槽に貯留された貯留水の加熱源に用いるため、過熱水蒸気と飽和水蒸気との温度差を充分に確保でき、飽和水蒸気発生槽の貯留水を加熱するヒータの伝熱面積を、飽和水蒸気を加熱源に用いる場合に比較して小さくできる。このため、飽和水蒸気発生装置の小型化を図ることができ、且つ休止状態から飽和水蒸気を短時間で発生することができる。
この様に、本発明に係る蒸気滅菌装置は、小型化でき且つ休止状態から飽和水蒸気を短時間で発生することのできる飽和水蒸気発生装置を具備しているため、蒸気滅菌装置の全体の小型化を図ることができ、且つ独自のサイクルで稼動することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る蒸気滅菌装置の一例を図１に示す。図１に示す蒸気滅菌装置には、被滅菌物を収容する滅菌室５２が形成された内筒５４と、内筒５４の外側に形成された外筒５６と、内筒５４と外筒５６との間に形成されたジャケット部５８とから構成される本体部５０が設けられている。
かかる図１に示す蒸気滅菌装置では、大型ボイラーで発生した水蒸気が、制御弁６０が設けられた蒸気配管６２を経由してジャケット部５８に供給され、内筒５４の加温のみに用いられる。内筒５４の加温に用いられて凝縮したドレンは、排出配管６４のドレントラップ６６を経由して系外に排出される。
また、滅菌室５２に大気が吸引されるように、フィルター６８及び制御弁７０が設けられた配管７２が滅菌室５２に連結されており、この配管７２の制御弁７０と滅菌室５２との間に、飽和水蒸気発生装置の供給配管４０が連結されており、供給配管４０に設けられた制御弁７４を開放することによって、滅菌室５２内に純水飽和水蒸気（純水蒸気）が直接供給される。
滅菌室５２に供給されて被滅菌物を加熱して滅菌を施した水蒸気のドレンは排出配管７６及びドレントラップ７８を経由して排出され、滅菌室５２内の水蒸気はドレントラップ７８をバイパスする制御弁８０を経由して排気される。
更に、滅菌室５２が大気圧まで低下したとき、制御弁８０を閉じると共に、水封式真空ポンプ８２駆動して真空配管８４に設けられた制御弁８６を開にして滅菌室５２を真空状態とする。滅菌の際に、純水蒸気の凝縮水に濡れた被滅菌物を乾燥するためである。
真空状態とされた滅菌室５２を大気圧に戻して滅菌が施された被滅菌物を取り出す際には、制御弁７０を開きフィルター６８を経由して清浄な空気を滅菌室５２に供給する。
尚、水封式真空ポンプ８２には、滅菌室５２内の水蒸気等を吸引して蒸発等によって喪失した封水は配管８８を経由して供給される。
【００１０】
かかる本体部５０の滅菌室５２内に純水飽和水蒸気（純水蒸気）を直接供給する飽和水蒸気発生装置は、図１に示す様に、蓄熱槽１０と飽和水蒸気発生槽１２とから成る。
この蓄熱槽１０には、伝熱管１６が配設されており、伝熱管１６の端部の一方にポンプ１４により水が供給され、他方の端部から過熱水蒸気が取り出される。伝熱管１６の他方の端部から取り出された過熱水蒸気は、飽和水蒸気発生槽１２を構成する蒸発槽１８内に設けられた加熱ヒータ２０に導かれ、蒸発槽１８に貯留されている貯留水２２を加熱して飽和水蒸気を発生しつつ凝縮する。
凝縮した過熱水蒸気のドレンは、ドレントラップ２４によって水蒸気と分離されてドレン配管２６によって系外に排出される。
ここで、ポンプ１４によって伝熱管１６に供給する水としては、伝熱管１６及び加熱ヒータ２０のスケールを防止する観点からマグネシウムやカルシウム等のイオンをイオン交換樹脂等で除去した処理水を供給することが好ましい。
【００１１】
また、飽和蒸気を発生する蒸発槽１８には、所定量の純水から成る貯留水２２を貯留しておくことが必要であるが、蒸発槽１８の貯留水２２の液面は泡等で乱れており、蒸発槽１８の平均的な貯留水２２のレベルを検出することは困難である。このため、図１に示す飽和水蒸気装置では、蒸発槽１８に連通配管２５，２５によって気相及び液相に連通されて蒸発槽１８の貯留水２２のレベルを検出する検出手段が設けられたレベル検出槽２８を設けている。このレベル検出槽２８では、蒸発槽１８に貯留された貯留水２２の液面の乱れは平均化されており、貯留水２２のレベルを容易に検出できる。
図１に示すレベル検出槽２８に用いた検出手段は、フロート式液面検出計３０であり、貯留水２２のレベルが低下すると、フロート式液面検出計３０のフロートが低下して純水供給配管３２の供給口が開くとと共に、純水供給配管３２に設けられたポンプ３４が駆動されて純水がレベル検出槽２８に供給される。
一方、供給された純水によって貯留水２２のレベルが一定値まで上昇すると、フロート式液面検出計３０のフロートが上昇して純水供給配管３２の供給口と閉じると共に、ポンプ３４の駆動を停止する。
尚、レベル検出槽２８を上下方向に移動可能に設けることによって、蒸発槽１８の貯留水２２のレベルを、加熱ヒータ２０の熱交換効率が最も良好なレベルに調整できる。
【００１２】
また、蒸発槽１８で発生した純水飽和水蒸気（以下、単に純水蒸気と称することがある）は、水蒸気取出配管３６から取り出され、飽和水蒸気中のドレンを取り除くドレン除去手段としてのサイクロン３８に供給される。
サイクロン３８によってドレンが除去された純水蒸気は、供給配管４０によって本体部５０の滅菌室５２に直接供給される。この純水蒸気には、大型ボイラーによって発生させた飽和水蒸気の如く、水処理剤が含まれておらず蒸気滅菌用として好適に使用できる。
ここで、レベル検出槽２８に供給される純水としては、精密濾過、脱イオン処理等の水処理が施されて得られた純水を用いることができる。
【００１３】
図１に示す飽和水蒸気発生装置で用いる蓄熱槽１０は、図２に示す構造のものである。図２に示す蓄熱槽１０は、個体蓄熱材と液体蓄熱材とが混合されて成る蓄熱材が充填されて成る蓄熱部４２内に、蓄熱材を加熱する電気ヒータ４４とポンプ１４によって水が供給される伝熱管１６とが配設されている。更に、この蓄熱部４２は、その外周面が断熱材４６によって覆われており、蓄熱部４２からの放熱を防止している。
かかる蓄熱部４２に充填された蓄熱材は、粒径の異なる固体蓄熱材と液体蓄熱材とから成り、大粒径の固体蓄熱材の間隙に小粒径の固体蓄熱材が入り込むように充填されている。更に、大粒径の固体蓄熱材と小粒径の固体蓄熱材との間隙には、液体蓄熱材が充填されている。
かかる蓄熱部４２における蓄熱材の充填の状態を図３に示す。図３（ａ）は、大粒径の固体蓄熱材４８ａと小粒径の固体蓄熱材４８ｂとの粒径が二種類の固体蓄熱材と液体蓄熱材５１とが充填された状態であって、大粒径の固体蓄熱材４８ａの間隙に小粒径の固体蓄熱材４８ｂが入り込んで充填され、固体蓄熱材４８ａ，４８ｂの間隙には液体蓄熱材５１が充填されている。
【００１４】
また、図３（ｂ）は、粒径が三種類の固体蓄熱材と液体蓄熱材５１とが充填された蓄熱部４２の状態を示す。この固体蓄熱材は、大粒径の固体蓄熱材４８ａ、小粒径の固体蓄熱材４８ｂ及び固体蓄熱材４８ａ，４８ｂの中間の粒径である中粒径の固体蓄熱材４８ｃから成り、大粒径の固体蓄熱材４８ａの間隙に中粒径の固体蓄熱材４８ｃが入り込んで充填されていると共に、固体蓄熱材４８ａ，４８ｃの間隙に小粒径の固体蓄熱材４８ｂが入り込むように充填されている。更に、充填された固体蓄熱材４８ａ，４８ｂ，４８ｃの間隙には、液体蓄熱材５１が充填されている。
この様に、図３（ａ）（ｂ）に示す様に、粒径の異なる固体蓄熱材が、大粒径の固体蓄熱材の間隙に小粒径の固体蓄熱材が入り込むように充填され、且つ固体蓄熱材の間隙に液体蓄熱材が充填されている蓄熱部４２では、固体蓄熱材と液体蓄熱材との充填密度を、粒径が一種類の固体蓄熱材と液体蓄熱材との充填密度に比較して向上でき、蓄熱量及び伝熱管１２への熱伝導を向上できる。
【００１５】
図３（ａ）（ｂ）に示す固体蓄熱材としては、マグネシア、マグネタイト、シリカ及びアルミナから選ばれた一種又は二種以上の粒体を好適に用いることができ、液体蓄熱材としては、硝酸塩を好適に用いることができる。硝酸塩は、室温では固体であるが、１４２℃以上では溶融して液体となる。
ここで、固体蓄熱材としての粒径７〜１０ｍｍの大粒径マグネシア及び粒径１ｍｍ以下の小粒径マグネシアから成るマグネシア１８００ｋｇと、液体蓄熱材としての硝酸塩３７０ｋｇとを充填して蓄熱部４２を形成した。蓄熱部４２を形成する蓄熱材の組成は、大粒径マグネシア５５％、小粒径マグネシア２５％、及び硝酸塩２０％である。
かかる蓄熱部４２に、２７ｋＷの電気ヒータ４４と伝熱面積が３．４ｍ2となるように伝熱管１６を挿入し、且つ蓄熱部４２を断熱材４６で取り囲み蓄熱槽１０を形成した。この断熱材４６としては、主成分が酸化ケイ素と酸化チタンから成る微細多孔構造の厚さ５０ｍｍの断熱材を用いた。形成した蓄熱槽１０は、幅８３０ｍｍ、横１２００ｍｍ、高さ１９００ｍｍのサイズで且つ重さ３０００ｋｇのものであった。
【００１６】
次いで、形成した蓄熱槽１０の電気ヒータ４４に夜間１０時間ほど通電した後、伝熱管１６の出口圧力が０．５ＭＰａとなる様に、ポンプ１４によって伝熱管１６の入口に水を連続供給し、伝熱管１６の出口から吐出される蒸気温度及び蓄熱材温度を調査した。その結果を図４に示す。
図４において、蓄熱材温度の曲線Ａは伝熱管１６の入口近傍の蓄熱材温度曲線、曲線Ｂは伝熱管１６の中間近傍の蓄熱材温度曲線、及び曲線Ｃは伝熱管１６の出口近傍の蓄熱材温度曲線を各々示す。また、発生蒸気温度とは、伝熱管１６の出口から吐出される蒸気温度である。更に、伝熱管１６の出口から吐出される蒸気温度と伝熱管１６に供給される水量とから出熱量を計算し、出熱量の経時変化を図４に併せて示した。
図４から明らかな様に、蓄熱槽１０の蓄熱材は、電気ヒータ４４の加熱によって５００℃もの高温に加熱されており、伝熱管１６から吐出される水蒸気も５００℃の過熱水蒸気である。しかも、５００℃の過熱水蒸気を連続して４時間ほど吐出することができる。吐出される過熱水蒸気の温度が５００℃以下に低下しても、依然として過熱水蒸気を吐出することができ、過熱水蒸気を連続して８時間以上も吐出することができる。その結果、出熱量は出熱開始から７時間３０分程度まで安定していた。
【００１７】
このことは、蓄熱材の温度も、出熱開始と共に伝熱管１２の入口近傍が低下し、出熱開始から２時間３０分経過後に伝熱管１２の中央部近傍が低下し始め、５時間経過後に伝熱管１２の出口近郷が低下し始めることからも理解される。つまり、蓄熱部２４内に蓄熱された熱の取り出し箇所が、出熱に伴って伝熱管１２の入口近傍の蓄熱材から出口近傍の蓄熱材へと順次移動しているため、伝熱管１２から吐出される過熱蒸気の温度及び出熱量を安定化できる。
また、電気ヒータ４４を用いることによって、クリーンなエネルギーである電気によって蓄熱材を加熱でき、且つ低コストな深夜電力によって蓄熱材を加熱できるため、クリーンで且つ安価な過熱水蒸気を得ることができる。
ここで、過熱水蒸気を連続して８時間以上も吐出することができる通常のボイラー、つまり重油等の燃料を炊くボイラーでは、燃料タンク、燃料配管、空気ダクト、排ガスダクト等の付属設備を必要とし、そのサイズが極めて大きくなる。この点、図２に示す蓄熱槽では、電気ヒータ４４を蓄熱材の加熱ヒータとして採用するため、燃料タンク等の付属設備を不用とすることができ、蓄熱槽を極めてコンパクトとすることができる。
【００１８】
ところで、蓄熱槽１０の伝熱管１７の出口から吐出される過熱水蒸気に水を滴下し調湿を施して飽和水蒸気とすることも理論的には可能であるが、調湿が困難であり、特に飽和水蒸気の使用量が短時間で変動する場合には、極めて困難である。
この点、図１に示す飽和水蒸気発生装置では、蓄熱槽１０の伝熱管１７の出口から吐出される過熱水蒸気を飽和水蒸気発生槽１２の蒸発槽１８内に設けた加熱ヒータ２０に導き、蒸発槽１８の純水から成る貯留水２２を加熱する加熱源として用いて飽和水蒸気を発生するため、飽和水蒸気の使用量が短時間で変動する蒸気滅菌装置の飽和水蒸気の供給装置として用いることができる。
【００１９】
図１に示す蒸気滅菌装置を用いた被滅菌物の蒸気滅菌行程を、図５に示す滅菌室５２の内圧の経時変化によって説明する。
蒸気滅菌工程は、滅菌室５２の内圧の経時変化を示し、蒸気滅菌の一サイクルは、コンディショニング（真空）行程、滅菌行程、排気行程、乾燥行程、及び完了行程の各行程から成る。
先ず、被滅菌物が収納された滅菌室５２を気密状態とした後、コンディショニング（真空）行程に入る。このコンディショニング（真空）行程では、大型ボイラーから供給される蒸気を制御弁６０を開いてジャケット部５８に導入して滅菌室５２を加熱し、水封式真空ポンプ８２を駆動すると共に、制御弁８６を開いて滅菌室５２内の空気を排気して真空状態とする。
次いで、蒸発槽１８で発生して水蒸気取出配管３６から取り出され、サイクロン３８によってドレンを取り除かれた純水蒸気を、制御弁７４を開いて滅菌室５２内に給蒸し、滅菌室５２の圧力を上昇させて被滅菌物を加温する。
【００２０】
更に、制御弁８０を開いて滅菌室５２を加圧する水蒸気を放出して大気圧とした後、水封式真空ポンプ８２を駆動すると共に、制御弁８６を開いて真空状態とする。その後、再度、真空状態の滅菌室５２に純水蒸気を給蒸する給蒸―排気の操作を複数回繰り返し、被滅菌物を充分に加温する。このコンディショニング（真空）行程は、被滅菌物の内部の空気を確実に排除し、後述する様に、滅菌室１２に給蒸して被滅菌物を滅菌温度に加温する際に、被滅菌物の内部温度も表面温度と同程度に昇温させるためである。
かかるコンディショニング（真空）行程で被滅菌物を充分に加温した後、滅菌室５２に、制御弁７４を開き純水蒸気を給蒸して所定圧力まで昇圧した後、滅菌室５２を所定の圧力・温度で所定時間保持する。かかる保持によって、滅菌室５２内の被滅菌物に付着していた細菌等を滅菌することができる。
【００２１】
その後、滅菌室５２を所定圧力に加圧していた加圧蒸気を、制御弁８０を開いて排気した後、滅菌行程で濡れた被滅菌物を乾燥する乾燥行程に入る。
この乾燥行程では、加圧蒸気が排気されて大気圧となった滅菌室５２内を、制御弁８を開き（制御弁８０を閉）且つ水封式真空ポンプ８２を駆動することによって、滅菌室５２を真空状態として被滅菌物の水分を蒸発する。
但し、水分の蒸発に伴い被滅菌物の温度が低下するため、被滅菌物から水分を蒸発し易くすべく、制御弁７０を開いて加温された清浄な空気を滅菌室５２内に導入し、滅菌室５２内を大気圧近傍まで昇圧して被滅菌物を昇温する。更に、昇温した被滅菌物を乾燥すべく、再度、滅菌室５２内を真空状態とした後、加温された清浄な空気を供給する操作を複数回繰り返し、被滅菌物を充分に乾燥する。被滅菌物の乾燥が不充分の場合は、被滅菌物を滅菌室５２から取り出したとき、空気中の細菌等が被滅菌物に付着して増殖を始めるおそれがあるためである。
かかる乾燥行程が完了した際に、滅菌室５２内に制御弁７０を開いて清浄な空気を導入して滅菌を完了する。
尚、ジャケット部５８への水蒸気は、蒸気滅菌の各行程を通じて供給されており、常に滅菌室５２を加温している。
【００２２】
図５に示す滅菌室５２の内圧の経時変化から明らかな様に、コンディショニング（真空）行程及び滅菌工程では、純水蒸気を間欠的に滅菌室５２に給蒸しているが、蓄熱槽１０を具備する飽和水蒸気発生装置からの純水蒸気の給蒸速度等には何等問題はなかった。
しかも、この飽和水蒸気発生装置は、コンパクトであるため、蒸気滅菌装置の本体５０の背面側や側面等に容易に装着できる。
更に、滅菌室５２に大型ボイラーから供給される水蒸気を用いている従来の蒸気滅菌装置でも、図１に示す飽和水蒸気発生装置を容易に設置でき、滅菌室５２に純水蒸気を供給できる。
また、蒸気滅菌装置を緊急に稼動させることが必要となっても、図１に示す飽和水蒸気発生装置によれば、極めて短時間で飽和水蒸気を発生させることができ、容易に蒸気滅菌装置を稼動できる。
【００２３】
以上、述べてきた図１に示す飽和水蒸気発生装置では、純水をポンプ３４によって蒸発槽１８に連結されたレベル検出槽２８に供給されているが、図６に示す様に、予め暖められた純水をレベル検出槽２８に供給することによって、蒸発槽１８での飽和水蒸気の発生に必要な熱量を減少でき好ましい。
図６に示す飽和水蒸気発生装置では、蒸発槽１８に純水を供給する水供給槽９０内に加熱ヒータ９２を設け、蒸発槽１８の貯留水２２を加熱して凝縮した過熱水蒸気のドレンをドレントラップ２４及びドレン配管２６を経由して加熱ヒータ９２に供給し、水供給槽９０内の純水を加熱する。加熱された純水は、ポンプ３４によってレベル検出槽２８に供給する。
また、図１及び図６においては、蓄熱槽１０の伝熱管１６に供給される水とレベル検出槽２８に供給される純水とは異なる種類の水であったが、伝熱管１６に供給する水を純水とすると、図８に示す様に、同一の水供給槽９０から蓄熱槽１０の伝熱管１６及びレベル検出槽２８に供給できる。
この様に、伝熱槽１０の伝熱管１６及びレベル検出槽２８に純水を供給すると、蒸発槽１８内に設けられた加熱ヒータ２０の下方側にドレン及び過熱水蒸気の一部を抜き出す抜出配管９６を設け、過熱水蒸気及びそのドレンの一部を直接蒸発槽１８の貯留水２２中に吹き込むことができ、熱効率上好ましい。
更に、ドレン配管２６にドレントラップ２４から排出されたドレンは、水供給槽９０に戻すことができ、水供給槽９０内の純水の加熱及び循環再利用を図ることができる。加熱された純水を蓄熱槽１０の伝熱管１６に供給することによって、高温に加熱されている伝熱管１６に低温の純水を供給することに因る熱ショックの緩和を図ることもできる。
【００２４】
以上の説明では、蓄熱部４２内には、粒径の異なる固体蓄熱材を充填し、大粒径の固体蓄熱材の間隙に小粒径の固体蓄熱材が入り込むように充填すると共に、固体蓄熱材の間隙に液体蓄熱材を充填しているが、小型の蒸気滅菌装置では、飽和水蒸気使用量が少なく蓄熱槽１０の蓄熱量も少なくて済む場合は、実質的に同一粒径の固体蓄熱材と液体蓄熱材とを蓄熱部４２に充填してもよい。
また、図１、図６及び図７では、純水をレベル検出槽２８に供給しているが、純水蒸気を供給することが必要でない場合には、水道水等をイオン交換樹脂等で処理してマグネシウムやカルシウム等のイオンを除去した処理水を用いることによって、加熱ヒータ２０のスケール発生に起因する伝熱効率の低下等を防止できる。
更に、蓄熱槽１０の蓄熱材を加熱するヒータとして、電気ヒータ４４を用いているが、例えばプラントからの高温排ガスやボイラーからの排蒸気等を利用したヒータであってもよい。
尚、蒸気滅菌装置の本体部５０を複数個設けた場合であっても、複数個の本体部５０を同時に使用することがない場合には、蓄熱槽１０を複数個の本体部５０で共用してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る蒸気滅菌装置は、貯留水を加熱して飽和水蒸気を発生する加熱源を具備し且つ小型化し得る飽和水蒸気発生装置を具備しているため、従来の大型ボイラーとは別個に飽和水蒸気を生成することができ、大型ボイラーの能力限界であっても、更に飽和水蒸気を消費する蒸気滅菌装置を増設できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気滅菌装置の一例を説明する略線図である。
【図２】図１に示す蒸気滅菌装置の飽和水蒸気発生装置に用いられている蓄熱槽１０の構造を説明するための断面図である。
【図３】蓄熱槽１０を形成する蓄熱部４２における蓄熱材の充填の状態を説明する説明図である。
【図４】図２に示す蓄熱槽１０の出力特性の経時変化を示すグラフである。
【図５】図１に示す蒸気滅菌装置を用いた被滅菌物の蒸気滅菌行程を説明する説明図である。
【図６】本発明に係る蒸気滅菌装置に用いる飽和水蒸気発生装置の他の例を説明する略線図である。
【図７】本発明に係る蒸気滅菌装置に用いる飽和水蒸気発生装置の他の例を説明する略線図である。
【図８】従来の蒸気滅菌装置を説明する略線図である。
【符号の説明】
１０  蓄熱槽
１２  飽和水蒸気発生槽
１６  伝熱管
１８  蒸発槽
２０  加熱ヒータ
２２  貯留水
２４  ドレントラップ
２５  連通配管
２６  ドレン配管
２８  レベル検出槽
３０  フロート式液面検出計
４０  飽和水蒸気の供給配管
４２  蓄熱部
４４  電気ヒータ
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ  固体蓄熱材
５０  本体部
５１  液体蓄熱材
５２  本体部
５４  内筒
５６  外筒
５８  ジャケット部
【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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