(57)【要約】【課題】ｗｅｔタイプ（溶液使用）の窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去（ｄｅＮＯｘ）装置において、コンパクトな構成で実現する。【解決手段】溶液とＮＯｘガスとを剪断方式のマイクロバブル発生器のミキサー５４で混合しｄｅＮＯｘ反応を行わせる。ミキサー５４は、筒状に形成され、軸方向上流側のガイドベーン室５４１と、下流側のカッター室５４２と、カッター室５４２にＮＯｘガスを注入するエゼクターパイプ５４３とを備える。前段のポンプから溶液が注入されると、ガイドベーン室５４１のカッター５４１１，５４１２で螺旋回転が与えられ、カッター室５４２のキノコ状の衝突体５４２１で注入されたＮＯｘガスとともに超微細に砕かれて、マイクロバブルとなる。これによって、ＮＯｘガスの溶液内での滞留時間を長くし、また接触面積を多くすることで反応効率を高め、高いｄｅＮＯｘ機能をコンパクトに実現できる。【選択図】図３
2013000604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロバブル発生器と、
前記マイクロバブル発生器内に充填され、少なくとも窒素酸化物ガスと反応する溶液と、
前記溶液を前記マイクロバブル発生器に圧送する第１のポンプと、
前記マイクロバブル発生器からのマイクロバブルを含んだ溶液を蓄積する貯留槽とを含み、
前記マイクロバブル発生器にて、前記窒素酸化物ガスを、前記溶液にマイクロバブル化して溶け込ませることを特徴とする窒素酸化物の除去装置。
【請求項２】
前記マイクロバブル発生器は、
剪断方式のマイクロバブル発生器であり、その外形が筒状に形成され、
前記溶液が前記第１のポンプから圧送され、その溶液を前記筒の周方向に螺旋回転させるガイドベーン室と、
前記ガイドベーン室の後方で、かつ軸直角断面の中心付近に開口を有し、前記開口から前記窒素酸化物ガスを導入して前記溶液に混合するエゼクターパイプと、
前記ガイドベーン室に連なり、内壁面にキノコ状の突起を有することで、前記ガイドベーン室から送られてきた溶液と、前記開口から送られてきた窒素酸化物ガスとを共に微細に粉砕し、得られたミクロな気泡粒子群を衝突・反応させることで、前記マイクロバブルを発生させるカレントカッター室とを備えて構成されることを特徴とする請求項１記載の窒素酸化物の除去装置。
【請求項３】
前記窒素酸化物ガスを加圧して前記マイクロバブル発生器に圧送する第２のポンプを備えることを特徴とする請求項１または２記載の窒素酸化物の除去装置。
【請求項４】
前記溶液の流量／ガスの流量の比率は、０．６６以上、特に好ましくは１．１５以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒素酸化物の除去装置。
【請求項５】
前記溶液は、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）、アスコルビン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ６）の水溶液、またはそれらの一部の混合溶液、もしくは前記の溶液のＮａをＫや他の金属イオンに置換した溶液、或いは前記亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）の陰イオンが第一電離した成分（それぞれＮａＨＳＯ３、ＮａＨＳ２Ｏ３、ＮａＨＳ）の水溶液であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒素酸化物の除去装置。
【請求項６】
前記溶液は、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）水溶液、または前記亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）とチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）との混合水溶液であることを特徴とする請求項５記載の窒素酸化物の除去装置。
【請求項７】
前記貯留槽から外気へは、開閉制御可能な弁または逆止弁が介在されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒素酸化物の除去装置。
【請求項８】
前記窒素酸化物ガスを生成するガス供給源と、
前記ガス供給源から供給された窒素酸化物ガスが充填され、滅菌処理を行うべき処理室と、
前記処理室で使用された前記窒素酸化物ガスを無害化する前記請求項１〜７のいずれか１項に記載の窒素酸化物の除去装置とを備えて構成されることを特徴とする滅菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素酸化物の除去装置およびそれを用いる滅菌装置に関し、特に前記滅菌装置における滅菌の手段として、二酸化窒素ガスを用いるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用器具や食品包装材などの被処理物を処理室に収容し、高度に滅菌する滅菌装置や、或いは前記処理室がクリーンルームやアイソレータなどの場合で該処理室自体を滅菌処理する滅菌装置において、たとえば特許文献１には、前記被処理物の処理に窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスを用いることが示されている。詳しくは、特許文献１では、窒素ガスと酸素ガスとの混合気体をプラズマ発生室に導入し、その混合気体をプラズマ化して前記窒素酸化物ガスを生成し、その窒素酸化物ガスを食品に付着した大腸菌の殺菌用に用いている。
【０００３】
しかしながら、前記窒素酸化物ガスによる滅菌効率は良いとは言えず、滅菌効率改善の要請があった。そこで本件出願人は、鋭意研究を重ねた結果、細菌類の滅菌に寄与するのは、前記窒素酸化物（ＮＯｘ）のうち、実質的に二酸化窒素（ＮＯ２）であることを見出し、特許文献２において、純度の高い二酸化窒素ガスを生成することができる方法、および該方法によって生成された二酸化窒素ガスを貯留する装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１６２２７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０２４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
その特許文献２によれば、高い滅菌効果を得ることができるものの、生成した二酸化窒素（ＮＯ２）は、使用後、無害化（ｄｅＮＯｘ）して排出している。その二酸化窒素（ＮＯ２）ガスの無害化処理を行う装置は、大きく、効率が悪いという問題がある。すなわち、従来のｗｅｔタイプ（溶液使用）の除去装置の場合、前記窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスを、還元可能な溶液のシャワー中に通過させることで除去（ｄｅＮＯｘ）の反応を行わせているので、大型である。また、入力ガスの濃度が１０００ｐｐｍに対して、排出ガスの濃度が１０ｐｐｍと、除去効率も悪い。特に医療用の滅菌装置の場合、短時間で処理するためにガス濃度が高く、５００００ｐｐｍにも達する。一方、ｄｒｙタイプ（触媒使用）の除去装置は、高いｄｅＮＯｘ機能を有し、ｗｅｔタイプより小型であるものの、依然としてサイズが大きいという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、ｄｒｙタイプ（触媒使用）の除去装置と同様の高いｄｅＮＯｘ機能を、ｗｅｔタイプの除去装置でありながら、コンパクトな構成で実現することができる窒素酸化物の除去装置およびそれを用いる滅菌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の窒素酸化物の除去装置は、マイクロバブル発生器と、前記マイクロバブル発生器内に充填され、少なくとも窒素酸化物ガスと反応する溶液と、前記溶液を前記マイクロバブル発生器に圧送する第１のポンプと、前記マイクロバブル発生器からのマイクロバブルを含んだ溶液を蓄積する貯留槽とを含み、前記マイクロバブル発生器にて、前記窒素酸化物ガスを、前記溶液にマイクロバブル化して溶け込ませることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、ｗｅｔタイプ（溶液使用）の窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去（ｄｅＮＯｘ）装置において、従来の装置では、窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスを還元可能な溶液のシャワー中に前記ＮＯｘガスを通過させることで除去（ｄｅＮＯｘ）、すなわち窒素（Ｎ２）ガスへの還元の反応を行わせているのに対して、本発明では、溶液と窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスとを、半導体製造等でオゾン水の作成などに用いられるマイクロバブル発生器において混合し、除去（ｄｅＮＯｘ）の反応を行わせる。
【０００９】
詳しくは、前記溶液を、第１のポンプによって前記マイクロバブル発生器に圧送する。その際、マイクロバブル発生器の取り込み側において、負圧吸引、或いは別の（第２の）ポンプによる圧で前記溶液に窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスが混合され、さらにその混合溶液中の窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスがマイクロバブル化されて前記溶液に溶け込ませられる。こうして、前記窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスの溶液内での滞留時間を長くし、また窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスが溶液と接触する表面積を多くすることで、反応効率が高まり、前記窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスは、効率的に除去、たとえば窒素（Ｎ２）ガスに還元され、貯留槽にて気液分離されて外部へ排出される。
【００１０】
したがって、ｄｒｙタイプ（触媒使用）の除去装置と同様の高いｄｅＮＯｘ機能を、ｗｅｔタイプの除去装置でありながら、コンパクトな構成で実現することができる。
【００１１】
また、本発明の窒素酸化物の除去装置では、前記マイクロバブル発生器は、剪断方式のマイクロバブル発生器であり、その外形が筒状に形成され、前記溶液が前記第１のポンプから圧送され、その溶液を前記筒の周方向に螺旋回転させるガイドベーン室と、前記ガイドベーン室の後方（カレントカッター室の入り口付近）で、かつ軸直角断面の中心付近に開口を有し、前記開口から窒素酸化物ガスを導入して前記溶液に混合するエゼクターパイプと、前記ガイドベーン室に連なり、内壁面にキノコ状の突起を有することで、前記ガイドベーン室から送られてきた溶液と、前記開口から送られてきた窒素酸化物ガスとを共に微細に粉砕し、得られたミクロな気泡粒子群を衝突・反応させることで、前記マイクロバブルを発生させるカレントカッター室とを備えて構成されることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によるマイクロバブル発生器は、剪断方式でマイクロバブルを発生することができる。そして、このような構成のマイクロバブル発生器は、任意のスケールで作製可能で、原理的には、処理ガス流量で１０Ｌ／ｍｉｎの小サイズのものから、１０ｍ３／ｍｉｎの大サイズのものまで、スケールアップが容易である。
【００１３】
さらにまた、本発明の窒素酸化物の除去装置では、前記窒素酸化物ガスを加圧して前記マイクロバブル発生器に圧送する第２のポンプを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、マイクロバブル発生器がエゼクター方式になっていると、第１のポンプによって溶液が正常に流れる限り、ガス入口は負圧で吸い込み可能である。しかしながら、窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスに対しても、第２のポンプを設けてマイクロバブル発生器に圧送することで、更にガス流量を稼ぐことができる。
【００１５】
また、本発明の窒素酸化物の除去装置では、前記溶液の流量／ガスの流量の比率は、０．６６以上、特に好ましくは１．１５以上であることを特徴とする。
【００１６】
上記のように、本件発明者の実験結果によれば、０．６６以上でマイクロバブルを生成することができ、１．１５以上で好適なマイクロバブルを生成することができる。
【００１７】
さらにまた、本発明の窒素酸化物の除去装置では、前記溶液は、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）、アスコルビン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ６）の水溶液、またはそれらの一部の混合溶液、もしくは前記の溶液のＮａをＫや他の金属イオンに置換した溶液、或いは前記亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）の陰イオンが第一電離した成分（それぞれＮａＨＳＯ３、ＮａＨＳ２Ｏ３、ＮａＨＳ）の水溶液であることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、上記の各溶液を用いることで、前述のような窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスを、窒素（Ｎ２）ガスに還元することができる。
【００１９】
また、本発明の窒素酸化物の除去装置では、前記溶液は、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）水溶液、または前記亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）とチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）との混合水溶液であることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、特に効率良く窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することができる。
【００２１】
さらにまた、本発明の窒素酸化物の除去装置では、前記貯留槽から外気へは、開閉制御可能な弁または逆止弁が介在されていることを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、気液分離された窒素ガス（Ｎ２）および他のガスが、貯留槽内で所定の圧以上となると、弁を開放させて外部に排出することができる。
【００２３】
したがって、貯留槽は、常時外部に開放しておらず、必要なときだけ外部に開放するので、溶液の劣化（酸化）を防止することができる。
【００２４】
また、本発明の滅菌装置は、前記窒素酸化物ガスを生成するガス供給源と、前記ガス供給源から供給された窒素酸化物ガスが充填され、滅菌処理を行うべき処理室と、前記処理室で使用された前記窒素酸化物ガスを無害化する前記の窒素酸化物の除去装置とを備えて構成されることを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、滅菌処理を行うべき処理室を備え、該処理室に収容した被処理物を、或いは該処理室が無菌室等の場合で該処理室自体を、滅菌処理を行う滅菌装置において、前記処理室には、ガス供給源から、滅菌処理用の二酸化窒素ガスなどの前記窒素酸化物ガスを供給して充填を行い、処理後の窒素酸化物ガスは、前記の窒素酸化物の除去装置で無害化する。
【００２６】
したがって、窒素酸化物ガスで滅菌処理を行うにあたって、人体に有害な該窒素酸化物を、無害化して排出することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の窒素酸化物の除去装置は、以上のように、ｗｅｔタイプ（溶液使用）の窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去（ｄｅＮＯｘ）装置において、溶液と窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスとを、半導体製造等でオゾン水の作成などに用いられるマイクロバブル発生器において混合し、除去（ｄｅＮＯｘ）の反応を行わせる。
【００２８】
それゆえ、前記窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスの溶液内での滞留時間を長くし、また窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスが溶液と接触する表面積を多くすることで、反応効率が高め、ｄｒｙタイプ（触媒使用）の除去装置と同様の高いｄｅＮＯｘ機能を、ｗｅｔタイプの除去装置でありながら、コンパクトな構成で実現することができる。
【００２９】
また、本発明の滅菌装置は、以上のように、滅菌処理を行うべき処理室を備える滅菌装置において、前記処理室には、ガス供給源から、滅菌処理用の二酸化窒素ガスなどの前記窒素酸化物ガスを供給して充填を行い、処理後の窒素酸化物ガスは、前記の窒素酸化物の除去装置で無害化する。
【００３０】
それゆえ、窒素酸化物ガスで滅菌処理を行うにあたって、人体に有害な該窒素酸化物を、無害化して排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の一形態に係る滅菌装置のブロック図である。
【図２】図１で示す滅菌装置におけるマイクロ波供給装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】図１で示す滅菌システムの排気系統におけるミキサーとして用いられるマイクロバブル発生器の一構造例を示す軸線方向断面図である。
【図４】図３で示すマイクロバブル発生器の軸方向出口側から見た側面図である。
【図５】図１で示す滅菌システムにおける排気系統の具体的な構造図である。
【図６】前記滅菌装置の電気的な制御構成を示すブロック図である。
【図７】図６の制御装置による滅菌装置の制御動作を示すタイミングチャートである。
【図８】図７の各工程における第１〜第３、第５ポンプの制御状態を示す表形式の図である。
【図９】図７の各工程における第１〜第９電磁弁の制御状態を示す表形式の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の実施の一形態に係る滅菌装置１のブロック図である。この滅菌装置１は、滅菌処理を行うべき処理室としてメインチャンバ１１を備え、該処理室に収容した被処理物、たとえばメス、鉗子、カテーテルなどの医療用器具や、包装シート、トレイ、ボトルなどの食品包装材に、プラズマによって生成された滅菌剤を作用させて滅菌処理を施すための装置である。
【００３３】
本実施形態では、空気を原料ガスとして、その空気を前記プラズマ処理することで生成された二酸化窒素（ＮＯ２）ガスを前記滅菌剤として用いる例を示す。したがって、本実施の形態の滅菌装置１では、原料ガスの取り扱いが容易であり、コストダウンを図ることができるとともに、人体に有害な二酸化窒素ガスを、必要な場所で、必要な量だけ作成することができる。なお、処理室としては、クリーンルームやアイソレータ等の該処理室自体が滅菌処理されるものであってもよい。
【００３４】
滅菌装置１は、大略的に、メインチャンバ１１と、サブチャンバ１２と、吸気系統２０と、ガス供給源３０と、連係系統４０と、排気系統５０とを備えて構成される。前記の系統２０〜５０の適所には、第１〜第９電磁弁Ｖ１〜Ｖ９と、第１〜第５ポンプＰ１〜Ｐ５とが配置されている。
【００３５】
メインチャンバ１１は、前記の被処理物が収容される密閉空間を提供するチャンバであり、たとえばステンレス鋼などで構成され、高度の真空引きに対応できる耐圧構造を備えた大容量のチャンバである。図示は省略しているが、メインチャンバ１１には被処理物を搬出入するためのドアが備えられ、その内部には、被処理物を積載するための処理トレイ等が適宜備えられている。
【００３６】
メインチャンバ１１には、前記二酸化窒素ガスの濃度を計測する第１濃度センサ１１１と、チャンバ内の圧力を検出する第１圧力センサ１１２とが備えられている。前記メインチャンバ１１は、短時間で滅菌処理を完了するために、運転中は極めて高濃度、たとえば５００００ｐｐｍの二酸化窒素ガスが充填されるので、前記第１濃度センサ１１１は、滅菌処理後に該メインチャンバ１１を開放するにあたり、充分に濃度が下がったことの確認用に、その計測値が参照される。前記第１圧力センサ１１２は、メインチャンバ１１内の減圧状態、すなわち減圧と、それに伴う乾燥状況を判断し、前記二酸化窒素ガスの充填開始の判断に使用されるセンサである。この他、メインチャンバ１１には、温度センサ、湿度センサ、或いはオゾンセンサ等の各種物理量センサが備えられていてもよい。
【００３７】
サブチャンバ１２は、ガス供給源３０と協働して、該ガス供給源３０において常圧下で生成された前記二酸化窒素ガスを、その濃度を上げつつ蓄積するものであり、前記ガス供給源３０と前記二酸化窒素ガスの循環経路を形成する。このサブチャンバ１２は、前記メインチャンバ１１と同様に、たとえばステンレス鋼などで構成され、高度の真空引きに対応できる耐圧構造を備えた比較的小容量のチャンバである。このサブチャンバ１２内にも、二酸化窒素ガスの濃度を計測する第２濃度センサ１２１と、チャンバ内の圧力を検出する第２圧力センサ１２２とが備えられている。第２濃度センサ１２１の計測値は、たとえば前記二酸化窒素ガスがメインチャンバ１１へ充填される規定の濃度に達した否かを確認するために参照される。
【００３８】
吸気系統２０は、前記サブチャンバ１２、もしくはサブチャンバ１２およびメインチャンバ１１の双方に乾燥した外気（空気）を導入させるための配管系統である。吸気系統２０は、第１ポンプＰ１、エアドライヤ２１、湿度センサ２２、第１電磁弁Ｖ１、第１常圧配管２０１および第１真空配管２０２を含む。第１常圧配管２０１は、第１ポンプＰ１と第１電磁弁Ｖ１との間を接続する配管であり、その経路中にエアドライヤ２１および湿度センサ２２が配置されている。第１真空配管２０２は、第１電磁弁Ｖ１とサブチャンバ１２との間を接続している。
【００３９】
第１ポンプＰ１は、減圧状態にあるサブチャンバ１２、もしくはサブチャンバ１２およびメインチャンバ１１の双方を常圧に戻すときに動作されるポンプである。第１ポンプＰ１は、外気を吸入し、第１常圧配管２０１および第１真空配管２０２を介してサブチャンバ１２内に外気を送り込む。エアドライヤ２１は、外気に含まれる水分を除去するもので、たとえば電熱ヒータを備えた乾燥装置が適用される。このエアドライヤ２１を通過した空気は、ほぼ湿度がゼロとなる。湿度センサ２２は、第１常圧配管２０１内を流通する空気の湿度を検出する。この湿度センサ２２は、専らエアドライヤ２１の故障検知のために用いられる。
【００４０】
第１電磁弁Ｖ１は、第１ポンプＰ１の稼働時に連動して「開」とされるバルブである。すなわち、第１電磁弁Ｖ１は、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２を含む系統を、外気圧と遮断する必要があるときに「閉」とされ、これを常圧に復帰させるときに「開」とされる。このため、第１電磁弁Ｖ１よりも吸気方向下流側は、真空引きに耐性を有する第１真空配管２０２が用いられている。
【００４１】
ガス供給源３０は、主に吸気系統２０によりサブチャンバ１２に導入された乾燥空気をプラズマで電離して、二酸化窒素ガスを生成する際に稼働される系統である。ガス供給源３０は、第２電磁弁Ｖ２、第３電磁弁Ｖ３、プラズマ発生ノズル３１、ガス流量計３２、第２ポンプＰ２、第２真空配管３０１、第３真空配管３０２、および第２常圧配管３０３を含む。
【００４２】
第２真空配管３０１の一端側はサブチャンバ１２内に連通し、他端側は第２電磁弁Ｖ２を介して第２常圧配管３０３の一端側に接続されている。第３真空配管３０２の一端側はサブチャンバ１２内に連通し、他端側は第３電磁弁Ｖ３を介して第２常圧配管３０３の他端側に接続されている。これにより、サブチャンバ１２と連通する、第２真空配管３０１の一端側を起点として第３真空配管３０２の一端側に戻るループ管路が形成されている。本実施形態では、第２真空配管３０１側が、当該ループ管路内を流れる空気流の上流側となる。第２常圧配管３０３に対して、上流側から順に、プラズマ発生ノズル３１、ガス流量計３２および第２ポンプＰ２が配置されている。
【００４３】
第２電磁弁Ｖ２および第３電磁弁Ｖ３は、サブチャンバ１２が減圧状態にあるときに「閉」とされ、後述する常圧状態でのＮＯ２ガス生成時および無害化処理時に「開」とされる弁である。このため、第２電磁弁Ｖ２および第３電磁弁Ｖ３とサブチャンバ１２とを接続する配管として、第２真空配管３０１および第３真空配管３０２が適用されている。
【００４４】
プラズマ発生ノズル３１は、プラズマ（電離気体）を発生させるための電界集中部を提供する。第２常圧配管３０３を流通する原料ガスとしての空気（窒素および酸素を含むガス）は、該プラズマ発生ノズル３１の前記電界集中部を通過することで電離され、ＮＯ２ガスやＮＯガスを含む窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスに変換される。このようなプラズマを発生させるために、本実施形態ではマイクロ波エネルギーが用いられている。当該マイクロ波エネルギーは、マイクロ波供給装置６０から該プラズマ発生ノズル３１に与えられる。このプラズマ発生ノズル３１の詳しい構成については、後述する。
【００４５】
図２は、マイクロ波供給装置６０の構成を概略的に示すブロック図である。マイクロ波供給装置６０は、マイクロ波エネルギーを発生すると共に、これをプラズマ発生ノズル３１に供給するための装置であって、マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置６１と、前記マイクロ波を伝搬させる導波管６２とを含む。この導波管６２に、プラズマ発生ノズル３１が取り付けられている。また、マイクロ波発生装置６１と導波管６２との間には、アイソレータ６３およびカプラ６４が備えられている。
【００４６】
マイクロ波発生装置６１は、たとえば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロン等のマイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源にて発生されたマイクロ波の強度を所定の出力強度に調整するアンプとを含む。本実施形態では、たとえば１Ｗ〜３ｋＷのマイクロ波エネルギーを出力できる連続可変型のマイクロ波発生装置６１が好適に用いられる。
【００４７】
導波管６２は、アルミニウム等の非磁性金属からなり、断面矩形の長尺管状を呈し、マイクロ波発生装置６１により発生されたマイクロ波を、その長手方向に伝搬させる。アイソレータ６３は、導波管６２からの反射マイクロ波のマイクロ波発生装置６１への入射を抑止する機器であり、サーキュレータ６３１とダミーロード６３２とを含む。サーキュレータ６３１は、磁力によって、マイクロ波発生装置６１で発生されたマイクロ波を導波管６２に向かわせる一方で、反射マイクロ波をダミーロード６３２に向かわせる。ダミーロード６３２は、反射マイクロ波を吸収して熱に変換する。カプラ６４は、マイクロ波エネルギーの強度を計測する。
【００４８】
なお、本実施の形態のマイクロ波供給装置６０は、前記のマイクロ波の周波数に対して、マイクロ波発生装置６１からプラズマ発生ノズル３１までの距離等が適宜チューニングされて、前記プラズマ発生ノズル３１でのマイクロ波の受信感度が最大となり、マイクロ波発生装置６１側に反射するマイクロ波が最小となるように調整されている。しかしながら、部品のばらつき等に対するチューニングや、一層高精度なチューニングのために、前記プラズマ発生ノズル３１に対して、上流側のチューナと、下流側のスライディングショートとの少なくとも一方が設けられてもよい。
【００４９】
前記チューナは、導波管６２に突出可能なスタブを含み、反射マイクロ波が最小となるような調整、つまりプラズマ発生ノズル３１でのマイクロ波エネルギーの消費が最大となる調整を行うための機器であり、前記カプラ６４は、その調整の際に利用することができる。また、前記スライディングショートは、導波管６２の遠端部を閉塞し、導波管６２の管軸方向、すなわちマイクロ波の伝搬方向に移動することで、マイクロ波の反射位置を変化させて定在波パターンを調整するための部材である。
【００５０】
図１に戻って、ガス流量計３２は、第２常圧配管３０３内を流通する気体の流量を計測する。第２ポンプＰ２は、ＮＯ２ガス生成時に、サブチャンバ１２とガス供給源３０のループ管路とで構成される一つの空間内において、ガスを循環させるためのポンプである。プラズマ発生ノズル３１が動作している状態で該第２ポンプＰ２が稼働されると、サブチャンバ１２から吸い出されたガスがプラズマ発生ノズル３１を通過して前記サブチャンバ１２に戻されることを繰り返し、こうしてサブチャンバ１２に蓄積されているガスにおけるＮＯ２の濃度が徐々に上昇してゆくことになる。第２ポンプＰ２には、ＮＯｘ等に耐性を持つ耐薬品性のポンプが用いられる。
【００５１】
連係系統４０は、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２との間を連通させるための系統である。連係系統４０は、第４電磁弁Ｖ４、第５電磁弁Ｖ５、第３ポンプＰ３、第４真空配管４０１および第５真空配管４０２を含む。
【００５２】
第４真空配管４０１の一端（上流端）はサブチャンバ１２に接続され、他端（下流端）はメインチャンバ１１に接続されている。この第４真空配管４０１の上流側に第３ポンプＰ３が配置され、下流側に第４電磁弁Ｖ４が配置されている。第３ポンプＰ３は、耐薬品性のポンプであって、サブチャンバ１２を真空引きする際、サブチャンバ１２からＮＯ２ガスをメインチャンバ１１に導入（循環）して滅菌処理を行う際、およびメインチャンバ１１内を排気して無害化処理する際に動作する。第４電磁弁Ｖ４は、サブチャンバ１２側からメインチャンバ１１側にガス供給をする際に「開」とされる弁である。
【００５３】
第５真空配管４０２の一端側（上流端）はメインチャンバ１１に接続され、他端側（下流端）はサブチャンバ１２に接続されている。第５真空配管４０２には、第５電磁弁Ｖ５が取り付けられている。この第５電磁弁Ｖ５は、滅菌処理を行う際、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２を常圧に復帰させる際に「開」とされる弁である。
【００５４】
排気系統５０は、滅菌処理に用いたＮＯ２ガスを密閉空間内で無害化すると共に、無害化処理後のＮ２ガスを外部に排気するための系統である。排気系統５０は、タンク５１、ストレーナ５２、ポンプＰ４，Ｐ５、流量計５３、ミキサー５４、電磁弁Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９、逆止弁Ｖ５３、配管５０１，５０２，５０３，５０４，５０５を含む。
【００５５】
第６真空配管５０１の一端側（上流端）は、メインチャンバ１１に接続され、他端側（下流端）は第６電磁弁Ｖ６を介して第７真空配管５０３の一端側（上流端）に接続されている。また、第８真空配管５０２の一端側（上流端）は、サブチャンバ１２に接続され、他端側（下流端）は第７電磁弁Ｖ７を介して第７真空配管５０３の一端側（上流端）に接続されている。こうして集められた排気処理すべきＮＯ２ガスは、第４ポンプＰ４（第１のポンプ）において加圧され、第９真空配管５０４から第８電磁弁Ｖ８および第１０真空配管５０５を介して、ミキサー５４に圧送される。ミキサー５４では、後に詳述するように、前記ＮＯ２ガスが、第５ポンプＰ５（第２のポンプ）および流量計５３を経て圧送されてきた溶液５５中にマイクロバブル５６として溶け込み、タンク５１内に排出される。
【００５６】
タンク５１は、前記ミキサー５４からのマイクロバブルを気液分離し、溶液５５はストレーナ５２でゴミが除去された後、再度前記第５ポンプＰ５からミキサー５４に循環され、気体（主に前述のようにＮ２）は弁Ｖ１０を介して外部へ排出される。弁Ｖ１０は、開閉制御を行えるものであればよく、電磁弁などを用いることができるが、この図１のように逆止弁を用いることで、タンク５１内の圧力が所定値以上に上昇すると自動的に開放するので、制御が不要となって好適である。タンク５１は密閉構造とされ、分離された気体が上述のように弁Ｖ１０を介して排出されることで、溶液５５が外気に触れず、該溶液５５の酸化を防止できるようになっている。ポンプＰ４，Ｐ５には、ＮＯｘ等に耐性を持つ耐薬品性のポンプが用いられる。
【００５７】
前記ミキサー５４は、剪断方式のマイクロバブル発生器であり、たとえばＯＨＲ流体工学研究所製のＭＸ−Ｅ１５を用いることができる。図３はその製品によるミキサー５４の構造を説明するための軸線方向断面図であり、図４は軸方向出口側から見た側面図である。このミキサー５４は、その外形が筒状に形成され、軸方向上流側のガイドベーン室５４１と、下流側のカッター室５４２と、エゼクターパイプ５４３とを備えて構成される。
【００５８】
ガイドベーン室５４１は、軸線方向から見て、直径線で左右２室に分かれており、それぞれ半楕円板状のカッター５４１１，５４１２を有する。前記カッター５４１１，５４１２は、互いに逆の傾斜を有しており、図３の例では、入り口５４１４側から見て、右側のカッター５４１１が下部を手前（入り口５４１４側）に、上部を奥方（出口５４１５側）に、すなわち後ろ上がりの傾斜を有する。これに対して、左側のカッター５４１２は、上部を手前（入り口５４１４側）に、下部を奥方（出口５４１５側）に、すなわち後ろ下がりの傾斜を有する。そして、それら２枚のカッター５４１１，５４１２の交点まで、手前（入り口）側から仕切り板５４１３が設けられている。すなわち、前記仕切り板５４１３は、前記の直径線上に配置され、側面視で三角の板となる。このように構成されることで、前記第５ポンプＰ５によって圧送され、入り口５４１４から流入したてきた溶液５５には、前記ポンプＰ５の吐出圧によって、反時計回りの螺旋回転が与えられる。
【００５９】
一方、前記カッター室５４２では、筒内壁面において、溶液５５が通過する螺旋の軌跡上に、間隔を開けて多数のキノコ状の衝突体５４２１が立設されている。また、このカッター室５４２の入口、すなわち前記ガイドベーン室５４１の出口には、その軸直角断面の中心付近に、エゼクターパイプ５４３の開口５４３１が配置される。エゼクターパイプ５４３は、前記第４ポンプＰ４から圧送されてきたＮＯ２ガスを導入して前記溶液５５に混合する。
【００６０】
したがって、カッター室５４２の入口でエゼクターパイプ５４３からＮＯ２ガスを取込んだ溶液５５は、前記のカッター５４１１，５４１２で与えられている螺旋回転による強い遠心力で、前記衝突体５４２１と激しく衝突し、外周側の溶液および内周側のＮＯ２ガスは、共に超微細に砕かれて、ミクロ粒子群となる。また溶液流の衝突体５４２１との衝突で、４０ｋＨｚ以上の超音波が発生し、このような破砕反応が促進される。カッター室５４２の出口５４１５まで、多くの衝突体５４２１によってこのような反応が繰返し生じることで、溶液中に含まれる気泡の粒子を、０．５〜３μｍ程度の前記マイクロバブルとし、ＮＯ２ガスの無害化の反応を促進することができる。
【００６１】
なお、前記ＭＸ−Ｅ１５のミキサーは、エゼクター方式になっているので、溶液が正常に流れる限り、ガス入口は負圧で吸い込まれる。しかしながら、本実施の形態では、ミキサーに溶液を圧送する第２のポンプである第５ポンプＰ５とは別に、第１のポンプである第４ポンプＰ４を設けて、ＮＯ２ガスを加圧して、前記第５ポンプＰ５で溶液に混合する。これによって、更にガス流量を稼ぐことができる。前記ＭＸ−Ｅ１５のミキサーを用いた本件発明者の実験結果によれば、溶液の流量／ガス流量比率が、０．６６以上、特に好ましくは１．１５以上であれば、マイクロバブルが生成されることを確認している。
【００６２】
また、前記エゼクターパイプ５４３の出口である開口５４３１は、ガイドベーン室５４１に設けられる方が、ガスの微細化の効果が大きくなる。すなわち、ガイドベーン室５４１とカッター室５４２との両方で微細化の作用を受けることになる。しかしながら、溶液５５として、ＮＯ２ガスの無害化に用いられる後述するような溶液の場合、表面張力が小さく、微小な泡が生成され易い。一方、ガイドベーン室５４１側で、溶液５５にＮＯ２ガスを混合すると、混合できるガス量が少なくなる。このため、本実施の形態では、カッター室５４２でＮＯ２ガスを混合し、上述のように、その混合量、すなわちＮＯ２ガスの無害化処理量を非常に大きくしている。
【００６３】
マイクロバブル発生器には、上述のミキサー５４のような剪断方式に限らず、加圧溶解方式、細孔方式、超高速旋回方式、超音波方式等の他の気液混合器が用いられてもよい。
【００６４】
図５は、上述の排気系統５０の具体的な構造図である。タンク５１の下方に大型の第５ポンプＰ５を配置し、そこへの立下げの管５７にストレーナ５２を配置し、タンク５１とポンプＰ５２との間に、流量計５３およびミキサー５４を並列に配置している。このように、排気系統５０は、コンパクトに構成されている。この排気系統５０は、ミキサー５４およびそれに合わせて第５ポンプＰ５のスケールアップが容易であることから、ガス流量で１０Ｌ／ｍｉｎの小サイズのものから、原理的に１０ｍ３／ｍｉｎの大サイズのものまで作成可能である。
【００６５】
ここで、前記溶液５５には、ＮＯ２ガスを、Ｎ２ガスに還元可能な溶液が用いられる。たとえば、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）、アスコルビン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ６）の水溶液、またはそれらの一部の混合溶液、もしくは前記の溶液のＮａをＫや他の金属イオンに置換した溶液、或いは前記亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）の陰イオンが第一電離した成分（それぞれＮａＨＳＯ３、ＮａＨＳ２Ｏ３、ＮａＨＳ）の水溶液である。以下に、その反応式を示す。
【００６６】
前記亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）水溶液を用いた場合に想定される正味の反応式は、
４Ｎａ２ＳＯ３＋２ＮＯ２→４Ｎａ２ＳＯ４＋Ｎ２
となり、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）水溶液を用いた場合に想定される正味の反応式は、
Ｎａ２Ｓ２Ｏ３＋２ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｎａ２ＳＯ４＋Ｈ２ＳＯ４＋Ｎ２
となり、前記亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）とチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）との混合水溶液を用いた場合は、上記２式となる。
【００６７】
一方、硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）との混合水溶液を用いた場合は、
Ｎａ２Ｓ＋２ＮＯ２→Ｎａ２ＳＯ4＋Ｎ２
となる。ただしこの場合は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）は溶液の吸収を促進させる補助剤として添加されている。
【００６８】
また、アスコルビン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ６）水溶液を用いた場合は、
４Ｃ６Ｈ８Ｏ６＋２ＮＯ２→４Ｃ６Ｈ６Ｏ６＋Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ
となる。
【００６９】
以上の中でも、前記溶液５５には、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）水溶液、または前記亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）とチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）との混合水溶液を用いることで、特に効率良くＮＯｘ（ＮＯ２）を除去することができる。本件発明者の実験によれば、排気系統５０に流入したＮＯ２ガスおよびＮＯガスのそれぞれの濃度が、５００００ｐｐｍおよび５０００ｐｐｍであったのに対して、浄化されて排出されるガスでは、それぞれ１０ｐｐｍおよび５０ｐｐｍと、ｄｒｙタイプ（触媒使用）の除去装置と同様の高いｄｅＮＯｘ機能を実現している。
【００７０】
図１に戻って、メインチャンバ１１からのＮＯ２ガスを回収する第６真空配管５０１およびサブチャンバ１２からのＮＯ２ガスを回収する第８真空配管５０２は、それぞれ第６電磁弁Ｖ６および第７電磁弁Ｖ７から第７真空配管５０３を介して第４ポンプＰ４に接続され、ＮＯ２ガスが吸引されることになる。ここで、真空ポンプから成る第４ポンプＰ４は、定常運転することでポンプ構成部品が膨張して、気密構造となり、真空を保てるようになる。したがって、該第４ポンプＰ４は、２４時間稼働させる必要がある。
【００７１】
しかしながら、ＮＯｘ（ＮＯ２）除去処理を行っている間は、第８電磁弁Ｖ８が「開」とされ、第９真空配管５０４から第１０真空配管５０５を介して、ミキサー５４にＮＯｘ（ＮＯ２）ガスが供給されて、該第４ポンプＰ４の運転に問題は無いが、ＮＯｘ（ＮＯ２）除去処理を行っていないときにも、同様の経路で該第４ポンプＰ４からミキサー５４にガスが供給されると、溶液５５が劣化してしまう。そのため、前記第９真空配管５０４は２つに分岐しており、第８電磁弁Ｖ８を「閉」としても、該第４ポンプＰ４からのガスを排気できるように、第９電磁弁Ｖ９が設けられている。
【００７２】
以上のように、本実施の形態の排気系統５０では、ｗｅｔタイプ（溶液使用）の窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去（ｄｅＮＯｘ）装置において、従来の装置では、ＮＯｘガスを還元可能な溶液のシャワー中に前記ＮＯｘガスを通過させることで除去（ｄｅＮＯｘ）の反応を行わせているのに対して、溶液５５とＮＯｘ（ＮＯ２）ガスとを、半導体製造等でオゾン水の作成などに用いられるマイクロバブル発生器であるミキサー５４において混合し、除去（ｄｅＮＯｘ）の反応を行わせている。これによって、ＮＯｘ（ＮＯ２）ガスの溶液５５内での滞留時間を長くし、またＮＯｘ（ＮＯ２）ガスが溶液５５と接触する表面積を多くすることで、反応効率が高まり、前記ＮＯｘ（ＮＯ２）ガスは、Ｎ２ガスに還元され、貯留槽であるタンク５１にて気液分離されて外部へ排出される。こうして、上述のようにｄｒｙタイプ（触媒使用）の除去装置と同様の高いｄｅＮＯｘ機能を、ｗｅｔタイプの除去装置でありながら、コンパクトな構成で実現することができる。
【００７３】
また、本実施の形態の排気系統５０では、マイクロバブル発生器であるミキサー５４がエゼクター方式になっていると、第１のポンプである第５ポンプＰ５によって溶液５５が正常に流れる限り、ガス入口は負圧で吸い込み可能であるけれども、ＮＯ２ガスに対しても、第２のポンプである第４ポンプＰ４を設けて、ミキサー５４に圧送するので、更にガス流量を稼ぐことができる。
【００７４】
続いて、滅菌装置１の電気的な制御構成を図６に基づいて説明する。図１では図示を省略しているが、滅菌装置１は、当該滅菌装置１の動作を電気的に制御するための制御装置９０を備えている。制御装置９０は、情報処理等を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）を備え、該滅菌装置１の動作制御を行うべくプログラミングされたソフトウェアが実行されることで、図６に示す機能部を具備するように動作する。制御装置９０は、機能的に、全体制御部９１、ポンプ制御部９２、電磁弁制御部９３、プラズマ制御部９４、ロック制御部９５およびドライヤ制御部９６を備えている。
【００７５】
全体制御部９１は、滅菌装置１の全体的な動作モードを管理し、各個別の制御部９２〜９６に対して動作モードの変更および維持を通知する制御信号を与える。第１および第２濃度センサ１１１、１２１が計測するメインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内のＮＯ２の濃度データ、第１および第２圧力センサ１１２、１２２が計測するメインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内の圧力データは、全体制御部９１に入力される。全体制御部９１は、これらの濃度データおよび圧力データ、図略のタイマー装置から与えられるタイムデータ等に基づいて、滅菌装置１の動作モードを管理する。
【００７６】
ポンプ制御部９２は、前記動作モードに応じて、第１〜第４ポンプＰ１〜Ｐ４に対して、個別にポンプ動作の実行および停止を制御する制御信号を与える。電磁弁制御部９３は、前記動作モードに応じて、第１〜第８電磁弁Ｖ１〜Ｖ８に対して、個別に弁を「開」または「閉」とする制御信号を与える。
【００７７】
プラズマ制御部９４は、マイクロ波供給装置６０に、その起動または停止を制御する制御信号を与える。すなわちプラズマ制御部９４は、プラズマ発生ノズル３１においてプラズマを発生させる期間を制御する。
【００７８】
ロック制御部９５は、チャンバロック装置１３の動作を制御する。チャンバロック装置１３は、メインチャンバ１１が備える被処理物の搬出入用の開閉ドアをインターロックする装置である（図１では図示省略）。メインチャンバ１１の前記ドアは、被処理物に対する一連の滅菌処理工程中は、安全確保のために、このチャンバロック装置１３でロックされる。
【００７９】
ドライヤ制御部９６は、エアドライヤ２１のＯＮ−ＯＦＦ動作を制御する。湿度センサ２２が計測する湿度データは、ドライヤ制御部９６に出力される。ドライヤ制御部９６は、前記湿度データが、エアドライヤ２１が動作障害を起こしていることを示す異常値であるとき、異常信号を全体制御部９１に出力し、ユーザにその異常を報知させる。
【００８０】
図７は、制御装置９０による滅菌装置１の制御動作を示すタイミングチャートである。また、図８は、図７の各工程における第１〜第５ポンプＰ１〜Ｐ５の制御状態を示す表形式の図、同様に図９は、第１〜第９電磁弁Ｖ１〜Ｖ９の制御状態を示す表形式の図である。図８において○印はポンプが動作し、×印はポンプが停止している状態をそれぞれ示し、図９において○印は電磁弁が「開」とされ、×印は「閉」とされている状態をそれぞれ表している。なお、図７の横欄の一つの「工程の内容」欄と、図８および図９の最左縦欄の「工程」欄とがリンクしている。
【００８１】
時刻Ｔ１は、ユーザにより滅菌装置１のスタートボタンが押下され、一連の滅菌処理工程が開始される時刻である。滅菌処理工程は、図７に示されているように、被処理物を真空乾燥させる第１乾燥工程、滅菌材としてのＮＯ２ガスを生成する滅菌準備工程、被処理物をＮＯ２ガスと接触させて被処理物を滅菌する滅菌工程、滅菌処理後に残留したＮＯ２ガスを浄化（ｄｅＮＯｘ）する排ガス無害化工程、および被処理物を再度乾燥させる第２乾燥工程を含む。なお、時刻Ｔ１の前に、医療用器具などの被処理物がメインチャンバ１１内に収容されているものとする。
【００８２】
第１乾燥工程は、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内を高度に真空引きする排気工程と、一定時間だけ状態を維持する保持工程と、サブチャンバ１２内にＮＯ２ガスの生成原料となる乾燥空気を導入する吸気工程とからなる。
【００８３】
制御装置９０の全体制御部９１は、時刻Ｔ１に、まずメインチャンバ１１の開閉ドアのロック指示をロック制御部９５に与える。これを受けてロック制御部９５は、チャンバロック装置１３を駆動し、メインチャンバ１１の開閉ドアをインターロックする。併せて、上記排気工程の実行のため、動作モードを「排気モード」に設定し、各個別制御部９２〜９６にそのモード設定信号を通知する。
【００８４】
排気モードが設定されると、ポンプ制御部９２は、第３ポンプＰ３を動作させ、電磁弁制御部９３は第４、第６電磁弁Ｖ４、Ｖ６を「開」とする。一方、前述のように、第４ポンプＰ４は常時運転であり、図８では省略している。また、前述のように、第９電磁弁Ｖ９も「開」状態である。こうして、サブチャンバ１２から、第４真空配管４０１、メインチャンバ１１、第６真空配管５０１および第７真空配管５０３を連通して、第４ポンプＰ４から第９真空配管５０４に至る排気路が形成される。そして、第３、第４ポンプＰ３、Ｐ４の駆動によって、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内は真空引きされる。
【００８５】
全体制御部９１は、第１、第２圧力センサ１１２、１２２から圧力データを所定のサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ２で所定の真空度（図７では１Ｔｏｒｒを例示）に達したと判定すると、全体制御部９１は、上記保持工程の実行のため、動作モードを「保持モード」に設定する。
【００８６】
保持モードは、第１〜第３、第５ポンプＰ１〜Ｐ３、Ｐ５が停止され、第１〜第８電磁弁Ｖ１〜Ｖ８が「閉」とされるモードである。なお、図８および図９では、この保持モードに対応する保持工程の状態の記載は省いている。したがって、保持モードが設定されると、ポンプ制御部９２は、第３ポンプＰ３を停止させ、電磁弁制御部９３は第４、第６電磁弁Ｖ４、Ｖ６を「閉」とする。全体制御部９１は、時刻Ｔ２からタイマー装置に計時を開始させ、所定時間が経過する時刻Ｔ３まで保持モードを維持する。この保持工程が一定時間継続されることで、メインチャンバ１１内、ならびにそこに収容されている被処理物、およびサブチャンバ１２の内部から充分に空気が抜け、それらが乾燥状態となる。また、前記保持工程が一定時間継続されることで、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内の真空状態が安定する。
【００８７】
時刻Ｔ３になると、全体制御部９１は、上記吸気工程の実行のため動作モードを「吸気モード」に設定する。吸気工程は、減圧下にあるサブチャンバ１２内に乾燥空気を導入することを目的とするので、ポンプ制御部９２は第１ポンプＰ１を動作させ、電磁弁制御部９３は第１電磁弁Ｖ１を「開」とする。また、ドライヤ制御部９６は、エアドライヤ２１を稼働させる。かかる状態とされることで、第１ポンプＰ１により外部から吸引された空気が、エアドライヤ２１で高度に乾燥されながら、第１常圧配管２０１と第１真空配管２０２とを通して、サブチャンバ１２内に導入される。なお、第４、第５、第６、第７電磁弁Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７は、「閉」のままであるので、メインチャンバ１１内は、この吸気工程の間（および次の滅菌準備工程の間）も乾燥工程が継続される。
【００８８】
吸気モードの間、全体制御部９１は、第２圧力センサ１２２から圧力データをサンプリング周期毎に受け取り、サブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ４で常圧（７６０Ｔｏｒｒ）に達したと判定すると、全体制御部９１は吸気モードを終了する。また、ポンプ制御部９２は第１ポンプＰ１を停止させ、電磁弁制御部９３は第１電磁弁Ｖ１を「閉」とし、ドライヤ制御部９６は、エアドライヤ２１を停止させる。
【００８９】
続いて、滅菌準備工程が実行される。この工程は、サブチャンバ１２内を所定濃度の滅菌ガスで充満させるために、プラズマで空気を電離してＮＯ２ガスを生成するプラズマ工程からなる。
【００９０】
詳しくは、時刻Ｔ４で全体制御部９１は、上記プラズマ工程の実行のため動作モードを「プラズマモード」に設定する。プラズマモードが設定されると、ポンプ制御部９２は第２ポンプＰ２を動作させ、電磁弁制御部９３は第２、第３電磁弁Ｖ２、Ｖ３を「開」とする。これにより、サブチャンバ１２、第２真空配管３０１、第２常圧配管３０３および第３真空配管３０２で構成される一つの密閉空間が形成され、該密閉空間内を空気（ＮＯ２ガス）が循環可能となる。
【００９１】
また、時刻Ｔ４の時点で、プラズマ制御部９４はマイクロ波供給装置６０を動作させる。これによりマイクロ波供給装置６０はプラズマ発生ノズル３１にマイクロ波エネルギーを供給し、該プラズマ発生ノズル３１でプラズマが発生し、該プラズマ発生ノズル３１を通過する空気はＮＯ２ガスに変換される。この状態が継続されることで、サブチャンバ１２内の空気は、徐々にＮＯ２ガスに変換されてゆく。
【００９２】
このプラズマモードの間、全体制御部９１は、第２濃度センサ１２１からＮＯ２の濃度データをサンプリング周期毎に受け取り、サブチャンバ１２のＮＯ２濃度を監視する。濃度データに基づき、時刻Ｔ５でＮＯ２濃度が所定値、たとえば前記５００００ｐｐｍに達したと判定すると、全体制御部９１はプラズマモードを終了する。これに伴い、プラズマ制御部９４はマイクロ波供給装置６０の動作を停止させ、次の滅菌工程に移る。或いは、プラズマモードでマイクロ波供給装置６０を動作させたまま、滅菌工程に移ってもよい。
【００９３】
滅菌工程は、常圧下でサブチャンバ１２内に充満しているＮＯ２ガスを、被処理物を収容し高真空下にあるメインチャンバ１１内に、両チャンバの圧力差を利用して一気に導入すると共に、ＮＯ２ガスと被処理物とを充分な滅菌に適した一定時間だけ接触させる工程である。
【００９４】
詳しくは、時刻Ｔ５で全体制御部９１は、上記滅菌工程の実行のため動作モードを「循環モード」に設定する。循環モードが設定されると、ポンプ制御部９２は第３ポンプＰ３を動作させ、電磁弁制御部９３は第４、第５電磁弁Ｖ４、Ｖ５を「開」とする。これにより、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２とは、第４真空配管４０１および第５真空配管４０２とで繋がれた、一つの密閉空間となる。この結果、減圧下のメインチャンバ１１内には急激にＮＯ２ガスが入り込み、チャンバ内の被処理物が良好にＮＯ２ガスに曝される。たとえば被処理物がカテーテルのような細長いチューブであっても、そのチューブ内の微小空間にまでＮＯ２ガスが行き渡る。したがって、被処理物の良好な殺菌を行い得る。
【００９５】
ＮＯ２ガスのメインチャンバ１１への導入が進むにつれ、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２との圧力差は減少してゆく。そして、ある時刻Ｔ５１で、両チャンバの圧力は平衡することになる。時刻Ｔ５１以降は、専ら第３ポンプＰ３の動作によって、サブチャンバ１２のＮＯ２ガスがメインチャンバ１１に送られる。したがって、この時刻Ｔ５１までは、第５真空配管４０２でのガスの流れは逆方向となり、時刻Ｔ５１からは、サブチャンバ１２→第３ポンプＰ３→第４真空配管４０１→第４電磁弁Ｖ４→メインチャンバ１１→第５電磁弁Ｖ５→第５真空配管４０２→サブチャンバ１２の一方向の循環経路が形成される。全体制御部９１は、時刻Ｔ５からタイマー装置に計時を開始させ、所定時間が経過する時刻Ｔ６まで循環モードを維持する。
【００９６】
なお、メインチャンバ１１の容量に比べて、サブチャンバ１２の容量が小さい場合、収容した被処理物の容量が小さく、ＮＯ２ガスが多く必要な場合、或いは滅菌工程でのＮＯ２ガスの濃度を上げて短時間に処理したい場合などには、プラズマ制御部９４は、前記滅菌準備工程の終了時点で停止していたマイクロ波供給装置６０の動作を適宜再開させて、いわゆる追い炊きの機能を実現してもよく、或いは、前述のように滅菌準備工程からこの滅菌工程の間中、連続して、マイクロ波供給装置６０を動作させるようにしてもよい。
【００９７】
このような滅菌工程により、被処理物は滅菌された状態となるが、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内には、ＮＯ２ガスや、滅菌反応により生成された物質が残存している。これらを浄化するため、排ガス無害化工程が実行される。この工程は、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内を常圧に復帰させる復帰工程と、残留ＮＯ２ガスを浄化する浄化工程とからなる。
【００９８】
詳しくは、時刻Ｔ６になると、全体制御部９１は、上記復帰工程の実行のため動作モードを「復帰モード」に設定する。復帰モードが設定されると、ポンプ制御部９２は第１ポンプＰ１を新たに動作させ、第３ポンプＰ３の運転を継続させる。電磁弁制御部９３は、第１、第４電磁弁Ｖ１、Ｖ４を「開」とする。この結果、減圧状態にあるメインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内に、第１常圧配管２０１、第１真空配管２０２および第４真空配管４０１を介して外気が導入される。
【００９９】
復帰モードの間、全体制御部９１は、第１、第２圧力センサ１１２、１２２から圧力データをサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ７で両チャンバ内が常圧に達したと判定すると、全体制御部９１は復帰モードを終了する。
【０１００】
時刻Ｔ７で全体制御部９１は、浄化工程の実行のために動作モードを「浄化モード」に設定する。浄化モードが設定されると、ポンプ制御部９２は、第１、第２、第３、第５ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、すなわち総てのポンプを動作状態とし、電磁弁制御部９３は、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８電磁弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、すなわち第９電磁弁Ｖ９以外を「開」とする。
【０１０１】
これによって、吸気系統２０から乾燥空気を取り入れながら、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内の残留ＮＯ２ガスは、ミキサー５４で浄化されてゆく。浄化モードの間、全体制御部９１は、第１、第２濃度センサ１１１、１２１からＮＯ２の濃度データをサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２のＮＯ２濃度を監視する。濃度データに基づき、時刻Ｔ８でＮＯ２濃度が所定値以下に低下したと判定すると、全体制御部９１は浄化モードを終了する。このとき、ポンプ制御部９２は、第１、第２、第５ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ５を停止させ、電磁弁制御部９３は、第１、第２、第３、第５、第７、第８電磁弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ８電磁弁を「閉」とし、第９電磁弁Ｖ９を「開」とする。
【０１０２】
最後に、第２乾燥工程が実行される。この工程は、滅菌処理後の被処理物を乾燥させるとともに、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内を掃気し、かつ残留物を除去するための工程であって、排気工程、保持工程および復帰工程とからなる。これらの各工程は、先に説明したものと同じ動作の工程である。
【０１０３】
すなわち、時刻Ｔ８で全体制御部９１は、上記排気工程の実行のため動作モードを「排気モード」に設定する。このとき既に第３ポンプＰ３は運転しており、ポンプ制御部９２は、その運転を継続させる。電磁弁制御部９３は、第４、第６、第９電磁弁Ｖ４、Ｖ６、Ｖ９の「開」を維持する。これにより、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２は真空引きされる。このとき、第４ポンプＰ４から電磁弁Ｖ９を通して、浄化後の無害な気体が排出される。なお、この「排気モード」の際、第２、第３電磁弁Ｖ２、Ｖ３を「閉」とすることで、真空に対する耐性が比較的弱いプラズマ発生ノズル３１を保護することができる。
【０１０４】
全体制御部９１は、第１、第２圧力センサ１１２、１２２から圧力データをサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ９で所定の真空度に達したと判定すると、全体制御部９１は、上記保持工程の実行のため、動作モードを「保持モード」に設定する。これにより、第１〜第３、第５ポンプＰ１〜Ｐ３、Ｐ５が停止され、第１〜第８電磁弁Ｖ１〜Ｖ８が「閉」とされる。
【０１０５】
全体制御部９１は、時刻Ｔ９からタイマー装置に計時を開始させ、所定時間が経過する時刻Ｔ１０まで保持モードを維持する。この保持工程が一定時間継続されることで、被処理物が乾燥状態とされ、またメインチャンバ１１およびサブチャンバ１２の内部が清浄化される。
【０１０６】
時刻Ｔ１０になると、全体制御部９１は動作モードを「復帰モード」に設定する。復帰モードが設定されると、ポンプ制御部９２は、第１、第３ポンプＰ１、Ｐ３を動作させ、電磁弁制御部９３は第１、第４、第５電磁弁Ｖ１、Ｖ４、Ｖ５を「開」とする。この結果、減圧状態にあるメインチャンバ１１およびサブチャンバ１２内に外気が導入される。
【０１０７】
復帰モードの間、全体制御部９１は、第１、第２圧力センサ１１２、１２２から圧力データをサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ１１およびサブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ１１で両チャンバ内が常圧に達したと判定すると、全体制御部９１は復帰モードを終了する。さらに、ロック制御部９５を介してチャンバロック装置１３を駆動し、メインチャンバ１１の開閉ドアのインターロックを解除する。この解除によって、ユーザは被処理物をメインチャンバ１１から取り出せるようになる。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記（１）〜（４）の変形実施形態を取ることができる。
【０１０９】
（１）上記実施形態では、マイクロ波供給装置６０およびプラズマノズル３１を用いて、空気をプラズマ化することで滅菌ガスを生成する例を示した。これに代えて、２つの電極間にアーク放電を生じさせることでプラズマを発生させる方法を採用してもよい。
【０１１０】
（２）上記実施形態では、無害化処理の際、サブチャンバ１２に付設されているガス供給源３０に、該サブチャンバ１２内で浄化されつつある残留ＮＯ２ガスを循環させる例を示した。これに代えて、無害化処理時には第２電磁弁Ｖ２および第３電磁弁Ｖ３を「閉」とし、ガス供給源３０には残留ＮＯ２ガスが流通されないようにしてもよい。あるいは、残留ＮＯ２ガスがサブチャンバ１２に循環されないようにし、メインチャンバ１１と排気系統５０との間だけで残留ＮＯ２ガスを循環させ、これを浄化するようにしてもよい。
【０１１１】
（３）上記実施形態では、メインチャンバ１１内を減圧した状態で滅菌処理を行う例を示したが、常圧で滅菌処理を行うようにしてもよい。
【０１１２】
（４）上記実施形態では、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２とが１：１で設けられる例を示した。これに代えて、１つのサブチャンバ１２から複数のメインチャンバ１１に滅菌ガスを供給可能な構成としてもよい。逆に、１つのメインチャンバ１１に複数のサブチャンバ１２から滅菌ガスを供給する構成としてもよい。この場合、異種の滅菌ガスを各サブチャンバ１２から供給することもできる。
【符号の説明】
【０１１３】
１    滅菌装置
１１    メインチャンバ
１２    サブチャンバ
２０    吸気系統
３０    ガス供給源
３１    プラズマ発生ノズル
４０    連係系統
５０    排気系統
５１    タンク
５２    ストレーナ
５３    流量計
５４    ミキサー
６０    マイクロ波供給装置
６１    マイクロ波発生装置
６２    導波管
６３    アイソレータ
６４    カプラ
９０    制御装置
【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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