JP2005121354A - 物品を蒸気により殺菌消毒するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性が改善されるとともに蒸気発生能力が向上したオンデマンドの蒸気発生器を提供する。
【解決手段】 オンデマンドで蒸気を発生させる蒸気発生器１０は、ステンレス鋼製のカップ３５とキャップ４１及び中空円錐形状のスプレーを発生させるスプレーノズル１３を備える。このスプレーノズルは円錐形状の水のスプレーをカップの内壁７１に分配する。加熱装置をなす加熱部材３３及び温度センサとして熱電対６７は、カップにロウ付けされ、カップの内壁上に位置づけられた熱電対で蒸気発生及び作動の良好な制御を果たす。
【選択図】 図５

Description

本発明は、物品を蒸気により殺菌消毒するための方法及び装置に係り、特に、要求に即応して蒸気を発生させるためにロウ付けされた熱電対とスプレーノズルの組合せを備えたステンレス鋼製の蒸気発生器を採用して物品を蒸気により殺菌消毒するための改良された方法及び装置に関する。

公知技術として、医療処置等のために物品を殺菌消毒するのに蒸気発生器を使用することはよく知られている。この種の物品消毒用の蒸気発生器は、例えば、発明者ニューマン（Newman）に付与された両米国特許第５２７１８９３号及び第５２９０５１１号（以下、ニューマン特許という）に開示されている。これら両ニューマン特許の開示内容は全て本願における公知技術として採用される。これら両ニューマン特許において、ボイラはフラッシュボイラとして機能し、該ボイラに供給された水は直ちに蒸発するので、蒸気発生中の該ボイラは基本的に乾いたドライの状態を呈する。ボイラの温度は、ボイラ内に置かれた温度センサを用いて監視される。ここにおいて、水の蒸発はボイラ温度の急激な上昇により認められる。このとき更なる蒸気発生のためにボイラ内に水が注入される。そしてこの操作が連続して繰返され、この間ボイラはドライ状態に保たれる。水の注入は自動配水ポンプ及び導管を介して行なわれ、該導管の一端はボイラ室底部近傍に位置している。このように発生した蒸気はボイラを出て他の導管を通して殺菌消毒用カセットに送られる。

このように要求に即応して、いわゆるオンデマンド（on-demand）で蒸気を供給するボイラは他の型式の蒸気発生器に比して顕著な利点を有するが、このボイラはアルミニウムで製作され加熱コイルの周りに鋳造される。しかし、このアルミニウムは時間が経つと酸化する傾向があり、この酸化物が温度センサを覆い、その機能を損なわせる問題がある。更に、発生蒸気出力は、ボイラ室に注入される水の状態ならびに温度センサの位置に敏感に左右され、水の注入が不適切であったり温度センサの位置如何によっては蒸気出力が影響を受ける問題がある。

従って、要求に即応して、オンデマンドで蒸気を発生させる蒸気発生器を用いての蒸気発生を改良することが求められる。この要求に応じて、本発明は耐食性が改善されるとともに蒸気発生能力が向上したオンデマンドの蒸気発生器の提供を意図するものである。

本発明の第１の目的は、改善されたオンデマンドの蒸気発生器を提供するにある。
本発明の第２の目的は、ステンレス鋼製のチャンバとロウ付け構造を有するオンデマンドの蒸気発生器を提供するにある。
本発明の第３の目的は、本発明に係る蒸気発生器を用いてオンデマンドで蒸気を発生させる方法を提供するにある。
本発明の更なる目的ならびに利点は明細書の記載から明らかである。

本発明は、特に上述した両ニューマン特許により開示されたオンデマンドの公知の蒸気発生器を改良したものである。ここにおいて本発明はカップ状アセンブリと、該カップ状アセンブリ及びその内部を加熱するための加熱装置と、該カップ状アセンブリに水を供給するための水注入装置と、蒸気取出口と、前記カップ状アセンブリ内に配置された温度センサとを備え、前記カップ状アセンブリ内に蒸気発生の間にはその内部が実質的にドライ状態を維持する量の水が供給されてなるオンデマンドで蒸気を発生させる蒸気発生器に係るものであり、本発明の特徴とする改良構成では、カップ状アセンブリが、その内部を区画する薄壁構造のステンレス鋼製カップ及びステンレス鋼製キャップを備える。そして、該ステンレス鋼製キャップ内には中空円錐形状のスプレーを発生させるノズルが設けられ、これによってカップに対して水が供給される。更に、加熱装置及び温度センサの温度感応部分はステンレス鋼製カップにロウ付けされる構成である。

温度センサの一端部はステンレス鋼製の内壁上の位置においてロウ付けされるのが望ましい。この内壁は中空円錐形状のスプレーを発生させるノズルからの水のスプレーを受ける。温度センサは熱電対で構成し得、該熱電対の一端部の少なくとも一側はロウ付けによって該内壁に直接接触した状態におかれ、他方、該センサの先鋭端面はロウ付け後においても露出した状態を呈する。

蒸気発生器のカップの内壁ないし壁部分は前記ノズルからのスプレーを受ける役目とともに温度センサを取付ける取付点としての役目を果す。

加熱装置は加熱部材として加熱コイルで構成し得、この加熱コイルはカップ状アセンブリの下側部分を取囲む構成とし、その下側部分の領域にはカップの内壁ないし壁部分が含まれる。又、該カップにはその底部にロウ付けしたステンレス鋼製の植込みボルトが備えられ、その植込みボルトにはカップ内部に温度センサを導き入れる導入路が形成されている。温度センサは該植込みボルトの一端部にロウ付けで固定し得る。

又、本発明は要求に即応してオンデマンドで蒸気を発生する方法の改良を意図するものである。従来の方法においては、蒸気発生の間、蒸気発生器を実質的にドライ状態に維持しながら、オンデマンドの蒸気を発生させるために蒸気発生器のカップに周期的に水を供給し、蒸気発生器の内部及び該カップの温度を検出することによって水の噴射を制御して、オンデマンドの蒸気を生成する。本発明において特徴とする改良方法では、噴霧状態の水がステンレス鋼製カップの壁に当接する状態で中空円錐形状のスプレーパターンをもって水を分配し、該分配された水を受ける壁の部分に配置した温度センサを用いて該カップの温度及び蒸気発生器の内部の温度を検出する。

温度センサは熱電対とし得、その温度センサの一端部はカップの内壁ないし壁部分にロウ付けして、その一端部の先鋭端面をロウ付け後においても露出した状態とする。蒸気発生器の制御には、温度センサで常時検出される温度変化が利用され、これはオンデマンドの公知の蒸気発生器において行なわれていた温度変化を単にモニターないし監視するものと相違する。

更に本発明は、蒸気発生器のためのカップ及びキャップアセンブリにも係り、このアセンブリは、水を分配するための開口を有するキャップと、カップと、シールされた内部を形成するために該カップにキャップを固定するクランプアセンブリと、該カップにロウ付けされた加熱部材と、温度センサとを備える。温度センサの一端部は該内部に位置付けられるとともにカップの壁の部分にロウ付けされる。又、少なくともキャップ、カップ、スプレーノズル及びクランプアセンブリがステンレス鋼よりなる。

本発明は、物品の殺菌消毒等の種々の処置のために、その要求に即応して、いわゆるオンデマンドで蒸気を発生させる改良構成の蒸気発生器を提供するものである。本発明の蒸気発生器は主として殺菌消毒の目的のためにオンデマンドの蒸気を発生させるのに使用されるが、この蒸気を必要とする他の適用例においても

本発明の蒸気発生器は、温度制御に悪影響を及ぼす酸化アルミニウムの存在による公知の蒸気発生器の種々の問題を克服する。本発明では蒸気発生器の構成部材の材料としてステンレス鋼を使用することにより酸化アルミニウムの問題を解消する。又、本発明では蒸気発生器に薄壁構造を採用したことにより材料の節約による製作コスト低減が可能となるとともに薄壁構造部分の外側に配置された加熱装置としての加熱コイルから内部への熱伝達の向上が可能となった。

又、本発明は熱電対等の温度センサを取付ける方法としてロウ付けを採用することによりステンレス鋼材料への取付けを行なってこれに関する問題を解決する。更に本発明においては、中空円錐形状のスプレーによって優れた蒸気発生器を提供するものであり、このスプレーによって放出された水が当該発生器のボイラ部分の最も高温の部分に円錐形状のパターンをもって当接する。そして、この水が当接する領域に温度センサを配置することにより蒸気発生器の制御をより精確に成し得る。

図１に示す本発明の実施例において、１０は蒸気発生器である。この蒸気発生器１０は、蒸気取出しアセンブリ１、空気取入れアセンブリ３及び水取入れアセンブリ５を備える。

図２乃至４において、特に図４に示すように、蒸気取出口をなす蒸気取出しアセンブリ１は、Ｔ字形取付具７、Ｌ字継手９及び圧力逃し弁１１を備える。水注入装置をなす水取入れアセンブリ５はスプレーノズル１３，シール１５，ノズルアダプタ１７及び圧縮ナット２１を備える。空気取入れアセンブリ３はＬ字継手２３，逆止弁２５及び配管用ホース取付具２７を備える。蒸気の取出し、空気の取入れ及び水の取入れのための上述の種々の構成部品を備えることが望ましいが、同目的のために、その他の構成部品の採用も当業者として可能である。

蒸気取出しアセンブリ１は、蒸気発生器１０から蒸気を殺菌消毒用カセットあるいは他の所要の装置へ図示しない配管を介して送出する取出口を有する。空気取入れアセンブリ３によって蒸気発生器１０に空気が取入れられ、蒸気がもはや要求（デマンド）状態でなくなったときに乾燥（ドライ）させる目的で使用されるとともに当該蒸気発生器１０の指令によって可能な他の目的にも使用される。供給源（図示しない）から供給される空気はホース取付具２７に、逆止弁２５，Ｌ字継手２３を介して取入れられるとともに蒸気発生器１０に送り込まれ、蒸気取出しアセンブリ１を介して放出される。

図２乃至４において更に、蒸気発生器１０は、カップ状アセンブリを有し、それは下側部分をなす本体側可半アセンブリ２９と上側部分をなすキャップ側可半アセンブリ３１とよりなる。本体側可半アセンブリ２９は、加熱装置をなす加熱部材３３と、上端開放の受筒形状のカップ３５と植込みボルト３９（図３）よりなる。カップ３５はブラケット３７上に載置されている。本体側可半アセンブリ２９を構成する各部分は互いに組付けられた状態でユニット化されたアセンブリを構成し、これら相互の組付けはロウ付けにより行なわれるのが望ましい。ロウ付け材料としては銅合金が適しているが、その他の材料も使用可能である。本体側可半アセンブリ２９の構成部材はステンレス鋼よりなり、カップ状アセンブリのカップ３５は薄壁構造よりなり、その壁厚は１．５２mmよりも肉薄である。これによって、加熱部材３３にかかる熱負荷を小さくすることができる。加熱部材３３は図示のように実施例では加熱コイルより構成され、カップ状アセンブリの下側部分、すなわちカップ３５の領域をその外側より取囲む。しかし、加熱部材は本体側可半アセンブリ２９に適合するものであれば、その型式を問わず使用可能であり、ロウ付けにて取付け得る。あるいは又、蒸気発生器の一部として組付け得る。

キャップ側可半アセンブリ３１は、カップ３５と共同して内部を蒸気発生チャンバないしボイラ室に区画する蓋の役目を果たすキャップ４１とノズルアダプタ１７とチューブ１９とより構成される。チューブ１９はＬ字継手２３とＴ字形取付具７をそれぞれ接続し、本体側可半アセンブリ２９とキャップ側可半アセンブリ３１によって区画された内部ないしチャンバに対して蒸気の送出及び空気の流入をそれぞれ許容する。キャップ側可半アセンブリ３１の構成部材も又、相互にロウ付けによって結合されて１つのユニット構造を形成するのが望ましい。ここにおいて、ロウ付け材料はニッケル合金が望ましい。但し、その他のロウ付け用の合金も適用し得る。

本体側可半アセンブリ２９とキャップ側可半アセンブリ３１は、クランプアセンブリをなすステンレス鋼製のＶ−ベルト連結具４５及びシリコーン製ガスケット４７を用いて互いにシール状態でクランプ連結される。ガスケット４７は、キャップ４１とカップ３５との間からの漏れを阻止する。このキャップ４１とカップ３５とによりその内部に蒸気発生チャンバが区画される。

蒸気発生器１０は２つの安全特性を有する。すなわち、上述した圧力逃し弁１１と熱動ヒューズ５９である。熱動ヒューズ５９はクランプ６１，バネワッシャ６３及びナット６５により所定位置に保持されている。

又、蒸気発生器１０は、この実施例において温度センサとして熱電対６７を有する。しかし、蒸気発生について適切な制御を行なうものであれば、他の温度センサも用い得る。図３乃至５において、熱電対６７は、その一端部６９がステンレス鋼製の植込みボルト３９に形成した導入路を通してカップ３５の内部、すなわち蒸気発生チャンバ内に導かれている。植込みボルト３９はカップ３５の底部にロウ付けにより取付けられる。このようにして熱電対６７の導入端ないし検出端をなす一端部６９はカップ３５の底部を通りカップ３５の起立した内壁７１に沿いチャンバ内に延出し、その一端部６９は先鋭端面７９で終っている。

熱電対６７の一端部６９は、その側部においてカップ３５の壁の部分、すなわち内壁７１に少なくともその一側が直接接触するようにロウ付けにより取付けられる。この取付位置は、蒸気発生器１０の性能が最大化されるように設定される。すなわち、熱電対６７の一端部６９は蒸気発生を最適化するように位置づけられる。もし、熱電対６７の位置が適切でないと、良好な蒸気発生が影響を受ける。

熱電対６７の温度検出端をなす一端部６９は内壁７１上の最も熱的に感応する領域（熱感応領域）に設置される。植込みボルト３９は図５で示すように、その一端部８２のところで熱電対６７とロウ付け結合されるのが望ましい。熱感応領域とは、（ａ）熱電対の一端部６９が水がない状態で温度上昇を最も急速に感知するとともに（ｂ）水がある状態で温度下降を最も迅速に感知する領域である。上記（ａ）を達成するために、熱電対の一端部６９はカップ３５の最も熱い所（ホットポイント）に設置されるべきである。上記（ｂ）に関しては、熱電対６７は、水がスプレーされる間に霧状化された水が最も多量に当接する場所に設置されるべきである。この結果を得るために、熱電対の一端部６９を内壁７１に取付けるために用いられるロウ付け用合金の量を調整することが望ましい。すなわち、ロウ付け用合金の使用が多すぎると熱電対６７を用いての作動制御に悪い影響がある。又、そのロウ付け用合金の量が少なすぎると壁の温度を感知するための取付状態が不十分となる。

熱電対６７のロウ付けにおいて、熱電対６７の一端部６９をその先端部分までカップ３５の内壁７１に接触する状態とするのが望ましい。但し、該一端部６９の先鋭端面７９は図３に示すように露出した状態におかれ、ロウ付け材料によって覆われない。ロウ付けされる部分の幅は熱電対６７の直径の半分以下のサイズである。このロウ付けされる部分の内壁７１に沿う長さは、内壁７１の高さの約半分のサイズであり、ロウ付けは先鋭端面７９のところから始まりカップ３５の底部に向って行なわれる。

熱電対６７を用いての蒸気発生器１０の作動制御の方法は前述した両ニューマン特許に開示された方法とほぼ同様である。この公知の方法において、蒸気発生器の温度上昇はモニターされ該蒸気発生器に、いつ水が追加して注入されるべきかを決定する。しかし、この方法は、例えば温度上昇が極めて急激に起こるような状態には対応できなかった。従って、本発明において蒸気発生器を制御する場合には、温度の変化比、すなわち全時間にわたり常時、温度変化をモニターして検出し、蒸気発生器への水の注入時期を決定するのが望ましい。その他の点では、本発明においても両ニューマン特許の開示方法に従がうことができる。

図５において、両ニューマン特許に開示された技術内容を改善した本発明の方法を説明する。本発明においては、加熱部材として管状の加熱コイル３３が作動して薄壁構造のステンレス鋼製カップ３５を急速に加熱する。このカップ３５の急速な温度上昇は蒸気発生器１０内の蒸気の再凝縮を減少させる。次いで、水がポンプ又は他の装置（図示せず）によって水取入れアセンブリ５に供給される。水がスプレーノズル１３の孔７４に入る前、水はノズルアダプタ１７の孔７２に入る。ノズル１３から出る水は中空円錐形状のスプレーパターン７５を呈し、小滴に霧状化され、これが予め加熱されたカップ３５の内壁７１及び熱電対の一端部６９に当接するように分配される。水を霧状化することで水と内壁７１との間の接触面積が増加するので、急速な蒸気発生器を可能とする。

水がカップの内壁７１に当接すると、蒸気が形成される。この蒸気は蒸気取出しアセンブリ１を介して蒸気発生器１０から送出されるとともに前述した所要の目的のために使用される。その使用目的は両ニューマン特許にも示されているように、例えば医療用あるいは歯科用に用いられる物品を蒸気で殺菌消毒することであり、本発明においてもこの目的に合致する。尚、物品の消毒は両ニューマン特許に開示されており、本発明においてもこれ以上の説明は必要ないものと考えられる。しかし、上述したように、温度変化の速度ないし割合は、単なる温度上昇のためよりも、むしろ蒸気発生器からの蒸気の出力制御のためにモニターされるべきである。

本発明の蒸気発生器及びその使用方法についての他の変形例は本発明の開示内容から実現可能である。例えば、実施例において、カップ３５の内壁７１は起立状態におかれているが、蒸気発生器の構成自体、使用に合わせて他の構成とし得るので、これに限定されない。これにより、中空円錐形状をなすスプレーを縦方向よりむしろ水平方向に向ける構成もあり得る。いずれの場合においても、加熱部材３３及び熱電対６７の一端部６９に近接する内壁７１の領域にはスプレーノズル１３から中空円錐形状のスプレーパターンで水が分配されるべきである。

上述のように、蒸気発生器の主たる構成部材はステンレス鋼により製作される。カップ３５，植込みボルト３９，ワッシャ６３，キャップ４１，ブラケット３７及びクランプ４５は、好ましくはオーステイン系３０４のステンレス鋼により製作される。蒸気取出しアセンブリ１，水取入れアセンブリ５及び空気取入れアセンブリ３の各種取付部材は真鍮で製作されるのが望ましい。ノズルアダプタ１７及びチューブ１９はステンレス鋼で製作されるのが望ましい。

以上、本発明の実施例について説明し、変形例についても言及したが、いずれにおいても本発明の目的を達成し、新規の改良構成の蒸気発生器ならびにその使用方法を提供するものである。

勿論、上述の通り本発明は上述した構成ならびに変形例に拘束されるものではなく、本発明の趣旨に基づき、その他の種々の構成をも含み得るものであるから、その範囲は限定的に解されるべきものではない。

本発明の実施例に係る蒸気発生器の外観斜視図である。 図１に示す蒸気発生器の側面図である。 図２に示す蒸気発生器をIII−III線に沿って見た断面図である。 図１に示す蒸気発生器の分解斜視図である。 図１に示す蒸気発生器の作動状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 蒸気取出しアセンブリ
３ 空気取入れアセンブリ
５ 水取入れアセンブリ
１０ 蒸気発生器
１３ スプレーノズル
３３ 加熱部材（加熱コイル）
３５ カップ
３９ 植込みボルト
４１ キャップ
６７ 温度センサ（熱電対）

Claims (17)

1. カップ状アセンブリと、該カップ状アセンブリ及びその内部を加熱するための加熱装置と、該カップ状アセンブリに水を供給するための水注入装置と、蒸気取出口と、前記カップ状アセンブリ内に配置された温度センサとを備え、前記カップ状アセンブリ内に蒸気発生の間にはその内部が実質的にドライ状態を維持する量の水が供給されてなるオンデマンドで蒸気を発生させる蒸気発生器において、
   前記カップ状アセンブリは、その内部を区画する薄壁構造のステンレス鋼製カップ及びステンレス鋼製キャップと、該カップに水を供給するためにステンレス鋼製キャップ内に設けられた中空円錐形状のスプレーを発生させるノズルと、
   前記加熱装置及び前記温度センサの一端部は前記ステンレス鋼製カップにロウ付けされてなる、
   オンデマンドの蒸気発生器。
2. 前記温度センサの一端部は、前記ステンレス鋼製カップの内壁上の位置においてロウ付けされ、該内壁は前記中空円錐形状のスプレーを発生させるノズルからのスプレーを受けてなる、請求項１に記載のオンドマンドの蒸気発生器。
3. 前記温度センサは熱電対であり、該熱電対の一端部の少なくとも一側が前記ステンレス鋼製カップの内壁に直接接触するとともに該熱電対の先鋭端面は温度センサがロウ付けされた後においても露出状態に維持されてなる、請求項２に記載のオンデマンドの蒸気発生器。
4. 前記ステンレス鋼製カップは、前記中空円錐形状のスプレーを発生させるノズルからのスプレーを受けるとともに前記温度センサを支持する壁を有してなる、請求項１に記載のオンデマンドの蒸気発生器。
5. 前記加熱装置は加熱コイルよりなり、該加熱コイルは前記カップ状アセンブリの下側部分を取囲み、該下側部分は前記ステンレス鋼製カップの内壁の領域を含んでなる、請求項２に記載のオンデマンドの蒸気発生器。
6. 前記ステンレス鋼製カップの底部にロウ付けされたステンレス鋼製の植込みボルトを更に備え、該植込みボルトは該カップ状アセンブリの内部へ前記温度センサを入れる導入路を有してなる、請求項１に記載のオンデマンドの蒸気発生器。
7. 前記温度センサは前記植込みボルトの一端部にロウ付けされてなる、請求項６に記載のオンデマンドの蒸気発生器。
8. 加熱装置を有する蒸気発生器を用いて、蒸気発生の間、蒸気発生器を実質的にドライ状態に維持しながら、オンデマンドで蒸気を発生させるために蒸気発生器のカップに定期的に水を供給し、蒸気発生器の内部及び該カップの温度を検出することによって水の噴射を制御して、オンデマンドの蒸気を生成する方法において、
   霧状化された水がステンレス鋼製カップの壁に当接する状態で中空円錐形状のスプレーパターンをもって水を分配し、
   該分配された水を受ける壁の部分に配置した温度センサを用いて該カップの温度及び蒸気発生器の内部の温度を検出してなる方法。
9. 前記温度センサは熱電対である請求項８に記載の方法。
10. 前記温度センサの一端部が該カップの壁にロウ付けされ、該一端部の先鋭端面がロウ付けの後においても露出してなる請求項８に記載の方法。
11. 前記加熱装置は、ステンレス鋼製カップの外側部にロウ付けされた加熱コイルである請求項８に記載の方法。
12. 前記温度センサによって常時検出する温度変化を蒸気発生の制御に利用してなる請求項８に記載の方法。
13. 以下の構成よりなる蒸気発生器のためのカップ及びキャップのアセンブリ、
    ａ）水を分配するための開口を有するキャップ、
    ｂ）カップ、
    ｃ）シールされた内部を形成するために該カップにキャップを固定するクランプアセンブリ、
    ｄ）該カップにロウ付けされた加熱部材、
    ｅ）内部に位置付けられるとともにカップの壁の部分にロウ付けされた温度検出端を有する温度センサ、
    ｆ）少なくともキャップ、カップ及びクランプアセンブリがステンレス鋼よりなること。
14. 前記加熱部材は加熱コイルである請求項１３に記載のカップ及びキャップのアセンブリ。
15. 前記カップは、該カップの底部にロウ付けされたステンレス鋼製の植込みボルトを備え、該植込みボルトは前記温度センサを該カップへ入れる導入路を有してなる請求項１３に記載のカップ及びキャップのアセンブリ。
16. 前記キャップ内に設けられた中空円錐形状スプレー発生ノズルを更に備え、該ノズルによって前記カップの壁上に中空円錐形状のスプレー状態で水を分配し、該分配されたスプレー状態の水は該カップにロウ付けされた温度センサの部分にも作用してなる請求項１３に記載のカップとキャップのアセンブリ。
17. 前記カップは薄壁構造によりなる請求項１３に記載のカップとキャップのアセンブリ。
    

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