JP2009285020A

JP2009285020A - 殺菌装置

Info

Publication number: JP2009285020A
Application number: JP2008139085A
Authority: JP
Inventors: Motoki Tanaka; 源基田中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】衛生性及び殺菌性能を向上できる殺菌装置を提供する。
【解決手段】被処理物を収容する処理室２０と、処理室２０内に蒸気を供給する蒸気供給部３０、３１と、処理室２０に設けた排気口３５ａを介して処理室２０内の気体を排気する排気ダクト３５とを備え、処理室２０内に蒸気を充満させて常圧の低酸素状態で被処理物を殺菌処理する殺菌装置１において、排気ダクト３５を流通する気体を加熱殺菌する排気加熱部４１を排気ダクト３５内に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、処理室内に蒸気を供給して被処理物を殺菌する殺菌装置に関する。

病院等において治療に用いられる前や治療に用いられた後の包帯、メス、鉗子、手術着等は殺菌装置によって殺菌される。従来の殺菌装置は特許文献１に開示されている。この殺菌装置は処理室内に過熱蒸気を供給する蒸気供給部と、処理室の排気を行う排気ダクトとが設けられる。

処理室内には被処理物が収容され、蒸気供給部から過熱蒸気が処理室内に供給される。蒸気の供給によって処理室内の空気は排気ダクトを介して排気される。これにより、処理室内が高温常圧の低酸素状態に維持され、被処理物の殺菌が行われる。また、処理室を常圧に維持することにより、防爆構造を不要にして低コスト化を図ることができるとともに熱水の噴出による危険を防止することができる。

特開２００７−１９５９５６号公報（第３頁−第１１頁、第１図）

しかしながら、従来の殺菌装置によると、殺菌処理の初期には処理室内には耐熱性菌等の菌が含まれる。このため、処理室内から菌が排気ダクトを介して排出されて室内に飛散し、衛生上の問題があった。また、殺菌処理が終了して蒸気の供給が停止されると蒸気が降温して凝縮され、排気ダクトを介して外気が処理室内に流入する。このため、外気に含まれる菌によって被処理物が汚染され、殺菌性能が低下する問題もあった。

本発明は、衛生性及び殺菌性能を向上できる殺菌装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、被処理物を収容する処理室と、前記処理室内に蒸気を供給する蒸気供給部と、前記処理室に設けた排気口を介して前記処理室内の気体を排気する排気ダクトとを備え、前記処理室内に蒸気を充満させて常圧の低酸素状態で被処理物を殺菌処理する殺菌装置において、前記排気ダクトを流通する気体を加熱殺菌する排気加熱部を前記排気ダクト内に設けたことを特徴としている。

この構成によると、処理室には蒸気供給部から蒸気が供給され、排気ダクトを介して排気を行うことにより常圧の低酸素状態で殺菌処理が行われる。排気ダクトを流通する蒸気及び空気は排気加熱部で加熱して殺菌された後に排出される。ここで、殺菌処理は菌の少なくとも一部を死滅させる処理を示し、一部を死滅させる除菌処理やほぼ全てを死滅させる滅菌処理が含まれる。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、殺菌処理の終了後に前記排気加熱部を所定期間駆動したことを特徴としている。この構成によると、殺菌処理の終了後に処理室内が蒸気の凝縮により圧力が低下した際に、排気ダクトを介して流入する外気が排気加熱部により殺菌される。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、前記排気加熱部の温度を３５０℃以上にしたことを特徴としている。この構成によると、排気加熱部の長さ及び断面積を著しく大きくすることなく排気を殺菌することができる。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、前記排気加熱部を設置する加熱室を設け、前記加熱室の流路面積を前記排気ダクトの流路面積よりも大きくしたことを特徴としている。この構成によると、排気ダクトを流通する気流の速度が加熱室で減速され、気流が排気加熱部に接触する時間を長くすることができる。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、前記排気加熱部を前記排気ダクトの下部に設けたことを特徴としている。この構成によると、排気加熱部で高温となった気流が排気ダクトを流通する間に降温されて外部に排出される。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、前記排気口と前記排気加熱部との間に外気を供給する外気供給部を備えたことを特徴としている。この構成によると、排気口を介して処理室から流出する蒸気に外気供給部から外気が混合して排気加熱部で昇温される。これにより、菌の酸化による殺菌が促進される。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、殺菌処理の終了後に前記外気供給部による外気の供給を停止したことを特徴としている。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、前記排気加熱部をハニカム形状にしたことを特徴としている。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、前記排気加熱部の流路に酸化触媒を設けたことを特徴としている。この構成によると、菌の酸化による殺菌が促進される。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、前記蒸気供給部によって、前記処理室内に飽和蒸気を供給した後に過熱蒸気を供給したことを特徴としている。この構成によると、蒸気供給部により飽和蒸気が処理室に供給され、湿熱殺菌が行われる。湿熱殺菌が所定時間行われると蒸気供給部により過熱蒸気が処理室に供給され、乾熱殺菌が行われる。

また本発明は上記構成の殺菌装置において、飽和蒸気により前記処理室内を１００℃近傍に維持する期間と、過熱蒸気により前記処理室内を１７０℃以上に維持する期間とを設けたことを特徴としている。この構成によると、飽和蒸気により１００℃近傍で湿熱殺菌が行われ、過熱蒸気により１７０℃以上で乾熱殺菌が行われる。

本発明によると、排気ダクトを流通する気体を加熱殺菌する排気加熱部を排気ダクト内に設けたので、処理室から排気ダクトを介して流出する菌を殺菌して菌の飛散による衛生性の低下を防止することができる。また、殺菌処理後の処理室内に排気ダクトを介して流入する外気を殺菌して被処理物の汚染を防止することができる。従って、殺菌装置による衛生性及び殺菌性能を向上することができる。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の殺菌装置の側面断面図を示している。殺菌装置１は後述する殺菌処理によって菌の少なくとも一部を死滅させ、一部を死滅させる除菌処理を行う装置やほぼ全てを死滅させる滅菌処理を行う装置が含まれる。殺菌装置１は直方体形状のキャビネット１０を備えている。キャビネット１０の正面には扉１１が設けられる。扉１１は下端を中心に垂直面内で回動可能に枢支され、上部には扉１１を開閉するためのハンドル１２が設けられている。

キャビネット１０内には扉１１により開閉される処理室２０が設けられる。処理室２０の側部には操作パネル（不図示）が設けられている。処理室２０の壁面はステンレス鋼板で形成され、処理室２０の外周面には断熱対策が施されている。

処理室２０の外壁には背面から上面に亙って循環ダクト２５が設けられる。循環ダクト２５は処理室２０の背壁及び天面にそれぞれ吸気口２５ａ、噴出口２５ｂを開口する。循環ダクト２５内には遠心ファンから成る循環ファン２６が設置される。循環ファン２６の下流側には給気ダクト３２を介して蒸気発生装置３０が接続される。給気ダクト３２には給気ダンパ３３が設けられる。

蒸気発生装置３０は蒸気発生用の水を貯水するポット（不図示）を有し、ポット内の水を昇温する蒸気発生ヒータ（不図示）が設けられる。ポットは金属、合成樹脂、セラミック或いはこれらの異種材料の組み合わせ等により筒型に形成され、耐熱性を有している。ポットには着脱自在の水タンク（不図示）から給水が行われるようになっている。

蒸気発生ヒータはポット内に浸漬される螺旋状のシーズヒータから成り、蒸気発生ヒータの通電によってポット内の水が昇温されて飽和蒸気が発生する。ポットの外周面に蒸気発生ヒータを密着してもよい。また、ポット内に浸漬される発熱体とポットの外側に巻設されるコイルとから成るＩＨヒータにより蒸気発生ヒータを形成してもよい。

循環ダクト２５の天井部にはシーズヒータから成る蒸気加熱ヒータ３１が設けられる。蒸気加熱ヒータ３１は蒸気発生装置３０で発生した蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する。従って、蒸気発生装置３０及び蒸気加熱ヒータ３１は処理室２０内に蒸気を供給する蒸気供給部を構成する。

給気ダンパ３３を開いて循環ファン２６を駆動すると、蒸気発生装置３０により発生した蒸気は給気ダクト３２を介して循環ダクト２５に流入する。また、処理室２０内の蒸気は吸気口２５ａから吸引され、循環ダクト２５を通って噴気口２５ｂから噴き出されて循環する。蒸気加熱ヒータ３１を駆動した場合は循環ダクト２５を流通する蒸気が更に加熱され、過熱蒸気が噴気口２５ｂから噴き出される。蒸気の噴出しと吸引とを共通の循環ファン２６により行うので、殺菌装置１のコスト増加を抑制することができる。

処理室２０の背壁の下部には排気口３５ａを開口した排気ダクト３５が設けられる。排気ダクト３５によって蒸気よりも重い空気が大気中に排気される。これにより、処理室２０内を酸素濃度が３％以下の低酸素状態に維持することができる。また、排気ダクト３５が大気に開放されるため、処理室２０内を常圧に維持することができる。

排気ダクト３５の下部には加熱室４０が設けられる。加熱室４０の流路面積は排気ダクト３５の流路面積よりも大きく形成される。これにより、排気ダクト３５を流通する気流が加熱室４０で減速される。加熱室４０内にはハニカム状の気流路にシーズヒータを配した排気加熱部４１が設けられる。排気加熱部４１のシーズヒータの通電によって加熱室４０を流通する気流が加熱される。また、加熱室４０には排気加熱部４１の温度を検知する温度センサ４２が設けられる。

加熱室４０の下面には外気供給ダクト４５が導出される。外気供給ダクト４５にはポンプ４６及び弁４７が設けられる。弁４７を開いてポンプ４６を駆動することにより、加熱室４０内に下方から外気が供給される。これにより、排気口３５ａと排気加熱部４１との間に外気を供給する外気供給部が構成される。弁４７を閉じてポンプ４６を停止すると外気の供給が停止される。

上記構成の殺菌装置１において、処理室２０内に被処理物を投入して扉１１を閉じると操作パネルの操作によって殺菌処理の動作が開始する。殺菌処理では循環ファン２６及び蒸気発生装置３０が駆動され、給気ダンパ３３が開かれる。これにより、蒸気発生装置３０で発生した飽和蒸気が処理室２０内に供給される。処理室２０内は飽和蒸気の供給によって昇温されて１００℃近傍に維持され、被処理物が湿熱殺菌される。

この時、処理室２０内の空気は排気ダクト３５を介して排気され、常圧の低酸素状態に維持される。図２はこの時の排気ダクト３５の気流の状態を示している。処理室内２０から流出する空気及び蒸気は排気口３５ａを介して矢印Ａ１の方向に流通し、加熱室４０内に流入する。また、弁４７が開かれてポンプ４６が駆動され、矢印Ａ２に示すように外気供給ダクト４５から加熱室４０に外気が流入する。

加熱室４０内では排気加熱部４１が駆動され、処理室内２０から流出した空気及び蒸気が外気供給ダクト４５から供給される空気とともに加熱される。加熱された空気及び蒸気は矢印Ａ３に示すように流通し、外部に排出される。この時、排気加熱部４１の温度は３５０℃になっており、加熱室４０を通過する気流を殺菌する。

表１は殺菌における温度とＤ値との関係を実験的に求めた結果を示している。Ｄ値は菌が１/１０に減少する時間を示している。この結果のアレニウスプロットをとると、図３に示すようになる。図３において、縦軸はＤ値の逆数の自然対数を示し、横軸は温度Ｔ（単位：Ｋ）の逆数を示している。

これにより、温度Ｔ（絶対温度）とＤ値との関係は最小自乗法により式（１）に示すように導かれる。この時の決定係数Ｒ²は０．９９８である。

Ｌｎ（１／Ｄ）＝−１４２１８．９９３（１／Ｔ）＋３１．４１５・・・（１）

排気加熱部４１による殺菌に必要な時間をＤ値の６倍とすると、式（１）により６Ｄ（ｓｅｃ）と温度Ｔ（℃）との関係は表２及び図４に示すように表わされる。

即ち、排気加熱部４１の温度が１４０℃の場合は殺菌のために約７２４０秒加熱する必要がある。排気加熱部４１の温度が３００℃の場合は殺菌のために約０．４８７秒加熱する必要がある。排気加熱部４１の温度が３５０℃の場合は殺菌のために約０．０６６５秒加熱する必要がある。

蒸気発生部３０から供給される蒸気量をｍ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、蒸気を理想気体として単位時間に排気ダクト３５を流通する蒸気量Ｖ（ｃｍ³／ｓｅｃ）は式（２）で表わされる。尚、蒸気の分子量を１８とし、理想気体の体積を３００Ｋで２２．４Ｌとしている。また、Ｔは摂氏である。

Ｖ＝ｍ／１８×２２．４×（Ｔ＋２７３．１５）／３００×１０００・・・（２）

排気加熱部４１の断面積Ｓ（ｃｍ²）及び流路長Ｌ（ｃｍ）により、蒸気が排気加熱部４１を通過する時間ｔ（ｓｅｃ）は式（３）で表わされる。

ｔ＝Ｓ×Ｌ／Ｖ・・・（３）

従って、式（１）〜（３）より、式（４）に示す関係であれば確実に殺菌を行うことができる。ここでＴは摂氏である。

６／ＥＸＰ［−１４２１８．９９３／（Ｔ＋２７３．１５）＋３１．４１５］
≦ＳＬ／［ｍ／１８×２２．４×（Ｔ＋２７３．１５）／３００×１０００］・・(４)

商用電源を用いて蒸気発生部３０により供給される蒸気量をｍ＝０．５ｇ／ｓｅｃとすると、排気加熱部４１の温度Ｔが３５０℃の時に通過時間ｔを０．０６６５秒以上にするには、式（２）、式（３）よりＳ×Ｌが８５．９ｃｍ³以上必要である。例えば、Ｌ＝３ｃｍであれば断面積Ｓが２８．６５ｃｍ²以上必要となる。これにより、排気加熱部４１を約５．４ｃｍ角で３ｃｍの長さにすればよいので、容易に実現することができる。温度Ｔが３５０℃よりも高い場合は排気加熱部４１を更に小型にできるため、より容易に実現できる。

温度Ｔが３５０℃よりも低くなると排気加熱部４１が大型になる。例えば、排気加熱部４１の温度Ｔを３００℃の時に通過時間ｔ＝０．４８７秒とするには、Ｓ×Ｌが５７９．９ｃｍ³以上必要である。これは、排気加熱部４１を６ｃｍ角（Ｓ＝３６ｃｍ²）にしても長さＬ＝１６ｃｍ以上にする必要がある。これにより、高温に維持する期間を長く確保する必要があるため実現が困難となる。従って、排気加熱部４１の温度Ｔを３５０℃以上にするとよい。

湿熱殺菌が所定時間行われると、蒸気加熱ヒータ３１が駆動される。これにより、処理室２０には過熱蒸気が供給され、被処理物が乾熱殺菌される。処理室２０は所定の温度（例えば、１７０℃以上）よりも高くなると蒸気発生装置３０を停止して給気ダンパ３３が閉じられ、低くなると蒸気発生装置３０を駆動して給気ダンパ３３が開かれる。これにより、処理室２０が所定の温度に維持される。

乾熱殺菌が所定時間行われると蒸気発生装置３０及び蒸気加熱ヒータ３１が停止される。これにより、蒸気の供給が停止され、処理室２０が徐々に降温する。処理室２０は降温によって蒸気が凝縮して減圧される。これにより、排気ダクト３５を介して外気が処理室２０に流入する。この時、排気加熱部４１は継続して駆動されるとともに、弁４７が閉じられてポンプ４６が停止される。

図５はこの時の排気ダクト３５の気流の状態を示している。外気は排気ダクト３５を介して矢印Ｂ１に示すように加熱室４０に流入する。加熱室４０では排気加熱部４１により外気が加熱されて殺菌され、矢印Ｂ２に示すように処理室２０に流入する。蒸気を停止して所定時間が経過すると排気加熱部４１が停止され、終了が報知される。これにより、使用者は扉１１を開いて被処理物を取り出す。

本実施形態によると、排気ダクト３５を設けることによって常圧で殺菌処理を行うため、処理室２０の防爆構造を不要にして低コスト化を図ることができるとともに、熱水の噴出による危険を防止することができる。また、低酸素状態で殺菌処理を行うため被処理物の酸化を防止し、メス等の切れ味を維持することができる。

また、排気ダクト３５を流通する気体を加熱殺菌する排気加熱部４１を排気ダクト３５内に設けたので、処理室２０から排気ダクト３５を介して流出する菌を殺菌して菌の飛散による衛生性の低下を防止することができる。また、殺菌処理後の処理室２０内に排気ダクト３５を介して流入する外気を殺菌して被処理物の汚染を防止することができる。従って、殺菌装置１による衛生性及び殺菌性能を向上することができる。

また、殺菌処理の終了後に排気加熱部４１を所定期間駆動したので、排気ダクト３５を介して処理室２０に流入する外気を確実に殺菌することができる。

また、排気加熱部４１の温度を３５０℃以上にしたので、殺菌に必要な通過時間を有する排気加熱部４１を容易に実現することができる。

また、加熱室４０の流路面積を排気ダクト３５の流路面積よりも大きくしたので、加熱室４０に流入する気体の流速を減速することができる。従って、排気加熱部４１における殺菌に必要な気流の通過時間を確保しつつ、殺菌装置１の小型化を図ることができる。

また、排気加熱部４１を排気ダクト３５の下部に設けたので、処理室２０から流出して排気加熱部４１で昇温された気体を排気加熱部４１の下流の排気ダクト３５内で降温することができる。従って、高温の排気による火傷等を防止して殺菌装置１の安全性を向上することができる。

また、排気口３５ａと排気加熱部４１との間に外気を供給する外気供給ダクト４５（外気供給部）を備えたので、菌の酸化を促進してより確実に殺菌することができる。尚、排気加熱部４１の流路に白金やパラジウム等の酸化反応を促進する酸化触媒を設けると、菌の酸化が更に促進されるためより望ましい。

また、殺菌処理の終了後に外気供給ダクト３５からの外気の供給を停止したので、加熱殺菌されていない外気の処理室２０内への流入を防止することができる。

また、排気加熱部４１をハニカム形状にしたので、排気加熱部４１と気流との接触面積を大きく確保することができ、より確実に殺菌することができる。

また、蒸気発生装置３０及び蒸気加熱ヒータ３１によって飽和蒸気を処理室２０に供給して湿熱殺菌を行った後に、過熱蒸気を処理室２０に供給して乾熱殺菌が行われる。これにより、乾熱殺菌で処理室２０を１７０℃以上に維持することによって耐熱性菌の殺菌を行うことができる。加えて、湿熱殺菌と乾熱殺菌とを行うことによって殺菌処理の時間を短縮することができる。

本実施形態において、飽和蒸気による湿熱殺菌の後に過熱蒸気による乾熱殺菌を行っているが、湿熱殺菌及び乾熱殺菌のいずれか一方のみを行ってもよい。

本発明は、処理室内に蒸気を噴出して被処理物の殺菌処理を行う殺菌装置に利用することができる。

本発明の実施形態の殺菌装置を示す側面断面図本発明の実施形態の殺菌装置の殺菌処理時の気流の流れを示す側面断面図殺菌のＤ値と温度との関係のアレニウスプロットを示す図。殺菌のＤ値と温度との関係を示す図。本発明の実施形態の殺菌装置の殺菌処理後の気流の流れを示す側面断面図

符号の説明

１殺菌装置
１１扉
２０処理室
２５循環ダクト
２５ａ吸気口
２５ｂ噴出口
２６循環ファン
３０蒸気発生装置
３１蒸気加熱ヒータ
３２給気ダクト
３３給気ダンパ
３５排気ダクト
３５ａ排気口
４０加熱室
４１排気加熱部
４５外気供給ダクト
４６ポンプ
４７弁

Claims

被処理物を収容する処理室と、前記処理室内に蒸気を供給する蒸気供給部と、前記処理室に設けた排気口を介して前記処理室内の気体を排気する排気ダクトとを備え、前記処理室内に蒸気を充満させて常圧の低酸素状態で被処理物を殺菌処理する殺菌装置において、前記排気ダクトを流通する気体を加熱殺菌する排気加熱部を前記排気ダクト内に設けたことを特徴とする殺菌装置。
殺菌処理の終了後に前記排気加熱部を所定期間駆動したことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
前記排気加熱部の温度を３５０℃以上にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の殺菌装置。
前記排気加熱部を設置する加熱室を設け、前記加熱室の流路面積を前記排気ダクトの流路面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の殺菌装置。
前記排気加熱部を前記排気ダクトの下部に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の殺菌装置。
前記排気口と前記排気加熱部との間に外気を供給する外気供給部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の殺菌装置。
殺菌処理の終了後に前記外気供給部による外気の供給を停止したことを特徴とする請求項６に記載の殺菌装置。
前記排気加熱部をハニカム形状にしたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の殺菌装置。
前記排気加熱部の流路に酸化触媒を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の殺菌装置。
前記蒸気供給部によって、前記処理室内に飽和蒸気を供給した後に過熱蒸気を供給したことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の殺菌装置。
飽和蒸気により前記処理室内を１００℃近傍に維持する期間と、過熱蒸気により前記処理室内を１７０℃以上に維持する期間とを設けたことを特徴とする請求項１０に記載の殺菌装置。