JP4334570B2 - 領域内の殺菌剤濃度を増加させるシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は一般に殺菌および汚染除去の技術に関し、特に殺菌または汚染除去システムにおいてガス状または蒸気相の殺菌剤の形成を増加させるシステムに関する。

殺菌方法は広い範囲の適用に使用され、また同様に広い範囲の殺菌剤に使用される。ここで使用する用語「殺菌」は、特に無生物物体上の、あらゆるバイオ汚染物の不活性化に関係する。用語「消毒」は病原性と考えられる生物の不活性化に関係する。

ガス状および蒸気の殺菌／汚染除去システムは目標となる殺菌または汚染除去の保証レベルを達成するために一定のプロセス要因を維持することに依存する。過酸化水素蒸気の殺菌／汚染除去システムにおいては、これらの要因には過酸化水素蒸気の濃度、飽和度、温度、圧力および露出時間が含まれる。これらの要因を制御することによって、蒸気飽和による過酸化水素の結露を防止しながら、目標の殺菌保証レベルを成功裏に取得することができる。

大型室または分離室を汚染除去するための従来の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）殺菌システムは一般に分解装置および乾燥器を内部に含む閉鎖環状システムである。このようなシステムでは殺菌剤は室または分離室に連続して搬送される。分離室または室に存在する殺菌剤は分解装置に導かれ、そこで過酸化水素蒸気は水と酸素に分解される。この種の配置によるとシステム内の過酸化水素蒸気の濃度は空気流および殺菌剤に依存しながら所望の濃度に維持される（通常、液体状態において、過酸化水素３５重量％、水６５重量％）。

汚染除去サイクルの間、汚染除去される室または分離室は最初に乾燥剤乾燥器を使用して低い湿度レベルに乾燥される。乾燥段階が終了すると条件調節段階に入り、殺菌剤を室または分離室内に比較的高速度で注入し、過酸化水素レベルを短時間で所望の濃度レベルに上げる。条件調節段階が終了すると汚染除去段階に入り、殺菌剤注入速度を落して過酸化水素レベルを一定の濃度レベルに維持する。汚染除去段階が終了すると、殺菌剤注入を停止して閉囲場所を通風する。通風は過酸化水素レベルが許容閾値（通常、１ｐｐｍ）以下になるまで続ける。

特に条件調節段階の間のこのようなシステムの問題点は、分解装置および乾燥器は閉鎖環状システムの一部であるため、過酸化水素蒸気は汚染除去される室または分離室を出た後、分解されるという点である。その結果として、蒸発器から室または分離室に入る空気流内に新しい殺菌剤を連続的に導入する必要が生じる。この操作方法では、条件調節段階の間で分離室または室内への殺菌剤の濃度を増加させうる速度が制限される。小さい閉囲場所の場合は、条件調節段階は全サイクル時間にそれほど影響を与えない。しかし大きい室または分離室、すなわち、５０００立方フィート（１４２立方メートル）以上の領域では調節時間が大きく影響される。

本発明はこれらの問題を解決し、室または分離室内の殺菌剤濃度を増やす速度を増加させる汚染除去システムを提供する。

本発明の好ましい形態によると、規定された領域を汚染除去する蒸気汚染除去システムが設けられる。このシステムは領域を規定するチャンバと、過酸化水素と水との溶液から過酸化水素蒸気を発生させる発生器とから構成される。過酸化水素蒸気を領域に供給するため閉鎖環状循環システムが設けられる。閉鎖環状循環システム内の分解装置で過酸化水素蒸気を分解する。分解装置を迂回するバイパス導管が設けられる。操作の所定の段階の間は、発生器からの過酸化水素蒸気をコントローラで分解装置を迂回させる。

本発明の別の形態によると、領域を汚染除去する汚染除去システムが設けられる。システムには過酸化水素蒸気を発生する発生器と、前記領域と過酸化水素蒸気を分解する分解装置とに過酸化水素蒸気を供給する閉鎖環状システムとが含まれる。分解装置を迂回する閉鎖環状システムに流体を流すバイパス導管が設けられる。コントローラでバイパス導管を流れる流体を制御する。

本発明のさらに別の形態によると、入口ポートおよび出口ポートを備えた密封可能なチャンバが含まれ、閉鎖環内を流れる蒸気相の汚染除去システムが設けられる。閉鎖環状導管システムは入口ポートに流体接続された第１の端部および出口ポートに流体接続された第２の端部を備える。搬送ガスをチャンバ内に流し、チャンバを通し、チャンバ内から出して再循環させる導管システムに送風機を接続する。殺菌剤蒸気を搬送ガス流に供給する供給源を入口ポートの上流側に設ける。出口ポートの下流側の分解装置で殺菌剤蒸気を分解する。前記閉鎖環状導管システムを通る流れを分解装置の周りに導くバイパス導管を設ける。バイパス導管を通る流れをコントローラで制御する。

本発明の長所は閉囲されたチャンバ内の過酸化水素蒸気の濃度を急速に増加させるシステムにある。
本発明の別の長所は汚染除去サイクルの条件調節段階の間で過酸化水素蒸気の濃度を増加できる前述のシステムにある。

本発明の別の長所は条件調節段階サイクル時間を従来のシステムに対して短縮する前述のシステムにある。
本発明のさらなる別の長所は条件調節段階の間に、少量の殺菌剤を使用して殺菌剤濃度レベルを達成できる前述のシステムにある。

これらの長所は図面および特許請求の範囲とともに好ましい実施形態の次の記載から明らかになる。

図面を参照する際に、図面は発明の好ましい実施形態を示すだけの目的のためであり、発明を限定する目的のためではないということに注意されたい。図１は本発明の好ましい実施形態を表す過酸化水素蒸気殺菌システム１０を示す。システム１０には殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４を規定する分離室または室２２が含まれる。殺菌または汚染除去される物品は分離室または室の中に配置される。蒸発器３２（ここでは発生器とも呼ぶ）は供給導管４２によって、室または分離室２２の殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４に接続される。供給導管４２はチャンバまたは領域２４への過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）入口４４を規定する。蒸発器３２は供給ライン５４で液体殺菌剤供給装置５２に接続される。蒸発器３２に供給される殺菌剤の実際の量を測定するため、公知のバランス装置５６が殺菌剤供給装置５２に結合される。

公知の手段で殺菌剤を蒸発させる蒸発器３２に液体殺菌剤の計量分を搬送するため、電動機６４駆動のポンプ６２が設けられる。別の実施形態では、蒸発器３２に計量された殺菌剤の量を監視できるエンコーダ（図示しない）がポンプ６２に備わる。ポンプ６２にエンコーダが備わる場合は、バランス装置５６を設ける必要はない。圧力スイッチ７２が供給ラインに設けられる。圧力スイッチ７２は供給ライン５４に一定の静圧が存在しない場合に電気信号を出すように動作する。

分離室または室２２および蒸発器３２は、分離室または室２２（および殺菌／汚染防止チャンバまたは領域２４）を蒸発器３２に接続する戻り導管４６を含む閉鎖環状システムの一部である。戻り導管４６は殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４からのＶＨＰ出口４８を規定する。分離室または室２２と蒸発器３２との間の戻り導管４６内に電動機８４で駆動される送風機８２が配置される。送風機８２は殺菌剤および空気を閉鎖環状システムに循環させるよう操作される。図１に示すように、送風機８２の下流側で、送風機８２と分離室または室２２との間の戻り導管に触媒分解装置９２および空気乾燥器９４が配置される。公知のように、触媒分解装置９２はそこを流れる過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を破壊するように操作される。触媒装置９２は過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を水と酸素とに変換する。空気乾燥器９４は閉鎖環状システムを流れる空気から湿気を除去するように操作される。蒸発器３２の上流側で、蒸発器３２と空気乾燥器９４との間の戻り導管４６内にフィルタ１１２および加熱器１１４が配置される。フィルタ１１２は送風機８２で戻り導管４６を流れる空気を濾過するよう操作される。加熱器１１４は送風機８２で戻り導管４６を流れる空気を加熱するよう操作される。この点に関しては、空気が蒸発器３２に入る前に、空気は加熱される。

送風機８２と触媒分解装置９２との間の戻りライン４６内に弁１２２が設けられる。図１に示すように、弁１２２は触媒分解装置９２の上流側に配置される。弁１２２は流れを戻り導管４６とバイパス導管１３２とに制御操作できる三方弁である。バイパス導管１３２の一端は弁１２２に接続され、一方、他端は触媒分解装置９２を越え触媒分解装置９２の下流側となる位置１４２の戻り導管４６に接続される。実施形態では、位置１４２は空気乾燥器９４を越え、空気乾燥器９４の下流側となる。

このように、システム１０は第１の流体流路Ａと第２の流体流路Ｂを有する閉鎖環状システムを規定する。第１の流体流路Ａは図１の実線矢印で示すように、蒸発器３２から、供給導管４２およびチャンバまたは領域２４を通り、さらに戻り導管４６、触媒分解装置９２および空気乾燥器９４を通る流路で規定される。第２の流体流路Ｂは蒸発器３２から、供給導管４２およびチャンバまたは領域２４を通り、さらに戻り導管４６およびバイパス導管１３２を通り、戻り導管４６の位置１４２に戻る流路で規定される。この点に関しては、触媒分解装置９２および空気乾燥器９４は第２の流体流路Ｂでは迂回される。

次に図２にシステム１０の操作を制御する制御システム２００を概略的に示す。制御システム２００には電動機６４，８４および弁１２２の操作を制御するために設けられたコントローラ２１０が含まれる。またコントローラ２１０はセンサ７２と蒸発器３２に殺菌剤を供給するバランス装置５６とを監視する。またコントローラ２１０は加熱器１１４および蒸発器３２の操作を制御する。コントローラ２１０はシステム１０の操作を制御するようプログラム化されたシステムマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラである。

入力ユニット２１４が設けられてコントローラ２１０に取り付けられ、システムユーザは操作パラメータを入力することが可能となる。入力ユニット２１４は、システム１０のユーザが、限定はしないが例えば、キーパッド、キーボード、タッチスクリーンまたはスイッチなどの方法でコントローラ２１０にデータおよび情報の入力が簡単にできる装置とすることができる。出力ユニット２１６もコントローラ２１０に接続される。システム１０の操作についての情報をユーザに与えるようコントローラ２１０に出力ユニット２１６が設けられる。出力ユニット２１６は、限定はしないが例えば、プリンタ、ディスプレイスクリーンまたはＬＥＤディスプレイとすることができる。コントローラ２１０は、ある
操作段階でシステム１０が作動するようプログラムされる。

次に、システム１０の操作に関して本発明をさらに述べる。一般的な殺菌／汚染除去サイクルには乾燥段階、条件調節段階、汚染除去段階および通風段階が含まれる。殺菌／汚染除去サイクルを実施する前に、殺菌剤溶液中の過酸化水素のパーセンテージに関するデータをコントローラ２１０に入れる、すなわち、入力する。前述のように、好ましい実施形態では、３５重量％の過酸化水素と６５重量％の水との殺菌剤溶液を使用する。しかし、別の濃度の過酸化水素と水との溶液も考えられる。

まず、殺菌／汚染除去サイクルを開始すると、コントローラ２１０により送風機電動機８４で送風機８２が駆動され、それによって搬送ガスはシステム１０内を循環する。乾燥段階の間は、蒸発器３２を操作しない。弁１２２は流体が第１の流体流路Ａに沿って流れる位置にする。第１の流体流路Ａ，すなわち、供給導管４２、分離室または室２２の殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４、戻り導管４６および触媒分解装置９２および空気乾燥器９４を通って循環する空気中から空気乾燥器９４によって湿気を除去する。空気が乾燥して十分に低い湿度レベルになると、乾燥段階は終了する。

次に条件調節段階を開始する。コントローラ２１０で弁１２２を第２の流体流路Ｂのみに沿って流体が流れる位置にする。コントローラ２１０で蒸発器３２および殺菌剤供給電動機６４を作動させて、蒸発器３２に殺菌剤を供給する。本発明の好ましい実施形態では、殺菌剤は約３５重量％の過酸化水素と約６５重量％の水とからなる過酸化水素溶液である。異なる比率の過酸化水素からなる殺菌剤溶液も考えられる。蒸発器３２内で、公知の方法で液体殺菌剤は蒸発して過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）と水蒸気とを生じる。殺菌剤蒸気は閉鎖環状導管回路に導入され、搬送ガス（空気）によって供給導管４２を介して搬送されて分離室または室２２内の殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４に達する。条件調節段階の間は、過酸化水素蒸気は殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４に比較的高速で注入されて、過酸化水素レベルは短時間で所望のレベルに引き上げられる。条件調節の間は、過酸化水素が蒸発器３２からチャンバまたは領域２４に入り、送風機８２によって空気が連続的に第２の流体流路Ｂを通って循環する。チャンバまたは領域２４を出た過酸化水素蒸気は触媒分解装置９２を迂回してバイパス導管１３２に導かれる。

過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）が第２の流体流路Ｂに沿って連続的に循環する結果として、チャンバまたは領域内の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の濃度は過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）がチャンバまたは領域２４を出て触媒分解装置９２で破壊される場合に比べて、より急速に増加する。過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）は連続してシステム１０を循環して蒸発器３２に戻り、そこで別の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）が発生して過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の流れに追加される。

条件調節段階が終了すると汚染除去段階に入る。汚染除去段階の間においては、蒸発器３２および殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４への殺菌剤注入速度を落して過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の濃度を一定の所望のレベルに維持する。触媒分解装置９２および空気乾燥器９４に導かれる第１の流体流路Ａにシステム１０の流体流を導く位置にコントローラ２１０で弁１２２を作動させる。触媒分解装置９２で、そこを流れる過酸化水素蒸気を水と酸素とに分解する。このように、チャンバまたは領域２４内の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の濃度は蒸発器３２の出力によって決定される。汚染除去段階は所定の期間で運転し、殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４および／またはその中の物品を所望のとおり殺菌または汚染除去するに十分な所定の期間にわたって、過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）濃度を所望のレベルに維持することが好ましい。

汚染除去段階が終了すると、コントローラ２１０で蒸発器３２を閉じ、それによって殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４への過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の流れが停止する。
その後、通風段階を実施して過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）のレベルを許容できる閾値（約１ｐｐｍ）にまで下げる。この点に関しては、理解できるように、空気および殺菌剤を送風機８２で閉鎖循環システムを循環し続け、それによって過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の最後の分が触媒分解装置９２によって分解される。

このように、本発明は条件調節段階の間で殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４内の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の量を増加させる簡単でかつ有効な方法を提供する。本発明は３０００立方フィート（８５ｍ^３）以上の、好ましくは５０００立方フィート（１４２ｍ^３）以上などの大型チャンバまたは領域に使用するのが好ましい。

以上の記載は本発明の特別の実施形態である。この実施形態は説明の目的のみに記載されたものであり、発明の精神および範囲から逸脱しない修正および変更を行って当業者は実施できる。このような変更および修正はすべて特許請求の範囲内のもの、またはそれと均等なものである限り本発明に含まれるものである。

本発明は一定の部分および部分の配置において具体的な形態をとり、その好ましい実施形態は明細書で詳細に記述し、かつ一部を形成する付帯する図面で説明する。
本発明の好ましい実施形態を示す過酸化水素蒸気不活性化システムの概略図である。 図１に示す過酸化水素蒸気汚染除去システムの制御システムの概略図である。

Claims (10)

1. 規定された領域を汚染除去する蒸気汚染除去システムであって、
   領域を規定するチャンバと、
   過酸化水素蒸気を前記領域に供給し、第１の流体経路を規定する閉鎖環状循環システムと、
   前記第１の流体経路内に配置され、過酸化水素と水の溶液から過酸化水素蒸気を発生させる発生器と、
   前記発生器の上流の前記第１の流体経路内に配置され、前記過酸化水素蒸気を分解する分解装置と、
   前記第１の流体経路の一部に前記分解装置が配置されており、バイパス導管の第１の端は前記領域と前記分解装置の間の前記第１の流体経路に流体接続されており、第２の端は、前記分解装置と前記発生器の間の前記第１の流体経路に流体接続されており、前記第１の流体経路の前記一部を迂回するバイパス導管と、
   前記バイパス導管の前記第１の端に接続されており、弁の第１の位置は、前記第１の流体経路の前記一部を通じて前記第１の流体経路に流れるように導き、弁の第２の位置は、前記第１の流体経路の前記一部と前記分解装置をバイバスする前記バイパス導管を通じて前記第１の流体経路に流れるように導く弁と、
   発生器によって発生された前記過酸化水素蒸気の全てを、所定の操作段階の間は、前記分解装置を迂回するよう操作可能なコントローラと
   を備える蒸気汚染除去システム。
2. 前記コントローラは乾燥操作段階、条件調節操作段階、汚染除去操作段階および通風操作段階を含むようにプログラムされる、請求項１に記載の蒸気汚染除去システム。
3. 前記コントローラによって、前記条件調節段階の間に、前記過酸化水素蒸気の全てを前記分解装置から迂回させる、請求項２に記載の蒸気汚染除去システム。
4. 前記分解装置の下流側に空気乾燥器を備える、請求項１に記載の蒸気汚染除去システム。
5. 空気乾燥器は、前記第１の流体経路の前記一部内に配置される、請求項４に記載の蒸気汚染除去システム。
6. 閉鎖環内を流れる蒸気相の汚染除去システムであって、
   入口ポートおよび出口ポートを備えた密封可能なチャンバと、
   前記入口ポートに流体接続された第１の端部と前記出口ポートに流体接続された第２の端部とを備え、前記密封可能なチャンバを通じて蒸気相の汚染除去剤を循環する第１の流体経路を規定した閉鎖環状導管システムと、
   搬送ガスをチャンバ内に流し、チャンバを通し、チャンバ内から出して再循環させる送風機と、
   殺菌剤蒸気を前記入口ポートの上流側の前記搬送ガス流に供給する供給源と、
   前記送風機と、殺菌剤蒸気を供給する前記供給源と、第１の流体経路内に配置され、前記出口ポートの下流側にあって殺菌剤蒸気を分解する分解装置と、
   前記閉鎖環状導管システムに接続されたバイパス導管は、前記第１の流体経路の一部を迂回する第２の流体経路として規定され、分解装置は前記バイパス導管によって迂回された前記第１の流体経路の前記一部に配置され、前記送風機と前記殺菌剤蒸気を供給する前記供給源は前記第２の流体経路内に配置されるバイパス導管と、
   前記第１の流体経路に前記搬送ガスを導く弁の第１の位置と、前記第２の流体経路に前記搬送ガスを導く弁の第２の位置を有し、前記バイパス導管に結合された弁と、
   前記弁の切替位置を制御するコントローラと
   を備えるシステム。
7. 前記殺菌剤は過酸化水素蒸気である、請求項６に記載のシステム。
8. 前記コントローラによって、条件調節操作段階の間に、流れを前記第２の流体経路にのみ導く、請求項７に記載のシステム。
9. 前記分解装置の下流側に配置された空気乾燥器を備える、請求項６に記載のシステム。
10. 前記送風機は前記チャンバの下流側であって、前記分解装置と前記チャンバとの間に配置される、請求項９に記載のシステム。

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