JP5545120B2 - 蒸気滅菌器および蒸気滅菌器の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、高温高圧の飽和水蒸気により細菌類などの微生物を死滅させる蒸気滅菌器と、その蒸気滅菌器の制御方法と、に関する。

従来、医療用機材などを滅菌する蒸気滅菌器は、被滅菌物を収納するチャンバ内を密閉状態に保持し、チャンバ内に設けられたヒータを加熱して予めチャンバ内に供給された水を沸騰させ、チャンバ内に高圧蒸気を充満させることによって、被滅菌物の滅菌処理を行なう。従来の蒸気滅菌器は、たとえば、特開平９−２８７７１号公報（特許文献１）に開示されている。

特開平９−２８７７１号公報（特許文献１）では、被滅菌物を収納し内底部に加熱ヒータを有するチャンバと、チャンバ内に注入する水を貯留する貯水タンクと、貯水タンクとチャンバとを連通する給水管と、給水管の開閉を行う開閉弁と、チャンバ内に注入される水の水位を検出する水位検出器と、予め設定された所定時間を計測するタイマーと、制御部とを備え、制御部は、注水時に水位検出器により所定水位を検出したとき、開閉弁を閉じるとともに、タイマーによる所定時間の計測を開始し、所定時間が計測されたときに水位検出器によって所定水位が再び検出されたとき、加熱ヒータによる加熱を開始する、蒸気滅菌器が提案されている。

特開平９−２８７７１号公報

蒸気滅菌器において、連続して滅菌を行なう場合、滅菌処理完了直後のヒータの温度が高い状態でチャンバ内に水を供給すると、供給された水がヒータに接触して急激に蒸気が発生し、チャンバ内の圧力が急上昇する。チャンバ内が高圧化した状態でチャンバに給水しようとしても、チャンバの内圧のために水がチャンバ内へ入らず、チャンバ内への水の供給が困難になる問題があった。

特許文献１に開示された技術では、所定水位が検出されると水の供給を停止して所定時間を計測するが、この所定時間はヒータに接触した水がチャンバ内に飛び跳ねない程度にまでヒータが冷却される時間とされる。そのため、長い待ち時間が必要とされ、給水完了までの所要時間が長くなることにより、１回の滅菌処理に必要な時間が長くなり、１日当たりの滅菌処理回数が制限される問題があった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ヒータの温度が高い状態でチャンバ内への給水を可能とする、蒸気滅菌器を提供することである。

本発明に係る蒸気滅菌器は、被滅菌物を収納するチャンバと、チャンバ内に供給された水を加熱するヒータとを備え、ヒータの加熱により発生した蒸気で被滅菌物を滅菌する。蒸気滅菌器は、チャンバへ水を供給する給水経路と、チャンバから水を排出する排水経路と、蒸気滅菌器の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、給水経路を経由してチャンバへ水を供給するとき、排水経路を経由してチャンバから水を排出可能な状態にするように、蒸気滅菌器を制御する。

上記蒸気滅菌器において好ましくは、給水経路は、チャンバへ向かう方向に水を移送する給水ポンプを含む。

上記蒸気滅菌器において好ましくは、排水経路は、排水経路を開閉するバルブを含み、制御部は、給水経路を経由してチャンバへ水を供給するとき、バルブを開操作して排水経路を開状態にする。

上記蒸気滅菌器において好ましくは、チャンバ内に供給される水を貯留する貯水槽を備え、排水経路は、貯水槽内の液相部に連結される第一経路と、貯水槽内の気相部に連結される第二経路とを含む。

上記蒸気滅菌器において好ましくは、第二経路は、第二経路を開閉するバルブを含み、制御部は、給水経路を経由してチャンバへ水を供給するとき、バルブを開操作して第二経路を開状態にする。

上記蒸気滅菌器において好ましくは、被滅菌物を滅菌する蒸気は、排水経路を経由してチャンバから排出される。

本発明の蒸気滅菌器の制御方法は、被滅菌物を収納するチャンバと、チャンバ内に供給された水を加熱するヒータと、チャンバへ水を供給する給水経路と、チャンバから水を排出する排水経路と、を備え、ヒータの加熱により発生した蒸気で被滅菌物を滅菌する、蒸気滅菌器の制御方法である。当該方法は、給水経路を経由してチャンバへ水を供給するとき、排水経路を経由してチャンバから水を排出可能な状態にするように、蒸気滅菌器を制御する工程と、チャンバ内に供給された水をヒータで加熱してチャンバ内に蒸気を発生させる工程と、を備える。

本発明の蒸気滅菌器によると、滅菌処理完了直後のヒータの温度が高い状態で次の滅菌処理のための水をチャンバ内へ供給することができ、連続して滅菌処理を行なうことができる。

本実施の形態の蒸気滅菌器の構成を示す模式図である。 本実施の形態の蒸気滅菌器の電気的構成を示すブロック図である。 図１に示す連結部の詳細を示す拡大断面図である。 排水経路の詳細を示す模式図である。 蒸気滅菌器の基本動作工程を示す流れ図である。 蒸気滅菌器の各機器の動作を示すタイミングチャートである。 ヒータを冷却するプロセスの流れ図である。 チャンバ内へ給水するプロセスの流れ図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態の蒸気滅菌器１の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態の蒸気滅菌器１は、ガーゼ、メスなどの医療器具に代表される被滅菌物を収容可能なチャンバ１０を備える。チャンバ１０は、その一側部に装着された開閉可能な開閉蓋１１を含む。開閉蓋１１を開放することで、チャンバ１０内への被滅菌物の搬出入が可能となる。一方、開閉蓋１１を閉じることで、チャンバ１０の内部は密閉状態に保持される。

チャンバ１０の内底部には、チャンバ１０内に供給された水を加熱して蒸気を発生させるヒータ１２が設置されている。ヒータ１２は、チャンバ１０の内底部に沿って延びるように配置されている。ヒータ１２の上方には、図示しない被滅菌物を載置可能な載置台１３が、チャンバ１０の内底部に対して略平行に設けられている。

チャンバ１０の内底部にはまた、チャンバ１０内に供給された水の水位を検出する上限水位センサ１４と下限水位センサ１５とが、内底部から立設するように配置されている。上限水位センサ１４と下限水位センサ１５とは、所定量の水がチャンバ１０内に入ったことを検出する。

上限水位センサ１４と下限水位センサ１５とは、その突端に設けられた金属などの導電性材料製のセンサ部と、セラミックに代表される絶縁材料製の根元部と、を含んで構成される。上限水位センサ１４と下限水位センサ１５とは、上限水位センサ１４のセンサ部がチャンバ１０の底部から突起する高さが、下限水位センサ１５のセンサ部がチャンバ１０の底部から突起する高さよりも大きいように、形成されている。

上限水位センサ１４は、チャンバ１０内の水位の上限値を検出する。つまり、上限水位センサ１４がオン状態になった時点で、チャンバ１０への給水が終了するように、蒸気滅菌器１は制御される。チャンバ１０内の水位が上限水位センサ１４に達したか否かにより、チャンバ１０への給水停止が制御される。

下限水位センサ１５は、チャンバ１０内の水位の下限値を検出する。つまり、チャンバ１０内の水位が下限水位センサ１５のセンサ部の位置よりも低い場合、ヒータ１２によるチャンバ１０内の水の加熱が行なわれず、チャンバ１０の空焚きを防止するように、蒸気滅菌器１は制御される。

チャンバ１０の、開閉蓋１１と対向する一内側面には、チャンバ１０内の温度を検出する温度センサ１６が取り付けられている。温度センサ１６は、チャンバ１０内の気体の温度を計測する。

蒸気滅菌器１は、チャンバ１０内に注入される水を貯留する貯水槽２０を備える。貯水槽２０の内部空間には、水が存在する液相部２１と、空気が存在する気相部２２とが含まれる。チャンバ１０と貯水槽２０とは、貯水槽２０からチャンバ１０へ水を供給する給水経路３０と、チャンバ１０から貯水槽２０へ水を排出する排水経路４０と、チャンバ１０から貯水槽２０へ空気と水蒸気との混合気を排出する排気経路５０と、によって連通されている。

給水経路３０は、給水管３１を含む。給水管３１の一端は貯水槽２０内部の液相部２１に連結され、他端はチャンバ１０の底部の外側に設けられた連結部１７に連結されている。給水管３１の一端は、貯水槽２０の底部の取水口に連結されている。給水管３１は、貯水槽２０と連結部１７とを連通する。給水経路３０は、給水管３１の途中に配置された、給水ポンプ３２と給水電磁弁３３とを含む。給水ポンプ３２は、給水経路３０の上流側（貯水槽２０に近い側）に配置され、給水電磁弁３３は給水経路３０の下流側（チャンバ１０に近い側）に配置されている。

給水ポンプ３２は、貯水槽２０からチャンバ１０へ向かって流れる方向に水を移送して、チャンバ１０内へ水を供給する。給水電磁弁３３は、給水ポンプ３２に対して給水経路３０の下流側に配置されており、給水経路３０を開閉する。給水電磁弁３３は、貯水槽２０からチャンバ１０へ水が流れ得る開状態と、貯水槽２０からチャンバ１０への水の流れを禁止する閉状態と、を切り換え可能に設けられている。

排水経路４０は、主排水管４１と、第一排水枝管４２と、第二排水枝管４４とを備える。主排水管４１の一端は、チャンバ１０の底部の連結部１７に連結される。第一排水枝管４２と第二排水枝管４４とは、各々の一端が主排水管４１に連結される。第一排水枝管４２の他端は、貯水槽２０内部の液相部２１に連結される。第二排水枝管４４の他端は、貯水槽２０内部の気相部２２に連結される。

チャンバ１０から水および水蒸気を排出するための排水経路４０は、二系統化されており、貯水槽２０内の液相部２１へ水および水蒸気を排出する第一排水枝管４２と、貯水槽２０内の気相部２２へ水蒸気を排出する第二排水枝管４４と、を含む。チャンバ１０から貯水槽２０へ向かう水は、主排水管４１から第一排水枝管４２を経由して貯水槽２０の液相部２１へ流れることができ、または、主排水管４１から第二排水枝管４４を経由して貯水槽２０の気相部２２へ流れることができる。

第一排水枝管４２の途中には、第一排水電磁弁４３が配置されている。第一排水電磁弁４３は、第一排水枝管４２を経由してチャンバ１０から貯水槽２０へ水が流れ得る開状態と、チャンバ１０から貯水槽２０への水の流れを禁止する閉状態と、を切り換え可能に設けられている。第二排水枝管４４の途中には、第二排水電磁弁４５が配置されている。第二排水電磁弁４５は、第二排水枝管４４を経由してチャンバ１０から貯水槽２０へ水が流れ得る開状態と、チャンバ１０から貯水槽２０への水の流れを禁止する閉状態と、を切り換え可能に設けられている。

排気経路５０は、排気管５１を含む。排気管５１の一端はチャンバ１０の天井部に連結され、他端は貯水槽２０内部の気相部２２に連結されている。排気経路５０は、排気管５１の途中に配置された排気電磁弁５２を含む。排気電磁弁５２は、チャンバ１０から貯水槽２０へ気体が流れ得る開状態と、チャンバ１０から貯水槽２０への気体の流れを禁止する閉状態と、を切り換え可能に設けられている。

排気経路５０は、滅菌処理時にチャンバ１０内部を蒸気で満たそうとするときの空気と蒸気との混合気の出口となる経路を形成する。排気経路５０の他端が貯水槽２０内部の気相部２２に連結されていることにより、当該混合気は、貯水槽２０内の気相部２２に放出される。貯水槽２０には、貯水槽２０の外部空間と気相部２２とを連通するための、図示しない排気口が形成されている。この排気口は、貯水槽２０の気相部２２から蒸気滅菌器１を使用する操作者へ向かって気体が噴出しないように、位置を調整されて形成されている。

蒸気滅菌器１はまた、チャンバ１０内に空気を送り込む送風経路６０を備える。送風経路６０は、一端がチャンバ１０に連結された送風管６１と、送風管６１の他端に取り付けられたエアフィルタ６２と、送風管６１の途中に配置された送風ポンプ６３および送風電磁弁６４とを含む。エアフィルタ６２は、送風管６１への空気の取り込み口として機能する。エアフィルタ６２を経由して取り込まれた空気は、送風管６１の内部を流通する。送風ポンプ６３は、送風管６１の他端から一端へ向かって流れる方向に空気を移送する。送風電磁弁６４は、送風ポンプ６３に対しチャンバ１０に近い側の、送風管６１の途中に配置されている。送風電磁弁６４は、送風経路６０を経由してチャンバ１０内へ外気が流れ得る開状態と、チャンバ１０内への外気の流れを禁止する閉状態と、を切り換え可能に設けられている。

送風経路６０は、蒸気滅菌器１のチャンバ１０内で被滅菌物が滅菌処理された後に、チャンバ１０の内部に空気を送り込む。チャンバ１０内に残留する水蒸気は、チャンバ１０内に送り込まれた空気の圧力により、排気経路５０を経由してチャンバ１０外へ排出される。チャンバ１０の内部の水蒸気が湿度の低い空気によって置換されることにより、チャンバ１０の内部を乾燥させる乾燥処理が行なわれる。チャンバ１０の内部に空気を送り込むことにより、チャンバ１０の内圧が下げられる。これにより、蒸気滅菌器１を使用する操作者は、安全に開閉蓋１１を開けて、滅菌処理後の被滅菌物を安全にチャンバ１０から取り出すことができる。

図２は、本実施の形態の蒸気滅菌器１の電気的構成を示すブロック図である。図１に示すように、蒸気滅菌器１は、蒸気滅菌器１の動作を制御する制御部７０を備える。制御部７０は、上限水位センサ１４、下限水位センサ１５および温度センサ１６に電気的に接続されており、各センサからチャンバ１０の内部の状態に係る検出値を入力される。制御部７０はまた入力部７１を有する。蒸気滅菌器１を使用する操作者は、加熱温度、滅菌時間および乾燥時間などの設定値を、入力部７１から制御部７０に入力する。制御部７０はさらに、所定時間を計測するタイマー７２を有する。タイマー７２は、被滅菌物の滅菌時間および乾燥時間を制御するために使用され、また、チャンバ１０内への給水のタイミングの制御のために使用される。

制御部７０は、蒸気滅菌器１の各制御ステップに対応して、ヒータ１２、排気電磁弁５２、第一排水電磁弁４３、第二排水電磁弁４５、給水電磁弁３３、給水ポンプ３２、送風電磁弁６４および送風ポンプ６３などの、蒸気滅菌器１に含まれる各機器に制御信号を出力する。制御部７０からの制御信号を受けて各機器が適切に動作することにより、蒸気滅菌器１による被滅菌物の滅菌処理が確実に行なわれる。

図３は、図１に示す連結部１７の詳細を示す拡大断面図である。図３に示すように、連結部１７は、Ｔ字状の管継手であるＴ継手１８を含む。Ｔ継手１８の形成するＴ字形状の横線部分には、給水経路３０の給水管３１と、排水経路４０の主排水管４１とが、連結されている。Ｔ継手１８の形成するＴ字形状の縦線部分は、チャンバ１０に直接連結され、チャンバ１０の底部を貫通するように底部に形成された貫通孔１９にＴ継手１８の内部の経路が繋げられている。Ｔ継手１８は、チャンバ１０と一体化されるように、Ｔ字形状の縦線部分がチャンバ１０に固定されている。

Ｔ継手１８を介在させて、給水管３１とチャンバ１０の内部空間とが連通し、主排水管４１とチャンバ１０の内部空間とが連通し、また給水管３１と主排水管４１とが連通している。そのため、連結部１７は、チャンバ１０内へ水を供給するときの給水口として機能し、かつ、チャンバ１０から水を排出するときの排出口としても機能する。

図４は、排水経路４０の詳細を示す模式図である。図４に示すように、本実施の形態の排水経路４０において、主排水管４１は、チャンバ１０の底部の連結部１７に連結された一端と、主排水管４１が第一排水枝管４２および第二排水枝管４４に分岐する他端との間に、鉛直方向に立ち上がる立上り部４１ａを含む。チャンバ１０から貯水槽２０へ向かって流れる水は、立上り部４１ａの内部において、鉛直方向上方へ向かって流れる。主排水管４１の、立上り部４１ａに対して下流側（貯水槽２０に近い側）には、主排水管４１において最も高い位置に配置された、頂上部４１ｂが設けられている。頂上部４１ｂは、チャンバ１０内部の水の水位ＷＬよりも高い位置に配置されている。頂上部４１ｂは、チャンバ１０内の水位ＷＬの上限を規定する上限水位センサ１４のセンサ部と比較して、より高い位置に配置されている。

排水経路４０の、貯水槽２０内の液相部２１に連結される第一排水枝管４２には、コンデンサ部４６が形成されている。コンデンサ部４６は、第一排水枝管４２が屈曲され形成された複数個の環状部分が同心に重なる筒状に形成され、貯水槽２０内の液相部２１に水没する第一排水枝管４２の管長を増大する。コンデンサ部４６は、コンデンサ部４６の内部を通過する高温の水の温度を低下させ、水が貯水槽２０内に排出するときの騒音を低減する静音機能を有する。コンデンサ部４６は上記の形状に限られず、たとえば蛇行形状など、第一排水枝管４２の管長を増大できる任意の形状を有してもよい。

貯水槽２０は、底部が一段低く形成された、低床部２３を有する。コンデンサ部４６は、この低床部２３によって形成された窪んだ空間内に配置されている。そのため、第一排水枝管４２の端部４７を確実に液相部２１内に配置し、第一排水枝管４２を経由して流れるチャンバ１０からの排水を確実に貯水槽２０内の水中に排出できるように、排水経路４０が形成される。

以上の構成を備える蒸気滅菌器１の動作について、以下に説明する。図５は、蒸気滅菌器１の基本動作工程を示す流れ図である。図５に示す流れ図に従って、蒸気滅菌器１による被滅菌物の滅菌のための各工程における、蒸気滅菌器１の動作について説明する。まず工程（Ｓ１０）において、蒸気滅菌器１の電源をオンにし、蒸気滅菌器１を起動する。図６は、工程（Ｓ１０）および次の工程（Ｓ２０）における蒸気滅菌器１の各機器の動作を示すタイミングチャートである。図６に示すように、電源起動時に、排気電磁弁５２が開かれる。これにより、チャンバ１０の内部空間と貯水槽２０内の気相部２２とが連通し、チャンバ１０内の空気圧と外気圧とが一定にされる。

次に工程（Ｓ２０）において、チャンバ１０への給水が行なわれる。給水電磁弁３３を開き、給水ポンプ３２を起動することにより、給水が開始され、貯水槽２０からチャンバ１０へ水が供給される。チャンバ１０内の下限水位センサ１５の先端のセンサ部が水没し、次に上限水位センサ１４の先端のセンサ部が水没すれば、給水は完了する。以下、この給水工程（Ｓ２０）について、詳細に説明する。

図７は、給水工程（Ｓ２０）の前半に行なわれる、ヒータ１２を冷却するプロセスの流れ図である。図６と図７とを併せて参照して、工程（Ｓ１１０）に示すように、ヒータ１２冷却開始時に、給水電磁弁３３が開かれるとともに給水ポンプ３２が起動され、給水経路３０を経由してチャンバ１０へ水が供給される。ヒータ１２冷却開始時にはまた、第二排水電磁弁４５が開操作され、チャンバ１０の内部空間と貯水槽２０の気相部２２とが連通される。チャンバ１０への給水時に、よりチャンバ１０内に水を入れやすくするように、第二排水電磁弁４５が開かれ、排水経路４０を経由してチャンバ１０から水を排出可能な状態にする。

続いて図７に示す工程（Ｓ１２０）において、ヒータ１２冷却開始から所定時間経過したか否かを判断する。給水開始から所定時間経過後、工程（Ｓ１３０）において、給水電磁弁３３が一旦閉じられるとともに、給水ポンプ３２が停止される。本実施の形態では、給水開始から６秒経過後に給水電磁弁３３が閉じられ、給水ポンプ３２が停止される。このとき第二排水電磁弁４５は、開状態に保たれている。

その後工程（Ｓ１４０）において、給水ポンプ３２の停止後所定時間経過したか否かを判断する。所定時間経過後、工程（Ｓ１５０）において、第二排水電磁弁４５が閉じられて、ヒータ１２を冷却するプロセスが完了する。本実施の形態では、給水電磁弁３３の閉操作および給水ポンプ３２の停止から５秒経過後、つまりヒータ１２冷却開始から１１秒経過後に、第二排水電磁弁４５が閉じられる。

給水開始時に、チャンバ１０内のヒータ１２が高温の状態である場合、チャンバ１０内に供給された水がヒータ１２に接触すると、チャンバ１０内に急激に蒸気が発生し、チャンバ１０内の圧力が急上昇する。チャンバ１０内の圧力が高く、チャンバ１０の内圧が給水ポンプ３２から移送され連結部１７へ到達した水の圧力よりも高い状態では、チャンバ１０に給水しようとしても水はチャンバ１０内へ入ることができない。そこで、本実施の形態では、チャンバ１０内から水を排出するための排水経路４０の開閉を制御する第二排水電磁弁４５を、チャンバ１０内に水を供給するときに、開状態にする。

このようにすれば、チャンバ１０内の高温のヒータ１２に水が触れて発生した蒸気は、排水経路４０を経由してチャンバ１０の外部へ排出される。このとき、蒸気の圧力によって、チャンバ１０に供給され加熱された水もまた、排水経路４０を経由してチャンバ１０の外部へ排出される。蒸気がチャンバ１０から排出されることで、チャンバ１０内の圧力が低下する。

チャンバ１０の内圧が給水ポンプ３２によって移送される水の水圧を下回ると、水がチャンバ１０内へ流入できる状態、すなわちチャンバ１０へ給水可能な状態になる。この状態では、給水開始時にチャンバ１０内に供給された低温の水によってヒータ１２が冷却されており、給水開始時よりもヒータ１２の温度は低くなっている。この状態でチャンバ１０内に供給された水がヒータ１２に触れて蒸気が発生すると、上記と同様に、高温の蒸気および水が排水経路４０を経由してチャンバ１０から排出される。

水がヒータ１２に触れても蒸気が発生しなくなる程度にヒータ１２が十分に冷却されるまで、チャンバ１０内への給水と、チャンバ１０内で発生した高温の蒸気および水の排出と、が繰り返される。そして、ヒータ１２が十分に冷却されると、チャンバ１０内に水が供給されてヒータ１２に水が接触しても、蒸気が発生してチャンバ１０の内圧が上昇することがなく、チャンバ１０への給水を連続的にスムーズに行なうことができる。

チャンバ１０内に給水するときにチャンバ１０から水を排出する経路を開状態に保つことにより、チャンバ１０の内圧によってヒータ１２で加熱された水がチャンバ１０から排出され、その後に新たに低温の水をチャンバ１０へ供給することができる。チャンバ１０内への温度の低い水を断続的に供給することにより、ヒータ１２の温度を早く下げることができる。つまり、給水開始当初のチャンバ１０内へ水が入りにくい状態を、より短い時間でチャンバ１０内へ水が連続的に入り得る状態に変えることができる。したがって、ヒータ１２が高温の状態で給水開始した場合の、給水完了までの所要時間を、大幅に短縮することができる。

このとき、チャンバ１０へ最初の給水を行なった後に、図７に示す工程（Ｓ１３０）で給水ポンプ３２が停止され、チャンバ１０への給水が一旦休止される。このようにチャンバ１０への給水を制御することにより、チャンバ１０内に発生した水蒸気およびヒータ１２で加熱された水は、給水休止時間中に、水蒸気の圧力によってチャンバ１０から確実に押し出され、排水経路４０を経由してチャンバ１０から排出される。給水休止時間中にチャンバ１０の内圧を十分に低下させることができれば、給水ポンプ３２を再起動してチャンバ１０への給水を再開したときに、容易に水をチャンバ１０内へ流入させることができる。

またこのとき、図６に示すように、チャンバ１０への給水開始後の所定時間、上限水位センサ１４および下限水位センサ１５による、チャンバ１０内の水位ＷＬの監視が行なわれない。本実施の形態では、給水ポンプ３２が最初に起動され、その後停止され、続いて第二排水電磁弁４５が閉じられるまでの１１秒間、チャンバ１０内の水位ＷＬを監視しないように、制御部７０は設定されている。これにより、上限水位センサ１４がチャンバ１０内の水位ＷＬを誤検出することが、抑制されている。

つまり、ヒータ１２が高温の場合にチャンバ１０内に水が供給されると、ヒータ１２に接触した水が加熱され急速に温度上昇して、水の一部はチャンバ１０内に飛び跳ねる。この飛び跳ねた水が上限水位センサ１４のセンサ部に降りかかり、上限水位センサ１４がチャンバ１０内の水位ＷＬを誤検出すると、制御部７０は、給水停止するように指令する制御信号を発信する。その結果、チャンバ１０内の水量が不十分な状態で給水が停止してしまう。この状態でヒータ１２をオンにして加熱を開始すると、チャンバ１０内が空焚きされ過熱状態となり、蒸気滅菌器１の各機器および蒸気滅菌器１の周辺の環境に悪影響をおよぼす可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、給水開始から所定時間チャンバ１０内の水位ＷＬの監視をせず、上限水位センサ１４および下限水位センサ１５の水位ＷＬの検出とは関係なくチャンバ１０内への水の供給を一定時間続けるようにする。給水開始当初、チャンバ１０内の水位ＷＬの検出でチャンバ１０への給水を制御するのではなく、それに替えて給水を時間で制御する。このようにすれば、高温のヒータ１２に水が接触してチャンバ１０内に水の飛び跳ねが発生しても、上限水位センサ１４によるチャンバ１０内の水位ＷＬの誤検出を防止でき、給水途中のチャンバ１０内の水量が不十分な状態で給水が停止することを回避することができる。

上述したように、当該所定時間にチャンバ１０内に温度の低い水を供給することにより、ヒータ１２の温度を水の飛び跳ねが発生しない程度まで短時間で十分に下げることができる。当該所定時間経過後には、ヒータ１２の温度が十分低いために、給水ポンプ３２の運転によってチャンバ１０内に連続的に給水することができる。したがって、給水完了までの所要時間を大幅に短縮することができる。

また本実施の形態では、図４に示すように、排水経路４０の主排水管４１には立上り部４１ａが形成されており、立上り部４１ａの下流側の頂上部４１ｂはチャンバ１０内の水位ＷＬよりも高く配置されている。給水経路３０からチャンバ１０の底部の連結部１７を経由してチャンバ１０の内部空間へ至る経路と、給水経路３０から連結部１７および排水経路４０を経由して貯水槽２０の気相部２２へ至る経路とを比較した場合に、前者の経路を流れるために必要な水のエネルギー（水頭）が相対的に小さくなっている。つまり、給水経路３０から供給され連結部１７を経由して流れる水は、排水経路４０へ向かってより流れにくく、チャンバ１０へ向かってより流れ易くなっている。

そのため、図６に示すように排気電磁弁５２が開状態に保たれ、図１に示すチャンバ１０の内部空間と貯水槽２０の気相部２２とが排気経路５０によって連通している状態で、チャンバ１０の内圧が十分に低下しチャンバ１０と貯水槽２０の気相部２２との内圧が等しくなったとき、給水ポンプ３２によって連結部１７へ移送された水は、チャンバ１０の内部へその大部分が流入する。したがって、給水工程中に第二排水電磁弁４５を開状態に保ち排水経路４０を水が流通し得る状態に保っても、供給される水の大部分を連結部１７からチャンバ１０へ流入させ、確実にチャンバ１０内へ給水することができる。

排水経路４０を流通するために必要な水のエネルギーがより大きくなるように排水経路４０を形成することにより、給水経路３０から連結部１７へ到達した水が、チャンバ１０に流入する方向へより流れ易くなっている。そのため、本実施の形態では、給水経路３０から連結部１７へ到達した水が排水経路４０へ流れるのを防止するための制御調整を必要としない。したがって、連結部１７からチャンバ１０へ流入する水の流量が不足するのを確実に回避でき、より簡易な制御でチャンバ１０への給水を制御することができる。

図８は、給水工程（Ｓ２０）の後半に行なわれる、チャンバ１０内へ給水するプロセスの流れ図である。図６および図８を併せて参照して、図７に示すヒータ１２を冷却するプロセスの完了後、工程（Ｓ２１０）において、給水電磁弁３３が再度開けられ、給水ポンプ３２が再起動されるとともに、第二排水電磁弁４５が再度開けられる。このとき同時に、上限水位センサ１４および下限水位センサ１５によるチャンバ１０内の水位ＷＬの監視を開始する。

続いて工程（Ｓ２２０）において、下限水位センサ１５がオン状態であるか否かを判断する。下限水位センサ１５がオフ状態であると判断されれば、チャンバ１０への給水が続行され、工程（Ｓ２３０）において、所定時間（本実施の形態では６０秒）以内に下限水位センサ１５がオン状態に変わるか否かを判断する。所定時間以内に下限水位センサ１５がオンにならない、つまり、所定時間以内に下限水位センサ１５のセンサ部の高さにまで水位ＷＬが到達しない場合には、工程（Ｓ２６０）において給水ポンプ３２が停止され、給水電磁弁３３が閉じられ、第二排水電磁弁４５が閉じられて、タイムアウトエラーとして給水を中止する。

工程（Ｓ２２０）において下限水位センサ１５がオン状態であると判断されれば、続いて工程（Ｓ２４０）において、上限水位センサ１４がオン状態であるか否かを判断する。上限水位センサ１４がオフ状態であると判断されれば、チャンバ１０への給水が続行され、工程（Ｓ２５０）において所定時間（本実施の形態では６０秒）以内に上限水位センサ１４がオン状態に変わるか否かを判断する。所定時間以内に上限水位センサ１４がオンにならない、つまり、所定時間以内に上限水位センサ１４のセンサ部の高さにまで水位ＷＬが到達しない場合には、工程（Ｓ２６０）において給水ポンプ３２が停止され、給水電磁弁３３が閉じられ、第二排水電磁弁４５が閉じられて、タイムアウトエラーとして給水を中止する。

工程（Ｓ２４０）において上限水位センサ１４がオン状態であると判断された場合、所定時間（本実施の形態では３秒。図６参照）経過後に上限水位センサ１４がオンであることを検出できれば、工程（Ｓ２７０）において給水ポンプ３２が停止され、給水電磁弁３３が閉じられ、第二排水電磁弁４５が閉じられることにより、チャンバ１０への給水が停止されて、チャンバ１０内へ給水するプロセスが完了する。このようにして、図５に示す給水工程（Ｓ２０）が完了する。

図５に戻って、給水工程（Ｓ２０）の完了後、工程（Ｓ３０）において、チャンバ１０内での蒸気発生が開始される。チャンバ１０内の底面にあるヒータ１２をオンにすることで、チャンバ１０内に供給された水がヒータ１２で加熱され、同時に載置台１３に載置された被滅菌物も加熱される。

次に工程（Ｓ４０）において、置換工程が行なわれる。工程（Ｓ３０）の蒸気発生工程が行なわれるとき、排気経路５０の排気電磁弁５２が依然として開状態に保たれているために、ヒータ１２により水が加熱されて発生した蒸気でチャンバ１０内の空気が押し出され、押し出された空気は排気経路５０を介してチャンバ１０の外部へ排気される。チャンバ１０内の空気を水蒸気にて押し出し、チャンバ１０内の空気と水蒸気とを入れ替える工程を、置換工程とする。

チャンバ１０内に残留した空気をできるだけチャンバ１０外に排気するため，チャンバ１０内温度が（沸点−１）℃になったことを温度センサ１６により検出してから、１２０秒間置換工程を継続する。１２０秒後に排気電磁弁５２が閉じられ、チャンバ１０が密閉される。排気電磁弁５２を閉じることにより、チャンバ１０の内圧が上昇できる状態となり、チャンバ１０内を過熱蒸気で充満させてチャンバ内の温度を１００℃以上に上昇させることができるようになる。

次に工程（Ｓ５０）において、チャンバ１０内が被滅菌物の滅菌処理のために必要な温度＋０．５℃に達するまで、ヒータ１２がオン状態に維持され、チャンバ１０内の加熱を行なう。たとえば、滅菌温度を１１５℃、１２１℃または１３５℃に設定してもよい。但し、１１５℃は瓶内に収容された薬液を滅菌するための滅菌温度であるが、チャンバ１０内の水蒸気と瓶内の液体との間には温度差があると考えられ、そのため、設定温度を１１７℃の設定とする。加熱の途中にヒータ１２のオン動作とオフ動作とを適宜繰り返し、なだらかに１１７．５℃まで加熱する。

チャンバ１０内が所定の滅菌処理のための必要温度に達すると、次に工程（Ｓ６０）において、各設定温度における最低滅菌時間以上の時間、被滅菌物の滅菌処理を行なう。たとえば、所定の菌の死滅数を満たすための条件として、１３５℃で７分間以上滅菌処理を行なってもよく、１２１℃で２４分間以上滅菌処理を行なってもよい。滅菌処理中、ヒータ１２のオン動作とオフ動作とを適宜繰り返し、チャンバ１０内の温度が所定の滅菌温度を下回らないよう、所定温度＋０．５℃〜＋１．０℃を目標に、チャンバ１０内の温度を管理する。

工程（Ｓ６０）で所定時間が経過し滅菌処理が終了した後、次に工程（Ｓ７０）において、ヒータ１２をオフし，チャンバ１０内部の水および水蒸気を貯水槽２０へ排出する排蒸工程が行なわれる。

チャンバ１０の内圧が高いうちは、第一排水電磁弁４３を開状態にし、第一排水枝管４２を経由させて、高温の水および水蒸気を貯水槽２０内の水中に排出する。チャンバ１０内の蒸気圧によって水および水蒸気がチャンバ１０から押し出され、貯水槽２０内の水中に水および水蒸気を排出する、水中排蒸が行なわれる。これにより、高温の水および水蒸気が貯水槽２０内の水で冷却されるので、水および水蒸気を排出するときの騒音を低減でき、静音化が図られている。

チャンバ１０の内圧が下がり、チャンバ１０中の水が十分排出された後は、第一排水電磁弁４３を閉にし第二排水電磁弁４５を開にして、第二排水枝管４４を経由させて、水蒸気を貯水槽２０内の空気中に排気する。チャンバ１０の内圧が十分低下した後は、貯水槽２０内の水のチャンバ１０への逆流の恐れがあるため、貯水槽２０内の空気中に水蒸気を排出する気中排蒸が行なわれる。このときチャンバ１０の内部に水はほとんど残存しておらず、気体がチャンバ１０から排出されるので、排出時の音は大きくなく、貯水槽２０内の気相部２２に水蒸気を排出しても、騒音の観点からは差し支えない。

たとえば、第一排水電磁弁４３を開にしてから３０秒経過後に第一排水電磁弁４３を閉にすると同時に第二排水電磁弁４５を開にして、水中排蒸と気中排蒸とを切り換え、その後、第二排水電磁弁４５を３０秒間開に保ってもよい。

なお、１１５℃の滅菌温度で瓶内の液体を滅菌する場合、チャンバ１０内の温度および圧力が急激に変化すると瓶が割れてしまう恐れがある。そのため、チャンバ１０内の温度が１１０℃になるまで待機し、１１０℃で排蒸する。

次に工程（Ｓ８０）において、被滅菌物の乾燥を行なう。排蒸工程（Ｓ７０）完了時に第二排水電磁弁４５を閉じ、排気電磁弁５２を開いて、チャンバ内のヒータ１２と、チャンバ１０外部の上部を覆っている図示しない乾燥ヒータとを一定サイクルで通電加熱する。このとき同時に、送風電磁弁６４を開くとともに送風ポンプ６３を起動し、送風経路６０を経由して外部からチャンバ１０内へ送風する。このようにして、被滅菌物の乾燥が所定の時間行われる。

なお、１１５℃の滅菌温度で瓶内の液体を滅菌する場合、上記乾燥処理に替えて、被滅菌物を冷却する冷却処理が行なわれる。この場合、ヒータ１２および上述した乾燥ヒータはオフとされ、ヒータの制御は行われず、送風経路６０を経由したチャンバ１０内への送風のみが行なわれる。

所定の乾燥時間を経過した後に、ヒータ１２および乾燥ヒータが停止され、送風ポンプ６３が停止するとともに送風電磁弁６４が閉じられることにより、乾燥が終了して、工程（Ｓ９０）に示すように被滅菌物の滅菌のための全工程が完了となる。この状態で、ヒータ１２はオフであり、チャンバ１０と貯水槽２０の気相部２２とを連通する排気電磁弁５２のみ開いている。

排蒸工程（Ｓ７０）および乾燥工程（Ｓ８０）においてチャンバ１０から水が排出され、チャンバ１０内の水位ＷＬは低下する。そのため、工程（Ｓ９０）終了後、蒸気滅菌器１の各機器の動作において図６に示す電源オンのタイミングと同じ状態であり、ヒータ１２は停止した直後の高温である状態が形成される。この状態で、チャンバ１０の開閉蓋１１を開放し、滅菌の完了した被滅菌物をチャンバ１０から取り出し、新たな被滅菌物をチャンバ１０内に載置して、次回の滅菌処理を開始することができる。ヒータ１２が高温の状態のまま直ちに次回の滅菌処理を開始しても、チャンバ１０内に短時間で給水することができ、滅菌処理を連続して行なうことができる。したがって、１回の滅菌処理に必要な時間を短縮でき、１日当たりの滅菌処理回数を増加させることができる。

上述した説明と一部重複する部分もあるが、本実施の形態の特徴的な構成を以下に列挙する。本実施の形態の蒸気滅菌器１は、被滅菌物を収納するチャンバ１０と、チャンバ１０内に供給された水を加熱するヒータ１２とを備え、ヒータ１２の加熱により発生した蒸気で被滅菌物を滅菌する。蒸気滅菌器１は、チャンバ１０へ水を供給する給水経路３０と、チャンバ１０から水を排出する排水経路４０と、蒸気滅菌器１の動作を制御する制御部７０と、を備える。制御部７０は、給水経路３０を経由してチャンバ１０へ水を供給するとき、排水経路４０を経由してチャンバ１０から水を排出可能な状態にするように、蒸気滅菌器１を制御する。

このようにすれば、ヒータ１２が高温の状態でチャンバ１０への給水開始した場合に、ヒータ１２に水が触れて発生した蒸気は、排水経路４０を経由してチャンバ１０の外部へ排出される。蒸気が発生することでチャンバ１０内の圧力が上昇するとチャンバ１０への給水が困難となるが、蒸気をチャンバ１０の外へ排出することでチャンバ１０の内圧を低下させることができるので、短時間でチャンバ１０へ給水可能な状態へ戻すことができる。

蒸気が発生してチャンバ１０の内圧が上昇することにより、ヒータ１２により加熱された高温の水も、チャンバ１０から押し出されてチャンバ１０の外部へ排出される。そのため、チャンバ１０の内圧が低下したときに温度の低い水がチャンバ１０へ供給され、低温の水にヒータ１２が接触することにより、ヒータ１２の温度をより短い時間で下げることができる。

水がヒータ１２に触れても蒸気が発生しない程度にヒータ１２の温度が下がれば、チャンバ１０内へ水を連続的に供給できる。低温の水でヒータ１２を冷やすことにより、ヒータ１２の温度低下に要する時間を短縮できる。これにより、より短時間でチャンバ１０内へ水を連続的に供給可能な状態にすることができ、チャンバ１０への給水完了までの所要時間を短縮することができる。したがって、滅菌処理完了後に次回の滅菌処理を開始するまでの時間を従来の蒸気滅菌器と比較して大幅に短縮でき、連続滅菌処理が可能となるので、１日当たりの滅菌処理回数を増加させることができる。

また、本実施の形態の蒸気滅菌器１において、給水経路３０は、チャンバ１０へ向かう方向に水を移送する給水ポンプ３２を含む。このようにすれば、給水ポンプ３２によって加圧された水がチャンバ１０へ供給されるので、チャンバ１０の内圧がより高い状態でチャンバ１０へ水を流入させることが可能となる。したがって、水が高温のヒータ１２に触れてチャンバ１０内に蒸気が発生した場合に、より短い時間でチャンバ１０への給水を再開することができるので、チャンバ１０への給水完了までの所要時間をより短縮することができる。

また、本実施の形態の蒸気滅菌器１では、排水経路４０は、排水経路４０を開閉する第二排水電磁弁４５を含む。制御部７０は、給水経路３０を経由してチャンバ１０へ水を供給するとき、第二排水電磁弁４５を開操作して排水経路４０を開状態にする。このようにすれば、第二排水電磁弁４５の開閉操作によって、チャンバ１０から排水不可能な状態から排水経路４０を経由してチャンバ１０から水を排出可能な状態に、容易に切り換えることができる。

また、本実施の形態の蒸気滅菌器１は、チャンバ１０内に供給される水を貯留する貯水槽２０を備える。排水経路４０は、貯水槽２０内の液相部２１に連結される第一排水枝管４２と、貯水槽２０内の気相部２２に連結される第二排水枝管４４とを含む。このようにすれば、滅菌処理後の蒸気排出開始時に、第一排水枝管４２を経由して蒸気を水中に排出することで騒音を低減することができ、その後、第二排水枝管４４を経由して蒸気を空気中に排出することで、排水経路４０を水が逆流することを防止することができる。

また、本実施の形態の蒸気滅菌器１では、第二排水枝管４４は、第二排水枝管４４を開閉する第二排水電磁弁４５を含む。制御部７０は、給水経路３０を経由してチャンバ１０へ水を供給するとき、第二排水電磁弁４５を開操作して第二排水枝管４４を開状態にする。このようにすれば、第二排水電磁弁４５の開閉操作によって、チャンバ１０から排水不可能な状態から第二排水枝管４４を経由してチャンバ１０から水を排出可能な状態に、容易に切り換えることができる。

また、本実施の形態の蒸気滅菌器１では、被滅菌物を滅菌する蒸気は、排水経路４０を経由してチャンバ１０から排出される。このようにすれば、チャンバ１０への給水時に水を排出する経路と、被滅菌物を滅菌する蒸気を排出する経路と、を共通化することができる。したがって、蒸気滅菌器１が必要とする機器数の増加を回避でき、蒸気滅菌器１の構成の簡素化を達成することができるので、蒸気滅菌器１の製造コストを低減することができる。

本実施の形態の蒸気滅菌器１の制御方法は、被滅菌物を収納するチャンバ１０と、チャンバ１０内に供給された水を加熱するヒータ１２と、チャンバ１０へ水を供給する給水経路３０と、チャンバ１０から水を排出する排水経路４０と、を備え、ヒータ１２の加熱により発生した蒸気で被滅菌物を滅菌する、蒸気滅菌器１の制御方法である。当該方法は、給水経路３０を経由してチャンバ１０へ水を供給するとき、排水経路４０を経由してチャンバ１０から水を排出可能な状態にするように、蒸気滅菌器１を制御する工程と、チャンバ１０内に供給された水をヒータ１２で加熱してチャンバ１０内に蒸気を発生させる工程と、を備える。

このようにすれば、ヒータ１２が高温である状態でチャンバ１０への給水開始した場合に、チャンバ１０への給水完了までの所要時間を短縮することができる。したがって、滅菌処理完了後に次回の滅菌処理を開始するまでの時間を従来の蒸気滅菌器と比較して大幅に短縮でき、連続滅菌処理が可能となるので１日当たりの滅菌処理回数を増加させることができる。

なお、これまでの説明においては、給水経路３０に給水ポンプ３２が設けられており、給水ポンプ３２が貯水槽２０から移送する水がチャンバ１０へ供給される例について説明した。但し、蒸気滅菌器１は給水ポンプ３２を必ずしも備えなくてもよい。つまり、貯水槽２０の配置および貯水槽２０からチャンバ１０へ水を供給する給水経路３０の配置を適切に設計することにより、貯水槽２０内の水位とチャンバ１０内の水位の差によってチャンバ１０へ給水する自然給水が可能なようにすれば、給水ポンプ３２を設けなくてもよい。但し、給水ポンプ３２を備えることにより、上述した通り、チャンバ１０への給水完了までの所要時間をより短縮できる効果が得られると考えられる。

また、本実施の形態の説明においては、チャンバ１０内に上限水位センサ１４と下限水位センサ１５との、二つの水位センサが配置されている例について説明した。水位センサは、チャンバ１０の空焚きを防止できるとともに、チャンバ１０内の水位ＷＬが所定の値に達したことを検出して給水停止する制御のために使用される機能を果たすことができればよい。上記の機能を果たすことができるものであれば、チャンバ１０内に一つのみの水位センサを配置する構成であってもよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 蒸気滅菌器、１０ チャンバ、１２ ヒータ、１４ 上限水位センサ、１５ 下限水位センサ、１７ 連結部、１８ Ｔ継手、１９ 貫通孔、２０ 貯水槽、２１ 液相部、２２ 気相部、３０ 給水経路、３１ 給水管、３２ 給水ポンプ、３３ 給水電磁弁、４０ 排水経路、４１ 主排水管、４１ａ 立上り部、４１ｂ 頂上部、４２ 第一排水枝管、４３ 第一排水電磁弁、４４ 第二排水枝管、４５ 第二排水電磁弁、５０ 排気経路、５１ 排気管、５２ 排気電磁弁、７０ 制御部。

Claims (7)

1. 被滅菌物を収納するチャンバと、
   前記チャンバ内に供給された水を加熱するヒータとを備え、
   前記ヒータの加熱により発生した蒸気で前記被滅菌物を滅菌する、蒸気滅菌器において、
   前記チャンバへ水を供給する給水経路と、
   前記チャンバから水を排出する排水経路と、
   前記蒸気滅菌器の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記給水経路を経由して前記チャンバへ水を供給するとき、前記排水経路を経由して前記チャンバから水を排出可能な状態にするように、前記蒸気滅菌器を制御する、蒸気滅菌器。
2. 前記給水経路は、前記チャンバへ向かう方向に水を移送する給水ポンプを含む、請求項１に記載の蒸気滅菌器。
3. 前記排水経路は、前記排水経路を開閉するバルブを含み、
   前記制御部は、前記給水経路を経由して前記チャンバへ水を供給するとき、前記バルブを開操作して前記排水経路を開状態にする、請求項１または請求項２に記載の蒸気滅菌器。
4. 前記チャンバ内に供給される水を貯留する貯水槽を備え、
   前記排水経路は、前記貯水槽内の液相部に連結される第一経路と、前記貯水槽内の気相部に連結される第二経路とを含む、請求項１または請求項２に記載の蒸気滅菌器。
5. 前記第二経路は、前記第二経路を開閉するバルブを含み、
   前記制御部は、前記給水経路を経由して前記チャンバへ水を供給するとき、前記バルブを開操作して前記第二経路を開状態にする、請求項４に記載の蒸気滅菌器。
6. 前記被滅菌物を滅菌する蒸気は、前記排水経路を経由して前記チャンバから排出される、請求項１から請求項５のいずれかに記載の蒸気滅菌器。
7. 被滅菌物を収納するチャンバと、
   前記チャンバ内に供給された水を加熱するヒータと、
   前記チャンバへ水を供給する給水経路と、
   前記チャンバから水を排出する排水経路と、を備え、前記ヒータの加熱により発生した蒸気で前記被滅菌物を滅菌する、蒸気滅菌器の制御方法であって、
   前記給水経路を経由して前記チャンバへ水を供給するとき、前記排水経路を経由して前記チャンバから水を排出可能な状態にするように、前記蒸気滅菌器を制御する工程と、
   前記チャンバ内に供給された水を前記ヒータで加熱して前記チャンバ内に蒸気を発生させる工程と、を備える、蒸気滅菌器の制御方法。

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