JP5872205B2 - 蒸気滅菌手段を備えた湿式微粒化装置 - Google Patents

Description

本発明は、湿式微粒化装置を分解せず、流路内の滅菌を行うことができる蒸気滅菌手段を備えた湿式微粒化装置に関するものである。

医薬品や医療用具、食品などの安全性・品質保証の基準として、工場などの製造設備（ハード）およびその品質管理・製造管理（ソフト）について、事業者が遵守しなければならないことを明確にしたＧＭＰ(Good Manufacturing Practice) 基準が提唱されている。

具体的には、1962年に米国で「連邦食品・医薬品・化粧品法」の中に「薬品の製造規範(ＧＭＰ)に関する事項」が初めて取り入れられた。ＷＨＯ（世界保健機構）は米国のＧＭＰをベースにＷＨＯのＧＭＰを作成し、1969年の国連総会で加盟国に対して国内でＷＨＯのＧＭＰを採用し、医薬品貿易においてＷＨＯのＧＭＰに基づく証明制度を採用するように勧告した。

これを受けて日本では、1974年に厚生省薬務局長通知として医薬品ＧＭＰが作成され、以後医療用具、医薬部外品についても厚生省薬務局長通知が作られた。当初は事業者の自主管理項目であったが、1994〜95年の厚生省令で「製造所のＧＭＰ整備」が医薬品などの製造許可の要件とされ、さらに2005年度の改正薬事法によって製造販売承認の要件とされた。なお、この薬事法改正に伴って、日本のＧＭＰの内容はISO 13485:2003「医療機器における品質マネジメントシステム−規制目的のための要求事項」に準拠したものに改定されている。

一方、食品ＧＭＰは米国では1969年に制定されたが、日本では同様の法制度はない。しかしながら、医薬品添加剤、食品添加物、健康補助食品、健康食品などの業界団体などで独自の食品ＧＭＰ基準や認定制度などを実施している。

さて、食品・医薬品・化粧品等の業界において、原料を細かく粉砕（微粒子化）する装置・方法としては、大きく分けて、湿式粉砕方式と乾式粉砕方式とが存在する。具体的には、湿式粉砕方式としては、スラリー状に調整した複数の原料同士を対向衝突させることによって乳化や微細な粒子の分散を促す装置などが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、乾式粉砕方式としては、農産物や鉱物等の原料を投入口から導入し、ケーシング内部で対向した２つの回転翼を回転させることによって気流を発生させ、原料同士、原料と回転翼、原料とケーシング内壁といった種々の衝突を繰り返させることによって、原料を微粉砕し、吐出口に接続されている吸引装置によって、粉砕品を回収する粉砕機などが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

先の日本のＧＭＰ基準においては、製造工程の管理として、洗浄、汚染防止のルールが規定されており、滅菌医療機器の特別ルールも規定されている。特に湿式粉砕方式では、スラリー状に調整した原料同士を衝突させて粒子を細かくするため、洗浄のみならず、滅菌に際しても、滅菌条件等を測定・監視し、更にこれらを記録して管理する必要がある。

ところで、一般的な製造機器では、原料および粉砕後原料の多様化により、流路内の蒸気滅菌が求められていた。例えば、食品・医薬品・化粧品等の業界においては、製造装置の滅菌が必要とされる。加えて、近年、食品・医薬品・化粧品等の原料を微細化する際に、高圧噴射を利用した方式が取り入れられてきた。したがって、この高圧噴射型の微粒化装置においても流路内の蒸気滅菌が求められることとなる。

特開２００４−２３７２１７号公報 特開２００４−２５５３１７号公報

ところが、高圧噴射型の微粒化装置においてはその構造上蒸気を通すことが困難なため、通常、流路を分解し滅菌装置（オートクレーブ等）に部品を投入し、個々に滅菌洗浄していた。

その後、部品を組み付けることとなるが、そのときに空気や人の手に触れることで原料処理前に再度菌が付着する可能性があった。菌の再付着を防ぐ方法として、流路の分解無しで蒸気を流す定置滅菌ＳＩＰ(Sterilization-in-Place)があるが、高圧噴射型の微粒化装置の場合、ＳＩＰの採用が困難であった。

具体的に説明すると、高圧噴射型の微粒化装置のような高圧配管の場合は特に蒸気の通過が困難であった。通常、滅菌を要する箇所（装置の流路内）に蒸気を供給することによって流路内を滅菌するが、滅菌を行う際、単に蒸気を供給するだけでは、蒸気が流路内に接触することによって、蒸気が凝結し、外部に排出し難くなり、結果的に供給された蒸気が排出されず、流路内部で滞留してしまう、といった課題があった。

更に、蒸気滅菌を行う流路のどの箇所においても、適切な温度、時間などの滅菌条件を満たす必要がある、といった課題があった。

本発明は、上述の課題を鑑み、湿式微粒化装置において、流路内部空間における蒸気の凝結および滞留を抑制することによって、滅菌を効果的に行うことができる蒸気滅菌手段を備えた湿式微粒化装置を得ることを目的とする。

請求項１に係る滅菌手段を備えた湿式微粒化装置は、原料を１００ＭＰａ〜２４５ＭＰａで加圧するプランジャポンプと、
原料を投入するための第１の供給口からプランジャポンプの供給口へ原料を供給する第１流路と、
プランジャポンプのハウジング内部から粉砕室（チャンバー）内に設けられた噴射ノズルまで加圧された原料を供給する第２流路とを備え、
加圧された原料を前記噴射ノズルから噴射して、粉砕室（チャンバー）内で衝突させて原料を粉砕する湿式微粒化装置であって、
前記第１の供給口に蒸気を吹き込む蒸気供給装置と、
前記粉砕室内の噴射ノズル直前に設けられ、凝結水を排除しつつ蒸気の一部を流路外へ排出する粉砕室用圧力調整弁とを備え、
前記粉砕室用圧力調整弁が、
前記粉砕室内の噴射ノズルの狭い流路の高圧側流路から分岐された高圧側ドレン穴と、
この高圧側ドレン穴の低圧側に蒸気の一部を凝結水と共に流路外へ排出するドレン抜き手段と、
前記高圧側ドレン穴とドレン抜き手段との間に設けられ、滅菌状態の際には開放し滅菌終了後には閉塞するシール手段とを備え、
前記シール手段として、金属面同士のメタルシールを採用し、
前記蒸気供給装置から前記第１流路を介してプランジャポンプのハウジングの内部空間に蒸気を供給し、供給された蒸気を前記第２流路を介して排出し、前記粉砕室用圧力調整弁によって、蒸気の一部を流路外へ排出しながら第１流路とハウジングの内部空間と粉砕室内の噴射ノズルを含む第２流路とを、１２１℃以上の滅菌温度で所定時間維持することを特徴とすることを特徴とするものである。

請求項２に係る滅菌手段を備えた湿式微粒化装置は、請求項１に係るプランジャポンプのハウジング内で発生した凝結水を流路外へ排出するプランジャ用ドレン排出手段を更に備え、
前記プランジャ用ドレン排出手段が、
プランジャポンプのハウジングの内部空間に連通するドレン穴と、
このドレン穴の低圧側に蒸気の一部を凝結水と共に流路外へ排出するプランジャ用圧力調整弁と、
ドレン穴とプランジャ用圧力調整弁との間に設けられ、滅菌状態の際には開放し滅菌終了後には閉塞するシール手段とを含むことを特徴とするものである。

請求項３に係る滅菌手段を備えた湿式微粒化装置は、請求項１又は２に記載の蒸気供給装置の蒸気を、前記粉砕室で粉砕された原料を排出する排出流路を経由して粉砕室に導く第３流路を更に備え、
前記第３流路には、粉砕室に導かれた第３流路から分岐された低圧側ドレン穴と、この低圧側ドレン穴の低圧側に蒸気の一部を凝結水と共に流路外へ排出する圧力調整弁と、を備えたことを特徴とするものである。

請求項４に係る滅菌手段を備えた湿式微粒化装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の第１流路及び第２流路が、蒸気の流通方向に対して少なくとも１／１００以上の下がり勾配で配置された配管を含み、
前記第１流路及び第２流路の下がり勾配で配置された配管の低圧側に凝結水を流路外へ排出する他のドレン抜き手段を更に備えたことを特徴とするものである。

請求項５に係る滅菌手段を備えた湿式微粒化装置は、請求項４に記載のドレン抜き手段が、圧力調整弁、手動用ドレン抜きバルブ、又は、オリフィスの何れかより選ばれたことを特徴とするものである。

請求項６に係る滅菌手段を備えた湿式微粒化装置は、請求項１〜５の何れか１項に記載のプランジャポンプと、第１又は第２流路とを含む１箇所以上に温度検知手段を更に備えたことを特徴とするものである。

本発明は、高圧噴射型の微粒化装置において、蒸気の一部を流路外へ排出することにより、流路内を蒸気によって１２１℃以上の滅菌温度で３０分間以上の所定時間維持することができ、ケーシングの内部空間における蒸気の凝結および滞留を抑制することができる。また、粉砕室内の噴射ノズル直前に設けた圧力調整弁により、凝結水を排除しつつ蒸気の一部を通過させることができると共に、流路内を蒸気によって１２１℃以上の滅菌温度で所定時間維持することができる。

本発明の滅菌手段を備えた湿式微粒化装置の一実施例の概略配管図である。 図１の蒸気滅菌時の概略配管図である。 プランジャの前進・後退時における温度測定結果を示す線図である。 噴射ノズルの蒸気ｉｎ側およびｏｕｔ側の温度測定結果を示す線図である。 圧力調整弁２４をオリフィスに変更した別の実施例の概略配管図である。 ドレン抜き手段としてオリフィスを採用した場合における噴射ノズルの蒸気ｉｎ側およびｏｕｔ側の温度測定結果を示す線図である。

本発明では、原料を１００ＭＰａ〜２４５ＭＰａで加圧するプランジャポンプと、原料を投入するための第１の供給口からプランジャポンプの供給口へ原料を供給する第１流路と、プランジャポンプのハウジング内部から粉砕室（チャンバー）内に設けられた噴射ノズルまで加圧された原料を供給する第２流路とを備え、加圧された原料を前記噴射ノズルから噴射して、粉砕室（チャンバー）内で衝突させて原料を粉砕する湿式微粒化装置であって、第１の供給口に蒸気を吹き込む蒸気供給装置と、粉砕室内の噴射ノズル直前に設けられた蒸気の一部を流路外へ排出する粉砕室用圧力調整弁とを備え、蒸気供給装置から前記第１流路を介してプランジャポンプのハウジングの内部空間に蒸気を供給し、供給された蒸気を前記第２流路を介して排出し、前記粉砕室用圧力調整弁によって、蒸気の一部を流路外へ排出しながら第１流路とハウジングの内部空間と粉砕室内の噴射ノズルを含む第２流路とを、１２１℃以上の滅菌温度で所定時間維持するため、圧力調整弁を調整し、排出される蒸気の量を制御することによって、ケーシングの内部空間における蒸気の凝結および滞留を抑制することができる。

具体的に説明すると、本発明における滅菌手段の手順としては、以下の通りである。
(1) 原料供給口に蒸気供給装置を接続する。
(2) 蒸気供給装置から装置の第１流路を介してプランジャポンプのハウジングの内部空間に蒸気を供給する。
(3) プランジャポンプのハウジングの内部空間が蒸気（１２１℃、３０分間以上）によって滅菌され、蒸気を第２流路を介して排出する。その際、粉砕室内の噴射ノズル直前に設けられた圧力調整弁によって、蒸気の一部を流路外へ排出しながら供給から排出までを行う。

特に、高圧噴射型の湿式微粒化装置は１００〜２４５ＭＰａという超高圧の流れを発生・維持させるため、流路の複数の箇所において高圧流れの流路開閉を行う可動シール部が存在する。それらのシール部は開の状態でも通路隙間が１mm程度と狭いため、流入圧力０．１〜０．４ＭＰａ程度の密度の小さい蒸気では微小量しか流れないこととなる。また、超高圧に耐える応力の観点から他の流路の内径においても流路径は３mm程度と細い配管となっており、粉砕室に設けられた噴射ノズル自体の穴径はφ０．１〜０．５mmの微細ノズルである。

このような微細な噴射ノズルを備えた流路に蒸気を投入した場合、微小量しか流れないことと、初期配管の低温冷却により流路内でまず蒸気の凝結が起こり、流路内に水が溜まることとなる。その水を排出しないと後続の蒸気も次々と凝結が起こり、流路内は蒸気の流れとはならない（表１の水の蒸気圧と温度の関係を参照のこと）。そこで、凝結した水を流路から排出する必要性が生じる。

しかしながら、高圧噴射型装置の流路は、原料処理時の耐圧構造、さらには流路径が小さいことから水抜き用の排出口を設けることが容易でない。特に、水抜き用の排出口を設けるために、例えば流路にドレン穴を設けると、切り欠き係数の増加から耐応力の低下を招き、ドレン穴を設けることで原料に対して液溜まりが生じることとなり、菌の繁殖の観点から望ましくない。加えて、液溜まりの領域は主流路流れに対して「主流路径×６倍（６Ｄ）」以下という規定があり、耐圧を考慮した細い流路内でそれを満たすのは困難となる。

本発明は、高圧噴射型の微粒化装置において、供給口に蒸気を吹き込む蒸気供給装置と、粉砕室内の噴射ノズル直前に設けられた蒸気の一部を流路外へ排出する粉砕室用圧力調整弁とを備え、蒸気によって１２１℃以上の滅菌温度を所定時間維持することができる。

尚、粉砕室（チャンバー）内に設けられた噴射ノズルは、プランジャポンプによって、１００ＭＰａ〜２４５ＭＰａで加圧された原料を排出して、粉砕室（チャンバー）内で衝突させて原料を粉砕するものである。このため、チャンバー内の噴射ノズルは、具体的には穴径がφ０．１〜０．５mmの微細ノズルである。このため、蒸気を通すことが困難であったが、粉砕室内の噴射ノズル直前に設けた圧力調整弁により、凝結水を排除しつつ蒸気の一部を通過させることができると共に、流路内を蒸気によって１２１℃以上の滅菌温度で所定時間維持することができる。

別の発明としては、プランジャポンプのハウジング内で発生した凝結水を流路外へ排出するプランジャ用ドレン排出手段を更に備え、プランジャ用ドレン排出手段がプランジャポンプのハウジングの内部空間に連通するドレン穴と、このドレン穴の低圧側に蒸気の一部を凝結水と共に流路外へ排出するプランジャ用圧力調整弁と、ドレン穴とプランジャ用圧力調整弁との間に設けられ、滅菌状態の際には開放し滅菌終了後には閉塞するシール手段とを含む。これにより、流路内を０．１ＭＰａ（ゲ−ジ圧）以上に設定し、蒸気温度を１２１℃以上に維持させることが可能となる。

即ち、高圧流路内（高圧シリンダ）に応力低下を最小限に抑えた小径穴φ１．５mmのドレン穴を設け、蒸気の初期凝結水を排出できるように、このドレン穴の下流に圧力調整弁を取付け、凝結水が排出された後、圧力調整弁を閉じ側に調整し、流路内を０．１ＭＰａ（ゲ−ジ圧）以上に設定し、蒸気温度を１２１℃以上で維持することができる。このシール手段についても、好ましくは、金属面同士のメタルシールを採用し、蒸気滅菌時はねじ締め構造の押し付けによるメタルシールを緩めておき、流路を開く。滅菌終了後の高圧シール時はねじ締めを行うことにより、２４５ＭＰａに耐えうるメタルシールが得られる。

高圧部品における小空間でメタルシールの開閉を行うため、メタルシールには一方が６０°テーパー面、一方が小径硬質ステンレスボールを使用した。押し付け用のねじを締めまたは緩めることでテーパー面とステンレスボールが強く接触（シール時）または離れる（蒸気滅菌時）こととなる。このメタルシールにより、高圧流路内（高圧シリンダ）に上記の小径穴φ１．５mmのドレン穴と、ねじ締め構造のメタルシールを施しても０ＭＰａと２４５ＭＰａの繰返し応力を受けるシリンダにおいて、顕著な応力低下がない構造となった。

別の発明としては、粉砕室内の噴射ノズル直前に設けられた粉砕室用圧力調整弁が、前記粉砕室内の噴射ノズルの狭い流路の高圧側流路から分岐された高圧側ドレン穴と、この高圧側ドレン穴の低圧側に蒸気の一部を凝結水と共に流路外へ排出するドレン抜き手段と、前記高圧側ドレン穴とドレン抜き手段との間に設けられ、滅菌状態の際には開放し滅菌終了後には閉塞するシール手段とを備えたものである。

更に別の発明としては、蒸気供給装置の蒸気を、前記粉砕室で粉砕された原料を排出する排出流路を経由して粉砕室に導く第３流路を更に備え、
前記第３流路には、粉砕室に導かれた第３流路から分岐された低圧側ドレン穴と、この低圧側ドレン穴の低圧側に蒸気の一部を凝結水と共に流路外へ排出する圧力調整弁と、を備えたものである。

別の発明としては、第１流路及び第２流路が、蒸気の流通方向に対して少なくとも１／１００以上の下がり勾配で配置された配管を含み、第１流路及び第２流路の下がり勾配で配置された配管の低圧側に凝結水を流路外へ排出する他のドレン抜き手段を更に備える。これにより、各流路内温度が、蒸気を流すことにより、１２１℃以上までスムーズに上げることができる。尚、この場合のドレン抜き手段としては、圧力調整弁、手動用ドレン抜きバルブ、又は、オリフィスの何れかより選ばれればよい。

別の発明としては、温度検知手段を備えることにより、滅菌条件である温度、時間の検知を行うことによって、滅菌状態の管理を効果的に行うことができる。更に、流路内温度が、蒸気を流すことにより、１２１℃以上までスムーズに上がり、１２１℃以上の温度を３０分間以上安定して維持できる。

尚、滅菌条件として、原料が通過する供給口からプランジャポンプまでの第１流路の内部、プランジャポンプの内部、プランジャポンプから噴射ノズルまでの第２流路の内部の各々が１２１℃以上で３０分間以上維持することができれば、菌は生存できないため、温度管理によって滅菌を判断すればよい。

このため、好ましくは、プランジャポンプと、第１又は第２流路とを含む１箇所以上に温度検知手段を更に備え、滅菌条件が維持されていることを検証すればよい。具体的な温度検知手段の設置箇所としては、滅菌を要する箇所（装置の流路内）の内表面全体を滅菌する必要があるため、滅菌を要する箇所（装置の流路内）のうち、蒸気による温度上昇が困難な箇所に、温度検知手段（温度センサ）を設け、蒸気の温度を計測し、滅菌を判断する。

１．高圧噴射型微粒化装置の蒸気滅菌
図１は本発明の滅菌手段を備えた湿式微粒化装置の一実施例の概略配管図である。図２は図１の蒸気滅菌時の概略配管図である。図３はプランジャの前進・後退時における温度測定結果を示す線図である。図４は噴射ノズルの蒸気ｉｎ側およびｏｕｔ側の温度測定結果を示す線図である。

図１と図２とは同じ小流量タイプでの高圧噴射型微粒化装置の原料高圧処理時回路と、蒸気滅菌時回路を示している。図１に示す通り、原料高圧処理時回路は、回路中の三方弁１２で流路を切り替え、図中の黒矢印の流れの通り原料を供給する。即ち、供給口１０から原料を入れ第１流路１１を通り、原料を増圧するためのプランジャポンプ１３内に原料が供給される。

プランジャポンプ１３により、原料は高圧で押し出され、高圧の第２流路１４を通って粉砕室であるチャンバー１５に高圧で供給され、チャンバー１５内の噴射ノズル（穴径がφ０．１〜０．５ｍｍ）１９から高圧噴射され、原料が微粒化・乳化される。粉砕された原料は排出流路１６を介して貯留槽１７に貯留される。尚、粉砕された原料は高圧噴射時原料温度が上昇するため、チャンバー後コイル状の熱交換器１８で原料が冷却される。

この高圧噴射型微粒化装置の回路や構成装置等を分解せずに蒸気滅菌ＳＩＰを行う場合は図２のような流路の流れとする。具体的には、回路中の三方弁１２で流路を切り替え、図中の白抜き矢印の流れとする。即ち、蒸気供給装置２０が接続された供給口１０からプランジャポンプ１３内までの第１流路と、三方弁１２の手前で第１流路から分岐され、排出流路１６の一部を熱交換器１８を経由してチャンバー１５の低圧側に逆方向に供給される第３流路１６ｂが形成される。尚、流路内の凝結水を排出（ドレン）するために、蒸気入口直後、プランジャポンプ、プランジャ滅菌流路出口、チャンバー高圧入口側、チャンバー低圧出口側に各々設置した圧力調整弁２１、２２、２３、２４、２５を活用する。

また、第１流路、プランジャ滅菌流路出口、チャンバー高圧入口側、チャンバー低圧出口側に温度センサー３１、３２、３３、３４を備えた。これにより、各々の流路内が１２１℃を維持していることを確認することができる。尚、各所ドレン排出口（圧力調整弁）に熱電対温度計を取り付け、温度計測した。尚、ＳＩＰでは、流路の排出時における温度が１２１℃であれば、排出口に繋がっている流路内は排出口よりも温度が高いはずであるため、排出口の温度を基準とした測定を行った。そのため、粉砕室の直前及び直後の排出口が最も重要ではあるが、全ての流路内において、滅菌条件を確実にするために、その他の箇所においても、温度検知手段を配置することにした。

さらに、供給口１０に接続された蒸気供給装置２０から蒸気を投入し、第１流路１１を通り、プランジャポンプ１３内に蒸気を送り込む。途中、プランジャ滅菌用の第１分岐流路１１ｂにも蒸気を分岐させ、高圧シール部を抜け出た領域でプランジャを蒸気滅菌する。また、プランジャポンプ１３内に完全に蒸気を行き渡らせるために、ポンプ１３内のメタルシール２６を開け、蒸気を排出する。

第１流路１１の蒸気は高圧流路である第２流路１４を通ってチャンバー１５の高圧入口側のメタルシール２７から排出される。一方、第１流路１１の途中で三方弁１２で分岐された蒸気は、排出流路１６のコイル状の熱交換器１８を通ってチャンバー１５の低圧出口側に流入しすぐに圧力調整弁２５方向へ排出されながら、他方噴射ノズル１９を通過し、メタルシール２７から排出される。

尚、高圧発生機構であるプランジャポンプ１３の往復運動用の高圧シール部を直接的に蒸気滅菌することは、プランジャと高圧パッキンとの間に隙間がないため不可能である。そこで、往復稼動するプランジャの動きを利用して、稼動範囲の中でシール部から抜けた部分のプランジャを蒸気滅菌する。

図２に示す通り、第１流路１１から閉塞弁２８を介して分岐させた第１分岐流路１１ｂからの蒸気を、抜けた部分のプランジャに接触させ滅菌を行う。１００〜２４５ＭＰａの範囲で用いることのできる高圧発生装置は通常、一次側発生圧力に低圧の油圧を用い、パスカルの原理を利用したプランジャポンプで二次側原料を１００〜２４５ＭＰａに増圧している。その構造において一次側油圧と二次側原料との問に油と原料が接触しない縁切り空間を設けている。その空間内で高圧シール部から抜けた部分のプランジャに蒸気を接触させて滅菌可能とした。

また、１００〜２４５ＭＰａに耐えることのできる高圧シールに使用されているパッキン材質は、一般的にロングランを考慮して耐磨耗性を重視した超硬分子ポリエチレンが用いられる。しかし、その耐熱性は１００℃以下と低く、蒸気滅菌には耐えられない。このため、従来の１００〜２４５ＭＰａの高圧シールに使用されているパッキン材質を耐熱性を持たせた材質に変更した。一般的に高圧シールにはロングラン（耐磨耗性）を考慮して超硬分子ポリエチレンが用いられるが、蒸気滅菌が必要な医薬品・食品等の使用ではパッキンを頻繁に交換するためロングランは重要ではなく、耐熱性を持たせたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を使用した。ＰＴＦＥの耐熱は１８０℃である。尚、耐圧性と耐熱性とを満たす素材であればポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）以外の材質であっても使用できることは言うまでもない。

更に、原料流路(即ち、蒸気滅菌流路）は上から下への流れとなるように、各々の流路に１／１００以上の下がり勾配をつけた。更に、下がり勾配が配設できない箇所はドレン口を設けるようにした。尚、各所ドレン口（圧力調整弁）を開けたときに原料または蒸気凝結水が流れ出るようにして流路内での滞留を防ぐこととした。原料の供給圧力や高圧処理時の圧力を表示する圧力センサには、耐熱２００℃の隔膜式圧力計を使用した。

図３、図４は流路内に設置した熱電対型温度センサー３１、３２、３３、３４の蒸気投入時の流路内温度測定結果を示す。蒸気投入後全ての測定箇所において１２１℃、３０分間以上の維持が確認された。尚、流路の蒸気排出口において１２１℃以上を保持していることから、回路全体が１２１℃以上を保持していると推定できる。また図３より、途中プランジャを前進・後退させプランジャの蒸気の当たる位置を替えプランジャ全体を蒸気滅菌した。尚、蒸気滅菌後、湿式微粒化装置の通常運転を行うことができた。

２．固定オリフィスでの蒸気安定維持方法
図５は圧力調整弁２４をオリフィスに変更した別の実施例の概略配管図である。図６はドレン抜き手段としてオリフィスを採用した場合における噴射ノズルの蒸気ｉｎ側およびｏｕｔ側の温度測定結果を示す線図である。

図５に示す通り、図２の蒸気滅菌時の回路において、チャンバー高圧入口側の圧力調整弁２４の代わりに、微小一定絞りとしてφ０．１７mmのオリフィス２４ｂを設置した。尚、他の構成は図２と同様であるため、その他の符号は図２と同一とした。また、最も狭い流路が存在する高圧噴射部のチャンバー１５内では、穴径がφ０．１〜０．５mmの噴射ノズル１９内を蒸気の流れが維持されなければならない。さらに、各流路内の蒸気温度を１２１℃以上に設定するには、沸点上昇のために流路内圧力を０．１ＭＰａ（ゲージ圧）以上に設定しなければならない。

一方、噴射ノズル１９内の微小の蒸気量を圧力制御するには、スプリングの押し付け力を利用した市販の圧力調整弁では設定が不安定であり、基準値に設定するのに時間がかかる。また、このような圧力調整弁は蒸気の初期凝結水の排出ドレン弁の役割もしており、弁の調整次第で凝結水の排出不良も生じる。

噴射ノズル１９を含む流路内圧力を０．１ＭＰａ（ゲージ圧）以上に設定し、流路内の蒸気温度を１２１℃以上に安定的に設定するために、微小一定絞りの固定オリフィス２４ｂを設置した。このオリフィスが凝結水を排出後、一定の圧力、流量で蒸気を流し、流路内圧力を０，１ＭＰａ（ゲージ圧）以上、蒸気温度１２１℃以上に容易に設定できる。オリフィス径はφ０．１５mm〜０．２mmが適当で、実験結果からφ０．１７mmが最適であった。

図６に示す通り、蒸気の噴射ノズル通過後の流路内温度を図４と比較すると、市販の圧力調整弁を使用した図４の場合よりも、圧力調整が不要で温度上昇が早く、温度保持が容易になることが確認された。

１０ …供給口、
１１ …第１流路、
１１ｂ…第１分岐流路、
１２ …三方弁、
１３ …プランジャポンプ、
１４ …第２流路、
１５ …チャンバー（粉砕室）、
１６ …排出流路、
１６ｂ…第３流路
１７ …貯留槽、
１８ …熱交換器、
１９ …噴射ノズル、
２０ …蒸気供給装置、
２１ …圧力調整弁、
２２ …圧力調整弁、
２３ …圧力調整弁、
２４ …圧力調整弁、
２４ｂ…オリフィス、
２５ …圧力調整弁、
２６ …メタルシール（ポンプ）、
２７ …メタルシール（チャンバー）、
２８ …閉塞弁、
３１ …温度センサー、
３２ …温度センサー、
３３ …温度センサー、
３４ …温度センサー、

Claims (6)

1. 原料を１００ＭＰａ〜２４５ＭＰａで加圧するプランジャポンプと、
   原料を投入するための第１の供給口からプランジャポンプの供給口へ原料を供給する第１流路と、
   プランジャポンプのハウジング内部から粉砕室（チャンバー）内に設けられた噴射ノズルまで加圧された原料を供給する第２流路とを備え、
   加圧された原料を前記噴射ノズルから噴射して、粉砕室（チャンバー）内で衝突させて原料を粉砕する湿式微粒化装置であって、
   前記第１の供給口に蒸気を吹き込む蒸気供給装置と、
   前記粉砕室内の噴射ノズル直前に設けられ、凝結水を排除しつつ蒸気の一部を流路外へ排出する粉砕室用圧力調整弁とを備え、
   前記粉砕室用圧力調整弁が、
   前記粉砕室内の噴射ノズルの狭い流路の高圧側流路から分岐された高圧側ドレン穴と、
   この高圧側ドレン穴の低圧側に蒸気の一部を凝結水と共に流路外へ排出するドレン抜き手段と、
   前記高圧側ドレン穴とドレン抜き手段との間に設けられ、滅菌状態の際には開放し滅菌終了後には閉塞するシール手段とを備え、
   前記シール手段として、金属面同士のメタルシールを採用し、
   前記蒸気供給装置から前記第１流路を介してプランジャポンプのハウジングの内部空間に蒸気を供給し、供給された蒸気を前記第２流路を介して排出し、前記粉砕室用圧力調整弁によって、蒸気の一部を流路外へ排出しながら第１流路とハウジングの内部空間と粉砕室内の噴射ノズルを含む第２流路とを、１２１℃以上の滅菌温度で所定時間維持することを特徴とすることを特徴とする滅菌手段を備えた湿式微粒化装置。
2. 前記プランジャポンプのハウジング内で発生した凝結水を流路外へ排出するプランジャ用ドレン排出手段を更に備え、
   前記プランジャ用ドレン排出手段が、
   プランジャポンプのハウジングの内部空間に連通するドレン穴と、
   このドレン穴の低圧側に蒸気の一部を凝結水と共に流路外へ排出するプランジャ用圧力調整弁と、
   ドレン穴とプランジャ用圧力調整弁との間に設けられ、滅菌状態の際には開放し滅菌終了後には閉塞するシール手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の滅菌手段を備えた湿式微粒化装置。
3. 前記蒸気供給装置の蒸気を、前記粉砕室で粉砕された原料を排出する排出流路を経由して粉砕室に導く第３流路を更に備え、
   前記第３流路には、粉砕室に導かれた第３流路から分岐された低圧側ドレン穴と、この低圧側ドレン穴の低圧側に蒸気の一部を凝結水と共に流路外へ排出する圧力調整弁と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の滅菌手段を備えた湿式微粒化装置。
4. 前記第１流路及び第２流路が、蒸気の流通方向に対して少なくとも１／１００以上の下がり勾配で配置された配管を含み、
   前記第１流路及び第２流路の下がり勾配で配置された配管の低圧側に凝結水を流路外へ排出する他のドレン抜き手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の滅菌手段を備えた湿式微粒化装置。
5. 前記ドレン抜き手段が、圧力調整弁、手動用ドレン抜きバルブ、又は、オリフィスの何れかより選ばれたことを特徴とする請求項４に記載の滅菌手段を備えた湿式微粒化装置。
6. 前記プランジャポンプと、第１又は第２流路とを含む１箇所以上に温度検知手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の滅菌手段を備えた湿式微粒化装置。

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