JP6292224B2 - 滅菌装置および滅菌方法 - Google Patents

Description

本発明は、滅菌装置および滅菌方法に関するものである。

従来、滅菌装置として、チャンバー内に被滅菌物を収容し、この被滅菌物を蒸気発生器からチャンバー内に供給した蒸気にて滅菌し、チャンバーからラジエータを介してタンクへと排気する構成のものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、前記従来の滅菌装置では、チャンバーからの排気が必ずラジエータを介して行われる。ラジエータでは流路が入り組んでおり流動抵抗が大きい。また、排気する空気中に水分が含まれる。このため、所定圧まで減圧するまでの減圧時間が安定しない

ヨーロッパ特許第１２７３３１号公報

本発明は、ラジエータに冷却能力の低い安価なものを使用しても、真空ポンプにより所望の真空引き能力を短時間で発揮させることができる滅菌装置および滅菌方法を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、装置本体内に、被滅菌物が収容されるチャンバーと、前記チャンバーに加熱された蒸気を供給する蒸気発生器と、前記チャンバー内を減圧する真空ポンプと、前記チャンバーからの排気媒体を冷却するラジエータと、前記チャンバーと前記真空ポンプとを、ラジエータを介して連通する第１経路と、前記チャンバーと前記真空ポンプとを、ラジエータを介することなく連通する第２経路と、前記真空ポンプにより、前記チャンバーから前記第１経路を介して排気させた後、前記第２経路に切り替えて排気させる制御部と、を備えた滅菌装置を提供する。

この構成により、チャンバー内に蒸気が含まれて温度が高い状態では、第１経路を介してラジエータで冷却してから排気することができる。そして、温度が低下すれば、第２経路を介して直接排気することにより迅速に真空引きすることが可能となる。また、真空引きの初期段階でのみラジエータを使用するので、冷却能力の低い安価な構成であっても十分にその役割を果たすことができる。

前記装置本体は、前記チャンバーの開口部を開閉する扉と、前記扉をロック状態とするロック機構と、を備え、前記制御部は、前記チャンバー内が所定圧に減圧されることにより第１経路から第２経路に切り替え、前記ロック機構を駆動して扉をロック状態とするのが好ましい。

この構成により、チャンバー内を真空引きにより十分に減圧することにより、チャンバー内側へと扉を引き込んだ状態としてから、ロック機構を駆動して扉をロック状態とすることができ、スムーズな動作を実現することが可能となる。

前記制御部は、前記真空ポンプを駆動してチャンバー内を減圧する第１減圧処理と、前記蒸気発生器からチャンバー内に蒸気を供給して大気圧を超える所定圧とする加圧処理と、再度、前記真空ポンプを駆動してチャンバー内を減圧する第２減圧処理とを実行するのが好ましい。

この構成により、残留する空気を効果的に除去することができる。また、一旦、大気圧を超える所定圧に加圧することで、チャンバー内を減圧する回数を抑えて短時間で供給する蒸気を隅々まで行き渡らせることが可能となる。

前記チャンバー内で発生した結露水を回収して前記蒸気発生器に還流する復水タンクを備えるのが好ましい。

この構成により、結露水を再利用して蒸気を発生させることができるので、給水量を抑えて、給水タンクおよび蒸気発生器をコンパクトな構成とすることが可能となる。

前記チャンバーと前記蒸気発生器を接続する第１配管と、前記復水タンクと前記蒸気発生器を接続する第２配管と、前記第２接続管から分岐し、前記復水タンクに接続される第３配管と、前記第１配管の途中に設けられる第１弁と、前記第２配管の途中に設けられる第２弁と、前記第３配管の途中に設けられる第３弁と、を備え、前記制御部は、前記チャンバー内の結露水を前記復水タンクを介して前記蒸気発生器に還流させる復水処理において、前記第３弁を所定時間開放させた後、第２弁を開放させるのが好ましい。

この構成により、復水タンク内が負圧となって蒸気発生器から復水タンクへと逆流することを防止して、復水タンクから蒸気発生器への結露水の供給をスムーズに行わせることが可能となる。

前記制御部は、前記蒸気発生器からチャンバー内に蒸気を供給する加熱処理を実行し、前記復水タンクから蒸気発生器への結露水の還流を、加熱処理の途中で複数回行わせるのが好ましい。

この構成により、復水タンクに容量の小さいものを使用しても十分にその機能を発揮させることができ、給水量を抑えてコンパクトな構成とすることが可能となる。

本発明によれば、チャンバーからラジエータを通過する第１経路を介して排気した後、ラジエータを通過しない第２経路を介して排気するようにしたので、ラジエータに冷却能力の低い安価なものを使用しても、チャンバー内を十分に真空引きすることができる。また、このようなラジエータは小型であり、装置全体をコンパクトな構成とすることができる。

本実施形態に係る滅菌装置の外観を示す斜視図である。 図１に示す滅菌装置の概略説明図である。 図１に示す滅菌装置の各処理に於けるチャンバー内の圧力変化を示すグラフである。 図１に示す滅菌装置の処理のうち、待機状態と真空引き処理の一部に於ける各部材の動作状態を示すタイミングチャート図である。 図４の待機状態を示す滅菌装置の概略説明図である。 図４の真空引き処理（１）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図４の真空引き処理（２）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図４の真空引き処理（３）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図４の真空引き処理（４）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１に示す滅菌装置の処理のうち、真空引き処理の一部に於ける各部材の動作状態を示すタイミングチャート図である。 図１０の真空引き処理（５）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１０の真空引き処理（６）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１０の真空引き処理（７）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１０の真空引き処理（８）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１に示す滅菌装置の処理のうち、加熱処理に於ける各部材の動作状態を示すタイミングチャート図である。 図１５の加熱処理（９）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１５の加熱処理（１０）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１５の加熱処理（１１）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１５の加熱処理（１２）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１５の加熱処理（１３）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１５の加熱処理（１４）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１に示す滅菌装置の処理のうち、滅菌処理に於ける各部材の動作状態を示すタイミングチャート図である。 図２２の滅菌処理（１５）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１に示す滅菌装置の処理のうち、排蒸処理および乾燥処理に於ける各部材の動作状態を示すタイミングチャート図である。 図２４の排蒸処理（１６）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図２４の乾燥処理（１７）を示す滅菌装置の概略説明図である。 図１に示す滅菌装置の処理のうち、最終処理に於ける各部材の動作状態を示すタイミングチャート図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本実施形態に係る滅菌装置の外観を示す斜視図、図２はその概略説明図である。この滅菌装置は、装置本体１内に配置したチャンバー２内に被滅菌部材３を収容し、給水タンク４から供給した水を蒸気発生器５で加熱することにより水蒸気を発生させてチャンバー２内に供給し、被滅菌部材３を滅菌するようにしたものである。また、装置本体１内には、チャンバー２の背後に復水タンク６、ラジエータ７および真空ポンプ８が配置されている。回収された排水は排水タンク９に貯留されるようになっている。なお、後述する各処理（各開閉弁の開閉、ヒータへの通電、ラジエータ７のファン７ａの駆動、真空ポンプ８の駆動等）は、各種センサ等の検出信号や、操作パネル１２での操作等に基づいて、制御部１０にて行っている。

装置本体１は、前面に、扉１１、操作パネル１２および表示パネル１３を備える。図示しないが、扉１１は、前面左側の支軸を中心として回動可能に設けられ、ロック機構１４により閉鎖状態でロックされるようになっている。

チャンバー２は、ステンレス等の導電性材料を、一端側に開口部を有する筒状としたものである。チャンバー２には、チャンバー用ヒータ１５と第１温度検出センサ１６が設けられている。そして、チャンバー自体の温度は、第１温度検出センサ１６での検出信号に基づいてチャンバー用ヒータ１５への通電を制御することにより、所定温度に温調できるようになっている。また、チャンバー２は、開口部を装置本体１の前面に位置させて水平横向きに配置されている。開口部は、前記扉１１によって開閉される。チャンバー２の上部には連通管１７が接続されている。連通管１７の途中には、第４開閉弁１８、第５開閉弁１９およびエアフィルタ２０が設けられている。第４開閉弁１８および第５開閉弁１９は、後述する待機状態、乾燥処理および給気処理以外では閉鎖されている。チャンバー２の下部には第１０開閉弁２１を有する第１接続管２２が接続されている。チャンバー２の上半部の上方側には第３開閉弁２３を有する第２接続管２４が接続されている。チャンバー２の上半部の下方側には第３接続管２５が接続されている。第３接続管２５は、第１１開閉弁２６を有する第４接続管２７と、第１２開閉弁２８を有する第５接続管２９とに分岐している。なお、チャンバー２内の圧力は、図示しない圧力センサによって検出されている。

給水タンク４は、正面から見て装置本体１の上方左側に配置され、上流側から給水ポンプ３０、逆止弁３１および第１開閉弁３２（ここでは、電磁弁を使用している。以下に説明する各開閉弁も同様である。）をこの順で有する第６接続管３３を介して蒸気発生器５に接続されている。給水タンク４の容量は、後述する復水処理により結露水を再利用することにより小さく抑えられ、そのコンパクト化が図られている。

蒸気発生器５は、円筒状のタンク本体を横向きとし、装置本体１の下方右側に配置される。蒸気発生器５には第２温度検出センサ３４、蒸気発生用ヒータ３５およびサーモスタット３６が収容されている。第２温度検出センサ３４は、蒸気発生器５内の水温を検出する。蒸気発生用ヒータ３５は、第２温度検出センサ３４での検出温度に基づいて通電量を制御され、蒸気発生器５内に供給された水を加熱して沸騰させることにより水蒸気を生成する。サーモスタット３６は、蒸気発生用ヒータ３５の温度が、予め設定した温度よりも高くなれば、蒸気発生用ヒータ３５を強制的にオフ状態とする。タンク本体内に収容される水の温度は、上半部に配置した第３温度検出センサ３７と、下半部に配置した第４温度検出センサ３８とによってそれぞれ検出される。

第４温度検出センサ３８は、給水を完了した際に、丁度、浸水する位置に設けられている。このため、蒸気発生器５内に給水を始めると、先に第４温度検出センサ３８が水に浸かり、第３温度検出センサ３７での検出温度と、第４温度検出センサ３８での検出温度に差ができる。この差が所定温度（例えば、５℃）以上になったときに給水完了位置まで給水が行われたと判断し、給水を止める。

蒸気発生器５は、上部に前記第２接続管２４が接続されている。第２接続管２４は途中で、第１３開閉弁３９を有する第７接続管４０を介して復水タンク６へと分岐している。第２接続管２４は、蒸気発生器５で発生させた水蒸気をチャンバー２内に供給する。一方、第７接続管４０は、復水タンク６と蒸気発生器５およびチャンバー２とを連通し、後述するように、復水処理で、復水タンク６内の圧力を上昇させるために利用する。また、蒸気発生器５の上部には、第９開閉弁４１を有する第８接続管４２が接続されている。さらに、蒸気発生器５の下部には、第２開閉弁４３を有する、ラジエータ７側に延びる第９接続管４４が接続されている。第９接続管４４は、蒸気発生器５から排気するために利用される。

復水タンク６は、チャンバー２の背後に配置され、上部に、前記第１接続管２２および前記第７接続管４０のほか、第８開閉弁４５を有する、ラジエータ７に接続される第１０接続管４６が接続されている。第１０接続管４６は、チャンバー２内を真空引きする際と、内部の結露水を回収する際に利用する。また、復水タンク６の下部には、前記第８接続管４２が接続され、復水タンク６に回収された結露水が蒸気発生器５へと還流される。

ラジエータ７は、図示しないが、蛇行する流路と、その流路に一体化される放熱フィンと、これらに送風するためのファン７ａとで構成されている。ここで使用するラジエータ７は、滅菌装置をコンパクトなものとするために、冷却能力を抑えた小さなサイズのものを使用している。但し、後述するようにして処理の仕方に工夫を凝らし、その冷却能力不足を補っている。ラジエータ７の上部は、逆止弁４７を有する第１１接続管４８を介して、第４接続管２７、第９接続管４４および第１０接続管４６の合流地点に接続されている。また、ラジエータ７の下部は、前記第５接続管２９に接続されている。

真空ポンプ８は、正面から見て装置本体１の下方右側に配置されている。また、図示しないが、真空ポンプ８の周囲には筒状のケースが配置され、開口部の一方からファンにより空気を送ることができるようになっている。真空ポンプ８をケースで囲んでいるため、真空ポンプ８のモータにファンによって確実に空気を供給することができ、効果的に冷却することができる。また、真空ポンプ８には、前記第５接続管２９から分岐する、第６開閉弁４９を有する第１２接続管５０に接続されている。さらに、真空ポンプ８は、第１３接続管５１を介して排水タンク９に接続されている。

排水タンク９は、装置本体１の上方右側に配置され、前記第１３接続管５１を介して真空ポンプ８に接続されるほか、前記第５接続管２９から分岐する、第７開閉弁５２を有する第１４接続管５３が接続されている。排水タンク９には、第１３接続管５１と第１４接続管５３との接続部分（開口部）に、多数の小径孔を形成した消音板が設けられている。排気が消音板の小径孔を通過することにより排気音の発生が抑制される。

次に、前記構成からなる滅菌装置の動作について説明する。
前記滅菌装置では、待機状態から、真空引き処理、加熱処理、滅菌処理、排蒸処理、乾燥処理および給気処理を、順次、実行する。以下、各処理について詳述する。

（待機状態）
待機状態では、図４および図５に示すように、チャンバー用ヒータ１５と蒸気発生用ヒータ３５とに通電し、チャンバー２と蒸気発生器５とを予め加熱しておく。両ヒータは、一定時間オン状態を維持して急速に昇温させた後、オン・オフ制御することにより一定温度（ここでは、１００℃）に維持する。これらヒータは、以下の各処理が終了するまで、一定温度となるようにオン・オフ制御する。但し、各処理で温度は相違することがあり、各ヒータでも相違することがある。また、第２開閉弁４３、第４開閉弁１８、第５開閉弁１９、第７開閉弁５２、第８開閉弁４５、第１０開閉弁２１を開放し、他は閉鎖状態に維持する。

（真空引き処理）
真空引き処理について、図４および図１０のタイミングチャートに従って説明する。
まず、図４に示すように、真空ポンプ８を駆動して、チャンバー２、各タンクおよび各接続管内の空気を排気する。このとき、図６（第１真空引き処理（１））に示すように、第９開閉弁４１および第６開閉弁４９を開放し、第４開閉弁１８、第５開閉弁１９および第８開閉弁４５を閉鎖する。これにより、チャンバー２内の空気は、第１接続管２２、復水タンク６、第８接続管４２、蒸気発生器５、第９接続管４４、第１１接続管４８、ラジエータ７、第１２接続管５０を介して真空ポンプ８に吸引され、第１３接続管５１を介して排水タンク９へと至る。このとき、それまでの処理でチャンバー２内に高温の水蒸気が残留している恐れがあるので、ラジエータ７を通過させることで温度を低下させてから排気している（ラジエータ７を通過させる、このときの排気経路が本発明の第１経路に相当する。また、ラジエータを通過する水、水蒸気、空気が、本発明の排気媒体に相当する。）。なお、チャンバー用ヒータ１５を第１設定温度（ここでは、１３５℃）に温調する。また、蒸気発生用ヒータ３５で蒸気発生器５内も前記第１設定温度に温調する。

図３に示すように、チャンバー２内の圧力が低下し、第１設定値（ここでは、３０ｋＰａ：特許請求の範囲では所定圧と記載）に至れば、その負圧により扉１１の閉鎖状態が十分なものとなる。そこで、ロック機構１４を動作させて扉１１をロック状態とする。ここで、図６に示す状態から、給水ポンプ３０を駆動し、第２開閉弁４３および第９開閉弁４１を閉鎖し、第１２開閉弁２８を開放する。そして、所定時間（ここでは、３秒間）待機してから第１開閉弁３２を開放し、蒸気発生器５に給水する。このとき、蒸気発生用ヒータ３５を所定温度（ここでは、１３５℃）に温調する。蒸気発生器５内は、既に蒸気発生用ヒータ３５によって暖められているので、供給された水が加熱されて短時間で水蒸気が生成される。そして、蒸気発生器５への給水が完了すれば（所定時間経過すれば）、給水ポンプ３０を停止し、第１開閉弁３２および第１０開閉弁２１を閉鎖する。これにより、チャンバー２内の空気は、第３接続管２５、第５接続管２９、第１２接続管５０を介して吸引され、第１３接続管５１を介して排水タンク９へと排気される。蒸気発生器５、復水タンク６およびラジエータ７を迂回して排気することにより、流動抵抗を軽減して、チャンバー２からの排気を高速で行わせることが可能となる（ラジエータ７を迂回させる、このときの排気経路が本発明の第２経路に相当する。）。

このように、チャンバー２内の温度が高くて空気に水蒸気が含まれる場合、そのまま真空ポンプ８で吸引すると、その吸引能力が低下してしまうが、ラジエータ７を通過させることによりその悪影響を排除している。そして、チャンバー２内の水蒸気が排気されれば、真空ポンプ８の吸引能力が低下する心配もないので、チャンバー２から直接吸引することにより排気時間の短縮化を図っている。

チャンバー２内の圧力が第２設定値（ここでは、１５ｋＰａ）まで低下し（図３および図４の（２）参照）、かつ、真空引き処理の開始から所定時間（ここでは、５分間）が経過すれば、図７（第２真空引き処理（２））に示すように、第３開閉弁２３および第７開閉弁５２を開放し、第６開閉弁４９および第１２開閉弁２８を閉鎖する。これにより、蒸気発生器５内で発生させた水蒸気が第２接続管２４を介してチャンバー２内へと供給される。

チャンバー２内の圧力が第３設定値（ここでは、３５ｋＰａ）まで上昇すれば（図３および図４の（３）参照）、図８（第３真空引き処理（３））に示すように、第３開閉弁２３および第７開閉弁５２を閉鎖し、第６開閉弁４９および第１１開閉弁２６を開放する。これにより、チャンバー２および蒸気発生器５内の空気は、第３接続管２５からラジエータ７を介して真空引きされる（以上の、チャンバー２からの真空引き処理（１）〜（４）が、本発明の第１減圧処理に相当する。）。

チャンバー２内が第４設定値（ここでは、２０ｋＰａ）まで低下すれば（図３および図４の（４）参照）、図９（第４真空引き処理（４））に示すように、真空ポンプ８を停止し、第６開閉弁４９および第１１開閉弁２６を閉鎖すると共に、第３開閉弁２３、第７開閉弁５２および第１０開閉弁２１を開放する。これにより、蒸気発生器５内の水蒸気を第２接続管２４を介してチャンバー２内へと供給し、チャンバー２内で発生した結露水を復水タンク６へと還流させることができる。このとき、チャンバー２内の圧力は、蒸気発生器５から供給される水蒸気によって高圧となっているので、結露水をスムーズに復水タンク６へと回収することができる。

チャンバー２内の圧力が大気圧（１００ｋＰａ）まで上昇すれば、給水ポンプ３０を駆動し、所定時間（ここでは、３秒間）経過した後、第１開閉弁３２を開放すると共に第１０開閉弁２１を閉鎖する。これにより、給水タンク４内の水が第６接続管３３を介して蒸気発生器５へと補給される。そして、給水が完了すれば（第３温度検出センサ３７での検出温度と、第４温度検出センサ３８での検出温度の差が所定温度以上になる）、給水ポンプ３０の駆動を停止し、第１開閉弁３２を閉鎖すると共に、第１０開閉弁２１を開放する。これにより、蒸気発生器５からチャンバー２への水蒸気の供給が続行される。

続いて、図１０のタイミングチャートを参照して説明する。
すなわち、チャンバー２内の圧力が第５設定値（ここでは、１３０ｋＰａ）に至れば（図３および図１０の（５）参照）、図１１（第６真空引き処理（５））に示すように、第１０開閉弁２１を閉鎖し、第１１開閉弁２６を開放する（第５設定値まで加圧する処理（４）〜（５）が、本発明の加圧処理に相当する。）。これにより、チャンバー２内の水蒸気は、第３接続管２５、第４接続管２７、ラジエータ７、第５接続管２９および第１４接続管５３を介して排水タンク９へと排出される。

チャンバー２内の圧力が大気圧（１１０ｋＰａ）まで降下すれば（図３および図１０の（６）参照）、図１２（第７真空引き処理（６））に示すように、第３開閉弁２３および第１１開閉弁２６を閉鎖すると共に、第１３開閉弁３９を開放する。そして、第１設定時間（ここでは、２．５秒間：請求項５では所定時間と記載）経過した後、第９開閉弁４１を開放する（復水処理）。これにより、復水タンク６内に貯留された結露水が蒸気発生器５へと還流される。

このように、前記第７真空引き処理（復水処理）では、第１設定時間、第１３開閉弁３９を開放した後、第９開閉弁４１を開放している。このため、復水タンク６の上部を高温・高圧状態とすることができる。したがって、復水タンク６内の結露水を逆流させることなく、スムーズに蒸気発生器５へと還流させることができる。復水タンク６に回収した結露水を再利用しているので、使用する水量を抑制することが可能となる。このため、給水タンク４の容量を抑え、装置の小型化が可能となる。また、結露水は、給水タンク４内の水に比べて温度が高いため、蒸気発生器５での加熱を容易に行わせることができ、蒸気発生用ヒータ３５への通電量を抑えることが可能となる。

第７真空引き処理（復水処理）が終了すれば、第７開閉弁５２、第９開閉弁４１および第１３開閉弁３９を閉鎖し、第６開閉弁４９、第８開閉弁４５および第１０開閉弁２１を開放する。

所定時間（ここでは、１０秒間）経過すれば、第８開閉弁４５および第１０開閉弁２１を閉鎖すると共に第１１開閉弁２６を開放する。真空ポンプ８は既に駆動されているので、チャンバー２内は真空引きされ、排出された高温の水蒸気はラジエータ７で十分に冷却された後、排出される。

チャンバー２内の圧力が第６設定値（ここでは、９０ｋＰａ）まで低下してくれば、第１１開閉弁２６を閉鎖し、所定時間（ここでは、３０秒間）待機した後、再び、第１１開閉弁２６を開放する。

チャンバー２内の圧力が第７設定値（ここでは、５０ｋＰａ）まで低下してくれば、第１１開閉弁３２を閉鎖して、所定時間（ここでは、３０秒間）待機する。第１１開閉弁２６を閉鎖しているので、高温の水蒸気がラジエータ７や真空ポンプ８には流動せず、ラジエータ７の冷却能力を回復させることができる。したがって、ラジエータ７に冷却能力の低い、安価でコンパクトな構成のものを使用することができ、コストダウンを図ることが可能となる。

チャンバー２内の圧力が第８設定値（ここでは、３０ｋＰａ）まで低下すれば（図３および図１０の（７）参照）、図１３（第７真空引き処理（７））に示すように、真空ポンプ８を停止し、第６開閉弁４９および第１１開閉弁２６を閉鎖する。そして、第３開閉弁２３、第７開閉弁５２および第１０開閉弁２１を開放する。これにより、蒸気発生器５内の水蒸気がチャンバー２内へと供給される。

チャンバー２内の圧力が第９設定値（ここでは、５０ｋＰａ）まで上昇すれば（図３および図１０の（８）参照）、図１４（第８真空引き処理（８））に示すように、第３開閉弁２３および第７開閉弁５２を閉鎖する。そして、真空ポンプ８を駆動し、第６開閉弁４９および第８開閉弁４５を開放する。これにより、チャンバー２内が真空引きされ、ラジエータ７を介して排水タンク９へと排気される。そして、所定時間（ここでは、１０秒間）経過すれば、第８開閉弁４５および第１０開閉弁２１を閉鎖し、第６開閉弁４９および第１１開閉弁２６を開放し、ラジエータ７を迂回させてチャンバー２から直接排気する。その後、チャンバー２内の圧力が第１０設定値（ここでは、２５ｋＰａ）に低下すれば、所定時間（ここでは、３分間）経過することにより、真空引き処理を終了する。

このように、真空引き処理では、チャンバー２内を真空引きし、一旦、チャンバー２内に水蒸気を供給し、大気圧を超える圧力まで上昇させた後、再び真空引きするようにしている。このため、１回加圧するだけであっても、その後の真空引きで、元々、接続管やチャンバー２に残留していた空気を十分に排気することができる。また、真空引きの途中でチャンバー２内に発生した結露水を復水タンク６を介して蒸気発生器５に還流させることができるので、無駄に消費される水量を抑制することができる（加圧処理終了後の真空引き処理（５）〜（９）が、本発明の第２減圧処理に相当する。）。

（加熱処理）
加熱処理について、図１５のタイミングチャートに従って説明する。
すなわち、図１６（加熱処理（９））に示すように、蒸気発生用ヒータ３５を滅菌温度に温調する。そして、真空ポンプ８の駆動を停止し、第６開閉弁４９および第１１開閉弁２６を閉鎖する。さらに、第３開閉弁２３、第７開閉弁５２および第１０開閉弁２１を開放する。これにより、蒸気発生器５で発生させた水蒸気をチャンバー２内に供給する。チャンバー２内への水蒸気の供給は、複数回に分けて行う。また、この間、第３開閉弁２３を開放し、チャンバー２内で発生した結露水を復水タンク６へと回収する。

１回目の供給は、チャンバー２内の圧力が第１１設定値（ここでは、１００ｋＰａ）になるまで行う。第１１設定値に到達すれば、給水ポンプ３０を駆動する。図１７（加熱処理（１０））に示すように、給水ポンプ３０の駆動から所定時間（ここでは、３秒間）経過すれば、第１開閉弁３２を開放し、第１０開閉弁２１を閉鎖する。これにより、蒸気発生器５内に給水される。但し、蒸気発生器５内の水位が低下すれば、適宜、第１開閉弁３２を開放して給水する。

そして、チャンバー２内の圧力が第１２設定値（ここでは、１８０ｋＰａ）に到達すれば、第１３開閉弁３９を開放した後、図１８（加熱処理（１１））に示すように第９開閉弁４１を開放し、第１３開閉弁３９を閉じて第３開閉弁２３を開放することで、復水タンク６と蒸気発生器５およびチャンバー２とを連通させる。このようにして復水タンク６内の結露水を蒸気発生器５へと還流させ、チャンバー内に水蒸気を供給する。

また、チャンバー２内の圧力が上昇し、第１３設定値（ここでは、２３０ｋＰａ）に到達すれば、図１９（加熱処理（１２））に示すように、今度は、給水タンク４から蒸気発生器５へと給水させ、チャンバー内に水蒸気を供給する。

また、チャンバー２内の圧力が上昇し、第１４設定値（ここでは、２６０ｋＰａ）に到達すれば、図２０（加熱処理（１３））に示すように、再度、復水タンク６内に結露水を蒸気発生器５へと還流させ、チャンバー内に水蒸気を供給する。

また、チャンバー２内の圧力が上昇し、第１５設定値（ここでは、２９０ｋＰａ）に到達すれば、図２１（加熱処理（１４））に示すように、再度、復水タンク６内に結露水を蒸気発生器５へと還流させ、チャンバー内に水蒸気を供給する。

最後に、チャンバー２内の圧力が上昇し、第１６設定値（ここでは、３０４ｋＰａや３１１ｋＰａ）に到達して１５秒経過すれば、滅菌処理に移行する。

前記各復水処理では、一時的に第１３開閉弁３９を開放し、チャンバー２および蒸気発生器５と、復水タンク６とを同圧とすることにより、復水タンク６の上部の圧力を上昇させておく。これにより、第９開閉弁４１を開放した際、復水タンク６内に貯留された結露水を効果的に蒸気発生器５へと還流させることができる。

このように、前記加熱処理では、チャンバー２から復水タンク６に所定量の結露水が回収されれば、その都度、蒸気発生器５へと還流させるようにしている。このため、復水タンク６の容量を抑制してコンパクトな構成とすることができる。また、復水タンク６に回収した結露水を、短い貯留時間で蒸気発生器５へと還流させているので、温度がそれ程低下せず、蒸気発生器５でスムーズに温度上昇させて、迅速に水蒸気とすることができる。

（滅菌処理）
滅菌処理では、図２２（滅菌処理（１５））に示すように、一旦、第１０開閉弁２１を開放する。そして、図２３（滅菌処理（１５））に示すように、第３開閉弁２３を開放し、蒸気発生器５内の水蒸気をチャンバー２内へと供給し、第１０開閉弁２１を開放してチャンバー２内で発生した結露水を復水タンク６へと回収する。このとき、チャンバー２内の圧力が前記第１６設定値に維持されるように、蒸気発生器５での蒸気発生用ヒータ３５による加熱を続行する。

また、所定時間周期（ここでは、１分間周期）で、以下の処理を所定回数（ここでは、４回）繰り返す。
すなわち、第１０開閉弁２１および第７開閉弁５２を閉鎖し、第１３開閉弁３９を開放する。そして、所定時間（ここでは、２秒間）経過すれば、第９開閉弁４１を開放する。さらに、所定時間（ここでは、８秒間）経過すれば、第３開閉弁２３を開放して蒸気発生器５内の水蒸気をチャンバー２内に供給する。ここで、第１３開閉弁３９および第９開閉弁４１を閉鎖し、さらに所定時間（ここでは、３秒間）経過すれば、第１０開閉弁２１を開放する。これら一連の開閉弁の開閉動作により、チャンバー２内の結露水が復水タンク６に回収され、蒸気発生器５で再び加熱されて水蒸気となり、チャンバー２内へと供給することができる。したがって、滅菌処理の間、給水タンク４から給水する必要がなく、必要とされる水量を抑えることができる。

（排蒸処理）
排蒸処理では、図２４および図２５に示すように、第９開閉弁４１および第２開閉弁４３を開放し、第３開閉弁２３を閉鎖する。また、蒸気発生器５の蒸気発生用ヒータ３５への通電を停止する。但し、チャンバー用ヒータ１５への通電制御は続行し、給気処理の終了まで、その設定温度を所定温度（ここでは、１５０℃や１６０℃）に維持しておく。これにより、チャンバー２内から、第１接続管２２、復水タンク６、第８接続管４２、蒸気発生器５、第９接続管４４、第１１接続管４８、ラジエータ７、第５接続管２９および第１４接続管５３を介して排水タンク９へと排気することができる。また、チャンバー２内の加熱・加圧状態の空気はラジエータ７で冷却されて排気されることになる。さらに、蒸気発生器５内の残留水等も一緒に排出することができる。

そして、チャンバー２内の圧力が大気圧まで低下してくれば、第９開閉弁４１、第２開閉弁４３および第７開閉弁５２を閉鎖し、第８開閉弁４５および第６開閉弁４９を開放する。そして、真空ポンプ８を駆動することにより、チャンバー２内から排気する。このとき、第４開閉弁１８および第５開閉弁１９を開放し、フィルタを通過させた周囲雰囲気をチャンバー２内へと導入しながら排気する。この場合、排気量の方が大きいため、チャンバー２内は負圧となる。

（乾燥処理）
乾燥処理では、図２４および図２６に示すように、第１０開閉弁２１、第８開閉弁４５および第６開閉弁４９を開放する。真空ポンプ８の駆動は続行し、チャンバー２内から、第１接続管２２、復水タンク６、第１０接続管４６、ラジエータ７および第５接続管２９を介して真空ポンプ８に吸引し、第１３接続管５１を介して排水タンク９へと排気する。この間、第４開閉弁１８および第５開閉弁１９を所定周期で開閉し、チャンバー２内に一定周期で周囲雰囲気を吸引させる。したがって、チャンバー２内の圧力は負圧に維持されながら、その値を昇降させる。これにより、チャンバー２内は効果的に乾燥される。

（給気処理）
給気処理では、図２７に示すように、第４開閉弁１８および第５開閉弁１９を開放状態に維持し、第１１開閉弁２６および第６開閉弁４９を閉鎖し、第３開閉弁２３および第７開閉弁５２を開放する。これにより、チャンバー２内に周囲雰囲気が導入され、内部の圧力が大気圧に戻される。図示しないボタン操作で扉１１のロック解除操作が行われれば扉のロックを解除する。

ボタン操作が行われなければ、所定時間（ここでは、３分間）待機した後、所定時間（ここでは、１分間）、第３開閉弁２３、第４開閉弁１８、第５開閉弁１９および第７開閉弁５２を閉鎖し、第６開閉弁４９、第８開閉弁４５および第１０開閉弁２１を開放し、真空ポンプ８を駆動する。そして、第３開閉弁２３、第４開閉弁１８、第５開閉弁１９および第７開閉弁５２を開放し、第６開閉弁４９、第８開閉弁４５および第１０開閉弁２１を閉鎖して、チャンバー２内が大気圧に戻るのを待って、ロック機構１４により扉１１のロック状態を解除し、開放可能とする。

このように、前記実施形態に係る滅菌装置によれば、真空引きの初期段階では、ラジエータ７を通過させて排気することにより、チャンバー２内の高温の空気がそのまま排気されることを防止することができる。そして、高温の空気が排気されて十分に温度が下がった状態で、チャンバー２から直接排気するようにしたので、高速にチャンバー２内を真空引きすることができる。ラジエータ７は、真空引きの初期段階でその冷却能力を発揮させることができればよいので、安価で小型のものを使用することができる。

また、前記実施形態に係る滅菌装置によれば、真空引き処理あるいは加熱処理で、チャンバー２内で発生した結露水を復水タンク６に回収し、蒸気発生器５へと還流させるようにしているので、給水タンク４の容量を抑えても十分に必要な水蒸気量を確保することができる。したがって、装置本体１の全体構成をコンパクトなものとすることができる。また、加熱処理では復水タンク６に回収した結露水を複数回に亘って蒸気発生器５へと還流させるようにしているので、復水タンク自体もコンパクトな構成とすることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、複数の開閉弁で流路を切り替えるようにしたが、流路切替弁等の他の手段によって流路を切り替えるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、運転完了の判断条件を、乾燥処理が完了して給気処理に移行し、負圧状態から空気を流入させて大気圧に戻った時点としたが、次のようにするのが好ましい。すなわち、運転開始時の缶体内の圧力を記憶し、給気処理で負圧状態から、記憶した圧力に戻った時点で運転完了と判断すればよい。これによれば、山岳地域等、大気圧の異なる高度環境（低気圧状態）で使用された場合であっても対応することができ、場所（高度）の違いによって毎回設定を変更することなく運転完了を判断することができる。

１…装置本体
２…チャンバー
３…被滅菌部材
４…給水タンク
５…蒸気発生器
６…復水タンク
７…ラジエータ
８…真空ポンプ
９…排水タンク
１０…制御部
１１…扉
１２…操作パネル
１３…表示パネル
１４…ロック機構
１５…チャンバー用ヒータ
１６…第１温度検出センサ
１７…連通管
１８…第４開閉弁
１９…第５開閉弁
２０…エアフィルタ
２１…第１０開閉弁
２２…第１接続管（第１配管）
２３…第３開閉弁（給蒸弁）
２４…第２接続管（第５配管）
２５…第３接続管
２６…第１１開閉弁
２７…第４接続管
２８…第１２開閉弁
２９…第５接続管（第４配管）
３０…給水ポンプ
３１…逆止弁
３２…第１開閉弁
３３…第６接続管
３４…第２温度検出センサ
３５…蒸気発生用ヒータ
３６…サーモスタット
３７…第３温度検出センサ
３８…第４温度検出センサ
３９…第１３開閉弁（分岐弁）
４０…第７接続管（第６配管）
４１…第９開閉弁（復水弁）
４２…第８接続管（第２配管）
４３…第２開閉弁
４４…第９接続管（第３配管）
４５…第８開閉弁
４６…第１０接続管
４７…逆止弁
４８…第１１接続管（第３配管）
４９…第６開閉弁
５０…第１２接続管（第４配管）
５１…第１３接続管
５２…第７開閉弁
５３…第１４接続管

Claims (12)

1. 装置本体内に、
   被滅菌物が収容されるチャンバーと、
   前記チャンバーに加熱された蒸気を供給する蒸気発生器と、
   前記チャンバー内を減圧する真空ポンプと、
   前記チャンバーからの排気させた蒸気を冷却するラジエータと、
   前記チャンバーと前記真空ポンプとを、ラジエータを介して連通する第１経路と、
   前記チャンバーと前記真空ポンプとを、ラジエータを介することなく連通する第２経路と、
   前記真空ポンプにより、前記チャンバーから前記第１経路を介して排気させた後、前記第２経路に切り替えて排気させる制御部と
   を備えたことを特徴とする滅菌装置。
2. 前記装置本体は、
   前記チャンバーの開口部を開閉する扉と、
   前記扉をロック状態とするロック機構と
   を備え、
   前記制御部は、前記チャンバー内が所定圧に減圧されることにより第１経路から第２経路に切り替え、前記ロック機構を駆動して扉をロック状態とすることを特徴とする請求項１に記載の滅菌装置。
3. 前記制御部は、前記真空ポンプを駆動してチャンバー内を減圧する第１減圧処理と、前記蒸気発生器からチャンバー内に蒸気を供給して大気圧を超える所定圧とする加圧処理と、再度、前記真空ポンプを駆動してチャンバー内を減圧する第２減圧処理とを実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の滅菌装置。
4. 前記チャンバー内で発生した結露水を回収して前記蒸気発生器に還流する復水タンクを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の滅菌装置。
5. 前記第１経路は、
   前記チャンバーと前記復水タンクを接続する第１配管と、
   前記復水タンクと前記蒸気発生器を接続する第２配管と、
   前記蒸気発生器と前記ラジエータを接続する第３配管と、
   前記ラジエータと前記真空ポンプを接続する第４配管と
   を連通させてなり、
   前記チャンバーと前記蒸気発生器を接続する第５配管と、
   前記第２配管とは別に設けられ、前記第５配管から分岐し、前記復水タンクと前記蒸気発生器を接続する第６配管と、
   前記第５配管の途中に設けられる給蒸弁と、前記第２配管の途中に設けられる復水弁と前記第６配管の途中に設けられる分岐弁と
   を備え、
   前記制御部は、前記チャンバー内の結露水を前記復水タンクを介して前記蒸気発生器に還流させる復水処理において、前記分岐弁を所定時間開放させた後、前記復水弁と前記給蒸弁を開放させることを特徴とする請求項４に記載の滅菌装置。
6. 前記制御部は、前記蒸気発生器からチャンバー内に蒸気を供給する加熱処理を実行し、前記復水タンクから蒸気発生器への結露水の還流を、加熱処理の途中で複数回行わせることを特徴とする請求項３に従属する請求項４又は請求項５に記載の滅菌装置。
7. チャンバー内に被滅菌物を収容した状態で、前記被滅菌物を蒸気によって滅菌し、真空ポンプを駆動して前記チャンバー内を減圧する際、前記チャンバーからラジエータを通過する第１経路を介して排気した後、前記ラジエータを通過しない第２経路に切り替えて排気することを特徴とする滅菌方法。
8. 前記チャンバー内が所定圧に減圧されることにより第１経路から第２経路に切り替え、前記チャンバーを閉鎖する扉を、ロック機構によりロック状態とすることを特徴とする請求項７に記載の滅菌方法。
9. 前記真空ポンプを駆動してチャンバー内を減圧する第１減圧処理と、蒸気発生器からチャンバー内に蒸気を供給して大気圧を超える所定圧とする加圧処理と、再度、前記真空ポンプを駆動してチャンバー内を減圧する第２減圧処理とを実行することを特徴とする請求項７又は８に記載の滅菌方法。
10. 前記チャンバー内で発生した結露水を復水タンクに貯留し、前記蒸気発生器に還流することを特徴とする請求項９に記載の滅菌方法。
11. 前記復水タンクから蒸気発生器への結露水の還流は、復水タンクの上部空間を蒸気発生器に連通させた後、復水タンクの下部空間を蒸気発生器に連通させることにより行うことを特徴とする請求項１０に記載の滅菌方法。
12. 前記蒸気発生器からチャンバー内に蒸気を供給する加熱処理を実行し、前記復水タンクから蒸気発生器への結露水の還流を、加熱処理の途中で複数回行わせることを特徴とする請求項９に従属する請求項１０又は１１に記載の滅菌方法。

Images