JP6461572B2 - 蒸気滅菌器 - 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に関する。

蒸気滅菌器は、医療用機材などの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２０１２−０４０１８５号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１２−０４０１８５号公報（特許文献１）には、チャンバ内の水位を水位センサで検出し、チャンバ内の水位が下限水位以上である場合には、チャンバから排水した後にチャンバへの給水を開始する、蒸気滅菌器の制御方法が開示されている。

特開２０１２−０４０１８５号公報

特開２０１２−０４０１８５号公報（特許文献１）に記載の蒸気滅菌器では、チャンバから排水された水は、排水経路を経由して、貯水槽にまで移送される。蒸気滅菌器の筐体の内部におけるチャンバと貯水槽との配置によっては、チャンバから貯水槽までの水の移送に時間がかかり、チャンバへの給水を迅速に開始できない場合がある。蒸気滅菌器では、１回の滅菌処理に必要な時間を短縮して１日当たりの滅菌処理回数を増加させるために、チャンバからの水の排出に必要な時間のさらなる短縮が求められている。

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、チャンバ内の水を迅速に排出できる、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、チャンバと、ヒータと、貯水槽と、給水経路と、一時貯留部と、逆流発生部とを備えている。チャンバは、被滅菌物を収納する。ヒータは、チャンバ内に供給された水を加熱する。貯水槽は、チャンバ内に供給される水を貯留する。給水経路は、貯水槽とチャンバとを接続している。一時貯留部は、給水経路の途中に設けられている。一時貯留部は、貯水槽からチャンバ内に供給される水を一時的に貯留する。逆流発生部は、チャンバから一時貯留部へ水を逆流させる。

上記蒸気滅菌器において好ましくは、逆流発生部は、空気の流れを発生する送風部と、送風部とチャンバとを接続する通気路とを備えている。

上記蒸気滅菌器は、好ましくは、一時貯留部内の水位を検出する水位センサと、蒸気滅菌器の動作を制御する制御部とを備えている。制御部は、一時貯留部へ水が逆流した後の一時貯留部内の貯水量が規定量かどうかを判断する。制御部は、一時貯留部内の貯水量が規定量に満たない場合は、貯水槽の水を一時貯留部に移送し、規定量を満たした後に、一時貯留部の水をチャンバに移送する。制御部は、一時貯留部内の貯水量が規定量を満たす場合は、一時貯留部の水をチャンバに移送する。

本発明の蒸気滅菌器によると、チャンバ内の水を迅速に排出できるので、チャンバからの水の排出に必要な時間を短縮することができる。

本実施の形態の蒸気滅菌器の構成を示す模式図である。 図１に示す補助タンクの上面付近の詳細を示す拡大断面図である。 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。 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の第一の例を示すタイミングチャートである。 排水工程における蒸気滅菌器の各機器の動作を示す模式図である。 給水工程の前半における蒸気滅菌器の各機器の動作を示す模式図である。 給水工程の後半における蒸気滅菌器の各機器の動作を示す模式図である。 排水工程後の補助タンク内の水位に従った給水プロセスの分岐を示す流れ図である。 蒸気滅菌器の各機器の動作の第二の例を示すタイミングチャートである。 蒸気滅菌器の各機器の動作の第三の例を示すタイミングチャートである。

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を備えている。チャンバ１０は、開閉可能な開閉蓋１１を含んでいる。開閉蓋１１は、チャンバ１０の側部に装着されている。開閉蓋１１を開放することにより、チャンバ１０内への被滅菌物の搬出入が可能となる。開閉蓋１１を閉じることにより、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、ヒータ１２が設置されている。ヒータ１２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、開閉蓋１１と対向する内側面には、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、貯水槽２０を備えている。貯水槽２０は、チャンバ１０内に注入される水を貯留する。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とが含まれている。チャンバ１０と貯水槽２０とは、給水経路４０と、排水経路５０と、排気経路７０とによって連通されている。給水経路４０は、貯水槽２０からチャンバ１０へ水を供給するための経路である。排水経路５０は、チャンバ１０から貯水槽２０へ水と水蒸気とを排出するための経路である。排気経路７０は、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ための経路である。

給水経路４０は、給水管４１と、補助タンク３０と、給水管４２とを含んでいる。給水管４１の一端は貯水槽２０内部の液相部２１に連結され、他端は補助タンク３０に連結されている。給水管４１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４１は、貯水槽２０と補助タンク３０とを連通している。

給水管４２の一端は補助タンク３０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４２の一端は、補助タンク３０の底部の取水口に連結されている。給水管４２は、補助タンク３０とチャンバ１０の連結部１７とを連通している。

給水経路４０は、第一電磁弁４３と、第三電磁弁４４とを含んでいる。第一電磁弁４３は、給水管４１の途中に配置されている。第一電磁弁４３は、給水経路４０を開閉する。第一電磁弁４３は、補助タンク３０に対して貯水槽２０側において給水経路４０を開閉する。第一電磁弁４３は、貯水槽２０から補助タンク３０へ水が流れ得る開状態と、貯水槽２０から補助タンク３０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。

第三電磁弁４４は、給水管４２の途中に配置されている。第三電磁弁４４は、給水経路４０を開閉する。第三電磁弁４４は、補助タンク３０に対してチャンバ１０側において給水経路４０を開閉する。第三電磁弁４４は、補助タンク３０からチャンバ１０へ水が流れ得る開状態と、補助タンク３０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。

補助タンク３０は、給水経路４０の途中に設けられている。補助タンク３０の給水側に給水管４１が接続され、補助タンク３０の排水側に給水管４２が接続されている。補助タンク３０は、一時貯留部であり、貯水槽２０からチャンバ１０内に供給される水を、一時的に貯留する。補助タンク３０は、貯水槽２０から給水管４１を経て補助タンク３０へ流入する水を、その内部に定量貯水する。補助タンク３０内に貯留された規定量の水が、給水管４２を経由してチャンバ１０へ流れることにより、チャンバ１０に規定量の水が供給される。

補助タンク３０の内部には、補助タンク３０内の水位を検出する上限水位センサ３４と下限水位センサ３５とが設けられている。上限水位センサ３４と下限水位センサ３５とは、被滅菌物の滅菌処理のために必要な所定量の水が補助タンク３０内に入ったことを検出する。補助タンク３０は、滅菌工程に必要な規定水量よりも大きな容積を有している。

上限水位センサ３４と下限水位センサ３５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、を含んでいる。上限水位センサ３４は、補助タンク３０の上面に取り付けられている。上限水位センサ３４は、補助タンク３０の天井部から下方に突起するように設けられている。下限水位センサ３５は、補助タンク３０の下面に取り付けられている。下限水位センサ３５は、補助タンク３０の底部から上方に突起するように設けられている。

上限水位センサ３４は、補助タンク３０内の水位の上限値を検出する。上限水位センサ３４がオン状態になることにより、補助タンク３０内に規定量の水が貯留されていることが検出される。蒸気滅菌器１は、上限水位センサ３４がオン状態になった時点で補助タンク３０への水の供給が終了するように、制御される。補助タンク３０内の水位が上限水位センサ３４に達したか否かにより、補助タンク３０への給水停止が制御される。下限水位センサ３５は、補助タンク３０内の水位の下限値を検出する。

補助タンク３０内に上限水位センサ３４および下限水位センサ３５が設置されている一方、チャンバ１０内には、チャンバ１０内の水位を検出するためのセンサは設置されていない。

排水経路５０は、排水管５１を含んでいる。排水管５１の一端は、チャンバ１０の底部の連結部１７に連結されている。排水管５１の他端は、貯水槽２０の内部に配置されている。

貯水槽２０の内部において、排水管５１は、液相部２１に配置されたコンデンサ部５５を有している。コンデンサ部５５は、排水管５１が屈曲して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ている。コンデンサ部５５は、貯水槽２０内の液相部２１に水没する排水管５１の管長を増大している。コンデンサ部５５は上記の形状に限られず、たとえば蛇行形状など、排水管５１の管長を増大できる任意の形状を有してもよい。

コンデンサ部５５は、排水管５１の内部を通過する高温の水から貯水槽２０内部の液相部２１に貯留された水への熱伝達を促進し、排水管５１を流れる水の温度を低下させる。これによりコンデンサ部５５は、水が貯水槽２０内に排出されるときの騒音を低減する。コンデンサ部５５は、蒸気滅菌器１の発生する音の大きさを低減する静音機能を有している。

貯水槽２０の内部において、排水管５１は、屈曲部５６を有している。排水管５１は、コンデンサ部５５から上方に立ち上がり、液相部２１から気相部２２にまで亘って延びている。排水管５１は、屈曲部５６において屈曲して、下方に向かって延びている。排水管５１の他端は、液相部２１の液面に向いて配置されている。これにより、排水管５１から貯水槽２０の内部に排出される水または蒸気は、排水管５１の他端から、貯水槽２０内に貯留されている水に向かって流出する。

排水経路５０は、第七電磁弁５２を含んでいる。第七電磁弁５２は、排水管５１の途中に配置されている。第七電磁弁５２は、排水経路５０を開閉する。第七電磁弁５２は、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。

チャンバ１０の底部に設けられた連結部１７には、給水経路４０の給水管４２と、排水経路５０の排水管５１とが連結されている。連結部１７を介して、給水管４２とチャンバ１０の内部空間とが連通し、排水管５１とチャンバ１０の内部空間とが連通し、また給水管４２と排水管５１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。

排気経路７０は、排気管７１を含んでいる。排気管７１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７０は、第六電磁弁７２を含んでいる。第六電磁弁７２は、排気管７１の途中に配置されている。第六電磁弁７２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７０は、滅菌処理のためにチャンバ１０内部に蒸気を充満させるときの、空気と蒸気との混合気の出口となる経路を形成している。排気経路７０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。排気口はたとえば、貯水槽２０の蓋部に形成されている。

蒸気滅菌器１はまた、送風経路６０を備えている。送風経路６０は、エアーポンプ６１と、送風管６２と、送風管６４とを含んでいる。エアーポンプ６１は、空気の流れを発生する送風部としての機能を有している。送風管６２の一端は、エアーポンプ６１に接続されている。エアーポンプ６１は、送風管６２の一端から他端へ向かう方向に空気を移送する。

送風管６２と送風管６４とは、接続部分６３を介して、互いに連通している。送風管６２の他端は、接続部分６３に接続されている。送風管６４の一端は、接続部分６３に接続されている。送風管６４の他端は、貯水槽２０の気相部２２に接続されている。

送風経路６０は、第四電磁弁６５と、第二電磁弁６６とを含んでいる。第四電磁弁６５は、送風管６２の途中に配置されている。第四電磁弁６５は、接続部分６３に対して送風部側において通気路を開閉する。第四電磁弁６５は、エアーポンプ６１から接続部分６３へ気体が流れ得る開状態と、エアーポンプ６１から接続部分６３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。第二電磁弁６６は、送風管６４の途中に配置されている。第二電磁弁６６は、接続部分６３に対して送風部側とは反対側において通気路を開閉する。第二電磁弁６６は、接続部分６３から貯水槽２０へ気体が流れ得る開状態と、接続部分６３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。

送風経路６０は、送風管６７と、第五電磁弁６８とを含んでいる。送風管６７の一端は、チャンバ１０に接続されている。送風管６７の他端は、送風管６２の途中に接続されている。送風管６７は、送風管６２から分岐している。送風管６７は、チャンバ１０に接続された一端と、送風管６２に接続された他端とを有している。送風管６７は、接続部分６３よりも空気の流れの上流側において、送風管６２に接続されている。送風管６７は、第四電磁弁６５よりも空気の流れの上流側において、送風管６２に連結されている。送風管６２と送風管６７とにより、エアーポンプ６１とチャンバ１０とが互いに連通している。

第五電磁弁６８は、送風管６７の途中に配置されている。第五電磁弁６８は、エアーポンプ６１からチャンバ１０へ気体が流れ得る開状態と、エアーポンプ６１からチャンバ１０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。

蒸気滅菌器１が通常に動作しているとき、送風管６２に設けられた第四電磁弁６５と、送風管６７に設けられた第五電磁弁６８とは、両方が開くことはなく、いずれか一方のみが開かれる。第四電磁弁６５が開いているとき、第五電磁弁６８は閉じられている。このときエアーポンプ６１からの空気は、送風管６２を通過して流れる。第五電磁弁６８が開いているとき、第四電磁弁６５は閉じられている。このときエアーポンプ６１からの空気は、送風管６７を通過して流れる。第四電磁弁６５と第五電磁弁６８とは、エアーポンプ６１から発生した空気が送風管６２と送風管６７とのどちらを流れるかを選択する選択部を構成している。

送風経路６０は、送風管６７を経由して、チャンバ１０の内部に空気を送り込む。チャンバ１０内に空気が送り込まれると、チャンバ１０内に残留している水または水蒸気は、送り込まれた空気の圧力により、チャンバ１０外へ排出される。

送風管６２と送風管６４とを連結している接続部分６３は、補助タンク３０の上面に設けられている。図２は、図１に示す補助タンク３０の上面３０１付近の詳細を示す拡大断面図である。図２に示すように、接続部分６３は、Ｔ字状の形状を有している。接続部分６３は、管状の横部分６３１と、管状の縦部分６３２とを有している。縦部分６３２は、横部分６３１の途中に連結されている。中空の横部分６３１の内部空間と、中空の縦部分６３２の内部空間とは、互いに連通している。

接続部分６３の形成するＴ字形状の横部分６３１の一端に、送風管６２が連結されている。接続部分６３の形成するＴ字形状の横部分６３１の他端に、送風管６４が連結されている。横部分６３１を介在させて、送風管６２と送風管６４との内部空間が、互いに連通している。

接続部分６３の形成するＴ字形状の縦部分６３２は、補助タンク３０の上面３０１に連結されている。接続部分６３は、補助タンク３０と一体化されるように、縦部分６３２が補助タンク３０の上面３０１に固定されている。中空の補助タンク３０の上面３０１に、上面３０１を厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、接続部分６３の縦部分６３２が当該貫通孔に挿通されている。

補助タンク３０の内部空間と、縦部分６３２の内部の経路とは、互いに連通している。接続部分６３を介在させて、送風管６２と補助タンク３０の内部空間とが連通し、送風管６４と補助タンク３０の内部空間とが連通している。

接続部分６３の横部分６３１の内部空間の、空気が流れる方向に直交する断面積は、送風管６２の断面積より小さく、かつ送風管６４の断面積よりも小さい。横部分６３１を小径に形成して、横部分６３１の断面積を送風管６２および送風管６４の断面積と比較して小さくすることにより、送風管６２および送風管６４を流れる空気の流速よりも、横部分６３１を流れる空気の流速が増大している。

図３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３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８０を備えている。制御部８０は、温度センサ１６、下限水位センサ３５および上限水位センサ３４に電気的に接続されている。制御部８０は、温度センサ１６からチャンバ１０の内部の温度に係る検出値の入力を受ける。制御部８０は、下限水位センサ３５および上限水位センサ３４から、補助タンク３０の内部の貯水量に係る検出値の入力を受ける。

制御部８０はまた、入力部８１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８１から制御部８０に入力する。

制御部８０は、蒸気滅菌器１の各制御ステップに対応して、ヒータ１２、第一電磁弁４３、第二電磁弁６６、第三電磁弁４４、第四電磁弁６５、第五電磁弁６８、第六電磁弁７２、第七電磁弁５２およびエアーポンプ６１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８０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。

以上の構成を備えている蒸気滅菌器１の動作について、以下に説明する。図４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は、蒸気滅菌器の各機器の動作の第一の例を示すタイミングチャートである。図４に示す流れ図、および図５に示すタイミングチャートに従って、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。蒸気滅菌器１を電源オフから電源オンに切り換えることにより、図５に示すように、第六電磁弁７２がオンになる。本実施の形態において、第一〜第七電磁弁はいずれも、オフ（非通電）状態で閉状態を保ち、オン（通電）状態で開く、常時閉仕様の電磁弁である。

貯水槽２０の気相部２２は、上述した通り排気口を介して外部空間と連通しているため、大気圧に保たれている。第六電磁弁７２を開くことにより、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７０を介して互いに連通する。これにより、チャンバ１０の内部空間が、気相部２２と同じ大気圧に調整される。チャンバ１０の内部空間と貯水槽２０内の気相部２２とが連通することで、チャンバ１０内の空気圧と外気圧とが一定にされる。これにより、チャンバ１０の開閉蓋１１を容易に開閉できるようになる。

次に工程（Ｓ２０）において、チャンバ１０から水を排出する動作が行なわれる。図５に示すように、排水工程では、第六電磁弁７２がオンからオフに切り換わる。第二電磁弁６６、第三電磁弁４４および第五電磁弁６８は、オフからオンに切り換わる。第一電磁弁４３、第四電磁弁６５および第七電磁弁５２はオフのままにされる。これにより、第一電磁弁４３、第四電磁弁６５、第六電磁弁７２、および第七電磁弁５２が閉状態とされ、第二電磁弁６６、第三電磁弁４４および第五電磁弁６８が開状態とされる。

このように各電磁弁の開閉が設定された状態で、エアーポンプ６１が起動して空気の流れが発生することにより、チャンバ１０から排水する動作が行なわれる。

図６は、排水工程における蒸気滅菌器１の各機器の動作を示す模式図である。上述したように各電磁弁の開閉が設定される結果、送風管６２が閉塞され、送風管６７が開放される。エアーポンプ６１で発生した空気の流れは、送風管６７を経由して、チャンバ１０へ流れる。チャンバ１０の内部空間へ外部から空気が送られることにより、チャンバ１０内の圧力が上昇する。チャンバ１０の内圧を陽圧にすることによって、チャンバ１０内に存在する水がチャンバ１０外へ押し出されてチャンバ１０から排出され、チャンバ１０から排水される。

チャンバ１０の連結部１７に連結された給水管４２と排水管５１とのうち、排水管５１に設けられた第七電磁弁５２は閉状態であり、給水管４２に設けられた第三電磁弁４４は開状態である。そのため、チャンバ１０から排出された水は、給水管４２を経由して、補助タンク３０へ移送される。このとき、チャンバ１０から補助タンク３０への水の逆流が発生している。

補助タンク３０の上面に設けられた接続部分６３と貯水槽２０とは、送風管６４を介して連結している。送風管６４に設けられた第二電磁弁６６は、開状態である。チャンバ１０から補助タンク３０へ流入した空気は、送風管６４および貯水槽２０を経由して、外部へ排出される。貯水槽２０の気相部２２の内圧は大気圧であり、補助タンク３０内の圧力は、ほぼ大気圧に保たれる。補助タンク３０の内圧上昇が抑制されるので、チャンバ１０から補助タンク３０へ向かう水および空気の流れが補助タンク３０の内圧によって妨げられることがない。そのため、チャンバ１０から効率よく排水することができる。

チャンバ１０から水を排出する動作を一定時間継続した後、図５に示すように、第二電磁弁６６、第三電磁弁４４および第五電磁弁６８を閉じ、エアーポンプ６１を停止する。

次に、図４に示す工程（Ｓ３０）において、チャンバ１０への給水が行なわれる。図５に示すように、給水工程の前半では、第一電磁弁４３、第二電磁弁６６および第四電磁弁６５がオフからオンに切り換わる。第三電磁弁４４、第五電磁弁６８、第六電磁弁７２および第七電磁弁５２はオフのままにされる。これにより、第三電磁弁４４、第五電磁弁６８、第六電磁弁７２および第七電磁弁５２が閉状態とされ、第一電磁弁４３、第二電磁弁６６および第四電磁弁６５が開状態とされる。

このように各電磁弁の開閉が設定された状態で、エアーポンプ６１が起動して、エアーポンプ６１から貯水槽２０へ向かう空気の流れが発生することにより、貯水槽２０から補助タンク３０への給水が行なわれる。

図７は、給水工程の前半における蒸気滅菌器１の各機器の動作を示す模式図である。上述したように各電磁弁の開閉が設定される結果、送風管６７が閉塞され、送風管６２が開放される。エアーポンプ６１で発生した空気の流れは、送風管６２、接続部分６３および送風管６４を経由して、貯水槽２０へ流れる。

図２を併せて参照して、接続部分６３の横部分６３１を通過して送風管６２から送風管６４へ向かう空気の流れが発生する。ベルヌーイの定理から、横部分６３１における圧力は、縦部分６３２および補助タンク３０の内部の圧力よりも低くなる。これによりベンチュリ効果が発生し、補助タンク３０内の空気が、接続部分６３から補助タンク３０外へ吸い出される。補助タンク３０から吸い出された空気は、接続部分６３および送風管６４を経由して、貯水槽２０へ抜ける。

補助タンク３０から空気が流出した結果、補助タンク３０の内圧は、大気圧よりも低くなる。貯水槽２０の気相部２２は外部空間と連通しているため、補助タンク３０の内圧は、貯水槽２０の気相部２２の内圧よりも低くなる。エアーポンプ６１が貯水槽２０に給気するのに伴い、補助タンク３０内が陰圧となる。貯水槽２０と補助タンク３０との内圧が相対的に異なり、圧力差が生じる。その結果、貯水槽２０の液相部２１に貯留されている水が、給水管４１を経由して、補助タンク３０に移送される。このようにして、貯水槽２０から補助タンク３０への給水が行なわれる。

図５に示すように、補助タンク３０に設けられた下限水位センサ３５がオンになることで、補助タンク３０への給水が開始されたことが確認される。

補助タンク３０に設けられた上限水位センサ３４がオンになり、補助タンク３０内に規定量の水が給水されたことが確認されるまで、貯水槽２０から補助タンク３０への給水が継続される。補助タンク３０内の下限水位センサ３５の先端のセンサ部が水没し、次に上限水位センサ３４の先端のセンサ部が水没すれば、補助タンク３０への給水は完了する。上限水位センサ３４のオフからオンへの切り換わりが確認された後、第一電磁弁４３、第二電磁弁６６および第四電磁弁６５を閉じ、エアーポンプ６１を停止する。これにより、補助タンク３０への規定水量の給水が完了する。

続いて、図５に示すように、給水工程の後半では、第三電磁弁４４、第四電磁弁６５および第六電磁弁７２が、オフからオンに切り換わる。第一電磁弁４３、第二電磁弁６６、第五電磁弁６８および第七電磁弁５２は、オフのままにされる。これにより、第三電磁弁４４、第四電磁弁６５および第六電磁弁７２が開状態とされ、第一電磁弁４３、第二電磁弁６６、第五電磁弁６８および第七電磁弁５２が閉状態とされる。

このように各電磁弁の開閉が設定された状態で、エアーポンプ６１が起動して、エアーポンプ６１から補助タンク３０へ向かう空気の流れが発生することにより、補助タンク３０からチャンバ１０への給水が行なわれる。

図８は、給水工程の後半における蒸気滅菌器１の各機器の動作を示す模式図である。上述したように各電磁弁の開閉が設定される結果、送風管６７が閉塞され、送風管６２が開放され、送風管６４が閉塞される。エアーポンプ６１で発生した空気の流れは、送風管６２を経由して、接続部分６３へ至る。送風管６４が閉塞されているために、空気は、接続部分６３を経由して、補助タンク３０へ流れる。

補助タンク３０の内部空間へ外部から空気が送られることにより、補助タンク３０内の圧力が上昇する。補助タンク３０の内圧を陽圧にすることによって、補助タンク３０内に貯留されている水が、補助タンク３０外へ押し出され、給水管４２を経由して、チャンバ１０に移送される。このようにして、補助タンク３０からチャンバ１０への給水が行なわれる。

図５に示すように、補助タンク３０に設けられた下限水位センサ３５がオフになり、補助タンク３０から規定量の水が排出されたことが確認されるまで、補助タンク３０からチャンバ１０への給水が継続される。下限水位センサ３５のオンからオフへの切り換わりが確認された後、第三電磁弁４４および第四電磁弁６５を閉じ、エアーポンプ６１を停止する。これにより、チャンバ１０への規定水量の給水が完了する。なお図５に示すように、第六電磁弁７２は、開状態に維持される。

次に、図４に示すように、給水工程（Ｓ３０）の完了後、工程（Ｓ４０）において、チャンバ１０内が加熱される。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、蒸気が発生する。同時に載置台１３に載置された被滅菌物も加熱される。

工程（Ｓ４０）の加熱工程の開始時には、排気経路７０の第六電磁弁７２が依然として開状態に保たれている。そのため、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７０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すことにより、チャンバ１０内の空気と水蒸気とが置換され、チャンバ１０内が水蒸気で充満される。

チャンバ１０内に残留した空気と水蒸気との混合気は、排気経路７０を経由して、貯水槽２０内の気相部２２に放出される。貯水槽２０には上述した排気口が形成されており、気相部２２の圧力は大気圧に保たれている。そのため、チャンバ１０からの水および水蒸気の混合気の排出が貯水槽２０の内圧によって妨げられることはない。

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９９℃（すなわち、水の沸点（１００℃）よりも１℃低い温度）になったことを温度センサ１６により検出するまで、チャンバ１０内の空気と水蒸気との置換を継続する。チャンバ１０内温度が９９℃になった後、第六電磁弁７２が閉じられ、チャンバ１０が密閉される。第六電磁弁７２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。

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内の加熱が継続される。

チャンバ１０内が所定の滅菌処理のための必要温度に到達すると、次に工程（Ｓ５０）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。ヒータ１２は、工程（Ｓ５０）で所定時間が経過した後、オフされる。滅菌処理の実行中、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、温度センサ１６を用いてチャンバ１０内の温度が監視される。

工程（Ｓ５０）で滅菌処理が終了した後、次に工程（Ｓ６０）において、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。

図５に示すように、第七電磁弁５２がオフからオンに切り換わる。他の電磁弁はオフのままにされる。これにより、第七電磁弁５２が開状態とされ、他の電磁弁が閉状態とされる。このように各電磁弁の開閉が設定される結果、チャンバ１０内の蒸気圧によって高温の水および水蒸気がチャンバ１０から押し出され、排水経路５０を経由して、貯水槽２０内に排出される。

排水管５１がコンデンサ部５５を有しており、コンデンサ部５５を経由して流れる高温の水および水蒸気が貯水槽２０の液相部２１に貯留された水で冷却される。これにより、貯水槽２０内に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。貯水槽２０内部に設けられた排水管５１の端部は、気相部２２に配置されており、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。そのため、チャンバ１０の内圧が十分低下した後にも、貯水槽２０から排水経路５０を経由してチャンバ１０へ水が逆流することはない。

工程（Ｓ６０）で所定時間が経過することで、排蒸が完了したと判断され、第七電磁弁５２がオフされる。

次に工程（Ｓ７０）において、チャンバ１０内の乾燥を行なう。図５に示すように、排蒸工程（Ｓ６０）完了時に、チャンバ１０内のヒータ１２をオンにする。このとき同時に、第五電磁弁６８および第六電磁弁７２を開くとともにエアーポンプ６１を起動し、送風管６７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、チャンバ１０内の乾燥が所定の時間行なわれる。

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ことにより、チャンバ１０内に残留する水蒸気が、排気経路７０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の内部に常圧の空気を送り込むことにより、排蒸工程時と比較してチャンバ１０の内圧が下げられる。

設定された乾燥時間を経過した後に、第五電磁弁６８が閉じられ、ヒータ１２およびエアーポンプ６１が停止される。これにより、工程（Ｓ８０）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とを連通する第六電磁弁７２のみ開いている。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６を参照して説明した通り、チャンバ１０から水を排出する動作において、チャンバ１０内に存在する水は、給水管４２を経由して、補助タンク３０へ逆流する。図５に示す第一の例のタイミングチャートでは、排水工程中、補助タンク３０に設けられた下限水位センサ３５はオフのままである。第一の例では、蒸気滅菌器１の電源をオンにしたときに、チャンバ１０内に水が存在しておらず、そのため、チャンバ１０から補助タンク３０へ向く空気の流れを形成しても、水が補助タンク３０へ流れることはない。

一方、一旦チャンバ１０への給水を開始した後に、たとえば被滅菌物を追加でチャンバ１０内に入れるために一時停止した場合など、チャンバ１０内に水が存在する状態で一連の滅菌処理が開始される場合がある。この場合、チャンバ１０から排出された水を補助タンク３０へ流すことにより、給水工程の時間短縮が可能になる。以下、滅菌処理の開始時にチャンバ１０内に水が存在する場合の例について、詳細に説明する。

図９は、排水工程後の補助タンク３０内の水位に従った給水プロセスの分岐を示す流れ図である。補助タンク３０内の水位は、補助タンク３０に設けられた上限水位センサ３４および下限水位センサ３５によって、検出される。図９には、給水工程における、補助タンク３０内の水位に基づいて補助タンク３０への給水およびチャンバ１０への給水が行なわれるプロセスが、詳細に示されている。

図９に示すように、チャンバ１０から水を排出する動作が完了する（工程（Ｓ３１））と、次に、補助タンク３０内の水位を検出する（工程（Ｓ３２））。図３に示す制御部８０は、上限水位センサ３４および下限水位センサ３５から、各々の水位センサがオンまたはオフであることを示す検出信号を受ける。制御部８０は、上限水位センサ３４がオンまたはオフである検出結果から、補助タンク３０内に貯留されている水の量が規定量以上であるかどうかを判断する（工程（Ｓ３３））。下限水位センサ３５がオンであるが上限水位センサ３４がオフである場合には、制御部８０は、一定時間待機して、当該一定時間内に上限水位センサ３４がオンに切り換わるかどうかを確認する。

補助タンク３０内の貯水量が規定値に達していないと判断されると、工程（Ｓ３４）に進み、図７を参照して説明した、貯水槽２０から補助タンク３０への水の移送が行なわれる。補助タンク３０内の貯水量が規定値以上であると判断されるまで、工程（Ｓ３２）の補助タンク３０内の水位検出と、工程（Ｓ３３）の補助タンク３０内の貯水量の判断が繰り返される。

補助タンク３０内の貯水量が規定値以上であると判断されると、工程（Ｓ３５）に進み、補助タンク３０に貯留された水が補助タンク３０からチャンバ１０へ移送されて、図８を参照して説明したチャンバ１０への規定量の給水が行なわれる。下限水位センサ３５がオンからオフに切り換わったことを示す検出信号が制御部８０に入力されて、補助タンク３０内の貯水量が下限水位センサ３５で検出可能な量を下回ると、チャンバ１０への給水が完了する（工程（Ｓ３６））。

図１０は、蒸気滅菌器１の各機器の動作の第二の例を示すタイミングチャートである。図１０には、蒸気滅菌器１が起動されたときに、チャンバ１０内に規定量よりも少ない量の水が存在する状態である例が示されている。

図５に示す第一の例のタイミングチャートでは、チャンバ１０から水を排出する動作中、補助タンク３０に設けられた下限水位センサ３５はオフのままである。これに対し、図１０に示す第二の例では、チャンバ１０から水を排出する動作中に、下限水位センサ３５がオフからオンに切り換わる。チャンバ１０から水を排出する動作の完了時に、下限水位センサ３５がオン、上限水位センサ３４がオフの状態である。

続いて、補助タンク３０への給水が行なわれる。図７を参照して説明したように、貯水槽２０と補助タンク３０との圧力差を生じさせることにより、貯水槽２０から補助タンク３０への給水が行なわれる。上限水位センサ３４がオフからオンに切り換わり、補助タンク３０内に規定量の貯水がされたことが確認されるまで、貯水槽２０から補助タンク３０への給水が継続される。

上限水位センサ３４の先端のセンサ部が水没し、上限水位センサ３４がオフからオンに切り換わったことを示す検出信号が制御部８０に入力されると、補助タンク３０内に規定水量の貯水がされたと判断されて、貯水槽２０から補助タンク３０への給水が完了する。

図１０に示す第二の例では、補助タンク３０への給水より前の、チャンバ１０からの排水において、チャンバ１０内に存在していた水が補助タンク３０内に移送される。貯水槽２０から補助タンク３０への給水を開始するときに、下限水位センサ３５は既にオンの状態であり、補助タンク３０内に規定量よりは少ないもののある程度の量の水が存在している。これにより、補助タンク３０内に規定量の水を貯留するために貯水槽２０から補助タンク３０への移送が必要な水の量が、図５に示す第１の例と比較して、小さくなっている。よって、補助タンク３０内に規定量の貯水をするために必要な時間を短縮できるので、チャンバ１０への規定水量の給水のための所要時間を短縮することができる。

図１１は、蒸気滅菌器１の各機器の動作の第三の例を示すタイミングチャートである。図１１には、蒸気滅菌器１が起動されたときに、チャンバ１０内に規定量の水が存在する状態である例が示されている。

図１１に示す第三の例では、チャンバ１０から水を排出する動作中に、下限水位センサ３５と上限水位センサ３４との両方がオフからオンに切り換わる。チャンバ１０から水を排出する動作の完了時に、下限水位センサ３５と上限水位センサ３４とが、いずれもオンの状態である。

既に上限水位センサ３４がオンであり、補助タンク３０内に規定水量の貯水がされているために、貯水槽２０から補助タンク３０への給水をする必要はない。そのため、図１１に示す給水工程では、図５において「給水工程の前半」として示した、貯水槽２０から補助タンク３０へ給水するための動作が除かれている。図１１に示す給水工程では、給水工程の開始と同時に、直ちに補助タンク３０からチャンバ１０への給水が行なわれる。図９に示す流れ図を参照すると、第１回目の工程（Ｓ３３）の判断において補助タンク３０内の貯水量が規定値以上であると判断され、そのまま工程（Ｓ３５）に進み、補助タンク３０からチャンバ１０への給水が行なわれる。

図１１に示す第三の例では、チャンバ１０からの排水において、チャンバ１０内に存在していた水が補助タンク３０内に移送される。チャンバ１０からの排水が完了したときに、下限水位センサ３５および上限水位センサ３４の両方が既にオンの状態であり、補助タンク３０内に規定量の水が存在している。これにより、補助タンク３０内に規定量の水を貯留するために貯水槽２０から補助タンク３０への移送は必要なく、補助タンク３０内に規定量の貯水をするための時間が不要になる。貯水槽２０の水を補助タンク３０に移送することなく補助タンク３０内に規定量の水を貯留できるので、補助タンク３０に貯留された水をそのままチャンバ１０へ供給することにより、チャンバ１０への規定水量の給水のための所要時間を短縮することができる。

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内に供給される水を貯留する貯水槽２０と、貯水槽２０とチャンバ１０とを接続する給水経路４０とを備えている。蒸気滅菌器１はまた、補助タンク３０を備えている。補助タンク３０は、給水経路４０の途中に設けられている。補助タンク３０は、貯水槽２０からチャンバ１０内に供給される水を一時的に貯留する、一時貯留部としての機能を有している。蒸気滅菌器１はさらに、チャンバ１０から補助タンク３０へ水を逆流させる逆流発生部を備えている。

被滅菌物の滅菌処理を開始する際に、前回の処理開始後に一時停止した場合など、チャンバ１０内に水が存在している場合がある。チャンバ１０内の過剰な貯水が被滅菌物の水濡れまたはチャンバ１０内の乾燥不良などを発生させる事態を確実に回避するために、チャンバ１０への給水に先立って、チャンバ１０から水を排出して、チャンバ１０内に水が存在しない空の状態にする必要がある。チャンバ１０から排出された水を、逆流発生部を使用して補助タンク３０へ流すことにより、貯水槽２０にまで水を流す必要がなくなる。したがって、チャンバ１０の排水に必要な時間を短縮することができる。

また、チャンバ１０から排出された水を補助タンク３０へ逆流させ、補助タンク３０にチャンバ１０から排出された水を貯留しておくことで、給水工程において補助タンク３０内に規定量の水を貯水するための所要時間を短縮できる。より短い時間で補助タンク３０内に規定量の水を貯め、貯まった水を補助タンク３０からチャンバ１０へ供給することにより、チャンバ１０へ規定量の水を供給するための所要時間を、短縮することができる。したがって、給水工程の時間短縮が可能になる。

また、本実施の形態の蒸気滅菌器１は、エアーポンプ６１と、送風管６２と、送風管６７とを備えている。エアーポンプ６１は、空気の流れを発生する送風部としての機能を有している。送風管６７は、送風管６２と、チャンバ１０とを接続している。送風管６２と送風管６７とは、エアーポンプ６１とチャンバ１０とを接続する通気路としての機能を有している。

エアーポンプ６１で発生した空気の流れは、通気路を経由してチャンバ１０内へ流れる。エアーポンプ６１は、チャンバ１０への給気のために使用される。チャンバ１０から補助タンク３０へ水を逆流させるとき、チャンバ１０へ給気してチャンバ１０内を陽圧にすることで、補助タンク３０への水の逆流が容易に可能になる。これにより、簡単な構成で、チャンバ１０から補助タンク３０へ水を逆流させる逆流発生部を実現することができる。

従来より、蒸気滅菌器１は、チャンバ１０内を乾燥させるためにチャンバ１０に流入する空気の流れを発生する、エアーポンプなどの送風部を備えている。従来より蒸気滅菌器１に備わっているエアーポンプ６１を、チャンバ１０から補助タンク３０への水の逆流のために使用する構成とすることで、より簡単な構成かつ低コストな蒸気滅菌器１を実現することができる。

また、本実施の形態の蒸気滅菌器１は、補助タンク３０内の水位を検出する上限水位センサ３４および下限水位センサ３５と、蒸気滅菌器１の動作を制御する制御部８０とを備えている。制御部８０は、補助タンク３０へ水が逆流した後の補助タンク３０内の貯水量が規定量かどうかを判断する。制御部８０は、補助タンク３０内の貯水量が規定量に満たない場合は、貯水槽２０の水を補助タンク３０に移送し、規定量を満たした後に補助タンク３０内の水をチャンバ１０に移送する。制御部８０は、補助タンク３０内の貯水量が規定量を満たす場合は、補助タンク３０の水をチャンバ１０に移送する。

補助タンク３０へ水が逆流した後の補助タンク３０内の貯水量が規定量に満たない場合は、貯水槽２０から補助タンク３０への給水を行なうことにより、補助タンク３０の内部に定量の水を貯水できる。補助タンク３０内に貯水された定量の水をチャンバ１０へ給水することにより、チャンバ１０への給水量を一定にできるので、給水完了後にチャンバ１０内に存在する水の量を、滅菌処理のために最適な量に保つことができる。

補助タンク３０へ水が逆流した後の補助タンク３０内の貯水量が規定量を満たす場合は、貯水槽２０から補助タンク３０への水の移送を省略することができる。チャンバ１０から補助タンク３０への水の逆流によって補助タンク３０内に貯まった水が、直ちに補助タンク３０からチャンバ１０へ供給される。これにより、チャンバ１０へ規定量の水を供給するための所要時間を、短縮することができる。したがって、給水工程の時間短縮が可能になる。

チャンバ１０に供給される水の量を補助タンク３０で検出する構成としたため、チャンバ１０内に、チャンバ１０内の水位を検出するためのセンサを設置する必要がない。補助タンク３０内に設けられた上限水位センサ３４および下限水位センサ３５は、滅菌工程中にも高温高圧の蒸気に曝されることがないため、センサ表面への不純物の付着が抑制される。したがって、チャンバ１０内の水位センサが水位を誤検出する事態が発生しないので、蒸気滅菌器１のより安定した運転が可能になる。また、水位センサの定期的な清掃は必要なく、より使い勝手の良い蒸気滅菌器１を実現することができる。

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、１１ 開閉蓋、１２ ヒータ、１３ 載置台、１６ 温度センサ、１７ 連結部、２０ 貯水槽、２１ 液相部、２２ 気相部、３０ 補助タンク、３４ 上限水位センサ、３５ 下限水位センサ、４０ 給水経路、４１，４２ 給水管、４３ 第一電磁弁、４４ 第三電磁弁、５０ 排水経路、５１ 排水管、５２ 第七電磁弁、５５ コンデンサ部、５６ 屈曲部、６０ 送風経路、６１ エアーポンプ、６２，６４，６７ 送風管、６３ 接続部分、６５ 第四電磁弁、６６ 第二電磁弁、６８ 第五電磁弁、７０ 排気経路、７１ 排気管、７２ 第六電磁弁、８０ 制御部、８１ 入力部、３０１ 上面、６３１ 横部分、６３２ 縦部分。

Claims (2)

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、
   前記チャンバ内に供給される水を貯留する貯水槽と、
   前記貯水槽と前記チャンバとを接続する給水経路と、
   前記給水経路の途中に設けられ、前記貯水槽から前記チャンバ内に供給される水を一時的に貯留する一時貯留部と、
   前記チャンバから前記一時貯留部へ水を逆流させる逆流発生部とを備える、蒸気滅菌器において、
   前記一時貯留部内の水位を検出する水位センサと、
   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、前記一時貯留部へ水が逆流した後の前記一時貯留部内の貯水量が規定量かどうかを判断し、規定量に満たない場合は前記貯水槽の水を前記一時貯留部に移送し規定量を満たした後に前記一時貯留部の水を前記チャンバに移送し、規定量を満たす場合は前記一時貯留部の水を前記チャンバに移送する、蒸気滅菌器。
2. 前記逆流発生部は、空気の流れを発生する送風部と、前記送風部と前記チャンバとを接続する通気路とを備える、請求項１に記載の蒸気滅菌器。

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