JPH04503912A - ベーパ加熱チャンバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ベーパ加熱チャンバを提供する加熱装置に関するものである。本発明 は、少量（２ｋｇ以下）の加工品（例えば、歯医者又は外科医の道具）を急速に 滅菌し得る大気圧力滅菌装置に関するが、これにのみ限定されるものではなく、 又一般的な加熱用途（例えば、プラスチック物品の硬化又はベーパ相のはんだ付 け）にも適用することが出来る。

１００℃以上の（例えば、１５０℃）の沸点を有する液体ベーパで充填されたチ ャンバ内にて小さい物品を滅菌するため、加熱段階中、チャンバの下方領域内を 形成する電気的に加熱されたリザーバ内で沸点まで加熱し、ベーパ内での十分な 滞留時間の後、滅菌を行い、凝縮又は冷却段階中、リザーバ内に凝縮して戻し、 チャンバをベーパ無しの状態とすることが公知である。このように作用する適用 例の一例は、英国特許第２１６０７７２号に記載されている。

滅菌温度まで加熱し、安全な取り扱い温度に戻るまでの最も速い再循環の場合、 加熱及び凝縮段階は双方とも可能な限り短いことを必要とする。凝縮段階中、チ ャンバは空気によって外部から冷却され、この段階状態の時間を短縮することが 公知であるが、加工品又はトレー或はこれらを支持するために使用されるその他 の台の上に液体凝縮物が残らないようにすることが重要である。加熱液体を推奨 される安全な作用温度以上の温度まで加熱することとなる高温箇所がヒータに生 ずる虞れがあるにも拘わらず、投入ヒータを液体中に直接配置し、加熱段階の時 間を短縮することが公知である。

その間に加熱液体の容積を画成する離間した内壁及び外壁を有する滅菌装置内の 液体を加熱するリザーバを使用することが公知である（例えば英国特許第３５３ ８３２号を参照）。

発明の概要 本発明によれば、ベーパ加熱チャンバと、蒸発可能な加熱液体を保持し得るよう にしたリザーバと、液体を蒸発させると共にベーパをチャンバに供給する液体を 加熱する手段とを備える加熱装置（特に滅菌装置）にして、リザーバがその間に 液体を加熱する容積を画成する離間した内壁及び外壁を有する加熱装置において 、内壁及び外壁の一方が加熱段階中、液体を加熱するために使用され、該壁の他 方が凝縮段階中、“　液体を冷却するために使用されることを特徴とする加熱装 置が提供される。

両壁は円筒状の壁（例えば円形円筒状の形状）とし、その共通軸線が垂直方向に 伸長するように同心状に取り付けることが好ましい。内壁はチャンバのドーム状 下方壁の伸長部として形成することが望ましく、該ドーム状下方壁はチャンバ伝 達する一方、外壁を利用して熱をリザーバ外に伝達することが出来る。しかし、 実際には、外壁の周囲にバンドヒータを巻くことは液体を加熱し、内壁を冷却自 在な状態に維持することが極めて容易な方法である。空冷が望ましいが、液体冷 却（例えば水を流動させることにより）も排除されるものではない。空冷を採用 する場合、例えば、１つ又は複数のリザーバ壁にフィンを設け、表面被覆又は表 面処理を適用することによりリザーバの適当な壁の熱交換係数を向上させること が望ましい。

空冷を採用する場合、簡単なファンを壁に隣接してチャンバの外側に配置するこ とが出来、ファンからの空気の一部を使用してチャンバ壁を冷却させ、又その空 気の一部を利用してリザーバの一方又は双方の壁を冷却することが出来る。これ ら２つの目的に使用される空気の割合は、凝縮段階中不変とするか、又は凝縮段 階中に達する冷却段階いかんによって変化させることが出来る（例えば、所定の パターンにより）。

凝縮段階に要する時間を更に短縮するため、チャンバ内でベーパを動かすための 手段を設け、高温のベーパと冷却された壁との接触が為されるようにすることが 出来る。回転可能なベーパ撹拌装置（例えばファン羽根）をチャンバ内に配置し てチャンバの外に配置されたモータで駆動することが出来る。

各種の加熱液体を使用することが出来るが、あるハロゲン化有機化合物、特に沸 点１７５℃以下、ベーパ密度が空気の少なくとも１０倍である化合物が特に適し た加熱液体である。

ペルフルオロ過フッ化水素（ＣＩ３Ｆ２２）が特に望ましい。

リザーバの寸法は使用される液体いかんによるが、過フッ化過炭化水素フレオレ ンの場合、４００乃至５００ミリリツトルの容積が満足し得ると考えられる。上 述の容積を充填するためのリザーバの外壁の表面積は３８０ＣＩ１１２程度とし 、リザーバの内壁の表面積は３００ｃｍ”程度とすることが便宜である。外壁の 周囲に巻き付けた２に１１程度のバンドヒータは上述の寸法のリザーバの場合、 安全でかつ迅速に加熱するが、凝縮段階を加熱するため、内壁を強制空気冷却す る場合、１９０℃まで滅菌処理した２ｋｇの加工品を充填するためには、２０分 以下のサイクル時間とすることが可能である。

ステンレン鋼はリザーバ壁を形成することの出来る適当な材料であり、肉厚は１ ｍｍ以下（例えば、約０．５１１１ａｌ）であることが望ましい。

図面の簡単な説明 本発明による加熱装置の一実施例について、以下に添付図面を参照しながら一例 として説明する。

第１図は出入りドアの一部のみを示し、装飾用の外側ケーシングを省略した装置 の概略図、 第２図は第１図の装置の加熱／冷却リザーバの概略図的な拡大断面図、 第３図は第１図の装置に使用される冷却ファンを示す概略図的な断面図である。

好適な実施例の説明 第１図に図示した装置は、後部壁１１、側壁１２，１３、頂部壁１４、底部壁１ ５及び主として出入りドア１６（一部のみ図示）から成る正面壁を有する略規則 的な平行四辺形チャンバ１０を備えている。加熱すべき物品（例えば滅菌処理す べき歯医者の道具）は側壁１２．１３に取り付けたランナに対し摺動して出入り し得るようチャンバ内に配置されたトレー（図示せず）上に配置することが出来 る。

吸気管１７は、頂部壁１４を通じてチャンバ１０の最上方部分と連通し、ベーパ 凝縮面（例えば、ガラスピーズ）を有しており、加熱段階中、空気が管を通って 排出されると、取り込まれた加熱液体の全てのベーパ又は液滴は集められ、チャ ンバ１０に排出されて戻る。管１７は復水器としてのその機能を向上させ得るよ う銅にて形成することが出来る。疑似天井（図示せず）をチャンバ１０の頂部付 近に配置し、ベーパが吸気管１７に入る虞れを軽減することが出来る。

基部壁１５は、主として液体を加熱する環状リザーバ２００円筒状内壁１９の上 端を形成するドーム１８から主として成っている。リザーバ２０の外側円筒壁２ １は電気バンドヒータ２２を支持し、温度感知ヒユーズ２３はその加熱要素と直 列接続されている。

３つの温度センサ２４，２５，２６がチャンバ内に設けられており、これらはＰ ＴＣ（正の温度係数）のサーミスタとすることが望ましい。センサ２４はリザー バ２０内の壁面センサとして機能し、内壁１９の穴内に取り付けられる。センサ ２５により、加熱段階後、チャンバ１０の底部付近の温度が安全な値（例えば５ ０−６０℃）まで降下するまで出入りドア１６を開放することが出来ない。セン サ２６は疑似天井から僅かな下方位置に配置され、該センサは、必要とされる高 温のベーパに接触したときを検出するため、該センサは加熱段階の終了を判断す るために使用される。センサにより記録された温度に基づいて加熱及び凝縮段階 の時間を制御する回路を採用することが出来るが、これは従来の設計とすること が出来、本発明の新規な特徴に関係しないためここでは説明しない。

第３図には、外側遠心空気原動機３１に接合されたファンモータが図示されてい る。加熱段階が完了すると、モータ３０が励起され、空気はバンドヒータの外面 及びチャンバ１０の側壁を越えて伸長する第１の流路、及びドーム１８の下側に 接触し、内壁１９０半径方向内面を経て下方に伸長しかつ装置の下側から出る第 ２の流路内を送られる。２つの流路を“絶縁し、ドーム１８の下側から出る空気 流がチャンバの側部の上を通って流動する空気流と混合しないようにする疑似天 井を設けることが出来る。

図示した装置の作動時、チャンバに加熱すべき物品を装填し、ドア１６を閉じた 後、ヒータ２２を作動させ、リザーバ２０内の４５０乃至５００ｍｎ＋のＣ，３ Ｆ２．（例えばＩＳＯケミカルリミテッド（Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｌｉｍ１ｔｅ ｄ　）の「フルーチック（Ｆ　ｌ　ｕ　ｔ　ｅｃ）ＰＰＩ　ＯＪの登録商標名で 公知の過フッ化炭素液体）の温度をその１９０−１９２℃の沸点まで急速に上昇 させる。発生されたベーパはチャンバｌＯ内で稠密なブランケットとして上昇し 、その内部に支持された物品を包み込む　〔沸点における加圧しないときのｒＦ Ｉｕｔｅｃ　ＰＰ１０」のベーパ密度は約２０（空気に関してである）であり、 これにより該物品の温度は急速にベーパ温度まで上昇すり。加熱段階はブランケ ットは頂部センサ２６に達した後に所定の時間を終了させることが出来、次いで 、ファンモータ３０を作動させることが出来る。このブランケットはベーパがチ ャンバの後部壁及び側壁並びにドーム１８上に凝縮するのに伴って、沈静化し始 める。チャンバ内の物品がベーパのブランケットに包み込まれる時間を制御する ことにより、物品の適正な加熱（例えば滅菌処理）を確実にし、壁１１，１２、 　１３．　１５．　１８．　１．９からの熱の損失速度を制御することで物品に 残液を残すことなく急速に冷却することが出来る（例えば、２０分以内で完全な サイクルを終了する）。

凝縮段階は熱がチャンバから失われるこきを必要とするため、その持続時間はベ ーパをチャンバ内で外方に冷却された壁まで動かすことにより短縮することが出 来る。回転可能なベーパ撹拌装置は第１図に符号２９で図示されており、この装 置はチャンバの外側に配置され、凝縮段階中に作動されるモータ（図示せず）に より駆動することが出来る。便宜な配置は、撹拌装置２９と外部駆動モータ（モ ータ３０とすることが出来る）との間に磁石結合部を使用することである。

このように、凝縮段階中、加熱液体はリザーバ２０まで略完全に戻ることが出来 る。ヒータ２２は滅菌処理する過フッ化炭素に推奨される最大ワット密度を越え ないように設計し、又３５０ｃｍ”程度の加熱面積を有する２ＫＷバンドヒータ はｒＦｌｕｔｅｃ　ＰＰｌ０Ｊの場合、これを十分に達成し得ると考えられる。

ヒータの何れの部分も加熱液体と接触しないということは、稀な欠陥状態の場合 でさえ、ヒユーズ２３が適正に寸法状めされているならば、液体の安全作用温度 を上廻ることはないため一層の進歩を意味する。

上述の特別な設計において、マイクロプロセッサを使用してベーパブランケット を所定の時間、チャンバ１０の頂部に維持することにより、要求されるであろう （例えば滅菌処理時間に関する厚生省等により）全ての規則を満足させる措置を 講することが出来る。マイクロプロセッサを使用して頂部センサ２６を介し閉ル ープ制御装置を作動させることにより、バンドヒータのオン・オフ動作を反復し 、ブラン“ケラトの頂部を略公称位置に維持することが出来る。

本発明は滅菌装置に特に適用可能であるが、本発明に従ってリザーバを使用する ことは、制御された温度、及び選択随意に酸化しない環境が必要とされるその他 の加熱処理の適用例において多くの利点を有している。図示したチャンバと同様 の加熱炉は広範囲の加熱目的に使用することが出来る。このように、プラスチッ ク成形品を硬化させる加熱炉（例えば１３０℃以上の温度にて）又はベーパ段階 のはんだ付けを行なう加熱炉（例えば、典型的に１８０℃乃至２２０℃、の温度 にて）は、リザーバ内のフッ過炭素液体に基づいて効果的に構成することが出来 、この適用例及びその他の加熱適用例にその他の加熱液体を使用することが出来 る。

本発明の利点は次の通りである。

１、市販のバンドヒータを受け入れ得るリザーバ２０を容易に設計することが出 来る。

２、リザーバ２０の容積を縮小させ、滅菌処理ブランケットを形成するのに必要 とされる最小量近くの液体を収容することが出来る。

３、ドア１６を開放したときに露出されるリザーバ内の液体の表面積が小さいた め、蒸発による損失が軽減される。

４、大きい冷却面積から分離した液体を加熱するための大きい表面積を得ること が出来る。

５、より短かい加熱段階の時間が可能である。

６、より短かい凝縮段階の時間が可能である。

７、チャンバ全体を通じて極めて均一な温度を維持することが出来る。

８、チャンバ内の物品に対する極めて迅速な熱伝達が可能である。

９、加熱液体を適正に選択することにより、加熱段階中、酸化しない雰囲気が可 能である。

１０、上述の方法にて加熱しチャンバ内で硬化させたプラスチック材料はより優 れた均質な構造を備える傾向となる。

１１、高温ベーパ内の迅速でかつ効率的なはんだ付けが容易に実現される。

国際調査報告 国際調査報告 ■＝＝ｗ　ｌ１ｍ、＝＝＝＝＝ｅＺ＋＋’：工ば；＝７°１゛−−−ｍ賀屓−゛ °０“１−！−−−Ｐａｍ＋ｎ　ａｉｍ　＋ｓ　１１噌ｈａｍｓ　ｔｍ　＋＋ｗ ｓ−−−ｗｅｅ　ａｍ　＋−轡−＠ｍ−−−＠＠ｌ−陶−。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．物品を工程の加熱段階中、所定の温度まで循環的に加熱し、次に凝縮段階中 、該物品を冷却させる加熱装置にして、チャンバと、蒸発可能な加熱液体を保持 し得るようにしたりザーバと、液体を蒸発させかつペーパをチャンバに供給する ための液体加熱手段とを備え、前記リザーバがその間に液体を加熱する容積を両 成する離間した内壁及び外壁を有する加熱装置において、前記内壁及び外壁の一 方を使用して加熱段階中、液体を加熱する一方、前記壁の他方を使用して凝縮段 階中、液体を冷却させることを特徴とする加熱装置。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の加熱装置にして、前記両壁が円形円筒状の形態で あり、その共通軸線が垂直方向に伸長するように同心状に取り付けられることを 特徴とする加熱装置。
3. ３．請求の範囲第１項又は第２項に記載の加熱装置にして、内壁がチャンバのド ーム状の下方壁の伸長部として形成され、該ドーム状の下方壁がチャンバに向け て凸状であることを特徴とする加熱装置。
4. ４．請求の範囲第１項乃至第３項に記載の加熱装置にして、電気バンドヒータが リザーバの外壁の周囲に巻かれることを特徴とする加熱装置。
5. ５．請求の範囲第１項乃至第４項に記載の加熱装置にして、少なくとも凝縮段階 中、べーバをチャンバ内で動かす手段が設けられることを特徴とする加熱装置。
6. ６．請求の範囲第５項に記載の加熱装置にして、回転可能なペーパ撹拌装置がチ ャンバの上方部分内に設けられることを特徴とする加熱装置。
7. ７．請求の範囲第１項乃至第６項に記載の加熱装置にして、ファンには、チャン バの外側にて空気を流動させ、リザーバの壁の前記他方を冷却させるダクト手段 が設けられることを特徴とする加熱装置。
8. ８．請求の範囲第１項に記載の加熱装置にして、ファンがチャンバの外側に配置 され、前記ファンからの空気流の一部を利用してチャンバ壁を冷却すると共に、 前記空気流の一部を利用してリザーバの一方又は双方の壁を冷却させることを特 徴とする加熱装置。
9. ９．請求の範囲第１項乃至第８項の何れかに記載された加熱装置を備える滅菌装 置にして、環状リザーバ内に１５０℃以上の融点を有するある容積のハロゲン化 有機化合物と、滅菌装置の作動中の加熱段階中、リザーバの一方の壁を通じて前 記容積の液体を加熱する電気的加熱手段と、前記作動の凝縮段階中、リザーバの 少なくとも他方の壁を冷却させる手段とを更に備えることを特徴とする滅菌装置 。
10. １０．請求の範囲第９項に記載の滅菌装置にして、有機化合物が１７５℃以上の 沸点、及び空気の少なくとも１０倍のペーパ密度を有することを特徴とする滅菌 装置。