JPWO2013114539A1 - 蒸気滅菌装置 - Google Patents

Abstract

圧力容器内を真空にする機構として真空ポンプを用いずに行うことができる蒸気滅菌装置を提供する。被滅菌物を収容し、蒸気配管から供給される水蒸気によって滅菌が行われる圧力容器３２と、圧力容器３２に接続され、圧力容器３２内を真空状態とする真空発生手段３４とを具備し、真空発生手段３４は、水エジェクター４８と、外部から供給される供給水を貯留するタンク５０と、タンク５０内の供給水を水エジェクター４８に供給するためのポンプ５２とを有している。

Description

本発明は、被滅菌物を蒸気によって滅菌する蒸気滅菌装置に関する。

病院等においては、治療用の包帯、メス、鉗子、手術着等の滅菌が必要な被滅菌物を滅菌処理する必要がある。このような被滅菌物の滅菌には、被滅菌物を収容する圧力容器を有する蒸気滅菌装置が用いられることが多い。
一般的な蒸気滅菌装置では、圧力容器内に飽和水蒸気を導入して加圧・加熱し、所定の圧力及び温度を一定時間保持することにより被滅菌物を滅菌するように動作する（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されている蒸気滅菌装置では、被滅菌物を収容する滅菌室が内缶及び外缶からなる二重缶構造の圧力容器である。圧力容器の内缶と外缶との間がジャケット部であり、このジャケット部には飽和水蒸気が導入される。ジャケット部に導入された飽和水蒸気によって内缶が加熱される。
また、飽和水蒸気は、内缶の内部にも導入される。内缶は、導入された飽和水蒸気によって所定の圧力に加圧・加熱され、また内缶周囲のジャケット部により所定温度に加熱される。

内缶を飽和水蒸気によって所定圧力・所定温度で一定時間維持することによって内缶に収容された被滅菌物の滅菌が施される。一定時間経過後は、内缶から飽和水蒸気を排出する排気工程が実行される。排気工程によって真空状態となった内缶では、被滅菌物に付着した水分を蒸発させて乾燥させる。
特許文献１に記載されているように、排気工程において内缶の飽和水蒸気を排気するのは、一般的に真空ポンプによって行われる。

なお、真空ポンプによって内缶を排気するのは、排気工程時のみではなく、滅菌を実行する前の予熱工程（コンディショニング工程）時にも行われる。予熱工程では、まず真空ポンプによって内缶を真空状態とした後、ジャケット部から飽和水蒸気を導入して、内缶内部を飽和水蒸気によって大気圧まで上昇させる。そして、真空ポンプを駆動して再度内缶を真空状態とする。この動作を複数回繰り返すことによって、被滅菌物が十分に予熱されると共に、内缶内に残留する空気を水蒸気に置換し、内缶雰囲気を飽和蒸気状態に近づけていく。

特開２０００−１９９４９０号公報

特許文献１に開示されているような従来の蒸気滅菌装置においては、真空ポンプを用いて圧力容器内の排気を行っているが、ポンプ駆動用の電源（ＡＣ２００Ｖ）が別途必要であって設備が大がかりになってしまうと共に、消費電力の削減という要望に応えることができないという課題がある。

そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、圧力容器内を真空にする機構として真空ポンプを用いずに行うことができる蒸気滅菌装置を提供することにある。

本発明にかかる蒸気滅菌装置によれば、被滅菌物を収容し、蒸気配管から供給される水蒸気によって滅菌が行われる圧力容器と、該圧力容器に接続され、圧力容器内を真空状態とする真空発生手段とを具備し、該真空発生手段は、水エジェクターと、外部から供給される供給水を貯留するタンクと、該タンク内の供給水を前記水エジェクターに供給するためのポンプとを有していることを特徴としている。
この構成を採用することによって、圧力容器内を真空にするために水エジェクターを用いることによって、真空発生手段用の電源を別途設けることが必要無く、設備を小型化できるとともに、消費電力削減にも寄与する。

また、前記タンクは、タンク内の温度を検出する温度センサが設けられ、前記圧力容器からの排気・排水が導入されるように、圧力容器からの排気・排水系統が接続され、圧力容器からの排気及び排水の導入によって、前記温度センサが検出した温度が圧力容器からの排気及び排水の導入によって予め設定された閾値よりも高いことが検出された場合には、前記外部からの供給水を導入するように制御する制御弁が設けられていることを特徴としてもよい。
従来の蒸気滅菌装置では、真空ポンプによって圧力容器内から排出した排気・排水は高温となるため、専用の排水設備が必要となっておりイニシャルコストがかさんでしまっており、且つ特に排気・排水を冷却しようとする場合には、水冷式の設備を設けると大量の水が必要となるため、ランニングコストもかさんでしまっていた。しかし、このような構成を採用することによって、水エジェクターへ供給する水のタンクと、圧力容器からの排水のタンクを共有することができ、専用の排水設備を必要とせずに排水の冷却ができ、イニシャルコストの削減ができる。また、圧力容器からの排気・排水の冷却と、水エジェクターへ供給する水の温度制御を1つのタンク内で同時に行うことができるので、水の使用量を削減することができ、ランニングコストの削減もできる。このように、この構成によれば、高温の排気・排水の処理をコストをかけずに行うことができる。

また、前記タンクに外部からの供給水を供給する管は、前記圧力容器からの排気・排水系統の配管に接続されていることを特徴としてもよい。
すなわち、圧力容器から排気・排水のうち、内缶からの蒸気を水が貯留したタンク内へ排気する際に、タンク内で蒸気が急激に凝縮するために水撃作用（ウォーターハンマー）が発生し、騒音や振動が発生する。しかし、内缶からの排気に用いられる水エジェクターの吐出側に給水回路を接続する、上記構成を採用することによって、排気動作においては、強制的に給水動作をすることとなり、配管内で排気蒸気の凝縮を行うことで、水撃作用の防止が可能である。

また、前記水エジェクターの圧力容器側には、圧力容器からの排気中の水蒸気を凝縮させるための凝縮手段が設けられていることを特徴としてもよい。
一般的に水エジェクターによる排気は、真空ポンプによる排気よりも時間がかかる。しかし、水エジェクターの一次側において凝縮手段を設けて排気中の水蒸気を凝縮させることによって、排気速度及び真空到達度を高めることができる。

さらに、前記圧力容器には、開口部を開閉する扉が設けられ、前記圧力容器の開口部の周縁には、前記扉の閉塞時に扉の内面に当接するパッキンが設けられ、前記扉の閉塞時には、パッキンを前記蒸気配管からの蒸気によって扉の内面に押動させるように、パッキン内側に蒸気配管が分岐されて配置されていることを特徴としてもよい。
従来の蒸気滅菌装置においては、パッキンの駆動を圧縮空気で行っていることが一般的であったが、パッキンから駆動用の圧縮空気が圧力容器内にわずかでも漏れてしまうと滅菌不良となってしまうおそれがあった。しかし、この構成によれば、パッキンから水蒸気がわずかでも圧力容器内に漏れてしまうようなことがあっても、滅菌剤と同じ水蒸気であるので滅菌不良とはならない。

本発明の蒸気滅菌装置によれば、圧力容器内を真空にする機構として真空ポンプを用いずに水エジェクターによって行うので、真空発生手段用の電源を別途設けることが必要無く、設備を小型化できるとともに、消費電力削減にも寄与する。

蒸気滅菌装置の第１の実施形態の略線図である。 水エジェクターの構成を示す説明図である。 圧力缶体の開口部付近の構成を示す説明図である。 蒸気滅菌装置の第２の実施形態の略線図である。

以下、図面に基づいて本実施形態に係る蒸気滅菌装置について説明する。
図１は、蒸気滅菌装置の構成を示す略線図である。
蒸気滅菌装置３０は、被滅菌物を収容する圧力容器３２と、圧力容器３２に接続され、圧力容器３２内を真空状態とする真空発生手段３４とを備えている。

圧力容器３２は、内缶３５と外缶３６とを有する二重缶構造となっており、内缶３５と外缶３６との間の隙間がジャケット部３８である。内缶３５内に、例えば、包帯、メス、鉗子又は手術着等の被滅菌物が収容される。ジャケット部３８には、後述する飽和水蒸気が導入され、内缶３５を所定温度となるように加熱させ、その温度を保持させることができる。

ジャケット部３８には、蒸気発生器４０で発生した飽和水蒸気が導入される蒸気配管４１が接続されている。蒸気配管４１には、蒸気配管４１を開閉して飽和水蒸気のジャケット部３８への導入の制御を行う給蒸バルブ４４が設けられている。
本実施形態では、蒸気発生器４０は、水を加熱する電気ヒータを有しており、蒸気発生器４０には、外部から水が供給される水配管４２が接続されている。また、水配管４２には、蒸気発生器４０への水の供給の制御を行うべく、水配管４２を開閉可能な給水バルブ４５が設けられている。

なお、蒸気発生器４０への給水は、蒸気発生器４０内に付着するスケール低減のため、蒸気発生器４０に軟水またはRO水などの処理水を供給する場合がある。その場合においては、外部からの水が供給される水配管４２を二系統に分け、給水バルブ４５の一次側に処理水が供給させるように配管を接続してもよい（図示せず）。

圧力容器３２には、ジャケット部３８内の飽和水蒸気を内缶３５へ供給するために、ジャケット部３８と内缶３５とを連結する蒸気配管４６が設けられている。蒸気配管４６の中途部には、内缶３５への飽和水蒸気の供給を制御するための給蒸バルブ４５が設けられている。
また、蒸気配管４６には、エアフィルタ４７を介してエアを供給可能なエア供給管４９が接続されている。エア供給管４９の中途部には、エアの供給を制御するエア供給バルブ５１が設けられている。

本実施形態における真空発生手段３４としては、水エジェクター４８と、外部から供給される供給水を貯留するタンク５０と、タンク５０内の供給水を水エジェクター４８に供給するためのポンプ５２とを有している。

水エジェクター４８は、一般的に知られている構成のものを採用することができる。本実施形態における水エジェクター４８は、図２に示すように、Ｔ字状に形成されたノズル５５で構成されており、ポンプ５２で加圧された水が、図面上部におけるノズル入口５５ａに導入される。
ノズル５５は、入口５５ａから出口５５ｂの中途部において流路径が細くなっており、この細くなった部分に、圧力容器３２からの排気・排水管５６（内缶３５内の排気・排水管）が接続されている。

ノズル５５の入口５５ａに、ポンプ５２によって加圧された水が供給されると、ノズル５５の細くなった箇所でベンチュリの原理によって流速が速くなり、これにより圧力容器３２からの排気・排水管５６からの排気が吸引される。
ノズル５５の出口５５ｂには、タンク５０に接続する排水管５７が設けられている。排水管５７は、ノズル５５を通過したタンク５０からの水、並びに排気・排水管５６から排気されたエア及び水が流通する。このため、タンク５０には、排水管５７を介して水エジェクター４８の作動流体である水を戻すことができ、また圧力容器３２からの排気・排水もタンク５０に貯留させることができる。

圧力容器３２の内缶３５からの排気・排水管５６には、上述した水エジェクター４８に接続されている管とは分岐して、タンク５０に直接接続された分岐管５８が設けられている。
排気・排水管５６の、分岐管５８側及び水エジェクター４８に接続されている側には、それぞれの管を開閉可能なバルブ５９、６０が設けられている。これらバルブ５９，６０の開閉動作によって、内缶３５内を真空に引くだけでなく、内缶３５からタンク５０に直接排水することもできる。

なお、タンク５０には、水配管４２から分岐する分岐管６１が接続され、外部からの水が供給されて貯留される。分岐管６１の中途部には、分岐管６１を開閉するバルブ６２が設けられている。 また、タンク５０には排水管６４が設けられており、タンク５０内の水を排水することができる。

本実施形態では、タンク５０に外部からの水を供給するための水配管４２の分岐管６１は、水エジェクター４８の吐出側の排水管５７に接続されている。このように、タンク５０への給水用の分岐管６１を水エジェクター４８の排水管５７に接続したことにより、水撃作用の防止ができる。この点をさらに詳細に説明すると、内缶３５からの蒸気をそのままタンク５０内に排出してしまうと、蒸気がタンク５０内で急激に冷やされて凝縮し、圧力が下がる。このため、圧力が下がったところに急激に水が供給されて衝撃や騒音の原因となる。しかし、水エジェクター４８の排水管５７に給水用の分岐管６１を接続したので、水エジェクター４８の作用により、排水管５７に強制的に分岐管６１からの水が供給される。このため、この構成によれば、この排水管５７内で排出された蒸気の凝縮を行うことができ、水撃作用を防止できる。

また、ジャケット部３８内のドレンを排出するドレン排管６６が、タンク５０に接続されている。
ドレン排管６６には、蒸気トラップ６７が設けられており、蒸気を含む雰囲気の中からドレンだけを排出して、なるべく蒸気をドレン排管６６から排出しないようにしている。

このように、内缶３５からの排気・排水管５６及びジャケット部３８のドレン排管６６が、タンク５０に接続され、圧力容器３２からの排気・排水は全てタンク５０に集約されることとなる。そして、タンク５０は、上述したように水配管４２の分岐管６１から外部の水が供給されるので、圧力容器３２からの高温の排気・排水は所定温度にまで冷却される。このため、従来のように高温の排気・排水の処理装置を設けなくても、水エジェクター４８への供給水用のタンクで高温の排気・排水の冷却処理を兼ねることができる。

タンク５０には、タンク５０内に貯留される水温を検出する温度センサ６７が設けられており、温度センサ６７で検出された温度データは制御部６８に入力される。
制御部６８は、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリにＣＰＵなどのプロセッサとから構成されており、本実施形態の蒸気滅菌装置３０の動作制御を実行する。メモリには、予め制御プログラムが記録されており、プロセッサは制御プログラムに基づいて制御動作を実行する。

制御部６８は、温度センサ６７から入力された温度データに基づいて、分岐管６１の開閉を実行するバルブ６２の開閉を制御する。温度センサ６７が検出したタンク内の水温が予め設定しておいた所定温度より低い場合には、制御部６８は制御信号を出力してバルブ６２を閉じる。温度センサ６７が検出したタンク内の水温が予め設定しておいた所定温度以上の場合には、制御部６８は制御信号を出力してバルブ６２を開き外部の水をタンク５０内に導入する。
このように、タンク５０内の水温に基づいて、外部からの水の供給量を制御することにより、タンク５０内の水温を調整することができる。圧力容器３２からの高温の水は６０℃以下に冷却することができれば、そのまま通常に排水することができる。

なお、タンク５０には、タンク５０内の水位を検出するレベルセンサ６９が設けられている。レベルセンサ６９は、制御部６８に接続されており、検出信号を制御部６８に通信する。
レベルセンサ６９によって、タンク５０内の水位が所定の位置以下であることが検出された場合には，制御部６８は制御信号を出力してバルブ６２を開き、外部の水をタンク５０内に導入する。
このように、タンク５０内には常に予め設定された量以上の水が貯留しておくことができる。

ここで、図３に圧力容器３２の開口部近傍の概略図を示している。
図３に示すように、圧力容器３２には、内缶３５を開口する開口部７０が形成されており、開口部７０を開閉する扉７２が設けられている。
扉７２の閉塞時には、内缶３５内を密閉する必要があるため、圧力容器３２の開口部７０の周縁には、扉７２の内面と当接するパッキン７４が設けられている。パッキン７４は、シリコーンゴムなどにより構成される。
パッキン７４は、圧力容器３２の開口部７０の周縁に形成されたパッキン収納溝７７内に移動可能に収納されている。

パッキン収納溝７７の後端部（開口部側とは反対方向の端部）には、飽和水蒸気が供給される給蒸穴７９が形成されている。給蒸穴７９には、蒸気発生器４０で発生した飽和水蒸気を供給するために、蒸気配管４１から分岐している分岐管８０が接続されている。つまり、分岐管８０から供給される飽和水蒸気によってパッキン７４が移動する。
分岐管８０には、分岐管８０を開閉するバルブ８１が設けられており、バルブ８１の開閉制御によって、飽和水蒸気によるパッキン７４の移動が制御される。

バルブ８１の開閉制御も制御部６８からの制御信号によって実行することができる。すなわち、制御部６８は、パッキン７４によって内缶３５を密閉する必要がある工程時においては、バルブ８１に対して開信号を出力して飽和水蒸気をパッキン収納溝７７内に噴出させ、パッキン７４を飽和水蒸気によって移動させて扉７２を密閉させる。
また、内缶３５を密閉させる必要が無い工程時においては、制御部６８はバルブ８１に対して閉信号を出力して飽和水蒸気のパッキン収納溝７７への供給を停止する。

上述してきたように、本実施形態ではパッキン７４の駆動を飽和水蒸気を用いているので、パッキン７４から、飽和水蒸気がわずかでも内缶３５内に漏れてしまうようなことがあっても、飽和水蒸気は内缶３５内に導入される滅菌剤と同じもの（飽和水蒸気）であるので滅菌不良とはならない。

なお、パッキン７４を駆動させるのに使用した飽和水蒸気は、タンク５０へ接続された排管９０又は水エジェクター４８の吸引部分に接続された排管９１のいずれかから排気される。水エジェクター４８の吸引部分に接続された排管９１へ排気すると、水エジェクター４８によってパッキン７４が吸引され、突出していたパッキン７４がパッキン収納溝７７内に収納されるという作用を奏する。
また、排管９２にはバルブ９０が設けられ、排管９３にはバルブ９１が設けられており、それぞれを開閉制御することによって、パッキン７４を駆動させた後の飽和水蒸気の排気をタンク５０へ直接排気するか、水エジェクター４８によって吸引されるかを選択可能である。

なお、水エジェクター４８は、従来の蒸気滅菌装置で用いられていた真空ポンプと比較して排気には時間がかかることもある。
一方、本実施形態における水エジェクター４８は、圧力容器３２内の飽和水蒸気を排気するので、水エジェクター４８内でタンク５０から加圧された水と接触することにより凝縮しやすくなる。したがって、通常の気体を排気するよりも本実施形態のように飽和水蒸気を排気する場合には、水エジェクターでは排気速度を速くすることができる。

また、なるべく飽和水蒸気を排気して排気速度を高めるためには、内缶３５内に通常の空気も存在している滅菌工程開始時等において、内缶３５内に飽和水蒸気を一定時間供給しておくことが好ましい。このようにすることで、内缶３５内の空気が飽和水蒸気に置換され、水エジェクター４８による排気時間を短縮させることができる。また、内缶３５内の空気の飽和水蒸気への置換効率が上がることにより、滅菌工程における滅菌効果も高めることができるという効果も奏する。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４には、本発明の第２の実施形態の略線図について示している。なお、上述してきた第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
まず本実施形態では、蒸気発生機が備えられておらず、蒸気滅菌装置３０の外部から蒸気配管８２を通じて圧力容器３２へ飽和水蒸気が供給される。蒸気配管８２が接続されている外部機器としては、飽和水蒸気を発生させるものであればどのようなものであってもよい。
蒸気配管８２には、蒸気配管８２を開閉して飽和水蒸気のジャケット部３８への導入の制御を行う給蒸バルブ４４、９７が設けられている。

また、本実施形態における真空発生手段３４としては、水エジェクター４８と、外部から供給される供給水を貯留するタンク５０と、タンク５０内の供給水を水エジェクター４８に供給するためのポンプ５２とを有しているが、水エジェクター４８に導入される圧力容器３２からの排気・排水を流通させる排気・排水管８４に、排気中の水蒸気を凝縮させる凝縮手段８６が設けられている。

本実施形態の凝縮手段８６としては、熱交換器を採用している。熱交換器としてはどのようなものであってもよいが、ここでは高温の流体と低温の流体が複数層のプレートの間を互い違いに流通することで熱交換するプレート式の熱交換器を採用している。
熱交換器８６には、圧力容器３２からの高温の排気が導入される高温流体導入口８６ａと、高温の排気よりも低温の流体が導入される低温流体導入口８６ｂが設けられており、高温流体と低温流体との間で熱交換する。

本実施形態では、熱交換器８６に導入される低温流体としてはタンク５０に導入される外部からの水を用いている。具体的には、タンク５０に接続されている水配管９６の中途部に分岐管８８が設けられており、この分岐管８８が熱交換器８６の低温流体導入口８６ｂに接続され、外部からの水が低温の流体として熱交換に用いられる。また熱交換器８６への水の供給を制御すべく、分岐管８８の中途部にはバルブ９５が設けられている。
また熱交換器８６で熱交換されて温度上昇した水は、配管８９を通ってタンク５０内に導入される。

熱交換器８６を通過して冷却された圧力容器３２からの排気は、水蒸気が凝縮された状体で、水エジェクター４８のノズル５５の中途部に導入される。
このように、水エジェクター４８に吸引される前の段階で圧力容器３２からの排気中の水蒸気を凝縮させるので、水エジェクター４８で水に接触して凝縮させることは余り考慮しなくてもよくなる。すなわち、水エジェクター４８へタンク５０から供給する水の水温が高くても（例えば４０℃〜６０℃程度）、排気速度や真空到達度に悪影響を及ぼすことがなくなる。これにより、タンク５０内の水温を下げるために、水配管９６から多量の水を導入しなくてもよく、水の使用量の節約が図れる。

なお、水エジェクター４８へ導入前に圧力容器３２の排気中の水蒸気を凝縮させる構成としては、上述した熱交換器に限定するものではない。
例えば、フィン式の熱交換器であってもよいし、気体中の水蒸気を凝縮できる構成のものであれば、どのような構成であってもよい。

Claims (5)

1. 被滅菌物を収容し、蒸気配管から供給される水蒸気によって滅菌が行われる圧力容器と、
   該圧力容器に接続され、圧力容器内を真空状態とする真空発生手段とを具備し、
   該真空発生手段は、
   水エジェクターと、
   外部から供給される供給水を貯留するタンクと、
   該タンク内の供給水を前記水エジェクターに供給するためのポンプとを有していることを特徴とする蒸気滅菌装置。
2. 前記タンクは、
   タンク内の温度を検出する温度センサが設けられ、
   前記圧力容器からの排気・排水が導入されるように、圧力容器からの排気・排水系統が接続され、
   圧力容器からの排気及び排水の導入によって、前記温度センサが検出した温度が圧力容器からの排気及び排水の導入によって予め設定された閾値よりも高いことが検出された場合には、前記外部からの供給水を導入するように制御する制御弁が設けられていることを特徴とする請求項１記載の蒸気滅菌装置。
3. 前記タンクに外部からの供給水を供給する管は、前記圧力容器からの排気・排水系統の配管に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の蒸気滅菌装置。
4. 前記水エジェクターの圧力容器側には、圧力容器からの排気中の水蒸気を凝縮させるための凝縮手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項記載の蒸気滅菌装置。
5. 前記圧力容器には、開口部を開閉する扉が設けられ、
   前記圧力容器の開口部の周縁には、前記扉の閉塞時に扉の内面に当接するパッキンが設けられ、
   前記扉の閉塞時には、パッキンを前記蒸気配管からの蒸気によって扉の内面に押動させるように、パッキン内側に蒸気配管が分岐されて配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちのいずれか1項記載の蒸気滅菌装置。
   

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