WO2010024345A1 - 滅菌ガス発生装置、その滅菌ガス発生装置に適用される触媒カートリッジ、並びに滅菌処理装置 - Google Patents

滅菌ガス発生装置、その滅菌ガス発生装置に適用される触媒カートリッジ、並びに滅菌処理装置 Download PDF

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gas
methanol gas
gas generator
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克彦 川又
鈴木　康士
俊輔 西山
元治 飯尾
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株式会社ウイズシステムズ
株式会社シーライブ
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Definitions

  • the present invention relates to a sterilizing gas generator and sterilizing gas generator applied to a sterilizing apparatus for sterilizing an object with a radical methanol radical gas (hereinafter referred to as "MR gas") generated from methanol by catalytic reaction. And a sterilizing apparatus.
  • MR gas radical methanol radical gas
  • a sterilization and / or sterilization system using radical (methanol radical: MR) gas generated by catalysis from methanol is ethylene oxide gas (EOG) or ethylene oxide gas (EOG), which has been widely used as a gas for sterilization of medical devices etc. It is dehydrogenation sterilization different from oxidative sterilization such as ozone and is a new sterilization technology that can also inactivate DNA. In addition, it has been confirmed that it has no residual property and no corrosiveness, and is currently attracting attention in many fields.
  • the MR gas is a radical gas having a strong sterilization and / or sterilization effect generated catalytically from methanol, which has high permeability and can sterilize the inside of the object even at atmospheric pressure.
  • MR gas is effective not only for virus and DNA contamination measures, but also has the detoxifying (deactivating) effect of poison gas, and furthermore, electric and electronic products such as communication devices using semiconductors and PC systems Etc. can be used and can be sterilized.
  • a conventional MR gas sterilization apparatus first, methanol stored in a methanol tank is vaporized by a vaporization heater to be methanol gas. Then, in the catalyst unit installed above the vaporization heater, the generated methanol gas is reacted while heating the catalyst unit by the heater to generate MR gas (for example, see Patent Document 1). . JP 2005-130993 A
  • the conventional MR gas generator is provided with a catalyst portion having a size of, for example, about 150 to 180 mm as the size in the diameter direction.
  • a catalyst portion having a size of, for example, about 150 to 180 mm as the size in the diameter direction.
  • an electric heater is provided inside the catalyst, and the temperature is controlled while heating as needed, thus radicalization It was necessary to maintain the temperature required for the reaction.
  • the temperature fluctuates rapidly during the catalytic reaction, and as a result, it has been impossible to generate an MR gas having a constant concentration.
  • An object of the present invention is to provide a sterilizing gas generator which can be miniaturized, a catalyst cartridge used for the sterilizing gas generator, and a sterilizing apparatus.
  • the sterilizing gas generator according to the present invention is located above the methanol gas generator and a methanol gas generator that generates methanol gas by evaporating methanol, and generates methanol gas generated from the methanol gas generator.
  • It is a flow passage that is moved upward by natural convection, and is a cylindrical portion that mixes air with the methanol gas at a predetermined ratio, and is positioned above the cylindrical portion, and the cylindrical portion is at the predetermined ratio.
  • a catalyst portion which radicalizes methanol gas mixed with air by catalytic reaction and the catalyst portion is formed of a radical reaction catalyst formed by forming a thin metal plate into a honeycomb structure.
  • the catalyst cartridge according to the present invention is located above the methanol gas generation unit and a methanol gas generation unit that generates methanol gas, and causes the methanol gas generated from the methanol gas generation unit to move upward by natural convection.
  • a catalyst cartridge exchangeably provided in a sterile gas generator comprising a flow passage and a cylindrical portion for mixing air with the methanol gas at a predetermined ratio, wherein the thin metal plate is formed into a honeycomb structure
  • a methanol reaction gas is formed from a radical reaction catalyst, is positioned above the cylindrical portion, and methanol gas mixed with air at the predetermined ratio in the cylindrical portion is radicalized by a catalytic reaction.
  • a methanol gas generating unit that generates methanol gas by vaporizing methanol
  • a methanol gas generating unit located above the methanol gas generating unit, the methanol gas generated from the methanol gas generating unit It is a flow passage that is moved upward by convection, and is a cylindrical portion that mixes air with the methanol gas at a predetermined ratio, and is located above the cylindrical portion, and the air at the predetermined ratio in the cylindrical portion
  • a catalyst unit for radicalizing the mixed methanol gas by a catalytic reaction and the catalyst unit includes a sterilizing gas generator composed of a radical reaction catalyst formed by forming a thin metal plate into a honeycomb structure.
  • FIG. 1 is a schematic view of an MR gas generator according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view of a methanol gas generator constituting the MR gas generator according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic view of another embodiment of the methanol gas generator constituting the MR gas generator according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a graph for explaining the relationship between the amount of supplied methanol and the amount of supplied air in the MR gas generator according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a graph for explaining temperature control of a radicalization catalytic reaction based on a change in the amount of supplied air in the MR gas generator according to the present embodiment.
  • Is a graph showing the relationship with FIGS. 7A and 7B are schematic views of the MR gas generator according to the present embodiment when the distance between the methanol gas generator and the catalyst cartridge is L ⁇ 5D, and the catalyst temperature and the vaporization temperature in that case.
  • Is a graph showing the relationship with FIGS. 8A and 8B are schematic views of the MR gas generator according to the present embodiment when the distance between the methanol gas generator and the catalyst cartridge is L> 5D, and the catalyst temperature and the vaporization temperature in that case.
  • FIG. 9 is a schematic view of a catalyst cartridge constituting an MR gas generator according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is an example of a schematic diagram and an example of a partially enlarged view of the radical reaction catalyst of the catalyst cartridge constituting the MR gas generator according to the present embodiment when observed from above.
  • FIG. 11 is a graph for explaining the temperature change of the catalytic reaction in the catalyst cartridge constituting the MR gas generator according to the present embodiment.
  • FIGS. 12A and 12B are schematic diagrams schematically showing the top views for explaining the phase shift in the case where a plurality of radical reaction catalysts of the catalyst cartridge constituting the MR gas generator according to the present embodiment are stacked, and FIG.
  • FIG. 13 is a schematic view of a sterilization apparatus to which the MR gas generator according to the present embodiment is applied.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically showing an MR gas generator according to the present embodiment.
  • methanol is supplied from a methanol tank (not shown), and the methanol gas generator 11 generates methanol gas by vaporizing the methanol.
  • the methanol gas generated from the methanol gas generator 11 is mixed with the air located above the methanol gas generator 11, and a flow path is formed to guide the generated methanol gas upward using natural convection. And a cartridge 13 continuously provided on the cylinder 12 in a removable state above the flow path of methanol gas and generating methanol gas by radicalizing methanol gas by a catalytic reaction. And consists of Each component will be specifically described below.
  • the methanol gas generator 11 constituting the MR gas generator 10 will be described.
  • the methanol gas generator 11 generates methanol gas which is a reactant of the radicalization reaction by vaporizing methanol, and supplies it to the cylinder 12.
  • FIG. 2 is a schematic view schematically showing the methanol gas generator 11.
  • the methanol gas generator 11 is connected to a methanol tank (not shown) containing methanol as a raw material, and is supplied from the methanol tank and the electric heater 20 for heating and evaporating methanol at least.
  • a heating medium 21 made of a temperature stabilizing metal such as a sintered metal for controlling the temperature when evaporating the methanol, a vaporization nozzle 22 for conducting the vaporized methanol to the upper part of the MR gas generator 10, and a methanol tank
  • the nozzle 23 jets the methanol supplied from the above in the form of a mist and transfers it to the heat medium 21.
  • the methanol supplied from the methanol tank is heated and vaporized by the electric heater 20 under the temperature control of the heat medium 21, and the methanol gas generated by vaporization is generated from the vaporization nozzle 22.
  • the generated methanol gas passes through the vaporization cover 14 and is dispersed and transferred to the upper side of the MR gas generator 10, that is, the catalyst cartridge 13 using natural convection.
  • the electric heater to the electric heater 20 is started, and the heat medium 21 for conducting the methanol supplied from the methanol tank through the methanol supply communication pipe 24 is the electric heater. Start heating to 120-130 ° C. by heat from 20.
  • the heat medium 21 made of a temperature stabilized metal such as a sintered metal used in the methanol gas generator 11, various kinds of materials can be used, and there is no particular limitation, but a thin wire constituting the metal scrubber -Shaped metal materials are preferably used.
  • the metal material it is preferable to use a metal material which is difficult to oxidize and which can keep the temperature constant.
  • the fluctuation of the temperature in the methanol gas generator 11 greatly affects the catalytic reaction temperature in the catalyst cartridge 13 and makes the catalytic reaction temperature unstable. Therefore, by forming the heat medium 21 using a metal material capable of holding the temperature constant, the temperature fluctuation in the methanol gas generator 11 is suppressed, and the catalytic reaction temperature in the catalyst cartridge 13 is stabilized.
  • a heat medium 21 or the like formed by using stainless steel or the like such as SUS304 is used.
  • the main body itself of the methanol gas generator 11 is also preferably made of a metal material which is difficult to oxidize and has an effect of keeping the temperature constant, and is preferably made of stainless steel such as SUS304.
  • a metal material which is difficult to oxidize and has an effect of keeping the temperature constant
  • stainless steel such as SUS304.
  • the methanol gas generator 11 is provided with a nozzle 23 that sprays methanol supplied from the methanol tank through the methanol supply communication pipe 24 into a mist form using a pump or the like to the heat medium 21.
  • the methanol supplied from the methanol tank is atomized from the nozzle 23 and sprayed, and the atomized methanol is heated via the heat medium 21 by the above-mentioned electric heater 20 to keep the temperature constant and keep it stable. Methanol can be vaporized.
  • temperature fluctuation in the methanol gas generator 11 is suppressed, and temperature fluctuation of the catalytic reaction in the catalyst cartridge 13 described in detail below is more effective.
  • the methanol supply communication pipe 24 is connected to the methanol gas generation device 11, methanol is supplied from the methanol tank, and the water supply communication pipe 26 is connected. Water may be supplied at a predetermined rate from a water tank (not shown).
  • the nozzle 23 described above mixes the methanol supplied from the methanol tank through the methanol supply communication pipe 24 with the water supplied from the water tank through the water supply communication pipe 26. 'Can be.
  • the mixing nozzle 23 'mixes methanol and water, atomizes methanol containing water in a predetermined ratio using a pump or the like, and jets the methanol toward the heat medium 21.
  • methanol supplied from the methanol tank is mixed with predetermined water to generate methanol containing water at a predetermined ratio.
  • methanol gas is generated from the methanol to generate an MR gas.
  • the mixing nozzle 23 can mix methanol and water and supply methanol containing water at a predetermined ratio in the form of a mist. Because of the provision of the '', it is possible to efficiently generate the optimum methanol gas maintaining a predetermined humidity and supply it to the catalyst cartridge 13.
  • the methanol gas generator 11 is provided with the nozzle 23, the methanol can be sprayed in the form of a mist so that methanol can be vaporized under a certain range of temperature conditions without fluctuation of the temperature. Stable radicalization catalysis can occur.
  • the nozzle 23 can be configured as a mixing nozzle 23 ′ capable of supplying methanol containing water at a predetermined ratio in a mist, for example, by mixing methanol and water. Methanol gas maintaining humidity can be efficiently generated to generate MR gas that can be effectively sterilized.
  • the temperature may be managed and controlled by further providing a thermocouple 25 in order to control the temperature in the methanol gas generator 11 and stably generate and supply the methanol gas.
  • a thermocouple 25 in order to control the temperature in the methanol gas generator 11 and stably generate and supply the methanol gas.
  • a metal mesh be applied to the side wall of the vaporization cover 14 that covers the vaporization nozzle 22 through which the methanol gas vaporized and generated by heating is conducted. In this manner, by putting a metal mesh on the side wall of the vaporization cover 14 through which methanol gas is conducted, the generated methanol gas can be uniformly dispersed, and a uniform radicalization catalytic reaction is caused in the catalyst cartridge 13. Can.
  • the cylindrical body 12 serves as a flow path for guiding to the catalyst cartridge 13 serving as a place for a radicalization catalytic reaction of the methanol gas supplied from the methanol gas generator 11 and mixes the air with a predetermined ratio to the methanol gas.
  • the cylinder 12 is divided into two spaces of a cylinder upper portion 12a and a cylinder lower portion 12b with the punching plate 15 interposed therebetween.
  • the punching plate 15 functions as a flow straightening member that regulates the gas flow of the methanol gas supplied from the methanol gas generator 11 via the vaporization nozzle 22 to the cylinder upper portion 12a.
  • the punching plate 15 is used to separate the inside of the cylinder 12 into the upper and lower portions.
  • the lower cylinder portion 12b of the cylinder 12 separated by the punching plate 15 is a space filled with the methanol gas supplied from the methanol gas generator 11, and is maintained in an oxygen-free state.
  • air is supplied from an air supply unit (not shown) at a predetermined ratio, and it is a space in which the supplied air and methanol gas are mixed.
  • the methanol gas mixed with air is transferred to the upper side of the cylindrical body 12, passes through the catalyst cartridge 13 positioned above the cylindrical body 12, is radicalized by the catalytic reaction, and becomes an MR gas.
  • the punching plate 15 used in the present embodiment is not particularly limited.
  • the holes (vents) formed on the surface and through which the methanol gas passes may have a round shape, a square shape, or any other shape.
  • the size of the vent holes of the punching plate 15 is not particularly limited, but is preferably 3 mm or less. By setting the diameter of the holes to 3 mm or less, the passage of reaction heat generated by a catalytic reaction in the catalyst cartridge 13 described later can be prevented, and safety can be enhanced.
  • the example using the punching plate 15 was concretely demonstrated in description here, what separates the cylinder upper part 12a and the cylinder lower part 12b is not restricted to being a punching plate.
  • it may be a porous metal material such as a porous metal plate having pores with a diameter of 3 mm or less, which can prevent heat from passing through and can prevent ignition.
  • the metal material is not particularly limited, but stainless steel or the like can be used, and the surface is polished to be able to reflect heat to further enhance safety. It is preferable from the viewpoint.
  • methanol gas and air are mixed at a constant ratio in the cylinder upper portion 12a separated by the punching plate 15 of the cylinder 12.
  • the air is supplied from an air supply unit (not shown) connected to the cylinder upper portion 12a via an air supply port 16 provided in the cylinder upper portion 12a. As the supply amount of air supplied from the air supply unit via the air supply port 16, as shown in the graph of FIG.
  • the catalyst cartridge 13 in the MR gas generator 10 is composed of a radical reaction catalyst 30 formed by forming a thin metal plate into a honeycomb structure, as will be described in detail later, and increases the surface area of contact with methanol gas to improve the reaction efficiency. It is like that. Thereby, in the catalyst cartridge 13, 450 to 500.degree. C. necessary for the radicalization reaction only by heating at about 230 to 250.degree.
  • the temperature can be raised up.
  • the catalyst cartridge 13 can maintain its reaction temperature, and unlike the conventional device, it is not necessary to keep heating to maintain the reaction temperature as needed.
  • the MR gas generator 10 since it can be maintained at a necessary temperature by the stable self-reaction and can be maintained constant without requiring continuous heating for maintaining the reaction temperature, The necessary temperature can be easily controlled by changing the amount of air supplied to the upper portion 12a of the cylinder.
  • the MR gas generator 10 uses methanol as the catalyst cartridge 13 in which a thin metal plate is formed into a honeycomb structure. A gas is allowed to pass to cause a radicalization catalytic reaction.
  • the catalyst reaction temperature can be easily controlled by changing the amount of supplied air without causing variation in the catalytic reaction of methanol gas. Specifically, when the temperature of about 450 ° C. necessary for the radicalization catalytic reaction is generated by self reaction, as described above, air is supplied in a substantially direct proportion to the supply amount of methanol.
  • the amount of air supplied is about 3.5 L / min.
  • the amount of air supplied is larger than the amount directly proportional to the amount of methanol supplied .
  • the combustion temperature due to the self reaction increases, and the temperature can be made close to 500 ° C. in the radicalization reaction. Specifically, from the ratio of the amount of air supplied when generating the above-mentioned temperature of about 450 ° C.
  • FIG. 5 is a graph for explaining that in the MR gas generator 10, the temperature of the radicalization catalytic reaction can be controlled by changing the supply amount of air.
  • the reaction temperature required for the radicalization catalytic reaction of methanol gas is about 450 to 500 ° C.
  • the amount of methanol supplied is about 3.0 cc.
  • the amount of air supplied from the cylinder upper portion 12a is changed in the range of about 3.5 to 6.0 L / min.
  • the temperature of the radicalization catalysis reaction can be easily controlled by changing the amount of air supplied from the air supply unit.
  • the MR gas generator 10 it is possible to cause the radicalization reaction by the stable self-reaction without requiring any heating for maintaining the reaction temperature of the radicalization catalyst. Therefore, the radicalization reaction temperature can be easily controlled simply by changing the air supply amount.
  • the concentration of the generated MR gas depends on the radicalization catalyst reaction temperature, it is possible to easily control the concentration of the MR gas by controlling the reaction temperature by changing the air supply amount as described above. Can.
  • the length of the cylinder 12 in the long side direction is the relationship between the distance (L) and the diameter (D) of the cylinder 12
  • L / D 5
  • FIG. 7 is a schematic diagram (FIG. 7A) in the case of setting L / D ⁇ 5 with respect to the distance between the methanol gas generator 11 and the catalyst cartridge 13 and this structure and catalyst temperature and vaporization temperature
  • FIG. 7A is a schematic diagram (FIG. 7A) in the case of setting L / D ⁇ 5 with respect to the distance between the methanol gas generator 11 and the catalyst cartridge 13 and this structure and catalyst temperature and vaporization temperature
  • FIG. 7B is a graph showing experimental results on the relationship between As shown in the graph of FIG. 7B, when L / D ⁇ 5 was set for the above distance, the vaporization temperature became as high as 150 ° C. of methanol. Further, the reaction temperature of the radicalization catalyst reaction in the catalyst cartridge 13 was not constant, was unstable, could not reach the reaction temperature required for the radicalization, and could not stably generate the MR gas. Further, FIG. 8 is a schematic diagram (FIG. 8A) in the case where L / D> 5 is set with respect to the distance between the methanol gas generator 11 and the catalyst cartridge 13, this structure, catalyst temperature and vaporization temperature, It is a graph (FIG. 8B) which shows the experimental result about the relationship of.
  • the vaporization temperature is stable at about 120 ° C., but the reaction of the radicalization catalysis in the catalyst cartridge 13 The temperature was unstable and unstable. In addition, the reaction temperature required for the radicalization could not be reached either, and the MR gas could not be stably generated stably.
  • FIG. 9 is a schematic view schematically showing the structures of the catalyst cartridge 13 and the outer peripheral portion of the catalyst cartridge 13. As shown in FIG.
  • the catalyst cartridge 13 has a catalyst layer 31 composed of a radical reaction catalyst 30 having a honeycomb structure, and a catalyst heat located on the outer peripheral portion of the catalyst cartridge 13 and surrounding the catalyst layer 31.
  • a block 32 and an electric heater 33 for temporarily heating the catalyst cartridge 13 are provided. Methanol gas transferred to the catalyst cartridge 13 through the inside of the cylinder 12 by natural convection is catalyzed by the self reaction in the catalyst cartridge 13 to cause active decomposition reaction to be radicalized to become MR gas. Then, the MR gas generated in the catalyst cartridge 13 leaves the catalyst cartridge 13 by natural convection and moves to the processing space.
  • the catalyst cartridge 13 having such a structure is particularly provided with a radical reaction catalyst 30 having a honeycomb structure formed by, for example, forming a thin plate made of metal (hereinafter referred to as "metal thin plate 35a") into a corrugated shape. ing.
  • metal thin plate 35a a thin plate made of metal
  • the radical reaction catalyst 30 constituting the catalyst cartridge 13 is made of a honeycomb structure formed by forming the thin metal plate 35a into, for example, a wavy shape.
  • FIG. 10 is a schematic view of the structure of the radical reaction catalyst 30 having a honeycomb structure as viewed from above. As shown in FIG. 10, the radical reaction catalyst 30 has a cylindrical shape. More specifically, for example, as in an example of a honeycomb structure shown in a partially enlarged view in FIG.
  • the radical reaction catalyst 30 shapes the thin metal plate 35a into a wave shape, and the metal thin plate 35a of the wave shape and A honeycomb structure is formed by alternately overlapping flat plates (hereinafter, referred to as "metal flat plates 35b") each formed of a honeycomb structure, and the honeycomb structure is formed into a cylindrical shape.
  • the catalyst cartridge 13 is not limited to the above-described cylindrical shape, but may be formed into various shapes such as a square pole shape or a polygonal pole shape by alternately laminating the thin metal plate 35a and the flat metal plate 35b in the same manner. You may constitute by doing.
  • the honeycomb structure forming the radical reaction catalyst 30 is not limited to one formed by forming the thin metal plate into a wave shape as described above, and the thin metal plate may be formed into various shapes such as a mountain shape. Thus, a honeycomb structure may be formed.
  • the present invention is not limited to the wavelike shape specifically shown in the partially enlarged view in FIG. 10, and for example, the wavelike metal thin plates 35a adjacent to each other with the metal flat plate 35b interposed therebetween are arranged with their phases shifted from each other. You may By thus arranging the adjacent wave-shaped metal thin plates 35a so as to be out of phase, the contact surface area of methanol gas can be further increased, and the reaction efficiency can be further improved.
  • the reaction catalyst in the conventional MR gas generator had a size of 150 to 180 mm in the diameter direction, assuming that the top surface of the reaction catalyst is circular. As a result, the MR gas generator itself becomes large, which makes it difficult to miniaturize the device.
  • the conventional reaction catalyst having a diameter as large as 150 mm or more it is necessary to generate heat of about 450 to 500 ° C. necessary for the radicalization reaction by the electric heater by starting operation. And since the reaction catalyst was large even after generation, the temperature could not be maintained for a long time, and it was necessary to continue heating (reheating heating) with an electric heater at any time.
  • the passage for passing methanol gas can not be fixed at a fixed level, causing a nonuniform radicalization reaction with variation to methanol. And this is also a factor which fluctuates the temperature of the radicalization catalytic reaction.
  • the catalyst cartridge 13 is constituted by the radical reaction catalyst 30 formed by forming a thin metal plate into a honeycomb structure. And thereby, while making the contact surface area of methanol gas and the radical reaction catalyst 30 increase, methanol gas is made to pass through a fixed channel
  • the radical reaction catalyst 30 By thus forming the radical reaction catalyst 30 into a honeycomb structure to increase the surface area of contact with methanol gas, the reaction efficiency of the catalytic reaction is enhanced, and the size of the catalyst cartridge 13 necessary for the radicalization reaction is minimized. It is possible to reduce the Specifically, the size in the diameter direction of the radical reaction catalyst 30 in the catalyst cartridge 13 can be set to a size of about 50 to 70 mm, and a radicalization reaction with high reaction efficiency can be generated with this size. And, by minimizing the size of the catalyst cartridge 13, it is possible to make the form easily replaceable. Further, by causing methanol gas to pass through a predetermined passage, it is possible to suppress variation in the radicalization reaction and make it constant, and to suppress variation in reaction temperature.
  • the reaction catalyst in the conventional MR gas generator in order to maintain the temperature necessary for the radicalization reaction, it is necessary to cause the catalyst to react while heating by the electric heater.
  • the radical reaction catalyst 30 in the present embodiment since the contact surface area is increased by forming into a honeycomb structure, stable radicalization reaction can be efficiently performed, and an electric heater Even if the heating is not performed by 33, a predetermined temperature required for the radicalization reaction can be maintained to generate a stable concentration of MR gas. Specifically, only heating at about 230 to 250 ° C. by the electric heater 33 for about 15 to 20 minutes immediately after the start of operation, and thereafter self reaction in the radical reaction catalyst 30 causes about 450 to 500 required for the radicalization reaction.
  • the temperature maintenance state in the self reaction of the catalyst cartridge 13 having the honeycomb structure will be described in more detail.
  • the size of the reaction catalyst is large, and since it is formed by chaotically mixing diatomaceous earth and a metal pipe etc., the temperature necessary for the radicalization reaction is constant. It was difficult to keep it.
  • the catalyst cartridge 13 is configured by the radical reaction catalyst 30 formed into a honeycomb structure by alternately superposing the corrugated thin metal plate 35a and the metal flat plate 35b made of metal. .
  • the surface area and the passage through which methanol gas passes can be fixed at a constant level, and this can also realize a radicalization reaction without reaction fluctuation such as temperature fluctuation.
  • the amount of supplied methanol was 3 cc, and the amount of supplied air was 3.5 L / min as the sterilization setting condition.
  • the temperature fluctuation of ⁇ 20 ° C. or more of the catalytic reaction temperature is also caused by the temperature fluctuation in the methanol gas generator 11, and in the conventional MR gas generator, ⁇ 2 ° C. or more in the methanol gas generator A fluttering had occurred.
  • the material having a high effect of maintaining the temperature constant is used in addition to the heat medium 21 of the methanol gas generator 11. Since the components are configured, it is possible to suppress the temperature fluctuation in the methanol gas generator 11.
  • the methanol gas generator 11 by configuring the methanol gas generator 11 using a material having a high effect of maintaining the temperature constant, temperature control with almost no fluctuation of about ⁇ 0.5 ° C. between 120 ° C. and 130 ° C. In addition, it becomes possible to uniformly heat and vaporize methanol. And, the temperature fluctuation of the catalytic reaction temperature in the catalyst cartridge 13 can be suppressed, and the MR gas of the stable concentration can be generated. Further, as described above, in the methanol gas generator 11, the methanol supplied from the methanol tank is atomized and sprayed to be heated and vaporized.
  • the honeycomb structure constituting the radical reaction catalyst 30 can be formed using various transition metals such as copper (Cu), platinum (Pt), nickel (Ni) and the like.
  • copper is used to form a honeycomb structure by forming a thin plate copper plate into a corrugated shape or the like to increase the surface area so that stable self-reaction can be performed.
  • the gap necessary for the reaction can be obtained. to make.
  • the diameter of the radical reaction catalyst 30 is formed by forming the thin metal plate 35a made of copper or the like into a wavy shape, and alternately stacking the thin metal plate 35a and the flat metal plate 35b such as copper to increase the surface area.
  • Methanol gas can be efficiently reacted to generate MR gas of a predetermined concentration without heating to a temperature required for radicalization with a size of about 50 to 70 mm as the length of the direction.
  • the wave-like thin metal plate 35a and the flat metal plate 35b forming the honeycomb structure so as to be alternately superposed may use the same metal or different metals.
  • a diatomaceous earth powder is kneaded with a porous body preparation aid or the like to form a catalyst carrier, and the catalyst carrier is coated with a metal such as platinum to form a reaction catalyst.
  • the reaction efficiency equal to or higher than the conventional one can be realized, and the apparatus can be manufactured at low cost.
  • FIG. 12 is a schematic view (FIG.
  • the catalyst layer 31 can be comprised so that the wavelike phase of the metal thin plate 35a of the radical reaction catalyst 30 which is forming each layer may shift
  • the wavelike phases of the thin metal plates 35a forming the honeycomb structure constituting each layer are indicated by different lines (solid line, broken line, dashed-dotted line).
  • the catalyst layer 31 is configured to shift the wavelike phase of the thin metal plate 35a of each layer, thereby further increasing the contact surface area of the methanol gas and the radical reaction catalyst 30, as shown in FIG. 12B-1.
  • the reaction efficiency of the radicalization catalysis can be further improved.
  • the catalyst cartridge 13 in which the catalyst layer 31 is formed by laminating the radical reaction catalyst 30 in three or four layers has been specifically described with reference to FIGS.
  • the number of radical reaction catalysts 30 to be used is not particularly limited. Further, as described above, even in the case where the thin metal plate 35a is formed into, for example, a mountain-like shape to form a honeycomb structure, it is preferable to stack a plurality of layers so as to shift the phase of the shape.
  • a porous material having a high thermal insulation effect such as diatomaceous earth, silica, rough sand, etc. is spread over the bottom of the catalyst layer 31 having a honeycomb structure.
  • the prevention layer 34 is formed.
  • a radicalization catalytic reaction occurs at a temperature close to about 450 to 500 ° C. due to self reaction, and high temperature radiation heat is generated by this reaction.
  • the radiant heat prevention layer 34 below the catalyst layer 31, it is possible to prevent the high temperature radiant heat from coming into contact with the methanol supplied to the catalyst layer 31, thereby enhancing the safety.
  • the temperature in the catalyst layer 31 can be kept constant to cause a stable and efficient catalytic reaction.
  • the radiant heat prevention layer 34 using a material having a heat insulating effect, it is possible to suppress the dissipation of heat generated by the self reaction of the catalyst cartridge 13 and maintain the temperature constant. Further, the influence of radiant heat on the methanol gas generator 11 can be reduced.
  • the catalyst cartridge 13 in the MR gas generator 10 according to the present embodiment forms a honeycomb structure by alternately combining the thin metal plates 35a of copper or the like formed in a wave shape with the metal flat plate 35b.
  • the catalyst layer 31 is formed by stacking the radical reaction catalyst 30 having the honeycomb structure in a plurality of layers.
  • the contact surface area with methanol gas can be increased, and an efficient radicalization reaction can be caused.
  • the reaction surface area is increased to improve the reaction efficiency, even if the size of the catalyst layer 31 in the diameter direction is reduced, the reaction efficiency equal to or higher than the conventional one can be realized, and the catalyst cartridge 13 can be miniaturized.
  • the reaction efficiency it is possible to maintain the temperature necessary for the radicalization catalytic reaction constant by the stable self-reaction without maintaining the catalytic reaction temperature for radicalization by heating as needed.
  • the catalyst cartridge 13 enables stable radical reaction by radical reaction, self-control can be performed by arbitrarily controlling the amount of air supplied from the air supply unit connected to the cylindrical body 12.
  • the reaction temperature of the radicalization catalyst can be easily varied and controlled, and the concentration of the generated MR gas can be easily changed.
  • the MR gas of appropriate concentration can be optionally generated, the supply amount of methanol can be minimized, and not only can the device be used more safely, Sterilization suitable for the environment can be realized.
  • FIG. 13 is a schematic view schematically showing an example of a sterilization processing apparatus 40 to which the MR gas generator 10 according to the present embodiment is applied.
  • the sterilization processing unit 40 holds a methanol tank 41, an MR gas generator 10 ', and an object to be sterilized, and performs a sterilization process with the MR gas generated from the MR gas generator 10'. And a sterilization tank 42.
  • the MR gas generator 10 'provided in the sterilization processing apparatus 40 is supplied with methanol from the methanol tank 41, and generates methanol gas by evaporating the methanol, and the methanol gas generator 11' and the methanol To mix methanol gas generated from methanol gas generator 11 'with air located above gas generator 11' and form a flow path for guiding generated methanol gas upward using natural convection And a catalyst cartridge 13 'continuously provided on the cylinder 12' in a removable state above the flow path of the methanol gas and which radicalizes the methanol gas by a catalytic reaction. There is.
  • the catalyst cartridge 13 'of the MR gas generator 10' provided in the sterilization processing apparatus 40 is formed of a honeycomb structure formed by alternately superposing a thin metal plate and a flat metal plate which are shaped in a wave shape. According to the MR gas generator 10 'configured of the catalyst cartridge 13' having such a honeycomb structure, the methanol gas can be efficiently radicalized, and the MR gas having a constant concentration can be stabilized. Can be generated. The MR gas generated from the MR gas generator 10 'circulates in the sterilization tank 42 as shown by the arrows in FIG. 13 to sterilize the object 43 to be sterilized.
  • a circulation fan 44 may be provided above the sterilization tank 42 to efficiently circulate the MR gas into the sterilization tank 42.
  • the sterilization processing apparatus 40 has a honeycomb structure formed by alternately laminating thin metal plates and flat metal plates in the same manner as the structure of the catalyst cartridge 13 'of the MR gas generator 10'.
  • the exhaust unit has an exhaust layer made of a body.
  • the methanol gas remaining in the apparatus is allowed to pass through the exhaust portion, decomposed into carbon dioxide gas and water, and exhausted, whereby sterilization processing with enhanced safety can be performed.
  • the methanol tank 41 is not particularly limited, but a single-use methanol tank can be applied. That is, for example, a methanol tank having a capacity of about 2 L is used, and all the methanol stored in the methanol tank is stored in the secondary tank 45, and methanol is sprayed from the secondary tank 45 to the methanol gas generator 11 '. Supply.
  • up methanol as described above, it is possible to carry out sterilization treatment with enhanced safety without leaving methanol in the apparatus.
  • the sterilization object 43 as shown in the sterilization apparatus 40 illustrated in FIG. It is also possible to provide a sterilization apparatus that does not have a form to be processed. That is, the sterilization processing apparatus to which the MR gas generator 10 according to the present embodiment, which can be miniaturized, is applied is allowed to stand in a closed space, and the MR gas generated by the radicalization catalytic reaction is closed. Space can be filled to sterilize the space.
  • the MR gas generator 10 includes the catalyst cartridge 13 composed of the radical reaction catalyst 30 formed by forming a thin metal plate into a honeycomb structure.
  • the contact surface area between methanol gas and the catalyst can be increased, the efficiency of the radicalization catalytic reaction can be enhanced, stable self-reaction by the catalyst can be generated, and MR gas of a certain concentration can be generated.
  • the reaction catalyst can be miniaturized, and a cartridge type that can be easily exchanged can be provided.
  • the MR gas generator itself can be miniaturized, and the range of the object to be treated can be expanded. For example, by applying the MR gas generator according to the present embodiment, an ambulance carrying a patient suffering from an infectious disease can be treated as a sterilization target. In the conventional sterilization apparatus using MR gas, since the apparatus itself is large, it is difficult to carry and processing takes time, and an ambulance or the like with a limited number can not be rapidly sterilized.
  • the sterilization process can be easily carried out. It can be applied.
  • the MR gas generator 10 according to the present embodiment it is possible to easily control the radicalization reaction temperature by the self reaction of the catalyst by changing the air supply amount in the cylinder upper portion 12a. The concentration of the generated MR gas can be easily changed. Thus, for example, when exposing the MR gas for the purpose of destroying DNA such as a virus, the amount of supplied air is increased to raise the temperature of the radicalization reaction and generate a high concentration MR gas, etc.
  • the supply amount of air can be changed depending on the sterilization target to change the concentration of the generated MR gas.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and changes in design without departing from the scope of the present invention are included in the present invention.
  • Industrial applicability since a radical reaction catalyst formed by forming a thin metal plate into a honeycomb structure is used, the surface area in the catalyst portion is increased, the reaction efficiency is improved, and the self reaction is maintained at a constant catalytic reaction temperature. And generate a stable concentration of MR gas. Further, by the improvement of the reaction efficiency in the catalyst unit, the catalyst unit can be miniaturized, and the sterilization processing apparatus itself can be miniaturized, and the convenience can be enhanced.

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Abstract

　本発明は、メタノールを気化してメタノールガスを発生させるメタノールガス発生装置（１１）と、メタノールガス発生装置（１１）の上方に位置し、メタノールガス発生装置から発生したメタノールガスを自然対流により上方に移行させる流路となるとともに、メタノールガスに所定の割合で空気を混合させる筒体（１２）と、筒体（１２）の上方に位置し、筒体（１２）において所定の割合で空気が混合したメタノールガスを触媒反応によりラジカル化する触媒カートリッジ（１３）とを備え、触媒カートリッジ（１３）は、金属薄板（３５ａ）をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒（３０）より構成される。

Description

滅菌ガス発生装置、その滅菌ガス発生装置に適用される触媒カートリッジ、並びに滅菌処理装置
　本発明は、メタノールから触媒反応により発生するラジカル性のメタノールラジカルガス（以下、「ＭＲガス」という。）により対象物を滅菌する滅菌処理装置に適用される滅菌ガス発生装置及びその滅菌ガス発生装置に交換可能に設けられる触媒カートリッジ、並びに滅菌処理装置に関する。
　本出願は、日本国において２００８年８月２９日に出願された日本特許出願番号２００８－２２１６２８を基礎として優先権を主張するものであり、この出願を参照することにより、本出願に援用される。
　メタノールから触媒反応により発生するラジカル性（メタノールラジカル：ＭＲ）ガスを利用した滅菌及び／又は減菌システムは、これまで医療器具等の滅菌に用いるガスとして多用されていたエチレンオキサイドガス（ＥＯＧ）やオゾン等の酸化滅菌とは異なる脱水素滅菌であって、ＤＮＡの不活化も可能な新しい滅菌技術である。また、残留性、腐食性がないことが確認されており、現在多くの分野において注目されている。
　ＭＲガスとは、メタノールから触媒により生じた強力な滅菌及び／又は減菌効果をもつラジカルガスのことであり、浸透性が高く、大気圧のままでも被滅菌物の内部まで滅菌ができる。金属の腐食やプラスチックの劣化が無く、非滅菌物の素材を選ばず、また、被滅菌物に残留しないなどの優れた特質があり、高い安全性を有する。さらに、ＭＲガスは、ウイルスやＤＮＡコンタミネーション対策に有効である他、毒ガスの無毒化（不活化）効果も有しており、またさらに半導体を使用した通信機器等の電気・電子製品やＰＣシステム等が通電状態であっても用いることができ、滅菌することができる。
　従来のＭＲガス滅菌装置において、先ず、メタノールタンクに蓄えられたメタノールを気化用ヒータによって気化してメタノールガスにする。そして、生成したメタノールガスを気化用ヒータの上方に設置された触媒部において、ヒータによって触媒部を加熱しつつ反応させて、ＭＲガスを発生するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－１３０９９３号公報
　しかしながら、従来のＭＲガス発生装置においては、直径方向の大きさとして、例えば１５０～１８０ｍｍ程度もの大きさを有する触媒部を備えていた。このような触媒部においては、メタノールガスのラジカル化反応に必要な温度を一定に維持させることは難しく、そのため電熱ヒータを触媒内部に備えるようにして、随時加熱しながら温度を制御し、ラジカル化反応に必要な温度を維持することが必要となっていた。
　このような従来のＭＲガス発生装置では、触媒反応時における温度の変動が激しく、その結果、一定の濃度を有するＭＲガスを発生させることができなかった。また、１５０～１８０ｍｍ程度もの大きさを有する触媒部を備えるとともに、上述した加熱用の電熱ヒータを備える必要があったため、触媒部は必然的に大きくなってしまい、利便性を高めるためのＭＲガス発生装置自体の小型化を困難にしていた。
　本発明は、このような従来の問題点に鑑みて提案されたものであり、ラジカル化のための触媒反応温度（自己反応温度）を一定に保ち、安定した濃度の滅菌ガスを発生させるとともに、小型化が可能な滅菌ガス発生装置、その滅菌ガス発生装置に用いられる触媒カートリッジ、並びに滅菌処理装置を提供することを目的とする。
　本件発明者らは、上述した課題を解決するために、様々な観点から鋭意研究を重ねてきた結果、ハニカム構造を有する触媒を使用することにより、ラジカル化のための触媒反応温度（自己反応温度）を一定に維持することが可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明に係る滅菌ガス発生装置は、メタノールを気化してメタノールガスを発生させるメタノールガス発生部と、上記メタノールガス発生部の上方に位置し、該メタノールガス発生部から発生したメタノールガスを自然対流により上方に移行させる流路となるとともに、上記メタノールガスに所定の割合で空気を混合させる筒体部と、上記筒体部の上方に位置し、該筒体部において上記所定の割合で空気が混合したメタノールガスを触媒反応によりラジカル化する触媒部とを備え、上記触媒部は、金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒より構成される。
　また、本発明に係る触媒カートリッジは、メタノールガスを発生させるメタノールガス発生部と、該メタノールガス発生部の上方に位置し、該メタノールガス発生部から発生したメタノールガスを自然対流により上方に移行させる流路となるとともに、該メタノールガスに所定の割合で空気を混合させる筒体部とを備える滅菌ガス発生装置に交換可能に設けられる触媒カートリッジであって、金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒より構成され、上記筒体部の上方に位置し、該筒体部において上記所定の割合で空気が混合したメタノールガスを触媒反応によりラジカル化する。
　また、本発明に係る滅菌処理措置は、メタノールを気化してメタノールガスを発生させるメタノールガス発生部と、上記メタノールガス発生部の上方に位置し、該メタノールガス発生部から発生したメタノールガスを自然対流により上方に移行させる流路となるとともに、上記メタノールガスに所定の割合で空気を混合させる筒体部と、上記筒体部の上方に位置し、該筒体部において上記所定の割合で空気が混合したメタノールガスを触媒反応によりラジカル化する触媒部とを有し、上記触媒部は、金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒より構成される滅菌ガス発生装置を備えている。
図１は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置の概略模式図である。 図２は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置を構成するメタノールガス発生装置の概略模式図である。 図３は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置を構成するメタノールガス発生装置の他の実施形態の概略模式図である。 図４は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置におけるメタノール供給量と空気供給量との関係を説明するためのグラフである。 図５は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置における空気の供給量の変化によるラジカル化触媒反応の温度制御について説明するためのグラフである。 図６Ａ及び図６Ｂは、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置において、メタノールガス発生装置と触媒カートリッジとの距離をＬ＝５Ｄとした場合の概略模式図と、その場合の触媒温度と気化温度との関係を示したグラフである。 図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置において、メタノールガス発生装置と触媒カートリッジとの距離をＬ＜５Ｄとした場合の概略模式図と、その場合の触媒温度と気化温度との関係を示したグラフである。 図８Ａ及び図８Ｂは、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置において、メタノールガス発生装置と触媒カートリッジとの距離をＬ＞５Ｄとした場合の概略模式図と、その場合の触媒温度と気化温度との関係を示したグラフである。 図９は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置を構成する触媒カートリッジの概略模式図である。 図１０は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置を構成する触媒カートリッジのラジカル反応触媒を上部から観察したときの概略模式図の一例、並びに一部拡大図の一例である。 図１１は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置を構成する触媒カートリッジにおける触媒反応の温度変化を説明するためのグラフである。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置を構成する触媒カートリッジのラジカル反応触媒を複数積層した場合における位相のずれを説明するための上面観察した概略模式図と、位相をずらして積層させた場合と位相をずらさずに積層させた場合のメタノールガスの流れを説明するための側面観察した概略模式図である。 図１３は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置を適用した滅菌処理装置の概略模式図である。
　以下、本発明に係る滅菌ガス発生装置ついて、ＭＲガス発生装置を一具体例として図面を参照にしながら詳細に説明する。なお、ここで滅菌とは、滅菌処理することに限らず、殺菌、除菌、除染等の処理及びＤＮＡ不活化処理を行うことも含む。各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
　図１は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置を概略的に示した模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０は、メタノールタンク（図示せず）からメタノールが供給され、そのメタノールを気化することによってメタノールガスを発生させるメタノールガス発生装置１１と、そのメタノールガス発生装置１１の上方に位置してメタノールガス発生装置１１から発生したメタノールガスを空気と混合させるとともに、発生したメタノールガスを自然対流を利用して上方に案内する流路を形成するために設けられた筒体１２と、メタノールガスの流路上方に取り外し可能な状態で筒体１２に連続して設けられ、メタノールガスを触媒反応によりラジカル化してＭＲガスを発生させる触媒カートリッジ１３とから構成されている。以下、各構成について具体的に説明していく。
　先ず、ＭＲガス発生装置１０を構成するメタノールガス発生装置１１について説明する。メタノールガス発生装置１１は、メタノールを気化することによって、ラジカル化反応の反応物質であるメタノールガスを発生させ、筒体１２へと供給する。
　図２は、メタノールガス発生装置１１を概略的に示す模式図である。図２に示すように、メタノールガス発生装置１１は、原料となるメタノールを収容するメタノールタンク（図示せず）が連結されており、少なくとも、メタノールを加熱気化させる電熱ヒータ２０と、メタノールタンクから供給されたメタノールを気化するに際して温度を制御する焼結金属等の温度安定化金属からなる熱媒体２１と、気化したメタノールをＭＲガス発生装置１０の上方部に導通させる気化ノズル２２と、さらにメタノールタンクから供給されるメタノールを霧状に噴射して熱媒体２１の方へ移行させるノズル２３とから構成されている。
　メタノールガス発生装置１１では、メタノールタンクから供給されたメタノールが、熱媒体２１による温度制御の下、電熱ヒータ２０によって加熱されて気化され、気化して生成したメタノールガスが気化ノズル２２から発生する。発生したメタノールガスは、気化カバー１４を通り、自然対流を利用してＭＲガス発生装置１０の上方、すなわち触媒カートリッジ１３へ分散して移行する。
　より具体的に説明すると、メタノールガス発生装置１１では、電熱ヒータ２０への通電が開始され、メタノールタンクからメタノール供給用連通管２４を通って供給されたメタノールを導通する熱媒体２１がその電熱ヒータ２０からの熱によって１２０～１３０℃に加熱され始める。そして、メタノールタンクから供給されたメタノールが熱媒体２１を通過すると、メタノールは熱媒体２１に生じている熱によって温められて気化し、メタノールガスが発生する。このようにして発生したメタノールガスは、気化ノズル２２及び気化カバー１４を通って分散し、筒体１２中を自然対流を利用して、触媒カートリッジ１３へと移行する。
　このメタノールガス発生装置１１に用いられる焼結金属等の温度安定化金属からなる熱媒体２１としては、種々のものを用いることができ、特に限定されるものではないが、金属たわしを構成する細線状の金属素材等が好適に用いられる。
　具体的に、その金属素材としては、酸化し難く、温度を一定に保持することが可能な金属素材を用いることが好ましい。詳細は後述するが、このメタノールガス発生装置１１における温度のふらつきが触媒カートリッジ１３における触媒反応温度に大きな影響を及ぼし、触媒反応温度を不安定にする。したがって、温度を一定に保持することが可能な金属素材を用いて熱媒体２１を構成することによって、メタノールガス発生装置１１における温度のふらつきを抑制し、触媒カートリッジ１３における触媒反応温度を安定化させることができる。例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼等を用いることによって形成した熱媒体２１等を使用する。
　また、メタノールガス発生装置１１の本体自体も、酸化し難く、温度を一定に保持する効果を有する金属素材で構成することが好ましく、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼等により構成することが好ましい。このような金属素材を用いてメタノールガス発生装置１１を構成することによって、メタノールタンクから供給されたメタノールに対して均等に熱を伝達することができる。そして、１２０～１３０℃の間において、具体的に±０．５℃程度の変化だけの、ふらつきのほとんどない温度制御のもとで、メタノールを気化することができる。なお、ステンレス鋼を用いる場合、ＳＵＳ３０４に限定されるものではなく、ＳＵＳ３０３やＳＵＳ３１６等のステンレス鋼を用いることもできる。
　また、メタノールガス発生装置１１は、メタノールタンクからメタノール供給用連通管２４を通って供給されるメタノールを、ポンプ等を利用して霧状にして熱媒体２１の方へ噴射させるノズル２３を備えている。メタノールタンクから供給されたメタノールをノズル２３より霧状にして噴射し、霧状のメタノールを上述した電熱ヒータ２０によって熱媒体２１を介して加熱させることで、温度を一定に保ち、安定した状態でメタノールを気化させることができる。
　このように、温度一定の安定した状態でメタノールガスを発生させることにより、メタノールガス発生装置１１における温度のふらつきを抑制して、以下で詳述する触媒カートリッジ１３における触媒反応の温度変動をより効果的に抑制し、安定したＭＲガスの発生を可能にしている。
　さらに、他の実施形態として図３に示すように、メタノールガス発生装置１１に、メタノール供給用連通管２４を連結させてメタノールタンクからメタノールを供給させるとともに、水供給用連通管２６を連結させてウォータータンク（図示しない）から所定の割合で水を供給させるようにしてもよい。この場合、上述したノズル２３は、メタノールタンクからメタノール供給用連通管２４を通って供給されたメタノールと、ウォータータンクから水供給用連通管２６を通って供給された水とを混合させる混合ノズル２３’とすることができる。この混合ノズル２３’は、メタノールと水とを混合し、所定の割合の水を含有させたメタノールをポンプ等を用いて霧状にして熱媒体２１の方へ噴射する。これにより、温度一定の安定した状況下で、所定の割合で水を含有したメタノールを気化させることができる。
　ここで、滅菌処理においては、滅菌環境を所定の湿度に保った状態とすることが必要なことが知られている。例えば、ウイルス等のＤＮＡを破壊してＤＮＡフリーの環境とする場合には、約７５％程度の湿度を維持した滅菌環境で滅菌処理を行わなければならない。しかしながら、ＭＲガス滅菌処理を行うにあたって、ＭＲガスの暴露環境を所定の湿度条件（例えば約７５％程度）に整えようとすると、ある程度の環境調整時間が必要となるとともに、所定の湿度環境を一定に管理することも必要となり、一定の湿度環境を維持することは極めて難しい。
　そこで、上述したように、メタノールガスを発生させる段階において、メタノールタンクから供給されたメタノールに所定の水を混合させて、所定の割合で水を含有したメタノールを生成する。そして、そのメタノールからメタノールガスを発生させてＭＲガスを生成させる。これにより、滅菌環境の湿度を事前に調整しなくとも、効果的な滅菌処理を行うことができる。このとき、上述した他の実施形態におけるメタノールガス発生装置１１によれば、メタノールと水とを混合し、所定の割合で水を含有させたメタノールを霧状にして供給することができる混合ノズル２３’を備えているので、所定の湿度を保持した最適なメタノールガスを効率的に生成させて触媒カートリッジ１３に供給することができる。そして、このメタノールガスから触媒反応によって発生したＭＲガスを使用することで、効果的な滅菌処理を行うことができ、所定の湿度環境を一定に管理維持させる必要もなくなる。
　このように、メタノールガス発生装置１１は、ノズル２３を備えているので、メタノールを霧状に噴射して、温度のふらつきのない一定範囲の温度条件でメタノールを気化することができ、触媒カートリッジ１３において安定したラジカル化触媒反応を生じさせることができる。また、このノズル２３は、例えばメタノールと水とを混合させて、所定の割合で水を含有させたメタノールを霧状に供給することができる混合ノズル２３’として構成することもできるので、所定の湿度を保ったメタノールガスを効率的に生成させて、効果的な滅菌処理が可能なＭＲガスを発生させることができる。
　なお、メタノールガス発生装置１１における温度を制御し、安定的にメタノールガスを生成して供給するために、さらに熱電対２５を設けて温度を管理・制御するようにしてもよい。このように熱電対２５を設けて温度を管理することにより、メタノールの着火等を防止して、安全性を向上させることができる。
　また、加熱により気化生成したメタノールガスが導通する気化ノズル２２を覆う気化カバー１４には、その側壁に金属製の網をかけるようにすることが好ましい。このようにして、メタノールガスを導通する気化カバー１４の側壁に金網を掛けることにより、生成したメタノールガスを均一に分散させることができ、触媒カートリッジ１３にて均一なラジカル化触媒反応を起こさせることができる。
　次に、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０を構成する筒体１２について説明する。筒体１２は、メタノールガス発生装置１１から供給されたメタノールガスのラジカル化触媒反応の場となる触媒カートリッジ１３に案内する流路になるとともに、メタノールガスに所定の割合の空気を混合させる。
　具体的に、この筒体１２は、パンチングプレート１５を挟んで筒体上部１２ａと筒体下部１２ｂの２空間に分けられている。パンチングプレート１５は、メタノールガス発生装置１１から気化ノズル２２を介して供給されたメタノールガスの筒体上部１２ａへのガス流れを整える整流部材として作用する。また、パンチングプレート１５は、筒体１２内を上部及び下部に隔てるために用いられている。
　パンチングプレート１５によって隔てられた筒体１２の筒体下部１２ｂは、メタノールガス発生装置１１から供給されたメタノールガスが充満する空間となっており、無酸素状態に維持されている。一方、パンチングプレート１５より上方の筒体上部１２ａでは、所定の割合で空気供給部（図示しない）から空気が供給され、その供給された空気とメタノールガスとが混合された空間となっている。そして、空気を混合したメタノールガスは、筒体１２の上方に移行し、筒体１２の上方に位置する触媒カートリッジ１３を通って触媒反応によりラジカル化し、ＭＲガスとなる。
　なお、本実施の形態において用いられるパンチングプレート１５は、特に限定されるものではない。具体的に、その表面に形成され、メタノールガスが通気する孔（通気孔）は、丸型形状でも角型形状でもよく、その他の形状であってもよい。また、このパンチングプレート１５の通気孔の大きさは、特に限定されないが、３ｍｍ以下であることが好ましい。孔の径を３ｍｍ以下とすることにより、後述する触媒カートリッジ１３における触媒反応によって発生する反応熱の通過を防止することができ、安全性を高めることができる。
　また、ここでの説明においては、具体的にパンチングプレート１５を用いた例について説明したが、筒体上部１２ａと筒体下部１２ｂとを隔てるものは、パンチングプレートであることに限られない。例えば、３ｍｍ以下の径の孔を有する多孔質の金属プレート等の、熱を通過させず、引火を防止することが可能な多孔質金属材料であればよい。金属材料としては、特に限定されるものではないが、ステンレス鋼等を用いることができ、熱を反射することが可能なように表面が研磨されたものであることが、より安全性を高めるという観点から好ましい。
　上述のように、筒体１２のパンチングプレート１５を隔てた筒体上部１２ａにおいては、メタノールガスと空気とが一定の割合で混合される。その空気は、筒体上部１２ａに連結された空気供給部（図示しない）から、その筒体上部１２ａに設けられたエアー供給口１６を介して供給されるようになっている。空気供給部からエアー供給口１６を介して供給される空気の供給量としては、図４のグラフに示すように、メタノールの供給量と略正比例するように供給する。
　ここで、筒体上部１２ａにおける空気の供給について詳細に説明する。ＭＲガス発生装置１０では、筒体上部１２ａにおける空気の供給量を変化させることにより、後述する触媒カートリッジ１３での自己反応によるラジカル化触媒反応の温度を制御することができる。
　このＭＲガス発生装置１０における触媒カートリッジ１３は、詳細は後述するが、金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒３０から構成され、メタノールガスとの接触表面積を増やして反応効率を向上させるようにしている。これにより、触媒カートリッジ１３では、作動開始直後十数分間の２３０～２５０℃程度の加熱のみで、その後は安定した自己反応（メタノールガスの触媒燃焼反応）によってラジカル化反応に必要な４５０～５００℃まで温度を高めることができる。そして、触媒カートリッジ１３は、その反応温度を維持させることができ、従来の装置とは異なり随時反応温度を維持させるために加熱し続けることを要しない。このように、ＭＲガス発生装置１０によれば、反応温度維持のための継続的な加熱を必要とせず、安定した自己反応により必要な温度に高めるとともに一定に維持できることから、そのラジカル化反応に必要な温度を、筒体上部１２ａにおける空気の供給量を変化させることによって容易に制御することができる。
　また、金属パイプと珪藻土等を無秩序に混合させて形成した触媒を備えた従来のＭＲガス発生装置とは異なり、ＭＲガス発生装置１０では、金属薄板をハニカム構造体に成形した触媒カートリッジ１３にメタノールガスを通過させてラジカル化触媒反応を起こすようにしている。これにより、メタノールガスの触媒反応にばらつきを生じさせず、供給する空気量を変化させることで、容易に触媒反応温度を制御することができる。
　具体的には、ラジカル化触媒反応に必要な４５０℃程度の温度を自己反応により発生させる場合には、上述したように、メタノールの供給量に対して略正比例するように空気を供給する。具体的には、メタノール供給量を３ｃｃとした場合には、空気の供給量を約３．５Ｌ／ｍｉｎとする割合で供給する。
　一方、ラジカル化触媒反応に必要な４５０℃より高めの、約５００℃近い温度を自己反応により発生させる場合には、空気の供給量をメタノールの供給量に対して正比例する量よりも多く供給する。これにより、自己反応による燃焼温度が高まり、ラジカル化反応において５００℃近い温度とすることができる。具体的には、上述の４５０℃程度の温度を発生させる場合の空気の供給量の割合（メタノール供給量を３ｃｃとしたときに、空気の供給量を約３．５Ｌ／ｍｉｎとする割合）よりも多い量の空気を供給する。
　図５は、ＭＲガス発生装置１０において、空気の供給量を変化させることによりラジカル化触媒反応の温度を制御できることを説明するためのグラフである。メタノールガスのラジカル化触媒反応に必要な反応温度は約４５０～５００℃であり、図５のグラフに示すように、このＭＲガス発生装置１０では、約３．０ｃｃのメタノール供給量に対して、筒体上部１２ａから供給される空気の供給量を約３．５～６．０Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させる。これにより、ラジカル化触媒反応の温度を約４５０～５００℃の範囲で変化させることが可能となる。したがって、空気供給部からの空気の供給量を変化させることにより、容易にラジカル化触媒反応の温度を制御することができる。
　このように、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０によれば、ラジカル化触媒反応温度を維持させるための随時の加熱を必要とせず、安定した自己反応によりラジカル化反応を起こすことができることから、空気の供給量を変化させるだけで、容易にラジカル化反応温度を制御することができる。また、発生するＭＲガスの濃度はラジカル化触媒反応温度に依存することから、上述のように空気の供給量を変化させて反応温度を制御することで、ＭＲガスの濃度を容易に制御することができる。そして、これにより、滅菌対象によって容易にＭＲガスの濃度を変化させることができ、種々の対象に対して滅菌処理を施すことが可能となる。
　この筒体１２の長辺方向の長さ寸法、すなわち上述したメタノールガス発生装置１１と、後述する触媒カートリッジ１３との距離は、その距離（Ｌ）と筒体１２の直径（Ｄ）との関係において、Ｌ／Ｄ＝５を満たすように設定することが好ましい。
　図６に、メタノールガス発生装置１１と触媒カートリッジ１３との距離に関してＬ／Ｄ＝５を満足するように設定した場合の概略模式図（図６Ａ）と、この構造と触媒温度及び気化温度との関係についての実験結果を示すグラフ（図６Ｂ）である。図６Ｂのグラフに示されるように、上記の距離に関してＬ／Ｄ＝５を満足するように設定した場合には、触媒カートリッジ１３において温度の安定したラジカル化触媒反応が起こり、ＭＲガスの発生量も１５００ｐｐｍの高濃度のＭＲガスが安定的に発生した。なお、このグラフにおいて示される実験においては、空気の供給量を５Ｌ／ｍｉｎ、メタノール供給量を３ｃｃとしている。
　一方、図７に、メタノールガス発生装置１１と触媒カートリッジ１３との距離に関して、Ｌ／Ｄ＜５となるように設定した場合の概略模式図（図７Ａ）と、この構造と触媒温度及び気化温度との関係についての実験結果を示すグラフ（図７Ｂ）である。図７Ｂのグラフに示されるように、上記の距離に関してＬ／Ｄ＜５となるように設定した場合には、気化温度がメタノールの１５０℃と高温となってしまった。また、触媒カートリッジ１３におけるラジカル化触媒反応の反応温度は一定とはならず不安定で、ラジカル化に必要な反応温度にも到達できず、安定的にＭＲガスを発生させることができなかった。
　また、図８に、メタノールガス発生装置１１と触媒カートリッジ１３との距離に関してＬ／Ｄ＞５となるように設定した場合の概略模式図（図８Ａ）と、この構造と触媒温度及び気化温度との関係についての実験結果を示すグラフ（図８Ｂ）である。図８Ｂのグラフに示されるように、上記の距離に関してＬ／Ｄ＞５となるように設定した場合には、気化温度は約１２０℃で安定したものの、触媒カートリッジ１３におけるラジカル化触媒反応の反応温度は一定とはならず不安定であった。また、ラジカル化に必要な反応温度にも到達できず、安定的にＭＲガスを安定的に発生させることできなかった。なお、図７及び図８に示される実験においても、空気の供給量を５Ｌ／ｍｉｎ、メタノール供給量を３ｃｃとしている。
　この実験結果からも判るように、メタノールガス発生装置１１と触媒カートリッジ１３との距離に関して、Ｌ／Ｄ＝５を満足するように設定することによって、メタノールを気化させるための気化温度を安定化することができる。また、触媒カートリッジ１３におけるラジカル化触媒反応の反応温度を一定にすることができ、安全かつ安定的にＭＲガスを発生させることができる。
　次に、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０を構成する触媒カートリッジ１３について説明する。触媒カートリッジ１３は、メタノールガス発生装置１１において生成し、筒体１２において所定の割合で空気が混合されたメタノールガスを、自己反応に基づく触媒作用による分解反応を起こさせることによってラジカル化し、ＭＲガスを発生させる。
　図９は、触媒カートリッジ１３と触媒カートリッジ１３の外周部の構造を概略的に示した模式図である。図９に示されるように、触媒カートリッジ１３は、ハニカム構造を有したラジカル反応触媒３０からなる触媒層３１と、触媒カートリッジ１３の外周部にあり、触媒層３１を囲むように配置された触媒ヒートブロック３２と、触媒カートリッジ１３を一時的に加熱するための電熱ヒータ３３とが備えられている。自然対流によって筒体１２内を通って触媒カートリッジ１３へと移行したメタノールガスは、触媒カートリッジ１３における自己反応による触媒作用によって、活発な分解反応を起こしてラジカル化されＭＲガスとなる。そして、触媒カートリッジ１３において発生したＭＲガスは、自然対流によって触媒カートリッジ１３を出て被処理空間へと移行する。
　このような構造を有する触媒カートリッジ１３は、特に、金属からなる薄板（以下、「金属薄板３５ａ」という。）を、例えば波状形状に成形してなるハニカム構造体を有したラジカル反応触媒３０を備えている。この触媒カートリッジ１３では、メタノールガス発生装置１１から１２０～１３０℃の加熱によって発生したメタノールガスが移行してくると、作動開始後約１５～２０分間、電熱ヒータ３３によって２３０～２５０℃まで加熱される。そして、その後はメタノールガスの触媒燃焼（自己反応）を開始するとともに、電熱ヒータ３３は停止され、ラジカル化反応に必要な温度である４５０～５００℃程度まで自己反応により温度を上昇させてその温度を維持させる。以下では、より具体的にハニカム構造体を形成したラジカル反応触媒３０の構造から詳細に説明していく。
　上述したように、触媒カートリッジ１３を構成するラジカル反応触媒３０は、金属薄板３５ａを、例えば波状形状に成形してなるハニカム構造体からなっている。図１０は、ハニカム構造を有したラジカル反応触媒３０の構造を上部から観察したときの概略模式図である。図１０に示されるように、ラジカル反応触媒３０は、円筒形状からなっている。より具体的に、例えば図１０中の一部拡大図に示すハニカム構造の一例のように、ラジカル反応触媒３０は、金属薄板３５ａを波状に成形し、この波状形状の金属薄板３５ａと、さらに金属からなる平板（以下、「金属平板３５ｂ」という。）とを交互に重ね合わせることによってハニカム構造体を形成し、そのハニカム構造体を円筒形状に成形して形成されている。
　なお、この触媒カートリッジ１３は、上述した円筒形状のものに限られず、金属薄板３５ａと金属平板３５ｂとを同様に交互に重ね合わせて、四角柱形状や、多角柱形状等、種々の形状に成形することによって構成してもよい。また、ラジカル反応触媒３０を形成するハニカム構造体は、上述したような金属薄板を波状形状に成形してなるものに限られるものではなく、金属薄板を山状形状等の種々の形状に成形して、ハニカム構造を形成するようにしてもよい。さらに、図１０中の一部拡大図に具体的に示した波状形状に限られるものではなく、例えば金属平板３５ｂを挟んで隣り合う波状形状の金属薄板３５ａを、互いに位相をずらすようにして配置させてもよい。このようにして隣接する波状形状の金属薄板３５ａをそれぞれ位相をずらすように配置することによって、メタノールガスの接触表面積をより一層増加させることができ、反応効率をさらに向上させることができる。
　従来のＭＲガス発生装置における反応触媒は、その反応触媒の上面を円形状と仮定したとき、直径方向で１５０～１８０ｍｍもの大きさを有していた。このため、ＭＲガス発生装置自体が大きくなる原因となっており、装置の小型化を困難にしていた。また、このような１５０ｍｍ以上もの大きさの直径を有する従来の反応触媒では、作動開始してラジカル化反応に必要な４５０～５００℃程度の熱を電熱ヒータによって発生させなければならなかった。そして、発生させた後も反応触媒が大きかったために長時間に亘ってその温度を維持させることができず、随時電熱ヒータにより加熱（追いだき加熱）をしつづけなければならなかった。このようにして追いだき加熱しつつ触媒反応を行った場合には、当然に、ラジカル化反応温度を一定に維持させることは難しく、その結果安定した濃度を有するＭＲガスを発生させることができなかった。さらに、上述したように、触媒の内部には随時加熱を繰り返してラジカル化反応に必要な温度を維持させるための電熱ヒータを備えるようにしていたため、触媒のみを交換可能にする簡易なカートリッジ式にすることも困難であり、より一層ＭＲガス発生装置自体を大きくしてしまっていた。
　またさらに、従来のＭＲガス発生装置における反応触媒は、例えば珪藻土と金属パイプ等を無秩序に混合させて生成させたものであったため、十分な表面積を確保することができなかった。また、メタノールガスを通過させる通路を一定に固定させることもできず、メタノールに対しばらつきのある不均一なラジカル化反応を起こさせていた。そしてこのことが、ラジカル化触媒反応の温度を変動させる要因にもなっていた。
　これに対し、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０では、上述のように、触媒カートリッジ１３を、金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒３０によって構成している。そして、これにより、メタノールガスとラジカル反応触媒３０との接触表面積を増加させるとともに、メタノールガスが一定の通路を通過するようにしている。
　このようにしてラジカル反応触媒３０をハニカム構造に成形してメタノールガスとの接触表面積を増加させることによって、触媒反応の反応効率を高め、ラジカル化反応に必要な触媒カートリッジ１３の大きさを最小限に抑えることを可能にしている。具体的に、触媒カートリッジ１３におけるラジカル反応触媒３０の直径方向の大きさを、５０～７０ｍｍ程度の大きさにすることができ、この大きさで反応効率の高いラジカル化反応を起こすことができる。そして、触媒カートリッジ１３の大きさを最小限に抑えることで、容易に交換が可能な形態とすることができる。また、一定の通路をメタノールガスが通過するようにすることで、ラジカル化反応のばらつきを抑えて一定にし、反応温度の変動を抑制させることができる。
　また、上述したように、従来のＭＲガス発生装置における反応触媒では、ラジカル化反応に必要な温度を維持させるために、電熱ヒータによって触媒を加熱しつつ反応させることが必要となっていた。それに対して、本実施の形態におけるラジカル反応触媒３０によれば、ハニカム構造に成形して接触表面積を増加させるようにしているので、安定したラジカル化反応を効率的に行うことができ、電熱ヒータ３３による随時の加熱を行わなくとも、ラジカル化反応に必要な所定の温度を維持させて、安定した濃度のＭＲガスを発生させることができる。
　具体的には、作動開始直後の約１５～２０分間の電熱ヒータ３３による２３０～２５０℃程度の加熱のみにより、その後はラジカル反応触媒３０における自己反応により、ラジカル化反応に必要な約４５０～５００℃の温度に高めることができる。そして、その温度を一定に維持し、電熱ヒータ３３によって随時加熱し続けなくても、安定した濃度のＭＲガスを発生させることができる。このように、電熱ヒータ３３による随時の加熱を要しないことから、電熱ヒータ３３を触媒の内部に備える必要もなく、容易に交換可能なカートリッジ式の触媒とすることができ、装置の小型化を可能にしている。
　ここで、このハニカム構造を有した触媒カートリッジ１３の自己反応における温度維持状態について、さらに詳細に説明する。
　図示しないが、従来のＭＲガス発生装置においては、反応触媒の大きさが大きく、また珪藻土と金属パイプ等を無秩序に混合させて形成したものであったため、ラジカル化反応に必要な温度を一定に維持させることが難しかった。また、随時追いだき加熱等を行っていたことから、触媒反応温度に±２０℃以上の温度変動を生じさせてしまっていた。そして、この±２０℃以上の温度変動は、発生するＭＲガスの濃度に大きく影響をもたらし、安定した濃度のＭＲガスを発生させることが容易ではなかった。
　一方、図１１に示すように、ハニカム構造を有した触媒カートリッジ１３を備えた本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０では、その反応効率が向上したことにより、その一部に備えた電熱ヒータ３３による作動開始後約１５～２０分間程度の約２３０～２５０℃までの加熱のみで、その後は自己反応により、安定的にラジカル化反応に必要な約４５０～５００℃の温度を維持することができ、温度変動のないラジカル化反応を実現することができる。
　また、図１０に例示したように、波状形状の金属薄板３５ａと、金属からなる金属平板３５ｂとを交互に重ね合わせることによってハニカム構造に成形したラジカル反応触媒３０で触媒カートリッジ１３を構成している。これにより、表面積とメタノールガスが通過する通路を一定に固定することができ、このことによっても、温度変動等の反応変動のないラジカル化反応を実現することができる。なお、図１１のグラフに示す実験においては、１ｍ３の滅菌対象に対して、メタノール供給量を３ｃｃ、空気供給量を３．５Ｌ／ｍｉｎを滅菌設定条件とした。
　また、触媒反応温度の±２０℃以上の温度変動は、メタノールガス発生装置１１における温度のふらつきにも起因しており、従来のＭＲガス発生装置においては、そのメタノールガス発生装置において±２℃以上のふらつきが生じていた。一方で、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０におけるメタノールガス発生装置１１では、上述したように、温度を一定に保持する効果の高い素材によって熱媒体２１の他、メタノールガス発生装置１１の構成要素を構成しているので、メタノールガス発生装置１１における温度のふらつきを抑えることが可能となっている。このように、メタノールガス発生装置１１を、温度を一定に保持する効果の高い素材を用いて構成することで、１２０～１３０℃の間において±０．５℃程度のふらつきのほとんどない温度制御のもとに、メタノールに対して均等に熱を与えて気化させることが可能となる。そして、触媒カートリッジ１３における触媒反応温度の温度変動を抑え、安定した濃度のＭＲガスを発生させることができる。また、上述したように、メタノールガス発生装置１１では、メタノールタンクから供給されるメタノールを霧状にして噴射することによって加熱気化させている。これにより、温度を一定に維持した安定状態でメタノールガスを発生させることができ、メタノールガス発生装置１１における温度変動をより一層抑制させて、安定した濃度のＭＲガスを発生させることができる。
　このラジカル反応触媒３０を構成するハニカム構造体は、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等の種々の遷移金属を用いて成形することができる。本実施の形態においては、例えば銅を用い、薄板銅板を波状形状等に成形してハニカム構造体を形成することにより、表面積を増やし安定した自己反応を行えるようにしている。より具体的には、以下に限定されるものではないが、薄板銅板を波状に成形して表面積を増加させるとともに、さらに例えば銅平板と交互に重ね合わせるようにすることで反応に必要な間隙をつくる。
　このように、銅等からなる金属薄板３５ａを波状形状等に成形し、この金属薄板３５ａと、銅等の金属平板３５ｂとを交互に重ね合わせて表面積を増やすことで、ラジカル反応触媒３０の直径方向の長さとして５０～７０ｍｍ程度の大きさで、ラジカル化に必要な温度まで随時加熱することなく、メタノールガスを効率的に反応させて一定濃度のＭＲガスを発生させることができる。また、反応に必要な隙間を形成し、形成した隙間にメタノールガスを一定に通過させることで、安定したラジカル化触媒反応を実現して、温度変動を抑えることができる。なお、交互に重ね合わせるようにしてハニカム構造を形成する波状形状の金属薄板３５ａと金属平板３５ｂとは、同一の金属を用いても、異なる金属を用いてもよい。
　また、従来のように、例えば珪藻土粉末を多孔体作成助材等と混練して触媒担体を生成し、その触媒担体に白金等の金属を被覆することによって反応用触媒を形成するようにしなくとも、従来と同等以上の反応効率を実現でき、安価なコストで装置を製造することができる。さらに、珪藻土粉末等を混練等する手間を省き、簡易に反応効率の高いラジカル反応触媒を製造することができる。
　本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０では、上述したような、ハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒３０を複数層積層させて多層構造の触媒層３１を形成することが好ましい。さらに触媒層３１を形成しているラジカル反応触媒３０の金属薄板３５ａを波状に成形してハニカム構造とした場合には、その金属薄板３５ａの波状の位相をずらしてラジカル反応触媒３０を複数積層させることがより好ましい。
　図１２は、ＭＲガス発生装置１０に適用される触媒カートリッジ１３の、各ラジカル反応触媒３０の位相の様子を説明するために上部から観察した概略模式図（図１２Ａ）と、触媒層３１を形成している各ラジカル反応触媒３０の波状形状の位相をずらして形成した場合と、位相をずらさずに形成した場合との、気化ガスの流れを説明するための図（図１２Ｂ）である。図１２Ａに示すように、触媒層３１は、各層を形成しているラジカル反応触媒３０の金属薄板３５ａの波状の位相がずれるようにして構成することができる。なお、図１２Ａ中においては、各層を構成するハニカム構造を形成する金属薄板３５ａによる波状の位相を異なる線（実線、破線、一点鎖線）で表示している。
　このように、各層の金属薄板３５ａの波状形状の位相をずらすように触媒層３１を構成することで、図１２Ｂ－１に示すように、メタノールガスとラジカル反応触媒３０の接触表面積をさらに増加させ、ラジカル化触媒反応の反応効率をより向上させることができる。
　なお、本実施の形態においては、ラジカル反応触媒３０を３層又は４層に積層させて触媒層３１を形成した触媒カートリッジ１３について図１及び図１２で例示して具体的に説明したが、積層するラジカル反応触媒３０の数は、特に限定されるものではない。また、上述したように、金属薄板３５ａを例えば山状形状等に成形してハニカム構造とした場合においても、その形状の位相をずらすようにして複数積層させることが好ましい。
　また、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０は、図１に示すように、ハニカム構造からなる触媒層３１の底部に珪藻土やシリカ、荒砂等の断熱効果の高い多孔質素材を敷き詰め、輻射熱防止層３４を形成するようにしている。
　触媒層３１においては、上述したように、自己反応により約４５０～５００℃近い温度でラジカル化触媒反応が起こっており、この反応により高温の輻射熱が発生する。このとき、触媒層３１より下部に輻射熱防止層３４を備えることによって、高温の輻射熱を触媒層３１に供給されてくるメタノールに接触してしまうことを防止して安全性を高めることができる。また、触媒層３１における温度を一定に保持して安定した効率のよい触媒反応を起こさせることができる。
　このように、断熱効果を有する素材によって輻射熱防止層３４を形成することにより、触媒カートリッジ１３の自己反応によって発熱した熱の放散を抑え、温度を一定に維持させることができる。また、輻射熱がメタノールガス発生装置１１に及ぼす影響を少なくすることができる。
　以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０における触媒カートリッジ１３は、波状に成形した銅等の金属薄板３５ａを、金属平板３５ｂとともに交互に組み合わせてハニカム構造体を形成する。さらに好ましくは、そのハニカム構造からなるラジカル反応触媒３０を複数層に積み重ねて触媒層３１を形成する。これにより、メタノールガスとの接触表面積を増加させることができ、効率的なラジカル化反応を起こさせることができる。
　また、接触表面積を増加させて反応効率を向上させているので、触媒層３１の直径方向の大きさを小さくしても従来と同等以上の反応効率を実現し、触媒カートリッジ１３の小型化を可能にする。さらに、反応効率の向上により、随時加熱することによってラジカル化のための触媒反応温度を維持させなくとも、安定した自己反応によりラジカル化触媒反応に必要な温度を一定に維持することができる。また、そのことにより、随時加熱するのに必要な電熱ヒータを触媒の内部に備える必要がなく、触媒をさらに小型化することができるとともに、容易に交換可能なカートリッジ式の触媒を実現することができる。
　そしてまた、触媒カートリッジ１３では、安定した自己反応によるラジカル化触媒反応を可能していることから、筒体１２に接続された空気供給部からの空気の供給量を任意に制御することにより、自己反応によるラジカル化触媒反応温度を容易に変動制御することができ、発生させるＭＲガスの濃度を容易に変化させることができる。これにより、メタノールガスに混合させる空気に供給量を変化させるだけで、滅菌対象によって適した濃度のＭＲガスを簡単に発生させることができ、種々の対象に対して効率的な滅菌処理を行うことができる。また、このように、適した濃度のＭＲガスを任意に発生させることができることから、メタノールの供給量を必要最小限に抑えることが可能となり、より安全に装置を使用することができるだけでなく、環境にも適した滅菌処理を実現することができる。
　次に、上述した本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０を適用した滅菌処理装置について説明する。
　図１３は、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０を適用した滅菌処理装置４０の一例を概略的に示した模式図である。図１３に示すように、滅菌処理装置４０は、メタノールタンク４１と、ＭＲガス発生装置１０’と、滅菌対象物を保持してＭＲガス発生装置１０’から発生したＭＲガスによって滅菌処理を施す場となる滅菌タンク４２とから構成されている。
　そして、この滅菌処理装置４０に備えられたＭＲガス発生装置１０’は、メタノールタンク４１からメタノールが供給され、そのメタノールを気化することによってメタノールガスを発生させるメタノールガス発生装置１１’と、そのメタノールガス発生装置１１’の上方に位置してメタノールガス発生装置１１’から発生したメタノールガスを空気と混合させるとともに、発生したメタノールガスを自然対流を利用して上方に案内する流路を形成するために設けられた筒体１２’と、メタノールガスの流路上方に取り外し可能な状態で筒体１２’に連続して設けられメタノールガスを触媒反応によりラジカル化する触媒カートリッジ１３’とから構成されている。そして、この滅菌処理装置４０に備えられたＭＲガス発生装置１０’の触媒カートリッジ１３’は、波状に成形した金属薄板と金属平板とを交互に重ね合わせて形成したハニカム構造体からなっている。
　このようなハニカム構造体からなる触媒カートリッジ１３’より構成されるＭＲガス発生装置１０’によれば、メタノールガスを効率的にラジカル化させることができ、一定濃度を有したＭＲガスを安定的に発生させることができる。
　ＭＲガス発生装置１０’から発生したＭＲガスは、図１３中矢印に示すように、滅菌タンク４２内を循環し、滅菌対象物４３を滅菌する。なお、この滅菌タンク４２内においては、滅菌タンク４２上部に循環ファン４４を設けて、効率的にＭＲガスを滅菌タンク４２内に循環させるようにしてもよい。このようにＭＲガスを滅菌タンク４２内で効率的に循環させることにより、ＭＲガスの濃度を高めることができ、滅菌対象物４３に対する滅菌効果をより向上させることができる。
　また、図示しないが、本実施の形態に係る滅菌処理装置４０は、ＭＲガス発生装置１０’の触媒カートリッジ１３’の構造と同様に金属薄板と金属平板とを交互に重ね合わせて成形したハニカム構造体からなる排気層を有する排気部を備えている。この排気部に装置内に残留したメタノールガスを通過させ、炭酸ガスと水とに分解処理して排気することで、安全性を高めた滅菌処理を施すことができる。
　また、メタノールタンク４１は、特に限定されるものではないが、使いきりのメタノールタンクを適用することができる。すなわち、例えば２Ｌ程度の容量からなるメタノールタンクを使用し、このメタノールタンクに収納されたメタノールをすべて２次タンク４５に蓄え、この２次タンク４５からメタノールガス発生装置１１’にメタノールを噴霧して供給する。このようにメタノールを使いきりとすることにより、メタノールを装置内に残留させることなく安全性を高めた滅菌処理を行うことができる。また、２次タンク４５に液面保持のための装置を備える必要もなくなり、安価に滅菌処理装置を製造することができる。
　また、上述した本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０を適用することにより、上述した図１３に例示する滅菌処理装置４０に示されるような滅菌対象物４３を滅菌処理装置４０内に静置させて処理する形態としない滅菌処理装置とすることもできる。すなわち、小型化が可能となった本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０を適用した滅菌処理装置を、閉じられた空間に静置し、ラジカル化触媒反応によって発生したＭＲガスをその閉じられた空間に充満させて、その空間を滅菌させることもできる。このようにすることで、病室等の室内や車内等、従来のＭＲガス発生装置を用いた滅菌処理装置では実現することができなかった空間に対して滅菌処理を施すことが可能となる。
　以上説明したように、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０は、金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒３０から構成される触媒カートリッジ１３を備えている。これにより、メタノールガスと触媒との接触表面積が増加し、ラジカル化触媒反応の効率を高めることができ、触媒による安定した自己反応を生じさせ、一定濃度のＭＲガスを発生させることができる。
　また、ハニカム構造を有したラジカル反応触媒３０により触媒反応の効率を高めることで、反応触媒の小型化を可能にし、容易に交換可能なカートリッジ式とすることができる。さらに、ＭＲガス発生装置自体も小型化することが可能となり、被処理対象の範囲を拡げることができる。
　例えば、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置を適用することによって、感染病を患った患者を搬送した救急車を滅菌対象として処理することができる。従来のＭＲガスを用いた滅菌処理装置では、その装置自体が大型であったため、持ち運びも困難で、処理に時間がかかり、数の限られた救急車等を手早く滅菌処理することができなかった。しかしながら、本実施の形態に係る、反応効率を向上させて反応触媒の小型化を実現したＭＲガス発生装置を適用した滅菌処理装置によれば、容易に持ち運ぶことが可能となり、容易に滅菌処理を施すことができる。
　また、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０によれば、筒体上部１２ａにおける空気の供給量を変化させることにより、触媒の自己反応によるラジカル化反応温度を容易に制御することができるので、発生するＭＲガスの濃度を容易に変化させることができる。これにより、例えばウイルス等のＤＮＡを破壊することを目的としてＭＲガスを暴露させる場合には、空気の供給量を増やしてラジカル化反応温度を高め、濃度の高いＭＲガスを発生させるといったように、滅菌対象によって空気の供給量を変化させて、発生させるＭＲガスの濃度を変化させることができる。
　なお、本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更があっても本発明に含まれる。
産業上の利用可能性
　本発明によれば、金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒を使用しているので、触媒部における表面積が増加して反応効率が向上し、触媒反応温度を一定に維持した自己反応を生じさせることができ、安定した濃度のＭＲガスを発生させることができる。また、触媒部における反応効率の向上により、触媒部を小型化することができるとともに、滅菌処理装置自体を小型化することを可能にし、利便性を高めることができる。

Claims (10)

  1. １．メタノールを気化してメタノールガスを発生させるメタノールガス発生部と、
    　上記メタノールガス発生部の上方に位置し、該メタノールガス発生部から発生したメタノールガスを自然対流により上方に移行させる流路となるとともに、上記メタノールガスに所定の割合で空気を混合させる筒体部と、
    　上記筒体部の上方に位置し、該筒体部において上記所定の割合で空気が混合したメタノールガスを触媒反応によりラジカル化する触媒部とを備え、
    　上記触媒部は、金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒より構成される滅菌ガス発生装置。
  2. ２．上記触媒部は、上記ラジカル反応触媒を複数積層してなる請求の範囲第１項記載の滅菌ガス発生装置。
  3. ３．上記ラジカル反応触媒は、上記金属薄板を波状に成形してなるハニカム構造からなる請求の範囲第１項又は第２項記載の滅菌ガス発生装置。
  4. ４．上記触媒部は、それぞれ上記金属薄板の上記波状の位相をずらして、上記ラジカル反応触媒を複数積層してなる請求の範囲第３項記載の滅菌ガス発生装置。
  5. ５．上記触媒部は、交換可能に設けられてなる請求の範囲第１項記載の滅菌ガス発生装置。
  6. ６．メタノールガスを発生させるメタノールガス発生部と、該メタノールガス発生部の上方に位置し、該メタノールガス発生部から発生したメタノールガスを自然対流により上方に移行させる流路となるとともに、該メタノールガスに所定の割合で空気を混合させる筒体部とを備える滅菌ガス発生装置に交換可能に設けられる触媒カートリッジであって、
    　金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒より構成され、上記筒体部の上方に位置し、該筒体部において上記所定の割合で空気が混合したメタノールガスを触媒反応によりラジカル化する触媒カートリッジ。
  7. ７．当該触媒カートリッジは、上記ラジカル反応触媒を複数積層してなる請求の範囲第６項記載の触媒カートリッジ。
  8. ８．上記ラジカル反応触媒は、上記金属薄板を波状に成形してなるハニカム構造からなる請求の範囲第６項又は第７項記載の触媒カートリッジ。
  9. ９．当該触媒カートリッジは、それぞれ上記金属薄板の上記波状の位相をずらして、上記ラジカル反応触媒を複数積層してなる請求の範囲第８項記載の触媒カートリッジ。
  10. １０．メタノールを気化してメタノールガスを発生させるメタノールガス発生部と、
    　上記メタノールガス発生部の上方に位置し、該メタノールガス発生部から発生したメタノールガスを自然対流により上方に移行させる流路となるとともに、上記メタノールガスに所定の割合で空気を混合させる筒体部と、
    　上記筒体部の上方に位置し、該筒体部において上記所定の割合で空気が混合したメタノールガスを触媒反応によりラジカル化する触媒部とを有し、
    　上記触媒部は、金属薄板をハニカム構造に成形してなるラジカル反応触媒より構成される滅菌ガス発生装置を備えた滅菌処理装置。
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