WO2019230209A1

WO2019230209A1 - 腐食性ガス排出装置及び滅菌装置

Info

Publication number: WO2019230209A1
Application number: PCT/JP2019/015741
Authority: WO
Inventors: 松尾　健一; 八寿雄中村; 久幸波場
Original assignee: 株式会社Ihi
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2019-12-05
Also published as: JP7259853B2; JPWO2019230209A1

Abstract

本開示の腐食性ガス排出装置（３）は、腐食性ガスを排出するポンプ（６）と、ポンプが設けられる排出配管（５）と、排出配管においてポンプの前段に設けられると共に腐食性ガスと反応する第１分解触媒（７）と、排出配管においてポンプの後段に設けられると共に腐食性ガスと反応する第２分解触媒（８）と、を備える。

Description

腐食性ガス排出装置及び滅菌装置

　本開示は、腐食性ガス排出装置及び滅菌装置に関する。
　本願は、２０１８年５月２８日に日本に出願された特願２０１８－１０１８８３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　例えば、特許文献１には、オゾンを含む排水からオゾンを除去する脱オゾン装置が開示されている。このような脱オゾン装置は、流路中に設けられる真空ポンプと、真空ポンプの前段に設けられる分解触媒とを備えており、分解触媒によりオゾンが除去された排出ガスを真空ポンプにより吸引する。

　また、特許文献２には、オゾンと過酸化水素とに物品を露出させることにより物品を滅菌する滅菌装置が開示されている。このような滅菌装置は、物品が収容されるチャンバと、チャンバ内を真空とするための真空ポンプと、真空ポンプの後段に設けられるオゾン触媒（分解触媒）とを備えている。

　オゾン等の腐食性の強いガス（腐食性ガス）を排出する場合には、上述のように分解触媒を設けることで、腐食性ガスを分解する必要がある。

日本国特開２００４－４１９６３号公報日本国特表２０１３－５０５７９７号公報

　しかしながら、特許文献１のように、ポンプの前段に分解触媒を設けると、ポンプの圧力損失が大きくなり、ポンプによる減圧速度に影響を与える。また、特許文献２のように、ポンプの後段に分解触媒を設けると、ポンプは、腐食性ガスと常に接触することになるため、高い耐腐食性が必要となる。

　本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ポンプにおける腐食を防止しつつ、ポンプの圧力損失を軽減することを目的とする。

　本開示の一態様の腐食性ガス排出装置は、腐食性ガスを排出するポンプと、前記ポンプが設けられる排出配管と、前記排出配管において前記ポンプの前段に設けられると共に前記腐食性ガスと反応する第１分解触媒と、前記排出配管において前記ポンプの後段に設けられると共に前記腐食性ガスと反応する第２分解触媒とを備える。

　上記一態様の腐食性ガス排出装置において、前記排出配管は、前記第１分解触媒が設けられると共に他の部位よりも流路径の大きな第１チャンバ部を備えていてもよい。

　上記一態様の腐食性ガス排出装置において、前記第２分解触媒は、前記第１分解触媒よりも高い触媒性能を有していてもよい。

　上記一態様の腐食性ガス排出装置において、前記第２分解触媒は、前記第１分解触媒よりも体積が大きくてもよい。

　上記一態様の腐食性ガス排出装置において、前記排出配管は、前記第２分解触媒が設けられると共に他の部位よりも流路径の大きな第２チャンバ部をさらに備えていてもよい。

　本開示の一態様の滅菌装置は、腐食性ガスが供給される滅菌庫と、前記滅菌庫に接続される、上記腐食性ガス排出装置とを備える。

　本開示によれば、真空ポンプの前段に設けられる分解触媒の量を減らしつつ、労働環境基準等により定められた腐食性ガスの基準値以下となるように分解触媒を設置できる。したがって、真空ポンプの圧力損失を減少させつつ、労働環境基準等により定められた基準値以下まで腐食性ガス濃度を低下させることができる。

本開示の一実施形態に係る滅菌装置の全体構成を示す模式図である。本開示の一実施形態に係る滅菌装置が備える排出配管内の構成を示す模式図である。本開示の一実施形態における滅菌庫内の圧力変化を示すグラフである。本開示の一実施形態における触媒ブロックの数と、減圧速度との相関を示すグラフである。

　以下、図面を参照して、本開示に係る滅菌装置の一実施形態について説明する。

　本実施形態の滅菌装置１は、滅菌対象物を滅菌する。図１に示すように、滅菌装置１は、滅菌庫２と、オゾン発生装置３（滅菌ガス発生装置）と、フィルタ４と、排出配管５と、真空ポンプ６と、第１分解触媒７と、第２分解触媒８とを備えている。また、排出配管５と、真空ポンプ６と、第１分解触媒７と、第２分解触媒８とは、本開示における腐食性ガス排出装置に相当する。

　滅菌庫２は、滅菌対象物を収容可能なチャンバであり、内部を密閉可能な扉を備えている。滅菌庫２には、オゾン発生装置３と、排出配管５とが接続されている。また、滅菌庫２の鉛直方向上部には、給気用の開口が設けられており、この開口にフィルタ４が設けられている。

　オゾン発生装置３は、滅菌庫２に対してオゾンガス（Ｏ_３、腐食性ガス）を供給する。オゾン発生装置３は、平行電極と、平行電極間に設けられる誘電体とを備える。オゾン発生装置３は、例えば、無声放電により、酸素ガスまたは乾燥空気から酸素原子を分離し、さらに酸素原子と酸素分子とを結合させることによりオゾンを発生させる。また、オゾン発生装置３と滅菌庫２との間には、バルブが設けられており、不図示の制御装置によりバルブの開閉が制御されている。

　フィルタ４は、滅菌庫２の上部開口の出口に設けられており、外気中の微粒子等を除去する。また、フィルタ４と滅菌庫２との間には、バルブが設けられており、不図示の制御装置によりバルブの開閉が制御されている。

　排出配管５は、滅菌庫２の排出口に接続される。排出配管５は、図２に示すように、第１分解触媒７及び第２分解触媒８を内部に収容している。排出配管５の流路中に真空ポンプ６が接続されている。また、排出配管５は、第１分解触媒７を収容する第１チャンバ部５ａと、第２分解触媒８を収容する第２チャンバ部５ｂとを備えている。第１チャンバ部５ａ及び第２チャンバ部５ｂは、排出配管５における他の流路径（排出配管５における第１チャンバ部５ａ及び第２チャンバ部５ｂ以外の部分の流路径）よりも拡径された部位である。排出配管５は、滅菌庫２に供給されたオゾンを含む排出ガスを外部へと案内する。また、排出配管５には、バルブが設けられており、不図示の制御装置によりバルブの開閉が制御されている。

　真空ポンプ６は、図１及び図２に示すように、排出配管５の流路中に設けられる。真空ポンプ６は、滅菌庫２内の気体を吸引して排出することにより、滅菌庫２内を５０Ｐａ程度まで減圧する。真空ポンプ６は、例えば不図示のオイルミストトラップを備える油回転ポンプである。

　第１分解触媒７及び第２分解触媒８はそれぞれ、図２に示すように、二酸化マンガンを含むハニカム構造型の複数の触媒ブロックを配列することにより形成される。第１分解触媒７は、真空ポンプ６の前段に設けられ、２個の触媒ブロックを排出ガスの流れ方向に配列している。また、第２分解触媒８は、真空ポンプ６の後段に設けられ、４個の触媒ブロックを排出ガスの流れ方向に配列している。第１分解触媒７及び第２分解触媒８は、滅菌庫２より排出される排出ガスに含まれるオゾンを分解し、酸素として排出する。また、第１分解触媒７及び第２分解触媒８の触媒ブロックの数は、日本の労働安全衛生規則等、各国に定められた屋内におけるオゾン排出濃度基準（本実施形態においては、オゾン濃度０．１ｐｐｍ以下）と、触媒ブロックの分解性能とに基づいて決定される。また、第１分解触媒７は、真空ポンプ６のオゾン濃度基準に依存して決定される。真空ポンプ６のオゾン濃度基準は、オゾン排出濃度基準よりも十分に大きく、本実施形態においては、５ｐｐｍ以下とされている。したがって、第１分解触媒７は、第２分解触媒８よりも触媒ブロックの数が少なく、すなわち、分解触媒の体積が小さくなるように設定される。

　続いて、本実施形態における滅菌装置１の動作を、図３を参照して説明する。
　まず、滅菌装置１の制御装置は、滅菌庫２内に滅菌対象物が収容されると、排出配管５のバルブを開放し、滅菌庫２内の空気を排出する。

　そして、下記の手法で滅菌工程を行う。滅菌装置１の制御装置は、オゾン発生装置３のバルブを開放し、減圧状態の滅菌庫２に、オゾンガスを供給する。滅菌庫２内は、オゾンガスが充満した状態で一定時間保持される。滅菌装置１の制御装置は、一定時間の経過後に、滅菌庫２内にさらにオゾンガスを供給した後、排出配管５のバルブを開放し、滅菌庫２内のガスを排出し減圧状態とする。

　滅菌装置１の制御装置は、上記の滅菌工程を複数回行った後、フィルタ４を介して外気を滅菌庫２内に流入させる。滅菌装置１の制御装置は、滅菌庫２において、外気の流入、排出を複数回繰り返すエアレーション工程を行い、外気を流入させて滅菌庫２内を大気圧まで復圧させる。これにより、滅菌庫２内におけるオゾンガスが排出され、滅菌庫２の扉が開放可能となる。

　上述のような滅菌装置１における滅菌工程では、複数回にわたってオゾンガスの供給及び排出が行われる。この際、真空ポンプ６の前段に設けられる第１分解触媒７は、真空ポンプ６の吸入を妨げる圧損となりうる。

　図４のグラフは、第１分解触媒７における触媒ブロックの数量と、滅菌庫２における目標圧力への到達時間との相関を示している。なお、破線が、目標圧力が５０Ｐａの場合を示し、一点鎖線が、目標圧力が４０Ｐａの場合を示している。

　図４のグラフに示すように、第１分解触媒７の触媒ブロックの数量が多いほど、目標圧力への到達速度が遅くなる。すなわち、第１分解触媒７における触媒ブロックの数量を減らすことにより、真空ポンプ６の圧力損失が減少し、減圧速度を上昇させることができる。これにより、滅菌装置１における減圧工程や、エアレーション工程の時間を短縮することが可能であり、滅菌装置１における処理時間全体の短縮が可能である。

　また、本実施形態においては、排出配管５が第１チャンバ部５ａ及び第２チャンバ部５ｂを備えることにより、第１分解触媒７及び第２分解触媒８における触媒ブロックの、排出ガスの流れに面する表面積を増加させることができる。これにより、第１分解触媒７及び第２分解触媒８における圧力損失をより減少させることができ、真空ポンプ６の減圧速度を上昇させることができる。

　また、本実施形態においては、第１分解触媒７よりも第２分解触媒８の体積が大きく設定されている。これにより、真空ポンプ６の前段における圧力損失を最小限とすることができる。

　以上、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

　上記実施形態においては、第１分解触媒７及び第２分解触媒８は、複数の触媒ブロックを配列することにより形成されるが、本開示はこれに限定されない。第１分解触媒７及び第２分解触媒８として、例えばペレット状の分解触媒を排出配管５内に収容してもよい。この場合、触媒ブロックよりも量の調整が容易である。

　また、第１分解触媒７と第２分解触媒８とで異なる分解触媒を用いてもよい。この場合、例えば第２分解触媒８の触媒性能を第１分解触媒７の触媒性能よりも高めることにより、真空ポンプ６の後段において、オゾン排出基準以下までオゾン濃度を減少させることが容易となる。

　また、上記実施形態においては、滅菌装置１は、オゾンガスにより滅菌対象物を滅菌したが、本開示はこれに限定されない。滅菌装置１は、例えば過酸化水素等の腐食性ガスを用いて滅菌対象物を滅菌してもよい。また、滅菌装置１に、複数種類の腐食性ガスが供給されてもよい。

　また、腐食性ガスの種類や、真空ポンプ６の耐腐食性能によっては、第１分解触媒７の体積または触媒性能が第２分解触媒８よりも高くともよい。

　本開示は、腐食性ガス排出装置及び滅菌装置に適用することができる。

　１　滅菌装置
　２　滅菌庫
　３　オゾン発生装置
　４　フィルタ
　５　排出配管
　５ａ　第１チャンバ部
　５ｂ　第２チャンバ部
　６　真空ポンプ
　７　第１分解触媒
　８　第２分解触媒

Claims

　腐食性ガス排出装置であって、
　腐食性ガスを排出するポンプと、
　前記ポンプが設けられる排出配管と、
　前記排出配管において前記ポンプの前段に設けられると共に前記腐食性ガスと反応する第１分解触媒と、
　前記排出配管において前記ポンプの後段に設けられると共に前記腐食性ガスと反応する第２分解触媒と
　を備える腐食性ガス排出装置。
　前記排出配管は、前記第１分解触媒が設けられると共に他の部位よりも流路径の大きな第１チャンバ部を備える請求項１記載の腐食性ガス排出装置。
　前記第２分解触媒は、前記第１分解触媒よりも高い触媒性能を有する請求項１または２記載の腐食性ガス排出装置。
　前記第２分解触媒は、前記第１分解触媒よりも体積が大きい請求項１～３のいずれか一項に記載の腐食性ガス排出装置。
　前記排出配管は、前記第２分解触媒が設けられると共に他の部位よりも流路径の大きな第２チャンバ部を備える請求項１～４のいずれか一項に記載の腐食性ガス排出装置。
　腐食性ガスが供給される滅菌庫と、
　前記滅菌庫に接続される、請求項１～５のいずれか一項に記載の腐食性ガス排出装置と
　を備える滅菌装置。