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
【課題】ラジカル化触媒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ことが可能な滅菌ガス発生装置を提供する。
【解決手段】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。
【解決手段】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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）やオゾン等以上の殺菌力を持ち、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。
【０００３】
ＭＲガスとは、メタノールから触媒により生じた強力な殺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殺菌ができる。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、さらに、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。
【０００４】
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とし、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）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３０９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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ため、この触媒部においては、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、電熱ヒータを触媒内部に備えるようにし、ラジカル化反応に必要な温度を維持するために随時加熱しながら温度を制御することが必要となっていた。
【０００７】
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。さらに、１５０〜１８０ｍｍ程度もの大きさを有する触媒部を備えるとともに、さらに上述したように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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について、図面を参照にしながら詳細に説明する。なお、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。
【００１５】
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。この図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。
【００１６】
先ず、本実施の形態に係る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。
【００１７】
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。この図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。
【００１８】
この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。
【００１９】
より具体的に説明すると、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。このようにしてメタノールガスが発生すると、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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可能となり、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、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。
【００２３】
また、この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。
【００２４】
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、上述したように、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。
【００２５】
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、その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の方へ噴射し、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。
【００２６】
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おり、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、そのように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、また一定の湿度環境を維持することは極めて難しい。
【００２７】
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し、こ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可能となる。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。
【００２８】
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るとともに、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るとともに、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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可能となり、触媒カートリッジ１３におい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。
【００３１】
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。
【００３２】
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とともに、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。
【００３３】
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、この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。
【００３４】
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が、具体的にその表面に形成される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、またその他の形状を有した通気孔であってもよい。また、このパンチングプレート１５の通気孔の大きさは、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。
【００３５】
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ず、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。
【００３６】
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が、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。
【００３７】
ここで、この筒体上部１２ａにおける空気の供給について詳細に説明する。本実施の形態に係る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。
【００３８】
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、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、この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。
【００３９】
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、本実施の形態に係る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ので、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図５は、本実施の形態に係る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、この図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。
【００４３】
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。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。
【００４４】
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。
【００４５】
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６（Ａ））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６（Ｂ））である。この図６（Ｂ）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。
【００４６】
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７（Ａ））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７（Ｂ））である。この図７（Ｂ）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い、さらに触媒カートリッジ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。
【００４７】
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８（Ａ））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８（Ｂ））である。この図８（Ｂ）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、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。
【００４８】
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にするとともに、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可能となり、安全かつ安定的にＭＲガスを発生させることができる。
【００４９】
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。
【００５０】
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。この図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、この触媒カートリッジ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、この触媒カートリッジ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、この触媒カートリッジ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、この触媒カートリッジ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。
【００５１】
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を有していることを特徴としている。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、このハニカム構造体からなるラジカル反応触媒３０を有する触媒カートリッジ１３は、作動開始後約１５分〜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。
【００５２】
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。この図１０に示すように、このラジカル反応触媒３０は、円筒形状からなっている。より具体的に説明すると、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、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、このハニカム構造体を円筒形状に成形してラジカル反応触媒３０を形成し、触媒カートリッジ１３を構成している。
【００５３】
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た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可能となり、反応効率をさらに向上させることができる。
【００５４】
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、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の場合には、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ず、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。そして、このようにして追いだき加熱しつつ触媒反応を行っていった場合には、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。
【００５５】
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ず、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。
【００５６】
そこで、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０においては、上述したように、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、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。
【００５７】
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可能となっている。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を可能にしている。
【００５８】
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。しかしながら、この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可能となり、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、安定した濃度のＭＲガスを発生させることができる。
【００５９】
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℃の温度に高めるとともに、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つづけなくても、安定した濃度のＭＲガスを発生させることができる。そして、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。
【００６０】
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。
【００６１】
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く、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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を構成しているので、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。
【００６４】
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り、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、この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るようにしているので、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可能となり、この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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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１２（Ａ））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１２（Ｂ））である。この図１２（Ａ）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１２（Ａ）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。
【００７０】
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１２（Ｂ−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。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、ラジカル反応触媒３０を３層または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、ラジカル反応触媒３０におけるハニカム構造は、金属薄板３５ａを波状に成形してなるものに限られるものではなく、例えば山状形状等に成形することによってハニカム構造としてもよく、その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。
【００７２】
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。
【００７３】
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とともに、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を可能にしている。
【００７４】
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を可能にするとともに、さらに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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
そしてまた、上述のように、この触媒カートリッジ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可能となる。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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。この図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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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３０から構成される触媒カートリッジ１３を備えているので、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。
【００８７】
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、さらにＭＲガス発生装置自体も小型化することができ、被処理対象の範囲を拡げることが可能となる。
【００８８】
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可能となる。
【００８９】
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。
【００９０】
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等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】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】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】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】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】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６】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（Ａ）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（Ｂ）である。
【図７】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（Ａ）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（Ｂ）である。
【図８】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（Ａ）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（Ｂ）である。
【図９】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】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】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１２】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（Ａ）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】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。
【符号の説明】
【００９２】
１０，１０’ ＭＲガス発生装置、１１，１１’ メタノールガス発生装置、１２，１２’ 筒体、１２ａ 筒体上部、１２ｂ 筒体下部、１３，１３’ 触媒カートリッジ、１４ 気化カバー、１５ パンチングプレート、１６ エアー供給口、２０ 電熱ヒータ、２１ 熱媒体、２２ 気化ノズル、２３ ノズル、２３’ 混合ノズル、２４ メタノール供給用連通管、２５ 熱電対、２６ 水供給用連通管、３０ ラジカル反応触媒、３１ 触媒層、３２ 触媒ヒートブロック、３３ 電熱ヒータ、３４ 輻射熱防止層、３５ａ 金属薄板、３５ｂ 金属平板、４０ 滅菌処理装置、４１ メタノールタンク、４２ 滅菌タンク、４３ 滅菌対象物、４４ 循環ファン、４５ ２次タンク
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）やオゾン等以上の殺菌力を持ち、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。
【０００３】
ＭＲガスとは、メタノールから触媒により生じた強力な殺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殺菌ができる。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、さらに、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。
【０００４】
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とし、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）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３０９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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ため、この触媒部においては、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、電熱ヒータを触媒内部に備えるようにし、ラジカル化反応に必要な温度を維持するために随時加熱しながら温度を制御することが必要となっていた。
【０００７】
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。さらに、１５０〜１８０ｍｍ程度もの大きさを有する触媒部を備えるとともに、さらに上述したように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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について、図面を参照にしながら詳細に説明する。なお、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。
【００１５】
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。この図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。
【００１６】
先ず、本実施の形態に係る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。
【００１７】
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。この図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。
【００１８】
この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。
【００１９】
より具体的に説明すると、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。このようにしてメタノールガスが発生すると、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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可能となり、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、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。
【００２３】
また、この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。
【００２４】
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、上述したように、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。
【００２５】
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、その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の方へ噴射し、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。
【００２６】
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おり、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、そのように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、また一定の湿度環境を維持することは極めて難しい。
【００２７】
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し、こ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可能となる。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。
【００２８】
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るとともに、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るとともに、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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可能となり、触媒カートリッジ１３におい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。
【００３１】
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。
【００３２】
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とともに、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。
【００３３】
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、この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。
【００３４】
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が、具体的にその表面に形成される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、またその他の形状を有した通気孔であってもよい。また、このパンチングプレート１５の通気孔の大きさは、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。
【００３５】
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ず、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。
【００３６】
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が、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。
【００３７】
ここで、この筒体上部１２ａにおける空気の供給について詳細に説明する。本実施の形態に係る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。
【００３８】
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、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、この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。
【００３９】
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、本実施の形態に係る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ので、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図５は、本実施の形態に係る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、この図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。
【００４３】
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。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。
【００４４】
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。
【００４５】
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６（Ａ））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６（Ｂ））である。この図６（Ｂ）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。
【００４６】
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７（Ａ））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７（Ｂ））である。この図７（Ｂ）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い、さらに触媒カートリッジ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。
【００４７】
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８（Ａ））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８（Ｂ））である。この図８（Ｂ）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、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。
【００４８】
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にするとともに、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可能となり、安全かつ安定的にＭＲガスを発生させることができる。
【００４９】
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。
【００５０】
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。この図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、この触媒カートリッジ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、この触媒カートリッジ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、この触媒カートリッジ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、この触媒カートリッジ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。
【００５１】
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を有していることを特徴としている。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、このハニカム構造体からなるラジカル反応触媒３０を有する触媒カートリッジ１３は、作動開始後約１５分〜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。
【００５２】
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。この図１０に示すように、このラジカル反応触媒３０は、円筒形状からなっている。より具体的に説明すると、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、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、このハニカム構造体を円筒形状に成形してラジカル反応触媒３０を形成し、触媒カートリッジ１３を構成している。
【００５３】
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た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可能となり、反応効率をさらに向上させることができる。
【００５４】
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、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の場合には、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ず、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。そして、このようにして追いだき加熱しつつ触媒反応を行っていった場合には、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。
【００５５】
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ず、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。
【００５６】
そこで、本実施の形態に係るＭＲガス発生装置１０においては、上述したように、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、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。
【００５７】
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可能となっている。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を可能にしている。
【００５８】
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。しかしながら、この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可能となり、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、安定した濃度のＭＲガスを発生させることができる。
【００５９】
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℃の温度に高めるとともに、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つづけなくても、安定した濃度のＭＲガスを発生させることができる。そして、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。
【００６０】
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。
【００６１】
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く、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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を構成しているので、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。
【００６４】
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り、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、この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るようにしているので、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可能となり、この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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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１２（Ａ））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１２（Ｂ））である。この図１２（Ａ）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１２（Ａ）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。
【００７０】
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１２（Ｂ−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。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、ラジカル反応触媒３０を３層または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、ラジカル反応触媒３０におけるハニカム構造は、金属薄板３５ａを波状に成形してなるものに限られるものではなく、例えば山状形状等に成形することによってハニカム構造としてもよく、その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。
【００７２】
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。
【００７３】
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とともに、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を可能にしている。
【００７４】
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を可能にするとともに、さらに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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
そしてまた、上述のように、この触媒カートリッジ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可能となる。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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。この図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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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３０から構成される触媒カートリッジ１３を備えているので、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。
【００８７】
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、さらにＭＲガス発生装置自体も小型化することができ、被処理対象の範囲を拡げることが可能となる。
【００８８】
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可能となる。
【００８９】
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。
【００９０】
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等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】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】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】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】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】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６】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（Ａ）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（Ｂ）である。
【図７】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（Ａ）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（Ｂ）である。
【図８】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（Ａ）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（Ｂ）である。
【図９】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】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】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１２】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（Ａ）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】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。
【符号の説明】
【００９２】
１０，１０’ ＭＲガス発生装置、１１，１１’ メタノールガス発生装置、１２，１２’ 筒体、１２ａ 筒体上部、１２ｂ 筒体下部、１３，１３’ 触媒カートリッジ、１４ 気化カバー、１５ パンチングプレート、１６ エアー供給口、２０ 電熱ヒータ、２１ 熱媒体、２２ 気化ノズル、２３ ノズル、２３’ 混合ノズル、２４ メタノール供給用連通管、２５ 熱電対、２６ 水供給用連通管、３０ ラジカル反応触媒、３１ 触媒層、３２ 触媒ヒートブロック、３３ 電熱ヒータ、３４ 輻射熱防止層、３５ａ 金属薄板、３５ｂ 金属平板、４０ 滅菌処理装置、４１ メタノールタンク、４２ 滅菌タンク、４３ 滅菌対象物、４４ 循環ファン、４５ ２次タンク
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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項１記載の滅菌ガス発生装置。
【請求項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項１又は２記載の滅菌ガス発生装置。
【請求項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項３記載の滅菌ガス発生装置。
【請求項５】
上記触媒部は、交換可能に設けられてなる請求項１乃至４の何れか１項に記載の滅菌ガス発生装置。
【請求項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。
【請求項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項６記載の触媒カートリッジ。
【請求項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項６又は７記載の触媒カートリッジ。
【請求項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項８記載のラジカル反応触媒。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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項１記載の滅菌ガス発生装置。
【請求項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項１又は２記載の滅菌ガス発生装置。
【請求項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項３記載の滅菌ガス発生装置。
【請求項５】
上記触媒部は、交換可能に設けられてなる請求項１乃至４の何れか１項に記載の滅菌ガス発生装置。
【請求項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。
【請求項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項６記載の触媒カートリッジ。
【請求項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項６又は７記載の触媒カートリッジ。
【請求項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項８記載のラジカル反応触媒。
【請求項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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−５１６９２（Ｐ２０１０−５１６９２Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２１６２８（Ｐ２００８−２２１６２８）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【特許番号】特許第４２９２２３４号（Ｐ４２９２２３４）
【特許公報発行日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（３０８０２０６１８）株式会社 ウイズシステムズ (1)
【出願人】（３０２００６６５８）株式会社シーライブ (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【特許番号】特許第４２９２２３４号（Ｐ４２９２２３４）
【特許公報発行日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（３０８０２０６１８）株式会社 ウイズシステムズ (1)
【出願人】（３０２００６６５８）株式会社シーライブ (5)
【Ｆターム（参考）】
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