過酸化水素ガス発生装置及び過酸化水素ガスによる滅菌方法
【課題】チャンバー内を減圧することなく、チャンバー内の過酸化水素濃度を十分高い値に維持できる過酸化水素ガス発生装置及びこれを用いた滅菌方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る過酸化水素ガス発生装置１００は、チャンバー１１０内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスを発生させるためのものであり、原料の過酸化水素水溶液Ａ１が供給される濃縮用容器２２を有し過酸化水素の濃縮液Ａ２を得る濃縮手段２０と、濃縮液Ａ２が供給される気化用容器５２を有し濃縮液Ａ２を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化手段５０と、気化用容器５２及びチャンバー１１０に連通するガス供給路Ｌ５並びにガス供給路Ｌ５に設けられた送風機６２を有しガス供給路Ｌ５を通じてキャリアガスとともに混合ガスをチャンバー１１０に供給するガス供給手段６０とを備える。
【解決手段】本発明に係る過酸化水素ガス発生装置１００は、チャンバー１１０内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスを発生させるためのものであり、原料の過酸化水素水溶液Ａ１が供給される濃縮用容器２２を有し過酸化水素の濃縮液Ａ２を得る濃縮手段２０と、濃縮液Ａ２が供給される気化用容器５２を有し濃縮液Ａ２を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化手段５０と、気化用容器５２及びチャンバー１１０に連通するガス供給路Ｌ５並びにガス供給路Ｌ５に設けられた送風機６２を有しガス供給路Ｌ５を通じてキャリアガスとともに混合ガスをチャンバー１１０に供給するガス供給手段６０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置及び過酸化水素ガスによる滅菌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）による滅菌処理は、内視鏡、歯科材料、チャンバー内部、配管内部、冷凍乾燥器の滅菌などに適用されている。過酸化水素水溶液を気化させて過酸化水素ガスを滅菌剤として使用する方法が知られている（下記特許文献１〜５を参照）。具体的には、過酸化水素水溶液の液滴を加熱された表面へと供給して又は加熱した気流へと過酸化水素液を噴霧し、気化した過酸化水素を掃気して滅菌対象の表面へと導いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９１５５９８号公報
【特許文献２】特許第３７８３３３７号公報
【特許文献３】特許第４０８８３４７号公報
【特許文献４】特許第４２５５６３７号公報
【特許文献５】特開２００３−１８０８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高濃度の過酸化水素水溶液は輸送上の困難性のため、通常では過酸化水素濃度３５質量％の水溶液が滅菌処理の原料として使用される。しかしながら、過酸化水素濃度３５質量％の水溶液は、水の含有量が７８ｍｏｌ％をも占めるため、これを気化させると多くの水蒸気を含む混合ガスが発生する。この過剰な水蒸気がチャンバー内で結露して水滴となって残り、チャンバー内の被処理物（特に電子機器）の故障を引き起こす問題がある。また、過酸化水素濃度３５質量％の水溶液を原料に使用した場合、チャンバー内の過酸化水素ガス濃度を必要な値にまで上げ、この値を維持することが困難であった。
【０００５】
すなわち、従来の装置にあっては、チャンバー内の過酸化水素ガス濃度を維持するため、チャンバー内を減圧する真空装置が必要であった。あるいは、過酸化水素ガスをチャンバー内に導入するためのキャリアガスを加熱するエアーヒーターが必要であった。また、従来の滅菌方法にあっては、滅菌が完了するまでチャンバー内の過酸化水素ガス濃度を維持するため、チャンバー内の乾燥処理を繰り返し行う必要があった。この乾燥処理によって失われた過酸化水素を補うため、その都度、過酸化水素ガスを追加するという操作が行われる。この場合、追加される過酸化水素ガスにも多量の水蒸気が含まれているため、ガス供給の間は常に乾燥処理を継続的又は断続的に実施する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、過酸化水素濃度３５質量％の過酸化水素水溶液を原料として使用した場合であっても、チャンバー内を減圧することなく、チャンバー内の過酸化水素濃度を十分高い値に維持できる過酸化水素ガス発生装置及びこれを用いた滅菌方法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】
【０００７】
本発明は、チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置であって、原料の過酸化水素水溶液が供給される濃縮用容器を有し、当該容器内の過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得る濃縮手段と、濃縮用容器からの濃縮液が供給される気化用容器を有し、当該容器内の濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化手段と、気化用容器及びチャンバーに連通するガス供給路並びにガス供給路に設けられた送風機を有し、ガス供給路を通じてキャリアガスとともに混合ガスをチャンバーに供給するガス供給手段とを備える過酸化水素ガス発生装置を提供する。
【０００８】
本発明に係る過酸化水素ガス発生装置によれば、原料の過酸化水素水溶液（以下、場合により「原料液」という。）を濃縮し、濃縮液を気化させることで、過酸化水素濃度が高い混合ガスを安定的に発生させることができる。従って、水蒸気濃度が低い滅菌ガス（ドライガス）で滅菌処理をしたい場合に好適である。水蒸気濃度が高い滅菌ガス（ウェットガス）をチャンバーに供給した場合、過剰な水蒸気でチャンバー内に生じた残留水滴が被処理物（特に電子機器）に悪影響を及ぼすおそれがあるが、本発明によればこれを防止できる。なお、被処理物の種類によってはウェットガスを用いて滅菌処理を行う場合があるが、本発明は濃縮液の過酸化水素濃度を調整することでウェットガスを生じさせることもできる。
【０００９】
また、本発明の過酸化水素ガス発生装置によれば、送風機によってチャンバー内に混合ガスを供給するため、チャンバーを減圧する必要がない。このため、チャンバーを耐真空構造にする必要がなく低コストでコンパクトな構成とすることができる。更に過酸化水素ガスの濃度が高く水蒸気濃度が低い混合ガスが安定的に得られるため、チャンバーに過酸化水素ガスを供給している間はチャンバー内の除湿を行わなくてもよいという利点がある。
【００１０】
上記濃縮用容器は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、当該濃縮用容器内において本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ当該濃縮用容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管と、本体部の上端に設けられたガス排出口と、当該濃縮用容器で得られた濃縮液を排出する濃縮液排出口とを有することが好ましい。かかる構成の濃縮用容器を使用することで、当該容器の気相部に竜巻状の気流を生じさせることができ、これにより原料の過酸化水素水溶液から十分に効率的且つ安定的に濃縮液を得ることができる。
【００１１】
本発明の過酸化水素ガス発生装置は、上記の濃縮用容器及び気化用容器を兼用する一つの容器（加熱用容器）を備えたものであってもよい。すなわち、本発明は、チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置であって、原料の過酸化水素水溶液が供給される加熱用容器を有し、当該容器内の過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得るとともに、当該濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る加熱手段と、加熱用容器及びチャンバーに連通するガス供給路並びにガス供給路に設けられた送風機とを有し、ガス供給路を通じてキャリアガスとともに混合ガスをチャンバーに供給するガス供給手段とを備える過酸化水素ガス発生装置を提供する。
【００１２】
上記加熱用容器を備えた過酸化水素ガス発生装置によれば、本発明の上述の効果に加え、装置をより一層コンパクトなものとすることができる。
【００１３】
上記加熱用容器は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、原料の過酸化水素水溶液から濃縮液を得る際に使用されるものであって、当該加熱用容器内において本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ当該加熱用容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管と、本体部の上端に設けられたガス排出口とを有することが好ましい。かかる構成の加熱用容器を使用することで、当該容器の気相部に竜巻状の気流を生じさせることができ、これにより原料の過酸化水素水溶液から十分に効率的且つ安定的に濃縮液を得ることができる。
【００１４】
本発明の過酸化水素ガス発生装置は、除湿剤が収容される収容部と、当該収容部及びチャンバーに連通する除湿用循環路とを有する除湿手段を更に備えることが好ましい。チャンバーに過酸化水素ガスを供給するに先立ち、この除湿手段によってチャンバー内を除湿することで、過酸化水素ガスをチャンバーに供給した際、チャンバー内における結露の発生をより確実に防止できるとともに、チャンバー内の過酸化水素ガス濃度をより長時間にわたって高いレベルに維持しやすくなる。
【００１５】
更に本発明は、チャンバー内において被処理物を過酸化水素ガスによって滅菌する方法であって、原料の過酸化水素水溶液を加熱によって濃縮して過酸化水素の濃縮液を得る濃縮工程と、濃縮液を加熱によって気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化工程と、チャンバーに連通するガス供給路に設けられた送風機によって当該ガス供給路を通じてキャリアガスとともに混合ガスをチャンバーに供給するガス供給工程とを備える滅菌方法を提供する。
【００１６】
本発明に係る滅菌方法によれば、気化工程において過酸化水素濃度が高い混合ガスを安定的に発生させることができるため、この混合ガスをチャンバー内に供給することによって被処理物を高度に滅菌できる。また本発明の滅菌方法によれば、水蒸気濃度が低い混合ガスが得られるため、チャンバー内における結露の発生を十分に抑制できる。なお、水蒸気濃度が高い混合ガスを得たい場合にも濃縮液の濃縮度合いを適宜調整することで対応可能である。
【００１７】
また、本発明の滅菌方法によれば、送風機によってチャンバーに混合ガスを供給するため、チャンバーを減圧する必要がない。さらに過酸化水素ガス濃度が高く水蒸気濃度が低い混合ガスが安定的に得られるため、チャンバーに混合ガスを供給している間はチャンバー内の除湿を行わなくてもよいという利点がある。
【００１８】
上記濃縮工程において、円筒状の容器内に収容された原料の過酸化水素水溶液を加熱するとともに、当該容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付けることが好ましい。これにより、当該容器の気相部に竜巻状の気流を生じさせることが好ましい。このような気流を気相部に生じさせることで、原料の過酸化水素水溶液を十分に効率的且つ安定的に濃縮液を得ることができる。
【００１９】
本発明の滅菌方法は、混合ガスをチャンバーに供給する前にチャンバー内の湿度を低下させる除湿工程を更に備えることが好ましい。チャンバーに過酸化水素ガスを供給するに先立ち、チャンバー内を除湿することで、過酸化水素ガスをチャンバーに供給した際、チャンバー内における結露の発生をより確実に防止できるとともに、チャンバー内の過酸化水素ガス濃度をより長時間にわたって高いレベルに維持できる。
【００２０】
本発明においては、輸送の容易性の観点から、原料の過酸化水素水溶液として過酸化水素濃度が３５質量％以下のものを使用することが好ましい。
【００２１】
本発明の効果をより一層十分且つ安定的に得る観点から、濃縮液は過酸化水素濃度が４５〜８５質量％であり、チャンバーに供給されるガスは過酸化水素濃度が２５０〜１１００体積ｐｐｍであり且つ水蒸気濃度が１９００〜８２００体積ｐｐｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、過酸化水素濃度３５質量％の過酸化水素水溶液を原料として使用した場合であっても、チャンバー内を減圧することなく、チャンバー内の過酸化水素濃度を十分高い値に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る過酸化水素ガス発生装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】（ａ）は濃縮用容器の内部構造を示す一部破断図であり、（ｂ）は濃縮用容器のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】本発明に係る過酸化水素ガス発生装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図４】実施例１における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図５】実施例２における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図６】実施例４における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図７】実施例５における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図８】実施例６における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図９】実施例９における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１０】実施例１０における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１１】比較例２における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１２】比較例３における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
（過酸化水素ガス発生装置）
まず、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示す通り、本実施形態に係る過酸化水素ガス発生装置１００は、チャンバー１１０内に収容された被処理物の滅菌処理に使用する過酸化水素ガスを発生させるためのものである。
【００２６】
過酸化水素ガス発生装置１００は、原料の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮用容器２２に供給するための原料供給手段１０と、濃縮用容器２２内の過酸化水素水溶液を濃縮して濃縮液Ａ２を得る濃縮手段２０と、濃縮液を得る過程で生じる排液及び排ガスを処理するための手段（排液処理手段３０及び排ガス処理手段４０）と、濃縮液Ａ２を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化手段５０と、過酸化水素ガスを含む混合ガスをチャンバー１１０に供給するガス供給手段６０とを備える。
【００２７】
原料供給手段１０は、ラインＬ１を通じて原料の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮用容器２２に供給するためのものである。原料供給手段１０は、原料の過酸化水素水溶液Ａ１を収容する容器１１、ラインＬ１、ラインＬ１の途中に設けられたチェックバルブＶ３及び供給バルブＶ２によって構成される。
【００２８】
濃縮手段２０は、濃縮用容器２２を有し、濃縮用容器２２内の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮して濃縮液Ａ２を得るためのものである。濃縮手段２０は、濃縮用容器２２、ヒータ２１ａ、温度センサ（図示せず）、ヒータコントローラ２１及びバキュームポンプ２７によって構成される。濃縮液Ａ２の濃縮度合い、すなわち過酸化水素濃度及び水蒸気濃度を適宜調整することで、発生させる混合ガスをドライな条件下の滅菌処理に適したもの、あるいはウェットな条件下の滅菌処理に適したものにすることができる。なお、濃縮用容器２２は、耐熱性及び耐酸性を有するガラス製か、あるいはステンレスを材料にしたもので更に内表面がテフロン（登録商標）加工されたものが好ましい。またヒータ２１ａとしては、電気ヒータを使用でき、自己温度制御性ヒータ（ＰＴＣヒータ）を使用してもよい。
【００２９】
図２は濃縮用容器２２の内部構造を示す一部破断図である。同図に示す通り、濃縮用容器２２は、上方から下方に延びており上端２３ａ及び下端２３ｂが閉じられた円筒状の本体部２３と、本体部２３の内壁面２３Ｆに沿うように曲がり且つ濃縮用容器２２内の液面Ｌに対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端２４ａが設けられた空気吹込み管２４と、本体部２３の上端２３ａに設けられたガス排出口２５と、濃縮用容器２２の下部に設けられた濃縮液排出口２６とを有する。
【００３０】
空気吹込み管２４の先端２４ａから液面に向けて空気を吹き付けることによって、濃縮用容器２２の気相部に竜巻状の気流を生じる。この場合、このような気流を生じさせない場合と比較して濃縮に要する時間を１／２〜１／４程度に短縮できる。このような効果が奏される主因は、必ずしも明らかではないが内壁面２３Ｆで結露した水に過酸化水素ガスが溶解し、過酸化水素を高濃度で含む液滴が液相部に流下するためと推察される。また、竜巻状の気流によって容器２２内の水溶液が攪拌されることも短時間の濃縮に寄与するものと推察される。
【００３１】
図１に示すように、バキュームポンプ２７はガス排出口２５に連通するラインＬ２に設けられている。バキュームポンプ２７を作動させることで、ガス排出口２５から水蒸気を多く含むガスを吸引して排出させ、他方、空気吹込み管２４から容器２２内に空気を供給することができる。このラインＬ２の濃縮用容器２２とバキュームポンプ２７の間に２段の水蒸気トラップ２８ａ，２８ｂが設けられている。水蒸気トラップ２８ｂの気相部にはバキュームポンプ２７に連通するラインＬ２が接続されている。ここでは、濃縮用容器２２の下流側にバキュームポンプ２７を設置する場合を例示したが、これの代わりに濃縮用容器２２の上流側に送風機を設置してもよい。
【００３２】
排液処理手段３０は、水蒸気トラップ２８ａ，２８ｂで回収された排液を処理するためのものである。排液処理手段３０は、排液処理触媒が収容された容器３１及び排液を収容するタンク３２によって構成される。排ガス処理手段４０は、排ガス処理触媒によって排ガスを処理して大気へと放散するためのものであり、ラインＬ２のバキュームポンプ２７の後段に設けられている。なお、水蒸気トラップ２８ｂから排出されるガスの一部を上流側に返送し、空気吹込み管２４を通じて再度、濃縮用容器２２に導入できるようにしてもよい。この場合、例えば、ラインＬ２をバキュームポンプ２７と排ガス処理手段４０の間で分岐し、この分岐ラインの先端を空気吹込み管２４に接続すればよい。
【００３３】
気化手段５０は、濃縮用容器２２から移送される濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得るためのものであり、ラインＬ３を介して濃縮用容器２２の後段に設けられている。なお、ラインＬ３の途中にはドレインバルブＶ３０が設けられている。気化手段５０は、気化用容器５２、ヒータ５１ａ、温度センサ（図示せず）及びヒータコントローラ５１によって構成される。なお、気化用容器５２は、耐熱性及び耐酸性を有するガラス製か、あるいはステンレスを材料にしたもので更に内表面がテフロン（登録商標）加工されたものが好ましい。またヒータ５１ａとしては、電気ヒータを使用でき、自己温度制御性ヒータ（ＰＴＣヒータ）を使用してもよい。
【００３４】
ガス供給手段６０は、過酸化水素ガスを含む混合ガスを空気（キャリアガス）とともにチャンバー１１０に供給するためのものである。ガス供給手段６０は、気化用容器５２及びチャンバー１１０に連通するガス循環ライン（ガス供給路）Ｌ５及びガス循環ラインＬ５に設けられた送風機６２によって構成される。なお、ガス循環ラインＬ５の途中には、バルブＶ１６，Ｖ２６，Ｖ２７，Ｖ１８が設けられている。送風機６２によってチャンバー１１０内に混合ガスを供給するため、本実施形態においてはチャンバー１１０を減圧する必要がないため、チャンバー１１０として耐真空構造でないものを使用できる。
【００３５】
（滅菌方法）
過酸化水素ガス発生装置１００を用いた滅菌方法について詳細に説明する。本実施形態に係る滅菌方法は、原料の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮用容器２２に供給する原料供給工程と、濃縮用容器２２内の過酸化水素水溶液を濃縮して濃縮液Ａ２を得る濃縮工程と、濃縮液を得る過程で生じる排液及び排ガスを処理する工程（排液処理工程及び排ガス処理工程）と、濃縮液を気化させて混合ガスを得る気化工程と、混合ガスをキャリアガスとともにチャンバー１１０に供給するガス供給工程とを備える。
【００３６】
原料供給工程は、所定量の原料の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮用容器２２に供給する工程である。原料の過酸化水素水溶液Ａ１としては、過酸化水素濃度がなるべく高いものが好ましいが、輸送上の容易性の観点から水溶液Ａ１の過酸化水素濃度は３５質量以下が好ましく、２０〜３５質量％であることがより好ましい。
【００３７】
濃縮用容器２２に収容させる水溶液Ａ１の量は、バッチ処理によって滅菌を行う場合、水溶液Ａ１の過酸化水素濃度、チャンバー１１０の容積、滅菌すべき菌の種類などに応じ、ＢＩ（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）テストの結果に基づいて設定することが好ましい。例えば、水溶液Ａ１として過酸化水素濃度３５質量％の水溶液を使用し、濃縮用容器２２において水溶液Ａ１の液量を１／３に濃縮した濃縮液Ａ２を得る場合、ＢＩテストを実施した結果、容積１．５ｍ３のチャンバーに対して水溶液Ａ１を３０ｍＬ使用すればよいことが確認された。
【００３８】
濃縮工程は、濃縮用容器２２に供給された水溶液Ａ１を濃縮して濃縮液Ａ２を得る工程である。濃縮液Ａ２の過酸化水素濃度は、濃縮液Ａ２を気化させて得るべき混合ガス（過酸化水素ガス及び水蒸気を含有）の過酸化水素ガス濃度に応じて設定すればよく、これに基づいて濃縮時間を設定することが好ましい。濃縮液Ａ２の過酸化水素濃度は、４５〜８５質量％であることが好ましく、７０〜８５質量％であることがより好ましい。この濃度が４５質量％未満であると、濃縮液Ａ２に含まれている水が７０ｍｏｌ％を超えるため気化させた際、混合ガスの過酸化水素濃度が不安定になりやすく、他方、８５質量％を越えると、濃縮液Ａ２の粘度が高くなり流動性が不十分となりやすい。
【００３９】
濃縮用容器２２内の水溶液Ａ１の温度が７０〜１００℃程度になるようにヒータ２１ａの温度を調節するとともに、バキュームポンプ２７を起動させて空気吹込み管２４から容器２２内に空気を導入して濃縮処理を開始する。空気吹込み管２４から導入された空気は、容器２２の気相部において竜巻状に流れ、この気流が水溶液Ａ１の濃縮を促進させる。容器２２内の水溶液の過酸化水素濃度が所定の値となった時点で加熱、空気の吹き込み等を停止し、濃縮作業を終了する。
【００４０】
気化工程は、濃縮用容器２２で得られた濃縮液Ａ２を気化用容器５２に移した後、濃縮液Ａ２を気化させて混合ガスを発生させる工程である。気化用容器５２の水溶液Ａ２の温度が４０〜６０℃程度になるようにヒータ５１ａの温度を調節することが好ましい。
【００４１】
排液処理工程は、濃縮液を得る過程で生じる排液を処理する工程である。水蒸気トラップ２８ａ，２８ｂに溜まった排水を容器３１内の排液処理用触媒に通し、排水に中に含まれている可能性のある過酸化水素を水と酸素に分解する。分解処理後、排水をタンク３２に移す。
【００４２】
排ガス処理工程は、濃縮液を得る過程で生じる排ガスを処理する工程である。バキュームポンプ２７から排出されるガスを排ガス処理用触媒に通し、排ガスに中に含まれている可能性のある過酸化水素を水と酸素に分解する。
【００４３】
ガス供給工程は、気化用容器５２で発生した混合ガスをチャンバー１１０に供給する工程である。ガス循環ラインＬ５の途中に設けられた送風機６２を起動し、ガス循環ラインＬ５を通じて混合ガスをチャンバー１１０に供給し、被処理物の滅菌処理を実施する。この場合、ガス循環ラインＬ５及びチャンバー１１０内の空気がキャリアガスとなる。
【００４４】
チャンバー１１０に供給されるガスは、過酸化水素濃度が２５０〜１１００体積ｐｐｍであることが好ましく、６００〜１０００体積ｐｐｍであることがより好ましい。この濃度が２５０体積ｐｐｍ未満であると、チャンバー１１０内における滅菌効率が不十分となりやすく、他方、１１００体積ｐｐｍを越えると濃縮液単位量当りガス供給時間が短くなりより多くの原料供給量が必要となるとともに、濃縮工程および気化工程の運転コストもその分増大する傾向となる。また、当該ガスの水蒸気濃度は、１９００〜８２００体積ｐｐｍであることが好ましく、２０００〜６０００体積ｐｐｍであることがより好ましい。この濃度が１９００体積ｐｐｍ未満であるとチャンバー１１０内における滅菌効率が不十分となりやすく、他方、８２００体積ｐｐｍを越えるとチャンバー１１０内の過酸化水素ガス濃度を目的の値にまで上昇させることが困難となりやすい。
【００４５】
なお、本実施形態においては、上記の濃縮工程、気化工程及びガス供給工程を順次実施して滅菌をバッチ式によって行ってもよく、下記のように濃縮工程、気化工程及びガス供給工程を連続式によって行ってもよい。すなわち、上記実施形態においては、容器１１から濃縮用容器２２への原料の水溶液Ａ１の供給量、及び濃縮用容器２２から気化用容器５２への濃縮液Ａ２の供給量を制御することにより、混合ガスを連続的に発生させることができ、これを連続的にチャンバー１１０へ供給することができる。
【００４６】
本実施形態に係る過酸化水素ガス発生装置１００によれば、過酸化水素濃度３５質量％の過酸化水素水溶液を原料として使用した場合であっても、チャンバー１１０内を減圧することなく、チャンバー１１０内の過酸化水素濃度を十分高い値に維持できる。このため、過酸化水素ガス発生装置１００を用いた滅菌方法によれば、高濃度の過酸化水素ガスによって被処理物を高度に滅菌処理できる。また本実施形態に係る滅菌方法によれば、水蒸気濃度が低いガスがチャンバー１１０に供給されるため、チャンバー１１０内における結露の発生を十分に抑制できる。他方、水蒸気濃度が高いガスで滅菌処理を実施したい場合にも濃縮液の濃縮度合いを適宜調整することで対応可能である。
【００４７】
＜第２実施形態＞
次に、図３を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る過酸化水素ガス発生装置２００は、上述の過酸化水素ガス発生装置１００と以下の点において相違する。すなわち、上述の濃縮用容器２２及び気化用容器５２を兼用する一つの加熱用容器５５（加熱手段）を備えたものである点、及び、装置１００が具備しない構成（除湿手段７０、除湿剤再生手段８０及び残留液の回収手段９０など）を更に具備するものである点である。以下、上記相違点に係る構成及びこれに関連する工程について主に説明する。
【００４８】
図３に示す通り、過酸化水素ガス発生装置２００は加熱用容器５５を備える。水溶液Ａ１の濃縮を行う際及び濃縮液Ａ２の気化を行う際で加熱用容器５５に接続されたラインを切り換えることで、加熱用容器５５は濃縮用容器２２及び気化用容器５２の役割を担うことができるようになっている。
【００４９】
より具体的には、水溶液Ａ１の濃縮を行う際にあっては、加熱用容器５５から排出される水蒸気がチャンバー１１０内に浸入することがないようにバルブＶ２６，Ｖ２７を閉じる。他方、水溶液Ａ２の気化を行う際にあっては、バルブＶ８，Ｖ１２，Ｖ２，Ｖ４１を閉じ、バルブＶ２６，Ｖ２７を開ける。
【００５０】
加熱用容器５５で濃縮及び気化の両方を行う構成とすることで、装置２００をより一層コンパクトなものとすることができる。また、濃縮工程後の熱を気化工程で利用できるため、消費エネルギーを削減できる。なお、加熱用容器５５は、耐熱性及び耐酸性を有するガラス製か、あるいはステンレスを材料にしたもので更に内表面がテフロン（登録商標）加工されたものが好ましい。
【００５１】
加熱用容器５５は、水溶液Ａ１の濃縮を短時間で行う観点から、図２に示す濃縮用容器２２と同様の構成を有する。すなわち、加熱用容器５５は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ加熱用容器５５内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管５６と、本体部の上端に設けられたガス排出口と、加熱用容器５５の気相部に設けられた混合ガス排出口とを有する（図２参照）。
【００５２】
除湿手段７０は、チャンバー１１０内の湿度を事前に低くしておき、混合ガスを供給した際、チャンバー１１０内の水蒸気圧が飽和水蒸気圧より低く維持しやすいようにするためのものである。つまり、除湿手段７０による除湿工程を事前に実施することで、チャンバー１１０内における結露の発生をより一層確実に防止できる。図３に示す通り、除湿手段７０は、除湿剤が収容された容器７２、この容器７２及びチャンバー１１０に連通する除湿用循環ラインＬ１２によって構成される。
【００５３】
チャンバー１１０内の気体を送風機６２で送風して除湿剤に通して循環させながら除湿する（除湿工程）。除湿剤としては、再生が可能なものが好ましく、例えば吸湿性のある市販のゼオライトが挙げられる。なお、除湿剤は配管中に収容させてもよく、具体的には除湿すべき気体がゼオライト上又はゼオライト間を流通するようにゼオライトを配管に設けてもよい。
【００５４】
除湿剤再生手段８０は、滅菌処理の終了後、水分を吸収した除湿剤に熱を加えた状態で窒素ガスを流すことによって除湿剤を再生させるためのものである。除湿剤再生手段８０は、窒素源８１、除湿剤を加熱するヒータ８２ａ及びヒータコントローラ８２等によって構成される。除湿工程を実施する場合、図３に示すバルブＶ１８，Ｖ１９，Ｖ２６，Ｖ１２，Ｖ４１を閉じ、バルブＶ３９，Ｖ２１，Ｖ２７，Ｖ８，Ｖ１０を開ける。
【００５５】
なお、水分を吸着した除湿剤を再生させるには除湿剤をヒータ８２ａで３００〜３７０℃程度に加熱した状態で容器７２に窒素ガスを供給すればよい。除湿剤に吸着した水は水蒸気となって窒素ガスとともに水蒸気トラップ２８ａ，２８ｂで回収できるようになっている。他方、水蒸気が分離された窒素ガスは排ガス処理手段４０を通過後、大気に排出される。
【００５６】
残留液の回収手段９０は、滅菌処理の終了後、加熱用容器５５内に濃縮液Ａ２が残った場合、窒素源８１からの窒素ガスで加熱用容器５５の気相部を加圧し、残留液を容器１１に回収するためのものである。この場合、図３に示すバルブＶ１８，Ｖ１９，Ｖ２６，Ｖ１２，Ｖ８を閉じ、バルブＶ３９，Ｖ２１，Ｖ２７，Ｖ４１を開ける。また、滅菌処理の終了後、チャンバー１１０内に残留する過酸化水素を分解する手段を設けてもよく、図３に示す過酸化水素分解手段７５で過酸化水素を水と酸素とに分解し、発生した水を容器７２内の除湿剤によって除去してもよい。
【００５７】
以上、本発明の好適な第１及び第２実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、濃縮時間の短縮化の点から特に好ましい例として図２に示す構成の濃縮用容器２２を例示したが、これに代えて原料の過酸化水素溶液Ａ１の過酸化水素濃度を高めることができる装置（例えば、蒸留器）などを使用してもよい。
【００５８】
また、第２実施形態は、第１実施形態の装置１００が具備しない構成（除湿手段７０、除湿剤再生手段８０及び残留液の回収手段９０など）を具備するものであるが、第１実施形態の装置１００においてこれらの構成を採用してもよいし、第２実施形態の装置２００をこれらの構成を具備しないものとしてもよい。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００６０】
（実施例１）
図１に示す過酸化水素ガス発生装置１００と同様の構成の装置を作製し、この装置を使用して滅菌処理を行った。まず、原料の過酸化水素水溶液（過酸化水素濃度３５質量％、市販品）が入った試薬瓶を準備し、この試薬瓶と濃縮用容器とを配管で接続した。なお、濃縮用容器として、図２に示す容器と同様の構成の円筒状の耐熱ガラス採取管（直径４５ｍｍ、高さ１４５ｍｍ）を使用した。試薬瓶から濃縮用容器に原料液を３０ｍＬ供給した。
【００６１】
濃縮用容器の外表面に設けた電気ヒータの温度が１３０℃となるように調節し、原料液を加温した。濃縮に要する時間を短縮するため、容器内の液体を攪拌するとともに、バキュームポンプによってガス排出口からガスを吸引することによって空気吹込み管から容器内の液面に向けて空気を吹き付け、気相部に竜巻状の気流を生じさせた。バキュームポンプの吸引量は２５Ｌ／分とした。このような濃縮処理を約４５分にわたって実施した結果、過酸化水素濃度７０質量％の水溶液（濃縮液１）が７ｍＬ得られた。
【００６２】
上記のようにして得た濃縮液７ｍＬを気化用容器内に移し、電気ヒータの温度が１１０℃となるように調節して濃縮液を加熱し、過酸化水素ガスと水蒸気を含む混合ガスを発生させた。なお、気化用容器として、耐熱ガラス製ビーカーを使用した。
【００６３】
濃縮液の気化によって生じた混合ガスをチャンバー（容積１．５ｍ３）に供給した。混合ガスのチャンバーへの供給はチャンバーを減圧することなく実施し、ファン（送風機）によって空気とともに混合ガスをチャンバー内へと導入した。なお、チャンバーに導入したガスは、循環路に導入することなく、チャンバーの開口から排出させた。気化用容器の出口においてガスを採取し、ＮＩＲ近赤外分析計を用いて過酸化水素濃度及び水蒸気濃度を連続的に分析した。表１に過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の分析結果を示す。
【００６４】
（実施例２）
濃縮処理の時間を約４５分とする代わりに、約６０分とすることによって過酸化水素濃度７５質量％の水溶液（濃縮液２）を５ｍＬ得たことの他は、実施例１と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表１に過酸化水素濃度の分析結果を示す。
【００６５】
（比較例１）
気化用容器に過酸化水素濃度７０質量％の濃縮液７ｍＬを供給する代わりに、過酸化水素濃度３５質量％の原料液３ｍＬを供給したことの他は、実施例１と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表１に分析結果を示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１に示す通り、実施例１，２においては、過酸化水素ガス濃度の最高値から１００体積ｐｐｍ（変動幅）低下するまでの時間がいずれも３０分以上であり、過酸化水素濃度を安定的に維持することができた。また、水蒸気濃度の増加幅は３５０体積ｐｐｍ以下であった。なお、水蒸気濃度の増加幅は、濃縮液の気化を開始前の水蒸気濃度の初期値から最高値を減じることによって算出される値を意味する。
【００６８】
＜実施例３〜８＞
試薬瓶から濃縮用容器に供給する原料液の量を３０ｍＬとする代わりに、６０ｍＬとするとともに濃縮処理の時間を適宜調節したことの他は、実施例１と同様にして表２に示す濃縮液３〜６を得た。
【００６９】
【表２】
【００７０】
（実施例３〜５）
濃縮液１の代わりに、表２に示す量の濃縮液３〜５をそれぞれ使用するとともに、チャンバーに導入したガスを循環路に導入して循環ガスをキャリアガスとしたことの他は、実施例１と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表３に分析結果を示す。
【００７１】
【表３】
【００７２】
表３に示す通り、実施例３〜５においては、過酸化水素ガス濃度の最高値から１００体積ｐｐｍ（変動幅）低下するまでの時間がいずれも７０分以上であり、過酸化水素濃度を安定的に維持することができた。また、濃縮液の水蒸気濃度を調節することにより、水蒸気濃度の増加幅を制御できることが分る。
【００７３】
（実施例６）
濃縮液３の代わりに、表２に示す濃縮液６を使用するとともに、濃縮液を気化させる際のヒータ温度を１１０℃とする代わりに、１００℃としたことの他は、実施例３と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表４に過酸化水素濃度の分析結果を示す。
【００７４】
（実施例７）
濃縮液６を気化させる際のヒータ温度を１００℃とする代わりに、１２０℃としたことの他は、実施例６と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表４に過酸化水素濃度の分析結果を示す。
【００７５】
（実施例８）
９ｍＬの濃縮液６を使用する代わりに、計１８ｍＬの濃縮液６を使用したことの他は、実施例７と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。なお、気化を開始する段階で気化用容器に９ｍＬの濃縮液６を入れ、気化を行っている途中で更に９ｍＬの濃縮液６を気化用容器に供給した。表４に過酸化水素濃度の分析結果を示す。
【００７６】
【表４】
【００７７】
実施例６においては、過酸化水素濃度が８００〜９５０体積ｐｐｍの範囲内で１５０体積ｐｐｍの変動幅を超える変動を伴わず安定的に６０分にわたって過酸化水素濃度を維持することができた。実施例７においては、最高値から１００体積ｐｐｍ低下するまでの時間が２０分と短縮したが、過酸化水素ガス濃度の最高値が１０８０体積ｐｐｍに到達した。これはヒータ温度を１２０℃に設定したことによるものと推察される。実施例８においては、気化工程中の気化容器内に濃縮液を追加することで、過酸化水素濃度が８００体積ｐｐｍを超える時間をより長期化することができた。原料液の濃縮処理を連続して実施し濃縮液を気化用容器に連続的又は断続的に供給することで、過酸化水素ガスを含有量が高いガスを連続的に発生させることができる。
【００７８】
上記の通り、濃縮処理の時間を変えて濃縮液を調製することで、滅菌ガスの過酸化水素ガス濃度を制御することができる。また気化用容器のヒータ温度を調整することで、滅菌ガスの過酸化水素濃度をより一層高くすることができるとともに、過酸化水素ガス濃度の変動を抑制できる。これにより、滅菌したいチャンバー内のさまざまな湿度、過酸化水素ガス濃度及び滅菌時間などの選択範囲が広がり、さまざまな滅菌条件への適応が可能となる。
【００７９】
（実施例９）
図２に示す過酸化水素ガス発生装置２００と同様の構成の装置を作製し、この装置を使用して滅菌処理を行った。まず、原料の過酸化水素水溶液（過酸化水素濃度３５質量％、市販品）が入った試薬瓶を準備し、この試薬瓶と加熱用容器とを配管で接続した。なお、加熱用容器として、図２に示す容器と同様の構成の円筒状のステンレス容器（内径９０ｍｍ、高さ１１０ｍｍ、内壁面：ふっ素樹脂によるコーティング加工）を使用した。試薬瓶から加熱用容器に原料液を２７ｍＬ供給した。
【００８０】
加熱用容器の外表面に設けた電気ヒータの温度が１３０℃となるように調節し、原料液を加温した。濃縮に要する時間を短縮するため、容器内の液体を攪拌するとともに、バキュームポンプによってガス排出口からガスを吸引することによって空気吹込み管から容器内の液面に向けて空気を吹き付け、気相部に竜巻状の気流を生じさせた。バキュームポンプの吸引量は２５Ｌ／分とした。このような濃縮処理を約８５分にわたって実施した結果、過酸化水素濃度７５質量％の水溶液（濃縮液９）が４ｍＬ得られた。
【００８１】
本実施例においては、加熱用容器内の濃縮液９を気化させて混合ガスを発生させる前に、チャンバー（容積１．５ｍ３）内の除湿処理を実施した。除湿剤として吸水性ゼオライトを使用し、チャンバー内の相対湿度を１５％にまで低下させた。
【００８２】
除湿処理後、加熱用容器内の濃縮液を気化させて混合ガスをチャンバーに供給できるようにバルブ操作を行った。その後、表５に示す条件で濃縮液の気化を実施した。加熱用容器の出口においてガスを採取し、ＮＩＲ近赤外分析計を用いて過酸化水素濃度及び水蒸気濃度を連続的に分析した。表５に分析結果を示す。
【００８３】
（実施例１０）
過酸化水素ガス濃度８０質量％の濃縮液２ｍＬを使用したこと、気化工程前におけるチャンバー内の除湿処理を実施しなかったこと及びヒータの温度設定を変更したことの他は、実施例９と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表５に分析結果を示す。
【００８４】
【表５】
【００８５】
（比較例２）
過酸化水素濃度７５質量％の濃縮液４ｍＬを気化させる代わりに、過酸化水素濃度３５質量％の原料液１０ｍＬを気化させたこと及びヒータの温度設定を変更したことの他は、実施例９と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表５に分析結果を示す。
【００８６】
（比較例３）
気化工程前におけるチャンバー内の除湿処理を実施しなかったこと及びヒータの温度設定を変更したことの他は、比較例２と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表６に分析結果を示す。
【００８７】
【表６】
【符号の説明】
【００８８】
２０…濃縮手段、２２…濃縮用容器、２３…濃縮用容器の本体部、２３Ｆ…内壁面、２３ａ…上端、２３ｂ…下端、２４，５６…空気吹込み管、２４ａ…空気吹込み管の先端、２５…ガス排出口、２６…濃縮液排出口、３０…排液処理手段、４０…排ガス処理手段、５０…気化手段、５２…気化用容器、５５…加熱用容器、６０…ガス供給手段、６２…送風機、７０…除湿手段、１００，２００…過酸化水素ガス発生装置、１１０…チャンバー、Ａ１…原料の過酸化水素水溶液、Ａ２…濃縮液、Ｌ５…ガス循環ライン（ガス供給路）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置及び過酸化水素ガスによる滅菌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）による滅菌処理は、内視鏡、歯科材料、チャンバー内部、配管内部、冷凍乾燥器の滅菌などに適用されている。過酸化水素水溶液を気化させて過酸化水素ガスを滅菌剤として使用する方法が知られている（下記特許文献１〜５を参照）。具体的には、過酸化水素水溶液の液滴を加熱された表面へと供給して又は加熱した気流へと過酸化水素液を噴霧し、気化した過酸化水素を掃気して滅菌対象の表面へと導いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９１５５９８号公報
【特許文献２】特許第３７８３３３７号公報
【特許文献３】特許第４０８８３４７号公報
【特許文献４】特許第４２５５６３７号公報
【特許文献５】特開２００３−１８０８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高濃度の過酸化水素水溶液は輸送上の困難性のため、通常では過酸化水素濃度３５質量％の水溶液が滅菌処理の原料として使用される。しかしながら、過酸化水素濃度３５質量％の水溶液は、水の含有量が７８ｍｏｌ％をも占めるため、これを気化させると多くの水蒸気を含む混合ガスが発生する。この過剰な水蒸気がチャンバー内で結露して水滴となって残り、チャンバー内の被処理物（特に電子機器）の故障を引き起こす問題がある。また、過酸化水素濃度３５質量％の水溶液を原料に使用した場合、チャンバー内の過酸化水素ガス濃度を必要な値にまで上げ、この値を維持することが困難であった。
【０００５】
すなわち、従来の装置にあっては、チャンバー内の過酸化水素ガス濃度を維持するため、チャンバー内を減圧する真空装置が必要であった。あるいは、過酸化水素ガスをチャンバー内に導入するためのキャリアガスを加熱するエアーヒーターが必要であった。また、従来の滅菌方法にあっては、滅菌が完了するまでチャンバー内の過酸化水素ガス濃度を維持するため、チャンバー内の乾燥処理を繰り返し行う必要があった。この乾燥処理によって失われた過酸化水素を補うため、その都度、過酸化水素ガスを追加するという操作が行われる。この場合、追加される過酸化水素ガスにも多量の水蒸気が含まれているため、ガス供給の間は常に乾燥処理を継続的又は断続的に実施する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、過酸化水素濃度３５質量％の過酸化水素水溶液を原料として使用した場合であっても、チャンバー内を減圧することなく、チャンバー内の過酸化水素濃度を十分高い値に維持できる過酸化水素ガス発生装置及びこれを用いた滅菌方法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】
【０００７】
本発明は、チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置であって、原料の過酸化水素水溶液が供給される濃縮用容器を有し、当該容器内の過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得る濃縮手段と、濃縮用容器からの濃縮液が供給される気化用容器を有し、当該容器内の濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化手段と、気化用容器及びチャンバーに連通するガス供給路並びにガス供給路に設けられた送風機を有し、ガス供給路を通じてキャリアガスとともに混合ガスをチャンバーに供給するガス供給手段とを備える過酸化水素ガス発生装置を提供する。
【０００８】
本発明に係る過酸化水素ガス発生装置によれば、原料の過酸化水素水溶液（以下、場合により「原料液」という。）を濃縮し、濃縮液を気化させることで、過酸化水素濃度が高い混合ガスを安定的に発生させることができる。従って、水蒸気濃度が低い滅菌ガス（ドライガス）で滅菌処理をしたい場合に好適である。水蒸気濃度が高い滅菌ガス（ウェットガス）をチャンバーに供給した場合、過剰な水蒸気でチャンバー内に生じた残留水滴が被処理物（特に電子機器）に悪影響を及ぼすおそれがあるが、本発明によればこれを防止できる。なお、被処理物の種類によってはウェットガスを用いて滅菌処理を行う場合があるが、本発明は濃縮液の過酸化水素濃度を調整することでウェットガスを生じさせることもできる。
【０００９】
また、本発明の過酸化水素ガス発生装置によれば、送風機によってチャンバー内に混合ガスを供給するため、チャンバーを減圧する必要がない。このため、チャンバーを耐真空構造にする必要がなく低コストでコンパクトな構成とすることができる。更に過酸化水素ガスの濃度が高く水蒸気濃度が低い混合ガスが安定的に得られるため、チャンバーに過酸化水素ガスを供給している間はチャンバー内の除湿を行わなくてもよいという利点がある。
【００１０】
上記濃縮用容器は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、当該濃縮用容器内において本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ当該濃縮用容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管と、本体部の上端に設けられたガス排出口と、当該濃縮用容器で得られた濃縮液を排出する濃縮液排出口とを有することが好ましい。かかる構成の濃縮用容器を使用することで、当該容器の気相部に竜巻状の気流を生じさせることができ、これにより原料の過酸化水素水溶液から十分に効率的且つ安定的に濃縮液を得ることができる。
【００１１】
本発明の過酸化水素ガス発生装置は、上記の濃縮用容器及び気化用容器を兼用する一つの容器（加熱用容器）を備えたものであってもよい。すなわち、本発明は、チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置であって、原料の過酸化水素水溶液が供給される加熱用容器を有し、当該容器内の過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得るとともに、当該濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る加熱手段と、加熱用容器及びチャンバーに連通するガス供給路並びにガス供給路に設けられた送風機とを有し、ガス供給路を通じてキャリアガスとともに混合ガスをチャンバーに供給するガス供給手段とを備える過酸化水素ガス発生装置を提供する。
【００１２】
上記加熱用容器を備えた過酸化水素ガス発生装置によれば、本発明の上述の効果に加え、装置をより一層コンパクトなものとすることができる。
【００１３】
上記加熱用容器は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、原料の過酸化水素水溶液から濃縮液を得る際に使用されるものであって、当該加熱用容器内において本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ当該加熱用容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管と、本体部の上端に設けられたガス排出口とを有することが好ましい。かかる構成の加熱用容器を使用することで、当該容器の気相部に竜巻状の気流を生じさせることができ、これにより原料の過酸化水素水溶液から十分に効率的且つ安定的に濃縮液を得ることができる。
【００１４】
本発明の過酸化水素ガス発生装置は、除湿剤が収容される収容部と、当該収容部及びチャンバーに連通する除湿用循環路とを有する除湿手段を更に備えることが好ましい。チャンバーに過酸化水素ガスを供給するに先立ち、この除湿手段によってチャンバー内を除湿することで、過酸化水素ガスをチャンバーに供給した際、チャンバー内における結露の発生をより確実に防止できるとともに、チャンバー内の過酸化水素ガス濃度をより長時間にわたって高いレベルに維持しやすくなる。
【００１５】
更に本発明は、チャンバー内において被処理物を過酸化水素ガスによって滅菌する方法であって、原料の過酸化水素水溶液を加熱によって濃縮して過酸化水素の濃縮液を得る濃縮工程と、濃縮液を加熱によって気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化工程と、チャンバーに連通するガス供給路に設けられた送風機によって当該ガス供給路を通じてキャリアガスとともに混合ガスをチャンバーに供給するガス供給工程とを備える滅菌方法を提供する。
【００１６】
本発明に係る滅菌方法によれば、気化工程において過酸化水素濃度が高い混合ガスを安定的に発生させることができるため、この混合ガスをチャンバー内に供給することによって被処理物を高度に滅菌できる。また本発明の滅菌方法によれば、水蒸気濃度が低い混合ガスが得られるため、チャンバー内における結露の発生を十分に抑制できる。なお、水蒸気濃度が高い混合ガスを得たい場合にも濃縮液の濃縮度合いを適宜調整することで対応可能である。
【００１７】
また、本発明の滅菌方法によれば、送風機によってチャンバーに混合ガスを供給するため、チャンバーを減圧する必要がない。さらに過酸化水素ガス濃度が高く水蒸気濃度が低い混合ガスが安定的に得られるため、チャンバーに混合ガスを供給している間はチャンバー内の除湿を行わなくてもよいという利点がある。
【００１８】
上記濃縮工程において、円筒状の容器内に収容された原料の過酸化水素水溶液を加熱するとともに、当該容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付けることが好ましい。これにより、当該容器の気相部に竜巻状の気流を生じさせることが好ましい。このような気流を気相部に生じさせることで、原料の過酸化水素水溶液を十分に効率的且つ安定的に濃縮液を得ることができる。
【００１９】
本発明の滅菌方法は、混合ガスをチャンバーに供給する前にチャンバー内の湿度を低下させる除湿工程を更に備えることが好ましい。チャンバーに過酸化水素ガスを供給するに先立ち、チャンバー内を除湿することで、過酸化水素ガスをチャンバーに供給した際、チャンバー内における結露の発生をより確実に防止できるとともに、チャンバー内の過酸化水素ガス濃度をより長時間にわたって高いレベルに維持できる。
【００２０】
本発明においては、輸送の容易性の観点から、原料の過酸化水素水溶液として過酸化水素濃度が３５質量％以下のものを使用することが好ましい。
【００２１】
本発明の効果をより一層十分且つ安定的に得る観点から、濃縮液は過酸化水素濃度が４５〜８５質量％であり、チャンバーに供給されるガスは過酸化水素濃度が２５０〜１１００体積ｐｐｍであり且つ水蒸気濃度が１９００〜８２００体積ｐｐｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、過酸化水素濃度３５質量％の過酸化水素水溶液を原料として使用した場合であっても、チャンバー内を減圧することなく、チャンバー内の過酸化水素濃度を十分高い値に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る過酸化水素ガス発生装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】（ａ）は濃縮用容器の内部構造を示す一部破断図であり、（ｂ）は濃縮用容器のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】本発明に係る過酸化水素ガス発生装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図４】実施例１における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図５】実施例２における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図６】実施例４における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図７】実施例５における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図８】実施例６における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図９】実施例９における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１０】実施例１０における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１１】比較例２における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１２】比較例３における過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
（過酸化水素ガス発生装置）
まず、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示す通り、本実施形態に係る過酸化水素ガス発生装置１００は、チャンバー１１０内に収容された被処理物の滅菌処理に使用する過酸化水素ガスを発生させるためのものである。
【００２６】
過酸化水素ガス発生装置１００は、原料の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮用容器２２に供給するための原料供給手段１０と、濃縮用容器２２内の過酸化水素水溶液を濃縮して濃縮液Ａ２を得る濃縮手段２０と、濃縮液を得る過程で生じる排液及び排ガスを処理するための手段（排液処理手段３０及び排ガス処理手段４０）と、濃縮液Ａ２を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化手段５０と、過酸化水素ガスを含む混合ガスをチャンバー１１０に供給するガス供給手段６０とを備える。
【００２７】
原料供給手段１０は、ラインＬ１を通じて原料の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮用容器２２に供給するためのものである。原料供給手段１０は、原料の過酸化水素水溶液Ａ１を収容する容器１１、ラインＬ１、ラインＬ１の途中に設けられたチェックバルブＶ３及び供給バルブＶ２によって構成される。
【００２８】
濃縮手段２０は、濃縮用容器２２を有し、濃縮用容器２２内の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮して濃縮液Ａ２を得るためのものである。濃縮手段２０は、濃縮用容器２２、ヒータ２１ａ、温度センサ（図示せず）、ヒータコントローラ２１及びバキュームポンプ２７によって構成される。濃縮液Ａ２の濃縮度合い、すなわち過酸化水素濃度及び水蒸気濃度を適宜調整することで、発生させる混合ガスをドライな条件下の滅菌処理に適したもの、あるいはウェットな条件下の滅菌処理に適したものにすることができる。なお、濃縮用容器２２は、耐熱性及び耐酸性を有するガラス製か、あるいはステンレスを材料にしたもので更に内表面がテフロン（登録商標）加工されたものが好ましい。またヒータ２１ａとしては、電気ヒータを使用でき、自己温度制御性ヒータ（ＰＴＣヒータ）を使用してもよい。
【００２９】
図２は濃縮用容器２２の内部構造を示す一部破断図である。同図に示す通り、濃縮用容器２２は、上方から下方に延びており上端２３ａ及び下端２３ｂが閉じられた円筒状の本体部２３と、本体部２３の内壁面２３Ｆに沿うように曲がり且つ濃縮用容器２２内の液面Ｌに対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端２４ａが設けられた空気吹込み管２４と、本体部２３の上端２３ａに設けられたガス排出口２５と、濃縮用容器２２の下部に設けられた濃縮液排出口２６とを有する。
【００３０】
空気吹込み管２４の先端２４ａから液面に向けて空気を吹き付けることによって、濃縮用容器２２の気相部に竜巻状の気流を生じる。この場合、このような気流を生じさせない場合と比較して濃縮に要する時間を１／２〜１／４程度に短縮できる。このような効果が奏される主因は、必ずしも明らかではないが内壁面２３Ｆで結露した水に過酸化水素ガスが溶解し、過酸化水素を高濃度で含む液滴が液相部に流下するためと推察される。また、竜巻状の気流によって容器２２内の水溶液が攪拌されることも短時間の濃縮に寄与するものと推察される。
【００３１】
図１に示すように、バキュームポンプ２７はガス排出口２５に連通するラインＬ２に設けられている。バキュームポンプ２７を作動させることで、ガス排出口２５から水蒸気を多く含むガスを吸引して排出させ、他方、空気吹込み管２４から容器２２内に空気を供給することができる。このラインＬ２の濃縮用容器２２とバキュームポンプ２７の間に２段の水蒸気トラップ２８ａ，２８ｂが設けられている。水蒸気トラップ２８ｂの気相部にはバキュームポンプ２７に連通するラインＬ２が接続されている。ここでは、濃縮用容器２２の下流側にバキュームポンプ２７を設置する場合を例示したが、これの代わりに濃縮用容器２２の上流側に送風機を設置してもよい。
【００３２】
排液処理手段３０は、水蒸気トラップ２８ａ，２８ｂで回収された排液を処理するためのものである。排液処理手段３０は、排液処理触媒が収容された容器３１及び排液を収容するタンク３２によって構成される。排ガス処理手段４０は、排ガス処理触媒によって排ガスを処理して大気へと放散するためのものであり、ラインＬ２のバキュームポンプ２７の後段に設けられている。なお、水蒸気トラップ２８ｂから排出されるガスの一部を上流側に返送し、空気吹込み管２４を通じて再度、濃縮用容器２２に導入できるようにしてもよい。この場合、例えば、ラインＬ２をバキュームポンプ２７と排ガス処理手段４０の間で分岐し、この分岐ラインの先端を空気吹込み管２４に接続すればよい。
【００３３】
気化手段５０は、濃縮用容器２２から移送される濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得るためのものであり、ラインＬ３を介して濃縮用容器２２の後段に設けられている。なお、ラインＬ３の途中にはドレインバルブＶ３０が設けられている。気化手段５０は、気化用容器５２、ヒータ５１ａ、温度センサ（図示せず）及びヒータコントローラ５１によって構成される。なお、気化用容器５２は、耐熱性及び耐酸性を有するガラス製か、あるいはステンレスを材料にしたもので更に内表面がテフロン（登録商標）加工されたものが好ましい。またヒータ５１ａとしては、電気ヒータを使用でき、自己温度制御性ヒータ（ＰＴＣヒータ）を使用してもよい。
【００３４】
ガス供給手段６０は、過酸化水素ガスを含む混合ガスを空気（キャリアガス）とともにチャンバー１１０に供給するためのものである。ガス供給手段６０は、気化用容器５２及びチャンバー１１０に連通するガス循環ライン（ガス供給路）Ｌ５及びガス循環ラインＬ５に設けられた送風機６２によって構成される。なお、ガス循環ラインＬ５の途中には、バルブＶ１６，Ｖ２６，Ｖ２７，Ｖ１８が設けられている。送風機６２によってチャンバー１１０内に混合ガスを供給するため、本実施形態においてはチャンバー１１０を減圧する必要がないため、チャンバー１１０として耐真空構造でないものを使用できる。
【００３５】
（滅菌方法）
過酸化水素ガス発生装置１００を用いた滅菌方法について詳細に説明する。本実施形態に係る滅菌方法は、原料の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮用容器２２に供給する原料供給工程と、濃縮用容器２２内の過酸化水素水溶液を濃縮して濃縮液Ａ２を得る濃縮工程と、濃縮液を得る過程で生じる排液及び排ガスを処理する工程（排液処理工程及び排ガス処理工程）と、濃縮液を気化させて混合ガスを得る気化工程と、混合ガスをキャリアガスとともにチャンバー１１０に供給するガス供給工程とを備える。
【００３６】
原料供給工程は、所定量の原料の過酸化水素水溶液Ａ１を濃縮用容器２２に供給する工程である。原料の過酸化水素水溶液Ａ１としては、過酸化水素濃度がなるべく高いものが好ましいが、輸送上の容易性の観点から水溶液Ａ１の過酸化水素濃度は３５質量以下が好ましく、２０〜３５質量％であることがより好ましい。
【００３７】
濃縮用容器２２に収容させる水溶液Ａ１の量は、バッチ処理によって滅菌を行う場合、水溶液Ａ１の過酸化水素濃度、チャンバー１１０の容積、滅菌すべき菌の種類などに応じ、ＢＩ（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）テストの結果に基づいて設定することが好ましい。例えば、水溶液Ａ１として過酸化水素濃度３５質量％の水溶液を使用し、濃縮用容器２２において水溶液Ａ１の液量を１／３に濃縮した濃縮液Ａ２を得る場合、ＢＩテストを実施した結果、容積１．５ｍ３のチャンバーに対して水溶液Ａ１を３０ｍＬ使用すればよいことが確認された。
【００３８】
濃縮工程は、濃縮用容器２２に供給された水溶液Ａ１を濃縮して濃縮液Ａ２を得る工程である。濃縮液Ａ２の過酸化水素濃度は、濃縮液Ａ２を気化させて得るべき混合ガス（過酸化水素ガス及び水蒸気を含有）の過酸化水素ガス濃度に応じて設定すればよく、これに基づいて濃縮時間を設定することが好ましい。濃縮液Ａ２の過酸化水素濃度は、４５〜８５質量％であることが好ましく、７０〜８５質量％であることがより好ましい。この濃度が４５質量％未満であると、濃縮液Ａ２に含まれている水が７０ｍｏｌ％を超えるため気化させた際、混合ガスの過酸化水素濃度が不安定になりやすく、他方、８５質量％を越えると、濃縮液Ａ２の粘度が高くなり流動性が不十分となりやすい。
【００３９】
濃縮用容器２２内の水溶液Ａ１の温度が７０〜１００℃程度になるようにヒータ２１ａの温度を調節するとともに、バキュームポンプ２７を起動させて空気吹込み管２４から容器２２内に空気を導入して濃縮処理を開始する。空気吹込み管２４から導入された空気は、容器２２の気相部において竜巻状に流れ、この気流が水溶液Ａ１の濃縮を促進させる。容器２２内の水溶液の過酸化水素濃度が所定の値となった時点で加熱、空気の吹き込み等を停止し、濃縮作業を終了する。
【００４０】
気化工程は、濃縮用容器２２で得られた濃縮液Ａ２を気化用容器５２に移した後、濃縮液Ａ２を気化させて混合ガスを発生させる工程である。気化用容器５２の水溶液Ａ２の温度が４０〜６０℃程度になるようにヒータ５１ａの温度を調節することが好ましい。
【００４１】
排液処理工程は、濃縮液を得る過程で生じる排液を処理する工程である。水蒸気トラップ２８ａ，２８ｂに溜まった排水を容器３１内の排液処理用触媒に通し、排水に中に含まれている可能性のある過酸化水素を水と酸素に分解する。分解処理後、排水をタンク３２に移す。
【００４２】
排ガス処理工程は、濃縮液を得る過程で生じる排ガスを処理する工程である。バキュームポンプ２７から排出されるガスを排ガス処理用触媒に通し、排ガスに中に含まれている可能性のある過酸化水素を水と酸素に分解する。
【００４３】
ガス供給工程は、気化用容器５２で発生した混合ガスをチャンバー１１０に供給する工程である。ガス循環ラインＬ５の途中に設けられた送風機６２を起動し、ガス循環ラインＬ５を通じて混合ガスをチャンバー１１０に供給し、被処理物の滅菌処理を実施する。この場合、ガス循環ラインＬ５及びチャンバー１１０内の空気がキャリアガスとなる。
【００４４】
チャンバー１１０に供給されるガスは、過酸化水素濃度が２５０〜１１００体積ｐｐｍであることが好ましく、６００〜１０００体積ｐｐｍであることがより好ましい。この濃度が２５０体積ｐｐｍ未満であると、チャンバー１１０内における滅菌効率が不十分となりやすく、他方、１１００体積ｐｐｍを越えると濃縮液単位量当りガス供給時間が短くなりより多くの原料供給量が必要となるとともに、濃縮工程および気化工程の運転コストもその分増大する傾向となる。また、当該ガスの水蒸気濃度は、１９００〜８２００体積ｐｐｍであることが好ましく、２０００〜６０００体積ｐｐｍであることがより好ましい。この濃度が１９００体積ｐｐｍ未満であるとチャンバー１１０内における滅菌効率が不十分となりやすく、他方、８２００体積ｐｐｍを越えるとチャンバー１１０内の過酸化水素ガス濃度を目的の値にまで上昇させることが困難となりやすい。
【００４５】
なお、本実施形態においては、上記の濃縮工程、気化工程及びガス供給工程を順次実施して滅菌をバッチ式によって行ってもよく、下記のように濃縮工程、気化工程及びガス供給工程を連続式によって行ってもよい。すなわち、上記実施形態においては、容器１１から濃縮用容器２２への原料の水溶液Ａ１の供給量、及び濃縮用容器２２から気化用容器５２への濃縮液Ａ２の供給量を制御することにより、混合ガスを連続的に発生させることができ、これを連続的にチャンバー１１０へ供給することができる。
【００４６】
本実施形態に係る過酸化水素ガス発生装置１００によれば、過酸化水素濃度３５質量％の過酸化水素水溶液を原料として使用した場合であっても、チャンバー１１０内を減圧することなく、チャンバー１１０内の過酸化水素濃度を十分高い値に維持できる。このため、過酸化水素ガス発生装置１００を用いた滅菌方法によれば、高濃度の過酸化水素ガスによって被処理物を高度に滅菌処理できる。また本実施形態に係る滅菌方法によれば、水蒸気濃度が低いガスがチャンバー１１０に供給されるため、チャンバー１１０内における結露の発生を十分に抑制できる。他方、水蒸気濃度が高いガスで滅菌処理を実施したい場合にも濃縮液の濃縮度合いを適宜調整することで対応可能である。
【００４７】
＜第２実施形態＞
次に、図３を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る過酸化水素ガス発生装置２００は、上述の過酸化水素ガス発生装置１００と以下の点において相違する。すなわち、上述の濃縮用容器２２及び気化用容器５２を兼用する一つの加熱用容器５５（加熱手段）を備えたものである点、及び、装置１００が具備しない構成（除湿手段７０、除湿剤再生手段８０及び残留液の回収手段９０など）を更に具備するものである点である。以下、上記相違点に係る構成及びこれに関連する工程について主に説明する。
【００４８】
図３に示す通り、過酸化水素ガス発生装置２００は加熱用容器５５を備える。水溶液Ａ１の濃縮を行う際及び濃縮液Ａ２の気化を行う際で加熱用容器５５に接続されたラインを切り換えることで、加熱用容器５５は濃縮用容器２２及び気化用容器５２の役割を担うことができるようになっている。
【００４９】
より具体的には、水溶液Ａ１の濃縮を行う際にあっては、加熱用容器５５から排出される水蒸気がチャンバー１１０内に浸入することがないようにバルブＶ２６，Ｖ２７を閉じる。他方、水溶液Ａ２の気化を行う際にあっては、バルブＶ８，Ｖ１２，Ｖ２，Ｖ４１を閉じ、バルブＶ２６，Ｖ２７を開ける。
【００５０】
加熱用容器５５で濃縮及び気化の両方を行う構成とすることで、装置２００をより一層コンパクトなものとすることができる。また、濃縮工程後の熱を気化工程で利用できるため、消費エネルギーを削減できる。なお、加熱用容器５５は、耐熱性及び耐酸性を有するガラス製か、あるいはステンレスを材料にしたもので更に内表面がテフロン（登録商標）加工されたものが好ましい。
【００５１】
加熱用容器５５は、水溶液Ａ１の濃縮を短時間で行う観点から、図２に示す濃縮用容器２２と同様の構成を有する。すなわち、加熱用容器５５は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ加熱用容器５５内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管５６と、本体部の上端に設けられたガス排出口と、加熱用容器５５の気相部に設けられた混合ガス排出口とを有する（図２参照）。
【００５２】
除湿手段７０は、チャンバー１１０内の湿度を事前に低くしておき、混合ガスを供給した際、チャンバー１１０内の水蒸気圧が飽和水蒸気圧より低く維持しやすいようにするためのものである。つまり、除湿手段７０による除湿工程を事前に実施することで、チャンバー１１０内における結露の発生をより一層確実に防止できる。図３に示す通り、除湿手段７０は、除湿剤が収容された容器７２、この容器７２及びチャンバー１１０に連通する除湿用循環ラインＬ１２によって構成される。
【００５３】
チャンバー１１０内の気体を送風機６２で送風して除湿剤に通して循環させながら除湿する（除湿工程）。除湿剤としては、再生が可能なものが好ましく、例えば吸湿性のある市販のゼオライトが挙げられる。なお、除湿剤は配管中に収容させてもよく、具体的には除湿すべき気体がゼオライト上又はゼオライト間を流通するようにゼオライトを配管に設けてもよい。
【００５４】
除湿剤再生手段８０は、滅菌処理の終了後、水分を吸収した除湿剤に熱を加えた状態で窒素ガスを流すことによって除湿剤を再生させるためのものである。除湿剤再生手段８０は、窒素源８１、除湿剤を加熱するヒータ８２ａ及びヒータコントローラ８２等によって構成される。除湿工程を実施する場合、図３に示すバルブＶ１８，Ｖ１９，Ｖ２６，Ｖ１２，Ｖ４１を閉じ、バルブＶ３９，Ｖ２１，Ｖ２７，Ｖ８，Ｖ１０を開ける。
【００５５】
なお、水分を吸着した除湿剤を再生させるには除湿剤をヒータ８２ａで３００〜３７０℃程度に加熱した状態で容器７２に窒素ガスを供給すればよい。除湿剤に吸着した水は水蒸気となって窒素ガスとともに水蒸気トラップ２８ａ，２８ｂで回収できるようになっている。他方、水蒸気が分離された窒素ガスは排ガス処理手段４０を通過後、大気に排出される。
【００５６】
残留液の回収手段９０は、滅菌処理の終了後、加熱用容器５５内に濃縮液Ａ２が残った場合、窒素源８１からの窒素ガスで加熱用容器５５の気相部を加圧し、残留液を容器１１に回収するためのものである。この場合、図３に示すバルブＶ１８，Ｖ１９，Ｖ２６，Ｖ１２，Ｖ８を閉じ、バルブＶ３９，Ｖ２１，Ｖ２７，Ｖ４１を開ける。また、滅菌処理の終了後、チャンバー１１０内に残留する過酸化水素を分解する手段を設けてもよく、図３に示す過酸化水素分解手段７５で過酸化水素を水と酸素とに分解し、発生した水を容器７２内の除湿剤によって除去してもよい。
【００５７】
以上、本発明の好適な第１及び第２実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、濃縮時間の短縮化の点から特に好ましい例として図２に示す構成の濃縮用容器２２を例示したが、これに代えて原料の過酸化水素溶液Ａ１の過酸化水素濃度を高めることができる装置（例えば、蒸留器）などを使用してもよい。
【００５８】
また、第２実施形態は、第１実施形態の装置１００が具備しない構成（除湿手段７０、除湿剤再生手段８０及び残留液の回収手段９０など）を具備するものであるが、第１実施形態の装置１００においてこれらの構成を採用してもよいし、第２実施形態の装置２００をこれらの構成を具備しないものとしてもよい。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００６０】
（実施例１）
図１に示す過酸化水素ガス発生装置１００と同様の構成の装置を作製し、この装置を使用して滅菌処理を行った。まず、原料の過酸化水素水溶液（過酸化水素濃度３５質量％、市販品）が入った試薬瓶を準備し、この試薬瓶と濃縮用容器とを配管で接続した。なお、濃縮用容器として、図２に示す容器と同様の構成の円筒状の耐熱ガラス採取管（直径４５ｍｍ、高さ１４５ｍｍ）を使用した。試薬瓶から濃縮用容器に原料液を３０ｍＬ供給した。
【００６１】
濃縮用容器の外表面に設けた電気ヒータの温度が１３０℃となるように調節し、原料液を加温した。濃縮に要する時間を短縮するため、容器内の液体を攪拌するとともに、バキュームポンプによってガス排出口からガスを吸引することによって空気吹込み管から容器内の液面に向けて空気を吹き付け、気相部に竜巻状の気流を生じさせた。バキュームポンプの吸引量は２５Ｌ／分とした。このような濃縮処理を約４５分にわたって実施した結果、過酸化水素濃度７０質量％の水溶液（濃縮液１）が７ｍＬ得られた。
【００６２】
上記のようにして得た濃縮液７ｍＬを気化用容器内に移し、電気ヒータの温度が１１０℃となるように調節して濃縮液を加熱し、過酸化水素ガスと水蒸気を含む混合ガスを発生させた。なお、気化用容器として、耐熱ガラス製ビーカーを使用した。
【００６３】
濃縮液の気化によって生じた混合ガスをチャンバー（容積１．５ｍ３）に供給した。混合ガスのチャンバーへの供給はチャンバーを減圧することなく実施し、ファン（送風機）によって空気とともに混合ガスをチャンバー内へと導入した。なお、チャンバーに導入したガスは、循環路に導入することなく、チャンバーの開口から排出させた。気化用容器の出口においてガスを採取し、ＮＩＲ近赤外分析計を用いて過酸化水素濃度及び水蒸気濃度を連続的に分析した。表１に過酸化水素濃度及び水蒸気濃度の分析結果を示す。
【００６４】
（実施例２）
濃縮処理の時間を約４５分とする代わりに、約６０分とすることによって過酸化水素濃度７５質量％の水溶液（濃縮液２）を５ｍＬ得たことの他は、実施例１と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表１に過酸化水素濃度の分析結果を示す。
【００６５】
（比較例１）
気化用容器に過酸化水素濃度７０質量％の濃縮液７ｍＬを供給する代わりに、過酸化水素濃度３５質量％の原料液３ｍＬを供給したことの他は、実施例１と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表１に分析結果を示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１に示す通り、実施例１，２においては、過酸化水素ガス濃度の最高値から１００体積ｐｐｍ（変動幅）低下するまでの時間がいずれも３０分以上であり、過酸化水素濃度を安定的に維持することができた。また、水蒸気濃度の増加幅は３５０体積ｐｐｍ以下であった。なお、水蒸気濃度の増加幅は、濃縮液の気化を開始前の水蒸気濃度の初期値から最高値を減じることによって算出される値を意味する。
【００６８】
＜実施例３〜８＞
試薬瓶から濃縮用容器に供給する原料液の量を３０ｍＬとする代わりに、６０ｍＬとするとともに濃縮処理の時間を適宜調節したことの他は、実施例１と同様にして表２に示す濃縮液３〜６を得た。
【００６９】
【表２】
【００７０】
（実施例３〜５）
濃縮液１の代わりに、表２に示す量の濃縮液３〜５をそれぞれ使用するとともに、チャンバーに導入したガスを循環路に導入して循環ガスをキャリアガスとしたことの他は、実施例１と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表３に分析結果を示す。
【００７１】
【表３】
【００７２】
表３に示す通り、実施例３〜５においては、過酸化水素ガス濃度の最高値から１００体積ｐｐｍ（変動幅）低下するまでの時間がいずれも７０分以上であり、過酸化水素濃度を安定的に維持することができた。また、濃縮液の水蒸気濃度を調節することにより、水蒸気濃度の増加幅を制御できることが分る。
【００７３】
（実施例６）
濃縮液３の代わりに、表２に示す濃縮液６を使用するとともに、濃縮液を気化させる際のヒータ温度を１１０℃とする代わりに、１００℃としたことの他は、実施例３と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表４に過酸化水素濃度の分析結果を示す。
【００７４】
（実施例７）
濃縮液６を気化させる際のヒータ温度を１００℃とする代わりに、１２０℃としたことの他は、実施例６と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表４に過酸化水素濃度の分析結果を示す。
【００７５】
（実施例８）
９ｍＬの濃縮液６を使用する代わりに、計１８ｍＬの濃縮液６を使用したことの他は、実施例７と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。なお、気化を開始する段階で気化用容器に９ｍＬの濃縮液６を入れ、気化を行っている途中で更に９ｍＬの濃縮液６を気化用容器に供給した。表４に過酸化水素濃度の分析結果を示す。
【００７６】
【表４】
【００７７】
実施例６においては、過酸化水素濃度が８００〜９５０体積ｐｐｍの範囲内で１５０体積ｐｐｍの変動幅を超える変動を伴わず安定的に６０分にわたって過酸化水素濃度を維持することができた。実施例７においては、最高値から１００体積ｐｐｍ低下するまでの時間が２０分と短縮したが、過酸化水素ガス濃度の最高値が１０８０体積ｐｐｍに到達した。これはヒータ温度を１２０℃に設定したことによるものと推察される。実施例８においては、気化工程中の気化容器内に濃縮液を追加することで、過酸化水素濃度が８００体積ｐｐｍを超える時間をより長期化することができた。原料液の濃縮処理を連続して実施し濃縮液を気化用容器に連続的又は断続的に供給することで、過酸化水素ガスを含有量が高いガスを連続的に発生させることができる。
【００７８】
上記の通り、濃縮処理の時間を変えて濃縮液を調製することで、滅菌ガスの過酸化水素ガス濃度を制御することができる。また気化用容器のヒータ温度を調整することで、滅菌ガスの過酸化水素濃度をより一層高くすることができるとともに、過酸化水素ガス濃度の変動を抑制できる。これにより、滅菌したいチャンバー内のさまざまな湿度、過酸化水素ガス濃度及び滅菌時間などの選択範囲が広がり、さまざまな滅菌条件への適応が可能となる。
【００７９】
（実施例９）
図２に示す過酸化水素ガス発生装置２００と同様の構成の装置を作製し、この装置を使用して滅菌処理を行った。まず、原料の過酸化水素水溶液（過酸化水素濃度３５質量％、市販品）が入った試薬瓶を準備し、この試薬瓶と加熱用容器とを配管で接続した。なお、加熱用容器として、図２に示す容器と同様の構成の円筒状のステンレス容器（内径９０ｍｍ、高さ１１０ｍｍ、内壁面：ふっ素樹脂によるコーティング加工）を使用した。試薬瓶から加熱用容器に原料液を２７ｍＬ供給した。
【００８０】
加熱用容器の外表面に設けた電気ヒータの温度が１３０℃となるように調節し、原料液を加温した。濃縮に要する時間を短縮するため、容器内の液体を攪拌するとともに、バキュームポンプによってガス排出口からガスを吸引することによって空気吹込み管から容器内の液面に向けて空気を吹き付け、気相部に竜巻状の気流を生じさせた。バキュームポンプの吸引量は２５Ｌ／分とした。このような濃縮処理を約８５分にわたって実施した結果、過酸化水素濃度７５質量％の水溶液（濃縮液９）が４ｍＬ得られた。
【００８１】
本実施例においては、加熱用容器内の濃縮液９を気化させて混合ガスを発生させる前に、チャンバー（容積１．５ｍ３）内の除湿処理を実施した。除湿剤として吸水性ゼオライトを使用し、チャンバー内の相対湿度を１５％にまで低下させた。
【００８２】
除湿処理後、加熱用容器内の濃縮液を気化させて混合ガスをチャンバーに供給できるようにバルブ操作を行った。その後、表５に示す条件で濃縮液の気化を実施した。加熱用容器の出口においてガスを採取し、ＮＩＲ近赤外分析計を用いて過酸化水素濃度及び水蒸気濃度を連続的に分析した。表５に分析結果を示す。
【００８３】
（実施例１０）
過酸化水素ガス濃度８０質量％の濃縮液２ｍＬを使用したこと、気化工程前におけるチャンバー内の除湿処理を実施しなかったこと及びヒータの温度設定を変更したことの他は、実施例９と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表５に分析結果を示す。
【００８４】
【表５】
【００８５】
（比較例２）
過酸化水素濃度７５質量％の濃縮液４ｍＬを気化させる代わりに、過酸化水素濃度３５質量％の原料液１０ｍＬを気化させたこと及びヒータの温度設定を変更したことの他は、実施例９と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表５に分析結果を示す。
【００８６】
（比較例３）
気化工程前におけるチャンバー内の除湿処理を実施しなかったこと及びヒータの温度設定を変更したことの他は、比較例２と同様にして混合ガスの発生、チャンバーへの供給及び濃度分析を行った。表６に分析結果を示す。
【００８７】
【表６】
【符号の説明】
【００８８】
２０…濃縮手段、２２…濃縮用容器、２３…濃縮用容器の本体部、２３Ｆ…内壁面、２３ａ…上端、２３ｂ…下端、２４，５６…空気吹込み管、２４ａ…空気吹込み管の先端、２５…ガス排出口、２６…濃縮液排出口、３０…排液処理手段、４０…排ガス処理手段、５０…気化手段、５２…気化用容器、５５…加熱用容器、６０…ガス供給手段、６２…送風機、７０…除湿手段、１００，２００…過酸化水素ガス発生装置、１１０…チャンバー、Ａ１…原料の過酸化水素水溶液、Ａ２…濃縮液、Ｌ５…ガス循環ライン（ガス供給路）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置であって、
原料の過酸化水素水溶液が供給される濃縮用容器を有し、当該容器内の前記過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得る濃縮手段と、
前記濃縮用容器からの前記濃縮液が供給される気化用容器を有し、当該容器内の前記濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化手段と、
前記気化用容器及び前記チャンバーに連通するガス供給路と、前記ガス供給路に設けられた送風機とを有し、前記ガス供給路を通じてキャリアガスとともに前記混合ガスを前記チャンバーに供給するガス供給手段と、
を備える過酸化水素ガス発生装置。
【請求項２】
前記濃縮用容器は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、当該濃縮用容器内において前記本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ当該濃縮用容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管と、前記本体部の上端に設けられたガス排出口と、当該濃縮用容器で得られた濃縮液を排出する濃縮液排出口とを有する、請求項１に記載の過酸化水素ガス発生装置。
【請求項３】
チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置であって、
原料の過酸化水素水溶液が供給される加熱用容器を有し、当該容器内の前記過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得るとともに、当該濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る加熱手段と、
前記加熱用容器及び前記チャンバーに連通するガス供給路と、前記ガス供給路に設けられた送風機とを有し、前記ガス供給路を通じてキャリアガスとともに前記混合ガスを前記チャンバーに供給するガス供給手段と、
を備える過酸化水素ガス発生装置。
【請求項４】
前記加熱用容器は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、前記原料の過酸化水素水溶液から前記濃縮液を得る際に使用されるものであって、当該加熱用容器内において前記本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ当該加熱用容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管と、前記本体部の上端に設けられたガス排出口とを有する、請求項３に記載の過酸化水素ガス発生装置。
【請求項５】
除湿剤が収容される収容部と、当該収容部及び前記チャンバーに連通する除湿用循環路とを有する除湿手段を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の過酸化水素ガス発生装置。
【請求項６】
チャンバー内において被処理物を過酸化水素ガスによって滅菌する方法であって、
原料の過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得る濃縮工程と、
前記濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化工程と、
前記チャンバーに連通するガス供給路に設けられた送風機によって当該ガス供給路を通じてキャリアガスとともに前記混合ガスを前記チャンバーに供給するガス供給工程と、
を備える滅菌方法。
【請求項７】
前記濃縮工程において、円筒状の容器内に収容された原料の過酸化水素水溶液を加熱するとともに、当該容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける、請求項６に記載の滅菌方法。
【請求項８】
前記混合ガスを前記チャンバーに供給する前に前記チャンバー内の湿度を低下させる除湿工程を更に備える、請求項６又は７に記載の滅菌方法。
【請求項９】
前記原料の過酸化水素水溶液は、過酸化水素濃度が３５質量％以下である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の滅菌方法。
【請求項１０】
前記濃縮液は過酸化水素濃度が４５〜８５質量％であり、前記チャンバーに供給されるガスは過酸化水素濃度が２５０〜１１００体積ｐｐｍであり且つ水蒸気濃度が１９００〜８２００体積ｐｐｍである、請求項６〜９のいずれか一項に記載の滅菌方法。
【請求項１】
チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置であって、
原料の過酸化水素水溶液が供給される濃縮用容器を有し、当該容器内の前記過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得る濃縮手段と、
前記濃縮用容器からの前記濃縮液が供給される気化用容器を有し、当該容器内の前記濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化手段と、
前記気化用容器及び前記チャンバーに連通するガス供給路と、前記ガス供給路に設けられた送風機とを有し、前記ガス供給路を通じてキャリアガスとともに前記混合ガスを前記チャンバーに供給するガス供給手段と、
を備える過酸化水素ガス発生装置。
【請求項２】
前記濃縮用容器は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、当該濃縮用容器内において前記本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ当該濃縮用容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管と、前記本体部の上端に設けられたガス排出口と、当該濃縮用容器で得られた濃縮液を排出する濃縮液排出口とを有する、請求項１に記載の過酸化水素ガス発生装置。
【請求項３】
チャンバー内において被処理物の滅菌に使用する過酸化水素ガスの発生装置であって、
原料の過酸化水素水溶液が供給される加熱用容器を有し、当該容器内の前記過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得るとともに、当該濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る加熱手段と、
前記加熱用容器及び前記チャンバーに連通するガス供給路と、前記ガス供給路に設けられた送風機とを有し、前記ガス供給路を通じてキャリアガスとともに前記混合ガスを前記チャンバーに供給するガス供給手段と、
を備える過酸化水素ガス発生装置。
【請求項４】
前記加熱用容器は、上方から下方に延びており上端及び下端が閉じられた円筒状の本体部と、前記原料の過酸化水素水溶液から前記濃縮液を得る際に使用されるものであって、当該加熱用容器内において前記本体部の内壁面に沿うように曲がり且つ当該加熱用容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける位置に先端が設けられた空気吹込み管と、前記本体部の上端に設けられたガス排出口とを有する、請求項３に記載の過酸化水素ガス発生装置。
【請求項５】
除湿剤が収容される収容部と、当該収容部及び前記チャンバーに連通する除湿用循環路とを有する除湿手段を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の過酸化水素ガス発生装置。
【請求項６】
チャンバー内において被処理物を過酸化水素ガスによって滅菌する方法であって、
原料の過酸化水素水溶液を濃縮して過酸化水素の濃縮液を得る濃縮工程と、
前記濃縮液を気化させて過酸化水素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを得る気化工程と、
前記チャンバーに連通するガス供給路に設けられた送風機によって当該ガス供給路を通じてキャリアガスとともに前記混合ガスを前記チャンバーに供給するガス供給工程と、
を備える滅菌方法。
【請求項７】
前記濃縮工程において、円筒状の容器内に収容された原料の過酸化水素水溶液を加熱するとともに、当該容器内の液面に対して斜め上方から空気を吹き付ける、請求項６に記載の滅菌方法。
【請求項８】
前記混合ガスを前記チャンバーに供給する前に前記チャンバー内の湿度を低下させる除湿工程を更に備える、請求項６又は７に記載の滅菌方法。
【請求項９】
前記原料の過酸化水素水溶液は、過酸化水素濃度が３５質量％以下である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の滅菌方法。
【請求項１０】
前記濃縮液は過酸化水素濃度が４５〜８５質量％であり、前記チャンバーに供給されるガスは過酸化水素濃度が２５０〜１１００体積ｐｐｍであり且つ水蒸気濃度が１９００〜８２００体積ｐｐｍである、請求項６〜９のいずれか一項に記載の滅菌方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１２５７８８（Ｐ２０１１−１２５７８８Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８６６７１（Ｐ２００９−２８６６７１）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００２２６２１９）日揮ユニバーサル株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００２２６２１９）日揮ユニバーサル株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
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