過酸化水素水の霧化装置
【課題】組み立ての際に振動板にひずみが生じることを防止して、過酸化水素水の霧化の高効率化、振動板の長寿命化、品質の一定化を図ることが可能な霧化装置を提供する。
【解決手段】 過酸化水素水が貯留される貯留部と、貯留部内の過酸化水素水がキャリアガスとともに排出されるように過酸化水素水を超音波振動により霧化させる霧化部と、を有する過酸化水素水の霧化装置において、霧化部は超音波振動を伝播する伝播液を貯留する収容部を備え、貯留部は、底板を貫通して収容部と連通する開口と、底板の外面における開口の周囲に連続的に形成される溝と、溝の底面と開口寄りの内周面に接するとともに底板の外面から突出するように配置される弾性シール部材と、開口及び溝を覆う振動板と、振動板が開口を密閉するように弾性シール部材及び底板の外面に押し付けて固定する固定板と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】 過酸化水素水が貯留される貯留部と、貯留部内の過酸化水素水がキャリアガスとともに排出されるように過酸化水素水を超音波振動により霧化させる霧化部と、を有する過酸化水素水の霧化装置において、霧化部は超音波振動を伝播する伝播液を貯留する収容部を備え、貯留部は、底板を貫通して収容部と連通する開口と、底板の外面における開口の周囲に連続的に形成される溝と、溝の底面と開口寄りの内周面に接するとともに底板の外面から突出するように配置される弾性シール部材と、開口及び溝を覆う振動板と、振動板が開口を密閉するように弾性シール部材及び底板の外面に押し付けて固定する固定板と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酸化水素水の霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒト細胞等の生体由来材料を対象とする作業を行うアイソレータにおいては、作業前に作業室内を限りなく無菌状態にするために滅菌処理が行われる。この滅菌処理では、例えば、ガス化した過酸化水素水を作業室内に供給することで、作業室内に存在する雑菌等を殺滅する。このような過酸化水素水をガス化してアイソレータの作業室内に供給する滅菌物質供給装置を本願出願人は出願した（特許出願：特願２００９−１７８０８５）。
【０００３】
この滅菌物質供給装置では、過酸化水素水を溜めるカップと超音波振動子とヒータとを備え、超音波振動によって液体の過酸化水素水を霧化し、この霧化した過酸化水素水をヒータで加熱してガス化している。カップの過酸化水素水がなくなると超音波振動子が空焚き状態となってダメージを受けるので、カップの下に収容部を設けてそこに超音波伝播物質（例えば、純水）を満たし、超音波振動子は収容部の下に設けて、超音波振動を伝播物質を介してカップの過酸化水素水に伝えるようにしている。そして、カップの底部分、伝播物質を満たした収容部との境目には、伝播物質と過酸化水素水が混ざらないように密封するとともに、超音波振動が効率良く伝わるように、ステンレス製の薄板（振動板）を取り付けている。超音波振動子が発生した超音波振動は伝播物質を伝わり、振動板を透過して過酸化水素水表面に達するのでそこで水柱が立ち、霧化が促進されるものである。
【０００４】
同装置では、振動板を取り付ける際、気密性を保つためにＯリングを使用している。上記特許出願における図２Ａ及び図３Ａに示されるように、カップ２１４の底面に環状の溝２１４５を切り、そこにＯリング２１４４を嵌め込んで、その上に振動板２１４１、そして、押え板としての平板２１４２を重ねて螺子２１４３で固定している。このような構成とするとき、通常、組み付け当初にはＯリングが溝の外周側の壁面に当接するように、環状の溝２１４５の外径と溝の幅が設定されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような霧化装置では、螺子を締めこんで平板により振動板をＯリングに押し付けていくと、Ｏリングは弾性変形しつつ溝の底面と外周面及び振動板に密着して気密にする。ところで、このときＯリングは、押さえつけられて扁平となるので、振動板との接点が組み付け完了時には溝の外周面から離れる、即ち、内側に寄ることになる。振動板は極めて薄い板からなるため、装置に取り付けたとき、このＯリングの変形に引きずられて皺が寄ったりひずみが生じることがあった。振動板に皺やひずみが生じた場合、そこで超音波振動が屈折したり反射するものと考えられ、超音波振動が拡散・減衰してしまい、過酸化水素水表面における水柱形成に悪影響を与えて霧化する速度が低下していた。また、振動板の寿命にも悪影響を与える虞があった。振動板に生じるひずみは、振動板を霧化装置に組み付ける作業の際に生じるので、個々の装置によりその程度が異なり、霧化装置の品質を一定に保つことが困難となる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の霧化装置は、過酸化水素水が貯留される貯留部と、前記貯留部内の前記過酸化水素水がキャリアガスとともに排出されるように前記過酸化水素水を超音波振動により霧化させる霧化部と、を有する過酸化水素水の霧化装置において、前記霧化部は超音波振動を伝播する伝播液を貯留する収容部を備え、前記貯留部は、底板を貫通して前記収容部と連通する開口と、前記底板の外面における前記開口の周囲に連続的に形成される溝と、前記溝の底面と前記開口寄りの内周面に接するとともに前記底板の外面から突出するように配置される弾性シール部材と、前記開口及び前記溝を覆う振動板と、前記振動板が前記開口を密閉するように前記弾性シール部材及び前記底板の外面に押し付けて固定する固定板と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の霧化装置によれば、組み立ての際に振動板にひずみが生じることを防止できるため、過酸化水素水の霧化の高効率化、振動板の長寿命化、品質の一定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】アイソレータの構成例を示す図である。
【図２】滅菌ガス生成装置の構成例を示す図である。
【図３】（ａ）は、本実施形態にかかる霧化装置の貯留部の分解図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す霧化装置の貯留部を組み立てた図である。
【図４】（ａ）は本実施形態にかかる霧化装置の貯留部を超音波振動子側から撮影した写真であり、（ｂ）は比較対象の霧化装置のカップの底面に螺子によって固定された振動板及び平板を超音波振動子側から撮影した写真である。
【図５】本実施形態にかかる霧化装置及び比較対象の霧化装置において、それぞれ霧化を開始してからの経過時間と霧化量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明に係る霧化装置１００は、本実施形態における滅菌ガス生成装置２０として、アイソレータに組み込まれている。このため、アイソレータを例に挙げて説明する。
なお、本明細書において、過酸化水素水とは過酸化水素を水に溶解した過酸化水素水溶液のことであり、本実施形態では過酸化水素が３５％の水溶液を主に使用している。また、過酸化水素ガスを生成するとは純粋に過酸化水素の気体のみを生成するのではなく、過酸化水素及び過酸化水素水のミストが一部混ざったものも含めて使用している。
【００１１】
＜アイソレータの全体構成＞
図１に示すように、アイソレータは、作業室１、気体供給部２、気体排出部３、滅菌ガス供給装置４、及び制御部５を有している。
【００１２】
作業室１は、無菌環境下での作業を行うための作業空間を区画する部分であり、前面に前面扉６を有する箱状部材によって構成されている。前面扉６は、外部から開閉可能に構成されている。この前面扉６には、作業用グローブ７が設けられている。この作業用グローブ７は、作業空間８で作業を行う際に作業者の腕が挿入される。
【００１３】
作業室１における一方の側面には気体供給口９が設けられている。この気体供給口９を通じて気体供給部２からの気体（例えば滅菌ガスとしての過酸化水素ガス）が供給される。ここで、気体供給口９にはＨＥＰＡフィルタ１０が設けられている。このため、気体供給部２からの気体に含まれる埃等はＨＥＰＡフィルタ１０で捉えられ、気体のみが作業空間８に供給される。
【００１４】
作業室１における他方の側面には気体排出口１１が設けられている。この気体排出口１１にもＨＥＰＡフィルタ１０が設けられている。このため、気体排出口１１を通じて埃等が作業空間８に入り込むことが防止される。そして、気体排出口１１からは作業空間８内の気体が排出される。排出された気体は、気体排出部３へと送られる。
【００１５】
気体供給部２は、作業室１へ気体を供給する部分である。この気体供給部２には、吸気口１２、第１三方弁１３、及びファン１４が設けられている。
【００１６】
吸気口１２は、外部から空気を取り込む部分である。ファン１４は、外部から取り込んだ空気を、第１三方弁１３へと送出する。第１三方弁１３は、滅菌ガス供給装置４、ファン１４、及び作業室１のそれぞれと連通されている。そして、制御部５からの制御情報に応じて流路を切り替える。
【００１７】
従って、第１三方弁１３によって滅菌ガス供給装置４と作業室１とが連通されているとき、過酸化水素ガスが作業室１へと供給される。一方、第１三方弁１３によってファン１４と作業室１とが連通されているとき、ファン１４の動作によって空気が作業室１へと供給される。なお、ファン１４は、制御部５からの制御信号によって動作状態と停止状態とが切り替えられる。また、気体の送出量も調整することができる。
【００１８】
気体排出部３は、作業室１の気体を排出する部分である。この気体排出部３には、第２三方弁１５、滅菌物質低減処理部１６、排気口１７、及びファン２１が設けられている。第２三方弁１５は、作業室１の気体排出口１１、ファン２１、及び滅菌物質低減処理部１６のそれぞれと連通されている。そして、制御部５からの制御情報に応じて流路を切り替える。例えば、気体排出口１１と滅菌物質低減処理部１６とを連通したり、気体排出口１１とファン２１とを連通したりする。
【００１９】
ファン２１は、気体排出口１１からの気体を滅菌ガス供給装置４（滅菌ガス生成装置２０）に供給する。このため、気体排出口１１とファン２１とが連通され、滅菌ガス供給装置４と作業室１とが連通されている場合には、気体排出口１１からの気体は、アイソレータ内を循環することになる。
【００２０】
滅菌物質低減処理部１６は、第２三方弁１５と排気口１７との間に設けられており、第２三方弁１５を通じて送られてきた気体中の過酸化水素（滅菌物質）について、その濃度を低減する処理を行う部分である。この滅菌物質低減処理部１６は、例えば白金などの金属触媒や活性炭によって構成される。なお、滅菌物質低減処理部１６に関し、過酸化水素の濃度を低減できれば、金属触媒や活性炭に限定されるものではない。排気口１７は、滅菌物質低減処理部１６で処理された後の気体を大気に排出する部分である。
【００２１】
滅菌ガス供給装置４は、過酸化水素水をガス化して供給する。この滅菌ガス供給装置４は、滅菌物質カートリッジ１８、ポンプ１９、及び滅菌ガス生成装置２０を有する。滅菌物質カートリッジ１８は、滅菌物質としての過酸化水素水を貯蔵する。ポンプ１９は、滅菌物質カートリッジ１８に貯蔵された過酸化水素水を汲み上げ、滅菌ガス生成装置２０に送出する。このポンプ１９は、例えばペリスタポンプによって構成される。滅菌ガス生成装置２０は、供給された過酸化水素水から過酸化水素ガス（滅菌ガス）を発生させる。発生した過酸化水素ガスは、例えば第１三方弁１３に供給される。なお、滅菌ガス生成装置２０については後で詳しく説明する。
【００２２】
制御部５は、前述した各部を電気的に制御する部分である。この制御部５は、例えば、気体供給部２が有する第１三方弁１３やファン１４、気体排出部３が有する第２三方弁１５やファン２１、及び滅菌ガス供給装置４が有する滅菌ガス生成装置２０等を制御する。
【００２３】
制御部５による制御によって、例えば、滅菌ガス生成装置２０で生成された過酸化水素ガスを、第１三方弁１３を通じて作業室１へ供給するとともに、作業室１から排出された過酸化水素ガスを、第２三方弁１５を通じて滅菌ガス生成装置２０の側へ送り、系内を循環させることもできる。そして、系内で過酸化水素ガスを循環させると、この系内を無菌環境にすることができる。前述したように、無菌環境とは、作業室１で行われる作業に必要な物質以外の物質の混入を防いだ限りなく無塵、無菌に近い環境をいう。
【００２４】
＜滅菌ガス生成装置２０について＞
次に、滅菌ガス生成装置２０の一例について説明する。図２の部分断面図に示すように、滅菌ガス生成装置２０は、貯留部３０及び霧化部４０からなる霧化装置１００と、ガス化部５０とを有している。尚、図２は、滅菌ガス生成装置２０において主に後述するガス化部５０のヒータ５２を除く構成を鉛直方向に切断した場合の部分断面図であり、断面箇所を斜線によって示している。
【００２５】
貯留部３０は、ポンプ１９から供給された過酸化水素水を貯留する部分である。この貯留部３０は、過酸化水素水が貯留される貯留部本体３１と、貯留部本体３１の底板３１１に開けられた開口３１２を塞ぐとともに、貯留部本体３１内の過酸化水素水に超音波振動を伝える振動板３２と、貯留部本体３１に対して振動板３２を固定するための弾性シール部材３３及び固定板３４等を備えている。貯留部３０の詳細については後述する。
【００２６】
霧化部４０は、貯留部３０に貯留された過酸化水素水を霧化する部分であり、収容部４１と、超音波振動子４２とを備えている。収容部４１は、超音波振動子４２や超音波伝播液４３を収容する部分であり、上面に開口を有する中空円筒状の容器である。この収容部４１は、ステンレス鋼等の金属や樹脂によって作製されている。収容部４１の内側空間には、この内側空間を上下に仕切る円形板状の仕切板４４が設けられている。
【００２７】
超音波振動子４２は、超音波振動を発生する素子であり、収容体４５の内部に収容された状態で仕切板４４に取り付けられている。この超音波振動子４２は、制御部５からの制御情報に応じて動作が制御される。例えば、振動の開始や停止、振動の強さが制御部５によって制御される。
【００２８】
収容部４１における仕切板４４よりも上側の空間には、超音波伝播液４３が貯留される。本実施形態では、超音波伝播液４３として水を用いている。なお、超音波伝播液４３は水に限らず、超音波振動を伝播できる液体であればよい。この超音波伝播液４３を介して、超音波振動子４２による超音波振動が貯留部３０の振動板３２に伝播される。
【００２９】
そして、貯留部３０に過酸化水素水が貯留された状態で超音波振動子４２を動作させると、超音波伝播液４３を介して超音波振動が振動板３２に伝播され、更に、貯留部３０の過酸化水素水に伝播され、過酸化水素水の表面に達したところで水柱が立ち、過酸化水素水が霧化される。
【００３０】
次に、ガス化部５０について説明する。ガス化部５０は、霧化された過酸化水素水をガス化する部分であり、内筒部５１、外筒部５２、ガス導入管５３等を含んで構成され、貯留部３０の上方に設けられている。
【００３１】
内筒部５１は、金属製の円筒部材によって構成されている。なお、本実施形態の内筒部５１は、ステンレス部材により作製されたステン部５１Ａと、ステン部５１の下側に接続され、ステン部５１Ａよりも薄いアルミ部材により作製されたアルミ部５１Ｂとを含む。内筒部５１は、鉛直方向に向いた状態に取り付けられている。取り付け状態において、内筒部５１は、その下端部５５が貯留部３０の直上となる高さとなるように位置決めされる。
【００３２】
ヒータ５２は、通電によって加熱される部材であり、円柱状の発熱体５６と、発熱体５６の周囲に取り付けられた伝熱性のフィン５７とを有している。すなわち、発熱体５６からの熱をフィン５７によって拡散させている。このヒータ５２は、内筒部５１の内側空間に配置されている。例えば、上端側から内筒部５１の長さの３／４程度の範囲に配置されている。
【００３３】
ヒータ５２の発熱体５６と内筒部５１の内壁面との間には、流路規制板５８が取り付けられている。流路規制板５８は、発熱体５６との当接部分が半円形状に切り欠かれた略半円状の金属板によって構成される。この流路規制板５８は、内筒部５１の内側空間における片半部分を覆う状態で略水平方向に取り付けられている。また、流路規制板５８は、上下方向に所定間隔をあけた状態で複数枚が互い違いに配置される。例えば、流路規制板５８は、一定間隔で配置されたり、上側が密であって下側が粗になるように配置されたりする。また、ヒータ５２の部分が密であってそれよりも下側で粗になるように配置されていてもよい。これらの流路規制板５８によって、ヒータ５２は、内筒部５１の内側空間に位置決めされる。さらに、流路規制板５８によって、内筒部５１の内側空間には気体が通る蛇行流路が区画され、かつ、発熱体５６で生じた熱が流路規制板５８を通じて内筒部５１に伝達される。
【００３４】
内筒部５１の上部側面には配管５９が取り付けられている。この配管５９を通じて、過酸化水素ガスが排出される。なお、温度センサ（不図示）によって配管５９を流れるガスの温度が検出され、検出信号が制御部５へ出力される。また、内筒部５１の上端部６０は、フランジ状に形成されており、内側蓋部材６１が取り付けられることで気密状態に封止されている。
【００３５】
外筒部５３は、内筒部５１よりも一回り大きな直径の金属製の円筒部材によって構成されている。本実施形態の外筒部５３は、ステンレス鋼管によって構成されている。
【００３６】
外筒部５３の内側空間には、内筒部５１が配置されている。すなわち、外筒部５３と内筒部５１によって二重管が構成されている。外筒部５３の下端部５４は、前述したように貯留部３０の上端部と気密状態で接続される。この外筒部５３によって、内筒部５１は、下端からその長さの約４／５程度の範囲が覆われている。外筒部５３の上部側面には配管６２が取り付けられている。この配管６２はキャリアガスを導入するためのものである。すなわち、この配管６２を通じてキャリアガスが外筒部５３と内筒部５１の間の空間（キャリアガス用のガス流路６３）に流入する。なお、本実施形態では、キャリアガスとして清浄な空気を用いており、空気供給ファン（キャリアガス供給ファン）の回転によって空気が配管６２に導入される。
【００３７】
また、外筒部５３の上端部６５はフランジ状に形成されており、リング状の外側蓋部材６６が取り付けられることで気密状態に封止されている。さらに、外筒部５３の下部側面には、過酸化水素水を流すドレンチューブを通すためのチューブ用開口６４が設けられている。なお、ドレンチューブとチューブ用開口６４との隙間は、ブッシングによって塞がれる。このため、チューブ用開口６４は気密状態で封止される。
【００３８】
この滅菌ガス生成装置２０は、前述したように、制御部５からの制御信号によって動作が制御され、滅菌ガスを生成する。滅菌ガス生成装置２０では、制御信号によって、まず、ヒータ５２（発熱体５６）への通電と空気供給ファンの回転が開始される。これらにより、発熱体５６の発熱、及び、キャリアガス（空気）の供給が開始される。また、ポンプ１９が駆動されて滅菌物質カートリッジ１８の過酸化水素水が、貯留部３０に規定量供給される。
【００３９】
配管６２を流れるキャリアガスは、外筒部５３の上部からガス流路６３に流入し、このガス流路６３を下方向に流れる。すなわち、内筒部５１の外周面に沿って流れる。発熱体５６からの熱は、流路規制板５８やフィン５７及び空気を通じて内筒部５１に伝達されるので、内筒部５１が加熱される。内筒部５１が加熱されることで、内筒部５１の外周面に沿って流れるキャリアガスとの間で熱交換が生じ、キャリアガスの温度が上昇する。
【００４０】
キャリアガスは、貯留部３０の位置で流れの方向を変える。すなわち、内筒部５１の下端部５５で回り込み、内筒部５１の内側空間に流入する。そして、この内側空間を上昇する。発熱体５６からの熱は、ヒータ５２のフィン５７を通じて内筒部５１の内側空間に放出されるので、この内側空間を上昇するキャリアガスの温度をさらに上昇させる。加えて、内筒部５１の内側空間には、複数の流路規制板５８による蛇行流路が形成されているため、キャリアガスの移動距離を長くすることができ、キャリアガスの温度を確実に上昇させることができる。
【００４１】
内筒部５１から排出されるキャリアガスの温度が過酸化水素水の気化温度に達すると、超音波振動子４２の駆動が開始される。前述したように、超音波振動子４２による超音波振動は、超音波伝播液４３を介して振動板３２に伝播される。そして、振動板３２の超音波振動によって貯留部３０の過酸化水素水が霧化される。
【００４２】
霧化された過酸化水素水はキャリアガスの流れに乗って内筒部５１の内側空間を上昇する。このとき、キャリアガスがガス流路６３を流れている最中に加熱されていること、及び、内側空間が蛇行流路を形成していることから、霧化された過酸化水素水を十分に加熱でき、確実にガス化することができる。また、キャリアガスが予め加熱されているので、霧化された過酸化水素水が内筒部５１の下端部５５に付着して液化されることを防止できる。
【００４３】
さらに、本実施形態では、内筒部５１が伝熱性の良好なアルミニウムによって構成されているため、この点でもキャリアガスを効率良く加熱することができ、過酸化水素水を確実にガス化できる。加えて、キャリアガスが予め加熱されていることから、貯留部３０に貯留された過酸化水素水とキャリアガスとの間でも熱交換が生じ、過酸化水素水の蒸発が促進される。
【００４４】
＜貯留部について＞
次に、図３（ａ）、（ｂ）の断面図を参照して貯留部３０の一例について説明する。貯留部３０は、貯留部本体３１に対して、弾性シール部材３３を介して振動板３２が固定されるように、固定板３４がビス３５の螺合によって取り付けられている。先ず、図３（ａ）を参照して、貯留部本体３１に固定板３４が取り付けられる前の貯留部３０の各構成について説明する。
【００４５】
貯留部本体３１は、例えば金属製であり、内面側に逆円錐台状に窪んだ凹部３１０を備え、凹部３１０の底面には、貯留部本体３１の内部と超音波伝播液４３が溜められた収容部４１とを連通するように、底板３１１を貫通する円形状の開口３１２が形成されている。尚、凹部３１０の上面側の内径は、ガス化部５０の外筒部５３の内径と略等しく、内筒部５１の直径よりも大きく定められている。
【００４６】
貯留部本体３１の底板３１１の外面における開口３１２の周囲には、環状の溝３１３が形成されている。また貯留部本体３１の底板３１１の外面には、溝３１３から開口３１２と反対側に向かって後述する距離Ｌとなる位置であって、開口３１２の周りに等間隔となるように複数の螺子孔３１４が形成されている。この螺子孔３１４の内部には、ビス３５の雄螺子と螺合する雌螺子が形成されている。
【００４７】
貯留部本体３１の溝３１３には、その開口３１２寄りに弾性シール部材３３（いわゆるＯリング）が配置される。弾性シール部材３３の断面直径（太さ）は溝３１３の深さより大きく、溝３１３の底面と開口３１２寄りの内周面に接して配置されたとき底板３１１の外面から突出する。弾性シール部材３３は、例えばシリコンゴムによって作製された環状のパッキンである。ここで、溝３１３の内径（内周面が成す直径）は、弾性シール部材３３の内径よりも僅かに大きくしてある。これにより、弾性シール部材３３は、溝３１３の内周面に弾性力によって密着するように配置される。また、溝３１３の幅は弾性シール部材３３の太さより大きくしており、溝３１３の開口３１２から遠い側の外周面と弾性シール部材３３との間には隙間がある。
【００４８】
振動板３２は、例えば厚さが２０μｍ程度のステンレス鋼の薄板によって形成されている。この振動板３２は、貯留部本体３１の開口３１２と、弾性シール部材３３が配置された溝３１３とを覆うように配置される。また、このように配置された振動板３２において、貯留部本体３１の螺子孔３１４に対応する位置には、ビス３５が挿通される貫通孔３２０が形成されている。
【００４９】
固定板３４は、例えば厚さが２ｍｍ程度の金属製の板部材であり、振動板３２を介して貯留部本体３１の底板３１１と対向するように配置される。このように配置された固定板３４において、貯留部本体３１の開口３１２に対応する位置には、振動板３２を露出させる貫通孔３４０が形成されている。この貫通孔３４０は開口３１２と等しい大きさ（直径）を有する。従って、固定板３４を取り付けたとき、振動板３２を挟んで弾性シール部材３３を押圧することになる。また、固定板３４において、貯留部本体３１の螺子孔３１４に対応する位置には、ビス３５が挿通される貫通孔３４１が形成されている。
【００５０】
次に、図３（ｂ）を参照して、貯留部本体３１に対して固定板３４を取り付けた貯留部３０の構造について説明する。
【００５１】
貯留部本体３１における底板３１１の外面に対して、前述したように弾性シール部材３３、振動板３２、固定板３４が配置されることで、螺子孔３１４と同心となった貫通孔３２０、３４１に対してビス３５が挿通される。そして、螺子孔３１４の雌螺子にビス３５の雄螺子を螺合させ締め付けることで、固定板３４は、振動板３２及び弾性シール部材３３と共に、貯留部本体３１における底板３１１の外面に固定される。この結果、固定板３４が振動板３２を弾性シール部材３３及び底板３１１に押し付けて固定する。これによって、振動板３２が開口３１２を密閉する。その際、弾性シール部材３３の底板３１１から突出する部分が、振動板３２を介して固定板３４に押圧されることで、弾性シール部材３３は、溝３１３の内周面から外周面に向かって広がるように弾性変形する。即ち、断面円形だった弾性シール部材３３が、上下から押されることで変形し扁平となる。このとき、弾性シール部材３３は溝３１３の内周面に密着していたので、外側へ拡がりながら変形することになる。そして、弾性シール部材３３は摩擦力によって、振動板３２に対して開口３１２の中心から外側に向かう方向（図３（ｂ）に矢印で示す方向）に応力Ｆを加えることになる。この応力Ｆは振動板３２に対してその中心から全周に渡って外側へ向かう力、即ち張力となるので、振動板３２に張りを与え、皺やひずみの発生を抑える。このため、振動板３２を貯留部本体３１に取り付ける際に、振動板３２の開口３１２と対向する部分にひずみが生じることを防止できる。
【００５２】
尚、溝３１３と螺子孔３１４との距離Ｌとは、例えば、振動板３２が底板３１１の外面に固定される際に、振動板３２において、開口３１２との対向部分が皺やひずみのない平面となるように、溝３１３を境として開口３１２と反対側の部分が応力Ｆを十分に吸収可能となる距離である。つまり、距離Ｌを長くするほど、振動板３２における溝３１３よりも開口３１２と反対側の単位面積あたりにかかる応力を小さくでき、応力Ｆを吸収しやすくなる。
【００５３】
こうして組み立てられた貯留部本体３１が、図２に示すように霧化部４０の収容部４１内に進入するように取り付けられる。従って、振動板３２を含む貯留部本体３１の下部が収容部４１内の超音波伝播液４３に浸かった状態となる。
【００５４】
＜霧化装置の特性の比較＞
ここで、図４（ａ）、（ｂ）及び図５を参照して、本実施形態に係る霧化装置１００と、背景技術に記載された特許出願における図２Ａ及び図３Ａに示すようにカップ２１４の底面に振動板２１４１が固定される際に、振動板２１４１にひずみが生じた場合の霧化装置（以下、比較対象の霧化装置と称する）との特性を比較する。尚、図４（ａ）は、本実施形態に係る霧化装置１００において、貯留部３０を超音波振動子４２側から撮影した写真であり、図４（ｂ）は、比較対象の霧化装置において、カップ２１４の底面に螺子２１４３によって固定された振動板２１４１及び平板２１４２を超音波振動子側から撮影した写真である。また、図５は、図４（ａ）に示す霧化装置１００の霧化を開始してからの経過時間と過酸化水素水の減少量との関係を実線で示し、図４（ｂ）に示す比較対象の霧化装置の霧化を開始してからの経過時間と過酸化水素水の減少量との関係を破線で示す図である。
【００５５】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る霧化装置１００の振動板３２は、比較対象の霧化装置に比べて、皺やひずみがより抑制された平面状となっている。また、図５に示すように、本実施形態に係る霧化装置１００では、約２０ｇの過酸化水素水が約６分間で霧化されることが確認され、比較対象の霧化装置では、約２０ｇの過酸化水素水が約１１分間で霧化されることが確認された。よって、本実施形態に係る霧化装置１００では、過酸化水素水をより効率よく霧化できることが確認された。
【００５６】
＜まとめ＞
以上より、本実施形態にかかる霧化装置１００は、少なくとも、過酸化水素水が貯留される貯留部３０と、貯留部３０内の過酸化水素水がキャリアガスとともに排出されるように過酸化水素水を超音波振動により霧化させる霧化部４０とを有し、霧化部４０は超音波伝播液４３を貯留する収容部４１を備え、貯留部３０は、底板３１１を貫通して収容部４１と連通する開口３１２と、底板３１１の外面における開口３１２の周囲に連続的に形成される溝３１３と、溝３１３の底面と開口３１２寄りの内周面に接するとともに底板３１１の外面から突出するように配置される弾性シール部材３３と、開口３１２及び溝３１３を覆う振動板３２と、振動板３２が開口３１２を密閉するように弾性シール部材３３及び底板３１１の外面に押し付けて固定する固定板３４とを備えていればよい。
【００５７】
この霧化装置１００によれば、貯留部３０を組み立てる際に、振動板３２に応力Ｆをかけながら底板３１１の外面に固定することができるため、振動板３２を均一な平面状に保つことができる。
【００５８】
よって、霧化装置１００の組み立てごとの品質を一定に保ちながら振動板３２にひずみが生じることを防止することができる。そして、これにより、過酸化水素水の霧化速度を向上させるとともに振動板３２を長寿命化することが期待できる。
【００５９】
また、前述した霧化装置１００において、溝３１３は、環状の溝であり、弾性シール部材３３は、環状のパッキンであり、溝３１３における開口３１２寄りの内周面に弾性力に抗して密着する。この霧化装置１００によれば、環状のパッキンである弾性シール部材３３によって、振動板３２の開口３１２との対向部分の中心から外縁側に向かってより均一に応力Ｆを加えることができる。このため、振動板３２の開口３１２との対向部分をより均一な平面状とすることができる。また、弾性シール部材３３が溝３１３に密着した状態で、底板３１１の外面に対して固定板３４等を取り付けることができるため、貯留部３０の組み立てを容易にすることができる。
【００６０】
また、前述した霧化装置１００において、固定板３４は、振動板３２の開口３１２との対向部分を露出させる形状を呈する一枚板であり、溝３１３の周囲において底板３１１に螺合される。この霧化装置１００によれば、振動板３２の開口３１２との対向部分に霧化部４０からの超音波振動をより確実に伝えることができる。また、ビス３５の雄螺子と、底板３１１に形成された螺子孔３１４の雌螺子との螺合によって、固定板３４が底板３１１に取り付けられるため、底板３１１の外面に対して振動板３２をより確実且つ容易に固定することができる。
【００６１】
また、前述した霧化装置１００において、固定板３４は、溝３１３の周囲において振動板３２を介して底板３１１に螺合される。この霧化装置１００によれば、振動板３２に設けられた貫通孔３２１にビス３５が挿通されるため、外板３１１に振動板３２をより確実に固定することができる。
【００６２】
また、前述した霧化装置１００において、固定板３４は、振動板３２を覆う大きさを有する。この霧化装置１００によれば、固定板３４と底板３１１の外面との間に振動板３２が挟まれるように、底板３１１に固定板３４を取り付けることができるため、振動板３２を底板３１１の外面に対してより確実に固定することができる。
【００６３】
また、前述した霧化装置１００において、固定板３４が底板３１１に螺合される位置と溝３１３との間の距離Ｌは、振動板３２が底板３１１の外面に固定される際に、弾性シール部材３３が溝３１３における開口３１２とは反対側の外周面の方向に変形する応力を、振動板３２が吸収可能な距離に設定される。この霧化装置１００によれば、振動板３２の開口３１２との対向部分をより確実に均一の平面状にすることができる。
【００６４】
===その他の実施形態===
前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更や改良等が可能であり、また本発明はその等価物も含むものである。
【００６５】
前述した霧化装置１００では、螺子孔３１４に対して、貫通孔３２０、３４１を介して、ビス３５が螺合されることで、固定板３４によって、外板３１１の外面に振動板３２が固定されることとしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、外板３１１の外面に対して、固定板３４が接着剤によって取り付けられることで、振動板３２が固定されてもよい。また、外板３１１の外面には螺子孔３１４のかわりに係止孔が設けられ、この係止孔に係止する爪部が固定板３４に設けられてもよい。これによって、外板３１１の係止孔に固定板３４の爪部が係止し、外板３１１に固定板３４が取り付けられることで、外板３１１の外面に対して振動板３２が固定されてもよい。
【００６６】
また、前述した霧化装置１００では、振動板３２は、螺子孔３１４に対応する位置に貫通孔３２０が形成されていることとした。つまり、振動板３２の径は、開口３１２を挟んで対向する螺子孔３１４同士の距離よりも長いこととした。しかし、特にこれに限定されるものではなく、振動板３２の径は、環状の溝３１３の直径よりも長ければよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…作業室，２…気体供給部，３…気体排出部，４…滅菌ガス供給装置，５…制御部，６…前面扉，７…作業用グローブ，８…作業空間，９…気体供給口，１０…ＨＥＰＡフィルタ，１１…気体排出口，１２…吸気口，１３…第１三方弁，１４…ファン，１５…第２三方弁，１６…滅菌物質低減処理部，１７…排気口，１８…滅菌物質カートリッジ，１９…ポンプ，２０…滅菌ガス生成装置，２１…ファン，３０…貯留部，３１…貯留部本体，３２…振動板，３３…弾性シール部材，３４…固定板,３５…ビス,４０…霧化部,４１…収容部，４２…超音波振動子，４３…超音波伝播液，４４…仕切板，４５…収容体，５０…ガス化部，５１…内筒部，５１Ａ…ステンレス部，５１Ｂ…アルミ部，５２…ヒータ，５３…外筒部，５４…外筒部の下端部，５５…内筒部の下端部，５６…発熱体，５７…ファン，５８…流路規制板，５９、６２…配管，６０…内筒部の上端部，６１…内側蓋部材，６４…チューブ用開口，６５…外筒部の上端部，６６…外側蓋部材，１００…霧化装置，２１４…カップ，３１０…凹部，３１１…底板，３１２…開口，３１３…溝，３１４…螺子孔，３２０、３４０、３２１…貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酸化水素水の霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒト細胞等の生体由来材料を対象とする作業を行うアイソレータにおいては、作業前に作業室内を限りなく無菌状態にするために滅菌処理が行われる。この滅菌処理では、例えば、ガス化した過酸化水素水を作業室内に供給することで、作業室内に存在する雑菌等を殺滅する。このような過酸化水素水をガス化してアイソレータの作業室内に供給する滅菌物質供給装置を本願出願人は出願した（特許出願：特願２００９−１７８０８５）。
【０００３】
この滅菌物質供給装置では、過酸化水素水を溜めるカップと超音波振動子とヒータとを備え、超音波振動によって液体の過酸化水素水を霧化し、この霧化した過酸化水素水をヒータで加熱してガス化している。カップの過酸化水素水がなくなると超音波振動子が空焚き状態となってダメージを受けるので、カップの下に収容部を設けてそこに超音波伝播物質（例えば、純水）を満たし、超音波振動子は収容部の下に設けて、超音波振動を伝播物質を介してカップの過酸化水素水に伝えるようにしている。そして、カップの底部分、伝播物質を満たした収容部との境目には、伝播物質と過酸化水素水が混ざらないように密封するとともに、超音波振動が効率良く伝わるように、ステンレス製の薄板（振動板）を取り付けている。超音波振動子が発生した超音波振動は伝播物質を伝わり、振動板を透過して過酸化水素水表面に達するのでそこで水柱が立ち、霧化が促進されるものである。
【０００４】
同装置では、振動板を取り付ける際、気密性を保つためにＯリングを使用している。上記特許出願における図２Ａ及び図３Ａに示されるように、カップ２１４の底面に環状の溝２１４５を切り、そこにＯリング２１４４を嵌め込んで、その上に振動板２１４１、そして、押え板としての平板２１４２を重ねて螺子２１４３で固定している。このような構成とするとき、通常、組み付け当初にはＯリングが溝の外周側の壁面に当接するように、環状の溝２１４５の外径と溝の幅が設定されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような霧化装置では、螺子を締めこんで平板により振動板をＯリングに押し付けていくと、Ｏリングは弾性変形しつつ溝の底面と外周面及び振動板に密着して気密にする。ところで、このときＯリングは、押さえつけられて扁平となるので、振動板との接点が組み付け完了時には溝の外周面から離れる、即ち、内側に寄ることになる。振動板は極めて薄い板からなるため、装置に取り付けたとき、このＯリングの変形に引きずられて皺が寄ったりひずみが生じることがあった。振動板に皺やひずみが生じた場合、そこで超音波振動が屈折したり反射するものと考えられ、超音波振動が拡散・減衰してしまい、過酸化水素水表面における水柱形成に悪影響を与えて霧化する速度が低下していた。また、振動板の寿命にも悪影響を与える虞があった。振動板に生じるひずみは、振動板を霧化装置に組み付ける作業の際に生じるので、個々の装置によりその程度が異なり、霧化装置の品質を一定に保つことが困難となる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の霧化装置は、過酸化水素水が貯留される貯留部と、前記貯留部内の前記過酸化水素水がキャリアガスとともに排出されるように前記過酸化水素水を超音波振動により霧化させる霧化部と、を有する過酸化水素水の霧化装置において、前記霧化部は超音波振動を伝播する伝播液を貯留する収容部を備え、前記貯留部は、底板を貫通して前記収容部と連通する開口と、前記底板の外面における前記開口の周囲に連続的に形成される溝と、前記溝の底面と前記開口寄りの内周面に接するとともに前記底板の外面から突出するように配置される弾性シール部材と、前記開口及び前記溝を覆う振動板と、前記振動板が前記開口を密閉するように前記弾性シール部材及び前記底板の外面に押し付けて固定する固定板と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の霧化装置によれば、組み立ての際に振動板にひずみが生じることを防止できるため、過酸化水素水の霧化の高効率化、振動板の長寿命化、品質の一定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】アイソレータの構成例を示す図である。
【図２】滅菌ガス生成装置の構成例を示す図である。
【図３】（ａ）は、本実施形態にかかる霧化装置の貯留部の分解図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す霧化装置の貯留部を組み立てた図である。
【図４】（ａ）は本実施形態にかかる霧化装置の貯留部を超音波振動子側から撮影した写真であり、（ｂ）は比較対象の霧化装置のカップの底面に螺子によって固定された振動板及び平板を超音波振動子側から撮影した写真である。
【図５】本実施形態にかかる霧化装置及び比較対象の霧化装置において、それぞれ霧化を開始してからの経過時間と霧化量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明に係る霧化装置１００は、本実施形態における滅菌ガス生成装置２０として、アイソレータに組み込まれている。このため、アイソレータを例に挙げて説明する。
なお、本明細書において、過酸化水素水とは過酸化水素を水に溶解した過酸化水素水溶液のことであり、本実施形態では過酸化水素が３５％の水溶液を主に使用している。また、過酸化水素ガスを生成するとは純粋に過酸化水素の気体のみを生成するのではなく、過酸化水素及び過酸化水素水のミストが一部混ざったものも含めて使用している。
【００１１】
＜アイソレータの全体構成＞
図１に示すように、アイソレータは、作業室１、気体供給部２、気体排出部３、滅菌ガス供給装置４、及び制御部５を有している。
【００１２】
作業室１は、無菌環境下での作業を行うための作業空間を区画する部分であり、前面に前面扉６を有する箱状部材によって構成されている。前面扉６は、外部から開閉可能に構成されている。この前面扉６には、作業用グローブ７が設けられている。この作業用グローブ７は、作業空間８で作業を行う際に作業者の腕が挿入される。
【００１３】
作業室１における一方の側面には気体供給口９が設けられている。この気体供給口９を通じて気体供給部２からの気体（例えば滅菌ガスとしての過酸化水素ガス）が供給される。ここで、気体供給口９にはＨＥＰＡフィルタ１０が設けられている。このため、気体供給部２からの気体に含まれる埃等はＨＥＰＡフィルタ１０で捉えられ、気体のみが作業空間８に供給される。
【００１４】
作業室１における他方の側面には気体排出口１１が設けられている。この気体排出口１１にもＨＥＰＡフィルタ１０が設けられている。このため、気体排出口１１を通じて埃等が作業空間８に入り込むことが防止される。そして、気体排出口１１からは作業空間８内の気体が排出される。排出された気体は、気体排出部３へと送られる。
【００１５】
気体供給部２は、作業室１へ気体を供給する部分である。この気体供給部２には、吸気口１２、第１三方弁１３、及びファン１４が設けられている。
【００１６】
吸気口１２は、外部から空気を取り込む部分である。ファン１４は、外部から取り込んだ空気を、第１三方弁１３へと送出する。第１三方弁１３は、滅菌ガス供給装置４、ファン１４、及び作業室１のそれぞれと連通されている。そして、制御部５からの制御情報に応じて流路を切り替える。
【００１７】
従って、第１三方弁１３によって滅菌ガス供給装置４と作業室１とが連通されているとき、過酸化水素ガスが作業室１へと供給される。一方、第１三方弁１３によってファン１４と作業室１とが連通されているとき、ファン１４の動作によって空気が作業室１へと供給される。なお、ファン１４は、制御部５からの制御信号によって動作状態と停止状態とが切り替えられる。また、気体の送出量も調整することができる。
【００１８】
気体排出部３は、作業室１の気体を排出する部分である。この気体排出部３には、第２三方弁１５、滅菌物質低減処理部１６、排気口１７、及びファン２１が設けられている。第２三方弁１５は、作業室１の気体排出口１１、ファン２１、及び滅菌物質低減処理部１６のそれぞれと連通されている。そして、制御部５からの制御情報に応じて流路を切り替える。例えば、気体排出口１１と滅菌物質低減処理部１６とを連通したり、気体排出口１１とファン２１とを連通したりする。
【００１９】
ファン２１は、気体排出口１１からの気体を滅菌ガス供給装置４（滅菌ガス生成装置２０）に供給する。このため、気体排出口１１とファン２１とが連通され、滅菌ガス供給装置４と作業室１とが連通されている場合には、気体排出口１１からの気体は、アイソレータ内を循環することになる。
【００２０】
滅菌物質低減処理部１６は、第２三方弁１５と排気口１７との間に設けられており、第２三方弁１５を通じて送られてきた気体中の過酸化水素（滅菌物質）について、その濃度を低減する処理を行う部分である。この滅菌物質低減処理部１６は、例えば白金などの金属触媒や活性炭によって構成される。なお、滅菌物質低減処理部１６に関し、過酸化水素の濃度を低減できれば、金属触媒や活性炭に限定されるものではない。排気口１７は、滅菌物質低減処理部１６で処理された後の気体を大気に排出する部分である。
【００２１】
滅菌ガス供給装置４は、過酸化水素水をガス化して供給する。この滅菌ガス供給装置４は、滅菌物質カートリッジ１８、ポンプ１９、及び滅菌ガス生成装置２０を有する。滅菌物質カートリッジ１８は、滅菌物質としての過酸化水素水を貯蔵する。ポンプ１９は、滅菌物質カートリッジ１８に貯蔵された過酸化水素水を汲み上げ、滅菌ガス生成装置２０に送出する。このポンプ１９は、例えばペリスタポンプによって構成される。滅菌ガス生成装置２０は、供給された過酸化水素水から過酸化水素ガス（滅菌ガス）を発生させる。発生した過酸化水素ガスは、例えば第１三方弁１３に供給される。なお、滅菌ガス生成装置２０については後で詳しく説明する。
【００２２】
制御部５は、前述した各部を電気的に制御する部分である。この制御部５は、例えば、気体供給部２が有する第１三方弁１３やファン１４、気体排出部３が有する第２三方弁１５やファン２１、及び滅菌ガス供給装置４が有する滅菌ガス生成装置２０等を制御する。
【００２３】
制御部５による制御によって、例えば、滅菌ガス生成装置２０で生成された過酸化水素ガスを、第１三方弁１３を通じて作業室１へ供給するとともに、作業室１から排出された過酸化水素ガスを、第２三方弁１５を通じて滅菌ガス生成装置２０の側へ送り、系内を循環させることもできる。そして、系内で過酸化水素ガスを循環させると、この系内を無菌環境にすることができる。前述したように、無菌環境とは、作業室１で行われる作業に必要な物質以外の物質の混入を防いだ限りなく無塵、無菌に近い環境をいう。
【００２４】
＜滅菌ガス生成装置２０について＞
次に、滅菌ガス生成装置２０の一例について説明する。図２の部分断面図に示すように、滅菌ガス生成装置２０は、貯留部３０及び霧化部４０からなる霧化装置１００と、ガス化部５０とを有している。尚、図２は、滅菌ガス生成装置２０において主に後述するガス化部５０のヒータ５２を除く構成を鉛直方向に切断した場合の部分断面図であり、断面箇所を斜線によって示している。
【００２５】
貯留部３０は、ポンプ１９から供給された過酸化水素水を貯留する部分である。この貯留部３０は、過酸化水素水が貯留される貯留部本体３１と、貯留部本体３１の底板３１１に開けられた開口３１２を塞ぐとともに、貯留部本体３１内の過酸化水素水に超音波振動を伝える振動板３２と、貯留部本体３１に対して振動板３２を固定するための弾性シール部材３３及び固定板３４等を備えている。貯留部３０の詳細については後述する。
【００２６】
霧化部４０は、貯留部３０に貯留された過酸化水素水を霧化する部分であり、収容部４１と、超音波振動子４２とを備えている。収容部４１は、超音波振動子４２や超音波伝播液４３を収容する部分であり、上面に開口を有する中空円筒状の容器である。この収容部４１は、ステンレス鋼等の金属や樹脂によって作製されている。収容部４１の内側空間には、この内側空間を上下に仕切る円形板状の仕切板４４が設けられている。
【００２７】
超音波振動子４２は、超音波振動を発生する素子であり、収容体４５の内部に収容された状態で仕切板４４に取り付けられている。この超音波振動子４２は、制御部５からの制御情報に応じて動作が制御される。例えば、振動の開始や停止、振動の強さが制御部５によって制御される。
【００２８】
収容部４１における仕切板４４よりも上側の空間には、超音波伝播液４３が貯留される。本実施形態では、超音波伝播液４３として水を用いている。なお、超音波伝播液４３は水に限らず、超音波振動を伝播できる液体であればよい。この超音波伝播液４３を介して、超音波振動子４２による超音波振動が貯留部３０の振動板３２に伝播される。
【００２９】
そして、貯留部３０に過酸化水素水が貯留された状態で超音波振動子４２を動作させると、超音波伝播液４３を介して超音波振動が振動板３２に伝播され、更に、貯留部３０の過酸化水素水に伝播され、過酸化水素水の表面に達したところで水柱が立ち、過酸化水素水が霧化される。
【００３０】
次に、ガス化部５０について説明する。ガス化部５０は、霧化された過酸化水素水をガス化する部分であり、内筒部５１、外筒部５２、ガス導入管５３等を含んで構成され、貯留部３０の上方に設けられている。
【００３１】
内筒部５１は、金属製の円筒部材によって構成されている。なお、本実施形態の内筒部５１は、ステンレス部材により作製されたステン部５１Ａと、ステン部５１の下側に接続され、ステン部５１Ａよりも薄いアルミ部材により作製されたアルミ部５１Ｂとを含む。内筒部５１は、鉛直方向に向いた状態に取り付けられている。取り付け状態において、内筒部５１は、その下端部５５が貯留部３０の直上となる高さとなるように位置決めされる。
【００３２】
ヒータ５２は、通電によって加熱される部材であり、円柱状の発熱体５６と、発熱体５６の周囲に取り付けられた伝熱性のフィン５７とを有している。すなわち、発熱体５６からの熱をフィン５７によって拡散させている。このヒータ５２は、内筒部５１の内側空間に配置されている。例えば、上端側から内筒部５１の長さの３／４程度の範囲に配置されている。
【００３３】
ヒータ５２の発熱体５６と内筒部５１の内壁面との間には、流路規制板５８が取り付けられている。流路規制板５８は、発熱体５６との当接部分が半円形状に切り欠かれた略半円状の金属板によって構成される。この流路規制板５８は、内筒部５１の内側空間における片半部分を覆う状態で略水平方向に取り付けられている。また、流路規制板５８は、上下方向に所定間隔をあけた状態で複数枚が互い違いに配置される。例えば、流路規制板５８は、一定間隔で配置されたり、上側が密であって下側が粗になるように配置されたりする。また、ヒータ５２の部分が密であってそれよりも下側で粗になるように配置されていてもよい。これらの流路規制板５８によって、ヒータ５２は、内筒部５１の内側空間に位置決めされる。さらに、流路規制板５８によって、内筒部５１の内側空間には気体が通る蛇行流路が区画され、かつ、発熱体５６で生じた熱が流路規制板５８を通じて内筒部５１に伝達される。
【００３４】
内筒部５１の上部側面には配管５９が取り付けられている。この配管５９を通じて、過酸化水素ガスが排出される。なお、温度センサ（不図示）によって配管５９を流れるガスの温度が検出され、検出信号が制御部５へ出力される。また、内筒部５１の上端部６０は、フランジ状に形成されており、内側蓋部材６１が取り付けられることで気密状態に封止されている。
【００３５】
外筒部５３は、内筒部５１よりも一回り大きな直径の金属製の円筒部材によって構成されている。本実施形態の外筒部５３は、ステンレス鋼管によって構成されている。
【００３６】
外筒部５３の内側空間には、内筒部５１が配置されている。すなわち、外筒部５３と内筒部５１によって二重管が構成されている。外筒部５３の下端部５４は、前述したように貯留部３０の上端部と気密状態で接続される。この外筒部５３によって、内筒部５１は、下端からその長さの約４／５程度の範囲が覆われている。外筒部５３の上部側面には配管６２が取り付けられている。この配管６２はキャリアガスを導入するためのものである。すなわち、この配管６２を通じてキャリアガスが外筒部５３と内筒部５１の間の空間（キャリアガス用のガス流路６３）に流入する。なお、本実施形態では、キャリアガスとして清浄な空気を用いており、空気供給ファン（キャリアガス供給ファン）の回転によって空気が配管６２に導入される。
【００３７】
また、外筒部５３の上端部６５はフランジ状に形成されており、リング状の外側蓋部材６６が取り付けられることで気密状態に封止されている。さらに、外筒部５３の下部側面には、過酸化水素水を流すドレンチューブを通すためのチューブ用開口６４が設けられている。なお、ドレンチューブとチューブ用開口６４との隙間は、ブッシングによって塞がれる。このため、チューブ用開口６４は気密状態で封止される。
【００３８】
この滅菌ガス生成装置２０は、前述したように、制御部５からの制御信号によって動作が制御され、滅菌ガスを生成する。滅菌ガス生成装置２０では、制御信号によって、まず、ヒータ５２（発熱体５６）への通電と空気供給ファンの回転が開始される。これらにより、発熱体５６の発熱、及び、キャリアガス（空気）の供給が開始される。また、ポンプ１９が駆動されて滅菌物質カートリッジ１８の過酸化水素水が、貯留部３０に規定量供給される。
【００３９】
配管６２を流れるキャリアガスは、外筒部５３の上部からガス流路６３に流入し、このガス流路６３を下方向に流れる。すなわち、内筒部５１の外周面に沿って流れる。発熱体５６からの熱は、流路規制板５８やフィン５７及び空気を通じて内筒部５１に伝達されるので、内筒部５１が加熱される。内筒部５１が加熱されることで、内筒部５１の外周面に沿って流れるキャリアガスとの間で熱交換が生じ、キャリアガスの温度が上昇する。
【００４０】
キャリアガスは、貯留部３０の位置で流れの方向を変える。すなわち、内筒部５１の下端部５５で回り込み、内筒部５１の内側空間に流入する。そして、この内側空間を上昇する。発熱体５６からの熱は、ヒータ５２のフィン５７を通じて内筒部５１の内側空間に放出されるので、この内側空間を上昇するキャリアガスの温度をさらに上昇させる。加えて、内筒部５１の内側空間には、複数の流路規制板５８による蛇行流路が形成されているため、キャリアガスの移動距離を長くすることができ、キャリアガスの温度を確実に上昇させることができる。
【００４１】
内筒部５１から排出されるキャリアガスの温度が過酸化水素水の気化温度に達すると、超音波振動子４２の駆動が開始される。前述したように、超音波振動子４２による超音波振動は、超音波伝播液４３を介して振動板３２に伝播される。そして、振動板３２の超音波振動によって貯留部３０の過酸化水素水が霧化される。
【００４２】
霧化された過酸化水素水はキャリアガスの流れに乗って内筒部５１の内側空間を上昇する。このとき、キャリアガスがガス流路６３を流れている最中に加熱されていること、及び、内側空間が蛇行流路を形成していることから、霧化された過酸化水素水を十分に加熱でき、確実にガス化することができる。また、キャリアガスが予め加熱されているので、霧化された過酸化水素水が内筒部５１の下端部５５に付着して液化されることを防止できる。
【００４３】
さらに、本実施形態では、内筒部５１が伝熱性の良好なアルミニウムによって構成されているため、この点でもキャリアガスを効率良く加熱することができ、過酸化水素水を確実にガス化できる。加えて、キャリアガスが予め加熱されていることから、貯留部３０に貯留された過酸化水素水とキャリアガスとの間でも熱交換が生じ、過酸化水素水の蒸発が促進される。
【００４４】
＜貯留部について＞
次に、図３（ａ）、（ｂ）の断面図を参照して貯留部３０の一例について説明する。貯留部３０は、貯留部本体３１に対して、弾性シール部材３３を介して振動板３２が固定されるように、固定板３４がビス３５の螺合によって取り付けられている。先ず、図３（ａ）を参照して、貯留部本体３１に固定板３４が取り付けられる前の貯留部３０の各構成について説明する。
【００４５】
貯留部本体３１は、例えば金属製であり、内面側に逆円錐台状に窪んだ凹部３１０を備え、凹部３１０の底面には、貯留部本体３１の内部と超音波伝播液４３が溜められた収容部４１とを連通するように、底板３１１を貫通する円形状の開口３１２が形成されている。尚、凹部３１０の上面側の内径は、ガス化部５０の外筒部５３の内径と略等しく、内筒部５１の直径よりも大きく定められている。
【００４６】
貯留部本体３１の底板３１１の外面における開口３１２の周囲には、環状の溝３１３が形成されている。また貯留部本体３１の底板３１１の外面には、溝３１３から開口３１２と反対側に向かって後述する距離Ｌとなる位置であって、開口３１２の周りに等間隔となるように複数の螺子孔３１４が形成されている。この螺子孔３１４の内部には、ビス３５の雄螺子と螺合する雌螺子が形成されている。
【００４７】
貯留部本体３１の溝３１３には、その開口３１２寄りに弾性シール部材３３（いわゆるＯリング）が配置される。弾性シール部材３３の断面直径（太さ）は溝３１３の深さより大きく、溝３１３の底面と開口３１２寄りの内周面に接して配置されたとき底板３１１の外面から突出する。弾性シール部材３３は、例えばシリコンゴムによって作製された環状のパッキンである。ここで、溝３１３の内径（内周面が成す直径）は、弾性シール部材３３の内径よりも僅かに大きくしてある。これにより、弾性シール部材３３は、溝３１３の内周面に弾性力によって密着するように配置される。また、溝３１３の幅は弾性シール部材３３の太さより大きくしており、溝３１３の開口３１２から遠い側の外周面と弾性シール部材３３との間には隙間がある。
【００４８】
振動板３２は、例えば厚さが２０μｍ程度のステンレス鋼の薄板によって形成されている。この振動板３２は、貯留部本体３１の開口３１２と、弾性シール部材３３が配置された溝３１３とを覆うように配置される。また、このように配置された振動板３２において、貯留部本体３１の螺子孔３１４に対応する位置には、ビス３５が挿通される貫通孔３２０が形成されている。
【００４９】
固定板３４は、例えば厚さが２ｍｍ程度の金属製の板部材であり、振動板３２を介して貯留部本体３１の底板３１１と対向するように配置される。このように配置された固定板３４において、貯留部本体３１の開口３１２に対応する位置には、振動板３２を露出させる貫通孔３４０が形成されている。この貫通孔３４０は開口３１２と等しい大きさ（直径）を有する。従って、固定板３４を取り付けたとき、振動板３２を挟んで弾性シール部材３３を押圧することになる。また、固定板３４において、貯留部本体３１の螺子孔３１４に対応する位置には、ビス３５が挿通される貫通孔３４１が形成されている。
【００５０】
次に、図３（ｂ）を参照して、貯留部本体３１に対して固定板３４を取り付けた貯留部３０の構造について説明する。
【００５１】
貯留部本体３１における底板３１１の外面に対して、前述したように弾性シール部材３３、振動板３２、固定板３４が配置されることで、螺子孔３１４と同心となった貫通孔３２０、３４１に対してビス３５が挿通される。そして、螺子孔３１４の雌螺子にビス３５の雄螺子を螺合させ締め付けることで、固定板３４は、振動板３２及び弾性シール部材３３と共に、貯留部本体３１における底板３１１の外面に固定される。この結果、固定板３４が振動板３２を弾性シール部材３３及び底板３１１に押し付けて固定する。これによって、振動板３２が開口３１２を密閉する。その際、弾性シール部材３３の底板３１１から突出する部分が、振動板３２を介して固定板３４に押圧されることで、弾性シール部材３３は、溝３１３の内周面から外周面に向かって広がるように弾性変形する。即ち、断面円形だった弾性シール部材３３が、上下から押されることで変形し扁平となる。このとき、弾性シール部材３３は溝３１３の内周面に密着していたので、外側へ拡がりながら変形することになる。そして、弾性シール部材３３は摩擦力によって、振動板３２に対して開口３１２の中心から外側に向かう方向（図３（ｂ）に矢印で示す方向）に応力Ｆを加えることになる。この応力Ｆは振動板３２に対してその中心から全周に渡って外側へ向かう力、即ち張力となるので、振動板３２に張りを与え、皺やひずみの発生を抑える。このため、振動板３２を貯留部本体３１に取り付ける際に、振動板３２の開口３１２と対向する部分にひずみが生じることを防止できる。
【００５２】
尚、溝３１３と螺子孔３１４との距離Ｌとは、例えば、振動板３２が底板３１１の外面に固定される際に、振動板３２において、開口３１２との対向部分が皺やひずみのない平面となるように、溝３１３を境として開口３１２と反対側の部分が応力Ｆを十分に吸収可能となる距離である。つまり、距離Ｌを長くするほど、振動板３２における溝３１３よりも開口３１２と反対側の単位面積あたりにかかる応力を小さくでき、応力Ｆを吸収しやすくなる。
【００５３】
こうして組み立てられた貯留部本体３１が、図２に示すように霧化部４０の収容部４１内に進入するように取り付けられる。従って、振動板３２を含む貯留部本体３１の下部が収容部４１内の超音波伝播液４３に浸かった状態となる。
【００５４】
＜霧化装置の特性の比較＞
ここで、図４（ａ）、（ｂ）及び図５を参照して、本実施形態に係る霧化装置１００と、背景技術に記載された特許出願における図２Ａ及び図３Ａに示すようにカップ２１４の底面に振動板２１４１が固定される際に、振動板２１４１にひずみが生じた場合の霧化装置（以下、比較対象の霧化装置と称する）との特性を比較する。尚、図４（ａ）は、本実施形態に係る霧化装置１００において、貯留部３０を超音波振動子４２側から撮影した写真であり、図４（ｂ）は、比較対象の霧化装置において、カップ２１４の底面に螺子２１４３によって固定された振動板２１４１及び平板２１４２を超音波振動子側から撮影した写真である。また、図５は、図４（ａ）に示す霧化装置１００の霧化を開始してからの経過時間と過酸化水素水の減少量との関係を実線で示し、図４（ｂ）に示す比較対象の霧化装置の霧化を開始してからの経過時間と過酸化水素水の減少量との関係を破線で示す図である。
【００５５】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る霧化装置１００の振動板３２は、比較対象の霧化装置に比べて、皺やひずみがより抑制された平面状となっている。また、図５に示すように、本実施形態に係る霧化装置１００では、約２０ｇの過酸化水素水が約６分間で霧化されることが確認され、比較対象の霧化装置では、約２０ｇの過酸化水素水が約１１分間で霧化されることが確認された。よって、本実施形態に係る霧化装置１００では、過酸化水素水をより効率よく霧化できることが確認された。
【００５６】
＜まとめ＞
以上より、本実施形態にかかる霧化装置１００は、少なくとも、過酸化水素水が貯留される貯留部３０と、貯留部３０内の過酸化水素水がキャリアガスとともに排出されるように過酸化水素水を超音波振動により霧化させる霧化部４０とを有し、霧化部４０は超音波伝播液４３を貯留する収容部４１を備え、貯留部３０は、底板３１１を貫通して収容部４１と連通する開口３１２と、底板３１１の外面における開口３１２の周囲に連続的に形成される溝３１３と、溝３１３の底面と開口３１２寄りの内周面に接するとともに底板３１１の外面から突出するように配置される弾性シール部材３３と、開口３１２及び溝３１３を覆う振動板３２と、振動板３２が開口３１２を密閉するように弾性シール部材３３及び底板３１１の外面に押し付けて固定する固定板３４とを備えていればよい。
【００５７】
この霧化装置１００によれば、貯留部３０を組み立てる際に、振動板３２に応力Ｆをかけながら底板３１１の外面に固定することができるため、振動板３２を均一な平面状に保つことができる。
【００５８】
よって、霧化装置１００の組み立てごとの品質を一定に保ちながら振動板３２にひずみが生じることを防止することができる。そして、これにより、過酸化水素水の霧化速度を向上させるとともに振動板３２を長寿命化することが期待できる。
【００５９】
また、前述した霧化装置１００において、溝３１３は、環状の溝であり、弾性シール部材３３は、環状のパッキンであり、溝３１３における開口３１２寄りの内周面に弾性力に抗して密着する。この霧化装置１００によれば、環状のパッキンである弾性シール部材３３によって、振動板３２の開口３１２との対向部分の中心から外縁側に向かってより均一に応力Ｆを加えることができる。このため、振動板３２の開口３１２との対向部分をより均一な平面状とすることができる。また、弾性シール部材３３が溝３１３に密着した状態で、底板３１１の外面に対して固定板３４等を取り付けることができるため、貯留部３０の組み立てを容易にすることができる。
【００６０】
また、前述した霧化装置１００において、固定板３４は、振動板３２の開口３１２との対向部分を露出させる形状を呈する一枚板であり、溝３１３の周囲において底板３１１に螺合される。この霧化装置１００によれば、振動板３２の開口３１２との対向部分に霧化部４０からの超音波振動をより確実に伝えることができる。また、ビス３５の雄螺子と、底板３１１に形成された螺子孔３１４の雌螺子との螺合によって、固定板３４が底板３１１に取り付けられるため、底板３１１の外面に対して振動板３２をより確実且つ容易に固定することができる。
【００６１】
また、前述した霧化装置１００において、固定板３４は、溝３１３の周囲において振動板３２を介して底板３１１に螺合される。この霧化装置１００によれば、振動板３２に設けられた貫通孔３２１にビス３５が挿通されるため、外板３１１に振動板３２をより確実に固定することができる。
【００６２】
また、前述した霧化装置１００において、固定板３４は、振動板３２を覆う大きさを有する。この霧化装置１００によれば、固定板３４と底板３１１の外面との間に振動板３２が挟まれるように、底板３１１に固定板３４を取り付けることができるため、振動板３２を底板３１１の外面に対してより確実に固定することができる。
【００６３】
また、前述した霧化装置１００において、固定板３４が底板３１１に螺合される位置と溝３１３との間の距離Ｌは、振動板３２が底板３１１の外面に固定される際に、弾性シール部材３３が溝３１３における開口３１２とは反対側の外周面の方向に変形する応力を、振動板３２が吸収可能な距離に設定される。この霧化装置１００によれば、振動板３２の開口３１２との対向部分をより確実に均一の平面状にすることができる。
【００６４】
===その他の実施形態===
前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更や改良等が可能であり、また本発明はその等価物も含むものである。
【００６５】
前述した霧化装置１００では、螺子孔３１４に対して、貫通孔３２０、３４１を介して、ビス３５が螺合されることで、固定板３４によって、外板３１１の外面に振動板３２が固定されることとしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、外板３１１の外面に対して、固定板３４が接着剤によって取り付けられることで、振動板３２が固定されてもよい。また、外板３１１の外面には螺子孔３１４のかわりに係止孔が設けられ、この係止孔に係止する爪部が固定板３４に設けられてもよい。これによって、外板３１１の係止孔に固定板３４の爪部が係止し、外板３１１に固定板３４が取り付けられることで、外板３１１の外面に対して振動板３２が固定されてもよい。
【００６６】
また、前述した霧化装置１００では、振動板３２は、螺子孔３１４に対応する位置に貫通孔３２０が形成されていることとした。つまり、振動板３２の径は、開口３１２を挟んで対向する螺子孔３１４同士の距離よりも長いこととした。しかし、特にこれに限定されるものではなく、振動板３２の径は、環状の溝３１３の直径よりも長ければよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…作業室，２…気体供給部，３…気体排出部，４…滅菌ガス供給装置，５…制御部，６…前面扉，７…作業用グローブ，８…作業空間，９…気体供給口，１０…ＨＥＰＡフィルタ，１１…気体排出口，１２…吸気口，１３…第１三方弁，１４…ファン，１５…第２三方弁，１６…滅菌物質低減処理部，１７…排気口，１８…滅菌物質カートリッジ，１９…ポンプ，２０…滅菌ガス生成装置，２１…ファン，３０…貯留部，３１…貯留部本体，３２…振動板，３３…弾性シール部材，３４…固定板,３５…ビス,４０…霧化部,４１…収容部，４２…超音波振動子，４３…超音波伝播液，４４…仕切板，４５…収容体，５０…ガス化部，５１…内筒部，５１Ａ…ステンレス部，５１Ｂ…アルミ部，５２…ヒータ，５３…外筒部，５４…外筒部の下端部，５５…内筒部の下端部，５６…発熱体，５７…ファン，５８…流路規制板，５９、６２…配管，６０…内筒部の上端部，６１…内側蓋部材，６４…チューブ用開口，６５…外筒部の上端部，６６…外側蓋部材，１００…霧化装置，２１４…カップ，３１０…凹部，３１１…底板，３１２…開口，３１３…溝，３１４…螺子孔，３２０、３４０、３２１…貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化水素水が貯留される貯留部と、前記貯留部内の前記過酸化水素水がキャリアガスとともに排出されるように前記過酸化水素水を超音波振動により霧化させる霧化部と、を有する過酸化水素水の霧化装置において、
前記霧化部は超音波振動を伝播する伝播液を貯留する収容部を備え、
前記貯留部は、
底板を貫通して前記収容部と連通する開口と、
前記底板の外面における前記開口の周囲に連続的に形成される溝と、
前記溝の底面と前記開口寄りの内周面に接するとともに前記底板の外面から突出するように配置される弾性シール部材と、
前記開口及び前記溝を覆う振動板と、
前記振動板が前記開口を密閉するように前記弾性シール部材及び前記底板の外面に押し付けて固定する固定板と、
を備えたことを特徴とする過酸化水素水の霧化装置。
【請求項２】
前記溝は、環状の溝であり、
前記弾性シール部材は、環状のパッキンであり、前記溝における前記開口寄りの内周面に弾性力によって密着する
ことを特徴とする請求項１に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【請求項３】
前記固定板は、前記振動板の前記開口との対向部分を露出させる形状を呈する一枚板であり、前記溝の周囲において前記底板に螺合される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【請求項４】
前記固定板は、前記溝の周囲において前記振動板を介して前記底板に螺合される
ことを特徴とする請求項３に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【請求項５】
前記固定板は、前記振動板を覆う大きさを有する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【請求項６】
前記固定板が前記底板に螺合される位置と前記溝との間の距離は、前記振動板が前記底板の外面に固定される際に、前記弾性シール部材が前記溝における前記開口とは反対側の外周面の方向に変形する応力を、前記振動板が吸収可能な距離に設定される
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【請求項１】
過酸化水素水が貯留される貯留部と、前記貯留部内の前記過酸化水素水がキャリアガスとともに排出されるように前記過酸化水素水を超音波振動により霧化させる霧化部と、を有する過酸化水素水の霧化装置において、
前記霧化部は超音波振動を伝播する伝播液を貯留する収容部を備え、
前記貯留部は、
底板を貫通して前記収容部と連通する開口と、
前記底板の外面における前記開口の周囲に連続的に形成される溝と、
前記溝の底面と前記開口寄りの内周面に接するとともに前記底板の外面から突出するように配置される弾性シール部材と、
前記開口及び前記溝を覆う振動板と、
前記振動板が前記開口を密閉するように前記弾性シール部材及び前記底板の外面に押し付けて固定する固定板と、
を備えたことを特徴とする過酸化水素水の霧化装置。
【請求項２】
前記溝は、環状の溝であり、
前記弾性シール部材は、環状のパッキンであり、前記溝における前記開口寄りの内周面に弾性力によって密着する
ことを特徴とする請求項１に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【請求項３】
前記固定板は、前記振動板の前記開口との対向部分を露出させる形状を呈する一枚板であり、前記溝の周囲において前記底板に螺合される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【請求項４】
前記固定板は、前記溝の周囲において前記振動板を介して前記底板に螺合される
ことを特徴とする請求項３に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【請求項５】
前記固定板は、前記振動板を覆う大きさを有する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【請求項６】
前記固定板が前記底板に螺合される位置と前記溝との間の距離は、前記振動板が前記底板の外面に固定される際に、前記弾性シール部材が前記溝における前記開口とは反対側の外周面の方向に変形する応力を、前記振動板が吸収可能な距離に設定される
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の過酸化水素水の霧化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７５５７７（Ｐ２０１２−７５５７７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２２３６６（Ｐ２０１０−２２２３６６）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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