JPH10507120A - 一体型フラッシュ蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、蒸気滅菌器の一体型コンポーネントとして用いられるフラッシュ蒸気発生器である。発生器は、長手方向に貫通するドリルで開けられた第１の孔（１２）を有する金属ブロック（１１）を含む。第１の孔を取り囲むのは、複数の更なるヒータ孔（１４）であり、ヒータ孔（１４）内に加熱部材（１５）が挿入されている。発生器は、滅菌器配管および制御システムに一体化されている。水は、滅菌器配管系統により第１の孔（１２）に供給され、電気は、滅菌器電源により加熱部材に供給される。加熱部材（１５）は、電気を熱に変換し、熱が金属ブロック（１１）を介して第１の孔（１２）に伝導される。第１の孔（１２）において、熱は、本質的にフラッシュ気化プロセスであるプロセスにおいて、急速に内部に含まれる水を沸騰させる。ブロック内に十分な水がない状態でヒータにエネルギーが供給された場合、過剰温度装置がシステムを保護する。ブロックと滅菌チャンバとの間に安全バルブが存在して、ブロックおよびチャンバを過剰圧力状態から保護するようになっている。ブロックおよび配管は適切に断熱されて、大気中への熱損失および滅菌器を操作する人の怪我を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】 一体型フラッシュ蒸気発生器 産業上の利用分野 本発明は、概して、蒸気を必要とする装置に加圧下において迅速に蒸気を提供 し、上記装置に一体化されているが外付けである、蒸気発生器に関する。本発明 は特に、医療装置滅菌器に一体化されているが滅菌チャンバ内には設けられてい ないフラッシュ蒸気発生器に関する。 発明の背景 本発明は、医療装置滅菌器などの、加圧された蒸気の供給を必要とする装置と 共に用いられる蒸気発生器に関する。発生器および装置は単一のユニットに一体 化されており、発生器が蒸気を必要とする装置部分に直接蒸気を供給するように なっている。発生器は、蒸気滅菌器と一体化されると、滅菌器ジャケットまたは チャンバに直接蒸気を供給する。 蒸気滅菌器などのある種のタイプの装置は、動作するために加圧された蒸気を 必要とする。これらの装置のうちのいくつかは、投込み電熱器を用いて、滅菌チ ャンバなどの、装置内のチャンバ内で水を沸騰させることにより蒸気を発生させ る。投込み電熱器は、本質的に、通常チャンバの底面上方に位置する大きな加熱 部材である。しかし、投込み電熱器は、いくつかの不利な点を有する。 投込み電熱器は、比較的大きな装置であり得る。ワット数が大きい加熱部材表 面積に亘って分散し得るときに、最もよく動作する。このことは、電力密度を低 く保持し、且つ加熱部材の寿命を延ばす。しかし、加熱部材の大きい表面積は、 広い空間を必要とし、発生器が装置内にある場合は蒸気発生器および装置全体の サイズを大幅に増加させる。 投込み電熱器はまた、加熱部材を完全に水中に浸漬させなければならない。大 きい加熱部材をこのように浸漬したままにしておくことは、滅菌器が滅菌サイク ルを完了するために要するよりもはるかに大量の水を必要とする。このように大 量の水は、全滅菌サイクルの終了時を含む、滅菌サイクル中の各圧力パルスの終 了時において排出されなければならない。統一された配管規則は、水が建物の排 水管に流される前に、熱交換器内で冷却されるか冷却水と混合されることを必要 としている。また、大量の加熱された水は、それに比例する大量の冷却水を必要 とする。従って、排水プロセスはかなりの量の水を消費する。さらに、かなりの 量のチャンバ水が必要とされるため、滅菌器と共に用いられる投込み電熱器は、 サイクルの開始時に大量の滅菌チャンバ水を沸騰温度まで上昇させて蒸気を発生 し始めるために必要とされる時間のために、滅菌サイクル全体の長さを増加させ る。 投込み電熱器はまた、いくつかのサービスおよび信頼性に関する問題を有する 傾向がある。ヒータは、加熱部材が滅菌チャンバの壁を通過する箇所で漏洩する 傾向がある。ヒータ用過剰温度保護装置もまた、チャンバ内部で水または蒸気に 浸漬されなければならない。従って、その接続部もまた、チャンバ壁を通過しな ければならず、追加の潜在的漏洩点を作り出す。加えて、スケールまたは鉱物性 堆積物が加熱部材表面上に蓄積されて、伝熱効率およびヒータの寿命を減少させ る。 装置内部の投込み電熱器を用いることとは対照的に、蒸気は、独立型ボイラか ら、蒸気滅菌器などの加圧された蒸気を必要とする装置に供給され得る。独立型 ボイラは、装置に内蔵される投込み電熱器よりも高価格である。なぜなら、装置 とは全く別のコンポーネントとして購入されなければならないからである。さら に、独立型ボイラは、概して、蒸気を発生させる投込み電熱器を用いており、従 って、ヒータのタイプと関連する同一の問題を有する傾向がある。特に、独立型 ボイラはまた、ボイラチャンバ内に蓄積される鉱物性堆積物を除去する、時間の かかる洗浄手順を必要とする。 他のタイプの蒸気発生器は、ＷＯ８３／０２９９２およびＦＲ−Ａ−２ ３０ ６４００に記載されているものを含む。特に、ＷＯ８３／０２９９２は、第１の 水通路を有する細長い本体から形成される、小型食器洗い機および滅菌装置用の 蒸気発生器を教示している。第１の水通路の下方に電気抵抗部材が位置し、２つ の放射状通路が第１の通路から本体外に延びている。ＦＲ−Ａ−２３０６ ４０ ０は、第１の蒸気チャンバといくつかの隣接する加熱部材とを含む細長い水平状 の本体を教示している。水は、供給管から放射状に蒸気チャンバ上部に流入し、 第２の管から軸方向に流出する。 本発明は、加圧蒸気を必要とする医療装置の蒸気滅菌器または他の装置と一体 化されたフラッシュ蒸気発生器を提供する。従って、独立型ボイラよりも低価格 である。さらに本発明の蒸気発生器は、現行の蒸気滅菌器および独立型ボイラと は対照的に、蒸気を発生させるために投込み電熱器を用いない。本発明において 用いられる加熱メカニズムは、必要とする水が実質的に少なく、そのことが、滅 菌サイクル時間を減少させ、より容易でより効率的な排水を提供する。さらに、 投込み電熱器とは異なり、本発明の加熱メカニズムは、漏洩をする傾向がなく、 スケールも鉱物性堆積物も蓄積することはない。 発明の要旨 本発明は、電源と、加圧された滅菌チャンバと、外部水供給源と流体連通して おり且つ滅菌チャンバと流体連通している配管系統を有する滅菌器に関する。滅 菌器は、フラッシュ蒸気発生器が設けられることを特徴とする。フラッシュ蒸気 発生器は、第１の孔を有する、垂直方向に細長い金属ブロックを含み、第１の孔 は、垂直に延びて全長を貫通し且つ下端部で配管系統と流体連通して水を供給さ れ且つ上端部において配管系統と流体連通して滅菌チャンバに連結し蒸気を供給 される。複数のヒータ孔は、金属ブロック内を垂直方向に延びて、第１の孔を取 り囲み且つ第１の孔と熱連通する。各ヒータ孔は、第１の孔端部と第２の孔端部 とを有し、複数の加熱部材が、金属ブロックと熱連通した状態でヒータ孔内に設 けられている。 好適には、滅菌器は、金属ブロックが炭素鋼を含むことをさらに特徴とする。 さらに滅菌器は、金属ブロックが、垂直に位置する矩形ブロック状に細長くなっ ていることをも特徴とし得る。より好適には、滅菌器は、第１の孔がヒータ孔に 対して中央に位置し、ヒータ孔が金属ブロック内を第１の孔に実質的に平行に延 びることを更に特徴とする。 さらに滅菌器は、金属ブロックが、矩形ブロックの各隅に１つずつ設けられる ように、４つのヒータ孔と４つの加熱部材とを有することを特徴とし得る。さら に滅菌器は、金属ブロックが、側部に搭載された過剰温度装置を含んでおり、金 属ブロックを過剰温度状態から保護するようになっていることを特徴とする。さ らに滅菌器は、発生器が、金属ブロック上方に圧力放出バルブを含んでおり、金 属ブロックを過剰圧力状態から保護するようになっていることを特徴とする。 本発明はまた、金属ブロックの全長を延びる垂直孔の第１の端部に水を供給す ることを特徴とする、蒸気を発生させる方法である。第１の孔を概して取り囲み 第１の孔と熱連通するヒータ孔内に設けられた、複数の加熱部材に電力が供給さ れて、金属ブロックを水の沸騰温度より高い温度まで加熱し、第１の孔内で水を 蒸気に変換し、蒸気が第１の孔に沿って移動するときに蒸気を乾燥させる。最後 に、発生した蒸気が、垂直孔の第２の端部から滅菌チャンバに供給される。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の一体型フラッシュ蒸気発生器の、内部特徴を示す一部破断図 である。 図２は、図１に示す発生器の底面図である。 図３は、滅菌システムに一体化された、本発明のフラッシュ蒸気発生器の概略 図である。 発明の詳細な説明 図面の参照符号を参照すると、本発明のフラッシュ蒸気発生器の好適な実施の 形態が概して参照符号１０により示される。発生器は、金属、好適には炭素鋼の ブロック１１を含むが、他の伝熱金属も用いられ得る。金属ブロック１１は、蒸 気滅菌器の側部に搭載される。正確な形状および寸法は、滅菌器に依存して変化 し、ブロックはいずれの一般的な蒸気滅菌器にも適用するように、またはいずれ の一般的な加熱部材をも収容するように、サイズおよび形状が決められる。好適 には、金属ブロックは、矩形プリズム状に細長くされ、滅菌器の側部に垂直に搭 載されるが、正方形ブロックおよび円筒形状などの他の形状も用いられ得る。 第１の孔１２は、好適には円筒形状であり、金属ブロック１１の中央部に長さ 方向を貫通するようにドリルで開けられる。以下にさらに述べるように、第１の 孔は、蒸気に変換される水１３を受け取るチャンバを提供する。第１の孔は、本 質的にフラッシュ気化プロセスとなるプロセスにおいて急速に気化されるに十分 少ない量の水を受け取るようにサイズが決められている。 第１の孔１２に加えて、複数のヒータ孔１４が設けられている。ヒータ孔１４ は、好適には、第１の孔に実質的に平行に、金属ブロックを貫通するように長さ 方向にドリルで開けられている。好適な実施の形態において、各ヒータ孔１４は 、金属ブロックの底部の第１の孔端部と、金属ブロックの上端方向の第２の孔端 部とを有する。ヒータ孔１４は、少なくとも金属ブロックの実質的な全長に亘っ て延び、好適には、メタルブロックの全長に延びて、メンテナンスのためのヒー タ孔へのより容易なアクセスを可能にするようになっているべきである。ヒータ 孔１４は、加熱部材１５を受け取るようにサイズが決められている。本装置の加 熱部材として用いるには、電気カートリッジヒータが特に適している。なぜなら 、電気カートリッジヒータは、一般的に各加熱部材がヒータ孔に挿入されて第１ の孔端部から実質的に第２の孔端部に延びるように共通に細長く薄いからである 。 図１および図２は、ヒータ孔１４、電気カートリッジヒータ１５、および第１ の孔１２の好適な構成を示す。この好適な実施の形態において、電気カートリッ ジヒータは、ヒータ孔が中央孔に比べて小さくなるべく、十分薄くなるように選 択される。このことは、第１の孔内に含まれる水を気化するに十分な量の熱を発 生させるための十分な数の加熱部材があることを保証する。図２は、４つのヒー タ孔１４を有する好適な実施の形態を示す。各ヒータ孔は、電気カートリッジヒ ータ１５を含み、電気カートリッジヒータ１５は、金属ブロックの中央に位置す る第１の孔１２を取り囲む。図２に示すように、電気カートリッジヒータは、ね じプレート２０を用いてヒータ孔内に設けられ得るが、ヒータを設けるための、 当該分野で知られている、他のメカニズムも用いられ得る。蒸気を発生させるに 十分な熱がヒータにより生成され得る限り、いずれの数および配置のヒータ孔お よび電気カートリッジヒータも金属ブロック内に組み込まれ得ることに留意され たい。 金属ブロック１１は、滅菌器配管系統３１および３４と流体連通している。金 属ブロック１１は、第１の孔から下方に延びる第１のＮＰＴ雌ねじ１６を有する 下端部を含む。第１のＮＰＴ雌ねじは、滅菌器に用いられる典型的な配管を受け 入れる標準のねじである。第１のＮＰＴネジは、第１の孔を滅菌器配管３１に連 結し、第１の孔は滅菌器配管３１から水の供給を受ける。金属ブロックはまた、 第１の孔から上方に延びる第２の雌ＮＰＴねじ１７を有する下端部を含む。第２ のＮＰＴねじは、第１の孔１２と滅菌チャンバ３０との間に配管３４を介して流 体連通を供給し、それにより蒸気が発生器の水チャンバから滅菌チャンバに移送 されて滅菌サイクル中に用いられることを可能にする。加えて、各加熱部材１５ は、ワイヤ１８によって滅菌器電源に電気的に接続されている。これにより、滅 菌器電源は加熱部材に電気を供給し、加熱部材が電気を、蒸気を発生させるため の熱に変換する。 図３は、蒸気発生器１０が、いかに蒸気滅菌器３０と一体化されるかを示す概 略図である。水は、滅菌器配管３１から第１の雌ＮＰＴねじ１６を介して発生器 の第１の孔に供給される。発生器に移送される水の量は、滅菌器制御システムに より動作するソレノイドバルブ３２により制御され、本質的にフラッシュ気化プ ロセスであるプロセス中で気化されるに十分少ない量である。滅菌器配管系統３ １はまた、水が蒸気発生器から逆流することを防ぐチェックバルブ３３を含む。 滅菌器制御システムはまた、滅菌器電源から加熱部材１５への電気の流れを制御 するためにも用いられる。第１の孔１２に水１３が注入され、加熱部材１５が活 性化されると、熱が加熱部材から金属ブロック１１を介して第１の孔に伝導する 。熱はその後、第１の孔１２内に位置する水１３をフラッシュ気化して蒸気を発 生させる。次いで、追加の量の水が第１の孔に注入されて同様に気化される。 プロセスはこのように続けられ、一連の水の注入から更なる蒸気を発生させる 。蒸気が発生すると、第１の孔１２内の圧力が上昇する。蒸気は、圧力下におい て、第２のＮＰＴ雌ねじ１７を介して、発生器１０を滅菌チャンバ３０に連結す る流体路３４を強制的に通され、滅菌チャンバに入る。金属ブロック１１と発生 器からチャンバへの通路とは、適切に断熱されて、大気中への熱損失および発生 装置に不注意で接触することによる人の怪我を防止するようになっている。装置 はまた、他の２つの安全上の特徴を備える。過剰温度装置１９が金属ブロック１ １に 搭載されて、ブロック内に十分な水がない状態でヒータにエネルギーが供給され た場合にヒータを止める。さらに、過剰な圧力を放出し得る安全放出バルブ３５ が金属ブロック１１と滅菌チャンバ３０との間に設けられて、ブロックとチャン バとを過剰圧力状態から保護するようになっている。 上記の記載から、本発明の蒸気発生器の利点が明らかである。投込み電熱器は 、加熱部材が滅菌サイクルの間中ずっと水中にあることを必要とする。このこと は、投込み電熱器の大きな表面積のために、本発明のフラッシュ気化プロセスに おける一連の水注入で用いられるよりも実質的に多い量の水を必要とする。従っ て、本発明は、蒸気を発生させるために必要な初期の立ち上げ時間を減少させる ことによって、滅菌サイクルの全体の時間を減少させる。さらに、滅菌サイクル 中のパルス間および／またはサイクルの終了時には、排出すべき残留する湯の量 は最小限である。上述したように、統一された配管規則は、残った熱湯はすべて 、水が建物の下水管に流される前に、熱交換器内で冷却されるか冷却水と混合さ れることを必要としている。本発明は、排水すべき熱湯を最小限の量で残すにす ぎないため、必要な冷却水の量を減少させ、その結果かなりの量の水が節約され る。 一体型フラッシュ蒸気発生器は、投込み電熱器または独立型ボイラに対する他 の特徴を有する。これらの他の装置とは対照的に、一体型フラッシュ蒸気発生器 の加熱部材は、水または蒸気中に、潜在的漏洩点を提供する部分を有していない 。さらに、水が本発明の加熱部材に接することはないため、加熱部材において、 投込み電熱器部材とは異なり、スケールまたは鉱物性堆積物が蓄積される傾向が ない。 フラッシュ蒸気発生器はまた、滅菌器または他の装置と一体化されているとい う利点を提供する。発生器は、滅菌器配管から水を受け取り、滅菌器制御システ ムの電気的制御の下で動作する。従って、動作するために追加の配管も電気も必 要とせず、製造および設置を低価格にする。蒸気発生器は、製造段階で滅菌器に 搭載されてもよいし、また上述したように滅菌器付属装置として提供されて滅菌 器に取り付けられてもよい。 本発明のある好適な実施の形態を述べてきたが、当業者であれば、以下の請求 の範囲に定義される本発明の原理を逸脱することなく、多くの改変が可能である ことを理解する。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 失および滅菌器を操作する人の怪我を防止する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電源と、加圧された滅菌チャンバと、外部水供給源と流体連通しており且 つ該滅菌チャンバと流体連通している配管系統を有する滅菌器であって、 フラッシュ蒸気発生器が、第１の孔であって、垂直に延びて全長を貫通し且つ 下端部で該配管系統と流体連通して水を供給され且つ上端部において該配管系統 と流体連通して滅菌チャンバに連結し蒸気を供給される第１の孔を有する垂直方 向に細長い金属ブロックと、複数のヒータ孔であって、該金属ブロック内を垂直 方向に延びて、該第１の孔を取り囲み且つ該第１の孔と熱連通し、各々が第１の 孔端部と第２の孔端部とを有する複数のヒータ孔と、複数の加熱部材であって、 該電源と電気的に接続され且つ該金属ブロックと熱連通した状態で該ヒータ孔内 に設けられ、各々が該ヒータ孔のうちの対応するヒータ孔の該第１の孔端部に取 り付けられており且つ該ヒータ孔内を各ヒータ孔の該第２の孔端部方向に延びる 加熱部材と、を含むことを特徴とする、滅菌器。 ２．前記金属ブロックが炭素鋼を含むことをさらに特徴とする、請求項１に記 載の滅菌器。 ３．前記金属ブロックが矩形ブロック状に細長くなっており垂直に位置するこ とを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の滅菌器。 ４．前記第１の孔が前記ヒータ孔に対して中央に位置し、該ヒータ孔が前記金 属ブロック内を該第１の孔に実質的に平行に延びることを特徴とする、請求項１ から３のいずれかに記載の滅菌器。 ５．前記金属ブロックが、前記矩形ブロックの各隅に１つずつ設けられるよう に、４つのヒータ孔と４つの加熱部材とを有することをさらに特徴とする、請求 項３に記載の滅菌器。 ６．前記金属ブロックが、側部に搭載された過剰温度装置を含んでおり、該金 属ブロックを過剰温度状態から保護するようになっていることを特徴とする、請 求項１から５のいずれかに記載の滅菌器。 ７．前記発生器が、前記金属ブロック上方に圧力放出バルブを含んでおり、該 金属ブロックを過剰圧力状態から保護するようになっていることを特徴とする、 請求項１から６のいずれかに記載の滅菌器。 ８．滅菌チャンバを有する滅菌器用の、蒸気を発生する方法であって、 金属ブロックの全長を延びる垂直孔の第１の端部に水を供給する工程と、 第１の孔を概して取り囲み該第１の孔と熱連通するヒータ孔内に設けられた、 複数の加熱部材に電力を供給する工程と、 該金属ブロックを水の沸騰温度より高い温度まで加熱し、該第１の孔内で該水 を蒸気に変換し、該蒸気が該第１の孔に沿って移動するときに該蒸気を乾燥させ る工程と、 発生した該蒸気を、該垂直孔の第２の端部から該滅菌チャンバに供給する工程 と、 を有する方法。