(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利

(10)【授权公告号】CN102202698B
(45)【授权公告日】20140226

(21)【申请号】200980143203.3
(22)【申请日】20090827
(30)【优先权数据】2008-221628_20080829_JP
(73)【专利权人】 维兹系统股份有限公司 ; 希来富股份有限公司 ; 宝永电机株式会社 ; 【地址】 日本爱媛县 ;
(72)【发明人】 川又克彦 ; 铃木康士 ; 西山俊辅 ; 饭尾元治 ;
(74)【专利代理机构】北京市柳沈律师事务所 11105【代理人】张平元 ;
(51)【Int.CI.】 A61L 2/20 (2006.01) ; B01J 35/04 (2006.01) ;
(56)【对比文件】JP_2005143580_A_20050609 ; JP_1990253825_A_19901012 ; JP_197436594_A_19740404 ; JP_1990180642_A_19900713 ; JP_1994154622_A_19940603 ; CN_101018570_A_20070815 ; 【审查员】尹光斌

(54)【发明名称】灭菌气体产生装置、适用于该灭菌气体产生装置的催化剂管筒、以及灭菌处理装置
(57)【摘要】本发明具备使甲醇气化、从而产生甲醇气体的甲醇气体产生装置(11),位于甲醇气体产生装置(11)的上方、在作为从甲醇气体产生装置产生的甲醇气体利用自然对流向上方移动的流路的同时以指定比例在甲醇气体中混合空气的筒体(12),位于筒体(12)的上方、通过催化反应使在筒体(12)中以指定比例混合了空气的甲醇气体自由基化的催化剂管筒(13);其中,催化剂管筒(13)由将金属薄板(35a)成形为蜂窝结构而得到的自由基反应催化剂(30)构成。

【权利要求书】


1.一种灭菌气体产生装置,其具备

甲醇气体产生部,该甲醇气体产生部具备将从甲醇罐供给的甲醇喷射成雾状的喷嘴,并使通过该喷嘴喷射的甲醇气化,从而产生甲醇气体;

筒体部,该筒体部位于所述甲醇气体产生部的上方,并由用可进行热反射的多孔质金属材料彼此隔开的上部和下部构成,该上部连接有供给空气的空气供给部,该筒体部在作为通过自然对流使所述甲醇气体产生部产生的甲醇气体向上方移动的流路的同时,在所述甲醇气体中以指定比例混合从该空气供给部供给的空气;和

催化剂部,该催化剂部位于所述筒体部的上部的上方,其通过催化反应使在该筒体部以所述指定比例混合有空气的甲醇气体自由基化;

其中,所述催化剂部由自由基反应催化剂构成,所述自由基反应催化剂通过将金属薄板成形为蜂窝结构而得到,且所述催化剂部通过多层层叠该自由基反应催化剂而得到。

2.根据权利要求1所述的灭菌气体产生装置,其中,所述自由基反应催化剂由蜂窝结构构成,所述蜂窝结构通过将所述金属薄板成形为波状而得到。

3.根据权利要求2所述的灭菌气体产生装置,其中,所述催化剂部通过多层层叠所述自由基反应催化剂而得到,且各所述金属薄板的所述波状的相位是错开的。

4.根据权利要求1所述的灭菌气体产生装置,其中,所述催化剂部是可更换式地设置的。

5.一种催化剂管筒,该催化剂管筒可更换式地设置于灭菌气体产生装置,该灭菌气体产生装置具备:

甲醇气体产生部,该甲醇气体产生部具备将从甲醇罐供给的甲醇喷射成雾状的喷嘴,且使通过该喷嘴喷射的甲醇气化,从而产生甲醇气体,和

筒体部,该筒体部位于该甲醇气体产生部的上方,并由用可进行热反射的多孔质金属材料彼此隔开的上部和下部构成,该上部连接有供给空气的空气供给部,该筒体部在作为通过自然对流使该甲醇气体产生部产生的甲醇气体向上方移动的流路的同时,在该甲醇气体中以指定比例混合从该空气供给部供给的空气,

其中,该催化剂管筒由自由基反应催化剂构成,所述自由基反应催化剂通过将金属薄板成形为蜂窝结构而得到,该催化剂管筒通过多层层叠该自由基反应催化剂而得到,且该催化剂管筒位于所述筒体部的上方,其通过催化反应使在该筒体部以所述的指定比例混合了空气的甲醇气体自由基化。

6.根据权利要求5所述的催化剂管筒,其中,所述自由基反应催化剂由蜂窝结构构成,所述蜂窝结构通过将所述金属薄板成形为波状而得到。

7.根据权利要求6所述的催化剂管筒,其中,该催化剂管筒通过多层层叠所述自由基反应催化剂而得到,且各所述金属薄板的所述波状的相位是错开的。

8.一种灭菌处理装置,其具备下述灭菌气体产生装置,所述灭菌气体产生装置具有:

甲醇气体产生部,该甲醇气体产生部具备将从甲醇罐供给的甲醇喷射成雾状的喷嘴,且使通过该喷嘴喷射的甲醇气化,从而产生甲醇气体;

筒体部,该筒体部位于所述甲醇气体产生部的上方,且由用可进行热反射的多孔质金属材料彼此隔开的上部和下部构成,该上部连接有供给空气的空气供给部,该筒体部在作为通过自然对流使该甲醇气体产生部产生的甲醇气体向上方移动的流路的同时,在所述甲醇气体中以指定比例混合从该空气供给部供给的空气;和

催化剂部,该催化剂部位于所述筒体部的上方,其通过催化反应使在该筒体部以所述的指定比例混合了空气的甲醇气体自由基化,

其中,所述催化剂部由自由基反应催化剂构成,所述自由基反应催化剂通过将金属薄板成形为蜂窝结构而得到,该催化剂部通过多层层叠该自由基反应催化剂而得到。

【说明书】


灭菌气体产生装置、适用于该灭菌气体产生装置的催化剂管筒、 以及灭菌处理装置

【0001】技术领域

【0002】本发明涉及:适用于灭菌处理装置(利用甲醇的催化反应产生的自由基性甲醇自由基气体(以下也称“MR气体”)对对象物进行灭菌)的灭菌气体产生装置、可更换式地设置于该灭菌气体产生装置的催化剂管筒、以及灭菌处理装置。

【0003】本申请要求2008年8月29日于日本提出的日本专利申请号2008-221628的优先权,该申请通过引用并入本申请中。

【0004】背景技术

【0005】利用甲醇的催化反应产生的自由基性(甲醇自由基:MR)气体的灭菌和/或灭菌系统,属于脱氢灭菌,其与目前为止普遍作为用于医疗器具等的灭菌的气体的环氧乙烷气体(EOG)、臭氧等的氧化灭菌不同,是一种可引起DNA灭活的新的灭菌技术。此外,已经确认其没有残留性、腐蚀性,现在在众多领域引人注目。

【0006】MR气体是指由甲醇通过催化剂产生的具有强力灭菌和/或灭菌效果的自由基气体,该气体的渗透性高,即使在大气压下也能够对被灭菌物的内部进行灭菌。该气体具有不导致金属腐蚀或塑料劣化、不挑剔被灭菌物的材料、不残留于被灭菌物等的优良特质,具有高安全性。而且,MR气体不仅在病毒、DNA污染对策方面是有效的,而且还具有有毒气体的无毒化(灭活)效果,此外,对于使用半导体的通讯设备等电气、电子制品或PC系统等,即使在通电状态下也能够使用该气体进行灭菌。

【0007】在传统的MR气体灭菌装置中,首先利用气化用加热器使储藏在甲醇罐中的甲醇气化成甲醇气体。然后,对于生成的甲醇气体,在设置于气化用加热器上方的催化剂部,通过加热器对催化剂部进行加热,同时使之反应,从而产生MR气体(参照例如专利文献1)。

【0008】专利文献1:日本特开2005-130993号公报

【0009】发明内容

【0010】发明所要解决的问题

【0011】然而,在传统的MR气体产生装置中,具备作为直径方向的大小具有例如150~180mm左右的大小的催化剂部。在这样的催化剂部中,难以维持恒定的甲醇气体自由基化反应所需的温度,因此,必须使催化剂内部具备电热加热器,通过随时加热来控制温度,从而维持自由基化反应所需的温度。

【0012】在这样的传统的MR气体产生装置中,催化反应时温度变化剧烈,其结果是,无法产生具有恒定浓度的MR气体。此外,在具备具有150~180mm左右的大小的催化剂部的同时,还必须具备所述的加热用电热加热器,因此催化剂部必然增大,难以实现以提高便利性为目的的MR气体产生装置本身的小型化。

【0013】本发明正是有鉴于这样的传统问题点而提出,其目的是提供:能够在将用于自由基化的催化反应温度(自反应温度)保持恒定、产生稳定浓度的灭菌气体的同时、实现小型化的灭菌气体产生装置,用于该灭菌气体产生装置的催化剂管筒,以及灭菌处理装置。

【0014】本发明人为了解决所述问题,从各个角度出发进行了深入研究,结果发现,通过使用具有蜂窝结构的催化剂,能够将用于自由基化的催化反应温度(自反应温度)维持恒定;从而完成了本发明。

【0015】即,本发明的灭菌气体产生装置具备使甲醇气化、从而产生甲醇气体的甲醇气体产生部,位于所述甲醇气体产生部的上方、在作为通过自然对流使该甲醇气体产生部产生的甲醇气体向上方移动的流路的同时以指定比例在所述甲醇气体中混合空气的筒体部,以及,位于所述筒体部的上方、通过催化反应使在该筒体部以所述指定比例混合有空气的甲醇气体自由基化的催化剂部;所述催化剂部由自由基反应催化剂构成,所述自由基反应催化剂通过将金属薄板成形为蜂窝结构而得到。

【0016】此外,本发明的催化剂管筒是可更换式地设置于下述灭菌气体产生装置的催化剂管筒,所述灭菌气体产生装置具备产生甲醇气体的甲醇气体产生部;以及位于该甲醇气体产生部的上方、在作为通过自然对流使该甲醇气体产生部产生的甲醇气体向上方移动的流路的同时、以指定比例在该甲醇气体中混合空气的筒体部,该催化剂管筒由自由基反应催化剂构成,所述自由基反应催化剂通过将金属薄板成形为蜂窝结构而得到,且该催化剂管筒位于所述筒体部的上方、其通过催化反应使在该筒体部以所述指定比例混合有空气的甲醇气体自由基化。

【0017】此外,本发明的灭菌处理装置具备下述灭菌气体产生装置,所述灭菌气体产生装置具有:使甲醇气化、从而产生甲醇气体的甲醇气体产生部;位于所述甲醇气体产生部的上方、在作为通过自然对流使该甲醇气体产生部产生的甲醇气体向上方移动的流路的同时以指定比例在所述甲醇气体中混合空气的筒体部;以及位于所述筒体部的上方、通过催化反应使在该筒体部以所述指定比例混合有空气的甲醇气体自由基化的催化剂部。所述催化剂部由自由基反应催化剂构成,所述自由基反应催化剂通过将金属薄板成形为蜂窝结构而得到。

【0018】附图说明

【0019】图1为本实施方式的MR气体产生装置的简要示意图。

【0020】图2为构成本实施方式的MR气体产生装置的甲醇气体产生装置的简要示意图。

【0021】图3为构成本实施方式的MR气体产生装置的甲醇气体产生装置的其它实施方式的简要示意图。

【0022】图4为用于说明本实施方式的MR气体产生装置中的甲醇供给量与空气供给量之间的关系的图表。

【0023】图5为用于说明通过本实施方式的MR气体产生装置中的空气供给量的变化进行自由基化催化反应的温度控制的图表。

【0024】图6A以及图6B为本实施方式的MR气体产生装置中、甲醇气体产生装置与催化剂管筒之间的距离为L=5D的情况的简要示意图,以及显示这种情况下催化剂温度与气化温度之间的关系的图表。

【0025】图7A以及图7B为在本实施方式的MR气体产生装置中、甲醇气体产生装置与催化剂管筒之间的距离为L<5D的情况的简要示意图,以及显示这种情况下催化剂温度与气化温度之间的关系的图表。

【0026】图8A以及图8B为在本实施方式的MR气体产生装置中、甲醇气体产生装置与催化剂管筒之间的距离为L>5D的情况的简要示意图,以及显示这种情况下催化剂温度与气化温度之间关系的图表。

【0027】图9为构成本实施方式的MR气体产生装置的催化剂管筒的简要示意图。

【0028】图10是对构成本实施方式的MR气体产生装置的催化剂管筒的自由基反应催化剂从上部进行观察时的简要示意图的一例、以及部分放大图的一例。

【0029】图11是用于对构成本实施方式的MR气体产生装置的催化剂管筒中的催化反应的温度变化进行说明的图表。

【0030】图12A以及图12B是从上面进行观察得到的简要示意图,用于对构成本实施方式的MR气体产生装置的催化剂管筒的自由基反应催化剂进行多层层叠时的相位的错开进行说明;以及从侧面进行观察得到的简要示意图,用于对错开相位进行层叠的情况下和不错开相位进行层叠的情况下的甲醇气体的流动进行说明。

【0031】图13是使用了本实施方式的MR气体产生装置的灭菌处理装置的简要示意图。

【0032】发明的具体实施方式

【0033】以下,针对本发明的灭菌气体产生装置,以MR气体产生装置作为一个具体例子参照附图进行具体说明。而且,这里所说的灭菌不限于进行灭菌处理,还包括进行杀菌、除菌、净化(除染)等处理以及DNA灭活处理。对于各图中的相同构成部分给与了相同的标记。

【0034】图1为简略示出本实施方式的MR气体产生装置的示意图。如图1所示,本实施方式的MR气体产生装置10由下述部分构成:从甲醇罐(未图示)供给甲醇、通过将该甲醇气化而产生甲醇气体的甲醇气体产生装置11;位于该甲醇气体产生装置11上方的筒体12,其是用于形成在将从甲醇气体产生装置11产生的甲醇气体与空气混合的同时、利用自然对流将产生的甲醇气体引导至上方的流路而设置的;以及以可拆卸的状态、并与筒体12连接地设置在甲醇气体的流路上方,通过催化反应使甲醇气体自由基化而产生MR气体的催化剂管筒13。以下,对各构成部件进行具体的说明。

【0035】首先,对构成MR气体产生装置10的甲醇气体产生装置11进行说明。甲醇气体产生装置11通过使甲醇气化,产生作为自由基化反应的反应物质的甲醇气体,并供给至筒体12。

【0036】图2为简略示出甲醇气体产生装置11的示意图。如图2所示,甲醇气体产生装置11连接有收纳作为原料的甲醇的甲醇罐(未图示),其至少由下述部分构成:使甲醇加热气化的电热加热器20;在使从甲醇罐供给的甲醇气化时控制温度的、由烧结金属等温度稳定化金属构成的热媒介21;将气化的甲醇导入MR气体产生装置10的上方部的气化喷嘴22;以及将从甲醇罐供给的甲醇喷射成雾状、并使之向热媒介21一方移动的喷嘴23。

【0037】在甲醇气体产生装置11中,从甲醇罐供给的甲醇在热媒介21的温度控制下被电热加热器20加热而气化,气化生成的甲醇气体由气化喷嘴22产生。产生的甲醇气体通过气化盖14,利用自然对流向MR气体产生装置10的上方、即催化剂管筒13分散移动。

【0038】更具体地说,在甲醇气体产生装置11中,电热加热器20开始通电,导入从甲醇罐通过甲醇供给用连通管24供给的甲醇的热媒介21开始被来自其电热加热器20的热加热至120~130℃。于是,从甲醇罐供给的甲醇通过热媒介21,甲醇通过热媒介21中产生的热而被加热气化,产生甲醇气体。这样产生的甲醇气体通过气化喷嘴22和气化盖14并分散,在筒体12中利用自然对流向催化剂管筒13移动。

【0039】作为用于该甲醇气体产生装置11的由烧结金属等温度稳定化金属构成的热媒介21,没有特殊限制,可以使用各种制品,但适合使用构成金属刷的细线状金属材料等。

【0040】具体地,作为该金属材料,优选使用不易氧化、且能够将温度保持恒定的金属材料。具体如后述,该甲醇气体产生装置11中的温度波动会对催化剂管筒13中的催化反应温度造成大的影响,使催化反应温度不稳定。因此,通过使用能够将温度保持恒定的金属材料来构成热媒介21,能够抑制甲醇气体产生装置11中的温度波动,使催化剂管筒13中的催化反应温度稳定化。例如,可以使用通过使用SUS304等不锈钢等而形成的热媒介21等。

【0041】此外,甲醇气体产生装置11的本体本身也优选用不易氧化、且具有保持温度恒定的效果的金属材料构成,优选利用例如SUS304等不锈钢等来构成。通过使用这样的金属材料构成甲醇气体产生装置11,能够对从甲醇罐供给的甲醇均匀地传导热。于是,能够在120~130℃之间,在具体变化仅为±0.5℃左右,基本上不存在波动的温度控制下,使甲醇气化。而且,在使用不锈钢的情况下,不限于SUS304,也可以使用SUS303、SUS316等不锈钢。

【0042】此外,甲醇气体产生装置11具备喷嘴23,该喷嘴23利用泵等将从甲醇罐通过甲醇供给用连通管24供给的甲醇变成雾状,并向热媒介21一方喷射。通过将从甲醇罐供给的甲醇经喷嘴23喷射成雾状,并利用所述电热加热器20通过热媒介21对雾状的甲醇进行加热,能够将温度保持恒定,以稳定的状态使甲醇气化。

【0043】这样,通过以温度恒定的稳定状态产生甲醇气体,能够抑制甲醇气体产生装置11中温度的波动,更有效地抑制以下详述的催化剂管筒13中催化反应的温度变化,从而产生稳定的MR气体。

【0044】而且,作为其它实施方式,如图3所示,在甲醇气体产生装置11中,可以连接甲醇供给用连通管24来从甲醇罐供给甲醇,并且同时连接水供给用连通管26来从水罐(未图示)以指定的比例供给水。这种情况下,所述的喷嘴23可以作为将从甲醇罐通过甲醇供给用连通管24供给的甲醇、与从水罐通过水供给用连通管26供给的水混合的混合喷嘴23’。该混合喷嘴23’将甲醇与水混合,使用泵等将含有指定比例的水的甲醇变为雾状,并向热媒介21一方喷射。由此,能够在温度恒定的稳定状况下使以指定比例含有水的甲醇气化。

【0045】其中,已知在灭菌处理中,有必要使灭菌环境处于保持指定湿度的状态。例如,在将病毒等DNA破环而作为无DNA的环境的情况下,必须在维持约75%左右的湿度的灭菌环境中进行灭菌处理。然而,在进行MR气体灭菌处理时,如果将MR气体的暴露环境调整至指定的湿度条件(例如约75%左右),则需要某种程度的环境调整时间,且需要将指定的湿度环境管理为恒定,而维持恒定的湿度环境是极其困难的。

【0046】因而,如上述,在产生甲醇气体的阶段,在从甲醇罐供给的甲醇中混合指定的水,生成以指定比例含有水的甲醇。于是,由该甲醇产生甲醇气体,并生成MR气体。由此,可以有效果地进行灭菌处理,而无需事先调整灭菌环境的湿度。此时,由于所述的其它实施方式中的甲醇气体产生装置11,具备混合喷嘴23’,该混合喷嘴23’能够将甲醇与水混合、使以指定比例含有水的甲醇成为雾状并进行供给,因此,能够有效率地生成保持指定湿度的最适的甲醇气体并供给至催化剂管筒13。于是,通过使用由甲醇气体经催化反应产生的MR气体,能够进行有效的灭菌处理,而无需管理维持恒定的指定湿度环境。

【0047】这样,甲醇气体产生装置11具备喷嘴23,因此能够将甲醇喷射成雾状,在没有温度波动的恒定范围的温度条件下使甲醇气化,并在催化剂管筒13中发生稳定的自由基化催化反应。此外,该喷嘴23可以以例如能够将甲醇与水混合、并将以指定比例含有水的甲醇以雾状供给的混合喷嘴23’的形式构成,因此,能够有效率地生成保持指定湿度的甲醇气体,产生能够进行有效的灭菌处理的MR气体。

【0048】而且,为了控制甲醇气体产生装置11中的温度、稳定地生成并供给甲醇气体,还可以设置热电偶25来进行温度的管理和控制。通过这样设置热电偶25来管理温度,能够防止甲醇着火等,从而提高安全性。

【0049】此外,在覆盖导入因加热而气化生成的甲醇气体的气化喷嘴22的气化盖14中,优选在其侧壁上设置金属制的网。这样一来,通过在导入甲醇气体的气化盖14的侧壁上设置金属网,可使生成的甲醇气体均匀分散,使催化剂管筒13中发生均匀的自由基化催化反应。

【0050】接下来,对构成本实施方式的MR气体产生装置10的筒体12进行说明。筒体12作为将从甲醇气体产生装置11供给的甲醇气体引入作为自由基化催化反应场所的催化剂管筒13的流路,同时在甲醇气体中混合指定比例的空气。

【0051】具体地,该筒体12被冲孔板(punching plate)15隔成筒体上部12a与筒体下部12b这2个空间。冲孔板15作为调整从甲醇气体产生装置11经由气化喷嘴22供给的甲醇气体向筒体上部12a流动的气流的整流部件而发挥作用。此外,冲孔板15用于将筒体12内分隔成上部和下部。

【0052】被冲孔板15分隔出来的筒体12的筒体下部12b成为充满从甲醇气体产生装置11供给的甲醇气体的空间,其保持无氧状态。另一方面,在冲孔板15上方的筒体上部12a,以指定比例从空气供给部(未图示)供给空气,其成为该供给的空气与甲醇气体相混合的空间。于是,混合了空气的甲醇气体移动至筒体12的上方,通过位于筒体12的上方的催化剂管筒13,通过催化反应而自由基化,成为MR气体。

【0053】而且,对于本实施方式中使用的冲孔板15,没有特殊限制。具体地,形成于其表面的、用于甲醇气体通过的孔(通气孔)的形状可以是圆形,也可以是方形,还可以是其它形状。此外,对于该冲孔板15的通气孔的大小,没有特殊限制,优选为3mm以下。通过使孔径为3mm以下,能够防止后述催化剂管筒13中因催化反应产生的反应热通过,提高安全性。

【0054】此外,在此处的说明中,具体地对使用冲孔板15的例子进行了说明,但将筒体上部12a与筒体下部12b分隔开的不限于冲孔板。例如可以是具有直径3mm以下的孔的多孔质金属板等、能够隔热、防火的多孔质金属材料。作为金属材料,没有特殊限制,可以使用不锈钢等,从进一步提高安全性的观点来看,优选表面经过研磨从而使得能够反射热的制品。

【0055】如上述,在筒体12的被冲孔板15分隔出来的筒体上部12a,甲醇气体与空气以恒定的比例混合。该空气从连接于筒体上部12a的空气供给部(未图示)经由设置于该筒体上部12a的空气供给口16供给。作为从空气供给部经由空气供给口16供给的空气的供给量,如图4的图表所示,以与甲醇的供给量基本上成正比的方式供给。

【0056】这里,对筒体上部12a中的空气的供给进行详细说明。在MR气体产生装置10中,通过变化筒体上部12a中的空气的供给量,能够对后述的催化剂管筒13中的自反应引起的自由基化催化反应的温度进行控制。

【0057】该MR气体产生装置10中的催化剂管筒13具体如后述,其由将金属薄板成形为蜂窝结构而得到的自由基反应催化剂30构成,这样能够增加与甲醇气体的接触表面积,提高反应效率。由此,在催化剂管筒13中,仅通过工作刚开始后的十几分钟的230~250℃左右的加热,其后即可通过稳定的自反应(甲醇气体的催化燃烧反应),将温度升高到自由基化反应所需要的450~500℃。于是,催化剂管筒13可以维持该反应温度,与传统装置不同,无需随时连续进行加热以维持反应温度。这样,根据MR气体产生装置10,无需用于维持反应温度的继续加热,通过稳定的自反应,即可升高至必要的温度且维持恒定,因此,通过变化筒体上部12a中空气的供给量,能够容易地控制该自由基化反应所需要的温度。

【0058】此外,与具备将金属管(pipe)与硅藻土等无序混合而形成的催化剂的传统MR气体产生装置不同,在MR气体产生装置10中,使甲醇气体在将金属薄板成形成蜂窝结构体而得到的催化剂管筒13中通过,而引起自由基化催化反应。由此,通过在不使甲醇气体的催化反应产生偏差(ばらつき)的条件下改变供给的空气量,能够容易地控制催化反应温度。

【0059】具体地,在通过自反应产生自由基化催化反应所必需的450℃左右的温度的情况下,如上述,以相对于甲醇的供给量基本成正比的方式供给空气。具体地,在甲醇供给量为3cc的情况下,空气的供给量以约3.5L/分钟的比例进行供给。

【0060】另一方面,通过自反应产生高于自由基化催化反应所必需的450℃的、近约500℃的温度的情况下,空气的供给量以比相对于甲醇的供给量成正比的量更多的量供给。由此,自反应引起的燃烧温度提高,在自由基化反应中能够实现近500℃的温度。具体地,与所述的产生450℃左右的温度的情况下的空气供给量的比例(甲醇供给量为3cc时、空气的供给量为约3.5L/分钟的比例)相比,供给更多量的空气。

【0061】图5为图表,用于说明在MR气体产生装置10中,通过变化空气的供给量,能够控制自由基化催化反应的温度。甲醇气体的自由基化催化反应所必需的反应温度为约450~500℃,如图5的图表所示,在该MR气体产生装置10中,相对于约3.0cc的甲醇供给量,从筒体上部12a供给的空气的供给量在约3.5~6.0L/分钟的范围内变化。由此,能够使自由基化催化反应的温度在约450~500℃的范围内变化。因此,通过变化来自空气供给部的空气的供给量,能够容易地控制自由基化催化反应的温度。

【0062】这样,根据本实施方式的MR气体产生装置10,没有必要随时加热以维持自由基化催化反应温度,能够通过稳定的自反应引起自由基化反应,因此,仅通过变化空气的供给量就可以容易地控制自由基化反应温度。此外,产生的MR气体的浓度依赖于自由基化催化反应温度,因此,通过如上述地变化空气的供给量来控制反应温度,能够容易地控制MR气体的浓度。于是,由此,能够根据灭菌对象容易地变化MR气体的浓度,从而能够对各种对象实施灭菌处理。

【0063】该筒体12的长边方向的长度尺寸、即前述甲醇气体产生装置11与后述的催化剂管筒13之间的距离,优选设定为以该距离(L)与筒体12的直径(D)的关系计满足L/D=5。

【0064】图6为将甲醇气体产生装置11与催化剂管筒13之间的距离设定为满足L/D=5的情况的简要示意图(图6A)、以及显示该结构与催化剂温度和气化温度之间的关系的实验结果的图表(图6B)。如图6B的图表所示,在将所述的距离设定为满足L/D=5的情况下,在催化剂管筒13中发生温度稳定的自由基化催化反应,在MR气体的产生量方面也能够稳定地产生1500ppm的高浓度的MR气体。而且,在该图表所示的实验中,空气的供给量为5L/分钟、甲醇供给量为3cc。

【0065】另一方面,图7为将甲醇气体产生装置11与催化剂管筒13之间的距离设定为L/D<5的情况的简要示意图(图7A)、以及显示该结构与催化剂温度和气化温度之间的关系的实验结果的图表(图7B)。如图7B的图表所示,在将所述距离设定为L/D<5的情况下,气化温度成为甲醇的150℃这样的高温。此外,催化剂管筒13中的自由基化催化反应的反应温度不稳定、无法恒定,无法到达自由基化所需的反应温度,不能稳定地产生MR气体。

【0066】此外,图8为将甲醇气体产生装置11与催化剂管筒13之间的距离设定为L/D>5的情况的简要示意图(图8A)、以及显示该结构与催化剂温度和气化温度之间的关系的实验结果的图表(图8B)。如图8B的图表所示,在将所述距离设定为L/D>5的情况下,气化温度虽稳定在约120℃,但催化剂管筒13中的自由基化催化反应的反应温度不稳定、无法恒定。此外,无法达到自由基化所需的反应温度,不能稳定地产生MR气体。而且,在图7和图8所示的实验中,空气的供给量为5L/分钟、甲醇供给量为3cc。

【0067】由该实验结果可以判明,通过将甲醇气体产生装置11与催化剂管筒13之间的距离设定为满足L/D=5,能够使用于将甲醇气化的气化温度稳定化。此外,能够使催化剂管筒13中的自由基化催化反应的反应温度恒定,安全且稳定地产生MR气体。

【0068】接下来,对构成本实施方式的MR气体产生装置10的催化剂管筒13进行说明。催化剂管筒13中,对于在甲醇气体产生装置11生成、且在筒体12中以指定比例混合了空气的甲醇气体,通过发生利用基于自反应的催化作用的分解反应使之自由基化,从而产生MR气体。

【0069】图9是简略示意出催化剂管筒13与催化剂管筒13的外周部的结构的示意图。如图9所示,催化剂管筒13具备:由具有蜂窝结构的自由基反应催化剂30构成的催化剂层31,存在于催化剂管筒13的外周部、且配置成包围催化剂层31的催化剂加热块32,以及用于对催化剂管筒13进行暂时加热的电热加热器33。利用自然对流通过筒体12内而向催化剂管筒13移动的甲醇气体,通过催化剂管筒13中的自反应引起的催化作用,发生活跃的分解反应而自由基化成为MR气体。于是,在催化剂管筒13中产生的MR气体通过自然对流离开催化剂管筒13,向被处理空间移动。

【0070】具有这样的结构的催化剂管筒13具备自由基反应催化剂30,所述自由基反应催化剂30具有特别是将由金属制成的薄板(以下称作“金属薄板35a”)成形为例如波状形状而得到的蜂窝结构体。在该催化剂管筒13中,如果从甲醇气体产生装置11中因120~130℃的加热而产生的甲醇气体移动过来,则在工作开始后约15~20分钟、通过电热加热器33加热至230~250℃。于是,其后甲醇气体的催化燃烧(自反应)开始,并且电热加热器33停止,温度通过自反应上升至自由基化反应所需的温度、即450~500℃左右并维持该温度。以下,更具体地从形成了蜂窝结构体的自由基反应催化剂30的结构开始进行详细说明。

【0071】如上述,构成催化剂管筒13的自由基反应催化剂30由将金属薄板35a成形为例如波状形状而得到的蜂窝结构体构成。图10为对具有蜂窝结构的自由基反应催化剂30的结构从上部进行观察时的简要示意图。如图10所示,自由基反应催化剂30由圆筒形状构成。更具体地,例如如图10中的部分放大图所示的蜂窝结构的一例,在自由基反应催化剂30中,将金属薄板35a成形为波状,将该波状形状的金属薄板35a再与由金属制成的板(以下称作“金属板35b”)交互叠合,从而形成蜂窝结构体,再将该蜂窝结构体成形为圆筒形状,从而形成自由基反应催化剂30。

【0072】而且,该催化剂管筒13不仅限于所述的圆筒形状,其还可以通过将金属薄板35a与金属板35b同样地交互叠合、成形为四棱柱形状或多棱柱形状等各种形状来构成。此外,形成自由基反应催化剂30的蜂窝结构体不限于如上述的将金属薄板成形为波状形状而得到的制品,还可以将金属薄板成形为山状形状等各种形状来形成蜂窝结构。而且,不限于图10中的部分放大图具体示出的波状形状,例如可以将隔着金属板35b相邻的波状形状的金属薄板35a相互相位错开地配置。通过这样将相邻的波状形状的金属薄板35a彼此相位错开地配置,可以进一步增加甲醇气体的接触表面积,进一步提高反应效率。

【0073】就传统的MR气体产生装置中的反应催化剂而言,将该反应催化剂的上面假定为圆形状时,其在直径方向上具有150~180mm的大小。因此,这成为MR气体产生装置本身增大的原因,使装置的小型化变得困难。此外,在这样的具有150mm以上大小的直径的传统的反应催化剂中,工作开始后必须通过电热加热器产生自由基化反应所需的450~500℃左右的热。而且,在产生热之后,由于反应催化剂大,因而无法长时间维持该温度,必须随时通过电热加热器继续加热(追加加热)。这样,在进行追加加热的同时进行催化反应的情况下,当然难以将自由基化反应温度维持恒定,其结果是无法产生具有稳定浓度的MR气体。而且,如上述,催化剂的内部具备电热加热器,以用于反复进行随时加热来维持自由基化反应所需的温度,因此,制作成可仅更换催化剂的简易的管筒式是困难的,且还会使MR气体产生装置本身进一步增大。

【0074】而且,传统的MR气体产生装置中的反应催化剂是将例如硅藻土与金属管等无序混合而生成的,因此,无法确保充分的表面积。此外,也无法将甲醇气体通过的通路恒定地固定,使甲醇发生存在偏差(ばらつき)的不均匀的自由基化反应。于是,这也成为自由基化催化反应的温度变化的原因。

【0075】相比之下,在本实施方式的MR气体产生装置10中,如上述,催化剂管筒13由将金属薄板成形为蜂窝结构而成的自由基反应催化剂30构成。于是,由此,在增加甲醇气体与自由基反应催化剂30之间的接触表面积的同时,甲醇气体通过恒定的通路。

【0076】这样,通过将自由基反应催化剂30成形为蜂窝结构而增加与甲醇气体之间的接触表面积,可以提高催化反应的反应效率,将自由基化反应所需的催化剂管筒13的大小抑制在最小限度。具体地,能够使催化剂管筒13中的自由基反应催化剂30的直径方向的大小为50~70mm左右的大小,以该大小能够引起反应效率高的自由基化反应。于是,通过将催化剂管筒13的大小抑制在最小限度,能够形成可容易地进行交换的形态。此外,通过使甲醇气体通过恒定的通路,能够抑制自由基化反应的偏差(ばらつき)、使之恒定,抑制反应温度的变化。

【0077】此外,如上述,在传统的MR气体产生装置中的反应催化剂中,为了维持自由基化反应所需的温度,需要一边利用电热加热器对催化剂进行加热,一边进行反应。相比之下,根据本实施方式中的自由基反应催化剂30,因为成形为蜂窝结构,接触表面积增加,所以能够有效率地进行稳定的自由基化反应,即使不利用电热加热器33进行随时加热,也能够维持自由基化反应所需的指定温度,产生稳定浓度的MR气体。

【0078】具体地,仅通过在工作刚开始后的约15~20分钟利用电热加热器33加热至230~250℃左右,其后通过自由基反应催化剂30中的自反应即可升高至自由基化反应所需的约450~500℃的温度。而且,能够将该温度维持恒定,即使不继续利用电热加热器33进行随时加热,也能够产生稳定浓度的MR气体。这样,因为无需利用电热加热器33进行随时加热,所以也就无需在催化剂的内部装备电热加热器33,可以成为可容易地进行交换的管筒式的催化剂,能够实现装置的小型化。

【0079】这里,对具有蜂窝结构的催化剂管筒13的自反应中的温度维持状态进行更详细的说明。

【0080】图中虽未示出,但在传统的MR气体产生装置中,由于反应催化剂的大小大、且是由硅藻土与金属管等无序混合而形成的制品,因此难以将自由基化反应所需的温度维持恒定。此外,因为进行随时追加加热等,所以催化反应温度方面出现±20℃以上的温度变化。于是,该±20℃以上的温度变化给产生的MR气体的浓度造成大的影响,不容易产生稳定浓度的MR气体。

【0081】另一方面,如图11所示,在具备具有蜂窝结构的催化剂管筒13的本实施方式的MR气体产生装置10中,通过其反应效率的提高,仅通过装备在其一部分上的电热加热器33在工作开始后约15~20分钟左右加热至约230~250℃,其后通过自反应即可稳定地维持自由基化反应所需的约450~500℃的温度,能够实现无温度变化的自由基化反应。

【0082】此外,如图10中示例的,通过将波状形状的金属薄板35a与由金属制成的金属板35b交互叠合成形为蜂窝结构而得到自由基反应催化剂30,催化剂管筒13由自由基反应催化剂30构成。由此,能够将表面积与甲醇气体通过的通路固定为恒定,这样也可以实现没有温度变化等反应变化的自由基化反应。而且,在图11的图表所示实验中,相对于1m3的灭菌对象,灭菌设定条件为甲醇供给量3cc、空气供给量3.5L/分钟。

【0083】此外,催化反应温度的±20℃以上的温度变化还归因于甲醇气体产生装置11中的温度波动,在传统的MR气体产生装置中,其甲醇气体产生装置中产生±2℃以上的波动。另一方面,在本实施方式的MR气体产生装置10中的甲醇气体产生装置11中,如上述,由于除了构成热媒介21以外,其它构成甲醇气体产生装置11的构成要素也由恒温保持效果高的材料构成,因此能够抑制甲醇气体产生装置11中的温度波动。这样,通过使用恒温保持效果高的材料构成甲醇气体产生装置11,在120~130℃之间基本上不存在±0.5℃左右的波动的温度控制下,能够均匀地给与甲醇热量来使之气化。于是,能够抑制催化剂管筒13中催化反应温度的温度变化,产生稳定浓度的MR气体。此外,如上述,在甲醇气体产生装置11中,通过将从甲醇罐供给的甲醇喷射成雾状来进行加热气化。由此,能够在将温度维持恒定的稳定状态下产生甲醇气体,进一步抑制甲醇气体产生装置11中的温度变化,能够产生稳定浓度的MR气体。

【0084】构成该自由基反应催化剂30的蜂窝结构体可以使用铜(Cu)、铂(Pt)、镍(Ni)等各种过渡金属来成形。在本实施方式中,例如通过使用铜、将薄板铜板成形成波状形状等来形成蜂窝结构体,能够增加表面积,进行稳定的自反应。更具体地,在将薄板铜板成形为波状来增加表面积的同时,进一步通过例如与铜板交互叠合,来形成反应所需的间隙,但并不限于此。

【0085】这样,通过将铜等制成的金属薄板35a成形为波状形状等,并将金属薄板35a与铜等的金属板35b交互叠合来增加表面积,能够以自由基反应催化剂30的直径方向的长度为50~70mm左右的大小,使甲醇气体有效率地反应而产生恒定浓度的MR气体,而无需随时加热至自由基化所需的温度。此外,通过形成反应所需的间隙、并使甲醇气体恒定地通过形成的间隙,能够实现稳定的自由基化催化反应,抑制温度变化。而且,交互叠合形成蜂窝结构的波状形状的金属薄板35a与金属板35b,可以使用同一金属,也可以使用不同金属。

【0086】此外,能够实现等同于或高于传统的反应效率,能够以低廉的成本生产装置,而不必像传统那样将例如硅藻土粉末与多孔体制作辅助材料等进行混炼来生成催化剂载体,在该催化剂载体上包覆铂等金属来形成反应用催化剂。而且,能够省去混炼硅藻土粉末等的麻烦,简便地生产反应效率高的自由基反应催化剂。

【0087】本实施方式的MR气体产生装置10中,优选将如上述成形为蜂窝结构而得到的自由基反应催化剂30进行多层层叠,来形成多层结构的催化剂层31。而且,在将形成催化剂层31的自由基反应催化剂30的金属薄板35a成形为波状并作为蜂窝结构的情况下,更优选使该金属薄板35a的波状的相位错开并将自由基反应催化剂30多层层叠。

【0088】图12是用于说明适用于MR气体产生装置10的催化剂管筒13的、各自由基反应催化剂30的相位的情况的、从上部进行观察的简要示意图(图12A),以及用于说明将形成催化剂层31的各自由基反应催化剂30的波状形状的相位错开形成的情况下和未将相位错开形成的情况下、气化气体的流动的图(图12B)。如图12A所示,催化剂层31的构成中,形成各层的自由基反应催化剂30的金属薄板35a的波状的相位可以错开。而且,在图12A中,构成各层的形成蜂窝结构的薄板35a所形成的波状的相位用不同的线(实线、虚线、单点划线)表示。

【0089】这样,通过以各层的金属薄板35a的波状形状的相位错开的方式构成催化剂层31,如图12B-1所示,能够进一步增加甲醇气体与自由基反应催化剂30的接触表面积,进一步提高自由基化催化反应的反应效率。

【0090】而且,在本实施方式中,对于将自由基反应催化剂30以3层或4层层叠形成催化剂层31而得到的催化剂管筒13,以图1和图12作为示例进行了具体说明,但对于层叠的自由基反应催化剂30的数目没有特殊限制。此外,如上述,在将金属薄板35a成形为例如山状形状等来构成蜂窝结构的情况下,也优选以将其形状的相位错开的方式进行多层层叠。

【0091】此外,本实施方式的MR气体产生装置10中,如图1所示,可以在由蜂窝结构构成的催化剂层31的底部全面铺上硅藻土、二氧化硅、荒沙(荒砂)等隔热效果高的多孔质材料,来形成辐射热防止层34。

【0092】在催化剂层31中,如上述,因自反应、在近约450~500℃的温度下发生自由基化催化反应,因该反应而产生高温辐射热。此时,通过在催化剂层31的下部具备辐射热防止层34,能够防止高温辐射热与供给至催化剂层31的甲醇接触,提高安全性。此外,能够将催化剂层31中的温度保持恒定,发生稳定的高效率的催化反应。

【0093】这样,通过用具有隔热效果的材料来形成辐射热防止层34,能够抑制因催化剂管筒13的自反应而产生的热发散,将温度维持恒定。此外,可以减少辐射热对甲醇气体产生装置11的影响。

【0094】如以上详细说明的,本实施方式的MR气体产生装置10中的催化剂管筒13中,成形为波状的铜等的金属薄板35a与金属板35b一起交互组合而形成蜂窝结构体。更优选地,将由该蜂窝结构构成的自由基反应催化剂30多层堆积而形成催化剂层31。由此,能够增加与甲醇气体的接触表面积,发生高效的自由基化反应。

【0095】此外,因为会增加接触表面积、提高反应效率,所以即使将催化剂层31的直径方向的大小减小,也可以实现等同于或高于传统的反应效率,可以实现催化剂管筒13的小型化。而且,通过反应效率的提高,无需通过随时加热来维持用于自由基化的催化反应温度,而能够通过稳定的自反应将自由基化催化反应所必需的温度维持恒定。此外,由此,没有必要在催化剂的内部装备随时加热所需的电热加热器,因而能够使催化剂进一步小型化,且能够实现可容易地更换的管筒式催化剂。

【0096】此外,在催化剂管筒13中,能够由稳定的自反应引发自由基化催化反应,因而通过任意地控制来自连接于筒体12的空气供给部的空气的供给量,能够容易地变化、控制自反应引发的自由基化催化反应温度,能够容易地变化产生的MR气体的浓度。由此,仅通过变化混合在甲醇气体中的空气的供给量,即可简便地产生根据灭菌对象而定的适合浓度的MR气体,能够对各种对象进行有效率的灭菌处理。此外,这样,能够任意地产生适合浓度的MR气体,因而能够将甲醇的供给量抑制在必要最小限度,不仅可以更安全地使用装置,还可以实现对环境友好的灭菌处理。

【0097】接下来,对适用所述本实施方式的MR气体产生装置10的灭菌处理装置进行说明。

【0098】图13是简要示出适用了本实施方式的MR气体产生装置10的灭菌处理装置40的一例的示意图。如图13所示,灭菌处理装置40由甲醇罐41、MR气体产生装置10’和灭菌罐42构成,所述灭菌罐42是保持灭菌对象物、利用MR气体产生装置10’产生的MR气体实施灭菌处理的场所。

【0099】而且,该灭菌处理装置40所具备的MR气体产生装置10’由下述构成:从甲醇罐41供给甲醇、并使该甲醇气化从而产生甲醇气体的甲醇气体产生装置11’;设置在位于该甲醇气体产生装置11’上方的筒体12’,其用于在将从甲醇气体产生装置11’产生的甲醇气体与空气混合的同时、形成利用自然对流将产生的甲醇气体引导至上方的流路;以及在甲醇气体的流路上方以可拆卸的状态连接设置于筒体12’的催化剂管筒13’,其通过催化反应使甲醇气体自由基化。而且,该灭菌处理装置40所具备的MR气体产生装置10’的催化剂管筒13’由成形为波状的金属薄板与金属板交互叠合形成的蜂窝结构体构成。

【0100】根据通过由这样的蜂窝结构体构成的催化剂管筒13’制成的MR气体产生装置10’,能够有效率地使甲醇气体自由基化,稳定地产生具有恒定浓度的MR气体。

【0101】如图13中箭头所示,从MR气体产生装置10’产生的MR气体在灭菌罐42内进行循环,对灭菌对象物43进行灭菌。而且,在该灭菌罐42内,可以在灭菌罐42上部设置循环风扇44,有效率地使MR气体在灭菌罐42内循环。通过这样使MR气体在灭菌罐42内有效率地循环,能够提高MR气体的浓度,进一步提高对灭菌对象物43的灭菌效果。

【0102】此外,虽然图中未示出,但本实施方式的灭菌处理装置40可以具备排气部,所述排气部具有排气层,所述排气层像MR气体产生装置10’的催化剂管筒13’的结构那样,由金属薄板与金属板交互叠合而成形的蜂窝结构体构成。通过使装置内残留的甲醇气体通过该排气部,将其分解处理成二氧化碳和水并排气,可以实施安全性提高的灭菌处理。

【0103】此外,对于甲醇罐41没有特殊限制,可以使用一次用尽式(使いきり)甲醇罐。即,例如使用2L左右容量的甲醇罐、将该甲醇罐中收纳的甲醇全部蓄积在二次罐45中,从该二次罐45向甲醇气体产生装置11’喷雾供给甲醇。通过这样将甲醇一次用尽,能够使甲醇不残留在装置内,从而进行安全性提高的灭菌处理。此外,二次罐45也无需具备用于液面保持的装置,能够廉价地生产灭菌处理装置。

【0104】此外,通过适用所述的本实施方式的MR气体产生装置10,还可以实现下述灭菌处理装置,所述灭菌处理装置中,如上述图13中示例的灭菌处理装置40中所示那样的灭菌对象物43在灭菌处理装置40内不以静置状态被处理。即,可以将适用可小型化的本实施方式的MR气体产生装置10的灭菌处理装置静置于密闭空间,使通过自由基化催化反应产生的MR气体充满该密闭空间,从而对该空间进行灭菌。通过这样进行处理,可以对病房等室内或车内等、使用传统的MR气体产生装置的灭菌处理装置所无法实现的空间实施灭菌处理。

【0105】如以上说明的,本实施方式的MR气体产生装置10具备由将金属薄板成形为蜂窝结构而得到的自由基反应催化剂30构成的催化剂管筒13。由此,甲醇气体与催化剂之间的接触表面积增加,能够提高自由基化催化反应的效率,发生基于催化剂的稳定的自反应,产生恒定浓度的MR气体。

【0106】此外,通过利用具有蜂窝结构的自由基反应催化剂30来提高催化反应的效率,能够实现反应催化剂的小型化,成为可容易地更换的管筒式。而且,MR气体产生装置本身也可以小型化,从而扩展了被处理对象的范围。

【0107】例如,通过适用本实施方式的MR气体产生装置,能够以运送传染病患者的急救车作为灭菌对象进行处理。就使用传统的MR气体的灭菌处理装置而言,该装置本身是大型的,因此搬运困难,处理耗费时间,无法尽快地对数量有限的急救车等进行灭菌处理。然而,根据本实施方式的、适用反应效率提高且实现了反应催化剂的小型化的MR气体产生装置的灭菌处理装置,能够容易地进行搬运,容易地实施灭菌处理。

【0108】此外,根据本实施方式的MR气体产生装置10,通过变化筒体上部12a中的空气的供给量,能够容易地控制催化剂的自反应产生的自由基化反应温度,因此,能够容易地变化产生的MR气体的浓度。由此,可以根据灭菌对象变化空气的供给量,从而变化产生的MR气体的浓度,例如,在以破环病毒等的DNA为目的而暴露于MR气体中的情况下,增加空气的供给量来提高自由基化反应温度,产生浓度高的MR气体。

【0109】而且,本发明并不限于所述的实施方式,在不脱离本发明的要旨的范围内所做的设计变更也包含在本发明的范围内。

【0110】 工业实用性

【0111】根据本发明,使用将金属薄板成形为蜂窝结构而得到的自由基反应催化剂,因而能够增大催化剂部中的表面积,提高反应效率,发生将催化反应温度维持恒定的自反应,产生稳定浓度的MR气体。此外,通过催化剂部中的反应效率的提高,能够在实现催化剂部的小型化的同时,实现灭菌处理装置本身的小型化,从而提高便利性。

【说明书附图】


【0001】


图1

【0002】


图2

【0003】


图3

【0004】


图4

【0005】


图5

【0006】


图6A

【0007】


图6B

【0008】


图7A

【0009】


图7B

【0010】


图8A

【0011】


图8B

【0012】


图9

【0013】


图10

【0014】


图11

【0015】


图12A

【0016】


图12B

【0017】


图13