JP2020099811A - 無菌液化ガス製造装置、無菌液化ガスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2016年6月24日に日本に出願された特願2016−125997号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献1は、液体窒素充填装置内を高温ガスで加熱殺菌し装置の無菌性を維持する方法を提案している。
特許文献2には、極低温耐性を有する材質のフィルタを用いて液体窒素を無菌化することが記載されている。
特許文献3には、無菌化したガスを冷却して液化することおよび、配管等を蒸気によって滅菌することが記載されている。
前記液化ガス貯留タンク内を加圧して前記液化ガス貯留タンク内から前記加熱滅菌により生じた水分を排出するとともに前記液化ガスを外部に供給する排出配管と、
を有し、
前記供給配管と前記排出配管と前記冷却装置とが、前記液化ガス貯留タンクの上部を貫通し、
前記液化ガス貯留タンクの底部には、前記加熱滅菌により生じた水分が貯溜可能な貯溜凹部が設けられ、
前記排出配管の先端が前記貯溜凹部の付近に位置しており、
前記滅菌装置と前記乾燥装置とが、前記滅菌フィルタよりも上流側に位置する前記供給配管に接続される。
本発明の一態様に係る無菌液化ガス製造装置においては、前記乾燥装置が、前記滅菌領域に100℃以上の高温不活性ガスを供給して前記滅菌領域の乾燥を行ってもよい。
本発明の一態様に係る無菌液化ガス製造装置においては、前記滅菌装置と前記乾燥装置とが、前記滅菌フィルタよりも上流側に位置する前記供給配管に接続されてもよい。
本発明の一態様に係る無菌液化ガス製造装置においては、前記冷却装置は、冷凍機を含んでもよい。
本発明の一態様に係る無菌液化ガス製造装置においては、前記排出配管の下流側で前記液化ガス貯留タンクの外部位置に設けた弁と、前記液化ガス貯留タンクの内圧を測定する圧力検出装置と、を備えてもよい。
本発明の一態様に係る無菌液化ガスの製造方法においては、原料ガスから減菌された無菌液化ガスを製造する方法であって、
上記のいずれか一項に記載の無菌液化ガス製造装置を用い、
前記減菌領域を前記滅菌装置からの高温飽和水蒸気により加熱減菌する滅菌工程と、
前記排出配管を介して前記加熱減菌により生じた水分を除去して前記減菌領域を乾燥させる乾燥工程および水分排出工程と、
前記原料ガス供給装置から前記滅菌フィルタを介して原料ガスを前記液化ガス貯留タンクに供給する原料ガス供給工程と、
前記冷却装置により前記液化ガス貯留タンクの内部を冷却して原料ガスを液化する液化冷却工程と、
を備えている。
本発明の一態様に係る無菌液化ガスの製造方法においては、原料ガスから減菌された無菌液化ガスを製造する方法であって、
上記の無菌液化ガス製造装置を用い、
前記減菌領域を前記滅菌装置からの高温飽和水蒸気により加熱減菌する滅菌工程と、
前記排出配管を介して前記加熱減菌により生じた水分を除去して前記減菌領域を乾燥させる乾燥工程および水分排出工程と、
前記原料ガス供給装置から前記滅菌フィルタを介して原料ガスを前記液化ガス貯留タンクに供給する原料ガス供給工程と、
前記冷却装置により前記液化ガス貯留タンクの内部を冷却して原料ガスを液化する液化冷却工程と、
を備え、
前記弁と前記圧力検出装置とを連動させて、前記液化ガス貯留タンクの内圧調整を行ってもよい。
具体的には、無菌性保証レベル(sterility assurance level:SAL)を満たすことを意味し、SAL≦10−6(滅菌操作後、被滅菌物に微生物の生存する確率が100万分の1以下であること)を意味する。
また、液化ガスとは、−50℃未満の標準沸点を有するガスであり、例えば、窒素、酸素、液体空気およびアルゴンを挙げることができる。
ここで、乾燥装置が滅菌領域に供給する高温不活性ガスとしては、窒素ガスを採用することができる。なお、液化ガス製造時の原料ガス供給装置からの供給流量に比べて、乾燥処理におけるガス供給流量は大きく設定されることが乾燥処理の短時間化のために好ましい。
なお、本発明の一態様の無菌液化ガス製造装置において、液化ガスが接触する表面、あるいは、滅菌領域の内表面は、サニタリ規格を満たした状態とされている。これにより、製造された液化ガスにおける無菌状態を保証することが可能となる。
ここで、サニタリ規格とは、食品、酪農、醸造、飲料、製菓、水産、医薬、化粧品、化学工業品、清涼飲料、ビール、酒、食肉加工、化学薬品液、半導体等の製造に用いられる規格を意味する。
図1は、本実施形態における無菌液化ガス製造装置を示す模式断面図であり、図において、符号10は、無菌液化ガス製造装置である。
液化ガス貯留タンク11には、図1に示すように、上端となる蓋部11aを貫通して供給配管14と排出配管18と冷却装置13とが設けられている。液化ガス貯留タンク11の底部11bは、底部11bと側壁11cとの間の接続位置から底部11bの中心に向かってなだらかに下降する傾斜が形成されている。底部11bの中央には凹みが形成されており、凹みが貯溜凹部19を形成している。なお、底部11bは、例えば、球面を切り取った曲面状に形成されており、液化ガス貯留タンク11と外部との間に圧力差が生じた場合に、液化ガス貯留タンク11の強度が維持可能とされている。
本実施形態の原料ガス供給装置12としては、吸着剤を利用した窒素発生装置(PSA)を有しており、空気から効率よく酸素と窒素を分離し、99.99%までの窒素ガスを液化ガス貯留タンク11に供給可能である。なお、原料ガスを液化ガス貯留タンク11に供給可能であれば、原料ガス供給装置12の構成は、上記構成に限定されない。
なお、水冷部13cを設けないでコンプレッサ13bにより直接外部に廃熱する構成(空冷)を採用することもできる。液化ガス貯留タンク11の内部に突出した冷却部13aは、その表面がサニタリ仕様を満たすように構成されている。
滅菌フィルタ15、この滅菌フィルタ15よりも下流側に位置する供給配管14、液化ガス貯留タンク11の内部、排出配管18は、製造される液化ガスを無菌状態とするために、液化ガス製造時には滅菌された状態を維持する滅菌領域Sとされている。
滅菌フィルタ15としては、例えば、PALL社製の気体滅菌用疎水性PTFEメンブレンフィルターを採用することができる。
弁14bを開とし、弁14a,弁14cを閉とし、滅菌装置16により高温飽和水蒸気を供給することで、滅菌フィルタ15よりも下流部分となる滅菌領域Sを加熱滅菌することが可能となる。
排出配管18の上流側端部は、貯溜凹部19の最低位置となる中央部分に対してほぼ接触するように配置されている。排出配管18は、この貯溜凹部19に溜まった加熱滅菌により生じた水分(熱水)を外部に排出可能なドレーンとして構成されている。
弁18bの下流には、滅菌装置16から高温飽和水蒸気が供給された際に、弁18bから排出された蒸気を冷却する図示しない冷却装置が設けられることもできる。
これら装置(圧力検出装置、温度検出装置、ヒータ、ダイヤフラム、安全弁)のうち、液化ガス貯留タンク11の外部へと連絡する必要がある装置は、いずれも液化ガス貯留タンク11の上端となる蓋部11aを貫通するように配置される。
図2は、本実施形態の無菌液化ガス製造装置における液化ガス製造工程を示すフローチャートである。
滅菌工程S1においては、まず、弁14aと弁14cとを閉状態として、弁14bを開状態とし、冷却装置13を停止状態とし、原料ガス供給装置12を停止状態とし、弁18aを開状態とし、弁18bを開状態とし、取出口18cを開状態とする。
このとき、図示しないヒータにより液化ガス貯留タンク11の内部を加熱することや、図示しないダイヤフラムにより液化ガス貯留タンク11の内部を加圧することも可能である。
このとき、図示しないヒータにより液化ガス貯留タンク11の内部を加熱することや、図示しないダイヤフラムにより液化ガス貯留タンク11の内部を加圧することも可能である。
乾燥装置17から供給された高温不活性ガスは、無菌状態となっている滅菌フィルタ15を通過することによって、菌を死滅させた無菌状態で滅菌領域S内に供給される。
このとき、図示しないヒータにより液化ガス貯留タンク11の内部を加熱することや、図示しないダイヤフラムにより液化ガス貯留タンク11の内部を加圧することも可能である。
なお、本実施形態では、乾燥工程S2と水分排出工程S3とは、便宜上、別々の工程として述べたが、同時に行う工程とすることも可能である。
このとき、原料ガス供給装置12から供給された原料ガスは、滅菌フィルタ15を介して供給配管14を流れて液化ガス貯留タンク11に流入するが、原料ガスが流入する範囲は、滅菌フィルタ15よりも下流側に位置する滅菌領域Sである。滅菌装置16による滅菌処理が全て完了しているので、滅菌フィルタ15よりも下流の滅菌領域Sとなる部分は、無菌状態を維持することができる。
液化された原料ガスは液化ガス貯留タンク11の内部に貯留される。
液化ガス貯留タンク11に貯留された無菌液化ガスは、必要に応じて、液化ガス貯留タンク11内を加圧して取出口18cから外部に供給することが可能となる。
同時に、ガスの流れを一方向にして菌が入り込まないようにするため、液化ガス貯留タンク11内は大気圧+αになるよう原料ガス供給装置12による原料ガス供給を調整する。
さらに、原料ガスが供給されず液体が液化ガス貯留タンク11内に保管されている場合は、入熱による原料ガスの蒸発で液化ガス貯留タンク11内の圧力が上がる。このため、図示しない圧力検出装置と弁18bとを連動させることによって、液化ガス貯留タンク11の内圧を設定値まで下げるように制御されている。また、安全弁は通常は作動させない。
また、排出配管18が貯溜凹部19に接するように配置されていることによって、製造された液化ガス中に異物があった場合でも、異物が貯溜凹部19に溜まる形態である場合には、この異物を外部に排出することができる。
11…液化ガス貯留タンク
12…原料ガス供給装置
13…冷却装置(機械式冷凍機システム)
13a…冷却部
13b…コンプレッサ
13c…水冷部
14…供給配管
14a,14b,14c…弁
15…滅菌フィルタ
16…滅菌装置
17…乾燥装置
18…排出配管
18a,18b…弁
18c…取出口
19…貯溜凹部
S…滅菌領域
液化ガス貯留タンクと、前記液化ガス貯留タンクに原料ガスを供給する原料ガス供給装置と、前記液化ガス貯留タンク内を冷却して前記原料ガスを液化する冷却装置と、前記原料ガス供給装置と前記液化ガス貯留タンクとを接続する供給配管と、前記供給配管に設けられる滅菌フィルタと、前記滅菌フィルタよりも下流部分に位置する滅菌領域を121℃以上に設定される高温飽和水蒸気により加熱滅菌する滅菌装置と、前記加熱滅菌により生じた水分を除去して前記滅菌領域を乾燥させる乾燥装置と、前記液化ガス貯留タンク内を加圧して前記液化ガス貯留タンク内から前記加熱滅菌により生じた水分を排出するとともに前記液化ガスを外部に供給する排出配管と、を有し、
前記液化ガス貯留タンクの底部には、前記加熱滅菌により生じた水分が貯溜可能な貯溜凹部が設けられ、前記排出配管の先端が前記貯溜凹部の付近に位置しており、前記滅菌装置と前記乾燥装置とが、前記滅菌フィルタよりも上流側に位置する前記供給配管に接続される無菌液化ガス製造装置を用い、
前記減菌領域を前記滅菌装置からの高温飽和水蒸気により加熱減菌する滅菌工程と、
前記排出配管を介して前記加熱減菌により生じた水分を除去して前記減菌領域を乾燥させる乾燥工程および水分排出工程と、
前記原料ガス供給装置から前記滅菌フィルタを介して原料ガスを前記液化ガス貯留タンクに供給する原料ガス供給工程と、
前記冷却装置により前記液化ガス貯留タンクの内部を冷却して原料ガスを液化する液化冷却工程と、
を備え、
前記液化冷却工程において、冷凍機を含む前記冷却装置によって原料ガスを液化する。
本発明は、前記乾燥工程において、前記滅菌領域に100℃以上の高温不活性ガスを供給して前記滅菌領域の乾燥を行うことができる。
本発明は、前記液化冷却工程において、冷凍機を含む前記冷却装置によって原料ガスを液化することができる。
本発明は、前記減菌領域を前記滅菌装置からの高温飽和水蒸気により加熱減菌する滅菌工程と、
前記排出配管を介して前記加熱減菌により生じた水分を除去して前記減菌領域を乾燥させる乾燥工程および水分排出工程と、
前記原料ガス供給装置から前記滅菌フィルタを介して原料ガスを前記液化ガス貯留タンクに供給する原料ガス供給工程と、
前記冷却装置により前記液化ガス貯留タンクの内部を冷却して原料ガスを液化する液化冷却工程と、
を備え、
前記液化冷却工程において、冷凍機を含む前記冷却装置によって原料ガスを液化するとともに、
前記無菌液化ガス製造装置が、前記排出配管の下流側で前記液化ガス貯留タンクの外部位置に設けた弁と、前記液化ガス貯留タンクの内圧を測定する圧力検出装置と、を備え、
前記弁と前記圧力検出装置とを連動させて、前記液化ガス貯留タンクの内圧調整を行うことができる。
本発明の一態様に係る無菌液化ガス製造装置は、液化ガス貯留タンクと、前記液化ガス貯留タンクに原料ガスを供給する原料ガス供給装置と、前記液化ガス貯留タンク内を冷却して前記原料ガスを液化する冷却装置と、前記原料ガス供給装置と前記液化ガス貯留タンクとを接続する供給配管と、前記供給配管に設けられる滅菌フィルタと、前記滅菌フィルタよりも下流部分に位置する滅菌領域を121℃以上に設定される高温飽和水蒸気により加熱滅菌する滅菌装置と、前記加熱滅菌により生じた水分を除去して前記滅菌領域を乾燥させる乾燥装置と、
前記液化ガス貯留タンク内を加圧して前記液化ガス貯留タンク内から前記加熱滅菌により生じた水分を排出するとともに前記液化ガスを外部に供給する排出配管と、
を有し、
前記供給配管と前記排出配管と前記冷却装置とが、前記液化ガス貯留タンクの上部を貫通し、
前記液化ガス貯留タンクの底部には、前記加熱滅菌により生じた水分が貯溜可能な貯溜凹部が設けられ、
前記排出配管の先端が前記貯溜凹部の付近に位置しており、
前記滅菌装置と前記乾燥装置とが、前記滅菌フィルタよりも上流側に位置する前記供給配管に接続される。
本発明の一態様に係る無菌液化ガス製造装置においては、前記乾燥装置が、前記滅菌領域に100℃以上の高温不活性ガスを供給して前記滅菌領域の乾燥を行ってもよい。
本発明の一態様に係る無菌液化ガス製造装置においては、前記滅菌装置と前記乾燥装置とが、前記滅菌フィルタよりも上流側に位置する前記供給配管に接続されてもよい。
本発明の一態様に係る無菌液化ガス製造装置においては、前記冷却装置は、冷凍機を含んでもよい。
本発明の一態様に係る無菌液化ガス製造装置においては、前記排出配管の下流側で前記液化ガス貯留タンクの外部位置に設けた弁と、前記液化ガス貯留タンクの内圧を測定する圧力検出装置と、を備えてもよい。
本発明の一態様に係る無菌液化ガスの製造方法においては、原料ガスから減菌された無菌液化ガスを製造する方法であって、
上記のいずれか一項に記載の無菌液化ガス製造装置を用い、
前記減菌領域を前記滅菌装置からの高温飽和水蒸気により加熱減菌する滅菌工程と、
前記排出配管を介して前記加熱減菌により生じた水分を除去して前記減菌領域を乾燥させる乾燥工程および水分排出工程と、
前記原料ガス供給装置から前記滅菌フィルタを介して原料ガスを前記液化ガス貯留タンクに供給する原料ガス供給工程と、
前記冷却装置により前記液化ガス貯留タンクの内部を冷却して原料ガスを液化する液化冷却工程と、
を備えている。
本発明の一態様に係る無菌液化ガスの製造方法においては、原料ガスから減菌された無菌液化ガスを製造する方法であって、
上記の無菌液化ガス製造装置を用い、
前記減菌領域を前記滅菌装置からの高温飽和水蒸気により加熱減菌する滅菌工程と、
前記排出配管を介して前記加熱減菌により生じた水分を除去して前記減菌領域を乾燥させる乾燥工程および水分排出工程と、
前記原料ガス供給装置から前記滅菌フィルタを介して原料ガスを前記液化ガス貯留タンクに供給する原料ガス供給工程と、
前記冷却装置により前記液化ガス貯留タンクの内部を冷却して原料ガスを液化する液化冷却工程と、
を備え、
前記弁と前記圧力検出装置とを連動させて、前記液化ガス貯留タンクの内圧調整を行ってもよい。
Claims (6)
- 液化ガス貯留タンクと、
前記液化ガス貯留タンクに原料ガスを供給する原料ガス供給装置と、
前記液化ガス貯留タンク内を冷却して前記原料ガスを液化する冷却装置と、
前記原料ガス供給装置と前記液化ガス貯留タンクとを接続する供給配管と、
前記供給配管に設けられる滅菌フィルタと、
前記滅菌フィルタよりも下流部分に位置する滅菌領域を121℃以上に設定される高温飽和水蒸気により加熱滅菌する滅菌装置と、
前記加熱滅菌により生じた水分を除去して前記滅菌領域を乾燥させる乾燥装置と、
前記液化ガス貯留タンク内を加圧して前記液化ガス貯留タンク内から前記加熱滅菌により生じた水分を排出するとともに前記液化ガスを外部に供給する排出配管と、
を有し、
前記供給配管と前記排出配管と前記冷却装置とが、前記液化ガス貯留タンクの上部を貫通し、
前記液化ガス貯留タンクの底部には、前記加熱滅菌により生じた水分が貯溜可能な貯溜凹部が設けられ、
前記排出配管の先端が前記貯溜凹部の付近に位置しており、
前記滅菌装置と前記乾燥装置とが、前記滅菌フィルタよりも上流側に位置する前記供給配管に接続される
無菌液化ガス製造装置。 - 前記乾燥装置が、前記滅菌領域に100℃以上の高温不活性ガスを供給して前記滅菌領域の乾燥を行う請求項1に記載の無菌液化ガス製造装置。
- 前記冷却装置は、冷凍機を含む請求項1又は請求項2に記載の無菌液化ガス製造装置。
- 前記排出配管の下流側で前記液化ガス貯留タンクの外部位置に設けた弁と、前記液化ガス貯留タンクの内圧を測定する圧力検出装置と、を備える請求項1から請求項3いずれか一項に記載の無菌液化ガス製造装置。
- 原料ガスから減菌された無菌液化ガスを製造する方法であって、
請求項1から3のいずれか一項に記載の無菌液化ガス製造装置を用い、
前記減菌領域を前記滅菌装置からの高温飽和水蒸気により加熱減菌する滅菌工程と、
前記排出配管を介して前記加熱減菌により生じた水分を除去して前記減菌領域を乾燥させる乾燥工程および水分排出工程と、
前記原料ガス供給装置から前記滅菌フィルタを介して原料ガスを前記液化ガス貯留タンクに供給する原料ガス供給工程と、
前記冷却装置により前記液化ガス貯留タンクの内部を冷却して原料ガスを液化する液化冷却工程と、
を備えた、
無菌液化ガスの製造方法。 - 原料ガスから減菌された無菌液化ガスを製造する方法であって、
請求項4に記載の無菌液化ガス製造装置を用い、
前記減菌領域を前記滅菌装置からの高温飽和水蒸気により加熱減菌する滅菌工程と、
前記排出配管を介して前記加熱減菌により生じた水分を除去して前記減菌領域を乾燥させる乾燥工程および水分排出工程と、
前記原料ガス供給装置から前記滅菌フィルタを介して原料ガスを前記液化ガス貯留タンクに供給する原料ガス供給工程と、
前記冷却装置により前記液化ガス貯留タンクの内部を冷却して原料ガスを液化する液化冷却工程と、
を備え、
前記弁と前記圧力検出装置とを連動させて、前記液化ガス貯留タンクの内圧調整を行う
無菌液化ガスの製造方法。
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