JP5559653B2 - オゾン滅菌装置およびオゾン滅菌処理の管理方法 - Google Patents
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Description
特許文献2に開示されたエアマット付きテントにおける殺菌、脱臭方法は、人に大きな脅威となる流行性のウィルス感染症にそのまま応用することが困難である。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、設置および撤去が容易であり、かつ滅菌時間を適切に短縮化することができるオゾン滅菌装置およびオゾンを使用して滅菌時間を適切に短縮化することができるオゾン滅菌処理の管理方法を提供することを目的とする。
前記オゾン滅菌装置は、仮設の閉鎖空間に適用することができ、その場合、前記滅菌装置は、折り畳み可能なテントを有し、前記閉鎖空間は組み立てられた前記テントにより形成される。
本発明に係るオゾン滅菌処理の管理方法は、閉鎖空間におけるオゾンによる滅菌処理をオゾン濃度と暴露時間との積であるCT値で管理する方法であって、オゾン生成開始後に繰り返し行うオゾン濃度の測定ごとにそれまでのCT値を求め、測定された最新のオゾン濃度を初期濃度とし予め求めたオゾン分解時の経過時間とオゾン濃度との関係であるオゾン分解特性に基づきオゾン生成を停止したと仮定したときの予め設定された積分時間経過までの推定CT値を求め、前記CT値と前記推定CT値との和が予め設定されたCT設定値以上となったとき、オゾン生成を停止させる。
滅菌装置1は、テント3、オゾン発生器4、コントローラ2、循環ブロワー5および陰圧維持装置からなる。
テント3は、平面視(上から見たとき)において矩形である。テント3は、いずれも膜材で形成された四方の側面11a,11b,11c,11d、床面12、屋根面13a,13b、フレーム14および循環流路15で主に形成される。
循環流路15は、四方の側面11a,11b,11c,11dの上方に一体化された矩形の噴出部21および噴出部21における矩形の1つの角(かど)からフレーム14に沿って下方に伸びた導入部22からなる。噴出部21および導入部22は筒状であって、内部が連通する。
テント3は、ポリ塩化ビニル樹脂がコーティングされたポリエステル膜で製造され、折り畳み可能である。
オゾン発生器4は、紫外線ランプおよび紫外線ランプに空気を送り込む送風機等よりなる。オゾン発生器4は、テント3の外に配置され、オゾン発生器4と循環流路15の導入部22とは、導入管26により連結される。オゾン発生器4をテント3内に配置することもできる。
筐体6は、鉄板で略直方体に形成される。筐体6は、下側にゴム足が取り付けられ、上面には、持ち運びに便利なように取っ手が取り付けられている。
筐体6の前面には、横方向の一方の側に偏って操作表示部8が設けられている。操作表示部8の反対側の端には、後述するオゾンセンサー7を着脱可能に保持するセンサー保持部31が設けられている。
操作部41は、電源スイッチ43、設定入力部44、スタートボタン45、リセットボタン46、半減期選択ダイヤル47およびブザースイッチ48で構成される。
電源スイッチ43は、コントローラ2全体の電源をオン−オフするためのスイッチである。
スタートボタン45は、押されることにより、コントローラ2に接続されたオゾン発生器4を起動させ、同時にオゾンセンサー7が検出したオゾン濃度により滅菌処理の管理を開始する。
半減期選択ダイヤル47は、滅菌処理時のCT値管理に使用するオゾンの半減期を設定するものである。半減期は、10分から40分までの5段階で選択可能であり、クリック式の半減期選択ダイヤル47で選択される。
表示部42は、オゾン濃度表示部55、経過時間表示部56、CT値表示部57、進捗度表示部58および処理完了表示部59からなる。
オゾン濃度表示部55は、オゾンセンサー7が検出したオゾン濃度を表示する。視認し易さを考慮して、表示される濃度は、制御部9において演算された一定時間間隔ごとの平均値である。経過時間表示部56は、滅菌処理が開始されてからの経過時間を表示する。CT値表示部57は、経過時間表示部56に表示される経過時間におけるCT値(CT値については後述する)を表示する。
制御部9は、図4を参照して、入出力部61、演算部62および記憶部63からなる。入出力部61は、操作部41、表示部42およびオゾンセンサー7との情報の受け渡し、ならびに接続するオゾン発生器4および循環ブロワー5の電源のオンオフ等を行う。入出力部61は、例えば、オゾンセンサー7からのオゾン濃度に応じたアナログ出力を、演算部62が処理可能なデジタルデータに変換するA/D変換器、およびオゾン発生器および外部警報装置等の電源のオンオフを行うデジタルリレーを備える。
オゾン発生器4およびコントローラ2は、いずれもコンパクトに製作可能であり、設置および撤去が容易である。
循環ブロワー5は、シロッコファン送風機である。循環ブロワー5は、吐出側が循環流路15の導入部22に連結可能である。循環ブロワー5は、吸入側が開放され、テント3の内部に配置される。
滅菌装置1は、テント3、オゾン発生器4、コントローラ2、循環ブロワー5および陰圧維持装置を容易に分解および一体化可能に設計される。滅菌装置1は、分解された状態で滅菌処理を要する場所まで運搬され、その場所で一体化される。
コントローラ2がテント3内に持ち込まれ、コネクタ32にAC100V電源からの電源コードが接続される。オゾンセンサー7は、センサー保持部31から取り外されて、テント3内における滅菌対象物の近くに設置される。オゾンセンサー7を保持したコントローラ2を滅菌対象物の近くに配置してもよい。
オゾン発生器4がテント3外に配置され、その電源コードがコントローラ2のコネクタ33に接続される。また、オゾン発生器4は、コントローラ2(のオゾン発生器制御出力用のコネクタ35)と信号ケーブルにより接続される。
図5はコントローラ2の動作を示すフローチャート、図6は進捗度表示処理のフローチャートである。
テント3内には、滅菌対象物が搬入され、また防護服を装着したままで有害菌に汚染された区域で活動した救急隊員、介護者等が収容されて、出入口16が面ファスナー18,18により閉じられる。
滅菌処理は、操作部41のスタートボタン45が押されることにより開始される。滅菌対象物が物のみの場合には、スタートボタン45を押した作業者は、テント3内から速やかに退出する。
演算部62は、オゾンセンサー7からの出力を入出力部61がデジタル化したデータ(オゾン濃度)を繰り返し読み込み、それを積算するとともに読み込み回数を記憶部63に記憶する。演算部62は、予めサンプリング間隔として記憶された時間Te(分)が経過する(Ts≧Te)と(S3)、記憶部63からオゾン濃度の積算値および積算回数を読み出し、その間のオゾン濃度(平均オゾン濃度)Coを算出する(S4)。
なお、CT値Sctに加算する値として、サンプリング間隔として設定された時間Te(分)と平均オゾン濃度Co(ppm)との積を用いてもよい。演算部62(CPU)の処理速度を考慮すると、タイマーによる実際のサンプリング間隔Ts(分)を用いて積算した場合との差は無視できる程度に小さいからである。
図6を参照して、演算部62は、CT値Sctにタイマーによるサンプリング間隔Tsとサンプリングされたオゾン濃度Coとの積が加算されると、加算されたCT値Sctは、CT設定値Ectの20%、40%、60%および80%の数値と比較される(S5)。この比較の結果、CT値Sctが20%以上となったとき進捗度表示部58の20%に対応する表示灯を点灯させる(S21)。CT値Sctが40%以上となったときは、40%に対応する表示灯を点灯させ(S22)、60%以上、80%以上となったときも同様にそれぞれ対応する表示灯を点灯させる(S23,S24)。
オゾン発生器4を停止させてもCT値が最終的にCT設定値を上回るかどうかの推定は、次のようにして行う。
C=Ci×(1/2)t/T ・・・ (1)
(1)式におけるtは経過時間である。
図8は滅菌装置1のテント3内におけるオゾン濃度変化を示す図である。
図8から、滅菌装置1のテント3内においてオゾン濃度の減少(分解)が(1)式で略表せることがわかる。
Act≒f(Δt)×Δt+f(2Δt)×Δt+・・・
・・・・+f(nΔt)×Δt ・・・ (2)
ここで、Δtは微小時間、f(t)=Ci×(1/2)t/T 、nΔt=t であり、Actは、オゾン発生器4の停止時をゼロとした近似計算されたCT値である。
記憶部63から積分時間Htおよび繰り返し回数nが読み出され、微小時間Dt(Δt)が計算される(S31)。積分時間Htは、半減期選択ダイヤル47で選択された半減期、半減期の2倍または半減期の4倍の数値が用いられる。積分時間Htを、半減期とは別に記憶部63に予め記憶させておいてもよい。繰り返し回数nは、20〜50が選択されるがその数は任意である。(2)式に代えて積分の台形公式を利用してもよい。
続いて最初の積算値Stが求められ、積算時間Stにおけるオゾン濃度((1)式でt=Stとした値)と微小時間Dtとから最初のCT値が(2)式により求められて、近似積分値Actに加算される(S32)。
微小時間の積算値Stと積分時間Htとの比較で、積算値Stが積分時間Htと等しいか大きくなったとき(桁落ちによりn+1回ループが繰り返される場合を想定)(S33でYES)、オゾン発生器4の起動後に実際に計測されたCT値Sctに近似積分値Actが加算されてCT予測値Pctが求められる(S34)。
さて、図5に戻って、現時点でオゾン発生器4を停止させた場合にCT値Sctが最終的にCT設定値を上回るかどうかについて、得られたCT予測値PctがCT設定値Ectと比較される(S8)。
CT予測値PctがCT設定値Ectよりも小さいとき(S8でYES)、コントローラ2はオゾン発生器4を停止させ、オゾン発生器4の稼働に関するフラグOfをリセット(Of=0)する(S9)。
図9は上記方法による滅菌処理におけるオゾン濃度の変化例を示す図である。図9における積分時間Htは半減期Tの2倍である。
一方、図9において実線よりもオゾン濃度Coの上昇速度が遅い破線で示されるオゾン濃度変化では、実線に比べてオゾン濃度増加過程における同一オゾン濃度に達したときのCT値Sctが大きい。例えば、(A−d−eで囲まれる面積)>(A−a−bで囲まれる面積)である。そのため、オゾン濃度Coの上昇速度が遅い破線で示されるオゾン濃度変化では、オゾン発生器4を停止させたときのオゾン濃度Coが低くその後の近似積分値Actが小さくても、実測されたCT値Sctとの和であるCT予測値PctがCT設定値Ect以上になる。
コントローラ2およびオゾン発生器4の組合せは、上記したテント3での使用の他、仮設プレハブ小屋、住宅の1部屋、滅菌専用に設けられた空間に設置しても、図5および図7に示される方法により滅菌処理を行うことができ、その場合であってもオゾン発生器4の適切な稼働を実現することができる。
分解触媒装置10は、滅菌装置1によるオゾン滅菌処理において、CT値SctがCT設定値Ect以上となった後に(図5のS10でYES)、テント3内のオゾンを分解するために使用される。
ベース71は、触媒保持装置72および駆動装置74をその上に保持し分解触媒装置10を一体として機能させるためのものである。ベース71は、平面視(図10を上から見たとき)で長方形であり、金属の平板の2長辺を内側に折り曲げて製作される。
触媒保持装置72は、第1側板75、第2側板76および触媒保持部77等からなる。
第2側板76は、孔83を有しない点、および軸受92,92が異なる対角の位置に設けられた点を除き、全体として第1側板75と同一の形状である。
第1側板75、触媒保持部77および第2側板76は、この順に並べられ、各軸受92,92とナット93とにボールねじのネジ軸91を貫通させ、各丸孔とガイド86とには丸棒であるガイドバー94を貫通させて、第1側板75および第2側板の底部82a,82bがベース71に固定されている。ネジ軸91,91およびガイドバー94,94は、互いに並行である。ガイド86は、ガイドバー94を嵌め入れてガイドバー94と相対的に摺動する。触媒保持部77は、2本のネジ軸91が同一方向に同一程度回転することにより、第1側板75(の本体81a)と並行状態を保ちながら、第1側板75に接近しまたは遠ざかる。この関係は第2側板76も同じである。
モーター95は、正逆回転可能な直流モーターが使用される。モーター95はベース71に固定されている。
2つの1次プーリー96,96は同一のものであり、モーター95の駆動軸に取り付けられている。
1次プーリー96と2次プーリー97とはそれぞれベルト99で連結される。
リミットスイッチ98,98は、第1側板75および第2側板76それぞれの触媒保持部77側の面の下方に取り付けられる。リミットスイッチ98,98は、触媒保持部77の下端に取り付けられた作動板87に押圧されることにより動作する。
図10を参照して、分解触媒装置10は、連通管27によりブロワー連結部84(孔83)が循環ブロワー5の吸入側に連結される。
なお、図10における符合28はオゾン導入管である。オゾン発生器4で生成したオゾンを循環ブロワー5の吐出側の流路の流れ軸方向に供給することにより、アスピレーターにおける吸い込み効果(静圧)と同様に円滑にオゾンを吐出流に合流させることができる。
滅菌装置1は、オゾン発生器4のオゾン吐出側が循環ブロワー5のオゾン導入管28に連結される。分解触媒装置10のリミットスイッチ98,98からの出力ケーブルはコントローラ2のオゾン分解装置入力用のコネクタ36に接続され、分解触媒装置10のモーター95の電源コードがコントローラ2のオゾン分解装置電源用のコネクタ37に接続される。
分解触媒装置10が接続されたコントローラ2の動作は、図5に示される分解触媒装置10に接続されないコントローラ2の動作と、測定されたCT値SctとCT設定値Ectとの比較処理まで(S1〜S10)同じである。
ここで、オゾン発生器4の起動は、分解触媒装置10における触媒保持部77が第2側板76側の移動端に位置することが条件となる。コントローラ2のスタートボタン45が押されたときに、第2側板76に固定されたリミットスイッチ98からの信号がない場合、コントローラ2はモーター95を逆回転させて触媒保持部77を第2側板76側の移動端に移動させる。触媒保持部77が第2側板76側の移動端に位置するとき、循環ブロワー5は、触媒ユニットCUを通過しない空気を吸引し吐出する。
コントローラ2、オゾン発生器4、循環ブロワー5および分解触媒装置10の組合せによる滅菌処理では、オゾン濃度の増加状況に応じてオゾン発生器4の停止時期を柔軟に決定することができることに加え、CT値SctがCT設定値Ectに達した後速やかにテント3内のオゾン濃度を低下させることができる。そのため、滅菌処理のサイクルタイムを短縮することができ、一定時間でより多くの滅菌対象物を滅菌処理することができる。
図15は他の滅菌装置1Bの概略図である。
滅菌装置1Bは、テント3、オゾン発生器4B、コントローラ2B、循環ブロワー5および陰圧維持装置からなる。滅菌装置1Bにおけるテント3,循環ブロワー5および陰圧維持装置は、滅菌装置1におけるものと同じであり、図15において図1と同じ符合を付しその説明を省略する。
コントローラ2Bは、警報器のための電源コネクタを有し、滅菌処理時には、この電源コネクタにテント3の外部に配置させたパトライト(登録商標)19の電源コードが接続される。
コントローラ2,2B、オゾン発生器4,4B、循環ブロワー5および分解触媒装置10は、テント3以外の閉鎖空間、例えば、専用に設置された滅菌室、仮設小屋、民家の部屋およびコンテナ等に適用して、上記したと同様に滅菌処理を行うことができる。循環ブロワー5の使用が困難な環境では、滅菌空間の空気を撹拌する手段、例えば扇風機等を使用してもよい。
上述の実施形態において、コントローラ2,2B、オゾン発生器4,4B、循環ブロワー5および分解触媒装置10およびこれらの各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
2,2B コントローラ
3 テント
4,4B オゾン発生器
5 循環ブロワー
7 オゾンセンサー
21 噴出部(循環流路)
23 噴出口
Co オゾン濃度
CU 触媒ユニット(オゾン分解触媒)
Ect CT設定値
Ht 積分時間
Act 近似積分値(CT近似値)
Sct CT値
Claims (5)
- 閉鎖空間にオゾンガスを送り出すオゾン発生器と、
前記閉鎖空間における空気中のオゾン濃度を検出するオゾンセンサーと、
予め求めたオゾン分解時の経過時間とオゾン濃度との関係であるオゾン分解特性、滅菌処理の終了を判断するためのCT設定値、および積分時間を記憶可能なコントローラと、を有し、
前記コントローラは、
前記オゾンセンサーが検出するオゾン濃度を入力してCT値を算出する手段と、
最新のオゾン濃度、前記オゾン分解特性および前記積分時間に基づいて前記オゾン発生器が停止した場合に停止後から前記積分時間が経過するまでのCT近似値を算出する手段と、
前記CT値および前記CT近似値の和が前記CT設定値以上のとき前記オゾン発生器を停止させる手段と、を有する
ことを特徴とするオゾン滅菌装置。 - 前記閉鎖空間内のオゾンの濃度分布を減少させるための循環ブロワーと、
オゾンを分解させるためのオゾン分解触媒と、
前記CT値および前記CT近似値の和が前記CT設定値以上のとき前記循環ブロワーの吸気流路または吐出流路に前記オゾン分解触媒を含ませる手段と、を有する
請求項1に記載のオゾン滅菌装置。 - 折り畳み可能なテントを有し、
前記閉鎖空間は組み立てられた前記テントにより形成される
請求項1または請求項2に記載のオゾン滅菌装置。 - 折り畳み可能なテントを有し、
前記閉鎖空間は組み立てられた前記テントにより形成され、
前記テントは、組み立てられたとき内部の上方を略水平に囲む筒状の循環流路を備え、
前記循環流路には100以上の噴出口が設けられ、
前記循環流路は空気とともに前記オゾン発生器からのオゾンガスを前記閉鎖空間内に送り出す循環ブロワーの吐出側に連通可能に形成された
請求項1に記載のオゾン滅菌装置。 - 閉鎖空間におけるオゾンによる滅菌処理をオゾン濃度と暴露時間との積であるCT値で管理する方法であって、
オゾン生成開始後に繰り返し行うオゾン濃度の測定ごとにそれまでのCT値を求め、
測定された最新のオゾン濃度を初期濃度とし予め求めたオゾン分解時の経過時間とオゾン濃度との関係であるオゾン分解特性に基づきオゾン生成を停止したと仮定したときの予め設定された積分時間経過までのCT近似値を求め、
前記CT値と前記CT近似値との和が予め設定されたCT設定値以上となったとき、オゾン生成を停止させる
ことを特徴とするオゾン滅菌処理の管理方法。
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