滅菌氣體產生裝置、適用于該滅菌氣體產生裝置的催化劑管筒、以及滅菌處理裝置的制作方法

專利名稱：滅菌氣體產生裝置、適用于該滅菌氣體產生裝置的催化劑管筒、以及滅菌處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及適用于滅菌處理裝置(利用甲醇的催化反應產生的自由基性甲醇自由基氣體(以下也稱“MR氣體”)對對象物進行滅菌)的滅菌氣體產生裝置、可更換式地設置于該滅菌氣體產生裝置的催化劑管筒、以及滅菌處理裝置。本申請要求2008年8月四日于日本提出的日本專利申請號2008-2216 的優先權，該申請通過引用并入本申請中。
背景技術：
利用甲醇的催化反應產生的自由基性(甲醇自由基:MR)氣體的滅菌和/或滅菌系統，屬于脫氫滅菌，其與目前為止普遍作為用于醫療器具等的滅菌的氣體的環氧乙烷氣體(EOG)、臭氧等的氧化滅菌不同，是一種可引起DNA滅活的新的滅菌技術。此外，已經確認其沒有殘留性、腐蝕性，現在在眾多領域引人注目。MR氣體是指由甲醇通過催化劑產生的具有強力滅菌和/或滅菌效果的自由基氣體，該氣體的滲透性高，即使在大氣壓下也能夠對被滅菌物的內部進行滅菌。該氣體具有不導致金屬腐蝕或塑料劣化、不挑剔被滅菌物的材料、不殘留于被滅菌物等的優良特質，具有高安全性。而且，MR氣體不僅在病毒、DNA污染對策方面是有效的，而且還具有有毒氣體的無毒化(滅活)效果，此外，對于使用半導體的通訊設備等電氣、電子制品或PC系統等，即使在通電狀態下也能夠使用該氣體進行滅菌。在傳統的MR氣體滅菌裝置中，首先利用氣化用加熱器使儲藏在甲醇罐中的甲醇氣化成甲醇氣體。然后，對于生成的甲醇氣體，在設置于氣化用加熱器上方的催化劑部，通過加熱器對催化劑部進行加熱，同時使之反應，從而產生MR氣體(參照例如專利文獻1)。專利文獻1 日本特開2005-130993號公報

發明內容
發明所要解決的問題然而，在傳統的MR氣體產生裝置中，具備作為直徑方向的大小具有例如150 180mm左右的大小的催化劑部。在這樣的催化劑部中，難以維持恒定的甲醇氣體自由基化反應所需的溫度，因此，必須使催化劑內部具備電熱加熱器，通過隨時加熱來控制溫度，從而維持自由基化反應所需的溫度。在這樣的傳統的MR氣體產生裝置中，催化反應時溫度變化劇烈，其結果是，無法產生具有恒定濃度的MR氣體。此外，在具備具有150 180mm左右的大小的催化劑部的同時，還必須具備所述的加熱用電熱加熱器，因此催化劑部必然增大，難以實現以提高便利性為目的的MR氣體產生裝置本身的小型化。本發明正是有鑒于這樣的傳統問題點而提出，其目的是提供能夠在將用于自由基化的催化反應溫度(自反應溫度)保持恒定、產生穩定濃度的滅菌氣體的同時、實現小型化的滅菌氣體產生裝置，用于該滅菌氣體產生裝置的催化劑管筒，以及滅菌處理裝置。本發明人為了解決所述問題，從各個角度出發進行了深入研究，結果發現，通過使用具有蜂窩結構的催化劑，能夠將用于自由基化的催化反應溫度(自反應溫度)維持恒定； 從而完成了本發明。S卩，本發明的滅菌氣體產生裝置具備使甲醇氣化、從而產生甲醇氣體的甲醇氣體產生部，位于所述甲醇氣體產生部的上方、在作為通過自然對流使該甲醇氣體產生部產生的甲醇氣體向上方移動的流路的同時以指定比例在所述甲醇氣體中混合空氣的筒體部，以及，位于所述筒體部的上方、通過催化反應使在該筒體部以所述指定比例混合有空氣的甲醇氣體自由基化的催化劑部；所述催化劑部由自由基反應催化劑構成，所述自由基反應催化劑通過將金屬薄板成形為蜂窩結構而得到。此外，本發明的催化劑管筒是可更換式地設置于下述滅菌氣體產生裝置的催化劑管筒，所述滅菌氣體產生裝置具備產生甲醇氣體的甲醇氣體產生部；以及位于該甲醇氣體產生部的上方、在作為通過自然對流使該甲醇氣體產生部產生的甲醇氣體向上方移動的流路的同時、以指定比例在該甲醇氣體中混合空氣的筒體部，該催化劑管筒由自由基反應催化劑構成，所述自由基反應催化劑通過將金屬薄板成形為蜂窩結構而得到，且該催化劑管筒位于所述筒體部的上方、其通過催化反應使在該筒體部以所述指定比例混合有空氣的甲醇氣體自由基化。此外，本發明的滅菌處理裝置具備下述滅菌氣體產生裝置，所述滅菌氣體產生裝置具有使甲醇氣化、從而產生甲醇氣體的甲醇氣體產生部；位于所述甲醇氣體產生部的上方、在作為通過自然對流使該甲醇氣體產生部產生的甲醇氣體向上方移動的流路的同時以指定比例在所述甲醇氣體中混合空氣的筒體部；以及位于所述筒體部的上方、通過催化反應使在該筒體部以所述指定比例混合有空氣的甲醇氣體自由基化的催化劑部。所述催化劑部由自由基反應催化劑構成，所述自由基反應催化劑通過將金屬薄板成形為蜂窩結構而得到。


圖1為本實施方式的MR氣體產生裝置的簡要示意圖。圖2為構成本實施方式的MR氣體產生裝置的甲醇氣體產生裝置的簡要示意圖。圖3為構成本實施方式的MR氣體產生裝置的甲醇氣體產生裝置的其它實施方式的簡要示意圖。圖4為用于說明本實施方式的MR氣體產生裝置中的甲醇供給量與空氣供給量之間的關系的圖表。圖5為用于說明通過本實施方式的MR氣體產生裝置中的空氣供給量的變化進行自由基化催化反應的溫度控制的圖表。圖6A以及圖6B為本實施方式的MR氣體產生裝置中、甲醇氣體產生裝置與催化劑管筒之間的距離為L = 5D的情況的簡要示意圖，以及顯示這種情況下催化劑溫度與氣化溫度之間的關系的圖表。圖7A以及圖7B為在本實施方式的MR氣體產生裝置中、甲醇氣體產生裝置與催化劑管筒之間的距離為L < 5D的情況的簡要示意圖，以及顯示這種情況下催化劑溫度與氣化溫度之間的關系的圖表。圖8A以及圖8B為在本實施方式的MR氣體產生裝置中、甲醇氣體產生裝置與催化劑管筒之間的距離為L > 5D的情況的簡要示意圖，以及顯示這種情況下催化劑溫度與氣化溫度之間關系的圖表。圖9為構成本實施方式的MR氣體產生裝置的催化劑管筒的簡要示意圖。圖10是對構成本實施方式的MR氣體產生裝置的催化劑管筒的自由基反應催化劑從上部進行觀察時的簡要示意圖的一例、以及部分放大圖的一例。圖11是用于對構成本實施方式的MR氣體產生裝置的催化劑管筒中的催化反應的溫度變化進行說明的圖表。圖12A以及圖12B是從上面進行觀察得到的簡要示意圖，用于對構成本實施方式的MR氣體產生裝置的催化劑管筒的自由基反應催化劑進行多層層疊時的相位的錯開進行說明；以及從側面進行觀察得到的簡要示意圖，用于對錯開相位進行層疊的情況下和不錯開相位進行層疊的情況下的甲醇氣體的流動進行說明。圖13是使用了本實施方式的MR氣體產生裝置的滅菌處理裝置的簡要示意圖。發明的
具體實施例方式以下，針對本發明的滅菌氣體產生裝置，以MR氣體產生裝置作為一個具體例子參照附圖進行具體說明。而且，這里所說的滅菌不限于進行滅菌處理，還包括進行殺菌、除菌、 凈化(除染)等處理以及DNA滅活處理。對于各圖中的相同構成部分給與了相同的標記。圖1為簡略示出本實施方式的MR氣體產生裝置的示意圖。如圖1所示，本實施方式的MR氣體產生裝置10由下述部分構成從甲醇罐(未圖示)供給甲醇、通過將該甲醇氣化而產生甲醇氣體的甲醇氣體產生裝置11 ；位于該甲醇氣體產生裝置11上方的筒體12，其是用于形成在將從甲醇氣體產生裝置11產生的甲醇氣體與空氣混合的同時、利用自然對流將產生的甲醇氣體引導至上方的流路而設置的；以及以可拆卸的狀態、并與筒體12連接地設置在甲醇氣體的流路上方，通過催化反應使甲醇氣體自由基化而產生MR氣體的催化劑管筒13。以下，對各構成部件進行具體的說明。首先，對構成MR氣體產生裝置10的甲醇氣體產生裝置11進行說明。甲醇氣體產生裝置11通過使甲醇氣化，產生作為自由基化反應的反應物質的甲醇氣體，并供給至筒體 12。圖2為簡略示出甲醇氣體產生裝置11的示意圖。如圖2所示，甲醇氣體產生裝置 11連接有收納作為原料的甲醇的甲醇罐(未圖示)，其至少由下述部分構成使甲醇加熱氣化的電熱加熱器20 ；在使從甲醇罐供給的甲醇氣化時控制溫度的、由燒結金屬等溫度穩定化金屬構成的熱媒介21 ；將氣化的甲醇導入MR氣體產生裝置10的上方部的氣化噴嘴22 ； 以及將從甲醇罐供給的甲醇噴射成霧狀、并使之向熱媒介21 —方移動的噴嘴23。在甲醇氣體產生裝置11中，從甲醇罐供給的甲醇在熱媒介21的溫度控制下被電熱加熱器20加熱而氣化，氣化生成的甲醇氣體由氣化噴嘴22產生。產生的甲醇氣體通過氣化蓋14，利用自然對流向MR氣體產生裝置10的上方、即催化劑管筒13分散移動。更具體地說，在甲醇氣體產生裝置11中，電熱加熱器20開始通電，導入從甲醇罐通過甲醇供給用連通管M供給的甲醇的熱媒介21開始被來自其電熱加熱器20的熱加熱至120 130°C。于是，從甲醇罐供給的甲醇通過熱媒介21，甲醇通過熱媒介21中產生的熱而被加熱氣化，產生甲醇氣體。這樣產生的甲醇氣體通過氣化噴嘴22和氣化蓋14并分散，在筒體12中利用自然對流向催化劑管筒13移動。作為用于該甲醇氣體產生裝置11的由燒結金屬等溫度穩定化金屬構成的熱媒介 21，沒有特殊限制，可以使用各種制品，但適合使用構成金屬刷的細線狀金屬材料等。具體地，作為該金屬材料，優選使用不易氧化、且能夠將溫度保持恒定的金屬材料。具體如后述，該甲醇氣體產生裝置11中的溫度波動會對催化劑管筒13中的催化反應溫度造成大的影響，使催化反應溫度不穩定。因此，通過使用能夠將溫度保持恒定的金屬材料來構成熱媒介21，能夠抑制甲醇氣體產生裝置11中的溫度波動，使催化劑管筒13中的催化反應溫度穩定化。例如，可以使用通過使用SUS304等不銹鋼等而形成的熱媒介21等。此外，甲醇氣體產生裝置11的本體本身也優選用不易氧化、且具有保持溫度恒定的效果的金屬材料構成，優選利用例如SUS304等不銹鋼等來構成。通過使用這樣的金屬材料構成甲醇氣體產生裝置11，能夠對從甲醇罐供給的甲醇均勻地傳導熱。于是，能夠在 120 130°C之間，在具體變化僅為士0. 5°C左右，基本上不存在波動的溫度控制下，使甲醇氣化。而且，在使用不銹鋼的情況下，不限于SUS304，也可以使用SUS303、SUS316等不銹鋼。此外，甲醇氣體產生裝置11具備噴嘴23，該噴嘴23利用泵等將從甲醇罐通過甲醇供給用連通管M供給的甲醇變成霧狀，并向熱媒介21 —方噴射。通過將從甲醇罐供給的甲醇經噴嘴23噴射成霧狀，并利用所述電熱加熱器20通過熱媒介21對霧狀的甲醇進行加熱，能夠將溫度保持恒定，以穩定的狀態使甲醇氣化。這樣，通過以溫度恒定的穩定狀態產生甲醇氣體，能夠抑制甲醇氣體產生裝置11 中溫度的波動，更有效地抑制以下詳述的催化劑管筒13中催化反應的溫度變化，從而產生穩定的MR氣體。而且，作為其它實施方式，如圖3所示，在甲醇氣體產生裝置11中，可以連接甲醇供給用連通管M來從甲醇罐供給甲醇，并且同時連接水供給用連通管沈來從水罐(未圖示)以指定的比例供給水。這種情況下，所述的噴嘴23可以作為將從甲醇罐通過甲醇供給用連通管M供給的甲醇、與從水罐通過水供給用連通管沈供給的水混合的混合噴嘴23’。 該混合噴嘴23’將甲醇與水混合，使用泵等將含有指定比例的水的甲醇變為霧狀，并向熱媒介21 —方噴射。由此，能夠在溫度恒定的穩定狀況下使以指定比例含有水的甲醇氣化。其中，已知在滅菌處理中，有必要使滅菌環境處于保持指定濕度的狀態。例如，在將病毒等DNA破環而作為無DNA的環境的情況下，必須在維持約75%左右的濕度的滅菌環境中進行滅菌處理。然而，在進行MR氣體滅菌處理時，如果將MR氣體的暴露環境調整至指定的濕度條件(例如約75%左右)，則需要某種程度的環境調整時間，且需要將指定的濕度環境管理為恒定，而維持恒定的濕度環境是極其困難的。因而，如上述，在產生甲醇氣體的階段，在從甲醇罐供給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，由該甲醇產生甲醇氣體，并生成MR氣體。由此，可以有效果地進行滅菌處理，而無需事先調整滅菌環境的濕度。此時，由于所述的其它實施方式中的甲醇氣體產生裝置11，具備混合噴嘴23’，該混合噴嘴23’能夠將甲醇與水混合、使以指定比例含有水的甲醇成為霧狀并進行供給，因此，能夠有效率地生成保持指定濕度的最適的甲醇氣體并供給至催化劑管筒13。于是，通過使用由甲醇氣體經催化反應產生的MR氣體，能夠進行有效的滅菌處理，而無需管理維持恒定的指定濕度環境。
這樣，甲醇氣體產生裝置11具備噴嘴23，因此能夠將甲醇噴射成霧狀，在沒有溫度波動的恒定范圍的溫度條件下使甲醇氣化，并在催化劑管筒13中發生穩定的自由基化催化反應。此外，該噴嘴23可以以例如能夠將甲醇與水混合、并將以指定比例含有水的甲醇以霧狀供給的混合噴嘴23’的形式構成，因此，能夠有效率地生成保持指定濕度的甲醇氣體，產生能夠進行有效的滅菌處理的MR氣體。而且，為了控制甲醇氣體產生裝置11中的溫度、穩定地生成并供給甲醇氣體，還可以設置熱電偶25來進行溫度的管理和控制。通過這樣設置熱電偶25來管理溫度，能夠防止甲醇著火等，從而提高安全性。此外，在覆蓋導入因加熱而氣化生成的甲醇氣體的氣化噴嘴22的氣化蓋14中，優選在其側壁上設置金屬制的網。這樣一來，通過在導入甲醇氣體的氣化蓋14的側壁上設置金屬網，可使生成的甲醇氣體均勻分散，使催化劑管筒13中發生均勻的自由基化催化反應。接下來，對構成本實施方式的MR氣體產生裝置10的筒體12進行說明。筒體12 作為將從甲醇氣體產生裝置11供給的甲醇氣體引入作為自由基化催化反應場所的催化劑管筒13的流路，同時在甲醇氣體中混合指定比例的空氣。具體地，該筒體12被沖孔板(punching plate) 15隔成筒體上部1 與筒體下部 12b這2個空間。沖孔板15作為調整從甲醇氣體產生裝置11經由氣化噴嘴22供給的甲醇氣體向筒體上部1 流動的氣流的整流部件而發揮作用。此外，沖孔板15用于將筒體12 內分隔成上部和下部。被沖孔板15分隔出來的筒體12的筒體下部12b成為充滿從甲醇氣體產生裝置11 供給的甲醇氣體的空間，其保持無氧狀態。另一方面，在沖孔板15上方的筒體上部12a，以指定比例從空氣供給部(未圖示)供給空氣，其成為該供給的空氣與甲醇氣體相混合的空間。于是，混合了空氣的甲醇氣體移動至筒體12的上方，通過位于筒體12的上方的催化劑管筒13，通過催化反應而自由基化，成為MR氣體。而且，對于本實施方式中使用的沖孔板15，沒有特殊限制。具體地，形成于其表面的、用于甲醇氣體通過的孔(通氣孔)的形狀可以是圓形，也可以是方形，還可以是其它形狀。此外，對于該沖孔板15的通氣孔的大小，沒有特殊限制，優選為3mm以下。通過使孔徑為3mm以下，能夠防止后述催化劑管筒13中因催化反應產生的反應熱通過，提高安全性。此外，在此處的說明中，具體地對使用沖孔板15的例子進行了說明，但將筒體上部1 與筒體下部12b分隔開的不限于沖孔板。例如可以是具有直徑3mm以下的孔的多孔質金屬板等、能夠隔熱、防火的多孔質金屬材料。作為金屬材料，沒有特殊限制，可以使用不銹鋼等，從進一步提高安全性的觀點來看，優選表面經過研磨從而使得能夠反射熱的制品。如上述，在筒體12的被沖孔板15分隔出來的筒體上部12a，甲醇氣體與空氣以恒定的比例混合。該空氣從連接于筒體上部12a的空氣供給部(未圖示)經由設置于該筒體上部12a的空氣供給口 16供給。作為從空氣供給部經由空氣供給口 16供給的空氣的供給量，如圖4的圖表所示，以與甲醇的供給量基本上成正比的方式供給。這里，對筒體上部12a中的空氣的供給進行詳細說明。在MR氣體產生裝置10中， 通過變化筒體上部1 中的空氣的供給量，能夠對后述的催化劑管筒13中的自反應引起的自由基化催化反應的溫度進行控制。
該MR氣體產生裝置10中的催化劑管筒13具體如后述，其由將金屬薄板成形為蜂窩結構而得到的自由基反應催化劑30構成，這樣能夠增加與甲醇氣體的接觸表面積，提高反應效率。由此，在催化劑管筒13中，僅通過工作剛開始后的十幾分鐘的230 250°C左右的加熱，其后即可通過穩定的自反應(甲醇氣體的催化燃燒反應)，將溫度升高到自由基化反應所需要的450 500°C。于是，催化劑管筒13可以維持該反應溫度，與傳統裝置不同， 無需隨時連續進行加熱以維持反應溫度。這樣，根據MR氣體產生裝置10，無需用于維持反應溫度的繼續加熱，通過穩定的自反應，即可升高至必要的溫度且維持恒定，因此，通過變化筒體上部12a中空氣的供給量，能夠容易地控制該自由基化反應所需要的溫度。此外，與具備將金屬管(pipe)與硅藻土等無序混合而形成的催化劑的傳統MR氣體產生裝置不同，在MR氣體產生裝置10中，使甲醇氣體在將金屬薄板成形成蜂窩結構體而得到的催化劑管筒13中通過，而引起自由基化催化反應。由此，通過在不使甲醇氣體的催化反應產生偏差(Of 6 t )的條件下改變供給的空氣量，能夠容易地控制催化反應溫度。具體地，在通過自反應產生自由基化催化反應所必需的450°C左右的溫度的情況下，如上述，以相對于甲醇的供給量基本成正比的方式供給空氣。具體地，在甲醇供給量為 3cc的情況下，空氣的供給量以約3. 5L/分鐘的比例進行供給。另一方面，通過自反應產生高于自由基化催化反應所必需的450°C的、近約500°C 的溫度的情況下，空氣的供給量以比相對于甲醇的供給量成正比的量更多的量供給。由此， 自反應引起的燃燒溫度提高，在自由基化反應中能夠實現近500°C的溫度。具體地，與所述的產生450°C左右的溫度的情況下的空氣供給量的比例(甲醇供給量為3cc時、空氣的供給量為約3. 5L/分鐘的比例)相比，供給更多量的空氣。圖5為圖表，用于說明在MR氣體產生裝置10中，通過變化空氣的供給量，能夠控制自由基化催化反應的溫度。甲醇氣體的自由基化催化反應所必需的反應溫度為約450 500°C，如圖5的圖表所示，在該MR氣體產生裝置10中，相對于約3. Occ的甲醇供給量，從筒體上部1 供給的空氣的供給量在約3. 5 6. OL/分鐘的范圍內變化。由此，能夠使自由基化催化反應的溫度在約450 500°C的范圍內變化。因此，通過變化來自空氣供給部的空氣的供給量，能夠容易地控制自由基化催化反應的溫度。這樣，根據本實施方式的MR氣體產生裝置10，沒有必要隨時加熱以維持自由基化催化反應溫度，能夠通過穩定的自反應引起自由基化反應，因此，僅通過變化空氣的供給量就可以容易地控制自由基化反應溫度。此外，產生的MR氣體的濃度依賴于自由基化催化反應溫度，因此，通過如上述地變化空氣的供給量來控制反應溫度，能夠容易地控制MR氣體的濃度。于是，由此，能夠根據滅菌對象容易地變化MR氣體的濃度，從而能夠對各種對象實施滅菌處理。該筒體12的長邊方向的長度尺寸、即前述甲醇氣體產生裝置11與后述的催化劑管筒13之間的距離，優選設定為以該距離(L)與筒體12的直徑(D)的關系計滿足L/D = 5。圖6為將甲醇氣體產生裝置11與催化劑管筒13之間的距離設定為滿足L/D = 5 的情況的簡要示意圖(圖6A)、以及顯示該結構與催化劑溫度和氣化溫度之間的關系的實驗結果的圖表(圖6B)。如圖6B的圖表所示，在將所述的距離設定為滿足L/D = 5的情況下，在催化劑管筒13中發生溫度穩定的自由基化催化反應，在MR氣體的產生量方面也能夠穩定地產生1500ppm的高濃度的MR氣體。而且，在該圖表所示的實驗中，空氣的供給量為 5L/分鐘、甲醇供給量為3cc。另一方面，圖7為將甲醇氣體產生裝置11與催化劑管筒13之間的距離設定為L/ D < 5的情況的簡要示意圖(圖7A)、以及顯示該結構與催化劑溫度和氣化溫度之間的關系的實驗結果的圖表(圖7B)。如圖7B的圖表所示，在將所述距離設定為L/D < 5的情況下， 氣化溫度成為甲醇的150°C這樣的高溫。此外，催化劑管筒13中的自由基化催化反應的反應溫度不穩定、無法恒定，無法到達自由基化所需的反應溫度，不能穩定地產生MR氣體。此外，圖8為將甲醇氣體產生裝置11與催化劑管筒13之間的距離設定為L/D > 5的情況的簡要示意圖(圖8A)、以及顯示該結構與催化劑溫度和氣化溫度之間的關系的實驗結果的圖表(圖8B)。如圖8B的圖表所示，在將所述距離設定為L/D > 5的情況下，氣化溫度雖穩定在約120°C，但催化劑管筒13中的自由基化催化反應的反應溫度不穩定、無法恒定。此外，無法達到自由基化所需的反應溫度，不能穩定地產生MR氣體。而且，在圖7和圖8所示的實驗中，空氣的供給量為5L/分鐘、甲醇供給量為3cc。由該實驗結果可以判明，通過將甲醇氣體產生裝置11與催化劑管筒13之間的距離設定為滿足L/D = 5，能夠使用于將甲醇氣化的氣化溫度穩定化。此外，能夠使催化劑管筒13中的自由基化催化反應的反應溫度恒定，安全且穩定地產生MR氣體。接下來，對構成本實施方式的MR氣體產生裝置10的催化劑管筒13進行說明。催化劑管筒13中，對于在甲醇氣體產生裝置11生成、且在筒體12中以指定比例混合了空氣的甲醇氣體，通過發生利用基于自反應的催化作用的分解反應使之自由基化，從而產生MR 氣體。圖9是簡略示意出催化劑管筒13與催化劑管筒13的外周部的結構的示意圖。如圖9所示，催化劑管筒13具備由具有蜂窩結構的自由基反應催化劑30構成的催化劑層 31，存在于催化劑管筒13的外周部、且配置成包圍催化劑層31的催化劑加熱塊32，以及用于對催化劑管筒13進行暫時加熱的電熱加熱器33。利用自然對流通過筒體12內而向催化劑管筒13移動的甲醇氣體，通過催化劑管筒13中的自反應引起的催化作用，發生活躍的分解反應而自由基化成為MR氣體。于是，在催化劑管筒13中產生的MR氣體通過自然對流離開催化劑管筒13，向被處理空間移動。具有這樣的結構的催化劑管筒13具備自由基反應催化劑30，所述自由基反應催化劑30具有特別是將由金屬制成的薄板(以下稱作“金屬薄板35a”)成形為例如波狀形狀而得到的蜂窩結構體。在該催化劑管筒13中，如果從甲醇氣體產生裝置11中因120 130°C的加熱而產生的甲醇氣體移動過來，則在工作開始后約15 20分鐘、通過電熱加熱器33加熱至230 250°C。于是，其后甲醇氣體的催化燃燒(自反應)開始，并且電熱加熱器33停止，溫度通過自反應上升至自由基化反應所需的溫度、即450 500°C左右并維持該溫度。以下，更具體地從形成了蜂窩結構體的自由基反應催化劑30的結構開始進行詳細說明。如上述，構成催化劑管筒13的自由基反應催化劑30由將金屬薄板3 成形為例如波狀形狀而得到的蜂窩結構體構成。圖10為對具有蜂窩結構的自由基反應催化劑30的結構從上部進行觀察時的簡要示意圖。如圖10所示，自由基反應催化劑30由圓筒形狀構成。更具體地，例如如圖10中的部分放大圖所示的蜂窩結構的一例，在自由基反應催化劑30中，將金屬薄板3 成形為波狀，將該波狀形狀的金屬薄板35a再與由金屬制成的板(以下稱作“金屬板35b”)交互疊合，從而形成蜂窩結構體，再將該蜂窩結構體成形為圓筒形狀，從而形成自由基反應催化劑30。而且，該催化劑管筒13不僅限于所述的圓筒形狀，其還可以通過將金屬薄板3 與金屬板35b同樣地交互疊合、成形為四棱柱形狀或多棱柱形狀等各種形狀來構成。此外， 形成自由基反應催化劑30的蜂窩結構體不限于如上述的將金屬薄板成形為波狀形狀而得到的制品，還可以將金屬薄板成形為山狀形狀等各種形狀來形成蜂窩結構。而且，不限于圖 10中的部分放大圖具體示出的波狀形狀，例如可以將隔著金屬板3 相鄰的波狀形狀的金屬薄板3 相互相位錯開地配置。通過這樣將相鄰的波狀形狀的金屬薄板3 彼此相位錯開地配置，可以進一步增加甲醇氣體的接觸表面積，進一步提高反應效率。就傳統的MR氣體產生裝置中的反應催化劑而言，將該反應催化劑的上面假定為圓形狀時，其在直徑方向上具有150 180mm的大小。因此，這成為MR氣體產生裝置本身增大的原因，使裝置的小型化變得困難。此外，在這樣的具有150mm以上大小的直徑的傳統的反應催化劑中，工作開始后必須通過電熱加熱器產生自由基化反應所需的450 500°C 左右的熱。而且，在產生熱之后，由于反應催化劑大，因而無法長時間維持該溫度，必須隨時通過電熱加熱器繼續加熱(追加加熱)。這樣，在進行追加加熱的同時進行催化反應的情況下，當然難以將自由基化反應溫度維持恒定，其結果是無法產生具有穩定濃度的MR氣體。 而且，如上述，催化劑的內部具備電熱加熱器，以用于反復進行隨時加熱來維持自由基化反應所需的溫度，因此，制作成可僅更換催化劑的簡易的管筒式是困難的，且還會使MR氣體產生裝置本身進一步增大。而且，傳統的MR氣體產生裝置中的反應催化劑是將例如硅藻土與金屬管等無序混合而生成的，因此，無法確保充分的表面積。此外，也無法將甲醇氣體通過的通路恒定地固定，使甲醇發生存在偏差(K 69 )的不均勻的自由基化反應。于是，這也成為自由基化催化反應的溫度變化的原因。相比之下，在本實施方式的MR氣體產生裝置10中，如上述，催化劑管筒13由將金屬薄板成形為蜂窩結構而成的自由基反應催化劑30構成。于是，由此，在增加甲醇氣體與自由基反應催化劑30之間的接觸表面積的同時，甲醇氣體通過恒定的通路。這樣，通過將自由基反應催化劑30成形為蜂窩結構而增加與甲醇氣體之間的接觸表面積，可以提高催化反應的反應效率，將自由基化反應所需的催化劑管筒13的大小抑制在最小限度。具體地，能夠使催化劑管筒13中的自由基反應催化劑30的直徑方向的大小為50 70mm左右的大小，以該大小能夠引起反應效率高的自由基化反應。于是，通過將催化劑管筒13的大小抑制在最小限度，能夠形成可容易地進行交換的形態。此外，通過使甲醇氣體通過恒定的通路，能夠抑制自由基化反應的偏差(Of 6 ι t )、使之恒定，抑制反應溫度的變化。此外，如上述，在傳統的MR氣體產生裝置中的反應催化劑中，為了維持自由基化反應所需的溫度，需要一邊利用電熱加熱器對催化劑進行加熱，一邊進行反應。相比之下， 根據本實施方式中的自由基反應催化劑30，因為成形為蜂窩結構，接觸表面積增加，所以能夠有效率地進行穩定的自由基化反應，即使不利用電熱加熱器33進行隨時加熱，也能夠維持自由基化反應所需的指定溫度，產生穩定濃度的MR氣體。
具體地，僅通過在工作剛開始后的約15 20分鐘利用電熱加熱器33加熱至 230 250°C左右，其后通過自由基反應催化劑30中的自反應即可升高至自由基化反應所需的約450 500°C的溫度。而且，能夠將該溫度維持恒定，即使不繼續利用電熱加熱器33 進行隨時加熱，也能夠產生穩定濃度的MR氣體。這樣，因為無需利用電熱加熱器33進行隨時加熱，所以也就無需在催化劑的內部裝備電熱加熱器33，可以成為可容易地進行交換的管筒式的催化劑，能夠實現裝置的小型化。這里，對具有蜂窩結構的催化劑管筒13的自反應中的溫度維持狀態進行更詳細的說明。圖中雖未示出，但在傳統的MR氣體產生裝置中，由于反應催化劑的大小大、且是由硅藻土與金屬管等無序混合而形成的制品，因此難以將自由基化反應所需的溫度維持恒定。此外，因為進行隨時追加加熱等，所以催化反應溫度方面出現士20°C以上的溫度變化。 于是，該士20°C以上的溫度變化給產生的MR氣體的濃度造成大的影響，不容易產生穩定濃度的MR氣體。另一方面，如圖11所示，在具備具有蜂窩結構的催化劑管筒13的本實施方式的MR 氣體產生裝置10中，通過其反應效率的提高，僅通過裝備在其一部分上的電熱加熱器33在工作開始后約15 20分鐘左右加熱至約230 250°C，其后通過自反應即可穩定地維持自由基化反應所需的約450 500°C的溫度，能夠實現無溫度變化的自由基化反應。此外，如圖10中示例的，通過將波狀形狀的金屬薄板35a與由金屬制成的金屬板 35b交互疊合成形為蜂窩結構而得到自由基反應催化劑30，催化劑管筒13由自由基反應催化劑30構成。由此，能夠將表面積與甲醇氣體通過的通路固定為恒定，這樣也可以實現沒有溫度變化等反應變化的自由基化反應。而且，在圖11的圖表所示實驗中，相對于lm3的滅菌對象，滅菌設定條件為甲醇供給量3cc、空氣供給量3. 5L/分鐘。此外，催化反應溫度的士20°C以上的溫度變化還歸因于甲醇氣體產生裝置11中的溫度波動，在傳統的MR氣體產生裝置中，其甲醇氣體產生裝置中產生士2°C以上的波動。 另一方面，在本實施方式的MR氣體產生裝置10中的甲醇氣體產生裝置11中，如上述，由于除了構成熱媒介21以外，其它構成甲醇氣體產生裝置11的構成要素也由恒溫保持效果高的材料構成，因此能夠抑制甲醇氣體產生裝置11中的溫度波動。這樣，通過使用恒溫保持效果高的材料構成甲醇氣體產生裝置11，在120 130°C之間基本上不存在士0. 5°C左右的波動的溫度控制下，能夠均勻地給與甲醇熱量來使之氣化。于是，能夠抑制催化劑管筒13 中催化反應溫度的溫度變化，產生穩定濃度的MR氣體。此外，如上述，在甲醇氣體產生裝置 11中，通過將從甲醇罐供給的甲醇噴射成霧狀來進行加熱氣化。由此，能夠在將溫度維持恒定的穩定狀態下產生甲醇氣體，進一步抑制甲醇氣體產生裝置11中的溫度變化，能夠產生穩定濃度的MR氣體。構成該自由基反應催化劑30的蜂窩結構體可以使用銅(Cu)、鉬(Pt)、鎳(Ni)等各種過渡金屬來成形。在本實施方式中，例如通過使用銅、將薄板銅板成形成波狀形狀等來形成蜂窩結構體，能夠增加表面積，進行穩定的自反應。更具體地，在將薄板銅板成形為波狀來增加表面積的同時，進一步通過例如與銅板交互疊合，來形成反應所需的間隙，但并不限于此。這樣，通過將銅等制成的金屬薄板3 成形為波狀形狀等，并將金屬薄板3 與銅等的金屬板3 交互疊合來增加表面積，能夠以自由基反應催化劑30的直徑方向的長度為 50 70mm左右的大小，使甲醇氣體有效率地反應而產生恒定濃度的MR氣體，而無需隨時加熱至自由基化所需的溫度。此外，通過形成反應所需的間隙、并使甲醇氣體恒定地通過形成的間隙，能夠實現穩定的自由基化催化反應，抑制溫度變化。而且，交互疊合形成蜂窩結構的波狀形狀的金屬薄板3 與金屬板35b，可以使用同一金屬，也可以使用不同金屬。此外，能夠實現等同于或高于傳統的反應效率，能夠以低廉的成本生產裝置，而不必像傳統那樣將例如硅藻土粉末與多孔體制作輔助材料等進行混煉來生成催化劑載體，在該催化劑載體上包覆鉬等金屬來形成反應用催化劑。而且，能夠省去混煉硅藻土粉末等的麻煩，簡便地生產反應效率高的自由基反應催化劑。本實施方式的MR氣體產生裝置10中，優選將如上述成形為蜂窩結構而得到的自由基反應催化劑30進行多層層疊，來形成多層結構的催化劑層31。而且，在將形成催化劑層31的自由基反應催化劑30的金屬薄板3 成形為波狀并作為蜂窩結構的情況下，更優選使該金屬薄板35a的波狀的相位錯開并將自由基反應催化劑30多層層疊。圖12是用于說明適用于MR氣體產生裝置10的催化劑管筒13的、各自由基反應催化劑30的相位的情況的、從上部進行觀察的簡要示意圖(圖12A)，以及用于說明將形成催化劑層31的各自由基反應催化劑30的波狀形狀的相位錯開形成的情況下和未將相位錯開形成的情況下、氣化氣體的流動的圖(圖12B)。如圖12A所示，催化劑層31的構成中， 形成各層的自由基反應催化劑30的金屬薄板3 的波狀的相位可以錯開。而且，在圖12A 中，構成各層的形成蜂窩結構的薄板3 所形成的波狀的相位用不同的線(實線、虛線、單點劃線)表示。這樣，通過以各層的金屬薄板35a的波狀形狀的相位錯開的方式構成催化劑層 31，如圖12B-1所示，能夠進一步增加甲醇氣體與自由基反應催化劑30的接觸表面積，進一步提高自由基化催化反應的反應效率。而且，在本實施方式中，對于將自由基反應催化劑30以3層或4層層疊形成催化劑層31而得到的催化劑管筒13，以圖1和圖12作為示例進行了具體說明，但對于層疊的自由基反應催化劑30的數目沒有特殊限制。此外，如上述，在將金屬薄板3 成形為例如山狀形狀等來構成蜂窩結構的情況下，也優選以將其形狀的相位錯開的方式進行多層層疊。此外，本實施方式的MR氣體產生裝置10中，如圖1所示，可以在由蜂窩結構構成的催化劑層31的底部全面鋪上硅藻土、二氧化硅、荒沙(荒砂)等隔熱效果高的多孔質材料，來形成輻射熱防止層34。在催化劑層31中，如上述，因自反應、在近約450 500°C的溫度下發生自由基化催化反應，因該反應而產生高溫輻射熱。此時，通過在催化劑層31的下部具備輻射熱防止層34，能夠防止高溫輻射熱與供給至催化劑層31的甲醇接觸，提高安全性。此外，能夠將催化劑層31中的溫度保持恒定，發生穩定的高效率的催化反應。這樣，通過用具有隔熱效果的材料來形成輻射熱防止層34，能夠抑制因催化劑管筒13的自反應而產生的熱發散，將溫度維持恒定。此外，可以減少輻射熱對甲醇氣體產生裝置11的影響。如以上詳細說明的，本實施方式的MR氣體產生裝置10中的催化劑管筒13中，成形為波狀的銅等的金屬薄板35a與金屬板3 —起交互組合而形成蜂窩結構體。更優選地，將由該蜂窩結構構成的自由基反應催化劑30多層堆積而形成催化劑層31。由此，能夠增加與甲醇氣體的接觸表面積，發生高效的自由基化反應。此外，因為會增加接觸表面積、提高反應效率，所以即使將催化劑層31的直徑方向的大小減小，也可以實現等同于或高于傳統的反應效率，可以實現催化劑管筒13的小型化。而且，通過反應效率的提高，無需通過隨時加熱來維持用于自由基化的催化反應溫度， 而能夠通過穩定的自反應將自由基化催化反應所必需的溫度維持恒定。此外，由此，沒有必要在催化劑的內部裝備隨時加熱所需的電熱加熱器，因而能夠使催化劑進一步小型化，且能夠實現可容易地更換的管筒式催化劑。此外，在催化劑管筒13中，能夠由穩定的自反應引發自由基化催化反應，因而通過任意地控制來自連接于筒體12的空氣供給部的空氣的供給量，能夠容易地變化、控制自反應引發的自由基化催化反應溫度，能夠容易地變化產生的MR氣體的濃度。由此，僅通過變化混合在甲醇氣體中的空氣的供給量，即可簡便地產生根據滅菌對象而定的適合濃度的 MR氣體，能夠對各種對象進行有效率的滅菌處理。此外，這樣，能夠任意地產生適合濃度的 MR氣體，因而能夠將甲醇的供給量抑制在必要最小限度，不僅可以更安全地使用裝置，還可以實現對環境友好的滅菌處理。接下來，對適用所述本實施方式的MR氣體產生裝置10的滅菌處理裝置進行說明。圖13是簡要示出適用了本實施方式的MR氣體產生裝置10的滅菌處理裝置40的一例的示意圖。如圖13所示，滅菌處理裝置40由甲醇罐41、MR氣體產生裝置10’和滅菌罐42構成，所述滅菌罐42是保持滅菌對象物、利用MR氣體產生裝置10’產生的MR氣體實施滅菌處理的場所。而且，該滅菌處理裝置40所具備的MR氣體產生裝置10’由下述構成從甲醇罐41 供給甲醇、并使該甲醇氣化從而產生甲醇氣體的甲醇氣體產生裝置11’ ；設置在位于該甲醇氣體產生裝置11’上方的筒體12’，其用于在將從甲醇氣體產生裝置11’產生的甲醇氣體與空氣混合的同時、形成利用自然對流將產生的甲醇氣體引導至上方的流路；以及在甲醇氣體的流路上方以可拆卸的狀態連接設置于筒體12’的催化劑管筒13’，其通過催化反應使甲醇氣體自由基化。而且，該滅菌處理裝置40所具備的MR氣體產生裝置10’的催化劑管筒13’由成形為波狀的金屬薄板與金屬板交互疊合形成的蜂窩結構體構成。根據通過由這樣的蜂窩結構體構成的催化劑管筒13’制成的MR氣體產生裝置 10’，能夠有效率地使甲醇氣體自由基化，穩定地產生具有恒定濃度的MR氣體。如圖13中箭頭所示，從MR氣體產生裝置10，產生的MR氣體在滅菌罐42內進行循環，對滅菌對象物43進行滅菌。而且，在該滅菌罐42內，可以在滅菌罐42上部設置循環風扇44，有效率地使MR氣體在滅菌罐42內循環。通過這樣使MR氣體在滅菌罐42內有效率地循環，能夠提高MR氣體的濃度，進一步提高對滅菌對象物43的滅菌效果。此外，雖然圖中未示出，但本實施方式的滅菌處理裝置40可以具備排氣部，所述排氣部具有排氣層，所述排氣層像MR氣體產生裝置10’的催化劑管筒13’的結構那樣，由金屬薄板與金屬板交互疊合而成形的蜂窩結構體構成。通過使裝置內殘留的甲醇氣體通過該排氣部，將其分解處理成二氧化碳和水并排氣，可以實施安全性提高的滅菌處理。此外，對于甲醇罐41沒有特殊限制，可以使用一次用盡式(使^ , V )甲醇罐。 即，例如使用2L左右容量的甲醇罐、將該甲醇罐中收納的甲醇全部蓄積在二次罐45中，從該二次罐45向甲醇氣體產生裝置11’噴霧供給甲醇。通過這樣將甲醇一次用盡，能夠使甲醇不殘留在裝置內，從而進行安全性提高的滅菌處理。此外，二次罐45也無需具備用于液面保持的裝置，能夠廉價地生產滅菌處理裝置。此外，通過適用所述的本實施方式的MR氣體產生裝置10，還可以實現下述滅菌處理裝置，所述滅菌處理裝置中，如上述圖13中示例的滅菌處理裝置40中所示那樣的滅菌對象物43在滅菌處理裝置40內不以靜置狀態被處理。即，可以將適用可小型化的本實施方式的MR氣體產生裝置10的滅菌處理裝置靜置于密閉空間，使通過自由基化催化反應產生的 MR氣體充滿該密閉空間，從而對該空間進行滅菌。通過這樣進行處理，可以對病房等室內或車內等、使用傳統的MR氣體產生裝置的滅菌處理裝置所無法實現的空間實施滅菌處理。如以上說明的，本實施方式的MR氣體產生裝置10具備由將金屬薄板成形為蜂窩結構而得到的自由基反應催化劑30構成的催化劑管筒13。由此，甲醇氣體與催化劑之間的接觸表面積增加，能夠提高自由基化催化反應的效率，發生基于催化劑的穩定的自反應，產生恒定濃度的MR氣體。此外，通過利用具有蜂窩結構的自由基反應催化劑30來提高催化反應的效率，能夠實現反應催化劑的小型化，成為可容易地更換的管筒式。而且，MR氣體產生裝置本身也可以小型化，從而擴展了被處理對象的范圍。例如，通過適用本實施方式的MR氣體產生裝置，能夠以運送傳染病患者的急救車作為滅菌對象進行處理。就使用傳統的MR氣體的滅菌處理裝置而言，該裝置本身是大型的，因此搬運困難，處理耗費時間，無法盡快地對數量有限的急救車等進行滅菌處理。然而， 根據本實施方式的、適用反應效率提高且實現了反應催化劑的小型化的MR氣體產生裝置的滅菌處理裝置，能夠容易地進行搬運，容易地實施滅菌處理。此外，根據本實施方式的MR氣體產生裝置10，通過變化筒體上部12a中的空氣的供給量，能夠容易地控制催化劑的自反應產生的自由基化反應溫度，因此，能夠容易地變化產生的MR氣體的濃度。由此，可以根據滅菌對象變化空氣的供給量，從而變化產生的MR氣體的濃度，例如，在以破環病毒等的DNA為目的而暴露于MR氣體中的情況下，增加空氣的供給量來提高自由基化反應溫度，產生濃度高的MR氣體。而且，本發明并不限于所述的實施方式，在不脫離本發明的要旨的范圍內所做的設計變更也包含在本發明的范圍內。工業實用性根據本發明，使用將金屬薄板成形為蜂窩結構而得到的自由基反應催化劑，因而能夠增大催化劑部中的表面積，提高反應效率，發生將催化反應溫度維持恒定的自反應，產生穩定濃度的MR氣體。此外，通過催化劑部中的反應效率的提高，能夠在實現催化劑部的小型化的同時，實現滅菌處理裝置本身的小型化，從而提高便利性。
權利要求
1.一種滅菌氣體產生裝置，其具備甲醇氣體產生部，該甲醇氣體產生部使甲醇氣化，從而產生甲醇氣體；筒體部，該筒體部位于所述甲醇氣體產生部的上方，其作為通過自然對流使該甲醇氣體產生部產生的甲醇氣體向上方移動的流路，并同時以指定比例在所述甲醇氣體中混合空氣；和催化劑部，該催化劑部位于所述筒體部的上方，其通過催化反應使在該筒體部以所述指定比例混合有空氣的甲醇氣體自由基化，其中，所述催化劑部由自由基反應催化劑構成，所述自由基反應催化劑通過將金屬薄板成形為蜂窩結構而得到。
2.根據權利要求1所述的滅菌氣體產生裝置，其中，所述催化劑部通過多層層疊所述自由基反應催化劑而得到。
3.根據權利要求1或2所述的滅菌氣體產生裝置，其中，所述自由基反應催化劑由蜂窩結構構成，所述蜂窩結構通過將所述金屬薄板成形為波狀而得到。
4.根據權利要求3所述的滅菌氣體產生裝置，其中，所述催化劑部通過多層層疊所述自由基反應催化劑而得到，且使各所述金屬薄板的所述波狀相位錯開地層疊。
5.根據權利要求1所述的滅菌氣體產生裝置，其中，所述催化劑部是可更換式地設置的。
6.一種催化劑管筒，該催化劑管筒可更換式地設置于滅菌氣體產生裝置，所述滅菌氣體產生裝置具備產生甲醇氣體的甲醇氣體產生部，和位于該甲醇氣體產生部的上方的筒體部，所述筒體部作為通過自然對流使該甲醇氣體產生部產生的甲醇氣體向上方移動的流路，并同時以指定比例在該甲醇氣體中混合空氣，其中，所述催化劑管筒由自由基反應催化劑構成，所述自由基反應催化劑通過將金屬薄板成形為蜂窩結構而得到，所述催化劑管筒位于所述筒體部的上方，其通過催化反應使在該筒體部以所述的指定比例混合有空氣的甲醇氣體自由基化。
7.根據權利要求6所述的催化劑管筒，該催化劑管筒通過多層層疊所述自由基反應催化劑化劑而得到。
8 根據權利要求6或7所述的催化劑管筒，其中，所述自由基反應催化劑由蜂窩結構構成，所述蜂窩結構通過將所述金屬薄板成形為波狀而得到。
9.根據權利要求8所述的催化劑管筒，其中，該催化劑管筒通過多層層疊所述自由基反應催化劑而得到，且使各所述金屬薄板的所述波狀的相位錯開地層疊。
10.一種滅菌處理裝置，其具備滅菌氣體產生裝置，該滅菌氣體產生裝置包括使甲醇氣化，從而產生甲醇氣體的甲醇氣體產生部；位于所述甲醇氣體產生部的上方的筒體部，其作為通過自然對流使該甲醇氣體產生部產生的甲醇氣體向上方移動的流路，并同時以指定比例在所述甲醇氣體中混合空氣；和位于所述筒體部的上方，通過催化反應使在該筒體部以所述指定比例混合有空氣的甲醇氣體自由基化的催化劑部，其中，所述催化劑部由自由基反應催化劑構成，所述自由基反應催化劑通過將金屬薄板成形為蜂窩結構而得到。
全文摘要
本發明具備使甲醇氣化、從而產生甲醇氣體的甲醇氣體產生裝置(11)，位于甲醇氣體產生裝置(11)的上方、在作為從甲醇氣體產生裝置產生的甲醇氣體利用自然對流向上方移動的流路的同時以指定比例在甲醇氣體中混合空氣的筒體(12)，位于筒體(12)的上方、通過催化反應使在筒體(12)中以指定比例混合了空氣的甲醇氣體自由基化的催化劑管筒(13)；其中，催化劑管筒(13)由將金屬薄板(35a)成形為蜂窩結構而得到的自由基反應催化劑(30)構成。
文檔編號B01J35/04GK102202698SQ20098014320
公開日2011年9月28日 申請日期2009年8月27日 優先權日2008年8月29日
發明者川又克彥, 西山俊輔, 鈴木康士, 飯尾元治 申請人:寶永電機株式會社, 希來富股份有限公司, 維茲系統股份有限公司