(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物が収容されると共に水が貯留される処理槽と、
この貯留水を前記処理槽と熱交換器との間で循環させる循環手段と、
この循環手段による循環水を加熱するために、前記熱交換器に蒸気を供給する給蒸手段と、
前記循環手段による循環水を冷却するために、前記熱交換器に冷却水を供給する冷却手段と、
前記給蒸手段による前記熱交換器への蒸気供給中、前記熱交換器に供給された蒸気の凝縮水をスチームトラップを介して外部へ排出するドレン排出手段と、
前記給蒸手段による前記熱交換器への蒸気供給の停止後、前記冷却手段による前記熱交換器への冷却水供給の開始前に、前記熱交換器からの蒸気排出を図る排蒸手段と
を備えることを特徴とする殺菌装置。
【請求項２】
前記給蒸手段は、前記熱交換器への給蒸路に給蒸弁を備え、
前記排蒸手段は、前記熱交換器からの排蒸路に排蒸弁を備え、
前記冷却手段は、前記熱交換器への冷却水送り路に冷却水送り弁を備え、
前記排蒸路は、前記給蒸弁よりも下流の前記給蒸路に接続される管路、または前記冷却水送り弁よりも下流の前記冷却水送り路に接続される管路を備え、この管路に前記排蒸弁が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
【請求項３】
前記排蒸弁と前記冷却水送り弁とを閉じる一方、前記給蒸弁を開けて、前記給蒸手段からの蒸気を前記熱交換器に供給して前記循環水を加熱することで、前記被処理物を殺菌し、
前記処理槽内が殺菌温度以上で殺菌時間経過すると、前記給蒸弁を閉じる一方、前記排蒸弁を開け、
前記排蒸弁を開けてから排蒸時間経過すると、前記排蒸弁を閉じ、
前記冷却水送り弁を開けて、前記冷却手段からの冷却水を前記熱交換器に供給して前記循環水を冷却することで、前記被処理物を冷却する
ことを特徴とする請求項２に記載の殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レトルト食品などの加熱殺菌やその後の冷却に用いられる殺菌装置に関するものである。特に、処理槽と熱交換器との間で水を循環させ、その循環水を熱交換器において蒸気により加熱するか冷却水により冷却するかを切り替える殺菌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されるように、処理槽（１）内に被処理物（２）を収容すると共に水を貯留し、この貯留水を熱交換器（３）との間で循環させ、この循環水を熱交換器（３）において蒸気により加熱するか、クーリングタワー（８）からの冷却水で冷却するかを切り替えて、被処理物（２）の加熱殺菌とその後の冷却を図ることのできる殺菌装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２２９４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の殺菌装置では、処理槽と熱交換器との間で水を循環させつつ、殺菌工程では熱交換器に蒸気が供給され、その後の冷却工程では熱交換器に冷却水が供給される。そのため、殺菌工程から冷却工程への移行直後、蒸気が充満した熱交換器内には冷却水がいきなり導入されることになり、ウォーターハンマが発生し、熱交換器への配管から音や衝撃が発生したり、配管内の残留蒸気が安全弁から噴き出したりする不都合があった。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、殺菌工程後の冷却工程において、ウォーターハンマの発生を防止して、熱交換器への配管からの音や衝撃を解消または軽減し、また、安全弁からの蒸気の噴き出しを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被処理物が収容されると共に水が貯留される処理槽と、この貯留水を前記処理槽と熱交換器との間で循環させる循環手段と、この循環手段による循環水を加熱するために、前記熱交換器に蒸気を供給する給蒸手段と、前記循環手段による循環水を冷却するために、前記熱交換器に冷却水を供給する冷却手段と、前記給蒸手段による前記熱交換器への蒸気供給中、前記熱交換器に供給された蒸気の凝縮水をスチームトラップを介して外部へ排出するドレン排出手段と、前記給蒸手段による前記熱交換器への蒸気供給の停止後、前記冷却手段による前記熱交換器への冷却水供給の開始前に、前記熱交換器からの蒸気排出を図る排蒸手段とを備えることを特徴とする殺菌装置である。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、給蒸手段による熱交換器への蒸気供給の停止後、冷却手段による熱交換器への冷却水供給の開始前に、排蒸手段により熱交換器からの蒸気排出を図ることができる。従って、その後、冷却手段により熱交換器に冷却水を供給しても、ウォーターハンマの発生を防止して、熱交換器への配管からの音や衝撃を解消または軽減することができる。また、安全弁からの蒸気の噴き出しを防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記給蒸手段は、前記熱交換器への給蒸路に給蒸弁を備え、前記排蒸手段は、前記熱交換器からの排蒸路に排蒸弁を備え、前記冷却手段は、前記熱交換器への冷却水送り路に冷却水送り弁を備え、前記排蒸路は、前記給蒸弁よりも下流の前記給蒸路に接続される管路、または前記冷却水送り弁よりも下流の前記冷却水送り路に接続される管路を備え、この管路に前記排蒸弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、熱交換器への給蒸、熱交換器からの排蒸、熱交換器への冷却水の通水を、それぞれ弁の開閉で制御することができる。また、給蒸路や冷却水送り路に接続した管路に排蒸弁を設けることで、熱交換器やそれへの配管からの蒸気排出を円滑に行うことができる。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記排蒸弁と前記冷却水送り弁とを閉じる一方、前記給蒸弁を開けて、前記給蒸手段からの蒸気を前記熱交換器に供給して前記循環水を加熱することで、前記被処理物を殺菌し、前記処理槽内が殺菌温度以上で殺菌時間経過すると、前記給蒸弁を閉じる一方、前記排蒸弁を開け、前記排蒸弁を開けてから排蒸時間経過すると、前記排蒸弁を閉じ、前記冷却水送り弁を開けて、前記冷却手段からの冷却水を前記熱交換器に供給して前記循環水を冷却することで、前記被処理物を冷却することを特徴とする請求項２に記載の殺菌装置である。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、被処理物の殺菌工程、熱交換器やそれへの配管からの排蒸工程、および被処理物の冷却工程を順次に実行し、排蒸工程後に冷却工程を実行することで、冷却工程においてウォーターハンマを生じさせるおそれがない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、殺菌工程後の冷却工程において、ウォーターハンマの発生を防止して、熱交換器への配管からの音や衝撃を解消または軽減することができる。また、安全弁からの蒸気の噴き出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の殺菌装置の一実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の殺菌装置１の一実施例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。本実施例の殺菌装置１は、被処理物２を加熱殺菌後に冷却する装置である。被処理物２は、特に問わないが、典型的にはレトルト食品である。
【００１５】
本実施例の殺菌装置１は、被処理物２が収容される処理槽３と、この処理槽３内への給水手段４と、処理槽３内からの排水手段５と、処理槽３内の加圧手段６と、処理槽３内からの排気手段７と、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させる循環手段９と、循環手段９による循環水を加熱するために熱交換器８に蒸気を供給する給蒸手段１０と、循環手段９による循環水を冷却するために熱交換器８に冷却水を供給する冷却手段１１と、給蒸手段１０による蒸気の凝縮水（ドレン）を排出するドレン排出手段１２と、熱交換器８やそれへの配管内から蒸気を排出する排蒸手段１３と、これら各手段を制御する制御手段（図示省略）とを備える。
【００１６】
処理槽３は、被処理物２を収容する中空容器である。処理槽３は、その形状を特に問わないが、本実施例では水平に配置された円筒材を備え、この円筒材は、一方の開口部が閉塞されており、他方の開口部が扉で開閉可能とされている。従って、扉を開けることで、処理槽３に対し被処理物２を出し入れすることができ、扉を閉じることで、処理槽３の開口部を気密に閉じることができる。
【００１７】
処理槽３には、処理槽３内の温度を検出する温度センサ１４が設けられると共に、処理槽３内の水位を検出する水位検出器（図示省略）が設けられている。
【００１８】
なお、図示例の場合、被処理物２は、トレー１５に並べられ、そのようなトレー１５が上下に積み重ねられて処理槽３内に収容されている。トレー１５は、上方へ開口した浅い矩形状の容器であり、少なくとも底面に多数の開口が形成されると共に、上下のトレー１５，１５は、側面において隙間をあけて積み重ねられる。但し、被処理物２は、処理槽３の棚に載せたり、ワゴンに載せたりして、処理槽３内に収容されてもよい。
【００１９】
給水手段４は、給水路１６を介して処理槽３内へ水を供給する。給水路１６は、処理槽３の底部に接続され、処理槽３へ向けて給水ポンプ１７と給水弁１８とが設けられている。給水ポンプ１７を作動させた状態で給水弁１８を開くことで、給水源からの水を処理槽３内に供給して、処理槽３内に水を貯留することができる。本実施例では、処理槽３内に収容した被処理物２が浸漬しない設定水位まで、処理槽３内に水が貯留される。
【００２０】
排水手段５は、排水路１９を介して処理槽３内から水を排出する。排水路１９は、処理槽３の底部に接続され、排水弁２０が設けられている。排水弁２０を開くことで、処理槽３内の水を外部へ排出することができる。
【００２１】
加圧手段６は、加圧路２１を介して処理槽３内へ加圧空気（言い換えれば圧縮空気）を供給する。加圧路２１に設けた加圧弁２２を開くことで、加圧空気源からの加圧空気を処理槽３内に供給して、大気圧を超える圧力に処理槽３内を加圧することができる。
【００２２】
排気手段７は、大気圧を超える圧力下の処理槽３内から排気路２３を介して気体を排出する。排気路２３は、処理槽３の上部に接続され、処理槽３の側から順に、排気弁２４と逆止弁２５とが設けられている。処理槽３内が大気圧を超える圧力にある状態で、排気弁２４を開くと、処理槽３内の気体は排気路２３を介して外部へ排出され、処理槽３内の圧力を下げることができる。
【００２３】
熱交換器８は、処理槽３との間で水が循環され、その循環水と、蒸気または冷却水とを間接熱交換する。つまり、熱交換器８は、循環手段９により処理槽３からの水が通されると共に、この循環水を加熱するために給蒸手段１０から蒸気が通されるか、循環水を冷却するために冷却手段１１から冷却水が通される。なお、熱交換器８は、その構成を特に問わないが、本実施例ではプレート式熱交換器とされている。
【００２４】
循環手段９は、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環する。循環手段９は、循環路２６と循環ポンプ２７とを備える。循環路２６は、一端部が処理槽３の底部に接続され、処理槽３の底部からの循環路２６は、循環ポンプ２７と熱交換器８とを順に介して、他端部が処理槽３内のノズル２８に接続されている。このノズル２８は、処理槽３内の側部および／または上部に設けられており、循環ポンプ２７からの水を被処理物２へ向けて噴射する。なお、図示例の場合、給水路１６と循環路２６とは、処理槽３の底部の側で共通の管路とされている。
【００２５】
給蒸手段１０は、熱交換器８に蒸気を供給して、循環手段９による循環水を加熱する。給蒸手段１０は、ボイラからの蒸気を熱交換器８へ供給する給蒸路２９を備え、この給蒸路２９には遮断弁３０と給蒸弁３１とが設けられている。給蒸手段１０による熱交換器８への蒸気供給時、遮断弁３０は開放状態に維持され、給蒸弁３１の開度が調整される。給蒸弁３１の開度を調整することで、循環手段９による循環水の温度、ひいては処理槽３内の温度を、所望に調整することができる。具体的には、温度センサ１４の検出温度に基づき、給蒸弁３１の開度が調整される。
【００２６】
冷却手段１１は、熱交換器８に冷却水を供給して、循環手段９による循環水を冷却する。冷却手段１１は、クーリングタワー３２を備え、クーリングタワー３２にて冷却された水は、送水ポンプ３３により、冷却水送り路３４を介して熱交換器８へ供給され、熱交換器８を通過後の水は冷却水戻し路３５を介してクーリングタワー３２へ戻される。図示例の場合、冷却水送り路３４と給蒸路２９とは、熱交換器８の側で共通の管路とされている。なお、クーリングタワー３２には、ボールタップ３６を介して適宜給水される。
【００２７】
冷却水送り路３４には冷却水送り弁３７が設けられる一方、冷却水戻し路３５には冷却水戻し弁３８が設けられている。冷却水送り路３４と給蒸路２９との合流部は、冷却水送り弁３７や給蒸弁３１より下流側（熱交換器８側）に配置されている。また、冷却水送り弁３７より上流側（クーリングタワー３２側）の冷却水送り路３４と、冷却水戻し弁３８より下流側（クーリングタワー３２側）の冷却水戻し路３５とは、バイパス路３９で接続されており、このバイパス路３９にはバイパス弁４０が設けられている。
【００２８】
従って、バイパス弁４０を閉じる一方、冷却水送り弁３７および冷却水戻し弁３８を開いた状態で、送水ポンプ３３を作動させると、クーリングタワー３２と熱交換器８との間で冷却水を循環させることができる。一方、冷却水送り弁３７および冷却水戻し弁３８を閉じれば、熱交換器８への冷却水の通水を停止することができる。この際、送水ポンプ３３を停止させてもよいが、クーリングタワー３２の凍結防止のために、バイパス弁４０を開いた状態で送水ポンプ３３を作動させてもよい。
【００２９】
ドレン排出手段１２は、給蒸手段１０により熱交換器８に供給された蒸気の凝縮水を外部へ排出する。ドレン排出手段１２は、冷却水戻し路３５の内、冷却水戻し弁３８より上流側（熱交換器８側）に設けられ、冷却水戻し路３５から分岐するドレン排出路４１に、ドレン排出弁４２、スチームトラップ４３および逆止弁４４が順に設けられて構成される。熱交換器８への蒸気供給時、ドレン排出弁４２を開けておくことで、蒸気の凝縮水を下方へ脱落させて外部へ排出することができる。
【００３０】
排蒸手段１３は、給蒸手段１０による熱交換器８への蒸気供給の停止後、冷却手段１１による熱交換器８への冷却水供給の開始前に、熱交換器８や配管内に残った蒸気を外部へ排出する。排蒸手段１３は、熱交換器８の側からの排蒸路４５を備え、この排蒸路４５には排蒸弁４６と逆止弁４７とが設けられている。排蒸路４５は、給蒸弁３１よりも下流の給蒸路２９に接続される管路、または冷却水送り弁３７よりも下流の冷却水送り路３４に接続される管路を備える。言い換えれば、排蒸路４５は、給蒸弁３１よりも下流の給蒸路２９、または冷却水送り弁３７よりも下流の冷却水送り路３４から分岐するように設けられる。本実施例では、給蒸路２９の内、給蒸弁３１よりも下流で、且つ冷却水送り路３４との合流部よりも上流に、排蒸路４５が分岐するように設けられている。また、排蒸路４５には、給蒸路２９との分岐部と排蒸弁４６との間に、安全弁４８が設けられている。
【００３１】
制御手段は、温度センサ１４や水位検出器の検出信号や経過時間などに基づき、前記各手段を制御する制御器（図示省略）である。具体的には、給水ポンプ１７、給水弁１８、排水弁２０、加圧弁２２、排気弁２４、循環ポンプ２７、遮断弁３０、給蒸弁３１、クーリングタワー３２、送水ポンプ３３、冷却水送り弁３７、冷却水戻し弁３８、バイパス弁４０、ドレン排出弁４２、排蒸弁４６の他、温度センサ１４および水位検出器などは、制御器に接続されている。
【００３２】
制御器は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽３内の被処理物２の加熱殺菌やその後の冷却を行う。典型的には、給水工程、移行工程、殺菌工程、排蒸工程、冷却工程および排水工程を順次に実行する。以下、各工程について説明する。なお、殺菌装置１の運転に先立ち、処理槽３内には被処理物２が収容され、処理槽３の扉は閉じられる。その状態では、排気弁２４および排蒸弁４６は開かれ、その他の弁は閉じられており、各ポンプは停止している。
【００３３】
（１）給水工程
給水工程では、処理槽３内の被処理物２を浸漬しない設定水位まで、給水手段４により処理槽３内に水を供給して、処理槽３内に水を貯留する。具体的には、給水ポンプ１７を作動させた状態で給水弁１８を開けばよい。この際、排水弁２０および加圧弁２２は閉じられており、排気弁２４は開かれている。処理槽３内に設定水位まで水が貯留されると、給水弁１８を閉じると共に給水ポンプ１７を停止させて、給水工程を終了する。
【００３４】
（２）移行工程
移行工程では、循環手段９により処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させながら、その循環水を熱交換器８において給蒸手段１０により加熱して、処理槽３内の温度を殺菌温度まで上昇させる。具体的には、循環ポンプ２７を作動させることで、処理槽３内底部からの水を、熱交換器８を介して、ノズル２８から処理槽３内へ戻すことで、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させる。また、給蒸弁３１を開けて、熱交換器８へ蒸気を供給する。これにより、熱交換器８において循環水と蒸気とを熱交換して、循環水の加熱を図ることができる。この際、冷却水送り弁３７、冷却水戻し弁３８および排蒸弁４６は閉じられており、ドレン排出弁４２は開かれている。ドレン排出弁４２を開いておくことで、蒸気の凝縮水は、スチームトラップ４３を介して排出される。
【００３５】
このようにして、処理槽３内の温度を徐々に上昇させるが、それに伴い被処理物２が加熱により膨張して包装（レトルトパウチなど）が破裂するおそれがある。そこで、これを防止するために、加圧手段６により処理槽３内は徐々に加圧され、大気圧を超える圧力（処理槽内温度相当の飽和蒸気圧力よりもやや高圧）とされる。具体的には、加圧弁２２と排気弁２４とを制御することにより、処理槽３内の温度に応じた加圧がなされる。
【００３６】
以後、循環手段９による水の循環と、処理槽３内の加圧とは、冷却工程の終了まで引き続きなされる。つまり、循環手段９による水の循環は、冷却工程の終了まで継続される。また、加圧手段６による処理槽３内の加圧は、処理槽３内が殺菌温度まで上昇した後も、殺菌温度相当の飽和蒸気圧力よりもやや高圧に、冷却工程の終了まで維持される。
【００３７】
（３）殺菌工程
殺菌工程では、処理槽３内の温度を殺菌温度に保持して、被処理物２を加熱して殺菌する。具体的には、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させつつ、温度センサ１４の検出温度を殺菌温度に維持するように、給蒸弁３１の開度を調整する。処理槽３内が殺菌温度以上で殺菌時間経過すると、給蒸弁３１およびドレン排出弁４２を閉じて熱交換器８への給蒸を停止して、殺菌工程を終了する。
【００３８】
（４）排蒸工程
排蒸工程では、排蒸手段１３により、熱交換器８やそれに接続された配管内から残留蒸気を外部へ排出する。具体的には、排蒸弁４６を開けることで、熱交換器８や配管内の圧力を開放し、熱交換器８内やそれへの給蒸路２９（給蒸弁３１と熱交換器８との間の給蒸路２９）や冷却水送り路３４（冷却水送り弁３７と熱交換器８との間の冷却水送り路３４）内に残留する蒸気を外部へ排出する。排蒸弁４６の開放から所定の排蒸時間を経過すると、排蒸弁４６を閉じて、排蒸工程を終了する。
【００３９】
（５）冷却工程
冷却工程では、処理槽３と熱交換器８との間で水を循環させながら、その循環水を熱交換器８において冷却手段により冷却して、これにより処理槽３内の被処理物２の冷却を図る。具体的には、冷却水送り弁３７および冷却水戻し弁３８を開いた状態で、クーリングタワー３２および送水ポンプ３３を作動させて、熱交換器８に冷却水を循環させればよい。この際、給蒸弁３１、ドレン排出弁４２、排蒸弁４６およびバイパス弁４０は閉じられている。
【００４０】
冷却工程の開始から設定時間経過するか、処理槽３内の温度（冷却水の温度）が設定温度よりも下がってから設定時間経過すると、冷却水送り弁３７および冷却水戻し弁３８を閉じて、冷却工程を終了する。この際、循環手段９による循環も停止するが、加圧手段６による処理槽３内の加圧は、排水工程における排水完了まで継続してもよい。
【００４１】
（６）排水工程
排水工程では、排水手段５により処理槽３内から排水する。具体的には、排水弁２０を開くことで、外部へ水を排出する。加圧手段６により処理槽３内を加圧したままで排水手段５により排水すれば、処理槽３内からの排水を迅速に行うことができる。その後、加圧弁２２を閉じる一方、排気弁２４を開いて、処理槽３内を大気圧まで戻した後、処理槽３の扉を開けて、処理槽３内から被処理物２を取り出すことができる。
【００４２】
本実施例の殺菌装置１によれば、給蒸手段１０による熱交換器８への蒸気供給の停止後、冷却手段１１による熱交換器８への冷却水供給の開始前に、排蒸手段１３により熱交換器８や配管（２９，３４）内の蒸気を排出して圧力が開放される。従って、その後、冷却手段１１により熱交換器８に冷却水を供給しても、ウォーターハンマの発生を防止して、熱交換器８への配管からの音や衝撃を解消または軽減することができる。また、安全弁４８からの蒸気の噴き出しを防止することもできる。
【００４３】
本発明の殺菌装置１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、熱交換器８を備えた殺菌装置１において、熱交換器８への蒸気供給の停止後、熱交換器８への冷却水供給の開始前に、熱交換器８からの蒸気排出を図る構成であれば、排蒸手段１３の設置位置など、その他の構成および制御は適宜に変更可能である。
【００４４】
さらに、加圧手段６は、前記実施例では加圧空気を用いたが、場合により不活性ガスを用いてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  殺菌装置
２  被処理物
３  処理槽
４  給水手段
５  排水手段
６  加圧手段
７  排気手段
８  熱交換器
９  循環手段
１０  給蒸手段
１１  冷却手段
１２  ドレン排出手段
１３  排蒸手段
２９  給蒸路
３１  給蒸弁
４５  排蒸路
４６  排蒸弁
３４  冷却水送り路
３５  冷却水戻し路
３７  冷却水送り弁
３８  冷却水戻し弁
【図１】
0005907424.tif 000002