(57)【要約】【課題】熱交換器で循環水を蒸気により加熱する殺菌装置において、熱交換器からのドレン排出系統の詰まりを防止できると共に蒸気排出を抑えたドレン排出を可能とすることで、所期の殺菌を図る。【解決手段】被処理物２が収容されると共に水が貯留される処理槽３と、処理槽３との間で水が循環され、その循環水を蒸気で加熱可能な熱交換器９と、熱交換器９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とを備える。ドレン排出手段１２として、熱交換器９からのドレン排出路３３に、スチームトラップは設けられないが、ドレン排出弁３４が設けられている。ドレン排出路３３に固定絞り部３５を設けておき、ドレン排出弁３４の開閉を切り替えるのがよい。【選択図】図１
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【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、
前記処理槽との間で水が循環され、その循環水を蒸気で加熱可能な熱交換器と、
前記熱交換器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と、
前記ドレン排出手段を制御する制御手段とを備え、
前記ドレン排出手段として、前記熱交換器からのドレン排出路に、スチームトラップは設けられないが、ドレン排出弁が設けられている
ことを特徴とする殺菌装置。
【請求項２】
前記ドレン排出路に、ドレン排出弁と固定絞り部とが設けられ、
前記制御手段は、前記ドレン排出弁の開閉を切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
【請求項３】
前記ドレン排出路に、ドレン排出弁が設けられ、
前記制御手段は、前記ドレン排出弁の開度を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
【請求項４】
前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲まで上昇させる昇温工程と、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲に保持する殺菌工程とを順に実行し、
ドレン排出可能流量が、前記殺菌工程より前記昇温工程で多くなるように前記ドレン排出弁を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の殺菌装置。
【請求項５】
前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲まで上昇させる昇温工程と、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲に保持する殺菌工程とを順に実行し、
前記昇温工程では、前記ドレン排出弁を開放状態に維持するか、前記殺菌工程より開時間割合を大きくしつつ前記ドレン排出弁を開閉する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の殺菌装置。
【請求項６】
前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲まで上昇させる昇温工程と、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲に保持する殺菌工程とを順に実行し、
前記殺菌工程では、所定時間経過するまでは、第一設定時間ごとに前記ドレン排出弁を規定時間開放し、所定時間経過後には、前記第一設定時間よりも長い第二設定時間ごとに前記ドレン排出弁を規定時間開放する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の殺菌装置。
【請求項７】
前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲まで上昇させる昇温工程と、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲に保持する殺菌工程とを順に実行し、
前記昇温工程および／または前記殺菌工程では、前記ドレン排出路の温度に基づき前記ドレン排出弁の開閉または開度を調整する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の殺菌装置。
【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に用いられ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に開示される殺菌装置が知られている。当該文献の図面に基づき説明すると、殺菌装置は、殺菌槽（１）内に被殺菌物（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）との間で循環させる。そして、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）からの冷却用水で冷却するかを切り替えて、被殺菌物（２）の加熱殺菌とその後の冷却が図られる。
【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】
従来技術では、殺菌槽と熱交換器との間の循環水を加熱する際、熱交換器に蒸気を供給するが、その蒸気の凝縮水（ドレン）はスチームトラップを介して排出される。ところが、スチームトラップに詰まりが発生することで、ドレンの排出が不能となり、循環水を所望に昇温できないおそれがある。
【０００５】
スチームトラップに詰まりを発生させる原因として、スケール（水中の硬度成分が炭酸イオンやシリカ等と結合して析出したもの）や、配管内の錆がある。配管内の錆については、ステンレス配管を用いることで防止することもできるが、配管は装置設置場所の環境に左右される。また、スケールについては、殺菌装置に特有の次のような事情がある。
【０００６】
すなわち、前提として、熱交換器において循環水を加熱するための蒸気は、通常、軟水や純水を蒸気化したものであるし、仮にそうでなくても、一旦蒸気化されることで純水化されたものである。そのため、蒸気によるスケール発生への影響は少ない。一方、熱交換器において循環水を冷却するための冷却用水は、通常、軟水や純水ではなく、硬度成分が残留した水（典型的には水道水）である。そのため、蒸気による加熱と冷却用水による冷却とを同一の熱交換器で行う場合、冷却用水によりスケールが発生し、スチームトラップに詰まりを生じさせるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、熱交換器からのドレン排出系統の詰まりを防止でき、また蒸気排出を抑えたドレン排出を可能とすることで、所期の殺菌を図ることのできる殺菌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、前記処理槽との間で水が循環され、その循環水を蒸気で加熱可能な熱交換器と、前記熱交換器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と、前記ドレン排出手段を制御する制御手段とを備え、前記ドレン排出手段として、前記熱交換器からのドレン排出路に、スチームトラップは設けられないが、ドレン排出弁が設けられていることを特徴とする殺菌装置である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、処理槽と熱交換器との間で水を循環させつつ、熱交換器に蒸気を供給して循環水を加熱することで、処理槽内の被処理物を加熱して殺菌することができる。この際、熱交換器に供給された蒸気の凝縮水（ドレン）は、ドレン排出路を介して外部へ排出される。ドレン排出路には、スチームトラップは設けられないが、ドレン排出弁が設けられている。そのため、ドレン排出弁を制御することで、ドレンの排出を図ることができる。ドレン排出路にスチームトラップを設けないことで、スチームトラップの詰まりによるドレンの排出不良（ひいては処理槽内の昇温異常）を防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記ドレン排出路に、ドレン排出弁と固定絞り部とが設けられ、前記制御手段は、前記ドレン排出弁の開閉を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置である。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、ドレン排出路に固定絞り部を設けることで、ドレン排出弁を開けた際のドレンの排出量を調整することができる。また、ドレン排出弁の開閉を切り替えるという簡易な制御で、ドレンを所望に排出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記ドレン排出路に、ドレン排出弁が設けられ、前記制御手段は、前記ドレン排出弁の開度を調整することを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、ドレン排出路に設けたドレン排出弁の開度を調整することで、ドレンを所望に排出することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲まで上昇させる昇温工程と、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲に保持する殺菌工程とを順に実行し、ドレン排出可能流量が、前記殺菌工程より前記昇温工程で多くなるように前記ドレン排出弁を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の殺菌装置である。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、ドレン排出可能流量が、殺菌工程より昇温工程で多くなるようにドレン排出弁を制御するので、昇温時に生じる比較的多くのドレンを円滑に排出することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲まで上昇させる昇温工程と、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲に保持する殺菌工程とを順に実行し、前記昇温工程では、前記ドレン排出弁を開放状態に維持するか、前記殺菌工程より開時間割合を大きくしつつ前記ドレン排出弁を開閉することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の殺菌装置である。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲まで上昇させる昇温工程において、ドレン排出弁を開放状態に維持するか、殺菌工程より開時間割合を大きくしつつドレン排出弁を開閉することで、昇温時に生じる比較的多くのドレンを円滑に排出することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲まで上昇させる昇温工程と、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲に保持する殺菌工程とを順に実行し、前記殺菌工程では、所定時間経過するまでは、第一設定時間ごとに前記ドレン排出弁を規定時間開放し、所定時間経過後には、前記第一設定時間よりも長い第二設定時間ごとに前記ドレン排出弁を規定時間開放することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の殺菌装置である。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、殺菌工程の初期には、比較的短い間隔でドレン排出弁を開放する一方、その後は、比較的長い間隔でドレン排出弁を開放することになる。殺菌工程の初期ほど、ドレンが出やすいので、ドレン排出弁の開放間隔を短くすることで、蒸気の排出を抑えた円滑なドレンの排出を行うことができる。
【００２０】
さらに、請求項７に記載の発明は、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲まで上昇させる昇温工程と、前記処理槽内を殺菌温度または殺菌温度範囲に保持する殺菌工程とを順に実行し、前記昇温工程および／または前記殺菌工程では、前記ドレン排出路の温度に基づき前記ドレン排出弁の開閉または開度を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の殺菌装置である。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、ドレン排出路の温度に基づきドレン排出弁の開閉または開度を調整することで、ドレンの溜まり具合に応じて、蒸気の排出を抑えつつ、ドレンの排出を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の殺菌装置によれば、熱交換器からのドレン排出系統の詰まりを防止でき、また蒸気排出を抑えたドレン排出を可能とすることで、所期の殺菌を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例の殺菌装置を示す概略図であり、一部を断面にして示している。
【図２】図１の殺菌装置の運転例を示す概略図であり、横軸は時間ｔ、縦軸は処理槽内温度Ｔを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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、本発明の一実施例の殺菌装置１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を加熱して殺菌する装置であり、殺菌後には被処理物２を冷却可能に構成される。被処理物２は、特に問わないが、典型的にはレトルト食品または缶詰など、容器に密閉された食材である。
【００２５】
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外への排水手段５と、処理槽３内への圧縮空気供給手段６と、処理槽３外への排気手段７と、処理槽３内の真空解除手段８と、処理槽３と熱交換器９との間で水を循環させる循環手段１０と、循環手段１０による循環水を加熱するために熱交換器９に蒸気を供給する給蒸手段１１と、給蒸手段１１による蒸気の凝縮水（ドレン）を外部へ排出するドレン排出手段１２と、循環手段１０による循環水を冷却するために熱交換器９に冷却水を供給する冷却手段１３と、これら各手段４〜８，１０〜１３を制御する制御手段（図示省略）とを備える。
【００２６】
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。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。なお、被処理物２は、台車に載せられるなどして、処理槽３内の底面よりも上方に保持される。
【００２７】
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と、処理槽３内の水位を検出する水位検出器（図示省略）とが設けられる。但し、温度センサ１４は、処理槽３ではなく、場合により、後述する循環路１５（特に熱交換器９より下流側）に設けられてもよい。
【００２８】
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を開けることで、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を浸漬しない設定水位まで、処理槽３内に水が貯留される。
【００２９】
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を開けることで、処理槽３内の水を外部へ排出することができる。
【００３０】
圧縮空気供給手段６は、圧縮空気供給路２１を介して処理槽３内へ圧縮空気を供給する。圧縮空気供給路２１は、処理槽３の上部に接続され、処理槽３へ向けて圧縮空気遮断弁２２と圧縮空気弁２３とが設けられている。圧縮空気遮断弁２２を開けた状態で、圧縮空気弁２３も開けることで、圧縮空気源からの圧縮空気を処理槽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。
【００３１】
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２４を介して気体を排出する。排気路２４は、処理槽３の上部に接続され、排気弁２５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２５を開けると、処理槽３内の気体が排気路２４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。
【００３２】
真空解除手段８は、大気圧未満の圧力下の処理槽３内へ給気路２６を介して外気を導入する。給気路２６は、処理槽３の上部に接続され、真空解除弁２７が設けられている。処理槽３内が大気圧未満の圧力にある状態で、真空解除弁２７を開けると、給気路２６を介して外気が処理槽３内へ導入され、処理槽３内の圧力を大気圧まで戻すことができる。
【００３３】
熱交換器９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混ぜることなく熱交換する。つまり、熱交換器９は、循環手段１０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１１による蒸気が通されるか、循環水を冷却するために冷却手段１３による冷却水が通される。
【００３４】
循環手段１０は、処理槽３と熱交換器９との間で水を循環させる。循環手段１０は、循環路１５と循環ポンプ２８とを備える。循環路１５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１５は、循環ポンプ２８と熱交換器９とを順に介して、他端部が処理槽３内のノズル２９に接続されている。このノズル２９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２８からの水を被処理物２へ向けて噴射する。
【００３５】
給蒸手段１１は、熱交換器９に蒸気を供給して、循環手段１０による循環水を加熱する。給蒸手段１１は、ボイラからの蒸気を熱交換器９へ供給する給蒸路３０を備え、この給蒸路３０には給蒸遮断弁３１と給蒸弁３２とが設けられている。循環手段１０による循環中、温度センサ１４の検出温度に基づき、給蒸弁３２の開閉または開度を制御して、処理槽３内の温度を所望に調整することができる。なお、給蒸遮断弁３１は、給蒸弁３２の開閉に連動して、開閉される。
【００３６】
ドレン排出手段１２は、給蒸手段１１により熱交換器９に供給された蒸気の凝縮水を、ドレン排出路３３を介して外部へ排出する。ドレン排出路３３は、熱交換器９から下方へ延出して設けられている。熱交換器９からのドレン排出路３３には、ドレン排出弁３４、オリフィス３５および逆止弁３６が順に設けられている。熱交換器９への蒸気供給中、ドレン排出弁３４を開けることで、蒸気の凝縮水を外部へ排出することができる。本実施例では、ドレン排出弁３４は、開閉をオンオフで切り替える弁（たとえば電磁弁）で足りるが、場合により開度調整可能な弁（たとえば電動弁）から構成されてもよい。ドレン排出路３３には、スチームトラップは設けられず、さらに図示例ではドレン貯留タンクも設けられない。なお、オリフィス３５に限らず、その他の固定絞り部を用いることもできる。
【００３７】
冷却手段１３は、熱交換器９に冷却水を供給して、循環手段１０による循環水を冷却する。冷却手段１３は、クーリングタワー３７を備え、クーリングタワー３７にて冷却された水は、送水ポンプ３８により、冷却水送り路３９を介して熱交換器９へ供給され、熱交換器９を通過後の水は冷却水戻し路４０を介してクーリングタワー３７へ戻される。図示例の場合、冷却水送り路３９と給蒸路３０とは、熱交換器９の側で共通管路とされている。また、冷却水戻し路４０とドレン排出路３３とは、熱交換器９の側で共通管路とされている。
【００３８】
冷却水送り路３９には冷却水送り弁４１が設けられる一方、冷却水戻し路４０には冷却水戻し弁４２が設けられている。冷却水送り路３９と給蒸路３０との合流部は、冷却水送り弁４１や給蒸弁３２より下流側（熱交換器９側）に配置されている。また、冷却水戻し路４０とドレン排出路３３との分岐部は、冷却水戻し弁４２やドレン排出弁３４よりも上流側（熱交換器９側）に配置されている。
【００３９】
給蒸弁３２およびドレン排出弁３４を閉じた状態で、冷却水送り弁４１および冷却水戻し弁４２を開けて、送水ポンプ３８を作動させると、クーリングタワー３７と熱交換器９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４１および冷却水戻し弁４２を閉じた状態で、給蒸弁３２を開ければ、熱交換器９に蒸気を供給することができる。その際、適宜、ドレン排出弁３４を開けることで、ドレンの排出を図ることができる。
【００４０】
制御手段は、温度センサ１４および水位検出器の検出信号の他、経過時間などに基づき、前記各手段４〜８，１０〜１３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、圧縮空気遮断弁２２、圧縮空気弁２３、排気弁２５、真空解除弁２７、循環ポンプ２８、給蒸遮断弁３１、給蒸弁３２、ドレン排出弁３４、クーリングタワー３７、送水ポンプ３８、冷却水送り弁４１、冷却水戻し弁４２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。そして、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。
【００４１】
図２は、本実施例の殺菌装置１の運転例を示す概略図であり、横軸は時間ｔ、縦軸は処理槽３内温度Ｔを示している。殺菌装置１は、典型的には、給水工程Ｓ１の後、昇温工程Ｓ２と殺菌工程Ｓ３とを少なくとも一回含んで被処理物２の殺菌を図った後、冷却工程Ｓ４および排水工程Ｓ５を実行する。図２では、給水工程Ｓ１、第一昇温工程Ｓ２ａ、第一殺菌工程Ｓ３ａ、第二昇温工程Ｓ２ｂ、第二殺菌工程Ｓ３ｂ、冷却工程Ｓ４および排水工程Ｓ５を順次に実行する例を示している。
【００４２】
第一昇温工程Ｓ２ａと第二昇温工程Ｓ２ｂとは、昇温目標温度が異なるが、動作内容は同一である。そのため、各昇温工程Ｓ２ａ，Ｓ２ｂについて、以下、両者を特に区別する場合を除き、単に昇温工程Ｓ２ということがある。同様に、第一殺菌工程Ｓ３ａと第二殺菌工程Ｓ３ｂとは、保持目標温度が異なるが、動作内容は同一である。そのため、各殺菌工程Ｓ３ａ，Ｓ３ｂについて、以下、両者を特に区別する場合を除き、単に殺菌工程Ｓ３ということがある。
【００４３】
以下、各工程について説明する。まず、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の扉は気密に閉じられる。その状態では、上述した各弁の内、排水弁２０、排気弁２５、真空解除弁２７、ドレン排出弁３４は開けられているが、その他の弁１８，２２，２３，３１，３２，４１，４２は閉じられており、各ポンプ１７，２８，３８は停止している。
【００４４】
≪給水工程Ｓ１≫
給水工程Ｓ１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、排気弁２５を開けたまま、排水弁２０および真空解除弁２７を閉じる。そして、給水ポンプ１７を作動させた状態で給水弁１８を開ければよい。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Ｓ１を終了する。給水工程Ｓ１の後半、循環ポンプ２８を間欠運転し、昇温工程Ｓ２への移行に伴い連続運転に切り替えてもよい。
【００４５】
≪昇温工程Ｓ２≫
昇温工程Ｓ２では、循環手段１０により処理槽３と熱交換器９との間で水を循環させながら、その循環水を熱交換器９において給蒸手段１１により加熱して、処理槽３内の温度を殺菌温度Ｔ１（Ｔ２）まで上昇させる。具体的には、循環ポンプ２８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９を介して、ノズル２９から処理槽３内へ戻すことで、処理槽３と熱交換器９との間で循環させる。また、この循環中、冷却水送り弁４１および冷却水戻し弁４２を閉じる一方、給蒸遮断弁３１および給蒸弁３２を開けて、熱交換器９へ蒸気を供給する。この際、処理槽３内の温度が所望速度で上昇するように、給蒸弁３２の開度を比例制御するのが好ましい。
【００４６】
昇温工程Ｓ２中、ドレン排出弁３４は、適宜開閉されてもよいが、開放状態に維持するのが簡易で好ましい。処理槽３内および被処理物２の温度を上昇させる昇温工程Ｓ２では、温度を維持する殺菌工程Ｓ３と比較して、多くの熱量が必要であり、比較的多くのドレンが発生する。そのため、本実施例では、ドレン排出弁３４を開放状態に維持する。但し、昇温工程Ｓ２において、ドレン排出弁３４を間欠的に開放してもよい。いずれにしても、昇温工程Ｓ２でのドレン排出可能流量が殺菌工程Ｓ３でのドレン排出可能流量よりも多くなるように、ドレン排出弁３４の開閉または開度を制御するのがよい。従って、昇温工程Ｓ２および殺菌工程Ｓ３においてドレン排出弁３４を間欠的に開閉制御する場合でも、昇温工程Ｓ２でのドレン排出弁３４の開時間割合（単位時間当たりの開放時間）は、殺菌工程Ｓ３でのドレン排出弁３４の開時間割合よりも長くするのがよい。
【００４７】
なお、標準的な運転環境での加熱負荷（処理槽３、水（貯留水・循環水）および被処理物２を殺菌温度まで加熱するのに必要な熱量）、ひいては発生するドレン量は、算出可能である。また、給蒸手段１１による蒸気の蒸気圧と大気圧との差圧に基づき、オリフィス３５を通過可能なドレン量も算出可能である。そのため、これらから最適なオリフィス３５が選択されるか、および／または、ドレン排出弁３４の開閉が制御される。つまり、昇温工程Ｓ２において、ドレン排出弁３４を開放状態にしても、給蒸手段１１による蒸気がそのまま（つまり一旦凝縮することなく蒸気のまま）外部へ排出されず、且つ熱交換器９にドレンが溜まらない範囲で、オリフィス３５が選択されたり、ドレン排出弁３４の開閉が制御されたりする。このことは、後述する殺菌工程Ｓ３についても同様である。
【００４８】
昇温工程Ｓ２では、熱交換器９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。このようにして、昇温工程Ｓ２では処理槽３内の温度を徐々に上昇させるが、この際、処理槽３内は大気圧を超える圧力（処理槽３内温度相当の飽和蒸気圧力よりも高圧）とされる。これにより、１００℃を超える水温でも循環ポンプ２８のキャビテーションを起こすことなく循環を行うことができると共に、被処理物の膨張による容器（レトルトパウチなど）の破裂を防止できる。具体的には、圧縮空気弁２３と排気弁２５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。
【００４９】
以後、循環手段１０による水の循環は、冷却工程Ｓ４の終了まで継続される。また、圧縮空気供給手段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、処理槽３内温度相当の飽和蒸気圧力よりも高圧に、排水工程Ｓ５の排水終了まで継続される。その間、圧縮空気遮断弁２２は開放状態に維持され、圧縮空気弁２３と排気弁２５の開閉が制御される。
【００５０】
≪殺菌工程Ｓ３≫
殺菌工程Ｓ３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内の貯留水を循環手段１０により循環させつつ、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３２の開度を調整する。
【００５１】
殺菌工程Ｓ３では、殺菌工程Ｓ３開始から所定時間ｔａ経過するまでは、第一設定時間ごとにドレン排出弁３４を規定時間開放し、所定時間ｔａ経過後には、第一設定時間よりも長い第二設定時間ごとにドレン排出弁３４を規定時間開放する。所定時間ｔａ、規定時間、第一設定時間および第二設定時間は、オリフィス３５との関係で、給蒸手段１１による蒸気が直接に外部へ排出されず、且つ熱交換器９にドレンが溜まらない範囲で、実験により予め求められる。また、殺菌工程Ｓ３の進行に伴い、各時間を段階的に変更（たとえば設定時間を徐々に長くしたり、規定時間を徐々に短くしたり）してもよい。
【００５２】
いずれにしても、殺菌工程Ｓ３の初期には、比較的短い間隔でドレン排出弁３４を開放する一方、その後は、比較的長い間隔でドレン排出弁３４を開放することになる。殺菌工程Ｓ３の初期ほど、ドレンが出やすいので、ドレン排出弁３４の開放間隔を短くすることで、ドレンの排出を円滑に図ることができる。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３２および給蒸遮断弁３１を閉じて熱交換器９への給蒸を停止して、殺菌工程Ｓ３を終了する。
【００５３】
ところで、被処理物２の加熱殺菌中、殺菌温度を変更してもよい。図示例では、第一殺菌温度Ｔ１まで処理槽３内を昇温する第一昇温工程Ｓ２ａ、第一殺菌温度Ｔ１で第一殺菌時間保持する第一殺菌工程Ｓ３ａ、第一殺菌温度Ｔ１よりも高い第二殺菌温度Ｔ２まで処理槽３内を昇温する第二殺菌工程Ｓ３ｂ、第二殺菌温度Ｔ２で第二殺菌時間保持する第二殺菌工程Ｓ３ｂを順次に実行する。典型的には、各昇温工程Ｓ２ａ，Ｓ２ｂでは、ドレン排出弁３４を開放しておけばよいし、各殺菌工程Ｓ３ａ，Ｓ３ｂでは、所定時間ｔａ経過するまでは、第一設定時間ごとにドレン排出弁３４を規定時間開放し、所定時間ｔａ経過後には、第一設定時間よりも長い第二設定時間ごとにドレン排出弁３４を規定時間開放すればよい。所定時間ｔａ、規定時間、第一設定時間および第二設定時間それぞれについて、各殺菌工程Ｓ３ａ，Ｓ３ｂで同一としてもよいし、異なったものとしてもよい。
【００５４】
図示例では、第一殺菌温度Ｔ１と第二殺菌温度Ｔ２との二段階に殺菌温度を変更したが、第一殺菌温度Ｔ１、第二殺菌温度Ｔ２および第三殺菌温度Ｔ３の三段階で殺菌温度を変更（段階的に上昇）してもよい。あるいは、四段階以上で殺菌温度を変更してもよいし、逆に、殺菌温度を変更しなくてもよい（つまり第一殺菌温度Ｔ１のみとしてもよい）。
【００５５】
また、図示例では、殺菌温度を上げる例を示したが、殺菌温度を途中で下げてもよい。殺菌温度を下げる場合、給蒸手段１１による加熱を停止した状態で、後述する冷却工程Ｓ４と同様にして、循環手段１０による循環水を冷却手段１３による冷却水で冷却するか、給水手段４と排水手段５とを制御して、処理槽３内の貯留水を徐々に入れ替える降温工程を実施した後、殺菌工程Ｓ３を実施すればよい。
【００５６】
いずれにしても、処理槽３内の温度を上昇させる昇温工程Ｓ２では、給蒸手段１１により熱交換器９に蒸気を供給して、循環手段１０による循環水を加熱するが、その際、ドレン排出弁３４を開けまま維持するのがよい。そして、殺菌工程Ｓ３では、所定時間ｔａ経過するまでは、第一設定時間ごとにドレン排出弁３４を規定時間開放し、所定時間ｔａ経過後には、第一設定時間よりも長い第二設定時間ごとにドレン排出弁３４を規定時間開放するのがよい。
【００５７】
後述するように、殺菌工程Ｓ３において温度変化を伴う場合、前記「所定時間ｔａ経過するまで」は、「処理槽３内が所定温度に達するまで」であってもよい。言い換えれば、前記所定時間ｔａ内には、処理槽３内の温度が変化してもよい。
【００５８】
殺菌工程Ｓ３では、処理槽３内を殺菌温度に保持すると言っても、必ずしも一定温度に維持する必要はなく、所定範囲（殺菌温度範囲）に保持してもよい。たとえば、殺菌温度範囲の上限温度と下限温度との間に保持するように、給蒸手段１１を制御してもよい。この際、上限温度になるまで給蒸手段１１により加熱し、給蒸手段１１による加熱を停止した状態で下限温度になるまで待機し、下限温度になると給蒸手段１１による給蒸を再開してもよい。殺菌工程Ｓ３において殺菌温度範囲に保持する場合、その直前の昇温工程Ｓ２では、殺菌温度範囲に到達するまで給蒸手段１１による加熱を図ればよい。
【００５９】
≪冷却工程Ｓ４≫
冷却工程Ｓ４では、循環手段１０により処理槽３と熱交換器９との間で水を循環させながら、その循環水を熱交換器９において冷却手段１３により冷却して、処理槽３内の被処理物２を冷却する。具体的には、循環ポンプ２８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９を介して、ノズル２９から処理槽３内へ戻すことで、処理槽３と熱交換器９との間で水を循環させる。また、この循環中、給蒸弁３２およびドレン排出弁３４を閉じる一方、冷却水送り弁４１および冷却水戻し弁４２を開けた状態で、クーリングタワー３７および送水ポンプ３８を作動させて、熱交換器９に冷却水を循環させればよい。
【００６０】
冷却工程Ｓ４の開始から冷却時間経過するか、処理槽３内の温度が冷却温度よりも下がるか、冷却温度よりも下がってから所定時間経過すると、冷却手段１３による熱交換器９への冷却水供給を停止して、冷却工程Ｓ４を終了する。この際、循環手段１０による循環も停止するが、圧縮空気供給手段６による処理槽３内の加圧は、排水工程Ｓ５における排水完了まで継続するのがよい。
【００６１】
≪排水工程Ｓ５≫
排水工程Ｓ５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を開けることで、外部へ水を排出する。圧縮空気供給手段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。また、ドレン排出弁３４を開けることで、熱交換器９の一次側に溜まった冷却水を外部へ排出する。
【００６２】
その後、圧縮空気遮断弁２２および圧縮空気弁２３を閉じる一方、排気弁２５を開いて、処理槽３内の加圧を解除した後、さらに真空解除弁２７を開放して、処理槽３内を確実に大気圧とする。これにより、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。
【００６３】
本実施例の殺菌装置１によれば、ドレン排出路３３には、スチームトラップは設けられないが、ドレン排出弁３４が設けられている。そして、ドレン排出弁３４を制御することで、ドレンの排出を図ることができる。ドレン排出路３３にスチームトラップを設けないことで、スチームトラップの詰まりによるドレンの排出不良（ひいては処理槽３内の昇温異常）を防止することができる。なお、排水工程Ｓ５では、熱交換器９およびドレン排出路３３に冷却水を残留させることなく、全て排出することができ、その場合、次回の殺菌運転における加熱負荷を軽減することができる。
【００６４】
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、（ａ）被処理物２が収容されると共に水が貯留される処理槽３と、（ｂ）この処理槽３内の貯留水を熱交換器９との間で循環させる循環手段１０と、（ｃ）この循環手段１０による循環水を加熱するために、熱交換器９に蒸気を供給する給蒸手段１１と、（ｄ）この給蒸手段１１による蒸気の凝縮水を外部へ排出するドレン排出手段１２と、（ｅ）前記各手段を制御する制御手段とを備え、（ｆ）ドレン排出手段１２として、熱交換器９からのドレン排出路３３に、スチームトラップは設けられないが、ドレン排出弁３４が設けられているのであれは、その他の構成は適宜に変更可能である。
【００６５】
たとえば、前記実施例では、ドレン排出弁３４は、基本的には時間制御により間欠的に開閉制御されたが、場合により、温度制御により開閉制御されてもよい。たとえば、ドレン排出弁３４の一次側の配管や装置表面温度またはドレン温度など、ドレン排出路３３の所定箇所の温度に基づき、第一温度（たとえば１００℃）以下になるとドレン排出弁３４を開け、第二温度（たとえば１１０℃）以上になるとドレン排出弁３４を閉じる制御を実施してもよい。
【００６６】
また、前記実施例では、ドレン排出弁３４は、昇温工程Ｓ２では開放状態に維持され、殺菌工程Ｓ３では初期の開閉頻度をそれ以降よりも高くしたが、適宜に変更可能である。その際、昇温工程Ｓ２開始から殺菌工程Ｓ３終了までの間、最初はドレン排出弁３４を全開または単位時間当たりの開放時間を長くしておき、処理が進むに連れて、単位時間当たりの開放時間を短くしていくのがよい。
【００６７】
また、前記実施例では、ドレン排出手段１２は、ドレン排出弁３４とオリフィス３５とを備え、ドレン排出弁３４の開閉を切り替えたが、オリフィス３５を設置せずに、ドレン排出弁３４の開度を調整してもよい。この際、ドレン排出弁３４は、開度調整可能な弁から構成されるが、特にボールタイプの自動弁（モータバルブやエア駆動弁）から構成されるのが好ましい。あるいは、ドレン排出弁３４として、開閉を切り替える弁と、開度調整可能な弁とを組み合わせてもよい。
【００６８】
そして、たとえば、昇温工程Ｓ２では、ドレン排出弁３４を全開または所定開度に維持しておき、殺菌工程Ｓ３では、所定時間ｔａ経過するまでは、第一設定時間ごとに、ドレン排出弁３４を全開または設定開度で規定時間開放し、所定時間ｔａ経過後には、第一設定時間よりも長い第二設定時間ごとに、ドレン排出弁３４を全開または設定開度で規定時間開放すればよい。あるいは、ドレン排出路３３（ドレン排出弁３４の一次側）に温度センサを設けておき、その温度センサを利用することで、昇温工程Ｓ２および／または殺菌工程Ｓ３では、ドレン排出路３３の温度に基づきドレン排出弁３４の開閉または開度を調整してもよい。
【００６９】
さらに、いわゆる貯湯式の殺菌装置１に適用することもできる。その場合、処理槽３内において、被処理物２を熱水に水没して殺菌を行うが、前記実施例と同様に、処理槽３内の貯留水を熱交換器９との間で循環させつつ、その循環水を、殺菌工程Ｓ３では蒸気により加熱し、冷却工程Ｓ４では冷却水により冷却する。
【符号の説明】
【００７０】
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  圧縮空気供給手段
７  排気手段
８  真空解除手段
９  熱交換器
１０  循環手段
１１  給蒸手段
１２  ドレン排出手段
１３  冷却手段
１４  温度センサ
１５  循環路
１６  給水路
１７  給水ポンプ
１８  給水弁
１９  排水路
２０  排水弁
２１  圧縮空気供給路
２２  圧縮空気遮断弁
２３  圧縮空気弁
２４  排気路
２５  排気弁
２６  給気路
２７  真空解除弁
２８  循環ポンプ
２９  ノズル
３０  給蒸路
３１  給蒸遮断弁
３２  給蒸弁
３３  ドレン排出路
３４  ドレン排出弁
３５  オリフィス（固定絞り部）
３６  逆止弁
３７  クーリングタワー
３８  送水ポンプ
３９  冷却水送り路
４０  冷却水戻し路
４１  冷却水送り弁
４２  冷却水戻し弁
Ｓ１  給水工程
Ｓ２  昇温工程（Ｓ２ａ：第一昇温工程、Ｓ２ｂ：第二昇温工程）
Ｓ３  殺菌工程（Ｓ３ａ：第一殺菌工程、Ｓ３ｂ：第二殺菌工程）
Ｓ４  冷却工程
Ｓ５  排水工程
【図１】
2019118724.tif 000003
【図２】
2019118724.tif 000004