(57)【要約】【課題】ヒートポンプを高ＣＯＰで運転しつつ加熱殺菌に用いる高温水を好適に生成することができ、衛生面においても優れた利点を得ることが可能なパストライザを提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかるパストライザ１００の構成は、被処理体移動経路１０４と、複数の貯水槽１１０ａ〜１１０ｇと、複数の散水手段１２０ａ〜１２０ｇと、ヒートポンプ１３０と、冷却側二次冷媒循環経路１５０と、冷却側熱交換器１５２と、加熱側二次冷媒循環経路１４０と、加熱側熱交換器１４２と、を備え、加熱側熱交換器において加熱された水は、複数の貯水槽のうち最上流側の貯水槽１１０ａに供給されて被処理体の加熱殺菌処理に用いられ、冷却側熱交換器において冷却された水は、複数の貯水槽のうち最下流側の貯水槽１１０ｇに供給されて被処理体の冷却処理に用いられることを特徴とする。【選択図】図１
2012010723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体の加熱殺菌処理、および該加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行うパストライザであって、
前記被処理体を移動させる被処理体移動経路と、
前記被処理体移動経路の下方に配置され、該被処理体移動経路の上流側から下流側にいくにつれて温度が低くなる水を貯留する複数の貯水槽と、
前記複数の貯水槽それぞれに接続され、該接続された貯水槽に貯留された水を前記被処理体に散水する複数の散水手段と、
凝縮器、膨張手段、蒸発器、および圧縮手段を有し、これらを一次冷媒が循環するヒートポンプと、
前記蒸発器に接続され、該蒸発器に冷却側二次冷媒を循環させる冷却側二次冷媒循環経路と、
前記冷却側二次冷媒循環経路に接続され且つ前記複数の貯水槽のうちいずれかの貯水槽に貯水される水が供給され、該水と前記冷却側二次冷媒との熱交換を行い該冷却側二次冷媒を加熱する冷却側熱交換器と、
前記凝縮器に接続され、該凝縮器の入口と出口の温度差が１５℃以下となるように加熱側二次冷媒を循環させる加熱側二次冷媒循環経路と、
前記加熱側二次冷媒循環経路に接続され且つ水が供給され、該水と前記加熱側二次冷媒との熱交換を行い該水を加熱する加熱側熱交換器と、
を備え、
前記加熱側熱交換器において加熱された水は、前記複数の貯水槽のうち最上流側の貯水槽に供給されて前記被処理体の加熱殺菌処理に用いられ、
前記冷却側熱交換器において冷却された水は、前記複数の貯水槽のうち最下流側の貯水槽に供給されて前記被処理体の冷却処理に用いられることを特徴とするパストライザ。
【請求項２】
前記冷却側熱交換器において冷却された水は、前記最下流側の貯水槽に供給することに代えて、外部に排水されることを特徴とする請求項１に記載のパストライザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体の加熱殺菌処理、および加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行うパストライザに関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料工場等の飲食物を生産する工場では、缶やペットボトル等の容器に飲食物（内容物）を充填した後に殺菌工程（後殺菌工程と称されることもある。以下、後殺菌工程と称する。）が行われることがある。かかる後殺菌工程にはパストライザが多く用いられている。
【０００３】
パストライザは、高温水を散水することにより缶やペットボトル等の容器（以下、被処理体と称する。）を外側から加熱殺菌し、その後、低温水を散水することにより、加熱殺菌において温度が上昇した被処理体を冷却する。このように、高温水を散水することにより、殺菌だけでなく被処理体の外側を洗浄することができるため充填時に被処理体の外側に付着した内容物が除去される。また低温水を散水することにより、被処理体を迅速に冷却することができる。
【０００４】
上述したように、パストライザでは高温水および低温水が必要となる。従来のパストライザでは、例えば、高温水にはボイラ等の熱源において生成した蒸気を用い、低温水にはクーリングタワー（冷却塔とも称される。）等の冷熱源において生成した冷却水を用いていた。
【０００５】
しかし、ボイラのように化石燃料を燃焼させる設備であると、蒸気生成時（燃焼時）にＣＯ２が発生するため環境負荷への観点において好ましくない。またボイラはパストライザが設けられる設備から離れた場所に設置されることが多いため、ボイラにおける燃焼ロスに加えて、パストライザに送出する際に通過する蒸気配管等における放熱により配送ロスが生じ、エネルギー利用効率の低下を招いていた。
【０００６】
またクーリングタワーによる放熱冷却であると、負荷がその冷却能力を上回ってしまうと、十分な冷却を行えないという課題があった。低温水を供給する他の方法としては、パストライザの貯水槽に井水を供給する（冷水を混合する）という方法もあるが、この方法であると、排水量が増加するため河川等への環境負荷が増してしまう。更に、従来の構成であると、高温水を供給するための設備と、低温水を供給するための設備を別々に設けなくてはならないという設備面やコスト面における課題も有していた。
【０００７】
そこで、近年、パストライザに高温水および低温水を供給する装置としてヒートポンプを用いることが検討されている。ヒートポンプは、液体の一次冷媒（熱媒体）が、膨張により気化するときに周囲の熱を吸収し、凝縮により液化するときに熱を発する性質を利用している。これにより、ボイラのような燃焼式設備に比べて、ＣＯ２排出量を削減することができる。また、ヒートポンプは従来用いられていたボイラやクーリングタワーに比べて、一次エネルギー消費量を削減することができ、ランニングコストを大幅に抑制することも可能である。
【０００８】
厳密にはパストライザではないが、例えば特許文献１に、流体を殺菌する装置にヒートポンプを用いる構成が開示されている。特許文献１では、ヒートポンプにおける一次冷媒の循環経路上に設けられ、かかる一次冷媒が放熱して凝縮する凝縮器（放熱部）において、加熱対象である流体を加熱殺菌している。そして、この加熱殺菌により温度が上昇した流体の熱を、一次冷媒が吸熱して蒸発する蒸発器（吸熱部）において一次冷媒に吸熱させることにより、流体の冷却を行っている。このように、ヒートポンプであれば、流体（被処理体）の加熱および冷却（冷温同時取り出し）を１台で行うことができるため、従来のようにボイラやクーリングタワーを個別に設置せずに済み、初期投資の削減や設置スペースを削減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−４３７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の特許文献１では加熱対象（養液）を９０℃まで加熱することにより殺菌している。このように、加熱殺菌では加熱対象を極めて高温にする必要があり、パストライザにおいては、対象となる被処理体にもよるが、加熱殺菌にはおおよそ７０℃〜９０℃の温度の高温水が必要となる。
【００１１】
特許文献１では、自然冷媒であるＣＯ２冷媒を用いて超臨界サイクルを行うことにより、９０℃に至る高温を達成できると述べている。また特許文献１では加熱対象の流量は２Ｌ／ｍｉｎ（１２０Ｌ／ｈ）であると記載されていて、確かにこの流量であれば、ＣＯ２冷媒を用いるヒートポンプで十分対応可能であると考えられる。しかし、パストライザにおける加熱対象は、被処理体に散水する高温水であるため使用量が多く、その流量は、特許文献１おける流量よりも遥かに多い３ｔ／ｈを超える量となる。このため、特許文献１の殺菌装置の構成をそのままパストライザに流用することはできず、装置の大型化を図る必要がある。
【００１２】
しかし、特許文献１のようなＣＯ２冷媒を用いるヒートポンプであると、ＣＯ２の超臨界サイクルを利用するため圧力が１０?２０ＭＰａ程度と高圧になる。このような高圧の配管は大型化が難しく、また冷媒の流量の増大も難しいために、結果的に大きな熱量を取り出すことができない。したがって、上記のように大量の高温水を加熱する目的には適用しづらいという問題がある。
【００１３】
そこで、ヒートポンプの冷媒としてＣＯ２ではなく、従来からあるフロン系冷媒を用いることが考えられる。フロン系冷媒であれば、圧力が２〜３ＭＰａ程度であるため、配管を大型化して冷媒流量を増大させ、大きな熱量を取り出せる可能性がある。
【００１４】
更にしかし、現状では、フロン系冷媒を用いたヒートポンプでは、９０℃もの高温水を生成するのは非常に困難である。ＴＨ線図を考えるとわかりやすいが、ヒートポンプのサイクルでは蒸発側と凝縮側の温度差が大きくなるほど、または凝縮側の入口と出口の温度差が大きくなるほど、ポンプ仕事が増大してＣＯＰ（Coefficient Of Performance、成績係数とも称される）が低下する傾向にある。したがって具体的には、ヒートポンプを高いＣＯＰで運転するためには、ヒートポンプの凝縮器における加熱対象の入口温度と出口温度との温度差を１０℃〜１５℃程度とすることが好ましい。しかしながら、この温度差であると、１回の熱交換で得られる熱量が少ないため、加熱対象を大流量で循環させて複数回の熱交換を行って所望の熱量を得る必要がある。したがって、フロン系冷媒を用いたヒートポンプをパストライザに適用するとなると、パストライザの貯水槽の水を大量にヒートポンプに循環させなくてはならない。その結果、大量の水を循環させる際の水流により貯水槽の温度勾配に乱れが生じてしまう。
【００１５】
また他の課題として、特許文献１のように加熱対象が養液、すなわち人が経口しないものであればヒートポンプに直接循環させても特に問題ないが、加熱対象が飲食物であったり、飲食物を充填された容器の殺菌に用いる高温水であったりすると、人に直接的に経口されたり、人の口に接触したりする可能性がある。このような場合、衛生上の観点から、加熱対象はヒートポンプのような清掃しにくい機械の内部を通過させないことが好ましい。
【００１６】
本発明は、このような課題に鑑み、ヒートポンプを高ＣＯＰで運転しつつ加熱殺菌に用いる高温水を好適に生成することができ、衛生面においても優れた利点を得ることが可能なパストライザを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明にかかるパストライザの代表的な構成は、被処理体の加熱殺菌処理、および加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行うパストライザであって、被処理体を移動させる被処理体移動経路と、被処理体移動経路の下方に配置され、被処理体移動経路の上流側から下流側にいくにつれて温度が低くなる水を貯留する複数の貯水槽と、複数の貯水槽それぞれに接続され、接続された貯水槽に貯留された水を被処理体に散水する複数の散水手段と、凝縮器、膨張手段、蒸発器、および圧縮手段を有し、これらを一次冷媒が循環するヒートポンプと、蒸発器に接続され、蒸発器に冷却側二次冷媒を循環させる冷却側二次冷媒循環経路と、冷却側二次冷媒循環経路に接続され且つ複数の貯水槽のうちいずれかの貯水槽に貯水される水が供給され、水と冷却側二次冷媒との熱交換を行い冷却側二次冷媒を加熱する冷却側熱交換器と、凝縮器に接続され、凝縮器の入口と出口の温度差が１５℃以下となるように加熱側二次冷媒を循環させる加熱側二次冷媒循環経路と、加熱側二次冷媒循環経路に接続され且つ水が供給され、水と加熱側二次冷媒との熱交換を行い水を加熱する加熱側熱交換器と、を備え、加熱側熱交換器において加熱された水は、複数の貯水槽のうち最上流側の貯水槽に供給されて被処理体の加熱殺菌処理に用いられ、冷却側熱交換器において冷却された水は、複数の貯水槽のうち最下流側の貯水槽に供給されて被処理体の冷却処理に用いられることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、加熱側二次冷媒は循環式に加熱され、水は加熱側熱交換器において１パスで間接的に加熱される。そして、凝縮器の入口と出口の温度差が１５℃以下であるため、ヒートポンプを高ＣＯＰで運転することが可能となる。このように温度差が１５℃以下であっても、凝縮器の出口（高温側）の温度を９０℃近傍に設定して、水よりも大流量の加熱側二次冷媒を循環させることにより、水に大量の熱を与えることができ、高温水を好適に生成することができる。このとき、貯水槽に流入する高温水の水量は必要に応じて設定することができるため、貯水槽における温度勾配の乱れを防ぐことができる。また、高温水はヒートポンプの内部を通過することなく生成されるため、ヒートポンプから確実に隔離され、衛生面における高い安全性を確保することができる。
【００１９】
更に上記構成では、ヒートポンプの冷却側においても、冷却側二次冷媒が循環式に冷却され、貯水槽から取り出された水が冷却側熱交換器において１パスで間接的に冷却される。すなわち、貯水槽において洗浄に用いた高温水の廃熱をヒートポンプの熱源とすることができ、エネルギー効率を高めることができる。そして、冷却された貯水槽の水は低温水となり、この低温水を貯水槽に戻すことで被処理体の冷却処理に用いることができ、冷温同時取り出しが可能になる。また、低温水においてもヒートポンプの内部を通過することなく生成されるため、上述したように衛生面での安全性を確保することができる。
【００２０】
上記の冷却側熱交換器において冷却された水は、最下流側の貯水槽に供給することに代えて、外部に排水されるとよい。
【００２１】
冷却側熱交換器において冷却された水は、上述したように貯水槽に貯水されていた水である。貯水槽には、散水手段によって被処理体を洗浄した水も貯水されているため、被処理体の表面に付着していた内容物が含まれていることがある。そのため、閉じた系で貯水槽の水を循環させていると、内容物が貯水槽の中で濃縮してしまうおそれがある。そこで、貯水槽から取り出して熱を吸収した後の水は排水し、これに代えて井水などを供給することにより、濃縮を回避し、貯水槽の水質を好適に維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ヒートポンプを高ＣＯＰで運転しつつ加熱殺菌に用いる高温水を好適に生成することができ、衛生面においても優れた利点を得ることが可能なパストライザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態にかかるパストライザの構成を示す図である。
【図２】第２実施形態にかかるパストライザの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかるパストライザ１００の構成を示す図である。図１に示す第１実施形態のパストライザ１００は、被処理体１０２の加熱殺菌処理と、加熱殺菌された後の被処理体１０２の冷却処理を行う。
【００２６】
被処理体１０２は、被処理体移動経路１０４に載置され、これによって移動させられる。すなわち被処理体移動経路１０４は、被処理体１０２の移動手段でありベルトコンベア等を好適に用いることができる。なお、本実施形態においては、被処理体１０２は、被処理体移動経路１０４上を図面左側（上流）から図面右側（下流）に移動するものとする。
【００２７】
被処理体移動経路１０４の下方には貯水槽１１０が配置されている。本実施形態では、貯水槽１１０は、７つ（複数）の貯水槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆおよび１１０ｇから構成されている。これらの貯水槽１１０ａ〜１１０ｇには、被処理体移動経路１０４の上流側から下流側にいくにつれて温度が低くなる水が貯留されている。具体例としては、図１に示すように、貯水槽１１０ａには７８℃の水（高温水）、貯水槽１１０ｂには６８℃の水、貯水槽１１０ｃの水には５８℃の水、というように、下流側の貯水槽になるにつれて貯留されている水の温度が低下し、最下流側の貯水槽１１０ｇには１８℃の水（低温水）が貯留されている。
【００２８】
なお、上記の貯水槽１１０を構成する貯水槽１１０ａ〜１１０ｇの数はあくまでも例示であり、これに限定するものではない。貯水槽の数については任意に定めることが可能である。また貯水槽１１０ａ〜１１０ｇに貯水される水の温度についても、これに限定するものではなく、理解を容易にするために具体的な温度を例示したに過ぎない。
【００２９】
複数の貯水槽１１０ａ〜１１０ｇには、それぞれ散水手段１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆおよび１２０ｇが接続されている（以下、これらを総称するときは散水手段１２０と称する）。散水手段１２０ａ〜１２０ｇは、接続された貯水槽１１０ａ〜１１０ｇに貯留された水を被処理体に散水する。
【００３０】
詳細には、散水手段１２０ａ〜１２０ｇには、それぞれ散水経路１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅ、１２２ｆおよび１２２ｇが接続されている。そして、これらの散水経路１２２ａ〜１２２ｇには、それぞれ散水ポンプ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄ、１２４ｅ、１２４ｆおよび１２４ｇが設けられている。これにより、散水ポンプ１２４ａ〜１２４ｇを動力として、散水経路１２２ａ〜１２２ｇから散水手段１２０ａ〜１２０ｇに貯水槽１１０ａ〜１１０ｇの水がそれぞれ供給され、かかる散水手段１２０ａ〜１２０ｇによる被処理体への散水が行われる。したがって、貯水槽１１０ａの高温水（７８℃の水）を散水することによる被処理体１０２の加熱殺菌処理、および貯水槽１１０ｇの低温水（１８℃の水）を散水することによる被処理体１０２の冷却処理が可能となる。そして、散水手段１２０ａ〜１２０ｇによって被処理体１０２に散水された水は、そのまま落下して貯水槽１１０ａ〜１１０ｇに戻る。
【００３１】
また貯水槽１１０ａ〜１１０ｇの下部には、それぞれ分岐排水経路１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆおよび１１２ｇが接続されていて、これらの分岐排水経路１１２ａ〜１１２ｇは排水経路１１２に連結されている。これにより、貯水槽１１０ａ〜１１０ｇの水を、分岐排水経路１１２ａ〜１１２ｇおよび排水経路１１２を通じて外部に排水することが可能となる。
【００３２】
上記の貯水槽１１０ａの高温水（７８℃の水）は、ヒートポンプ１３０との熱交換（厳密には、間接的な熱交換）によって生成される。ヒートポンプ１３０は、内部の一次冷媒循環経路１３０ａに一次冷媒が循環していて、かかる一次冷媒循環経路１３０ａ上に、蒸発器１３２、圧縮手段１３４、凝縮器１３６および膨張手段１３８が設けられている。
【００３３】
蒸発器１３２は、一次冷媒と、後述する冷却側二次冷媒循環経路１５０を循環する冷却側二次冷媒との熱交換を行う。これにより、一次冷媒は冷却側二次冷媒の熱を吸熱して蒸発する（冷却側二次冷媒は放熱して冷却される）。蒸発器１３２での熱交換後の一次冷媒は圧縮手段１３４に流入する。圧縮手段１３４はいわゆるポンプであり、蒸発器１３２における熱交換によって蒸発した一次冷媒を電力を利用して圧縮する。これにより、一次冷媒が高圧状態となって高熱を発する。
【００３４】
圧縮手段１３４で加圧された一次冷媒は凝縮器１３６に流入する。凝縮器１３６は、かかる一次冷媒と後述する加熱側二次冷媒循環経路１４０を循環する加熱側二次冷媒との熱交換を行う。これにより、一次冷媒は加熱側二次冷媒に放熱して凝縮する（加熱側二次冷媒は吸熱して加熱される）。凝縮器１３６での熱交換後の一次冷媒は膨張手段１３８に流入する。膨張手段１３８はいわゆる膨張弁であり、凝縮器１３６における熱交換によって凝縮した一次冷媒を減圧状態とし膨張冷却する。これにより、一次冷媒が蒸発器１３２において再度冷却側二次冷媒の熱を吸収することができ、一次冷媒の再利用が可能となる。
【００３５】
なお、上記説明したヒートポンプ１３０の一次冷媒としてはフロン系冷媒を用いることが好ましい。かかるフロン系冷媒を用いるヒートポンプ、すなわち本実施形態のヒートポンプ１３０としては、例えば「ＨＥＭ−ＨＲ９０（株式会社神戸製鋼所製）」を好適に用いることができる。ただし、これらは例示であり、限定するものではない。
【００３６】
上述したように、凝縮器１３６では、一次冷媒と加熱側二次冷媒との熱交換が行われる。凝縮器１３６には、加熱側二次冷媒循環経路１４０が接続されている。加熱側二次冷媒循環経路１４０には循環ポンプ１４０ａが設けられていて、かかる循環ポンプ１４０ａを動力として加熱側二次冷媒が加熱側二次冷媒循環経路１４０を循環している。これにより、加熱側二次冷媒が凝縮器１３６に供給されて一次冷媒との熱交換を行うことができ、その熱交換により一次冷媒の熱を吸熱して（加熱されて）高温となった加熱側二次冷媒は加熱側熱交換器１４２に流入する。
【００３７】
加熱側熱交換器１４２は、加熱側二次冷媒循環経路１４０上に設けられた（加熱側二次冷媒循環経路１４０に接続された）熱交換器である。加熱側熱交換器１４２は、入口に給水経路１４４が接続されていて、給水ポンプ１４４ａを動力として給水経路１４４から水が供給される。また加熱側熱交換器１４２は、出口に高温水供給経路１４６が接続されている。これにより、加熱側熱交換器１４２において、凝縮器１３６における熱交換により高温となった加熱側二次冷媒と、給水経路１４４から供給された水との熱交換が行われ、水が加熱側二次冷媒の熱を吸熱して温度上昇し（加熱され）高温水が生成される。すなわち、加熱側二次冷媒は凝縮器１３６において循環式に加熱され、水は加熱側熱交換器１４２において１パスで間接的に加熱されて高温水となる。そして、生成された高温水（加熱側熱交換器において加熱された水）は高温水供給経路１４６を通じて、最上流側の貯水槽１１０ａに供給され、被処理体１０２の加熱殺菌に用いられる。
【００３８】
上記の高温水の生成に際して、本実施形態では、加熱側二次冷媒循環経路１４０は、凝縮器１３６の入口と出口の温度差が１５℃以下となるように加熱側二次冷媒を循環させる。これにより、ヒートポンプ１３０を高ＣＯＰで運転することが可能となる。
【００３９】
ここで、凝縮器１３６の入口と出口の温度差が小さいと、１回の熱交換で得られる熱量が少ない。このため、仮に貯水槽１１０の水を凝縮器１３６に大流量で循環させると、水を循環させる際の水流により貯水槽の温度勾配に乱れが生じてしまうことが懸念されていた。
【００４０】
しかし、上述したように、本実施形態では凝縮器１３６における一次冷媒との熱交換対象は加熱側二次冷媒であるため、貯水槽１１０における水流が発生することがなく、温度勾配の乱れを好適に防ぐことができる。そして、給水経路１４４から供給される水よりも大流量の加熱側二次冷媒を循環させることにより、凝縮器１３６の入口と出口の温度差が１５℃以下であっても水に大量の熱を与えることができ、高温水を好適に生成することが可能となる。このとき、貯水槽１１０ａに供給される（流入する）高温水の水量は必要に応じて設定することができるため、貯水槽１１０における温度勾配の乱れをより確実に防ぐことができる。
【００４１】
更に、本実施形態においては、加熱側（水を加熱する側）だけでなく、冷却側（水を冷却する側）においても、間接熱交換器である冷却側熱交換器１５２が設けられていて、水と一次冷媒との間接熱交換が行われる。
【００４２】
詳細には、ヒートポンプの蒸発器１３２には冷却側二次冷媒循環経路１５０が接続されている。冷却側二次冷媒循環経路１５０には循環ポンプ１５０ａが設けられていて、かかる循環ポンプ１５０ａを動力として冷却側二次冷媒が冷却側二次冷媒循環経路１５０を循環している。
【００４３】
冷却側熱交換器１５２は、冷却側二次冷媒循環経路１５０上に設けられた（冷却側二次冷媒循環経路に接続された）熱交換器である。冷却側熱交換器１５２は、入口に貯水供給経路１５４が接続されていて、貯水槽１１０ａに貯水される水（高温水）が給湯ポンプ１５４ａを動力として貯水供給経路１５４から供給される。また冷却側熱交換器１５２は、出口に低温水供給経路１５６が接続されている。
【００４４】
上記構成により、冷却側熱交換器１５２において、貯水供給経路１５４からの貯水槽１１０ａの高温水と、冷却側二次冷媒循環経路１５０を循環する冷却側二次冷媒との熱交換が行われ、冷却側二次冷媒は高温水の熱を吸熱して温度が上昇する（加熱される）。加熱された冷却側二次冷媒は蒸発器１３２に流入し、一次冷媒との熱交換により放熱して冷却され、一次冷媒は吸熱して蒸発する。そして、一次冷媒に吸熱された熱は、加熱側二次冷媒の加熱ひいては高温水の生成に用いられる。したがって、貯水槽１１０ａの高温水の廃熱をヒートポンプ１３０の熱源とすることができ、エネルギー効率を高めることが可能となる。
【００４５】
一方、冷却側熱交換器１５２における熱交換により、高温水は、冷却側二次冷媒に吸熱されて（放熱して）温度が低下して低温水となる。すなわち、冷却側二次冷媒は蒸発器１３２において循環式に冷却され、貯水槽１１０ａの高温水は冷却側熱交換器１５２において１パスで間接的に冷却されて低温水が生成される。そして、生成された低温水（冷却側熱交換器において冷却された水）は、１５６を通じて、最下流側の貯水槽に供給され、被処理体の冷却処理に用いられる。したがって、ヒートポンプによる冷温同時取り出しが可能になる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、加熱側二次冷媒および冷却側二次冷媒として水を用いることを想定するが、これに限定するものではなく、不凍液や油、フロンなど他の種類の冷媒を用いてもよい。
【００４７】
また本実施形態では、貯水供給経路１５４を最上流側の貯水槽１１０ａに接続し、そこに貯留される高温水を冷却側熱交換器１５２に供給した。しかし、これに限定するものではなく、貯水槽１１０ａよりも下流側の貯水槽１１０ｂや１１０ｃなどの水を冷却側熱交換器１５２に供給する構成としてもよい。
【００４８】
上記説明したように、第１実施形態にかかるパストライザ１００によれば、加熱側二次冷媒が１３６において循環式に加熱され、水が加熱側熱交換器１４２において１パスで間接的に加熱される。したがって、ヒートポンプ１３０を高ＣＯＰで運転するために凝縮器１３６の入口と出口の温度差を１５℃以下としても、水よりも大流量の加熱側二次冷媒を循環させることにより、水に大量の熱を与えることができ、高温水を好適に生成することができる。更に、ヒートポンプ１３０の冷却側においても、冷却側二次冷媒が蒸発器１３２において循環式に冷却され、貯水槽１１０ａから取り出された高温水が冷却側熱交換器１５２において１パスで間接的に冷却される。これにより、貯水槽１１０ａの高温水の廃熱をヒートポンプ１３０の熱源とすることができるためエネルギー効率の向上を図ることができ、且つ冷却された水（低温水）を貯水槽１１０ｇに戻すことで被処理体の冷却処理に用いることができ、冷温同時取り出しが可能になる。また、高温水および低温水の生成はヒートポンプ１３０との間接熱交換によって行われるため、それらはヒートポンプ１３０の内部を通過することがない。したがって、高温水および低温水がヒートポンプ１３０から確実に隔離され、衛生面における高い安全性を確保することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかるパストライザ２００の構成を示す図である。なお、第１実施形態の１００の構成要素と実質的に同様の機能を有する要素については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。また図２では、蒸気が通過する経路を破線で示す。
【００５０】
第２実施形態にかかるパストライザ２００は、冷却側熱交換器１５２における熱交換によって高温水を冷却することにより生成された低温水を外部に排水する点において、第１実施形態の熱供給システム１００と大きく異なる。
【００５１】
すなわち図２に示すように、第２実施形態のパストライザ２００の低温水供給経路２５６は排水経路１１２に接続されている。これにより、冷却側熱交換器１５２において冷却された水（低温水）は、最下流側の貯水槽１１０ｇに供給されるのではなく、排水経路１１２を通じて外部に排水される。
【００５２】
第１実施形態において述べたように、散水手段１２０ａ〜１２０ｇによって被処理体１０２に散水された水は、そのまま落下して貯水槽１１０ａ〜１１０ｇに戻る。故に、散水された水（被処理体１０２を洗浄した水）と共に、被処理体１０２の表面に付着していた内容物が貯水槽１１０ａに混入してしまうことがあるため、閉じた系で貯水槽１１０の水を循環させていると、内容物が貯水槽１１０の中で濃縮してしまうおそれがある。
【００５３】
そこで、上記構成のように冷却側熱交換器１５２において冷却された水（低温水）を低温水供給経路２５６および排水経路１１２を通じて外部に排水することにより、その水に含まれている内容物を外部に排出することができ、貯水槽１１０における内容物の濃縮を回避し、貯水槽１１０の水質を好適に維持することが可能となる。
【００５４】
なお、低温水を外部に排水してしまうと、貯水槽１１０ｇへの低温水の供給が行われなくなってしまう。このため、本実施形態では、冷却水供給経路２０２を設け、井水や、クーリングタワー等の冷却水生成装置（不図示）によって生成された冷却水を冷却水供給経路２０２から貯水槽１１０ｇに供給する。
【００５５】
また本実施形態においては、ボイラ等の蒸気生成装置（不図示）によって生成された蒸気を供給する蒸気供給経路２０４を更に備えている。これにより、ヒートポンプ１３０との間接的な熱交換により生成された高温水だけでなく、蒸気供給経路２０４を通じて蒸気を貯水槽１１０ａに供給することができる。したがってヒートポンプ１３０の運転開始時に、貯水槽１１０ａの水温を散水可能な温度まで早期に上昇させることができると共に、ヒートポンプ１３０の熱源としての熱量も付与することができる。
【００５６】
更に、昇温装置２１０を備えることにより、単に貯水槽１１０ａに蒸気を供給するだけでなく、貯水槽１１０ａに貯水された水（高温水）と蒸気との熱交換を行うことが可能となる。すなわち、昇温装置２１０は、蒸気と水との熱交換を行うことにより水を加熱する熱交換器である。
【００５７】
詳細には、昇温装置２１０には、蒸気供給経路２０４から分岐した分岐蒸気経路２０４ａが接続されて蒸気が供給される。また昇温装置２１０には、貯水槽１１０ａに貯水される水を供給する貯水行き経路２１２ａと、かかる水を昇温装置２１０から貯水槽１１０ａに戻す貯水戻り経路２１２ｂとが接続されている。これにより、貯水槽１１０ａに貯水される水を昇温装置２１０に循環させ、蒸気との熱交換により加熱することができる。したがって、貯水槽１１０ａに貯水される水の温度低下が生じた場合に再加熱し、温度管理を好適に行うことができる。
【００５８】
上記説明した蒸気供給経路２０４や、昇温装置２１０およびそれに付随する経路は必ずしも設ける必要はないが、これらを備えることにより、パストライザ２００を運転しながらヒートポンプ１３０の点検ができ、ヒートポンプ１３０の故障等の不測の事態が生じた場合に迅速に対処することが可能となる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、蒸気供給経路２０４の蒸気の供給先や昇温装置２１０の循環対象を貯水槽１１０ａとしたが、これは一例であり限定するものではない。蒸気供給経路２０４からの蒸気は、貯水槽１１０ａよりも下流側の貯水槽に供給されてもよいし、複数の貯水槽に供給されてもよい。同様に、昇温装置２１０にも貯水槽１１０ａよりも下流側の貯水槽に貯水される水を循環させてもよいし、昇温装置２１０に水を供給する貯水槽と、昇温装置２１０において熱交換された水（高温水）を受ける貯水槽を異なる貯水槽とすることも可能である。
【００６０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、被処理体の加熱殺菌処理、および加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行うパストライザとして利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００…パストライザ、１０２…被処理体、１０４…被処理体移動経路、１１０・１１０ａ〜１１０ｇ…貯水槽、１１２…排水経路、１１２ａ〜１１２ｇ…分岐排水経路、１２０・１２０ａ〜１２０ｇ…散水手段、１２２ａ〜１２２ｇ…散水経路、１２４ａ〜１２４ｇ…散水ポンプ、１３０…ヒートポンプ、１３０ａ…一次冷媒循環経路、１３２…蒸発器、１３４…圧縮手段、１３６…凝縮器、１３８…膨張手段、１４０…加熱側二次冷媒循環経路、１４０ａ…循環ポンプ、１４２…加熱側熱交換器、１４４…給水経路、１４４ａ…給水ポンプ、１４６…高温水供給経路、１５０…冷却側二次冷媒循環経路、１５０ａ…循環ポンプ、１５２…冷却側熱交換器、１５４…貯水供給経路、１５４ａ…給湯ポンプ、１５６…低温水供給経路、２００…パストライザ、２０２…冷却水供給経路、２０４…蒸気供給経路、２０４ａ…分岐蒸気経路、２１０…昇温装置、２１２ａ…貯水行き経路、２１２ｂ…貯水戻り経路、２５６…低温水供給経路
【図１】
2012010723.tif 000003
【図２】
2012010723.tif 000004