JP2020048696A

JP2020048696A - 殺菌装置および殺菌方法

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Publication number: JP2020048696A
Application number: JP2018179145A
Authority: JP
Inventors: 英史高橋; Hidefumi Takahashi; 義孝山本; Yoshitaka Yamamoto
Original assignee: Toyo College of Food Technology
Current assignee: Toyo College of Food Technology
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-25
Also published as: JP7203408B2

Abstract

【課題】蒸気および冷却水を用いず、かつ、密封容器１つごとの殺菌処理が可能な殺菌装置および殺菌方法を実現する。【解決手段】本発明に係る殺菌装置は、ペルチェ素子ユニット（１０）と、ペルチェ素子ユニット（１０）に直流電流を供給する電源ユニット（３０）と、ペルチェ素子ユニット（１０）に当接して設けられるヒートシンク（２０）と、を備え、ペルチェ素子ユニット（１０）はペルチェ素子（１１、１３）を有し、かつ、内容物を封入した密封容器（Ｃ）と当接するペルチェ素子ユニット第一面と、ヒートシンク（２０）と当接するペルチェ素子ユニット第二面と、を有し、電源ユニット（３０）は、ペルチェ素子ユニット（１０）に対して供給する電流の方向を、ペルチェ素子ユニット第一面が発熱する第一電流方向（３１）、および、ペルチェ素子ユニット第一面が吸熱する第二電流方向（３２）、から選択可能に構成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、殺菌対象とする内容物を封入した密封容器を殺菌するための殺菌装置および殺菌方法に関する。

従来、たとえば缶詰やレトルトパウチ食品などの、殺菌対象とする内容物を封入した密封容器を殺菌する方法として、レトルト釜内において高温高圧の蒸気により密封容器を殺菌する方法が広く採用されてきた。かかる方法においては、密封容器の寸法に比較して相当に大きいレトルト釜が用いられることが一般的であり、多量の蒸気を供給する必要があるためエネルギー効率が乏しいという問題があった。また、かかる方法は、加熱殺菌後の密封容器を安全に取り出すために、加熱殺菌後の密封容器を冷却する冷却工程を含むことが一般的であるが、かかる冷却工程において多量の冷却水を供給する必要があるため、冷却水の利用効率が乏しいという問題があった。

このような課題に対し、特開２０１６−９６７８６号公報（特許文献１）では、蒸気の供給位置および空気の排気位置の切替えを工夫することで、殺菌温度に到達させるのに必要な蒸気の量を低減したレトルト釜が開示されている。また、特開２０１５−１３６３５１号公報（特許文献２）では、冷却水を循環させて用いることで、冷却水を無駄なく効率的に使用することができる殺菌装置が開示されている。

特開２０１６−９６７８６号公報特開２０１５−１３６３５１号公報

しかし、特許文献１および特許文献２の技術においては、蒸気および冷却水を用いること自体を回避することはできていなかった。また、レトルト釜を用いる殺菌方法の一般的な課題として、投入する密封容器の数量の多寡に関わらずレトルト釜の全体を加熱および冷却する必要があるため、少量の密封容器を殺菌する場合には特にエネルギー効率が悪いという課題があった。そのため、市場で流通する食品などの殺菌方法としてレトルト釜を用いた殺菌方法を採用すると、レトルト釜の容量に応じた生産量単位で生産計画を立てることを強いられる場合があった。

また、レトルト釜を用いる従来の殺菌装置においては、殺菌対象とする密封容器を殺菌温度まで昇温する際にレトルト釜の全体を加熱する必要があるため、殺菌処理中にレトルト釜自体が高温になる。そのため、使用者が誤って高温のレトルト釜に触れて火傷を負うおそれがあった。

そこで、蒸気および冷却水を用いず、かつ、密封容器１つごとの殺菌処理が可能な殺菌装置および殺菌方法の実現が求められる。

本発明に係る殺菌装置は、ペルチェ素子ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに直流電流を供給する電源ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに当接して設けられるヒートシンクと、を備え、前記ペルチェ素子ユニットはペルチェ素子を有し、かつ、殺菌対象とする内容物を封入した密封容器と当接するペルチェ素子ユニット第一面と、前記ヒートシンクと当接するペルチェ素子ユニット第二面と、を有し、前記電源ユニットは、前記ペルチェ素子ユニットに対して供給する電流の方向を、前記ペルチェ素子ユニット第一面が発熱する第一電流方向、および、前記ペルチェ素子ユニット第一面が吸熱する第二電流方向、から選択可能に構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る殺菌方法は、殺菌対象とする内容物を封入した密封容器の殺菌方法であって、前記殺菌方法に用いられる殺菌装置は、ペルチェ素子ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに直流電流を供給する電源ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに当接して設けられるヒートシンクと、を備える殺菌装置であって、前記ペルチェ素子ユニットはペルチェ素子を有し、かつ、殺菌対象とする内容物を封入した密封容器と当接するペルチェ素子ユニット第一面と、前記ヒートシンクと当接するペルチェ素子ユニット第二面と、を有し、前記殺菌方法は、前記電源ユニットから、前記ペルチェ素子ユニットに、前記ペルチェ素子ユニット第一面が発熱する第一電流方向に電流を供給する加熱工程と、前記電源ユニットから、前記ペルチェ素子ユニットに、前記ペルチェ素子ユニット第一面が吸熱する第二電流方向に電流を供給する冷却工程と、を含むことを特徴とする。

これらの構成によれば、蒸気および冷却水を用いずに密封容器の殺菌処理を行うことができる。また、密封容器１つごとに殺菌処理を行うことができる。これらの特徴により、レトルト釜を用いる従来の殺菌装置および殺菌方法に比べてエネルギー効率を高めることができる。

また、これらの構成によれば、密封容器の温度が上昇してもヒートシンクの温度が過度に上昇することはなく、たとえば室温程度に保たれるため、使用者が殺菌処理中に殺菌装置に触れても火傷を負うおそれが少ない。

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。

本発明に係る殺菌装置は、一態様として、前記殺菌装置は、前記密封容器の少なくとも２つの面が前記ペルチェ素子ユニットと当接するように前記密封容器を固定可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、密封容器の複数の面から加熱および冷却を行うことができるため、密封容器の加熱および冷却の速度を高めることができる。これによって、殺菌処理の効率を高めることができる。

本発明に係る殺菌装置は、一態様として、少なくとも２つのペルチェ素子ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに当接して設けられる少なくとも２つのヒートシンクと、を備え、前記少なくとも２つのペルチェ素子ユニットは、当該少なくとも２つのペルチェ素子ユニットの間に、前記密封容器を挟持可能であることが好ましい。

この構成によれば、密封容器の両側から加熱および冷却を行うことができるため、密封容器の加熱および冷却の速度を高めることができる。これによって、殺菌処理の効率を高めることができる。

本発明に係る殺菌装置は、一態様として、前記ペルチェ素子ユニットは、少なくとも２つのペルチェ素子を有することが好ましい。

この構成によれば、密封容器の加熱および冷却を担うペルチェ素子の数量が増えることで、密封容器の加熱および冷却の速度を高めることができる。これによって、殺菌処理の効率を高めることができる。

本発明に係る殺菌装置は、一態様として、前記ペルチェ素子ユニットは、前記少なくとも２つのペルチェ素子の間に配置される追加ヒートシンクを有し、前記少なくとも２つのペルチェ素子のうちの第一ペルチェ素子は、前記密封容器に当接する第一ペルチェ素子第一面と、前記追加ヒートシンクに当接する第一ペルチェ素子第二面と、を有し、前記少なくとも２つのペルチェ素子のうちの第二ペルチェ素子は、前記追加ヒートシンクの前記第一ペルチェ素子と当接する面とは異なる面に当接する第二ペルチェ素子第一面と、前記ヒートシンクに当接する第二ペルチェ素子第二面と、を有し、前記電源ユニットが前記少なくとも２つのペルチェ素子ユニットに前記第二電流方向の電流を供給するときは、前記第一ペルチェ素子第一面および前記第二ペルチェ素子第一面が吸熱することが好ましい。

この構成によれば、特に密封容器の冷却の速度をさらに高めることができ、殺菌処理の効率を高めることができる。

本発明に係る殺菌装置は、一態様として、前記ペルチェ素子ユニット第一面と前記密封容器との当接面、および、前記ペルチェ素子ユニット第二面と前記ヒートシンクとの当接面、の少なくとも１つに、熱伝導グリスまたは熱伝導シートが介在することが好ましい。

この構成によれば、熱伝導グリスまたは熱伝導シートが介在する構成要素間の熱伝導率が高まるため、密封容器の加熱および冷却の速度を高めることができる。これによって、殺菌処理の効率を高めることができる。

本発明に係る殺菌装置は、一態様として、前記第一ペルチェ素子第一面と前記密封容器との間の当接面、前記第一ペルチェ素子第二面と前記追加ヒートシンクとの間の当接面、前記第二ペルチェ素子第一面と前記追加ヒートシンクとの間の当接面、および、前記第二ペルチェ素子第二面と前記ヒートシンクとの間の当接面、の少なくとも１つに、熱伝導グリスまたは熱伝導シートが介在することが好ましい。

本発明に係る殺菌装置は、一態様として、前記ペルチェ素子ユニット第一面と前記密封容器とは、１０ｋＰａ以上の面圧で当接することが好ましい。

この構成によれば、各構成要素間の熱伝導の効率が高まるため、密封容器の加熱および冷却の速度を高めることができる。これによって、殺菌処理の効率を高めることができる。

本発明に係る殺菌装置は、一態様として、前記密封容器は缶詰であることが好ましい。

この構成によれば、缶詰を構成する金属の熱伝導率が高いため、缶詰の加熱および冷却の速度を高めることができる。これによって、殺菌処理の効率を高めることができる。

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

本実施形態に係る殺菌装置の概略図本実施形態に係る殺菌装置の構成部材の面を表すための概略図ペルチェ素子ユニットが１つのペルチェ素子を有する構成の例を示す図ペルチェ素子ユニットが３つのペルチェ素子を有する構成の例を示す図ペルチェ素子ユニットが３つのペルチェ素子を有する構成の他例を示す図ペルチェ素子ユニットが缶詰の複数の面に当接する構成の例を示す図

本発明に係る殺菌装置および殺菌方法の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、食品（内容物の例）を金属製の缶に封入した缶詰Ｃ（密封容器の例）を殺菌するために、本発明に係る殺菌装置１を用いて本発明に係る殺菌方法を実行した例について説明する。

〔装置構成〕
本実施形態に係る殺菌装置１は、２つのペルチェ素子ユニット１０、２つの第一ヒートシンク２０（ヒートシンクの例）、および、電源ユニット３０を備える（図１）。殺菌装置１は、上部ペルチェ素子ユニット１０ａと下部ペルチェ素子ユニット１０ｂとの間に、殺菌対象とする缶詰Ｃを挟持して収容することができる。

ペルチェ素子ユニット１０は、缶詰Ｃに当接する側から順に、第一ペルチェ素子１１、第二ヒートシンク１２（追加ヒートシンクの例）、および、第二ペルチェ素子１３、を有する。第一ペルチェ素子１１、第二ヒートシンク１２、および、第二ペルチェ素子１３のうちの２つが互いに当接する面には、熱伝導グリス（不図示）が塗布されている。ここで、第一ペルチェ素子１１および第二ペルチェ素子１３は、平板状のペルチェ素子である。

以下の説明では、第一ペルチェ素子１１の缶詰Ｃと当接する面を第一ペルチェ素子第一面１１１、第一ペルチェ素子１１の第二ヒートシンク１２と当接する面を第一ペルチェ素子第二面１１２、第二ペルチェ素子１３の第二ヒートシンク１２と当接する面を第二ペルチェ素子第一面１３１、第二ペルチェ素子１３の第一ヒートシンク２０と当接する面を第二ペルチェ素子第二面１３２、と、それぞれ称する（図２）。なお、第一ペルチェ素子第一面１１１はペルチェ素子ユニット１０が缶詰Ｃに当接するペルチェ素子ユニット第一面１１１でもあり、第二ペルチェ素子第二面１３２はペルチェ素子ユニット１０が第一ヒートシンク２０に当接するペルチェ素子ユニット第二面１３２でもある。

ここで、ヒートシンクとは、熱伝導率が高い銅などの部材により構成されており、ヒートシンクの両面に取付けられる部材の間の熱の伝導を促進する、装置の外部の空気などへの放熱を促進する、などの役割を果たす部材を表す。本実施形態において、第一ヒートシンク２０および第二ヒートシンク１２は、銅製の平板である。なお、第一ヒートシンク２０からの放熱を補助するため、第一ヒートシンク２０に対して送風する送風機（不図示）が設けられている。

電源ユニット３０は、２４Ｖの直流電源であって、２つのペルチェ素子ユニット１０（具体的には第一ペルチェ素子１１および第二ペルチェ素子１３）に直流電流を供給する。公知の通り、ペルチェ素子に直流電流が流れると、ペルチェ素子の一方の面が吸熱し、他方の面が発熱する。ここで、電源ユニット３０は、２つのペルチェ素子ユニット１０に供給する電流の方向を、ペルチェ素子ユニット第一面１１１が発熱しペルチェ素子ユニット第二面１３２が吸熱する第一電流方向３１、および、ペルチェ素子ユニット第二面１３２が発熱しペルチェ素子ユニット第一面１１１が吸熱する第二電流方向３２、から選択可能に構成されている。

具体的には、電流の向きが第一電流方向３１であるとき、第一ペルチェ素子第一面１１１および第二ペルチェ素子第一面１３１が発熱し、第一ペルチェ素子第二面１１２および第二ペルチェ素子第二面１３２が吸熱する。反対に、電流の向きが第二電流方向３２であるとき、第一ペルチェ素子第二面１１２および第二ペルチェ素子第二面１３２が発熱し第一ペルチェ素子第一面１１１および第二ペルチェ素子第一面１３１が吸熱する。

〔殺菌方法〕
続いて、殺菌装置１を用いた殺菌方法について説明する。まず、殺菌対象とする缶詰Ｃを、上部ペルチェ素子ユニット１０ａの上部ペルチェ素子ユニット第一面１１１ａと、下部ペルチェ素子ユニット１０ｂの下部ペルチェ素子ユニット第一面１１１ｂとの間に挟持する（挟持工程の例）。このとき、缶詰Ｃのペルチェ素子ユニット第一面１１１と当接する面、すなわち缶詰Ｃの上下の底面に、あらかじめ熱伝導グリス（不図示）を塗布しておく。また、このとき、ペルチェ素子ユニット第一面１１１と缶詰Ｃとを押圧し、互いに１０ｋＰａ以上の面圧で当接するように、公知の手段（不図示）により固定する。さらに、缶詰Ｃに温度計（不図示）を装着し、殺菌処理の間にわたって缶詰Ｃの温度を監視する。

殺菌処理の間、温度計に接続されたモニタ装置（不図示）を用いて、缶詰Ｃ内の食品の加熱殺菌効果を示すＦ_０値をモニタリングする。ここでＦ_０値は、加熱温度Ｔ（℃）と、加熱温度Ｔで維持された時間ｔ（分）と、に基づいて以下の数式で求められる。
Ｆ_０＝∫（ｔ×１０＾（（Ｔ−１２１）／１０））ｄｔ

なお、レトルト釜を用いる従来の殺菌方法では、Ｆ_０値が４．０程度になるように殺菌処理条件が設定されることが一般的である。

次に、電源ユニット３０から２つのペルチェ素子ユニット１０に対し、第一電流方向３１の電流を供給する（加熱工程の例）。このとき、ペルチェ素子ユニット第一面１１１が発熱するため、ペルチェ素子ユニット第一面１１１に当接する缶詰Ｃが加熱される。このとき、缶詰Ｃの温度が上昇しても第一ヒートシンク２０の温度が過度に上昇することはなく、第一ヒートシンク２０の温度は室温程度に保たれる。したがって、殺菌装置１の最も外側が室温程度に保たれるため、使用者が殺菌処理中に殺菌装置１に触れても火傷を負うおそれが少ない。

缶詰Ｃの温度が１１５℃以上に達したら、いちど電流の供給を停止する。その後、電流の供給と停止を適宜繰り返し、缶詰Ｃの温度を、１１３〜１１７℃の範囲で１１５℃から極力離れないように維持し、Ｆ_０値が３．８に達した時点で加熱工程を終了する。

最後に、電源ユニット３０から２つのペルチェ素子ユニット１０に対し、第二電流方向３２の電流を供給する（冷却工程の例）。このとき、ペルチェ素子ユニット第一面１１１が吸熱するため、ペルチェ素子ユニット第一面１１１に当接する缶詰Ｃが冷却される。その後、缶詰Ｃの温度が４０℃に達したら電流の供給を停止する。冷却中にもＦ_０値が積算されるため、冷却工程完了時の最終的なＦ_０値は４．０を超える。すなわち、殺菌装置１を用いた殺菌方法により、レトルト釜を用いる従来の殺菌方法と同等以上の殺菌効果を実現できる。

ここで、冷却工程における熱の流れをより詳細に説明する。前述の通り、第二電流方向３２の電流が供給されるとき、第一ペルチェ素子第二面１１２および第二ペルチェ素子第二面１３２が発熱し第一ペルチェ素子第一面１１１および第二ペルチェ素子第一面１３１が吸熱する。したがって、缶詰Ｃの熱は、第一ペルチェ素子第一面１１１に吸熱され、第一ペルチェ素子第二面１１２から放熱される。第一ペルチェ素子第二面１１２から放熱された熱は、第二ヒートシンク１２を経て、第二ペルチェ素子第一面１３１に吸熱され、第二ペルチェ素子第二面１３２から放熱される。第二ペルチェ素子第二面１３２から放熱された熱は、第一ヒートシンク２０を経て、殺菌装置１の系外に放熱される。

このように、第一ペルチェ素子１１および第二ペルチェ素子１３のヒートポンプ作用により、缶詰Ｃから第一ヒートシンク２０の方向に向かう熱経路が形成されるため、加熱工程において加熱された缶詰Ｃを効率よく冷却することができる。

また、ペルチェ素子のヒートポンプ作用を効率よく発現するためには、ペルチェ素子自身から発する熱を効率よく放熱することが求められる。これは、ペルチェ素子自身も通電に伴って発熱するため、通電を続けるにしたがってペルチェ素子の温度が上昇し冷却対象物（本実施形態においては缶詰Ｃ）との温度差が小さくなってしまうことに因る。本実施形態に係る殺菌装置１においては、第一ペルチェ素子１１の熱を、第二ヒートシンク１２および第二ペルチェ素子１３の作用によって効率よく系外に放熱することができるため、第一ペルチェ素子１１の温度が上昇しにくい。これによって、本実施形態に係る殺菌装置１は、缶詰Ｃから系外へ熱を移動させる効率を高く保ちやすい。

〔実施例〕
底面の直径が８．６ｃｍ、高さが４．４ｃｍの略円筒状のツナ２号ＤＲ缶に、蒸留水（食品のモデル物質）１５０ｇを入れて密封した。ツナ２号ＤＲ缶に封入した蒸留水の温度を測定するため、ツナ２号ＤＲ缶の側面から温度センサーを挿入した。ツナ２号ＤＲ缶を、２つのペルチェ素子ユニット１０の間に挟持し、上部第一ヒートシンク２０ａの上に質量７ｋｇの錘（不図示）を載置して全体を固定した。なお、錘の質量およびツナ２号ＤＲ缶の底面積に基づいて計算した挟持面圧は、１２ｋＰａだった。

次に、２つのペルチェ素子ユニット１０に対して第一電流方向３１の電流を供給した。電流の供給を開始すると、蒸留水の温度がおよそ４℃／分の速度で上昇しはじめた。蒸留水の温度が１１５℃に達した時点でいちど電流の供給を停止し、その後、３０秒ごとに電流の供給と停止とを切り替えて、Ｆ_０値が３．８に達するまで蒸留水の温度を１１３〜１１７℃に維持した。

最後に、２つのペルチェ素子ユニット１０に対して第二電流方向３２の電流を供給した。電流の供給を開始すると、蒸留水の温度が下降しはじめた。冷却工程の初期はおよそ４．５℃／分の下降速度であったが、缶詰Ｃの温度が低下するに従って下降速度は低下した。その後、蒸留水の温度が４０℃に達した時点で電流の供給を停止した。なお、冷却工程完了後の最終的なＦ_０値は４．２だった。

〔比較例〕
実施例と同様に蒸留水１５０ｇを入れて密封したツナ２号ＤＲ缶を、レトルト釜（東洋製罐株式会社製）に投入した。レトルト釜の蒸気供給バルブを開放してレトルト釜内に蒸気を供給すると、１０分後、レトルト釜内の温度が１１５℃に達した。その後、加熱蒸気供給バルブの開度を調整して、Ｆ_０値が４．０に達するまでレトルト釜内の温度を１１５℃に維持した。以上の工程の間に供給した蒸気の総量はおよそ１０ｋｇだった。

続いて、レトルト釜の冷却水供給バルブを開放し、レトルト釜内に冷却水を供給した。このとき、レトルト釜内の温度が４０℃に達するまでに供給した冷却水の総量は２６０Ｌだった。

このように、実施例および比較例の殺菌方法は、いずれもＦ_０値が４．０超となる殺菌効果を得られるものであり、食品などに適用しうる能力を持った殺菌方法だった。しかし、公知のレトルト釜を用いた比較例では殺菌温度における殺菌を実現するためにおよそ１０ｋｇの蒸気および２６０Ｌの冷却水を消費したのに対し、本発明に係る殺菌装置を用いた実施例においては、蒸気も冷却水も使用しなかった。このように、実施例においては、本実施形態に係る殺菌装置を使用することで、蒸気も冷却水も使用することなく従来の方法と同等以上の殺菌温度を達成することができた。

〔その他の実施形態〕
次に、本発明に係る殺菌装置および殺菌方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

上記の実施形態では、２つのペルチェ素子ユニット１０を備える構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明においてペルチェ素子ユニットは１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

上記の実施形態では、ペルチェ素子ユニット１０が缶詰Ｃを挟持可能に設けられ、ペルチェ素子ユニット第一面１１１が缶詰Ｃの上下の底面に当接する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、密封容器の特定の一面にのみペルチェ素子ユニットが当接する構成、ペルチェ素子ユニットが密封容器の側面を包囲して当接する構成、密封容器の上下の底面および側面にペルチェ素子ユニットが当接する構成、など、ペルチェ素子ユニットと密封容器とが当接する態様であれば、任意の構成を採用しうる。またこのとき、採用される当接の態様に応じて、任意の数のペルチェ素子ユニットが設けられてよい。特に、密封容器の上下の底面および側面にペルチェ素子ユニットが当接する構成を採用すると、密封容器の底面のみならず側面からも加熱および冷却を行うことができるため、加熱および冷却の効率を高めることができる。

上記の実施形態では、ペルチェ素子ユニット１０が２つのペルチェ素子（第一ペルチェ素子１１および第二ペルチェ素子１３）を有する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明においてペルチェ素子ユニットが有するペルチェ素子は、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

図３に、ペルチェ素子ユニット１０が有するペルチェ素子が１つ（第一ペルチェ素子１１）である構成の例を示した。なお、図３において、電源ユニット３０および電源供給線は省略されている。

また、図４および図５に、ペルチェ素子ユニット１０が有するペルチェ素子が３つ（第一ペルチェ素子１１、第二ペルチェ素子１３、および、第三ペルチェ素子１４）である構成の例を示した。本発明においてペルチェ素子が２つ以上である構成を採用する場合、ペルチェ素子の配置構成は、複数のペルチェ素子の平板状の面を並べる方向に配置した構成、複数のペルチェ素子の平板状の面を重ねる方向に配置した構成（図４）、および、これらの構成を組み合わせた構成（図５）、のいずれであってもよい。また、図４に示すように、複数のペルチェ素子の平板状の面を重ねる方向に配置される場合は、重なり合う２つのペルチェ素子の間にさらにヒートシンク（第三ヒートシンク１５）を配置してもよい。

上記の実施形態では、ペルチェ素子ユニット１０が缶詰Ｃの上下の底面にのみ当接する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明においてペルチェ素子ユニットは密封容器の複数の面に同時に当接するように構成されてもよい。

たとえば、図６に示す実施形態においては、ペルチェ素子ユニット１０´は、缶詰Ｃの上下の底面側に配置される第一ペルチェ素子１１´と、缶詰Ｃの側面側に配置される第二ペルチェ素子１３´と、缶詰Ｃの底面側および側面側に当接するように構成された容器受容部材１６と、を有する。また、ヒートシンク４０は、第一ペルチェ素子１１´および第二ペルチェ素子１３´の双方に当接するように設けられている。

この実施形態において、容器受容部材１６は銅製であり、ヒートシンクと同様に、第一ペルチェ素子１１´および第二ペルチェ素子１３´と缶詰Ｃとの間の熱伝導を効率化する機能を有する。また、容器受容部材１６の缶詰Ｃに当接する面は缶詰Ｃの表面の凹凸に嵌合するように形成され、容器受容部材１６の第一ペルチェ素子１１´および第二ペルチェ素子１３´に当接する面は第一ペルチェ素子１１´および第二ペルチェ素子１３´を受容可能な凹部が設けられている。この構成により、第一ペルチェ素子１１´および第二ペルチェ素子１３´、容器受容部材１６、ならびに缶詰Ｃが密接に当接するため、これらの部材間における熱伝導効率が良好になり、缶詰Ｃを加熱または冷却する効率が高くなりやすい。

上記の実施形態では、食品を密封した缶詰Ｃを殺菌対象とする構成を例として説明した。しかし、本発明において殺菌対象とする密封容器は缶詰に限定されず、樹脂製容器、樹脂製袋、金属および樹脂の複合容器、金属と紙の複合容器、などであってよい。ただし、熱の移動効率を高める観点から、密封容器のペルチェ素子ユニットと当接する部分は金属製であることが好ましい。また、密封容器の内容物は食品に限定されず、医薬品、飲料、調味料、化粧品、化学合成品、などであってよい。かかる内容物は、上記例示から明らかなように、固体であってもよく、液体であってもよい。

上記の実施形態では、第一ヒートシンク２０および第二ヒートシンク１２が銅製の平板である構成を例として説明した。しかし、ヒートシンクおよび追加ヒートシンクを構成する材料は銅に限定されず、アルミニウム、鉄、セラミックスなど、またはこれらの複合物であってよい。また、ヒートシンクおよび追加ヒートシンクの形状は平板に限定されず、フィンを有する形状、などであってもよい。

上記の実施形態では、缶詰Ｃとペルチェ素子ユニット１０とが直接に当接する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、密封容器とペルチェ素子ユニットとの間にさらなるヒートシンクが介在してもよい。このヒートシンクは、銅、アルミニウム、鉄、セラミックスなど、またはこれらの複合物で構成されていてよい。加えて、このヒートシンクは、平板、密封容器を少なくとも部分的に覆う形状、密封容器の表面の凹凸と少なくとも部分的に嵌合する形状、またはこれらの組合せ、などであってよい。特に、このヒートシンクが密封容器を少なくとも部分的に覆う形状や、密封容器の表面の凹凸と少なくとも部分的に嵌合する形状が採用されると、密封容器とペルチェ素子ユニットとの間においてより熱が流れやすくなるため、好ましい。

上記の実施形態では、熱の経路となる各部材の当接面に熱伝導グリスを塗布した構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、各部材の当接面に熱伝導シートを配置するように構成してもよい。

上記の実施形態では、ペルチェ素子ユニット第一面１１１と缶詰Ｃとが互いに１０ｋＰａ以上の面圧で当接するように固定する構成を例として説明した。ここで、ペルチェ素子ユニット第一面と密封容器とが当接する面圧が１２ｋＰａ以上であると、密封容器から系外への熱移動の効率が高まるため、より好ましい。

上記の実施形態では、最終的なＦ_０値を４．０とする構成を例として説明した。ここで、最終的なＦ_０値が３．１以上であれば、容器包装詰加圧加熱殺菌食品の規格基準を満たすことができるため、本発明に係る殺菌装置および殺菌方法を食品の殺菌する目的で好適に使用することができる。

上記の実施形態では、缶詰Ｃの温度が４０℃に達した時点で冷却工程を終了する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、冷却工程の終点温度は任意の温度であってよい。たとえば、冷却工程の終点を氷点下に設定すると、殺菌処理語の内容物を冷凍保存できる。

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、たとえば食品を封入した缶詰の殺菌に利用することができる。

１：殺菌装置
１０：ペルチェ素子ユニット
１１：第一ペルチェ素子
１１１：第一ペルチェ素子第一面（ペルチェ素子ユニット第一面）
１１２：第一ペルチェ素子第二面
１２：第二ヒートシンク
１３：第二ペルチェ素子
１３１：第二ペルチェ素子第一面
１３２：第二ペルチェ素子第二面（ペルチェ素子ユニット第二面）
１４：第三ペルチェ素子
１５：第三ヒートシンク
１６：容器受容部材
２０：第一ヒートシンク
３０：電源ユニット
３１：第一電流方向
３２：第二電流方向
４０：ヒートシンク
Ｃ：缶詰

Claims

ペルチェ素子ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに直流電流を供給する電源ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに当接して設けられるヒートシンクと、を備え、
前記ペルチェ素子ユニットはペルチェ素子を有し、かつ、殺菌対象とする内容物を封入した密封容器と当接するペルチェ素子ユニット第一面と、前記ヒートシンクと当接するペルチェ素子ユニット第二面と、を有し、
前記電源ユニットは、前記ペルチェ素子ユニットに対して供給する電流の方向を、前記ペルチェ素子ユニット第一面が発熱する第一電流方向、および、前記ペルチェ素子ユニット第一面が吸熱する第二電流方向、から選択可能に構成されている殺菌装置。
前記殺菌装置は、前記密封容器の少なくとも２つの面が前記ペルチェ素子ユニットと当接するように前記密封容器を固定可能に構成されている請求項１に記載の殺菌装置。
少なくとも２つのペルチェ素子ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに当接して設けられる少なくとも２つのヒートシンクと、を備え、
前記少なくとも２つのペルチェ素子ユニットは、当該少なくとも２つのペルチェ素子ユニットの間に、前記密封容器を挟持可能である請求項２に記載の殺菌装置。
前記ペルチェ素子ユニットは、少なくとも２つのペルチェ素子を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の殺菌装置。
前記ペルチェ素子ユニットは、前記少なくとも２つのペルチェ素子の間に配置される追加ヒートシンクを有し、
前記少なくとも２つのペルチェ素子のうちの第一ペルチェ素子は、前記密封容器に当接する第一ペルチェ素子第一面と、前記追加ヒートシンクに当接する第一ペルチェ素子第二面と、を有し、
前記少なくとも２つのペルチェ素子のうちの第二ペルチェ素子は、前記追加ヒートシンクの前記第一ペルチェ素子と当接する面とは異なる面に当接する第二ペルチェ素子第一面と、前記ヒートシンクに当接する第二ペルチェ素子第二面と、を有し、
前記電源ユニットが前記ペルチェ素子ユニットに前記第二電流方向の電流を供給するときは、前記第一ペルチェ素子第一面および前記第二ペルチェ素子第一面が吸熱する請求項４に記載の殺菌装置。
前記ペルチェ素子ユニット第一面と前記密封容器との当接面、および、前記ペルチェ素子ユニット第二面と前記ヒートシンクとの当接面、の少なくとも１つに、熱伝導グリスまたは熱伝導シートが介在する請求項１〜５のいずれか１項に記載の殺菌装置。
前記第一ペルチェ素子第一面と前記密封容器との間の当接面、前記第一ペルチェ素子第二面と前記追加ヒートシンクとの間の当接面、前記第二ペルチェ素子第一面と前記追加ヒートシンクとの間の当接面、および、前記第二ペルチェ素子第二面と前記ヒートシンクとの間の当接面、の少なくとも１つに、熱伝導グリスまたは熱伝導シートが介在する請求項５に記載の殺菌装置。
前記ペルチェ素子ユニット第一面と前記密封容器とは、１０ｋＰａ以上の面圧で当接する請求項１〜７のいずれか１項に記載の殺菌装置。
前記密封容器は缶詰である請求項１〜８のいずれか１項に記載の殺菌装置。
殺菌対象とする内容物を封入した密封容器の殺菌方法であって、
前記殺菌方法に用いられる殺菌装置は、
ペルチェ素子ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに直流電流を供給する電源ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットに当接して設けられるヒートシンクと、を備える殺菌装置であって、
前記ペルチェ素子ユニットはペルチェ素子を有し、かつ、殺菌対象とする内容物を封入した密封容器と当接するペルチェ素子ユニット第一面と、前記ヒートシンクと当接するペルチェ素子ユニット第二面と、を有し、
前記殺菌方法は、
前記電源ユニットから、前記ペルチェ素子ユニットに、前記ペルチェ素子ユニット第一面が発熱する第一電流方向に電流を供給する加熱工程と、
前記電源ユニットから、前記ペルチェ素子ユニットに、前記ペルチェ素子ユニット第一面が吸熱する第二電流方向に電流を供給する冷却工程と、を含む殺菌方法。