JP4289587B2 - 殺菌装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、過熱水蒸気および殺菌に対して活性な気体を使った殺菌装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図10は特開2000−51324号広報に開示された常圧過熱水蒸気を使った従来の殺菌装置の構成例を示したものである。図10において、常圧水蒸気発生器1で常圧の水蒸気を発生させる。常圧水蒸気発生器1は、例えば容器内に収容された水を電気ヒータあるいはハロゲンランプ、あるいはその他の適当な加熱手段により構成される。これにより水を加熱して水蒸気を発生させることによって約100℃の常圧水蒸気が得られる。この約100℃の常圧水蒸気を、電気ヒータあるいはハロゲンランプあるいはその他適当な加熱手段からなる再加熱器2により加熱して、120℃〜180℃の過熱蒸気にする。この過熱蒸気をファン3で吸引し、各殺菌器4に分岐配管5を介して供給する。殺菌器4は例えば手指を挿入する容器からなり、挿入された手指を包むように過熱蒸気が容器内に供給され充満する。これにより手指に付着する細菌やバクテリヤ類は短時間で死滅する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の過熱水蒸気による殺菌装置は以上の様に構成されているので、過熱水蒸気を噴射させて殺菌に使用した水蒸気が周囲に飛散して消耗するため、エネルギーの消費量が多くなるという問題があった。
この発明は使用した後の水蒸気、あるいは殺菌に対して活性な気体を吸引して回収し、再使用する機能を持たせることにより、省エネルギー化された殺菌装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る殺菌装置は、一端から空気の送り込みが可能で他端に噴射口を有する筒体と、筒体内に水を噴霧して水蒸気流を生成する噴霧手段と、筒体内に噴霧された水を加熱して水蒸気にする第1の加熱手段と、噴射口を覆ったカバーと、このカバー内に噴射された水蒸気が殺菌対象物との間でシート状になるように配置され、殺菌対象物と接触した水蒸気が流通可能な吸引口をカバーとの間に形成した接触手段と、殺菌対象物と接触した水蒸気の一部を吸引口から吸引し、第1の加熱手段で生成された水蒸気と混合する回収手段と、この回収手段で混合された混合水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する第2の加熱手段と、筒体の一端から筒体内に空気を送り込んで過熱水蒸気を殺菌対象物に向けて噴射する送風手段とを備えたものである。
【0005】
また、筒体と、この筒体の一端から筒体内に空気を送り込む送風手段と、筒体内に水を噴霧して水蒸気流を生成する噴霧手段と、筒体内に噴霧された水を加熱して水蒸気にする第1の加熱手段と、筒体内で水蒸気を加熱して過熱水蒸気とする第2の加熱手段と、筒体の他端に連結されて過熱水蒸気を殺菌対象物に誘導するカバーと、このカバー内に配置されカバーとの間に過熱水蒸気が流通可能な噴射口をカバーの外周部に形成して、過熱水蒸気が殺菌対象物との間でシート状になる様にして、過熱水蒸気が殺菌対象物と接触する過程で冷却されて出来た水蒸気が流通可能な吸引口がカバーの中央部になるように形成した接触手段と、殺菌対象物と接触する過程で出来た水蒸気の一部を吸引口から吸引して第1の加熱手段と第2の加熱手段との間に送給する回収手段とを備えたものである。
【0006】
また、一端から空気の送り込みが可能で他端に噴射口を有する筒体と、筒体内に水を噴霧して水蒸気流を生成する噴霧手段と、筒体内に噴霧された水を加熱して水蒸気にする第1の加熱手段と、水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する第2の加熱手段と、噴射口が中央部になるように噴射口を覆ったカバーと、このカバー内に噴射された過熱水蒸気が殺菌対象物との間でシート状になるようにして、過熱水蒸気が殺菌対象物と接触する過程で冷却されて出来た水蒸気が流通可能な吸引口をカバーの外周部に形成した接触手段と、殺菌対象物と接触した水蒸気の一部を吸引口から吸引し、第1の加熱手段で生成された水蒸気と混合する回収手段と、この混合された混合水蒸気を第2の加熱手段で加熱して過熱水蒸気とし、筒体の一端から筒体内に空気を送り込んで過熱水蒸気を殺菌対象物に向けて噴射する送風手段とを備えたものである。
【0007】
また、両端が開口された筒体と、この筒体の一端から外気および水蒸気を吸い込み筒体の他端から噴射させる送風手段と、筒体内に収納されて水もしくは補給水蒸気を噴霧する噴霧手段と、筒体内に収納されて噴霧手段から噴霧された水もしくは補給水蒸気と、筒体の一端から送り込まれた外気および水蒸気との混合気流を加熱して過熱水蒸気を生成する加熱手段と、筒体から噴射された過熱水蒸気が殺菌対象物との間でシート状になるように形成された接触手段と、殺菌対象物と接触した過熱水蒸気が冷却されて生成された水蒸気が流通可能な吸引口を接触手段との間に形成し、吸引口を筒体の一端に連通させ、殺菌対象物と接触する過程で冷却されて生成された水蒸気を筒体の一端に送給可能なカバーとを備えたものである。
【0008】
また、殺菌に対して活性な活性気体を生成する活性気体生成手段と、活性気体を一端から吸入して他端の噴射口から噴射可能な筒体と、この筒体の一端から筒体内に活性気体を送り込んで噴射口に向けて送気する送風手段と、噴射口から噴射された活性気体が殺菌対象物との間でシート状になるように形成された接触手段と、噴射口と接触手段とを覆って殺菌対象物と接触した活性気体が流通可能な吸引口を形成し、殺菌対象物との間に形成される殺菌処理空間を介して吸引口と噴射口とを連通させ、吸引口から吸引した活性気体を筒体の一端に送給可能なカバーとを備えたものである。
【0009】
さらに、過熱水蒸気と殺菌対象物とを接触させる殺菌室と、一端が殺菌室に連結され、他端から空気の導入が可能な筒体と、この筒体内に補給水蒸気を供給する水蒸気生成手段と、過熱水蒸気が殺菌対象物に接触する過程で冷却されて生成された回収水蒸気を筒体内に送り込み、補給水蒸気と混合して混合水蒸気を生成する回収手段と、混合水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する加熱手段と、過熱水蒸気を殺菌室に向けて噴射する送風手段とを備えたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は実施の形態1の構成を示す断面図である。図2は図1の要部を示す断面図である。図1および図2において、6は燃焼ガスの温度環境に耐えられる耐熱性の筒体、7は筒体6の一端に配置した送風機などによる送風手段で、外気を矢印Aに沿って筒体6内に送り込む。8は筒体6内に配置された燃焼器等の第1の加熱手段で、送風手段7によって送り込まれた空気を加熱し、矢印Bで示す加熱気流を得る。9は第1の加熱手段8の次段に配置された噴霧ノズル等からなる水の噴霧手段で、加熱気流B中に水を噴霧することによって水蒸気流Cを生成する。10は噴霧手段9の後段に配置された燃焼器等の第2の加熱手段で、上述の水蒸気流Cと後述するが回収されてきた水蒸気を回収口11から矢印Dに沿って合流させた混合気流を加熱して、矢印Eで示す過熱水蒸気流を生成する。
【0011】
12は過熱水蒸気を閉じ込めるためのカバー、13はカバー12の内部で噴射された過熱水蒸気を後述の殺菌対象物14に接触させる接触手段で、殺菌対象物14との間で過熱水蒸気を薄いシート状にしている。14は殺菌処理を施される殺菌対象物、15は接触手段13と殺菌対象物14の間に形成される殺菌処理空間、16は一端が筒体6の他端に連結された噴出手段で、他端の噴出口16aから過熱水蒸気を殺菌処理空間15へ噴出する。
【0012】
17は殺菌対象物14に接触した過熱水蒸気の一部を殺菌処理空間15から吸引除去する吸引口で、噴射口16aに相対した位置に配置されている。18は殺菌処理に使われた後の過熱水蒸気を回収するための回収管路、19は殺菌処理空間15から使用後の過熱水蒸気を回収するためのファンなどで構成される回収手段、20は回収した過熱水蒸気を筒体6内に配置されている第1の加熱手段8と第2の加熱手段10との間に送給する送給管路、21はキャスター等で構成される移動手段で、殺菌処理空間15が殺菌対象物14の面上を自在に移動できる様にしている。
【0013】
次に実施の形態1の作用について説明する。図1および図2において、筒体6の一端に対置されている送風手段7によって外気が矢印Aに沿って筒体6内に送り込まれる。送風手段7によって送り込まれた空気中で燃料を燃焼し、矢印Bで示す加熱気流を生成する。この加熱気流の中に噴霧手段9によって矢印Cに沿って水を噴霧することによって水を蒸発させ水蒸気流を生成する。
筒体6から吐出された過熱水蒸気は噴射手段16に設けられた噴射口16aから接触手段13と殺菌対象物14の間に形成される殺菌処理空間15内に噴射され、矢印Gで示す様に殺菌対象物14に接触する過熱水蒸気流が形成される。
【0014】
過熱水蒸気を使った殺菌処理に要する時間は、過熱水蒸気流Gから殺菌対象物14に熱が伝達される速度、すなわち過熱水蒸気流の殺菌対象物14に対する熱流体力学的な状態によって決まる。図3は平板の表面に沿って流体が流れる時の強制対流熱伝達に関する資料で、伝熱概論(甲藤好郎著、養賢堂版、第9版)に記述されたものである。図3は式(1)および式(2)で与えられる熱力学的無次元数であるレイノルズ数(Re)を変化させた時の、同じく熱力学的無次元数であるヌッセルト数(Nu)とレイノルズ数(Re)の比(Nu/Re・Pr)をグラフにしたものである。
Nu=hx/k ……………………(1)
Re=vx/ν ……………………(2)
但し、hは熱伝達率、xは平板上における流れの起点からの距離、kは流体の熱伝導率、vは流体の流速、νは流体の動粘性係数である。
なお、上述の比(Nu/Re・Pr)中のPrは同じく熱力学的無次元数であるプラントル数で、流れとは関係の無い流体固有の定数である。
【0015】
式(1)および式(2)において、ヌッセルト数(Nu)は熱伝達率(h)、レイノルズ数(Re)は流体の流速(v)にそれぞれ一次比例しているため、図3の縦軸は熱伝達率(h)と流体の流速(v)の比(h/v)と同等である。
図3からレイノルズ数(Re)の値が小さく層流領域でのh/v比、例えばP点におけるR1に対するH1と、レイノルズ数(Re)の値が大きく乱流領域でのh/v比、例えばQ点におけるR2に対するH2を比較すると、乱流領域では層流領域に比ベレイノルズ数の比R2/R1で約2倍、Nu/Re・Prの比H2/H1で約2.5倍であるため熱伝達率(h)換算では層流領域に比べ乱流領域では約5倍の値となる。
すなわち殺菌処理を短時間で行うためには、乱流状態にして熱伝達率を大きくすることによって実現出来る。従って、過熱水蒸気流Gは殺菌対象物14に接触させる時に接触手段13の作用によって気流を薄いシート状にして流速を乱流が発生するRe数以上になる様にして接触させている。
【0016】
過熱水蒸気流Gは殺菌対象物14上を逐次移動して、殺菌対象物14の表面を加熱し殺菌処理した後、吸引口17からカバー12の上部に連結されたカバー18を介して回収手段19によって吸引除去される。
殺菌対象物14に接触した過熱水蒸気は冷却されて水蒸気となり、その一部はカバー12と殺菌対象物14の間隙から矢印Lに沿って漏洩蒸気として外部に放散されるが、残りの水蒸気は吸引口17から吸引して回収し、第1の加熱手段8と第2の加熱手段10の間に配置された回収口11から矢印Dに沿って筒体6内に送給して水蒸気流Cと合流させ、混合気流にして第2の加熱手段10で加熱して矢印Eで示す過熱水蒸気流を生成している。
【0017】
図1および図2において、筒体6の一端に配置した送風機などによる送風手段7で、外気を矢印Aに沿って筒体6内に送り込んでいる。そのため噴出口16aから殺菌処理空間15へ噴出される過熱水蒸気は、空気が混合された混合気体となっている。
一般に、熱流体力学的理論から凝縮性ガス中に不凝縮ガスが混在した時には凝縮性ガスの凝縮は抑制される。殺菌処理空間15へ噴出される過熱水蒸気は空気が混合された混合気体になっており、その中の水蒸気は凝縮性ガス、空気は不凝縮ガスであるため、空気と水蒸気の混合比を調節することによって過熱水蒸気が殺菌対象物14へ接触したとき凝縮する水蒸気量を抑制しながら殺菌処理を実行することができる。
【0018】
以上の様に実施の形態1では殺菌対象物14に接した後の水蒸気を回収して再使用しているが、回収した水蒸気は多量の蒸気成分で構成されており、殺菌処理過程および回収過程で温度が低下した分を再加熱すれば殺菌処理用に使用することが出来る。水蒸気の加熱は相変化を伴わない顕熱変化だけであり、筒体6内の噴霧手段9によって供給される水の蒸発は、カバー12と殺菌対象物14の間隙から矢印Lに沿って外部に放散する漏洩蒸気分を補給するだけの量で良いため、水蒸気を生成するための熱エネルギーは低減できる。
また、乱流状態で過熱水蒸気流を殺菌対象物14に接触させているため熱伝達率が大きく、迅速な殺菌処理が可能となる。
また、過熱水蒸気に空気を混在させているため、殺菌対象物14の面上への水蒸気の凝縮量を抑制しながら迅速な殺菌処理が可能となる。
【0019】
実施の形態1では第1の加熱手段8および第2の加熱手段10として燃焼器を配置して燃料を燃焼させて気流を加熱していたが、いずれか一方もしくは双方を燃焼器の代わりに電熱ヒータ、誘導加熱ヒータなどを使用しても同様の効果を期待することができる。
また、図2では送風手段7を筒体6の一端に配置して外気を吸引して矢印Aに沿って筒体6内に送気するようにしていたが、図示はしないが送風手段7を筒体6の他端に配置して生成された過熱水蒸気を外部に送気する様にしても良い。
また、図1では過熱水蒸気流Gが移動手段21により移動可能なものについて説明したが、固定式にして殺菌対象物を移動させるようにしても同様の効果を期待することができる。
さらに、筒体6の他端に連結した連結手段16から過熱水蒸気を噴出するものについて説明したが筒体6と連結手段16とを一体化したものについても同様の効果を期待することが出来る。
【0020】
実施の形態2
図4は実施の形態2の構成を示す断面図である。図4において、6〜11、14、および18〜21は実施の形態1のものと同様のものである。22は過熱水蒸気を閉じ込めるためのカバーで底部が解放された円盤状の缶体、23は噴射された過熱水蒸気を殺菌対象物の殺菌対象物14に接触させる接触手段で、カバー22の内部に同心円状に配置されている。24は殺菌対象物の殺菌処理を施される殺菌対象物14と接触手段23との間に形成された殺菌処理空間、25は殺菌処理空間24の外周から過熱水蒸気を噴射する噴射口、26は接触手段23の中央部に形成され、過熱水蒸気を殺菌対象物14に接触させた後に冷却されて出来た水蒸気を殺菌処理空間24から吸引除去する吸引口、27はカバー22の上部中心部に取り付けられた中継缶体で、他端は筒体6に連結されている。中継缶体27とカバー22、および接触手段23は過熱水蒸気の噴射手段29を構成し、カバー22と接触手段23の外周部に形成された間隙部は噴射口25を形成している。28は接触手段23の中心部に取り付けられ、殺菌処理空間24から回収管路18に水蒸気を誘導する通気筒である。
通気筒28の一端は殺菌処理空間24の中央部で殺菌処理に使われて出来た水蒸気を吸引除去するための吸引口26を形成し、通気筒28の他端は回収管路18が連結され、回収手段19によって殺菌処理空間24から使用後の水蒸気を吸引し、送給管路20を介して筒体6内に配置されている第1の加熱手段8と第2の加熱手段10の間に送給している。
【0021】
次に実施の形態2の作用について述べる。図4において、筒体6の端部から吐出された過熱水蒸気は噴射手段29に誘導され、噴射口25から接触手段23と殺菌対象物14の間に形成された殺菌処理空間24の外周から中央部に向けて噴射され、矢印G1で示す様に殺菌対象物14に接触する過熱水蒸気流が形成される。また噴射口25から噴射された過熱水蒸気の一部はカバー22と殺菌対象物14の間隙から矢印L1に沿って漏洩蒸気として外部に放散される。
【0022】
過熱水蒸気流G1は殺菌対象物14上を逐次移動して、殺菌対象物14の面を加熱し殺菌処理する過程で冷却されて水蒸気となり、接触手段23の中央部に配置された吸引口26から通気筒28および回収管路18を介して回収手段19によって吸引される。
回収手段19によって吸引された水蒸気は、筒体6内の第1の加熱手段8と第2の加熱手段10の間に配置された回収口11から矢印Dに沿って筒体6内に送給されて水蒸気流Cと合流させて混合気流にし、第2の加熱手段10で加熱して矢印Eで示す過熱水蒸気流を生成している。
過熱水蒸気流G1が殺菌対象物14に接触する時は、実施の形態1と同様に接触手段23の作用によって気流の流路断面を薄いシート状にして流速を乱流が発生するRe数以上になる様にして接触させている。
【0023】
以上の様に実施の形態2では、構成部材が中継缶体27の一部を除いて軸対称に構成され、同心円状に配置されているため構成が簡素化され、製作を容易にすることが出来る。
また、実施の形態1と同様に過熱水蒸気流を乱流状態で殺菌対象物と接触させているため高い熱伝達率を実現でき、迅速な殺菌処理を可能にしている。
【0024】
また、第1の加熱手段8および第2の加熱手段10として燃焼器を配置して燃料を燃焼させて気流を加熱していたが、実施の形態1と同様にいずれか一方もしくは双方を燃焼器の代わりに電熱ヒータ、誘導加熱ヒータなどを使用しても同様の効果を期待することができる。
また、カバー22の外形形状は円形形状のものについて述べたが、要求に応じて楕円形、レーストラック状、あるいは円周部の局率半径が場所によって異なる異形円形状であっても良く、また、吸引口26の位置も中心部でなく偏心した位置に設けても良い。
【0025】
実施の形態3
図5は実施の形態3の構成を示す断面図である。図5において、6〜11、14、18〜24、および27は実施の形態2と同様のものである。30は噴射手段で、一方の端部は接触手段23の中心部に取り付けられ、他端は過熱水蒸気を生成する筒体6の端部に連結されている。31は殺菌処理空間24の中央部から外周部に向けて過熱水蒸気を噴射する噴射口、32は接触手段23とカバー22の外周部が形成する間隙で、過熱水蒸気を殺菌対象物14に接触させた後に、冷却されて出来た水蒸気を殺菌処理空間24から吸引除去するための吸引口である。
カバー22の上部中心部に取り付けられた中継缶体27の他端には回収管路18が連結され、回収手段19によって殺菌処理空間24から使用後の水蒸気を吸引し、送給管路20を介して筒体6内に配置されている第1の加熱手段8と第2の加熱手段10との間に送給している。
【0026】
次に実施の形態3の作用について述べる。図5において、筒体6の端部から吐出された過熱水蒸気は噴射手段30に誘導され、噴射口31から接触手段23と殺菌対象物14の間に形成された殺菌処理空間24の中央部から外周部に向けて噴射され、矢印G2で示す様に殺菌対象物14に接触する過熱水蒸気流が形成される。また噴射口31から噴射された過熱水蒸気は殺菌対象物14に接触する過程で冷却され、その一部はカバー22と殺菌対象物14の間隙から矢印L2に沿って漏洩蒸気として外部に放散される。
【0027】
過熱水蒸気流G2は殺菌対象物14上を逐次移動して、殺菌対象物14の表面を加熱し殺菌処理した後、冷却されて水蒸気となり接触手段23の外周部に配置された吸引口32から中継缶体27および回収管路18を介して回収手段19によって吸引される。
回収手段19によって吸引された水蒸気は、筒体6内の第1の加熱手段8と第2の加熱手段10の間に配置された回収口11から矢印Dに沿って筒体6内に送給されて水蒸気流Cと合流させて混合気流にし、第2の加熱手段10で加熱して矢印Eで示す過熱水蒸気流を生成している。
過熱水蒸気流G2が殺菌対象物14上に接触する時は実施の形態2と同様に接触手段23の作用によって気流の流路断面を薄いシート状にして流速を乱流が発生するRe数以上になる様にして接触させている。
【0028】
以上の様に実施の形態3では、噴射口31をカバー22の中央部から外周部に向けて噴射するように形成し、吸引口32をカバー22の外周部に配置し、過熱水蒸気の発生部をカバー22の上部に配置したため、装置の専有床面積を小さくすることが出来る。
また、実施の形態2と同様に過熱水蒸気流を乱流状態で殺菌対象物14と接触させているため高い熱伝達率を実現でき、迅速な殺菌処理を可能にしている。
【0029】
実施の形態3では、第1の加熱手段8および第2の加熱手段10として燃焼器を配置して燃料を燃焼させて気流を加熱していたが、実施の形態2と同様に、いずれか一方もしくは双方を燃焼器の代わりに電熱ヒータ、誘導加熱ヒータなどを使用しても同様の効果を期待することができる。
また、カバー22の外形形状は円形形状のものについて述べたが、実施の形態2と同様に要求に応じて楕円形、レーストラック状、あるいは円周部の局率半径が場所によって異なる異形円形状であっても良く、また、噴出口31の位置も中心部でなく偏心した位置に設けても良い。
【0030】
実施の形態4
図6は実施の形態4の構成を示す断面図である。図6において、6〜7、9、14、21、23〜24、31〜32は実施の形態3と同様のものである。33は燃焼器等の加熱手段で、筒体6の内部で送風手段7、噴霧手段9および加熱手段33の順に配置されている。34はカバーで、殺菌処理空間24から吸引口32から回収された使用後の水蒸気を筒体6の一端に導通出来る様にしている。
筒体6と接触手段23およびカバー34によって循環路が構成されている。また、カバー34の一部には開口部34aが形成され、矢印Aに沿って外気が導入できる様になっている。
【0031】
次に実施の形態4の作用について説明する。図6において、筒体6の端部で生成された矢印E1で示す過熱水蒸気は、噴射口31から接触手段23と殺菌対象物14の間に形成された殺菌処理空間24の中央部から外周部に向けて噴射され、矢印G3で示す様に殺菌対象物14に接触する過熱水蒸気流が形成される。また噴射口31から噴射された過熱水蒸気は殺菌対象物14に接触する過程で冷却されて水蒸気となり、その一部はカバー34と殺菌対象物14の間隙から矢印L3に沿って漏洩蒸気として外部に放散される。
【0032】
過熱水蒸気流G3は殺菌対象物14上を逐次移動して、殺菌対象物14の表面を加熱し殺菌処理した後、冷却されて水蒸気となって接触手段23の外周部に配置された吸引口32から吸引され、送風手段7により矢印R1に沿って筒体6内に吸引され、矢印Aに沿って取り込まれる外気と混合されて水蒸気流B1を形成する。水蒸気流B1には噴霧手段9から矢印C1に沿って水が噴霧されて混合気流となり、加熱手段33で加熱されて矢印E1で示す過熱水蒸気流が生成され、噴射口31から殺菌処理空間24に噴射されて殺菌操作に供される。
殺菌処理空間24に噴射された過熱水蒸気の一部は漏洩蒸気として矢印L3に沿って外部に放散されるが、噴霧手段9から矢印C1に沿って水を噴霧し、加熱手段33で加熱して過熱水蒸気を生成することによって外部に放散した水蒸気分を補給している。
過熱水蒸気流G3が殺菌対象物14上に接触する時は、実施の形態3と同様に接触手段23の作用によって気流の流路断面を薄いシート状にして流速を乱流が発生するRe数以上になる様にして接触させている。
【0033】
以上の様に実施の形態4では、カバー34、筒体6、および接触手段23が形成する循環路で開口部34aから矢印Aに沿って外気を取り込み、水蒸気を循環させながら過熱水蒸気流を形成しているため、例えば実施の形態1に示す回収手段19を省略でき、装置の構成要素を簡素化することができる。
また、使用後の水蒸気を循環再使用しているため噴霧手段9から水蒸気の補給用として噴霧する水の量を僅少化でき、加熱手段33で水の蒸発のために消費する熱エネルギーを低減できる。
また、実施の形態1と同様に過熱水蒸気流を乱流状態で殺菌対象物14と接触させているため高い熱伝達率を実現でき、迅速な殺菌処理を可能にしている。
【0034】
実施の形態4では、加熱手段33として燃焼器を配置して燃料を燃焼させて気流を加熱していたが、燃焼器の代わりに電熱ヒータ、誘導加熱ヒータなどを使用しても同様の効果を期待することができる。
また、噴霧手段9によって水蒸気流B1中に水を噴霧するようにしていたが、別の系統で生成された水蒸気を噴霧するようにしても良い。
また、カバー34の外形形状は円形形状のものについて述べたが、実施の形態3と同様に要求に応じて楕円形、レーストラック状、あるいは円周部の局率半径が場所によって異なる異形円形状であっても良く、また、噴出口31の位置も中心部でなく偏心した位置に設けても良い。
また、図6に示す噴霧手段9と送風手段7の位置関係を、図7に示す様に逆に置き換えても同様な効果を得ることが出来る。
【0035】
実施の形態5
図8は実施の形態5の構成を示す断面図である。図8において、35は殺菌に対して効果を有する活性気体の使用環境に対して耐性を有する筒体、36は筒体35の一端に配置した送風機などによる送風手段、37は筒体35内に配置された活性気体の散気手段で、送風手段36によって形成された気流B3中に活性気体を矢印C3に沿って吹き込み、矢印E3で示す活性気流を得る。38は例えばオゾンの様に殺菌に対して効果を有する活性気体を生成する活性気体生成手段で、散気手段37に連結されている。
【0036】
39は活性気体を閉じ込めるためのカバー、40はカバー39の内部で噴射された活性気体を殺菌対象物14に接触させる接触手段で、殺菌対象物14との間で活性気体を薄いシート状にしている。41は接触手段40と殺菌対象物14の間に形成される殺菌処理空間、42は筒体35の他端に連通した噴射口で、活性気流を殺菌処理空間41へ噴射する。
【0037】
43は殺菌対象物14に接触した活性気流の一部を殺菌処理空間41から吸引除去する吸引口で、噴射口42に相対した位置に配置されている。44はキャスター等で構成される移動手段で、殺菌処理空間41が殺菌対象物14の面上を自在に移動できる様にしている。
筒体35と接触手段40およびカバー39は閉回路で活性気体の循環路を構成している。
【0038】
次に実施の形態5の作用について述べる。図8において、筒体35の一端に配置されている送風手段36によって筒体35外の気体が矢印R3に沿って筒体35内に吸引され矢印B3で示す気流を形成する。この気流B3の中に散気手段37によって活性気体が矢印C3に沿って散気され、活性気流E3を生成する。
筒体35内の活性気流E3は噴射口42から接触手段40と殺菌対象物14の間に形成される殺菌処理空間41内に噴射され、矢印G4で示す様に殺菌対象物14に接触する活性気流が形成される。
また噴射口42から噴射された活性気流の一部はカバー39と殺菌対象物14の間隙から矢印L4に沿って漏洩気流として外部に放散される。活性気体は活性気体生成手段38から散気手段37を介して逐次筒体35内に送り込まれて放散によって損失した分を補給している。
【0039】
活性気流G4は殺菌対象物14上を逐次移動して、殺菌対象物14の表面を殺菌処理した後、接触手段41の外周部に配置された吸引口43からカバー39を介して筒体35の一端に配置された送風手段36によって矢印R3に沿って吸引回収される。
活性気流G4が殺菌対象物14上に接触する時は実施の形態4と同様に接触手段40の作用によって気流の流路断面を薄いシート状にして流速を乱流が発生するRe数以上になる様にして接触させている。
【0040】
以上の様に実施の形態5では、カバー39と筒体35、および接触手段40が形成する循環路内で気流を循環させながら活性気流を形成しているため、使用後の活性気体を回収再使用することが出来、活性気体生成手段38からの活性気体の補給量を僅少化でき、装置の小型化とエネルギー消費の低減を実現することが出来る。
また、活性気体を乱流状態で殺菌対象物14と接触させているため高い接触効率を実現でき、迅速な殺菌処理を可能にしている。
【0041】
実施の形態5では、活性気体としてオゾンを用いた例について述べたが、オゾン以外に目的に応じて殺菌に対して効果を有する気体であれば同様の効果を期待することができる。
また、カバー39の外形形状は円形形状のものについて述べたが、実施の形態2と同様に要求に応じて楕円形、レーストラック状、あるいは円周部の局率半径が場所によって異なる異形円形状であっても良く、また、噴出口42の位置も中心部でなく偏心した位置に設けても良い。
【0042】
実施の形態6
図9は実施の形態6の構成を示す断面図である。図9において、45は気流の流通が可能な殺菌対象物で粒状物質を堆積したもの、あるいは嵩高い物質を層状に堆積したものなどで、矢印Tで示す所定の方向に移動出来るように構成されている。46は殺菌対象物45の挿入排出が可能な殺菌室、47は一端が殺菌室46に連結され、他端から空気の送り込みが可能な筒体、48は水蒸気を生成する水蒸気生成手段、49は筒体47内に水蒸気を吹き込む水蒸気供給手段、50は殺菌対象物45に接触した水蒸気を回収する回収手段、51は過熱水蒸気を生成する加熱手段、52は筒体47内で気流を形成する送風手段、53は加熱手段51で生成された過熱水蒸気を殺菌室47に向けて噴射する噴射口、54は過熱水蒸気が殺菌対象物45と接触する過程で冷却されて出来た水蒸気を吸引する吸引口、55は筒体47の他端に配置された管路部材で、外気の導入口55aと、回収手段50で回収された水蒸気を送気する送気口55bを有している。送気口55bと回収手段50は回収管路56で連結されている。
【0043】
次に実施の形態6の作用について述べる。図9において、加熱手段51で生成された過熱水蒸気は矢印E4に沿って流れ、殺菌室46に向けて噴射される。噴射された過熱水蒸気は矢印G5に沿って殺菌対象物45の層を貫通して流れ、その過程で冷却されて水蒸気となり、吸引口54から回収手段50によって吸引回収される。
殺菌対象物45は矢印Tの方向に移動し、殺菌室46の端部から殺菌室46内に取り込まれ、過熱水蒸気が殺菌対象物45の層を貫通して流れる間に殺菌対象物45は殺菌処理されて排出される。
【0044】
殺菌対象物45に接触した過熱水蒸気は冷却されて水蒸気となって吸引口54から回収手段50によって回収される。
回収された水蒸気は、回収管路56を介して管路部材55の送気口55bに送気され、外気の導入口55aから矢印Aに沿って外部より取り込まれた空気と共に送風手段52によって筒体47内に送り込まれて蒸気流B4を形成し、さらに水蒸気生成手段49から矢印C4に沿って供給された水蒸気と混合され、生成された混合水蒸気は加熱手段51によって加熱され、過熱水蒸気流E4となって噴射口53から殺菌室46に向けて噴射される。
【0045】
実施の形態6は以上の様に構成されているため、粒状物質、あるいは嵩高い物体を層状に堆積したものを殺菌対象物45として過熱水蒸気による殺菌処理が可能となる。
また、殺菌処理に使われた水蒸気は回収され再使用されるため省エネルギー化された殺菌処理を実現することが出来る。
また実施の形態1と同様に、筒体47内で送風手段52によって矢印Aに沿って一部外部より空気を取り込むことによって過熱水蒸気に空気を混在させているため、殺菌対象物45中への水蒸気の凝縮量を許容値以下の値に保ちながら迅速な殺菌処理が可能となる。
【0046】
実施の形態6では、図9に示す様に殺菌対象物45は矢印Tの方向に移動し、殺菌室46の端部から殺菌室内に挿入され、殺菌処理されて排出される方式について述べたが、殺菌対象物45が固定され、殺菌室46が殺菌対象物45の面に沿って移動するようにしても良い。
また、図9では水蒸気生成手段は外部で生成された水蒸気を筒体47内に噴き込む様にしているが、実施の形態1で示した様に高温空気の中に水を噴霧して蒸発させることによって水蒸気を生成する様にしても良い。
【0047】
【発明の効果】
本発明に係る過熱水蒸気による殺菌装置は、一端から空気の送り込みが可能で他端に噴射口16aを有する筒体6と、筒体6内に水を噴霧して水蒸気流を生成する噴霧手段9と、筒体6内に噴霧された水を加熱して水蒸気にする第1の加熱手段8と、噴射口16aを覆ったカバー12と、このカバー12内に噴射された水蒸気が殺菌対象物14との間でシート状になるように配置され、殺菌対象物14と接触した水蒸気が流通可能な吸引口17をカバー12との間に形成した接触手段13と、殺菌対象物14と接触した水蒸気の一部を吸引口17から吸引し、第1の加熱手段8で生成された水蒸気と混合する回収手段19と、この回収手段19で混合された混合水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する第2の加熱手段10と、筒体6の一端から筒体6内に空気を送り込んで過熱水蒸気を殺菌対象物14に向けて噴射する送風手段7とを備えたことにより、殺菌処理に使用した水蒸気を回収することが出来るので省エネルギー化の効果を向上させることができる。
【0048】
また、筒体6と、この筒体6の一端から筒体6内に空気を送り込む送風手段7と、筒体6内に水を噴霧して水蒸気流を生成する噴霧手段9と、筒体6内に噴霧された水を加熱して水蒸気にする第1の加熱手段8と、筒体6内で水蒸気を加熱して過熱水蒸気とする第2の加熱手段10と、筒体6の他端に連結されて過熱水蒸気を殺菌対象物14に誘導するカバー22と、このカバー22内に配置されカバー22との間に過熱水蒸気が流通可能な噴射口25をカバー22の外周部に形成して、過熱水蒸気が殺菌対象物14との間でシート状になる様にして、過熱水蒸気が殺菌対象物14と接触する過程で冷却されて出来た水蒸気が流通可能な吸引口26がカバー22の中央部になるように形成した接触手段23と、殺菌対象物14と接触する過程で出来た水蒸気の一部を吸引口26から吸引して第1の加熱手段8と第2の加熱手段10との間に送給する回収手段19とを備えたことにより、同心円状に構成が簡素化でき、製作を容易にすることが出来る。
【0049】
また、一端から空気の送り込みが可能で他端に噴射口31を有する筒体6と、筒体6内に水を噴霧して水蒸気流を生成する噴霧手段9と、筒体6内に噴霧された水を加熱して水蒸気にする第1の加熱手段8と、水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する第2の加熱手段10と、噴射口31が中央部になるように噴射口31を覆ったカバー22と、このカバー22内に噴射された過熱水蒸気が殺菌対象物14との間でシート状になるようにして、過熱水蒸気が殺菌対象物14と接触する過程で冷却されて出来た水蒸気が流通可能な吸引口32をカバー22の外周部に形成した接触手段23と、殺菌対象物14と接触した水蒸気の一部を吸引口32から吸引し、第1の加熱手段8で生成された水蒸気と混合する回収手段19と、この混合された混合水蒸気を第2の加熱手段10で加熱して過熱水蒸気とし、筒体6の一端から筒体6内に空気を送り込んで過熱水蒸気を殺菌対象物14に向けて噴射する送風手段7とを備えたため、同心円状に構成が簡素化でき、製作を容易にすることが出来る。
【0050】
また、両端が開口された筒体6と、この筒体6の一端から外気および水蒸気を吸い込み筒体6の他端から噴射させる送風手段7と、筒体6内に収納されて水もしくは補給水蒸気を噴霧する噴霧手段9と、筒体6内に収納されて噴霧手段9から噴霧された水もしくは補給水蒸気と、筒体6の一端から送り込まれた外気および水蒸気との混合気流を加熱して過熱水蒸気を生成する加熱手段33と、筒体6から噴射された過熱水蒸気が殺菌対象物14との間でシート状になるように形成された接触手段23と、殺菌対象物14と接触した過熱水蒸気が冷却されて生成された水蒸気が流通可能な吸引口32を接触手段23との間に形成し、吸引口32を筒体6の一端に連通させ、殺菌対象物14と接触する過程で冷却されて生成された水蒸気を筒体6の一端に送給可能なカバー34とを備えたので装置の構成要素を簡素化できると共に、噴霧手段9から水蒸気の補給用として噴霧する水もしくは水蒸気の量を僅少化でき、加熱手段33で消費する熱エネルギーを低減できる。
【0051】
また、殺菌に対して活性な活性気体を生成する活性気体生成手段38と、活性気体を一端から吸入して他端の噴射口42から噴射可能な筒体35と、この筒体35の一端から筒体35内に活性気体を送り込んで噴射口42に向けて送気する送風手段36と、噴射口42から噴射された活性気体が殺菌対象物14との間でシート状になるように形成された接触手段40と、噴射口42と接触手段40とを覆って殺菌対象物14と接触した活性気体が流通可能な吸引口43を形成し、殺菌対象物14との間に形成される殺菌処理空間を介して吸引口43と噴射口42とを連通させ、吸引口43から吸引した活性気体を筒体35の一端に送給可能なカバー39とを備えたことにより、使用後の活性気体を回収再使用することが出来、活性気体生成手段38からの活性気体の補給量を僅少化でき、装置の小型化とエネルギー消費の低減を実現することが出来る。
【0052】
さらに、過熱水蒸気と殺菌対象物45とを接触させる殺菌室46と、一端が殺菌室46に連結され、他端から空気の導入が可能な筒体47と、この筒体47内に補給水蒸気を供給する水蒸気生成手段48と、過熱水蒸気が殺菌対象物45に接触する過程で冷却されて生成された回収水蒸気を筒体47内に送り込み、補給水蒸気と混合して混合水蒸気を生成する回収手段50と、混合水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する加熱手段51と、過熱水蒸気を殺菌室46に向けて噴射する送風手段52とを備えたので、粒状もしくは嵩高状の殺菌対象物45も省エネルギー化された状態で、かつ凝縮水量も抑制された状態で迅速な殺菌処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の構成を示す断面図である。
【図2】 図1の要部を示す断面図である。
【図3】 本発明に係わる熱伝達率と流体の流速の関係図である。
【図4】 本発明の実施の形態2の構成を示す断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態3の構成を示す断面図である。
【図6】 本発明の実施の形態4の構成を示す断面図である。
【図7】 本発明の実施の形態4の別の構成を示す断面図である。
【図8】 本発明の実施の形態5の構成を示す断面図である。
【図9】 本発明の実施の形態6の構成を示す断面図である。
【図10】 従来の過熱水蒸気による殺菌装置の構成図である。
【符号の説明】
6,35,47 筒体、7,36,52 送風手段、8 第1の加熱手段、
9 噴霧手段、10 第2の加熱手段、12,22,34,39 カバー、
13,23,40 接触手段、14,45 殺菌対象物、
16a,25,31,42,53 噴射口、
17,26,32,43,54 吸引口、19,50 回収手段、
33,51 加熱手段、38 活性気体生成手段、41 殺菌処理空間、
46 殺菌室、48 水蒸気生成手段。
Claims (6)
- 一端から空気の送り込みが可能で他端に噴射口を有する筒体と、上記筒体内に水を噴霧して水蒸気流を生成する噴霧手段と、上記筒体内に噴霧された上記水を加熱して水蒸気にする第1の加熱手段と、上記噴射口を覆ったカバーと、このカバー内に噴射された水蒸気が殺菌対象物との間でシート状になるように配置され、上記殺菌対象物と接触した上記水蒸気が流通可能な吸引口を上記カバーとの間に形成した接触手段と、上記殺菌対象物と接触した上記水蒸気の一部を上記吸引口から吸引し、上記第1の加熱手段で生成された水蒸気と混合する回収手段と、この回収手段で混合された混合水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する第2の加熱手段と、上記筒体の一端から上記筒体内に空気を送り込んで上記過熱水蒸気を上記殺菌対象物に向けて噴射する送風手段とを備えたことを特徴とする殺菌装置。
- 筒体と、この筒体の一端から上記筒体内に空気を送り込む送風手段と、上記筒体内に水を噴霧して水蒸気流を生成する噴霧手段と、上記筒体内に噴霧された上記水を加熱して水蒸気にする第1の加熱手段と、上記筒体内で上記水蒸気を加熱して過熱水蒸気とする第2の加熱手段と、上記筒体の他端に連結されて上記過熱水蒸気を殺菌対象物に誘導するカバーと、このカバー内に配置され上記カバーとの間に上記過熱水蒸気が流通可能な噴射口を上記カバーの外周部に形成して、上記過熱水蒸気が上記殺菌対象物との間でシート状になる様にして、上記過熱水蒸気が上記殺菌対象物と接触する過程で冷却されて出来た水蒸気が流通可能な吸引口が上記カバーの中央部になるように形成した接触手段と、上記殺菌対象物と接触する過程で出来た上記水蒸気の一部を上記吸引口から吸引して上記第1の加熱手段と上記第2の加熱手段との間に送給する回収手段とを備えたことを特徴とする殺菌装置。
- 一端から空気の送り込みが可能で他端に噴射口を有する筒体と、上記筒体内に水を噴霧して水蒸気流を生成する噴霧手段と、上記筒体内に噴霧された上記水を加熱して水蒸気にする第1の加熱手段と、上記水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する第2の加熱手段と、上記噴射口が中央部になるように上記噴射口を覆ったカバーと、このカバー内に噴射された過熱水蒸気が殺菌対象物との間でシート状になるようにして、上記過熱水蒸気が上記殺菌対象物と接触する過程で冷却されて出来た水蒸気が流通可能な吸引口を上記カバーの外周部に形成した接触手段と、上記殺菌対象物と接触した上記水蒸気の一部を上記吸引口から吸引し、上記第1の加熱手段で生成された水蒸気と混合する回収手段と、この混合された混合水蒸気を第2の加熱手段で加熱して過熱水蒸気とし、上記筒体の一端から上記筒体内に空気を送り込んで上記過熱水蒸気を上記殺菌対象物に向けて噴射する送風手段とを備えたことを特徴とする殺菌装置。
- 両端が開口された筒体と、この筒体の一端から外気および水蒸気を吸い込み上記筒体の他端から噴射させる送風手段と、上記筒体内に収納されて水もしくは補給水蒸気を噴霧する噴霧手段と、上記筒体内に収納されて上記噴霧手段から噴霧された上記水もしくは補給水蒸気と、上記筒体の一端から送り込まれた上記外気および水蒸気との混合気流を加熱して過熱水蒸気を生成する加熱手段と、上記筒体から噴射された上記過熱水蒸気が殺菌対象物との間でシート状になるように形成された接触手段と、上記殺菌対象物と接触した上記過熱水蒸気が冷却されて生成された水蒸気が流通可能な吸引口を上記接触手段との間に形成し、上記吸引口を上記筒体の一端に連通させ、上記殺菌対象物と接触する過程で冷却されて生成された上記水蒸気を上記筒体の一端に送給可能なカバーを備えたことを特徴とする殺菌装置。
- 殺菌に対して活性な活性気体を生成する活性気体生成手段と、上記活性気体を一端から吸入して他端の噴射口から噴射可能な筒体と、この筒体の一端から上記筒体内に上記活性気体を送り込んで上記噴射口に向けて送気する送風手段と、上記噴射口から噴射された上記活性気体が殺菌対象物との間でシート状になるように形成された接触手段と、上記噴射口と上記接触手段とを覆って上記殺菌対象物と接触した上記活性気体が流通可能な吸引口を形成し、上記殺菌対象物との間に形成される殺菌処理空間を介して上記吸引口と上記噴射口とを連通させ、上記吸引口から吸引した上記活性気体を上記筒体の一端に送給可能なカバーとを備えたことを特徴とする殺菌装置。
- 過熱水蒸気と殺菌対象物とを接触させる殺菌室と、一端が上記殺菌室に連結され、他端から空気の導入が可能な筒体と、この筒体内に補給水蒸気を供給する水蒸気生成手段と、上記過熱水蒸気が上記殺菌対象物に接触する過程で冷却されて生成された回収水蒸気を上記筒体内に送り込み、上記補給水蒸気と混合して混合水蒸気を生成する回収手段と、上記混合水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する加熱手段と、上記過熱水蒸気を殺菌室に向けて噴射する送風手段とを備えたことを特徴とする殺菌装置。
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