JP4349076B2 - 流動物流通配管ライン洗浄時の淀み部の洗浄及びその洗浄度合評価 - Google Patents

Description

この発明は、食品製造等における流動物流通配管ラインを洗浄する際、その配管ラインの分岐部等の淀み部の洗浄装置、その洗浄度合評価方法、並びに最適な洗浄水の流通速度の検出方法に関するものである。

例えば、食品の製造ラインでは、食品の安全性が叫ばれる今日、そのラインを定期的に洗浄し、各種の細菌の発生を防いで安全な食品を世に提供するように要求される。このため、食品製造ラインには、その一部に洗浄装置を組み込み、その洗浄装置により、必要なとき、例えば定期的に又は随時にそのラインを自動洗浄するようにしている。これを定置洗浄、又はＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）洗浄と称している。
この洗浄において、被洗浄配管に超音波振動子を付設してその超音波により洗浄効率を高めること等が行われている（特許文献１参照）。
特開平９−１６６５６８号公報

この超音波洗浄のメカニズムは、超音波の付与によるキャビテーション、直進流及び媒体の加速度等によると考えられている。
そのキャビテーションは、液体中に超音波を印加すると、液中に正圧の部分と負圧の部分が交互に生じ、この負圧の圧力で液体が引き裂かれ空洞を生じる現象を言う。その空洞は、液体中に加圧がかかるとき、液圧によって押し潰されて瞬時に壊滅し、その壊滅時に液体分子同士が衝突し、これにより、衝撃波が局所的に発生する。この大きな圧力が液の局所攪拌や付着粒子の剥離を促進して洗浄効果を高める、とされている。

また、音波の伝搬を物体で遮ると、その物体を音波の伝搬方向に押す力が生じ、この音の放射圧による力は、物体のみならず、伝搬物質にも作用し、その物質に流体運動を励起する。この流れを直進流と言う(音響流とも言う)。この直進流は、音波の持つ波動エネルギーの一部が媒体を動かすためのエネルギーに変換して生じる現象で、音波の二次的な副産物とみることができる。その流れは、輻射面に略垂直で、この直進流により、被洗浄物付近の攪拌が促進され、これにより、洗浄効果を高める、とされている。

さらに、超音波が媒体に衝突すれば、その媒体には音波の持つ波動エネルギーの一部が媒体を動かすためのエネルギーに変換されて生じ、これにより、媒体の加速度等が増す。この加速度等の増加により、他の媒体との速度差が生じて洗浄効果が高まる、とされている。

一方、この種の製造ラインには、例えば、この発明の実施例を示す図１〜図３に示すように、製造ラインＰ₁にドレン配管１０を分岐したり（図１、２）、製造ラインを複数分岐させて各種製品の製造ラインＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃・・・を組み合わせたものがある（図３）。この複数分岐した製造ラインは、例えば、図３において、ラインＰ₁を使用している場合には、ラインＰ₂、Ｐ₃の分岐後の開閉弁６は閉じられる。

このような、ドレン配管１０、及び不使用の製造ラインＰ₂、Ｐ₃の分岐部から開閉弁６までの配管１０は、その先が閉じられているため、それらの配管１０内にその製造する食品が入り込んで留まることとなる（淀み部となる）。
この分岐した配管１０のある製造ラインにおいても、従来では、洗浄効率向上のための工夫は、いずれも洗浄水が流通する配管（ラインＰ₁）のみに関するものである。すなわち、分岐部の洗浄は考慮に入れていない。このため、そのドレン配管１０等に入った食品はラインＰ₁の配管内を流れる洗浄水のインゼクタ作用により吸引して除去することとなる。
このインゼクタ作用の吸引による除去作用は、洗浄水の流通速度等によって著しく相違する。

この発明は、分岐部に滞留する（淀み部の）流動物の円滑な除去を図ることを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、まず、その分岐部に超音波振動子を付設することとしたのである。超音波をその分岐部（ドレン配管、開閉弁までの配管）内の滞留流動物に付与すると、上記キャビテーション、直進流及び媒体の加速度増加等の作用により、その流動物は管内壁から剥がれて流動し易くなるとともに、そのもの自体の流動性が増し、全体としての流動性はすこぶる高まる。このため、インゼクタ作用は高まってその分岐部内の洗浄効率はすこぶる向上する（後記実験例参照）。

つぎに、この発明は、その超音波の付与により向上した洗浄効率と洗浄水の流通速度との関係を検出(測定)することとしたのである。インゼクタ作用は、その作用を励起する流れの速度に大きく左右されるため、超音波振動とその速度の最適なものを把握すれば、最高効率の洗浄を行うことができる。

この発明は、滞留物が生じる分岐部に超音波振動を付与するようにしたので、インゼクタ作用が向上し、その分岐部の洗浄効率がすこぶる向上する。また、その洗浄効率が最適な洗浄水の流通速度を得ることができるので、効率的な洗浄を行うことができる。

この発明の一実施形態としては、流動物流通配管ラインに洗浄水を流通させてその配管ライン内を洗浄する際、前記洗浄配管ラインから分岐する配管に超音波振動子を付設し、その超音波振動子を作動させてその超音波振動による前記配管内の洗浄度合を評価するようにする。

このようにすれば、分岐配管内の淀んだ流動物が超音波振動により剥離等されて、洗浄（除去）される度合を知ることができ、これにより、分岐配管内の超音波振動の付与による洗浄度合を評価できる。そのとき、超音波振動の強弱度及び付与位置を適宜に選択することにより、最適な超音波振動度合及び位置を得ることができる。

また、この評価は、一（いち）の流動物流通配管ラインに他の流動物流通配管ラインを分岐して、その各配管ラインの分岐部後段（分岐部から流動物流通方向下流側）に開閉弁を介設し、その各開閉弁を開閉して各配管ライン毎に洗浄水を流通させて洗浄する際、その開閉弁と分岐部の間の配管に超音波振動子を付設し、その超音波振動子を作動させてその超音波振動による前記配管内の洗浄度合を評価する場合にも採用できて、同様な作用効果を得る。

これらの洗浄度合評価方法は、上記洗浄配管ラインの洗浄水流通速度と上記配管の洗浄度合の関係を把握して、その洗浄水流通速度を加味した前記配管内の洗浄度合を評価するようにし得る。洗浄水流通速度はインゼクタ作用に大きく関係するため、その速度を加味することは有効である。
このとき、洗浄配管ラインの最適な洗浄水流通速度を得るようにすれば、その速度で洗浄することにより、淀み部の円滑な洗浄をすることができる。

これらの洗浄度合評価方法及び洗浄水の流通速度検出方法によれば、配管ラインの淀み部における超音波振動の洗浄効果を確認することができ、その確認に基づき、そのラインに淀み部の洗浄装置を設ける。

その洗浄装置の実施形態としては、例えば、分岐配管を有する流動物流通配管ラインに、その分岐配管の一端を閉じた状態で洗浄水を流通させてその配管ライン内を洗浄する装置において、前記分岐配管に超音波振動子を付設し、洗浄時にその超音波振動子を作動させる構成を採用できる。

また、一の流動物流通配管ラインに他の流動物流通配管ラインを分岐した配管ラインをその流動物流通配管ライン毎に洗浄水を流通させて洗浄する装置においては、前記各配管ラインの分岐部後段に開閉弁を介設し、その開閉弁と分岐部の間の配管に超音波振動子を付設し、その超音波振動子は洗浄水の流通時に作動させる構成を採用できる。

一実施例を図１及び図２に示し、この実施例は、実験装置において、製造ラインＰ_１の分岐部の洗浄効果（図２の一点鎖線で示す配管Ｐ_１及び分岐配管１０の部分を洗浄する際のその分岐部の洗浄効果）を評価するものであり、温水タンク１と洗浄水タンク２から、ポンプ３により、ロータメータ４を介して製造ライン配管Ｐ_１にその温水又は洗浄水が選択的に送られるようになっている。そのラインＰ_１の途中の適宜位置にドレン配管１０が分岐され、その分岐部からは、例えばストレーナ５を通って温水又は洗浄水が各タンク１、２に戻る。この循環ラインには適宜に開閉弁６が設けられており、この各開閉弁６が適宜に開閉されて温水又は洗浄水が選択的に循環する。図中、黒塗り開閉弁６が閉止状態、白抜きが開放状態を示す。

分岐部（ドレン配管）をなす配管１０は、超音波振動子１２を内部に組み込んだ構造のものを採用しており、その超音波振動子１２に電圧を印加すると、その配管１０内部の物に超音波が付与され、その超音波の付与により、その物にはキャビテーション、直進流及び媒体の加速度増加等が生じ、そのキャビテーション等の作用により、その物は管内壁から剥がれ流動し易くなるとともに、そのもの自体の流動性が増し、全体としの流動性はすこぶる高まる。

この実施例において、洗浄度合を評価するには、まず、配管１０をラインＰ₁から外してその内に洗浄する物、例えば、食品が「ごまだれ（胡麻、米酢、みりん、砂糖、 清酒、醤油、 胡麻油などの混合物）」ならば、その「ごまだれ」を配管１０内に充填して、その配管１０をラインＰ₁に取付ける。

つぎに、その状態で、洗浄水及び温水を、製造ラインＰ₁のＣＩＰ洗浄と同様に循環させるとともに、超音波振動子１２に電圧を印加する。
このとき、洗浄水及び温水の流通速度及び温度の両者又は一方を適宜に変えてその配管１０内の洗浄度合を測定する。その測定は、所要の一定時間後にその配管１０をラインＰ₁から取外してその配管１０の上部からの「ごまだれ」の除去深さＨを測定する（図２参照）。その結果を表１に示す。同表には、超音波を全くしなかった場合（ブランク）の結果も示す。

この結果から、超音波を付与すれば、インゼクタ作用が向上して、配管１０内の留まり物の除去率が向上することが理解できる。また、その超音波の付与効果は、洗浄水等の流通速度が低い程、高いことが分る。
このような実験により、最もコスト的に効率の良い流通速度を決定する。

図３には他の実施例を示し、この実施例は、一の製造ラインＰ_１に他の製造ラインＰ_２、Ｐ_３を分岐した配管ラインをその製造ラインＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３毎に洗浄水を流通させて洗浄するものである。その各製造ラインＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３の配管分岐部後段には開閉弁６を介設し、その開閉弁６と分岐部の間の配管１０ _１ 、１０ _２ 、１０ _３ に超音波振動子１２を付設する。分岐する製造ラインの数は任意である。

この実施例は、例えば、製造ラインＰ₁を使用する場合には、製造ラインＰ₂、Ｐ₃の開閉弁６が閉じられており、その洗浄時、その製造ラインＰ₂、Ｐ₃への分岐部の超音波振動子１２を作動させる。これにより、その分岐部内の滞留物には、上記と同様に、キャビテーション、直進流及び媒体の加速度増加等が生じ、そのキャビテーション等の作用により、その物は管内壁から剥がれ流動し易くなるとともに、そのもの自体の流動性が増し、全体としての流動性はすこぶる高まる。このため、インゼクタ作用もスムースになされてその分岐部内部の洗浄が円滑になされる。製造ラインＰ₂、Ｐ₃の場合も同様である。

これらの実施例において、超音波振動の周波数を変化させること（超音波振動の強弱）による洗浄度合も評価することができる。このとき、洗浄水等の流通速度・温度も変化させることができる。

また、これらの実施例は、実験装置の場合であったが、実際の製造ラインＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３の分岐部の洗浄効率を上げるには、その分岐した配管１０、１０_１、１０_２、１０_３に超音波振動子１２を組み込んで、製造ラインＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３の洗浄の際にはその分岐配管１０、１０_１、１０_２、１０_３に超音波振動を与えてインゼクタ作用を向上させる。この構成により、そのラインの分岐部の洗浄度合の評価及び洗浄を行うことができる。また、最適な洗浄水流通速度・温度も得ることができる。

なお、各実施例では食品の製造ラインの場合であったが、各種の化学プラント、例えば、薬品製造ライン、化学品製造ライン、石油化学プロセス等においても、この発明を採用できることは勿論である。

一実施例の概略配管図 同実施例の要部拡大図 他の実施例の要部概略図

符号の説明

１ 温水タンク
２ 洗浄水タンク
３ ポンプ
６ 開閉弁
１０ 分岐配管
１０_１、１０_２、１０_３ 開閉弁と分岐部の間の配管
１２ 超音波振動子
Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３ 製造ライン

Claims (2)

1. 分岐配管（１０）を有する流動物流通配管ライン（Ｐ_１）に前記分岐配管（１０）の一端を閉じた状態で洗浄水を流通させてその配管ライン（Ｐ_１）内を洗浄する装置であって、
   上記分岐配管（１０）に超音波振動子（１２）を付設し、洗浄時にその超音波振動子（１２）を作動させて、上記流動物流通配管ライン（Ｐ_１）の洗浄水の流通によって前記分岐配管（１０）内の流動物をインゼクタ作用により吸引して除去するようにしたことを特徴とする流動物流通配管ラインの洗浄装置。
2. 一の流動物流通配管ライン（Ｐ_１）に他の流動物流通配管ライン（Ｐ_２、Ｐ_３）を分岐した配管ラインをその各流動物流通配管ライン（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３）毎に洗浄水を流通させて洗浄する装置であって、
   上記各流動物流通配管ライン（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３）の分岐部から流動物流通方向下流側に開閉弁（６）をそれぞれ介設するとともに、その各開閉弁（６）と分岐部の間の各配管（１０_１、１０_２、１０_３）に超音波振動子（１２）を付設し、各流動物流通配管ライン（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３）の何れか１つの流動物流通配管ラインを洗浄する際、その洗浄する流動物流通配管ラインに介設した開閉弁（６）を開けると共に、他の流動物流通配管ラインに介設した開閉弁（６）を閉じ、前者の流動物流通配管ラインに洗浄水を流通させるとともに、後者の他の流動物流通配管ラインの分岐部と開閉弁（６）との間の配管（１０_１、１０_２、１０_３）に介設した超音波振動子（１２）を作動させて、前記洗浄水の流通によってその超音波振動子（１２）を付設した配管内の流動物をインゼクタ作用により吸引して除去することを特徴とする流動物流通配管ラインの洗浄装置。

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