JP4584595B2

JP4584595B2 - 殺菌装置

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Publication number: JP4584595B2
Application number: JP2004005391A
Authority: JP
Inventors: 泰昌伊藤
Original assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Current assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2024-01-13
Also published as: JP2005200027A

Description

本発明は、食品充填包装機械等における殺菌装置に関し、より詳しくは、殺菌剤の流量を監視することが可能な食品充填包装機械等における殺菌装置に関する。

従来、牛乳や清涼飲料等の液体食品を、紙容器やＰＥＴボトル等のプラスチック容器に充填するにあたって、製品の棚寿命を延ばす目的で、食品充填前の容器や、運転開始前の食品充填包装機械を過酸化水素等の殺菌剤を用いて殺菌している。容器を殺菌する方法としては、容器を殺菌剤液槽に浸漬する方法や、容器にガス状又は液状の殺菌剤を噴霧する方法が知られている。また、食品充填包装機械を殺菌する方法としては、食品充填包装機械の充填装置等の装置群や、これら装置群を覆いチャンバーを形成する壁の内面にガス状又は液状の殺菌剤を噴霧する方法が知られている。

ガス状又は液状の殺菌剤を噴霧することにより容器や食品充填包装機械を殺菌する装置としては、液状の殺菌剤を貯留しておくタンクと、殺菌剤を殺菌対象物に噴霧するノズルと、タンク内の液状殺菌剤を噴霧手段に導くパイプと、液状殺菌剤をパイプを通じてタンクから噴霧手段へ送り出すポンプとよりなる殺菌装置が知られている。このような殺菌装置において、パイプを通じてノズルへ搬送される殺菌剤の単位時間当たりの流量は比較的微量である。また、搬送される殺菌剤が過酸化水素水のように不安定な発泡性の液体である場合、搬送される過程で、管内摩擦、輻射熱、及び自然分解によって殺菌剤液中に気泡が発生する。殺菌剤液中に気泡が発生すると、殺菌剤の流量が微量であることと相まって液体の搬送に支障を来し、単位時間当たりに噴霧される殺菌剤の量を一定レベルに保つことができないことがある。単位時間当たりに噴霧される殺菌剤の量が少ないと充分な殺菌効果が得られず、また多すぎると乾燥や洗浄による殺菌剤の除去が困難となることから、より安全性の高い製品を製造するためには単位時間当たり使用される殺菌剤の量が常に一定レベルに保たれているか監視する必要がある。

従来、液体殺菌剤のパイプ内での気泡の成長を防ぎ、また単位時間当たり使用される殺菌剤の量を監視するための装置としては、液状の殺菌剤を貯留しておくタンクと、殺菌剤を殺菌対象物に噴霧するノズルと、タンク内の液状殺菌剤を噴霧手段に導くパイプと、液状殺菌剤をパイプを通じてタンクから噴霧手段へ送り出すポンプとを備えた殺菌装置において、パイプに流量計を設けると共に、パイプの流量計より下流側に絞りを設け、絞りによってパイプの絞りより上流側を加圧状態として、気泡の発生を抑制しながら液体の流量を測定する流量監視殺装置を備えた殺菌装置が知られている。（特許文献１参照。）
また、同様の装置として、液状の殺菌剤を貯留しておくタンクと、殺菌剤を殺菌対象物に噴霧するノズルと、タンク内の液状殺菌剤を噴霧手段に導くパイプと、液状の殺菌剤をパイプを通じてタンクからノズルまで送るためタンクにエアー圧を供給する圧力供給手段とを備えた殺菌装置において、パイプに流量計を設けると共に、パイプの管径を小さくし、さらにパイプを冷却する冷却手段を設けて、液体の流速を上げた上で液体を冷却して、気泡の発生を抑制しながら液体の流量を測定する流量監視殺装置を備えた殺菌装置が知られている。（特許文献２参照。）
しかしながら、前記何れの流量測定装置においても、流量計で流量監視を行っているため、パイプを流通する液体の流量が微量の場合には、その精度の面から限界があった。

さらに、同様の装置として、液状の殺菌剤を貯留しておくタンクと、殺菌剤を殺菌対象物に噴霧するノズルと、タンク内の液状殺菌剤を噴霧手段に導くパイプと、液状の殺菌剤をパイプを通じてタンクからノズルまで送るためタンクにエアー圧を供給する圧力供給手段とを備えた殺菌装置において、パイプにパイプ内の圧力を検出する圧力検出器を設け、圧力検出器で検出された圧力に基づいてタンクへの圧力供給手段のエアー圧を制御する制御手段を設けると共に、前記圧力検出器より上流側のパイプに殺菌剤中の気泡を除去する気泡除去手段を設け、気泡のパイプ内の圧力への影響を抑制して、殺菌剤の噴霧量を正確に調整する流量監視殺装置を備えた殺菌装置が知られている。（特許文献３参照。）
しかしながら、前記の殺菌剤の噴霧装置では、気泡除去手段を設け、気泡による圧力検出器への影響を抑制しようとしているものの、気泡除去手段より上流側のパイプ内には気泡が多く存在することや、気泡除去手段より下流側でも新たに発生する気泡が存在することから、圧力検出器で検出された圧力に基づいてタンクへの圧力供給手段のエアー圧を制御して殺菌剤の噴霧量を調整することは、その精度の面から限界があった。また、圧力検出器で検出された圧力に基づいてタンク内の圧力が制御されるまでに所定時間を要することから、リアルタイムの制御という点でも限界があった。さらに、殺菌装置を構成する機器も複雑となり、必然的にコストの高い装置となっていた。
特開平５−１８０６８５号公報特開２０００−２８９７１６号公報特開２００１−２５９５４７号公報

本発明の課題は、前記従来技術の問題点を解決し、微量な流量であっても殺菌剤の流量を高精度にリアルタイムで監視することができる殺菌装置を提供することにある。

本発明者らは、気泡の発生を抑制しつつ、流量が微量であっても精度よく殺菌剤の流量を測定でき、低コストの殺菌装置を開発すべく、鋭意研究した結果、絞り手段により案内パイプ内を所定圧力に維持して気泡の発生を抑制しつつ、その絞り手段の上流側で圧力検出手段を用いて圧力を検出し、殺菌剤の流量を監視することにより、リアルタイムで精度の高い流量監視機能を得ることができることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、
液状の殺菌剤を貯留するタンクと、
前記タンクから輸送された殺菌剤を殺菌対象物に噴霧する噴霧手段と、
前記タンク及び噴霧手段を連通して該タンク内の液状の殺菌剤を噴霧手段に案内する案内パイプと、
前記タンクの上流又は案内パイプに設けられ、該タンクから案内パイプを通じて噴霧手段へ液状の殺菌剤を輸送するための輸送手段と、
前記輸送手段の下流であって前記案内パイプに設けられた、その上流側の案内パイプ内を所定圧力に維持するための絞り手段と、
前記輸送手段及び絞り手段の間に設けられた圧力検出手段とを備えた、
殺菌剤を噴霧して殺菌対象物を殺菌する殺菌装置であって、
前記絞り手段が、案内パイプの内径に比して小径の０．０５〜５ｍｍの内径と５〜１００ｍｍの長さを有する小径中空体を備え、該小径中空体内部を液状の殺菌剤が通過するよう構成したことを特徴とする、
液状の殺菌剤の１〜１００ｍｌ／ｍｉｎの流量を監視することができる殺菌装置（請求項１）や、絞り手段が、小径中空体の上流側に連設された上流側に向かって拡径したテーパー状導入部を備えたことを特徴とする請求項１記載の殺菌装置（請求項２）や、小径中空体が、その出口を上方へ指向させて設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の殺菌装置（請求項３）や、輸送手段の下流であって絞り手段の上流側の案内パイプに、案内パイプ内の圧力変動を吸収する圧力変動吸収手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の殺菌装置（請求項４）や、圧力変動吸収手段が、エアチャンバーであることを特徴とする請求項４記載の殺菌装置（請求項５）や、圧力検出手段による検出値と予め設定された限界設定値を比較して案内パイプ内の圧力が許容範囲であるか否かを判別する判別手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の殺菌装置（請求項６）や、タンクより下流側に位置する輸送手段又は輸送手段より下流側に位置するタンクと絞り手段との間の案内パイプが、その下流側を上方に指向させて設置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の殺菌装置（請求項７）に関する。

本発明の殺菌装置によれば、流量が微量であっても、リアルタイムで精度の高い殺菌剤の流量監視が可能となり、安全・確実に安定して容器や食品充填包装機械等を殺菌することができる。

本発明の殺菌装置としては、殺菌剤を噴霧して殺菌対象物を殺菌する殺菌装置であって、液状の殺菌剤を貯留するタンクと、前記タンクから輸送された殺菌剤を殺菌対象物に噴霧する噴霧手段と、前記タンク及び噴霧手段を連通して該タンク内の液状の殺菌剤を噴霧手段に案内する案内パイプと、前記タンクの上流又は案内パイプに設けられ、該タンクから案内パイプを通じて噴霧手段へ液状の殺菌剤を輸送するための輸送手段と、前記輸送手段の下流であって前記案内パイプに設けられた、その上流側の案内パイプ内を所定圧力に維持するための絞り手段と、前記輸送手段及び絞り手段の間に設けられた圧力検出手段とを備え、液状の殺菌剤の流量を監視することができる殺菌装置であれば特に制限されるものではなく、本発明の殺菌装置により殺菌可能な殺菌対象物としては、例えば、紙製、プラスチック製、金属製等の容器や、食品充填包装機械の充填装置等の装置群、これら装置群を覆いチャンバーを形成する壁の内面等が挙げられる。本発明の殺菌装置によれば、絞り手段により案内パイプ内を所定圧力に維持して気泡の発生を抑制しつつ、絞り手段の上流側で圧力検出器により圧力を検出することにより、微量な流量であっても殺菌剤の流量を精度よくリアルタイムで監視することができる。

前記タンクとしては、液状の殺菌剤を貯留することができれば特に制限されるものではなく、大量の殺菌剤を貯留することができる大型のタンクであってもよいし、殺菌剤量検知手段等が設けられた連続、断続的に殺菌剤が追加される形式の小型又は中型のタンクであってもよい。前記噴霧手段としては、タンクから輸送された殺菌剤を殺菌対象物に噴霧することができる手段であれば特に制限されるものではなく、例えば、殺菌剤をガス状にして殺菌対象物に噴霧する手段であってもよいし、殺菌剤を一流体ノズル又は二流体ノズルによって霧状（液状）にして殺菌対象物に噴霧する手段であってもよい。

前記案内パイプとしては、タンク及び噴霧手段を連通して前記タンク内の液状の殺菌剤を噴霧手段に案内するパイプであれば特に制限されるものではなく、好ましくは内径が２〜１５ｍｍ、より好ましくは４〜１０ｍｍの案内パイプが挙げられ、一部又は全部を透明とすると、パイプ内の気泡の状況が視認できるので好ましい。また、案内パイプは、噴霧手段に直接接続されていてもよく、噴霧手段に別途接続された殺菌剤搬送エアーを案内するエアー供給管等に接続されていてもよい。この案内パイプは、タンクより下流側に位置する輸送手段又は輸送手段より下流側に位置するタンクと絞り手段との間において、その下流側を上方に指向させて設置されていることが好ましい。ここで、案内パイプの下流側を上方に指向させるとは、部分的に水平部分を含んでいてもよく、下流側が下方に指向されることを除外することを意味する。また、タンクより下流側に位置する輸送手段又は輸送手段より下流側に位置するタンクと絞り手段との間とは、タンク又は輸送手段のうち、より下流側に位置する方と絞り手段との間を意味し、輸送手段が下流側に位置する場合には、タンクが輸送手段の上方に設置されて、輸送手段とタンクとの間における案内パイプの下流側が下方に指向されていてもよい。タンクより下流側に位置する輸送手段又は輸送手段より下流側に位置するタンクと絞り手段との間において、案内パイプの下流側を上方に指向させることにより、気泡が滞留して成長することを抑制することができる。

前記輸送手段としては、タンクの上流又は案内パイプに設けられ、該タンクから案内パイプを通じて噴霧手段へ液状の殺菌剤を輸送する手段であれば特に制限されるものではなく、例えば、タンクの上流に設けられたタンクにエアー圧を供給する圧力供給手段や、案内パイプに設けられたプランジャーポンプ、チューブポンプ、ダイヤフラムポンプ等の流量調節自在なポンプを挙げることができるが、タンクにエアー圧を供給する圧力供給手段よりもポンプを用いた方が殺菌装置の構造を簡素化できるため好ましい。ポンプの中でも、プランジャーポンプは、殺菌剤由来の気泡をスムーズに送り出すことができ、気泡の影響を受けにくく、定量性が非常に優れているため、特に好ましい。本発明の殺菌装置において、この輸送手段によって案内パイプ内を輸送される液状の殺菌剤の流量としては特に制限されるものではなく、例えば、１〜１０００ｍｌ／ｍｉｎ程度の流量とすることができるが、本発明の殺菌装置においては、１〜１００ｍｌ／ｍｉｎ程度の流量であっても圧力検出手段により圧力を検出して、リアルタイムに高い精度で殺菌剤の流量を監視することができる。

前記絞り手段としては、前記輸送手段の下流であって前記案内パイプに設けられた、その上流側の案内パイプ内を所定圧力に維持するための手段であれば特に制限されるものではなく、例えば、可変ニードルバルブ、オリフィスや、小径中空体を備えた手段を挙げることができる。これらの中でも、簡単な構造でしかも微量な流量であっても圧力差を有効に生じさせることができることから、小径中空体を備えた手段が好ましく、さらに、小径中空体の上流側に連設された上流側に向かって拡径したテーパー状導入部を備えた手段であることが、気泡をよりスムーズに通過させて、絞り手段上流側の気泡の影響による圧力変動を低く抑えることが可能であり、また、異物によるつまりが発生しやすくなるほど小径中空体内径を小さくしなくても所定圧力を発生させうることからより好ましい。

この小径中空体としては、案内パイプの内径に比して小径の所定の長さを有する中空体であれば特に制限されるものではなく、長さが５〜１００ｍｍ、好ましくは１０〜５０ｍｍ、より好ましくは２０〜４０ｍｍ程度、内径が０．０５〜５ｍｍ、好ましくは０．０５〜２ｍｍ、より好ましくは０．１〜２ｍｍ程度の中空体（長さ及び内径はそれぞれ組み合わせることができる。）が好適であり、最も好ましい具体例としては、規格が決まっており安価に購入可能で加工精度のバラツキもほとんどない注射針を挙げることができる。例えば、流量が１ｍｌ／ｍｉｎのような極微量である場合は、注射針（長さ３０ｍｍ）の内径が０．０５ｍｍ程度のものを用いればよいし、流量が１０００ｍｌ／ｍｉｎのような微量である場合は、内径が２ｍｍ程度のものを用いればよい。

また、この小径中空体は、その出口を上方へ指向させて設置されていることが好ましく、これにより、気泡が滞留して成長することなく、気泡を随時スムーズに絞り手段を通過させることができる。なお、小径中空体の出口を上方へ指向させるとは、出口を真上から両側４５°の範囲内に指向させることを意味し、出口を真上から両側１５°の範囲内に指向させることが好ましく、出口を真上に指向させることが最も好ましい。

前記圧力検出手段としては、前記輸送手段及び絞り手段の間に設けられた圧力を検出することができる手段であれば特に制限されるものではなく、絞り手段の上流側近傍に設けられることが好ましい。上流側近傍とは、流量による圧力差を特に有効に測定できる程度の上流側近傍を意味し、絞り手段の構造やその流量により適宜決定することができ、例えば、絞り手段から１０〜１００ｍｍ程度上流側をいう。

また、本発明の殺菌装置は、圧力検出手段による検出値と予め設定された限界設定値を比較して案内パイプ内の圧力が許容範囲であるか否かを判別する判別手段を備えていることが好ましい。予め設定された限界設定値を超える場合には、許容される殺菌剤の流量に比して多量であるか少量であるかの場合であり、それを判別して、許容範囲外である場合には、殺菌装置の作動を停止させて、常に安定した殺菌処理を行うことを可能とする。なお、圧力検出手段の検出値は、殺菌剤の流量が一定であっても、圧力検出手段の温度特性や温度による殺菌剤の粘性の変化によって、検出値が変動する現象が発生する場合があるが、そのような場合には、案内パイプ中に測温抵抗体や熱電対等の測温手段を設け、液温をリアルタイムで測定して、その値をもとに圧力センサの検出値を補正したり、判別手段に記憶されている圧力センサーの検出値の許容範囲をシフトさせたりする手段を判別手段に組み込むことにより、この問題を回避することができる。この場合、測温手段は、案内パイプ本流に設けると、パイプ中の気泡の流れに悪影響を及ぼす場合があることから、圧力検出手段に近接した案内パイプの支流又は絞り手段の下流近傍に設置することが好ましい。また、これに代わる手段として、殺菌剤の液温を一定に保つように熱交換機等を設けることもできる。

また、本発明の殺菌装置は、輸送手段の下流であって絞り手段の上流側の案内パイプに、案内パイプ内の圧力変動を吸収する圧力変動吸収手段を備えていることが好ましい。かかる圧力変動吸収手段としては、例えば、圧力に応じて拡縮する弾性を有するパイプや、流体圧チャンバーを挙げることができ、好ましい具体例としてはエアチャンバーを例示することができる。このエアチャンバーの容量としては特に制限されるものではなく、殺菌剤流量（液圧）に応じて変更可能であるが、容量を大きくすると、圧力変動を抑制する能力は上がるが、装置運転開始初期に案内パイプ内の圧力が安定するまでに時間を要し、他方、容量を小さくすると、圧力変動を抑制する能力は下がるが、案内パイプ内の圧力が安定するまでに要する時間は短くなるので、これらのことを考慮して適宜決定することが好ましい。

気泡がポンプや絞り手段を通過する際には、案内パイプ内の圧力が短い周期で急激に変化し、この圧力の変化によって、前記判別手段が殺菌剤過多もしくは過小の異常と判断して殺菌装置を停止させる可能性があるが、圧力変動吸収手段を設けることにより、これを防止することができる。また、輸送手段としてポンプを用いた場合、案内パイプ内にはポンプ由来の脈動（圧力の周期的な変動）が存在しており、この脈動によりパイプ内の圧力の許容範囲を小さい幅で設定することが難しくなるが、圧力変動吸収手段を設けることによってこの許容範囲も小さな幅で設定することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。図１は本発明の殺菌装置の概略系統図であり、図２は本発明の殺菌装置の要部（流量監視部）を示す図であり、図３は図２に示される殺菌装置の絞り手段の拡大図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る殺菌装置１０は、液状の殺菌剤を貯留するタンク１２と、タンク１２から輸送された殺菌剤を殺菌対象物に噴霧する噴霧ノズル１４と、タンク１２及び噴霧ノズル１４を連通する案内パイプ１６と、案内パイプ１６の上流部に設けられたプランジャーポンプ（輸送手段）１８と、プランジャーポンプ１８の下流側の案内パイプ１６に設けられた絞り手段２０と、絞り手段２０の上流側近傍に設けられた圧力センサー２２と、プランジャーポンプ１８と絞り手段２０の間の案内パイプ１６に設けられたエアチャンバー２４とを備えている。

タンク１２は、例えば、耐薬品性のあるステンレスからなり、所定量の殺菌剤を貯留しておくことができる。このタンク１２内の殺菌剤は、レベルセンサー２５によって液面制御されており、タンク１２内の殺菌剤の量が減少すると、レベルセンサー２５がこれを検知して、ポンプ２６によって異物を濾し取るストレーナ２８を介して殺菌剤源２９からタンク１２内に殺菌剤が供給される。かかるタンク１２に接続された案内パイプ１６は、例えば、耐薬品性の樹脂製又はステンレス製の管で、上流側（タンク１２側）からドレンバルブ３２、ストレーナー３４、プランジャーポンプ１８、ダイヤフラムバルブ３６、エアチャンパー２４、圧力センサー２２、絞り手段２０が設けられ、他端は、噴霧ノズル１４に連通するエアー供給管３０に接続されている。このとき、プランジャーポンプ１８から絞り手段２０にかけての案内パイプ１６は、その下流側を下方に指向させず、少なくとも水平又は上方に指向させて設置されており、これにより、気泡の滞留を防止している。

エアー供給管３０は、下流側の一端が噴霧ノズル１４に接続され、上流側の他端が、図示しない圧力エアー源に接続されており、エアー源側から、電磁弁３８、減圧弁４０、圧力センサー４２及び逆止弁４４を備えている。図示しないエアー源から供給される殺菌剤搬送エアーは、減圧弁４０で制圧され、逆止弁４４を通過した後、案内パイプ１６内を輸送されてきた殺菌剤と混合され、別途、加熱エアーと混合して（図示省略）ガス化されたガス状の殺菌剤を噴霧ノズル１４から殺菌対象物（容器）に噴霧する。このような殺菌剤をガス化するための装置は、例えば、特開２００１−２７６１８９号公報に詳細に述べられている。

また、タンク１２下流の案内パイプ１６に設けられたプランジャーポンプ１８は、シリンダ内を往復回転動するプランジャによって殺菌剤を送り出すことができるポンプであって、例えば、殺菌剤を下流側に２０ｍｌ／ｍｉｎで送り出す。また、プランジャーポンプ１８の下流に設けられたエアチャンバー２４は、図２に示すように、耐薬品性金属管の上下端を頂壁、底壁で閉塞して構成され、内容積は約５０ｃｍ³程度である。このエアチャンバー２４は、案内パイプ１６から分岐した支流パイプ４６に設けられており、この支流パイプ４６は、エアチャンバー２４に気泡が流入しないよう、案内パイプ１６から水平方向に分岐している。なお、この支流パイプ４６は気泡が流入しないよう、下向き（斜め下方向）に分岐していてもよい。

かかるエアチャンバー２４の下流側に設けれらた圧力センサー２２は、案内パイプ１６内の液圧を検出する。圧力センサー２２は、判別手段４８に接続されており、（図１参照。）圧力センサー２２の検出値は判別手段４８に入力され、判別手段４８が圧力センサー２２による検出値と予め設定された限界設定値を比較して検出値が許容範囲であるか否かを判別する。判別手段４８には、プランジャーポンプ１８の出力（回転数）、プランジャーポンプ１８と絞り手段２０間の案内パイプ１６内の液圧（センサによる検出値）、実際にエアー供給管３０に送り込まれた殺菌剤量の関係を予め測定し記憶（設定）しておく（計算により求めることも可能）と共に、液圧の上下限界設定値も設定しておく。液圧が上下限界設定値を超えると、何らかのトラブルで所定量の殺菌剤が送られていない状態と判断して殺菌装置（充填包装機）にインターロック（非常停止）信号を送るようになっている。

図２及び図３に示すように、圧力センサー２２の下流側に設けられた絞り手段２０は、出口を上方に指向された小径中空体の一例である内径０．３ｍｍの市販の注射針５０と、注射針５０の上流側に連設され上流側に向かって拡径したテーパー状導入部５２を有する注射針固定部材５４とを備えている。図３を参照しながら、絞り手段２０の周辺部について詳しく説明すると、エアチャンバー２４の下流で案内パイプ１６はブロック５６に連結されており、かかるブロック５６には、上下に貫通した貫通孔５８と、貫通孔５８から水平方向（横方向）に延びてブロック５６の外部に通じる水平分岐孔６０が形成されている。水平分岐孔６０の入口付近には雌ねじが切られ、かかる雌ねじに螺合して圧力センサー２２が取り付けられている。上下方向の貫通孔５８には、その中央部及び両端部に雌ねじが切られ、両端部の雌ねじにそれぞれ案内パイプ１６が螺合して接続されている。絞り手段２０は、上端部の雌ねじに螺合した案内パイプ１６の下方にＯリング６２を介して当接しており、かかる絞り手段２０の下方には、その外周部全体に雄ねじを形成した略円柱状のセットボルト６４が貫通孔５８の中央部の雌ねじに螺合して固定されている。すなわち、セットボルト６４の上端部と案内パイプ１６の下端部で注射針固定部５４を挟むようにして、絞り手段２０はブロック５６に固定されている。なお、セットボルト６４には、内部を殺菌剤が通過可能となるように貫通孔が設けられ、貫通孔の下部に六角ナットが嵌合可能な六角穴が設けられている。

以上のように構成された本発明の一実施形態に係る殺菌装置１０においては、殺菌剤の流量が微量であっても、リアルタイムで高精度に殺菌剤の流量監視をすることができ、安全・確実に安定して容器や食品充填包装機械等を殺菌することができる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。

上記一実施形態と同様の構成の本発明に係る殺菌装置Ａと、一実施形態からエアチャンバー（圧力変動吸収手段）を除いた以外は同様の構成の本発明に係る殺菌装置Ｂ（エアチャンバーを備えていない装置）とを用いて、それぞれの殺菌装置を稼働させ、圧力センサーによる圧力の測定を行った。なお、両装置とも、絞り手段を構成する小径中空体として内径０．３ｍｍ長さ３０ｍｍの注射針を用い、殺菌剤流量は２０ｍｌ／ｍｉｎに設定した。また、殺菌装置Ａにおけるエアチャンバーの内容積は約５０ｃｍ³である。

図４は、本発明のエアチャンバーを備えた装置（殺菌装置Ａ）と備えない装置（殺菌装置Ｂ）の圧力センサーの検出した圧力値、及び判別手段に設定される限界設定値を示している。中央に示される実線が、圧力センサーの検出値であり、直線的な実線がエアチャンバーを設けた場合の圧力値であり、波形の実線がエアチャンバーを設けない場合の圧力値である。また、上下に示される破線が、判別手段に設定された上下限界設定値であり、直線的な破線がエアチャンバーを設けた場合の上下限界設定値であり、波形の破線がエアチャンバーを設けない場合の上下限界設定値である。

図４より、エアチャンバーを設けない場合は、プランジャーポンプ由来の脈動が発生し、周期的な圧力変動が生じるが、これに対応した限界設定値を設定することにより、流量の監視を行うことができることがわかる。他方、エアチャンバーを設けることで、殺菌剤のポンプ由来の脈動による圧力変動を抑制することができ、圧力の上下限界設定値の設定が容易となり、また、上下限界設定値の幅も小さくできることがわかる。

実施例１の殺菌装置Ａと、実施例１の殺菌装置Ａの注射針を備えた絞り手段に代えて市販の可変ニードルバルブ（コフロック社製（型番２４００Ｔ））を取り付けた殺菌装置Ｃを用いて、それぞれ故意に案内バルブ内に一定量の気泡を導入した場合の圧力の変化を測定した。

その結果を図５に示す。

図５は、本発明の注射針を備えた殺菌装置（殺菌装置Ａ）の圧力センサーの検出した圧力値、及び判別手段に設定される限界設定値を示している。図６は、可変ニードルバルブを備えた殺菌装置（殺菌装置Ｃ）の圧力センサーの検出した圧力値、及び判別手段に設定される限界設定値を示している。

図５に示すように、本発明の注射針を備えた殺菌装置においては、案内ポンプ内に気泡が導入されると、その気泡は殺菌剤の流れと共にポンプを通過し、このとき、圧力値は緩やかな谷を形成する。その後、気泡が絞り手段（注射針）に達すると、連続した気泡の通過と共に圧力が若干変化し、その後、定常状態にもどる。図５から明らかなように、殺菌剤が絞り手段内に滞留することなくスムーズに排出されるので、気泡による圧力値の変動は小さく押さえられている。このことは、殺菌剤中に気泡が発生しても圧力が変動しないので、常に一定した殺菌剤流量を保持できることを意味し、圧力が変動しないので、圧力の上下限界設定値をより狭い範囲で設定できることを意味している。

これに対して、可変ニードルバルブを備えた殺菌装置においては、図６に示すように、案内ポンプ内に気泡が導入されると、その気泡は殺菌剤の流れと共にポンプを通過し、このとき、圧力値は緩やかな谷を形成する。その後、気泡が可変ニードルバルブに達すると、圧力値が大きく上昇しその後急激に下降する。これは、気泡が、複雑な流路構造よりなる可変ニードルバルブ内に固着して溜まり、液体の表面張力等も影響して、液体の通過を妨げてしまい、その後、溜まった気泡が一気にバルブを抜ける現象が起きたためと考えられる。なお、この実施例では、気泡に対する性能の比較のために故意に大量の気泡を導入しているので、圧力変化が通常より極端に現われているが、通常の運転においては、これほど大きく変動することはなく、問題なく作動することができる。

実施例１の殺菌装置Ａにおいて、注射針の内径を０．３ｍｍ、０．５ｍｍ（長さはそれぞれ３０ｍｍ）としたときの殺菌剤流量と案内パイプ内の圧力の関係を調査した。なお、今回の調査においては、案内パイプの他端は、エアー供給管ではなく、直接１流体ノズルに接続した。

表１及び図７に、注射針の内径が０．３ｍｍの場合の結果を示し、表２及び図８に、注射針の内径が０．５ｍｍの場合の結果を示す。

表１及び図７、並びに表２及び図８のいずれにおいても、流量と圧力は、所定の関係式で表わされる関係を示しており、圧力を検出することによって殺菌剤の流量を監視することができることが明らかになった。

案内パイプの他端がエアー供給管に接続されている実施例１の殺菌装置Ａにおいて、内径０．３ｍｍ、長さ３０ｍｍの注射針を用い、エアー供給管内の殺菌剤搬送エアー圧を０〜０．１０ＭＰａまで変化させたときの殺菌剤流量と案内パイプ内の圧力（送液圧）との関係を調査した。

その結果を表３に示す。

表３より、殺菌剤搬送エアー圧が０の場合、流量に対する圧力が、表１（直接ノズルに接続した場合）のそれとほぼ一致することがわかる。また、この実施例の各殺菌剤搬送エアー圧における圧力は、殺菌剤搬送エアー圧を表１の値に加えた値とほぼ一致する。すなわち、例えば、減圧弁で０．１ＭＰａに制圧された殺菌剤搬送エアーが流れるエアー供給管に案内パイプの他端が接続されている場合、エアー供給管に接続されていない場合（直接ノズルに接続した場合）の所定圧力が０．０３〜０．０８ＭＰａであるとすると、案内パイプ内の所定圧力は、殺菌剤搬送エアーのエアー圧０．１ＭＰａを加えた圧力０．１３〜０．１８ＭＰａと設定される。なお、本発明の殺菌装置においては、現在のポンプや圧力センサーの能力、コストの面から、殺菌剤の設定圧力は、０．０１〜０．３ＭＰａ程度であることが好ましい。

本発明の殺菌装置の概略系統図である。本発明の殺菌装置の要部（流量監視部）を示す図である。図２に示される殺菌装置の絞り手段の拡大図である。本発明のエアチャンバーを備えた装置と備えない装置の圧力センサーの検出した圧力値、及び判別手段に設定される限界設定値を示す図である。本発明の注射針を備えた殺菌装置の圧力センサーの検出した圧力値、及び判別手段に設定される限界設定値を示す図である。本発明の可変ニードルバルブを備えた殺菌装置の圧力センサーの検出した圧力値、及び判別手段に設定される限界設定値を示す図である。本発明の内径０．３ｍｍの注射針を備え、案内パイプがノズルに直結された殺菌装置における、殺菌剤流量と案内パイプ内の圧力の関係を示す図である。本発明の内径０．５ｍｍの注射針を備え、案内パイプがノズルに直結された殺菌装置における、殺菌剤流量と案内パイプ内の圧力の関係を示す図である。

符号の説明

１０殺菌装置
１２タンク
１４噴霧ノズル
１６案内パイプ
１８プランジャーポンプ
２０絞り手段
２２圧力センサー
２４エアチャンバー
２５レベルセンサー
２６ポンプ
２８ストレーナ
３０エアー供給管
３２ドレンバルブ
３４ストレーナー
３６ダイヤフラムバルブ
３８電磁弁
４０減圧弁
４２圧力センサー
４４逆止弁
４６支流パイプ
４８判別手段
５０注射針
５２テーパー状導入部
５４注射針固定部材
５６ブロック
５８貫通孔
６０水平分岐孔
６２Ｏリング
６４セットボルト

Claims

液状の殺菌剤を貯留するタンクと、
前記タンクから輸送された殺菌剤を殺菌対象物に噴霧する噴霧手段と、
前記タンク及び噴霧手段を連通して該タンク内の液状の殺菌剤を噴霧手段に案内する案内パイプと、
前記タンクの上流又は案内パイプに設けられ、該タンクから案内パイプを通じて噴霧手段へ液状の殺菌剤を輸送するための輸送手段と、
前記輸送手段の下流であって前記案内パイプに設けられた、その上流側の案内パイプ内を所定圧力に維持するための絞り手段と、
前記輸送手段及び絞り手段の間に設けられた圧力検出手段とを備えた、
殺菌剤を噴霧して殺菌対象物を殺菌する殺菌装置であって、
前記絞り手段が、案内パイプの内径に比して小径の０．０５〜５ｍｍの内径と５〜１００ｍｍの長さを有する小径中空体を備え、該小径中空体内部を液状の殺菌剤が通過するよう構成したことを特徴とする、
液状の殺菌剤の１〜１００ｍｌ／ｍｉｎの流量を監視することができる殺菌装置。
絞り手段が、小径中空体の上流側に連設された上流側に向かって拡径したテーパー状導入部を備えたことを特徴とする請求項１記載の殺菌装置。
小径中空体が、その出口を上方へ指向させて設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の殺菌装置。
輸送手段の下流であって絞り手段の上流側の案内パイプに、案内パイプ内の圧力変動を吸収する圧力変動吸収手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の殺菌装置。
圧力変動吸収手段が、エアチャンバーであることを特徴とする請求項４記載の殺菌装置。
圧力検出手段による検出値と予め設定された限界設定値を比較して案内パイプ内の圧力が許容範囲であるか否かを判別する判別手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の殺菌装置。
タンクより下流側に位置する輸送手段又は輸送手段より下流側に位置するタンクと絞り手段との間の案内パイプが、その下流側を上方に指向させて設置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の殺菌装置。