JP7403126B2 - パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば飲料などを充填・密封した容器を処理対象物とし、このものに加熱殺菌処理を施すパストライザに関するものであり、特に処理対象物にスプレーした後の処理水を回収・貯留する処理水タンクにおいて、ここに貯留された処理水を循環使用する場合、貯留状態の処理水を加温や冷却あるいは給水時等に、処理水中に形成され易い温度ムラを防止し、全体的に一様な水温の処理水が得られるようにした新規な水温安定化装置に係るものである。

例えば飲料製造工場にあっては、ＰＥＴボトル等の容器に飲料を充填・密封した後、パストライザを通過させる間に、容器を一定の高温雰囲気におき、加熱殺菌処理を行っている。このパストライザは、処理対象物たる容器入り飲料（容器）を搬送しながら、昇温ゾーン、殺菌ゾーン、冷却ゾーンを順次通過させて、所望の殺菌処理を行うものである。このためパストライザは、処理対象物を載置しながら搬送する搬送ラインと、その上方から殺菌処理用の温水等の処理水を吹き付けるノズル装置と、作用済みの処理水を貯留・回収する処理水タンクとを処理ゾーンごとに具えている。
ところで各処理水タンクに回収された処理水は、加温装置による適宜の加熱、または冷却装置による適宜の冷却が施され、一定温度の処理水となるように管理されており、この状態で再度、処理対象物に吹き付ける処理水として循環使用（再利用）されるのが一般的である（例えば特許文献１・２参照）。

ここで冷却装置６′としては、一例として図３（ａ）に示すように、例えば上水などの冷却水Ｗ０を処理水タンク４′に供給する給水管６１′が挙げられる。また加温装置５′としては、例えば処理水タンク４′に貯留された処理水Ｗ中に蒸気Ｓを吹き込む吹き込み管５２′が挙げられる（いわゆる直吹き）。因みに、吹き込み管５２′には、蒸気噴出口にサイレンサ５５′が設けられている。
ここで図中符号６１Ｖ′は、給水管６１′に設けられた給水バルブであり、この給水バルブ６１Ｖ′の開閉操作によって給水のＯＮ／ＯＦＦ（給水／停止）が行われる。また、図中符号５２Ｖ′は、ボイラーに接続された蒸気配管５１′から吹き込み管５２′に蒸気Ｓを供給するためのスチームバルブであり、このスチームバルブ５２Ｖ′の開閉操作によって吹き込み管５２′への蒸気Ｓの供給／停止が行われる。

また各処理水タンク４′には、タンク内の処理水温度を検知する温度センサ４２′も設けられており、上記冷却装置６′による冷却や、加温装置５′による加熱は、この温度センサ４２′によって検知した温度に基づいて行われる。具体的には、温度センサ４２′で検知した温度を、制御装置４４′に伝達すると、制御装置４４′が給水バルブ６１Ｖ′やスチームバルブ５２Ｖ′の開閉操作の指令を出し、処理水タンク４′内の処理水Ｗの温度を適宜コントロールするものである。

また各処理水タンク４′には、タンク内の処理水Ｗの水位を検知するレベル計４３′も設けられており、例えば処理水タンク４′内の処理水Ｗが、蒸発によって減少した場合には、冷却装置６′による上水の供給と、加温装置５′による加熱とを併せて行うものであり、この操作も上記制御装置４４′によってコントロールされる。

ところで、従来の給水管６１′は、例えば図３（ｂ）の平面図に示すように、全体的にストレート状の外観を呈し、且つ上水（冷却水Ｗ０）の吐出口を、専ら吐出先端部に位置させるのが一般的であった。
また、従来、給水管６１′からの給水によって、不足した液レベルを上昇させる際には、通常、一回（一セット）のＯＮ／ＯＦＦ操作、つまり一回の給水／停止操作で行われるのが一般的であった。すなわち、操作手法としては、液レベル低下（水量不足）→給水ＯＮ→液レベルＯＫ（水量ＯＫ）→給水ＯＦＦという手順で行われていた。
更に、吹き込み管５２′についても、全体的にストレート状の外観を呈し、その蒸気噴出口にサイレンサ５５′を一基のみ設けることが多かった。また、処理水タンク４′に一基のサイレンサ５５′が設けられることから、サイレンサ５５′自体、比較的大きなサイズのものが適用されていた。

そして、このような従来の構成においては、以下のような問題があった。
まず給水管６１′における上水（冷却水Ｗ０）の吐出口が、先端部のみに形成されるため、処理水タンク４′内では、給水管６１′の吐出口付近の一部にだけ、冷却水Ｗ０が集中的に供給され（吐き出され）、処理水タンク４′内に温度ムラが形成され易いことが問題であった。ここで処理水タンク４′内の温度ムラは、低温の処理水Ｗたる冷水層が、主に処理水タンク４′の下部に滞留し、高温の処理水Ｗたる温水層が、処理水タンク４′の上部に滞留する現象であり、例えば低温の処理水Ｗが、処理対象物Ｔに作用させる処理水Ｗとして再利用された場合には、殺菌温度の低下を招きかねない。もちろん規定の殺菌温度に達しない低温の処理水Ｗが、処理対象物Ｔに吹き付けられてしまった場合には、結果的に殺菌不足・殺菌不良を生じかねないものであった。

また、処理水タンク４′内の温度ムラは、処理水タンク４′内の処理水温度がいつまでも安定しないという、いわゆるハンチングの問題を生じるものであった。
具体的には、例えば加温装置５′により適正量の蒸気Ｓを吹き込んだにも係わらず、温度センサ４２′が、低温の処理水Ｗの温度を検知してしまうと、処理水Ｗ全体が低温になったと勘違いする。この場合、温度センサ４２′の勘違い（処理水Ｗが低温という誤認識）のために、本当は処理水Ｗ全体が低温でないにも係わらず、スチームバルブ５２Ｖを更に開放させ、蒸気Ｓの吹き込みを行ってしまい、処理水Ｗの温度を更に上昇させてしまうことがあった。このため結果的に処理水Ｗの温度が長時間、安定しない事態が生じていた。
一方、加温装置５′により適正量の蒸気Ｓを吹き込んだにも係わらず、温度センサ４２′が、高温の処理水Ｗの温度を検知してしまうと、処理水Ｗ全体が高温になったと勘違いし、本当は処理水Ｗ全体が高温でないにも係わらず、給水バルブ６１Ｖを開放させ、給水を行ってしまうことがあった。この場合も、結果的に処理水Ｗの温度が全体的に低下してしまい、いつまでも処理水Ｗの温度が安定しないことがあった。

また、従来の吹き込み管５２′では、サイレンサ５５′が一基のみ設けられていたため、処理水Ｗを加熱する場合も、処理水タンク４′内の処理水Ｗが部分的にしか加熱されず、やはり処理水タンク４′内に温度ムラが形成され易く、上記と同様の問題が生じ得るものであった。
また、給水管６１′からの給水が、一回のＯＮ／ＯＦＦ操作で行われていたため、加温装置５′を併せて作動させるとはいえ、供給速度や供給量（上昇させる液レベルの水位）等によっては、処理水タンク４′内の処理水Ｗの温度が、過度に低下し過ぎることがあり、やはり上記と同様の問題が生じ得るものであった。

特開２０１１－１３１１９８号公報 特開２００７－３０９１１号公報

本発明は、このような背景を認識してなされたものであって、処理水タンク内に給水を行った場合や加熱用の蒸気を吹き込んだ場合等において、処理水タンク内に温度ムラを生じさせないようにし、処理水タンク内の処理水が全体的に一様な水温に安定化するようにしたパストライザ用処理水タンクにおける新規な水温安定化装置の開発を技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の、パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置は、
搬送中の処理対象物に処理水を作用させた後、この処理水を下方で貯留・回収するパストライザ用の処理水タンクにおいて、
この処理水タンクに貯留・回収された処理水は、加温装置または冷却装置によって適正な温度に管理された状態で、再びノズル装置に移送され、再度、搬送中の処理対象物に吹き付けられるものであり、
前記冷却装置は、冷却水を処理水タンクに供給する給水管として、管の側周面に多数の吐出孔を有した多孔管が適用されることを特徴として成るものである。

また請求項２記載の、パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置は、前記請求項１記載の要件に加え、
前記給水管による処理水タンクへの冷却水の供給は、給水のＯＮ時間／ＯＦＦ時間を交互に設定し、給水と停止とを繰り返し行いながら、処理水タンクの液レベルを断続的に上昇させて行くタイマが使用されることを特徴として成るものである。

また請求項３記載の、パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置は、前記請求項１または２記載の要件に加え、
前記加温装置は、処理水タンクに貯留された処理水中で蒸気を噴出させる吹き込み管が適用されるものであり、この吹き込み管は、蒸気噴出口にサイレンサを有した分岐管が、直列状に複数設けられた主枝配管を具えて成り、当該主枝配管が、処理水タンク内で複数本、並列状に設けられた構成であることを特徴として成るものである。

これら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
まず請求項１記載の発明によれば、冷却水を処理水タンクに供給する給水管として多孔管が適用されるため、処理水タンク内の全体にわたって冷却水が徐々に拡がって行くように供給される。このため従来、給水によって生じることが多かった処理水タンク内の温度ムラが極力抑えられ、処理水タンク内で処理水が、冷水層と温水層に分かれることも防止され、常に均一な温度の処理水を再利用に供することができる。このため、所望通りの正確な殺菌処理が行えるようになり、また処理水タンク内の温度が長時間安定しない、いわゆるハンチング現象も抑えることもできる。

また請求項２記載の発明によれば、処理水タンクの液レベルを上昇させる場合、給水を何回かに分けて少しずつ行うため、処理水の液レベルを断続的に上昇させて行くことができる。従って、より一層、処理水タンク内に貯留された処理水の温度を安定化させることができ、より一層、正確な殺菌処理が行える。

また請求項３記載の発明によれば、処理水タンクの処理水中で蒸気を吹き込む加熱時においても、分岐管を複数具えた主枝配管を、枝分かれ状に複数配して吹き込み管を構成したため、分岐管及びその蒸気噴出口に設けられるサイレンサが、多数分散化されることになり、従来、加熱時においても処理水タンク内に形成されることがあった温度ムラの発生を極力抑えることができる。従って、一層確実に、所望通りの正確な殺菌処理が行い得る。

本発明の水温安定化装置（パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置）を適用したパストライザを概略的に示す説明図（ａ）、並びに本発明の水温安定化装置を処理水タンクとともに拡大して示す平面図（ｂ）である。 処理水タンクに貯留・回収された処理水を、加熱するための加温装置として、ノズル装置の前段で蒸気を処理水に接触させるようにしたスチームミキサを適用した水温安定化装置の改変例を骨格的に示す説明図である。 従来のパストライザにおいて処理水タンク内の処理水を循環利用する様子と、処理水タンク内の処理水を適宜冷却または加熱する様子を併せ示す説明図（ａ）、並びに処理水タンクに設けられた従来の加温装置（吹き込み管）と冷却装置（給水管）とを拡大して示す平面図（ｂ）である。

本発明を実施するための形態は、以下の実施例に述べるものをその一つとするとともに、更にその技術思想内において改良し得る種々の手法をも含むものである。

本発明の、パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置１（以下、単に「水温安定化装置１」とする）」が適用されるのは、例えば飲料等が充填・密封された容器を処理対象物Ｔとして、これを加熱殺菌処理するためのパストライザ１０であり、以下、このパストライザ１０から概略的に説明する。

パストライザ１０は、上述したように例えば飲料を充填・密封したペットボトル等を処理対象物Ｔとし、このものに加熱処理ないしは冷却処理を施して、飲料の殺菌等の安定化処理を行う設備装置である。このパストライザ１０は、幅１．０～２．３ｍ、長さ数ｍ～十数ｍ程度の工場設備であり、一例として図１に示すように、大別してペットボトル等の処理対象物Ｔを搬送する搬送系の装置と、処理媒体となる処理水Ｗの供給系装置とを具え、処理水Ｗの供給系装置は、搬送系の装置を上下から挟むように設けられている。
すなわち、パストライザ１０は、処理水Ｗの供給系装置を構成するノズル装置３を、搬送系の装置を構成する搬送装置２の上方に配置するとともに、処理対象物Ｔに向けて吹き付けた処理水Ｗを貯留・回収する処理水タンク４を、搬送装置２の下方に具えて成るものである。ここでノズル装置３に供給される処理水Ｗは、処理水タンク４に貯留された処理水Ｗが循環利用（再利用）される。
以下、搬送装置２、ノズル装置３、処理水タンク４について説明する。

搬送装置２は、容器等の処理対象物Ｔを安定的に微速（例えば１分間に２５０ｍｍ～１０００ｍｍ）で搬送すべく、搬送面が平滑で、且つ処理水Ｗの流下を許容できるように、例えば樹脂製のコンベヤ要素を組み合わせて構成され、全体として無端軌道を描くベルト状に形成される。
この搬送装置２は、装置架台に対して支持されるとともに、搬送方向上流側にターンスプロケット２１を具え、下流側に駆動スプロケット２２を具えて成る。

処理対象物Ｔは、搬送装置２による搬送を受けながら、その搬送位置に応じて受ける実質的な処理、つまりパストライザ１０によって処理対象物Ｔが受ける処理温度が異なるものであり、以下、これについて説明する。
パストライザ１０は、一例として上記図１に示すように、処理対象物Ｔの搬送方向に見て、直列状に三つの処理ゾーンに区画されて成り、これを搬送方向上流側から昇温ゾーンＺ１、殺菌ゾーンＺ２、冷却ゾーンＺ３とする。
以下、各処理ゾーンについて説明する。

昇温ゾーンＺ１は、処理対象物Ｔの温度（品温）を、例えば常温状態から目的の殺菌温度まで徐々に上昇させて行く処理ゾーンであり、ここでは更に三つの区間に分けられており、これを搬送方向上流側から第一予備加熱区間Ｚ１１、第二予備加熱区間Ｚ１２、加熱区間Ｚ１３とする。なお、区間ごとに、ノズル装置３と処理水タンク４とが設けられており、これらを区別して示す場合には、第一予備加熱区間Ｚ１１のノズル装置３と処理水タンク４を各々「３Ａ」、「４Ａ」とする。また、第二予備加熱区間Ｚ１２のノズル装置３と処理水タンク４を各々「３Ｂ」、「４Ｂ」とする。また、加熱区間Ｚ１３のノズル装置３と処理水タンク４を各々「３Ｃ」、「４Ｃ」とする。

殺菌ゾーンＺ２は、昇温ゾーンＺ１において目的の殺菌温度まで上昇させた処理対象物Ｔを、適宜の時間、当該温度に維持して、実質的な殺菌を行う処理ゾーンであり、ここでは二つの区間に分けられており、これを搬送方向上流側から第一殺菌区間Ｚ２１、第二殺菌区間Ｚ２２とする。ここでも区間ごとに、ノズル装置３と処理水タンク４が設けられており、これらを区別して示す場合には、第一殺菌区間Ｚ２１のノズル装置３と処理水タンク４を各々「３Ｄ」、「４Ｄ」とする。また、第二殺菌区間Ｚ２２のノズル装置３と処理水タンク４を各々「３Ｅ」、「４Ｅ」とする。
なお、図中符号「（・・・）Ｚ２ｎ」で示した区間は、殺菌ゾーンＺ２のｎ番目の区間である「第ｎ殺菌区間」を示しており、これは殺菌ゾーンＺ２を三つ以上の複数区間で構成し得ることを示している。

冷却ゾーンＺ３は、実質的な殺菌を終えた処理対象物Ｔを、常温程度まで徐々に冷まして行く処理ゾーンであり、ここでは三つの区間に分けられており、これを搬送方向上流側から、第一徐冷区間Ｚ３１、第二徐冷区間Ｚ３２、冷却区間Ｚ３３とする。ここでも区間ごとに、ノズル装置３と処理水タンク４が設けられており、これらを区別して示す場合には、第一徐冷区間Ｚ３１のノズル装置３と処理水タンク４を各々「３Ｆ」、「４Ｆ」とする。また、第二徐冷区間Ｚ３２のノズル装置３と処理水タンク４を各々「３Ｇ」、「４Ｇ」とする。また、冷却区間Ｚ３３のノズル装置３と処理水タンク４を各々「３Ｈ」、「４Ｈ」とする。

各区間における処理水Ｗの作用温度は、一例として図中に示した通りであり、各ノズル装置３Ａ～３Ｈの上方に示した数値が、各ノズル装置３Ａ～３Ｈからスプレーされる処理水Ｗの温度の一例である。
なお、昇温ゾーンＺ１及び殺菌ゾーンＺ２においては、各ノズル装置３Ａ～３Ｅから放出された処理水Ｗは、各処理水タンク４Ａ～４Ｅに貯留・回収される時点では、処理対象物Ｔを加熱した分、数度低下し、各処理水タンク４Ａ～４Ｅの上方に示した数値のようになるが、この数値はあくまでも一例である。
また、冷却ゾーンＺ３においては、各ノズル装置３Ｆ～３Ｈから放出された処理水Ｗは、各処理水タンク４Ｆ～４Ｈに貯留・回収される時点では、処理対象物Ｔから熱を奪った分、数度上昇し、各処理水タンク４Ｆ～４Ｈの上方に示した数値のようになるが、この数値もあくまでも一例である。

また、処理対象物Ｔは、このような区間を通過することに伴い、温度が刻々と変化するものであり、以下、この製品温度の変化の一例について説明しておく。
処理対象物Ｔは、例えば図１に併せ示すように、第一予備加熱区間Ｚ１１の搬送装置２の入口付近で５℃、第一予備加熱区間Ｚ１１の搬送終端部及び第二予備加熱区間Ｚ１２の搬送開始部で２０℃、第二予備加熱区間Ｚ１２の搬送終端部及び加熱区間Ｚ１３の搬送開始部で３５℃となる。
また、加熱区間Ｚ１３の搬送終端部で６５℃となり、殺菌ゾーンＺ２の搬送中、すなわち第一殺菌区間Ｚ２１、第二殺菌区間Ｚ２２の搬送中は、この６５℃の温度で維持される。なお、加熱区間Ｚ１３では、処理対象物Ｔの温度を６５℃とするために、これよりも高温である７２℃の処理水Ｗを吹き付けるようにしている。
そして、処理対象物Ｔは、冷却ゾーンＺ３の搬送中に製品温度が下げられるものであり、例えば第一徐冷区間Ｚ３１の入口で６５℃、第一徐冷区間Ｚ３１の搬送終端部及び第二徐冷区間Ｚ３２の搬送開始部で５６℃、第二徐冷区間Ｚ３２の搬送終端部及び冷却区間Ｚ３３の搬送開始部で４４℃となり、冷却区間Ｚ３３の搬送終端部つまり搬送装置２の出口付近で３８℃となる。

なお、パストライザ１０（搬送装置２）の各処理ゾーンを構成する区間の数は、適宜、増減させることが可能である。具体的には、処理対象物Ｔのサイズや性状、あるいは殺菌温度・殺菌時間等によって適宜増減し得るものであり、例えば昇温ゾーンＺ１を一つの予備加熱区間と加熱区間との二区間で構成することが考えられるし、あるいは殺菌ゾーンＺ２を三つの殺菌区間で構成すること等も考えられる。

次に、ノズル装置３について説明する。
ノズル装置３は、処理水タンク４からポンプＰで汲み上げた処理水Ｗを処理対象物Ｔにスプレー状に吹き付けるものであり、一例として上記図１に骨格的に示すように、全体として各区間において、搬送方向に見て数本から十数本程度のノズルパイプ３１を、それぞれ搬送方向を横切るように垂下状態に配置して成る。
なお、このノズルパイプ３１についても、区間ごとに区別する場合には、末尾符号Ａ～Ｈを付して区別する。
また、本明細書では、処理水タンク４に貯留された処理水Ｗを吸い上げ、再利用に供する経路を処理水循環経路４１とし、これについては後述する。

次に、処理水タンク４について説明する。
処理水タンク４は、各ノズル装置３Ａ～３Ｈから放出された処理水Ｗを、搬送装置２の下方で受けて、貯留・回収するタンクであり、上述したように各区間にそれぞれ配置される。なお、各処理水タンク４に貯留・回収された処理水Ｗは、処理水循環経路４１に設けられたポンプＰで汲み上げられ、その温度に適した処理水Ｗとして各ノズル装置３に再供給される（いわゆる循環利用）。

また、このような循環利用にあたり、各処理水タンク４Ａ～４Ｈに貯留・回収された処理水Ｗが、目的の温度よりも低いまたは高いことがあり得る。このため各処理水タンク４Ａ～４Ｈには、貯留した処理水Ｗを目的の温度に加熱するための加温装置５と、目的の温度に冷やすための冷却装置６とが設けられる。なお、これら加温装置５と冷却装置６とを処理水タンク４Ａ～４Ｈごとに区別する場合には、末尾符号Ａ～Ｈを付して区別する。

このような加温装置５（５Ａ～５Ｈ）としては、例えば図１（ｂ）に示すように、図示を省略するボイラーに接続された蒸気配管５１から供給される蒸気Ｓを、処理水タンク４内に設けられた吹き込み管５２に導入し、ここからタンク内の処理水Ｗ中に吹き込むことによって加熱を図る手法が挙げられる（いわゆる直吹き）。
ここで図中符号５２Ｖは、前記蒸気配管５１から吹き込み管５２に蒸気Ｓを供給するためのスチームバルブであり、このスチームバルブ５２Ｖの開閉操作によって吹き込み管５２への蒸気Ｓの供給／停止が行われる。なお、スチームバルブ５２Ｖの開閉操作は、別途設けられた制御装置４４によって行われる（図２参照）。
以下、この吹き込み管５２について更に説明する。

吹き込み管５２は、一例として上記図１（ｂ）に示すように、前記ボイラーに連通する蒸気配管５１からメイン分岐管たる主枝配管５３を複数本分岐させ、それぞれの主枝配管５３に複数の分岐管５４を直列状に設けて成り、その分岐管５４の蒸気噴出口にサイレンサ５５を取り付けて成るものである。
より詳細には、本実施例では、蒸気配管５１から二本の主枝配管５３が枝分かれするように二股状に設けられ、そのうちの一方の主枝配管５３に二本の分岐管５４を取り付けるとともに、もう一方の主枝配管５３に三本の分岐管５４を直列状に取り付けて成るものである。なお、三本の分岐管５４を直列状に設けた主枝配管５３では、中央の分岐管５４の張り出し寸法（主枝配管５３から張り出す寸法）が、他の二つの分岐管５４よりも長く形成されており、これは処理水タンク４内において蒸気Ｓの吹き込み位置を意図的に分散するようにしたためである。
因みに、分岐管５４の蒸気噴出口に設けられるサイレンサ５５は、蒸気吹き込み時の破裂音や衝撃を低減させるものであり、よりスムーズに処理水Ｗの加温を図る作用を担っている。

また、従来の吹き込み管５２′は、例えば上述したように蒸気配管５１′からストレート状に接続されて成り、この吹き込み管５２′の蒸気噴出口にサイレンサ５５′を一基のみ設けたものである（図３（ｂ）参照）。このためサイレンサ５５′も本実施例より大型のものであった。
これに対し、本実施例では、蒸気噴出口を構成するサイレンサ５５（分岐管５４）が、処理水タンク４において分散状態に配置され、これに因みサイレンサ５５自体も、従来より小型のものが適用されている（言わば小型・多数分散化）。そのため、本実施例では、処理水タンク４内の処理水Ｗを全体的に均一に加熱することができ、加熱時つまり蒸気吹き込み時に、処理水タンク４内に形成され易かった温度ムラを防止することができる。

次に、冷却装置６について説明する。
冷却装置６（６Ａ～６Ｈ）は、各処理水タンク４（４Ａ～４Ｈ）に貯留された処理水Ｗを冷却する装置であり、その具体的手法としては、例えば各処理水タンク４Ａ～４Ｈに、図示を省略する冷却水源からの配管を接続する手法が挙げられる。この場合、処理水Ｗの温度を下げるには、例えば当該配管中に設けた給水バルブ６１Ｖを開放させるととともに、ポンプ（図示略）を稼働させて、冷却水源から冷却水Ｗ０を処理水タンク４に導入し、適宜の温度に冷却する。なお、冷却水Ｗ０としては、例えば水道水（上水）が挙げられる。

また、冷却水Ｗ０を各処理水タンク４内に供給する給水管６１としては、一例として上記図１（ｂ）に示すように、管の側周面に多数の吐出口が開口された多孔管（給水管６１と同じ符号６１を付す）を適用する。
このような構成により、給水管６１による供給時、冷却水Ｗ０が処理水タンク４内のほぼ全域にわたってゆっくりと拡がって行く給水形態を採ることができ、従来、処理水タンク４内に生じ易かった温度ムラの発生を防止することができる。
因みに、従来の給水管６１′は、上述したように、吐出口が専ら管先端部のみに開口されており、当該先端部において一挙に吐出を行う形態であったため（図３（ｂ）参照）、処理水タンク４′内に温度ムラが形成され易いものであった。

また各処理水タンク４には、タンク内の処理水温度を検知する温度センサ４２が設けられ、前記加温装置５による加熱や冷却装置６による冷却は、この温度センサ４２で検知した温度に基づいて行われる。より詳細には、温度センサ４２で検知した温度は、別途設けられた制御装置４４に常に伝達されており、このデータに基づいて制御装置４４が給水バルブ６１Ｖやスチームバルブ５２Ｖに開閉指令を送り、冷却装置６や加温装置５によってタンク内の処理水Ｗの温度をコントロールするものである（図３（ａ）参照）。

なお、処理水タンク４には、レベル計４３も設けられ、給水は、このレベル計４３によって処理水Ｗの液レベルが低下したときにも行われる（例えば蒸発など）。そのため、このレベル計４３の検知データも制御装置４４に常に伝達されている。
因みに、処理水タンク４内の処理水Ｗの液レベルが低下したときに給水を行えば、処理水Ｗの温度は必然的に低下するため、この給水に併せて加温装置５による加熱が行われる。
また、給水時に温度ムラを生じさせないためには、給水そのもの、つまり給水管６１たる多孔管６１からの冷水供給も断続的に行うことが好ましい。すなわち、一定の液レベルまで給水する場合、一回のＯＮ／ＯＦＦ操作（給水／停止操作）で注入を連続的に行ってしまうのではなく、タイマを使用してＯＮ／ＯＦＦ動作を複数回繰り返して、一定の液レベルまで複数回に分けて給水を行い、処理水Ｗの水位を断続的に増して行くことが好ましい。このような給水により、処理水タンク４内の温度ムラの発生を、より一層、防止することができる。
因みに、このようなＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返し行うタイマとしては、ＯＮ時間（給水時間）とＯＦＦ時間（停止時間）とを異なる時間で設定できるツインタイマの使用が可能であるが、ＯＮ時間とＯＦＦ時間とを同じ時間で設定するフリッカ動作もタイマを適用して行うことができる。
なお、図１・図３において、対角線を破線で示した矩形は、ポンプストレーナを示しており、これは処理水Ｗを吸い上げる吸込管（後述する処理水循環経路４１）の吸い込み端部に設けられるストレーナである。

次に、上述した処理水タンク４からノズル装置３に処理水Ｗを供給する処理水循環経路４１について説明する。
各処理水タンク４Ａ～４Ｈに貯留された処理水Ｗは、上述したように、その温度に応じてスプレーすべきノズル装置３の区間を選択してスプレーするように構成されており、これは言わば処理水Ｗを循環使用（再利用）する形態である。
具体的には、本実施例では昇温ゾーンＺ１における第一予備加熱区間Ｚ１１の処理水タンク４Ａに貯留された処理水Ｗが、約３３℃の処理水Ｗとなり、処理水循環経路４１によって冷却ゾーンＺ３における第二徐冷区間Ｚ３２のノズルパイプ３１Ｇに移送され、ここから処理対象物Ｔに向けて吹き付けられる。一方、冷却ゾーンＺ３における第二徐冷区間Ｚ３２の処理水タンク４Ｇに貯留された処理水Ｗが、約３５℃の処理水Ｗとなり、処理水循環経路４１によって昇温ゾーンＺ１における第一予備加熱区間Ｚ１１のノズルパイプ３１Ａに移送され、ここから処理対象物Ｔに向けて吹き付けられる。なお、このような異なる区間同士、つまり昇温ゾーンＺ１の第一予備加熱区間Ｚ１１と、冷却ゾーンＺ３の第二徐冷区間Ｚ３２との間で、処理水Ｗを循環利用する形態を相互循環と称する。

また、本実施例では別の相互循環も構成されている。具体的には、昇温ゾーンＺ１の第二予備加熱区間Ｚ１２と、冷却ゾーンＺ３の第一徐冷区間Ｚ３１との相互循環である。より詳細には、昇温ゾーンＺ１における第二予備加熱区間Ｚ１２の処理水タンク４Ｂに貯留された処理水Ｗが、約４８℃となり、処理水循環経路４１によって冷却ゾーンＺ３における第一徐冷区間Ｚ３１のノズルパイプ３１Ｆに移送され、ここから処理対象物Ｔに向けて吹き付けられる。一方、冷却ゾーンＺ３における第一徐冷区間Ｚ３１の処理水タンク４Ｆに貯留された処理水Ｗが、約５０℃となり、処理水循環経路４１によって昇温ゾーンＺ１における第二予備加熱区間Ｚ１２のノズルパイプ３１Ｂに移送され、ここから処理対象物Ｔに向けて吹き付けられる。
なお、相互循環における各区間の組み合わせは変更することもあり得、例えば昇温ゾーンＺ１が、一つの予備加熱区間（第一予備加熱区間Ｚ１１）と、加熱区間Ｚ１３との二区間で構成された場合などが想定される。

また、本実施例では、回収した処理水Ｗを同一区間内のノズル装置３に戻すように移送する循環利用も行っており、これを自己循環と称し、上記相互循環と区別している。
本実施例では、昇温ゾーンＺ１の加熱区間Ｚ１３、殺菌ゾーンＺ２の第一殺菌区間Ｚ２１及び第二殺菌区間Ｚ２２、冷却ゾーンＺ３の冷却区間Ｚ３３において自己循環が行われている。すなわち、これらの区間では、同じ区間内の処理水タンク４（４Ｃ・４Ｄ・４Ｅ・４Ｈ）に貯留された処理水Ｗを、処理水循環経路４１によって同区間内のノズルパイプ３１（３１Ｃ・３１Ｄ・３１Ｅ・３１Ｈ）に戻し、ここから処理対象物Ｔに向けて吹き付けるようにしている。
なお、相互循環及び自己循環ともに、処理水タンク４から処理水Ｗを汲み上げる作用は、処理水循環経路４１中に組み込まれたポンプＰが担うものである。

パストライザ１０は、以上のような基本構造を有するものであって、以下、このようなパストライザ１０を適用して処理対象物Ｔを加熱殺菌する際の基本的な処理態様について説明する。
処理対象物Ｔは、一例として図１に示すように、搬送装置２の搬送面上に正立姿勢で載置されながら、搬送方向上流の入口側から搬送方向下流の出口側に向けて搬送される。その搬送速度は、例えば２５０ｍｍ／ｍｉｎ～１０００ｍｍ／ｍｉｎ程度のほぼ一定の速度であり、この搬送過程で処理対象物Ｔは、各区間で定められた温度の処理水Ｗが上方からスプレーされて（吹き付けられて）、目的の処理が成される。以下、処理ゾーンごとに説明する。

（１）昇温ゾーン
処理対象物Ｔは、まず昇温ゾーンＺ１で、殺菌に必要な温度まで徐々に加熱される。具体的には、第一予備加熱区間Ｚ１１で所定の時間、３５℃の処理水Ｗによる予備加熱を受ける。次いで第二予備加熱区間Ｚ１２で所定の時間、５０℃の処理水Ｗによる予備加熱を受ける。次いで加熱区間Ｚ１３で所定の時間、７２℃の処理水Ｗによる加熱を受ける。なお、各区間の処理水タンク４Ａ～４Ｃに回収される処理水Ｗの温度は、いずれも上記温度よりも数度低下して回収され、例えば処理水タンク４Ａでは３３～３４℃、処理水タンク４Ｂでは４８～４９℃、処理水タンク４Ｃでは７０～７１℃程度である。因みに、各処理水タンク４Ａ～４Ｃに貯留された処理水Ｗの温度が、次のスプレーに供する温度よりも低い場合には、加温装置５Ａ～５Ｃによって適宜加温するものであり、処理水Ｗの温度が、次のスプレーに供する温度よりも高い場合には、冷却装置６Ａ～６Ｃによって適宜冷却するものであり、各ノズルパイプ３１Ｇ・３１Ｆ・３１Ｃには、常に同じ温度の処理水Ｗが供給される。因みに各区間の処理水タンク４Ａ～４Ｃに貯留された処理水Ｗが蒸発等で減少した場合には、冷却装置６Ａ～６Ｃを適用した給水、すなわち冷却水Ｗ０の供給が行われるとともに、加温装置５Ａ～５Ｃによる加熱が行われ、処理水Ｗの液レベルをほぼ一定に維持する制御が行われる。
また、このような昇温ゾーンＺ１の搬送中に、処理対象物Ｔの製品温度は上昇するものであり、例えば第一予備加熱区間Ｚ１１の入口付近で５℃、第一予備加熱区間Ｚ１１の搬送終端部及び第二予備加熱区間Ｚ１２の搬送開始部で２０℃、第二予備加熱区間Ｚ１２の搬送終端部及び加熱区間Ｚ１３の搬送開始部で３５℃、加熱区間Ｚ１３の搬送終端部で６５℃となる。

（２）殺菌ゾーン
その後、処理対象物Ｔは、殺菌ゾーンＺ２に搬送され、ここで適宜の時間・適宜の高温状態で保持され、所望の殺菌が実質的に施される。具体的には、第一殺菌区間Ｚ２１で所定の時間、６５℃の処理水Ｗによる殺菌を受ける。次いで第二殺菌区間Ｚ２２で所定の時間、６５℃の処理水Ｗによる殺菌を受ける。なお、殺菌ゾーンＺ２における両区間の処理水タンク４Ｄ・４Ｅに回収される処理水Ｗの温度は、いずれも上記温度より数度低下するものであり、例えばいずれの処理水タンク４Ｄ・４Ｅにおいても６３～６４℃程度となる。もちろん、ここでも各処理水タンク４Ｄ・４Ｅに貯留された処理水Ｗの温度が、次のスプレーに供する温度よりも低い場合には、加温装置５Ｄ・５Ｅによって適宜加温するものであり、処理水Ｗの温度が、次のスプレーに供する温度よりも高い場合には、冷却装置６Ｄ・６Ｅによって適宜冷却するものであり、各ノズルパイプ３１Ｄ・３１Ｅには、常に同じ温度の処理水Ｗが供給される。因みに各処理水タンク４Ｄ・４Ｅに貯留された処理水Ｗが蒸発等で減少した場合には、冷却装置６Ｄ・６Ｅを適用した給水、すなわち冷却水Ｗ０の供給が行われるとともに、加温装置５Ｄ・５Ｅによる加熱が行われ、処理水Ｗの液レベルをほぼ一定に維持する制御が行われる。
また、このような殺菌ゾーンＺ２の搬送中、具体的には第一殺菌区間Ｚ２１の搬送開始部から第二殺菌区間Ｚ２２の搬送終端部に至るまで、処理対象物Ｔは、製品温度が６５℃に維持され、実質的な殺菌が施される。

（３）冷却ゾーン
その後、処理対象物Ｔは、冷却ゾーンＺ３に搬送され、ここで殺菌直後の高温状態が、徐々に冷却されて行く。具体的には第一徐冷区間Ｚ３１で所定の時間、４８℃の処理水Ｗによる徐冷を受ける。次いで第二徐冷区間Ｚ３２で所定の時間、３３℃の処理水Ｗによる徐冷を受ける。次いで冷却区間Ｚ３３で所定の時間、２８℃の処理水Ｗによる冷却を受ける。なお、各区間の処理水タンク４Ｆ～４Ｈに回収される処理水Ｗの温度は、いずれも上記温度よりも数度上昇し、例えば処理水タンク４Ｆでは４９～５０℃、処理水タンク４Ｇでは３４～３５℃、処理水タンク４Ｈでは２９～３０℃程度となる。もちろん、ここでも各処理水タンク４Ｆ～４Ｈに貯留された処理水Ｗの温度が、次のスプレーに供する温度よりも低い場合には、加温装置５Ｆ～５Ｈによって適宜加温するものであり、処理水Ｗの温度が、次のスプレーに供する温度よりも高い場合には、冷却装置６Ｆ～６Ｈによって適宜冷却するものであり、各ノズルパイプ３１Ｂ・３１Ａ・３１Ｈには、常に同じ温度の処理水Ｗが供給される。因みに各区間の処理水タンク４Ｆ～４Ｈに貯留された処理水Ｗが蒸発等で減少した場合には、冷却装置６Ｆ～６Ｈを適用した給水、すなわち冷却水Ｗ０の供給が行われるとともに、加温装置５Ｆ～５Ｈによる加熱が行われ、処理水Ｗの液レベルをほぼ一定に維持する制御が行われる。
また、このような冷却ゾーンＺ３の搬送中に、処理対象物Ｔは、製品温度が徐々に下降して行くものであり、例えば第一徐冷区間Ｚ３１の搬送開始部で６５℃、第一徐冷区間Ｚ３１の搬送終端部及び第二徐冷区間Ｚ３２の搬送開始部で５６℃、第二徐冷区間Ｚ３２の搬送終端部及び冷却区間Ｚ３３の搬送開始部で４４℃となり、冷却区間Ｚ３３の搬送終端部つまり出口付近で３８℃まで冷却される。

本実施例では、上述したように昇温ゾーンＺ１と冷却ゾーンＺ３との間で処理水Ｗを相互循環させている。具体的には、まず一つ目の相互循環として、昇温ゾーンＺ１における第一予備加熱区間Ｚ１１の処理水タンク４Ａに貯留された処理水Ｗを、処理水循環経路４１によって冷却ゾーンＺ３における第二徐冷区間Ｚ３２のノズルパイプ３１Ｇに移送し、ここから処理対象物Ｔに向けて吹き付けている。一方、冷却ゾーンＺ３における第二徐冷区間Ｚ３２の処理水タンク４Ｇに貯留された処理水Ｗを、処理水循環経路４１によって昇温ゾーンＺ１における第一予備加熱区間Ｚ１１のノズルパイプ３１Ａに移送し、ここから処理対象物Ｔに向けて吹き付けている。
また、二つ目の相互循環として、昇温ゾーンＺ１における第二予備加熱区間Ｚ１２の処理水タンク４Ｂに貯留された処理水Ｗを、処理水循環経路４１によって冷却ゾーンＺ３における第一徐冷区間Ｚ３１のノズルパイプ３１Ｆに移送し、ここから処理対象物Ｔに向けて吹き付けている。一方、冷却ゾーンＺ３における第一徐冷区間Ｚ３１の処理水タンク４Ｆに貯留した処理水Ｗを、処理水循環経路４１によって昇温ゾーンＺ１における第二予備加熱区間Ｚ１２のノズルパイプ３１Ｂに移送し、ここから処理対象物Ｔに向けて吹き付けている。

このような相互循環を行うのは、第一予備加熱区間Ｚ１１の処理水タンク４Ａに貯留された処理水Ｗの温度が、第二徐冷区間Ｚ３２で処理対象物Ｔに吹き付ける処理水Ｗの温度とほぼ同じであり、また第二徐冷区間Ｚ３２の処理水タンク４Ｇに貯留された処理水Ｗの温度が、第一予備加熱区間Ｚ１１で処理対象物Ｔに吹き付ける処理水Ｗの温度とほぼ同じであり、処理水Ｗの温度として、互いに適しているためである。
また、第二予備加熱区間Ｚ１２の処理水タンク４Ｂに貯留された処理水Ｗの温度は、第一徐冷区間Ｚ３１で処理対象物Ｔに吹き付ける処理水Ｗの温度とほぼ同じであり、また第一徐冷区間Ｚ３１の処理水タンク４Ｆに貯留された処理水Ｗの温度は、第二予備加熱区間Ｚ１２で処理対象物Ｔに吹き付ける処理水Ｗの温度とほぼ同じであり、処理水Ｗの温度として、互いに適しているため、上記のような二組の相互循環が構成されている。
そして、このような相互循環を図ることにより、加温装置５によって行われる蒸気Ｓによる加熱や、冷却装置６によって行われる上水等による冷却を行って、処理水Ｗの温度を調整する場合でも、使用するエネルギーを節約することができる。なお、このような処理水Ｗの相互循環利用を交流と称することもある。

〔他の実施例〕
本発明は以上述べた実施例を一つの基本的な技術思想とするものであるが、更に次のような改変が考えられる。
まず、上述した基本の実施例では、昇温ゾーンＺ１及び冷却ゾーンＺ３を、ともに三つの区間で形成したが、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではない。具体的には、例えば昇温ゾーンＺ１及び冷却ゾーンＺ３を四つ以上の区間で形成することも可能であるし、あるいは昇温ゾーンＺ１を二つの区間で形成することも可能である。また、上述した基本の実施例では、相互循環を二組形成したが、特に上記区間数などに応じて、相互循環は一組だけ設けるようにしても構わない。

また、上述した基本の実施例では、加温装置５としてタンク内の処理水中に蒸気Ｓを吹き込む、いわゆる直吹きタイプの形態を示した。
しかしながら、加温装置５としては、必ずしもこのような直吹きタイプに限定されるものではなく、例えば図２に示すように、処理水循環経路４１の途中にスチームミキサ５７を設けておき、処理水タンク４から汲み上げた処理水Ｗを、スチームミキサ５７で蒸気Ｓと接触させ、適宜の温度に加熱してからノズル装置３に移送する形態も可能である。
なお、図中符号５２Ｖがスチームミキサ５７に蒸気Ｓを供給するスチームバルブであり、これも制御装置４４で制御される。
因みに、スチームミキサ５７を適用した場合には、処理水タンク４内に吹き込み管５２（主枝配管５３・分岐管５４・サイレンサ５５）は設けられず、多孔管６１のみが設けられる。もちろん処理水Ｗの液レベルを上昇させる場合には、上記タイマの適用により、タンク内の処理水レベルを断続的に上昇させて行くことが好ましい。

１ 水温安定化装置（パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置）
２ 搬送装置
３ ノズル装置
４ 処理水タンク
５ 加温装置
６ 冷却装置
１０ パストライザ
２１ ターンスプロケット
２２ 駆動スプロケット

３Ａ ノズル装置（第一予備加熱区間）
３Ｂ ノズル装置（第二予備加熱区間）
３Ｃ ノズル装置（加熱区間）
３Ｄ ノズル装置（第一殺菌区間）
３Ｅ ノズル装置（第二殺菌区間）
３Ｆ ノズル装置（第一徐冷区間）
３Ｇ ノズル装置（第二徐冷区間）
３Ｈ ノズル装置（冷却区間）

４Ａ 処理水タンク（第一予備加熱区間）
４Ｂ 処理水タンク（第二予備加熱区間）
４Ｃ 処理水タンク（加熱区間）
４Ｄ 処理水タンク（第一殺菌区間）
４Ｅ 処理水タンク（第二殺菌区間）
４Ｆ 処理水タンク（第一徐冷区間）
４Ｇ 処理水タンク（第二徐冷区間）
４Ｈ 処理水タンク（冷却区間）
４１ 処理水循環経路
４２ 温度センサ
４３ レベル計
４４ 制御装置

５Ａ 加温装置（第一予備加熱区間）
５Ｂ 加温装置（第二予備加熱区間）
５Ｃ 加温装置（加熱区間）
５Ｄ 加温装置（第一殺菌区間）
５Ｅ 加温装置（第二殺菌区間）
５Ｆ 加温装置（第一徐冷区間）
５Ｇ 加温装置（第二徐冷区間）
５Ｈ 加温装置（冷却区間）
５１ 蒸気配管
５２ 吹き込み管
５２Ｖ スチームバルブ
５３ 主枝配管
５４ 分岐管
５５ サイレンサ
５７ スチームミキサ

６Ａ 冷却装置（第一予備加熱区間）
６Ｂ 冷却装置（第二予備加熱区間）
６Ｃ 冷却装置（加熱区間）
６Ｄ 冷却装置（第一殺菌区間）
６Ｅ 冷却装置（第二殺菌区間）
６Ｆ 冷却装置（第一徐冷区間）
６Ｇ 冷却装置（第二徐冷区間）
６Ｈ 冷却装置（冷却区間）
６１ 多孔管（給水管）
６１Ｖ 給水バルブ

３１ ノズルパイプ
３１Ａ ノズルパイプ（第一予備加熱区間）
３１Ｂ ノズルパイプ（第二予備加熱区間）
３１Ｃ ノズルパイプ（加熱区間）
３１Ｄ ノズルパイプ（第一殺菌区間）
３１Ｅ ノズルパイプ（第二殺菌区間）
３１Ｆ ノズルパイプ（第一徐冷区間）
３１Ｇ ノズルパイプ（第二徐冷区間）
３１Ｈ ノズルパイプ（冷却区間）

Ｔ 処理対象物
Ｗ 処理水
Ｗ０ 冷却水
Ｐ ポンプ
Ｓ 蒸気

Ｚ１ 昇温ゾーン
Ｚ１１ 第一予備加熱区間
Ｚ１２ 第二予備加熱区間
Ｚ１３ 加熱区間

Ｚ２ 殺菌ゾーン
Ｚ２１ 第一殺菌区間
Ｚ２２ 第二殺菌区間
Ｚ２ｎ 第ｎ殺菌区間

Ｚ３ 冷却ゾーン
Ｚ３１ 第一徐冷区間
Ｚ３２ 第二徐冷区間
Ｚ３３ 冷却区間

Claims (3)

1. 搬送中の処理対象物に処理水を作用させた後、この処理水を下方で貯留・回収するパストライザ用の処理水タンクにおいて、
   この処理水タンクに貯留・回収された処理水は、加温装置または冷却装置によって適正な温度に管理された状態で、再びノズル装置に移送され、再度、搬送中の処理対象物に吹き付けられるものであり、
   前記冷却装置は、冷却水を処理水タンクに供給する給水管として、管の側周面に多数の吐出孔を有した多孔管が適用されることを特徴とする、パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置。
   
   
2. 前記給水管による処理水タンクへの冷却水の供給は、給水のＯＮ時間／ＯＦＦ時間を交互に設定し、給水と停止とを繰り返し行いながら、処理水タンクの液レベルを断続的に上昇させて行くタイマが使用されることを特徴とする請求項１記載の、パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置。
   
   
3. 前記加温装置は、処理水タンクに貯留された処理水中で蒸気を噴出させる吹き込み管が適用されるものであり、この吹き込み管は、蒸気噴出口にサイレンサを有した分岐管が、直列状に複数設けられた主枝配管を具えて成り、当該主枝配管が、処理水タンク内で複数本、並列状に設けられた構成であることを特徴とする請求項１または２記載の、パストライザ用処理水タンクにおける水温安定化装置。

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