JPH0753519Y2 - 加熱殺菌装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、流体を加熱して殺菌
する加熱部と、この加熱した流体を冷却する冷却部とを
備え、前記加熱部の加熱と冷却部の冷却をヒートポンプ
で行なう加熱殺菌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、牛乳や果汁等の液状の食品は、所
定の温度で一定時間加熱させて殺菌を行なった後、その
食品を高温のまま容器に充填していた。しかしながら、
食品を高温のまま容器に充填すると、味や風味が落ちて
しまうという問題があった。そこで、食品を加熱殺菌し
た後、直ちに冷却して食品の味や風味を落とさないよう
にした加熱殺菌装置が提案されている。

【０００３】かかる加熱殺菌装置として図５に示すもの
が知られている（特開昭60-182950号公報参照）。

【０００４】図５において、１は牛乳や果汁等の液状の
食品である流体５aを加熱する加熱部、２は加熱された
流体５bを冷却する冷却部、３はヒートポンプである。
４はヒートポンプ３の放熱部で、この放熱部４の放熱に
よって加熱部１を通る流体５aを加熱殺菌する。６はヒ
ートポンプ３の吸熱部で、この吸熱部６の吸熱によって
冷却部２を通る加熱された流体５bを冷却していくもの
である。７は膨張弁、８は圧縮機である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】このような加熱殺菌装
置にあっては、ヒートポンプ３が放熱する熱だけを用い
て低い温度の流体５aを高い温度まで加熱させるので、
大電力用のヒートポンプが必要であり、さらに、ヒート
ポンプ３が放熱した熱は加熱部だけで利用されているだ
けなので、熱の有効利用が低い等の問題があった。

【０００６】また、流体５aの温度が低いと、加熱部１
で流体５aを殺菌できる温度まで上昇しない場合があ
り、充分に殺菌を行なうことができなくなるという問題
があった。また、流体５aの温度が高いと流体５bの温度
が高くなり過ぎてしまい、味や風味を落としてしまう等
の問題があった。

【０００７】この問題を解消するために、流体５a,５b
の温度に応じてヒートポンプ３を制御すればよい。しか
し、ヒートポンプ３を制御して放熱部４の放熱量を多く
すると、吸熱部６の吸熱量が多くなるので、流体５cの
温度を一定に保ったまま流体５aの温度のみを上昇させ
たり、逆に、流体５bの温度を一定に保ったまま流体５c
の温度のみを下げたりすることができず、その温度制御
が非常に難しいという問題があった。

【０００８】この考案は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、小電力用のヒートポンプで加熱殺
菌することができるとともに流体の加熱や冷却の制御が
容易に行なうことができ、また、熱の有効利用を図るこ
とのできる加熱殺菌装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この考案は上記目的を達
成するため、流体が流れる流路に、流体を加熱して殺菌
する加熱部を前記流路の上流側に設け、この加熱した流
体を冷却する冷却部を前記流路の下流側に設け、前記加
熱部の加熱と冷却部の冷却をヒートポンプで行なう加熱
殺菌装置であって、前記ヒートポンプの放熱部で加熱さ
れる温水を貯える温水槽と、 この温水槽と前記加熱部と
を結ぶ温水循環路と、 この温水循環路に温水を循環させ
て、前記加熱部に流入してくる流体を温水で加熱させる
ための温水ポンプと、 前記ヒートポンプの吸熱部で冷却
された冷水を貯える冷水槽と、 この冷水槽と前記冷却部
とを結ぶ冷水循環路と、 この冷水循環路に冷水を循環さ
せて、前記冷却部に流入してくる流体を冷水で冷却させ
るための冷水ポンプと、前記加熱部と冷却部との間の流
路に、加熱前の流体をその加熱部を通ってきた流体で熱
交換させた後その加熱部に通す熱交換器とを設けたこと
を特徴とする。

【００１０】

【作用】この考案は、上記構成により、温水槽に貯えら
れた温水が温水ポンプにより温水循環路を循環すると、
この加熱部に流入してきた流体が温水により加熱されて
該流体の殺菌が行われる。また、加熱前の流体が、加熱
部で加熱された流体と熱交換器によって熱交換されるこ
とにより加温されて加熱部へ流れていく。

【００１１】他方、冷水槽に貯えられた冷水が冷水ポン
プにより冷水循環路を循環すると、この冷却部に流入し
てきた流体が冷水により冷却される。

【００１２】

【実施例】以下、この考案に係る加熱殺菌装置の実施例
を図面に基づいて説明する。

【００１３】図１において、１０は流路１１に設けられ
た加熱部で、この加熱部１０に流入してくる例えば清酒
（流体）を６０度まで加熱して殺菌を行なうものであ
る。１２は熱交換器で、これは、加熱された清酒と交換
コイル１２aに流入した加熱前の清酒とを熱交換させ、
加熱前の清酒の温度を上昇させ、加熱された清酒の温度
を下げるものである。

【００１４】そして、交換コイル１２aで温度上昇した
清酒は加熱部１０に流入するようになっている。１３は
加熱された清酒を所定温度（２０度）まで冷却する冷却
部、１４は冷却された清酒を容器(図示せず)に充填する
充填部である。

【００１５】Ｓ1は加熱部１０で加熱された清酒の温度
を検出する温度センサ、Ｓ2は冷却部１３で冷却された
清酒の温度を検出する温度センサである。

【００１６】２１は温水槽で、この温水槽２１と加熱部
１０のヒータ１０aとは温水循環路２２で連通されてお
り、温水ポンプ２３によって温水槽２１の温水が温水循
環路２２を循環しながら加熱部１０のヒータ１０aへ送
られるようになっている。また温水槽２１と前記容器を
洗浄する洗浄部（副加熱部）２４のヒータ２４aとは温
水循環路（副温水循環路）２５で連通され、温水ポンプ
（副温水ポンプ）２６によって温水槽２１の温水が温水
循環路２５を循環しながら洗浄部２４のヒータ２４aへ
送られるようになっている。

【００１７】洗浄部２４のヒータ２４aでは、洗浄水を
７０度に加熱し、この加熱した洗浄水で前記容器を洗浄
するものである。Ｓ5は洗浄水の温度を検出する温度セ
ンサである。

【００１８】温水槽２１は、図２に示すように、連通管
２７によってヒートポンプ３０の放熱部３１に連通され
ている。この放熱部３１にはヒートポンプ３０の凝縮器
３１aが設けられており、この凝縮器３１aの放熱によっ
て放熱部３１に流入する温水を加熱していく。２８は温
水槽２１の温水を放熱部３１へ循環させる温水ポンプで
あり、この循環により放熱部３１で加熱された温水が温
水槽２１に送られ、温水槽２１の温水が７５度〜８０度
まで高められる。

【００１９】３２は冷水槽で、図１に示すように、この
冷水槽３２と冷却部１３の冷却コイル１３aとは循環路
３３とで連通されており、冷水ポンプ３４によって冷水
槽３２の冷水が循環路３３を循環しながら冷却部１３の
冷却コイル１３aに送られるようになっている。

【００２０】冷水槽３２は、図２に示すように、連通管
３５によってヒートポンプ３０の吸熱部３６に連通され
ている。この吸熱部３６にはヒートポンプ３０の蒸発器
３６aが設けられており、この蒸発器３６aの吸熱によっ
て吸熱部３６に流入される冷水を冷却していく。３７は
冷水槽３２の冷水を吸熱部３６へ循環させる冷水ポンプ
であり、この循環により吸熱部３６で冷却された冷水が
冷水槽３２に送られ、冷水槽３２の冷水の温度が１０度
〜１５度に保たれる。

【００２１】３６bは吸熱部３６に並列接続された蒸発
器で、電磁切換弁３８の切り換えによってヒートポンプ
３０の冷媒を蒸発器３６aに流すことにより、外気から
熱を吸熱するものである。この場合、冷水の冷却は行な
われない。３９は送風ファンである。

【００２２】３１bは、放熱部３１に並列接続された凝
縮器で、切換弁４１の切り換えによってヒートポンプ３
０の冷媒を凝縮器３１bに流すことにより、凝縮器３１b
が放熱する熱を外気に放熱させるものである。この場
合、温水は加熱されない。４２は送風ファン、４３は減
圧弁、４４は受液器、４５は圧縮器、Ｓ3は温水槽の温
水の温度を検出する温水センサ、Ｓ4は冷却水の温度を
検出する冷水センサである。

【００２３】図３は、各センサＳ1〜Ｓ5の検出する温度
に基づいて、各ポンプ２３,２６,２８,３４,３７や電磁
切換弁３８,４１を制御する制御系の構成を示したブロ
ック図である。

【００２４】図３において、５０はマイクロコンピュー
タなどからなる制御装置で、これは、センサＳ1,Ｓ2が
検出する温度が６０度,２０度となるように温水ポンプ
２３,冷水ポンプ３４を制御して循環する温水量,冷水量
を調整する。

【００２５】また、制御装置５０は、センサＳ3,Ｓ4が
検出する温度が７５度〜８０度,１０度〜１５度となる
ように、電磁切換弁４１,３８の切換を行なうものであ
る。

【００２６】次に、上記のように構成される実施例の加
熱殺菌装置の作用について説明する。

【００２７】先ず、ヒートポンプ３０やポンプを作動さ
せて、温水槽２１の温水を７５度〜８０度まで高め、冷
水槽の冷水を１０度〜１５度まで冷却する。この後、温
水ポンプ２３や冷水ポンプ３４を作動させて、温水槽２
１の温水を加熱部１０のヒータ１０aに送りながら循環
させ、冷水槽３２の冷水を冷却コイル１３aに送りなが
ら循環させて、清酒を流路１１aに流入させる。

【００２８】流路１１aに流入した清酒は、熱交換器１
２の交換コイル１２aを介して加熱部１０へ流入してい
く。加熱部１０では、ヒータ１０aによってその清酒が
加熱されていく。この加熱された清酒は熱交換器１２へ
流入して交換コイル１２aを通る清酒と熱交換される。

【００２９】交換コイル１２aを通る清酒は２０度〜５
０度に加温されて加熱部１０へ流入し、ヒータ１０aに
よって６０度まで加熱され、殺菌が行なわれる。殺菌が
行なわれた清酒は熱交換器１２で熱交換されて温度が低
下される。温度低下した清酒は、冷却部１３へ流入して
いき、冷却コイル１３aによって２０度まで冷却され
る。

【００３０】冷却された清酒は充填部１４へ流入して容
器(図示せず)に充填されていく。容器は洗浄部２４によ
って予め殺菌洗浄される。

【００３１】ところで、加熱部１０のヒータ１０aで加
熱される清酒は、熱交換器１２で２０度〜５０度に加温
されているので、加熱殺菌を行なう温度６０度までの加
熱に必要な熱量は小さくてよく、加熱するのに大電力を
必要としない。また、冷却部１３で冷却される清酒は、
熱交換器１２で温度が低下されているので、２０度まで
冷却するのに大きな電力を必要としない。したがって、
ヒートポンプ３０は小型の小電力用のものでよいことに
なる。ちなみに、熱交換器１２を設置しない場合と比較
して約1/3以下の小電力のヒートポンプでよい。

【００３２】また、例えば、冷却水の温度が１０度から
数度上昇し、この結果、冷却部１３で冷却される清酒が
２０度より高い温度になると、制御装置５０は冷水ポン
プ３４の回転力を上げ、冷却コイル１３aに流れる冷水
の量を増加させて清酒を２０度に冷却させる。このと
き、制御装置５０は冷水ポンプ３４の回転力を上げるだ
けなので、加熱部１０の加熱に対して何等影響を及ばさ
ない。

【００３３】逆に、温水槽２１の温水が例えば８０度か
ら数度下がり、この結果、加熱部１０で加熱した清酒の
温度が６０度以下になると、制御装置５０は温水ポンプ
２３の回転力を上げ、ヒータ１０aに流れる温水の量を
増加させて清酒の加熱温度を６０度に維持させる。この
ときも、制御装置５０は温水ポンプ２３の回転力を上げ
るだけなので、冷却部１３の冷却に対して何等影響を及
ばさない。

【００３４】このように、加熱部１０の温度制御と冷却
部１３の温度制御とを互いに独立して行えるので、その
温度制御は容易に行うことができる。

【００３５】冷水槽３２の冷水の温度が１０〜１５度の
範囲内で、温水槽２１の温水の温度が７５度以下に下が
った場合には、ヒートポンプ３０は加熱単独運転を行な
う。すなわち、電磁切換弁４１を切り換えて冷媒を凝縮
器３１aに流し、凝縮器３１aで温水に放熱させることに
より温水槽２１の温水の温度を７５度から上げる。この
とき、凝縮器３１aを通過し冷却された冷媒を減圧弁４
３を通過することによって減圧膨張させた後、電磁切換
弁３８によって蒸発器３６bに流すとともに送風ファン
３９を駆動し、蒸発器３６bにて外気へ吸熱させて冷媒
を蒸発させる。そして、この蒸発した冷媒を圧縮器４５
へ送る。

【００３６】また、温水槽２１の温水温度が８０度を超
えたときには、ヒートポンプ３０の運転は停止させる。
これによって、冷水槽３２の冷水温度を１０〜１５度に
保持させたまま温水槽２１の温水温度を７５〜８０度に
低下させることができる。

【００３７】反対に、温水槽２１の温水の温度が７５〜
８０度の範囲内で、冷水槽３２の冷水の温度が１５度以
上に上がった場合には、ヒートポンプ３０は冷却単独運
転を行なう。すなわち、電磁切換弁４１を切り換えて冷
媒を凝縮器３１bに流すとともに送風ファン４２を駆動
し、凝縮器３１bの熱を外気に放熱させて温水槽２１の
温水の温度上昇を防止する。このとき、凝縮器３１bを
通過し冷却された冷媒を減圧弁４３を通過することによ
って減圧膨張させた後、電磁切換弁３８によって蒸発器
３６aに流し、蒸発器３６aにて冷水から吸熱して冷媒を
蒸発させる。そして、この蒸発した冷媒を圧縮器４５へ
送る。これらにより、冷水槽３２の冷水が冷却されるだ
けとなる。

【００３８】また、冷水槽３２の冷水温度が１０度以下
となったときには、ヒートポンプ３０の運転は停止させ
る。これによって、温水槽２１の温水温度を７５〜８０
度に保持させたまま、冷水槽２１の冷水温度を１０〜１
５度に上昇させることができる。

【００３９】温水槽２１の温水の温度が７５度以下に下
がり、また、冷却槽３２の冷水の温度が１５度以上に上
がった場合には、ヒートポンプ３０は加熱・冷却同時運
転を行なう。すなわち、電磁切換弁４１を切り換えて冷
媒を凝縮器３１aに流し凝縮器３１aで温水に放熱させる
ことにより温水槽２１の温水の温度を７５〜８０度まで
上昇させる。

【００４０】このとき、凝縮器３１aを通過し冷却され
た冷媒を減圧弁４３を通過させて減圧・膨張させ、この
冷媒を電磁弁３８によって蒸発器３６aに流す。そし
て、蒸発器３６aにて冷水から吸熱して冷媒を蒸発させ
る。これにより冷水槽３２の冷水を冷却し、冷水の温度
を１０〜１５度まで冷却させる。蒸発した冷媒は圧縮器
４５へ送る。

【００４１】また、冷水槽３２の冷水温度が１０度を低
下したときには、電磁切り換弁３８を切り換えて冷媒を
蒸発器３６bへ流し、ヒートポンプ３０を加熱単独運転
へ移行させる。

【００４２】逆に、温水槽２１の温水温度が８０度を超
えたときには、電磁切り換弁４１を切り換えて冷媒を凝
縮器３１bへ流し、ヒートポンプ３０を冷却単独運転へ
移行させる。

【００４３】このように、一台のヒートポンプ３０の運
転によって加熱と冷却を同時に行なうことができるの
で、効率的な運転が可能であり、投入電力量の省エネル
ギー化を図ることができる。

【００４４】また、温水槽２１の温水はポンプによって
洗浄部に送られて、洗浄水の加熱に利用されるので、ヒ
ートポンプから放熱される熱の有効利用が図られること
となる。また、温水槽２１からパイプを引くだけで他の
箇所に温水を供給することができるので、非常に便利で
ある。

【００４５】なお、実施例では、一段圧縮式ヒートポン
プの例を示したが、温水７５〜８０度、冷水１０〜１５
度程度に加熱・冷却させるためのヒートポンプは、蒸発
器と凝縮器側の温度差が大きくて、実際には一段圧縮式
ヒートポンプでは対応できない。これに対応させるため
には、低段圧縮器と高段圧縮器との２段圧縮を行い、凝
縮温度を高める。

【００４６】具体的には、図４に示すように、低段側冷
凍サイクルと高段側冷凍サイクルに同一の冷媒を用いる
２段圧縮式ヒートポンプ、又は、２つの異なる冷媒を用
いる２元圧縮ヒートポンプを用いて対応する。

【００４７】また、温水が６０度以下では一段圧縮式ヒ
ートポンプの適用で十分可能である。

【００４８】上記実施例は、食品を加熱殺菌する場合に
ついて説明したが、これに限らず、例えば、栽培養液の
殺菌等にも利用できることは勿論である。

【００４９】

【効果】この考案によれば、加熱部に送られる流体は熱
交換器によって加温されているので、加熱部で流体を所
定温度に加熱して殺菌を行うための熱量は少なくて済
む。また、加熱部から冷却部へ流れいく流体は、熱交換
器によって冷却されているので、冷却部によって流体を
所定温度に冷却する熱量は少なくて済む。この結果、小
電力用のヒートポンプで流体を加熱殺菌することができ
るとともに、加熱殺菌した流体を所定温度に冷却するこ
とができる。 また、温水槽と加熱部とを結ぶ温水循環路
と、冷水槽と冷却部とを結ぶ冷水循環路とが別個にもう
けられるとともに、温水循環路の温水を循環させる温水
ポンプと冷水循環路の冷水を循環させる冷水ポンプとが
別個に設けられているので、加熱部の加熱温度と冷却部
の冷却温度とを互いに独立して制御することができ、こ
のためその温度制御は容易に行うことができる。また、
副加熱部に温水を循環させるようにしたものであるか
ら、熱の有効利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案にかかわる加熱殺菌装置の構成を概略
的に示したブロック図、

【図２】ヒートポンプの構成を概略的に示したブロック
図、

【図３】加熱殺菌装置の制御系の構成を示したブロック
図、

【図４】他の実施例の構成を示した説明図、

【図５】従来の加熱殺菌装置の構成を示した説明図であ
る。

【符号の説明】

１０ 加熱部 １１ 流路 １２ 熱交換器 １３ 冷却部２１ 温水槽 ２２ 温水循環路 ２３ 温水ポンプ ３０ ヒートポンプ ３１ 放熱部３２ 冷水槽 ３３ 冷水循環路 ３４ 冷水ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−182950（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261872（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体が流れる流路に、流体を加熱して殺菌
   する加熱部を前記流路の上流側に設け、この加熱した流
   体を冷却する冷却部を前記流路の下流側に設け、前記加
   熱部の加熱と冷却部の冷却をヒートポンプで行なう加熱
   殺菌装置であって、前記ヒートポンプの放熱部で加熱される温水を貯える温
   水槽と、 この温水槽と前記加熱部とを結ぶ温水循環路と、 この温水循環路に温水を循環させて、前記加熱部に流入
   してくる流体を温水で加熱させるための温水ポンプと、 前記ヒートポンプの吸熱部で冷却された冷水を貯える冷
   水槽と、 この冷水槽と前記冷却部とを結ぶ冷水循環路と、 この冷水循環路に冷水を循環させて、前記冷却部に流入
   してくる流体を冷水で冷却させるための冷水ポンプと、 前記加熱部と冷却部との間の流路に、加熱前の流体をそ
   の加熱部を通ってきた流体で熱交換させた後その加熱部
   に通す熱交換器とを設けたことを特徴とする加熱殺菌装
   置。
2. 【請求項２】前記流体以外のものを加熱する副加熱部
   と、 この副加熱部と前記ヒートポンプの放熱部とを循環する
   副温水循環路と、 前記放熱部で加熱される温水を前記副温水循環路内を循
   環させる副温水ポンプとを設けたことを 特徴とする請求
   項１の加熱殺菌装置。