JPH09166568A - 製造設備の汚れ度合いおよび洗浄効果の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種製造設備における機器の汚れを検出し、
洗浄操作における洗浄効果を測定して洗浄効果の確認を
行うことを目的とする。 【解決手段】 発熱作用を有する発熱センサーもしくは
発熱体とその発熱温度を測定する測温素子とを内蔵した
発熱バンドを用いて、その発熱センサー表面に付着する
汚れ又は発熱バンドと接した製造設備の内側表面に付着
する汚れを原因とした熱伝達の変化による温度、電圧の
変動などから汚れの付着度合いを測定するとともに洗浄
操作時における汚れの脱着状態を前記測定項目から検出
することにより、各種製造機器の汚れや洗浄効果を判定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種製造業の製造
設備における設備の汚れの検出と洗浄効果を測定するも
ので、例えば食品製造業における酒類、飲料、粉体、油
脂、冷菓、乳製品などの製造設備における加工機器や配
管設備など、製品製造に関して加熱や冷却、攪拌、搬送
操作などによる機器類の汚れを検出し、洗浄液、溶媒を
用いて洗浄するにあたって、洗浄効果を判定するもので
ある。この他、樹脂製造業における樹脂加工設備、薬品
製造業における医薬品製造設備、化粧品製造業における
化粧品製造設備など各種流体を扱う製造設備の汚れを監
視し、洗浄効果を測定するものである。特に設備が汚染
防止のため、密閉された系における汚れの監視や、大規
模製造機器など人間の手洗浄によらない場合の設備の汚
れ具合の把握や洗浄効果の把握に有効である。また、特
に加熱設備での加熱操作による製品の機器への焦げつき
や付着による汚れの発生を監視し、洗浄効果を判定する
のに効果があり、機器の保全や運転管理指標として役立
つ。

【０００２】

【従来の技術】各種の製造設備における機器の汚れは、
被加工製品の成分に依存して発生し、汚れ度合いが成長
して機器の処理能力を低下せしめたり、製品品質を低下
させたり、有害細菌の発生源となり、不良製品を発生さ
せたりするため、一般的に製造設備の定期的な洗浄が行
われている。機器への汚れの付着は、加熱による食品成
分の変性、特に製品組成における蛋白質の変性や、溶解
度の低下による灰分の付着、堆積や長時間加熱による焦
げつき、気泡の混入、流量変動など各種の要因をもとと
して発生している。機器が小規模の場合はこれを分解し
て手洗いで洗浄し、汚れの剥離や洗浄効果を確認しなが
ら洗浄できるが、大規模の機器になると人手では洗浄に
時間がかかり、コスト高となるため薬液の循環による機
器洗浄が行われる。一般にＣＩＰ洗浄といわれている洗
浄システムがこれに相当する。ＣＩＰとはＣｌｅａｎｉ
ｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ（定置洗浄）の略でタンク、パ
イプ、プロセスラインを手洗いや機器の取外しをしない
で、自動的に機器内を洗浄をすることを意味し、プロセ
スラインと洗剤の循環機器で形成され、洗浄ライン及び
プロセスラインを洗剤が循環することで、機器の汚れの
除去と汚れの移動を行うものである。洗剤は一般的に酸
性薬液とアルカリ性薬液で構成されているものが多い。
これらの自動洗浄設備を利用する場合、経験的に製造設
備の稼働時間と関連して、汚れの発生状況を推測し、そ
の状況との関連で経験的な洗浄時間を設定し、設定時間
だけ薬液を循環させて洗浄していた。ＣＩＰの具体的な
実施状況については、食品の殺菌装置においては３〜６
時間程度の製品製造運転の後、濯ぎをしてアルカリ洗浄
を３０分〜１時間行い、濯ぎののち、酸洗浄を１５分〜
３０分行って濯ぎを１０分行い、洗浄工程を終了すると
いうような洗浄フローを設定して実施される。この設定
はあくまでも機器を使用していく上での経験的な設定で
あり、洗浄の手順については、確定した方法は存在しな
い。機器内の付着汚れの発生に付いては、機器の稼働時
間等の運転条件のみにより判定され、汚れを直接判定し
たものは少なくない。即ち、製品組成の違いによっても
汚れの付着の程度に影響が出るのであり、一般には製造
処理能力の低下を圧力、流量、温度などの測定要因の変
動により監視しながら洗浄時期が判定される。従って、
製造設備における汚れの監視や洗浄効果の判定を直接的
かつ、効果的に行えれば、機器の効率的運用を促進し、
エネルギーの有効利用、製品品質の確保、製品コストの
低下、生産性の向上など様々な面で幅広く好影響を与え
る。このような設備の汚れの直接的な監視については、
従来の先行技術は設備自体を測定する方法と、超音波洗
浄において洗浄液の汚濁を監視する方法とがあった。特
開昭５８−１９６８８３号「配管洗浄装置」は、設備自
体を測定する方法であり、配管の一部を透明部材で構成
し、その外側の一方に光発生源を設け、他方に受光器を
設けて、光量を測定するもので、経時的な透明部分にお
ける流体の通過によって透明管内側に汚れが付着し、光
量が低下することから汚れ度合いを検出するもので、管
の一部の汚れを全体の汚れとみなして、配管の洗浄効果
を確認する装置として提案されたものである。この発明
は、汚れによる光の吸収、反射を利用して光量の減衰量
を測定し、汚れの洗浄効果が減衰量の回復で判定できる
ことを利用したものである。従って、高温流体や高圧流
体の搬送配管における測定には不向きである。即ち、高
温高圧に耐える透明材質は存在するが、透明素材は光量
測定場所のみ設置されるに過ぎないので、配管全体の材
質と透明素材の材質が異なることにより、汚れの発生状
態が相違するので、配管の汚れの状態の把握は完全では
ない。また、配管内にフランジなどによる結合部分を生
じるので細菌汚染を嫌う設備においては利用が困難であ
る。超音波洗浄機において、洗浄機の能力を評価する方
法を使用して、洗浄液による洗浄の状態を監視するもの
として以下の先行技術がある。特開昭５５−１５９１２
１号「超音波洗浄機における音場の分布強度測定法」で
は、超音波洗浄機において複数の面状音響測定子を音場
中に配置し、出力電圧を測定して音場の分布強度を測定
することにより、超音波強度を電気的出力に変換して洗
浄能力を監視するものである。さらに特開平６−２１８
３２９号「超音波洗浄の評価方法およびその装置」で
は、超音波振動子に投入される電圧のピーク値を検出す
ることによって、超音波洗浄の洗浄能力を評価するもの
である。この発明は特に半導体産業におけるウエハーの
超音波洗浄の洗浄能力を監視し、ウエハー等の高度精密
機器の製造を効率的に行わせることを目的としたもの
で、電圧の変化と洗浄効果を対応させて洗浄結果を判定
している。以上のごとく従来技術としては、汚れもしく
は洗浄効果の測定するのに、光や超音波、音響を利用し
たものがあったが、これらは測定装置を利用した間接的
測定方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の特開昭５８−１
９６８８３号「配管洗浄装置」は、光量の測定の為配管
の一部を透明管に加工する必要があり、又、透明管は配
管と材質が異なるので測定値も正確なものではなく、配
管と透明管の接続部分も細菌汚染の可能性がある。又前
記の各超音波洗浄装置は、超音波振動子に投入される電
圧を測定するもので、洗浄設備自体の能力を測定するも
のであり、洗浄液の活性等を測定することによって洗浄
効果を判定するものでもないし、製造設備の汚れを測定
するものでもない。また、製造設備の汚れは加工される
流体の組成によって汚れ具合が異なるものであり、製造
現場では、製品流体の組成は頻繁に変更されるので、そ
の度に汚れ度や洗浄時期の判定、洗浄時間の設定など検
討しなおす必要があるが、前記の各先行技術では、各製
品流体に適合する汚れの度合いについての適正な評価法
が無い。本発明は、製造設備に対する汚れの付着度を表
す基準となる評価法を検討し、その評価方法を用いて洗
浄時期や洗浄効果を正確に判定することを主な課題と
し、副次的に洗浄液の無駄な循環によるエネルギーの損
失や、製造機器の汚れによる能力低下の指標として利用
することによる生産性の向上や生産コストの低減を課題
としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は製造設備におけ
る無菌性保持のための密閉系中で、設備に直接付着する
汚れに相似した汚れを測定し、かつその汚れの洗浄液に
よる洗浄効果を測定するもので、配管や製造設備に直接
取付けて使用することを目的としたものである。本発明
の技術的手段は、発熱温度の測定が可能な発熱作用を有
する発熱センサーを用いて、発熱センサーを発熱させる
とき、その発熱温度もしくはその発熱センサーに内蔵す
る発熱体の電圧の変化を測定することを特徴とする汚れ
度合いおよび洗浄効果の測定方法である。詳しくは発熱
センサーの発熱温度もしくは発熱体の電圧の変化からセ
ンサー表面における汚れの付着もしくは汚れの剥離を測
定し、これと製造設備の汚れ度合いの相関性を利用する
ものである。具体的には、製品の製造中にこの発熱セン
サーを定電流または定発熱量で発熱させ、その温度が上
昇変化していく状態、あるいは一定温度もしくは流体温
度と一定温度差で発熱させ、発熱体の電圧が下降変化す
る状態から、発熱センサーの表面に汚れが付着し増加し
ていく状態を検出する。又洗浄操作によりこれらの値が
元に戻ったとき洗浄が終了したと判定する。更に、自ら
の発熱温度の測定が可能な発熱体を内蔵した発熱作用を
有する発熱センサーを２本以上、被測定流体と接触する
ように設け、前記発熱センサーのうちの一つの発熱セン
サーを発熱させ、その表面に発熱作用による加熱状態に
よって汚れを付着させ、他の発熱センサーを発熱しない
よう電流制御し、被測定流体の温度を測定する。そし
て、両者の温度差、もしくは電圧差から汚れの度合いを
判定し、洗浄操作時以降は全ての発熱センサーを一定に
発熱させ、汚れの付着した発熱センサーと付着していな
い発熱センサーの発熱温度もしくは電圧を比較して、両
者が同じ値になったとき、汚れが剥離し、洗浄が完了し
たものと判定することを特徴とする汚れ度合いおよび洗
浄効果の測定方法である。更に、汚れを付着させる発熱
センサーの発熱温度が製造設備における加熱設備によっ
て加熱される流体の温度と相似するよう発熱量を制御す
ることによって、発熱センサーがつねに製造設備の加熱
条件と同じになるように制御すると、発熱センサーが製
造設備に近似した条件となる。又、製造工程の加熱設備
が熱交換装置の場合、発熱センサーを被加熱流体の出入
口のどちらか、もしくは両方に配置すると、汚れ度合い
および洗浄効果の測定に効果的である。本発明における
発熱温度の測定が可能な発熱作用を有する発熱センサー
は、特開平１−４４８３８号「通電加熱法に用いられる
センサー」を使用するものであり、その構造は絶縁円筒
体の軸方向に開けられた複数の孔に金属細線を挿入し、
それぞれを直列に結線して発熱体を構成し、これをセン
サー外筒となる金属管内に挿入したのち、絶縁粉体（例
えばセラミック粉末）で固定化し、金属管を封止したも
ので、発熱作用を有するとともに、その電圧の測定から
発熱作用時の自らの温度を測定出来るセンサーである。
なお、発熱作用を有する発熱体とその温度を測定する測
温素子の両方を内蔵する発熱センサーを使用したもので
も利用可能である。

【０００５】この発熱センサーによる測定と同様な測定
方法としては、発熱体とその発熱温度を測定する測温素
子とを併設した発熱作用を有する発熱バンドを、被測定
流体と接する製造設備の外側に設け、発熱体を発熱させ
て、併設した測温素子での発熱温度もしくは発熱体の電
圧変化から発熱バンドに接した製造設備の内側表面にお
ける汚れの付着、もしくは汚れの脱着を測定する方法を
挙げることができる。これは汚れ度合いおよび洗浄効果
の測定方法であり、前記、発熱センサーと同様な使用方
法により汚れ度合い、および洗浄効果を測定する方法で
ある。この発熱バンドは、測温素子と発熱板、もしくは
発熱線をバンドの一方面に張り付けて構成されるもの
で、発熱体および測温素子が配置されている面を内側と
するとき、この内側が製造設備の外側の面と接触される
よう配置されるものである。この発熱バンドが使用出来
る製造設備とは製造機器を始めとし、タンク、配管、容
器などが挙げられる。この発熱バンドの形状は、板状で
も円筒状でも良く、その全面が発熱するよう構成しても
一部が発熱するよう構成しても良い。発熱バンドはこの
ように環状のものばかりでなく、要するに製造設備に接
着して製造設備内の流体の状態を検出出来れば良く、こ
れを磁石や接着剤、支持具などによって製造設備に配置
するものでも良い。尚、発熱バンドは発熱板、もしくは
発熱線などで構成される発熱体のみで構成され、測温素
子がなくても発熱体の電圧等の変化から本発明の目的を
達成し得るが、発熱バンドの他方面は外気と接触してお
り、この外気温度の変化の影響も受けることを考慮して
測定する必要がある。測温素子は、白金測温抵抗体、熱
電対、サーミスター、光ファイバー、他接触式の測温素
子であれば構わない。測温素子の設置位置は、発熱体を
発熱させたとき、発熱温度として代表でき、しかも製造
設備外側の温度をも代表できる位置にあればどこでも良
いが、製造設備に密着させるのが適当である。

【０００６】本発明の測定対象である流体とは、気体、
液体状の物質を指すほか、粉粒状のものも含めたもので
あり、気体の具体例としては各種ガス、蒸気、空気など
があり、自然界に存在する気体や化学合成で生成される
気体類を含む。また液体とは水、飲料、油脂、高圧液状
体、薬液、高温樹脂、ゾル化物など自然界に存在するも
の、化学合成で生成されるものを含む。粉粒状とは、
砂、石灰、粉乳、砂糖、塩、澱粉、切削粉など自然界に
存在するもの、加工によって生成されるものを含む。な
お、本発明の方法では製造設備内を流れる流体が、製品
なのか、洗浄液なのか、ゆすぎや押し出しに使われる水
なのかを判定することも可能である。本発明は、汚れ度
合いや洗浄効果の判定を目的としているが、技術思想と
して発熱体からの熱の移動による発熱体自体の変化を測
定する細線加熱法に基礎をおいているため、汚れに関係
なく、流体の変化を測定することも可能なことである事
は、本出願人の細線加熱法の先行技術から明かである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、例えば液体の製造設備
においては、液体の殺菌処理に用いられる殺菌プレート
や加熱チューブ、加熱タンクの前後や他の製造設備内に
発熱センサーを配置し、発熱センサーの発熱温度が加熱
設備によって加熱される流体の温度と同等になるよう発
熱量を制御し、処理流体を流動させることにより前記製
造設備の運転中における流体の付着成分による各製造設
備への付着を、発熱センサー表面において生じせしめ、
各製造設備の汚れの発生と同等の汚れを発生せしめて、
この汚れの付着による発熱センサーの温度もしくは電圧
変化を測定する。なお、加熱設備の測定においては発熱
センサーの発熱は連続的にさせることにより、製造設備
の状態をより同等に代表出来る。又気体においては、発
熱センサーを気体の保持タンクや気体発生器の出口、気
体搬送管路において配置し、気体の付着成分の製造設備
への付着による汚れの発生を発熱センサー表面に代表さ
せて測定する。粉粒体も同様の方法により測定する。
又、加熱設備ばかりでなく、冷却設備の前後もしくは設
備中に配置して発熱作用をパルス的に発生させ、発熱さ
せたときのみの測定値から発熱センサー表面における汚
れを測定することも可能である。この場合、パルス的に
発生させるのは、冷却設備の汚れは流動変動による付着
成分の付着によるもので、加熱設備のように焦げつきに
よる汚れの付着とは異なるため、発熱センサーの表面に
おける焦げつきを防止する方法として断続的な測定方法
をとるのが良い。また、前記各使用形態においても、洗
浄薬液の循環時は発熱センサーは常時発熱させて測定し
てもよいし、断続的に発熱させて測定してもよい。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図面に沿って説明する。図
１は、本発明の汚れの付着、脱着を発熱センサー２１を
使用して測定可能な簡易型加熱試験機１１であり、その
具体的な構造は試料をオイルバス１２で加熱し、恒温槽
１４で冷却循環するものであるが、試料を所定の時間オ
イルバス１２で加熱させ、他方発熱センサー２１を発熱
させることにより、加熱による汚れは一方でオイルバス
１２中の螺旋状の熱交換器１３に付着し、他方で発熱セ
ンサー２１に付着させることにより、その時の発熱温度
あるいは電圧の変化を計測した。図２は、図１の発熱セ
ンサーの代わりに発熱バンド３１を配管部３４に装着さ
れた例を示しているが、その他の構造は図１と同様であ
る。洗浄は、試料が加熱により、焦げつき汚れとして装
置に付着した後に行うが、洗剤を試料の加熱と同様に加
熱循環させ、その時の発熱センサー又は発熱バンドの発
熱温度あるいはその電圧の変化を計測するとともに、溶
剤溶液中に剥離した汚れ不溶解物量（ＳＳ）を計測し、
汚れの量を計測した。

【０００９】図３は、図１の発熱センサー２１とその計
測装置１８の概略図である。図４に示すように、ステン
レス保護管２２内に温度と抵抗の既知な白金線２３を絶
縁性を保持させて封入する。この白金線２３に定電流電
源２４より所定の電流を通電して白金線２３を発熱さ
せ、計測演算装置２５においてその時の電圧値と電流値
より抵抗値を算出し、この値を所定の算式から温度に換
算して発熱温度を求めるものである。同じ構造の素子を
２本設置し、それぞれ同様の構成で計測するものであ
る。このような装置を利用して、汚れの計測を行うが、
この電圧値と電流値の乗算値は発熱量に相当することか
ら、この発熱量を一定にすることにより、試料の加熱に
より発生する汚れの計測に利用することが可能である。
また発熱センサーの発熱温度を一定とするか、発熱温度
と流体温度との温度差を一定となるように加熱に要する
電流値を制御し、この時の電圧値を計測するようにし
て、汚れ或いは洗浄の程度を計測することも可能であ
る。

【００１０】図５は発熱バンド３１の構造を示す一部を
切り欠いた斜視図である。絶縁体３３及び３３’により
絶縁性を持たせ、その間に螺旋状の発熱体３２と測温素
子３５である熱電対を設けて密着固定し、これらを製造
設備であるパイプ３４の外側より被せ、最外層部に支持
バンド３６を装着して、発熱バンド３１としたものであ
る。測温素子３５の温度は、発熱体３２を発熱させたと
きはその発熱温度であり、発熱させない時は、パイプ３
４の温度あるいは流体温度として利用できる。このよう
な発熱バンドを別個に２組パイプに設置した。なお、汚
れ或いは洗浄の状態の測定方法は、前述した発熱センサ
ーの方法と同じ方法により行えるように構成した。尚、
測温素子３５はパイプ３４と絶縁体３３’の間でも良い
し、絶縁体３３と支持バンド３６の間にあっても良い。
図６は、図５の正面図である。図７は、発熱バンド３１
とその計測演算装置との関係を示した説明図である。

【００１１】このような発熱センサー或いは発熱バンド
を利用して、次に試料に加熱を与えて汚れを計測した
り、或いは洗剤を使って洗浄する場合の汚れの程度の測
定を試みた実験例を示す。図８、図９は、図１の簡易型
加熱試験機を用いて、１５％脱粉溶液を２．３Ｌ／分の
流量で循環しており、オイルバス１２の温度を２００
℃、恒温槽１４の温度を５０℃にそれぞれ保持し、発熱
センサー２１の温度はオイルバス１２の温度と同じ２０
０℃で加熱する試験を３回行った。その時のオイルバス
１２の出口の温度の経時変化と発熱センサー２１への発
熱開始時間を変えたときの発熱センサー２１への印加電
圧の経時変化を同時プロットしたものである。オイルバ
ス１２中の螺旋型熱交換器１３への汚れの付着のため、
熱交換が悪くなり、出口温度が下がることが図８より判
る。なお、図８は、図９で発熱開始時間をずらしたもの
を重ね併せて、その出口温度を示したものである。本
来、発熱温度を一定にするという事は、発熱時の抵抗値
を一定にするということであり、液温変化に対して電圧
（電流値）は反比例するもので、この結果において液温
の低下に伴い、発熱センサーへの印加電圧は上昇するは
ずであるが、汚れ付着による熱伝達率の変化の影響の方
が大きいため低下した。また、図９は発熱センサーの発
熱開始時間を変えて実験した結果を現したグラフであ
り、発熱時間の違いにより、汚れ付着量が異なることを
反映し、印加電圧の変化量に差が認められた。即ち、発
熱時間が長い程、汚れの付着量は多くなるため、印加電
圧は大きく低下する傾向が現れている。

【００１２】図１０、図１１は、前記の汚れの付着した
発熱センサーを３％アルカリ溶液を用いて、試料の加熱
と同様の運転条件で循環加熱させ、洗浄したときの経時
変化を示したものである。図１０は、発熱センサーへの
印加電圧を示したもので、汚れの剥離に伴い電圧は不安
定な上昇ながら、１０００秒付近で図９に示す汚れ付着
試験の開始時の値に戻っており、汚れの除去が完了した
ことが判る。図１１は、流量変化、温度変化の影響を解
消するため、汚れの付着していない発熱センサーを同様
の条件で発熱させて、汚れの付着しているセンサーと付
着していないセンサー間の印加電圧の差を示したもので
ある。図１０の結果からも分かるように洗浄完了の判定
は図１０で十分可能と思えるが、図１１に示した両セン
サー間の電圧差を見ることにより、さらに明確に汚れの
剥離洗浄状況および洗浄の完了時期を判定できることが
判る。なお、各図には線が３本記載されているが、これ
は図８、９で行った汚れの付着したセンサーの洗浄結果
を同時にプロットしたものである。

【００１３】図１２は小型の滅菌機（能力１８０Ｌ／
時）の第２加熱部出口に発熱センサーを設置し、１３％
脱粉溶液を流量１４０Ｌ／時とし、それぞれの加熱部で
流体温度が第１加熱部８０℃、第２加熱部１２０℃、冷
却部１５℃となる条件で循環させ、同時に発熱センサー
の温度は第２加熱部で加熱された流体の温度に近い１６
０℃で発熱させた時の印加電圧および第２加熱部入口の
圧力の経時変化を示したものである。図１２で明白な通
り、第２加熱部プレートに汚れが徐々に付着しているこ
とが圧力の上昇から判る。また、発熱センサーの印加電
圧も汚れ付着を反映して熱伝達率の変化の影響が大きい
ため低下した。

【００１４】図１３は図１２での発熱センサーを３％ア
ルカリ溶液で循環洗浄した際の結果を示したもので、流
量１７０Ｌ／時、第１加熱部８０℃、第２加熱部９０℃
の条件で循環させるとともに発熱センサーを定電流０．
３Ａで発熱させ、その時の発熱温度を求めるとともに、
汚れの付着していない発熱センサーも同様に加熱し、そ
の発熱温度間の差△θを経時的に示したもので、洗浄開
始より汚れの剥離に伴い徐々に温度差が小さくなり、約
１０００秒付近以降安定した値となった。このことか
ら、発熱温度一定による電圧変化および電圧差の測定の
他、ここに示した電流一定による温度差計測も本法によ
る洗浄効果の計測法として有効であることが判る。図１
４は剥離した汚れ不溶解物量（ＳＳ）をサンプリングに
より求めたものであるが、センサーとサンプリング位置
の違いにより時間的なずれはあるが、図１３の発熱セン
サーの測定結果と同様洗浄開始時の１００秒付近から約
１０００秒後に汚れ量がほぼ一定となっていることから
実際の滅菌機においてもプレート内の汚れの剥離状態と
発熱センサーでの汚れの剥離状態が近似しており、発熱
センサーでの温度差が洗浄の程度の測定方法として実機
レベルでも有効であることが判る。

【００１５】図１５、図１６、図１７は図１に示した簡
易型加熱試験機を用いて、１８％脱粉溶液を０．５Ｌ／
分の流量で循環し、オイルバス温度１２０℃、恒温槽６
５℃で加熱するとともに、オイルバスの温度と同じにな
るよう発熱センサーへは初期の発熱温度が１２０℃とな
る電流値０．４５Ａを通電し、発熱バンドは１２０℃に
なるよう電流制御したもので、図１５は、その汚れ付着
に伴う液温の変化を示しており、図１６においては、発
熱バンドの発熱体への印加電圧を経時的に示したもので
あり、図１７の発熱センサーにおいては発熱センサーの
温度と液温との温度差を示している。汚れ付着に伴う液
温の低下に反して両測定法とも汚れ付着による熱伝達率
の変化の影響を受け、発熱バンドでは印加電圧Ｖが低下
し、発熱センサーにおいては発熱温度と液温との温度差
△θが上昇し、汚れ付着の現象を反映した結果を示し
た。

【００１６】図１８、図１９、図２０は、前記試験後、
３％アルカリ溶液で循環洗浄した際の発熱センサーおよ
び発熱バンドの信号値とサンプリングにより得た汚れ不
溶解物量（ＳＳ）を経時的に示した結果で、流量５Ｌ／
分、オイルバス温度１２０℃、恒温槽７５℃の条件で循
環させたものである。発熱センサー、発熱バンドの信号
値は、同様に設置した汚れの付着していない発熱センサ
ー、発熱バンドを同条件で発熱させ、各センサー間同志
の信号値の差を用い示したものである。即ち、図１８
は、発熱バンドは両方とも温度１２０℃になるように電
流制御し、その印加電圧の差を示し、図１９は、発熱セ
ンサーに０．４Ａの電流を通電させ、両センサー間の温
度差を示したものである。洗浄の時間経過とともに、汚
れが剥離し、発熱センサー、発熱バンドともそれぞれ信
号差が小さくなり、この傾向は汚れの不溶解物量（Ｓ
Ｓ）の上昇傾向に対応していることが判る。このことか
ら、発熱バンドによる計測においても発熱センサーと同
様の方法により、汚れの付着と洗浄効果の評価ができる
ということが判る。なお、不溶解物量（ＳＳ）とは、洗
浄における溶液中の浮遊物質（縣濁物質）の量をいい、
洗剤の溶解度を越えた汚れ物質の量、あるいは流速、熱
等の力により製造設備から剥離したものの、その洗剤に
溶融されるまでに到らない汚れ物質、例えばアルカリ洗
剤に溶融しにくい、Ｎａ、Ｃａ、Ｋ等の無機系の汚れ物
質の量である。ここでの浮遊物質と呼ばれる大きさは、
一般的な上水試験方法に定める採取方法による２ｍｍの
ふるいを通過し、１μｍのろ過上に残留する物質を指
す。

【００１７】

【発明の効果】本発明では、設備の汚れや洗浄効果の測
定を設備と同等の条件下において、直接的に測定する方
法に類するもので、測定装置自体に設備と同様の汚れを
付着させ、その付着による測定値の変化から汚れを判定
するとともに、洗浄効果の判定を付着させた汚れの剥離
に伴う測定値の変化から判定できるものである。特に流
体温度が変化する設備や、流体が変更させる設備、別個
の洗浄薬液によって洗浄される設備において効果的に汚
れと洗浄効果を判定することができる。また、これによ
って製造品目の変更や流体組成の変更などによる汚れ度
合いの判定し直しや、洗浄時間の見直しなどの必要がな
く、機器管理が容易になって製造コストの上昇を抑制で
きる。さらに洗浄液の無駄な循環による汚れの再付着を
防止するとともに、エネルギー消費の適正化になり、効
率的な洗浄管理が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発熱センサー２１を使用して簡易型加
熱試験機１１の概略図である。

【図２】本発明の発熱バンド３１を使用して簡易型加熱
試験機１１の概略図である。

【図３】図１の発熱センサー２１とその計測装置１８の
概略図である。

【図４】ステンレス保護管２２の概略図である。

【図５】発熱バンド３１の構造を示す一部を切り欠いた
斜視図である。

【図６】図５の正面図である。

【図７】発熱バンド３１とその計測演算装置との関係を
示した説明図である。

【図８】螺旋型熱交換器１３への汚れの付着のため、熱
交換が悪くなり、出口温度が下がることを示したもので
あり、縦軸が温度、横軸が経過時間（秒）を示したグラ
フである。

【図９】図８の場合で、各発熱センサーの発熱開始時間
をずらして実験した結果を現したグラフであり、縦軸が
電圧、横軸が経過時間（秒）を示した。

【図１０】図８と同様の運転条件で洗浄したときの状態
を現したグラフであり、縦軸が電圧、横軸が経過時間
（秒）を示した。

【図１１】図１０と同様の条件で、汚れの付着している
センサーと付着していないセンサー間の印加電圧の差を
縦軸に、経過時間（秒）を横軸で示したグラフである。

【図１２】小型の滅菌機の第２加熱部出口に発熱センサ
ーを設置した場合の汚れの付着状態を示し、縦軸が電圧
と圧力、横軸が経過時間（秒）で示したグラフである。

【図１３】図１２の滅菌機を洗浄したときの汚れの付着
している発熱センサーと付着していない発熱センサーの
温度差を縦軸に、経過時間（秒）を横軸に示したグラフ
である。

【図１４】図１３の状態で不溶解物量（ＳＳ）を縦軸
に、経過時間（秒）を横軸で示したグラフである。

【図１５】図１に示した簡易型加熱試験機を用いて、汚
れの付着と液温の関係を示したもので、縦軸が温度、横
軸が経過時間（秒）を示したグラフである。

【図１６】図１５と同様の条件で、発熱バンドの発熱体
への印加電圧を経時的に示したものであり、縦軸が電
圧、横軸が経過時間（秒）を示したグラフである。

【図１７】図１５と同様の条件で、発熱センサーの温度
と液温との温度差を縦軸に、経過時間（秒）を横軸に示
したグラフである。

【図１８】図１５の試験機を洗浄したときの状態を、汚
れの付着している発熱バンドと付着していない発熱バン
ドを使用して、両方とも温度１２０℃になるように電流
制御し、その印加電圧の差を縦軸に示し、横軸は経過時
間（秒）を示したグラフである。

【図１９】図１８と同様の条件で、汚れの付着している
発熱センサーと汚れの付着していない発熱センサーを電
流値一定として両者の温度差を縦軸に経過時間（秒）を
横軸に示したグラフである。

【図２０】図１８と同様の条件で、汚れ不溶解物量（Ｓ
Ｓ）を縦軸に、経過時間（秒）を横軸に示したグラフで
ある。

【符号の説明】

13 熱交換器 15 熱交換器 16 流量計 17 温度計 18 計測装置 19 サンプリング部 26 電圧計 27 標準抵抗 37 定電圧、定電流電源 38 温度計測器及び発熱量調節器 39 電圧 40 温度

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱温度の測定が可能な発熱作用を有す
   る発熱センサーを用いて、発熱体を発熱させて、その発
   熱温度もしくは内蔵する発熱体の電圧の変化を測定する
   ことを特徴とする製造設備の汚れ度合いおよび洗浄効果
   の測定方法。
2. 【請求項２】 発熱センサーを定電流または定発熱量で
   発熱させ、その温度が上昇したとき、あるいは一定温度
   もしくは液体温度と一定温度差で発熱させ、発熱体の電
   圧が下がったとき、発熱センサー表面に汚れが付着し、
   増加したと判定し、洗浄操作によりこれらの値が元に戻
   ったとき洗浄が終了したと判定する請求項１記載の製造
   設備の汚れ度合いおよび洗浄効果の測定方法。
3. 【請求項３】 発熱センサーを２本以上、被測定流体と
   接触するように設け、前記発熱センサーのうちから選択
   される一部を発熱させ、その表面に加熱作用による汚れ
   を付着させるとともに、別個に配置された選択されてい
   ない発熱センサーを発熱しないよう電流制御して被測定
   流体の温度を測定しながら両者の温度差、もしくは電圧
   差から汚れの度合いを判定し、洗浄操作時以降は全ての
   発熱センサーを同条件で発熱させ、汚れの付着した発熱
   センサーと付着していない発熱センサーとの温度、もし
   くは電圧を比較して両者が同じ値になったとき汚れが脱
   着し、洗浄が完了したものと判定することを特徴とする
   製造設備の汚れ度合いおよび洗浄効果の測定方法。
4. 【請求項４】 発熱温度の測定が可能な発熱作用を有す
   る発熱センサーの代わりに発熱作用を有する発熱体とそ
   の温度を測定する測温素子を内蔵したものを使用した請
   求項１乃至３記載の製造設備の汚れ度合いおよび洗浄効
   果の測定方法。
5. 【請求項５】 発熱センサーに代えて発熱体とその発熱
   温度を測定する測温素子とを併設した発熱バンドを被測
   定流体と接する製造設備の外側に設け、発熱バンドが接
   している製造設備内側の汚れの付着または脱着状態を測
   定する請求項２又は３記載の製造設備の汚れ度合いおよ
   び洗浄効果の測定方法。
6. 【請求項６】 汚れを付着させる発熱センサーおよび発
   熱バンドの発熱温度が、製造設備における加熱設備によ
   って加熱される流体の温度と相似するよう発熱量を制御
   する請求項１乃至５に記載のいずれかの製造設備の汚れ
   度合いおよび洗浄効果の測定方法。
7. 【請求項７】 製造工程の加熱設備が、熱交換装置であ
   り、発熱センサーおよび発熱バンドを、被加熱流体の出
   入口のどちらかもしくは両方に配置することを特徴とす
   る請求項１から５に記載のいずれかの製造設備の汚れ度
   合いおよび洗浄効果の測定方法。