JP5116955B2

JP5116955B2 - 殺菌剤ガス化装置

Info

Publication number: JP5116955B2
Application number: JP2005205010A
Authority: JP
Inventors: 泰昌伊藤
Original assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Current assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: JP2007020744A

Description

本発明は、例えば、容器包材を殺菌するために用いられる殺菌剤をガス化するガス化装置に関する。

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。過酸化水素をガス化して容器等の包材を殺菌あるいは滅菌する場合、噴霧ノズルにより微粒子状又は滴下ノズルにより液滴状で発熱体に接触させ、高温雰囲気中でガス化する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

殺菌剤を噴霧して発熱体に接触させる方法は、ガス化効率は良いが、異物、もしくは殺菌剤に含まれている安定剤の析出により噴霧ノズルに目詰まりが発生する場合がある。これらの問題点を避けるため本発明者らは、上端に入口を、下端に出口をそれぞれ有する垂直状熱風管と、入口に殺菌液をガス化しうる温度の熱風を供給する熱風発生機と、熱風管内に殺菌液を噴霧する噴霧ノズルと、出口と相対させられるようにこれの下方に配置されているプレートヒータとを備え、熱風管の出口を含む下部お及びプレートヒータを密閉状ガス化タンクが取り囲み、ガス化タンクの上部にガス排出口が形成されている殺菌液ガス化装置を提案している（例えば、特許文献２参照）。

特開平３−２２４４６９号公報特開２００１−２７６１８９号公報

本発明者は、上記特許文献２記載の殺菌液ガス化装置における熱風管内に殺菌液を噴霧する手段として、途中にチーズ配管を組込み、一方から微粒子化用圧縮エアーを供給し、他方から過酸化水素をプランジャーポンプにて圧送して混合し、ノズル先端からはエアーと過酸化水素が混合されたミスト状で噴出させ、このミストが熱風によりガス化される装置を開発した。しかし、この方法で圧縮エアーと過酸化水素を混合する場合、過酸化水素送液ポンプに少なくともエアー圧力以上の負荷がかかることがわかった。例えば、その先端内径が２ｍｍのノズルを用い、熱風管内で瞬間蒸発が可能な細かいミストを形成させるためには５０Ｌ／分以上のエアー供給が必要で、そのときのエアー圧は０．１ＭＰａ程度であった。過酸化水素は発泡性の液体であり、送液中の管内摩擦、自然分解により気泡を発生し成長させる。この気泡がポンプのヘッドに流入するとエアークッション（いわゆるガスロック現象）となり送液しない状況が発生する。その結果、ポンプの定量性が欠けることとなり、ひいては殺菌不良の危険性が生じる。本発明の課題は、気泡の発生を抑制しつつ、過酸化水素送液ポンプの負荷が軽減され、送液状況の安定化を図ることができ、ガス化効率を高めることができる殺菌液ガス化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、送液ポンプの負荷が軽減され、送液状況の安定化を図ることができ、ガス化効率を高めることができ、加えて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る。低コストの殺菌剤ガス化装置を開発すべく、鋭意研究した結果、圧縮エアーと過酸化水素を微粒子化用ノズル先端で混合することで送液ポンプへの負荷を軽減しうることを見い出し、また、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、（１）一端に入り口を、他端に出口をそれぞれ有する熱風管と、入り口に殺菌液をガス化しうる温度の熱風を供給する熱風源と、熱風管内に殺菌剤を噴霧する噴霧手段とを備えている殺菌剤ガス化装置において、前記噴霧手段が噴口を熱風管内に臨ませた気液混合二重管構造の噴霧ノズルを有し、前記気液混合二重管構造の噴霧ノズルが、外部混合形である噴霧ノズルであり、前記気液混合二重管構造の噴霧ノズルの外管の内径が０．７〜３ｍｍであり、前記気液混合二重管構造の噴霧ノズルの内管先端が外管先端より０〜３ｍｍ突出していることを特徴とする殺菌剤ガス化装置や、（２）一端に入り口を、他端に出口をそれぞれ有する熱風管と、入り口に殺菌液をガス化しうる温度の熱風を供給する熱風源と、熱風管内に殺菌剤を噴霧する噴霧手段とを備えている殺菌剤ガス化装置において、前記噴霧手段が、噴口を熱風管内に臨ませた気液混合二重管構造の噴霧ノズルを有し、且つ、液状の殺菌剤を貯留する殺菌剤タンクと、該殺菌剤タンクから案内パイプを介して噴霧ノズルへ殺菌剤を輸送する輸送手段と、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こと特徴とする殺菌剤ガス化装置や、（３）気液混合二重管構造の噴霧ノズルが、外部混合形である噴霧ノズルであることを特徴とする前記（２）に記載の殺菌剤ガス化装置や、（４）気液混合二重管構造の噴霧ノズルの外管の内径が０．７〜３ｍｍであることを特徴とする前記（２）又は（３）に記載の殺菌剤ガス化装置や、（５）気液混合二重管構造の噴霧ノズルの内管先端が外管先端より０〜３ｍｍ突出していることを特徴とする前記（２）〜（４）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置に関する。

また本発明は、（６）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前記（２）〜（５）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置や、（７）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前記（６）に記載の殺菌剤ガス化装置や、（８）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前記（２）〜（７）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置や、（９）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前記（８）に記載の殺菌剤ガス化装置や、（１０）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前記（２）〜（９）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置や、（１１）殺菌剤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殺菌剤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特徴とする前記（２）〜（１０）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置に関する。

さらに本発明は、（１２）熱風管出口の下方に発熱体が設けられていることを特徴とする前記（１）〜（１１）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置や、（１３）熱風管の少なくとも出口および発熱体を取り囲み、殺菌ガスの排出口が形成されている密閉状のガス化タンクを備えたことを特徴とする前記（１）〜（１２）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置や、（１４）気液混合二重管構造の噴霧ノズルが、その内管から殺菌剤を、外管からエアーを吐出する外気形噴霧ノズルであることを特徴とする前記（１）〜（１３）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置や、（１５）気液混合二重管構造の噴霧ノズルの外管が、末端部でテーパー状に絞られた形状を有することを特徴とする前記（１）〜（１４）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置や、（１６）気液混合二重管構造の噴霧ノズルの内管の内径が０．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする前記（１）〜（１５）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置や、（１７）気液混合二重管構造の噴霧ノズルが、熱風管の長手方向に直交する方向から挿通され、噴霧ノズルの先端部分が熱風管の出口方向に向かって折り曲げられていることを特徴とする前記（１）〜（１６）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置や、（１８）噴霧手段が、殺菌剤タンクに接続された案内パイプを気液混合二重管構造の噴霧ノズルの内管に連通状態で、また、エアー供給管の下流側の一端を気液混合二重管構造の噴霧ノズルの外管に連通状態で接続するための継手部材を有する継手部が設けられていること特徴とする前記（１）〜（１７）のいずれか１つに記載の殺菌剤ガス化装置に関する。

本発明の殺菌剤ガス化装置を用いると、気泡の発生を抑制しつつ、送液ポンプの負荷が軽減され、送液状況の安定化を図ることができ、ガス化効率を高めることができ、加えて流量が微量であっても精度よく殺菌剤の流量を測定することができる。

本発明の殺菌剤ガス化装置としては、一端に入り口を、他端に出口をそれぞれ有する熱風管と、入り口に殺菌液をガス化しうる温度の熱風を供給する熱風源と、熱風管内に過酸化水素等の殺菌剤を噴霧する噴霧手段とを備えている殺菌剤ガス化装置において、前記噴霧手段が噴口を熱風管内に臨ませた気液混合二重管構造の噴霧ノズルを有する装置であれば特に制限されず、熱風の温度が、３００℃以上であると、熱風によって殺菌剤を効率良くガス化することができる。また、熱風管出口の下方にプレートヒーター等の発熱体を設けておくと、発熱体により、熱風でガス化しなかった殺菌剤の微粒子を効果的にガス化することができることから好ましい。さらに、熱風管の少なくとも出口及び発熱体を密閉状のガス化タンクが取り囲んでおくと、熱風管から熱風とともに排出された殺菌剤は、発熱体と接触されられた後、反転した後に排出されるように排出口を設けることができ、殺菌剤の搬送経路が長くとれる結果、殺菌剤の加熱時間、熱風等との接触領域の増加を図ることができ、殺菌剤の大きな粒子も全てガス化することができるとともに、殺菌ガスを高温のままガス化タンクから排出することができる。

殺菌剤ガス化装置に気液混合二重管構造の噴霧ノズルを採用することにより、殺菌剤の送液ポンプに負荷がかからず、送液状況の安定性を向上させることができ、例えば、殺菌液ガス化装置における熱風管内に殺菌液を噴霧する手段として、途中にチーズ配管を組込み、一方から微粒子化用圧縮エアーを供給し、他方から殺菌剤をプランジャーポンプにて圧送してあらかじめ混合し、ノズル先端からはエアーと殺菌剤が混合されたミスト状で噴出させる場合に発生する送液ポンプのいわゆるガスロック現象を防止することができる。

上記気液混合二重管構造の噴霧ノズルは、その内管から液状の殺菌剤を、外管からエアーを吐出する外気形噴霧ノズル、あるいは、その内管からエアーを、外管から殺菌剤を吐出する内気形噴霧ノズルとして構成することができる。内気形噴霧ノズルとして構成すると、殺菌剤の通過径が大きく、液体による目詰まり防止に有効であり、他方、外気形噴霧ノズルとして構成すると、殺菌剤の粒子径が幾分大きくなるものの、噴口部を大きくすることができ、一度に多量の微粒子化殺菌剤を形成しうるというメリットがある。また、上記気液混合二重管構造の噴霧ノズルを、ノズル外で圧縮エアーと液状の殺菌剤を混合する目詰まりに強い外部混合形、あるいは、ノズル内部で圧縮エアーと液状の殺菌剤を混合する微粒化に適した内部混合形とすることもできる。しかし、発熱体等を用いて殺菌剤のガス化を図る場合は、目詰まりさせることなく、一度に多量の微粒子化殺菌剤を形成しうる外部混合形で外気形の気液混合二重管構造の噴霧ノズルが好ましく、この場合、圧縮エアーの圧力を高めて微粒化を促進するために、噴霧ノズルの外管を末端部でテーパー状に絞られた形状とすることが好ましい。そして、外部混合形で外気形の気液混合二重管構造の噴霧ノズルを用いる場合、噴霧ノズル内管の内径を０．５〜２．０ｍｍ、噴霧ノズル外管の内径を０．７〜３ｍｍ、内管を外管より０〜３ｍｍ長くすることが、ガス化効率を高める上で好ましい。さらに、気液混合二重管構造の噴霧ノズルを、熱風管の長手方向に直交する方向から挿通し、噴霧ノズルの先端部分を熱風管の出口方向に向かって折り曲げておくと、殺菌剤のガス化を均一に行うことができ、ガス化効率を高める上で、また、噴霧手段とのレイアウトの簡便さの点で好ましい。

本発明において噴霧手段とは、熱風管内に殺菌剤を噴霧するために必要とされるすべての手段をいい、かかる噴霧手段として、液状の殺菌剤を貯留する殺菌剤タンクと、該殺菌剤タンクから案内パイプを介して噴霧ノズルへ殺菌剤を輸送する輸送手段と、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ものとして構成すると、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。

前記殺菌剤タンクとしては、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殺菌剤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殺菌剤タンクであってもよい。

前記案内パイプとしては、殺菌剤タンク及び噴霧手段を連通して前記殺菌剤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。この案内パイプは、殺菌剤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殺菌剤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、殺菌剤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殺菌剤タンクと絞り手段との間とは、殺菌剤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、殺菌剤タンクが輸送手段の上方に設置されて、輸送手段と殺菌剤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。殺菌剤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殺菌剤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、殺菌剤タンクの上流又は案内パイプに設けられ、該殺菌剤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、殺菌剤タンクの上流に設けられた殺菌剤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、殺菌剤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噴霧手段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。本発明における噴霧手段において、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、本発明における噴霧手段においては、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、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、噴霧手段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、本発明における噴霧手段は、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。

本発明における噴霧手段には、殺菌剤タンクに接続された案内パイプを気液混合二重管構造の噴霧ノズルの内管（外管）に連通状態で接続したり、エアー供給管の下流側の一端を気液混合二重管構造の噴霧ノズルの外管（内管）に連通状態で接続するための継手部材を有する継手部を設けることが好ましい。

以下、図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。図１は本発明の殺菌剤ガス化装置の縦断面図であり、図２は本発明の噴霧手段を含めた殺菌剤ガス化装置の概略図であり、図３は図２における破線で囲った継手部の拡大図であり、図４は本発明の殺菌剤ガス化装置の噴霧手段における流量監視部を示す図であり、図５は図４に示される絞り手段の拡大図であり、図６は本発明の殺菌剤ガス化装置の噴霧手段における噴霧ノズルの先端部の拡大図である。

図１及び２に示されるように、殺菌液ガス化装置は、ガス化タンク１と、ガス化タンク１内に熱風機２により熱風を供給する熱風管３と、熱風管３内に殺菌剤を噴霧する気液混合二重管構造の噴霧ノズル４とを備えている。ガス化タンク１は、垂直短筒状大径ロアタンク５と、これの頂壁に直立状に設けられている垂直筒状小径アッパタンク６とよりなり、ロアタンク５の底面にはプレートヒータ７が備えられている。アッパタンク６の周壁上端には殺菌ガスの排出口８が形成されている。熱風機２の下部に連通状態で連結されている熱風管３は、アッパタンク６の頂板を貫通してアッパタンク６内に垂設され、その下端はロアタンク５のプレートヒータ７の近くまで達しており、そこに出口を開口している。

気液混合二重管構造の噴霧ノズル４は、熱風管の長手方向に直交する方向から熱風管の周壁に挿通され、噴霧ノズル４の先端部分が熱風管の出口方向に向かって折り曲げられている。噴霧ノズル４の先端部は、図６に示されるように、外部混合形に形成され、二重管構造の噴霧ノズルの外管９が、末端部でテーパー状に絞られた形状を有し、二重管構造の噴霧ノズルの内管１０の内径が２．０ｍｍ、外管９の内径が３ｍｍ、内管１０先端が外管９先端より３ｍｍ長く突出するように構成されている。また、この気液混合二重管構造の噴霧ノズル４は、その内管から殺菌剤を、外管からエアーを吐出する外気形の噴霧ノズルとして構成されている。一方、噴霧ノズル４の基端部は、図２に示されるように、噴霧手段の継手部１１に延設されている。

図２に示すように、本発明の一実施形態に係る噴霧手段は、液状の殺菌剤を貯留する殺菌剤タンク１２と、殺菌剤タンク１２から輸送された殺菌剤を前記熱風管内に噴霧する気液混合二重管構造の噴霧ノズル４と、殺菌剤タンク１２及び噴霧ノズル４を連通する案内パイプ１３と、案内パイプ１３の上流部に設けられたプランジャーポンプ（輸送手段）１４と、プランジャーポンプ１４の下流側の案内パイプ１３に設けられた絞り手段１５と、絞り手段１５の上流側近傍に設けられた圧力センサー１６と、プランジャーポンプ１４と絞り手段１５の間の案内パイプ１６に設けられたエアチャンバー１７とを備えている。

殺菌剤タンク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。この殺菌剤タンク１２内の殺菌剤は、レベルセンサーによって液面制御されており、殺菌剤タンク１２内の殺菌剤の量が減少すると、レベルセンサーがこれを検知して、異物を濾し取るストレーナを介して殺菌剤源から殺菌剤タンク１２内に殺菌剤が供給される。かかる殺菌剤タンク１２に接続された案内パイプ１３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（殺菌剤タンク１２側）からドレンバルブ３０、ストレーナー３１、プランジャーポンプ１４、ダイヤフラムバルブ３２、エアチャンパー１７、圧力センサー１６、絞り手段１５が設けられ、他端は、図３に示すように、継手部１１において、気液混合二重管構造の噴霧ノズル４の内管１０に連通状態で接続されている。このとき、プランジャーポンプ１４から絞り手段１５にかけての案内パイプ１３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１８は、下流側の一端が、図３に示すように、継手部１１において、気液混合二重管構造の噴霧ノズル４の外管９に連通状態で接続され、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１９、減圧弁３３、圧力センサー２０及び逆止弁３４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微粒子化用の圧縮エアーは、減圧弁で制圧され、逆止弁を通過し、噴霧ノズル４の外管９を通過した後、前記熱風管内で、案内パイプ１３内を輸送され、噴霧ノズル４の内管１０を通過してきた殺菌剤と混合され微粒子化され、別途、熱風機２により送られてきた熱風によりガス化されてガス状の殺菌ガスとなる。

また、殺菌剤タンク１２下流の案内パイプ１３に設けられたプランジャーポンプ１４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１４の下流に設けられたエアチャンバー１７は、図４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１７は、案内パイプ１３から分岐した支流パイプ２１の端部に設けられており、この支流パイプ２１は、エアチャンバー１７に気泡が流入しないよう、案内パイプ１３から水平方向に分岐している。なお、この支流パイプ２１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１７の下流側に設けられた圧力センサー１６は、案内パイプ１６内の液圧を検出する。圧力センサー１６は、判別手段（図示せず）に接続されており、圧力センサー１６の検出値は判別手段に入力され、判別手段が圧力センサー１６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。判別手段には、プランジャーポンプ１４の出力（回転数）、プランジャーポンプ１４と絞り手段１５間の案内パイプ１３内の液圧（センサによる検出値）、実際に噴霧ノズル４の内管１０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噴霧手段（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４及び図５に示すように、圧力センサー１６の下流側に設けられた絞り手段１５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２２と、注射針２２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２３を有する注射針固定部材２４とを備えている。図５を参照しながら、絞り手段１５の周辺部について詳しく説明すると、エアチャンバー１７の下流で案内パイプ１３はブロック２５に連結されており、かかるブロック２５には、上下に貫通した貫通孔２６と、貫通孔２６から水平方向（横方向）に延びてブロック２５の外部に通じる水平分岐孔２７が形成されている。水平分岐孔２７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１６が取り付けられている。上下方向の貫通孔２６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１３が螺合して接続されている。絞り手段１５は、上端部の雌ねじに螺合した案内パイプ１３の下方にＯリング２８を介して当接しており、かかる絞り手段１５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２９が貫通孔２６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２９の上端部と案内パイプ１３の下端部で注射針固定部２４を挟むようにして、絞り手段１５はブロック２５に固定されている。なお、セットボルト２９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噴霧手段においては、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。かかる噴霧手段により、熱風管３内に、噴霧ノズル４から殺菌液のミストを形成させ、同時に、熱風機２から熱風を送り込むと、形成されたミスト状殺菌剤は、まず、熱風管３内を通過する間に、熱風により１段目ガス化される。ガス化された殺菌剤は、熱風管３より流出し、プレートヒータ７に衝突し、これにより、殺菌剤が２段目ガス化される。こうして、ほぼ完全にガス化された殺菌剤は、プレートヒータ７に衝突した後、反転上昇させられ、排出口８を通じてガス化タンク１から排出されるが、この間にも、殺菌液のガス化は継続して進行させられる。この場合、熱風管３を線状ヒータ（図示せず）によって加熱していると、熱風管３を常に高温に保つことができるので、殺菌剤の大きな粒子も全てガス化することや、殺菌剤ガスを高温のままガス化タンク１から排出することに有効である。排出口８から排出されたガス状殺菌液は、例えば誘導管によって容器のところまで導かれ、ノズルによって容器に噴射される。

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。

微粒子化用の気液混合二重管構造の噴霧ノズル（外部混合−外気形；内管の内径が２．０ｍｍ、外管の内径が３ｍｍ、内管が外管より３ｍｍ長く突出）を５本製作し、この噴霧ノズルを備えた図２に示される殺菌剤ガス化装置を用いて、圧縮エアーと過酸化水素を混合する方法により、ポンプへの負荷の軽減度、ガス化能力を調べた。あらかじめ、圧縮エアーと過酸化水素を混合し単孔ノズルを備えている以外は図２に示される殺菌剤ガス化装置と同じ装置を用いた場合を対照とした。

ガス化用ライスター熱風機の供給エアー量（５００Ｌ／ｍｉｎ）、プレートヒーター温度（４００℃）に設定し、ガス温度をライスターで制御することで、同量の水をガス化する場合のライスター直下の温度比較での負荷を比較した。また、同一ライスター熱風機温度での最大蒸発量を比較することでガス化能力を比較した。なお、最大蒸発量はガス化装置のプレートヒーター上にボタ落ちが発生しない水の供給量とした。以下、対照における結果を表１に、製作した５本それぞれにおける結果を表２〜６に示す。なお、表１〜６中、ライスター設定温度（ガス温度設定値）は、図１及び２におけるガス温度測定用熱電対Ａで、ライスター直下温度はライスター直下温度測定用熱電対Ｂで測定した値である。

状況
「○」；管壁が濡れていない状況
「△」；管壁が濡れている状況
「×」；プレートヒーターへのボタ落ち発生

以上の結果から、気液混合二重管構造の噴霧ノズルを用いることで、ポンプ負荷が軽減でき、ガス化能力が向上することがわかる。また、対照では、微粒子化用エアー圧と過酸化水素ライン圧の差で過酸化水素の流量監視を行う必要があるが、気液混合二重管構造の噴霧ノズルを使用することで過酸化水素ライン圧値で管理可能となる。

本発明の殺菌剤ガス化装置の縦断面図である。本発明の噴霧手段を含めた殺菌剤ガス化装置の概略図である。図２における破線で囲った継手部の拡大図である。本発明の殺菌剤ガス化装置の噴霧手段における流量監視部を示す図である。図４に示される絞り手段の拡大図である。本発明の殺菌剤ガス化装置の噴霧手段における噴霧ノズルの先端部の拡大図である。

符号の説明

１ガス化タンク
２熱風機
３熱風管
４気液混合二重管構造の噴霧ノズル
７プレートヒータ
８殺菌ガスの排出口
１１噴霧手段の継手部
１２殺菌剤タンク
１３案内パイプ
１４プランジャーポンプ
１５絞り手段
１６圧力センサー
１７エアチャンパー
１８エアー供給管

Claims

一端に入り口を、他端に出口をそれぞれ有する熱風管と、入り口に殺菌液をガス化しうる温度の熱風を供給する熱風源と、熱風管内に殺菌剤を噴霧する噴霧手段とを備えている殺菌剤ガス化装置において、
前記噴霧手段が噴口を熱風管内に臨ませた気液混合二重管構造の噴霧ノズルを有し、
前記気液混合二重管構造の噴霧ノズルが、外部混合形である噴霧ノズルであり、
前記気液混合二重管構造の噴霧ノズルの外管の内径が０．７〜３ｍｍであり、
前記気液混合二重管構造の噴霧ノズルの内管先端が外管先端より０〜３ｍｍ突出していることを特徴とする殺菌剤ガス化装置。
一端に入り口を、他端に出口をそれぞれ有する熱風管と、入り口に殺菌液をガス化しうる温度の熱風を供給する熱風源と、熱風管内に殺菌剤を噴霧する噴霧手段とを備えている殺菌剤ガス化装置において、
前記噴霧手段が、噴口を熱風管内に臨ませた気液混合二重管構造の噴霧ノズルを有し、且つ、
液状の殺菌剤を貯留する殺菌剤タンクと、該殺菌剤タンクから案内パイプを介して噴霧ノズルへ殺菌剤を輸送する輸送手段と、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こと特徴とする殺菌剤ガス化装置。
気液混合二重管構造の噴霧ノズルが、外部混合形である噴霧ノズルであることを特徴とする請求項２に記載の殺菌剤ガス化装置。
気液混合二重管構造の噴霧ノズルの外管の内径が０．７〜３ｍｍであることを特徴とする請求項２又は３に記載の殺菌剤ガス化装置。
気液混合二重管構造の噴霧ノズルの内管先端が外管先端より０〜３ｍｍ突出していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
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２〜５のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
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６に記載の殺菌剤ガス化装置。
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２〜７のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
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８に記載の殺菌剤ガス化装置。
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２〜９のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
殺菌剤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殺菌剤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特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
熱風管出口の下方に発熱体が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
熱風管の少なくとも出口および発熱体を取り囲み、殺菌ガスの排出口が形成されている密閉状のガス化タンクを備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
気液混合二重管構造の噴霧ノズルが、その内管から殺菌剤を、外管からエアーを吐出する外気形噴霧ノズルであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
気液混合二重管構造の噴霧ノズルの外管が、末端部でテーパー状に絞られた形状を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
気液混合二重管構造の噴霧ノズルの内管の内径が０．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
気液混合二重管構造の噴霧ノズルが、熱風管の長手方向に直交する方向から挿通され、噴霧ノズルの先端部分が熱風管の出口方向に向かって折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。
噴霧手段が、殺菌剤タンクに接続された案内パイプを気液混合二重管構造の噴霧ノズルの内管に連通状態で、また、エアー供給管の下流側の一端を気液混合二重管構造の噴霧ノズルの外管に連通状態で接続するための継手部材を有する継手部が設けられていること特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の殺菌剤ガス化装置。