JPH0551088U - 加熱殺菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小電力用のヒートポンプで加熱殺菌すること
ができ、流体の加熱や冷却の制御が容易に行なえる加熱
殺菌装置を提供する。 【構成】 流体を加熱して殺菌する加熱部１０と、加熱
した流体を冷却する冷却部１３とを設け、その加熱と冷
却をヒートポンプ３０で行なう加熱殺菌装置であって、
ヒートポンプの放熱部３１と加熱部１０とに温水を循環
させる温水循環路２２と、放熱部で加熱された温水を温
水循環路内を循環させながら加熱部に送る温水ポンプ２
３と、ヒートポンプの吸熱部と冷却部とに冷水を循環さ
せる冷水循環路３３と、吸熱部で冷却された冷水を冷水
循環路内を循環させながら冷却部に送る冷水ポンプ３４
と、加熱部と冷却部との間の流路に、加熱部を通る前の
流体をその加熱部を通った流体とで熱交換させた後加熱
部に通す熱交換器１２とを設けた。

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５ a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５ c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、前記流体を加熱 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と前記加熱部とを循環し、前記放熱部で温水を加熱 させ、該温水で前記加熱部の流体を加熱させる温水循環路と、 前記放熱部で加熱された温水を前記温水循環路内を循環させながら加熱部に送 る温水ポンプと、 前記ヒートポンプの吸熱部と前記冷却部とを循環し、前記吸熱部で冷水を冷却 させ、該冷水で前記冷却部の流体を冷却させる冷水循環路と、 前記吸熱部で冷却された冷水を前記冷水循環路内を循環させながら冷却部に送 る冷水ポンプと、 前記加熱部と冷却部との間の流路に、前記加熱部を通る前の流体をその加熱部 を通った流体とで熱交換させた後前記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、放熱部で加熱された温水は温水ポンプによって 加熱部に送られて温水循環路内を循環していき、該温水が加熱部に流れてきた流 体を加熱していく。また、熱交換器で加熱部を通る前の流体をその加熱部を通っ た流体とで熱交換させた後加熱部に通す。

【００１１】 他方、吸熱部で冷却された冷水は冷水ポンプによって冷却部に送られながら冷 水循環路内を循環していき、この冷水が冷却部に流れてきた加熱された流体を冷 却していく。

【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。１ ２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３１ a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３ ２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３６ a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３０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２３,２６,２ ８,３４,３７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２１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１２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〜５０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２ ０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３ ４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１ ０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３ ０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１０〜１５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】

この発明は、以上説明したように、温水循環路と冷水循環路と熱交換器等とを 設けたものであるから、ヒートポンプは熱交換器を設置しない場合と比較して約 1/3以下の小電力用のものでよく、しかも、加熱部の温度制御と冷却部の温度制 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。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】この発明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 ２２ 温水循環路 ２３ 温水ポンプ ３０ ヒートポンプ ３１ 放熱部 ３３ 冷水循環路 ３４ 冷水ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 網本 邦広 香川県香川郡香川町大野2086−４

Claims (3)

【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、前記流体を加熱して
   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と前記加熱部とを循環し、前
   記放熱部で温水を加熱させ、該温水で前記加熱部の流体
   を加熱させる温水循環路と、 前記放熱部で加熱された温水を前記温水循環路内を循環
   させながら加熱部に送る温水ポンプと、 前記ヒートポンプの吸熱部と前記冷却部とを循環し、前
   記吸熱部で冷水を冷却させ、該冷水で前記冷却部の流体
   を冷却させる冷水循環路と、 前記吸熱部で冷却された冷水を前記冷水循環路内を循環
   させながら冷却部に送る冷水ポンプと、 前記加熱部と冷却部との間の流路に、前記加熱部を通る
   前の流体をその加熱部を通った流体とで熱交換させた後
   前記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】前記放熱部で加熱される温水を貯える温水
   槽と、前記吸熱部で冷却された冷水を貯える冷水槽とを
   備え、前記温水ポンプは温水槽の温水を循環させ、前記
   冷水ポンプは冷水槽の冷水を循環させることを特徴とす
   る請求項１の加熱殺菌装置。
3. 【請求項３】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。