殺菌システム
【課題】ヒートポンプを適用した場合において、その熱源を殺菌装置における被処理体冷却後の冷却水としながらも、加熱殺菌水の生成ひいてはそれの殺菌装置への供給を安定して行うことが可能な殺菌システムを提供する。
【解決手段】本発明にかかる殺菌システムの構成は、被処理体１０２を収容し、被処理体の加熱殺菌および冷却を行う殺菌装置１１０と、被処理体の冷却に用いられる冷却水を貯留する冷却水貯留タンク（第１冷却水貯留タンク１２０）と、保温機能を有し、殺菌装置において昇温した冷却水を回収し一時的に貯留する冷却水回収タンク１４０と、冷却水回収タンクに貯留された冷却水を熱源として、被処理体の加熱殺菌に用いられる加熱殺菌水を生成するヒートポンプ１５０と、冷却水回収タンクに貯留された冷却水のヒートポンプへの供給量を制御する供給量制御手段１７０と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明にかかる殺菌システムの構成は、被処理体１０２を収容し、被処理体の加熱殺菌および冷却を行う殺菌装置１１０と、被処理体の冷却に用いられる冷却水を貯留する冷却水貯留タンク（第１冷却水貯留タンク１２０）と、保温機能を有し、殺菌装置において昇温した冷却水を回収し一時的に貯留する冷却水回収タンク１４０と、冷却水回収タンクに貯留された冷却水を熱源として、被処理体の加熱殺菌に用いられる加熱殺菌水を生成するヒートポンプ１５０と、冷却水回収タンクに貯留された冷却水のヒートポンプへの供給量を制御する供給量制御手段１７０と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体の加熱殺菌処理、および加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行う殺菌システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
飲食物を生産する食品工場や飲料工場等の工場では、内容物である飲食物を缶やペットボトル等の容器に充填した後に、その容器ごと内容物を加熱殺菌することがある。またそれらの容器は、内容物が充填される前に加熱殺菌されることもある。このような加熱殺菌に用いられる装置としては、例えば特許文献１に開示されている加熱殺菌装置を例示することができる。
【０００３】
特許文献１では、被殺菌物（食品を収容した包装容器）を、耐圧容器からなる殺菌槽内に収容し、かかる殺菌槽内を高温高圧に保ちながら熱水や高温の蒸気を使用して加熱し、殺菌温度を所定時間維持することにより被殺菌物が加熱殺菌される。そして、加熱殺菌が終了したら、高温になっている被殺菌物を、冷却水を噴射することにより冷却する。特に特許文献１では、１秒以下の冷却水の噴射である短時間噴射と、冷却水噴射時間よりも長い時間の噴射休止を繰り返しながら、被殺菌物の冷却を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９４０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、特許文献１では、被殺菌物（以下、被処理体と称する。）の加熱殺菌において熱水や高温の蒸気（以下、加熱殺菌水と称する。）を加熱媒体として用いているため、かかる加熱殺菌水を生成するボイラ等が必然的に必要となる。しかし、ボイラのように化石燃料を燃焼させる設備であると、加熱殺菌水生成時（燃焼時）にＣＯ２が発生するため環境負荷への観点において好ましくない。また、ボイラでは加熱殺菌水を生成するための化石燃料に莫大なランニングコストを要するため、コスト削減も要請されている。
【０００６】
更に、殺菌装置では冷却水を用いて加熱殺菌後の被処理体を冷却しているが、この冷却によって昇温した冷却水はドレンとして排出されるため、ドレンが持つ熱量分のエネルギーロスが生じている。これに加えて、ドレンとして排出される冷却水の排出先が、微生物を含有する活性汚泥を用いて浄化処理を行う浄化槽であった場合、そこに高温の冷却水を排出すると活性汚泥中の微生物が死滅するおそれがある。したがって、この場合には、ドレンとして排出された冷却水を、浄化槽に排出する前に所定温度まで冷却しなければならず冷熱も必要となる。故に、従来の殺菌システムでは、システム全体への温熱および冷熱の投入エネルギー量が大きくなり、エネルギー効率が優れているとは言い難い。
【０００７】
そこで近年、加熱殺菌水を生成するための熱源として、従来のボイラに替えてヒートポンプの採用が検討されている。ヒートポンプは、液体の一次冷媒（熱媒体）が、膨張して気化するときに周囲の熱を吸収し、凝縮して液化するときに熱を発する性質を利用している。これにより、殺菌システムにおける化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。またヒートポンプであれば、加熱殺菌後の被処理体の冷却に用いられた冷却水の熱を吸熱し、その熱を加熱殺菌水の生成に利用することが想定できる（廃熱利用）。したがって、被処理体の冷却に用いられた冷却水の冷却を行いつつ、その冷却によって得た熱が廃熱となることなく有効利用されるため、殺菌システムにおけるエネルギー効率の向上が図られる。
【０００８】
上記のように熱源としてヒートポンプを用いれば様々な利点を享受できるものの、既存のボイラをヒートポンプに置き換えるには未だ解決するべき課題がある。詳細には、殺菌装置がバッチ方式のレトルト殺菌装置である場合には、加熱殺菌と冷却が交互に行われる。したがって、加熱が必要なときにヒートポンプの熱源となる冷却水が供給されないことになり、廃熱利用ができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、ヒートポンプを適用した場合において、その熱源を殺菌装置における被処理体冷却後の冷却水としながらも、加熱殺菌水の生成ひいてはそれの殺菌装置への供給を安定して行うことが可能な殺菌システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる殺菌システムの代表的な構成は、被処理体の加熱殺菌処理、および加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行う殺菌システムであって、被処理体を収容し、被処理体の加熱殺菌および冷却を行う殺菌装置と、殺菌装置において被処理体の冷却に用いられる冷却水を貯留する冷却水貯留タンクと、保温機能を有し、殺菌装置において昇温した冷却水を回収し一時的に貯留する冷却水回収タンクと、冷却水回収タンクに貯留された冷却水を熱源として、殺菌装置において被処理体の加熱殺菌に用いられる加熱殺菌水を生成するヒートポンプと、冷却水回収タンクとヒートポンプとの間に設置され、冷却水回収タンクに貯留された冷却水のヒートポンプへの供給量を制御する供給量制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、殺菌装置において被処理体の冷却に用いられることにより昇温した冷却水は、冷却水回収タンクに回収され、そこで保温された状態で一時的に貯留される。そして、貯留された冷却水は、供給量制御手段によって流量制御されながらヒートポンプに供給される。したがって、被処理体冷却後の冷却水をヒートポンプの安定的な熱源とすることができるため、ヒートポンプにおける加熱殺菌水の生成、ひいては殺菌装置への加熱殺菌水の供給を確実に行うことが可能となる。また冷却水回収タンクに回収された冷却水は、ヒートポンプにおける加熱殺菌水の生成時に吸熱されて（冷却されて）低温になるため、従来冷却水の冷却に必要であった冷熱源、例えば工業用水の使用量ひいてはそのコストの削減が図れる。
【００１２】
上記の殺菌装置は２段冷却式であって、当該殺菌システムは、冷却水よりも温度が低い第２冷却水を貯留する第２冷却水貯留タンクを更に備え、１段目の冷却を冷却水によって行い、２段目の冷却を第２冷却水によって行い、殺菌装置において昇温した第２冷却水を、１段目の冷却のために冷却水貯留タンクに貯留するとよい。
【００１３】
加熱殺菌後の被処理体の温度が著しく高い場合や、目標とする冷却温度が著しく低い場合、上述した冷却水による１回の冷却のみでは、被処理体の温度がかかる冷却温度に到達しないことがある。これらの場合、上述した冷却水貯留タンクに加えて第２冷却水貯留タンクを設置し、殺菌装置では被処理体を２段階で冷却することとなる。従来の２段冷却式の殺菌装置では、冷却水貯留タンクに所定温度の水を供給し、第２冷却水貯留タンクには第２所定温度の水を供給しなくてならない、すなわち２つの異なる温度の水を生成しなくてはならず、且つ冷却水貯留タンクおよび第２冷却水貯留タンクにおいて大量の水が必要であった。
【００１４】
そこで本発明では、殺菌装置において被処理体の冷却に用いられることにより昇温した第２冷却水を、１段目の冷却のために冷却水貯留タンクに貯留する。これにより、貯留された第２冷却水を、１段目の冷却に用いる冷却水として再利用することができる。したがって、１段目の冷却に用いる冷却水の生成に要するランニングコストや、殺菌システムにおいて冷却水および第２冷却水に要する水量を削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ヒートポンプを適用した場合において、その熱源を殺菌装置における被処理体冷却後の冷却水としながらも、加熱殺菌水の生成ひいてはそれの殺菌装置への供給を安定して行うことが可能な殺菌システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。
【図２】第２実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。
【図３】第３実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す概略図である。図１に示す殺菌システム１００は、被処理体１０２の加熱殺菌処理、および加熱殺菌された被処理体１０２の冷却処理を行う。被処理体１０２としては、缶や瓶、ペットボトル等の容器類や、かかる容器類に内容物が充填された製品を例示することができる。
【００１９】
殺菌システム１００において、充填工程等の前工程を終えた被処理体１０２は、台車１０２ａ等に整列または積重させられた状態で殺菌装置１１０に収容され、加熱殺菌および冷却が行われる。殺菌装置１１０には散水手段１１０ａが設けられていて、この散水手段１１０ａから、後述するヒートポンプ１５０において生成された加熱殺菌水を散水することにより被処理体１０２の加熱殺菌が行われる。また散水手段１１０ａから、冷却水貯留タンク（後述する第１冷却水貯留タンク１２０）からの冷却水（第１冷却水）や、第２冷却水貯留タンク１３０からの第２冷却水を散水することにより、加熱殺菌後の被処理体１０２の冷却が行われる。なお、これらの詳細については後述する。
【００２０】
冷却水貯留タンク（以下、混同を避けるため、第１冷却水貯留タンク１２０と称する。）は、殺菌装置１１０において被処理体１０２の冷却に用いられる冷却水（以下、第１冷却水と称する。）を貯留する。第１冷却水貯留タンク１２０は、第１冷却水供給経路１２２によって殺菌装置１１０に接続されている。これにより、第１冷却水供給経路１２２に設けられたポンプ１２２ａを動力として、第１冷却水貯留タンク１２０に貯留された第１冷却水が殺菌装置１１０に供給され、散水手段１１０ａから散水される。
【００２１】
また本実施形態では、殺菌システム１００は、第１冷却水貯留タンク１２０に加えて第２冷却水貯留タンク１３０を更に備える。第２冷却水貯留タンク１３０は、第１冷却水（冷却水）よりも温度が低い第２冷却水を貯留する。第２冷却水貯留タンク１３０は、第２冷却水供給経路１３２によって殺菌装置１１０に接続されている。これにより、第２冷却水供給経路１３２に設けられたポンプ１３２ａを動力として、第２冷却水貯留タンク１３０に貯留された第２冷却水が殺菌装置１１０に供給され、散水手段１１０ａから散水される。
【００２２】
すなわち、本実施形態の殺菌装置１１０では、被処理体１０２の、１段目の冷却を第１冷却水によって行い、２段目の冷却を第２冷却水によって行う２段冷却式を採用している。これにより、加熱殺菌後の被処理体１０２の温度が著しく高い場合や、目標とする冷却温度が著しく低い場合等においても、被処理体１０２をかかる冷却温度まで確実に冷却することが可能となる。
【００２３】
殺菌装置１１０において、加熱殺菌後の被処理体１０２の冷却に用いられた冷却水、すなわち殺菌装置１１０において昇温した冷却水は、第１冷却水回収経路１１２を通じて冷却水回収タンク１４０に回収される。冷却水回収タンク１４０は、保温機能を有し、回収された冷却水を一時的に貯留する。
【００２４】
ここで、殺菌システム１００は２段冷却式であるため、殺菌装置１１０には、第１冷却水貯留タンク１２０からの第１冷却水と、第２冷却水貯留タンク１３０からの第２冷却水が供給される。これらのうち、本実施形態では、殺菌装置１１０において被処理体１０２の冷却により昇温した第２冷却水を、第２冷却水回収経路１１４を通じて回収し、第１冷却水貯留タンク１２０（冷却水貯留タンク）に貯留する。これにより、第１冷却水貯留タンク１２０に貯留された第２冷却水を、１段目の冷却に用いる冷却水、すなわち第１冷却水として再利用することができる。
【００２５】
以下、理解を容易にするために、殺菌装置１１０において加熱殺菌後の温度が１２３℃の被処理体１０２を４０℃まで冷却するときに、５０℃の第１冷却水および２０℃の第２冷却水を用いる場合を例示して説明する。なお、この数値は例示にすぎず、これに限定するものではない。
【００２６】
上述したように、加熱殺菌後の被処理体１０２は、まず第１冷却水貯留タンク１２０に貯留された５０℃の第１冷却水により１段目の冷却が行われる。そして、１段目の冷却が終了したら、第２冷却水貯留タンク１３０に貯留された２０℃の第２冷却水により２段目の冷却が行われる。このとき、被処理体１０２の冷却により昇温した第２冷却水の温度が５０℃に達すると、これはすなわち第１冷却水に定められた温度であるため、その昇温した第２冷却水は１段目の冷却に使用可能となる。
【００２７】
したがって、殺菌装置１１０において昇温した第２冷却水を回収して第１冷却水貯留タンク１２０に貯留すれば、その第２冷却水を第１冷却水として再利用可能し、第１冷却水の生成に要するランニングコストを削減することができる。また第２冷却水を再利用することにより、第１冷却水に要する水の量が減るためそのコストも削減することができ、且つ排水の量も減るため排水処理に要するコストも削減することが可能となる。
【００２８】
一方、殺菌装置１１０において加熱殺菌後の温度が１２３℃の被処理体１０２を４０℃まで冷却するとき、被処理体１０２の冷却により昇温した第１冷却水の温度は５０℃から８０℃となる。したがって、殺菌装置１１０において昇温した第１冷却水は、第１冷却水貯留タンク１２０ではなく、第１冷却水回収経路１１２を通じて冷却水回収タンク１４０に回収される。すなわち、本実施形態では、２段冷却に用いられた冷却水のうち、第２冷却水を第１冷却水貯留タンク１２０に、第１冷却水を冷却水回収タンク１４０に回収している。そして、冷却水回収タンク１４０に回収された第１冷却水は、ポンプ１４２ａを動力として回収冷却水供給経路１４２を通じてヒートポンプ１５０に供給される。
【００２９】
ヒートポンプ１５０は、第１冷却水回収経路１１２を通じて回収され冷却水回収タンク１４０に貯留された第１冷却水（以下、回収冷却水と称する。）を熱源として、殺菌装置１１０において被処理体１０２の加熱殺菌に用いられる加熱殺菌水を生成する。詳細には、ヒートポンプ１５０は、内部の一次冷媒循環経路１５０ａに一次冷媒が循環していて、かかる一次冷媒循環経路１５０ａ上に、蒸発器１５２、圧縮手段１５４、凝縮器１５６および膨張手段１５８が設けられている。
【００３０】
蒸発器１５２は、一次冷媒と、回収冷却水との熱交換を行う。この熱交換により、一次冷媒は、殺菌装置１１０における被処理体１０２の冷却によって回収冷却水（第１冷却水）が得た熱を吸熱して蒸発し、回収冷却水は一次冷媒に放熱して冷却される。そして、かかる冷却により低温となった回収冷却水は、冷却水排出経路１４４によってドレンとして系外に排出される。
【００３１】
上記の回収冷却水の排出先は、微生物を含有する活性汚泥を用いて浄化処理を行う浄化槽（不図示）であることがある。この場合、高温の冷却水をそのまま排出すると活性汚泥中の微生物が死滅するおそれがある。したがって、浄化槽に排出する前に冷却水を所定温度まで冷却しなければならず、その冷却設備や冷媒にコストを要していた。これに対し、本実施形態では回収冷却水はヒートポンプ１５０での熱交換により冷却されるため、その熱交換後はそのまま浄化槽に排出することが可能である。これにより、上述したコストの削減が図れる。
【００３２】
一方、ヒートポンプ１５０の蒸発器１５２での熱交換後の一次冷媒は、圧縮手段１５４において電力を利用して圧縮されることにより高圧状態となって高熱を発する。そして、圧縮手段１５４で圧縮された一次冷媒は、凝縮器１５６において、加熱殺菌水循環経路１６０を循環する加熱殺菌水との熱交換を行う。
【００３３】
加熱殺菌水循環経路１６０は、加熱殺菌水往き経路１６２および加熱殺菌水戻り経路１６４とから構成される。凝縮器１５６では、殺菌装置１１０における被処理体１０２の加熱殺菌後の加熱殺菌水が加熱殺菌水戻り経路１６４を通じて供給され、一次冷媒は、殺菌装置１１０での加熱殺菌により温度が低下した加熱殺菌水に放熱して凝縮する。凝縮後の一次冷媒は、膨張手段１５８において減圧状態とされて膨張冷却された後、再度蒸発器１５２における第１冷却水との熱交換を行う。
【００３４】
一方、凝縮器１５６における一次冷媒との熱交換により、加熱殺菌水戻り経路１６４からの加熱殺菌水は一次冷媒から吸熱して加熱され高温になる。そして、高温になった加熱殺菌水は、加熱殺菌水往き経路１６２によって殺菌装置１１０に供給され、被処理体１０２の加熱殺菌に再度用いられる。
【００３５】
このように、本実施形態では、殺菌装置１１０において加熱殺菌に用いられた加熱殺菌水をヒートポンプ１５０で加熱して、再び加熱殺菌可能な温度まで高めている。すなわち加熱殺菌水を循環利用しているため、ヒートポンプ１５０において新たな水を加熱する場合よりも効率的に加熱殺菌水を生成することができる。
【００３６】
ただし、上記構成は一例であり、これに限定するものではない。例えば、極めて高い衛生レベルが求められる場合等、加熱殺菌水の循環利用が好ましくない場合には、殺菌装置１１０において加熱殺菌に用いられた加熱殺菌水をドレンとして系外に排出し、ヒートポンプ１５０では新たな水を加熱することにより加熱殺菌水を生成してもよい。また殺菌装置１１０において加熱殺菌に用いられた加熱殺菌水を、第１冷却水回収経路１１２を通じて冷却水回収タンク１４０に回収し、回収冷却水供給経路１４２によってヒートポンプ１５０に供給してその熱源とすることも可能である。
【００３７】
上述したようにヒートポンプ１５０を採用することにより、被処理体１０２を冷却後の第１冷却水の熱を有効利用することができるため、エネルギーロスを削減し、殺菌システム１００全体のエネルギー効率向上を図ることができる。また殺菌システム１００における化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。
【００３８】
ここで、殺菌装置１１０は加熱殺菌と冷却が交互に行われるバッチ方式であるため、従来の装置構成では、加熱が必要なとき（加熱殺菌水の生成時）にヒートポンプ１５０の熱源となる冷却水が供給されないという問題があった。これに対し本実施形態では、上述したように、加熱殺菌後の被処理体１０２の冷却に用いられた第１冷却水（殺菌装置１１０において昇温した冷却水）を冷却水回収タンク１４０に回収して一時的に貯留している。冷却水回収タンク１４０は保温機能を有するため、回収された第１冷却水（回収冷却水）の温度は所定時間保持される。これにより、殺菌装置１１０において被処理体１０２の加熱殺菌が行われている場合であっても、換言すれば、殺菌システム１００において第１冷却水が消費されておらずヒートポンプ１５０へのその供給がない場合であっても、冷却水回収タンク１４０において保温されながら貯留された第１冷却水をヒートポンプ１５０に供給することが可能となる。
【００３９】
更に本実施形態においては、冷却水回収タンク１４０とヒートポンプ１５０との間に供給量制御手段１７０を設置している。供給量制御手段１７０は、冷却水回収タンク１４０に貯留された第１冷却水（回収冷却水）のヒートポンプ１５０への供給量を制御する。これにより、回収冷却水は、流量制御されながらヒートポンプ１５０に安定供給されるため、被処理体冷却後の第１冷却水をヒートポンプ１５０の安定的な熱源とすることができる。したがって、ヒートポンプ１５０における加熱殺菌水の生成、ひいては殺菌装置１１０への加熱殺菌水の供給を確実に行うことが可能となり、殺菌システム１００へのヒートポンプ導入の促進が図られる。
【００４０】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。なお、第１実施形態の殺菌システム１００の構成要素と実質的に同一の機能や構成を有する要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図２に示す殺菌システム２００では、ヒートポンプ１５０の一次冷媒と、冷却水回収タンク１４０からの第１冷却水および殺菌装置１１０からの加熱殺菌水とを間接的に熱交換させている。このような構成であっても、上述した殺菌システム１００と同様の利点を得ることができる。また殺菌システム２００のように間接熱交換にすることにより、以下に説明する利点が得られる。
【００４２】
詳細には、本実施形態では、冷却水回収タンク１４０に貯留された第１冷却水を送出する回収冷却水供給経路１４２上に冷却側熱交換器２１０が設置されている。冷却側熱交換器２１０には、ヒートポンプ１５０の蒸発器１５２との間に冷却側二次冷媒を循環させる冷却側二次冷媒循環経路２１２が接続されている。これにより、冷却水回収タンク１４０からの第１冷却水は、冷却側熱交換器２１０において冷却側二次冷媒と熱交換し、それに放熱して冷却される。そして、その熱交換により吸熱した冷却側二次冷媒が、ヒートポンプ１５０の蒸発器１５２において放熱することにより一次冷媒が加熱される。
【００４３】
したがって、仮に冷却側熱交換器２１０を、従来の殺菌システムにおいて系外に排出する前の冷却水を冷却していた冷却器と捉えれば、上記構成により、既設の冷却側熱交換器２１０の取り外しや改造を有することなく、それを有効活用しながら殺菌システム１００へヒートポンプ１５０を適用することが可能となる。
【００４４】
また本実施形態においては、加熱殺菌水循環経路１６０上すなわち加熱殺菌水往き経路１６２と加熱殺菌水戻り経路１６４との間に加熱側熱交換器２２０が設置されている。加熱側熱交換器２２０には、ヒートポンプ１５０の凝縮器１５６との間に加熱側二次冷媒を循環させる加熱側二次冷媒循環経路２２２が接続されている。かかる構成では、加熱側二次冷媒循環経路２２２を循環する二次冷媒は、ヒートポンプ１５０の凝縮器１５６において一次冷媒と熱交換し、それから吸熱して加熱される。
【００４５】
そして、殺菌装置１１０からの加熱殺菌後の加熱殺菌水が、凝縮器１５６で加熱された加熱側二次冷媒と加熱側熱交換器２２０において熱交換することにより、加熱側二次冷媒の熱が加熱殺菌水に放熱され、加熱殺菌水は吸熱して加熱される。これにより、加熱殺菌水は再び加熱殺菌可能な温度に到達し、加熱殺菌水往き経路１６２を通じて殺菌装置１１０に供給される。このように、加熱殺菌水と一次冷媒とを間接熱交換にすることより、加熱殺菌水がヒートポンプ１５０内部を経由しないため、その衛生性をより向上させることが可能となる。
【００４６】
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。なお、上述した殺菌システム１００および２００の構成要素と実質的に同一の機能や構成を有する要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図３に示す殺菌システム３００では、殺菌システム２００の加熱側熱交換器２２０に替えて、殺菌装置１１０における加熱殺菌後の加熱殺菌水を貯留する加熱水貯留タンク３３０を設けている。これにより、加熱側二次冷媒循環経路２２２を循環する加熱側二次冷媒によって、殺菌装置１１０での加熱殺菌により低温になった加熱殺菌水を加熱水貯留タンク３３０に貯留しながら加熱することができる。したがって、殺菌装置１１０において加熱殺菌水が必要になったときに、加熱水貯留タンク３３０に貯留された高温の加熱殺菌水を迅速に供給することが可能となる。
【００４８】
なお、上述した第１実施形態の殺菌システム１００、第２実施形態の殺菌システム２００および第３実施形態の殺菌システム３００のいずれにおいても、殺菌装置１１０が１台設置されている場合を例示したが、これに限定するものではなく、殺菌装置１１０の数は任意に設定することが可能である。また本実施形態では２段冷却式の殺菌装置１１０を例示したが、これにおいても限定されず、殺菌装置１１０は、１段冷却式や３段以上の多段冷却式であってもよく、これらの場合は段数に応じて冷却水貯留タンクの数が変更されることは言うまでもない。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、被処理体の加熱殺菌処理、および該加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行う殺菌システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００…殺菌システム、１０２…被処理体、１０２ａ…台車、１１０…殺菌装置、１１０ａ…散水手段、１１２…第１冷却水回収経路、１１４…第２冷却水回収経路、１２０…第１冷却水貯留タンク、１２２…第１冷却水供給経路、１２２ａ…ポンプ、１３０…第２冷却水貯留タンク、１３２…第２冷却水供給経路、１３２ａ…ポンプ、１４０…冷却水回収タンク、１４２…回収冷却水供給経路、１４２ａ…ポンプ、１４４…冷却水排出経路、１５０…ヒートポンプ、１５０ａ…一次冷媒循環経路、１５２…蒸発器、１５４…圧縮手段、１５６…凝縮器、１５８…膨張手段、１６０…加熱殺菌水循環経路、１６２…加熱殺菌水往き経路、１６４…加熱殺菌水戻り経路、１７０…供給量制御手段、２００…殺菌システム、２１０…冷却側熱交換器、２２０…加熱側熱交換器、２２２…加熱側二次冷媒循環経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体の加熱殺菌処理、および加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行う殺菌システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
飲食物を生産する食品工場や飲料工場等の工場では、内容物である飲食物を缶やペットボトル等の容器に充填した後に、その容器ごと内容物を加熱殺菌することがある。またそれらの容器は、内容物が充填される前に加熱殺菌されることもある。このような加熱殺菌に用いられる装置としては、例えば特許文献１に開示されている加熱殺菌装置を例示することができる。
【０００３】
特許文献１では、被殺菌物（食品を収容した包装容器）を、耐圧容器からなる殺菌槽内に収容し、かかる殺菌槽内を高温高圧に保ちながら熱水や高温の蒸気を使用して加熱し、殺菌温度を所定時間維持することにより被殺菌物が加熱殺菌される。そして、加熱殺菌が終了したら、高温になっている被殺菌物を、冷却水を噴射することにより冷却する。特に特許文献１では、１秒以下の冷却水の噴射である短時間噴射と、冷却水噴射時間よりも長い時間の噴射休止を繰り返しながら、被殺菌物の冷却を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９４０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、特許文献１では、被殺菌物（以下、被処理体と称する。）の加熱殺菌において熱水や高温の蒸気（以下、加熱殺菌水と称する。）を加熱媒体として用いているため、かかる加熱殺菌水を生成するボイラ等が必然的に必要となる。しかし、ボイラのように化石燃料を燃焼させる設備であると、加熱殺菌水生成時（燃焼時）にＣＯ２が発生するため環境負荷への観点において好ましくない。また、ボイラでは加熱殺菌水を生成するための化石燃料に莫大なランニングコストを要するため、コスト削減も要請されている。
【０００６】
更に、殺菌装置では冷却水を用いて加熱殺菌後の被処理体を冷却しているが、この冷却によって昇温した冷却水はドレンとして排出されるため、ドレンが持つ熱量分のエネルギーロスが生じている。これに加えて、ドレンとして排出される冷却水の排出先が、微生物を含有する活性汚泥を用いて浄化処理を行う浄化槽であった場合、そこに高温の冷却水を排出すると活性汚泥中の微生物が死滅するおそれがある。したがって、この場合には、ドレンとして排出された冷却水を、浄化槽に排出する前に所定温度まで冷却しなければならず冷熱も必要となる。故に、従来の殺菌システムでは、システム全体への温熱および冷熱の投入エネルギー量が大きくなり、エネルギー効率が優れているとは言い難い。
【０００７】
そこで近年、加熱殺菌水を生成するための熱源として、従来のボイラに替えてヒートポンプの採用が検討されている。ヒートポンプは、液体の一次冷媒（熱媒体）が、膨張して気化するときに周囲の熱を吸収し、凝縮して液化するときに熱を発する性質を利用している。これにより、殺菌システムにおける化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。またヒートポンプであれば、加熱殺菌後の被処理体の冷却に用いられた冷却水の熱を吸熱し、その熱を加熱殺菌水の生成に利用することが想定できる（廃熱利用）。したがって、被処理体の冷却に用いられた冷却水の冷却を行いつつ、その冷却によって得た熱が廃熱となることなく有効利用されるため、殺菌システムにおけるエネルギー効率の向上が図られる。
【０００８】
上記のように熱源としてヒートポンプを用いれば様々な利点を享受できるものの、既存のボイラをヒートポンプに置き換えるには未だ解決するべき課題がある。詳細には、殺菌装置がバッチ方式のレトルト殺菌装置である場合には、加熱殺菌と冷却が交互に行われる。したがって、加熱が必要なときにヒートポンプの熱源となる冷却水が供給されないことになり、廃熱利用ができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、ヒートポンプを適用した場合において、その熱源を殺菌装置における被処理体冷却後の冷却水としながらも、加熱殺菌水の生成ひいてはそれの殺菌装置への供給を安定して行うことが可能な殺菌システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる殺菌システムの代表的な構成は、被処理体の加熱殺菌処理、および加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行う殺菌システムであって、被処理体を収容し、被処理体の加熱殺菌および冷却を行う殺菌装置と、殺菌装置において被処理体の冷却に用いられる冷却水を貯留する冷却水貯留タンクと、保温機能を有し、殺菌装置において昇温した冷却水を回収し一時的に貯留する冷却水回収タンクと、冷却水回収タンクに貯留された冷却水を熱源として、殺菌装置において被処理体の加熱殺菌に用いられる加熱殺菌水を生成するヒートポンプと、冷却水回収タンクとヒートポンプとの間に設置され、冷却水回収タンクに貯留された冷却水のヒートポンプへの供給量を制御する供給量制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、殺菌装置において被処理体の冷却に用いられることにより昇温した冷却水は、冷却水回収タンクに回収され、そこで保温された状態で一時的に貯留される。そして、貯留された冷却水は、供給量制御手段によって流量制御されながらヒートポンプに供給される。したがって、被処理体冷却後の冷却水をヒートポンプの安定的な熱源とすることができるため、ヒートポンプにおける加熱殺菌水の生成、ひいては殺菌装置への加熱殺菌水の供給を確実に行うことが可能となる。また冷却水回収タンクに回収された冷却水は、ヒートポンプにおける加熱殺菌水の生成時に吸熱されて（冷却されて）低温になるため、従来冷却水の冷却に必要であった冷熱源、例えば工業用水の使用量ひいてはそのコストの削減が図れる。
【００１２】
上記の殺菌装置は２段冷却式であって、当該殺菌システムは、冷却水よりも温度が低い第２冷却水を貯留する第２冷却水貯留タンクを更に備え、１段目の冷却を冷却水によって行い、２段目の冷却を第２冷却水によって行い、殺菌装置において昇温した第２冷却水を、１段目の冷却のために冷却水貯留タンクに貯留するとよい。
【００１３】
加熱殺菌後の被処理体の温度が著しく高い場合や、目標とする冷却温度が著しく低い場合、上述した冷却水による１回の冷却のみでは、被処理体の温度がかかる冷却温度に到達しないことがある。これらの場合、上述した冷却水貯留タンクに加えて第２冷却水貯留タンクを設置し、殺菌装置では被処理体を２段階で冷却することとなる。従来の２段冷却式の殺菌装置では、冷却水貯留タンクに所定温度の水を供給し、第２冷却水貯留タンクには第２所定温度の水を供給しなくてならない、すなわち２つの異なる温度の水を生成しなくてはならず、且つ冷却水貯留タンクおよび第２冷却水貯留タンクにおいて大量の水が必要であった。
【００１４】
そこで本発明では、殺菌装置において被処理体の冷却に用いられることにより昇温した第２冷却水を、１段目の冷却のために冷却水貯留タンクに貯留する。これにより、貯留された第２冷却水を、１段目の冷却に用いる冷却水として再利用することができる。したがって、１段目の冷却に用いる冷却水の生成に要するランニングコストや、殺菌システムにおいて冷却水および第２冷却水に要する水量を削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ヒートポンプを適用した場合において、その熱源を殺菌装置における被処理体冷却後の冷却水としながらも、加熱殺菌水の生成ひいてはそれの殺菌装置への供給を安定して行うことが可能な殺菌システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。
【図２】第２実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。
【図３】第３実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す概略図である。図１に示す殺菌システム１００は、被処理体１０２の加熱殺菌処理、および加熱殺菌された被処理体１０２の冷却処理を行う。被処理体１０２としては、缶や瓶、ペットボトル等の容器類や、かかる容器類に内容物が充填された製品を例示することができる。
【００１９】
殺菌システム１００において、充填工程等の前工程を終えた被処理体１０２は、台車１０２ａ等に整列または積重させられた状態で殺菌装置１１０に収容され、加熱殺菌および冷却が行われる。殺菌装置１１０には散水手段１１０ａが設けられていて、この散水手段１１０ａから、後述するヒートポンプ１５０において生成された加熱殺菌水を散水することにより被処理体１０２の加熱殺菌が行われる。また散水手段１１０ａから、冷却水貯留タンク（後述する第１冷却水貯留タンク１２０）からの冷却水（第１冷却水）や、第２冷却水貯留タンク１３０からの第２冷却水を散水することにより、加熱殺菌後の被処理体１０２の冷却が行われる。なお、これらの詳細については後述する。
【００２０】
冷却水貯留タンク（以下、混同を避けるため、第１冷却水貯留タンク１２０と称する。）は、殺菌装置１１０において被処理体１０２の冷却に用いられる冷却水（以下、第１冷却水と称する。）を貯留する。第１冷却水貯留タンク１２０は、第１冷却水供給経路１２２によって殺菌装置１１０に接続されている。これにより、第１冷却水供給経路１２２に設けられたポンプ１２２ａを動力として、第１冷却水貯留タンク１２０に貯留された第１冷却水が殺菌装置１１０に供給され、散水手段１１０ａから散水される。
【００２１】
また本実施形態では、殺菌システム１００は、第１冷却水貯留タンク１２０に加えて第２冷却水貯留タンク１３０を更に備える。第２冷却水貯留タンク１３０は、第１冷却水（冷却水）よりも温度が低い第２冷却水を貯留する。第２冷却水貯留タンク１３０は、第２冷却水供給経路１３２によって殺菌装置１１０に接続されている。これにより、第２冷却水供給経路１３２に設けられたポンプ１３２ａを動力として、第２冷却水貯留タンク１３０に貯留された第２冷却水が殺菌装置１１０に供給され、散水手段１１０ａから散水される。
【００２２】
すなわち、本実施形態の殺菌装置１１０では、被処理体１０２の、１段目の冷却を第１冷却水によって行い、２段目の冷却を第２冷却水によって行う２段冷却式を採用している。これにより、加熱殺菌後の被処理体１０２の温度が著しく高い場合や、目標とする冷却温度が著しく低い場合等においても、被処理体１０２をかかる冷却温度まで確実に冷却することが可能となる。
【００２３】
殺菌装置１１０において、加熱殺菌後の被処理体１０２の冷却に用いられた冷却水、すなわち殺菌装置１１０において昇温した冷却水は、第１冷却水回収経路１１２を通じて冷却水回収タンク１４０に回収される。冷却水回収タンク１４０は、保温機能を有し、回収された冷却水を一時的に貯留する。
【００２４】
ここで、殺菌システム１００は２段冷却式であるため、殺菌装置１１０には、第１冷却水貯留タンク１２０からの第１冷却水と、第２冷却水貯留タンク１３０からの第２冷却水が供給される。これらのうち、本実施形態では、殺菌装置１１０において被処理体１０２の冷却により昇温した第２冷却水を、第２冷却水回収経路１１４を通じて回収し、第１冷却水貯留タンク１２０（冷却水貯留タンク）に貯留する。これにより、第１冷却水貯留タンク１２０に貯留された第２冷却水を、１段目の冷却に用いる冷却水、すなわち第１冷却水として再利用することができる。
【００２５】
以下、理解を容易にするために、殺菌装置１１０において加熱殺菌後の温度が１２３℃の被処理体１０２を４０℃まで冷却するときに、５０℃の第１冷却水および２０℃の第２冷却水を用いる場合を例示して説明する。なお、この数値は例示にすぎず、これに限定するものではない。
【００２６】
上述したように、加熱殺菌後の被処理体１０２は、まず第１冷却水貯留タンク１２０に貯留された５０℃の第１冷却水により１段目の冷却が行われる。そして、１段目の冷却が終了したら、第２冷却水貯留タンク１３０に貯留された２０℃の第２冷却水により２段目の冷却が行われる。このとき、被処理体１０２の冷却により昇温した第２冷却水の温度が５０℃に達すると、これはすなわち第１冷却水に定められた温度であるため、その昇温した第２冷却水は１段目の冷却に使用可能となる。
【００２７】
したがって、殺菌装置１１０において昇温した第２冷却水を回収して第１冷却水貯留タンク１２０に貯留すれば、その第２冷却水を第１冷却水として再利用可能し、第１冷却水の生成に要するランニングコストを削減することができる。また第２冷却水を再利用することにより、第１冷却水に要する水の量が減るためそのコストも削減することができ、且つ排水の量も減るため排水処理に要するコストも削減することが可能となる。
【００２８】
一方、殺菌装置１１０において加熱殺菌後の温度が１２３℃の被処理体１０２を４０℃まで冷却するとき、被処理体１０２の冷却により昇温した第１冷却水の温度は５０℃から８０℃となる。したがって、殺菌装置１１０において昇温した第１冷却水は、第１冷却水貯留タンク１２０ではなく、第１冷却水回収経路１１２を通じて冷却水回収タンク１４０に回収される。すなわち、本実施形態では、２段冷却に用いられた冷却水のうち、第２冷却水を第１冷却水貯留タンク１２０に、第１冷却水を冷却水回収タンク１４０に回収している。そして、冷却水回収タンク１４０に回収された第１冷却水は、ポンプ１４２ａを動力として回収冷却水供給経路１４２を通じてヒートポンプ１５０に供給される。
【００２９】
ヒートポンプ１５０は、第１冷却水回収経路１１２を通じて回収され冷却水回収タンク１４０に貯留された第１冷却水（以下、回収冷却水と称する。）を熱源として、殺菌装置１１０において被処理体１０２の加熱殺菌に用いられる加熱殺菌水を生成する。詳細には、ヒートポンプ１５０は、内部の一次冷媒循環経路１５０ａに一次冷媒が循環していて、かかる一次冷媒循環経路１５０ａ上に、蒸発器１５２、圧縮手段１５４、凝縮器１５６および膨張手段１５８が設けられている。
【００３０】
蒸発器１５２は、一次冷媒と、回収冷却水との熱交換を行う。この熱交換により、一次冷媒は、殺菌装置１１０における被処理体１０２の冷却によって回収冷却水（第１冷却水）が得た熱を吸熱して蒸発し、回収冷却水は一次冷媒に放熱して冷却される。そして、かかる冷却により低温となった回収冷却水は、冷却水排出経路１４４によってドレンとして系外に排出される。
【００３１】
上記の回収冷却水の排出先は、微生物を含有する活性汚泥を用いて浄化処理を行う浄化槽（不図示）であることがある。この場合、高温の冷却水をそのまま排出すると活性汚泥中の微生物が死滅するおそれがある。したがって、浄化槽に排出する前に冷却水を所定温度まで冷却しなければならず、その冷却設備や冷媒にコストを要していた。これに対し、本実施形態では回収冷却水はヒートポンプ１５０での熱交換により冷却されるため、その熱交換後はそのまま浄化槽に排出することが可能である。これにより、上述したコストの削減が図れる。
【００３２】
一方、ヒートポンプ１５０の蒸発器１５２での熱交換後の一次冷媒は、圧縮手段１５４において電力を利用して圧縮されることにより高圧状態となって高熱を発する。そして、圧縮手段１５４で圧縮された一次冷媒は、凝縮器１５６において、加熱殺菌水循環経路１６０を循環する加熱殺菌水との熱交換を行う。
【００３３】
加熱殺菌水循環経路１６０は、加熱殺菌水往き経路１６２および加熱殺菌水戻り経路１６４とから構成される。凝縮器１５６では、殺菌装置１１０における被処理体１０２の加熱殺菌後の加熱殺菌水が加熱殺菌水戻り経路１６４を通じて供給され、一次冷媒は、殺菌装置１１０での加熱殺菌により温度が低下した加熱殺菌水に放熱して凝縮する。凝縮後の一次冷媒は、膨張手段１５８において減圧状態とされて膨張冷却された後、再度蒸発器１５２における第１冷却水との熱交換を行う。
【００３４】
一方、凝縮器１５６における一次冷媒との熱交換により、加熱殺菌水戻り経路１６４からの加熱殺菌水は一次冷媒から吸熱して加熱され高温になる。そして、高温になった加熱殺菌水は、加熱殺菌水往き経路１６２によって殺菌装置１１０に供給され、被処理体１０２の加熱殺菌に再度用いられる。
【００３５】
このように、本実施形態では、殺菌装置１１０において加熱殺菌に用いられた加熱殺菌水をヒートポンプ１５０で加熱して、再び加熱殺菌可能な温度まで高めている。すなわち加熱殺菌水を循環利用しているため、ヒートポンプ１５０において新たな水を加熱する場合よりも効率的に加熱殺菌水を生成することができる。
【００３６】
ただし、上記構成は一例であり、これに限定するものではない。例えば、極めて高い衛生レベルが求められる場合等、加熱殺菌水の循環利用が好ましくない場合には、殺菌装置１１０において加熱殺菌に用いられた加熱殺菌水をドレンとして系外に排出し、ヒートポンプ１５０では新たな水を加熱することにより加熱殺菌水を生成してもよい。また殺菌装置１１０において加熱殺菌に用いられた加熱殺菌水を、第１冷却水回収経路１１２を通じて冷却水回収タンク１４０に回収し、回収冷却水供給経路１４２によってヒートポンプ１５０に供給してその熱源とすることも可能である。
【００３７】
上述したようにヒートポンプ１５０を採用することにより、被処理体１０２を冷却後の第１冷却水の熱を有効利用することができるため、エネルギーロスを削減し、殺菌システム１００全体のエネルギー効率向上を図ることができる。また殺菌システム１００における化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。
【００３８】
ここで、殺菌装置１１０は加熱殺菌と冷却が交互に行われるバッチ方式であるため、従来の装置構成では、加熱が必要なとき（加熱殺菌水の生成時）にヒートポンプ１５０の熱源となる冷却水が供給されないという問題があった。これに対し本実施形態では、上述したように、加熱殺菌後の被処理体１０２の冷却に用いられた第１冷却水（殺菌装置１１０において昇温した冷却水）を冷却水回収タンク１４０に回収して一時的に貯留している。冷却水回収タンク１４０は保温機能を有するため、回収された第１冷却水（回収冷却水）の温度は所定時間保持される。これにより、殺菌装置１１０において被処理体１０２の加熱殺菌が行われている場合であっても、換言すれば、殺菌システム１００において第１冷却水が消費されておらずヒートポンプ１５０へのその供給がない場合であっても、冷却水回収タンク１４０において保温されながら貯留された第１冷却水をヒートポンプ１５０に供給することが可能となる。
【００３９】
更に本実施形態においては、冷却水回収タンク１４０とヒートポンプ１５０との間に供給量制御手段１７０を設置している。供給量制御手段１７０は、冷却水回収タンク１４０に貯留された第１冷却水（回収冷却水）のヒートポンプ１５０への供給量を制御する。これにより、回収冷却水は、流量制御されながらヒートポンプ１５０に安定供給されるため、被処理体冷却後の第１冷却水をヒートポンプ１５０の安定的な熱源とすることができる。したがって、ヒートポンプ１５０における加熱殺菌水の生成、ひいては殺菌装置１１０への加熱殺菌水の供給を確実に行うことが可能となり、殺菌システム１００へのヒートポンプ導入の促進が図られる。
【００４０】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。なお、第１実施形態の殺菌システム１００の構成要素と実質的に同一の機能や構成を有する要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図２に示す殺菌システム２００では、ヒートポンプ１５０の一次冷媒と、冷却水回収タンク１４０からの第１冷却水および殺菌装置１１０からの加熱殺菌水とを間接的に熱交換させている。このような構成であっても、上述した殺菌システム１００と同様の利点を得ることができる。また殺菌システム２００のように間接熱交換にすることにより、以下に説明する利点が得られる。
【００４２】
詳細には、本実施形態では、冷却水回収タンク１４０に貯留された第１冷却水を送出する回収冷却水供給経路１４２上に冷却側熱交換器２１０が設置されている。冷却側熱交換器２１０には、ヒートポンプ１５０の蒸発器１５２との間に冷却側二次冷媒を循環させる冷却側二次冷媒循環経路２１２が接続されている。これにより、冷却水回収タンク１４０からの第１冷却水は、冷却側熱交換器２１０において冷却側二次冷媒と熱交換し、それに放熱して冷却される。そして、その熱交換により吸熱した冷却側二次冷媒が、ヒートポンプ１５０の蒸発器１５２において放熱することにより一次冷媒が加熱される。
【００４３】
したがって、仮に冷却側熱交換器２１０を、従来の殺菌システムにおいて系外に排出する前の冷却水を冷却していた冷却器と捉えれば、上記構成により、既設の冷却側熱交換器２１０の取り外しや改造を有することなく、それを有効活用しながら殺菌システム１００へヒートポンプ１５０を適用することが可能となる。
【００４４】
また本実施形態においては、加熱殺菌水循環経路１６０上すなわち加熱殺菌水往き経路１６２と加熱殺菌水戻り経路１６４との間に加熱側熱交換器２２０が設置されている。加熱側熱交換器２２０には、ヒートポンプ１５０の凝縮器１５６との間に加熱側二次冷媒を循環させる加熱側二次冷媒循環経路２２２が接続されている。かかる構成では、加熱側二次冷媒循環経路２２２を循環する二次冷媒は、ヒートポンプ１５０の凝縮器１５６において一次冷媒と熱交換し、それから吸熱して加熱される。
【００４５】
そして、殺菌装置１１０からの加熱殺菌後の加熱殺菌水が、凝縮器１５６で加熱された加熱側二次冷媒と加熱側熱交換器２２０において熱交換することにより、加熱側二次冷媒の熱が加熱殺菌水に放熱され、加熱殺菌水は吸熱して加熱される。これにより、加熱殺菌水は再び加熱殺菌可能な温度に到達し、加熱殺菌水往き経路１６２を通じて殺菌装置１１０に供給される。このように、加熱殺菌水と一次冷媒とを間接熱交換にすることより、加熱殺菌水がヒートポンプ１５０内部を経由しないため、その衛生性をより向上させることが可能となる。
【００４６】
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態にかかる殺菌システムの構成を示す図である。なお、上述した殺菌システム１００および２００の構成要素と実質的に同一の機能や構成を有する要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図３に示す殺菌システム３００では、殺菌システム２００の加熱側熱交換器２２０に替えて、殺菌装置１１０における加熱殺菌後の加熱殺菌水を貯留する加熱水貯留タンク３３０を設けている。これにより、加熱側二次冷媒循環経路２２２を循環する加熱側二次冷媒によって、殺菌装置１１０での加熱殺菌により低温になった加熱殺菌水を加熱水貯留タンク３３０に貯留しながら加熱することができる。したがって、殺菌装置１１０において加熱殺菌水が必要になったときに、加熱水貯留タンク３３０に貯留された高温の加熱殺菌水を迅速に供給することが可能となる。
【００４８】
なお、上述した第１実施形態の殺菌システム１００、第２実施形態の殺菌システム２００および第３実施形態の殺菌システム３００のいずれにおいても、殺菌装置１１０が１台設置されている場合を例示したが、これに限定するものではなく、殺菌装置１１０の数は任意に設定することが可能である。また本実施形態では２段冷却式の殺菌装置１１０を例示したが、これにおいても限定されず、殺菌装置１１０は、１段冷却式や３段以上の多段冷却式であってもよく、これらの場合は段数に応じて冷却水貯留タンクの数が変更されることは言うまでもない。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、被処理体の加熱殺菌処理、および該加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行う殺菌システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００…殺菌システム、１０２…被処理体、１０２ａ…台車、１１０…殺菌装置、１１０ａ…散水手段、１１２…第１冷却水回収経路、１１４…第２冷却水回収経路、１２０…第１冷却水貯留タンク、１２２…第１冷却水供給経路、１２２ａ…ポンプ、１３０…第２冷却水貯留タンク、１３２…第２冷却水供給経路、１３２ａ…ポンプ、１４０…冷却水回収タンク、１４２…回収冷却水供給経路、１４２ａ…ポンプ、１４４…冷却水排出経路、１５０…ヒートポンプ、１５０ａ…一次冷媒循環経路、１５２…蒸発器、１５４…圧縮手段、１５６…凝縮器、１５８…膨張手段、１６０…加熱殺菌水循環経路、１６２…加熱殺菌水往き経路、１６４…加熱殺菌水戻り経路、１７０…供給量制御手段、２００…殺菌システム、２１０…冷却側熱交換器、２２０…加熱側熱交換器、２２２…加熱側二次冷媒循環経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体の加熱殺菌処理、および該加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行う殺菌システムであって、
前記被処理体を収容し、該被処理体の加熱殺菌および冷却を行う殺菌装置と、
前記殺菌装置において前記被処理体の冷却に用いられる冷却水を貯留する冷却水貯留タンクと、
保温機能を有し、前記殺菌装置において昇温した前記冷却水を回収し一時的に貯留する冷却水回収タンクと、
前記冷却水回収タンクに貯留された冷却水を熱源として、前記殺菌装置において前記被処理体の加熱殺菌に用いられる加熱殺菌水を生成するヒートポンプと、
前記冷却水回収タンクと前記ヒートポンプとの間に設置され、該冷却水回収タンクに貯留された冷却水の該ヒートポンプへの供給量を制御する供給量制御手段と、
を備えることを特徴とする殺菌システム。
【請求項２】
前記殺菌装置は２段冷却式であって、
当該殺菌システムは、前記冷却水よりも温度が低い第２冷却水を貯留する第２冷却水貯留タンクを更に備え、
１段目の冷却を前記冷却水によって行い、
２段目の冷却を前記第２冷却水によって行い、
前記殺菌装置において昇温した前記第２冷却水を、前記１段目の冷却のために前記冷却水貯留タンクに貯留することを特徴とする請求項１に記載の殺菌システム。
【請求項１】
被処理体の加熱殺菌処理、および該加熱殺菌された被処理体の冷却処理を行う殺菌システムであって、
前記被処理体を収容し、該被処理体の加熱殺菌および冷却を行う殺菌装置と、
前記殺菌装置において前記被処理体の冷却に用いられる冷却水を貯留する冷却水貯留タンクと、
保温機能を有し、前記殺菌装置において昇温した前記冷却水を回収し一時的に貯留する冷却水回収タンクと、
前記冷却水回収タンクに貯留された冷却水を熱源として、前記殺菌装置において前記被処理体の加熱殺菌に用いられる加熱殺菌水を生成するヒートポンプと、
前記冷却水回収タンクと前記ヒートポンプとの間に設置され、該冷却水回収タンクに貯留された冷却水の該ヒートポンプへの供給量を制御する供給量制御手段と、
を備えることを特徴とする殺菌システム。
【請求項２】
前記殺菌装置は２段冷却式であって、
当該殺菌システムは、前記冷却水よりも温度が低い第２冷却水を貯留する第２冷却水貯留タンクを更に備え、
１段目の冷却を前記冷却水によって行い、
２段目の冷却を前記第２冷却水によって行い、
前記殺菌装置において昇温した前記第２冷却水を、前記１段目の冷却のために前記冷却水貯留タンクに貯留することを特徴とする請求項１に記載の殺菌システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１９１９１０（Ｐ２０１２−１９１９１０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９６４７（Ｐ２０１１−５９６４７）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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