液体食品材料の交流高電界殺菌装置
【課題】 液体食品材料の交流高電界殺菌装置として、スパーク発生頻度を抑えた装置を提供する。
【解決手段】 平行一対の電極板間に絶縁性のスペーサ板が挟まれ、スペーサ板に、板面を貫通しかつ板面に沿って伸びる流路区画用の長孔が形成され、一方の電極板に長孔の一方側の端部に対応する位置に流入口が、他方の電極板に長孔の他方側の端部に対応する位置に流出口が、それぞれ開口形成されて、流入口から長孔を経て流出口に至る流路が区画形成され、スペーサ板の長孔の周縁部分と各電極板との間に、それぞれＯリングが介挿され、そのＯリングにより前記流路が外部に対してシールされた構成とされてなる交流高電界殺菌装置において、スペーサ板の両板面における長孔の周縁部分に、長孔の周方向に連続する凹溝を形成し、かつ凹溝に対応する電極板の表面を平坦面とし、凹溝にＯリングの横断面の少なくとも一部を嵌入させるようにしたことを特徴とする。
【解決手段】 平行一対の電極板間に絶縁性のスペーサ板が挟まれ、スペーサ板に、板面を貫通しかつ板面に沿って伸びる流路区画用の長孔が形成され、一方の電極板に長孔の一方側の端部に対応する位置に流入口が、他方の電極板に長孔の他方側の端部に対応する位置に流出口が、それぞれ開口形成されて、流入口から長孔を経て流出口に至る流路が区画形成され、スペーサ板の長孔の周縁部分と各電極板との間に、それぞれＯリングが介挿され、そのＯリングにより前記流路が外部に対してシールされた構成とされてなる交流高電界殺菌装置において、スペーサ板の両板面における長孔の周縁部分に、長孔の周方向に連続する凹溝を形成し、かつ凹溝に対応する電極板の表面を平坦面とし、凹溝にＯリングの横断面の少なくとも一部を嵌入させるようにしたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、果汁や肉汁、野菜スープ、牛乳、飲料水等の各種液体食品材料を、交流高電界殺菌法によって連続的に殺菌する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、果汁や肉汁、野菜スープ、牛乳、飲料水等の液体食品材料を殺菌するための方法としては、液体食品材料を加熱して高温により殺菌する方法が多用されている。この場合、連続的に液体食品材料を殺菌する装置としては、管路内に液体食品材料を連続的に流しながら、その管路を外側から適宜の加熱手段により加熱して、管路内の液体食品材料を間接的に加熱することにより殺菌する方式のものが一般的である。
【０００３】
ところで上述のように外部からの加熱によって液体食品材料を殺菌する場合、その温度に液体食品材料をある程度の時間保持しておく必要がある。特に加熱温度が低ければ、加熱保持時間を長くして確実に殺菌されるようにする必要がある。一方、加熱温度を相対的に高温とすれば、加熱保持時間を相対的に短くすることが可能であるが、加熱温度が高温となれば、液体食品材料中の有用な成分、例えばビタミンＣ等の栄養成分が破壊されたり、香りをもたらす香気成分や色調をもたらす色調成分が破壊されたり変化したりしてしまって、商品価値を損なってしまうおそれがあるから、加熱温度を高温にするにも限界がある。
【０００４】
したがって外部加熱により液体食品材料を殺菌する場合、液体食品材料中の栄養成分や香り、色が損なわれない程度の温度で、ある程度長い時間保持することが必須である。例えば外部加熱方式により１１５℃で殺菌する場合、充分に殺菌するためには４分以上保持する必要があるとされている。そしてこのような外部加熱を適用して連続方式により加熱殺菌する場合は、外部から加熱する部分の管路を長くすることにより、その加熱部中に液体食品材料が滞在する時間を充分に確保せざるを得ず、そのため加熱装置全体のライン長が長くならざるを得ないから、設備全体が大型化して、設備コストが大きくならざるを得なかった。
【０００５】
ところで最近に至り、対向する狭い電極間に液体食品材料を通過させるとともに、その電極間に交流の高電圧を印加して、電極間に生じる交流高電界によって殺菌する方法、すなわちいわゆる交流高電界殺菌法が、例えば特許文献１、特許文献２等によって提案されている。
【０００６】
この交流高電界殺菌法によれば、電極間を液体食品材料が通過する際に液体食品材料が高温により加熱殺菌されるばかりでなく、交流高電界による殺菌効果が与えられ、そのため液体食品材料を高温に曝す時間を短時間とすることが可能となり、その結果食品材料成分の破壊や変化を最小限に抑えることが可能となる。
【特許文献１】特許第２８４８５９１号公報
【特許文献２】特許第２９６４０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献１や特許文献２には、交流高電界殺菌技術の基本的な考え方は示されているものの、この交流高電界殺菌技術を、液体食品製造メーカーにおいて実際の量産的規模での液体食品製造過程に導入するべく、完全連続化を行なって大量の液体食品材料を効率良く連続殺菌を行なうには種々の不都合があり、特に連続的に流れる液体食品材料に交流高電界を印加する電極部分付近の具体的構成については、未だ実用化できる程度には至っていないのが実情である。
【０００８】
そこで本発明者等は、量産的規模での交流高電界殺菌方法の実用化に向けて、その装置の研究開発を続けている。そしてその開発過程において、連続的に供給される液体食品材料に交流高電界を印加する部分（電極部分付近）の具体的構成として、図１０〜図１３に示すような装置を既に開発し、実用化に向けての更なる実験・検討を重ねている。
【０００９】
ここで図１０〜図１３に示される装置について説明すれば、チタン等の耐食性導電材料からなる平行一対の電極１１Ａ、１１Ｂの間に、ＰＥＥＫ樹脂等の耐熱性を有する電気絶縁材料からなる全体として平板状のスペーサ板１３が挟まれており、そのスペーサ板１３には、一方の板面から他方の板面まで貫通しかつ板面に沿った方向（図示の例では上下方向）に伸びる長孔１５が形成されている。この長孔１５は、後述するように流路１７を区画形成するためのものである。
【００１０】
さらに前記一対の電極板１１Ａ、１１Ｂのうちの一方の電極板１１Ａには、スペーサ板１３の長孔１５の一方の端部１５Ａに対応する位置に流入口１９Ａが形成され、また他方の電極板１１Ｂには、スペーサ板１３の長孔１５の他方の端部１５Ｂに対応する位置に流出口１９Ｂが形成されている。また電極板１１Ａの流入口１９Ａの外側には、フランジ付き中空短円筒状の導入部材２１Ａが、絶縁パッキング２３Ａを介して複数のビス２５により取付けられており、電極板１１Ｂの流出口１９Ｂの外側には、同様にフランジ付き中空短円筒状の導出部材２１Ｂが、絶縁パッキング２３Ｂを介して複数のビス２７により取付けられている。
【００１１】
そして電極板１１Ａにおけるスペーサ板１３の側の面の所定の位置、すなわちスペーサ板１３の長孔１５の周縁部に対応する位置には、長孔１５の周縁部に沿って連続するＯリング嵌入用の凹溝２９Ａが形成され、一方電極板１１Ｂにおけるスペーサ板１３の側の面の所定の位置、すなわちスペーサ板１３の長孔１５の周縁部に対応する位置にも、長孔１５の周縁部に沿って連続するＯリング嵌入用の凹溝２９Ｂが形成されている。そしてこれらの凹溝２９Ａ、２９Ｂに、それぞれシリコンゴム等の耐熱性に優れた絶縁性電気絶縁材料からなるＯリング３１Ａ、３１Ｂの横断面の少なくとも一部を嵌入させた状態で、電極板１１Ａ、１１Ｂの片側もしくは両側から絶縁ワッシャ３３を介して複数のビス（あるいはボルト・ナット）３５により両電極１１Ａ、１１Ｂ間を締め付けて、Ｏリング３１Ａ、３１Ｂを弾性圧縮変形させた状態で全体として装置が組立てられる。このとき、スペーサ板１３の長孔１５により形成される流路１７は、外部に対して電極板１１Ａ、１１Ｂとスペーサ板１３との間がＯリング３１Ａ、３１Ｂによってシールされることになる。
【００１２】
なお電極板１１Ａ、１１Ｂにおけるビス貫通孔３７には、絶縁カラー３９が挿着されている。また電極板１１Ａ、１１Ｂにおける符号４１の部分は、ビス螺合用のねじ孔であり、さらにスペーサ板１３における符号４３の部分は、ビス挿通用の貫通孔である。
【００１３】
以上のような図１０〜図１３に示す装置を用いて果汁等の液体食品材料を交流高電界法により殺菌するにあたっては、殺菌すべき対象となる液体食品材料を外部から導入部材２１Ａに連続的に導入する。導入部材２１Ａに連続的に導入された液体食品材料は、電極板１１Ａの流入口１９Ａを経て、スペーサ板１３の長孔１５によって区画形成された流路１７に流入し、その流路１７内を長孔１５の長さ方向に沿って流れて、電極板１１Ｂの流出口１９Ｂを経て、導出部材２１Ｂから外部へ排出される。そしてその間、電極板１１Ａ、１１Ｂの間に交流高電圧を加えることによって、長孔１５内の流路１７中において液体食品材料の殺菌が連続的に行なわれる。ここで、電極板１１Ａ、１１Ｂの間に加える交流高電圧は、電極板１１Ａ、１１Ｂの間の間隔（≒スペーサ板１３の厚み）の１ｍｍ当り５０乃至１００Ｖ以上、通常は１ｍｍ当り数百Ｖ以上の電圧とする。また電極板１１Ａ、１１Ｂ間の間隔自体は、流量等によっても異なるが、０．５ｍｍ程度から２０ｍｍ程度の狭い幅とするのが一般的であり、したがって実際に電極板１１Ａ、１１Ｂ間に加える電圧は、数百Ｖ以上、通常は１０００〜２０００Ｖ以上の高い電圧となる。
【００１４】
ところで上述のような図１０〜図１３に示される交流高電界殺菌装置を用いて、実際に液体食品材料を殺菌する実験を繰返したところ、電極板１１Ａ、１１Ｂ間にスパークが発生しやすいことが判明した。
【００１５】
このように電極板間にスパークが発生すれば、電極板の表面が急激に著しい高温となって局部的に溶融もしくは損傷したり、電極表面に液体食品材料成分が焦げ付いたりしてしまう。またスパークが発生すれば、急激に過大電流が流れて電源出力が急激に不安定となったり、電極装置が損傷したりして、そのまま安定した運転を行なうことが困難となる。また前述のように一旦スパークの発生により電極表面が局部的に溶融したり電極表面に食品材料成分が焦げ付いたりした電極を、そのまま再使用すれば、電極表面の凹凸によってさらにスパークが発生しやすくなって、実際上運転が全く不可能となってしまう。
【００１６】
ここで、交流高電界殺菌装置の電源には、過大電流が流れないように安全装置を設けておくことが多く、その場合スパークの発生により過大電流が流れれば、直ちに電源が停止されるが、その場合でも、操業の一時的停止を招いて生産性を阻害してしまう。また仮に電源装置が停止されたとしても、スパーク発生から電源停止までの間において電極表面に食品材料成分が焦げ付いたり、電極表面が局部的に溶融もしくは損傷したりすることにより、電極の再使用が困難となることが多いのである。
【００１７】
交流高電界殺菌法においては、電極間距離が狭く、その一方、電極間には著しく高い電圧を加えるため、そもそもスパークが発生しやすい状況下であるが、実際にスパークが発生してしまえば、前述のような種々の不都合を招くから、スパーク発生はできるだけ防止することが強く望まれる。
【００１８】
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、液体食品材料を交流高電界殺菌法により連続的に殺菌するための装置として、スパークの発生頻度を従来よりも格段に小さくし、これにより前述のような不都合を招くおそれが少ない交流高電界殺菌装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前述のような課題を解決して、スパーク発生頻度の少ない液体食品材料連続交流高電界殺菌装置を提供するべく、本発明者等は前述の図１０〜図１３に示す装置におけるスパーク発生状況について詳細に検討したところ、図１０〜図１３に示す装置の構造では、次のような点からスパークが発生しやすくなっていることが判明した。
【００２０】
すなわち、電極板間に交流高電圧を印加した場合、対向する電極の表面に尖った部分（エッジ部分）が存在すれば、そのエッジ部分に局部的に電流が集中し、その部分からスパークが発生しやすい。しかるに図１０〜図１３に示す装置の場合、電極板１１Ａ、１１Ｂの表面に、Ｏリング嵌入用の凹溝２９Ａ、２９Ｂがスペーサ板１３の長孔１５の周縁部に沿って連続して形成されており、この凹溝２９Ａ、２９Ｂにおける内周端には、図１３に拡大して示すように、それぞれ尖ったエッジ部４５Ａ、４５Ｂが存在し、また流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内側（流路側）開口端にもそれぞれエッジ部４７Ａ、４７Ｂが存在する。なおこれらのエッジ部のうち、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内側開口端のエッジ部４７Ａ、４７Ｂの半周分は、凹溝２９Ａ、２９Ｂの内周端のエッジ部４５Ａ、４５Ｂと共通する部分である。
【００２１】
このようなエッジ部４５Ａ、４５Ｂ、４７Ａ、４７Ｂが存在する状況下において、電極板１１Ａ、１１Ｂ間に交流高電界を加えれば、これらのエッジ部４５Ａ、４５Ｂ、４７Ａ、４７Ｂに極端な電流集中が生じて、スパークが発生しやすいことが判明した。そしてこれらのエッジ部のうち、特にエッジ部４５Ａ、４５Ｂは、スペーサ板１３の長孔１５の周縁部の全長にわたって連続しているから、流路１７の縁部の全周の長い距離にわたって存在していることになり、そのためエッジ部４５Ａ、４５Ｂに対する電流集中に起因するスパークは、流路１７の縁部の全周のどの部分でも生じやすく、したがって全体的にスパーク発生頻度も著しく高くなっていることが判明した。
【００２２】
このように図１０〜図１３に示す構造の装置では、電極板１１Ａ、１１Ｂの表面に長い距離にわたってエッジ部が存在しているため、スパーク発生頻度が高く、各エッジ部でのスパークによる電極材料の溶損や、液体食品材料中の成分の焦げ付き（スケーリング）が多発していたのである。なおここで液体食品材料中の成分の焦げ付きとは、いわゆる炭化による焦げ付きだけではなく、固化物質の生成および付着や、食品成分の変成による高粘度物質の生成とその高粘度物質の付着等を含んでいる。
【００２３】
ここで、図１０〜図１３に示される装置を組立てるにあたっては、既に述べたように電極板１１Ａ、１１Ｂ間にスペーサ板１３を挟み、かつ凹溝２９Ａ、２９Ｂ間にＯリング３１Ａ、３１Ｂの横断面の少なくとも一部を嵌入させた状態でビス（あるいはボルト・ナット）３５により両電極板１１Ａ、１１Ｂ間を締め付け、Ｏリング３１Ａ、３１Ｂを弾性圧縮変形させて、このＯリング３１Ａ、３１Ｂより流路１７を外部に対してシール（密閉）することとしているが、このように電極板１１Ａ、１１Ｂ間を締め付けた状態でも、図１１に示すように凹溝２９Ａ、２９Ｂの内側のエッジ部４５Ａ、４５Ｂの先端とスペーサ板１３との間には、微視的に見ればわずかな隙間Ｇが残っているのが通常であり（図１１では理解しやすくするため、隙間Ｇを大きく描いている）、またそのエッジ部４５Ａ、４５ＢとＯリング３１Ａ、３１Ｂの外面との間にも微小な空間Ｈが残っているのが通常である。そのため流路１７内に導入された液体食品材料は、前述の隙間Ｇから微小空間Ｈ内に侵入する。そして前述のようにエッジ部４５Ａ、４５Ｂ付近でスパークが発生すれば、狭い隙間Ｇや微小空間Ｈの内側付近において食品材料成分の焦げ付きが生じる。そしてこのような狭溢な箇所において焦げ付きが発生した場合、単純に流路１７内に洗浄液を流しただけでは、その焦げ付き物質を除去することが実際上困難であり、装置自体を分解して洗浄する必要が生じてしまう。したがって上述のような狭溢な箇所における頻繁なスパークの発生は、生産性に対する大きな阻害要因とならざるを得なかったのである。
【００２４】
そこで本発明者等は、前述のような電流の集中しやすいエッジ部、特に狭溢な空間に隣接するエッジ部を可及的に少なくするべく、種々検討を重ねた結果、電極板自体にはＯリング嵌入用の凹溝を形成せずに、電極板表面を平坦な面とする一方、スペーサ板の側にＯリング嵌入用の凹溝を形成しておくことによって、電極板表面に存在するとがったエッジ部分を少なく（総延長を短く）すれば、スパークの発生頻度を小さくすることができ、また既に述べたような狭溢な部分における食品材料の焦げ付きによる問題を解決し得ることを見出し、請求項１の発明をなすに至った。
【００２５】
さらに、電極板表面に若干のエッジ部分が存在していても、その部分が他の電極板に直接的に対向していなければ、その部分でもスパークの発生のおそれを少なくして、トータル的により一層スパークの発生頻度を少なくし得ることを見出し、請求項２の発明をなすに至ったのである。
【００２６】
具体的には、請求項１に係る発明は、平行一対の電極板の間に電気絶縁性材料からなるスペーサ板が挟まれており、そのスペーサ板には、その一方の板面から他方の板面まで貫通しかつ板面に沿った方向に伸びる流路区画用の長孔が形成されており、前記一対の電極板のうちの一方の電極板には、スペーサ板の長孔の一方側の端部に対応する位置に流入口が開口形成され、他方の電極板には、スペーサ板の長孔の他方側の端部に対応する位置に流出口が開口形成されて、前記流入口からスペーサ板の長孔を経て流出口に至る流路が区画形成され、さらにスペーサ板の長孔の周縁部分とそれに対応する前記各電極板との間には、それぞれ弾性絶縁材料からなるＯリングが介挿され、両電極板間を締め付けることによって前記Ｏリングにより前記流路が外部に対してシールされた構成とされており、前記流入口から流路内に殺菌対象となる液体食品材料を連続的に導入し、かつ前記流出口から連続的に流路内の液体食品材料を排出するとともに、前記一対の電極板間に交流高電圧を印加して、流路内の液体食品材料を殺菌するようにした交流高電界殺菌装置において、前記スペーサ板の両板面における長孔の周縁部分に、それぞれ長孔の周方向に沿って連続する凹溝を形成するとともに、その凹溝に対応する電極板の表面は平坦面としておき、前記凹溝にＯリングの横断面の少なくとも一部を嵌入させて、スペーサ板と電極板との間をＯリングによりシールするようにしたことを特徴とするものである。
【００２７】
また請求項２の発明は、請求項１に記載の交流高電界殺菌装置において、前記スペーサ板における長孔の長さ方向両端部の内面がテーパー面とされ、電極板の流入口および流出口が、それぞれ流路側において前記テーパー面に対向するように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
この発明の交流高電界殺菌装置によれば、電極板の有効部分の面（流路の液体食品材料に接して電流が流れる面）が、流入口および流出口の部分を除いて平坦な面とされており、したがって図１０〜図１３に示す先行技術の場合と比較して、先端のとがったエッジ部の総延長が格段に短くなる。そのため、電極板のエッジ部における電流集中によるスパークの発生チャンスも格段に少なくなって、操業中におけるスパークの発生頻度が格段に小さくなるから、スパーク発生による電極板の溶損、損傷が生じたり、スパークによる液体食品材料成分の焦げ付き（スケーリング）も少なくなり、さらにはスパーク発生に起因する電流の急激な増大による電源装置の損傷や、操業の不安定化も少ない。そしてまた、Ｏリングによりシールされた部分に対し直近の内側の狭溢な部分でスパーク発生により液体食品材料成分が焦げ付くチャンスも少なくなるため、その狭溢な部分での焦げ付きにより装置の分解洗浄の必要が生じる頻度も格段に少なくなって、分解洗浄に要する手間および時間を削減できるとともに、生産性を著しく向上させることが可能となる。
【００２９】
さらに、特に請求項２の発明の交流高電界殺菌装置によれば、電極板の流入口、流出口の部分のエッジ部において、対向する電極板が、その部分でスペーサ板のテーパー面によって覆われているため、これらのエッジ部もスパークが発生しにくくなり、そのため前述のような効果を、より一層確実かつ有効に発揮することができる。
【実施例】
【００３０】
図１〜図５にこの発明の第１の実施例の交流高電界殺菌装置を示す。なお図１〜図５において、図１０〜図１３に示した先行技術による装置と同一の部分については、図１０〜図１３と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
図１〜図５において、電極板１１Ａ、１１Ｂは相互に対向する面（スペーサ板１３を挟む側の面）が、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂ、ビス貫通孔３７、ねじ孔４１の部分を除き、実質的に平坦な面とされている。なおビス貫通孔３７およびねじ孔４１は、当然のことながら液体食品材料に接しない位置に形成されており、したがって電極板の有効面（流路１７の液体食品材料に接して電流が流れる部分）においては、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂ以外の部分はすべて実質的に平坦な面となっていることになる。
【００３２】
一方、スペーサ板１３には、それぞれＯリング嵌入用の凹溝４９Ａ、４９Ｂが形成されている。そしてこれらのスペーサ板１３の凹溝４９Ａ、４９ＢにそれぞれＯリング３１Ａ、３１Ｂの断面の少なくとも一部が嵌入されている。
【００３３】
このような装置を組立てるにあたっては、電極板１１Ａ、１１Ｂの間にスペーサ板１３を挟み、かつスペーサ板１３の凹溝４９Ａ、４９ＢにそれぞれＯリング３１Ａ、３１Ｂの断面の少なくとも一部を嵌入させた状態で、両電極板１１Ａ、１１Ｂ間を、図１０〜図１３に示す装置の場合と同様に複数のビス３５（またはボルト・ナット）により締め付けて、Ｏリング３１Ａ、３１Ｂを弾性的に圧縮変形させる。これによってスペーサ１３の長孔１５の内側空間に相当する流路１７が、Ｏリング３１Ａ、３１Ｂにより外部に対してシールされた状態で装置が組上げられることになる。
【００３４】
ここで、Ｏリング嵌入用の凹溝４９Ａ、４９Ｂは、図１０〜図１３の装置の場合とは異なり、スペーサ板１３の側に形成されており、電極板１１Ａ、１１Ｂの板面、特にその有効面の表面には、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内側（流路側）の開口端を除き、とがったエッジ部は存在しないことになる。ここで、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内側の開口端のエッジ部４７Ａ、４７Ｂは、トータルしてもその総延長は短く、したがってエッジ部に対する電流集中によるスパークの発生頻度は図１０〜図１３の装置の場合よりも格段に少なくなる。
【００３５】
ちなみに、流入口１９Ａの中心軸線と流出口１９Ｂの中心軸線との間の距離をｌ、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内径を２ｒとすれば、図１０〜図１３に示した装置の場合、片側（流入側）の電極板１１Ａについては、図１１から明らかなように、凹溝２９Ａの内側のエッジ部４５Ａの長さＬＡは、
ＬＡ＝２ｌ＋２πｒ ・・・（１）
となり、また同じく電極板１１Ａにおける流入口１９Ａの開口端のエッジ部４７Ａのうち、凹溝２９Ａの内側のエッジ部４５Ａと重複しない部分の長さＬＢは、
ＬＢ＝πｒ ・・・（２）
となるから、有効面のエッジ部の総延長ＬＣは、
ＬＣ＝ＬＡ＋ＬＢ＝２ｌ＋３πｒ ・・・（３）
となる。また電極板１１Ｂの側のエッジ部も同様であるから、結局両電極板１１Ａ、１１Ｂでは、有効面のエッジ部の総延長ＬＤはその２倍で、
ＬＤ＝２ＬＣ＝４ｌ＋６πｒ ・・・（４）
となる。
【００３６】
一方、図１〜図５に示すこの発明の第１の実施例の場合、一方の電極板１１Ａの表面（有効面）に存在しているエッジ部分は、流入口１９Ａの開口端のエッジ部４７Ａだけであり、その長さＬＥは、
ＬＥ＝２πｒ ・・・（５）
である。そして電極板１１Ｂの例についても流入口が流出口に変わるだけで、エッジ４７Ｂの長さは同じであるから、両電極板１１Ａ、１１Ｂについての有効面のエッジ部分の総延長ＬＦは、
ＬＦ＝４πｒ ・・・（６）
となる。このように、図１０〜図１３に示した先行技術の装置の場合には、電極板１１Ａ、１１Ｂにおけるエッジ部分の総延長ＬＤが（４）式で示される［４ｌ＋６πｒ］の距離となっているのに対し、図１〜図５に示すこの発明の第１の実施例の場合、電極板１１Ａ、１１Ｂにおけるエッジ部の総延長ＬＦは（６）式で示される［４πｒ］の距離となるから、図１０〜図１３の先行技術の装置よりも格段に短くなっていることが判る。ここで、ｒ、ｌの値は特に限定されるものではないが、本発明者等が実機として開発している装置では、２ｒ≒１５ｍｍ、ｌ≒１０５ｍｍとしており、この場合、図１０〜図１３に示した先行技術の装置のエッジ部分総延長ＬＤが９４.２ｍｍであるのに対し、図１〜図５に示すこの発明の第１の実施例の装置のエッジ部分総延長ＬＦは５６１.３ｍｍとなり、図１０〜図１３の場合の１／６程度に過ぎない。したがってこの場合、エッジ部におけるスパークの発生頻度も、１／６程度に抑制されるのである。
【００３７】
図６〜図９にはこの発明の第２の実施例の交流高電界殺菌装置を示す。なお図６〜図９において、図１〜図５に示した第１の実施例、および図１０〜図１３に示した先行技術の装置と同一の部分については、それぞれ同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
この発明の第２の実施例の装置においては、スペーサ板１３の長孔１５における長さ方向の端部の内面（湾曲面）が、それぞれテーパー面１５Ａ、１５Ｂとされている。これらのうち、電極板１１Ａの流入口１９Ａに近い側のテーパー面１５Ａは、流入口１９Ａに対して傾斜状に対向し、一方電極板１１Ｂの流出口１９Ｂに近い側のテーパー面１５Ｂは、流出口１９Ｂに対して傾斜状に対向している。言い換えれば、電極板１１Ｂの表面のうち、電極板１１Ａの流入口１９Ａの開口部に対向する部分は、スペーサ板１３におけるテーパー面１５Ａの部分によって覆われており、一方電極板１１Ａの表面のうち、電極板１１Ｂの流出口１９Ｂの開口部に対向する部分は、スペーサ板１３のテーパー面１５Ｂの部分によって覆われていることになる。
【００３９】
したがって電極板１１Ａの流入口１９Ａは、直接的には反対側の電極板１１Ｂに対向せず、また電極板１１Ｂの流出口１９Ｂは、直接的には反対側の電極板１１Ａに対向しないことになる。
【００４０】
このような図６〜図９に示す第２の実施例の場合、電極板１１Ａの流入口１９Ａの開口端のエッジ部４７Ａは、反対側の電極板１１Ｂに対向しないため、その部分でのスパークの発生が生じにくくなり、同じく電極板１１Ｂの流出口１９Ｂの開口端のエッジ部４７Ｂも、反対側の電極板１１Ａに対向しないため、その部分でのスパークの発生が生じにくくなる。
【００４１】
結局、図６〜図９に示される第２の実施例の場合、図１〜図５に示される第１の実施例と同様に、両電極板１１Ａ、１１Ｂについて（６）式で総延長が表わされるエッジ部分は存在しているものの、これらのエッジ部分でのスパークの発生のおそれが、図１〜図５の実施例の場合よりも格段に少なくなり、その結果装置全体としてスパークの発生を確実かつ充分に防止することが可能となる。
【００４２】
なお以上の各実施例においては、一対の電極板１１Ａ、１１Ｂ間にスペーサ板１３を挟み込んで、一対の電極板１１Ａ、１１Ｂ間に単一の流路１７を形成するものとしているが、３枚以上の電極板を平行に配置して、それぞれの間にスペーサ板を挟み、各電極板間にそれぞれ流路を形成した多段構成としても良いことはもちろんであり、その場合にはある流路についての電極板の流出口が次の流路に対する流入口を兼ねることになる。このような構成でも、既に述べたようにスペーサ板にＯリング嵌入用の凹溝を形成しておくことによって、この発明の作用・効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の第１の実施例の交流高電界殺菌装置の縦断正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線（電極板１１Ａの表面位置）における縦断側面図である。
【図３】図１の装置に使用されているスペーサを、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の位置で示す側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線におけるスペーサ縦断面図である。
【図５】図１中の部位Ｖの拡大図である。
【図６】この発明の第２の実施例の交流高電界殺菌装置の縦断正面図である。
【図７】図６の装置に使用されているスペーサを、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線の位置で示す側面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線におけるスペーサ縦断面図である。
【図９】図６中の部位ＩＸの拡大図である。
【図１０】本発明者等がこの発明に先行して開発している交流高電界殺菌装置の縦断正面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線（電極板１１Ａの表面位置）における縦断側面図である。
【図１２】図１０の装置に使用されているスペーサを、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線の位置で示す側面図である。
【図１３】図１０中の部位ＸＩＩＩの拡大図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１Ａ、１１Ｂ 電極板
１３ スペーサ板
１５ 長孔
１５Ａ、１５Ｂ テーパー面
１７ 流路
１９Ａ 流入口
１９Ｂ 流出口
３１Ａ、３１Ｂ Ｏリング
４９Ａ、４９Ｂ Ｏリング嵌入用の凹溝
【技術分野】
【０００１】
この発明は、果汁や肉汁、野菜スープ、牛乳、飲料水等の各種液体食品材料を、交流高電界殺菌法によって連続的に殺菌する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、果汁や肉汁、野菜スープ、牛乳、飲料水等の液体食品材料を殺菌するための方法としては、液体食品材料を加熱して高温により殺菌する方法が多用されている。この場合、連続的に液体食品材料を殺菌する装置としては、管路内に液体食品材料を連続的に流しながら、その管路を外側から適宜の加熱手段により加熱して、管路内の液体食品材料を間接的に加熱することにより殺菌する方式のものが一般的である。
【０００３】
ところで上述のように外部からの加熱によって液体食品材料を殺菌する場合、その温度に液体食品材料をある程度の時間保持しておく必要がある。特に加熱温度が低ければ、加熱保持時間を長くして確実に殺菌されるようにする必要がある。一方、加熱温度を相対的に高温とすれば、加熱保持時間を相対的に短くすることが可能であるが、加熱温度が高温となれば、液体食品材料中の有用な成分、例えばビタミンＣ等の栄養成分が破壊されたり、香りをもたらす香気成分や色調をもたらす色調成分が破壊されたり変化したりしてしまって、商品価値を損なってしまうおそれがあるから、加熱温度を高温にするにも限界がある。
【０００４】
したがって外部加熱により液体食品材料を殺菌する場合、液体食品材料中の栄養成分や香り、色が損なわれない程度の温度で、ある程度長い時間保持することが必須である。例えば外部加熱方式により１１５℃で殺菌する場合、充分に殺菌するためには４分以上保持する必要があるとされている。そしてこのような外部加熱を適用して連続方式により加熱殺菌する場合は、外部から加熱する部分の管路を長くすることにより、その加熱部中に液体食品材料が滞在する時間を充分に確保せざるを得ず、そのため加熱装置全体のライン長が長くならざるを得ないから、設備全体が大型化して、設備コストが大きくならざるを得なかった。
【０００５】
ところで最近に至り、対向する狭い電極間に液体食品材料を通過させるとともに、その電極間に交流の高電圧を印加して、電極間に生じる交流高電界によって殺菌する方法、すなわちいわゆる交流高電界殺菌法が、例えば特許文献１、特許文献２等によって提案されている。
【０００６】
この交流高電界殺菌法によれば、電極間を液体食品材料が通過する際に液体食品材料が高温により加熱殺菌されるばかりでなく、交流高電界による殺菌効果が与えられ、そのため液体食品材料を高温に曝す時間を短時間とすることが可能となり、その結果食品材料成分の破壊や変化を最小限に抑えることが可能となる。
【特許文献１】特許第２８４８５９１号公報
【特許文献２】特許第２９６４０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献１や特許文献２には、交流高電界殺菌技術の基本的な考え方は示されているものの、この交流高電界殺菌技術を、液体食品製造メーカーにおいて実際の量産的規模での液体食品製造過程に導入するべく、完全連続化を行なって大量の液体食品材料を効率良く連続殺菌を行なうには種々の不都合があり、特に連続的に流れる液体食品材料に交流高電界を印加する電極部分付近の具体的構成については、未だ実用化できる程度には至っていないのが実情である。
【０００８】
そこで本発明者等は、量産的規模での交流高電界殺菌方法の実用化に向けて、その装置の研究開発を続けている。そしてその開発過程において、連続的に供給される液体食品材料に交流高電界を印加する部分（電極部分付近）の具体的構成として、図１０〜図１３に示すような装置を既に開発し、実用化に向けての更なる実験・検討を重ねている。
【０００９】
ここで図１０〜図１３に示される装置について説明すれば、チタン等の耐食性導電材料からなる平行一対の電極１１Ａ、１１Ｂの間に、ＰＥＥＫ樹脂等の耐熱性を有する電気絶縁材料からなる全体として平板状のスペーサ板１３が挟まれており、そのスペーサ板１３には、一方の板面から他方の板面まで貫通しかつ板面に沿った方向（図示の例では上下方向）に伸びる長孔１５が形成されている。この長孔１５は、後述するように流路１７を区画形成するためのものである。
【００１０】
さらに前記一対の電極板１１Ａ、１１Ｂのうちの一方の電極板１１Ａには、スペーサ板１３の長孔１５の一方の端部１５Ａに対応する位置に流入口１９Ａが形成され、また他方の電極板１１Ｂには、スペーサ板１３の長孔１５の他方の端部１５Ｂに対応する位置に流出口１９Ｂが形成されている。また電極板１１Ａの流入口１９Ａの外側には、フランジ付き中空短円筒状の導入部材２１Ａが、絶縁パッキング２３Ａを介して複数のビス２５により取付けられており、電極板１１Ｂの流出口１９Ｂの外側には、同様にフランジ付き中空短円筒状の導出部材２１Ｂが、絶縁パッキング２３Ｂを介して複数のビス２７により取付けられている。
【００１１】
そして電極板１１Ａにおけるスペーサ板１３の側の面の所定の位置、すなわちスペーサ板１３の長孔１５の周縁部に対応する位置には、長孔１５の周縁部に沿って連続するＯリング嵌入用の凹溝２９Ａが形成され、一方電極板１１Ｂにおけるスペーサ板１３の側の面の所定の位置、すなわちスペーサ板１３の長孔１５の周縁部に対応する位置にも、長孔１５の周縁部に沿って連続するＯリング嵌入用の凹溝２９Ｂが形成されている。そしてこれらの凹溝２９Ａ、２９Ｂに、それぞれシリコンゴム等の耐熱性に優れた絶縁性電気絶縁材料からなるＯリング３１Ａ、３１Ｂの横断面の少なくとも一部を嵌入させた状態で、電極板１１Ａ、１１Ｂの片側もしくは両側から絶縁ワッシャ３３を介して複数のビス（あるいはボルト・ナット）３５により両電極１１Ａ、１１Ｂ間を締め付けて、Ｏリング３１Ａ、３１Ｂを弾性圧縮変形させた状態で全体として装置が組立てられる。このとき、スペーサ板１３の長孔１５により形成される流路１７は、外部に対して電極板１１Ａ、１１Ｂとスペーサ板１３との間がＯリング３１Ａ、３１Ｂによってシールされることになる。
【００１２】
なお電極板１１Ａ、１１Ｂにおけるビス貫通孔３７には、絶縁カラー３９が挿着されている。また電極板１１Ａ、１１Ｂにおける符号４１の部分は、ビス螺合用のねじ孔であり、さらにスペーサ板１３における符号４３の部分は、ビス挿通用の貫通孔である。
【００１３】
以上のような図１０〜図１３に示す装置を用いて果汁等の液体食品材料を交流高電界法により殺菌するにあたっては、殺菌すべき対象となる液体食品材料を外部から導入部材２１Ａに連続的に導入する。導入部材２１Ａに連続的に導入された液体食品材料は、電極板１１Ａの流入口１９Ａを経て、スペーサ板１３の長孔１５によって区画形成された流路１７に流入し、その流路１７内を長孔１５の長さ方向に沿って流れて、電極板１１Ｂの流出口１９Ｂを経て、導出部材２１Ｂから外部へ排出される。そしてその間、電極板１１Ａ、１１Ｂの間に交流高電圧を加えることによって、長孔１５内の流路１７中において液体食品材料の殺菌が連続的に行なわれる。ここで、電極板１１Ａ、１１Ｂの間に加える交流高電圧は、電極板１１Ａ、１１Ｂの間の間隔（≒スペーサ板１３の厚み）の１ｍｍ当り５０乃至１００Ｖ以上、通常は１ｍｍ当り数百Ｖ以上の電圧とする。また電極板１１Ａ、１１Ｂ間の間隔自体は、流量等によっても異なるが、０．５ｍｍ程度から２０ｍｍ程度の狭い幅とするのが一般的であり、したがって実際に電極板１１Ａ、１１Ｂ間に加える電圧は、数百Ｖ以上、通常は１０００〜２０００Ｖ以上の高い電圧となる。
【００１４】
ところで上述のような図１０〜図１３に示される交流高電界殺菌装置を用いて、実際に液体食品材料を殺菌する実験を繰返したところ、電極板１１Ａ、１１Ｂ間にスパークが発生しやすいことが判明した。
【００１５】
このように電極板間にスパークが発生すれば、電極板の表面が急激に著しい高温となって局部的に溶融もしくは損傷したり、電極表面に液体食品材料成分が焦げ付いたりしてしまう。またスパークが発生すれば、急激に過大電流が流れて電源出力が急激に不安定となったり、電極装置が損傷したりして、そのまま安定した運転を行なうことが困難となる。また前述のように一旦スパークの発生により電極表面が局部的に溶融したり電極表面に食品材料成分が焦げ付いたりした電極を、そのまま再使用すれば、電極表面の凹凸によってさらにスパークが発生しやすくなって、実際上運転が全く不可能となってしまう。
【００１６】
ここで、交流高電界殺菌装置の電源には、過大電流が流れないように安全装置を設けておくことが多く、その場合スパークの発生により過大電流が流れれば、直ちに電源が停止されるが、その場合でも、操業の一時的停止を招いて生産性を阻害してしまう。また仮に電源装置が停止されたとしても、スパーク発生から電源停止までの間において電極表面に食品材料成分が焦げ付いたり、電極表面が局部的に溶融もしくは損傷したりすることにより、電極の再使用が困難となることが多いのである。
【００１７】
交流高電界殺菌法においては、電極間距離が狭く、その一方、電極間には著しく高い電圧を加えるため、そもそもスパークが発生しやすい状況下であるが、実際にスパークが発生してしまえば、前述のような種々の不都合を招くから、スパーク発生はできるだけ防止することが強く望まれる。
【００１８】
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、液体食品材料を交流高電界殺菌法により連続的に殺菌するための装置として、スパークの発生頻度を従来よりも格段に小さくし、これにより前述のような不都合を招くおそれが少ない交流高電界殺菌装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前述のような課題を解決して、スパーク発生頻度の少ない液体食品材料連続交流高電界殺菌装置を提供するべく、本発明者等は前述の図１０〜図１３に示す装置におけるスパーク発生状況について詳細に検討したところ、図１０〜図１３に示す装置の構造では、次のような点からスパークが発生しやすくなっていることが判明した。
【００２０】
すなわち、電極板間に交流高電圧を印加した場合、対向する電極の表面に尖った部分（エッジ部分）が存在すれば、そのエッジ部分に局部的に電流が集中し、その部分からスパークが発生しやすい。しかるに図１０〜図１３に示す装置の場合、電極板１１Ａ、１１Ｂの表面に、Ｏリング嵌入用の凹溝２９Ａ、２９Ｂがスペーサ板１３の長孔１５の周縁部に沿って連続して形成されており、この凹溝２９Ａ、２９Ｂにおける内周端には、図１３に拡大して示すように、それぞれ尖ったエッジ部４５Ａ、４５Ｂが存在し、また流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内側（流路側）開口端にもそれぞれエッジ部４７Ａ、４７Ｂが存在する。なおこれらのエッジ部のうち、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内側開口端のエッジ部４７Ａ、４７Ｂの半周分は、凹溝２９Ａ、２９Ｂの内周端のエッジ部４５Ａ、４５Ｂと共通する部分である。
【００２１】
このようなエッジ部４５Ａ、４５Ｂ、４７Ａ、４７Ｂが存在する状況下において、電極板１１Ａ、１１Ｂ間に交流高電界を加えれば、これらのエッジ部４５Ａ、４５Ｂ、４７Ａ、４７Ｂに極端な電流集中が生じて、スパークが発生しやすいことが判明した。そしてこれらのエッジ部のうち、特にエッジ部４５Ａ、４５Ｂは、スペーサ板１３の長孔１５の周縁部の全長にわたって連続しているから、流路１７の縁部の全周の長い距離にわたって存在していることになり、そのためエッジ部４５Ａ、４５Ｂに対する電流集中に起因するスパークは、流路１７の縁部の全周のどの部分でも生じやすく、したがって全体的にスパーク発生頻度も著しく高くなっていることが判明した。
【００２２】
このように図１０〜図１３に示す構造の装置では、電極板１１Ａ、１１Ｂの表面に長い距離にわたってエッジ部が存在しているため、スパーク発生頻度が高く、各エッジ部でのスパークによる電極材料の溶損や、液体食品材料中の成分の焦げ付き（スケーリング）が多発していたのである。なおここで液体食品材料中の成分の焦げ付きとは、いわゆる炭化による焦げ付きだけではなく、固化物質の生成および付着や、食品成分の変成による高粘度物質の生成とその高粘度物質の付着等を含んでいる。
【００２３】
ここで、図１０〜図１３に示される装置を組立てるにあたっては、既に述べたように電極板１１Ａ、１１Ｂ間にスペーサ板１３を挟み、かつ凹溝２９Ａ、２９Ｂ間にＯリング３１Ａ、３１Ｂの横断面の少なくとも一部を嵌入させた状態でビス（あるいはボルト・ナット）３５により両電極板１１Ａ、１１Ｂ間を締め付け、Ｏリング３１Ａ、３１Ｂを弾性圧縮変形させて、このＯリング３１Ａ、３１Ｂより流路１７を外部に対してシール（密閉）することとしているが、このように電極板１１Ａ、１１Ｂ間を締め付けた状態でも、図１１に示すように凹溝２９Ａ、２９Ｂの内側のエッジ部４５Ａ、４５Ｂの先端とスペーサ板１３との間には、微視的に見ればわずかな隙間Ｇが残っているのが通常であり（図１１では理解しやすくするため、隙間Ｇを大きく描いている）、またそのエッジ部４５Ａ、４５ＢとＯリング３１Ａ、３１Ｂの外面との間にも微小な空間Ｈが残っているのが通常である。そのため流路１７内に導入された液体食品材料は、前述の隙間Ｇから微小空間Ｈ内に侵入する。そして前述のようにエッジ部４５Ａ、４５Ｂ付近でスパークが発生すれば、狭い隙間Ｇや微小空間Ｈの内側付近において食品材料成分の焦げ付きが生じる。そしてこのような狭溢な箇所において焦げ付きが発生した場合、単純に流路１７内に洗浄液を流しただけでは、その焦げ付き物質を除去することが実際上困難であり、装置自体を分解して洗浄する必要が生じてしまう。したがって上述のような狭溢な箇所における頻繁なスパークの発生は、生産性に対する大きな阻害要因とならざるを得なかったのである。
【００２４】
そこで本発明者等は、前述のような電流の集中しやすいエッジ部、特に狭溢な空間に隣接するエッジ部を可及的に少なくするべく、種々検討を重ねた結果、電極板自体にはＯリング嵌入用の凹溝を形成せずに、電極板表面を平坦な面とする一方、スペーサ板の側にＯリング嵌入用の凹溝を形成しておくことによって、電極板表面に存在するとがったエッジ部分を少なく（総延長を短く）すれば、スパークの発生頻度を小さくすることができ、また既に述べたような狭溢な部分における食品材料の焦げ付きによる問題を解決し得ることを見出し、請求項１の発明をなすに至った。
【００２５】
さらに、電極板表面に若干のエッジ部分が存在していても、その部分が他の電極板に直接的に対向していなければ、その部分でもスパークの発生のおそれを少なくして、トータル的により一層スパークの発生頻度を少なくし得ることを見出し、請求項２の発明をなすに至ったのである。
【００２６】
具体的には、請求項１に係る発明は、平行一対の電極板の間に電気絶縁性材料からなるスペーサ板が挟まれており、そのスペーサ板には、その一方の板面から他方の板面まで貫通しかつ板面に沿った方向に伸びる流路区画用の長孔が形成されており、前記一対の電極板のうちの一方の電極板には、スペーサ板の長孔の一方側の端部に対応する位置に流入口が開口形成され、他方の電極板には、スペーサ板の長孔の他方側の端部に対応する位置に流出口が開口形成されて、前記流入口からスペーサ板の長孔を経て流出口に至る流路が区画形成され、さらにスペーサ板の長孔の周縁部分とそれに対応する前記各電極板との間には、それぞれ弾性絶縁材料からなるＯリングが介挿され、両電極板間を締め付けることによって前記Ｏリングにより前記流路が外部に対してシールされた構成とされており、前記流入口から流路内に殺菌対象となる液体食品材料を連続的に導入し、かつ前記流出口から連続的に流路内の液体食品材料を排出するとともに、前記一対の電極板間に交流高電圧を印加して、流路内の液体食品材料を殺菌するようにした交流高電界殺菌装置において、前記スペーサ板の両板面における長孔の周縁部分に、それぞれ長孔の周方向に沿って連続する凹溝を形成するとともに、その凹溝に対応する電極板の表面は平坦面としておき、前記凹溝にＯリングの横断面の少なくとも一部を嵌入させて、スペーサ板と電極板との間をＯリングによりシールするようにしたことを特徴とするものである。
【００２７】
また請求項２の発明は、請求項１に記載の交流高電界殺菌装置において、前記スペーサ板における長孔の長さ方向両端部の内面がテーパー面とされ、電極板の流入口および流出口が、それぞれ流路側において前記テーパー面に対向するように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
この発明の交流高電界殺菌装置によれば、電極板の有効部分の面（流路の液体食品材料に接して電流が流れる面）が、流入口および流出口の部分を除いて平坦な面とされており、したがって図１０〜図１３に示す先行技術の場合と比較して、先端のとがったエッジ部の総延長が格段に短くなる。そのため、電極板のエッジ部における電流集中によるスパークの発生チャンスも格段に少なくなって、操業中におけるスパークの発生頻度が格段に小さくなるから、スパーク発生による電極板の溶損、損傷が生じたり、スパークによる液体食品材料成分の焦げ付き（スケーリング）も少なくなり、さらにはスパーク発生に起因する電流の急激な増大による電源装置の損傷や、操業の不安定化も少ない。そしてまた、Ｏリングによりシールされた部分に対し直近の内側の狭溢な部分でスパーク発生により液体食品材料成分が焦げ付くチャンスも少なくなるため、その狭溢な部分での焦げ付きにより装置の分解洗浄の必要が生じる頻度も格段に少なくなって、分解洗浄に要する手間および時間を削減できるとともに、生産性を著しく向上させることが可能となる。
【００２９】
さらに、特に請求項２の発明の交流高電界殺菌装置によれば、電極板の流入口、流出口の部分のエッジ部において、対向する電極板が、その部分でスペーサ板のテーパー面によって覆われているため、これらのエッジ部もスパークが発生しにくくなり、そのため前述のような効果を、より一層確実かつ有効に発揮することができる。
【実施例】
【００３０】
図１〜図５にこの発明の第１の実施例の交流高電界殺菌装置を示す。なお図１〜図５において、図１０〜図１３に示した先行技術による装置と同一の部分については、図１０〜図１３と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
図１〜図５において、電極板１１Ａ、１１Ｂは相互に対向する面（スペーサ板１３を挟む側の面）が、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂ、ビス貫通孔３７、ねじ孔４１の部分を除き、実質的に平坦な面とされている。なおビス貫通孔３７およびねじ孔４１は、当然のことながら液体食品材料に接しない位置に形成されており、したがって電極板の有効面（流路１７の液体食品材料に接して電流が流れる部分）においては、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂ以外の部分はすべて実質的に平坦な面となっていることになる。
【００３２】
一方、スペーサ板１３には、それぞれＯリング嵌入用の凹溝４９Ａ、４９Ｂが形成されている。そしてこれらのスペーサ板１３の凹溝４９Ａ、４９ＢにそれぞれＯリング３１Ａ、３１Ｂの断面の少なくとも一部が嵌入されている。
【００３３】
このような装置を組立てるにあたっては、電極板１１Ａ、１１Ｂの間にスペーサ板１３を挟み、かつスペーサ板１３の凹溝４９Ａ、４９ＢにそれぞれＯリング３１Ａ、３１Ｂの断面の少なくとも一部を嵌入させた状態で、両電極板１１Ａ、１１Ｂ間を、図１０〜図１３に示す装置の場合と同様に複数のビス３５（またはボルト・ナット）により締め付けて、Ｏリング３１Ａ、３１Ｂを弾性的に圧縮変形させる。これによってスペーサ１３の長孔１５の内側空間に相当する流路１７が、Ｏリング３１Ａ、３１Ｂにより外部に対してシールされた状態で装置が組上げられることになる。
【００３４】
ここで、Ｏリング嵌入用の凹溝４９Ａ、４９Ｂは、図１０〜図１３の装置の場合とは異なり、スペーサ板１３の側に形成されており、電極板１１Ａ、１１Ｂの板面、特にその有効面の表面には、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内側（流路側）の開口端を除き、とがったエッジ部は存在しないことになる。ここで、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内側の開口端のエッジ部４７Ａ、４７Ｂは、トータルしてもその総延長は短く、したがってエッジ部に対する電流集中によるスパークの発生頻度は図１０〜図１３の装置の場合よりも格段に少なくなる。
【００３５】
ちなみに、流入口１９Ａの中心軸線と流出口１９Ｂの中心軸線との間の距離をｌ、流入口１９Ａ、流出口１９Ｂの内径を２ｒとすれば、図１０〜図１３に示した装置の場合、片側（流入側）の電極板１１Ａについては、図１１から明らかなように、凹溝２９Ａの内側のエッジ部４５Ａの長さＬＡは、
ＬＡ＝２ｌ＋２πｒ ・・・（１）
となり、また同じく電極板１１Ａにおける流入口１９Ａの開口端のエッジ部４７Ａのうち、凹溝２９Ａの内側のエッジ部４５Ａと重複しない部分の長さＬＢは、
ＬＢ＝πｒ ・・・（２）
となるから、有効面のエッジ部の総延長ＬＣは、
ＬＣ＝ＬＡ＋ＬＢ＝２ｌ＋３πｒ ・・・（３）
となる。また電極板１１Ｂの側のエッジ部も同様であるから、結局両電極板１１Ａ、１１Ｂでは、有効面のエッジ部の総延長ＬＤはその２倍で、
ＬＤ＝２ＬＣ＝４ｌ＋６πｒ ・・・（４）
となる。
【００３６】
一方、図１〜図５に示すこの発明の第１の実施例の場合、一方の電極板１１Ａの表面（有効面）に存在しているエッジ部分は、流入口１９Ａの開口端のエッジ部４７Ａだけであり、その長さＬＥは、
ＬＥ＝２πｒ ・・・（５）
である。そして電極板１１Ｂの例についても流入口が流出口に変わるだけで、エッジ４７Ｂの長さは同じであるから、両電極板１１Ａ、１１Ｂについての有効面のエッジ部分の総延長ＬＦは、
ＬＦ＝４πｒ ・・・（６）
となる。このように、図１０〜図１３に示した先行技術の装置の場合には、電極板１１Ａ、１１Ｂにおけるエッジ部分の総延長ＬＤが（４）式で示される［４ｌ＋６πｒ］の距離となっているのに対し、図１〜図５に示すこの発明の第１の実施例の場合、電極板１１Ａ、１１Ｂにおけるエッジ部の総延長ＬＦは（６）式で示される［４πｒ］の距離となるから、図１０〜図１３の先行技術の装置よりも格段に短くなっていることが判る。ここで、ｒ、ｌの値は特に限定されるものではないが、本発明者等が実機として開発している装置では、２ｒ≒１５ｍｍ、ｌ≒１０５ｍｍとしており、この場合、図１０〜図１３に示した先行技術の装置のエッジ部分総延長ＬＤが９４.２ｍｍであるのに対し、図１〜図５に示すこの発明の第１の実施例の装置のエッジ部分総延長ＬＦは５６１.３ｍｍとなり、図１０〜図１３の場合の１／６程度に過ぎない。したがってこの場合、エッジ部におけるスパークの発生頻度も、１／６程度に抑制されるのである。
【００３７】
図６〜図９にはこの発明の第２の実施例の交流高電界殺菌装置を示す。なお図６〜図９において、図１〜図５に示した第１の実施例、および図１０〜図１３に示した先行技術の装置と同一の部分については、それぞれ同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
この発明の第２の実施例の装置においては、スペーサ板１３の長孔１５における長さ方向の端部の内面（湾曲面）が、それぞれテーパー面１５Ａ、１５Ｂとされている。これらのうち、電極板１１Ａの流入口１９Ａに近い側のテーパー面１５Ａは、流入口１９Ａに対して傾斜状に対向し、一方電極板１１Ｂの流出口１９Ｂに近い側のテーパー面１５Ｂは、流出口１９Ｂに対して傾斜状に対向している。言い換えれば、電極板１１Ｂの表面のうち、電極板１１Ａの流入口１９Ａの開口部に対向する部分は、スペーサ板１３におけるテーパー面１５Ａの部分によって覆われており、一方電極板１１Ａの表面のうち、電極板１１Ｂの流出口１９Ｂの開口部に対向する部分は、スペーサ板１３のテーパー面１５Ｂの部分によって覆われていることになる。
【００３９】
したがって電極板１１Ａの流入口１９Ａは、直接的には反対側の電極板１１Ｂに対向せず、また電極板１１Ｂの流出口１９Ｂは、直接的には反対側の電極板１１Ａに対向しないことになる。
【００４０】
このような図６〜図９に示す第２の実施例の場合、電極板１１Ａの流入口１９Ａの開口端のエッジ部４７Ａは、反対側の電極板１１Ｂに対向しないため、その部分でのスパークの発生が生じにくくなり、同じく電極板１１Ｂの流出口１９Ｂの開口端のエッジ部４７Ｂも、反対側の電極板１１Ａに対向しないため、その部分でのスパークの発生が生じにくくなる。
【００４１】
結局、図６〜図９に示される第２の実施例の場合、図１〜図５に示される第１の実施例と同様に、両電極板１１Ａ、１１Ｂについて（６）式で総延長が表わされるエッジ部分は存在しているものの、これらのエッジ部分でのスパークの発生のおそれが、図１〜図５の実施例の場合よりも格段に少なくなり、その結果装置全体としてスパークの発生を確実かつ充分に防止することが可能となる。
【００４２】
なお以上の各実施例においては、一対の電極板１１Ａ、１１Ｂ間にスペーサ板１３を挟み込んで、一対の電極板１１Ａ、１１Ｂ間に単一の流路１７を形成するものとしているが、３枚以上の電極板を平行に配置して、それぞれの間にスペーサ板を挟み、各電極板間にそれぞれ流路を形成した多段構成としても良いことはもちろんであり、その場合にはある流路についての電極板の流出口が次の流路に対する流入口を兼ねることになる。このような構成でも、既に述べたようにスペーサ板にＯリング嵌入用の凹溝を形成しておくことによって、この発明の作用・効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の第１の実施例の交流高電界殺菌装置の縦断正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線（電極板１１Ａの表面位置）における縦断側面図である。
【図３】図１の装置に使用されているスペーサを、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の位置で示す側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線におけるスペーサ縦断面図である。
【図５】図１中の部位Ｖの拡大図である。
【図６】この発明の第２の実施例の交流高電界殺菌装置の縦断正面図である。
【図７】図６の装置に使用されているスペーサを、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線の位置で示す側面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線におけるスペーサ縦断面図である。
【図９】図６中の部位ＩＸの拡大図である。
【図１０】本発明者等がこの発明に先行して開発している交流高電界殺菌装置の縦断正面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線（電極板１１Ａの表面位置）における縦断側面図である。
【図１２】図１０の装置に使用されているスペーサを、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線の位置で示す側面図である。
【図１３】図１０中の部位ＸＩＩＩの拡大図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１Ａ、１１Ｂ 電極板
１３ スペーサ板
１５ 長孔
１５Ａ、１５Ｂ テーパー面
１７ 流路
１９Ａ 流入口
１９Ｂ 流出口
３１Ａ、３１Ｂ Ｏリング
４９Ａ、４９Ｂ Ｏリング嵌入用の凹溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行一対の電極板の間に電気絶縁性材料からなるスペーサ板が挟まれており、そのスペーサ板には、その一方の板面から他方の板面まで貫通しかつ板面に沿った方向に伸びる流路区画用の長孔が形成されており、前記一対の電極板のうちの一方の電極板には、スペーサ板の長孔の一方側の端部に対応する位置に流入口が開口形成され、他方の電極板には、スペーサ板の長孔の他方側の端部に対応する位置に流出口が開口形成されて、前記流入口からスペーサ板の長孔を経て流出口に至る流路が区画形成され、さらにスペーサ板の長孔の周縁部分とそれに対応する前記各電極板との間には、それぞれ弾性絶縁材料からなるＯリングが介挿され、両電極板間を締め付けることによって前記Ｏリングにより前記流路が外部に対してシールされた構成とされており、前記流入口から流路内に殺菌対象となる液体食品材料を連続的に導入し、かつ前記流出口から連続的に流路内の液体食品材料を排出するとともに、前記一対の電極板間に交流高電圧を印加して、流路内の液体食品材料を殺菌するようにした交流高電界殺菌装置において；
前記スペーサ板の両板面における長孔の周縁部分に、それぞれ長孔の周方向に沿って連続する凹溝を形成するとともに、その凹溝に対応する電極板の表面は平坦面としておき、前記凹溝にＯリングの横断面の少なくとも一部を嵌入させて、スペーサ板と電極板との間をＯリングによりシールするようにしたことを特徴とする、交流高電界殺菌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の交流高電界殺菌装置において；
前記スペーサ板における長孔の長さ方向両端部の内面がテーパー面とされ、電極板の流入口および流出口が、それぞれ流路側において前記テーパー面に対向するように構成したことを特徴とする、交流高電界殺菌装置。
【請求項１】
平行一対の電極板の間に電気絶縁性材料からなるスペーサ板が挟まれており、そのスペーサ板には、その一方の板面から他方の板面まで貫通しかつ板面に沿った方向に伸びる流路区画用の長孔が形成されており、前記一対の電極板のうちの一方の電極板には、スペーサ板の長孔の一方側の端部に対応する位置に流入口が開口形成され、他方の電極板には、スペーサ板の長孔の他方側の端部に対応する位置に流出口が開口形成されて、前記流入口からスペーサ板の長孔を経て流出口に至る流路が区画形成され、さらにスペーサ板の長孔の周縁部分とそれに対応する前記各電極板との間には、それぞれ弾性絶縁材料からなるＯリングが介挿され、両電極板間を締め付けることによって前記Ｏリングにより前記流路が外部に対してシールされた構成とされており、前記流入口から流路内に殺菌対象となる液体食品材料を連続的に導入し、かつ前記流出口から連続的に流路内の液体食品材料を排出するとともに、前記一対の電極板間に交流高電圧を印加して、流路内の液体食品材料を殺菌するようにした交流高電界殺菌装置において；
前記スペーサ板の両板面における長孔の周縁部分に、それぞれ長孔の周方向に沿って連続する凹溝を形成するとともに、その凹溝に対応する電極板の表面は平坦面としておき、前記凹溝にＯリングの横断面の少なくとも一部を嵌入させて、スペーサ板と電極板との間をＯリングによりシールするようにしたことを特徴とする、交流高電界殺菌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の交流高電界殺菌装置において；
前記スペーサ板における長孔の長さ方向両端部の内面がテーパー面とされ、電極板の流入口および流出口が、それぞれ流路側において前記テーパー面に対向するように構成したことを特徴とする、交流高電界殺菌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−８６２５９（Ｐ２００８−８６２５９Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７０６３４（Ｐ２００６−２７０６３４）
【出願日】平成１８年１０月２日（２００６．１０．２）
【出願人】（０００１３６６４２）株式会社フロンティアエンジニアリング (30)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２日（２００６．１０．２）
【出願人】（０００１３６６４２）株式会社フロンティアエンジニアリング (30)
【Ｆターム（参考）】
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