特開 2023-119243 処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023119243

(43)【公開日】2023-08-28

(54)【発明の名称】処理装置

(51)【国際特許分類】

   F25D 9/00 20060101AFI20230821BHJP

   F25D 11/02 20060101ALI20230821BHJP

   A23L 3/12 20060101ALN20230821BHJP

【ＦＩ】

F25D9/00 B

F25D11/02 D

A23L3/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022022027

(22)【出願日】2022-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】駒井 大祐

(72)【発明者】

【氏名】蔵野 雅夫

(72)【発明者】

【氏名】松川 泰三

(72)【発明者】

【氏名】櫛部 光央

(72)【発明者】

【氏名】田中 康

(72)【発明者】

【氏名】桝田 琢也

【テーマコード（参考）】

3L044

3L045

4B021

【Ｆターム（参考）】

3L044AA01

3L044BA09

3L044CA04

3L044DB02

3L044FA04

3L044FA09

3L044HA05

3L044JA01

3L044JA03

3L044KA03

3L044KA04

3L045AA02

3L045LA17

3L045MA01

3L045MA08

3L045PA03

3L045PA04

4B021LA01

4B021LP03

4B021LT03

(57)【要約】

【課題】熱交換器における処理水の冷却状態を監視するとともに、冷却の異常が発生した場合に処理水を補助的に冷却することが可能な処理装置を提供する。
【解決手段】
本発明によれば、処理装置１であって、処理槽３と、熱交換器９と、異常検出手段１６と、補助冷却手段４とを備え、処理槽３は、内部に収容された被処理物２を、処理槽３と熱交換器９との間を循環する処理水により加熱又は冷却するよう構成され、熱交換器９は、処理水と流体との間の熱交換により処理水を冷却するよう構成され、異常検出手段１６は、処理水又は流体の熱交換前後の状態量変化に基づき、又は流体の流量に基づき、熱交換器９における冷却の異常を検出するよう構成され、補助冷却手段４は、異常が検出された場合に処理水を冷却するよう構成される、処理装置１が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理装置であって、
処理槽と、熱交換器と、異常検出手段と、補助冷却手段とを備え、
前記処理槽は、内部に収容された被処理物を、前記処理槽と前記熱交換器との間を循環する処理水により加熱又は冷却するよう構成され、
前記熱交換器は、前記処理水と流体との間の熱交換により前記処理水を冷却するよう構成され、
前記異常検出手段は、前記処理水又は前記流体の熱交換前後の状態量変化に基づき、又は前記流体の流量に基づき、前記熱交換器における冷却の異常を検出するよう構成され、
前記補助冷却手段は、前記異常が検出された場合に前記処理水を冷却するよう構成される、処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の処理装置であって、
前記異常検出手段は、前記流体の熱交換前後の圧力差に基づき前記異常を検出するよう構成される、処理装置。

【請求項3】

請求項１に記載の処理装置であって、
前記異常検出手段は、前記処理水の熱交換前後の温度差に基づき前記異常を検出するよう構成される、処理装置。

【請求項4】

請求項１に記載の処理装置であって、
前記異常検出手段は、前記流体の熱交換前後の温度差に基づき前記異常を検出するよう構成される、処理装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の処理装置であって、
前記補助冷却手段は、前記処理槽、又は前記処理水の循環路に前記処理水を供給するよう構成された給水手段であり、
前記給水手段は、前記異常が検出された場合に前記処理水を追加で供給するよう構成される、処理装置。

【請求項6】

請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の処理装置であって、
主冷却手段を備え、
前記主冷却手段は、前記熱交換器に前記流体としての第１冷却水を供給するよう構成され、
前記補助冷却手段は、前記異常が検出された場合に前記熱交換器に第２冷却水を供給して前記処理水を冷却するよう構成される、処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被処理物の加熱処理や冷却処理に用いられる処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

食品の殺菌等を目的として、被処理物を処理槽に収容し、処理槽と熱交換器との間で循環する処理水により被処理物を加熱後に冷却する処理装置が用いられている。特許文献１には、熱交換器に蒸気を供給することで加熱した処理水により被処理物を加熱殺菌し、クーリングタワーから熱交換器に冷却水を供給することで冷却した処理水により被処理物を冷却することが可能な、食品の加熱殺菌用の処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４２２９４２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような処理装置においては、クーリングタワー等の冷却手段から熱交換器への冷却水の供給が滞ると、処理槽内の冷却が不十分となる。特に被処理物が食品である場合には、冷却が不十分であると過加熱による品質不良が生じやすい。熱交換器における処理水の冷却状態を監視することができれば、冷却の異常が発生した場合に早期に適切な対応を行うことができる。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、熱交換器における処理水の冷却状態を監視するとともに、冷却の異常が発生した場合に処理水を補助的に冷却することが可能な処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、処理装置であって、処理槽と、熱交換器と、異常検出手段と、補助冷却手段とを備え、前記処理槽は、内部に収容された被処理物を、前記処理槽と前記熱交換器との間を循環する処理水により加熱又は冷却するよう構成され、前記熱交換器は、前記処理水と流体との間の熱交換により前記処理水を冷却するよう構成され、前記異常検出手段は、前記処理水又は前記流体の熱交換前後の状態量変化に基づき、又は前記流体の流量に基づき、前記熱交換器における冷却の異常を検出するよう構成され、前記補助冷却手段は、前記異常が検出された場合に前記処理水を冷却するよう構成される、処理装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る処理装置においては、異常検出手段により処理水又は流体の熱交換前後の状態量変化を監視することで、熱交換器における冷却の異常を検出することが可能である。また、異常が検出された場合には、補助冷却手段が処理水を補助的に冷却し、被処理物の過加熱を回避することができる。

【0008】

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記異常検出手段は、前記流体の熱交換前後の圧力差に基づき前記異常を検出するよう構成される。
好ましくは、前記異常検出手段は、前記処理水の熱交換前後の温度差に基づき前記異常を検出するよう構成される。
好ましくは、前記異常検出手段は、前記流体の熱交換前後の温度差に基づき前記異常を検出するよう構成される。
好ましくは、前記補助冷却手段は、前記処理槽、又は前記処理水の循環路に前記処理水を供給するよう構成された給水手段であり、前記給水手段は、前記異常が検出された場合に前記処理水を追加で供給するよう構成される。
好ましくは、主冷却手段を備え、前記主冷却手段は、前記熱交換器に前記流体としての第１冷却水を供給するよう構成され、前記補助冷却手段は、前記異常が検出された場合に前記熱交換器に第２冷却水を供給して前記処理水を冷却するよう構成される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る殺菌装置１を示す概略図である。

【図2】図１の殺菌装置１の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

【0011】

１．殺菌装置１
図１は、本発明の一実施形態に係る処理装置としての殺菌装置１を示す概略図である。本実施形態の殺菌装置１は、被処理物２を加熱殺菌し、その後冷却するための装置である。被処理物２の種類は特に問わないが、殺菌装置１は、食品、特にレトルト食品に対して好適に用いられる。

【0012】

殺菌装置１は、処理槽３と、給水手段４と、排水手段５と、加圧手段６と、排気手段７と、循環手段８と、熱交換器９と、給蒸手段１０と、主冷却手段１１と、ドレン排出手段１３と、制御手段１５と、異常検出手段１６とを備える。以下、各要素の構成を具体的に説明する。

【0013】

処理槽３は、被処理物２を収容する中空容器であり、内部に収容された被処理物２を、処理槽３と熱交換器９との間を循環する処理水により加熱又は冷却するように構成される。処理槽３は、その形状を特に問わないが、本実施例では水平に配置された円筒材を備え、この円筒材は、一方の開口部が閉塞されており、他方の開口部が扉で開閉可能とされている。従って、扉を開けることで、処理槽３に対し被処理物２を出し入れすることができ、扉を閉じることで、処理槽３の開口部を気密に閉じることができる。本実施形態において、被処理物２は、処理槽３内において台車上に複数段に亘って収容されたトレー２０に載置され、処理槽３内の底面よりも上方において加熱殺菌処理がなされる。

【0014】

処理槽３には、処理槽３内の温度を検出する温度センサ（図示省略）が設けられると共に、処理槽３内の水位を検出する水位検出器（図示省略）が設けられている。水位検出器は、その構成を特に問わないが、たとえば電極式水位検出器とされる。

【0015】

給水手段４は、処理槽３の底部に接続された給水路４０を介して、処理槽３内へ水を供給する。給水路４０には、給水ポンプ４１と給水弁４２とが設けられている。給水ポンプ４１を作動させた状態で給水弁４２を開くことで、給水源（図示省略）からの水を処理槽３内に供給して、処理槽３内に水を貯留することができる。本実施形態では、処理槽３内に収容した被処理物２が浸漬しない設定水位まで、処理槽３内に水が貯留される。

【0016】

本実施形態の給水手段４は、補助冷却手段としての機能も有する。後述する異常検出手段１６により熱交換器９における処理水の冷却の異常が検出されると、給水手段４から処理槽３内へ追加で比較的低温の水を供給する。これにより、処理槽３内の温度が比較的高温の状態で保持されることを防ぎ、被処理物２を冷却することができる。

【0017】

排水手段５は、処理槽３の底部に接続された排水路５０を介して、処理槽３内から水を排出する。排水路５０には、排水弁５１及び逆止弁５２が設けられている。排水弁５１を開くことで、処理槽３内の水を外部へ排出することができる。

【0018】

加圧手段６は、加圧路６０を介して処理槽３内へ加圧空気（圧縮空気）を供給する。加圧路６０に設けられた加圧弁６１を開くことで、加圧空気源からの加圧空気を処理槽３内に供給して、大気圧を超える圧力に処理槽３内を加圧することができる。

【0019】

排気手段７は、大気圧を超える圧力下の処理槽３内から排気路７０を介して気体を排出する。排気路７０は、処理槽３の上部に接続され、処理槽３の側から順に、排気弁７１と逆止弁７２とが設けられている。処理槽３内が大気圧を超える圧力にある状態で、排気弁７１を開くと、処理槽３内の気体は排気路７０を介して外部へ排出され、処理槽３内の圧力を下げることができる。

【0020】

循環手段８は、処理槽３と熱交換器９との間で処理水を循環させる。循環手段８は、循環路８０と、循環ポンプ８１と、噴出ノズル８２とを備える。循環路８０は、一端部が処理槽３の底部に接続され、循環ポンプ８１と熱交換器９とを順に介して、他端部が処理槽３内の噴出ノズル８２に接続されている。噴出ノズル８２は、循環路８０からの処理水を被処理物２へ向けて噴射する。噴出ノズル８２の形状及び数は任意であるが、処理槽３に収容された被処理物２の上部に満遍なく処理水が噴出されるよう構成することが好ましい。

【0021】

熱交換器９は、循環手段８の循環路８０の中途に設けられる。熱交換器９は、循環路８０を流通する処理水を、給蒸手段１０から供給される加熱蒸気との熱交換により加熱し、主冷却手段１１から供給される冷却用流体としての冷水との熱交換により冷却するために用いられる。なお、以下の説明において、給蒸手段１０から供給される蒸気や主冷却手段１１から供給される冷却水が流通する側を熱交換器９の一次側、循環路８０と接続されて処理水が流通する側を熱交換器９の二次側と呼ぶ。

【0022】

給蒸手段１０は、熱交換器９の一次側に加熱蒸気を供給して、循環路８０を流通する処理水を加熱する。給蒸手段１０は、ボイラ（図示省略）からの蒸気を熱交換器９へ供給する給蒸路１００を備え、給蒸路１００には給蒸弁１０１が設けられている。給蒸弁１０１の開度を調整することで循環路８０を循環する処理水の温度を調整可能であり、これにより処理槽３内を所望の温度に調整することができる。具体的には、処理槽３の温度センサの検出温度に基づき、給蒸弁１０１の開度が調整される。図示例の場合、給蒸路１００は、給蒸弁１０１よりも下流側（熱交換器９の側）の管路の一部が主冷却手段１１の冷水送り路１１２と共通の管路となっている。また、給蒸路１００は、冷水送り弁１１４より下流側（熱交換器９側）の位置において冷水送り路１１２と合流している。

【0023】

主冷却手段１１は、熱交換器９の一次側に冷水を供給して、循環路８０を流通する処理水を冷却する。主冷却手段１１は、クーリングタワー１１０を備える。クーリングタワー１１０にて冷却された冷水（クーリングタワー水）は、送水ポンプ１１１により冷水送り路１１２を介して熱交換器９へ供給され、熱交換器９を通過後の水は冷水戻し路１１３を介してクーリングタワー１１０へ戻される。熱交換器９において冷却用流体としての冷水との熱交換により処理水を冷却することで、処理槽３内の温度を低下させ、被処理物２を冷却することができる。

【0024】

冷水送り路１１２には冷水送り弁１１４が設けられ、冷水戻し路１１３には冷水戻し弁１１５が設けられている。冷水送り弁１１４及び冷水戻し弁１１５を開いた状態で送水ポンプ１１１を作動させると、クーリングタワー１１０と熱交換器９の一次側との間で冷却水を循環させることができる。一方、冷水送り弁１１４及び冷水戻し弁１１５を閉じると、熱交換器９への冷水の通水を停止することができる。

【0025】

ドレン排出手段１３は、給蒸手段１０により熱交換器９に供給された加熱蒸気の凝縮水を外部へ排出する。ドレン排出手段１３は、冷水戻し路１１３から分岐するドレン排出路１３０に、ドレン排出弁１３１、スチームトラップ１３２、及び逆止弁１３３が順に設けられて構成される。熱交換器９への蒸気供給時、ドレン排出弁１３１を開けておくことで、蒸気の凝縮水を下方へ脱落させて外部へ排出することができる。

【0026】

異常検出手段１６は、熱交換器９における処理水又は冷却用流体としての冷水の熱交換前後の状態量変化に基づき、熱交換器９における処理水の冷却の異常を検出する。熱交換器９における処理水の冷却異常の要因は、クーリングタワー１１０本体の異常（例えば、送風機の故障）、冷水の循環における異常（例えば、クーリングタワー１１０における渇水、送水ポンプ１１１へのエア噛み、冷水送り路１１２又は冷水戻し路１１３の閉塞）、熱交換器９の異常（例えば、熱交換器９内の管路の閉塞）、処理水の循環における異常（例えば、循環ポンプ８１へのエア噛み、循環路８０の閉塞）等多岐にわたる。このうち、冷水及び処理水の循環における異常、及び熱交換器９の異常に起因する冷却異常については、熱交換前の状態量のみ又は熱交換後の状態量のみを監視対象とした場合に検出が困難なものが存在する。例えば、冷水送り路１１２中の熱交換前の冷水の温度又は圧力のみを監視対象とした場合、下流側における熱交換器９の管路や冷水戻し路１１３の閉塞に起因する冷却異常の検出が困難となる。本発明においては、処理水又は冷水の熱交換前及び熱交換後の２点間における状態量変化を監視することで、熱交換前後いずれかの状態量のみを監視対象とした場合には検出が困難な冷却異常を検出可能とする。

【0027】

本実施形態においては、状態量として圧力に着目し、主冷却手段１１から供給される冷水の熱交換前後の圧力差ΔＰに基づき異常を検出する。本実施形態の異常検出手段１６は、差圧スイッチ１６ａを備える。差圧スイッチ１６ａは、高圧側接続口１６ｂが熱交換器９の一次側の入口付近に、低圧側接続口１６ｃが熱交換器９の一次側の出口付近に接続されている。本実施形態の差圧スイッチ１６ａの高圧側接続口１６ｂは、冷水送り路１１２に接続されており、冷水送り路１１２における冷水送り弁１１４よりも下流側（熱交換器９側）且つ給蒸路１００と冷水送り路１１２の合流部よりも上流側（クーリングタワー１１０側）に接続されている。また、低圧側接続口１６ｃは、冷水戻し路１１３に接続されており、冷水戻し路１１３における冷水戻し弁１１５、及び冷水戻し路１１３とドレン排出路１３０の分岐部よりも上流側（熱交換器９側）に接続されている。

【0028】

熱交換器９の一次側及び二次側において、冷水及び処理水の圧力は、それぞれ上流から下流へ向かって降下する。このような圧力損失は、内部の管路の形状が複雑である熱交換器９において特に顕著であり、また流体の流速が大きいほど大きくなる。従って、クーリングタワー１１０から冷水が十分な量正常に供給されている状態では、熱交換前後における冷水の圧力差は比較的大きくなる。一方、クーリングタワー１１０における渇水や送水ポンプ１１１へのエア噛み、冷水が流通する管路の閉塞等の異常により、クーリングタワー１１０からの冷水の供給量が不足したり、クーリングタワー１１０と熱交換器９との間で冷水の循環が滞ると、熱交換前後における冷水の圧力差ΔＰが低下する。本実施形態の差圧スイッチ１６ａは、冷水送り路１１２を熱交換器９に向かって通過する冷水と、処理水との熱交換後に冷水戻し路１１３を通過する水との圧力差ΔＰを検知し、圧力差ΔＰが所定値ＴＨ_Ｐ以下となった場合に制御手段１５に対して警報信号を出力する。

【0029】

制御手段１５は、温度センサや水位検出器の検出信号、異常検出手段１６からの警報信号、経過時間などに基づき、上述した各手段を制御する。制御手段１５は、具体的には、給水ポンプ４１、給水弁４２、排水弁５１、加圧弁６１、排気弁７１、循環ポンプ８１、給蒸弁１０１、送水ポンプ１１１、冷水送り弁１１４、冷水戻し弁１１５、ドレン排出弁１３１等を制御する。また、制御手段１５には、温度センサ、水位検出器、及び異常検出手段１６などが接続されている。制御手段１５は、後述するように、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽３内の被処理物２の加熱殺菌やその後の冷却を行う。

【0030】

なお、上記構成の制御手段１５は、具体的には例えば、ＣＰＵ、メモリ（例えばフラッシュメモリ）、入力部及び出力部を備えた情報処理装置により構成することができる。そして、情報処理装置により構成された制御手段１５の上述した各構成要素による処理は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが読み出して実行することで行われる。情報処理装置としては、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＬＣ（プログラマラブルロジックコントローラ）あるいはマイコンが用いられる。ただし、制御手段１５の一部の機能を、任意の通信手段により接続されたクラウド上で実行されるよう構成しても良い。

【0031】

２．殺菌装置１の動作
制御手段１５は、所定の手順（プログラム）に従い、各種の弁及びポンプを制御することによって処理槽３内の被処理物２の加熱殺菌やその後の冷却を行う。具体的には、図２に示すように、制御手段１５は、処理槽３内に被処理物２を収容した状態で、処理槽３内への給水工程Ｓ１、殺菌工程Ｓ３へ移行するための移行工程Ｓ２、被処理物２を加熱殺菌する殺菌工程Ｓ３、主冷却手段１１により加熱殺菌後の被処理物２を冷却する主冷却工程Ｓ４、処理槽３内からの排水工程Ｓ７を順次実行する。また、主冷却工程Ｓ４と並行して、熱交換器９における処理水の冷却の異常を検出する異常検出工程Ｓ５を実行し、異常検出工程Ｓ５において異常が検出された場合には補助冷却工程Ｓ６が実行される。以下、各工程をより詳細に説明する。

【0032】

＜給水工程Ｓ１＞
給水工程Ｓ１では、制御手段１５は、給水手段４により処理槽３内に給水を行い、処理槽３内に設定水位まで水を貯留する。具体的には、給水手段４は、給水ポンプ４１を作動させた状態で給水弁４２を開くことで給水を行う。処理槽３内に設定水位まで水が貯留されたことは、水位検出器により検出できる。

【0033】

設定水位として、処理槽３内のいずれの被処理物２も水没させない水位を設定可能であり、好ましくはさらに低い水位として、処理槽３内のいずれの被処理物２も浸漬しない水位が設定される。また、熱交換器９における処理水の冷却の異常が発生した場合に追加の給水を行えるよう、処理槽３内のいずれの被処理物２も浸漬しない最大水位よりも低い水位を設定水位として設定することがより好ましい。

【0034】

＜移行工程Ｓ２＞
移行工程Ｓ２では、制御手段１５は、循環手段８の循環ポンプ８１を駆動させ、処理槽３と熱交換器９との間で処理水を循環させながら、その処理水を熱交換器９において給蒸手段１０により加熱して、処理槽３内の温度を上昇させる。具体的には、制御手段１５は、給蒸弁１０１を開くことで熱交換器９に加熱蒸気を供給して、処理水を加熱する。また、移行工程Ｓ２において、制御手段１５は、ドレン排出手段１３のドレン排出弁１３１を開けておき、蒸気の凝縮水を外部へ排出するようにしている。一方、移行工程Ｓ２において、制御手段１５は、主冷却手段１１の冷水送り弁１１４及び冷水戻し弁１１５を閉じておく。移行工程Ｓ２の開始から所定の移行時間が経過するか、処理槽３内が殺菌温度まで上昇すると、移行工程Ｓ２を終了する。

【0035】

移行工程Ｓ２の開始以降、被処理物２が加熱により膨張して包装（レトルトパウチなど）が破裂するのを防止するために、加圧手段６の加圧弁６１と排気手段７の排気弁７１とを制御して、処理槽３内の温度に応じた加圧がなされる。以後、循環手段８による水の循環と、処理槽３内の加圧とは、主冷却工程Ｓ４及び補助冷却工程Ｓ６の終了まで引き続きなされる。

【0036】

＜殺菌工程Ｓ３＞
殺菌工程Ｓ３では、制御手段１５は、循環手段８により処理槽３と熱交換器９との間で水を循環させながら給蒸手段１０による熱交換器９への蒸気供給を制御することで処理水を加熱して殺菌水とし、これにより処理槽３内を殺菌温度に維持して処理槽３内の被処理物２を加熱して殺菌する。具体的には、制御手段１５は、給蒸弁１０１の開度を調整することで、処理槽３の温度センサの検出温度を殺菌温度以上に維持する。また、殺菌工程Ｓ３においても、制御手段１５は、ドレン排出手段１３のドレン排出弁１３１を開けておき、蒸気の凝縮水を外部へ排出するようにしている。一方、殺菌工程Ｓ３において、制御手段１５は、主冷却手段１１の冷水送り弁１１４及び冷水戻し弁１１５を閉じておく。

【0037】

処理槽３内が殺菌温度以上の状態で所定の殺菌時間が経過すると、制御手段１５は、給蒸手段１０による熱交換器９への蒸気供給を停止して、殺菌工程Ｓ３を終了する。具体的には、制御手段１５は、給蒸手段１０の給蒸弁１０１を閉じる。なお、前述したように、殺菌工程Ｓ３では、加圧手段６と排気手段７とを制御して、処理槽３内を、大気圧を超える設定圧力（処理槽３内温度相当の飽和蒸気圧力よりもやや高圧）に維持される。

【0038】

＜主冷却工程Ｓ４＞
主冷却工程Ｓ４では、制御手段１５は、循環手段８により処理槽３と熱交換器９との間で水を循環させながら主冷却手段１１により熱交換器９に冷却用流体としての冷水を供給することで処理水を冷却し、これにより処理槽３内の被処理物２を冷却する。具体的には、制御手段１５は、主冷却手段１１の冷水送り弁１１４及び冷水戻し弁１１５を開くとともに送水ポンプ１１１を駆動し、ドレン排出手段１３のドレン排出弁１３１を閉じることで、クーリングタワー１１０と熱交換器９の間で冷水を循環させる。なお、主冷却工程Ｓ４において、制御手段１５は、給蒸手段１０の給蒸弁１０１を閉じておく。

【0039】

主冷却工程Ｓ４の開始から所定の冷却時間が経過するか、又は処理槽３内の温度が予め設定された冷却温度まで下がると、制御手段１５は、冷水送り弁１１４及び冷水戻し弁１１５を閉じるとともに送水ポンプ１１１を停止させる。これにより、主冷却手段１１による熱交換器９への冷水の供給を停止して、主冷却工程Ｓ４を終了する。

【0040】

＜異常検出工程Ｓ５＞
主冷却工程Ｓ４が開始されると、並行して異常検出工程Ｓ５が実行される。異常検出工程Ｓ５では、制御手段１５は、異常検出手段１６により主冷却手段１１から供給される冷水の熱交換前後の圧力差ΔＰを監視し、所定の条件に従って異常を検出する。具体的には、制御手段１５は、差圧スイッチ１６ａにより冷水送り路１１２通過する冷水と冷水戻し路１１３を通過する水との圧力差ΔＰを検知し、当該圧力差ΔＰが所定値ＴＨ_Ｐ以下となり差圧スイッチ１６ａからの警報信号を受け取った場合に、処理水の冷却に異常が発生したと判定する。異常判定における所定値ＴＨ_Ｐは、クーリングタワー１１０から送られる冷水の流量、冷水送り路１１２及び冷水戻し路１１３の管路の長さ及び内径、熱交換器９の構造、異常検出手段１６の構造（例えば、高圧側接続口１６ｂと低圧側接続口１６ｃの間の高低差（鉛直方向における距離））等を考慮して、適宜設定される。

【0041】

＜補助冷却工程Ｓ６＞
処理水の冷却の異常が発生したと判定されると、補助冷却工程Ｓ６が開始される。補助冷却工程Ｓ６では、制御手段１５は、補助冷却手段としての給水手段４により処理槽３内へ追加で比較的低温の水を供給し、循環手段８により当該水を循環路８０に流通させることにより、処理槽３内の被処理物２を冷却する。給水手段４は、給水工程Ｓ１における運転と同様に、給水ポンプ４１を作動させた状態で給水弁４２を開くことで給水を行う。

【0042】

また、追加の給水及び水の循環と並行して、制御手段１５は、排水手段５により処理水の一部を排水する。具体的には、制御手段１５は、排水弁５１を開いて処理槽３内の処理水の一部を外部へ排出する。これにより、被処理物２の冷却を効率的に行うととともに、追加の給水により処理層内の被処理物２が水中に浸漬することを回避できる。

【0043】

なお、補助冷却工程Ｓ６において、給水手段４による追加の給水、及び排水手段５による処理水の排水は、連続的に行っても、間欠に行ってもよく、追加の給水と処理水の排水とを交互に行っても良い。また、排水時の循環ポンプ８１へのエア噛みを防止するために、補助冷却工程Ｓ６において、追加の給水と、循環手段８による水の循環と、処理水の排水とを、この順に繰り返してもよい。

【0044】

なお、補助冷却工程Ｓ６の開始後は、主冷却手段１１から熱交換器９への冷水の供給を停止して主冷却工程Ｓ４を終了又は一時停止してもよい。例えば、主冷却手段１１の異常への対応のためにクーリングタワー１１０の動作を一次停止し、補助冷却手段のみで冷却を行ってもよい。或いは、主冷却手段１１から熱交換器９への冷水の供給を続けて主冷却工程Ｓ４を続行してもよい。例えば、圧力差ΔＰの低下量が比較的小さく、主冷却手段１１により不十分ではあるがいくらかの冷却効果が見込める場合には、主冷却手段１１及び補助冷却手段の両方により冷却を行っても良い。

【0045】

補助冷却工程Ｓ６の開始から所定の時間が経過するか、又は処理槽３内の温度が予め設定された冷却温度まで下がると、制御手段１５は、給水弁４２を閉じるとともに給水ポンプ４１を停止させる。これにより、給水手段４による処理槽３への給水を停止して補助冷却工程Ｓ６を終了する。或いは、補助冷却工程Ｓ６の実行中に異常検出手段１６による圧力差ΔＰの監視を継続し、主冷却手段１１の異常への対応によりクーリングタワー１１０と熱交換器９との間で冷水の正常な循環が再開し圧力差ΔＰが所定値ＴＨ_Ｐを上回った時点で、補助冷却工程Ｓ６を終了し、主冷却工程Ｓ４を再開してもよい。

【0046】

＜排水工程Ｓ７＞
排水工程Ｓ７では、排水手段５により処理槽３内から処理水を排水する。この際、制御手段１５は、加圧弁６１を開いて加圧手段６により処理槽３内を加圧した状態で排水弁５１を開くことで、処理槽３内から外部へ水を迅速に排出できる。その後、加圧弁６１を閉じる一方、排気手段７の排気弁７１を開いて、処理槽３内を大気圧まで戻した後、処理槽３の扉を開けて、処理槽３内から被処理物２を取り出すことができる。

【0047】

３．作用効果
本実施形態の殺菌装置１は、異常検出手段１６を備える。制御手段１５は、主冷却工程Ｓ４と並行して異常検出手段１６により処理水又は冷却用流体としての冷水の熱交換前後の状態量変化を監視する。これにより、熱交換器９における処理水の冷却状態を監視し、異常が発生した場合に早期に適切な対応を行って被処理物２の過加熱を回避することが可能となる。

【0048】

本実施形態の異常検出手段１６は、差圧スイッチ１６ａを備え、主冷却手段１１から供給される冷水の熱交換前後の圧力差ΔＰを検知する。熱交換器９の一次側における入口及び出口付近における冷水の圧力差ΔＰが検知されるため、クーリングタワー１１０における渇水や送水ポンプ１１１へのエア噛み、冷水が流通する管路の閉塞等の、冷水の循環における異常を要因とする種々の異常を検出可能である。

【0049】

また、本実施形態の殺菌装置１の給水手段４は、補助冷却手段としての機能を有する。これにより、処理水の冷却に異常が発生した場合、給水手段４により処理槽３内へ追加で比較的低温の水を供給することで、処理槽３内の被処理物２を冷却でき、被処理物２の過加熱を回避することが可能となる。また、殺菌装置１が元来備える給水手段４を補助冷却手段として利用することで、冷却異常時の補助冷却のために新たな装置を導入する必要がない。

【0050】

４．他の実施形態
なお、本発明は、以下の態様でも実施可能である。

【0051】

上記実施形態では、異常検出手段１６が冷水の熱交換前後の圧力差ΔＰに基づき異常を検出したが、異常検出手段１６の構成はこれに限定されるものではない。一例として、状態量として温度に着目し、異常検出手段１６を、熱交換器９における処理水の熱交換前後の温度差ΔＴ１に基づき異常を検出するように構成してもよい。この場合、異常検出手段１６は２台の温度センサを備える。一方の温度センサは、熱交換器９の二次側の入口付近（例えば、循環路８０における循環ポンプ８１と熱交換器９との間の位置）に設けられ、処理槽３から熱交換器９へ向かって循環路８０を通過する処理水の温度Ｔ１_ｉｎを検出する。他方の温度センサは、熱交換器９の二次側の出口付近（例えば、熱交換器９から処理槽３へ向かう循環路８０の中途）に設けられ、冷水との熱交換後に熱交換器９から処理槽３へ向かって循環路８０を通過する処理水の温度Ｔ１_ｏｕｔを検出する。そして、制御手段１５において、温度差ΔＴ１＝Ｔ１_ｉｎ－Ｔ１_ｏｕｔを算出し、温度差ΔＴ１が所定値ＴＨ_Ｔ１以下となった場合に、処理水の冷却に異常が発生したと判定する。

【0052】

別の例として、状態量として温度に着目し、異常検出手段１６を、熱交換器９における冷却用流体としての冷水の熱交換前後の温度差ΔＴ２に基づき異常を検出するように構成してもよい。この場合、異常検出手段１６は２台の温度センサを備える。一方の温度センサは、熱交換器９の一次側の入口付近（例えば、冷水送り路１１２における冷水送り弁１１４よりも下流側）に設けられ、クーリングタワー１１０から熱交換器９へ向かって冷水送り路１１２を通過する冷水の温度Ｔ２_ｉｎを検出する。他方の温度センサは、熱交換器９の一次側の出口付近（例えば、冷水戻し路１１３における冷水戻し弁１１５よりも上流側）に設けられ、処理水との熱交換後に熱交換器９からクーリングタワー１１０へ向かって冷水戻し路１１３を通過する水の温度Ｔ２_ｏｕｔを検出する。そして、制御手段１５において、温度差ΔＴ２＝Ｔ２_ｏｕｔ－Ｔ２_ｉｎを算出し、温度差ΔＴ２が所定値ＴＨ_Ｔ２以下となった場合に、処理水の冷却に異常が発生したと判定する。このように、異常検出手段１６を、処理水又は冷水の熱交換前後の温度差に基づき熱交換器９における冷却の異常を検出するよう構成することによっても、熱交換器９における処理水の冷却状態を監視することができる。

【0053】

なお、異常の判定に用いられる所定値ＴＨ_Ｔ１，ＴＨ_Ｔ２は、主冷却工程Ｓ４の開始後の経過時間に応じて変化するように設定してもよい。通常、処理水又は冷水の熱交換前後の温度差は、冷却の開始後直後は比較的大きく、その後冷却の進行とともに徐々に小さくなる。従って、所定値ＴＨ_Ｔ１，ＴＨ_Ｔ２を、主冷却工程Ｓ４の開始後の経過時間に応じて連続的又は段階的に小さくなるように設定してもよい。

【0054】

さらに別の例として、異常検出手段１６を、冷却用流体としての冷水の流量に基づき異常を検出するように構成してもよい。この場合、異常検出手段１６は流量計を備える。当該流量計は、熱交換器９の一次側の入口付近（例えば、冷水送り路１１２における冷水送り弁１１４よりも下流側）に設けられ、クーリングタワー１１０から熱交換器９へ向かって冷水送り路１１２を通過する冷水の流量Ｖ_ｉｎを測定する。そして、制御手段１５において、流量Ｖ_ｉｎが所定値ＴＨ_Ｖ以下となった場合に、処理水の冷却に異常が発生したと判定する。或いは、流量計を、熱交換器９の一次側の出口付近（例えば、冷水戻し路１１３における冷水戻し弁１１５よりも上流側）に設け、処理水との熱交換後に熱交換器９からクーリングタワー１１０へ向かって冷水戻し路１１３を通過する水の流量Ｖ_ｏｕｔを測定し、制御手段１５において同様の判定を行ってもよい。
このように、異常検出手段１６を、冷水の流量に基づき熱交換器９における冷却の異常を検出するよう構成することによっても、熱交換器９における処理水の冷却状態を監視することができる。

【0055】

また、上記実施形態では、補助冷却手段としての給水手段４が、補助冷却工程Ｓ６において処理槽３内へ追加で比較的低温の水を供給する構成としたが、給水手段４による給水先は、これに限定されるものではない。例えば、給水手段４から循環路８０内に追加で給水する構成としてもよい。

【0056】

また、上記実施形態では、主冷却手段１１がクーリングタワー１１０を備える構成であるが、主冷却手段１１がチラーを備える構成としてもよい。この場合も、チラーから熱交換器９に供給される冷水の状態量変化を監視することにより、処理水の冷却の異常を検出することが可能である。

【0057】

また、上記実施形態では、給水手段４を補助冷却手段として用いたが、補助冷却手段の構成はこれに限定されるものではなく、補助冷却手段として別途装置を導入してもよい。一例として、補助冷却手段としてチラーを導入してもよい。この場合、チラーは、熱交換器９の一次側に冷水（これを、第２冷却水と呼ぶ）を供給可能に構成される。主冷却工程Ｓ４では、主冷却手段１１のクーリングタワー１１０から熱交換器９に冷水（これを、第１冷却水と呼ぶ）を供給することで処理水を冷却する。そして、処理水の冷却の異常が発生したと判定されると、補助冷却工程Ｓ６では、制御手段１５は、チラーにより熱交換器９の一次側に第２冷却水を供給することにより、処理水を冷却する。なお、補助冷却手段として導入する装置はチラーに限定されず、クーリングタワーを補助冷却手段として導入し、殺菌装置１が主冷却手段１１のクーリングタワー１１０と合わせて計２台のクーリングタワーを備える構成としてもよい。

【0058】

別の例として、補助冷却手段として熱交換器９の一次側に水を供給する給水手段（これを、第１給水手段としての給水手段４に対して第２給水手段と呼ぶ）を導入してもよい。この場合、第２給水手段は、冷水送り弁１１４と熱交換器９の間の位置に接続された給水路を介して、給水源から冷水送り路１１２へ比較的低温の水を供給可能に構成される。当該給水路には、給水ポンプと給水弁とが設けられており、給水ポンプを作動させた状態で給水弁を開くことで冷水送り路１１２へ水を供給できる。第２給水手段から比較的低温の水を熱交換器９の一次側に供給することで、処理水を冷却する。また、第２給水手段を補助冷却手段として用いる場合、第２給水手段からの給水量に応じて排水を行う排水手段（これを、第１排水手段としての排水手段５に対して第２排水手段と呼ぶ）を設ける。第２排水手段は、冷水戻し路１１３においてドレン排出路１３０の分岐部と熱交換器９の間に位置に接続された排水路を介して、熱交換器９を通過後の水の少なくとも一部を外部へ排出する。

【0059】

以上、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0060】

１ ：殺菌装置
２ ：被処理物
３ ：処理槽
４ ：給水手段
５ ：排水手段
６ ：加圧手段
７ ：排気手段
８ ：循環手段
９ ：熱交換器
１０ ：給蒸手段
１１ ：主冷却手段
１３ ：ドレン排出手段
１５ ：制御手段
１６ ：異常検出手段
１６ａ ：差圧スイッチ
１６ｂ ：高圧側接続口
１６ｃ ：低圧側接続口
２０ ：トレー
４０ ：給水路
４１ ：給水ポンプ
４２ ：給水弁
５０ ：排水路
５１ ：排水弁
５２ ：逆止弁
６０ ：加圧路
６１ ：加圧弁
７０ ：排気路
７１ ：排気弁
７２ ：逆止弁
８０ ：循環路
８１ ：循環ポンプ
８２ ：噴出ノズル
１００ ：給蒸路
１０１ ：給蒸弁
１１０ ：クーリングタワー
１１１ ：送水ポンプ
１１２ ：冷水送り路
１１３ ：冷水戻し路
１１４ ：冷水送り弁
１１５ ：冷水戻し弁
１３０ ：ドレン排出路
１３１ ：ドレン排出弁
１３２ ：スチームトラップ
１３３ ：逆止弁

【図1】

【図2】