特開 2023-96651 高圧蒸気滅菌装置、高圧蒸気滅菌方法、および制御装置

(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】P2023096651

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】高圧蒸気滅菌装置、高圧蒸気滅菌方法、および制御装置

(51)【国際特許分類】

   A23L 3/10 20060101AFI20230630BHJP

【ＦＩ】

A23L3/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021212550

(22)【出願日】2021-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】518246992

【氏名又は名称】株式会社ワコー

(74)【代理人】

【識別番号】100148275

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100142745

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 世子

(72)【発明者】

【氏名】乾 雅夫

【テーマコード（参考）】

4B021

【Ｆターム（参考）】

4B021LA04

4B021LP07

4B021LT03

(57)【要約】

【課題】容器に過度な力がかかってしまうことを防止しながら、速やかに容器ごと温度を低下させることが可能な高圧蒸気滅菌装置または高圧蒸気滅菌方法を提供する。
【解決手段】滅菌対象物９０を収容するための圧力容器２００と、圧力容器内を加熱するための加熱装置３００と、圧力容器の内部に配置され、滅菌対象物に水をかけるためのノズルと、加熱装置によって圧力容器の内部を加圧しながら第１の所定の温度まで上昇させ、ノズル４１０から水を出力させ、ノズルから出力される水の温度を徐々に下げていくように制御するための制御装置１００とを備える、高圧蒸気滅菌装置１が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

滅菌対象物を収容するための圧力容器と、
前記圧力容器内を加熱するための加熱装置と、
前記圧力容器の内部に配置され、前記滅菌対象物に水をかけるためのノズルと、
前記加熱装置によって前記圧力容器の内部を加圧しながら第１の所定の温度まで上昇させ、前記ノズルから水を出力させ、前記ノズルから出力される水の温度を徐々に下げていくように制御するための制御装置とを備える、高圧蒸気滅菌装置。

【請求項2】

前記圧力容器は、その内部に、滅菌対象物としての複数の瓶を載置するための棚を有する、請求項１に記載の高圧蒸気滅菌装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記ノズルから出力される水の目標温度が、２５度以上４０度以下の温度幅で段階的に下がるように制御する、請求項１または２に記載の高圧蒸気滅菌装置。

【請求項4】

滅菌対象物を圧力容器に載置するステップと、
加熱装置を利用して前記圧力容器の内部を加圧しながら第１の所定温度まで上昇させるステップと、
前記ノズルから出力される水の温度を徐々に下げていきながら、前記ノズルに水を出力させるステップと、を備える高圧蒸気滅菌方法。

【請求項5】

加熱装置と、ノズルと、通信するための通信インターフェイスと、
前記通信インターフェイスを利用して、前記加熱装置を制御して圧力容器の内部を加圧しながら第１の所定温度まで上昇させ、前記ノズルから水を出力させ、前記ノズルから出力される水の温度を徐々に下げていくように制御するプロセッサと、を備える制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飲料や食品などを容器ごと滅菌するための高圧蒸気滅菌装置または高圧蒸気滅菌方法の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従前より、高圧蒸気滅菌装置および高圧蒸気滅菌方法に関する技術が知られている。たとえば、特開２００９－２８４９１６号公報（特許文献１）には、高圧蒸気滅菌器が開示されている。特許文献１には、被滅菌物の滅菌を行う場合の通常運転モードでは、最後に乾燥工程を行なうが、テストコースが選択された状態において、滅菌モードはスタートスイッチのオン（ＯＮ）によって開始し、乾燥工程を行なわない状態で排気・排水工程を経て終了することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２８４９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、容器に過度な力がかかってしまうことを防止しながら、速やかに容器ごと温度を低下させることが可能な高圧蒸気滅菌装置または高圧蒸気滅菌方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に従うと、滅菌対象物を収容するための圧力容器と、圧力容器内を加熱するための加熱装置と、圧力容器の内部に配置され、滅菌対象物に水をかけるためのノズルと、加熱装置によって圧力容器の内部を加圧しながら第１の所定の温度まで上昇させ、ノズルから水を出力させ、ノズルから出力される水の温度を徐々に下げていくように制御するための制御装置とを備える、高圧蒸気滅菌装置が提供される。

【発明の効果】

【0006】

以上のように、本発明によれば、容器に過度な力がかかってしまうことを防止しながら、速やかに容器ごと温度を低下させることが可能な高圧蒸気滅菌装置または高圧蒸気滅菌方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施の形態にかかる高圧蒸気滅菌装置１の全体構成を示すイメージ図である。

【図2】第１の実施の形態にかかる制御装置の構成を示すブロック図である。

【図3】第１の実施の形態にかかる制御装置の処理を示すフローチャートである。

【図4】第１の実施の形態にかかるシャワーから吹き出す水の温度の推移を示すグラフである。

【図5】第２の実施の形態にかかるシャワーから吹き出す水の温度の推移を示すグラフである。

【図6】第２の実施の形態にかかるシャワーから吹き出す水の温度の推移を示す別のグラフである。

【図7】第３の実施の形態にかかる高圧蒸気滅菌装置１の全体構成を示すイメージ図である。

【図8】第４の実施の形態にかかる高圧蒸気滅菌装置１の全体構成を示すイメージ図である。

【図9】第４の実施の形態にかかる高圧蒸気滅菌装置１の全体構成を示すイメージ図である。

【図10】第５の実施の形態にかかる高圧蒸気滅菌装置１の全体構成を示すイメージ図である。

【図11】第６の実施の形態にかかる高圧蒸気滅菌装置１の全体構成を示すイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
［第１の実施の形態］

【0009】

まず、本実施の形態にかかる高圧蒸気滅菌装置１の全体構成について説明する。図１を参照して、本実施の形態にかかる高圧蒸気滅菌装置１は、主な構成部品として、圧力容器２００と、加熱装置３００と、温水供給装置４００と、制御装置１００とを含む。

【0010】

圧力容器２００は、その内部に、滅菌対象物としての瓶９０，９０・・・が複数本載置可能である。本実施の形態においては、瓶９０，９０・・・を載置するための複数の棚２１０，２１０・・・が設けられている。圧力容器２００は、その内部空間が、周囲の大気圧よりも高い圧力に加圧されたり、周囲の大気圧よりも低い圧力に減圧されたりすることが可能なものであって、鉄やステンレスなどのように、剛性を有する材料で構成されることが好ましい。

【0011】

圧力容器２００には、圧力容器２００の内部の圧力を計測するための圧力計２１１が設けられる。圧力計２１１による測定値は、制御装置１００に送られる。

【0012】

また、圧力容器２００には、圧力容器２００の内部の温度を計測するための温度計２１２が設けられる。温度計２１２による測定値も、制御装置１００に送られる。

【0013】

加熱装置３００は、ガスコンロや電気ヒーターなどによって構成される。本実施の形態にかかる加熱装置３００は、圧力容器２００自体を加熱することによって、圧力容器２００の内部の空間を加熱および加圧するものである。

【0014】

なお、加熱装置３００とは別に、加圧装置や減圧装置などが圧力容器２００に取り付けられてもよい。

【0015】

温水供給装置４００は、主に、シャワーノズル４１０と、冷水パイプ４２１と、温水パイプ４２２と、サーモスタット４２０と、混合水パイプ４２３とを含む。

【0016】

シャワーノズル４１０は、圧力容器２００の内部の上部に配置されて、加熱された水または常温の水を下方に向けて吹き出すものである。シャワーノズル４１０の開閉は、制御装置１００によって制御される。

【0017】

冷水パイプ４２１には、常温の水道水が流れてくる。温水パイプ４２２には、加熱された高温の水が流れてくる。サーモスタット４２０は、冷水パイプ４２１から流れてくる水と温水パイプ４２２から流れてくる加熱水を混ぜて混合水パイプ４２３に流す。本実施の形態においては、サーモスタット４２０は、制御装置１００からの指示に基づいて、混合水が目標温度となるように、冷水パイプ４２１の水と温水パイプ４２２の水の混合割合を変更する。

【0018】

制御装置１００は、マイクロコンピュータや操作パネルなどによって実現されて、高圧蒸気滅菌装置１の各部を制御する。以下では、図２に基づいて、本実施の形態にかかる制御装置１００の構成について説明する。制御装置１００は、主たる構成要素として、ＣＰＵ１１０と、メモリ１２０と、ディスプレイ１３０と、操作部１４０と、通信インターフェイス１６０と、スピーカ１７０と、タイマ１８０などを含む。

【0019】

ＣＰＵ１１０は、メモリ１２０に記憶されているプログラムを実行することによって、制御装置１００の各部を制御する。

【0020】

メモリ１２０は、各種のＲＡＭや、各種のＲＯＭなどによって実現される。メモリ１２０は、高圧蒸気滅菌処理の制御プログラムや、ＣＰＵ１１０によるプログラムの実行により生成されたデータ、各種の計器から受信したデータ、操作部１４０を介して入力されたデータなどを記憶する。

【0021】

ディスプレイ１３０は、ＣＰＵ１１０からのデータに基づいて、数字や文字を表示する。操作部３４０は、各種のスイッチやポインティングデバイスなどから構成され、ユーザからの各種の命令をＣＰＵ１１０に入力する。なお、制御装置１００は、ディスプレイ１３０と操作部１４０とを含むタッチパネル１５０を有してもよい。あるいは、制御装置１００は、ディスプレイ１３０として、複数のＬＥＤライトや計器などを有してもよい。

【0022】

通信インターフェイス１６０は、各種の計器や各種の装置に接続される信号線が接続される。ただし、通信アンテナを利用して無線通信によって各種の装置と情報をやりとりしてもよい。ＣＰＵ１１０は、たとえば、通信インターフェイス１６０を介して、圧力容器２００内の圧力や温度を取得して、加熱装置３００を制御したり、混合水パイプ４２３の温水の温度を取得してサーモスタット４２０を制御したりシャワーノズル４１０を制御したりする。

【0023】

スピーカ１７０は、ＣＰＵ１１０からの信号に基づいて、各種の音声を出力する。

【0024】

タイマ１８０は、所定のタイミングからの経過時間を測定して、ＣＰＵ１１０に入力する。

【0025】

次に、本実施の形態にかかる高圧蒸気滅菌装置１による高圧蒸気滅菌処理について説明する。

【0026】

まず、作業員は、圧力容器２００の底面に水を貯める。

【0027】

作業員は、圧力容器２００内の棚２１０，２１０・・・に複数の瓶９０，９０・・・を載置する。

【0028】

作業員は、圧力容器２００の扉をしめて、ロックする。

【0029】

作業員は、制御装置１００の操作部１４０に、滅菌処理の開始の指示を入力する。以降、制御装置１００のＣＰＵ１１０は、メモリ１２０のプログラムに従って、図３に示す処理を実行する。

【0030】

ＣＰＵ１１０は、加熱装置３００に、圧力容器２００の加熱を開始させる（ステップＳ１０２）。すなわちガスコンロが点火される。

【0031】

ＣＰＵ１１０は、通信インターフェイス１６０を介して、圧力容器２００内の圧力や温度を取得して、当該温度が第１の所定の温度、たとえば１２０℃など、に達したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

【0032】

圧力容器２００内の温度が第１の所定の温度に達すると（ステップＳ１０４にてＹＥＳである場合）、ＣＰＵ１１０は、タイマ１８０をスタートする（ステップＳ１０６）。

【0033】

ＣＰＵ１１０は、通信インターフェイス１６０を介して、圧力容器２００内の圧力や温度を取得しながら加熱装置３００を制御することによって圧力容器２００内の温度を一定に保ちながら、タイマ１８０の経過時間が第１の所定の時間、たとえば４分など、に達したか否かを判断する（ステップＳ１０８）。

【0034】

タイマ１８０の経過時間が第１の所定の時間に達すると（ステップＳ１０８にてＹＥＳである場合）、ＣＰＵ１１０は、加熱装置３００を停止させて（ステップＳ１１０）、タイマ１８０をリセットする（ステップＳ１１２）。

【0035】

ＣＰＵ１１０は、混合水の温度を取得しながら、サーモスタット４２０を制御することによって、シャワーノズル４１０から、第２の所定温度の温水を出力させる（ステップＳ１１４）。ここでは、ＣＰＵ１１０は、混合水パイプ４２３の温水の温度の目標値を８５℃に設定するものとする。

【0036】

特に本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、混合水の温度を取得しながら、サーモスタット４２０を制御することによって、シャワーノズル４１０から吹き出す水の温度を段階的に下げていくものである。たとえば図４に示すように、本実施の形態においては、滅菌処理のための圧力容器２００の内部の温度である１２０℃から３５℃ずつ混合水の温度を下げていくものである。なお、２５℃以上４０℃以下の温度幅で目標温度を下げていくことが好ましい。

【0037】

図３に戻って、ＣＰＵ１１０は、タイマ１８０の経過時間が第２の所定時間、たとえば１分など、に達したか否かを判断する（ステップＳ１１６）。なお、第１の所定時間は、１分以上３分未満であることが好ましい。

【0038】

タイマ１８０の経過時間が第２の所定の時間に達すると（ステップＳ１１６にてＹＥＳである場合）、ＣＰＵ１１０は、タイマ１８０をリセットして（ステップＳ１１８）、混合水の目標値を５０℃に設定する（ステップＳ１２０）。

【0039】

ＣＰＵ１１０は、タイマ１８０の経過時間が第２の所定時間、たとえば１分など、に達したか否かを判断する（ステップＳ１２２）。

【0040】

タイマ１８０の経過時間が第２の所定の時間に達すると（ステップＳ１２２にてＹＥＳである場合）、ＣＰＵ１１０は、タイマ１８０をリセットして（ステップＳ１２４）、混合水の目標値を１５℃に設定する（ステップＳ１２６）。

【0041】

ＣＰＵ１１０は、タイマ１８０の経過時間が第２の所定時間、たとえば１分など、に達したか否かを判断する（ステップＳ１２８）。

【0042】

タイマ１８０の経過時間が第２の所定の時間に達すると（ステップＳ１２８にてＹＥＳである場合）、ＣＰＵ１１０は、シャワーノズル４１０の放水を停止させる（ステップＳ１３０）。ＣＰＵ１１０は、スピーカ１７０から、滅菌処理が終了した旨の音声を出力する。

【0043】

作業員は、圧力容器２００のロックを解除して、扉を開ける。

【0044】

作業員は、圧力容器２００内の棚２１０，２１０・・・から複数の瓶９０，９０・・・を取り出す。

【0045】

このように、本実施の形態においては、たとえば飲料の瓶を高温で滅菌する場合においても、急激な温度変化によって瓶９０，９０・・・に過度な力がかかってしまうことにより瓶９０，９０・・・が割れたりヒビが入ったりすることを防止しながら、放水によって速やかに瓶９０，９０・・・自体や瓶９０，９０・・・の中身の液体を冷ますことができる。
［第２の実施の形態］

【0046】

上記の実施の形態においては、シャワーノズル４１０から放出する水の温度を３５℃ずつ段階的に下げていくものであったが、このような形態には限られない。たとえば、ＣＰＵ１１０は、図５に示すように、圧力容器２００の内部の温度が１１０℃以下になってから、混合水の温度を取得しながら、サーモスタット４２０を制御することによって、シャワーノズル４１０から吹き出す水の温度を１５℃ずつ下げていってもよい。

【0047】

あるいは、図６に示すように、ＣＰＵ１１０は、混合水の温度を取得しながら、サーモスタット４２０を制御することによって、シャワーノズル４１０から吹き出す水の温度を無段階に下げていってもよい。
［第３の実施の形態］

【0048】

上記の実施の形態においては、温水供給装置４００は、冷水パイプ４２１の冷たい水道水と、温水パイプ４２２の高温の水とを混合して、目標とする温水をシャワーノズル４１０に供給するものであった。しかしながら、図７に示すように、水道水が流れてくるパイプ４２４を加熱することによって目標とする温水をシャワーノズル４１０に供給してもよい。

【0049】

本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１１０の後、混合水パイプ４２３の温水の温度を取得しながら、加熱装置４３５を制御することによって、シャワーノズル４１０から吹き出す水の温度を段階的に下げていくものである。
［第４の実施の形態］

【0050】

上記の実施の形態に加えて、加熱が不十分な水がシャワーノズル４１０から吹き出さないように、図８に示すように、温水をタンク４３６に貯めておいてもよい。本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、センサ４３１によってタンク４３６内の温水の温度が目標温度に達したことが確認できてから、シャワーノズル４１０を開放することによってシャワーノズル４１０から温水を出力するものであってもよい。

【0051】

なお、図９に示すように、シャワーノズル４１０は予め開放しておき、タンク４３６の近傍に弁４３８を設けてもよい。これによって、弁４３８より下流に冷たい水が残ってしまうことを防止する。本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、タンク４３６や弁４３８の近傍の温度が目標温度に達したときに、タンク４３６の近くの弁４３８または温度センサ４３１の近くの弁４３８を開放することによってシャワーノズル４１０から温水を出力する。これによって、シャワーノズル４１０からいきなり冷たい水が噴き出す可能性を低減することができる。
［第５の実施の形態］

【0052】

上記の実施の形態においては、圧力容器２００の外側から、圧力容器２００とは別の加熱装置３００によって、圧力容器２００自体を加熱するものであった。しかしながら、図１０に示すように、圧力容器２００自体が、その内部や、周囲に加熱手段２３０を有することによって、滅菌対象物が配置された内部空間を加熱および加圧できればよい。
［第６の実施の形態］

【0053】

また、図１１に示すように、圧力容器２００の内部の複数個所にシャワー４１０，４１０・・・が取り付けられて、それらに混合水パイプ４２３の温水が供給されてもよい。これによって、滅菌対象物に複数方向から温水をかけることが可能になり、急激な温度変化によって瓶９０，９０・・・に過度な力がかかることを防止しながら、速やかに瓶９０，９０・・・自体や瓶９０，９０・・・の中身の液体を冷ますことができる。
［第７の実施の形態］

【0054】

上記の実施の形態においては、滅菌対象物が、飲料が充填されたガラス瓶であったが、滅菌対象物は、飲料や食品が収納されたアルミ缶やスチール缶であっても良い。

【0055】

さらには、滅菌対象物は、飲料やソースや食品や菓子などが充填された紙パックやペットボトルや袋などであってもよい。
［まとめ］

【0056】

上記の実施の形態においては、滅菌対象物を収容するための圧力容器と、圧力容器内を加熱するための加熱装置と、圧力容器の内部に配置され、滅菌対象物に水をかけるためのノズルと、第１の加熱装置によって圧力容器の内部を加圧しながら所定の温度まで上昇させ、ノズルから水を出力させ、ノズルから出力される水の温度を徐々に下げていくように制御するための制御装置とを備える、高圧蒸気滅菌装置が提供される。

【0057】

好ましくは、圧力容器は、その内部に、滅菌対象物としての複数の瓶を載置するための棚を有する。

【0058】

好ましくは、制御装置は、ノズルから出力される水の目標温度が、２５度以上４０度以下の温度幅で段階的に下がるように制御する。

【0059】

上記の実施の形態においては、滅菌対象物を圧力容器に載置するステップと、加熱装置を利用して圧力容器の内部を加圧しながら第１の所定温度まで上昇させるステップと、ノズルから出力される水の温度を徐々に下げていきながら、ノズルに水を出力させるステップと、を備える高圧蒸気滅菌方法が提供される。

【0060】

上記の実施の形態においては、加熱装置と、ノズルと、通信するための通信インターフェイスと、通信インターフェイスを利用して、加熱装置を制御して圧力容器の内部を加圧しながら第１の所定温度まで上昇させ、ノズルから水を出力させ、ノズルから出力される水の温度を徐々に下げていくように制御するプロセッサと、を備える制御装置が提供される。

【0061】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0062】

１ ：高圧蒸気滅菌装置
９０ ：瓶
１００ ：制御装置
１１０ ：ＣＰＵ
１２０ ：メモリ
１３０ ：ディスプレイ
１４０ ：操作部
１５０ ：タッチパネル
１６０ ：通信インターフェイス
１７０ ：スピーカ
１８０ ：タイマ
２００ ：圧力容器
２１０ ：棚
２１１ ：圧力計
２１２ ：温度計
２３０ ：加熱手段
３００ ：加熱装置
３４０ ：操作部
４００ ：温水供給装置
４１０ ：シャワーノズル
４２０ ：サーモスタット
４２１ ：冷水パイプ
４２２ ：温水パイプ
４２３ ：混合水パイプ
４２４ ：パイプ
４３１ ：温度センサ
４３５ ：加熱装置
４３６ ：タンク
４３８ ：弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】