| 【発明の名称】 |
液状物の殺菌装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】川北 有
【氏名】加藤 茂
【氏名】千林 暁
【氏名】苗代 晃一
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| 【要約】 |
【課題】平行平板電極形の殺菌装置における無駄な空間を少なくして装置全体に占める処理部の体積の割合を大きくして、装置のコンパクト化を可能にする。
【解決手段】接地電位に保たれる金属製容器２内に、３枚の平行平板形の電極であって中央の高圧電極４およびその両側の２枚の接地電極６を設けている。各電極４、６の周縁部４ａ、６ａと金属製容器２の側面２ａとの間に固体絶縁物２０を充填している。高圧電極４と２枚の接地電極６との間の空間に、液状物１０が満たされそれに対して殺菌処理を行う処理部８をそれぞれ形成している。高圧電極４と２枚の接地電極６との間にパルス電源１４から高電圧パルスＶＰを印加する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 接地電位に保たれる金属製容器と、この金属製容器内に収納されていていずれも周縁部を曲面にした３枚の平行平板形の電極であって中央の非接地の高圧電極およびその両側の接地された２枚の接地電極と、この高圧電極の周縁部と当該高圧電極に交差する前記金属製容器の壁面との間に充填された固体絶縁物と、前記高圧電極と前記２枚の接地電極との間にそれぞれ形成された空間であって被殺菌物である液状物が満たされ当該液状物に対して殺菌処理を行う処理部と、前記高圧電極と前記２枚の接地電極との間に高電圧パルスを印加するパルス電源とを備えることを特徴とする液状物の殺菌装置。
【請求項２】 接地電位に保たれるものであってその二底面が互いに平行な金属製容器と、この金属製容器内にその二底面に平行に収納されていて周縁部を曲面にした非接地の高圧電極と、この高圧電極の周縁部と前記金属製容器の側面との間に充填された固体絶縁物と、前記高圧電極と前記金属製容器の二底面との間にそれぞれ形成された空間であって被殺菌物である液状物が満たされ当該液状物に対して殺菌処理を行う処理部と、前記高圧電極と前記金属製容器との間に高電圧パルスを印加するパルス電源とを備えることを特徴とする液状物の殺菌装置。
【請求項３】 前記固体絶縁物は、前記高圧電極および前記接地電極の周縁部とこれらの電極に交差する前記金属製容器の壁面との間に充填されており、かつ前記高圧電極および前記接地電極の周縁部を前記固体絶縁物内に埋め込んでいる請求項１記載の液状物の殺菌装置。
【請求項４】 前記高圧電極の周縁部を前記固体絶縁物内に埋め込んでいる請求項２記載の液状物の殺菌装置。
【請求項５】 前記高圧電極に前記高電圧パルスを供給するブッシングを更に備えており、かつこのブッシングと前記固体絶縁物とを一体化構造にしている請求項１、２、３または４記載の液状物の殺菌装置。
【請求項６】 前記高圧電極は、その前記処理部に面する領域に、前記液状物が通過する複数の孔を有している請求項１、２、３、４または５記載の液状物の殺菌装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば飲料（ジュース、牛乳等）、液状卵黄、液状卵白、水、化粧水、液体医薬品等の液状物（液体を含む）にパルス高電界を印加して殺菌処理を施す殺菌装置に関し、より具体的には、無駄な空間を無くしてコンパクトな装置を実現する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば特公平３−１１７５５号公報、特表平２−５０１３４８号公報等に記載されているように、上記のような液状物に短パルスの高電界をある回数印加して、それに殺菌処理を施す技術は既に知られている。
【０００３】この技術の原理は、簡単に言えば、上記のような液状物中に存在する微生物や雑菌が、印加される電界の作用によって、細胞膜の破壊等の影響を受けて死滅し、殺菌されることである。
【０００４】従って、原理的には、■省エネルギーが可能、■低温殺菌が可能、■液状物の変質がない、■物理的殺菌なので有毒化学物質残留の恐れがない、等の利点を有しており、優れた殺菌技術として注目されている。
【０００５】具体的には、従来の殺菌装置は、図５または図６に示す構成をしている。
【０００６】図５の殺菌装置は、接地電位に保たれる金属製容器２と、その中に収納された２枚の平行平板形の電極であって非接地の高圧電極４および接地された接地電極６と、両電極４、６間に形成された空間であって前述したような液状物１０が満たされ当該液状物１０に殺菌処理を行う処理部８と、両電極４、６間に高電圧パルスＶＰを印加するパルス電源１４とを備えている。高圧電極４には、ブッシング１２を通して上記高電圧パルスＶＰが供給される。
【０００７】図６の殺菌装置は、接地電位に保たれ接地電極を兼ねる円筒状の金属製容器２と、その中に同軸状に収納された円柱状の非接地の高圧電極４と、この高圧電極４の周囲と金属製容器２との間に形成された空間であって前述したような液状物１０が満たされ当該液状物１０に殺菌処理を行う処理部８と、高圧電極４と金属製容器２との間に高電圧パルスＶＰを印加するパルス電源１４とを備えている。金属製容器２と高圧電極４とで、同軸円筒電極を形成している。高圧電極４には、ブッシング１２を通して上記高電圧パルスＶＰが供給される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような殺菌装置において、均一で効率的な殺菌処理を行うためには、処理部８の電界強度を均一化する必要がある。
【０００９】ところが、図６に示した同軸円筒電極形の殺菌装置では、金属製容器２に比べて内側の高圧電極４の直径が小さいので、処理部８の電界強度は高圧電極４に近づくにつれて高くなり、殺菌処理の均一化および高効率化が難しい。
【００１０】しいて処理部８の電界分布の均一化を図ろうとすると、高圧電極４を太くしてその外径と金属製容器２の内径との比を１に近づける必要があり、そのようにすると高圧電極４の体積が大きくなって、液状物１０の殺菌作用をしない無駄な空間が大きくなり、装置全体に占める処理部８の体積の割合が小さくなり、装置のコンパクト化が困難になる。
【００１１】一方、図５に示した平行平板電極形の殺菌装置では、電極４、６の周縁部４ａ、６ａを電界集中緩和のために曲面にすることによって、処理部８の電界分布の均一化を図ることは可能であるけれども、高圧電極４の周縁部４ａとそれに対向する金属製容器２の壁面との間は電界が集中するため、両者間の距離Ｌを、液状物１０を通して電気的に絶縁破壊しないように十分長く取る必要があり、従って正常に液状物１０の殺菌作用をしない無駄な空間が大きくなる。高圧電極４の周縁部４ａの曲率を大きくすると、上記電界集中は緩和されるけれども、そのようにすると高圧電極４の体積が一層大きくなり、その分、液状物１０の殺菌作用をしない無駄な空間が増える。また、高圧電極４の上面（接地電極６とは反対側の面）と金属製容器２との間も、電気絶縁のための空間９が必要であり、この空間９も、液状物１０の殺菌作用をしない無駄な空間である。
【００１２】このように、図５に示した平行平板電極形の殺菌装置も、液状物１０の殺菌作用をしない無駄な空間が多く、装置全体に占める処理部８の体積の割合が小さいので、装置のコンパクト化が困難である。
【００１３】そこでこの発明は、平行平板電極形の殺菌装置における無駄な空間を少なくして装置全体に占める処理部の体積の割合を大きくして、装置のコンパクト化を可能にすることを主たる目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る第１の殺菌装置は、接地電位に保たれる金属製容器と、この金属製容器内に収納されていていずれも周縁部を曲面にした３枚の平行平板形の電極であって中央の非接地の高圧電極およびその両側の接地された２枚の接地電極と、この高圧電極の周縁部と当該高圧電極に交差する前記金属製容器の壁面との間に充填された固体絶縁物と、前記高圧電極と前記２枚の接地電極との間にそれぞれ形成された空間であって被殺菌物である液状物が満たされ当該液状物に対して殺菌処理を行う処理部と、前記高圧電極と前記２枚の接地電極との間に高電圧パルスを印加するパルス電源とを備えることを特徴としている（請求項１）。
【００１５】上記構成によれば、高圧電極とその両側の２枚の接地電極との間にそれぞれ処理部が形成されているので、従来の２枚の平行平板電極形に比べて、液状物の殺菌作用をしない無駄な空間が少ない。
【００１６】しかも、高圧電極の周縁部と金属製容器の壁面との間の電界集中箇所には固体絶縁物を充填しているので、その部分の絶縁耐力が向上しており、従って高圧電極の周縁部と金属製容器の壁面との間の距離を小さくすることができ、その分、液状物の殺菌作用をしない無駄な空間を更に少なくすることができる。
【００１７】従って、装置全体に占める処理部の体積の割合を大きくして、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１８】この発明に係る第２の殺菌装置は、接地電位に保たれるものであってその二底面が互いに平行な金属製容器と、この金属製容器内にその二底面に平行に収納されていて周縁部を曲面にした非接地の高圧電極と、この高圧電極の周縁部と前記金属製容器の側面との間に充填された固体絶縁物と、前記高圧電極と前記金属製容器の二底面との間にそれぞれ形成された空間であって被殺菌物である液状物が満たされ当該液状物に対して殺菌処理を行う処理部と、前記高圧電極と前記金属製容器との間に高電圧パルスを印加するパルス電源とを備えることを特徴としている（請求項２）。
【００１９】上記構成によれば、高圧電極とその両側の金属製容器底面との間にそれぞれ処理部が形成されているので、従来の２枚の平行平板電極形に比べて、液状物の殺菌作用をしない無駄な空間が少ない。
【００２０】しかも、高圧電極の周縁部と金属製容器の側面との間の電界集中箇所には固体絶縁物を充填しているので、その部分の絶縁耐力が向上しており、従って高圧電極の周縁部と金属製容器の側面との間の距離を小さくすることができ、その分、液状物の殺菌作用をしない無駄な空間を更に少なくすることができる。
【００２１】従って、装置全体に占める処理部の体積の割合を大きくして、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００２２】しかも、金属製容器が接地電極を兼ねているので、独立した接地電極を設けなくて済む分、上記第１の殺菌装置よりも一層、装置のコンパクト化および構造の簡素化を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る殺菌装置の一例を示す縦断面図である。図２は、図１の線Ａ−Ａに沿う横断面図である。図５および図６の従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００２４】この実施例の殺菌装置は、殺菌処理容器部１と、この殺菌処理容器部１に（具体的にはその高圧電極４と２枚の接地電極６との間に）高電圧パルスＶＰを印加するパルス電源１４とを備えている。
【００２５】殺菌処理容器部１は、この例では、接地電位に保たれる金属製容器２と、この金属製容器２内に収納された３枚の平行平板形の電極であって中央の非接地の高圧電極４およびその上下両側にあって接地された２枚の接地電極６とを備えている。各電極４、６は、平板状をしており、かつその周縁部４ａ、６ａは、電界集中緩和のために曲面にしている。
【００２６】上記各電極４、６の周縁部４ａ、６ａとこれらの電極４、６に交差する（例えば直交する）金属製容器２の壁面（例えば側面）２ａとの間には、この例では側面２ａが金属製容器２内に露出しないように、固体絶縁物２０を充填している。しかもこの例では、各電極４、６の周縁部４ａ、６ａを固体絶縁物２０内に埋め込んでいる。
【００２７】固体絶縁物２０は、絶縁耐力が高く、かつ液状物１０に比べて十分小さい誘電率のものが好ましい。具体的には比誘電率が約１０以下のものが好ましい。固体絶縁物２０の絶縁耐力が高い方が、高圧電極４の周縁部４ａと金属製容器２の側面２ａとの間の距離をより小さくすることができる。また、固体絶縁物２０の比誘電率が小さい方が、当該固体絶縁物２０での電力損失が少なくて済む。このような固体絶縁物２０の具体例として、アルミナ等のセラミックス、ガラス、フッ素樹脂が挙げられる。これらの比誘電率は、それぞれ、約８〜１０、約５、約３であり、いずれも通常の液状物１０の比誘電率約８０よりも十分に小さい。
【００２８】高圧電極４と２枚の接地電極６との間の空間には、被殺菌物である前述したような液状物１０が満たされ、この液状物１０に対して殺菌処理を行う処理部８がそれぞれ形成されている。
【００２９】液状物１０を、両処理部８を満たして流通させるために、この例では、一方の接地電極６およびそれに接する金属製容器２に液状物１０の供給孔１８を設け、他方の接地電極６およびそれに接する金属製容器２に液状物１０の取出孔１９を設けている。かつ高圧電極４の処理部８に面する領域に、液状物１０が通過する複数の孔（貫通孔）１６を設けている。このようにすれば、液状物１０を一方の処理部８から他方の処理部８へと高圧電極４を通してうまく流すことができる。この孔１６の数は、図示例のものに限らないが、多い方が（即ち多孔の方が）より均一に液状物１０を流すことができる。
【００３０】更にこの例では、パルス電源１４から、金属製容器２の側面２ａを貫通して、高圧電極４に前記高電圧パルスＶＰを供給するブッシング１２を備えている。
【００３１】上記処理部８に液状物１０を例えば連続的に流通させながら、パルス電源１４から高圧電極４と２枚の接地電極６との間に高電圧パルスＶＰを印加することによって、両処理部８において電界の作用によって液状物１０に殺菌処理を施すことができる。
【００３２】しかもこの殺菌装置は、高圧電極４とその両側の２枚の接地電極６との間にそれぞれ処理部８が形成されているので、図５に示した従来の２枚の平行平板電極形に比べて、液状物１０の殺菌作用をしない無駄な空間が少ない。処理部８の全体積は、他の条件を同じにした場合、図５の従来例の約２倍になる。
【００３３】更に、高圧電極４の周縁部４ａと金属製容器２の側面２ａとの間の電界集中箇所には固体絶縁物２０を充填しているので、液状物１０が満たされる図５の従来例に比べて、その部分の絶縁耐力が向上しており、従って高圧電極４の周縁部４ａと金属製容器２の側面２ａとの間の距離を小さくすることができ、その分、液状物１０の殺菌作用をしない無駄な空間を更に少なくすることができる。
【００３４】従って、無駄な空間を非常に少なくして、即ち装置全体に占める処理部の体積の割合を大きくして、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３５】図１中のＢ部付近の等電位面２２の分布を図３に示す。ここでは、高圧電極４の左右または上下は対称なので、片側のみを示している。この図から分かるように、液状物１０を殺菌処理する処理部８の電界分布は、誘電率の小さい固体絶縁物２０の部分の影響を殆ど受けることなくほぼ均一になっている。即ちこの例のように高圧電極４の周縁部４ａを固体絶縁物２０中に埋め込んでおくのが好ましく、そのようにすれば高圧電極４の周縁部４ａの電界が不均一になる領域を処理部８として使わずに済む。従って、液状物１０に対してより均一でより効率的な殺菌処理を施すことができる。
【００３６】更に上記例では、ブッシング１２と固体絶縁物２０とは、境界面を作らず一体化構造にしている。このようにすれば、ブッシング１２の中心導体と接地電位の金属製容器２との間にブッシング１２を横切る方向の沿面絶縁部が形成されないので、絶縁耐力が高く、高電圧パルスＶＰの給電部をより小型化することができ、この理由からも装置のよりコンパクト化を図ることができる。後述する図４の装置においても同様である。
【００３７】なお、高圧電極４の周縁部４ａとそれに対向する金属製容器２の側面２ａとの間で電界強度が最も高くなるので、少なくともその間に固体絶縁物２０を充填しておけば良いけれども、図１に示す例のように、高圧電極４を挟む一方の接地電極６の周縁部６ａから他方の接地電極６の周縁部６ａにかけての全域と金属製容器２の側面２ａとの間に側面２ａが露出しないように固体絶縁物２０を充填しておく方が、より絶縁耐力が高まるので好ましい。
【００３８】殺菌処理容器部１の断面形状は、図２の例では一例として正方形にしているけれども、それに限るものではなく、長方形でも良いし円形でも良い。図４に示す装置においても同様である。
【００３９】次に、図４に示す殺菌装置を、図１の例との相違点を主体に説明する。この例では、殺菌処理容器部１において、金属製容器２が接地電極を兼ねている。
【００４０】即ち、殺菌処理容器部１は、接地電位に保たれるものであってその二底面２ｂが平らで互いに平行な金属製容器２と、この金属製容器２内にその二底面２ｂに平行に収納された非接地の高圧電極４とを備えている。高圧電極４は、全体的に見れば平らな形状をしており、かつその周縁部４ａを、図１の例の場合と同様、電界集中緩和のために曲面にしている。
【００４１】この高圧電極４の周縁部４ａと当該電極４に交差する金属製容器２の側面２ａとの間には、この例では側面２ａが金属製容器２内に露出しないように、前述したような固体絶縁物２０を充填している。しかもこの例では、高圧電極４の周縁部４ａを固体絶縁物２０内に埋め込んでいる。
【００４２】高圧電極４と金属製容器２の二底面２ｂとの間の空間には、前述したような液状物１０が満たされ、この液状物１０に対して殺菌処理を行う処理部８がそれぞれ形成されている。
【００４３】高圧電極４の処理部８に面する領域は、この例ではメッシュ状にしている。メッシュ状も、多数の孔を有しているので多孔の一種であると言うことができる。メッシュ状にすれば、液状物１０を一方の処理部８から他方の処理部８へと高圧電極４を通してより均一に流すことができる。
【００４４】上記高圧電極４と金属製容器２との間に、パルス電源１４から、ブッシング１２を通して高電圧パルスＶＰが印加される。ブッシング１２と固体絶縁物２０とは、図１の例の場合と同様、境界面を作らずに一体化構造にしている。その効果は前述のとおりである。
【００４５】この図４の殺菌装置においても、高圧電極４とその両側の金属製容器底面２ｂとの間にそれぞれ処理部が形成されているので、従来の２枚の平行平板電極形に比べて、液状物１０の殺菌作用をしない無駄な空間が少ない。処理部８の全体積は、他の条件を同じにした場合、図５の従来例の約２倍になる。
【００４６】しかも、高圧電極４の周縁部４ａと金属製容器２の側面２ａとの間の電界集中箇所には固体絶縁物２０を充填しているので、液状物１０が満たされる図５の従来例に比べて、その部分の絶縁耐力が向上しており、従って高圧電極４の周縁部４ａと金属製容器２の側面２ａとの間の距離を小さくすることができ、その分、液状物１０の殺菌作用をしない無駄な空間を更に少なくすることができる。
【００４７】従って、無駄な空間を非常に少なくして、即ち装置全体に占める処理部の体積の割合を大きくして、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００４８】しかも、金属製容器２が接地電極を兼ねているので、独立した接地電極を設けなくて済む分、図１の例の場合よりも一層、装置のコンパクト化および構造の簡素化を図ることができる。
【００４９】
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００５０】請求項１記載の発明によれば、高圧電極とその両側の２枚の接地電極との間にそれぞれ処理部が形成されているので無駄な空間が少なく、しかも固体絶縁物充填によって高圧電極の周縁部と金属製容器の壁面との間の距離を小さくすることができるので無駄な空間を更に少なくすることができる。従って、液状物の殺菌作用をしない無駄な空間を非常に少なくして、即ち装置全体に占める処理部の体積の割合を大きくして、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００５１】請求項２記載の発明によれば、高圧電極とその両側の金属製容器底面との間にそれぞれ処理部が形成されているので無駄な空間が少なく、しかも固体絶縁物充填によって高圧電極の周縁部と金属製容器の側面との間の距離を小さくすることができるので無駄な空間を更に少なくすることができる。従って、液状物の殺菌作用をしない無駄な空間を非常に少なくして、即ち装置全体に占める処理部の体積の割合を大きくして、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００５２】しかも、金属製容器が接地電極を兼ねているので、独立した接地電極を設けなくて済む分、請求項１記載の発明よりも一層、装置のコンパクト化および構造の簡素化を図ることができる。
【００５３】請求項３記載の発明によれば、高圧電極および接地電極の周縁部を固体絶縁物内に埋め込むことによって、これらの電極の周縁部の電界が不均一になる領域を処理部として使わずに済むので、処理部の電界分布がより均一化し、従って液状物に対してより均一でより効果的な殺菌処理を施すことができる。
【００５４】請求項４記載の発明によれば、高圧電極の周縁部を固体絶縁物内に埋め込むことによって、高圧電極の周縁部の電界が不均一になる領域を処理部として使わずに済むので、処理部の電界分布がより均一化し、従って液状物に対してより均一でより効果的な殺菌処理を施すことができる。
【００５５】請求項５記載の発明によれば、ブッシングと固体絶縁物とを一体化構造にしていて、ブッシングの中心導体と接地電位の金属製容器との間にブッシングを横切る方向の沿面絶縁部が形成されないので、絶縁耐力が高く、高電圧パルスの給電部をより小型化することができ、この理由からも装置のよりコンパクト化を図ることができる。
【００５６】請求項６記載の発明によれば、高圧電極は液状物が通過する複数の孔を有しているので、液状物を一方の処理部から他方の処理部へと高圧電極を通してうまく流すことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９４２
【氏名又は名称】日新電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年９月３０日（１９９８．９．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８８６６１
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 惠二
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１０２３７１（Ｐ２０００−１０２３７１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月１１日（２０００．４．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９４４５４ |
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