(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビール製造ラインに配置された麦汁煮沸釜（３）から発生した蒸気の熱を回収する装置であって、
第１の熱交換器（ＨＥ-１）と第２の熱交換器（ＨＥ-２）とのそれぞれに前記麦汁煮沸釜から蒸気が送り込まれるように、当該第１の熱交換器（ＨＥ-１）と第２の熱交換器（ＨＥ-２）とが前記麦汁煮沸釜に対して並列に配置され、
前記麦汁煮沸釜から発生した蒸気を排出する第１の排出路と第２の排出路とをその麦汁煮沸釜に対して並列に備え、前記第１の排出路に前記第１の熱交換器（ＨＥ-１）を、また前記第２の排出路に第２の熱交換器（ＨＥ-２）を備え、
前記第１の熱交換器（ＨＥ-１）の後において、前記第１の排出路を閉じることが可能な閉鎖手段（ＭＤ-１）を備える、排蒸気熱回収装置。
【請求項２】
前記麦汁煮沸釜（３）内の圧力が、設定圧力以上になった場合に、前記閉鎖手段（ＭＤ-１）を閉じ、前記第２の循環路を循環する流体の流量を制御する、請求項１に記載の排蒸気熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビール製造ラインに配置された麦汁煮沸釜で発生する蒸気の熱を回収して利用する排蒸気熱回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、ビールの標準的な製造工程を示す図である。仕込み工程では、麦芽と原料湯とが混ぜ合わされ、副原料とともに煮られ、次の麦汁ろ過工程でろ過され、透明な飴湯状の麦汁とされる。この麦汁は、麦汁予熱工程を経て、麦汁煮沸工程に送り込まれる。この麦汁煮沸工程では、麦汁煮沸釜において上記麦汁にホップを加えて煮沸して、全体の１０％程度を蒸気として排出し濃縮する。したがって、この麦汁煮沸工程では蒸気の排出に伴い多くの熱量が排出される。煮沸され濃縮された麦汁は、ワールプール（図示せず）に静置され、熱い状態のまま熱凝固物が除去される。ワールプールから送り出されたこの熱麦汁は、麦汁冷却工程において、熱交換器により冷却され、さらに発酵タンクに送り込まれ、発酵が行われる。その後、貯酒タンクで貯酒され、ろ過工程でろ過され、殺菌が行われた後、容器に詰められ製品とされる。
【０００３】
上記のビール製造工程において、麦汁煮沸工程においては多くの熱量が排出されるため、熱回収してその熱を麦汁予熱や殺菌に利用している。図４は、麦汁煮沸釜から排出された蒸気の熱回収を行う熱回収装置の概略構成図である。図４を参照して、煮沸釜１０３からの排蒸気は、熱交換器ＨＥにおいて、タンクから送り込まれる約８０℃のお湯と熱交換して凝集し、凝集しない分は蒸気として排出される。麦汁煮沸釜１０３内の圧力は、品質上およびその他の理由により、低いことが好ましい。このため、麦汁煮沸釜１０３には圧力を検知して発信する圧力発信器ＰＥが備えられている。この圧力発信器ＰＥからの信号が、圧力指示調節計ＰＩＣの設定圧力値より小さい場合は、温水流量制御弁ＣＶを絞り、２次側熱媒体の熱回収を減らし、また、設定圧力以上になると温水流量制御弁ＣＶを開いて２次側熱媒体の熱回収量を増やす。このため、熱交換器ＨＥにおける排蒸気の凝集量が増え、この結果、煮沸釜内の蒸気圧を減少させることができる。本発明において、熱交換器の高温熱媒体の側を１次側、また低温熱媒体の側を２次側とする。
【０００４】
熱交換器ＨＥに送り込まれた約８０℃のお湯は、この熱交換によって約９７℃に加熱され、貯湯タンク１０８に送り返される。貯湯タンク１０８の湯は、麦汁予熱の熱交換器１０４および殺菌湯をつくるための熱交換器１０５における熱交換に用いられる。麦汁予熱の熱交換器１０４では、約８０℃の麦汁が９５℃程度に加熱され、また殺菌湯製造の熱交換器１０５では、常温の水が９５℃程度の熱湯に加熱される。この殺菌湯は、殺菌湯タンク１０６に保管され、熱湯殺菌に使用される。
【０００５】
麦汁煮沸釜から発生する排蒸気の熱量を１５０としたとき、上記の熱交換器ＨＥにおいてその１５０を回収し、このうち１００を殺菌湯の製造に用い、５０を麦汁予熱に用いることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の熱回収装置では、もっぱら麦汁予熱を廃熱利用の主目的にして構成されたシステムであるので、熱回収をする水は約８０℃から約９７℃に昇温されていた。煮沸釜内の圧力を低くするためには、排蒸気路の断面積を大きくする、排蒸気路の断面が同じ場合には、熱交換器の容量を高め排蒸気の凝集速度を高める等の手段が考えられる。しかし、上記の昇温分約１７℃では、麦汁煮沸釜からの排蒸気を高速度で凝集させるためには、熱回収媒体である８０℃程度のお湯を大量に熱交換器に送り込む必要がある。このため、ポンプＰ０の能力を非常に大きくしなければならない。図４に示すように、ポンプＰ０以外に、上記した各熱交換器の１次および２次循環路には、ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３等を配置する必要がある。
【０００７】
本発明は、麦汁煮沸釜内の圧力を低くすることができ、小さいポンプ容量で運転することができる排蒸気熱回収装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の排蒸気熱回収装置は、ビール製造ラインに配置された麦汁煮沸釜から発生した蒸気の熱を回収して利用する装置である。この排蒸気熱回収装置には、第１の熱交換器と第２の熱交換器とのそれぞれに麦汁煮沸釜から蒸気が送り込まれるように、第１の熱交換器と第２の熱交換器とが麦汁煮沸釜に対して並列に配置され、麦汁煮沸釜から発生した蒸気を排出する第１の排出路と第２の排出路とをその麦汁煮沸釜に対して並列に備え、第１の排出路に前記第１の熱交換器（ＨＥ-１）を、また前記第２の排出路に第２の熱交換器（ＨＥ-２）を備える。そして、第１の熱交換器（ＨＥ-１）の後において、第１の排出路を閉じることが可能な閉鎖手段（ＭＤ-１）を備える（請求項１）。
【０００９】
この構成により、排蒸気熱回収が互いに並列に配置された２つの熱交換器によって行われるので、排蒸気熱回収部分の長さは長くならずかえって断面積が増大する。このため、麦汁煮沸釜内の圧力を低く維持した上で、排蒸気の熱を余裕をもって回収することができる。また、たとえば、一方の熱交換器の２次側の昇温分を大きくとるようにすれば、循環する（温）水量はそれほど多くしなくてもよく、その結果、熱交換器が２つになっただけポンプの台数は増えるが、各ポンプの容量は小さくてすむので、ポンプの設置コストおよび電力代等を下げることができる。また、装置全体の構成を簡明な構成にすることができ、運転や保守点検を行うことが容易となる。
【００１０】
また、第１の熱交換器および第２の熱交換器は、それぞれ、麦汁煮沸釜から排出される蒸気の最大量に対して、当該蒸気を熱交換によって凝集させる容量を有していることが望ましい。この構成により、麦汁煮沸釜内の圧力に応じて蒸気を凝集させ、余裕をもって麦汁煮沸釜内の圧力を低い値に保つことができる。また、排蒸気の熱回収をより完全に行うことができ熱経済性を向上させることができる。さらに、熱蒸気を外部に放出することなく、凝集した水を、たとえばドレンによって簡便に排水することができる。なお、「麦汁煮沸釜に対して熱交換器を並列に配置する」とは、麦汁煮沸釜から排出される蒸気の経路において、麦汁煮沸釜から見て、熱交換器が並列に配置されていることを指す。すなわち、経路的にみて並列であれば、どのような熱交換器の配置および熱交換器の配置に付随する蒸気排出路の配置も含まれる。
【００１１】
この構成により、排蒸気熱回収が互いに並列に配置された２つの排出路にそれぞれ配置された熱交換器によって行われる。排蒸気熱回収部分の断面積は、２つの排出路の断面積の合計へと増大する。このため、麦汁煮沸釜内の圧力を低く維持した上で、排蒸気の熱を余裕をもって回収することができる。また、第１の熱交換器および第２の熱交換器は、それぞれの排出路を経て排出される蒸気の最大量に対して、当該蒸気を熱交換によって凝集させる容量を有していることが望ましい。この構成により、麦汁煮沸釜内の圧力に応じて蒸気を凝集させ、余裕をもって麦汁煮沸釜内の圧力を低い値に保つことができる。また、熱蒸気を外部に放出することなく、凝集した水を、たとえばドレンによって簡便に排水することができる。なお、上記第１および第２の排出路は、麦汁煮沸釜からの共通の排出路が分岐した２つの排出路であってもよいし、麦汁煮沸釜から別々に設けられた２本の排出路であってもよい。
【００１２】
上記閉鎖手段によって第１の排出路を閉鎖することにより、第１の熱交換器は第１の排出路に入ってきて凝集する排蒸気分の熱量のみを回収することができる。このため、第１の熱交換器に排蒸気熱回収の固定的な分のみを分担させ、第２の熱交換器に排蒸気熱回収の変動的な分を分担させることができる。このため、熱回収の変動制御を第２の熱交換器に集中して行うことができ、制御装置コストを低減することができる。なお、上記閉鎖手段としては弁等があげられる。
【００１７】
上記本発明の排蒸気熱回収装置では、たとえば、麦汁煮沸釜内の圧力が設定圧力以上になった場合に、閉鎖手段を閉じ、第２の循環路を循環する流体の流量を制御することが望ましい（請求項２）。
【００１８】
この構成により、麦汁煮沸釜の稼動状況に応じて、閉鎖手段を開閉し、第２の熱交換器の２次側熱媒体の流量を増減させることにより、麦汁煮沸釜の圧力を、所望の低い値に容易に高精度で維持することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態における排蒸気熱回収装置の概略構成図である。本発明の最大の特徴は、麦汁煮沸釜３から排出される排蒸気から、並列に配置された２つの熱交換器ＨＥ-１，ＨＥ-２によって熱回収を行う点にある。熱交換器ＨＥ-１で回収された熱は、タンク７に熱湯として貯蔵され、麦汁予熱の熱交換器４において麦汁煮沸釜に入る前の麦汁を約８０℃から約９７℃に予熱するのに用いられる。また、熱交換器ＨＥ-２において排蒸気から熱回収して常温から９５℃へと昇温した殺菌湯は、タンク６に貯蔵され、必要に応じ殺菌湯として使用される。
【００２０】
上記構成においては、麦汁煮沸釜から排出された排蒸気と熱交換した熱湯を２つの熱湯タンク６，７にそれぞれ送り込むポンプＰ１，Ｐ３を必要とする。しかし、これらのポンプの容量は、すべて足し合わせても、従来の大容量のポンプＰ０よりも小さくて済む容量である。
【００２１】
このような構成を採用することにより、熱回収の容量を増やし排蒸気路の断面積を増やすことができる。このため、熱回収を十分行ったうえで麦汁煮沸釜内の圧力を低下させ、一定圧に維持することができる。さらに、図４に示した従来例と比較して分るように、熱交換器、貯湯タンク、ポンプの数は増えるが、容量の大きなポンプＰ０を不要とすることができる。また、従来の装置のように、１つの貯湯タンクを用いて麦汁予熱や殺菌湯製造の熱交換を行わないので、簡明な構成の排蒸気熱回収装置とすることができる。このため、運転や保守点検が容易化される。
【００２２】
図１において、熱交換器ＨＥ-２の後の弁ＭＤ-２は開放されているが、熱交換器ＨＥ-１の後の弁ＭＤ-１は閉じられている。麦汁煮沸釜からの蒸気の所定量は熱交換器ＨＥ-１に導かれ凝集され、その凝集分に見合う排蒸気がＨＥ-１に送り込まれる。したがって、排蒸気熱回収の一定量の固定的な部分を熱交換器ＨＥ-１が分担する。熱交換器ＨＥ-２では、つぎの機構により変動的な排蒸気熱回収を行う。麦汁煮沸釜の蒸気圧力を検知する圧力検知器を兼ねる圧力発信器ＰＥからの圧力信号を受けた圧力指示調節計ＰＩＣは、その圧力信号が予め設定した設定圧力以上になると作動を開始する。圧力指示調節計ＰＩＣは、設定圧力と現実の圧力との差の大きさに応じて、流量制御弁ＣＶの開きを調節する。たとえば、麦汁煮沸釜内の圧力が非常に高まった場合には、設定圧力との差は非常に大きくなり、流量制御弁ＣＶを全開にする。このため、熱交換器ＨＥ-２における熱回収量が増え、したがって凝集量が増え、熱交換器ＨＥ-２に通じている麦汁煮沸釜３内の圧力を低下させることができる。
【００２３】
図２は、ビール製造の１バッチの各装置の稼動状況を示すタイムチャートである。麦汁煮沸釜で煮沸が開始された時点では、麦汁煮沸釜内の圧力は低い状態にある。この開始状態では、熱交換器ＨＥ-１の弁ＭＤ-１が開放され、第１の循環路におけるポンプＰ１のみが作動し、熱交換器ＨＥ-２の弁ＭＤ-２が閉じられ、ポンプＰ２が停止している。したがって、熱交換器ＨＥ-１でのみ熱交換が行われている。煮沸が開始され、３０分を経過すると弁ＭＤ-１のみの開放では、麦汁煮沸釜内の圧力が上昇してくる。ＰＥ-ＰＩＣが設定圧力以上になったことを検知すると、熱交換器ＨＥ-２が熱交換を開始するように、弁ＭＤ-２を開き、ポンプＰ２を作動させる。このとき、熱交換器ＨＥ-１の弁ＭＤ-１を閉じることにより、熱交換器ＨＥ-１では熱回収の一定量の固定的な分のみを行うようにする。ＰＥ-ＰＩＣは、設定圧力と実際の圧力との差を検知して、その差の大きさに応じて流量制御弁ＣＶの開き度を比例的に調節する。その結果、麦汁煮沸釜内の圧力に応じて熱交換器ＨＥ-２における排蒸気の凝集量の速度を加減することができ、麦汁煮沸釜内の圧力変動を抑制することができる。
【００２４】
麦汁煮沸釜で発生する排蒸気の熱量を１５０とすると、熱交換器ＨＥ-１ではそのうちの５０を回収し、熱交換器ＨＥ-２では残りの１００を回収する。熱回収容量の大きい熱交換器ＨＥ-２において、熱回収の変動分を分担させることにより、応答性よく麦汁煮沸釜内の圧力変動を抑制して、所望の低い圧力を保つことができる。
【００２５】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態はあくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されることはない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、ビール製造ラインに配置された麦汁煮沸釜から排出される排蒸気熱を、麦汁煮沸釜圧力を低い範囲に保った状態で、回収することができる。また、従来の装置に比較して、大きい容量のポンプを不要とし、装置の構成を簡明なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態における排蒸気熱回収装置の構成図である。
【図２】  図１の排蒸気熱回収装置における各部分装置のタイムチャートである。
【図３】  一般的なビール製造工程を示す図である。
【図４】  従来の排蒸気熱回収装置の構成図である。
【符号の説明】
３  麦汁煮沸釜、４  麦汁予熱の熱交換器、６  殺菌湯タンク、７  麦汁予熱用の熱湯タンク、ＨＥ-１  麦汁予熱のための熱回収用熱交換器、ＨＥ-２  殺菌湯製造のための熱回収用熱交換器、ＭＤ-１  熱交換器ＨＥ-１の弁（ダンパ）、ＭＤ-２  熱交換器ＨＥ-１の弁（ダンパ）、ＰＥ  圧力発信器、ＰＩＣ  圧力指示調節計、ＣＶ  流量調節弁、Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４  ポンプ。
【図１】
0003662503.tif 000002
【図２】
0003662503.tif 000003
【図３】
0003662503.tif 000004
【図４】
0003662503.tif 000005