(57)【要約】【課題】蒸気を熱源とし、湯または水を熱交換器により間接加熱する給湯装置において、熱交換器から排出される高温の蒸気の熱を再利用して、効率の改善を図る。【解決手段】給水配管２からの水は、合流点１５で熱湯配管３を通った熱湯と合流される。合流点１５からの湯または水の温度は、第１の熱交換器５によりある程度の温度まで上げられ、さらに、第２の熱交換器４で、目標の温度の熱湯になるまで上げられる。目標の温度となった熱湯は、熱湯配管３に供給される。このように、第２の熱交換器４からの高温の蒸気を第１の熱交換器５で再利用して、システムの熱効率の改善を図ることができる。【選択図】　　　　図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を供給する蒸気配管と、
湯または水を供給する給水配管と、
熱湯を供給する熱湯配管と、
前記給水配管からの水と前記熱湯配管からの熱湯とを混合し、当該混合された湯または水の温度を熱交換により上昇させる第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器により温度が上昇した湯の温度を、さらに所望の温度まで熱交換により上昇させ、当該温度上昇された熱湯を前記熱湯配管に供給する第２の熱交換器とを備え、
前記蒸気配管からの蒸気を前記第２の熱交換器に送り、前記第２の熱交換器から排出された蒸気を前記第１の熱交換器に送る
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記第２の熱交換器の湯出口と前記第１の熱交換器の湯入口間に循環ポンプを設けたことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、蒸気によって湯または水を熱湯にして供給する給湯装置に関する。本明細書で、水とは水道業者から供給される通常の温度の水、たとえば、５°Ｃ〜２５°Ｃ程度の水をいい、湯とは前記水を加熱して温度が上昇した６０°Ｃ程度以下の温水をいい、熱湯とは、湯をさらに加熱してさらに高温になった８０°Ｃ程度以上の高温の湯をいう。
【０００２】
【従来の技術】
従来、食品工場などにおいて、図２に示すように、蒸気を熱源とし、熱交換器により湯または水を間接加熱させるようにした給湯装置２００が用いられている。なお、従来の給湯装置としては以下の特許文献１に示すものが出願されている。
図２は、蒸気を熱源とし、熱交換により湯または水を間接加熱させる従来の給湯装置の原理構成を示すものである。図２において、蒸気配管１からの蒸気は、熱交換器４を通り、スチームトラップ１３を介してドレン１４として捨てられる。給水配管２からの水と、熱湯配管３から戻った熱湯は、合流点１５で合流される。合流によって混合された混合湯は、熱交換器４を通り、熱湯にされ熱湯配管３に供給され、合流点１５に戻る。合流点１５から供給される湯または水の温度は、熱交換器４により、所望の値まで熱せられる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１２１７９３号公報
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】
図２に示した給湯装置２００では、蒸気と水とが直接混合しないので、洗浄湯、飲料湯として利用される。しかしながら、図２に示した給湯装置２００では、熱交換器４から高温のドレン１４が捨てられており、エネルギが無駄に消費されている。
【０００５】
以下に、従来の給湯装置２００について詳細に説明する。給湯装置２００において、蒸気配管１には、たとえば、圧力０．３Ｍｐａ、温度１４３°Ｃの飽和蒸気が供給され、熱交換器４で、５°Ｃの水は９３°Ｃの熱湯に熱交換される。この９３°Ｃの熱湯は、熱湯配管３に供給され、洗浄用ガン・高温殺菌装置・高温仕込装置等６で使用される。
【０００６】
熱湯は、洗浄用ガン・高温殺菌装置・高温仕込装置等６で一部又は全部が消費され合流点１５に戻り、合流点１５で、給水配管２からの水と混合され、再び、熱交換器４に供給される。熱交換器４から出力される熱湯の温度は、熱交換器４で目標値である９３°Ｃになるように加熱される。しかしながら、冬の期間、給水配管から給水される水の温度が５°Ｃ程度と低い場合には、熱交換器４の熱容量によっては、連続して９３°Ｃの熱湯を供給することは難しく、７５°Ｃ程度に温度が低下する。
【０００７】
このような熱湯を供給する給湯装置においては、熱交換器４から排出される蒸気のドレン温度は８５°〜９０°Ｃ程度と高温であり、この排出される蒸気はスチームトラップ１３でドレン１４となって捨てられ、熱が有効に利用されていない。この熱交換器４から排出される高温の蒸気を再利用すれば、熱効率を上げることができると考えられる。
【０００８】
本考案は、このような事情に鑑みてなされたもので、蒸気を熱源とし、熱交換器により湯または水を間接加熱するようにした給湯装置であって、熱交換器から排出される高温の蒸気の熱を再利用して、エネルギ効率の改善を図るようにした給湯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本考案に係る給湯装置は、蒸気を供給する蒸気配管と、水を供給する給水配管と、熱湯を供給する熱湯配管と、給水配管からの水と熱湯配管からの熱湯とを混合し、この混合された湯または水の温度を熱交換により上昇させる第１の熱交換器と、第１の熱交換器により温度が上昇した湯の温度を、さらに所望の温度まで熱交換により上昇させ、この温度上昇された熱湯を熱湯配管に供給する第２の熱交換器とを備え、蒸気配管からの蒸気を前記第２の熱交換器に送り、第２の熱交換器から排出された蒸気を前記第１の熱交換器に送ることを特徴とする。
【００１０】
本考案に係る給湯装置では、給水配管からの水は、合流点で熱湯配管を通って熱湯と合流され、合流点された湯または水は、第１の熱交換器によりある程度の温度にまで上げられ、さらに、第２の熱交換器で、目標の温度の熱湯に加熱される。そして、目標の温度となった熱湯は、熱湯配管を通って洗浄用ガン・高温殺菌装置・高温仕込装置等から供給される。このように、第２の熱交換器から排出される高温の蒸気を第１の熱交換器で再利用することによって、熱効率の改善を図ることができる。
【００１１】
また、本考案では、第２の熱交換器の湯出口と第１の熱交換器の湯入口間に循環ポンプを設けたことを特徴とする。
【００１２】
この循環ポンプを設けたことによって、第１の熱交換器で加熱された湯を第２の熱交換器に強制的に循環させるので、システム全体の効率をさらに高めることができる。
【００１３】
【考案の実施の形態】
以下、本考案の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の給湯装置の構成を示す図である。図１に示すように、この給湯装置１００は、蒸気を供給する蒸気配管１と、水を供給する給水配管２と、熱湯を供給する熱湯配管３とを備える。本明細書においては、単に蒸気と表現しているが、通常、給湯装置においては、飽和蒸気が用いられるので、蒸気を飽和蒸気と読み替えても良い。
【００１４】
蒸気配管１には、電動弁１１と蒸気温調弁１２が設けられる。電動弁１１は、蒸気配管１への蒸気の流入を開閉する。蒸気温調弁１２は、供給される熱湯温度を一定にするために、熱湯の温度に応じて蒸気量を制御する。蒸気配管１を通ってきた蒸気は、熱交換器４を通り、さらに、熱交換器５を通った後に、スチームトラップ１３を経て、ドレン１４として外部に排出される。
【００１５】
熱湯配管３を通ってきた熱湯と給水配管２に供給された水とは、合流点１５で混合される。熱湯配管３を通ってきた熱湯と給水配管２に供給された水とを合流点１５で混合する際に、逆流を防止するために、逆止弁１６および逆止弁１７が給水配管２および熱湯配管３にそれぞれ設けられる。また、熱湯配管３の熱湯の温度上昇による管内圧力を減少させるために、熱湯配管３には、密閉膨張タンク１８が設けられる。
【００１６】
合流点１５からの湯または水は、熱交換器５に送られる。ここで、熱湯配管３を通ってきた熱湯と給水配管２に供給された水とが混合された場合は湯と表現し、熱湯配管３を通ってきた熱湯がゼロの場合、すなわち、熱湯が洗浄用ガン６ａ、高温殺菌装置６ｂ、高温仕込装置６ｃ、・・・で全て消費された場合には、水のみが供給されるので水と表現する。合流点１５で混合された湯または水は、熱交換器５で加熱され、ポンプ１９を介して熱交換器４に送られ、温度がさらに上昇する。熱交換器４からは、所望の温度（たとえば９３°Ｃ）の熱湯が連続して供給される。本発明によれば、冬の期間、給水配管から給水される水の温度が５°Ｃ程度と低い場合でも、熱交換器５によって、給水配管から給水される水の温度が４０°Ｃ程度に暖められるので、連続して９３°Ｃの熱湯を供給することが可能となる。
【００１７】
熱交換器４から供給された熱湯は、熱湯配管３を通って、合流点１５に戻る。合流点１５で、再び、給水配管２から供給された水と混合される。そして、合流点１５からの湯または水は、再び、熱交換器５および熱交換器４を通り、熱湯配管３に熱湯として供給される。熱湯配管３の経路中には、洗浄用ガン６ａ、高温殺菌装置６ｂ、高温仕込装置６ｃ、・・・が設けられる。洗浄用ガン６ａ、高温殺菌装置６ｂ、高温仕込装置６ｃ、・・・からは、熱湯が取り出される。
【００１８】
このように、本実施の形態の給湯装置１００では、蒸気配管１に、蒸気が送られ、この蒸気配管１からの蒸気は、熱交換器４に入り、さらに、熱交換器５に入り、スチームトラップ１３を経てドレン１４として外部に捨てられる。
【００１９】
給水配管２からの水は、合流点１５で熱湯配管３を通って来た熱湯と合流され、合流点１５からの湯または水は、熱交換器５である程度の温度まで上げられ、さらに、熱交換器４で、目標の温度に上げられる。そして、目標の温度となった熱湯は、熱湯配管３を介して洗浄用ガン・高温殺菌装置・高温仕込装置等に供給される。このように、本考案では熱交換器５および熱交換器４の２段の熱交換器を設けることにより、システム全体の熱効率を大幅に上げることができる。
【００２０】
熱湯配管３に供給される熱湯の温度は、センサ２０で検出される。センサ２０の検出出力に基づいて、蒸気温調弁１２は、ＰＩＤ制御または自力式温調弁による制御によって熱湯配管３に供給される熱湯の温度を目標値になるように制御する。
【００２１】
たとえば、洗浄用ガン６ａ、高温殺菌装置６ｂ、高温仕込装置６ｃ、・・・からの給湯量が増えると、熱湯配管３から合流点１５に供給される熱湯の量は減少し、給水配管２から供給される水の量は増加する。従って、熱交換器５に供給される熱湯の温度が低下してくるので、熱交換器４から熱湯配管３に供給される熱湯の温度も低下してくる。このとき、熱湯配管３に供給される熱湯の温度はセンサ２０で検出され、このセンサ２０の検出出力に基づいて、蒸気温調弁１２が動作し、蒸気量を増やして、熱湯配管３に供給される熱湯の温度を上昇させる。
【００２２】
すなわち、熱湯配管３に供給される熱湯の温度が目標値より低下すると、蒸気温調弁１２は開度が大きくなるように制御される。蒸気温調弁１２の開度が大きくなると、蒸気配管１を介して熱交換器４および熱交換器５に入る蒸気の量が多くなり、熱湯配管３に供給される熱湯の温度が上昇する。
【００２３】
一方、たとえば、洗浄用ガン６ａ、高温殺菌装置６ｂ、高温仕込装置６ｃ、・・・において熱湯消費がほとんどないときには、熱湯配管３を通過した熱湯の温度はほとんど下がらない。従って、この場合には、蒸気温調弁１２の開度が小さくなるように制御される。蒸気温調弁１２の開度が小さくなると、熱交換器４および熱交換器５に入る蒸気の量が少なくなり、エネルギ消費量が減る。
【００２４】
なお、蒸気温調弁１２やセンサ２０が万一作動不良になったときには、電動弁１１が閉まり、蒸気の流入が停止され、システムの異常動作が未然に防止される。
【００２５】
このように、本実施の形態の給湯装置１００では、合流点１５からの湯または水は、熱交換器５により温度が第１段階の温度に上昇され、さらに、熱交換器４により第２の段階の目標温度まで上昇される。このように、熱交換器５で予熱され、熱交換器４で目標値まで昇温されるような２段階の熱交換を行うことにより、熱交換器４から捨てられていた高温の蒸気の熱を再利用することができる。
【００２６】
以下に、従来の処理と本考案の装置の各部における温度関係について説明する。図２に示す従来の１段の熱交換器４のみによる構成では、熱交換器４において、５°Ｃから目標値の９３°Ｃにまで温度を一挙に上昇させなければならず、そのために大量の蒸気を消費する。
【００２７】
一方、本考案においては、図１に示すように、たとえば、圧力０．３Ｍｐａ、温度１４３°Ｃの飽和蒸気が供給される。定常状態では、熱湯配管３には、たとえば、５°Ｃの水が供給され、熱湯配管３に供給される熱湯の目標温度は、たとえば、９３°Ｃである。熱交換器４は湯温を、たとえば、４０°Ｃから９３°Ｃに５３°Ｃだけ上昇させる。そのために蒸気の温度は熱交換器４を出るときにはたとえば、９０°Ｃに下がる。熱交換器４から排出される温度９０°Ｃの蒸気は熱交換器５に送られる。この熱交換器５に送られた蒸気は、熱交換器５で水温を、たとえば、５°Ｃから４０°Ｃに３５°Ｃ上昇させ、それによって蒸気の温度は熱交換器５を出るときには蒸気の温度は、たとえば、５７°Ｃになる。
【００２８】
本実施の形態の給湯装置１００では、熱交換器５を設け、熱交換器４から排出される高温の蒸気を使って、合流点１５からの湯または水を予熱し、その余熱された湯を熱交換器５で昇温する。このように、本実施の形態の給湯装置では、熱交換器４から排出される高温の蒸気が再利用されるため、システム全体の熱効率を上げることができる。
【００２９】
なお、本考案は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００３０】
【考案の効果】
本考案によれば、給水配管からの水は、合流点で熱湯配管を通った熱湯と合流され、合流点からの湯または水の温度は、第１の熱交換器によりある程度の温度まで上げられ、さらに、第２の熱交換器で、目標の温度の熱湯になるまで上げられる。そして、目標の温度となった熱湯は、熱湯配管を通って、洗浄用ガン・高温殺菌装置・高温仕込装置等から連続して供給される。このように、第２の熱交換器からの高温の蒸気を再利用することができ、効率の改善を図ることができる。
【００３１】
また、本考案では、第２の熱交換器の湯出口と第１の熱交換器の湯入口間に循環ポンプが設けられる。従って、循環ポンプを設けたことによって、第１の熱交換器で加熱された湯を第２の熱交換器に強制的に循環させるので、システム全体の効率をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の実施の形態に係る給湯装置の原理構成を示すシステム図である。
【図２】従来の給湯装置の原理構成を示す図である。
【符号の説明】
１…蒸気配管、２…給水配管、３…熱湯配管、４…熱交換器、５…熱交換器、６ａ…洗浄用ガン、６ｂ…高温殺菌装置、６ｃ…高温仕込装置、１１…電動弁、１２…蒸気温調弁、１３…スチームトラップ、１４…ドレン、１５…合流点、１６、１７…逆止弁、１８…密閉膨張タンク、１９…ポンプ、２０…センサ
【図１】
0003098342.tif 000003
【図２】
0003098342.tif 000004