(57)【要約】【課題】  コージェネレーションシステムからの排熱を業務用の調理において有効に利用することができる排熱利用調理装置を提供する。【解決手段】  コジェネからの排熱を送通する排熱流路上に配置される熱交換手段１４と、熱交換手段１４から伝達された熱で加熱される加熱プレート１５と、熱交換手段１４への排熱の流量を調節する排熱量調節手段１７と、加熱プレート１５の熱と熱交換して当該加熱プレート１５の温度調節を行う温度調節手段１８とを具備するようにする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コジェネからの排熱を送通する排熱流路と、前記排熱流路に配置される熱交換手段と、前記熱交換手段から伝達された熱で加熱される加熱プレートと、前記熱交換手段への排熱の流量を調節する排熱量調節手段と、前記加熱プレートの熱と熱交換して当該加熱プレートの温度調節を行う温度調節手段とを具備することを特徴とする排熱利用調理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記排熱量調節手段が、前記排熱流路の前記熱交換手段の上流側から分岐されて当該排熱流路の排熱の一部を迂回するバイパス流路と、前記排熱流路と前記バイパス流路との流量比を調節する調節手段とを有することを特徴とする排熱利用調理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記温度調節手段が、前記加熱プレート内部又は当該加熱プレートに接触して設けられて熱媒体が給水される熱媒体給水流路と、この熱媒体給水流路に流す熱媒体の流量を調節する流量調節手段とを有することを特徴とする排熱利用調理装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記加熱プレートの加熱温度を検出する温度センサをさらに設け、該温度センサからの信号に基づいて前記流量調節手段が開閉されることを特徴とする排熱利用調理装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記バイパス流路上に排熱を貯蔵する熱貯蔵手段をさらに設け、前記温度センサからの信号に基づいて該熱貯蔵手段に貯蔵されている排熱を前記熱交換手段に供給するようにしたことを特徴とする排熱利用調理装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記加熱プレートの加熱温度は、４０℃〜５００℃の範囲内にあることを特徴とする排熱利用調理装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかにおいて、前記熱貯蔵手段に第２の温度センサを設けると共に、前記バイパス流路上に熱量を保持する他熱源をさらに設け、当該他熱源の熱量を前記第２の温度センサからの信号に基づいて前記熱交換手段に所定量バックアップ供給するようにしたことを特徴とする排熱利用調理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務で使用されるコージェネレーションシステム（ＣＧＳ）からの排熱を調理分野の用途に利用する排熱利用調理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガスエンジン，ガスタービン，ディーゼルエンジンをエネルギー源とする業務用のコージェネレーションシステムからの排熱は、温水回収として、給湯，風呂，床暖房などの用途に、また蒸気回収として、空調，乾燥機，生ゴミ処理機などの用途に利用されている。
【０００３】
しかしながら、上述した業務用のコージェネレーションシステムからの排熱は、上述のような利用形態に限られており、場合によっては熱回収されず、無駄に捨てられてしまうといった問題があった。すなわち、業種や季節などによって熱の利用のバランスが崩れるなどの要因から、排熱が上手く利用されず、特に一般家庭用として、排熱を使い切るような利用形態を採用することは難しかった。
【０００４】
一方で、燃料電池をエネルギー源とするコージェネレーションシステムからの排熱は、その温度レベルから用途が低温のものに限られてしまい、高温が一定時間要求される用途、例えば、業務用として利用することができないといった問題があった。かかる技術として、例えば、特許文献１では、燃料電池からの排熱が、一般家庭用の低温調理に利用されている。
【０００５】
上述のように、コージェネレーションシステムからの排熱の利用は、近年において多様化傾向にあり、様々な分野における利用形態の提案がなされてはいるが、何れも未だ満足のいく利用形態として有効に用いられていないといった現状である。
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１０８１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、コージェネレーションシステムからの排熱を業務用の調理において有効に利用することができる排熱利用調理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、コジェネからの排熱を送通する排熱流路と、前記排熱流路に配置される熱交換手段と、前記熱交換手段から伝達された熱で加熱される加熱プレートと、前記熱交換手段への排熱の流量を調節する排熱量調節手段と、前記加熱プレートの熱と熱交換して当該加熱プレートの温度調節を行う温度調節手段とを具備することを特徴とする排熱利用調理装置にある。
【０００９】
かかる第１の態様では、排熱流路を通過する排熱が熱交換手段から加熱プレートへと伝達されると共に、該熱交換手段への排熱の流量の調節、及び加熱プレートの温度調節が行われる。これにより、コジェネからの排熱を加熱プレートの加熱温度に変換して利用することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記排熱量調節手段が、前記排熱流路の前記熱交換手段の上流側から分岐されて当該排熱流路の排熱の一部を迂回するバイパス流路と、前記排熱流路と前記バイパス流路との流量比を調節する調節手段とを有することを特徴とする排熱利用調理装置にある。
【００１１】
かかる第２の態様では、排熱流路の上流側から分岐したバイパス流路を設けており、排熱流路とバイパス流路との双方の排熱の流量が調節される。これにより、排熱流路を通過する排熱の一部をバイパス流路側に分流させて、熱交換手段への排熱の流量を確実に制御することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記温度調節手段が、前記加熱プレート内部又は当該加熱プレートに接触して設けられて熱媒体が給水される熱媒体給水流路と、この熱媒体給水流路に流す熱媒体の流量を調節する流量調節手段とを有することを特徴とする排熱利用調理装置にある。
【００１３】
かかる第３の態様では、加熱プレートに設けられた熱媒体給水流路に熱媒体を給水すると共に、該熱媒体の流量が調節される。これにより、加熱プレートの加熱温度を調節することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記加熱プレートの加熱温度を検出する温度センサをさらに設け、該温度センサからの信号に基づいて前記流量調節手段が開閉されることを特徴とする排熱利用調理装置にある。
【００１５】
かかる第４の態様では、加熱プレートに設けられた温度センサからの信号に基づいて流量調節手段が開閉される。これにより、例えば、加熱プレートの温度上昇に応じて熱媒体を給水することができるため、加熱プレートの加熱温度を低下させることができる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記バイパス流路上に排熱を貯蔵する熱貯蔵手段を設け、前記温度センサからの信号に基づいて該熱貯蔵手段に貯蓄されている排熱を前記熱交換手段に供給するようにしたことを特徴とする排熱利用調理装置にある。
【００１７】
かかる第５の態様では、加熱プレートに設けられた温度センサからの信号に基づいて貯蔵されている排熱が供給される。これにより、例えば、加熱プレートの温度低下に応じて別途排熱を供給することができるため、加熱プレートの加熱温度を上昇させることができる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記加熱プレートの加熱温度は、４０℃〜５００℃の範囲内にあることを特徴とする排熱利用調理装置にある。
【００１９】
かかる第６の態様では、加熱プレートの加熱温度を業務用の調理温度に適用することができる。
【００２０】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記熱貯蔵手段に第２の温度センサを設けると共に、前記バイパス流路上に熱量を保持する他熱源をさらに設け、当該他熱源の熱量を前記第２の温度センサからの信号に基づいて前記熱交換手段に所定量バックアップ供給するようにしたことを特徴とする排熱利用調理装置にある。
【００２１】
かかる第７の態様では、熱貯蔵手段に設けられた温度センサからの信号に基づいて他熱源から所定の熱量がバックアップ供給される。これにより、熱貯蔵手段では補えきれない所定の熱量を供給することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の排熱利用調理装置によれば、コージェネレーションシステムからの排熱を比較的高温が要求される業務用の調理において有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る排熱利用調理装置を構成する加熱プレート及びヒートシンクを示す概略斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る排熱利用調理装置の上面図及び断面図であり、図３は、本発明の一実施形態に係る排熱利用調理装置の概略ブロック図である。
【００２５】
図示するように、排熱利用調理装置１０は、コージェネレーションシステム（以下、「コジェネ」と省略する）からの排熱を送通する排熱流路として、装置本体１１の上流側に接続されてガスエンジン，ガスタービン，ディーゼルエンジンなどに連通する排熱供給ダクト１２と、下流側に接続される排熱排出ダクト１３とを具備し、装置本体１１内には、排熱流路に配置される熱交換手段として、通過する排熱を熱交換するヒートシンク１４が設けられ、該ヒートシンク１４上には当該ヒートシンク１４から熱を受けて加熱される加熱プレート１５が直接設置されている。
【００２６】
ここで、ヒートシンク１４は、一般的な熱交換器であり、入口側が排熱供給ダクト１２に連通されると共に、出口側は排熱排出ダクト１３に連通する複数の流路１４ａと、複数の流路１４ａ内に設けられた複数のフィン１４ｂとを具備し、これにより、流路１４ａ内を通過する排熱とフィン１４ｂとの接触により熱交換し、吸熱した熱を加熱プレート１５に伝達するようになっている。このようなヒートシンク１４及びフィン１４ｂは、所定の効率で熱交換が可能な熱伝導率の高い金属などから構成されて、吸熱した熱をヒートシンク１４の下端部から加熱プレート１５まで徐々に伝達させている。
【００２７】
このような構成により、排熱供給ダクト１２を通過して装置本体１１内部へと供給される排熱に含まれる熱は、ヒートシンク１４で熱交換され、加熱プレート１５へと伝達される。
【００２８】
また、排熱供給ダクト１２には、装置本体１１の上流側部分で分岐するようにバイパス流路１７と、排熱供給ダクト１２とバイパス流路１７との流量比を調節する流量調節バルブ２２とが設けられている。このバイパス流路１７は、排熱供給ダクト１２を通過する排熱の一部をバイパス流路１７側へ迂回して分流させることで、ヒートシンク１４に流入する排熱の流量を調節し、これにより加熱プレート１５へ伝達される熱量を調節する排熱量調節手段として機能する。これにより、流量調節バルブ２２の開閉動作によって、排熱供給ダクト１２とバイパス流路１７との双方を通過する流量比を確実に調節することができる。
【００２９】
なお、流量調節バルブ２２は、排熱供給ダクト１２とバイパス流路１７との双方の流量比を調節できれば何れに設けてもよく、図示するように、排熱供給ダクト１２とバイパス流路１７との分岐部分であってもよいが、例えば、分岐部分と装置本体１１間の排熱供給ダクト１２上に設けてもよい。
【００３０】
また、加熱プレート１５の内部又は加熱プレート１５に接触するように、温度調節手段として、熱媒体が給水される給水流路１８が設けられており、流体などを供給して加熱プレート１５の表面温度が調節されるようになっている。さらに、この給水流路１８の上流側には、熱媒体の流量を調節する流量調節手段として、給水調節バルブ１９が設けられている。
【００３１】
さらに、加熱プレート１５には、その加熱温度を検出する温度センサ２０が設けられており、該温度センサ２０からの信号に基づいて給水調節バルブ１９が開閉されることで、給水される熱媒体の流量が制御されるようになっている。また、本実施形態では、温度センサ２０が加熱プレート１５に接触するように設けられていることを想定しているが、特にこれに限定されず、装置本体１１内部であれば何れであってもよい。
【００３２】
ここで、加熱プレート１５は、ガスエンジン，ガスタービン，ディーゼルエンジンをエネルギー源としたコジェネからの排熱によって加熱されるため、その加熱温度は、４０℃〜５００℃の範囲内で維持することができる。この４０℃〜５００℃という温度は、例えば、業務用のパンあるいはピザなどの調理温度（約４００℃）として適用させることができる。
【００３３】
上述のように、本実施形態の加熱プレート１５では、業務用でパンあるいはピザなどを焼く場合を想定しているため、加熱温度が所定時間内、所定の温度で保持されていることが好ましい。すなわち、本実施形態では、加熱プレート１５上の加熱温度が熱量の不足などにより所定範囲を外れた場合などに、その不足分の熱量を補うことが可能なエネルギー源を別途併設することが好ましい。これにより、例えば、業務開始から業務終了までの所定時間、加熱プレート１５の加熱温度を所定の温度に保持させておくことが可能となる。このようなエネルギー源として、本実施形態では、バイパス流路１７上に排熱を貯蔵しておくための熱貯蔵手段２１が設けられており、温度センサ２０からの信号に基づいて該熱貯蔵手段２１に貯蔵されている熱量が装置本体１１内に熱媒体などによって供給されるようになっている。そして、装置本体１１側のバイパス流路１７上に排熱供給バルブ２３が設けられており、この排熱供給バルブ２３の開閉動作により、熱貯蔵手段２１からの熱量の供給が制御されるようになっている。
【００３４】
ここで、熱貯蔵手段２１とは、あくまで排熱供給ダクト１２から分流された排熱を貯蔵しておくためのものであるため、貯蔵されている熱量だけでは補いきれない場合も考えられる。そこで、温度センサ２０からの信号に基づいて所定の熱量が供給できる状態にあるか否かを判断する必要がある。この判断基準としては、例えば、熱貯蔵手段２１に温度センサなどを設けておき、当該温度センサと温度センサ２０とを比較して、温度センサ２０の方が低温である場合に熱量を供給することが可能な状態であると判断すればよい。一方で、温度センサ２０の方が高温である場合には、熱貯蔵手段２１から熱量が供給できない状態にあるため、例えば、バックアップ供給が可能なようにバイパス流路１７上に他の熱源３０を併設してもよい。このような熱源３０を設けることで、例えば、熱貯蔵手段２１に設けられた温度センサからの信号に基づいて装置本体１１内に所定の熱量をバックアップ供給することも可能となる。
【００３５】
なお、この排熱供給バルブ２３は、熱貯蔵手段２１が温度センサ２０からの信号に基づいて排熱を供給できる機能を有するものであれば、必ずしも設ける必要はない。このような排熱供給バルブ２３、あるいは給水調節バルブ１９、流量調節バルブ２２、温度センサ２０などは、図示しない制御部によって制御されている。
【００３６】
ここで、装置本体１１内を通過する排熱は、必ずしも全てが確実に熱交換されるわけではないため、例えば、排熱排出ダクト１３の下流側が、他の排熱回収機能を持つ装置などに連通するような構成としてもよい。これにより、回収されず調理に利用されなかった排熱をその他の用途、例えば、給湯，暖房などに多段的に利用させることができる。
【００３７】
また、上述した給水流路１８を通過する流体は、加熱プレート１５の熱と熱交換されて温水となって外部に排出されるため、例えば、貯湯槽などに排出されるような構成を採用して、排出される温水をその他の用途、例えば、給湯に利用してもよい。
【００３８】
ここで、加熱プレート１５の温度調節にかかる制御動作について具体的に説明する。ここでは、図示しない制御部が主体となって、給水調節バルブ１９、排熱供給バルブ２３、及び温度センサ２０が制御され、加熱プレート１５の温度調節が実行される。
【００３９】
排熱供給ダクト１２を通過する排熱の流量によって、加熱プレート１５の加熱温度が所定以上に上昇した場合には、温度センサ２０は、加熱温度が所定の温度を超えていることを検出する。制御部は、温度センサ２０が検出した信号を取得し、その信号に基づいて給水調節バルブ１９を開放するように制御する。これにより、加熱プレート１５に流体が給水されるため、加熱プレート１５の加熱温度を低下させることができる。
【００４０】
そして、加熱プレート１５への流体の給水が一時的あるいは断続的に行われた後に、制御部によって給水調節バルブ１９が閉じられて、流体の給水が停止される。
【００４１】
一方、加熱プレート１５の加熱温度が所定以下に低下した場合には、温度センサ２０は、加熱温度が所定の温度に達していないことを検出する。制御部は、温度センサ２０が検出した信号を取得し、その信号に基づいて排熱供給バルブ２３を開放するように制御する。これにより、熱貯蔵手段２１に貯蔵されている排熱が、装置本体１１内部に供給されるため、加熱プレート１５の加熱温度を上昇させることができる。
【００４２】
そして、装置本体１１内部への排熱の供給が一時的あるいは断続的に行われた後に、制御部によって排熱供給バルブ２３が閉じられて、排熱の供給が停止される。
【００４３】
また、例えば、上述した動作と併用して、流量調節バルブ２２を制御することで加熱プレート１５の加熱温度を調節してもよい。この流量調節バルブ２２としては、温度センサ２０からの信号に応じてその開閉度合いが調節できるものを想定している。この場合にも同様に、温度センサ２０が検出した信号に基づいて、流量調節バルブ２２の開閉度合いが制御され、排熱供給ダクト１２から装置本体１１内部に供給される排熱の流量が調節される。ここで、排熱供給ダクト１２は上流側でバイパス流路に分岐しているため、流量調節バルブ２２の開閉度合いによって、バイパス流路１７側に供給される排熱の流量も変化する。すなわち、流量調節バルブ２２の制御によって、排熱供給ダクト１２とバイパス流路１７との排熱の流量比が調節される。このとき、装置本体１１内部に供給されなかった排熱は、バイパス流路１７を通過して熱貯蔵手段２１に貯蔵されるため、熱が不足した際などに再び利用することができる。このようにして、温度センサ２０が検出した温度に応じて、装置本体１１内部に供給される排熱の流量を調節しながら、加熱プレート１５の加熱温度を制御することができる。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
【００４５】
例えば、ヒートシンク１４は、内部に熱媒体を流通したものでもよい。例えば、図４に示すように、ヒートシンク１４の内部に、加熱プレート１５とは反対側から加熱プレート１５側へ蛇行しながら流す熱媒体流路１４ｃを設けてもよい。これにより、熱媒体を介して吸熱した熱をヒートシンク１４の下端部から加熱プレート１５全体に効率よく伝達させることができると共に、熱交換されなかった残熱を下端部に戻して再循環させることができる。
【００４６】
また、例えば、上述した実施形態では、調理の利用態様として、焼くことを前提としているが、これに限定されず、例えば、蒸す・煮るなどに利用できるような構成を採用してもよい。例えば、上述の加熱プレート１５を所定の深さを有する凹形状に形成することで、その凹部分に熱または流体を保持させておくことができ、蒸す・煮るなどの用途に利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る排熱利用調理装置を構成する加熱プレート及びヒートシンクを示す概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る排熱利用調理装置の上面図及び断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る排熱利用調理装置の概略ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る排熱利用調理装置の変形構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  排熱利用調理装置
１１  装置本体
１２  排熱供給ダクト
１３  排熱排出ダクト
１４  ヒートシンク
１４ａ  流路
１４ｂ  フィン
１４ｃ  熱媒体流路
１５  加熱プレート
１７  バイパス流路
１８  給水流路
１９  給水調節バルブ
２０  温度センサ
２１  熱貯蔵手段
２２  流量調節バルブ
２３  排熱供給バルブ
３０  熱源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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