(57)【要約】【課題】食品の製造に際して液化二酸化炭素を気化するのに要するエネルギーや、冷却装置の冷媒用冷却流体を冷却するのに要するエネルギーを低減し、省エネルギー化を図ることができる二酸化炭素の気化熱回収システムを提供する。【解決手段】液化二酸化炭素により中間冷媒を冷却する一次側熱交換器３と、その中間冷媒により冷却流体を冷却する二次側熱交換器２３と、その一次側熱交換器において気化された二酸化炭素を加熱する加熱器４１とを備える。一次側熱交換器３により気化された二酸化炭素が食品の製造工程において用いられる。二次側熱交換器２３により冷却された冷却流体が、食品の製造施設を構成する冷却装置１０の冷媒として用いられる。【選択図】図１
2005133827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化二酸化炭素の気化熱により中間冷媒を冷却する一次側熱交換器と、
その中間冷媒により冷却流体を冷却する二次側熱交換器と、
その一次側熱交換器において気化された二酸化炭素を加熱する加熱器とを備え、
前記一次側熱交換器により気化された二酸化炭素が食品の製造工程において用いられ、
前記二次側熱交換器により冷却された冷却流体が、前記食品の製造施設を構成する冷却装置の冷媒として用いられる二酸化炭素の気化熱回収システム。
【請求項２】
前記一次側熱交換器の高温側流路と前記二次側熱交換器の低温側流路を含む流路において中間冷媒を循環させる一次側ポンプと、
前記二次側熱交換器の高温側流路を含む流路において冷却流体を循環させる二次側ポンプと、
前記一次側熱交換器により気化された二酸化炭素の流量を検知する流量センサと、
気化された二酸化炭素流量の増減に応じて各熱交換器における中間冷媒と冷却流体の流量が増減するように、前記一次側ポンプと前記二次側ポンプを前記流量センサの検出流量に応じて制御する手段とを備える請求項１に記載の二酸化炭素の気化熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビール等の炭酸飲料のように製造工程において炭酸ガスが用いられる食品を製造する際に、その炭酸ガスを得るために液化二酸化炭素を気化させるのに要する気化熱を冷熱として回収するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばビールを製造するに際しては、麦芽と原料湯を混ぜ合せて副原料と共に煮たものをろ過することで麦汁とし、その麦汁を予熱後にホップを加えて煮沸して濃縮し、そこから熱凝固物を除去し、冷却工程後に発酵させたものを、ろ過、殺菌を行った上で容器に詰めて製品としている。
【０００３】
そのようなビールの製造工程においては炭酸ガスがプロセス用ガスとして使用されており、例えば壜、缶、樽等の容器にビールを充填後に炭酸ガスを介して封印することで、空気を遮断してビールの酸化を防止することが行われている。その炭酸ガスを得るため、液化二酸化炭素をスチーム等により加熱することで気化させる気化器が用いられている。
【０００４】
また、ビールの製造に際しては、冷却工程や一般空調のための冷却装置が製造施設として必要とされている。そのような冷却装置として、例えばプロピレングリコール水溶液のような冷却流体を冷媒とするブラインクーラが用いられ、その冷却流体は冷凍機によって冷却されている。
【特許文献１】特開平１１−１３０１９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、液化二酸化炭素を加熱することで気化させる気化器と、冷凍装置により冷却される冷却流体を冷媒とする冷却装置は熱的に別個独立に取り扱われていた。そのため、気化器と冷却装置それぞれにおいて個別にエネルギーが消費され、省エネルギー化が阻害されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による二酸化炭素の気化熱回収システムは、液化二酸化炭素の気化熱により中間冷媒を冷却する一次側熱交換器と、その中間冷媒により冷却流体を冷却する二次側熱交換器と、その一次側熱交換器において気化された二酸化炭素を加熱する加熱器とを備え、前記一次側熱交換器により気化された二酸化炭素が食品の製造工程において用いられ、前記二次側熱交換器により冷却された冷却流体が、前記食品の製造施設を構成する冷却装置の冷媒として用いられる。
本発明によれば、一次側熱交換器において中間冷媒との熱交換により液化二酸化炭素を気化することで、液化二酸化炭素を気化させるのに要するエネルギーを低減できる。また、二次側熱交換器において中間冷媒との熱交換により冷却流体を冷却することで、液化二酸化炭素の気化熱を冷却流体の冷却用の冷熱として利用し、冷却流体を冷却するのに要するエネルギーを低減できる。
【０００７】
本発明においては、前記一次側熱交換器の高温側流路と前記二次側熱交換器の低温側流路を含む流路において中間冷媒を循環させる一次側ポンプと、前記二次側熱交換器の高温側流路を含む流路において冷却流体を循環させる二次側ポンプと、前記一次側熱交換器により気化された二酸化炭素の流量を検知する流量センサと、気化された二酸化炭素流量の増減に応じて各熱交換器における中間冷媒と冷却流体の流量が増減するように、前記一次側ポンプと前記二次側ポンプを前記流量センサの検出流量に応じて制御する手段とを備えるのが好ましい。
これにより、気化された液化二酸化炭素の流量の増減に伴って、各熱交換器における中間冷媒と冷却流体の流量が増減するので、各熱交換器において効率良く熱交換を行うことができ、冷凍機、前記一次側ポンプ及び前記二次側ポンプの電力消費量が削減される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による二酸化炭素の気化熱回収システムによれば、食品の製造に際して液化二酸化炭素を気化するのに要するエネルギーや、冷却装置の冷媒用冷却流体を冷却するのに要するエネルギーを低減し、省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、ビール製造工場における二酸化炭素の気化熱回収システムであって、タンク１に貯留された液化二酸化炭素（Ｌ−ＣＯ2 ）の気化熱を冷熱として回収するものを示す。回収された冷熱は、ビール製造施設を構成する冷却装置であるブラインクーラ１０の冷媒の冷却に利用される。
【００１０】
タンク１に貯留された液化二酸化炭素は、配管２を介して一次側熱交換器３における低温側流路３ａに導かれる。一次側熱交換器３は、本実施形態では多管式熱交換器により構成されているが、二酸化炭素の蒸発器として機能する熱交換器であれば構成は特に限定されない。
【００１１】
ブラインクーラ１０の冷媒は公知のものを用いることができ、例えば濃度３０重量％のプロピレングリコール水溶液が用いられる。ブラインクーラ１０の冷媒は冷却流体としてタンク１１に貯留され、ポンプ１２により環状配管１３内で循環され、環状配管１３の途中に冷熱を取り出すための熱交換器１４が設けられている。熱交換器１４により取り出された冷熱はビールの製造工程や製造工場における一般空調用に利用される。タンク１１内の冷却流体を冷却する冷凍機１５が設けられている。冷凍機１５は公知のものを用いることができ、図示例では冷媒をコンプレッサ１５ａにより圧縮し、コンデンサ１５ｂにより冷却し、膨張弁１５ｃにより膨張させ、タンク１１内の蒸発器１５ｄにより蒸発させる。
【００１２】
ブラインクーラ１０の冷媒として用いられる冷却流体は、二次側ポンプ２１により環状配管１３から分岐する配管２２を介して二次側熱交換器２３における高温側流路２３ｂに導かれ、しかる後にタンク１１に還流される。これにより、二次側ポンプ２１は冷却流体を二次側熱交換器２３の高温側流路２３ｂを含む流路において循環させている。二次側熱交換器２３は、本実施形態ではプレート式熱交換器により構成されているが、熱交換器であれば構成は特に限定されない。
【００１３】
一次側熱交換器３における高温側流路３ｂと二次側熱交換器２３における低温側流路２３ａとを含む環状流路を構成する配管３２が設けられ、その環状流路において一次側ポンプ３１が中間冷媒を循環させている。中間冷媒は、液化二酸化炭素との熱交換によって凍結しないものであれば公知のものを用いることができ、食品添加物に対応した非危険物が好ましく、例えば−２０℃でも凍結しない日曹丸善ケミカル株式会社製の商品名「ナイブラインＮＦＰ」のようなプロピレングリコールを主体とする市販のブラインを用いることができる。
【００１４】
一次側熱交換器３においては液化二酸化炭素の気化熱により中間冷媒が冷却され、二次側熱交換器２３においては中間冷媒により冷却流体が冷却される。中間冷媒の温度は、例えば一次側熱交換器３の出口では−８℃程度、二次側熱交換器２３の出口では−４℃程度とされる。冷却流体の温度は、例えば二次側熱交換器２３の入り口では８℃程度、出口では−２℃程度とされる。
【００１５】
一次側熱交換器３において気化された二酸化炭素は加熱器４１により室温まで加熱される。すなわち、二酸化炭素は一次側熱交換器３から配管４０を介して加熱器４１のハウジング４１ａ内に設けられたコイル状配管４１ｂに導かれ、そのハウジング４１ａにボイラ等のスチーム源４２から供給される高温スチームとの熱交換により加熱される。加熱器４１により加熱された二酸化炭素すなわち炭酸ガス（Ｇ−ＣＯ2 ）は、圧力制御弁４３を介してガスホルダー４４に送られる。炭酸ガスの圧力を一定に維持するため、加熱器４１とガスホルダー４４の間の配管において圧力制御弁４３が圧力センサ４５による検出圧力に応じて圧力調節器４６により作動制御される。ガスホルダー４４における炭酸ガスはビールの製造工程において用いられる。例えば、ビールの最終包装工程において、壜詰め、缶詰め、樽詰めの際、ビール充填後に炭酸ガスを介して封印することで、空気を完全遮断して酸化を防止するために使用される。なお、配管２と配管４０とをバイパスする配管６０と、各配管２、４０、６０の開閉バルブ２ａ、４０ａ、６０ａが設けられ、一次側熱交換器３を介さず、直接加熱器４１で液化二酸化炭素を気化し、加熱することが可能とされている。
【００１６】
その炭酸ガスの使用量の変化に応じ、一次側熱交換器３により気化される炭酸ガスの流量が変化する。その炭酸ガスの流量を検知する流量センサ５１が設けられ、検出流量は制御装置５２に送られる。制御装置５２は、炭酸ガスの流量の増減に応じて各熱交換器３、２３における中間冷媒と冷却流体の流量が増減するように、一次側ポンプ３１と二次側ポンプ２１をそれぞれの駆動用モータ３１ａ、２１ａとインバータ３１ｂ、２１ｂを介して制御する。
【００１７】
上記実施形態によれば、一次側熱交換器３において中間冷媒との熱交換により液化二酸化炭素を気化することで、従来加熱器４１において行なわれていた液化二酸化炭素を気化させるのに要するスチーム源４２でのスチーム発生エネルギーを低減できる。また、二次側熱交換器２３において中間冷媒との熱交換により冷却流体を冷却することで、液化二酸化炭素の気化熱を冷却流体の冷却用の冷熱として利用し、冷却流体を冷却するのに要する冷凍機１５のコンプレッサ１５ａを作動させるモータ１５ａ′の駆動用電力エネルギーを低減できる。また、一次側熱交換器３において気化される液化二酸化炭素の流量の増減に伴って、各熱交換器３、２３における中間冷媒と冷却流体の流量を増減させ、各熱交換器３、２３において効率良く熱交換を行うことができる。
【００１８】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、本発明はビール以外の炭酸飲料や、製造工程において炭酸ガスを容器封入時等に使用する食品を製造する場合にも適用できる。また、加熱器４１は二酸化炭素をスチームにより加熱するものに限定されず、例えばヒータにより加熱するものでもよい。さらに、冷却装置はブラインクーラに限定されず、その冷媒を二次側熱交換器において冷却できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の二酸化炭素の気化熱回収システムを示す図
【符号の説明】
【００２０】
３  一次側熱交換器
３ａ  低温側流路
３ｂ  高温側流路
１０  ブラインクーラ（冷却装置）
２１  二次側ポンプ
２３  二次側熱交換器
２３ａ  低温側流路
２３ｂ  高温側流路
３１  一次側ポンプ
４１  加熱器
５１  流量センサ
５２  制御装置
【図１】
2005133827.tif 000003