(57)【要約】【課題】飲食用の流動体を迅速に加熱、冷却することが可能な熱交換器及びそれに用いられる円弧状フィンの提供を目的とする。【解決手段】本発明の熱交換器１０は、加熱流体を貯留する加熱流体貯留部２１と、冷媒を貯留する冷媒貯留部３１と、初乳を貯留可能な初乳用容器１１内に設置されて、加熱流体又は冷媒が内部を通過可能な中空構造をなすと共に平面視円弧状をなす複数の円弧状フィン４０と、複数の円弧状フィン４０の一部である加熱用フィン４０Ａと加熱流体貯留部２１との間で加熱流体を循環させるための加熱流体循環路２２と、複数の円弧状フィン４０の一部である冷却用フィン４０Ｂと冷媒貯留部３１との間で冷媒を循環させるための冷媒循環路３２と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲食用の流動体と熱媒体との間で熱交換する熱交換器であって、
前記流動体を貯留可能な流動体容器内に設置され、前記熱媒体が内部を通過可能な中空構造をなすと共に平面視円弧状をなす円弧状フィンと、
前記流動体容器の外側から前記円弧状フィンの内部へ前記熱媒体を供給する熱媒体供給手段と、
前記円弧状フィンの内部から前記流動体容器の外側へ前記熱媒体を排出する熱媒体排出手段と、を有する熱交換器。
【請求項２】
前記円弧状フィンは、前記流動体容器の中心部から離れる方向に間隔をあけて複数配置されると共に、
複数の前記円弧状フィンの内部空間同士を連絡する連絡配管が備えられ、
複数の前記円弧状フィンの間では、前記流動体容器の外側に配置される前記円弧状フィンの円弧の開き角が前記流動体容器の内側に配置される前記円弧状フィンの円弧の開き角より大きくなっていて、前記流動体容器の中心部から見て外側の前記円弧状フィンが内側の前記円弧状フィンの両側部から飛び出るように配置される請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記円弧状フィンは、前記流動体容器の中心部から離れる方向に間隔をあけて複数配置されると共に、
複数の前記円弧状フィンの内部空間同士を連絡する連絡配管が備えられ、
複数の前記円弧状フィンの間では、前記流動体容器の外側に配置される前記円弧状フィンの方が前記流動体容器の内側に配置される前記円弧状フィンよりも背丈が高くなっている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記円弧状フィンには、前記熱媒体としての冷媒が内部を通過する冷却用フィンが設けられると共に、
前記冷媒を貯留し且つ前記冷媒の温度を制御する冷媒貯留部と、
前記冷媒貯留部と前記冷却用フィンとの間で前記冷媒を循環させるための冷媒循環路と、を有し、
前記熱媒体供給手段には、前記冷媒貯留部と前記冷媒循環路とにより構成されて、前記熱媒体としての前記冷媒を前記冷却用フィンへ供給する冷媒供給手段が設けられると共に、
前記熱媒体排出手段には、前記冷媒貯留部と前記冷媒循環路とにより構成されて、前記熱媒体としての前記冷媒を前記冷却用フィンから排出する冷媒排出手段が設けられている請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記冷媒は、不凍液であって、
前記冷媒貯留部は、前記不凍液の温度を４℃以下に管理する請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記冷媒貯留部は、前記流動体容器内の前記流動体の温度が予め設定された基準温度以上となったときに、自動的に前記冷媒を前記冷媒循環路に循環させる請求項４又は５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記円弧状フィンには、前記熱媒体としての加熱流体が内部を通過する加熱用フィンが設けられ、
前記加熱流体を貯留し且つ前記加熱流体の温度を制御する加熱流体貯留部と、
前記加熱流体貯留部と前記加熱用フィンとの間で前記加熱流体を循環させるための加熱流体循環路と、を有し、
前記熱媒体供給手段には、前記加熱流体貯留部と前記加熱流体循環路とにより構成されて、前記熱媒体としての前記加熱流体を前記加熱用フィンに供給する加熱流体供給手段が設けられると共に、
前記熱媒体排出手段には、前記加熱流体貯留部と前記加熱流体循環路とにより構成されて、前記熱媒体としての前記加熱流体を前記加熱用フィンから排出する加熱流体排出手段が設けられている請求項１乃至６のうち何れか１の請求項に記載の熱交換器。
【請求項８】
流動体容器内に貯留される飲食用の流動体と熱媒体との間で熱交換する熱交換器に用いられ、
平面視円弧状をなすと共に、前記熱媒体が内部を通過可能な中空構造をなし、
前記熱媒体を内部に導入するための流入口と、前記熱媒体を外部に排出するための流出口と、を有する円弧状フィン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲食用の流動体を加熱又は冷却するための熱交換器及びそれに用いられる円弧状フィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、子牛に飲ませる初乳を貯留する容器を水槽の中に設置し、その水槽に温水又は冷水を入れて容器ごと加熱又は冷却することで、初乳を間接的に加熱又は冷却する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７０３３４号公報（段落［００１４］〜［００１７］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した初乳の加熱方法又は冷却方法では、容器ごと加熱又は冷却を行うため、熱交換効率が悪く、初乳の加熱や冷却に時間がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、飲食用の流動体を迅速に加熱、冷却することが可能な熱交換器及びそれに用いられる円弧状フィンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、飲食用の流動体と熱媒体との間で熱交換する熱交換器であって、前記流動体を貯留可能な流動体容器内に設置され、前記熱媒体が内部を通過可能な中空構造をなすと共に平面視円弧状をなす円弧状フィンと、前記流動体容器の外側から前記円弧状フィンの内部へ前記熱媒体を供給する熱媒体供給手段と、前記円弧状フィンの内部から前記流動体容器の外側へ前記熱媒体を排出する熱媒体排出手段と、を有する熱交換器である。
【０００７】
ここで、本発明の「飲食用の流動体」には、人間の飲食に用いられる流動体のみならず、牛や豚等の動物の飲食に用いられる流動体が含まれる。「飲食用の流動体」の具体例としては、飲料（例えば、茶、コーヒー、ミルク等）のほか、スープ、ソース等が挙げられる。
【０００８】
請求項２の発明は、前記円弧状フィンは、前記流動体容器の中心部から離れる方向に間隔をあけて複数配置されると共に、複数の前記円弧状フィンの内部空間同士を連絡する連絡配管が備えられ、複数の前記円弧状フィンの間では、前記流動体容器の外側に配置される前記円弧状フィンの円弧の開き角が前記流動体容器の内側に配置される前記円弧状フィンの円弧の開き角より大きくなっていて、前記流動体容器の中心部から見て外側の前記円弧状フィンが内側の前記円弧状フィンの両側部から飛び出るように配置される請求項１に記載の熱交換器である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記円弧状フィンは、前記流動体容器の中心部から離れる方向に間隔をあけて複数配置されると共に、複数の前記円弧状フィンの内部空間同士を連絡する連絡配管が備えられ、複数の前記円弧状フィンの間では、前記流動体容器の外側に配置される前記円弧状フィンの方が前記流動体容器の内側に配置される前記円弧状フィンよりも背丈が高くなっている請求項１又は２に記載の熱交換器である。
【００１０】
請求項４の発明は、前記円弧状フィンには、前記熱媒体としての冷媒が内部を通過する冷却用フィンが設けられると共に、前記冷媒を貯留し且つ前記冷媒の温度を制御する冷媒貯留部と、前記冷媒貯留部と前記冷却用フィンとの間で前記冷媒を循環させるための冷媒循環路と、を有し、前記熱媒体供給手段には、前記冷媒貯留部と前記冷媒循環路とにより構成されて、前記熱媒体としての前記冷媒を前記冷却用フィンへ供給する冷媒供給手段が設けられると共に、前記熱媒体排出手段には、前記冷媒貯留部と前記冷媒循環路とにより構成されて、前記熱媒体としての前記冷媒を前記冷却用フィンから排出する冷媒排出手段が設けられている請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載の熱交換器である。
【００１１】
請求項５の発明は、前記冷媒は、不凍液であって、前記冷媒貯留部は、前記不凍液の温度を４℃以下に管理する請求項４に記載の熱交換器である。
【００１２】
請求項６の発明は、前記冷媒貯留部は、前記流動体容器内の前記流動体の温度が予め設定された基準温度以上となったときに、自動的に前記冷媒を前記冷媒循環路に循環させる請求項４又は５に記載の熱交換器である。
【００１３】
請求項７の発明は、前記円弧状フィンには、前記熱媒体としての加熱流体が内部を通過する加熱用フィンが設けられ、前記加熱流体を貯留し且つ前記加熱流体の温度を制御する加熱流体貯留部と、前記加熱流体貯留部と前記加熱用フィンとの間で前記加熱流体を循環させるための加熱流体循環路と、を有し、前記熱媒体供給手段には、前記加熱流体貯留部と前記加熱流体循環路とにより構成されて、前記熱媒体としての前記加熱流体を前記加熱用フィンに供給する加熱流体供給手段が設けられると共に、前記熱媒体排出手段には、前記加熱流体貯留部と前記加熱流体循環路とにより構成されて、前記熱媒体としての前記加熱流体を前記加熱用フィンから排出する加熱流体排出手段が設けられている請求項１乃至６のうち何れか１の請求項に記載の熱交換器である。
【００１４】
請求項８の発明は、流動体容器内に貯留される飲食用の流動体と熱媒体との間で熱交換する熱交換器に用いられ、平面視円弧状をなすと共に、前記熱媒体が内部を通過可能な中空構造をなし、前記熱媒体を内部に導入するための流入口と、前記熱媒体を外部に排出するための流出口と、を有する円弧状フィンである。
【発明の効果】
【００１５】
［請求項１〜３の発明］
本発明では、流動体容器内に設置された円弧状フィンの内部を熱媒体が通過することによって、流動体容器内に貯留された飲食用の流動体を加熱又は冷却することが可能となる。本発明によれば、流動体を直接的に加熱又は冷却するので、流動体容器ごと加熱又は冷却することで流動体を間接的に加熱又は冷却する場合と比較して、熱交換効率の向上が図られる。また、本発明では、円弧状フィンが平面視円弧状になっているので、流動体を攪拌するために流動体容器の中心部で鉛直な軸回りに撹拌子が回転する場合、円弧状フィンを攪拌子の回転領域の外側で回転方向に沿って配置することで、円弧状フィンが流動体の攪拌の妨げとなることを抑えつつ、円弧状フィンと流動体との接触面積を大きくすることが可能となる。
【００１６】
ここで、請求項２，３の発明のように、円弧状フィンを、流動体容器の中心部から離れる方向に間隔をあけて複数配置し、それら複数の円弧状フィンの内部空間同士を連絡配管で連絡した構成とすれば、円弧状フィンを１つだけ備えた構成よりも、円弧状フィンと流動体との接触面積を大きくすることが可能となり、熱交換効率をより向上させることが可能となる。また、複数の円弧状フィンが上述の如く配置されることで、流動体容器内で撹拌子が回転する場合に、複数の円弧状フィンが攪拌の妨げとなることが抑えられる。
【００１７】
このとき、請求項２の発明のように、複数の円弧状フィンの間では、流動体容器の外側に配置される円弧状フィンの円弧の開き角が流動体容器の内側に配置される円弧状フィンの円弧の開き角より大きくなっていて、流動体容器の中心部から見て外側の円弧状フィンが内側の円弧状フィンの両側部からはみ出るように配置される構成とすれば、流動体容器の中心部から離れる方向で隣り合う円弧状フィン同士の間に流動体を入り込ませ易くなり、熱交換効率の更なる向上が図られる。また、請求項３の発明のように、複数の円弧状フィンの間で、流動体容器の外側に配置される円弧状フィンの方が流動体容器の内側に配置される円弧状フィンよりも背丈が高くなっている構成としても、流動体容器の中心部から離れる方向で隣り合う円弧状フィン同士の間に流動体を入り込ませ易くなり、熱交換効率の更なる向上が図られる。
【００１８】
［請求項４，７の発明］
本発明によれば、円弧状フィンの内部に、熱媒体としての冷媒又は加熱流体を循環させるので、冷媒又は加熱流体の消費量を抑えることが可能となる。また、冷媒貯留部又は加熱流体貯留部によって冷媒又は加熱流体の温度が制御されるので、流動体の冷却又は加熱にかかる時間を制御することが可能となる。
【００１９】
［請求項５の発明］
本発明によれば、流動体を４℃以下に保持して、流動体内での菌の増殖を抑制することが可能となる。
【００２０】
［請求項６の発明］
本発明では、基準温度を、例えば、４℃〜１０℃に設定しておくことで、流動体容器内の菌の増殖が抑制される。
【００２１】
［請求項８の発明］
本発明によれば、流動体容器内に円弧状フィンを配置して、その円弧状フィンの内部に熱媒体を通過させることによって、流動体容器内に貯留された飲食用の流動体を加熱したり、冷却したりすることが可能となる。このように、本発明によれば、流動体容器内の流動体を直接的に加熱又は冷却するので、流動体容器ごと加熱又は冷却することで流動体を間接的に加熱又は冷却する場合と比較して、熱交換効率の向上が図られる。また、流動体を攪拌するために流動体容器内で鉛直な軸回りに撹拌子が回転する場合には、円弧状フィンを、攪拌子の回転領域の外側で攪拌子の回転方向に沿って配置することで、円弧状フィンが流動体の攪拌の妨げとなることを抑えつつ、円弧状フィンと流動体との接触面積を大きくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱交換器のブロック図
【図２】加熱用フィン及び冷却用フィンが設置された初乳用容器の側断面図
【図３】初乳用容器内に設置された加熱用フィン及び冷却用フィンの平面図
【図４】初乳用容器内に設置された加熱用フィンの正面図
【図５】加熱用フィンの一部破断斜視図
【図６】（Ａ）熱交換器による初乳の温度制御の一例を示すタイムチャート、（Ｂ）熱交換機による初乳の温度制御の別の例を示すタイムチャート
【図７】第２実施形態に係る熱交換器のブロック図
【図８】（Ａ）廃棄乳用容器内に設置された加熱用フィン及び冷却用フィンの平面図、（Ｂ）加熱用フィンの正面図
【図９】第３実施形態に係る熱交換器のブロック図
【図１０】第４実施形態に係る熱交換器のブロック図
【図１１】変形例に係る熱交換器のブロック図
【図１２】変形例に係る加熱用フィン及び冷却用フィンの配置を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の熱交換器１０は、子牛に与えるための牛の初乳の加熱処理及び冷却処理に用いられ、ヒーターユニット１０Ｈと、クーラーユニット１０Ｃと、を備えている。ヒーターユニット１０Ｈには、加熱流体を貯留する加熱流体貯留部２１と、加熱流体が通過可能な加熱流体通過路２５（図３参照）を内部に有する中空構造の加熱用フィン４０Ａと、加熱流体貯留部２１と加熱用フィン４０Ａとの間で加熱流体を循環させるための加熱流体循環路２２と、が備えられている。また、クーラーユニット１０Ｃには、冷媒を貯留する冷媒貯留部３１と、冷媒が通過可能な冷媒通過路３５（図３参照）を内部に有する中空構造の冷却用フィン４０Ｂと、冷媒貯留部３１と冷却用フィン４０Ｂとの間で冷媒を循環させるための冷媒循環路３２と、が備えられている。そして、加熱用フィン４０Ａと冷却用フィン４０Ｂとが、初乳を貯留する初乳用タンク１１内に設置される。ここで、加熱流体貯留部２１と冷媒貯留部３１のそれぞれには、図示しない循環ポンプが備えられていて、加熱流体及び冷媒の循環が制御されるようになっている。なお、本実施形態では、初乳が本発明の「飲食用の流動体」に相当し、初乳用タンク１１が本発明の「流動体容器」に相当する。また、加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂは、本発明に係る円弧状フィン４０となっている。
【００２４】
本実施形態の熱交換器１０では、加熱流体及び冷媒として、不凍液（例えば、プロピレングリコールと水の混合液）が用いられる。加熱流体貯留部２１には、図示しない加熱装置が備えられていて、加熱流体の温度を設定温度（例えば、１１０〜１２０℃）に保持可能となっている。また、冷媒貯留部３１には、チラー３６が接続されていて、冷媒の温度を設定温度（例えば、−５〜０℃）に保持可能となっている。なお、本実施形態の例では、加熱流体及び冷媒として不凍液が用いられているが、加熱流体と冷媒の設定温度によっては、不凍液に限られるものではなく、例えば、加熱流体として温水が用いられ、冷媒として冷水を用いられてもよい。
【００２５】
図２に示すように、初乳用タンク１１には、上方に開放した容器本体１２と、容器本体１２の上部に取り付けられる蓋１３と、が備えられている。蓋１３の中心部には、容器本体１２内へと垂下して先端部に撹拌翼１５を備えた回転シャフト１４と、回転シャフト１４を回転させる攪拌用モータ１４Ｍが取り付けられている。そして、攪拌用モータ１４Ｍにより回転シャフト１４が回転駆動されると、初乳用タンク１１内で攪拌翼１５が回転し、初乳用タンク１１内の初乳が撹拌されるようになっている。また、蓋１３には、初乳用タンク１１内の初乳の温度を測定するための温度計１６が取り付けられている。
【００２６】
図２及び図３に示すように、加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂは、平面視円弧状をなし、攪拌翼１５の回転領域Ｒ１を外側から囲むように配置されている。具体的には、加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂの平面形状は略半円状になっていて、加熱用フィン４０Ａと冷却用フィン４０Ｂとは、回転シャフト１４を挟むように配置されている。なお、図示はしないが、加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂは、初乳用容器１１の底部との間に隙間を有して配置されていて、これにより、攪拌された初乳は、加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂの下側部分を通過できるようになっている。
【００２７】
図５に示すように、加熱用フィン４０Ａは、円弧状に折り曲げられた内側円弧壁４１Ａと、内側円弧壁４１Ａと同様に円弧状に折り曲げられ且つ内側円弧壁４１Ａよりも曲率半径が大きい外側円弧壁４２Ａと、を径方向に重ねて備えると共に、それら内側円弧壁４１Ａと外側円弧壁４２Ａの上下の両端部が円弧状をなす天井壁４３Ａ及び底壁４４Ａにて連絡されると共に、内側円弧壁４１Ａと外側円弧壁４２Ａの両側部が１対の側壁４５Ａ，４５Ａにて連絡された構造になっている。そして、内側円弧壁４１Ａ、外側円弧壁４２Ａ、天井壁４３Ａ、底壁４４Ａ及び１対の側壁４５Ａ，４５Ａで囲まれた空間が、上述した加熱流体通過路２５となっている。なお、本実施形態では、内側円弧壁４１Ａ、外側円弧壁４２Ａ、天井壁４３Ａ、底壁４４Ａ及び１対の側壁４５Ａ，４５Ａは、板金で構成されて、例えば、溶接により接合されている。
【００２８】
図５に示すように、天井壁４３Ａの周方向における両端部には、第１貫通孔４６Ａ１と第２貫通孔４６Ａ２が形成されている。また、天井壁４３Ａには、第１貫通孔４６Ａ１に連通する第１接続孔４８Ａ１を有する第１配管接続部４７Ａ１と、第２貫通孔４６Ａ２に連通する第２接続孔４８Ａ２を有する第２配管接続部４７Ａ２と、が固定されている。なお、本実施形態では、第１配管接続部４７Ａ１と第２配管接続部４７Ａ２のうち一方の配管接続部が本発明の「流入口」に相当し、他方の配管接続部が本発明の「流出口」に相当する。
【００２９】
冷却用フィン４０Ｂは、加熱用フィン４０Ａと同様の構造をなしている。なお、図３における冷却用フィン４０Ｂの各部位には、それら各部位に相当する加熱用フィン４０Ａの各部位の符号「Ａ」を「Ｂ」に変更した符号が付されている。
【００３０】
図３に示すように、本実施形態の熱交換器１０には、加熱用フィン４０Ａが複数（例えば、３つ）備えられている。複数の加熱用フィン４０Ａは、攪拌翼１５の回転領域Ｒ１の径方向（即ち、初乳用容器１１の中心部から離れる方向）に重ねて配置され、径方向で隣り合う加熱用フィン４０Ａ，４０Ａの第１配管接続部４７Ａ１，４７Ａ１同士、又は、第２配管接続部４７Ａ２，４７Ａ２同士が連絡配管４９にて連絡されている。また、同図に示されるように、熱交換器１０には、複数の冷却用フィン４０Ｂが備えられている。これら複数の冷却用フィン４０Ｂについても、加熱用フィン４０Ａと同様にして、攪拌翼１５の回転領域Ｒ１の径方向に重ねて配置され、径方向で隣り合う冷却用フィン４０Ｂ，４０Ｂの第１配管接続部４７Ｂ１，４７Ｂ１同士、又は、第２配管接続部４７Ｂ２，４７Ｂ２同士が連絡配管４９にて連絡されている。
【００３１】
なお、図３に示す例では、加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂが３つずつ備えられている。ここで、３つの加熱用フィン４０Ａを、攪拌翼１５の回転領域Ｒ１（即ち、初乳用容器１１の中心部）から遠い側から、第１加熱用フィン４０Ａ１、第２加熱用フィン４０Ａ２、第３加熱用フィン４０Ａ３と呼ぶことにすると、第１加熱用フィン４０Ａ１の第１配管接続部４７Ａ１には、加熱流体貯留部２１の加熱流体を第１加熱用フィン４０Ａ１内に導入するための加熱流体供給配管２３（図２及び図４参照）が接続され、第３加熱用フィン４０Ａ３の第２配管接続部４７Ａ２には、第１加熱用フィン４０Ａ１内を通過してきた加熱流体を加熱流体貯留部２１へと排出するための加熱流体回収配管２４（図２及び図４参照）が接続されている。また、第１加熱用フィン４０Ａ１と第２加熱用フィン４０Ａ２の第２配管接続部４７Ａ２，４７Ａ２同士が連絡配管４９にて連絡され、第２加熱用フィン４０Ａ２と第３加熱用フィン４０Ａ３の第１配管接続部４７Ａ１，４７Ａ１同士が連絡配管４９にて連絡されている（図４参照）。そして、加熱流体供給配管２３と加熱流体回収配管２４とによって、加熱流体貯留部２１と複数の加熱用フィン４０Ａとの間で加熱流体を循環させるための加熱流体循環路２２が構成されている。
【００３２】
３つの冷却用フィン４０Ｂの接続は、上述した３つの加熱用フィン４０Ａの接続と同様になっている。即ち、図３に示される３つの冷却用フィン４０Ｂを、攪拌翼１５の回転領域Ｒ１から遠い側から、第１冷却用フィン４０Ｂ１、第２冷却用フィン４０Ｂ、第３冷却用フィン４０Ｂ３と呼ぶことにすると、第１冷却用フィン４０Ｂ１の第１配管接続部４７Ｂ１には、冷媒貯留部３１の冷媒を供給するための冷媒供給配管３３（図２参照）が接続されると共に、第３冷却用フィン４０Ｂ３の第２配管接続部４７Ｂ２には、冷媒貯留部３１へ冷媒を排出するための冷媒回収配管３４（図２参照）が接続されている。また、第１冷却用フィン４０Ｂ１と第２冷却用フィン４０Ｂ２の第２配管接続部４７Ｂ２，４７Ｂ２同士が連絡配管４９にて連絡され、第２冷却用フィン４０Ｂ２及び第３冷却用フィン４０Ｂ３の第１配管接続部４７Ｂ１，４７Ｂ１同士が連絡配管４９にて連絡されている。そして、冷媒供給配管３３と冷媒回収配管３４とによって、冷媒貯留部３１と複数の冷却用フィン４０Ｂとの間で冷媒を循環させるための冷媒循環路３２が構成されている。
【００３３】
図３に示すように、複数の加熱用フィン４０Ａの間では、回転領域Ｒ１（即ち、初乳用容器１１の中心部）から遠い側の加熱用フィン４０Ａの方が、回転領域Ｒ１に近い側の加熱用フィン４０Ａよりも、円弧の開き角が大きくなっていて、回転領域Ｒ１側から見たときに、回転領域Ｒ１から遠い側の加熱用フィン４０Ａの両側部が、回転領域Ｒ１に近い側の加熱用フィン４０Ａの両側部から側方に飛び出るように配置されている。これにより、回転領域Ｒ１の径方向で隣り合う加熱用フィン４０Ａ、４０Ａ同士の間の隙間に初乳が入りこみ易くなっている。なお、複数の冷却用フィン４０Ｂの間においても、円弧の開き角及び配置の関係は、複数の加熱用フィン４０Ａと同様になっている。
【００３４】
また、図４に示すように、複数の加熱用フィン４０Ａの間では、回転領域Ｒ１から遠い側の加熱用フィン４０Ａの方が、回転領域Ｒ１に近い側の加熱用フィン４０Ａよりも、背丈が高くなっている。この構成によっても、回転領域Ｒ１の径方向で隣り合う加熱用フィン４０Ａ、４０Ａ同士の間の隙間に初乳が入りこみ易くなっている。なお、複数の冷却用フィン４０Ｂの間においても、背丈の関係は、複数の加熱用フィン４０Ａと同様になっている。
【００３５】
次に、熱交換器１０による初乳の加熱処理及び冷却処理について説明する。図６（Ａ）には、熱交換器１０による初乳の温度制御の一例が示されている。この例では、熱交換器１０は、まず、ヒーターユニット１０Ｈを作動して、初乳を６０℃まで加熱する。この加熱処理は、初乳に含まれる有害な菌を減少させるためのものである。
【００３６】
ここで、初乳の温度が６０℃を超えて高くなると、初乳に含まれる有益な栄養分までもが破壊されてしまうことになる。そこで、熱交換器１０では、初乳の温度が予め設定された第１設定温度Ｔ１（本実施形態では、６０℃）以上になると、クーラーユニット１０Ｃが自動的に冷媒を循環させるようになっている。具体的には、冷媒貯留部３１が、温度計１６（図２参照）の検出信号を受信し、初乳の温度が第１設定温度Ｔ１以上であるか否かを判断する。そして、冷媒貯留部３１は、初乳の温度が第１設定温度Ｔ１以上である場合、図示しない循環ポンプを作動させて、冷媒貯留部３１と複数の冷却用フィン４０Ｂ（図３参照）との間で冷媒を循環させる。これにより、図６（Ａ）における時間ｔａ１〜ｔａ２の間、初乳の温度が第１設定温度Ｔ１（６０℃）に保持される。なお、図６（Ａ）において、０〜ｔａ１の時間は約３０分であり、ｔａ１〜ｔａ２の時間は約３０分である。
【００３７】
熱交換器１０は、加熱処理が終了すると、次いで、クーラーユニット１０Ｃを作動して、初乳を４℃まで冷却して保温する。この処理は、加熱処理後の初乳における菌の増殖を抑制するためのものである。ここで、保温過程では、冷媒を循環させ続けてもよいし、冷媒の循環を停止してもよい。冷媒の循環を停止する場合には、初乳が保温温度である第２設定温度Ｔ２（本実施形態では、４℃）以上になったときに、冷媒貯留部３１の循環ポンプを作動させて冷媒を循環させるようにすればよい。これにより、図６（Ａ）における時間ｔａ３〜ｔａ４の間、初乳の温度が第２設定温度Ｔ２（４℃）に保持される。
【００３８】
熱交換器１０では、子牛に初乳を与えるタイミングに合わせて、４℃に保温されている初乳を４０℃まで加熱する。この加熱処理は、手動で行われてもよいし、自動で行われてもよい。加熱処理を自動で行う場合には、熱交換器１０にタイマを備えておけばよい。なお、図６（Ａ）において、初乳の温度が４０℃になるまでにかかる時間（ｔａ４〜ｔａ５までの時間）は約３０分である。
【００３９】
図６（Ｂ）には、初乳の温度制御の別の例が示されている。この例では、熱交換器１０は、まず、クーラーユニット１０Ｃを作動して、初乳を４℃まで冷却して保温する。次いで、熱交換器１０は、子牛に初乳を与えるタイミングに合わせて、初乳を６０℃まで加熱し、所定時間だけ６０℃に保温した後、４０℃まで冷却する。なお、図６（Ｂ）の例では、時間ｔｂ１〜ｔｂ２の間、初乳が４℃に保温され、時間ｔｂ２になると、初乳が６０℃に加熱される。そして、時間ｔｂ３〜ｔｂ４の間、初乳が６０℃に保温され、時間ｔｂ４になると、初乳が４０℃に冷却される。０〜ｔｂ１までの時間は約３０分、ｔｂ２〜ｔｂ３までの時間は約３０分、ｔｂ３〜ｔｂ４までの時間は約３０分、ｔｂ４〜ｔｂ５までの時間は約１５分である。
【００４０】
ところで、熱交換器１０の複数の円弧状フィン４１（加熱用フィン４１Ａ及び冷却用フィン４１Ｂ）は、適宜、洗浄を要する。この洗浄は、超音波洗浄装置を用いて行われる。具体的には、加熱流体供給配管２３、加熱流体回収配管２４、冷媒供給配管３３及び冷媒回収配管３４は、初乳用容器１１の外側に配置される部分で切り離し可能となっていて、切り離し後の各配管２３，２４，３３，３４は、初乳用容器１１の蓋１３に固定可能となっている。そして、各配管２３，２４，３３，３４が切り離された状態で初乳用容器１１ごと複数の円弧状フィン４１を超音波洗浄装置の洗浄槽に入れて、超音波を発生させる。これにより、複数の円弧状フィン４１及び初乳用容器１１が洗浄される。
【００４１】
なお、複数の円弧状フィン４１の洗浄の別の例としては、ブラシによる洗浄が挙げられる。具体的には、初乳用容器１１の底部に、初乳用容器１１の中心軸回りに回転する回転盤を取り付けておき、その回転盤の上面と下面とにブラシを敷設しておく。熱交換器１０の使用にあたって、複数の円弧状フィン４１は、回転盤より上方に配置される。円弧状フィン４１を洗浄するにあたっては、回転盤を回転させる。この構成によれば、円弧状フィン４１と初乳用容器１１とが同時に洗浄される。
【００４２】
本実施形態の熱交換器１０の構成に関する説明は以上である。なお、本実施形態では、加熱流体供給配管２３と加熱流体回収配管２４とがそれぞれ本発明の「加熱流体供給手段」と「加熱流体排出手段」とに相当すると共に、冷媒供給配管３３と冷媒回収配管３４とがそれぞれ本発明の「冷媒供給手段」と「冷媒排出手段」とに相当する。また、加熱流体供給配管２３及び冷媒供給配管３３が本発明の「熱媒体供給手段」に相当し、加熱流体回収配管２４及び冷媒回収配管３４が本発明の「熱媒体排出手段」に相当する。
【００４３】
次に、熱交換器１０及び円弧状フィン４０の作用効果について説明する。本実施形態の熱交換器１０では、初乳用容器１１内に設置された円弧状フィン４０（加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂ）の内部を熱媒体（加熱流体及び冷媒）が通過することによって、初乳用容器１１内に貯留された初乳を加熱又は冷却することが可能となる。本実施形態によれば、初乳を直接的に加熱又は冷却するので、従来のように、初乳を貯留する容器ごと加熱又は冷却することで初乳を間接的に加熱又は冷却する場合と比較して、熱交換効率の向上が図られる。また、本実施形態では、円弧状フィン４０（加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂ）が平面視円弧状になっているので、円弧状フィン４０を攪拌子１５の回転領域Ｒ１の外側で回転方向に沿って配置することで、円弧状フィン４０が初乳の攪拌の妨げとなることを抑えつつ、円弧状フィン４０と初乳との接触面積を大きくすることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では、円弧状フィン４０が、初乳用容器１１の中心部から離れる方向（即ち、初乳用容器１１の径方向）に間隔をあけて複数配置され、それら複数の円弧状フィン４０の内部空間同士を連絡配管４９で連絡された構成となっているので、円弧状フィン４０を１つだけ備えた構成よりも、円弧状フィン４０と初乳との接触面積を大きくすることが可能となり、熱交換効率をより向上させることが可能となる。また、複数の円弧状フィン４０が上述の如く配置されることで、初乳用容器１１内で撹拌子１４が回転する場合に、複数の円弧状フィン４０が攪拌の妨げとなることが抑えられる。
【００４５】
しかも、本実施形態の熱交換器１０では、複数の円弧状フィン４０の間で、初乳用容器１１の外側に配置される円弧状フィン４０の円弧の開き角が、初乳用容器１１の内側に配置される円弧状フィン４０の円弧の開き角より大きくなっていて、外側の円弧状フィン４０が内側の円弧状フィン４０の両側部からはみ出るように配置されるので、初乳用容器１１の中心部から離れる方向で隣り合う円弧状フィン４０同士の間に初乳を入り込ませ易くなり、熱交換効率の更なる向上が図られる。さらに、複数の円弧状フィン４０の間で、外側の円弧状フィン４０の方が内側の円弧状フィン４０よりも背丈が高くなっていることで、初乳用容器１１の中心部から離れる方向で隣り合う円弧状フィン４０同士の間に初乳をより入り込ませ易くなり、熱交換効率の更なる向上が図られる。
【００４６】
また、本実施形態の熱交換器１０では、冷媒として、不凍液を用い、冷媒貯留部３１にて冷媒の温度が４℃以下に管理されるので、初乳を４℃以下に保持することが可能となり、初乳における菌の増殖を抑制することが可能となる。
【００４７】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を図７〜図８に基づいて説明する。本実施形態の熱交換器１０Ｖは、上記第１実施形態を変形したものであり、牛の廃棄乳についても、加熱や冷却が行えるようにしたものである。ここで、廃棄乳は、衛生上の観点から人間の飲料用として不適切なものを意味する。このような廃棄乳は、殺菌処理等を施すことで、子牛に与えることが可能となる。本実施形態の熱交換器１０Ｖは、廃棄乳の再利用を図ることを目的としたものである。
【００４８】
図７に示すように、熱交換器１０Ｖは、ヒーターユニット１０Ｈ及びクーラーユニット１０Ｃとして、廃棄乳を貯留するための廃棄乳用容器１１Ｖ内に設置される複数の加熱用フィン４０Ａと複数の冷却用フィン４０Ｂをさらに備えると共に、廃棄乳用容器１１Ｖ内の複数の加熱用フィン４０Ａと加熱流体貯留部２１との間で加熱流体を循環させるための加熱流体循環路２２Ｖと、廃棄乳用容器１１Ｖ内の複数の冷却用フィン４０Ｂと冷媒貯留部３１との間で冷媒を循環させるための冷媒循環路３２Ｖと、を備えている。なお、加熱流体循環路２２Ｖは、廃棄乳用容器１１Ｖ内の複数の加熱用フィン４０Ａに加熱流体を供給するための加熱流体供給配管２３Ｖと、それら複数の加熱用フィン４０Ａから加熱流体貯留部２１へ加熱流体を回収するための加熱流体回収配管２４Ｖと、で構成され、冷媒循環路３２Ｖは、廃棄乳用容器１１Ｖ内の複数の冷却用フィン４０Ｂに冷媒を供給するための絵冷媒供給配管３３Ｖと、それら複数の冷却用フィン４０Ｂから冷媒貯留部３１へ冷媒を回収するための冷媒回収配管３４Ｖと、で構成されている。
【００４９】
廃棄乳用容器１１Ｖは、初乳用タンク１１よりも大きくなっていて、廃棄乳用容器１１Ｖ内の加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂの数は、初乳用タンク１１内の加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂの数より多くなっている。具体的には、初乳用タンク１１内に設置される加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂは、３つずつとなっていて（上記第１実施形態の図３及び図４を参照）、廃棄乳用容器１１Ｖ内に設置される加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂは、４つずつとなっている（図８（Ａ）及び図８（Ｂ）参照）。
【００５０】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、廃棄乳用容器１１Ｖ内の４つの加熱用フィン４０Ａの間、及び、４つの冷却用フィン４０Ｂの間では、円弧の開き角と配置の関係及び背丈の関係は、上記第１実施形態で説明した初乳用タンク１１内の３つの加熱用フィン４０Ａ及び３つの冷却用フィン４０Ｂの場合と同様となっている。
【００５１】
熱交換器１０Ｖのその他の構成については、上記第１実施形態の熱交換器１０と同様になっているので、同一符号を付すことで説明を省略する。本実施形態の熱交換器１０Ｖによれば、上記第１実施形態の熱交換器１０と同様の効果を奏することが可能となる。
【００５２】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態を図９に基づいて説明する。本実施形態の熱交換器１０Ｗは、例えば、スープの冷蔵保存に用いられ、クーラーユニット１０Ｃのみを備えている。具体的には、熱交換器１０Ｗでは、図９に示すように、複数の冷却用フィン４０Ｂが、スープを貯留するためのスープ用容器１１Ｗ内に設置されている。スープ用容器１１Ｗは、上記第１実施形態の初乳用容器１０と同様の構造をなし、回転シャフト１４、温度計１６等を備えている。なお、図９に示す例では、複数の冷却用フィン４０Ｂからなる冷却用フィン群４０ＢＧが、回転シャフト１４を挟むように対をなして備えられているが、一方の冷却用フィン群４０ＢＧのみが備えられていてもよい。
【００５３】
熱交換器１０Ｗのその他の構成については、上記第１実施形態の熱交換器１０と同様になっているので、同一符号を付すことで説明を省略する。なお、本実施形態では、スープが本発明の「飲食用の流動体」に相当し、スープ用容器１１Ｗが本発明の「流動体容器」に相当する。また、冷媒供給配管３３が本発明の「熱媒体供給手段」と「冷媒供給手段」とに相当し、冷媒回収配管３４が本発明の「熱媒体供給手段」と「冷媒排出手段」とに相当する。
【００５４】
本実施形態の熱交換器１０Ｗによれば、スープ用容器１１Ｗ内のスープを迅速に冷却して、冷蔵保存することが可能となる。また、冷媒として不凍液を用いたことにより、スープを４℃以下に保温することが可能となり、スープ内での菌の発生や増殖を抑制することが可能となる。なお、スープの加熱は、既存の加熱装置５１（例えば、ガスコンロやＩＨヒーター等）を用いて行われる。
【００５５】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態を図１０に基づいて説明する。本実施形態の熱交換器１０Ｘは、例えば、スープの加温に用いられ、ヒーターユニット１０Ｈのみを備えている。具体的には、熱交換器１０Ｘでは、図１０に示すように、複数の加熱用フィン４０Ａが、スープを貯留するためのスープ用容器１１Ｘ内に設置されている。スープ用容器１１Ｘには、例えば、冷蔵保存されていたスープが投入される。スープ用容器１１Ｘは、上記第１実施形態の初乳用容器１０と同様の構造をなし、回転シャフト１４、温度計１６等を備えている。なお、図１０に示す例では、複数の加熱用フィン４０Ａからなる加熱用フィン群４０ＡＧが、回転シャフト１４を挟むように対をなして備えられているが、一方の加熱用フィン群４０ＡＧのみが備えられていてもよい。
【００５６】
熱交換器１０Ｘのその他の構成については、上記第１実施形態の熱交換器１０と同様になっているので、同一符号を付すことで説明を省略する。本実施形態では、加熱流体供給配管２３が本発明の「熱媒体供給手段」と「加熱流体供給手段」とに相当し、加熱流体回収配管２４が本発明の「熱媒体供給手段」と「加熱流体排出手段」とに相当する。本実施形態の熱交換器１０Ｘによれば、スープ用容器１１Ｘ内のスープを迅速に加熱して、適切な温度に保温することが可能となる。
【００５７】
［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００５８】
（１）上記第１実施形態の熱交換器１０では、加熱流体貯留部２１と加熱用フィン４０Ａとの間で加熱流体を循環させると共に、冷媒貯留部３１と冷却用フィン４０Ｂとの間で冷媒を循環させる構成であったが、図１１に示すように、加熱用フィン４０Ａから排出された加熱流体を加熱流体貯留部２１へ回収せずに廃棄し、冷却用フィン４０Ｂから排出された冷媒を冷媒貯留部３１へ回収せずに廃棄する構成であってもよい。その際、加熱流体供給配管２３を温水用の蛇口２７に接続し、冷媒供給配管３３を冷水用の蛇口３７に接続してもよい。なお、本構成は、上記第２〜第４実施形態の熱交換器１０Ｖ〜１０Ｘに適用されてもよい。
【００５９】
（２）上記実施形態では、円弧状フィン４０（加熱用フィン４０Ａ、冷却用フィン４０Ｂ）の平面形状は、略半円状であったが、円弧状であれば円弧の開き角が制限されることはなく、例えば、略４分の１円状であってもよい。ここで、加熱用フィン４０Ａと冷却用フィン４０Ｂの両方を備える場合には、図１２に示すように、加熱用フィン４０Ａと冷却用４０Ｂとが、攪拌翼１５の回転方向で交互に並ぶように配置されてもよい。
【００６０】
（３）上記第１実施形態の熱交換器１０において、複数の加熱用フィン４０Ａ及び複数の冷却用フィン４０Ｂを、上記第２実施形態の廃棄乳用容器１１Ｖ内に設置して、廃棄乳のみを加熱、冷却する構成としてもよい。なお、その場合において、加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂの数は同じであってもよいし、変更されてもよい。
【００６１】
（４）上記実施形態では、複数の円弧状フィン４０（加熱用フィン４０Ａ及び冷却用フィン４０Ｂ）として、背丈が異なる複数種類（図３及び図４の第１加熱用フィン４０Ａ１、第２加熱用フィン４０Ａ２及び第３加熱用フィン４０Ａ３を参照）を備える構成であったが、背丈が同じ１種類のみを備える構成であってもよい。なお、その際、上記第１実施形態では、背丈が最も高い円弧状フィン４０に全ての円弧状フィン４０の背丈を合わせるようにすれば、複数の円弧状フィの表面積を大きくすることが可能となる。
【００６２】
（５）上記実施形態では、複数の円弧状フィン（加熱用フィン及び冷却用フィン）の間で、円弧の開き角が異なる複数種類（図３及び図４の第１加熱用フィン４０Ａ１、第２加熱用フィン４０Ａ２及び第３加熱用フィン４０Ａ３を参照）を備える構成であったが、円弧の開き角が同じ１種類のみを備える構成であってもよい。
【００６３】
なお、本発明の技術的範囲には属しないが、上記第３実施形態の熱交換器１０Ｗは、花等の植物を入れたバケツの水を冷却するために用いられてもよい。これにより、菌の増殖により植物が枯れることが抑制されると共に、水の交換頻度を少なくすることが可能となる。また、熱帯魚等の水槽の水がヒーターで加温され過ぎた場合に、その水槽の水を冷却するために用いられてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１０Ｖ，１０Ｗ，１０Ｘ    熱交換器
１０Ｃ    クーラーユニット
１０Ｈ    ヒーターユニット
１１    初乳用容器（流動体容器）
１１Ｖ    廃棄乳用容器（流動体容器）
１１Ｗ，１１Ｘ    スープ用容器（流動体容器）
１５    攪拌翼
２１    加熱流体貯留部
２２    加熱流体循環路
３１    冷媒貯留部
３２    冷媒循環路
４０    円弧状フィン
４０Ａ    加熱用フィン
４０Ｂ    冷却用フィン
４９    連絡配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017070554.tif 000009
【図８】
2017070554.tif 000010
【図９】
2017070554.tif 000011
【図１０】
2017070554.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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