(57)【要約】【課題】キャビテーションが発生しやすい高温流体を移送ポンプによって移送する場合の、移送ポンプ起動時の気泡及びキャビテーションの発生を抑制して、スムースに立上り可能な移送ポンプの起動方法、流体移送装置、熱処理装置を提供すること。【解決手段】ノズル３０と、温水Ｈを貯留するタンク２５と、タンク２５からノズル３０に温水Ｈを循環させる熱媒体循環回路４０と、熱媒体循環回路４０に設けられ温水Ｈを移送する循環ポンプ４１Ｐとを備えた加熱冷却装置1であって、タンク２５と循環ポンプ４１Ｐとの間に設けられ熱媒体循環回路４０に低温水を給水する低温水供給装置４６と、低温水供給装置４６に設けられ低温水の流通を制御する給水バルブ４６Ｖと、低温水供給装置４６を制御する給水制御部とを備え、給水制御部は、循環ポンプ４１Ｐを起動したときに給水バルブ４６Ｖを開くことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路と、
前記管路に設けられた移送ポンプと、
前記管路に高温流体を供給する高温流体供給部とを備えた流体移送装置であって、
前記高温流体供給部と前記移送ポンプとの間に設けられ前記管路に低温流体を供給する低温流体供給部と、
前記低温流体供給部に設けられ前記低温流体の流通を制御する供給バルブと、
前記低温流体供給部を制御する流体制御部とを備え、
前記流体制御部は、
前記移送ポンプを起動するときに前記供給バルブを開くことを特徴とする流体移送装置。
【請求項２】
前記流体制御部は、
前記移送ポンプが流体で充填された後に前記供給バルブを閉じることを特徴とする請求項１に記載の流体移送装置。
【請求項３】
対象物に温水を噴射するノズルと、
前記温水を貯留するタンクと、
前記タンクから前記ノズルに前記温水を循環させる熱媒体循環回路と、
前記熱媒体循環回路に設けられ前記温水を移送する循環ポンプとを備えた熱処理装置であって、
前記タンクと前記循環ポンプとの間に設けられ前記熱媒体循環回路に低温水を給水する低温水供給装置と、
前記低温水供給装置に設けられ前記低温水の流通を制御する給水バルブと、
前記低温水供給装置を制御する給水制御部とを備え、
前記給水制御部は、
前記循環ポンプを起動したときに前記給水バルブを開くことを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
前記給水制御部は、
前記循環ポンプが水で充填された後に前記給水バルブを閉じることを特徴とする請求項３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
高温流体を移送ポンプで移送する場合の前記移送ポンプの起動方法であって、
前記移送ポンプを起動するときに、低温流体を前記移送ポンプに吸入させることを特徴とする移送ポンプの起動方法。
【請求項６】
前記移送ポンプが流体で充填されるまでの間、前記低温流体を吸引させることを特徴とする請求項５に記載の移送ポンプの起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高温流体を移送ポンプで移送するための移送ポンプの起動方法、この方法を用いた流体移送装置及び熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、化学プラント、ボイラ、熱処理装置等の産業用装置において移送ポンプを用いて流体を移送する場合、移送ポンプ内における流体は、移送ポンプの吸引力によって負圧状態となる。
例えば、移送ポンプが渦巻きポンプの場合、ポンプ内の流体の圧力は取入口から回転羽根に近づくに従って低下し、回転羽根近傍で最も低下した後、回転羽根から離れるにつれて上昇する。
このようにして、ポンプ内における流体の圧力が、その流体の温度における飽和蒸気圧力以下になると、流体から気泡が発生してキャビテーションが発生し易くなる。
【０００３】
移送ポンプ内でキャビテーションが発生した場合、ポンプ起動に際しての移送開始が遅れるうえ、ポンプ性能が低下して効率的な移送ができなくなり、さらにポンプの回転羽根やケーシング部分にエロージョンが発生してポンプの寿命が短くなる。
また、運転効率の低下にともなうエネルギー消費の増大や移送ポンプの立ち上り困難にともなう設備稼働率の低下によって、ランニングコストが増大してコストアップが生じるという問題があった。
そこで、ポンプをゆっくり回転させて流体の流速を低下させることによりキャビテーションを抑制する技術が公開されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】http://www.fluidlab.naoe.t.u-tokyo.ac.jp/Research/Cav/whatis.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように移送ポンプをゆっくり回転させる場合には、移送ポンプが所定の性能を発揮することができなくなるために移送ポンプが大きくなり、その結果、設備投資費用が増加するとともに大きな設置スペースが必要になるという問題があり、移送ポンプにおいて高温流体をスムースに立ち上げる技術への要請がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、キャビテーションが発生しやすい高温流体を移送ポンプによって移送する場合において、移送ポンプ起動時の気泡及びキャビテーションの発生を抑制して、スムースに立ち上り可能な移送ポンプの起動方法、流体移送装置、熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載の発明は、流体移送装置であって、管路と、前記管路に設けられた移送ポンプと、前記管路に高温流体を供給する高温流体供給部とを備えた流体移送装置であって、前記高温流体供給部と前記移送ポンプとの間に設けられ前記管路に低温流体を供給する低温流体供給部と、前記低温流体供給部に設けられ前記低温流体の流通を制御する供給バルブと、前記低温流体供給部を制御する流体制御部とを備え、前記流体制御部は、前記移送ポンプを起動するときに前記供給バルブを開くことを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る流体移送装置によれば、移送ポンプを起動するときに、流体制御部が高温流体供給部と移送ポンプとの間に設けられた低温流体供給部の供給バルブを開いて低温流体を移送ポンプに供給する。
その結果、起動時に移送ポンプ内に流入する流体の飽和蒸気圧力が低下して流体からの気泡発生が抑制され、移送ポンプ内におけるキャビテーションの発生が抑制される。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の流体移送装置であって、前記流体制御部は、前記移送ポンプが流体で充填された後に前記供給バルブを閉じることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る流体移送装置によれば、流体制御部は、前記移送ポンプが流体で充填された後に前記供給バルブを閉じるので、移送ポンプが充填されて流体から気泡が発生しにくくなった後に目的の高温流体を単独で移送することができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、熱処理装置であって、対象物に温水を噴射するノズルと、前記温水を貯留するタンクと、前記タンクから前記ノズルに前記温水を循環させる熱媒体循環回路と、前記熱媒体循環回路に設けられ前記温水を移送する循環ポンプとを備えた熱処理装置であって、前記タンクと前記循環ポンプとの間に設けられ前記熱媒体循環回路に低温水を給水する低温水供給装置と、前記低温水供給装置に設けられ前記低温水の流通を制御する給水バルブと、前記低温水供給装置を制御する給水制御部とを備え、前記給水制御部は、前記循環ポンプを起動したときに前記給水バルブを開くことを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る熱処理装置によれば、循環ポンプを起動するときに、給水制御部が温水を貯留するタンクと循環ポンプとの間に設けられた低温水供給装置の給水バルブを開いて循環ポンプに低温水を供給する。その結果、循環ポンプに流入する水の飽和蒸気圧力が低下して、循環ポンプ内に流入した水からの気泡の発生が抑制される。その結果、循環ポンプ内におけるキャビテーションの発生が抑制される。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の熱処理装置であって、前記給水制御部は、前記循環ポンプが水で充填された後に前記給水バルブを閉じることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る熱処理装置によれば、循環ポンプが充填されて温水からの気泡が発生しにくくなった後に、温水を単独で循環ポンプに流入させて循環する。したがって、気泡の発生を抑制し、所定温度の温水を熱媒体として循環ポンプで移送することができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、移送ポンプの起動方法であって、高温流体を移送ポンプで移送する場合の前記移送ポンプの起動方法であって、前記移送ポンプを起動するときに、低温流体を前記移送ポンプに吸引させることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る移送ポンプの起動方法によれば、移送ポンプを起動するときに低温流体を移送ポンプに吸引させるので、移送ポンプ内に流入する流体の飽和蒸気圧力が低下して移送ポンプ内におけるキャビテーションの発生が抑制される。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の移送ポンプの起動方法であって、前記移送ポンプが流体で充填されるまでの間、前記低温流体を吸入させることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る移送ポンプの起動方法によれば、移送ポンプが流体で充填されるまで移送ポンプに流入する流体の飽和蒸気圧を低下させて気泡の発生を抑制し、移送ポンプが流体で充填され気泡の発生がしにくくなった後に目的の高温流体が単独で移送される。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る流体移送装置又は移送ポンプの起動方法によれば、移送ポンプを起動するときに高温流体からの気泡の発生が抑制されるので、キャビテーションの発生を抑制して高温流体を移送する移送ポンプをスムースに立ち上げることができる。
この発明に係る熱処理装置によれば、循環ポンプを起動するときに温水からの気泡の発生が抑制されるので、キャビテーションの発生を抑制して温水を循環させる循環ポンプをスムースに立ち上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１を参照し、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、この発明に係る流体移送装置を、例えば、温水ボイラ設備に適用した場合の概略構成を示す図であり、符号１００は温水ボイラ設備を、符号１０１は温水ボイラ本体（高温流体供給部）を、符号１１０は温水移送装置（流体移送装置）を示している。
【００２０】
温水ボイラ設備１００は、温水ボイラ本体１０１と、温水使用設備１０２と、温水移送装置１１０とを備え、温水ボイラ本体１０１と、温水使用設備１０２の間は、配管１０３（管路）により流通可能に接続されている。
【００２１】
温水移送装置１１０は、移送ポンプ１１１と、電磁バルブ１１２と、低温水供給部（低温流体供給部）１１５と、流体制御部１２０とを備え、低温水供給部１１５は、低温水タンク１１６と電磁バルブ（供給バルブ）１１７とを有し、温水ボイラ本体１０１と移送ポンプ１１１の間の配管１０３に配置されている。
【００２２】
この明細書において、高温流体とは、移送される流体の温度が、流体を移送する移送ポンプ（循環ポンプを含む）を起動したときに、移送ポンプが流体で充填されるまでの移送ポンプ本体内における流体の圧力が、流体の飽和蒸気圧力よりも低くなることにより流体から気泡が発生するような状態の流体を意味しており、ポンプ起動時の負荷変動等による移送ポンプ内の圧力変動や流体の温度に偏り等、気泡発生に影響を及ぼす外的要因のバラツキの範囲については高温流体の概念に含むものとする。
また、低温流体とは、高温流体に対して低温であることを意味しており、低温流体単独で、又は高温流体と混合されることにより移送ポンプにて気泡が発生しない温度の流体である。
【００２３】
また、この明細書において、「移送ポンプの充填」に関する「移送ポンプ」とは、高温流体（例えば、温水）の温度に基づく飽和蒸気圧力及び移送ポンプ本体内部における流体の圧力に基づいて相対的に定義しうる概念であり、市場で流通する移送ポンプ本体のみならず、移送ポンプ本体以降の下流側に位置する配管が含まれる場合がある。
【００２４】
温水ボイラ本体１０１は、流体である水を加熱して温水（高温流体）にし、温水使用設備１０２に供給するようになっており、温水使用設備１０２は、例えば、食材の調理、工業製品の加熱に用いる加熱装置や、高温洗浄のための洗浄装置等、温水を使用する装置である。
【００２５】
移送ポンプ１１１は、例えば、渦巻きポンプ等の非容量型ポンプから構成されている。
ここで、移送ポンプ１１１は、上述のように移送ポンプ１１１本体以降の配管１０３を含んだ概念としてもよい。
電磁バルブ１１２は、温水ボイラ本体１０１と移送ポンプ１１１の間の配管１０３に設けられ、流体制御部１２０からの制御信号によって開閉可能とされ温水ボイラ本体１０１から移送ポンプ１１１への温水の流通を制御可能とされている。
【００２６】
低温水供給部１１５は、低温水タンク１１６が電磁バルブ１１７を介して配管１０３に接続されており、流体制御部１２０からの信号によって電磁バルブ１１７が開閉され低温水タンク１１６から配管１０３に低温水（低温流体）を供給可能とされている。
また、この実施の形態において、低温水タンク１１６から配管１０３への低温水の移動は、低温水の自重により行われるようになっている。
【００２７】
流体制御部１２０は、図示しない起動スイッチと、タイマＴＭ１００とを備え、移送ポンプ１１１、電磁バルブ１１２、電磁バルブ１１７に制御信号を出力してこれらを制御するようになっており、起動スイッチがＯＮになることにより、移送ポンプ１１１が起動するとともに電磁バルブ１１７が開き、タイマＴＭ１００が設定時間に到達することにより電磁バルブ１１７が閉じられるように構成されている。
【００２８】
タイマＴＭ１００は、電磁バルブ１１７を開いてから閉じるまでの時間が設定され、起動スイッチが作動することによりタイマＴＭ１００がカウントを開始し設定時間に到達したときに流体制御部１２０に信号が入力されるようになっている。
設定時間は、移送ポンプ１１１が起動されてから移送ポンプ１１１が流体（温水、低温水のいずれか又は温水と低温水の混合されたもの）で充填されるまでの時間とされ、例えば、予めこの温水ボイラ設備において計測した充填時間、又はそれに余裕をもたせた時間とされている。
【００２９】
次に、この温水移送装置１１０の作用について説明する。
（１）まず、図示しない起動スイッチにより、温水移送装置１１０を起動する。
（２）温水移送装置１１０が起動されると、移送ポンプ１１１が駆動されるとともに電磁バルブ１１２が開いてボイラ本体１０１から温水が配管１０３を介して移送ポンプ１１１側に移動を開始する。
（３）また、温水移送装置１１０の起動により、低温水供給部１１５の電磁バルブ１１７が開かれ、低温水が電磁バルブ１１７を介して低温水タンク１１６から配管１０３に流入する。
（４）低温水供給部１１５から配管１０３に移動した低温水が温水とともに移送ポンプ１１１に吸入される。
（５）移送ポンプ１１１に吸入された低温水及び温水は移送ポンプ１１１本体から吐出され、移送ポンプ１１１本体以降の配管１０３内を低温水及び温水が流れて移送ポンプ１１１本体及びそれ以降の配管１０３が流体で充填される。
（６）移送ポンプ１１１本体及びそれ以降の配管１０３が充填されると、移送ポンプ１１１が流体（低温水及び温水、又はそのいずれか）を吸引する際の吸引力が小さくなり移送ポンプ１１１本体内における流体の圧力が高くなる（すなわち、負圧の程度が小さくなる）。その結果、移送ポンプ１１１本体内における温水の圧力が温水の飽和水蒸気圧力（飽和蒸気圧力）よりも高くなり、温水からの気泡発生が抑制される。
（７）その後、移送ポンプ１１１には、引き続き温水と低温水が混合された流体が吸入される。
（８）タイマＴＭ１００によりカウントされる移送ポンプ１１１が起動されてからの経過時間が設定時間に到達して移送ポンプ１１１が流体により充填されたことが検出されると、電磁バルブ１１７が閉じられて低温水供給部１１５からの低温水の供給が停止される。
（９）ボイラ本体１０１からの温水が引き続き移送ポンプ１１１に吸入されて温水使用設備１０２に移送される。
このとき、移送ポンプ１１１に吸引される流体は温水単独となるが、移送ポンプ１１１内における流体の圧力が起動時よりも高くなっているため温水からの気泡の発生が抑制され、その結果、温水単独で移送しても、キャビテーションの発生が抑制される。
【００３０】
第１の実施形態に係る温水移送装置１１０によれば、移送ポンプ１１１を起動する際に、流体制御部１２０が温水ボイラ本体１０１と移送ポンプ１１１との間に設けられた低温水供給部１１５の電磁バルブ１１７を開いて低温水を移送ポンプ１１１に供給するので、移送ポンプ１１１起動時に移送ポンプ１１１内における流体の飽和水蒸気圧力が低下して流体からの気泡発生が抑制される。
その結果、移送ポンプ１１１を起動した際のキャビテーションの発生が抑制される。
【００３１】
また、移送ポンプ１１１に流体が充填された後は、流体制御部１２０が電磁バルブ１１７を閉じて低温水の供給を停止するので、移送ポンプ１１１が充填された後は、所定温度の温水を温水使用設備１０２に移送することができる。
【００３２】
以下、図２から図５を参照し、この発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、この発明に係る流体移送装置を適用した加熱冷却装置（熱処理装置）の概略構成を示す図であり、符号１は加熱冷却装置を、符号４５は温水移送装置（流体移送装置）を示している。
【００３３】
加熱冷却装置１は、加熱冷却装置本体２０と、タンク２５と、ノズル３０と、熱媒体循環回路４０と、温水移送装置４５と、加熱部５１と、冷水供給部６０と、給水制御部７０とを備え、ノズル３０から噴射した熱媒体Ｍにより、例えば、真空包装されたパック食材（対象物）Ｗを加熱、冷却することができるようになっている。
温水移送装置４５は、給水制御部７０と、起動スイッチＳＷと、タイマＴＭ１と、循環ポンプ（移送ポンプ）４１Ｐと、低温水供給装置（低温流体供給部）４６とを備えている。
ここで、循環ポンプ４１Ｐは、上述のように循環ポンプ４１Ｐ本体以降の主循環回路４１を含んだ概念としてもよい。
【００３４】
この実施の形態において、熱媒体Ｍは水が温度調整された構成とされ、パック食材Ｗを加熱する場合には高温に加熱した温水（高温流体）Ｈの状態で、冷却する場合には冷水Ｃの状態で用いられるようになっている。また、低温水供給装置４６から給水される低温水（低温流体）も冷水Ｃの一部として用いる場合がある。
【００３５】
加熱冷却装置本体２０は、筐体２１と、ノズル３０と、タンク２５とを備え、筐体２１は、図３、図４に示すように、外形が略直方体とされ、ひとつの側面部に矩形状の開口部２２が形成され、この開口部２２を介してパック食材Ｗを積載するための台車２４が加熱冷却装置本体２０内に出し入れ可能とされるとともに、開口部２２には開口扉２３が設けられ開口部２２を液密に開閉可能とされている。
【００３６】
また、筐体２１の内部には、パック食材Ｗに挿入可能な位置に品温センサＴ１が配置され、この品温センサＴ１によりパック食材Ｗの品温、例えば、芯温等の測定が可能とされている。
【００３７】
台車２４は、加熱冷却装置本体２０内部に収納自在に構成され、熱媒体Ｍが流通可能な貫通孔が複数形成されパック食材Ｗが収納される受け皿、いわゆるホテルパンが、上下方向に間隔をあけて複数積載可能とされている。  
また、台車２４は、台車２４を移動自在に支持する車輪２４Ａによって加熱冷却装置本体２０内部に設けられた台車用テーブル２４Ｂに載置可能とされている。
【００３８】
タンク２５は、加熱冷却装置本体２０の筐体２１の下部に、熱媒体Ｍが貯留可能に設けられており、ノズル３０から噴射された熱媒体Ｍを受けるとともに、タンク２５には、加熱部５１が接続されてタンク２５内の熱媒体Ｍを加熱可能とされている。
タンク２５と加熱部５１とは、熱媒体循環回路４０に温水Ｈを供給する高温流体供給部５０を構成している。
また、タンク２５には、レベルセンサＬＡ及びタンク水温センサＴ２が設けられていて、タンク２５内の熱媒体Ｍの液位及び温度が検出可能とされている。
【００３９】
加熱部５１は、蒸気供給管５１Ａと、蒸気供給バルブ５１Ｖと、蒸気供給管５１Ｂとを備え、蒸気供給管５１Ａは上流側が蒸気供給源に接続され、蒸気供給管５１Ｂは下流側がタンク２５内の熱媒体Ｍに浸漬可能に接続されている。
【００４０】
蒸気供給バルブ５１Ｖは、この実施の形態において、タンク水温センサＴ２により測定された熱媒体Ｍの温度に基づいて開閉及び開度が制御可能とされ、予熱工程及び加熱工程においてタンク２５内に調整された量の蒸気を注入して熱媒体Ｍを加熱するとともに温度調整するようになっている。
【００４１】
蒸気供給バルブ５１Ｖは、予熱工程において、タンク水温センサＴ２により検出されるタンク２５内の熱媒体Ｍが設定温度に到達するまで開かれ、加熱工程においては、噴射温度測定センサ（温度センサ）Ｔ３により検出される熱媒体Ｍの温度が設定温度以下の場合に開かれ、設定温度に対して所定の範囲内に到達したら閉じられるようになっている。
【００４２】
また、タンク２５には、液位上限位に対応する位置にオーバーフロー配管２５Ａが接続されるとともにタンク２５の底部に排出配管２９が接続されており、低温水供給装置４６による給水及びタンク２５内に注入された蒸気の凝縮により熱媒体Ｍの容積が増加した場合に熱媒体Ｍがオーバーフロー配管２５Ａから排出されるとともに、必要に応じて電磁バルブ２９Ｖを開いて排出配管２９から熱媒体Ｍが排出可能とされている。
【００４３】
また、タンク２５には、例えば、熱媒体Ｍが噴射された際にパック食材Ｗ表面に付着していた液汁等が熱媒体循環回路４０内の熱媒体Ｍに混入、熱媒体循環回路４０内を循環し、長期間の後にタンク２５及び熱媒体循環回路４０内に液汁成分が付着、堆積するのを防止するために、タンク２５内に液体洗剤を注入するための薬注器５５が設けられている。
【００４４】
薬注器５５は、液体洗剤を保持する保持タンク５５Ｔと、液体洗剤をタンク２５内に供給する吐出ポンプ５５Ｐとを備え、吐出ポンプ５５Ｐの吐出側の管路の先端はタンク２５の上限液位に対応する位置よりわずかに上方に位置されている。
薬注器５５による液体洗剤の注入は、例えば、１週間に一回程度実施され、注入された液体洗剤は、タンク２５及び熱媒体循環回路４０を熱媒体Ｍとともに循環して熱媒体循環回路４０内部に付着、堆積した液汁等の固化成分を洗浄、除去するようになっている。
【００４５】
ノズル３０はノズル分配管３２に設けられるとともに加熱冷却装置本体２０内に収納された台車２４の両側方に配置されて、台車２４に積載されたパック食材Ｗに熱媒体Ｍを噴射してパック食材Ｗを加熱、冷却するようになっている。
ノズル分配管３２は、図３、図４に示すように、例えば、台車２４の両側方に、加熱冷却装置本体２０の上方から下方に延在してそれぞれ２組ずつ設けられており、ノズル３０はそれぞれのノズル分配管３２の長手方向に沿って等間隔に配置されている。
【００４６】
熱媒体循環回路４０は、温水Ｈと冷水Ｃが流通する主循環回路４１と、冷水供給部６０と、この冷水供給部６０の上流側に配置された排出手段４９と、切替回路４３とを備えている。
冷水供給部６０は、冷水Ｃのみが流通する冷水循環回路４２と、冷水Ｃが貯留可能とされ冷水循環回路４２の上流側に冷水Ｃが流入可能に接続され、冷水循環回路４２の下流側に冷水Ｃが流出可能に接続された冷水タンク６２と、冷水用給水器６５とを備え、冷水循環回路４２は、切替回路４３により主循環回路４１と選択的に切り替え自在とされている。
【００４７】
主循環回路４１は、上流側端部はタンク２５の底部に接続されるとともに、循環ポンプ４１Ｐ、流量調整弁Ｆ１、モータバルブＶ１、フロースイッチＦ２がこの順に配置され、ノズル分配管３２に接続され、流量調整弁Ｆ１とフロースイッチＦ２側の間には、温水Ｈのみがバイパス流通する温水バイパス回路部４１Ａが形成されている。
フロースイッチＦ２は、主循環回路４１を流通する熱媒体Ｍの存在を、例えば、オリフィスを利用して検出可能とされている。なお、フロースイッチＦ２を、ドップラー効果等、他の原理を用いた方式のものとしてもよい。
【００４８】
この温水バイパス回路部４１Ａの下流側にはノズル３０から噴射される熱媒体Ｍの温度を測定するための噴射温度測定センサＴ３が配置され、噴射温度測定センサＴ３により検出された信号に基づいて、蒸気供給バルブ５１Ｖの開度が調整され温水Ｈの温度が調整可能とされている。
また、流量調整弁Ｆ１と温水バイパス回路部４１Ａの間には排出手段４９が設けられ、排出手段４９は排出バルブ４９Ｖと排出バルブ４９Ｖを介して接続された排出管路４９Ａとからなり、排出バルブ４９Ｖを開くことにより熱媒体循環回路４０内の熱媒体Ｍが外部に排出可能とされている。
【００４９】
主循環回路４１には、低温水供給装置４６が接続され、低温水供給装置４６は、給水配管４６Ａと、原水タンク４６Ｔと、給水ポンプ４６Ｐと、軟水装置４７と、給水バルブ４６Ｖとを備え、給水配管４６Ａの上流側は給水源Ａに接続され、給水ポンプ４６Ｐ、軟水装置４７、給水バルブ４６Ｖがこの順序で配置され、下流側が循環ポンプ４１Ｐの上流側に接続されている。
【００５０】
低温水供給装置４６は、給水ポンプ４６Ｐを駆動しながら給水バルブ４６Ｖを開くことにより熱媒体循環回路４０への低温水（例えば、常温水）が給水可能とされており、タンク２５内の熱媒体Ｍの量が減少してレベルセンサＬＡにより検出される熱媒体Ｍの液位が設定値以下となった場合の水の補給、ノズル３０から冷水Ｃを噴射するための給水、及び噴射温度測定センサＴ３により検出される熱媒体Ｍの温度が設定温度よりも高い場合の温度調整のための給水が可能とされている。
【００５１】
軟水装置４７は、イオン交換樹脂を用いて給水に含まれる硬度分を除去するためのものであり、イオン交換樹脂が充填され上下方向に液体が流通可能とされた樹脂筒の下部から原水を上向流として通水することにより硬水が軟水化されるようになっている。
【００５２】
給水制御部７０は、図５に示すように、起動スイッチＳＷと、充填検出手段８０からの信号が入力され、循環ポンプ４１Ｐと、低温水供給装置４６に制御信号を出力するようになっており、起動スイッチＳＷからの入力により循環ポンプ４１Ｐを起動するとともに低温水供給装置４６の給水バルブ４６Ｖを開き、充填検出手段８０によって循環ポンプ４１Ｐに水が充填されたのを検出して給水バルブ４６Ｖを閉じるように構成されている。
【００５３】
この実施の形態において、充填検出手段８０は、起動スイッチＳＷがＯＮとなって循環ポンプ４１Ｐが起動され、循環ポンプ４１Ｐが水（温水Ｈと低温水Ｃの混合されたもの）で充填されるまでの時間を設定可能とされたタイマＴＭ１により構成されている。
タイマＴＭ１は、循環ポンプ４１Ｐが起動されてからの経過時間が設定時間に到達したのを検出し、この検出信号が給水制御部７０に入力されることにより循環ポンプ４１Ｐが水で充填されたと判断するようになっている。
循環ポンプ４１Ｐが充填されるまでの充填時間は、例えば、実際に循環ポンプ４１Ｐを起動して低温水供給装置４６からの低温水を循環ポンプ４１Ｐに吸入させて循環ポンプ４１Ｐが充填される時間を予め計測して設定することが好適である。
【００５４】
切替回路４３は、モータバルブＶ１と、モータバルブＶ２と、モータバルブＶ３とを備えており、モータバルブＶ１は温水バイパス回路部４１Ａに、モータバルブＶ２は温水バイパス回路部４１Ａの上流端部と冷水循環回路４２の上流端部との間に、モータバルブＶ３は温水バイパス回路部４１Ａの下流端部と冷水循環回路４２の下流端部との間に設けられている。
【００５５】
冷水循環回路４２は、上流端部がモータバルブＶ２を介して温水バイパス回路部４１Ａの上流端部に接続され、冷水タンク６２、冷水循環ポンプ４２Ｐ、フロースイッチＦ３が、この順番で配置され、下流端部がモータバルブＶ３を介して温水バイパス回路部４１Ａの下流端部に接続されている。
【００５６】
冷水供給部６０を構成する冷水タンク６２は、加熱された１台車あたりのパック食材Ｗを冷却した場合の熱エネルギーによって冷水Ｃの水温が大きく上昇しない程度の充分な量の冷水Ｃが貯留可能とされており、冷水循環回路４２の上流側から流入する冷水Ｃが底部に接続された管路から流出可能とされている。
【００５７】
また、冷水タンク６２は底部に接続された管路６３を介して冷却装置６４と接続されるとともに、冷水タンク６２と冷却装置６４とは冷水供給部６０を構成していて、冷水供給部６０は、冷水循環回路４２を循環してきた冷水Ｃを冷却して冷水Ｃの水温を調整可能とされている。
また、冷水タンク６２には、冷水用給水器６５と、排水回路６６とが接続され、冷水Ｃの液位を検出するためのレベルセンサＬＢが設けられている。
【００５８】
冷水用給水器６５は、給水管路６５Ａと、電磁バルブ６５Ｖと、ボールタップＬＣとを備え、上流側が給水源Ｂに接続されるとともに下流側が冷水タンク６２に接続されており、ボールタップＬＣが冷水Ｃの液位の低下を検出すると給水源Ｂから冷水タンク６２に給水可能とされている。
【００５９】
排水回路６６は、管路６６Ａ、管路６６Ｂ、バルブ６６Ｖを備えており、管路６６Ａは上流側が冷水タンク６２の上限液位に対応する位置に接続されていて冷水タンク６２内の冷水Ｃが上限液位を超えた場合に冷水Ｃをオーバーフローさせて冷水タンク６２内の冷水Ｃの上限液位を維持するようになっている。
また、管路６６Ｂはバルブ６６Ｖを介して冷水タンク６２の底部に接続され、このバルブ６６Ｖを操作することにより冷水タンク６２内の液位を任意に調整できるようになっている。
【００６０】
冷水用給水器６５は、例えば、レベルセンサＬＢにより検出される冷水タンク６２内の液位が設定値以下となった場合に電磁バルブ６５Ｖが開かれて冷水タンク６２に給水されるようになっている。
【００６１】
冷却装置６４は、例えば、コンプレッサにより圧縮された冷媒を断熱膨張させることによって冷水Ｃから熱を奪い取って冷水Ｃを冷却させる構成とされており、冷却装置６４の上流側は冷水タンク６２の底部に管路６３Ａを介して接続され、管路６３Ａには、循環ポンプ６３Ｐ及びフロースイッチＦ４がこの順に配置されている。
また、冷却装置６４の下流側は冷水タンク６２の底部に管路６３Ｂを介して接続され、管路６３Ｂには、フロースイッチＦ５が配置されている。
かかる構成により、冷水タンク６２から冷却装置６４に導かれた冷水Ｃは冷却されて温度調整可能とされている。
【００６２】
また、冷水循環回路４２の上流側と下流側との間は、凍結防止用バイパス４２Ｂにより接続され、冬季に冷水Ｃが凍結する虞がある場合に電磁バルブ４２Ｖを開いて冷水循環ポンプ４２Ｐにより冷水Ｃを凍結防止用バイパス４２Ｂ経由で循環させることにより、冷水Ｃの凍結が防止可能とされている。
【００６３】
次に、加熱冷却装置１及び温水移送装置４５の作用について説明する。
加熱冷却装置１による加熱、冷却は、自動運転により、例えば、以下に示すような待機工程、予熱工程、加熱工程、冷却工程の順序で移行して行われ、加熱工程開始時に温水移送装置４５によるキャビテーション抑制が行われる。
（１）レベルセンサＬＡにより検出されるタンク２５内の液位が設定値に到達していない場合には待機工程に移行して低温水供給装置４６から給水され、液位が設定値以上になったら予熱工程に移行する。
（２）タンク水温センサＴ２により検出されるタンク２５内の熱媒体Ｍの温度が設定温度に到達していない場合には予熱工程に移行し、設定温度以上の場合には加熱工程に移行する。
【００６４】
〔予熱工程〕
（１）起動スイッチＳＷをＯＮにする。
（２）加熱部５１の蒸気供給バルブ５１Ｖが熱媒体Ｍの温度に対応した開度に制御され、タンク２５内の熱媒体Ｍに蒸気を注入する。
（３）タンク水温センサＴ２により検出されるタンク２５内の熱媒体Ｍの温度が設定温度に到達したら予熱が完了し加熱工程に移行する。
【００６５】
〔加熱工程〕
加熱工程は、モータバルブＶ１を開くとともに、モータバルブＶ２、モータバルブＶ３を閉じて、熱媒体Ｍが熱媒体循環回路４０の主循環回路４１を流通する構成で行われる。
加熱工程における温水移送装置４５の作用は次のとおりである。
（１）起動スイッチＳＷをＯＮにする（予熱工程から加熱工程への移行が自動の場合には、起動スイッチＳＷをＯＮにする操作は必要ないものとする。）。
（２）温水移送装置４５を構成する循環ポンプ４１Ｐが駆動される。
（３）また、循環ポンプ４１Ｐの起動にあわせて、低温水供給装置４６の給水バルブ４６Ｖが開かれ、低温水がタンク２５と循環ポンプ４１Ｐの間の熱媒体循環回路４０に流入する。
（４）低温水供給装置４６から熱媒体循環回路４０に流入した低温水は、タンク２５からの温水Ｈよりも先に循環ポンプ４１Ｐ内に吸入される。
この場合、熱媒体循環回路４０内の熱媒体Ｍが温水Ｈの状態である場合には、低温水は温水Ｈと混合された状態で循環ポンプ４１Ｐに吸入される。
（５）循環ポンプ４１Ｐ内に吸入された低温水及び温水Ｈは、循環ポンプ４１Ｐ本体から吐出されて循環ポンプ４１Ｐ本体以降の主循環回路４１内に流れて循環ポンプ４１Ｐ本体とそれ以降の主循環回路４１内を充填する。
（６）循環ポンプ４１Ｐ本体及びそれ以降の主循環回路４１が充填されると、循環ポンプ４１Ｐが熱媒体Ｍを吸引する際の吸引力が小さくなり循環ポンプ４１Ｐ本体内における熱媒体Ｍの圧力が高くなる（すなわち、負圧の程度が小さくなる）。その結果、循環ポンプ４１Ｐ本体内における温水Ｈの圧力が温水Ｈの飽和水蒸気圧力（飽和蒸気圧力）よりも高くなり、温水Ｈからの気泡発生が抑制される。
（７）その後、循環ポンプ４１Ｐには、温水Ｈと低温水が混合された熱媒体Ｍが引き続き吸入される。
（８）タイマＴＭ１によりカウントされる循環ポンプ４１Ｐが起動されてからの経過時間が設定時間に到達してポンプ４１Ｐが熱媒体Ｍで充填されたことが検出されると、給水バルブ４６Ｖが閉じられて低温水供給装置４６からの給水が一旦停止される。
（９）タンク２５からは温水Ｈ単独で引き続き循環ポンプ４１Ｐに吸入されるが、循環ポンプ４１Ｐが充填されて循環ポンプ４１Ｐ内の温水Ｈの圧力が起動時よりも高くなっているため温水Ｈからの気泡の発生が抑制されキャビテーションの発生が抑制される。
（１０）循環ポンプ４１Ｐにより主循環回路４１を経由してノズル分配管３２に送られた温水Ｈはノズル３０からパック食材Ｗに噴射される。
（１１）温水Ｈが噴射されることによりパック食材Ｗの温度が上昇し、例えば、温度センサＴ１により検出されるパック食材Ｗの芯温が所定の値に到達したら、図示しないタイマがカウントを開始して所定時間の経過により加熱工程は終了する。
【００６６】
上記加熱工程における熱媒体Ｍは、例えば、噴射温度測定センサＴ３が検出した温度に基づいてタンク２５内の熱媒体Ｍが加熱されて温度調整される。
また、レベルセンサＬＡにより検出される温水Ｈの液位が、設定下限以下になった場合には、低温水供給装置４６から熱媒体循環回路４０に給水され、液位が所定の範囲内に到達したら給水バルブ４６Ｖが閉じられて熱媒体循環回路４０への給水が停止される。
【００６７】
〔冷却工程〕
（１）冷却工程前に冷水タンク６２内の冷水Ｃは、循環ポンプ６３Ｐを駆動して冷水タンク６２と冷却装置６４との間で循環し、冷却装置６４の設定温度まで冷却される。
（２）冷却工程は、冷水供給部６０を使用し、冷水循環回路４２を経由した冷水Ｃが熱媒体循環回路４０を循環することにより行われるため、まず、モータバルブＶ１を閉じるとともに、モータバルブＶ２、モータバルブＶ３を開いて、熱媒体循環回路４０が冷水循環回路４２を経由する構成とする。
（３）次に、循環ポンプ４１Ｐ及び循環ポンプ４２Ｐを駆動して、熱媒体循環回路４０内に冷水Ｃを循環させて、タンク２５内の冷水Ｃを冷水循環回路４２経由でノズル分配管３２に移動しノズル３０から冷水Ｃを噴射してパック食材Ｗを冷却する。
【００６８】
冷水循環回路４２に冷水Ｃを循環させる際に、冷水タンク６２の水位が変動して冷水循環回路４２への給水が必要な場合は、電磁バルブ６５Ｖを開いて、冷水タンク６２に給水する。
冷水タンク６２への給水は、ボールタップＬＣにより液位が制御されており、冷水Ｃの液位がボールタップＬＣの設定液位を超えると停止され、冷水Ｃの液位の低下を検出すると給水される。
【００６９】
なお、冷却工程に移行する際に、タンク２５内の熱媒体Ｍが温水Ｈの場合には、必要に応じてモータバルブ４９Ｖを開くとともにモータバルブＶ２を閉じて、循環ポンプ４１Ｐ及び循環ポンプ４２Ｐを運転し、タンク２５内の温水Ｈを排水するとともに、冷水タンク６２内の冷水Ｃをノズル分配管３２に送りノズル３０から噴射する。
そして、タンク２５内の水温が設定温度まで下がったら、モータバルブ４９Ｖを閉じるとともにモータバルブＶ２を開いて、冷水Ｃが冷水循環回路４２を経由するようにする。
【００７０】
この実施の形態における冷却工程では、冷水供給部６０を使用することにより、冷水Ｃが有する冷却能力の範囲内でパック食材Ｗを最大限冷却する構成とされているが、パック食材Ｗを常温域までしか冷却する必要がない場合は、冷水供給部６０を使用せず冷却してもよい。
【００７１】
第２の実施形態に係る加熱冷却装置１によれば、加熱工程に移行して循環ポンプ４１Ｐを起動するときに、給水制御部７０が、低温水供給装置４６の給水バルブ４６Ｖを開いて循環ポンプ４１Ｐに冷水を供給するため、循環ポンプ４１Ｐに流入する水の飽和水蒸気圧力が低下して循環ポンプ４１Ｐ内に流入した水の気泡の発生が抑制される。その結果、循環ポンプ４１Ｐ内におけるキャビテーションの発生が抑制される。
【００７２】
また、循環ポンプ４１Ｐが充填され温水Ｈを流しても気泡が発生しにくくなった後に、温水Ｈを単独で循環ポンプ４１Ｐに流入させて主循環回路４１を循環させるので、循環ポンプ４１Ｐにおけるキャビテーションを抑制しつつ所定温度の温水Ｈをノズル分配管３２に移送してノズル３０から噴射することができる。
【００７３】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。
図６は、第３の実施形態に係る給水制御部７０Ａを示す図である。
第３の実施形態に係る給水制御部７０Ａが、第２の実施形態に係る給水制御部７０と異なるのは、充填検出手段８０がタイマＴＭ１に代えてフロースイッチＦ２とされている点である。
その他は第２の実施形態に係る加熱冷却装置１と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
第３の実施形態に係る加熱冷却装置１によれば、フロースイッチＦ２が主循環回路４１内の熱媒体Ｍの存在を検出するように構成されているので循環ポンプ４１Ｐ及び循環ポンプ４１Ｐ以降フロースイッチＦ２までの主循環回路４１が充填されていることが確実に検出され、例えば、主循環回路４１の流路断面積が長年の使用で変化する等の外的要因によって循環ポンプ４１Ｐが充填されるまでの時間が大きく変化した場合でも循環ポンプ４１Ｐの充填を確実に検出してキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００７５】
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、温水移送装置１１０を温水ボイラ設備１００に用いる場合と、温水移送装置４５を加熱冷却装置１に用いた場合について説明したが、この発明に係る流体移送装置を、上記構成以外のボイラ設備、熱処理装置の他、化学プラント等に適用してもよく、対象とする高温流体を、アルコール等の化学薬品や、石油精製品等の混合物質としてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態においては、給水制御部７０を構成する充填検出手段８０が充填時間設定タイマＴＭ１により、給水制御部７０Ａを構成する充填検出手段８０がフロースイッチＦ２により構成される場合について説明したが、例えば、充填検出手段８０として、排出時間タイマＴＭ１、フロースイッチＦ２に代えて循環ポンプ４１Ｐ内の気泡の発生消滅を音により検出するマイクロホン等の音検出手段、振動により検出する振動センサや、圧力センサ等を用いることも可能である。
【００７７】
また、上記実施の形態においては、低温水供給装置４６が軟水装置４７を備えていて軟水化された軟水を冷水Ｃとして給水する場合について説明したが、軟水装置４７を備えない構成の低温水供給装置４６を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る温水ボイラ設備の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る加熱冷却装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る加熱冷却装置の内部を正面から見た図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る加熱冷却装置の図３におけるＸ−Ｘ視した横断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る加熱冷却装置の制御部の概略を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る加熱冷却装置の制御部の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
Ｃ    冷水
Ｈ    温水
Ｍ    熱媒体
Ｗ    パック食材（対象物）
１    加熱冷却装置（熱処理装置）
２５    タンク
３０    ノズル
４０    熱媒体循環回路（管路）
４１Ｐ  循環ポンプ（移送ポンプ）
４５    温水移送装置（流体移送装置）
４６    低温水供給装置（低温流体供給部）
４６Ｖ  給水バルブ（供給バルブ）
５０    高温流体供給部
５１    加熱部
７０    給水制御部
７０Ａ  給水制御部
１０１    温水ボイラ本体（高温流体供給部）
１０３    配管（管路）
１１０    温水移送装置（流体移送装置）
１１１    移送ポンプ
１１５    低温水供給部（低温流体供給部）
１１７    電磁バルブ（供給バルブ）
１２０    流体制御部
【図１】
2009013877.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009013877.tif 000005
【図４】
2009013877.tif 000006
【図５】
2009013877.tif 000007
【図６】
2009013877.tif 000008