JP2010014286A - 業務用厨房の廃熱利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のガス加熱調理機器から発生する廃熱を吸収して、給湯に利用するためのシステムを提供する。
【解決手段】少なくともガスフライヤーとガスレンジとの２種を含む複数のガス加熱調理機器が設置される業務用厨房での廃熱利用システムであって、各ガス加熱調理機器におけるガス燃焼室の周辺や排気口、その他の発熱個所へ取り付け使用される熱吸収体と、その隣り合う熱吸収体同士を直列状態に連通接続する給水循環回路と、水道から給水循環回路への給水管路と、同じく給水循環回路から貯湯タンクへの給湯管路とを備え、上記給水循環回路を循環ポンプにより強制循環される過程の給水が、各ガス加熱調理機器の発熱個所から発生する廃熱を吸収し、昇温状態の湯水として貯湯タンクへ給湯する。
【選択図】図１

Description

本発明は病院や学校などの給食センターを初め、ホテルやレストラン、社員食堂、その他の業務用厨房において、その複数のガス加熱調理機器から発生する廃熱（余熱）を、給湯に利用するためのシステムに関する。

特許第３９６３８４７号公報に記載された廃熱利用システムが、ホテルやレストランなどの業務用厨房を用途としている点で、本発明に最も近似する公知技術であると考えられる。

又、ガス加熱調理機器から発生する廃熱を利用して、室内を暖房するための装置が、特開昭６０−２２３９５７号公報に記載されてもいる。
特許第３９６３８４７号公報 特開昭６０−２２３９５７号公報

ところが、上記特許文献１の対象とする調理用加熱装置（５０）は、鍋（６０）自体を発熱させる電磁誘導加熱式のクッキングヒーターであり、しかもその鍋（６０）の食材から発生する暖気（湯気）を熱回収用媒体としているため、これをたとえレンジフード（１１）の内部へ取り込んだとしても、大きな熱交換率と延いては大きな省エネ効果を期待することができない。

この点、上記特許文献２はコンロ（ガス加熱調理器具）（１１）を対象としており、これから発生する廃熱を回収しているが、その熱回収用媒体も上記特許文献１と同じく熱伝導率の低い気体であって、これを室内の暖房空気として熱交換しているに過ぎないため、大きな省エネ効果や作業環境の改善効果を得られない。

特に、給食センターやホテル、大型レストランなどの業務用厨房では、ガス茹で麺器やガスフライヤー、ガスレンジ、ガス回転釜、ガススチームコンベクションオーブン、その他の各種ガス加熱調理機器が数多く使用されるため、大量の廃熱とオイルミスト（油煙）などが発生し、作業環境を著しく悪化すると共に、その厨房の換気と空調に多大のエネルギーを必要とするのである。上記特許文献１、２に開示の公知技術は、このような課題の解決に役立つこともない。

本発明はこのような課題の改良を目的としており、その目的を達成するために、請求項１では少なくともガスフライヤーとガスレンジとの２種を含む複数のガス加熱調理機器が設置される業務用厨房での廃熱利用システムであって、

各ガス加熱調理機器におけるガス燃焼室の周辺や排気口、その他の発熱個所へ取り付け使用される熱吸収体と、その隣り合う熱吸収体同士を直列状態に連通接続する給水循環回路と、水道から給水循環回路への給水管路と、同じく給水循環回路から貯湯タンクへの給湯管路とを備え、

上記給水循環回路を循環ポンプにより強制循環される過程の給水が、各ガス加熱調理機器の発熱個所から発生する廃熱を吸収し、昇温状態の湯水として貯湯タンクへ給湯されるように設定したことを特徴とする。

又、請求項２では給水管路と給水循環回路との接続部に第１三方切換え電磁弁を、同じく給水循環回路と給湯管路との接続部に第２三方切換え電磁弁を各々介挿設置して、

上記給水循環回路の中途部に臨む給水温度センサーが、その給水の設定目標温度を検知した時にのみ、その出力電気信号により上記第１、２三方切換え電磁弁を開放作動させ、昇温状態の湯水として貯湯タンクへ給湯するように設定したことを特徴とする。

更に、請求項３では貯湯タンクの底部とガス瞬間湯沸し器とを連通接続する延長給湯管路の中途部へ、加圧ポンプと給湯温度センサー並びに第３三方切換え電磁弁とを介挿設置し、

上記貯湯タンクの内部に設置した貯湯レベルセンサーが、貯湯レベルの下限から上限までの所定範囲を検知中、その出力電気信号により上記第３三方切換え電磁弁を開放作動させ、洗面所や流し台、浴槽などの各種給湯設備へ給湯するように設定したことを特徴とする。

請求項１の構成によれば、業務用厨房に設置される複数のガス加熱調理機器を対象として、その各ガス加熱調理機器におけるガスバーナーの周辺や排気口、その他の発熱個所へ取り付けた熱吸収体により、その廃熱を吸収するようになっているため、業務用厨房に大量の廃熱やオイルミスト（油煙）、二酸化炭素（ＣＯ₂)などが発生せず、快適な作業環境を得られる効果がある。

しかも、各ガス加熱調理機器の熱吸収体は直列状態に連通接続されて、全体的な給水循環回路を形作っており、その内部を強制的に循環・流通される給水が熱吸収用媒体として、上記ガス加熱調理機器から発生する廃熱を吸収するようになっているため、大きな熱交換率や大きな省エネ効果のもとで、給湯に必要な昇温状態の湯水を得られるのである。

その場合、請求項２の構成を採用するならば、複数のガス加熱調理機器から発生する廃熱を吸収した給水が、その温度センサーにより予じめの設定目標温度まで達したことを検知された時にのみ、昇温状態の湯水として貯湯タンクへ給湯されるようになっているため、熱効率の向上と自動運転に役立つ。

又、請求項３の構成を採用するならば、貯湯タンク内の貯湯レベルセンサーが貯湯レベルの下限から上限までの所定範囲を検知している間に、その貯湯タンクから洗面所や流し台、浴槽などの各種給湯設備へ給湯するようになっているため、安全性に富む廃熱利用システムとして提供できる効果がある。

以下、図面に基いて本発明の具体的構成を詳述すると、その廃熱利用システムの全体を示した図１において、（Ｇ１）〜（Ｇ６）は給食センターやホテル、大型レストラン、社員食堂などの業務用厨房に据え付けられた第１〜６ガス加熱調理機器であり、図例の場合ガス茹で麺器（Ｇ１）とガスフライヤー（Ｇ２）、ガスレンジ（Ｇ３）、ガスローレンジ（Ｇ４）、ガス回転釜（Ｇ５）並びにガススチームコンベクションオーブン（Ｇ６）という異なる種類の合計６台から成るが、要するにガスを加熱源とする調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）の複数が並ぶならば、その機器の種別を問わず、図示以外のガスコンロやガスグリドル、ガス連続フライヤー、ガス中華レンジ、ガス餃子焼き器などもあり得る。又、図例のような業務用厨房の作業床へ設置されるタイプのみならず、小型の卓上タイプもあり得る。

何れにしても、上記第１〜６ガス加熱調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）の各種はガスバーナー又はガス燃焼室（１）や、天板（２）から起立する背板（３）、排気路又は排気口（４）などを具備しているため、本発明ではこれらの発熱個所へ熱吸収体（ａ１）〜（ａ６）を取り付けて、既設のガス加熱調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）から発生する廃熱を、その熱吸収体（ａ１）〜（ａ６）によって吸収し、洗面所や流し台、浴槽などの給湯用として利用できるようになっている。

そのための熱吸収体（ａ１）〜（ａ３）は第１〜６ガス加熱調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）の発熱個所に応じた大きさと形状を有し、そのステンレス鋼板から成る器筐（５）に往復蛇行管（銅管）（６）（７）とこれを包囲するアルミや銅などの伝熱材（８）とが内蔵されたものであり、上記発熱個所へ着脱・交換自在に取り付け使用される。

この点、図１〜５の熱吸収体（ａ１）〜（ａ６）はガス茹で麺器（Ｇ１）やガスフライヤー（Ｇ２）、ガスレンジ（Ｇ３）などの排気口（４）と対応する角筒形の器筐（５）を備えており、これを発熱個所の排気口（４）へ上方から差し込んだ使用状態において、その往復蛇行管（６）（７）を長く迂回的に流通する給水が、排気口（４）から熱伝導性の高い伝熱材（８）を介して吸収した廃熱により、昇温されるようになっている。茲に、熱伝導率の高い水（給水）を熱吸収用媒体としているのである。

又、図６、７の熱吸収体（ａ４）はガスローレンジ（Ｇ４）の天板（２）から起立する背板（３）や、ガスレンジ（Ｇ３）の背後に臨む厨房の壁面（Ｗ）などと対応する平盤形の器筐（５）を有し、これを発熱個所である上記背板（３）や壁面（Ｗ）へ取り付けた使用時に、その往復蛇行管（６）（７）を流通する給水が、やはり背板（３）や壁面（Ｗ）から伝熱材（８）を経て吸収した廃熱により、昇温されるようになっている。

図８〜１０の熱吸収体（ａ５）はフレキシブルな器筐（５）を備えており、これをガス回転釜（Ｇ５）におけるガス燃焼室（１）の周辺（中釜）へ巻き付け使用した時、その往復蛇行管（６）（７）を流通する給水が、ガス回転釜（Ｇ５）から伝熱材（８）を経て吸収した廃熱により、やはり昇温されることになる。

更に、図１１の熱吸収体（ａ６）は円筒形の器筐（５）を備え、これをガススチームコンベクションオーブン（Ｇ６）の排気口（４）へ、上方から取り付け使用した搭載状態において、その往復蛇行管（６）（７）を流通する給水が、上記排気口（４）から伝熱材（８）を介して吸収した廃熱により、昇温されるようになっている。

尚、図１２、１３のような枠状の器筐（５）から成る熱吸収体（ａ３’）を、ガスレンジ（Ｇ３）やガステーブルにおけるガスバーナー（１）の周辺へ載置使用して、その往復蛇行管（６）（７）を流通する給水が、上記ガスバーナー（１）からの廃熱によって昇温されるように定めることも考えられる。

そして、上記熱吸収体（ａ１）〜（ａ６）の何れを採用する場合にも、その器筐（５）に内蔵された往復蛇行管（６）（７）の入口部と出口部だけは、各々接手管（６ａ）（６ｂ）（７ａ）（７ｂ）として器筐（５）から予じめ張り出す状態に保ち、第１〜６ガス加熱調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）における熱吸収体（ａ１）〜（ａ６）の隣り合う接手管（６ａ）（６ｂ）（７ａ）（７ｂ）同士を、別個な連通管（９）（１０）により直列に接続して、全体的な給水循環回路（Ｓ）を形作るのである。

（１１）は上記直列状態にある第１〜６ガス加熱調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）のうち、その第１ガス加熱調理機器（ガス茹で麺器）（Ｇ１）よりも始端側（給水の上流側）において、水道などの給水源から上記給水循環回路（Ｓ）への給水管路であり、その給水循環回路（Ｓ）との接続部に介在する第１三方切換え電磁弁（１２）によって、熱吸収用循環ポンプ（１３）と切換え弁（１４）が各々作動されるようになっている。（Ａ）はその電磁弁（１２）と循環ポンプ（１３）並びに切換え弁（１４）から成る給水切換えユニットを総称している。

他方、（１５）は第６ガス加熱調理機器（ガススチームコンベクションオーブン）（Ｇ６）よりも終端側（給水の下流側）に位置しつつ、上記業務用厨房又はその室外に据え付けられた貯湯タンクであり、断熱材によって保温できるステンレス鋼板などから作成されているが、これに代るタンク付きの電気温水器を採用しても良い。

（１６）はこのような貯湯タンク（１５）と上記給水循環回路（Ｓ）とを連通接続した給湯管路であり、その循環回路（Ｓ）との接続部には第２三方切換え電磁弁（１７）が介挿設置されている。

又、（１８）は上記給水循環回路（Ｓ）を流通する給水の温度センサー（サーモスタット）であり、第６ガス加熱調理機器（ガススチームコンベクションオーブン）（Ｇ６）の熱吸収体（ａ６）から、上記第２三方切換え電磁弁（１７）に至るまでの中途部へ臨まされている。

つまり、図例の第１ガス加熱調理機器（Ｇ１）から第６ガス加熱調理機器（Ｇ６）までの全体的な給水循環回路（Ｓ）を強制循環される給水は、その各ガス加熱調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）の熱吸収体（ａ１）〜（ａ６）による廃熱吸収作用を繰り返して、徐々に高く昇温することとなるため、これを給水循環回路（Ｓ）の終端側（下流側）において、温度センサー（１８）により検知するのである。

そして、その給水温度センサー（１８）が予じめの設定温度を検知した出力電気信号に基き、第２三方切換え電磁弁（１７）が制御され、上記給水循環回路（Ｓ）から給湯管路（１６）を経て、貯湯タンク（１５）へ給湯し得るようになっている。（Ｂ）はその給水温度センサー（１８）と第２三方切換え電磁弁（１７）から成る給湯切換えユニットの総称である。

更に、上記貯湯タンク（１５）の底部は延長給湯管路（１９）を介して、ガス瞬間湯沸し器（２０）と連通接続されており、その延長給湯管路（１９）の中途部には加圧ポンプ（２１）と給湯温度センサー（サーモスタット）（２２）並びに第３三方切換え電磁弁（２３）が上流側からの順次に介挿設置されている。（２４）はその延長給湯管路（１９）との並列回路を形作る給水バイパス管路であり、水道からガス瞬間湯沸し器（２０）へ直接給水することもできるようになっている。（２５）はその給水バイパス管路（２４）を開閉制御する電磁弁である。

しかも、上記貯湯タンク（１５）の内部には電極式の貯湯レベルセンサー（２６）が設置されており、これによって貯湯レベルの下限から上限までの所定範囲（Ｈ）を検知している間には、第３三方切換え電磁弁（２３）が図外の給湯設備へ給湯すべく制御することになる一方、同じく貯湯レベルの下限まで到達しない減水状態が検知された時には、上記第３三方切換え電磁弁（２３）と電磁弁（２５）がガス瞬間湯沸し器（２０）へ直接給水すべく制御するようになっている。

本発明に係る廃熱利用システムの電気制御回路は図示省略してあるが、その上記第１〜３三方切換え電磁弁（１２）（１７）（２３）や循環ポンプ（１３）、給水温度センサー（１８）、給湯温度センサー（２２）、貯湯レベルセンサー（２６）、加圧ポンプ（２１）、電磁弁（２５）などは図１のように、集中操作盤（２７）と電気的に接続されており、その集中操作盤（２７）によって作動制御されることとなる。

即ち、その廃熱利用システムの作動について説明すると、上記貯湯タンク（１５）内の湯水が無くなり次第、給水切換えユニット（Ａ）の第１三方切換え電磁弁（１２）が給水管路（１１）から給水循環回路（Ｓ）へ給水すべく作動制御されて、その給水循環回路（Ｓ）の全体に給水が充満する。

このような給水の充満状態になると、第１三方切換え電磁弁（１２）が給水管路（１１）からの給水を閉止すると共に、第２三方切換え電磁弁（１７）が給湯管路（１６）への給湯を閉止した制御状態において、給水循環回路（Ｓ）の熱吸収用循環ポンプ（１３）が作動し始めることにより、その循環回路（Ｓ）の内部を強制的に循環・流通される給水が、第１〜６ガス加熱調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）から発生する廃熱を、その熱吸収体（ａ１）〜（ａ６）により自づと繰り返し吸収して、徐々に高く昇温されることとなり、言わば蓄熱される結果となる。

又、その過程では第１〜６ガス加熱調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）の発熱個所から、廃熱やオイルミスト（油煙）、二酸化炭素（ＣＯ₂)などが大量に発生せず、その業務用厨房における作業環境の悪化を防止することもできるのである。

やがて、上記給水循環回路（Ｓ）を流通中にある給水の温度が、その終端側（下流側）に位置する給湯切換えユニット（Ｂ）の給水温度センサー（１８）により、予じめの設定目標温度（例えば手洗いや入浴用では約４０〜４５℃、飲料用では約５０〜５５℃）に到達したと検知された時には、その検知出力信号により上記第１、２三方切換え電磁弁（１２）（１７）が開放状態に制御されて、給水管路（１１）から常圧の給水が第１三方切換え電磁弁（１２）と給水循環回路（Ｓ）並びに第２三方切換え電磁弁（１７）を経て流入することとなり、引き続き給湯管路（１６）から貯湯タンク（１５）への給湯が始まるのである。

又、同じく給湯切換えユニット（Ｂ）の給水温度センサー（１８）がその流通中にある湯水の温度を例えば約４０℃として、設定目標温度よりも低下したと検知した時には、上記第１、２三方切換え電磁弁（１２）（１７）が閉止された制御状態において、再び熱吸収用の循環ポンプ（１３）が作動し始めることにより、その給水循環回路（Ｓ）を循環・流通中の給水に第１〜６ガス加熱調理機器（Ｇ１）〜（Ｇ６）の廃熱を吸収させて、給湯できる設定目標温度まで高く昇温させる。

そして、貯湯タンク（１５）の貯湯レベルセンサー（２６）が貯湯レベルの満水状態を検知するまでの間には、その検知出力信号を受けた延長給湯管路（１９）の加圧ポンプ（２１）が作動し、第３三方切換え電磁弁（２３）から洗面所や浴槽、流し台などの各種給湯設備へ給湯されることになる。

同じく貯湯タンク（１５）の貯湯レベルセンサー（２６）がその貯湯レベルの減水状態を検知した時には、上記加圧ポンプ（２１）が作動せず、給水バイパス管路（２４）からガス瞬間湯沸し器（２０）へ直接給水されるのである。

尚、上記給水循環回路（Ｓ）を形作っている接手管（６ａ）（６ｂ）（７ａ）（７ｂ）と連通管（９）（１０）との接続部やその他の中途部から、万一給水の漏洩が発生したような場合、これを検知したセンサー（図示省略）の出力電気信号に基いて、その熱吸収用循環ポンプ（１３）の作動を停止させるべく、上記集中操作盤（２７）により自動制御することも考えられる。

本発明に係る業務用厨房の廃熱利用システムを示す全体構成図である。 図１のガス茹で麺器を抽出して示す斜面図である。 図２の熱吸収体を抽出して示す斜面図である。 図３の正面図である。 図４の５−５線断面図である。 図１のガスレンジを抽出して示す正面図である。 図６の側面図である。 図１のガス回転釜を抽出して示す正面図である。 図８の側面図である。 図８の熱吸収体を抽出して示す斜面図である。 円筒形の熱吸収体を抽出して示す斜面図である。 ガステーブルの平面図である。 図１２のガステーブルに取り付けられる熱吸収体を抽出して示す斜面図である。

符号の説明

（１）・ガスバーナー又はガス燃焼室
（２）・天板
（３）・背板
（４）・排気口
（５）・器筐
（６）（７）・往復蛇行管
（６ａ）（６ｂ）（７ａ）（７ｂ）・接手管
（８）・伝熱材
（９）（１０）・連通管
（１１）・給水管路
（１２）・第１三方切換え電磁弁
（１３）・循環ポンプ
（１４）・切換え弁
（１５）・貯湯タンク
（１６）・給湯管路
（１７）・第２三方切換え電磁弁
（１８）・給水温度センサー
（１９）・延長給湯管路
（２０）・ガス瞬間湯沸し器
（２１）・加圧ポンプ
（２２）・給湯温度センサー
（２３）・第３三方切換え電磁弁
（２４）・給水バイパス管路
（２５）・電磁弁
（２６）・貯湯レベルセンサー
（２７）・集中操作盤
（Ａ）・給水切換えユニット
（Ｂ）・給湯切換えユニット
（Ｇ１）・第１ガス加熱調理機器（ガス茹で麺器）
（Ｇ１）・第２ガス加熱調理機器（ガスフライヤー） （Ｇ１）・第３ガス加熱調理機器（ガスレンジ）
（Ｇ１）・第４ガス加熱調理機器（ガスローレンジ）
（Ｇ１）・第５ガス加熱調理機器（ガス回転釜）
（Ｇ１）・第６ガス加熱調理機器（ガススチームコンベクションオーブン）
（Ｈ）・貯湯範囲
（Ｓ）・給水循環回路
（ａ１）〜（ａ６）（ａ３’）・熱吸収体

Claims (3)

1. 少なくともガスフライヤーとガスレンジとの２種を含む複数のガス加熱調理機器が設置される業務用厨房での廃熱利用システムであって、
   各ガス加熱調理機器におけるガス燃焼室の周辺や排気口、その他の発熱個所へ取り付け使用される熱吸収体と、その隣り合う熱吸収体同士を直列状態に連通接続する給水循環回路と、水道から給水循環回路への給水管路と、同じく給水循環回路から貯湯タンクへの給湯管路とを備え、
   上記給水循環回路を循環ポンプにより強制循環される過程の給水が、各ガス加熱調理機器の発熱個所から発生する廃熱を吸収し、昇温状態の湯水として貯湯タンクへ給湯されるように設定したことを特徴とする業務用厨房の廃熱利用システム。
2. 給水管路と給水循環回路との接続部に第１三方切換え電磁弁を、同じく給水循環回路と給湯管路との接続部に第２三方切換え電磁弁を各々介挿設置して、
   上記給水循環回路の中途部に臨む給水温度センサーが、その給水の設定目標温度を検知した時にのみ、その出力電気信号により上記第１、２三方切換え電磁弁を開放作動させ、昇温状態の湯水として貯湯タンクへ給湯するように設定したことを特徴とする請求項１記載の業務用厨房の廃熱利用システム。
3. 貯湯タンクの底部とガス瞬間湯沸し器とを連通接続する延長給湯管路の中途部へ、加圧ポンプと給湯温度センサー並びに第３三方切換え電磁弁とを介挿設置し、
   上記貯湯タンクの内部に設置した貯湯レベルセンサーが、貯湯レベルの下限から上限までの所定範囲を検知中、その出力電気信号により上記第３三方切換え電磁弁を開放作動させ、洗面所や流し台、浴槽などの各種給湯設備へ給湯するように設定したことを特徴とする請求項１記載の業務用厨房の廃熱利用システム。

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