JP3913860B2

JP3913860B2 - 急速貯湯型の温水製造装置

Info

Publication number: JP3913860B2
Application number: JP27097097A
Authority: JP
Inventors: 秀夫大楽
Original assignee: 株式会社ミヤワキ
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: JPH11108453A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば食品加工業において各種容器の殺菌洗浄などに好適に使用され、貯湯タンクに所定温度の温水を急速に貯留できる温水製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の温水製造装置は、給水通路からの水とユーザからの戻り温水を貯溜する循環タンク、蒸気を熱源として温水を生成するプレートヒータ型の熱交換器からなる温水生成器、およびこれら循環タンクと温水生成器の間に介装された加圧ポンプを備えている。そして、前記循環タンク内の水を加圧ポンプにより温水生成器に給水し、この温水生成器で生成する温水をポンプの加圧力により温水供給通路からユーザ側に供給するようにしている（特開平７ー５５２５７号公報）。
【０００３】
この温水製造装置を各種容器の殺菌洗浄などに用いるとき、約１５℃の冷水を９５℃程度に加熱して使用するが、温水生成器の熱交換の能力には制限があるので、熱源である蒸気の供給量を最大にしても、９５℃の温水の生成量は、熱交換器の熱交換能力により決定される。したがって、ユーザ側で、この生成された温水量よりも多くの消費量が必要とされると、温水生成器での流量が大となって温水の温度が下がってしまう。そこで、温水温度を９５℃に保ために、温水生成器の温水流量は、蒸気流量を最大としたき、例えば１５℃の冷水から９５℃の温水を造ることが可能な大きさを上限として設定される。
【０００４】
ところで、以上の温水製造装置は温水生成器を構成する熱交換器の熱交換能力の制限から、形状を大きくできないので、消費ピーク時におけるユーザ側での温水消費量が多いとき、これに対応できない問題がある。そこで、温水生成器で生成する温水を一旦貯湯タンクに貯溜し、ピーク時の最大給湯量を賄うことで、貯留タンクから温水をユーザ側に大量に供給して各種容器を殺菌洗浄することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにする場合、次のような新たな不都合が発生する。つまり、タンク内の温水を長時間使用しないとき、温水生成器は稼動停止するので、温水の温度が低下してしまう。降温した温水はタンクと温水生成器の間で循環させて昇温するのであるが、前述した温水流量の制限された従来のシステムをそのまま使用すると、温水器の温水流量が小さいので、９５℃の温水で貯湯タンクを満たすのに長時間を必要とする。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、大量の温水をユーザ側に供給して各種容器の殺菌洗浄などに好適に使用でき、しかも高温の温水を短時間で造ることができる温水製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の温水製造装置は、温水を貯溜する貯湯タンクと、蒸気を熱源として前記貯湯タンクから導入した温水を加熱して、前記貯湯タンクに戻す温水生成器と、前記貯湯タンク内の温水をユーザに供給する温水供給通路と、前記温水生成器または貯湯タンクに給水する給水通路と、前記温水生成器から導出される温水の温度が目標値となるように温水生成器に導入される蒸気の量を制御する蒸気制御弁と、前記温度を目標値に保ちながら前記温水の導出量を制御する温水制御弁とを備え、さらに、前記蒸気制御弁を開いて前記温水が目標値まで昇温したとき、前記蒸気制御弁をその開弁度にて停止させた状態で前記温水制御弁を設定量だけ開くステップアップ制御を行い、このステップアップ制御を蒸気制御弁が全開になるまで繰り返すコントローラを備えている。
【０００８】
以上の温水製造装置によれば、貯湯タンクと温水生成器の間で温水を循環させることにより、温水が温水生成器により所定温度に加熱され、この加熱された温水がタンク側に供給されて貯溜される。このとき、温水生成器から導出される温水の温度に基づき、この温水が目標値の温度となるように、温水生成器に導入される蒸気の量が蒸気制御弁により制御される。これに加えて、前記温度を目標値に保ちながら、前記温水制御弁の開弁度が制御され、これにより温水生成器内を流れる温水の流量が制御される。したがって、貯湯タンク内の温水を所定温度に昇温するときは、予め目標温度を設定し、蒸気制御弁と温水制御弁を制御して徐々に開弁させることにより、温水を目標温度に保ちながら、流量を増やして、タンク内の温水を急速に所定温度に昇温できる。
【０００９】
ここで、温水生成器の熱交換量＝流量×（導出される温水の温度−導入される温水の温度）である。したがって、例えば、タンク内の温水が長期間にわたる不使用により、６０℃に降温したとすると、熱交換量１，４４０，０００Ｋｃａｌ／ｈｒの温水生成器を用いて、６０℃の温水から９５℃の温水を造るときには、温水生成器での流量は１，４４０，０００÷（９５−６０）＝４１ton ／ｈｒとなる。また、タンクの容量を６５ｍ³とすれば、これを９５℃の温水により満水状態とするのに、６５ｍ³／４１（ton ／ｈｒ）＝１．５ｈｒで済む。これに対し、１５℃の冷水から９５℃の温水を造って貯湯タンクに満たす場合、つまり、従来の流量制限システムをそのまま使った場合、流量は１８ton ／ｈｒとなり、満水状態とするのに３．６ｈｒもかかる。
【００１０】
また、タンクが満水状態となったときには、温水がタンクと温水生成器の間で循環されながら、前記蒸気制御弁の開閉制御により所定の高温状態に保持される。そして、タンク内に貯溜された９５℃の温水が温水供給通路からユーザに送られて、殺菌洗浄用などに供される。このように、タンク内に温水を貯溜して、この温水をユーザ側に供給することにより、ユーザが一度に大量の温水を使用する場合でも、十分に対応可能となる。また、消費に伴いタンク内の温水が所定量以下になった場合は、給水通路から冷水が温水生成器または貯湯タンクに給水される。
【００１２】
この構成によれば、例えば９５℃の温水をタンク内に造る場合、コントローラが次のようなステップアップ制御を行う。例えば蒸気制御弁が５０％開のとき、温水生成器の出口側での温度が９５℃に昇温したとすれば、蒸気制御弁の開弁度を５０％に保持したままの状態で、温水制御弁が所定の設定量だけ開かれる。すると、タンク内の冷たい温水が流入して出口側の温度が９５℃以下になるので、出口側温度が９５℃に昇温するまで、蒸気制御弁の開弁度を大きくする。こうして蒸気制御弁の開弁度が６０％になったとすると、この開弁度を保持したままの状態で、温水制御弁がさらに設定量だけ開かれる。これにより出口側温度が９５℃以下になるので、蒸気制御弁がさらに開かれ、温水が加熱されて９５℃となる。このようにして、蒸気制御弁が１００％開とされたとき、温水制御弁を最終調整し、出口側温度が９５℃になったときに、温水制御弁を停止して、その開弁度を維持する。
【００１３】
また、好ましい実施形態では、前記温水生成器に導入される蒸気の圧力が所定値よりも低下したときに、蒸気の導入を停止する遮断弁を備えている。この構成によれば、ボイラのような蒸気源からの蒸気を前記温水生成器に導入する以前に別のユーザが使用して作業を行うとき、このユーザ側での使用蒸気が所定圧力以下に低下するのを遮断弁で防止して、所定圧力の蒸気による各種作業が確実に行える。例えば食品加工を行うような場合は、先ずボイラからの蒸気を加熱調理に用い、これと同じ蒸気を用いて温水生成器により温水を造り、この温水を調理後の洗い作業に使用する。このように蒸気で加熱調理を行っている最中に、この蒸気を温水生成器側に供給すると、加熱調理を行う蒸気圧が低下して調理が行えなくなる。しかし、蒸気圧が所定以下となったとき、この蒸気の温水生成器側への供給を遮断弁で停止することにより、所定圧力の蒸気による加熱調理が確実に行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１の第１実施形態は、例えば食品加工などに使用する温水製造装置を示している。この装置は、温水を貯溜する貯湯タンク１と、ボイラからの蒸気を熱源として温水を生成する温水生成器２を備えている。前記タンク１の下部側に、その内部の温水をユーザＵに供給する温水供給通路３を配管し、この通路３の途中に温水供給用の第１ポンプ４を介装している。また、前記タンク１の上部側には、ユーザからの戻り温水をタンク１に回収する戻し通路５を配管する。
【００１５】
前記温水生成器２としては、プレートヒータ型の熱交換器を使用している。これを用いると、整缶剤のような不純物を含んだ蒸気を冷水と直接混合して温水を造る直接混合型の熱交換器と異なり、清浄な温水が取出されるので、特に食品加工を行う場合で各種容器を殺菌清浄するときに最適となる。ただし、温水生成器２として、前記直接混合型の熱交換器を用いることもできる。
【００１６】
また、前記タンク１にはレベルセンサ８を設ける。このレベルセンサ８は、タンク１の上部位置と中間高さ上方位置に挿入された水位検出用の第１，第２電極８１，８２と、タンク１のほぼ中間位置に挿入された警報用電極８３と、コモン電極８４を備えている。そして、タンク１内の水位が消費に伴い第１電極８１の先端（下端）よりも下方に降下して、これと第２電極８２間の通電が遮断されたとき、後述する給水通路から温水生成器２を経たタンク１への給水を開始する。
【００１７】
前記タンク１の下部側には、その内部の温水を温水生成器２内のプレートヒータの温水通路に導入する導入通路９を配管し、この通路９の途中に温水循環用の第２ポンプ１０を設ける。また、導入通路９には、第２ポンプ１０よりも上流側に三方切換弁６を介装し、その一つの入口に給水通路７を接続する。さらに、温水生成器２の上部側には、これにより生成した温水をタンク１の上部側に供給する温水導出管１１を配管する。なお、前記三方切換弁６に代えて、給水通路７の給水タンク（開示せず）よりも下流側と、導入通路９の給水通路７よりも上流側に、２つの遮断弁を設けてもよい。また、前記給水通路７は、貯湯タンク１に接続して、このタンク１に給水してもよい。
【００１８】
前記温水生成器２には、その内部に設けるプレートヒータの蒸気通路にボイラからの蒸気を供給する蒸気管１２を配管し、プレートヒータ内で蒸気と温水とを熱交換して温水を加熱することにより、所定温度の温水を生成する。また、前記蒸気管１２には、蒸気用電動弁１３と蒸気制御弁１４を設け、さらに、前記温水導出管１１の温水生成器２の近くには、この導出管１１内の温水の温度を検出し、その検出結果に基づき、コントローラ１７を介して前記各弁１３，１４を制御するための第１，第２温度センサ１５，１６を設けている。すなわち、コントローラ１７に内蔵された蒸気開閉手段５１が、第１温度センサ１５で検知された温水温度に基づき、この温度が一定値を越えたとき、蒸気管１２を閉止して、温水温度の過度な上昇を防止し、蒸気制御手段が、第２温度センサ１６で検知された温水温度に基づき、この温度が目標値となるように蒸気制御弁１４の開弁度を調整して、温水生成器２に導入する蒸気の量を制御する。
【００１９】
また、前記温水導出管１１の温水生成器２の近くには、温水制御弁４０と第３温度センサ４１が設けられている。コントローラ１７に内蔵された温水制御手段５３は、第３温度センサ４１で検知された温水温度に基づいて温水制御弁４０の開弁度を調整することにより、導出管１１内の温水温度を予め設定された所定の目標値に保ちながら、導出管１１を通過する温水量を制御し、これにより温水生成器２内を流れる温水の流量を制御する。
【００２０】
前記コントローラ１７にはさらに、その入力側に前記レベルセンサ８が接続され、出力側に前記第１，第２ポンプ４，１０および前記三方弁６も接続されている。
【００２１】
また、前記各通路５，７，９と各配管１１，１２に、それぞれ手動開閉弁１８を設けている。前記第２ポンプ１０の吐出側には、温水点検用の排出管１９を設けて、これに同じく手動開閉弁１８を介装している。前記温水生成器２の下部側にはドレン排出管２０を接続して、この管２０にドレンのみを外部に排出するスチームトラップ２１を設けている。前記温水導入通路９における第２ポンプ１０と三方切換弁６の間には、異物を除去するためのストレーナ２２を設けている。また、前記タンク１の上部にはオーバーフロー管２３を取付けている。
【００２２】
次に、以上の構成とした温水製造装置の作用について説明する。
先ず、レベルセンサ８の第１，第２電極８１，８２で検出される貯湯タンク１内の水位が所定の満水状態のとき、コントローラ１７からの指令に基づき三方切換弁６が切換えられて、給水通路７が遮断され、かつ温水導出管９が開放されてタンク１と温水生成器２を連通させる。さらに、温水導出管１１に設けた第１温度センサ１５の検出結果に基づき、検出された温水温度が一定温度よりも低い場合、蒸気開閉手段５１からの指令により、蒸気用電動弁１３が開かれる。そして、コントローラ１７により第２ポンプ１０が駆動されて、タンク１内の温水が温水導入通路９から温水生成器２に供給され、これにより所定温度の温水が生成される。第１温度センサ１５により検出された温水温度が一定温度以上である場合、蒸気用電動弁１３が閉止されて、温水の過度な温度上昇が防止される。
【００２３】
温水生成器２での温水生成にあたっては、温水導出管１１内の温水の温度が第２温度センサ１６で検出され、これに基づく蒸気制御手段５２からの指令で蒸気制御弁１４の開弁度が制御され、これにより温水生成器２に導入する蒸気の量が決められる。また、温水導出管１１内の温水温度が第３温度センサ４１で検出され、これに基づく温水制御手段５３からの指令で温水制御弁４０の開弁度が制御され、これにより温水生成器２内を流れる温水の流量が制御されて、その流量に見合う加熱昇温が行われる。
【００２４】
つまり、所定温度の温水を造るときは、導出管１１内の温水温度に基づく蒸気制御手段５２からの指令により、蒸気制御弁１４を制御して温水を所定温度にまで加熱昇温し、この温水を貯湯タンク１に供給する。これにより、タンク１内に所定温度に加熱された温水が貯留される。ここで、前記タンク１内の温水が長期間にわたる不使用により、例えば６０℃に降温した場合に、９５℃の温水を造るときには、前述したように、温水制御弁４０の開弁度を大きくして温水生成器２での流量を大きくできるので、タンク１内を９５℃の温水により満水状態とするための時間が大幅に短縮される。
【００２５】
以上のように、貯湯タンク１内の低温（例えば６０℃）の温水を所定温度（９５℃）に昇温させるときには、コントローラ１７からの指令により、次のようなステップアップ制御が行われる。この制御は、既に述べた通りであるので簡単に記述する。つまり、蒸気制御弁１４を先ず５０％開として、導出管１１内の温度が９５℃に昇温すれば、開弁度５０％のままで、温水制御弁４０を設定量だけ開く。すると、温度が９５℃以下に低下するので、蒸気制御弁１４の開弁度を大きくして温度を９５℃に回復させる。蒸気制御弁１４の開弁度をそのままにして、温水制御弁４０をさらに設定量だけ開く。これにより温度が９５℃以下になると、蒸気制御弁１４の開弁度をさらに大きくし、温水を９５℃に回復させる。このようにして、蒸気制御弁１４が１００％開となったときに、温水制御弁４０を最終調整し、温水温度が９５℃になったときに温水制御弁４０を停止して、その開弁度を維持する。このようなステップアップ制御を行うことにより所定温度の温水が正確かつ速やかに造られて、タンク１に供給される。
【００２６】
前記タンク１内の高温の温水は、これと温水生成器２の間で循環され、コントローラ１７の蒸気制御手段５２により蒸気制御弁１４が開閉制御されながら、９５℃の高温状態に保持される。
【００２７】
そして、コントローラ１７により第１ポンプ４が駆動されて、タンク１内に貯溜した９５℃の温水が温水供給通路３からユーザＵに送られ、殺菌洗浄用などとして消費される。このとき第１ポンプ４は、温水生成器２の耐圧による制限を受けることなく、その能力の自由な設定ができるので、大量の温水をユーザＵに送ることができる。そのため、ユーザＵが一度に大量の温水を使用する場合でも対応可能となる。
【００２８】
さらに、温水の消費によりタンク１内の温水が第１電極８１よりも降下し、この電極８１と第２電極８２間の通電が遮断されたとき、コントローラ１７からの指令により、三方切換弁６が切換えられ、給水通路７から冷水を第２ポンプ１０を介して温水生成器２に供給する。そして、この温水生成器２で加熱昇温された温水がタンク１に供給され、その内部が９５℃の温水で満水状態に保持される。したがって、ユーザＵにタンク１内の９５℃の温水を大量に供給可能となる。
【００２９】
図２は、本発明の温水製造装置を例えば給食加工に使用する場合に適した第２実施形態を示している。つまり、給食加工時には、蒸気管１２における温水生成器２の上流側で、これとボイラ２４の間に、複数の加熱調理器２５を設ける。そして、ボイラ２４からの蒸気を加熱調理器２５に送って調理を行い、これと同じ蒸気を温水生成器２に供給して温水を造り、この温水を貯湯タンク１から洗い場に送って、調理後の食器などの殺菌洗浄用として使用する。こうして、調理中は温水がなくてもよいから、加熱調理器２５への蒸気の供給が優先される。
【００３０】
このように使用するために、前記蒸気管１２における各加熱調理器２５と温水生成器２の間に、圧力ゲージ２６と蒸気用遮断弁２７が介装されている。
【００３１】
この構成によると、ボイラ２４からの蒸気を用いて加熱調理器２５で調理を行っているとき、圧力ゲージ２６により温水生成器２に至る蒸気圧が検出され、この蒸気圧が所定値以下になると、圧力ゲージ２６からの出力で遮断弁２７が閉じられて、蒸気管１２から温水生成器２への蒸気の供給が停止される。このため、加熱調理器２５による調理時に、調理用蒸気の圧力低下を招くことなく、所定の蒸気圧で確実な加熱調理が行える。このような加熱調理が終了したとき、または蒸気が余っているために蒸気圧が所定値を越えているとき、この蒸気を温水生成器２に供給して温水を造る。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明の温水製造装置によれば、高温の温水を短時間で造ることができ、また、大量の温水をユーザ側に供給して各種容器の殺菌洗浄などに好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態による温水製造装置を示す配管図である。
【図２】同発明の第２実施形態を示す配管図である。
【符号の説明】
１…貯湯タンク、２…温水生成器、３…温水供給通路、７…給水通路、１１…導出管、１４…蒸気制御弁、１７…コントローラ、２７…遮断弁、４０…温水制御弁。

Claims

温水を貯溜する貯湯タンクと、
蒸気を熱源として前記貯湯タンクから導入した温水を加熱して、前記貯湯タンクに戻す温水生成器と、
前記貯湯タンク内の温水をユーザに供給する温水供給通路と、
前記温水生成器または貯湯タンクに給水する給水通路と、
前記温水生成器から導出される温水の温度が目標値となるように温水生成器に導入される蒸気の量を制御する蒸気制御弁と、
前記温度を目標値に保ちながら前記温水の導出量を制御する温水制御弁とを備え、
さらに、前記蒸気制御弁を開いて前記温水が目標値まで昇温したとき、前記蒸気制御弁をその開弁度にて停止させた状態で前記温水制御弁を設定量だけ開くステップアップ制御を行い、このステップアップ制御を蒸気制御弁が全開になるまで繰り返すコントローラを備えている温水製造装置。
請求項１において、さらに前記温水生成器に導入される蒸気の圧力が所定値よりも低下したときに蒸気の導入を停止する遮断弁を備えている温水製造装置。