JP3961641B2

JP3961641B2 - 温水温度を安定化した温水製造装置

Info

Publication number: JP3961641B2
Application number: JP27096997A
Authority: JP
Inventors: 公彦藤里
Original assignee: 株式会社ミヤワキ
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: JPH11108452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば大型の浴場や食品加工用として使用され、安定した温度の温水を供給す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】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の温水製造装置では、次のような不都合があった。つまり、前記温水生成器は、所定以上の圧力を付与すると内部のプレートヒータが破損する恐れがあるので、加圧ポンプの能力を所定値以上に大きくすることはできない。このため、ユーザ側での温水の消費量が多いとき、温水生成器からの温水の安定した供給が困難となる。そこで、給湯口の数を制限したりする必要が生じる。特に大型浴場に使用する場合、所定時間帯に一度に多数が入浴するので、温水消費量が一時的にピークに達するが、このとき温水生成器による温水生成能力では対応できず、所定温度以下の冷たい温水が蛇口から出たりすることがある。また、通常、循環タンク内の温水の温度は低いので、蒸気源が停止されて温水生成器に蒸気が供給されない場合、この温水生成器から所定温度の温水をユーザ側に供給できなくなる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、たとえユーザ側での温水消費量が多いときでも、所定温度の温水を安定して供給でき、また温水生成器に蒸気が供給されなかったり、その供給量が所定以下の場合でも、所定温度の温水を一定量ユーザ側に供給することができ、さらに、消費に伴いタンク内の温水が一定レベル以下となって給水を行う場合でも、ユーザ側に所定温度の温水を供給できる温水製造装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、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、前記貯湯タンク内部の温水を前記温水生成器へ導入する導入通路と、前記導入通路に接続されて冷水を前記導入通路に給水する給水通路と、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前記温水生成器への蒸気の導入を停止する遮断弁と、前記温水生成器から導出される温水温度が一定温度以上であるときに前記温水生成器への蒸気の供給を停止する蒸気用電動弁と、開弁度を制御して前記温水生成器に導入される蒸気量を調整することにより前記温水生成器から導出される温水温度を制御する蒸気用コントロール弁とを備えている。
【０００６】
以上の温水製造装置では、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貯湯タンク内に一旦貯溜されて温水供給通路からユーザ側へ供給される。このようにすれば、従来のように温水生成器の耐圧でポンプの能力が制限されたりすることなく、温水供給通路からユーザ側に温水を供給するポンプ能力の自由な設定が可能となって、大量の温水を送ることができる。このため、ユーザ側に所定温度の温水が安定して供給されるので、給湯口の数を制限する必要もなくなる。
【０００７】
さらに、ユーザが消費する温水の最大消費量（単位時間当り）と、最大消費時における温水の消費時間および温水生成器の温水生成能力（単位時間当り）は予めわかっているので、これらの条件に応じて貯湯タンクの容積を設定する。つまり、（ユーザ側での最大消費量−温水生成器による温水生成能力）×消費時間＝消費不足分となるので、前記タンクの容積を消費不足分より大きく設定することにより、このタンクからユーザ側に所定温度の温水が安定して供給される。また、蒸気源の停止により前記温水生成器に蒸気が供給されない場合でも、前記貯湯タンク内に貯溜した温水の一定量をユーザ側に供給することが可能となる。さらに、温水の消費に伴い貯湯タンク内の温水量（水位）が一定以下となった場合、このタンク内に前記給水通路から冷水が供給され、この水が貯湯タンクと温水生成器の間で循環されて所定温度に加熱され、この加熱した温水が貯湯タンクからユーザ側へ送られる。
【０００８】
しかも、ユーザ側での温水の消費に伴い貯湯タンク内の温水量（水位）が一定レベル以下になったときには、給水通路から温水生成器に給水され、この温水生成器で加熱昇温された温水がタンクに供給される。そして、このタンク内の温水がユーザ側に供給される。このように、給水通路からの冷水は貯湯タンクに供給されないから、貯湯タンクからユーザ側に所定温度以下の冷たい温水が供給されるおそれはない。また、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、この後の蒸気を温水生成器に供給して温水を造り、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の圧力低下が起って調理が行えなくなる。しかし、蒸気が所定圧力以下に低下したとき、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。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、貯湯タンク内部の温度が所定温度以下のときに前記給水通路を遮断して前記導入通路を連通させるコントローラを、または、貯湯タンク内部の水位が所定値以下のときに前記導入通路を遮断して前記給水通路を前記導入通路に接続させるコントローラを備えている。この構成によれば、簡単な構成で初期の目的が達成される。
【００１１】
また、請求項４の温水製造装置は、貯湯タンクと温水生成器とを備えた温水生成ユニットを複数備え、さらに、貯湯タンクからの温水を共通の供給ヘッダに導入した後ユーザに供給する供給系路と、ユーザからの戻り温水を共通の戻りヘッダに導入した後貯湯タンクへ戻す戻り系路と、各貯湯タンク内を連通させて貯湯タンクの温水レベル（水位）を同一にするタンク導通路を備えている。
【００１２】
この温水製造装置によれば、各ユニットで多量の温水が得られる。また、複数の温水生成ユニットを同時に使用する場合でも、各貯湯タンク内の温水レベルが同一となる。つまり、各温水生成ユニットごとに、配管長さが異なることによる圧損などにより、貯湯タンクに戻る温水の量はそれぞれ異なり、例えば一方の貯湯タンクには小量の温水が戻り、他方の貯湯タンクには多量の温水が戻って、この多量の温水がタンクからオーバーフローすることがある。しかし、各貯湯タンク間にタンク導通路を設けることにより、これら各タンクの温水レベルが同一となって、一部のタンクのオーバーフローが防止される。
【００１３】
【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は第１実施形態にかかる温水製造装置を示しており、同装置は、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。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。
【００１４】
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、特に大型浴場や食品加工などに用いる場合に最適となる。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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。同図の実施形態では、給水通路７の途中に給水タンク７０を設けている。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７０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には、給水タンク７０を必ずしも設ける必要はなく、給水通路７を水道のような水源に直接接続してもよい。
【００１７】
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と蒸気用コントロール弁１４を介装するとともに、前記温水導出管１１の温水生成器２の近くには、第１，第２温度センサ１５，１６を設けている。そして、第１温度センサ１５で温水導出管１１内の温水の温度を検出し、その検出結果が予め設定した一定温度以上であるとき、前記電動弁１３を遮断して、温水生成器２への蒸気の供給を停止する。また、第２温度センサ１６による検出結果に基づき、コントロール弁１４の開弁度を制御して蒸気量を調整することにより、温水導出管１１内の温水温度、つまり温水生成器２から導出される温水の温度が予め設定した所定温度となるように制御する。
【００１８】
以上の温水製造装置にはコントローラ１７が設けられ、その入力側に前記レベルセンサ８、第１、第２温度センサ１５，１６、およびタンク１に設けた温水温度を検出する温度センサ８０を、また出力側には、制御対象である前記第１，第２ポンプ４，１０、三方切換弁６、蒸気用電動弁１３および蒸気制御弁１４を、それぞれ接続する。
【００１９】
また、前記戻し通路５、給水通路７における給水タンク７０の上流側、温水導入通路９における三方切換弁６の上流側、温水導出管１１、蒸気管１２における各弁１３，１４の上流側に、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、これにも手動開閉弁１８を介装している。さらに、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。
【００２０】
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により検出される貯湯タンク１内の水位が所定の満水状態で、かつ温度センサ８０で検出されるタンク１内の温水が予め設定する所定温度以下のとき、コントローラ１７からの指令に基づく三方切換弁６の切換えにより、給水通路７が遮断され、かつ温水導出管９が開放されて、貯湯タンク１と温水生成器２を連通させる。また、コントローラ１７により第２ポンプ１０が駆動され、タンク１と温水生成器２の間で温水が循環されて、温水生成器２で加熱した所定温度の温水がタンク１内に供給される。これによりタンク１内の温水が所定温度に達したとき、温水の循環を停止する。このとき、温水生成器２から吐出する温水も所定温度に達しているので、第２温度センサ１６からの信号を受けたコントローラ１７が蒸気制御弁１４を閉止して、温水生成器２への蒸気の供給を停止する。
【００２１】
そして、コントローラ１７により第１ポンプ４が駆動され、タンク１内の満水状態の温水を温水供給通路３からユーザＵへ供給する。ここで第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側に送れる。このため、ユーザ側に所定温度の温水が安定して供給される。
【００２２】
このとき、例えば大型浴場に用いる場合で、入浴時に浴槽側で最大消費するときの消費量が２００Ｌ／分、そのときの消費時間が３０分であり、８５Ｌ／分の温水生成能力をもつ温水生成器２を使用するとすれば、（２００−８５）×３０＝３４５０Ｌが消費不足分となる。そこで、貯湯タンク１の容積を前記消費不足分より大きい例えば４０００Ｌに設定し、これに温水を貯溜しておくと、浴槽側に所定温度の温水が安定して供給される。
【００２３】
また、ボイラの停止などにより温水生成器２に蒸気が供給されない場合、または蒸気供給量が少ない場合でも、前記第１ポンプ４の駆動によりタンク１内に貯溜した一定量の温水が浴槽側に供給される。よって、ボイラが停止されている夜間時などにも、温水の使用が可能となる。なお、蒸気が供給されない場合は、第２ポンプ１０を駆動停止して、タンク１と温水生成器２の間の温水循環を中止するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、温水の消費によりタンク１内の水位が第１電極８１よりも降下し、これと第２電極８２間の通電が遮断されたとき、コントローラ１７からの指令に基づく三方切換弁６の切換えにより、タンク１と温水生成器２の連通が遮断され、かつ給水通路７が開放されて、給水タンク７０内の冷水が第２ポンプ１０を経て温水生成器２に供給される。そして、この温水生成器２で加熱昇温した温水がタンク１に供給され、その内部が所定温度の温水で満水状態に保持される。したがって、給水により貯湯タンク１内の温水を降温させることがないから、タンク１内の所定温度の温水をユーザ側に大量に供給することが可能となる。なお、前記給水通路７は、温水導入通路９に接続することなく、温水生成器２に直接接続してもよい。
【００２５】
図２は、本発明の温水製造装置を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、給食加工を行う場合は、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、この後の蒸気を温水生成器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洗浄用として使用する。この場合にも、前記タンク１と温水生成器２間の導入通路９に三方切換弁６を介装させ、その一つの入口に給水通路７を接続させる。この実施形態では、前記給水タンク７０を設けることなく、水源からの給水通路７を三方切換弁６に直接接続している。
【００２６】
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。
【００２７】
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を終了したとき、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。
【００２８】
図３は第３の実施形態にかかる温水製造装置を示しており、この装置は、複数の温水生成ユニットＡ１，Ａ２を用いて大量の温水を生成する。同図の各ユニットＡ１，Ａ２は、それぞれ図１に示した貯湯タンク１や温水生成器２及び第１，第２ポンプ４，１０などの機器を備え、さらに、前記各貯湯タンク１からの温水を共通の供給ヘッダ２８に導入した後ユーザＵ１，Ｕ２に並列に供給する供給系路２９と、ユーザからの戻り温水を共通の戻りヘッダ３３に導入した後貯湯タンク１に戻す戻り系路３４と、各貯湯タンク１の内部を連通させて各タンク１の温水レベルを同一にするタンク導通路３５を備えている。
【００２９】
さらに詳述すると、前記各ユニットＡ１，Ａ２に設ける温水供給通路３を供給ヘッダ２８の入口側に並列状に接続し、その出口側には、複数の並列状に配列された配管からなるユーザ側への供給系路２９を接続する。また、ユーザからの温水を戻す複数の戻り管３６を前記戻りヘッダ３３の入口側に並列状に接続し、その出口側には各ユニットＡ１，Ａ２に設ける戻し通路５を並列状に接続し、これら戻し通路５を戻り系路３４とする。同図では、前記各戻し通路５の戻りヘッダ３３側に、別に手動開閉弁１８を介装させている。また、前記各ヘッダ２８，３３には、その各内部の温水と戻り温水の圧力を検出するための圧力ゲージ３７を取付けている。
【００３０】
さらに、前記導通路３５は各貯湯タンク１の下部に接続させ、この導通路３５の中間に電動弁３８が介装されている。前記各ユニットＡ１，Ａ２の一方だけが稼動している場合は、電動弁３８を閉じて導通路３５を遮断し、各ユニットＡ１，Ａ２が共に稼動しているとき、電動弁３８を開いて導通路３５により各タンク１間を連通させるようにする。また、この場合にも、前記各ユニットＡ１，Ａ２におけるタンク１と温水生成器２間の導入通路９に三方切換弁６を介装させ、その一つの入口に給水通路７を直接接続させる。この給水通路７からの給水は、前述した場合と同様であるので省略する。
【００３１】
以上の温水製造装置によれば、複数の温水生成ユニットＡ１，Ａ２により多量の温水が得られる。また、各ユニットＡ１，Ａ２のそれぞれを同時に使用する場合でも、各貯湯タンク１内の温水レベルが同一となる。つまり、各ユニットＡ１，Ａ２を同時に使用する場合、戻し通路５の配管長さが異なることなどによる圧損などにより、貯湯タンク１に戻る温水の量がそれぞれ異なり、一方の貯湯タンク１に多量の温水が戻って、この多量の温水がタンク１からオーバーフローすることがある。しかし、各貯湯タンク１間に導通路３５を設け、この導通路３５を電動弁３８で開放させることにより、各タンク１の温水レベルが同一となって、一方のタンク１のみからのオーバーフローが防止される。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、たとえユーザ側での温水消費量が多いときでも、所定温度の温水を安定して供給でき、また、温水生成器に蒸気が供給されなかったり、その供給量が所定以下の場合でも、所定温度の温水を一定量ユーザ側に供給することができる。さらに、消費に伴いタンク内の温水が一定レベル以下となったために給水を行う場合でも、タンク内の温水を降温させたりすることなく、ユーザ側に所定温度の温水を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による温水製造装置の一実施形態を示す配管図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す配管図である。
【図３】本発明の第３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、９…温水導入通路、２７…遮断弁、２８…供給ヘッダ、２９…供給系路、３０…戻りヘッダ、３１…戻り系路、３２…タンク導通路、Ａ₁，Ａ₂…温水生成ユニット、Ｕ…ユーザ

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、
前記貯湯タンク内部の温水を前記温水生成器へ導入する導入通路と、
前記導入通路に接続されて冷水を前記導入通路に給水する給水通路と、
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前記温水生成器への蒸気の導入を停止する遮断弁と、
前記温水生成器から導出される温水温度が一定温度以上であるときに前記温水生成器への蒸気の供給を停止する蒸気用電動弁と、
開弁度を制御して前記温水生成器に導入される蒸気量を調整することにより前記温水生成器から導出される温水温度を制御する蒸気用コントロール弁と、
を備えた温水製造装置。
請求項１において、さらに、貯湯タンク内部の温度が所定温度以下のときに前記給水通路を遮断して前記導入通路を連通させるコントローラを備えた温水製造装置。
請求項１において、さらに、貯湯タンク内部の水位が所定値以下のときに前記導入通路を遮断して前記給水通路を前記導入通路に接続させるコントローラを備えた温水製造装置。
請求項１ないし３のそれぞれに記載の貯湯タンクと温水生成器とを備えた温水生成ユニットを複数備え、
さらに、貯湯タンクからの温水を共通の供給ヘッダに導入した後ユーザに供給する供給系路と、
ユーザからの戻り温水を共通の戻りヘッダに導入した後貯湯タンクへ戻す戻り系路と、
各貯湯タンク内を連通させて貯湯タンクの温水レベルを同一にするタンク導通路を備えた温水製造装置。