JP4900808B2 - Product temperature control system - Google Patents
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Description
本発明は、製造物の温度調整システム、及び温度調整方法に係り、特に熱媒体を用いて間接的に製造物を加熱、又は冷却する場合に好適な温度調整システム、及び温度調整方法に関する。 The present invention relates to a product temperature adjustment system and a temperature adjustment method, and more particularly, to a temperature adjustment system and a temperature adjustment method suitable for heating or cooling a product indirectly using a heat medium.
例えば健康食品などの分野では、製造物は醗酵や酵素反応などを行うタンクや反応釜などに入れられており、その周囲に設けられた温度調整用ジャケットタンクに供給される熱媒体により製造物の温度調整が行われている。なお、温度調整用ジャケットタンクに供給される熱媒体は、予め所定の温度に加熱、あるいは冷却されてタンクに貯留されており、これらの熱媒体が製造物の設定温度に応じて供給されることとなる。 For example, in the field of health foods, products are placed in tanks or reaction kettles that carry out fermentation or enzymatic reactions, etc., and the heat medium supplied to the temperature-adjusting jacket tank is used to heat the products. The temperature is adjusted. The heat medium supplied to the temperature adjusting jacket tank is heated or cooled in advance to a predetermined temperature and stored in the tank, and the heat medium is supplied according to the set temperature of the product. It becomes.
このような製造形態を採る背景には、製造物の熱負荷や温度調整の精度等が関わっている。一般に、製造物の熱負荷は時間の経過と共に変動し、熱負荷が最大になったときの状態で加熱及び冷却能力の設定が成される。しかし、熱負荷が小さい場合には加熱及び冷却能力の無駄が生じる。また、少ない熱量を補正するための温度調整はその精度が低下しがちとなるという実情があった。 The background of adopting such a manufacturing form is related to the heat load of the product, the accuracy of temperature adjustment, and the like. In general, the heat load of a product varies with the passage of time, and the heating and cooling capacities are set in a state where the heat load becomes maximum. However, when the heat load is small, the heating and cooling capacity is wasted. In addition, the temperature adjustment for correcting a small amount of heat has a fact that the accuracy tends to be lowered.
そこで上記のように、加熱及び冷却した熱媒体を蓄えるタンクを設けることで、これが製造物を加熱及び冷却する際の熱負荷を補うバッファとなり、加熱及び冷却能力の無駄を省くことができるようになるのである。さらに、各々のタンク温度が一定に維持されることで、製造物の温度調整を高い精度で実現することが可能となるのである。 Therefore, as described above, by providing a tank that stores the heated and cooled heat medium, this serves as a buffer to compensate for the heat load when heating and cooling the product, so that the waste of heating and cooling capacity can be saved. It becomes. Furthermore, since the temperature of each tank is kept constant, it becomes possible to achieve temperature adjustment of the product with high accuracy.
このように、熱媒体に温度変化を与えることにより製造物の温度調整を行うシステムとしては、特許文献１に開示されているようなものを挙げることができる。特許文献１に開示されているシステムは、熱媒体として温水を用いるものであり、この温水の温度を変化させることにより、製造物の温度を調整するというものである。そして、特許文献１では、製造物を加熱する際には温水にスチームを吹き込むことで熱媒体の温度を上昇させ、製造物を冷却する際には温水に冷水を混合することで熱媒体の温度を低下させるということを特徴としている。
ところで、上記のように加熱、あるいは冷却された熱媒体を貯留するタンクからジャケット部に供給された熱媒体は、熱交換された後に再び貯留タンクに返還されることとなるのが一般的である。ここで、加熱時、あるいは冷却時の熱負荷が大きなものである場合、タンクに貯留されている熱媒体とタンクに返還される熱媒体との熱量の差が大きくなり、タンク内に貯留された熱媒体の温度が不安定となることがある。また、このような温度変動が生じた場合には、タンク内に貯留した熱媒体を再び所定の温度まで加熱、あるいは冷却するために大きなエネルギーが必要となる。 By the way, the heat medium supplied to the jacket part from the tank storing the heat medium heated or cooled as described above is generally returned to the storage tank after heat exchange. . Here, when the heat load at the time of heating or cooling is large, the difference in the amount of heat between the heat medium stored in the tank and the heat medium returned to the tank becomes large and stored in the tank. The temperature of the heat medium may become unstable. Further, when such temperature fluctuation occurs, a large amount of energy is required to heat or cool the heat medium stored in the tank to a predetermined temperature again.
そこで本発明では、上記従来技術の欠点を解消し、タンク温度の変動を抑え、温度調整に要するエネルギーの省エネ化を図ることが可能な、製造物の温度調整システム、及び温度調整方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a product temperature adjustment system and a temperature adjustment method capable of eliminating the above-described drawbacks of the conventional technology, suppressing fluctuations in tank temperature, and saving energy required for temperature adjustment. For the purpose.
加熱タンク、あるいは冷却タンクに貯留された熱媒体の温度の変動を抑制するためには、温度変動を抑えるためのバッファとなる手段を備えれば良いと考えられる。また、必要とするエネルギーを少なくするためには、時間と共に温度変化が生じる熱媒体を有効利用すれば良いと考えられる。 In order to suppress the temperature fluctuation of the heat medium stored in the heating tank or the cooling tank, it is considered that a means serving as a buffer for suppressing the temperature fluctuation may be provided. In order to reduce the required energy, it is considered that a heat medium that changes in temperature with time can be effectively used.
そこで、上記目的を達成するための、本発明に係る製造物の温度調整システムは、製造物の温度を設定温度に調整する温度調整用ジャケットタンクを備え、前記温度調整用ジャケットタンクのジャケット部に加熱あるいは冷却された熱媒体を提供して前記製造物の温度調整を行う製造物の温度調整システムにおいて、前記設定温度よりも高温に保持された熱媒体を貯留する加熱タンクと、前記設定温度よりも低温に保持された熱媒体を貯留する冷却タンクと、前記加熱タンクに貯留される熱媒体と前記冷却タンクに貯留される熱媒体との間の温度に分布する温度調整されていない熱媒体を貯留する中間タンクと、前記それぞれのタンクに設けられた温度検出手段によって検出された熱媒体の温度と、前記温度調整用ジャケットタンクの温度を比較することにより、前記加熱タンク、または前記冷却タンク、または前記中間タンクのいずれかのタンクを選択し、選択されたタンクに貯留された熱媒体を前記ジャケット部に供給して、前記製造物の温度を設定温度に調整する調整手段とを備え、製造物を加熱する際には、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度より低い場合は、前記調整手段により、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度に至るまで、前記ジャケット部に前記中間タンクに貯留された熱媒体を供給し、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度に至ったら、前記ジャケット部に供給する熱媒体を前記加熱タンクに貯留された熱媒体に切り替え、所定の温度（前記設定温度より低い温度）に達した時点で、前記中間タンクに貯留された熱媒体に切り替えることにより温度勾配を調整し、製造物を冷却する際には、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度より高い場合は、前記調整手段により、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度に至るまで、前記ジャケット部に前記中間タンクに貯留された熱媒体を供給し、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度に至ったら、前記ジャケット部に供給する熱媒体を前記冷却タンクに貯留された熱媒体に切り替え、所定の温度（前記設定温度より高い温度）に達した時点で、前記中間タンクに貯留された熱媒体に切り替えることにより温度勾配を調整することを特徴とした。 Therefore, in order to achieve the above object, a temperature regulating system of the product according to the present invention comprises a temperature regulation jacket tank to adjust the temperature of the product at a set temperature, the jacket portion of the temperature regulation jacket tank In a product temperature adjustment system for adjusting a temperature of the product by providing a heated or cooled heat medium, a heating tank storing a heat medium held at a temperature higher than the set temperature, and a set temperature A cooling tank that stores a heat medium kept at a low temperature, and a heat medium that is not temperature-adjusted distributed between the heat medium stored in the heating tank and the heat medium stored in the cooling tank. an intermediate tank for storing a detected temperature of the heating medium by the temperature detecting means provided above each of the tanks, the temperature of the temperature regulation jacket tank By compare, the heating tank or the cooling tank, or select one of the tanks of the intermediate tank, and supplies the heat medium stored in the tank that is selected in the jacket part, of the product Adjustment means for adjusting the temperature to a set temperature, and when heating the product, if the temperature of the jacket tank for temperature adjustment is lower than the temperature of the heat medium of the intermediate tank, the adjustment means, Until the temperature of the jacket tank for temperature adjustment reaches the temperature of the heat medium of the intermediate tank, the jacket is heated with the heat medium stored in the intermediate tank, and the temperature of the jacket tank for temperature adjustment is When the temperature of the heat medium is reached, the heat medium supplied to the jacket portion is switched to the heat medium stored in the heating tank, and a predetermined temperature (the set temperature is set). When the temperature gradient is adjusted by switching to the heat medium stored in the intermediate tank and the product is cooled, the temperature of the jacket tank for temperature adjustment is set to the intermediate tank. When the temperature of the heating medium is higher than the temperature of the heating medium, the adjusting means causes the jacket medium to store the heating medium stored in the intermediate tank until the temperature of the temperature adjusting jacket tank reaches the temperature of the heating medium of the intermediate tank. When the temperature of the temperature adjusting jacket tank reaches the temperature of the heat medium of the intermediate tank, the heat medium supplied to the jacket portion is switched to the heat medium stored in the cooling tank, and a predetermined temperature (the The temperature gradient is adjusted by switching to the heat medium stored in the intermediate tank when the temperature reaches a temperature higher than the set temperature .
また、上記のような構成を有する製造物の温度調整システムでは、前記加熱タンクに、貯留する熱媒体の温度調整を行う加熱手段を備え、温度が下がり易い前記加熱タンク下層から熱媒体を抜き取り、前記加熱手段により前記熱媒体を加熱して、前記加熱タンク上層へ戻すようにすると良い。 Further, in the temperature adjustment system for the product having the above-described configuration, the heating tank includes a heating unit that adjusts the temperature of the heat medium to be stored, and the heat medium is extracted from the lower layer of the heating tank, the temperature of which tends to decrease, The heating medium is preferably heated by the heating means and returned to the upper layer of the heating tank .
また、上記のような構成の製造物の温度調整システムでは、前記冷却タンクに、貯留する熱媒体の温度調整を行う冷却手段を備え、温度が上がり易い前記冷却タンクの上層から熱媒体を抜き取り、前記冷却手段により前記熱媒体を冷却して、前記冷却タンク下層へ戻すようにすると良い。 Further, in the temperature adjustment system for a product having the above-described configuration, the cooling tank includes a cooling unit that adjusts the temperature of the heat medium to be stored, and the heat medium is extracted from the upper layer of the cooling tank that is likely to rise in temperature. The heat medium may be cooled by the cooling means and returned to the lower layer of the cooling tank .
また、上記のような構成の温度調整システムでは、前記中間タンクに、貯留する熱媒体の温度調整を行う吸熱手段又は／及び放熱手段を備えるようにすることが望ましい。In the temperature adjustment system configured as described above, it is desirable that the intermediate tank be provided with heat absorption means and / or heat dissipation means for adjusting the temperature of the heat medium to be stored.
上記のような特徴を有する温度調整システム、及び方法によれば、熱媒体の加熱時、あるいは冷却時に消費されるエネルギーのロスを抑えることができる。また、上記システムによれば、バッファとして中間タンクを設けたことにより、加熱タンク、あるいは冷却タンク内に貯留された熱媒体の温度の変動を少なくすることができる。 According to the temperature control system and method having the above-described characteristics, it is possible to suppress a loss of energy consumed when the heat medium is heated or cooled. Further, according to the above system, by providing the intermediate tank as a buffer, the temperature fluctuation of the heat medium stored in the heating tank or the cooling tank can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の温度調整システム及び温度調整方法に係る実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明に係る一部の形態を示すものであり、本発明はその主要部を変えない限度において種々の形態を採るものとする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to a temperature adjustment system and a temperature adjustment method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments show some forms according to the present invention, and the present invention assumes various forms as long as the main part is not changed.
まず、図１を参照して本発明の温度調整システムに係る第１の実施形態について説明する。本実施形態における製造物の温度調整システム１０は、製造物を入れる温度調整用ジャケットタンク２０、この温度調整用ジャケットタンク２０の周囲に配置されたジャケット部１８、加熱タンク１２、冷却タンク１４、中間タンク１６、及びこれらのタンクを循環する熱媒体とを備えることを基本構成とする。
First, a first embodiment according to the temperature adjustment system of the present invention will be described with reference to FIG. The product
前記ジャケット部１８は上述したように、温度調整用ジャケットタンク２０の周囲に配置された空間であり、空間内に供給された熱媒体と温度調整用ジャケットタンク２０との間で熱交換を行わせる役割を担う。ジャケット部１８には、空間内に熱媒体を供給する熱媒体供給配管１８ａと、熱交換が成された熱媒体を排出する熱媒体排出配管１８ｂとが設けられている。
As described above, the
前記加熱タンク１２は、温度調整用ジャケットタンク２０の設定温度よりも高い温度に加熱された熱媒体を貯留するタンクである。加熱タンク１２には貯留する熱媒体を所定の温度に加熱するための加熱設備２２が接続されており、加熱設備２２と加熱タンク１２とを接続する循環路を成す配管２１には、搬送ポンプ２２ａが設けられている。この搬送ポンプ２２ａによって送り出された熱媒体が、配管２１を通って加熱設備２２を通過し、加熱タンク１２に戻るという工程を経ることで、加熱タンク１２内に貯留された熱媒体は所定温度に保持されることとなる。また、温度が下がり易いタンク下層から熱媒体を抜き取り、加熱してタンク上層へ戻すという構成を採ることにより、タンク内に貯留された熱媒体を循環させることができ、タンク内に貯留される熱媒体の均熱化を図ることができる。
The
このように、温度調整用ジャケットタンク２０の設定温度よりも常に高温に保たれた熱媒体を貯留する加熱タンク１２を備えることにより、タンク内に貯留した熱媒体を前記ジャケット部１８に供給することで温度調整用ジャケットタンク２０を急速に昇温させるということができる。よって、加熱タンク１２には、前記ジャケット部１８に熱媒体を供給する熱媒体供給配管１８ａに接続された熱媒体搬出配管１２ａと、ジャケット部１８に供給した熱媒体が帰還できるように前記熱媒体排出配管１８ｂに接続された熱媒体搬入配管１２ｂとが設けられている。そして、熱媒体搬出配管１２ａには、熱媒体を搬送するための搬送ポンプ２６が設けられている。
Thus, by providing the
前記冷却タンク１４は、温度調整用ジャケットタンク２０の設定温度よりも低い温度に冷却された熱媒体を貯留するタンクである。冷却タンク１４には貯留する熱媒体を所定の温度に冷却するための冷却設備２４が接続されており、冷却設備２４と冷却タンク１４とを接続する循環路を成す配管２３には、搬送ポンプ２４ａが設けられている。この搬送ポンプ２４ａによって吸い出された熱媒体が配管２３を通って冷却設備２４を通過し、冷却タンク１４に戻るという工程を経ることで、冷却タンク１４内に貯留された熱媒体は所定温度に保持されることとなる。また、温度が上がり易いタンク上層から熱媒体を抜き取り、冷却してタンク下層へ戻すという構成を採ることにより、タンク内に貯留された熱媒体を循環させることができ、タンク内に貯留される熱媒体の均熱化を図ることができる。
The
このように、温度調整用ジャケットタンク２０の設定温度よりも常に低温に保たれた熱媒体を貯留する冷却タンク１４を備えることにより、タンク内に貯留した熱媒体を前記ジャケット部１８に供給することで温度調整用ジャケットタンク２０を急速に冷却するということができる。よって、冷却タンク１４には、前記ジャケット部１８に熱媒体を供給する熱媒体供給配管１８ａに接続された熱媒体搬出配管１４ａと、ジャケット部１８に供給した熱媒体が帰還できるように前記熱媒体排出配管１８ｂに接続された熱媒体搬入配管１４ｂとが設けられている。そして、熱媒体搬出配管１４ａには、熱媒体を搬送するための搬送ポンプ２８が設けられている。
In this way, by providing the
前記中間タンク１６は、前記加熱タンク１２に貯留された熱媒体と前記冷却タンク１４に貯留された熱媒体との間に分布する温度の熱媒体を貯留するタンクである。本実施形態の中間タンク１６には、上述した加熱タンク１２や冷却タンク１４のような加熱設備２２、あるいは冷却設備２４が備えられていない。したがって、中間タンク１６内に貯留される熱媒体の温度は、中間タンク１６に供給される熱媒体の温度や、タンク周囲の環境温度に依存して変化するものとなる。
The
このように、温度調整用ジャケットタンク２０の設定温度に対し、時間の経過に伴って高温あるいは低温に変化する熱媒体を貯留する中間タンク１６については、温度調整用ジャケットタンク２０の温度、温度調整用ジャケットタンク２０の設定温度、及び貯留している熱媒体の温度等を相対的に比較して、熱媒体の使用用途を変化させることができる。例えば、温度調整用ジャケットタンク２０の温度が、中間タンク１６に貯留された熱媒体の温度より低く、温度調整用ジャケットタンク２０を昇温させたい場合には、前記高温タンク１２に貯留された熱媒体よりも優先的に中間タンク１６内に貯留された熱媒体を使用することにより、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。また、温度調整用ジャケットタンク２０の温度が、中間タンク１６に貯留された熱媒体の温度よりも高い場合に、温度調整用ジャケットタンク２０をさらに昇温させたい場合には、前記高温タンク１２に貯留された熱媒体により温度調整用ジャケットタンク２０を急速昇温させ、ある時点でジャケット部１８に供給する熱媒体を中間タンク１６に貯留された熱媒体に切り替えることにより、冷却作用が働き、温度勾配を調整することができ、設定温度に対するオーバーシュートを防止することが可能となる。なお、温度調整用ジャケットタンク２０を冷却する場合も同様である。
As described above, the temperature and temperature adjustment of the temperature
このため、中間タンク１６には、上記加熱タンク１２や上記冷却タンク１４と同様に、前記ジャケット部１８に熱媒体を供給する熱媒体供給配管１８ａに接続された熱媒体搬出配管１６ａと、ジャケット部１８に供給した熱媒体が帰還できるように前記熱媒体排出配管１８ｂに接続された熱媒体搬入配管１６ｂとが設けられている。そして、熱媒体搬出配管１６ａには、熱媒体を搬送するための搬送ポンプ３０が設けられている。
Therefore, similar to the
上記のような構成の温度調整システム１０において、上記熱媒体搬出配管１２ａ，１４ａ，１６ａにはそれぞれ、制御弁３２，３４，３６が設けられており、ジャケット部１８に熱媒体を供給するタンクを選択的に指定することができる構成とされている。また、上記熱媒体排出配管１２ｂ，１４ｂ，１６ｂにはそれぞれ、前記制御弁３２，３４，３６に対応して開閉する制御弁３２ａ，３４ａ，３６ａが設けられており、いずれかのタンクから搬出された熱媒体に対応する量の熱媒体が、同一のタンクに搬入される構成とされている。
なお、本実施形態でいう熱媒体とは、加熱、冷却に使用可能な種々の流体とする。
In the
The heat medium referred to in the present embodiment is various fluids that can be used for heating and cooling.
また、上記それぞれのタンクには図示しない温度検出手段が設けられており、使用する熱媒体を貯留するタンクの選択は、前記温度検出手段によって検出された熱媒体の温度、及び温度調整用ジャケットタンクの温度等を比較して判断を行う図示しない調整手段によってなされる。 Each of the tanks is provided with a temperature detection means (not shown), and the tank for storing the heat medium to be used is selected according to the temperature of the heat medium detected by the temperature detection means and the temperature adjusting jacket tank. This is done by an adjusting means (not shown) that makes a judgment by comparing the temperature and the like.
ここで、加熱タンク１２、あるいは冷却タンク１４の設定温度と環境温度との温度差を大きくするほど、熱媒体の加熱、冷却、あるいは保温に必要とされるエネルギー量は大きくなる。上記のような構成の温度調整システム１０によれば、加熱、冷却に大きなエネルギーを必要とする加熱タンク１２、あるいは冷却タンク１４内に貯留された熱媒体に優先して、熱媒体の貯留にエネルギーを必要としない中間タンク１６内の熱媒体を使用し、温度調整用ジャケットタンク２０の温度調整を行うことを可能としている。このため、加熱タンク１２からジャケット部１８に供給された熱媒体の代わりにジャケット部１８から加熱タンク１２に排出された熱媒体を所定の温度まで加熱する行為、あるいは冷却タンク１４から供給され、熱交換された容量の熱媒体を所定の温度まで冷却するという行為が減少されることとなる。よって、加熱、冷却に消費されるエネルギーを減少させることができる。
Here, as the temperature difference between the set temperature of the
以下に、上記構成の温度調整システム１０を用いて温度調整用ジャケットタンク２０の温度調整を行う場合について、温度調整用ジャケットタンク２０内の製造物が変質（温度変化）しやすい物質である場合と、製造物が変質しにくい物質である場合について、いくつかの例を挙げ、それぞれのケースについて温度調整の方法を説明する。
Hereinafter, with respect to the case where the temperature
まず、製造物が変質しやすい物質である場合の例について、図２を参照して説明する。ここで、図２（Ａ）は加熱タンク１２、冷却タンク１４、中間タンク１６に貯留された熱媒体の温度、製造物の温度、及び製造物の設定温度の関係を示す図であり、図２（Ｂ）は中間タンク１６及び製造物の温度変化の様子と、熱媒体が使用されるタンクとの関係を示すグラフである。また、図２は、製造物を加熱する場合の例を示す図である。
First, an example in the case where the product is a substance that easily changes in quality will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2A is a diagram showing the relationship among the temperature of the heat medium stored in the
図２（Ａ）から読み取れるように、本実施例の場合、中間タンク１６に貯留された熱媒体の温度Ｔｂよりも、製造物の温度Ｔ０の方が高温であり、温度Ｔ０よりもさらに製造物の設定温度Ｔｓの方が高温である。このような場合、製造物の温度Ｔ０を設定温度Ｔｓまで昇温させるためには、貯留する熱媒体の温度が、製造物の設定温度の高温側と低温側とに位置する２つのタンクを利用し、製造物の温度Ｔ０の温度勾配を調整しつつ昇温を図るようにすると良い。
As can be seen from FIG. 2A, in the case of the present embodiment, the temperature T 0 of the product is higher than the temperature T b of the heat medium stored in the
まず、製造物が設定温度Ｔｓよりもある温度Ｔ１だけ低い温度（Ｔｓ−Ｔ１）に至るまで、加熱タンク１２内に貯留された高温Ｔｈの熱媒体をジャケット部１８に供給して製造物の温度Ｔ０を急速昇温させる。製造物の温度Ｔ０がある温度（Ｔｓ−Ｔ１）に到達した後、ジャケット部１８に供給する熱媒体を、中間タンク１６に貯留された熱媒体に切り替える。これによりジャケット部１８に残留する熱媒体の平均温度は低下することとなり、温度勾配が調整され、製造物が設定温度に対してオーバーシュートに至ることを防止することができる。
First, up to the lower only temperatures T 1 the product is than the set temperature T s temperature (T s -T 1), the heat medium stored in the
次に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して、中間タンク１６に貯留した熱媒体の温度Ｔｂよりも低い温度の製造物を加熱する場合の例について説明する。なお、本実施例も、製造物が変質し易い物質である場合に関するものである。
Next, with reference to FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), the example of the case of heating the low temperature of the product than the temperature T b of the heat medium stored in the
本実施例のようなケースでは、製造物の温度Ｔ０が中間タンク１６に貯留された熱媒体の温度Ｔｂに至るまで、ジャケット部１８に、中間タンク１６内の熱媒体を供給して製造物を加熱する。その後、ジャケット部１８に供給する熱媒体を加熱タンク１２に貯留された熱媒体に切り替えて、製造物がある温度（Ｔｓ−Ｔ１）に至るまで継続して加熱を行う。製造物の温度Ｔ０が、ある温度（Ｔｓ−Ｔ１）に至った後、ジャケット部１８に供給する熱媒体を再び、中間タンク１６に貯留した熱媒体に切り替える。これによりジャケット部１８内に残留する熱媒体の平均温度は低下することとなり、製造物の温度Ｔ０の温度勾配が調整され、製造物が設定温度に対してオーバーシュートに至ることを防止することができる。
In the case as in the present embodiment, the heat medium in the
次に、製造物が変質しにくい物質である場合の例について、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。なお、図面の構成については、図２と同様である。 Next, an example in the case where the product is a substance that hardly changes in quality will be described with reference to FIGS. The configuration of the drawing is the same as in FIG.
本実施例の場合、製造物の温度調整は、製造物が変質しやすい場合と同様である。すなわち、製造物の温度Ｔ０が、ある温度（Ｔｓ−Ｔ１）に至るまでは加熱タンク１２に貯留された熱媒体をジャケット部１８に供給し、温度Ｔ０が温度（Ｔｓ−Ｔ１）に到達した後にはジャケット部１８に供給する熱媒体を、中間タンク１６に貯留されたものとするという方法である。よって、このようなケースでは、製造物の変質特性に関わらず同様な加熱を行うことが可能であることが判る。
In the case of this example, the temperature adjustment of the product is the same as the case where the product is easily deteriorated. That is, until the temperature T 0 of the product reaches a certain temperature (T s −T 1 ), the heat medium stored in the
次に、製造物が変質しにくい物質である場合において、中間タンク１６に貯留した熱媒体の温度Ｔｂよりも低い温度の製造物を加熱する場合の例について図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して説明する。
Then, in the case where product is deteriorated hardly material, FIG. 5 (A) and 5 for example in the case of heating the low temperature of the product than the temperature T b of the heat medium stored in the
本実施例のような場合、製造物が変質しにくいため、ジャケット部には最初から加熱タンク内に貯留された高温Ｔｈの熱媒体を供給する。中間タンク１６の熱媒体を用いて製造物を加熱することも可能であるが、加熱に要する時間、及び熱媒体の量が多大となる。このため、加熱タンク１２に貯留された熱媒体を使用して製造物を加熱する方が効率的に有利となるのである。加熱タンク１２からジャケット部１８に対する熱媒体の供給は、製造物の温度Ｔ０が、ある温度（Ｔｓ−Ｔ１）に到達した時点で停止されて中間タンク１６に貯留された熱媒体に切り替えられる。これにより、上記と同様、製造物の温度Ｔ０の温度勾配が調整され、設定温度に対してオーバーシュートすることを防止することができる。
If as in this embodiment, since the product is not easily deteriorated, and supplies the heat medium of high temperature T h which is stored initially in the heating tank to the jacket portion. Although it is possible to heat the product using the heat medium of the
上述した実施例は全て、製造物を加熱する場合についての説明である。これに対し、製造物を冷却する場合には、上述した加熱タンク１２に貯留された熱媒体をジャケット部１８に供給するという行為に替えて、冷却タンク１４に貯留された熱媒体を供給するという行為にすれば良い。例として図６を参照し、製造物が変質しやすい物質である場合において、中間タンク１６内に貯留された熱媒体の温度Ｔｂよりも製造物の温度Ｔ０が高く、Ｔ０をＴｂよりも低い設定温度Ｔｓへ冷却するケースについて説明する。
All of the examples described above are for the case of heating the product. On the other hand, when the product is cooled, the heat medium stored in the
本実施例では製造物の温度Ｔ０が中間タンク１６に貯留された熱媒体の温度Ｔｂに至るまで、ジャケット部１８に中間タンク１６内の熱媒体を供給して製造物を冷却する。その後、ジャケット部１８に供給する熱媒体を冷却タンクに貯留された熱媒体に切り替えて、製造物が、ある温度（Ｔｓ＋Ｔ１）に至るまで継続して製造物の冷却を行う。製造物の温度Ｔ０が、ある温度（Ｔｓ＋Ｔ１）に至った後、ジャケット部１８に供給する熱媒体を再び切り替えて、中間タンク１６に貯留した熱媒体とする。これによりジャケット部１８内に残留する熱媒体は加熱されることとなり、製造物が設定温度に対してオーバーシュートに至ることを防止することができる。
In this embodiment, the product is cooled by supplying the heat medium in the
従来では、製造物の加熱、冷却を行う際には全て、加熱タンク１２あるいは冷却タンク１４に貯留された熱媒体が使用されていた。これに対し、本実施形態のように温度調整がなされていない中間タンク１６内に熱媒体を貯留し、この中間タンク１６に貯留された熱媒体を利用することで、大きなエネルギーを必要とする高温の熱媒体、あるいは低温の熱媒体を製造する量を減らしつつ従来と同様な熱量を得ることが可能となり、結果として省エネ効果を奏することができるようになる。
Conventionally, the heating medium stored in the
次に、図７を参照して、本発明の温度調整システムに係る第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態に係る温度調整システムの殆どの構成は、図１に示した第２の実施形態に係る温度調整システム１０と同様である。したがって、その構成を同様とする箇所には、図１に付した符号に対して１００を足した符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment according to the temperature adjustment system of the present invention will be described with reference to FIG. Note that most of the configuration of the temperature adjustment system according to this embodiment is the same as that of the
本実施形態の温度調整システム１１０は、中間タンク１１６に対して吸熱手段、又は放熱手段、あるいはその両方の手段（以下、これらをまとめて、吸熱／放熱手段１１５ａと称す）を接続し、中間タンク１１６に貯留された熱媒体の温度を調整可能な構成としたことを特徴とする。中間タンク１１６と吸熱／放熱手段１１５ａとを接続する循環路１１５を成す配管には、搬送ポンプ１１５ｂが設けられている。ここで、吸熱／放熱手段１１５ａとは、具体的には、ヒーティングタワーや冷却塔のように、省エネルギーでの加熱、冷却を可能とする手段のことを指すものとする。このように、中間タンク１１６内に貯留される熱媒体の温度を少ないエネルギーによって多少なりとも温度調整可能な構成とすることにより、製造物の温度調整を、より効率的に行うことが可能となる。なお、他の構成、作用効果等は、上述した第１の実施形態に係る温度調整システム１０と同様である。
The
上記実施形態に係る温度調整システム１０，１１０は、いずれも従来の温度調整システムに対して省エネ効果を奏することができる旨記載した。以下に具体的数値を用いた例を示し、省エネ効果を説明する。
It has been described that the
以下の例は、５ｍ３の容積を有するタンクに満たされた１００℃の製造物を０℃まで冷却する場合に関するものである。ここで、製造物の比熱を２[ＫＪ／ｋｇ℃]、単位質量を５００ｋｇ／ｍ３とした場合、製造物を冷却する際に必要とされる熱量は、
そして、中間タンクに貯留された熱媒体の、ある時点での温度を８０℃とし、中間タンクの熱媒体により、製造物と熱媒体との温度差の半分を冷却することができると仮定する。そうすると、実質的な冷却温度は９０℃となり、製造物を冷却する際に必要とされる熱量は、
ここで、５００ＭＪの熱量分を消費するために冷却器が必要とする電力量を１４５ｋＷｈとすると、４５０ＭＪでは、約１３１ｋＷｈ必要なことになる。この実施例の場合、中間タンクを設けることにより、冷却機が消費する電力量を約１０％低減することができることとなる。この消費エネルギーの低減効果は当然に、中間タンクの初期温度に依存して増減することとなるが、いずれの場合においても低減効果を得ることはできる。 Here, assuming that the amount of power required by the cooler to consume the heat amount of 500 MJ is 145 kWh, about 131 kWh is required at 450 MJ. In the case of this embodiment, by providing the intermediate tank, the amount of power consumed by the cooler can be reduced by about 10%. Naturally, this energy consumption reduction effect increases or decreases depending on the initial temperature of the intermediate tank, but in any case, the reduction effect can be obtained.
また、上記第２の実施形態のように中間タンクに冷却塔を備えた場合、同じ条件においても、さらに大きな省エネ効果を期待することができる。例えば、冷却塔における冷却作用により、中間タンク内の熱媒体の温度が８０℃から５０℃にまで冷却された場合、中間タンクに貯留された熱媒体によって製造物の温度は７５℃にまで冷却することができる。７５℃の製造物を０℃まで冷却するために必要とされる熱量は、
表１に、上記実施例に係る温度調整とエネルギーについての関係をまとめる。
上記実施形態において熱媒体は、液体であるように説明したが、本発明を実施する上では、必ずしも液体とする必要は無く、熱媒体を気体とすることもできる。この場合、配管に備えられる搬送ポンプは、搬送ファン等に置き換えるようにすると良い。 In the above embodiment, the heat medium has been described as being a liquid. However, in implementing the present invention, the heat medium is not necessarily a liquid, and the heat medium may be a gas. In this case, the transfer pump provided in the pipe may be replaced with a transfer fan or the like.
１０………温度調整システム、１２………加熱タンク、１４………冷却タンク、１６………中間タンク、１８………ジャケット部、２０………温度調整用ジャケットタンク。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記設定温度よりも高温に保持された熱媒体を貯留する加熱タンクと、
前記設定温度よりも低温に保持された熱媒体を貯留する冷却タンクと、
前記加熱タンクに貯留される熱媒体と前記冷却タンクに貯留される熱媒体との間の温度に分布する温度調整されていない熱媒体を貯留する中間タンクと、
前記それぞれのタンクに設けられた温度検出手段によって検出された熱媒体の温度と、 前記温度調整用ジャケットタンクの温度を比較することにより、前記加熱タンク、または前記冷却タンク、または前記中間タンクのいずれかのタンクを選択し、選択されたタンクに貯留された熱媒体を前記ジャケット部に供給して、前記製造物の温度を設定温度に調整する調整手段とを備え、
製造物を加熱する際には、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度より低い場合は、前記調整手段により、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度に至るまで、前記ジャケット部に前記中間タンクに貯留された熱媒体を供給し、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度に至ったら、前記ジャケット部に供給する熱媒体を前記加熱タンクに貯留された熱媒体に切り替え、所定の温度（前記設定温度より低い温度）に達した時点で、前記中間タンクに貯留された熱媒体に切り替えることにより温度勾配を調整し、
製造物を冷却する際には、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度より高い場合は、前記調整手段により、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度に至るまで、前記ジャケット部に前記中間タンクに貯留された熱媒体を供給し、前記温度調整用ジャケットタンクの温度が前記中間タンクの熱媒体の温度に至ったら、前記ジャケット部に供給する熱媒体を前記冷却タンクに貯留された熱媒体に切り替え、所定の温度（前記設定温度より高い温度）に達した時点で、前記中間タンクに貯留された熱媒体に切り替えることにより温度勾配を調整することを特徴とする製造物の温度調整システム。 Comprising a temperature regulation jacket tank to adjust the temperature of the product at the set temperature, the product adjusting the temperature of the product to provide a heat medium heated or cooled jacket portion of the temperature regulation jacket tank In the temperature control system,
A heating tank for storing a heat medium held at a temperature higher than the set temperature;
A cooling tank for storing a heat medium held at a temperature lower than the set temperature;
An intermediate tank that stores a heat medium that is not temperature-adjusted and that is distributed between the heat medium stored in the heating tank and the heat medium stored in the cooling tank;
By comparing the temperature of the heat medium detected by the temperature detecting means provided in each tank and the temperature of the jacket tank for temperature adjustment , either the heating tank, the cooling tank, or the intermediate tank An adjusting means for selecting the tank, supplying a heat medium stored in the selected tank to the jacket portion, and adjusting the temperature of the product to a set temperature ,
When heating the product, if the temperature of the jacket tank for temperature adjustment is lower than the temperature of the heat medium in the intermediate tank, the temperature of the jacket tank for temperature adjustment is increased by the adjusting means. Supply the heat medium stored in the intermediate tank to the jacket portion until the temperature of the medium reaches, and supply the jacket portion when the temperature of the temperature adjusting jacket tank reaches the temperature of the heat medium in the intermediate tank The temperature medium is adjusted by switching to the heat medium stored in the heating tank and switching to the heat medium stored in the intermediate tank when a predetermined temperature (a temperature lower than the set temperature) is reached. And
When cooling the product, if the temperature of the temperature adjustment jacket tank is higher than the temperature of the heat medium of the intermediate tank, the temperature of the temperature adjustment jacket tank is increased by the adjustment means. Supply the heat medium stored in the intermediate tank to the jacket portion until the temperature of the medium reaches, and supply the jacket portion when the temperature of the temperature adjusting jacket tank reaches the temperature of the heat medium in the intermediate tank The temperature medium is adjusted by switching to the heat medium stored in the cooling tank and switching to the heat medium stored in the intermediate tank when a predetermined temperature (a temperature higher than the set temperature) is reached. A temperature control system for a manufactured product .
温度が下がり易い前記加熱タンク下層から熱媒体を抜き取り、前記加熱手段により前記熱媒体を加熱して、前記加熱タンク上層へ戻すことを特徴とする請求項１に記載の製造物の温度調整システム。 The heating tank includes heating means for adjusting the temperature of the heat medium to be stored,
2. The temperature adjustment system for a product according to claim 1 , wherein a heat medium is extracted from the lower layer of the heating tank, the temperature of which is likely to decrease, and the heating medium is heated by the heating unit and returned to the upper layer of the heating tank .
温度が上がり易い前記冷却タンクの上層から熱媒体を抜き取り、前記冷却手段により前記熱媒体を冷却して、前記冷却タンク下層へ戻すことを特徴とする請求項１に記載の製造物の温度調整システム。 2. The temperature adjustment system for a product according to claim 1, wherein the heat medium is extracted from an upper layer of the cooling tank, the temperature of which is likely to rise, and the heat medium is cooled by the cooling means and returned to the lower layer of the cooling tank. .
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