JP5411673B2 - タンク冷却水の温度管理システム - Google Patents

Description

本発明は、タンク洗浄時における冷却水の温度を管理するタンク冷却水の温度管理システムに関する。

飲料等の製造過程にて使用されるタンクの洗浄作業において、温水洗浄の後に行われる冷却工程で急速にタンクを冷却したことによるタンク内の圧力低下を原因としたタンクの凹み等の破損を防止するため、一般的には、タンクの負圧を検知し、大気開放弁を開くことが行われている。また、冷却工程前にタンク内を加圧する加圧工程を設けて圧力低下を防止する技術が知られている（特許文献１参照。）。その他、タンクの洗浄方法として特許文献２が存在する。

特許第３９９６３７５号公報 特開２００７−３０１４６２号公報

上記加圧工程を設けていないタンクでは、冷却工程で段階的に温度を下げた冷却水で複数回タンクをすすいでタンク内が負圧となることを防止している。しかしながら、冬季の作業等、冷却工程で使用する冷却水の温度が使用可能な下限温度を下回った状態でタンク内を冷却すると、想定以上に圧力が低下してタンクが破損するおそれがある。タンクの負圧変動が激しい場合、タンクの負圧を検知する方法ではタンクの破損に間に合わないことがある。また、大気開放弁が設置されていないタンクにおいて自動洗浄による冷却工程を行う場合には、各タンクに新たに大気開放弁を設置しなければならず、負担が大きい。

そこで、本発明はタンクに設置された大気開放弁によることなく温水洗浄後の冷却工程で設定温度を下回る冷却水の使用を防止可能なタンク冷却水の温度管理システムを提供することを目的とする。

本発明のタンク冷却水の温度管理システムは、導入路（Ｒ１）及び排出路（Ｒ２）がタンクにそれぞれ接続されて流路が形成され、加温された洗浄水でタンク（２）を洗浄した後に前記タンクを冷却するための冷却水の温度を管理するタンク冷却水の温度管理システム（１０）であって、前記タンクに流入する冷却水の温度を測定する温度測定手段（１１）と、前記導入路から分岐して前記タンクを回避する経路（Ｒ３）上に配置されたバイパスバルブ（１２）と、前記温度測定手段の測定結果に基づいて前記バイパスバルブを開閉するように制御するバルブ制御手段（１３）と、を備え、前記バルブ制御手段は、測定された冷却水の温度が、前記タンクの冷却のための使用に許容される冷却水の下限温度未満の場合に前記バイパスバルブを開くように制御することにより上記課題を解決する。

本発明のタンク洗浄水の温度管理システムによれば、タンクを冷却する冷却水の温度を測定し、その測定結果に基づいて冷却水をタンクに流入させるか否かが制御される。測定された冷却水の温度がタンクを負圧にするおそれがある場合には、バイパスバルブを開くことによりタンクへの冷却水の流入を回避することができる。従って、冷却水の温度が予期せずに下がっていたとしてもタンクの破損を防止することができる。また、測定された冷却水の温度が、下限温度未満の場合にバイパスバルブを開くように制御することにより、タンク内が負圧となることを確実に防止することができる。

本発明の温度管理システムの一形態において、前記バルブ制御手段は、前記バイパスバルブの開閉制御を判断する冷却水の下限温度を前記タンクの冷却が進むにつれて徐々に下げるように設定してもよい。この形態によれば、冷却工程が進むにつれてタンクへ流入させてもよい冷却水の下限温度を下げるようにすることで、タンク内が負圧になることを防止しつつ確実にタンクを冷却することができる。

下限温度未満の場合にバイパスバルブを開くように制御する形態において、前記バルブ制御手段は、前記下限温度以上に冷却水の温度が上昇した場合に前記バイパスバルブを閉じるように制御してもよい。この形態によれば、冷却水が下限温度未満となったことによりバイパスバルブを開いてタンク内への冷却水の流入が回避されている状態のときに、冷却水の温度が上昇して下限温度以上となるとバイパスバルブを閉じるように制御することにより、再び冷却水をタンク内へ流入させることができる。従って、タンク内の負圧を確実に防止しつつ、タンクの冷却を進めることができる。

本発明の温度管理システムの一形態において、前記導入路には、送液弁（２７ａ、２８ａ）が設けられ、前記排出路には、排液弁（２７ｄ、２８ｄ）が設けられ、前記バルブ制御手段は、前記バイパスバルブを開いたときには前記送液弁及び前記排液弁を閉じるように制御し、前記バイパスバルブを閉じたときには前記送液弁及び前記排液弁を開くように制御してもよい。この形態によれば、バイパスバルブを開いたときには送液弁及び排液弁を閉じることでタンクへ冷却水が流入することを防止し、バイパスバルブを閉じたときには送液弁及び排液弁を開くことで冷却水をタンクへ流入させることができる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上、説明したように、本発明のタンク冷却水の温度管理システムにおいては、タンクを冷却する冷却水の温度を測定し、その測定結果に基づいて冷却水をタンクに流入させるか否かが制御される。測定された冷却水の温度がタンクを負圧にするおそれがある場合には、バイパスバルブを開くことによりタンクへの冷却水の流入を回避することができる。従って、タンクの破損を防止することができる。

本発明の一形態に係るタンク冷却水の温度管理システムが適用されたタンク洗浄システム全体の概略構成を示す図。 冷却工程における冷却水の流路を示す図。 制御装置が実行する温度管理処理のフローチャート。 測定された温度が下限温度未満における冷却水の流路を示す図。

図１に本発明の一形態に係るタンク冷却水の温度管理システムが適用されたタンク洗浄システム全体の概略構成を示す図である。タンク洗浄システム１は、タンク２Ａ、２Ｂ（区別する必要がない場合は参照符号２で代表する。）を洗浄するためのシステムである。各タンク２Ａ、２Ｂは、飲料や調味料等の各種液体を保持するタンクで定期的に各タンク２内が洗浄される。各タンク２は、液体が流入する導入路としての流入経路Ｒ１と、液体が流出する排出路としての流出経路Ｒ２とそれぞれ接続されている。洗浄作業において、タンク２は加温された水で温水洗浄された後、冷却水でタンク２内がすすがれ、これにより冷却される。

タンク洗浄システム１は、タンク２の他に、水を保持する水タンク３と、加温された水を保持する温水タンク４と、アルカリ洗浄するための水酸化ナトリウムを含む薬液を保持するアルカリタンク５と、タンク洗浄システム１内を流れる液体の熱交換を行う熱交換器６とを備えている。水タンク３は、井戸水・地下水等から汲み上げた水又は水道水を保持する。温水タンク４は、加温した水を保持する。各タンク３〜５は水流路２１と接続され、適宜水を導入することができる。また、アルカリタンク５は薬液が流れる薬液流路２２と接続され、適宜薬液を導入することができる。

熱交換器６は、流入経路Ｒ１に設けられている。熱交換器６は、流入経路Ｒ１へ流入する液体の温度を上げる。熱交換器６での熱交換には、スチーム流路２３から流入するスチーム熱を利用して液体を加温する。熱交換器６には各タンク３〜５からの各種液体が流入可能であり、各タンク３〜５と熱交換器６との間で適宜バルブを設けつつ配管され、ポンプ２４で熱交換器６に送液される。なお、熱交換器６には、各種周知技術を適用してよい。

さらに、タンク洗浄システム１は、熱交換器６にて加温された液体の温度を測定する温度測定手段としての温度計１１と、各タンク２への液体の流入を回避するためのバイパス路Ｒ３に設けられたバイパスバルブ１２とを備えている。温度計１１は、熱交換器６と各タンク２との間に設けられ、各タンク２へ流れる液体の温度を測定する。なお、温度計１１は、温度指示調節計のように温度計機能を含むような装置であってもよい。バイパス路Ｒ３は流入経路Ｒ１と流出経路Ｒ２とを接続するバイパスラインで、バイパス路Ｒ３を流れる液体はタンク２への流入が回避される。バイパスバルブ１２は、バイパス路Ｒ３を開閉するバルブである。バイパスバルブ１２として、ボール弁やバタフライ弁等の各種バルブを利用してよい。

タンク洗浄システム１は、バルブ制御手段としての制御装置１３を備えている。制御装置１３は、マイクロプロセッシングユニットを備えたコンピュータユニットの一種として構成される。制御装置１３は、温度計１１、バイパスバルブ１２、後述する送液弁２７ａ、２８ａ及び戻り弁２７ｄ、２８ｄを含む適宜のバルブと接続されている。制御装置１３は、温度計１１からの出力信号に基づいてバイパスバルブ１２、送液弁２７ａ、２８ａ及び戻り弁２７ｄ、２８ｄの開閉動作を制御する。なお、図中では、送液弁２８ａ及び戻り弁２８ｄと制御装置１３との接続を省略している。タンク洗浄システム１に設けられた温度計１１、バイパスバルブ１２、制御装置１３、送液弁２７ａ、２８ａ及び戻り弁２７ｄ、２８ｄが、温度管理システム１０として機能する。なお、タンク洗浄システム１を流れる液体の移送経路は、配管、ホース等で各タンク２〜５を適宜接続しつつ構成され、移送経路上には液体の流れを制御するためのバルブ、ポンプ等が必要に応じて設けられている。

まず、タンク洗浄システム１の温水洗浄手順について図１を参照して説明する。タンク２を温水洗浄するために温水タンク４から温水をタンク２へ流す。温水タンク４からの温水は、ポンプ２４で送り出されて熱交換器６で所定温度まで加熱される。タンク２Ａ前後の流入経路Ｒ１及び流出経路Ｒ２に設けられたバルブ２７ａ〜２７ｄと、タンク２Ｂ前後の流入経路Ｒ１及び流出経路Ｒ２に設けられたバルブ２８ａ〜２８ｄの各バルブを開いて各タンク２へ温水を流して洗浄する。各バルブ２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄの開閉制御は、制御装置１３にて実行される。なお、バルブ２７ａ、２８ａを送液弁２７ａ、２８ａと、バルブ２７ｄ、２８ｄを排液弁としての戻り弁２７ｄ、２８ｄと称することがある。洗浄後の温水は排水路２９から排水される。あるいは、排水路２９から分岐した戻し路３０を流れて温水タンク４へ再び戻すようにしてもよい。

温水洗浄後は、冷却工程が行われる。図２を参照して冷却工程について説明する。水タンク３から所定温度の冷却水が各タンク２へ流れる。温水洗浄時と同様、水タンク３からの冷却水は、熱交換器６Ａにて所定温度まで加温された後、流入経路Ｒ１を介して各タンク２へ流入して各タンク２内をすすぐ。タンク２をすすいだ後の冷却水は排水路２９から排水される。この冷却工程は、冷却水の温度を徐々に下げながら複数回行われる。

図３を参照して冷却工程における温度管理システム１０の温度管理処理について説明する。まず、ステップＳ１にて制御装置１３は、温度計１１にて冷却水の温度を測定する。冷却工程中は、温度計１１にて冷却水の温度が常時測定されている。そしてステップＳ２にて制御装置１３は、測定された冷却水の温度と予め設定された下限温度とを比較して測定した温度が設定温度以上か否かを判断する。ここで下限温度とは、温水洗浄後のタンク２を冷却するのに許容される冷却水の下限の温度をいう。温水洗浄後のタンク２を急に冷却するとタンク２内が負圧になり、タンク破損のおそれがある。このため、例えば十分に大きなサイズの大気開放弁をタンクに設けることでタンク破損を回避することが一般的ではあるが、既存のタンクを流用する場合や、タンク洗浄システム１の設計時に温水洗浄を予定していなかった場合には、タンクの改造費用が生じる。本形態においてはこれを避け、冷却水の温度管理をすることでタンクの破損を防止している。

この下限温度は、所定時間毎に段階的に下げるようにして温度を設定してもよいし、一定の勾配を有するように連続的に下降する下限温度を設定してもよい。冷却水の温度は、熱交換器６にて調整可能である。温度計１１の測定結果によりスチーム流路２３に設けられたバルブ３２を開閉して温度調整するようにしてもよい。ステップＳ２にて測定温度が下限温度以上ある場合には、制御装置１３はステップＳ３に進んでタンク２へ冷却水を流入させる。具体的には、流入経路Ｒ１及び流出経路Ｒ２にある各バルブ２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄを開き、かつバイパスバルブ１２を閉じることによりタンク２へ冷却水を流入させる。そして、制御装置１３は今回の処理を終了する。

一方、ステップＳ２にて測定温度が下限温度未満である場合には、制御装置１３はステップＳ４に進んでバイパス路Ｒ３に冷却水を流して各タンク２への冷却水の流入を回避する。図４に、測定温度が下限温度未満における冷却水の流路を示す。具体的には、送液弁２７ａ、２８ａ及び戻り弁２７ｄ、２８ｄを閉じ、かつバイパスバルブ１２を開くことによりバイパス路Ｒ３へ冷却水を流入させる。冷却水は、排水路２９へ流れて排水される。あるいは、戻し路３０を介して温水タンク４へ再び戻すようにしてもよい。従って、各タンク２へ冷却水が流入することが回避されタンク２の破損を防止することができる。そして、制御装置１３は、ステップＳ２へ戻り、上述の処理を繰り返す。これにより、バイパスバルブ１２が開いている間に冷却水の温度が上昇し、温度計１１の測定温度が下限温度以上となれば、再び各タンク２へ冷却水を流入させることができる。

上述の温度管理処理によれば、各タンク２へ流入する前の冷却水の温度を測定することにより、その測定温度が各タンク２へ流入可能な下限温度以上であれば各タンク２へ冷却水を流入させ、下限温度未満であればバイパスバルブ１２を開きバイパス路Ｒ３に冷却水を流すことで各タンク２へ流入することを回避する。そして、冷却水の温度が再び下限温度以上となれば各タンク２へ流入するようにバイパスバルブ１２を閉じ、かつ流入経路Ｒ１及び流出経路Ｒ２上のバルブを開く。従って、タンク２の破損を防止しつつ、冷却水の温度が下限温度以上となれば再びタンク２への送液を開始することができる。このような温度管理処理は、ボイラー不良や蒸気圧の低下等の外乱による温度制御の不備にも対応することができ、このような場合にもタンク２内の負圧を原因とするタンク破損を防止することができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、タンク２が２つある形態で説明したがこれに限られない。タンクの個数やタンクと接続される流入経路Ｒ１及び流出経路Ｒ２の構成は適宜変更してよい。各経路Ｒ１、Ｒ２に設けられるバルブの個数や位置も適宜変更が可能である。

１ タンク冷却システム
２ タンク
１０ 温度管理システム
１１ 温度計（温度測定手段）
１２ バイパスバルブ
１３ 制御装置（バルブ制御手段）
Ｒ１ 流入経路（導入路）
Ｒ２ 流出経路（排出路）
Ｒ３ バイパス路

Claims (4)

1. 導入路及び排出路がタンクにそれぞれ接続されて流路が形成され、加温された洗浄水でタンクを洗浄した後に前記タンクを冷却するための冷却水の温度を管理するタンク冷却水の温度管理システムであって、
   前記タンクに流入する冷却水の温度を測定する温度測定手段と、
   前記導入路から分岐して前記タンクを回避する経路上に配置されたバイパスバルブと、
   前記温度測定手段の測定結果に基づいて前記バイパスバルブを開閉するように制御するバルブ制御手段と、
   を備え、
   前記バルブ制御手段は、測定された冷却水の温度が、前記タンクの冷却のための使用に許容される冷却水の下限温度未満の場合に前記バイパスバルブを開くように制御するタンク冷却水の温度管理システム。
2. 前記バルブ制御手段は、前記下限温度を前記タンクの冷却が進むにつれて徐々に下げるように設定する請求項１に記載の温度管理システム。
3. 前記バルブ制御手段は、前記下限温度以上に冷却水の温度が上昇した場合に前記バイパスバルブを閉じるように制御する請求項１又は２に記載の温度管理システム。
4. 前記導入路には、送液弁が設けられ、
   前記排出路には、排液弁が設けられ、
   前記バルブ制御手段は、前記バイパスバルブを開いたときには前記送液弁及び前記排液弁を閉じるように制御し、前記バイパスバルブを閉じたときには前記送液弁及び前記排液弁を開くように制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度管理システム。

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