JP6940383B2 - 熱交換システム - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、熱交換システムに関する。

従来より、対象物と熱媒体とを熱交換させる熱交換システムが知られている。例えば、特許文献１には、対象物と熱交換を行う熱交換部を備え、熱交換部には加熱用の熱媒体と冷却用の熱媒体とが供給されるシステムが開示されている。

特開２０１０−１５１３５９号公報

ところで、前述のようなシステムにおいては、温度が異なる熱媒体による熱交換が切り替えて行われる。この切替は迅速に行われることが好ましい。

ここに開示された技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度が異なる熱媒体による熱交換の切替を迅速に行うことにある。

ここに開示された熱交換システムは、対象物と熱交換を行う熱交換部と、熱媒体の供給源と、前記供給源からの熱媒体を前記熱交換部に供給する供給管と、前記供給管の温度を調節する温調部とを備え、前記供給源は、比較的高温の第１熱媒体と、前記第１熱媒体よりも低温の第２熱媒体とを切り替えて供給し、前記温調部は、前記供給源から前記熱交換部へ供給される熱媒体が前記第１熱媒体から前記第２熱媒体に切り替えられるときに前記供給管を冷却する。

前記熱交換システムによれば、温度が異なる熱媒体による熱交換の切替を迅速に行うことができる。

図１は、熱交換システムの概略構成を示す配管系統図である。 図２は、加熱から冷却への切り替え時における供給部からの蒸気の温度、タンクの水温及び供給管の温度のタイミングチャートである。 図３は、変形例１に係る温調部を有する熱交換システムの概略構成を示す配管系統図である。 図４は、変形例２に係る温調部の縦断面図である。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、熱交換システム１００の概略構成を示す配管系統図である。

熱交換システム１００は、温度の異なる熱媒体による熱交換を切り替えて行う。熱交換システム１００は、熱媒体としての蒸気の供給源１と、対象物と熱交換を行う熱交換部２と、供給源１からの蒸気を熱交換部２に供給する供給管３１と、熱交換部２からドレン又は蒸気を排出する排出管３２と、熱交換部２からのドレン又は蒸気を回収する回収部４と、供給管３１の温度を調節する温調部６と、制御部９とを備えている。例えば、熱交換システム１００は、供給源１から供給される蒸気の温度を変更することによって、温度の異なる熱媒体による熱交換を切り替えて行う。

供給源１は、蒸気を貯留するボイラ１１と、ボイラ１１から供給される蒸気の圧力を調節する圧力制御弁１２とを有している。圧力制御弁１２は、ボイラ１１から供給される蒸気の圧力を大気圧以下に減圧する。圧力制御弁１２を通過する蒸気は、真空蒸気となる。つまり、圧力制御弁１２は、真空蒸気の圧力、ひいては、温度を制御する。供給源１は、圧力制御弁１２を調節することによって、所定の第１蒸気温度の高温蒸気と、第１蒸気温度よりも低い第１蒸気温度の低温蒸気とを切り替えて供給する。尚、蒸気の供給源は、ボイラ１１に限定されず、蒸気ヘッダ等であってもよい。高温蒸気は、第１熱媒体の一例であり、低温蒸気は、第２熱媒体の一例である。

供給管３１の上流端は、圧力制御弁１２に接続されている。供給管３１の下流端は、熱交換部２に接続されている。供給管３１は、圧力制御弁１２によって圧力が調節された真空蒸気を熱交換部２に供給する。供給管３１には、供給管３１を流通する蒸気の温度及び圧力を検出するセンサ３４が設けられている。

熱交換部２は、対象物を収容する容器２１と、容器２１の外周面に設けられたジャケット部２２とを有している。ジャケット部２２には、供給管３１が接続されている。ジャケット部２２内に供給管３１を介して供給された真空蒸気は、容器２１内の対象物と熱交換を行う。真空蒸気の温度が対象物の温度よりも高い場合には、対象物が加熱される。一方、真空蒸気の温度が対象物の温度よりも低い場合には、対象物が冷却される。加熱の場合には、ジャケット部２２に供給された蒸気の少なくとも一部は、凝縮してドレンとなる。冷却の場合には、ジャケット部２２に供給された蒸気は、対象物から熱を受け取り、温度が上昇する。ジャケット部２２には、排出管３２が接続されている。ジャケット部２２内のドレン又は蒸気は、排出管３２を介して排出される。

回収部４は、水を貯留するタンク４１と、タンク４１から水を圧送するポンプ４２と、タンク４１からの水が駆動流体として供給される一方、排出管３２が接続されて熱交換部２からドレン又は蒸気を吸引するエゼクタ５とを有している。回収部４は、エゼクタ５を介して熱交換部２からドレン又は蒸気をタンク４１に回収する。

タンク４１は、熱交換部２で発生するドレンよりも低温の水を貯留している。タンク４１には、タンク４１の水をエゼクタ５に供給するための供給管４３と、エゼクタ５から排出される水がタンク４１へ戻ってくるための排出管４４とが接続されている。供給管４３には、ポンプ４２が設けられている。また、タンク４１には、タンク４１に水を補給するための補給管４５が接続されている。補給管４５には、補給管４５を流通する水の流量を調節する調節弁４５ａが設けられている。

タンク４１には、補給管４５を介して水が補給される。タンク４１には、タンク４１内の水の温度を検出する温度センサ４６が設けられている。タンク４１の水温は、熱交換部２に供給される蒸気の温度に応じて調整される。具体的には、タンク４１の水温は、熱交換部２に供給される真空蒸気の温度よりも所定温度だけ低い温度に調節される。例えば、タンク４１の水温は、熱交換部２に高温蒸気が供給される場合には第１蒸気温度よりも所定温度だけ低い第１水温に調節される一方、熱交換部２に低温蒸気が供給される場合には第２蒸気温度よりも所定温度だけ低く且つ第１水温よりも低い第２水温に調節される。この所定温度は、エゼクタ５の設計に基づいて決められている。タンク４１の水温が所望の水温よりも低い場合には、補給管４５から水を補給することなく、熱交換部２から回収されるドレン又は蒸気によってタンク４１の水温を上昇させる。一方、タンク４１の水温が所望の水温よりも高い場合には、補給管４５から水を補給することによってタンク４１の水温を低減させる。このように、タンク４１の水温は、熱交換部２から回収されるドレン又は蒸気と補給管４５からの補給水とによって調節される。

エゼクタ５は、駆動流体を噴出するノズル５１と、少なくともノズル５１の先端を収容し、ノズル５１からの駆動流体の噴出により生じる負圧によって吸引流体を吸引する吸引室５２と、吸引室５２から駆動流体及び吸引流体を混合して排出するディフューザ５３とを有している。

ノズル５１には、供給管４３が接続されている。ノズル５１には、タンク４１の水が駆動流体としてポンプ４２によって供給される。

吸引室５２には、ノズル５１の少なくとも噴出口が収容されている。吸引室５２には、排出管３２の一端（下流端）が接続されている。吸引室５２は、熱交換部２（詳しくは、ジャケット部２２）のドレン又は蒸気を吸引流体として吸引する。吸引室５２では、水を噴出するノズル５１のジェットポンプ効果によって生じる負圧により、熱交換部２からのドレン又は蒸気を吸引するための吸引力が発生する。吸引室５２では、タンク４１からの水と熱交換部２からのドレン又は蒸気が混合される。

ディフューザ５３の上流端は、吸引室５２に接続されている。ディフューザ５３の流路断面積は、上流から下流に向かって、一旦縮小した後、最終的に拡大している。ディフューザ５３を通過する流体は、最終的に減速すると共に昇圧する。ディフューザ５３の下流端は、排出管４４を介してタンク４１に接続されている。つまり、ディフューザ５３は、吸引室５２で混合された水又は蒸気をタンク４１へ還流させる。

温調部６は、供給管３１の外周面に沿って螺旋状に設けられた第１トレース管６１と、排出管３２の外周面に沿って螺旋状に設けられた第２トレース管６２と、供給管４３から分岐して、第１トレース管６１に接続される流入管６３と、第１トレース管６１と第２トレース管６２とを接続する接続管６４と、第２トレース管６２から延びてタンク４１へ接続される流出管６５とを有している。

流入管６３の上流端は供給管４３に接続されているので、流入管６３には、供給管４３を流通する、タンク４１の水の一部が流通する。

第１トレース管６１は、供給管３１の外周面に接触している。第１トレース管６１には、タンク４１の水が流入管６３を介して流入し、該水が流通する。第１トレース管６１を流通する水は、供給管３１と熱交換することによって、供給管３１の温度を調節する。

第２トレース管６２は、排出管３２の外周面に接触している。第２トレース管６２には、第１トレース管６１を流通した水（即ち、タンク４１の水）が接続管６４を介して流入し、該水が流通する。第２トレース管６２を流通する水は、排出管３２と熱交換することによって、排出管３２の温度を調節する。第２トレース管６２を流通した水は、流出管６５を介してタンク４１へ流入する。流出管６５には、タンク４１へ流入する方向の流れを許容し、タンク４１から逆流する方向の流れを防止する逆止弁６５ａが設けられている。

このように、温調部６の第１トレース管６１及び第２トレース管６２にはタンク４１の水が流通しており、この水によって供給管３１及び排出管３２の温度が調節される。例えば、温調部６は、供給源１から熱交換部２へ供給する蒸気を高温蒸気から低温蒸気に切り替えるときに供給管３１及び排出管３２を冷却する。また、温調部６は、高温蒸気が供給管３１を流通しているときには供給管３１を保温する。

制御部９は、プロセッサで形成されている。制御部９には、センサ３４及び温度センサ４６の検出結果が入力される。制御部９は、圧力制御弁１２、ポンプ４２及び調節弁４５ａを制御する。具体的には、制御部９は、センサ３４の検出結果に基づいて、熱交換部２に供給される蒸気の温度及び圧力が所望の温度及び圧力となるように圧力制御弁１２を調節する。また、制御部９は、温度センサ４６の検出結果に基づいて、タンク４１の水の温度が所望の水温となるように調節弁４５ａを調節する。

このように構成された熱交換システム１００の動作について説明する。ここでは、熱交換システム１００が高温蒸気による対象物の加熱と低温蒸気による対象物の冷却とを切り替えて行う場合について説明する。

まず、熱交換システム１００が対象物を加熱する場合について説明する。制御部９は、圧力制御弁１２を調節して所定の第１蒸気温度（例えば、８０℃）の高温蒸気をジャケット部２２に供給すると共に、ポンプ４２を駆動させ回収部４を作動させる。ジャケット部２２は、エゼクタ５によって減圧されて真空状態となる。高温蒸気は、ジャケット部２２において容器２１内の対象物と間接的に熱交換し、対象物を加熱する。高温蒸気は、対象物と熱交換して凝縮する。発生したドレンは、排出管３２を介して回収部４に吸引される。このとき、タンク４１の水温は、回収したドレンによって、ドレンよりも低いもののドレンに近い水温まで上昇する。制御部９は、タンク４１の水の温度を高温蒸気よりも所定温度だけ低い第１水温に調節する。例えば、タンク４１の水の温度が第１水温よりも高い場合には、制御部９は、調節弁４５ａを開いてタンク４１に水を補給する。

このとき、温調部６の第１トレース管６１にはタンク４１の水が流通している。タンク４１の水の温度は、熱交換システム１００の雰囲気温度よりも高い。そのため、供給管３１が第１トレース管６１によって保温される。これにより、供給管３１を流通して熱交換部２に到達するまでの蒸気の温度低下が抑制される。

同様に、第２トレース管６２にもタンク４１の水が流通している。そのため、排出管３２が第２トレース管６２によって保温され、排出管３２を流通して回収部４に到達するまでのドレンの温度低下が抑制される。これにより、より多くの熱を回収部４に回収することができる。また、排出管３２は、熱交換部２に物理的に接続され且つ熱交換部２には供給管３１が物理的に接続されているので、排出管３２を保温することには、熱交換部２及び供給管３１の温度低下を抑制する効果もある。

続いて、熱交換システム１００が対象物の加熱から対象物の冷却に動作を切り替える場合について説明する。図２は、加熱から冷却への切り替え時における供給部１からの蒸気の温度、タンク４１の水温及び供給管３１の温度のタイミングチャートである。

制御部９は、圧力制御弁１２を調節して蒸気の温度を低下させ、所定の第２蒸気温度（例えば、４０℃）の低温蒸気をジャケット部２２に供給する（図２の上段の図を参照）。それに加えて、制御部９は、調節弁４５ａを制御してタンク４１の水の温度を第２水温に調節する。直前まで対象物の加熱が行われていたので、加熱から冷却への切替直後においては、タンク４１水の温度は、第１水温となっている。制御部９が調節弁４５ａを開いてタンク４１に水を補給することによって、タンク４１の水の温度は、第１水温から第２水温へ低下する（図２の中段の図を参照）。尚、制御部９は、ポンプ４２の駆動を継続し、回収部４を作動させている。

供給管３１には直前まで高温蒸気が流通していたので、供給管３１は比較的高温となっている。ここで、第１トレース管６１には、回収部４を循環する水の一部が流入している。タンク４１の水は、前述の如く、第１水温から第２水温に低下するので、第１トレース管６１に流入する水の温度も、第１水温から第２水温へしだいに低下する。第１トレース管６１をタンク４１の水が流通することによって、供給管３１が冷却される。第１トレース管６１による冷却が無ければ、供給管３１の温度は、低温蒸気の流通によってしだいに低下していく（図２の下段の図の一点鎖線を参照）。この間は、低温蒸気の温度が供給管３１を流通する間に上昇してしまうので、熱交換部２に所望の温度の蒸気を供給することができない。それに対し、第１トレース管６１で供給管３１を冷却することによって、供給管３１が迅速に冷却される（図２の下段の図の実線を参照）。これにより、熱交換部２への適切な温度の蒸気の供給を早期に実現することができる。

同様に、排出管３２には直前まで高温蒸気が凝縮したドレンが流通していたので、排出管３２も比較的高温となっている。第２トレース管６２をタンク４の水が流通することによって排出管３２が冷却される。排出管３２は、熱交換部２に物理的に接続され且つ熱交換部２には供給管３１が物理的に接続されているので、排出管３２を冷却することによって、熱交換部２及び供給管３１の温度を迅速に低下させることができる。

こうして、対象物の加熱から対象物の冷却に切り替わる際には、第１トレース管６１及び第２トレース管６２が供給管３１及び排出管３２を冷却することによって、熱交換部２における適切な冷却を早期に実現することができる。

熱交換部２における対象物の加熱から対象物の冷却への切り替えが完了した後も（即ち、供給管３１及び排出管３２の温度が低下し、適温の蒸気を熱交換部２に供給できるようになった後も）、第１トレース管６１及び第２トレース管６２には、タンク４の水が流通している。タンク４１の水の温度は、熱交換システム１００の雰囲気温度よりも高い。そのため、供給管３１が第１トレース管６１によって保温される。これにより、供給管３１を流通して熱交換部２に到達するまでの蒸気の温度低下が抑制される。

同様に、第２トレース管６２にも第１トレース管６１を介してタンク４１の水が流通している。そのため、排出管３２が第２トレース管６２によって保温され、排出管３２を流通して回収部４に到達するまでの蒸気の温度低下が抑制される。これにより、より多くの熱を回収部４に回収することができる。また、排出管３２は、熱交換部２に物理的に接続され且つ熱交換部２には供給管３１が物理的に接続されているので、排出管３２を保温することには、熱交換部２及び供給管３１の温度低下を抑制する効果もある。

次に、熱交換システム１００が対象物の冷却から対象物の加熱に動作を切り替える場合について説明する。

制御部９は、圧力制御弁１２を調節して蒸気の温度を上昇させ、第１蒸気温度の高温蒸気をジャケット部２２に供給する。尚、制御部９は、ポンプ４２の駆動を継続し、回収部４を作動させている。直前まで対象物の冷却が行われていたので、冷却から加熱への切替直後においては、タンク４１水の温度は、第２水温となっている。高温蒸気がジャケット部２２に供給されると、高温蒸気が凝縮してドレンとなり、高温のドレンが回収部４に回収される。回収された高温のドレンは、タンク４１に貯留されていく。ドレンの回収をしばらく継続すると、タンク４１の水の温度は、上昇して、第１水温となる。

一方、供給管３１には直前まで低温蒸気が流通していたので、供給管３１は比較的低温となっている。第１トレース管６１には、回収部４を循環する水の一部が流入している。タンク４１の水は、前述の如く、第２水温から第１水温に上昇するので、第１トレース管６１に流入する水の温度も、第２水温から第１水温へしだいに上昇する。第１トレース管６１をタンク４１の水が流通することによって、供給管３１が加熱される。第１トレース管６１による加熱が無ければ、供給管３１の温度は、高温蒸気の流通によってしだいに上昇していく。この間は、高温蒸気の温度が供給管３１を流通する間に低下してしまうので、熱交換部２に所望の温度の蒸気を供給することができない。それに対し、第１トレース管６１で供給管３１を加熱することによって、供給管３１が迅速に加熱される。これにより、熱交換部２への適切な温度の蒸気の供給を早期に実現することができる。

同様に、排出管３２には直前まで低温蒸気が流通していたので、排出管３２も比較的低温となっている。第２トレース管６２をタンク４の水が流通することによって排出管３２が加熱される。排出管３２は、熱交換部２に物理的に接続され且つ熱交換部２には供給管３１が物理的に接続されているので、排出管３２を加熱することによって、熱交換部２及び供給管３１の温度を迅速に上昇させることができる。

こうして、対象物の冷却から対象物の加熱に切り替わる際には、第１トレース管６１及び第２トレース管６２が供給管３１及び排出管３２を加熱することによって、熱交換部２における適切な加熱を早期に実現することができる。

以上のように、熱交換システム１００は、対象物と熱交換を行う熱交換部２と、蒸気（熱媒体）の供給源１と、供給源１からの熱媒体を熱交換部２に供給する供給管３１と、供給管３１の温度を調節する温調部６とを備え、供給源１は、比較的高温の高温蒸気（第１熱媒体）と、高温蒸気よりも低温の低温蒸気（第２熱媒体）とを切り替えて供給し、温調部６は、供給源１から熱交換部２へ供給される蒸気が高温蒸気から低温蒸気に切り替えられるときに供給管３１を冷却する。

この構成によれば、供給源１から熱交換部２へ供給する蒸気が高温蒸気から低温蒸気に切り替えられると、供給管３１を流通する蒸気も高温蒸気から低温蒸気に切り替わる。供給管３１を流通する蒸気が低温蒸気に切り替わる直前においては、供給管３１の温度は高温蒸気と近い温度となっている。そのため、供給管３１を流通する蒸気が低温蒸気に切り替わった直後においては、供給管３１の温度は低温蒸気よりも高温となっている。仮に温調部６が無ければ、低温蒸気の流通がしばらく続くと、供給管３１の温度が低下する。この間は、低温蒸気は、供給管３１に加熱されることになるので、熱交換部２に到達した低温蒸気は、所定の第２蒸気温度よりも高温になっている。熱交換部２での熱交換を適切に行うには、低温蒸気を流通させながら、あるいは、低温蒸気の流通を止めて、供給管３１の温度が成り行きで低温蒸気の温度近くまで低下するのを待つ必要がある。つまり、熱交換部２における適切な熱交換を実現するまでに時間を要してしまう。それに対し、温調部６が供給管３１を冷却することによって、供給管３１の温度を迅速に低減することができる。その結果、熱交換部２に適温の蒸気を早急に供給することができるようになり、ひいては、熱交換部２における適切な熱交換を早急に実現することができる。こうして、高温蒸気による熱交換から低温蒸気による熱交換への切替を迅速に行うことできる。

また、温調部６は、高温蒸気が供給管３１を流通しているときには供給管３１を保温する。

この構成によれば、高温蒸気は比較的高温なので、高温蒸気の熱は、供給管３１を流通する間に供給管３１を介して雰囲気中に放熱され得る。それに対し、温調部６が供給管３１を保温することにより、雰囲気中への高温蒸気の放熱を低減することができる。

さらに、熱交換システム１００は、熱交換部２からドレン又は蒸気を排出する排出管３２と、排出管３２を介してドレン又は蒸気を回収する回収部４とをさらに備え、回収部４は、排出管３２が接続されたエゼクタ５と、エゼクタ４の駆動流体としての水を貯留するタンク４１とを有し、温調部６は、タンク４１の水が流通するように構成され、流通する水によって供給管３１の温度を調節する。

この構成によれば、熱交換部２に供給され、対象物と熱交換を行った後のドレン又は蒸気は、回収部４に回収される。回収部４は、ドレン又は蒸気を吸引するエゼクタ５と、エゼクタ５の駆動流体としての水を貯留するタンク４１とを有している。そして、タンク４１の水は、供給管３１の温度を調節するための温調部６の水に利用される。つまり、供給管３１の温度を水によって調節する構成において、回収部４のタンク４１の水を利用することによって、温調部６のための水の供給源を別途設ける必要がない。その結果、部品点数を削減することができる。

さらにまた、タンク４１は、貯留する水の温度が調節されるように構成されており、タンク４１の水の温度は、熱交換部２に高温蒸気が供給される場合には高温蒸気よりも低い第１水温に調節される一方、熱交換部２に低温蒸気が供給される場合には低温蒸気よりも低く且つ第１水温よりも低い第２水温に調節される。

この構成によれば、タンク４１の水の温度は、熱交換部２に高温蒸気が供給される場合と熱交換部２に低温蒸気が供給される場合とで異なる温度に調節される。タンク４１の水はエゼクタ５の駆動流体である。エゼクタ５の駆動流体の温度は、通常、エゼクタ５が吸引する流体の温度よりも低い。尚、エゼクタ５の駆動流体の温度がエゼクタ５の吸引流体の温度よりもどれくらい低いかは、エゼクタ５の設計に依存する。そのため、タンク４１の水の温度は、熱交換部２に高温蒸気が供給される場合には高温蒸気よりも低温の第１水温に調整される一方、熱交換部２に低温蒸気が供給される場合には低温蒸気よりも低温の第２水温に調整される。つまり、熱交換部２に供給される蒸気が高温蒸気から低温蒸気へ切り替わる際には、温調部６には第１水温から第２水温へ温度が低下していく水が供給され、最終的には第２水温の水が供給される。これにより、供給管３１を迅速に冷却することができる。一方、熱交換部２に供給される蒸気が低温蒸気から高温蒸気へ切り替わる際には、温調部６には第２水温から第１水温へ温度が上昇していく水が供給され、最終的には第１水温の水が供給される。これにより、供給管３１を迅速に加熱することができる。このように、エゼクタ５の駆動のために温度が調整されるタンク４１の水を利用して、供給管３１を効果的に冷却又は加熱することができる。

〈変形例１〉
続いて、変形例１に係る温調部２０６について説明する。図３は、変形例１に係る温調部２０６を有する熱交換システム２００の概略構成を示す配管系統図である。

温調部２０６は、前述の第１トレース管６１、第２トレース管６２、流入管６３、接続管６４及び流出管６５に加えて、流入管６３を流通する流体の流量を調節する調節弁２６３ａと、第１トレース管６１及び第２トレース管６２に空気を導入するための導入管２６６と、導入管２６６を流通する空気の流量を調節する調節弁２６６ａと、導入管２６６に空気を供給するコンプレッサ２６７とを有している。調節弁２６３ａ、調節弁２６６ａ及びコンプレッサ２６７は、制御部９によって制御される。

導入管２６６は、流入管６３のうち調節弁２６３ａよりも下流側に接続されている。コンプレッサ２６７は、導入管２６６を介して流入管６３に空気を導入する。調節弁２６６ａによって空気の導入量が調節される。流入管６３に流入した空気は、第１トレース管６１及び第２トレース管６２に流入する。この空気の流入に伴って、第１トレース管６１及び第２トレース管６２内の水が排出され、タンク４１へ戻っていく。

対象物の加熱から対象物の冷却へ切り替わるとき、又は、対象物の冷却から対象物の加熱へ切り替わるときには、制御部９は、調節弁２６３ａを開くことによって、前述の如く、タンク４１の水を第１トレース管６１及び第２トレース管６２に流通させて供給管３１及び排出管３２の冷却及び加熱を実行する。このとき、調節弁２６６ａは閉じられ、コンプレッサ２６７は停止している。その後、制御部９は、適温の蒸気が熱交換部２に供給されるようになったこと（即ち、温度の異なる熱冷媒による熱交換の切替が完了したこと）をセンサ３４の検出結果に基づいて確認すると、調節弁２６３ａを閉じ、コンプレッサ２６７を作動させると共に調節弁２６６ａを開く。これにより、導入管２６６を介して第１トレース管６１及び第２トレース管６２に空気が流入し、それに伴い、第１トレース管６１及び第２トレース管６２から水が押し出される。その後、第１トレース管６１及び第２トレース管６２から水が排出され、第１トレース管６１及び第２トレース管６２に空気が充填されたタイミングで、制御部９は、コンプレッサ２６７の作動を停止すると共に調節弁２６６ａを閉じる。これにより、第１トレース管６１及び第２トレース管６２には空気が充填された状態が維持される。その結果、供給管３１及び排出管３２の周りに空気層が形成されることになるので、供給管３１及び排出管３２を流通する熱媒体の雰囲気中への放熱を低減することができる。

以上のように、変形例１に係る温調部２０６は、供給源１から熱交換部２へ供給する熱媒体の切替が完了した後は、タンク４１の水に代えて空気が供給される。

〈変形例２〉
次に、変形例２に係る温調部３０６について説明する。図４は、変形例２に係る温調部３０６の縦断面図である。

温調部３０６は、図４に示すように、温調部６の第１トレース管６１に代えて、供給管３１の外周を覆う第１外管３６１を有している。さらに、温調部３０６は、図示を省略するが、第２トレース管６２に代えて、排出管３２の外周を覆う第２外管を有している。

詳しくは、第１外管３６１は、供給管３１の全周を覆った状態で、供給管３１に沿って延びている。つまり、第１外管３６１と供給管３１とは、二重管を形成している。流入管６３は、第１外管３６１に接続されている。同様に、第２外管は、排出管３２の全周を覆った状態で、排出管３２に沿って延びている。つまり、第２外管と排出管３２とは、二重管を形成している。接続管６４は、第１外管３６１と第２外管とを接続している。流出管６５は、第２外管に接続されている。

第１外管３６１及び第２外管へは、流入管６３を介してタンク４１の水が供給され、該水が第１外管３６１及び第２外管を流通する。第１外管３６１及び第２外管は、それぞれ供給管３１及び排出管３２の全周を覆っているので、内部を流通する水と供給管３１及び排出管３２との接触面積が大きい。そのため、水と供給管３１及び排出管３２との間で熱交換が効率良く行われ、供給管３１及び排出管３２の冷却又は加熱を迅速に行うことができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、熱交換システム１００が熱交換に利用する熱冷媒は、蒸気に限らず、水等の他の冷媒であってもよい。

また、熱交換システム１００は、高温蒸気によって対象物を加熱し、低温蒸気によって対象物を冷却しているが、これに限られるものではない。加熱か冷却かは、熱媒体と対象物との温度の大小関係によって決まる。例えば、熱交換システム１００は、非常に高温の対象物を、高温蒸気によって冷却した後、低温蒸気でさらに冷却してもよい。あるいは、熱交換システム１００は、非常に低温の対象物を、低温蒸気によって加熱した後、高温蒸気によってさらに加熱してもよい。要するに、温度が異なる熱媒体による熱交換を切り替えて行う限り、対象物の加熱であっても冷却であってもよい。

さらに、熱交換システム１００が、一の熱媒体で熱交換する対象物と別の熱媒体で熱交換する対象物とは、同一でなくてもよい。例えば、熱交換システム１００は、高温蒸気によって或る対象物を加熱した後、別の対象物を低温蒸気によって加熱してもよい。要するに、温度が異なる熱媒体による熱交換の対象物は、同一であっても別々であってもよい。

さらに、熱交換システム１００の第１熱媒体と第２熱媒体は、蒸気と水であってもよい。つまり、熱交換システム１００は、第１熱媒体の供給源と、第２熱媒体の供給源とを別々に備えていてもよい。例えば、熱交換システム１００は、蒸気の供給源１に加えて、その蒸気よりも低温の水の供給源を備え、供給管３１に供給される熱媒体が蒸気と水とで切り替えられるように構成されていてもよい。このような構成においては、供給管３１は、蒸気と水とで共用される。そして、熱媒体を切り替える際に、供給管３１は、切替前の熱媒体の温度に近い温度になっている。そのため、供給管３１の温度を温調部６によって調節することによって、前述の如く、熱媒体の切り替えを迅速に実現することができる。

また、温調部６に供給する水は、回収部４のタンク４１の水を利用しているが、これに限られるものではない。例えば、タンク４１とは別に、温調部６に供給する水の供給源を別途設けてもよい。尚、温調部６に供給される熱媒体は、水に限定されない。

さらに、温調部６は、供給管３１及び排出管３２の温度を調節しているが、少なくとも供給管３１の温度を調節すればよい。つまり、図１の構成においては、第２トレース管６２を省略してもよい。あるいは、温調部６は、第１トレース管６１に加えて、熱交換部２に沿って設けられたトレース管を有していてもよい。

第１トレース管６１及び第２トレース管６２は、それぞれ供給管３１及び排出管３２に沿って螺旋状に延びているが、これに限られるものではない。例えば、第１トレース管６１及び第２トレース管６２は、それぞれ供給管３１及び排出管３２に沿って平行に延びていてもよい。

以上説明したように、ここに開示された技術は、熱交換システムについて有用である。

１００ 熱交換システム
１ 供給源
２ 熱交換部
３１ 供給管
３２ 排出管
４ 回収部
４１ タンク
５ エゼクタ
６ 温調部

Claims (5)

1. 対象物と熱交換を行う熱交換部と、
   熱媒体の供給源と、
   前記供給源からの熱媒体を前記熱交換部に供給する供給管と、
   前記供給管の温度を調節する温調部とを備え、
   前記供給源は、比較的高温の第１熱媒体と、前記第１熱媒体よりも低温の第２熱媒体とを切り替えて供給し、
   前記温調部は、前記第１熱媒体及び前記第２熱媒体とは異なる熱媒体によって前記供給管の温度を調節するように構成され、前記供給源から前記熱交換部へ供給される熱媒体が前記第１熱媒体から前記第２熱媒体に切り替えられるときに前記供給管を冷却する熱交換システム。
2. 請求項１に記載の熱交換システムにおいて、
   前記温調部は、前記第１熱媒体が前記供給管を流通しているときには前記供給管を保温する熱交換システム。
3. 対象物と熱交換を行う熱交換部と、
   熱媒体の供給源と、
   前記供給源からの熱媒体を前記熱交換部に供給する供給管と、
   前記供給管の温度を調節する温調部と、
   前記熱交換部から熱媒体を排出する排出管と、
   前記排出管を介して熱媒体を回収する回収部とを備え、
   前記回収部は、前記排出管が接続されたエゼクタと、前記エゼクタの駆動流体としての水を貯留するタンクとを有し、
   前記供給源は、比較的高温の第１熱媒体と、前記第１熱媒体よりも低温の第２熱媒体とを切り替えて供給し、
   前記温調部は、
   前記タンクの水が流通するように構成され、流通する水によって前記供給管の温度を調節し、
   前記供給源から前記熱交換部へ供給される熱媒体が前記第１熱媒体から前記第２熱媒体に切り替えられるときに前記供給管を冷却する熱交換システム。
4. 請求項３に記載の熱交換システムにおいて、
   前記タンクは、貯留する水の温度が調節されるように構成されており、
   前記タンクの水の温度は、前記熱交換部に前記第１熱媒体が供給される場合には前記第１熱媒体よりも低い第１水温に調節される一方、前記熱交換部に前記第２熱媒体が供給される場合には前記第２熱媒体よりも低く且つ前記第１水温よりも低い第２水温に調節される熱交換システム。
5. 請求項３に記載の熱交換システムにおいて、
   前記温調部は、前記供給源から前記熱交換部へ供給する熱媒体の切替が完了した後は、前記タンクの水に代えて空気が供給される熱交換システム。

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