JPS63123369A

JPS63123369A - 熱回収冷却装置

Info

Publication number: JPS63123369A
Application number: JP61268328A
Authority: JP
Inventors: Hikari Fukushige; 光福重
Original assignee: Daikin Plant Co Ltd
Current assignee: Daikin Applied Systems Co Ltd
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1986-11-10
Publication date: 1988-05-27
Also published as: JPH056994B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は間欠的な繰り返しによって行う煮沸工程の際発
生する水蒸気を熱回収して連続的な冷却に必要な冷熱源
を得ることが可能で、特に煮沸と冷却とを交互に行わせ
ることが要求されるビール製造工程などに利用して好適
な熱回収冷却装置に関する。

（従来の技術）煮沸、冷却を交互に繰り返して行う製造工程例えばビー
ル仕込工程では、麦汁にホップを加えて１００℃まで加
熱し原料中に含まれる異臭成分を水蒸気と共に発散させ
る操作を９０分程度行って１時間位自然冷却後、次に１
００分程程度かけて５℃位まで冷却することが行われて
いる。

従来は、加熱と冷却とを夫々独立した加熱装置と冷却装
置とで処理している場合が多かったが２種の装置を利用
するのは装置面、運転面でのコストが高くつく不利があ
るので、最近は特に煮沸時における廃熱回収をはかるも
のが提案され、一部において実用されている。

この熱回収は以下述べる要領で成されたものであって麦
汁煮沸用煮釜でバッチ毎に最初はボイラーから供給され
るスチームにより煮沸した後、煮釜上部から排出される
１００℃、大気圧の水蒸気をスクリュー式など蒸気圧縮
機で吸引、圧縮することにより再加熱利用が可能な温度
レベル（１３０〜１４０℃）まで昇圧昇温させ、この吐
出された蒸気は別途設けた熱交換器を介し麦汁を加熱す
るようにしている。

従って、煮沸開始まではボイラーからエネルギーが供給
されるが、ある温度まで上昇した後はスチームを止めて
も圧縮機から十分なエネルギーが供給され、煮沸を継続
させることができるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点）上述の熱回収は「冷凍第６０巻第６９７号、昭和６０年
１１月号、第１１３４頁」にも記載されているが、これ
は水蒸気についての熱回収をはからせるものであって、
冷却操作時の熱効率の改善には何等関与しないものであ
り、ランニングの低減効果が一応は奏されるものの、そ
の程度は全体の熱効率からみると余り大きくなく改善の
実を挙げ難いのが実状であた、併せて冷却運転時に発生
する凝縮熱の熱回収もはからなければ綜合的な熱量効率
の大巾な向上が得られないにもかかわらず、この点の解
決が依然として成されていない。

このような実状に鑑みて本発明は成されたものであって
、特に煮沸の際発生する水蒸気を熱回収してこの熱を煮
沸の再利用だけでなく冷却用冷熱を得るための熱源とし
て、有効に利用し得る蓄冷熱方式を併用することによっ
て時間的なずれを有して交互に行われる加熱と冷却とに
対する必要な熱源の確保と熱効率の向上によるランニン
グコストの低減をはからせることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）しかして本発明は実施冷を示す添付図面によっても明ら
かなように、熱回収冷却装置を下記の各構成要素によっ
て構成せしめたものであり、すなわち、３時間等数時間
の周期中における一定の時間、常圧１００℃の水蒸気を
間欠的に繰り返して発生する煮沸装置（９）の液相部と
再熱用水対水熱交換器（１０）の２次コイル（１０Ｂ）
とを循環的に接続してなる加熱循環ライン（１）と、前
記煮沸装置（９）で発生した水蒸気を蒸気圧縮機（ロ）
で吸入圧縮し、再加熱利用可能な温度レベルまで昇圧昇
温した水蒸気を前記再熱用水対水熱交換器αωの１次コ
イル（１０４）及び熱回収用水対水熱交換器ＱＳＩの１
次コイル（１５Ａ）を順に経、ドレン排出せしめる熱回
収ライン（２）と、前記熱回収用水対水熱交換器α９の
２次コイル１５Ｂ）の温水取出口及び温水戻し口を、温
度による比重差で温度境膜を形成して貯液し得る竪長構
造の温水タンク（１６）における上部に設けた温水流入
口及び下部に設けた温水流出口に夫々循環的に接続して
なり、沸騰に至らない高温度の所定量の湯を前記温水タ
ンクＯｅに貯液可能となした蓄湿水循環ライン（３）と
、発生器ａη、凝縮器ａｍ、蒸発器αつ及び吸収器ｔ２
Φからなり、発生器αηの加熱コイル（１７、′４）を
前記温水タンクαｅの上部に設けた温水取出口及び下部
に設けた温水戻し口に夫々循環的に接続して連続運転せ
しめる吸収式冷凍機（４）と、前記温水タンクＱ［９と
同要領により形成された竪長構造の冷水タンク（２２）
における下部に設けた冷水流入口及び上部に設けた冷水
流出口を前記蒸発°器α匂の冷水コイル（１９Ａ）に循
環的に接続してなり、低温水を前記冷水タンク（２２）
に貯液可能となした蓄冷水循環ライン（５）と、前記冷
水タンク（２２）の下部に設けた冷水取出口及び上部に
設けた冷水戻し口を冷却用水対水熱交換器（２３）の１
次コイル（２３Ａ）に循環的に接続してなる冷却循環ラ
イン（６）とを夫々構成要素となしたものである。

（作用）畝上の手段を備えてなる熱回収冷却装置は、蒸気圧縮機
（支）において例えば１３０〜１４０℃まで昇温した水
蒸気によって加熱循環ライン（１）を利用し充分な量の
煮沸エネルギーを前記圧縮機（２）から供給することが
できる。

また、蓄温水循環ライン（３）では温水タンクαφ内の
少なくとも液相上部に、９０℃程度の中高温度域温水を
常時貯液し得るので、適正能力に設定した吸収式冷凍機
（４）を連続的に運転し得るだけの熱量を確保でき、従
って、蓄冷水循環ライン（５）の冷水タンク（２２）内
にも少なくとも液相下部において７℃程度の低温冷水を
常時貯液し得る結果、煮沸後の時間をずらして行わせる
冷却に対し充分なエネルギーが確保される。

かくして煮沸に際し発生する水蒸気（排熱）を冷却のた
めの熱源として有効に利用し得る。

（実施例）以下、本発明の実施例を添付図面にもとづき詳述する。

第１図は本発明の１実施例に係るビール製造仕込工程用
装置の装置回路図であって、加熱循環ライン（１）、熱
回収ライン（２）、蓄温水循環ライン（３）、吸収式冷
凍機（４）、蓄冷水循環ライン（５）、冷却循環ライン
（６）を備え、さらにエンジン熱回収ライン（７）、温
水ライン（８）を付属して有しており、それ等を逐次説
明する。

◎　加熱循環ライン（１）、麦汁を煮沸する煮沸装置（９）としての煮沸釜と再熱用
水対水熱交換器（以下再熱用コイルと称す）Ｑｌと、循
環ポンプ０υと、煮沸釜（９）の液相部底部分と循環ポ
ンプｑυの吸込口とを接続する配管と、該ポンプαυの
吐出口と再熱用コイルα０）の２次コイル（１０Ｂ）の
温水戻し口とを接続する配管と、前記２次コイル（１０
Ｂ）の温水取出口と煮沸釜（９）の液相部液面部分とを
接続する配管とからなり、２次コイル（１０Ｂ）で１０
０℃近くまで昇温した麦汁を煮沸釜（９）に戻し煮沸用
エネルギーを供給する循環ラインに形成している。

◎　熱回収ライン（２）、煮沸釜（９）の排気管に分岐接続した分岐管と、エンジ
ンα力により駆動されると共に、前記分岐管の端部に、
吸入口を接続した蒸気圧縮機＠と、前記再熱用コイル（
１０）の一次コイル（１０Ａ）　と、循環ポンプα０と
、熱回収用水対水熱交換器（以下熱回収用コイルと称す
）（１５）の１次コイル（１５Ａ）　、　（１５Ｅ）と
を備え、前記分岐管から引入れた常圧１００℃の水蒸気
及び異臭成分を蒸気圧縮機■で３．５　ｋｇ／ａｎ！絶
対圧で１３９℃の蒸気に圧縮して再熱用コイルａωの１
次コイル（１０Ａ）で対向関係の２次コイル（１０Ｂ）
内の麦汁と熱交換させ、１１０℃まで温度低下した蒸気
を熱回収用コイル（１５）の一次コイル（１５Ａ）で対
向関係の２次コイル（１５Ｂ）内の水と熱交換させて、
８０℃まで温度低下した後の液分及び異臭成分をさらに
前記１次コイル（１５Ｅ）で対向関係の２次コイル（１
５Ｆ）内の水と熱交換させてこの水を４０℃から７５℃
に加熱し熱回収を行わせることにより、３５℃に温度低
下した温水として排出させるようになっている。

■　エンジン熱回収ライン（７）、エンジン用排ガスの熱回収とエンジン冷却水の熱回収と
を行うものであって、前記圧縮機α乃が電動機により駆
動されるものでは当然省略されるラインである。

排ガス熱回収は排気ファン（２４）の吐出口に接続する
排気管中に介設した排ガス熱交換器（２５）の水側２次
コイル（２５Ａ）と前記熱回収用コイルα９の１次コイ
ル（１５Ａ）とは別系統をなす１次コイル（１５Ｃ）と
を、循環ポンプ（２６）を備えた水用配管で循環的に接
続させてなり、１次コイル（１５Ｃ）内の温水が該コイ
ル（１５Ｃ）と対向関係の２次コイル（１５Ｄ）内を流
通する水を加熱し、熱回収し得るようになっている。

なお、上記２次コイル（１５０）は前記２次コイル（１
５Ｂ）に対し並列接続させいる。

一方、冷却水熱回収はシャケ”／　）　（２７）の冷却
水通路と熱回収用コイル０句の前記１次コイル（１５Ａ
）　。

（１５Ｃ）とは別系統をなす１次コイル（１５Ｇ）とを
、循環ポンプ（２８）を備えた水用配管で循環的に接続
してなり、１次コイル（１５Ｇ）内の温水が該コイル（
１５Ｇ）と対向関係をなす２次コイル（１５Ｈ）内を流
通する水を２０℃から４０℃まで加熱し、熱回収し得る
よになっている。

なお、上記２次コイル（１５Ｈ）は前記２次コイル（１
５Ｆ）に対し水流通方向の上手側に直列接続せしめてい
る。

■　蓄湿水循環ライン（３）、熱回収用コイル（１５）の２次側において並列接続して
なる２次コイル（１５Ｂ）　、　（１５０）に対して、
温水タンクＱｌを循環ポンプ（２９）が備えられた配管
によって循環的に接続せしめて、２次コイル（１５Ｂ）
　、　（１５Ｄ）で熱回収により９０℃の沸騰に至らな
い高温度に加熱された温水を温水取出口から温水タンク
αＱの上部に設けた温水流入口に送り込むと共に、温水
タンクαＯ内底部の７５℃まで温度低下した温水を該タ
ンクａＩ１０下部に設けた温水流出口から、２次コイル
（１５Ｂ）　、　（１５０）の温水戻し口に返戻して再
加熱するように設けられている。

しかして温水タンクαＱは密閉された竪長構造の容器で
あって周壁は断熱材で掩われて保温性が高く、さらに胴
径に比して高さ寸法が大きい細長形状をなしていると共
に、内部は多孔板などからなるバッフル板（３０）を適
宜間隔で水平に横置せしめることによって上下に並ぶ数
層の室に区切らせている。

そしてタンク底部に前記温水流出口及び温水戻し口を開
口して設ける一方、タンク上部に前記温水流入口及び温
水取出口を開口して設けている。

かく構成した温水タンクＱ６）は９０″の温水が温水流
入口を経、タンク内に流入され充満した状態で所定量の
９０°温水を備蓄しているが温水取出口から負荷側に導
出されて７５℃まで温度低下した温水が温水戻し口に返
流してくることにより、タンク内温水は下層部から７５
℃の温水が漸次増量してくる。

この場合のタンク内温水の流動状態はバッフル板（３０
）の存在により攪拌を伴わない穏やかな重力に順じた動
きとなり、すなわち、温度による比重差で温度境膜を存
するままの移動が成されることになり、従って、タンク
内に貯溜している温水の略全量が負荷側で熱交換した後
の低温水と置換するまで温水取出口から９０℃一定の高
温水を供給することが可能である。

なお、この温水タンクαＱは当然低温の冷水を貯溜する
タンクとしても利用し得るものであって、この場合は、
氷取出口、水流入口と水戻し口、水流出口との位置関係
が逆転するだけで基本的な構造に違いがなく、後述する
冷水タンク（２２）がこの例に該当することは言うまで
もない。

◎　吸収式冷凍機（４）、発生器αη、凝縮器（ＩＬ蒸発器α傷及び吸収器１２１
を主要部材とする周知の冷媒サイクル及び溶液サイクル
を持つ吸収式冷凍装置であり、冷媒を発生器αηで蒸発
させるための熱源としては前記温水タンク内温水の９０
℃温水を利用し、一方、吸収器器において冷媒が濃溶液
に吸収される際及び冷媒が液化する際に夫々発生する熱
はクーリングタワー（２１）によって大気に放出させる
ように設けられている。

上記冷凍機は発生器αηに付設されてなる加熱コイル（
１７Ａ）を循環ポンプ（３１）が介設された配管によっ
て温水タンクＱ［９の前記温水取出口及び温水戻し口に
循環的に接続せしめている。

◎　蓄冷水循環ライン（５）、前記蒸発器ａ呻に付設されてなる冷水コイル（１９Ａ）
と前述した温水タンクＱｌと同要領の構造になる冷水タ
ンク（２２）とを、循環ポンプ（３２）が介設された配
管によって循環的に接続せしめており、冷水コイル（１
９Ａ）で７℃に冷却された冷水を冷水タンク（２２）の
下部に設けた冷水流入口からタンク内に送り込むと共に
、冷水タンク（２２）内の２５℃まで温度上昇した水を
タンク上部に設けた冷水流出口から導出して冷水コイル
（１９＾）に送り再冷却するようになっている。

■　冷却循環ライン（６）、前記冷水タンク（２２）と冷却負荷側−に設けた冷却用
水対水熱交換器（以下冷却用コイルと称す）（２３）と
を循環ポンプ（３３）が介設された配管によって循環的
に接続せしめてなり、冷水タンク（２２）内の７℃の低
温冷水をタンク下部に設けた冷水取出口から冷却用コイ
ル（２３）の１次コイル（２３Ａ　’）に送り込み、該
１次コイル（２３Ａ）で負荷側と熱交換して２５℃に温
度上昇した水をタンク上部に設けた冷水戻し口を経、冷
水タンク（２２）内に返戻するようになっている。

しかして冷水タンク（２２）は前述した温水タンクαＱ
と同様に蓄熱機能を発揮し得る装置であって、タンク内
に貯溜している７℃の冷水の略々全量が１次コイル（２
３Ａ）で熱交換した後の２５℃の水と置換するまで冷水
取出口から７℃の冷水を供給することが可能である。

◎　温水ライン（８）、熱回収用コイルαつにおける直列関係をなす２次コイル
（１５８）　、　（１５Ｆ）　と温水タンク（３５）と
を循環ポンプ（３４）が介設された配管によって循環的
に接続している。

上記温水タンク（３５）は前述した温水タンク（１６）
と同要領の構造であって、７５℃の温水を所定量タンク
内に貯溜してタンク上部に設けた温水取出口から循環ポ
ンプ（３６）を介した配管により温水を需要側に供給し
得るようになっており、例えばビン、洗浄用配管（ＣＩ
Ｐ）などの洗浄用温水として使い捨てにより使用される
ところから、タンク内には給水管（３７）を通じてタン
ク下部に設けた給水口から水が補給されるようになって
いる。

しかして、温水タンク（３５）内の２０℃程度の補給水
は２次コイル（１５Ａ）に送られてエンジンα湯の発生
熱により４０℃まで加熱され、次いで２次コイル（１５
Ｆ）に至って１次コイル（１５Ｅ）内を流通する温水に
より７５℃まで加熱された後、温水タンク（３５）内に
戻され、かくして温水タンク（３５）には７５℃の温水
が貯溜され必要に応じて利用されるのである。

以上第１図図示装置の構造を説明したが、ビール製造仕
込工程における熱回収の概要を説明する。

糖化に要する時間例えば９０分の仕込に次いで３０分程
度の１次煮沸を行った後、５時間程度のホールディング
をなし、た麦汁を煮沸釜（９）で１００℃まで９０分間
２次煮沸する。

この煮沸釜（９）での２次煮沸は例えば１８０分を周期
として行われる。

このときに発生した常圧１００℃の水蒸気は熱回収ライ
ン（２）によって熱回収され、一部の熱量が加熱循環ラ
イン（１）の作用で煮沸釜（９）での煮沸熱源に利用さ
れ、残りの殆どの熱量が熱回収用コイル（２）を介して
蓄湿水循環ライン（３）の温水タンクａｅ及び温水ライ
ン（８）の温水タンク（３５）に蓄積される。

温水タンクａｅ内が９０℃の温水で充満した時点で吸収
式冷凍機（４）を運転せしめることにより、蓄冷水循環
ライン（５）における冷水タンク（２２）内の水を７℃
の冷水に冷却して蓄冷熱を行わせる。

ここで２次煮沸を行った後の麦汁は、約１時間の自然冷
却を持って冷却用コイル（２３）の２次コイル（２３Ｂ
）から送られる冷水（７℃）により１００分程程度時間
をかけて強制冷却されることになるので、この冷却の開
始までには冷水タンク（２２）内に必要な量の冷水を充
満させることができる。

なお、１日の最初の仕込みに際しては、起動に可成りの
時間を要する吸収式冷凍機（４）における発生器（１５
）の熱源を十分確保し難いので、吸収式冷凍機（４）の
温水ラインに補助熱交換器（３８）を付設して起動に際
し使用することにより熱源を確保し得る。

このようにして、１８０分を周期として９０分の間欠的
な繰り返しで成される煮沸により発生した水蒸気を有効
に熱回収して吸収式冷凍機（４）を連続運転させ煮沸後
の冷却用冷熱源を確保することが可能である。

この場合において温水タンクＯＱを竪長構造に形成し温
度差による比重差で温度境膜を形成し得る如く温水の導
入、導出を行わせているので間欠的に時間間隔をあけて
発生する蒸気を熱源として吸収式冷凍機を連続運転する
ことができ、また、冷水タンク（２２）についても同様
に低温の一定した温度の冷水を連続的に供給することが
可能である。

次に第２図に示した例はエンジン熱回収ライン（７）の
熱回収配管系統に改変を行ったものであって、ジャケッ
ト（２７）の温水は熱交換コイル（１５Ｇ）　、　（１
５Ｈ）からなる熱交換器を介在させることなく前記温水
ライン（８）の循環系に直接的に介挿せしめる一方、燃
焼排ガスにより加熱された温水は熱交換コイル（１５Ｃ
）　、　（１５０）からなる熱交換器を介在させること
なく、前記蓄温水循環ライン（３）に直接並列接続せし
めた構造であってかかる構成によっても安定した効率の
良い熱回収が可能である。

（発明の効果）本発明は周期的かつ間欠的に発生する水蒸気を熱回収し
て高温水の状態で蓄熱せしめ、しかも高温と低温との温
水間で温度境膜が介在して混和しないような構造の温水
タンクαＱに貯溜せしめることによって、吸収式冷凍機
（４）を連続的に運転し得るに十分な高温水を確保する
ことができ、また、冷却用の冷水タンク（２２）も前記
温水タンクＯｅと同要領になるタンクに形成しているの
で煮沸後の冷却に必要な熱量の冷水を十分確保すること
が可能である。

かくして煮沸に関連する冷却工程、冷房用などの冷却装
置を煮沸工程で発生する大気圧水蒸気の熱回収により運
転される吸収式冷凍機（４）となしたことによって受電
設備容量、ランニングコストの大幅な低減をもたらし、
省エネルギーに資するところまさに多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る装置回路図、第２図は
同じく本発明の今１つの例に係る装置要部回路図である
。（１）・・・加熱循環ライン、（２）・・・熱回収ライン、（３）・・・蓄温水循環ライン、（４）・・・吸収式冷凍機、（５）・・・蓄冷水循環ライン、（６）・・・冷却循環ライン、（９ト・・煮沸装置、 αφ・・・再熱用水対水熱交換器、＠・・・蒸気圧縮機、 α訃・・熱回収用水対水熱交換器、 αｅ・・・温水タンク、 αで・・・発生器、Ｑｌ・・・凝縮器、Ｑｌ・・・蒸発器、（２）・・・吸収器、（２２）・・・冷水タンク、（２３）・・・冷却用水対水熱交換器。第２図

Claims

【特許請求の範囲】

１、数時間の周期中における一定の時間、常圧１００℃
の水蒸気を間欠的に繰り返して発生する煮沸装置（９）
の液相部と再熱用水対水熱交換器（１０）の２次コイル
（１０Ｂ）とを循環的に接続してなる加熱循環ライン（
１）と、前記煮沸装置（９）で発生した水蒸気を蒸気圧
縮機（１２）で吸入圧縮し、再加熱利用可能な温度レベ
ルまで昇圧昇温した水蒸気を前記再熱用水対水熱交換器
（１０）の１次コイル（１０Ａ）及び熱回収用水対水熱
交換器（１５）の１次コイル（１５Ａ）を順に経、ドレ
ン排出せしめる熱回収ライン（２）と、前記熱回収用水
対水熱交換器（１５）の２次コイル（１５Ｂ）の温水取
出口及び温水戻し口を、温度による比重差で温度境膜を
形成して貯液し得る竪長構造の温水タンク（１６）にお
ける上部に設けた温水流入口及び下部に設けた温水流出
口に夫々循環的に接続してなり、沸騰に至らない高温度
の所定量の湯を前記温水タンク（１６）に貯液可能とな
した蓄温水循環ライン（３）と、発生器（１７）、凝縮
器（１８）、蒸発器（１９）及び吸収器（２０）からな
り、発生器（１７）の加熱コイル（１７Ａ）を前記温水
タンク（１６）の上部に設けた温水取出口及び下部に設
けた温水戻し口に夫々循環的に接続して連続運転せしめ
る吸収式冷凍機（４）と、前記温水タンク（１６）と同
要領により形成された竪長構造の冷水タンク（２２）に
おける下部に設けた冷水流入口及び上部に設けた冷水流
出口を前記蒸発器（１９）の冷水コイル（１９Ａ）に循
環的に接続してなり、低温水を前記冷水タンク（２２）
に貯液可能となした蓄冷水循環ライン（５）と、前記冷
水タンク（２２）の下部に設けた冷水取出口及び上部に
設けた冷水戻し口を冷却用水対水熱交換器（２３）の１
次コイル（２３Ａ）に循環的に接続してなる冷却循環ラ
イン（６）とを備えていることを特徴とする熱回収冷却
装置。